JPH098224A - 半導体モジュールと電力変換装置 - Google Patents
半導体モジュールと電力変換装置Info
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- JPH098224A JPH098224A JP7157383A JP15738395A JPH098224A JP H098224 A JPH098224 A JP H098224A JP 7157383 A JP7157383 A JP 7157383A JP 15738395 A JP15738395 A JP 15738395A JP H098224 A JPH098224 A JP H098224A
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- semiconductor
- flat plate
- insulating frame
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/531—Shapes of wire connectors
- H10W72/5363—Shapes of wire connectors the connected ends being wedge-shaped
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】複数個配列された半導体チップの共通の出力端
子を平板とし、かつ絶縁体を介して重ね合わせ、外部に
取り出してなる半導体モジュールにおいて、前記半導体
チップは、窒化アルミ板にメタライズされた銅パターン
に半田を介して固着したものを、絶縁材とグリースを介
して冷却フィンに圧接保持していることを特徴とする半
導体モジュール。絶縁枠の中に複数個配列された半導体
チップ、該半導体チップの共通の出力端子を平板とし、
かつ絶縁体を介して重ね合わせ、外部に取り出してなる
半導体モジュールからなる電力変換装置において、前記
平板の端子は絶縁枠の外部でコンデンサ端子と直接接続
固定されていることを特徴とする電力変換装置。 【効果】冷却効率に優れ、長寿命の半導体モジュールを
提供される。
子を平板とし、かつ絶縁体を介して重ね合わせ、外部に
取り出してなる半導体モジュールにおいて、前記半導体
チップは、窒化アルミ板にメタライズされた銅パターン
に半田を介して固着したものを、絶縁材とグリースを介
して冷却フィンに圧接保持していることを特徴とする半
導体モジュール。絶縁枠の中に複数個配列された半導体
チップ、該半導体チップの共通の出力端子を平板とし、
かつ絶縁体を介して重ね合わせ、外部に取り出してなる
半導体モジュールからなる電力変換装置において、前記
平板の端子は絶縁枠の外部でコンデンサ端子と直接接続
固定されていることを特徴とする電力変換装置。 【効果】冷却効率に優れ、長寿命の半導体モジュールを
提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体モジュールと電力
変換装置にかかり、特に電気自動車等の大電力型のパワ
ーモジュールに用いられて好適な半導体モジュールと電
力変換装置に関するものである。
変換装置にかかり、特に電気自動車等の大電力型のパワ
ーモジュールに用いられて好適な半導体モジュールと電
力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、小電力用半導体装置として例えば
特公平5−25392号公報等が知られている。この種装置に
よれば金属基板の上面に絶縁板を介して共通のコレクタ
端子板を配置し、その上に半導体チップと、絶縁板を介
して平行に配置される共通のエミッタ端子板を配置固定
したものが開示されている。
特公平5−25392号公報等が知られている。この種装置に
よれば金属基板の上面に絶縁板を介して共通のコレクタ
端子板を配置し、その上に半導体チップと、絶縁板を介
して平行に配置される共通のエミッタ端子板を配置固定
したものが開示されている。
【０００３】また、米国特許第5,049,973 号明細書には
半導体チップを端子板（配線ブスバー）に固着し、それ
を他の半導体と共に拡散板に固定したものが開示されて
いる。
半導体チップを端子板（配線ブスバー）に固着し、それ
を他の半導体と共に拡散板に固定したものが開示されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記前者の特公平5−2
5392号公報によれば、半導体チップと端子板或いは金属
基板と端子板間はそれぞれ固着されているタイプなので
比較的小容量で、発熱の小さいものでは有効であるが発
熱が大きいものでは互いの接合部が異種材料であるため
ストレスが生じ、結合における信頼性は低いものとなら
ざるを得ない。
5392号公報によれば、半導体チップと端子板或いは金属
基板と端子板間はそれぞれ固着されているタイプなので
比較的小容量で、発熱の小さいものでは有効であるが発
熱が大きいものでは互いの接合部が異種材料であるため
ストレスが生じ、結合における信頼性は低いものとなら
ざるを得ない。
【０００５】また、後者の米国特許第5,049,973 号明細
書によれば、半導体チップと外部接続用ブスバーを冷却
フィンに固定し、前記半導体チップと外部接続用ブスバ
ーをワイヤ接続したものが開示されている。本内容によ
れば前者の技術同様、比較的小容量の半導体装置が示さ
れ、チップを半田付けした銅合金フレームをニッケルか
らなる冷却フィンに接合しているが、その接合部が熱膨
張係数の違う異種材料からなるため高温になった場合ス
トレスが生じ、結合における信頼性は低いことに変わり
が無い。
書によれば、半導体チップと外部接続用ブスバーを冷却
フィンに固定し、前記半導体チップと外部接続用ブスバ
ーをワイヤ接続したものが開示されている。本内容によ
れば前者の技術同様、比較的小容量の半導体装置が示さ
れ、チップを半田付けした銅合金フレームをニッケルか
らなる冷却フィンに接合しているが、その接合部が熱膨
張係数の違う異種材料からなるため高温になった場合ス
トレスが生じ、結合における信頼性は低いことに変わり
が無い。
【０００６】本発明の目的の一つは、冷却効率に優れ、
長寿命の半導体モジュールを提供するにある。
長寿命の半導体モジュールを提供するにある。
【０００７】本発明の目的の一つは小形で、組立性の優
れた電力変換装置を提供するにある。
れた電力変換装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数個配列さ
れた半導体チップの共通の出力端子を平板とし、かつ絶
縁体を介して重ね合わせ、外部に取り出してなる半導体
モジュールであって、前記半導体チップは、窒化アルミ
板にメタライズされた銅パターンに半田を介して固着し
たものを、絶縁材とグリースを介して冷却フィンに圧接
保持することによって達成される。
れた半導体チップの共通の出力端子を平板とし、かつ絶
縁体を介して重ね合わせ、外部に取り出してなる半導体
モジュールであって、前記半導体チップは、窒化アルミ
板にメタライズされた銅パターンに半田を介して固着し
たものを、絶縁材とグリースを介して冷却フィンに圧接
保持することによって達成される。
【０００９】本発明の一つは、絶縁枠の中に複数個配列
された半導体チップ、該半導体チップの共通の出力端子
を平板とし、かつ絶縁体を介して重ね合わせ、外部に取
り出してなる半導体モジュールからなる電力変換装置で
あって、前記平板の端子を絶縁枠の外部でコンデンサ端
子と直接接続固定することにより達成される。
された半導体チップ、該半導体チップの共通の出力端子
を平板とし、かつ絶縁体を介して重ね合わせ、外部に取
り出してなる半導体モジュールからなる電力変換装置で
あって、前記平板の端子を絶縁枠の外部でコンデンサ端
子と直接接続固定することにより達成される。
【００１０】本発明の好ましくは、共通の平板出力端子
を反コンデンサ側の絶縁枠の外部に突出配置することに
より達成される。
を反コンデンサ側の絶縁枠の外部に突出配置することに
より達成される。
【００１１】
【作用】この様な構成において半導体モジュールのチッ
プは絶縁板上にメタライズされた銅パターンに半田を介
して固着したものを、絶縁板とグリースを介して冷却フ
ィンに固定するようになっているため、比較的大容量の
半導体モジュールでも発熱による熱変形の心配も無く、
効果的に熱放散ができる。特に半田で接続される箇所が
半導体チップの直下で済むため苛酷な制御で温度が上昇
しても半田にかかる応力が小さく寿命が向上する。
プは絶縁板上にメタライズされた銅パターンに半田を介
して固着したものを、絶縁板とグリースを介して冷却フ
ィンに固定するようになっているため、比較的大容量の
半導体モジュールでも発熱による熱変形の心配も無く、
効果的に熱放散ができる。特に半田で接続される箇所が
半導体チップの直下で済むため苛酷な制御で温度が上昇
しても半田にかかる応力が小さく寿命が向上する。
【００１２】また、平板の端子を重ね合わせ、絶縁枠の
外部でコンデンサの端子と直接接続固定するようになっ
ているため取り扱い及び組立に効果的で生産性の高い電
力変換装置値が提供できる。
外部でコンデンサの端子と直接接続固定するようになっ
ているため取り扱い及び組立に効果的で生産性の高い電
力変換装置値が提供できる。
【００１３】電気回路から見れば、回路のインダクは半
導体チップから電解コンデンサなどのフィルタコンデン
サまでの配線ブスバーのインダクタンスで決まり、ター
ンオフ時にはね上がり電圧がＬ×ｄｉ／ｄｔで発生し、
これが電源電圧に重畳して半導体チップのコレクタ−エ
ミッタに印加される。従ってＬが小さくできる。
導体チップから電解コンデンサなどのフィルタコンデン
サまでの配線ブスバーのインダクタンスで決まり、ター
ンオフ時にはね上がり電圧がＬ×ｄｉ／ｄｔで発生し、
これが電源電圧に重畳して半導体チップのコレクタ−エ
ミッタに印加される。従ってＬが小さくできる。
【００１４】
【実施例】図１は電力変換装置の１相分を示す装置の斜
視図で、その要部断面を図２に示す。
視図で、その要部断面を図２に示す。
【００１５】図において冷却フィン１は数センチの厚さ
のアルミニウム材からなり、その上面には各相に対応す
る電力変換装置２及び電解コンデンサ３が配置固定され
ている。
のアルミニウム材からなり、その上面には各相に対応す
る電力変換装置２及び電解コンデンサ３が配置固定され
ている。
【００１６】ここで電力変換装置２の構成を図２を参照
して説明するならば、窒化アルミからなる各相の絶縁板
４の上面には、銅材からなる金属膜５，５１を部分的に
形成している。この金属膜上には各ＩＧＢＴチップ（半
導体チップ）６が半田付けにより固定されていて、各Ｉ
ＧＢＴチップ（半導体チップ）６の上面電極は隣接する
他の金属膜７とダイオードチップ８の上面電極にワイヤ
ーを介して接続されている。
して説明するならば、窒化アルミからなる各相の絶縁板
４の上面には、銅材からなる金属膜５，５１を部分的に
形成している。この金属膜上には各ＩＧＢＴチップ（半
導体チップ）６が半田付けにより固定されていて、各Ｉ
ＧＢＴチップ（半導体チップ）６の上面電極は隣接する
他の金属膜７とダイオードチップ８の上面電極にワイヤ
ーを介して接続されている。
【００１７】一方ブスバーとなる半導体チップの共通の
コレクタ及びエミッタのそれぞれの出力端子９，１０
と、エミッタとコレクタの共通出力端子１１は絶縁枠１
２にモールド保持され、一端をそれぞれ絶縁枠１２外に
取り出し配置してなる平板から構成されている。更に上
記出力端子９，１０は大部分が絶縁板１３を介して重ね
合わされ、内側の先端を前記金属膜５に、外側の先端を
他の金属膜５１にそれぞれろう付固定されている。そし
て絶縁枠１２外の一端はその絶縁枠に沿って垂直に延び
ていて前記冷却フィン１上に配置されるコンデンサ３の
それぞれの端子３Ａ，３Ｂと電気的に接続されている。
一方出力端子１１も同様に前記端子９，１０とは反対に
向けて配置固定されている。なお、前記出力端子９，１
０，１１の方向に対し直角方向の絶縁枠にはゲート等の
入力端子１４，１５，１６，１７がモールド保持されて
いる。この様にして構成された装置は絶縁板４の周囲の
二方面と絶縁枠１２の下方周囲の二方面がシリコン等の
接着剤１８で固着され、更に絶縁ゲル１９を充填した
後、蓋２０がされて一個の装置が形成されている。そし
て、その後この装置は銅材からなる金属板２１とシリコ
ングリース２２を介して前記冷却フィン１上に圧接保持
される。
コレクタ及びエミッタのそれぞれの出力端子９，１０
と、エミッタとコレクタの共通出力端子１１は絶縁枠１
２にモールド保持され、一端をそれぞれ絶縁枠１２外に
取り出し配置してなる平板から構成されている。更に上
記出力端子９，１０は大部分が絶縁板１３を介して重ね
合わされ、内側の先端を前記金属膜５に、外側の先端を
他の金属膜５１にそれぞれろう付固定されている。そし
て絶縁枠１２外の一端はその絶縁枠に沿って垂直に延び
ていて前記冷却フィン１上に配置されるコンデンサ３の
それぞれの端子３Ａ，３Ｂと電気的に接続されている。
一方出力端子１１も同様に前記端子９，１０とは反対に
向けて配置固定されている。なお、前記出力端子９，１
０，１１の方向に対し直角方向の絶縁枠にはゲート等の
入力端子１４，１５，１６，１７がモールド保持されて
いる。この様にして構成された装置は絶縁板４の周囲の
二方面と絶縁枠１２の下方周囲の二方面がシリコン等の
接着剤１８で固着され、更に絶縁ゲル１９を充填した
後、蓋２０がされて一個の装置が形成されている。そし
て、その後この装置は銅材からなる金属板２１とシリコ
ングリース２２を介して前記冷却フィン１上に圧接保持
される。
【００１８】上記装置は、前記固着した二方面以外の絶
縁板４は絶縁枠外に突出した形となっているため、この
部分を圧接することにより保持固定される。すなわち、
冷却フィン上には予め数個のねじ孔が形成されていて、
前記装置を配置した後、このねじ孔に剛性のある支持板
２３を介して取付ねじ２４を締め付ける。この支持板２
３と絶縁板４間には予めコイルばね（板ばね等でもよ
い）２５がガイドピン２６を介して配置され、取付ねじ
の締め付け力が増す毎に絶縁板は強固に圧接して行く。
縁板４は絶縁枠外に突出した形となっているため、この
部分を圧接することにより保持固定される。すなわち、
冷却フィン上には予め数個のねじ孔が形成されていて、
前記装置を配置した後、このねじ孔に剛性のある支持板
２３を介して取付ねじ２４を締め付ける。この支持板２
３と絶縁板４間には予めコイルばね（板ばね等でもよ
い）２５がガイドピン２６を介して配置され、取付ねじ
の締め付け力が増す毎に絶縁板は強固に圧接して行く。
【００１９】この様な構成において半導体モジュールの
チップは絶縁板上にメタライズされた銅パターンに半田
を介して固着したものを、絶縁板とグリースを介して冷
却フィンに固定するようになっているため、比較的大容
量の半導体モジュールでも発熱による熱変形の心配も無
く、効果的に熱放散ができる。特に半田で接続される箇
所が半導体チップの直下で済むため苛酷な制御で温度が
上昇しても半田にかかる応力が小さく寿命が向上する。
チップは絶縁板上にメタライズされた銅パターンに半田
を介して固着したものを、絶縁板とグリースを介して冷
却フィンに固定するようになっているため、比較的大容
量の半導体モジュールでも発熱による熱変形の心配も無
く、効果的に熱放散ができる。特に半田で接続される箇
所が半導体チップの直下で済むため苛酷な制御で温度が
上昇しても半田にかかる応力が小さく寿命が向上する。
【００２０】また、平板の端子を重ね合わせ、絶縁枠の
外部でコンデンサの端子と直接接続固定するようになっ
ているため取り扱い及び組立に効果的で生産性の高い電
力変換装置値が提供できる。
外部でコンデンサの端子と直接接続固定するようになっ
ているため取り扱い及び組立に効果的で生産性の高い電
力変換装置値が提供できる。
【００２１】電気回路から見れば、回路のインダクタは
半導体チップから電解コンデンサなどのフィルタコンデ
ンサまでの配線ブスバーのインダクタンスで決まり、タ
ーンオフ時にはね上がり電圧がＬ×ｄｉ／ｄｔで発生
し、これが電源電圧に重畳して半導体チップのコレクタ
−エミッタに印加される。従ってＬが小さくできるので
スナバー回路を省略できる利点もある。
半導体チップから電解コンデンサなどのフィルタコンデ
ンサまでの配線ブスバーのインダクタンスで決まり、タ
ーンオフ時にはね上がり電圧がＬ×ｄｉ／ｄｔで発生
し、これが電源電圧に重畳して半導体チップのコレクタ
−エミッタに印加される。従ってＬが小さくできるので
スナバー回路を省略できる利点もある。
【００２２】なお、上記実施例で支持板２３を絶縁枠１
２と別体にしたものを説明したが、一体にモールド成形
したものをばねを介して固定してもよく、又絶縁枠その
ものをばねを介して締め付け固定してもその効果は同等
である。
２と別体にしたものを説明したが、一体にモールド成形
したものをばねを介して固定してもよく、又絶縁枠その
ものをばねを介して締め付け固定してもその効果は同等
である。
【００２３】
【発明の効果】半導体モジュールのチップを絶縁板上に
メタライズされた銅パターンに半田を介して固着し、そ
れを絶縁板とグリースを介して冷却フィンに固定するよ
うにすることによって冷却効率に優れ、長寿命の半導体
モジュールを提供することができる。
メタライズされた銅パターンに半田を介して固着し、そ
れを絶縁板とグリースを介して冷却フィンに固定するよ
うにすることによって冷却効率に優れ、長寿命の半導体
モジュールを提供することができる。
【００２４】また、平板の端子を重ね合わせ、絶縁枠の
外部でコンデンサの端子と直接接続固定するようにする
ことにより、組立性の優れた電力変換装置を提供するこ
とができる。
外部でコンデンサの端子と直接接続固定するようにする
ことにより、組立性の優れた電力変換装置を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の実施例における電力変換装置の一部を
示した要部断面斜視図。
示した要部断面斜視図。
【図２】図１におけるII−II断面図。
【図３】図１における回路図。
【図４】本発明の応用における配置図。
【符号の説明】 １…冷却フィン、３…コンデンサ、４…絶縁板、５，５
１…銅パターン（金属膜）、６…半導体チップ、９，１
０，１１…出力端子、１２…絶縁枠、２１…金属板、２
３…支持板。
１…銅パターン（金属膜）、６…半導体チップ、９，１
０，１１…出力端子、１２…絶縁枠、２１…金属板、２
３…支持板。
Claims (9)
- 【請求項１】複数個配列された半導体チップの共通の出
力端子を平板とし、かつ絶縁体を介して重ね合わせ、外
部に取り出してなる半導体モジュールにおいて、前記半
導体チップは、絶縁板にメタライズされた銅パターンに
半田を介して固着したものを、金属板とグリースを介し
て冷却フィンに圧接保持していることを特徴とする半導
体モジュール。 - 【請求項２】請求項１記載において、銅パターンを圧接
していることを特徴とする半導体モジュール。 - 【請求項３】請求項１記載において、グリースはシリコ
ンゲルであることを特徴とする半導体モジュール。 - 【請求項４】絶縁枠の中に複数個配列された半導体チッ
プ、該半導体チップの共通の出力端子を平板とし、かつ
絶縁体を介して重ね合わせ、外部に取り出してなる半導
体モジュールからなる電力変換装置において、前記平板
の端子は絶縁枠の外部でコンデンサ端子と直接接続固定
されていることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項５】請求項１もしくは４記載において、前記平
板の端子は絶縁枠の外壁に沿って配置され、コンデンサ
端子と交差して接続されることを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項６】請求項４記載において、前記半導体チップ
は、窒化アルミ板にメタライズされた銅パターンに半田
を介して固着したものを、金属板とグリースを介して冷
却フィンに圧接保持していることを特徴とする電力変換
装置。 - 【請求項７】請求項６記載において、銅パターンはばね
圧を介して押圧されていることを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項８】請求項６もしくは７記載において、銅パタ
ーンは冷却フィンに保持された支持板と該支持板に弾性
自在に保持されたばねにより、絶縁枠から突出した両端
を圧接保持していることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項９】絶縁枠の中に複数個配列された半導体チッ
プ、該半導体チップの共通の出力端子を平板とし、かつ
絶縁体を介して重ね合わせ、外部に取り出してなる半導
体モジュールを備えた電力変換装置において、前記重ね
合わせられた平板の端子は絶縁枠の外部でコンデンサ端
子と直接接続固定され、共通の平板出力端子は反コンデ
ンサ側の絶縁枠の外部に突出配置されていることを特徴
とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7157383A JPH098224A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 半導体モジュールと電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7157383A JPH098224A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 半導体モジュールと電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH098224A true JPH098224A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15648453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7157383A Pending JPH098224A (ja) | 1995-06-23 | 1995-06-23 | 半導体モジュールと電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH098224A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005055608B3 (de) * | 2005-11-22 | 2007-05-10 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungshalbleitermodul mit zueinander parallel geschalteten Kondensatoren |
| JP2007324626A (ja) * | 2007-08-31 | 2007-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | パワーモジュール |
| JP2008061282A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP5345262B1 (ja) * | 2012-08-30 | 2013-11-20 | 三菱電機株式会社 | パワーモジュール |
| CN106452112A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-02-22 | 北京阿瑞新通科技有限公司 | 用于电机控制器的功率板 |
-
1995
- 1995-06-23 JP JP7157383A patent/JPH098224A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005055608B3 (de) * | 2005-11-22 | 2007-05-10 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungshalbleitermodul mit zueinander parallel geschalteten Kondensatoren |
| JP2008061282A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2007324626A (ja) * | 2007-08-31 | 2007-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | パワーモジュール |
| JP5345262B1 (ja) * | 2012-08-30 | 2013-11-20 | 三菱電機株式会社 | パワーモジュール |
| WO2014033879A1 (ja) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | 三菱電機株式会社 | パワーモジュール |
| CN106452112A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-02-22 | 北京阿瑞新通科技有限公司 | 用于电机控制器的功率板 |
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