JP2024010348A - Semiconductor module and power conversion device - Google Patents

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純司 藤野
Junji Fujino
智香 川添
Chika Kawazoe
文雄 和田
Fumio Wada
規由 新井
Noriyoshi Arai
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a bonding material in a semiconductor module from melting due to heat at the time when an external terminal is connected with the other apparatus.
SOLUTION: A semiconductor module comprises: a heat spreader 70 that is a heat radiation member; a semiconductor element 20 mounted on the heat spreader 70; an electrode plate 61 connected with a main electrode of the semiconductor element 20; and an encapsulation resin 80 that encapsulates the heat spreader 70, the semiconductor element 20, and the electrode plate 61. A part of the electrode plate 61 is protruded from the encapsulation resin 80 to be an external terminal. A heat radiation path having a thermal resistivity lower than that of the encapsulation resin 80 and thermally connecting between the electrode plate 61 and the heat spreader 70 is formed between a portion to be the external terminal of the electrode plate 61 and a portion connected with the semiconductor element 20.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、半導体モジュールの構造に関する。 The present disclosure relates to the structure of a semiconductor module.

電力制御用の半導体モジュールは、パワーモジュールと呼ばれ、発電・送電から効率的なエネルギーの利用・再生まであらゆる分野で利用されている。例えば産業機器や家電・情報端末など、多くの製品にパワーモジュールが用いられることから、パワーモジュールには高い生産性が求められる。 Semiconductor modules for power control are called power modules, and are used in all fields from power generation and transmission to efficient energy use and regeneration. For example, because power modules are used in many products such as industrial equipment, home appliances, and information terminals, high productivity is required of power modules.

従来、パワーモジュールに搭載される半導体素子の主回路は、ワイヤボンドを用いて構成されていたが、例えば電気自動車に搭載されるモジュールなど、高い信頼性が求められるパワーモジュールでは、銅製のリードフレームに半導体素子をはんだで接合して主回路を構成した構造が普及している。 Conventionally, the main circuits of semiconductor elements installed in power modules have been constructed using wire bonds, but in power modules that require high reliability, such as modules installed in electric vehicles, copper lead frames are used. A structure in which the main circuit is constructed by joining semiconductor elements with solder is becoming widespread.

また、動作可能温度が高く、効率に優れる炭化珪素(SiC)半導体は、今後の主流となる可能性が高いため、パワーモジュールには、SiC半導体に適用可能なパッケージ形態であることも求められている。 In addition, silicon carbide (SiC) semiconductors, which have high operating temperatures and excellent efficiency, are likely to become mainstream in the future, so power modules are also required to have a package form that can be applied to SiC semiconductors. There is.

下記の特許文献1には、複数の半導体素子が搭載される絶縁基板のセラミック基材に溝を設けることで、半導体素子間を熱的に遮断し、半導体素子同士の熱干渉を抑制する技術が開示されている。また、特許文献2には、半導体素子の上面にリードフレームを接合した構成を有するパワーモジュールにおいて、接合材として焼結銀を用いることで、接合後に接合材が再溶融することを防止することが示されている。 Patent Document 1 listed below describes a technology that thermally isolates semiconductor elements and suppresses thermal interference between semiconductor elements by providing grooves in the ceramic base material of an insulating substrate on which a plurality of semiconductor elements are mounted. Disclosed. Further, Patent Document 2 describes that in a power module having a configuration in which a lead frame is bonded to the top surface of a semiconductor element, sintered silver is used as a bonding material to prevent the bonding material from remelting after bonding. It is shown.

特開2013-016766号公報JP2013-016766A 特許第6877600号公報Patent No. 6877600

パワーモジュールなどの半導体モジュールの外部端子を他の機器の端子に接続する際、はんだ付けによる接続が多く用いられている。しかし、はんだ付の熱が半導体モジュールに伝わり、半導体モジュール内部のはんだが溶融すると、接合部の信頼性に影響したり、はんだの膨張によって封止樹脂に亀裂が生じたりする懸念がある。 When connecting external terminals of a semiconductor module such as a power module to terminals of other equipment, connection by soldering is often used. However, if the heat from soldering is transmitted to the semiconductor module and the solder inside the semiconductor module melts, there are concerns that the reliability of the joint may be affected or that the expansion of the solder may cause cracks in the sealing resin.

本開示は以上のような課題を解決するためになされたものであり、外部端子を他の機器に接続させる際の熱により半導体モジュール内部の接合材が溶融することを防止することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to prevent the bonding material inside the semiconductor module from melting due to heat when connecting external terminals to other devices. .

本開示に係る半導体モジュールは、放熱部材と、前記放熱部材に搭載された半導体素子と、前記半導体素子の主電極に接続された電極板と、前記放熱部材、前記半導体素子および前記電極板を封止する封止部材と、を備え、前記電極板の一部は、前記封止部材から突出して外部端子となり、前記電極板の前記外部端子となる部分と前記半導体素子に接続された部分との間に、前記封止部材よりも熱抵抗率が低く、前記電極板と前記放熱部材とを熱的に接続する放熱経路が形成されている。 A semiconductor module according to the present disclosure includes a heat dissipating member, a semiconductor element mounted on the heat dissipating member, an electrode plate connected to a main electrode of the semiconductor element, and sealing the heat dissipating member, the semiconductor element, and the electrode plate. a sealing member for sealing, a portion of the electrode plate protruding from the sealing member to become an external terminal, and a portion of the electrode plate that becomes the external terminal and a portion connected to the semiconductor element. A heat radiation path having a thermal resistivity lower than that of the sealing member and thermally connecting the electrode plate and the heat radiation member is formed between the electrode plates and the heat radiation member.

本開示に係る半導体モジュールによれば、電極板の外部端子となる部分と半導体素子に接続される部分との間に、電極板と放熱部材とを熱的に接続する放熱経路が設けられているため、半導体モジュールの外部端子を他の機器の端子にはんだ付けする際の熱によって、電極板と半導体素子とを接合する接合材が溶融することが防止される。 According to the semiconductor module according to the present disclosure, a heat radiation path that thermally connects the electrode plate and the heat radiation member is provided between the portion of the electrode plate that becomes the external terminal and the portion connected to the semiconductor element. Therefore, the bonding material for bonding the electrode plate and the semiconductor element is prevented from melting due to the heat generated when the external terminals of the semiconductor module are soldered to the terminals of other equipment.

実施の形態1に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る半導体モジュールの構造を示す上面図ある。1 is a top view showing the structure of a semiconductor module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の変形例に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to a modification of the first embodiment. 実施の形態1の変形例に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to a modification of the first embodiment. 実施の形態2に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to a second embodiment. 実施の形態2に係る半導体モジュールの構造を示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing the structure of a semiconductor module according to a second embodiment. 実施の形態2に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to a second embodiment. FIG. 実施の形態2に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to a second embodiment. FIG. 実施の形態2に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to a second embodiment. FIG. 実施の形態2に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor module according to a second embodiment. FIG. 実施の形態2の変形例に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。7 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to a modification of the second embodiment. FIG. 実施の形態3に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to a third embodiment. 実施の形態3に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to a third embodiment. 実施の形態4に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a power conversion system to which a power conversion device according to a fourth embodiment is applied.

<実施の形態1>
図1および図2は、実施の形態1に係る半導体モジュールの構造を示す概念図である。図1は当該半導体モジュールの断面図であり、図2はその上面図である。
<Embodiment 1>
1 and 2 are conceptual diagrams showing the structure of a semiconductor module according to the first embodiment. FIG. 1 is a sectional view of the semiconductor module, and FIG. 2 is a top view thereof.

図1および図2に示す半導体モジュールは、半導体素子20として、2対の(2アーム分の)ダイオードとIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)とを備える、いわゆる「2in1」型の半導体モジュールである。ただし、半導体モジュールは「2in1」型に限られず、「1in1」型や「6in1」型などでもよい。また、スイッチング素子はIGBTに限られず、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)でもよい。 The semiconductor module shown in FIGS. 1 and 2 is a so-called "2 in 1" type semiconductor module that includes two pairs (for two arms) of diodes and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) as the semiconductor element 20. However, the semiconductor module is not limited to the "2in1" type, but may be of the "1in1" type, "6in1" type, or the like. Further, the switching element is not limited to an IGBT, but may be a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), for example.

半導体素子20は、放熱部材であるヒートスプレッダ70上にはんだ30を用いて接合されている。半導体素子20の上面には、主電極(不図示)が形成されており、その主電極ははんだ31を用いて電極板61に接続されている。半導体素子20のうちのIGBTは、さらに信号電極20gを有しており、信号電極20gは、アルミ製のワイヤ40を用いて信号端子62に接続されている。 The semiconductor element 20 is bonded using solder 30 onto a heat spreader 70 which is a heat dissipating member. A main electrode (not shown) is formed on the upper surface of the semiconductor element 20 , and the main electrode is connected to the electrode plate 61 using solder 31 . The IGBT of the semiconductor element 20 further has a signal electrode 20g, and the signal electrode 20g is connected to the signal terminal 62 using an aluminum wire 40.

ヒートスプレッダ70上には、半導体素子20とともにセラミック板25が搭載されている。セラミック板25の底部は、ヒートスプレッダ70に形成された凹部70hに嵌め込まれており、ヒートスプレッダ70と接触している。セラミック板25の上面は、電極板61と接触している。セラミック板25は、電極板61と重ならない部分で、耐熱接着剤86を用いてヒートスプレッダ70に固定されている。セラミック板25は、電極板61とヒートスプレッダ70とを熱的に接続する放熱経路となる。 A ceramic plate 25 is mounted on the heat spreader 70 together with the semiconductor element 20 . The bottom of the ceramic plate 25 is fitted into a recess 70h formed in the heat spreader 70 and is in contact with the heat spreader 70. The upper surface of the ceramic plate 25 is in contact with the electrode plate 61. The ceramic plate 25 is fixed to the heat spreader 70 using a heat-resistant adhesive 86 in a portion that does not overlap with the electrode plate 61. The ceramic plate 25 serves as a heat radiation path that thermally connects the electrode plate 61 and the heat spreader 70.

ヒートスプレッダ70の下面には、熱伝導樹脂層11と銅箔12とからなる銅箔付き絶縁シート10が設けられている。ヒートスプレッダ70には、銅箔付き絶縁シート10の熱伝導樹脂層11側の面が貼り付けられている。 On the lower surface of the heat spreader 70, an insulating sheet 10 with copper foil made of a thermally conductive resin layer 11 and a copper foil 12 is provided. The thermally conductive resin layer 11 side surface of the copper foil-covered insulating sheet 10 is attached to the heat spreader 70 .

以上の要素が、封止部材である封止樹脂80によって封止される(図2では、封止樹脂80の輪郭のみを破線で示している)。ただし、電極板61および信号端子62は、封止樹脂80から外部へ突出した部分を有しており、その部分は半導体モジュールの外部端子となる。また、封止樹脂80からは、銅箔付き絶縁シート10の銅箔12が露出し、銅箔12は、熱伝導グリス81を用いてベース板71に貼り付けられる。 The above elements are sealed with a sealing resin 80 that is a sealing member (in FIG. 2, only the outline of the sealing resin 80 is shown by a broken line). However, the electrode plate 61 and the signal terminal 62 have a portion that protrudes from the sealing resin 80 to the outside, and that portion becomes an external terminal of the semiconductor module. Further, the copper foil 12 of the copper foil-covered insulating sheet 10 is exposed from the sealing resin 80, and the copper foil 12 is pasted on the base plate 71 using thermally conductive grease 81.

なお、本実施の形態では、ヒートスプレッダ70として、銅製、サイズ25mm×40mm、厚さ2mmのものを用いた。また、半導体素子20としては、シリコン製、サイズ13mm×10mm、厚さ0.2mmのダイオードと、シリコン製、サイズ13mm×13mm、厚さ0.2mmのIGBTとを用いた。はんだ30および31としては、スズ96.5%、銀3%、銅0.5%、融点217℃のものを用いた。 In this embodiment, the heat spreader 70 is made of copper and has a size of 25 mm x 40 mm and a thickness of 2 mm. Further, as the semiconductor element 20, a diode made of silicon and having a size of 13 mm x 10 mm and a thickness of 0.2 mm and an IGBT made of silicon and having a size of 13 mm x 13 mm and a thickness of 0.2 mm were used. Solders 30 and 31 used were 96.5% tin, 3% silver, 0.5% copper, and had a melting point of 217°C.

