JP2015142116A - semiconductor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor module.
従来、半導体素子のエミッタ電極と他の半導体素子のコレクタ電極とがヒューズ機能を兼ねた接続部材を介して電気的に接続されているパワーモジュールがある(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a power module in which an emitter electrode of a semiconductor element and a collector electrode of another semiconductor element are electrically connected via a connection member that also functions as a fuse (see, for example, Patent Document 1).
また、半導体チップと電力端子の間を過電流が流れたときに溶断するボンディングワイヤで電気的に接続する半導体装置がある(例えば、特許文献2を参照)。 In addition, there is a semiconductor device that is electrically connected by a bonding wire that melts when an overcurrent flows between a semiconductor chip and a power terminal (see, for example, Patent Document 2).
また、直列に接続された一のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のエミッタと他のIGBTのコレクタ間をリードフレームのような金属製薄板で接続する半導体装置がある(例えば、特許文献3−4を参照)。 In addition, there is a semiconductor device in which the emitter of one IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) connected in series and the collector of another IGBT are connected by a thin metal plate such as a lead frame (for example, see Patent Documents 3-4). reference).
しかし、特許文献1−2の技術においては、ヒューズ部分において寄生インダクタンスが増加してしまう場合がある。また、ヒューズ部分によりモジュールが大型化する場合がある。 However, in the technique of Patent Document 1-2, the parasitic inductance may increase in the fuse portion. Further, the module may be enlarged due to the fuse portion.
また、特許文献3−4の技術においては、過電流が発生したときに過電流の遮断ができない。 Moreover, in the technique of patent document 3-4, when overcurrent generate | occur | produces, interruption | blocking of overcurrent cannot be performed.
そこで、本発明は、過電流を遮断するとともに寄生インダクタンスを抑え小型化が可能な半導体モジュールを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor module that can cut down an overcurrent and reduce parasitic inductance to reduce the size.
本発明における半導体モジュールは、上アームに含まれる第1の半導体素子と、前記第1の半導体素子に接続される第1の放熱用電極と、前記第1の半導体素子に隣接して前記第1の放熱用電極に第1の面で接続される、下アームに含まれる第2の半導体素子と、前記第2の半導体素子の第2の面に接続される第2の放熱用電極と、前記第2の半導体素子に隣接して前記第2の放熱用電極に一の面で接続される遮断用半導体素子と、を備える。 The semiconductor module according to the present invention includes a first semiconductor element included in an upper arm, a first heat radiation electrode connected to the first semiconductor element, and the first semiconductor element adjacent to the first semiconductor element. A second semiconductor element included in a lower arm connected to the heat radiation electrode of the second semiconductor element, a second heat radiation electrode connected to the second surface of the second semiconductor element, And a blocking semiconductor element connected to the second heat radiation electrode on one surface adjacent to the second semiconductor element.
本発明の実施形態によれば、過電流を遮断するとともに寄生インダクタンスを抑え小型化が可能な半導体モジュールを提供することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a semiconductor module capable of reducing the size while blocking an overcurrent and suppressing a parasitic inductance.
以下、図面に基づいて本発明の一例である実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment which is an example of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、半導体モジュールの電気回路を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an electric circuit of a semiconductor module.
図1において、半導体モジュール1は、高圧側配線Pと低圧側配線Nの間に、第1の半導体素子として上相スイッチ10、第2の半導体素子として下相スイッチ20、遮断用半導体素子として遮断用スイッチ30を備える。
In FIG. 1, a
高圧側配線Pおよび低圧側配線Nには、図示しない高圧電源から直流電圧が印加される。上相スイッチ10および下相スイッチ20は、図1ではnチャンネルIGBTを例示している。上相スイッチ10と下相スイッチ20は直列に接続され、図示しないゲート駆動回路によって駆動されて上相スイッチ10と下相スイッチ20の中点から中点配線を介して図示しない負荷に電流を供給する。負荷は、たとえばモータである。
A DC voltage is applied to the high-voltage side wiring P and the low-voltage side wiring N from a high-voltage power source (not shown). As for the
遮断用スイッチ30は、たとえばIGBT+Diode等のパワートランジスタである。また、パワーMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を利用することもできる。なお、図1では、有接点のスイッチを図示しているが、遮断用スイッチ30は、半導体素子が用いられる。半導体素子を用いることにより、スイッチを小型化し、また高速に過電流を遮断することが可能となる。
The
高圧側配線Pに接続された上相スイッチ10は、還流用のダイオード11が並列に接続されて、負荷を駆動する上アームを構成する。また、低圧側配線Nに接続された下相スイッチ20は、還流用のダイオード21が並列に接続されて、負荷を駆動する下アームを構成する。図1で示す半導体モジュール1の電気回路は、たとえば、U相、V相、およびW相の3相半導体モジュールによって構成される3相インバータモジュールの一の相における上アームおよび下アームを例示している。
The upper-
高圧側配線Pは、上コレクタ電極40を介して上相スイッチ10のコレクタに電気的に接続される。上相スイッチ10のエミッタと下相スイッチ20のコレクタは、上エミッタ・下コレクタ電極50にハンダ付けされて電気的に接続される。下相スイッチ20のエミッタと遮断用スイッチ30のコレクタは下エミッタ・遮断用コレクタ電極60にハンダ付けされて電気的に接続される。さらに、遮断用スイッチ30のエミッタは、遮断用エミッタ電極70にハンダ付けされて電気的に接続される。
The high voltage side wiring P is electrically connected to the collector of the
次に。図2および図3を用いて、半導体モジュール1の外観を説明する。図2は半導体モジュール1の側面図である。図3は、半導体モジュール1の上面図である。
next. The external appearance of the
図2および図3において、上コレクタ電極40は、上相スイッチ10のコレクタ側の第1の面101にハンダ付けがされて電気的に接続される。図2で図示する、たとえば上コレクタ電極40と上相スイッチ10の間の台形状の部分はハンダ付けのフィレットを表している。
2 and 3, the
上相スイッチ10と下相スイッチ20は、上相スイッチ10のエミッタ側の第2の面102と下相スイッチ20のコレクタ側の第1の面201とが上エミッタ・下コレクタ電極50の同一面に、上相スイッチ10と下相スイッチ20とが隣接するようにハンダ付けされる。
In the
下相スイッチ20と遮断用スイッチ30は、下相スイッチ20のエミッタ側の第2の面202と遮断用スイッチのコレクタ側の第1の面とが下エミッタ・遮断用コレクタ電極60の同一面に、下相スイッチ20と遮断用スイッチ30とが隣接するようにハンダ付けされる。
In the
上相スイッチ10と下相スイッチ20、ならびに下相スイッチ20と遮断用スイッチ30が同一電極上に隣接して配されることにより、半導体モジュール1を小型化することが可能となる。
By arranging the
遮断用スイッチ30のエミッタ側の第2の面302は、遮断用エミッタ電極70にハンダ付けされる。
The
上コレクタ電極40、上エミッタ・下コレクタ電極50、下エミッタ・遮断用コレクタ電極60、および遮断用エミッタ電極70は導電性金属板であり、たとえばリードフレームを使用することができる。
The
上コレクタ電極40はPパワー端子401を有し、Pパワー端子401には図1で説明した高圧側配線Pが接続される。上エミッタ・下コレクタ電極50は中点パワー端子501を有し、中点パワー端子501には中点配線が接続される。また、遮断用エミッタ電極70はNパワー端子701を有し、Nパワー端子701には低圧側配線Nが接続される。
The
上相スイッチ10と下相スイッチ20は、負荷を駆動するためのスイッチング動作により内部からの発熱量が大きい。したがって、上コレクタ電極40、上エミッタ・下コレクタ電極50、および下エミッタ・遮断用コレクタ電極60は、上相スイッチ10または下相スイッチ20で発生する熱を放出するための放熱用電極として用いられる。放熱用電極には、熱を吸収して拡散させるために所定の板厚を有する金属板が使用される。
The
上相スイッチ10は、図3の上下方向で図示する第1の面101と第2の面102に上コレクタ電極40および上エミッタ・下コレクタ電極50がそれぞれ接続されて、上下両面で冷却される。同様に、下相スイッチ20は、第1の面201と第2の面202に、第1の放熱用電極として上エミッタ・下コレクタ電極50と、第2の放熱用電極として下エミッタ・遮断用コレクタ電極60がそれぞれ接続されて両面冷却が行われる。
The
一方、遮断用スイッチ30は、常時はON状態であるため、上相スイッチ10または下相スイッチ20に比べて発熱量が少ない。したがって、遮断用スイッチ30は第1の面301に接続された下エミッタ・遮断用コレクタ電極60による片面冷却とすることができる。片面冷却とすることにより、第2の面302においては冷却性能が不要となる。
On the other hand, since the
次に、図4を用いて、冷却性能が不要となった第2の面302の利用方法を説明する。図4は、遮断用スイッチ30周辺の側面図である。
Next, a method of using the
図4において、遮断用スイッチ30の第2の面302には、遮断用エミッタ電極70がハンダ付けされる。遮断用エミッタ電極70の板厚は、冷却性能が必要ないため、下エミッタ・遮断用コレクタ電極60の板厚に比べて薄くすることができる。また、遮断用エミッタ電極70を第2の面302の全面に接続する必要がないため、第2の面302の一部のみを遮断用エミッタ電極70にハンダ付けすることができる。第2の面302の遮断用エミッタ電極70で覆われない部分には、たとえば小信号端子80を電気的に接続するW/B(Wire Bonding)を接続することができる。
In FIG. 4, a
小信号端子80は、たとえば過電流を検出するための信号を図示しない過電流検出回路に入力するための端子である。第2の面302には、たとえば温度検出用の小信号PADをハンダ付けしてもよい。
The small signal terminal 80 is a terminal for inputting, for example, a signal for detecting an overcurrent to an overcurrent detection circuit (not shown). The
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was explained in full detail, this invention is not limited to such specific embodiment, In the range of the summary of this invention described in the claim, Various modifications and changes are possible.
1 半導体モジュール
10 上相スイッチ
20 下相スイッチ
30 遮断用スイッチ
101、201、301 第1の面
102、202、302 第2の面
40 上コレクタ電極
401 Pパワー端子
50 上エミッタ・下コレクタ電極
501 中点パワー端子
60 下エミッタ・遮断用コレクタ電極
70 遮断用エミッタ電極
701 Nパワー端子
80 小信号端子
801 小信号W/B
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記第1の半導体素子に接続される第1の放熱用電極と、
前記第1の半導体素子に隣接して前記第1の放熱用電極に第1の面で接続される、下アームに含まれる第2の半導体素子と、
前記第2の半導体素子の第2の面に接続される第2の放熱用電極と、
前記第2の半導体素子に隣接して前記第2の放熱用電極に一の面で接続される遮断用半導体素子と、
を備える半導体モジュール。 A first semiconductor element included in the upper arm;
A first heat dissipation electrode connected to the first semiconductor element;
A second semiconductor element included in a lower arm, connected to the first heat radiation electrode adjacent to the first semiconductor element on a first surface;
A second heat radiation electrode connected to the second surface of the second semiconductor element;
A blocking semiconductor element connected on one side to the second heat radiation electrode adjacent to the second semiconductor element;
A semiconductor module comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014016079A JP2015142116A (en) | 2014-01-30 | 2014-01-30 | semiconductor module |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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