CN113661567B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

半导体装置具备：半导体元件(40)，在一面侧具有第1主电极(41C)，在背面侧具有第2主电极(41E)；与一面侧的第1主电极连接的第1散热部件(50C)及背面侧的第2散热部件(50E)；以及引线框(60)，包括与第1散热部件连接的第1主端子(61C)以及与第2主电极连接的第2主端子(61E)。第2主端子具有与第2主电极连接的连接部(62E)、从连接部延伸设置且与第1散热部件对置的对置部(64E)、以及与连接部相反地与对置部相连且与第1主端子在正交于厚度方向的一个方向上排列的非对置部(65E)。第2散热部件经由第2主端子而与半导体元件连接。引线框中第1主端子以及第2主端子的非对置部的至少一方具有多个。非对置部以侧面相互对置的方式交替地排列，对置的侧面的组形成有多个。

Description

半导体装置
关联申请的相互参照
本申请基于2019年3月11日提出的日本专利申请第2019－43884号，这里通过参照而引用其记载内容。
技术领域
本发明涉及半导体装置。
背景技术
在专利文献1中提出了一种半导体装置。半导体装置具备具有第1主电极及第2主电极的半导体元件、以夹着半导体元件的方式配置的散热部件、以及与对应的主电极电连接的主端子。
半导体装置中，作为散热部件，具备配置在第1主电极侧的第1散热部件和配置在第2主电极侧的第2散热部件。半导体装置中，作为主端子，具备与第1主电极电连接的第1主端子以及与第2主电极电连接的第2主端子。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP 2015－82614A
发明内容
在专利文献1的半导体装置中，第1主端子从第1散热部件延伸设置，第2主端子从第2散热部件延伸设置。并且，第1散热部件与第1主电极连接，第2散热部件经由接线端(terminal)而与第2主电极连接。半导体元件及接线端介于第1散热部件与第2散热部件之间。此外，半导体装置具有各1个第1主端子及第2主端子。要求电感的进一步的减小。
本发明的目的在于提供能够减小电感的半导体装置。
根据本发明的一技术方案，半导体装置具备：至少一个半导体元件，作为主电极而在一面侧具有第1主电极、在背面侧具有第2主电极，背面是在厚度方向上与一面相反的面；第1散热部件及第2散热部件，是以夹着半导体元件的方式配置的散热部件，第1散热部件配置在一面侧并与第1主电极连接，第2散热部件配置在背面侧；以及引线框，包括与对应的主电极电连接的作为主端子的第1主端子及第2主端子，第1主端子与第1散热部件连接，第2主端子与第2主电极连接。
在该半导体装置中，第2主端子具有：连接部，与第2主电极连接；对置部，是从连接部延伸设置的部分，与连接部相连且与第1散热部件对置；以及非对置部，与连接部相反地与对置部相连，与第1主端子在与厚度方向正交的一个方向上排列配置。第2散热部件经由第2主端子而与半导体元件连接。引线框中，第1主端子以及第2主端子的非对置部的至少一方具有多个。第1主端子以及第2主端子的非对置部以侧面相互对置的方式交替地排列配置，相互对置的侧面的组形成有多个。
根据本发明的一技术方案，在半导体装置中，包含主端子的引线框作为与散热部件不同的部件而设置。第2主端子配置在第2散热部件与半导体元件之间，与第2电极连接。第1散热部件是电位与第1主电极相同的部分。作为对置于第1散热部件的电位与第2主电极相同的部分，第2主端子的对置部变得最近。此外，第1主端子和第2主端子的非对置部以侧面相互对置的方式交替地配置。第1主端子和第2主端子(非对置部)形成有多组对置的侧面的组。结果，能够提供能够减小电感的半导体装置。
附图说明
关于本发明的上述及其他目的、特征及优点，根据参照附图的下述详细说明会更加明确。
图1是表示应用第1实施方式的半导体装置的电力变换装置的概略结构的图。
图2是表示半导体装置的立体图。
图3是表示封固树脂体内的要素的立体图。
图4是将图2从A方向观察的平面图。
图5是将图3从B方向观察的平面图。
图6是沿着图2的VI－VI线的剖视图。
图7是沿着图2的VII－VII线的剖视图。
图8是表示引线框的连接状态的立体图。
图9是表示各热沉及引线框的位置关系的立体图。
图10是表示比较例的剖视图。
图11是表示电感降低的图。
图12是表示电感降低的图。
图13是表示变形例的平面图。
图14是表示变形例的示意性平面图。
图15是表示热阻降低的图。
图16是表示第2实施方式的半导体装置的平面图，与图5对应。
图17是在第3实施方式的半导体装置中表示半导体元件周边的剖视图。
图18是表示变形例的剖视图。
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，对在功能上及/或构造上对应的部分赋予同一参照标记。以下，将半导体元件的厚度方向表示为Z方向，将与Z方向正交的一个方向表示为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。只要没有特别声明，就将沿着由上述的X方向及Y方向规定的XY面的形状作为平面形状。
(第1实施方式)
首先，基于图1对应用半导体装置的电力变换装置进行说明。
<电力变换装置的概略结构>
图1所示的电力变换装置1例如搭载在电动汽车或混合动力汽车中。电力变换装置1将从搭载在车辆中的直流电源2供给的直流电压变换为三相交流，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发出的电力变换为直流并向直流电源2充电。具有发电功能的马达3有时被称作电动发电机。电力变换装置1能够进行双向的电力变换。
电力变换装置1具有平滑电容器4和作为电力变换器的逆变器5。平滑电容器4的正极侧端子与直流电源2的高电位侧的电极即正极连接，负极侧端子与直流电源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，向马达3输出。逆变器5将由马达3发出的交流电变换为直流电。逆变器5是DC－AC变换部。
逆变器5具备三相的上下臂电路6。在正极侧的电源线即高电位电源线7与负极侧的电源线即低电位电源线8之间串联连接着两个臂而构成各相的上下臂电路6。在各相的上下臂电路6中，上臂与下臂的连接点被连接到对于马达3的输出线9。
在本实施方式中，作为构成各臂的开关元件，采用n沟道型的绝缘栅双极型晶体管6i(以下表示为IGBT6i)。各个IGBT6i与作为续流用二极管的FWD6d反并联地连接。一相的上下臂电路6具有两个IGBT6i。在上臂中，IGBT6i的集电极电极与高电位电源线7连接。在下臂中，IGBT6i的发射极电极与低电位电源线8连接。并且，上臂中的IGBT6i的发射极电极与下臂中的IGBT6i的集电极电极相互连接。
电力变换装置1除了上述的平滑电容器4及逆变器5以外，可以还具备作为逆变器5以外的电力变换器的变换器、构成逆变器5及变换器的开关元件的驱动电路等。变换器是将直流电压变换为不同值的直流电压的DC－DC变换部。
<半导体装置>
如图2～图9所示，半导体装置20具备封固树脂体30、半导体元件40、热沉50和包括主端子61及信号端子67的引线框60。在图3中，相对于图2，表示了封固树脂体30内的要素。在图5中，为了方便，省略了封固树脂体30而进行图示。在图8中，表示了引线框60的连接状态，具体而言表示了与半导体元件40及后述的热沉50C的连接状态。在图9中，表示了各热沉50与引线框60的位置关系。在图8及图9中，作为引线框60，表示了连接杆(tie bar)切断前的状态。
封固树脂体30将构成半导体装置20的其他要素的一部分封固。其他要素的其余部分露出到封固树脂体30之外。封固树脂体30例如将半导体元件40封固。封固树脂体30将形成在构成半导体装置20的其他要素间的连接部分封固。封固树脂体30将半导体元件40与引线框60的连接部分封固。封固树脂体30将热沉50与引线框60的连接部分封固。封固树脂体30有时被称作模塑树脂。
封固树脂体30例如由环氧类树脂构成。封固树脂体30例如通过传递模塑法成形。如图2、图3及图4所示，封固树脂体30在Z方向上具有一面300以及与一面300相反的背面301。一面300及背面301例如为平坦面。封固树脂体30具有将一面300与背面301相连的侧面。在本实施方式中，封固树脂体30的平面形状大致呈矩形。封固树脂体30具有侧面302和侧面303，主端子61向侧面302的外部突出，信号端子67向侧面303的外部突出。侧面303是在Y方向上与侧面302相反的面。
在Si、SiC、GaN等的半导体基板上形成元件而构成半导体元件40。半导体装置20至少具备一个半导体元件40。在本实施方式中，在构成半导体元件40的半导体基板上形成有IGBT6i及FWD6d。这样，作为半导体元件40，采用了RC(Reverse Conducting)－IGBT。半导体元件40构成上述的臂的一个。半导体元件40有时被称作半导体芯片。
半导体元件40为纵型构造，主电流在Z方向上流动。虽然省略了图示，但是半导体元件40具有栅极电极。栅极电极例如为沟槽构造。如图6及图7所示，半导体元件40在自身的厚度方向即Z方向上的两面具有主电极41。在主电极41间流过主电流。具体而言，作为主电极41，在一面侧具有集电极电极41C，在与一面相反的背面侧具有发射极电极41E。集电极电极41C也兼作FWD6d的阴极电极，发射极电极41E也兼作FWD6d的阳极电极。集电极电极41C形成于一面的大致整个区域。发射极电极41E形成于背面的一部分。集电极电极41C相当于第1主电极，发射极电极41E相当于第2主电极。
如图3及图6所示，半导体元件40在发射极电极41E的形成面具有作为信号用的电极的焊盘42。焊盘42形成在与发射极电极41E不同的位置。焊盘42与发射极电极41E电分离。半导体元件40的平面形状大致呈矩形。焊盘42在Y方向上形成在与发射极电极41E的形成区域相反的一侧的端部。
半导体元件40例如具有5个焊盘42。具体而言，作为焊盘42，具有栅极电极用的焊盘、发射极电极41E的电位检测用的焊盘、电流感测用的焊盘、半导体元件40的温度检测用的焊盘。作为温度检测用的焊盘42，具有作为温度检测元件的感温二极管的阳极电位用的焊盘和阴极电位用的焊盘。5个焊盘42在X方向上排列形成。
作为主电极41、焊盘42等电极的构成材料，例如可以使用Al类的材料。在用焊料等接合的情况下，材料优选的是含有Cu。例如可以使用AlCuSi。
热沉50是以在Z方向上夹着半导体元件40的方式配置的散热部件。热沉50起到将半导体元件40产生的热散热的功能。热沉50以在Z方向上夹着半导体元件40的方式成对地设置。半导体装置20中，作为一对热沉50而具有配置在集电极电极41C侧的热沉50C和配置在发射极电极41E侧的热沉50E。热沉50C相当于第1散热部件，热沉50E相当于第2散热部件。
热沉50C、50E在从Z方向观察的平面视图中设置成将半导体元件40包含在内部。热沉50C在Z方向上具有半导体元件40侧的安装面500C以及与安装面500C相反的散热面501C。热沉50E在Z方向上具有半导体元件40侧的安装面500E以及与安装面500E相反的散热面501E。安装面500C、500E在Z方向上相互对置。安装面500C、500E相互大致平行。安装面500C相当于第1散热部件中的对置面。
在本实施方式中，热沉50C、50E的平面形状大致呈矩形。X方向的长度在热沉50C、50E中大致一致。关于Y方向的长度，热沉50C比热沉50E长。如图3、图5、图6等所示，热沉50C在Y方向上跨过热沉50E。热沉50C具有重叠部51C和非重叠部52C。重叠部51C是在从Z方向观察的平面视图中与热沉50E重叠的部分。重叠部51C是在Z方向上与热沉50E的安装面500E对置的区域。非重叠部52C相对于重叠部51C，在Y方向上的主端子61侧相连。非重叠部52C是不与热沉50E重叠的部分。
在热沉50C的安装面500C，经由接合部件80而连接着集电极电极41C。集电极电极41C与热沉50C的重叠部51C连接。热沉50C连接着与集电极电极41C对应的主端子61(主端子61C)。主端子61C与热沉50C的非重叠部52C连接。主端子61C经由热沉50C而与集电极电极41C电连接。热沉50C起到将集电极电极41C与主端子61C相连的作为布线的功能。
在热沉50E的安装面500E，经由接合部件81而连接着与发射极电极41E对应的主端子61(主端子61E)。主端子61E经由接合部件82而连接着发射极电极41E。热沉50E经由接合部件81、82及主端子61E而与发射极电极41E连接。主端子61E不经由热沉50E地与发射极电极41E电连接。
热沉50C、50E各自的至少一部分被封固树脂体30封固。在本实施方式中，热沉50C的散热面501C从封固树脂体30露出。散热面501C与一面300大致共面。热沉50C的表面中的除了与集电极电极41C的连接部、散热面501C、与主端子61C的连接部以外的部分被封固树脂体30覆盖。同样，热沉50E的散热面501E从封固树脂体30露出。散热面501E与背面301大致共面。热沉50E的表面中的除了与主端子61E的连接部、散热面501E以外的部分被封固树脂体30覆盖。
作为热沉50，例如可以采用金属板、金属体与绝缘体的复合材料。作为复合材料，例如有DBC(Direct Bonded Copper)基板。在热沉50C和热沉50E中，既可以使用相同种类的部件，也可以使用相互不同的部件。在本实施方式中，如图3、图6、图7等所示，作为热沉50C、50E而采用DBC基板。
热沉50具有绝缘体50x以及以夹着绝缘体50x的方式配置的金属体50y、50z。绝缘体50x是陶瓷基板。金属体50y、50z例如含有Cu而形成。金属体50y、50z相对于绝缘体50x直接接合。热沉50从半导体元件40侧起依次层叠着金属体50y、绝缘体50x、金属体50z。热沉50呈3层构造。
金属体50y、50z的平面形状及大小相互大致一致。作为中间层的绝缘体50x的平面形状与金属体50y、50z相似。绝缘体50c的大小比金属体50y、50z大。绝缘体50x在整周上延伸设置到比金属体50y、50z靠外侧。在热沉50C、50E中，金属体50y的一面成为安装面500C、500E。在热沉50C、50E中，金属体50z的一面成为散热面501C、501E。