また、電極板61としては、銅製、板厚0.64mmのものを用いた。封止樹脂80としては、シリカフィラーを分散させたエポキシ樹脂からなり、トランスファモールド製法で形成されるものを用いた。信号端子62としては、銅製、板厚0.64mmのものを用いた。ワイヤ40としては、純アルミ製、太さ0.15mmのものを用いた。銅箔付き絶縁シート10としては、厚さ0.1mmの銅箔12と、厚さ0.05mmの熱伝導樹脂層11とからなり、サイズ62mm×44mmのものを用いた。セラミック板25としては、窒化アルミ製、サイズ54mm×5mm、厚さ1mmのものを用いた。 Further, as the electrode plate 61, one made of copper and having a plate thickness of 0.64 mm was used. The sealing resin 80 used was an epoxy resin in which silica filler was dispersed, and was formed by a transfer molding method. As the signal terminal 62, one made of copper and having a plate thickness of 0.64 mm was used. The wire 40 was made of pure aluminum and had a thickness of 0.15 mm. The insulating sheet 10 with copper foil used was made of a copper foil 12 with a thickness of 0.1 mm and a thermally conductive resin layer 11 with a thickness of 0.05 mm, and had a size of 62 mm x 44 mm. The ceramic plate 25 was made of aluminum nitride and had a size of 54 mm x 5 mm and a thickness of 1 mm.

ただし、セラミック板25の材料は、窒化ケイ素やアルミナなどでもよい。電極板61、ヒートスプレッダ70、ベース板71の材料は、銅合金や、表面をニッケルめっきしたアルミなどでもよい。半導体素子20は、炭化珪素や窒化ガリウムなどのワイドバンドギャップ半導体を用いたものでもよい。 However, the material of the ceramic plate 25 may be silicon nitride, alumina, or the like. The electrode plate 61, heat spreader 70, and base plate 71 may be made of copper alloy, aluminum whose surface is nickel plated, or the like. The semiconductor element 20 may be one using a wide bandgap semiconductor such as silicon carbide or gallium nitride.

はんだ30および31は、スズ99.3%、銅0.7%、融点224℃のものなどでもよい。また、はんだ30および31に代えて、はんだよりも耐熱性に優れた銀焼結材やろう付け材を用いてもよい。 The solders 30 and 31 may be made of 99.3% tin, 0.7% copper, and have a melting point of 224°C. Further, instead of the solders 30 and 31, a silver sintered material or a brazing material having better heat resistance than solder may be used.

ワイヤ40は、鉄などの添加剤を微量含んだアルミ合金製や銅製のものでもよい。封止樹脂80は、アルミナなどのフィラーを分散させたエポキシ樹脂でもよいし、エポキシ樹脂にシリコーン樹脂を混合させたものにシリカやアルミナなどのフィラーを分散させたものでもよい。 The wire 40 may be made of aluminum alloy or copper containing a small amount of additives such as iron. The sealing resin 80 may be an epoxy resin in which filler such as alumina is dispersed, or may be a mixture of epoxy resin and silicone resin in which filler such as silica or alumina is dispersed.

実施の形態1に係る半導体モジュールによれば、電極板61の外部端子となる部分と半導体素子20に接続される部分との間に、封止部材である封止樹脂80よりも熱抵抗率が低く、電極板61とヒートスプレッダ70とを熱的に接続する放熱経路となるセラミック板25が設けられている。セラミック板25が熱のバイパスとなるため、半導体モジュールの電極板61を他の機器の端子90にはんだ付けする際の熱によって、電極板61と半導体素子20とを接合するはんだ31が溶融することが防止される。よって、半導体モジュールの信頼性が向上する。 According to the semiconductor module according to the first embodiment, the thermal resistivity is lower than that of the sealing resin 80 which is the sealing member between the part of the electrode plate 61 that becomes the external terminal and the part connected to the semiconductor element 20. A ceramic plate 25 that is low and serves as a heat dissipation path that thermally connects the electrode plate 61 and the heat spreader 70 is provided. Since the ceramic plate 25 serves as a heat bypass, the solder 31 that joins the electrode plate 61 and the semiconductor element 20 may melt due to the heat generated when the electrode plate 61 of the semiconductor module is soldered to the terminal 90 of another device. is prevented. Therefore, the reliability of the semiconductor module is improved.

また、本実施の形態では、セラミック板25をヒートスプレッダ70の凹部70hに嵌め込み、セラミック板25とヒートスプレッダ70との接触面積を大きくしている。それにより、放熱経路の熱抵抗を下げることができ、効率的な放熱に寄与できる。 Furthermore, in this embodiment, the ceramic plate 25 is fitted into the recess 70h of the heat spreader 70 to increase the contact area between the ceramic plate 25 and the heat spreader 70. Thereby, the thermal resistance of the heat radiation path can be lowered, contributing to efficient heat radiation.

図3~図6は、実施の形態1に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。以下、これらの図を参照しつつ、実施の形態1に係る半導体モジュールの製造プロセスについて説明する。 3 to 6 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor module according to the first embodiment. Hereinafter, the manufacturing process of the semiconductor module according to the first embodiment will be described with reference to these figures.

まず、図3に示すように、ヒートスプレッダ70の凹部70hにセラミック板25を配置し、さらに、ヒートスプレッダ70上に、板状のはんだ30と、半導体素子20と、板状のはんだ31と、絶縁リードフレーム枠60に取り付けられた状態(以下「リードフレーム状態」ともいう)の電極板61とをこの順に重ねて配置する。そして、それらを載せたヒートスプレッダ70を、リフロー炉を用いて280℃まで加熱して、はんだ30および31を溶融させ、ヒートスプレッダ70、半導体素子20およびリードフレーム状態の電極板61をはんだ接続する。 First, as shown in FIG. 3, the ceramic plate 25 is placed in the recess 70h of the heat spreader 70, and then the plate-shaped solder 30, the semiconductor element 20, the plate-shaped solder 31, and the insulated lead are placed on the heat spreader 70. The electrode plates 61 attached to the frame frame 60 (hereinafter also referred to as "lead frame state") are stacked in this order. Then, the heat spreader 70 on which they are mounted is heated to 280° C. using a reflow oven to melt the solders 30 and 31, and the heat spreader 70, the semiconductor element 20, and the electrode plate 61 in a lead frame state are connected by solder.

次に、図4に示すように、リードフレーム状態の信号端子62と、半導体素子20のうちのIGBTとをワイヤ40を用いて接続する。そして、図5に示すように、モールド金型に銅箔付き絶縁シート10を置き、その上に、半導体素子20とリードフレーム状態の電極板61および信号端子62を搭載したヒートスプレッダ70を配置し、封止樹脂80をトランスファモールド製法で形成する。このとき、電極板61および信号端子62から絶縁リードフレーム枠60を除去し、さらに、信号端子62のリードフォーミングを行う。 Next, as shown in FIG. 4, the signal terminal 62 in the lead frame state and the IGBT of the semiconductor element 20 are connected using the wire 40. Then, as shown in FIG. 5, the insulating sheet 10 with copper foil is placed in the mold, and the heat spreader 70 on which the semiconductor element 20, the electrode plate 61 in the form of a lead frame, and the signal terminal 62 are mounted is placed thereon. The sealing resin 80 is formed by a transfer molding method. At this time, the insulating lead frame frame 60 is removed from the electrode plate 61 and the signal terminal 62, and further lead forming of the signal terminal 62 is performed.

その後、図6に示すように、半導体モジュールの底に露出した銅箔付き絶縁シート10の銅箔12とベース板71とを熱伝導グリス81を用いて接着することで、半導体モジュールが完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 6, the copper foil 12 of the copper foil-covered insulating sheet 10 exposed at the bottom of the semiconductor module is bonded to the base plate 71 using thermally conductive grease 81, thereby completing the semiconductor module.

そして、実使用時には、半導体モジュールの外部端子としての電極板61が、半導体モジュールの取り付け対象である他の機器の端子90に、はんだ91用いて接続される。 In actual use, the electrode plate 61 as an external terminal of the semiconductor module is connected to a terminal 90 of another device to which the semiconductor module is attached using solder 91.

[変形例]
上述したように、図1の構成では、セラミック板25をヒートスプレッダ70の凹部70hに嵌め込み、セラミック板25とヒートスプレッダ70との接触面積を大きくすることで、放熱経路の熱抵抗を下げていた。ここでは、放熱経路の熱抵抗を下げる他の方法の例を示す。
[Modified example]
As described above, in the configuration of FIG. 1, the ceramic plate 25 is fitted into the recess 70h of the heat spreader 70 to increase the contact area between the ceramic plate 25 and the heat spreader 70, thereby lowering the thermal resistance of the heat radiation path. Here, an example of another method for lowering the thermal resistance of the heat dissipation path will be shown.

例えば、図7に示すように、セラミック板25に代えて、はんだ付け可能なようにメタライズされたセラミック板25mを用い、セラミック板25mとヒートスプレッダ70とを、高融点はんだ32を用いて接続させてもよい。セラミック板25mとヒートスプレッダ70との間を高融点はんだ32で接合することで、界面熱抵抗を小さくでき、放熱経路の熱抵抗を下げることができる。 For example, as shown in FIG. 7, instead of the ceramic plate 25, a ceramic plate 25m that is metalized to be solderable is used, and the ceramic plate 25m and the heat spreader 70 are connected using a high melting point solder 32. Good too. By joining the ceramic plate 25m and the heat spreader 70 with the high melting point solder 32, the interface thermal resistance can be reduced, and the thermal resistance of the heat radiation path can be reduced.

はんだ付け可能なメタライズとしては、例えば、ニッケルめっきや金めっきなどがある。高融点はんだ32としては、例えば、スズ95%、アンチモン5%、融点240℃のものを用いることができる。 Examples of solderable metallization include nickel plating and gold plating. As the high melting point solder 32, for example, 95% tin, 5% antimony, and a melting point of 240° C. can be used.

また、図8に示すように、ヒートスプレッダ70の上面に突起部70pを形成し、セラミック板25を突起部70p上に設けてもよい。この場合、セラミック板25の厚さを薄くでき(例えば0.3mm程度)、それによって放熱経路の熱抵抗を下げることができる。 Alternatively, as shown in FIG. 8, a protrusion 70p may be formed on the upper surface of the heat spreader 70, and the ceramic plate 25 may be provided on the protrusion 70p. In this case, the thickness of the ceramic plate 25 can be reduced (for example, about 0.3 mm), thereby reducing the thermal resistance of the heat radiation path.

<実施の形態2>
図9および図10は、実施の形態2に係る半導体モジュールの構造を示す概念図である。図9は当該半導体モジュールの断面図であり、図10はその上面図である。図9および図10においては、実施の形態1(図1および図2)に示した要素と同一または対応する要素には、それと同一の符号を付してあるため、それらの詳細な説明は省略する。
<Embodiment 2>
9 and 10 are conceptual diagrams showing the structure of a semiconductor module according to the second embodiment. FIG. 9 is a sectional view of the semiconductor module, and FIG. 10 is a top view thereof. In FIGS. 9 and 10, elements that are the same as or correspond to those shown in Embodiment 1 (FIGS. 1 and 2) are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. do.

実施の形態2では、図10のように、半導体素子20を搭載するヒートスプレッダ70(第1の放熱部材)とは別に、半導体モジュールが備える3つの電極板61のそれぞれに対応する3つの小型のヒートスプレッダ70s(第2の放熱部材)を設けている。3つの小型のヒートスプレッダ70sは互いに絶縁されており、3つの電極板61のそれぞれに対し、小型のヒートスプレッダ70sが高融点はんだ33を用いて接合される。 In the second embodiment, as shown in FIG. 10, in addition to the heat spreader 70 (first heat dissipation member) on which the semiconductor element 20 is mounted, three small heat spreaders are provided, each corresponding to each of the three electrode plates 61 included in the semiconductor module. 70s (second heat dissipation member) is provided. The three small heat spreaders 70s are insulated from each other, and each of the small heat spreaders 70s is bonded to each of the three electrode plates 61 using high melting point solder 33.

