JP6818636B2 - Power semiconductor module - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、パワー半導体素子を搭載したパワー半導体モジュールに関する。 An embodiment of the present invention relates to a power semiconductor module equipped with a power semiconductor element.
例えば耐圧数kVでMW級の電力変換器を構築するためには、半導体素子の電圧および電流容量を大きくすることが求められる。半導体素子(半導体チップ)は、高純度シリコンに微細加工を施して製造される。製造上、品質上などの理由により、大きくても面積2cm2前後の薄いチップ形状に加工したものを、複数個、直列ないし並列に組み合わせて使用することが合理的である。 For example, in order to construct a MW class power converter with a withstand voltage of several kV, it is required to increase the voltage and current capacity of the semiconductor element. Semiconductor elements (semiconductor chips) are manufactured by microfabrication of high-purity silicon. For reasons such as manufacturing and quality, it is rational to use a plurality of thin chips processed into a thin chip shape with an area of about 2 cm 2 at the maximum in series or in parallel.
パッケージ内で複数個の半導体チップを並列接続したものを直列接続することが、応用装置の回路もしくは構造を構成するうえで、合理的な方法である。大電力の半導体モジュールにおいては、高電圧、大電流を適切にスイッチングする必要がある。上述のように、複数の半導体チップを並列接続して構成するため、並列チップ間の電流分担が、できる限り均等になることが望ましい。 Connecting a plurality of semiconductor chips in parallel in a package in series is a rational method for constructing a circuit or structure of an application device. In a high-power semiconductor module, it is necessary to appropriately switch between high voltage and large current. As described above, since a plurality of semiconductor chips are connected in parallel, it is desirable that the current sharing between the parallel chips is as uniform as possible.
また、大電力スイッチングに伴い発生する損失も、比較的大きなものになるため、効率よく放熱できる構造にして、半導体チップの温度上昇を抑制し、半導体としての信頼性を確保する必要がある。 In addition, since the loss generated by high power switching is also relatively large, it is necessary to have a structure capable of efficiently dissipating heat, suppress the temperature rise of the semiconductor chip, and secure the reliability as a semiconductor.
また、高電圧をスイッチングする関係で、パッケージ内部および外部で、正負極間を電気絶縁する必要があり、チップ周囲は、防塵、防湿の観点で絶縁封止する必要がある。 Further, in relation to switching high voltage, it is necessary to electrically insulate between the positive and negative electrodes inside and outside the package, and it is necessary to insulate and seal the periphery of the chip from the viewpoint of dustproof and moistureproof.
さらに、チップおよびパッケージを構成する複数の部材の相互間を接触方式または接合方式で結合するうえで、長期使用時における結合部の信頼性維持も重要である。 Further, in order to connect the chips and the plurality of members constituting the package to each other by a contact method or a joining method, it is important to maintain the reliability of the joint portion during long-term use.
また、パッケージとして、より体格が小さく、より軽量で、より低コストであることが望ましいことも当然である。 It is also natural that the package should be smaller, lighter, and less costly.
これら期待される多数の要件に対応すべく、様々な半導体パッケージ構造が提案されている。 Various semiconductor package structures have been proposed to meet these many expected requirements.
特許文献1では、導体で半導体素子を挟み、セラミック製の外囲器で封止した圧接型の半導体が提案されている。圧接型半導体は、防爆機能に優れているが、多数の半導体素子を一括で圧接する構造であり、皿ばねによって70kN程度の荷重で圧接可能なスタック構造が必要である。また、全半導体素子を均等に圧接することが重要であるため、部材の加工精度やスタック構造の組立精度を高めるための取り組みが必要である。
特許文献2では、圧接構造を用いないパッケージが提案されている。半導体素子の両面を接合することで、複数の半導体素子を並列実装する際に均等圧接が不要となり構造を簡素化できるが、複数の半導体素子を一括実装する場合に接合部の不良が出ると半導体装置の製造歩留まりが低下するという課題がある。
本発明の実施形態は、組み立てしやすく、かつ半導体装置の歩留まりを低下させることなく、大電流容量化を実現できるパワー半導体モジュールを提供する。 An embodiment of the present invention provides a power semiconductor module that is easy to assemble and can realize a large current capacity without lowering the yield of the semiconductor device.
実施形態によれば、パワー半導体モジュールは、第1金属部材と、第2金属部材と、複数のサブモジュールと、電気絶縁性の樹脂と、を備えている。前記第1金属部材は、複数の第1凸部と、前記第1凸部と同じ方向に突出し、前記複数の第1凸部が配置された領域の周囲を連続して囲む環状部と、を有する。前記第2金属部材は、前記第1凸部に対向して配置された複数の第2凸部を有する。前記サブモジュールは、前記第1凸部と前記第2凸部との間に配置されている。前記サブモジュールは、半導体素子と、前記半導体素子の一方の面と前記第1凸部に接合された第3金属部材と、前記半導体素子の他方の面と前記第2凸部に接合された第4金属部材と、を有する。前記樹脂は、前記環状部に囲まれた前記領域に設けられ、前記第1凸部と前記第3金属部材との接合部、および前記第2凸部と前記第4金属部材との接合部を覆う。 According to the embodiment, the power semiconductor module includes a first metal member, a second metal member, a plurality of submodules, and an electrically insulating resin. The first metal member includes a plurality of first convex portions and an annular portion that projects in the same direction as the first convex portion and continuously surrounds a region in which the plurality of first convex portions are arranged. Have. The second metal member has a plurality of second convex portions arranged so as to face the first convex portion. The sub-module is arranged between the first convex portion and the second convex portion. The submodule includes a semiconductor element, a third metal member bonded to one surface of the semiconductor element and the first convex portion, and a third metal member bonded to the other surface of the semiconductor element and the second convex portion. It has 4 metal members and. The resin is provided in the region surrounded by the annular portion, and the joint portion between the first convex portion and the third metal member and the joint portion between the second convex portion and the fourth metal member are formed. cover.
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same elements are designated by the same reference numerals.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態のパワー半導体モジュールの側断面図である。
図2は、図1におけるA部の拡大図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a side sectional view of the power semiconductor module of the first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG.
第1実施形態のパワー半導体モジュールは、第1金属部材10と、第2金属部材11と、複数のサブモジュール(または半導体装置)100とを有する。複数のサブモジュール100は、第1金属部材10と第2金属部材11との間における同一平面に配置されている。
The power semiconductor module of the first embodiment includes a
図3は、第1金属部材10の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of the
第1金属部材10は、板状部10aと、複数の第1凸部10cと、環状部10bとを有する。板状部10aの一方の面に、複数の第1凸部10cが板状部10aに一体に設けられている。隣り合う第1凸部10cの間は凹部10dとなっている。環状部10bと第1凸部10cとの間にも凹部10dが設けられている。
The
環状部10bは、板状部10aに一体に設けられ、第1凸部10cと同じ方向に突出している。環状部10bは、複数の第1凸部10cが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。環状部10bは、環状と称するも必ずしも円環ではなく、本実施形態においては、略額縁状または角環状に設けられている。
The
図1、図2に示すように、板状部10aを基準にして、環状部10bの突出高さは、第1凸部10cの突出高さよりも高く、環状部10bの先端は、第1凸部10cの上面よりも上方に位置する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the protruding height of the
板状部10aは、環状部10bの外周側に設けられたフランジ部10eを有する。フランジ部10eは、環状部10bに囲まれた領域(複数の第1凸部10cが配置された領域)よりも外側に設けられ、その領域の周囲を連続して囲んでいる。
The plate-
第2金属部材11も、第1金属部材10と同様に、板状部11aと、複数の第2凸部11cとを有する。板状部11aの一方の面に、複数の第2凸部11cが板状部11aに一体に設けられている。隣り合う第2凸部11cの間は凹部11dとなっている。
Like the
板状部11aにおける複数の第2凸部11cが配置された領域よりも外側に、フランジ部11eが設けられている。フランジ部11eは、複数の第2凸部11cが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。
A
第1金属部材10および第2金属部材11は、電気伝導性と熱伝導性に優れた材料からなる。例えば、第1金属部材10および第2金属部材11は、銅またはアルミニウムを主成分に含み、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金からなる。
The
図4は、サブモジュール100の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
サブモジュール100は、例えば電力変換に用いられるパワー半導体素子(半導体チップ)1を有する。半導体素子1は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の制御電極を有するスイッチング素子である。または、半導体素子1は、FRD(Fast Recovery Diode)等のダイオードであってもよい。
The
サブモジュール100は、1つまたは複数の半導体素子1を有する。1つのサブモジュール100に複数の半導体素子1が搭載された場合、複数の半導体素子1はすべて同一のチップでなくてもよい。1つのサブモジュール100内にIGBT等のスイッチング素子のチップと、FRD等のダイオードのチップが混在していてもよい。
The
半導体素子1の一方の面(裏面)には、例えば、コレクタ電極、ドレイン電極、アノード電極が形成されている。それら電極は、接合材2によって第3金属部材3に接合されている。
For example, a collector electrode, a drain electrode, and an anode electrode are formed on one surface (back surface) of the
半導体素子1の他方の面(表面)には、例えば、エミッタ電極、ソース電極、カソード電極が形成されている。それら電極は、接合材5によって第4金属部材4に接合されている。
For example, an emitter electrode, a source electrode, and a cathode electrode are formed on the other surface (surface) of the
第3金属部材3および第4金属部材4は、電気伝導性と熱伝導性に優れた材料からなる。例えば、第3金属部材3および第4金属部材4は、銅またはアルミニウムを主成分に含み、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金からなる。
The
接合材2、5は、例えば、はんだ、導電性接着剤、銀ペースト等である。接合材2は接合材5と同等の材料で構成される。または、接合材2と接合材5は互いに特性を変えてもよい。
The
半導体素子1、第3金属部材3、第4金属部材4、接合材2および接合材5は、樹脂モールド材6によって封止されている。樹脂モールド材6は、例えばメラミン系樹脂等の熱硬化性樹脂である。金型内に樹脂材料を注入し固化させることで、金属部材3、4や半導体素子1の近傍に気泡を残さずに、金属部材3、4および半導体素子1は樹脂モールド材6によって封止される。樹脂材料の注入方法として、例えばトランスファーモールド法が用いられる。
The
第3金属部材3のうち、半導体素子1と接合している面の反対側の面3aは樹脂モールド材6で封止されずに露出している。第4金属部材4のうち、半導体素子1と接合している面の反対側の面4aは樹脂モールド材6で封止されずに露出している。
Of the
図1、2に示すように、第1金属部材10の第1凸部10cと第2金属部材11の第2凸部11cは互いに対向され、第1金属部材10の凹部10dと第2金属部材11の凹部11dは互いに対向される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first
サブモジュール100は、第1金属部材10の第1凸部10cと、第2金属部材11の第2凸部11cとの間に配置される。
The
第1凸部10cの上面の面積は、サブモジュール100の第3金属部材3の裏面3aの面積と略同じ面積である。第2凸部11cの下面の面積は、サブモジュール100の第4金属部材4の表面4aの面積と略同じ面積である。
The area of the upper surface of the first
