JP4046623B2 - Power semiconductor module and fixing method thereof - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パワートランジスタモジュール、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュール、インテリジェントパワーモジュール等のパワー半導体モジュールおよびその固定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパワー半導体モジュールは、導体層および金属層がセラミックス基材の表面に所定のパターンに形成され、金属膜がセラミックス基材の裏面に形成されている。ここで、導体層はセラミックス基材の外周縁部を除く領域に形成されて部品実装部を構成し、金属層はセラミックス基材の外周縁部に島状に形成されて固定部を構成している。そして、半導体素子およびダイオード等の回路部品が導体層に半田付けされ、回路部品間がボンディングワイヤにより電気的に接続されて、電流制御回路がセラミックス基材の表面上に構成されている。また、樹脂製ケースが電流制御回路を覆うようにセラミックス基材の表面に接着固定され、シリコーンゲル等のゲル材が密閉された樹脂製ケース内に充填されている。さらに、外部回路との接続用の電極が電流制御回路と電気的に接続されて設けられている。
このように構成されたパワー半導体モジュールは、セラミックス基材が放熱板上に載置され、金属層を介してボルトで直接固定され、あるいは金属層を介して固定治具で固定されて、放熱板に取り付けられる。そして、セラミックス基材の金属膜と放熱板との界面には、界面での接触熱抵抗を小さくするためのシリコンオイルコンパウンド層が形成されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−８２７７４号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、シリコンオイルコンパウンドの熱伝導率は、１〜３Ｗ／ｍＫ程度であり、他の構成部材に比べると非常に小さいので、パワー半導体モジュールの性能を発揮するためには、セラミックス基材と放熱板との界面での接触熱抵抗をできるだけ小さくする必要がある。そこで、セラミックス基材と放熱板との界面の空隙を小さくして、低熱伝導性のシリコンオイルコンパウンド層を薄く形成する必要がある。
【０００５】
セラミックス基材を放熱板に強く押し付けることで、セラミックス基材と放熱板との界面の空隙を小さくできる。しかし、従来のパワー半導体モジュールにおいては、セラミックス基材が固定治具やボルトにより放熱板に固定されているので、強い締め付け力が固定部に作用すると、セラミックス基材の固定部近傍が変形し、セラミックス基材と放熱板との界面の空隙は固定部近傍のみが小さくなり、その他の空隙は小さくならなくなるという不具合があった。また、セラミックス基材の固定部近傍の変形に起因して、セラミックス基材の中央付近が放熱板から浮き上がってしまうという不具合もあった。さらに、セラミックス基材の固定部を放熱板に強く締め付けることは、セラミックス基材の固定部に大きな応力を発生させ、割れやクラックを引き起こす要因となる。
【０００６】
また、セラミックス基材は、導体層や金属膜を形成する過程、半導体素子等の回路部品を導体層に半田接合する過程、樹脂ケースをセラミックス基材に接着固定する過程等において、その平面度を失い、数μｍ〜数百μｍの返りを生じる。そして、セラミックス基材の返りが大きく、半導体素子側に凸状になっている場合には、セラミックス基材を固定部で放熱板に強く締め付けても、元々セラミックス基材と放熱板との界面の空隙が大きな中央付近では、その空隙は小さくならない。
逆に、セラミックス基材の返りが放熱板側に凸状となっている場合には、セラミックス基材を固定部で放熱板に締め付けることにより、固定部のみならず中央付近におけるセラミックス基材と放熱板との界面の空隙を小さくすることができる。しかしながら、セラミックス基材の反り量が大きいと、セラミックス基材と放熱板との接触点を起点とする大きな曲げモーメントが固定部に作用し、セラミックス基材に割れやクラックを発生させてしまうという不具合が生じる。
【０００７】
さらに、熱伝導率の大きな金属製の介在物やセラミックス製の介在物の充填率を高くして、シリコンオイルコンパウンドの高熱伝導率化を図ることも考えられる。しかし、介在物の充填率を高めることは、コンパウンドの粘性が低下して硬くなり、コンパウンドを薄く塗布することができなくなるとともに、製造コストが高くなってしまうという問題を発生させることから、セラミックス基材と放熱板との界面の接触抵抗を小さくするための有効な手段とはなりえない。
【０００８】
この発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、放熱板に固定する際に、セラミックス基材の割れを発生させることなく、セラミックス基材の反りを吸収してセラミックス基材と放熱板との界面の空隙を小さくし、両者の接触熱抵抗を低減できるパワー半導体モジュールおよびその固定方法を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るパワー半導体モジュールは、複数の半導体素子が搭載された長方形形状のセラミックス基板と、上記セラミックス基板に電気的に接続された外部導出端子と、上記半導体素子の搭載領域を囲むように上記セラミックス基板に装着された１つの外囲樹脂ケースと、上記セラミックス基板を放熱板に固定するための固定部とを備えたパワー半導体モジュールにおいて、上記固定部は、上記セラミックス基板の各長辺に沿って該セラミックス基板の外周部に位置するように上記外囲樹脂ケースに設けられ、それぞれの上記固定部の上記セラミック基板の長辺の長さ方向と直交する断面積が、上記セラミック基板の長辺の長さ方向における上記固定部の両端部から中央部に向かって漸増するように形成されているものである。
【００１０】
また、この発明に係るパワー半導体モジュールの固定方法は、上記パワー半導体モジュールが、上記セラミックス基板の上記半導体素子の非搭載面を熱軟化性熱伝導性シートを介在させて上記放熱板に載置され、少なくとも上記固定部の上記断面積の最大となる部位で上記放熱板に締着固定されているものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図であり、図１の（ａ）はセラミックス基板の長辺側から見た断面図、図１の（ｂ）はケース蓋の未装着状態を示す上面図である。
【００１２】
図１において、セラミックス基板１は、導体パターン３がセラミックス基材２の表面に形成され、金属膜４がセラミックス基材２の裏面に形成されて構成されている。セラミックス基材２は、例えば窒化アルミニウム、アルミナ、窒化珪素等により概略長方形に作製されている。また、導体パターン３および金属層４には、例えば銅、アルミニウム、ニッケルのいずれかを主成分とする金属材料を用いている。そして、導体パターン３は、セラミックス基材２の表面の外周縁部を除く領域を４分割するように形成され、それぞれ後述する部品が実装されるように所定のパターンに形成されている。
【００１３】
そして、パワートランジスタ等の複数の半導体素子５が導体パターン３に半田接合されている。これらの半導体素子５が導体パターン３により電気的に接続され、電流制御回路を構成している。また、複数の外部導出端子６が導体パターン３に半田接合され、電流制御回路と外部回路とを接続できるようになっている。
さらに、外囲樹脂ケース７が、導体パターン３（半導体素子搭載領域）を囲繞するようにセラミックス基板１に装着され、ケース蓋８が外囲樹脂ケース７の開口７ａを塞口するように装着され、その後ゲル状樹脂９が外囲樹脂ケース７の開口７ａ内に充填されて、パワー半導体モジュール１００が構成されている。
【００１４】
この外囲樹脂ケース７は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂により１つの開口７ａを有する長方形の枠状に形成されている。開口７ａは、セラミックス基板１の外形形状より小さな矩形形状に形成され、セラミックス基材２の外周縁部を収納する凹部７ｂが開口７ａの一端面の内周縁部に全周にわたって形成されている。また、外囲樹脂ケース７の各長辺で構成される固定部７ｃは一定の幅を有し、その他端面の高さ（厚み）が長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次高くなるように形成されている。さらに、穴方向を厚み方向とする貫通穴７ｄが各固定部７ｃを長さ方向に４等分する３箇所に穿設されている。そして、外囲樹脂ケース７が、セラミックス基板１の外周縁部を凹部７ｂに収納するようにセラミックス基板１に載置されて接着固定されている。この時、固定部７ｃはセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に設けられている。また、外囲樹脂ケース７の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となっている。
【００１５】
このように構成されたパワー半導体モジュール１００は、金属膜４をアルミ合金製の放熱板１０の主面（モジュール取付面）に面するように放熱板１０上に載置され、貫通穴７ｄに通された締結ねじ１１を放熱板１０に締着して取り付けられる。そして、金属膜４と放熱板１０の主面との間には、例えばシリコーン系の放熱グリースからなる中間層１２が介装され、金属膜４と放熱板１０の主面との空隙が中間層１２で埋められている。なお、放熱板１０の裏面には、放熱フィン１０ａが立設されている。
【００１６】
ついで、このように構成されたパワー半導体モジュール１００の動作について説明する。
半導体素子５への通電に伴って、半導体素子５の電極面に多量の熱が発生する。この熱は、導体パターン３、セラミックス基材２、電極膜４および中間層１２を介して放熱板１０に熱伝導され、放熱フィン１０ａから外部に放熱される。これにより、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、半導体素子５が安定して動作する。
【００１７】
ついで、この実施の形態１によるパワー半導体モジュール構造の効果について図２および図３を参照しつつ説明する。図２はセラミック板に樹脂ケースを取り付けて荷重を負荷した際に生じる応力分布を示す図であり、図３は樹脂ケースの長さ方向の厚み分布を示す図である。
ここで、セラミック板には、長さ８０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、ヤング率３５０００ｋｇｆ／ｍｍ２のものを用いた。また、第１および第２樹脂ケースには、長さ８０ｍｍ、幅５ｍｍとするブロック体に形成され、ヤング率３００ｋｇｆ／ｍｍ２のものを用いた。そして、第１樹脂ケースは、図３にＤで示されるように、長辺の厚みが両端から中央部に向かって放物線状に漸増し、両端の厚みを１．５ｍｍとし、中央部の厚みを３ｍｍとし、平均厚さを２ｍｍとしている。一方、第２樹脂ケースは、図３にＥで示されるように、厚み２ｍｍとする一様断面を有している。
【００１８】
図２の曲線Ａは、セラミックス板の中央位置に第１樹脂ケースを取り付け、１．５ｋｇｆの荷重を第１樹脂ケースの長さ方向の中央部に負荷した際に生じる応力分布を測定した結果を示している。また、図２の曲線Ｂは、セラミックス板の中央位置に第２樹脂ケースを取り付け、１．５ｋｇｆの荷重を第２樹脂ケースの長さ方向の中央部に負荷した際に生じる応力分布を測定した結果を示している。さらに、図２の曲線Ｃは、セラミックス板の中央部に１．５ｋｇｆの荷重を負荷した際に生じる応力分布を測定した結果を示している。
【００１９】
図２の曲線Ｃから、１．５ｋｇｆの荷重をセラミックス板の中央部に負荷すると、曲げ応力は端部から中央部に向かって漸次増加する応力勾配となり、最大２５ｋｇｆ／ｍｍ２の曲げ応力が中央部に集中発生していることがわかる。
また、図２の曲線Ｂから、１．５ｋｇｆの荷重を第２樹脂ケースの中央部に負荷すると、曲げ応力は端部から中央部に向かって漸次増加する応力勾配となり、最大１７ｋｇｆ／ｍｍ２の曲げ応力が中央部に集中発生していることがわかる。
さらに、図２の曲線Ａから、１．５ｋｇｆの荷重を第１樹脂ケースの中央部に負荷すると、曲げ応力は端部から中央部に向かって漸次増加し、中央部の４０ｍｍの範囲でほぼ一様となる応力勾配となり、曲げ応力の最大値は、ほぼ１０ｋｇｆ／ｍｍ２となることがわかる。
【００２０】
このように、厚みが長さ方向の両端から中央部に向かって放物線状に漸増する第１樹脂ケースを用いることにより、セラミックス板に生じる曲げ応力を低減できるとともに、長さ方向の応力勾配を低減できることが可能となる。
これは、第１樹脂ケースの長さ方向と直交する断面積が、長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次増加するようになっているので、第１樹脂ケースに作用する曲げモーメントが長さ方向の両端部から中央部に向かって漸増するが、断面二次モーメントも長さ方向の両端部から中央部に向かって漸増して曲げ剛性が大きくなる。その結果、第１樹脂ケースとセラミックス板とに生じる曲げの長さ方向の応力勾配が小さくなったものと推考される。
【００２１】
この実施の形態１では、パワー半導体モジュール１００を放熱板１０に締結ねじ１１を用いて固定する際に、ねじ締め付けによる曲げモーメントが放熱板１０に対して（半導体素子５側に）凸状に反りが生じるようにセラミックス基板１に作用する。この時、外囲樹脂ケース７の長辺で構成される固定部７ｃがセラミックス基板１の長辺に沿った外周部に設けられているので、セラミックス基板１に作用する曲げモーメントは、セラミックス基板１の短辺方向の小さいものとなる。その結果、曲げモーメントに起因してセラミックス基板１に生じる放熱板１０に対して凸状の返りが小さいものとなり、セラミックス基板１と放熱板１０との間に生じる空隙は小さく、セラミックス基板１と放熱板１０との間の中間層１２を介しての接触熱抵抗が小さくなる。これにより、半導体素子５で発生した熱がセラミックス基板１から放熱板１０に速やかに熱伝導され、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、パワー半導体モジュール１００の性能が十分に発揮されるようになる。
【００２２】
また、外囲樹脂ケース７のセラミックス基板１の長辺に沿った固定部７ｃの厚さが、長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次増加するようになっている。つまり、外囲樹脂ケース７のセラミックス基板１の長辺に沿った固定部７ｃの長さ方向と直交する断面積が、長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次増加するようになっている。そこで、パワー半導体モジュール１００を放熱板１０に締結ねじ１１を用いて固定した際に、セラミックス基板１の長辺の長さ方向と外囲樹脂ケース７のセラミックス基板１の長辺に沿った固定部７ｃとに生じる曲げ応力の長さ方向における勾配が低減される。その結果、従来装置において固定部に発生していた応力集中を緩和することができ、セラミックス基板１の割れやクラックの発生を回避することができる。
【００２３】
さらに、パワー半導体モジュール１００を放熱板１０に締結ねじ１１を用いて固定した際に、セラミックス基板１に生じる曲げ応力の長さ方向における勾配が低減されるので、仮にセラミックス基板１が放熱板１０に向かって凸状に反っていても、セラミックス基板１の割れやクラックの発生を抑えて、セラミックス基板１と放熱板１０との界面の空隙を小さくできる。
【００２４】
このように、この実施の形態１によれば、セラミックス基板１の反りが放熱板１０に対して凸状あるいは凹状になっていても吸収できるので、使用可能なセラミックス基板１の反り公差が大きくなり、セラミックス基板１の製造歩留まりが上がり、製造コストを低減することができる。
