[发明专利]半导体模块、电力转换装置

说明书

本发明的目的在于，提供能够确保高半导体芯片散热性的半导体模块和电力转换装置。具备：绝缘基板，其具有绝缘层、形成于该绝缘层的上表面的第1金属图案、形成于该绝缘层的下表面的第2金属图案；半导体芯片，其通过第1金属接合材料固定于该第1金属图案，由SiC形成；以及散热板，其通过第2金属接合材料固定于该第2金属图案，该半导体芯片的厚度是大于或等于0.25mm且小于或等于0.35mm，该绝缘层的厚度相对于该半导体芯片的厚度是大于或等于2.66倍且小于或等于5倍。

技术领域

本发明涉及用于例如大电流的通断等的半导体模块、以及使用了该半导体模块的电力转换装置。

背景技术

在专利文献1中公开了一种绝缘基板，其具有陶瓷板以及形成于陶瓷板的上表面和下表面的电极。并且，在一个电极处利用金属接合材料固定有基座板，在另一个电极处利用金属接合材料固定有半导体元件。

专利文献1：日本特开2014-130875号公报

电力控制用半导体模块搭载有IGBT、MOSFET、及FWDi等半导体芯片。这样的半导体模块称作功率模块。功率模块具备：绝缘基板，其焊接于散热板；以及半导体芯片，其焊接于绝缘基板的金属图案。

功率模块的应用产品即逆变器设备要求低损耗化和小型化，因此半导体模块也要求低损耗化和小型化。低损耗化是通过将所要搭载的半导体芯片变薄，或对半导体芯片的构造进行优化而实现的。小型化是通过封装构造的优化而实现的。然而，如果将半导体模块小型化，则在半导体模块内半导体芯片密集，散热面积也变小，因此可能导致散热性的恶化。为了避免该散热性的恶化，想到将绝缘基板的绝缘层变薄。

最近的趋势是，如上述那样，为了半导体模块的低损耗化而将半导体芯片变薄，为了改善散热性而将绝缘基板的绝缘层变薄。

对于将半导体芯片和绝缘基板进行接合的第1焊料以及将绝缘基板和散热板进行接合的第2焊料而言，在使用半导体模块时在半导体芯片的接合温度和壳体温度之间产生大的温度变化的动作模式中，由于半导体芯片、绝缘基板及散热板的线膨胀系数差而引起热疲劳。如果因热疲劳而在第1焊料和第2焊料产生裂纹，则存在半导体芯片的散热性恶化，可靠性的寿命降低的问题。

特别是如果利用诸如SiC这样的与Si相比具有较硬的物理特性值的材料形成半导体芯片，则当温度变化时在第1焊料产生大的应力应变。如果将绝缘层变薄，则在第1焊料产生更大的应力应变，存在使半导体模块的寿命缩短的问题。

想到通过将半导体芯片的厚度变薄而降低在第1焊料产生的应力应变。然而，SiC是比Si硬的材质，因此为了将晶片变薄而使用的研磨工具的磨损剧烈，量产效率恶化。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供能够确保高半导体芯片散热性的半导体模块和电力转换装置。

本发明涉及的半导体模块的特征在于具备：绝缘基板，其具有绝缘层、形成于该绝缘层的上表面的第1金属图案、形成于该绝缘层的下表面的第2金属图案；半导体芯片，其通过第1金属接合材料固定于该第1金属图案，由SiC形成；以及散热板，其通过第2金属接合材料固定于该第2金属图案，该半导体芯片的厚度是大于或等于0.25mm且小于或等于0.35mm，该绝缘层的厚度相对于该半导体芯片的厚度是大于或等于2.66倍且小于或等于5倍。

发明的效果

根据本发明，对在半导体芯片的正下方形成的第1金属接合材料的裂纹进行抑制，容许在使用了SiC半导体芯片时形成得较大的基板即绝缘基板之下的第2金属接合材料的裂纹，从而能够确保高半导体芯片散热性。

附图说明

图1是实施方式1涉及的半导体模块的剖视图。

图2是半导体模块的剖视图和俯视图。

图3是实施方式2涉及的半导体模块的剖视图。