引线框60具备外部连接端子。外部连接端子将上述的臂与半导体装置20的外部电连接。所谓半导体装置20的外部，例如是其他半导体装置20、平滑电容器4等。作为外部连接端子，引线框60具备主端子61和信号端子67。引线框60作为与热沉50不同的部件而构成。引线框60在Z方向上配置在热沉50C、50E之间。引线框60将以Cu等为材料的金属板通过冲压加工等加工而成。
主端子61是流过主电流的外部连接端子。引线框60设有多个主端子61。主端子61与对应的主电极41电连接。作为主端子61，半导体装置20具有与集电极电极41C电连接的主端子61C以及与发射极电极41E电连接的主端子61E。主端子61C相当于第1主端子，主端子61E相当于第2主端子。主端子61C有时被称作集电极端子。主端子61E有时被称作发射极端子。
主端子61的与主电极41电连接的部分被封固树脂体30封固。主端子61分别从与主电极41电连接的部分向Y方向上的远离半导体元件40的方向延伸。全部的主端子61从封固树脂体30的侧面302向外部突出。
如图3、图5、图7等所示，主端子61C具有连接部62C和延伸设置部63C。连接部62C是主端子61C中的与热沉50C连接的部分。主端子61C可以经由焊料等接合部件而与热沉50C连接。主端子61C也可以通过超声波接合、摩擦搅拌接合、激光焊接等与热沉50C直接连接。延伸设置部63C是从连接部62C延伸设置的部分。延伸设置部63C与连接部62C一体地相连。
如图3、图5、图6等所示，主端子61E具有连接部62E和延伸设置部63E。连接部62E是主端子61E中的与发射极电极41E连接的部分。如上述那样，主端子61E的连接部62E经由接合部件82而与发射极电极41E连接。连接部62E在从Z方向观察的平面视图中是与发射极电极41E重叠的部分。主端子61E包括连接部62E而与热沉50E连接。在连接部62E，在一面侧配置有接合部件81，在一面的相反侧配置有接合部件82。在从Z方向观察的平面视图中，接合部件81、82的至少一部分相互重叠。
延伸设置部63E是从连接部62E延伸设置的部分。延伸设置部63E与连接部62E一体地相连。延伸设置部63C具有对置部64E和非对置部65E。对置部64E是与热沉50C对置的部分。对置部64E在Z方向上与热沉50C的安装面500C对置。对置部64E的一端与连接部62E相连，另一端与非对置部65E相连。
非对置部65E是不与热沉50C对置的部分。非对置部65E从对置部64E向远离半导体元件40的方向延伸设置。非对置部65E与主端子61C的延伸设置部63C在与Z方向正交的一个方向上排列配置。主端子61C的延伸设置部63C与主端子61E的非对置部65E以侧面610C、610E相互对置的方式配置。延伸设置部63C的一部分及非对置部65E的一部分作为与外部连接的连接部分而被提供。延伸设置部63C及非对置部65E有时被称作端子部。引线框60中，主端子61C及非对置部65E的至少一方具有多个。
主端子61C及非对置部65E在排列方向上交替地配置。所谓交替，是在排列方向上主端子61C与主端子61E相邻的配置。主端子61C及非对置部65E不是板面彼此对置，而是侧面610C、610E彼此对置。通过交替配置，引线框60具有多组对置的侧面610C、610E。侧面610C、610E只要在主端子61的板厚方向上至少一部分对置即可。例如也可以在板厚方向上偏移而设置。优选的是，相互对置的侧面710C、710E的一个与另一个在厚度方向的整个区域中对置配置。
另外，交替的最小结构是两条主端子61C与1条非对置部65E的组合，或1条主端子61C与两条非对置部65E的组合。例如在两条主端子61C与1条非对置部65E的情况下，在排列方向上成为主端子61C、非对置部65E、主端子61C的配置。形成两组相互对置的侧面610C、610E。
在本实施方式中，引线框60具有4条主端子61C和5条非对置部65E。引线框60的板厚在整个区域大致均匀。多个主端子61C彼此为大致相同的构造。主端子61C的连接部62C与热沉50C的安装面500C中的非重叠部52C超声波接合。连接部62C与构成热沉50C的金属体50y连接。连接部62C在Y方向上的一端附近与安装面500C连接。
延伸设置部63C在Z方向的平面视图中沿着Y方向延伸。即，主端子61C在该平面视图中沿着Y方向延伸。主端子61C以宽度大致一定的方式延伸设置。延伸设置部63C具有弯曲部。延伸设置部63C在Z方向上在比连接部62C靠近安装面500E的位置从封固树脂体30突出。主端子61C在YZ平面中呈曲柄(crank)形状。
主端子61E仅具有一个连接部62E。主端子61E具有对于多个非对置部65E一体地设置的共通的连接部62E。引线框60具有5条延伸设置部63E。包括非对置部65E的延伸设置部63E分别从共通的一个连接部62E延伸设置。延伸设置部63E的相对于安装面500C、500E大致平行地延伸设置的延伸设置部63E的板面与安装面500C、500E对置。多个对置部64E相互离开并在X方向上排列。对置部64E在与热沉50E的安装面500E之间具有规定的间隙而延伸设置。在对置部64E与安装面500E之间具有封固树脂体30。
多个非对置部65E彼此为大致相同的构造。非对置部65E使宽度大致一定而在Y方向上延伸设置。非对置部65E的宽度与主端子61E的宽度大致相同。非对置部65E及主端子61在X方向上交替地配置。在排列方向的两端配置有非对置部65E。在主端子61C的弯曲部的顶端侧，主端子61C及非对置部65E在Z方向上被配置在大致相同的位置。并且，侧面610C、610E的大致整面对置。引线框60如图4所示，相互对置的侧面610C、610E的组具有8组。侧面610C、610E的对置距离、换言之主端子61与非对置部65E(第2主端子61E)的间距大致一定。
主端子61C、61E如图8所示，在X方向上相对于经过半导体元件40的元件中心的中心线CL线对称配置。所谓的元件中心，在如本实施方式那样半导体元件40为一个的情况下，是半导体元件40的中心。在半导体元件40例如为两个的情况下，是两个半导体元件40的排列方向上的中心间的中央位置。中心线CL是与X方向正交并经过元件中心的假想线。
信号端子67与对应的半导体元件40的焊盘42电连接。引线框60具有多个信号端子67。信号端子67在封固树脂体30的内部与焊盘42连接。各焊盘42所连接的5个信号端子67分别在Y方向上向远离半导体元件40的方向延伸。信号端子67在X方向上排列配置。全部的信号端子67从封固树脂体30的侧面303向外部突出。
在本实施方式中，如图6所示，信号端子67经由接合部件83而与焊盘42连接。作为上述的接合部件80、81、82、83，可以使用焊料或含有Ag等的导电性膏。在本实施方式中，作为接合部件80、81、82、83而使用焊料。
引线框60具有悬挂导体68。图8及图9所示的引线框60在连接杆切断前的状态下具有外周框69和连接杆70、71。外周框69有时被称作外周框体。连接杆70在X方向上延伸设置，在其两端与外周框69相连。多个信号端子67被用连接杆70支承于外周框69。悬挂导体68的一端与连接部62E相连，另一端与连接杆70相连。以在X方向上夹着信号端子67的方式设有两条悬挂导体68。
连接杆71以在Y方向上在与连接杆70之间配置有半导体元件40的方式相对于半导体元件40设在连接杆70的相反侧。连接杆71在X方向上延伸设置，在其两端与外周框69相连。多个主端子61C被用连接杆71支承于外周框69。连接杆71与延伸设置部63C相连。多个非对置部65E被用连接杆71支承于外周框69。主端子61C、61E的延伸设置部63C、63E的顶端在Y方向上与外周框69相连。连接部62E经由悬挂导体68而与连接杆70相连，经由延伸设置部63E而与连接杆71相连。
在封固树脂体30成形后，将外周框69及连接杆70、71等引线框60的不需要部分除去。由此，在半导体装置20中，主端子61C、61E彼此电分离。此外，多个信号端子67也电分离。作为引线框60，半导体装置20不具有外周框69及连接杆70、71，而具有主端子61、信号端子67及悬挂导体68。
在如以上那样构成的半导体装置10中，通过封固树脂体30，将半导体元件40、热沉50各自的一部分、主端子61各自的一部分及信号端子67各自的一部分一体地封固。即，将构成1个臂的要素封固。这样的半导体装置20有时被称作1in1封装。
此外，热沉50C的散热面501C与封固树脂体30的一面300大致共面。热沉50E的散热面501E与封固树脂体30的背面301大致共面。半导体装置20呈使散热面501C、501E都从封固树脂体30露出的两面散热构造。这样的半导体装置20例如可以通过将热沉50与封固树脂体30一起进行切削加工而形成。此外，也可以在使散热面501C、501E与将封固树脂体30成形的模的腔室壁面接触的状态下将封固树脂体30成形。
<第1实施方式的总结>
图10是半导体装置的比较例。在比较例中，关于关联的要素，对附加于本实施方式的要素的标记的末尾附加r而表示。如图10所示，比较例的半导体装置20r具备键合线85r和接线端90r。信号端子67r经由键合线85r而与半导体元件40r的未图示的焊盘连接。接线端90r介于半导体元件40r的未图示的发射极电极与热沉50Er之间。接线端90r起到确保键合线85r的高度的作为间隔件的功能。
热沉50Er经由接线端90r而与发射极电极热连接且电连接。主端子61Er与热沉50Er相连。主端子61Er例如与热沉50Er连接。热沉50Er起到将半导体元件40产生的热散热的功能、以及将发射极电极与主端子61Er相连的作为布线的功能。
