功率半导体模块制造技术

本发明专利技术提供功率半导体模块，其能够减少成为电磁故障等的原因的电压振动的产生。在多个绝缘基板（20、20’）中的各个绝缘基板上搭载的IGBT等半导体开关元件（50、50’）的各主电极（52、52’）通过导体部件（45）电连接。由此，可以抑制由于半导体开关元件的接合电容和寄生电感而导致的共振电压的产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在电力的变换或控制中使用的功率半导体模块。
技术介绍
电力变换装置具有将从直流电源供给的直流电力变换为用于向旋转电机等电流电气负载供给的交流电力的功能或者将发电机发出的交流电力变换为直流电力的功能。为了实现这种变换功能，电力变换装置具有逆变电路等电力变换电路，逆变电路使用了具有开关功能的功率半导体模块，通过重复进行接通动作和切断动作，从直流电力向交流电力或者从交流电力向直流电力进行电力变换。功率半导体模块，在散热用的金属底座上通过焊接等接合形成了布线图案的绝缘基板，在该绝缘基板的布线图案上以并联连接的方式搭载多个半导体元件。在大功率用的 功率模块中，为了对大电流进行开关，通过搭载多个该绝缘基板，实现多个半导体元件的并联连接。作为这种现有的功率半导体模块，已知专利文献I 4中记载的功率半导体模块。在功率半导体模块中，由于并联连接了多个半导体元件，因此，元件数越增多，从外部电极到各半导体元件的布线距离越不同，产生了寄生电感的差异。由于这一点和各半导体元件的特性的波动，产生开关的定时的偏差。因此，在电流切断前不久，在半导体元件间产生由于半导体元件的电容和半导体元件间的寄生电感而导致的共振。因此，例如当半导体元件为IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)时,在元件两端的集电极-发射极间，而且在栅极-发射极间也产生电压振动，电压振动波及到控制电路。此时，通过电力变换电路和大地或者机箱经过寄生电容而形成的外部闭合电路成为天线，由于在功率半导体模块中产生的电压振动而产生电磁波，引起对逆变器自身或外部的电磁干扰或者误动作。近年来需求不断增加的在高效率的高电压用电力变换装置中使用的高电压用功率模块，半导体元件厚，具有耐压的半导体区域长，因此，耗尽层扩大，排出内部的电荷需要花费时间，开关时间长。另外，由于电压高，因此半导体元件的寄生电容中积蓄的能量也大。因此，在使用大量的半导体元件的大电流高电压用功率半导体模块中，由于开关的偏差等在寄生电容中积蓄的能量产生差异，由于半导体元件的寄生电容C和在半导体元件间连接的布线的寄生电感L而产生LC共振，产生大的电压振动。专利文献I :日本特许第4138192号公报专利文献2 日本特许第4484400号公报专利文献3 日本特许第4142539号公报专利文献4 :日本特开2002-141465号公报
技术实现思路
本专利技术是考虑上述问题而提出的，其目的在于提供一种可以减少成为电磁故障等的原因的电压振动产生的功率半导体模块。在本专利技术的功率半导体模块中，在多个绝缘基板中的各个绝缘基板上搭载的IGBT等半导体开关元件的各主电极通过导体部件电连接。在此，导体部件例如为导线等。由此，可以抑制由于半导体开关元件的接合电容和寄生电感而导致的共振电压的产生。本专利技术的一个方式的功率半导体模块，具备第一绝缘基板；第二绝缘基板；搭载在所述第一绝缘基板上，具备第一主电极和第二主电极的第一半导体开关元件；搭载在所述第二绝缘基板上，具备第三主电极和第四主电极的第二半导体开关元件；与所述第一主电极电连接的第一主端子；与所述第二主电极电连接的第二主端子；与所述第三主电极电连接的第三主端子；以及与所述第四主电极电连接的第四主端子，所述功率半导体模块具有将所述第一主电极和所述第三主电极电连接的至少一个导体部件。例如，第一以及第二半导体开关元件是IGBT，第一以及第三主电极为IGBT的发射极电极，第二以及第四主电极为IGBT的集电极电极。另外，例如，第一以及第三主端子是发射极主端子，第二以及第四主端子是集电极主端子。 根据本方式，可以抑制由于第一以及第二半导体开关元件的接合电容和寄生电感而导致的共振电压的产生。此外，在上述方式中，还可以将导体部件的一端与第一主电极连接，将导体部件的另一端与所述第三主电极连接。另外，可以在第一以及第二绝缘基板上分别设置第一以及第二布线图案，第一主电极和第一布线图案之间、第三主电极和第二布线图案之间、以及第一布线图案和第二布线图案之间，通过导体部件电连接。在此，第一以及第二布线图案，例如是在绝缘基板上接合的铜薄膜等金属膜。另外，可以在第一绝缘基板上设置第三布线图案，在该第三布线图案上电连接第二主电极以及第二主端子，并且，在第二绝缘基板上设置第四布线图案，在该第四布线图案上电连接第四主电极以及第四主端子，通过导体部件将第一布线图案与第二布线图案电连接。在此，第三以及第四布线图案，例如是在绝缘基板上接合的铜薄膜等金属膜。根据这些方式，可以抑制由于第一以及第二半导体开关元件的接合电容和寄生电感而导致的共振电压的产生。根据本专利技术，可以减少在功率半导体模块中进行开关时产生的电压振动。附图说明图I表不本专利技术第一实施方式的功率半导体模块。图2是第一实施方式的等价电路。图3是第一实施方式的关断时的等价电路。图4表示本专利技术第二实施方式的功率半导体模块。图5表示本专利技术第三实施方式的功率半导体模块。图6表示本专利技术第四实施方式的功率半导体模块。图7表不本专利技术第五实施方式的功率半导体模块。图8是第五实施方式的关断时的等价电路。图9是应用了本专利技术的实施方式的功率半导体模块的关断波形图。符号说明10散热用金属板12树脂外壳20,20>绝缘基板22、22’布线图案23、23’集电极用布线图案 24、24’发射极用布线图案25、25 ’栅极用布线图案26、26’绝缘基板间连接30、30，、32、32，主端子35、35，、36、36，控制端子41、41’连接发射极电极和端子的铝导线42、42’连接控制端子和栅极电极的铝导线42、43’连接控制端子和发射极电极的铝导线45、45’将发射极电极彼此连接的铝导线46、46’连接栅极电极和栅极布线图案的铝导线47、47’连接绝缘基板间连接用布线图案和IGBT发射极电极的铝导线48、48’连接绝缘基板间连接用布线图案和二极管阳极电极的铝导线49绝缘基板间的集电极布线图案连接用的铝导线50、50， IGBT51、51’栅极电极52、52’发射极电极55、55’ 二极管56、56’阳极电极60 电源62栅极驱动器65负载电感具体实施例方式图I表不本专利技术第一实施方式的功率半导体模块的内部构造的概要。图中符号的数字相同的部分表示相同的结构要素。在散热用金属板10上通过焊锡等接合材料连接了在上部形成有布线图案22的两个绝缘基板20、20’。此外，在本实施方式中，绝缘基板20、20’上面或周边的结构分别相同，在以下的记载中，关于一个绝缘基板描述的内容，对于另一个绝缘基板也相同。在布线图案22上，通过焊锡等接合材料连接了 MOS栅极型开关器件的IGBT50、环流用二极管55、集电极主端子30来作为半导体元件。在图I的实施方式中，把同样地搭载了 IGBT和二极管的两个绝缘基板20、20’，以半导体元件即IGBT以及二极管、它们的电极以及布线图案的配置为线对称的方式，收纳在树脂外壳12内。由此，相对地配置IGBT50、50’。因此，在两个绝缘基板20、20’之间，IGBT50的发射极电极52和IGBT50’的发射极电极52’以几乎最短的路径、即以低电感以及低电阻通过金属导线45电连接。在此，导线45与发射极电极52、52’的各自一部分连接。另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体模块，其具备：第一绝缘基板；第二绝缘基板；搭载在所述第一绝缘基板上，具备第一主电极和第二主电极的第一半导体开关元件；搭载在所述第二绝缘基板上，具备第三主电极和第四主电极的第二半导体开关元件；与所述第一主电极电连接的第一主端子；与所述第二主电极电连接的第二主端子；与所述第三主电极电连接的第三主端子；以及与所述第四主电极电连接的第四主端子，所述功率半导体模块的特征在于，具有将所述第一主电极和所述第三主电极电连接的至少一个导体部件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：东克典，安田健太郎，藤田孝博，斋藤克明，小池义彦，日吉道明，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：