大容量模块的外围电路用的电路基板及包含使用该电路基板的外围电路的大容量模块制造技术

在通过向功率电路上层叠驱动电路等外围电路而要实现小型轻量化、低电涌化及低损失化的大容量模块中，减少如下问题：因配设在功率电路上的功率半导体元件的端子与外围电路的电极的对位不充分而引起的功率半导体元件的端子与外围电路的电极的接合部中的电阻增大或在相邻的接合部之间的绝缘耐压降低等问题。在外围电路基板的表面设置台阶，通过该台阶与功率半导体元件的侧面接触，在功率电路与外围电路层叠时更准确地进行外围电路基板的电极与功率半导体元件的端子的对位，由此减少上述问题。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大容量模块的外围电路用的电路基板及包含使用该电路基板的外围电路的大容量模块
本专利技术涉及大容量模块的外围电路用的电路基板。更详细而言，本专利技术涉及在大容量模块中与包含功率半导体元件的电路层叠的外围电路用的电路基板，所述大容量模块以在混合动力车或电动汽车中使用的变换器等功率模块为代表。而且，本专利技术还涉及包含使用该电路基板的外围电路的大容量模块。
技术介绍
一直以来，在以变换器等功率模块为代表的大容量(大功率)模块中，例如平面配置包含开关元件(例如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)、MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)等)等功率半导体元件的电路(以下也称为“功率电路”)与例如控制该功率半导体元件的外围电路(以下也称为“驱动电路”)，而且需要用于配置连接这些电路用的配线(金属线)的面积，这种情况成为妨碍大容量模块的小型轻量化的主要原因。另外，在本说明书中，所谓大容量模块是指处理200V以上的电压或10A以上的大功率的模块。作为该大容量模块的具体例子，例如可以例举所谓“功率模块”等。另外，认为存在担心，由于连接构成如上所述的大容量模块的各种电路的金属线的围绕而使配线长度变长，作为模块整体的损失较大，由于金属线的等效电感的原因而在开关时产生的电涌电压变大等。过大的电涌电压例如有可能使驱动电路的半导体元件等损伤。然而，近年来，例如伴随混合动力车和电动汽车的普及等，在以变换器等功率模块为代表的大容量(大功率)模块中，也要求例如小型轻量化、低电涌化(电涌抑制)及高效率化(低损失化)等进一步提高性能。于是，提出了如下尝试：层叠构成如上所述的大容量模块的各种电路的基板而实现大容量模块的小型轻量化，并且，改进构成大容量模块的各种电路基板间的连接方式而实现低电涌化和低损失化(例如参照专利文献1至专利文献3)。如上所述，在层叠构成大容量模块的各种电路基板而使该模块小型轻量化时，已知有如下方法，即取代利用配线(金属线)的连接(引线接合)，在设置于配线基板表面的表面电极或引线框端子上直接连接半导体元件的端子(例如参照专利文献1)。可是，所述方法存在半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的对位困难的问题。在半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的对位不充分时，有时产生在由半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子构成的接合部电阻变大，或者相邻的接合部之间的绝缘耐压变得不充分的问题。具体而言，在半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的对位不充分时，接合部中的半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的接触面积变小。其结果，该接合部的电阻变大，有时无法使大容量模块所需的大小的电流流过。另外，由于接合部中的半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的配置偏移，由此相邻的接合部之间的间隔变小。其结果，在这些接合部，有时无法确保使高电压的电流流过所需要的绝缘耐压。即，在层叠构成大容量模块的各种电路基板而使该模块小型轻量化时，为了避免在由功率半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子构成的接合部电阻变大，或者相邻的接合部之间的绝缘耐压变得不充分的问题，准确地进行功率半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的对位是极其重要的。可是，在该
中，在层叠构成大容量模块的各种电路基板而使该模块小型轻量化时，在由功率半导体元件的端子和配线基板的表面电极或引线框端子构成的接合部能够准确地进行功率半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的对位的有效的技术方案还没有提出来，存在对该技术的继续要求。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2006－303006号公报专利文献2：特许第3410696号公报专利文献3：特开2011－23654号公报专利文献4：特开2007－012831号公报非专利文献非专利文献1：郎丰群、林佑辅、仲川博、青柳昌宏、大桥弘通，“具有铝电极的SiC功率元件的三维安装技术”，第十八次微电子学专题论文集，2008年9月，p.219-222。
技术实现思路
专利技术要解决的课题如上所述，在该
