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公開番号2024179558
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-26
出願番号2023098498
出願日2023-06-15
発明の名称半導体モジュール
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20241219BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】低コスト化を図りつつ、複数の半導体スイッチング素子を並列接続した半導体モジュールの信頼性を向上させる。
【解決手段】半導体モジュールは、第1入力電極および第1出力電極を有する第1半導体スイッチング素子と、第2入力電極および第2出力電極を有する第2半導体スイッチング素子と、電流の入力を受ける入力部と、第1入力電極と入力部とを電気的に接続する第1接続部と、第2入力電極と入力部とを電気的に接続する第2接続部と、第1出力電極および第2出力電極に電気的に接続される出力部と、を備え、第1接続部および第2接続部のそれぞれは、入力部を構成する材料の抵抗温度係数よりも大きい正の抵抗温度係数を有する材料で構成される部材を電流経路として含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１入力電極および第１出力電極を有する第１半導体スイッチング素子と、
第２入力電極および第２出力電極を有する第２半導体スイッチング素子と、
電流の入力を受ける入力部と、
前記第１入力電極と前記入力部とを電気的に接続する第１接続部と、
前記第２入力電極と前記入力部とを電気的に接続する第２接続部と、
前記第１出力電極および前記第２出力電極に電気的に接続される出力部と、を備え、
前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれは、前記入力部を構成する材料の抵抗温度係数よりも大きい抵抗温度係数を有する材料で構成される部材を電流経路として含む、
半導体モジュール。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１半導体スイッチング素子および前記第２半導体スイッチング素子を支持する基板をさらに備え、
前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれは、前記基板に設けられる導体パターンである、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記第１接続部は、
前記第１入力電極に電気的に接続される第１パッドと、
前記入力部と前記第１パッドとを電気的に接続する第１配線と、を含み、
前記第２接続部は、
前記第２入力電極に電気的に接続される第２パッドと、
前記入力部と前記第２パッドとを電気的に接続する第２配線と、を含み、
前記第１配線および前記第２配線のそれぞれは、前記部材を含む、
請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記部材は、ニッケルまたはニッケル合金で構成される、
請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記部材の断面積をＳ［ｍｍ
２
］とし、前記部材の長さをＬ［ｍｍ］としたとき、
１０≦Ｌ／Ｓ≦２５の関係を満たす、
請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１配線および前記第２配線のそれぞれは、平面視で蛇行形状の部分を有する、
請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１配線は、平面視で、前記第１パッドの周囲に沿って延びる形状の部分を有し、
前記第２配線は、平面視で、前記第２パッドの周囲に沿って延びる形状の部分を有する、
請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記第１配線は、平面視で、前記第２パッドに対して遠ざかるように配置され、
前記第２配線は、平面視で、前記第１パッドに対して遠ざかるように配置される、
請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記第１パッドおよび前記第２パッドのそれぞれは、平面視で四角形をなしており、
前記第１配線は、平面視で、前記第１パッドの２辺または３辺に沿って延びる形状をなし、
前記第２配線は、平面視で、前記第２パッドの２辺または３辺に沿って延びる形状をなす、
請求項８に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記第１接続部は、前記第１入力電極と前記第１パッドとの間に配置される第１シート部材を含み、
前記第２接続部は、前記第２入力電極と前記第２パッドとの間に配置される第２シート部材を含み、
前記第１シート部材および前記第２シート部材のそれぞれは、所定温度以上で相転移により抵抗値の大きくなる材料で構成される、
請求項３に記載の半導体モジュール。
（【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 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
パワー半導体モジュールに代表される半導体モジュールでは、例えば、特許文献１から３に開示されるように、ＩＧＢＴ（Ｉnsulated Ｇate Ｂipolar Ｔransistor）素子等の複数のスイッチング素子を電気的に並列に接続する場合がある。
【０００３】
特許文献１に記載の半導体モジュールでは、並列接続される複数のパワー半導体素子の各主電流経路において、特定温度で相転移により抵抗値の上昇する制御素子がパワー半導体素子に直列に接続される。この制御素子の作用により、並列回路間の電流のアンバランスが緩和される。これにより、特定のパワー半導体素子にのみ電流が偏って流れることにより、当該特定のパワー半導体素子の過昇温による損傷が防止される。ここで、制御素子は、パワー半導体素子の出力側の電極であるエミッタ電極上に接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０００－３１１９８３号公報
特開２００１－９４０３５号公報
特開２０２２－２３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の半導体モジュールでは、制御素子をパワー半導体素子のエミッタ電極上に接合する必要があるため、半導体モジュールの製造工程が大幅に複雑化してしまうので、低コスト化を図ることが難しいという問題がある。
【０００６】
以上の事情を考慮して、本開示のひとつの態様は、低コスト化を図りつつ、複数の半導体スイッチング素子を電気的に並列接続した半導体モジュールの信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するために、本開示の好適な態様に係る半導体モジュールは、第１入力電極および第１出力電極を有する第１半導体スイッチング素子と、第２入力電極および第２出力電極を有する第２半導体スイッチング素子と、電流の入力を受ける入力部と、前記第１入力電極と前記入力部とを電気的に接続する第１接続部と、前記第２入力電極と前記入力部とを電気的に接続する第２接続部と、前記第１出力電極および前記第２出力電極に電気的に接続される出力部と、を備え、前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれは、前記入力部を構成する材料の抵抗温度係数よりも大きい正の抵抗温度係数を有する材料で構成される部材を電流経路として含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
図１中のＡ－Ａ線断面図である。
図１中のＢ－Ｂ線断面図である。
図１に示す半導体モジュールの回路図である。
第１実施形態の第１接続部および第２接続部を説明するための平面図である。
第２実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
第３実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
第４実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
第５実施形態に係る半導体モジュールの断面図である。
第６実施形態に係る半導体モジュールの平面図である。
図１０中のＣ－Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本開示に係る好適な実施形態を説明する。なお、図面において各部の寸法および縮尺は実際と適宜に異なり、理解を容易にするために模式的に示している部分もある。また、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られない。
【００１０】
１．第１実施形態
１－１．半導体モジュールの全体構成
図１は、第１実施形態に係る半導体モジュール１００の平面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１中のＢ－Ｂ線断面図である。図４は、図１に示す半導体モジュール１００の回路図である。なお、図１では、見やすさの便宜上、後述の外部入力端子６１、外部出力端子６２および制御端子６３の図示が省略される。図３では、見やすさの便宜上、後述のワイヤー５１－１、５１－２、５２－１、５２－２、外部入力端子６１、外部出力端子６２および制御端子６３の図示が省略される。
（【００１１】以降は省略されています）

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