功率用半导体模块制造技术

得到能够降低功率用半导体模块内部的布线之间的电感、抑制浪涌电压所致的功率用半导体元件的损坏的功率用半导体模块。一种功率用半导体模块，具备：正负支路，将自消弧型半导体元件(6)串联连接而构成，在自消弧型半导体元件(6)之间具有连接点；正极侧直流电极(10)、负极侧直流电极(11)以及交流电极(12)，与正负支路连接；以及基板(2)，形成有连接正负支路的自消弧型半导体元件(6)和正极侧直流电极(10)、负极侧直流电极(11)、及交流电极(12)的布线图案(3、4)，其中，正极侧直流电极(10)、负极侧直流电极(11)以及交流电极(12)被分别绝缘，各个电极中的两个被对置地配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及降低功率用半导体模块的电感的构造。
技术介绍
关于在逆变器等功率变换装置中使用的绝缘型功率用半导体模块，在作为散热板的金属板隔着绝缘基板形成有布线图案，在其上设置有功率用半导体元件，通过引线键合等与电极端子连接，该功率用半导体元件用树脂密封。在大电流、高电压下进行切换(switching)动作的功率用半导体模块中，根据功率用半导体元件截止时的电流的时间变化率di/dt和功率变换装置中包含的布线电感L，对功率用半导体元件施加浪涌电压ΔV＝L·di/dt。当布线电感大时，会产生超过功率用半导体元件的耐压的浪涌电压，有时会成为功率用半导体元件损坏的原因。因此，作为功率变换装置，要求低电感化，对功率用半导体模块也要求低电感化。在封装内具备正、负支路的功率用半导体模块内的电感大的要素是与外部电路连接的正极电极、负极电极以及输出(交流)电极。因此，近年来，通过层叠模块内的电极，在电流流动时在电极之间磁通被消除，从而实现了低电感化(例如专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利公报第3692906号(第4页，第1图)
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题然而，在以往的功率用半导体模块中，采用按照P-U-N的顺序来层叠作为正极电极的P电力线、作为负极电极的N电力线以及作为输出电极的输出线U而成的构造，由于由在输出线U中流过的电流而产生的磁通的朝向和由在P电力线或者N电力线中的某一个中按照与输出线U相反的方向流过的电流而发生的磁通的朝向相逆，所以各个磁通被抵消而减少，所以电感被降低。然而，在P-U之间、U-N之间，磁通被有效地消除而能够降低电感，但在P-N之间，由于输出线U存在于P-N之间，所以存在磁通的消除效果变小，电感的降低效果减弱这样的问题。本专利技术是为了解决上述问题而完成的，得到一种通过降低所有布线之间的电感而能够抑制浪涌电压所致的功率用半导体元件的损坏的功率用半导体模块。解决技术问题的技术方案本专利技术的功率用半导体模块具备：正负支路，将自消弧型半导体元件串联连接而构成，具有所述自消弧型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，与所述正负支路连接；以及基板，形成有连接所述正负支路的所述自消弧型半导体元件和所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极的布线图案，所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极被分别绝缘，各个电极中的两个被对置地配置。技术效果根据本专利技术，以分别对置的方式配置了正极侧电极、负极侧电极以及交流电极，所以在对置的正极侧电极与交流电极之间、交流电极与负极侧电极之间以及正极侧电极与负极侧电极之间，di/dt的朝向相互相逆，进行磁通的消除，能够在对置的各电极之间降低电感。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的顶面示意图以及概略侧面图。图2是拆除了本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的电极时的顶视图。图3是本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的顶面外观图。图4是本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的等价电路图。图5是本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的2电平电路中的正支路侧自消弧型半导体元件的切换动作电路图。图6是示出本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的正支路侧自消弧型半导体元件的切换动作时的换流环路的电路图。图7是示出产生图6所示的换流环路时的相对置的电极之间的磁通消除的情形的示意图。图8是本专利技术的实施方式2的功率用半导体模块的顶面示意图以及概略侧面图。图9是作为本专利技术的实施方式2的功率用半导体模块的正负支路具备2片绝缘基板时的功率用半导体模块的等价电路图。图10是本专利技术的实施方式2的2电平电路中的正支路侧自消弧型半导体元件的切换动作电路图。图11是示出本专利技术的实施方式2的功率用半导体模块的正支路侧自消弧型半导体元件的切换动作时的换流环路的电路图。图12是示出产生图11所示的换流环路时的相对置的电极之间的磁通消除的情形的示意图。图13是本专利技术的实施方式3的功率用半导体模块的功率用半导体模块的顶视图以及概略侧面图。图14是拆除了本专利技术的实施方式3的功率用半导体模块的功率用半导体模块的电极时的顶视图。图15是本专利技术的实施方式3的功率用半导体模块的功率用半导体模块的顶面外观图。图16是在本专利技术的实施方式3的功率用半导体模块的功率用半导体模块中的分支电极部分加入了狭缝时的顶面示意图。图17是示出本专利技术的实施方式4的功率用半导体模块的3电平
电路中的自消弧型半导体元件的切换动作时的换流环路的电路图。图18是示出产生图17所示的换流环路时的功率用半导体模块400(c)的相对置的电极之间的磁通消除的情形的示意图。图19是示出产生图17所示的换流环路时的另一功率用半导体模块400(c)的相对置的电极之间的磁通消除的情形的示意图。图20是示出产生图17所示的换流环路时的又一功率用半导体模块400(a)的相对置的电极之间的磁通消除的情形的示意图。图21是示出产生图17所示的换流环路时的又一功率用半导体模块400(a)的相对置的电极之间的磁通消除的情形的示意图。(符号说明)1：基体板；2：绝缘基板；3、4：布线图案；5：陶瓷绝缘基板；6、6P、6N：自消弧型半导体元件；7、7P、7N：回流二极管；8、8P、8N：栅极电阻；9：焊料；10：正极电极；11：负极电极；12：交流电极；13E、13G：正支路侧控制端子；14E、14G：负支路侧控制端子；21：键合引线；22：控制用引线键合；25P：其它相的正支路；25N：其它相的负支路；31：负载；32：电容器；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；60：正极分支电极；61：负极分支电极；62：交流分支电极；100、200、300、400(a)、400(b)、400(c)、500：功率用半导体模块；101、102、103、104：正支路侧绝缘基板；111、112、113、114：负支路侧绝缘基板；600：狭缝。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的功率用半导体模块的顶面示意图以及概略侧面图。图1(a)示出功率用半导体模块100的顶面示意图。图1(b)示出从图1(a)中的B侧观察时的概略侧面图，图1(c)示出从图1(a)中的A侧观察时的概略侧面图。另外，图2是拆除了本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的电极时的顶视图。进而，
图3是本专利技术的实施方式1的功率用半导体模块的顶面外观图。此处，将从B侧观察的方向设为B方向，将从A侧观察的方向设为A方向。在图1、图2以及图3中，本实施方式1的功率用半导体模块100具备：基体板1、集电极(漏极)布线图案3、发射极(源极)布线图案4、陶瓷绝缘基板5、自消弧型半导体元件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、键合引线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41、作为交流电极12的端子部的交流端子42、密封材料50、壳体51、盖52、螺母53。在本实施方式1的功率用半导体模块100中，在将构成功率用半导体模块100的自消弧型半导体元件6和回流二极管7的发热进行散热的金属散热体即基体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率用半导体模块，其特征在于，具备：正负支路，将自消弧型半导体元件串联连接而构成，具有所述自消弧型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，与所述正负支路连接；以及基板，形成有连接所述正负支路的所述自消弧型半导体元件和所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极的布线图案，所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极被分别绝缘，各个电极中的两个被对置地配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.11 JP 2014-0239231.一种功率用半导体模块，其特征在于，具备：正负支路，将自消弧型半导体元件串联连接而构成，具有所述自消弧型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，与所述正负支路连接；以及基板，形成有连接所述正负支路的所述自消弧型半导体元件和所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极的布线图案，所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极被分别绝缘，各个电极中的两个被对置地配置。2.根据权利要求1所述的功率用半导体模块，其特征在于，所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极分别具有相对所述基板的形成有所述布线图案的面平行地配置的平行面部，所述正极侧电极、所述负极侧电极具有相对所述基板的形成有所述布线图案的面垂直地配置的垂直面部，所述正极侧电极的垂直面部与所述负极侧电极的垂直面部被对置地平行地配置，所述交流电极的平行面部与所述正极侧电极的平行面部和所述负极侧电极的平行面部的各自被对置地平行地配置。3.根据权利要求1或者2所述的功率用半导体模块，其特征在于，所述正极侧电极、所述负极侧电极以及所述交流电极分别具有与外部电路连接的端子部和与所述布线图案连接且从所述平行面部分支的多个分支电极部。4.根据权利要求3所述的功率用半导体模块，其特征在于，所述基板是多个，所述分支电极部与所述多个基板对应地设置有多个，从所述平面部至所述布线图案的距离为大致等距离，并联连接了所述布线图案。5.根据权利要求3或者4所述的功率用半导体模块，其特征在于，所述正极侧电极的分支电极部和所述交流电极的分支电极部被绝缘，至少一部分为同一形状且被对置地配置，所述负极侧电极的分支电极部和所述交流电极的分支电极部被绝缘，至少一部分为同一形状且被对置地配置。6.根据权利要求2～5中的任意一项所述的功率用半导体模块，其特征在于，所述平行面部为大致长方形的形状，在所述大致长方形的长边部配置了所述分支电极部。7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的功率用半导体模块，其特征在于，在所述正极侧电极的端子部和所述负极侧电极的端子部，在所述交流电极的端子部的同一边侧，对置地配置了所述交流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：中嶋纯一，玉田美子，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