JP2019134080A - 半導体モジュール - Google Patents
半導体モジュール Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019134080A JP2019134080A JP2018015526A JP2018015526A JP2019134080A JP 2019134080 A JP2019134080 A JP 2019134080A JP 2018015526 A JP2018015526 A JP 2018015526A JP 2018015526 A JP2018015526 A JP 2018015526A JP 2019134080 A JP2019134080 A JP 2019134080A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bus bar
- terminals
- semiconductor
- terminal
- semiconductor module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4912—Layout
- H01L2224/49175—Parallel arrangements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
【課題】直流端子に寄生するインダクタンスを低減でき、かつ対向バスバーの温度上昇を抑制しやすい半導体モジュールを提供すること。【解決手段】一対の直流端子2(2P,2N)と、個々の直流端子2に接続した半導体素子3(3U,3L)と、対向バスバー4と、封止部材5とを備える。対向バスバー4は、直流端子2の厚さ方向において一対の直流端子2に隣り合う位置に配置されている。直流端子2を流れる電流Iの時間変化に伴って、対向バスバー4に渦電流iが発生する。封止部材5は、一対の半導体素子3と対向バスバー4とを封止している。対向バスバー4の一部は、封止部材5から露出している。【選択図】図1
Description
本発明は、一対の直流端子と、個々の直流端子に電気接続した半導体素子とを備える半導体モジュールに関する。
従来から、正極端子と負極端子との一対の直流端子と、個々の直流端子に電気接続した、MOSFET等の半導体素子と、これらを封止する封止部材とを備えた半導体モジュールが知られている(下記特許文献1参照)。この半導体モジュールは、電力変換装置に用いられる。この電力変換装置では、上記半導体素子をスイッチング動作させ、これにより、上記直流端子を介して供給される直流電力を交流電力に変換している。
上記直流端子には、インダクタンスLが寄生している。このインダクタンスLが大きいと、上記半導体素子をスイッチング動作させたときに大きなサージ電圧V(=LdI/dt)が発生しやすくなる。そのため、上記半導体モジュールでは、インダクタンスLを低減するために、一対の直流端子に隣り合う位置に、対向バスバーを配置している。対向バスバーは、上記封止部材に、半導体素子等と共に封止されている。直流端子を流れる電流Iが時間的に変化すると、対向バスバーに、電流Iの周囲に発生した磁界の変化を妨げる向きに渦電流が発生する。これにより、一対の直流端子に寄生するインダクタンスLを低減することが可能になる。そのため、半導体素子に大きなサージ電圧が加わることを抑制できる。
しかしながら、上記半導体モジュールは、対向バスバーの温度が上昇しやすいという課題がある。すなわち、渦電流が流れると対向バスバーに抵抗熱が発生する。上記半導体モジュールでは、対向バスバーの放熱効率を高める工夫をしていないため、対向バスバーの温度が上昇しやすい。そのため、対向バスバーから封止部材に熱が伝わり、封止部材が変質する可能性が考えられる。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、直流端子に寄生するインダクタンスを低減でき、かつ対向バスバーの温度上昇を抑制しやすい半導体モジュールを提供しようとするものである。
本発明の一態様は、互いに隣り合う位置に配され、それぞれの間に直流電圧が加えられる、正極端子(2P)と負極端子(2N)との一対の直流端子(2)と、
上記正極端子に電気接続した上アーム半導体素子(3U)と、上記負極端子に電気接続した下アーム半導体素子(3L)との、一対の半導体素子(3)と、
上記直流端子の厚さ方向(Z)において上記一対の直流端子に隣り合う位置に配置され、上記直流端子を流れる電流(I)の時間変化に伴って渦電流(i)が発生する対向バスバー(4)と、
絶縁材料からなり、上記一対の半導体素子と上記対向バスバーとを封止する封止部材(5)と、
上記半導体素子を冷却する放熱板(6)とを備え、
上記対向バスバーは上記放熱板に接続している、半導体モジュール(1)にある。
上記正極端子に電気接続した上アーム半導体素子(3U)と、上記負極端子に電気接続した下アーム半導体素子(3L)との、一対の半導体素子(3)と、
