半導體模塊及半導體裝置的制造方法
【專利摘要】本發明的半導體模塊以及半導體裝置能夠抑制動作不良的產生。半導體模塊具備：半導體元件，在其正面具備柵電極和源電極，在其背面具備漏電極，并且漏電極和漏極板的正面連接；層積基板，其具備在絕緣板的正面電連接有柵電極的第一電路板和與源電極電連接的第二電路板，并且層積基板配置于漏極板的正面；柵極端子，其配置在第一電路板上；源極端子，其配置在第二電路板上；蓋，其與漏極板的正面對置地配置，具備柵極端子以及源極端子所在的開口和與開口接觸并延伸至外周部的導槽。
【專利說明】
半導體模塊及半導體裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及半導體模塊以及具備該半導體模塊的半導體裝置。
【背景技術】
[0002]作為半導體裝置中的一個，廣泛使用有包括IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor:絕緣柵雙極型晶體管)、FWD(Free Wheeling D1de:續流二極管)等多個半導體元件的半導體模塊。例如，通過并列連接該半導體模塊，可實現作為開關、逆變器等的功能。這樣的半導體模塊中的在模塊內部不具有絕緣功能的非絕緣型的半導體模塊與絕緣型的半導體模塊相比，能夠減少內部布線的電感。
[0003]非絕緣型的半導體模塊在上表面具有柵極端子和源極端子，在下表面具備漏極端子。并且，通過從上表面配置柵極導體和源極導體成為一體的組件，在下表面配置漏極導體，對它們從上下進行壓接，從而與外部電連接(例如，參照專利文獻I)。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻I:日本特開平7-312410號公報

【發明內容】

[0007]技術問題
[0008]然而，在專利文獻I的半導體模塊中，壓接于柵極導體的彈簧板形狀的柵極端子在半導體模塊的動作中柵極導體發生滑動，從而與柵極導體的接觸面的電阻增加。因此，有可能在半導體模塊產生動作不良。
[0009]本發明鑒于這點而完成，目的在于提供動作不良的發生得到抑制的半導體。
[0010]技術方案
[0011]根據本發明的一個觀點，提供一種半導體模塊，具備:漏極板;半導體元件，其在正面具備柵電極和源電極，在背面具備漏電極，并且上述半導體元件配置于上述漏極板的正面，上述漏電極和上述漏極板電連接;層積基板，其具備絕緣板和設置于上述絕緣板的正面的第一電路板以及第二電路板，并且上述層積基板配置于上述漏極板的正面，上述第一電路板與上述柵電極電連接，上述第二電路板與上述源電極電連接;柵極端子，其配置在上述第一電路板上;源極端子，配置在上述第二電路板上;蓋，其具備開口以及導槽，上述蓋與上述漏極板的正面對置而配置，上述柵極端子以及上述源極端子位于上述開口，上述導槽與上述開口接觸并延伸至外周部。
[0012]發明效果
[0013]根據公開的技術，能夠防止半導體裝置的動作不良的產生，能夠抑制半導體裝置的特性的降低。
【附圖說明】
[0014]圖1是表示第一實施方式的半導體模塊的圖。
[0015]圖2是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0016]圖3是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0017]圖4是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0018]圖5是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0019]圖6是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0020]圖7是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0021 ]圖8是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0022]圖9是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0023]圖10是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0024]圖11是表示第二實施方式的半導體裝置的圖。
[0025]圖12是表示第二實施方式的半導體裝置的布線板的圖。
[0026]圖13是表示第三實施方式的半導體模塊的圖。
[0027]圖14是表示第四實施方式的半導體模塊的圖。
[0028]圖15是表示第五實施方式的半導體模塊中使用的包括柵極板和輔助源極板的印刷電路板的圖。
[0029]圖16是表示第六實施方式的半導體裝置的圖。
[0030]圖17是表示第七實施方式的半導體模塊的圖。
[0031]圖18是表示組合多個第七實施方式的半導體模塊的半導體裝置的圖。
[0032]圖19是表示第八實施方式的半導體模塊的圖。
[0033]圖20是表示組合多個第八實施方式的半導體模塊的半導體裝置的圖。
[0034]圖21是表示第九實施方式的半導體裝置的側視圖。
[0035]圖22是表示第九實施方式的半導體裝置的側視圖。
[0036]符號說明
[0037]100半導體裝置
[0038]1000半導體模塊
[0039]1010 漏極板
[0040]1020半導體元件[0041 ]1030層積基板
[0042]1031a第一電路板
[0043]1031b第二電路板
[0044]1032 絕緣板
[0045]1033 金屬板
[0046]1040柵極端子
[0047]1041、1051、1061、1071、1081、1305、1306、1401、1501a、1501b 螺栓孔
[0048]1043、1053、1063、1073、1083 螺栓
[0049]1050、1060輔助源極端子
[0050]1070、1080 源極端子[0051 ]1072、1082 臺階面
[0052]1090、1100印刷電路板
[0053]1091、1101柵極布線層
[0054]1093、1103源極布線層
[0055]1092a、1092b、1102a、1102b 導電柱
[0056]1094、1104 貫通孔
[0057]1095、1105柵極連接部
[0058]1096、1106源極連接部
[0059]1200 框
[0060]1300 蓋
[0061]1301 開口
[0062]1303、1304 導槽
[0063]1400 柵極板
[0064]1500a、1500b 輔助源極板
[0065]1600a、1600b、1600c 絕緣層
[0066]1700源極導體
[0067]1800漏極導體
【具體實施方式】
[0068]以下，參照附圖對實施方式進行說明。
[0069][第一實施方式]
[0070]對于第一實施方式的半導體模塊，使用圖1?圖10進行說明。
[0071]圖1是表示第一實施方式的半導體模塊的圖。
[0072]應予說明，圖1(A)表示半導體模塊的平面圖，圖1(B)表示圖1(A)的點劃線Xl-Xl的截面圖。
[0073]另外，圖2?圖10是表示第一實施方式的半導體模塊的構成的圖。
[0074]圖2(A)表示漏極板1010的平面圖，圖2(B)表示圖2(A)的點劃線X-X的截面圖。
[0075]圖3(A)表示漏極板1010的平面圖，圖3(B)表示從圖3(A)的箭頭Y觀察的側視圖，圖3(C)是表示從圖3(A)的箭頭X觀察的側視圖。
[0076]圖8(A)表示蓋1300的平面圖，圖8(B)表示(沒有配置柵極板1400以及輔助源極板1500a、1500b)半導體模塊的斜視圖。
[0077]圖9(A)表示柵極板1400的平面圖，圖9(B)表示輔助源極板1500a、1500b的平面圖。應予說明，圖10表示圖1的點劃線X2-X2的側視圖。
[0078]非絕緣型的半導體模塊1000如圖1所示，具備漏極板1010、半導體元件1020、層積基板1030、柵極端子1040、輔助源極端子1050和蓋1300。另外，半導體模塊1000還具備柵極板1400、輔助源極端子1060、輔助源極板1500a、1500b和絕緣性的框1200。
[0079]漏極板1010由銅、鋁等導電性材料構成。在漏極板1010的正面搭載有半導體模塊1000的各構成部件，來自于外部電源的電力被輸入到背面。即，漏極板1010具有作為非絕緣型的半導體模塊1000的漏極端子的功能。
[0080]半導體元件1020是功率M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor:金屬氧化物半導體場效應晶體管)、IGBT等縱型功率半導體元件。在第一實施方式中，對半導體元件1020為功率MOSFET的情況進行說明。半導體元件1020在正面具備柵電極和源電極，在背面具備漏電極。半導體元件1020配置于漏極板1010的正面。而且，半導體元件1020的背面的漏電極和漏極板1010通過焊料等導電性的接合材料而接合，進行電連接。
[0081]層積基板1030如圖2所示，具備絕緣板1032、第一電路板1031a和第二電路板1031b。層積基板1030配置于漏極板1010的正面中的、與半導體元件1020所配置的位置不同的位置。另外，第一電路板1031a和半導體元件1020的柵電極電連接，第二電路板1031b和半導體元件1020的源電極電連接。這些連接構成的詳細內容如后所述。
[0082]柵極端子1040配置在第一電路板1031a上。一對源極端子1070、1080配置在第二電路板1031b上。一對輔助源極端子1050、1060配置在第二電路板1031b上。任一端子均由銅、鋁等導電性材料構成。另外，任一端子均與第一電路板1031a或第二電路板1031b通過焊料等導電性的接合材料而接合，進行電連接。
[0083]如圖8所示，蓋1300形成矩形狀，具備導槽1303、1304。蓋1300與漏極板1010的正面對置而配置。而且，柵極端子1040、源極端子1070、1080以及輔助源極端子1050、1060位于開口 1301。導槽1303、1304與開口 1301接觸，從與開口 1301接觸的位置延伸至外周部。蓋1300優選由銅、鋁等導電性材料構成。
[0084]應予說明，蓋1300使用螺栓孔1305、1306，由螺栓1073、1083擰入源極端子1070、1080而被固定。
[0085]柵極板1400配置于導槽1303、1304，與柵極端子1040電連接，沿導槽1303、1304延伸至外周部。應予說明，柵極端子1040位于與導槽1303、1304的中間點正交的線上。
[0086]輔助源極板1500a、1500b配置于導槽1303、1304，與輔助源極端子1050、1060分別電連接。另外，輔助源極板1500a、1500b與柵極板1400通過絕緣層1600b而絕緣，并且沿導槽1303、1304延伸至外周部。
[0087]柵極板1400在第一實施方式中，呈H字型的形狀，并在中心部利用螺栓1043固定于柵極端子1040的螺栓孔1041。輔助源極板1500a、1500b也利用螺栓1053、1063固定于輔助源極端子1050以及輔助源極端子1060的螺栓孔1051、1061。
[0088]在這樣的半導體模塊1000中，將漏極導體1800按壓在漏極板1010，將源極導體1700按壓在源極端子1070、1080，從上下壓接。由此，能夠將外部電源和半導體模塊1000電連接。另外，在延伸至外周部且從半導體模塊1000的側部引出的柵極板1400，從柵極驅動單元(未圖示)施加柵極電壓。由此，能夠控制半導體元件1020的開關動作。
[0089]以下，對具有這樣的構成的半導體模塊的構成、組裝進行說明。
[0090]首先，如圖2所示，在漏極板1010的中央部配置層積基板1030，在層積基板1030的兩側配置多個半導體元件1020。
[0091]在絕緣板1032的正面配置有第一電路板1031a和第二電路板1031b。第一電路板1031a以及第二電路板1031b由銅、鋁等導電性材料構成。第一電路板1031a和第二電路板1031b電絕緣，第二電路板1031b包圍第一電路板1031a而配置。另外，在絕緣板1032的背面，例如具備由銅構成的金屬板1033。通過配置金屬板1033，能夠將漏極板1010和層積基板1030之間利用焊接進行接合。應予說明，在利用粘合劑接合漏極板1010和層積基板1030之間的情況下，也可以沒有金屬板1033。
[0092]接著，如圖3所示，在層積基板1030的第一電路板1031a的中心部，設置有柱狀的且在上表面設置有螺栓孔1041的柵極端子1040。
[0093]另外，在第二電路板1031b，以使第一電路板103Ia處在中間的方式設置有一對源極端子1070、1080。在源極端子1070、1080上分別形成有臺階面1072、1082，在臺階面1072、1082上分別形成有螺栓孔1071、1081。
[0094]另外，在第二電路板1031b，設置有輔助源極端子1050、1060。輔助源極端子1050、1060例如使第一電路板1031a處在中間，并且與源極端子1070、1080并列設置。在輔助源極端子1050、1060，分別形成有螺栓孔1051、1061。應予說明，圖3(A)所示的輔助源極端子1050、1060的設置位置僅為一個例子，只要在第二電路板1031b上就沒有限制。
[0095]接著，如圖4?圖6所示，在多個半導體元件1020與第一電路板1031a以及第二電路板1031b之間，設置有印刷電路板1090、1100。在設置時，優化印刷電路板1090、1100的形狀以使印刷電路板1090、1100和輔助源極端子1050、1060不干擾。配置于印刷電路板1090、1100的正面的柵極布線層1091、1101和多個半導體元件1020的各柵電極經由導電柱1092a、1102a分別進行電連接。另外，柵極布線層1091、1101和層積基板1030的第一電路板1031a經由柵極連接部1095、1105而電連接。
[0096]另外，配置于印刷電路板1090、1100的背面的源極布線層1093、1103和多個半導體元件1020的各源電極經由導電柱1092b、1102b分別進行電連接。另外，源極布線層1093、1103和層積基板1030的第二電路板1031b經由源極連接部1096、1106而電連接。
[0097]這樣，使用印刷電路板1090、1100以及導電柱1092a、1092b、1102a、1102b，半導體元件1020和層積基板1030電連接。
[0098]應予說明，在源極布線層1093、1103形成有貫通孔1094、1104。與印刷電路板1090、1100的柵極布線層1091、1101連接的導電柱1092a、1102a被插入到貫通孔1094、1104。因此，導電柱1092a、1102a和源極布線層1093、1103的電絕緣性被保持。
[0099]將這樣設置有各構成的漏極板1010如圖7所示設置在四個角被覆蓋的框1200內。
[0100]接著，覆蓋在框1200上的蓋1300如圖8(A)所示，分別形成有開口 1301和螺栓孔1305、1306。進而，蓋1300形成為在圖中上下方向直線狀的導槽1303、1304與開口 1301接觸并延伸至外周部。
[0101]若將這樣的蓋1300覆蓋于框1200，則成為圖8(B)所示的半導體模塊1000。在半導體模塊1000中，柵極端子1040、源極端子1070、1080、輔助源極端子1050、1060位于開口1301，配置成至少一部分從開口 1301露出。另外，螺栓孔1305、1306對準源極端子1070、1080的螺栓孔1071、1081，蓋1300利用螺栓1073、1083被固定。
[0102]應予說明，形成于蓋1300的導槽1303、1304的槽的深度例如與柵極端子1040和輔助源極端子1050、1060的高度一致。
[0103]接著，如圖9以及圖10所示，在蓋1300的導槽1303上配置絕緣層1600a，配置輔助源極板1500a。在配置時，輔助源極板1500a的螺栓孔1501a對準輔助源極端子1060的螺栓孔1061，并利用螺栓1063固定。輔助源極板1500b也同樣地經由絕緣層1600a配置于導槽1304。此時，輔助源極板1500b的螺栓孔1501b對準輔助源極端子1050的螺栓孔1051，并利用螺栓1053固定。
[0104]另外，在配置于導槽1303、1304的輔助源極板1500a、1500b上配置絕緣層1600b，配置如圖9(A)所示的柵極板1400。在配置時，柵極板1400的螺栓孔1401對準柵極端子1040的螺栓孔1041，并利用螺栓1043固定。在柵極板1400上還配置絕緣層1600c。
[0105]S卩，在導槽1303中，如圖10所示，依次層積絕緣層1600a、輔助源極板1500a、絕緣層1600b、柵極板1400、絕緣層1600c。另外，在導槽1304中，依次層積絕緣層1600a、輔助源極板1500b、絕緣層1600b、柵極板1400、絕緣層1600 c。
[0106]若在這樣設置的輔助源極板1500a、1500b上連接柵極驅動單元，則柵極驅動單元可以測出與柵極電壓相對應的源極電流。
[0107]在第一實施方式的半導體模塊1000中，通過在蓋1300上設置導槽1303、1304，能夠在低于源極端子1070、1080的上表面的位置配置柵極板1400。由此，能夠確保配置將柵極板1400和柵極端子1040接合的螺栓1043所需的空間。并且，通過利用螺栓1043進行穩固地接合，能夠抑制動作時的柵極端子1040的磨損的產生。因此，可抑制柵極端子1040的電阻的增加以及發熱的產生，從而可防止半導體模塊1000的動作不良的產生。
[0108]另外，在半導體模塊1000中，配置輔助源極端子1050、1060，使與輔助源極端子1050、1060接合的輔助源極板1500a、1500b從導槽1303，1304延伸。因此，能夠測出相對于柵極電壓的源極電流，能夠正確地控制施加的柵極電壓以使期望的源極電流被輸出。
[0109]另外，在導槽1303、1304上層積配置柵極板1400以及輔助源極板1500a、1500b。因此，能夠減少柵極布線的布線電感，能夠進行半導體模塊的高速動作。
[0110]另外，在半導體模塊1000中，由于半導體元件1020、層積基板1030等被導電性的蓋1300覆蓋，所以能夠阻擋在半導體模塊內部產生的噪聲。
[0111 ]另外，半導體模塊1000為了使柵極板1400和輔助源極板1500a、1500b收納于導槽1303、1304而小型化。
[0112]應予說明，在第一實施方式中，例舉出了在導槽1303、1304上先配置輔助源極板1500a、1500b，再配置柵極板1400的情況并進行了說明。但并不限于該情況，也可以先配置柵極板1400，再配置輔助源極板1500a、1500b。
[0113]另外，在第一實施方式中，雖然對半導體元件1020使用功率MOSFET的情況進行了說明，但并不限于此，半導體元件1020也可以使用IGBT。在該情況下，上述實施方式中的漏電極可以被替換為集電極，源電極可以被替換為發射極。另外，也可以使用其他開關元件。
[0114]S卩，在本申請的說明書以及權利要求中，“漏電極”是半導體元件1020的陽極側的電極的統稱，“源電極”是半導體元件1020的陰極側的電極的統稱。
[0115][第二實施方式]
[0116]在第二實施方式中，使用圖11以及圖12說明組合多個在第一實施方式中示出的半導體模塊而成的半導體裝置。
[0117]圖11是表示第二實施方式的半導體裝置的圖。
[0118]另外，圖12是表示第二實施方式的半導體裝置的布線板的圖。
[0119]圖12(A)表示柵極板的平面圖，圖12(B)表示輔助源極板的平面圖。
[0120]準備多個(第二實施方式為3個)半導體模塊(圖8(B))，配置成導槽1303彼此連結，并且導槽1304彼此連結。
[0121]對于這樣地將導槽彼此連結而成的多個半導體模塊，準備圖12所示的一體化的柵極板2400和一體化的輔助源極板2500a、2500b。
[0122]在將多個組合而成的半導體模塊的連結的導槽1303上，經由絕緣層配置一體化的輔助源極板2500a。在配置時，使輔助源極板2500a的螺栓孔2501a對準輔助源極端子1060的螺栓孔1061。輔助源極板2500b也同樣地經由絕緣層配置在連結的導槽1304上。此時，使輔助源極板2500b的螺栓孔250 Ib對準輔助源極端子1050的螺栓孔1051。
[0123]接著，與第一實施方式同樣地，在輔助源極板2500a、2500b上，配置絕緣層。
[0124]進而，經由連結的導槽1303、1304的絕緣層，配置一體化的柵極板2400。在配置時，使柵極板2400的螺栓孔2401對準柵極端子1040的螺栓孔1041。
[0125]另外，如圖11所示，柵極板2400利用螺栓1043被固定。另外，輔助源極板2500a、2500b利用螺栓1053、1063被固定。
[0126]利用源極導體(未圖示)按壓這樣組合而成的半導體裝置100的多個源極端子1070、1080。而且同樣地，利用漏極導體(未圖示)按壓半導體裝置100的多個漏極板1010。由此，能夠容易地并列連接多個半導體模塊1000。
[0127]這樣，在第二實施方式中，對于多個半導體模塊1000，能夠構成以使導槽1303、1304連結的方式組合而并列連接的半導體裝置100。由此，能夠容易地實現半導體裝置100的大電流化。
[0128][第三實施方式]
[0129]在第三實施方式中，使用圖13對能夠得到輔助源極電流而不設置輔助源極端子的半導體模塊進行說明。
[0130]圖13是表示第三實施方式的半導體模塊的圖。
[0131]圖13(A)表示蓋2300的平面圖，圖13(B)表示第三實施方式的半導體模塊2000的平面圖。
[0132]在半導體模塊2000中，不配置第一實施方式的半導體模塊1000中所示的輔助源極端子1050、1060。另外，半導體模塊2000的蓋2300如圖13(A)所示，形成有供源極端子1070、1080和柵極端子1040露出的開口 2301。另外，蓋2300具備位于與導槽1303、1304相同深度(高度)的凹部2302、2303和設置于凹部2302、2303的螺栓孔2306、2307。另外，形成與半導體模塊1000相同的構成。
[0133]將這樣的蓋2300與第一實施方式同樣地，覆蓋在收納半導體元件1020、層積基板1030等的框1200。對準源極端子1070、1080的螺栓孔1071、1081，用螺栓1083、1073擰入螺栓孔1304、1305。由此，蓋2300被固定于源極端子1070、1080。
[0134]另外，與第一實施方式同樣地，將輔助源極板1500a、1500b經由絕緣層配置于導槽
1303、1304。而且，使輔助源極板1500a、1500b的螺栓孔1501a、1501b對準螺栓孔2307、2306。而且，將輔助源極板1500a、1500b用螺栓1053、1063擰入而固定并電連接到蓋2300。柵極板1400也與第一實施方式同樣地，將柵極端子1040的螺栓孔1041對準螺栓孔1401，用螺栓1043抒入，從而被固定于柵極端子1040。
[0135]此時，由于蓋2300與源極端子1070、1080電連接，所以蓋2300與源極端子1070、1080同電位。在該狀態下，由于輔助源極板1500a、1500b與蓋2300電連接，所以輔助源極板1500a、1500b與源極端子1070、1080也同電位。因此，第二電路板1031b和輔助源極板1500a、1500b之間經由源極端子1070、1080以及蓋2300而電連接。由此，能夠與第一實施方式同樣地，從輔助源極板1500a、1500b得到輔助源極電流。
[0136]通過第三實施方式，能夠抑制構成部件的增加而得到輔助源極電流。
[0137][第四實施方式]
[0138]在第四實施方式中，使用圖14對使半導體模塊的導槽的深度比柵極端子以及輔助源極端子淺的情況進行說明。
[0139]圖14是表示第四實施方式的半導體模塊的圖。
[0140]圖14(A)表示第四實施方式的半導體模塊3000的平面圖，圖14(B)表示圖14(A)的點劃線X-X的側視圖。
[0141]半導體模塊3000構成為導槽3303、3304比第一實施方式的導槽1303、1304淺。應予說明，半導體模塊3000的其它構成是與第一實施方式的半導體模塊相同的構成。因此，如圖14(B)所示，導槽3303的底面3303a位于比柵極端子1040的上端部更上方的位置，在導槽3303和柵極端子1040的上端部產生了臺階差。
[0142]因此，在配置于導槽3303、3304的柵極板3400的中心部，與該臺階差相應地設有傾斜。通過該傾斜，從而柵極板3400的螺栓孔對準柵極端子1040的螺栓孔1041，柵極板3400利用螺栓1043被固定于柵極端子1040。
[0143]另外，輔助源極板3500a、3500b雖然省略了圖示，但在形成有螺栓孔的位置，與柵極板3400同樣地設有傾斜。
[0144]由此，能夠使供柵極板3400和輔助源極板3500a、3500b配置的導槽3303、3304的間隙(空間)變小。因此，能夠實現半導體模塊3000的低電感化。因此，導槽3303，3304的深度為間隙最小，優選為柵極板3400、輔助源極板3500a、3500b以及絕緣層的合計厚度的程度。
[0145]另外，半導體模塊3000與第二實施方式的半導體模塊(圖11)同樣地，可以以導槽3303、3304連結的方式組合多個。
[0146][第五實施方式]
[0147]在第五實施方式中，使用圖15對將第一實施方式的柵極板1400和輔助源極板1500a、1500b設在印刷電路板上而一體化的情況進行說明。
[0148]圖15是表示第五實施方式的半導體模塊所使用的包括柵極板和輔助源極板的印刷電路板的圖。
[0149]圖15(A)表示包括柵極板1400和輔助源極板1500a、1500b的印刷電路板的平面圖，圖15(B)表示從圖15(A)的箭頭Y觀察的側視圖。
[0150]印刷電路板4500在第一實施方式的柵極板1400與輔助源極板1500a、1500b之間夾設有由絕緣材料構成的基材4520。在柵極板1400上形成有抗蝕層4510a、4510b，另外，螺栓孔1041部分被開口。另外，在輔助源極板1500a、1500b，形成有抗蝕層4510a、4510b，形成有與螺栓孔1501a、1501b對置的開口 4531a、4531b。
[0151]并且，在第一實施方式的半導體模塊1000的開口 1301、導槽1303、1304嵌設印刷電路板4500，而通過螺栓1043、1053、1063被固定。
[0152]通過使用這樣的印刷電路板4500，從而柵極板1400和輔助源極板1500a、1500b的安裝變得容易。
[0153]應予說明，在組合多個半導體模塊的情況下，例如，能夠將第四實施方式所示的柵極板2400和輔助源極板2500a、2500b作為印刷電路板而一體化。
[0154][第六實施方式]
[0155]使用圖16對在第六實施方式中組合了六個半導體模塊的情況進行說明。
[0156]圖16是表示第六實施方式的半導體裝置的圖。
[0157]半導體模塊100a?100f形成為與半導體模塊1000同樣的構成。但在半導體模塊100a?100f的蓋4300，還形成有從導槽1303、1304的中心部與外周部相通的導槽1308、1309。應予說明，在圖16中，僅對半導體模塊100a標記符號，省略對半導體模塊100b?100f標記符號。
[0158]使這樣的半導體模塊100a?100f如圖16所示縱向并列三個、橫向并列兩個而配置。
[0159]并且，柵極板5400a配置于半導體模塊100a的導槽1303，并且利用螺栓1043被固定到半導體模塊100a的柵極端子1040。
[Ο??Ο] 柵極板5500a配置于半導體模塊1000a的導槽1304和半導體模塊1000b的導槽
1304、1308，并且利用螺栓1043被固定到半導體模塊100b的柵極端子1040。
[0161 ] 柵極板5600a配置于半導體模塊I OOOb的導槽1304和半導體模塊I OOOc的導槽1304，并且利用螺栓1043被固定到半導體模塊100c的柵極端子1040。
[0162]另外，柵極板5600b配置于半導體模塊100d的導槽1303和半導體模塊100e的導槽1303在，并且利用螺栓1043被固定到半導體模塊100d的柵極端子1040。
[ΟΙ63] 柵極板5500b配置于半導體模塊100e的導槽1303、1309和半導體模塊100f的導槽1303，并且利用螺栓1043被固定到半導體模塊100e的柵極端子1040。
[0164]柵極板5400b配置于半導體模塊100f的導槽1304，并且利用螺栓1043被固定到半導體模塊100f的柵極端子1040。
[0165]連接板5700a配置于半導體模塊I OOOa的導槽1309和半導體模塊I OOOd的導槽1308。連接板5700a和柵極板5400a、5500a利用螺栓5801被固定，連接板5700a和柵極板5600b利用螺栓5804被固定。
[0166]連接板5700b配置于半導體模塊I OOOb的導槽1309和半導體模塊I OOOe的導槽1308。連接板5700b和柵極板5500a、5600a利用螺栓5802被固定，連接板5700b和柵極板5600b、5500b利用螺栓5805被固定。
[0167]連接板5700c配置于半導體模塊I OOOc的導槽1309和半導體模塊I OOOf的導槽1308。連接板5700c和柵極板5600a利用螺栓5803被固定，連接板5700c和柵極板5500b、5400b利用螺栓5806被固定。
[0168]在這樣組合了多個半導體模塊100a?100f而成的半導體裝置200中，從背面的漏極板1010施加漏極電壓。而且，若從柵極驅動單元在柵極板5400a、5500a、5500b、5400b分別施加柵極電壓，從各源極端子1070、1080輸出源極電流。
[0169]這樣，通過在半導體模塊的蓋4300上配置與外周部相通的導槽1308、1309，能夠增加多個半導體模塊的配置圖案數。由此，能夠更靈活地實現半導體裝置200的大電流化。
[0170][第七實施方式]
[0171]在第七實施方式中，對在第一實施方式的半導體模塊1000中新設置配置有輔助源極板的導槽的情況進行說明。
[0172]圖17是表示第七實施方式的半導體模塊的圖。
[0173]在半導體模塊5000中，除了蓋5300以外，形成為與半導體模塊1000同樣的構成。
[0174]蓋5300具備與柵極端子1040相鄰，與開口 1301接觸地形成的導槽5303。還形成有與該導槽5303平行地配置且具備螺栓孔5305a、5305b的導槽5304。而且，沿導槽5304而配置有未圖示的輔助源極板，輔助源極板使用螺栓孔5305a、5305b而被固定。
[0175]另外，蓋5300在源極端子1070、1080利用螺栓1073、1083而被固定。因此，蓋5300與源極端子1070，1080同電位。因此，能夠使第二電路板1031b與輔助源極板為同電位。
[0176]應予說明，供柵極板配置的導槽5303并不限于圖17的形成位置，可以與第一實施方式同樣地形成于開口 5301的兩側，或者也可以僅形成在開口 5301的圖中的左側。
[0177]另外，使用圖18對組合了多個半導體模塊5000的情況進行說明。
[0178]圖18是表示組合了多個第七實施方式的半導體模塊的半導體裝置的圖。
[0179]準備多個(第七實施方式中為三個)半導體模塊5000，配置成導槽5303、5304分別連結。
[0180]在連結的導槽5303經由絕緣層配置柵極板5400，將柵極板5400利用螺栓1043固定于柵極端子1040。
[0181]同樣地，在連結的導槽5304經由絕緣層，配置輔助源極板5500，將輔助源極板5500利用螺栓5503a、5503b固定于導槽5304。
[0182]在這樣組合了多個半導體模塊5000而成的半導體裝置300中，從各半導體模塊5000輸出的源極電流被合成，從而能夠實現半導體裝置的大電流化。
[0183][第八實施方式]
[0184]在第八實施方式中，對在第七實施方式的半導體模塊5000中在其它位置設置供輔助源極板配置的導槽的情況進行說明。
[0185]圖19是表示第八實施方式的半導體模塊的圖。
[0186]圖19(A)表示設置有蓋6300的半導體模塊6000的平面圖，圖19(B)表示半導體模塊6000的內部平面圖。
[0187]半導體模塊6000形成為除了蓋6300以及輔助源極端子6060以外，與半導體模塊1000相同的構成。
[0188]蓋6300具備與柵極端子1040相鄰，且與開口 6301接觸而形成的導槽6303。進而，在開口 6301的圖中的左側，形成有與導槽6303平行配置且具備螺栓孔6305a的輔助導槽6304。
[0189]輔助源極端子6060配置在第二電路板1031b上。若蓋6300設置于框1200，則輔助導槽6304的螺栓孔6305a和輔助源極端子6060的螺栓孔6061對位。
[0190]而且，沿輔助導槽6304，未圖示的輔助源極板經由絕緣層而配置，使用螺栓孔6305a而通過未圖示的螺栓被固定。
[0191]另外，使用圖20對組合了多個這樣的半導體模塊6000而成的半導體裝置400進行說明。
[0192]圖20是表示組合了多個第八實施方式的半導體模塊而成的半導體裝置的圖。
[0193]準備多個(第八實施方式中為三個)半導體模塊6000，配置成導槽6303和輔助導槽6304連結。
[0194]并且，在連結的導槽6303經由絕緣層配置柵極板6400，將柵極板6400利用螺栓1043被固定于柵極端子1040。
[0195]同樣地，在連結的輔助導槽6304經由絕緣層，配置輔助源極板6500，將輔助源極板6500利用螺栓6503擰入而固定于輔助導槽6304的螺栓孔6305a。
[0196]在這樣組合了半導體模塊6000而成的半導體裝置400中，從各半導體模塊6000輸出的源極電流被合成，從而能夠實現半導體裝置400的大電流化。
[0197][第九實施方式]
[0198]在第九實施方式中，使用圖21以及圖22對串聯組合半導體模塊1000的情況進行說明。
[0199]圖21以及圖22是表示第九實施方式的半導體裝置的側視圖。
[0200]應予說明，在圖21中，縱向排列多個半導體模塊，圖22是表示橫向排列多個半導體模塊分別串聯組合而成的半導體裝置的側視圖。
[0201]如圖21所示，在金屬制的散熱片7600b上載置第一實施方式的半導體模塊1000g，使半導體模塊100g的漏極板1010和散熱片7600b電連接。在該半導體模塊100g上載置散熱片7600a，使半導體模塊100g的源極端子1070、1080和散熱片7600a電連接。
[0202]在散熱片7600a還載置半導體模塊1000h，使半導體模塊100h的漏極板1010和散熱片7600a電連接。使源極板7500壓接到半導體模塊100h的源極端子1070、1080。
[0203]應予說明，在散熱片7600a、7600b，有水流通的管7610a、7610b形成于內部。散熱片7600a、7600b通過在管7610&，761013中流通水，能夠更為有效地冷卻半導體模塊100011、100g0
[0204]這樣使半導體模塊1000h、100g層積而組合的半導體裝置500從散熱片7600b施加漏極電壓，在各半導體模塊1000g、100h的柵極板1400從柵極驅動單元施加柵極電壓。如此，經由半導體模塊100g、散熱片7600a、以及半導體模塊100h而輸出的源極電流由源極板7500得到。即，第九實施方式的半導體裝置500的額定電壓是半導體模塊1000的額定電壓的二倍。
[0205]應予說明，在第九實施方式中，半導體模塊1000h、1000g不限于兩個、即兩層，也可以為三層以上積層而串聯連接。另外，也可以將如第二實施方式、第六實施方式那樣并列組合的半導體模塊1000進一步以任意的層數串聯而設置。例如，在串聯層積三層的情況，也可以從漏極板1010向源極端子1070、1080依次在第一層并列設置兩個半導體模塊1000，在第二層并列設置四個半導體模塊1000，在第三層并列設置三個半導體模塊1000，總計設置九個半導體模塊1000。此時半導體裝置的額定電壓、額定電流在九個半導體模塊1000中需要一致。在額定電壓為不一致的情況下，半導體裝置的額定電壓與各層中的額定電壓為最低的三個半導體模塊1000的和相等。另外，在額定電流不一致的情況下，半導體裝置的額定電流與各層的三個額定電流中的最低的層的額定電流相等。
[0206]另外，不限于散熱片7600a、7600b，還能夠經由導電部件而層積和/或將半導體模塊1000h、1000g彼此直接層積。
[0207 ]接著，使用圖2 2對串聯連接多個半導體模塊1000時橫向配置半導體模塊1000的情況進行說明。
[0208]半導體裝置600如圖22所示，并列配置散熱片7600a、7600b，在散熱片7600a配置半導體模塊100h，在散熱片7600b配置半導體模塊100g。將與半導體模塊100h的漏極板連接的散熱片7600a和半導體模塊100g的源極端子1070、1080利用金屬板7700壓接而電連接。但是在散熱片7600a、7600b與金屬板7700之間隔著絕緣層7800a、7800b而電絕緣。
[0209]這樣能夠將半導體模塊1000橫向排列并串聯連接。
【主權項】
1.一種半導體模塊，其特征在于，具備: 漏極板； 半導體元件，在其正面具備柵電極和源電極，在背面具備漏電極，并且所述半導體元件配置于所述漏極板的正面，所述漏電極與所述漏極板電連接； 層積基板，其具備絕緣板和設置于所述絕緣板的正面的第一電路板以及第二電路板，并且所述層積基板配置于所述漏極板的正面，所述第一電路板與所述柵電極電連接，所述第二電路板與所述源電極電連接； 柵極端子，其配置在所述第一電路板上； 源極端子，其配置在所述第二電路板上;和 蓋，其具備開口以及導槽，所述蓋與所述漏極板的正面對置地配置，所述柵極端子以及所述源極端子位于所述開口，所述導槽與所述開口接觸并延伸至外周部。2.根據權利要求1所述的半導體模塊，其還具有: 柵極板，其與所述柵極端子電連接，并且沿所述導槽延伸至外周部。3.根據權利要求2所述的半導體模塊，其還具有: 輔助源極端子，其配置在所述第二電路板上，并且位于所述開口 ；和輔助源極板，其與所述輔助源極端子電連接，并且沿所述導槽與所述柵極板電絕緣并延伸至外周部。4.根據權利要求2所述的半導體模塊，其中，還具有: 輔助導槽，其設置于所述蓋;和 輔助源極板，其沿所述輔助導槽并延伸至外周部， 其中，所述導槽與所述開口的一側接觸而形成， 所述輔助導槽與所述開口的另一側接觸而形成， 所述第二電路板與所述輔助源極板之間經由所述源極端子以及所述蓋而電連接。5.根據權利要求1?4中任一項所述的半導體模塊，其中， 所述第二電路板包圍所述第一電路板而配置于所述絕緣板的正面。6.根據權利要求5所述的半導體模塊，其中， 所述柵極端子以位于與所述導槽的中間點正交的線上的方式設置在所述第一電路板上。7.根據權利要求6所述的半導體模塊，其中， 所述源極端子在所述第二電路板上設置為一對， 所述柵極端子和一對所述源極端子與所述導槽平行地直線狀地配置。8.根據權利要去I?4中任一項所述的半導體模塊，其中， 所述導槽的底部位于比所述柵極端子的上端部更上方的位置。9.一種半導體裝置，其特征在于，具備多個權利要求2所述的所述半導體模塊， 多個所述半導體模塊以所述導槽彼此連結的方式配置， 沿著該連結的所述導槽配置有一體化的所述柵極板。10.一種半導體裝置，其特征在于，具備多個權利要求3所述的所述半導體模塊， 多個所述半導體模塊以所述導槽彼此連結的方式配置， 沿該連結的所述導槽配置有一體化的所述柵極板以及一體化的所述輔助源極板。11.一種半導體裝置，其特征在于，具備多個權利要求4所述的所述半導體模塊， 多個所述半導體模塊以所述導槽彼此連結的方式配置，并且以所述輔助導槽彼此連結的方式配置， 沿該連結的所述導槽配置有一體化的所述柵極板， 沿該連結的所述輔助導槽配置有一體化的所述輔助源極板。12.一種半導體裝置，其特征在于，具備多個權利要求1所述的所述半導體模塊， 在多個所述半導體模塊中，所述半導體模塊的所述源極端子與其它的所述半導體模塊的所述漏極板電連接。13.根據權利要求12所述的半導體裝置，其中， 多個所述半導體模塊層積而配置， 所述半導體模塊的所述源極端子和相鄰的所述半導體模塊的所述漏極板電連接。14.根據權利要求12所述的半導體裝置，其中， 多個所述半導體模塊并列地配置， 所述半導體模塊的所述源極端子和相鄰的所述半導體模塊的所述漏極板經由導電部件而電連接。
【文檔編號】H01L23/49GK106057740SQ201610130201
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年3月8日 公開號201610130201.2, CN 106057740 A, CN 106057740A, CN 201610130201, CN-A-106057740, CN106057740 A, CN106057740A, CN201610130201, CN201610130201.2
【發明人】稻葉哲也, 池田良成, 堀元人, 君島大輔
【申請人】富士電機株式會社