JP2000156439A - パワー半導体モジュール - Google Patents
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- Power Engineering (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩＧＢＴ素子１６が、その下面が放熱板１４
上に搭載されて筐体２８内に収納されるＩＧＢＴモジュ
ールにおいて、ＩＧＢＴ素子１６に発生する熱を放熱板
１４に放熱する際の熱伝導路の熱抵抗を低減して、ＩＧ
ＢＴ素子１６の発熱温度を低減させる。 【解決手段】 ＩＧＢＴ素子１６の上面のエミッタ電極
１７と放熱板１４上に設けた絶縁性中継基板２３ａとを
平板状の金属で構成された放熱部材２７で接合し、ＩＧ
ＢＴ素子１６の上面と下面の双方から放熱板１４への放
熱を可能にする。
上に搭載されて筐体２８内に収納されるＩＧＢＴモジュ
ールにおいて、ＩＧＢＴ素子１６に発生する熱を放熱板
１４に放熱する際の熱伝導路の熱抵抗を低減して、ＩＧ
ＢＴ素子１６の発熱温度を低減させる。 【解決手段】 ＩＧＢＴ素子１６の上面のエミッタ電極
１７と放熱板１４上に設けた絶縁性中継基板２３ａとを
平板状の金属で構成された放熱部材２７で接合し、ＩＧ
ＢＴ素子１６の上面と下面の双方から放熱板１４への放
熱を可能にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力変換装置な
どに用いられるパワー半導体モジュール、特にパワー半
導体モジュールの冷却構造に関するものである。
どに用いられるパワー半導体モジュール、特にパワー半
導体モジュールの冷却構造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の一例と
して、汎用のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Trans
istor）モジュールの主要部の断面図を図９に示す。図
９において、１はアルミニウムや銅等からなる放熱板、
２は両面に銅等からなる金属薄板２ａ（図示せず）が接
着されたアルミナや窒化アルミニウム等からなる絶縁基
板、３はＩＧＢＴ素子、４はＩＧＢＴ素子３のエミッタ
電極、５はＩＧＢＴ素子３のコレクタ電極である。絶縁
基板２は半田等により放熱板１上に接合され、ＩＧＢＴ
素子３のコレクタ電極５は半田等の導電性材料で、絶縁
基板２上の金属薄板２ａに電気的に接続されて、ＩＧＢ
Ｔ素子３は絶縁基板２を介して放熱板１上に搭載され
る。
して、汎用のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Trans
istor）モジュールの主要部の断面図を図９に示す。図
９において、１はアルミニウムや銅等からなる放熱板、
２は両面に銅等からなる金属薄板２ａ（図示せず）が接
着されたアルミナや窒化アルミニウム等からなる絶縁基
板、３はＩＧＢＴ素子、４はＩＧＢＴ素子３のエミッタ
電極、５はＩＧＢＴ素子３のコレクタ電極である。絶縁
基板２は半田等により放熱板１上に接合され、ＩＧＢＴ
素子３のコレクタ電極５は半田等の導電性材料で、絶縁
基板２上の金属薄板２ａに電気的に接続されて、ＩＧＢ
Ｔ素子３は絶縁基板２を介して放熱板１上に搭載され
る。
【０００３】また、６、７はそれぞれ主回路配線の主要
部をなすエミッタ用およびコレクタ用ブスバー、８、９
はそれぞれ外部配線と接続するためのエミッタ用および
コレクタ用の外部電極端子、１０ａ、１０ｂは両面に銅
等からなる金属薄板１０ｃ（図示せず）が接着されたア
ルミナ等からなる絶縁性中継基板であり、１１はアルミ
ニウムワイヤである。エミッタ用およびコレクタ用の外
部電極端子８、９は、エミッタ用およびコレクタ用ブス
バー６、７を介して、エミッタ側およびコレクタ側の中
継基板１０ａ、１０ｂの金属薄板１０ｃにそれぞれ電気
的に接続され、ＩＧＢＴ素子３のエミッタ電極４および
コレクタ電極５と中継基板１０ａ、１０ｂの金属薄板１
０ｃはアルミニウムワイヤ１１により電気的に接続され
ている。さらに、１２はＩＧＢＴ素子３を収納する筐
体、１３はシリコンゲルであり、筐体１２の内部はシリ
コンゲル１３で封止されている。
部をなすエミッタ用およびコレクタ用ブスバー、８、９
はそれぞれ外部配線と接続するためのエミッタ用および
コレクタ用の外部電極端子、１０ａ、１０ｂは両面に銅
等からなる金属薄板１０ｃ（図示せず）が接着されたア
ルミナ等からなる絶縁性中継基板であり、１１はアルミ
ニウムワイヤである。エミッタ用およびコレクタ用の外
部電極端子８、９は、エミッタ用およびコレクタ用ブス
バー６、７を介して、エミッタ側およびコレクタ側の中
継基板１０ａ、１０ｂの金属薄板１０ｃにそれぞれ電気
的に接続され、ＩＧＢＴ素子３のエミッタ電極４および
コレクタ電極５と中継基板１０ａ、１０ｂの金属薄板１
０ｃはアルミニウムワイヤ１１により電気的に接続され
ている。さらに、１２はＩＧＢＴ素子３を収納する筐
体、１３はシリコンゲルであり、筐体１２の内部はシリ
コンゲル１３で封止されている。
【０００４】ＩＧＢＴモジュールは、放熱板１下で高熱
伝導性のグリース等によってヒートシンク等の放熱器
（図示せず）に接合されており、ＩＧＢＴモジュールの
運転時にＩＧＢＴ素子３で発生する熱は、絶縁基板２と
放熱板１とを介して放熱器に伝導し、これによりＩＧＢ
Ｔ素子３が冷却される。
伝導性のグリース等によってヒートシンク等の放熱器
（図示せず）に接合されており、ＩＧＢＴモジュールの
運転時にＩＧＢＴ素子３で発生する熱は、絶縁基板２と
放熱板１とを介して放熱器に伝導し、これによりＩＧＢ
Ｔ素子３が冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のＩＧＢＴモジュ
ールは以上のように構成されており、ＩＧＢＴ素子３の
エミッタ電極４側となる上面は、エミッタ電極４への電
気的配線として断面積の小さいアルミニウムワイヤ１１
のみが接合され、その他のエミッタ電極４面は熱伝導率
の低いシリコンゲル１３で覆われているため、ＩＧＢＴ
素子３で発生する熱は、エミッタ電極４側からほとんど
放熱されない。従って、上記したようにＩＧＢＴ素子３
で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子３のコレクタ電極５面か
ら絶縁基板２と放熱板１を介して放熱器に伝導し、これ
によりＩＧＢＴ素子３が冷却される。
ールは以上のように構成されており、ＩＧＢＴ素子３の
エミッタ電極４側となる上面は、エミッタ電極４への電
気的配線として断面積の小さいアルミニウムワイヤ１１
のみが接合され、その他のエミッタ電極４面は熱伝導率
の低いシリコンゲル１３で覆われているため、ＩＧＢＴ
素子３で発生する熱は、エミッタ電極４側からほとんど
放熱されない。従って、上記したようにＩＧＢＴ素子３
で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子３のコレクタ電極５面か
ら絶縁基板２と放熱板１を介して放熱器に伝導し、これ
によりＩＧＢＴ素子３が冷却される。
【０００６】近年、パワー半導体モジュールの大容量化
やコンパクト化、高速化にともない、パワー半導体素子
の発熱密度が非常に大きくなってきている。しかしなが
ら上述したような従来のパワー半導体モジュール構造で
は、ＩＧＢＴ素子３で発生する熱はコレクタ電極５面か
ら放熱されるのみで、ＩＧＢＴ素子３のコレクタ電極５
面から放熱器までの熱抵抗を低減させることには限界が
あり、パワー半導体モジュールの冷却性能をある程度以
上に向上させるのは困難であった。ＩＧＢＴモジュール
内のＩＧＢＴ素子３の数を増やすことにより、１素子当
たりの発熱量の低減と、発熱源の分散化とを図り、放熱
板１の面積をできる限り熱伝導断面積として有効に利用
して、モジュールの冷却性能を向上させることもできる
が、ＩＧＢＴ素子３の数が増えて、構造が複雑化、大型
化し、コストも増加する等の問題があった。
やコンパクト化、高速化にともない、パワー半導体素子
の発熱密度が非常に大きくなってきている。しかしなが
ら上述したような従来のパワー半導体モジュール構造で
は、ＩＧＢＴ素子３で発生する熱はコレクタ電極５面か
ら放熱されるのみで、ＩＧＢＴ素子３のコレクタ電極５
面から放熱器までの熱抵抗を低減させることには限界が
あり、パワー半導体モジュールの冷却性能をある程度以
上に向上させるのは困難であった。ＩＧＢＴモジュール
内のＩＧＢＴ素子３の数を増やすことにより、１素子当
たりの発熱量の低減と、発熱源の分散化とを図り、放熱
板１の面積をできる限り熱伝導断面積として有効に利用
して、モジュールの冷却性能を向上させることもできる
が、ＩＧＢＴ素子３の数が増えて、構造が複雑化、大型
化し、コストも増加する等の問題があった。
【０００７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るために成されたものであって、パワー半導体モジュー
ルにおける筐体内に収納されたパワー半導体素子から放
熱板までの熱抵抗を低減して、パワー半導体モジュール
の冷却性能を向上させることを目的とする。
るために成されたものであって、パワー半導体モジュー
ルにおける筐体内に収納されたパワー半導体素子から放
熱板までの熱抵抗を低減して、パワー半導体モジュール
の冷却性能を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる請求項
１記載のパワー半導体モジュールは、パワー半導体素子
が、その下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納さ
れ、上記パワー半導体素子の上面と上記放熱板上とに接
合される平板状またはブロック状の放熱部材を備え、該
放熱部材を介して上記パワー半導体素子の上面から上記
放熱板に放熱するようにしたものである。
１記載のパワー半導体モジュールは、パワー半導体素子
が、その下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納さ
れ、上記パワー半導体素子の上面と上記放熱板上とに接
合される平板状またはブロック状の放熱部材を備え、該
放熱部材を介して上記パワー半導体素子の上面から上記
放熱板に放熱するようにしたものである。
【０００９】またこの発明に係わる請求項２記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項１において、放熱板に段
差を設けて、放熱部材が接合される領域の上記放熱板上
面の高さを、該放熱板のパワー半導体素子搭載面の高さ
より高くしたものである。
ー半導体モジュールは、請求項１において、放熱板に段