上記直流端子の厚さ方向(Z)において上記一対の直流端子に隣り合う位置に配置され、上記直流端子を流れる電流(I)の時間変化に伴って渦電流(i)が発生する対向バスバー(4)と、
絶縁材料からなり、上記一対の半導体素子と上記対向バスバーとを封止する封止部材(5)と、
上記半導体素子を冷却する放熱板(6)とを備え、
上記対向バスバーは上記放熱板に接続している、半導体モジュール(1)にある。
上記半導体モジュールでは、上記厚さ方向において一対の直流端子に隣り合う位置に、上記対向バスバーを配置してある。
そのため、半導体素子をスイッチング動作させ、直流端子を流れる電流Iが時間的に変化した場合、対向バスバーに、電流Iの周囲に発生した磁界の変化を妨げる向きに渦電流を流すことができる。これにより、一対の直流端子に寄生するインダクタンスLを低減でき、大きなサージ電圧V(=LdI/dt)が発生することを抑制できる。
そのため、半導体素子をスイッチング動作させ、直流端子を流れる電流Iが時間的に変化した場合、対向バスバーに、電流Iの周囲に発生した磁界の変化を妨げる向きに渦電流を流すことができる。これにより、一対の直流端子に寄生するインダクタンスLを低減でき、大きなサージ電圧V(=LdI/dt)が発生することを抑制できる。
また、上記半導体モジュールでは、上記対向バスバーを上記放熱板に接続してある。
そのため、対向バスバーに渦電流が流れて熱が発生した場合に、熱を放熱板に伝えることができ、対向バスバーの温度上昇を抑制できる。そのため、熱が封止部材に伝わって変質する不具合を抑制できる。
そのため、対向バスバーに渦電流が流れて熱が発生した場合に、熱を放熱板に伝えることができ、対向バスバーの温度上昇を抑制できる。そのため、熱が封止部材に伝わって変質する不具合を抑制できる。
以上のごとく、上記態様によれば、直流端子に寄生するインダクタンスを低減でき、かつ対向バスバーの温度上昇を抑制しやすい半導体モジュールを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
(実施形態1)
上記半導体モジュールに係る実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。図1〜図3に示すごとく、本形態の半導体モジュール1は、一対の直流端子2(2P,2N)と、一対の半導体素子3(3U,3L)と、対向バスバー4と、封止部材5と、放熱板6とを備える。直流端子2には、正極端子2Pと負極端子2Nとがある。これらの直流端子2は、直流電源8(図9参照)から直流電圧が加えられる。一対の直流端子2P,2Nは、互いに隣り合う位置に配されている。
上記半導体モジュールに係る実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。図1〜図3に示すごとく、本形態の半導体モジュール1は、一対の直流端子2(2P,2N)と、一対の半導体素子3(3U,3L)と、対向バスバー4と、封止部材5と、放熱板6とを備える。直流端子2には、正極端子2Pと負極端子2Nとがある。これらの直流端子2は、直流電源8(図9参照)から直流電圧が加えられる。一対の直流端子2P,2Nは、互いに隣り合う位置に配されている。
また、上記半導体素子3には、正極端子2Pに電気接続した上アーム半導体素子3Uと、負極端子2Nに電気接続した下アーム半導体素子3Lとがある。
対向バスバー4は、図4、図6に示すごとく、直流端子2の厚さ方向(Z方向)において一対の直流端子2に隣り合う位置に配置されている。直流端子2を流れる電流Iの時間変化に伴って、対向バスバー4に渦電流iが発生するよう構成されている。
封止部材5は、図3に示すごとく、一対の半導体素子3と対向バスバー4とを封止している。放熱板6は、半導体素子3を冷却するために設けられている。
図3、図4に示すごとく、対向バスバー4の一部が封止部材5から露出しており、放熱板6に接続している。
図3、図4に示すごとく、対向バスバー4の一部が封止部材5から露出しており、放熱板6に接続している。
本形態の半導体モジュール1は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用半導体モジュールである。本形態では図9に示すごとく、複数の半導体モジュール1を用いて、電力変換装置19を構成している。そして、個々の半導体モジュール1に封止された半導体素子3(本形態ではMOSFET)をスイッチング動作させることにより、直流電源8から供給される直流電力を交流電力に変換している。そして、得られた交流電力を用いて三相交流モータ89を駆動させている。
本形態の半導体モジュール1は、絶縁材料からなる枠部51(図1、図2参照)と、該枠部51内の空間を充填する充填部52(図3、図4参照)とを備える。これら枠部51と充填部52とによって、上記封止部材5が構成されている。枠部51は合成樹脂からなり、充填部52はシリコンゲル等からなる。
