半导体系统技术方案

提供了多个绝缘衬底SB11到SB23和基板，在多个绝缘衬底SB11到SB23中的每一个上安装了形成至少一个三级电力逆变器电路的至少四个半导体器件中的至少一个，在基板的一个表面上设置了多个绝缘板。在基板的该一个表面上，建立了至少四个区域DA1到DA4，并且多个绝缘衬底被设置以分布成使得至少四个半导体器件中的至少一个设置在建立在该基板上的四个区域中的每一个中。这使得所设置的半导体器件被分布成使得根据半导体系统的操作模式确定的发热部分变得局部以散发所产生的热量，由此提供可增强散热效率的半导体系统。

【技术实现步骤摘要】
半导体系统专利技术背景1.
本专利技术涉及包含用于诸如将DC电力转换成AC电力的电力逆变器之类的系统的功率设备的半导体系统。2.
技术介绍
电力逆变器广泛地用于诸如PCS (功率调节子系统)和UPS (不间断电源)之类的系统，其中每个此类系统设置有将通过发电单元(例如，太阳能电池、燃料电池、或汽油发动机)产生的电力转换成系统电力的功能。在这种电力逆变器中，使用半导体模块，在半导体模块中，诸如IGBT (绝缘栅双极晶体管)和FWD (续流二极管)之类的功率设备被表面安装在绝缘衬底上，以被包含在树脂外壳中。作为用于这种类型的电力逆变器的半导体模块的示例，提出例如JP-A-2012-110095中所提出的功率半导体模块。功率半导体模块包含在外壳中的在一相中的三级逆变器的电路。在该三级逆变器电路中，其中电流以彼此相反方向流动的U端子和M端子被接线为使得其中一个位于另一个上方并彼此很靠近，藉此减小外壳内的电感。此外，作为相关模块的另一示例，提出了 JP-A-2011-254672中描述的功率半导体模块。在该功率半导体模块中，在形成与JP-A-2012-110095中描述的三级逆变器类似的三级逆变器时，其外部端子P、M、N、和U按照直线排列，其中M端子由两个端子Ml和M2形成，以形成M1、P、N、M2、和U的顺序或者M1、N、P、M2、和U的顺序。该配置防止当操作模式从三级模式变成两级模式时由线路电感的影响产生的上跳电压变大。此外，作为相关模块的又一示例，提出了 JP-A-2008-193779中描述的半导体模块。通过将连接在DC电源的P端子与N端子之间的多个IGBT的串联电路、连接在该串联电路的连接点与DC电源的中性点之间的AC开关器件包含在一个封装内，所该半导体模块被设置为实现了线路电感的减小和系统价格的降低。在此，作为形成三级逆变器的情况，描述了通过将分别与二极管反向并联连接的两个IGBT串联连接来提供双向开关的情况，以及通过反向并联连接两个反向阻断IGBT来提供双向开关的情况。反向阻断IGBT是具有反向电压耐受特性的IGBT。此外，作为相关模块的又一示例，提出了在JP-A-2011-193646中描述的半导体系统。该半导体系统设置有多个IGBT的串联电路，该串联电路连接在三级逆变器电路的DC电源的P端子与N端子之间，中间端子设置在第一与第二 IGBT的连接点处，第一与第二 IGBT串联连接在该串联电路的连接点与DC电源的中性点之间，第一和第二 IGBT分别具有与其反向并联连接的二极管。通过该配置，可进行绝缘测试，同时防止半导体系统中的IGBT和二极管的击穿。此外，作为相关模块的另一示例，提出了 JP-A-2002-368192中描述的半导体系统。该半导体系统是用于诸如逆变器之类的系统的大容量半导体系统，其中三个IGBT芯片设置在绝缘衬底上并设置成锯齿形图案，以彼此并联地连接。专利文献I JP-A-2012-110095专利文献2 JP-A-2011-254672专利文献3 JP-A-2008-193779专利文献4 JP-A-2011-193646专利文献5 JP-A-2OO2-368I92顺便提及的是，关于JP-A-2012-110095、JP-A-2011-254672 和 JP-A-2008-193779中描述的相关半导体模块的示例中的每个示例，虽然这些文献中公开了减小其中的电感，但不存在对该半导体系统中的发热的考虑。