中，在层叠构成大容量模块的各种电路基板而使该模块小型轻量化时，在由功率半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子构成的接合部能够准确地进行功率半导体元件的端子与配线基板的表面电极或引线框端子的对位的有效的技术方案还没有提出来，存在对该技术的继续要求。本专利技术是为了对应这种要求而完成的。更具体而言，本专利技术的一个目的在于，在通过向功率电路上层叠驱动电路等外围电路而要实现小型轻量化、低电涌化及低损失化的大容量模块中，减少如下问题：由于配设在功率电路上的功率半导体元件的端子与外围电路的电极的对位不充分而引起的功率半导体元件的端子与外围电路的电极的接合部中的电阻增大或在相邻的接合部之间绝缘耐压降低等问题。用于解决课题的手段上述目的通过如下基板来实现，该基板是在包含功率半导体元件的第一电子电路的配设有所述功率半导体元件的一侧隔着所述功率半导体元件层叠的第二电子电路所使用的第二电子电路基板，其中，所述基板包括：由电介质层构成的基材；埋设于所述基材的内部的内层电极；形成于所述基板的所述第一电子电路侧的表面即第一表面的第一表面电极；以及设置于所述第一表面的至少一个台阶，所述内层电极及所述第一表面电极的至少一部分的与所述第一表面正交的方向上的厚度为50μm以上，所述台阶以如下方式形成，在所述第一电子电路与所述第二电子电路层叠时，在所述功率半导体元件及所述基板处于通过所述功率半导体元件的与相对所述第一表面的表面相交的侧面和所述台阶的与所述第一表面相交的侧面的接触而规定的相对的位置关系时，所述功率半导体元件的各个端子与各个所述第一表面电极相对。专利技术的效果如上所述，本专利技术的基板的目的为以例如变换器等功率模块为代表的大容量模块等的小型轻量化，在与包含功率半导体元件的(第一)电子电路(例如功率电路)层叠而使用的(第二)电子电路(例如驱动电路等外围电路)中使用。在本专利技术的基板中，如上所述，在第二电子电路基板的表面设置台阶，通过该台阶与功率半导体元件的侧面接触，在第一电子电路与第二电子电路层叠时更准确地进行第二电子电路基板的电极与功率半导体元件的端子的对位，由此减少功率半导体元件的端子与外围电路的电极的接合部中的电阻增大或相邻的接合部之间的绝缘耐压降低等问题。附图说明图1是表示具有由设置于第一表面的凹处(凹部)形成的台阶的本专利技术的一个实施方式的基板及包含该基板的大容量模块的结构的模式图。图2是表示在第二电子电路基板上配设散热器的图1所示的实施方式的变形例的基板及包含该基板的大容量模块的结构的模式图。图3是表示具有由设置于第一表面的突起形成的台阶的本专利技术的一个实施方式的基板及包含该基板的大容量模块的结构的模式图。图4是表示由引线框形成第一表面电极的图3所示的实施方式的变形例的基板及包含该基板的大容量模块的结构的模式图。图5是表示使用现有技术的基板作为外围电路基板(第二电子电路基板)的大容量模块中的填充材料的填充状况的模式图。图6是表示使用本专利技术一个实施方式的基板作为外围电路基板(第二电子电路基板)的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种大容量模块的外围电路用的电路基板，是在包含功率半导体元件的第一电子电路的配设有所述功率半导体元件的一侧隔着所述功率半导体元件层叠的第二电子电路所使用的第二电路基板，大容量模块是指处理200V以上的电压或10A以上的大功率的模块，上述大容量模块的外围电路用的电路基板的特征在于，所述电路基板包括：主要由陶瓷构成的基材；埋设于所述基材的内部的内层电极；形成于所述电路基板的所述第一电子电路侧的表面即第一表面的第一表面电极；以及设置于所述第一表面的至少一个台阶，所述内层电极的至少一部分及所述第一表面电极的至少一部分的与所述第一表面正交的方向上的厚度为50μm以上，所述台阶以如下方式形成，在所述第一电子电路与所述第二电子电路层叠时，在所述功率半导体元件及所述电路基板处于通过所述功率半导体元件的与相对所述第一表面的表面相交的侧面和所述台阶的与所述第一表面相交的侧面的接触而规定的相对的位置关系时，所述功率半导体元件的各个端子与各个所述第一表面电极相对。2.根据权利要求1所述的大容量模块的外围电路用的电路基板，其特征在于，与所述第一表面正交的方向上的所述台阶的高度与所述第一表面电极的表面之间的高低差为10μm以上，且为与所述第一表面正交的方向上的所述功率半导体元件的端子的所述第二电子电路侧的表面与用于所述第一电子电路的第一电子电路用基板的所述第二电子电路侧的表面之间的高低差以下。3.根据权利要求1或2所述的大容量模块的外围电路用的电路基板，其特征在于，在所述台阶之中至少一部分的台阶中，所述台阶的与所述第一表面相交的侧面形成为平行于所述功率半导体元件的与相对所述第一表面的表面相交的侧面的面。4.根据权利要求1或2所述的大容量模块的外围电路用的电路基板，其特征在于，在所述第一电子电路与所述第二电子电路层叠时，在所述台阶的所述侧面的至少与所述功率半导体元件的所述侧面相对的区域，设置有至少一个微小突起，通过所述功率半导体元件的所述侧面与所述突起接触，规定所述功率半导体元件与所述电路基板的相对的位置关系。5.根据权利要求1或2所述的大容量模块的外围电路用的电路基板，其特征在于，所述电路基板包含多个台阶而构成，利用所述多个台阶，在所述第一电子电路与所述第二电子电路层叠时，唯一地规定所述功率半导体元件及所述电路基板的相对的位置关系。6.根据权利要求1或2所述的大容量模块的外围电路用的电路基板，其特征在于，所述台阶的与所述第一表面相交的侧面形成为平行于所述功率半导体元件的与相对所述第一表面的表面相交的所有的侧面的连续的面。7.根据权利要求4所述的大容量模块的外围电路用的电路基板，其特征在于，在所述第一电子电路与所述第二电子电路层叠时规定所述功率半导体元件与所述电路基板的相对的位置关系的所述功率半导体元件的所述侧面与所述台阶的所述侧面或设置于所述侧面的所述突起的距离为10μm以上，且不足500μm。8.根据权利要求4所述的大容量模块的外围电路用的电路基板，其特征在于，在所述第一电子电路与所述第二电子电路层叠时规定所述功率半导体元件与所述电路基板的相对的位置关系的所述功率半导体元件的所述侧面与所述台阶的所述侧面或设置于所述侧面的所述突起的距离为，所述功率半导体元件的由平行于所述第一表面的平面剖切的截面的等效圆直径的0.1％以上，且不足10％。9.一种大容量模块，包含：包括功率半导体元...

【专利技术属性】
技术研发人员：矢野信介，平井隆己，七泷努，山口浩文，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：
国别省市：