半导体装置以及电力转换器制造方法及图纸

实施方式涉及半导体装置以及电力转换器。实施方式的半导体装置具备第一电极板、与所述第一电极板对置地配置的第二电极板、以及配置于所述第一电极板与所述第二电极板之间的半导体芯片。所述第一电极板以及所述第二电极板的至少某一方包含使冷却介质循环的空间。

Semiconductor devices and power converters

【技术实现步骤摘要】
半导体装置以及电力转换器关联申请本申请享受以日本专利申请2018－152951号(申请日：2018年8月15日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
实施方式涉及半导体装置以及电力转换器。
技术介绍
用于高耐压、大电流的电力转换的逆变器(inverter)、变换器(converter)是将多个半导体装置串联连接而构成的。例如使用层叠有包含IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)、MOS晶体管等开关元件的半导体装置的构造。在这种构造的电力转换器中，优选的是通过在多个半导体装置之间配置冷却器而将开关元件高效地冷却。
技术实现思路
实施方式提供能够构成冷却效率高的小型电力转换器的半导体装置以及电力转换器。实施方式的半导体装置具备第一电极板、与所述第一电极板对置地配置的第二电极板、以及配置于所述第一电极板与所述第二电极板之间的半导体芯片。所述第一电极板以及所述第二电极板的至少某一方包含使冷却介质循环的空间。附图说明图1是表示实施方式的电力转换器的示意图。图2A以及图2B是表示实施方式的半导体装置的示意图。图3A以及图3B是表示实施方式的另一半导体装置的示意图。图4是表示实施方式的变形例的电力转换器的示意图。图5A以及图5B是表示实施方式的变形例的半导体装置的示意图。具体实施方式以下，一边参照附图一边说明实施方式。对附图中的同一部分标注同一标号而适当省略其详细说明，对不同的部分进行说明。另外，附图是示意性或者概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等并非限定成与现实相同。另外，即使是表示相同部分的情况下，也有根据附图而将彼此的尺寸、比率表示为不同的情况。而且，使用各图中所示的X轴、Y轴以及Z轴对各部分的配置以及构成进行说明。X轴、Y轴、Z轴相互正交，分别表示X方向、Y方向、Z方向。另外，有将Z方向设为上方、将其相反方向设为下方进行说明的情况。图1是表示实施方式的电力转换器100的示意图。电力转换器100例如是逆变器或变换器，具有将可获得规定的耐压的数量的半导体装置1串联连接而得的构造。如图1所示，电力转换器100具备多个半导体装置1和框体50。半导体装置1包含第一电极板10、第二电极板20、半导体芯片30(参照图2A)、以及壳体40。第一电极板10以及第二电极板20具有用于使冷却介质循环的冷却空间CH。框体50具有支承板51、53以及支柱55。支柱55被配置为沿Z方向延伸，并对在Z方向上分离地配置的支承板51以及53进行支撑。多个半导体装置1在支承板51以及53之间沿Z方向层叠。如图1所示，电力转换器100还具备底座61、按压板63、绝缘部件65、67以及弹性部件69。多个半导体装置1配置于底座61与按压板63之间。绝缘部件65配置于多个半导体装置1中的位于最下方的半导体装置1和底座61之间。绝缘部件67配置于多个半导体装置1中的位于最上方的半导体装置1和按压板63之间。电力转换器100构成为，利用附设于支承板53的弹性部件69，对按压板63施加规定的压力，使沿Z方向层叠的多个半导体装置1压接。弹性部件69例如是弹簧。图2A以及图2B是表示实施方式的半导体装置1的示意图。图2A是表示半导体装置1的剖面的示意图。图2B是表示沿图2A中示出的A－A线的剖面的示意图。如图2A所示，半导体装置1包含配置于第一电极板10与第二电极板20之间的多个半导体芯片30。半导体芯片30例如是IGBT、MOS晶体管或二极管。半导体芯片30并联连接于第一电极板10以及第二电极板20。半导体芯片30例如与第一电极板10接触地配置。如图2A所示，也可以在第二电极板20与半导体芯片30之间配置金属间隔件15。金属间隔件15例如是包含钼的金属板。金属间隔件15也可以配置于第一电极板10与半导体芯片30之间，也可以配置于半导体芯片30的上表面以及下表面的两方。壳体40被配置成，将半导体芯片30密封于第一电极板10与第二电极板20之间的空间。壳体40例如能够使用绝缘性的树脂或陶瓷。第一电极板10以及第二电极板20例如分别连接于上下配置的不同的半导体装置1的第二电极板20以及第一电极板10(参照图1)。沿Z方向层叠的多个半导体装置1所含的半导体芯片30经由第一电极板10以及第二电极板20串联连接。另外，配置于最下部的半导体装置1的第一电极板10以及配置于最上部的半导体装置1的第二电极板20例如构成为具有连接于外部电路的端子(未图示)，或能够在未图示的部分经由例如条状的导体(汇流条)连接于外部电路。如图2B所示，冷却空间CH是沿第二电极板20的上表面20A(参照图2A)延伸的空洞。冷却空间CH被设为具有冷却介质的流入口21以及流出口23，能够将第二电极板20的整体冷却。冷却介质例如是包含冷却水、乙二醇的冷却剂等。设于第一电极板10的冷却空间CH也具有相同的构成。在电力转换器100中，在半导体装置1的第一电极板10以及第二电极板20设有冷却空间CH，因此能够使半导体芯片30的冷却效率提高。另外，无需在沿Z方向层叠的半导体装置1之间配置另一冷却装置，因此能够缩小Z方向的尺寸，实现小型化。而且，通过省略另一冷却装置，能够减少部件数量，实现低成本化。例如，在压接型电力转换器中，优选的是在沿Z方向层叠的部件间涂覆导电性润滑脂，使部件间的接触面上的电阻以及热阻减少。在本实施方式中，通过将配置于在Z方向上邻接的半导体装置1间的另一冷却装置省略，能够将导电性润滑脂的涂覆面减半，实现电力转换器100的组装作业的高效化。另外，由于各半导体装置1具备冷却机构，因此也能够增大对于导电性润滑脂的涂覆不均的允许度。图3A以及图3B是表示实施方式的另一半导体装置2的示意图。图3A是表示半导体装置2的剖面的示意图。图3B是表示半导体芯片30的配置的示意图。如图3A所示，在第一电极板10与第二电极板20之间配置多个半导体芯片30。半导体芯片30例如与第一电极板10接触地配置。半导体芯片30例如是IGBT或MOS晶体管。另外，半导体芯片30例如也可以是二极管。在该例子中，在第一电极板10与第二电极板20之间设置栅极布线27。栅极布线27连接于半导体芯片30的栅极电极33(参照图3B)。在第二电极板20与半导体芯片30之间配置金属间隔件25。金属间隔件25具有能够确保可在第二电极板20与半导体芯片30之间配置栅极布线27的空间的Z方向的厚度。另外，金属间隔件25将半导体芯片30的电极与第二电极板20电连接。如图3B所示，半导体芯片30在与第二电极板20相向的面具有例如发射极电极31(或源极电极31)和栅极电极33。栅极布线27例如被未图示的弹性部件压接于各半导体芯片30的栅极电极33。另外，金属间隔件25配置于发射极电极31之上。半导体芯片30的发射极电极31经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具备：/n第一电极板；/n第二电极板，与所述第一电极板对置地配置；以及/n半导体芯片，配置于所述第一电极板与所述第二电极板之间，/n所述第一电极板以及所述第二电极板中的至少某一方包含使冷却介质循环的空间。/n

【技术特征摘要】
20180815 JP 2018-1529511.一种半导体装置，具备：
第一电极板；
第二电极板，与所述第一电极板对置地配置；以及
半导体芯片，配置于所述第一电极板与所述第二电极板之间，
所述第一电极板以及所述第二电极板中的至少某一方包含使冷却介质循环的空间。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，
所述第一电极板以及所述第二电极板中的至少某一方具有所述冷却介质的流入口以及流出口。


3.根据权利要求1所述的半导体装置，
还具备冷却配管，所述冷却介质在该冷却配管的内部循环，
所述冷却配管配置于所述第一电极板以及所述第二电极板中的某一方的所述空间内。


4.根据权利要求3所述的半导体装置，
所述第一电极板以及所述第二电极板中的某一方具有设于和与所述半导体芯片相向的第一面相反的一侧的第二面的槽，
所述冷却配管配置于所述槽的内部。


5.根据权利要求1所述的半导体装置，
所述空间被设为，在沿着所述第一电极板以及所述第二电极板中的所述一方的第二面的方向上延伸，上述第二面是和与所述半导体芯片相向的第一面相反的一侧。


6.根据权利要求1所述的半导体装置，
所述第一面与所述半导体芯片接触。


7.根据权利要求1所述的半导体装置，
还具备金属间隔件，该金属间隔件配置于所述第一电极板以及所述第二电极板中的至少某一方与所述半导体芯片之间，
所述半导体芯片在其一部分与所述金属间隔件接触的面上具有控制电极。


8.根据权利要求7所述的半导体装置，
所述半导体芯片经由所述金属间隔件电连接于所述第一电极板以及所述第二电极板中的至少某一方。


9.根据权利要求7所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：早濑茂昭，
申请(专利权)人：株式会社东芝，东芝电子元件及存储装置株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP