JP6168145B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
このパワー半導体モジュールとして、図9に示すように、絶縁基板202と、半導体チップ205と、プリント基板203と、導電ポスト211を備えた半導体モジュール201が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
半導体モジュール201は、絶縁基板202と、絶縁基板202に対向するプリント基板203とが封止樹脂204により封止されて一体となった構造を有する。絶縁基板202上に、複数の半導体チップ205が固定されている。
絶縁基板202は、絶縁板206と、絶縁板206の裏面に固定された金属板207と、絶縁板206のおもて面に固定された回路板208を備えている。回路板208の表面には、半田209を介して半導体チップ205が固定されている。
さらに、半導体チップ205のおもて面電極には、半田層212を介して導電ポスト211が電気的かつ機械的に接続されている。
また、プリント基板203のおもて面には、図9(a)に示すように、金属層214以外の領域にキャパシタ216および抵抗217が設けられている。
そこで、本発明では、上記課題に着目してなされたものであり、プリント基板に固定する受動素子の位置決めを容易に行うことができる半導体装置を提供することを目的としている。
なお、本出願の記載に用いられている「電気的かつ機械的に接続されている」という用語は、対象物同士が直接接合により接続されている場合に限られず、ハンダや金属焼結材などの導電性の接合材を介して対象物同士が接続されている場合も含むものとする。
本発明に係る半導体装置としてのパワー半導体モジュール2は、図2に示すように、絶縁基板3A、3Bと、半導体チップ4A、4Bと、プリント基板5と、円柱形状の導電ポスト17a、17b、17sと、受動素子10A、10Bと、位置決めポスト15を備えている。
そして、2個の第2半導体チップ4Bが、図3(a)に示すように、絶縁基板3A,3B上のそれぞれ長手方向の中心線上に所定の間隔を保って配置されている。また、これら第2半導体チップ4Bの両外側に、4個の第1半導体チップ4Aが所定の間隔を保って配置されている。
これらの半導体チップ4A、4Bは、上記のような各種パワーデバイスであるが、シリコン基板に形成したものでもよいし、SiCやその他の基板に形成したものでもよい。
絶縁基板3Aの回路板3bは、図3(a)に示すように、幅広部14aと、幅狭部14bとからなり、平面形状がT字形状であるドレイン電極用の第3回路板14cを有する。
また、回路板3bは、幅狭部14bの外側に所定間隔を保って配置されたソース電極用の第2回路板14dおよび14eを有する。
ここで、第3回路板14cには、第1半導体チップ4Aのドレイン電極および第2半導体チップ4Bのカソード電極が電気的かつ機械的に接続されている。そして、第3回路板14cには、S1/D2端子となる外部端子19が圧入される孔14fが設けられている。また、第2回路板14dおよび14eには、S2端子となる外部端子20が圧入される孔14gが設けられている。
第3回路板14jには、第1半導体チップ4Aのドレイン電極および第2半導体チップ4Bのカソード電極が電気的かつ機械的に接続されている。そして、第3回路板14jにはD1端子となる外部端子18が圧入される孔14oが設けられている。また、第4回路板14kおよび14lには、SS1、SS2端子となる外部端子21a、21bが圧入される孔14pが設けられている。さらに、第1回路板14mおよび14nには、G1、G2端子となる外部端子22a,22bが圧入される孔14qが設けられている。
ここで、外部端子18、19、20、21a、21b、22aおよび22bは、導電性に優れた銅、あるいはアルミニウム系の材料であることが望ましい。さらに、回路板3bに半田で接合する場合、外部端子18、19、20、21a、21b、22aおよび22bにはニッケルあるいは錫系の表面処理を施すことが有効である。
そして、絶縁基板3Bと、絶縁基板3Aに構成された2組の逆並列回路は、プリント基板5と、導電ポスト17bを介して直列に接続される。
そして、MOSFETQ1a〜Q1dのドレイン電極4dは、第3回路板14jを経由して、パワー半導体モジュール2のドレイン端子D1を構成する外部端子18に接続されている。また、MOSFETQ2a〜Q2dのドレイン電極4dは、第3回路板14cを経由して、パワー半導体モジュール2のS1/D2端子を構成する外部端子19に接続されている。
外部端子21a、21bは、補助ソース端子であって、MOSFETQ1a〜Q1d、Q2a〜Q2dのドレイン―ソース間に流れる電流をセンシングする電流検出端子SS1、SS2を構成している。また、外部端子22a、22bは、ハーフブリッジ回路のMOSFETQ1a〜Q1dおよびMOSFETQ2a〜Q2dのゲート電極4gにゲート制御信号を供給するゲート端子G1、G2を構成している。
