CN110663110B - 半导体功率模块 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体功率模块构成为具备：第一电极，该第一电极通过在Y方向排列并安装多列由配置于X方向的多个半导体元件构成的元件列而成；第一主布线，该第一主布线与安装于第一电极的各元件列相连；第一传感器，该第一传感器安装于第一检测对象元件，该第一检测对象元件是安装于第一电极的多列元件列中、最不受第一主布线的合成电感影响的半导体元件；第一控制端子，该第一控制端子配置于第一电极上；以及控制基板，该控制基板基于经由第一控制端子获得的第一传感器的检测结果，来控制流过第一检测对象元件的电流。

Description

半导体功率模块
技术领域
本发明涉及一种半导体功率模块，通过由多个半导体元件构成的元件列排列多列来构成。
背景技术
以往，提出有一种温度检测装置，对由多个半导体元件构成的半导体模块的温度进行检测(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的温度检测装置构成为包括：温度检测用二极管，是设置于各半导体元件的二极管，且互相并联连接；以及温度检测电路，该温度检测电路连接有并联连接的温度检测用二极管，基于温度检测用二极管的并联连接状态的输出电压，对半导体模块进行温度检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3194353号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
半导体功率模块中，为了防止半导体元件热损坏及过电流损坏而对半导体元件安装有温度传感器及电流传感器。另外，为了实现半导体功率模块的大容量化，考虑由碳化硅及氮化镓这样的宽带隙半导体形成半导体元件。
然而，由于宽带隙半导体的晶圆基板的缺陷密度大，因此半导体元件的制造成品率变低，其结果是，不易使半导体元件的元件尺寸变大。因此，要求构成半导体功率模块的半导体元件由元件尺寸小的多个半导体元件并联连接而构成。
此处，在专利文献1所记载的现有技术中，构成为基于多个温度检测用二极管的并联连接状态的输出电压，来进行温度检测，因此，例如在并联连接三个温度检测用二极管的情况下，温度的检测误差为14℃，温度检测误差大。因此，对半导体功率模块的容许温度需要过大的冗余度，其结果是，难以实现搭载半导体功率模块的功率转换装置的大输出化。
另外，专利文献1所记载的现有技术中，由于需要对构成半导体模块的所有半导体元件安装温度检测用二极管，因此制造成本变高。另外，由于需要将上述温度检测用二极管与温度检测电路电连接，因此设置连接布线的空间变大，其结果是，搭载半导体功率模块的功率转换装置大型化。
本发明为了解决上述问题而得以完成，其目的在于，获得有助于实现功率转换装置大输出化及小型化的半导体功率模块。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明中的半导体功率模块具备：第一电极，该第一电极通过在与X方向垂直的Y方向排列并安装多列由配置于X方向的多个半导体元件构成的元件列而成；第一主布线，该第一主布线与安装于第一电极的各元件列相连；第一传感器，该第一传感器安装于第一检测对象元件，该第一检测对象元件是安装于第一电极的多列元件列中、最不受第一主布线的合成电感影响的半导体元件；第一控制端子，该第一控制端子配置于第一电极上；以及控制基板，该控制基板经由第一控制端子与第一传感器相连，基于经由第一控制端子获得的第一传感器的检测结果，来控制流过第一检测对象元件的电流。
发明效果
根据本发明，能够获得有助于实现功率转换装置大输出化及小型化的半导体功率模块。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的半导体功率模块的立体图。
图2是图1的俯视图。
图3是沿图2的I-I线的剖面向视图。
图4是本发明的实施方式2中的半导体功率模块的俯视图。
图5是沿图4的II-II线的剖面向视图。
图6是本发明的实施方式3中的半导体功率模块的俯视图。
图7是沿图6的III-III线的剖面向视图。
图8是本发明的实施方式4中的半导体功率模块的俯视图。
图9是沿图8的IV-IV线的剖面向视图。
图10是本发明的实施方式5中的半导体功率模块的俯视图。
图11是沿图10的V-V线的剖面向视图。
图12是本发明的实施方式6中的半导体功率模块的俯视图。
图13是沿图12的VI-VI线的剖面向视图。
图14是表示作为本发明的实施方式1～6中的半导体功率模块所适用的功率转换装置的一个示例的逆变器的电路图。
具体实施方式
下面，利用附图，参照优选实施方式，对本发明的半导体功率模块进行说明。此外，在附图的说明中，对同一部分或相当部分付上同一标号，并省略重复说明。另外，本发明例如适用于插电式混合动力车、电动汽车等搭载的功率转换装置。
首先，对本发明所适用的功率转换装置进行说明。功率转换装置具有用于功率转换的开关电路。作为功率转换装置的具体示例，列举有如下电动功率组件：搭载于电动车辆的电动机驱动用逆变器、将电压从高电压转换成低电压的降压变换器以及与外部电源设备相连以对车载电池进行充电的充电器。
以下，参照图14，对作为功率转换装置的一个示例而列举的逆变器进行说明。图14是表示作为本发明的实施方式1～6中的半导体功率模块所适用的功率转换装置的一个示例的逆变器的电路图。
图14所示的逆变器由半导体功率模块301～306构成，例如，在输入侧连接有直流电源，在输出侧连接有具有U相绕组、V相绕组以及W相绕组的电动机。
半导体功率模块301～306分别包含开关元件Q1～Q6而构成。上臂侧的开关元件Q1、Q3及Q5连接于直流电源的正侧(P侧)，下臂侧的开关元件Q2、Q4及Q6连接至直流电源的负侧(N侧)。
开关元件Q1及Q2对应U相，开关元件Q3及Q4对应V相，开关元件Q5及Q6对应W相。
安装于半导体功率模块301～306的半导体元件例如为MOS-FET、IGBT、二极管等半导体元件，作为用于制造半导体元件的晶圆基板，除硅以外还使用宽带隙半导体。
此处，例如在推进车辆电动化的情况下，要求电动机驱动用的逆变器大容量化。另外，为了实现逆变器的大容量化，考虑将宽带隙半导体用作为晶圆基板，进一步使得半导体元件的元件尺寸增大。然而，在该情况下，由于晶圆基板的缺陷密度大，因此半导体元件的制造成品率变低，其结果是，逆变器的制造成本变高。因此，逆变器的各半导体功率模块所包含的半导体元件构成为，由元件尺寸小的多个半导体元件并联连接而构成。
实施方式1
接下来，参照图1～图3对本实施方式1中的半导体功率模块进行说明。图1是本发明的实施方式1中的半导体功率模块的立体图。图2是图1的俯视图。图3是沿图2的I-I线的剖面向视图。此外，图1中省略了冷却器9的图示。另外，以下各实施方式所涉及的主布线例如由铜制母线构成。
实施方式1中的半导体功率模块分别对应先前图14所示的半导体功率模块301～306。也就是说，通过准备六个图1～图3所示的半导体功率模块，从而能构成图14所示的逆变器电路。
实施方式1中的半导体功率模块具备：控制端子1a、多个半导体元件2、传感器3a(第一传感器)、主布线4(第一主布线)、主布线5、电极6a(第一电极)、绝缘基板7、散热板8、冷却器9以及控制基板(未图示)。
配置于绝缘基板7上的电极6a通过由以一定间距配置于X方向的多个半导体元件2构成的元件列以一定间距在垂直于X方向的Y方向排列多列来进行安装。更具体而言，多个半导体元件2被焊接于作为电极6a的例如铜图案。该铜图案通过绝缘基板7来绝缘。此外，实施方式1中，作为具体示例，排列有三列元件列，该元件列每一列由三个半导体元件2构成。
绝缘基板7隔着散热板8搭载于冷却器9，该冷却器9用于冷却多个半导体元件2。作为冷却器9的冷却方式例如列举有水冷方式及空冷方式。
传感器3a被安装于电极6a处所安装的多列元件列中、最不受主布线4的合成电感影响的半导体元件(第一检测对象元件)。此外，实施方式1中，将安装有传感器3a的半导体元件2记作半导体元件2a，将包含半导体元件2a的元件列记作元件列A，将元件列A所包含的其它半导体元件2记作半导体元件2b、2c。
主布线4连接至电极6a处所安装的各元件列。更具体而言，在各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线4。半导体元件2的控制用源极衬垫及栅极衬垫例如经由Al导线与控制端子(未图示)相连。
主布线4具有：与电极6a处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部41(第一直线部)、与直线部41相对，沿着X方向延伸的直线部42(第二直线部)、以及将直线部41的一端与直线部42的一端相连接的连接部43。主布线4中，各元件列的直线部42的另一端彼此通过沿着Y方向延伸的连接部44而相连。连接部44的元件列A侧连接有端部45，该端部45沿着垂直于X方向及Y方向的Z方向延伸。主布线5连接至电极6a，与主布线4的端部45相对，并沿着Z方向延伸。
控制端子1a在相比电极6a处安装的多列元件列更靠+X方向侧配置于电极6a上。更具体而言，控制端子1a以与相对的主布线5夹持元件列A的方式配置于电极6a的元件列A侧，并沿着Z方向延伸。
主布线4的端部45及主布线5的端部与电容器(PN侧)、电动机(UVW侧)、半导体功率模块等电子设备相连。例如，将先前的图14为例，如下所述对主布线4的端部45以及主布线5的端部各自的连接对象进行说明。
也就是说，上臂侧的半导体功率模块301、303及305的主布线5的端部分别与P侧相连接。上臂侧的半导体功率模块301、303及305的主布线4的端部45分别与下臂侧的半导体功率模块302、304及306的电极6a相连接。
上臂侧的半导体功率模块301、303及305的主布线4的端部45分别与电动机的U相、V相及W相连接。下臂侧的半导体功率模块302、304及306的主布线5的端部分别与N侧相连接。
控制基板经由控制端子1a与传感器3a相连，基于经由控制端子1a获得的传感器3a的检测结果，来控制流过安装有传感器3a的半导体元件2a的电流。传感器3a如后所述，例如是温度传感器或电流传感器。
接着，对主布线4的合成电感进行说明。此处，主布线4的合成电感较小的部位所连接的半导体元件2与该合成电感较大的部位所连接的半导体元件2相比，由于源极电位无时延地变化，因此有较多的电流流过。一般而言，布线的合成电感由根据布线长度决定的自感与根据因周围布线引起的磁场影响决定的互感之间的差分而定。
排列成三列的元件列中的元件列A的半导体元件2a从主布线4的端部45起的布线长度最短，因此主布线4的自感小。若使得对于多个半导体元件2的互感的影响均等，则位于自感小、即合成电感小的部位的半导体元件2a处有较多电流流过。这是因为，主布线4的合成电感较小的部位所连接的半导体元件2a与该合成电感较大的部位所连接的半导体元件2c相比，由于源极电位无时延地变化，能对栅极与源极施加任意的电压，因此有较多的电流流过。
如上可知，半导体元件2a与其它半导体元件2相比时，由于最不受主布线4的合成电感的影响，因此有最大电流流过。也就是说，半导体元件2a在三列的元件列中、到主布线4的端部45为止的布线长度最短，因此最不受主布线4的合成电感的影响。其结果是，多个半导体元件2中，半导体元件2a的损耗最大，因此热损坏程度最大。
因此，实施方式1中，构成为，对半导体元件2a安装作为传感器3a的温度传感器，经由控制端子1a将温度传感器与控制基板相连接，控制基板在温度传感器的检测值超过预先设定的阈值之前，阻断流向半导体元件2a的电流或减少流向半导体元件2a的电流。通过采用上述结构，半导体元件2a的热损坏得以防止。
另外，在半导体功率模块中，在控制半导体元件2的控制信号混入有噪声，漏极与源极之间有大电流流过的情况下，流过最大电流的半导体元件2a受到热损坏。
因此，实施方式1中，构成为，对半导体元件2a安装作为传感器3a的电流传感器，经由控制端子1a将电流传感器与控制基板相连接，控制基板在电流传感器的检测值超过预先设定的阈值之前，阻断流向半导体元件2a的电流或减少流向半导体元件2a的电流。通过采用上述结构，半导体元件2a的短路损坏得以防止。
为了降低构成元件列的半导体元件2所产生的合成电感，主布线4的直线部41与直线部42的间隔优选为，降低至制造限制所容许的值为止。流过主布线4的电流处于在直线部41与直线部42之间为不同方向的状态。因此，由流过直线部41的电流所产生的磁场与由流过直线部42的电流所产生的磁场互相抵消，互感影响增大，从而能降低合成电感。其结果是，能够抑制半导体元件2进行开关时的浪涌电压。
冷却器9的制冷剂从主布线4的合成电感影响大的半导体元件2c朝该影响小的半导体元件2a的方向流动。也就是说，安装有传感器3a的半导体元件2a配置于在X方向流动的冷却器9的制冷剂流的最下游侧。由此，由于来自半导体元件2b及2c的受热而使得制冷剂温度上升，其结果是，半导体元件2a正下方的制冷剂温度最高。
安装有作为传感器3a的温度传感器的半导体元件2a在构成元件列A的半导体元件2a～2c中、有最大电流流过，并且正下方的冷却器9的制冷剂温度也最高。因此，通过对半导体元件2a安装温度传感器，从而检测半导体元件2a的温度是有效的。
另外，在元件列至少排成三列以上的情况下，由于半导体元件互相的热干扰的影响，使得除端部的元件列以外的元件列的半导体元件2g的温度变高。因此，该情况下，优选为，通过对除端部的元件列之外的元件列的半导体元件2g安装温度传感器，从而检测半导体元件2g的温度。
作为安装至半导体元件2a的温度传感器的实施方式，例如考虑如下：将二极管安装至半导体元件2a的内部的实施方式、将热敏电阻安装至半导体元件2a的源极的实施方式、以及靠近半导体元件2a安装至电极6a上的实施方式。其中，若考虑温度检测的精度，则上述实施方式中，优选为，选择将二极管安装至半导体元件2a内部的实施方式。
此处，在半导体元件2有电流流出的栅极电压的阈值、半导体元件2的导通电阻值存在偏差的情况下，由于将偏差较小的半导体元件2配置于主布线4的合成电感较小的部位，从而电流的偏差变大。
以往，如上所述，宽带隙半导体的晶圆基板包含多个缺陷。因此，为了提高半导体元件2的制造成品率以实现低成本化，各半导体功率模块所包含的半导体元件需要构成为将元件尺寸小的多个半导体元件并联连接而成。
然而，在并联连接的多个半导体元件均安装有温度传感器或电流传感器这样的传感器的情况下，需要将多个传感器与多个控制端子通过导线分别连接，从而将各传感器与控制基板相连。该情况下，会导致包含控制基板的半导体功率模块大型化、高成本化。
与此相对，实施方式1中，仅对靠近控制端子1a的半导体元件2a安装一个传感器3a，因此能减少传感器的数量及控制端子的数量，其结果是，能够实现包含控制基板的半导体功率模块的小型化、低成本化。
另外，以往，并联连接的多个半导体元件所连接的主布线的合成电感增大，这些半导体元件可能会因浪涌而受到损坏。
与此相对，实施方式1中，从Y方向来看，成为主布线4的直线部41及直线部42相对的双层构造的状态，因此与单层构造的状态相比，能大幅减少主布线4的合成电感。因此，在对由宽带隙半导体形成的开关元件进行高速开关动作的情况下，能抑制浪涌，其结果是，能实现高效率逆变器驱动。
此外，控制端子1a优选尽可能地远离主布线4进行配置。由此，能减少控制端子1a中可能因主布线4导致并产生的电噪声。
以上，本实施方式1的半导体功率模块构成为包括：电极6a(第一电极)，该电极6a通过在Y方向排列并安装多列由配置于X方向的多个半导体元件2构成的元件列而成；主布线4(第一主布线)，该主布线4与安装于电极6a的各元件列相连；传感器3a(第一传感器)，该传感器3a被安装于电极6a处安装的多列元件列中、最不受主布线4的合成电感影响的半导体元件2a(第一检测对象元件)；控制端子1a(第一控制端子)，该控制端子1a配置于电极6a上；以及控制基板，该控制基板基于经由控制端子1a获得的传感器3a的检测结果，来控制流过半导体元件2a的电流。
通过采用上述结构，构成为能利用一个传感器来检测半导体元件的温度，因此能进一步减小温度检测误差。因此，能减小对半导体功率模块的容许温度的冗余度，其结果是，能实现功率转换装置的大输出化。
另外，无需对半导体模块的所有半导体元件安装传感器，因此例如能减小安装传感器所需的面积，其结果是，能实现低成本化。进而，构成为仅将一个传感器与控制基板连接，因此能减小设置连接布线的空间，其结果是，能实现功率转换装置的小型化。另外，通过对构成半导体功率模块的多个半导体元件中、流过的电流最大且受热最大的半导体元件安装温度传感器或电流传感器作为传感器，从而能通过一个传感器来实现防止半导体元件过度升温或过电流。
如上可知，本实施方式1中的半导体功率模块有助于实现功率转换装置的大输出化及小型化。
实施方式2
在本发明的实施方式2中，参照图4及图5，对不同于先前的实施方式1的结构的半导体功率模块进行说明。图4是本发明的实施方式2中的半导体功率模块的俯视图。图5是沿图4的II-II线的剖面向视图。此外，在本实施方式2中，对与上述实施方式1相同的点省略说明，以与上述实施方式1不同的点为中心进行说明。
实施方式2中的半导体功率模块对应单独将上述图14所示的上臂侧的半导体功率模块301、303、305与下臂侧的半导体功率模块302、304、306相组合而成的三组。也就是说，通过准备三个图4及图5所示的半导体功率模块，从而能构成图14所示的逆变器电路。
实施方式2中的半导体功率模块具备：控制端子1a(第一控制端子)、控制端子1b(第二控制端子)、多个半导体元件2、传感器3a(第一传感器)、传感器3b(第二传感器)、主布线10(第一主布线)、主布线11(第二主布线)、主布线12(第三主布线)、主布线13、电极6a(第一电极)、电极6b(第二电极)、绝缘基板7、两片散热板8、冷却器9以及控制基板(未图示)。
配置于绝缘基板7上的电极6a通过由以一定间距配置于X方向的多个半导体元件2构成的元件列以一定间距在Y方向排列多列来进行安装。同样，配置于绝缘基板7上的电极6b通过由以一定间距配置于X方向的多个半导体元件2构成的元件列以一定间距在Y方向排列多列来进行安装。由此，绝缘基板7分割地搭载有电极6a与电极6b，电极6a与电极6b分别安装有多个半导体元件2。
传感器3a被安装于电极6a处安装的多列元件列中、最不受主布线10的合成电感影响的半导体元件(第一检测对象元件)。此外，实施方式2中，将安装有传感器3a的半导体元件2记作半导体元件2a，将包含半导体元件2a的元件列记作元件列A，将元件列A所包含的其它半导体元件2记作半导体元件2b、2c。
传感器3b被安装于电极6a处安装的多列元件列中、最不受主布线11的合成电感影响的半导体元件(第二检测对象元件)。此外，实施方式2中，将安装有传感器3b的半导体元件2记作半导体元件2f，将包含半导体元件2f的元件列记作元件列B，将元件列B所包含的其它半导体元件2记作半导体元件2d、2e。
主布线10连接至电极6a处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6a的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线10。
主布线10具有直线部101，该直线部101连接至电极6a处所安装的各元件列，沿X方向延伸。主布线10的端部102沿Z方向延伸，与电子设备(例如电容器)相连。若以上述图14为例，主布线10的端部102连接至N侧。
主布线11连接至电极6b处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6b的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线11。
主布线11具有沿X方向延伸的直线部111。主布线11的端部112沿Z方向延伸，与电极6a相连。
主布线12具有：凹部121(第一凹部)，该凹部121以与电极6a处安装的各元件列中位于最靠+X方向的半导体元件2相对的方式配置于该半导体元件2上；凹部122(第二凹部)，该凹部122以与电极6b处安装的各元件列中位于最靠－X方向的半导体元件2相对的方式配置于该半导体元件2上；以及直线部123，该直线部123将凹部121的一端与凹部122的一端相连，与直线部101及直线部111相对，沿X方向延伸。主布线12的一端部124沿Z方向延伸，与电极6b相连。主布线12的另一端部125与电子设备相连。若以上述图14为例，主布线12的端部125连接至P侧。
凹部121与直线部101之间的间隔比直线部123与直线部101之间的间隔要小。另外，凹部122与直线部111之间的间隔比直线部123与直线部111之间的间隔要小。主布线13连接至电极6a，沿Z方向延伸。若以上述图14为例，主布线13的端部连接至UVW侧。
控制端子1a在相比电极6a处安装的多列元件列更靠+X方向侧配置于电极6a上，沿Z方向延伸。控制端子1b在相比电极6b处安装的多列元件列更靠－X方向侧配置于电极6b上，沿Z方向延伸。
控制基板经由控制端子1a与传感器3a相连，基于经由控制端子1a获得的传感器3a的检测结果，来控制流过安装有传感器3a的半导体元件2a的电流。另外，控制基板经由控制端子1b与传感器3b相连，基于经由控制端子1b获得的传感器3b的检测结果，来控制流过安装有传感器3b的半导体元件2f的电流。传感器3a、3b与上述实施方式1相同，是温度传感器或电流传感器。
接着，对主布线10的合成电感及主布线11的合成电感进行说明。
关于影响半导体元件2a的主布线10的合成电感，由于半导体元件2a处主布线10与其正上方的主布线12靠近，因此互感影响大。因此，半导体元件2a与安装于电极6a的其它半导体元件2相比时，主布线10的合成电感变小。
同样，关于影响半导体元件2f的主布线11的合成电感，由于半导体元件2f处主布线11与其正上方的主布线12靠近，因此互感影响大。因此，半导体元件2f与安装于电极6b的其它半导体元件2相比时，主布线11的合成电感变小。
因此，半导体元件2a与电极6a处安装的其它半导体元件2相比时，最不受主布线10的合成电感的影响，因此有最大电流流过。同样，半导体元件2f与电极6b处安装的其它半导体元件2相比时，最不受主布线11的合成电感的影响，因此有最大电流流过。
因此，实施方式2中，构成为，对半导体元件2a、2f分别安装有温度传感器或电流传感器作为传感器3a、3b，在传感器的检测值超过预先设定的阈值之前，阻断流向半导体元件2a、2f的电流或减少流向半导体元件2a、2f的电流。
此外，电流传感器如上所述，优选为安装于有最大电流流过的半导体元件2a、2f这两个半导体元件。另外，温度传感器优选为安装于半导体元件2f，该半导体元件2f配置于在X方向流动的冷却器9的制冷剂流的最下游侧。
以上，本实施方式2的半导体模块构成为，相对于上述实施方式1的结构还具备：电极6b(第二电极)，该电极6b通过在Y方向排列并安装多列由配置于X方向的多个半导体元件2构成的元件列而成；主布线11(第二主布线)，该主布线11与安装于电极6b的各元件列相连；传感器3b(第二传感器)，该传感器3b被安装于电极6b处安装的多列元件列中、最不受主布线11的电感影响的半导体元件2f(第二检测对象元件)；以及配置于电极6b上的控制端子1b(第二控制端子)。
另外，对于上述结构，构成为控制基板进一步基于经由控制端子1b获得的传感器3b的检测结果，来控制流过半导体元件2f的电流。在采用上述结构的情况下，也能获得与上述实施方式1相同的效果。
实施方式3
在本发明的实施方式3中，参照图6及图7，对不同于先前的实施方式2的结构的半导体功率模块进行说明。图6是本发明的实施方式3中的半导体功率模块的俯视图。图7是沿图6的III-III线的剖面向视图。此外，在本实施方式3中，对与上述实施方式1、2相同的点省略说明，以与上述实施方式1、2不同的点为中心进行说明。
实施方式3中的半导体功率模块具备：控制端子1a(第一控制端子)、控制端子1b(第二控制端子)、多个半导体元件2、传感器3a(第一传感器)、传感器3b(第二传感器)、主布线14(第一主布线)、主布线15(第二主布线)、主布线16、主布线17、电极6a(第一电极)、电极6b(第二电极)、绝缘基板7、两片散热板8、冷却器9(未图示)以及控制基板(未图示)。
与上述实施方式2相同，绝缘基板7上分割地搭载有电极6a与电极6b，电极6a与电极6b分别安装有多个半导体元件2。
主布线14连接至电极6a处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6a的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线14。
主布线14具有直线部141，该直线部141连接至电极6a处所安装的各元件列，沿X方向延伸。主布线14的端部142沿Z方向延伸，与电极6b相连。
主布线15连接至电极6b处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6b的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线15。
主布线15具有：直线部151(第一直线部)，该直线部151连接至电极6b处所安装的各元件列，沿X方向延伸；直线部152(第二直线部)，该直线部152与直线部151及直线部141相对，沿X方向延伸；连接部153，该连接部153将直线部151的一端与直线部152的一端相连接；以及凹部154，该凹部154与直线部152的另一端相连，以与电极6a处安装的各元件列中位于最靠+X方向的半导体元件2相对的方式配置于该半导体元件2上。主布线15的端部155与电子设备相连。若以上述图14为例，主布线15的端部155连接至N侧。
凹部154与直线部141之间的间隔比直线部152与直线部141之间的间隔要小。
主布线16连接至电极6a，沿Z方向延伸，主布线17连接至电极6b，沿Z方向延伸。主布线16的端部与电子设备相连。若以上述图14为例，主布线17的端部连接至UVW侧，主布线16的端部连接至P侧。
接着，对主布线14的合成电感及主布线15的合成电感进行说明。
安装于电极6b的多个半导体元件2中、半导体元件2f从主布线155的端部155起的布线长度最短，因此主布线15的自感小。因此，安装于电极6b的多个半导体元件2中、半导体元件2f有最大电流流过，损耗大。
另一方面，电极6a处安装的多个半导体元件2中，在半导体元件2a的位置处，主布线14与其正上方的主布线15靠近。因此，半导体元件2a与安装于电极6a的其它半导体元件2相比时，主布线14的合成电感变小。因此，安装于电极6a的多个半导体元件2中、半导体元件2a有最大电流流过，损耗大。
因此，实施方式3中，构成为，对半导体元件2a、2f分别安装有温度传感器或电流传感器作为传感器3a、3b，在传感器的检测值超过预先设定的阈值之前，阻断流向半导体元件2a、2f的电流或减少流向半导体元件2a、2f的电流。
以上，本实施方式3的半导体模块相对于上述实施方式2的结构，主布线14及主布线15如下构成。也就是说，主布线14(第一主布线)构成为具有直线部141，该直线部141连接至电极6a(第一电极)处所安装的各元件列，沿X方向延伸。主布线15(第二主布线)具有：与电极6b(第二电极)处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部151(第一直线部)、与直线部151及直线部141相对，沿着X方向延伸的直线部152(第二直线部)、将直线部151的一端与直线部152的一端相连接的连接部153、以及与直线部152的另一端连接，以与安装至电极6a的半导体元件2a(第一检测对象元件)相对的方式配置于该半导体元件2a上的凹部154。在采用上述结构的情况下，也能获得与上述实施方式1相同的效果。
实施方式4
在本发明的实施方式4中，参照图8及图9，对不同于先前的实施方式2、3的结构的半导体功率模块进行说明。图8是本发明的实施方式4中的半导体功率模块的俯视图。图9是沿图8的IV-IV线的剖面向视图。此外，在本实施方式4中，对与上述实施方式1～3相同的点省略说明，以与上述实施方式1～3不同的点为中心进行说明。
实施方式4中的半导体功率模块具备：控制端子1a(第一控制端子)、控制端子1b(第二控制端子)、多个半导体元件2、传感器3a(第一传感器)、传感器3b(第二传感器)、主布线18(第一主布线)、主布线19(第二主布线)、主布线20、主布线21、电极6a(第一电极)、电极6b(第二电极)、绝缘基板7、两片散热板8、冷却器9(未图示)以及控制基板(未图示)。
与上述实施方式2相同，绝缘基板7上分割地搭载有电极6a与电极6b，电极6a与电极6b分别安装有多个半导体元件2。
主布线18连接至电极6a处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6a的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线18。
主布线18具有：与电极6a处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部181(第一直线部)、与直线部181相对，沿着X方向延伸的直线部182(第二直线部)、以及将直线部181的一端与直线部182的一端相连接的连接部183。主布线18的端部184与电子设备相连。若以上述图14为例，主布线18的端部184连接至N侧。
主布线19连接至电极6b处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6b的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线19。
主布线19具有：直线部191(第一直线部)，该直线部191连接至电极6b处所安装的各元件列，沿X方向延伸；直线部192(第二直线部)，该直线部192与直线部191相对，沿X方向延伸；以及连接部193，该连接部193将直线部191的一端与直线部192的一端相连接。主布线19的端部194沿Z方向延伸，与电极6a相连。
主布线20连接至电极6a，沿Z方向延伸，其端部连接至电子设备。主布线21连接至电极6b，沿Z方向延伸，其端部连接至电子设备。若以上述图14为例，主布线20的端部连接至UVW侧，主布线21的端部连接至P侧。
以上，本实施方式4的半导体模块相对于上述实施方式2的结构，主布线18及主布线19如下构成。也就是说，主布线18(第一主布线)具有：与电极6a(第一电极)处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部181(第一直线部)、与直线部181相对，沿着X方向延伸的直线部182(第二直线部)、以及将直线部181的一端与直线部182的一端相连接的连接部183。主布线19(第二主布线)具有：与电极6b(第二电极)处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部191(第一直线部)、与直线部191相对，沿着X方向延伸的直线部192(第二直线部)、以及将直线部191的一端与直线部192的一端相连接的连接部193。在采用上述结构的情况下，也能获得与上述实施方式1相同的效果。
实施方式5
在本发明的实施方式5中，参照图10及图11，对不同于先前的实施方式2～4的结构的半导体功率模块进行说明。图10是本发明的实施方式5中的半导体功率模块的俯视图。图11是沿图10的V-V线的剖面向视图。此外，在本实施方式5中，对与上述实施方式1～4相同的点省略说明，以与上述实施方式1～4不同的点为中心进行说明。
实施方式5中的半导体功率模块具备：控制端子1a(第一控制端子)、控制端子1b(第二控制端子)、多个半导体元件2、传感器3a(第一传感器)、传感器3b(第二传感器)、主布线22(第一主布线)、主布线23(第二主布线)、主布线24、主布线25、电极6a(第一电极)、电极6b(第二电极)、绝缘基板7、两片散热板8、冷却器9(未图示)以及控制基板(未图示)。
与上述实施方式2相同，绝缘基板7上分割地搭载有电极6a与电极6b，电极6a与电极6b分别安装有多个半导体元件2。
主布线22连接至电极6a处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6a的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线22。
主布线22具有：与电极6a处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部221(第一直线部)、与直线部231及直线部221相对，沿着X方向延伸的直线部222(第2直线部)、以及将直线部221的一端与直线部222的一端相连接的连接部223。主布线22的端部224沿Z方向延伸，与电极6b相连。
主布线23连接至电极6b处所安装的各元件列。更具体而言，在安装于电极6b的各元件列的半导体元件2的源极衬垫接合有主布线23。
主布线23具有直线部231，该直线部231连接至电极6b处所安装的各元件列，沿X方向延伸。主布线23的端部232沿Z方向延伸，与第一电子设备相连。若以上述图14为例，主布线23的端部232连接至N侧。
主布线24连接至电极6a，沿Z方向延伸，其端部连接于第一电子设备。主布线25连接至电极6b，沿Z方向延伸，其端部连接于第二电子设备。若以上述图14为例，主布线25的端部连接至UVW侧，主布线24的端部连接至P侧。
以上，本实施方式5的半导体模块相对于上述实施方式2的结构，主布线22及主布线23如下构成。也就是说，主布线23(第二主布线)构成为具有直线部231，该直线部231连接至电极6b(第二电极)处所安装的各元件列，沿X方向延伸。主布线22(第一主布线)具有：与电极6a(第一电极)处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部221(第一直线部)、与直线部231及直线部221相对，沿着X方向延伸的直线部222(第二直线部)、以及将直线部221的一端与直线部222的一端相连接的连接部223。在采用上述结构的情况下，也能获得与上述实施方式1相同的效果。
实施方式6
在本发明的实施方式6中，参照图12及图13，对不同于先前的实施方式2～5的结构的半导体功率模块进行说明。图12是本发明的实施方式6中的半导体功率模块的仰视图。图13是沿图12的VI-VI线的剖面向视图。此外，在本实施方式6中，对与上述实施方式1～5相同的点省略说明，以与上述实施方式1～5不同的点为中心进行说明。
实施方式6中的半导体功率模块具备：控制端子1a(第一控制端子)、控制端子1b(第二控制端子)、多个半导体元件2、传感器3a(第一传感器)、传感器3b(第二传感器)、主布线26(第一主布线)、主布线27(第二主布线)、主布线28、主布线29、电极6a(第一电极)、电极6b(第二电极)、两片绝缘基板7、两片散热板8、冷却器9以及控制基板(未图示)。
冷却器9的上表面配置有电极6a、绝缘基板7以及散热板8，其中，该电极6a安装有多个半导体元件2，绝缘基板7搭载有电极6a，散热板8载置该绝缘基板7。冷却器9的下表面配置有电极6b、绝缘基板7以及散热板8，其中，该电极6b安装有多个半导体元件2，绝缘基板7搭载有电极6b，散热板8载置该绝缘基板7。由此，电极6a配置于冷却器9的上表面侧，电极6b配置于冷却器的下表面侧。
主布线26连接至电极6a处所安装的各元件列。主布线26具有：与电极6a处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部261(第一直线部)、与直线部261相对，沿着X方向延伸的直线部262(第二直线部)、以及将直线部261的一端与直线部262的一端相连接的连接部263。主布线26的直线部262的另一端与第一电子设备相连。若以上述图14为例，主布线26的直线部262的另一端连接至N侧。
主布线27连接至电极6b处所安装的各元件列。主布线27具有：与电极6b处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部271(第1直线部)、与直线部271相对，沿着X方向延伸的直线部272(第2直线部)、以及将直线部271的一端与直线部272的一端相连接的连接部273。主布线27的直线部272的另一端与电极6a相连。
主布线28连接至电极6a，沿X方向延伸，其端部连接于第二电子设备。主布线29连接至电极6b，沿X方向延伸，其端部连接于第一电子设备。若以上述图14为例，主布线28的端部连接至UVW侧，主布线29的端部连接至P侧。
以上，本实施方式6的半导体模块相对于上述实施方式2的结构构成为，电极6a(第一电极)配置于冷却器9的上表面侧，电极6b(第二电极)配置于冷却器9的下表面侧。主布线26(第一主布线)具有：与电极6a处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部261(第一直线部)、与直线部261相对，沿着X方向延伸的直线部262(第二直线部)、以及将直线部261的一端与直线部262的一端相连接的连接部263。主布线27(第二主布线)具有：与电极6b处安装的各元件列连接并沿着X方向延伸的直线部271(第一直线部)、与直线部271相对，沿着X方向延伸的直线部272(第二直线部)、以及将直线部271的一端与直线部272的一端相连接的连接部273。在采用上述结构的情况下，也能获得与上述实施方式1相同的效果。
标号说明
1a，1b控制端子、2半导体元件、3a，3b传感器、4主布线、41，42直线部、43，44连接部、45端部、5主布线、6a，6b电极、7绝缘基板、8散热板、9冷却器、10主布线、101直线部、102端部、11主布线、111直线部、112端部、12主布线、121，122凹部、123直线部、124，125端部、13主布线、14主布线、141直线部、142端部、15主布线、151，152直线部、153连接部、154凹部、155端部、16，17主布线、18主布线、181，182直线部、183连接部、184端部、19主布线、191，192直线部、193连接部、194端部、20，21主布线、22主布线、221，222直线部、223连接部、224端部、23主布线、231直线部、232端部、24，25主布线、26主布线、261，262直线部、263连接部、27主布线、271，272直线部、273连接部、28，29主布线。

Claims (12)

1.一种半导体功率模块，其特征在于，包括：
第一电极，该第一电极通过在与X方向垂直的Y方向排列并安装多列元件列而成，其中，所述元件列由配置于所述X方向的多个半导体元件构成；
第一主布线，该第一主布线与安装于所述第一电极的各元件列相连；
第一传感器，该第一传感器安装于第一检测对象元件，该第一检测对象元件是安装于所述第一电极的所述多列元件列中、最不受所述第一主布线的合成电感影响的半导体元件；
第一控制端子，该第一控制端子配置于所述第一电极上；以及
控制基板，该控制基板经由所述第一控制端子与所述第一传感器相连，基于经由所述第一控制端子获得的所述第一传感器的检测结果，来控制流过所述第一检测对象元件的电流。
2.如权利要求1所述的半导体功率模块，其特征在于，
还具备对所述多个半导体元件进行冷却的冷却器，
所述第一检测对象元件配置于在所述X方向流动的所述冷却器的制冷剂流的最下游侧。
3.如权利要求1或2所述的半导体功率模块，其特征在于，
所述第一主布线具有：
第一直线部，该第一直线部与安装于所述第一电极的各元件列相连，沿所述X方向延伸；
第二直线部，该第二直线部与所述第一直线部相对，沿所述X方向延伸；以及
连接部，该连接部将所述第一直线部的一端与所述第二直线部的一端相连接，
所述第一检测对象元件是所述多列元件列中、到所述第一主布线的端部为止的布线长度最短的半导体元件。
4.如权利要求1或2所述的半导体功率模块，其特征在于，
排列有三列以上的所述元件列，
对端部的元件列以外的元件列的半导体元件安装温度传感器。
5.如权利要求1所述的半导体功率模块，其特征在于，还包括，
第二电极，该第二电极通过在所述Y方向排列并安装多列由配置于所述X方向的多个半导体元件构成的元件列而成；
第二主布线，该第二主布线与安装于所述第二电极的各元件列相连；
第二传感器，该第二传感器安装于第二检测对象元件，该第二检测对象元件是安装于所述第二电极的所述多列元件列中、最不受所述第二主布线的合成电感影响的半导体元件；以及
第二控制端子，该第二控制端子配置于所述第二电极上，
所述控制基板经由所述第二控制端子与所述第二传感器相连，进一步基于经由所述第二控制端子获得的所述第二传感器的检测结果，来控制流过所述第二检测对象元件的电流。
6.如权利要求5所述的半导体功率模块，其特征在于，
还具备第三主布线，该第三主布线以与所述第一主布线及所述第二主布线相对的方式配置于所述第一主布线及所述第二主布线上，
所述第三主布线的端部与所述第二电极相连，
所述第二主布线的端部与所述第一电极相连，
所述第一主布线具有与安装于所述第一电极的各元件列相连并沿所述X方向延伸的直线部，
所述第二主布线具有与安装于所述第二电极的各元件列相连并沿所述X方向延伸的直线部，
所述第三主布线具有：
第一凹部，该第一凹部以与安装于所述第一电极的所述第一检测对象元件相对的方式配置于所述第一检测对象元件上；
第二凹部，该第二凹部以与安装于所述第二电极的所述第二检测对象元件相对的方式配置于所述第二检测对象元件上；以及
直线部，该直线部将所述第一凹部的一端与所述第二凹部的一端相连，与所述第一主布线的所述直线部及所述第二主布线的所述直线部相对，沿所述X方向延伸，
所述第三主布线的所述第一凹部与所述第一主布线的所述直线部之间的间隔比所述第三主布线的所述直线部与所述第一主布线的所述直线部之间的间隔要小，
所述第三主布线的所述第二凹部与所述第二主布线的所述直线部之间的间隔比所述第三主布线的所述直线部与所述第二主布线的所述直线部之间的间隔要小。
7.如权利要求5所述的半导体功率模块，其特征在于，
所述第一主布线的端部与所述第二电极相连，
所述第一主布线具有与安装于所述第一电极的各元件列相连并沿所述X方向延伸的直线部，
所述第二主布线具有：
第一直线部，该第一直线部与安装于所述第二电极的各元件列相连，沿所述X方向延伸；
第二直线部，该第二直线部与所述第一直线部及所述第一主布线的所述直线部相对，沿所述X方向延伸；
连接部，该连接部将所述第一直线部的一端与所述第二直线部的一端相连接；以及
凹部，该凹部与所述第二直线部的另一端相连，以与安装于所述第一电极的所述第一检测对象元件相对的方式配置于所述第一检测对象元件上，
所述第二主布线的所述凹部与所述第一主布线的所述直线部之间的间隔比所述第二主布线的所述第二直线部与所述第一主布线的所述直线部之间的间隔要小。
8.如权利要求5所述的半导体功率模块，其特征在于，
所述第二主布线的端部与所述第一电极相连，
所述第一主布线具有：
第一直线部，该第一直线部与安装于所述第一电极的各元件列相连，沿所述X方向延伸；
第二直线部，该第二直线部与所述第一直线部相对，沿所述X方向延伸；以及
连接部，该连接部将所述第一直线部的一端与所述第二直线部的一端相连接，
所述第二主布线具有：
第一直线部，该第一直线部与安装于所述第二电极的各元件列相连，沿所述X方向延伸；
第二直线部，该第二直线部与所述第一直线部相对，沿所述X方向延伸；以及
连接部，该连接部将所述第一直线部的一端与所述第二直线部的一端相连接。
9.如权利要求5所述的半导体功率模块，其特征在于，
所述第一主布线的端部与所述第二电极相连，
所述第二主布线具有与安装于所述第二电极的各元件列相连并沿所述X方向延伸的直线部，
所述第一主布线具有：
第一直线部，该第一直线部与安装于所述第一电极的各元件列相连，沿所述X方向延伸；
第二直线部，该第二直线部与所述第二主布线的所述直线部及所述第一直线部相对，沿所述X方向延伸；以及
连接部，该连接部将所述第一直线部的一端与所述第二直线部的一端相连接。
10.如权利要求5所述的半导体功率模块，其特征在于，
还具备对所述多个半导体元件进行冷却的冷却器，
所述第一电极配置于所述冷却器的上表面侧，
所述第二电极配置于所述冷却器的下表面侧，
所述第二主布线的端部与所述第一电极相连，
所述第一主布线具有：
第一直线部，该第一直线部与安装于所述第一电极的各元件列相连，沿所述X方向延伸；
第二直线部，该第二直线部与所述第一直线部相对，沿所述X方向延伸；以及
连接部，该连接部将所述第一直线部的一端与所述第二直线部的一端相连接，
所述第二主布线具有：
第一直线部，该第一直线部与安装于所述第二电极的各元件列相连，沿所述X方向延伸；
第二直线部，该第二直线部与所述第一直线部相对，沿所述X方向延伸；以及
连接部，该连接部将所述第一直线部的一端与所述第二直线部的一端相连接。
11.如权利要求1或2所述的半导体功率模块，其特征在于，
所述传感器是温度传感器或电流传感器。
12.如权利要求1或2所述的半导体功率模块，其特征在于，
所述半导体元件由宽带隙半导体形成。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021057534A (ja) * 2019-10-01 2021-04-08 株式会社デンソー 半導体装置
JP7380062B2 (ja) * 2019-10-18 2023-11-15 富士電機株式会社 半導体モジュール
US11860046B1 (en) * 2021-02-25 2024-01-02 Acacia Communications, Inc. Temperature sensor
WO2022224340A1 (ja) * 2021-04-20 2022-10-27 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
EP4102555A1 (en) * 2021-06-10 2022-12-14 Infineon Technologies AG Power semiconductor module

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6236110B1 (en) * 1999-04-05 2001-05-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power semiconductor module
JP2003324179A (ja) * 2002-05-02 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
CN1664522A (zh) * 2004-03-05 2005-09-07 日立工业设备***株式会社 半导体元件的温度检测方法和电力变换装置
JP2006041407A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 半導体素子の温度検出方法及び電力変換装置
CN105261610A (zh) * 2014-07-14 2016-01-20 英飞凌科技股份有限公司 功率半导体模块
DE102014217299A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Robert Bosch Gmbh Temperaturerfassungseinrichtung zur erfassung einer vielzahl von temperaturen in einer leistungshalbleitervorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19534604C1 (de) * 1995-09-18 1996-10-24 Siemens Ag Durch Feldeffekt steuerbares Halbleiterbauelement mit mehreren Temperatursensoren zum Schutz vor Überlastung
JP3194353B2 (ja) 1996-07-26 2001-07-30 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュールの温度検出装置
DE102006001874B4 (de) * 2006-01-13 2012-05-24 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Strom- und Temperaturmessung in einer leistungselektronischen Schaltung
JP2009141150A (ja) * 2007-12-06 2009-06-25 Denso Corp 半導体装置
DE102009045181B4 (de) * 2009-09-30 2020-07-09 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul
WO2017056176A1 (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 三菱電機株式会社 半導体装置およびそれを備える半導体モジュール

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6236110B1 (en) * 1999-04-05 2001-05-22 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power semiconductor module
JP2003324179A (ja) * 2002-05-02 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
CN1664522A (zh) * 2004-03-05 2005-09-07 日立工业设备***株式会社 半导体元件的温度检测方法和电力变换装置
JP2006041407A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd 半導体素子の温度検出方法及び電力変換装置
CN105261610A (zh) * 2014-07-14 2016-01-20 英飞凌科技股份有限公司 功率半导体模块
DE102014217299A1 (de) * 2014-08-29 2016-03-03 Robert Bosch Gmbh Temperaturerfassungseinrichtung zur erfassung einer vielzahl von temperaturen in einer leistungshalbleitervorrichtung

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