半导体装置的制作方法

专利2025-02-26  29


本申请涉及半导体装置。


背景技术:

1、近年来,正在推进安装有大功率用半导体元件的半导体装置的大容量化。在大容量化的半导体装置中,为了向半导体元件通电大电流,需要将半导体元件产生的热高效地传递给冷却器。因此,在大容量化的半导体装置中,要求设置在半导体元件和冷却器之间、将结构构件彼此连接的接合材料的低热阻化。

2、公开了实现具有焊料材料的接合材料的低热阻化的半导体装置的结构(例如参照专利文献1)。在专利文献1所公开的结构中,在功率模块的与冷却器接合的面上设置镀镍或镀铜等镀层,提高焊料润湿性,实现功率模块与冷却器的接合可靠性的提高以及接合材料的低热阻化。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1:日本专利第6183556号公报


技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、在上述专利文献1中,由于在功率模块的接合面上设置了镀层,因此能够提高焊料润湿性。在设置有镀层的半导体装置中,需要进行利用甲酸还原设备的焊料接合工艺,或者使用高活性的助焊剂的真空焊料接合工艺。但是,在任何一种工艺中,具有焊料材料的接合材料的焊料润湿性都会产生偏差。由于产生的焊料润湿性的偏差,产生焊料孔隙。特别是在设置镀层的情况下,在焊料熔融的温度下,从镀层中含有的有机成分产生气体,在气体不向外部排出时形成焊料孔隙。当半导体元件和冷却器之间产生焊料孔隙时,半导体元件的冷却被焊料孔隙阻碍,热阻上升,因此存在半导体装置的品质降低的问题。

3、因此,本申请的目的在于获得一种提高具有焊料材料的接合材料的接合品质,实现低热阻化的半导体装置。

4、用于解决技术问题的技术手段

5、本申请公开的半导体装置包括:具有多个半导体元件的功率模块;以及具有冷却面、且功率模块经由具有焊料材料的接合材料与冷却面热连接的冷却器,从垂直于冷却面的方向上观察,多个半导体元件配置在彼此不重叠的位置,冷却面具有凹部,从垂直于冷却面的方向上观察,凹部配置在与设置在冷却面与功率模块之间的接合材料重叠、且与多个半导体元件不重叠的位置。

6、发明效果

7、根据本申请公开的半导体装置,包括:具有多个半导体元件的功率模块;以及具有冷却面、且功率模块经由具有焊料材料的接合材料与冷却面热连接的冷却器,从垂直于冷却面的方向上观察,多个半导体元件配置在彼此不重叠的位置,冷却面具有凹部,凹部配置在与设置在冷却面与功率模块之间的接合材料重叠、且与多个半导体元件不重叠的位置,因此在利用接合材料对功率模块和冷却器进行接合时,凹部成为用于将功率模块和冷却器之间产生的气体向外部排出的路径,能够抑制接合材料凝固时残留在多个半导体元件和冷却器之间的孔隙的产生,从而能够提高接合材料的接合品质,能够实现接合材料的低热阻化。



技术特征:

1.一种半导体装置,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,

3.如权利要求1或2所述的半导体装置,其特征在于,

4.如权利要求3所述的半导体装置,其特征在于,

5.如权利要求4所述的半导体装置,其特征在于,

6.如权利要求3至5中任一项所述的半导体装置,其特征在于,所述凹部也形成于露出的所述下侧的构件。

7.如权利要求1至6中任一项所述的半导体装置,其特征在于,

8.如权利要求1至7中任一项所述的半导体装置,其特征在于,所述功率模块的所述接合材料一侧的表面具有模块侧的凹部,

9.如权利要求1至7中任一项所述的半导体装置,其特征在于,

10.如权利要求9所述的半导体装置,其特征在于,

11.如权利要求9所述的半导体装置,其特征在于,

12.如权利要求9至11中任一项所述的半导体装置,其特征在于,所述突出部配置在所述非接合区域的外侧端部。


技术总结
半导体装置(100)包括:具有多个半导体元件的功率模块(101);以及具有冷却面(20)、且功率模块(101)经由具有焊料材料的接合材料(15)与冷却面(20)热连接的冷却器(14),从垂直于冷却面(20)的方向上观察,多个半导体元件配置在彼此不重叠的位置,冷却面(20)具有凹部(17),从垂直于冷却面(20)的方向上观察,凹部(17)配置在与设置在冷却面(20)与功率模块(101)之间的接合材料(15)重叠、且与多个半导体元件不重叠的位置上。

技术研发人员:新一贵,石井隆一
受保护的技术使用者:三菱电机株式会社
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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