專利名稱：半導(dǎo)體模塊及半導(dǎo)體模塊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種包含半導(dǎo)體元件和電子部件的半導(dǎo)體模塊及其制造方法。

背景技術(shù)：

迄今為止，人們對半導(dǎo)體功率模塊(半導(dǎo)體模塊)進(jìn)行使半導(dǎo)體功率元件(由于半導(dǎo)體功率模塊的工作而發(fā)熱，結(jié)果成為高溫狀態(tài)的半導(dǎo)體元件)與封裝基體材料(冷卻介質(zhì))接觸等熱設(shè)計(jì)，以冷卻半導(dǎo)體功率元件，來將該半導(dǎo)體功率元件的溫度保持在半導(dǎo)體功率模塊的安全工作溫度以下的值。因此，在用多個(gè)半導(dǎo)體功率元件構(gòu)成半導(dǎo)體功率模塊時(shí)，有必要使各個(gè)半導(dǎo)體功率元件分別與封裝基體材料接觸。

此外，在半導(dǎo)體功率模塊中有下述模塊，即半導(dǎo)體功率元件、以及控制半導(dǎo)體功率元件的控制電路或電容器等無源元件安裝在同一個(gè)封裝基體材料中而成的模塊。比如說，如圖24(a)和圖24(b)所示，專利文獻(xiàn)1公開了主電路(半導(dǎo)體元件)83和控制電路82被收納于同一封裝體(殼體)81內(nèi)而成的功率轉(zhuǎn)換器(半導(dǎo)體模塊)80。在圖24(a)所示的功率轉(zhuǎn)換器80中，在主電路83與控制電路82之間插入有板狀遮蔽部件88，由此，主電路83所發(fā)出的熱和電磁噪聲被遮蔽。

此外，在圖24(b)所示的功率轉(zhuǎn)換器180中被公開了下述結(jié)構(gòu)，即形成為“コ”字形狀的遮蔽部件188配置于殼體81內(nèi)，使得該遮蔽部件188將該殼體81內(nèi)分成兩個(gè)部分。在該結(jié)構(gòu)中，遮蔽部件188完全覆蓋發(fā)熱的主電路83。此外，在遮蔽部件188中形成有貫通孔，用來使存在于遮蔽部件188的外部的控制電路82或無源元件與半導(dǎo)體功率元件電連接的信號線189、或者用來從存在于遮蔽部件188的外部的控制電路82或無源元件向半導(dǎo)體功率元件提供控制信號的信號線189等通過該貫通孔。
專利文獻(xiàn)1日本公開專利公報(bào)特開2005-235929號公報(bào)
在用多個(gè)半導(dǎo)體功率元件構(gòu)成半導(dǎo)體功率模塊時(shí)，需要使各個(gè)半導(dǎo)體功率元件充分地放熱，并將各個(gè)半導(dǎo)體功率元件設(shè)置在互相隔著充分的距離且互相之間有間隙的位置上，來防止溫度上升。因此，該半導(dǎo)體功率模塊的封裝基體材料的安裝面需要有半導(dǎo)體功率元件的各個(gè)下表面的面積相加而得到的面積以上的大小，以致封裝體具有非常大的尺寸，難以謀求半導(dǎo)體功率模塊的小型化。

此外，為了應(yīng)對已安裝的部件的溫度由于半導(dǎo)體功率模塊的工作而上升了的情況，在半導(dǎo)體功率元件以及控制電路或無源元件安裝在同一個(gè)封裝基體材料中而成的半導(dǎo)體功率模塊中，所有安裝部件最好能夠在半導(dǎo)體功率元件的保證溫度范圍的上限值時(shí)進(jìn)行工作。該上限值例如為120℃左右，連在這樣高的溫度下也能夠工作的控制電路或無源元件的類型是有限的。因此，可供選擇的安裝部件的范圍很小，不能自由地設(shè)計(jì)半導(dǎo)體功率模塊。此外，也會(huì)有連在高溫下也能夠工作的控制電路或無源元件的價(jià)格昂貴的情況，在這種情況下，半導(dǎo)體功率模塊的成本很高。

此外，圖24(a)所示的功率轉(zhuǎn)換器80難以高效地冷卻遮蔽部件88本身。就是說，遮蔽部件88能夠遮蔽輻射熱，但是遮蔽部件88本身不被冷卻。因此，難以將配置于遮蔽部件88的上側(cè)的控制電路82等保持為低溫狀態(tài)。因此，圖24(a)所示的功率轉(zhuǎn)換器80難以完全遮蔽主電路83發(fā)了很長時(shí)間的熱，難以完全進(jìn)行熱分離(heat isolation)。

再說，在圖24(b)所示的功率變換器180中，當(dāng)安裝主電路83等時(shí)需要設(shè)計(jì)出能夠經(jīng)過設(shè)置于遮蔽部件188中的通孔傳輸控制信號的布線，使得制造工序復(fù)雜，難以抑制功率變換器的生產(chǎn)成本。


發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明，正是為解決所述問題而研究開發(fā)出來的。其目的在于提供一種連在半導(dǎo)體元件發(fā)熱而成為高溫狀態(tài)的情況下也能夠?qū)㈦娙萜骰蚩刂齐娐返缺３譃榈蜏貭顟B(tài)的半導(dǎo)體模塊。

為了解決所述課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊包括具有安裝面的冷卻介質(zhì)，安裝在安裝面上并在工作時(shí)發(fā)出相對較多的熱的半導(dǎo)體元件，以及安裝在安裝面上并在工作時(shí)發(fā)出相對較少的熱的電子部件。所述半導(dǎo)體模塊還包括覆蓋對象部件的一部分的熱導(dǎo)性薄片(sheet)部件，該對象部件是半導(dǎo)體元件及電子部件中之任一方。熱導(dǎo)性薄片部件具有與安裝面接觸的下部、和從下部延伸并覆蓋對象部件的第一側(cè)面的側(cè)部。下部的表面面積在熱導(dǎo)性薄片部件的表面面積的五分之一以上。此外，不是對象部件的另一個(gè)部件被配置在從熱導(dǎo)性薄片部件的側(cè)部來看與對象部件相反的一側(cè)。

在所述結(jié)構(gòu)下，冷卻介質(zhì)的熱(冷卻熱)通過下部傳給整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件。這樣，就能夠高效地進(jìn)行熱分離。此外，若對象部件是半導(dǎo)體元件，就能夠抑制熱導(dǎo)性薄片部件的溫度由于半導(dǎo)體元件的發(fā)熱而上升。

而且，因?yàn)闊釋?dǎo)性薄片部件的下部的表面面積在熱導(dǎo)性薄片部件的表面面積的五分之一以上，所以能將冷卻介質(zhì)的熱(冷卻熱)高效地傳給整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件。

在本說明書中，例如“覆蓋對象部件的一部分”不僅僅是指熱導(dǎo)性薄片部件被配置為與對象部件的一部分接觸的情況，也指熱導(dǎo)性薄片部件被配置在從對象部件的表面上離開的位置上的情況。

此外，在本說明書中，“熱分離”指半導(dǎo)體元件與電子部件之間的熱交換受到抑制而被遮蔽，具體而言，“熱分離”指半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱傳給電子部件的程度很小。

此外，當(dāng)對象部件是半導(dǎo)體元件時(shí)，“不是對象部件的另一個(gè)部件”是電子部件；當(dāng)對象部件是電子部件時(shí)，“不是對象部件的另一個(gè)部件”是半導(dǎo)體元件。

在本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊中，熱導(dǎo)性薄片部件的熱導(dǎo)率最好在400W/(m·K)以上。更好的是，熱導(dǎo)性薄片部件是石墨薄片。

在本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊中，熱導(dǎo)性薄片部件也可以還具有從側(cè)部延伸并覆蓋對象部件的上表面的至少一部分的上部。

在后面所述的適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式中，熱導(dǎo)性薄片部件的下部被夾在安裝面與對象部件的下表面之間。在這種情況下，半導(dǎo)體模塊也可以還包括電極端子和導(dǎo)電性細(xì)線；導(dǎo)電性細(xì)線從對象部件開始經(jīng)過熱導(dǎo)性薄片部件的上部與下部之間向該熱導(dǎo)性薄片部件的外部延伸，被連接在電極端子上。

在后面所述的另一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)施方式中，熱導(dǎo)性薄片部件的下部在安裝面上被配置于對象部件與另一個(gè)部件之間。在這種情況下，半導(dǎo)體模塊也可以還包括電極端子和導(dǎo)電性細(xì)線；導(dǎo)電性細(xì)線從對象部件開始經(jīng)過熱導(dǎo)性薄片部件的上部與安裝面之間向該熱導(dǎo)性薄片部件的外部延伸，被連接在電極端子上。

本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊最好還包括介于對象部件與熱導(dǎo)性薄片部件之間的絕緣部件。這樣，能夠防止對象部件和熱導(dǎo)性薄片部件造成短路。

在本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊中，電子部件也可以被配置在比半導(dǎo)體元件的上表面還靠上方的位置上。

本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊最好還包括被配置在安裝面與半導(dǎo)體元件的下表面之間的散熱片。這樣，就能夠放出半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱。

本發(fā)明的第一半導(dǎo)體模塊的制造方法包括以讓面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與冷卻介質(zhì)的安裝面接觸的方式將熱導(dǎo)性薄片部件配置在該安裝面上的工序(a)，將對象部件安裝在熱導(dǎo)性薄片部件的第一部分上，該對象部件是半導(dǎo)體元件及電子部件中的任一方的工序(b)，使熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使熱導(dǎo)性薄片部件的第二部分覆蓋對象部件的第一側(cè)面的工序(c)，以及將不是對象部件的另一個(gè)部件安裝在從熱導(dǎo)性薄片部件的第二部分來看與對象部件相反的一側(cè)的工序(d)。

本發(fā)明的第二半導(dǎo)體模塊的制造方法包括將對象部件安裝在冷卻介質(zhì)的安裝面上，該對象部件是半導(dǎo)體元件及電子部件中之任一方的工序(a)，使熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與冷卻介質(zhì)的安裝面接觸，并使第二部分覆蓋對象部件的第一側(cè)面，將該熱導(dǎo)性薄片部件配置在冷卻部件的安裝面上的工序(b)，以及將不是對象部件的另一個(gè)部件安裝在從熱導(dǎo)性薄片部件的第二部分來看與對象部件相反的一側(cè)的工序(c)。

若利用本發(fā)明的第一或第二半導(dǎo)體模塊的制造方法制造半導(dǎo)體模塊，就能夠?qū)釋?dǎo)性薄片部件配置成與冷卻介質(zhì)的一部分接觸的狀態(tài)，并能夠覆蓋對象部件的一部分。因此，能夠提供高效地進(jìn)行熱分離的半導(dǎo)體模塊。

本發(fā)明的第三半導(dǎo)體模塊的制造方法包括以讓面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與冷卻介質(zhì)的安裝面接觸的方式將熱導(dǎo)性薄片部件配置在該安裝面上，將半導(dǎo)體元件安裝在熱導(dǎo)性薄片部件的第一部分上的工序(a)，將電子部件配置在半導(dǎo)體元件的上表面的上方的工序(b)，以及使熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使第二部分覆蓋半導(dǎo)體元件的上表面的至少一部分的工序(c)。

本發(fā)明的第四半導(dǎo)體模塊的制造方法包括將半導(dǎo)體元件安裝在冷卻介質(zhì)的安裝面上，將電子部件配置在比半導(dǎo)體元件的上表面還靠上方的位置上的工序(a)，和使熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與冷卻介質(zhì)的安裝面接觸，并使第二部分覆蓋半導(dǎo)體元件的上表面的至少一部分，將該熱導(dǎo)性薄片部件配置在冷卻介質(zhì)上的工序(b)。

若利用本發(fā)明的第三或第四半導(dǎo)體模塊的制造方法制造半導(dǎo)體模塊，就能夠?qū)釋?dǎo)性薄片部件配置成與冷卻介質(zhì)的一部分接觸的狀態(tài)，并能夠覆蓋半導(dǎo)體元件的一部分。因此，能夠提供高效地進(jìn)行熱分離的半導(dǎo)體模塊。

在本發(fā)明的第一到第四半導(dǎo)體模塊的制造方法中，在哪種方法中都最好用由熱導(dǎo)率在400W/(m·K)以上的材料制成的薄片部件作為熱導(dǎo)性薄片部件。
—發(fā)明的效果—
根據(jù)本發(fā)明，即使在將控制電路或無源元件等發(fā)熱量比較小的電子部件及半導(dǎo)體元件安裝在同一個(gè)冷卻介質(zhì)上，并且該半導(dǎo)體元件發(fā)熱而成為高溫狀態(tài)的情況下，也能夠?qū)㈦娮硬考臏囟缺３譃楸容^低的值。




圖1(a)是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖1(b)是該半導(dǎo)體模塊的側(cè)面圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的熱導(dǎo)性薄片部件的立體圖。
圖3(a)到圖3(d)是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造方法的平面圖。
圖4是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖5是顯示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的第二變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖6是顯示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖7(a)是顯示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖7(b)是該半導(dǎo)體模塊的側(cè)面圖。
圖8是本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的熱導(dǎo)性薄片部件的立體圖。
圖9(a)到圖9(c)是顯示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造方法的側(cè)面圖。
圖10是顯示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖11是顯示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的第二變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖12是顯示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的第三變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖13是顯示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的第四變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖14是顯示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖15是顯示本發(fā)明的第五實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖16是顯示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖17是用來說明熱導(dǎo)性薄片部件的形狀的圖。
圖18(a)和圖18(b)是顯示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造方法的側(cè)面圖。
圖19是顯示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的第二變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖20(a)和圖20(b)是顯示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的第二變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造方法的側(cè)面圖。
圖21是顯示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的第三變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖22(a)和圖22(b)是顯示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的第三變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造方法的側(cè)面圖。
圖23是顯示參考例的半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。
圖24(a)是顯示現(xiàn)有半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖24(b)是顯示現(xiàn)有的其他半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
符號說明
1、81—冷卻介質(zhì)；2、82—電子部件；3、83—半導(dǎo)體元件；4、84—熱導(dǎo)性薄片部件；4a—上部；4b—下部；4c—側(cè)部；5—導(dǎo)電性細(xì)線；6—絕緣部件；7—散熱片；10、20、30、40、50、60、70、80、180—半導(dǎo)體模塊；11a—安裝面；13—電極端子；161—第一區(qū)域；162—第二區(qū)域；163—第三區(qū)域。

具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊的實(shí)施方式。在以下的附圖中，用同一符號表示功能基本上相同的結(jié)構(gòu)因素，以簡化說明。補(bǔ)充說明一下，本發(fā)明不被限于下述實(shí)施方式。

<發(fā)明的第一實(shí)施方式> 圖1(a)和圖1(b)是第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10的結(jié)構(gòu)圖，圖1(a)是該半導(dǎo)體模塊10的平面圖；圖1(b)是該半導(dǎo)體模塊10的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在圖1(b)中省略了導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……的圖示。此外，圖2是本實(shí)施方式中的熱導(dǎo)性薄片部件4的立體圖。

本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10包括冷卻介質(zhì)1，半導(dǎo)體元件3，電子部件2、22，熱導(dǎo)性薄片部件4以及導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……。半導(dǎo)體元件3和電子部件2、22，分別安裝在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a上，通過導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……例如電連接在設(shè)置于冷卻介質(zhì)1中的電極端子13上。熱導(dǎo)性薄片部件4覆蓋半導(dǎo)體元件3的一部分。補(bǔ)充說明一下，省略了設(shè)置于電極端子13中的、細(xì)小的電極(小電極(bus bar))的圖示。

詳細(xì)說明本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10。冷卻介質(zhì)1具有襯底11。電極端子13例如隔著具有絕緣性的部件(未示)設(shè)置在襯底11的安裝面11a上。另一方面，在與安裝面11a相反的那一側(cè)面上互相隔著間隔設(shè)置有多個(gè)冷卻用鰭片(fin)12、12、……。

半導(dǎo)體元件3是一使半導(dǎo)體模塊10工作就發(fā)出很大的熱而成為高溫狀態(tài)的部件。半導(dǎo)體元件3的選擇并不受到特別的限制，可以用已知的半導(dǎo)體元件作為半導(dǎo)體元件3，例如可以使用肖特基二極管、pn結(jié)二極管、MOSFET(metal oxide semiconductor field-effect transistor金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、MESFET(metal semiconductorfield-effect transistor金屬半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、J-FET(junctionField Effect Transistor結(jié)型場效應(yīng)晶體管)或晶閘管(thyristor)等等。此外，如下面所述，半導(dǎo)體元件3最好是寬帶隙半導(dǎo)體元件。在本說明書中，“寬帶隙半導(dǎo)體”指導(dǎo)帶的下端與價(jià)帶的上端之間的能量差(帶隙)在2.0eV以上的半導(dǎo)體。作為所述寬帶隙半導(dǎo)體的具體例，可以舉出碳化硅(SiC)、GaN或AlN等III族氮化物、以及鉆石等等。在本實(shí)施方式中，采用碳化硅是很適當(dāng)?shù)摹?br>
此外，半導(dǎo)體元件3具有四個(gè)側(cè)面。第1側(cè)面(第一側(cè)面)3c是在圖1中位于右側(cè)的側(cè)面。第2側(cè)面3d存在于與第1側(cè)面3c相鄰的位置上，是在圖1中位于最近一側(cè)的側(cè)面。第3側(cè)面3e存在于與第1側(cè)面3c相反的一側(cè)，是在圖1中位于左側(cè)的側(cè)面。第4側(cè)面(未示)存在于與第2側(cè)面3d相反的一側(cè)，是在圖1中位于最遠(yuǎn)一側(cè)的側(cè)面。

在半導(dǎo)體元件3與熱導(dǎo)性薄片部件(后面進(jìn)行詳細(xì)的說明)4之間最好配置有例如由硅樹脂制成的絕緣部件6。一般來講，在很多情況下，在半導(dǎo)體元件的上表面上設(shè)置有電極。若熱導(dǎo)性薄片部件4由不僅具有熱導(dǎo)性，也具有導(dǎo)電性的材料制成，就會(huì)通過熱導(dǎo)性薄片部件4與該電極的接觸而在接觸部位上造成短路。但是，若使絕緣部件6介于半導(dǎo)體元件3與熱導(dǎo)性薄片部件4之間，就能夠避免熱導(dǎo)性薄片部件4與該電極接觸，于是能夠防止造成短路。

電子部件2、22，分別是下述部件，就是說即使讓半導(dǎo)體模塊10工作，所述電子部件2、22的發(fā)熱量也很小，因而電子部件2、22的溫度上升得不太高。電子部件2、22例如是具有用來控制半導(dǎo)體元件3的控制電路的控制元件、或者電阻器、線圈或電容器等無源元件。電子部件2、22分別不被限于為了高溫下的使用而設(shè)計(jì)的電子部件，而能夠用在市場銷售的各種電子部件作為電子部件2、22。例如能夠采用在市場銷售的各種電容器作為電容器，如片式電容器(chip capacitor)、電容很大的電解電容器以及薄膜電容器(film capacitor)等等。

電子部件2安裝在從熱導(dǎo)性薄片部件4的側(cè)部4c(后面說明)來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)。電子部件22安裝在從電子部件2來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)。

對熱導(dǎo)性薄片部件4進(jìn)行詳細(xì)的說明。首先，表示熱導(dǎo)性薄片部件4的結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施方式所涉及的熱導(dǎo)性薄片部件4被彎曲，使得長邊方向上的一端(以下，簡明地稱之為“熱導(dǎo)性薄片部件的一端”。)41靠近長邊方向上的另一端(以下，簡明地稱之為“熱導(dǎo)性薄片部件的另一端”。)42而與該另一端42不接觸。該熱導(dǎo)性薄片部件4具有上部4a、下部4b及側(cè)部4c。上部4a存在于另一端42一側(cè)，下部4b存在于一端41一側(cè)，因此上部4a在該上部4a與下部4b不接觸的狀態(tài)下存在。此外，側(cè)部4c，存在于上部4a與下部4b之間，是通過熱導(dǎo)性薄片部件4被彎曲成上述狀態(tài)而形成的部分，沿著離開半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c的方向突出。

上部4a覆蓋半導(dǎo)體元件3的上表面3a，下部4b介于半導(dǎo)體元件3的下表面3b與安裝面11a之間，側(cè)部4c覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c。這樣，冷卻介質(zhì)1的熱(冷卻熱)就通過下部4b充分地傳給整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件4。因此，即使在半導(dǎo)體元件3由于半導(dǎo)體模塊10的工作而發(fā)熱，以至成為高溫狀態(tài)，也能夠?qū)釋?dǎo)性薄片部件4的溫度保持為比較低的溫度(例如，冷卻介質(zhì)1的溫度)。因此，能夠防止半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱傳給熱導(dǎo)性薄片部件4的側(cè)部4c所隔開的兩側(cè)中與該半導(dǎo)體元件3相反的那一側(cè)，能夠防止電子部件2、22的溫度上升。就是說，能夠高效地進(jìn)行熱分離。此外，因?yàn)槔鋮s介質(zhì)1的熱的一部分通過下部4b傳給半導(dǎo)體元件3，所以能夠抑制半導(dǎo)體元件3的溫度上升。再加上，因?yàn)橄虏?b的表面面積如后面所述在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一以上，所以能夠使冷卻介質(zhì)的熱(冷卻熱)高效地傳給整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件4。

如上所述，熱導(dǎo)性薄片部件4已被彎曲，使得另一端42靠近一端41而與該一端41不接觸，因此從上部4a與下部4b之間的間隙4d看得到半導(dǎo)體元件3的第2側(cè)面3d、第3側(cè)面3e及第4側(cè)面。該區(qū)域4d，是在使熱導(dǎo)性薄片部件4彎曲成熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41靠近該熱導(dǎo)性薄片部件4的另一端42而與該另一端42不接觸的狀態(tài)時(shí)存在于上部4a與下部4b之間的區(qū)域，該區(qū)域4d不是對熱導(dǎo)性薄片部件4鉆孔而形成的區(qū)域。由此，即使在用導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……使半導(dǎo)體元件3及冷卻介質(zhì)1等電連接的情況下，也不需要在熱導(dǎo)性薄片部件4中特意形成用來使導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……經(jīng)過的貫通孔，而能夠以經(jīng)過上部4a與下部4b之間的間隙4d的方式設(shè)置導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……。

再加上，因?yàn)闊釋?dǎo)性薄片部件4的一端41與另一端42不接觸，所以能夠抑制以環(huán)狀在熱導(dǎo)性薄片部件4中流動(dòng)的電流(感應(yīng)電流)的產(chǎn)生。其結(jié)果是，能夠抑制由于感應(yīng)電流的產(chǎn)生而造成發(fā)熱。

補(bǔ)充說明一下，如圖2所示，熱導(dǎo)性薄片部件4的上部4a在圖1(b)中的最近一側(cè)、最遠(yuǎn)一側(cè)及左側(cè)這三個(gè)部分都不與下部4b接觸。不過，例如在將導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……僅設(shè)置在所述三個(gè)部分之任意兩個(gè)部分中的情況下，熱導(dǎo)性薄片部件4的上部4a也可以在未設(shè)置導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……的部分與下部4b接觸。熱導(dǎo)性薄片部件4只要被彎曲成與導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……不接觸的狀態(tài)就可以。

接著，表示熱導(dǎo)性薄片部件4的物理性質(zhì)(熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散率等)。

熱導(dǎo)性薄片部件4在該薄片的平面方向上的熱導(dǎo)率最好在400W/(m·K)以上，更好的是該熱導(dǎo)率在800W/(m·K)以上，最佳的是該熱導(dǎo)率為1600W/(m·K)左右；該熱導(dǎo)性薄片部件4在該薄片的厚度方向上的熱導(dǎo)率最好在8W/(m·K)以上且15W/(m·K)以下。如上所述，熱導(dǎo)性薄片部件4的熱導(dǎo)率的各向異性最好比較強(qiáng)。具體而言，薄片厚度方向上的熱導(dǎo)率最好在薄片平面方向上的熱導(dǎo)率的二十分之一以下。

此外，熱導(dǎo)性薄片部件4的厚度最好在0.025mm以上且0.3mm以下。該熱導(dǎo)性薄片部件4的熱擴(kuò)散率設(shè)在3×10-4m2/s以上，最好為10×10-4m2/s。附帶說明一下，銅的熱導(dǎo)率為390W/(m·K)左右，銅的熱擴(kuò)散率在1.4×10-4m2/s左右。此外，鋁的熱導(dǎo)率為230W/(m·K)左右，鋁的熱擴(kuò)散率為0.9×10-4m2/s左右。如上所述，熱導(dǎo)性薄片部件4在平面方向上的熱導(dǎo)率高于銅及鋁的熱導(dǎo)率，熱導(dǎo)性薄片部件4的熱擴(kuò)散率高于銅及鋁的熱擴(kuò)散率。

以往，上述熱導(dǎo)性薄片部件是為了提高放熱特性進(jìn)行放熱而用作均熱片(heat spreader)或散熱片的。但是，在本發(fā)明中，利用熱導(dǎo)性薄片部件4作為隔開溫度區(qū)域的隔斷部件，不是為了讓發(fā)熱元件(半導(dǎo)體元件3)放熱而使用熱導(dǎo)性薄片部件4，而是將該熱導(dǎo)性薄片部件4用作傳導(dǎo)冷卻介質(zhì)1的溫度的、比較涼的熱分離薄片部件。因此，本發(fā)明中的熱導(dǎo)性薄片部件4的用途與現(xiàn)有用途完全不同。通過用這種熱導(dǎo)性薄片部件4覆蓋發(fā)熱元件的一部分，就即使發(fā)熱元件(半導(dǎo)體元件3)附近的溫度上升，也能夠抑制從熱導(dǎo)性薄片部件4來看與發(fā)熱元件相反的一側(cè)(電子部件2、22)的溫度上升。

例如，在采用薄片在平面方向上的熱導(dǎo)率為400W/(m·K)，薄片在厚度方向上的熱導(dǎo)率為20W/(m·K)，并且薄片厚度在0.1mm以下的薄片部件作為熱導(dǎo)性薄片部件4的情況下，當(dāng)將半導(dǎo)體元件的底面面積假設(shè)為1×1cm2時(shí)，若將薄片部件的熱導(dǎo)度假設(shè)為TS(W/mK)，將薄片部件在與熱導(dǎo)方向垂直的方向上的剖面面積假設(shè)為S(m2)，將溫度差假設(shè)為K(°K)，并且將長度假設(shè)為LL(m)，就能夠以下述算式表示在熱導(dǎo)性薄片部件內(nèi)傳導(dǎo)的熱量W，該算式是 W＝(TS×S)/(LL×K)……(1)。

在薄片部件的平面方向上，TS＝400，并且S＝(1×10-2)×(1×10-4)＝1×10-6。因此，在薄片部件的平面方向上傳導(dǎo)的熱量W1就呈下述算式的樣子，即 W1＝(4×10-4)/(LL×K)……(2)。

在薄片部件的厚度方向(從安裝面11a朝向半導(dǎo)體元件3的方向)上，TS＝20，并且S＝(1×10-2)×(1×10-2)＝1×10-4。因此，在薄片部件的厚度方向上傳導(dǎo)的熱量W2就呈下述算式的樣子，即 W2＝(2×10-3)/(LL×K)……(3)。
W2為W1的五倍。由此可見，熱導(dǎo)性薄片部件4能夠在薄片的厚度方向上傳導(dǎo)在薄片的平面方向上傳導(dǎo)的熱量的五倍的熱量。換句話說，若要將所述算式的W1及W2設(shè)為大致相等的值，只要薄片厚度方向上的面積(熱導(dǎo)性薄片部件4中與安裝面11a接觸的部分的面積)為薄片平面方向上的面積的五分之一就可以。

在本實(shí)施方式所涉及的熱導(dǎo)性薄片部件4中，如上所述，冷卻介質(zhì)1的熱(冷卻熱)首先被傳給下部4b，然后從下部4b依次傳給側(cè)部4c和上部4a。就是說，冷卻介質(zhì)1的熱首先在熱導(dǎo)性薄片部件4的厚度方向上被傳導(dǎo)(傳給下部4b)，然后在熱導(dǎo)性薄片部件4的平面方向上被傳導(dǎo)(從下部4b傳給側(cè)部4c及上部4a)。根據(jù)所述計(jì)算結(jié)果，若要傳達(dá)相等的熱量，只要薄片厚度方向上的面積為薄片平面方向上的面積的五分之一就可以。因此，若下部4b的表面面積為熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一左右，就能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)1的熱傳給整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件4。

下部4b的表面面積最好為熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一，不過，若考慮到熱接觸(thermal contact)，下部4b的表面面積就最好在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的四分之一以上，更好的是下部4b的表面面積在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的三分之一以上。另一方面，若要謀求半導(dǎo)體模塊10的小型化，下部4b的表面面積就最好比較小。綜上所述，最好是考慮著冷卻介質(zhì)1的熱導(dǎo)效率(冷卻介質(zhì)1的冷卻效率)方面的要求、半導(dǎo)體模塊10的小型化要求以及使用狀況，以五分之一作為基準(zhǔn)值決定下部4b的表面面積的百分比。

補(bǔ)充說明一下，在本實(shí)施方式中，下部4b被夾在冷卻介質(zhì)1與半導(dǎo)體元件3的下表面3b之間，因而可以認(rèn)為，下部4b的表面面積必然在熱導(dǎo)性薄片部件4的總表面面積的五分之一以上。

熱導(dǎo)性薄片部件4最好由具有所述熱導(dǎo)率的材料制成，最佳的是該熱導(dǎo)性薄片部件4由石墨薄片制成。因?yàn)槭∑臒釋?dǎo)性和導(dǎo)電性很優(yōu)良，所以若用石墨薄片作為熱導(dǎo)性薄片部件4，就不僅能夠遮斷半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱，也能夠吸收由于半導(dǎo)體元件3的開關(guān)而產(chǎn)生的電磁波的噪聲，其結(jié)果是能夠減低半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的噪聲。

例如將下述石墨薄片用作上述石墨薄片，即由松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社(Matsushita Electric Industrial Co.，Ltd.)以“PGS GlaphiteSheet(PGS石墨薄片)”的名稱在市場銷售的石墨薄片、或由株式會(huì)社GELTEC(GELTEC Co.，Ltd.)公司以“super λGS(超λGS)”的名稱在市場銷售的石墨薄片等等。所述石墨薄片在薄片平面方向上的熱導(dǎo)率及在薄片厚度方向上的熱導(dǎo)率在所述范圍內(nèi)。就是說，薄片平面方向上的熱導(dǎo)率在400W/(m·K)以上，通常為800W/(m·K)左右，最佳的石墨薄片在薄片平面方向上的熱導(dǎo)率為1600W/(m·K)左右。薄片厚度方向上的熱導(dǎo)率在8W/(m·K)以上且15W/(m·K)以下。如上所述，石墨薄片的熱導(dǎo)率的各向異性很強(qiáng)。

此外，在用石墨薄片作為熱導(dǎo)性薄片部件4時(shí)，最好采用薄片的厚度及熱擴(kuò)散率在所述范圍內(nèi)的石墨薄片。

接著，表示本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10的制造方法。圖3(a)到圖3(d)是顯示半導(dǎo)體模塊10的制造方法的平面圖。

首先，如圖3(a)所示，將熱導(dǎo)性薄片部件4配置在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a上(工序(a))。之后，將熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41一側(cè)的部分(正確地說，一端41一側(cè)的部分中的面積在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一以上的部分(第一部分))貼在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a上。

用石墨薄片作為熱導(dǎo)性薄片部件時(shí)，最好采用下述接合方法，即將石墨薄片通過已碳化的金屬接合在安裝面上。具體而言，首先通過氣相淀積使鈦、鉬或鎢等金屬淀積在石墨薄片的下表面上，再通過加熱等使已淀積的金屬與石墨薄片之間的界面碳化。這樣，在石墨薄片的下表面上隔著碳化層形成有了所述金屬層。接著，以讓所述金屬層與安裝面11a接觸的方式配置石墨薄片，然后施加壓力貼在安裝面11a上。這樣，就能夠?qū)⑹∑_實(shí)地接合在安裝面上。

此外，也可以不施加壓力進(jìn)行接合，而通過焊料進(jìn)行接合。具體而言，也可以是這樣的，即首先通過氣相淀積使與焊料接合的接合性很好的金屬(例如，鋁或銅等)所構(gòu)成的金屬層、和能夠形成碳化層的金屬(例如，鈦或鈷等)淀積在石墨薄片的下表面上，然后使已淀積的金屬與石墨薄片之間的界面碳化，來形成碳化層。之后，將焊料層設(shè)置在所述金屬層的上表面上，再配置石墨薄片，來使該焊料層與安裝面11a接觸。

接著，如圖3(b)所示，將半導(dǎo)體元件3安裝在熱導(dǎo)性薄片部件4的所述第一部分上(工序(b))。這時(shí)，以將第3側(cè)面3e配置于比第1側(cè)面3c靠近熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41一側(cè)的位置上的方式安裝半導(dǎo)體元件3。

接著，用導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……使半導(dǎo)體元件3及設(shè)置在冷卻介質(zhì)1中的電極端子13電連接起來。這時(shí)，以分別跨過熱導(dǎo)性薄片部件4中的第2及第4側(cè)面的周圍的部分4i、4i配置導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……。

之后，如圖3(c)所示，將絕緣部件6注入到半導(dǎo)體元件3的上表面3a上，來覆蓋該上表面3a。這時(shí)，最好注入絕緣部件6，使得該絕緣部件6不僅覆蓋半導(dǎo)體元件3的上表面3a，也覆蓋導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……。

之后，如圖3(d)所示，舉起熱導(dǎo)性薄片部件4的另一端42，使熱導(dǎo)性薄片部件4彎曲，使得該另一端42配置于一端41的上方(工序(c))。這時(shí)，最好使熱導(dǎo)性薄片部件4的另一端42與一端41不接觸。這樣，熱導(dǎo)性薄片部件4的第二部分(在本實(shí)施方式中，為側(cè)部4c)覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c。之后，將電子部件2安裝在從熱導(dǎo)性薄片部件4的側(cè)部4c來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)(工序(d))。此外，將電子部件22安裝在從電子部件2來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)。之后，用導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……使電子部件2、22及設(shè)置在冷卻介質(zhì)1中的電極端子13分別電連接起來。這樣，就能夠制造出圖1所示的半導(dǎo)體模塊10。

下面，一邊對不包括熱導(dǎo)性薄片部件的現(xiàn)有半導(dǎo)體模塊及圖23所示的半導(dǎo)體模塊(以下，將該圖23所示的半導(dǎo)體模塊稱為“參考例的半導(dǎo)體模塊”)70、和本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10進(jìn)行比較，一邊對本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10進(jìn)行說明。此外，對用硅元件作為半導(dǎo)體元件的情況與用寬帶隙半導(dǎo)體元件作為半導(dǎo)體元件的情況之間的差異進(jìn)行說明。首先，說明本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10的優(yōu)點(diǎn)。

在現(xiàn)有半導(dǎo)體模塊中，半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱擴(kuò)散并傳達(dá)到半導(dǎo)體元件的周圍。因此，若將電子部件安裝在半導(dǎo)體元件的周圍，就會(huì)導(dǎo)致該電子部件的溫度上升。若要防止電子部件的溫度上升，就可以想到下述辦法，即將該電子部件配置在距半導(dǎo)體元件具有充分的距離的位置上，使得半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱不傳給該電子部件。但是，若這樣配置電子部件，就會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體模塊的大型化。此外，在用導(dǎo)電性細(xì)線使半導(dǎo)體元件及電子部件電連接時(shí)，若電子部件已配置在距半導(dǎo)體元件具有充分的距離的位置上，導(dǎo)電性細(xì)線的長度就要長一點(diǎn)，大得不容忽視的電阻會(huì)產(chǎn)生在導(dǎo)電性細(xì)線中。其結(jié)果是，在導(dǎo)電性細(xì)線中造成損失。

此外，也可以想到下述辦法，即想到半導(dǎo)體元件發(fā)熱的情況，安裝能夠耐住高溫的電子部件。但是，若安裝為了高溫下的使用而設(shè)計(jì)的電子部件，就不能夠謀求半導(dǎo)體模塊的成本的低廉化。

在參考例的半導(dǎo)體模塊70中，熱導(dǎo)性薄片部件74僅設(shè)置在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a與半導(dǎo)體元件3的下表面3b之間。在這種情況下，因?yàn)閬碜岳鋮s介質(zhì)1的熱(冷卻熱)傳給半導(dǎo)體元件3，所以在與半導(dǎo)體元件3的下表面3b的面積相比熱導(dǎo)性薄片部件74的表面面積足夠大時(shí)，能夠謀求降低由于半導(dǎo)體元件3的發(fā)熱而上升的溫度。但是，與所述現(xiàn)有半導(dǎo)體模塊一樣，半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱進(jìn)行擴(kuò)散或傳達(dá)。

綜上所述，在所述現(xiàn)有半導(dǎo)體模塊和參考例的半導(dǎo)體模塊70中，會(huì)導(dǎo)致配置于半導(dǎo)體元件的周圍的電子部件的溫度上升，若要回避該溫度上升，就會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體模塊的大型化和高成本化，并且會(huì)導(dǎo)致在設(shè)置得很長距離的導(dǎo)電性細(xì)線中產(chǎn)生損失。

而在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10中，熱導(dǎo)性薄片部件4如上所述高效地進(jìn)行熱分離，因而能夠抑制半導(dǎo)體元件3的周圍的溫度上升。因此，不需要將電子部件2、22安裝在距半導(dǎo)體元件3具有充分的距離的位置上，因而能夠謀求半導(dǎo)體模塊10的小型化，進(jìn)而能夠謀求導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……的尺寸縮短化，結(jié)果能夠防止在導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……中產(chǎn)生損失。

此外，因?yàn)椴恍枰捎脼榱烁邷叵碌氖褂枚O(shè)計(jì)的電子部件，所以能夠謀求半導(dǎo)體模塊10的低成本化。

接著，說明用寬帶隙半導(dǎo)體元件作為半導(dǎo)體元件的優(yōu)點(diǎn)。

因?yàn)楣璧臒釋?dǎo)率不太高，所以在用硅元件作為半導(dǎo)體元件時(shí)，最好對半導(dǎo)體模塊進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，來使硅元件所發(fā)出的熱(當(dāng)工作時(shí)使電流在硅元件中流動(dòng)而該硅元件所發(fā)出的熱)高效地散去。再說，因?yàn)楫?dāng)硅元件的溫度在150℃以上時(shí)，硅元件的作為半導(dǎo)體的特性減弱，變得不起到作為電流控制元件的作用，很危險(xiǎn)，所以最好對半導(dǎo)體模塊進(jìn)行熱設(shè)計(jì)，來使硅元件中的電流密度最高的部分的溫度不超過150℃。具體而言，當(dāng)工作時(shí)的硅元件內(nèi)部的電流密度在10×104A/m2以上時(shí)需要考慮硅元件內(nèi)的發(fā)熱問題，特別是在硅元件內(nèi)部的電流密度在50×104A/m2以上時(shí)，硅元件所發(fā)出的熱很顯著，必須進(jìn)行所述熱設(shè)計(jì)。

就是說，在用硅元件作為半導(dǎo)體元件時(shí)，必須在熱設(shè)計(jì)方面考慮熱的放出路徑，需要使硅元件與成為放熱路徑的冷卻介質(zhì)確實(shí)地接觸。具體而言，硅元件是利用被稱為“芯片焊接法(die bonding)”的方法用焊料等直接接合在封裝基體材料上的。因此，在包括多個(gè)硅元件的半導(dǎo)體模塊中，多個(gè)硅元件不層疊而以互不重疊的方式二維性地配置于封裝基體材料的安裝面11a上。因此，封裝基體材料的安裝面11a的面積很大，導(dǎo)致半導(dǎo)體模塊的大型化。

綜上所述，若用硅元件作為半導(dǎo)體元件，就當(dāng)電流密度在50×104A/m2以上的工作時(shí)，別說硅—MOSFET，連硅—IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor絕緣柵雙極型晶體管)也增大由于損失而發(fā)出的熱，因而難以在將溫度保持為硅元件可供工作的溫度150℃左右的狀態(tài)下持續(xù)讓半導(dǎo)體模塊工作。在此，硅—MOSFET是用硅作為半導(dǎo)體材料而形成的MOSFET；硅—IGBT是用硅作為半導(dǎo)體材料而形成的IGBT。

補(bǔ)充說明一下，硅—IGBT能夠?qū)㈦娮铚p低到硅—MOSFET的電阻的十分之一左右的值。但是，IGBT的電阻由于溫度的上升而減低。因此，若在固定的電壓下讓IGBT工作，流過半導(dǎo)體元件的電流量就會(huì)增加，導(dǎo)致IGBT所發(fā)出的熱量進(jìn)一步增大，造成熱失控，在有些情況下會(huì)導(dǎo)致IGBT的損壞。能以下述形態(tài)觀測到上述損壞，即電流集中于一個(gè)硅—IGBT內(nèi)部中而導(dǎo)致?lián)p壞，或者，電流集中于多個(gè)并聯(lián)的硅—IGBT中之一個(gè)硅—IGBT中而導(dǎo)致?lián)p壞。

另一方面，當(dāng)用寬帶隙半導(dǎo)體元件作為半導(dǎo)體元件時(shí)，若為了將半導(dǎo)體模塊小型化而將寬帶隙半導(dǎo)體元件小型化，寬帶隙半導(dǎo)體元件內(nèi)的電流密度增高，其結(jié)果是寬帶隙半導(dǎo)體元件的發(fā)熱量增大。即使是在這種情況下，若用本實(shí)施方式中的熱導(dǎo)性薄片部件4覆蓋寬帶隙半導(dǎo)體元件的一部分，就也能夠高效地進(jìn)行熱分離。就是說，在將寬帶隙半導(dǎo)體元件小型化的情況下，本發(fā)明特別有效。

詳細(xì)說明一下，在將寬帶隙半導(dǎo)體元件小型化后，寬帶隙半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱量增大。在不包括熱導(dǎo)性薄片部件的現(xiàn)有半導(dǎo)體模塊中，當(dāng)將寬帶隙半導(dǎo)體元件小型化時(shí)，若將電子部件不配置于進(jìn)一步遠(yuǎn)離該寬帶隙半導(dǎo)體元件的位置上，寬帶隙半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱就會(huì)傳給電子部件。綜上所述，在現(xiàn)有半導(dǎo)體模塊中，盡管為了謀求半導(dǎo)體模塊的小型化而將寬帶隙半導(dǎo)體元件小型化，但卻會(huì)導(dǎo)致模塊的大型化。

而在本實(shí)施方式中的半導(dǎo)體模塊中，當(dāng)將寬帶隙半導(dǎo)體元件小型化時(shí)，即使將電子部件安裝在距該寬帶隙半導(dǎo)體元件很近的位置上，寬帶隙半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱也不傳給電子部件。如上所述，在本實(shí)施方式中的半導(dǎo)體模塊中，即使在將寬帶隙半導(dǎo)體元件小型化時(shí)也能夠?qū)㈦娮硬考惭b在距半導(dǎo)體元件很近的位置上。因此，能夠謀求半導(dǎo)體模塊的小型化。

此外，在用寬帶隙半導(dǎo)體元件作為半導(dǎo)體元件時(shí)，該寬帶隙半導(dǎo)體元件的熱導(dǎo)率為硅的熱導(dǎo)率的幾倍以上。比如說，碳化硅(SiC)的熱導(dǎo)率為490W/(m·K)左右，鉆石的熱導(dǎo)率為2000W/(m·K)左右。如上所述，半導(dǎo)體元件的熱導(dǎo)率很高，因而半導(dǎo)體元件放出熱的效率很高。其結(jié)果是，能夠在半導(dǎo)體元件內(nèi)抑制電流密度很高的部分的溫度上升。

此外，若以1kV左右的耐壓使用將寬帶隙半導(dǎo)體元件用作半導(dǎo)體元件而形成的MOSFET，就能夠?qū)崿F(xiàn)以相等的耐壓使用將硅元件用作半導(dǎo)體元件而形成的MOSFET的情況的損失的大約十分之一以下的損失，能夠?qū)崿F(xiàn)以相等的耐壓使用將硅元件用作半導(dǎo)體元件而形成的IGBT的情況的損失的一半以下的損失。由于所述低損失性，可以期待得到減低半導(dǎo)體元件所發(fā)出的熱量的效果。

再加上，若將由寬帶隙半導(dǎo)體元件構(gòu)成的MOSFET用作半導(dǎo)體元件，就能夠?qū)崿F(xiàn)能凌駕使用由硅元件構(gòu)成的IGBT的情況的高耐壓及低損失程度，因而也能夠?qū)OSFET的高速性應(yīng)用于高電壓及大電流的控制。就是說，若將由寬帶隙半導(dǎo)體元件構(gòu)成的MOSFET用作半導(dǎo)體元件，就也能夠減低在半導(dǎo)體元件的響應(yīng)速度相對半導(dǎo)體元件中的開關(guān)時(shí)間比較慢時(shí)造成的開關(guān)損失。

此外，若用寬帶隙半導(dǎo)體元件作為半導(dǎo)體元件而構(gòu)成MOSFET，就即使電流密度在50×104A/m2以上的電流流動(dòng)，也能夠抑制半導(dǎo)體元件的發(fā)熱。其結(jié)果是，能使半導(dǎo)體模塊良好地進(jìn)行工作。因此，在半導(dǎo)體模塊中，最好是多個(gè)半導(dǎo)體元件的至少一個(gè)活性區(qū)域由寬帶隙半導(dǎo)體元件構(gòu)成，最好在電流密度在50×104A/m2以上的電流流動(dòng)的情況下采用這種半導(dǎo)體模塊。

其實(shí)，本案發(fā)明者確認(rèn)到了下述事情。就是說，在用寬帶隙半導(dǎo)體元件作為半導(dǎo)體元件而構(gòu)成了MOSFET時(shí)，與將寬帶隙半導(dǎo)體元件的溫度保持為低溫狀態(tài)的情況相比，在讓寬帶隙半導(dǎo)體元件以50×104A/m2以上的電流密度工作，來將該寬帶隙半導(dǎo)體元件保持為高溫狀態(tài)的情況下，寬帶隙半導(dǎo)體元件的電阻更高。一般來講，在很多情況下讓MOSFET以固定的電壓工作，因而若寬帶隙半導(dǎo)體元件成為高溫狀態(tài)，使得該寬帶隙半導(dǎo)體元件的電阻增高，流過寬帶隙半導(dǎo)體元件的電流量就減小。因此，MOSFET內(nèi)的發(fā)熱量減低。因此，不引致在所述硅—IGBT中成為課題的、由于熱失控而導(dǎo)致的損壞。即使寬帶隙半導(dǎo)體元件的溫度由于發(fā)熱而達(dá)200℃以上(甚至于400℃以上)，也能使MOSFET穩(wěn)定且良好地進(jìn)行工作。

再加上，本案發(fā)明者確認(rèn)到了下述事情，即半導(dǎo)體元件如果是由碳化硅(尤其是4H-SiC)構(gòu)成的半導(dǎo)體元件，就與其他寬帶隙半導(dǎo)體元件相比在低損失性、穩(wěn)定性及可靠性等方面更為優(yōu)良。本案發(fā)明者認(rèn)為，該傾向?qū)?yīng)于下述事情因?yàn)楸惶峁┑木膶渝e(cuò)(defect)密度很低，所以不易出現(xiàn)由于結(jié)晶中的層錯(cuò)而造成的介電擊穿(dielectricbreakdown)等問題。

以下，總結(jié)地記載本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10所帶來的效果。

因?yàn)楸緦?shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊10能夠高效地進(jìn)行熱分離，所以能夠?qū)㈦娮硬考?安裝在與現(xiàn)有模塊相比距半導(dǎo)體元件3更近的位置上。因此，能夠謀求模塊的小型化，進(jìn)而能夠謀求模塊的低成本化及性能的提高。

具體而言，因?yàn)闊釋?dǎo)性薄片部件4具有下部4b，所以即使半導(dǎo)體元件3由于半導(dǎo)體模塊10的工作而成為高溫狀態(tài)，也能夠?qū)釋?dǎo)性薄片部件4的溫度保持為與冷卻介質(zhì)1的溫度大致相等的值。因?yàn)闊釋?dǎo)性薄片部件4具有側(cè)部4c，所以能夠抑制熱傳給電子部件2、22。因?yàn)闊釋?dǎo)性薄片部件4具有上部4a，所以除了進(jìn)行熱分離以外，還能夠吸收電磁波的噪聲。就是說，即使熱導(dǎo)性薄片部件4沒有上部4a，也能夠進(jìn)行熱分離，不過熱導(dǎo)性薄片部件4如果具有上部4a，就能更為高效地進(jìn)行熱分離，并能夠吸收電磁波的噪聲。因此，熱導(dǎo)性薄片部件4也可以具有后述的第一或第二變形例所示的形狀。

此外，因?yàn)槟苁箤?dǎo)電性細(xì)線5、5、……通過熱導(dǎo)性薄片部件4的上部4a與下部4b之間的間隙4d進(jìn)行設(shè)置，所以能夠以時(shí)間短且簡單的方式布置導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……。其結(jié)果是，能夠謀求半導(dǎo)體模塊10的制造時(shí)間的縮短和制造成本的低廉化。

補(bǔ)充說明一下，在本實(shí)施方式中，只要熱導(dǎo)性薄片部件中的某一部分(第一部分)彎曲而接近除該一部分以外的一部分(第二部分)就可以。例如也可以是這樣的，即向短邊方向上的一端使短邊方向上的另一端彎曲，來使該另一端接近該一端，或者，向長邊方向上的中間附近使長邊方向上的一端彎曲，來使該一端接近該中間附近。

(第一變形例) 圖4是顯示第一實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊110的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖4中省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

在本變形例中，熱導(dǎo)性薄片部件114具有下部114b和側(cè)部114c，而沒有上部。即使熱導(dǎo)性薄片部件114這樣沒有上部，因?yàn)樵摕釋?dǎo)性薄片部件114具有側(cè)部114c，所以也能夠抑制熱傳給電子部件2、22，能夠進(jìn)行熱分離。

本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊110的制造方法與第一實(shí)施方式所述的制造方法大致相同，而在使熱導(dǎo)性薄片部件114彎曲的工序中使熱導(dǎo)性薄片部件114彎曲，來使一端41一側(cè)的部分成為下部114b，并使另一端42一側(cè)的部分成為側(cè)部114c。

(第二變形例) 圖5是顯示第一實(shí)施方式的第二變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊210的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖5中省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

在本變形例中，如第一實(shí)施方式所述的那樣，熱導(dǎo)性薄片部件214具有上部214a、下部214b及側(cè)部214c，而該上部214a不覆蓋半導(dǎo)體元件3的整個(gè)上表面3a。即使熱導(dǎo)性薄片部件214這樣不覆蓋半導(dǎo)體元件3的整個(gè)上表面3a，也能夠進(jìn)行熱分離。

本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊210的制造方法與第一實(shí)施方式所述的制造方法大致相同，而在使熱導(dǎo)性薄片部件214彎曲的工序中使熱導(dǎo)性薄片部件214彎曲，來使一端一側(cè)的部分成為下部214b，并使另一端一側(cè)的部分成為上部214a。

<發(fā)明的第二實(shí)施方式> 圖6是顯示第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊20的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖6中省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

與所述第一實(shí)施方式不一樣，在本實(shí)施方式中，對象部件是電子部件2，而不是對象部件的另一個(gè)部件就是半導(dǎo)體元件3。也就是說，熱導(dǎo)性薄片部件4不覆蓋半導(dǎo)體元件3而覆蓋電子部件2的一部分。以下，具體地進(jìn)行說明。

如所述第一實(shí)施方式所示，熱導(dǎo)性薄片部件4具有上部4a、下部4b及側(cè)部4c。上部4a覆蓋電子部件2的上表面2a。下部4b被夾在電子部件2的下表面2b與安裝面11a之間，該下部4b的表面面積在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一以上，與所述第一實(shí)施方式一樣。側(cè)部4c覆蓋電子部件2的第1側(cè)面(第一側(cè)面)2c。半導(dǎo)體元件3安裝在從熱導(dǎo)性薄片部件4的側(cè)部4c來看與電子部件2相反的一側(cè)，電子部件22安裝在從電子部件2來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)。

因?yàn)榕c所述第一實(shí)施方式一樣，上部4a與下部4b不接觸，所以不需要將用來使導(dǎo)電性細(xì)線通過的孔形成在熱導(dǎo)性薄片部件4中。

在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊20中，因?yàn)榘雽?dǎo)體元件3不被熱導(dǎo)性薄片部件4覆蓋，所以半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱擴(kuò)散并傳達(dá)到該半導(dǎo)體元件3的周圍。但是，因?yàn)殡娮硬考?的一部分已被熱導(dǎo)性薄片部件4覆蓋，下部4b的表面面積與所述第一實(shí)施方式一樣地在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一以上，所以能使冷卻介質(zhì)的熱(冷卻熱)高效地傳給整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件4。因此，能夠防止半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱傳給電子部件2。再說，因?yàn)殡娮硬考?2安裝在從電子部件2來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)，所以還能夠防止半導(dǎo)體元件3發(fā)出的熱傳給電子部件22。就是說，本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊20也能夠高效地進(jìn)行熱分離。

本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊20的制造方法與所述第一實(shí)施方式所述的半導(dǎo)體模塊10的制造方法大致相同，而在所述第一實(shí)施方式的、圖3(b)所示的工序中，將不是半導(dǎo)體元件3而是電子部件2配置于熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41一側(cè)；在圖3(c)所示的工序中不設(shè)置絕緣部件。此外，在圖3(d)所示的工序中，使熱導(dǎo)性薄片部件4彎曲，來使另一端42配置于一端41的上方，之后將半導(dǎo)體元件3安裝在從熱導(dǎo)性薄片部件4的側(cè)部4c來看與電子部件2相反的一側(cè)。

如上所述，本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊20帶來與所述第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊10大致相同的效果。

補(bǔ)充說明一下，本實(shí)施方式也可以具有下面所示的結(jié)構(gòu)。

在如本實(shí)施方式那樣以電子部件2作為對象部件時(shí)，冷卻介質(zhì)1也可以沒有很優(yōu)良的冷卻能力。另一方面，在如所述第一實(shí)施方式那樣以發(fā)熱的半導(dǎo)體元件3作為對象部件時(shí)，冷卻介質(zhì)1最好具有優(yōu)良的冷卻能力，在采用金屬制冷卻介質(zhì)時(shí)，該金屬制冷卻介質(zhì)的熱導(dǎo)率最好比較高。

此外，本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊也可以不包括絕緣部件，如圖6所示。這是因?yàn)樵诤芏嗲闆r下，在電子部件的上表面上未設(shè)置電極，因而即使熱導(dǎo)性薄片部件的一部分與電子部件的上表面接觸，在該接觸部位造成短路的可能性也極低。當(dāng)然，也可以如所述第一實(shí)施方式那樣設(shè)置介在的絕緣部件。

再說，如所述第一實(shí)施方式中的圖4所示，熱導(dǎo)性薄片部件也可以沒有上部；如該第一實(shí)施方式中的圖5所示，熱導(dǎo)性薄片部件也可以覆蓋電子部件的上表面的一部分。

<發(fā)明的第三實(shí)施方式> 圖7(a)和圖7(b)是第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊30的結(jié)構(gòu)圖，圖7(a)是該半導(dǎo)體模塊30的平面圖；圖7(b)是該半導(dǎo)體模塊30的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖7(a)和圖7(b)中省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。圖8是本實(shí)施方式中的熱導(dǎo)性薄片部件4的立體圖。

與第一實(shí)施方式一樣，在本實(shí)施方式中，熱導(dǎo)性薄片部件4覆蓋半導(dǎo)體元件3的一部分，而不僅覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c，也覆蓋第3側(cè)面3e。下面，具體地說明本實(shí)施方式中的熱導(dǎo)性薄片部件4。

本實(shí)施方式中的熱導(dǎo)性薄片部件4，從半導(dǎo)體元件3的上方蓋上該半導(dǎo)體元件3，使得該熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41一側(cè)的部分及另一端42一側(cè)的部分與安裝面11a接觸。該熱導(dǎo)性薄片部件4具有上部4a、下部4b及下部4b、側(cè)部4c、以及第二側(cè)部4e。上部4a存在于熱導(dǎo)性薄片部件4的在長邊方向上的中央，與所述第一實(shí)施方式一樣地覆蓋半導(dǎo)體元件3的上表面3a。下部4b及下部4b分別配置于安裝面中的半導(dǎo)體元件3的外側(cè)，存在于熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41一側(cè)及另一端42一側(cè)。側(cè)部4c及第二側(cè)部4e分別與所述第一實(shí)施方式一樣地存在于上部4a的一部分與下部4b及下部4b之間，側(cè)部4c覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c，第二側(cè)部4e覆蓋半導(dǎo)體元件3的第3側(cè)面3e。這樣，冷卻介質(zhì)1的熱(冷卻熱)就首先分別傳給下部4b及下部4b，接著分別傳給側(cè)部4c及第二側(cè)部4e，然后傳給上部4a，這樣傳給整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件4。就是說，冷卻介質(zhì)1的熱從熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41及另一端42向長邊方向上的中央傳導(dǎo)。

如所述第一實(shí)施方式所述，在本實(shí)施方式所涉及的熱導(dǎo)性薄片部件4中，兩個(gè)下部4b、4b的表面面積最好共計(jì)在熱導(dǎo)性薄片部件4的總表面面積的五分之一以上。

此外，上部4a存在于離開安裝面11的位置上，導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……通過上部4a與安裝面11之間的間隙4d被設(shè)置。因此，與所述第一實(shí)施方式一樣，即使對熱導(dǎo)性薄片部件4不鉆孔，也能夠設(shè)置導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……。

補(bǔ)充說明一下，熱導(dǎo)性薄片部件4的上部4a在圖7(b)中的最近一側(cè)及最遠(yuǎn)一側(cè)與安裝面11a不接觸。但是，例如在將導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……僅設(shè)置在圖7(b)中的最近一側(cè)的情況下，熱導(dǎo)性薄片部件4的上部4a也可以在該圖7(b)中的最遠(yuǎn)一側(cè)與安裝面11a接觸。熱導(dǎo)性薄片部件4只要以與導(dǎo)電性細(xì)線5、5、……不接觸的方式彎曲就可以。

圖9(a)到圖9(c)是顯示本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊30的制造方法的側(cè)面圖。

首先，如圖9(a)所示，用焊料等導(dǎo)電性粘合劑(未示)將半導(dǎo)體元件3固定在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a上(工序(a))。之后，用導(dǎo)電性細(xì)線(未示)使設(shè)置于冷卻介質(zhì)1中的電極端子(未示)和半導(dǎo)體元件3電連接起來。

接著，如圖9(b)所示，將絕緣部件6注入到半導(dǎo)體元件3的上表面3a上，來覆蓋該上表面3a和所述導(dǎo)電性細(xì)線。之后，使薄片部件4沿著該圖9(b)所示的箭形符號的方向接近，將熱導(dǎo)性薄片部件4蓋在絕緣部件6上(工序(b))。

這時(shí)，設(shè)為這樣的，即使熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41一側(cè)的部分及另一端42一側(cè)的部分與安裝面11a接觸，并將整個(gè)熱導(dǎo)性薄片部件4與導(dǎo)電性細(xì)線(未示)不接觸。補(bǔ)充說明一下，最好是利用所述第一實(shí)施方式所述的接合方法使熱導(dǎo)性薄片部件4的一端41一側(cè)的部分及另一端42一側(cè)的部分與安裝面11a接觸。

此外，如所述第一實(shí)施方式等所述，以熱導(dǎo)性薄片部件4中與安裝面11a接觸的部分(第一部分)的面積在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一以上的方式將熱導(dǎo)性薄片部件4蓋在絕緣部件6上。

之后，如圖9(c)所示，將電子部件2安裝在從熱導(dǎo)性薄片部件4的側(cè)部4c來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)(工序(c))。之后，還將電子部件22安裝在從電子部件2來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)。之后，用導(dǎo)電性細(xì)線(未示)分別使電子部件2、22及設(shè)置于冷卻介質(zhì)1中的電極端子(未示)電連接起來。這樣，就能夠制造出圖7(a)及圖7(b)所示的半導(dǎo)體模塊30。

在所述半導(dǎo)體模塊30中，能夠與所述第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊10一樣地防止熱導(dǎo)性薄片部件4的溫度由于半導(dǎo)體元件3的發(fā)熱而上升，因而能夠高效地進(jìn)行熱分離。

補(bǔ)充說明一下，如所述第一實(shí)施方式所述，即使熱導(dǎo)性薄片部件沒有上部，半導(dǎo)體模塊也能夠高效地進(jìn)行熱分離。因此，熱導(dǎo)性薄片部件也可以具有下述變形例所示的結(jié)構(gòu)。

(第一變形例) 圖10是顯示第三實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊130的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖10中省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

在本變形例中，熱導(dǎo)性薄片部件134具有下部134b和側(cè)部134c。側(cè)部134c覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c，下部134b從側(cè)部134c延伸。此外，電子部件2安裝在從側(cè)部134c來看與半導(dǎo)體元件3相反的一側(cè)。即使熱導(dǎo)性薄片部件134這樣沒有上部，因?yàn)樵摕釋?dǎo)性薄片部件134具有側(cè)部134c，所以也能夠高效地進(jìn)行熱分離。

本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊130的制造方法，與第三實(shí)施方式所述的制造方法大致相同，而在使熱導(dǎo)性薄片部件134彎曲的工序中使熱導(dǎo)性薄片部件134彎曲，來使一端成為134b，并使另一端成為側(cè)部134c。

(第二變形例) 圖11是顯示第三實(shí)施方式的第二變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊230的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖11中省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

在本變形例中，熱導(dǎo)性薄片部件234具有上部234a、一個(gè)下部234b及側(cè)部234c。上部234a覆蓋半導(dǎo)體元件3的整個(gè)上表面3a。側(cè)部234c從上部234a延伸，覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c。下部234b從側(cè)部234c延伸，與安裝面11a接觸。即使半導(dǎo)體元件3的第3側(cè)面3e這樣不被熱導(dǎo)性薄片部件234覆蓋，只要半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c被熱導(dǎo)性薄片部件234覆蓋，就也能夠抑制熱傳給電子部件2、22。

本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊230的制造方法，與第三實(shí)施方式所述的制造方法大致相同，而在使熱導(dǎo)性薄片部件234彎曲的工序中使熱導(dǎo)性薄片部件234彎曲，來使一端成為下部234b，并使另一端成為上部234a。

(第三變形例) 圖12是顯示第三實(shí)施方式的第三變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊330的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖12中，省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

在本變形例中，熱導(dǎo)性薄片部件334具有上部334a、一個(gè)下部334b、側(cè)部334c及第二側(cè)部334e。上部334a覆蓋半導(dǎo)體元件3的整個(gè)上表面3a。側(cè)部334c以覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c的方式從上部334a延伸，第二側(cè)部334e以覆蓋半導(dǎo)體元件3的第3側(cè)面3e的方式從上部334a延伸。下部334b以與安裝面11a接觸的方式從第二側(cè)部334e延伸。換句話說，熱導(dǎo)性薄片部件334與第三實(shí)施方式的熱導(dǎo)性薄片部件4不同，沒有從側(cè)部334c延伸的下部。即使是在這種情況下，只要下部334b的表面面積在熱導(dǎo)性薄片部件334的表面面積的五分之一以上，就也能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)1的冷卻熱傳給熱導(dǎo)性薄片部件334。因此，能夠高效地進(jìn)行熱分離。

本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊330的制造方法與第三實(shí)施方式所述的制造方法大致相同，而在使熱導(dǎo)性薄片部件334彎曲的工序中使熱導(dǎo)性薄片部件334彎曲，來使一端成為側(cè)部334c，并使另一端成為下部334b。

(第四變形例) 圖13是顯示第三實(shí)施方式的第四變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊40的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。

在本變形例中，對象部件是電子部件2。半導(dǎo)體模塊40是根據(jù)與第三實(shí)施方式的制造方法大致相同的制造方法制造的，與第三實(shí)施方式一樣，能夠高效地進(jìn)行熱分離。

補(bǔ)充說明一下，在如本變形例那樣用熱導(dǎo)性薄片部件4覆蓋電子部件2的情況下，該熱導(dǎo)性薄片部件4的形狀也可以具有第三實(shí)施方式的第一到第三變形例中的任一變形例所示的形狀。

<發(fā)明的第四實(shí)施方式> 圖14是第四實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊50的結(jié)構(gòu)圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖14中，省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊50與所述第一實(shí)施方式不同，包括散熱片7。下面，具體地進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式中的散熱片7，例如是由GaN或Al2O3形成的板，配置于被夾在半導(dǎo)體元件3的下表面3b與熱導(dǎo)性薄片部件4的下部4b之間的位置上，讓半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱擴(kuò)散。這樣，就能夠通過散熱片7使半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱擴(kuò)散，因而能夠與所述第一到第三實(shí)施方式的情況相比進(jìn)一步防止半導(dǎo)體元件3的溫度上升。此外，熱導(dǎo)性薄片部件4與冷卻介質(zhì)1的安裝面11a及散熱片7的下表面7b接觸，而不直接與半導(dǎo)體元件3接觸。因此，與如所述第一或第三實(shí)施方式那樣熱導(dǎo)性薄片部件4直接與半導(dǎo)體元件3接觸的情況相比，即使冷卻介質(zhì)1的冷卻能力比較小，也能夠防止熱導(dǎo)性薄片部件4的溫度上升。

此外，散熱片7由絕緣材料(例如GaN或Al2O3)形成時(shí)，能夠使已設(shè)置于半導(dǎo)體元件3的下表面3b上的電極與熱導(dǎo)性薄片部件4之間絕緣，結(jié)果能夠使半導(dǎo)體元件3及冷卻介質(zhì)1分開接地。這樣，本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊50不僅能夠帶來熱遮蔽效果，也能夠帶來噪聲遮蔽效果。

本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊50的制造方法與所述第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊10的制造方法大致相同，而在圖3(b)所示的工序中，將散熱片7配置于熱導(dǎo)性薄片部件4中的一端41一側(cè)的部分上，通過焊料等導(dǎo)電性粘合劑將半導(dǎo)體元件3固定在散熱片7上。

補(bǔ)充說明一下，本實(shí)施方式也可以具有下述結(jié)構(gòu)。

散熱片7也可以設(shè)置在所述第三實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊30上。在這種情況下，該散熱片7最好介于半導(dǎo)體元件3的下表面3b與安裝面11a之間。這樣，就如上所述能夠通過散熱片7使半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱擴(kuò)散，能夠抑制半導(dǎo)體元件3的溫度上升。

此外，即使是在如所述第二實(shí)施方式及所述第三實(shí)施方式的第四變形例那樣對象部件是電子部件2的情況下，散熱片7也可以介于半導(dǎo)體元件3的下表面3b與安裝面11a之間。這樣，就能夠通過散熱片7使半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱擴(kuò)散，因而與如所述第二實(shí)施方式及所述第三實(shí)施方式的第四變形例那樣未設(shè)置散熱片7的情況相比能夠進(jìn)一步防止半導(dǎo)體元件3的溫度上升。

再說，熱導(dǎo)性薄片部件也可以如所述第一實(shí)施方式的第一變形例(圖4)所示的那樣沒有上部；熱導(dǎo)性薄片部件也可以如該第一實(shí)施方式的第二變形例(圖5)所示的那樣，該熱導(dǎo)性薄片部件的上部覆蓋半導(dǎo)體元件的上表面的一部分。此外，熱導(dǎo)性薄片部件也可以具有所述第三實(shí)施方式以及該第三實(shí)施方式的變形例所示的形狀。

<發(fā)明的第五實(shí)施方式> 圖15是第五實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊60的結(jié)構(gòu)圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖15中，省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊60與所述第四實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊50大致相同，而電子部件2及半導(dǎo)體元件3的相對位置關(guān)系不同。下面，具體地進(jìn)行說明。

在本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊60中，在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a上豎立著支柱61，第二襯底62固定在支柱61上，使得第二襯底62和冷卻介質(zhì)1的襯底11大致平行。電子部件2安裝在第二襯底62上。

補(bǔ)充說明一下，支柱61及第二襯底62也可以由與冷卻介質(zhì)1的材料大致相同的材料(金屬)形成，也可以由與冷卻介質(zhì)1的材料不同的材料(例如，樹脂)形成。這是因?yàn)樵O(shè)置在第二襯底62上的是電子部件2，因而支柱61及第二襯底62也可以沒有冷卻功能。

本實(shí)施方式中的熱導(dǎo)性薄片部件4，如所述第一及第四實(shí)施方式所述的那樣覆蓋半導(dǎo)體元件3的一部分。因此，能夠高效地進(jìn)行熱分離，因而即使如圖15所示將電子部件2配置于半導(dǎo)體元件3的上方，也能夠抑制熱傳給電子部件2。

能夠利用所述第一實(shí)施方式所述的制造方法制造本實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊60。

補(bǔ)充說明一下，半導(dǎo)體模塊也可以如所述第一到第三實(shí)施方式所述的那樣不包括散熱片7。此外，半導(dǎo)體模塊也可以具有下述變形例所示的結(jié)構(gòu)。

(第一變形例) 圖16是顯示第五實(shí)施方式的第一變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊160的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。圖17是用來對熱導(dǎo)性薄片部件164的上部164a的形狀進(jìn)行說明的圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖16中，省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。此外，在圖17中，省略了絕緣部件、放熱部件以及冷卻介質(zhì)1的冷卻用鰭片的圖示，以便使該圖17簡明。

在本變形例中，熱導(dǎo)性薄片部件164的上部164a與第五實(shí)施方式不同，不覆蓋半導(dǎo)體元件3的整個(gè)上表面3a。下面，具體地進(jìn)行說明。

上部164a存在于被夾在第一區(qū)域161與第二區(qū)域162之間的第三區(qū)域163(圖17中所示的斜影線(hatching)區(qū)域)內(nèi)。第一區(qū)域161是使半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面(第一側(cè)面)3c和電子部件2的第1側(cè)面(第一側(cè)面)2c連接而形成的區(qū)域；第二區(qū)域162是使半導(dǎo)體元件3的第3側(cè)面(第二側(cè)面)3e和電子部件2的第3側(cè)面(第二側(cè)面)2e連接而形成的區(qū)域。

在此，如所述第一實(shí)施方式等所述的那樣，半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c是被熱導(dǎo)性薄片部件164的側(cè)部164c覆蓋的側(cè)面；半導(dǎo)體元件3的第3側(cè)面3e是位于與該第1側(cè)面3c相反的一側(cè)的側(cè)面。此外，如圖17所示，電子部件2的第1側(cè)面2c是電子部件2的側(cè)面中的當(dāng)從正面看半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c時(shí)配置于正面的側(cè)面；電子部件2的第3側(cè)面2e是位于與該第1側(cè)面2c相反的一側(cè)的側(cè)面。

因?yàn)闊釋?dǎo)性薄片部件164的上部164a的一部分存在于第三區(qū)域163內(nèi)，所以與熱導(dǎo)性薄片部件不覆蓋半導(dǎo)體元件的上表面的情況相比能夠進(jìn)一步阻止半導(dǎo)體元件3所發(fā)出的熱傳給電子部件2，能夠進(jìn)行熱分離。

圖18(a)和圖18(b)是顯示本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊160的制造方法的側(cè)面圖。

首先，如圖18(a)所示，準(zhǔn)備在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a上安裝有支柱61及第二襯底62的主體。之后，以另一端42一側(cè)比一端41一側(cè)靠近支柱61的方式將熱導(dǎo)性薄片部件164配置于安裝面11a上。之后，以第1側(cè)面3c比第3側(cè)面3e靠近支柱61的方式將半導(dǎo)體元件3安裝在熱導(dǎo)性薄片部件164的一端41一側(cè)的部分(正確地說，一端41一側(cè)的部分中面積在熱導(dǎo)性薄片部件4的表面面積的五分之一以上的部分(第一部分))上。之后，用導(dǎo)電性細(xì)線(未示)使半導(dǎo)體元件3及設(shè)置于冷卻介質(zhì)1中的電極端子(未示)電連接，再將絕緣部件6注入到半導(dǎo)體元件3的上表面3a上，來覆蓋上表面3a及所述導(dǎo)電性細(xì)線。

接著，以第1側(cè)面2c比第3側(cè)面2e靠近支柱61的方式將電子部件2安裝在第二襯底62上(工序(b))，再用導(dǎo)電性細(xì)線(未示)使電子部件2及設(shè)置于第二襯底62中的電極端子(未示)電連接起來。

接著，如圖18(b)所示，使熱導(dǎo)性薄片部件164彎曲，來使熱導(dǎo)性薄片部件164的另一端42存在于第三區(qū)域163內(nèi)(工序(c))。這樣，熱導(dǎo)性薄片部件164的第二部分(在本變形例中，為熱導(dǎo)性薄片部件164的側(cè)部164c)就配置為覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c，能夠制造出本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊160。

補(bǔ)充說明一下，在本變形例中，電子部件也可以配置于半導(dǎo)體元件的正上方。在這種情況下，熱導(dǎo)性薄片部件也可以彎曲成本變形例所述的狀態(tài)，也可以彎曲為第五實(shí)施方式所述的狀態(tài)。

(第二變形例) 圖19是顯示第五實(shí)施方式的第二變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊260的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。

與第五實(shí)施方式的第一變形例一樣，在本變形例中，熱導(dǎo)性薄片部件164具有上部164a、下部164b及側(cè)部164c。但是，側(cè)部164c與該變形例不同，存在于從半導(dǎo)體元件3來看與支柱61相反的一側(cè)。這樣，就不需要在半導(dǎo)體元件3與支柱61之間確保用來設(shè)置側(cè)部164c的空間，因而能夠?qū)雽?dǎo)體元件3安裝在與第五實(shí)施方式的第一變形例相比更靠近支柱61的位置上。因此，在本變形例中，與第五實(shí)施方式的第一變形例相比能夠進(jìn)一步謀求半導(dǎo)體模塊的小型化。

補(bǔ)充說明一下，比較圖16和圖19而言，半導(dǎo)體元件3在圖16中安裝為第1側(cè)面3c比第3側(cè)面3e靠近支柱61，而在圖19中安裝為第3側(cè)面3e比第1側(cè)面3c靠近支柱61。這是因?yàn)樵诒菊f明書中對半導(dǎo)體元件的第1側(cè)面下了下述定義，即該第1側(cè)面是被熱導(dǎo)性薄片部件的側(cè)部覆蓋的側(cè)面。此外，電子部件2在圖16中安裝為第1側(cè)面2c比第3側(cè)面2e靠近支柱61，而在圖19中安裝為第3側(cè)面2e比第1側(cè)面2c靠近支柱61。這是因?yàn)樵诒菊f明書中對電子部件的第1側(cè)面下了下述定義，即該第1側(cè)面是當(dāng)從正面看半導(dǎo)體元件的第1側(cè)面時(shí)配置于正面的、電子部件的側(cè)面。

圖20(a)和圖20(b)是顯示本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊260的制造方法的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，以下主要表示本變形例的制造方法與第五實(shí)施方式的第一變形例中的制造方法之間的不同之處。

在圖20(a)所示的工序中，與圖18(a)所示的工序不同，將熱導(dǎo)性薄片部件164配置于安裝面11a上，來使一端41一側(cè)的部分比另一端42一側(cè)的部分靠近支柱61。

在圖20(b)所示的工序中，與圖18(b)所示的工序一樣，使熱導(dǎo)性薄片部件164彎曲，來使熱導(dǎo)性薄片部件164的另一端42存在于第三區(qū)域163內(nèi)(工序(c))。這樣，就能夠制造出本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊260。

補(bǔ)充說明一下，若要防止支柱61的溫度由于半導(dǎo)體元件3的發(fā)熱而上升，就最好采用第五實(shí)施方式的第一變形例所示的結(jié)構(gòu)，而若要謀求半導(dǎo)體模塊的小型化及制造的簡便化，就最好采用本變形例所示的結(jié)構(gòu)。

(第三變形例) 圖21是顯示第五實(shí)施方式的第三變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊360的結(jié)構(gòu)的側(cè)面圖。補(bǔ)充說明一下，在該圖21中省略了導(dǎo)電性細(xì)線的圖示。

在本變形例中，熱導(dǎo)性薄片部件364具有上部364a、下部364b及側(cè)部364c。與第五實(shí)施方式的第一變形例所述的上部164a一樣，上部364a存在于第三區(qū)域163內(nèi)。此外，與所述第三實(shí)施方式一樣，下部364b在安裝面11a上存在于半導(dǎo)體元件3的外側(cè)。即使是在這種情況下，也能夠進(jìn)行熱分離。

圖22(a)和圖22(b)是顯示本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造方法的圖。

首先，如圖22(a)所示，準(zhǔn)備在冷卻介質(zhì)1的安裝面11a上安裝有支柱61及第二襯底62的主體。之后，將半導(dǎo)體元件3安裝在安裝面11a上，將電子部件2安裝在第二襯底62上(工序(a))。之后，用導(dǎo)電性細(xì)線(未示)使半導(dǎo)體元件3及設(shè)置于冷卻介質(zhì)1中的電極端子(未示)電連接起來，再將絕緣部件6注入到半導(dǎo)體元件3的上表面3a上，來覆蓋上表面3a和所述導(dǎo)電性細(xì)線(未示)。此外，用導(dǎo)電性細(xì)線使電子部件2及設(shè)置于第二襯底62中的電極端子(未示)電連接起來。

接著，如圖22(b)所示，用熱導(dǎo)性薄片部件364覆蓋半導(dǎo)體元件3的第1側(cè)面3c。這時(shí)，使熱導(dǎo)性薄片部件364彎曲，使得熱導(dǎo)性薄片部件364的一端41一側(cè)的部分與冷卻介質(zhì)1的安裝面11a接觸，并且熱導(dǎo)性薄片部件364的另一端42存在于第三區(qū)域163內(nèi)(工序(b))。在本變形例中，還是最好以熱導(dǎo)性薄片部件364中與安裝面11a接觸的部分的面積在熱導(dǎo)性薄片部件364的表面面積的五分之一以上的方式設(shè)置熱導(dǎo)性薄片部件364。這樣，就能夠制造出本變形例所涉及的半導(dǎo)體模塊360。

補(bǔ)充說明一下，熱導(dǎo)性薄片部件的形狀也可以是所述第三實(shí)施方式(圖7)、或者所述第三實(shí)施方式的第二或第三變形例(圖11、圖12)所示的形狀。此外，熱導(dǎo)性薄片部件也可以彎曲成側(cè)部存在于從半導(dǎo)體元件來看與支柱相反的一側(cè)的狀態(tài)。

<其他實(shí)施方式> 所述第一到第五實(shí)施方式也可以具有下述結(jié)構(gòu)。

冷卻介質(zhì)也可以具有用來冷卻襯底的冷卻路徑，來代替具有冷卻用鰭片。在該冷卻路徑中，也可以使用水或油等液體，也可以使用空氣。此外，冷卻介質(zhì)也可以具有所述冷卻路徑埋在襯底內(nèi)的結(jié)構(gòu)。

半導(dǎo)體模塊也可以由封裝體密封?？梢允褂靡阎姆庋b體，封裝體的選擇不受到特別的限制。作為封裝體，例如可以舉出樹脂密封封裝體、陶瓷封裝體、金屬封裝體或玻璃封裝體等等。

在如所述第一、第二、第四及第五實(shí)施方式所示將對象部件安裝在熱導(dǎo)性薄片部件的下部上的情況下，也可以在該下部中有孔。若在下部中形成有孔，就能夠?qū)⒑噶系葘?dǎo)電性粘合劑填充于孔內(nèi)，通過該導(dǎo)電性粘合劑將對象部件固定在冷卻介質(zhì)上。補(bǔ)充說明一下，如所述第一實(shí)施方式所述，形成有孔的下部的表面面積最好在所述熱導(dǎo)性薄片部件的總表面面積的五分之一以上。

半導(dǎo)體模塊中的半導(dǎo)體元件及電子部件的數(shù)量不被限于上面所述的數(shù)量。在任何情況下，只要這樣就可以，即用熱導(dǎo)性薄片部件覆蓋半導(dǎo)體元件或電子部件的一部分，以能夠在半導(dǎo)體元件與電子部件之間進(jìn)行熱分離。

在所述實(shí)施方式及變形例中，設(shè)為一張薄片被彎曲而形成熱導(dǎo)性薄片部件。不過，熱導(dǎo)性薄片部件也可以具有多張薄片部件。在該情況下，最好是這樣的，即上部、下部及側(cè)部由互不相同的薄片部件構(gòu)成，這些薄片部件互相連接起來。

在所述第一實(shí)施方式和第三到第五實(shí)施方式中，安裝電子部件的時(shí)期不被限于所述時(shí)期。
—實(shí)施例—
在本實(shí)施例中，調(diào)查了半導(dǎo)體元件及電子部件的溫度在使所述第一到第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體模塊工作時(shí)怎樣變化。
(第一實(shí)施例) 在第一實(shí)施例中，使用了基本上與所述第一實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊相同的半導(dǎo)體模塊(以下，稱之為“本實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊”)。此外，使用了圖23所示的參考例的半導(dǎo)體模塊。

按照所述第一實(shí)施方式所述的方法制造了本實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊。這時(shí)，在圖3(a)所示的工序中準(zhǔn)備的熱導(dǎo)性薄片部件中有孔；在圖3(b)所示的工序中將焊料填充于孔內(nèi)，再以蓋上孔的方式設(shè)置了半導(dǎo)體元件。

另一方面，在參考例的半導(dǎo)體模塊中，將半導(dǎo)體元件與電子部件之間的距離設(shè)定為與本實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊中的半導(dǎo)體元件與電子部件之間的距離大致相等的值。就是說，在本實(shí)施例中使用的參考例的半導(dǎo)體模塊中，所述距離短于圖23所示的該部位的距離。

之后，將冷卻介質(zhì)的溫度設(shè)定為85℃，使本實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊及參考例的半導(dǎo)體模塊進(jìn)行了工作。工作結(jié)束后，對各個(gè)模塊中的半導(dǎo)體元件及電子部件的溫度進(jìn)行了測量。其結(jié)果是，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊中，半導(dǎo)體元件的溫度為120℃左右，而電子部件的溫度被保持在90℃以下。另一方面，在參考例的半導(dǎo)體模塊中，電子部件的溫度為110℃左右。

此外，準(zhǔn)備未配置熱導(dǎo)性薄片部件的半導(dǎo)體模塊和本實(shí)施例的半導(dǎo)體模塊，以100kHz使各個(gè)模塊的半導(dǎo)體元件進(jìn)行開關(guān)，在距半導(dǎo)體模塊具有5cm的位置上測量了電子噪聲。其結(jié)果是，通過配置熱導(dǎo)性薄片部件，就能夠?qū)㈦娮釉肼暣蠹s減低到十分之一以下。
(第二實(shí)施例) 在第二實(shí)施例中，使用了所述第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊。就是說，使用了圖6所示的半導(dǎo)體模塊。

首先，在制造所述第二實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊后，將冷卻介質(zhì)的溫度設(shè)定為85℃，使半導(dǎo)體模塊進(jìn)行了工作。工作結(jié)束后，對半導(dǎo)體元件及電子部件的溫度進(jìn)行了測量。其結(jié)果是，半導(dǎo)體元件的溫度為120℃左右，而電子部件的溫度被保持在90℃以下。
(第三實(shí)施例) 在第三實(shí)施例中，使用了所述第三實(shí)施方式所涉及的兩種半導(dǎo)體模塊。就是說，使用了圖7所示的半導(dǎo)體模塊和圖13所示的半導(dǎo)體模塊。

首先，按照所述第三實(shí)施方式所述的方法制造了圖7所示的半導(dǎo)體模塊和圖13所示的半導(dǎo)體模塊。之后，將冷卻介質(zhì)的溫度設(shè)定為85℃，使半導(dǎo)體模塊分別進(jìn)行了工作。工作結(jié)束后，對半導(dǎo)體元件及電子部件的溫度進(jìn)行了測量。其結(jié)果是，在圖7所示的半導(dǎo)體模塊中，半導(dǎo)體元件的溫度為120℃左右，而電子部件的溫度被保持在90℃以下。在圖13所示的半導(dǎo)體模塊中，半導(dǎo)體元件的溫度為120℃左右，而電子部件的溫度被保持在90℃以下。
(第四實(shí)施例) 在第四實(shí)施例中，使用了基本上與所述第四實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊相同的半導(dǎo)體模塊。就是說，使用了圖14所示的半導(dǎo)體模塊。

首先，制造了所述第四實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊。這時(shí)，如所述第一實(shí)施例所述，在熱導(dǎo)性薄片部件中有孔，將焊料填充于孔內(nèi)，再以蓋上該孔的方式設(shè)置了半導(dǎo)體元件。之后，將冷卻介質(zhì)的溫度設(shè)定為85℃，使半導(dǎo)體模塊進(jìn)行了工作。工作結(jié)束后，對半導(dǎo)體元件及電子部件的溫度進(jìn)行了測量。其結(jié)果是，半導(dǎo)體元件的溫度為120℃左右，而電子部件的溫度被保持在90℃以下。

如上面的第一到第四實(shí)施例所示，能夠阻止電子部件的溫度上升，能將半導(dǎo)體元件的溫度上升抑制到很小的幅度。
—工業(yè)實(shí)用性—
綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)雽?dǎo)體元件和電子部件等一體化，能夠提供低損失、小型且低成本的半導(dǎo)體模塊。將本發(fā)明的半導(dǎo)體模塊例如用于包括由碳化硅、GaN或鉆石等的寬帶隙半導(dǎo)體元件構(gòu)成的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體模塊，是很合適的。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體模塊，所述半導(dǎo)體模塊包括具有安裝面的冷卻介質(zhì)，安裝在所述安裝面上并在工作時(shí)發(fā)出相對較多的熱的半導(dǎo)體元件，以及安裝在所述安裝面上并在工作時(shí)發(fā)出相對較少的熱的電子部件，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊還包括覆蓋對象部件的一部分的熱導(dǎo)性薄片部件，該對象部件是所述半導(dǎo)體元件及所述電子部件中之任一方；
所述熱導(dǎo)性薄片部件具有與所述安裝面接觸的下部、和從所述下部延伸并覆蓋所述對象部件的第一側(cè)面的側(cè)部，所述下部的表面面積在該熱導(dǎo)性薄片部件的表面面積的五分之一以上；
不是所述對象部件的另一個(gè)部件被配置在從所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述側(cè)部來看與所述對象部件相反的一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述熱導(dǎo)性薄片部件的熱導(dǎo)率在400W/(m·K)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述熱導(dǎo)性薄片部件是石墨薄片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述熱導(dǎo)性薄片部件還具有從所述側(cè)部延伸并覆蓋所述對象部件的上表面的至少一部分的上部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述下部被夾在所述安裝面與所述對象部件的下表面之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊還包括電極端子和導(dǎo)電性細(xì)線；
所述導(dǎo)電性細(xì)線從所述對象部件開始經(jīng)過所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述上部與所述下部之間向該熱導(dǎo)性薄片部件的外部延伸，被連接在所述電極端子上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述下部在所述安裝面上被配置于所述對象部件與所述另一個(gè)部件之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊還包括電極端子和導(dǎo)電性細(xì)線；
所述導(dǎo)電性細(xì)線從所述對象部件開始經(jīng)過所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述上部與所述安裝面之間向該熱導(dǎo)性薄片部件的外部延伸，被連接在所述電極端子上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊還包括介于所述對象部件與所述熱導(dǎo)性薄片部件之間的絕緣部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述電子部件被配置在比所述半導(dǎo)體元件的上表面還靠上方的位置上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體模塊，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊還包括被配置在所述安裝面與所述半導(dǎo)體元件的下表面之間的散熱片。
12.一種半導(dǎo)體模塊的制造方法，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊的制造方法包括
工序a，以讓面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與冷卻介質(zhì)的安裝面接觸的方式將熱導(dǎo)性薄片部件配置在所述安裝面上，
工序b，將對象部件安裝在所述熱導(dǎo)性薄片部件的第一部分上，該對象部件是半導(dǎo)體元件及電子部件中之任一方，
工序c，使所述熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使所述熱導(dǎo)性薄片部件的第二部分覆蓋所述對象部件的第一側(cè)面，以及
工序d，將不是所述對象部件的另一個(gè)部件安裝在從所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述第二部分來看與所述對象部件相反的一側(cè)。
13.一種半導(dǎo)體模塊的制造方法，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊的制造方法包括
工序a，將對象部件安裝在冷卻介質(zhì)的安裝面上，該對象部件是半導(dǎo)體元件及電子部件中之任一方，
工序b，使熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與所述冷卻介質(zhì)的安裝面接觸，并使第二部分覆蓋所述對象部件的第一側(cè)面，將該熱導(dǎo)性薄片部件配置在所述冷卻部件的安裝面上，以及
工序c，將不是所述對象部件的另一個(gè)部件安裝在從所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述第二部分來看與所述對象部件相反的一側(cè)。
14.一種半導(dǎo)體模塊的制造方法，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊的制造方法包括
工序a，以讓面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與冷卻介質(zhì)的安裝面接觸的方式將熱導(dǎo)性薄片部件配置在所述安裝面上，將半導(dǎo)體元件安裝在所述熱導(dǎo)性薄片部件的所述第一部分上，
工序b，將電子部件配置在所述半導(dǎo)體元件的上表面的上方，以及
工序c，使所述熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使第二部分覆蓋所述半導(dǎo)體元件的上表面的至少一部分。
15.一種半導(dǎo)體模塊的制造方法，其特征在于
所述半導(dǎo)體模塊的制造方法包括
工序a，將半導(dǎo)體元件安裝在冷卻介質(zhì)的安裝面上，將電子部件配置在比所述半導(dǎo)體元件的上表面還靠上方的位置上，和
工序b，使所述熱導(dǎo)性薄片部件彎曲，來使面積在表面面積的五分之一以上的第一部分與所述冷卻介質(zhì)的安裝面接觸，并使第二部分覆蓋所述半導(dǎo)體元件的上表面的至少一部分，將該熱導(dǎo)性薄片部件配置在所述冷卻介質(zhì)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體模塊及半導(dǎo)體模塊的制造方法。半導(dǎo)體模塊(10)包括冷卻介質(zhì)(1)、電子部件(2)、半導(dǎo)體元件(3)及熱導(dǎo)性薄片部件(4)。熱導(dǎo)性薄片部件(4)覆蓋半導(dǎo)體元件(3)的一部分，具有下部(4b)和側(cè)部(4c)。下部(4b)與冷卻介質(zhì)(1)的安裝面(11a)接觸。側(cè)部(4c)從下部(4b)延伸，覆蓋半導(dǎo)體元件(3)的第1側(cè)面(3c)。電子部件(2)配置在從熱導(dǎo)性薄片部件(4)的側(cè)部(4c)來看與半導(dǎo)體元件(3)相反的一側(cè)。
文檔編號H01L23/34GK101484990SQ20078002546
公開日2009年7月15日 申請日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月20日
發(fā)明者北畠真 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社