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JP2015008245A - Semiconductor module - Google Patents

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JP2015008245A JP2013133373A JP2013133373A JP2015008245A JP 2015008245 A JP2015008245 A JP 2015008245A JP 2013133373 A JP2013133373 A JP 2013133373A JP 2013133373 A JP2013133373 A JP 2013133373A JP 2015008245 A JP2015008245 A JP 2015008245A
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor module having a cooling function that can effectively cool down a semiconductor device.SOLUTION: In a state where an upper surface of a heat absorption part 111 of a cooling unit 100 is contacted with a rear face of an N-side electrode 9 of a power semiconductor formation part 14 and a waste-heat part 112 is arranged on a fixing waste-heat part 113, a fixture 12 is arranged on a surface of the N-side electrode 9, and the fixture 12 and the fixing waste-heat part 113 are fixed by screwing with a setscrew 29, and thereby, the N-side electrode 9 and the cooling unit 100 are fixed with each other. When the cooling unit 100 is attached to the N-side electrode 9 by the fixture 12, a lower surface of the fixing waste-heat part 113 and a rear face of a rear face copper foil part 5 in the power semiconductor formation part 14 are positioned so as to be formed on the same plane.

Description

この発明は、パワー半導体デバイスを内部に有する半導体モジュールに関し、特にその冷却機能に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor module having a power semiconductor device therein, and more particularly to its cooling function.

近年、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチングデバイスや、それらに電気的に並列接続される還流ダイオードといったパワー半導体デバイスを使用した半導体装置(インテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Module):IPM)が開発されている。以下、上記のような半導体装置を単に「IPM」と称する場合がある。   In recent years, semiconductor devices (Intelligent Power Module: IPM) using switching devices such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) and power semiconductor devices such as free-wheeling diodes electrically connected in parallel to them have been developed. ing. Hereinafter, the semiconductor device as described above may be simply referred to as “IPM”.

すなわち、IPM等の半導体モジュールでは、IGBT等のスイッチングデバイスといったパワー半導体デバイス及び、それらに電気的に並列接続される還流ダイオードといったパワー半導体デバイス等が1つのパッケージに収められる等により一体的に構成されている。   That is, in a semiconductor module such as IPM, a power semiconductor device such as a switching device such as IGBT and a power semiconductor device such as a freewheeling diode electrically connected to them are housed in one package. ing.

そして、半導体モジュール内の半導体デバイスを冷却すべく、半導体モジュールに冷却機能が設けられる。このような半導体モジュールとして、例えば、特許文献1に開示された半導体装置が挙げられる。   And in order to cool the semiconductor device in a semiconductor module, the semiconductor module is provided with a cooling function. An example of such a semiconductor module is the semiconductor device disclosed in Patent Document 1.

特開2006−287112号公報JP 2006-287112 A

しかしながら、冷却機能を有する従来の半導体モジュールは、比較的冷却が困難とされる半導体デバイスの表面電極まで十分に冷却することができていないという問題点があった。   However, the conventional semiconductor module having a cooling function has a problem in that it cannot sufficiently cool the surface electrode of the semiconductor device, which is relatively difficult to cool.

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、半導体デバイスの表面電極を含めて効果的に冷却することが可能な冷却機能を有する半導体モジュールを得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor module having a cooling function capable of effectively cooling including a surface electrode of a semiconductor device.

この発明に係る請求項1記載の半導体モジュールは、パワー半導体デバイスを有する半導体形成部と冷却器とが結合されて構成される冷却機能付きの半導体モジュールであって、前記半導体形成部は、表面上に前記パワー半導体デバイスを配置する基体と、前記半導体デバイスの表面に形成される電極部と電気的に接続される表面側主電極端子と、前記パワー半導体、前記基体、前記表面側主電極端子を覆って形成されるモールド樹脂部とを含み、前記基体の裏面、前記表面側主電極端子の先端部分は前記モールド樹脂部から露出しており、前記冷却器はペルチェ素子を有する冷却本体部と、前記冷却本体部の上部及び下部に設けられた吸熱部及び排熱部とを有し、前記吸熱部の上面と前記表面側主電極端子の前記先端部分とが互いに接触する態様で前記冷却器は前記半導体形成部に固定され、前記半導体形成部における前記基体の裏面と前記冷却器における前記排熱部の下面とが同一平面上に形成されることを特徴とする。   A semiconductor module according to a first aspect of the present invention is a semiconductor module with a cooling function configured by combining a semiconductor forming portion having a power semiconductor device and a cooler, wherein the semiconductor forming portion is on a surface. A base on which the power semiconductor device is disposed, a surface-side main electrode terminal electrically connected to an electrode portion formed on the surface of the semiconductor device, the power semiconductor, the base, and the surface-side main electrode terminal A mold resin portion formed to cover, the back surface of the base body, the front end portion of the front side main electrode terminal is exposed from the mold resin portion, the cooler has a cooling main body portion having a Peltier element, A heat absorption part and an exhaust heat part provided at an upper part and a lower part of the cooling main body part, and an upper surface of the heat absorption part and the tip part of the surface side main electrode terminal are in contact with each other; The cooler in a manner is fixed to the semiconductor forming portion, and a lower surface of the heat exhaust unit on the back surface and the cooler of the substrate in the semiconductor forming portion is being formed on the same plane.

この発明における請求項1記載の本願発明の半導体モジュールは、冷却することが比較的困難である表面側主電極端子をその先端部分から冷却器によって効果的に冷却することができる。この際、冷却本体部はペルチェ素子を有しており、ペルチェ素子に対し印加電圧に応じた冷却温度制御が行えるため、冷却対象の半導体デバイスに対して適切な冷却制御が行える。   In the semiconductor module of the present invention according to the first aspect of the present invention, the surface-side main electrode terminal, which is relatively difficult to cool, can be effectively cooled from the tip portion by the cooler. At this time, the cooling main body portion has a Peltier element, and the cooling temperature control corresponding to the applied voltage can be performed on the Peltier element, so that the appropriate cooling control can be performed on the semiconductor device to be cooled.

加えて、請求項1記載の本願発明の半導体モジュールは、半導体形成部における基体の裏面と冷却器における排熱部の下面とが同一平面上に形成されているため、内部を流れる冷媒によって上記基体の裏面及び上記排熱部の下面から冷却する水冷方式の補助冷却部を用いて、同一平面を形成する上記基体の裏面及び上記排熱部の下面から効率的な冷却を行うことができる。   In addition, in the semiconductor module of the present invention according to claim 1, the back surface of the base body in the semiconductor forming portion and the bottom surface of the heat exhausting portion in the cooler are formed on the same plane. By using a water-cooling type auxiliary cooling unit that cools from the back surface of the substrate and the lower surface of the exhaust heat unit, efficient cooling can be performed from the back surface of the base and the lower surface of the exhaust heat unit that form the same plane.

その結果、補助冷却部によってペルチェ素子の排熱部を下面から効率的に冷却することができるため、冷却対象の半導体デバイスに対し冷却器のペルチェ素子によって安定した冷却制御を行うことができる。   As a result, the exhaust heat part of the Peltier element can be efficiently cooled from the lower surface by the auxiliary cooling part, so that stable cooling control can be performed on the semiconductor device to be cooled by the Peltier element of the cooler.

この発明の実施の形態1である冷却器付半導体モジュールの第1の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st aspect of the semiconductor module with a cooler which is Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1である冷却器付半導体モジュールの第1の態様を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st aspect of the semiconductor module with a cooler which is Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1である冷却器付半導体モジュールの第2の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd aspect of the semiconductor module with a cooler which is Embodiment 1 of this invention. 図1で示したパワー半導体形成部の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the power semiconductor formation part shown in FIG. この発明の実施の形態2である冷却器付半導体モジュールの第1の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st aspect of the semiconductor module with a cooler which is Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2である冷却器付半導体モジュールの第2の態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd aspect of the semiconductor module with a cooler which is Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2である冷却器付半導体モジュールの第2の態様を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd aspect of the semiconductor module with a cooler which is Embodiment 2 of this invention. IPMの一般的な構造(その1)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the general structure (the 1) of IPM. IPMの一般的な構造(その2)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the general structure (the 2) of IPM. IPMの一般的な構造(その3)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the general structure (the 3) of IPM.

<前提技術>
図8〜図10はIPMの一般的な構造(その1〜その3)を示す断面図である。以下、これらの図を参照して、従来のIPMの構造について説明する。
<Prerequisite technology>
8-10 is sectional drawing which shows the general structure (the 1-the 3) of IPM. Hereinafter, the structure of the conventional IPM will be described with reference to these drawings.

図8に示すように、裏面銅箔部55、絶縁シート54及びベース配線板53の順で形成される積層構造により基体が構成される。ベース配線板53は銅等の導電材で構成され、絶縁シート54はセラミックや樹脂等から構成され、銅箔により構成される裏面銅箔部55は絶縁シート54を保護するために設けられる。   As shown in FIG. 8, the base body is configured by a laminated structure in which a back copper foil portion 55, an insulating sheet 54, and a base wiring board 53 are formed in this order. The base wiring board 53 is made of a conductive material such as copper, the insulating sheet 54 is made of ceramic, resin, or the like, and a back copper foil portion 55 made of copper foil is provided to protect the insulating sheet 54.

そして、ベース配線板53の表面上に、IGBT等のスイッチングデバイス等のパワー半導体デバイス51及び、それらに電気的に並列接続される還流ダイオード等のパワー半導体デバイス52が形成される。この際、パワー半導体デバイス51及び52それぞれの裏面電極がはんだ等を用いてベース配線板53の表面(の配線パターン上)に接合される。   Then, on the surface of the base wiring board 53, a power semiconductor device 51 such as a switching device such as IGBT and a power semiconductor device 52 such as a freewheeling diode electrically connected in parallel to them are formed. At this time, the back electrodes of the power semiconductor devices 51 and 52 are joined to the surface (on the wiring pattern) of the base wiring board 53 using solder or the like.

パワー半導体デバイス51及び52それぞれの裏面電極は通常、P側(コレクタ及びカソード側)の電極として機能し、ベース配線板53に形成された配線パターンを経由して、ベース配線板53の表面(の配線パターン)上の一部にはんだ等により接合して設けられるP側電極58に電気的に接続される。なお、上述した(コレクタ及びカソード側)とは、パワー半導体デバイス51として形成されるIGBTのコレクタ側及びパワー半導体デバイス52として形成される還流ダイオードのカソード側を意味する。   The back electrodes of each of the power semiconductor devices 51 and 52 normally function as electrodes on the P side (collector and cathode side), and pass through the wiring pattern formed on the base wiring board 53 so that the surface of the base wiring board 53 It is electrically connected to a P-side electrode 58 that is joined to a part of the wiring pattern) with solder or the like. The above-mentioned (collector and cathode side) means the collector side of the IGBT formed as the power semiconductor device 51 and the cathode side of the free-wheeling diode formed as the power semiconductor device 52.

一方、パワー半導体デバイス51及び52それぞれの表面電極は通常、N側(エミッタ及びアノード側)の電極として機能し、これらの表面電極にN側電極59がはんだ等により接合されることにより、表面電極,N側電極59間が電気的に接続される。なお、P側電極58及びN側電極59は共に銅等の導電材から構成される。なお、上述した(エミッタ及びアノード側)とは、パワー半導体デバイス51として形成されるIGBTのエミッタ側及びパワー半導体デバイス52として形成される還流ダイオードのアノード側をそれぞれ意味する。   On the other hand, the surface electrodes of the power semiconductor devices 51 and 52 normally function as N-side (emitter and anode side) electrodes, and the N-side electrode 59 is joined to these surface electrodes by solder or the like. , N side electrodes 59 are electrically connected. Both the P-side electrode 58 and the N-side electrode 59 are made of a conductive material such as copper. The above-mentioned (emitter and anode side) means the emitter side of the IGBT formed as the power semiconductor device 51 and the anode side of the free-wheeling diode formed as the power semiconductor device 52, respectively.

また、パワー半導体デバイス51の制御電極(IGBTのゲート,エミッタ)や温度検出ダイオード等のパッドとを含む複数の第3電極部は、配線用アルミワイヤー等の導電材56を介して複数の制御用端子57(図面上では一つの制御用端子57を代表して示している)に電気的に接続される。一部の制御用端子57は、温度検出ダイオード等の半導体モジュール64の外部制御端子としても機能する。   A plurality of third electrode portions including control electrodes (IGBT gates and emitters) of the power semiconductor device 51 and pads such as temperature detection diodes are provided for a plurality of controls via a conductive material 56 such as an aluminum wire for wiring. It is electrically connected to a terminal 57 (in the drawing, one control terminal 57 is shown as a representative). Some control terminals 57 also function as external control terminals of the semiconductor module 64 such as a temperature detection diode.

そして、これらの構成部51〜59を覆ってモールド樹脂60が形成されることにより半導体モジュール64(トランスファモールドパワーモジュール:以下、単に「T−PM」と称する場合あり)が得られる。なお、制御用端子57、P側電極58及びN側電極59の先端部分、並びに裏面銅箔部55の裏面はモールド樹脂60から露出している。   A semiconductor module 64 (transfer mold power module: hereinafter simply referred to as “T-PM”) is obtained by forming the mold resin 60 so as to cover these components 51 to 59. Note that the control terminals 57, the tip portions of the P-side electrode 58 and the N-side electrode 59, and the back surface of the back surface copper foil portion 55 are exposed from the mold resin 60.

さらに、図9に示すように、T−PM64はケース68内に収納されることにより半導体モジュール38が形成される。銅等からなるベース板66の表面上に熱伝導率を向上するためのシリコングリス15を介してT−PM64の裏面が配置される。   Further, as shown in FIG. 9, the T-PM 64 is housed in a case 68 to form a semiconductor module 38. On the surface of the base plate 66 made of copper or the like, the back surface of the T-PM 64 is disposed via the silicon grease 15 for improving the thermal conductivity.

そして、T−PM64上に押さえ板67が設けられる。押さえ板67はケース68への収容時にケース68内の予め定められた位置に固定される。   A pressing plate 67 is provided on the T-PM 64. The holding plate 67 is fixed at a predetermined position in the case 68 when accommodated in the case 68.

さらに、押さえ板67の上方に、シールド板70を介して、駆動回路や保護回路等を実装したプリント配線板69(プリンテッドサーキットボード:以下、「PCB」と称する場合がある)が設けられる。   Further, a printed wiring board 69 (printed circuit board: hereinafter may be referred to as “PCB”) on which a drive circuit, a protection circuit, and the like are mounted is provided above the pressing plate 67 via a shield plate 70.

このプリント配線板69のスルーホールを貫通し、はんだ等によりT−PM64の制御用端子57が接合される。   The control terminal 57 of the T-PM 64 is joined through the through hole of the printed wiring board 69 and by solder or the like.

また、プリント配線板69及びシールド板70は、ケース68への収容時にケース68内の予め定められた位置に固定される。シールド板70は急峻な電圧及び電流変化により生ずる電磁誘導ノイズからプリント配線板69をシールドすべくアルミ等から構成される。   Further, the printed wiring board 69 and the shield board 70 are fixed at predetermined positions in the case 68 when accommodated in the case 68. The shield plate 70 is made of aluminum or the like so as to shield the printed wiring board 69 from electromagnetic induction noise caused by steep voltage and current changes.

そして、銅等の導電材からなるP側主電極用の外部端子71はケース68の外部側面から内部に挿入され、ケース68内においてP側電極58と溶接等により接合されることにより電気的に接続される。同様にして、銅等の導電材からなるN側主電極用の外部端子72はケース68の外部側面から内部に挿入され、ケース68内においてN側電極59と溶接等により接合されることにより電気的に接続される。したがって、外部端子71及び外部端子72はそれぞれケース68内から外部側面上に延びて形成される。   Then, the P-side main electrode external terminal 71 made of a conductive material such as copper is inserted into the case 68 from the outside side surface, and is electrically connected to the P-side electrode 58 by welding or the like in the case 68. Connected. Similarly, the N-side main electrode external terminal 72 made of a conductive material such as copper is inserted into the case 68 from the outer side surface and joined to the N-side electrode 59 in the case 68 by welding or the like. Connected. Accordingly, the external terminal 71 and the external terminal 72 are formed to extend from the inside of the case 68 onto the external side surface.

このように、T−PM64をケース68内に収容することにより半導体モジュール38が形成される。すなわち、IGBTに代表されるスイッチングデバイス等のパワー半導体デバイス51と還流ダイオード等のパワー半導体デバイス52とが電気的に並列接続されて構成されるT−PM64及び、IGBT等のスイッチングデバイスの駆動や、過電流、温度異常を検出したりするプリント配線板69を備えたIPMとなる半導体モジュール38が構成される。   Thus, the semiconductor module 38 is formed by housing the T-PM 64 in the case 68. That is, a power semiconductor device 51 such as a switching device represented by an IGBT and a power semiconductor device 52 such as a freewheeling diode are electrically connected in parallel to drive the T-PM 64 and a switching device such as an IGBT, A semiconductor module 38 serving as an IPM having a printed wiring board 69 for detecting overcurrent and temperature abnormality is configured.

さらに、図10に示すように、T−PM64の裏面側に補助冷却器74が設けられることにより半導体モジュール39が形成される。すなわち、補助冷却器74がシリコングリス73を介してベース板66の裏面側に配置される。補助冷却器74はアルミ等から構成され、内部を冷媒75が巡回することにより水冷方式の冷却機能を有する。   Furthermore, as shown in FIG. 10, the semiconductor module 39 is formed by providing an auxiliary cooler 74 on the back side of the T-PM 64. That is, the auxiliary cooler 74 is disposed on the back surface side of the base plate 66 through the silicon grease 73. The auxiliary cooler 74 is made of aluminum or the like, and has a water-cooling cooling function by circulating the refrigerant 75 inside.

図10で示した補助冷却器74を有する半導体モジュール39において、T−PM64内部のパワー半導体デバイス51,52から発生した熱はT−PM64の裏面側に設けられた裏面銅箔部55等より外部へ放出される。さらに、T−PM64の外部へ放出された熱は、シリコングリス65を介してケース68側のベース板66から、IPM外部の補助冷却器74へ放出される。この際、シリコングリス65を介することにより、T−PM64,ベース板66間における接触面の凹凸箇所やソリを抑制することができる分、接触面積を増して熱伝導率を向上させることができる。   In the semiconductor module 39 having the auxiliary cooler 74 shown in FIG. 10, the heat generated from the power semiconductor devices 51 and 52 inside the T-PM 64 is external from the back copper foil portion 55 provided on the back side of the T-PM 64. Is released. Further, the heat released to the outside of the T-PM 64 is released from the base plate 66 on the case 68 side via the silicon grease 65 to the auxiliary cooler 74 outside the IPM. At this time, the contact area can be increased and the thermal conductivity can be improved by the amount of unevenness and warpage of the contact surface between the T-PM 64 and the base plate 66 by the silicon grease 65 being interposed.

