[go: up one dir, main page]

JP2838625B2 - 半導体モジュール - Google Patents

半導体モジュール

Info

Publication number
JP2838625B2
JP2838625B2 JP4239590A JP23959092A JP2838625B2 JP 2838625 B2 JP2838625 B2 JP 2838625B2 JP 4239590 A JP4239590 A JP 4239590A JP 23959092 A JP23959092 A JP 23959092A JP 2838625 B2 JP2838625 B2 JP 2838625B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
thickness
heat diffusion
semiconductor module
insulating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP4239590A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0689954A (ja
Inventor
義彦 小池
隆一 斉藤
茂樹 関根
祐二 脇澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4239590A priority Critical patent/JP2838625B2/ja
Priority to US08/114,358 priority patent/US5446318A/en
Priority to DE4330070A priority patent/DE4330070A1/de
Publication of JPH0689954A publication Critical patent/JPH0689954A/ja
Priority to US08/443,453 priority patent/US5585672A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2838625B2 publication Critical patent/JP2838625B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group subclass H10D
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices all the devices being of a type provided for in a single subclass of subclasses H10B, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group subclass H10D the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
    • H01L2224/49113—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting different bonding areas on the semiconductor or solid-state body to a common bonding area outside the body, e.g. converging wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01023—Vanadium [V]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
に、複数個のパワー素子を同一基板上に搭載し、絶縁容
器内に密封したパワー半導体モジュールの構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩＧＢＴ，ＧＴＯ，パワートランジスタ
などのパワー半導体スイッチング素子を絶縁容器内に密
封して構成したパワー半導体モジュールが知られてい
る。これらのパワー半導体モジュールは、半導体チップ
で生ずる熱を拡散させる熱拡散板とモジュール内部で半
導体チップおよび熱拡散板を電気的に絶縁する絶縁板と
を積層させ、それらの板をはんだまたは金属ろう材によ
り接合して構成される。パワー半導体モジュールの最終
的な冷却は、その最終支持板を取り付けた冷却フィンや
ヒートパイプを介してなされる。
【０００３】このような構造のパワー半導体モジュール
においては、スイッチング条件により半導体モジュール
全体の温度が変化する。また、パワー半導体モジュール
内部でも、半導体チップと最終支持板との間に介在する
各板間において、温度差が生じる。パワー半導体モジュ
ールの寿命は、各部材を接合しているはんだまたはろう
材に前記温度差を原因とする熱疲労によるクラックが生
じ、はんだまたはろう材の熱抵抗が上昇する現象により
決定される。
【０００４】パワー半導体モジュールを長寿命化するた
めに、特開昭６０−２５７１４１号は、金属ベース上に
はんだを介して絶縁板，端子板，熱応力緩衝板，半導体
チップを順次固着して搭載した半導体装置において、熱
応力緩衝板を端子板よりも厚くする構造を提案してい
る。
【０００５】一方、特開昭６１−２３７４５６号は、金
属基板上に副金属基板と絶縁板とを介して半導体基板を
接着した半導体装置において、各熱拡散板の線膨張係数
や縦弾性係数の数値を限定し、各はんだ層の熱疲労を抑
える構造を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、はんだ寿命を延ばすという観点から構造を最適化す
る場合、一部の熱拡散板の厚さを固定していたために、
各熱拡散板の厚さの相互関係については、最適化の配慮
が不十分であった。
【０００７】また、熱サイクル試験に相当するパワー半
導体モジュール全体での温度変化については検討されて
いたものの、半導体チップをスイッチングさせ半導体モ