プリント基板5のおもて面図を図4(a)に、裏面図を図4(b)に示す。プリント基板5には、下アーム部13Aの電流路となるT字形状の第2金属層16aと、上アーム部13Bの電流路となる第2金属層16bとが配置されている。第2金属層16aおよび16bと、下アーム部13Aおよび上アーム部13Bの第1半導体チップ4Aのソース電極4sは、それぞれ第2導電ポスト17sの両端と電気的かつ機械的に接続されている。なお、プリント基板5のおもて面および裏面の第2金属層16aは同電位であり、同様におもて面および裏面の第2金属層16bも同電位である。
第1金属層16cは、16e1、16e2、16e3および16hとで構成されている。
また、第1金属層16dは、16j1、16j2、16j3、および16mとで構成されている。
プリント基板5には、外部端子18、19および20が非接触で挿し通されるスルーホール16o、16pおよび16qを有する。
さらに、プリント基板5の裏面には、下アーム部13Aおよび上アーム部13Bの電流路となる、第2金属層16rおよび16sが配置されている。
これら第2金属層16rおよび16sは、おもて面側の第1金属層16cおよび16dと平面から見て重なるように配置されている。そして、第2金属層16vおよび16wに電気的に接続されている。
また、プリント基板5の第2金属層16bは、複数の導電ポスト17bによって絶縁基板3Aの第3回路板14cに電気的に接続され、下アーム部13Aと上アーム部13Bとの間の電流路を構成している。
さらに、プリント基板5のおもて面側には、上アーム部13Bの第1半導体チップ4Aのゲート電極に電気的に接続される第1金属層16jと16mとの接続領域と、そこに隣接する第2金属層16bとの間に、受動素子であるキャパシタ10Aが電気的かつ機械的に接続されている。
ここで、キャパシタ10Aおよび10Bのプリント基板5のおもて面の実装位置のそれぞれの角部には、円柱形状の位置決めポスト15が配置されている。なお、本実施形態においては、キャパシタの実装位置に導電ポスト17aが配置されているので、これらの導電ポスト17aをプリント基板5のおもて面から突出させ、導電体の位置決めポストとしても用いている。
なお、キャパシタ10Aおよび10Bは、半導体チップ4Aに内蔵されるMOSFETQ1a〜Q1dおよびQ2a〜Q2dのゲート電圧の跳ね上がりによって意図しないターンオン状態となることを抑制するものである。
すなわち、前述した図5の等価回路の1つのブリッジ回路について図6を参照して説明する。上アームを構成するMOSFETQ1のドレイン電極D1が図示しない直流電源に接続されている。また、ソース電極S1が下アームを構成するMOSFETQ2のドレイン電極D2に接続されている。さらに、MOSFETQ2のゲート電極G2は、ゲート抵抗Rおよび配線インダクタンスLを通じて、バイアス電源Bの負極側に接続されている。そして、MOSFETQ2のソース電極S2は、バイアス電源Bの正極側および接地に接続されている。
またさらに、この電流バイパス効果をより効果的に発揮させるには、ゲート配線のインダクタンスLを小さくすると良いことも明らかとなった。このゲート配線のインダクタンスLは、パワー半導体モジュール2内部の配線インダクタンスと駆動回路の配線インダクタンスとの和で表される。そして、パワー半導体モジュール2の内部の配線インダクタンスをできるだけ低減することが効果的である。
したがって、本実施形態によると、受動素子(キャパシタ10B)による電流バイパス効果を効果的に発揮できる。これにより、MOSFETQ2の意図しないターンオンを確実に防止できる。
なお、上記の意図しないターンオンは、上アームのMOSFETQ1がオフ状態である時に、下アームのMOSFETQ2がターンオンする場合にも発生する。このため、MOSFETQ1のゲート電極G1とソース電極S1との間にも、意図しないターンオンを防止するキャパシタ10Aを接続することが有効である。
あらかじめ用意したプリント基板5の所定の位置に、導電ポスト17a、17b、17e、17g、17sの端部を電気的かつ機械的に接続する。
これと並行して、第1半導体チップ4A、第2半導体チップ4Bおよび回路板3bに半田ペーストを塗布する。その後、第1半導体チップ4A、第2半導体チップ4Bのおもて面(導電ポスト17a、17b、17sが接続される部分)に半田ペーストを塗布する。また、キャパシタ10Aを固定する第1金属層16jと16mとの接続領域と、それに隣接する第2金属層16bに半田ペーストを塗布する。さらに、キャパシタ10Bを固定する第1金属層16eと16hとの接続領域と、それに隣接する第2金属層16aに半田ペーストを塗布する。さらに、絶縁基板3Aおよび3Bに設けられた所定の孔に、外部端子18、19、20、21a、21b、22aおよび22bを挿入して垂直に保持する。
この状態で、リフロー処理することにより、導電ポスト17a、17b、17e、17g、17sの端部と、第1半導体チップ4A、第2半導体チップ4Bおよび回路板3bが電気的かつ機械的に接続される。また、第1金属層16cおよび16dと、第2金属層16aおよび16bとの間で、キャパシタ10Aおよび10Bが電気的に接続される。
なお、絶縁樹脂24には、その長手方向の両端部側に、図1に示すように、絶縁壁部25A、25Bが形成されている。
また、これら絶縁壁部25A、25Bを構成する凹部26の底部に、取付孔27が絶縁樹脂24の底面に貫通して配置されている。
このように、上記実施形態によると、プリント基板5のおもて面のキャパシタを実装する位置に接続パッドが配置されていない場合でも、位置決めポスト15によってキャパシタの位置決めを正確に行うことができる。
また、上記実施形態においては、下アーム部13Aおよび上アーム部13B毎に絶縁基板3Aおよび3Bを設けた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、絶縁基板と絶縁樹脂の線膨張係数差が問題にならない場合などでは、一枚の絶縁板3aに下アーム部13Aおよび上アーム部13B用の回路板3bを配置すると共に、共通の金属板3cを配置してもよい。
また、上記実施形態では、第1半導体チップ4AにパワーMOSFETを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第1半導体チップ4AをIGBTにしてもよい。この場合、上記実施形態におけるソース電極はエミッタ電極に、上記ドレイン電極はコレクタ電極にそれぞれ置き換えればよい。また、その他の電圧制御型半導体素子を用いてもよい。
また、本発明は、半導体モジュールの端子接続の組み合わせだけで所望する回路構成が得られることから、本発明は上述した電力変換用インバータ装置に限定されるものではない。例えば、パワー半導体モジュールを使用する他の電力変換装置や高周波用途のスイッチングIC等の他の半導体装置に本発明を適用することができる。
3A,3B…絶縁基板
3a…絶縁板
3b…回路板
3c…金属板
4A…第1半導体チップ
4B…第2半導体チップ
5…プリント基板
10A、10B…受動素子(キャパシタ)
13A…下アーム部
13B…上アーム部
14…回路板
15…位置決めポスト
16…金属層
17a、17b、17e、17g、17s…導電ポスト
18、19、20、21a、21b、22a、22b…外部端子
24…絶縁樹脂
Claims (7)
- 絶縁板、および前記絶縁板の主面に配置された回路板を有する絶縁基板と、
おもて面に電極を有し、裏面が前記回路板に固定された半導体チップと、
金属層を有し、前記絶縁基板に対向したプリント基板と、
一端が前記電極に電気的かつ機械的に接続され、他端が前記金属層に電気的かつ機械的に接続された導電ポストと、
前記プリント基板に固定された受動素子と、
前記受動素子を位置決めするように前記受動素子の隅に沿って配置され且つ前記受動素子と側面同士が対向するように前記プリント基板に固定された、柱状の導電体からなる複数の位置決めポストと、
前記受動素子と前記位置決めポストとを接続する半田と、
を備えた半導体装置。 - 絶縁板、および前記絶縁板の主面に配置された回路板を有する絶縁基板と、
おもて面に電極を有し、裏面が前記回路板に固定された半導体チップと、
金属層を有し、前記絶縁基板に対向したプリント基板と、
一端が前記電極に電気的かつ機械的に接続され、他端が前記金属層に電気的かつ機械的に接続された導電ポストと、
前記プリント基板に固定された受動素子と、
前記受動素子を位置決めするように前記受動素子の隅に沿って前記プリント基板に固定された、導電体からなる複数の位置決めポストと、
前記受動素子と前記位置決めポストとを接続する半田と、
を備え、
前記位置決めポストの少なくとも一つが、前記導電ポストと一体である半導体装置。 - 前記半導体チップがスイッチング素子である請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
- 前記受動素子は、前記半導体チップの制御電圧変動を抑制するキャパシタで構成されている請求項3に記載の半導体装置。
- 前記受動素子は、前記半導体チップの制御タイミング調整用抵抗で構成されている請求項3に記載の半導体装置。
- 前記半導体チップ、前記回路板および前記プリント基板が絶縁樹脂で覆われている請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
- 上アームを構成する前記半導体チップと、
下アームを構成する前記半導体チップと、
を備え、
前記上アームを構成する前記半導体チップ、または前記下アームを構成する前記半導体チップのいずれかに前記受動素子が電気的に接続されている請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020162354A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュールの製造方法 |
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