また、従来装置で用いられていた固定治具やボルトを用いることなくパワー半導体モジュール１００を放熱板１０に固定できるので、パワー半導体モジュール１００を放熱板１０に取り付ける際や、パワー半導体モジュール１００の動作時の機械的あるいは熱的な変形によって、セラミックス基板１が固定治具やボルトと接触してセラミックス基板１に割れやクラックが発生するという不具合も未然に防止される。
【００２５】
また、外囲樹脂ケース７に凹部７ｂを設け、セラミックス基板１を凹部７ｂ内に収納させているので、セラミックス基板１と外囲樹脂ケース７との位置決めが容易になる。
また、外囲樹脂ケース７の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となるように構成されているので、中間層１２を薄くすることができ、セラミックス基板１と放熱板１０との間の接触熱抵抗を低減できる。
【００２６】
なお、上記実施の形態１において、外囲樹脂ケース７の各長辺で構成される固定部７ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次高くなるように形成されていればよく、特に、固定部７ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって放物線状に漸増していることが望ましい。
また、上記実施の形態１では、外囲樹脂ケース７の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となるように構成するものとして説明しているが、外囲樹脂ケース７の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とは必ずしも同一面位置にする必要はなく、中間層１２の厚みの設計値に応じて適宜設定すればよい。
また、上記実施の形態１では、３本の締結ねじ１１を用いて各固定部７ｃを放熱板１０に締着固定するものとして説明しているが、締結ねじ１１の本数は３本に限定されるものではなく、１本でもよい。この場合、締結ねじ１１は、固定部７ｃの長さ方向の中央部、即ち断面積が最大となる部位を放熱板１０に締結固定するようにすればよい。
【００２７】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図であり、図４の（ａ）はセラミックス基板の長辺側から見た断面図、図４の（ｂ）はケース蓋の未装着状態を示す上面図である。
【００２８】
図４において、外囲樹脂ケース１５は、例えばＰＰＳ樹脂により１つの開口１５ａを有する一定厚みの長方形の枠状に形成されている。開口１５ａは、セラミックス基板１の外形形状より小さな矩形形状に形成され、セラミックス基材２の外周縁部を収納する凹部１５ｂが開口１５ａの一端面の内周縁部に全周にわたって形成されている。また、外囲樹脂ケース１５の各長辺で構成される固定部１５ｃは、その幅が長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されている。さらに、穴方向を厚み方向とする貫通穴１５ｄが各固定部１５ｃを長さ方向に４等分する３箇所に穿設されている。そして、外囲樹脂ケース１５が、セラミックス基板１の外周縁部を凹部１５ｂに収納するようにセラミックス基板１に載置されて接着固定されている。この時、固定部１５ｃはセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に設けられている。また、外囲樹脂ケース１５の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となっている。
なお、この実施の形態２は、外囲樹脂ケース７に代えて外囲樹脂ケース１５を用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００２９】
このように構成されたパワー半導体モジュール１０１は、金属膜４をアルミ合金製の放熱板１０の主面（モジュール取付面）に面するように放熱板１０上に載置され、貫通穴１５ｄに通された締結ねじ１１を放熱板１０に締着して取り付けられる。そして、金属膜４と放熱板１０の主面との間には、中間層１２が介装され、金属膜４と放熱板１０の主面との空隙が中間層１２で埋められている。
【００３０】
ついで、このように構成されたパワー半導体モジュール１０１の動作について説明する。
半導体素子５への通電に伴って、半導体素子５の電極面に多量の熱が発生する。この熱は、導体パターン３、セラミックス基材２、電極膜４および中間層１２を介して放熱板１０に熱伝導され、放熱フィン１０ａから外部に放熱される。これにより、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、半導体素子５が安定して動作する。
【００３１】
ついで、この実施の形態２によるパワー半導体モジュール構造の効果について図５および図６を参照しつつ説明する。図５はセラミック板に樹脂ケースを取り付けて荷重を負荷した際に生じる応力分布を示す図であり、図６は樹脂ケースの長さ方向の厚み分布を示す図である。
ここで、セラミック板には、長さ８０ｍｍ、幅６０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、ヤング率３５０００ｋｇｆ／ｍｍ２のものを用いた。また、第１および第２樹脂ケースには、長さ８０ｍｍ、厚み２ｍｍとするブロック体に形成され、ヤング率３００ｋｇｆ／ｍｍ２のものを用いた。そして、第１樹脂ケースは、図６にＤで示されるように、幅が長さ方向の両端から中央部に向かって放物線状に漸増し、両端の幅を３．５ｍｍとし、中央部の幅を１０ｍｍとし、平均幅を５ｍｍとしている。一方、第２樹脂ケースは、図６にＥで示されるように、幅５ｍｍとする一様断面を有している。
【００３２】
図５の曲線Ａは、セラミックス板の中央部に第１樹脂ケースを取り付け、１．５ｋｇｆの荷重を第１樹脂ケースの長さ方向の中央に負荷した際に生じる応力分布を測定した結果を示している。また、図５の曲線Ｂは、セラミックス板の中央部に第２樹脂ケースを取り付け、１．５ｋｇｆの荷重を第２樹脂ケースの長さ方向の中央に負荷した際に生じる応力分布を測定した結果を示している。さらに、図５の曲線Ｃは、セラミックス板の中央部に１．５ｋｇｆの荷重を負荷した際に生じる応力分布を測定した結果を示している。
【００３３】
図５の曲線Ｃから、１．５ｋｇｆの荷重をセラミックス板の中央部に負荷すると、曲げ応力は端部から中央部に向かって漸次増加する応力勾配となり、最大２５ｋｇｆ／ｍｍ２の曲げ応力が中央部に集中発生していることがわかる。
また、図５の曲線Ｂから、１．５ｋｇｆの荷重を第２樹脂ケースの中央部に負荷すると、曲げ応力は端部から中央部に向かって漸次増加する応力勾配となり、最大１７ｋｇｆ／ｍｍ２の曲げ応力が中央部に集中発生していることがわかる。
さらに、図５の曲線Ａから、１．５ｋｇｆの荷重を第１樹脂ケースの中央部に負荷すると、曲げ応力は端部から中央部に向かって漸次増加し、中央部の２０ｍｍの範囲でほぼ一様となる応力勾配となり、曲げ応力の最大値は、ほぼ１２ｋｇｆ／ｍｍ２となることがわかる。
【００３４】
このように、幅が長さ方向の両端から中央部に向かって放物線状に漸増する第１樹脂ケースを用いることにより、セラミックス板に生じる曲げ応力を低減できるとともに、長さ方向の応力勾配を低減できることが可能となる。
これは、第１樹脂ケースの長さ方向と直交する断面積が、長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次増加するようになっているので、第１樹脂ケースに作用する曲げモーメントが長さ方向の両端部から中央部に向かって漸増するが、断面二次モーメントも長さ方向の両端部から中央部に向かって漸増して曲げ剛性が大きくなる。その結果、第１樹脂ケースとセラミックス板とに生じる曲げの長さ方向の応力勾配が小さくなったものと推考される。
【００３５】
この実施の形態２では、パワー半導体モジュール１０１を放熱板１０に締結ねじ１１を用いて固定する際に、ねじ締め付けによる曲げモーメントが放熱板１０に対して凸状に反りが生じるようにセラミックス基板１に作用する。この時、外囲樹脂ケース１５の長辺で構成される固定部１５ｃがセラミックス基板１の長辺に沿った外周部に設けられているので、セラミックス基板１に作用する曲げモーメントは、セラミックス基板１の短辺方向の小さいものとなる。その結果、曲げモーメントに起因してセラミックス基板１に生じる放熱板１０に対して凸状の返りが小さいものとなり、セラミックス基板１と放熱板１０との間に生じる空隙は小さく、セラミックス基板１と放熱板１０との間の中間層１２を介しての接触熱抵抗が小さくなる。これにより、半導体素子５で発生した熱がセラミックス基板１から放熱板１０に速やかに熱伝導され、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、パワー半導体モジュール１０１の性能が十分に発揮されるようになる。
【００３６】
また、外囲樹脂ケース１５の固定部１５ｃの幅が、長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次増加するようになっている。つまり、外囲樹脂ケース１５のセラミックス基板１の長辺に沿った固定部１５ｃの長さ方向と直交する断面積が、長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次増加するようになっている。そこで、パワー半導体モジュール１０１を放熱板１０に締結ねじ１１を用いて固定した際に、セラミックス基板１の長辺の長さ方向と外囲樹脂ケース１５のセラミックス基板１の長辺に沿った固定部１５ｃとに生じる曲げ応力の長さ方向における勾配が低減される。その結果、従来装置において固定部に発生していた応力集中を緩和することができ、セラミックス基板１の割れやクラックの発生を回避することができる。
【００３７】
さらに、パワー半導体モジュール１０１を放熱板１０に締結ねじ１１を用いて固定した際に、セラミックス基板１に生じる曲げ応力の長さ方向における勾配が低減されるので、仮にセラミックス基板１が放熱板１０に向かって凸状に反っていても、セラミックス基板１の割れやクラックの発生を抑えて、セラミックス基板１と放熱板１０との界面の空隙を小さくできる。
【００３８】
このように、この実施の形態２によれば、セラミックス基板１の反りが放熱板１０に対して凸状あるいは凹状になっていても吸収できるので、使用可能なセラミックス基板１の反り公差が大きくなり、セラミックス基板１の製造歩留まりが上がり、製造コストを低減することができる。
また、従来装置で用いられていた固定治具やボルトを用いることなくパワー半導体モジュール１０１を放熱板１０に固定できるので、パワー半導体モジュール１０１を放熱板１０に取り付ける際や、パワー半導体モジュール１０１の動作時の機械的あるいは熱的な変形によって、セラミックス基板１が固定治具やボルトと接触してセラミックス基板１に割れやクラックが発生するという不具合も未然に防止される。
【００３９】
また、外囲樹脂ケース１５に凹部１５ｂを設け、セラミックス基板１を凹部１５ｂ内に収納させているので、セラミックス基板１と外囲樹脂ケース１５との位置決めが容易になる。
また、外囲樹脂ケース１５の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となるように構成されているので、中間層１２を薄くすることができ、セラミックス基板１と放熱板１０との間の接触熱抵抗を低減できる。
【００４０】
なお、上記実施の形態２において、外囲樹脂ケース１５の各長辺で構成される固定部１５ｃの幅は長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されていればよく、特に、固定部１５ｃの幅は長さ方向の両端部から中央部に向かって放物線状に漸増していることが望ましい。
また、上記実施の形態２では、外囲樹脂ケース１５の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となるように構成するものとして説明しているが、外囲樹脂ケース１５の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とは必ずしも同一面位置にする必要はなく、中間層１２の厚みの設計値に応じて適宜設定すればよい。
また、上記実施の形態２では、３本の締結ねじ１１を用いて各固定部１５ｃを放熱板１０に締着固定するものとして説明しているが、締結ねじ１１の本数は３本に限定されるものではなく、１本でもよい。この場合、締結ねじ１１は、固定部１５ｃの長さ方向の中央部、即ち断面積が最大となる部位を放熱板１０に締結固定するようにすればよい。
【００４１】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図であり、図７の（ａ）はケース蓋の未装着状態を示す上面図、図７の（ｂ）はセラミックス基板の長辺側から見た断面図である。
【００４２】
図７において、セラミックス基板１６は、導体パターン１８がセラミックス基材１７の表面に形成され、金属膜１９がセラミックス基材１７の裏面に形成されて構成されている。セラミックス基材１７は、例えば窒化アルミニウム、アルミナ、窒化珪素等により概略長方形に作製されている。また、導体パターン１８および金属層１９には、例えば銅、アルミニウム、ニッケルのいずれかを主成分とする金属材料を用いている。そして、導体パターン１８は、セラミックス基材１７の表面の外周縁部を除く領域を２分割するように形成され、それぞれ半導体素子５等の部品が実装されるように所定のパターンに形成されている。
【００４３】
そして、複数の半導体素子５が導体パターン１８に半田接合されている。これらの半導体素子５が導体パターン１８により電気的に接続され、電流制御回路を構成している。また、複数の外部導出端子６が導体パターン１８に半田接合され、電流制御回路と外部回路とを接続できるようになっている。そして、半導体素子５および外部導出端子６が実装された３枚のセラミックス基板１６が長辺を互いに隣接させて１列に配列されている。
さらに、外囲樹脂ケース２０が、３枚のセラミックス基板１６の導体パターン１８（半導体素子搭載領域）を囲繞するように装着され、ケース蓋２１が外囲樹脂ケース２０の開口２０ａを塞口するように装着され、その後ゲル状樹脂９が外囲樹脂ケース２０の開口２０ａ内に充填されて、パワー半導体モジュール１０２が構成されている。
【００４４】
この外囲樹脂ケース２０は、例えばＰＰＳ樹脂により３つの開口２０ａが１列に並んで形成された長方形の枠状に形成されている。各開口２０ａは、セラミックス基板１６の外形形状より小さい矩形形状に形成され、セラミックス基材１７の外周縁部を収納する凹部２０ｂが一端面の内周縁部に全周にわたって形成されている。また、外囲樹脂ケース２０の各固定部２０ｃは一定の幅を有し、その他端面の高さ（厚み）が長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次高くなるように形成されている。さらに、穴方向を厚み方向とする貫通穴２０ｄが各固定部２０ｃの長さ方向の中央部に穿設されている。そして、外囲樹脂ケース２０が、各セラミックス基板１６の外周縁部を凹部２０ｂに収納するように３枚のセラミックス基板１６上に載置されて接着固定されている。この時、固定部２０ｃは、各セラミックス基板１６の長辺に沿ってセラミックス基板１６の外周部に配置されている。また、外囲樹脂ケース２０の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となっている。
【００４５】
このように構成されたパワー半導体モジュール１０２は、金属膜４をアルミ合金製の放熱板１０の主面（モジュール取付面）に面するように放熱板１０上に載置され、貫通穴２０ｄに通された締結ねじ１１を放熱板１０に締着して取り付けられる。そして、金属膜４と放熱板１０の主面との間には、中間層１２が介装され、金属膜４と放熱板１０の主面との空隙が中間層１２で埋められている。
【００４６】
ついで、このように構成されたパワー半導体モジュール１０２の動作について説明する。