ジュール内部でも温度差が生じる環境下おいて各板厚を
変えた時の寿命予測が無く、各はんだ層の熱疲労寿命に
は依然としてばらつきがあった。
【０００８】本発明の目的は、複数の熱拡散板および／
または絶縁板を用いそれぞれの板をはんだまたは金属ろ
う材で接合した半導体モジュールにおいて、各接合層の
熱疲労寿命を最適化し全体として長寿命になる構造の半
導体モジュールを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、支持板と、メタライズされた面を有し支
持板と前記面とが接合材により接合される絶縁板と、絶
縁板における支持板と接合材により接合される面とは反
対側の面に接合材により接合される第１の熱拡散板と、
第１の熱拡散板における絶縁板と接合材により接合され
る面とは反対側の面に接合材により接合される第２の熱
拡散板と、第２の熱拡散板上に接合材により接合される
半導体チップとを備え、支持板の厚さが第１の熱拡散板
の厚さの２．５倍以上であり、第１の熱拡散板の厚さが
第２の熱拡散板の厚さの２倍以上である半導体モジュー
ルを提案する。
【００１０】第１の熱拡散板を銅製とし、第２の熱拡散
板をモリブデン製とすることができる。
【００１１】各接合部材は、それぞれ、はんだまたは金
属ろう材である。
【００１２】その場合、支持板と絶縁板を接合するはん
だまたは金属ろう材の絶縁板の周辺部における厚さ、お
よび、絶縁板と第１の熱拡散板を接合するはんだまたは
金属ろう材の絶縁板の周辺部における厚さは、絶縁板の
中央部における厚さ以上とする。
【００１３】支持板と絶縁板を接合するはんだまたは金
属ろう材の絶縁板の周辺部における厚さ、および、絶縁
板と第１の熱拡散板を接合するはんだまたは金属ろう材
の絶縁板の周辺部における厚さは、絶縁板の中央部にお
ける厚さの１．５倍以上としてもよい。
【００１４】さらに、絶縁板上に形成されるメタライズ
層と、メタライズ層を介して絶縁基板上に形成され第１
の熱拡散板の面積よりも小さな面積のメッキ層とを有す
ることも可能である。
【００１５】前記絶縁板と第１の熱拡散板の間に位置す
る第３の熱拡散板を備えることもできる。
【００１６】また、絶縁板と第１の熱拡散板の間に位置
するモリブデン製の第３の熱拡散板を備えることも可能
である。
【００１７】第２の熱拡散板の厚さは、半導体チップの
厚さ以上である。
【００１８】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、支持板と、メタライズされた面を有し支持板と前
記面とが接合材により接合される絶縁板と、絶縁板にお
ける支持板と接合材により接合される面とは反対側の面
に接合材により接合される銅板と、銅板上に設けられる
半導体チップとを備え、絶縁板の両面における接合材の
寿命が実質等しい半導体モジュールを提案する。
【００１９】支持板の厚さは、銅板の厚さの２．５倍以
上とすることができる。
【００２０】各接合材は、それぞれ、はんだまたは金属
ろう材である。
【００２１】絶縁板および銅板が接合材により接合され
る部分は、絶縁板のエッジよりも内側に位置する。
【００２２】本発明は、上記目的を達成するために、支
持板と、メタライズされた面を有し支持析と前記面とが
接合材により接合される絶縁板と、絶縁板における支持
板と接合材により接合される面とは反対側の面に接合材
により接合される銅板と、銅板上に接合材を介して接合
される複数の半導体チップとを備え、複数の半導体チッ
プの各々の下に位置する接合材の寿命が実質等しい半導
体モジュールを提案する。
【００２３】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、支持板と、メタライズされた面を有し支持板と前記
面とが接合材により接合される絶縁板と、絶縁板におけ
る支持板と接合材により接合される面とは反対側の面に
接合材により接合される銅板と、銅板上に設けられる複
数の半導体チップとを備え、複数の半導体チップの各々
が位置する個所における熱抵抗が実質等しい半導体モジ
ュールを提案する。
【００２４】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、支持板と、メタライズされた面を有し支持板と前
記面とが接合材により接合される絶縁板と、絶縁板にお
ける支持板と接合材により接合される面とは反対側の面
に接合材により接合される銅板と、銅板上に設けられる
半導体チップとを備え、絶縁板と第１の熱拡散板との間
の接合材のボイドが５％以下である半導体モジュールを
提案する。
【００２５】
【作用】本発明においては、最終支持板の厚さを内部に
積層している熱拡散板の内の最大厚さの２．５倍以上と
したので、半導体モジュール内部の各熱拡散板または絶
縁板を接合するはんだ層の寿命をバランスさせ、半導体
モジュール全体を長寿命化できる。
【００２６】また、複数の半導体チップ下にそれぞれＭ
ｏ板を配置し、その下に１枚のＣｕ熱拡散板を用いた場
合、Ｃｕ熱拡散板の厚さをＭｏ板の厚さの２倍以上とし
てあるから、半導体モジュール内部の各熱拡散板または
絶縁板を接合するはんだ層の寿命のバランスをとり、半
導体モジュール全体を長寿命化できる。
【００２７】熱拡散板または絶縁板の中央部が接合用は
んだ層に向かって凸となるように熱拡散板または絶縁板
に反りを形成し、はんだ層の周辺厚さをはんだ層の中央
部の厚さの１．５倍以上とした場合、はんだ層周辺部の
亀裂の進展を効果的に抑制できる。
【００２８】また、メッキ層の面積を上下に配置される
熱拡散板の面積より小さくすると、残留ガスが抜ける部
分を確保し、はんだ層のボイドを低減可能である。
【００２９】さらに、半導体チップの下にＭｏ熱拡散板
を配置し、このＭｏ熱拡散板の下にＣｕ熱拡散板を配置
し、そのＣｕ熱拡散板の最終支持板側にＭｏ熱拡散板を
配置すると、室温での反り量を小さくできる。
【００３０】最終支持板の面積が４０ｃｍ２以上の場
合、前記最終支持板の厚さを８ｍｍ以上とすれば、フィ
ンへの取付け時の片締めの問題や、基板の反りによるフ
ィンとの接触熱抵抗増大の問題等が解決される。
【００３１】１枚の熱拡散板上に複数個の半導体チップ