差を設けて、放熱部材が接合される領域の上記放熱板上
面の高さを、該放熱板のパワー半導体素子搭載面の高さ
より高くしたものである。
【００１０】またこの発明に係わる請求項３記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項１または２において、パ
ワー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて上記放熱板上には絶縁
性の中継基板を介して接合され、上記パワー半導体素子
の上面には導電性接合部材を介して接合され、しかも、
該放熱部材が、上記パワー半導体素子と上記パワー半導
体モジュールの外部電極端子間を接続する電気的配線を
構成するものである。
ー半導体モジュールは、請求項１または２において、パ
ワー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて上記放熱板上には絶縁
性の中継基板を介して接合され、上記パワー半導体素子
の上面には導電性接合部材を介して接合され、しかも、
該放熱部材が、上記パワー半導体素子と上記パワー半導
体モジュールの外部電極端子間を接続する電気的配線を
構成するものである。
【００１１】またこの発明に係わる請求項４記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項３において、絶縁性の中
継基板が、パワー半導体素子を搭載する絶縁基板である
ものである。
ー半導体モジュールは、請求項３において、絶縁性の中
継基板が、パワー半導体素子を搭載する絶縁基板である
ものである。
【００１２】またこの発明に係わる請求項５記載のパワ
ー半導体モジュールは、複数のパワー半導体素子が、そ
の下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納されるパワ
ー半導体モジュールにおいて、上記複数のパワー半導体
素子の上面に接合される平板状またはブロック状の放熱
部材を備え、上記パワー半導体素子の上面から上記放熱
部材と他の上記パワー半導体素子を介して、上記放熱板
に放熱するようにしたものである。
ー半導体モジュールは、複数のパワー半導体素子が、そ
の下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納されるパワ
ー半導体モジュールにおいて、上記複数のパワー半導体
素子の上面に接合される平板状またはブロック状の放熱
部材を備え、上記パワー半導体素子の上面から上記放熱
部材と他の上記パワー半導体素子を介して、上記放熱板
に放熱するようにしたものである。
【００１３】またこの発明に係わる請求項６記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項５において、複数のパワ
ー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて、上記複数のパワー半
導体素子の上面に導電性接合部材を介して接合されたも
のである。
ー半導体モジュールは、請求項５において、複数のパワ
ー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて、上記複数のパワー半
導体素子の上面に導電性接合部材を介して接合されたも
のである。
【００１４】またこの発明に係わる請求項７記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項６において、放熱部材
が、パワー半導体素子とパワー半導体モジュールの外部
電極端子間を接続する電気的配線を構成するものであ
る。
ー半導体モジュールは、請求項６において、放熱部材
が、パワー半導体素子とパワー半導体モジュールの外部
電極端子間を接続する電気的配線を構成するものであ
る。
【００１５】またこの発明に係わる請求項８記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項３、４、６または７のい
ずれかにおいて、放熱部材が、少なくとも２００Ｗ／ｍ
Ｋの熱伝導率を有する金属材料で構成され、しかも少な
くとも２ｍｍ2の熱伝導断面積を有するものである。
ー半導体モジュールは、請求項３、４、６または７のい
ずれかにおいて、放熱部材が、少なくとも２００Ｗ／ｍ
Ｋの熱伝導率を有する金属材料で構成され、しかも少な
くとも２ｍｍ2の熱伝導断面積を有するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図について説明する。図１は、この発明
の実施の形態１によるＩＧＢＴモジュールの主要部の構
造を示す断面図である。図１において、１４はアルミニ
ウムや銅等からなる放熱板、１５は両面に銅等からなる
金属薄板１５ａ（図示せず）が接着されたアルミナや窒
化アルミニウム等からなる絶縁基板、１６はパワー半導
体素子としてのＩＧＢＴ素子、１７はＩＧＢＴ素子１６
のエミッタ電極、１８はＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電
極である。絶縁基板１５は半田等により放熱板１４上に
接合され、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８は半田
等の導電性材料で、絶縁基板１５上の金属薄板１５ａに
電気的に接続されて、ＩＧＢＴ素子１６は絶縁基板１５
を介して放熱板１４上に搭載される。
実施の形態１を図について説明する。図１は、この発明
の実施の形態１によるＩＧＢＴモジュールの主要部の構
造を示す断面図である。図１において、１４はアルミニ
ウムや銅等からなる放熱板、１５は両面に銅等からなる
金属薄板１５ａ（図示せず）が接着されたアルミナや窒
化アルミニウム等からなる絶縁基板、１６はパワー半導
体素子としてのＩＧＢＴ素子、１７はＩＧＢＴ素子１６
のエミッタ電極、１８はＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電
極である。絶縁基板１５は半田等により放熱板１４上に
接合され、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８は半田
等の導電性材料で、絶縁基板１５上の金属薄板１５ａに
電気的に接続されて、ＩＧＢＴ素子１６は絶縁基板１５
を介して放熱板１４上に搭載される。
【００１７】また、１９、２０はそれぞれ主回路配線の
主要部をなすエミッタ用およびコレクタ用ブスバー、２
１、２２はそれぞれ外部配線と接続するためのエミッタ
用およびコレクタ用の外部電極端子、２３ａ、２３ｂは
両面に銅等からなる金属薄板２４ａ、２４ｂ（図示せ
ず）が接着されたアルミナ等からなる絶縁性中継基板、
２５はアルミニウムワイヤ、２６は半田や導電性樹脂等
からなる導電性接合部材であり、２７は銅等の金属から
成る平板状の放熱部材である。コレクタ用の外部電極端
子２２は、半田等により放熱板１４上に接合された中継
基板２３ｂの金属薄板２４ｂに、コレクタ用ブスバー２
０を介して電気的に接続され、ＩＧＢＴ素子１６のコレ
クタ電極１８と中継基板２３ｂの金属薄板２４ｂはアル
ミニウムワイヤ２５により電気的に接続される。一方、
エミッタ用の外部電極端子２１は、半田等により放熱板
１４上に接合された中継基板２３ａの金属薄板２４ａ
に、エミッタ用ブスバー１９を介して電気的に接続され
る。金属から成る放熱部材２７は導電性接合部材２６を
介してＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７に接合さ
れ、さらに半田等により中継基板２３ａの金属薄板２４
ａに接合される。このため、エミッタ電極１７は放熱部
材２７を介して中継基板２３ａの金属薄板２４ａに電気
的に接続され、さらにエミッタ用ブスバー１９を介して
エミッタ用の外部電極端子２１に電気的に接続される。
また、２８はＩＧＢＴ素子１６を収納する筐体、２９は
シリコンゲルであり、筐体２８の内部はシリコンゲル２
９で封止されている。
主要部をなすエミッタ用およびコレクタ用ブスバー、２
１、２２はそれぞれ外部配線と接続するためのエミッタ
用およびコレクタ用の外部電極端子、２３ａ、２３ｂは
両面に銅等からなる金属薄板２４ａ、２４ｂ（図示せ
ず）が接着されたアルミナ等からなる絶縁性中継基板、
２５はアルミニウムワイヤ、２６は半田や導電性樹脂等
からなる導電性接合部材であり、２７は銅等の金属から
成る平板状の放熱部材である。コレクタ用の外部電極端
子２２は、半田等により放熱板１４上に接合された中継
基板２３ｂの金属薄板２４ｂに、コレクタ用ブスバー２
０を介して電気的に接続され、ＩＧＢＴ素子１６のコレ
クタ電極１８と中継基板２３ｂの金属薄板２４ｂはアル
ミニウムワイヤ２５により電気的に接続される。一方、
エミッタ用の外部電極端子２１は、半田等により放熱板
１４上に接合された中継基板２３ａの金属薄板２４ａ
に、エミッタ用ブスバー１９を介して電気的に接続され
る。金属から成る放熱部材２７は導電性接合部材２６を
介してＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７に接合さ
れ、さらに半田等により中継基板２３ａの金属薄板２４
ａに接合される。このため、エミッタ電極１７は放熱部
材２７を介して中継基板２３ａの金属薄板２４ａに電気
的に接続され、さらにエミッタ用ブスバー１９を介して
エミッタ用の外部電極端子２１に電気的に接続される。
また、２８はＩＧＢＴ素子１６を収納する筐体、２９は
シリコンゲルであり、筐体２８の内部はシリコンゲル２
９で封止されている。
【００１８】ＩＧＢＴモジュールは、放熱板１４下で高
熱伝導性のグリース等によってヒートシンク等の放熱器
（図示せず）に接合されており、ＩＧＢＴモジュールの
運転時にＩＧＢＴ素子１６で発生する熱を放熱板１４を
介して放熱器に伝導して放熱し、これによりＩＧＢＴ素
子１６が冷却される。この様に構成されるＩＧＢＴモジ
ュールでは、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、コレク
タ電極１８側のＩＧＢＴ素子１６下面から絶縁基板１５
と放熱板１４を介して放熱器に伝導される。一方エミッ
タ電極１７側のＩＧＢＴ素子１６上面では、放熱部材２
７が導電性接合部材２６を介してＩＧＢＴ素子１６のエ
ミッタ電極１７に接合され、さらにこの放熱部材２７は
半田等により中継基板２３ａに接合されている。放熱部
材２７は断面積の大きな平板状であるため、熱伝導路と
して用いられ、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧ
ＢＴ素子１６のエミッタ電極１７側のＩＧＢＴ素子１６
上面からも、導電性接合部材２６、放熱部材２７、中継
基板２３ａおよび放熱板１４を介して放熱器に伝導され