図2に示すように、サブモジュール100の第3金属部材3の裏面3aは、接合材12を介して第1金属部材10の第1凸部10cの上面に接合されている。サブモジュール100の第4金属部材4の上面4aは、接合材13を介して第2金属部材11の第2凸部11cの下面に接合されている。接合材12、13は、例えば、はんだ、導電性接着剤、銀ペースト等である。
As shown in FIG. 2, the
半導体素子1は、第1金属部材10、第2金属部材11、第3金属部材3、および第4金属部材4と電気的に接続されている。第1金属部材10、第2金属部材11、第3金属部材3、および第4金属部材4は、電極として機能するとともに、放熱体としても機能する。
The
第1金属部材10と第2金属部材11との間における複数のサブモジュール100が配置された領域の周囲は、環状部10bに囲まれている。その領域に、電気絶縁性の樹脂41が充填されている。
The circumference of the region between the
例えば、図1、2に示すように、相対的に下に位置する第1金属部材10と、相対的に上に位置する第2金属部材11との間に複数のサブモジュール100が接合された状態で、硬化前の液状の樹脂41が、環状部10bの先端と第2金属部材11の板状部11aとの間の隙間から、サブモジュール100が配置された領域に供給される。その樹脂41は、第1金属部材10の凹部10dに溜まっていき、サブモジュール100の周囲を覆い、さらに環状部10bの先端付近の高さまで充填された後、例えば熱硬化される。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
環状部10bの先端は、第2凸部11cと第4金属部材4との接合部よりも、第2金属部材11に近い側に位置し、すなわち、サブモジュール100と第2凸部11cとの接合部よりも高い位置にある。したがって、樹脂41は、サブモジュール100と第2凸部11cとの接合部よりも高い位置まで充填され、第1凸部10cと第3金属部材3との接合部、および第2凸部11cと第3金属部材3との接合部を覆い、それら接合部を水分や塵埃から保護する。
The tip of the
環状部10bの先端は、第2金属部材11からは離間している。第1金属部材10と第2金属部材11との間の放電を防ぐために、環状部10bの先端と第2金属部材11との間の距離d1(図2に示す)は、例えば30mm以上必要とする場合がある。電圧に対応して必要な絶縁距離が変わる。
The tip of the
ここで比較例として、複数のサブモジュールの周囲に外囲器を搭載して電気絶縁性樹脂を封入する場合が挙げられる。その樹脂は、硬化前は低粘度で、外囲器内に注入後に加熱処理等を実施して硬化させる場合が多い。そのような場合、外囲器は、樹脂が硬化前の低粘度状態であっても、漏出せずに維持する容器としての機能が求められる。 Here, as a comparative example, there is a case where an outer enclosure is mounted around the plurality of submodules and an electrically insulating resin is sealed. The resin has a low viscosity before curing, and is often cured by performing heat treatment or the like after being injected into the enclosure. In such a case, the enclosure is required to function as a container that keeps the resin in a low viscosity state before curing without leaking.
図4に示すような略六面体の両面放熱型のサブモジュール(半導体装置)100では、六面のうち互いに反対側に位置し、かつサブモジュール100の表面積の大半を占める二面3a、4aが、第1金属部材10および第2金属部材11との接合面になる。
In the substantially hexahedral double-sided heat dissipation type submodule (semiconductor device) 100 as shown in FIG. 4, the two
このような構成においては、六面体の主要二面3a、4aを金属部材10、11で占拠される形になるので、樹脂を保持する外囲器を搭載することが難しい。主要二面3a、4aのうち一方の面だけに金属部材が接合される構成であれば、金属部材がない開放されている側から額縁状ケースを搭載することが可能である。
In such a configuration, since the main two
また、二面を金属部材で占拠される場合、一方の金属部材の面積を他方の金属部材の面積より大きくして、大面積の金属部材に合わせた額縁状ケースを搭載することも考えられるが、モジュール全体の体格増大を招く。 Further, when two surfaces are occupied by metal members, it is conceivable to make the area of one metal member larger than the area of the other metal member and mount a frame-shaped case suitable for a large area metal member. , Invites an increase in the physique of the entire module.
