半导体装置、半导体模块、车辆及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

在具备依次层叠有电路层、绝缘板以及金属层的层叠基板、以及安装在电路层上的半导体元件的半导体模块中，如果对半导体元件进行通电，则在电路层的电路图案之间电场强度分布向远离绝缘板的方向扩展，因此，在该电路图案之间附近的电路层与金属层之间电场强度产生偏差，并在绝缘层存在电场强度相对变高的位置。本发明专利技术提供一种半导体装置、半导体模块、车辆及半导体装置的制造方法。该半导体装置具备依次层叠有电路层、绝缘层以及金属层的层叠基板，在电路层形成有狭缝，在金属层形成有从金属层的与绝缘层对置的一面侧朝向金属层的另一面侧凹陷的凹部，在俯视时，金属层的凹部具有与电路层的狭缝至少部分地重叠的缓和部。有与电路层的狭缝至少部分地重叠的缓和部。有与电路层的狭缝至少部分地重叠的缓和部。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置、半导体模块、车辆及半导体装置的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体装置、半导体模块、车辆及半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]以往，已知包括安装有功率半导体芯片等多个半导体元件的层叠基板的半导体模块(例如，参照专利文献1
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2)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2016
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195206号公报
[0006]专利文献2：日本特开2016
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195224号公报

