JPH1117081A - 電力用半導体モジュール - Google Patents
電力用半導体モジュールInfo
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- JPH1117081A JPH1117081A JP17888197A JP17888197A JPH1117081A JP H1117081 A JPH1117081 A JP H1117081A JP 17888197 A JP17888197 A JP 17888197A JP 17888197 A JP17888197 A JP 17888197A JP H1117081 A JPH1117081 A JP H1117081A
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- thermal
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- board
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- buffer board
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 電力用半導体モジュールの使用時，電力用半
導体チップを金属ベースから絶縁させるセラミックス板
の破損を防止する。 【解決手段】 セラミツクス板３と，このセラミックス
板の一方の表面に貼られた銅板４と，他方の表面に貼ら
れた銅回路５ａ，５ｂ，５ｃとにより構成されたＣＢＣ
基板２と金属ベース１との間にセラミックス板の熱線膨
張率に近い中間の熱膨張率の金属の熱緩衝板９を設け
た。
導体チップを金属ベースから絶縁させるセラミックス板
の破損を防止する。 【解決手段】 セラミツクス板３と，このセラミックス
板の一方の表面に貼られた銅板４と，他方の表面に貼ら
れた銅回路５ａ，５ｂ，５ｃとにより構成されたＣＢＣ
基板２と金属ベース１との間にセラミックス板の熱線膨
張率に近い中間の熱膨張率の金属の熱緩衝板９を設け
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電力用半導体モジュ
ールに関するものである。
ールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の電力用半導体モジュールに図２
に示すようなものがある。図２において，２は０．６ｍ
ｍ〜０．８ｍｍ厚の絶縁用ＣＢＣ基板で，セラミックス
板３の一方の表面には０．２〜０．３ｍｍ厚の銅板４が
分子結合された状態で貼り付けられ，また，他方の表面
には０．２〜０．３ｍｍ厚の銅回路５ａ，５ｂ，５ｃが
形成され，セラミック板３に分子結合された状態で貼り
付けられている。この銅回路５ａ，５ｂ，５ｃ上にはＩ
ＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ，サイ
リスタなどの電力用半導体チップ７ａ，７ｂ，７ｃが半
田付けされている。この電力用半導体チップ７ａ，７
ｂ，７ｃが搭載されたＣＢＣ基板を銅，鉄，などの金属
ベース１に搭載して半田付けされている。
に示すようなものがある。図２において，２は０．６ｍ
ｍ〜０．８ｍｍ厚の絶縁用ＣＢＣ基板で，セラミックス
板３の一方の表面には０．２〜０．３ｍｍ厚の銅板４が
分子結合された状態で貼り付けられ，また，他方の表面
には０．２〜０．３ｍｍ厚の銅回路５ａ，５ｂ，５ｃが
形成され，セラミック板３に分子結合された状態で貼り
付けられている。この銅回路５ａ，５ｂ，５ｃ上にはＩ
ＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ，サイ
リスタなどの電力用半導体チップ７ａ，７ｂ，７ｃが半
田付けされている。この電力用半導体チップ７ａ，７
ｂ，７ｃが搭載されたＣＢＣ基板を銅，鉄，などの金属
ベース１に搭載して半田付けされている。
【０００３】この後，図示しないが電力用半導体チップ
と全銅回路間にワイヤボンディングされ，また，出力用
端子が銅回路に半田付けされている。さらに，金属ベー
ス上に樹脂製ケースを接着し，このケース内に樹脂を注
入して封止している。
と全銅回路間にワイヤボンディングされ，また，出力用
端子が銅回路に半田付けされている。さらに，金属ベー
ス上に樹脂製ケースを接着し，このケース内に樹脂を注
入して封止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし，この電力用半
導体モジュールを実装し，電流を流して使用したとき，
電力用半導体チップは発熱する。ＣＢＣ基板２はセラミ
ックス板３に分子結合された状態で銅板４，銅回路５
ａ，５ｂ，５ｃが貼り付けられているので，熱による線
膨張は線膨張率の小さく厚いセラミックス板に負うこと
になる。セラミックスの熱線膨張と，金属ベースの銅又
は鉄の線膨張の差が大きく，使用時脆いセラミックスが
破損する恐れがあった。
導体モジュールを実装し，電流を流して使用したとき，
電力用半導体チップは発熱する。ＣＢＣ基板２はセラミ
ックス板３に分子結合された状態で銅板４，銅回路５
ａ，５ｂ，５ｃが貼り付けられているので，熱による線
膨張は線膨張率の小さく厚いセラミックス板に負うこと
になる。セラミックスの熱線膨張と，金属ベースの銅又
は鉄の線膨張の差が大きく，使用時脆いセラミックスが
破損する恐れがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の電力用半導体
モジュールは，セラミックス板と，このセラミックス板
の一方の表面に貼られた銅板と，他方の表面に貼られた
銅回路とにより構成されたＤＢＣ基板と，金属ベースと
の間に上記セラミックス板の熱線膨張率に近い熱線膨張
率の金属熱緩衝板を設けたものである。
モジュールは，セラミックス板と，このセラミックス板
の一方の表面に貼られた銅板と，他方の表面に貼られた
銅回路とにより構成されたＤＢＣ基板と，金属ベースと
の間に上記セラミックス板の熱線膨張率に近い熱線膨張
率の金属熱緩衝板を設けたものである。
【０００６】すなわちＣＢＣ基板と金属ベースとの間に
セラミックス板の熱線膨張率に近い熱線膨張率の金属が
選ばれているので，電力用半導体モジュールを使用した
とき，金属ベースと熱緩衝板との間に熱歪が生じ，この
熱歪がやわらかい半田で吸収され，セラミックス板を破
損することがない。
セラミックス板の熱線膨張率に近い熱線膨張率の金属が
選ばれているので，電力用半導体モジュールを使用した
とき，金属ベースと熱緩衝板との間に熱歪が生じ，この
熱歪がやわらかい半田で吸収され，セラミックス板を破
損することがない。
【０００７】請求項２の電力用半導体モジュールは，上
記熱緩衝板がチタンである。
記熱緩衝板がチタンである。
【０００８】すなわち使用時にも，チタンが金属ベース
の熱線膨張を半田とともに吸収し，セラミックス板を破
損することがない。
の熱線膨張を半田とともに吸収し，セラミックス板を破
損することがない。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係る電力半導体モジュー
ルをその実施の形態を示した図１に基づいて説明する。
図１において図３と同一符号のものは同一機能のものを
示す。異なる点は図１の電力用半導体モジュールがＣＢ
Ｃ基板２と金属ベース１との間に０．２〜０．５ｍｍ厚
の熱緩衝板９を半田付けにより設けたものである。
ルをその実施の形態を示した図１に基づいて説明する。
図１において図３と同一符号のものは同一機能のものを
示す。異なる点は図１の電力用半導体モジュールがＣＢ
Ｃ基板２と金属ベース１との間に０．２〜０．５ｍｍ厚
の熱緩衝板９を半田付けにより設けたものである。
【００１０】具体的には熱緩衝板９としてセラミックス
板の熱線膨張率（７×１０−６）に近い金属すなわち，
モリブデン（熱線膨張率５．３×１０−６），タングス
テン（熱線膨張率４．５×１０−６），クロム（熱線膨
張率４．９×１０−６），チタン（熱線膨張率８．６×
１０−６）が選ばれる。
板の熱線膨張率（７×１０−６）に近い金属すなわち，
モリブデン（熱線膨張率５．３×１０−６），タングス
テン（熱線膨張率４．５×１０−６），クロム（熱線膨
張率４．９×１０−６），チタン（熱線膨張率８．６×
１０−６）が選ばれる。
【００１１】すなわち，上記熱緩衝板９として選ばれる
モリブデン，タングステン，クロム，チタンはセラミッ
クスの熱線膨張率に近く，セラミックス板３と熱緩衝板
９との間には熱歪の発生が少なく，熱歪は金属ベース１
と，熱緩衝板９との間に発生し，その熱歪は金属ベース
１と熱緩衝板９との間のやわらかい半田によって吸収さ
れる。
モリブデン，タングステン，クロム，チタンはセラミッ
クスの熱線膨張率に近く，セラミックス板３と熱緩衝板
９との間には熱歪の発生が少なく，熱歪は金属ベース１
と，熱緩衝板９との間に発生し，その熱歪は金属ベース
１と熱緩衝板９との間のやわらかい半田によって吸収さ
れる。
【００１２】また，熱緩衝板９にチタンが選ばれた時，
チタンの熱線膨張率がセラミックス板３と金属ベース１
の銅（熱線膨張率１６．５×１０−６）及び鉄（熱線膨
張率１１．８×１０−６）の熱線膨張率との間にあり，
金属ベース１の熱線膨張を半田とともに吸収することが
できる。
チタンの熱線膨張率がセラミックス板３と金属ベース１
の銅（熱線膨張率１６．５×１０−６）及び鉄（熱線膨
張率１１．８×１０−６）の熱線膨張率との間にあり，
金属ベース１の熱線膨張を半田とともに吸収することが
できる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の電力用半導
体モジュールでは，使用時にも機械的脆いセラミックス
板に熱歪みが加えられることがなく，セラミックス板す
なわちＣＢＣ基板が破損することがない。
体モジュールでは，使用時にも機械的脆いセラミックス
板に熱歪みが加えられることがなく，セラミックス板す
なわちＣＢＣ基板が破損することがない。
【００１４】請求項２の電力用半導体モジュールでは，
チタンが使用時にも金属ベースの熱線膨張を半田ととも
に吸収し，セラミックス板に熱歪が加わることがなく，
セラミックス板すなわちＣＢＣ基板が破損することがな
い。
チタンが使用時にも金属ベースの熱線膨張を半田ととも
に吸収し，セラミックス板に熱歪が加わることがなく，
セラミックス板すなわちＣＢＣ基板が破損することがな
い。
【図１】本発明の電力用半導体モジュールの一実施の形
態を示す断面図である。
態を示す断面図である。
【図２】従来の電力用半導体モジュールの断面図であ
る。
る。
１ 金属ベース ２ ＣＢＣ基板 ３ セラミックス板 ４ 銅板 ５ａ，５ｂ，５ｃ 銅回路 ７ａ，７ｂ，７ｃ 電力用半導体チップ ８，１０ 半田層 ９ 熱緩衝板
Claims (2)
- 【請求項１】 セラミックス板と，このセラミックス板
の一方の表面に貼られた銅板と，他方の表面に貼られた