これに対して、本実施形態においては、電極および放熱体である第1金属部材10に環状部10bを設けることで、第1金属部材10にさらに外囲器の機能も付加され、複数のサブモジュール100の周囲に樹脂41を容易に充填でき、パワー半導体モジュールの組立をより簡単に実施できる。
On the other hand, in the present embodiment, by providing the
環状部10bは、第1金属部材10とは別部材ではなく、第1金属部材10の構成要素の一部として板状部10aに一体に設けられる。そのため、別部品の外囲器を金属部材に搭載する場合に必要な接着シール部が存在せず、充填樹脂の漏液などのリスクがない信頼性が高いモジュールが得られる。
The
以下、他の実施形態について説明する。第1実施形態と異なる箇所を中心に説明し、第1実施形態と共通の要素は同じ符号を付し、その説明を省略する場合もある。 Hereinafter, other embodiments will be described. The description will focus on the parts that are different from the first embodiment, and the elements common to the first embodiment may be designated by the same reference numerals and the description thereof may be omitted.
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態のパワー半導体モジュールの一部拡大断面図である。図5は、前述した図2に示す拡大図に対応する図である。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of the power semiconductor module of the second embodiment. FIG. 5 is a diagram corresponding to the enlarged view shown in FIG. 2 described above.
第2実施形態では、第1金属部材10に設けた環状部10bに、電気絶縁性のコーティング処理を施している。環状部10bの表面が、電気絶縁性のコーティング材(例えば樹脂系材料)70で覆われている。
In the second embodiment, the
第1金属部材10に環状部10bを設けた構造は、環状部10bを設けない構造に比べて、第1金属部材10と第2金属部材11との間の空間絶縁距離が短くなる。例えば第2凸部11cの突出長さを大きくすれば、環状部10bの先端と第2金属部材11との間の空間絶縁距離を大きくすることができるが、これはモジュール全体の体格の増大をまねく。
In the structure in which the
第2実施形態によれば、環状部10bが電気絶縁性コーティング材70で覆われているため、第1金属部材10と第2金属部材11との絶縁距離は、図5中のd2となる。したがって、モジュール全体の体格を増大することなく、第1金属部材10と第2金属部材11との間に十分な絶縁距離を確保することができる。
According to the second embodiment, since the
(第3実施形態)
図6は、第3実施形態の第1金属部材10および環状部材50の斜視図である。
図7は、第3実施形態の第1金属部材10および環状部材50の分解斜視図である。
図8は、第3実施形態の環状部材50の裏面側から見た斜視図である。
図9は、第3実施形態の第1金属部材10に環状部材50を装着した状態の断面図である。
図10は、第3実施形態の第1金属部材10と環状部材50とを分離した状態の断面図である。
(Third Embodiment)
FIG. 6 is a perspective view of the
FIG. 7 is an exploded perspective view of the
FIG. 8 is a perspective view of the
FIG. 9 is a cross-sectional view of the
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
第3実施形態のパワー半導体モジュールは、電気絶縁樹脂製の環状部材50をさらに備えている。環状部材50は、環状部50bと、環状部50bの外周側に、環状部50bに一体に設けられたフランジ部50aとを有する。環状部50b内には、図8、10に示すように凹部50cが形成されている。
The power semiconductor module of the third embodiment further includes an
図6、9に示すように、凹部50cに第1金属部材10の環状部10bを嵌合させて、環状部材50は第1金属部材10に装着される。環状部材50のフランジ部50aは、第1金属部材10のフランジ部10eに固定される。
As shown in FIGS. 6 and 9, the
第1金属部材10の環状部10bは、環状部材50の環状部50bに覆われる。第1金属部材10の複数の第1凸部10cは、枠状の環状部50bの内側に配置される。
The
第2実施形態における環状部10bの絶縁コーティング処理と同様に、第1金属部材10の環状部10bは露出せずに、電気絶縁材料の環状部50bで覆われるので、モジュール全体の体格を増大することなく、第1金属部材10と第2金属部材11との間に十分な絶縁距離を確保することができる。
Similar to the insulating coating treatment of the