技术实现思路

[0007]技术问题
[0008]上述半导体模块中的层叠基板在为平板状的绝缘板的两面分别设置有作为例如铜箔的电路层和金属层，并在电路层形成有电路图案。如果对半导体元件进行通电，则在电路层与金属层之间产生电场，但是由于在该电路图案之间电场强度分布向远离绝缘板的方向扩展，因此，在该电路图案之间附近的电路层与金属层之间电场强度产生偏差，并在绝缘层存在电场强度相对变高的位置。
[0009]技术方案
[0010]为了解决上述问题，在本专利技术的第一方式中，提供一种半导体模块，该半导体模块具备依次层叠有电路层、绝缘层以及金属层的层叠基板。在电路层可以形成有狭缝。在金属层可以形成有从金属层的与绝缘层对置的一面侧朝向金属层的另一面侧凹陷的凹部。在俯视时，金属层的凹部可以具有与电路层的狭缝至少部分地重叠的缓和部。
[0011]缓和部可以与绝缘层一体地形成。/>[0012]缓和部可以由树脂材料与绝缘层一体地形成。
[0013]半导体模块可以还具备将层叠基板至少部分地进行密封的密封部。缓和部可以由树脂材料与密封部和绝缘层一体地形成。
[0014]由树脂材料形成的绝缘层的厚度可以为0.1mm以下。
[0015]半导体模块可以还具备将半导体芯片和层叠基板至少部分地进行密封的密封部。绝缘层可以是由陶瓷材料形成的板材。
[0016]在层叠基板的层叠方向的截面中，金属层的与缓和部邻接的内侧端部的形状和电路层的与电路层的狭缝邻接的内侧端部的形状可以以在截面内沿一个方向延伸的绝缘层的延伸方向为中心，至少部分地彼此线对称。
[0017]在层叠基板的层叠方向的截面中，金属层的外周部分的外侧端部的形状和电路层的外周部分的外侧端部的形状可以以在截面内沿一个方向延伸的绝缘层的延伸方向为中心，至少部分地彼此线对称。
[0018]在层叠基板的层叠方向的截面中，可以具有如下形状：金属层的与缓和部邻接的内侧端部和电路层的与电路层的狭缝邻接的内侧端部中的至少一方的端部的厚度从与绝缘层邻接的一侧朝向另一侧逐渐变薄，并且至少一方的端部的另一侧朝向缓和部或狭缝突出。
[0019]在层叠基板的层叠方向的截面中，可以具有如下形状：金属层的外周部分的外侧端部和电路层的外周部分的外侧端部中的至少一方的端部的厚度从与绝缘层邻接的一侧朝向另一侧逐渐变薄，并且至少一方的端部的另一侧朝向金属层或电路层的外侧突出。
[0020]层叠基板可以包括电路基板、以及与电路基板对置的布线基板。布线基板可以与电路基板电连接且热连接。
[0021]在本专利技术的第二方式中，提供一种半导体装置，该半导体装置具备第一方式的半导体模块、以及与半导体模块中的层叠基板的金属层热接合的冷却装置。
[0022]在本专利技术的第三方式中，提供一种车辆，该车辆具备第二方式的半导体装置。
[0023]在本专利技术的第四方式中，提供一种半导体模块的制造方法，该半导体模块具有依次层叠有电路层、绝缘层以及金属层的层叠基板。半导体模块的制造方法可以包括形成金属层的步骤。半导体模块的制造方法可以包括形成从金属层的上表面侧朝向下表面侧凹陷的凹部的步骤。半导体装置的制造方法可以包括在金属层的上表面侧设置树脂材料的层，由此形成绝缘层，并且在金属层的凹部设置与绝缘层一体的缓和部的步骤。半导体模块的制造方法可以包括在绝缘层的上表面形成电路层的步骤。半导体装置的制造方法可以包括在电路层形成狭缝的步骤。在俯视时，金属层的凹部可以与电路层的狭缝至少部分地重叠。
[0024]在本专利技术的第五方式中，提供一种半导体模块的制造方法，该半导体模块具有依次层叠有电路层、绝缘层以及金属层的层叠基板。半导体模块的制造方法可以包括形成金属层的步骤。半导体模块的制造方法可以包括形成从金属层的上表面侧朝向下表面侧凹陷的凹部的步骤。半导体模块的制造方法可以包括形成电路层的步骤。半导体模块的制造方法可以包括在电路层形成狭缝的步骤。半导体模块的制造方法可以包括在电路层的上表面设置半导体芯片的步骤。半导体模块的制造方法可以包括通过在金属层的上表面与电路层的下表面之间隔开间隙而进行配置，向间隙填充树脂材料并使其固化，从而形成绝缘层的步骤。在俯视时，金属层的凹部可以与电路层的狭缝至少部分地重叠。
[0025]应予说明，上述
技术实现思路
并未列举本专利技术的全部必要特征。此外，这些特征组的子组合也能够成为专利技术。
附图说明
[0026]图1是示出本专利技术的一个实施方式的半导体装置100的一例的示意性的截面图。
[0027]图2是与图1中虚线所示的区域[A]相关的比较例的说明图。
[0028]图3是与图1中虚线所示的区域[A]相关的实施例的说明图。
[0029]图4是与图1中虚线所示的区域[A]相关的实施例和变形例的说明图。
[0030]图5是与图1中虚线所示的区域[A]相关的另一变形例的说明图。
[0031]图6是与图1中虚线所示的区域[B]相关的变形例的说明图。
[0032]图7是与图1中虚线所示的区域[C]相关的实施例和变形例的说明图。
[0033]图8是示出本专利技术的一个实施方式的半导体装置100的制造方法的一例的流程图。
[0034]图9是示出本专利技术的一个实施方式的半导体装置100的制造方法的一例的流程图。
[0035]图10是示出本专利技术的一个实施方式的半导体装置100的制造方法的一例的流程图。
[0036]图11是示出本专利技术的一个实施方式的半导体装置100的制造方法的另一例的流程图。
[0037]图12是示出本专利技术的一个实施方式的半导体装置100的制造方法的另一例的流程图。
[0038]图13是示出本专利技术的一个实施方式的车辆200的概要的图。
[0039]图14是本专利技术的一个实施方式的半导体装置100的主电路图。
[0040]符号说明
[0041]10：冷却装置
[0042]40：基底板
[0043]61、62：输入端子
[0044]63：输出端子
[0045]70：半导体模块
[0046]71：层叠基板
[0047]72：收纳部
[0048]74：密封部
[0049]75：导电性柱
[0050]76：电路基板
[0051]78、78
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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体模块，其特征在于，所述半导体模块具备依次层叠有电路层、绝缘层以及金属层的层叠基板，在所述电路层形成有狭缝，在所述金属层形成有凹部，所述凹部从所述金属层的与所述绝缘层对置的一面侧朝向所述金属层的另一面侧凹陷，在俯视时，所述金属层的所述凹部具有缓和部，所述缓和部与所述电路层的所述狭缝至少部分地重叠。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述缓和部与所述绝缘层一体地形成。3.根据权利要求2所述的半导体模块，其特征在于，所述缓和部由树脂材料与所述绝缘层一体地形成。4.根据权利要求3所述的半导体模块，其特征在于，所述半导体模块还具备密封部，所述密封部将所述层叠基板至少部分地进行密封，所述缓和部由所述树脂材料与所述密封部和所述绝缘层一体地形成。5.根据权利要求3或4所述的半导体模块，其特征在于，由所述树脂材料形成的所述绝缘层的厚度为0.1mm以下。6.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述半导体模块还具备密封部，所述密封部将所述层叠基板至少部分地进行密封，所述绝缘层是由陶瓷材料形成的板材。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的半导体模块，其特征在于，在所述层叠基板的层叠方向的截面中，所述金属层的与所述缓和部邻接的内侧端部的形状和所述电路层的与所述电路层的所述狭缝邻接的内侧端部的形状以在所述截面内沿一个方向延伸的所述绝缘层的延伸方向为中心，至少部分地彼此线对称。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的半导体模块，其特征在于，在所述层叠基板的层叠方向的截面中，所述金属层的外周部分的外侧端部的形状和所述电路层的外周部分的外侧端部的形状以在所述截面内沿一个方向延伸的所述绝缘层的延伸方向为中心，至少部分地彼此线对称。9.根据权利要求1至8中的任一项所述的半导体模块，其特征在于，在所述层叠基板的层叠方向的截面中，具有如下形状：所述金属层的与所述缓和部邻接的内侧端部和所述电路层的与所述电路层的所述狭缝邻接的内侧端部中的至少一方的端部的厚度从与所述绝缘层邻接的一侧朝向另一侧逐渐变薄，并且所述至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：高野翔，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：