电力用半导体模块以及电力用半导体装置制造方法及图纸

半导体开关元件(16A、16B)的栅极与栅极控制布线图案(9)连接。对栅极控制布线图案(9)，还连接栅极控制端子(5)、和用于在框体(2)的外部连接滤波器形成用元件的滤波器用端子(23)。滤波器用端子(23)以及栅极控制端子(5)以在栅极控制布线图案(9)中对栅极控制端子(5)和滤波器用端子(23)进行电连接的区间与对半导体开关元件(16A、16B)的栅极进行电连接的区间的至少一部分重叠的方式，与栅极控制布线图案(9)连接。

Semiconductor Modules for Electric Power and Semiconductor Devices for Electric Power

The gate of the semiconductor switching elements (16A, 16B) is connected with the gate control wiring pattern (9). The gate control wiring pattern (9) is also connected to the gate control terminal (5) and to the filter terminal (23) for an external connection filter forming element of the frame (2). The filter uses terminals (23) and gate control terminals (5) to electrically connect the gate control terminals (5) and the filter terminals (23) in the gate control wiring pattern (9) in an overlapping manner with at least a part of the interval of the electrical connection between the gate of the semiconductor switching elements (16A, 16B) and the gate control wiring pattern (9).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力用半导体模块以及电力用半导体装置
本专利技术涉及电力用半导体模块以及电力用半导体装置，特别涉及具备并行动作的多个半导体元件的电力用半导体模块、以及具备并行动作的多个电力用半导体模块的电力用半导体装置。
技术介绍
在逆变器、转换器等电力变换装置中使用的绝缘型的电力用半导体模块中，一般，在成为散热板的金属板上设置的绝缘层上形成布线图案，在布线图案上设置晶体管、二极管等电力用半导体元件。并且，电力用半导体元件通过导线键合等与外部端子等连接，利用树脂等密封。为了实现以大电流进行开关动作的电力用半导体模块，采用在模块内搭载多个半导体元件而并行动作的方式。然而，即使在并行动作的多个半导体元件具有相互等同的特性的情况下，由于模块内的布线的偏差，在使多个半导体元件并行动作时可能在开关特性中产生偏差。另外，在并行动作的多个半导体元件的数量增加时，由于元件配置面积的增加、布线的复杂化等，并行动作的多个半导体元件之间的寄生电感增加。起因于这样的并行动作的多个半导体元件的动作偏差和元件之间的寄生电感的增加，有可能发生半导体元件的寄生电容和元件之间的寄生电感所致的被称为所谓“栅极振荡”的振荡。栅极振荡除了成为半导体元件的劣化、破坏等的原因以外，还可能成为向模块外部的放射噪声、向外部电路的传导噪声等的原因。关于栅极振荡的抑制，已知如专利文献1记载，通过对半导体元件的栅极布线串联地连接电阻来抑制栅极振荡(参照专利文献1)。另外，在专利文献2中，公开了通过对并联连接的多个半导体元件的发射极布线并联地连接电阻来抑制栅极振荡(参照专利文献2)。另一方面，作为使成为栅极振荡的主要原因的开关特性的偏差降低的对策，在专利文献3中，公开了调整并联连接的多个半导体元件的发射极布线的电感以及电阻来降低元件之间的电流失衡(参照专利文献3)。另外，在专利文献4～6中，公开了通过使栅极布线和发射极布线磁耦合、或者使栅极布线和发射极布线穿过铁氧体芯，进行元件之间的电流失衡的降低、以及噪声对策、振荡对策(参照专利文献4～6)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-129826号公报专利文献2：日本特开2002-141465号公报专利文献3：日本特开2000-209846号公报专利文献4：日本特开2004-96829号公报专利文献5：日本特开平5-15146号公报专利文献6：日本特开平6-311762号公报
技术实现思路
电力用半导体模块一般通过树脂等密封材料密封，在模块内部通过密封材料密封的情况下，难以调整(例如更换)为了栅极振荡抑制、元件之间的电流失衡降低而在模块内设置的电阻等(专利文献1～3等)。另外，在为了抑制栅极振荡而设置栅极电阻时(专利文献1)，存在导致开关速度的降低的可能性。另外，在专利文献4～6中，通过在模块内在布线上设置共模电抗器、铁氧体芯等滤波器来实现振荡对策，但在模块内部设置如上述的滤波器时，产生安装困难、高温时的滤波器性能降低等问题。另外，关于专利文献4～6记载的技术，也可能产生与专利文献1～3记载的技术同样的上述问题。进而，产品化的电力用半导体模块在用户侧与外部布线连接，所以根据外部布线的走线方式，有时接受来自外部布线的电磁感应而模块内部的电气特性变化。在该情况下，即使在模块单体中采取栅极振荡对策，也存在在模块内部发生栅极振荡的可能性，优选针对这样的模块外部所引起的栅极振荡也能够灵活地应对。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，在具备并行动作的多个半导体元件的电力用半导体模块中，在模块外部构成用于降低栅极振荡的电路并可调整。另外，本专利技术的另一目的在于，在还具备多个包括并行动作的多个半导体元件的电力用半导体模块而使其并行动作的电力用半导体装置中，在模块外部构成用于降低栅极振荡的电路并可调整。按照本专利技术的电力用半导体模块具备并行动作的多个半导体元件、容纳多个半导体元件的框体、以及第1及第2外部端子。第1及第2外部端子是连接于与多个半导体元件的相互对应的端子连接的布线，用于将设置于框体的外部的滤波器形成用元件与上述布线电连接的端子。并且，该第1及第2外部端子以如下方式与上述布线连接：在上述布线中，对第1外部端子和第2外部端子进行电连接的区间包括多个半导体元件并行动作时的上述布线上的通电区域的至少一部分。另外，按照本专利技术的电力用半导体装置具备并行动作的第1及第2电力用半导体模块、和滤波器形成用元件。第1及第2电力用半导体模块的各个包括并行动作的多个半导体元件、容纳多个半导体元件的框体、以及第1及第2外部端子。第1及第2外部端子连接于与多个半导体元件的相互对应的端子连接的布线。并且，第1及第2外部端子以如下方式与上述布线连接：在上述布线中，对第1外部端子和第2外部端子进行电连接的区间包括多个半导体元件并行动作时的上述布线上的通电区域的至少一部分。滤波器形成用元件设置于框体的外部，在第1电力用半导体模块的第1外部端子与第2电力用半导体模块的第1外部端子之间电连接。在按照本专利技术的电力用半导体模块中，第1及第2外部端子以如下方式与上述布线连接：在并行动作的多个半导体元件的相互对应的端子连接的布线中，对第1外部端子和第2外部端子进行电连接的区间包括多个半导体元件并行动作时的上述布线上的通电区域的至少一部分。由此，通过在框体的外部在第1及第2外部端子之间连接滤波器形成用元件，能够形成用于降低栅极振荡的滤波器。因此，根据该电力用半导体模块，能够在模块外部构成用于降低栅极振荡的滤波器并可调整。另外，根据该电力用半导体模块，通过构成上述滤波器，能够使栅极电阻变得极小或者不需要，所以能够抑制栅极电阻所致的开关速度降低。另外，通过与栅极电阻组合能够得到进一步的效果。另外，在按照本专利技术的电力用半导体装置中，各电力用半导体模块的第1及第2外部端子以如下方式与上述布线连接：在并行动作的多个半导体元件的相互对应的端子连接的布线中，对第1外部端子和第2外部端子进行电连接的区间包括多个半导体元件并行动作时的上述布线上的通电区域的至少一部分。并且，在第1电力用半导体模块的第1外部端子与第2电力用半导体模块的第1外部端子之间，在框体的外部连接滤波器形成用元件。由此，能够形成用于抑制在模块之间发生的振荡并且降低各模块内的栅极振荡的滤波器。因此，根据该电力用半导体装置，能够在模块外部构成用于抑制在模块之间发生的振荡并且降低各模块内的栅极振荡的滤波器并可调整。另外，根据该电力用半导体装置，通过构成上述滤波器，能够使栅极电阻变得极小或者不需要，所以能够抑制栅极电阻所致的开关速度降低。附图说明图1是按照实施方式1的电力用半导体模块的俯视图。图2是概略地示出图1所示的电力用半导体模块的内部的平面图。图3是示意地示出图1所示的电力用半导体模块的剖面的一部分的剖面图。图4是示意地示出图1所示的半导体元件的构造的平面图。图5是示出按照实施方式1的电力用半导体模块的电气结构的等价电路图。图6是用于说明栅极控制布线图案中的滤波器用端子的连接部位的图。图7是概略地示出针对栅极控制布线图案形成的滤波器的电路结构的图。图8是示出图7所示的滤波器的变形例的图。图9是示出图7所示的滤波器的其他变形例的图。图10是概略地示出针对栅极控制布线图案形成的滤波器的另一电路结构的图。图11是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力用半导体模块，具备：并行动作的第1多个半导体元件；框体，容纳所述第1多个半导体元件；以及第1及第2外部端子，连接于与所述第1多个半导体元件的相互对应的端子连接的第1布线，用于将设置于所述框体的外部的第1滤波器形成用元件与所述第1布线电连接，所述第1及第2外部端子以如下方式与所述第1布线连接：在所述第1布线中，对所述第1外部端子和所述第2外部端子进行电连接的区间包括所述第1多个半导体元件并行动作时的所述第1布线上的通电区域的至少一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.23 JP 2016-1854641.一种电力用半导体模块，具备：并行动作的第1多个半导体元件；框体，容纳所述第1多个半导体元件；以及第1及第2外部端子，连接于与所述第1多个半导体元件的相互对应的端子连接的第1布线，用于将设置于所述框体的外部的第1滤波器形成用元件与所述第1布线电连接，所述第1及第2外部端子以如下方式与所述第1布线连接：在所述第1布线中，对所述第1外部端子和所述第2外部端子进行电连接的区间包括所述第1多个半导体元件并行动作时的所述第1布线上的通电区域的至少一部分。2.根据权利要求1所述的电力用半导体模块，其中，所述第1及第2外部端子以如下方式与所述第1布线连接：使所述区间与在所述第1布线中对所述相互对应的端子进行电连接的区间的至少一部分重叠。3.根据权利要求1所述的电力用半导体模块，其中，还具备电容器，该电容器在所述框体的外部在所述第1及第2外部端子之间电连接，构成所述第1滤波器形成用元件。4.根据权利要求3所述的电力用半导体模块，其中，还具备电阻元件，该电阻元件在所述框体的外部与所述电容器串联地电连接，构成所述第1滤波器形成用元件。5.根据权利要求3所述的电力用半导体模块，其中，还具备电阻元件，该电阻元件在所述框体的外部与所述电容器并联地电连接，构成所述第1滤波器形成用元件。6.根据权利要求1所述的电力用半导体模块，其中，还具备整流型半导体元件，该整流型半导体元件在所述框体的外部在所述第1及第2外部端子之间电连接，构成所述第1滤波器形成用元件。7.根据权利要求6所述的电力用半导体模块，其中，还具备电阻元件，该电阻元件在所述框体的外部与所述整流型半导体元件并联地电连接，构成所述第1滤波器形成用元件。8.根据权利要求1所述的电力用半导体模块，其中，还具备自消弧型的半导体开关元件，该自消弧型的半导体开关元件在所述框体的外部在所述第1及第2外部端子之间电连接，构成所述第1滤波器形成用元件。9.根据权利要求8所述的电力用半导体模块，其中，还具备电阻元件，该电阻元件在所述框体的外部与所述半导体开关元件并联地电连接，构成所述第1滤波器形成用元件。10.根据权利要求8所述的电力用半导体模块，其中，还具备电阻元件，该电阻元件在所述框体的外部与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：中岛纯一，玉田美子，中山靖，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP