电力半导体装置、电力半导体装置的制造方法及电力变换装置制造方法及图纸

提供确保接合厚度，具有高品质且高可靠性的接合部的电力半导体装置及电力半导体装置的制造方法。还提供电力变换装置。半导体元件(1)接合于与绝缘层(3b)及散热鳍片(3c)一体化的电路图案(3a)，壳体(8)以将半导体元件、电路图案及绝缘层包围的方式与散热鳍片(3c)的周缘粘接，在被绝缘层、电路图案和壳体包围的区域对封装树脂(10)进行封装。在内部电极(4)包含平板形状部(4a)，设置有贯穿孔(6)和一对弯曲且具有倾斜形状的支撑部(4b)，支撑部与电路图案接合，半导体元件的上表面、贯穿孔和设置于贯穿孔周边的压花部(11)接合。内部电极和与壳体一体成型的外部电极(7)接合。壳体一体成型的外部电极(7)接合。壳体一体成型的外部电极(7)接合。

【技术实现步骤摘要】
电力半导体装置、电力半导体装置的制造方法及电力变换装置


[0001]本专利技术涉及电力半导体装置、电力半导体装置的制造方法及电力变换装置。

技术介绍

[0002]就现有的电力半导体装置而言，在设置于铝鳍片之上的绝缘基板的电路图案搭载半导体芯片，通过壳体将绝缘基板及半导体芯片包围，通过封装树脂对壳体的内侧进行封装。与壳体一体化的第1引线框经由焊料接合于半导体芯片之上，由具有绝缘性的树脂形成的第1间隔件是被绝缘基板的电路图案和第1引线框夹着，经由粘接剂而设置的。(例如，参照专利文献1)
[0003]专利文献1：日本特开2019
‑
125678号公报(第0013～0022段、图1)
[0004]但是，为了将第1间隔件粘接于电路图案及第1引线框，需要新的粘接剂的准备及粘接工序。另外，在经由焊料将半导体芯片和第1引线框接合时，为了使焊料熔融，需要通过回流焊等对焊料、半导体芯片及第1引线框进行加热而使它们升温。特别地，在构造上，对于第1引线框，难以使其升温至所期望的温度，而且，由于第1间隔件为具有绝缘性的树脂，导热系数小，因此升温变得不充分，有时难以确保焊料厚度，难以得到良好的焊料接合部。

技术实现思路

[0005]本专利技术就是为了解决上述那样的问题而提出的，其目的在于提供确保接合厚度，具有高品质且高可靠性的接合部的电力半导体装置。
[0006]另外，本专利技术的目的在于提供一种以实现了生产率提高的容易的制造方法，确保接合厚度，具有高品质且高可靠性的接合部的电力半导体装置的制造方法。
[0007]本专利技术涉及的电力半导体装置具有：半导体元件；电路图案，其搭载有半导体元件；绝缘层，其搭载有电路图案；散热鳍片，其搭载有绝缘层；壳体，其与散热鳍片的周缘粘接，将半导体元件、电路图案及绝缘层包围；封装树脂，其封装于被绝缘层、电路图案和壳体包围的区域；内部电极，其与半导体元件及电路图案接合，该内部电极包含平板形状部，该内部电极具有一对支撑部；以及外部电极，其与内部电极接合，与壳体一体成型。
[0008]另外，本专利技术涉及的电力半导体装置的制造方法具有如下工序：将半导体元件和隔着绝缘层搭载于散热鳍片的电路图案接合；将半导体元件和内部电极接合，将内部电极和电路图案接合；将散热鳍片和壳体粘接；将内部电极和与壳体一体成型的外部电极接合；通过金属导线对半导体元件和与壳体一体成型的控制端子进行导线键合而实施配线连接；以及对被绝缘层、电路图案和壳体包围的区域进行树脂封装。
[0009]专利技术的效果
[0010]根据本专利技术涉及的电力半导体装置，能够确保接合厚度，得到高品质及高可靠性的接合部。
[0011]根据本专利技术涉及的电力半导体装置的制造方法，能够以实现了生产率提高的容易
的制造方法，确保接合厚度，得到高品质及高可靠性的接合部。
附图说明
[0012]图1是表示实施方式1涉及的电力半导体装置的外观的俯视图。
[0013]图2是表示实施方式1涉及的电力半导体装置的结构的剖视图。
[0014]图3示出实施方式1涉及的电力半导体装置的结构，是对封装树脂进行封装前的俯视图。
[0015]图4是表示实施方式1涉及的电力半导体装置的制造方法的流程图。
[0016]图5是表示实施方式1涉及的电力半导体装置的制造方法的变形例的流程图。
[0017]图6是表示实施方式2涉及的电力半导体装置的外观的俯视图。
[0018]图7是表示实施方式2涉及的电力半导体装置的结构的剖视图。
[0019]图8示出实施方式2涉及的电力半导体装置的结构，是对封装树脂进行封装前的俯视图。
[0020]图9是表示实施方式2涉及的电力半导体装置的制造方法的流程图。
[0021]图10是表示电力变换系统的结构的框图，该电力变换系统包含实施方式3涉及的电力变换装置。
具体实施方式
[0022]实施方式1
[0023]一边使用附图，一边对实施方式1涉及的电力半导体装置100a的结构进行说明。图1是表示电力半导体装置100a的外观的俯视图。图2是图1的A
‑
A线处的剖视图。图3是表示通过封装树脂10进行封装前的电力半导体装置100a的结构的俯视图。此外，在图3中也记载有与图1的A
‑
A线相应的位置。
[0024]在俯视观察时，电力半导体装置100a的上表面的外观如图1所示，电力半导体装置100a的周缘被壳体8包围，壳体8的内侧被封装树脂10覆盖，与壳体8一体成型的外部电极7及控制端子12与外部进行电气输入输出，因此以能够与外部连接的方式延伸、露出。
[0025]如图2所示，电力半导体装置100a包含半导体元件1、散热鳍片3c、内部电极4、外部电极7、壳体8及封装树脂10。
[0026]散热鳍片3c和壳体8在散热鳍片3c的周缘部处通过粘接剂9进行粘接、固定。另外，半导体元件1的下表面经由接合材料2a与设置于散热鳍片3c的电路图案3a接合，该电路图案3a与半导体元件1平行地配置。半导体元件1的上表面经由接合材料2c与内部电极4接合，该内部电极4与半导体元件1平行地配置。内部电极4和外部电极7经由接合材料2d进行接合。这里，半导体元件1的下表面为在散热鳍片3c设置的电路图案3a侧的面，另外，半导体元件1的上表面是指半导体元件1的内部电极4侧的面。
[0027]如图2所示，在散热鳍片3c设置绝缘层3b，在绝缘层3b的与散热鳍片3c相反侧的面设置电路图案3a，散热鳍片3c、绝缘层3b及电路图案3a平行地配置并一体化，具有作为用于对发热的半导体元件1进行散热的冷却器的功能。
[0028]散热鳍片3c是包含Cu或Al中的任意者的导热系数优异的金属，包含凸起状的鳍片在内的厚度为8～15mm。绝缘层3b包含氮化铝(AlN)或氮化硅(Si3N4)中的任意者，厚度为0.1
～0.8mm。电路图案3a是包含Cu或Al中的任意者的导电性材料，厚度为0.2～1.5mm。
[0029]另外，绝缘层3b也可以是添加了包含BN或Al2O3中的任意者的填料的环氧树脂。导热系数为6～18W/(m
·
K)，能够与电力半导体装置100a所需要的散热规格对应。
[0030]半导体元件1是对电力进行控制的所谓的电力半导体元件。例如，作为材料而包含Si或带隙比Si大的宽带隙半导体。宽带隙半导体例如为SiC、GaN、金刚石等。半导体元件1例如为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、肖特基势垒二极管等。另外，例如，半导体元件1也可以是将IGBT及续流二极管集成于1个半导体芯片的RC
‑
IGBT(Reverse Conducting IGBT)。
[0031]如图2及图3所示，半导体元件1至少搭载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力半导体装置，其具有：半导体元件；电路图案，其搭载有所述半导体元件；绝缘层，其搭载有所述电路图案；散热鳍片，其搭载有所述绝缘层；壳体，其与所述散热鳍片的周缘粘接，将所述半导体元件、所述电路图案及所述绝缘层包围；封装树脂，其封装于被所述绝缘层、所述电路图案和所述壳体包围的区域；内部电极，其与所述半导体元件及所述电路图案接合，该内部电极包含平板形状部，该内部电极具有一对支撑部；以及外部电极，其与所述内部电极接合，与所述壳体一体成型。2.根据权利要求1所述的电力半导体装置，其中，所述内部电极与至少1个所述半导体元件接合。3.根据权利要求1或2所述的电力半导体装置，其中，所述支撑部与没有搭载所述半导体元件的所述电路图案接合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电力半导体装置，其中，所述支撑部与所述内部电极是同一部件，所述支撑部的一对前端部弯曲。5.根据权利要求1至3中任一项所述的电力半导体装置，其中，所述支撑部由金属形成，以所述半导体元件与所述内部电极的所述平板形状部平行配置的方式，所述支撑部的一个端部与所述电路图案接合，所述支撑部的另一个端部与所述内部电极接合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电力半导体装置，其中，在所述内部电极的所述平板形状部设置有贯穿孔，在所述贯穿孔的周边设置有压花部，所述贯穿孔、所述压花部和所述半导体元件被接合起来。7.根据权利要求6所述的电力半导体装置，其中，就所述贯穿孔、所述压花部和所述半导体元件的接合而言，在所述压花部的与所述半导体元件相反侧的面也进行接合，凸状地将该面覆盖。8.根据权利要求6或7所述的电力半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：田上兼士，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：