Модуль полупроводникового элемента и способ его изготовления

Модуль полупроводникового элемента и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к модулю полупроводникового элемента и способу его изготовления и является подходящим для полупроводникового элемента, имеющего высокую выходную мощность, такого как, например, силовой транзистор.

Уровень техники

Силовые полупроводниковые элементы, имеющие значительную выходную мощность, но формирующие большие величины тепла, такие как биполярные транзисторы с изолированным затвором (в дальнейшем в этом документе, называемые IGBT), должны охлаждаться, чтобы обеспечивать надежность и срок службы для своих функций. В последние годы, использование таких силовых полупроводниковых элементов расширено, поскольку они применены при управлении электродвигателями электрических автомобилей и т.д. Следовательно, помимо повышения выходной мощности, требуется повышение надежности, увеличение срока службы и т.п.

Патентный документ 1. Публикация заявки на патент (Япония) номер Hei 6-188363.

Патентный документ 2. Брошюра публикации международной заявки на патент номер 98/43301.

Сущность изобретения

Проблемы, которые должны быть разрешены изобретением

Предусмотрена модульная структура силового полупроводникового элемента, например, в которой элемент монтируется прямо или косвенно на подложке, изготовленной из металла, которая имеет превосходное тепловое излучение, и проводные соединения с внешними контактными выводами формируются отдельно друг от друга посредством проводного связывания (патентный документ 1). Поскольку эта структура является открытой на стороне верхней поверхности элемента, структура имеет проблему неспособности достижения достаточной эффективности охлаждения. Помимо этого, способ формирования проводных соединений с внешними контактными выводами отдельно друг от друга посредством проводного связывания требует сложных и трудных процессов, а также большого числа процессов. Следовательно, имеется также проблема высоких производственных затрат.

Между тем, также существует модульная структура, в которой сверху и снизу силового полупроводникового элемента размещаются подложки, изготовленные из металла, который имеет превосходное тепловое излучение, допуская высвобождение тепла с верхней и нижней поверхностей элемента (патентный документ 2). В этой структуре, тем не менее, электрическое соединение устанавливается не посредством связывания, а посредством приведения металлических подложек в прижимной контакт с элементом, чтобы ослаблять нагрузки, вызываемые посредством теплообразования. Поэтому электрическое соединение металлических подложек с элементом является недостаточным, что затрудняет применение модульной структуры к элементам с высокой выходной мощностью. Кроме того, термическое соединение металлических подложек с элементом также является недостаточным (условие удельной теплопроводности между различными элементами, связанными между собой, задано в данном документе как термическое соединение). Соответственно, имеется проблема неспособности достижения ожидаемой эффективности теплового излучения.

Дополнительно, в вышеуказанных модульных структурах, предел улучшения всего модуля определяется посредством пределов припоя и проводов для межсоединений, полимера для уплотнения и т.п. с точки зрения их термостойкости, стойкости к тепловому циклическому воздействию и вибростойкости. С учетом неспособности к удовлетворению термостойкости, стойкости к тепловому циклическому воздействию и вибростойкости, требуемых для электрических автомобилей и т.п., эти модульные структуры не допускают обеспечение достаточной надежности. Например, элемент в модуле может быть исправным, но межсоединения могут быть повреждены, ухудшая функции модуля в целом и тем самым понижая надежность и срок службы модуля.

Дополнительно, имеется проблема для вышеуказанных модульных структур и т.п. в том, чтобы достигать как эффективности теплового излучения, так и надежности, касающейся связывания между подложкой(-ками) и элементом и/или между подложкой и ребром для теплового излучения. Например, использование связующего вещества для связывания может приводить к проблеме в определенной степени низкой удельной теплопроводности и увеличения числа процессов. Использование диффузного связывания или анодного связывания для связывания может приводить к таким проблемам, что типы материалов ограничены для целей связывания и что, поскольку нагрев участвует в связывании, определенное время требуется для охлаждения, а также на модуль оказывает влияние тепло (формирует термическое напряжение).

Настоящее изобретение осуществлено в свете вышеуказанных проблем и имеет цель, чтобы предоставлять модуль полупроводникового элемента, имеющий высокую надежность, отличное электрическое соединение и термическое соединение и допускающий обеспечение достаточной эффективности охлаждения, а также предоставлять способ для изготовления модуля.

