半桥式功率半导体模块及其制造方法技术

技术编号:16308729 阅读:37 留言:0更新日期:2017-09-27 02:31
半桥式功率半导体模块(1)具有绝缘配线基板(15),该绝缘配线基板(15)包括正极配线导体(12H)、桥式配线导体(12B)、负极配线导体(21L)。在正极配线导体(12H)以及桥式配线导体(12B)上,高侧功率半导体装置(13HT)以及低侧功率半导体装置(13LT)的背面电极相接合。高侧功率半导体装置(13HT)以及低侧功率半导体装置(13LT)的表面电极经由连接单元(18BT、18LT)连接于桥式配线导体(12B)以及负极配线导体(21L)。流经正极配线导体(12H)以及桥式配线导体的主电流与流经连接单元(18BT)以及(18LT)的主电流处于邻接相反平行通过电流的关系。

Half bridge type power semiconductor module and manufacturing method thereof

The half bridge type power semiconductor module (1) has an insulated wiring board (15), the insulated wiring board (15) including an anode wiring conductor (12H), a bridge wiring conductor (12B), and a negative electrode wiring conductor (21L). On the positive distribution conductor (12H) and the bridge distribution conductor (12B), the high side power semiconductor device (13HT) and the back electrode of the low side power semiconductor device (13LT) are joined. The surface electrodes of the high side power semiconductor device (13HT) and the low side power semiconductor device (13LT) are connected to the bridge type wiring conductor (12B) and the negative electrode wiring conductor (21L) via the connection unit (18BT, 18LT). The main current flowing through the positive wiring conductor (12H) and the bridge wiring conductor is adjacent to the main current flowing through the connection unit (18BT) and (18LT), and in parallel with the current through the current.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半桥式功率半导体模块及其制造方法
本专利技术涉及能够以不增大热阻为前提、显著地减少主电流的路径所产生的寄生电感的高密度半桥式功率半导体模块及其制造方法。
技术介绍
广泛已知有如下的半桥式功率半导体模块(以下,有时简称为功率模块),即,在一个封装内收纳有将两个功率半导体装置串联地连接,且以其连接中点为输出端子的半桥式(halfbridge)电路(参照专利文献1以及2)。在专利文献1以及2中,采用使流经绝缘板的表面侧导体的主电流的朝向与流经绝缘板的背面侧导体的主电流的朝向为反向的“邻接相反平行通过电流”配置,减少了功率模块的寄生电感。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002-112559号专利文献2:日本特开2002-373971号
技术实现思路
然而,在专利文献1以及2的功率模块中,为了将内部产生的热量从绝缘板的背面侧进行散热,采用在背面侧导体的背面侧进一步设置前提绝缘基板的构造,因此存在功率模块的热阻增大的问题。该问题在冷却的方式为水冷的情况下更加严重。本专利技术鉴于所述课题而完成,目的在于提供一种能够以不增大热阻为前提减少主电流的路径所产生的寄生电感的高密度半桥式功率半导体模块的构造及其制造方法。本专利技术一方式的半桥式功率半导体模块具有绝缘配线基板,该绝缘配线基板包括在一张绝缘板上或该绝缘板的上方相互电绝缘地配置的正极配线导体、桥式配线导体、负极配线导体。在正极配线导体以及桥式配线导体上,高侧功率半导体装置以及低侧功率半导体装置的背面电极分别相接合。在桥式配线导体上接合有直立型桥式端子。直立型高侧端子位于高侧半导体装置与直立型桥式端子之间,并且接合于正极配线导体上。直立型低侧端子位于低侧半导体装置与直立型桥式端子之间,并且接合于负极配线导体上。至少直立型桥式端子与直立型高侧端子、直立型桥式端子与直立型低侧端子分别邻接平行配置。高侧功率半导体装置以及低侧功率半导体装置的表面电极经由高侧连接单元以及低侧连接单元连接于直立型桥式端子以及直立型低侧端子。