JP4336205B2 - パワー半導体モジュール - Google Patents
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Description
本発明は、パワー半導体モジュールに関し、特にモータ等の電気機器を制御する電力変換装置等に用いられるパワー半導体モジュールに関する。
モータ等の電気機器を制御する電力変換装置等に用いられるパワー半導体モジュールは、負荷へ供給する電流を制御するためのＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）チップを備えている。そして、このＩＧＢＴチップのコレクタ電極・エミッタ電極間には、逆方向電圧印加時の破壊防止のため、負荷電流をバイパスさせる還流ダイオードチップが接続されている。
なお、本発明に関連する先行技術が特許文献１，２に開示されている。
なお、本発明に関連する先行技術が特許文献１，２に開示されている。
一般にパワー半導体モジュール内で、ＩＧＢＴチップと還流ダイオードチップはべース板の同一面上に並列に搭載される。その結果、ＩＧＢＴチップと還流ダイオードチップのベース板上の占有面積が大きくなるため、パワー半導体モジュールの小型化は困難であった。また、各素子間や各素子と外部電極端子との配線は、ワイヤボンディングによって行われている。このため半導体チップとアルミワイヤの電気的接合面は、急峻な温度サイクルが頻繁に発生する使用環境で、熱応力により剥離が生じ易く、長期的信頼性に欠ける問題があった。
そこで本発明では、パワー半導体モジュールを小型化し、かつ電気的接合面の長期信頼性の向上を可能とする技術を提供する。
この発明に係る半導体装置においては、パワー半導体素子と、前記パワー半導体素子の電流入力電極・電流出力電極間に接続されたダイオード素子とを樹脂ケース内に備えるパワー半導体モジュールであって、前記パワー半導体素子の電流入力電極面と前記ダイオード素子のカソード電極面とが対向するように、前記パワー半導体素子と前記ダイオード素子がそれぞれ表面と裏面に接合された導電性のベース板と、前記樹脂ケース内外に延在する電流出力端子と、前記電流出力電極に接合された第１加圧電極と、前記第１加圧電極・前記電流出力端子間に介挿され、前記第１加圧電極と前記電流出力端子とを加圧することにより接続する第１加圧部材と、前記ダイオード素子のアノード電極に接合された第２加圧電極と、前記第２加圧電極・前記電流出力端子間に介挿され、前記第２加圧電極と前記電流出力端子とを加圧することにより接続する第２加圧部材とを備えることを特徴とする。
本発明は、ＩＧＢＴチップ（パワー半導体素子）のコレクタ電極（電流入力電極）面と、還流ダイオードチップ（ダイオード素子）のカソード電極面とが対向するように、ＩＧＢＴチップと還流ダイオードチップとがコレクタ電極端子を兼ねる導電性のベース板に接合されている。その結果、ベース板上のチップ占有面積が約半分になるので、パワー半導体モジュールを小型化することができる。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係るパワー半導体モジュールの断面図を示す。また、図２は上面図を示す。ここで図１は、図２のＡ−Ａ線断面図に相当する。導電性材料から構成されたベース板１０３が、モジュールケース（樹脂ケース）１０９内の上下略中央部に設置されている。そして、ベース板１０３の一端は、モジュールケース１０９の外部に引き出されており、この引出部がパワー半導体モジュールのコレクタ電極端子を兼ねている。またベース板１０３の他端は、エポキシ樹脂等からなる絶縁体１０７を介してエミッタ電極端子（電流出力端子）１０６に接続されている。そしてエミッタ電極端子１０６の一部はモジュールケース１０９の外部に引き出されている。
図１は、本実施の形態に係るパワー半導体モジュールの断面図を示す。また、図２は上面図を示す。ここで図１は、図２のＡ−Ａ線断面図に相当する。導電性材料から構成されたベース板１０３が、モジュールケース（樹脂ケース）１０９内の上下略中央部に設置されている。そして、ベース板１０３の一端は、モジュールケース１０９の外部に引き出されており、この引出部がパワー半導体モジュールのコレクタ電極端子を兼ねている。またベース板１０３の他端は、エポキシ樹脂等からなる絶縁体１０７を介してエミッタ電極端子（電流出力端子）１０６に接続されている。そしてエミッタ電極端子１０６の一部はモジュールケース１０９の外部に引き出されている。
ベース板１０３の両主面には、ＩＧＢＴチップ（パワー半導体素子）１０１のコレクタ電極（電流入力電極）面（図示せず）と、還流ダイオードチップ（ダイオード素子）１０２のカソード電極面（図示せず）とが対向するように、ＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２がはんだ等によって接合されている。
