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JP2012169454A - Semiconductor module - Google Patents

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JP2012169454A
JP2012169454A JP2011029121A JP2011029121A JP2012169454A JP 2012169454 A JP2012169454 A JP 2012169454A JP 2011029121 A JP2011029121 A JP 2011029121A JP 2011029121 A JP2011029121 A JP 2011029121A JP 2012169454 A JP2012169454 A JP 2012169454A
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JP
Japan
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connection terminal
cooler
semiconductor module
semiconductor
switching element
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Withdrawn
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JP2011029121A
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Japanese (ja)
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Tatsuchika Shimoie
辰爾 下家
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】リペア性を向上した半導体モジュールを提供する。
【解決手段】本半導体モジュールは、冷却器と、絶縁体を介して半導体素子を実装した放熱板と、前記半導体素子と電気的に接続された内部接続端子と、前記放熱板及び前記内部接続端子を保持する保持部材とを含む第1の構造体と、外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する保持部材とを含む第2の構造体と、を有し、前記第1の構造体及び前記第2の構造体は、前記冷却器の同一側に搭載され、前記内部接続端子と前記外部接続端子とは着脱可能に接触することで導通しており、前記第1の構造体は、前記第2の構造体を前記冷却器に搭載した状態で、前記冷却器に着脱可能である。
【選択図】図1
A semiconductor module with improved repairability is provided.
The semiconductor module includes a cooler, a heat sink on which a semiconductor element is mounted via an insulator, an internal connection terminal electrically connected to the semiconductor element, the heat sink and the internal connection terminal. A first structure including a holding member for holding the external connection terminal, and a second structure including a holding member for holding the external connection terminal, and the first structure and The second structure is mounted on the same side of the cooler, and the internal connection terminal and the external connection terminal are electrically connected by being detachably contacted, and the first structure is The second structure can be attached to and detached from the cooler with the second structure mounted on the cooler.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体素子を備えた半導体モジュールに関する。   The present invention relates to a semiconductor module including a semiconductor element.

従来より、スイッチング素子等の半導体素子を備えた半導体モジュールが知られている。一例を挙げれば、ケースの内壁部に凹部を形成すると共に、凹部の内表面に沿って形成された複数の露出部を有する接続用パターンを設け、ケースの底部の放熱板上に固定されたパワー基板(半導体素子を搭載する基板)と接続用パターンの端子とを接続すると共に、制御基板における突起部に制御素子の端子部としての複数の端子部を対応する露出部と当接可能に形成し、突起部を凹部に着脱自在に装着することにより、パワー基板と制御基板とを接続用パターンを介して接続する半導体モジュール等である(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, a semiconductor module including a semiconductor element such as a switching element is known. For example, a power is formed on the heat sink at the bottom of the case by forming a recess in the inner wall of the case and providing a connection pattern having a plurality of exposed portions formed along the inner surface of the recess. A substrate (substrate on which a semiconductor element is mounted) and a terminal of a connection pattern are connected, and a plurality of terminal portions as terminal portions of the control element are formed on the protrusions on the control substrate so as to be in contact with corresponding exposed portions A semiconductor module or the like that connects a power board and a control board via a connection pattern by detachably attaching a protrusion to a recess (see, for example, Patent Document 1).

特開2000−183276号公報JP 2000-183276 A

しかしながら、従来の半導体モジュールは、ボンディング材とケース内壁に形成された接続用パターンを直接接続する構成であるため、半導体素子周辺の構造体の修復性を向上させることは困難であった。つまり、従来の半導体モジュールには、半導体素子が破損したような場合のリペア(修理)の作業性が悪いという問題があった。   However, since the conventional semiconductor module is configured to directly connect the bonding material and the connection pattern formed on the inner wall of the case, it is difficult to improve the repairability of the structure around the semiconductor element. That is, the conventional semiconductor module has a problem that the workability of repair (repair) in the case where the semiconductor element is damaged is poor.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、リペア性を向上した半導体モジュールを提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of said point, and makes it a subject to provide the semiconductor module which improved repair property.

本半導体モジュールは、冷却器と、絶縁体を介して半導体素子を実装した放熱板と、前記半導体素子と電気的に接続された内部接続端子と、前記放熱板及び前記内部接続端子を保持する保持部材とを含む第1の構造体と、外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する保持部材とを含む第2の構造体と、を有し、前記第1の構造体及び前記第2の構造体は、前記冷却器の同一側に搭載され、前記内部接続端子と前記外部接続端子とは着脱可能に接触することで導通しており、前記第1の構造体は、前記第2の構造体を前記冷却器に搭載した状態で、前記冷却器に着脱可能であることを要件とする。   The semiconductor module includes a cooler, a heat sink on which a semiconductor element is mounted via an insulator, an internal connection terminal electrically connected to the semiconductor element, and a holding for holding the heat sink and the internal connection terminal. A first structure including a member, an external connection terminal, and a second structure including a holding member that holds the external connection terminal. The first structure and the second structure The structure is mounted on the same side of the cooler, and the internal connection terminal and the external connection terminal are electrically connected by being detachably contacted, and the first structure is the second structure It is required that the body can be attached to and detached from the cooler with the body mounted on the cooler.

本発明によれば、リペア性を向上した半導体モジュールを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor module which improved repair property can be provided.

本実施の形態に係る半導体モジュールを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor module which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る半導体モジュールの冷却器の全体構造を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the whole structure of the cooler of a semiconductor module concerning this embodiment. 本実施の形態に係る半導体モジュールを含むシステムを例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating a system including a semiconductor module according to an embodiment. 本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the assembly method of the semiconductor module which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図(その1)である。It is FIG. (The 1) which illustrates the assembly method of the semiconductor module which concerns on this Embodiment. 本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図(その2)である。It is FIG. (The 2) which illustrates the assembly method of the semiconductor module which concerns on this Embodiment. 比較例に係る半導体モジュールを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor module which concerns on a comparative example. 比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the assembly method of the semiconductor module which concerns on a comparative example. 比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図(その1)である。It is FIG. (The 1) which illustrates the assembly method of the semiconductor module which concerns on a comparative example. 比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図(その2)である。It is FIG. (2) which illustrates the assembly method of the semiconductor module which concerns on a comparative example.

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description may be abbreviate | omitted.

[本実施の形態に係る半導体モジュールの構造]
まず、本実施の形態に係る半導体モジュールの構造について説明する。図1は、本実施の形態に係る半導体モジュールを例示する断面図である。図2は、本実施の形態に係る半導体モジュールの冷却器の全体構造を例示する平面図である。図1及び図2を参照するに、半導体モジュール10は、主なる構成要素として、第1の構造体20と、第2の構造体30と、冷却器40とを有する。
[Structure of Semiconductor Module According to this Embodiment]
First, the structure of the semiconductor module according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor module according to this embodiment. FIG. 2 is a plan view illustrating the entire structure of the cooler of the semiconductor module according to this embodiment. Referring to FIGS. 1 and 2, the semiconductor module 10 includes a first structure 20, a second structure 30, and a cooler 40 as main components.

第1の構造体20は、主なる構成要素として、半導体素子21と、接合部22と、基板23と、絶縁体24と、放熱板25と、内部接続端子26と、ハウジング27と、ボンディング材28とを有する。半導体モジュール10は、例えば、インバータを構成し、半導体素子21は、例えば、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるU相、V相、W相の各上アーム及び各下アームを構成する絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)及びダイオードである。なお、半導体素子21は、例えば、MOSFETのようなスイッチング素子を含んでもよい。   The first structure 20 includes, as main components, a semiconductor element 21, a joint 22, a substrate 23, an insulator 24, a heat sink 25, an internal connection terminal 26, a housing 27, and a bonding material. 28. The semiconductor module 10 forms, for example, an inverter, and the semiconductor element 21 includes, for example, U-phase, V-phase, and W-phase upper arms and lower arms that are arranged in parallel with each other between a positive electrode line and a negative electrode line. These are insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and diodes. The semiconductor element 21 may include a switching element such as a MOSFET, for example.

半導体素子21は、はんだや銀(Ag)ペースト等の接合部22を介して、基板23上に実装されている。基板23としては、例えば、酸化アルミニウム(Al)や窒化アルミニウム(AlN)等のセラミック基板を用いることができる。但し、基板23は、必要とされる絶縁特性や熱伝導率、機械的強度等を満足するものであれば、セラミック基板以外の基板や、セラミック基板の両面にアルミニウム層が形成された3層構造の基板等を用いても構わない。 The semiconductor element 21 is mounted on the substrate 23 via a joint 22 such as solder or silver (Ag) paste. As the substrate 23, for example, a ceramic substrate such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (AlN) can be used. However, the substrate 23 has a three-layer structure in which an aluminum layer is formed on a substrate other than a ceramic substrate or on both surfaces of the ceramic substrate as long as the required insulating properties, thermal conductivity, mechanical strength, and the like are satisfied. Such a substrate may be used.

基板23は、絶縁体24を介して、放熱板25上に搭載されている。絶縁体24は、例えば樹脂シートからなり、基板23と放熱板25との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、基板23から放熱板25への高い熱伝導を可能とする。絶縁体24は、基板23や放熱板25よりも大きい外形を有してもよい。   The substrate 23 is mounted on the heat sink 25 via the insulator 24. The insulator 24 is made of, for example, a resin sheet, and enables high heat conduction from the substrate 23 to the heat sink 25 while ensuring electrical insulation between the substrate 23 and the heat sink 25. The insulator 24 may have a larger outer shape than the substrate 23 and the heat sink 25.

放熱板25は、熱(過渡熱等)を吸収し拡散するヒートシンク機能を有し、主に半導体素子21の駆動時に生じる半導体素子21からの熱を吸収し内部に拡散する。放熱板25は、銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の熱拡散性の優れた金属から形成されることが好ましいが、ヒートシンク機能を有するものであれば金属以外の材料で構成されてもよい。   The heat radiating plate 25 has a heat sink function for absorbing and diffusing heat (transient heat or the like), and mainly absorbs heat from the semiconductor element 21 generated when the semiconductor element 21 is driven and diffuses it inside. The heat sink 25 is preferably formed from a metal having excellent heat diffusibility such as copper (Cu) or aluminum (Al), but may be made of a material other than metal as long as it has a heat sink function. .

内部接続端子26は、第1の構造体20と第2の構造体30とを電気的に接続する端子であり、例えば銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の導電性材料から構成されている。内部接続端子26は、第1接続部26a及び第2接続部26bを有する。第1接続部26aは、ハウジング27の下側に突起している。   The internal connection terminal 26 is a terminal that electrically connects the first structure 20 and the second structure 30 and is made of a conductive material such as copper (Cu) or aluminum (Al). . The internal connection terminal 26 includes a first connection portion 26a and a second connection portion 26b. The first connection portion 26 a protrudes on the lower side of the housing 27.

基板23、絶縁体24、放熱板25、及び内部接続端子26は、ハウジング27により保持されている。ハウジング27は、例えばエポキシ系樹脂等を主成分とする絶縁性材料から構成されている保持部材である。内部接続端子26の第1接続部26aはハウジング27の下側に露出しており、内部接続端子26の第2接続部26bはハウジング27の上側に露出している。ボンディング材28は、半導体素子21の電極(図示せず)と内部接続端子26の第2接続部26bとを電気的に接続している。ボンディング材28としては、例えば、金(Au)線やアルミニウム(Al)線等を用いることができる。   The substrate 23, the insulator 24, the heat radiating plate 25, and the internal connection terminal 26 are held by a housing 27. The housing 27 is a holding member made of an insulating material whose main component is, for example, an epoxy resin. The first connection portion 26 a of the internal connection terminal 26 is exposed on the lower side of the housing 27, and the second connection portion 26 b of the internal connection terminal 26 is exposed on the upper side of the housing 27. The bonding material 28 electrically connects an electrode (not shown) of the semiconductor element 21 and the second connection portion 26 b of the internal connection terminal 26. As the bonding material 28, for example, a gold (Au) wire, an aluminum (Al) wire, or the like can be used.

第2の構造体30は、主なる構成要素として、外部接続端子31と、外部接続端子31を保持するハウジング32とを有する。外部接続端子31は、例えば銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の導電性材料から構成されている。ハウジング32は、例えばエポキシ系樹脂等を主成分とする絶縁性材料から構成されている保持部材である。外部接続端子31は、例えば金属板(リードフレーム基材)から加工されて構成される。外部接続端子31は、例えば電源ライン用の配線部材(電源ライン用リード)や、信号伝達用の配線部材(信号ライン用リード)である。   The second structure 30 includes an external connection terminal 31 and a housing 32 that holds the external connection terminal 31 as main components. The external connection terminal 31 is made of a conductive material such as copper (Cu) or aluminum (Al), for example. The housing 32 is a holding member made of an insulating material whose main component is, for example, an epoxy resin. The external connection terminal 31 is formed by processing from a metal plate (lead frame base material), for example. The external connection terminal 31 is, for example, a power line wiring member (power line lead) or a signal transmission wiring member (signal line lead).

冷却器40は、主なる構成要素として、波板形状のフィンを有し内部に冷却水等の冷却媒体が流れる冷媒流通部41と、冷媒流通部41の上面に接合される天板42と、冷媒流通部41の下面に接合される底板43と、冷却器本体41の外側において天板42と底板43との間に介装されるスペーサ44とを有する。冷却器40は、冷媒を冷媒流通部41に導入するための導入パイプ45と、冷媒を導出するための導出パイプ46とを有する。冷却器40は、例えば、導入パイプ45及び導出パイプ46の延出方向が長手方向となる略矩形形状とされている。冷却器40は、銅(Cu)やアルミニウム(Al)等の熱伝導性の優れた金属から形成することができる。   The cooler 40 includes, as main components, a refrigerant circulation part 41 having corrugated fins through which a cooling medium such as cooling water flows, a top plate 42 joined to the upper surface of the refrigerant circulation part 41, A bottom plate 43 joined to the lower surface of the refrigerant circulation part 41, and a spacer 44 interposed between the top plate 42 and the bottom plate 43 outside the cooler body 41. The cooler 40 includes an introduction pipe 45 for introducing the refrigerant into the refrigerant circulation portion 41 and a lead-out pipe 46 for leading the refrigerant. The cooler 40 has, for example, a substantially rectangular shape in which the extending direction of the introduction pipe 45 and the outlet pipe 46 is the longitudinal direction. The cooler 40 can be formed of a metal having excellent thermal conductivity such as copper (Cu) or aluminum (Al).

第1の構造体20の放熱板25の下面は、伝熱材50を介して、冷却器40の冷媒流通部41の上面に接合されている。伝熱材50としては、例えば、低融点のアルミニウム合金(Al−Si系合金やAl−Si−Mg系合金等)からなるロウ材等を用いることができる。伝熱材50の厚さは、例えば、10〜200μm程度とすることができる。   The lower surface of the heat radiating plate 25 of the first structure 20 is joined to the upper surface of the refrigerant circulation part 41 of the cooler 40 via the heat transfer material 50. As the heat transfer material 50, for example, a brazing material made of a low melting point aluminum alloy (such as an Al—Si alloy or an Al—Si—Mg alloy) can be used. The thickness of the heat transfer material 50 can be, for example, about 10 to 200 μm.

第2の構造体30のハウジング32の下面は、接着材51を介して、冷却器40の天板42の上面に接合されている。接着材51としては、例えば、エポキシ系の接着材等を用いることができる。接着材51の厚さは、例えば、10〜200μm程度とすることができる。第1の構造体20の内部接続端子26の第1接続部26aは、第2の構造体30の外部接続端子31の上面と着脱可能な状態で接触することで電気的に導通している。   The lower surface of the housing 32 of the second structure 30 is bonded to the upper surface of the top plate 42 of the cooler 40 via an adhesive 51. As the adhesive 51, for example, an epoxy adhesive or the like can be used. The thickness of the adhesive material 51 can be about 10-200 micrometers, for example. The first connection portion 26 a of the internal connection terminal 26 of the first structure 20 is electrically connected to the upper surface of the external connection terminal 31 of the second structure 30 in a detachable state.

このようにして、半導体素子21の駆動時に生じる半導体素子21からの熱は、接合部22、基板23、絶縁体24、放熱板25、伝熱材50を介して、冷却器40の冷媒流通部41内を流れる冷却媒体へと伝達され、半導体素子21の冷却が実現される。   In this way, the heat from the semiconductor element 21 generated when the semiconductor element 21 is driven passes through the joint portion 22, the substrate 23, the insulator 24, the heat radiating plate 25, and the heat transfer material 50, and the refrigerant circulation portion of the cooler 40 The semiconductor element 21 is cooled by being transmitted to the cooling medium flowing through the inside 41.

なお、図2に示すように、冷却器40上には、複数の半導体モジュール10が搭載されている。半導体モジュール10には、1個又は複数個の半導体素子21を搭載することができる。各半導体モジュール10は、例えば、冷却器40の長手方向に沿って2列に配置されている。   As shown in FIG. 2, a plurality of semiconductor modules 10 are mounted on the cooler 40. One or a plurality of semiconductor elements 21 can be mounted on the semiconductor module 10. For example, the semiconductor modules 10 are arranged in two rows along the longitudinal direction of the cooler 40.

図3は、本実施の形態に係る半導体モジュールを含むシステムを例示する回路図である。図3に示す半導体モジュール10を含むシステムは、蓄電池55と、コンデンサ56と、昇降圧コンバータ60と、コンデンサ66と、インバータ70と、モータ90とを含む。   FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a system including the semiconductor module according to this embodiment. The system including the semiconductor module 10 shown in FIG. 3 includes a storage battery 55, a capacitor 56, a buck-boost converter 60, a capacitor 66, an inverter 70, and a motor 90.

蓄電池55は、例えば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置である。コンデンサ56は、蓄電池55に並列接続されており、蓄電池55の直流電圧を平滑化する機能を有する。   The storage battery 55 is a power storage device such as a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion or an electric double layer capacitor. The capacitor 56 is connected in parallel to the storage battery 55 and has a function of smoothing the DC voltage of the storage battery 55.

昇降圧コンバータ60は、スイッチング素子61及び62と、ダイオード63及び64と、リアクトル65とを有する。図3の例では、スイッチング素子61及び62は、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)である。絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)は、ゲートにMOSFETを組み込んだバイポーラ・トランジスタであり、エミッタ、コレクタ及びゲートの3端子を備えている。ダイオード63及び64は、フライホイールダイオードである。フライホイールダイオードは、電流を還流させるためのダイオードである。   The step-up / down converter 60 includes switching elements 61 and 62, diodes 63 and 64, and a reactor 65. In the example of FIG. 3, the switching elements 61 and 62 are insulated gate bipolar transistors (IGBTs). An insulated gate bipolar transistor (IGBT) is a bipolar transistor in which a MOSFET is incorporated in a gate, and has three terminals of an emitter, a collector, and a gate. The diodes 63 and 64 are flywheel diodes. The flywheel diode is a diode for circulating current.

スイッチング素子61とスイッチング素子62とは、直列接続されている。スイッチング素子61とダイオード63とは並列接続されており、スイッチング素子62とダイオード64とは並列接続されている。スイッチング素子61及び62の各ゲートは、ECU(図示せず)等に接続されており、ECU(図示せず)等からの駆動信号に基づいてスイッチング動作を行う。   The switching element 61 and the switching element 62 are connected in series. The switching element 61 and the diode 63 are connected in parallel, and the switching element 62 and the diode 64 are connected in parallel. Each gate of the switching elements 61 and 62 is connected to an ECU (not shown) or the like, and performs a switching operation based on a drive signal from the ECU (not shown) or the like.

スイッチング素子61のエミッタ及びダイオード63のアノードと、スイッチング素子62のコレクタ及びダイオード64のカソードと、リアクトル65の一端とは相互に接続されている。リアクトル65の他端は、コンデンサ56の一端及び蓄電池55の正極に接続されている。コンデンサ56の他端は、スイッチング素子62のエミッタ、ダイオード64のアノード、及び蓄電池55の負極に接続されている。   The emitter of the switching element 61 and the anode of the diode 63, the collector of the switching element 62 and the cathode of the diode 64, and one end of the reactor 65 are connected to each other. The other end of the reactor 65 is connected to one end of the capacitor 56 and the positive electrode of the storage battery 55. The other end of the capacitor 56 is connected to the emitter of the switching element 62, the anode of the diode 64, and the negative electrode of the storage battery 55.

スイッチング素子61のコレクタ及びダイオード63のカソードは、コンデンサ66の一端及びインバータ70の一端と接続されている。スイッチング素子62のエミッタ及びダイオード64のアノードは、コンデンサ66の他端及びインバータ70の他端と接続されている。つまり、コンデンサ66は、昇降圧コンバータ60に並列接続されており、昇降圧コンバータ60の直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ70へ供給する。   The collector of the switching element 61 and the cathode of the diode 63 are connected to one end of the capacitor 66 and one end of the inverter 70. The emitter of the switching element 62 and the anode of the diode 64 are connected to the other end of the capacitor 66 and the other end of the inverter 70. That is, the capacitor 66 is connected in parallel to the buck-boost converter 60, smoothes the DC voltage of the buck-boost converter 60, and supplies the smoothed DC voltage to the inverter 70.

インバータ70は、スイッチング素子71〜76と、ダイオード81〜86とを有する。スイッチング素子71〜76は、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ(IGBT)である。ダイオード81〜86は、フライホイールダイオードである。スイッチング素子71とスイッチング素子72、スイッチング素子73とスイッチング素子74、スイッチング素子75とスイッチング素子76とは、直列接続されている。スイッチング素子71〜76と、ダイオード81〜86とは、それぞれ並列接続されている。スイッチング素子71〜76の各ゲートは、ECU(図示せず)等に接続されており、ECU(図示せず)等からの駆動信号に基づいてスイッチング動作を行う。   Inverter 70 includes switching elements 71 to 76 and diodes 81 to 86. The switching elements 71 to 76 are insulated gate bipolar transistors (IGBT). The diodes 81 to 86 are flywheel diodes. The switching element 71 and switching element 72, the switching element 73 and switching element 74, and the switching element 75 and switching element 76 are connected in series. The switching elements 71 to 76 and the diodes 81 to 86 are connected in parallel, respectively. Each gate of the switching elements 71 to 76 is connected to an ECU (not shown) or the like, and performs a switching operation based on a drive signal from the ECU (not shown) or the like.

スイッチング素子71のコレクタ、ダイオード81のカソード、スイッチング素子73のコレクタ、ダイオード83のカソード、スイッチング素子75のコレクタ、及びダイオード85のカソードは、相互に接続されている。スイッチング素子72のエミッタ、ダイオード82のアノード、スイッチング素子74のエミッタ、ダイオード84のアノード、スイッチング素子76のエミッタ、及びダイオード86のアノードは、相互に接続されている。   The collector of the switching element 71, the cathode of the diode 81, the collector of the switching element 73, the cathode of the diode 83, the collector of the switching element 75, and the cathode of the diode 85 are connected to each other. The emitter of the switching element 72, the anode of the diode 82, the emitter of the switching element 74, the anode of the diode 84, the emitter of the switching element 76, and the anode of the diode 86 are connected to each other.

スイッチング素子71のエミッタ、ダイオード81のアノード、スイッチング素子72のコレクタ、及びダイオード82のカソードは、モータ90のコイル91の一端と接続されている。スイッチング素子73のエミッタ、ダイオード83のアノード、スイッチング素子74のコレクタ、及びダイオード84のカソードは、モータ90のコイル92の一端と接続されている。スイッチング素子75のエミッタ、ダイオード85のアノード、スイッチング素子76のコレクタ、及びダイオード86のカソードは、モータ90のコイル93の一端と接続されている。モータ90のコイル91、92、及び93の他端は、接続されている。   The emitter of the switching element 71, the anode of the diode 81, the collector of the switching element 72, and the cathode of the diode 82 are connected to one end of the coil 91 of the motor 90. The emitter of the switching element 73, the anode of the diode 83, the collector of the switching element 74, and the cathode of the diode 84 are connected to one end of the coil 92 of the motor 90. The emitter of the switching element 75, the anode of the diode 85, the collector of the switching element 76, and the cathode of the diode 86 are connected to one end of the coil 93 of the motor 90. The other ends of the coils 91, 92, and 93 of the motor 90 are connected.

モータ90は、例えば、車両(ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等の電気エネルギーによって車両駆動力を発生する自動車)の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動用電動機であり、U相、V相、W相の3つのコイル91、92、93の一端が中性点に共通接続されている。モータ90は、電動機の機能と発電機の機能とを併せ持つように構成することができる。   The motor 90 is, for example, a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a vehicle (a vehicle that generates vehicle driving force by electric energy such as a hybrid vehicle, an electric vehicle, and a fuel cell vehicle) One end of three coils 91, 92, 93 of U phase, V phase, and W phase are commonly connected to the neutral point. The motor 90 can be configured to have both the function of an electric motor and the function of a generator.

図3に示すシステムは、以下のように動作する。すなわち、昇降圧コンバータ60は、ECU(図示せず)等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、蓄電池55の両端の電圧V1を電圧V2に昇圧し、コンデンサ66の両端に出力する。具体的には、スイッチング素子61がオフ状態でスイッチング素子62がオン状態になると、蓄電池55からリアクトル65に電流が流れ、リアクトル65は電気エネルギーを一時的に蓄積する。次いで、スイッチング素子61がオン状態でスイッチング素子62がオフ状態になると、リアクトル65が一時的に蓄積した電気エネルギーは、ダイオード63を経由して出力される。すなわち、蓄電池55の両端の電圧V1は、電圧V2に昇圧されてコンデンサ66の両端に出力される。   The system shown in FIG. 3 operates as follows. That is, the buck-boost converter 60 performs a switching operation in response to a switching control signal from an ECU (not shown) or the like, boosts the voltage V1 across the storage battery 55 to the voltage V2, and outputs it to both ends of the capacitor 66. . Specifically, when the switching element 61 is turned off and the switching element 62 is turned on, a current flows from the storage battery 55 to the reactor 65, and the reactor 65 temporarily stores electric energy. Next, when the switching element 61 is turned on and the switching element 62 is turned off, the electrical energy temporarily stored in the reactor 65 is output via the diode 63. That is, the voltage V 1 across the storage battery 55 is boosted to the voltage V 2 and output across the capacitor 66.

又、昇降圧コンバータ60は、ECU(図示せず)等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、コンデンサ66の両端の電圧V2を電圧V1に降圧し、蓄電池55の両端に出力する。具体的には、スイッチング素子61がオン状態でスイッチング素子62がオフ状態になると、コンデンサ66からリアクトル65に電流が流れ、リアクトル65は電気エネルギーを一時的に蓄積する。次いで、スイッチング素子61がオフ状態、スイッチング素子62がオン状態になると、リアクトル65が一時的に蓄積した電気エネルギーは、ダイオード64を経由して還流する。すなわち、コンデンサ66の両端の電圧V2は、電圧V1に降圧され蓄電池55が充電される。   The step-up / step-down converter 60 performs a switching operation in response to a switching control signal from an ECU (not shown) or the like, steps down the voltage V2 across the capacitor 66 to a voltage V1, and outputs it to both ends of the storage battery 55. . Specifically, when the switching element 61 is turned on and the switching element 62 is turned off, a current flows from the capacitor 66 to the reactor 65, and the reactor 65 temporarily stores electric energy. Next, when the switching element 61 is turned off and the switching element 62 is turned on, the electrical energy temporarily stored in the reactor 65 is circulated through the diode 64. That is, the voltage V2 across the capacitor 66 is stepped down to the voltage V1, and the storage battery 55 is charged.

コンデンサ66は、昇降圧コンバータ60からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ70へ供給する。インバータ70は、交流電圧と直流電圧とを相互に変換するスイッチング回路であり、コンデンサ66から直流電圧が供給されると、ECU(図示せず)等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、直流電圧を交流電圧に変換して、モータ90を駆動する。   Capacitor 66 smoothes the DC voltage from buck-boost converter 60 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 70. The inverter 70 is a switching circuit that mutually converts an AC voltage and a DC voltage. When the DC voltage is supplied from the capacitor 66, the inverter 70 performs a switching operation in response to a switching control signal from an ECU (not shown) or the like. The motor 90 is driven by converting the DC voltage into the AC voltage.

又、インバータ70は、車両の回生制動時には、ECU(図示せず)等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、モータ90が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサ66を介して昇降圧コンバータ60へ供給する。なお、回生制動とは、車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。   The inverter 70 performs a switching operation in response to a switching control signal from an ECU (not shown) or the like during regenerative braking of the vehicle, converts the AC voltage generated by the motor 90 into a DC voltage, and converts the converted DC voltage. A voltage is supplied to the buck-boost converter 60 via the capacitor 66. Regenerative braking means braking with regenerative power generation when the driver who drives the vehicle operates the foot brake, or while not operating the foot brake, while regenerating power by turning off the accelerator pedal while driving Including decelerating (or stopping acceleration) the vehicle.

本実施の形態に係る半導体モジュール10の半導体素子21は、昇降圧コンバータ60とインバータ70の何れか一方又は双方を含むように構成することができる。又、本実施の形態に係る半導体モジュール10の半導体素子21は、昇降圧コンバータ60やインバータ70の一部の回路のみを含むように構成してもよい。   The semiconductor element 21 of the semiconductor module 10 according to the present embodiment can be configured to include one or both of the buck-boost converter 60 and the inverter 70. Further, the semiconductor element 21 of the semiconductor module 10 according to the present embodiment may be configured to include only a part of the circuits of the buck-boost converter 60 and the inverter 70.

[本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法]
次に、本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法について説明する。図4は、本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。図5及び図6は、本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図である。
[Assembly method of semiconductor module according to this embodiment]
Next, a method for assembling the semiconductor module according to the present embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating the method for assembling the semiconductor module according to this embodiment. 5 and 6 are diagrams illustrating a method for assembling a semiconductor module according to this embodiment.

図4及び図5を参照するに、まず、ステップS100では、射出成形等により、外部接続端子31と、外部接続端子31を保持するハウジング32を含む第2の構造体30を作製する。次に、ステップS110では、第2の構造体30の下面(ハウジング32の下面)に接着材51を塗布する。接着材51は、例えば、第2の構造体30の下面(ハウジング32の下面)の内縁部近傍に環状に塗布することができる。   4 and 5, first, in step S100, the second structure 30 including the external connection terminal 31 and the housing 32 holding the external connection terminal 31 is manufactured by injection molding or the like. Next, in step S110, the adhesive 51 is applied to the lower surface of the second structure 30 (the lower surface of the housing 32). For example, the adhesive 51 can be applied annularly in the vicinity of the inner edge of the lower surface of the second structure 30 (the lower surface of the housing 32).

次に、ステップS120では、第2の構造体30のハウジング32の下面を、接着材51を介して、冷却器40の天板42の上面に接合する。この際、例えば、冷却器40の天板42の上面に対して第2の構造体30を押圧して接着材51を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して接着材51を硬化させる。   Next, in step S <b> 120, the lower surface of the housing 32 of the second structure 30 is joined to the upper surface of the top plate 42 of the cooler 40 via the adhesive 51. At this time, for example, the second structural body 30 is pressed against the upper surface of the top plate 42 of the cooler 40 to crush the adhesive 51, and in this state, the adhesive 51 is cured by heating with a heating furnace or the like. .

次に、図4及び図6を参照するに、ステップS130では、第1の構造体20を作製する。具体的には、射出成形等により、基板23と、絶縁体24と、放熱板25と、内部接続端子26と、ハウジング27を含む構造体(便宜上、作製した構造体を放熱モジュールと称する)を作製する。そして、放熱モジュールの基板23に接合部22を介して半導体素子21を実装する。更に、半導体素子21の電極(図示せず)と内部接続端子26の第2接続部26bとを金(Au)線やアルミニウム(Al)線等のボンディング材28で接合する。これで、第1の構造体20が完成する。   Next, referring to FIGS. 4 and 6, in step S130, the first structure 20 is produced. Specifically, a structure including a substrate 23, an insulator 24, a heat dissipation plate 25, an internal connection terminal 26, and a housing 27 (for convenience, the manufactured structure is referred to as a heat dissipation module) by injection molding or the like. Make it. Then, the semiconductor element 21 is mounted on the substrate 23 of the heat dissipation module via the joint portion 22. Further, the electrode (not shown) of the semiconductor element 21 and the second connection portion 26b of the internal connection terminal 26 are joined by a bonding material 28 such as a gold (Au) wire or an aluminum (Al) wire. Thus, the first structure 20 is completed.

次に、ステップS140では、第1の構造体20の下面(放熱板25の下面)に伝熱材50を塗布する。次に、ステップS150では、第1の構造体20の放熱板25の下面を、伝熱材50を介して、冷却器40の冷媒流通部41の上面に接合する。この際、例えば、冷却器40の冷媒流通部41の上面に対して第1の構造体20を押圧して伝熱材50を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して伝熱材50を硬化させる。   Next, in step S140, the heat transfer material 50 is applied to the lower surface of the first structure 20 (the lower surface of the heat dissipation plate 25). Next, in step S150, the lower surface of the heat radiating plate 25 of the first structure 20 is joined to the upper surface of the refrigerant circulation part 41 of the cooler 40 via the heat transfer material 50. At this time, for example, the heat transfer material 50 is crushed by pressing the first structure 20 against the upper surface of the refrigerant circulation portion 41 of the cooler 40, and heated in a heating furnace or the like in this state. Is cured.

なお、ステップS100〜S110と、ステップS130〜S140とは、何れか一方を先に実行しても構わないし、両方を並行して実行しても構わないが、ステップS150は、ステップS120よりも後に実行する。   Note that either one of Steps S100 to S110 and Steps S130 to S140 may be executed first, or both may be executed in parallel, but Step S150 is performed after Step S120. Execute.

すなわち、冷却器40に既に第2の構造体30が接合されている状態で、第1の構造体20を冷却器40に接合する。この際、第1の構造体20の内部接続端子26の第1接続部26aが、第2の構造体30の外部接続端子31の上面と接触するように、第1の構造体20を冷却器40に接合する。その結果、第1の構造体20と第2の構造体30とは電気的に接続され、半導体モジュール10が完成する(S160)。   That is, the first structure 20 is joined to the cooler 40 in a state where the second structure 30 is already joined to the cooler 40. At this time, the first structure 20 is cooled by the cooler so that the first connection portion 26 a of the internal connection terminal 26 of the first structure 20 is in contact with the upper surface of the external connection terminal 31 of the second structure 30. 40. As a result, the first structure 20 and the second structure 30 are electrically connected to complete the semiconductor module 10 (S160).

[比較例]
次に、比較例を示しながら、本実施の形態に係る半導体モジュール10の有する特有の効果について説明する。
[Comparative example]
Next, a specific effect of the semiconductor module 10 according to the present embodiment will be described with reference to a comparative example.

[比較例に係る半導体モジュールの構造]
まず、比較例に係る半導体モジュールの構造について説明する。図7は、比較例に係る半導体モジュールを例示する断面図である。図7を参照するに、半導体モジュール10Aは、図1に示す半導体モジュール10の第1の構造体20が第1の構造体20Aに置換され、第2の構造体30が第2の構造体30Aに置換された構造を有する。
[Structure of semiconductor module according to comparative example]
First, the structure of the semiconductor module according to the comparative example will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor module according to a comparative example. Referring to FIG. 7, in the semiconductor module 10A, the first structure 20 of the semiconductor module 10 shown in FIG. 1 is replaced with the first structure 20A, and the second structure 30 is replaced with the second structure 30A. The structure is substituted.

第1の構造体20Aは、主なる構成要素として、半導体素子21と、接合部22と、基板23と、絶縁体24と、放熱板25と、ボンディング材28とを有する。つまり、第1の構造体20Aは、図1に示す第1の構造体20から内部接続端子26及びハウジング27が削除された構造を有する。半導体モジュール10Aの機能は、半導体モジュール10と同様であるため、その説明は省略する。   The first structure 20A includes a semiconductor element 21, a joint portion 22, a substrate 23, an insulator 24, a heat sink 25, and a bonding material 28 as main components. That is, the first structure 20A has a structure in which the internal connection terminal 26 and the housing 27 are removed from the first structure 20 shown in FIG. Since the function of the semiconductor module 10A is the same as that of the semiconductor module 10, the description thereof is omitted.

第2の構造体30Aは、主なる構成要素として、外部接続端子31Aと、外部接続端子31Aを保持するハウジング32Aとを有する。外部接続端子31A及びハウジング32Aは、図1等に示す外部接続端子31及びハウジング32とは形状が異なるが、材料や機能等は同様である。   The second structure 30A includes, as main components, an external connection terminal 31A and a housing 32A that holds the external connection terminal 31A. The external connection terminal 31A and the housing 32A are different in shape from the external connection terminal 31 and the housing 32 shown in FIG.

第1の構造体20Aの放熱板25の下面は、伝熱材50を介して、冷却器40の冷媒流通部41の上面に接合されている。第2の構造体30Aのハウジング32Aの下面は、接着材51を介して、冷却器40の天板42の上面に接合されている。図1に示す半導体モジュール10とは異なり、ボンディング材28は、第1の構造体20Aの半導体素子21の電極(図示せず)と第2の構造体30Aの外部接続端子31Aの上面とを電気的に接続している。   The lower surface of the heat radiating plate 25 of the first structure 20 </ b> A is joined to the upper surface of the refrigerant circulation part 41 of the cooler 40 via the heat transfer material 50. The lower surface of the housing 32 </ b> A of the second structure 30 </ b> A is joined to the upper surface of the top plate 42 of the cooler 40 via an adhesive 51. Unlike the semiconductor module 10 shown in FIG. 1, the bonding material 28 electrically connects the electrode (not shown) of the semiconductor element 21 of the first structure 20A and the upper surface of the external connection terminal 31A of the second structure 30A. Connected.

このようにして、半導体素子21の駆動時に生じる半導体素子21からの熱は、接合部22、基板23、絶縁体24、放熱板25、伝熱材50を介して、冷却器40の冷媒流通部41内を流れる冷却媒体へと伝達され、半導体素子21の冷却が実現される。   In this way, the heat from the semiconductor element 21 generated when the semiconductor element 21 is driven passes through the joint portion 22, the substrate 23, the insulator 24, the heat radiating plate 25, and the heat transfer material 50, and the refrigerant circulation portion of the cooler 40. The semiconductor element 21 is cooled by being transmitted to the cooling medium flowing through the inside 41.

なお、半導体モジュール10Aの平面図は示していないが、図2と同様に、冷却器40上には、複数の半導体モジュール10Aが搭載されている。半導体モジュール10Aには、1個又は複数個の半導体素子21を搭載することができる。各半導体モジュール10Aは、例えば、冷却器40の長手方向に沿って2列に配置されている。   Although a plan view of the semiconductor module 10A is not shown, a plurality of semiconductor modules 10A are mounted on the cooler 40 as in FIG. One or a plurality of semiconductor elements 21 can be mounted on the semiconductor module 10A. Each semiconductor module 10 </ b> A is arranged in, for example, two rows along the longitudinal direction of the cooler 40.

[比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法]
次に、比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法について説明する。図8は、比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。図9及び図10は、比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図である。
[Assembly method of semiconductor module according to comparative example]
Next, a method for assembling the semiconductor module according to the comparative example will be described. FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for assembling a semiconductor module according to the comparative example. 9 and 10 are diagrams illustrating a method for assembling a semiconductor module according to a comparative example.

図8及び図9を参照するに、まず、ステップS200では、基板23と、絶縁体24と、放熱板25とを含む構造体(便宜上、作製した構造体を放熱モジュールと称する)を作製する。次に、ステップS210では、放熱モジュールの下面(放熱板25の下面)に伝熱材50を塗布する。次に、ステップS220では、放熱モジュールの放熱板25の下面を、伝熱材50を介して、冷却器40の冷媒流通部41の上面に接合する。この際、例えば、冷却器40の冷媒流通部41の上面に対して放熱モジュールを押圧して伝熱材50を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して伝熱材50を硬化させる。   8 and 9, first, in step S200, a structure including a substrate 23, an insulator 24, and a heat dissipation plate 25 (for convenience, the manufactured structure is referred to as a heat dissipation module). Next, in step S210, the heat transfer material 50 is applied to the lower surface of the heat dissipation module (the lower surface of the heat dissipation plate 25). Next, in step S <b> 220, the lower surface of the heat dissipation plate 25 of the heat dissipation module is joined to the upper surface of the refrigerant circulation portion 41 of the cooler 40 via the heat transfer material 50. At this time, for example, the heat transfer material 50 is pressed against the upper surface of the refrigerant circulation portion 41 of the cooler 40 to crush the heat transfer material 50, and in this state, the heat transfer material 50 is cured by heating with a heating furnace or the like.

次に、ステップS230では、放熱モジュールの基板23に接合部22を介して半導体素子21を実装する。これにより、冷却器40上に、第1の構造体20Aのボンディング材28を除く部分が接合される。   Next, in step S <b> 230, the semiconductor element 21 is mounted on the substrate 23 of the heat dissipation module via the bonding portion 22. As a result, the portion of the first structure 20 </ b> A excluding the bonding material 28 is bonded onto the cooler 40.

次に、図8及び図10を参照するに、ステップS240では、射出成形等により、外部接続端子31Aと、外部接続端子31Aを保持するハウジング32Aを含む第2の構造体30Aを作製する。次に、ステップS250では、第2の構造体30Aの下面(ハウジング32Aの下面)に接着材51を塗布する。接着材51は、例えば、第2の構造体30Aの下面(ハウジング32Aの下面)の内縁部近傍に環状に塗布することができる。   Next, referring to FIG. 8 and FIG. 10, in step S240, the second structure 30A including the external connection terminal 31A and the housing 32A that holds the external connection terminal 31A is manufactured by injection molding or the like. Next, in step S250, the adhesive 51 is applied to the lower surface of the second structure 30A (the lower surface of the housing 32A). For example, the adhesive 51 can be applied annularly in the vicinity of the inner edge of the lower surface of the second structure 30A (the lower surface of the housing 32A).

次に、ステップS260では、第2の構造体30Aのハウジング32Aの下面を、接着材51を介して、冷却器40の天板42の上面に接合する。この際、例えば、冷却器40の天板42の上面に対して第2の構造体30Aを押圧して接着材51を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して接着材51を硬化させる。これにより、冷却器40上に、第1の構造体20Aのボンディング材28を除く部分と、第2の構造体30Aとが接合される。   Next, in step S260, the lower surface of the housing 32A of the second structure 30A is joined to the upper surface of the top plate 42 of the cooler 40 via the adhesive 51. At this time, for example, the second structural body 30A is pressed against the upper surface of the top plate 42 of the cooler 40 to crush the adhesive 51, and in this state, the adhesive 51 is cured by heating with a heating furnace or the like. . Thereby, on the cooler 40, the part of the first structure 20A excluding the bonding material 28 and the second structure 30A are joined.

次に、ステップS270では、第1の構造体20Aの半導体素子21の電極(図示せず)と第2の構造体30Aの外部接続端子31Aの上面とを金(Au)線やアルミニウム(Al)線等のボンディング材28で接合する(図示せず)。その結果、第1の構造体20Aと第2の構造体30Aとは電気的に接続され、図7に示す半導体モジュール10Aが完成する(S280)。   Next, in step S270, the electrode (not shown) of the semiconductor element 21 of the first structure 20A and the upper surface of the external connection terminal 31A of the second structure 30A are connected to a gold (Au) wire or aluminum (Al). Bonding is performed using a bonding material 28 such as a wire (not shown). As a result, the first structure 20A and the second structure 30A are electrically connected to complete the semiconductor module 10A shown in FIG. 7 (S280).

このように、比較例に係る半導体モジュール10Aでは、第1の構造体20Aと第2の構造体30Aとをボンディング材28で直接接合する。このため、例えば、半導体素子21の破損等が発生した場合にリペア(修理)するためには、ボンディング材28を取り外してから第1の構造体20Aを交換する必要があった。   Thus, in the semiconductor module 10A according to the comparative example, the first structure 20A and the second structure 30A are directly bonded by the bonding material 28. Therefore, for example, in order to repair (repair) when the semiconductor element 21 is damaged, it is necessary to remove the bonding material 28 and then replace the first structure 20A.

一方、本実施の形態に係る半導体モジュール10では、第1の構造体20を、ボンディング材28を含めた半導体素子21の周辺部材を一体化した小型モジュール構造とし、第2の構造体30を冷却器40に搭載した状態で、冷却器40に着脱可能に構成している。その結果、例えば、半導体素子21の破損やボンディング材28の断線等が発生した場合に、これらの部品をリペア(修理)するためには、第1の構造体20のみを交換すればよい。   On the other hand, in the semiconductor module 10 according to the present embodiment, the first structure 20 has a small module structure in which peripheral members of the semiconductor element 21 including the bonding material 28 are integrated, and the second structure 30 is cooled. It is configured to be detachable from the cooler 40 while being mounted on the cooler 40. As a result, for example, when the semiconductor element 21 is broken or the bonding material 28 is disconnected, in order to repair (repair) these components, only the first structure 20 needs to be replaced.

具体的には、まず、伝熱材50を軟化させて半導体モジュール10から第1の構造体20のみを除去する。そして、正常動作する他の第1の構造体20を準備し、伝熱材50を介して、冷却器40の冷媒流通部41の上面に接合する。このように、半導体素子21やボンディング材28等の部品をリペア(修理)する場合に、第2の構造体30を交換せずに(第2の構造体30を冷却器40に搭載した状態のまま)、第1の構造体20のみを交換できるため、リペア性を向上することができる。   Specifically, first, the heat transfer material 50 is softened to remove only the first structure 20 from the semiconductor module 10. And the other 1st structure 20 which operates normally is prepared, and it joins to the upper surface of the refrigerant | coolant distribution | circulation part 41 of the cooler 40 through the heat-transfer material 50. FIG. Thus, when repairing parts such as the semiconductor element 21 and the bonding material 28, the second structure 30 is not replaced (the second structure 30 is mounted on the cooler 40). As it is, only the first structure 20 can be exchanged, so that the repairability can be improved.

又、ボンディング材28の接合評価等を含む開発時の製品評価をモジュール単位で(第1の構造体20毎に)実施できるため、半導体モジュール10の開発費用の低減や開発期間の短縮等が可能となる。更に、ボンディング材28を接合する工程で使用する設備も小型化でき、工程内不良に伴う仕損費の低減も期待できる。   In addition, since product evaluation during development including bonding evaluation of the bonding material 28 can be performed in units of modules (for each first structure 20), the development cost of the semiconductor module 10 can be reduced and the development period can be shortened. It becomes. Furthermore, the equipment used in the process of bonding the bonding material 28 can be reduced in size, and a reduction in loss due to defects in the process can be expected.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

10 半導体モジュール
20 第1の構造体
21 半導体素子
22 接合部
23 基板
24 絶縁体
25 放熱板
26 内部接続端子
26a 第1接続部
26b 第2接続部
27 ハウジング
28 ボンディング材
30 第2の構造体
31 外部接続端子
32 ハウジング
40 冷却器
41 冷媒流通部
42 天板
43 底板
44 スペーサ
45 導入パイプ
46 導出パイプ
50 伝熱材
51 接着材
55 蓄電池
56、66 コンデンサ
60 昇降圧コンバータ
61、62、71、72、73、74、75、76 スイッチング素子
63、64、81、82、83、84、85、86 ダイオード
65 リアクトル
70 インバータ
90 モータ
90 モータ
91、92、93 コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor module 20 1st structure 21 Semiconductor element 22 Junction part 23 Board | substrate 24 Insulator 25 Heat sink 26 Internal connection terminal 26a 1st connection part 26b 2nd connection part 27 Housing 28 Bonding material 30 2nd structure 31 External Connection terminal 32 Housing 40 Cooler 41 Refrigerant flow part 42 Top plate 43 Bottom plate 44 Spacer 45 Introducing pipe 46 Outlet pipe 50 Heat transfer material 51 Adhesive material 55 Storage battery 56, 66 Capacitor 60 Buck-boost converter 61, 62, 71, 72, 73 , 74, 75, 76 Switching element 63, 64, 81, 82, 83, 84, 85, 86 Diode 65 Reactor 70 Inverter 90 Motor 90 Motor 91, 92, 93 Coil

Claims (1)

冷却器と、
絶縁体を介して半導体素子を実装した放熱板と、前記半導体素子と電気的に接続された内部接続端子と、前記放熱板及び前記内部接続端子を保持する保持部材とを含む第1の構造体と、
外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する保持部材とを含む第2の構造体と、を有し、
前記第1の構造体及び前記第2の構造体は、前記冷却器の同一側に搭載され、
前記内部接続端子と前記外部接続端子とは着脱可能に接触することで導通しており、
前記第1の構造体は、前記第2の構造体を前記冷却器に搭載した状態で、前記冷却器に着脱可能である半導体モジュール。
A cooler,
A first structure including a heat sink having a semiconductor element mounted thereon via an insulator, an internal connection terminal electrically connected to the semiconductor element, and a holding member for holding the heat sink and the internal connection terminal When,
A second structure including an external connection terminal and a holding member for holding the external connection terminal;
The first structure and the second structure are mounted on the same side of the cooler;
The internal connection terminal and the external connection terminal are electrically connected by detachable contact,
The first structure is a semiconductor module that can be attached to and detached from the cooler while the second structure is mounted on the cooler.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2022065238A (en) * 2020-10-15 2022-04-27 富士電機株式会社 Semiconductor device

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