功率半导体模块制造技术

在将Si半导体元件和宽能带隙半导体元件配置于相同的功率半导体模块内的情况下，将宽能带隙半导体元件的温度上升抑制得较低，抑制宽能带隙半导体元件的芯片总面积的增大，得到能够低成本地制造的功率半导体模块。Si制开关元件（4）配置于功率半导体模块（100）的中央区域中，SiC制二极管元件（5）配置于功率半导体模块（100）的中央区域的两侧或者包围中央区域的周边部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率半导体模块
本专利技术涉及内置了开关元件和针对开关元件逆并联地连接的二极管元件的功率半导体模块。
技术介绍
内置了开关元件和针对开关元件逆并联地连接的二极管元件的功率半导体模块在进行直流-交流、直流-直流等变换的功率变换器等中广泛使用。以往，在开关元件、二极管元件中，使用了 Si (硅)半导体，但最近，应用以SiC (碳化硅)半导体为代表的宽能带隙半导体的开发得到了发展。SiC半导体相比于Si半导体，具有低损耗、可高温动作、高耐压这样的特征，通过使用SiC半导体，能够实现功率半导体模块的小型化、低损耗化，并且，能够实现在功率半导体模块中安装的冷却器的小型化、使用了功率半导体模块的功率变换器的闻效化。通过在开关元件以及二极管元件这双方中使用SiC半导体，上述那样的效果变大。但是，开关元件相比于二极管元件其构造更复杂，所以关于在开关元件中使用SiC半导体，还残留制造上的课题。因此，提出了如下半导体模块:在开关元件中使用Si半导体，仅在二极管元件中使用SiC半导体，在相同的基础板上配置了 Si制开关元件以及SiC制二极管元件(参照例如专利文献I)。专利文献1:日本特开2004-95670号公报(第10-11页、第8图)
技术实现思路
SiC半导体相比于Si半导体，具有低损耗、可高温动作、高耐压这样的特征，近年来，虽然SiC半导体制造技术的研究开发稳步发展，但仍为发展中途的阶段。在已经广泛普及并积极进行了研究开发的Si半导体中，以适合于商用的低成本，大量生产了超过IOmm见方的大面积的开关元件、二极管元件的芯片。另一方面，在SiC半导体中，超过IOmm见方的大面积的开关元件、二极管元件的芯片的成品率恶化，所以成本高，不适合于大量生产。因此，在相同的功率半导体模块内配置Si制开关元件和SiC制二极管元件的情况下，需要在考虑了相比于Si制开关元件的芯片总面积，减小SiC制二极管元件的芯片总面积，而使SiC半导体的电流密度变大的设计条件的基础之上，设为热性上最佳的芯片配置、模块构造。在专利文献I所示的以往的半导体模块中，左右分开配置了 Si制开关元件和SiC制二极管元件。Si制开关元件和SiC制二极管元件配置于不同的绝缘基板上，但受到Si制开关元件的热干涉，而在功率半导体模块的中央区域中配置的SiC制二极管元件的温度上升。因此，需要通过SiC制二极管元件的并联数的增加、芯片尺寸的增大，抑制SiC制二极管元件的发热，提高散热性，但其结果，存在SiC制二极管元件的芯片总面积增大，功率半导体模块的制造成本变高这样的问题。本专利技术是为了解决上述那样的课题而完成的，得到一种功率半导体模块，在相同的功率半导体模块内配置用Si半导体制作的开关元件和用宽能带隙半导体制作的二极管元件的情况下，抑制用宽能带隙半导体制作的二极管元件的芯片总面积的增大，能够低成本地制造。本专利技术的功率半导体模块具备Si半导体元件和宽能带隙半导体元件，Si半导体元件配置于功率半导体模块的中央区域，宽能带隙半导体元件配置于中央区域的两侧或者包围中央区域的周边部。本专利技术的功率半导体模块具备Si半导体元件和宽能带隙半导体元件，Si半导体元件配置于功率半导体模块的中央区域，宽能带隙半导体元件配置于中央区域的两侧或者包围中央区域的周边部，所以宽能带隙半导体元件的温度上升被抑制得较低，宽能带隙半导体元件的芯片总面积的增大被抑制，能够低成本地制造 。【附图说明】图1是本专利技术的实施方式I中的功率半导体模块的剖面图。图2是示出本专利技术的实施方式I中的功率半导体模块的内部配置的俯视图。图3是示出本专利技术的实施方式2中的功率半导体模块的内部配置的俯视图。图4是示出本专利技术的实施方式3中的功率半导体模块的内部配置的俯视图。图5是示出本专利技术的实施方式4中的功率半导体模块的内部配置的俯视图。图6是本专利技术的实施方式5中的功率半导体模块的剖面图。(符号说明)1:基础板；2:绝缘基板；3:导体图案；4:Si制开关兀件；5:SiC制二极管兀件；6、20:导线布线;7、8:主电极;9、10:控制端子；11:壳体；12:绝缘密封材料;13、14:主电极安装点；15、16:控制端子安装点；17:安装孔；18:开关元件用绝缘基板；19:二极管元件用绝缘基板；21:开关兀件用基础板；22:二极管兀件用基础板；23:绝热性材料；24:闻耐热绝缘密封材料；25:低耐热绝缘密封材料；100、200、300、400、500:功率半导体模块。【具体实施方式】实施方式1.图1是用于实施本专利技术的实施方式I中的功率半导体模块的剖面图，是将功率半导体模块的剖面简化而示出的图。在图1中，功率半导体模块100具有基础板1、绝缘基板2、导体图案3、用Si半导体制作的Si制开关元件4、用SiC半导体制作的SiC制二极管元件5、导线布线6、主电极7、8、控制端子9、10、壳体11、绝缘密封材料12等，其中SiC半导体是宽能带隙半导体。Si制开关元件4是Si半导体元件，SiC制二极管元件5是宽能带隙半导体元件。基础板I用于将功率半导体模块100安装到外部的冷却器，在基础板I的一方的面(在图1中下侧)中从外部安装未图示的冷却器。经由基础板1，在功率半导体模块100内部发生的热向外部释放。在基础板I的另一方的面(在图1中上侧)中通过焊料等设置了绝缘基板2。绝缘基板2的一方的面(在图1中下侧)是安装到基础板I的面，但在绝缘基板2的另一方的面(在图1中上侧)中形成了成为电流路径的导体图案3。在导体图案3上安装了 Si制开关元件4和SiC制二极管元件5。Si制开关元件4只要是能够进行ON (接通)/0FF (断开)控制的半导体元件即可,使用例如IGBT (InsulatedGate Bipolar Transistor,绝缘栅双极晶体管)、MOSFET (Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,金属-氧化物-半导体场效应晶体管)等。另外，作为SiC制二极管元件5,使用例如肖特基势鱼二极管、PiN (p-1ntrinsic (本征)_n) 二极管等。Si制开关元件4和SiC制二极管元件5电气地逆并联连接，在作为Si制开关元件4使用例如IGBT的情况下，IGBT的集电极和SiC制二极管元件5的阴极经由导体图案3电连接。对Si制开关元件4以及SiC制二极管元件5设置导线布线6，经由导体图案3以及导线布线6电连接于主电极7、8以及控制端子9、10。主电极7、8与未图示的外部电路连接，构成功率变换器等主电路。从外部电路，对控制端子9、10提供对Si制开关元件4进行0N/0FF控制的控制信号。另外，在图1中，为了易于理解地显示功率半导体模块内的结构，将主电极7、8以及控制端子9、10简化记载。Si制开关元件4、SiC制二极管元件5等构成功率半导体模块100的部件类收纳于壳体11内。并且，为了保持功率半导体模块100内部的绝缘，在壳体11内填充了绝缘密封材料12。图2是示出在从图1所示的状态将主电极7、8、控制端子9、10、壳体11、以及绝缘密封材料12拆下了的状态下从上面观察了功率半导体模块100的情况的功率半导体模块的内部配置的俯视图。在图2中，附加了与图1相同的符号的部分相当于相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体模块，具备Si半导体元件和宽能带隙半导体元件，其特征在于，所述Si半导体元件配置于所述功率半导体模块的中央区域，所述宽能带隙半导体元件配置于所述中央区域的两侧或者包围所述中央区域的周边部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.11 JP 2011-1530201.一种功率半导体模块，具备Si半导体元件和宽能带隙半导体元件，其特征在于， 所述Si半导体元件配置于所述功率半导体模块的中央区域， 所述宽能带隙半导体元件配置于所述中央区域的两侧或者包围所述中央区域的周边部。2.—种功率半导体模块，具备Si半导体元件、和宽能带隙半导体元件，其特征在于， 所述Si半导体元件被配置在多个所述宽能带隙半导体元件之间、或者被多个所述宽能带隙半导体元件包围。3.根据权利要求1或者2所述的功率半导体模块，其特征在于， 所述Si半导体元件是开关元件，所述宽能带隙半导体元件是二极管元件。4.根据权利要求1或者2所述的功率半导体模块，其特征在于， 所述Si半导体元件是二极管元件，所述宽能带隙半导体元件是开关元件。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于， 所述Si半导体元件以及所述宽能带隙半导体元件装配于相同的绝缘基板中。6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于， 所述Si半导体元...

【专利技术属性】
技术研发人员：三木隆义，中山靖，大井健史，多田和弘，井高志织，长谷川滋，小林知宏，中岛幸夫，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：
国别省市：