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公開番号2025001353
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-08
出願番号2023100880
出願日2023-06-20
発明の名称半導体装置およびその製造方法
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類H01L 23/36 20060101AFI20241225BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体モジュールと冷却部との間に対する水分の浸入を抑制する。
【解決手段】半導体装置100は、半導体チップ12を含む半導体モジュール10と、半導体モジュール10を冷却する冷却部20と、半導体モジュール10と冷却部20との間に介在する熱伝導層30と、半導体モジュール10と熱伝導層30との境界、および、冷却部20と熱伝導層30との境界、とを被覆する保護膜40とを具備し、保護膜40の吸水率は、熱伝導層30の吸水率を下回る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体チップを含む半導体モジュールと、
前記半導体モジュールを冷却する冷却部と、
前記半導体モジュールと前記冷却部との間に介在する熱伝導層と、
前記半導体モジュールと前記熱伝導層との境界、および、前記冷却部と前記熱伝導層との境界、を被覆する保護膜とを具備し、
前記保護膜の吸水率は、前記熱伝導層の吸水率を下回る
半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
半導体チップを含む半導体モジュールと、
前記半導体モジュールを冷却する冷却部と、
前記半導体モジュールと前記冷却部との間に介在する熱伝導層と、
前記半導体モジュールと前記熱伝導層との境界、および、前記冷却部と前記熱伝導層との境界、を被覆する保護膜とを具備し、
前記保護膜の膜厚は、前記半導体モジュールと前記冷却部との間隔を下回る
半導体装置。
【請求項３】
前記保護膜の吸水率は、前記熱伝導層の吸水率を下回る
請求項２の半導体装置。
【請求項４】
前記熱伝導層は、平面視で前記半導体モジュールの外周縁の外側に位置する外周部を含み、
前記保護膜は、前記外周部を被覆する
請求項１から請求項３の何れかの半導体装置。
【請求項５】
前記半導体モジュールは、
前記半導体チップを封止する封止体と、
前記半導体チップに電気的に接続され、前記封止体から突出する接続端子とをさらに含み、
前記保護膜は、前記封止体のうち前記冷却部とは反対側の表面と当該封止体の側面とを被覆する
請求項１または請求項２の半導体装置。
【請求項６】
前記保護膜は、ウレタン樹脂、フッ素樹脂またはポリイミド樹脂により形成される
請求項１または請求項２の半導体装置。
【請求項７】
半導体チップを含む半導体モジュールと、前記半導体モジュールを冷却する冷却部とを、前記半導体モジュールと前記冷却部との間に介在する熱伝導層により接合する接合工程と、
前記接合工程の後に実行され、前記半導体モジュールと前記熱伝導層との境界、および、前記冷却部と前記熱伝導層との境界、を被覆する保護膜を形成する保護工程と
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記保護工程においては、スプレーコート、ディップコート、ディスペンサーコート、またはスピンコートにより前記保護膜を形成する
請求項７の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記保護工程においては、粘度が３Ｐａ・ｓ以下である液状材料を塗布して硬化することで、前記保護膜を形成する
請求項７または請求項８の半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）またはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のパワー半導体チップを利用した半導体装置が従来から提案されている（例えば特許文献１から特許文献３）。例えば特許文献１には、モジュール部と冷却部とが樹脂絶縁部材を介して接合された電力用半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７１５４４２２号公報
特許第７１３４３６０号公報
特開２０２０－０９８８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、樹脂絶縁部材とモジュール部または冷却部との境界から水分が浸入する可能性がある。水分の浸入により、モジュール部と冷却部との間における接着強度の低下、または、樹脂絶縁部材の絶縁耐圧の低下等の問題が発生し得る。以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、半導体モジュールと冷却部との間に対する水分の浸入を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本開示のひとつの態様に係る半導体装置は、半導体チップを含む半導体モジュールと、前記半導体モジュールを冷却する冷却部と、前記半導体モジュールと前記冷却部との間に介在する熱伝導層と、前記半導体モジュールと前記熱伝導層との境界、および、前記冷却部と前記熱伝導層との境界、を被覆する保護膜とを具備し、前記保護膜の吸水率は、前記熱伝導層の吸水率を下回る。
【０００６】
本開示の他の態様に係る半導体装置は、半導体チップを含む半導体モジュールと、前記半導体モジュールを冷却する冷却部と、前記半導体モジュールと前記冷却部との間に介在する熱伝導層と、前記半導体モジュールと前記熱伝導層との境界、および、前記冷却部と前記熱伝導層との境界、を被覆する保護膜とを具備し、前記保護膜の膜厚は、前記半導体モジュールと前記冷却部との間隔を下回る。
【０００７】
本開示のひとつの態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップを含む半導体モジュールと、前記半導体モジュールを冷却する冷却部とを、前記半導体モジュールと前記冷却部との間に介在する熱伝導層により接合する接合工程と、前記接合工程の後に実行され、前記半導体モジュールと前記熱伝導層との境界、および、前記冷却部と前記熱伝導層との境界、を被覆する保護膜を形成する保護工程とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
半導体モジュールの外周縁の近傍（図１の領域α）を拡大した断面図である。
半導体装置を製造する工程の説明図である。
第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
第２実施形態の半導体装置を製造する工程の説明図である。
第３実施形態の半導体装置のうち半導体モジュールの外周縁の近傍を拡大した断面図である。
変形例における半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、各要素の寸法および縮尺が実際の製品とは相違する場合がある。また、以下に説明する形態は、本開示を実施する場合に想定される例示的な一形態である。したがって、本開示の範囲は、以下に例示する形態には限定されない。
【００１０】
Ａ：第１実施形態
図１は、本開示の第１実施形態における半導体装置１００の断面図である。第１実施形態の半導体装置１００は、例えばインバータ回路等の電力変換装置を構成するパワー半導体装置である。図１に例示される通り、半導体装置１００は、半導体モジュール１０と冷却部２０と熱伝導層３０と保護膜４０とを具備する。
（【００１１】以降は省略されています）

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