CN110911379B - 端子板以及半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施方式提供电感较低的端子板以及半导体装置。实施方式的端子板具备：第一端子部、第二端子部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第一布线部、设于第一端子部与第一布线部之间并将第一端子部与第一布线部连接的第一连接部、设于第二端子部与第一布线部之间并将第二端子部与第一布线部连接的第二连接部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第二布线部、设于第一端子部与第二布线部之间并将第一端子部与第二布线部连接的第三连接部、设于第二端子部与第二布线部之间并将第二端子部与第二布线部的第四连接部、以及设于第二布线部的上方并连接于第二布线部且具有孔的第三端子部。
Description
相关申请
本申请享受以日本专利申请2018－174264号(申请日：2018年9月18日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的全部内容。
技术领域
本发明的实施方式涉及端子板以及半导体装置。
背景技术
进行了面向发电或输电、泵或鼓风机等旋转机械、通信系统或工厂等的电源装置、基于交流马达的铁路、电动汽车、家庭用电器产品等广阔的领域的、包含MOSFET(Metal－Oxide－Semiconductor Field－Effect－Transistor)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor)这类半导体元件的、为了电力控制而设计的功率半导体装置的开发。
通常，在功率半导体装置中，使用接合线或端子板将多个半导体元件并联地连接，并设为能够处理较大的电力。为了使功率半导体装置稳定地动作，优选的是将多个半导体元件以电感尽可能低的状态并联地连接。但是，实际上由于电流路径长度的不同等，存在各个半导体元件的开关等的动作时刻偏差、功率半导体装置的输出波形产生非预期的振动这类问题。由于在功率半导体装置中处理较大的电力，因此即使是微小的电感也会带来较大的影响，这样的振动变得特别严重。
发明内容
本发明的实施方式提供电感较低的端子板以及半导体装置。
实施方式的端子板具备第一端子部、第二端子部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第一布线部、设于第一端子部与第一布线部之间并将第一端子部与第一布线部连接的第一连接部、设于第二端子部与第一布线部之间并将第二端子部与第一布线部的第二连接部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第二布线部、设于第一端子部与第二布线部之间并将第一端子部与第二布线部连接的第三连接部、设于第二端子部与第二布线部之间并将第二端子部与第二布线部连接的第四连接部、以及设于第二布线部的上方并连接于第二布线部且具有孔的第三端子部。
附图说明
图1是实施方式的端子板以及半导体装置的示意图。
图2是比较方式的端子板以及半导体装置的示意图。
具体实施方式
以下，使用附图对实施方式进行说明。另外，在附图中，对相同或者类似的位置，标注相同或者类似的附图标记。
在本说明书中，有对于相同或者类似的部件标注相同的附图标记并省略重复的说明的情况。
在本说明书中，为了表示部件等的位置关系，将附图的上方向表述为“上”，将附图的下方向表述为“下”。在本说明书中，“上”、“下”的概念不一定是表示与重力的朝向的关系的词语。
(实施方式)
实施方式的端子板具备第一端子部、第二端子部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第一布线部、设于第一端子部与第一布线部之间并将第一端子部与第一布线部连接的第一连接部、设于第二端子部与第一布线部之间并将第二端子部与第一布线部连接的第二连接部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第二布线部、设于第一端子部与第二布线部之间并将第一端子部与第二布线部连接的第三连接部、设于第二端子部与第二布线部之间并将第二端子部与第二布线部连接的第四连接部、以及设于第二布线部的上方并连接于第二布线部且具有孔的第三端子部。