また、フランジ部50aを利用して環状部材50を第1金属部材10に固定することで、第1金属部材10と環状部材50とを強固に結合することができる。例えば、環状部材50のフランジ部50aは、第1金属部材10のフランジ部10eに接着される。
Further, by fixing the
(第4実施形態)
図11は、第4実施形態の第1金属部材60の斜視図である。
図12は、第4実施形態の第1金属部材60の裏面側から見た斜視図である。
図13は、第4実施形態の第1金属部材60の断面図である。
(Fourth Embodiment)
FIG. 11 is a perspective view of the
FIG. 12 is a perspective view of the
FIG. 13 is a cross-sectional view of the
上記実施形態の第1金属部材10と同様、第1金属部材60は、板状部60aと、複数の第1凸部60cと、環状部60bとを有する。第1金属部材60は、銅またはアルミニウムを主成分に含み、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金からなる。
Similar to the
板状部60aの一方の面に、複数の第1凸部60cが板状部60aに一体に設けられている。隣り合う第1凸部60cの間は凹部60dとなっている。環状部60bと第1凸部60cとの間にも凹部60dが設けられている。
A plurality of first
環状部60bは、板状部60aに一体に設けられ、第1凸部60cと同じ方向に突出している。環状部60bは、複数の第1凸部60cが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。
The
図13に示すように、板状部60aを基準にして、環状部60bの突出高さは、第1凸部60cの突出高さよりも高く、環状部60bの先端は、第1凸部60cの上面よりも上方に位置する。
As shown in FIG. 13, the protruding height of the
第1金属部材60の第1凸部60cおよび環状部60bは、上記実施形態の第1金属部材10の第1凸部10cおよび環状部10bと同じ機能をもつ。すなわち、第1金属部材60の第1凸部60cと、図1などに示す第2金属部材11の第2凸部11cとの間に、サブモジュール100が配置され、サブモジュール100は第1金属部材60および第2金属部材11に電気的に接続される。
The first
複数のサブモジュール100が配置された領域に樹脂41が供給され、第1金属部材60の環状部60bは、その樹脂41を上記領域内に保持する壁として機能する。
The
第4実施形態の第1金属部材60は、図12、13に示すように、さらに複数のフィン状突起60fを有する。複数のフィン状突起60fは、第1金属部材60の板状部60aにおける第1凸部60cが設けられた面の反対側の裏面に設けられ、第1凸部60cの突出方向の反対方向に突出している。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
また、第1金属部材60の板状部60aの裏面における最外周部には壁部60eが設けられ、壁部60eはフィン状突起60fと同じ方向に突出している。壁部60eは、複数のフィン状突起60fが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。その壁部60eには、冷却用媒体の出入口部60gが設けられている。
Further, a
このような第1金属部材60を備えた第4実施形態のパワー半導体モジュールによれば、別部品の冷却器を搭載することなく、第1金属部材60の構成要素のひとつとして板状部60aに一体に設けられたフィン状突起60fによって、半導体素子1の温度上昇を抑制できる。
According to the power semiconductor module of the fourth embodiment including the
さらに、出入口60gを通じて、複数のフィン状突起60fが配置された領域に、直接冷却風を通風して冷却することができる。または、フィン状突起60fのまわりを密閉構造にして、水などの液体冷媒をフィン状突起60fの配置領域に循環させて冷却することも可能できる。
Further, the cooling air can be directly blown through the inlet /
このような第4実施形態によれば、第1金属部材60と、別部品の冷却器との接触面に生じる接触熱抵抗が存在しない。接触熱抵抗成分は、モジュールに存在する熱抵抗全体に対する占有率が大きいので、冷却構造を一体に設けた第1金属部材60は、モジュール全体の熱抵抗低減に大きく寄与する。その結果、冷却効率が向上し、より体格の小さい冷却器でも冷却可能になり、モジュール全体の体格縮小につながる。
According to such a fourth embodiment, there is no contact thermal resistance generated on the contact surface between the
以上説明した各実施形態によれば、組み立てしやすく、かつ半導体装置の歩留まりを低下させることなく、大電流容量化を実現できるパワー半導体モジュールを提供することができる。 According to each of the above-described embodiments, it is possible to provide a power semiconductor module that is easy to assemble and can realize a large current capacity without lowering the yield of the semiconductor device.
なお、第2金属部材11にも、第1金属部材10、60と同様の環状部10b、60bや、第1金属部材60と同様のフィン状突起60fを設けてもよい。
The
半導体素子1としてIGBTやMOSFETのようなスイッチング素子を用いた場合、図3に示すように、第1金属部材10の凹部10dに信号配線基板200が配置される。または、信号配線基板200は、第2金属部材11の凹部11dに配置してもよい。または、信号配線基板200は、隣り合うサブモジュール100の間に配置してもよい。
When a switching element such as an IGBT or MOSFET is used as the
信号配線基板200には、半導体素子1のゲート電極(ゲートパッド)と接続されたゲート配線(信号配線)が導体パターンとして形成されている。そのゲート配線は、第1金属部材10の環状部10bの先端と、第2金属部材11との間の隙間を通された絶縁被覆導線と接続され、外部の制御回路と接続される。
On the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…半導体素子、3…第3金属部材、4…第4金属部材、10…第1金属部材、10b…環状部、10c…第1凸部、11…第2金属部材、11c…第2凸部、41…樹脂、50…環状部材、50c…凹部、60…第1金属部材、60b…環状部、60c…第1凸部、60f…フィン状突起、70…コーティング材、100…サブモジュール 1 ... semiconductor element, 3 ... third metal member, 4 ... fourth metal member, 10 ... first metal member, 10b ... annular portion, 10c ... first convex portion, 11 ... second metal member, 11c ... second convex Part, 41 ... resin, 50 ... annular member, 50c ... concave, 60 ... first metal member, 60b ... annular part, 60c ... first convex portion, 60f ... fin-shaped protrusion, 70 ... coating material, 100 ... submodule
Claims (7)
前記第1凸部に対向して配置された複数の第2凸部を有する第2金属部材と、
前記複数の第1凸部と前記複数の第2凸部との間に配置された複数のサブモジュールであって、半導体素子と、前記半導体素子の一方の面と前記第1凸部に接合された第3金属部材と、前記半導体素子の他方の面と前記第2凸部に接合された第4金属部材と、をそれぞれが有する複数のサブモジュールと、
前記環状部に囲まれた前記領域に設けられ、前記第1凸部と前記第3金属部材との接合部、および前記第2凸部と前記第4金属部材との接合部を覆う電気絶縁性の樹脂と、
を備えたパワー半導体モジュール。 A first metal member having a plurality of first convex portions and an annular portion that projects in the same direction as the first convex portion and continuously surrounds a region in which the plurality of first convex portions are arranged.
A second metal member having a plurality of second convex portions arranged to face the first convex portion, and
A plurality of submodules arranged between the plurality of first convex portions and the plurality of second convex portions, and are joined to the semiconductor element, one surface of the semiconductor element, and the first convex portion. A plurality of submodules each having a third metal member, a fourth metal member joined to the other surface of the semiconductor element and the second convex portion, and the like.
Electrical insulation provided in the region surrounded by the annular portion and covering the joint portion between the first convex portion and the third metal member and the joint portion between the second convex portion and the fourth metal member. Resin and
Power semiconductor module with.
前記環状部材は、前記凹部の外周側に設けられ、前記第1金属部材の前記フランジ部に固定されたフランジ部を有する請求項4記載のパワー半導体モジュール。 The first metal member has a flange portion provided on the outer peripheral side of the annular portion.
The power semiconductor module according to claim 4, wherein the annular member is provided on the outer peripheral side of the recess and has a flange portion fixed to the flange portion of the first metal member.
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