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公開番号2025043103
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-28
出願番号2023150428
出願日2023-09-15
発明の名称半導体モジュール
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250321BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体チップの短絡耐量の向上を図る。
【解決手段】半導体モジュールは、厚さが600μm以上900μm以下の複数の配線板を含む絶縁回路基板11と、配線板の上面に第1接合材14aを介して配置され、厚さが50μm以上120μm以下のワイドギャップの半導体チップ12と、導電部材13aとを備える。導電部材13aは、半導体チップ12上に第2接合材14bを介して接続され、厚さが0.1mm以上0.8mm以下、かつ平面視で半導体チップ12の上面の面積の25%以上60%以下の面積である第1接合部13a1と、第1接合部13a1から第1屈曲部13a2を介して連続して延伸した梁部13a3と、梁部13a3から第2屈曲部13a4を介して連続して延伸し、半導体チップ12が搭載された配線板11b2に隣接する他の配線板11b3に接続する第2接合部13a5とを有する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁板と、前記絶縁板の上面に配置され、厚さが６００μｍ以上９００μｍ以下の複数の回路パターン層と、前記絶縁板の下面に配置された放熱板と、を有する絶縁回路基板と、
前記回路パターン層の上面に第１接合材を介して配置され、厚さが５０μｍ以上１２０μｍ以下のワイドギャップ半導体チップと、
前記ワイドギャップ半導体チップ上に第２接合材を介して接続され、厚さが０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下、かつ平面視で前記ワイドギャップ半導体チップの上面の面積の２５％以上６０％以下の面積である第１接合部と、前記第１接合部から第１屈曲部を介して連続して延伸した梁部と、前記梁部から第２屈曲部を介して連続して延伸し、前記ワイドギャップ半導体チップが搭載された前記回路パターン層に隣接する他の前記回路パターン層に接続する第２接合部とを有する導電部材と、を備える半導体モジュール。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記絶縁板は、厚さが２００μｍ以上４００μｍ以下で窒化珪素を主成分とするセラミック板である、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記第１屈曲部の接合面から前記梁部の上面までの高さが５ｍｍ以下である、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記第２屈曲部は、前記第１屈曲部よりも幅広である、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１屈曲部は、前記第１接合部に対して直交している、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記ワイドギャップ半導体チップは、電界効果トランジスタと、前記電界効果トランジスタと逆並列に電気的に接続されたダイオードとを内蔵する、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記ワイドギャップ半導体チップ下の前記第１接合材が、銀または銅を主成分とする焼結材である、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記第１接合材の厚さが１０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項７記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記ワイドギャップ半導体チップ上の前記第２接合材が、鉛フリーはんだである、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記鉛フリーはんだの厚さが１０μｍ以上３００μｍ以下である、請求項９記載の半導体モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体モジュールにおいて、半導体素子のドレイン－ソース間に過電流が流れたときにゲート－ソース間にかかる電圧を接続部材や導電体層での寄生インダクタンスによって低減する（例えば、特許文献１を参照）。また、電極基板と半導体チップの間のはんだ中に中間板を備え、中間板の耐力は半導体装置の使用温度範囲において電極基板およびはんだの耐力よりも大きい（例えば、特許文献２を参照）。
【０００３】
さらに、半導体素子の表面電極、裏面電極に対して厚膜電極をそれぞれ形成して半導体素子の電極を厚膜化する（例えば、特許文献３を参照）。また、半導体基板の表面上に設けられた表面電極が、第１金属電極と、第１金属電極の上に形成された表面が粗面化された第２金属電極とを含み、第２金属電極にワイヤ配線が接合される（例えば、特許文献４を参照）。さらにまた、Ａｇ焼結材からなる接合層で配線部材を接合して、半導体チップで発生した熱を配線部材に伝達する（例えば、特許文献５を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／０１０２１０号
国際公開第２０１８／０２０６４０号
国際公開第２０１８／１６３５９９号
特開２０１７－００５１００号公報
特開２０１８－２６４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、半導体チップの短絡耐量の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、半導体モジュールが提供される。半導体モジュールは、絶縁板と、絶縁板の上面に配置され、厚さが６００μｍ以上９００μｍ以下の複数の回路パターン層と、絶縁板の下面に配置された放熱板と、を有する絶縁回路基板と、回路パターン層の上面に第１接合材を介して配置され、厚さが５０μｍ以上１２０μｍ以下のワイドギャップ半導体チップと、導電部材とを備える。また、導電部材は、ワイドギャップ半導体チップ上に第２接合材を介して接続され、厚さが０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下、かつ平面視でワイドギャップ半導体チップの上面の面積の２５％以上６０％以下の面積である第１接合部と、第１接合部から第１屈曲部を介して連続して延伸した梁部と、梁部から第２屈曲部を介して連続して延伸し、ワイドギャップ半導体チップが搭載された回路パターン層に隣接する他の回路パターン層に接続する第２接合部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
１側面によれば、半導体チップの短絡耐量の向上を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
半導体装置の平面図である。
半導体装置の側面図である。
半導体装置の断面図である。
半導体装置の裏面図である。
半導体チップの活性体積と短絡耐量との関係を示す図である。
半導体モジュールに含まれる半導体ユニットの平面図である。
半導体モジュールに含まれる半導体ユニットの断面図である。
リードフレームの第１接合部の構成の一例を示す図である。（ａ）は第１接合部の厚さを示す図であり、（ｂ）は第１接合部の接合面積を示す図である。
リードフレームの高さの一例を示す図である。
リードフレームの屈曲部の幅の差異を示す図である。
リードフレーム配線による熱抵抗低減の効果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」および「上面」とは、図の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「上」とは、図の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）の方向を表す。「裏面」および「下面」とは、図の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「下」とは、図の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）の方向を表す。必要に応じて他の図面でも上記と同様の方向性を意味する。「高位」とは、図の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）の位置を表す。同様に、「低位」とは、図の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）の位置を表す。「おもて面」、「上面」、「上」と「裏面」、「下面」、「下」と「側面」とは、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、「上」および「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」および「下」の方向は、重力方向に限定されない。また、以下の説明において「主成分」とは、８０ｖｏｌ％以上含む場合を表す。また、「略同一」とは、±１０％以内の範囲であればよい。また、「垂直」並びに「直交」、「平行」とは、±１０°以内の範囲であればよい。
【００１０】
半導体装置１について図１～図４を用いて説明する。図１は半導体装置の平面図であり、図２は半導体装置の側面図である。また、図３は半導体装置の断面図であり、図４は半導体装置の裏面図である。なお、図１は、封止部材の図示を省略している。図２は、図１においてＹ－Ｚ面をＸ方向に見た側面図である。図３は、図１の一点鎖線Ｘ－Ｘにおける断面図である。図４は、図１の半導体装置１を側壁２１ａ，２１ｃの中心を通る中心線で回転させた裏面側の図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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