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公開番号2024149421
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-18
出願番号2024059729
出願日2024-04-02
発明の名称電力半導体モジュールとこれを含む電力変換装置及び電力半導体モジュールの製造方法
出願人エルエックスセミコンカンパニー, リミティド
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20241010BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力半導体モジュール及びこれを含む電力変換装置に関する。
【解決手段】電力半導体モジュール500は、第1基板及び第2基板と、前記第1基板と第2基板の間に配置されるサブモジュール200と、前記サブモジュールと電気的に連結される第1伝導性フレーム及び第2伝導性フレームと、を含むことができる。前記電力半導体サブモジュール200は、第1内部伝導性フレームと第2内部伝導性フレームの間に配置された電力半導体素子100a、100bと、前記第1内部伝導性フレームと第2内部伝導性フレームの間に配置され、前記電力半導体素子の側面に配置される第1モールド201を含むことができる。
【選択図】図3c
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と第２基板の間に配置されるサブモジュールと、
前記サブモジュールと電気的に連結される第１伝導性フレーム及び第２伝導性フレームと、を含み、
前記サブモジュールは、
第１内部伝導性フレームと第２内部伝導性フレームの間に配置された電力半導体素子と、
前記第１内部伝導性フレームと第２内部伝導性フレームの間に配置され、前記電力半導体素子の側面に配置される第１モールドと、を含む、電力半導体モジュール。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記電力半導体素子は、第１、第２電力半導体素子を含み、
前記第１内部伝導性フレームは、離隔した第１-１内部伝導性フレームと第１-２内部伝導性フレームを含む、請求項１に記載の電力半導体モジュール。
【請求項３】
前記第１-１内部伝導性フレームは、前記第１電力半導体素子のドレイン電極と電気的に連結され、
前記第１-２内部伝導性フレームは、前記第２電力半導体素子のソース電極及びゲート電極と電気的に連結される、請求項２に記載の電力半導体モジュール。
【請求項４】
前記第２内部伝導性フレームは、前記第１電力半導体素子のゲート電極及びソース電極と電気的に連結され、前記第２電力半導体素子のドレイン電極と電気的に連結される、請求項３に記載の電力半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１基板は、順次配置された第１金属層、第１絶縁層及び第２金属層を含み、
前記第２金属層は、電気的に分離された第２-１金属層と第２-２金属層を含む、請求項４に記載の電力半導体モジュール。
【請求項６】
前記第２-１金属層と第２-２金属層のそれぞれは、前記サブモジュールの離隔した第１-１内部伝導性フレームと第１-２内部伝導性フレームのそれぞれに電気的に連結される、請求項５に記載の電力半導体モジュール。
【請求項７】
前記第２-１金属層と第２-２金属層のそれぞれは、前記サブモジュールの離隔した第１-１内部伝導性フレームと第１-２内部伝導性フレームのそれぞれに接触して連結される、請求項６に記載の電力半導体モジュール。
【請求項８】
前記第２基板は、順次配置された第３金属層、第２絶縁層及び第４金属層を含み、
前記第３金属層は、前記サブモジュールの第２内部伝導性フレームと電気的に連結される、請求項１に記載の電力半導体モジュール。
【請求項９】
前記第３金属層は、前記サブモジュールの第２内部伝導性フレームと接触して連結される、請求項８に記載の電力半導体モジュール。
【請求項１０】
前記第１伝導性フレームと前記第２伝導性フレームは、それぞれ前記第１基板と前記第２基板を介して前記サブモジュールと電気的に連結される、請求項５に記載の電力半導体モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、電力半導体モジュールと、これを含む電力変換装置及び電力半導体モジュールの製造方法（Power semiconductor module、power conversion device including the same and Manufacturing method of power semiconductor module）に関するものである。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電力半導体(Power Semiconductor)は、電力電子システムの効率、速度、耐久性及び信頼性を決定する核心要素の１つである。
【０００３】
最近、電力電子産業の発展に伴い既存に使用されたシリコン((Silicon)Si)電力半導体が物理的限界に到達し、これを代替するための炭化ケイ素((Silicon Carbide)SiC)及び窒化ガリウム((Galium Nitride)GaN)等のWBG(Wide Bandgap)電力半導体に対する研究が活発に行われている。
【０００４】
WBG電力半導体素子は、Si電力半導体素子に比べて約３倍のバンドギャップエネルギーを有し、これにより低い真性キャリア濃度、高い絶縁破壊電界(約４～２０倍)、高い熱伝導性(約３～１３倍)及び大きい電子飽和速度(約２～２.５倍)の特性を有する。
【０００５】
このような特性により、高温、高電圧環境で動作が可能であり、高いスイッチング速度と低いスイッチング損失を有する。このうち、窒化ガリウム(GaN)電力半導体素子は、低電圧システムに用いることができ、炭化ケイ素(SiC)電力半導体素子は、高電圧システムに適合している。
【０００６】
一方、SiC電力半導体に関する従来の内部技術によれば、個別の電力半導体素子を所定の放熱基板に接着する過程で電力半導体素子にクラックが発生する問題がある。
【０００７】
また、従来の内部技術では、個別の電力半導体素子を放熱基板に接着した後、モールディング過程でモールド材質が均一に充填されないことによりボイドが存在する問題がある。
【０００８】
また、従来の内部技術では、個別の電力半導体素子を放熱基板に接着する過程で電力半導体素子の電極と放熱基板の伝導層パターンの間に電気的インターコネクションの不良が発生する問題がある。
【０００９】
また、従来の内部技術によれば、それぞれ複数の電力半導体素子を含む複数の半導体モジュールが１つのユニットモジュール(unit module)として製作されるが、最終のモジュールテストでフェイル(fail)が発生したとき、製作されたユニットモジュール(unit module)全体を廃棄する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
実施例の技術的課題の１つは、個別の電力半導体素子を所定の放熱基板に接着する過程で電力半導体素子にクラックが発生する問題を解決することである。
（【００１１】以降は省略されています）

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