附图说明图1A中的(a)是表示第一实施方式的半桥式功率半导体模块1的构造的俯视图,图1A中的(b)是沿着图1A中的(a)的A-A’剖切面的剖面图,图1A中的(c)是沿着图1A中的(a)的B-B’剖切面的剖面图。图1B中的(a)是沿着图1A中的(a)的C-C’剖切面的剖面图,图1B中的(b)是半桥式功率半导体模块1的电路表现图。图2中的(a)~图2中的(c)是分别说明图1的半桥式功率半导体模块1的制造方法的第一工序~第三工序的俯视图。图3A中的(a)以及(b)表示图1的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流过的主电流ILH,图3A中的(c)以及(d)表示流经图1的低侧功率半导体装置(开关)13LT的内置二极管的主电流(环流电流)ILL。图3B中的(a)以及(b)表示图1的低侧功率半导体装置(开关)13LT接通时流过的主电流ILL,图3B中的(c)以及(d)表示流经图1的高侧功率半导体装置(开关)13HT的内置二极管的主电流(环流电流)ILH。图4A中的(a)是表示第二实施方式的半桥式功率半导体模块2的构造的俯视图,图4A中的(b)是沿着图4A中的(a)的A-A’剖切面的剖面图,图4A中的(c)是沿着图4A中的(a)的B-B’剖切面的剖面图。图4B中的(a)是沿着图4A中的(a)的C-C’剖切面的剖面图,图4B中的(b)是半桥式功率半导体模块2的电路表现图。图5中的(a)是表示第三实施方式的半桥式功率半导体模块3的构造的俯视图,图5中的(b)是表示图5中的(a)的绝缘配线基板15的构造的俯视图,图5中的(c)是半桥式功率半导体模块3的电路表现图。图6中的(a)表示图5的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流过的主电流ILH,图6中的(b)表示流经图5的低侧功率半导体装置(二极管)13LT的主电流(环流电流)ILL,图6中的(c)表示图5的低侧功率半导体装置(开关)13LT接通时流过的主电流ILL,图6中的(d)表示流经图5的高侧功率半导体装置(二极管)13HD的主电流(环流电流)ILH。图7中的(a)是表示第三实施方式的变形例的半桥式功率半导体模块3-1的构造的俯视图,图7中的(b)是表示图7中的(a)的绝缘配线基板15的构造的俯视图。图8A中的(a)是表示第四实施方式的半桥式功率半导体模块4的构造的俯视图,图8A中的(b)是表示图8A中的(a)的绝缘配线基板15的构造的俯视图。图8B中的(a)是沿着图8A中的(a)的A-A’剖切面的剖面图,图8B中的(b)是沿着图8A中的(a)的B-B’剖切面的剖面图,图8B中的(c)是沿着图8A中的(a)的C-C’剖切面的剖面图,图8B中的(d)是沿着图8A中的(a)的D-D’剖切面的剖面图。图9中的(a)表示图8A的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流过的主电流ILH,图9中的(b)表示流经图8A的低侧功率半导体装置(开关)13LT的内置二极管的主电流(环流电流)ILL,图9中的(c)表示图8A的低侧功率半导体装置(开关)13LT接通时流过的主电流ILH,图9中的(d)表示流经图8A的高侧功率半导体装置(开关)13HT的内置二极管的主电流(环流电流)ILH。图10是表示比较例的半桥式功率模块1000的构造的主要部分剖面图。具体实施方式以下,参照多个附图说明实施方式及其变形例。但是,以下,虽然示意地说明半桥式功率半导体模块的构成,但在这些示意图中,为了容易理解,夸张地描绘了厚度与平面尺寸的关系及各层的厚度的比例等。此外,原则上对同一部件标注同一附图标记并省略再次的说明。(第一实施方式)参照图1A、图1B、图2,对第一实施方式的半桥式功率半导体模块1的构造进行说明。图1A中的(a)是俯视图,图1A中的(b)是沿着图1A中的(a)的A-A’剖切线的剖面图,图1A中的(c)是沿着图1A中的(a)的B-B’剖切线的剖面图,图1B中的(a)是沿着图1A中的(a)的C-C’剖切线的剖面图。图1B中的(b)是半桥式功率半导体模块1的电路表现图。图2中的(a)~(c)是表示半桥式功率半导体模块1的主要的制造工序的俯视图。半桥式功率半导体模块1具备:具有层叠构造的绝缘配线基板15、相互电绝缘地配置于绝缘配线基板15的表面的高侧功率半导体装置(开关)13HT以及低侧功率半导体装置(开关)13LT、桥式端子14B、高侧端子14H、低侧端子14L、将高侧功率半导体装置(开关)13HT与桥式端子14B连接的高侧连接单元18BT、将桥式端子14B与低侧功率半导体装置(开关)13LT连接的低侧连接单元18LT。高侧连接单元18BT以及低侧连接单元18LT的一个例子如图1所示那样为接合线,但也能够使用接合带或夹线等其他连接单元。这里,从尽可能减少电阻以及寄生电感的观点来看,只要不损坏加工上的限制、机械强度、长期抗疲劳性,连接单元18BT,18LT能以截面面积尽可能大,且表面积变大、对地高度变低、(接合线的情况下)根数变多的方式被最佳化。[绝缘配线基板15]绝缘配线基板15具备一张绝缘板16和相互电绝缘地配置于绝缘板16的表面的多个配线导体(12H、12B、12L、12HG、12HS、12LG、12LS)。多个配线导体中包含正极配线导体本文档来自技高网...
半桥式功率半导体模块及其制造方法

【技术保护点】
一种半桥式功率半导体模块,具备:绝缘配线基板,其包括一张绝缘板和在所述绝缘板上或该绝缘板的上方相互电绝缘地配置的正极配线导体、桥式配线导体、负极配线导体;一个以上的高侧功率半导体装置,其背面电极接合于所述正极配线导体上;一个以上的低侧功率半导体装置,其背面电极接合于所述桥式配线导体上;直立型桥式端子,其连接于所述桥式配线导体;直立型高侧端子,其配置于所述高侧功率半导体装置与所述桥式端子之间,并连接于所述正极配线导体;直立型低侧端子,其配置于所述桥式端子与所述低侧功率半导体装置之间,并连接于所述负极配线导体;高侧连接单元,其将所述高侧功率半导体装置的表面主电极与所述直立型桥式端子连接;低侧连接单元,其将所述低侧功率半导体装置的表面主电极与所述直立型低侧端子连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半桥式功率半导体模块,具备:绝缘配线基板,其包括一张绝缘板和在所述绝缘板上或该绝缘板的上方相互电绝缘地配置的正极配线导体、桥式配线导体、负极配线导体;一个以上的高侧功率半导体装置,其背面电极接合于所述正极配线导体上;一个以上的低侧功率半导体装置,其背面电极接合于所述桥式配线导体上;直立型桥式端子,其连接于所述桥式配线导体;直立型高侧端子,其配置于所述高侧功率半导体装置与所述桥式端子之间,并连接于所述正极配线导体;直立型低侧端子,其配置于所述桥式端子与所述低侧功率半导体装置之间,并连接于所述负极配线导体;高侧连接单元,其将所述高侧功率半导体装置的表面主电极与所述直立型桥式端子连接;低侧连接单元,其将所述低侧功率半导体装置的表面主电极与所述直立型低侧端子连接。2.根据权利要求1所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,分别流经所述正极配线导体以及所述高侧连接单元的主电流的大小相等,方向相反,且大致平行。3.根据权利要求1或2所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,分别流经所述桥式配线导体以及所述低侧连接单元的主电流的大小相等,方向相反,且平行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,所述直立型桥式端子、所述直立型高侧端子、所述直立型低侧端子相互邻接而平行地配置。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,分别流经所述直立型高侧端子以及所述直立型桥式端子的主电流大小相等,方向相反,且平行。6.根据权利要求1至5中任一项所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,分别流经所述直立型低侧端子以及所述直立型桥式端子的主电流大小相等,方向相反,且平行。7.根据权利要求1至6中任一项所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,所述高侧功率半导体装置与所述直立型高侧端子的距离和所述低侧功率半导体装置与所述直立型低侧端子的距离为相等距离。8.根据权利要求1至7中任一项所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,所述高侧功率半导体装置与所述低侧功率半导体装置中的至少一方是开关功率元件。9.根据权利要求1至8中任一项所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,所述绝缘配线基板还具备配置在所述绝缘板上的栅极信号配线导体以及源极信号配线导体,所述半桥式功率半导体模块还具备:直立型栅极信号端子,其连接于所述栅极信号配线导体;直立型源极信号端子,其连接于所述源极信号配线导体;栅极信号连接单元,其将所述高侧功率半导体装置以及所述低侧功率半导体装置中的至少一方的栅电极与所述栅极信号配线导体或者所述直立型栅极信号端子连接;源极信号连接单元,其将所述高侧功率半导体装置以及该低侧功率半导体装置中的至少一方的源电极与所述源极信号配线导体或者所述直立型源极信号端子连接,所述栅极信号连接单元与所述源极信号连接单元相互平行地配置,所述直立型栅极信号端子与所述直立型源极信号端子相互平行地配置,栅极信号电流被配置为等量且相反平行地流通。10.根据权利要求1至9中任一项所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,所述高侧功率半导体装置以及所述低侧功率半导体装置中的至少一方,具备功率开关元件与反向并联地连接于所述功率开关元件的功率二极管。11.根据权利要求10所述的半桥式功率半导体模块,其特征在于,在所述正极配线导体以及所述桥式配线导体中的至少一方形成有将所述功率开关元件与所述功率...

【专利技术属性】
技术研发人员:谷本智
申请(专利权)人:株式会社日产ARC
类型:发明
国别省市:日本,JP

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