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公開番号2024175103
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2024162221,2023149634
出願日2024-09-19,2021-09-13
発明の名称半導体モジュール
出願人ローム株式会社
代理人個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20241210BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】寄生インダクタンス成分を低減する上で好ましいモジュール構造を有する半導体モジュールを提供する。
【解決手段】半導体モジュールA1は、導電基板2と半導体素子10と複数の制御端子45と導通部材6と入力端子41～43と出力端子44と封止樹脂8とを備える。導電基板2は第1および第2導電部2A,2Bを含み、半導体素子10は複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bを含む。複数の制御端子45は、第1制御端子46A～46Eと第2制御端子47A～47Dとを含む。入力端子42,43は、y方向において入力端子41を挟んで配置される。封止樹脂8は、2つの入力端子41,42との間においてx1方向に窪む凹部と、2つの入力端子41,43との間においてx1方向に窪む凹部とがそれぞれ形成されている。第1制御端子46A～46Eおよび第2制御端子47A～47Dの各々は、封止樹脂8からz方向に延びる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
厚さ方向の一方側を向く主面、および前記主面とは反対側を向く裏面を有する導電基板と、
前記主面に電気的に接合され、スイッチング機能を有する半導体素子と、
前記半導体素子を制御するための複数の制御端子と、
前記半導体素子によってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する導通部材と、
前記導電基板に対し、前記厚さ方向に対して直角である第１方向の一方側に配置された第１入力端子、第２入力端子、および第３入力端子と、
前記導電基板に対して前記第１方向の他方側に配置された出力端子と、
前記導電基板の少なくとも一部と、前記半導体素子と、前記導通部材と、を覆う封止樹脂と、を備え、
前記導電基板は、第１導電部および第２導電部を含み、
前記半導体素子は、前記第１導電部に電気的に接合された複数の第１半導体素子と、前記第２導電部に電気的に接合された複数の第２半導体素子と、を含み、
前記複数の制御端子は、前記複数の第１半導体素子の各々を制御するための第１制御端子と、前記複数の第２半導体素子の各々を制御するための第２制御端子とを含み、
前記第２入力端子および前記第３入力端子は、前記第１入力端子を挟んで、前記厚さ方向および前記第１方向の双方に直角である第２方向の一方側および他方側に配置されており、
前記第１入力端子は、正極と負極とのうちの一方の極であり、かつ前記第１導電部に電気的に接続されており、
前記第２入力端子および前記第３入力端子は、正極と負極とのうちの他方の極であり、
前記封止樹脂は、前記厚さ方向に見て、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間において、前記第１方向の前記他方側に窪む第１凹部と、前記厚さ方向に見て、前記第１入力端子と前記第３入力端子との間において、前記第１方向の前記他方側に窪む第２凹部とがそれぞれ形成されており、
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々は、前記封止樹脂から前記厚さ方向に延びており、
前記複数の第１半導体素子、前記複数の第２半導体素子、前記導通部材、前記出力端子、前記第１制御端子、前記第２制御端子、前記第１入力端子、前記第２入力端子および前記第３入力端子は、１つのハーフブリッジ型のスイッチング回路を構成する、半導体モジュール。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記複数の第１半導体素子の各々および前記複数の第２半導体素子の各々は、前記厚さ方向の一方側を向くゲート電極をそれぞれ有しており、
前記第１制御端子は、導電性の第１ワイヤを介して前記複数の第１半導体素子の各々の前記ゲート電極に接続されており、
前記第２制御端子は、導電性の第２ワイヤを介して前記複数の第２半導体素子の各々の前記ゲート電極に接続されている、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記封止樹脂は、前記導電基板の前記裏面と同じ方向を向く樹脂裏面を有し、
前記導電基板の前記裏面は、前記封止樹脂の前記樹脂裏面から露出し、
前記導電基板の前記裏面と前記封止樹脂の前記樹脂裏面とは、面一である、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々は、ホルダおよび金属ピンを含み、
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々において、前記ホルダは、導電性材料からなり、且つ、筒状部を含み、
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々において、前記金属ピンは、前記厚さ方向に延びる棒状部材であり、且つ、前記ホルダに圧入されている、請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記複数の第１半導体素子の各々および前記複数の第２半導体素子の各々は、ＭＯＳＦＥＴを含み、且つ構成材料にＳｉＣを含む、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１入力端子、前記第２入力端子および前記第３入力端子は、前記第２方向に見て互いに重なる、請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体モジュール。
【請求項７】
各々が絶縁層を有する第１制御端子支持体および第２制御端子支持体をさらに備え、
前記第１導電部は、前記厚さ方向の前記一方側を向く第１主面を有し、
前記第２導電部は、前記厚さ方向の前記一方側を向く第２主面を有し、
前記第１制御端子支持体は、前記第１主面と前記第１制御端子との間に介在し、
前記第２制御端子支持体は、前記第２主面と前記第２制御端子との間に介在する、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記第１制御端子支持体および前記第２制御端子支持体の各々は、前記絶縁層の前記厚さ方向の前記一方側に積層された第１金属層と、前記絶縁層の前記厚さ方向の他方側に積層されつつ前記主面に対向するように前記導電基板に接合された第２金属層と、を有する、請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々は、前記主面上に配置されている、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
厚さ方向の一方側を向く主面、および前記主面とは反対側を向く裏面を有する導電基板と、
前記主面に電気的に接合され、スイッチング機能を有する半導体素子と、
前記半導体素子を制御するための複数の制御端子と、
前記半導体素子によってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する導通部材と、
前記導電基板に対し、前記厚さ方向に対して直角である第１方向の一方側に配置された第１入力端子、第２入力端子、および第３入力端子と、
前記導電基板に対して前記第１方向の他方側に配置された出力端子と、
前記導電基板の少なくとも一部と、前記半導体素子と、前記導通部材と、を覆う封止樹脂と、を備え、
前記導電基板は、第１導電部および第２導電部を含み、
前記封止樹脂は、前記導電基板の前記裏面と同じ方向を向く樹脂裏面を有し、
前記導電基板の裏面は、前記封止樹脂の前記樹脂裏面から露出し、
前記導電基板の裏面と前記封止樹脂の前記樹脂裏面とは、面一であり、
前記半導体素子は、前記第１導電部に電気的に接合された複数の第１半導体素子と、前記第２導電部に電気的に接合された複数の第２半導体素子と、を含み、
前記複数の制御端子は、前記複数の第１半導体素子の各々を制御するための第１制御端子と、前記複数の第２半導体素子の各々を制御するための第２制御端子とを含み、
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々は、ホルダおよび金属ピンを含み、
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々において、前記ホルダは、導電性材料からなり、且つ、筒状部を含み、
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々において、前記金属ピンは、前記厚さ方向に延びる棒状部材であり、且つ、前記ホルダに圧入されており、
前記第２入力端子および前記第３入力端子は、前記第１入力端子を挟んで、前記厚さ方向および前記第１方向の双方に直角である第２方向の一方側および他方側に配置されており、
前記第１入力端子は、正極と負極とのうちの一方の極であり、かつ前記第１導電部に電気的に接続されており、
前記第２入力端子および前記第３入力端子は、正極と負極とのうちの他方の極であり、
前記封止樹脂は、前記厚さ方向に見て、前記第１入力端子と前記第２入力端子との間において、前記第１方向の前記他方側に窪む第１凹部と、前記厚さ方向に見て、前記第１入力端子と前記第３入力端子との間において、前記第１方向の前記他方側に窪む第２凹部とがそれぞれ形成されており、
前記第１制御端子および前記第２制御端子の各々は、前記封止樹脂から前記厚さ方向に延びており、
前記複数の第１半導体素子、前記複数の第２半導体素子、前記導通部材、前記出力端子、前記第１制御端子、前記第２制御端子、前記第１入力端子、前記第２入力端子および前記第３入力端子は、１つのハーフブリッジ型のスイッチング回路を構成する、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】
本開示は、半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧ
ＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの電力用スイッチング素子を備える半
導体モジュールが知られている。このような半導体モジュールは、産業機器から家電や情報端末、自動車用機器まであらゆる電子機器に搭載される。特許文献１には、従来の半導体モジュール（パワーモジュール）が開示されている。特許文献１に記載の半導体モジュールは、半導体素子、および、支持基板（セラミック基板）を備えている。半導体素子は、たとえばＳｉ（シリコン）製のＩＧＢＴである。支持基板は、半導体素子を支持する。支持基板は、絶縁性の基材と、基材の両面に積層された導体層とを含む。基材は、たとえばセラミックからなる。各導体層は、たとえばＣｕ（銅）からなり、一方の導体層には、半導体素子が接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－２２０３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電子機器の省エネルギー化、高性能化および小型化などが求められている。そのためには、電子機器に搭載する半導体モジュールの性能向上や小型化などが必要となる。
【０００５】
上記事情に鑑み、本開示は、寄生インダクタンス成分を低減する上で好ましいモジュール構造を有する半導体モジュールを提供することを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の半導体モジュールは、厚さ方向の一方側を向く主面、および前記主面とは反対側を向く裏面を有する導電基板と、前記主面に電気的に接合され、スイッチング機能を有する半導体素子と、前記半導体素子によってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する導通部材と、前記導電基板に対し、前記厚さ方向に対して直角である第１方向の一方側に配置された第１入力端子、第２入力端子、および第３入力端子と、前記導電基板に対して前記第１方向の他方側に配置された出力端子と、を備える。前記導電基板は、第１導電部および第２導電部を含み、前記半導体素子は、前記第１導電部に電気的に接合された複数の第１半導体素子と、前記第２導電部に電気的に接合された複数の第２半導体素子と、を含む。前記第２入力端子および前記第３入力端子は、前記第１入力端子を挟んで、前記厚さ方向および前記第１方向の双方に直角である第２方向の一方側および他方側に配置されている。前記第１入力端子は正極と負極とのうちの一方の極であり、かつ前記第１導電部に電気的に接続されている。前記第２入力端子および前記第３入力端子は正極と負極とのうちの他方の極である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示に基づく構成によれば、半導体モジュールにおいて、寄生インダクタンス成分を低減する上で好ましいモジュール構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態にかかる半導体モジュールの斜視図である。
図１の斜視図において、封止樹脂、樹脂部および樹脂充填部を省略した図である。
図２の斜視図において、導通部材を省略した図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールを示す平面図である。
図４の平面図において、封止樹脂、樹脂部および樹脂充填部を想像線で示した図である。
図５の一部を拡大した部分拡大図であって、封止樹脂、樹脂部および樹脂充填部の想像線を省略している。
図６の一部を拡大した部分拡大図である。
図５の平面図において、導通部材の一部を想像線で示した図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールを示す正面図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールを示す底面図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールを示す左側面図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールを示す右側面図である。
図５のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。
図５のＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿う断面図である。
図１４の一部を拡大した部分拡大図である。
図５のＸＶＩ－ＸＶＩ線に沿う断面図である。
図５のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線に沿う断面図である。
図５のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
図５のＸＩＸ－ＸＩＸ線に沿う断面図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの回路構成例である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す平面図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す断面模式図である。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す平面図である。
第１実施形態にかかる製造方法の一工程を示す切断部端面図であって、図１３に示す断面に対応する。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図であって、図１３に示す断面の一部を拡大した図に対応する。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図であって、図１４に示す断面の一部を拡大した図に対応する。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図であって、図１４に示す断面の一部を拡大した図に対応する。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図であって、図１３に示す断面の一部を拡大した図に対応する。
第１実施形態にかかる半導体モジュールの製造方法の一工程を示す要部拡大断面図であって、図１４に示す断面の一部を拡大した図に対応する。
第２実施形態にかかる半導体モジュールを示す、図５と同様の平面図である。
図３０の一部を拡大した部分拡大図であって、封止樹脂、樹脂部および樹脂充填部の想像線を省略している。
図３１の一部を拡大した部分拡大図である。
第３実施形態にかかる半導体モジュールを示す、図５と同様の平面図である。
図３３のＸＸＸＩＶ－ＸＸＸＩＶ線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の半導体モジュールの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。以下の説明において、同一あるいは類似の構成要素については、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１～図２０は、第１実施形態にかかる半導体モジュールＡ１を示している。半導体モジュールＡ１は、複数の半導体素子１０、導電基板２、支持基板３、複数の入力端子４１～４３、複数の出力端子４４、複数の制御端子４５、制御端子支持体５、導通部材６、第１導電性接合材７１、第２導電性接合材７２、複数のワイヤ７３１～７３５、封止樹脂８、樹脂部８７および樹脂充填部８８を備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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