JP4150324B2 - パワー半導体モジュール - Google Patents
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Description
これに対して、モールド樹脂に代えてガスケットを使用することも考えられるが、絶縁基板は硬くて脆いため、ガスケットによる応力が絶縁基板にかかると、絶縁基板が破損して信頼性が低下するという問題があった。
図1は、全体が100で表される、本実施の形態にかかるパワー半導体モジュールの断面図である。
パワー半導体モジュール100は、絶縁基板1を含む。絶縁基板1は、一般には、アルミナ、窒化アルミニウム、又は窒化珪素からなり、硬い一方でひずみに対する耐量が低くて脆い。絶縁基板1の第1面(表面、図1では上方の面)には、金属パターン2が設けられている。金属パターン2は、配線層を形成し、その上にIGBT等のパワーデバイス3が載置されている。金属パターン2とパワーデバイス3とは、アルミニウム等のボンディングワイヤ4で電気的に接続されている。また、絶縁基板1の第2面(裏面、図1では下方の面)には、同じく金属パターン5が設けられている。
弾性シール部材6は、絶縁基板1の周囲に沿って、絶縁基板1の第2面に設けられる。弾性シール部材6は、例えばウレタン、シリコン等から形成される。耐油性が求められる場合には、フッ化ポリマを主成分とする有機材料からなるOリングや平型ワッシャを用いても良いし、かかる有機材料をあらかじめ絶縁基板1上に塗布し、キュアして硬化させても良い。
図3は、本実施の形態2にかかるパワー半導体モジュール200の、図1のAの部分に対応する部分の断面図であり、図3中、図1と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
パワー半導体モジュール200では、絶縁基板1の第2面に、周囲に沿って全周にわたって、無端状の突起部15が設けられている。突起部15の幅(図3の横方向の長さ)は、弾性シール部材6より小さくなっている。
図4は、本実施の形態3にかかるパワー半導体モジュール300の、図1のAの部分に相当する部分断面図であり、図4中、図1と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
パワー半導体モジュール300では、絶縁基板1の第1面に、無端状の突起部16が設けられている。突起部16は、絶縁基板1の周囲に沿って全周にわたって設けられている。
かかる突起部16は、上述の突起部15と同様に、絶縁基板1の第1面に金属パターン2を形成する工程で、同時に作製できる。
また、上述のように、突起部16は金属パターン2の形成時に、エッチング加工で同時に形成できるため、部品点数や工程数を増やす必要もない。
図5は、本実施の形態4にかかるパワー半導体モジュール400の、図1のAの部分に相当する部分断面図であり、図5中、図1と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
パワー半導体モジュール400では、絶縁基板1の第1面と第2面に、絶縁基板1の周囲に沿い全周にわたって、無端状の突起部15、16が設けられている。突起部15、16は、上述の実施の形態2、3に示すものと同じ構造である。
更に、突起部15と加圧部材8との間には弾性押圧部材7が設けられ、突起部15と冷却ジャケット9との間には弾性シール部材6が設けられている。弾性シール部材6及び弾性押圧部材7は、実施の形態2、3と同じく、絶縁基板1の周囲に沿って全周にわたって設けられている。また、突起部15、16は、金属パターン2、5と同じ製造工程を用いて形成できる。
図6は、本実施の形態5にかかるパワー半導体モジュール500の、図1のAの部分に相当する部分断面図であり、図6中、図1と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
パワー半導体モジュール500では、絶縁基板1の第2面に、絶縁基板1の周囲に沿って全周にわたって、無端状の突起部15が設けられている。
一方、絶縁基板1の第1面には、絶縁基板1の周囲に沿って全周にわたって弾性押圧部材17が設けられている。図5の断面図からわかるように、弾性押圧部材17は、金属パターン2の端面と、絶縁基板1の第1面との交線を覆うように形成されている。パワー半導体モジュール500では、主電流が流れるパワーデバイス搭載側の主回路の配線を形成する金属パターン2の端部で、最も電界が集中する。絶縁基板1の誘電率と絶縁基板1を封入するシリコンゲルの誘電率の間の誘電率を有する有機材料を用いて弾性押圧部材17を形成することにより、かかる交線での電界集中を緩和できる。この結果、絶縁耐圧や部分放電耐量が大きくでき、絶縁信頼性の高いパワー半導体モジュールが得られる。
Claims (7)
- 互いに対向する第1面と第2面とを有する絶縁基板と、
該絶縁基板の第1面に搭載されたパワーデバイスと、
該絶縁基板の第2面の外縁に沿って当接された弾性シールと、
該弾性シールに、該絶縁基板の第2面と対向して当接された冷却ジャケットと、
該絶縁基板を該冷却ジャケットに向って加圧する加圧部材とを含み、
該絶縁基板は、第1面の外縁に沿って設けられた第1突起部を含み、該加圧部材は、該第1突起部を加圧することを特徴とするパワー半導体モジュール。 - 上記絶縁基板の第1面の外縁に沿って弾性押圧部材が設けられ、
上記加圧部材が、該弾性押圧部材を介して該絶縁基板を加圧することを特徴とする請求項1に記載のパワー半導体モジュール。 - 上記絶縁基板が、第1面に設けられた第1金属パターンを含み、上記第1突起部が該第1金属パターンと同じ材料から形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のパワー半導体モジュール。
- 上記絶縁基板が、第1面に設けられた第1金属パターンを含み、上記弾性押圧部材が、該絶縁基板と該第1金属パターンとの交線を超えて該金属パターンの側面上にまで延在したことを特徴とする請求項2に記載のパワー半導体モジュール。
- 更に、上記絶縁基板の第1面を覆い、かつ上記弾性押圧部材に接するシリコンゲルを含み、
該弾性押圧部材が、該絶縁基板と該シリコンゲルの間の誘電率を有する材料からなることを特徴とする請求項4に記載のパワー半導体モジュール。 - 上記絶縁基板が、第2面の外縁に沿って設けられた第2突起部を含み、
上記弾性シールが、該第2突起部に当接されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のパワー半導体モジュール。 - 上記絶縁基板の第2面が第2金属パターンを含み、上記第2突起部が該第2金属パターンと同じ材料からなることを特徴とする請求項6に記載のパワー半導体モジュール。
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