在这样的结构中，作为电位与发射极电极相同的部分，热沉50Er主要与电位与集电极电极相同的热沉50Cr对置。热沉50Er的安装面500Er与热沉50Cr的安装面500Cr的大部分对置。如图10中虚线箭头所示那样，在热沉50Cr、50Er中主电流的朝向大致反向。由此，能够将在流过主电流时产生的磁通相互抵消，降低电感。贡献于电感降低的对置距离Dr是安装面500Cr、500Er间的距离。
相对于此，在本实施方式中，包含主端子61的引线框60作为与热沉50不同的部件而设置。主端子61E配置在热沉50E与半导体元件40之间，与发射极电极41E连接。由此，如图6所示，作为与热沉50C对置的与发射极电极41E电位相同的部分，主端子61E的对置部64E变得最近。作为与发射极电极电位相同的部分，主端子61E主要与热沉50C对置。对置部64E与热沉50C的安装面500C的对置距离D1比上述的对置距离Dr短。由此，相比于比较例，能够提高磁通抵消的效果。结果，如图11所示，与比较例相比能够减小电感。图11示出对于热沉50C(50Cr)与发射极电位侧的对置部分的电感进行了磁场解析(模拟)的结果。
此外，主端子61C(延伸设置部63C)和主端子61E的非对置部65E交替地配置。并且，相邻的主端子61C与非对置部65E的侧面610C、610E彼此对置。在主端子61C和非对置部65E中，主电流的朝向大致反向。由此，能够将流过主电流时产生的磁通相互抵消而减小电感。但是，侧面比板面小。相对于此，引线框60具有多组对置的侧面610C、610E。因而，能够有效地减小电感。此外，将相同种类的主端子61C、对置部65E分别排列多条。由此也能够减小电感。
通过以上，根据本实施方式的半导体装置20，能够减小电感。
图12是表示具有多组对置的侧面610C、610E的效果的图。图12是表示主端子61的端子部的合计条数与电感的关系的磁场解析结果。端子部如上述那样，是主端子61中作为与外部的连接而提供的部分。引线框60中，作为端子部而包括主端子61C的延伸设置部63C和主端子61E的非对置部65E。
以端子部为两条、即主端子61C和非对置部65E各具有一条的结构作为基准。如图12所示，可以明确的是，如果使端子部的合计条数为3条以上，则与两条相比能够减小电感。在本实施方式中，由于主端子61C及非对置部65E的至少一方具有多条，所以能够减小电感。此外，可以明确的是，越是增加端子部的条数越能够减小电感。在本实施方式中，具有4条主端子61C、5条主端子61E的非对置部65E。由此，能够有效地减小电感。
主端子61的结构并不限定于具有4条主端子61C、5条主端子61E的非对置部65E的例子。也可以使主端子61C的条数比主端子61E(非对置部65E)的条数多。例如也可以将主端子61C设为5条，将非对置部65E设为4条。该情况下，配置在排列方向的两端的是主端子61C。端子部的合计条数并不限定于奇数。也可以为偶数。在图13所示的变形例中，主端子61C为3条，非对置部65E为3条，共计6条。
主端子61E也可以具有多个连接部62E。例如，如果连接部62E与非对置部65E数量相同，则主端子61E与主端子61C同样地成为每1条独立的构造。在图14所示的变形例中，主端子61E具有4条非对置部65E。主端子61E具有两个连接部62E，从各个连接部62E各延伸出两条延伸设置部63E。两个连接部62E在X方向上排列配置，在该配置状态下与半导体元件40的发射极电极41E连接。
相对于此，在本实施方式中，主端子61E仅具有一个连接部62E。由于连接部62E为一个，所以容易相对于半导体元件40的发射极电极41E进行定位。只要将一个连接部62E定位，全部的对置部64E就相对于热沉50C成为所希望的位置关系。由此，能够有效地减小电感。此外，与将连接部62E分割为多个的结构相比，在从发射极电极41E到热沉50E的传热路径中，能够减小热阻。进而，能够提高生产性。
另外，对于引线框60的连接部62E，可以进行Au镀覆等使浸润性良好的处理。例如，通过对半导体元件40侧的面施以Au镀覆，半导体元件40相对于引线框60自对准。由此，能够简化制造工艺。
虽然省略了图示，但是信号端子67也可以经由键合线而与半导体元件40的焊盘42电连接。该情况下，通过使引线框60的板厚较厚，能够实现键合线的高度。但是，由于对置部64E相对于热沉50C的安装面500C接近，所以与上述的比较例相比能够减小电感。
相对于此，在本实施方式中，信号端子67经由接合部件83而与焊盘42连接。半导体装置20成为无键合构造。可以在半导体元件40与热沉50E之间不确保键合线的高度。由于引线框60较薄，所以与比较例相比，能够缩短从发射极电极41E到热沉50E的距离。由此，如图15所示，与比较例相比能够减小热阻。即，能够提高散热性。