此外，对于JP-A-2011-193646中描述的相关半导体系统的示例，仅存在对三级逆变器电路的配置的公开，而没有对于半导体系统中的发热的考虑。然而，在JP-A-2002-368192中，描述了通过将半导体芯片排列成锯齿形图案来有效地分散半导体芯片中产生的热以减少热引起的干扰。然而，在JP-A-2002-368192中描述的相关半导体系统的示例中，虽然可通过将半导体芯片排列成锯齿形图案来分散所产生的热以使其均匀分布，但将会在半导体系统的整个表面上产生热量。这导致所产生的热不能有效分散的未解决问题。因此，通过注意到相关半导体系统的示例中的上述未解决问题，并以提供能够通过设置半导体器件以使根据半导体系统的操作模式的发热部分变得局部来增强散热效率的半导体系统为目标，作出了本专利技术。
技术实现思路
为了实现该目标，根据本专利技术的半导体装置的第一形式包括:第一半导体器件、第二半导体器件、第三半导体器件、和第四半导体器件，这些半导体器件是形成至少一个三级电力逆变器电路的至少四个器件；多个绝缘衬底，第一半导体器件到第四半导体器件中的至少一个安装在多个绝缘衬底中的每一个上；以及基板，多个绝缘衬底设置在该基板的表面上。其上设置了多个绝缘衬底的基板的表面建立有四个区域，该表面按照格子方式被划分成四个区域；且多个绝缘衬底被设置成使得第一半导体器件到第四半导体器件中的至少一个被设置在四个区域中的每一个中，藉此分散第一到第四半导体器件中产生的热量。根据本专利技术的半导体装置的第二形式是一种装置，其中多个绝缘衬底包括至少一个第一绝缘衬底和至少一个第二绝缘衬底，该至少一个第一绝缘衬底安装第一到第四半导体器件中的两个，该至少一个第二绝缘衬底安装第一到第四半导体器件中的其余两个，且该至少一个第一绝缘衬底和该至少一个第二绝缘衬底被设置成使得第一到第四半导体器件中的至少一相应的半导体器件被设置在四个区域中的每一个中。根据本专利技术的半导体装置的第三形式，其中在四个区域中，在彼此对角地定位的两个区域中的每一个中，设置有至少一个半导体器件，至少一个半导体器件与另一区域中的至少一个半导体器件同时发热。根据本专利技术的半导体装置的第四形式是一种装置，其中在四个区域中，在彼此毗邻地定位的两个区域中的每一个中，设置有至少一个半导体器件，至少一个半导体器件与另一区域中的至少一个半导体器件同时发热。根据本专利技术的半导体装置的第五形式是一种装置，其中在设置在基板表面上的多个绝缘衬底上形成的三级电力逆变器电路包括:作为第一半导体器件的第一绝缘栅双极晶体管，其集电极连接至直流电路的正极侧电位；作为第二半导体器件的第二绝缘栅双极晶体管，其发射极连接至直流电路的负极侧电位，且其集电极连接至第一绝缘栅双极晶体管的发射极；双向开关器件，其一端连接至第一绝缘栅双极晶体管的发射极与第二绝缘栅双极晶体管的集电极的连接点；第一外部连接端子，连接至第一绝缘栅双极晶体管的集电极以将集电极连接至直流电路的正极侧电位；第二外部连接端子，连接至双向开关器件的另一端；第三外部连接端子，连接至第二外部连接端子以处于与第二外部连接端子的电位相同的电位；第四外部连接端子，连接至第二绝缘栅双极晶体管的发射极以将发射极连接至直流电路的负极侧电位；以及第五外部连接端子，连接至第一绝缘栅双极晶体管的发射极与第二绝缘栅双极晶体管的集电极的连接点。根据本专利技术的半导体装置的第六形式是一种装置，其中双向开关器件由作为第三和第四半导体器件的彼此反向并联连接的两个反向阻断绝缘栅双极晶体管形成。根据本专利技术的半导体装置的第七形式是一种装置，其中在设置在基板的表面上的多个绝缘衬底上形成的三级电力逆变器电路包括:作为第一半导体器件的第一绝缘栅双极晶体管，其集电极连接至直流电路的正极侧电位；作为第二半导体器件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体系统，包括：第一半导体器件、第二半导体器件、第三半导体器件、和第四半导体器件，所述半导体器件是形成至少一个三级电力逆变器电路的至少四个器件；多个绝缘衬底，所述第一半导体器件到所述第四半导体器件中的至少一个安装在所述多个绝缘衬底中的每一个上；以及基板，所述多个绝缘衬底设置在所述基板的表面上，设置了所述多个绝缘衬底的基板的所述表面建立有四个区域，所述表面按照格子方式被划分成所述四个区域；以及所述多个绝缘衬底被设置成使得所述第一半导体器件到所述第四半导体器件中的至少一个被设置在所述四个区域中的每一个中，藉此分散所述第一到第四半导体器件中产生的热量。

【技术特征摘要】
2013.02.06 JP 2013-0218481.一种半导体系统,包括: 第一半导体器件、第二半导体器件、第三半导体器件、和第四半导体器件，所述半导体器件是形成至少一个三级电力逆变器电路的至少四个器件； 多个绝缘衬底，所述第一半导体器件到所述第四半导体器件中的至少一个安装在所述多个绝缘衬底中的每一个上；以及 基板，所述多个绝缘衬底设置在所述基板的表面上， 设置了所述多个绝缘衬底的基板的所述表面建立有四个区域，所述表面按照格子方式被划分成所述四个区域；以及 所述多个绝缘衬底被设置成使得所述第一半导体器件到所述第四半导体器件中的至少一个被设置在所述四个区域中的每一个中，藉此分散所述第一到第四半导体器件中产生的热量。2.如权利要求1所述的半导体系统，其特征在于，所述多个绝缘衬底包括至少一个第一绝缘衬底和至少一个第二绝缘衬底，所述至少一个第一绝缘衬底安装了所述第一到第四半导体器件中的两个，所述至少一个第二绝缘衬底安装了所述第一到第四半导体器件中的其余两个， 所述至少一个第一绝缘衬底和所述至少一个第二绝缘衬底被设置成使得所述第一到第四半导体器件中的至少一个相应的半导体器件被设置在所述四个区域中的每一个中。3.如权利要求1或2所述的半导体系统，其特征在于，在所述四个区域中，在彼此对角地定位的两个区域中的每一个中，设置有至少一个半导体器件，所述至少一个半导体器件与另一区域中的至少一个半导体器件同时发热。4.如权利要求1或2所述的半导体系统，其特征在于，在所述四个区域中，在彼此毗邻地定位的两个区域中的每一个中，设置有至少一个半导体器件，所述至少一个半导体器件与另一区域中的至少一个半导体器件同时发热。5.如权利要求1到4中的任一项所述的半导体系统，其特征在于，在设置在所述基板的表面上的所述多个绝缘衬底上形成的所述三级电力逆变器电路包括: 作为所述第一半导体器件的第一绝缘栅双极晶体管，其集电极连接至直流电路的正极侧电位； 作为所述第二半导体器件的第二绝缘栅双极晶体管，其发射极连接至直流电路的负极侧电位，且其集电极连接至所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极； 双向开关器件，其一端连接至所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极与所述第二绝缘栅双极晶体管的集电极的连接点； 第一外部连接端子，连接至所述第一绝缘栅双极晶体管的集电极以将所述集电极连接至所述直流电路的正极侧电位； 第二外部连接端子，连接至所述双向开关器件的另一端； 第三外部连接端子，连接至所述第二外部连接端子以处于与所述第二外部连接端子的电位相同的电位； 第四外部连接端子，连接至所述第二绝缘栅双极晶体管的发射极以将所述发射极连接至所述直流电路的负极侧电位；以及 第五外部连接端子，连接至所述第一绝缘栅双极晶体管的发射极与所述第二绝缘栅双极晶体管的集电极的连接点。6.如权利要求5所述的半导体系统，其特征在于，所述双向开关器件由彼此反向并联连接的作为所述第三和第四半导体器件的两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈塽清，市川裕章，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP