[发明专利]半导体功率模块

说明书

本发明的半导体功率模块通过抑制流过各半导体元件的电流偏差，从而减小半导体元件的尺寸。包括：用于将第一电极(3)与第一外部电部件进行连接的电极端子(4a、4b)；与多个半导体元件(2a～2d)的上表面相接合的第二电极(5)；以及用于将第二电极(5)与第二外部电部件进行连接的第二电极延伸部(5a)，将从电极端子(4a、4b)到半导体元件(2a～2d)为止的第一电极(3)中的电流路径长度、与从半导体元件(2a～2d)到第二电极端子部(5b)为止的第二电极(5)中的电流路径长度之和设计为在多个半导体元件(2a～2d)中成为相同。

技术领域

本申请涉及半导体功率模块。

背景技术

在由多个半导体元件构成的半导体功率模块中，当作为半导体元件的例子列举MOSFET(METAL-OXIDE-SEMICONDUCTOR-FIELD-EFFECT-TRANSISTOR：金属氧化物半导体场效应晶体管)时，漏极与源极之间始终施加有电压，并且为了对导通、截止的开关动作进行控制，在栅极与源极之间根据需要施加电压。半导体元件中，下表面的漏极侧通过焊料等与导电性、热传导性良好的金属电极相接合，上表面的源极侧也通过焊料等与导电性、热传导性良好的金属电极相接合。半导体元件的栅极在元件上表面具有焊盘，半导体元件的源极也在元件上表面具有焊盘。根据半导体元件的不同，还存在在焊盘附近包括温度检测用焊盘、电流检测用焊盘的半导体元件。成为焊盘与外部的接口的信号端子通常通过引线接合进行连接，用环氧树脂或硅树脂等除了与外部的连接部位以外的部位与电极等一起进行密封。

专利文献1中公开了功率模块具有由多个半导体芯片构成的芯片组和将发送到芯片组的信号进行输入的芯片组输入端子。而且，芯片组输入端子设置于在俯视下与芯片组重叠的位置。多个半导体芯片的每一个半导体芯片包含将形成在半导体基板上的栅极电极包含在内的开关元件、以及形成在半导体基板上且与栅极电极电连接的电极端子。电极端子在俯视下配置得比半导体基板的中心靠芯片组输入端子侧，并且，电极端子与芯片组输入端子进行电连接。

此外，对比文件1中公开了能将通过连接构件将模块输入端子与多个芯片组的各个芯片组输入端子之间相连接时的连接电阻调整为在四个芯片组之间彼此接近。因此，能将模块输入端子与多个芯片组的各个芯片组输入端子之间的阻抗调整为彼此接近，因而，能防止或抑制发送到多个芯片组的各个芯片组输入端子的栅极信号的输入波形发生紊乱。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际专利公开第2015/128975号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

近年来，作为替代硅(Si)IGBT(INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR：绝缘栅双极性晶体管)的元件，在用于车载驱动电动机时也开始采用使用宽带隙的碳化硅(SiC)的MOSFET。如上述专利文献1所述，SiC的半导体基板的晶体缺陷比Si要多。因此，当增大半导体元件的尺寸时，包含缺陷的概率较大，制造生产率变差。为了避免这种情况，并联使用多个尺寸较小的半导体元件。

此时，需要抑制因上述专利文献1中所示的输入端子与栅极电极间的阻抗的偏差而引起的栅极信号的输入波形的紊乱。更为重要的是，抑制流过半导体元件的漏极与源极间的电流的偏差。多个半导体元件中，流过最多电流的半导体元件中的结温成为制约，在该温度的限制下，功率模块能够转换的功率受到限制。换言之，在决定了必要输出的情况下，在流过最多电流的半导体元件中，需要增大半导体元件的尺寸以使结温不超过允许值。在无法抑制电流的偏差的情况下，该必要性变得显著。在相同功率模块内，通常使用相同尺寸的半导体元件，因此对多个较大的半导体元件进行排列，从而存在尺寸大型化、成本也变高这样的问题。

另外，在采用同步整流方式的情况下，在MOSFET中，有时会利用寄生二极管，但在二极管通电时会因允许电流密度而存在制约，在流过最多电流的半导体元件中，需要确定半导体元件的尺寸以满足该制约。因此，抑制电流的偏差变得重要。