由于引线框60较薄，所以图6所示的安装面500C、500E间的对置距离D2相比参考例的对置距离Dr变短。因而，能够使半导体装置20在Z方向上小型化。进而，由于不需要键合线，所以能够实现接合部件80、81、82、83的统一回流。由此，能够简化制造工艺。图15表示热解析(模拟)的结果。
主端子61C相对于热沉50C的连接位置没有特别限定。例如，也可以将主端子61C连接于热沉50C的侧面。在本实施方式中，与热沉50E相比热沉50C在Y方向上更长。由此，热沉50C具有重叠部51C和非重叠部52C。并且，主端子61C的连接部62C与热沉50C的安装面500C中的非重叠部52C连接。因而，在回流后能够将主端子61C与热沉50C连接。能够采用不使用焊料等接合部件的连接方法。能够抑制电迁移的发生。
在本实施方式中，主端子61C、61E在X方向上相对于半导体元件40的中心线CL线对称配置。由此，主电流以相对于中心线CL线对称的方式流动。主电流在中心线CL的左右大致均等地流动。由此，能够进一步减小电感。此外，能够抑制局部性发热。
(第2实施方式)
本实施方式是以在先实施方式为基础形态的变形例。在上述实施方式中，将主端子61E的对置部64E按每个非对置部65E完全分开。取而代之，也可以在多个非对置部65E间将对置部64E的至少一部分一体化。
图16是表示本实施方式的半导体装置20的图，对应于图5。与图5同样，为了方便而省略了封固树脂体30。主端子61E中，作为对置部64E而具有共通部640E和分支部641E。主端子61E与在先实施方式同样，具有一个连接部62E。共通部640E与连接部62E相连。共通部640E设在延伸设置部63E中的连接部62E侧的根部。在延伸设置部63E的延伸方向上，距连接部62E规定范围的部分被作为共通部640E。
共通部640E对于多个非对置部65E共通化。共通部640E作为一个板部而从连接部62E沿Y方向延伸，而不是分为多个而从连接部62E延伸。共通部640E以不妨碍主端子61C与热沉50C的连接的方式设置。连接部62C与在先实施方式同样，与热沉50C的安装面500C的非重叠部52C连接。共通部640E在从Z方向观察的平面视图中设置在与热沉50E重叠的范围内。共通部640E与热沉50C的重叠部51C对置。
分支部641E是从共通部640E分支为多个的部分。分支部641E将共通部640E与非对置部65E相连。分支部641E设有与非对置部65E相同的数量。分支部641E与对应的非对置部65E一体地沿着Y方向延伸设置。分支部641E至少与热沉50C的非重叠部52C对置。
<第2实施方式的总结>
在本实施方式中，主端子61E作为对置部64E而具有共通部640E。因而，与在先实施方式所示那样不具有共通部640E的结构相比，主端子61E的沿着XY平面的面积被扩大。由此，能够使热沉50C与主端子61E的对置面积变大，进一步减小电感。此外，能够减小热阻。由此，能够提高散热性。
共通部640E在延伸设置部63E的延伸设置方向上设于对置部64E的一部分即可。例如，还能够在从连接部62E离开了的位置设置共通部640E。在本实施方式中，共通部640E与连接部62E相连。即，在发射极电极41E的附近，主端子61E的面积被扩大。由此，能够进一步提高散热性。
(第3实施方式)
本实施方式是以在先实施方式为基础形态的变形例。在上述实施方式中，引线框60的厚度在整个区域大致一定。取而代之，也可以使引线框60的厚度局部地不同。也可以使用作为异形条的引线框60。
图17是表示本实施方式的半导体装置20中的半导体元件40周边的剖视图。在图17中，为了方便而省略了封固树脂体30、主电极41、焊盘42。如图17所示，在引线框60中，信号端子67相比于主端子61E而言厚度较薄。并且，信号端子67与热沉50C的安装面500C的对置距离D3比主端子61E与安装面500C的对置距离D1长。在引线框60中，信号端子67是薄部，其以外的部分是厚部。信号端子67的板面在热沉50E侧与主端子61E大致共面。
<第3实施方式的总结>
在本实施方式中，局部地使引线框60的信号端子67部分较薄。由此，在连接于集电极电极41C的热沉50C与信号端子67之间能够确保电绝缘性。这样，通过采用作为异形条的引线框60，还能够确保不同电位间的绝缘性。
作为异形条的引线框60并不限定于上述例子。例如也可以如图18所示的变形例那样，局部地使引线框60中的主端子61E的连接部62E较厚。在引线框60中，连接部62E是厚部，其以外的部分是薄部。连接部62E的板面在半导体元件40侧与延伸设置部63E等大致共面。
由此，能够使引线框60与热沉50E的安装面500E的对置距离D4比在先实施方式中表示的例子长。因而，在封固树脂体30成形时，树脂容易流入到引线框60与安装面500E之间。由此，能够在起到电感降低的效果的同时抑制封固树脂体30的成形不良。另外，还能够应用于经由键合线将信号端子67与焊盘42连接的结构。