図8〜図10で示した構造において、IGBTに代表されるスイッチングデバイス等のパワー半導体デバイス51及び還流ダイオード等のパワー半導体デバイス52のスイッチング動作やDC連続通電動作時の損失に伴う発熱は、パワー半導体デバイス51,52それぞれの裏面電極から、はんだ、銅等の導電材からなるベース配線板53、セラミックや樹脂等の絶縁シート54、絶縁シート54を保護する為の裏面銅箔部55を介してT−PM64の外部へと放熱される。   In the structure shown in FIGS. 8 to 10, the heat generated due to the loss during the switching operation or DC continuous energization operation of the power semiconductor device 51 such as a switching device represented by IGBT and the power semiconductor device 52 such as a freewheeling diode is the power From the back electrode of each of the semiconductor devices 51 and 52, through a base wiring board 53 made of a conductive material such as solder or copper, an insulating sheet 54 made of ceramic or resin, and a back copper foil portion 55 for protecting the insulating sheet 54. Heat is radiated to the outside of T-PM64.

従来のIPMは図8〜図10で示す構造を有しているため、IGBTに代表されるスイッチングデバイス等のパワー半導体デバイス51及び還流ダイオード等のパワー半導体デバイス52のスイッチング動作やDC連続通電動作時の損失に伴う発熱は、これらパワー半導体デバイス51,52それぞれの裏面電極からの放熱が主となる。   Since the conventional IPM has the structure shown in FIGS. 8 to 10, during the switching operation or DC continuous energization operation of the power semiconductor device 51 such as a switching device represented by IGBT and the power semiconductor device 52 such as a freewheeling diode. The heat generated due to the loss of heat is mainly radiated from the back electrodes of the power semiconductor devices 51 and 52.

一方、これらパワー半導体デバイス51,52それぞれの表面電極に電気的に接続される、上側に位置する銅等の導電材からなるN側電極59は、これらパワー半導体デバイス51,52の下側に位置する銅等の導電材からなるベース配線板53に対し高温となる。   On the other hand, an N-side electrode 59 made of a conductive material such as copper located on the upper side and electrically connected to the surface electrodes of the power semiconductor devices 51 and 52 is located below the power semiconductor devices 51 and 52. The base wiring board 53 made of a conductive material such as copper is heated to a high temperature.

したがって、パワー半導体デバイス51,52を形成するシリコン等に比べ、その上側に位置するT−PM64のN側電極59や、その下側に位置するベース配線板53を構成する銅等の導電材の方において熱膨張率が大きくなる。特にパワー半導体デバイス51,52の上側に位置するN側電極59は、その下側に位置するベース配線板53に比べ、スイッチング動作やDC連続通電動作時の損失に伴う発熱による機械的膨張、収縮量が大きい。   Therefore, compared to silicon or the like forming the power semiconductor devices 51 and 52, the conductive material such as copper constituting the N-side electrode 59 of the T-PM 64 positioned on the upper side and the base wiring board 53 positioned on the lower side thereof. On the other hand, the coefficient of thermal expansion increases. In particular, the N-side electrode 59 located on the upper side of the power semiconductor devices 51 and 52 is mechanically expanded and contracted due to heat generated by the loss during the switching operation and the DC continuous energizing operation, as compared with the base wiring board 53 located on the lower side. The amount is large.

このため、パワー半導体デバイス51及び52と、その上側に位置するN側電極9や、その下側に位置するベース配線板53を構成する銅等の導電材とのはんだ接合部分は、繰返し加わる周囲温度の変化に伴う素材の熱膨張、熱収縮によるクラックが生じたり、剥離したりする等によって信頼性を低下させてしまう問題点があった。   For this reason, the solder joints between the power semiconductor devices 51 and 52 and the conductive material such as copper constituting the N-side electrode 9 located on the upper side and the base wiring board 53 located on the lower side are repeatedly added to the periphery. There has been a problem that reliability is lowered due to cracks due to thermal expansion and contraction of the material accompanying changes in temperature, peeling, and the like.

また、これらパワー半導体デバイス51,52の表面電極まで十分に冷却し、より高速なスイッチング動作や、DC連続通電動作時のより大きな電流を連続通電するためには、外部の冷却器の能力向上のための大型化や、パワー半導体デバイスの形成面積を拡大し、単位面積あたりの電流密度に余裕を持たせる(チップ面積の拡大)等の冷却対策の必要がある。しかしながら、上記した冷却対策を施すことは装置の大型化を招くという別の問題点を誘発していまい実用的でない。   In addition, in order to sufficiently cool the surface electrodes of these power semiconductor devices 51 and 52 and continuously energize a larger current during a faster switching operation and DC continuous energization operation, the capacity of the external cooler is improved. For this reason, it is necessary to take measures for cooling such as increasing the size of the power semiconductor device and increasing the formation area of the power semiconductor device to allow a sufficient current density per unit area (enlargement of the chip area). However, taking the above-described cooling measures induces another problem of increasing the size of the apparatus and is not practical.

このように、図8〜図10で示した従来のIPMの問題点の解消を図ったのが以下で述べる実施の形態である。   In this way, the embodiment described below has solved the problems of the conventional IPM shown in FIGS.

<実施の形態1>
図1〜図3はこの発明の実施の形態1である冷却器付半導体モジュールの構造を示す説明図であり、図1及び図2は第1の態様を示す断面図及び平面図であり、図3は第2の態様を示す断面図である。
<Embodiment 1>
1 to 3 are explanatory views showing a structure of a semiconductor module with a cooler according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional view and a plan view showing a first mode. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment.

図1及び図2に示すように、裏面銅箔部5、絶縁シート4及びベース配線板3の順で形成される積層構造により基体が構成される。ベース配線板3は銅等の導電材で構成され、絶縁シート4はセラミックや樹脂等から構成され、銅箔により構成される裏面銅箔部5は絶縁シート4を保護するために設けられる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the base body is constituted by a laminated structure in which the back copper foil portion 5, the insulating sheet 4 and the base wiring board 3 are formed in this order. The base wiring board 3 is made of a conductive material such as copper, the insulating sheet 4 is made of ceramic, resin or the like, and the back copper foil portion 5 made of copper foil is provided to protect the insulating sheet 4.

そして、ベース配線板3の表面上に、IGBTに代表されるスイッチングデバイス等のパワー半導体デバイス1及び、パワー半導体デバイス1に電気的に並列接続される還流ダイオード等のパワー半導体デバイス2が形成される。この際、パワー半導体デバイス1及び2それぞれの裏面電極がはんだ等を用いてベース配線板3の表面(の配線パターン上)に接合される。   Then, on the surface of the base wiring board 3, a power semiconductor device 1 such as a switching device represented by IGBT and a power semiconductor device 2 such as a freewheeling diode electrically connected to the power semiconductor device 1 in parallel are formed. . At this time, the back electrodes of the power semiconductor devices 1 and 2 are bonded to the surface (on the wiring pattern) of the base wiring board 3 using solder or the like.

パワー半導体デバイス1及び2それぞれの裏面電極は通常、P側(コレクタ及びカソード側)の電極として機能し、ベース配線板3に形成された配線パターンを経由して、ベース配線板3の表面(の配線パターン)上の一部にはんだ等により接合して設けられるP側電極8に電気的に接続される。上述した(コレクタ及びカソード側)は、パワー半導体デバイス1として形成されるIGBT81(図4参照)のコレクタ側及びパワー半導体デバイス2として形成される還流ダイオード82(図4参照)のカソード側を意味する。   The back electrodes of each of the power semiconductor devices 1 and 2 normally function as electrodes on the P side (collector and cathode side), and pass through the wiring pattern formed on the base wiring board 3 so that the surface of the base wiring board 3 The wiring pattern is electrically connected to a P-side electrode 8 that is joined to a part of the wiring pattern with solder or the like. The above (collector and cathode side) means the collector side of the IGBT 81 (see FIG. 4) formed as the power semiconductor device 1 and the cathode side of the free-wheeling diode 82 (see FIG. 4) formed as the power semiconductor device 2. .

一方、パワー半導体デバイス1及び2それぞれの表面電極は通常、N側(エミッタ及びアノード側)の電極として機能し、これらの表面電極にN側電極9(表面側主電極端子)がはんだ等により接合されることにより、表面電極,N側電極9間が電気的に接続される。なお、P側電極8及びN側電極9は銅等の導電材から構成される。なお、上述した(エミッタ及びアノード側)は、パワー半導体デバイス1として形成されるIGBT81(図4参照)のエミッタ側及びパワー半導体デバイス2として形成される還流ダイオード82(図4参照)のアノード側を意味する。   On the other hand, the surface electrodes of the power semiconductor devices 1 and 2 normally function as N-side (emitter and anode side) electrodes, and the N-side electrode 9 (surface-side main electrode terminal) is joined to these surface electrodes by solder or the like. As a result, the surface electrode and the N-side electrode 9 are electrically connected. The P-side electrode 8 and the N-side electrode 9 are made of a conductive material such as copper. The above-mentioned (emitter and anode side) are the emitter side of the IGBT 81 (see FIG. 4) formed as the power semiconductor device 1 and the anode side of the free-wheeling diode 82 (see FIG. 4) formed as the power semiconductor device 2. means.

また、パワー半導体デバイス1の制御電極(IGBT81のゲート,エミッタ)や温度検出ダイオード等のパッド等を含む複数の第3電極部は、配線用アルミワイヤー等の導電材6を介して複数の制御用端子7(図面上では一つの制御用端子7を代表して示している)に電気的に接続される。したがって、一部の制御用端子7は、温度検出ダイオード等のパワー半導体形成部14における外部制御端子としても機能する。   In addition, a plurality of third electrode portions including control electrodes (gates and emitters of IGBT 81) of the power semiconductor device 1 and pads such as temperature detection diodes are provided for a plurality of controls via a conductive material 6 such as an aluminum wire for wiring. It is electrically connected to a terminal 7 (in the drawing, one control terminal 7 is shown as a representative). Therefore, some of the control terminals 7 also function as external control terminals in the power semiconductor forming unit 14 such as a temperature detection diode.

そして、これらの構成部1〜9を覆ってモールド樹脂10が形成されることによりパワー半導体形成部14が得られる。なお、制御用端子7、P側電極8及びN側電極9の先端部分、並びに裏面銅箔部5の裏面はモールド樹脂10から露出している。特に、N側電極9の先端部分は後に詳述する冷却器100を取付可能にすべくモールド樹脂10からの露出部分が長くなっている。   And the power semiconductor formation part 14 is obtained by forming the mold resin 10 covering these components 1-9. Note that the control terminal 7, the tip portions of the P-side electrode 8 and the N-side electrode 9, and the back surface of the back surface copper foil portion 5 are exposed from the mold resin 10. In particular, the tip of the N-side electrode 9 has a long exposed portion from the mold resin 10 so that a cooler 100 described in detail later can be attached.

図4は図1で示したパワー半導体形成部14の等価回路を示す回路図である。同図に示すように、パワー半導体デバイス1は例えばIGBT81により構成され、パワー半導体デバイス2は例えば還流ダイオード82により構成される。   FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the power semiconductor forming portion 14 shown in FIG. As shown in the figure, the power semiconductor device 1 is composed of, for example, an IGBT 81, and the power semiconductor device 2 is composed of, for example, a freewheeling diode 82.

そして、パワー半導体デバイス1,2から構成される半導体デバイス形成領域41内においてIGBT81のエミッタと還流ダイオード82のアノードとが共通にN側電極9に電気的に接続され、ベース配線板3(の配線パターン)を介してIGBT81のコレクタと還流ダイオード82のカソードとがP側電極8に共通に電気的に接続される。   The emitter of the IGBT 81 and the anode of the free-wheeling diode 82 are electrically connected to the N-side electrode 9 in common in the semiconductor device formation region 41 composed of the power semiconductor devices 1 and 2, and the wiring of the base wiring board 3 ( The collector of the IGBT 81 and the cathode of the free-wheeling diode 82 are electrically connected in common to the P-side electrode 8 via the pattern).

さらに、N側電極9の裏面側に冷却器100が固定具12よって固定される。冷却器100は、内部にペルチェ素子を有する冷却本体部110、冷却本体部110の上面側に設けられる吸熱部111、冷却本体部110の下面側に設けられる排熱部112、及び排熱部112の下面側に設けられる固定用排熱部113から構成される。   Further, the cooler 100 is fixed to the back side of the N-side electrode 9 by the fixing tool 12. The cooler 100 includes a cooling main body portion 110 having a Peltier element therein, a heat absorption portion 111 provided on the upper surface side of the cooling main body portion 110, a heat exhausting portion 112 provided on the lower surface side of the cooling main body portion 110, and a heat exhausting portion 112. It is comprised from the heat exhausting part 113 for fixation provided in the lower surface side.

吸熱部111及び排熱部112は平面視形状が冷却本体部110より広く、それぞれの周辺領域が冷却本体部110から突出して形成され、固定用排熱部113は吸熱部111及び排熱部112より平面視形状が広く、周辺領域が排熱部112から突出して形成されている。固定用排熱部113は厚み及び平面視形状が固定具12と同程度に形成されている。   The heat absorption part 111 and the heat exhaust part 112 are wider than the cooling main body part 110 in plan view, and the peripheral regions thereof are formed so as to protrude from the cooling main body part 110. The fixing heat exhaust part 113 is the heat absorption part 111 and the heat exhaust part 112. The shape in plan view is wider, and the peripheral region is formed so as to protrude from the heat exhausting portion 112. The fixing heat exhausting part 113 is formed to have the same thickness and plan view shape as the fixing tool 12.

以下、固定具12による冷却器100の取付内容について説明する。図1に示すように、N側電極9の裏面に冷却器100の吸熱部111の上面が接触した状態で、N側電極9の表面上に固定具12を配置して、固定具12と冷却器100の固定用排熱部113とをとめネジ29によってネジ止め固定することにより、N側電極9及び冷却器100間を固定することができる。   Hereinafter, the attachment content of the cooler 100 by the fixture 12 will be described. As shown in FIG. 1, with the upper surface of the heat absorbing portion 111 of the cooler 100 in contact with the back surface of the N-side electrode 9, the fixing tool 12 is arranged on the surface of the N-side electrode 9, and the fixing tool 12 and the cooling device are cooled. By fixing the fixing heat exhausting portion 113 of the cooler 100 with a set screw 29, the space between the N-side electrode 9 and the cooler 100 can be fixed.

すなわち、図2に示すように、固定具12(及び固定用排熱部113)は平面視して矩形状を呈しており、その4隅部分を貫通して4つのとめネジ29を設け、4つのとめネジ29をN側電極9の外部並びに冷却器11の冷却本体部110、吸熱部111及び固定具12の外部を通過させて、各とめネジ29の先端部分を固定用排熱部113にネジ止め固定することにより、吸熱部111の表面とN側電極9の裏面とを強く接触させながら、N側電極9に冷却器100を固定することができる。   That is, as shown in FIG. 2, the fixing tool 12 (and the fixing heat exhausting portion 113) has a rectangular shape in plan view, and is provided with four female screws 29 through the four corners. One set screw 29 is passed through the outside of the N-side electrode 9 and the cooling main body 110, the heat absorption unit 111, and the fixture 12 of the cooler 11, and the leading end portion of each set screw 29 is used as the fixing exhaust heat unit 113. By fixing with screws, the cooler 100 can be fixed to the N-side electrode 9 while the front surface of the heat absorbing portion 111 and the back surface of the N-side electrode 9 are in strong contact.

そして、N側電極9に冷却器100を取り付けた際、固定用排熱部113の下面とパワー半導体形成部14における裏面銅箔部5の裏面とが同一平面上に形成されるように位置決めされる。なお、同一平面上に形成されるとは、固定用排熱部113の下面と裏面銅箔部5の裏面とを含む仮想的な一の平面が存在するように形成されることを意味する。   Then, when the cooler 100 is attached to the N-side electrode 9, the bottom surface of the fixing waste heat portion 113 and the back surface of the back copper foil portion 5 in the power semiconductor forming portion 14 are positioned so as to be formed on the same plane. The In addition, being formed on the same plane means that it is formed such that there is a virtual plane including the lower surface of the fixing heat exhausting portion 113 and the rear surface of the back surface copper foil portion 5.

なお、吸熱部111及び排熱部112はそれぞれ窒化アルミ等の電気的絶縁性の高いセラミックにより形成されており、パワー半導体デバイス1,2用のN側電極9(高電圧部)と冷却器100の冷却制御用の制御電圧(低電圧部)とを電気的に絶縁することが可能となる。さらに、固定用排熱部113を、窒化アルミ等の電気的絶縁性の高いセラミックにより形成することにより、固定用排熱部113及び排熱部112を共に冷却器100の排熱部として機能させることができ、固定用排熱部113の下面が冷却器100の下面となる。なお、冷却器100を変形例として、排熱部112の形成を省略し、固定用排熱部113のみを冷却器100の排熱部として機能させる態様も考えられる。   The heat absorption part 111 and the exhaust heat part 112 are each formed of ceramic having high electrical insulation such as aluminum nitride, and the N-side electrode 9 (high voltage part) for the power semiconductor devices 1 and 2 and the cooler 100. It becomes possible to electrically insulate from the control voltage (low voltage part) for cooling control. Further, the fixing exhaust heat part 113 is formed of ceramic having high electrical insulation such as aluminum nitride, so that both the fixing exhaust heat part 113 and the exhaust heat part 112 function as the exhaust heat part of the cooler 100. Therefore, the lower surface of the fixing heat exhausting portion 113 becomes the lower surface of the cooler 100. In addition, the cooler 100 can be used as a modified example in which the formation of the exhaust heat unit 112 is omitted, and only the fixing heat exhaust unit 113 functions as the exhaust heat unit of the cooler 100.

冷却本体部110内に設けられたペルチェ素子は、熱電効果のひとつであるペルチェ効果を利用した冷却用の素子である。ペルチェ素子は印加電圧に応じた冷却温度の制御が可能であり、パワー半導体デバイス1,2の過渡的な温度変化に対応した任意の冷却温度制御が可能となるため、パワー半導体デバイス1,2の表面電極とN側電極9との接合に用いられたはんだへの熱膨張による機械的なストレスを最も効果的に低減することが可能となる。その結果、実施の形態1の第1の態様である冷却器付半導体モジュール31のパワー半導体デバイス1,2の動作時における信頼性の向上を図ることができる。   The Peltier element provided in the cooling main body 110 is a cooling element that utilizes the Peltier effect, which is one of thermoelectric effects. The Peltier element can control the cooling temperature in accordance with the applied voltage, and can perform arbitrary cooling temperature control corresponding to the transient temperature change of the power semiconductor devices 1 and 2. It becomes possible to most effectively reduce mechanical stress due to thermal expansion to the solder used for joining the surface electrode and the N-side electrode 9. As a result, it is possible to improve the reliability during operation of the power semiconductor devices 1 and 2 of the semiconductor module 31 with a cooler which is the first mode of the first embodiment.

