压装功率半导体模块用弹簧电极制造技术

本发明专利技术的目的在于针对压装功率半导体模块，提供在半导体芯片短路时防止导电通路的断线的弹簧电极。本发明专利技术的压装功率半导体模块用弹簧电极(101)具有：第1电极(11)，其与功率半导体芯片接触；第2电极(12)，其与第1电极相对配置；以及压垫，其连接第1电极(11)以及第2电极(12)，在第1电极(11)以及第2电极(12)的相对面的法线方向上具有挠性，第1电极(11)以及第2电极(12)的相对面是大于或等于五边形的多边形，第1电极(11)的相对面的各边和与这些边对应的第2电极(12)的相对面的各边通过压垫(13)并联连接。

Spring electrode for pressing power semiconductor module

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】压装功率半导体模块用弹簧电极
本专利技术涉及一种压装(presspack)功率半导体模块所用的弹簧电极。
技术介绍
压装IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)模块等压装功率半导体模块在内部具有多个半导体芯片(例如专利文献1的图1)。上述多个半导体芯片通过从上下方向被压接而得到电连接。为了对多个半导体芯片均等地施加压力，各个半导体芯片需要弹簧构造和导电通路的游隙。压垫起到赋予该游隙并且保证电连接的作用。为了增大相对于通常电流的通电容量，有时对1个半导体芯片使用多个压垫。此外，由于压垫之间的弹簧即使具有导电性也会作为电感起作用，因此特别是针对高频而成为高阻抗，不流过电流。专利文献1：日本特表2004-528724号公报
技术实现思路
担心压装半导体模块在半导体芯片短路时损坏。即，如果由于半导体芯片的短路而使模块内部的导电通路断线，在断线部产生电弧，则由于被电弧加热而使模块内部的环境气体膨胀或者固体气化，导致模块的故障。在半导体芯片短路时模块内的导电通路断线的原理如下。如果半导体芯片短路，则短路电流流过压垫。由于短路电流是大电流，因此，由于由短路电流引起的焦耳发热使压垫熔断，导电通路断线，产生电弧。特别地，由于短路电流是高频电流，因此，担心由于集肤效应而集中于压垫的边缘部分，特别是该部分变成高温而开始熔化。另外，由于流过压垫的短路电流是相同方向，因此还会想到在其之间产生电磁引力，损坏压垫，由于导电通路断线而产生电弧，导致模块发生故障。因此，压装功率半导体模块需要应用坚固的构造，成为阻碍小型化或者低价格化的主要原因。本专利技术是鉴于上述问题而提出的，其目的在于针对压装功率半导体模块，提供一种在半导体芯片短路时防止导电通路的断线的弹簧电极。本专利技术的第1功率半导体模块用弹簧电极具有：第1电极，其与功率半导体芯片接触；第2电极，其与第1电极相对配置；以及压垫，其连接第1电极以及第2电极，在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有挠性，第1电极以及第2电极的相对面是大于或等于五边形的多边形，第1电极的相对面的各边和与这些边对应的第2电极的相对面的各边通过压垫并联连接。本专利技术的第2功率半导体模块用弹簧电极具有：第1电极，其与功率半导体芯片接触；第2电极，其与第1电极相对配置；以及压垫，其连接第1电极以及第2电极，在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有挠性，压垫是在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有圆筒轴的圆筒导体，在圆筒导体处，除了其两端以外，多个狭缝从第1电极侧形成至第2电极侧。本专利技术的第3功率半导体模块用弹簧电极具有：第1电极，其与功率半导体芯片接触；第2电极，其与第1电极相对配置；以及压垫，其连接第1电极以及第2电极，在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有挠性，压垫是沿着以第1电极以及第2电极作为两个端面的虚拟圆筒的侧面配置的多个金属丝导体。专利技术的效果本专利技术的第1功率半导体模块用弹簧电极具有：第1电极，其与功率半导体芯片接触；第2电极，其与第1电极相对配置；以及压垫，其连接第1电极以及第2电极，在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有挠性，第1电极以及第2电极的相对面是大于或等于五边形的多边形，第1电极的相对面的各边和与这些边对应的第2电极的相对面的各边通过压垫并联连接。因此，在功率半导体芯片短路时产生的短路电流分支流过多个压垫，所以流过1个压垫的短路电流变小。其结果，抑制了压垫处的发热以及压垫间的电磁引力，能够防止压垫即导电通路的断线。本专利技术的第2功率半导体模块用弹簧电极具有：第1电极，其与功率半导体芯片接触；第2电极，其与第1电极相对配置；以及压垫，其连接第1电极以及第2电极，在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有挠性，压垫是在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有圆筒轴的圆筒导体，在圆筒导体处，除了其两端以外，多个狭缝从第1电极侧形成至第2电极侧。因此，在功率半导体芯片短路时产生的短路电流分支流过被狭缝分割出的圆筒导体的分割区域，所以流过1个分割区域的短路电流变小。其结果，抑制了分割区域处的发热以及分割区域间的电磁引力，能够防止分割区域即导电通路的断线。本专利技术的第3功率半导体模块用弹簧电极具有：第1电极，其与功率半导体芯片接触；第2电极，其与第1电极相对配置；以及压垫，其连接第1电极以及第2电极，在第1电极以及第2电极的相对面的法线方向上具有挠性，压垫是沿着以第1电极以及第2电极作为两个端面的虚拟圆筒的侧面配置的多个金属丝导体。因此，在功率半导体芯片短路时产生的短路电流分支流过多个金属丝导体，所以流过1个金属丝导体的短路电流变小。其结果，抑制了金属丝导体处的发热以及金属丝导体间的电磁引力，能够防止金属丝导体即导电通路的断线。本专利技术的目的、特征、方案以及优点通过下面的详细说明和附图变得更加明确。附图说明图1是说明短路电流的图。图2是表示实施方式1的弹簧电极的结构的图。图3是表示实施方式2的弹簧电极的结构的图。图4是表示实施方式2的变形例的弹簧电极的结构的图。图5是实施方式2的变形例的弹簧电极的主要部分放大图。图6是表示实施方式3的弹簧电极的结构的图。图7是表示实施方式3的变形例的弹簧电极的结构的图。图8是表示实施方式3的变形例的弹簧电极的结构的图。图9是表示实施方式3的变形例的弹簧电极的结构的图。图10是表示实施方式3的变形例的弹簧电极的结构的图。图11是表示实施方式4的弹簧电极的结构的图。图12是表示实施方式5的弹簧电极的结构的图。图13是表示实施方式6的弹簧电极的结构的图。图14是表示实施方式7的弹簧电极的结构的图。图15是表示实施方式7的变形例的弹簧电极的结构的图。图16是表示实施方式8的弹簧电极的结构的图。具体实施方式＜前提技术＞图1是前提技术的压装半导体模块100的结构图。压装半导体模块100具有基座板1、功率半导体芯片2、下部电极3、压垫4、上部电极5以及盖板6。IGBT芯片等功率半导体芯片2与基座板1的上表面接合。下部电极3与功率半导体芯片2的上表面接合。在下部电极3的上表面与上部电极5的下表面之间并联连接有2个压垫4。上部电极5的上表面与盖板6接合。在图1中，仅图示了与1个功率半导体芯片2相关的结构，但实际上在基座板1之上配置多个功率半导体芯片2。如果功率半导体芯片2短路，则短路电流Is流过压垫4。由于短路电流是大电流，因此，由于由短路电流引起的焦耳发热使压垫4熔断，导电通路断线而产生电弧。特别地，由于短路电流是高频电流，因此担心由于集肤效应而集中于压垫4的边缘部分，特别是该部分变成高温而开始熔化。另外，由于流过两个压垫4的短路电流是相同方向，因此在其之间产生电磁引力，压垫4被损坏。由此，还认为由于导电通路断线而产生电弧，导致模块发生故障。＜实施方式1＞<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压装功率半导体模块用弹簧电极(101)，其具有：/n第1电极(11)，其与功率半导体芯片接触；/n第2电极(12)，其与所述第1电极相对配置；以及/n压垫，其连接所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)，在所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的相对面的法线方向上具有挠性，/n所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的相对面是大于或等于五边形的多边形，/n所述第1电极(11)的相对面的各边和与这些边对应的所述第2电极(12)的相对面的各边通过所述压垫(13)并联连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压装功率半导体模块用弹簧电极(101)，其具有：
第1电极(11)，其与功率半导体芯片接触；
第2电极(12)，其与所述第1电极相对配置；以及
压垫，其连接所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)，在所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的相对面的法线方向上具有挠性，
所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的相对面是大于或等于五边形的多边形，
所述第1电极(11)的相对面的各边和与这些边对应的所述第2电极(12)的相对面的各边通过所述压垫(13)并联连接。


2.根据权利要求1所述的压装功率半导体模块用弹簧电极(101)，其中，
所述第1电极(11)以及所述第2电极(12)的彼此相对的面是正多边形。


3.一种压装功率半导体模块用弹簧电极(102、103)，其具有：
第1电极，其与功率半导体芯片接触；
第2电极，其与所述第1电极相对配置；以及
压垫，其连接所述第1电极以及所述第2电极，在所述第1电极以及所述第2电极的相对面的法线方向上具有挠性，
所述压垫是在所述第1电极以及所述第2电极的相对面的法线方向上具有圆筒轴的圆筒导体(14)，
在所述圆筒导体(14)处，除了其两端以外，多个狭缝(15)从所述第1电极侧形成至所述第2电极侧。


4.根据权利要求3所述的压装功率半导体模块用弹簧电极(102、103)，其中，
所述多个狭缝(15)在所述圆筒导体(14)的圆周方向上等间隔地形成。


5.根据权利要求3或4所述的压装功率半导体模块用弹簧电极(103)，其中，
所述多个狭缝(15)相对于所述圆筒导体(14)的圆筒轴方向倾斜地形成。


6.一种压装功率半导体模块用弹簧电极(104、105、106、107)，其具有：
第1电极(16)，其与功率半导体芯片接触；
第2电极(17)，其与所述第1电极相对配置；以及
压垫，其连接所述第1电极(16)以及所述第2电极(17)，在所述第1电极(16)以及所述第2电极(17)的相对面的法线方向上具有挠性，
所述压垫是沿着以所述第1电极(16)以及所述第2电极(17)作为两个端面的虚拟圆筒的侧面配置的多个金属丝导体(18...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田重人，松田哲也，
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