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公開番号2025012452
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115299
出願日2023-07-13
発明の名称半導体モジュール
出願人株式会社IHI
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 23/36 20060101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】所望の冷却能力を簡易な構成によって実現する。
【解決手段】半導体モジュール1は、第1主面電極20Sが設けられた素子主面20aと、素子主面20aに対して逆側の素子裏面20bとを有するパワー半導体素子20を有する機能素子ユニット2Aと、パワー半導体素子20の第1主面電極20Sが接続されたリードフレーム4と、パワー半導体素子20の素子裏面20bが固定された基板ユニット3と、基板ユニット3に取り付けられて基板ユニット3が有する熱を放出する冷却器30と、を備える。リードフレーム4は、基板ユニット3に対して熱的に接続されている。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも１つの主面電極が設けられた主面と、前記主面に対して逆側の裏面と、を有する少なくとも１つの機能素子を有する機能素子ユニットと、
前記機能素子の前記主面電極が接続されたリードフレームと、
前記機能素子の前記裏面が固定された基板ユニットと、
前記基板ユニットに取り付けられて前記基板ユニットが有する熱を放出する放熱ユニットと、を備え、
前記リードフレームは、前記基板ユニットに対して熱的に接続されている、半導体モジュール。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記リードフレームと前記基板ユニットとを相互に熱的に接続する伝熱立板をさらに備える、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記基板ユニットは、
絶縁層と、
前記絶縁層の主面に設けられ、前記機能素子の前記裏面が接続された素子パッドと、
前記絶縁層の主面に設けられ、前記伝熱立板が接続された伝熱パッドと、を有し、
前記伝熱パッドは、前記素子パッドに対して電気的に絶縁されている、請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記機能素子ユニットは、第１の機能素子と、第２の機能素子と、を有し、
前記基板ユニットは、
絶縁層と、
前記絶縁層の主面に設けられ、前記第１の機能素子の前記裏面が接続された第１の素子パッドと、
前記絶縁層の主面に設けられ、前記第２の機能素子の前記裏面が接続された第２の素子パッドと、
前記絶縁層の主面に設けられ、前記伝熱立板が接続された伝熱パッドと、を有し、
前記伝熱パッドは、前記第１の素子パッドに対して電気的に絶縁され、
前記伝熱パッドは、前記第２の素子パッドに対して電気的に導通する、請求項２又は３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記基板ユニットは、
絶縁層と、
前記絶縁層の主面に設けられ、前記伝熱立板が接続された伝熱パッドと、
前記絶縁層の裏面側に配置された金属層と、
前記絶縁層を貫通して、前記伝熱パッドを前記金属層に接続するビアと、を有する、請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記基板ユニットは、前記絶縁層の裏面に設けられた金属層をさらに有する、請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記基板ユニットは、前記絶縁層の裏面に設けられた金属層と、前記金属層の裏面に設けられたヒートスプレッダと、をさらに有し、
前記ヒートスプレッダには、前記放熱ユニットが接続されている、請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記基板ユニットは、
絶縁層と、
前記絶縁層の主面に設けられ、前記リードフレームが接続されたリードフレームパッドを有し、
前記リードフレームは、前記機能素子の前記主面電極に接続された素子接続部と、前記リードフレームパッドに接続された基板接続部と、を含む、請求項１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】
本開示は、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】
近年、大電流の電力を扱ういわゆるパワー機能素子に注目が集まっている。パワー機能素子は、扱う電流の大きさに起因して発熱量が大きい。従って、発生する熱をパワー機能素子から排出することは、パワー機能素子を扱う上で重要な課題である。
【０００３】
特許文献１、２、３は、パワー機能素子の冷却に関する技術を開示する。特許文献１は、放熱性の高い半導体装置を開示する。特許文献１の半導体装置は、半導体素子に接続されたリードフレームを有している。リードフレームは、電気的に互いに絶縁されている別の冷却器に接続されている。特許文献２は、高温に対応する信頼性の高い半導体装置を開示する。特許文献２の半導体装置は、半導体素子の電極に接続されたリードフレームを有している。リードフレームは、回路面を覆う被覆体に接している。特許文献３も半導体装置を開示する。特許文献３の半導体装置は、半導体素子に接続されたバスバーを有している。バスバーの一端は、半導体素子の接続端子に接続されており、バスバーの他端は基板に設けられた金属層に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－２１４５４９号公報
特開２０１５－１１５３８２号公報
国際公開第２０１７／０１７９０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数のパワー機能素子によって、いわゆる半導体モジュールを構成する。半導体モジュールは、出力の向上が望まれる一方で、構成の簡素化も望まれている。
【０００６】
本開示は、所望の冷却能力を簡易な構成によって実現することが可能な半導体モジュールを説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の半導体モジュールは、少なくとも１つの主面電極が設けられた主面と、主面に対して逆側の裏面と、を有する少なくとも１つの機能素子を有する機能素子ユニットと、機能素子の主面電極が接続されたリードフレームと、機能素子の裏面が固定された基板ユニットと、基板ユニットに取り付けられて基板ユニットが有する熱を放出する放熱ユニットと、を備え、リードフレームは、基板ユニットに対して熱的に接続されている。
【０００８】
この半導体モジュールは、機能素子の裏面に接続された基板ユニットを介して、機能素子が発生した熱が放熱ユニットから放出される。さらに、機能素子の主面電極に接続されたリードフレームが基板ユニットに対して熱的に接続されている。従って、機能素子が発生する熱は、リードフレームを介して基板ユニットに伝わり、さらに基板ユニットに接続された放熱ユニットから放出される。従って、機能素子が発生する熱は、１つの放熱ユニットによって排出されるので、所望の冷却能力を簡易な構成によって実現することができる。
【０００９】
上記の半導体モジュールは、リードフレームと基板ユニットとを相互に熱的に接続する伝熱立板をさらに備えてもよい。この構成によれば、伝熱立板を介して、リードフレームを基板ユニットに熱的に接続することができる。
【００１０】
上記の半導体モジュールにおいて、基板ユニットは、絶縁層と、絶縁層の主面に設けられ、機能素子の裏面が接続された素子パッドと、絶縁層の主面に設けられ、伝熱立板が接続された伝熱パッドと、を有し、伝熱パッドは、素子パッドに対して電気的に絶縁されてもよい。この構成によれば、機能素子によって所望の電気回路を構成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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