上述したように、実施の形態1の第1の態様である冷却器付半導体モジュール31は、冷却することが比較的困難である表面側主電極端子であるN側電極9をその先端部分から冷却器100によって効果的に冷却することができる。この際、冷却器100を構成する冷却本体部110はペルチェ素子を有しており、ペルチェ素子に対し印加電圧に応じた冷却温度制御が行えるため、冷却対象のパワー半導体デバイス1,2に対して適切な冷却制御が行える。   As described above, the cooler-equipped semiconductor module 31 according to the first aspect of the first embodiment cools the N-side electrode 9, which is a surface-side main electrode terminal that is relatively difficult to cool, from its tip portion. The vessel 100 can be effectively cooled. At this time, the cooling main body 110 constituting the cooler 100 has a Peltier element, and the cooling temperature control corresponding to the applied voltage can be performed on the Peltier element. Appropriate cooling control can be performed.

このように、冷却器100による冷却制御により、パワー半導体デバイス1を構成するIGBT等のスイッチング動作時の損失に伴う発熱を低減することができるため、IGBT等はより高速なスイッチング動作が可能となる。   As described above, the cooling control by the cooler 100 can reduce the heat generated due to the loss during the switching operation of the IGBT or the like constituting the power semiconductor device 1, and thus the IGBT or the like can perform the switching operation at a higher speed. .

さらに、冷却器100による冷却制御により、パワー半導体デバイス1,2におけるDC連続通電動作時の損失に伴う発熱を低減することができるため、より大きな電流を連続通電することが可能となる。また、ペルチェ素子を用いた冷却器100は装置規模が比較的小さくして構成することができるため、冷却器付半導体モジュール31全体の小型化が可能となる分、コストの低減化を図ることができる。   Furthermore, the cooling control by the cooler 100 can reduce heat generation due to the loss during the DC continuous energization operation in the power semiconductor devices 1 and 2, so that a larger current can be energized continuously. In addition, since the cooler 100 using the Peltier element can be configured with a relatively small device scale, the entire semiconductor module 31 with a cooler can be reduced in size, so that the cost can be reduced. it can.

さらに、パワー半導体デバイス1,2の表面電極にはんだを介して接合される銅等の導電材からなるN側電極9は、パワー半導体デバイス1,2を形成するシリコンに比べて熱膨張率が大きいが、このN側電極9を冷却器100によって直接冷却することができる。その結果、パワー半導体デバイス1,2の表面電極と接合のために用いたはんだへの熱膨張による機械的なストレスを低減することが出来るため、IPMとしての冷却器付半導体モジュール31の信頼性の向上を図ることができる。   Furthermore, the N-side electrode 9 made of a conductive material such as copper joined to the surface electrodes of the power semiconductor devices 1 and 2 through solder has a larger coefficient of thermal expansion than the silicon forming the power semiconductor devices 1 and 2. However, the N-side electrode 9 can be directly cooled by the cooler 100. As a result, it is possible to reduce mechanical stress due to thermal expansion to the solder used for bonding to the surface electrodes of the power semiconductor devices 1 and 2, and thus the reliability of the semiconductor module 31 with a cooler as the IPM can be reduced. Improvements can be made.

さらに、図3に示すように、パワー半導体形成部14の裏面側及び冷却器100の固定用排熱部113側に補助冷却器24を設けることにより冷却器付半導体モジュール31Bを実施の形態1の第2の態様として形成することができる。すなわち、補助冷却器24がシリコングリス15を介してパワー半導体形成部14及び裏面側及び排熱部112の下面側に取り付けられる。補助冷却器24はアルミ等から構成され、内部を冷媒25が巡回することにより水冷方式の冷却機能を有する。   Further, as shown in FIG. 3, by providing the auxiliary cooler 24 on the back surface side of the power semiconductor forming portion 14 and the fixing heat exhausting portion 113 side of the cooler 100, the semiconductor module 31 </ b> B with the cooler of the first embodiment is formed. It can form as a 2nd aspect. That is, the auxiliary cooler 24 is attached to the power semiconductor forming unit 14, the back surface side, and the lower surface side of the exhaust heat unit 112 via the silicon grease 15. The auxiliary cooler 24 is made of aluminum or the like, and has a water-cooling cooling function by circulating the refrigerant 25 inside.

このように、冷却器100の固定用排熱部113の下面とパワー半導体形成部14における裏面銅箔部5の裏面とが同一平面上に形成されるように位置決めされているため、補助冷却器24の表面上にパワー半導体形成部14及び冷却器100を安定性良く配置することができる。その結果、パワー半導体形成部14及び冷却器100を一の補助冷却器24を用いて効率的にパワー半導体形成部14及び冷却器100を冷却することができる。   As described above, the auxiliary cooler is positioned so that the lower surface of the fixing exhaust heat portion 113 of the cooler 100 and the back surface of the back surface copper foil portion 5 in the power semiconductor forming portion 14 are formed on the same plane. The power semiconductor forming part 14 and the cooler 100 can be arranged on the surface of 24 with good stability. As a result, the power semiconductor forming unit 14 and the cooler 100 can be efficiently cooled using the one auxiliary cooler 24.

図3で示した補助冷却器24を有する冷却器付半導体モジュール31Bにおいて、パワー半導体形成部14内部のパワー半導体デバイス1,2から発生した熱はパワー半導体形成部14の裏面側に設けられた裏面銅箔部5等より外部へ放出される。さらに、パワー半導体形成部14の外部へ放出された熱は、シリコングリス15を介して外部の補助冷却器24へ放出される。この際、シリコングリス15を介することにより、パワー半導体形成部14,補助冷却器24間における接触面の凹凸やソリを抑制することができる分、接触面積を増して熱伝導率を向上させることができる。   In the semiconductor module 31B with the cooler having the auxiliary cooler 24 shown in FIG. 3, the heat generated from the power semiconductor devices 1 and 2 inside the power semiconductor forming unit 14 is provided on the back side of the power semiconductor forming unit 14. Released from the copper foil portion 5 and the like. Further, the heat released to the outside of the power semiconductor forming unit 14 is released to the external auxiliary cooler 24 through the silicon grease 15. At this time, the contact area can be increased and the thermal conductivity can be improved because the contact surface unevenness and warpage between the power semiconductor forming portion 14 and the auxiliary cooler 24 can be suppressed by using the silicon grease 15. it can.

さらに、補助冷却器24の冷却機能により、固定用排熱部113の下面から冷却器100の冷却本体部110を効率的に冷却することが可能となり、ペルチェ素子を用いた冷却器100による安定した吸熱が可能となる分、冷却器100による冷却精度を高めることができる。   Further, the cooling function of the auxiliary cooler 24 enables the cooling main body 110 of the cooler 100 to be efficiently cooled from the lower surface of the fixing heat exhausting portion 113, and the cooler 100 using the Peltier element stabilizes the cooling. The cooling accuracy by the cooler 100 can be increased by the amount of heat absorption.

上述したように、パワー半導体形成部14(における裏面銅箔部5)の裏面と冷却器100(における固定用排熱部113)の下面とが同一平面上に形成されるように位置決めされている。このため、図3に示すように、同一平面を形成するパワー半導体形成部14の裏面及び冷却器100の下面と補助冷却器24の表面とが安定性良く接する態様で、補助冷却器24の表面上にパワー半導体形成部14及び冷却器100を安定性良く配置することができる。   As described above, the rear surface of the power semiconductor forming portion 14 (back copper foil portion 5) and the lower surface of the cooler 100 (fixing exhaust heat portion 113) are positioned so as to be formed on the same plane. . For this reason, as shown in FIG. 3, the surface of the auxiliary cooler 24 is in such a manner that the back surface of the power semiconductor forming portion 14 forming the same plane, the lower surface of the cooler 100, and the surface of the auxiliary cooler 24 are in good contact. The power semiconductor forming unit 14 and the cooler 100 can be disposed on the top with good stability.

その結果、実施の形態1の第2の態様である冷却器付半導体モジュール31Bは、補助冷却器24の内部を流れる冷媒25によって、パワー半導体形成部14の裏面側及び冷却器100の下面側(排熱部112及び固定用排熱部113側)から効率的に冷却することができるため、冷却対象のパワー半導体デバイス1,2に対しペルチェ素子を用いた冷却器100による安定した冷却制御を行うことができる。   As a result, the cooler-equipped semiconductor module 31B according to the second aspect of the first embodiment is configured so that the coolant 25 flowing inside the auxiliary cooler 24 causes the rear surface side of the power semiconductor forming unit 14 and the lower surface side of the cooler 100 ( Therefore, stable cooling control is performed by the cooler 100 using a Peltier element for the power semiconductor devices 1 and 2 to be cooled. be able to.

<実施の形態2>
図5〜図7はこの発明の実施の形態2である冷却器付半導体モジュールの構造を示す説明図であり、図5は第1の態様を示す断面図であり、図6及び図7は第2の態様を示す断面図及び平面図である。
<Embodiment 2>
5 to 7 are explanatory views showing the structure of the semiconductor module with a cooler according to the second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the first aspect, and FIGS. It is sectional drawing and a top view which show the aspect of 2. FIG.

図5に示すように、実施の形態1で示した冷却器付半導体モジュール31を構成したパワー半導体形成部14と共に冷却器11をケース18内に収納することにより実施の形態2の第1の態様の冷却器付半導体モジュール32が形成される。   As shown in FIG. 5, the cooler 11 is housed in the case 18 together with the power semiconductor forming portion 14 that constitutes the cooler-equipped semiconductor module 31 shown in the first embodiment, and thereby the first mode of the second embodiment. The cooler-equipped semiconductor module 32 is formed.

以下、実施の形態2の第1の態様の構造について、実施の形態1と同じ構成部分は同一符号を付して説明を適宜省略しつつ、実施の形態1と異なる箇所を中心に説明する。   Hereinafter, the structure of the first aspect of the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment while omitting the description of the same components as those of the first embodiment with the same reference numerals.

実施の形態2において、N側電極9の裏面側に冷却器11が固定具12よって固定される。冷却器11は、内部にペルチェ素子を有する冷却本体部110、冷却本体部110の上面側に設けられる吸熱部111、及び冷却本体部110の下面側に設けられる排熱部112から構成される。冷却器11は固定用排熱部113を有していない点において、実施の形態1で示した冷却器100とは構成が異なる。   In the second embodiment, the cooler 11 is fixed to the back side of the N-side electrode 9 by the fixing tool 12. The cooler 11 includes a cooling main body part 110 having a Peltier element therein, a heat absorption part 111 provided on the upper surface side of the cooling main body part 110, and a heat exhausting part 112 provided on the lower surface side of the cooling main body part 110. The configuration of the cooler 11 is different from that of the cooler 100 shown in the first embodiment in that the cooler 11 does not have the fixing heat exhausting portion 113.

銅等からなるベース板16の表面上に熱伝導率を向上するためのシリコングリス15を介してパワー半導体形成部14の裏面及び冷却器11(の排熱部112)の下面が配置される。   On the surface of the base plate 16 made of copper or the like, the back surface of the power semiconductor forming unit 14 and the lower surface of the cooler 11 (the exhaust heat unit 112 thereof) are arranged via silicon grease 15 for improving the thermal conductivity.

以下、固定具12による冷却器11の取付内容について説明する。図5に示すように、N側電極9の裏面に冷却器11の吸熱部111の上面が接触し、排熱部112がシリコングリス15を介してベース板16上に配置された状態で、N側電極9の表面上に固定具12を配置して、固定具12とベース板16とによりN側電極9及び冷却器11を挟み込む。そして、この状態で、固定具12とベース板16とをとめネジ29によってネジ止め固定することにより、N側電極9及び冷却器11間を固定することができる。   Hereinafter, the attachment content of the cooler 11 by the fixture 12 will be described. As shown in FIG. 5, the upper surface of the heat absorbing portion 111 of the cooler 11 is in contact with the back surface of the N-side electrode 9, and the exhaust heat portion 112 is disposed on the base plate 16 with the silicon grease 15 interposed therebetween. The fixture 12 is disposed on the surface of the side electrode 9, and the N-side electrode 9 and the cooler 11 are sandwiched between the fixture 12 and the base plate 16. Then, in this state, the fixing tool 12 and the base plate 16 are fixed with screws by fixing screws 29, whereby the N-side electrode 9 and the cooler 11 can be fixed.

すなわち、前述したように、固定具12は平面視して矩形状を呈しており(図2参照)、その4隅部分を貫通して4つのとめネジ29を設け、4つのとめネジ29をN側電極9及び冷却器11の外部を通過させ、シリコングリス15を貫通させて、各とめネジ29の先端部分をベース板16にネジ止め固定することにより、吸熱部111の表面とN側電極9の裏面とを強く接触させながら、N側電極9に冷却器11を固定することができる。   That is, as described above, the fixture 12 has a rectangular shape in plan view (see FIG. 2). The four fixing screws 29 are provided through the four corners, and the four fixing screws 29 are N. By passing the side electrode 9 and the outside of the cooler 11 through the silicon grease 15 and fixing the tip portions of the female screws 29 to the base plate 16 with screws, the surface of the heat absorbing portion 111 and the N-side electrode 9 are fixed. The cooler 11 can be fixed to the N-side electrode 9 while making strong contact with the back surface of the N-side electrode 9.

そして、N側電極9に冷却器11を取り付けた際、冷却器11の下面とパワー半導体形成部14における裏面銅箔部5の裏面とが同一平面上に形成されるように位置決めされる。   When the cooler 11 is attached to the N-side electrode 9, the lower surface of the cooler 11 and the back surface of the back copper foil portion 5 in the power semiconductor forming portion 14 are positioned so as to be formed on the same plane.

一方、パワー半導体形成部14上に押さえ板17が設けられる。押さえ板17はよって、ケース18の内部に設けられるネジ止め部(図示せず)にネジ止めされることにより、ケース18内の予め定められた位置に固定される。そして、押さえ板17はケース18への収容時にパワー半導体形成部14をベース板16側に押圧するように作用する。したがって、固定具12よってパワー半導体形成部14と連結されている冷却器11に対しても、押さえ板17によって間接的にベース板16側に押圧作用が働く。   On the other hand, a pressing plate 17 is provided on the power semiconductor forming portion 14. Accordingly, the holding plate 17 is fixed to a predetermined position in the case 18 by being screwed to a screwing portion (not shown) provided inside the case 18. The pressing plate 17 acts to press the power semiconductor forming portion 14 toward the base plate 16 when being accommodated in the case 18. Accordingly, the pressing action is indirectly exerted on the base plate 16 side by the pressing plate 17 also on the cooler 11 connected to the power semiconductor forming portion 14 by the fixture 12.

さらに、押さえ板17の上方に、シールド板20を介して、駆動回路や保護回路等を実装したプリント配線板19(プリンテッドサーキットボード:PCB)が設けられる。このスルーホールを貫通し、はんだ等によりパワー半導体形成部14の制御用端子7が接合される。   Further, a printed wiring board 19 (printed circuit board: PCB) on which a drive circuit, a protection circuit, and the like are mounted is provided above the pressing plate 17 via a shield plate 20. The control terminal 7 of the power semiconductor forming portion 14 is joined by solder or the like through the through hole.

また、プリント配線板19及びシールド板20は、ケース18の内部に設けられるネジ止め部(図示せず)にネジ止めされることにより、ケース18内の予め定められた位置に固定される。   Further, the printed wiring board 19 and the shield board 20 are fixed at predetermined positions in the case 18 by being screwed to a screwing portion (not shown) provided inside the case 18.

シールド板20は急峻な電圧及び電流変化により生ずる電磁誘導ノイズからプリント配線板19をシールドすべくアルミ等から構成される。   The shield plate 20 is made of aluminum or the like so as to shield the printed wiring board 19 from electromagnetic induction noise caused by steep voltage and current changes.

そして、銅等の導電材からなるP側主電極用の外部端子21はケース18の外部側面から内部に挿入され、ケース18内においてP側電極8と溶接等により接合されることにより電気的に接続される。同様にして、銅等の導電材からなるN側主電極用の外部端子22(表面側外部端子)はケース18の外部側面から内部に挿入され、ケース18内においてN側電極9の最先端部と溶接等により接合されることにより電気的に接続される。したがって、外部端子21及び外部端子22はそれぞれケース18内から外部側面上に延びて形成される。   The external terminal 21 for the P-side main electrode made of a conductive material such as copper is inserted into the case 18 from the outside side surface, and is electrically connected to the P-side electrode 8 by welding or the like in the case 18. Connected. Similarly, an N-side main electrode external terminal 22 (surface-side external terminal) made of a conductive material such as copper is inserted into the case 18 from the outer side surface, and the most distal portion of the N-side electrode 9 in the case 18 And are connected electrically by welding or the like. Accordingly, the external terminal 21 and the external terminal 22 are formed to extend from the inside of the case 18 to the external side surface.

このように、パワー半導体形成部14をケース18内に収容することにより実施の形態2の冷却器付半導体モジュール32が形成される。すなわち、IGBTに代表されるスイッチングデバイス等のパワー半導体デバイス1と還流ダイオード等のパワー半導体デバイス2とが電気的に並列接続されたパワー半導体形成部14及び、IGBT等のスイッチングデバイスの駆動や、過電流、温度異常を検出したりするプリント配線板19を備えたIPMとなる冷却器付半導体モジュール32が構成される。   As described above, the semiconductor module 32 with a cooler according to the second embodiment is formed by housing the power semiconductor forming portion 14 in the case 18. That is, a power semiconductor device 14 in which a power semiconductor device 1 such as a switching device represented by IGBT and a power semiconductor device 2 such as a free-wheeling diode are electrically connected in parallel, driving of a switching device such as IGBT, A cooler-equipped semiconductor module 32 that is an IPM including a printed wiring board 19 that detects an abnormality in current and temperature is configured.

このように、実施の形態2の第1の態様である冷却器付半導体モジュール32は、ケース18への収容時に固定された押さえ板17によるパワー半導体形成部14に対する押圧作用により、ベース板16上にパワー半導体形成部14及び冷却器11をより強固に固定することができる。   Thus, the cooler-equipped semiconductor module 32 according to the first aspect of the second embodiment is formed on the base plate 16 by the pressing action against the power semiconductor forming portion 14 by the pressing plate 17 fixed when accommodated in the case 18. In addition, the power semiconductor forming portion 14 and the cooler 11 can be more firmly fixed.

さらに、図6に示すように、パワー半導体形成部14の裏面側に補助冷却器24が設けることにより第2の態様の冷却器付半導体モジュール32Bを形成することができる。すなわち、補助冷却器24がシリコングリス23を介してベース板16の裏面側に配置される。前述したように、補助冷却器24は、内部を冷媒75が巡回することにより水冷方式の冷却機能を有する。   Furthermore, as shown in FIG. 6, the auxiliary cooler 24 is provided on the back side of the power semiconductor forming portion 14, whereby the cooler-equipped semiconductor module 32 </ b> B of the second aspect can be formed. That is, the auxiliary cooler 24 is disposed on the back surface side of the base plate 16 via the silicon grease 23. As described above, the auxiliary cooler 24 has a water-cooling cooling function by circulating the refrigerant 75 therein.

図6で示した補助冷却器24を有する冷却器付半導体モジュール32Bにおいて、パワー半導体形成部14内部のパワー半導体デバイス1,2から発生した熱はパワー半導体形成部14の裏面側に設けられた裏面銅箔部55等より外部へ放出される。さらに、パワー半導体形成部14の外部へ放出された熱は、シリコングリス15及びベース板16を介して補助冷却器24へ放出される。この際、シリコングリス15を介することにより、パワー半導体形成部14及び冷却器11,ベース板16間における接触面積を増して熱伝導率を向上させている。   In the semiconductor module with cooler 32B having the auxiliary cooler 24 shown in FIG. 6, the heat generated from the power semiconductor devices 1 and 2 inside the power semiconductor forming unit 14 is provided on the back side of the power semiconductor forming unit 14. Released from the copper foil portion 55 and the like. Further, the heat released to the outside of the power semiconductor forming unit 14 is released to the auxiliary cooler 24 through the silicon grease 15 and the base plate 16. At this time, through the silicon grease 15, the contact area between the power semiconductor forming portion 14, the cooler 11, and the base plate 16 is increased to improve the thermal conductivity.

上述したように、実施の形態2の冷却器付半導体モジュール32(32B)は、パワー半導体形成部14(における裏面銅箔部5)の裏面と冷却器11(における排熱部112)の下面とが同一平面上に形成されるように位置決めされている。このため、図6に示すように、同一平面を形成するパワー半導体形成部14の裏面及び冷却器11の下面とをシリコングリス15を介してベース板16の表面上に安定性良く配置することができる。   As described above, the cooler-equipped semiconductor module 32 (32B) of the second embodiment includes the back surface of the power semiconductor forming portion 14 (the back surface copper foil portion 5) and the bottom surface of the cooler 11 (the heat exhaust portion 112). Are positioned on the same plane. For this reason, as shown in FIG. 6, the rear surface of the power semiconductor forming portion 14 and the lower surface of the cooler 11 that form the same plane can be stably disposed on the surface of the base plate 16 via the silicon grease 15. it can.

その結果、実施の形態2の第2の態様である冷却器付半導体モジュール32Bは、補助冷却器24の内部を流れる冷媒25によってパワー半導体形成部14の裏面側及び冷却器11の下面側から効率的に冷却することができるため、冷却対象のパワー半導体デバイス1,2に対しペルチェ素子を用いた冷却器11による安定した冷却制御を行うことができる。   As a result, the cooler-equipped semiconductor module 32 </ b> B according to the second aspect of the second embodiment is efficient from the back surface side of the power semiconductor forming unit 14 and the lower surface side of the cooler 11 by the refrigerant 25 flowing inside the auxiliary cooler 24. Therefore, stable cooling control by the cooler 11 using a Peltier element can be performed on the power semiconductor devices 1 and 2 to be cooled.

さらに、冷却器付半導体モジュール32Bは、図7に示すように、2つのパワー半導体形成部14(14a,14b)を収納している。   Further, the cooler-equipped semiconductor module 32B houses two power semiconductor forming portions 14 (14a, 14b) as shown in FIG.

すなわち、実施の形態2の第2の態様である冷却器付半導体モジュール32Bは、パワー半導体形成部14として、各々がパワー半導体デバイス1,2、基体(3〜5)、導電材6、制御用端子7、P側電極8、N側電極9及びモールド樹脂10を有する2つのパワー半導体形成部14a及び14bを有している。さらに、パワー半導体形成部14a及び14bそれぞれに対して外部端子21及び外部端子22が設けられる。   That is, the cooler-equipped semiconductor module 32B according to the second aspect of the second embodiment includes, as the power semiconductor forming portion 14, each of the power semiconductor devices 1 and 2, the base (3 to 5), the conductive material 6, and the control Two power semiconductor forming portions 14 a and 14 b each having a terminal 7, a P-side electrode 8, an N-side electrode 9, and a mold resin 10 are provided. Furthermore, an external terminal 21 and an external terminal 22 are provided for each of the power semiconductor forming portions 14a and 14b.

一方、パワー半導体形成部14a及び14bに対して、ベース板16、押さえ板17、プリント配線板19、及びシールド板20が共通に設けられる。   On the other hand, a base plate 16, a pressing plate 17, a printed wiring board 19, and a shield plate 20 are provided in common for the power semiconductor forming portions 14a and 14b.

そして、冷却器11として、各々が冷却本体部110、吸熱部111及び排熱部112を有し、パワー半導体形成部14a及び14bと1対1に対応して設けられる2つの冷却器11a及び11bを有している。   And as the cooler 11, each has the cooling main-body part 110, the heat absorption part 111, and the exhaust heat part 112, and the two coolers 11a and 11b provided corresponding to the power semiconductor formation parts 14a and 14b one by one. have.

前述したように、ベース板16はパワー半導体形成部14a及び14b並びに冷却器11a及び11bに対して共通に設けられ、一つのベース板16上にシリコングリス15を介してパワー半導体形成部14a及び14b並びに冷却器11a及び11bが配置される。   As described above, the base plate 16 is provided in common to the power semiconductor forming portions 14a and 14b and the coolers 11a and 11b, and the power semiconductor forming portions 14a and 14b are disposed on one base plate 16 via the silicon grease 15. In addition, coolers 11a and 11b are arranged.

さらに、パワー半導体形成部14(14a,14b)の裏面側及び冷却器11(11a,11b)の排熱部112側にシリコングリス23を介して補助冷却器24が設けられることにより第2の態様の冷却器付半導体モジュール32Bが形成される。   Furthermore, the auxiliary | assistant cooler 24 is provided via the silicon grease 23 in the back surface side of the power semiconductor formation part 14 (14a, 14b) and the exhaust heat part 112 side of the cooler 11 (11a, 11b), and becomes a 2nd aspect. The semiconductor module 32B with a cooler is formed.

このように、冷却器11a及び11bそれぞれの排熱部112の下面とパワー半導体形成部14a及び14bそれぞれにおける裏面銅箔部5の裏面とが同一平面上に形成されるように位置決めされているため、ベース板16上に安定性良く設けることができる。したがって、実施の形態2の第2の態様は、パワー半導体形成部14及び冷却器11が複数設けられる構造において、複数のパワー半導体形成部14及び冷却器11に対し、一の補助冷却器24より効率的に冷却することができる効果を奏する。   As described above, the lower surface of the heat exhausting portion 112 of each of the coolers 11a and 11b and the back surface of the back surface copper foil portion 5 in each of the power semiconductor forming portions 14a and 14b are positioned so as to be formed on the same plane. It can be provided on the base plate 16 with good stability. Therefore, in the second mode of the second embodiment, in the structure in which a plurality of power semiconductor forming units 14 and coolers 11 are provided, one auxiliary cooler 24 is provided for the plurality of power semiconductor forming units 14 and coolers 11. There exists an effect which can be cooled efficiently.

複数のパワー半導体形成部14(14a,14b)を実装する実施の形態2の冷却器付半導体モジュール32Bにおいては、熱干渉や電流のアンバランスにより、一部のパワー半導体形成部14(例えば、14a)内のパワー半導体デバイスが他のパワー半導体形成部14(例えば、14b)に比べより高温になる熱的アンバランスが生ずることがある。   In the semiconductor module with cooler 32B of the second embodiment in which the plurality of power semiconductor forming portions 14 (14a, 14b) are mounted, a part of the power semiconductor forming portions 14 (for example, 14a) due to thermal interference and current imbalance. There is a case where a thermal imbalance in which the power semiconductor device in the parenthesis becomes higher temperature than other power semiconductor forming portions 14 (for example, 14b) may occur.

このような熱的アンバランスが生じた場合、従来の半導体装置(IPM)では、一部のパワー半導体形成部が他のパワー半導体形成部と比較して高温となり信頼性が著しく低下するといった問題が生じる可能性が高い。   When such a thermal imbalance occurs, in the conventional semiconductor device (IPM), there is a problem that some power semiconductor formation portions become higher in temperature than other power semiconductor formation portions and the reliability is significantly reduced. Likely to occur.

一方、実施の形態2の第2の態様である冷却器付半導体モジュール32Bでは、パワー半導体形成部14a及び14bに1対1に対応して冷却器11a及び11bを設けているため、冷却器11a及び11b間で冷却能力を変えてパワー半導体形成部14a及び14bそれぞれを個別に冷却することができる。すなわち、冷却器11a及び11bそれぞれの冷却本体部110内のペルチェ素子への印加電圧を変えることにより、冷却器11a及び11b間で異なる冷却能力に設定することができる。   On the other hand, in the semiconductor module 32B with a cooler that is the second mode of the second embodiment, the coolers 11a and 11b are provided on the power semiconductor forming portions 14a and 14b in a one-to-one correspondence. And 11b, the power semiconductor forming portions 14a and 14b can be individually cooled by changing the cooling capacity. That is, it is possible to set different cooling capacities between the coolers 11a and 11b by changing the voltage applied to the Peltier elements in the cooling body 110 of each of the coolers 11a and 11b.

このように、冷却器付半導体モジュール32Bでは、複数のパワー半導体形成部14に1対1に対応して複数の冷却器11を設けることにより、冷却本体部110内のペルチェ素子を用いた冷却器11の冷却温度を複数の冷却器11それぞれで個別設定することができるため、上述した複数のパワー半導体形成部14間における熱的アンバランスを効果的に緩和する冷却制御が行えるため、より信頼性の向上を図ることができる。その結果、冷却器付半導体モジュール32Bの長寿命化を図ることができる。   Thus, in the semiconductor module 32B with a cooler, the cooler using the Peltier element in the cooling main body 110 is provided by providing the plurality of coolers 11 in a one-to-one correspondence with the plurality of power semiconductor forming portions 14. 11 can be individually set for each of the plurality of coolers 11, so that the cooling control for effectively mitigating the thermal imbalance among the plurality of power semiconductor forming portions 14 described above can be performed. Can be improved. As a result, the life of the semiconductor module 32B with a cooler can be extended.

