电力用半导体模块制造技术

得到如下电力用半导体模块：使布线图案的电感的比例增大，降低搭载于绝缘基板的自灭弧式半导体元件的源极电位的偏差，从而能够抑制电流不平衡。电力用半导体模块的特征在于，具备：正负支路，串联连接自灭弧式半导体元件(6)而构成，所述正负支路具有自灭弧式半导体元件(6)的串联连接点；正极侧电极(10)、负极侧电极(11)以及交流电极(12)，连接于正负支路；以及基板(2)，形成有多个布线图案(3、4)，该多个布线图案(3、4)将正负支路的自灭弧式半导体元件(6)与正极侧电极(10)、负极侧电极(11)以及交流电极(12)连接，在邻接的布线图案(4)中流过的电流的方向相同，一个布线图案(4)相对另一个布线图案(4)被配置成镜像对称。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在要求小型化的逆变器等电力变换装置中使用的电力用半导体模块的电流不平衡抑制技术。
技术介绍
在逆变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，在作为散热板的金属板处隔着绝缘层而形成有布线图案，在其之上设置有进行开关动作的电力用半导体元件。该电力用半导体元件与外部端子连接，被树脂密封。在以大电流、高电压进行开关动作的电力变换装置中，通过电力用半导体元件截止时的电流的时间变化率di/dt和包含于电力变换装置的布线电感L而产生浪涌电压(Surge voltage)(ΔV＝L·di/dt)，该浪涌电压被施加给电力用半导体元件。当布线电感L变大时，有时产生超过电力用半导体元件的耐压的浪涌电压，成为电力用半导体元件的损坏的原因。因此，作为电力变换装置而要求低电感化，对于电力用半导体模块也要求低电感化。然而，作为电力用变换装置，为了满足所需的电流容量，选择与其相符的电力用半导体模块，或者如果没有相符的电力用半导体模块，则并联连接多个电力用半导体模块来进行使用。但是，在并联连接多个电力用半导体模块来进行使用的情况下，为了确保绝缘距离而需要隔开模块间隔，存在占据空间(footprint)增加这样的缺点。为了解决该缺点，有在同一封装体内以多个并联方式配置电力用半导体元件的例子(例如，参照专利文献1)。如专利文献1那样，即使为了与外部电路连接而具备多个外部端子，当在同一封装体内以多个并联方式配置的多个电力用半导体元件的端子彼此在封装体内
一并地连接于外部端子时，也没有什么电感的降低效果，随着电流容量的增加，截止时的di/dt增加，所以浪涌电压增大，存在电力用半导体元件损坏的可能性。因此，专利技术者为了实施电力用半导体元件的低电感化而专利技术了如下电力用半导体模块：具备多个外部端子，在电力用半导体模块内部，多个电路被并联化(例如，参照专利文献2)。专利文献1：日本专利公报第3519227号(第3页，第2、6图)专利文献2：国际公开第2013/128787号(第5页，第1图)
技术实现思路
但是，在以往的电力用半导体模块中，当在与以往相比以多个并联方式构成电力用半导体元件的大电流·高电压用途中使用的情况下，如专利文献2那样具备多个外部端子，从而能够实现低电感化。另一方面，在确保电力用半导体模块的绝缘距离这样的方面，有时无法配置多个外部端子，而必须一个一个汇总外部端子。存在产生在这样的电力用半导体模块内部以多个并联方式连接的电力用半导体元件的电流不平衡这样的问题点，这一情况通过之后的专利技术者的研究而明确。本专利技术是为了解决上述问题点而完成的，当在各电位处外部端子为一个的情况下，将搭载不同的布线图案的基板以成为镜像对称的方式邻接而配置，从而得到能够在原样地保持低电感化的状态下抑制电流不平衡的电力用半导体模块。本专利技术涉及的电力用半导体模块具备：正负支路，串联连接自灭弧式半导体元件而构成，所述正负支路具有所述自灭弧式半导体元件的串联连接点；正极侧电极、负极侧电极以及交流电极，连接于所述正负支路；以及基板，形成有多个布线图案，该多个布线图案将所述正负支路的所述自灭弧式半导体元件与所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极连接，在邻接的所述布线图案中流过的电流的方向相同，一个所述布线图案相对另一个所述布线图案被配置成镜像
对称。根据本专利技术，将搭载不同的布线图案的基板以成为镜像对称的方式邻接而配置，在邻接的布线图案之间流过的电流被均匀化，能够抑制基板之间以及电力用半导体元件之间的电流不平衡。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的上表面示意图。图2是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的概略侧面图。图3是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的概略侧面图。图4是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的去掉主电极而得到的上表面示意图。图5是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的等效电路图。图6是在本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的负极侧的绝缘基板的布线图案等中流过的换流时的电流路径图。图7是在本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的绝缘基板的布线图案等中流过的换流时的电流路径图。图8是在本专利技术的实施方式1的其它电力用半导体模块的绝缘基板的布线图案等中流过的换流时的电流路径图。图9是本专利技术的实施方式2的电力用半导体模块的上表面示意图。图10是本专利技术的实施方式2的电力用半导体模块的概略侧面图。图11是本专利技术的实施方式2的电力用半导体模块的概略侧面图。图12是本专利技术的实施方式2的电力用半导体模块的去掉主电极而得到的上表面示意图。图13是本专利技术的实施方式2的电力用半导体模块的等效电路图。图14是在本专利技术的实施方式2的电力用半导体模块的负极侧的绝缘基板的布线图案等中流过的换流时的电流路径图。图15是在本专利技术的实施方式2的电力用半导体模块的绝缘基板
的布线图案等中流过的换流时的电流路径图。图16是在本专利技术的实施方式2的其它电力用半导体模块的绝缘基板的布线图案等中流过的换流时的电流路径图。图17是本专利技术的实施方式3的电力用半导体模块的去掉主电极而得到的上表面示意图。图18是以往例中的电力用半导体模块的去掉主电极而得到的上表面示意图。图19是本专利技术的实施方式3的其它电力用半导体模块的去掉主电极而得到的上表面示意图。符号说明1：底板；2：绝缘基板；3：漏极(集电极)布线图案；4：源极(发射极)布线图案；5：陶瓷绝缘基板；6：自灭弧式半导体元件；7：回流二极管；8：栅极电阻；9：接合材料；10：正极电极；11：负极电极；12：交流电极；13G：正极侧栅极；13E：正极侧控制源极；14G：负极侧栅极；14E：负极侧控制源极；21、22：键合线；40：正极端子；41：负极端子；42：交流端子；50：密封材料；51：壳体；52：盖；53：螺母(nut)；100、110、200、210、300、310、320：电力用半导体模块；101、102、103、104：正极块；111、112、113、114：负极块。具体实施方式实施方式1.图1是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的上表面示意图。图2是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的概略侧面图。图3是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的概略侧面图。图2示出从图1中的X侧观察的情况下的概略侧面图，图3示出从图1中的Y侧观察的情况下的概略侧面图。图4是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的去掉主电极(正极电极、负极电极以及交流电极)而得到的上表面示意图。在图4中，从图1去掉主电极而示出自灭弧
式半导体元件6、回流二极管7等的芯片布局。图5是本专利技术的实施方式1的电力用半导体模块的等效电路图。此处，将从X侧观察的方向设为X方向，将从Y侧观察的方向设为Y方向。在图1至图4中，本实施方式1的电力用半导体模块100具备底板1、作为基板的绝缘基板2、漏极(集电极)布线图案3、源极(发射极)布线图案4、陶瓷绝缘基板5、自灭弧式半导体元件6、回流二极管7、焊料9、作为正极侧电极的正极电极10、作为负极侧电极的负极电极11、交流电极12、为布线材料的键合线(Bonding wire)21、作为正极电极10的端子部的正极端子40、作为负极电极11的端子部的负极端子4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力用半导体模块，其特征在于，具备：正负支路，串联连接自灭弧式半导体元件而构成，所述正负支路具有所述自灭弧式半导体元件的串联连接点；正极侧电极、负极侧电极以及交流电极，连接于所述正负支路；以及基板，形成有多个布线图案，该多个布线图案将所述正负支路的所述自灭弧式半导体元件与所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极连接，在邻接的所述布线图案中流过的电流的方向相同，一个所述布线图案相对另一个所述布线图案被配置成镜像对称。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.11 JP 2014-0239221.一种电力用半导体模块，其特征在于，具备：正负支路，串联连接自灭弧式半导体元件而构成，所述正负支路具有所述自灭弧式半导体元件的串联连接点；正极侧电极、负极侧电极以及交流电极，连接于所述正负支路；以及基板，形成有多个布线图案，该多个布线图案将所述正负支路的所述自灭弧式半导体元件与所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极连接，在邻接的所述布线图案中流过的电流的方向相同，一个所述布线图案相对另一个所述布线图案被配置成镜像对称。2.根据权利要求1所述的电力用半导体模块，其特征在于，所述布线图案具有平行部，在该平行部中流过经由所述自灭弧式半导体元件的电流，所述平行部被配置成相对所述镜像对称的基准线邻接并平行。3.根据权利要求1或者2所述的电力用半导体模块，其特征在于，所述布线图案具有垂直部，该垂直部经由布线材料而与在所述布线图案上相对所述镜像对称的基准线在垂直方向上配置成一列的所述自灭弧式半导体元件连接，所述垂直部相对所述镜像对称的基准线在垂直方向上配置，以使流过所述垂直部的电流的方向成为相反方向的方式使所述正负支路的所述垂直部邻接并对置地配置。4.根据权利要求1或者2所述的电力用半导体模块，其特征在于，所述布线图案具有垂直部，该垂直部经由布线材料而与在所述布线图案上相对所述镜像对称的基准线在垂直方向上配置成一列的所述自灭弧式半导体元件连接，所述垂直部相对所述镜像对称的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉田美子，中嶋纯一，中山靖，林田幸昌，
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