功率模块制造技术

提供能够利用由将多个元件进行层叠带来的优点，并且不使用复杂的结构就能够降低分流电压带给控制元件的不良影响的功率模块。第2半导体开关元件(141b)与第1半导体开关元件(141a)串联连接，在厚度方向上与第1半导体开关元件(141a)至少局部地层叠。第1控制元件(102)对第1半导体开关元件(141a)以及第2半导体开关元件(141b)进行控制，参照分流电压而进行过电流保护动作。第1控制元件(102)在面内方向上与第1半导体开关元件(141a)以及第2半导体开关元件(141b)错开地配置。体开关元件(141b)错开地配置。体开关元件(141b)错开地配置。

【技术实现步骤摘要】
功率模块


[0001]本专利技术涉及功率模块，特别地，涉及具有对第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件进行控制的第1控制元件的功率模块。

技术介绍

[0002]日本特开2005
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277014号公报(专利文献1)公开了用于使负载进行动作的半导体装置。该半导体装置具有第1支撑板、第1支撑板之上的第1半导体开关元件、第1半导体开关元件之上的第2支撑板、第2支撑板之上的第2半导体开关元件、第2半导体开关元件之上的第3支撑板和第3支撑板之上的控制元件。第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件彼此串联连接。在动作时，第1支撑板与直流电源的正侧端子连接，第3支撑板与直流电源的接地端子连接。第3支撑板能够作为控制元件的接地电极。控制元件对第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件赋予控制信号，使第1半导体开关元件和第2半导体开关元件交替地进行通断动作。
[0003]通过如上所述将多个元件沿厚度方向层叠，从而获得各种优点。例如，能够减小半导体装置的平面尺寸。另外，能够简化元件间的配线构造。
[0004]日本特开2020
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014315号公报(专利文献2)公开了功率半导体元件。该功率半导体元件具有：高电位侧开关元件；与高电位侧开关元件串联连接的负载侧开关元件；对高电位侧开关元件的通断驱动进行控制的高电位侧控制电路；对低电位侧开关元件的通断驱动进行控制的低电位侧控制电路；以及电流检测电路。流过低电位侧开关元件的电流通过在负载侧开关元件与具有基准电位的线路之间连接的分流电阻而被转换为分流电压。电流检测电路在分流电压超过了预先设定的阈值的情况下，检测出产生了过电流，向驱动电路发送过电流检测信号。驱动电路如果接收到过电流检测信号，则使低电位侧开关元件断开。由此，能够进行过电流保护动作。
[0005]专利文献1：日本特开2005
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277014号公报
[0006]专利文献2：日本特开2020
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014315号公报
[0007]在上述日本特开2005
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277014号公报的技术中，作为低电位侧开关元件的第2半导体开关元件的基准电位侧(与作为高电位侧开关元件的第1半导体开关元件连接侧的相反侧)的电位与第3支撑板的电位相等。另一方面，控制元件的基准电位也与第3支撑板的电位相等。因此，低电位侧开关元件的基准电位侧的电位与控制元件的基准电位相等。因此，如果在低电位侧开关元件的基准电位侧与基准电位之间安装了分流电阻，则与分流电压的变动相应地，控制元件的基准电位也发生变动。由于该电位变动，在控制元件的配线流过过大的电流，由此，有时产生热破坏。通过使用浮置电源作为对控制元件进行驱动的电源而避免该电流的产生。但是，浮置电源的利用会使半导体装置的电路复杂化。为了避免这样的复杂化的问题，在使用分流电阻的情况下，通常，使用低电位侧开关元件的基准电位侧与控制元件的基准电位部分未被短路的结构。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术人的研究，即使在使用上述这样的结构时，在多个元件全部被层叠起来的情况下，分流电压的变动也经由元件间的电容耦合而导致控制元件的基准电位的变动。该电位变动的大小需要被抑制在能够充分避免上述热破坏这样的问题的程度。这会导致半导体装置能够产生的电流的大小受到限制。本专利技术就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于，提供能够利用由将多个元件进行层叠带来的优点，并且不使用复杂的结构就能够降低分流电压带给控制元件的不良影响的功率模块。
[0009]本专利技术涉及的功率模块具有厚度方向和与厚度方向垂直的面内方向。功率模块具有第1半导体开关元件、第2半导体开关元件和第1控制元件。第2半导体开关元件与第1半导体开关元件串联连接，第2半导体开关元件在厚度方向上与第1半导体开关元件至少局部地层叠。第1控制元件对第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件进行控制，参照分流电压而进行过电流保护动作。第1控制元件在面内方向上与第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件错开地配置。
[0010]专利技术的效果
[0011]根据本专利技术，第2半导体开关元件与第1半导体开关元件至少局部地层叠。由此，能够利用由将多个元件进行层叠带来的优点。另一方面，第1控制元件在面内方向上与第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件错开地配置。换言之，第1控制元件不与第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件层叠。第1半导体开关元件以及第2半导体开关元件所具有的电位与分流电压相对应地发生变动，但根据上述配置，抑制了该变动经由电容耦合而导致第1控制元件的基准电位的变动。因此，不使用复杂的结构就能够降低分流电压带给控制元件的不良影响。综上所述，能够利用由将多个元件进行层叠带来的优点，并且，不使用复杂的结构就能够降低分流电压带给控制元件的不良影响。
附图说明
[0012]图1是概略地表示具有实施方式1涉及的功率模块的系统的结构的图。
[0013]图2是概略地表示图1的功率模块以及分流电阻的结构的俯视图。
[0014]图3是图2的箭头III的视点时的概略侧面图。
[0015]图4是概略地表示具有对比例的功率模块的系统的结构的图。
[0016]图5是概略地表示实施方式2涉及的功率模块以及分流电阻的结构的俯视图。
[0017]图6是概略地表示实施方式3涉及的功率模块的结构的俯视图。
具体实施方式
[0018]以下，基于附图，对实施方式进行说明。此外，在以下的附图中，对相同或者相应的部分标注相同的参照标号，不重复其说明。
[0019]＜实施方式1＞
[0020]图1是概略地表示系统701的结构的图，系统701具有本实施方式1涉及的负载900以及对负载900进行驱动的负载驱动装置601。图2是概略地表示负载驱动装置601的结构的俯视图，图3是箭头III(图2)的视点时的概略侧面图。负载驱动装置601具有功率模块501和分流电阻3。此外，在图2及图3中，示出了XYZ直角坐标系，该坐标系的Z方向对应于功率模块
501的厚度方向，该坐标系的XY方向对应于功率模块501的与厚度方向垂直的面内方向。
[0021]功率模块501具有高电位侧开关元件141a(第1半导体开关元件)、低电位侧开关元件141b(第2半导体开关元件)和控制元件102(第1控制元件)。另外，功率模块501具有壳体9、金属板121(第1金属板)、金属板122(第2金属板)、金属板123(第3金属板)和金属板124(第4金属板)。
[0022]低电位侧开关元件141b与高电位侧开关元件141a串联连接。高电位侧开关元件141a以及低电位侧开关元件141b各自例如是MISFET(金属
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绝缘体
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半导体
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场效应晶体管：Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)或者IGBT(绝缘栅型双极晶体管：Insulated G本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率模块，其具有厚度方向和与所述厚度方向垂直的面内方向，该功率模块具有：第1半导体开关元件；第2半导体开关元件，其与所述第1半导体开关元件串联连接，在所述厚度方向上与所述第1半导体开关元件至少局部地层叠；以及第1控制元件，其对所述第1半导体开关元件以及所述第2半导体开关元件进行控制，参照分流电压而进行过电流保护动作，所述第1控制元件在所述面内方向上与所述第1半导体开关元件以及所述第2半导体开关元件错开地配置。2.根据权利要求1所述的功率模块，其中，还具有：第1金属板，其搭载有所述第1半导体开关元件；以及第2金属板，其搭载有所述第1控制元件，该第2金属板与所述第1金属板分离，所述第2金属板在所述面内方向上与所述第1半导体开关元件以及所述第2半导体开关元件错开地配置。3.根据权利要求2所述的功率模块，其中，还具有导电性接合层，该导电性接合层将所述第1控制元件向所述第2金属板进行机械接合，并且将所述第1控制元件与所述第2金属板进行电连接。4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率模块，其中，所述第2半导体开关元件具有用于接收来自所述第1控制元件的控制信号的栅极焊盘，所述栅极焊盘在所述面内方向上与所述第1半导体开关元件至少局部错开地...

【专利技术属性】
技术研发人员：椿谷贵史，山口公辅，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：