CN110178304A - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

在半导体装置中，多个主端子(27)从树脂成型体(21)的同一侧面突出，并且在上臂侧的第1半导体芯片(220)与下臂侧的第2半导体芯片(221)的排列方向上排列配置。多个热沉(23)中的低电位侧的第1热沉与高电位侧的第2热沉被电连接。多个主端子(27)包括正极端子(270)、负极端子(271)、输出端子(272)及辅助端子(273)，正极端子、负极端子及输出端子中的一部分主端子经由第1中继部件(282)、辅助端子及第2中继部件(29)而与对应的热沉连接，其余的主端子不经由辅助端子并经由第1中继部件(280、281)而与对应的热沉连接。

Description

半导体装置
本申请基于2017年1月16日提出申请的日本专利申请第2017－5384号主张优先权，这里引用其记载内容。
技术领域
本发明涉及构成上下臂的半导体装置。
背景技术
在专利文献1中，公开了一种构成上下臂的半导体装置。上下臂与平滑用电容器电连接。
该半导体装置具备形成有构成上臂的开关元件的第1半导体芯片(IGBT元件)和形成有构成下臂的开关元件的第2半导体芯片(IGBT元件)。第1半导体芯片及第2半导体芯片在与作为板厚方向的第1方向正交的第2方向上排列配置。第1半导体芯片被一对第1热沉夹着，第2半导体芯片被一对第2热沉夹着。各半导体芯片及各热沉被用树脂成型体(树脂部)一体地封固。
半导体装置中，作为主端子而具备：与高电位侧的第1热沉电连接的正极端子(高电位电源端子)、与低电位侧的第2热沉连接的负极端子(低电位电源端子)、以及与低电位侧的第1热沉及高电位侧的第2热沉的某个连接的输出端子。这些主端子从树脂成型体的同一侧面突出。多个主端子在第2方向上排列配置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－115464号公报
发明内容
在以往的结构中，多个主端子的至少一部分与对应的热沉相连而一体地设置。因此，主端子的配置自由度低。此外，在伴随着设计变更、例如平滑用电容器的电容变更而将主端子的配置变更的情况下，由用来形成树脂成型体的成型模将主端子夹着的位置等发生变更，所以成型模也必须变更。
本发明的目的在于，提供能够提高主端子的配置自由度、并且在将主端子的配置变更的情况下也能够沿用成型模的半导体装置。
根据本发明的第1技术方案，半导体装置是构成将上臂与下臂串联连接而成并且与平滑用电容器电连接的上下臂的半导体装置，具备多个半导体芯片、多个热沉、树脂成型体、多个主端子、多个第1中继部件、以及第2中继部件。
多个半导体芯片包括第1半导体芯片和第2半导体芯片，上述第1半导体芯片形成有构成上臂的开关元件，在作为板厚方向的第1方向的两面具有第1主电极，上述第2半导体芯片在与第1方向正交的第2方向上与第1半导体芯片排列配置，形成有构成下臂的开关元件，在第1方向的两面具有第2主电极。多个热沉包括一对第1热沉和一对第2热沉，上述一对第1热沉在板厚方向上夹着第1半导体芯片而配置，与对应的第1主电极电连接，上述一对第2热沉在板厚方向上夹着第2半导体芯片而配置，与对应的第2主电极电连接。树脂成型体将多个半导体芯片及多个热沉一体地封固。多个主端子包括与高电位侧的第1热沉连接的正极端子、与低电位侧的第2热沉连接的负极端子、与低电位侧的第1热沉及高电位侧的第2热沉的某个连接的输出端子、以及至少1个辅助端子，从树脂成型体的同一侧面突出并且在第2方向上排列配置。多个第1中继部件配置在树脂成型体内，将主端子与对应的热沉电气地中继。第2中继部件配置在树脂成型体内，将正极端子、负极端子及输出端子的某个与辅助端子电气地中继。
进而，在半导体装置中，低电位侧的第1热沉和高电位侧的第2热沉被电连接。正极端子、负极端子及输出端子中的一部分主端子经由第1中继部件、辅助端子及第2中继部件而与对应的热沉连接，其余的主端子不经由辅助端子并经由第1中继部件而与对应的热沉连接。
根据该半导体装置，通过辅助端子、第1中继部件及第2中继部件，在沿第2方向排列配置的多个主端子中，能够自由地设定正极端子、负极端子、输出端子的配置。即，能够提高主端子的配置自由度。
此外，仅通过改变第1中继部件及第2中继部件的连接对象，就能够不改变多个主端子的排列而将正极端子、负极端子、输出端子的配置变更。这样，由于包括辅助端子的多个主端子的排列不变，所以例如在平滑用电容器的电容变更、从而将正极端子、负极端子、输出端子的配置变更的情况下，也能够沿用与变更前相同的成型模。
根据本发明的第2技术方案，半导体装置是构成将上臂与下臂串联连接而成并且与平滑用电容器电连接的上下臂的半导体装置，具备多个半导体芯片、多个热沉、树脂成型体、多个主端子、以及多个第1中继部件。多个半导体芯片包括第1半导体芯片和第2半导体芯片，上述第1半导体芯片形成有构成上臂的开关元件，在作为板厚方向的第1方向的两面具有第1主电极，上述第2半导体芯片在与第1方向正交的第2方向上与第1半导体芯片排列配置，形成有构成下臂的开关元件，在第1方向的两面具有第2主电极。多个热沉包括一对第1热沉和一对第2热沉，上述一对第1热沉在板厚方向上夹着第1半导体芯片而配置，与对应的第1主电极电连接，上述一对第2热沉在板厚方向上夹着第2半导体芯片而配置，与对应的第2主电极电连接。树脂成型体将多个半导体芯片及多个热沉一体地封固。多个主端子包括与高电位侧的第1热沉连接的正极端子、与低电位侧的第2热沉连接的负极端子、与低电位侧的第1热沉及高电位侧的第2热沉的某个连接的输出端子、以及至少1个辅助端子，从树脂成型体的同一侧面突出并且在第2方向上排列配置。多个第1中继部件配置在树脂成型体内，将主端子与对应的热沉电气地中继。
进而，在半导体装置中，低电位侧的第1热沉与高电位侧的第2热沉被电连接，在第2方向上，在正极端子的旁边配置有负极端子。输出端子经由第1中继部件而与对应的热沉连接。在从第1方向的平面观察中，在正极端子及负极端子的至少一方相对于对应的热沉处于比辅助端子远的位置的情况下，处于比辅助端子远的位置的端子经由第1中继部件及辅助端子而与对应的热沉连接，在正极端子及负极端子与对应的热沉的距离是对应的热沉与辅助端子的距离以下的情况下，正极端子及负极端子不经由辅助端子并经由第1中继部件而与对应的热沉连接。
在这样的结构中，也能够起到与上述同样的效果。
附图说明
关于本发明的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得更明确。
图1是表示应用了第1实施方式的半导体装置的电力变换装置的等价电路图。
图2是表示半导体装置的概略结构的平面图。
图3是沿着图2的III－III线的剖视图。
图4是沿着图2的IV－IV线的剖视图。
图5是表示构成电力变换装置的要素的配置的图。
图6是表示从半导体装置向冷却器的散热构造的图。
图7是在半导体装置中表示电流路径的图。
图8是表示第1变形例的图，与图5对应。
图9是表示图8所示的半导体装置的概略结构的平面图。
图10是表示第2变形例的图，与图5对应。
图11是表示图10所示的半导体装置的概略结构的平面图。
图12是表示第3变形例的图，与图5对应。
图13是表示图12所示的半导体装置的概略结构的平面图。
图14是表示第2实施方式的半导体装置的概略结构的平面图。
图15是沿着图14的XV－XV线的剖视图。
图16是表示第4变形例的平面图。
图17是表示第5变形例的平面图。
具体实施方式
参照附图说明多个实施方式。在多个实施方式中，对于在功能上及/或构造上对应的部分赋予相同的标号。以下，将半导体芯片的板厚方向表示为Z方向，将与Z方向正交、2个半导体芯片的排列方向表示为X方向。此外，将与Z方向及X方向这两个方向正交的方向表示为Y方向。只要没有特别说明，就设沿着由上述X方向及Y方向规定的XY面的形状为平面形状。Z方向相当于第1方向，X方向相当于第2方向。
(第1实施方式)
首先，基于图1对应用了半导体装置的电力变换装置进行说明。
图1所示的电力变换装置1被搭载于例如电动汽车或混合动力汽车。电力变换装置1构成为，将从搭载于车辆的作为直流电源的电池2供给的直流电压变换为三相交流，并向三相交流方式的马达3输出。马达3作为车辆的行驶驱动源发挥功能。电力变换装置1还能够将由马达3发电的电力变换为直流并向电池2充电。这样，电力变换装置1能够实现双向的电力变换。
电力变换装置1具有平滑用电容器4及逆变器5。平滑用电容器4的正极侧端子与电池2的高电位侧的电极即正极连接，负极侧端子与电池2的低电位侧的电极即负极连接。逆变器5将所输入的直流电力变换为规定频率的三相交流，并向马达3输出。此外，将由马达3发电的交流电力变换为直流电力。
逆变器5具有三相的设置在高电位电源线6与低电位电源线7之间的上下臂8。上下臂8是上臂9与下臂10的串联电路。高电位电源线6与平滑用电容器4的正极侧端子连接，低电位电源线7与平滑用电容器4的负极侧端子连接。在本实施方式中，作为构成上下臂8的开关元件而采用绝缘栅双极晶体管(以下表示为IGBT)。
上臂9具有IGBT90及与IGBT90逆并联地连接的续流用的二极管91。在本实施方式中，作为IGBT90而采用n沟道型，IGBT90的集电极电极及二极管91的阴极电极与高电位电源线6电连接。
下臂10具有IGBT100及与IGBT100逆并联地连接的续流用的二极管101。在本实施方式中，作为IGBT100而采用n沟道型，IGBT100的发射极电极及二极管101的阳极电极与低电位电源线7电连接。
IGBT100的集电极电极及二极管101的阴极电极与IGBT90的发射极电极及二极管91的阳极电极电连接。IGBT90的发射极电极和IGBT100的集电极电极的连接点即上臂9和下臂10的连接点与向马达3的输出线11电连接。
电力变换装置1除了上述的逆变器5以外还具有对逆变器5的动作进行控制的驱动电路。这样的电力变换装置1也被称作PCU(Power Control Unit)。进而，电力变换装置1也可以具有对应于与马达3不同的马达的逆变器、和将从电池2供给的直流电压升压的升压变换器等。
接着，基于图2～图4，对构成上述上下臂8的半导体装置进行说明。
如图2～图4所示，半导体装置20具备树脂成型体21、多个半导体芯片22、多个热沉23、多个端子24、至少1个接头部25、多个信号端子26、多个主端子27、多个第1中继部件28、以及至少1个第2中继部件29。上述逆变器5包括3个半导体装置20。
树脂成型体21例如由环氧类树脂构成。树脂成型体21例如由传递模塑法形成。树脂成型体21具有与Z方向正交的一面21a、与一面21a相反的背面21b、以及将一面21a与背面21b相连的侧面。一面21a及背面21b例如为平坦面。
半导体芯片22通过在硅或碳化硅等的半导体基板上形成构成上下臂8的IGBT而构成。半导体芯片22被用树脂成型体21封固。在本实施方式中，半导体装置20中，作为多个半导体芯片22而具备形成有IGBT90和二极管91的上臂9侧的半导体芯片220、以及形成有IGBT100和二极管101的下臂10侧的半导体芯片221。半导体芯片220相当于第1半导体芯片，半导体芯片221相当于第2半导体芯片。这样，在半导体芯片220、221，形成有RC(ReverseConducting)－IGBT。
半导体芯片220、221呈平面大致矩形状。半导体芯片220、221呈相互大致相同的平面形状，具体而言呈平面大致矩形状，并且具有相互大致相同的大小和大致相同的厚度。半导体芯片220、221为相互相同的结构。
上臂9侧的半导体芯片220在该半导体芯片220的板厚方向即Z方向上在一面21a侧具有IGBT90的集电极电极220a，在背面21b侧具有IGBT90的发射极电极220b。集电极电极220a也兼作二极管91的阴极电极，发射极电极220b也兼作二极管91的阳极电极。集电极电极220a及发射极电极220b相当于第1主电极。