を接合し、熱拡散板上で半導体チップ間の複数極を配線
した場合、配線間の絶縁距離を配線または電極の下に配
置する絶縁板の厚さ方向で確保すると、半導体モジュー
ル面積を削減できる。
【００３２】
【実施例】次に、図１〜図１０を参照して、本発明によ
る半導体モジュールの実施例を説明する。なお、以下の
説明においては、半導体モジュール内部の熱拡散板の内
の最大厚さを基準厚さすなわち１とし、各板の厚さを前
記基準厚さに対する比率で記述する。
【００３３】図１は、本発明による半導体モジュールの
一実施例の内部構造を示す断面図である。図２は、図１
の半導体モジュールの内部配置を示す平面図である。図
１の実施例においては、コレクタ共通電極を兼ねたＣｕ
からなる熱拡散板１０３の厚さを基準厚さ１とし、その
上に厚さ０．１の８個のＳｉチップを図２のように分散
して配置する。Ｓｉチップのうち、６個はＩＧＢＴチッ
プ１０１であり、２個はダイオードチップ１０２であ
る。
【００３４】Ｓｉチップ１０１／１０２は、はんだ層１
００により、それぞれ熱拡散板１０３に接合されてい
る。Ｓｉチップ１０１／１０２は、例えば厚さ０．４３
のＭｏからなる熱拡散板１０４を介して、熱拡散板１０
３に接合されている。熱拡散板１０３は、はんだ層１０
５により、厚さ０．２１のＡｌ２Ｏ３からなる絶縁板１
０６に接合されている。絶縁板１０６は、はんだ層１０
７により、厚さ３．３３のＣｕからなる最終支持板１０
８に接合されている。コレクタ共通電極１０３は、図示
しないはんだ層１０９により、コレクタ端子１１０に接
合されている。
【００３５】ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極とダ
イオードチップ１０２のアノード電極とは、Ａｌワイヤ
１１５により、エミッタ端子１１４に接合されている。
エミッタ端子１１４は、はんだ層１１３により、例えば
厚さ１．３６のＡｌ２Ｏ３からなるエミッタ端子用絶縁
板１１２に接合されている。エミッタ端子用絶縁板１１
２は、はんだ層１１１により、コレクタ共通電極１０３
に接合されている。
【００３６】ＩＧＢＴチップ１０１のゲート電極は、Ａ
ｌワイヤ１１５により、ゲート端子１１９に接合されて
いる。ゲート端子１１９は、はんだ層１１８により、例
えば厚さ１．３６のＡｌ２Ｏ３からなるゲート端子用絶
縁板１１７と接合されている。ゲート端子用絶縁板１１
７は、はんだ層１１６により、コレクタ共通電極１０３
に接合されている。
【００３７】このように構成した本実施例の半導体モジ
ュールにおいて、各板厚を決めた根拠を説明する。図３
は、図１の実施例においてスイッチング試験を行なった
場合の最終支持板の厚さとはんだ層の寿命との関係を示
す図である。すなわち、図３は、最終支持板１０８以外
の熱拡散板１０３，１０４または絶縁板１０６の厚さを
図１の実施例の数値とし、Ｓｉチップをスイッチングさ
せ、オン状態時に基板表面を１２５℃まで加熱し、オフ
状態時に冷却する繰返し試験を実施した場合の最終支持
板厚さと各はんだ層の寿命との関係を示している。
【００３８】最終支持板１０８の厚さを変えたとき、は
んだ層１０５，１０７の寿命は、それぞれ逆の傾向を示
し、交差する。この交点は寿命最適点である。最終支持
板の厚さをこの交点付近に選ぶと、半導体モジュールと
しての長寿命化が達成できる。
【００３９】図４は、図１の実施例において、最終支持
板の厚さに応じて決まる寿命最適点における他の熱拡散
板の厚さとはんだ寿命との関係を示す図である。すなわ
ち、図１の実施例において、コレクタ共通電極を兼ねた
熱拡散板１０３の厚さを基準厚さ１として最終支持板１
０８の厚さを変えた場合、それぞれの最終支持板厚さに
応じて、図３で示した寿命最適点での熱拡散板１０３，
１０４の厚さを検討した結果を示している。
【００４０】最終支持板１０８の厚さに応じてそれぞれ
の熱拡散板１０３，１０４に最適の厚さがあるが、最終
支持板１０８の厚さは、常に各熱拡散板１０３の最大厚
さの２．５倍以上となる。
【００４１】さらに、絶縁板１０６の上下にある熱拡散
板１０３と１０８の厚さは、いずれの場合も互いに異な
っている。なお、この場合は、絶縁板１０６の下の熱拡
散板か最終支持板１０８としての役目も兼ねている。各
熱拡散板の厚さは、必ずしも寿命最適点に限定されず、
例えば図４に示した半導体モジュールの使用条件により
制限される熱抵抗値以内であれば、いずれの値でも良い
ことは明らかである。
【００４２】また、半導体モジュールの必要寿命の範囲
内であるならば、半導体モジュールの高さの制限などに
応じて、故意にこの厚さのバランスを崩した構造として
も問題はない。
【００４３】図５は、図１の実施例においてＳｉチップ
に破壊応力をかけないためのＭｏ板の厚さと熱拡散板の
厚さとの関係を示す図である。すなわち、図５は、図１
の平面構造とし、コレクタ共通電極を兼ねた熱拡散板１
０３の厚さを基準厚さ１とした場合、はんだ接合または
その後の樹脂モールド行程時にＳｉチップに耐破壊強度
以上の応力がかからない条件とする最初の熱拡散板とし
てのＭｏ板１０４と本来の熱拡散板１０３との厚さの範
囲を示している。熱拡散板１０３の厚さはいずれもの場
合もＭｏ板１０４の厚さの２倍以上となる。
【００４４】この条件を満たせば、すなわち図５に示し
たように半導体モジュールの使用条件に応じて制限され
る熱抵抗値以内であれば、どの範囲を選択しても問題無
い。また、複数個の半導体チップを半導体モジュール内
で並列に接続したとき、同じ動作モードで半導体チップ
が発熱する際に冷却されにくい場所のＭｏ板の厚さを薄
くし、特定の半導体チップ下の熱抵抗を低下させ、半導
体モジュール全体の熱抵抗を均一化させたり、熱変動の
激しい半導体チップ下のＭｏ板厚さを制限熱抵抗値の範
囲内で厚くし、半導体モジュール全体のはんだ寿命のバ
ランスを取ってもよい。
【００４５】さらに、本実施例においては、半導体モジ
ュールに搭載されるＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ間お
よびコレクタ−ゲート間の絶縁のために、端子１１４お
よび１１９の下に、Ａｌ２Ｏ３からなるエミッタ端子用
絶縁板１１２およびゲート端子用絶縁板１１７を設け、
この絶縁板の厚さ方向の沿面距離でメイン耐圧を確保す
る構造としている。この構造によれば、平面方向の沿面
距離で耐圧を確保していた従来の半導体モジュールに比
べて、半導体モジュール面積を削減できる。
【００４６】また、Ｓｉチップと端子との間に断差が生
じることから、Ａｌワイヤ１１５のループ高さを保持で
き、ワイヤーボンディングの長寿命化にも役立つ。
【００４７】図６は、コレクタ電極を兼ねた熱拡散板か
ら最終支持板までのはんだ層の厚さを模式的に示す図で
ある。すなわち、図６は、コレクタ電極を兼ねた熱拡散
板１０３から最終支持板１０８までのはんだ層１０５お
よび１０７の厚さの詳細を模式的に示している。
【００４８】はんだ層は、膜厚を厚くすると長寿命化で
きるが、厚くするにつれて、はんだ膜厚の不均一化や熱
抵抗の増大等の問題が生じる。そこで本実施例において
は、熱拡散板１０３に反りを付け、はんだ層１０５の周
辺部を、中央部と比較して、１．５〜２倍厚くした。
【００４９】Ｓｉチップの直下であれば、はんだ層の膜
を厚くすることは熱抵抗増大に直接つながるが、チップ
が搭載されていない熱拡散板の周辺部を厚くしても、熱
抵抗の増大を極力抑えることができる。また、熱疲労に
よるはんだ層の寿命は、はんだ層周辺部から入る亀裂に
より左右されることから、その周辺部の膜厚を厚くする
と、亀裂の進展をより効果的に抑制できる。
【００５０】本実施例の場合、熱拡散板１０３の厚さに
対して絶縁板１０６の厚さを１／４以下と薄くしたこと
ではんだ層接合時に熱拡散板１０３の反り量に合わせて
絶縁板１０６も反らせることができ、絶縁板１０６上下
のはんだ層１０５および１０７の周辺部の厚さを、中央
部の厚さに比べ、１．５倍以上にできる。
【００５１】図７は、絶縁板コーナー部上のはんだ接合
状況を模式的に示す図である。はんだは溶融した場合、
板の平面よりエッジ部を伝った方が早く流動する。本実
施例のはんだ接合の場合も同様に、熱拡散板１０３の平
面部全体がぬれる前にエッジ部を伝って全周部のみをは
んだが取り囲む可能性がある。その場合、はんだ層内部
に残留したガスの抜け口が無いため、残留ガスがはんだ
層のボイドの原因となる。
【００５２】そこで、本実施例においては、絶縁板のメ
タライズパターン１７０を熱拡散板の大きさより約１ｍ
ｍ小さくし、はんだが溶融しても熱拡散板のエッジに達
しないようにしてあり、残留ガスが抜ける部分を確保
し、はんだ層のボイドを５％以下に低減させている。
【００５３】図８は、コレクタ端子を兼ねた熱拡散板の
最終支持板側にＭｏ板を接合した実施例を示す図であ
る。すなわち、コレクタ端子を兼ねた熱拡散板１０３の
最終支持板１０８側にＭｏ板１８０を接合した実施例を
示している。例えば熱拡散板１０３の厚さを基準厚さ１
とし、図２に示した平面図の配置で厚さ０．４３のＭｏ
板１０４を熱拡散板１０３に銀ろうで接合した場合、接
合時の温度約８１０℃から室温約２５℃まで冷却する
と、熱膨張係数の差により、熱拡散板１０３全体はＭｏ
板１０４側に凸となって反りが生じる。
【００５４】本実施例においては、熱拡散板１０３の下
に厚さ０．０３のＭｏ板１８０を同時に接合することに
より、室温約２５℃での反り量を２００μｍ以下にでき
る。
【００５５】図９は、３個のＳｉチップを搭載した半導
体モジュールの断面構造を示す図である。図１０は、図
９の実施例のＳｉチップ等の配置を示す平面図である。
本実施例においても、半導体モジュール内部の熱拡散板
のうちの最大厚さを基準厚さ１とし、厚さ０．１の３個
のＳｉチップを、例えばＣｕからなるカソード共通電極
を兼ねた熱拡散板１９０の上に分散配置する。
【００５６】３個のＳｉチップすなわちダイオードチッ
プ１０２は、はんだ層１００によって、例えば厚さ０．
４３のＭｏからなる熱拡散板１０４をはさんで、熱拡散
板１９０に接合されている。熱拡散板１９０は、はんだ
層１０５により、厚さ０．２１のＡｌ２Ｏ３からなる絶
縁板１０６に接合されている。絶縁板１０６は、はんだ
層１０７により、厚さ３．３３のＣｕ板からなる最終支
持板１０８に接合されている。
【００５７】カソード端子１９１は、はんだ層１０９に
より、カソード共通電極すなわち熱拡散板１９０に接合
されている。ダイオードチップ１０２のアノード電極
は、Ａｌワイヤ１１５により、アノード端子１９２に接
合されている。アノード端子１９２は、はんだ層１１３
により、例えば厚さ０．７３のＡｌ２Ｏ３からなるエミ
ッタ端子用絶縁板１１２に接合されている。エミッタ端
子用絶縁板１１２は、はんだ層１１１により、カソード
共通電極１９０に接合されている。
【００５８】各熱拡散板，絶縁板，最終支持板の厚さを
決める根拠は、すでに図３〜５で示した通りである。
【００５９】本実施例においては、組立て時の反りを小
さくし部品を扱い易くするために、熱拡散板１０３とし
て厚さ３ｍｍの板を使用した場合、Ｓｉチップの搭載数
が少なく最終支持板面積が４０ｃｍ２程度のこれまで市
販されきている大きさの半導体モジュールにおいても、
用途による熱抵抗の制限範囲以下であれば、はんだの熱
疲労寿命の観点から８ｍｍ以上の最終支持板にすると、
長寿命化できる。さらに、８ｍｍ以上の支持板を使う
と、これまで薄い支持板で問題となっていたフィンへの
取付け時の片締めの問題や、基板の反りによるフィンと
の接触熱抵抗増大の問題等も解決できる。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、最終支持板の厚さを内
部の熱拡散板の厚さの２．５倍以上とすることにより、
各接合層の熱疲労寿命をバランスさせ、半導体モジュー
ル全体を長寿命化できる。
【００６１】また、複数の半導体チップ下にそれぞれＭ
ｏ板を配置し、その下に１枚のＣｕ熱拡散板を用いた場
合、Ｃｕ熱拡散板の厚さをＭｏ板の厚さの２倍以上とし
てあるから、半導体モジュール内部の各熱拡散板または
絶縁板を接合するはんだ層の寿命のバランスをとり、半
導体モジュール全体を長寿命化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による半導体モジュールの一実施例の内
部構造を示す断面図である。