半導体素子５への通電に伴って、半導体素子５の電極面に多量の熱が発生する。この熱は、導体パターン３、セラミックス基材２、電極膜４および中間層１２を介して放熱板１０に熱伝導され、放熱フィン１０ａから外部に放熱される。これにより、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、半導体素子５が安定して動作する。
【００４７】
この実施の形態３では、その厚みを長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されている固定部２０ｃが各セラミックス基板１６の長辺に沿ってセラミックス基板１６の外周部に配置されている。また、外囲樹脂ケース２０に凹部２０ｂを設け、セラミックス基板１６を凹部２０ｂ内に収納させている。さらに、外囲樹脂ケース２０の一端面とセラミックス基板１６の金属膜１９の表面とがほぼ同一面位置となるように構成されている。従って、この実施の形態３においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４８】
この実施の形態３によれば、１つのパワー半導体モジュール１０２に３枚のセラミックス基板１６を実装しているので、各セラミックス基板１６に異なる回路構成を実装し、大型のパワー半導体モジュールや、多機能パワー半導体モジュール（インテリジェントパワーモジュール）を実現できる。
また、セラミックス基板１６を１枚のセラミックス基板を分割した基板構成とすれば、各セラミックス基板１６の面積が小さくなる。そこで、セラミックス基板１６自体の製造歩留まりが向上し、相対的にコストを低減することができる。さらに、セラミックス基板１６が小さくなるので、外囲樹脂ケース２０を放熱板１０に締着固定する際に、各セラミックス基板１６に作用する曲げモーメントが小さくなる。これにより、締結ねじ１１の締め付けに起因するセラミックス基板１６と放熱板１０との接触面間の空隙の増大が抑えられ、両者間の熱抵抗を小さく抑制することができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態３において、外囲樹脂ケース２０の固定部２０ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されていればよく、特に、固定部２０ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって放物線状に漸増していることが望ましい。
また、上記実施の形態３では、３枚のセラミックス基板１６を長辺を近接させて１列に配列するものとして説明しているが、セラミックス基板１６の配列数は３枚に限定されるものではなく、２枚でも、４枚以上でもよい。
また、上記実施の形態３では、固定部２０ｃは、幅を一定として厚みを変えて長さ方向と直交する断面積を長さ方向の両端から中央部に向かって漸次増加するように形成されているものとしているが、固定部は、厚みを一定として幅を変えて長さ方向と直交する断面積を長さ方向の両端から中央部に向かって漸次増加するように形成されてもよい。
【００５０】
実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図であり、図８の（ａ）はセラミックス基板の短辺側から見た断面図、図８の（ｂ）はケース蓋の未装着状態を示す上面図である。
【００５１】
図８において、外囲樹脂ケース２１は、例えばＰＰＳ樹脂により１つの開口２１ａを有する長方形の枠状に形成されている。開口２１ａは、セラミックス基板１の外形形状より小さな矩形形状に形成され、セラミックス基材２の外周縁部を収納する凹部２１ｂが開口２１ａの一端面の内周縁部に全周にわたって形成されている。また、外囲樹脂ケース２１の各長辺で構成される固定部２１ｃは一定の幅を有し、その他端面の高さ（厚み）が長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次高くなるように形成されている。さらに、穴方向を厚み方向とする貫通穴２１ｄが各固定部２１ｃを長さ方向に４等分する３箇所に穿設されている。さらにまた、固定部２１ｃと平行に延びるリブ２１ｅが両短辺の中央部間を連結するように一体に形成されている。そして、外囲樹脂ケース２１が、セラミックス基板１の外周縁部を凹部２１ｂに収納するようにセラミックス基板１に載置されて接着固定されている。この時、固定部２１ｃはセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に設けられている。また、外囲樹脂ケース２１の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となっている。
なお、外囲樹脂ケース２１は、リブ２１ｅを有している点を除いて、上記外囲樹脂ケース７と同様に構成されている。また、この実施の形態４は、外囲樹脂ケース７に代えて外囲樹脂ケース２１を用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５２】
このように構成されたパワー半導体モジュール１０３は、金属膜４をアルミ合金製の放熱板１０の主面（モジュール取付面）に面するように放熱板１０上に載置され、貫通穴２１ｄに通された締結ねじ１１を放熱板１０に締着して取り付けられる。そして、金属膜４と放熱板１０の主面との間には、中間層１２が介装され、金属膜４と放熱板１０の主面との空隙が中間層１２で埋められている。
【００５３】
ついで、このように構成されたパワー半導体モジュール１０３の動作について説明する。
半導体素子５への通電に伴って、半導体素子５の電極面に多量の熱が発生する。この熱は、導体パターン３、セラミックス基材２、電極膜４および中間層１２を介して放熱板１０に熱伝導され、放熱フィン１０ａから外部に放熱される。これにより、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、半導体素子５が安定して動作する。
【００５４】
この実施の形態４では、その厚みを長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されている固定部２１ｃがセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に配置されている。また、外囲樹脂ケース２１に凹部２１ｂを設け、セラミックス基板１の外周縁部を凹部２１ｂ内に収納させている。さらに、外囲樹脂ケース２１の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となるように構成されている。従って、この実施の形態４においても、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５５】
この実施の形態４によれば、固定部２１ｃと平行に延びるリブ２１ｅが外囲樹脂ケース２１の両短辺の中央部間を連結するように一体に形成されている。そこで、外囲樹脂ケース２１を締結ねじ１１により放熱板１０に締め付ける際に外囲樹脂ケース２１の短辺が外側に伸びようとする変形がリブ２１ｅにより抑制され、セラミックス基板１の初期反りによる変形抵抗にも打ち負けることなく、セラミックス基板１と放熱板１０との接触面間の空隙の増大が抑えられる。
【００５６】
なお、上記実施の形態４において、外囲樹脂ケース２１の固定部２１ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されていればよく、特に、固定部２１ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって放物線状に漸増していることが望ましい。
また、上記実施の形態４では、固定部２１ｃと平行に延びる１つのリブ２１ｅを両短辺の中央部間を連結するように設けるものとしているが、複数のリブ２１ｅを平行に設けてもよいし、リブ２１ｅに加えて、リブ２１ｅと直交するリブを固定部２１ｃ間を連結するように設けてもよい。
また、上記実施の形態４では、上記実施の形態１における外囲樹脂ケース７にリブ２１ｅを設けるものとしているが、上記実施の形態２、３における外囲樹脂ケース１５、２０にリブ２１ｅを設けてもよい。
【００５７】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図であり、図９の（ａ）はセラミックス基板の短辺側から見た断面図、図９の（ｂ）はケース蓋の未装着状態を示す上面図である。
【００５８】
図９において、外囲樹脂ケース２２は、例えばＰＰＳ樹脂により１つの開口２２ａを有する長方形の枠状に形成されている。開口２２ａは、セラミックス基板１の外形形状より小さな矩形形状に形成され、セラミックス基材２の外周縁部を収納する凹部２２ｂが開口２２ａの一端面の内周縁部に全周にわたって形成されている。また、外囲樹脂ケース２２の各長辺で構成される固定部２２ｃは一定の幅を有し、その他端面の高さ（厚み）が長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次高くなるように形成されている。さらに、穴方向を厚み方向とする貫通穴２２ｄが各固定部２２ｃを長さ方向に４等分する３箇所に穿設されている。さらにまた、固定部２２ｃと平行に延びるリブ２２ｅが両短辺の中央部間を連結するように一体に形成されている。また、金属導体２３がリブ２２ｅに一体に配設されている。
【００５９】
そして、外囲樹脂ケース２２が、セラミックス基板１の外周縁部を凹部２２ｂに収納するようにセラミックス基板１に載置されて接着固定されている。また、セラミックス基板１の導体パターン３および半導体素子５と金属導体２３とがボンディングワイヤ２４により電気的に接続され、主回路を構成している。この時、固定部２２ｃはセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に設けられている。また、外囲樹脂ケース２２の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となっている。
なお、外囲樹脂ケース２２は、金属導体２３を有している点を除いて、上記外囲樹脂ケース２１と同様に構成されている。また、この実施の形態５は、外囲樹脂ケース２１に代えて外囲樹脂ケース２２を用いている点を除いて、上記実施の形態４と同様に構成されている。
【００６０】
このように構成されたパワー半導体モジュール１０４は、金属膜４をアルミ合金製の放熱板１０の主面（モジュール取付面）に面するように放熱板１０上に載置され、貫通穴２２ｄに通された締結ねじ１１を放熱板１０に締着して取り付けられる。そして、金属膜４と放熱板１０の主面との間には、中間層１２が介装され、金属膜４と放熱板１０の主面との空隙が中間層１２で埋められている。
【００６１】
ついで、このように構成されたパワー半導体モジュール１０４の動作について説明する。
半導体素子５への通電に伴って、半導体素子５の電極面に多量の熱が発生する。この熱は、導体パターン３、セラミックス基材２、電極膜４および中間層１２を介して放熱板１０に熱伝導され、放熱フィン１０ａから外部に放熱される。これにより、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、半導体素子５が安定して動作する。
【００６２】
この実施の形態５では、その厚みを長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されている固定部２２ｃがセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に配置されている。また、外囲樹脂ケース２２に凹部２２ｂを設け、セラミックス基板１の外周縁部を凹部２２ｂ内に収納させている。また、外囲樹脂ケース２２の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となるように構成されている。さらに、リブ２２ｅが外囲樹脂ケース２１の両短辺の中央部間を連結するように配設されている。従って、この実施の形態５においても、上記実施の形態４と同様の効果が得られる。
【００６３】
この実施の形態５によれば、金属導体２３がリブ２２ｅに一体に配設されているので、外囲樹脂ケース２２を締結ねじ１１により放熱板１０に締め付ける際に外囲樹脂ケース２２の短辺が外側に伸びようとする変形がより抑制され、セラミックス基板１の初期反りによる変形抵抗にも打ち負けることなく、セラミックス基板１と放熱板１０との接触面間の空隙の増大が一層抑えられる。
また、リブ２２ｅに一体に配設された金属導体２３と導体パターン３および半導体素子５とがボンディングワイヤ２４により電気的に接続されているので、金属導体２３が主回路の一部を構成し、主回路を三次元的に構成できる。これにより、セラミックス基板１上の主回路パターン面積が縮小され、セラミックス基板１の面積を小さくでき、材料コストを引き下げることができる。
【００６４】
なお、上記実施の形態５において、外囲樹脂ケース２２の固定部２２ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されていればよく、特に、固定部２２ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって放物線状に漸増していることが望ましい。
また、上記実施の形態５では、固定部２２ｃと平行に延びる１つのリブ２２ｅを両短辺の中央部間を連結するように設けるものとしているが、複数のリブ２２ｅを平行に設けてもよいし、リブ２２ｅに加えて、リブ２２ｅと直交するリブを固定部２２ｃ間を連結するように設けてもよい。
また、上記実施の形態５では、上記実施の形態１における外囲樹脂ケース７にリブ２２ｅおよび金属導体２３を設けるものとしているが、上記実施の形態２、３における外囲樹脂ケース１５、２０にリブ２２ｅおよび金属導体２３を設けてもよい。
【００６５】
実施の形態６．
図１０はこの発明の実施の形態６に係るパワー半導体モジュールをセラミックス基板の短辺側から見た断面図である。
【００６６】
図１０において、外囲樹脂ケース２５は、例えばＰＰＳ樹脂により１つの開口２５ａを有する長方形の枠状に形成されている。開口２５ａは、セラミックス基板１の外形形状より小さな矩形形状に形成され、セラミックス基材２の外周縁部を収納する凹部２５ｂが開口２５ａの一端面の内周縁部に全周にわたって形成されている。また、外囲樹脂ケース２５の各長辺で構成される固定部２５ｃは一定の幅を有し、その他端面の高さ（厚み）が長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次高くなるように形成されている。また、穴方向を厚み方向とする貫通穴２５ｄが各固定部２５ｃを長さ方向に４等分する３箇所に穿設されている。さらに、固定部２５ｃと平行に延びるリブ２５ｅが両短辺の中央部間を連結するように一体に形成されている。さらにまた、ボス２５ｆがセラミックス基板１に接するようにリブ２５ｅから一体に突設されている。
【００６７】
そして、外囲樹脂ケース２５が、セラミックス基板１の外周縁部を凹部２５ｂに収納するようにセラミックス基板１に載置されて接着固定されている。この時、固定部２５ｃはセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に設けられている。また、外囲樹脂ケース２１の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となっている。
なお、外囲樹脂ケース２５は、ボス２５ｆを有している点を除いて、上記外囲樹脂ケース２１と同様に構成されている。また、この実施の形態６は、外囲樹脂ケース２１に代えて外囲樹脂ケース２５を用いている点を除いて、上記実施の形態４と同様に構成されている。
【００６８】
このように構成されたパワー半導体モジュール１０５は、金属膜４をアルミ合金製の放熱板１０の主面（モジュール取付面）に面するように放熱板１０上に載置され、貫通穴２５ｄに通された締結ねじ１１を放熱板１０に締着して取り付けられる。そして、金属膜４と放熱板１０の主面との間には、中間層１２が介装され、金属膜４と放熱板１０の主面との空隙が中間層１２で埋められている。
【００６９】
ついで、このように構成されたパワー半導体モジュール１０５の動作について説明する。
半導体素子５への通電に伴って、半導体素子５の電極面に多量の熱が発生する。この熱は、導体パターン３、セラミックス基材２、電極膜４および中間層１２を介して放熱板１０に熱伝導され、放熱フィン１０ａから外部に放熱される。これにより、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、半導体素子５が安定して動作する。
【００７０】
この実施の形態６では、その厚みを長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されている固定部２５ｃがセラミックス基板１の長辺に沿ってセラミックス基板１の外周部に配置されている。また、外囲樹脂ケース２５に凹部２５ｂを設け、セラミックス基板１の外周縁部を凹部２５ｂ内に収納させている。また、外囲樹脂ケース２５の一端面とセラミックス基板１の金属膜４の表面とがほぼ同一面位置となるように構成されている。さらに、リブ２５ｅが外囲樹脂ケース２５の両短辺の中央部間を連結するように配設されている。従って、この実施の形態６においても、上記実施の形態４と同様の効果が得られる。
【００７１】
この実施の形態６によれば、ボス２５ｆがリブ２５ｅに一体に配設されているので、外囲樹脂ケース２５を締結ねじ１１により放熱板１０に締め付ける際に外囲樹脂ケース２５の短辺が外側に伸びようとする変形がより抑制され、セラミックス基板１の初期反りによる変形抵抗にも打ち負けることなく、セラミックス基板１と放熱板１０との接触面間の空隙の増大が一層抑えられる。
【００７２】
なお、上記実施の形態６において、外囲樹脂ケース２５の固定部２５ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって漸次大きくなるように形成されていればよく、特に、固定部２５ｃの厚みは長さ方向の両端部から中央部に向かって放物線状に漸増していることが望ましい。
また、上記実施の形態６では、固定部２５ｃと平行に延びる１つのリブ２５ｅを両短辺の中央部間を連結するように設けるものとしているが、複数のリブ２５ｅを平行に設けてもよいし、リブ２５ｅに加えて、リブ２５ｅと直交するリブを固定部２５ｃ間を連結するように設けてもよい。
また、上記実施の形態６では、リブ２５ｅに１つのボス２５ｆを一体に突設するものとしているが、ボス２５ｆが一体に設けられたリブ２５ｅを複数設けてもよいし、複数のボス２５ｆをリブ２５ｅに設けてもよい。
また、上記実施の形態６では、上記実施の形態１における外囲樹脂ケース７にリブ２５ｅおよびボス２５ｆを設けるものとしているが、上記実施の形態２、３における外囲樹脂ケース１５、２０にリブ２５ｅおよびボス２５ｆを設けてもよい。
【００７３】
実施の形態７．
図１１はこの発明の実施の形態７に係るパワー半導体モジュールを放熱板に取り付けた状態を示す断面図である。
図１１において、パワー半導体モジュール１００は、中間層２６を介在させて金属膜４（半導体素子５の非搭載面）をアルミ合金製の放熱板１０の主面（モジュール取付面）に面するように放熱板１０上に載置され、貫通穴７ｄに通された締結ねじ１１を放熱板１０に締着して取り付けられる。この中間層２６は、例えばシリコーン系樹脂で作製された熱軟化性熱伝導性シートであり、例えば５０℃を超えると軟化する性質を有している。
なお、この実施の形態７は、中間層１２に代えて中間層２６を用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７４】
この実施の形態７では、半導体素子５への通電に伴って、半導体素子５の電極面に発生した熱は、導体パターン３、セラミックス基材２、電極膜４および中間層２６を介して放熱板１０に熱伝導され、放熱フィン１０ａから外部に放熱される。これにより、半導体素子５の過度の温度上昇が抑えられ、半導体素子５が安定して動作する。
【００７５】
この実施の形態７による固定方法は、熱軟化性熱伝導性シートからなる中間層２６を介在させてセラミックス基板１を放熱板１０に取り付けるものである。この熱軟化性熱伝導性シートからなる中間層２６は、室温付近では固定形状を維持し、一定の温度、例えば５０℃を超えると熱軟化し、流動性を発現する。そこで、モジュール動作時の半導体素子５の発熱に起因してセラミックス基板１が熱変形し、セラミックス基板１と放熱板１０との接触面間の空隙が増大しても、流動性を発現した中間層２６が流動してその空隙を埋める。従って、熱変形の大きな大型半導体モジュールにおいても、安定した動作を確保することができる。
【００７６】
また、中間層２６を構成する熱軟化性熱伝導性シートは、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚みを有するように製造することができる。そこで、セラミックス基板１の初期の反り量が大きい場合には、放熱グリースではセラミックス基板１と放熱板１０との接触面間の空隙を十分に埋めることはできないが、この熱軟化性熱伝導性シートを用いることで、そのような大きな空隙も十分に埋めることができるようになる。また、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫの熱軟化性熱伝導性シートであれば、厚みが０．５ｍｍであっても、厚さが０．１５ｍｍの空隙を熱伝導率３Ｗ／ｍＫの放熱グリースで埋めた場合の接触熱抵抗に匹敵する。即ち、放熱グリースに代えて熱軟化性熱伝導性シートを用いることで、セラミックス基板１と放熱板１０との間の接触熱抵抗を小さくすることができる。
【００７７】
また、初期の返り量が大きなセラミックス基板１を外囲樹脂ケース７を介して締結ねじ１１により強制的にセラミックス基板１と放熱板１０との熱接触面間の空隙をなくすように締め付けようとすると、セラミックス基板１の強度を超える曲げ変形を加える必要があり、セラミックス基板１に割れやクラックを発生させることにつながる。この熱軟化性熱伝導性シートを用いると、セラミックス基板１に過度の曲げ変形を加えることなく、熱軟化性熱伝導性シートでセラミックス基板１と放熱板１０との熱接触面間の空隙を埋めることができる。そこで、セラミックス基板１の反り量の使用可能範囲、即ちセラミックス基板１の反り交差を大きくすることができ、セラミックス基板１の歩留まりを向上させ、材料コストを低減させることができる。
【００７８】
なお、上記実施の形態７では、上記実施の形態１によるパワー半導体モジュール１００を放熱板１０に熱軟化性熱伝導性シートを介在させて取り付けるものとして説明しているが、上記実施の形態２〜６によるパワー半導体モジュール１０１〜１０５を放熱板１０に熱軟化性熱伝導性シートを介在させて取り付けても同様の効果が得られる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、複数の半導体素子が搭載された長方形形状のセラミックス基板と、上記セラミックス基板に電気的に接続された外部導出端子と、上記半導体素子の搭載領域を囲むように上記セラミックス基板に装着された１つの外囲樹脂ケースと、上記セラミックス基板を放熱板に固定するための固定部とを備えたパワー半導体モジュールにおいて、上記固定部は、上記セラミックス基板の各長辺に沿って該セラミックス基板の外周部に位置するように上記外囲樹脂ケースに設けられ、それぞれの上記固定部の上記セラミック基板の長辺の長さ方向と直交する断面積が、上記セラミック基板の長辺の長さ方向における上記固定部の両端部から中央部に向かって漸増するように形成されている。そこで、セラミックス基板に割れやクラックを生じさせることなく、セラミックス基板の反りを吸収してセラミックス基板と放熱板との接触面間の空隙を小さくできるので、両者の接触熱抵抗が小さくなり、パワー半導体モジュールの性能を十分に発揮することができる。
【００８０】
また、パワー半導体モジュールが、セラミックス基板の半導体素子の非搭載面を熱軟化性熱伝導性シートを介在させて放熱板に載置され、少なくとも固定部の断面積の最大となる部位で放熱板に締着固定されているので、熱軟化性熱伝導性シートが一定温度以上となると熱軟化し、実際に発熱が起こるモジュール動作時の熱変形に起因して生じるセラミックス基板と放熱板との接触面間の空隙の増大に追従し、該空隙を埋めることができる。そこで、熱変形の大きな大型パワー半導体モジュールにおいても、安定した動作を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係るパワー半導体モジュール構造におけるセラミック板に樹脂ケースを取り付けて荷重を負荷した際に生じる応力分布を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係るパワー半導体モジュール構造における樹脂ケースの長さ方向の厚み分布を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュール構造におけるセラミック板に樹脂ケースを取り付けて荷重を負荷した際に生じる応力分布を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュール構造における樹脂ケースの長さ方向の厚み分布を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態３に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図である。
【図８】 この発明の実施の形態４に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図である。
【図９】 この発明の実施の形態５に係るパワー半導体モジュールの構成を説明する図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６に係るパワー半導体モジュールをセラミックス基板の短辺側から見た断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７に係るパワー半導体モジュールを放熱板に取り付けた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１６ セラミックス基板、５ 半導体素子、６ 外部導出端子、７、１５、２０、２１、２２、２５ 外囲樹脂ケース、７ｃ、１５ｃ、２０ｃ、２１ｃ、２２ｃ、２５ｃ 固定部、１０ 放熱板、２１ｅ、２２ｅ、２５ｅ リブ、２３金属導体、２５ｆ ボス、２６ 中間層（熱軟化性熱伝導性シート）、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５ パワー半導体モジュール。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power semiconductor module such as a power transistor module, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) module, and an intelligent power module, and a fixing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In the conventional power semiconductor module, the conductor layer and the metal layer are formed in a predetermined pattern on the surface of the ceramic substrate, and the metal film is formed on the back surface of the ceramic substrate. Here, the conductor layer is formed in a region excluding the outer peripheral edge portion of the ceramic base material to constitute a component mounting portion, and the metal layer is formed in an island shape on the outer peripheral edge portion of the ceramic base material to constitute a fixing portion. Yes. Circuit components such as semiconductor elements and diodes are soldered to the conductor layer, and the circuit components are electrically connected by bonding wires, so that a current control circuit is formed on the surface of the ceramic substrate. The resin case is adhered and fixed to the surface of the ceramic substrate so as to cover the current control circuit, and a gel material such as silicone gel is filled in the sealed resin case. Furthermore, an electrode for connection with an external circuit is provided in electrical connection with the current control circuit.
In the power semiconductor module configured as described above, the ceramic base is placed on the heat sink and directly fixed with bolts through the metal layer, or fixed with a fixing jig through the metal layer. Attached to. A silicon oil compound layer for reducing the contact thermal resistance at the interface is formed at the interface between the metal film of the ceramic substrate and the heat radiating plate. (For example, see Patent Document 1)
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-82774 A (FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the thermal conductivity of silicon oil compounds is about 1 to 3 W / mK, which is very small compared to other components, so ceramic substrates and heat sinks are necessary to demonstrate the performance of power semiconductor modules. It is necessary to make the contact thermal resistance at the interface with the smallest possible. Therefore, it is necessary to reduce the gap at the interface between the ceramic substrate and the heat sink and to form a thin silicon oil compound layer with low thermal conductivity.
[0005]
By strongly pressing the ceramic substrate against the heat sink, the gap at the interface between the ceramic substrate and the heat sink can be reduced. However, in the conventional power semiconductor module, since the ceramic substrate is fixed to the heat sink by a fixing jig or bolt, when a strong tightening force acts on the fixed portion, the vicinity of the fixed portion of the ceramic substrate is deformed, The gap at the interface between the ceramic substrate and the heat sink is small only in the vicinity of the fixed portion, and the other gaps are not reduced. Moreover, due to the deformation in the vicinity of the fixing portion of the ceramic base material, there is a problem that the vicinity of the center of the ceramic base material is lifted from the heat sink. Furthermore, tightening the fixing portion of the ceramic base material strongly to the heat radiating plate generates a large stress on the fixing portion of the ceramic base material and causes cracking or cracking.
[0006]
In addition, the flatness of the ceramic substrate is increased in the process of forming a conductor layer and a metal film, in the process of soldering circuit components such as semiconductor elements to the conductor layer, and in the process of bonding and fixing the resin case to the ceramic substrate. Lost, resulting in a return of several μm to several hundred μm. And if the return of the ceramic base material is large and convex toward the semiconductor element side, even if the ceramic base material is strongly clamped to the heat sink by the fixing part, the interface between the ceramic base material and the heat sink is originally In the vicinity of the center where the gap is large, the gap does not become small.
On the contrary, when the return of the ceramic base is convex toward the heat sink, the ceramic base and the heat dissipate not only in the fixed part but also in the center by fastening the ceramic base to the heat sink at the fixed part. The gap at the interface with the plate can be reduced. However, if the amount of warpage of the ceramic substrate is large, a large bending moment starting from the contact point between the ceramic substrate and the heat sink acts on the fixed part, causing cracks or cracks in the ceramic substrate. Occurs.
[0007]
Furthermore, it is conceivable to increase the filling rate of metal inclusions or ceramic inclusions having a high thermal conductivity to increase the thermal conductivity of the silicon oil compound. However, increasing the filling rate of inclusions causes problems that the viscosity of the compound decreases and becomes harder, the compound cannot be applied thinly, and the manufacturing cost increases. It cannot be an effective means for reducing the contact resistance at the interface between the material and the heat sink.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems. When fixing to a heat radiating plate, the present invention absorbs warpage of the ceramic base material without causing cracking of the ceramic base material and dissipates heat from the ceramic base material. It is an object of the present invention to obtain a power semiconductor module and a fixing method thereof that can reduce the gap at the interface with the plate and reduce the contact thermal resistance between them.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The power semiconductor module according to the present invention includes a plurality of semiconductor elements. Long A rectangular ceramic substrate, an external lead-out terminal electrically connected to the ceramic substrate, one surrounding resin case mounted on the ceramic substrate so as to surround a mounting region of the semiconductor element, and the ceramic substrate A power semiconductor module including a fixing part for fixing the heat sink to the heat sink, wherein the fixing part is positioned on an outer peripheral part of the ceramic substrate along each long side of the ceramic substrate. Of each of the above-mentioned fixing parts Long side of the ceramic substrate Orthogonal to the length direction Break Area Long side of the ceramic substrate Length direction Fixed part in It is formed so as to gradually increase from both end portions to the central portion.
[0010]
The power semiconductor module fixing method according to the present invention is such that the power semiconductor module is mounted on the heat sink with the non-mounting surface of the semiconductor element of the ceramic substrate interposed with a heat-softening heat conductive sheet. The fixing portion is fastened and fixed to the heat radiating plate at a portion having the maximum cross-sectional area.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1A and 1B are diagrams for explaining the configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view seen from the long side of a ceramic substrate, and FIG. It is a top view which shows the unattached state of a case lid.
[0012]
In FIG. 1, a ceramic substrate 1 is configured such that a conductor pattern 3 is formed on the surface of a ceramic substrate 2 and a metal film 4 is formed on the back surface of the ceramic substrate 2. The ceramic substrate 2 is made into a substantially rectangular shape, for example, with aluminum nitride, alumina, silicon nitride, or the like. For the conductor pattern 3 and the metal layer 4, for example, a metal material mainly containing any one of copper, aluminum, and nickel is used. And the conductor pattern 3 is formed so that the area | region except the outer-periphery edge part of the surface of the ceramic base material 2 may be divided into 4, and it is formed in the predetermined pattern so that each component mentioned later may be mounted.
[0013]
A plurality of semiconductor elements 5 such as power transistors are soldered to the conductor pattern 3. These semiconductor elements 5 are electrically connected by the conductor pattern 3 to constitute a current control circuit. A plurality of external lead terminals 6 are soldered to the conductor pattern 3 so that the current control circuit and the external circuit can be connected.
Further, the surrounding resin case 7 is attached to the ceramic substrate 1 so as to surround the conductor pattern 3 (semiconductor element mounting region), and the case lid 8 is attached so as to close the opening 7 a of the surrounding resin case 7. Thereafter, the gel-like resin 9 is filled in the opening 7 a of the surrounding resin case 7 to constitute the power semiconductor module 100.
[0014]
The surrounding resin case 7 is formed in a rectangular frame shape having one opening 7a by using, for example, PPS (polyphenylene sulfide) resin. The opening 7a is formed in a rectangular shape smaller than the outer shape of the ceramic substrate 1, and a recess 7b that accommodates the outer peripheral edge of the ceramic substrate 2 is formed on the inner peripheral edge of one end surface of the opening 7a over the entire circumference. In addition, the fixing portion 7c formed by each long side of the surrounding resin case 7 has a certain width, and the height (thickness) of the other end surface gradually increases from both end portions in the length direction toward the central portion. It is formed as follows. Furthermore, through-holes 7d having the hole direction as the thickness direction are formed at three locations that divide each fixing portion 7c into four equal parts in the length direction. The surrounding resin case 7 is placed on the ceramic substrate 1 and bonded and fixed so that the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 7b. At this time, the fixing portion 7 c is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. In addition, one end surface of the surrounding resin case 7 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other.
[0015]
The power semiconductor module 100 configured as described above is placed on the heat sink 10 so that the metal film 4 faces the main surface (module mounting surface) of the heat sink 10 made of aluminum alloy, and passes through the through hole 7d. The attached fastening screw 11 is fastened to the heat sink 10 and attached. An intermediate layer 12 made of, for example, a silicone-based heat dissipation grease is interposed between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10, and a gap between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10 is an intermediate layer. It is filled with 12. A heat radiating fin 10 a is provided on the back surface of the heat radiating plate 10.
[0016]
Next, the operation of the power semiconductor module 100 configured as described above will be described.
As the semiconductor element 5 is energized, a large amount of heat is generated on the electrode surface of the semiconductor element 5. This heat is thermally conducted to the heat radiating plate 10 through the conductor pattern 3, the ceramic substrate 2, the electrode film 4, and the intermediate layer 12, and is radiated to the outside from the heat radiating fins 10a. Thereby, the excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the semiconductor element 5 operates stably.
[0017]
Next, the effect of the power semiconductor module structure according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a stress distribution generated when a resin case is attached to the ceramic plate and a load is applied, and FIG. 3 is a diagram showing a thickness distribution in the length direction of the resin case.
Here, the ceramic plate has a length of 80 mm, a width of 60 mm, a thickness of 0.5 mm, and a Young's modulus of 35000 kgf / mm. 2 The thing of was used. The first and second resin cases are formed in a block body having a length of 80 mm and a width of 5 mm, and a Young's modulus of 300 kgf / mm. 2 The thing of was used. And as shown by D in FIG. 3, the first resin case has a long side thickness gradually increasing in a parabolic shape from both ends to the center, the thickness of both ends is 1.5 mm, and the thickness of the center is The average thickness is 3 mm. On the other hand, as shown by E in FIG. 3, the second resin case has a uniform cross section with a thickness of 2 mm.
[0018]
Curve A in FIG. 2 shows the result of measuring the stress distribution generated when the first resin case is attached to the center position of the ceramic plate and a load of 1.5 kgf is applied to the center portion in the length direction of the first resin case. Show. Curve B in FIG. 2 shows the stress distribution generated when the second resin case is attached to the center position of the ceramic plate and a load of 1.5 kgf is applied to the center in the length direction of the second resin case. Results are shown. Further, a curve C in FIG. 2 shows a result of measuring a stress distribution generated when a load of 1.5 kgf is applied to the central portion of the ceramic plate.
[0019]
From curve C in FIG. 2, when a load of 1.5 kgf is applied to the center of the ceramic plate, the bending stress becomes a stress gradient that gradually increases from the end toward the center, with a maximum of 25 kgf / mm. 2 It can be seen that the bending stress is concentrated in the center.
Further, from the curve B in FIG. 2, when a load of 1.5 kgf is applied to the center portion of the second resin case, the bending stress becomes a stress gradient that gradually increases from the end portion toward the center portion, and the maximum is 17 kgf / mm. 2 It can be seen that the bending stress is concentrated in the center.
Further, from the curve A in FIG. 2, when a load of 1.5 kgf is applied to the central portion of the first resin case, the bending stress gradually increases from the end portion toward the central portion, and is almost constant in the range of 40 mm at the central portion. The maximum value of bending stress is approximately 10 kgf / mm. 2 It turns out that it becomes.
[0020]
In this way, by using the first resin case in which the thickness gradually increases in a parabolic shape from both ends in the length direction toward the center, the bending stress generated in the ceramic plate can be reduced and the stress gradient in the length direction can be reduced. It becomes possible.
This is because the cross-sectional area perpendicular to the length direction of the first resin case gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion, so that the bending moment acting on the first resin case is increased. Although it gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion, the cross-sectional secondary moment also increases gradually from both end portions in the length direction toward the center portion, and the bending rigidity increases. As a result, it is presumed that the stress gradient in the bending length direction generated in the first resin case and the ceramic plate is reduced.
[0021]
In the first embodiment, when the power semiconductor module 100 is fixed to the heat radiating plate 10 using the fastening screws 11, the bending moment due to the screw tightening warps in a convex shape (to the semiconductor element 5 side) with respect to the heat radiating plate 10. Acts on the ceramic substrate 1 so as to cause At this time, since the fixing portion 7c constituted by the long side of the surrounding resin case 7 is provided on the outer peripheral portion along the long side of the ceramic substrate 1, the bending moment acting on the ceramic substrate 1 is In the short side direction. As a result, the convex return with respect to the heat sink 10 generated in the ceramic substrate 1 due to the bending moment becomes small, and the gap generated between the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 is small, and the ceramic substrate 1 and the heat sink. The contact thermal resistance through the intermediate layer 12 with the plate 10 is reduced. As a result, heat generated in the semiconductor element 5 is quickly conducted from the ceramic substrate 1 to the heat radiating plate 10, and an excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, so that the performance of the power semiconductor module 100 is sufficiently exhibited. become.
[0022]
Further, the thickness of the fixing portion 7c along the long side of the ceramic substrate 1 of the surrounding resin case 7 is gradually increased from both end portions in the length direction toward the central portion. That is, the cross-sectional area perpendicular to the length direction of the fixing portion 7c along the long side of the ceramic substrate 1 of the surrounding resin case 7 gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion. Yes. Therefore, when the power semiconductor module 100 is fixed to the heat radiating plate 10 using the fastening screw 11, the fixing portion along the length direction of the long side of the ceramic substrate 1 and the long side of the ceramic substrate 1 of the surrounding resin case 7. The gradient in the length direction of the bending stress generated in 7c is reduced. As a result, it is possible to alleviate the stress concentration generated in the fixed part in the conventional apparatus, and to avoid the cracks and cracks of the ceramic substrate 1.
[0023]
Furthermore, when the power semiconductor module 100 is fixed to the heat sink 10 using the fastening screws 11, the gradient in the length direction of the bending stress generated in the ceramic substrate 1 is reduced. Even if it is warped convexly, the generation of cracks and cracks in the ceramic substrate 1 can be suppressed, and the gap at the interface between the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 can be reduced.
[0024]
Thus, according to the first embodiment, since the warp of the ceramic substrate 1 can be absorbed even if it is convex or concave with respect to the heat radiating plate 10, the warp tolerance of the usable ceramic substrate 1 is increased. Further, the production yield of the ceramic substrate 1 is increased, and the production cost can be reduced.
Moreover, since the power semiconductor module 100 can be fixed to the heat sink 10 without using fixing jigs and bolts used in the conventional apparatus, when the power semiconductor module 100 is attached to the heat sink 10, Due to the mechanical or thermal deformation at the time, the problem that the ceramic substrate 1 comes into contact with the fixing jig or the bolt and the ceramic substrate 1 is cracked or cracked is also prevented.
[0025]
Moreover, since the recessed part 7b is provided in the surrounding resin case 7, and the ceramic substrate 1 is accommodated in the recessed part 7b, positioning of the ceramic substrate 1 and the surrounding resin case 7 becomes easy.
In addition, since the one end surface of the surrounding resin case 7 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other, the intermediate layer 12 can be made thin, The contact thermal resistance with the heat sink 10 can be reduced.
[0026]
In the first embodiment, the thickness of the fixing portion 7c formed by the long sides of the surrounding resin case 7 is formed so as to gradually increase from both end portions in the length direction toward the central portion. In particular, it is desirable that the thickness of the fixing portion 7c be gradually increased in a parabolic shape from both end portions in the length direction toward the central portion.
Further, in the first embodiment, the description has been made assuming that the one end surface of the surrounding resin case 7 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are configured to be substantially in the same plane position. The one end surface of the case 7 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 do not necessarily have to be in the same plane position, and may be appropriately set according to the design value of the thickness of the intermediate layer 12.
In the first embodiment, the description has been given assuming that each fixing portion 7c is fastened and fixed to the heat radiating plate 10 using three fastening screws 11, but the number of fastening screws 11 is limited to three. It may be one instead of one. In this case, the fastening screw 11 may be fastened and fixed to the heat radiating plate 10 at the central portion in the length direction of the fixing portion 7c, that is, the portion having the largest cross-sectional area.
[0027]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 4 (a) is a cross-sectional view seen from the long side of the ceramic substrate, and FIG. It is a top view which shows the unattached state of a case lid.
[0028]
In FIG. 4, the surrounding resin case 15 is formed in a rectangular frame shape having a certain thickness and having one opening 15 a by, for example, PPS resin. The opening 15 a is formed in a rectangular shape smaller than the outer shape of the ceramic substrate 1, and a recess 15 b that accommodates the outer peripheral edge of the ceramic substrate 2 is formed on the inner peripheral edge of one end surface of the opening 15 a over the entire circumference. Further, the fixing portion 15c formed by each long side of the surrounding resin case 15 is formed so that the width thereof gradually increases from both end portions in the length direction toward the central portion. Furthermore, through-holes 15d having a hole direction as a thickness direction are formed at three locations that divide each fixing portion 15c into four equal parts in the length direction. Then, the surrounding resin case 15 is placed on the ceramic substrate 1 and bonded and fixed so that the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 15b. At this time, the fixing portion 15 c is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. Further, one end face of the surrounding resin case 15 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other.
The second embodiment is configured in the same manner as the first embodiment except that an outer resin case 15 is used instead of the outer resin case 7.
[0029]
The power semiconductor module 101 configured as described above is placed on the heat sink 10 so that the metal film 4 faces the main surface (module mounting surface) of the heat sink 10 made of aluminum alloy, and passes through the through hole 15d. The attached fastening screw 11 is fastened to the heat sink 10 and attached. An intermediate layer 12 is interposed between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10, and a gap between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10 is filled with the intermediate layer 12.
[0030]
Next, the operation of the power semiconductor module 101 configured as described above will be described.
As the semiconductor element 5 is energized, a large amount of heat is generated on the electrode surface of the semiconductor element 5. This heat is thermally conducted to the heat radiating plate 10 through the conductor pattern 3, the ceramic substrate 2, the electrode film 4, and the intermediate layer 12, and is radiated to the outside from the heat radiating fins 10a. Thereby, the excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the semiconductor element 5 operates stably.
[0031]
Next, the effect of the power semiconductor module structure according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing a stress distribution generated when a resin case is attached to the ceramic plate and a load is applied, and FIG. 6 is a diagram showing a thickness distribution in the length direction of the resin case.
Here, the ceramic plate has a length of 80 mm, a width of 60 mm, a thickness of 0.5 mm, and a Young's modulus of 35000 kgf / mm. 2 The thing of was used. The first and second resin cases are formed in a block body having a length of 80 mm and a thickness of 2 mm, and a Young's modulus of 300 kgf / mm. 2 The thing of was used. As shown by D in FIG. 6, the first resin case gradually increases in a parabolic shape from both ends in the length direction toward the center, the width of both ends is 3.5 mm, and the width of the center is Is 10 mm, and the average width is 5 mm. On the other hand, as shown by E in FIG. 6, the second resin case has a uniform cross section with a width of 5 mm.
[0032]
Curve A in FIG. 5 shows the result of measuring the stress distribution generated when the first resin case is attached to the center of the ceramic plate and a load of 1.5 kgf is applied to the center in the length direction of the first resin case. ing. Curve B in FIG. 5 shows the result of measuring the stress distribution generated when the second resin case is attached to the center of the ceramic plate and a 1.5 kgf load is applied to the center in the length direction of the second resin case. Is shown. Further, a curve C in FIG. 5 shows a result of measuring a stress distribution generated when a load of 1.5 kgf is applied to the central portion of the ceramic plate.
[0033]
From curve C in FIG. 5, when a load of 1.5 kgf is applied to the center of the ceramic plate, the bending stress becomes a stress gradient that gradually increases from the end toward the center, with a maximum of 25 kgf / mm. 2 It can be seen that the bending stress is concentrated in the center.
Further, from the curve B in FIG. 5, when a load of 1.5 kgf is applied to the central portion of the second resin case, the bending stress becomes a stress gradient that gradually increases from the end portion toward the central portion, and the maximum is 17 kgf / mm. 2 It can be seen that the bending stress is concentrated in the center.
Further, from the curve A in FIG. 5, when a load of 1.5 kgf is applied to the central portion of the first resin case, the bending stress gradually increases from the end portion toward the central portion, and is almost constant in the range of 20 mm at the central portion. The maximum value of bending stress is approximately 12 kgf / mm. 2 It turns out that it becomes.
[0034]
In this way, by using the first resin case whose width gradually increases in a parabolic shape from both ends in the length direction toward the center, the bending stress generated in the ceramic plate can be reduced and the stress gradient in the length direction can be reduced. It becomes possible.
This is because the cross-sectional area perpendicular to the length direction of the first resin case gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion, so that the bending moment acting on the first resin case is increased. Although it gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion, the cross-sectional secondary moment also increases gradually from both end portions in the length direction toward the center portion, and the bending rigidity increases. As a result, it is presumed that the stress gradient in the bending length direction generated in the first resin case and the ceramic plate is reduced.
[0035]
In the second embodiment, when the power semiconductor module 101 is fixed to the heat radiating plate 10 using the fastening screw 11, the ceramic substrate 1 so that the bending moment due to the screw tightening warps in a convex shape with respect to the heat radiating plate 10. Act on. At this time, since the fixing portion 15 c constituted by the long side of the surrounding resin case 15 is provided on the outer peripheral portion along the long side of the ceramic substrate 1, the bending moment acting on the ceramic substrate 1 is the ceramic substrate 1. In the short side direction. As a result, the convex return with respect to the heat sink 10 generated in the ceramic substrate 1 due to the bending moment becomes small, and the gap generated between the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 is small, and the ceramic substrate 1 and the heat sink. The contact thermal resistance through the intermediate layer 12 with the plate 10 is reduced. As a result, heat generated in the semiconductor element 5 is quickly conducted from the ceramic substrate 1 to the heat radiating plate 10 so that an excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the performance of the power semiconductor module 101 is sufficiently exhibited. become.
[0036]
Further, the width of the fixing portion 15c of the surrounding resin case 15 is gradually increased from both end portions in the length direction toward the central portion. That is, the cross-sectional area perpendicular to the length direction of the fixing portion 15c along the long side of the ceramic substrate 1 of the surrounding resin case 15 gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion. Yes. Therefore, when the power semiconductor module 101 is fixed to the heat radiating plate 10 using the fastening screws 11, the fixing portion along the length direction of the long side of the ceramic substrate 1 and the long side of the ceramic substrate 1 of the surrounding resin case 15. The gradient in the length direction of the bending stress generated in 15c is reduced. As a result, it is possible to alleviate the stress concentration generated in the fixed part in the conventional apparatus, and to avoid the cracks and cracks of the ceramic substrate 1.
[0037]
Furthermore, when the power semiconductor module 101 is fixed to the heat radiating plate 10 using the fastening screws 11, the gradient in the length direction of the bending stress generated in the ceramic substrate 1 is reduced, so that the ceramic substrate 1 is temporarily attached to the heat radiating plate 10. Even if it is warped convexly, the generation of cracks and cracks in the ceramic substrate 1 can be suppressed, and the gap at the interface between the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 can be reduced.
[0038]
Thus, according to the second embodiment, since the warp of the ceramic substrate 1 can be absorbed even if it is convex or concave with respect to the heat sink 10, the warp tolerance of the usable ceramic substrate 1 is increased. Further, the production yield of the ceramic substrate 1 is increased, and the production cost can be reduced.
In addition, since the power semiconductor module 101 can be fixed to the heat sink 10 without using fixing jigs and bolts used in the conventional apparatus, when the power semiconductor module 101 is attached to the heat sink 10 or when the power semiconductor module 101 operates. Due to the mechanical or thermal deformation at the time, the problem that the ceramic substrate 1 comes into contact with the fixing jig or the bolt and the ceramic substrate 1 is cracked or cracked is also prevented.
[0039]
Further, since the recess 15b is provided in the surrounding resin case 15 and the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 15b, the positioning of the ceramic substrate 1 and the surrounding resin case 15 is facilitated.
In addition, since the one end surface of the surrounding resin case 15 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other, the intermediate layer 12 can be thinned, and the ceramic substrate 1 The contact thermal resistance with the heat sink 10 can be reduced.
[0040]
In the second embodiment, the width of the fixing portion 15c formed by the long sides of the surrounding resin case 15 is formed so as to gradually increase from both end portions in the length direction toward the central portion. In particular, it is particularly desirable that the width of the fixing portion 15c gradually increase in a parabolic shape from both end portions in the length direction toward the central portion.
In the second embodiment, it is described that the one end surface of the surrounding resin case 15 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are configured to be substantially in the same plane position. The one end surface of the case 15 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 do not necessarily have to be in the same plane position, and may be appropriately set according to the design value of the thickness of the intermediate layer 12.
In the second embodiment, the description has been given assuming that each fixing portion 15c is fastened and fixed to the heat radiating plate 10 using three fastening screws 11. However, the number of fastening screws 11 is limited to three. It may be one instead of one. In this case, the fastening screw 11 may be fastened and fixed to the radiator plate 10 at the central portion in the length direction of the fixing portion 15c, that is, the portion having the largest cross-sectional area.
[0041]
Embodiment 3 FIG.
7A and 7B are diagrams for explaining the configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 7A is a top view showing a state where the case lid is not mounted, and FIG. It is sectional drawing seen from the long side of the board | substrate.
[0042]
In FIG. 7, the ceramic substrate 16 is configured such that the conductor pattern 18 is formed on the surface of the ceramic base material 17 and the metal film 19 is formed on the back surface of the ceramic base material 17. The ceramic substrate 17 is made into a substantially rectangular shape, for example, from aluminum nitride, alumina, silicon nitride, or the like. For the conductor pattern 18 and the metal layer 19, for example, a metal material mainly containing any one of copper, aluminum, and nickel is used. And the conductor pattern 18 is formed so that the area | region except the outer periphery part of the surface of the ceramic base material 17 may be divided into 2, and it is formed in the predetermined pattern so that components, such as the semiconductor element 5, may be mounted, respectively. .
[0043]
A plurality of semiconductor elements 5 are soldered to the conductor pattern 18. These semiconductor elements 5 are electrically connected by a conductor pattern 18 to constitute a current control circuit. A plurality of external lead-out terminals 6 are soldered to the conductor pattern 18 so that the current control circuit and the external circuit can be connected. The three ceramic substrates 16 on which the semiconductor elements 5 and the external lead-out terminals 6 are mounted are arranged in a row with their long sides adjacent to each other.
Further, the surrounding resin case 20 is mounted so as to surround the conductor pattern 18 (semiconductor element mounting region) of the three ceramic substrates 16, and the case lid 21 closes the opening 20a of the surrounding resin case 20. After that, the gel-like resin 9 is filled in the opening 20a of the surrounding resin case 20, and the power semiconductor module 102 is configured.
[0044]
The surrounding resin case 20 is formed in a rectangular frame shape in which, for example, three openings 20a are formed in a row by PPS resin. Each opening 20 a is formed in a rectangular shape smaller than the outer shape of the ceramic substrate 16, and a recess 20 b that houses the outer peripheral edge portion of the ceramic substrate 17 is formed on the inner peripheral edge portion of the one end surface over the entire periphery. In addition, each fixing portion 20c of the surrounding resin case 20 has a certain width, and is formed such that the height (thickness) of the other end surface gradually increases from both end portions in the length direction toward the central portion. . Further, a through hole 20d having a hole direction as a thickness direction is formed in a center portion in the length direction of each fixing portion 20c. The surrounding resin case 20 is placed on and fixed to the three ceramic substrates 16 so that the outer peripheral edge of each ceramic substrate 16 is accommodated in the recess 20b. At this time, the fixing portion 20 c is disposed on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 16 along the long side of each ceramic substrate 16. Further, one end face of the surrounding resin case 20 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other.
[0045]
The power semiconductor module 102 configured as described above is placed on the heat sink 10 so that the metal film 4 faces the main surface (module mounting surface) of the heat sink 10 made of aluminum alloy, and passes through the through hole 20d. The attached fastening screw 11 is fastened to the heat sink 10 and attached. An intermediate layer 12 is interposed between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10, and a gap between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10 is filled with the intermediate layer 12.
[0046]
Next, the operation of the power semiconductor module 102 configured as described above will be described.
As the semiconductor element 5 is energized, a large amount of heat is generated on the electrode surface of the semiconductor element 5. This heat is thermally conducted to the heat radiating plate 10 through the conductor pattern 3, the ceramic substrate 2, the electrode film 4, and the intermediate layer 12, and is radiated to the outside from the heat radiating fins 10a. Thereby, the excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the semiconductor element 5 operates stably.
[0047]
In the third embodiment, the fixing portion 20c formed so that its thickness gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion is provided on the outer periphery of the ceramic substrate 16 along the long side of each ceramic substrate 16. It is arranged in the part. Further, the outer resin case 20 is provided with a recess 20b, and the ceramic substrate 16 is accommodated in the recess 20b. Further, the one end face of the surrounding resin case 20 and the surface of the metal film 19 of the ceramic substrate 16 are configured to be substantially in the same plane position. Therefore, also in the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0048]
According to the third embodiment, since three ceramic substrates 16 are mounted on one power semiconductor module 102, different circuit configurations are mounted on each ceramic substrate 16, and a large-sized power semiconductor module or multi-function A power semiconductor module (intelligent power module) can be realized.
Further, if the ceramic substrate 16 has a substrate configuration obtained by dividing one ceramic substrate, the area of each ceramic substrate 16 is reduced. Therefore, the manufacturing yield of the ceramic substrate 16 itself can be improved, and the cost can be relatively reduced. Furthermore, since the ceramic substrate 16 becomes smaller, the bending moment acting on each ceramic substrate 16 when the outer resin case 20 is fastened and fixed to the heat sink 10 is reduced. Thereby, increase of the space | gap between the contact surfaces of the ceramic substrate 16 and the heat sink 10 resulting from the fastening of the fastening screw 11 can be suppressed, and the thermal resistance between the two can be suppressed to a low level.
[0049]
In the third embodiment, the thickness of the fixing portion 20c of the surrounding resin case 20 only needs to be formed so as to gradually increase from both end portions in the length direction toward the central portion, and in particular, the fixing portion 20c. It is desirable that the thickness of each of the layers gradually increases in a parabolic shape from both ends in the length direction toward the center.
In the third embodiment, three ceramic substrates 16 are described as being arranged in a row with long sides close to each other. However, the number of ceramic substrates 16 arranged is not limited to three. There may be two or four or more.
Further, in the third embodiment, the fixing portion 20c is formed so that the cross-sectional area perpendicular to the length direction is gradually increased from both ends in the length direction toward the central portion by changing the thickness while keeping the width constant. However, the fixed portion may be formed such that the thickness is constant and the width is changed so that the cross-sectional area perpendicular to the length direction gradually increases from both ends in the length direction toward the center portion.
[0050]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining the configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 8 (a) is a cross-sectional view seen from the short side of the ceramic substrate, and FIG. It is a top view which shows the unmounted state of a case lid.
[0051]
In FIG. 8, the surrounding resin case 21 is formed in a rectangular frame shape having one opening 21a, for example, by PPS resin. The opening 21a is formed in a rectangular shape smaller than the outer shape of the ceramic substrate 1, and a recess 21b that accommodates the outer peripheral edge of the ceramic substrate 2 is formed on the inner peripheral edge of one end surface of the opening 21a over the entire circumference. In addition, the fixing portion 21c formed by each long side of the surrounding resin case 21 has a certain width, and the height (thickness) of the other end surface gradually increases from both end portions in the length direction toward the central portion. It is formed as follows. Furthermore, through-holes 21d having the hole direction as the thickness direction are formed in three places that divide each fixing portion 21c into four in the length direction. Furthermore, a rib 21e extending in parallel with the fixed portion 21c is integrally formed so as to connect the central portions of both short sides. The surrounding resin case 21 is placed on the ceramic substrate 1 and bonded and fixed so that the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 21b. At this time, the fixing portion 21 c is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. Further, one end face of the surrounding resin case 21 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other.
The outer resin case 21 is configured in the same manner as the outer resin case 7 except that the outer resin case 21 has ribs 21e. Further, the fourth embodiment is configured in the same manner as the first embodiment except that an outer resin case 21 is used instead of the outer resin case 7.
[0052]
The power semiconductor module 103 configured as described above is placed on the heat sink 10 so that the metal film 4 faces the main surface (module mounting surface) of the heat sink 10 made of aluminum alloy, and passes through the through hole 21d. The attached fastening screw 11 is fastened to the heat sink 10 and attached. An intermediate layer 12 is interposed between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10, and a gap between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10 is filled with the intermediate layer 12.
[0053]
Next, the operation of the power semiconductor module 103 configured as described above will be described.
As the semiconductor element 5 is energized, a large amount of heat is generated on the electrode surface of the semiconductor element 5. This heat is thermally conducted to the heat radiating plate 10 through the conductor pattern 3, the ceramic substrate 2, the electrode film 4, and the intermediate layer 12, and is radiated to the outside from the heat radiating fins 10a. Thereby, the excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the semiconductor element 5 operates stably.
[0054]
In the fourth embodiment, the fixing portion 21c formed so that its thickness gradually increases from both end portions in the length direction toward the central portion is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. Is arranged. Further, the outer resin case 21 is provided with a recess 21b, and the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 21b. Furthermore, the one end surface of the surrounding resin case 21 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are configured to be substantially in the same plane position. Therefore, also in the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0055]
According to the fourth embodiment, the rib 21e extending in parallel with the fixed portion 21c is integrally formed so as to connect the central portions of both short sides of the outer resin case 21. Therefore, when the outer resin case 21 is fastened to the heat radiating plate 10 with the fastening screw 11, deformation of the outer resin case 21 with the short side extending outward is suppressed by the rib 21 e, and deformation due to initial warping of the ceramic substrate 1. The increase in the gap between the contact surfaces of the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 can be suppressed without defeating the resistance.
[0056]
In the fourth embodiment, the thickness of the fixing portion 21c of the surrounding resin case 21 only needs to be formed so as to gradually increase from both end portions in the length direction toward the central portion, and in particular, the fixing portion 21c. It is desirable that the thickness of each of the layers gradually increases in a parabolic shape from both ends in the length direction toward the center.
In the fourth embodiment, one rib 21e extending in parallel with the fixed portion 21c is provided so as to connect the central portions of both short sides, but a plurality of ribs 21e may be provided in parallel. In addition to the rib 21e, a rib orthogonal to the rib 21e may be provided so as to connect between the fixed portions 21c.
In the fourth embodiment, the rib 21e is provided on the outer resin case 7 in the first embodiment. However, the rib 21e is provided on the outer resin cases 15 and 20 in the second and third embodiments. May be.
[0057]
Embodiment 5. FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining the configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 9A is a cross-sectional view as viewed from the short side of the ceramic substrate, and FIG. It is a top view which shows the unmounted state of a case lid.
[0058]
In FIG. 9, the surrounding resin case 22 is formed in a rectangular frame shape having one opening 22a, for example, by PPS resin. The opening 22a is formed in a rectangular shape smaller than the outer shape of the ceramic substrate 1, and a recess 22b that accommodates the outer peripheral edge of the ceramic base 2 is formed on the inner peripheral edge of one end surface of the opening 22a over the entire circumference. In addition, the fixing portion 22c configured by each long side of the surrounding resin case 22 has a certain width, and the height (thickness) of the other end surface gradually increases from both end portions in the length direction toward the central portion. It is formed as follows. Furthermore, through-holes 22d having the hole direction as the thickness direction are formed at three locations that divide each fixing portion 22c into four equal parts in the length direction. Furthermore, a rib 22e extending in parallel with the fixed portion 22c is integrally formed so as to connect the central portions of both short sides. Further, the metal conductor 23 is disposed integrally with the rib 22e.
[0059]
The surrounding resin case 22 is placed on the ceramic substrate 1 and bonded and fixed so that the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 22b. Further, the conductor pattern 3 and the semiconductor element 5 of the ceramic substrate 1 and the metal conductor 23 are electrically connected by a bonding wire 24 to constitute a main circuit. At this time, the fixing portion 22 c is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. Further, one end face of the surrounding resin case 22 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other.
The outer resin case 22 is configured in the same manner as the outer resin case 21 except that the outer resin case 22 has a metal conductor 23. The fifth embodiment is configured in the same manner as the fourth embodiment except that an outer resin case 22 is used instead of the outer resin case 21.
[0060]
The power semiconductor module 104 configured as described above is placed on the heat sink 10 so that the metal film 4 faces the main surface (module mounting surface) of the heat sink 10 made of aluminum alloy, and passes through the through hole 22d. The attached fastening screw 11 is fastened to the heat sink 10 and attached. An intermediate layer 12 is interposed between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10, and a gap between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10 is filled with the intermediate layer 12.
[0061]
Next, the operation of the power semiconductor module 104 configured as described above will be described.
As the semiconductor element 5 is energized, a large amount of heat is generated on the electrode surface of the semiconductor element 5. This heat is thermally conducted to the heat radiating plate 10 through the conductor pattern 3, the ceramic substrate 2, the electrode film 4, and the intermediate layer 12, and is radiated to the outside from the heat radiating fins 10a. Thereby, the excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the semiconductor element 5 operates stably.
[0062]
In the fifth embodiment, the fixing portion 22c formed so that its thickness gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. Is arranged. Further, the outer resin case 22 is provided with a recess 22b, and the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 22b. Further, the one end surface of the surrounding resin case 22 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are configured to be substantially in the same plane position. Further, ribs 22e are disposed so as to connect the central portions of both short sides of the surrounding resin case 21. Therefore, also in the fifth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.
[0063]
According to the fifth embodiment, since the metal conductor 23 is disposed integrally with the rib 22e, when the outer resin case 22 is fastened to the heat radiating plate 10 with the fastening screw 11, the short side of the outer resin case 22 is arranged. The deformation that tends to extend outward is further suppressed, and the increase in the gap between the contact surfaces of the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 is further suppressed without defeating the deformation resistance due to the initial warp of the ceramic substrate 1.
Further, since the metal conductor 23 integrally disposed on the rib 22e, the conductor pattern 3, and the semiconductor element 5 are electrically connected by the bonding wire 24, the metal conductor 23 constitutes a part of the main circuit, The main circuit can be configured in three dimensions. Thereby, the area of the main circuit pattern on the ceramic substrate 1 is reduced, the area of the ceramic substrate 1 can be reduced, and the material cost can be reduced.
[0064]
In the fifth embodiment, the thickness of the fixing portion 22c of the surrounding resin case 22 only needs to be formed so as to gradually increase from both end portions in the length direction toward the central portion, and in particular, the fixing portion 22c. It is desirable that the thickness of each of the layers gradually increases in a parabolic shape from both ends in the length direction toward the center.
In the fifth embodiment, one rib 22e extending in parallel with the fixed portion 22c is provided so as to connect the central portions of both short sides. However, a plurality of ribs 22e may be provided in parallel. In addition to the ribs 22e, ribs orthogonal to the ribs 22e may be provided so as to connect the fixing portions 22c.
Moreover, in the said Embodiment 5, although the rib 22e and the metal conductor 23 shall be provided in the surrounding resin case 7 in the said Embodiment 1, in the surrounding resin cases 15 and 20 in the said Embodiment 2, 3, Ribs 22e and metal conductors 23 may be provided.
[0065]
Embodiment 6 FIG.
10 is a cross-sectional view of a power semiconductor module according to Embodiment 6 of the present invention as viewed from the short side of a ceramic substrate.
[0066]
In FIG. 10, the surrounding resin case 25 is formed in a rectangular frame shape having one opening 25a, for example, by PPS resin. The opening 25 a is formed in a rectangular shape smaller than the outer shape of the ceramic substrate 1, and a recess 25 b that accommodates the outer peripheral edge of the ceramic substrate 2 is formed on the inner peripheral edge of one end surface of the opening 25 a over the entire circumference. In addition, the fixing portion 25c formed by each long side of the surrounding resin case 25 has a certain width, and the height (thickness) of the other end surface gradually increases from both end portions in the length direction toward the central portion. It is formed as follows. Further, through holes 25d having a hole direction as a thickness direction are formed in three places that divide each fixing portion 25c into four in the length direction. Further, a rib 25e extending in parallel with the fixed portion 25c is integrally formed so as to connect the central portions of both short sides. Furthermore, the boss 25f is integrally projected from the rib 25e so as to be in contact with the ceramic substrate 1.
[0067]
The surrounding resin case 25 is placed on the ceramic substrate 1 and bonded and fixed so that the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 25b. At this time, the fixing portion 25 c is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. Further, one end face of the surrounding resin case 21 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are substantially flush with each other.
The outer resin case 25 is configured in the same manner as the outer resin case 21 except that the outer resin case 25 has a boss 25f. Further, the sixth embodiment is configured in the same manner as the fourth embodiment except that an outer resin case 25 is used instead of the outer resin case 21.
[0068]
The power semiconductor module 105 configured as described above is placed on the heat sink 10 so that the metal film 4 faces the main surface (module mounting surface) of the heat sink 10 made of aluminum alloy, and passes through the through hole 25d. The attached fastening screw 11 is fastened to the heat sink 10 and attached. An intermediate layer 12 is interposed between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10, and a gap between the metal film 4 and the main surface of the heat sink 10 is filled with the intermediate layer 12.
[0069]
Next, the operation of the power semiconductor module 105 configured as described above will be described.
As the semiconductor element 5 is energized, a large amount of heat is generated on the electrode surface of the semiconductor element 5. This heat is thermally conducted to the heat radiating plate 10 through the conductor pattern 3, the ceramic substrate 2, the electrode film 4, and the intermediate layer 12, and is radiated to the outside from the heat radiating fins 10a. Thereby, the excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the semiconductor element 5 operates stably.