銅回路とにより構成されたＤＢＣ基板と，金属ベースと
の間に上記セラミックス板の熱線膨張率に近い熱線膨張
率の金属熱緩衝板を設けた電力用半導体モジュール。 - 【請求項２】 上記熱緩衝板がチタンである請求項１記
載の電力用半導体モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17888197A JPH1117081A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 電力用半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17888197A JPH1117081A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 電力用半導体モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1117081A true JPH1117081A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=16056339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17888197A Pending JPH1117081A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 電力用半導体モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1117081A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076236A (ja) * | 2000-09-04 | 2002-03-15 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| US6988818B2 (en) | 2001-01-31 | 2006-01-24 | James Tristram | Wheel lights |
| US7813135B2 (en) | 2007-05-25 | 2010-10-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Semiconductor device |
| KR100993754B1 (ko) * | 2007-05-25 | 2010-11-11 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 반도체 디바이스 |
| CN104160502A (zh) * | 2012-03-09 | 2014-11-19 | 三菱电机株式会社 | 半导体模块 |
| JP2020505788A (ja) * | 2017-01-18 | 2020-02-20 | サフラン | 電子パワーモジュールを付加製造によって製作する方法並びに関連する基板及びモジュール |
| WO2020245975A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | 金属ベース板の反り制御構造、半導体モジュールおよびインバータ装置 |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP17888197A patent/JPH1117081A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076236A (ja) * | 2000-09-04 | 2002-03-15 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| US6988818B2 (en) | 2001-01-31 | 2006-01-24 | James Tristram | Wheel lights |
| US7813135B2 (en) | 2007-05-25 | 2010-10-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Semiconductor device |
| KR100993754B1 (ko) * | 2007-05-25 | 2010-11-11 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 반도체 디바이스 |
| CN104160502A (zh) * | 2012-03-09 | 2014-11-19 | 三菱电机株式会社 | 半导体模块 |
| JP2020505788A (ja) * | 2017-01-18 | 2020-02-20 | サフラン | 電子パワーモジュールを付加製造によって製作する方法並びに関連する基板及びモジュール |
| WO2020245975A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | 三菱電機株式会社 | 金属ベース板の反り制御構造、半導体モジュールおよびインバータ装置 |
| JPWO2020245975A1 (ja) * | 2019-06-06 | 2021-10-21 | 三菱電機株式会社 | 金属ベース板の反り制御構造、半導体モジュールおよびインバータ装置 |
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