JP2017199811A - 半導体モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】より小型化が可能な半導体モジュールを提供すること。
【解決手段】絶縁基板４と、第１バスバー３_aと、半導体素子２と、第２バスバー３_bとをこの順に積層してある。半導体素子２の第１バスバー３_a側の主面Ｓ１には、第１主電極２１が形成されている。第２バスバー３_b側の主面Ｓ２には、第２主電極２２と制御電極２３とが形成されている。制御電極２３は、第１主電極２１と第２主電極２２との間を流れる電流を制御するために設けられている。また、第２バスバー３_bの、半導体素子２に接続した側とは反対側に、配線基板５を設けてある。配線基板５内に形成された配線層５１と制御電極２３とを電気的に接続してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＧＢＴ等の半導体素子を内蔵した半導体モジュールに関する。

電力変換装置等に用いられる半導体モジュールとして、絶縁基板と、第１バスバーと、ＩＧＢＴ等の半導体素子と、第２バスバーとをこの順に積層してなり、上記第１バスバー及び第２バスバーを介して、半導体素子に電流を流すよう構成したものが知られている（下記特許文献１参照）。

半導体素子の、第１バスバー側の主面には、該第１バスバーに接続した第１主電極（コレクタ）が形成されている。また、半導体素子の、第２バスバー側の主面には、該第２バスバーに接続した第２主電極（エミッタ）が形成されている。さらに、半導体素子の、上記第２バスバー側の主面には、第１主電極と第２主電極との間に流れる電流を制御するための、ゲート等の制御電極が形成されている。

上記絶縁基板には、リードフレームを設けてある（図１４、図１５参照）。このリードフレームと制御電極とを、ワイヤ等によって接続してある。上記半導体モジュールは、リードフレームとワイヤ等とを介して、制御電極を、半導体素子のスイッチング制御を行うための制御装置に電気接続するよう構成されている。

特開２００５−１４２４０８号公報

しかしながら、上記半導体モジュールでは、上記絶縁基板にリードフレームを配置してあるため、絶縁基板の面積が大きくなりやすい。そのため、半導体モジュールが大型化しやすい。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、より小型化が可能な半導体モジュールを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、絶縁基板（４）と、第１バスバー（３_a）と、半導体素子（２）と、第２バスバー（３_b）とをこの順に積層してなり、上記第１バスバー及び上記第２バスバーを介して上記半導体素子に電流を流すよう構成された半導体モジュール（１）であって、
上記半導体素子は、上記第１バスバー側の主面（Ｓ１）に形成され上記第１バスバーに接続した第１主電極（２１）と、上記第２バスバー側の主面（Ｓ２）に形成され上記第２バスバーに接続した第２主電極（２２）と、上記第２バスバー側の主面に形成され上記第１主電極と上記第２主電極との間を流れる電流の制御を行うための制御電極（２３）とを備え、
上記第２バスバーの、上記半導体素子に接続した側とは反対側に配線基板（５）を設けてあり、該配線基板内に形成された配線層（５１）と上記制御電極とを電気接続してあり、上記配線基板から、上記配線層に接続した制御端子（５２）が突出している、半導体モジュールにある。

上記半導体モジュールでは、第２バスバーの、半導体素子を配した側とは反対側に、上記配線基板を設けてある。そして、この配線基板内に形成された配線層と制御電極とを電気接続してある。
そのため、従来のように、絶縁基板上にリードフレーム等を配置する必要がなくなる。したがって、絶縁基板の面積を小さくすることができ、半導体モジュールを小型化することができる。

以上のごとく、本態様によれば、より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。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施形態１における、半導体モジュールの断面図であって、図２のI-I断面図。 充填材を取り除いた状態での、図１のII矢視図。 実施形態１における、配線基板の拡大断面図。 図２から、第２バスバー及び配線基板を取り除いた図。 実施形態１における、電力変換装置の回路図。 実施形態１における、半導体モジュールの断面を、浮遊容量と共に記した図。 実施形態１における、電力変換装置の一部の回路図。 実施形態１における、半導体素子の部分断面図。 実施形態２における、半導体モジュールの断面図。 図９の要部拡大図。 実施形態３における、半導体モジュールの要部拡大断面図。 実施形態４における、充填材を取り除いた半導体モジュールの上面図。 実施形態４における、半導体モジュールの一部の回路図。 比較形態における、半導体モジュールの断面図であって、図１５のXIV-XIV断面図。 充填材を取り除いた状態での、図１４のXV矢視図。 比較形態における、電力変換装置の一部の回路図。

上記半導体モジュールは、電力変換装置に用いることができる。特には、ハイブリッド車や電気自動車等に搭載される車載用電力変換装置に用いることができる。

（実施形態１）
上記半導体モジュールに係る実施形態につき、図１〜図８を参照して説明する。図１に示すごとく、本形態の半導体モジュール１は、絶縁基板４と、第１バスバー３_aと、半導体素子２と、第２バスバー３_bとを備える。これら絶縁基板４と第１バスバー３_aと半導体素子２と第２バスバー３_bとは、この順に積層されている。半導体モジュール１は、第１バスバー３_a及び第２バスバー３_bを介して、半導体素子２に電流を流すよう構成されている。

本形態の半導体素子２は、ＩＧＢＴである。半導体素子２は、第１主電極２１（コレクタ）と、第２主電極２２（エミッタ）と、制御電極２３とを備える。第１主電極２１は、半導体素子２の、第１バスバー３_a側の主面Ｓ１に形成されており、第１バスバー３_aに接続している。第２主電極２２は、半導体素子２の、第２バスバー３_b側の主面Ｓ２に形成されており、第２バスバー３_bに接続している。また、制御電極２３は、半導体素子２の、第２バスバー３_b側の主面Ｓ２に形成されている。制御電極２３は、第１主電極２１と第２主電極２２との間を流れる電流の制御を行うために設けられている。

第２バスバー３_bの、半導体素子２に接続した側とは反対側に、配線基板５を設けてある。配線基板５内に形成された配線層５１と制御電極２３を電気接続してある。配線基板５から、配線層５１に接続した制御端子５２が突出している。制御端子５２は、半導体素子２のスイッチング制御を行うための制御装置８（図５参照）に電気接続される。制御端子５２は、配線基板５から、該配線基板５の厚さ方向（Ｚ方向）に突出している。

本形態の半導体モジュール１は、直流電力と交流電力との間で電力変換を行う電力変換装置１０（図５参照）に用いられる。特には、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に搭載するための、車載用電力変換装置に用いられる。

図１に示すごとく、本形態の半導体モジュール１は、ケース１２を備える。このケース１２に、絶縁基板４、バスバー３_a，３_b、半導体素子２、配線基板５等を収容してある。ケース１２には、充填材１３（シリコンゲル）が充填されている。

半導体モジュール１には、冷却器１４を取り付けてある。この冷却器１４を用いて、半導体素子２を冷却している。冷却器１４は金属製である。絶縁基板４の、第１バスバー３_aを設けた側とは反対側の面には、銅等からなる金属層１５を形成してある。この金属層１５を、はんだ層１１によって冷却器１４に接着してある。絶縁基板４は、第１バスバー３_aと冷却器１４との間を絶縁している。

図２に示すごとく、本形態の半導体モジュール１は、４個の半導体素子２を備える。これら４個の半導体素子２は、互いに並列に接続されている。個々の半導体素子２は、ゲート用制御電極２３_Gとエミッタ用制御電極２３_Eとの、２個の制御電極２３を備える。ゲート用制御電極２３_Gは、半導体素子２のゲートＧ（図７参照）に接続している。また、エミッタ用制御電極２３_Eは、半導体素子２のエミッタＥに接続している。上記制御装置８（図５参照）は、これらの制御電極２３_E，２３_Gを介して、エミッタＥとゲートＧとの間に電圧を加える。これにより、半導体素子２をオンするよう構成されている。

図２、図３に示すごとく、配線基板５は、複数の配線層５１（５１_G，５１_E）を備える。個々の配線層５１によって、複数の半導体素子２にそれぞれ形成された制御電極２３を、互いに並列に接続してある。本形態の配線基板５は、複数の配線層５１（５１_G，５１_E）を、Ｚ方向において互いに異なる位置に形成した、多層配線基板５_aである。また、配線基板５には、ゲート用配線層５１_Gに接続したゲート用制御端子５２_Gと、エミッタ用配線層５１_Eに接続したエミッタ用制御端子５２_Eとの、２本の制御端子５２が形成されている。

図３に示すごとく、配線基板５は、複数の絶縁層５０と、該絶縁層５０を貫通したビア５４と、端子用ランド５５と、パッド５３とを備える。Ｚ方向に隣り合う２つの絶縁層５０の間に、上記配線層５１が介在している。また、制御端子５２は、端子用ランド５５に接続している。制御端子５２は、端子用ランド５５と、ビア５４と、配線層５１と、パッド５３と、接続部６（ワイヤ）とを介して、制御電極２３に電気接続されている。

図１に示すごとく、配線基板５は、第２バスバー３_bに接触している。第２バスバー３_bの、配線基板５との接触面Ｓ３には、凹凸部３１が形成されている。これにより、第２バスバー３_bと配線基板５との間の熱抵抗を、第２バスバー３_bと半導体素子２との間の熱抵抗よりも大きくしている。これによって、半導体素子２や第２バスバー３_bから発生した熱が、配線基板５に伝わることを抑制している。

また、図４、図８に示すごとく、半導体素子２には、第２バスバー側の活性領域Ａを取り囲む位置にガードリング２４が形成されている。このガードリング２４によって、活性領域Ａ内における電界の集中を緩和している。これによって、活性領域Ａの耐圧を高めている。

図８に示すごとく、半導体素子２には、Ｐ⁺、Ｎ^-等の不純物拡散層が形成されている。ガードリング２４は、Ｎ^-拡散層内に、Ｐ型不純物を注入することにより形成されている。エミッタのＰ⁺層とＮ^-層との間に逆バイアスが加わると、これらの間に空乏層が生じる。ここで仮に、ガードリング２４を形成しなかったとすると、空乏層は、活性領域Ａの外縁部Ｆより外側には十分に広がりにくくなる。そのため、Ｐ⁺層とＮ^-層との間に高い逆バイアスが加わった場合に、外縁部Ｆにおいて空乏層が十分に延びることができず、電界が集中して、絶縁破壊を起こす可能性がある。そのため、本形態ではガードリング２４を設け、外縁部Ｆの空乏層を、ガードリング２４まで広げている。これにより、外縁部Ｆにおいて電界が集中することを抑制し、絶縁破壊が生じることを防止している。
なお、空乏層は、ガードリング２４の外側の領域（外側領域Ｒ_EX）には大きく延びないため、この外側領域Ｒ_EXでは電界が集中しやすい。

また、図２に示すごとく、ガードリング２４の内側に、上記制御電極２３が形成されている。制御電極２３は、ガードリング２４に隣り合う位置に形成されている。また、Ｚ方向から見たときに、接続部６（ワイヤ）の全ての部位が、ガードリング２４の内側に位置している。すなわち、本形態では、接続部６がガードリング２４を跨がないようにしている。これにより、接続部６が外側領域Ｒ_EXに接近することを抑制し、外側領域Ｒ_EXの高い電界の影響を、接続部６が受けないようにしている。これによって、外側領域Ｒ_EXから接続部６にノイズが混入することを抑制している。

一方、図１、図２に示すごとく、第１バスバー３_a及び第２バスバー３_bには、それぞれ接続部３９（３９_a，３９_b）が形成されている。接続部３９（３９_a，３９_b）において複数の半導体モジュール１同士を接続することにより、電力変換装置１０（図５参照）を構成している。

図５に示すごとく、本形態では、３個の上アーム半導体モジュール１_Hと、３個の下アーム半導体モジュール１_Lとを用いて、電力変換装置１０を構成している。個々の半導体モジュール１内の半導体素子２を、制御装置８によってスイッチング動作させることにより、直流電源８１から供給される直流電力を交流電力に変換している。これにより、三相交流モータ８２を駆動させ、上記車両を走行させている。

図６に示すごとく、半導体素子２の第１主電極２１と冷却器１４との間には、第１バスバー３_aと、絶縁基板４と、金属層１５と、はんだ層１１とが介在している。そのため、これらによって浮遊容量Ｃ_CRが形成されている。この浮遊容量Ｃ_CRは、図７に示すごとく、第１主電極２１（コレクタ）と冷却器１４との間に寄生している。

また、図６に示すごとく、半導体素子２の第２主電極２２と、配線基板５のパッド５３との間には、第２バスバー３_bと、配線基板５の絶縁層５０（図３参照）が介在している。そのため、これらによって浮遊容量Ｃ_GEが形成されている。この浮遊容量Ｃ_GEは、図７に示すごとく、ゲートＧと第２主電極２２（エミッタＥ）との間に寄生している。

次に、本形態の作用効果について説明する。図１に示すごとく、本形態では、第２バスバー３_bの、半導体素子２に接続した側とは反対側に、配線基板５を設けてある。そして、配線基板５内に形成された配線層５１と制御電極２３とを、電気的に接続してある。また、配線基板５から、配線層５１に接続した制御端子５２を突出させている。
そのため、従来のように（図１４、図１５参照）、制御電極２３を制御装置８に電気接続するためのリードフレーム９等を、絶縁基板４上に配置する必要がなくなる。したがって、Ｚ方向から見たときの、絶縁基板４の面積を小さくすることができ、半導体モジュール１を小型化することができる。

また、上記構成にすると、配線基板５を、第１主電極２１及び第１バスバー３_aから遠ざけることができる。そのため、第１主電極２１から配線基板５に大きなノイズ電流が流れることを防止できる。したがって、ノイズ電流が制御電極２３に伝わることを効果的に抑制できる。

すなわち、従来の半導体モジュール１は、図１４に示すごとく、絶縁基板４にリードフレーム９を設け、このリードフレーム９と制御電極２３とを電気接続していた。そのため、リードフレーム９が第１主電極２１及び第１バスバー３_aに近い位置に配されていた。したがって、リードフレーム９と第１主電極２１との間に大きな浮遊容量Ｃ_CGが寄生しやすかった。また、リードフレーム９は冷却器１４にも近いため、リードフレーム９と冷却器１４との間にも大きな浮遊容量Ｃ_GRが寄生しやすかった。さらに、第１主電極２１と冷却器１４との間にも浮遊容量Ｃ_CRが寄生していた。したがって、これらの浮遊容量Ｃ_CG，Ｃ_GR，Ｃ_CRを介して、第１主電極２１から制御電極２３に、ノイズ電流が伝わりやすかった。すなわち、図１６に示すごとく、制御電極２３と第１主電極２１との間には高い電圧が加わるため、これらの間に大きな浮遊容量Ｃ_CG，Ｃ_GR，Ｃ_CRが寄生すると、半導体素子２をスイッチング動作させたときに、第１主電極２１から制御電極２３へ、浮遊容量Ｃ_CG，Ｃ_GR，Ｃ_CRを介してノイズ電流が流れやすくなる。そのため、半導体素子２が誤動作する可能性が考えられる。
これに対して、図６に示すごとく、本形態のように、第１主電極２１から離れた位置に配線基板５を設け、この配線基板５に制御電極２３を接続すれば、制御電極２３と第１主電極２１との間、及び制御電極２３と冷却器１４との間に大きな浮遊容量が寄生しにくくなる。そのため、これらの浮遊容量を介して、第１主電極２１から制御電極２３にノイズ電流が流れることを抑制できる。なお、図６、図７に示すごとく、本形態では、制御電極２３と第２主電極２２との間に浮遊容量Ｃ_GEが寄生するが、制御電極２３と第２主電極２２との間には、半導体素子２をオンするときに、例えば１５Ｖ程度の低い電圧が加わるのみで、特に高い電圧は加わらない。そのため、浮遊容量Ｃ_GEが寄生していても、第２主電極２２から制御電極２３に大きなノイズ電流は流れにくい。

また、本形態では、図２に示すごとく、制御電極２３と配線層５１とを、接続部６によって電気接続してある。Ｚ方向から見たときに、接続部６の全ての部位が、ガードリング２４の内側に配されている。
そのため、接続部６を、高い電界が加わる外側領域Ｒ_EXから遠ざけることができる。したがって、外側領域Ｒ_EXから接続部６にノイズが伝わり、さらに制御電極２３に伝わることを効果的に抑制できる。そのため、半導体素子２を、ノイズからより十分に保護することができる。

また、図２に示すごとく、本形態の半導体モジュール１は、互いに並列に接続された複数の半導体素子２を備える。
そのため、半導体モジュール１に高い電流を流すことができる。また、複数の半導体素子２を設ける場合、半導体モジュール１が大型化しやすくなる。そのため、上記配線基板５を設けて、Ｚ方向から見たときの半導体モジュール１の面積を小さくし、半導体モジュール１の大型化を抑制したことによる効果は大きい。

また、図２に示すごとく、個々の半導体素子２は、複数の制御電極２３（２３_G，２３_E）を備える。配線基板５には複数の配線層５１（５１_G，５１_E）が形成されている。そして、個々の配線層５１によって、複数の制御電極にそれぞれ形成した制御電極２３を、互いに並列に接続してある。また、本形態の配線基板５は、図３に示すごとく、複数の配線層５１を、Ｚ方向において互いに異なる位置に形成した、多層配線基板５_aである。
このように、配線基板５を多層配線基板５_aにすれば、各配線層５１（５１_G，５１_E）が互いに干渉することを抑制できる。そのため、各配線層５１の設計自由度を高めることができる。したがって、複数の半導体素子２にそれぞれ形成された制御電極２３から制御端子５２までの、配線層５１の長さを均等にしやすくなり、配線層５１に寄生するインダクタンスや抵抗を均等化しやすくなる。そのため、半導体素子２の動作制御を行いやすくなる。

また、上述したように、本形態では、第２バスバー３_bと配線基板５との間の熱抵抗を、第２バスバー３_bと半導体素子２との間の熱抵抗よりも高くしてある。
そのため、半導体素子２や第２バスバー３_bから発生した熱が、配線基板５に伝わることを抑制できる。したがって、配線基板５が熱によって劣化する等の問題を抑制できる。

また、図１に示すごとく、本形態では、第２バスバー３_bと配線基板５とが接触している。第２バスバー３_bの、配線基板５との接触面Ｓ３には、凹凸部３１が形成されている。
このように凹凸部３１を形成することにより、第２バスバー３_bと配線基板５の間の熱抵抗を、第２バスバー３_bと半導体素子２との間の熱抵抗よりも、確実に高くすることができる。

以上のごとく、本形態によれば、より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。

なお、本形態では、半導体素子２としてＩＧＢＴを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。

以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態１と同様の構成要素等を表す。

（実施形態２）
本形態は、第２バスバー３_bと配線基板５との間の熱抵抗を高くするための構造を変更した例である。図１０に示すごとく、本形態では、第２バスバー３_bと配線基板５とを離間させている。第２バスバー３_bと配線基板５との間には、これらの間隔を保つためのスペーサ３２が配されている。スペーサ３２は、例えば絶縁樹脂によって構成される。第２バスバー３_bと配線基板５との間の隙間Ｇには、シリコンゲル等の充填材１３が介在している。

本形態の配線基板５は、実施形態１と同様に、Ｚ方向から見たときの形状が四辺形である。スペーサ３２は、四辺形を呈する配線基板５の四隅に設けられている。

本形態の作用効果を説明する。本形態では、第２バスバー３_bと配線基板５とを離間させている。そのため、実施形態１のように、第２バスバー３_bと配線基板５とを接触させた場合よりも、これらの間の熱抵抗を高くすることができる。そのため、半導体素子２や第２バスバー３_bから発生する熱が配線基板５に伝わりにくくなる。したがって、熱によって配線基板５が劣化することをより効果的に抑制できる。

また、本形態では、第２バスバー３_bと配線基板５との間にスペーサ３２を介在させている。そのため、配線基板５が第２バスバー３_bに接触することを確実に防止できる。したがって、配線基板５と第２バスバー３_bとの間の熱抵抗を、確実に高くすることができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態３）
本形態は、第２バスバー３_bと配線基板５との間の熱抵抗を高くするための構造を変更した例である。図１１に示すごとく、本形態では、実施形態２と同様に、第２バスバー３_bと配線基板５とを離隔させている。これらの間に設けた隙間Ｇは、充填材１３によって充填されている。第２バスバー３_bと配線基板５との間には、第１スペーサ３２_aと第２スペーサ３２_bとの、２種類のスペーサ３２_a，３２_bが介在している。これら２種類のスペーサ３２_a，３２_bは、Ｚ方向において互いに隣り合っている。スペーサ３２_a，３２_bは、四辺形状に形成された配線基板５の四隅に配されている。

本形態の作用効果について説明する。本形態では、第２バスバー３_bと配線基板５との間に、２種類のスペーサ３２_a，３２_bを介在させている。そのため、第２バスバー３_bから配線基板５までのＺ方向距離Ｌ_Zを長くすることができる。したがって、第２バスバー３_bと配線基板５との間の熱抵抗をより高くすることができ、熱によって配線基板５が劣化することをより効果的に抑制できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態４）
本形態は、制御電極２３の数、および半導体素子２の接続構造を変更した例である。図１２に示すごとく、本形態の半導体素子２は、ゲート用制御電極２３_Gと、エミッタ用制御電極２３_Eと、センス用制御電極２３_SEと、カソード用制御電極２３_Kと、アノード用制御電極２３_Aとの、５個の制御電極２３を備える。

図１３に示すごとく、半導体素子２には、第１主電極２１と第２主電極２２との間を流れる電流Ｉの一部を取り出して測定するためのセンスエミッタＳＥが形成されている。センス用制御電極２３_SEは、センスエミッタＳＥに接続している。本形態では、センスエミッタＳＥの電流を測定し、その測定値を用いて、第１主電極２１と第２主電極２２との間を流れる電流Ｉの量を推定している。そして、電流量が多くなりすぎた場合に、半導体素子２のオンデューティーを低減する等の制御を行っている。

また、半導体素子２には、感温ダイオード２９が形成されている。カソード用制御電極２３_Kは、感温ダイオード２９のカソードＫに接続し、アノード用制御電極２３_AはアノードＡに接続している。本形態では、感温ダイオード２９の順方向電圧を測定することにより、半導体素子２の温度を測定している。そして、温度が高くなりすぎた場合に、半導体素子２のオンデューティーを低減する等の制御を行っている。

図１２に示すごとく、本形態の半導体モジュール１は、上アーム用配線基板５_Hと、下アーム用配線基板５_Lとの、２枚の配線基板５を備える。個々の配線基板５は、複数のパッド５３と、複数の制御端子５２とを備える。パッド５３と制御端子５２とは、配線層５１によってそれぞれ接続されている。パッド５３と制御電極２３とは、接続部６（ワイヤ）によって接続されている。

また、図１２に示すごとく、本形態の半導体モジュール１は、３個の上アーム半導体素子２_Hと、３個の下アーム半導体素子２_Lとの、合計６個の半導体素子２を備える。これら６個の半導体素子２によってインバータ回路を構成してある。

３個の上アーム半導体素子２_Hには、共通化された一枚の第１バスバー３_aHが接続している。また、３個の下アーム半導体素子２_Lには、共通化された一枚の第２バスバー３_bLが接続している。これらのバスバー３_aH，３_bLには、直流入力端子３５_P，３５_Nがそれぞれ接続している。直流入力端子３５_P，３５_Nの間に、直流電源８１（図５参照）の直流電圧が加えられる。

また、個々の上アーム半導体素子２_Hには、第２バスバー３_bHが個別に接続している。同様に、個々の下アーム半導体素子２_Lに、第１バスバー３_aLが個別に接続している。上アーム半導体素子２_Hの第２バスバー３_bHと、下アーム半導体素子２_Lの第１バスバー３_aLとは、互いに接続されている。また、下アーム半導体素子２_Lの第１バスバー３_aLには、交流出力端子３６（３６_u，３６_v，３６_w）が接続している。交流出力端子３６は、三相交流モータ８２（図５参照）に接続される。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

１ 半導体モジュール
２ 半導体素子
２１ 第１主電極
２２ 第２主電極
２３ 制御電極
３_a 第１バスバー
３_b 第２バスバー
４ 絶縁基板
５ 配線基板

Claims (8)

1. 絶縁基板（４）と、第１バスバー（３_a）と、半導体素子（２）と、第２バスバー（３_b）とをこの順に積層してなり、上記第１バスバー及び上記第２バスバーを介して上記半導体素子に電流を流すよう構成された半導体モジュール（１）であって、
   上記半導体素子は、上記第１バスバー側の主面（Ｓ１）に形成され上記第１バスバーに接続した第１主電極（２１）と、上記第２バスバー側の主面（Ｓ２）に形成され上記第２バスバーに接続した第２主電極（２２）と、上記第２バスバー側の主面に形成され上記第１主電極と上記第２主電極との間を流れる電流の制御を行うための制御電極（２３）とを備え、
   上記第２バスバーの、上記半導体素子に接続した側とは反対側に配線基板（５）を設けてあり、該配線基板内に形成された配線層（５１）と上記制御電極とを電気接続してあり、上記配線基板から、上記配線層に接続した制御端子（５２）が突出している、半導体モジュール。
2. 上記半導体素子は、該半導体素子の活性領域（Ａ）を取り囲み該活性領域内における電界の集中を緩和するガードリング（２４）を備え、上記ガードリングの内側であって該ガードリングに隣り合う位置に上記制御電極が形成され、該制御電極と上記配線層とは接続部（６）によって電気接続されており、上記配線基板の厚さ方向から見たときに、上記接続部の全ての部位が上記ガードリングの内側に配されている、請求項１に記載の半導体モジュール。
3. 互いに並列に接続した複数の上記半導体素子を備える、請求項１又は請求項２に記載の半導体モジュール。
4. 個々の上記半導体素子は複数の上記制御電極を備え、上記配線基板は複数の上記配線層を有し、個々の上記配線層によって、上記複数の半導体素子にそれぞれ形成された上記制御電極を互いに並列に接続してあり、上記配線基板は、上記複数の配線層を、互いに異なる位置に形成した多層配線基板（５_a）である、請求項３に記載の半導体モジュール。
5. 上記第２バスバーと上記配線基板との間の熱抵抗を、上記第２バスバーと上記半導体素子との間の熱抵抗よりも高くしてある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
6. 上記第２バスバーは上記配線基板に接触しており、上記第２バスバーの、上記配線基板との接触面（Ｓ３）に凹凸部（３１）が形成されている、請求項５に記載の半導体モジュール。
7. 上記第２バスバーと上記配線基板とは離間している、請求項５に記載の半導体モジュール。
8. 上記第２バスバーと上記配線基板との間に、これらの間隔を保つスペーサ（３２）が介在している、請求項７に記載の半導体モジュール。

Images