阅读说明：本技术 半导体模块 (Semiconductor module ) 是由 石山祐介 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：得到能够提高散热性、降低成本的半导体模块。在第1绝缘板(1a)的上方配置有第2绝缘板(2a)。第1半导体元件(3)设置于第1绝缘板(1a)的上表面。第2半导体元件(5)设置于第2绝缘板(2a)的下表面。绝缘基板(7)具有：第3绝缘板(7a),其配置在第1绝缘板(1a)与第2绝缘板(2a)之间；以及导体(7b、7c),它们设置于第3绝缘板(7a)的表面,与第1及第2半导体元件(3、5)连接。封装树脂(12)将第1及第2半导体元件(3、5)和绝缘基板(7)封装。第3绝缘板(7a)的绝缘耐压比第1及第2绝缘板(1a、2a)的绝缘耐压低。(A semiconductor module capable of improving heat dissipation and reducing cost is obtained. A2 nd insulating plate (2a) is disposed above the 1 st insulating plate (1 a). The 1 st semiconductor element (3) is provided on the upper surface of the 1 st insulating plate (1 a). The 2 nd semiconductor element (5) is provided on the lower surface of the 2 nd insulating plate (2 a). The insulating substrate (7) has: a 3 rd insulating plate (7a) disposed between the 1 st insulating plate (1a) and the 2 nd insulating plate (2 a); and conductors (7b, 7c) provided on the surface of the 3 rd insulating plate (7a) and connected to the 1 st and 2 nd semiconductor elements (3, 5). The sealing resin (12) seals the 1 st and 2 nd semiconductor elements (3, 5) and the insulating substrate (7). The insulating withstand voltage of the 3 rd insulating plate (7a) is lower than the insulating withstand voltages of the 1 st and 2 nd insulating plates (1a, 2 a).)

半导体模块

技术领域

本发明涉及例如大电流的控制所使用的半导体模块。

背景技术

就将设置有半导体元件的第1及第2绝缘基板上下相对而进行了树脂封装的半导体模块而言，提出了在模块内部将第3绝缘基板与半导体元件连接的结构(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2013-30710号公报

以往，进行模块内部的绝缘的第3绝缘基板被设计成与进行模块内外的绝缘的第1及第2绝缘基板相同的绝缘耐压。因此，存在下述问题，即，由于模块内部的第3绝缘基板的绝缘耐压成为过高的值，因此导热率变低而使散热性降低、材料费增高而使成本增加。

发明内容

本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于得到能够提高散热性、降低成本的半导体模块。

本发明涉及的半导体模块的特征在于，具有：第1绝缘板；第2绝缘板，其配置于所述第1绝缘板的上方；第1半导体元件，其设置于所述第1绝缘板的上表面；第2半导体元件，其设置于所述第2绝缘板的下表面；绝缘基板，其具有配置于所述第1绝缘板与所述第2绝缘板之间的第3绝缘板、以及设置于所述第3绝缘板的表面并与所述第1半导体元件及第2半导体元件连接的导体；以及封装树脂，其将所述第1半导体元件及第2半导体元件和所述绝缘基板封装，所述第3绝缘板的绝缘耐压比所述第1绝缘板及第2绝缘板的绝缘耐压低。

发明的效果

在本发明中，使进行模块内部的绝缘的绝缘基板的第3绝缘板的绝缘耐压比进行模块内外的绝缘的第1及第2绝缘板的绝缘耐压低。由此，绝缘基板的导热率变高而使散热性提高，能够节约材料费而降低成本。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的半导体模块的剖面图。

图2是表示实施方式1涉及的模块内部的绝缘基板的俯视图。

图3是表示实施方式2涉及的半导体模块的剖面图。

图4是表示实施方式2涉及的半导体模块的变形例的剖面图。

图5是表示实施方式3涉及的半导体模块的剖面图。

图6是表示实施方式4涉及的半导体模块的剖面图。

图7是将实施方式5涉及的半导体元件与绝缘基板的接合部放大的剖面图。

标号的说明

1、2、7绝缘基板，1a、2a、7a绝缘板，3、5、15半导体元件，7b、7c导体，9、10钎料，12封装树脂，13、14金属块

具体实施方式

参照附图，对实施方式涉及的半导体模块进行说明。对相同或相应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。

实施方式1.

图1是表示实施方式1涉及的半导体模块的剖面图。绝缘基板1具有：绝缘板1a；导体1b，其设置于绝缘板1a的下表面；以及导体1c，其设置于绝缘板1a的上表面。在绝缘基板1的上方配置有绝缘基板2。绝缘基板2具有：绝缘板2a；导体2b，其设置于绝缘板2a的下表面；以及导体2c，其设置于绝缘板2a的上表面。此外，在本说明书中，将图1的剖面图中的上侧的面记作“上表面”，将下侧的面记作“下表面”。

半导体元件3设置于绝缘基板1的上表面。半导体元件3的下表面电极通过钎料4而与绝缘基板1的导体1c连接。半导体元件5设置于绝缘基板2的下表面。半导体元件5的下表面电极通过钎料6而与绝缘基板2的导体2b连接。

绝缘基板7配置在绝缘基板1与绝缘基板2之间。绝缘基板7具有：绝缘板7a；以及导体7b、7c、7d，它们设置于绝缘板7a的上下表面。设置有将绝缘板7a贯通的通孔8。图2是表示实施方式1涉及的模块内部的绝缘基板的俯视图。导体7b、7c、7d在绝缘板7a的上下表面在平面方向也进行了配线。

导体7b经由通孔8而设置于绝缘板7a的上下表面，经由钎料9而与半导体元件3的上表面电极和绝缘基板2的导体2b连接。导体7c经由钎料10而与半导体元件5的上表面电极连接。导体7d经由钎料11而与绝缘基板1的导体1c连接。