实施方式的半导体装置具备：第一半导体元件、电连接于第一半导体元件的第一电极部件、第二半导体元件、电连接于第二半导体元件的第二电极部件、以及端子板，该端子板具有连接于第一电极部件的第一端子部、连接于第二电极部件的第二端子部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第一布线部、设于第一端子部与第一布线部之间并不经由第一电极部件以及第二电极部件地将第一端子部与第一布线部连接的第一连接部、设于第二端子部与第一布线部之间并不经由第一电极部件以及第二电极部件地将第二端子部与第一布线部连接的第二连接部、设于第一端子部以及第二端子部的斜上方的第二布线部、设于第一端子部与第二布线部之间并不经由第一电极部件以及第二电极部件地将第一端子部与第二布线部连接的第三连接部、设于第二端子部与第二布线部之间并不经由第一电极部件以及第二电极部件地将第二端子部与第二布线部连接的第四连接部、以及设于第二布线部的上方并连接于第二布线部且具有孔的第三端子部。
图1是实施方式的端子板100以及半导体装置200的示意图。
实施方式的半导体装置200是多个半导体元件110利用电极部件120、接合线150以及端子板100连接而成的电力转换装置。
半导体装置200具备端子板100、半导体元件110、电极部件120、辅助布线130、基座140、以及接合线150。
基座140例如是由Cu(铜)、AlSiC形成的板状的基板。
这里，定义x轴、与x轴垂直的y轴、和与x轴以及y轴垂直的z轴。基座140的表面与xy面平行地配置。
在基座140上设有电极部件120。在图1中，作为电极部件120，设有第一电极部件120a、第二电极部件120b、第三电极部件120c、以及第四电极部件120d。电极部件120例如具有Cu(铜)制的板材。另外，电极部件120也可以是例如用两张Cu制的板材夹着AlN(氮化铝)、SiN(氮化硅)等陶瓷制的板材而成的。
半导体元件110设于电极部件120上。在图1中，作为半导体元件110的第一半导体元件110a、第二半导体元件110b、第三半导体元件110c、以及第四半导体元件110d分别设于第一电极部件120a、第二电极部件120b、第三电极部件120c、以及第四电极部件120d之上。
半导体元件110例如是纵型的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或者MOSFET(Metal－Oxide－Semiconductor Field Effect Transistor)。在半导体元件110是纵型的p沟道MOSFET的情况下，半导体元件110利用设于半导体元件110的底面的未图示的漏极电极来与电极部件120电连接。即，第一半导体元件110a与第一电极部件120a电连接，第二半导体元件110b与第二电极部件120b电连接，第三半导体元件110c与第三电极部件120c电连接，第四半导体元件110d与第四电极部件120d电连接。另外，在本实施方式中，关于半导体元件110的种类、导电型等，未特别限定。
另外，例如也可以是，电极部件120经由接合线150，与设于半导体元件110的上表面的未图示的电极连接，从而使半导体元件110与电极部件120电连接。
端子板100设于电极部件120上。
端子板100具有第一端子部2、第二端子部4、第一布线部6、第一连接部8、第二连接部10、第二布线部12、第三端子部14、第四端子部16、第五端子部18、第三连接部20、第四连接部22、第五连接部24、以及第六连接部26。
第一端子部2设于第一电极部件120a上，与第一电极部件120a例如通过超声波接合法或者焊料连接。由此，第一端子部2与第一半导体元件110a电连接。
第二端子部4与第一端子部2分离地设于第二电极部件120b上，与第二电极部件120b例如通过超声波接合法或者焊料连接。由此，
第二端子部4与第二半导体元件110b电连接。
第一布线部6设于第一端子部2以及第二端子部4的斜上方。在图1中，第一布线部6向x方向延伸。
第一连接部8设于第一端子部2与第一布线部6之间，不经由电极部件120地将第一端子部2与第一布线部6连接。
第二连接部10设于第二端子部4与第一布线部6之间，不经由电极部件120地将第二端子部4与第一布线部6连接。
第二布线部12设于第一端子部2以及第二端子部4的斜上方。第二布线部12是在基座140、半导体元件110以及接合线150上配置的例如板状的导电性的部件。例如，为了使第一布线部6与第二布线部12的卷绕(日语：取り回し)容易，优选的是在从上方观察端子板100的情况下，第一端子部2以及第二端子部4设于第一布线部6与第二布线部12之间。但是，第一布线部6、第二布线部12、第一端子部2以及第二端子部4的配置并不限定于此。
第三端子部14设于第二布线部12的上方，连接于第二布线部12。第三端子部14例如具有能够供约M5以上M10以下的螺栓、即螺栓直径为5mm以上10mm以下的螺栓插入的孔15。将上述的螺栓插入孔15而对于未图示的具有约M5以上M10以下的螺母、即螺母直径为5mm以上10mm以下的螺母的金属部紧固，从而能够获得上述的金属部与第三端子部14的良好的接触。由此，能够将利用半导体装置200转换后的电力良好地传至金属部。
第三连接部20设于第一端子部2与第二布线部12之间。
第四连接部22设于第二端子部4与第二布线部12之间。
第四端子部16设于第一端子部2和第二布线部12之间、或者第三连接部20和第二布线部12之间的第三电极部件120c上。第四端子部16与第三电极部件120c例如通过超声波接合法或者焊料连接。由此，第四端子部16与第三半导体元件110c电连接。
第五端子部18设于第二端子部4和第二布线部12之间、或者第四连接部22和第二布线部12之间的第四电极部件120d上。第五端子部18与第四电极部件120d例如通过超声波接合法或者焊料连接。由此，第五端子部18与第四半导体元件110d电连接。
第五连接部24设于第二布线部12与第四端子部16之间，不经由电极部件120地将第二布线部12与第四端子部16连接。
第六连接部26设于第二布线部12与第五端子部18之间，不经由电极部件120地将第二布线部12与第五端子部18连接。
第三连接部20以横跨在第一端子部2与第四端子部16之间的方式，不经由电极部件120地将第一端子部2与第四端子部16连接。由此，第三连接部20经由第四端子部16以及第五连接部24将第一端子部2与第二布线部12连接。
第四连接部22以横跨在第二端子部4与第五端子部18之间的方式，不经由电极部件120地将第二端子部4与第五端子部18连接。由此，第四连接部22经由第五端子部18以及第六连接部26将第二端子部4与第二布线部12连接。
电流流经半导体装置200时产生的热量导致半导体装置200的各部件热膨胀，因此担心因各部件的热膨胀系数的不同而导致第一端子部2、第二端子部4、第四端子部16、或者第五端子部18分别从第一电极部件120a、第二电极部件120b、第三电极部件120c或者第四电极部件120d剥离。为了抑制该剥离，在第一端子部2、第二端子部4、第四端子部16、以及第五端子部18与连接其他部分的部分之间，设有第一连接部8、第二连接部10、第三连接部20、第四连接部22、第五连接部24以及第六连接部26，从而具有某种程度的弹性，将热膨胀系数的差异吸收。
辅助布线130设于电极部件120上，不经由端子板100地将电极部件120连接。在图1中，辅助布线130连接于第一电极部件120a、第二电极部件120b、第三电极部件120c以及第四电极部件120d。在辅助布线130设有端部132，例如连接于未图示的栅极控制电路。辅助布线130是为了取得栅极控制电路的基准电位、并为了独立于端子板100地将电极部件120电连接而设置的。辅助布线130与端子板100不同，不流过较大的电流，因此即使电阻高一些也不会产生显著问题。因此，辅助布线130一般来说使用相比于构成端子板100的部件截面面积更小的布线。
端子板100例如使用金属板成型出例如厚度为1mm以上1.5mm以下程度的Cu制的板，从而作为一体的部件而形成。由于能够简易地制作，因此是优选的。但是，端子板100的制造方法并不限定于此。
第一端子部2、第二端子部4、第四端子部16以及第五端子部18的与电极部件120接触的部分的大小例如是3.5mm见方的程度。
接下来，记载本实施方式的端子板100以及半导体装置200的作用效果。
在图2中示出端子板800以及半导体装置900的示意图，其为未设有第一布线部6的比较方式。特别是，在使用端子板来连接半导体元件110的情况下，以能够吸收各部件的热值膨胀系数的差异的方式设有第一连接部8、第二连接部10、第三连接部20、第四连接部22、第五连接部24以及第六连接部26，因此存在难以使用低电感的布线将多个半导体元件110连接的问题。
本实施方式的端子板100具有第一布线部6。由此，例如作为连接第一半导体元件110a与第二半导体元件110b的端子板100的路径，除了在图2的比较方式的端子板800也可看到的经由第二端子部4、第四连接部22、第五端子部18、第六连接部26、第二布线部12、第五连接部24、第四端子部16、第三连接部20以及第一端子部2的路径之外，还设有经由第二端子部4、第二连接部10、第一布线部6、第一连接部8以及第一端子部2的路径。由此，能够提供电感较低的端子板以及半导体装置。
