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公開番号2025138115
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-25
出願番号2024036955
出願日2024-03-11
発明の名称半導体モジュール及び車両
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250917BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子の電極と他の導体を接続する配線部材としてリードを用いる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(1)は、配線板(2)と、配線板の導体パターン(202)上に配置され、導体パターンと接続された半導体素子(3C、3D)と、半導体素子の導体パターンと反対側の面に設けられた電極と他の導体とを電気的に接続する配線部材(6B)と、を備える。配線部材は、第1の導体スペーサ(601)及び第2の導体スペーサ(602)と、導体スペーサ同士を接続する、複数の導体箔が積層配置された積層体(610)と、を備える。複数の導体箔は、少なくとも1つの中間導体箔(630)と、中間導体箔を挟んで積層配置される第1の導体箔(620A)及び第2の導体箔(620B)と、を含み、中間導体箔は、第1の導体箔と第2の導体箔との間に空隙(650)を形成する空隙形成部(651)を有する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
絶縁基板と、前記絶縁基板の第１の面に配置された導体パターンとを有する配線板と、
前記配線板の前記導体パターン上に配置され、前記導体パターンと接続された半導体素子と、
前記半導体素子の前記導体パターンと反対側の面に設けられた電極と他の導体とを電気的に接続する配線部材と、を備え、
前記配線部材は、
前記半導体素子の前記電極と接合された第１の導体スペーサと、
前記他の導体と接合された第２の導体スペーサと、
前記第１の導体スペーサと前記第２の導体スペーサとを接続する、複数の導体箔が前記半導体素子の前記電極が形成された面からの距離が互いに異なるように積層配置された積層体と、を備え、
前記積層体の前記複数の導体箔の各々は、
前記第１の導体スペーサとの接続領域である第１の接続領域と、
前記第２の導体スペーサとの接続領域である第２の接続領域と、
前記第１の接続領域と前記第２の接続領域との間の連結領域と、を有し、
前記複数の導体箔は、
少なくとも１つの中間導体箔と、
前記少なくとも１つの中間導体箔を挟んで積層配置される第１の導体箔及び第２の導体箔と、を含み、
前記中間導体箔は、前記第１の導体箔の連結領域と前記第２の導体箔の連結領域との間に空隙を形成する空隙形成部を有する
半導体モジュール。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記積層体は、前記中間導体箔の前記空隙形成部により形成される、少なくとも前記第１の接続領域と前記連結領域との境界から前記第２の接続領域と前記連結領域との境界に至る前記空隙を有する筒状である、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記積層体の前記複数の導体箔の各々は、前記半導体素子の前記電極が形成された前記面の平面視での平面形状が、前記連結領域の端部を除く前記連結領域内の領域において、少なくとも隣接する導体箔間で互いに重ならない平面形状である、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記中間導体箔の前記空隙形成部は、前記連結領域内に前記第１の導体箔と対向する面及び前記第２の導体箔と対向する面が開口した開口領域を設ける開口部であり、
前記第１の導体箔は、前記連結領域内に、平面視で前記中間導体箔の前記開口領域上を通り前記中間導体箔とは重ならない、前記第１の接続領域と前記第２の接続領域とを連結する連結部を有する、
請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１の導体箔は、前記連結領域内に、前記平面視で、前記中間導体箔の前記連結領域における前記第１の接続領域と前記第２の接続領域とを連結する連結方向と直交する幅方向の端部と重なる追加の連結部を有する、請求項４に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記中間導体箔の前記開口領域の一部分が、前記半導体素子の前記電極が形成された前記面の平面視で、前記半導体素子の前記電極と重なる、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１の導体箔と前記第２の導体箔は、前記半導体素子の前記電極が形成された前記面の平面視での平面形状が同一である、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記配線板の前記導体パターン又は他の導体パターン上に配置され、前記導体パターン又は前記他の導体パターンと接続された追加の半導体素子、を更に備え、
前記配線部材の前記第２の導体スペーサと接合される前記他の導体は、前記追加の半導体素子の電極である
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記配線部材の前記第２の導体スペーサは、前記配線板の前記導体パターンとは別の導体パターンと電気的に接続されている、請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記配線部材の前記第２の導体スペーサと電気的に接続されるリードを有するケース部材、を更に備える、請求項１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】
本発明は、半導体モジュール及び車両に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
絶縁材料で半導体素子を封止した半導体モジュールには、リードと呼ばれる板状の配線部材を備えたものがある（例えば、特許文献１～９）。リードは、半導体素子の電極と、他の半導体素子の電極や、他の導電部材との接続に用いられる。リードは、はんだ等の接合材により半導体素子の電極等の導体と接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－６１０６６号公報
国際公開２０１８／１４２８６３号
特開２００３－１８８３２８号公報
国際公開２０２０／２５５６６３号
特開２０２１－１０８３６９号公報
特開平９－１１５９６５号公報
特開平７－２８８２６９号公報
米国特許公開第２００８－０２４６１３０号公報
特開２０１６－９２３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
接合材によりリードを半導体素子の電極等の接続対象である導体と接続する場合、接合工程におけるリードと導体との相対的な位置のずれ等により、半導体モジュール毎の接合材の形状にばらつきが生じることがある。接合材の形状のばらつきは、半導体モジュールの信頼性の低下の要因となり得る。
【０００５】
本発明の目的の一つは、半導体素子の電極と他の導体を接続する配線部材としてリードを用いる半導体モジュールの信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様に係る半導体モジュールは、絶縁基板と、前記絶縁基板の第１の面に配置された導体パターンとを有する配線板と、前記配線板の前記導体パターン上に配置され、前記導体パターンと接続された半導体素子と、前記半導体素子の前記導体パターンと反対側の面に設けられた電極と他の導体とを電気的に接続する配線部材と、を備える。前記配線部材は、前記半導体素子の前記電極と接合された第１の導体スペーサと、前記他の導体と接合された第２の導体スペーサと、前記第１の導体スペーサと前記第２の導体スペーサとを接続する、複数の導体箔が前記半導体素子の前記電極が形成された面からの距離が互いに異なるように積層配置された積層体と、を備える。前記積層体の前記複数の導体箔の各々は、前記第１の導体スペーサとの接続領域である第１の接続領域と、前記第２の導体スペーサとの接続領域である第２の接続領域と、前記第１の接続領域と前記第２の接続領域との間の連結領域と、を有する。前記複数の導体箔は、少なくとも１つの中間導体箔と、前記少なくとも１つの中間導体箔を挟んで積層配置される第１の導体箔及び第２の導体箔と、を含み、前記中間導体箔は、前記第１の導体箔の連結領域と前記第２の導体箔の連結領域との間に空隙を形成する空隙形成部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
上述の態様によれば、配線部材としてリードを用いる半導体モジュールの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施の形態に係る半導体モジュールの平面図である。
図１のＡ－Ａ’線断面図である。
図１の半導体モジュールに形成されたインバータ回路の等価回路図である。
配線部材の第１の構成例を説明する分解斜視図である。
図５Ａは、図４に例示した配線部材の平面図であり、図５Ｂは、図５ＡのＢ－Ｂ’線断面図である。
図６Ａは、半導体素子のエミッタ電極を配線部材で接続する接続工程を説明する断面図であり、図６Ｂは、配線板に生じる反りの例を説明する断面図であり、図６Ｃは、配線部材の反りの例を説明する断面図である。
図７Ａは、配線部材の第２の構成例を説明する平面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＣ－Ｃ’線断面図である。
配線部材の第３の構成例を説明する分解斜視図である。
図９Ａは、図８に例示した配線部材の平面図であり、図９Ｂは、図９ＡのＤ－Ｄ’線断面図である。
図１０Ａは、配線部材の第４の構成例を説明する平面図であり、図１０Ｂは、図１０Ａの配線部材のＥ矢視図である。
図１１Ａは、配線部材の第５の構成例を説明する正面図であり、図１１Ｂは、配線部材の第６の構成例を説明する正面図である。
図１２Ａは、配線部材の第７の構成例を説明する平面図であり、図１２Ｂは、配線部材の第８の構成例を説明する平面図である。
実施の形態に係る半導体モジュールを適用した車両の一例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下の説明における「半導体モジュール」は、半導体チップ、ダイ等と呼ばれることもある半導体素子を絶縁材料により封止したものである。半導体モジュールは、「半導体装置」等と呼ばれてもよい。
【００１０】
図中のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、図示した半導体モジュール等における平面や方向を定義する目的で示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交し、右手系をなすものとする。以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向は、図示されるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の矢印（正負）の方向と関連付ける場合には、「正側」又は「負側」が付される。
（【００１１】以降は省略されています）

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