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公開番号2024018064
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-08
出願番号2022121128
出願日2022-07-29
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20240201BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】インダクタンスを低減することができ、パワー半導体素子のスイッチング動作時のリンギングを抑制することができる半導体装置を提供する。
【解決手段】絶縁回路基板1と、絶縁回路基板1の一方の主面に設けられた半導体チップ3a~3lと、主面を有し、その主面から立ち上がる第1スナバ接続部を有し、半導体チップ3a~3lに電気的に接続した第1外部端子81と、第1外部端子81と隣接して配置され、第1外部端子81の主面と同じ方向の主面を有し、その主面から立ち上がる第2スナバ接続部を有し、半導体チップ3a~3lに電気的に接続した第2外部端子82と、第1スナバ接続部に一端が接続され、第2スナバ接続部に他端が接続されたコンデンサ4a,4bと、半導体チップ3a~3lを封止する封止部材9と、半導体チップ3a~3lを内側に収容し、第1外部端子81及び第2外部端子82が取り付けられたケース7を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
絶縁回路基板と、
前記絶縁回路基板の一方の主面に設けられた半導体チップと、
主面を有し、該主面から立ち上がる第1スナバ接続部を有し、前記半導体チップに電気的に接続した第1外部端子と、
前記第1外部端子と隣接して配置され、前記第1外部端子の前記主面と同じ方向の主面を有し、該主面から立ち上がる第2スナバ接続部を有し、前記半導体チップに電気的に接続した第2外部端子と、
前記第1スナバ接続部に一端が接続され、前記第2スナバ接続部に他端が接続されたコンデンサと、
前記半導体チップを封止する封止部材と、
前記半導体チップを内側に収容し、前記第1外部端子及び前記第2外部端子が取り付けられたケースと、
を備える半導体装置。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部が、前記第1外部端子の前記主面と直交する方向に延伸し、
前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部の互いに離間する距離が、前記第1外部端子及び前記第2外部端子の互いに離間する距離よりも大きい
請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部が、前記第1外部端子の前記主面と直交する方向に対して斜め方向に延伸し、
前記第1外部端子の前記主面から離れるほど、前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部の互いに離間する距離が大きくなる
請求項1に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部の高さが互いに同一である
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第1外部端子及び前記第2外部端子の水平レベルが互いに異なり、
前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部の高さが互いに異なる
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記コンデンサが、前記封止部材の内部に設けられている
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記半導体チップを駆動する駆動回路基板を更に備え、
前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部の一部が前記封止部材から露出し、前記駆動回路基板を貫通し、
前記コンデンサが前記駆動回路基板を介して前記第1スナバ接続部及び前記第2スナバ接続部に接続されている
請求項1に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記半導体チップが第1主電極及び第2主電極を有し、
前記絶縁回路基板が、前記第2主電極と電気的に接続された第1導電板と、前記第1主電極と電気的に接続された第2導電板を一方の主面に配置した絶縁板を有し、
前記第1外部端子が、前記第1導電板に電気的に接続され
前記第2外部端子が、前記第2導電板に電気的に接続されている
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第1外部端子と前記第2外部端子の間に配置された絶縁シートを更に備える
請求項1~3のいずれか1項に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、パワー半導体素子を搭載する半導体装置(パワー半導体モジュール)に関する。
続きを表示(約 2,000 文字)【背景技術】
【0002】
近年、世界的な脱炭素の動向から電気自動車や電鉄車両等の電動車両が注目されている。電動車両には、インバータやコンバータ等の電力変換装置による効率的なモータ制御が求められ、その電力変換装置には一般的にパワー半導体モジュールが用いられている。パワー半導体モジュールは、直流電力を交流電力に変換或いはその逆に変換するものである。パワー半導体モジュールには、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)及びダイオード等のパワー半導体素子(スイッチング素子)が複数搭載されており、これらのパワー半導体素子をオン、オフのスイッチングすることで電力変換を行う。
【0003】
従来のパワー半導体モジュールにおいて、パワー半導体素子のスイッチング動作時に発生するリンギングを低減するために、正極端子及び負極端子の間にコンデンサ(スナバコンデンサ)を接続することが知られている。
【0004】
特許文献1の図10には、入力端子間に接続されたコンデンサが開示されている。特許文献2の図3には、配線層の間に薄膜状スナバコンデンサを配置することが開示されている。特許文献3の図5には、端子にスナバ回路を収容しているアタッチメントを配置することが開示されている。特許文献4の図15には、スナバ回路が開示されている。特許文献5の図25には、入力端子にコンデンサを接続することが開示されている。
【0005】
特許文献6には、絶縁基板上のスナバ用回路導体パターン間にスナバ回路を形成することが開示されている。特許文献7及び特許文献8には、正極ラインと負極ラインとの間にスナバ回路を備えることが開示されている。特許文献9には、絶縁回路基板上の金属板間にスナバ回路を配置した半導体モジュールが開示されている。特許文献10には、モジュール内にコンデンサを封止することが開示されている。
【0006】
特許文献11には、コンデンサが開示されている。特許文献12及び特許文献13には、パワー半導体モジュールの上方に配置したプリント配線板にスナバ回路を有することが開示されている。特許文献14には、第1パワー端子、第1絶縁シート及び第2パワー端子が順に重なっている端子積層部を有することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2020-4929号公報
特開2019-186983号公報
特開2018-196267号公報
国際公開第2016/067835号
国際公開第2020/045263号
国際公開第2018/194153号
国際公開第2019/163205号
国際公開第2018/143429号
特開2021-77764号公報
特開2010-74935号公報
国際公開第2021/200166号
特開平7-122708号公報
特開平8-32021号公報
特開2021-106235号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、従来のパワー半導体モジュールにおいて、パワー半導体素子を内側に収容したケースの外側で、正極端子及び負極端子にバスバーを介してレーザ溶接やボルト締結等によりコンデンサを接合している。このため、正極端子及び負極端子とコンデンサの間の配線長が長くなり、インダクタンスが増大するという課題がある。
【0009】
上記課題に鑑み、本発明は、インダクタンスを低減することができ、パワー半導体素子のスイッチング動作時のリンギングを抑制することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様は、(a)絶縁回路基板と、(b)絶縁回路基板の一方の主面に設けられた半導体チップと、(c)主面を有し、その主面から立ち上がる第1スナバ接続部を有し、半導体チップに電気的に接続した第1外部端子と、(d)第1外部端子と隣接して配置され、第1外部端子の主面と同じ方向の主面を有し、その主面から立ち上がる第2スナバ接続部を有し、半導体チップに電気的に接続した第2外部端子と、(e)第1スナバ接続部に一端が接続され、第2スナバ接続部に他端が接続されたコンデンサと、(f)半導体チップを封止する封止部材と、(g)半導体チップを内側に収容し、第1外部端子及び第2外部端子が取り付けられたケースを備える半導体装置であることを要旨とする。
【発明の効果】
(【0011】以降は省略されています)

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