半桥功率半导体模块及其制造方法技术

技术编号:16191458 阅读:102 留言:0更新日期:2017-09-12 12:52
半桥功率半导体模块1具有绝缘配线基板15,绝缘配线基板15包括在一张绝缘板16之上或其上方相互电绝缘地配置的正极配线导体12H、桥接配线导体12B及负极配线导体21L。在正极配线导体12H及桥接配线导体12B之上接合有高侧功率半导体装置13HT及低侧功率半导体装置13LT的背面电极。高侧功率半导体装置13HT及低侧功率半导体装置13LT的表面电极经由多个接合线18BT及多个接合线18LT与桥接配线导体12B及负极配线导体21L连接。

Half bridge power semiconductor module and manufacturing method thereof

Half bridge power semiconductor module 1 has an insulated wiring substrate 15, an insulated wiring substrate 15 is included in a 16 insulating board on or above each other electric insulation configuration of the anode wiring conductor 12H and bridge wiring conductor 12B and anode wiring conductor 21L. The rear electrode of the high side power semiconductor device 13HT and the low side power semiconductor device 13LT are joined on the positive wiring conductor 12H and the bridging wiring conductor 12B. The surface electrodes of the high side power semiconductor device 13HT and the low side power semiconductor device 13LT are connected to the bridging wiring conductor 12B and the negative electrode wiring conductor 21L via a plurality of bonding lines 18BT and a plurality of bonding lines 18LT.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半桥功率半导体模块及其制造方法
本专利技术涉及可不使热阻增大而将在主电路的路径中产生的寄生电感显著降低的半桥功率半导体模块及其制造方法。
技术介绍
在一个封装内收纳有将两个功率半导体装置芯片串联连接而以其连接中点为输出端子的半桥电路的功率模块被广为人知(参照专利文献1及2)。在专利文献1及2中,将流经绝缘板的表面侧导体的主电流的方向与流经绝缘板的背面侧导体的主电流的方向设为反向。由此,实现了“接近反向平行流通”,使功率模块的寄生电感降低。专利文献1:(日本)特开2002-112559号专利文献2:(日本)特开2002-373971号然而,在专利文献1及2的功率模块中存在如下的问题,即,为了从绝缘板的背面侧放出在模块内部产生的热,在背面侧导体的背面侧还设置其他的绝缘基板,故而导致功率模块的热阻增大。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而设立的,其目的在于提供可不使热阻增大而将在主电路的路径中产生的寄生电感显著降低的半桥功率半导体模块及其制造方法。本专利技术一方面的半桥功率半导体模块具有绝缘配线基板,该绝缘配线基板包括在一张绝缘板之上或其上方相互电绝缘地配置的正极配线导体、桥接配线导体及负极配线导体。在正极配线导体及桥接配线导体之上接合有高侧功率半导体装置及低侧功率半导体装置的背面电极。高侧功率半导体装置及低侧功率半导体装置的表面电极经由多个高侧连接机构及多个低侧连接机构与桥接配线导体及负极配线导体连接。附图说明图1(a)是表示第一实施方式的半桥功率半导体模块1的构造的平面图,图1(b)是沿着图1(a)的A-A'剖切面的剖面图,图1(c)是半桥功率半导体模块1的电路图;图2(a)~图2(d)是表示图1的半桥功率半导体模块1的制造方法的第一工序的平面图,图2(e)是表示图1的半桥功率半导体模块1的制造方法的第二工序的平面图;图3(a)表示在图1的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流动的主电流ILH,图3(b)表示在图1的低侧功率半导体装置(开关)13LT的二极管中流动的主电流(环流电流)ILL,图3(c)表示在图1的高侧功率半导体装置(开关)13HT的二极管中流动的主电流(环流电流)ILH;图4(a)是表示在图1的半桥功率半导体模块1追加了缓冲电容器(25HB、25LB)的变形例1的平面图,图4(b)是沿着图4(a)的B-B'剖切面的剖面图;图5(a)是表示第二实施方式的半桥功率半导体模块2的构造的平面图,图5(b)是沿着图5(a)的A-A'剖切面的剖面图,图5(c)是半桥功率半导体模块2的电路图;图6(a)是表示第三实施方式的半桥功率半导体模块3的构造的平面图,图6(b)是沿着图6(a)的B-B'剖切面的剖面图,图6(c)是半桥功率半导体模块3的电路图;图7(a)是表示第三实施方式的变形例2的半桥功率半导体模块3-1的构造的平面图,图7(b)是沿着图7(a)的B-B'剖切面的剖面图;图8(a)是表示第三实施方式的变形例3的半桥功率半导体模块3-2的构造的平面图,图8(b)是沿着图8(a)的A-A'剖切面的剖面图;图9(a)表示在图8的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流过的主电流ILH,图9(b)表示在图8的低侧功率半导体装置(二极管)13LD中流过的主电流(环流电流)ILL,图9(c)表示在图8的高侧功率半导体装置(二极管)13HD中流过的主电流(环流电流)ILH;图10(a)是表示第三实施方式的变形例4的半桥功率半导体模块3-3的构造的平面图,图10(b)是半桥功率半导体模块3-3的电路图;图11A(a)表示第四实施方式的半桥功率半导体模块4的构造的平面图,图11A(b)是沿着图11A(a)的A-A'剖切面的剖面图,图11A(c)是沿着图11A(a)的B-B'剖切面的剖面图;图11B(a)是沿着图11A(a)的C-C'剖切面的剖面图,图11B(b)是半桥功率半导体模块4的电路图;图12(a)~图12(c)是表示图11的半桥功率半导体模块4的制造方法的平面图;图13(a)表示在图11A的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流过的主电流ILH,图13(b)表示在图11A的低侧功率半导体装置(开关)13LT的二极管中流过的主电流(环流电流)ILL,图13(c)表示在图1A1的高侧功率半导体装置(开关)13HT的二极管中流过的主电流(环流电流)ILH;图14A(a)是表示第五实施方式的半桥功率半导体模块5的结构的平面图,图14A(b)是沿着图14A(a)的A-A'剖切面的剖面图,图14A(c)是沿着图14A(a)的B-B'剖切面的剖面图,图14A(d)是从图14A(a)删除了立起式端子(14B'、14H'、14L'、14HG'、14HS'、14LG'、14LS')的假想平面图;图14B是半桥功率半导体模块5的电路图;图15(a)~图15(c)是表示图14A及图14B的半桥功率半导体模块5的制造方法之一例的平面图;图16(a)~图16(c)是表示图14A及图14B的半桥功率半导体模块5的制造方法的另一例的平面图;图17A(a)及(b)表示在图14A的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流过的主电流ILH,图17A(c)及(d)表示在图14A的低侧功率半导体装置(开关)13LT的二极管中流过的主电流(环流电流)ILL;图17B(e)及(f)表示在图14A的高侧功率半导体装置(开关)13HT的二极管中流过的主电流(环流电流)ILH;图18(a)是表示第六实施方式的半桥功率半导体模块6的构造的平面图,图18(b)是沿着图18(a)的A-A'剖切面的剖面图,图18(c)是沿着图18(a)的B-B'剖切面的剖面图;图19是表示第七实施方式的半桥功率半导体模块7的构造的平面图;图20A(a)表示在图19的高侧功率半导体装置(开关)13HT接通时流过的主电流ILH,图20A(b)表示在图19的低侧功率半导体装置(二极管)13LD中流过的主电流(环流电流)ILL;图20B(a)表示在图19的低侧功率半导体装置(开关)13LT接通时流过的主电流ILL,图20B(b)表示在图19的高侧功率半导体装置(二极管)13HD中流过的主电流(环流电流)ILL;图21是表示比较例的半桥功率模块1000的构造的剖面图。标记说明1~7、1'、3-1、3-2、3-3:半桥功率半导体模块12H、12H(T)、12H(D):正极配线导体12L、12LT、12LD、21L:负极配线导体12B、12B(T)、12B(D):桥接配线导体12HG、12LG:栅极(基极)信号配线导体12HS、12LS:源极(发射极)信号配线导体13HT:高侧功率半导体装置(开关)13HD:高侧功率半导体装置(续流二极管)13LT:低侧功率半导体装置(开关)13LD:低侧功率半导体装置(续流二极管)14H、14H1、14H2、14H':高侧端子14L'、17L、17L1、17L2、17L':低侧端子14B、14B1、14B2、14B':桥接端子14HG、14LG、14HG'、14LG':栅极信号端子14HS、14LS、14HS'、14LS':源极信号端子15、31:绝缘配线基板16:绝缘板18BT、18BD:多个接合线(高侧连接机构)18LT、18LD:多个本文档来自技高网...
半桥功率半导体模块及其制造方法

【技术保护点】
一种半桥功率半导体模块,其特征在于,具备:绝缘配线基板,其包括一张绝缘板、在所述绝缘板之上或其上方相互电绝缘地配置的正极配线导体、桥接配线导体及负极配线导体;一个以上的高侧功率半导体装置,其背面电极接合在所述正极配线导体之上;一个以上的低侧功率半导体装置,其背面电极接合在所述桥接配线导体之上;桥接端子,其在所述高侧功率半导体装置与所述低侧功率半导体装置之间与所述桥接配线导体连接;高侧端子,其在所述高侧功率半导体装置与所述桥接端子之间与所述正极配线导体连接;低侧端子,其在所述桥接端子与所述低侧功率半导体装置之间与所述负极配线导体连接;高侧连接机构,其连接所述高侧功率半导体装置的表面电极和所述桥接配线导体;低侧连接机构,其连接所述低侧功率半导体装置的表面电极和所述负极配线导体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半桥功率半导体模块,其特征在于,具备:绝缘配线基板,其包括一张绝缘板、在所述绝缘板之上或其上方相互电绝缘地配置的正极配线导体、桥接配线导体及负极配线导体;一个以上的高侧功率半导体装置,其背面电极接合在所述正极配线导体之上;一个以上的低侧功率半导体装置,其背面电极接合在所述桥接配线导体之上;桥接端子,其在所述高侧功率半导体装置与所述低侧功率半导体装置之间与所述桥接配线导体连接;高侧端子,其在所述高侧功率半导体装置与所述桥接端子之间与所述正极配线导体连接;低侧端子,其在所述桥接端子与所述低侧功率半导体装置之间与所述负极配线导体连接;高侧连接机构,其连接所述高侧功率半导体装置的表面电极和所述桥接配线导体;低侧连接机构,其连接所述低侧功率半导体装置的表面电极和所述负极配线导体。2.如权利要求1所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,在所述正极配线导体及所述高侧连接机构中分别流过的主电流的大小相等,方向相反且平行。3.如权利要求1或2所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,在所述桥接配线导体及所述低侧连接机构中分别流过的主电流的大小相等,方向相反且平行。4.如权利要求1~3中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述桥接端子、所述高侧端子及所述低侧端子相互接近而平行地配置。5.如权利要求1~4中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,在所述高侧端子及所述桥接端子中分别流过的主电流的大小相等,方向相反且平行。6.如权利要求1~5中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,在所述低侧端子及所述桥接端子中分别流过的主电流的大小相等,方向相反且平行。7.如权利要求1~6中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,在所述正极配线导体中流过的主电流的方向和在所述高侧端子中流过的主电流的方向成直角。8.如权利要求1~7中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,在所述桥接配线导体中流过的主电流的方向和在所述低侧端子中流过的主电流的方向大致成直角。9.如权利要求1~8中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述绝缘配线基板还具备在所述绝缘板之上配置的栅极信号配线导体及源极信号配线导体,所述半桥功率半导体模块还具备:栅极信号端子,其与所述栅极信号配线导体连接;源极信号端子,其与所述源极信号配线导体连接;栅极信号连接机构,其连接所述高侧功率半导体装置及所述低侧功率半导体装置的至少一方的栅极电极和所述栅极信号配线导体;源极信号连接机构,其连接所述高侧功率半导体装置及所述低侧功率半导体装置的至少一方的源极电极和所述源极信号配线导体;所述栅极信号连接机构和所述源极信号连接机构相互平行地配置,所述栅极信号端子和所述源极信号端子相互平行地配置,栅极信号电流配置为以等量反向平行地流通。10.如权利要求1~9中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述负极配线导体隔着绝缘片配置在所述桥接配线导体的上方。11.如权利要求1~10中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述高侧端子、所述桥接端子及所述低侧端子分别由所述正极配线导体的一部分、所述桥接配线导体的一部分、及所述负极配线导体的一部分沿与所述绝缘板的主面平行的方向延伸而构成。12.如权利要求9所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述栅极信号端子及所述源极信号端子分别由所述栅极信号配线导体的一部分及所述源极信号配线导体的一部分沿与所述绝缘板的主面平行的方向延伸而构成。13.如权利要求10~12中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,还具备:在所述绝缘板的主面上连接在所述高侧端子与所述桥接端子之间的高侧缓冲电容器、和在所述绝缘板的主面上连接在所述桥接端子与所述低侧端子之间的低侧缓冲电容器的至少一方。14.如权利要求1~13中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述高侧功率半导体装置及所述低侧功率半导体装置的任一方为功率开关元件,另一方为功率二极管。15.如权利要求1~13中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述高侧功率半导体装置及所述低侧功率半导体装置的至少一方具备功率开关元件和与所述功率开关元件反向并联连接的功率二极管。16.如权利要求15所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,在所述正极配线导体及所述桥接配线导体的至少一方形成有将所述功率开关元件与所述功率二极管之间分隔的狭缝。17.如权利要求15所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,两个以上的所述高侧功率半导体装置以共有在所述正极配线导体及所述高侧连接机构中分别流过的主电流的流路的方式沿一方向排列。18.如权利要求15或17所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,两个以上的所述低侧功率半导体装置以共有在所述桥接配线导体及所述低侧连接机构中分别流过的主电流的流路的方式沿一方向排列。19.如权利要求1~9中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,从所述绝缘板的主面的法线方向观察,所述负极配线导体隔着空隙被所述桥接配线导体包围。20.如权利要求1~10、19中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述高侧端子、所述桥接端子及所述低侧端子分别为自与所述正极配线导体、所述桥接配线导体及所述负极配线导体的连接部起,沿所述绝缘板的主面的法线方向立起的平板状的端子。21.如权利要求20所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述高侧端子、所述桥接端子及所述低侧端子构成为相互平行。22.如权利要求20或21所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述高侧端子及所述低侧端子分别由沿所述绝缘板的主面的法线方向立起的平板状的基部、和自基部分支的多个齿部构成,多个齿部的前端与所述正极配线导体及所述负极配线导体连接。23.如权利要求1~9及19~22中任一项所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述栅极信号端子和所述源极信号端子分别为自所述栅极信号配线导体及所述源极信号配线导体起,沿所述绝缘板的主面的法线方向立起的平板状的端子。24.如权利要求23所述的半桥功率半导体模块,其特征在于,所述栅极信号端子和所述源极信号端子构成为相互平行。25.如权利要求19~24中...

【专利技术属性】
技术研发人员:谷本智
申请(专利权)人:日产自动车株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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