为了能够简易地制作，优选的是构成端子板100的各部件作为一体的部件而形成。
虽然说明了本发明的几个实施方式以及实施例，但这些实施方式以及实施例是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明与其等效的范围内。
Claims (5)
1.一种端子板，具备：
第一端子部；
第二端子部；
第一布线部，设于所述第一端子部以及所述第二端子部的斜上方；
第一连接部，设于所述第一端子部与所述第一布线部之间，将所述第一端子部与所述第一布线部连接；
第二连接部，设于所述第二端子部与所述第一布线部之间，将所述第二端子部与所述第一布线部连接；
第二布线部，设于所述第一端子部以及所述第二端子部的斜上方；
第三连接部，设于所述第一端子部与所述第二布线部之间，将所述第一端子部与所述第二布线部连接；
第四连接部，设于所述第二端子部与所述第二布线部之间，将所述第二端子部与所述第二布线部连接；
第三端子部，设于所述第二布线部的上方，连接于所述第二布线部，并具有孔；
第四端子部，设于所述第二布线部与所述第三连接部之间；
第五端子部，设于所述第二布线部与所述第四连接部之间；
第五连接部，设于所述第二布线部与所述第四端子部之间，将所述第二布线部与所述第四端子部连接；以及
第六连接部，设于所述第二布线部与所述第五端子部之间，将所述第二布线部与所述第五端子部连接，
所述第三连接部经由所述第四端子部以及所述第五连接部将所述第一端子部与所述第二布线部连接，所述第四连接部经由所述第五端子部以及所述第六连接部将所述第二端子部与所述第二布线部连接。
2.如权利要求1所述的端子板，其中，
所述第一端子部、所述第二端子部、所述第一布线部、所述第一连接部、所述第二连接部、所述第二布线部、所述第三连接部、所述第四连接部以及所述第三端子部作为一体而被形成。
3.一种半导体装置，具备：
第一半导体元件；
第一电极部件，电连接于所述第一半导体元件；
第二半导体元件；
第二电极部件，电连接于所述第二半导体元件；以及
端子板，所述端子板具备：
第一端子部，连接于所述第一电极部件；
第二端子部，连接于所述第二电极部件；
第一布线部，设于所述第一端子部以及所述第二端子部的斜上方；
第一连接部，设于所述第一端子部与所述第一布线部之间，不经由所述第一电极部件以及所述第二电极部件地将所述第一端子部与所述第一布线部连接；
第二连接部，设于所述第二端子部与所述第一布线部之间，不经由所述第一电极部件以及所述第二电极部件地将所述第二端子部与所述第一布线部连接；
第二布线部，设于所述第一端子部以及所述第二端子部的斜上方；
第三连接部，设于所述第一端子部与所述第二布线部之间，不经由所述第一电极部件以及所述第二电极部件地将所述第一端子部与所述第二布线部连接；
第四连接部，设于所述第二端子部与所述第二布线部之间，不经由所述第一电极部件以及所述第二电极部件地将所述第二端子部与所述第二布线部连接；
第三端子部，设于所述第二布线部的上方，连接于所述第二布线部，并具有孔；
第三半导体元件；
第三电极部件，电连接于所述第三半导体元件；
第四半导体元件；以及
第四电极部件，电连接于所述第四半导体元件，
所述端子板还具备：
第四端子部，设于所述第二布线部与所述第三连接部之间，连接于所述第三电极部件；
第五端子部，设于所述第二布线部与所述第四连接部之间，连接于所述第四电极部件；
第五连接部，设于所述第二布线部与所述第四端子部之间，将所述第二布线部与所述第四端子部连接；以及
第六连接部，设于所述第二布线部与所述第五端子部之间，将所述第二布线部与所述第五端子部连接，
所述第三连接部经由所述第四端子部以及所述第五连接部将所述第一端子部与所述第二布线部连接，所述第四连接部经由所述第五端子部以及所述第六连接部将所述第二端子部与所述第二布线部连接。
4.如权利要求3所述的半导体装置，其中，
还具备辅助布线，该辅助布线不经由所述端子板地将所述第一电极部件与所述第二电极部件连接。
5.如权利要求3所述的半导体装置，其中，
所述第一端子部、所述第二端子部、所述第一布线部、所述第一连接部、所述第二连接部、所述第二布线部、所述第三连接部、所述第四连接部以及所述第三端子部作为一体而被形成。
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