电力用半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种小型且低电感、且能够降低因半导体元件的发热引起的控制电阻的电阻值的变动的电力用半导体装置。该电力用半导体装置具备：第一导电性图案层(11_1)；半导体元件(Q1～Q6)，与第一导电性图案层(11_1)的上表面分别接合；第二导电性图案层(11_2a)，其与第一导电性图案层(11_1)相分离；控制端子(53)，其与第二导电性图案层(11_2a)接合；控制电阻(20)，其与第二导电性图案层(11_2a)的上表面接合；控制电阻引脚(21)，其与控制电阻(20)的上表面接合；以及布线基板(4)，其具有将半导体元件(Q1～Q6)与控制电阻引脚(21)之间电连接的控制布线图案层(41)。

Semiconductor Device for Electric Power

The invention provides a small power semiconductor device with low inductance and can reduce the change of resistance value of control resistance caused by heating of semiconductor elements. The power semiconductor device has: the first conductivity pattern layer (11_1); the semiconductor element (Q1-Q6), which is respectively connected with the upper surface of the first conductivity pattern layer (11_1); the second conductivity pattern layer (11_2a), which is separated from the first conductivity pattern layer (11_1); the control terminal (53), which is connected with the second conductivity pattern layer (11_2a); and the control resistance (20), which is connected with the second conductivity pattern layer (11_2a). The upper surface of the layer (11_2a); the control resistance pin (21), which is connected with the upper surface of the control resistance (20); and the wiring substrate (4), which has a control wiring pattern layer (41) which electrically connects the semiconductor elements (Q1-Q6) and the control resistance pin (21).

