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公開番号2025031567
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2024116017
出願日2024-07-19
発明の名称電力半導体モジュール及び電力半導体モジュールの形成方法
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H10D 84/80 20250101AFI20250228BHJP()
要約【課題】電力半導体デバイスの損傷を防止できる電力半導体モジュール及び電力半導体モジュールの形成方法を提供する。
【解決手段】電力半導体モジュール201は、第1基板210と、第1基板上に形成された第2基板220と、第1基板と第2基板の間に配置される導電性部材である支持台230と、第1基板と導電性部材の間に配置された第1電力半導体デバイス240と、導電性部材と第2基板の間に配置される第2電力半導体デバイス250と、第1電力半導体デバイスの上に配置され、電気伝導度が優れる金属からなるスペーサー260と、を含む。導電性部材は、第1電力半導体デバイス及び第2電力半導体デバイスに電気的に連結される。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に形成された第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置される導電性部材と、
前記第１基板と前記導電性部材の間に配置された第１電力半導体デバイスと、
前記導電性部材と前記第２基板の間に配置される第２電力半導体デバイスと、を含み、
前記導電性部材は、前記第１電力半導体デバイス及び前記第２電力半導体デバイスに電気的に連結される、電力半導体モジュール。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第１電力半導体デバイスと前記第２電力半導体デバイスは、少なくとも部分的に重なる、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電力半導体デバイスと前記第２電力半導体デバイスは、電気的に直列連結される、請求項１に記載の電力半導体モジュール。
【請求項４】
前記導電性部材は、第２領域と、前記第２領域と連結される連結部とを含み、
前記第２電力半導体デバイスは、前記第２領域の表面上に配置される、請求項１に記載の電力半導体モジュール。
【請求項５】
前記導電性部材は、前記第２領域より低く位置し、前記連結部に連結される第１領域を含み、
前記導電性部材は、前記第１領域、前記連結部及び前記第２領域によって形成されるリセス(recess)を含み、
前記第１電力半導体デバイスは、前記リセス内に配置される、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１電力半導体デバイスと前記導電性部材の間に配置されるスペーサーをさらに含む、請求項１に記載の電力半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１電力半導体デバイスは、第１ゲート電極、第１ソース電極及び第１ドレイン電極を含み、
前記第１ゲート電極は、ワイヤを利用して前記第１基板に電気的に連結され、
前記第１ソース電極は、前記導電性部材に電気的に連結され、
前記第１ドレイン電極は、前記第１基板に電気的に連結され、
前記スペーサーの上面は、前記ワイヤの最上側の位置より高く位置される、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１電力半導体デバイスを含む複数の第１電力半導体デバイスと、
前記第２電力半導体デバイスを含む複数の第２電力半導体デバイスを含み、
前記複数の第１電力半導体デバイスは、前記第１基板と前記導電性部材の間に並列連結され、
前記複数の第２電力半導体デバイスは、前記導電性部材と前記第２基板の間に並列連結される、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１基板、前記第１電力半導体デバイス、前記導電性部材、前記第２電力半導体デバイス及び前記第２基板の順に前記第１基板、前記第１電力半導体デバイス、前記導電性部材、前記第２電力半導体デバイス及び前記第２基板を貫通して電流経路が形成されるように構成される、請求項１に記載の電力半導体モジュール。
【請求項１０】
第１基板を形成するステップと、
前記第１基板上に第１電力半導体デバイスを形成するステップと、
前記第１電力半導体デバイスが前記第１基板と導電性部材の間に配置されるように、前記第１電力半導体デバイス上に前記導電性部材を形成するステップと、
前記導電性部材上に第２電力半導体デバイスを形成するステップと、
前記第２電力半導体デバイスが前記導電性部材と第２基板の間に配置されるように、前記第２電力半導体デバイス上に前記第２基板を形成するステップと、を含み、
前記導電性部材は、前記第１基板と前記第２基板の間に配置される、電力半導体モジュールの形成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
実施例は、電力半導体モジュール及び電力半導体モジュールの形成方法に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
電力半導体とは、情報や信号を処理して貯蔵するシステム半導体やメモリーと違って、電子機器に印加される電力を変換、貯蔵、分配及び制御する核心部品として、ほとんどの電子製品に広く採用されている。
【０００３】
最近、全地球的な環境保護強化傾向に歩調を合せて、既存の化石燃料基盤の自動車の代わりに電気や水素基盤のエコカーが広く脚光を浴びている。このようなエコカーには沢山の電力半導体デバイスが使用される。ここで、エコカーは、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)、電気自動車(EV)、燃料電池自動車(PCEV)等を含む。
【０００４】
従来にはSi電力半導体デバイスが広く使用されてきたが、低い電力、低い絶縁破壊特性、低い熱伝導性等により新しい電力半導体の開発が強く要求されている。これにより、従来のSi電力半導体に比べて約３倍以上のエネルギーバンドギャップを有するSiC、GaN、Ga
2
O
3
のような半導体化合物基盤の電力半導体に対する研究が活発に行われている。これら半導体化合物基盤の電力半導体は、高電力、高い絶縁破壊特性、高い熱伝導性等を有する。
【０００５】
最近、複数の電力半導体デバイスをパッケージ化した電力半導体モジュールが広く研究されており、このような電力半導体モジュールを備えた電力変換装置が多様な技術分野に適用されている。
【０００６】
電力半導体モジュールに含まれる複数の電力半導体デバイスは、直列または並列連結されてもよい。このような場合、電力半導体デバイスのそれぞれがターンオフする場合、浮遊インダクタンス(stray inductance)が当該電力半導体デバイスに形成される。浮遊インダクタンスは、電力半導体デバイスの電気的連結経路に影響を大きく受ける。即ち、電力半導体デバイスの間の電気的連結経路が大きいほど浮遊インダクタンスが大きくなる。即ち、電力半導体デバイスの間の電気的連結経路が大きいほど電流経路が大きくなり、このように大きくなった電流経路により浮遊インダクタンスが大きくなる。
【０００７】
浮遊インダクタンスは、電流の流れを妨害して高電力出力を妨害するので、最小化するか除去する必要がある。特に、浮遊インダクタンスが大きくなる場合、瞬間的な電圧のオーバーシュートが発生する。このようなオーバーシュートした電圧が電力半導体デバイスの耐電圧を超過する場合、電力半導体デバイスが損傷したり電力半導体デバイスのスイッチング損失が発生する問題がある。よって、浮遊インダクタンスを最小化するか除去することができる技術的方案が切実に要求されている。
【０００８】
一方、電力半導体デバイスの高電力出力がより大きくなることが要求されており、高電力出力が大きくなることにより電力半導体デバイスのサイズも大きくなっている。しかし、複数の電力半導体デバイスが採択された製品のサイズを減らすことが強く要求されている。よって、単位面積当たりの電力半導体デバイスの高電力出力を高めながら、製品サイズは減らすことができる電力半導体モジュールの開発が切実に要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実施例は、前述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。
【００１０】
実施例の別の目的は、電力半導体デバイスの損傷を防止できる電力半導体モジュール及び電力半導体モジュールの形成方法を提供することである。
（【００１１】以降は省略されています）

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