JP2014053440A - 半導体モジュール及び半導体モジュール製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチング素子2、AC電極端子3、DC電極端子4、偏荷重抑制部材5を備える半導体モジュール1である。偏荷重抑制部材5は、DC電極端子4の溝部4aに嵌設される。AC電極端子3は、スイッチング素子2の上面に設けられ、DC電極端子4は、スイッチング素子2の下面に偏荷重抑制部材5を介して設けられる。AC電極端子3の上面に絶縁板6を介して冷却器7を設け、DC電極端子4の下面に絶縁板6を介して冷却器8を設ける。偏荷重抑制部材5は、冷却器7,8間をボルト9で締結して半導体モジュール1を圧接するときに塑性変形する。
【選択図】図1
Description
[半導体モジュール]
図1(a)は、本発明の実施形態1に係る半導体モジュール1の要部断面図である。また、図1(b)は、本発明の実施形態1に係る半導体モジュール1の上面図である。図1(b)に示すように、実施形態1に係る半導体モジュール1は、AC電極端子3とDC電極端子4との間に4つのスイッチング素子2を並列に接続して一つのアームを構成する半導体モジュール1である。
本発明の実施形態に係る半導体モジュール1の製造方法について図1(a),(b)を参照して説明する。
図8は、本発明の実施形態2に係る半導体モジュール14の要部断面図である。実施形態2に係る半導体モジュール14は、スイッチング素子2に圧接力を作用させる機構がボルト9とばね15であること以外は、実施形態1に係る半導体モジュール1と同じである。よって、実施形態1に係る半導体モジュール1の構成と同様のものについては同じ符号を付し、その説明を省略する。また、実施形態2に係る半導体モジュール14の製造方法は、実施形態1に係る半導体モジュール1の製造方法と同じであるので詳細な説明を省略する(実施形態3,4も同様である)。
図9は、本発明の実施形態3に係る半導体モジュール17の要部断面図である。実施形態3に係る半導体モジュール17は、一つの半導体モジュール17に2つのアームが設けられる、いわゆる2in1構造の半導体モジュール17である。また、スイッチング素子2a,2bに圧接力を作用させる機構が、ボルト9とばね18である。それ以外の構成は、実施形態1に係る半導体モジュール1と同じである。よって、実施形態1に係る半導体モジュール1の構成と同様のものについては同じ符号を付し、その説明を省略する。
図11は、本発明の実施形態4に係る半導体モジュール22の要部断面図である。実施形態4に係る半導体モジュール22は、各スイッチング素子2a,2bに対して個々に偏荷重抑制部材23,23を設けたこと以外は、実施形態3に係る半導体モジュール17と同じである。よって、実施形態3に係る半導体モジュール17の構成と同様のものについては同じ符号を付し、その説明を省略する。
2,2a,2b…スイッチング素子(半導体素子)
3…AC電極端子
3a…電極ポスト
4…DC電極端子
4a…嵌合溝
5,23…偏荷重抑制部材
5a…嵌合溝、5b,5c…貫通孔
6…絶縁板
7,8…冷却器
9…ボルト(締結部材)
10…ケース
11…溶接部
12…絶縁部材
15,18…ばね(弾性部材)
16…ゲート電極端子
19…P側電極端子
20…N側電極端子
21a,21b…応力緩和部材
25…はんだ
Claims (12)
- 半導体素子と、前記半導体素子に形成された電極層と電気的に接続される電極端子と、を有し、前記半導体素子と前記電極端子が圧接により接続される半導体モジュールであって、
前記半導体素子と前記電極端子の間に圧接時の荷重により塑性変形する偏荷重抑制部材を設ける
ことを特徴とする半導体モジュール。 - 半導体素子と、前記半導体素子に形成された電極層と電気的に接続される電極端子と、を有し、前記半導体素子と前記電極端子が圧接により接続される半導体モジュールであって、
前記電極端子を前記半導体素子方向に圧接する冷却器と、
前記電極端子と前記冷却器との間に設けられ、圧接時の荷重により塑性変形する偏荷重抑制部材と、
を有する
ことを特徴とする半導体モジュール。 - 前記偏荷重抑制部材は、アルミニウム板である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体モジュール。 - 前記アルミニウム板の純度は、99.9%以上である
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体モジュール。 - 前記アルミニウム板の厚さは、前記半導体素子及び前記電極端子を積重した積層体間の厚みの誤差の10倍以上である
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の半導体モジュール。 - 前記偏荷重抑制部材が設けられる空間に不活性ガスを充填する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体モジュール。 - 前記電極端子には、並列動作する複数の半導体素子が設けられ、当該複数の半導体素子と前記電極端子との間に1枚の偏荷重抑制部材を設ける
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体モジュール。 - 前記偏荷重抑制部材の板面を貫通して貫通孔を形成する
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体モジュール。 - 前記締結部材と並列して積層される前記積層体の最大熱膨張量と前記締結部材の最大熱膨張量の差が、前記締結部材の締結時の長さの0.1%以下である
ことを特徴とする請求項5から請求項8のいずれか1項に記載の半導体モジュール。 - 半導体素子と、
前記半導体素子に形成された電極層と電気的に接続される電極端子と、
前記電極端子を前記半導体素子方向に圧接する複数の締結部材と、
前記半導体素子と前記電極端子との間に設けられ、圧接時の荷重により塑性変形する偏荷重抑制部材と、
を有する半導体モジュールの製造方法であって、
前記締結部材の圧接力が等しくかつ圧接に必要な圧接力よりも小さい圧接力が作用するように前記締結部材を締結し、前記締結部材の圧接力が一定の値増加するようにすべての締結部材を締結する工程を、圧接に必要な圧接力に至るまで繰り返す
ことを特徴とする半導体モジュール製造方法。 - 半導体素子と、
前記半導体素子に形成された電極層と電気的に接続される電極端子と、
前記半導体素子を前記電極端子を介して冷却する冷却器と、
前記冷却器を半導体素子方向に圧接する複数の締結部材と、
前記電極端子と前記冷却器との間に設けられ、圧接時の荷重により塑性変形する偏荷重抑制部材と、
を有する半導体モジュールの製造方法であって、
前記締結部材の圧接力が等しくかつ圧接に必要な圧接力よりも小さい圧接力が作用するように前記締結部材を締結し、前記締結部材の圧接力が一定の値増加するようにすべての締結部材を締結する工程を、圧接に必要な圧接力に至るまで繰り返す
ことを特徴とする半導体モジュール製造方法。 - 前記半導体モジュールを加熱して、前記締結部材を締結する
ことを特徴とする請求項10または請求項11に記載の半導体モジュール製造方法。
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