此外，钎料4、6、9-11例如是焊料，但也可以是Ag膏或其它导电性连接材料。绝缘基板1、2、7例如是印刷基板或带有铜图案的陶瓷基板等，也可以是多层基板。

封装树脂12将半导体元件3、5和绝缘基板7封装。处于与设置有半导体元件3、5的面相反侧的绝缘基板1的下表面和绝缘基板2的上表面从封装树脂12露出至外部。由于半导体元件3、5的发热，模块内部的绝缘基板7的温度也上升。绝缘基板7经由钎料9、11和上下的绝缘基板1、2而被冷却。

绝缘板7a的绝缘耐压比绝缘板1a、2a的绝缘耐压低。这里，绝缘耐压由绝缘板的厚度与绝缘板的介电强度的乘积决定。因此，在绝缘板1a、2a和绝缘板7a的材质相同的情况下，绝缘板7a的厚度比绝缘板1a、2a薄。或者，绝缘板1a、2a和绝缘板7a的绝缘材质不同，绝缘板7a的介电强度比绝缘板1a、2a的介电强度低。

如上所述，在本实施方式中，使进行模块内部的绝缘的绝缘基板7的绝缘板7a的绝缘耐压比进行模块内外的绝缘的绝缘基板1、2的绝缘板1a、2a的绝缘耐压低。由此，绝缘板7a的散热性提高，能够节约材料费而降低成本。

另外，能够通过上下设置半导体元件3、5，从而增大功率，减小占用面积。另外，由于使绝缘基板1的下表面和绝缘基板2的上表面从封装树脂12露出，因此能够通过双面冷却而提高散热性能。

另外，就通常的半导体模块而言，通过导线将电流经由绝缘基板的图案等从半导体元件3、5引出至外部电极。与此相对，在本实施方式中，由于通过焊料等钎料将半导体元件3、5与绝缘基板7连接，因此能够实现大面积的电流引出。因此，能够使半导体元件3、5小型化，所以半导体模块也能够小型化。

实施方式2.

图3是表示实施方式2涉及的半导体模块的剖面图。在本实施方式中，将实施方式1的绝缘基板2变更为铜或铝等的金属块13。金属块13与半导体元件5的上表面电极连接。封装树脂12的一部分12a覆盖金属块13的上表面。

图4是表示实施方式2涉及的半导体模块的变形例的剖面图。在图3的结构的基础上，将实施方式1的绝缘基板1变更为铜或铝等的金属块14。金属块14与第1半导体元件3的下表面电极连接。封装树脂12的一部分12b覆盖金属块14的下表面。

在本实施方式中，不使用绝缘基板1、2而是通过封装树脂12进行模块内外的绝缘，从而能够降低成本。另外，使进行模块内部的绝缘的绝缘基板7的绝缘板7a的绝缘耐压比进行模块内外的绝缘的封装树脂12的一部分12a、12b的绝缘耐压低。由此，能够得到与实施方式1相同的效果。此外，金属块13、14各自不限于仅是1个，也可以是多个。

实施方式3.

图5是表示实施方式3涉及的半导体模块的剖面图。在本实施方式中，半导体元件15设置于绝缘基板7。半导体元件15的上表面电极通过焊料等钎料16而与绝缘基板7的导体7b连接，通过钎料17而与绝缘基板1的导体1c连接。这样，能够通过在模块内部的绝缘基板7也设置半导体元件15而实现半导体模块的高电流密度化。其它结构及效果与实施方式1相同。此外，也可以如实施方式2那样将绝缘基板1、2变更为金属块13、14。

实施方式4.

图6是表示实施方式4涉及的半导体模块的剖面图。设置有确保绝缘基板1与绝缘基板7之间的间隙的铜等金属的衬垫18。设置有确保绝缘基板2与绝缘基板7之间的间隙的铜等金属的衬垫19。衬垫18通过钎料而与绝缘基板1、7的导体1c、7b连接。衬垫19通过钎料而与绝缘基板2、7的导体2b、7b连接。

通过利用衬垫18、19确保间隙，从而能够减小赋予给半导体元件3、5的应力。另外，也能够确保封装树脂12的流动性。此外，也可以如实施方式2那样将绝缘基板1、2变更为金属块13、14。

实施方式5.

图7是将实施方式5涉及的半导体元件与绝缘基板的接合部放大的剖面图。就实施方式1至4的半导体模块而言，在绝缘基板7的导体7b设置用于对与钎料9之间的接合区域进行控制的抗蚀层等绝缘膜20。并且，使绝缘膜20的开口面积比半导体元件3的上表面电极的面积小。通过以上述方式控制接合区域，从而钎料9在熔化时成为梯形这样的形状，钎料9与半导体元件3的连接面积比钎料9与绝缘基板7的导体7b的连接面积大。半导体元件5与绝缘基板7的接合部也同样如此。通过以上述方式控制钎料9的形状，从而能够降低赋予给半导体元件3、5的应力。

此外，半导体元件3、5、15不限于由硅形成，也可以由与硅相比带隙大的宽带隙半导体形成。宽带隙半导体例如是碳化硅、氮化镓类材料、或金刚石。由这样的宽带隙半导体形成的半导体元件由于耐电压性、容许电流密度高，因此能够小型化。通过使用该小型化后的半导体元件，从而组装了该半导体元件的半导体模块也能够小型化、高集成化。另外，由于半导体元件的耐热性高，因此能够使散热器的散热鳍片小型化，能够使水冷部空冷化，因而能够使半导体模块进一步小型化。另外，由于半导体元件的电力损耗低且高效，因此能够使半导体模块高效化。