特許ウォッチ

公開番号2025102927
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2025061460,2021187168
出願日2025-04-02,2021-11-17
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
主分類H01L 23/48 20060101AFI20250701BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電力経路と信号経路との電気的な絶縁が確実な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10は、樹脂部材9によって、半導体素子30と、放熱部材40とを収容している。放熱部材40の少なくとも一部は、樹脂部材9から外部に露出している。半導体素子30の信号パッド35と信号端子61とは、配線部材80としてのフレキシブル基板によって接続されている。配線部材80は、樹脂部材20に収容されており、信号端子61より柔軟な部材である。配線部材80は、電気絶縁性の樹脂層81、83、および、樹脂層81、83に支持された金属層82を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
信号経路のための信号パッド（３５）、および、前記信号パッドの電力より大きい電力のための電力経路のための電力パッド（３３、３４）を有する半導体素子（３０）と、
前記半導体素子（３０）と熱的に接合された放熱部材（４０）と、
前記放熱部材の一部を露出させるように前記半導体素子を収容する樹脂部材（２０）と、
前記樹脂部材から露出するように配置された金属製の信号端子（６１）と、
前記樹脂部材に収容されており、前記信号端子より柔軟な部材であって、電気絶縁性の樹脂層、および、前記樹脂層に支持された金属層を含み、前記金属層が前記信号パッドと接続される第１接合部（８０ａ）、および、前記信号端子と接続される第２接合部（８０ｂ）を有する配線部材（８０）とを備え、
さらに、前記半導体素子と前記放熱部材との間、および／または、前記信号パッドと前記金属層との間を接合する接合部材（７１、７３）を備え、
前記配線部材は、前記接合部材を囲む開口部を区画しており、前記開口部に連通する凹部（８６）を有する半導体モジュール。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記配線部材（Ｂ８０）は、前記半導体素子と前記放熱部材とを位置決めしている請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
信号経路のための信号パッド（３５）、および、前記信号パッドの電力より大きい電力のための電力経路のための電力パッド（３３、３４）を有する半導体素子（３０）と、
前記半導体素子（３０）と熱的に接合された放熱部材（４０）と、
前記放熱部材の一部を露出させるように前記半導体素子を収容する樹脂部材（２０）と、
前記樹脂部材から露出するように配置された金属製の信号端子（６１）と、
前記樹脂部材に収容されており、前記信号端子より柔軟な部材であって、電気絶縁性の樹脂層、および、前記樹脂層に支持された金属層を含み、前記金属層が前記信号パッドと接続される第１接合部（８０ａ）、および、前記信号端子と接続される第２接合部（８０ｂ）を有する配線部材（８０）とを備え、
前記配線部材（Ｂ８０）は、前記半導体素子と前記放熱部材とを位置決めしている半導体モジュール。
【請求項４】
さらに、前記電力パッドと電気的に接続される一対の電力端子（５１ａ、５１ｂ）を備え、
前記配線部材は、一対の前記電力端子の間に到達しており、一対の前記電力端子を前記配線部材の両面に重複するように積層的に位置づけている請求項１から請求項３のいずれかひとつに記載の半導体モジュール。
【請求項５】
信号経路のための信号パッド（３５）、および、前記信号パッドの電力より大きい電力のための電力経路のための電力パッド（３３、３４）を有する半導体素子（３０）と、
前記半導体素子（３０）と熱的に接合された放熱部材（４０）と、
前記放熱部材の一部を露出させるように前記半導体素子を収容する樹脂部材（２０）と、
前記樹脂部材から露出するように配置された金属製の信号端子（６１）と、
前記樹脂部材に収容されており、前記信号端子より柔軟な部材であって、電気絶縁性の樹脂層、および、前記樹脂層に支持された金属層を含み、前記金属層が前記信号パッドと接続される第１接合部（８０ａ）、および、前記信号端子と接続される第２接合部（８０ｂ）を有する配線部材（８０）とを備え、
さらに、前記電力パッドと電気的に接続される一対の電力端子（５１ａ、５１ｂ）を備え、
前記配線部材（Ｃ８０）は、一対の前記電力端子の間に到達しており、一対の前記電力端子を前記配線部材の両面に重複するように積層的に位置づけている半導体モジュール。
【請求項６】
前記半導体素子は、複数の半導体素子を備え、複数の前記半導体素子は前記配線部材によって前記信号端子に接続されている請求項１から請求項５のいずれかひとつに記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記配線部材は、前記信号パッドと前記電力パッドとの両方にわたって広がっており、前記電力パッドと接合されている金属層（７８７）を有する請求項１から請求項６のいずれかひとつに記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記配線部材は、前記樹脂部材が貫通している連通部（８８）を有する請求項１から請求項７のいずれかひとつに記載の半導体モジュール。
【請求項９】
さらに、前記電力パッドと前記放熱部材との間に配置された導電性のスペーサ部材（Ｄ７７）を備える請求項１から請求項８のいずれかひとつに記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記配線部材は、信号線としての前記金属層から絶縁されており、前記配線部材の剛性を調節するための付加金属層（Ｅ９０、Ｍ９５、Ｍ９６）を含む請求項１から請求項９のいずれかひとつ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】
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 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、スイッチング素子を含む半導体素子を収容した半導体モジュールを開示する。この半導体モジュールは、配線シートを備える。配線シートは、フレキシブルプリント基板により形成されている。特許文献１の配線シートは、スイッチング素子の電力経路としての電極と端子とをハンダ接続するランド部を備える。さらに、特許文献１の配線シートは、スイッチング素子の制御電極に接続される制御配線を備える。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】
特開２０１４－８６６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の配線シートは、電力経路と制御配線との間の電気的な絶縁が困難である。このため、電気的な絶縁の観点および体格の観点において、実用的な水準を満たす半導体モジュールを提供することが困難であった。上述の観点において、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。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、電力経路と信号経路との電気的な絶縁が確実に提供される半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された半導体モジュールは、信号経路のための信号パッド（３５）、および、信号パッドの電力より大きい電力のための電力経路のための電力パッド（３３、３４）を有する半導体素子（３０）と、半導体素子（３０）と熱的に接合された放熱部材（４０）と、放熱部材の一部を露出させるように半導体素子を収容する樹脂部材（２０）と、樹脂部材から露出するように配置された金属製の信号端子（６１）と、樹脂部材に収容されており、信号端子より柔軟な部材であって、電気絶縁性の樹脂層、および、樹脂層に支持された金属層を含み、金属層が信号パッドと接続される第１接合部（８０ａ）、および、信号端子と接続される第２接合部（８０ｂ）を有する配線部材（８０）とを備え、さらに、半導体素子と放熱部材との間、および／または、信号パッドと金属層との間を接合する接合部材（７１、７３）を備え、配線部材は、接合部材を囲む開口部を区画しており、開口部に連通する凹部（８６）を有する。
ここに開示された半導体モジュールは、信号経路のための信号パッド（３５）、および、信号パッドの電力より大きい電力のための電力経路のための電力パッド（３３、３４）を有する半導体素子（３０）と、半導体素子（３０）と熱的に接合された放熱部材（４０）と、放熱部材の一部を露出させるように半導体素子を収容する樹脂部材（２０）と、樹脂部材から露出するように配置された金属製の信号端子（６１）と、樹脂部材に収容されており、信号端子より柔軟な部材であって、電気絶縁性の樹脂層、および、樹脂層に支持された金属層を含み、金属層が信号パッドと接続される第１接合部（８０ａ）、および、信号端子と接続される第２接合部（８０ｂ）を有する配線部材（８０）とを備え、配線部材（Ｂ８０）は、半導体素子と放熱部材とを位置決めしている。
ここに開示された半導体モジュールは、信号経路のための信号パッド（３５）、および、信号パッドの電力より大きい電力のための電力経路のための電力パッド（３３、３４）を有する半導体素子（３０）と、半導体素子（３０）と熱的に接合された放熱部材（４０）と、放熱部材の一部を露出させるように半導体素子を収容する樹脂部材（２０）と、樹脂部材から露出するように配置された金属製の信号端子（６１）と、樹脂部材に収容されており、信号端子より柔軟な部材であって、電気絶縁性の樹脂層、および、樹脂層に支持された金属層を含み、金属層が信号パッドと接続される第１接合部（８０ａ）、および、信号端子と接続される第２接合部（８０ｂ）を有する配線部材（８０）とを備え、さらに、電力パッドと電気的に接続される一対の電力端子（５１ａ、５１ｂ）を備え、配線部材（Ｃ８０）は、一対の電力端子の間に到達しており、一対の電力端子を配線部材の両面に重複するように積層的に位置づけている。
【０００７】
開示された半導体モジュールは、樹脂部材の内部に半導体素子を収容している。さらに、半導体モジュールは、樹脂部材から露出するように配置された金属製の信号端子を備える。半導体素子の信号パッドと、信号端子とは、樹脂部材の内部において、配線部材によって接続されている。配線部材は、樹脂部材に収容されている。配線部材は、信号端子より柔軟な部材である。配線部材は、電気絶縁性の樹脂層、および、樹脂層に支持された金属層を含む。配線部材は、金属層が信号パッドと接続される第１接合部、および、金属層が信号端子と接続される第２接合部を有する。半導体モジュールは、信号端子を備えることによって接続作業性の高さを提供する。しかも、樹脂部材の中においても、配線部材によって信号経路の接続作業性を改善することができる。電気絶縁性の樹脂層を備える配線部材は、電力経路と信号経路との電気的な絶縁に貢献する。この結果、電力経路と信号経路との電気的な絶縁が確実な半導体モジュールが提供される。
この明細書において開示された複数の形態は、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】
【０００８】
第１実施形態に係る電動システムのブロック図である。
半導体モジュールの外観斜視図である。
半導体モジュールの模式的な断面図である。
図３のＩＶ－ＩＶ線における部分断面図である。
第２実施形態の半導体モジュールの斜視図である。
第３実施形態の半導体モジュールの部分断面図である。
第４実施形態の半導体モジュールの斜視図である。
第５実施形態の半導体モジュールの斜視図である。
第６実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第７実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第８実施形態の配線部材の平面図である。
第９実施形態の配線部材の平面図である。
第１０実施形態の配線部材の平面図である。
第１１実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第１２実施形態の半導体モジュールの断面図である。
半導体モジュールを示す分解斜視図である。
第１３実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第１４実施形態の半導体モジュールの拡大断面図である。
第１５実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第１６実施形態の接合工程における断面図である。
配線部材を示す平面図である。
第１７実施形態の接合工程における断面図である。
第１８実施形態の接合工程における断面図である。
第１９実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第２０実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第２１実施形態の半導体モジュールの平面図である。
第２２実施形態の配線部材の平面図である。
第２３実施形態の配線部材の平面図である。
第２４実施形態の配線部材の斜視図である。
第２５実施形態の半導体モジュールの断面図である。
半導体モジュールの部分断面図である。
第２６実施形態の半導体モジュールの断面図である。
半導体モジュールの断面図である。
第２７実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第２８実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第２９実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第３０実施形態の半導体モジュールの断面図である。
第３１実施形態の半導体モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的に、および／または、構造的に、対応する部分、および／または、関連付けられる部分には、同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分、および／または、関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１０】
第１実施形態
図１において、電動システム１は、電源装置２と、回転電機（ＲＭ）３と、電力変換回路４とを備える。電源装置２は、充放電可能な直流電源である。電源装置２は、リチウムイオン電池、燃料電池システム、または、太陽電池システムを含む直流電源によって提供される場合がある。また、電源装置２は、内燃機関等の動力源により発電する発電システムによって提供される。回転電機３は、電動機、または、電動発電機によって提供される。回転電機３は、多相の交流回転電機である。図示の例では、回転電機３は、三相回転電機である。回転電機３は、移動体の動力源、または、発電機、揚水機などの機械の動力源として用いられる。ここで、移動体は、車両、航空機、船舶、乗用アミューズメント機器、および、乗り物のシミュレーション機器を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許