[0070]
In the sixth embodiment, the fixing portion 25 c formed so that its thickness gradually increases from both end portions in the length direction toward the center portion is provided on the outer peripheral portion of the ceramic substrate 1 along the long side of the ceramic substrate 1. Is arranged. Further, the outer resin case 25 is provided with a recess 25b, and the outer peripheral edge of the ceramic substrate 1 is accommodated in the recess 25b. Further, the one end surface of the surrounding resin case 25 and the surface of the metal film 4 of the ceramic substrate 1 are configured to be substantially in the same plane position. Further, a rib 25e is disposed so as to connect the central portions of both short sides of the surrounding resin case 25. Therefore, also in the sixth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.
[0071]
According to the sixth embodiment, since the boss 25f is disposed integrally with the rib 25e, when the outer resin case 25 is fastened to the heat radiating plate 10 by the fastening screw 11, the short side of the outer resin case 25 is The deformation that tends to extend outward is further suppressed, and the increase in the gap between the contact surfaces of the ceramic substrate 1 and the heat radiating plate 10 is further suppressed without defeating the deformation resistance due to the initial warp of the ceramic substrate 1.
[0072]
In the sixth embodiment, the thickness of the fixing portion 25c of the surrounding resin case 25 only needs to be formed so as to gradually increase from both end portions in the length direction toward the central portion, and in particular, the fixing portion 25c. It is desirable that the thickness of each of the layers gradually increases in a parabolic shape from both ends in the length direction toward the center.
In the sixth embodiment, one rib 25e extending in parallel with the fixed portion 25c is provided so as to connect the central portions of both short sides, but a plurality of ribs 25e may be provided in parallel. In addition to the ribs 25e, ribs orthogonal to the ribs 25e may be provided so as to connect the fixing portions 25c.
Further, in the sixth embodiment, one boss 25f is integrally provided on the rib 25e. However, a plurality of ribs 25e each provided with the boss 25f may be provided, or a plurality of bosses 25f may be provided. You may provide in the rib 25e.
In the sixth embodiment, the outer resin case 7 in the first embodiment is provided with the rib 25e and the boss 25f. However, the outer resin cases 15 and 20 in the second and third embodiments have ribs. 25e and boss 25f may be provided.
[0073]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which a power semiconductor module according to Embodiment 7 of the present invention is attached to a heat sink.
In FIG. 11, the power semiconductor module 100 has the intermediate layer 26 interposed so that the metal film 4 (the surface on which the semiconductor element 5 is not mounted) faces the main surface (module mounting surface) of the heat sink 10 made of aluminum alloy. A fastening screw 11 placed on the heat sink 10 and passed through the through hole 7d is fastened to the heat sink 10 and attached. The intermediate layer 26 is a heat softening heat conductive sheet made of, for example, a silicone resin, and has a property of softening when the temperature exceeds, for example, 50 ° C.
The seventh embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the intermediate layer 26 is used instead of the intermediate layer 12.
[0074]
In the seventh embodiment, the heat generated on the electrode surface of the semiconductor element 5 when the semiconductor element 5 is energized is radiated through the conductor pattern 3, the ceramic substrate 2, the electrode film 4 and the intermediate layer 26. 10 and is radiated to the outside from the radiation fin 10a. Thereby, the excessive temperature rise of the semiconductor element 5 is suppressed, and the semiconductor element 5 operates stably.
[0075]
In the fixing method according to the seventh embodiment, the ceramic substrate 1 is attached to the heat radiating plate 10 with an intermediate layer 26 made of a thermosoftening heat conductive sheet interposed. The intermediate layer 26 made of the heat-softening heat conductive sheet maintains a fixed shape near room temperature, and heat softens when it exceeds a certain temperature, for example, 50 ° C., and exhibits fluidity. Therefore, even if the ceramic substrate 1 is thermally deformed due to heat generation of the semiconductor element 5 during module operation and the gap between the contact surfaces of the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 increases, the intermediate layer that exhibits fluidity 26 flows to fill the gap. Therefore, stable operation can be ensured even in a large-sized semiconductor module with large thermal deformation.
[0076]
Moreover, the heat softening heat conductive sheet which comprises the intermediate | middle layer 26 can be manufactured so that it may have a thickness of about 0.1 mm-1 mm. Therefore, when the initial warpage amount of the ceramic substrate 1 is large, the thermal grease cannot sufficiently fill the gap between the contact surfaces of the ceramic substrate 1 and the heat radiating plate 10, but this thermosoftening thermal conductive sheet. By using this, such a large gap can be sufficiently filled. In addition, if the heat-softening heat conductive sheet has a thermal conductivity of 10 W / mK, even if the thickness is 0.5 mm, the gap with a thickness of 0.15 mm can be formed with heat dissipation grease with a heat conductivity of 3 W / mK. Comparable to contact thermal resistance when buried. That is, it is possible to reduce the contact thermal resistance between the ceramic substrate 1 and the heat radiating plate 10 by using a heat softening heat conductive sheet instead of the heat radiating grease.
[0077]
In addition, when the ceramic substrate 1 having a large initial return amount is forced to be tightened by the fastening screw 11 through the surrounding resin case 7 so as to eliminate the gap between the thermal contact surfaces of the ceramic substrate 1 and the heat radiating plate 10. It is necessary to apply a bending deformation exceeding the strength of the ceramic substrate 1, which leads to generation of cracks or cracks in the ceramic substrate 1. When this heat-softening heat conductive sheet is used, the space between the thermal contact surfaces of the ceramic substrate 1 and the heat sink 10 is filled with the heat-softening heat conductive sheet without applying excessive bending deformation to the ceramic substrate 1. be able to. Therefore, the usable range of the warpage amount of the ceramic substrate 1, that is, the warp intersection of the ceramic substrate 1 can be increased, the yield of the ceramic substrate 1 can be improved, and the material cost can be reduced.
[0078]
In the seventh embodiment, the power semiconductor module 100 according to the first embodiment is described as being attached to the heat radiating plate 10 with a heat softening heat conductive sheet interposed therebetween. The same effect can be obtained even if the power semiconductor modules 101 to 105 according to 6 are attached to the heat radiating plate 10 with a heat softening heat conductive sheet interposed.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, the present invention includes a plurality of semiconductor elements. Long A rectangular ceramic substrate, an external lead-out terminal electrically connected to the ceramic substrate, one surrounding resin case mounted on the ceramic substrate so as to surround a mounting region of the semiconductor element, and the ceramic substrate A power semiconductor module including a fixing part for fixing the heat sink to the heat sink, wherein the fixing part is positioned on an outer peripheral part of the ceramic substrate along each long side of the ceramic substrate. Of each of the above-mentioned fixing parts Long side of the ceramic substrate Orthogonal to the length direction Break Area Long side of the ceramic substrate Length direction Fixed part in It is formed so as to gradually increase from both end portions to the central portion. Therefore, since the gap between the contact surfaces of the ceramic substrate and the heat sink can be reduced by absorbing the warp of the ceramic substrate without causing cracks or cracks in the ceramic substrate, the contact thermal resistance between the two is reduced, and the power semiconductor Module performance can be fully demonstrated.
[0080]
In addition, the power semiconductor module is mounted on the heat sink with the non-mounting surface of the semiconductor element of the ceramic substrate interposed between the heat-softening heat conductive sheets, and at least at the portion where the cross-sectional area of the fixed portion is the maximum. Since it is fastened and fixed, the contact surface between the ceramic substrate and the heat sink generated due to thermal deformation during module operation where the heat softening heat conductive sheet exceeds a certain temperature and heat is actually generated. Following the increase in the gap between them, the gap can be filled. Therefore, stable operation can be ensured even in a large-sized power semiconductor module with large thermal deformation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a power semiconductor module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a stress distribution generated when a resin case is attached to a ceramic plate in the power semiconductor module structure according to Embodiment 1 of the present invention and a load is applied.
FIG. 3 is a view showing a thickness distribution in a length direction of a resin case in the power semiconductor module structure according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a stress distribution generated when a resin case is attached to a ceramic plate in a power semiconductor module structure according to Embodiment 2 of the present invention and a load is applied.
FIG. 6 is a view showing a thickness distribution in the length direction of a resin case in a power semiconductor module structure according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of a power semiconductor module according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a power semiconductor module according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a power semiconductor module according to Embodiment 6 of the present invention when viewed from the short side of a ceramic substrate.
FIG. 11 is a sectional view showing a state where a power semiconductor module according to Embodiment 7 of the present invention is attached to a heat sink.
[Explanation of symbols]
1, 16 Ceramic substrate, 5 Semiconductor element, 6 External lead-out terminal, 7, 15, 20, 21, 22, 25 Outer resin case, 7c, 15c, 20c, 21c, 22c, 25c Fixing part, 10 Heat sink, 21e 22e, 25e ribs, 23 metal conductors, 25f bosses, 26 intermediate layers (thermosoftening thermally conductive sheets), 100, 101, 102, 103, 104, 105 power semiconductor modules.

Claims (6)

複数の半導体素子が搭載された長方形形状のセラミックス基板と、上記セラミックス基板に電気的に接続された外部導出端子と、上記半導体素子の搭載領域を囲むように上記セラミックス基板に装着された１つの外囲樹脂ケースと、上記セラミックス基板を放熱板に固定するための固定部とを備えたパワー半導体モジュールにおいて、
上記固定部は、上記セラミックス基板の各長辺に沿って該セラミックス基板の外周部に位置するように上記外囲樹脂ケースに設けられ、それぞれの上記固定部の上記セラミック基板の長辺の長さ方向と直交する断面積が、上記セラミック基板の長辺の長さ方向における上記固定部の両端部から中央部に向かって漸増するように形成されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。A ceramic substrate of rectangle shape in which a plurality of semiconductor elements are mounted, and an external lead terminal electrically connected to the ceramic substrate, the one mounted on the ceramic substrate so as to surround the mounting region of the semiconductor element In a power semiconductor module comprising an outer resin case and a fixing part for fixing the ceramic substrate to a heat sink,
The fixing portion is provided in the surrounding resin case so as to be positioned on the outer peripheral portion of the ceramic substrate along each long side of the ceramic substrate, and the length of the long side of the ceramic substrate of each of the fixing portions power semiconductor module cross-sectional area you perpendicular to the direction, characterized in that it is formed so as to gradually increase toward the center from both ends of the fixed part in the length direction of the long side of the ceramic substrate. 上記セラミックス基板は、その長辺が互いに隣接するように複数配置され、上記外囲樹脂ケースは、複数の上記セラミックス基板のそれぞれの上記半導体素子の搭載領域を囲むように装着され、上記固定部は、複数の上記セラミックス基板のそれぞれの各長辺に沿って該セラミックス基板の外周部に位置するように上記外囲樹脂ケースに設けられ、それぞれの上記固定部の上記セラミックス基板の長辺の長さ方向と直交する断面積が、上記セラミックス基板の長辺の長さ方向における上記固定部の両端部から中央部に向かって漸増するように形成されていることを特徴とする請求項１記載のパワー半導体モジュール。A plurality of the ceramic substrates are arranged so that their long sides are adjacent to each other, and the outer resin case is mounted so as to surround a mounting region of each of the semiconductor elements of the plurality of ceramic substrates, and the fixing portion is , along a plurality of each of the long sides of the ceramic substrate provided on the outer circumference resin case so as to be positioned on the outer peripheral portion of the ceramic substrate, the length of the long side of the ceramic substrate of each of the fixed part sectional area you orthogonal to the direction, according to claim 1, characterized in that it is formed so as to gradually increase toward the center from both ends of the fixed part in the length direction of the long side of the ceramic substrate Power semiconductor module. 上記セラミックス基板の長辺の長さ方向と平行なリブが上記外囲樹脂ケースに一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のパワー半導体モジュール。  3. The power semiconductor module according to claim 1, wherein a rib parallel to a length direction of a long side of the ceramic substrate is formed integrally with the surrounding resin case. 主回路を形成する金属導体が上記リブに一体に形成されていることを特徴とする請求項３記載のパワー半導体モジュール。  4. The power semiconductor module according to claim 3, wherein the metal conductor forming the main circuit is formed integrally with the rib. ボスが上記セラミックス基板に接するように上記リブに突設されていることを特徴とする請求項３記載のパワー半導体モジュール。  4. The power semiconductor module according to claim 3, wherein a boss projects from the rib so as to contact the ceramic substrate. 上記請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュールが、上記セラミックス基板の上記半導体素子の非搭載面を熱軟化性熱伝導性シートを介在させて上記放熱板に載置され、少なくとも上記固定部の上記断面積の最大となる部位で上記放熱板に締着固定されていることを特徴とするパワー半導体モジュールの固定方法。  The power semiconductor module according to any one of claims 1 to 5, wherein a non-mounting surface of the semiconductor element of the ceramic substrate is placed on the heat dissipation plate with a heat-softening thermally conductive sheet interposed therebetween, A fixing method of a power semiconductor module, wherein the fixing portion is fastened and fixed to the heat radiating plate at least at a portion of the fixing portion having the maximum cross-sectional area.
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EP3352214A1 (en) * 2017-01-23 2018-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Semiconductor module with baseplate with hollow camber
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JP7134111B2 (en) * 2019-02-08 2022-09-09 三菱電機株式会社 Semiconductor module and semiconductor module evaluation method
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