[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及安装了IGBT、二极管等半导体元件的半导体装置。

背景技术

以往，关于安装了通过动作发生热的半导体元件的半导体装置，为了提高散热性，设置了由例如铜等热传导性优良的金属构成的金属基体板。在以往的半导体装置中，通过有机绝缘片、陶瓷基板将半导体元件的发生热传递到与冷却器连接的金属基体板。最近，伴随半导体元件的高密度集成化，需要提高散热特性。

在专利文献1中，公开了如下的半导体装置：在金属基体板上，通过焊锡配置了陶瓷绝缘基板，进而，在陶瓷绝缘基板上，通过焊锡搭载了功率芯片等半导体元件。半导体元件的发生热经由陶瓷基板传递到金属基体板，从与金属基体板连接的冷却器散热。陶瓷基板是通过对氮化铝（AlN）、氧化铝（AL₂O₃）、氮化硅（SiN）等无机物进行烧结而制造的，提高了散热性。

在半导体元件与金属基体间配置有机绝缘片的情况下，需要提高该有机绝缘片的散热性。例如，在专利文献2中公开了用于提高散热性的高热传导性无机粉末。该高热传导性无机粉末由平均粒子直径是1～20μm、最大粒子直径是45μm以下的无机粉末构成，作为粒度区域3～40μm的构成粒子的无机粉末X的真圆度是0.80以上的球状而且是热传导率10W/mK以上，作为粒度区域0.1～1.5μm的构成粒子的无机粉末Y的真圆度是0.30以上且小于0.80的球状或者非球状而且热传导率是与无机粉末X等同或其以下，X/Y的质量比是1～30。由此，希望调制即使对树脂进行高填充也不会容易地高粘度化、而且散热性优良的树脂组成物。

专利文献1：日本特开2006－303086号公报（图1）

专利文献2：日本特开2003－137627号公报（0004段～0006段）

发明内容

对于在半导体装置中应用的有机绝缘片、陶瓷基板，要求散热性，和用于稳定地驱动半导体装置的绝缘性。特别，最近，如果将碳化硅（SiC）元件等大电流化、可高频动作的半导体元件搭载于半导体装置，则需要应对元件发热变大、要应对额定电压的上升化、半导体装置的小型化。因此，需要制造不会使有机绝缘片、陶瓷基板的绝缘可靠性降低、而使半导体元件所致的发热高效地向金属基体板散热的半导体装置。

但是，为了提高散热性而所需的热传导率、与为了提高绝缘性而所需的耐电压、耐部分放电电压处于折衷（trade off）的关系，所以例如在专利文献2中，通过规定无机粉末的粒子直径来谋求高填充化和散热性的提高，但未考虑无机填充材料所致的填充材料附近的电场集中，而存在绝缘性能降低这样的问题。另外，在专利文献1等应用了陶瓷基板的情况下，存在如下问题：虽然通过陶瓷基板的厚壁化满足了高耐压化，但成为绝缘层的陶瓷基板变厚，从而导致高热电阻化，由此散热性恶化。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于得到一种散热性提高、并且绝缘性提高的半导体装置。

本发明的半导体装置具备半导体元件、与半导体元件连接的引线框架、隔着第1绝缘层配置于引线框架的金属基体板、以及在金属基体板中的与配置了第1绝缘层的面相反的一侧设置的第2绝缘层。第1绝缘层是散热性比第2绝缘层高的绝缘层，第2绝缘层是其绝缘性与第1绝缘层的绝缘性相同或者比第1绝缘层的绝缘性高的绝缘层。

根据本发明，在金属基体板的两侧具有2个绝缘层，2个绝缘层的特性不同，所以能够提高散热性、并且提高绝缘性。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的半导体装置的剖面图。

图2是示出本发明的实施方式1的绝缘层的散热特性和绝缘特性的相关图。

图3是示出本发明的实施方式1的绝缘层的电场倍增率的图。

图4是示出绝缘层的孔隙率和绝缘耐压的关系的相关图。

图5是示出比较例的半导体装置的剖面图。

（符号说明）

1、1a、1b：半导体元件；4a、4b：引线框架；5：高散热性绝缘层（第1绝缘层）；6：金属基体板；7：高绝缘性绝缘层（第2绝缘层）；9a、9b：冷却器；30：半导体装置。

具体实施方式

实施方式1.