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公開番号2024076530
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-06
出願番号2022188101
出願日2022-11-25
発明の名称半導体モジュール
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20240530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電流のばらつきを抑制できる半導体モジュールを提供することである。
【解決手段】実施形態の半導体モジュールは、第1金属部材と、第2金属部材と、半導体パッケージと、を持つ。第1金属部材及び第2金属部材は、互いに対向して配置される。半導体パッケージは、前記第1金属部材と前記第2金属部材との間に複数配置される。前記第1金属部材及び前記第2金属部材の少なくとも一方は、絶縁部を備える。絶縁部は、前記第1金属部材及び前記第2金属部材の一方から他方へ通電した場合に前記複数の半導体パッケージのうち電力端子の近辺の半導体パッケージの電流経路を迂回させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
互いに対向して配置される第1金属部材及び第2金属部材と、
前記第1金属部材と前記第2金属部材との間に配置される複数の半導体パッケージと、を備え、
前記第1金属部材及び前記第2金属部材の少なくとも一方は、前記第1金属部材及び前記第2金属部材の一方から他方へ通電した場合に前記複数の半導体パッケージのうち電力端子の近辺の半導体パッケージの電流経路を迂回させる絶縁部を備える、
半導体モジュール。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記第1金属部材は、前記第2金属部材の上方に配置され、
前記第1金属部材と前記第2金属部材とを接続する絶縁ケースを更に備え、
前記絶縁ケースの上部は、前記第1金属部材と締結され、
前記複数の半導体パッケージは、前記第1金属部材と締結され、
前記電力端子及び前記絶縁部は、前記第1金属部材に設けられる、
請求項1に記載の半導体モジュール。
【請求項3】
前記第1金属部材は、上面視で4辺を含む外形の板状であり、
前記絶縁部は、上面視で前記第1金属部材の4辺のうち3辺に沿う形状である、
請求項2に記載の半導体モジュール。
【請求項4】
前記絶縁ケースの上部と前記第1金属部材とが締結される部分を絶縁締結部とし、
前記複数の半導体パッケージと前記第1金属部材とが締結される部分を半導体締結部とし、
前記絶縁締結部は、上面視で前記絶縁部よりも内側かつ前記半導体締結部よりも外側に配置される、
請求項2又は3に記載の半導体モジュール。
【請求項5】
前記半導体パッケージは、前記半導体パッケージの内部から外部に延びる第1導電部材を備え、
前記第1導電部材の延びた先は、前記第1金属部材の下面に締結される、
請求項2又は3に記載の半導体モジュール。
【請求項6】
前記半導体パッケージは、前記半導体パッケージの内部から外部に延びる第2導電部材を備え、
前記第2導電部材の延びた先は、前記第2金属部材の上面に締結される、
請求項2又は3に記載の半導体モジュール。
【請求項7】
前記複数の半導体パッケージは、上面視でマトリックス状に配置される、
請求項2又は3に記載の半導体モジュール。
【請求項8】
前記半導体パッケージは、前記半導体パッケージの内部から外部に延びる第1導電部材を備え、
前記絶縁部は、上面視で互いに平行に配置される一対の第1切欠きと、前記一対の第1切欠きと交差する第2切欠きと、を備え、
上面視で前記第1切欠きの最小長さは、前記第1切欠きと前記第2切欠きとが交差する位置から最も近い前記第1導電部材の位置までの長さを超える、
請求項2又は3に記載の半導体モジュール。
【請求項9】
前記絶縁部は、上面視で互いに平行に配置される一対の第1切欠きと、前記一対の第1切欠きと交差する第2切欠きと、を備え、
前記電力端子は、上面視で前記第2切欠きと平行に配置され、
上面視で前記電力端子の長さは、前記第2切欠きの長さよりも短く、
上面視で前記電力端子の長手方向中心位置は、前記第2切欠きの長手方向中心位置と同じである、
請求項2又は3に記載の半導体モジュール。
【請求項10】
前記半導体パッケージは、
前記半導体パッケージの内部に配置される複数の半導体素子と、
前記半導体パッケージの内部から外部に延びた先が前記第1金属部材の下面に締結される第1導電部材と、
前記半導体パッケージの内部から外部に延びた先が前記第2金属部材の上面に締結される第2導電部材と、を備え、
前記半導体素子の上面は、前記第1導電部材に接続され、
前記半導体素子の下面は、前記第2導電部材に接続される、
請求項2又は3に記載の半導体モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、半導体モジュールに関する。
続きを表示(約 1,500 文字)【背景技術】
【0002】
例えば、耐圧数kVでMW級の電力変換器を構築するためには、半導体素子の電流容量を大きくすることが求められる。そのために、複数の半導体素子を並列実装した半導体モジュールが提案されている。しかし、半導体素子に流れる電流がばらつくと、電流が集中する半導体素子の発熱によって故障する可能性がある。そのため、電流のばらつきを抑えることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2022-162191号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、電流のばらつきを抑制できる半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の半導体モジュールは、第1金属部材と、第2金属部材と、半導体パッケージと、を持つ。第1金属部材及び第2金属部材は、互いに対向して配置される。半導体パッケージは、前記第1金属部材と前記第2金属部材との間に複数配置される。前記第1金属部材及び前記第2金属部材の少なくとも一方は、絶縁部を備える。絶縁部は、前記第1金属部材及び前記第2金属部材の一方から他方へ通電した場合に前記複数の半導体パッケージのうち電力端子の近辺の半導体パッケージの電流経路を迂回させる。
【図面の簡単な説明】
【0006】
実施形態の半導体モジュールの上面図。
図1の矢視IIにおける実施形態の半導体モジュールの側面図。
図1の矢視IIIにおける実施形態の半導体モジュールの側面図。
実施形態の第1切欠きの最小長さの説明図。
実施形態の切欠きの効果の説明図。
実施形態の第1切欠きの長さと電流最大値との関係を示す図。
比較例(切欠きなしの場合)の平均電流以上の領域を示す図。
実施形態(切欠きありの場合)の平均電流以上の領域を示す図。
実施形態の第1切欠きの長さと平均電流以上の半導体素子の数との関係を示す図。
短絡故障した上金属ブロックから周辺の上金属ブロックへの荷重の説明図。
第1変形例の半導体モジュールの上面図。
第2変形例の半導体モジュールの上面図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態の半導体モジュールを、図面を参照して説明する。
【0008】
図1は、実施形態の半導体モジュール1の上面図である。図2は、図1の矢視IIにおける実施形態の半導体モジュール1の側面図である。図3は、図1の矢視IIIにおける実施形態の半導体モジュール1の側面図である。各図においては、半導体モジュール1の構成要素を透過して示す場合がある。
実施形態の半導体モジュール1は、天板2(第1金属部材の一例)と、底板3(第2金属部材の一例)と、絶縁ケース4と、半導体パッケージPと、を備える。
【0009】
天板2及び底板3は、互いに対向して配置される。例えば、天板2及び底板3は、電気伝導性及び熱伝導性に優れた材料で形成される。例えば、天板2及び底板3は、銅又はアルミニウムを主成分に含む。例えば、天板2及び底板3は、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金などの金属で形成される。
【0010】
天板2及び底板3は、水平面に沿う板状に形成される。天板2は、底板3の上方に配置される。天板2は、水平面に沿って一様な厚さ(上下方向の長さ)を有する。例えば、天板2の厚さは、2mm以上12mm以下である。
(【0011】以降は省略されています)

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