半導體裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及功率器件、高頻用開關IC等半導體裝置，特別是涉及搭載了功率半導體元件的半導體裝置。
【背景技術】
[0002]在逆變裝置、無停電電源裝置、工作機器、工業用機器人等中，作為其主體裝置獨立地使用了半導體裝置(功率半導體模塊)。
[0003]作為以往的半導體裝置，提出有例如圖17中示出的半導體裝置。
[0004]對于這種以往的半導體裝置而言，例如列舉出2合I的功率半導體模塊100為例。
[0005]對該功率半導體模塊100而言，利用焊料103使絕緣基板102接合在用于放熱的基板101上。絕緣基板102由絕緣板102a、在絕緣板102a的正面固定的電路板102b以及在絕緣板102a的背面固定的金屬板102c構成。
[0006]在絕緣基板102的電路板102b上，通過焊料105固定有半導體芯片(功率半導體元件)104。
[0007]而且，基板101、絕緣基板102和半導體芯片104被配置在下端敞開的箱狀樹脂殼體106內。在該樹脂殼體106內注入有密封樹脂。在此，107是焊接到電路板102b的外部端子，108是將半導體芯片104彼此、半導體芯片104與電路板102b之間進行連接的鍵合線。
[0008]作為其他的以往示例，提出有在具有金屬層的印刷基板固定多個導電柱，將該導電柱固定到絕緣基板上的半導體芯片和/或電路板而成的半導體裝置(專利文獻I和2)。
[0009]另外，提出有一種通過在開關元件的柵極-發射極之間增設電容器，以使開關元件不進行不期望地導通的半導體裝置(專利文獻3)。
[0010]現有技術文獻
[0011]專利文獻
[0012]專利文獻1:日本特開2009-64852號公報
[0013]專利文獻2:日本特開號公報
[0014]專利文獻3:日本特開號公報

【發明內容】

[0015]技術問題
[0016]但是，圖17所記載的半導體裝置100使用了鍵合線108，因此難以降低半導體裝置的內部布線的電感。因此，難以進行半導體裝置100內部的半導體芯片104的高速開關。另外，必須將與鍵合線連接的引繞布線的電路板102b配置在絕緣基板102上，因此難以使半導體裝置小型化。
[0017]另外，在專利文獻I和2所記載的半導體裝置中，鍵合線較短并且使用了截面積大的導電柱，因此可以降低內部布線的電感。而且，能夠形成絕緣基板和印刷基板的多層電路，因此也可以實現半導體裝置的小型化。但是，沒有充分發揮以SiC等為代表的高速開關元件的能力。
[0018]而且，在專利文獻3所記載的半導體裝置中，其內部的開關元件與電路板之間通過鍵合線連接。因此，半導體裝置的內部布線的電感變大，因電容器產生的電流旁路效果變小，因此無法有效地進行抑制不期望的導通。
[0019]本發明是針對上述課題而做出的，其目的在于提供一種能夠良好地發揮因電路阻抗降低元件產生的電流旁路效果的半導體裝置。
[0020]技術方案
[0021]為了實現上述目的，本發明的半導體裝置的第一形態具備:絕緣基板，具有絕緣板和電路板；半導體芯片，在正面具有柵電極和源電極，背面固定于電路板；印刷基板，具有第一金屬層和第二金屬層，并且與絕緣基板對置；第一導電柱，兩端電連接且機械連接到柵電極和第一金屬層；第二導電柱，兩端電連接且機械連接到源電極和第二金屬層；以及電路阻抗降低元件，通過第一導電柱和第二導電柱而電連接在柵電極與源電極的之間。
[0022]另外，本發明的半導體裝置的第二形態具備:絕緣基板，具有絕緣板和電路板，半導體芯片，在正面具有柵電極和源電極，背面固定于電路板；印刷基板，具有第一金屬層和第二金屬層，并與絕緣基板對置；第一導電柱，兩端電連接且機械連接到柵電極和第一金屬層；第二導電柱，兩端電連接且機械連接到源電極和上述第二金屬層；以及元件連接端子，用于通過第一導電柱和第二導電柱，而將電路阻抗降低元件連接在柵電極與源電極之間。
[0023]有益效果
[0024]根據本發明，通過用導電柱和印刷基板對在半導體芯片進行的柵極布線和源極布線進行布線，能夠在不增大尺寸的情況下降低內部布線的電感。并且，經由導電柱而在半導體芯片的柵電極與源電極之間電連接電路阻抗降低元件，因此能夠有效地發揮電路阻抗降低元件的電流旁路效果。因此能夠抑制半導體芯片的柵電極電壓的振蕩，并且可靠地抑制半導體芯片不期望地導通。
【附圖說明】
[0025]圖1是示出本發明的半導體裝置的第一實施方式的主要部分的剖視圖。
[0026]圖2是示出第一實施方式的等效電路的電路圖。
[0027]圖3是示出第二實施方式的等效電路的電路圖。
[0028]圖4是示出本發明的半導體裝置的第三實施方式的立體圖。
[0029]圖5是圖4的半導體裝置的縱剖視圖。
[0030]圖6是不出圖5的絕緣基板的圖，(a)是俯視圖，(b)是側視圖，(C)是仰視圖。
[0031]圖7是不出圖5的印刷基板的圖，(a)是主視圖，(b)是后視圖。
[0032]圖8是示出圖5的半導體裝置的等效電路的電路圖。
[0033]圖9是示出在絕緣基板上安裝了印刷基板的狀態的立體圖。
[0034]圖10是第三實施方式中的工作時的電壓-電流波形圖。
[0035]圖11是不出絕緣基板的變形例的圖，(a)是俯視圖，(b)是側視圖，(C)是仰視圖。
[0036]圖12是示出第四的實施方式中的印刷基板的圖，(a)是主視圖，(b)是后視圖。
[0037]圖13是示出第四的實施方式中的電容器電容與反向恢復損耗的關系的圖。
[0038]圖14是示出本發明的半導體裝置的第五實施方式的主要部分的剖視圖。
[0039]圖15是示出本發明的半導體裝置的第六實施方式的主要部分的剖視圖。
[0040]圖16是示出本發明的半導體裝置的第七實施方式的主要部分的剖視圖。
[0041]圖17是示出以往示例的剖視圖。
[0042]符號說明
[0043]2、PM…功率半導體模塊
[0044]3、3A、3B…絕緣基板
[0045]3a…絕緣板
[0046]3b、14…電路板
[0047]3c…金屬板
[0048]4…半導體芯片
[0049]4cl...漏電極
[0050]4s…源電極
[0051]4g…柵電極
[0052]4A…第一半導體芯片
[0053]4B…第二半導體芯片
[0054]5…印刷基板
[0055]5gl、5g2…第一金屬層
[0056]5sl、5s2…第二金屬層
[0057]6…絕緣樹脂
[0058]7…接合材料
[0059]8…第一導電柱
[0060]9…第二導電柱
[0061]10、10A、10B …電容器
[0062]lls、llg …導電柱
[0063]12d、12s、12g …外部端子
[0064]13A…下臂部
[0065]13B…上臂部
[0066]16a、16b…第二金屬層
[0067]16c、16d…第一金屬層
[0068]17a、17b …導電柱
[0069]17g…第一導電柱
[0070]17s…第二導電柱
[0071]18、19、20、21a、21b、22a、22b …外部端子
[0072]24…絕緣樹脂
[0073]51…第三導電柱
[0074]52…第四導電柱
【具體實施方式】
[0075]以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0076]需要說明的是，本申請的描述中使用的“電連接且機械連接”的用語不限于對象物彼此通過直接接合而連接的情況，還包括對象物彼此通過焊料和/或金屬燒結材料等導電性的接合材料而連接的情況。
[0077]圖1是示出本發明的半導體裝置的第一實施方式的示意結構的剖視圖。
[0078]圖1示出了作為本發明的半導體裝置的功率半導體模塊2。功率半導體模塊2具備絕緣基板3、半導體芯片4、印刷基板5、第一導電柱8、第二導電柱9和電路阻抗降低元件10。
[0079]絕緣基板3具有絕緣板3a、在絕緣板3a的主面固定的電路板3b以及在絕緣板3a的與主面相反的一側固定的金屬板3c。絕緣板3a由陶瓷等構成，電路板3b和金屬板3c由銅和/或鋁等構成。另外，電路板3b由用于柵電極的第一電路板3g、用于源電極的第二電路板3s以及用于漏電極的第三電路板3d構成，并且第一電路板3g、第二電路板3s以及第三電路板3d相互絕緣。
[0080]在電路板3b的表面，使用焊料等接合材料7來固定半導體芯片4。半導體芯片4由功率MOSFET和/或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)等用于開關的功率半導體元件構成。在本說明書的實施方式的說明中，對半導體芯片4為功率MOSFET的情況進行說明。
[0081]在與絕緣基板3的固定有電路板3b的一側的面對置地配置有印刷基板5。印刷基板5具有由