下臂10侧的半导体芯片221在该半导体芯片221的板厚方向上的一面具有IGBT100的集电极电极221a，在另一面具有IGBT100的发射极电极221b。集电极电极221a也兼作二极管101的阴极电极，发射极电极221b也兼作二极管101的阳极电极。集电极电极221a及发射极电极221b相当于第2主电极。半导体芯片220、221被配置为，在Z方向上集电极电极220a、221a为相同侧、发射极电极220b、221b为相同侧。半导体芯片220、221在Z方向上位于大致相同的高度，并且沿着X方向横向排列而配置。
在半导体芯片220、221的发射极电极形成面，分别形成有作为信号用的电极的未图示的焊盘。焊盘形成在与发射极电极220b、221b不同的位置。焊盘与发射极电极220b、221b电分离。焊盘在Y方向上形成在与发射极电极220b、221b的形成区域相反侧的端部。在本实施方式中，半导体芯片220、221分别具有5个焊盘。5个焊盘在平面大致矩形状的半导体芯片220、221中统一形成在Y方向的一端侧，并且在X方向上排列而形成。在2个半导体芯片220、221中，焊盘形成在Y方向上的相同侧。
热沉23起到将对应的半导体芯片22的热向半导体装置20的外部散热的功能，并且还起到作为布线的功能。因此，至少使用金属材料形成，以确保热传导性及电传导性。热沉23以将对应的半导体芯片22在Z方向上夹着的方式成对设置。在本实施方式中，作为多个热沉23，半导体装置20具备以夹着半导体芯片220的方式配置的上臂9侧的热沉230、231、以及以夹着半导体芯片221的方式配置的下臂10侧的热沉232、233。热沉230、231相当于一对第1热沉，热沉232、233相当于一对第2热沉。各热沉23在从Z方向的投影观察中以将对应的半导体芯片22内包的方式设置。
热沉230、232在Z方向上相对于对应的半导体芯片22配置在树脂成型体21的一面21a侧。热沉230、232经由焊料30而与对应的半导体芯片22电连接。详细地讲，热沉230经由焊料30连接于半导体芯片220的集电极电极220a。热沉232经由焊料30连接于半导体芯片221的集电极电极221a。热沉230、232在X方向上排列配置，并且在Z方向上配置在大致相同的位置。
热沉230、232的大部分被树脂成型体21覆盖。热沉230、232的表面中的与对应的半导体芯片22相反的散热面230a、232a从树脂成型体21露出。散热面230a、232a与一面21a大致共面。热沉230、232的表面中的除了与焊料30连接的连接部及散热面230a、232a以外的部分被树脂成型体21覆盖。散热面230a、232a从一面21a露出并在X方向上排列。
热沉231、233在Z方向上相对于对应的半导体芯片22配置在树脂成型体21的背面21b侧。在热沉231、233与对应的半导体芯片22之间存在端子24。按每个半导体芯片22而设有端子24。端子24被用树脂成型体21封固。在本实施方式中，作为多个端子24，半导体装置20具备位于半导体芯片220与热沉231之间的上臂9侧的端子240、以及位于半导体芯片221与热沉233之间的下臂10侧的端子241。
端子240、241由于位于半导体芯片220、221与热沉231、233的热传导、电传导路径的中途，所以为了确保热传导性及电传导性而至少使用金属材料形成。端子240与发射极电极220b对置配置，经由焊料31连接到发射极电极220b。端子241与发射极电极221b对置配置，经由焊料31连接到发射极电极221b。
热沉231、233经由焊料32连接于对应的端子24的与半导体芯片22相反的面。即，热沉231经由焊料31、32及端子240连接于半导体芯片220的发射极电极220b。同样，热沉233经由焊料31、32及端子241连接于半导体芯片221的发射极电极221b。热沉231、233在X方向上排列配置，并且在Z方向上配置在大致相同的位置。
热沉231、233的大部分被树脂成型体21覆盖。热沉231、233的表面中的与对应的半导体芯片22相反的散热面231a、233a从树脂成型体21露出。散热面231a、233a与背面21b大致共面。热沉231、233的表面中的除了与焊料32连接的连接部及散热面231a、233a以外的部分被树脂成型体21覆盖。散热面231a、233a从背面21b露出并在X方向上排列。
接头部25将在半导体芯片220的发射极电极220b侧配置的热沉231与在半导体芯片221的集电极电极221a侧配置的热沉232电连接。接头部25的一端是热沉231的X方向的一端，与距热沉233较近侧的端部附近相连。接头部25的另一端是热沉232的X方向的一端，与距热沉230较近侧的端部附近相连。接头部25在从Z方向的平面观察中在X方向上延伸设置。接头部25被树脂成型体21封固。
在本实施方式中，作为接头部25，半导体装置20具备与热沉231相连的上臂9侧的接头部250、以及与热沉232相连的下臂10侧的接头部251。接头部250、251通过将同一金属板进行加工而与对应的热沉23一体地设置。接头部250、251比对应的热沉23薄地设置，以被树脂成型体21覆盖。接头部250、251以与对应的热沉23的半导体芯片22侧的面大致共面的方式与热沉23相连。
接头部250呈薄板状，从热沉231的与热沉233对置的面沿X方向延伸。接头部251从热沉232的与热沉230对置的面朝向热沉231延伸设置。接头部251在从Z方向的平面观察中沿X方向延伸设置。在本实施方式中，如图3所示，接头部251具有2处弯曲部。接头部251的前端部分在从Z方向的投影观察时与接头部250重叠。接头部250、251经由焊料33连接。
信号端子26经由接合线34而与对应的半导体芯片22的焊盘电连接。信号端子26沿Y方向延伸设置，从树脂成型体21的侧面21c向外部突出。在本实施方式中，作为多个信号端子26，半导体装置20具备上臂9侧的信号端子260及下臂10侧的信号端子261。信号端子260与半导体芯片220的焊盘连接，信号端子261与半导体芯片221的焊盘连接。
主端子27经由对应的热沉23而与半导体芯片22电连接。主端子27使用金属材料形成，也被称作导线端子。半导体装置20具备多个主端子27，全部的主端子27从树脂成型体21的相同侧面21d向外部突出。
在本实施方式中，主端子27与热沉230、232、接头部251及信号端子26都由同一金属板(引线框)构成。此外，作为多个主端子27，半导体装置20具备正极端子270、负极端子271、输出端子272及辅助端子273。各主端子27配置为，板厚方向与半导体芯片22的板厚方向即Z方向相同。各主端子27配置在信号端子26的相反侧，半导体芯片22位于主端子27与信号端子26之间。各主端子27沿Y方向延伸设置，从与侧面21c相反的侧面21d向外部突出。4根主端子27的从树脂成型体21突出的突出部分在Z方向上配置在相互大致相同的位置。4根主端子27在X方向上排列配置。在本实施方式中，4根主端子具有规定间距而排列配置。4根主端子27的配置在树脂成型体21内的端部在Y方向上为相互大致相同的位置。4根主端子27具有相互大致相同的板厚和大致相同的宽度。
正极端子270是用来将半导体装置20与高电位电源线6连接的外部连接端子。正极端子270也被称作高电位电源端子、P端子。正极端子270与和上臂9侧的半导体芯片220连接的热沉230、231中的高电位侧的热沉230电连接。
负极端子271是用来将半导体装置20与低电位电源线7连接的外部连接端子。负极端子271也被称作低电位电源端子、N端子。负极端子271与和下臂10侧的半导体芯片221连接的热沉232、233中的低电位侧的热沉233电连接。
输出端子272是与构成在半导体装置20中的上下臂8的连接点电连接的外部连接端子。输出端子272与和半导体芯片220连接的低电位侧的热沉231以及和半导体芯片221连接的高电位侧的热沉232的某个电连接。输出端子272也被称作O端子。输出端子272与向马达3的输出线11电连接。
辅助端子273对应于除了该辅助端子273以外的其他主端子27即正极端子270、负极端子271及输出端子272的配置，起到辅助该其他主端子27与对应的热沉23的电连接的功能。
在本实施方式中，如图2所示，4根主端子27从半导体芯片220侧朝向半导体芯片221侧以正极端子270、负极端子271、辅助端子273、输出端子272的顺序配置。即，在正极端子270的旁边配置有负极端子271。并且，为了实现该配置，负极端子271经由辅助端子273而与对应的热沉233电连接。
第1中继部件28将主端子27和对应的热沉23电气性地中继。第1中继部件28被树脂成型体21封固。在本实施方式中，作为多个第1中继部件28，半导体装置20具备第1中继部件280～282。第1中继部件280～282以板厚方向为Z方向而沿Y方向延伸设置。此外，各第1中继部件28的一端连接于对应的热沉23中的半导体芯片22侧的面，另一端连接于对应的主端子27的背面21b侧的面。
第1中继部件280将正极端子270和热沉230电气性地中继。第1中继部件280的一端经由未图示的焊料连接于正极端子270，另一端经由未图示的焊料连接于热沉230。第1中继部件281将输出端子272与热沉232电气性地中继。第1中继部件281的一端经由未图示的焊料连接于输出端子272，另一端经由未图示的焊料连接于热沉232。第1中继部件282将辅助端子273和热沉233电气性地中继。第1中继部件282的一端如图4所示，经由焊料35连接于辅助端子273，另一端经由焊料36连接于热沉233。
第2中继部件29对应于除了辅助端子273以外的其他主端子27即正极端子270、负极端子271及输出端子272的配置，将辅助端子273和除了辅助端子273以外的其他主端子27电气性地中继。第2中继部件29也被树脂成型体21封固。第2中继部件29以板厚方向为Z方向而沿X方向延伸设置。
在本实施方式中，为了实现上述的正极端子270、负极端子271、辅助端子273、输出端子272的配置，第2中继部件29将辅助端子273和负极端子271电气性地中继。第2中继部件29的一端经由焊料37连接于辅助端子273，另一端经由未图示的焊料连接于负极端子271。第2中继部件29将在X方向上相互相邻的主端子27(271、273)电连接。负极端子271经由第2中继部件29、辅助端子273及第1中继部件282而与对应的热沉233连接。因此，也可以说，第1中继部件282将负极端子271与热沉233电气性地中继。
第2中继部件29对于负极端子271及辅助端子273，与一面21a侧的面连接。如图4所示，对于辅助端子273，在一面21a侧连接着第2中继部件29，在背面21b侧连接着第1中继部件282。并且，在从Z方向的平面观察中，第1中继部件282及第2中继部件29的一部分彼此重叠而配置。
在如以上那样构成的半导体装置20中，利用树脂成型体21，将半导体芯片22(220、221)、多个热沉23各自的一部分、端子24(240、241)、接头部25(250、251)、多个信号端子26各自的一部分、多个主端子27各自的一部分、第1中继部件28(280～282)及第2中继部件29一体地封固。在半导体装置20中，利用树脂成型体21，将构成一相的上下臂8的2个半导体芯片220、221封固。因此，半导体装置20也被称作2in1封装。
此外，如上述那样，热沉230、322的散热面230a、232a位于同一面内，并且与树脂成型体21的一面21a大致共面。同样，热沉231、233的散热面231a、233a位于同一面内，并且与树脂成型体21的背面21b大致共面。这样，半导体装置20成为散热面230a、231a、232a、233a从树脂成型体21露出的两面散热构造。
此外，在树脂成型体21的形成后，在将系杆等引线框的不需要部分除去时，辅助端子273在突出部分的根附近被切断而成。由此，直到成型时，全部的主端子27的长度大致相等，在成型后，辅助端子273的突出部分比其他主端子27短。
接着，对上述半导体装置20的制造方法的一例进行说明。
