半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供在三电平逆变器模块中使额定电流大容量化的同时减小电感的半导体装置。所述半导体装置具备多个半导体单元和将多个半导体单元在电气上并联的连接单元，半导体单元具有：层叠基板，其具有绝缘板和在绝缘板的主表面配置的电路板；多个半导体元件，其背面固定于电路板，并在正面具有主电极；布线部件，其与半导体元件的主电极电连接，其中，通过层叠基板、半导体元件和布线部件在半导体单元的内部构成三电平逆变器电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体装置。
技术介绍
被称为功率半导体模块的半导体装置作为包含由IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)、FWD(FreeWheelingDiode：续流二极管)等半导体元件形成的半导体芯片的电力变换装置而得到广泛应用。并且，具备三电平逆变器电路的功率半导体模块近年来在风力发电、太阳能发电等追求高效化的领域得到应用(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2012-110095号公报
技术实现思路
技术问题在专利文献1的功率半导体模块中，如果从连接用端子施加电压，则电流经过模块内的元件和布线用的导电层从别的连接用端子输出。虽然这样输出的电流容量大，但是由于电流从输入到输出为止的电流路径长，所以难以抑制布线的电感。此外，除了搭载元件的导电层之外，在层叠基板上还需要布线用的导电层，所以为了实现电流的大容量化，需要具有更大面积的层叠基板。因此，为了大容量化就无法避免功率半导体模块的大型化。此外，由于大型化使电流路径变得更长，因此更加难以抑制布线的电感。本专利技术为鉴于这一点完成的，目的在于提供在减小布线的电感的同时，实现了额定电流的大容量化的半导体装置。技术方案根据本专利技术的一个观点，提供的半导体装置具备多个半导体单元和将多个前述半导体单元在电气上并联的连接单元，前述半导体单元具有：层叠基板，其具有绝缘板和在前述绝缘板的主表面配置的电路板；多个半导体元件，其背面固定于前述电路板，并在正面具有主电极；布线部件，其与前述半导体元件的前述主电极电连接，其中，通过前述层叠基板、前述半导体元件和前述布线部件在前述半导体单元的内部构成三电平逆变器电路。技术效果根据本专利技术公开的技术能够在使额定电流大容量化的同时，减小布线的电感。附图说明图1是用于说明第一实施方式的半导体装置的图。图2是示出第二实施方式的半导体装置的图。图3是示出第二实施方式的半导体装置具备的半导体单元和连接单元的立体图。图4是示出第二实施方式的半导体装置具备的半导体单元的外观的立体图。图5是示出第二实施方式的半导体装置具备的半导体单元的图。图6是示出第二实施方式的半导体装置具备的半导体单元的层叠基板、半导体元件和二极管的图。图7是示出第二实施方式的半导体装置具有的半导体单元的导电柱相对于层叠基板的连接位置的图。图8是示出在第二实施方式的半导体装置具备的半导体单元内构成的电路结构的电路图。图9是示出第三实施方式的半导体装置具有的半导体单元的层叠基板的图。图10是示出构成电力变换系统的电路结构的电路图。图11是示出在电力变换系统中的各半导体芯片所产生的损耗的图。图12是示出第四实施方式的PWM逆变器的图。图13是示出第五实施方式的PWM逆变器的图。图14是示出第六实施方式的PWM转换器的图。图15是示出第七实施方式的PWM转换器的图。符号说明100：半导体装置110：壳体120：连接单元121a～121d：外部端子122：连接孔130a、130b：半导体单元131：层叠基板132：电路板133：半导体元件134：导电柱135：主端子136：控制端子137：印制基板138：贯通孔139：绝缘板140：金属板具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。[第一实施方式]图1是用于说明第一实施方式的半导体装置的图。图1(A)是半导体装置的剖视图。图1(B)是半导体装置的分解立体图。应予说明，在图1(B)中，省略了壳体的图示。具备三电平逆变器电路的半导体装置100如图1所示，具备多个(2个)半导体单元130a、130b和将半导体单元130a、130b在电气上并联的连接单元120。进一步地，半导体装置100具备壳体110。在第一实施方式中示出了使用印制基板作为连接单元120的情况。连接单元120构成为在其内部层叠有多个电路层(省略图示)。并且，连接单元120设置有与各个电路层电连接的外部端子121a～121d。应予说明，外部端子121a～121d为与三电平逆变器的P端子、M端子、N端子、U端子分别对应的端子。半导体单元130a、130b排列配置在同一平面上，并以覆盖半导体单元130a、130b的方式配置连接单元120。并且，半导体单元130a、130b的主端子135和控制端子136插入到连接单元120的连接孔122。并且，主端子135和控制端子136与连接单元120电连接。各主端子135经由连接单元120的各电路层与各外部端子121a～121d电连接。由此，半导体单元130a、130b在电气上并联。半导体单元130a、130b具有层叠基板131、多个半导体元件133和作为布线部件的印制基板137及多个导电柱134。此外，半导体单元130a、130b还具有主端子135和控制端子136。层叠基板131具有绝缘板139和电路板132。并且，在绝缘板139的主表面(图中为上表面)配置有电路板132。此外，层叠基板131在绝缘板139的与主表面相反一侧的面具有金属板140。电路板132为导电层被形成为预定形状的电路板。在电路板132固定有主端子135的一端。层叠基板131例如可以使用DCB(DirectCopperBonding：直接铜键合)基板、AMB(ActiveMetalBrazed：活性金属钎焊)基板。半导体元件133例如为IGBT或功率MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件。半导体元件133的背面通过焊料等接合材料固定于电路板132，且在半导体元件133的正面具有发射极等主电极。应予说明，在半导体元件133为纵向型的IGBT的情况下，在正面还具有栅极，在背面还具有集电极。并且，背面的集电极与电路板132也电连接。应予说明，在半导体装置100中除了作为开关元件的半导体元件133之外，还搭载有SBD(SchottkyBarrierDiode：肖特基势垒二极管)、FWD等二极管(省略图示)。印制基板137与层叠基板131的绝缘板139的主表面相对配置，在印制基板137的表面和/或内部设置有构成了预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具备多个半导体单元和将多个所述半导体单元在电气上并联的连接单元，所述半导体单元具有：层叠基板，其具有绝缘板和在所述绝缘板的主表面配置的电路板；多个半导体元件，其背面固定于所述电路板，并在正面具有主电极；布线部件，其与所述半导体元件的所述主电极电连接，其中，通过所述层叠基板、所述半导体元件和所述布线部件，在所述半导体单元的内部构成三电平逆变器电路。

【技术特征摘要】
2014.12.25 JP 2014-263278;2015.05.29 JP 2015-110441.一种半导体装置，其特征在于，具备多个半导体单元和将多个所述半
导体单元在电气上并联的连接单元，
所述半导体单元具有：
层叠基板，其具有绝缘板和在所述绝缘板的主表面配置的电路板；
多个半导体元件，其背面固定于所述电路板，并在正面具有主电极；
布线部件，其与所述半导体元件的所述主电极电连接，
其中，通过所述层叠基板、所述半导体元件和所述布线部件，在所述半
导体单元的内部构成三电平逆变器电路。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述布线部件包括：
印制基板，其与所述层叠基板的所述绝缘板的主表面相对配置；
多个导电柱，其将所述印制基板与所述半导体元件的所述主电极之间电
连接。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述连接单元
具有多个外部端子。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，多个所
述半导体单元大致排列配置在同一平面，
所述连接单元覆盖排列配置的多个所述半导体单元。
5.根据权利要求2～4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述半导体单元还具有一端固定于所述层叠基板的所述电路板、另一端
从所述印制基板的贯通孔向...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲村秀世，田久保扩，山田隆二，
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