[发明专利]半导体装置

说明书

本发明提供一种即使在高的工作温度下工作也能够确保耐久性、在充分发挥半导体元件的性能方面有利的半导体装置。本发明的半导体装置包括将被基座(14)支撑的半导体元件(16)密封的密封层(20)而构成。密封层(20)由纳米复合物结构构成，所述纳米复合物结构由大量nm尺寸(1μm以下)的粒径的由SiO₂构成的绝缘性纳米微粒(54)和将这些绝缘性纳米微粒(54)的周围没有间隙地填埋的非晶二氧化硅(56)构成。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置。

背景技术

近年来，进行着使用SiC(碳化硅)的SiC半导体元件的开发。

SiC半导体元件与Si半导体元件相比较，绝缘击穿电场强度高，带隙宽，因此作为控制大电力的电力设备倍受注目。SiC半导体元件即使在超过Si半导体元件的极限的150℃以上的高温下也能够工作，理论上即使在500℃以上也能够工作(参照专利文献1)。

然而，半导体元件为了实现其的保护，以被收纳在壳体中并且被由填充在壳体的内部的树脂制密封材料构成的密封层密封的半导体装置的方式使用。

现在，由树脂制密封材料构成的密封层的耐热温度限于150℃以下，如果达到超过SiC半导体元件的工作温度150℃的高温，则密封层发生劣化，在密封层中产生间隙，在确保半导体装置的耐久性方面不利。

因此，现在不得不将SiC半导体元件在其工作温度不超过密封层的耐热温度的范围内使用，在充分发挥SiC半导体元件的性能上存在极限。

这样的SiC半导体元件例如在将直流电压升压的升压电路、将直流电压变换成交流电压的逆变器(inverter)或变换成直流电压的顺变换器(converter)等的处理大电力的电力变换电路中作为电力设备使用。

例如铁道车辆存在通过供给直流电力来行驶的种类和通过供给交流电力来行驶的种类，但任何一种铁道车辆为了控制供给到行驶用马达的交流电力都具备逆变器，该逆变器中使用电力设备。

然而，如上所述，现在由于由树脂制密封材料构成的密封层的耐热温度限于150℃以下，所以伴随铁道车辆的行驶的逆变器的电力设备的工作温度超过150℃，会导致由密封层的劣化造成的电力设备的故障。

近年的铁道车辆的事故的大部分是由伴随这样的工作温度的上升的密封层的劣化造成的电力设备的故障引起的，但修理需要耗费莫大的功夫和成本，因此希望有一些改善。

在具备用于驱动行驶用马达的逆变器的电动汽车和具备将由太阳能电池发出的直流电力变换为商用的交流电力的逆变器的发电设施等中，也与上述同样地发生伴随这样的工作温度的上升的电力设备的故障，希望着改善。

另一方面，本申请人提出并被授权了一种物理、化学强度优异的绝缘材料(参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-80796号公报

专利文献2：日本专利第5281188号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的发明人发现了：上述绝缘材料不仅具有优异的物理、化学强度，而且还具有超过250℃的耐热温度。

本发明是着眼于上述绝缘材料的耐热性而完成的，其目的在于提供即使在高的工作温度下工作也能够确保耐久性、且在充分发挥半导体元件的性能方面有利的半导体装置。

用于解决问题的手段