実施の形態2に係る半導体モジュールによれば、電極板61と小型のヒートスプレッダ70sとの間を熱的に接続する放熱経路が形成される。小型のヒートスプレッダ70sはヒートスプレッダ70から絶縁されているため、電極板61を小型のヒートスプレッダ70sに高融点はんだ33を用いて直接接合させることができ、熱抵抗の低い放熱経路が形成される。 According to the semiconductor module according to the second embodiment, a heat radiation path is formed that thermally connects the electrode plate 61 and the small heat spreader 70s. Since the small heat spreader 70s is insulated from the heat spreader 70, the electrode plate 61 can be directly bonded to the small heat spreader 70s using the high melting point solder 33, and a heat dissipation path with low thermal resistance is formed.

なお、本実施の形態では、小型のヒートスプレッダ70sの場所を確保するため、ヒートスプレッダ70のサイズは、実施の形態1よりも小さい25mm×35mmとした。 In this embodiment, the size of the heat spreader 70 is set to 25 mm x 35 mm, which is smaller than in the first embodiment, in order to secure a space for the small heat spreader 70s.

図11~図14は、実施の形態2に係る半導体モジュールの製造プロセスを示す断面図である。以下、これらの図を参照しつつ、実施の形態2に係る半導体モジュールの製造プロセスについて説明する。 11 to 14 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor module according to the second embodiment. Hereinafter, the manufacturing process of the semiconductor module according to the second embodiment will be described with reference to these figures.

まず、図11に示すように、ヒートスプレッダ70上に、板状のはんだ30と、半導体素子20と、板状のはんだ31と、リードフレーム状態の電極板61とをこの順に重ねて配置するとともに、小型のヒートスプレッダ70s上に板状の高融点はんだ33を配置する。そして、それらを載せたヒートスプレッダ70を、リフロー炉を用いて280℃まで加熱して、はんだ30および31ならびに高融点はんだ33を溶融させ、ヒートスプレッダ70、小型のヒートスプレッダ70s、半導体素子20およびリードフレーム状態の電極板61をはんだ接続する。 First, as shown in FIG. 11, a plate-shaped solder 30, a semiconductor element 20, a plate-shaped solder 31, and an electrode plate 61 in a lead frame state are stacked and arranged in this order on a heat spreader 70, and A plate-shaped high melting point solder 33 is placed on a small heat spreader 70s. Then, the heat spreader 70 on which they are mounted is heated to 280° C. using a reflow oven to melt the solders 30 and 31 and the high melting point solder 33, and the heat spreader 70, the small heat spreader 70s, the semiconductor element 20, and the lead frame state. The electrode plates 61 are connected by solder.

次に、図12に示すように、リードフレーム状態の信号端子62と、半導体素子20のうちのIGBTとをワイヤ40を用いて接続する。そして、図13に示すように、モールド金型に銅箔付き絶縁シート10を置き、その上に、半導体素子20とリードフレーム状態の電極板61および信号端子62を搭載したヒートスプレッダ70および小型のヒートスプレッダ70sを配置し、封止樹脂80をトランスファモールド製法で形成する。このとき、電極板61および信号端子62から絶縁リードフレーム枠60を除去し、さらに、信号端子62のリードフォーミングを行う。 Next, as shown in FIG. 12, the signal terminal 62 in the lead frame state and the IGBT of the semiconductor element 20 are connected using the wire 40. Then, as shown in FIG. 13, an insulating sheet 10 with copper foil is placed in a mold, and a heat spreader 70 and a small heat spreader are placed on top of the insulating sheet 10 with copper foil mounted thereon. 70s, and a sealing resin 80 is formed by a transfer molding method. At this time, the insulating lead frame frame 60 is removed from the electrode plate 61 and the signal terminal 62, and further lead forming of the signal terminal 62 is performed.

その後、図14に示すように、半導体モジュールの底に露出した銅箔付き絶縁シート10の銅箔12とベース板71とを熱伝導グリス81を用いて接着することで、半導体モジュールが完成する。 Thereafter, as shown in FIG. 14, the copper foil 12 of the copper foil-covered insulating sheet 10 exposed at the bottom of the semiconductor module is bonded to the base plate 71 using thermally conductive grease 81, thereby completing the semiconductor module.

そして、実使用時には、半導体モジュールの外部端子としての電極板61が、半導体モジュールの取り付け対象である他の機器の端子90に、はんだ91用いて接続される。 In actual use, the electrode plate 61 as an external terminal of the semiconductor module is connected to a terminal 90 of another device to which the semiconductor module is attached using solder 91.

[変形例]
実施の形態2では、電極板61を小型のヒートスプレッダ70sに高融点はんだ33を用いて直接接合させることで放熱経路の熱抵抗を低くしている。例えば、図15に示すように、小型のヒートスプレッダ70s上の電極板61の部分に折り曲げ部61cを形成して、電極板61と小型のヒートスプレッダ70sとの間の距離を小さくし、高融点はんだ33を薄くすれば、放熱経路の熱抵抗をさらに低くできる。
[Modified example]
In the second embodiment, the thermal resistance of the heat dissipation path is lowered by directly bonding the electrode plate 61 to the small heat spreader 70s using the high melting point solder 33. For example, as shown in FIG. 15, a bent portion 61c is formed on the electrode plate 61 on the small heat spreader 70s to reduce the distance between the electrode plate 61 and the small heat spreader 70s, and the high melting point solder 33 By making it thinner, the thermal resistance of the heat dissipation path can be further lowered.

<実施の形態3>
図16は、実施の形態3に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。図16においては、実施の形態1(図1および図2)に示した要素と同一または対応する要素には、それと同一の符号を付してあるため、それらの詳細な説明は省略する。
<Embodiment 3>
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor module according to the third embodiment. In FIG. 16, elements that are the same as or correspond to those shown in Embodiment 1 (FIGS. 1 and 2) are denoted by the same reference numerals, and therefore detailed description thereof will be omitted.

実施の形態3に係る半導体モジュールでは、半導体素子20は、放熱部材であるセラミック基板16上にはんだ30を用いて接合されている。セラミック基板16は、表面導体層13と、セラミック基材14と、裏面導体層15とから構成され、半導体素子20は、セラミック基板16の表面導体層13側の面に接合されている。半導体素子20の上面には、主電極(不図示)が形成されており、その主電極ははんだ31を用いて電極板61に接続されている。半導体素子20のうちのIGBTは、さらに信号電極(不図示)を有し、信号電極はアルミ製のワイヤ40を用いて信号端子62に接続されている。 In the semiconductor module according to the third embodiment, a semiconductor element 20 is bonded onto a ceramic substrate 16, which is a heat dissipating member, using a solder 30. The ceramic substrate 16 is composed of a front conductor layer 13, a ceramic base material 14, and a back conductor layer 15, and the semiconductor element 20 is bonded to the surface of the ceramic substrate 16 on the front conductor layer 13 side. A main electrode (not shown) is formed on the upper surface of the semiconductor element 20 , and the main electrode is connected to the electrode plate 61 using solder 31 . The IGBT of the semiconductor element 20 further has a signal electrode (not shown), and the signal electrode is connected to the signal terminal 62 using an aluminum wire 40.

セラミック基板16上には、半導体素子20とともにセラミック板25が搭載されている。セラミック板25の下面はセラミック基板16の表面導体層13と接触しており、セラミック板25の上面は、電極板61と接触している。セラミック板25は、電極板61と重ならない部分で、耐熱接着剤(不図示)を用いてセラミック基板16に固定されている。セラミック板25は、電極板61とセラミック基板16とを熱的に接続する放熱経路となる。 A ceramic plate 25 is mounted on the ceramic substrate 16 together with the semiconductor element 20 . The lower surface of the ceramic plate 25 is in contact with the surface conductor layer 13 of the ceramic substrate 16, and the upper surface of the ceramic plate 25 is in contact with the electrode plate 61. The ceramic plate 25 is fixed to the ceramic substrate 16 using a heat-resistant adhesive (not shown) in a portion that does not overlap with the electrode plate 61. The ceramic plate 25 serves as a heat radiation path that thermally connects the electrode plate 61 and the ceramic substrate 16.

セラミック基板16の裏面導体層15側の面は、熱伝導グリス81を用いてベース板71に貼り付けられる。 The surface of the ceramic substrate 16 on the back conductor layer 15 side is attached to the base plate 71 using thermally conductive grease 81.

ベース板71上には、以上の要素を収容するケース82が設けられており、ケース82の内部は、液状封止樹脂83によって満たされて絶縁封止されている。よって、本実施の形態では、ケース82および液状封止樹脂83が封止部材となる。電極板61および信号端子62は、ケース82にインサート成型されている。また、電極板61および信号端子62は、ケース82から外部へ突出した部分を有しており、その部分は半導体モジュールの外部端子となる。 A case 82 that accommodates the above-mentioned elements is provided on the base plate 71, and the inside of the case 82 is filled with liquid sealing resin 83 and is insulated and sealed. Therefore, in this embodiment, case 82 and liquid sealing resin 83 serve as sealing members. The electrode plate 61 and the signal terminal 62 are insert molded into the case 82. Further, the electrode plate 61 and the signal terminal 62 have a portion protruding from the case 82 to the outside, and that portion serves as an external terminal of the semiconductor module.

なお、本実施の形態では、セラミック基板16として、銅製で厚さ0.8mmの表面導体層13と、窒化アルミ製で厚さ0.64mmのセラミック基材14と、銅製で厚さ0.8mmの裏面導体層15とからなるものを用いた。ケース82としては、PPS樹脂製のものを用いた。ケース82にインサート成型される電極板61および信号端子62としては、銅製、板厚0.64mmのものを用いた。また、セラミック板25としては、窒化アルミ製、54mm×5mm×厚さ1mmのものを用いた。 In this embodiment, the ceramic substrate 16 includes a surface conductor layer 13 made of copper with a thickness of 0.8 mm, a ceramic base material 14 made of aluminum nitride with a thickness of 0.64 mm, and a ceramic substrate 14 made of copper with a thickness of 0.8 mm. A back conductor layer 15 was used. As the case 82, one made of PPS resin was used. The electrode plate 61 and signal terminal 62 which are insert-molded into the case 82 are made of copper and have a thickness of 0.64 mm. The ceramic plate 25 was made of aluminum nitride and had dimensions of 54 mm x 5 mm x 1 mm in thickness.

[変形例]
実施の形態2は、実施の形態3の半導体モジュールに適用してもよい。すなわち、図17に示すように、セラミック基板16に、半導体素子20を搭載する表面導体層13とは別に、小型の表面導体層13sを設け、電極板61と表面導体層13sとを高融点はんだ33を用いて直接接合してもよい。半導体モジュールが電極板61を複数有する場合、小型の表面導体層13sは、電極板61ごとに設けられる。
[Modified example]
The second embodiment may be applied to the semiconductor module of the third embodiment. That is, as shown in FIG. 17, a small surface conductor layer 13s is provided on the ceramic substrate 16 in addition to the surface conductor layer 13 on which the semiconductor element 20 is mounted, and the electrode plate 61 and the surface conductor layer 13s are bonded with high melting point solder. 33 may be used for direct bonding. When a semiconductor module has a plurality of electrode plates 61, a small surface conductor layer 13s is provided for each electrode plate 61.

<実施の形態4>
本実施の形態は、上述した実施の形態1から3のいずれかに係る半導体モジュールを電力変換装置に適用したものである。実施の形態1から3に係る半導体モジュールの適用は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態4として、三相のインバータに実施の形態1から3のいずれかに係る半導体モジュールを適用した場合について説明する。
<Embodiment 4>
In this embodiment, the semiconductor module according to any one of the first to third embodiments described above is applied to a power conversion device. Although the application of the semiconductor modules according to Embodiments 1 to 3 is not limited to a specific power conversion device, hereinafter, as Embodiment 4, any one of Embodiments 1 to 3 is applied to a three-phase inverter. A case where such a semiconductor module is applied will be explained.

図18は、本実施の形態に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。 FIG. 18 is a block diagram showing the configuration of a power conversion system to which the power conversion device according to the present embodiment is applied.

図18に示す電力変換システムは、電源100、電力変換装置200、負荷300から構成される。電源100は、直流電源であり、電力変換装置200に直流電力を供給する。電源100は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やAC/DCコンバータで構成することとしてもよい。また、電源100を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するDC/DCコンバータによって構成することとしてもよい。 The power conversion system shown in FIG. 18 includes a power source 100, a power conversion device 200, and a load 300. Power supply 100 is a DC power supply and supplies DC power to power conversion device 200. The power source 100 can be composed of various things, for example, it can be composed of a DC system, a solar battery, a storage battery, or it can be composed of a rectifier circuit or an AC/DC converter connected to an AC system. Good too. Moreover, the power supply 100 may be configured with a DC/DC converter that converts DC power output from a DC system into predetermined power.

電力変換装置200は、電源100と負荷300の間に接続された三相のインバータであり、電源100から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷300に交流電力を供給する。電力変換装置200は、図18に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路201と、主変換回路201を制御する制御信号を主変換回路201に出力する制御回路203とを備えている。 Power conversion device 200 is a three-phase inverter connected between power supply 100 and load 300, converts DC power supplied from power supply 100 into AC power, and supplies AC power to load 300. As shown in FIG. 18, the power conversion device 200 includes a main conversion circuit 201 that converts DC power into AC power and outputs it, and a control circuit 203 that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit 201 to the main conversion circuit 201. It is equipped with

負荷300は、電力変換装置200から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷300は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。 The load 300 is a three-phase electric motor driven by AC power supplied from the power converter 200. Note that the load 300 is not limited to a specific application, but is a motor installed in various electrical devices, and is used, for example, as a motor for a hybrid vehicle, an electric vehicle, a railway vehicle, an elevator, or an air conditioner.

以下、電力変換装置200の詳細を説明する。主変換回路201は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えており(図示せず)、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源100から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷300に供給する。主変換回路201の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る主変換回路201は2レベルの三相フルブリッジ回路であり、6つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された6つの還流ダイオードから構成することができる。主変換回路201の各スイッチング素子や各還流ダイオードは、上述した実施の形態1から3のいずれかに相当する半導体モジュール202によって構成する。6つのスイッチング素子は2つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相(U相、V相、W相)を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路201の3つの出力端子は、負荷300に接続される。 The details of the power conversion device 200 will be explained below. The main conversion circuit 201 includes a switching element and a freewheeling diode (not shown), and when the switching element switches, it converts DC power supplied from the power supply 100 into AC power, and supplies the alternating current power to the load 300. Although there are various specific circuit configurations of the main conversion circuit 201, the main conversion circuit 201 according to the present embodiment is a two-level three-phase full bridge circuit, and has six switching elements and each switching element. It can be constructed from six freewheeling diodes arranged in antiparallel. Each switching element and each freewheeling diode of the main conversion circuit 201 are configured by a semiconductor module 202 corresponding to any one of the first to third embodiments described above. The six switching elements are connected in series every two switching elements to constitute upper and lower arms, and each upper and lower arm constitutes each phase (U phase, V phase, W phase) of the full bridge circuit. The output terminals of the upper and lower arms, that is, the three output terminals of the main conversion circuit 201, are connected to the load 300.

また、主変換回路201は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路(図示なし)を備えているが、駆動回路は半導体モジュール202に内蔵されていてもよいし、半導体モジュール202とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路201のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路201のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路203からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号(オン信号)であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号(オフ信号)となる。 Further, the main conversion circuit 201 includes a drive circuit (not shown) that drives each switching element, but the drive circuit may be built in the semiconductor module 202 or may be provided separately from the semiconductor module 202. It may be a configuration in which it is provided. The drive circuit generates a drive signal for driving the switching element of the main conversion circuit 201 and supplies it to the control electrode of the switching element of the main conversion circuit 201. Specifically, according to a control signal from a control circuit 203, which will be described later, a drive signal that turns the switching element on and a drive signal that turns the switching element off are output to the control electrode of each switching element. When keeping the switching element in the on state, the drive signal is a voltage signal (on signal) that is greater than or equal to the threshold voltage of the switching element, and when the switching element is kept in the off state, the drive signal is a voltage signal that is less than or equal to the threshold voltage of the switching element. signal (off signal).

制御回路203は、負荷300に所望の電力が供給されるよう主変換回路201のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷300に供給すべき電力に基づいて主変換回路201の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間(オン時間)を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するPWM制御によって主変換回路201を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路201が備える駆動回路に制御指令(制御信号)を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。 Control circuit 203 controls switching elements of main conversion circuit 201 so that desired power is supplied to load 300. Specifically, based on the power to be supplied to the load 300, the time (on time) during which each switching element of the main conversion circuit 201 should be in the on state is calculated. For example, the main conversion circuit 201 can be controlled by PWM control that modulates the on-time of the switching element according to the voltage to be output. Then, a control command (control signal) is given to the drive circuit included in the main conversion circuit 201 so that an on signal is output to the switching element that should be in the on state at each time, and an off signal is output to the switching element that should be in the off state. Output. The drive circuit outputs an on signal or an off signal as a drive signal to the control electrode of each switching element according to this control signal.

本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路201のスイッチング素子と還流ダイオードとして実施の形態1から3のいずれかに係る半導体モジュールを適用するため、信頼性向上を実現することができる。 In the power conversion device according to this embodiment, since the semiconductor module according to any one of Embodiments 1 to 3 is applied as the switching element and the free wheel diode of the main conversion circuit 201, reliability can be improved.

本実施の形態では、2レベルの三相インバータに実施の形態1から3のいずれかに係る半導体モジュールを適用する例を説明したが、実施の形態1から3に係る半導体モジュールの適用は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、2レベルの電力変換装置としたが3レベルやマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに実施の形態1から3のいずれかに係る半導体モジュールを適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはDC/DCコンバータやAC/DCコンバータに実施の形態1から3のいずれかに係る半導体モジュールを適用することも可能である。 In this embodiment, an example has been described in which the semiconductor module according to any one of Embodiments 1 to 3 is applied to a two-level three-phase inverter. The present invention is not limited to, and can be applied to various power conversion devices. In this embodiment, a two-level power converter is used, but a three-level or multi-level power converter may also be used, and in the case of supplying power to a single-phase load, a single-phase inverter is used. The semiconductor module according to any one of 1 to 3 may be applied. Furthermore, when power is supplied to a DC load or the like, the semiconductor module according to any one of Embodiments 1 to 3 can be applied to a DC/DC converter or an AC/DC converter.

また、実施の形態1から3のいずれかに係る半導体モジュールを適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。 Further, the power converter to which the semiconductor module according to any one of Embodiments 1 to 3 is applied is not limited to the case where the above-mentioned load is an electric motor, but is, for example, an electrical discharge machine, a laser machine, or an induction It can also be used as a power supply device for a heating cooker or a non-contact power supply system, and can also be used as a power conditioner for a solar power generation system, a power storage system, etc.

