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公開番号2025008531
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023110772
出願日2023-07-05
発明の名称半導体モジュール
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ひずみが生じるのを抑制できる半導体モジュールを提供すること。
【解決手段】冷却器23の一面23a上には、樹脂製のハウジング22が配置されている。冷却器とハウジングとを含んで構成される収容空間には基板が収容されており、基板の導体には半導体素子が実装されている。ハウジングにインサートされた主端子は、基板の導体に接合されている。冷却器の一面とハウジングの下面との間にはシール材25が介在しており、収容空間には封止体が配置されている。ハウジングには、締結孔223を有する金属部材であるカラー224が一体的に設けられている。カラーは、冷却器とハウジングとの間に所定高さの隙間を確保するように、ハウジングから冷却器側に突出して一面に接触している。
【選択図】図56
特許請求の範囲【請求項１】
一面を有する冷却器（２３）と、
枠体（２２１）を有し、前記一面上に配置された樹脂製のハウジング（２２）と、
絶縁基材（４１）と、前記絶縁基材にいて前記一面に対向する面とは反対の面に設けられた導体（４２）と、を有し、前記一面上であって、前記冷却器と前記ハウジングとを含んで構成される収容空間に配置された基板（４０）と、
前記導体に接合された半導体素子（３０）と、
前記ハウジングにインサートされ、前記導体に接合された主端子（６１）と、
前記収容空間に充填され、前記基板、前記半導体素子、および前記主端子の一部を封止する封止体（９０）と、
前記一面と前記ハウジングの下面との間に介在するシール材（２５）と、
締結孔（２２３）を有し、前記ハウジングに一体化された金属部材（２２４）と、
を備え、
前記金属部材は、前記冷却器の一面と前記ハウジングの下面との間に所定高さの隙間を確保するように、前記ハウジングから前記一面側に突出して前記一面に接触している、半導体モジュール。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記金属部材はカラーである、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記金属部材の前記ハウジングからの突出量が０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記半導体素子が実装された前記基板を複数備える、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
複数の前記基板は、所定方向に並んで配置されており、
前記締結孔が、前記基板の並び方向において隣り合う前記基板の間の位置に設けられている、請求項４に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
ボンディングワイヤ（８０）を介して前記半導体素子に電気的に接続された信号端子（６２）を備え、
前記封止体は、前記半導体素子、前記基板、前記主端子の一部、前記信号端子の一部、および前記ボンディングワイヤを封止するゲル（９１）であり、
前記ハウジングは、前記枠体に連なり、複数の前記基板の配置に応じて前記収容空間を区画する仕切り壁（２２２）を有し、
前記ゲルは、前記仕切り壁の上端よりも低い所定位置まで充填されている、請求項４または請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記半導体素子とともに一相分の上下アーム回路（９）を提供する前記基板を３つ備え、
前記仕切り壁は、隣り合う前記基板の間に設けられ、
前記仕切り壁によって前記収容空間は３つの空間に分割され、分割された空間に対して前記基板が個別に収容されている、請求項６に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記ハウジングは、前記封止体が接触する部分として、凸部（２２５）と、前記凸部と前記冷却器の一面との間に設けられた凹部（２２６）と、を有する、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記基板の板厚方向の平面視において、前記基板の一部が前記凸部と重なるよう配置されている、請求項８に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
ボンディングワイヤ（８０）を介して前記半導体素子に電気的に接続された信号端子（６２）を備え、
前記信号端子は、前記ハウジングに保持されており、
前記ボンディングワイヤが接続される前記信号端子の接続部は、前記凸部の上面（２２５ａ）に配置されている、請求項８または請求項９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】
この明細書における開示は、半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体モジュールを開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開２０１９－１０２５３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、ヒートシンク（冷却器）の一面上に樹脂製のケース（ハウジング）が配置されている。一面上であって、冷却器とハウジングを含んで構成される収容空間に、基板が配置されている。基板の導体には、半導体素子が接合されている。ケースには、外部電極（主端子）が保持されている。収容空間には封止材（封止体）が充填されている。ハウジングの下面が冷却器の一面に接触しており、封止体の漏れを抑制できる。
【０００５】
大電流対応、工程の簡素化などのために、主端子を基板の導体に接合する構成が考えられる。しかしながら、特許文献１では、ハウジングの下面が冷却器の一面に接触しているため、締結時などにおいて、ハウジングを通じて主端子と導体との接合部や基板にひずみが生じる。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、半導体モジュールにはさらなる改良が求められている。
【０００６】
開示されるひとつの目的は、ひずみが生じるのを抑制できる半導体モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示のひとつの態様は、半導体モジュールであって、
一面を有する冷却器（２３）と、
枠体（２２１）を有し、一面上に配置された樹脂製のハウジング（２２）と、
絶縁基材（４１）と、絶縁基材において一面に対向する面とは反対の面に設けられた導体（４２）と、を有し、一面上であって、冷却器とハウジングとを含んで構成される収容空間に配置された基板（４０）と、
導体に接合された半導体素子（３０）と、
ハウジングにインサートされ、導体に接合された主端子（６１）と、
収容空間に充填され、基板、半導体素子、および主端子の一部を封止する封止体（９０）と、
一面とハウジングの下面との間に介在するシール材（２５）と、
締結孔（２２３）を有し、ハウジングに一体化された金属部材（２２４）と、
を備え、
金属部材は、冷却器の一面とハウジングの下面との間に所定高さの隙間を確保するように、ハウジングから一面側に突出して一面に接触している。
【０００８】
開示の半導体モジュールによれば、金属部材によって確保される所定高さの隙間に、シール材が配置される。これにより、シール性を確保し、封止体の漏れを抑制することができる。また、金属部材が冷却器に接触しており、樹脂製のハウジングは冷却器に接触していない。このため、ハウジングを締結する締結時などにおいて、主端子と導体との接合部や基板にひずみが生じるのを抑制することができる。
【０００９】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係る半導体装置が適用される電力変換装置の回路構成を示す図である。
半導体モジュールの一例を示す斜視図である。
半導体モジュールの平面図である。
図３のIV-IV線に沿う断面図である。
半導体装置の一例を示す平面図である。
基板の配線パターンを示す平面図である。
図５のVII-VII線に沿う断面図である。
コンデンサと基板との接続構造の別例を示す断面図である。
コンデンサと基板との接続構造の別例を示す断面図である。
コンデンサと基板との接続構造の別例を示す断面図である。
検証モデルを示す回路図である。
検証結果を示す図である。
温度分布を示す図である。
スナバ回路による通電経路の配置を示す図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
第２実施形態に係る半導体装置において、半導体素子を示す平面図である。
図１８のXIX-XIX線に沿う断面図である。
半導体装置、および半導体モジュールの部分断面図である。
クリップおよび半導体素子との接続構造の一例を示す平面図である。
図２１のXXII-XXII線に沿う断面図である。
クリップおよび半導体素子との接続構造の別例を示す平面図である。
クリップを示す斜視図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す断面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップおよび半導体素子との接続構造の別例を示す平面図である。
図２９のXXX-XXX線に沿う断面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
第３実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
出力端子周辺を示す斜視図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
半導体装置の別例を示す図である。
半導体装置の別例を示す図である。
第４実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
上アーム側の電流経路を示す図である。
基板の一例を示す平面図である。
基板の別例を示す図である。
第５実施形態に係る半導体モジュールの一例を示す平面図である。
半導体モジュールにおいて、ハウジングを除いた状態を示す平面図である。
図５３のLV-LV線に沿う断面図である。
カラー周辺を示す断面図である。
シール材の厚みと熱抵抗との関係を示す図である。
半導体モジュールの参考例を示す断面図である。
図５３のLIX-LIX線に沿う断面図である。
半導体モジュールの別例を示す断面図である。
第６実施形態に係る半導体モジュールの一例を示す断面図である。
半導体装置の一例を示す平面図である。
図６２のLXIII-LXIII線に沿う断面図である。
半導体モジュールにおける基板の反りを示す断面図である。
半導体モジュールの別例を示す平面図である。
並列回路における発振を説明するための図である。
第７実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
半導体装置により提供される上下アーム回路の等価回路図を示す図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
図７１のLXXII-LXXII線に沿う断面図である。
図７２に示す領域LXXIIIを拡大した図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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