[發明專利]功率半導體模塊

有效

• 申請號: 201210219367.3
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102856308A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 東克典;安田健太郎;藤田孝博;齋藤克明;小池義彥;日吉道明
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01L25/07
• 分類號: H01L25/07;H01L23/48;H02M7/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;郭鳳麟

技術領域

本發明涉及在電力的變換或控制中使用的功率半導體模塊。

背景技術

電力變換裝置具有將從直流電源供給的直流電力變換為用于向旋轉電機等電流電氣負載供給的交流電力的功能或者將發電機發出的交流電力變換為直流電力的功能。為了實現這種變換功能，電力變換裝置具有逆變電路等電力變換電路，逆變電路使用了具有開關功能的功率半導體模塊，通過重復進行接通動作和切斷動作，從直流電力向交流電力或者從交流電力向直流電力進行電力變換。

功率半導體模塊，在散熱用的金屬底座上通過焊接等接合形成了布線圖案的絕緣基板，在該絕緣基板的布線圖案上以并聯連接的方式搭載多個半導體元件。在大功率用的功率模塊中，為了對大電流進行開關，通過搭載多個該絕緣基板，實現多個半導體元件的并聯連接。

作為這種現有的功率半導體模塊，已知專利文獻1～4中記載的功率半導體模塊。

在功率半導體模塊中，由于并聯連接了多個半導體元件，因此，元件數越增多，從外部電極到各半導體元件的布線距離越不同，產生了寄生電感的差異。由于這一點和各半導體元件的特性的波動，產生開關的定時的偏差。因此，在電流切斷前不久，在半導體元件間產生由于半導體元件的電容和半導體元件間的寄生電感而導致的共振。因此，例如當半導體元件為IGBT（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor）時，在元件兩端的集電極-發射極間，而且在柵極-發射極間也產生電壓振動，電壓振動波及到控制電路。此時，通過電力變換電路和大地或者機箱經過寄生電容而形成的外部閉合電路成為天線，由于在功率半導體模塊中產生的電壓振動而產生電磁波，引起對逆變器自身或外部的電磁干擾或者誤動作。

近年來需求不斷增加的在高效率的高電壓用電力變換裝置中使用的高電壓用功率模塊，半導體元件厚，具有耐壓的半導體區域長，因此，耗盡層擴大，排出內部的電荷需要花費時間，開關時間長。另外，由于電壓高，因此半導體元件的寄生電容中積蓄的能量也大。因此，在使用大量的半導體元件的大電流高電壓用功率半導體模塊中，由于開關的偏差等在寄生電容中積蓄的能量產生差異，由于半導體元件的寄生電容C和在半導體元件間連接的布線的寄生電感L而產生LC共振，產生大的電壓振動。

專利文獻1：日本特許第4138192號公報

專利文獻2：日本特許第4484400號公報

專利文獻3：日本特許第4142539號公報

專利文獻4：日本特開2002-141465號公報

發明內容

本發明是考慮上述問題而提出的，其目的在于提供一種可以減少成為電磁故障等的原因的電壓振動產生的功率半導體模塊。

在本發明的功率半導體模塊中，在多個絕緣基板中的各個絕緣基板上搭載的IGBT等半導體開關元件的各主電極通過導體部件電連接。在此，導體部件例如為導線等。由此，可以抑制由于半導體開關元件的接合電容和寄生電感而導致的共振電壓的產生。

本發明的一個方式的功率半導體模塊，具備：第一絕緣基板；第二絕緣基板；搭載在所述第一絕緣基板上，具備第一主電極和第二主電極的第一半導體開關元件；搭載在所述第二絕緣基板上，具備第三主電極和第四主電極的第二半導體開關元件；與所述第一主電極電連接的第一主端子；與所述第二主電極電連接的第二主端子；與所述第三主電極電連接的第三主端子；以及與所述第四主電極電連接的第四主端子，所述功率半導體模塊具有將所述第一主電極和所述第三主電極電連接的至少一個導體部件。

例如，第一以及第二半導體開關元件是IGBT，第一以及第三主電極為IGBT的發射極電極，第二以及第四主電極為IGBT的集電極電極。另外，例如，第一以及第三主端子是發射極主端子，第二以及第四主端子是集電極主端子。

根據本方式，可以抑制由于第一以及第二半導體開關元件的接合電容和寄生電感而導致的共振電壓的產生。

此外，在上述方式中，還可以將導體部件的一端與第一主電極連接，將導體部件的另一端與所述第三主電極連接。另外，可以在第一以及第二絕緣基板上分別設置第一以及第二布線圖案，第一主電極和第一布線圖案之間、第三主電極和第二布線圖案之間、以及第一布線圖案和第二布線圖案之間，通過導體部件電連接。在此，第一以及第二布線圖案，例如是在絕緣基板上接合的銅薄膜等金屬膜。