JPH07221264A

JPH07221264A - パワー半導体モジュール及びそれを用いたインバータ装置

Info

Publication number: JPH07221264A
Application number: JP6012902A
Authority: JP
Inventors: Hideya Kokubu; 秀弥国分; Ryuichi Saito; 隆一斉藤; Yoshihiko Koike; 義彦小池; Shigeki Sekine; 茂樹関根; Shinya Koike; 信也小池
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Haramachi Electronics Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1994-02-04
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】内部端子の半田付部にかかる応力が低減され、
ゲ−トへの雑音電圧の誘起が少なく、隣接するパワ−半
導体モジュ−ル間の配線インピ−ダンスが低減されたパ
ワー半導体モジュ−ル及びそれを用いたインバータ装置
を提供する。【構成】ＩＧＢＴチップ１のコレクタ内部端子７と、エ
ミッタ内部端子１２を、絶縁容器６の側板部分６Ａ、６
Ｂの内面に平行に、かつ充分に接近した状態で立ち上が
らせたもので、ゲート内部端子１８は、これらのコレク
タ内部端子７と、エミッタ内部端子１２から離して、絶
縁容器６のほぼ中央部に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数個の半導体チップ
をパッケージ化したパワー半導体モジュールと、それを
用いたインバータ装置に係り、特に、大電流容量で信頼
性に富み、しかも小型化が容易な高耐圧ＩＧＢＴモジュ
ールとして好適なパワー半導体モジュールと、それを用
いたインバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、ＩＧＢＴ(絶縁ゲート・バ
イポーラ・トランジスタ)、ＧＴＯ(ゲート・ターンオフ
・サイリスタ)、パワートランジスタなどのパワー半導
体スイッチング素子は、その耐圧や電流容量に応じて各
種インバータ装置などに広く使用されている。そして、
これらの中でもＩＧＢＴは、電圧制御素子のため制御が
容易であり、大電流の高周波動作が可能であることなど
から、近年注目されている素子である。

【０００３】ところで、このようなＩＧＢＴなどのスイ
ッチング素子からなるパワー半導体モジュールとして
は、種々の形態のものが知られているが、その一種とし
て、半導体チップを支持基板に積層し、これを底の無い
浅い箱型の容器で封止してパッケージ化したパワー半導
体モジュールがある。

【０００４】そして、このようなパワー半導体モジュー
ルは、通常、モジュール取付部となる支持基板から、素
子部(半導体チップ)が電気的に絶縁された、いわゆる内
部絶縁型構造となっており、このため、半導体チップが
電極板にロウ接合され、金属ワイヤ接続された上で、こ
れらがアルミナ或いは窒化アルミニウム(Ａl Ｎ)などの
セラミックからなる絶縁板上にロウ接合されてモジュー
ル単位を構成し、このモジュール単位が少なくとも１
個、銅(Ｃｕ)などからなる支持基板上にロウ接合されて
いる。

【０００５】一方、半導体チップの各電極に接続された
内部端子は支持基板上に立上り、容器の表面に設けてあ
る外部端子に接続されるようになっている。また、半導
体チップの表面はレジンなどからなるポッティング材料
によってコートされ、さらにエポキシ樹脂などのハード
レジン及び接着剤によって、合成樹脂製のケース(絶縁
容器)内に封止される。

【０００６】なお、このようなパワー半導体モジュール
はインバータ装置に応用されることが多いため、モジュ
ールとしては前記のスイッチング素子だけではなく、こ
れとフリーホイール用のダイオードが、同一モジュール
内に一緒に封止されるのが通例である。

【０００７】そして、このような構造のパワー半導体モ
ジュールでは、その支持基板であるベース板を冷却フィ
ンやヒートパイプなどに取付けることにより、冷却され
るようになっている。さらに、このようなパワー半導体
モジュールでは、大電流容量化のためには、半導体チッ
プを２個ないしそれ以上同一モジュール内に並列に配置
する方法がとられている。

【０００８】なお、これらの従来技術に関するものとし
ては、特開昭６３−９３１２６号、特開平２ー１３０９
５３号、それに特開平４−２３３２６９号の各公報など
を挙げることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、この
ようなパワー半導体モジュールにおいて、内部端子の接
続部、特にその半田付部に現われる応力について有効な
配慮がされておらず、充分な信頼性保持の点で問題があ
った。また、従来技術は、モジュールの直列接続使用時
における配線インピーダンスの低減について特に配慮が
されておらず、スイッチング損失が増加し易いという問
題があった。さらに従来技術は、モジュール内部でのス
イッチングノイズによる影響の低減について有効な配慮
がされておらず、誤動作防止の点で問題があった。

【００１０】すなわち、従来技術では、その内部端子の
半田付け部信頼性を確保するため、例えば、内部端子の
一部にＵ型曲がり部を設けて応力緩和を図るようしてい
た。しかしながら、この場合には、配線インピーダンス
が増加してしまうので、端子部での発熱量やスイッチン
グ損失の増加を引き起こすことになり、従って、充分な
信頼性保持ができないという問題があったのである。

【００１１】また、モジュールを複数個、直列接続して
使用する場合は、スイッチング損失低減のため、電流変
化率と配線インピーダンスにより決まる、スイッチング
時の起電圧上昇を低減する必要があり、より一層、配線
インピーダンスを低減する必要がある。

【００１２】そこで、従来技術では、例えば、個々のパ
ワー半導体モジュール内部で、内部端子相互間でのイン
ピーダンスの打ち消しにより、配線インピーダンスを低
減するという対策がなされていた。しかしながら、この
場合は、モジュールを複数直列接続したときの配線イン
ピーダンスの低減にはつながらず、不適切な対応になっ
てしまうので、充分な信頼性保持ができないという問題
があったのである。

【００１３】さらに、従来技術では、例えば、ゲートへ
の雑音電圧の誘起を抑えるため、外部配線部分で、ゲー
ト配線とエミッタ補助配線を相互に巻きつけるといった
方法が取られていた。しかし、この場合は、外部配線の
引き回しが複雑になり、さらには２次的な雑音発生を引
き起こしかねないことになり、従って、充分な信頼性保
持ができないという問題があったのである。

【００１４】本発明の目的は、内部端子の接続部に現わ
れる応力の低減が可能で、信頼性の高いパワー半導体モ
ジュールとインバータ装置をローコストで提供すること
にある。

【００１５】本発明の他の目的は、モジュールの直列接
続使用時における配線インピーダンスの低減が可能で、
信頼性の高いパワー半導体モジュールとインバータ装置
をローコストで提供することにある。

【００１６】本発明の更に別の目的は、モジュール内部
でのスイッチングノイズによる影響の低減が可能で、信
頼性の高いパワー半導体モジュールとインバータ装置を
ローコストで提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、モジュール
内にある内部端子の内、少なくともスイッチング主電流
が通流する２個の内部端子の立上り部分を板状に形成
し、且つ、この板状に形成されている部分を、箱形に作
られている容器の相対向した側板部分のそれぞれの内面
に近接して平行に立ち上がっているようにして達成され
る。

【００１８】また、上記目的は、モジュール内にある内
部端子の内、少なくともスイッチング主電流が通流する
２個の内部端子の立上り部分を板状に形成し、且つ、こ
の板状に形成されている部分を、箱形に作られている容
器の相対向した側板部分のそれぞれの内面に近接して平
行に立ち上がっているようにすると共に、これら２個の
内部端子の板状の部分の側端部に突起を設けることによ
り達成される。

【００１９】さらに、上記目的は、モジュール内にある
内部端子の内、少なくともスイッチング主電流が通流す
る２個の内部端子の立上り部分を板状に形成し、且つ、
この板状に形成されている部分を、箱形に作られている
容器の相対向した側板部分のそれぞれの内面に近接して
平行に立ち上がっているようにすると共に、制御用の電
極に接続された内部端子を、上記スイッチング主電流が
通流する２個の内部端子の間に配置することにより達成
される。

【００２０】

【作用】内部端子に形成されている板状の部分は、箱形
に作られている容器の相対向した側板部分のそれぞれの
内面に近接して配置されている。一方、容器のこの側板
部分は、温度変化による変形が最も少ない部分なので、
温度変化などにより容器の表面に現われる変形の影響を
内部端子が殆ど受けないように働く。従って、内部端子
の接合部に掛る応力は、充分に小さい値に抑えられるの
で、高い信頼性を容易に得ることができる。

【００２１】また、内部端子に形成されている板状の部
分は、箱形に作られている容器の相対向した側板部分の
それぞれの内面に近接しているので、接着剤などによ
り、容器の相対向した側端面のそれぞれの内面に直接接
着させることができ、これにより内部端子に掛る応力が
接合部に及ぶのを阻止でき、高い信頼性を容易に得るこ
とができる。

【００２２】また、このとき、内部端子の板状の部分の
側端部に形成されている突起は、容器の側端面に対する
内部端子の接着力を更に増加させるように働くので、内
部端子に掛る応力が接合部に及ぶのを更に有効に阻止
し、より高い信頼性を容易に得ることができる。

【００２３】さらに、スイッチング主電流が通流する２
個の内部端子の間に配置した内部端子は、スイッチング
主電流が通流する内部端子が容器の側端面に近接してい
ることから、これらの内部端子から最大限に離された位
置をとることができる。

【００２４】従って、スイッチング主電流が通流する内
部端子からのノイズの誘導を充分に抑えることができ、
ノイズによる誤動作などが無くなるので、高い信頼性を
容易に得ることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明によるパワー半導体モジュール
とインバータ装置について、図示の実施例により詳細に
説明する。図１と図２は、本発明によるパワー半導体モ
ジュールの一実施例で、この実施例は、インバータ装置
用に好適なＩＧＢＴ半導体モジュールに本発明を適用し
たもので、このため、図２から明らかなように、６個の
ＩＧＢＴチップ１と２個のダイオードチップ２を備えて
おり、これらが、それぞれ、例えば銅(Ｃｕ)板からなる
コレクタ共通電極板３上に分散配置されている。そし
て、このとき、各チップ１、２は、これらの図には表れ
ていないが、例えばモリブデン(Ｍｏ)からなる熱応力緩
衝板を挟んでコレクタ共通電極板３に接合されている。

【００２６】４はモジュールの支持基板で、熱伝導度の
高い例えば銅などの板材で作られ、ヒートシンクを兼ね
ている。そして、この支持基板４の、図では上側になる
方の面に、コレクタ絶縁板５を介してコレクタ共通電極
板３が積層接合されている。

【００２７】６はモジュールのケースとなる絶縁容器
で、所定のプラスチック材により、長方形の底の無い箱
型に作られ、支持基板４が底板となるようにして、この
支持基板４に接着され、内部を密封状態にする。

【００２８】７はコレクタ内部端子で、半田接合部８に
よりコレクタ共通電極板３に接合されている。そして、
このコレクタ内部端子７は、図示のように、折り曲げ部
７Ａで折れ曲げ成形され、絶縁容器６の一方の側板部分
６Ａの内面に充分に接近した状態で、この内面と平行に
なっている立上り部７Ｂを有しており、その端部は、絶
縁容器６の上面に突き抜けた上で折り曲げられ、コレク
タ外部端子９を形成している。このとき、立上り部７Ｂ
は、図２から明らかなように、かなり広い幅寸法ｗがも
たせてある。

【００２９】１０はエミッタ電極板で、略コの字形に作
られ、コレクタ共通電極板３の上側の面に、コレクタ共
通電極板３の周縁部に延在した形で、エミッタ絶縁板１
１を介して積層接合されている。１２はエミッタ内部端
子で、エミッタ電極板１０の端部に、それと一体に作ら
れており、コレクタ内部電極７と同様に、折り曲げ部１
２Ａで折り曲げられ、絶縁容器６の他方の側板部分６Ｂ
の内面に充分に接近した状態で、この内面と平行になっ
ている立上り部１２Ｂを有しており、さらに、その端部
は、絶縁容器６の上面に突き抜けた上で折り曲げられ、
エミッタ外部端子１３を形成している。また、エミッタ
電極板１０には、さらに別の立上り部１０Ａ、１０Ｂが
設けてあり、これらから、それぞれエミッタ補助端子１
４、１５に接続されている。

【００３０】１６はゲート電極板で、コレクタ共通電極
板３のほぼ中央に配置され、ゲート絶縁板１７を介して
コレクタ共通電極板３に積層接合されており、その立上
り部１６Ａによりゲート内部端子１８に接続されてい
る。

【００３１】なお、これらの各内部端子は、コレクタ内
部端子７を除いて、それぞれの電極板と一体構造となっ
ているが、別構造の部品で形成し、それが端子立上り部
で半田などにより接続された構造にしてもよい。一方、
コレクタ内部端子７についても、コレクタ共通電極板３
と一体構造にしてもよい。

【００３２】各チップ１、２の表面のエミッタ電極領域
やゲート電極領域などは、例えばアルミニウム(Ａｌ)か
らなるワイヤ２０により、エミッタ電極板１０及びゲー
ト電極板１６に接続されている。このとき、各ワイヤ２
０は、それぞれのチップの表面から、各チップに隣接し
た電極板の表面に接続される。

【００３３】なお、この実施例では、図２から明らかな
ように、６個のＩＧＢＴチップ１は全て並列に接続さ
れ、同様に、２個のダイオードチップ２も並列に接続さ
れており、このとき、ダイオードチップ２は、ＩＧＢＴ
チップ１に対して、エミッタ内部端子１２に近接した位
置に配置されている。

【００３４】こうして、所定の接着剤２１により絶縁容
器６が支持基板４に接着された後、絶縁容器６の内部に
は、所定の絶縁用合成樹脂からなる封止材２２が充填さ
れ、モジュールの組立が完了する。

【００３５】従って、この実施例によれば、コレクタ内
部端子７、及びエミッタ内部端子１２と、絶縁容器６の
各側板部分６Ａ、６Ｂとの間隔が極力小さくしてあるの
で、絶縁容器６の深さ、つまり、支持基板４の底部から
コレクタ外部端子９、エミッタ外部端子１３までの高さ
を、例えば３０ｍｍ以上確保することにより、実動作時
での温度上昇によるモジュール内圧増による絶縁容器６
の変形により、各内部端子に与えられてしまう高さ方向
での引き上げ応力を小さく抑えることができるので、各
部材間にある半田接合部にかかる応力を低減でき、熱疲
労に対する信頼性を充分に向上させることができる。

【００３６】また、この実施例によれば、ゲート内部端
子１８が、コレクタ内部端子７とエミッタ内部端子１２
の間に位置するようにしてあるので、これらとの間隔を
最大限に大きくすることができる。そして、この結果、
ゲート内部端子１８がＩＧＢＴチップ１のコレクタから
電気的に隔離した構造となり、ゲートに誘導されてしま
う雑音電圧を充分に抑えることができ、誤動作の虞れを
無くし、信頼性の高い半導体モジュールをえることがで
きる。

【００３７】ところで、このようなパワー半導体モジュ
ールは、しばしば複数個、直列または並列に接続にして
用いられる。例えば図３は、各アーム毎に２個のパワー
半導体モジュールが直列に接続された２レベルインバー
タ装置の等価回路を示している。また、図４は、各アー
ム毎に、２個のパワー半導体モジュールを並列に接続し
た上で、それらをさらに直列に接続した３レベルインバ
ータ装置の等価回路を示している。

【００３８】そこで、このように、少なくとも２個のパ
ワー半導体モジュールを直列に接続して用いる場合に、
上記した本発明の実施例によるパワー半導体モジュール
を適用した場合について、以下、図５、図６、図７によ
り説明する。

【００３９】これら図５〜図７において、３０は配線用
のブスバー(母線導体)で、隣接して配置した２個のパワ
ー半導体モジュールの、互いに隣接したコレクタ外部端
子９及びエミッタ外部端子１３を外部の回路に接続する
働きをすると共に、コレクタ外部端子９及びエミッタ外
部端子１３を相互に接続する働きもしている。

【００４０】そして、これらの図から明らかなように、
この実施例によるパワー半導体モジュールは、コレクタ
内部端子７及びエミッタ内部端子１２が、絶縁容器６の
側板部分６Ａ、６Ｂの内面と平行に、しかも充分に接近
して配置してあるので、このように隣接して配置された
場合には、一方のモジュールのコレクタ内部端子７と他
方のモジュールのエミッタ内部端子１２が、相互に平行
して、しかも充分に接近して位置するようになる。

【００４１】この結果、２個のＩＧＢＴモジュールが同
時に導通制御された場合、ブスバー３０を通じて流れる
電流の向きは、コレクタ内部端子７とエミッタ内部端子
１２とでは逆方向となるので、インダクタンスが相互に
打ち消されるようになり、この部分での配線インピーダ
ンスは極小となる。

【００４２】従って、この実施例によれば、隣接する２
個のパワー半導体モジュールのコレクタ共通電極板３間
を接続する配線部分では、このように配線インダクタン
スを充分に小さくできるため、スイッチング時での電圧
振動が起こり難くなり、スイッチング損失を低減するこ
とができる。

【００４３】なお、このようなインダクタンス分の打消
効果は、反対方向に電流が流れる導体部分が接近してい
ればいる程、強く得られるので、コレクタ内部端子７、
エミッタ内部端子１２と絶縁容器６の側板部分６Ａ、６
Ｂの内面との間の距離(間隔)は、各端子の幅よりも充分
に小さくするのが望ましい。

【００４４】図１の実施例では、一例として、内部端子
回りの封止材２２による気密が充分に確保できるよう
に、各内部端子９、１２と絶縁容器６の側板部分６Ａ、
６Ｂの内面との間の間隔を１ｍｍにとってあり、これに
より、隣接する２個のＩＧＢＴモジュールのコレクタ内
部端子７とエミッタ内部端子１２の間隔を４ｍｍ程度に
まで小さくすることができた。

【００４５】また、この実施例によれば、さらに以下の
効果がある。すなわち、隣接する２個のＩＧＢＴモジュ
ールのコレクタ共通電極板３間の距離が短くなるため、
モジュールの大きさも小さくでき、インバータを小型化
できる。

【００４６】次に、スイッチング損失が低減できるた
め、使用時でのチップの温度上昇が少なくなり、半田接
合部分やワイヤ部分などに与えられるストレスも少なく
なるため、パワー半導体モジュールの長寿命化が図れ
る。

【００４７】なお、この実施例では、絶縁容器６の側板
部分６Ａ、６Ｂの厚さが薄いので、接着剤２１による支
持基板４と絶縁容器６との接着力を確保するため、図示
のように、絶縁容器６の支持基板４と接する部分の一部
に接着代となる部分２３が設けてある。

【００４８】また、図示されてはいないが、この実施例
では、絶縁容器６の側板部分６Ａ、６Ｂと内部端子７、
１２の間隔が狭くしてあるので、作業性の向上と絶縁樹
脂の吸い上がり防止のため、絶縁容器６の側版部分の端
部(底部)の一部に、支持基板４を挿入し易くするための
テーパ部が形成してあり、さらに、絶縁容器６の内面に
横溝をつけるなどして表面を荒らしてある。

【００４９】ところで、以上の実施例では、ＩＧＢＴチ
ップが６個、ダイオードチップが２個の場合について示
したが、半導体チップの並列接続個数が異なる場合で
も、同様であるのはいうまでもない。

【００５０】図３と図４に戻り、これらのインバータ装
置において、５０１はパワー半導体モジュールで、５０
２、５１０、５１１、５１２、５１３、そして５１４は
配線用のブスバーである。そして、これらのパワー半導
体モジュール５０１は、何れも図１と図２に示したパワ
ー半導体モジュールと同一と考えて良く、従って上部に
コレクタ内部端子９が、そして、下部にエミッタ内部端
子１２が、それぞれ互いに近接して各モジュール内に設
けてあることになる。

【００５１】また、図４では、３レベルインバータ装置
の構成に必要なクランピングダイオード５０３も同様に
示してあり、さらに、この図４では、上述の素子のほか
に、ダイオード５０７、コンデンサ５０８などの構成要
素をも併せて示してある。

【００５２】従って、これら本発明の一実施例によるパ
ワー半導体モジュールを実装したインバータ装置によれ
ば、隣接するパワー半導体モジュールのコレクタとエミ
ッタ端子が隣接して充分に接近しているので、これらを
接続するブスバー５０２などの配線長を短く抑えること
ができ、この結果、スイッチング時のはね上り電圧を低
減できる。

【００５３】また、ＩＧＢＴモジュールを並列接続する
場合でも、この実施例によれば、横方向に配線接続する
だけですむので、容易に並列接続することができる。

【００５４】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。まず、図８の実施例は、コレクタ内部端子７(図に
は表れていない)とコレクタ外部端子９、それにエミッ
タ内部端子１２(図には表れていない)とエミッタ外部端
子１３を、パワ−半導体モジュ−ルの幅方向の中央よ
り、図で左方向にずらして配置したものであり、その他
の構成は、図１〜図７で説明した実施例と同じである。

【００５５】従って、この図８の実施例においても、図
１〜図７で説明した実施例と同様の効果を得ることがで
きる。なお、この実施例において、コレクタ内部端子７
とコレクタ外部端子９、それにエミッタ内部端子１１と
エミッタ外部端子１３を、パワ−半導体モジュ−ルの幅
方向の中央から左方向ではなくて、右方向にずらして
も、同様の効果を得ることができることはいうまでもな
い。

【００５６】次に、図９の実施例は、コレクタ内部端子
７とエミッタ内部端子１２を、絶縁容器６と予め一体成
型し、これにより内部端子回りの気密が確保できるよう
にしたもので、その他の構成は、図１〜図７で説明した
実施例と同じである。

【００５７】また、この実施例では、絶縁容器６の側板
部分の下端部の一部に突出部２４が形成してあり、これ
により支持基板４との接着力が確保できるようにしてあ
る。

【００５８】従って、この実施例によれば、実動作の温
度上昇によるモジュ−ル内圧増による端子引き上げ応力
がさらに小さくできるため、端子半田接続部の熱疲労信
頼性をさらに向上させることができる。また、絶縁容器
６と支持基板４との接着代が充分に確保できるため、外
側の接着代を小さくでき、パワ−半導体モジュ−ルが小
形化される上、小形化されたことにより配線インピ−ダ
ンスの低減がさらに得られるという効果がある。

【００５９】次に、図１０の実施例は、コレクタ内部端
子９とエミッタ内部端子１２に、予めエポキシ樹脂な
ど、封止材２２となる絶縁用合成樹脂と相性の良い合成
樹脂接着層２６を塗布しておき、これによりコレクタ内
部端子９とエミッタ内部端子１２を絶縁容器６の側板部
分の内面に接着させ、内部端子の固着と気密を確保する
ようにしたものである。