也可以使连接部62E的板面在热沉50E侧与延伸设置部63E等大致共面。该情况下，虽然主端子61E距安装面500C较远，但与上述的比较例相比能够减小电感。此外，树脂容易流入到引线框60与安装面500C之间，能够抑制成形不良。
(其他实施方式)
表示了将半导体装置20应用于逆变器5的例子，但并不限定于此。例如也能够应用于变换器。此外，也能够应用于逆变器5及变换器双方。
表示了在半导体元件40中形成IGBT6i和FWD6d的例子，但并不限定于此。也可以使FWD6d为独立芯片。
作为开关元件而表示了IGBT6i的例子，但并不限定于此。例如也可以采用MOSFET。
表示了散热面501C、501E从封固树脂体30露出的例子，但并不限定于此。也可以采用散热面501C、501E的至少一方被封固树脂体30覆盖的结构。也可以采用被封固树脂体30之外的未图示的绝缘部件覆盖的结构。
虽然省略了图示，但也可以在引线框60中在与热沉50对置的部分设置贯通孔。由此，能够抑制成形不良。也可以对主端子61设置贯通孔。例如可以设于共通部640E。也可以对信号端子67设置贯通孔。也可以对悬挂导体68设置贯通孔。
以上，例示了本发明的一技术方案的半导体装置的实施方式、结构、形态，但本发明的实施方式、结构、形态并不限定于上述的各实施方式、各结构、各形态。例如，关于对不同的实施方式、结构、形态分别适当组合所公开的技术部分而得到的实施方式、结构、形态，也包含在本发明的实施方式、结构、形态的范围中。

Claims (7)

1.一种半导体装置，其特征在于，
具备：
至少一个半导体元件(40)，该半导体元件的主电极(41)包括第1主电极(41C)和第2主电极(41E)，上述第1主电极位于一面侧，上述第2主电极位于背面侧，上述背面是在厚度方向上与上述一面相反的面；
第1散热部件(50C)及第2散热部件(50E)，是以夹着上述半导体元件的方式配置的散热部件(50)，上述第1散热部件配置在上述一面侧并与上述第1主电极连接，上述第2散热部件配置在上述背面侧；以及
引线框(60)，包括与对应的上述主电极电连接的作为主端子(61)的第1主端子(61C)及第2主端子(61E)，上述第1主端子与上述第1散热部件连接，上述第2主端子与上述第2主电极连接；
上述第2主端子具有：
连接部(62E)，与上述第2主电极连接；
对置部(64E)，是从上述连接部延伸设置的部分，与上述连接部相连且与上述第1散热部件对置；以及
非对置部(65E)，与上述连接部相反地与上述对置部相连，与上述第1主端子在与上述厚度方向正交的一个方向上排列配置；
上述第2散热部件经由上述第2主端子而与上述半导体元件连接；
上述引线框中，上述第1主端子以及上述第2主端子的上述非对置部的至少一方具有多个；
上述第1主端子以及上述第2主端子的上述非对置部以侧面相互对置的方式交替地排列配置，相互对置的上述侧面的组形成有多个。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述第2主端子具有多个上述非对置部、以及相对于多个上述非对置部一体地设置的一个上述连接部。
3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，
上述对置部在上述延伸设置的方向上的至少一部分范围中相对于多个上述非对置部一体地设置。
4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述半导体元件具有在上述背面侧形成的信号用的焊盘(42)；
上述引线框包括与上述焊盘电连接的信号端子(67)。
5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
上述信号端子经由接合部件(83)而与上述焊盘连接。
6.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，
在上述引线框中，上述信号端子比上述第2主端子薄；
上述信号端子与上述第1散热部件的对置距离比上述第2主端子与上述第1散热部件的对置距离长。
7.如权利要求1～6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
在从上述厚度方向观察的平面视图中，上述第1散热部件具有与上述第2散热部件重叠的重叠部(51C)、以及与上述重叠部相连且不与上述第2散热部件重叠的非重叠部(52C)；
上述第1主端子连接于上述第1散热部件的与上述第2散热部件对置的对置面(500C)中的上述非重叠部。
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