[发明专利]电力用半导体模块

说明书

本发明在利用焊料将引线端子接合至半导体元件的一个面的电力用半导体模块中，提高半导体元件的表面电极的可靠性。将引线端子(15)与半导体元件(14)进行接合的引线端子下焊料(18)的0.2％耐力低于将半导体元件(14)与绝缘基板(13)进行接合的半导体元件下焊料(17)的0.2％耐力。因此，虽然半导体元件(14)会因通电产生自热使引线端子(15)延伸，并经由引线端子下焊料(18)对半导体元件(14)施加应力，但会减轻0.2％耐力较低的引线端子下焊料(18)对半导体元件(14)施加的应力。由此，可提高与引线端子下焊料(18)接合的半导体元件(14)的表面电极的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种使用了电力用半导体元件控制大电流、高电压的电力用半导体元件的电力用半导体模块。

背景技术

电力用半导体模块含有多个电力用半导体元件，例如可用作逆变器装置的功率转换元件。作为电力用半导体元件，可列举MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)以及FWD(Free Wheeling Diode，续流二极管)等。此外，作为电力用半导体元件，可列举将IGBT与FWD形成一体的RC(Reverse Conducting，反向导通)-IGBT、对于反向偏压也具有充分耐压性的RB(Reverse Blocking，反向阻断)-IGBT等。

这种电力用半导体模块中，半导体元件利用焊料将其背面的电极与绝缘基板进行接合，并利用焊料将正面的流过主电流的电极与布线用的导体进行接合。此处，众所周知用于半导体元件的背面的焊料和用于正面的焊料使用不同物性的焊料(例如参照专利文献1、2)。

专利文献1的半导体装置的目的在于，实现耐热性和热疲劳性优异的接合部。为了实现此目的，作为用来将半导体元件与绝缘基板的导体进行接合的糊料，使用了“Sn(锡)3.5Ag(银)0.5Cu(铜)(熔融温度：220℃)”。此外，作为将布线用导体与半导体元件进行接合的乳剂焊料，使用了“Sn20Ag5Cu(固相线的温度：220℃、液相线的温度：345℃)”。此外，也考虑到向半导体元件的表面侧的散热，与半导体元件接合的布线用导体中，与半导体元件接合的部分由通过壁厚增加了与半导体元件的接合面积的铜材构成，布线部从其上端向半导体元件的面方向延伸。

专利文献2公开了一种利用两个导体构件包夹半导体元件的装置，在焊料回流时位于半导体元件的下侧的焊料的凝固点低于位于半导体元件的上侧的焊料的凝固点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2006-287064号公报

专利文献2：日本专利第4730181号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

用于电力用半导体模块的半导体元件的芯片实现了薄型化，利用硅基板出现了厚度为100微米(μm)以下的芯片。此外，半导体元件构成为，分别利用焊料将作为其支承体的绝缘基板以及布线用导体的引线端子进行接合。并且，利用例如环氧树脂将如此构成的半导体元件、绝缘基板以及引线端子进行密封。

引线端子因半导体元件的发热而出现热膨胀。此时，由于引线端子因树脂的密封而被按入，所以其会向厚度较薄的半导体元件膨胀。因此，半导体元件受到来自引线端子的较大应力，有时会因此导致半导体元件的表面电极出现裂纹，甚至发生破损。

本发明鉴于上述问题开发而成，其目的在于，提供一种电力用半导体模块，利用焊料将半导体元件的背面接合至绝缘基板，并利用焊料将引线端子接合至半导体元件的正面，提高半导体元件的表面电极的可靠性。

解决技术问题所采用的技术方案