【技术实现步骤摘要】
电力用半导体装置
本专利技术涉及一种电力用半导体装置(功率半导体装置)。
技术介绍
已知一种将多个半导体元件彼此并联连接来增大了额定电流的电力用半导体装置(参照专利文献1、2)。在这种电力用半导体装置中，由于布线的寄生电感和半导体元件的寄生电容而产生多个谐振回路。由于在电力用半导体装置中使用各种特性的半导体元件，因此电力用半导体装置中的谐振频率的计算复杂。当谐振回路的谐振频率与半导体元件的特性匹配时导致产生振荡。对此，已知一种通过对每个半导体元件连接控制电阻来抑制振荡的技术(参照专利文献3～5)。专利文献6公开了如下一种电力用半导体装置：具备连接于IGBT的栅极-发射极间的贴片电阻器来作为抗静电用构件，由此不使用可拆卸的抗静电用构件就能够防止静电故障。在专利文献3～5所记载的技术中，对一个半导体元件搭载一个栅极电阻，因此导致电力用半导体装置的尺寸增大。另外，由于栅极电阻搭载于半导体元件的附近，因此栅极电阻的温度容易因半导体元件的发热而上升。栅极电阻的温度依赖性高，因此有可能由于因温度上升引起的电阻值的变动而无法得到期望的效果。其中，为了抑制电感的增大，期望使连接栅极电阻的布线的长度尽可能短。专利文献1：日本特开2012-191010号公报专利文献2：国际公开第2014/061211号专利文献3：日本特开平10-150142号公报专利文献4：日本特开2001-36002号公报专利文献5：日本特开2014-57007号公报专利文献6：日本特开2013-239697号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术鉴于上述问题点，目的在于提供一种小型且低电感、且能够降低因半导体元件的发热引起的控制电阻的电阻值的变动的电力用半导体装置。用于解决问题的方案为了达到上述目的，本专利技术的方式涉及一种搭载于冷却器的上表面的电力用半导体装置。即，本专利技术的方式所涉及的电力用半导体装置的要点在于具备：(a)第一导电性图案层，其被配置为与冷却器的上表面平行；(b)多个半导体元件，所述多个半导体元件分别搭载于第一导电性图案层的上表面，分别具有控制电极；(c)第二导电性图案层，其与冷却器的上表面热连接，且以与第一导电性图案层相分离的方式搭载于冷却器的上表面；(d)控制电阻，其具有一个电极和另一个电极，该控制电阻搭载于第二导电性图案层的上表面；(e)控制端子，其与控制电阻的一个电极电连接；(f)控制电阻引脚，其与控制电阻的另一个电极电连接；(g)多个控制电极引脚，所述多个控制电极引脚与多个控制电极分别连接；以及(h)布线基板，其将控制电阻引脚和多个控制电极引脚中的各控制电极引脚进行保持，具有将控制电极引脚与控制电阻引脚之间电连接的控制布线图案层。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供一种小型且低电感、且能够降低因半导体元件的发热引起的控制电阻的电阻值的变动的电力用半导体装置。附图说明图1是说明本专利技术的实施方式所涉及的电力用半导体装置的多个冷却基板的俯视图。图2是省略本专利技术的实施方式所涉及的电力用半导体装置的布线基板的上侧导体图案层且用隐藏线示出下侧导体图案层的位置来进行说明的俯视图。图3是从与图2相同的方向观察得到的俯视图，是说明图2中省略的上侧导体图案层的图。图4是从图1～图3的IV-IV方向观察本专利技术的实施方式所涉及的电力用半导体装置的截面图。图5是图示了具有纵向构造的10Ω的贴片电阻的电阻值相对于温度的特性的一例。图6是图示了开关损耗相对于栅极电阻的电阻值的特性的一例。图7是表示本专利技术的实施方式所涉及的电力用半导体装置的、与图4的截面图对应的区域内的温度分布的仿真结果。图8是说明本专利技术的其它实施方式所涉及的电力用半导体装置的冷却基板的俯视图。附图标记说明1、1_1～1_3：冷却基板；4：布线基板；10、10_1～10_3：绝缘基板；11_1：第一导电性图案层；11_2a：第二导电性图案层；12_1：第一导热图案层；12_2：第二导热图案层；20：控制电阻；21：控制电阻引脚(pin)；31：控制电极引脚；32：源极电极引脚；33：二极管引脚；34：源极端子引脚；35：检测端子引脚；40：绝缘基板；41：控制布线图案层；42：源极布线图案层；43：检测用布线图案层；44：上侧布线图案层；51：漏极端子；52：源极端子；53：控制端子；54：检测用端子；Q1～Q6：半导体开关元件；Q1G～Q6G：控制电极；Q1S～Q6S：源极电极。具体实施方式下面，参照附图来说明本专利技术的实施方式。在附图的记载中，对相同或者类似的部分标注相同或者类似的标记，并省略重复的说明。但是，附图是示意性的，有时厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比例等与实际的情形不同。另外，在附图彼此之间也可能包括尺寸的关系、比例不同的部分。另外，下面所示的实施方式用于例示用于将本专利技术的技术思想具体化的装置、方法，本专利技术的技术思想并不是将结构部件的材质、形状、构造、配置等特别指定为下述的材质、形状、构造、配置等。另外，下面的说明中的上下等方向的定义只是便于说明的定义，并非对本专利技术的技术思想进行限定。例如，如果将对象旋转90°来观察，则上下被改称为左右，如果将对象旋转180°来观察，则上下被反过来读，这是不言而喻的。如图1所示，本专利技术的实施方式所涉及的电力用半导体装置具备第一冷却基板1_1、第二冷却基板1_2、第三冷却基板1_3这多个冷却基板。如图4所示，第一冷却基板1_1、第二冷却基板1_2、第三冷却基板1_3配置于冷却器8的上表面。在第一冷却基板1_1上搭载有多个半导体元件Q1、Q2、……、Q6，在第二冷却基板1_2上搭载有控制电阻20。如图4所示，在实施方式所涉及的电力用半导体装置中，在多个冷却基板1_1、1_2、1_3的上方配置有布线基板4。另外，如图1～图4所示，实施方式所涉及的电力用半导体装置还具备被布线基板4保持的多个引脚(21、31、32、……、35)、多个端子(51、52、……、54)以及密封构件6。第一冷却基板1_1由矩形平板状的第一绝缘基板10_1、与第一绝缘基板10_1的上表面接合的第一导电性图案层11_1以及与第一绝缘基板10_1的下表面接合的第一导热图案层12_1形成夹层(sandwich)构造。第一绝缘基板10_1就平面图案而言具有定义第一冷却基板1_1的外形的大小。如图4所示，第一导热图案层12_1呈与第一绝缘基板10_1大致相似型的图案，被配置为比第一绝缘基板10_1小的面积。第一导热图案层12_1与第一绝缘基板10_1的下表面的同第一导电性图案层11_1对应的区域接合，就平面图案而言与第一导电性图案层11_1一致。第二冷却基板1_2具有矩形平板状的第二绝缘基板10_2、与第二绝缘基板10_2的上表面的一部分接合的第二导电性图案层11_2a以及与第二绝缘基板10_2的下表面的一部分接合的第二导热图案层12_2a。第二绝缘基板10_2就平面图案而言具有定义第二冷却基板1_2的外形的大小。第二导热图案层12_2a与第二绝缘基板10_2的下表面的同第二导电性图案层11_2a对应的区域接合，就平面图案而言与第二导电性图案层11_2a一致。第二冷却基板1_2还具有检测用导电性图案层11_2b，该检测用导电性图案层11_2b以同第二导电性图案层11_2a相分离的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力用半导体装置，搭载于冷却器的上表面，该电力用半导体装置的特征在于，具备：第一导电性图案层，其被配置为与所述冷却器的上表面平行；多个半导体元件，所述多个半导体元件分别搭载于所述第一导电性图案层的上表面，分别具有控制电极；第二导电性图案层，其与所述冷却器的上表面热连接，且以与所述第一导电性图案层相分离的方式搭载于所述冷却器的上表面；控制电阻，其具有一个电极和另一个电极，该控制电阻搭载于所述第二导电性图案层的上表面；控制端子，其与所述控制电阻的所述一个电极电连接；控制电阻引脚，其与所述控制电阻的所述另一个电极电连接；多个控制电极引脚，所述多个控制电极引脚与多个所述控制电极分别连接；以及布线基板，其将所述控制电阻引脚和所述多个控制电极引脚中的各控制电极引脚进行保持，具有将所述控制电极引脚与所述控制电阻引脚之间电连接的控制布线图案层。

【技术特征摘要】
2017.11.16 JP 2017-2210021.一种电力用半导体装置，搭载于冷却器的上表面，该电力用半导体装置的特征在于，具备：第一导电性图案层，其被配置为与所述冷却器的上表面平行；多个半导体元件，所述多个半导体元件分别搭载于所述第一导电性图案层的上表面，分别具有控制电极；第二导电性图案层，其与所述冷却器的上表面热连接，且以与所述第一导电性图案层相分离的方式搭载于所述冷却器的上表面；控制电阻，其具有一个电极和另一个电极，该控制电阻搭载于所述第二导电性图案层的上表面；控制端子，其与所述控制电阻的所述一个电极电连接；控制电阻引脚，其与所述控制电阻的所述另一个电极电连接；多个控制电极引脚，所述多个控制电极引脚与多个所述控制电极分别连接；以及布线基板，其将所述控制电阻引脚和所述多个控制电极引脚中的各控制电极引脚进行保持，具有将所述控制电极引脚与所述控制电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷口克己，堀元人，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP