低配线电阻，由焦耳热引起的发热的影响变得微小。并且，因为能够期待来自第I至第3电极板2、1、3的散热，因此能够有助于削减原本作为课题的热阻。
[0045]另外，在本实施方式I中，由于将第I电极板2、和与第2电极板I相连接的第2金属图案9平行地进行配线，因此能够实现PN电极间的电感的进一步降低。
[0046]如果采用配线长度较长的P电极，则整体上的PN电极间的电流路径变长。在本实施方式I中，以电极板进行配线，因此可以实现焦耳热的降低、其他电极间电感的降低。
[0047]在本构造中，由于使用第3电极板3作为AC电极、使用第I电极板2作为N电极，因此在制造工序中变得容易进行配线。由此，该构造可以容易地实现大容量的模块中的芯片的并联连接。特别是，本构造对于在大电流下使用的模块而言是最佳的，该构造能够实现热阻的降低、小型化、低电感以及组装性的提高。
[0048]另外，本实施方式I中的半导体模块100还具有第3金属图案7，该第3金属图案7在绝缘基板(即第I陶瓷基板5)的第I主面与第I金属图案8分开形成，第2半导体元件11的下表面电极与第3金属图案7相接合，第3金属图案7与第2金属图案9电连接。
[0049]因此，在第I陶瓷基板5的第I主面设置第3金属图案7，将第3金属图案7与第2半导体元件11的下表面电极接合，并且，将第3金属图案7与第2金属图案9电连接。利用该结构，能够将第2半导体元件11的下表面电极和第2金属图案9电连接。
[0050]另外，本实施方式I中的半导体模块100还具有:第I续流二极管14，其与作为开关元件的第I半导体元件13并联连接；以及第2续流二极管12，其与作为开关元件的第2半导体元件11并联连接，第1、第2续流二极管14、12分别具有上表面电极和下表面电极，第I续流二极管14的下表面电极与第I金属图案8相接合，第I续流二极管14的上表面电极与第I电极板2相接合，第2续流二极管12的上表面电极与第3电极板3相接合，第2续流二极管12的下表面电极与第2金属图案9电连接。
[0051 ]因此，在第1、第2半导体元件13、11例如是IGBT的情况下，通过将与各IGBT并联连接的续流二极管内置于半导体模块100中，从而能够保护IGBT不受浪涌电流影响。
[0052]另外，本实施方式I中的半导体装置具有壳体和多个半导体模块100，将多个半导体模块100并联连接并容纳于壳体。
[0053]因此，例如能够通过将3个半导体模块100并联地容纳于壳体而形成6合I构造，从而构成用于驱动3相电动机的逆变器。另外，通过将多个半导体模块100容纳于壳体，从而可以实现半导体装置的小型化以及生产性的提高。
[0054]另外，在本实施方式I的半导体模块100中还具有:散热器10，其经由绝缘材料(SP第2陶瓷基板6)而保持在第2金属图案9的与绝缘基板(即第I陶瓷基板5)相反侧的面。
[0055]因此，通过将散热器10与半导体模块100组合，从而可以进一步地提高散热性。
[0056]另外，在本实施方式I的半导体模块100中，第1、第2半导体元件13、11是宽带隙半导体元件。
[0057]关于SiC、GaN这样的宽带隙半导体，其应用时以高载波频率进行驱动，目的在于降低功率损耗。由于半导体模块100是低电感构造，因此即使以高的载波频率进行驱动也能够降低浪涌电压。由此，关于半导体模块100，在应用宽带隙半导体的情况下特别有利。
[0058]〈实施方式2>
[0059]图5是本实施方式2中的半导体模块200的剖视图。本实施方式2中的半导体模块200不具有半导体模块100的金属部件4，取而代之具有将第2金属图案9和第3金属图案7在接合部25处一体地接合的结构。其他的结构与实施方式I相同，因此省略说明。
[0060]此外，虽然图5中是在第I陶瓷基板5的缘部的外侧进行的接合，但是也可以在第I陶瓷基板5设置通孔而将第2金属图案9与第3金属图案7接合。
[0061 ]〈效果〉
[0062]本实施方式2中的半导体模块200还具有第3金属图案7，第3金属图案7在绝缘基板(即第I陶瓷基板5)的第I主面与第I金属图案8分开形成，第2半导体元件11的下表面电极与第3金属图案7相接合，第3金属图案7与第2金属图案9是相同材质，第3金属图案7与第2金属图案9 一体地接合。
[0063]因此，在本实施方式2中，成为不具有实施方式I中的金属部件4的结构，因此可以进一步削减构成半导体模块200的部件个数。
[0064]〈实施方式3>
[0065]图6是本实施方式3中的半导体模块300的剖视图。在半导体模块100中，第2半导体元件11的下表面电极以及第2续流二极管12的下表面电极与第3金属图案7相接合。另一方面，本实施方式3的半导体模块300成为不具有第3金属图案7的结构，第2半导体元件11的下表面电极以及第2续流二极管12的下表面电极与第2金属图案9相接合。
[0066]S卩，如图6所示，在本实施方式3中，第2金属图案9具有俯视观察时不与绝缘基板(即第I陶瓷基板5a)重叠的延伸区域9a。第2半导体元件11的下表面电极经由焊料15与第2金属图案9的延伸区域9a相接合。其他的结构与实施方式I相同，因此省略说明。
[0067]〈效果〉
[0068]在本实施方式3的半导体模块300中，第2金属图案9具有俯视观察时不与绝缘基板(即第I陶瓷基板5a)重叠的延伸区域9a，第2半导体元件11的下表面电极与第2金属图案9的延伸区域9a相接合。
[0069]因此，在本实施方式3中是如下结构，S卩，将实施方式I中的第I陶瓷基板5缩小而形成第I陶瓷基板5a，另外，省略了原本在第I陶瓷基板的缩小的区域形成的第3金属图案7。由此，由于第1、第2陶瓷基板5a、6这2片相重叠的区域缩小，因此可以改善热阻。另外，可以削减构成半导体模块300的部件个数。
[0070]在本实施方式3中P电极与N电极的耦合区域减少，能够降低电感。本实施方式3的半导体模块300能够实现低电感、低热阻，因此应用在载波频率高、下桥臂的使用条件严格的升压转换器等中会特别地有效。
[0071]此外，本发明可以在其发明的范围内，将各实施方式自由地进行组合，或对各实施方式进行适当变形、省略。
【主权项】
1.一种半导体模块，其具有:串联连接的第1、第2半导体元件；绝缘基板；第I金属图案，其形成在所述绝缘基板的第I主面；第2金属图案，其形成在所述绝缘基板的第2主面侧；第I电极板；第2电极板；以及第3电极板，所述第1、第2半导体元件分别具有上表面电极和下表面电极，所述第I半导体元件的所述下表面电极与所述第I金属图案相接合，所述第I半导体元件的所述上表面电极与所述第I电极板相接合，所述第I金属图案与所述第3电极板相接合，所述第2半导体元件的所述上表面电极与所述第3电极板相接合，所述第2半导体元件的所述下表面电极与所述第2金属图案电连接，所述第2金属图案与所述第2电极板相接合，所述第I电极板的一端和所述第2电极板的一端在相同侧引出。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，还具有:第3金属图案，其在所述绝缘基板的第I主面与所述第I金属图案分开形成，所述第2半导体元件的所述下表面电极与所述第3金属图案相接合，所述第3金属图案与所述第2金属图案电连接。3.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，还具有:第3金属图案，其在所述绝缘基板的第I主面与所述第I金属图案分开形成，所述第2半导体元件的所述下表面电极与所述第3金属图案相接合，所述第3金属图案和所述第2金属图案是相同材质，所述第3金属图案与所述第2金属图案一体地接合。4.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，所述第2金属图案具有俯视观察时不与所述绝缘基板重叠的延伸区域，所述第2半导体元件的所述下表面电极与所述第2金属图案的所述延伸区域相接合。5.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，还具有:第I续流二极管，其与作为开关元件的所述第I半导体元件并联连接；以及第2续流二极管，其与作为开关元件的所述第2半导体元件并联连接，所述第1、第2续流二极管分别具有上表面电极和下表面电极，所述第I续流二极管的所述下表面电极与所述第I金属图案相接合，所述第I续流二极管的所述上表面电极与所述第I电极板相接合，所述第2续流二极管的所述上表面电极与所述第3电极板相接合，所述第2续流二极管的所述下表面电极与所述第2金属图案电连接。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的半导体模块，其中，还具有:散热器，其经由绝缘材料保持在所述第2金属图案的与所述绝缘基板相反侧的面。7.根据权利要求1至5中的任一项所述的半导体模块， 所述第1、第2半导体元件是宽带隙半导体元件。8.—种半导体装置，其具有: 多个权利要求1至5中的任一项所述的半导体模块；以及 壳体， 将多个所述半导体模块并联连接并容纳于所述壳体。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种半导体模块，其在实现低电感的同时提高组装性和散热性。半导体模块(100)具有：串联连接的第1、第2半导体元件(13、11)；绝缘基板；第1、第2金属图案(8、9)，它们形成在绝缘基板的第1主面、第2主面侧；以及第1至第3电极板(2、1、3)，第1、第2半导体元件分别具有上表面电极和下表面电极，第1半导体元件的下表面电极、上表面电极分别与第1金属图案、第1电极板相接合，第1金属图案与第3电极板相接合，第2半导体元件的上表面电极与第3电极板相接合，第2半导体元件的下表面电极与第2金属图案电连接，第2金属图与第2电极板相接合，第1电极板的一端和第2电极板的一端在相同侧引出。
【IPC分类】H01L25/07, H01L23/538, H01L23/367
【公开号】CN105720046
【申请号】CN201510959046
【发明人】猪之口诚一郎, 饭塚新
【申请人】三菱电机株式会社
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年12月18日
【公告号】DE102015221590A1, US20160181232