枠部51内に、上アーム半導体素子3Uと下アーム半導体素子3Lとが配されている。また、図3、図4に示すごとく、枠部51には、上記放熱板6が取り付けられている。この放熱板6を用いて、半導体素子3U,3Lから発生した熱を放熱している。放熱板6には、図示しない冷却器が取り付けられる。
図3に示すごとく、半導体素子50と放熱板6との間には、放熱側接続板13が介在している。放熱側接続板13は、図4に示すごとく、アルミナや窒化ケイ素等のセラミックスからなる絶縁層132と、該絶縁層132の表面に形成された金属層131とを備える。この金属層131に、半導体素子3のドレイン電極D(図3参照)が接続している。絶縁層132によって、金属層131と放熱板6とを絶縁している。図3に示すごとく、上アーム半導体素子3Uの放熱側接続板13Uと正極端子2Pとを、ボンディングワイヤ10によって電気接続してある。
また、枠部51内には、半導体素子50よりもZ方向における開口511側に、開口側接続板15が配されている。この開口側接続板15に、半導体素子3のソース電極Sが接続している。図1、図2に示すごとく、下アーム半導体素子3Lの開口側接続板15Lと負極端子2Nとを、ボンディングワイヤ10によって電気接続してある。上アーム半導体素子3Uの開口側接続板15Uは、下アーム半導体素子3Lの放熱側接続板13Lに接続している。また、下アーム半導体素子3Lの放熱側接続板13Lには、出力端子11が接続している。
図1〜図3に示すごとく、直流端子2は、直流電源8(図9参照)に電気接続される電源接続部21と、半導体素子3に電気接続された素子接続部22とを備える。直流端子2は屈曲形成されており、Z方向における電源接続部21と素子接続部22との位置が互いに異なっている。図4に示すごとく、電源接続部21にはボルト挿通孔211が形成されている。枠部51には、このボルト挿通孔211に対応する位置に、螺孔(図示しない)が形成されている。このように枠部51に螺孔を形成するため、電源接続部21を、Z方向において素子接続部22よりも開口511側に配置してある。
また、図3、図6に示すごとく、対向バスバー4は、直流端子2に沿うように屈曲している。対向バスバー4は、一対の直流端子2の配列方向(X方向)とZ方向との双方に直交する直交方向(Y方向)における、電源接続部21側に配された電源側バスバー部41と、素子接続部22側に配された素子側バスバー部42とを備える。図4に示すごとく、素子側バスバー部42の、Z方向における素子接続部22を配した側とは反対側の面は、封止部材5から露出した露出面40となっている。この露出面40が、放熱板6に接触している。
図4に示すごとく、Y方向における電源側バスバー部41の先端411は、枠部51に埋設されている。同様に、Y方向における素子側バスバー部42の先端421も、枠部51に埋設されている。これにより、電源側バスバー部41と電源接続部21との沿面距離を長くすると共に、素子側バスバー部42と素子接続部22との沿面距離を長くしている。対向バスバー4は、放熱板6を介してグランドに電気接続されるため、対向バスバー4(電源側バスバー部41、及び素子側バスバー部42)と直流端子2との電位は互いに異なる。本形態では、対向バスバー4と直流端子2との沿面距離を長くすることにより、これらが短絡することを抑制している。
一方、図1、図2に示すごとく、枠部51内には、台座部512が形成されている。この台座部512に、素子接続部22を載置してある。また、枠部51内には、図示しない制御基板が収容されている。制御基板は、半導体素子3に接続している。この制御基板によって、半導体素子3のスイッチング動作を制御している。また、枠部51から、複数の制御端子12が突出している。これらの制御端子12は、上記制御基板に電気接続している。
図6、図7に示すごとく、対向バスバー4の電源側バスバー部41は、Z方向から見たとき、正極端子2Pの電源接続部21Pと、負極端子2Nの電源接続部21Nとのいずれとも重なるよう構成されている。これにより、電源側バスバー部41が電源接続部21P,21NとZ方向に重なる面積を大きくし、電源接続部21P,21Nを流れた電流Iが時間的に変化した場合に、電源側バスバー部41により多くの渦電流iが発生するようにしてある。
同様に、素子側バスバー部42は、Z方向から見たとき、正極端子2Pの素子接続部22Pと、負極端子2Nの素子接続部22Nとのいずれとも重なるよう構成されている。これにより、素子側バスバー部42が素子接続部22P,22NとZ方向に重なる面積を大きくし、素子接続部22P,22Nを流れた電流Iが時間的に変化した場合に、素子側バスバー部42により多くの渦電流iが発生するようにしてある。
また、図6、図7に示すごとく、直流端子2の素子接続部22は、複数本のボンディングワイヤ10を介して半導体素子3に電気接続している。複数本のボンディングワイヤ10は、X方向において、素子側バスバー部42の両端縁428,429の間に配されている。
次に、本形態の作用効果について説明する。図6、図7に示すごとく、本形態では、Z方向において一対の直流端子2P,2Nに隣り合う位置に、対向バスバー4を配置してある。
そのため、半導体素子3をスイッチング動作させ、直流端子2を流れる電流Iが時間的に変化した場合、対向バスバー4に、電流Iの周囲に発生した磁界の変化を妨げる向きに渦電流iを流すことができる。これにより、一対の直流端子2P,2Nに寄生するインダクタンスLを低減でき、大きなサージ電圧V(=LdI/dt)が発生することを抑制できる。
そのため、半導体素子3をスイッチング動作させ、直流端子2を流れる電流Iが時間的に変化した場合、対向バスバー4に、電流Iの周囲に発生した磁界の変化を妨げる向きに渦電流iを流すことができる。これにより、一対の直流端子2P,2Nに寄生するインダクタンスLを低減でき、大きなサージ電圧V(=LdI/dt)が発生することを抑制できる。
また、本形態では図4、図5に示すごとく、対向バスバー4を放熱板6に接続してある。
そのため、対向バスバー4に渦電流iが流れて熱が発生した場合に、熱を放熱板6に伝えることができ、対向バスバー4の温度上昇を抑制できる。そのため、熱が封止部材5に伝わって変質する不具合を抑制できる。
そのため、対向バスバー4に渦電流iが流れて熱が発生した場合に、熱を放熱板6に伝えることができ、対向バスバー4の温度上昇を抑制できる。そのため、熱が封止部材5に伝わって変質する不具合を抑制できる。
また、図4に示すごとく、本形態では、素子側バスバー部42の、Z方向における素子接続部22を配した側とは反対側の面が、放熱板6に接続している。
そのため、対向バスバー4に渦電流iが流れて発生した熱を、直流端子2の素子接続部22とは反対側に放熱することができる。したがって、熱が素子側バスバー部42から素子接続部22(すなわち封止部材5側)へ伝わりにくくなり、封止部材5の温度上昇をより効果的に抑制できる。
そのため、対向バスバー4に渦電流iが流れて発生した熱を、直流端子2の素子接続部22とは反対側に放熱することができる。したがって、熱が素子側バスバー部42から素子接続部22(すなわち封止部材5側)へ伝わりにくくなり、封止部材5の温度上昇をより効果的に抑制できる。
また、図4に示すごとく、個々の直流端子2は、電源接続部21と素子接続部22とのZ方向における位置が互いに異なるように屈曲形成されている。そして、対向バスバー4を、直流端子2の形状に沿うように屈曲させている。
このようにすると、対向バスバー4全体を、直流端子2に接近させることができる。そのため、対向バスバー4に渦電流iを発生させやすくなり、直流端子2のインダクタンスLをより効果的に低減できる。
このようにすると、対向バスバー4全体を、直流端子2に接近させることができる。そのため、対向バスバー4に渦電流iを発生させやすくなり、直流端子2のインダクタンスLをより効果的に低減できる。
また、図6、図7に示すごとく、Z方向から見たときに、電源側バスバー部41は、正極端子2Pと負極端子2Nとのいずれとも重なっている。
そのため、電源側バスバー部41が直流端子2P,2NとZ方向に重なる面積を大きくすることができる。したがって、直流端子2P,2Nを流れる電流Iが時間的に変化した場合に、電源側バスバー部41により多くの渦電流iを発生させることができる。そのため、直流端子2P,2Nに寄生するインダクンタスLをより低減させることができる。
そのため、電源側バスバー部41が直流端子2P,2NとZ方向に重なる面積を大きくすることができる。したがって、直流端子2P,2Nを流れる電流Iが時間的に変化した場合に、電源側バスバー部41により多くの渦電流iを発生させることができる。そのため、直流端子2P,2Nに寄生するインダクンタスLをより低減させることができる。
また、図6、図7に示すごとく、Z方向から見たときに、素子側バスバー部42は、正極端子2Pと負極端子2Nとのいずれとも重なっている。
そのため、素子側バスバー部42が直流端子2P,2NとZ方向に重なる面積を広くすることができる。したがって、直流端子2P,2Nを流れる電流Iが時間的に変化した場合に、素子側バスバー部42により多くの渦電流iを発生させることができる。そのため、直流端子2P,2Nに寄生するインダクンタスLをより低減させることができる。
そのため、素子側バスバー部42が直流端子2P,2NとZ方向に重なる面積を広くすることができる。したがって、直流端子2P,2Nを流れる電流Iが時間的に変化した場合に、素子側バスバー部42により多くの渦電流iを発生させることができる。そのため、直流端子2P,2Nに寄生するインダクンタスLをより低減させることができる。
また、図6、図7に示すごとく、個々の素子接続部22と半導体素子3とは、複数本のボンディングワイヤ10を介して電気接続している。複数本のボンディングワイヤ10は、X方向において、素子側バスバー部42の両端縁428,429の間に配されている。
このようにすると、素子側バスバー部42の両端縁428,429がボンディングワイヤ10よりもX方向における外側に位置することになる。そのため、素子側バスバー部42のX方向幅を長くすることができる。したがって、素子側バスバー部42を、素子接続部22に対して広い面積にわたって対向させることができ、渦電流iをより多く発生させることができる。そのため、直流端子2P,2Nに寄生するインダクタンスLをより低減させることができる。
