特許ウォッチ

公開番号2025129934
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-05
出願番号2024026918
出願日2024-02-26
発明の名称半導体モジュール
出願人ミネベアパワーデバイス株式会社
代理人ポレール弁理士法人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250829BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体モジュールにおいて、取り出し電極の電極接合部と金属ベースとの間に生じる電界集中を抑制し、絶縁破壊を防止する。
【解決手段】金属ベース50と、絶縁基板40と、金属配線層30と、半導体チップ20と、取り出し電極70と、を備える半導体モジュール10であって、金属ベース、絶縁基板及び金属配線層は、この順に積層され、取り出し電極と金属配線層との接合部分は、電極接合部72を構成し、電極接合部と金属ベースとの間には、電極接合部に電気的に接続された壁部が配置されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
金属ベースと、絶縁基板と、金属配線層と、半導体チップと、取り出し電極と、を備え、
前記金属ベース、前記絶縁基板及び前記金属配線層は、この順に積層され、
前記取り出し電極と前記金属配線層との接合部分は、電極接合部を構成し、
前記電極接合部と前記金属ベースとの間には、前記電極接合部に電気的に接続された壁部が配置されている、半導体モジュール。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記取り出し電極は、かかと部と、つま先部と、を含み、
前記かかと部は、前記つま先部よりも前記金属ベースのコーナ部に近い位置に配置され、
前記かかと部には、前記取り出し電極の延長部分が接続され、
前記延長部分は、前記壁部を構成している、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記取り出し電極は、かかと部と、つま先部と、を含み、
前記つま先部は、前記かかと部よりも前記金属ベースのコーナ部に近い位置に配置され、
前記かかと部には、前記取り出し電極の延長部分が接続され、
前記つま先部には、前記取り出し電極の立ち上げ部が接続され、
前記立ち上げ部は、前記壁部を構成している、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記取り出し電極は、かかと部と、つま先部と、を含み、
前記かかと部には、前記取り出し電極の延長部分が接続され、
前記電極接合部は、その周縁部の全てが前記壁部で囲まれている、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記電極接合部の上方は、絶縁材が充填される前の状態においては接合素子が通過可能に構成されている、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記電極接合部は、超音波接合部である、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記電極接合部には、フィレットが形成され、
前記壁部の前記電極接合部の底面部からの高さは、前記フィレットよりも高い、請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記電極接合部は、前記金属ベースの周縁部に近接している、請求項１記載の半導体モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
パワー半導体モジュールを有する電力変換器（コンバータやインバータ）は、鉄道、自動車、電力、社会インフラ等の各分野において幅広く使用されている。電力変換器は、数百Ｖ～数ｋＶといった高電圧を処理するため、高い絶縁信頼性が要求される。パワー半導体モジュールの外周部は、空気や絶縁物の沿面によって絶縁され、所定の環境において短絡や放電が発生しないような空間距離及び沿面距離が規格（例えばＩＥＣ６０６６４）によって定められている。
【０００３】
パワー半導体チップ、セラミック基板、ボンディングワイヤ等が高密度に実装されるモジュールの内部は、空間距離や沿面距離を大きくすることで絶縁性を確保することが困難である。そのため、内部実装部材の周囲を絶縁樹脂で封止して各部材間の絶縁を図っている。モジュール内部を封止する絶縁樹脂材としては、例えば、定格電流百アンペア以上の大容量のパワー半導体モジュールでは、シリコーンゲル等の軟質樹脂が用いられている。
【０００４】
特許文献１には、形状が鋭利な表面電極の端部および表面側のロウ材の端部における電界集中により、その周囲を覆うシリコーンゲルが絶縁破壊し、パワー半導体モジュールの短絡破壊を引き起こし得るという問題に着目し、セラミック基板に接合された表面導体と、表面導体上に半田を介して接合されたパワー半導体チップと、を備えるパワー半導体モジュールであって、表面電極の端部は、上端部よりもセラミック基板の側面側へ迫り出した迫り出し部を有し、表面電極の曲率半径と迫り出し部との定量的な関係を特定したものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１９７８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体モジュールは、長期間使用した場合に、取り出し電極の電極接合部と金属ベースとの間において絶縁劣化が発生することがある。これは、半導体モジュールの内部において、局所的な電界集中による放電のため、充填されている絶縁材（絶縁ゲル）が劣化するためであると考えられる。
【０００７】
特許文献１に記載のパワー半導体モジュールにおいては、表面導体の端部の迫り出し部の迫り出し量を大きくすることにより、ロウ材の端部における電界集中を抑制している。したがって、特許文献１に記載の構成は、取り出し電極の電極接合部に着目したものではない。
【０００８】
本開示の目的は、半導体モジュールにおいて、取り出し電極の電極接合部と金属ベースとの間に生じる電界集中を抑制し、絶縁破壊を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の半導体モジュールは、金属ベースと、絶縁基板と、金属配線層と、半導体チップと、取り出し電極と、を備え、金属ベース、絶縁基板及び金属配線層は、この順に積層され、取り出し電極と金属配線層との接合部分は、電極接合部を構成し、電極接合部と金属ベースとの間には、電極接合部に電気的に接続された壁部が配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、半導体モジュールにおいて、取り出し電極の電極接合部と金属ベースとの間に生じる電界集中を抑制し、絶縁破壊を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許