なお、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 Note that it is possible to freely combine each embodiment, or to modify or omit each embodiment as appropriate.

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present disclosure will be collectively described as supplementary notes.

(付記1)
放熱部材と、
前記放熱部材に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子の主電極に接続された電極板と、
前記放熱部材、前記半導体素子および前記電極板を封止する封止部材と、
を備え、
前記電極板の一部は、前記封止部材から突出して外部端子となり、
前記電極板の前記外部端子となる部分と前記半導体素子に接続された部分との間に、前記封止部材よりも熱抵抗率が低く、前記電極板と前記放熱部材とを熱的に接続する放熱経路が形成されている、
半導体モジュール。
(Additional note 1)
a heat dissipation member;
a semiconductor element mounted on the heat dissipation member;
an electrode plate connected to the main electrode of the semiconductor element;
a sealing member that seals the heat dissipation member, the semiconductor element, and the electrode plate;
Equipped with
A portion of the electrode plate protrudes from the sealing member to become an external terminal,
A material having a lower thermal resistivity than the sealing member and thermally connects the electrode plate and the heat dissipation member between the part of the electrode plate that becomes the external terminal and the part connected to the semiconductor element. A heat dissipation path is formed,
semiconductor module.

(付記2)
前記放熱経路は、セラミック板で形成されている、
付記1に記載の半導体モジュール。
(Additional note 2)
The heat dissipation path is formed of a ceramic plate.
The semiconductor module according to Supplementary Note 1.

(付記3)
前記放熱部材は、前記半導体素子を搭載した第1の放熱部材と、前記第1の放熱部材から絶縁された第2の放熱部材とを含み、
前記放熱経路は、前記電極板と前記第2の放熱部材とを熱的に接続する、
付記1に記載の半導体モジュール。
(Additional note 3)
The heat radiating member includes a first heat radiating member on which the semiconductor element is mounted, and a second heat radiating member insulated from the first heat radiating member,
the heat radiation path thermally connects the electrode plate and the second heat radiation member;
The semiconductor module according to Supplementary Note 1.

(付記4)
付記1から付記3のいずれか一項に記載の半導体モジュールを有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。
(Additional note 4)
A main conversion circuit that includes the semiconductor module according to any one of Supplementary Notes 1 to 3, and converts and outputs input power;
a control circuit that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit to the main conversion circuit;
A power converter equipped with

10 銅箔付き絶縁シート、11 熱伝導樹脂層、12 銅箔、13 表面導体層、13s 小型の表面導体層、14 セラミック基材、15 裏面導体層、16 セラミック基板、20 半導体素子、20g 信号電極、25 セラミック板、25m メタライズされたセラミック板、30,31 はんだ、32,33 高融点はんだ、40 ワイヤ、60 絶縁リードフレーム枠、61 電極板、61c 折り曲げ部、62 信号端子、70 ヒートスプレッダ、70s 小型のヒートスプレッダ、70h 凹部、70p 突起部、71 ベース板、80 封止樹脂、81 熱伝導グリス、82 ケース、83 液状封止樹脂、86 耐熱接着剤、90 他の機器の端子、91 はんだ、100 電源、200 電力変換装置、201 主変換回路、202 半導体モジュール、203 制御回路、300 負荷。 10 Insulating sheet with copper foil, 11 Heat conductive resin layer, 12 Copper foil, 13 Surface conductor layer, 13s Small surface conductor layer, 14 Ceramic base material, 15 Back conductor layer, 16 Ceramic substrate, 20 Semiconductor element, 20g Signal electrode , 25 Ceramic plate, 25m Metallized ceramic plate, 30, 31 Solder, 32, 33 High melting point solder, 40 Wire, 60 Insulated lead frame frame, 61 Electrode plate, 61c Bend part, 62 Signal terminal, 70 Heat spreader, 70s Small size heat spreader, 70h recess, 70p protrusion, 71 base plate, 80 sealing resin, 81 thermal conductive grease, 82 case, 83 liquid sealing resin, 86 heat-resistant adhesive, 90 terminals of other equipment, 91 solder, 100 power supply , 200 power conversion device, 201 main conversion circuit, 202 semiconductor module, 203 control circuit, 300 load.

Claims (4)

放熱部材と、
前記放熱部材に搭載された半導体素子と、
前記半導体素子の主電極に接続された電極板と、
前記放熱部材、前記半導体素子および前記電極板を封止する封止部材と、
を備え、
前記電極板の一部は、前記封止部材から突出して外部端子となり、
前記電極板の前記外部端子となる部分と前記半導体素子に接続された部分との間に、前記封止部材よりも熱抵抗率が低く、前記電極板と前記放熱部材とを熱的に接続する放熱経路が形成されている、
半導体モジュール。
a heat dissipation member;
a semiconductor element mounted on the heat dissipation member;
an electrode plate connected to the main electrode of the semiconductor element;
a sealing member that seals the heat dissipation member, the semiconductor element, and the electrode plate;
Equipped with
A portion of the electrode plate protrudes from the sealing member to become an external terminal,
A material having a lower thermal resistivity than the sealing member and thermally connects the electrode plate and the heat dissipation member between the part of the electrode plate that becomes the external terminal and the part connected to the semiconductor element. A heat dissipation path is formed,
semiconductor module.
前記放熱経路は、セラミック板で形成されている、
請求項1に記載の半導体モジュール。
The heat dissipation path is formed of a ceramic plate.
The semiconductor module according to claim 1.
前記放熱部材は、前記半導体素子を搭載した第1の放熱部材と、前記第1の放熱部材から絶縁された第2の放熱部材とを含み、
前記放熱経路は、前記電極板と前記第2の放熱部材とを熱的に接続する、
請求項1に記載の半導体モジュール。
The heat radiating member includes a first heat radiating member on which the semiconductor element is mounted, and a second heat radiating member insulated from the first heat radiating member,
the heat radiation path thermally connects the electrode plate and the second heat radiation member;
The semiconductor module according to claim 1.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の半導体モジュールを有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。
A main conversion circuit that includes the semiconductor module according to any one of claims 1 to 3 and converts and outputs input power;
a control circuit that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit to the main conversion circuit;
A power converter equipped with
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