このようにすると、素子側バスバー部42の両端縁428,429がボンディングワイヤ10よりもX方向における外側に位置することになる。そのため、素子側バスバー部42のX方向幅を長くすることができる。したがって、素子側バスバー部42を、素子接続部22に対して広い面積にわたって対向させることができ、渦電流iをより多く発生させることができる。そのため、直流端子2P,2Nに寄生するインダクタンスLをより低減させることができる。
以上のごとく、本形態によれば、直流端子に寄生するインダクタンスを低減でき、かつ対向バスバーの温度上昇を抑制しやすい半導体モジュールを提供することができる。
なお、本形態では、半導体素子3としてMOSFETを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、例えばIGBT等を用いることもできる。
以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態1において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、実施形態1と同様の構成要素等を表す。
(実施形態2)
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。図10に示すごとく、本形態では、Z方向から見たときに、対向バスバー4の素子側バスバー部42が、一対の直流端子2P,2Nの間に介在するよう構成してある。すなわち、Z方向から見たときに、素子側バスバー部42が、正極端子2Pと負極端子2Nとのいずれとも重ならないよう構成してある。このようにすると、対向バスバー4の面積を小さくすることができ、対向バスバー4を少ない材料で形成することができる。そのため、半導体モジュール1の製造コストを低減できる。
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。図10に示すごとく、本形態では、Z方向から見たときに、対向バスバー4の素子側バスバー部42が、一対の直流端子2P,2Nの間に介在するよう構成してある。すなわち、Z方向から見たときに、素子側バスバー部42が、正極端子2Pと負極端子2Nとのいずれとも重ならないよう構成してある。このようにすると、対向バスバー4の面積を小さくすることができ、対向バスバー4を少ない材料で形成することができる。そのため、半導体モジュール1の製造コストを低減できる。
また、本形態では実施形態1と同様に、電源側バスバー部41は、Z方向から見たときに、正極端子2Pと負極端子2Nとの、いずれとも重なるよう構成してある。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(実施形態3)
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。本形態では図11に示すごとく、Z方向から見たときに、素子側バスバー部42の端縁428,429が、X方向において、直流端子2P,2Nの2つの外側端縁228,229の間に位置している。
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。本形態では図11に示すごとく、Z方向から見たときに、素子側バスバー部42の端縁428,429が、X方向において、直流端子2P,2Nの2つの外側端縁228,229の間に位置している。
また、実施形態1と同様に、個々の直流端子2P,2Nは、それぞれ複数本のボンディングワイヤ10を介して半導体素子3と電気接続している。X方向における、素子側バスバー部42の端縁428,429の間に、複数本のボンディングワイヤ10が位置している。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(実施形態4)
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。本形態では図12に示すごとく、Z方向から見たときに、電源側バスバー部41が、正極端子2Pと負極端子2Nとのいずれとも重ならないよう構成してある。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。本形態では図12に示すごとく、Z方向から見たときに、電源側バスバー部41が、正極端子2Pと負極端子2Nとのいずれとも重ならないよう構成してある。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(実施形態5)
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。本形態では図13に示すごとく、電源側バスバー部41のX方向長さを、実施形態1よりも長く形成してある。Z方向から見たとき、電源側バスバー部41の両端縁418,419は、直流端子2P,2Nの外側端縁218,219と重なっている。また、電源側バスバー部41には、直流端子2のボルト挿通孔211に対応する位置に、ボルト(図示しない)を挿通させるための貫通孔412が形成されている。
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。本形態では図13に示すごとく、電源側バスバー部41のX方向長さを、実施形態1よりも長く形成してある。Z方向から見たとき、電源側バスバー部41の両端縁418,419は、直流端子2P,2Nの外側端縁218,219と重なっている。また、電源側バスバー部41には、直流端子2のボルト挿通孔211に対応する位置に、ボルト(図示しない)を挿通させるための貫通孔412が形成されている。
本形態の作用効果について説明する。上記構成にすると、電源側バスバー部41が直流端子2P,2Nと重なる面積を大きくすることができる。そのため、電源側バスバー部41により多くの渦電流iを発生させることができる。したがって、直流端子2P,2NのインダクタンスLをより低減させることができる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(実施形態6)
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。図14に示すごとく、本形態では、電源側バスバー部41のうち、一対の直流端子2P,2Nの間に存在する部位417に、Z方向に貫通する貫通穴416を形成してある。
本形態は、対向バスバー4の形状を変更した例である。図14に示すごとく、本形態では、電源側バスバー部41のうち、一対の直流端子2P,2Nの間に存在する部位417に、Z方向に貫通する貫通穴416を形成してある。
上記構造にすると、対向バスバー4を少ない材料で形成することができる。そのため、半導体モジュール1の製造コストを低減できる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(実施形態7)
本形態は、直流端子2と対向バスバー4の形状を変更した例である。図15、図16に示すごとく、本形態では、直流端子2の電源接続部21と、素子接続部22とが、X方向においてずれた位置に形成されている。また、対向バスバー4の電源側バスバー部41と、素子側バスバー部42とが、X方向においてずれた位置に形成されている。
このようにすると、直流端子2及び対向バスバー4の設計自由度を高めることができる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本形態は、直流端子2と対向バスバー4の形状を変更した例である。図15、図16に示すごとく、本形態では、直流端子2の電源接続部21と、素子接続部22とが、X方向においてずれた位置に形成されている。また、対向バスバー4の電源側バスバー部41と、素子側バスバー部42とが、X方向においてずれた位置に形成されている。
このようにすると、直流端子2及び対向バスバー4の設計自由度を高めることができる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
(実施形態8)
本形態は、直流端子2と対向バスバー4の形状を変更した例である。図17、図18に示すごとく、本形態では、正極端子2P及び負極端子2Nは、素子接続部22をそれぞれ複数個備える。これら複数個の素子接続部22は、X方向に配列している。個々の素子接続部22に別々の半導体素子3が接続する。本形態では、1個の半導体モジュール1を用いて、3相の電力変換装置19(図9参照)を構成している。
本形態は、直流端子2と対向バスバー4の形状を変更した例である。図17、図18に示すごとく、本形態では、正極端子2P及び負極端子2Nは、素子接続部22をそれぞれ複数個備える。これら複数個の素子接続部22は、X方向に配列している。個々の素子接続部22に別々の半導体素子3が接続する。本形態では、1個の半導体モジュール1を用いて、3相の電力変換装置19(図9参照)を構成している。
対向バスバー4の素子側バスバー部42は、X方向に長い長尺形状を呈する。Z方向から見たときに、全ての素子接続部22が素子側バスバー部42に重なるよう構成されている。
より詳しくは、図17に示すごとく、本形態の素子側バスバー部42は、Z方向から見たときに直流端子2の素子接続部22P,22Nと重なる重複部422と、複数の重複部422を連結する連結部423とを備える。これら重複部422と連結部423とによって、X方向に長い長尺形状を呈する素子側バスバー部42が形成されている。また、図19に示すごとく、素子側バスバー部42には、実施形態1と同様に、封止部材5から露出した露出面40が形成されている。本形態では、素子側バスバー部42の全面を、封止部材5から露出させ、放熱板6に接触させている。
本形態の作用効果について説明する。上記構成を採用すると、素子側バスバー部42の面積を大きくすることができる。そのため、露出面40の面積を大きくすることができ、対向バスバー4の熱を放熱板6へ効果的に伝えることができる。したがって、対向バスバー4を充分に冷却することができる。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
その他、実施形態1と同様の構成および作用効果を備える。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。
1 半導体モジュール
2 直流端子
2P 正極端子
2N 負極端子
3 半導体素子
3U 上アーム半導体素子
3L 下アーム半導体素子
4 対向バスバー
5 封止部材
8 直流電源
2 直流端子
2P 正極端子
2N 負極端子
3 半導体素子
3U 上アーム半導体素子
3L 下アーム半導体素子
4 対向バスバー
5 封止部材
8 直流電源
Claims (7)
- 互いに隣り合う位置に配され、それぞれの間に直流電圧が加えられる、正極端子(2P)と負極端子(2N)との一対の直流端子(2)と、
上記正極端子に電気接続した上アーム半導体素子(3U)と、上記負極端子に電気接続した下アーム半導体素子(3L)との、一対の半導体素子(3)と、
上記直流端子の厚さ方向(Z)において上記一対の直流端子に隣り合う位置に配置され、上記直流端子を流れる電流(I)の時間変化に伴って渦電流(i)が発生する対向バスバー(4)と、
絶縁材料からなり、上記一対の半導体素子と上記対向バスバーとを封止する封止部材(5)と、
上記半導体素子を冷却する放熱板(6)とを備え、
上記対向バスバーは上記放熱板に接続している、半導体モジュール(1)。 - 個々の上記直流端子は、直流電源(8)に電気接続される電源接続部(21)と、上記半導体素子に電気接続した素子接続部(22)とを備え、上記対向バスバーは、上記一対の直流端子の配列方向(X)と上記厚さ方向との双方に直交する直交方向(Y)における、上記電源接続部側に配された電源側バスバー部(41)と、上記素子接続部側に配された素子側バスバー部(42)とを有し、該素子側バスバー部の、上記厚さ方向における上記素子接続部を配した側とは反対側の面が上記放熱板に接続している、請求項1に記載の半導体モジュール。
- 個々の上記直流端子は、上記電源接続部と上記素子接続部との上記厚さ方向における位置が互いに異なるように屈曲形成され、上記対向バスバーは、上記直流端子の形状に沿うように屈曲している、請求項2に記載の半導体モジュール。
- 上記厚さ方向から見たときに、上記電源側バスバー部は、上記正極端子と上記負極端子とのいずれとも重なっている、請求項2又は3に記載の半導体モジュール。
- 上記厚さ方向から見たときに、上記素子側バスバー部は、上記正極端子と上記負極端子とのいずれとも重なっている、請求項2〜4のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
- 個々の上記素子接続部と上記半導体素子とは、複数本のボンディングワイヤ(10)を介して電気接続しており、該複数本のボンディングワイヤは、上記配列方向において、上記素子側バスバー部の両端縁(428,429)の間に配されている、請求項5に記載の半導体モジュール。
- 個々の上記直流端子は、上記素子接続部を複数個備え、該複数個の素子接続部は上記配列方向に並べられており、個々の上記素子接続部に別々の上記半導体素子が接続し、上記素子側バスバー部は上記配列方向に長い長尺形状を呈し、上記厚さ方向から見たときに、全ての上記素子接続部が上記素子側バスバー部と重なるよう構成されている、請求項5又は6に記載の半導体モジュール。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018015526A JP2019134080A (ja) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 半導体モジュール |
PCT/JP2018/048159 WO2019150870A1 (ja) | 2018-01-31 | 2018-12-27 | 半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018015526A JP2019134080A (ja) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 半導体モジュール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019134080A true JP2019134080A (ja) | 2019-08-08 |
Family
ID=67478125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018015526A Pending JP2019134080A (ja) | 2018-01-31 | 2018-01-31 | 半導体モジュール |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019134080A (ja) |
