[发明专利]功率半导体模块

说明书

本发明提供一种功率半导体模块，其在绝缘基板上并列配置有多个半导体芯片，能够实现半导体芯片的高密度安装，且半导体芯片间的动作特性差少、可靠性高。功率半导体模块具备：绝缘基板；第一导电图案，其配置在所述绝缘基板上；多个功率半导体芯片，其配置在所述第一导电图案上；架桥形状的第一布线，其将多个所述功率半导体芯片各自的栅极电极彼此直接连接；以及架桥形状的第二布线，其将多个所述功率半导体芯片各自的源极电极彼此直接连接，将所述第一布线沿着所述第二布线配置成与所述第二布线所成的角度在30度以内。

技术领域

本发明涉及功率半导体模块的结构，特别是涉及适用于使用了SiC基板的SiC功率半导体模块的有效的技术。

背景技术

在工业设备、电气铁道车辆、混合动力汽车、电动汽车等的电力控制、电动机控制中使用电力变换器，由功率半导体模块、电容器等电气部件、连接它们的布线、对由于电气部件的电力损耗而产生的发热进行散热的散热器等构成。

对于电力变换器，一直以来持续地要求降低其体积和重量。例如，在电动汽车中，能够在通过电力变换器的小型化而得到的空间搭载蓄电池等新电气部件来提高行驶距离的延长等附加价值，或者，能够实现进一步扩大乘车空间来提高乘客的舒适性等的改善。因此，对于构成电力变换器的功率半导体模块，要求增大额定电流值的同时使其体积小型化。同样地，散热器也需要减小体积。

作为应对这些主要电气部件的小型化的要求的手段之一，有将SiC(Siliconcarbide：碳化硅)制、GaN(Gallium nitride：氮化镓)制的化合物半导体芯片应用于功率半导体模块的方法。化合物半导体芯片与以往使用的使用Si(silicon：硅)的半导体芯片相比，具有开关速度为高速、同时工作温度的上限为更高温等优点。通过高速动作能够降低开关时的损耗，而且由于能够进行高温动作，因此能够将散热性抑制得较低。因此，具有能够将散热器的体积设计得较小的优点。

另一方面，这些化合物半导体芯片与Si半导体芯片相比，由于基板的晶体缺陷、制作工艺的问题而导致芯片成品率低，因此将芯片外形尺寸设定得较小而提高成品率。因此，为了构成满足预定的额定电流的功率半导体模块，需要将多个化合物半导体芯片并联连接而安装于模块内的绝缘基板。

作为本技术领域的背景技术，例如有专利文献1那样的技术。在专利文献1中公开了“在绝缘基板2上并列配置多个晶体管元件5和二极管元件31的结构”(图5)，在绝缘基板2的表面，除了连接多个晶体管元件5的集电极电极(或者漏极电极)和二极管元件31的阴极电极的布线图案3B之外，还配置有经由连接端子36连接各晶体管元件5的发射极电极(或者源极电极)和二极管元件31的阳极电极的布线图案3A、连接各晶体管元件5的栅极电极的布线图案3C、以及用于与栅极电极布线成对的源极感测布线的布线图案3D。

另外，在专利文献2中公开了“作为用于使多个区段1并行动作的布线构造，在多个区段1间的栅极电极焊盘(gate electrode pad)间的连接中使用利用了导线(铝制)的架桥形状的连接布线7，将3个区段1的栅极电极焊盘与栅极电极端子43连接的结构”(图1)，通过将多个区段1的栅极电极焊盘一起与栅极电极端子43连接，从而使栅极电极端子43所需的面积减少。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-142059号公报

专利文献2：日本特开2004-289103号公报

发明内容

发明所要解决的课题

正在推进向功率半导体模块的导入的化合物半导体芯片为了提高成品率而与现有的Si制芯片相比芯片外形尺寸变得小型，因此与现有技术相比能够进一步在功率半导体芯片搭载基板上搭载更多的功率半导体芯片成为第一课题。