首先，分别准备半导体芯片22(220、221)、包括热沉230、232、信号端子26及主端子27的引线框、热沉231、233、端子24(240、241)、第1中继部件28(280～282)和第2中继部件29。在本实施方式中，准备一体地具备接头部250的热沉231及一体地具备接头部251的热沉232。
接着，实施焊料的1st回流。由此，将半导体芯片220与热沉230连接，并且将端子240与半导体芯片220连接。此外，将半导体芯片221与热沉232连接，并且将端子241与半导体芯片221连接。此外，热沉230及正极端子270经由第1中继部件280连接，热沉232及输出端子272经由第1中继部件281连接。此外，第1中继部件282与辅助端子273连接。
接着，将各半导体芯片22(220、221)的焊盘和对应的信号端子26(260、261)用接合线34连接。
接着，实施焊料的2nd回流。由此，将端子24(240、241)与对应的热沉23(231、233)连接。此外，将接头部250、251彼此连接。此外，将第1中继部件282与热沉233连接。此外，将负极端子271及辅助端子273经由第2中继部件29连接。
接着，将经过到此为止的工序而形成的连接体配置到成型模(模具)内。接着，向成型模的腔室注入熔融状态的树脂，形成树脂成型体21。在本实施方式中，通过使用环氧树脂的传递模塑法，形成树脂成型体21。此时，以将各热沉23(230～233)的散热面230a、231a、232a、233a覆盖的方式形成树脂成型体21。
接着，将树脂成型体21的一面21a侧及背面21b侧分别切削。此时，与热沉23一起切削。通过该切削，散热面230a、231a、232a、233a从树脂成型体21露出。此外，散热面230a、232a与一面21a大致共面，散热面231a、233a与背面21b大致共面。
另外，也可以在使散热面230a、231a、232a、233a与成型模的壁面接触的状态下形成树脂成型体21。在此情况下，在将树脂成型体21形成了的时点，散热面230a、231a、232a、233a从树脂成型体21露出。因而，也能够不需要切削工序。
在成型后，将系杆等引线框的不需要部分切除。此外，在本实施方式中，将辅助端子273也在突出部分的根附近切断。通过以上，能够得到半导体装置20。上述的制造方法只不过是一例。例如，表示了通过1st回流及2nd回流将多个要素同时连接的例子，但并不限定于此。
接着，基于图5及图6，对构成电力变换装置1的半导体装置20、平滑用电容器4等的配置进行说明。在图5中，为了方便，将平滑用电容器4与半导体装置20的连接构造简单化而图示。在图6中，仅图示了构成电力变换装置1的多个半导体装置20中的1个半导体装置20和位于其两面侧的冷却器。
电力变换装置1具备多个上述半导体装置20。如图5及图6所示，电力变换装置1除了半导体装置20以外还具备平滑用电容器4、冷却器50及电路基板51等。
冷却器50在内部中流通着冷媒，分别配置在各半导体装置20的两面侧，将半导体装置20从两面侧冷却。冷却器50被形成为管状(管道状)，以使其在内部具有冷媒流动的通路。此外，在Z方向上，将半导体装置20和冷却器50以交替地层叠的方式在相邻的冷却器50之间具有规定间隔而配置。
在半导体装置20与冷却器50之间，例如存在具有电绝缘性的绝缘板52及未图示的散热用的润滑脂。因而，半导体芯片22的热主要被从热沉23经由润滑脂及绝缘板52分别传递给两侧的冷却器50。此外，半导体芯片22的热的一部分还被从热沉23经由第1中继部件28向主端子27传递。在Z方向上，与主端子27层叠地配置有第1中继部件28，与仅有主端子的结构相比，容易向冷却器50散热。进而，在负极端子271及辅助端子273上连接着第2中继部件29。由此，与仅有主端子的结构相比，也容易向冷却器50散热。特别是，关于辅助端子273，由于成为第1中继部件282、辅助端子273及第2中继部件29的三层层叠构造，所以能够效率良好地向两侧的冷却器50散热。在图6中，中空箭头表示热从半导体芯片22的传递路径。
如图5所示，在层叠了冷却器50的状态下，半导体装置20的信号端子26从冷却器50向Y方向上的一侧突出，主端子27向与信号端子26相反的一侧突出。
在电路基板51，形成有对逆变器5的驱动进行控制的控制电路等。电路基板51电连接着半导体装置20的信号端子26。在图5所示的例子中，信号端子26插入并安装于电路基板51。
平滑用电容器4具有形成有电容器的主体部40、连接到电池2的正极的正极侧端子41、以及连接到负极的负极侧端子42。正极侧端子41经由未图示的母线(bus bar)而与正极端子270电连接。负极侧端子42经由未图示的母线而与负极端子271电连接。平滑用电容器4的主体部40，考虑上述母线的电感的减小、向车辆的搭载空间、平滑用电容器4的电容(即体积)等，在Y方向上设置在作为主端子27侧的、相对于正极端子270而言与负极端子271相反的一侧。另外，图5所示的单点划线表示电力变换装置1的外形(体积)。
接着，对上述半导体装置20的效果进行说明。
在本实施方式的半导体装置20中，主端子27作为与热沉23不同的部件而设置。作为多个主端子27，半导体装置20除了正极端子270、负极端子271及输出端子272以外还具有辅助端子273。这些主端子27在X方向上排列配置。主端子27与经由第1中继部件28连接的热沉23为相同电位。此外，经由辅助端子273及第2中继部件29，从热沉23远离的位置的主端子27成为与该热沉23相同的电位。这样，通过辅助端子273、第1中继部件28及第2中继部件29，能够在沿X方向排列配置的多个主端子27中自由地设定正极端子270、负极端子271、输出端子272的配置。即，能够提高主端子27的配置自由度。
此外，仅通过改变第2中继部件29的连接有无、第1中继部件28及第2中继部件29的连接对象，就能够不改变多个主端子27的排列地将正极端子270、负极端子271、输出端子272的配置变更。这样，包括辅助端子273的多个主端子27的排列不变，所以例如在平滑用电容器4的电容变更、从而将正极端子270、负极端子271、输出端子272的配置变更的情况下，也能够沿用与变更前相同的成型模。
这样，根据本实施方式的半导体装置20，能够提高主端子27的配置自由度，并且在将主端子27的配置变更的情况下也能够沿用成型模。关于这一点在后面叙述。
特别是，在本实施方式中，输出端子272经由第1中继部件281连接于对应的热沉232，负极端子271经由第1中继部件282、辅助端子273及第2中继部件29连接于对应的热沉233。由此，在正极端子270的旁边配置负极端子271。因而，还能够减小电感。
此外，对于辅助端子273，在一面21a侧连接着第2中继部件29，在背面21b侧连接着第1中继部件282。并且，在从Z方向的平面观察中，第1中继部件282及第2中继部件29的一部分彼此重叠配置。因而，在Y方向上能够使半导体装置20的体积小型化。
此外，辅助端子273的突出长度比其他主端子27(270～272)的突出长度短。由此，当将母线向主端子27(例如负极端子271)焊接时辅助端子273不成为障碍，能够提高生产性。此外，在树脂成型体21外，能够抑制辅助端子273与其他主端子27短路。
此外，第1中继部件28及第2中继部件29配置在树脂成型体21内。具体而言，在树脂成型体21内，负极端子271经由第2中继部件29而与辅助端子273连接，辅助端子273经由第1中继部件282而与热沉233连接。由此，如图7所示，与在树脂成型体之外连接中继部件的结构相比，能够使从正极端子270向负极端子271的上下臂8的电流环路变小。即，能够将电感减小。另外，图7中所示的实线箭头A2表示本实施方式的电流环路，单点划线的箭头A3表示在树脂成型体之外连接中继部件的参考例的电流环路。
接着，表示多个变形例，说明能够在提高主端子27的配置自由度的同时沿用成型模这一点。图8及图9表示第1变形例。图10及图11表示第2变形例。图12及图13表示第3变形例。图8、图10及图12对应于图5，图9、图11及图13对应于图2。图8、图10及图12中的单点划线表示电力变换装置1的体积。各变形例中的电力变换装置1的体积与图5所示的电力变换装置1的体积相同。
如图5所示，在本实施方式中，由于平滑用电容器4的电容比较小，所以在X方向上排列配置的4根主端子27中的平滑用电容器4侧的端部的主端子27被作为正极端子270，在正极端子270的外侧配置有主体部40。此外，由于电感减小，正极端子270的旁边的主端子27经由第1中继部件282、辅助端子273及第2中继部件29从而成为负极端子271。
相对于此，在第1变形例中，如图8所示，平滑用电容器4的电容变得比图5大。因此，从半导体芯片220侧朝向半导体芯片221侧，4根主端子27成为辅助端子273、正极端子270、负极端子271、输出端子272的顺序。并且，主体部40延伸设置到辅助端子273的上方，从而电力变换装置1的体积与图5相同。
为了实现这样的主端子27的配置，在图9所示的半导体装置20中，将沿X方向排列的4根主端子27中的从半导体芯片221侧的端部起的3个主端子27经由第1中继部件28而与对应的热沉23连接，成为不使用第2中继部件29的结构。具体而言，将半导体芯片221侧的端部的主端子27经由第1中继部件281而与热沉232连接，作为输出端子272。此外，将输出端子272的旁边的主端子27经由第1中继部件283而与热沉233连接，作为负极端子271。此外，将负极端子271的旁边的主端子27经由第1中继部件280而与热沉230连接，作为正极端子270。并且，将半导体芯片220侧的端部的主端子27作为辅助端子273。在图9中，在辅助端子273上没有连接第1中继部件28，但也可以经由第1中继部件28连接到热沉230、231的某个。
在第1变形例中，在从Z方向的平面观察中，正极端子270与对应的热沉230的距离(最短距离)大致等于热沉230与辅助端子273的距离(最短距离)。此外，负极端子271与对应的热沉233的距离(最短距离)比热沉233与辅助端子273的距离(最短距离)短。因此，正极端子270及负极端子271不经由辅助端子273而连接于对应的热沉23(230、233)。
在第2变形例中，为了车辆的搭载空间的方便，平滑用电容器4的主体部40在X方向上配置在半导体芯片221侧。平滑用电容器4的电容成为与图5相同的程度。因此，如图10所示，从半导体芯片220侧朝向半导体芯片221侧，4根主端子27成为输出端子272、辅助端子273、正极端子270、负极端子271的顺序。并且，在负极端子271的外侧配置有主体部40的状态下，电力变换装置1的体积与图5相同。
为了实现这样的主端子27的配置，在图11所示的半导体装置20中，将沿X方向排列的4根主端子27中的半导体芯片221侧的端部的主端子27经由第1中继部件283而与对应的热沉233连接，作为负极端子271。此外，将负极端子271的旁边的主端子27作为正极端子270，将正极端子270的旁边的主端子27作为辅助端子273。并且，将正极端子270经由第1中继部件284、辅助端子273及第2中继部件290连接于对应的热沉230。此外，将半导体芯片220侧的端部的主端子27经由第1中继部件285而与热沉231连接，作为输出端子272。
在第2变形例中，在从Z方向的平面观察中，正极端子270相对于对应的热沉230处于比辅助端子273远的位置。因此，正极端子270经由第1中继部件284、辅助端子273及第2中继部件290而与对应的热沉230连接。
在第3变形例中，也为了车辆的搭载空间的方便，平滑用电容器4的主体部40在X方向上配置在半导体芯片221侧。并且，如图12所示，平滑用电容器4的电容与图8同样地变大。因此，从半导体芯片220侧朝向半导体芯片221侧，4根主端子27成为输出端子272、正极端子270、负极端子271、辅助端子273的顺序。并且，通过将主体部40延伸设置到辅助端子273的上方，电力变换装置1的体积成为与图5相同。
为了实现这样的主端子27的配置，在图13所示的半导体装置20中，将沿X方向排列的4根主端子27中的从半导体芯片220侧的端部起的3个主端子27经由第1中继部件28而与对应的热沉23连接，成为不使用第2中继部件29的结构。具体而言，将半导体芯片220侧的端部的主端子27经由第1中继部件285而与热沉231连接，作为输出端子272。此外，将输出端子272的旁边的主端子27经由第1中继部件280而与热沉230连接，作为正极端子270。此外，将正极端子270的旁边的主端子27经由第1中继部件283而与热沉233连接，作为负极端子271。并且，将半导体芯片221侧的端部的主端子27作为辅助端子273。在图13中，辅助端子273没有连接第1中继部件28，但也可以经由第1中继部件28而与热沉232、233的某个连接。
在第3变形例中，在从Z方向的平面观察中，正极端子270与对应的热沉230的距离(最短距离)比热沉230与辅助端子273的距离(最短距离)短。此外，负极端子271与对应的热沉233的距离(最短距离)和热沉233与辅助端子273的距离(最短距离)大致相等。因此，正极端子270及负极端子271不经由辅助端子273而与对应的热沉23(230、233)连接。
图2、图9、图11及图13所示的结构仅通过改变第2中继部件29的连接有无、第1中继部件28及第2中继部件29的连接对象，就能够不改变多个主端子27的排列而将正极端子270、负极端子271、输出端子272的配置进行变更。因而，能够提高主端子27的配置自由度。此外，由于包括辅助端子273的多个主端子27的排列(位置)不变，所以在将正极端子270、负极端子271、输出端子272的配置变更的情况下也能够沿用与变更前相同的成型模。
此外，主端子27作为与热沉23不同的部件而设置，正极端子270、负极端子271、输出端子272及辅助端子273在X方向上排列配置。因而，在将负极端子271配置在正极端子270的旁边的结构中，在从Z方向的平面观察中，在正极端子270及负极端子271的至少一方相对于对应的热沉23处于比辅助端子273远的位置的情况下，处于比辅助端子273远的位置的端子(例如正极端子270)经由第1中继部件28及辅助端子273而与对应的热沉23连接。另一方面，在正极端子270及负极端子271与对应的热沉23的距离是对应的热沉23与辅助端子273的距离以下的情况下，正极端子270及负极端子271不经由辅助端子273，经由第1中继部件28而与对应的热沉23连接。
(第2实施方式)
本实施方式能够参照先前实施方式。因此，关于与先前实施方式所示的电力变换装置1及半导体装置20共通的部分的说明省略。
如图14及图15所示，在本实施方式中，第2中继部件291与电气性中继的多个主端子27一体地设置。第2中继部件291由于将辅助端子273与除了辅助端子273以外的其他主端子27电气性地中继，所以与辅助端子273及其他主端子27一体地设置。在图14中，第2中继部件291与负极端子271及辅助端子273一体地设置。负极端子271、辅助端子273及第2中继部件291将异形条的金属板冲切而形成。
由此，能够起到与第1实施方式同等的效果。此外，能够将第2中继部件291与主端子27的连接工序省略。
将本发明依据实施方式进行了记述，但应理解的是本发明并不限定于该实施方式及构造。本发明也包含各种各样的变形例及等价范围内的变形。除此以外，各种各样的组合及形态、进而在它们中仅包含一个要素、其以上或其以下的其他组合及形态也包含在本发明的范畴或思想范围中。
表示了将IGBT90、100和二极管91、101形成于相同的半导体芯片22(220、221)的例子，但对于分别形成于不同芯片的结构也能够应用。
开关元件并不限定于IGBT。例如也能够采用MOSFET。
表示了半导体装置20具有端子24(240、241)的例子，但也可以做成不具有端子24的结构。
表示了散热面230a、231a、232a、233a从树脂成型体21露出的例子。但是，对于散热面230a、231a、232a、233a不露出的结构也能够应用。
表示了将辅助端子273在突出部分的根部切除的例子，但并不限定于此。如图16所示的第4变形例那样，也能够采用不将辅助端子273切除、辅助端子273的突出长度与其他主端子27(270～272)的突出长度大致相等的结构。
在图16所示的例子中，由于辅助端子273成为与负极端子271相同的电位，所以也可以将辅助端子273与负极端子271一起连接到平滑用电容器4的负极侧端子42。另外，并不限定于辅助端子273与负极端子271电连接的例子，在辅助端子273与正极端子270或输出端子272电连接的情况下也是同样的。
主端子27的根数并不限定于4根。只要包括正极端子270、负极端子271、输出端子272及至少1个辅助端子273就可以，所以只要是4根以上就可以。在图17所示的第5变形例中，5根主端子27沿X方向排列配置。并且，从半导体芯片220侧朝向半导体芯片221侧，成为正极端子270、负极端子271、辅助端子273、辅助端子273、输出端子272的顺序。并且，输出端子272的旁边的辅助端子273与第1中继部件282连接，负极端子271及2根辅助端子273被第2中继部件292连接。
另外，5根主端子27的情况下的配置并不限定于图17。此外，第2中继端子也并不限定于1个。
第2中继部件的连接对象并不限定于负极端子271。也能够将正极端子270或输出端子272与辅助端子273电气地中继。优选的是，可以做成将第2中继部件与正极端子270及负极端子271的至少一方连接的结构。由此，能够提高正极端子270及负极端子271的配置自由度，并减小电感。
表示了在正极端子270的旁边配置负极端子271的例子，但并不限定于此。但是，在正极端子270的旁边配置负极端子271由于形成电感所以是优选的。
表示了在一面21a侧将第2中继部件配置于辅助端子273、在背面21b侧将第1中继部件配置于辅助端子273的例子，但并不限定于此。也可以在辅助端子273的相同面侧配置第1中继部件及第2中继部件。但是，如果相对于辅助端子273在一面21a侧配置第2中继部件且在背面21b侧配置第1中继部件、进而在从Z方向的平面观察中配置为第1中继部件及第2中继部件的一部分彼此重叠，则在Y方向上能够使半导体装置20的体积小型化所以是优选的。

Claims (7)

1.一种半导体装置，构成将上臂(9)与下臂(10)串联连接而成并且与平滑用电容器(4)电连接的上下臂(8)，其特征在于，
具备：
多个半导体芯片(22)，包括第1半导体芯片(220)和第2半导体芯片(221)，上述第1半导体芯片(220)形成有构成上述上臂的开关元件，在作为板厚方向的第1方向的两面具有第1主电极(220a、220b)，上述第2半导体芯片(221)在与上述第1方向正交的第2方向上与上述第1半导体芯片排列配置，形成有构成上述下臂的开关元件，在上述第1方向的两面具有第2主电极(221a、221b)；
多个热沉(23)，包括一对第1热沉(230、231)和一对第2热沉(232、233)，上述一对第1热沉(230、231)在上述板厚方向上夹着上述第1半导体芯片而配置，与对应的上述第1主电极电连接，上述一对第2热沉(232、233)在上述板厚方向上夹着上述第2半导体芯片而配置，与对应的上述第2主电极电连接；
树脂成型体(21)，将多个上述半导体芯片及多个上述热沉一体地封固；
多个主端子(27)，包括与高电位侧的上述第1热沉连接的正极端子(270)、与低电位侧的上述第2热沉连接的负极端子(271)、与低电位侧的上述第1热沉及高电位侧的上述第2热沉的某个连接的输出端子(272)、以及至少1个辅助端子(273)，从上述树脂成型体的同一侧面突出并且在上述第2方向上排列配置；
多个第1中继部件(28、280～285)，配置在上述树脂成型体内，将上述主端子与对应的上述热沉电气地中继；以及
第2中继部件(29、290～292)，配置在上述树脂成型体内，将上述正极端子、上述负极端子及上述输出端子的某个与上述辅助端子电气地中继；
低电位侧的上述第1热沉和高电位侧的上述第2热沉被电连接；
上述正极端子、上述负极端子及上述输出端子中的一部分上述主端子经由上述第1中继部件、上述辅助端子及上述第2中继部件而与对应的上述热沉连接，其余的上述主端子不经由上述辅助端子且经由上述第1中继部件而与对应的上述热沉连接。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述输出端子经由上述第1中继部件而与对应的上述热沉连接；
正极端子及负极端子的至少一方经由上述第1中继部件、上述辅助端子及上述第2中继部件而与对应的上述热沉连接。
3.如权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，
在上述第2方向上，在上述正极端子的旁边配置有上述负极端子。
4.如权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
在上述第1方向上，上述第1中继部件与上述主端子的一面连接，上述第2中继部件与和上述一面相反的背面连接；
在从上述第1方向的平面观察中，上述第1中继部件及上述第2中继部件的一部分彼此重叠而配置。
5.如权利要求1～4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
上述辅助端子与其他上述主端子相比，从上述树脂成型体的突出长度较短。
6.如权利要求1～5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
上述第2中继部件与电气地中继的多个上述主端子一体地设置。
7.一种半导体装置，构成将上臂(9)与下臂(10)串联连接而成并且与平滑用电容器(4)电连接的上下臂(8)，其特征在于，
具备：
多个半导体芯片(22)，包括第1半导体芯片(220)和第2半导体芯片(221)，上述第1半导体芯片(220)形成有构成上述上臂的开关元件，在作为板厚方向的第1方向的两面具有第1主电极(220a、220b)，上述第2半导体芯片(221)在与上述第1方向正交的第2方向上与上述第1半导体芯片排列配置，形成有构成上述下臂的开关元件，在上述第1方向的两面具有第2主电极(221a、221b)；
多个热沉(23)，包括一对第1热沉(230、231)和一对第2热沉(232、233)，上述一对第1热沉(230、231)在上述板厚方向上夹着上述第1半导体芯片而配置，与对应的上述第1主电极电连接，上述一对第2热沉(232、233)在上述板厚方向上夹着上述第2半导体芯片而配置，与对应的上述第2主电极电连接；
树脂成型体(21)，将多个上述半导体芯片及多个上述热沉一体地封固；
多个主端子(27)，包括与高电位侧的上述第1热沉连接的正极端子(270)、与低电位侧的上述第2热沉连接的负极端子(271)、与低电位侧的上述第1热沉及高电位侧的上述第2热沉的某个连接的输出端子(272)、以及至少1个辅助端子(273)，从上述树脂成型体的同一侧面突出并且在上述第2方向上排列配置；以及
多个第1中继部件(28)，配置在上述树脂成型体内，将上述主端子与对应的上述热沉电气地中继；
低电位侧的上述第1热沉与高电位侧的上述第2热沉被电连接；
在上述第2方向上，在上述正极端子的旁边配置有上述负极端子；
上述输出端子经由上述第1中继部件而与对应的上述热沉连接；
在从上述第1方向的平面观察中，在上述正极端子及上述负极端子的至少一方相对于对应的上述热沉处于比上述辅助端子远的位置的情况下，处于比上述辅助端子远的位置的端子经由上述第1中继部件及上述辅助端子而与对应的上述热沉连接，在上述正极端子及上述负极端子与对应的上述热沉的距离是对应的上述热沉与上述辅助端子的距离以下的情况下，上述正极端子及上述负极端子不经由上述辅助端子并经由上述第1中继部件而与对应的上述热沉连接。
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