例えば、パワー半導体形成部14aがパワー半導体形成部14bと比較して高温状態になった場合、冷却器11aの冷却能力を選択的に高めることにより、パワー半導体形成部14a及び14b間に生じて熱的アンバランスを効果的に抑制した冷却制御を行うことができる。   For example, when the power semiconductor forming part 14a is in a higher temperature state than the power semiconductor forming part 14b, the heat generated by the power semiconductor forming parts 14a and 14b is increased by selectively increasing the cooling capacity of the cooler 11a. Cooling control that effectively suppresses mechanical imbalance can be performed.

このように、実施の形態2の第2の態様である冷却器付半導体モジュール32Bは、複数のパワー半導体形成部14に1対1に対応して設けられる複数の冷却器11によって、冷却することが比較的困難である複数の半導体形成部それぞれのN側電極9(表面側主電極端子)をその先端部分から効果的に冷却することができる。この際、複数の冷却本体部110はそれぞれペルチェ素子を有しており、ペルチェ素子に対し印加電圧に応じた冷却温度制御が行えるため、冷却対象の複数の半導体デバイスそれぞれに対して適切な冷却能力を発揮することができる。   As described above, the cooler-equipped semiconductor module 32B according to the second aspect of the second embodiment is cooled by the plurality of coolers 11 provided in a one-to-one correspondence with the plurality of power semiconductor forming portions 14. It is possible to effectively cool the N-side electrode 9 (surface-side main electrode terminal) of each of the plurality of semiconductor forming portions, which is relatively difficult, from the tip portion. At this time, each of the plurality of cooling main body portions 110 has a Peltier element, and the cooling temperature can be controlled according to the applied voltage with respect to the Peltier element. Can be demonstrated.

すなわち、動作時における電流のアンバランスにより、複数のパワー半導体形成部14における複数の半導体デバイス(複数のパワー半導体デバイス1,2)間のうち、一部の半導体デバイスが高温になる熱的アンバランスに対し、当該一部の半導体デバイスを有するパワー半導体形成部14に対応する一部の冷却器11の冷却能力を選択的に高めることにより、上記熱的アンバランスを効果的に緩和することができるため、冷却器付半導体モジュール32Bとしての信頼性の向上を図ることができる。   That is, due to current imbalance during operation, some of the semiconductor devices (the plurality of power semiconductor devices 1 and 2) in the plurality of power semiconductor forming portions 14 are thermally imbalanced such that some of the semiconductor devices become high temperature. On the other hand, the thermal imbalance can be effectively reduced by selectively increasing the cooling capacity of a part of the coolers 11 corresponding to the power semiconductor forming part 14 having the part of the semiconductor devices. Therefore, the reliability as the semiconductor module 32B with a cooler can be improved.

なお、実施の形態2の第2の態様では、複数のパワー半導体形成部14(複数の冷却器11)として2つの場合を示したが、3つ以上のパワー半導体形成部14からなる構成も勿論可能である。   In the second mode of the second embodiment, two cases are shown as the plurality of power semiconductor forming portions 14 (the plurality of coolers 11). Of course, a configuration including three or more power semiconductor forming portions 14 is also possible. Is possible.

また、実施の形態2では冷却本体部110、吸熱部111及び排熱部112から構成される冷却器11を用いたが、冷却器11に代えて実施の形態1で用いた冷却器100を用いても良い。この場合、パワー半導体形成部14(における裏面銅箔部5)の裏面と冷却器100(における固定用排熱部113)の下面とが同一平面上に形成されるように位置決めし、パワー半導体形成部14の裏面及び冷却器100の下面とをシリコングリス15を介してベース板16の表面上に安定性良く配置することになる。   In the second embodiment, the cooler 11 including the cooling main body 110, the heat absorption unit 111, and the exhaust heat unit 112 is used, but the cooler 100 used in the first embodiment is used instead of the cooler 11. May be. In this case, positioning is performed so that the back surface of the power semiconductor forming portion 14 (in the back copper foil portion 5) and the bottom surface of the cooler 100 (in the fixing waste heat portion 113) are formed on the same plane, thereby forming the power semiconductor. The back surface of the portion 14 and the lower surface of the cooler 100 are disposed on the surface of the base plate 16 with a good stability via the silicon grease 15.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。   It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.

1,2 パワー半導体デバイス、3 ベース配線板、4 絶縁シート、5 裏面銅箔部、6 導電材、7 制御用端子、8 P側電極、9 N側電極、10 モールド樹脂、11,100 冷却器、12 固定具、14 パワー半導体形成部、15,23 シリコングリス、16 ベース板、17 押さえ板、18 ケース、19 プリント配線板、20 シールド板、21,22 外部端子、24 補助冷却器、25 冷媒、31,31B,32,32B 冷却器付半導体モジュール。   1, 2 Power semiconductor device, 3 Base wiring board, 4 Insulating sheet, 5 Back copper foil part, 6 Conductive material, 7 Control terminal, 8 P side electrode, 9 N side electrode, 10 Mold resin, 11, 100 Cooler , 12 Fixing device, 14 Power semiconductor forming part, 15, 23 Silicon grease, 16 Base plate, 17 Press plate, 18 Case, 19 Printed wiring board, 20 Shield plate, 21, 22 External terminal, 24 Auxiliary cooler, 25 Refrigerant , 31, 31B, 32, 32B A semiconductor module with a cooler.

Claims (3)

パワー半導体デバイスを有する半導体形成部と冷却器とが結合されて構成される冷却機能付きの半導体モジュールであって、
前記半導体形成部は、
表面上に前記パワー半導体デバイスを配置する基体と、
前記半導体デバイスの表面に形成される電極部と電気的に接続される表面側主電極端子と、
前記パワー半導体、前記基体、前記表面側主電極端子を覆って形成されるモールド樹脂部とを含み、前記基体の裏面、前記表面側主電極端子の先端部分は前記モールド樹脂部から露出しており、
前記冷却器はペルチェ素子を有する冷却本体部と、前記冷却本体部の上部及び下部に設けられた吸熱部及び排熱部とを有し、前記吸熱部の上面と前記表面側主電極端子の前記先端部分とが互いに接触する態様で前記冷却器は前記半導体形成部に固定され、
前記半導体形成部における前記基体の裏面と前記冷却器における前記排熱部の下面とが同一平面上に形成されることを特徴とする、
半導体モジュール。
A semiconductor module with a cooling function configured by combining a semiconductor forming unit having a power semiconductor device and a cooler,
The semiconductor forming part is
A base on which the power semiconductor device is disposed on a surface;
A surface-side main electrode terminal electrically connected to an electrode portion formed on the surface of the semiconductor device;
The power semiconductor, the base, and a mold resin portion formed to cover the front-side main electrode terminal, and the back surface of the base and the front-end portion of the front-side main electrode terminal are exposed from the mold resin portion. ,
The cooler includes a cooling main body portion having a Peltier element, and a heat absorption portion and a heat exhaust portion provided at an upper portion and a lower portion of the cooling main body portion, and the upper surface of the heat absorption portion and the surface side main electrode terminal The cooler is fixed to the semiconductor forming portion in a manner in which the tip portions are in contact with each other,
The back surface of the base body in the semiconductor forming portion and the lower surface of the exhaust heat portion in the cooler are formed on the same plane,
Semiconductor module.
請求項1記載の半導体モジュールであって、
表面上に前記基体及び前記冷却器を配置するベース板と、
前記半導体形成部上に配置される押さえ板と、
前記ベース板、前記押さえ板、前記半導体形成部及び前記冷却器を内部に収容するケースとを備え、前記押さえ板は前記ケースへの収容時に前記半導体形成部を前記ベース板側に押圧するように固定され、
前記ケース内部から外部に突出して形成され、前記表面側主電極端子と電気的に接続される表面側外部端子とをさらに備える、
半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 1,
A base plate for disposing the base and the cooler on a surface;
A pressing plate disposed on the semiconductor forming portion;
A case for housing the base plate, the pressing plate, the semiconductor forming portion, and the cooler therein, and the pressing plate presses the semiconductor forming portion toward the base plate when housed in the case. Fixed,
A surface-side external terminal formed to protrude from the inside of the case to the outside and electrically connected to the surface-side main electrode terminal;
Semiconductor module.
請求項2記載の半導体モジュールであって、
前記半導体形成部は、各々が前記パワー半導体、前記基体、前記表面側主電極端子及び前記モールド樹脂部を有する複数の半導体形成部を含み、
前記冷却器は、各々が前記冷却本体部、前記吸熱部及び排熱部を有し、前記複数の半導体形成部に1対1に対応して設けられる複数の冷却器を含み、
前記表面側外部端子は前記複数の半導体形成部に1対1に対応してそれぞれ複数設けられ、前記ベース板及び前記押さえ板は前記複数の半導体形成部及び前記複数の冷却器に対して共通に設けられる、
半導体モジュール。
The semiconductor module according to claim 2,
The semiconductor forming portion includes a plurality of semiconductor forming portions each having the power semiconductor, the base, the surface-side main electrode terminal, and the mold resin portion,
The cooler includes a plurality of coolers each having the cooling main body portion, the heat absorbing portion, and the exhaust heat portion, and provided in one-to-one correspondence with the plurality of semiconductor forming portions,
A plurality of the surface side external terminals are provided in one-to-one correspondence with the plurality of semiconductor forming portions, and the base plate and the pressing plate are common to the plurality of semiconductor forming portions and the plurality of coolers. Provided,
Semiconductor module.
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