る。
熱伝導性のグリース等によってヒートシンク等の放熱器
（図示せず）に接合されており、ＩＧＢＴモジュールの
運転時にＩＧＢＴ素子１６で発生する熱を放熱板１４を
介して放熱器に伝導して放熱し、これによりＩＧＢＴ素
子１６が冷却される。この様に構成されるＩＧＢＴモジ
ュールでは、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、コレク
タ電極１８側のＩＧＢＴ素子１６下面から絶縁基板１５
と放熱板１４を介して放熱器に伝導される。一方エミッ
タ電極１７側のＩＧＢＴ素子１６上面では、放熱部材２
７が導電性接合部材２６を介してＩＧＢＴ素子１６のエ
ミッタ電極１７に接合され、さらにこの放熱部材２７は
半田等により中継基板２３ａに接合されている。放熱部
材２７は断面積の大きな平板状であるため、熱伝導路と
して用いられ、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧ
ＢＴ素子１６のエミッタ電極１７側のＩＧＢＴ素子１６
上面からも、導電性接合部材２６、放熱部材２７、中継
基板２３ａおよび放熱板１４を介して放熱器に伝導され
る。
【００１９】この実施の形態では、ＩＧＢＴ素子１６で
発生する熱は、ＩＧＢＴ１６のエミッタ電極１７側、コ
レクタ電極１８側の両側から放熱器へ伝導するので、従
来のＩＧＢＴモジュールのようにＩＧＢＴ素子３のコレ
クタ電極５側からのみ放熱器へ伝導するものに比べて、
熱伝導路が増加するため熱抵抗が低減する。これにより
ＩＧＢＴモジュールの冷却性能が向上し、ＩＧＢＴ素子
１６の発熱温度を低減することができる。また、放熱部
材２７を金属で構成したため、ＩＧＢＴ素子１６からの
放熱を担うだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６とエミッタ用
の外部電極端子２１間を接続する電気的配線の一部を構
成し、電気的配線として用いられる。
発生する熱は、ＩＧＢＴ１６のエミッタ電極１７側、コ
レクタ電極１８側の両側から放熱器へ伝導するので、従
来のＩＧＢＴモジュールのようにＩＧＢＴ素子３のコレ
クタ電極５側からのみ放熱器へ伝導するものに比べて、
熱伝導路が増加するため熱抵抗が低減する。これにより
ＩＧＢＴモジュールの冷却性能が向上し、ＩＧＢＴ素子
１６の発熱温度を低減することができる。また、放熱部
材２７を金属で構成したため、ＩＧＢＴ素子１６からの
放熱を担うだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６とエミッタ用
の外部電極端子２１間を接続する電気的配線の一部を構
成し、電気的配線として用いられる。
【００２０】なおこの実施の形態では、放熱部材２７を
平板状としたが、図２に示すようにブロック状にするこ
とにより、熱伝導断面積をさらに大きくできて熱抵抗を
より低減化することができる。
平板状としたが、図２に示すようにブロック状にするこ
とにより、熱伝導断面積をさらに大きくできて熱抵抗を
より低減化することができる。
【００２１】また、大容量ＩＧＢＴモジュールでは、Ｉ
ＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７への従来の電気的配
線部材として、直径約０．５ｍｍのアルミニウムワイヤ
を複数本接合していたが、熱伝導断面積の合計が約２ｍ
ｍ2を越えることはなかった。従って放熱部材２７を、
少なくとも２００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する金属材料
で、例えば同程度の熱伝導率のアルミニウムやアルミニ
ウムより熱伝導率の高い銅を使用する場合、断面積が少
なくとも２ｍｍ2以上であれば、従来のＩＧＢＴモジュ
ールよりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減することが
できる。
ＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７への従来の電気的配
線部材として、直径約０．５ｍｍのアルミニウムワイヤ
を複数本接合していたが、熱伝導断面積の合計が約２ｍ
ｍ2を越えることはなかった。従って放熱部材２７を、
少なくとも２００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する金属材料
で、例えば同程度の熱伝導率のアルミニウムやアルミニ
ウムより熱伝導率の高い銅を使用する場合、断面積が少
なくとも２ｍｍ2以上であれば、従来のＩＧＢＴモジュ
ールよりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減することが
できる。
【００２２】また、中継基板２３ａは熱伝導率の高い材
料が適しているが、さらに絶縁性の材料を使用している
ため、放熱部材２７と銅やアルミニウム等の導電性の放
熱板１４との間を絶縁することができる。
料が適しているが、さらに絶縁性の材料を使用している
ため、放熱部材２７と銅やアルミニウム等の導電性の放
熱板１４との間を絶縁することができる。
【００２３】また、放熱板１４として線膨張係数が小さ
い、例えばモリブデン、銅とモリブデンの複合材、銅と
タングステンの複合材、アルミニウムと炭化珪素の複合
材等を用いることもできる。放熱板１４に銅やアルミニ
ウムを用いた場合、絶縁基板１５の線膨張係数が窒化ア
ルミニウムで約４×１０― 6／Ｋであるのに対して、放
熱板１４の線膨張係数は銅で約１６×１０-6／Ｋ、アル
ミニウムで約２３×１０-6／Ｋとその差が非常に大きい
ため、運転時に生じる温度変化によって絶縁基板１５と
放熱板１４との接合部には比較的大きな熱応力が発生す
るものであった。この実施の形態では、熱伝導路を増加
することにより冷却性能を高める構造としたため、銅や
アルミニウムに比べて熱伝導率が小さいが、線膨張係数
が小さい上記のような材料を放熱板１４に用いること
で、冷却性能を確保し、しかも絶縁基板１５と放熱板１
４間に発生する熱応力が緩和できて、亀裂の発生などが
防止でき信頼性を向上できる。
い、例えばモリブデン、銅とモリブデンの複合材、銅と
タングステンの複合材、アルミニウムと炭化珪素の複合
材等を用いることもできる。放熱板１４に銅やアルミニ
ウムを用いた場合、絶縁基板１５の線膨張係数が窒化ア
ルミニウムで約４×１０― 6／Ｋであるのに対して、放
熱板１４の線膨張係数は銅で約１６×１０-6／Ｋ、アル
ミニウムで約２３×１０-6／Ｋとその差が非常に大きい
ため、運転時に生じる温度変化によって絶縁基板１５と
放熱板１４との接合部には比較的大きな熱応力が発生す
るものであった。この実施の形態では、熱伝導路を増加
することにより冷却性能を高める構造としたため、銅や
アルミニウムに比べて熱伝導率が小さいが、線膨張係数
が小さい上記のような材料を放熱板１４に用いること
で、冷却性能を確保し、しかも絶縁基板１５と放熱板１
４間に発生する熱応力が緩和できて、亀裂の発生などが
防止でき信頼性を向上できる。
【００２４】また放熱板１４の材料に絶縁性のものを用
いても良く、その場合、放熱板１４上に絶縁基板１５お
よび絶縁性の中継基板２３ａ、２３ｂを設けなくて良
い。
いても良く、その場合、放熱板１４上に絶縁基板１５お
よび絶縁性の中継基板２３ａ、２３ｂを設けなくて良
い。
【００２５】またこの実施の形態では、放熱部材２７は
ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７上の導電性接合部
材２６と中継基板２３ａ間の電気的配線とし、中継基板
２３ａからエミッタ用外部電極端子２１間はエミッタ用
ブスバー１９を用いて接続しているが、放熱部材２７を
中継基板２３ａを経由して直接エミッタ用外部電極端子
２１に接続してもよい。さらに、放熱部材２７の複数箇
所を半田等により中継基板２３ａに接合してもよく、こ
の場合、熱伝導路がさらに増加するため熱抵抗が低減
し、これによりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度をさらに低
減することができる。さらにまた、ＩＧＢＴ素子１６の
コレクタ電極１８とコレクタ用外部電極端子２２の電気
的配線は、アルミニウムワイヤ２５およびコレクタ用ブ
スバー２０で構成されるものとしたが、これに限定され
るものではない。
ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７上の導電性接合部
材２６と中継基板２３ａ間の電気的配線とし、中継基板
２３ａからエミッタ用外部電極端子２１間はエミッタ用
ブスバー１９を用いて接続しているが、放熱部材２７を
中継基板２３ａを経由して直接エミッタ用外部電極端子
２１に接続してもよい。さらに、放熱部材２７の複数箇
所を半田等により中継基板２３ａに接合してもよく、こ
の場合、熱伝導路がさらに増加するため熱抵抗が低減
し、これによりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度をさらに低
減することができる。さらにまた、ＩＧＢＴ素子１６の
コレクタ電極１８とコレクタ用外部電極端子２２の電気
的配線は、アルミニウムワイヤ２５およびコレクタ用ブ
スバー２０で構成されるものとしたが、これに限定され
るものではない。
【００２６】また、パワー半導体素子はＩＧＢＴ素子１
６に限るものではなく、例えばダイオード素子を用い、
放熱部材２７を導電性接合部材２６を介してダイオード
素子のアノード電極に接合し、さらにこの放熱部材２７
を半田等により中継基板２３ａに接合しても、同様に、
ダイオード素子の発熱温度を低減することができる。
６に限るものではなく、例えばダイオード素子を用い、
放熱部材２７を導電性接合部材２６を介してダイオード
素子のアノード電極に接合し、さらにこの放熱部材２７
を半田等により中継基板２３ａに接合しても、同様に、
ダイオード素子の発熱温度を低減することができる。
【００２７】実施の形態２．上記実施の形態１では、放
熱板１４上でＩＧＢＴ素子１６を搭載する絶縁基板１５
と、放熱部材２７を接合する中継基板２３ａとを別々に
設けたが、図３に示すように、絶縁基板１５を、中継基
板２３ａと一体的に構成したものとしても良い。図に示
すように、絶縁基板１５上にはエミッタ用金属薄板１５
ｂとコレクタ用絶縁薄板１５ｃとが互いに絶縁されて形
成される。絶縁基板１５は半田等により放熱板１４上に
接合され、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８は半田
等の導電性材料で、絶縁基板１５上のコレクタ用金属薄
板１５ｃに電気的に接続される。放熱部材２７は導電性
接合部材２６を介して、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電
極１７に接合され、さらに半田等により絶縁基板１５上
のエミッタ用金属薄板１５ｂに接合される。
熱板１４上でＩＧＢＴ素子１６を搭載する絶縁基板１５
と、放熱部材２７を接合する中継基板２３ａとを別々に
設けたが、図３に示すように、絶縁基板１５を、中継基
板２３ａと一体的に構成したものとしても良い。図に示
すように、絶縁基板１５上にはエミッタ用金属薄板１５
ｂとコレクタ用絶縁薄板１５ｃとが互いに絶縁されて形
成される。絶縁基板１５は半田等により放熱板１４上に
接合され、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８は半田
等の導電性材料で、絶縁基板１５上のコレクタ用金属薄
板１５ｃに電気的に接続される。放熱部材２７は導電性
接合部材２６を介して、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電
極１７に接合され、さらに半田等により絶縁基板１５上
のエミッタ用金属薄板１５ｂに接合される。
【００２８】このため、上記実施の形態１と同様に、Ｉ
ＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８側からだけでなくエミッタ電極１７側か
らも放熱器に伝導され、熱伝導路が増加するため熱抵抗
が低減する。これによりＩＧＢＴモジュールの冷却性能
が向上し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減すること
ができる。さらにこの実施の形態では、放熱部材２７は
ＩＧＢＴ素子１６を搭載した絶縁基板１５上のエミッタ
用金属薄板１５ｂに接合されるので、放熱部材２７を放
熱板１４に接続するための中継基板を設ける必要はな
く、部品点数が低減でき構成が簡単になる。また放熱部
材２７の長さは、エミッタ用金属薄板１５ｂとコレクタ
用金属薄板１５ｃ間の距離に応じて低減することがで
き、この金属薄板１５ｂ、１５ｃ間の距離は互いの絶縁
が確保されれば十分である。このため、放熱部材２７は
容易にその長さを低減することができ、放熱部材２７の
熱抵抗を低減でき、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を一層
低減することができる。
ＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８側からだけでなくエミッタ電極１７側か
らも放熱器に伝導され、熱伝導路が増加するため熱抵抗
が低減する。これによりＩＧＢＴモジュールの冷却性能
が向上し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減すること
ができる。さらにこの実施の形態では、放熱部材２７は
ＩＧＢＴ素子１６を搭載した絶縁基板１５上のエミッタ
用金属薄板１５ｂに接合されるので、放熱部材２７を放
熱板１４に接続するための中継基板を設ける必要はな
く、部品点数が低減でき構成が簡単になる。また放熱部
材２７の長さは、エミッタ用金属薄板１５ｂとコレクタ
用金属薄板１５ｃ間の距離に応じて低減することがで
き、この金属薄板１５ｂ、１５ｃ間の距離は互いの絶縁
が確保されれば十分である。このため、放熱部材２７は
容易にその長さを低減することができ、放熱部材２７の
熱抵抗を低減でき、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を一層
低減することができる。
【００２９】実施の形態３．図４は、この発明の実施の
形態３によるＩＧＢＴモジュールの主要部の構造を示す
断面図である。図に示すように、放熱板１４に段差を設
けて、放熱部材２７が接合される領域の放熱板１４上面
の高さを、ＩＧＢＴ素子１６搭載面の高さより高くし
た。絶縁基板１５は放熱板１４の段差の低い領域１４ｂ
（以下、薄肉部１４ｂと称す）上に半田等により接合さ
れ、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８は半田等の導
電性材料で、絶縁基板１５上の金属薄板１５ａ（図示せ
ず）に電気的に接続されて、ＩＧＢＴ素子１６は絶縁基
板１５を介して放熱板１４の薄肉部１４ｂ上に搭載され
る。また放熱部材２７は導電性接合部材２６を介して、
ＩＧＢＴ素子１４のエミッタ電極１７に接合され、さら
に放熱板１４の段差の高い領域１４ａ（以下、厚肉部１
４ａと称す）上に接合された中継基板２３ａに半田等で
接合される。
形態３によるＩＧＢＴモジュールの主要部の構造を示す
断面図である。図に示すように、放熱板１４に段差を設
けて、放熱部材２７が接合される領域の放熱板１４上面
の高さを、ＩＧＢＴ素子１６搭載面の高さより高くし
た。絶縁基板１５は放熱板１４の段差の低い領域１４ｂ
（以下、薄肉部１４ｂと称す）上に半田等により接合さ
れ、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８は半田等の導
電性材料で、絶縁基板１５上の金属薄板１５ａ（図示せ
ず）に電気的に接続されて、ＩＧＢＴ素子１６は絶縁基
板１５を介して放熱板１４の薄肉部１４ｂ上に搭載され
る。また放熱部材２７は導電性接合部材２６を介して、
ＩＧＢＴ素子１４のエミッタ電極１７に接合され、さら
に放熱板１４の段差の高い領域１４ａ（以下、厚肉部１
４ａと称す）上に接合された中継基板２３ａに半田等で
接合される。
【００３０】この場合も上記実施の形態１と同様に、Ｉ
ＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８側から絶縁基板１５と放熱板１４とを介
して放熱器に伝導されるだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６
のエミッタ電極１７側からも、導電性接合部材２６、放
熱部材２７、中継基板２３ａおよび放熱板１４を介して
放熱器に伝導するので、熱伝導路が増加するため熱抵抗
が低減する。これによりＩＧＢＴモジュールの冷却性能
が向上し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減すること
ができる。
ＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８側から絶縁基板１５と放熱板１４とを介
して放熱器に伝導されるだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６
のエミッタ電極１７側からも、導電性接合部材２６、放
熱部材２７、中継基板２３ａおよび放熱板１４を介して
放熱器に伝導するので、熱伝導路が増加するため熱抵抗
が低減する。これによりＩＧＢＴモジュールの冷却性能
が向上し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減すること
ができる。
【００３１】またこの実施の形態では、段差を有した放
熱板１４の厚肉部１４ａ上に、エミッタ電極１７側の放
熱に用いる中継基板２３ａを接合した。放熱板１４は熱
伝導率の高い材料で構成され、しかも断面積が大きいも
のであり、板厚が大きくなるほど熱伝導断面積は広がっ
ていく。従って、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱を放熱
する熱伝導路の熱抵抗を低減するため、熱伝導断面積を
より大きくするには、断面積の大きい放熱板１４を有効
に利用することにより、その分、放熱部材２７の長さを
短くすることが、放熱部材２７の熱伝導断面積を大きく
するよりも効果的である。この様に、段差を有した放熱
板１４の厚肉部１４ｂ上に中継基板２３ａを接合し、放
熱部材２７の長さを短くして断面積の大きい放熱板１４
を利用することによって、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ
電極１７から放熱器間における、導電性接合部材２６、
放熱部材２７、中継基板２３ａおよび放熱板１４の総熱
抵抗を低減し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を一層低減
することができる。
熱板１４の厚肉部１４ａ上に、エミッタ電極１７側の放
熱に用いる中継基板２３ａを接合した。放熱板１４は熱
伝導率の高い材料で構成され、しかも断面積が大きいも
のであり、板厚が大きくなるほど熱伝導断面積は広がっ
ていく。従って、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱を放熱
する熱伝導路の熱抵抗を低減するため、熱伝導断面積を
より大きくするには、断面積の大きい放熱板１４を有効
に利用することにより、その分、放熱部材２７の長さを
短くすることが、放熱部材２７の熱伝導断面積を大きく
するよりも効果的である。この様に、段差を有した放熱
板１４の厚肉部１４ｂ上に中継基板２３ａを接合し、放
熱部材２７の長さを短くして断面積の大きい放熱板１４
を利用することによって、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ
電極１７から放熱器間における、導電性接合部材２６、
放熱部材２７、中継基板２３ａおよび放熱板１４の総熱
抵抗を低減し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を一層低減
することができる。
【００３２】実施の形態４．上記実施の形態１〜３で
は、放熱部材２７は金属で構成され、ＩＧＢＴ素子１６
からの放熱を担うだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６とエミ
ッタ用の外部電極端子２１間を接続する電気的配線の一
部を構成し、電気的配線として用いたものであったが、
放熱部材を絶縁性の材料で構成し、配線を別途設けても
良く、図５に基づいて以下に説明する。図に示すよう
に、エミッタ用の外部電極端子２１に接続される電気的
配線としてエミッタ用ブスバー１９を中継基板２３ａの
金属薄板２４ａ（図示せず）に電気的に接続し、ＩＧＢ
Ｔ素子１６のエミッタ電極１７と中継基板２３ａの金属
薄板２４ａとをアルミニウムワイヤ２５ａで電気的に接
続する一方、これらの電気的配線とは別に、絶縁性の材
料から成る放熱部材２７ａ（以下、絶縁性放熱部材２７
ａと称す）をＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７と放
熱板１４とに接合するものである。
は、放熱部材２７は金属で構成され、ＩＧＢＴ素子１６
からの放熱を担うだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６とエミ
ッタ用の外部電極端子２１間を接続する電気的配線の一
部を構成し、電気的配線として用いたものであったが、
放熱部材を絶縁性の材料で構成し、配線を別途設けても
良く、図５に基づいて以下に説明する。図に示すよう
に、エミッタ用の外部電極端子２１に接続される電気的
配線としてエミッタ用ブスバー１９を中継基板２３ａの
金属薄板２４ａ（図示せず）に電気的に接続し、ＩＧＢ
Ｔ素子１６のエミッタ電極１７と中継基板２３ａの金属
薄板２４ａとをアルミニウムワイヤ２５ａで電気的に接
続する一方、これらの電気的配線とは別に、絶縁性の材
料から成る放熱部材２７ａ（以下、絶縁性放熱部材２７
ａと称す）をＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７と放
熱板１４とに接合するものである。
【００３３】絶縁性放熱部材２７ａはＩＧＢＴ素子１６
のエミッタ電極１７に接合され、さらに放熱板１４に接
合されているので、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、
ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８側から絶縁基板１
５および放熱板１４を介して放熱器に伝導されるだけで
なく、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７側からも、
絶縁性放熱部材２７ａおよび放熱板１４を介して放熱器
に伝導されるため、熱伝導路が増加し熱抵抗が低減す
る。これによりＩＧＢＴモジュールの冷却性能が向上
し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減することができ
る。さらにこの実施の形態では、絶縁性放熱部材２７ａ
が絶縁材料で構成されているめ、ＩＧＢＴ素子１６のエ
ミッタ電極１７、コレクタ電極１８および放熱板１４に
おける互いの絶縁距離を考慮することなく絶縁性放熱部
材２７ａを接合することができ、ＩＧＢＴ素子１６のエ
ミッタ電極１７と放熱板１４とに接合する絶縁性放熱部
材２７ａの長さを、容易に短くできる。これにより熱抵
抗を低減でき、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度をさらに低
減できる。
のエミッタ電極１７に接合され、さらに放熱板１４に接
合されているので、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、
ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１８側から絶縁基板１
５および放熱板１４を介して放熱器に伝導されるだけで
なく、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７側からも、
絶縁性放熱部材２７ａおよび放熱板１４を介して放熱器
に伝導されるため、熱伝導路が増加し熱抵抗が低減す
る。これによりＩＧＢＴモジュールの冷却性能が向上
し、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減することができ
る。さらにこの実施の形態では、絶縁性放熱部材２７ａ
が絶縁材料で構成されているめ、ＩＧＢＴ素子１６のエ
ミッタ電極１７、コレクタ電極１８および放熱板１４に
おける互いの絶縁距離を考慮することなく絶縁性放熱部
材２７ａを接合することができ、ＩＧＢＴ素子１６のエ
ミッタ電極１７と放熱板１４とに接合する絶縁性放熱部
材２７ａの長さを、容易に短くできる。これにより熱抵
抗を低減でき、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度をさらに低
減できる。
【００３４】絶縁性放熱部材２７ａの絶縁性材料として
は、熱伝導率の高い窒化アルミニウム等が適している。
また、窒化アルミニウムの線膨張係数は約４×１０ー 6／
Ｋであり、線膨張係数が約３×１０ー 6／ＫであるＩＧＢ
Ｔ素子１６との線膨張係数差が小さくできる。このた
め、ＩＧＢＴ素子１６の発熱に伴うＩＧＢＴ素子１６と
絶縁性放熱部材２７ａ間に発生する熱応力が低減でき、
ＩＧＢＴ素子１６と絶縁性放熱部材２７ａ間における熱
応力による亀裂の発生を防いで、接触熱抵抗の増加を防
止できる。
は、熱伝導率の高い窒化アルミニウム等が適している。
また、窒化アルミニウムの線膨張係数は約４×１０ー 6／
Ｋであり、線膨張係数が約３×１０ー 6／ＫであるＩＧＢ
Ｔ素子１６との線膨張係数差が小さくできる。このた
め、ＩＧＢＴ素子１６の発熱に伴うＩＧＢＴ素子１６と
絶縁性放熱部材２７ａ間に発生する熱応力が低減でき、
ＩＧＢＴ素子１６と絶縁性放熱部材２７ａ間における熱
応力による亀裂の発生を防いで、接触熱抵抗の増加を防
止できる。
【００３５】実施の形態５．図６は、この発明の実施の
形態５によるＩＧＢＴモジュールの主要部の構造を示す
断面図である。図において、１〜２６、２８および２９
は上記実施の形態１と同じもの、３０は他のパワー半導
体素子としてのダイオード素子、３１はダイオード素子
３０のアノード電極、３２はダイオード３０素子のカソ
ード電極、３３は銅等の金属から成る平板状あるいはブ
ロック状の放熱部材である。ここでは、ＩＧＢＴモジュ
ールとして、ＩＧＢＴ素子１６とダイオード素子３０と
が、絶縁基板１５を介して放熱板１４上に搭載されて、
逆並列、すなわちＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７
とダイオード素子３０のアノード電極３１、ＩＧＢＴ素
子１６のコレクタ電極１８とダイオード素子３０のカソ
ード電極３２がそれぞれ同電位になるよう接続されたも
のを用いる。図に示すように、ＩＧＢＴ素子１６のコレ
クタ電極１８とダイオード素子３０のカソード電極３２
は絶縁基板１５上の金属薄板１５ａ（図示せず）に半田
等の導電性材料で電気的に接続され、ＩＧＢＴ素子１６
のエミッタ電極１７とダイオード素子３０のアノード電
極３１はそれぞれ導電性接合部材２６を介して放熱部材
３３で接合されている。さらに放熱部材３３は半田等に
より放熱板１４上の中継基板２３ａに接合されている。
また、ダイオード素子３０と中継基板２３ａとはＩＧＢ
Ｔ素子１６に対してその両側に配置される。
形態５によるＩＧＢＴモジュールの主要部の構造を示す
断面図である。図において、１〜２６、２８および２９
は上記実施の形態１と同じもの、３０は他のパワー半導
体素子としてのダイオード素子、３１はダイオード素子
３０のアノード電極、３２はダイオード３０素子のカソ
ード電極、３３は銅等の金属から成る平板状あるいはブ
ロック状の放熱部材である。ここでは、ＩＧＢＴモジュ
ールとして、ＩＧＢＴ素子１６とダイオード素子３０と
が、絶縁基板１５を介して放熱板１４上に搭載されて、
逆並列、すなわちＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７
とダイオード素子３０のアノード電極３１、ＩＧＢＴ素
子１６のコレクタ電極１８とダイオード素子３０のカソ
ード電極３２がそれぞれ同電位になるよう接続されたも
のを用いる。図に示すように、ＩＧＢＴ素子１６のコレ
クタ電極１８とダイオード素子３０のカソード電極３２
は絶縁基板１５上の金属薄板１５ａ（図示せず）に半田
等の導電性材料で電気的に接続され、ＩＧＢＴ素子１６
のエミッタ電極１７とダイオード素子３０のアノード電
極３１はそれぞれ導電性接合部材２６を介して放熱部材
３３で接合されている。さらに放熱部材３３は半田等に
より放熱板１４上の中継基板２３ａに接合されている。
また、ダイオード素子３０と中継基板２３ａとはＩＧＢ
Ｔ素子１６に対してその両側に配置される。
【００３６】この様なＩＧＢＴモジュールは、ＩＧＢＴ
素子１６とダイオード素子３０との発熱量は、ＩＧＢＴ
素子１６の方が大きいものである。ＩＧＢＴ素子とダイ
オード素子とが逆並列に接続された従来のＩＧＢＴモジ
ュール構造では、それぞれの素子に発生した熱は、ＩＧ
ＢＴ素子ではコレクタ電極側からのみ、またダイオード
素子ではカソード電極側からのみ放熱器へ伝導されるも
のであり、ＩＧＢＴ素子の発熱温度はダイオード素子の
それより大きいものであった。
素子１６とダイオード素子３０との発熱量は、ＩＧＢＴ
素子１６の方が大きいものである。ＩＧＢＴ素子とダイ
オード素子とが逆並列に接続された従来のＩＧＢＴモジ
ュール構造では、それぞれの素子に発生した熱は、ＩＧ
ＢＴ素子ではコレクタ電極側からのみ、またダイオード
素子ではカソード電極側からのみ放熱器へ伝導されるも
のであり、ＩＧＢＴ素子の発熱温度はダイオード素子の
それより大きいものであった。
【００３７】この実施の形態では、放熱部材３３を導電
性接合部材２６を介してＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電
極１７とダイオード素子３０のアノード電極３１とを接
合し、さらにこの放熱部材３３を中継基板２３ａにも接
合した。このため、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、
エミッタ電極１７側からダイオード素子３０と中継基板
２３ａとに伝わり、ダイオード素子３０から絶縁基板１
５を介して放熱板１４に、また中継基板２３ａからも放
熱板１４に伝導され、さらに放熱器に伝導される。すな
わち、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子
１６のコレクタ電極１８側から絶縁基板１５、放熱板１
４を介して放熱器に伝導する他に、ＩＧＢＴ素子１６の
エミッタ電極１７側から二つの熱伝導路を介して放熱器
へ伝導される。従って、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱
を放熱器へ伝導する熱伝導路が増加して熱抵抗が低減
し、これによりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減する
ことができる。この際、ダイオード素子３０の発熱温度
は、従来のＩＧＢＴモジュールに比べて上昇するが、Ｉ
ＧＢＴ素子１６の発熱温度を越えることはない。
性接合部材２６を介してＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電
極１７とダイオード素子３０のアノード電極３１とを接
合し、さらにこの放熱部材３３を中継基板２３ａにも接
合した。このため、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、
エミッタ電極１７側からダイオード素子３０と中継基板
２３ａとに伝わり、ダイオード素子３０から絶縁基板１
５を介して放熱板１４に、また中継基板２３ａからも放
熱板１４に伝導され、さらに放熱器に伝導される。すな
わち、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子
１６のコレクタ電極１８側から絶縁基板１５、放熱板１
４を介して放熱器に伝導する他に、ＩＧＢＴ素子１６の
エミッタ電極１７側から二つの熱伝導路を介して放熱器
へ伝導される。従って、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱
を放熱器へ伝導する熱伝導路が増加して熱抵抗が低減
し、これによりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減する
ことができる。この際、ダイオード素子３０の発熱温度
は、従来のＩＧＢＴモジュールに比べて上昇するが、Ｉ
ＧＢＴ素子１６の発熱温度を越えることはない。
【００３８】また、放熱部材３３は金属で構成されるた
め、ＩＧＢＴ素子１６からの放熱を担うだけでなく、Ｉ
ＧＢＴ素子１６とダイオード素子３０間を電気的接続
し、さらにＩＧＢＴ素子１６とエミッタ用の外部電極端
子２１間を接続する電気的配線の一部を構成し、電気的
配線として用いられる。
め、ＩＧＢＴ素子１６からの放熱を担うだけでなく、Ｉ
ＧＢＴ素子１６とダイオード素子３０間を電気的接続
し、さらにＩＧＢＴ素子１６とエミッタ用の外部電極端
子２１間を接続する電気的配線の一部を構成し、電気的
配線として用いられる。
【００３９】なお、この実施の形態では、ダイオード素
子３０と中継基板２３ａとはＩＧＢＴ素子１６に対して
その両側に配置されたが、ＩＧＢＴ素子１６と中継基板
２３ａとをダイオード素子３０の両側に配置した構造で
もよく、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度は従来のパワー半
導体モジュールのものに比べ低減する。この場合、発熱
温度の低減幅は、ダイオード素子３０と中継基板２３ａ
とがＩＧＢＴ素子１６に対してその両側に配置されたも
のよりも小さいものである。
子３０と中継基板２３ａとはＩＧＢＴ素子１６に対して
その両側に配置されたが、ＩＧＢＴ素子１６と中継基板
２３ａとをダイオード素子３０の両側に配置した構造で
もよく、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度は従来のパワー半
導体モジュールのものに比べ低減する。この場合、発熱
温度の低減幅は、ダイオード素子３０と中継基板２３ａ
とがＩＧＢＴ素子１６に対してその両側に配置されたも
のよりも小さいものである。
【００４０】また、放熱部材３３は中継基板２３ａを経
由して直接エミッタ用外部電極端子２１に接続していて
もよく、放熱部材３３を導電性接合部材２６を介してそ
れぞれ複数のＩＧＢＴ素子１６、ダイオード素子３０に
接合し、さらに放熱部材３３の複数箇所を半田等により
中継基板２３ａに接合してもよく、同様な効果が得られ
ることはいうまでもない。また、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８およびダイオード素子３０のカソード電
極３２とコレクタ用外部電極端子２２の電気的配線も、
アルミニウムワイヤ２５とコレクタ用ブスバー２０の構
成に限定されるものではない。
由して直接エミッタ用外部電極端子２１に接続していて
もよく、放熱部材３３を導電性接合部材２６を介してそ
れぞれ複数のＩＧＢＴ素子１６、ダイオード素子３０に
接合し、さらに放熱部材３３の複数箇所を半田等により
中継基板２３ａに接合してもよく、同様な効果が得られ
ることはいうまでもない。また、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８およびダイオード素子３０のカソード電
極３２とコレクタ用外部電極端子２２の電気的配線も、
アルミニウムワイヤ２５とコレクタ用ブスバー２０の構
成に限定されるものではない。
【００４１】実施の形態６．上記実施の形態５では、金
属で構成された放熱部材３３を導電性接合部材２６を介
して、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７とダイオー
ド素子３０のアノード電極３１とに接合し、さらにこの
放熱部材３３を中継基板２３ａにも接合したが、図７に
示すように、放熱部材３３ａをＩＧＢＴ素子１６とダイ
オード素子３０とを接続する部分のみに配設しても良
い。銅等の金属から成る平板状あるいはブロック状の放
熱部材３３ａは、導電性接合部材２６を介してＩＧＢＴ
素子１６のエミッタ電極１７とダイオード素子３０のア
ノード電極３１とに接合される。一方、放熱部材３３ａ
と中継基板２３ａの金属薄板２４ａとはアルミニウムワ
イヤ２５ａで電気的に接続される。
属で構成された放熱部材３３を導電性接合部材２６を介
して、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７とダイオー
ド素子３０のアノード電極３１とに接合し、さらにこの
放熱部材３３を中継基板２３ａにも接合したが、図７に
示すように、放熱部材３３ａをＩＧＢＴ素子１６とダイ
オード素子３０とを接続する部分のみに配設しても良
い。銅等の金属から成る平板状あるいはブロック状の放
熱部材３３ａは、導電性接合部材２６を介してＩＧＢＴ
素子１６のエミッタ電極１７とダイオード素子３０のア
ノード電極３１とに接合される。一方、放熱部材３３ａ
と中継基板２３ａの金属薄板２４ａとはアルミニウムワ
イヤ２５ａで電気的に接続される。
【００４２】この様なＩＧＢＴモジュールでは、ＩＧＢ
Ｔ素子１６で発生する熱は、エミッタ電極１７側から放
熱部材３３ａを介してダイオード素子３０に伝わり、ダ
イオード素子３０から絶縁基板１５を介して放熱板１４
に伝導され、さらに放熱器に伝導される。すなわち、Ｉ
ＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８側から絶縁基板１５、放熱板１４を介し
て放熱器に伝導する他に、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ
電極１７側からダイオード素子３０を介して放熱器へ伝
導される。従って、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱を放
熱器へ伝導する熱伝導路は、上記実施の形態５のものよ
りは少ないものであるが、従来のコレクタ電極１８側か
らのみ熱伝導するものに比べ、増加するものである。こ
のため従来のものに比べ熱抵抗が低減し、ＩＧＢＴ素子
１６の発熱温度を低減することができる。この際、ダイ
オード素子３０の発熱温度は、従来のＩＧＢＴモジュー
ルに比べて上昇するが、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を
越えることはない。また、両素子１６、３０の発熱温度
の差をできる限り小さくできる熱抵抗を有する放熱部材
３３ａを用いるのが望ましい。また、放熱部材３３ａは
金属で構成されるため、ＩＧＢＴ素子１６からの放熱を
担うだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６とダイオード素子３
０間を電気的に接続する。
Ｔ素子１６で発生する熱は、エミッタ電極１７側から放
熱部材３３ａを介してダイオード素子３０に伝わり、ダ
イオード素子３０から絶縁基板１５を介して放熱板１４
に伝導され、さらに放熱器に伝導される。すなわち、Ｉ
ＧＢＴ素子１６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコ
レクタ電極１８側から絶縁基板１５、放熱板１４を介し
て放熱器に伝導する他に、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ
電極１７側からダイオード素子３０を介して放熱器へ伝
導される。従って、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱を放
熱器へ伝導する熱伝導路は、上記実施の形態５のものよ
りは少ないものであるが、従来のコレクタ電極１８側か
らのみ熱伝導するものに比べ、増加するものである。こ
のため従来のものに比べ熱抵抗が低減し、ＩＧＢＴ素子
１６の発熱温度を低減することができる。この際、ダイ
オード素子３０の発熱温度は、従来のＩＧＢＴモジュー
ルに比べて上昇するが、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を
越えることはない。また、両素子１６、３０の発熱温度
の差をできる限り小さくできる熱抵抗を有する放熱部材
３３ａを用いるのが望ましい。また、放熱部材３３ａは
金属で構成されるため、ＩＧＢＴ素子１６からの放熱を
担うだけでなく、ＩＧＢＴ素子１６とダイオード素子３
０間を電気的に接続する。
【００４３】なお、放熱部材３３ａとエミッタ用外部電
極端子２１間の電気的配線として、放熱部材３３ａと中
継基板２３ａ間をアルミニウムワイヤ２５ａで接続し、
中継基板２３ａからエミッタ用ブスバー１９でエミッタ
用外部電極端子２１へ接続したが、放熱部材３３ａを直
接エミッタ用外部電極端子２１に接続してもよい。
極端子２１間の電気的配線として、放熱部材３３ａと中
継基板２３ａ間をアルミニウムワイヤ２５ａで接続し、
中継基板２３ａからエミッタ用ブスバー１９でエミッタ
用外部電極端子２１へ接続したが、放熱部材３３ａを直
接エミッタ用外部電極端子２１に接続してもよい。
【００４４】実施の形態７．上記実施の形態６におい
て、ＩＧＢＴ素子１６とダイオード素子３０とを接続す
る放熱部材３３ａを絶縁材料で構成し、電気的配線を別
途設けても良く、図８に基づいて以下に説明する。図に
示すように、窒化アルミニウム等の絶縁材料から成る絶
縁性放熱部材３３ｂは、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電
極１７とダイオード素子３０のアノード電極３１に接合
され、別途配設されたアルミニウムワイヤ２５ｂによ
り、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７とダイオード
素子３０のアノード電極３１とは電気的にも接続され
る。一方、ダイオード素子３０のアノード電極３１と中
継基板２３ａの金属薄板２４ａとはアルミニウムワイヤ
２５ａで電気的に接続される。
て、ＩＧＢＴ素子１６とダイオード素子３０とを接続す
る放熱部材３３ａを絶縁材料で構成し、電気的配線を別
途設けても良く、図８に基づいて以下に説明する。図に
示すように、窒化アルミニウム等の絶縁材料から成る絶
