半导体模块

文档序号:884351 发布日期:2021-03-19 浏览:2次 >En<

阅读说明:本技术 半导体模块 (Semiconductor module ) 是由 竹内谦介 船越政行 长尾崇志 于 2018-08-20 设计创作,主要内容包括:本发明的半导体模块(1)包括:半导体开关元件(T1-T4);多个基部(11),在至少任一个上安装有半导体开关元件(T1-T4);模塑树脂(10),密封半导体开关元件(T1-T4)和多个基部(11);多个端子(C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2),与多个基部(11)中的每一个一体形成,并且设置为从模塑树脂(10)的外周侧面突出;凹部(12)或凸部(13),在多个端子(C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2)间的模塑树脂(10)的外周(9)侧面的一部分中,具有确保多个端子(C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2)间的爬电距离的深度或高度,并且形成为横穿多个端子(C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2)间的相对部分。(A semiconductor module (1) of the present invention includes: a semiconductor switching element (T1-T4); a plurality of base sections (11) on which semiconductor switching elements (T1-T4) are mounted; a molding resin (10) that seals the semiconductor switching elements (T1-T4) and the plurality of bases (11); a plurality of terminals (C1-C6, B1, B2, G1, G2, M1, M2) formed integrally with each of the plurality of bases (11) and provided to protrude from an outer peripheral side surface of the molded resin (10); the recessed part (12) or the raised part (13) has a depth or a height that ensures a creepage distance between the plurality of terminals (C1-C6, B1, B2, G1, G2, M1, M2) in a part of the side surface of the outer periphery (9) of the molding resin (10) between the plurality of terminals (C1-C6, B1, B2, G1, G2, M1, M2), and is formed so as to cross the opposing part between the plurality of terminals (C1-C6, B1, B2, G1, G2, M1, M2).)

半导体模块

技术领域

本申请涉及半导体模块。

背景技术

以往,半导体模块的封装中,作为漏电对策,通过将从封装的外周突出的端子彼此之间的空间设为凹凸形状,从而将端子彼此间的爬电距离形成为较长。例如,专利文献1中公开的现有的半导体模块的IC封装中,遍及IC封装的侧面整个面设为呈凹凸的带台阶形状,将外部导线构成为从封装外形的凹部、凸部以锯齿状排列方式引出,从而延长端子彼此间的爬电距离。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利实开平1-113346号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而,在上述的专利文献1中公开的半导体模块的IC封装中,存在如下的问题:封装的外形与端子在相邻的彼此间不同,利用树脂模塑形成的封装的金属模制造为复杂的形状,加工性是复杂的。此外,在从金属模脱模时,金属模与树脂相接的表面较广,因此,存在发生树脂剥离而损害半导体模块的可靠性这样的问题。

本申请公开了用于解决上述那样的问题的技术,目的在于提供一种确保端子间的爬电距离,并且简化模塑树脂的加工性并提高可靠性的半导体模块。

用于解决技术问题的技术手段

本申请中公开的半导体模块包括:半导体开关元件;多个基部,该多个基部中的至少任一个上安装有所述半导体开关元件;模塑树脂,该模塑树脂密封所述半导体开关元件和所述多个基部;多个端子,该多个端子与所述多个基部中的每一个一体形成,并且设置为从所述模塑树脂的外周侧面突出;以及凹部或凸部,该凹部或凸部在所述多个端子间的所述模塑树脂的外周侧面的一部分中,具有确保所述多个端子间的爬电距离的深度或高度,并且形成为横穿所述多个端子间的相对部分。

发明效果

根据本申请中公开的半导体模块,能够得到一种确保端子间的爬电距离,并且简化模塑树脂的加工性并提高可靠性的半导体模块。

附图说明

图1是示出实施方式1所涉及的半导体模块的电路图。

图2A是示出实施方式1所涉及的半导体模块的内部结构的俯视图。

图2B是示出实施方式1所涉及的半导体模块的侧视图。

图3是示出实施方式1所涉及的半导体模块的局部详细图。

图4是示出实施方式1所涉及的半导体模块的局部详细图。

图5A是示出实施方式2所涉及的半导体模块的局部俯视图。

图5B是示出实施方式2所涉及的半导体模块的局部侧视图。

具体实施方式

下面,基于附图对实施方式1所涉及的半导体模块进行说明。

另外,在各附图中,以相同标号表示相同部分或相当部分。

实施方式1.

图1是示出实施方式1所涉及的半导体模块的电路图。半导体模块1内置有多个半导体开关元件T1-T4中的至少一个。图1表示驱动电动机2的H桥式电路,半导体模块1具备电动机2、正(+)的电源3、接地4。在图1中,双圆圈标记表示端子C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2。半导体开关元件T1-T4例如是场效应晶体管(Field effect transistor:FET)。如图1所示,半导体模块1中,由4个FET构成桥式电路,电动机2与上下臂的中间连接位置即小信号用的端子C5和端子C6、大电流用的端子M1和端子M2连接。

此外,小信号用的端子C1、C2、C3、C4为FET的栅极驱动用控制信号端子,小信号用的端子C5、C6为电动机2的电压监视端子。大电流用的端子B1和端子B2与正(+)的电源3连接,大电流用的端子G1和端子G2与接地4连接。输出到电动机2的输出端子是大电流用的端子M1和端子M2。

图2A是示出实施方式1所涉及的半导体模块的内部结构的俯视图,将图1中所示的电路结构形成作为半导体模块1。此外,图2A透视示出半导体模块1,用单点划线示出模塑树脂10的外形。例如,铜或铜合金的板状的基部11被分割成多个图案。端子C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2与多个基部11分别一体形成,形成为该基部11上安装有半导体开关元件T1-T4。在半导体模块1的模塑树脂10的外周9侧面,形成有被设置为从基部11延长并突出的大电流用的端子G1、B1、M1、M2、B2、G2和小信号用的端子C2、C6、C1、C3、C5、C4。如图2A所示,在图中下侧排列有大电流用的端子G1、B1、M1、M2、B2、G2,在图中上侧依次排列有小信号用的端子C2、C6、C1、C3、C5、C4。

如图1所示,H桥式电路中,FET与上下臂串联连接,它们成对地构成,因而图2A中的配置也变为左右相同的配置、即镜像配置。因此,对于配置和连接,仅对其中的一方进行说明。

如图2A所示,铜板的基部11从大电流用的端子B1向半导体模块1的内部延伸,安装有作为半导体开关元件T1的FET。作为半导体开关元件T1的FET的栅极(未图示)通过基于引线键合的引线J3而与小信号用的端子C1连接。铜板的基部11与作为半导体开关元件T1的FET的漏极(未图示)直接连接,另一方面,源极(未图示)通过跳线J1进行电布线。该跳线J1也与铜板的基部11同样地形成为铜板状,不仅流过大电流,导热性也优异。

跳线J1中的一方(图中下侧)与其他的基部11连接,并且其连接至输出到电动机2的输出用端子即大电流用的端子M1。另一方(图中上侧)连接到作为下臂的半导体开关元件T2的FET的基部11。作为半导体开关元件T2的FET也与作为半导体开关元件T1的FET相同,栅极通过基于引线键合的引线J3而连接至小信号用的端子C2,源极经由跳线J2连接到作为接地端子的大电流用的端子G1。

如上那样,实施方式1所涉及的半导体模块1中,在对半导体开关元件T1、T2、T3、T4、基部11、跳线J1、J2等等进行配置并进行连接后,用单点划线的模塑树脂10来覆盖整体并且进行密封。

半导体模块1中,半导体开关元件T1-T4被导通、截止驱动,并且由较大电流控制。具体来说,大电流用的端子G1、B1、M1、M2、B2、G2最大通电100A左右。此外,小信号用的端子C1-C6由较小电流的信号来控制,通电数mA以下。

各端子C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2相接近地排列以实现装置整体即半导体模块1的小型化。此外,存在因装置即半导体模块1所设置的环境、或者模塑树脂10的材料、涂料等而产生漏电的可能性,绝缘性的确保不仅影响到装置即半导体模块1的正常驱动,还影响到包含该半导体模块1在内的整体的装置、例如功率转换装置的可靠性。

因此,实施方式1中的半导体模块1中,需要确保爬电距离,但若将该距离设为过大,则疏忽了装置的小型化。爬电距离通常根据其材料、污损度等来规定,但动作电压尤其重要,例如在将装置安装到车辆的情况下,电压一般为电池电压14V,因此,由于是较低电压,因此,爬电距离可以是1mm左右。然而,若在电动车中为350V左右,则为高电压,因此,若将动作电压也假定为350V,则爬电距离需要为3mm左右。

另外,爬电距离是端子彼此沿着作为绝缘树脂的模塑树脂10相对的最短距离,因此,也必须要考虑与相邻的端子的相对位置、端子自身的厚度和宽度、以及端子的各条边彼此的距离。根据实施方式1所涉及的半导体模块1,在端子彼此间的半导体模块1的外周9的一部分设置凹部12或凸部13。由此,端子间的最短距离通过凹凸面而延长。

如图2A所示,在图中上侧的模塑树脂10的外周9设置有小信号用的端子C1、C6、C2,在小信号用的端子C1、C6、C2之间的外周9设置有凹部12。另一方面,在图中下侧的模塑树脂10的外周9设置有大电流用的端子M1、B1、G1,在大电流用的端子M1、B1、G1之间的外周9设置有凸部13。如图2A所示,在未形成有该凹部12、凸部13的情况下,端子间的最短距离成为由单点划线来表示的外周9,但通过设置凹部12、凸部13,对于沿着该外周9的距离,能够利用凹部12的深度或凸部13的高度来任意地获取距离。此外,具有间隙,以使得多个端子C1、C6、C2与凹部12不相接或多个端子M1、B1、G1与凸部13不相接。

另外,在小信号用的端子C1、端子C3之间的空间14a、以及大电流用的端子M1、M2之间的空间14b,由于端子间的长度大且宽,因而,无需为了确保爬电距离而设置凹部12或凸部13。图2B是示出实施方式1所涉及的半导体模块的侧视图。如图2B所示,凸部13的形状是在端子G2的延伸方向上形成的山形形状(也包含梯形)。此外,在半导体模块1中,也可以不跨过模塑树脂10的外周9的侧面整体形成凸部13。另外,此外,可以是在小信号用的端子C1-C6间设置凸部13并且在大电流用的端子G1、B1、M1、M2、B2、G2间设置凹部12的结构,也可以是设置凹部12或凸部13中的任一种的结构。

接着,使用图3、图4进一步对凹凸部进行详细说明。图3是示出实施方式1所涉及的半导体模块的局部详细图。图3是从图2A中所示的半导体模块1的端子C6-B1观察C2-G1而得到的剖视图,单点划线表示半导体模块1的外周9。

在实施方式1所涉及的半导体模块1中,设置在小信号用的端子C2附近的凹部12是呈大致半圆状地从外周9挖出的。另一方面,凸部13形成为朝端子G1的延伸方向突出,为梯形形状。爬电距离为端子的端部间的最短距离,因此,实施方式1的半导体模块1中,凸部13的与大电流用的端子G1的厚度方向t相对的部分最高,随着远离端子的厚度方向t而渐渐变低。即,凸部13的凸高度也能够根据端子彼此的相对部分8的距离而可变。

以横穿端子彼此间的相对部分8的方式配置凸部13,使其高度可变以使得能够确保爬电距离。同样,在凹部12中,如虚线12a所示,端子C2的厚度方向、即端子彼此的相对部分8最深,并能随着远离厚度方向t而使凹部12变浅。此外,通过设置该凹部12或凸部13,端子彼此的相对部分8的空间距离也能自然而然地延伸,因此,不仅防止漏电,也对防止来自端子的放电有效。

图4是示出实施方式1所涉及的半导体模块的局部详细图,是将凸部13局部放大表示的立体放大图。凸部13在半导体模块1中配置于大电流用的端子G1和大电流用的端子B1之间的模塑树脂10的外周9侧面(壁面)。这里,在观察大电流用的端子G1和大电流用的端子B1之间的爬电距离时,从大电流用的端子G1与大电流用的端子B1相对的1个角直线地引出的线L1沿着凸部13的表面,其长度比不存在凸部13的情况要长。该长度能够被视作爬电距离,因而,通过使凸部13的高度可变,能将长度变更为期望的距离。

此外,对于线L2,作为出发和到达地点的端子的角部与线L1相同,但绕过凸部13的较低的地点引出。对于该线L2的线长度,也必须使得确保期望的爬电距离,在从凸部13的顶部渐渐变低的情况下,需要小心地确定该倾斜面7。即,端子彼此间的最短距离不限于直线,也应当考虑凹部12或凸部13的周围、以及作为封装的模塑树脂10的外周9。

此外,对于凹部12,也能形成为从内部朝外周9具有平滑的倾斜面7。通过在凹部12或凸部13设置该倾斜面7,也具有下述优势,即:用于对半导体模块1整体的模塑树脂10进行成型的脱模变容易。

在实施方式1所涉及的半导体模块1中,无论在设置凹部12或凸部13中的哪一个的情况下,关于确保爬电距离的显著差异都较小,但也能根据其他条件来选择设置哪一个。例如,在基部11等设置到与模塑树脂10的外周9接近的位置的情况下,由于没有设置凹部12的余地,因而设置凹部13这一方能够得到可靠度高的半导体模块1。另外,在需要进一步延伸爬电距离的情况下,也能够将凹部12和凸部13相组合地设置。

如以上那样,根据实施方式1的半导体模块1,在多个端子C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2间的模塑树脂10的外周9侧面的一部分中包括凹部12或凸部13,该凹部12或凸部13具有确保多个端子C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2间的爬电距离的深度或高度并且形成为横穿多个端子C1-C6、B1、B2、G1、G2、M1、M2间的相对部分8,由此,能提高半导体模块1的可靠性。此外,凸部13也可以不与半导体模块1的模塑树脂10形成为一体,但若为一体,则能够利用模塑时的同一工序来形成,因而具有能够简化制造工序这样的效果。

此外,根据实施方式1的半导体模块1,在确保爬电距离从而提高可靠性的同时,还能够延伸端子彼此间的空间距离。此外,在半导体模块1中,在模塑树脂10的外周9的一部分中,端子彼此间为凹凸状,因此,不影响端子自身的配置、形状,因而,不会使用于制造装置即半导体模块1的加工性降低。

实施方式2.

图5A是实施方式2所涉及的半导体模块的局部俯视图,图5B是实施方式2所涉及的半导体模块的局部侧视图。图5A和图5B中,电路结构与实施方式1相同,但示出其他结构的半导体模块1a。这里,使用图5A以及图5B来说明多个端子C10-C13间的爬电距离的确保。

如图5B所示,在实施方式2的半导体模块1a中,多个端子C10-C13形成为从模塑树脂10的外周侧面9呈千鸟状(锯齿状)地配置。另外,不仅各端子C10-C13的厚度,而且各端子C10-C13的宽度方向也影响各端子C10-C13的相对部分8。对于这样的多个端子C10-C13的排列,爬电距离是多个端子C10-C13间的相对部分8的最短距离,因此,成为来自端子C10-C13的各条边的直线。在图5A和图5B中,虚线18是从端子C12的角部连结端子C10的各角部的多条线,由其他虚线所示的相对线17相当于端子C10和端子C12的相对部分8,因此,需要设置凹凸部以横穿该区域之间。即,实施方式2中的多个端子C10-C13间的相对部分8是被以最短距离来将相邻的多个端子C10-C13周围的任意的部位彼此连结的多条线夹着并且包围的面积部分的区域。

在图5A和图5B中,使用在多个端子C10-C13间的相对部分8中形成凸部15的事例来进行说明。如图5B所示,例如,端子C10和端子C12的相对部分8是被由其他虚线表示的相对线17夹着并包围的面积部分的区域,由斜线表示。此外,对于端子C10和端子C13的相对部分8,也是被由其他虚线示出的相对线17夹着并包围的面积部分的区域。如图5A和图5B所示,实施方式2的半导体模块1a中,在被由其他虚线表示的相对线17包围的相对部分8设置凸部15。因此,在实施方式2的半导体模块1a中,凸部15为横向较长的形状。由此,在实施方式2的半导体模块1a中,在上下的端子彼此间设置凸部15。

另外,作为在横向上相邻的端子间、例如在端子C10与端子C11之间、在端子C12与端子C13之间也设置凸部16。

如以上那样,根据实施方式2所涉及的半导体模块1a,在端子彼此间的相对部分8设置凸部15或凸部16,从而确保爬电距离。凸部15或凸部16设置为横穿(截断)相对部分8,因此,特别地,凸部15的该图中水平方向位置截断相对线17即可,因而,在左右方向的配置具有自由度。此外,与凸部15相比,凸部16的端子彼此间的最短距离较长,因此,凸部16的高度能够形成为比凸部15的高度要低。

此外,在实施方式2所涉及的半导体模块1a中,凸部15或凸部16也可以不与半导体模块1a的模塑树脂10形成为一体,但若形成为一体,则能够利用模塑时的同一工序来形成,因而具有能够简化制造工序这样的效果。此外,在实施方式2所涉及的半导体模块1a中,也能够设置凹部(未图示),以使得将端子C10-C13彼此间的相对部分8截断。在实施方式2的半导体模块1a中,能够尽可能地将凹凸部统一为凹部或凸部中的任一种形状从而将其设为简单构造。

在实施方式2中,将多个端子C10-C13间的相对部分8规定为是被以最短距离来将相邻的多个端子C10-C13的周围的任意的部位彼此连结的多条线夹着并包围的面积部分的区域,但是在实施方式1的半导体模块1中,例如图4中所示的端子G1和端子B1的相对部分8当然也可以是被以最短的距离来将相邻的多个端子即例如端子G1和端子B1的周围的任意的部位彼此连结的多条线夹着并包围的面积部分的区域。

本申请虽然记载了各种示例性的实施方式及实施例,但在1个或多个实施方式中所记载的各种特征、形态、及功能并不限于适用于特定的实施方式,也可单独地或进行各种组合地适用于实施方式。

因此,可以认为未例示出的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如,设为也包含对至少1个结构要素进行变形的情况、进行追加的情况或者进行省略的情况、以及提取至少1个结构要素并与其他实施方式的结构要素进行组合的情况。

标号说明

1、1a半导体模块;2电动机;3电源;4接地;7倾斜面;8相对部分;9外周;10模塑树脂;11基部;12凹部;12a虚线;13、15、16凸部;17相对线;18虚线;C1、C2、C3、C4、C5、C6、C10、C11、C12、C13、B1、B2、G1、G2、M1、M2端子;T1、T2、T3、T4半导体开关元件。

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