电力用半导体装置及其制造方法以及电力变换装置制造方法及图纸

使绝缘基板小型化并且可抑制连接不良的电力用半导体装置(100)具备绝缘基板(10)、半导体元件(21)和印刷基板(30)。半导体元件(21)接合到绝缘基板(10)的一个主表面。印刷基板(30)以与半导体元件(21)相向的方式接合。在半导体元件(21)中形成主电极(21b)和信号电极(21c)。印刷基板(30)包含芯材(31)、第一导体层(32)和第二导体层(33)。第二导体层(33)具有键合焊盘(33a)。在印刷基板(30)中形成缺失部(36C)。金属柱部(51C)配置为插通缺失部(36C)内并到达绝缘基板(10)。信号电极(21c)和键合焊盘(33a)通过金属导线(90)连接。金属柱部(51C)和绝缘基板(10)接合。(51C)和绝缘基板(10)接合。(51C)和绝缘基板(10)接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力用半导体装置及其制造方法以及电力变换装置


[0001]本公开涉及电力用半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]电力用半导体装置用于工业用设备、电气铁路、家电产品等广泛领域中的设备的主电力的控制。特别地，在工业用设备中装载的电力用半导体装置要求小型化、高散热性、高可靠性。在电力用半导体装置中，将IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)和FWD(Free Wheeling Diode，续流二极管)等电力用半导体元件安装在散热性高的绝缘基板。将布线连接到安装在绝缘基板的电力用半导体元件的表面电极。由此，形成电力用半导体装置的电路。
[0003]这样，在电力用半导体装置中将布线连接到绝缘基板之上。因此，昂贵的绝缘基板的面积变大。这样，电力用半导体装置的成本上涨。另外，如果绝缘基板的面积变大，则电力用半导体装置的外形变大。因此，例如在日本特开2014
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199955号公报(专利文献1)中，接合到绝缘基板之上的半导体元件和形成在以与其相向的方式配置的印刷基板的金属箔通过形成在印刷基板的柱电极连接。以重叠在绝缘基板之上的方式配置印刷基板，因此认为绝缘基板的面积被抑制为较小。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2014
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199955号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的课题
[0008]在日本特开2014
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199955号公报中，柱电极连接到半导体元件的发射极电极的顶上。发射极电极在俯视下的面积非常小。因此，难以将发射极电极和柱电极对位以便在发射极电极的正上方重叠柱电极。因此，可能在发射极电极和柱电极之间引起位置偏差，并在两者之间引起连接不良。
[0009]本公开是鉴于上述课题而完成的。其目的是提供一种使绝缘基板小型化并且可抑制连接不良的电力用半导体装置和其制造方法以及具备该电力变换装置的电力变换装置。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]根据本公开的电力用半导体装置具备绝缘基板、半导体元件和印刷基板。半导体元件接合到绝缘基板的一个主表面。印刷基板以与半导体元件相向的方式接合。在半导体元件中形成有主电极和信号电极。印刷基板包含芯材、在芯材的半导体元件侧的第一主表面形成的第一导体层以及在芯材的与第一主表面相反侧的第二主表面形成的第二导体层。第二导体层具有键合焊盘。在印刷基板形成第一导体层部分性缺失的缺失部。还具备插通缺失部内并到达绝缘基板、通过第一导电性构件与印刷基板连接的金属柱部。信号电极和键合焊盘通过金属导线连接。金属柱部和绝缘基板通过第二导电性构件接合。
[0012]在根据本公开的电力用半导体装置的制造方法中，准备将形成了信号电极的半导体元件接合到一个主表面之上的绝缘基板。准备印刷基板，该印刷基板包含芯材、在芯材的第一主表面形成的第一导体层和在芯材的与第一主表面相反侧的第二主表面形成的第二导体层，并形成有第一导体层部分性缺失的缺失部。将插通缺失部内并延伸至缺失部外的金属柱部通过第一导电性构件接合到缺失部。以与半导体元件相向的方式配置印刷基板，通过第二导电性构件接合金属柱部和绝缘基板。通过金属导线连接信号电极和在第二导体层中包含的键合焊盘。
[0013]专利技术效果
[0014]根据本公开，能够提供使绝缘基板小型化并且能够抑制连接不良的电力用半导体装置和其制造方法以及具备该电力变换装置的电力变换装置。
附图说明
[0015]图1是示出俯视实施方式1的第1例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
[0016]图2是实施方式1的第1例的电力用半导体装置之中沿图1的II
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II线的部分的概要截面图。
[0017]图3是图1的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。
[0018]图4是示出图1的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其Z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。
[0019]图5是示出图1的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其Z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。
[0020]图6是实施方式1的第1例中的图2中由虚线包围的部分VI的概要放大截面图。
[0021]图7是示出俯视实施方式1的第2例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
