JP2021061273A - Semiconductor module - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor module in which the influence of electromagnetic noise on a drive IC can be suppressed.SOLUTION: A semiconductor module 1 includes a switching element 2, a drive IC3 that transmits a driving signal to the switching element 2, and an intermediate metal part 4 that is a part made of metal disposed between the switching element and the drive IC3 when viewed from a thickness direction of the switching element 2. When viewed from the thickness direction, the switching element 2 and the drive IC3 are disposed so as not to overlap with each other. At least a part of the intermediate metal part 4 is disposed in a space between the switching element 2 and the drive IC3.SELECTED DRAWING: Figure 1

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.

例えば、電力変換装置に用いられる半導体モジュールとして、スイッチング素子とこれを駆動するドライブICとを備えた半導体モジュールが、特許文献1に開示されている。 For example, as a semiconductor module used in a power conversion device, a semiconductor module including a switching element and a drive IC for driving the switching element is disclosed in Patent Document 1.

特開2018−152392号公報JP-A-2018-152392

しかしながら、スイッチング素子とドライブICとが近接配置されると、スイッチング素子に流れる電流に基づく電磁ノイズが、ドライブICに影響することが懸念される。 However, when the switching element and the drive IC are arranged close to each other, there is a concern that electromagnetic noise based on the current flowing through the switching element may affect the drive IC.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ドライブICへの電磁ノイズの影響を抑制することができる半導体モジュールを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor module capable of suppressing the influence of electromagnetic noise on a drive IC.

本発明の一態様は、スイッチング素子(2)と、
該スイッチング素子に駆動信号を送信するドライブIC(3)と、
上記スイッチング素子の厚み方向(Z)から見て上記スイッチング素子と上記ドライブICとの間に配される金属製の部位である中間金属部(4)と、
を備え、
上記厚み方向から見たとき、上記スイッチング素子と上記ドライブICとは、互いに重ならないように配置されており、
上記中間金属部の少なくとも一部は、上記スイッチング素子と上記ドライブICとの間の空間に配置されている、半導体モジュール(1)にある。
One aspect of the present invention is a switching element (2) and
A drive IC (3) that transmits a drive signal to the switching element and
An intermediate metal portion (4), which is a metal portion arranged between the switching element and the drive IC when viewed from the thickness direction (Z) of the switching element,
With
When viewed from the thickness direction, the switching element and the drive IC are arranged so as not to overlap each other.
At least a part of the intermediate metal portion is in the semiconductor module (1) arranged in the space between the switching element and the drive IC.

上記半導体モジュールは、上記中間金属部を有する。そして、中間金属部の少なくとも一部は、上記スイッチング素子と上記ドライブICとの間の空間に配置されている。これにより、スイッチング素子に流れる電流に起因する電磁ノイズを、中間金属部によって遮蔽することができる。それゆえ、ドライブICへの電磁ノイズの影響を抑制することができる。 The semiconductor module has the intermediate metal portion. Then, at least a part of the intermediate metal portion is arranged in the space between the switching element and the drive IC. Thereby, the electromagnetic noise caused by the current flowing through the switching element can be shielded by the intermediate metal portion. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the drive IC can be suppressed.

以上のごとく、上記態様によれば、ドライブICへの電磁ノイズの影響を抑制することができる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。
As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a semiconductor module capable of suppressing the influence of electromagnetic noise on the drive IC.
The reference numerals in parentheses described in the scope of claims and the means for solving the problem indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later, and limit the technical scope of the present invention. It's not a thing.

実施形態1における、半導体モジュールの断面説明図であり、図2のI−I線矢視断面相当の図。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of the semiconductor module according to the first embodiment, and is a view corresponding to a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 実施形態1における、半導体モジュールの平面説明図。The plan view of the semiconductor module in Embodiment 1. 実施形態1における、他の半導体モジュールの平面説明図。FIG. 5 is a plan explanatory view of another semiconductor module according to the first embodiment. 実施形態2における、半導体モジュールの断面説明図。FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view of the semiconductor module according to the second embodiment. 実施形態3における、半導体モジュールの断面説明図。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of the semiconductor module according to the third embodiment. 実施形態4における、半導体モジュールの平面説明図。FIG. 5 is a plan explanatory view of the semiconductor module according to the fourth embodiment. 実施形態5における、半導体モジュールの平面説明図。FIG. 5 is a plan explanatory view of the semiconductor module according to the fifth embodiment. 図7のVIII−VIII線矢視断面説明図。FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view taken along the line VIII-VIII of FIG. 実施形態6における、電力変換装置の断面説明図。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of the power conversion device according to the sixth embodiment. 実施形態7における、半導体モジュールの断面説明図。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of the semiconductor module according to the seventh embodiment. 実施形態7における、他の半導体モジュールの断面説明図。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of another semiconductor module according to the seventh embodiment. 実施形態7における、さらに他の半導体モジュールの断面説明図。FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view of still another semiconductor module according to the seventh embodiment.

(実施形態1)
半導体モジュールに係る実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
本形態の半導体モジュール1は、図1、図2に示すごとく、スイッチング素子2と、ドライブIC3と、中間金属部4と、を備えている。ドライブIC3は、スイッチング素子2に駆動信号を送信する。中間金属部4は、スイッチング素子2の厚み方向Zから見てスイッチング素子2とドライブIC3との間に配される金属製の部位である。
(Embodiment 1)
An embodiment relating to the semiconductor module will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor module 1 of this embodiment includes a switching element 2, a drive IC 3, and an intermediate metal portion 4. The drive IC 3 transmits a drive signal to the switching element 2. The intermediate metal portion 4 is a metal portion arranged between the switching element 2 and the drive IC 3 when viewed from the thickness direction Z of the switching element 2.

図2に示すごとく、厚み方向Zから見たとき、スイッチング素子2とドライブIC3とは、互いに重ならないように配置されている。図1に示すごとく、中間金属部4の少なくとも一部は、スイッチング素子2とドライブIC3との間の空間に配置されている。なお、以下において、スイッチング素子2の厚み方向Zを、単にZ方向ともいう。 As shown in FIG. 2, the switching element 2 and the drive IC 3 are arranged so as not to overlap each other when viewed from the thickness direction Z. As shown in FIG. 1, at least a part of the intermediate metal portion 4 is arranged in the space between the switching element 2 and the drive IC 3. In the following, the thickness direction Z of the switching element 2 is also simply referred to as the Z direction.

中間金属部4は、Z方向におけるスイッチング素子2及びドライブIC3の全体にわたり形成されている。すなわち、図1に示すごとく、中間金属部4のZ方向の形成領域Az4に、スイッチング素子2のZ方向の形成領域Az2と、ドライブIC3のZ方向の形成領域Az3とが収まっている。 The intermediate metal portion 4 is formed over the entire switching element 2 and drive IC 3 in the Z direction. That is, as shown in FIG. 1, the Z-direction formation region Az2 of the switching element 2 and the Z-direction formation region Az3 of the drive IC3 are contained in the Z-direction formation region Az4 of the intermediate metal portion 4.

スイッチング素子2とドライブIC3と中間金属部4とは、絶縁封止材5にて封止されて一体化されている。絶縁封止材5は、例えば、エポキシ等の樹脂からなる。 The switching element 2, the drive IC 3, and the intermediate metal portion 4 are sealed and integrated with an insulating sealing material 5. The insulating sealing material 5 is made of, for example, a resin such as epoxy.

中間金属部4は、スイッチング素子2の放熱経路を構成する放熱部材6の少なくとも一部である。本形態において、放熱部材6としては、下側放熱部材61と上側放熱部材62と中継放熱部材63とが配されている。放熱部材6は、アルミニウム等の金属からなる。下側放熱部材61と上側放熱部材62とは、スイッチング素子2をZ方向の両側から挟み込むような位置関係に配置されている。下側放熱部材61及び上側放熱部材62は、はんだ64を介して、スイッチング素子2に接合されている。 The intermediate metal portion 4 is at least a part of the heat radiating member 6 constituting the heat radiating path of the switching element 2. In the present embodiment, as the heat radiating member 6, a lower heat radiating member 61, an upper heat radiating member 62, and a relay heat radiating member 63 are arranged. The heat radiating member 6 is made of a metal such as aluminum. The lower heat radiating member 61 and the upper heat radiating member 62 are arranged in a positional relationship so as to sandwich the switching element 2 from both sides in the Z direction. The lower heat radiating member 61 and the upper heat radiating member 62 are joined to the switching element 2 via the solder 64.

Z方向において、スイッチング素子2に対して下側放熱部材61が配された側を、下側といい、スイッチング素子2に対して上側放熱部材62が配された側を、上側という。ただし、これらの表現は、便宜的なものであり、半導体モジュール1の姿勢を限定するものではない。 In the Z direction, the side on which the lower heat radiating member 61 is arranged with respect to the switching element 2 is referred to as the lower side, and the side on which the upper heat radiating member 62 is arranged with respect to the switching element 2 is referred to as the upper side. However, these expressions are for convenience and do not limit the posture of the semiconductor module 1.

また、中継放熱部材63は、上側放熱部材62から下記の共通放熱面11への熱移動を中継する。この中継放熱部材63の一部は、中間金属部4の少なくとも一部を構成している。中継放熱部材63は、Z方向から見て、ドライブIC3とスイッチング素子2との間に配置されている。そして、中継放熱部材63が、中間金属部4の一部を構成している。上側放熱部材62と中継放熱部材63との間にも、両者を接合するはんだ64が介在している。 Further, the relay heat radiating member 63 relays the heat transfer from the upper heat radiating member 62 to the following common heat radiating surface 11. A part of the relay heat radiating member 63 constitutes at least a part of the intermediate metal portion 4. The relay heat radiating member 63 is arranged between the drive IC 3 and the switching element 2 when viewed from the Z direction. The relay heat radiating member 63 constitutes a part of the intermediate metal portion 4. Solder 64 for joining the upper heat radiating member 62 and the relay heat radiating member 63 is also interposed.

半導体モジュール1は、スイッチング素子2とドライブIC3との双方の熱を外部に放熱する共通放熱面11を、Z方向の一方側に有する。中間金属部4は、共通放熱面11に熱的に接続されている。本形態において、半導体モジュール1は、共通放熱面11を構成する絶縁板110を有する。本形態においては、絶縁板110は、熱伝導性を有するセラミック等の絶縁部材からなる。絶縁板110の下面が、絶縁封止材5から露出して、共通放熱面11を構成している。なお、共通放熱面11は、スイッチング素子2の熱を外部に放熱する素子用放熱面112でもある。 The semiconductor module 1 has a common heat dissipation surface 11 that dissipates heat from both the switching element 2 and the drive IC 3 to the outside on one side in the Z direction. The intermediate metal portion 4 is thermally connected to the common heat dissipation surface 11. In this embodiment, the semiconductor module 1 has an insulating plate 110 that constitutes a common heat dissipation surface 11. In this embodiment, the insulating plate 110 is made of an insulating member such as ceramic having thermal conductivity. The lower surface of the insulating plate 110 is exposed from the insulating sealing material 5 to form a common heat radiating surface 11. The common heat radiating surface 11 is also a heat radiating surface 112 for an element that radiates heat from the switching element 2 to the outside.

絶縁板110の上面に、ドライブIC3、下側放熱部材61及び中継放熱部材63が接触している。ドライブIC3とスイッチング素子2との並び方向Xにおいて、中継放熱部材63の幅w1は、並び方向Xにおけるスイッチング素子2の幅w2よりも、小さい。 The drive IC3, the lower heat radiating member 61, and the relay heat radiating member 63 are in contact with the upper surface of the insulating plate 110. In the alignment direction X of the drive IC 3 and the switching element 2, the width w1 of the relay heat radiating member 63 is smaller than the width w2 of the switching element 2 in the alignment direction X.

また、図2に示すごとく、Z方向から見て、Y方向における中継放熱部材63の形成領域Ay1は、Y方向におけるスイッチング素子2の形成領域Ay2及びドライブIC3の形成領域Ay3を含んでいる。なお、Y方向は、X方向及びZ方向の双方に直交する方向である。 Further, as shown in FIG. 2, the formation region Ay1 of the relay heat radiating member 63 in the Y direction when viewed from the Z direction includes the formation region Ay2 of the switching element 2 and the formation region Ay3 of the drive IC3 in the Y direction. The Y direction is a direction orthogonal to both the X direction and the Z direction.

スイッチング素子2は、例えば、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタの略)、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタの略)等にて構成することができる。
図2に示すごとく、半導体モジュール1は、スイッチング素子2に電気的に接続されたパワー端子121、122を有する。一方のパワー端子121は、下側放熱部材61を介してスイッチング素子2に接続されている。他方のパワー端子122は、上側放熱部材62を介してスイッチング素子2に接続されている。
The switching element 2 can be composed of, for example, an IGBT (an abbreviation for an insulated gate bipolar transistor), a MOSFET (an abbreviation for a MOS field effect transistor), or the like.
As shown in FIG. 2, the semiconductor module 1 has power terminals 121 and 122 electrically connected to the switching element 2. One power terminal 121 is connected to the switching element 2 via the lower heat radiating member 61. The other power terminal 122 is connected to the switching element 2 via the upper heat radiating member 62.

図2に示すごとく、パワー端子121、122は、絶縁封止材5から、Y方向に突出している。また、これらのパワー端子121、122は、同じ方向に突出している。ただし、これらのパワー端子121、122の配置や突出方向については、特に限定されるものではない。例えば、図3に示すごとく、パワー端子121、122をX方向に突出させることもできる。図3に示す半導体モジュール1においては、2つのパワー端子121、122がX方向における互いに反対向きに突出している。 As shown in FIG. 2, the power terminals 121 and 122 project from the insulating sealing material 5 in the Y direction. Further, these power terminals 121 and 122 project in the same direction. However, the arrangement and the protruding direction of these power terminals 121 and 122 are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 3, the power terminals 121 and 122 can be projected in the X direction. In the semiconductor module 1 shown in FIG. 3, two power terminals 121 and 122 project in opposite directions in the X direction.

また、半導体モジュール1は、ドライブIC3とスイッチング素子2とを電気的に接続する信号配線13を有する。信号配線13は、他の構成要素とともに、絶縁封止材5に封止されている。信号配線13は、例えば、フレキシブル配線板にて構成することができる。 Further, the semiconductor module 1 has a signal wiring 13 that electrically connects the drive IC 3 and the switching element 2. The signal wiring 13 is sealed in the insulating sealing material 5 together with other components. The signal wiring 13 can be configured by, for example, a flexible wiring board.

また、上側放熱部材62と絶縁板110との間の放熱経路を構成する中継放熱部材は、上述の中継放熱部材63以外にも追加して設けることができる。図2に示す半導体モジュール1においては、例えば、スイッチング素子2に対してX方向にずれた位置に追加配置することができる。また、図3に示す半導体モジュール1においては、例えば、スイッチング素子2に対してY方向にずれた位置に追加配置することができる。 Further, the relay heat radiating member constituting the heat radiating path between the upper heat radiating member 62 and the insulating plate 110 can be additionally provided in addition to the above-mentioned relay heat radiating member 63. In the semiconductor module 1 shown in FIG. 2, for example, it can be additionally arranged at a position shifted in the X direction with respect to the switching element 2. Further, in the semiconductor module 1 shown in FIG. 3, for example, it can be additionally arranged at a position deviated in the Y direction with respect to the switching element 2.

次に、本形態の作用効果につき説明する。
上記半導体モジュール1は、中間金属部4を有する。そして、中間金属部4の少なくとも一部は、スイッチング素子2とドライブIC3との間の空間に配置されている。これにより、スイッチング素子2に流れる電流に起因する電磁ノイズを、中間金属部4によって遮蔽することができる。それゆえ、ドライブIC3への電磁ノイズの影響を抑制することができる。
Next, the action and effect of this embodiment will be described.
The semiconductor module 1 has an intermediate metal portion 4. Then, at least a part of the intermediate metal portion 4 is arranged in the space between the switching element 2 and the drive IC 3. Thereby, the electromagnetic noise caused by the current flowing through the switching element 2 can be shielded by the intermediate metal portion 4. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the drive IC 3 can be suppressed.

また、これに伴い、スイッチング素子2とドライブIC3との距離を短くすることが可能となる。それゆえ、半導体モジュール1の小型化が実現しやすくなる。 Along with this, the distance between the switching element 2 and the drive IC 3 can be shortened. Therefore, the miniaturization of the semiconductor module 1 can be easily realized.

また、中間金属部4は、Z方向におけるスイッチング素子2及びドライブIC3の全体にわたり形成されている。これにより、中間金属部4による、スイッチング素子2からドライブIC3への電磁ノイズの影響を、効果的に抑制することができる。 Further, the intermediate metal portion 4 is formed over the entire switching element 2 and the drive IC 3 in the Z direction. As a result, the influence of electromagnetic noise from the switching element 2 to the drive IC 3 due to the intermediate metal portion 4 can be effectively suppressed.

また、スイッチング素子2とドライブIC3と中間金属部4とは、絶縁封止材5にて封止されて一体化されている。これにより、スイッチング素子2とドライブIC3との間の距離を短くしやすくなり、高速スイッチングに対応させやすくすることができる。また、半導体モジュール1の一層の小型化を実現しやすくなる。また、絶縁封止材5にて封止することで、半導体モジュール1の取り扱いを容易にすることができ、ひいては低コスト化を実現しやすくなる。 Further, the switching element 2, the drive IC 3, and the intermediate metal portion 4 are sealed and integrated with the insulating sealing material 5. As a result, the distance between the switching element 2 and the drive IC 3 can be easily shortened, and high-speed switching can be easily supported. In addition, it becomes easier to realize further miniaturization of the semiconductor module 1. Further, by sealing with the insulating sealing material 5, the semiconductor module 1 can be easily handled, and thus the cost can be easily reduced.

また、中間金属部4は、放熱部材6の少なくとも一部である。これにより、中間金属部4に放熱機能と共に電磁ノイズ遮蔽機能を持たせることとなる。それゆえ、部品点数の低減、小型化、低コスト化を実現しやすくなる。 Further, the intermediate metal portion 4 is at least a part of the heat radiating member 6. As a result, the intermediate metal portion 4 is provided with an electromagnetic noise shielding function as well as a heat dissipation function. Therefore, it becomes easy to realize reduction in the number of parts, miniaturization, and cost reduction.

また、半導体モジュール1は、共通放熱面11をZ方向の一方側に有する。そして、中間金属部4は、共通放熱面11に熱的に接続されている。これにより、スイッチング素子2及びドライブIC3を効果的に冷却しつつ、ドライブICへの電磁ノイズの影響を効果的に抑制することができる。 Further, the semiconductor module 1 has a common heat dissipation surface 11 on one side in the Z direction. The intermediate metal portion 4 is thermally connected to the common heat dissipation surface 11. As a result, the influence of electromagnetic noise on the drive IC can be effectively suppressed while effectively cooling the switching element 2 and the drive IC 3.

以上のごとく、本形態によれば、ドライブICへの電磁ノイズの影響を抑制することができる半導体モジュールを提供することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a semiconductor module capable of suppressing the influence of electromagnetic noise on the drive IC.

(実施形態2)
本形態は、図4に示すごとく、ドライブIC3を実装するドライブ基板30をさらに有する形態である。
Z方向から見たとき、スイッチング素子2とドライブ基板30とは互いに重ならないように配置されている。中間金属部4の少なくとも一部は、スイッチング素子2とドライブ基板30との間の空間に配置されている。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 4, this embodiment further includes a drive substrate 30 on which the drive IC 3 is mounted.
When viewed from the Z direction, the switching element 2 and the drive substrate 30 are arranged so as not to overlap each other. At least a part of the intermediate metal portion 4 is arranged in the space between the switching element 2 and the drive substrate 30.

ドライブ基板30の主面は、Z方向を向いている。中間金属部4は、Z方向におけるスイッチング素子2、ドライブIC3及びドライブ基板30の全体にわたり形成されている。すなわち、図4に示すごとく、中間金属部4のZ方向の形成領域A4に、スイッチング素子2のZ方向の形成領域Az2と、ドライブIC3及びドライブ基板30のZ方向の形成領域Az3aとが収まっている。 The main surface of the drive board 30 faces the Z direction. The intermediate metal portion 4 is formed over the entire switching element 2, the drive IC 3, and the drive substrate 30 in the Z direction. That is, as shown in FIG. 4, the Z-direction formation region Az2 of the switching element 2 and the Z-direction formation region Az3a of the drive IC3 and the drive substrate 30 are accommodated in the Z-direction formation region A4 of the intermediate metal portion 4. There is.

ドライブ基板30には、ドライブIC3と電気的に接続された配線が形成されている。また、ドライブ基板30は、ドライブIC3の実装された上面と反対側の下面において、絶縁板110に接触している。そして、ドライブIC3が実装されたドライブ基板30は、絶縁封止材5に封止されている。 The drive board 30 is formed with wiring that is electrically connected to the drive IC 3. Further, the drive board 30 is in contact with the insulating plate 110 on the lower surface opposite to the upper surface on which the drive IC 3 is mounted. The drive substrate 30 on which the drive IC 3 is mounted is sealed with an insulating sealing material 5.

その他は、実施形態1と同様である。なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の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、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。 Others are the same as in the first embodiment. In addition, among the codes used in the second and subsequent embodiments, the same codes as those used in the above-described embodiments represent the same components and the like as those in the above-mentioned embodiments, unless otherwise specified.

本形態においては、中間金属部4の少なくとも一部が、スイッチング素子2とドライブ基板30との間の空間にも配置されている。それゆえ、ドライブIC3のみならず、これを実装したドライブ基板30への電磁ノイズの影響を抑制することができる。ドライブ基板30には、ドライブIC3と電気的に接続された配線が形成されている。それゆえ、このドライブ基板30の配線に電磁ノイズが影響することも、ドライブIC3の精確な作動において重要となる。それゆえ、本形態のように、ドライブIC3のみならず、ドライブ基板30への電磁ノイズの影響を抑制することができることにより、一層効果的に、半導体モジュール1の正確な動作を確保することができる。 In this embodiment, at least a part of the intermediate metal portion 4 is also arranged in the space between the switching element 2 and the drive substrate 30. Therefore, it is possible to suppress the influence of electromagnetic noise not only on the drive IC 3 but also on the drive board 30 on which the drive IC 3 is mounted. The drive board 30 is formed with wiring that is electrically connected to the drive IC 3. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the wiring of the drive board 30 is also important for the accurate operation of the drive IC3. Therefore, as in the present embodiment, it is possible to suppress the influence of electromagnetic noise not only on the drive IC 3 but also on the drive substrate 30, so that the accurate operation of the semiconductor module 1 can be ensured more effectively. ..

また、中間金属部4は、Z方向におけるスイッチング素子2、ドライブIC3及びドライブ基板30の全体にわたり形成されている。それゆえ、ドライブIC3及びドライブ基板30への電磁ノイズの影響を効果的に抑制することができる。 Further, the intermediate metal portion 4 is formed over the entire switching element 2, the drive IC 3, and the drive substrate 30 in the Z direction. Therefore, the influence of electromagnetic noise on the drive IC 3 and the drive substrate 30 can be effectively suppressed.

また、本形態においては、ドライブ基板30が絶縁板110に接触している。これにより、ドライブ基板30及びドライブIC3の温度上昇をも効果的に抑制することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
Further, in this embodiment, the drive substrate 30 is in contact with the insulating plate 110. As a result, the temperature rise of the drive board 30 and the drive IC 3 can be effectively suppressed.
In addition, it has the same effect as that of the first embodiment.

(実施形態3)
本形態は、図5に示すごとく、ドライブ基板30を絶縁板110から離した形態である。
すなわち、ドライブ基板30の下面が、絶縁板110の上面よりも、Z方向の上側に位置するような位置関係となっている。そして、ドライブIC3を実装したドライブ基板30は、その下面も含めて、絶縁封止材5に封止されている。
(Embodiment 3)
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the drive substrate 30 is separated from the insulating plate 110.
That is, the positional relationship is such that the lower surface of the drive substrate 30 is located above the upper surface of the insulating plate 110 in the Z direction. The drive substrate 30 on which the drive IC 3 is mounted is sealed with the insulating sealing material 5 including the lower surface thereof.

絶縁板110は、ドライブIC3の下方には配置されていない。絶縁板110は、スイッチング素子2には熱的に接続されている。そして、絶縁板110の下面が、スイッチング素子2の熱を外部に放出する素子用放熱面112となる。
その他は、実施形態2と同様である。
The insulating plate 110 is not arranged below the drive IC3. The insulating plate 110 is thermally connected to the switching element 2. Then, the lower surface of the insulating plate 110 becomes a heat radiating surface 112 for the element that releases the heat of the switching element 2 to the outside.
Others are the same as in the second embodiment.

本形態においては、絶縁板110の形成領域を小さくすることができる。その結果、半導体モジュール1の製造コストを低減することができる。
その他、実施形態2と同様の作用効果を有する。
In this embodiment, the forming region of the insulating plate 110 can be reduced. As a result, the manufacturing cost of the semiconductor module 1 can be reduced.
In addition, it has the same effect as that of the second embodiment.

(実施形態4)
本形態は、図6に示すごとく、スイッチング素子2を2個備えた半導体モジュール1の形態である。
2個のスイッチング素子2としては、例えば、互いに直列接続された上アーム用のスイッチング素子と下アーム用のスイッチング素子とすることができる。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 6, this embodiment is a semiconductor module 1 including two switching elements 2.
The two switching elements 2 can be, for example, a switching element for the upper arm and a switching element for the lower arm connected in series with each other.

そして、半導体モジュール1は、ドライブIC3をも2個備えている。各ドライブIC3は、各スイッチング素子2をそれぞれ駆動する。各ドライブIC3は、X方向において、各スイッチング素子2と重なる位置に配置されている。そして、各スイッチング素子2と各ドライブIC3との間の空間に、それぞれ中間金属部4の一部が配置されている。 The semiconductor module 1 also includes two drive ICs 3. Each drive IC 3 drives each switching element 2. Each drive IC 3 is arranged at a position overlapping each switching element 2 in the X direction. Then, a part of the intermediate metal portion 4 is arranged in the space between each switching element 2 and each drive IC 3.

半導体モジュール1は、3つのパワー端子121、122、123を有する。一つのパワー端子121は、上アーム用のスイッチング素子2に接続され、他の一つのパワー端子122は、下アーム用のスイッチング素子2に接続されている。さらに他の一つのパワー端子123は、双方のスイッチング素子2に接続され、出力端子として機能する。本形態においては、3つのパワー端子121、122、123は、いずれも、絶縁封止材5から、X方向の同じ側に突出している。
その他は、実施形態1と同様である。
The semiconductor module 1 has three power terminals 121, 122, and 123. One power terminal 121 is connected to the switching element 2 for the upper arm, and the other power terminal 122 is connected to the switching element 2 for the lower arm. Yet another power terminal 123 is connected to both switching elements 2 and functions as an output terminal. In this embodiment, all three power terminals 121, 122, and 123 project from the insulating sealing material 5 on the same side in the X direction.
Others are the same as in the first embodiment.

本形態においては、2つのスイッチング素子2を一体化した半導体モジュール1とすることができる。それゆえ、半導体モジュール1を用いた電力変換装置の小型化、組立容易化を実現することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In this embodiment, the semiconductor module 1 in which the two switching elements 2 are integrated can be formed. Therefore, the power conversion device using the semiconductor module 1 can be miniaturized and easily assembled.
In addition, it has the same effect as that of the first embodiment.

(実施形態5)
本形態も、図7、図8に示すごとく、スイッチング素子2を2個備えた半導体モジュール1の形態である。そして、本形態においては、放熱部材6として、中継放熱部材630を、スイッチング素子2に対して、X方向におけるドライブIC3と反対側に隣接する位置に設けている。
(Embodiment 5)
As shown in FIGS. 7 and 8, this embodiment is also a form of the semiconductor module 1 including two switching elements 2. Then, in the present embodiment, as the heat radiating member 6, the relay heat radiating member 630 is provided at a position adjacent to the switching element 2 on the side opposite to the drive IC 3 in the X direction.

つまり、X方向において、スイッチング素子2とドライブIC3との間に設けた中継放熱部材63の他に、X方向におけるドライブIC3と反対側にも中継放熱部材630を設けている。そして、これら2つの中継放熱部材63、630に懸架するように、上側放熱部材62が配置されている。なお、上側放熱部材62の下面は、スイッチング素子2の上面に熱的に接続されている。 That is, in addition to the relay heat radiating member 63 provided between the switching element 2 and the drive IC 3 in the X direction, the relay heat radiating member 630 is also provided on the side opposite to the drive IC 3 in the X direction. The upper heat radiating member 62 is arranged so as to suspend the two relay heat radiating members 63 and 630. The lower surface of the upper heat radiating member 62 is thermally connected to the upper surface of the switching element 2.

上記のように構成された放熱部材6は、2つのスイッチング素子2のそれぞれに対して、同様に配置されている。
また、本形態の半導体モジュール1においては、3つのパワー端子121、122、123は、Y方向における両側に突出している。具体的には、2つのパワー端子121、123と、一つのパワー端子122とが、Y方向における互いに反対側に突出している。
その他は、実施形態1と同様である。
The heat radiating member 6 configured as described above is similarly arranged with respect to each of the two switching elements 2.
Further, in the semiconductor module 1 of the present embodiment, the three power terminals 121, 122, and 123 project to both sides in the Y direction. Specifically, the two power terminals 121 and 123 and the one power terminal 122 project to the opposite sides in the Y direction.
Others are the same as in the first embodiment.

本形態においては、各スイッチング素子2をより効率的に放熱することができる。その他、実施形態4と同様の作用効果を有する。 In this embodiment, each switching element 2 can dissipate heat more efficiently. In addition, it has the same effect as that of the fourth embodiment.

(実施形態6)
本形態は、図9に示すごとく、半導体モジュール1を用いた電力変換装置10の形態である。
電力変換装置10は、例えば、車両に搭載され、直流電源と交流回転電機との間の電力変換を行うよう構成したものとすることができる。
(Embodiment 6)
As shown in FIG. 9, this embodiment is a mode of the power conversion device 10 using the semiconductor module 1.
The power conversion device 10 may be mounted on a vehicle, for example, and may be configured to perform power conversion between a DC power supply and an AC rotary electric machine.

電力変換装置10は、半導体モジュール1を冷却する冷却器71を有する。半導体モジュール1の共通放熱面11は、冷却器71の冷却面に面接触している。すなわち、半導体モジュール1の下面に、冷却器71が接触配置されている。冷却器71の内部には、冷媒Cを流通させる冷媒流路710が形成されている。 The power conversion device 10 has a cooler 71 for cooling the semiconductor module 1. The common heat dissipation surface 11 of the semiconductor module 1 is in surface contact with the cooling surface of the cooler 71. That is, the cooler 71 is contact-arranged on the lower surface of the semiconductor module 1. Inside the cooler 71, a refrigerant flow path 710 for passing the refrigerant C is formed.

冷媒Cは、図9に示すごとく、X方向における、スイッチング素子2からドライブIC3へ向かう向きに流れている。比較的発熱量の大きいスイッチング素子2を効率的に冷却するためである。ただし、この冷媒Cの向きは、必ずしも限定されるものではない。また、冷却器71は、例えば、アルミニウム等、熱伝導性に優れた金属からなるものとすることができる。 As shown in FIG. 9, the refrigerant C flows in the X direction from the switching element 2 toward the drive IC 3. This is to efficiently cool the switching element 2 having a relatively large amount of heat generation. However, the orientation of the refrigerant C is not necessarily limited. Further, the cooler 71 may be made of a metal having excellent thermal conductivity, such as aluminum.

また、半導体モジュール1の上方には、ECU基板721が配置されている。Z方向において冷却器71とECU基板721との間に、半導体モジュール1が配置された状態となっている。ECU基板721は、電子制御ユニットの制御回路が形成された電子基板である。ECU基板721の主面は、Z方向を向いている。 Further, the ECU board 721 is arranged above the semiconductor module 1. The semiconductor module 1 is arranged between the cooler 71 and the ECU board 721 in the Z direction. The ECU board 721 is an electronic board on which a control circuit of an electronic control unit is formed. The main surface of the ECU board 721 faces the Z direction.

ECU基板721には、無線通信部722が搭載されている。無線通信部722は、ECU基板721における制御回路に電気的に接続されていると共に、ドライブIC3との間の無線通信を行う部位である。すなわち、無線通信部722から発信される電波信号によって、ドライブIC3を制御することができる。 A wireless communication unit 722 is mounted on the ECU board 721. The wireless communication unit 722 is a portion that is electrically connected to the control circuit on the ECU board 721 and that performs wireless communication with the drive IC 3. That is, the drive IC 3 can be controlled by the radio wave signal transmitted from the wireless communication unit 722.

半導体モジュール1は、スイッチング素子2の熱を外部に放熱する素子用放熱面112を、Z方向の一方側に有する。ドライブIC3は、Z方向における素子用放熱面112と反対側において、放熱部材6と対向しないよう構成されている。それゆえ、放熱部材6は、ドライブIC3と無線通信部722との間の空間には配置されない。つまり、無線通信部722とドライブIC3との間の無線通信を遮らないように、放熱部材6は配置されている。 The semiconductor module 1 has an element heat-dissipating surface 112 on one side in the Z direction that dissipates heat from the switching element 2 to the outside. The drive IC 3 is configured so as not to face the heat radiating member 6 on the side opposite to the heat radiating surface 112 for the element in the Z direction. Therefore, the heat radiating member 6 is not arranged in the space between the drive IC 3 and the wireless communication unit 722. That is, the heat radiating member 6 is arranged so as not to block the wireless communication between the wireless communication unit 722 and the drive IC 3.

本形態において、素子用放熱面112は、共通放熱面11でもある。なお、半導体モジュール1の構成自体は、実施形態1と同様である。また、スイッチング素子2と無線通信部722との間にも、放熱部材6の一部が配置されている。 In this embodiment, the heat radiating surface 112 for the element is also the common heat radiating surface 11. The configuration itself of the semiconductor module 1 is the same as that of the first embodiment. Further, a part of the heat radiating member 6 is also arranged between the switching element 2 and the wireless communication unit 722.

本形態においては、ドライブICへの電磁ノイズの影響を抑制することができる電力変換装置10を提供することができる。
また、半導体モジュール1の放熱性を確保すると共に、無線通信部722とドライブIC3との間の無線通信を実現しやすくすることができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the present embodiment, it is possible to provide the power conversion device 10 capable of suppressing the influence of electromagnetic noise on the drive IC.
In addition, the heat dissipation of the semiconductor module 1 can be ensured, and wireless communication between the wireless communication unit 722 and the drive IC 3 can be easily realized.
In addition, it has the same effect as that of the first embodiment.

(実施形態7)
本形態は、図10〜図12に示すごとく、絶縁板110が露出していない半導体モジュール1の形態である。
本形態の半導体モジュール1は、一部の放熱部材6の表面を素子用放熱面112としている。
(Embodiment 7)
As shown in FIGS. 10 to 12, this embodiment is a form of the semiconductor module 1 in which the insulating plate 110 is not exposed.
In the semiconductor module 1 of this embodiment, the surface of a part of the heat radiating member 6 is a heat radiating surface 112 for an element.

例えば、図10に示す半導体モジュール1は、下側放熱部材61及び中継放熱部材63を、それぞれZ方向に複数分割して設けている。そして、分割された下側放熱部材61同士の間、及び、分割された中継放熱部材63同士の間に、絶縁板110を介在させている。これにより、スイッチング素子2と素子用放熱面112との間の電気的絶縁を確保している。 For example, in the semiconductor module 1 shown in FIG. 10, the lower heat radiating member 61 and the relay heat radiating member 63 are each divided into a plurality of parts in the Z direction. An insulating plate 110 is interposed between the divided lower heat radiating members 61 and between the divided relay heat radiating members 63. As a result, electrical insulation between the switching element 2 and the heat radiating surface 112 for the element is ensured.

図11に示す半導体モジュール1は、上述の図10に示す半導体モジュール1と概略同様の構成を有する。ただし、分割された下側放熱部材61同士の間に介在させた絶縁板110と、分割された中継放熱部材63同士の間に介在させた絶縁板110とを、互いに分離させている点において、図10に示す半導体モジュール1とは異なる。 The semiconductor module 1 shown in FIG. 11 has substantially the same configuration as the semiconductor module 1 shown in FIG. 10 described above. However, in that the insulating plate 110 interposed between the divided lower heat radiating members 61 and the insulating plate 110 interposed between the divided relay heat radiating members 63 are separated from each other. It is different from the semiconductor module 1 shown in FIG.

図12に示す半導体モジュール1は、下側放熱部材61を、Z方向に複数分割して設けている。分割された下側放熱部材61同士の間に絶縁板110を介在させている。また、スイッチング素子2と上側放熱部材62との間にも、絶縁板110を介在させている。これにより、スイッチング素子2と素子用放熱面112との間の電気的絶縁を確保している。 The semiconductor module 1 shown in FIG. 12 is provided with a plurality of lower heat radiating members 61 divided in the Z direction. An insulating plate 110 is interposed between the divided lower heat radiating members 61. Further, an insulating plate 110 is also interposed between the switching element 2 and the upper heat radiating member 62. As a result, electrical insulation between the switching element 2 and the heat radiating surface 112 for the element is ensured.

本形態の半導体モジュール1は、上述した以外は、実施形態3と同様である。
本形態のように、絶縁板110の配置のバリエーションは、種々想定され得る。
The semiconductor module 1 of this embodiment is the same as that of the third embodiment except for the above.
As in this embodiment, various variations in the arrangement of the insulating plate 110 can be assumed.

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。 The present invention is not limited to each of the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the gist thereof.

1 半導体モジュール
2 スイッチング素子
3 ドライブIC
4 中間金属部
5 絶縁封止材
6 放熱部材
1 Semiconductor module 2 Switching element 3 Drive IC
4 Intermediate metal part 5 Insulation encapsulant 6 Heat dissipation member

Claims (7)

スイッチング素子(2)と、
該スイッチング素子に駆動信号を送信するドライブIC(3)と、
上記スイッチング素子の厚み方向(Z)から見て上記スイッチング素子と上記ドライブICとの間に配される金属製の部位である中間金属部(4)と、
を備え、
上記厚み方向から見たとき、上記スイッチング素子と上記ドライブICとは、互いに重ならないように配置されており、
上記中間金属部の少なくとも一部は、上記スイッチング素子と上記ドライブICとの間の空間に配置されている、半導体モジュール(1)。
Switching element (2) and
A drive IC (3) that transmits a drive signal to the switching element and
An intermediate metal portion (4), which is a metal portion arranged between the switching element and the drive IC when viewed from the thickness direction (Z) of the switching element,
With
When viewed from the thickness direction, the switching element and the drive IC are arranged so as not to overlap each other.
A semiconductor module (1) in which at least a part of the intermediate metal portion is arranged in a space between the switching element and the drive IC.
上記中間金属部は、上記厚み方向における上記スイッチング素子及び上記ドライブICの全体にわたり形成されている、請求項1に記載の半導体モジュール。 The semiconductor module according to claim 1, wherein the intermediate metal portion is formed over the entire switching element and the drive IC in the thickness direction. 上記ドライブICを実装するドライブ基板(30)をさらに有し、上記厚み方向から見たとき、上記スイッチング素子と上記ドライブ基板とは互いに重ならないように配置されており、上記中間金属部の少なくとも一部は、上記スイッチング素子と上記ドライブ基板との間の空間に配置されている、請求項1又は2に記載の半導体モジュール。 It further has a drive substrate (30) on which the drive IC is mounted, and when viewed from the thickness direction, the switching element and the drive substrate are arranged so as not to overlap each other, and at least one of the intermediate metal portions. The semiconductor module according to claim 1 or 2, wherein the unit is arranged in a space between the switching element and the drive substrate. 上記スイッチング素子と上記ドライブICと上記中間金属部とは、絶縁封止材(5)にて封止されて一体化されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 The semiconductor module according to any one of claims 1 to 3, wherein the switching element, the drive IC, and the intermediate metal portion are sealed and integrated with an insulating sealing material (5). 上記中間金属部は、上記スイッチング素子の放熱経路を構成する放熱部材(6)の少なくとも一部である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体モジュール。 The semiconductor module according to any one of claims 1 to 4, wherein the intermediate metal portion is at least a part of a heat radiating member (6) constituting the heat radiating path of the switching element. 上記半導体モジュールは、上記スイッチング素子と上記ドライブICとの双方の熱を外部に放熱する共通放熱面(11)を、上記厚み方向の一方側に有し、上記中間金属部は、上記共通放熱面に熱的に接続されている、請求項5に記載の半導体モジュール。 The semiconductor module has a common heat dissipation surface (11) that dissipates heat from both the switching element and the drive IC to the outside on one side in the thickness direction, and the intermediate metal portion is the common heat dissipation surface. The semiconductor module according to claim 5, which is thermally connected to. 上記半導体モジュールは、上記スイッチング素子の熱を外部に放熱する素子用放熱面(112)を、上記厚み方向の一方側に有し、上記ドライブICは、上記厚み方向における上記素子用放熱面と反対側において、上記放熱部材と対向しないよう構成されている、請求項5又は6に記載の半導体モジュール。 The semiconductor module has an element heat-dissipating surface (112) that dissipates heat of the switching element to the outside on one side in the thickness direction, and the drive IC is opposite to the element heat-dissipating surface in the thickness direction. The semiconductor module according to claim 5 or 6, which is configured not to face the heat radiating member on the side.
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