【図２】図１の半導体モジュールの内部配置を示す平面
図である。
【図３】図１の実施例においてスイッチング試験を行な
った場合の最終支持板の厚さとはんだ層の寿命との関係
を示す図である。
【図４】図１の実施例において最終支持板の厚さに応じ
て決まる寿命最適点における他の熱拡散板の厚さとはん
だ寿命との関係を示す図である。
【図５】図１の実施例においてＳｉチップに破壊応力を
かけないためのＭｏ板の厚さと熱拡散板の厚さとの関係
を示す図である。
【図６】コレクタ電極を兼ねた熱拡散板から最終支持板
までのはんだ層の厚さを模式的に示す図である。
【図７】絶縁板コーナー部上のはんだ接合状況を模式的
に示す図である。
【図８】コレクタ端子を兼ねた熱拡散板の最終支持板側
にＭｏ板を接合した実施例を示す図である。
【図９】３個のＳｉチップを搭載した半導体モジュール
の断面構造を示す図である。
【図１０】図９の実施例のＳｉチップ等の配置を示す平
面図である。
【符号の説明】
１００ はんだ層 １０１ ＩＧＢＴ １０２ ダイオード １０３ コレクタ電極兼用Ｃｕ熱拡散板 １０４ Ｍｏ板 １０５ はんだ層 １０６ 絶縁板 １０７ はんだ層 １０８ Ｃｕ最終支持板 １０９ はんだ層 １１０ コレクタ電極 １１１ はんだ層 １１２ エミッタ端子用絶縁板 １１３ はんだ層 １１４ エミッタ電極 １１５ Ａｌワイヤ １１６ はんだ層 １１７ ゲート端子用絶縁板 １１８ はんだ層 １１９ ゲート電極 １７０ 絶縁板上メタライズパターン １８０ Ｍｏ板 １９０ カソード電極兼用Ｃｕ熱拡散板 １９１ カソード端子 １９２ アノード端子

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 支持板と、メタライズされた面を有し前
    記支持板と前記面とが接合材により接合される絶縁板
    と、絶縁板における前記支持板と接合材により接合され
    る面とは反対側の面に接合材により接合される第１の熱
    拡散板と、第１の熱拡散板における前記絶縁板と接合材
    により接合される面とは反対側の面に接合材により接合
    される第２の熱拡散板と、第２の熱拡散板上に接合材に
    より接合される半導体チップとを備え、 支持板の厚さが第１の熱拡散板の厚さの２．５倍以上で
    あり、 第１の熱拡散板の厚さが第２の熱拡散板の厚さの２倍以
    上であることを特徴とする半導体モジュール。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体モジュールにお
    いて、 前記第１の熱拡散板が銅製であり、 前記第２の熱拡散板がモリブデン製であることを特徴と
    する半導体モジュール。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の半導体
    モジュールにおいて、 前記各接合材が、それぞれ、はんだまたは金属ろう材で
    あることを特徴とする半導体モジュール。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の半導体モジュールにお
    いて、 前記支持板と前記絶縁板を接合する前記はんだまたは前
    記金属ろう材の前記絶縁板の周辺部における厚さ、およ
    び、前記絶縁板と前記第１の熱拡散板を接合する前記は
    んだまたは前記金属ろう材の前記絶縁板の周辺部におけ
    る厚さが、前記絶縁板の中央部における厚さ以上である
    ことを特徴とする半導体モジュール。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の半導体モジュールにお
    いて、 前記支持板と前記絶縁板を接合する前記はんだまたは前
    記金属ろう材の前記絶縁板の周辺部における厚さ、およ
    び、前記絶縁板と前記第１の熱拡散板を接合する前記は
    んだまたは前記金属ろう材の前記絶縁板の周辺部におけ
    る厚さが、前記絶縁板の中央部における厚さの１．５倍
    以上であることを特徴とする半導体モジュール。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載の半導体モジュールにお
    いて、 さらに、前記絶縁板上に形成されるメタライズ層と、前
    記メタライズ層を介して前記絶縁基板上に形成され第１
    の熱拡散板の面積よりも小さな面積のメッキ層とを有す
    ることを特徴とする半導体モジュール。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の半導体モジュールにお
    いて、 さらに、前記絶縁板と前記第１の熱拡散板の間に位置す
    る第３の熱拡散板を備えることを特徴とする半導体モジ
    ュール。
  8. 【請求項８】 請求項２または請求項３に記載の半導体
    モジュールにおいて、 さらに、前記絶縁板と前記第１の熱拡散板の間に位置す
    るモリブデン製の第３の熱拡散板を備えることを特徴と
    する半導体モジュール。
  9. 【請求項９】 請求項１または請求項３に記載の半導体
    モジュールにおいて、 第２の熱拡散板の厚さが、前記半導体チップの厚さ以上
    であることを特徴とする半導体モジュール。
  10. 【請求項１０】 支持板と、メタライズされた面を有し
    前記支持板と前記面とが接合材により接合される絶縁板
    と、絶縁板における前記支持板と接合材により接合され
    る面とは反対側の面に接合材により接合される銅板と、
    銅板上に設けられる半導体チップとを備え、 絶縁板の両面における接合材の寿命が実質等しいことを
    特徴とする半導体モジュール。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体モジュール
    において、 前記支持板の厚さが、前記銅板の厚さの２．５倍以上で
    あることを特徴とする半導体モジュール。
  12. 【請求項１２】 請求項１０に記載の半導体モジュール
    において、 前記各接合材が、それぞれ、はんだまたは金属ろう材で
