JP2007109857A - Insulating structure of semiconductor module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulating structure of a semiconductor module which can sufficiently prevent the deterioration of electric insulating performance. <P>SOLUTION: The insulating structure is formed by pressure-bonding a semiconductor module 1 having a built-in semiconductor element 11, an insulating material 2 arranged on the semiconductor module 1 in contact with it and a conductive structure (cooler 3) arranged on the insulating material 2 in contact with it so that the insulating material 2 is sandwiched between the structure and the semiconductor module 1. The abutting surface 15 of the semiconductor module 1 which abuts on the insulating material 2 is made a plane configured of the surface 151 of a conductive material (heat radiating plate 150) and the surface 131 of an insulative material (mold material 13) formed around the heat radiating plate 150. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、絶縁材と、導電性構造体とを加圧密着してなる半導体モジュールの絶縁構造に関する。   The present invention relates to a semiconductor module insulating structure in which a semiconductor module incorporating a semiconductor element, an insulating material, and a conductive structure are pressed and adhered.

従来より、図１０、図１１に示すごとく、半導体素子９１を内蔵した半導体モジュール９に冷却器７を加圧密着させて、半導体モジュール９を冷却する構造がある（特許文献１参照）。この場合、半導体モジュール９の表面に露出した放熱板９５０と冷却器７との間に、セラミック等からなる絶縁材８を配置して、両者の間の電気的絶縁性を確保している。   Conventionally, as shown in FIGS. 10 and 11, there is a structure in which the cooler 7 is pressed and adhered to the semiconductor module 9 including the semiconductor element 91 to cool the semiconductor module 9 (see Patent Document 1). In this case, an insulating material 8 made of ceramic or the like is disposed between the heat sink 950 exposed on the surface of the semiconductor module 9 and the cooler 7 to ensure electrical insulation between the two.

しかし、絶縁材８を挟んで放熱板９５０と冷却器７とが加圧されると、冷却器７の当接面のうち、放熱板９５０の外周９５１に対向配置された部分に応力が集中し、変形することがある。このとき、絶縁材８が冷却器７の変形に追従して変形しようとする曲げの力が働き、絶縁材８にクラックが入ったり破損したりするおそれがある。
そして、このクラックは、放熱板９５０の外周９５１と冷却器７との間において発生するため、半導体モジュール９と冷却器７との間の電気的絶縁性を確保することが困難となるおそれがある。 However, when the heat radiating plate 950 and the cooler 7 are pressurized with the insulating material 8 interposed therebetween, stress concentrates on the portion of the contact surface of the cooler 7 facing the outer periphery 951 of the heat radiating plate 950. May be deformed. At this time, the bending force that the insulating material 8 tends to deform following the deformation of the cooler 7 acts, and the insulating material 8 may be cracked or damaged.
And since this crack generate | occur | produces between the outer periphery 951 of the heat sink 950, and the cooler 7, it may become difficult to ensure the electrical insulation between the semiconductor module 9 and the cooler 7. FIG. .

特開２００１−３２０００５号公報JP 2001-320005 A

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、電気的絶縁性の低下を充分に防ぐことができる半導体モジュールの絶縁構造を提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide an insulating structure of a semiconductor module that can sufficiently prevent a decrease in electrical insulation.

本発明は、半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールに接触配置した絶縁材と、上記半導体モジュールとの間に上記絶縁材を挟むように該絶縁材に接触配置した導電性構造体とが、互いに加圧密着してなり、
上記絶縁材に当接する上記半導体モジュールの当接面は、導電性部材の表面と該導電性部材の周囲に形成された絶縁性部材の表面とによって構成された平面からなることを特徴とする半導体モジュールの絶縁構造にある（請求項１）。 The present invention relates to a semiconductor module incorporating a semiconductor element, an insulating material disposed in contact with the semiconductor module, and a conductive structure disposed in contact with the insulating material so as to sandwich the insulating material between the semiconductor module. Are in close contact with each other,
The semiconductor module is characterized in that the contact surface of the semiconductor module that contacts the insulating material comprises a plane constituted by the surface of the conductive member and the surface of the insulating member formed around the conductive member. The module is in an insulating structure (claim 1).

次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記絶縁材に当接する上記半導体モジュールの当接面は、導電性部材の表面とその周囲に形成された絶縁性部材の表面とによって構成された平面からなる。それ故、半導体モジュールと絶縁材と導電性構造体とが加圧されても、絶縁材のうちの導電性部材の外周に対向する部分に応力が集中することはない。そして、上記加圧によって応力が集中するとすれば、導電性部材の周囲の絶縁性部材の外周に対向する部分に応力が集中する。 Next, the effects of the present invention will be described.
The contact surface of the semiconductor module that contacts the insulating material is a flat surface constituted by the surface of the conductive member and the surface of the insulating member formed around the conductive member. Therefore, even if the semiconductor module, the insulating material, and the conductive structure are pressurized, stress does not concentrate on the portion of the insulating material that faces the outer periphery of the conductive member. And if stress concentrates by the said pressurization, stress will concentrate on the part facing the outer periphery of the insulating member around a conductive member.

そのため、仮に上記応力によって絶縁材にクラック等の損傷が生じても、その損傷は、導電性部材から離れた位置に生じることとなる。それ故、かかる場合においても、半導体モジュールの導電性部材と導電性構造体との間の絶縁距離（沿面距離）を長くすることができ、両者の電気的絶縁性を確保することができる。   Therefore, even if damage such as a crack occurs in the insulating material due to the stress, the damage occurs at a position away from the conductive member. Therefore, even in such a case, the insulation distance (creeping distance) between the conductive member of the semiconductor module and the conductive structure can be increased, and electrical insulation between them can be ensured.

以上のごとく、本発明によれば、電気的絶縁性の低下を充分に防ぐことができる半導体モジュールの絶縁構造を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an insulating structure of a semiconductor module that can sufficiently prevent a decrease in electrical insulation.

本発明において、上記導電性部材の周囲における絶縁性部材の表面の幅は、例えば、１．０〜８．０ｍｍ／ｋＶであることが好ましい。上記幅は、絶縁材の材料と使用電圧によって決まる、絶縁性を確保するための最小沿面距離から算出されるもの（例えばセラミックの場合、下限値が１．０ｍｍ／ｋＶ）である。そして、上記幅が１．０ｍｍ／ｋＶ未満の場合には、仮に絶縁材に損傷が生じたとき、半導体モジュールと導電性構造体との間の電気的絶縁を確保することが困難となるおそれがある。一方、上記幅が８．０ｍｍ／ｋＶを超える場合には、放熱板の表面積を充分に確保することが困難となり、半導体モジュールの放熱性を確保することが困難となるおそれがある。   In the present invention, the width of the surface of the insulating member around the conductive member is preferably, for example, 1.0 to 8.0 mm / kV. The width is calculated from the minimum creepage distance for ensuring insulation, which is determined by the material of the insulating material and the operating voltage (for example, in the case of ceramic, the lower limit is 1.0 mm / kV). And when the said width | variety is less than 1.0 mm / kV, when damage arises in an insulating material, there exists a possibility that it may become difficult to ensure the electrical insulation between a semiconductor module and a conductive structure. is there. On the other hand, if the width exceeds 8.0 mm / kV, it may be difficult to ensure a sufficient surface area of the heat sink, and it may be difficult to ensure heat dissipation of the semiconductor module.

また、上記半導体モジュールとしては、例えば、ＭＯＳ型ＦＥＴ素子、ＩＧＢＴ素子、ダイオード、トランジスタ、サイリスタ、パワー集積回路等の半導体素子を内蔵したものがある。
また、上記絶縁材としては、例えば熱伝導性に優れたセラミック板等を用いることができる。また、絶縁材の厚みは、例えば、０．０５〜１．０ｍｍとすることができる。
また、上記導電性構造体としては、例えば、後述する冷却器の他、ヒートシンク、ケース、他の電子部品等がある。 Examples of the semiconductor module include those incorporating semiconductor elements such as MOS FET elements, IGBT elements, diodes, transistors, thyristors, and power integrated circuits.
As the insulating material, for example, a ceramic plate having excellent thermal conductivity can be used. Moreover, the thickness of an insulating material can be 0.05-1.0 mm, for example.
Examples of the conductive structure include a heat sink, a case, and other electronic components in addition to a cooler described later.

また、上記半導体モジュールの当接面の一部を構成する上記絶縁性部材の表面は、上記導電性部材の全周に形成されていることが好ましい（請求項２）。
この場合には、半導体モジュールと導電性構造体との間の電気的絶縁性の低下を一層効果的に防ぐことができる。 Moreover, it is preferable that the surface of the insulating member constituting a part of the contact surface of the semiconductor module is formed on the entire circumference of the conductive member.
In this case, it is possible to more effectively prevent a decrease in electrical insulation between the semiconductor module and the conductive structure.

また、上記絶縁材は、上記半導体モジュールの当接面又は上記導電性構造体の当接面のいずれか一方又は双方に密着した絶縁膜からなることが好ましい（請求項３）。
この場合には、組付け性に優れた半導体モジュールの絶縁構造を得ることができる。
なお、上記絶縁膜としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコン系樹脂等の樹脂膜とすることができる。或いは、ＰＶＤ（物理的気相蒸着法）やＣＶＤ（化学的気相蒸着法）によって成膜した炭素系皮膜、窒化アルミニウム皮膜、窒化珪素皮膜等の絶縁薄膜を用いることもできる。 The insulating material is preferably made of an insulating film in close contact with one or both of the contact surface of the semiconductor module and the contact surface of the conductive structure.
In this case, it is possible to obtain an insulating structure of a semiconductor module excellent in assemblability.
In addition, as said insulating film, it can be set as resin films, such as an epoxy-type resin, a polyimide-type resin, a silicon-type resin, for example. Alternatively, an insulating thin film such as a carbon-based film, an aluminum nitride film, or a silicon nitride film formed by PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition) can also be used.

また、上記導電性構造体は、上記半導体モジュールを冷却する冷却器であることが好ましい（請求項４）。
この場合には、半導体モジュールを効率的に冷却することができると共に、半導体モジュールと冷却器との間の電気的絶縁性を確保することができる。
即ち、半導体モジュールの発熱を冷却器へ充分に放熱するためには、半導体モジュールと冷却器とを充分に加圧密着させる必要がある。そうすると、半導体モジュールと冷却器との間の絶縁材には大きな加圧力がかかり、場合によっては、絶縁材に損傷が生じるおそれがある。そこで、本発明を適用することにより、仮に絶縁材の損傷が生じたとしても、半導体モジュールと冷却器との間の電気的絶縁性を確保することができる。
このように、半導体モジュールの冷却効率の確保と電気的絶縁性の低下の防止との両立を図ることができる。 The conductive structure is preferably a cooler for cooling the semiconductor module.
In this case, the semiconductor module can be efficiently cooled, and electrical insulation between the semiconductor module and the cooler can be ensured.
That is, in order to sufficiently dissipate the heat generated in the semiconductor module to the cooler, it is necessary to sufficiently press-contact the semiconductor module and the cooler. If it does so, a big pressurization force will be applied to the insulating material between a semiconductor module and a cooler, and damage may arise to an insulating material depending on the case. Therefore, by applying the present invention, even if the insulating material is damaged, electrical insulation between the semiconductor module and the cooler can be ensured.
Thus, it is possible to achieve both of ensuring the cooling efficiency of the semiconductor module and preventing the deterioration of the electrical insulation.

また、上記半導体モジュールの当接面の外周の一部もしくは全周が、上記導電性構造体の当接面の外周よりも内側に配されていてもよい（請求項５）。
この場合には、本発明の効果を充分に発揮することができる。即ち、この場合には、半導体モジュールの当接面の外周において、絶縁材にクラックが生じることがある。そして、このクラックの発生位置に導電性構造体の当接面が配置していることとなる。このような状態において、クラックの発生位置における導電性構造体の反対側に半導体モジュールの導電性部材が存在すると絶縁不良となるおそれがある。しかし、本発明においては、当該部分には絶縁性部材が存在することとなる。それ故、仮に絶縁材にクラックが生じても、導電性構造体と半導体モジュールの導電性部材との間の絶縁距離（沿面距離）を確保することができ、両者の電気的絶縁性を確保することができる。 Further, a part or all of the outer periphery of the contact surface of the semiconductor module may be arranged inside the outer periphery of the contact surface of the conductive structure.
In this case, the effect of the present invention can be sufficiently exerted. That is, in this case, a crack may occur in the insulating material on the outer periphery of the contact surface of the semiconductor module. And the contact surface of an electroconductive structure will be arrange | positioned in the generation | occurrence | production position of this crack. In such a state, if there is a conductive member of the semiconductor module on the opposite side of the conductive structure at the position where the crack is generated, there is a risk of insulation failure. However, in the present invention, an insulating member is present in the portion. Therefore, even if a crack occurs in the insulating material, an insulating distance (creeping distance) between the conductive structure and the conductive member of the semiconductor module can be ensured, and electrical insulation between the two can be ensured. be able to.

（実施例１）
本発明の実施例に係る半導体モジュールの絶縁構造につき、図１、図２を用いて説明する。
本例の半導体モジュールの絶縁構造は、図１、図２に示すごとく、半導体素子１１を内蔵した半導体モジュール１と、該半導体モジュール１に接触配置した絶縁材２と、半導体モジュール１との間に絶縁材２を挟むように該絶縁材２に接触配置した導電性構造体としての冷却器３とが、互いに加圧密着してなる。 Example 1
An insulating structure of a semiconductor module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the insulating structure of the semiconductor module of this example is provided between the semiconductor module 1 including the semiconductor element 11, the insulating material 2 disposed in contact with the semiconductor module 1, and the semiconductor module 1. The cooler 3 as a conductive structure disposed in contact with the insulating material 2 so as to sandwich the insulating material 2 is in pressure contact with each other.

絶縁材２に当接する半導体モジュール１の当接面１５は、導電性部材としての放熱板１５０の表面１５１と該放熱板１５０の周囲に形成された絶縁性部材としてのモールド材１３の表面１３１とによって構成された平面からなる。
また、モールド材１３の表面１３１は、放熱板１５０の全周に形成されている。
上記放熱板１５０の周囲におけるモールド材１３の表面１３１の幅ｗは、０．５〜４．０ｍｍである。
また、半導体モジュール１の当接面１５の外周（モールド材１３の表面１３１の外周１３２）は、冷却器３の当接面３５の外周３５２よりも内側に配されている。 The contact surface 15 of the semiconductor module 1 that contacts the insulating material 2 includes a surface 151 of the heat sink 150 as a conductive member and a surface 131 of the mold material 13 as an insulating member formed around the heat sink 150. It consists of the plane comprised by.
Further, the surface 131 of the molding material 13 is formed on the entire circumference of the heat radiating plate 150.
The width w of the surface 131 of the molding material 13 around the heat radiating plate 150 is 0.5 to 4.0 mm.
In addition, the outer periphery of the contact surface 15 of the semiconductor module 1 (the outer periphery 132 of the surface 131 of the molding material 13) is arranged on the inner side of the outer periphery 352 of the contact surface 35 of the cooler 3.

図２に示すごとく、半導体モジュール１の内部に設けた半導体素子１１は、銅からなる上記放熱板１５０に接触配置され、半導体素子１１における発熱を、放熱板１５０を介して冷却器３に放熱している。また、半導体モジュール１は、半導体素子１１に接続された端子１２を有している。そして、半導体モジュール１は、半導体素子１１と端子１２と放熱板１５とを樹脂からなるモールド材１３によって一体化してなる。
そして、上記放熱板１５０の一つの表面１５１は、絶縁材２への当接面１５として露出しており、放熱板１５０の周りにおけるモールド材１３の一部の表面１３１と、上記放熱板１５０の表面１５１とによって連続した一つの平面を形成している。この平面が上記当接面１５となり、絶縁材２と面接触している。 As shown in FIG. 2, the semiconductor element 11 provided inside the semiconductor module 1 is disposed in contact with the heat radiating plate 150 made of copper, and heat generated in the semiconductor element 11 is radiated to the cooler 3 through the heat radiating plate 150. ing. Further, the semiconductor module 1 has a terminal 12 connected to the semiconductor element 11. And the semiconductor module 1 integrates the semiconductor element 11, the terminal 12, and the heat sink 15 with the molding material 13 which consists of resin.
One surface 151 of the heat radiating plate 150 is exposed as a contact surface 15 to the insulating material 2, and a part of the surface 131 of the molding material 13 around the heat radiating plate 150 and the surface of the heat radiating plate 150. One continuous plane is formed by the surface 151. This plane becomes the contact surface 15 and is in surface contact with the insulating material 2.

また、半導体モジュール１の放熱板１５０と冷却器３との間には、熱伝導性に優れたセラミック板からなる絶縁材２を配設してなる。絶縁材２は、放熱板１５０の表面１５１及びモールド材１３の表面１３１とからなる当接面１５の全面を覆うように配設されている。また、絶縁材２の厚みは０．０５〜１．０ｍｍである。
そして、図２の矢印Ｆに示すごとく、冷却器３が半導体モジュール１に向かって加圧された状態で組み付けられている。冷却器３は、アルミニウムからなる。
また、半導体モジュール１と絶縁材２との間、及び絶縁材２と冷却器３との間は、それぞれ放熱グリスが充填されている。ただし、放熱グリスを充填せずに、半導体モジュール１と絶縁材２、及び絶縁材２と冷却器３とを直接接触させてもよい。或いは接着剤を介在させてもよい。 Further, an insulating material 2 made of a ceramic plate having excellent thermal conductivity is disposed between the heat sink 150 of the semiconductor module 1 and the cooler 3. The insulating material 2 is disposed so as to cover the entire surface of the contact surface 15 including the surface 151 of the heat radiating plate 150 and the surface 131 of the molding material 13. Moreover, the thickness of the insulating material 2 is 0.05-1.0 mm.
As shown by an arrow F in FIG. 2, the cooler 3 is assembled in a state of being pressurized toward the semiconductor module 1. The cooler 3 is made of aluminum.
Moreover, between the semiconductor module 1 and the insulating material 2, and between the insulating material 2 and the cooler 3, each is filled with thermal radiation grease. However, the semiconductor module 1 and the insulating material 2 and the insulating material 2 and the cooler 3 may be brought into direct contact with each other without being filled with heat radiation grease. Alternatively, an adhesive may be interposed.

次に、本例の作用効果につき説明する。
上記絶縁材２に当接する上記半導体モジュール１の当接面１５は、放熱板１５０の表面１５１とその周囲に形成された絶縁性のモールド材１３の表面１３１とによって構成された平面からなる。それ故、半導体モジュール１と絶縁材２と冷却器３とが加圧されても、絶縁材２のうちの放熱板１５の外周１５２に対向する部分に応力が集中することはない。そして、上記加圧によって応力が集中するとすれば、放熱板１５０の周囲のモールド材１３の外周１３２に対向する部分に応力が集中する。 Next, the function and effect of this example will be described.
The contact surface 15 of the semiconductor module 1 that contacts the insulating material 2 is a flat surface constituted by the surface 151 of the heat radiating plate 150 and the surface 131 of the insulating mold material 13 formed around the surface 151. Therefore, even if the semiconductor module 1, the insulating material 2, and the cooler 3 are pressurized, stress does not concentrate on the portion of the insulating material 2 that faces the outer periphery 152 of the heat sink 15. And if stress concentrates by the said pressurization, stress will concentrate on the part facing the outer periphery 132 of the molding material 13 around the heat sink 150. FIG.

そのため、仮に上記応力によって絶縁材２にクラック等の損傷が生じても、その損傷は、放熱板１５０から離れた位置に生じることとなる。それ故、かかる場合においても、半導体モジュール１の放熱板１５０と冷却器３との間の絶縁距離（沿面距離）を長くすることができ、両者の電気的絶縁性を確保することができる。
また、モールド材１３の表面１３１は、放熱板１５の全周に形成されているため、半導体モジュール１と冷却器３との間の電気的絶縁性の低下を一層効果的に防ぐことができる。 Therefore, even if damage such as cracks occurs in the insulating material 2 due to the stress, the damage occurs at a position away from the heat sink 150. Therefore, even in such a case, the insulation distance (creeping distance) between the heat sink 150 of the semiconductor module 1 and the cooler 3 can be increased, and electrical insulation between the two can be ensured.
Further, since the surface 131 of the molding material 13 is formed on the entire circumference of the heat radiating plate 15, it is possible to more effectively prevent a decrease in electrical insulation between the semiconductor module 1 and the cooler 3.

また、半導体モジュール１に絶縁材２を介して加圧密着させる導電性構造体は、半導体モジュール１を冷却する冷却器３であるため、半導体モジュール１を効率的に冷却することができると共に、半導体モジュール１と冷却器３との間の電気的絶縁性を確保することができる。
即ち、半導体モジュール１の発熱を冷却器３へ充分に放熱するためには、半導体モジュール１と冷却器３とを充分に加圧密着させる必要がある。そうすると、半導体モジュール１と冷却器３との間の絶縁材２には大きな加圧力がかかり、場合によっては、絶縁材２に損傷が生じるおそれがある。そこで、本発明を適用することにより、仮に絶縁材２の損傷が生じたとしても、半導体モジュール１と冷却器３との間の電気的絶縁性を確保することができる。
このように、半導体モジュール１の冷却効率の確保と電気的絶縁性の低下の防止との両立を図ることができる。 In addition, since the conductive structure that is press-contacted to the semiconductor module 1 via the insulating material 2 is the cooler 3 that cools the semiconductor module 1, the semiconductor module 1 can be efficiently cooled and the semiconductor Electrical insulation between the module 1 and the cooler 3 can be ensured.
That is, in order to sufficiently dissipate the heat generated by the semiconductor module 1 to the cooler 3, it is necessary to sufficiently press-contact the semiconductor module 1 and the cooler 3. If it does so, a big pressurizing force will be applied to the insulating material 2 between the semiconductor module 1 and the cooler 3, and there exists a possibility that the insulating material 2 may be damaged depending on the case. Therefore, by applying the present invention, even if the insulating material 2 is damaged, electrical insulation between the semiconductor module 1 and the cooler 3 can be ensured.
Thus, it is possible to achieve both of ensuring the cooling efficiency of the semiconductor module 1 and preventing the deterioration of the electrical insulation.

また、半導体モジュール１の当接面１５の外周（モールド材１３の表面１３１の外周１３２）は、冷却器３の当接面３５の外周３５２よりも内側に配されているため、本発明の効果を充分に発揮することができる。即ち、この場合には、半導体モジュール１の当接面１５の外周（モールド材１３の表面１３１の外周１３２）において、絶縁材２にクラックが生じることがある。そして、このクラックの発生位置に冷却器３の当接面３５が配置していることとなる。このような状態において、クラックの発生位置における冷却器３の反対側に半導体モジュール１の放熱板１５０が存在すると絶縁不良となるおそれがある。しかし、本発明においては、当該部分には絶縁性のモールド材１３が存在することとなる。それ故、仮に絶縁材２にクラックが生じても、冷却器３と放熱板１５０のとの間の絶縁距離（沿面距離）を確保することができ、両者の電気的絶縁性を確保することができる。   In addition, since the outer periphery of the contact surface 15 of the semiconductor module 1 (the outer periphery 132 of the surface 131 of the molding material 13) is arranged on the inner side of the outer periphery 352 of the contact surface 35 of the cooler 3, the effect of the present invention. Can be fully exhibited. That is, in this case, a crack may occur in the insulating material 2 on the outer periphery of the contact surface 15 of the semiconductor module 1 (the outer periphery 132 of the surface 131 of the molding material 13). And the contact surface 35 of the cooler 3 is arrange | positioned in the generation | occurrence | production position of this crack. In such a state, if the heat radiating plate 150 of the semiconductor module 1 is present on the opposite side of the cooler 3 at the position where the crack is generated, there is a risk of insulation failure. However, in the present invention, the insulating mold material 13 is present in the portion. Therefore, even if a crack occurs in the insulating material 2, an insulation distance (creeping distance) between the cooler 3 and the heat sink 150 can be secured, and electrical insulation between the two can be secured. it can.

以上のごとく、本例によれば、電気的絶縁性の低下を充分に防ぐことができる半導体モジュールの絶縁構造を提供することができる。   As described above, according to this example, it is possible to provide an insulating structure of a semiconductor module that can sufficiently prevent a decrease in electrical insulation.

（実施例２）
本例は、図３に示すごとく、導電性構造体としての冷却器３の内部に冷却媒体を流通させる冷媒流路３１を形成した例である。
その他は、実施例１と同様である。
本例の場合には、半導体モジュール１の冷却効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 (Example 2)
In this example, as shown in FIG. 3, a refrigerant flow path 31 for circulating a cooling medium is formed inside the cooler 3 as a conductive structure.
Others are the same as in the first embodiment.
In the case of this example, the cooling efficiency of the semiconductor module 1 can be improved.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例３）
本例は、図４に示すごとく、放熱板１５０の周囲のモールド材１３の表面１３１の幅ｗを広く形成した例である。
即ち、本例においては、上記幅ｗを１．０〜５．０ｍｍとした。また、絶縁材２の大きさを小さくして、端部２１がモールド材１３の表面１３１と冷却器３の当接面３５との間に配置されるようにした。
その他は、実施例１と同様である。 (Example 3)
In this example, as shown in FIG. 4, the width w of the surface 131 of the molding material 13 around the heat radiating plate 150 is formed wide.
That is, in this example, the width w is set to 1.0 to 5.0 mm. Further, the size of the insulating material 2 is reduced so that the end 21 is disposed between the surface 131 of the molding material 13 and the contact surface 35 of the cooler 3.
Others are the same as in the first embodiment.

この場合には、放熱板１５０の周囲のモールド材１３の表面１３１の幅ｗを大きくすることにより、絶縁材２の端部２１をモールド材１３の表面１３１と冷却器３の当接面３５との間に配置することができる。そのため、半導体モジュール１と絶縁材２と冷却器３とを加圧したとき、絶縁材２に局部的な応力集中が生じることがなく、絶縁材２の損傷を防ぐことができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In this case, by increasing the width w of the surface 131 of the molding material 13 around the heat radiating plate 150, the end portion 21 of the insulating material 2 is connected to the surface 131 of the molding material 13 and the contact surface 35 of the cooler 3. Can be placed between. Therefore, when the semiconductor module 1, the insulating material 2, and the cooler 3 are pressurized, local stress concentration does not occur in the insulating material 2, and damage to the insulating material 2 can be prevented.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例４）
本例は、図５に示すごとく、半導体モジュール１の両面にそれぞれ絶縁材２を介して導電性構造体としての冷却器３を加圧密着させた絶縁構造の例である。
即ち、本例の半導体モジュール１は、両面冷却型の半導体モジュールであって、放熱板１５０を両面に有する。そして、各放熱板１５０の表面１５１とその周囲のモールド材１３の表面１３１とからなる当接面１５に対して、絶縁材２を介して冷却器３を加圧密着させている。
その他は、実施例１と同様である。 Example 4
As shown in FIG. 5, this example is an example of an insulating structure in which a cooler 3 as a conductive structure is pressed and adhered to both surfaces of a semiconductor module 1 via an insulating material 2 respectively.
That is, the semiconductor module 1 of this example is a double-sided cooling type semiconductor module, and has the heat sink 150 on both sides. The cooler 3 is pressed and adhered to the contact surface 15 formed by the surface 151 of each heat sink 150 and the surface 131 of the molding material 13 around the heat sink 150 via the insulating material 2.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、半導体モジュール１を両面から冷却することができるため、半導体モジュール１の冷却効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, since the semiconductor module 1 can be cooled from both sides, the cooling efficiency of the semiconductor module 1 can be improved.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例５）
本例は、図６に示すごとく、半導体モジュール１の放熱板１５０の表面１５１とモールド材１３の表面１３１とからなる当接面１５に密着した絶縁膜を、半導体モジュール１と冷却器３との間の絶縁材２とした例である。
上記絶縁膜としては、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、シリコン系樹脂等の樹脂膜とすることができる。或いは、ＰＶＤ（物理的気相蒸着法）やＣＶＤ（化学的気相蒸着法）によって成膜した炭素系皮膜、窒化アルミニウム皮膜、窒化珪素皮膜等の絶縁薄膜を用いることもできる。
その他は、実施例１と同様である。 (Example 5)
In this example, as shown in FIG. 6, an insulating film that is in close contact with the contact surface 15 composed of the surface 151 of the heat sink 150 of the semiconductor module 1 and the surface 131 of the molding material 13 is formed between the semiconductor module 1 and the cooler 3. In this example, the insulating material 2 is used.
As the insulating film, for example, a resin film such as an epoxy resin, a polyimide resin, or a silicon resin can be used. Alternatively, an insulating thin film such as a carbon-based film, an aluminum nitride film, or a silicon nitride film formed by PVD (physical vapor deposition) or CVD (chemical vapor deposition) can also be used.
Others are the same as in the first embodiment.

本例の場合には、組付け性に優れた半導体モジュールの絶縁構造を得ることができる。即ち、半導体モジュール１と絶縁材２とが予め一体化された状態で組付け作業を行うことができるため、冷却器３と半導体モジュール１及び絶縁材２とを容易に組付けることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 In the case of this example, it is possible to obtain a semiconductor module insulating structure excellent in assemblability. That is, since the assembling work can be performed in a state where the semiconductor module 1 and the insulating material 2 are integrated in advance, the cooler 3, the semiconductor module 1 and the insulating material 2 can be easily assembled.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

（実施例６）
本例は、図７に示すごとく、導電性構造体としての冷却器３の当接面３５に密着した絶縁膜を、半導体モジュール１と冷却器３との間の絶縁材２とした例である。
絶縁膜（絶縁材２）は、冷却器３の全周を覆うように形成されている。
その他は、実施例５と同様である。
本例の場合にも、実施例５と同様に、組付け性に優れた半導体モジュールの絶縁構造を得ることができる。 (Example 6)
In this example, as shown in FIG. 7, the insulating film that is in close contact with the contact surface 35 of the cooler 3 as the conductive structure is used as the insulating material 2 between the semiconductor module 1 and the cooler 3. .
The insulating film (insulating material 2) is formed so as to cover the entire circumference of the cooler 3.
Others are the same as in the fifth embodiment.
Also in the case of this example, the insulating structure of the semiconductor module excellent in assemblability can be obtained as in the fifth embodiment.

（実施例７）
本例は、図８、図９に示すごとく、冷媒流路３１を有する冷却器３を導電性構造体として、半導体モジュール１の両面に配置した例である。
即ち、本例は、上記実施例２、４を組合わせた態様としている。 (Example 7)
In this example, as shown in FIGS. 8 and 9, the cooler 3 having the refrigerant flow path 31 is disposed on both surfaces of the semiconductor module 1 as a conductive structure.
That is, this example is a mode in which the above Examples 2 and 4 are combined.

したがって、本例によれば、上記実施例２、４の作用効果を得ることができる。
即ち、半導体モジュール１を両面から冷却することができるため、半導体モジュール１の冷却効率を向上させることができる。また、冷却媒体を用いて半導体モジュール１を冷却することができるため、半導体モジュール１の冷却効率を向上させることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を有する。 Therefore, according to this example, it is possible to obtain the effects of the second and fourth embodiments.
That is, since the semiconductor module 1 can be cooled from both sides, the cooling efficiency of the semiconductor module 1 can be improved. Moreover, since the semiconductor module 1 can be cooled using a cooling medium, the cooling efficiency of the semiconductor module 1 can be improved.
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.

なお、上記実施例においては、半導体モジュールに絶縁材を介して当接させる導電性構造体として、冷却器を配置する例を示したが、導電性構造体としては、例えば、ヒートシンク、ケース、他の電子部品等、他の構造体を配設してもよい。   In the above-described embodiment, an example in which a cooler is disposed as a conductive structure that is brought into contact with the semiconductor module via an insulating material has been described. However, examples of the conductive structure include a heat sink, a case, and the like. Other structures such as electronic parts may be provided.

実施例１における、半導体モジュールの絶縁構造の平面図。FIG. 3 is a plan view of an insulating structure of a semiconductor module in Example 1. 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1. 実施例２における、半導体モジュールの絶縁構造の断面図。Sectional drawing of the insulation structure of a semiconductor module in Example 2. FIG. 実施例３における、半導体モジュールの絶縁構造の平面図。The top view of the insulation structure of a semiconductor module in Example 3. FIG. 実施例４における、半導体モジュールの絶縁構造の断面図。Sectional drawing of the insulation structure of a semiconductor module in Example 4. FIG. 実施例５における、半導体モジュールの絶縁構造の平面図。The top view of the insulation structure of a semiconductor module in Example 5. FIG. 実施例６における、半導体モジュールの絶縁構造の平面図。The top view of the insulation structure of a semiconductor module in Example 6. FIG. 実施例７における、半導体モジュールの絶縁構造の平面図。The top view of the insulation structure of a semiconductor module in Example 7. FIG. 図８のＢ−Ｂ線矢視断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along line B-B in FIG. 8. 従来例における、半導体モジュールの絶縁構造の平面図。The top view of the insulation structure of the semiconductor module in a prior art example. 図１０のＣ−Ｃ線矢視断面図。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 10.

符号の説明Explanation of symbols

１ 半導体モジュール
１１ 半導体素子
１３ モールド材
１５ 当接面
１５０ 放熱板
２ 絶縁材
３ 冷却器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor module 11 Semiconductor element 13 Mold material 15 Contact surface 150 Heat sink 2 Insulation material 3 Cooler

Claims (5)

半導体素子を内蔵した半導体モジュールと、該半導体モジュールに接触配置した絶縁材と、上記半導体モジュールとの間に上記絶縁材を挟むように該絶縁材に接触配置した導電性構造体とが、互いに加圧密着してなり、
上記絶縁材に当接する上記半導体モジュールの当接面は、導電性部材の表面と該導電性部材の周囲に形成された絶縁性部材の表面とによって構成された平面からなることを特徴とする半導体モジュールの絶縁構造。 A semiconductor module incorporating a semiconductor element, an insulating material disposed in contact with the semiconductor module, and a conductive structure disposed in contact with the insulating material so as to sandwich the insulating material between the semiconductor module are mutually added. Pressure contact,
The semiconductor module is characterized in that the contact surface of the semiconductor module that contacts the insulating material comprises a plane constituted by the surface of the conductive member and the surface of the insulating member formed around the conductive member. Module insulation structure. 請求項１において、上記半導体モジュールの当接面の一部を構成する上記絶縁性部材の表面は、上記導電性部材の全周に形成されていることを特徴とする半導体モジュールの絶縁構造。   2. The insulating structure for a semiconductor module according to claim 1, wherein the surface of the insulating member constituting a part of the contact surface of the semiconductor module is formed on the entire circumference of the conductive member. 請求項１又は２において、上記絶縁材は、上記半導体モジュールの当接面又は上記導電性構造体の当接面のいずれか一方又は双方に密着した絶縁膜からなることを特徴とする半導体モジュールの絶縁構造。   3. The semiconductor module according to claim 1, wherein the insulating material is an insulating film that is in close contact with either or both of the contact surface of the semiconductor module and the contact surface of the conductive structure. Insulation structure. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記導電性構造体は、上記半導体モジュールを冷却する冷却器であることを特徴とする半導体モジュールの絶縁構造。   The insulating structure for a semiconductor module according to claim 1, wherein the conductive structure is a cooler that cools the semiconductor module. 請求項１〜４のいずれか一項において、上記半導体モジュールの当接面の外周の一部もしくは全周が、上記導電性構造体の当接面の外周よりも内側に配されていることを特徴とする半導体モジュールの絶縁構造。   5. The method according to claim 1, wherein a part or all of the outer periphery of the contact surface of the semiconductor module is arranged inside the outer periphery of the contact surface of the conductive structure. Insulating structure of a semiconductor module.
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