縁性放熱部材３３ｂは、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電
極１７とダイオード素子３０のアノード電極３１に接合
され、別途配設されたアルミニウムワイヤ２５ｂによ
り、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７とダイオード
素子３０のアノード電極３１とは電気的にも接続され
る。一方、ダイオード素子３０のアノード電極３１と中
継基板２３ａの金属薄板２４ａとはアルミニウムワイヤ
２５ａで電気的に接続される。
【００４５】この実施の形態においても、上記実施の形
態の形態６と同様に、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱
は、絶縁性放熱部材３３ｂを介してダイオード素子３０
に伝わり、ダイオード素子３０から絶縁基板１５を介し
て放熱板１４に伝導される。すなわち、ＩＧＢＴ素子１
６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１
８側から絶縁基板１５を介して放熱板１４に伝導する他
に、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７側からも、ダ
イオード素子３０を介して放熱板１４に伝導するので、
従来のＩＧＢＴモジュールに比べて熱抵抗が低減し、こ
れによりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減することが
できる。この際、上述した様にダイオード素子３０の発
熱温度は、従来のものに比べて上昇するが、ＩＧＢＴ素
子１６の発熱温度を越えることはない。また、両素子１
６、３０の発熱温度の差をできる限り小さくできる熱抵
抗を有する絶縁性放熱部材３３ｂを用いるのが望まし
い。
態の形態６と同様に、ＩＧＢＴ素子１６で発生する熱
は、絶縁性放熱部材３３ｂを介してダイオード素子３０
に伝わり、ダイオード素子３０から絶縁基板１５を介し
て放熱板１４に伝導される。すなわち、ＩＧＢＴ素子１
６で発生する熱は、ＩＧＢＴ素子１６のコレクタ電極１
８側から絶縁基板１５を介して放熱板１４に伝導する他
に、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７側からも、ダ
イオード素子３０を介して放熱板１４に伝導するので、
従来のＩＧＢＴモジュールに比べて熱抵抗が低減し、こ
れによりＩＧＢＴ素子１６の発熱温度を低減することが
できる。この際、上述した様にダイオード素子３０の発
熱温度は、従来のものに比べて上昇するが、ＩＧＢＴ素
子１６の発熱温度を越えることはない。また、両素子１
６、３０の発熱温度の差をできる限り小さくできる熱抵
抗を有する絶縁性放熱部材３３ｂを用いるのが望まし
い。
【００４６】さらに絶縁性放熱部材３３ｂが絶縁材料で
構成されているため、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極
１７とコレクタ電極１８間、ダイオード素子３０のアノ
ード電極３１とカソード電極３２間の絶縁距離を考慮す
ることなく、絶縁性放熱部材３３ｂを接合することがで
き、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７とダイオード
素子３０のアノード電極３１とに接合する絶縁性放熱部
材３３ｂの長さを、容易に短くできる。これにより熱抵
抗を低減でき、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度をさらに低
減できる。
構成されているため、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極
１７とコレクタ電極１８間、ダイオード素子３０のアノ
ード電極３１とカソード電極３２間の絶縁距離を考慮す
ることなく、絶縁性放熱部材３３ｂを接合することがで
き、ＩＧＢＴ素子１６のエミッタ電極１７とダイオード
素子３０のアノード電極３１とに接合する絶縁性放熱部
材３３ｂの長さを、容易に短くできる。これにより熱抵
抗を低減でき、ＩＧＢＴ素子１６の発熱温度をさらに低
減できる。
【００４７】なお、上記実施の形態５〜７ではＩＧＢＴ
素子１６とダイオード素子３０とを同一絶縁基板１５上
に搭載しているが、それぞれ別々の絶縁基板上に搭載し
ても良い。
素子１６とダイオード素子３０とを同一絶縁基板１５上
に搭載しているが、それぞれ別々の絶縁基板上に搭載し
ても良い。
【００４８】
【発明の効果】以上のようにこの発明に係わる請求項１
記載のパワー半導体モジュールは、パワー半導体素子
が、その下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納さ
れ、上記パワー半導体素子の上面と上記放熱板上とに接
合される平板状またはブロック状の放熱部材を備え、該
放熱部材を介して上記パワー半導体素子の上面から上記
放熱板に放熱するようにしたため、パワー半導体素子に
発生する熱を放熱する熱伝導路が増加して熱抵抗を低減
でき、パワー半導体素子の発熱温度を低減することがで
きる。
記載のパワー半導体モジュールは、パワー半導体素子
が、その下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納さ
れ、上記パワー半導体素子の上面と上記放熱板上とに接
合される平板状またはブロック状の放熱部材を備え、該
放熱部材を介して上記パワー半導体素子の上面から上記
放熱板に放熱するようにしたため、パワー半導体素子に
発生する熱を放熱する熱伝導路が増加して熱抵抗を低減
でき、パワー半導体素子の発熱温度を低減することがで
きる。
【００４９】またこの発明に係わる請求項２記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項１において、放熱板に段
差を設けて、放熱部材が接合される領域の上記放熱板上
面の高さを、該放熱板のパワー半導体素子搭載面の高さ
より高くしたため、パワー半導体素子に発生する熱を放
熱する熱伝導路の熱抵抗を容易で効果的に低減でき、パ
ワー半導体素子の発熱温度を一層低減することができ
る。
ー半導体モジュールは、請求項１において、放熱板に段
差を設けて、放熱部材が接合される領域の上記放熱板上
面の高さを、該放熱板のパワー半導体素子搭載面の高さ
より高くしたため、パワー半導体素子に発生する熱を放
熱する熱伝導路の熱抵抗を容易で効果的に低減でき、パ
ワー半導体素子の発熱温度を一層低減することができ
る。
【００５０】またこの発明に係わる請求項３記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項１または２において、パ
ワー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて上記放熱板上には絶縁
性の中継基板を介して接合され、上記パワー半導体素子
の上面には導電性接合部材を介して接合され、しかも、
該放熱部材が、上記パワー半導体素子と上記パワー半導
体モジュールの外部電極端子間を接続する電気的配線を
構成するため、パワー半導体素子の発熱温度を信頼性良
く確実に低減できるとと共に、放熱部材が電気的配線を
構成することにより装置構成が簡便となる。
ー半導体モジュールは、請求項１または２において、パ
ワー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて上記放熱板上には絶縁
性の中継基板を介して接合され、上記パワー半導体素子
の上面には導電性接合部材を介して接合され、しかも、
該放熱部材が、上記パワー半導体素子と上記パワー半導
体モジュールの外部電極端子間を接続する電気的配線を
構成するため、パワー半導体素子の発熱温度を信頼性良
く確実に低減できるとと共に、放熱部材が電気的配線を
構成することにより装置構成が簡便となる。
【００５１】またこの発明に係わる請求項４記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項３において、絶縁性の中
継基板が、パワー半導体素子を搭載する絶縁基板である
ため、装置構成が一層簡便となると共に、放熱部材の長
さを容易に低減することができ、パワー半導体素子の発
熱温度をさらに低減することができる。
ー半導体モジュールは、請求項３において、絶縁性の中
継基板が、パワー半導体素子を搭載する絶縁基板である
ため、装置構成が一層簡便となると共に、放熱部材の長
さを容易に低減することができ、パワー半導体素子の発
熱温度をさらに低減することができる。
【００５２】またこの発明に係わる請求項５記載のパワ
ー半導体モジュールは、複数のパワー半導体素子が、そ
の下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納されるパワ
ー半導体モジュールにおいて、上記複数のパワー半導体
素子の上面に接合される平板状またはブロック状の放熱
部材を備え、上記パワー半導体素子の上面から上記放熱
部材と他の上記パワー半導体素子を介して、上記放熱板
に放熱するようにしたため、パワー半導体素子に発生す
る熱を放熱する熱伝導路が増加して熱抵抗を低減でき、
パワー半導体素子の発熱温度を低減することができる。
ー半導体モジュールは、複数のパワー半導体素子が、そ
の下面が放熱板上に搭載されて筐体内に収納されるパワ
ー半導体モジュールにおいて、上記複数のパワー半導体
素子の上面に接合される平板状またはブロック状の放熱
部材を備え、上記パワー半導体素子の上面から上記放熱
部材と他の上記パワー半導体素子を介して、上記放熱板
に放熱するようにしたため、パワー半導体素子に発生す
る熱を放熱する熱伝導路が増加して熱抵抗を低減でき、
パワー半導体素子の発熱温度を低減することができる。
【００５３】またこの発明に係わる請求項６記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項５において、複数のパワ
ー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて、上記複数のパワー半
導体素子の上面に導電性接合部材を介して接合されたた
め、放熱部材が電気的配線を構成し、装置構成が簡便と
なる。
ー半導体モジュールは、請求項５において、複数のパワ
ー半導体素子が、放熱板上に絶縁基板を介して搭載さ
れ、放熱部材が金属で構成されて、上記複数のパワー半
導体素子の上面に導電性接合部材を介して接合されたた
め、放熱部材が電気的配線を構成し、装置構成が簡便と
なる。
【００５４】またこの発明に係わる請求項７記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項６において、放熱部材
が、パワー半導体素子とパワー半導体モジュールの外部
電極端子間を接続する電気的配線を構成するため、一層
簡便な装置構成でパワー半導体素子の発熱温度を低減す
ることができる。
ー半導体モジュールは、請求項６において、放熱部材
が、パワー半導体素子とパワー半導体モジュールの外部
電極端子間を接続する電気的配線を構成するため、一層
簡便な装置構成でパワー半導体素子の発熱温度を低減す
ることができる。
【００５５】またこの発明に係わる請求項８記載のパワ
ー半導体モジュールは、請求項３、４、６または７のい
ずれかにおいて、放熱部材が、少なくとも２００Ｗ／ｍ
Ｋの熱伝導率を有する金属材料で構成され、しかも少な
くとも２ｍｍ2の熱伝導断面積を有するため、パワー半
導体素子に発生する熱を放熱する熱伝導路の熱抵抗を確
実に低減でき、パワー半導体素子の発熱温度を低減する
ことができる。
ー半導体モジュールは、請求項３、４、６または７のい
ずれかにおいて、放熱部材が、少なくとも２００Ｗ／ｍ
Ｋの熱伝導率を有する金属材料で構成され、しかも少な
くとも２ｍｍ2の熱伝導断面積を有するため、パワー半
導体素子に発生する熱を放熱する熱伝導路の熱抵抗を確
実に低減でき、パワー半導体素子の発熱温度を低減する
ことができる。
【図１】 この発明の実施の形態１によるパワー半導体
モジュールの構造を示す断面図である。
モジュールの構造を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の別例によるパワー
半導体モジュールの構造を示す断面図である。
半導体モジュールの構造を示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるパワー半導体
モジュールの構造を示す断面図である。
モジュールの構造を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３によるパワー半導体
モジュールの構造を示す断面図である。
モジュールの構造を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態４によるパワー半導体
モジュールの構造を示す断面図である。
モジュールの構造を示す断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態５によるパワー半導体
モジュールの構造を示す断面図である。
モジュールの構造を示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態６によるパワー半導体
モジュールの構造を示す断面図である。
モジュールの構造を示す断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態７によるパワー半導体
モジュールの構造を示す断面図である。
モジュールの構造を示す断面図である。
【図９】 従来のパワー半導体モジュールの構造を示す
断面図である。
断面図である。
１４ 放熱板、１４ａ 段差の高い領域、１４ｂ 段差
の低い領域、１５ 絶縁基板、１６ パワー半導体素子
としてのＩＧＢＴ素子、２１ 外部電極端子、２３ａ
中継基板、２６ 導電性接合部材、２７ 放熱部材、２
７ａ 絶縁性放熱部材、２８ 筐体、３０ パワー半導
体素子としてのダイオード素子、３３，３３ａ 放熱部
材、３３ｂ 絶縁性放熱部材。
の低い領域、１５ 絶縁基板、１６ パワー半導体素子
としてのＩＧＢＴ素子、２１ 外部電極端子、２３ａ
中継基板、２６ 導電性接合部材、２７ 放熱部材、２
７ａ 絶縁性放熱部材、２８ 筐体、３０ パワー半導
体素子としてのダイオード素子、３３，３３ａ 放熱部
材、３３ｂ 絶縁性放熱部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大井 健史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 木ノ内 伸一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 堀口 剛司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 菊永 敏之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 菊池 巧 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB08 BB16 BB21 BB23 BC06 BD01
Claims (8)
- 【請求項１】 パワー半導体素子が、その下面が放熱板
上に搭載されて筐体内に収納されるパワー半導体モジュ
ールにおいて、上記パワー半導体素子の上面と上記放熱
板上とに接合される平板状またはブロック状の放熱部材
を備え、該放熱部材を介して上記パワー半導体素子の上
面から上記放熱板に放熱するようにしたことを特徴とす
るパワー半導体モジュール。 - 【請求項２】 放熱板に段差を設けて、放熱部材が接合
される領域の上記放熱板上面の高さを、該放熱板のパワ
ー半導体素子搭載面の高さより高くしたことを特徴とす
る請求項１記載のパワー半導体モジュール。 - 【請求項３】 パワー半導体素子が、放熱板上に絶縁基
板を介して搭載され、放熱部材が金属で構成されて上記
放熱板上には絶縁性の中継基板を介して接合され、上記
パワー半導体素子の上面には導電性接合部材を介して接
合され、しかも、該放熱部材が、上記パワー半導体素子
と上記パワー半導体モジュールの外部電極端子間を接続
する電気的配線を構成することを特徴とする請求項１ま
たは２記載のパワー半導体モジュール。 - 【請求項４】 絶縁性の中継基板が、パワー半導体素子
を搭載する絶縁基板であ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。 - 【請求項５】 複数のパワー半導体素子が、その下面が
放熱板上に搭載されて筐体内に収納されるパワー半導体
モジュールにおいて、上記複数のパワー半導体素子の上
面に接合される平板状またはブロック状の放熱部材を備
え、上記パワー半導体素子の上面から上記放熱部材と他
の上記パワー半導体素子を介して、上記放熱板に放熱す
るようにしたことを特徴とするパワー半導体モジュー
ル。 - 【請求項６】 複数のパワー半導体素子が、放熱板上に
絶縁基板を介して搭載され、放熱部材が金属で構成され
て、上記複数のパワー半導体素子の上面に導電性接合部
材を介して接合されたことを特徴とする請求項５記載の
パワー半導体モジュール。 - 【請求項７】 放熱部材が、パワー半導体素子とパワー
半導体モジュールの外部電極端子間を接続する電気的配
線を構成することを特徴とする請求項６記載のパワー半
導体モジュール。 - 【請求項８】 放熱部材が、少なくとも２００Ｗ／ｍＫ
の熱伝導率を有する金属材料で構成され、しかも少なく
とも２ｍｍ2の熱伝導断面積を有することを特徴とする
請求項３、４、６または７のいずれかに記載のパワー半
導体モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331655A JP2000156439A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | パワー半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10331655A JP2000156439A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | パワー半導体モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156439A true JP2000156439A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18246105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10331655A Pending JP2000156439A (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | パワー半導体モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000156439A (ja) |
Cited By (12)
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|---|---|---|---|---|
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| WO2017017901A1 (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 半導体装置 |
| JP2017139380A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | 矢崎総業株式会社 | スイッチング制御装置 |
| JP7396118B2 (ja) | 2020-02-28 | 2023-12-12 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| DE102022209665A1 (de) | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Leistungsmodul |
-
1998
- 1998-11-20 JP JP10331655A patent/JP2000156439A/ja active Pending
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| JP2017139380A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | 矢崎総業株式会社 | スイッチング制御装置 |
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| DE102022209665A1 (de) | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Leistungsmodul |
| WO2024056460A1 (de) | 2022-09-15 | 2024-03-21 | Zf Friedrichshafen Ag | Leistungsmodul |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040727 |