[0022]图8是实施方式1的第2例的电力用半导体装置之中沿图7的VIII
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VIII线的部分的概要截面图。
[0023]图9是实施方式1的第3例中的图8中由虚线包围的部分IX的概要放大截面图。
[0024]图10是示出俯视实施方式1的第3例的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
[0025]图11是实施方式1的第3例的电力用半导体装置之中沿图10的XI
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XI线的部分的概要截面图。
[0026]图12是实施方式1的第3例中的图11中由虚线包围的部分XII的概要放大截面图。
[0027]图13是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第1工序的沿图1的II
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II线的部分的概要截面图。
[0028]图14是示出实施方式1的第3例的电力用半导体装置的制造方法的第1工序的沿图1的II
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II线的部分的概要截面图。
[0029]图15是示出实施方式1的第3例的电力用半导体装置的制造方法的第2工序的沿图1的II
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II线的部分的概要截面图。
[0030]图16是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第2工序的沿图1的II
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II线的部分的概要截面图。
[0031]图17是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第3工序的沿图1的II
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II线的部分的概要截面图。
[0032]图18是示出实施方式1的第1例的电力用半导体装置的制造方法的第4工序的沿图1的II
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II线的部分的概要截面图。
[0033]图19是示出俯视实施方式2的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
[0034]图20是实施方式2的电力用半导体装置之中沿图19的XX
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XX线的部分的概要截面图。
[0035]图21是图19的电力用半导体装置之中特别是配置了半导体元件的部分的概要俯视图。
[0036]图22是示出图19的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其Z方向下侧的导体层的形式的概要俯视图。
[0037]图23是示出图19的电力用半导体装置之中特别是印刷基板的芯材及其Z方向上侧的导体层的形式的概要俯视图。
[0038]图24是示出俯视实施方式3的电力用半导体装置的整体的形式的概要俯视图。
[0039]图25是图24本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电力用半导体装置，具备：绝缘基板；半导体元件，接合到所述绝缘基板的一个主表面；以及印刷基板，以与所述半导体元件相向的方式接合，在所述半导体元件形成有主电极和信号电极，所述印刷基板包含芯材、在所述芯材的所述半导体元件侧的第一主表面形成的第一导体层和在所述芯材的与所述第一主表面相反侧的第二主表面形成的第二导体层，所述第二导体层具有键合焊盘，在所述印刷基板形成有所述第一导体层部分性缺失而成的缺失部，所述电力用半导体装置还具备金属柱部，该金属柱部插通所述缺失部内而到达所述绝缘基板，通过第一导电性构件与所述印刷基板连接，所述信号电极和所述键合焊盘通过金属导线连接，所述金属柱部和所述绝缘基板通过第二导电性构件接合。2.根据权利要求1所述的电力用半导体装置，其中，所述缺失部是贯通部，该贯通部通过贯通所述印刷基板的连结所述第一主表面和所述第二主表面的方向的整体，贯通所述第一导体层、所述芯材和所述第二导体层的全部，所述金属柱部从所述绝缘基板的所述一个主表面起贯通所述贯通部内，并延伸至所述贯通部的与所述绝缘基板的相反侧。3.根据权利要求1或2所述的电力用半导体装置，其中，所述主电极和所述印刷基板通过第三导电性构件连接。4.根据权利要求3所述的电力用半导体装置，其中，所述半导体元件的附着有所述第三导电性构件的所述主电极的至少一部分被配置在与所述键合焊盘在俯视时重叠的位置。5.根据权利要求4所述的电力用半导体装置，其中，所述键合焊盘上的连接有所述金属导线的位置的至少一部分被配置在所述半导体元件的与所述第三导电性构件在俯视时重叠的位置。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电力用半导体装置，其中，所述金属柱部被配置有多个，所述多个金属柱部之中的1个金属柱部被配置在俯视下的所述印刷基板的中央，所述多个金属柱部之中除了所述1个金属柱部之外的其他多个金属柱部被配置在关于所述印刷基板的中央而言彼此点对称的位置。7.根据权利要求6所述的电力用半导体装置，其中，所述其他多个金属柱部之中的一部分的所述多个金属柱部被配置成排列在第一中心线上，该第一中心线是所述印刷基板的俯视下的经过关于第一方向的中央的线，所述一部分的多个金属柱部被配置在关于第二中心线而言彼此线对称的位置，所述第二中心线是所述印刷基板的俯视下的经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：浅地伸洋，冈田一也，石桥秀俊，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：