またＩＧＢＴチップ１０１と同主面に、エポキシ樹脂等からなる絶縁体１０４を介して、ゲート電極端子１０５の一端が接合されている。ゲート電極端子１０５の他端は、モジュールケース１０９の外部に引き出されている。ＩＧＢＴチップ１０１のゲート電極１１４（図２参照）とゲート電極端子１０５がアルミワイヤ１１０によって接続されている。そして、ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極（電流出力電極）１１５（図２参照）が、複数のアルミワイヤ１１１によってエミッタ電極端子１０６と接続されている。還流ダイオードチップ１０２のアノード電極（図示せず）は、複数のアルミワイヤ１１２によってエミッタ電極端子１０６と接続されている。
なお、モジュールケース１０９の内部はシリコンゲル１０８によって密封されている。また、ゲート電極端子１０５、ベース板１０３及びエミッタ電極端子１０６のモジュールケース外部への引出部には、外部配線を接続するネジ止め用の複数の孔１１３が設けられている。
本実施の形態に係るパワー半導体モジュールによれば、ＩＧＢＴチップ１０１のコレクタ電極面と還流ダイオードチップ１０２のカソード電極面とが対向するようにべース板１０３の両主面に接合されている。そのため、ベース板１０３上のチップ占有面積を従来の約半分にできる。その結果、パワー半導体モジュールの小型化が可能となる。そして、製造コスト削減による低価格化も可能となる。また、ベース板がコレクタ電極端子を兼ねているので、ＩＧＢＴチップのコレクタ電極と還流ダイオードチップのカソード電極を接続するための配線を省略することができる。
なお、本実施の形態ではＩＧＢＴチップ１０１を用いた例を示したが、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。また、一対のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した場合を示したが、複数のチップ対を並列に配置することもできる。
実施の形態２．
図３は、本実施の形態２に係るパワー半導体モジュールを示す断面図である。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施の形態では、ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極１１５（図２参照）とエミッタ電極端子２０２は、板状の金属配線であるブスバー電極２０１によって接続されている。そして、還流ダイオードチップ１０２のアノード電極（図示せず）とエミッタ電極端子２０２もまたブスバー電極２０１によって接続されている。
図３は、本実施の形態２に係るパワー半導体モジュールを示す断面図である。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施の形態では、ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極１１５（図２参照）とエミッタ電極端子２０２は、板状の金属配線であるブスバー電極２０１によって接続されている。そして、還流ダイオードチップ１０２のアノード電極（図示せず）とエミッタ電極端子２０２もまたブスバー電極２０１によって接続されている。
本実施の形態においては、ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極１１５（図２参照）とエミッタ電極端子２０２がブスバー電極２０１によって接続されている。そして、還流ダイオードチップ１０２のアノード電極（図示せず）とエミッタ電極端子２０２もまたブスバー電極２０１によって接続されている。その結果、アルミワイヤで接続するよりも接合面が大きくなるので、機械的強度を増すことができる。また、接合面での電流密度及び接触抵抗を小さく抑えることができる。そのため、接合面で発生するジュール熱を抑えて熱応力を小さくできるので、電気的接続部の長期信頼性をさらに向上させることができる。
なお本実施の形態では、ＩＧＢＴチップ１０１を用いた場合を示したがＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。また、一対のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した場合を示したが、複数のチップ対を並列に配置することもできる。
実施の形態３．
図４は、本実施の形態３に係るパワー半導体モジュールを示す断面図である。本実施の形態では、ブスバー電極にベンドが付けられたベンド付きブスバー電極３０１となっている。このブスバー電極３０１のベンド部は、Ｓ字型の断面形状となっている。その他の構成は実施の形態２と同一であり、同一の構成には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
図４は、本実施の形態３に係るパワー半導体モジュールを示す断面図である。本実施の形態では、ブスバー電極にベンドが付けられたベンド付きブスバー電極３０１となっている。このブスバー電極３０１のベンド部は、Ｓ字型の断面形状となっている。その他の構成は実施の形態２と同一であり、同一の構成には同一の符号を付し重複する説明は省略する。
ＩＧＢＴチップ１０１は、オン時にはＩＧＢＴチップ１０１内を流れる電流によりジュール熱が発生し、ＩＧＢＴチップ１０１の材料に応じたある熱膨張係数で膨張する。このため、ＩＧＢＴチップ１０１とベンド付きブスバー電極３０１との接合面には垂直方向に圧縮応力が発生する。この応力は、ＩＧＢＴチップ１０１からベンド付きブスバー電極３０１を上方に持ち上げるように発生する。また、ブスバー電極３０１からＩＧＢＴチップ１０１を圧縮するように発生する。
またオフ時には、ＩＧＢＴチップ１０１は高温状態から冷却され、ＩＧＢＴチップ１０１は収縮する。このため、ＩＧＢＴチップ１０１とブスバー電極３０１との接合面には垂直方向に引張り応力が発生する。この応力は、ブスバー電極３０１を下方に引っ張るように発生する。また、ブスバー電極３０１からＩＧＢＴチップ１０１を上方に引っ張るように応力が発生する。
以上のように、ブスバー電極３０１とＩＧＢＴチップ１０１の接合面には、スイッチングにより圧縮応力と引張り応力とを繰り返す熱応力が働き、接合面が剥離を生じ易くなる。また、還流ダイオードチップ１０２のアノード電極とベンド付きブスバー電極３０１の接合面でも、ＩＧＢＴチップ１０２のスイッチングに応じて上記と同様の現象により剥離が生じ易くなる。
本実施の形態では、ブスバー電極にベンド部を設けてベンド付きブスバー電極３０１とすることにより、接合面が上下に動けるように構成されている。その結果、ＩＧＢＴチップ１０１の駆動に伴う応力を吸収し、ベンド付きブスバー電極３０１との接合面における剥離を抑えることができる。
また実施の形態２と同様に、本実施の形態においても、ベンド付きブスバー電極３０１の接合面における電流密度及び接触抵抗を小さく抑えることができる。以上から、本実施の形態に係る構成では、電気的接続部の長期信頼性をさらに向上させることができる。
なお、本実施の形態では、ＩＧＢＴチップ１０１を用いた場合を示したが、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。また、一対のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した場合を示したが、複数のチップ対を並列に接続することもできる。
実施の形態４．
図５は本実施の形態４に係るパワー半導体モジュールを示す断面図である。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極１１５（図２参照）に加圧電極４０１（第１加圧電極）が接合されている。そして還流ダイオードチップ１０２のアノード電極（図示せず）上に加圧電極４０２（第２加圧電極）が接合されている。この加圧電極４０１，４０２は、ＩＧＢＴチップ１０１及び還流ダイオードチップ１０２の材料と熱膨張係数が近く、熱伝導率が高いモリブデン等の材料から形成されている。
図５は本実施の形態４に係るパワー半導体モジュールを示す断面図である。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極１１５（図２参照）に加圧電極４０１（第１加圧電極）が接合されている。そして還流ダイオードチップ１０２のアノード電極（図示せず）上に加圧電極４０２（第２加圧電極）が接合されている。この加圧電極４０１，４０２は、ＩＧＢＴチップ１０１及び還流ダイオードチップ１０２の材料と熱膨張係数が近く、熱伝導率が高いモリブデン等の材料から形成されている。
本実施の形態に係るエミッタ電極端子４０３は、一部がＩＧＢＴチップ１０１及び還流ダイオードチップ１０２上に張り出すように張出部が形成されている。そして、加圧電極４０１とエミッタ電極端子４０３の張出部間に加圧部材４０４（第１加圧部材）が介挿されている。この加圧部材４０４は、例えばバネ鋼を材料とするバネである。そして、加圧電極４０１及びエミッタ電極端子４０３の張出部を加圧することで、加圧電極４０１・エミッタ電極端子４０３間を接続している。
加圧電極４０２（第２加圧電極）とエミッタ電極端子４０３の張出部間にもまた加圧部材４０５（第２加圧部材）が介挿されている。そして、加圧電極４０２及びエミッタ電極端子４０３の張出部を加圧することで、加圧電極４０２・エミッタ電極端子４０３間を接続している。
以上のように構成されているので、実施の形態３と同様にＩＧＢＴチップ１０１のスイッチングにより発生する熱応力を加圧部材４０４，４０５の伸縮により吸収することが出来る。また、実施の形態２と同様に、加圧電極４０１とエミッタ電極１１５（図２参照）、及び加圧電極４０２とアノード電極（図示せず）との接合部の電流密度及び接触抵抗が小さく抑えられる。その結果、電気的接続部の長期信頼性をさらに向上させることができる。
なお、本実施の形態では、ＩＧＢＴチップを用いた場合を示したが、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。また、一対のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した場合を示したが、複数のチップ対を並列に接続することもできる。
実施の形態５．
図６は本実施の形態５に係るパワー半導体モジュールの構成を示す断面図である。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。コレクタ電極端子を兼ねるベース板５０３の外部への引出部、及びエミッタ電極端子５０５の引出部が、差込み式コネクタ部５０２，５０４となっている。差込み式コネクタ部５０２，５０４の開口部には、外部配線との接続時に接触抵抗を抑えるため、金メッキされたコネクタ加圧部材５０１が備えられている。
図６は本実施の形態５に係るパワー半導体モジュールの構成を示す断面図である。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。コレクタ電極端子を兼ねるベース板５０３の外部への引出部、及びエミッタ電極端子５０５の引出部が、差込み式コネクタ部５０２，５０４となっている。差込み式コネクタ部５０２，５０４の開口部には、外部配線との接続時に接触抵抗を抑えるため、金メッキされたコネクタ加圧部材５０１が備えられている。
本実施の形態では、実施の形態１と同様にチップ占有面積を従来の約半分にできる。そのため、パワー半導体モジュールの小型化、及び製造コストを削減により低価格化が可能となる。また、コレクタ電極端子（ベース板５０３）及びエミッタ電極端子４０３は差込み式コネクタ部５０２，５０４を備えている。そのため、外部配線との脱着を容易に行うことができる。さらに、外部配線と接続するために従来技術では必須のネジが不要となる。
なお、本実施の形態では、ＩＧＢＴチップ１０１を用いた場合を示したが、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。また、一対のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した場合を示したが、複数のチップを並列に接続することもできる。さらに、実施の形態１から４に示された構成に適用することもできる。
実施の形態６．
図７，８は、本実施の形態６に係るパワー半導体モジュールの端面図と上面図をそれぞれ示す。図７は、図８のＢ−Ｂ線端面図に相当している。また本実施の形態は、ＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２の一対の組を４組並列接続された例を示している。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図７，８は、本実施の形態６に係るパワー半導体モジュールの端面図と上面図をそれぞれ示す。図７は、図８のＢ−Ｂ線端面図に相当している。また本実施の形態は、ＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２の一対の組を４組並列接続された例を示している。実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
導電性材料から構成されたベース板６０１が、モジュールケース１０９の上下略中央部に設置されている。ベース板６０１の一端が、エポキシ樹脂等からなる絶縁体６０３を介してエミッタ電極端子６０４に接続されている。またベース板６０１の他端は、エポキシ樹脂等からなる絶縁体６０５を介してエミッタ電極端子６０６に接続されている。エミッタ電極端子６０４，６０６は、モジュールケース１０９側壁の上下略中央部に設置されている。そして、エミッタ電極端子６０４，６０６の一部分は、モジュールケース１０９の外部に引き出されている。
ベース板６０１の一方主面の中心部には、エポキシ樹脂等からなる絶縁体６０７を介してゲート電極端子６０８の一端が接合されている（図７，８参照）。ゲート電極端子６０８の他端はモジュールケース１０９の外部に引き出されている。また、ベース板６０１の一方主面には、２つのコレクタ電極端子６０２の一端がさらに接合されている。コレクタ電極端子６０２の他端は、モジュールケース１０９の外部に引き出されている。
２つのコレクタ電極端子６０２は、図８中上下方向に、ゲート電極端子６０８に関して対向位置に平行に配置されている（図８参照）。さらにベース板６０１の一方主面には、４つのＩＧＢＴチップ１０１が２行２列に配置されている。これらのＩＧＢＴチップは、Ｂ−Ｂ線に関して対称に、ゲート電極端子６０８及びコレクタ電極端子６０２に対称に配置されている（図８参照）。それぞれのＩＧＢＴチップ１０１のコレクタ電極面がベース板６０１に接合されている。そして、それぞれのＩＧＢＴチップ１０１のゲート電極１１４が、ゲート電極端子６０８とアルミワイヤ１１０によって接続されている。
ベース板６０１の他方主面には、ＩＧＢＴチップ１０１に対応する位置に４つの還流ダイオードチップ１０２がそれぞれ配置されている。ベース板６０１には、ベース板６０１内部に水管６１１を通すための２つの通水孔６０９が設けられている（図８参照）。この２つの通水孔６０９はベース板６０１の図７中上下中央部に設けられている。そして、ＩＧＢＴチップ１０１の下部を通るように、左右対称な位置に設けられている。水管６１１の両端には水管継ぎ手６１０が設けられており、冷却水を供給する給水管と接続できる構成となっている。
従来技術では、ベース板の下部にヒートシンクを備えることでモジュールケース外部への放熱が可能である。一方、実施の形態１から５に開示した発明では、ベース板の両主面に半導体チップ１０１を備えているため、ベース板の下部にヒートシンクを備えることができない。そのため、熱がモジュールケース内部に溜まり易くなる。本実施の形態ではベース板が水管６０１を備えており、水冷フィンを兼用している。この水管６０１に冷却水を流すことで放熱をすることができる。そして、ベース板６０１とＩＧＢＴチップ１０１及び還流ダイオードチップ１０２間の接触熱抵抗を低減することができる。その結果、本実施の形態に係るパワー半導体モジュールは、大電流が流れるような用途にも使用することができる。また、新たに冷却器を備える必要がなく、パワー半導体モジュールを備えるシステムにおいて、小型軽量化が可能となる。
本実施の形態では、実施の形態１の構成を例として説明したが、実施の形態２〜５にも適用することが出来る。例えば図９は、実施の形態２の構成を本実施の形態に係る発明に適用した構成を示している。図７のエミッタ電極端子６０４，６０６に代えて、ＩＧＢＴチップ１０１及び還流ダイオードチップ１０２上に張り出した部位を備えるエミッタ電極端子６１２，６１３が備えられている。そして、ＩＧＢＴチップ１０１のエミッタ電極１１５（図２参照）、及び還流ダイオードチップ１０２のアノード電極（図示せず）上に加圧電極４０１，４０２がそれぞれ接合されている。
そして、加圧電極４０１，４０２とエミッタ電極端子６１２，６１３の張出部間に加圧部材４０４，４０５が介挿されている。そして、加圧電極４０１，４０２及びエミッタ電極端子６１２，６１３を加圧することで、加圧電極・エミッタ電極端子間を接続している。以上のように構成することで、熱応力を緩和することができ電気的接続部の長期信頼性をさらに高めることができる。
なお、本実施の形態では、ＩＧＢＴチップ１０１を用いた場合を示したが、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。そして、複数のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した場合を示したが、一対のチップにも適用できる。
実施の形態７．
図１０は本実施の形態に係るパワー半導体モジュールを示す図である。本実施の形態では、ベース板７０１の一端に風冷フィン部７０２が設けられている。そして、ベース板７０１の表面にはコレクタ電極端子７０３が接合されており、モジュールケース１０９の外部に一端が引き出されている。その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図１０は本実施の形態に係るパワー半導体モジュールを示す図である。本実施の形態では、ベース板７０１の一端に風冷フィン部７０２が設けられている。そして、ベース板７０１の表面にはコレクタ電極端子７０３が接合されており、モジュールケース１０９の外部に一端が引き出されている。その他の構成は実施の形態１と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施の形態では、風冷フィン部７０２とベース板７０１とが一体化されている。従ってパワー半導体モジュールの駆動により発生する熱を、すみやかに外部に放熱できる。そして、ベース板７０１とＩＧＢＴチップ１０１及び還流ダイオードチップ１０２間の接触熱抵抗を低減することができる。その結果、消費電力が大きく、発熱量の大きな用途へ使用範囲の拡大が図れる。
なお、本実施の形態ではＩＧＢＴチップ１０１を用いた例を示したが、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。また、一対のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した例を示したが、複数のチップを並列に接続することもできる。
また、実施の形態１の構成を例としたが、実施の形態２〜４の構成を本実施の形態に適用することもできる。図１１は実施の形態２の構成を適用した例を示している。このような構成にすることで、ＩＧＢＴチップ１０１のスイッチングにより発生する熱応力を加圧部材４０２の伸縮により吸収することが出来る。また、加圧電極４０１とエミッタ電極１１５、及び加圧電極４０１とアノード電極（図示せず）との接合部の電流密度及び接触抵抗が小さく抑えられる。その結果、電気的接続部の長期信頼性をさらに向上させることができる。
実施の形態８．
図１２は本実施の形態に係るパワー半導体モジュールを示す図である。本実施の形態では、ベース板８０２の一端にヒートパイプ部８０１が設けられている。その他の構成は実施の形態７と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図１２は本実施の形態に係るパワー半導体モジュールを示す図である。本実施の形態では、ベース板８０２の一端にヒートパイプ部８０１が設けられている。その他の構成は実施の形態７と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施の形態では、ヒートパイプ部８０１とベース板８０２とが一体化されている。従って半導体モジュールの駆動により発生する熱を、すみやかに外部に放熱できる。そして、ベース板８０２とＩＧＢＴチップ１０１及び還流ダイオードチップ１０２間の接触熱抵抗を低減することができる。その結果、消費電力が大きく発熱量の大きな用途へ使用範囲の拡大が図れる。
なお、本実施の形態ではＩＧＢＴチップ１０１を用いた例を示したが、ＭＯＳＦＥＴ等の他のパワー素子にも適用できる。また、一対のＩＧＢＴチップ１０１と還流ダイオードチップ１０２を接続した例を示したが、複数のチップを並列に接続することもできる。
また、実施の形態１の構成を例として説明したが、実施の形態２〜４の構成を本実施の形態に適用することもできる。図１３は実施の形態２の構成を適用した例を示す。ＩＧＢＴチップ１０１のスイッチングにより発生する熱応力を加圧部材４０２の伸縮により吸収することが出来る。また、加圧電極４０１とエミッタ電極（図示せず）、及び加圧電極４０１とアノード電極（図示せず）との接合部の電流密度及び接触抵抗が小さく抑えられる。その結果、電気的接続部の長期信頼性をさらに向上させることができる。
１０１ ＩＧＢＴチップ、１０２ 還流ダイオードチップ、１０３ ベース板、１０５ ゲート電極端子、１０６ エミッタ電極端子、２０１ ブスバー電極、３０１ ベンド付きブスバー電極、４０１，４０４ 加圧電極、４０２，４０５ 加圧部材、５０１ コネクタ加圧部材、５０２，５０４ 差込み式コネクタ部、６０１ 水冷フィン兼用ベース板、６０９ 通水孔、６１０ 水管継ぎ手、６１１ 水管、７０２ 風冷フィン部、８０１ ヒートパイプ部。
Claims (5)
- パワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子の電流入力電極・電流出力電極間に接続されたダイオード素子とを樹脂ケース内に備えるパワー半導体モジュールであって、
前記パワー半導体素子の電流入力電極面と前記ダイオード素子のカソード電極面とが対向するように、前記パワー半導体素子と前記ダイオード素子がそれぞれ表面と裏面に接合された導電性のベース板と、
前記樹脂ケース内外に延在する電流出力端子と、
前記電流出力電極に接合された第１加圧電極と、
前記第１加圧電極・前記電流出力端子間に介挿され、前記第１加圧電極と前記電流出力端子とを加圧することにより接続する第１加圧部材と、
前記ダイオード素子のアノード電極に接合された第２加圧電極と、
前記第２加圧電極・前記電流出力端子間に介挿され、前記第２加圧電極と前記電流出力端子とを加圧することにより接続する第２加圧部材と、
を備えることを特徴とするパワー半導体モジュール。 - 前記ベース板は前記樹脂ケース内外に延在し、前記電流出力端子、及び前記ベース板が、前記樹脂ケース外の端部において、差込式コネクタ部を備えることを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記ベース板が水冷フィンを兼用することを特徴とする請求項１または２に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記ベース板は前記樹脂ケース内外に延在し、前記樹脂ケース外において前記ベース板が空冷フィンを備えることを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
- 前記ベース板は前記樹脂ケース内外に延在し、前記樹脂ケース外において前記ベース板がヒートパイプを備えることを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
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