WO (1) | WO2019150870A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7308162B2 (ja) * | 2020-02-19 | 2023-07-13 | 株式会社日立製作所 | 電力変換ユニット、および電力変換装置 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3225847B2 (ja) * | 1996-08-30 | 2001-11-05 | 株式会社日立製作所 | 半導体モジュール |
JP3723869B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2005-12-07 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
JP5481104B2 (ja) * | 2009-06-11 | 2014-04-23 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP2014086506A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Toyota Motor Corp | 半導体装置 |
JP6275574B2 (ja) * | 2014-07-07 | 2018-02-07 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
JP6488996B2 (ja) * | 2015-11-27 | 2019-03-27 | 株式会社デンソー | 電力変換装置 |
-
2018
- 2018-01-31 JP JP2018015526A patent/JP2019134080A/ja active Pending
- 2018-12-27 WO PCT/JP2018/048159 patent/WO2019150870A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019150870A1 (ja) | 2019-08-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7053461B2 (ja) | 半導体パワーモジュール | |
KR101522089B1 (ko) | 반도체 장치 | |
CN106158839B (zh) | 半导体器件 | |
JP5269259B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP6296888B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5626274B2 (ja) | 半導体装置 | |
WO2014002442A1 (ja) | 半導体装置および半導体装置の接続構造 | |
CN109166833B (zh) | 电力用半导体模块 | |
JP2007012721A (ja) | パワー半導体モジュール | |
JP2015099846A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6838243B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP3673776B2 (ja) | 半導体モジュール及び電力変換装置 | |
JP2013157346A (ja) | 半導体装置 | |
JP2017011028A (ja) | 半導体装置 | |
WO2019150870A1 (ja) | 半導体モジュール | |
JP2004031590A (ja) | 半導体装置 | |
JP2008306872A (ja) | 半導体装置 | |
JP6123722B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6891904B2 (ja) | 半導体モジュール、電気自動車およびパワーコントロールユニット | |
JP6362959B2 (ja) | 電力変換回路、その製造方法、および、パワーコンディショナ | |
JP7142784B2 (ja) | 電気回路装置 | |
JP3922698B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2014192512A (ja) | 半導体素子基板の配置構造、半導体装置 | |
JP2013240151A (ja) | 電力変換装置 | |
US20230253372A1 (en) | Semiconductor device and power conversion device using same |