Средство разрешения проблем

Модуль полупроводникового элемента согласно первому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом полупроводниковый элемент включает в себя множество поверхностей электродов, сформированных на части поверхности полупроводникового элемента на одной стороне, первая изолирующая подложка включает в себя множество первых поверхностей межсоединений, сформированных на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать каждой из поверхностей электродов полупроводникового элемента, и полупроводниковый элемент монтируется на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхности полупроводникового элемента на одной стороне с первой изолирующей подложкой при помощи связывания при комнатной температуре таким образом, что поверхности электродов полупроводникового элемента устанавливаются так, чтобы располагаться напротив первых поверхностей межсоединений, и связывания поверхности полупроводникового элемента на другой стороне со второй изолирующей подложкой посредством связывания при комнатной температуре.

Модуль полупроводникового элемента согласно второму изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом полупроводниковый элемент включает в себя множество поверхностей электродов, сформированных на части поверхностей полупроводникового элемента на обеих сторонах, первая изолирующая подложка включает в себя первую поверхность межсоединений, сформированную на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать поверхностям электродов полупроводникового элемента на одной стороне, вторая изолирующая подложка включает в себя вторую поверхность межсоединений, сформированную на поверхности второй изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать поверхностям электродов полупроводникового элемента на другой стороне, и полупроводниковый элемент монтируется на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхности полупроводникового элемента на одной стороне с первой изолирующей подложкой при помощи связывания при комнатной температуре таким образом, что поверхности электродов полупроводникового элемента на одной стороне устанавливаются так, чтобы располагаться напротив первой поверхности межсоединений, и связывания поверхности полупроводникового элемента на другой стороне со второй изолирующей подложкой посредством связывания при комнатной температуре таким образом, что поверхности электродов полупроводникового элемента на другой стороне устанавливаются так, чтобы располагаться напротив второй поверхности межсоединений.

Модуль полупроводникового элемента согласно третьему изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом полупроводниковый элемент включает в себя множество поверхностей электродов, сформированных по всей поверхности полупроводникового элемента на одной стороне, первая изолирующая подложка включает в себя множество первых поверхностей межсоединений, сформированных на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать каждой из поверхностей электродов полупроводникового элемента, и полупроводниковый элемент монтируется на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента с первыми поверхностями межсоединений при помощи связывания при комнатной температуре и связывания поверхности полупроводникового элемента на другой стороне со второй изолирующей подложкой при помощи связывания при комнатной температуре.

Модуль полупроводникового элемента согласно четвертому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом полупроводниковый элемент включает в себя множество поверхностей электродов, сформированных по всем поверхностям полупроводникового элемента на обеих сторонах, первая изолирующая подложка включает в себя первую поверхность межсоединений, сформированную на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать поверхностям электродов полупроводникового элемента на одной стороне, вторая изолирующая подложка включает в себя вторую поверхность межсоединений, сформированную на поверхности второй изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать поверхностям электродов полупроводникового элемента на другой стороне, и полупроводниковый элемент монтируется на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента на одной стороне с первой поверхностью межсоединений при помощи связывания при комнатной температуре и связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента на другой стороне со второй поверхностью межсоединений посредством связывания при комнатной температуре.

Модуль полупроводникового элемента согласно пятому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с первого по четвертое, в котором, по меньшей мере, одна из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки включает в себя проводные межсоединения, которые соединяются с соответствующей одной из первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений и которые являются соединяемыми с внешней средой, и проводные межсоединения формируются так, чтобы проникать, по меньшей мере, через одну из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в направлении ее толщины.

Модуль полупроводникового элемента согласно шестому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с первого по четвертое, в котором, по меньшей мере, одна из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки включает в себя проводные межсоединения, которые соединяются с соответствующей одной из первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений и которые являются соединяемыми с внешней средой, и проводные межсоединения являются любыми из следующего: проводные соединения, которые формируются таким образом, чтобы отходить от поверхности любой из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в боковом направлении, а также проникать через внешнюю периферийную часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой в боковом направлении; и проводные соединения, которые формируются в канавке, сформированной таким образом, чтобы отходить от поверхности любой из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в боковом направлении, а также проникать, по меньшей мере, через одну из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в боковом направлении.

Модуль полупроводникового элемента согласно седьмому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с первого с шестое, в котором, по меньшей мере, одна из поверхностей электродов, первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений формируется так, чтобы иметь плоскую поверхность.

Модуль полупроводникового элемента согласно восьмому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с первого по седьмое, в котором, по меньшей мере, одна из поверхностей электродов, первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений изготовлена из металла.

Модуль полупроводникового элемента согласно девятому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется с помощью герметизирующего элемента, при этом полупроводниковый элемент включает в себя металлические и плоские поверхности электродов, сформированные на всех или практически на всех поверхностях полупроводникового элемента на обеих сторонах, первая изолирующая подложка включает в себя металлическую и плоскую первую поверхность межсоединений, сформированную на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать поверхностям электродов полупроводникового элемента на одной стороне, герметизирующий элемент включает в себя металлические первые сквозные межсоединения, соединенные с первой поверхностью межсоединений и предусмотренные так, чтобы проникать через герметизирующий элемент, вторая изолирующая подложка включает в себя металлическую и плоскую вторую поверхность межсоединений, сформированную на поверхности второй изолирующей подложки на одной стороне таким образом, чтобы соответствовать поверхностям электродов полупроводникового элемента на другой стороне, металлические вторые сквозные межсоединения, соединенные со второй поверхностью межсоединений и предусмотренные так, чтобы проникать через вторую изолирующую подложку, и металлические третьи сквозные межсоединения, соединенные с первыми сквозными межсоединениями и предусмотренные так, чтобы проникать через вторую изолирующую подложку, и полупроводниковый элемент монтируется на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания первой изолирующей подложки с помощью герметизирующего элемента при помощи связывания при комнатной температуре, чтобы тем самым связывать первую поверхность межсоединений с первыми сквозными межсоединениями, и связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента с первой поверхностью межсоединений и второй поверхностью межсоединений при помощи связывания при комнатной температуре.

Модуль полупроводникового элемента согласно десятому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с третьего по девятое, в котором множество деформируемых и тонких столбчатых электродов предусмотрено на поверхностях из либо первой и второй поверхностей межсоединений, либо поверхностей электродов полупроводникового элемента, либо и тех, и других, и, по меньшей мере, одна из первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений связывается с поверхностями электродов полупроводникового элемента с множеством столбчатых электродов между ними при помощи связывания при комнатной температуре.

Модуль полупроводникового элемента согласно одиннадцатому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно десятому изобретению, в котором буртики на краях частей связывания столбчатых электродов округлены, причем буртики находятся либо на сторонах ближе к первой и второй поверхностям межсоединений, либо на сторонах ближе к поверхностям электродов полупроводникового элемента, либо на обеих сторонах.

Модуль полупроводникового элемента согласно двенадцатому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с пятого по одиннадцатое, в котором средство охлаждения для охлаждения модуля полупроводникового элемента предусмотрено для внешней поверхности, по меньшей мере, одной из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки при помощи связывания при комнатной температуре, в случае если как первая изолирующая подложка, так и вторая изолирующая подложка либо или первая изолирующая подложка, или вторая изолирующая подложка не имеют межсоединений, проникающих через них в направлении толщины.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно тринадцатому изобретению для разрешения проблем - это способ для изготовления модуля полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом способ содержит: формирование множества поверхностей электродов на части поверхности полупроводникового элемента на одной стороне, формирование множества первых поверхностей межсоединений на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что первые поверхности межсоединений соответствуют каждой из поверхностей электродов полупроводникового элемента, и монтаж полупроводникового элемента на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхности полупроводникового элемента на одной стороне с первой изолирующей подложкой при помощи связывания при комнатной температуре таким образом, что поверхности электродов полупроводникового элемента задаются так, чтобы располагаться напротив первых поверхностей межсоединений, и связывания поверхности полупроводникового элемента на другой стороне со второй изолирующей подложкой посредством связывания при комнатной температуре.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно четырнадцатому изобретению для разрешения проблем - это способ для изготовления модуля полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом способ содержит: формирование множества поверхностей электродов на части поверхностей полупроводникового элемента на обеих сторонах; формирование первой поверхности межсоединений на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что первая поверхность межсоединений соответствует поверхностям электродов полупроводникового элемента на одной стороне; формирование второй поверхности межсоединений на поверхности второй изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что вторая поверхность межсоединений соответствует поверхностям электродов полупроводникового элемента на другой стороне; и полупроводниковый элемент монтируется на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхности полупроводникового элемента на одной стороне с первой изолирующей подложкой при помощи связывания при комнатной температуре таким образом, что поверхности электродов полупроводникового элемента на одной стороне задаются так, чтобы располагаться напротив первой поверхности межсоединений, и связывания поверхности полупроводникового элемента на другой стороне со второй изолирующей подложкой посредством связывания при комнатной температуре таким образом, что поверхности электродов полупроводникового элемента на другой стороне задаются так, чтобы располагаться напротив второй поверхности межсоединений.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно пятнадцатому изобретению для разрешения проблем - это способ для изготовления модуля полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом способ содержит: формирование множества поверхностей электродов по всей поверхности полупроводникового элемента на одной стороне; формирование множества первых поверхностей межсоединений на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что первые поверхности межсоединений соответствуют каждой из поверхностей электродов полупроводникового элемента на одной стороне; и монтаж полупроводникового элемента на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента с первыми поверхностями межсоединений при помощи связывания при комнатной температуре и связывания поверхности полупроводникового элемента на другой стороне со второй изолирующей подложкой при помощи связывания при комнатной температуре.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно шестнадцатому изобретению для разрешения проблем - это способ для изготовления модуля полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется, при этом способ содержит: формирование множества поверхностей электродов по всем поверхностям полупроводникового элемента на обеих сторонах; формирование первой поверхности межсоединений на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что первая поверхность межсоединений соответствует поверхностям электродов полупроводникового элемента на одной стороне; формирование второй поверхности межсоединений на поверхности второй изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что вторая поверхность межсоединений соответствует поверхностям электродов полупроводникового элемента на другой стороне; и монтаж полупроводникового элемента на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента на одной стороне с первой поверхностью межсоединений при помощи связывания при комнатной температуре и связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента на другой стороне со второй поверхностью межсоединений посредством связывания при комнатной температуре.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно семнадцатому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с тринадцатого по шестнадцатое, в котором проводные межсоединения формируются, по меньшей мере, в одной из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки таким образом, чтобы соединяться с соответствующей одной из первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений и проникать, по меньшей мере, через одну из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в направлении ее толщины так, что проводные межсоединения являются соединяемыми с внешней средой.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно восемнадцатому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с тринадцатого по шестнадцатое, в котором проводные межсоединения, которые соединяются с любой из первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений и которые являются соединяемыми с внешней средой, формируются посредством следующего: формирование межсоединений таким образом, что межсоединения выдаются из поверхности любой из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в боковом направлении и проникают через внешнюю периферийную часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой в боковом направлении; или формирование канавки и межсоединений в канавке таким образом, что канавка и межсоединения выдаются из поверхности любой из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в боковом направлении и проникают, по меньшей мере, через одну из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки в боковом направлении.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно девятнадцатому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с тринадцатого по восемнадцатое, в котором, по меньшей мере, одна из поверхностей электродов, первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений формируется так, чтобы иметь плоскую поверхность.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно двадцатому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с тринадцатого по девятнадцатое, в котором, по меньшей мере, одна из поверхностей электродов, первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений изготовлена из металла.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно двадцать первому изобретению для разрешения проблем - это способ для изготовления модуля полупроводникового элемента, в котором, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент размещается между первой изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и второй изолирующей подложкой, имеющей высокую удельную теплопроводность, и внешняя периферийная часть между первой изолирующей подложкой и второй изолирующей подложкой герметизируется с помощью герметизирующего элемента, при этом способ содержит: формирование металлических и плоских поверхностей электродов на всех или практически на всех поверхностях полупроводникового элемента на обеих сторонах; формирование металлической и плоской первой поверхности межсоединений на поверхности первой изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что первая поверхность межсоединений соответствует поверхностям электродов полупроводникового элемента на одной стороне; формирование металлических первых сквозных межсоединений, проникающих через герметизирующий элемент и соединенных с первой поверхностью межсоединений; формирование металлической и плоской второй поверхности межсоединений на поверхности второй изолирующей подложки на одной стороне таким образом, что вторая поверхность межсоединений соответствует поверхностям электродов полупроводникового элемента на другой стороне; формирование металлических вторых сквозных межсоединений, проникающих через вторую изолирующую подложку и соединенных со второй поверхностью межсоединений; формирование металлических третьих сквозных межсоединений, проникающих через вторую изолирующую подложку и соединенных с первыми сквозными межсоединениями; и монтаж полупроводникового элемента на первой изолирующей подложке и второй изолирующей подложке посредством связывания первой изолирующей подложки с помощью герметизирующего элемента при помощи связывания при комнатной температуре, чтобы тем самым связывать первую поверхность межсоединений с первыми сквозными межсоединениями, и связывания поверхностей электродов полупроводникового элемента с первой поверхностью межсоединений и второй поверхностью межсоединений при помощи связывания при комнатной температуре.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно двадцать второму изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с пятнадцатого по двадцать первое, в котором множество деформируемых и тонких столбчатых электродов формируется на поверхностях из либо первой и второй поверхностей межсоединений, либо поверхностей электродов полупроводникового элемента, либо и тех, и других, и, по меньшей мере, одна из первой поверхности межсоединений и второй поверхности межсоединений связывается с поверхностями электродов полупроводникового элемента с множеством столбчатых электродов между ними при помощи связывания при комнатной температуре.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно двадцать третьему изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно двадцать второму изобретению, в котором буртики на краях частей связывания столбчатых электродов округлены, причем буртики находятся либо на сторонах ближе к первой и второй поверхностям межсоединений, либо на сторонах ближе к поверхностям электродов полупроводникового элемента, либо на обеих сторонах.

Способ для изготовления модуля полупроводникового элемента согласно двадцать четвертому изобретению для разрешения проблем - это модуль полупроводникового элемента согласно любому из изобретений с семнадцатого по двадцать третье, в котором средство охлаждения для охлаждения модуля полупроводникового элемента связывается с внешней поверхностью, по меньшей мере, одной из первой изолирующей подложки и второй изолирующей подложки при помощи связывания при комнатной температуре, в случае если как первая изолирующая подложка, так и вторая изолирующая подложка либо или первая изолирующая подложка, или вторая изолирующая подложка не имеют межсоединений, проникающих через них в направлении толщины.

Преимущество изобретения

Согласно настоящему изобретению, поверхности электродов формируются на поверхности(ях) полупроводникового элемента, и также поверхности межсоединений формируются на керамических подложках, имеющих высокую удельную теплопроводность. Затем, полупроводниковый элемент связывается с подложками при помощи связывания при комнатной температуре. Это позволяет получать модуль полупроводникового элемента, имеющий структуру, в которой обеспечивается электрическое соединение и эффективность теплового излучения является высокой. Помимо этого, поскольку связывание выполняется посредством связывания при комнатной температуре, прочность связи между связывающими элементами становится эквивалентной прочности связи сухих материалов, так что достигается высокая жесткость. Кроме того, связывание при комнатной температуре не требует нагрева на этапах изготовления, так что термическое напряжение не формируется. Следовательно, стойкость к тепловому циклическому воздействию и вибростойкость повышаются, что позволяет повышать износостойкость и надежность модуля полупроводникового элемента. Дополнительно, при такой структуре, процесс формирования межсоединений, а также процесс монтажа упрощаются, сокращая число требуемых компонентов. Это дает возможность значительного уменьшения производственных затрат для процессов изготовления.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 показывает схему в поперечном разрезе, иллюстрирующую примерный вариант осуществления (вариант осуществления 1) модуля полупроводникового элемента согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 показывает схемы в поперечном разрезе, иллюстрирующие другой примерный вариант осуществления (вариант осуществления 2) модуля полупроводникового элемента согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3 показывает схемы в поперечном разрезе, иллюстрирующие модификации модуля полупроводникового элемента, проиллюстрированного в варианте осуществления 2.

Фиг. 4 показывает схему конфигурации, иллюстрирующую еще один примерный вариант осуществления (вариант осуществления 3) модуля полупроводникового элемента согласно настоящему изобретению.

Фиг. 5 показывает схему для пояснения структуры способа для изготовления модулей полупроводниковых элементов, показанного в вариантах осуществления 1 и 2.

Фиг. 6 показывает схемы для пояснения подробностей способа для изготовления модулей полупроводниковых элементов, показанного в вариантах осуществления 1 и 2.

Фиг. 7 показывает схемы для пояснения подробностей способа для изготовления модулей полупроводниковых элементов, показанного в вариантах осуществления 1 и 2.

Фиг. 8 показывает схемы для пояснения подробностей способа для изготовления модулей полупроводниковых элементов, показанного в вариантах осуществления 1 и 2.

Фиг. 9 показывает схемы, иллюстрирующие некоторые примеры компоновки поверхностей электродов каждого полупроводникового элемента, используемого в модуле полупроводникового элемента согласно настоящему изобретению.

Пояснение ссылок с номерами

1, 21 - модуль полупроводникового элемента

2 - IGBT (полупроводниковый элемент)

2c, 2e, 2g - поверхность электрода

3 - диод (полупроводниковый элемент)

3c, 3e - поверхность электрода

4, 5, 6 - слой схемы межсоединений

7, 8 - керамическая подложка

9, 10, 12 - сквозные межсоединения

11 - герметизирующий элемент

13 - полимер

22, 23, 24, 31 - слой схемы межсоединений

41 - ребро для теплового излучения

Оптимальный режим осуществления изобретения

Ниже описывается модуль полупроводникового элемента согласно настоящему изобретению и способ для его изготовления со ссылкой на фиг. 1-8.

Первый вариант осуществления

Фиг. 1 показывает структурную схему, иллюстрирующую примерный вариант осуществления модуля полупроводникового элемента согласно настоящему изобретению.

Следует отметить, что модуль 1 полупроводникового элемента этого варианта осуществления выполнен с возможностью включать в себя IGBT 2 и диод 3 в качестве полупроводниковых элементов, но может быть выполнен с возможностью включать в себя, по меньшей мере, один полупроводниковый элемент. Полупроводник 1 является, в частности, подходящим