【００６０】また、この図１０の実施例では、絶縁容器
６の側板部分の下端部２７の一部を支持基板４に形成し
てある溝の中に挿入して接着するように構成してあり、
これにより支持基板４に対する接着力が充分に確保でき
るようになっている。

【００６１】次に、図１１は、本発明の更に別の一実施
例で、モジュ−ルの中央部からコレクタ端子方向を見た
場合の縦断面を示しており、図において、２８はコレク
タ内部端子９の側端部に横方向に突出した突起で、その
他の構成は、図１、図２の実施例と同じである。

【００６２】この突起２８は、絶縁樹脂からなる封止材
２２を充填したとき、この封止材２２によるコレクタ内
部端子９の固定を更に強固にする働きをする。従って、
この実施例によれば、半田付け部にかかる応力を更に充
分に低減することができる。なお、図示してないが、こ
の突起２８は、エミッタ内部端子１２にも設けるように
してもよいことは言うまでもない。

【００６３】ところで、以上の実施例では、モジュール
に搭載すべき半導体チップとして、ＩＧＢＴを例にとっ
て説明しているが、本発明は、これに限らず。他の半導
体素子、例えば、トランジスタ、ＧＴＯなどでも同様の
効果が得られる。すなわち、本発明によるパワー半導体
モジュールは、搭載される半導体素子の種類に関わら
ず、モジュ−ル両端の対向する絶縁容器の側端部の内面
と平行に、且つ絶縁容器の内面から、その内部端子の幅
より小さい距離を隔てて内部端子を設けることにより、
隣接した２個の半導体モジュ−ルが同時に導通した場合
での配線インピ−ダンスの低減が得られるようにした点
を特徴とするものなら、どのような形でも実施できるも
のである。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、モジュ−ル両端の対向
する絶縁容器の側端部の内面と平行に、且つ絶縁容器の
内面から、その内部端子の幅より小さい距離を隔てて内
部端子を設ける簡単な構成により、端子半田付け部に加
えられる応力を充分に小さく抑えることができるので、
信頼性の高いパワー半導体モジュールをローコストで提
供することができる。

【００６５】また、本発明によれば、スイッチング素子
のゲート端子配線を、第１の内部端子及び絶縁容器表面
の第１の外部端子、それに第２の内部端子及び絶縁容器
表面の第２の外部端子の間に設けるようにしたので、ゲ
−トに誘起される雑音電圧が充分に低減でき、この結
果、誤動作の虞れが抑えられるので、さらに信頼性の高
いパワー半導体モジュールを容易に提供することができ
る。

【００６６】さらに、本発明によれば、複数のモジュー
ルを直列に接続したときでの配線のリアクタンスを低減
することができるから、スイッチング時の電圧変動が抑
制され、且つ、これによるゲ−ト電極への雑音電圧は低
減され、更には、消費電力の低減が可能なインバータ装
置を容易に提供することができる。その上、本発明によ
れば、半田付け接合部やワイヤ接続部の疲労寿命が長
く、しかもモジュ−ルサイズが小さくなるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパワー半導体モジュールの一実施
例を示す縦方向断面図である。

【図２】同じく本発明の一実施例の内部平面図である。

【図３】本発明の一実施例が適用されるインバータ装置
の一例を示す回路図である。

【図４】本発明の一実施例が適用されるインバータ装置
の他の一例を示す回路図である。

【図５】本発明の一実施例によるパワー半導体モジュー
ルを２個組み合わせた状態を示す縦方向断面図である。

【図６】本発明の一実施例によるパワー半導体モジュー
ルを２個組み合わせた状態を示す内部平面図である。

【図７】本発明の一実施例によるパワー半導体モジュー
ルを２個組み合わせた状態を示す上面図である。

【図８】本発明の他の一実施例によるパワー半導体モジ
ュールを２個組み合わせた状態を示す上面図である。

【図９】本発明の他の一実施例によるパワー半導体モジ
ュールを２個組み合わせた状態を示す縦方向断面図であ
る。

【図１０】本発明の別の一実施例によるパワー半導体モ
ジュールを２個組み合わせた状態を示す縦方向断面図で
ある。

【図１１】本発明の更に別の一実施例によるパワー半導
体モジュールを２個組み合わせた状態を示す縦方向断面
図である。

【符号の説明】

１ＩＧＢＴチップ２ダイオ−ドチップ３コレクタ共通電極板４支持基板５コレクタ絶縁板６絶縁容器(ケース) ７コレクタ内部端子８半田接合部９コレクタ外部端子１０エミッタ内部端子１１エミッタ絶縁板１２エミッタ内部端子１３エミッタ外部端子１４、１５エミッタ補助端子１６ゲート電極板１７ゲート絶縁板１８ゲート内部端子２０アルミニウムワイヤ２１接着剤２２封止材２３接着代となる部分２４突出部２６合成樹脂接着層２７下端部２８突起５０１パワー半導体モジュール５０２配線用ブスバー５０３クランピングダイオード５０７ダイオード５０８コンデンサ５１０配線用ブスバー５１１配線用ブスバー５１２配線用ブスバー５１３配線用ブスバー５１４配線用ブスバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小池義彦茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者関根茂樹茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者小池信也茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板と、この支持基板の一方の面に
絶縁板を介して積層接合された電極板と、この電極板に
接合された半導体チップと、上記支持基板を底板として
密封容器を形成する箱型の絶縁容器と、この絶縁容器の
表面に配置された外部端子と、この外部端子を上記電極
板に接続するための内部端子とを備えたパワー半導体モ
ジュールにおいて、上記内部端子を板状の導電材で作成
し、且つ、この内部端子が上記電極板から上記外部端子
に至る立上り部分を、上記絶縁容器の相対向する側板部
分の内面に対して、その立上り部分の幅よりも充分に小
さい間隔で平行に配置したことを特徴とするパワー半導
体モジュール。
【請求項２】支持基板と、この支持基板の一方の面に
絶縁板を介して積層接合された電極板と、この電極板に
接合された半導体チップと、上記支持基板を底板として
密封容器を形成する箱型の絶縁容器と、この絶縁容器の
表面に配置された外部端子と、この外部端子を上記電極
板に接続するための内部端子とを備えたパワー半導体モ
ジュールにおいて、上記内部端子を板状の導電材で作成
し、且つ、この内部端子が上記電極板から上記外部端子
に至る立上り部分を、上記絶縁容器の相対向する側板部
分の内面に接着させたことを特徴とするパワー半導体モ
ジュール。
【請求項３】請求項１又は請求項２の発明において、
上記外部端子及び内部端子の内、制御信号用の外部端子
と内部端子は、上記絶縁容器の中央部近傍に配置されて
いることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項４】請求項１又は請求項２の発明において、
上記内部端子の立上り部分の長さが少なくとも３０ｍｍ
であることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項５】請求項１又は請求項２の発明において、
上記内部端子の立上り部分の側端部に突起が設けられて
いることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項６】請求項１乃至請求項５に記載のパワー半
導体モジュールを少なくとも２個用い、これらのパワー
半導体モジュールの上記側板部分が相隣接して実装配置
されていることを特徴とするインバータ装置。
【請求項７】請求項６の発明において、上記インバー
タ装置が２レベル又は３レベルのインバータ装置であ
り、上記側板部分が相隣接して実装配置されているパワ
ー半導体モジュールが、少なくとも２個のモジュールが
直列に接続された直列接続パワー半導体モジュール群又
はこの直列接続パワー半導体モジュール群を更に少なく
とも２群並列に接続した直並列接続パワー半導体モジュ
ール群で構成されていることを特徴とするインバータ装
置。