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公開番号2025120356
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2025096710,2020124566
出願日2025-06-10,2020-07-21
発明の名称パワーモジュール
出願人住友ベークライト株式会社
代理人個人
主分類H01L 23/29 20060101AFI20250807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】パワー半導体素子を備えるパワーモジュールにおいて、放熱性能を向上させる技術を提供する。
【解決手段】パワーモジュール10は、パワー半導体チップ1と、パワー半導体チップ1を一方の面に設けたCu回路3と、を有する。パワーモジュール10は、パワー半導体チップ1とCu回路3とをシンタリングペーストにより接合したシンタリング層2と、Cu回路3の他方の面にCuベースプレート5を接合するために設けられる放熱シート4と、を有し、パワー半導体チップ1と、シンタリング層2と、Cu回路3と、放熱シート4とが積層された第1の積層構造において、積層方向の熱抵抗の合計X1が0.30(K/W)以下である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
パワー半導体素子と、前記パワー半導体素子を一方の面に設けた金属回路基板と、を有するパワーモジュールであって、
前記パワー半導体素子と前記金属回路基板とをシンタリングペーストにより接合した接合層と、
前記金属回路基板の他方の面に放熱部材を接合するために設けられる放熱シートと、
を有し、
前記パワー半導体素子と、前記接合層と、前記金属回路基板と、前記放熱シートとが積層された第１の積層構造において、積層方向の熱抵抗の合計が０．３０（Ｋ／Ｗ）以下である、
パワーモジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュールに係り、例えばパワー半導体素子と、パワー半導体素子を一方の面に設けた金属回路基板（伝熱金属層）と、を有すパワーモジュールに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
パワー半導体素子を伝熱用の金属回路基板を設けたパワーモジュールの市場が拡大している。そのようなパワーモジュールでは、高い放熱性を実現するために各種の技術が提案されている。例えば、高熱伝導性のフィラーと結晶性ポリマーとを含み、一体成形されたフィン付きヒートシンクおよび基材と、前記基材上に形成され、絶縁性の熱伝導性フィラーと結晶性ポリマーとを含む絶縁層と、前記絶縁層上に形成された金属層とを有し、前記フィン付きヒートシンクおよび基材中の高熱伝導性フィラーの含有率が１５～６５ｖｏｌ％であり、前記絶縁層中の熱伝導性フィラーの含有率が１５～６５ｖｏｌ％であるフィン付きヒートシンク一体回路基板用積層板が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－２８４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のパワーモジュール構造では、「チップ（パワー半導体素子）／はんだ／ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板／はんだ／放熱フィン」といった積層構造となっていた。チップ（パワー半導体素子）とＤＢＣ基板の接合および、ＤＢＣ基板と放熱フィンの接合には、はんだを使用していた。パワーモジュールが動作した際に、チップ（パワー半導体素子）が発熱するが、上述の構造ではその放熱が十分ではなく、対策の技術が求められていた。
【０００５】
本発明はこの様な状況に鑑みなされたものであって、パワー半導体素子を備えるパワーモジュールにおいて、放熱性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、パワー半導体素子と、前記パワー半導体素子を一方の面に設けた金属回路基板と、を有するパワーモジュールであって、
前記パワー半導体素子と前記金属回路基板とをシンタリングペーストにより接合した接合層と、
前記金属回路基板の他方の面に放熱部材を接合するために設けられる放熱シートと、
を有し、
前記パワー半導体素子と、前記接合層と、前記金属回路基板と、前記放熱シートとが積層された第１の積層構造において、積層方向（高さ方向）の熱抵抗の合計が０．４０（Ｋ／Ｗ）以下である、
パワーモジュールが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パワー半導体素子を備えるパワーモジュールにおいて、放熱性能を向上させる技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態のパワーモジュールを模式的に示した断面図である。
実施例および比較例のパワーモジュールの構造例を示した断面図である。
実施例および比較例のパワーモジュールのモデルを示した図である。
実施例および比較例のパワーモジュールのモデルを示した図である。
実施例および比較例の熱分布のシミュレーションにおける熱条件を示した図である。
実施例および比較例の熱分布のシミュレーション結果をパワーモジュールのモデル上に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。図面はあくまで説明用のものである。図面中の各部材の形状や寸法比などは、必ずしも現実の物品と対応するものではない。
【００１０】
＜発明の概要＞
＜パワーモジュール１０＞
本実施形態に係るパワーモジュール１０について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るパワーモジュール１０を模式的に示した断面図である。以下では、説明を簡単にするため、パワーモジュール１０の各構成要素の位置関係（上下関係等）が各図に示す関係であるものとして説明を行う場合がある。ただし、この説明における位置関係は、半導体装置１００の使用時や製造時の位置関係とは無関係である。
（【００１１】以降は省略されています）

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