    あることを特徴とする半導体モジュール。
  13. 【請求項１３】 請求項１０に記載の半導体モジュール
    において、 前記絶縁板および前記銅板が接合材により接合される部
    分が、前記絶縁板のエッジよりも内側に位置することを
    特徴とする半導体モジュール。
  14. 【請求項１４】 支持板と、メタライズされた面を有し
    前記支持板と前記面とが接合材により接合される絶縁板
    と、絶縁板における前記支持板と接合材により接合され
    る面とは反対側の面に接合材により接合される銅板と、
    銅板上に接合材を介して接合される複数の半導体チップ
    とを備え、 前記複数の半導体チップの各々の下に位置する接合材の
    寿命が実質等しいことを特徴とする半導体モジュール。
  15. 【請求項１５】 支持板と、メタライズされた面を有し
    前記支持板と前記面とが接合材により接合される絶縁板
    と、絶縁板における前記支持板と接合材により接合され
    る面とは反対側の面に接合材により接合される銅板と、
    銅板上に設けられる複数の半導体チップとを備え、 複数の半導体チップの各々が位置する個所における熱抵
    抗が実質等しいことを特徴とする半導体モジュール。
  16. 【請求項１６】 支持板と、メタライズされた面を有し
    前記支持板と前記面とが接合材により接合される絶縁板
    と、絶縁板における前記支持板と接合材により接合され
    る面とは反対側の面に接合材により接合される銅板と、
    銅板上に設けられる半導体チップとを備え、 絶縁板と第１の熱拡散板との間の接合材のボイドが５％
    以下であることを特徴とする半導体モジュール。
JP4239590A 1992-09-08 1992-09-08 半導体モジュール Expired - Fee Related JP2838625B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4239590A JP2838625B2 (ja) 1992-09-08 1992-09-08 半導体モジュール
US08/114,358 US5446318A (en) 1992-09-08 1993-09-01 Semiconductor module with a plurality of power devices mounted on a support base with an improved heat sink/insulation plate arrangement
DE4330070A DE4330070A1 (de) 1992-09-08 1993-09-06 Halbleitermodul
US08/443,453 US5585672A (en) 1992-09-08 1995-05-18 Semiconductor module with an improved heat sink/insulation plate arrangement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4239590A JP2838625B2 (ja) 1992-09-08 1992-09-08 半導体モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0689954A JPH0689954A (ja) 1994-03-29
JP2838625B2 true JP2838625B2 (ja) 1998-12-16

Family

ID=17047040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4239590A Expired - Fee Related JP2838625B2 (ja) 1992-09-08 1992-09-08 半導体モジュール

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5446318A (ja)
JP (1) JP2838625B2 (ja)
DE (1) DE4330070A1 (ja)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2838625B2 (ja) * 1992-09-08 1998-12-16 株式会社日立製作所 半導体モジュール
EP0661748A1 (en) * 1993-12-28 1995-07-05 Hitachi, Ltd. Semiconductor device
DE4421319A1 (de) * 1994-06-17 1995-12-21 Abb Management Ag Niederinduktives Leistungshalbleitermodul
US5956231A (en) * 1994-10-07 1999-09-21 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having power semiconductor elements
US5928768A (en) * 1995-03-20 1999-07-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon nitride circuit board
US5541453A (en) * 1995-04-14 1996-07-30 Abb Semiconductors, Ltd. Power semiconductor module
JP3429921B2 (ja) * 1995-10-26 2003-07-28 三菱電機株式会社 半導体装置
US5744861A (en) * 1995-11-13 1998-04-28 Asea Brown Boveri Ag Power semiconductor module
US5917236A (en) * 1995-12-08 1999-06-29 Hewlett-Packard Company Packaging system for field effects transistors
JPH09172116A (ja) * 1995-12-21 1997-06-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP3890539B2 (ja) * 1996-04-12 2007-03-07 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 セラミックス−金属複合回路基板
US5923085A (en) * 1996-05-02 1999-07-13 Chrysler Corporation IGBT module construction
DE19735531A1 (de) * 1997-08-16 1999-02-18 Abb Research Ltd Leistungshalbleitermodul mit in Submodulen integrierten Kühlern
US5926372A (en) * 1997-12-23 1999-07-20 Ford Global Technologies, Inc. Power block assembly and method of making same
US6084296A (en) * 1998-07-09 2000-07-04 Satcon Technology Corporation Low cost high power hermetic package with electrical feed-through bushings
JP2000228491A (ja) * 1999-02-09 2000-08-15 Toshiba Corp 半導体モジュール及び電力変換装置
DE19914815A1 (de) * 1999-03-31 2000-10-05 Abb Research Ltd Halbleitermodul
JP4220094B2 (ja) * 1999-04-05 2009-02-04 三菱電機株式会社 パワー半導体モジュール
JP3414342B2 (ja) * 1999-11-25 2003-06-09 日本電気株式会社 集積回路チップの実装構造および実装方法
DE10158185B4 (de) * 2000-12-20 2005-08-11 Semikron Elektronik Gmbh Leistungshalbleitermodul mit hoher Isolationsfestigkeit
JP4150508B2 (ja) * 2001-04-03 2008-09-17 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US20020185726A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 North Mark T. Heat pipe thermal management of high potential electronic chip packages
FR2829661B1 (fr) * 2001-08-17 2004-12-03 Valeo Equip Electr Moteur Module de composants electroniques de puissance et procede d'assemblage d'un tel module
DE10142615A1 (de) * 2001-08-31 2003-04-10 Siemens Ag Leistungselektronikeinheit
DE10237561C1 (de) * 2002-08-16 2003-10-16 Semikron Elektronik Gmbh Induktivitätsarme Schaltungsanordnung bzw. Schaltungsaufbau für Leistungshalbleitermodule
JP2004228352A (ja) * 2003-01-23 2004-08-12 Mitsubishi Electric Corp 電力半導体装置
US6889755B2 (en) 2003-02-18 2005-05-10 Thermal Corp. Heat pipe having a wick structure containing phase change materials
US20040246682A1 (en) * 2003-06-09 2004-12-09 Sumitomo Metal (Smi) Eectronics Devices Inc. Apparatus and package for high frequency usages and their manufacturing method
US7038305B1 (en) * 2003-07-15 2006-05-02 Altera Corp. Package for integrated circuit die
JP3988735B2 (ja) * 2004-03-15 2007-10-10 日立金属株式会社 半導体装置及びその製造方法
US20060045153A1 (en) * 2004-08-31 2006-03-02 Carter Serrena M Low thermal expansion coefficient cooler for diode-laser bar
JP4853721B2 (ja) * 2006-10-30 2012-01-11 株式会社デンソー 配線板
JP4523632B2 (ja) * 2007-12-11 2010-08-11 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5067267B2 (ja) * 2008-06-05 2012-11-07 三菱電機株式会社 樹脂封止型半導体装置とその製造方法
US8237260B2 (en) * 2008-11-26 2012-08-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with segmented base plate
CN103222053A (zh) * 2010-09-24 2013-07-24 半导体元件工业有限责任公司 电路装置
DE112013007670B4 (de) * 2013-12-04 2023-07-06 Arigna Technology Ltd. Halbleitervorrichtung
TWI553828B (zh) * 2015-10-30 2016-10-11 財團法人工業技術研究院 整合型功率模組
US20220223546A1 (en) * 2019-06-19 2022-07-14 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power converter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57160150A (en) * 1981-03-27 1982-10-02 Toshiba Corp Heat dissipating board for hybrid ic
JPS6038867B2 (ja) * 1981-06-05 1985-09-03 株式会社日立製作所 絶縁型半導体装置
US4620215A (en) * 1982-04-16 1986-10-28 Amdahl Corporation Integrated circuit packaging systems with double surface heat dissipation
DE3241508A1 (de) * 1982-11-10 1984-05-10 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Leistungstransistor-modul
JPS60257141A (ja) * 1984-06-01 1985-12-18 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH0277143A (ja) * 1988-09-13 1990-03-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP2609724B2 (ja) * 1989-06-28 1997-05-14 株式会社日立製作所 半導体装置
JPH0671055B2 (ja) * 1990-03-30 1994-09-07 日本碍子株式会社 集積回路用パッケージ
JP2656416B2 (ja) * 1991-12-16 1997-09-24 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法、並びに半導体装置に用いられる複合基板および複合基板の製造方法
JP2838625B2 (ja) * 1992-09-08 1998-12-16 株式会社日立製作所 半導体モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US5446318A (en) 1995-08-29
US5585672A (en) 1996-12-17
DE4330070A1 (de) 1994-03-10
JPH0689954A (ja) 1994-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2838625B2 (ja) 半導体モジュール
US6563211B2 (en) Semiconductor device for controlling electricity
JP3333409B2 (ja) 半導体モジュール
US11201121B2 (en) Semiconductor device
JPH09275170A (ja) 半導体装置
JP2003100987A (ja) 半導体装置
KR102196397B1 (ko) 메탈포스트, 이를 포함하는 반도체 패키지 및 반도체 패키지 제조방법
JP2019216214A (ja) 半導体装置、リードフレーム及び半導体装置の製造方法
JP2020065017A (ja) 半導体サブアセンブリー及び半導体パワーモジュール
JP2022133480A (ja) 半導体装置
JPH07221265A (ja) パワー半導体モジュール
JPH11265976A (ja) パワー半導体モジュールおよびその製造方法
US11552021B2 (en) Semiconductor device, semiconductor manufacturing apparatus and method of manufacturing semiconductor device having printed circuit board and insulating board with complementary warps
JP3394000B2 (ja) モジュール型半導体装置及びこれを用いた電力変換装置
JPH09213877A (ja) マルチチップモジュール半導体装置
US11984432B2 (en) Semiconductor chip stack module and method of fabricating the same
WO2021240944A1 (ja) 半導体装置
JPH07221263A (ja) 半導体装置
US5313091A (en) Package for a high power electrical component
JP2619155B2 (ja) 混成集積回路装置
JP2024054535A (ja) 半導体装置
JP2024135887A (ja) 半導体装置
TWM625419U (zh) 陶瓷基板上形成有步階接墊的電源模組
JPH07288310A (ja) 半導体モジュール
JP2020161676A (ja) パワー半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071016

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081016

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees