半导体装置制造方法及图纸

一种半导体装置，具有：第１层叠体，其依次包括第１散热板（１１０）、第１绝缘层（１１２）、第１导电层（１１３）以及第１半导体元件（１０）；第２层叠体，其依次包括第２散热板（１２１）、第２绝缘层（１２２）、第２导电层（１２３）以及由不同于所述第１半导体的半导体材料形成的第２半导体元件（２０）；连接部（１３０），其对所述第１导电层和所述第２导电层进行电连接，其中，所述第１层叠体和所述第２层叠体之间处于热绝缘状态。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括多个半导体元件并提高了散热效率的半导体装置。
技术介绍
一直以来，公开有一种包括由互不相同的半导体材料所形成的多种半导体元件 的半导体装置。例如，在电动机驱动用的电力转换装置中，采用包括IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor 绝缘栅双极性晶体管)和与该IGBT成对的二极管的IGBT模块。在 该IGBT模块所包含的IGBT和二极管的温度额定上限不同的情况下，由碳化硅(SiC)制 作温度额定上限较高的元件(即，由SiC半导体元件构成)，并由硅(Si)制作温度额定上 限较低的元件(即，由Si半导体元件构成)(例如，参照专利文献1)。虽然碳化硅的耐热性高于硅，但由于制造比硅制的半导体更困难，因此使用于 构造比晶体管这种开关元件更为简单的二极管。在先技术文献专利文献1 日本特开2004-221381号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，由于在现有的半导体装置中，温度额定上限不同的半导体元件均被搭载 在共用的散热板上，因此存在散热效率的低下、由于热干涉对半导体元件的动态特性产 生影响而导致的可靠性降低的问题。因此，本专利技术的目的在于，提供一种提高散热效率，由此提高了可靠性的半导 体装置。用于解决课题的方法本专利技术的一种形式的半导体装置，具有第1层叠体，其依次包括第1散热板、 第1绝缘层、第1导电层以及第1半导体元件；第2层叠体，其依次包括第2散热板、 第2绝缘层、第2导电层以及由不同于所述第1半导体的半导体材料形成的第2半导体元 件；连接部，其对所述第1导电层和所述第2导电层进行电连接，其中，所述第1层叠体 和所述第2层叠体之间处于热绝缘状态。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第2半导体元件为温度额定上限高于所述 第1半导体元件的半导体元件，而对所述第2半导体元件和所述第2导电层之间进行电连 接的焊料，由耐热性高于对所述第1半导体元件和所述第1导电层之间进行电连接的焊料 的焊接材料构成。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第2半导体元件为温度额定上限高于所述 第1半导体元件的半导体元件，而对所述第2绝缘层和所述第2散热板之间进行连接的焊 料，由耐热性高于对所述第1绝缘层和所述第1散热板之间进行连接的焊料的焊接材料构 成。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第2半导体元件为温度额定上限高于所述 第1半导体元件的半导体元件，还具有搭载所述第1散热板以及所述第2散热板的冷却装 置，所述第2半导体元件被配置在，所述冷却装置的冷却介质的流道中，比所述第1半导 体元件更靠上游一侧。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第2散热板被搭载于所述冷却装置上时所 占的第2区域的面积，大于所述第1散热板被搭载于所述冷却装置上时所占的第1区域的 面积。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第1散热板和所述第2散热板于所述冷却装 置上的搭载位置，在高度方向上不同。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第1半导体和所述第2半导体由温度额定上 限不同的半导体材料构成。另外，可以采用以下结构，S卩，在所述第1层叠体和所述第2层叠体之间，配置 有树脂制的热绝缘部。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第1半导体元件为Si半导体元件，所述第2 半导体元件为SiC半导体元件、GaN半导体元件或金刚石半导体元件。另外，可以采用以下结构，S卩，所述第1半导体元件为，被包含在逆变器或转 换器中的IGBT，而所述第2半导体元件为，与所述IGBT成对的二极管。另外，可以采用以下结构，S卩，包含所述IGBT以及所述二极管的组的逆变器或 转换器被构成为，模块化的电力转换装置群。专利技术的效果根据本专利技术，可获得以下特有的效果，即，能够提供一种提高散热效率，由此 提高了可靠性的半导体装置。附图说明图1为表示采用了实施方式1中的半导体装置的电路结构。图2为表示实施方式1中的半导体装置的剖面结构的图。图3为表示实施方式1中的半导体装置被模块化而构成电力转换装置群的电路的 俯视图。图4为表示实施方式1的半导体装置的冷却器100整体中的、冷却水的流道100A 的路径的一个示例的图。图5为表示实施方式2中的半导体装置的剖面结构的图。图6为表示实施方式3中的半导体装置的剖面结构的图。图7为表示实施方式4中的半导体装置的剖面结构的图。图8为表示实施方式5中的半导体装置被模块化而构成电力转换装置群的电路的 俯视图。图9为表示实施方式6中的半导体装置被模块化而构成电力转换装置群的电路的 俯视图。图10为概念性表示实施方式6的半导体装置的冷却器100中的冷却水流道的图。符号说明1蓄电池2电抗器3升降压转换器4平流电容器5逆变器6转换器7直流输送线路10IGBT20 二极管30电动机31发电机100冷却器100A、100B、100C 流道110、 110-1、 110-2、 110-3、 110-4、 110-5、 110-6、 120、 120-1、 120-2、 120-3、120-4、120-5、120-6 散热板111、121、114、124、114a、124a 焊料112、122 绝缘基板113、123 导电基材130连接板140侧壁(筐体)200热绝缘部具体实施例方式以下，对应用本专利技术的半导体装置的实施方式进行说明。[实施方式1]图1为表示采用了实施方式1中的半导体装置的电路结构的图。实施方式1中 的半导体装置，例如被用于混合动力车的电力转换电路中，该混合动力车包括电动机 30，用于辅助车辆的驱动；发电机31，其与该电动机30分别设置，并由发动机驱动而进 行发电。该电力转换电路包括蓄电池1、电抗器2、升降压转换器3、平流电容器4、用 于对辅助用的电动机30进行驱动控制的逆变器(inverter)5、以及用于将由发电机31所产 生的交流电转换为直流电的转换器(converter)6。在该电力转换电路中，逆变器5和转换 器6被连接于直流输送线路7。升降压转换器3为，包括各一组升压用和降压用的IGBTlO以及二极管20的半桥 电路，其根据蓄电池1的充电率、电动机30以及发电机31的驱动状态，来执行用于对直 流输送线路7的电压值进行升压(蓄电池1的放电)或降压(蓄电池1的充电)的控制。 另外，升压用的IGBTlO以及二极管20为图中下侧的组，降压用的IGBTlO以及二极管20 为图中上侧的组。另外，虽然在图1中图示了包括各一组升压用和降压用的IGBTlO以及二极管20 的升降压转换器3，但也可以根据IGBTlO以及二极管20的额定值和由电力转换电路所处 理的电力，而分别并联多组。逆变器5为，包括6组用于对辅助用的电动机30进行三相驱动的IGBTlO以及 二极管20的三相逆变电路，其根据发动机的负载状态和蓄电池1的充电状态来对辅助用 的电动机30进行驱动控制。另外，虽然在图1中图示了含有6组IGBTlO以及二极管20 的逆变器5，但也可以根据IGBTlO以及二极管20的额定值和由电力转换电路所处理的电 力，而并联多个此种逆变器5。转换器6为，包括6组用于将由发电机31所产生的交流电转换为直流电的 IGBTlO以及二极管20的三相转换电路，其根据发动机的负载状态和蓄电池1的充电状态 来对发电机31进行驱动控制。另外，虽然在图1中图示了含有6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具有：　　第１层叠体，其依次包括第１散热板、第１绝缘层、第１导电层以及第１半导体元件；　　第２层叠体，其依次包括第２散热板、第２绝缘层、第２导电层以及由不同于所述第１半导体的半导体材料形成的第２半导体元件；　　连接部，其对所述第１导电层和所述第２导电层进行电连接，　　其中，所述第１层叠体和所述第２层叠体之间处于热绝缘状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2008-5-8 2008-1222961.一种半导体装置，具有第1层叠体，其依次包括第1散热板、第1绝缘层、第1导电层以及第1半导体元件；第2层叠体，其依次包括第2散热板、第2绝缘层、第2导电层以及由不同于所述第 1半导体的半导体材料形成的第2半导体元件；连接部，其对所述第1导电层和所述第2导电层进行电连接， 其中，所述第1层叠体和所述第2层叠体之间处于热绝缘状态。2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第2半导体元件为温度额定上限高于所述第1半导体元件的半导体元件，而对所 述第2半导体元件和所述第2导电层之间进行电连接的焊料，由耐热性高于对所述第1半 导体元件和所述第1导电层之间进行电连接的焊料的焊接材料构成。3.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第2半导体元件为温度额定上限高于所述第1半导体元件的半导体元件，而对所 述第2绝缘层和所述第2散热板之间进行连接的焊料，由耐热性高于对所述第1绝缘层和 所述第1散热板之间进行连接的焊料的焊接材料构成。4.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第2半导体元件为温度额定上限高于所述第1半导体元件的半导体元件， 还具有搭载所述第1散热板以及所述第2散...

【专利技术属性】
技术研发人员：添野明高，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP