CN116613117A - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

目的在于提供能够在半导体装置中抑制浪涌电压的产生并且使散热性提高的技术。半导体装置(1)具有：半导体元件，具有第1电极和第2电极；封装树脂(2)，在俯视观察时形成为矩形状，对半导体元件进行封装；第1散热板(7)，与第1电极电连接，在俯视观察时从封装树脂(2)的第1边凸出；第2散热板(8)，与第2电极电连接，在俯视观察时从封装树脂(2)的与第1边相对的第2边凸出；第1端子(4)，与第1电极电连接，在俯视观察时从封装树脂(2)的与第1边交叉的第3边凸出；以及第2端子(5)，与第2电极电连接，在俯视观察时从封装树脂(2)的第3边凸出，第1散热板(7)和第2散热板(8)能够固定于散热器(9)。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置。
背景技术
在使用通孔型封装的半导体装置来构成桥电路的情况下，需要经由键合导线、引线端子以及基板来连接多个半导体装置。因此，寄生电感变大，容易产生浪涌电压。为了抑制浪涌电压，需要使半导体装置所具有的半导体元件的通断速度降低。特别是在半导体元件的半导体材料是宽带隙半导体的情况下，与现有的Si的情况相比通断速度为高速，因此浪涌电压的抑制成为课题。
例如，在专利文献1中公开了表面安装型封装的半导体装置。专利文献1所记载的半导体装置具有封装树脂、从封装树脂凸出的多个引线、与多个引线电连接的多个半导体元件，该半导体装置能够经由多个引线之中的金属板(相当于散热版)而连接多个半导体装置。就专利文献1所记载的半导体装置而言，与通孔型封装的情况相比寄生电感降低，因此能够抑制浪涌电压的产生。
专利文献1：国际公开第2020/255663号
但是，就专利文献1所记载的半导体装置而言，作为金属板设置有输入引线和输出引线，但未设想将它们固定于散热器。因此，难以使半导体装置的散热性提高。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够在半导体装置中抑制浪涌电压的产生并且使散热性提高的技术。
本发明涉及的半导体装置能够与散热器连接，其中，该半导体装置具有：半导体元件，其具有第1电极和第2电极；封装树脂，其在俯视观察时形成为矩形状，对所述半导体元件进行封装；第1散热板，其与所述第1电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的第1边凸出；第2散热板，其与所述第2电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的与所述第1边相对的第2边凸出；第1端子，其与所述第1电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的与所述第1边交叉的第3边凸出；以及第2端子，其与所述第2电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的所述第3边凸出，所述第1散热板和所述第2散热板能够固定于所述散热器。
发明的效果
根据本发明，在例如连接2个半导体装置的情况下，能够将一个半导体装置的第1散热板与另一个半导体装置的第2散热板连接，因此寄生电感降低，能够抑制浪涌电压的产生。
另外，通过将第1散热板和第2散热板固定于散热器，能够使半导体装置的散热性提高。
附图说明
图1是实施方式1涉及的半导体装置的斜视图。
图2是实施方式1涉及的半导体装置的俯视图以及正视图。
图3是表示将实施方式1涉及的多个半导体装置连接而固定于散热器的状态的正视图。
图4是实施方式1的变形例涉及的半导体装置的斜视图。
图5是实施方式1的变形例涉及的半导体装置的俯视图以及正视图。
图6是实施方式2涉及的半导体装置的斜视图。
图7是实施方式2涉及的半导体装置的俯视图以及正视图。
图8是表示将实施方式2涉及的多个半导体装置连接而固定于散热器的状态的正视图。
图9是实施方式3涉及的半导体装置的斜视图。
图10是实施方式3涉及的半导体装置的俯视图以及正视图。
图11是表示将实施方式3涉及的多个半导体装置连接而固定于散热器的状态的正视图。
图12是实施方式4涉及的半导体装置的斜视图。
图13是实施方式4涉及的半导体装置的俯视图以及正视图。
图14是表示将实施方式4涉及的多个半导体装置连接而固定于散热器的状态的正视图。
图15是实施方式5涉及的半导体装置的斜视图。
图16是实施方式5涉及的半导体装置的俯视图以及正视图。
图17是表示将实施方式5涉及的多个半导体装置连接而固定于散热器的状态的正视图。
具体实施方式
<实施方式1>
下面，使用附图对实施方式1进行说明。图1是实施方式1涉及的半导体装置1的斜视图。图2(a)是半导体装置1的俯视图，图2(b)是半导体装置1的正视图。图3是表示将多个半导体装置1连接而固定于散热器9的状态的正视图。
在图1中，X方向、Y方向以及Z方向彼此正交。在后面的附图中示出的X方向、Y方向以及Z方向也彼此正交。下面，将包含X方向和与该X方向相反的方向即-X方向的方向也称为“X轴方向”。另外，下面，将包含Y方向和与该Y方向相反的方向即-Y方向的方向也称为“Y轴方向”。另外，下面，将包含Z方向和与该Z方向相反的方向即-Z方向的方向也称为“Z轴方向”。
如图1和图2(a)、(b)所示，半导体装置1是表面安装型封装的半导体装置，具有半导体元件(未图示)、封装树脂2、栅极端子3、作为第1端子的2根漏极端子4、作为第2端子的2根源极端子5、驱动器源极端子6、作为第1散热板的散热板7和作为第2散热板的散热板8。
在实施方式1中，半导体元件是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor)，通过从栅极电极输入信号，从而使电流从源极电极向漏极电极流动。封装树脂2在俯视观察时形成为矩形状，对半导体元件进行封装。封装树脂2在俯视观察时具有第1边、第2边、第3边以及第4边。在此，第1边是指封装树脂2的X方向的边，第2边是指封装树脂2的-X方向的边。第3边是指封装树脂2的-Y方向的边，第4边是指封装树脂2的Y方向的边。
2根漏极端子4与半导体元件的漏极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第1边交叉的第3边向上方(Z方向)凸出。2根源极端子5与半导体元件的源极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第3边向上方(Z方向)凸出。栅极端子3与半导体元件的栅极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第3边相对的第4边向上方(Z方向)凸出。驱动器源极端子6与半导体元件的驱动器源极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第4边向上方(Z方向)凸出。在此，漏极电极相当于第1电极，源极电极相当于第2电极。
如图3所示，散热板7和散热板8经由绝缘片10固定于散热器9，将由半导体元件产生的热向散热器9传导。如图1和图2(a)、(b)所示，散热板7与半导体元件的漏极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第1边向X方向凸出。散热板8与半导体元件的源极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第1边相对的第2边向-X方向凸出。2根漏极端子4设置于封装树脂2的第3边的散热板7侧(X方向)，2根源极端子5设置于封装树脂2的第3边的散热板8侧(-X方向)。
散热板7由例如铜制的板状部件形成，没有台阶。在散热板7的前端部，设置有从上表面贯通到下表面的螺孔7a。如图3所示，在螺孔7a插通有螺钉12。螺钉12具有将半导体装置1固定于散热器9的功能和将沿X轴方向配置的多个半导体装置1彼此连接的功能。在此，散热板7的根端部是散热板7的与螺孔7a相比位于-X方向的部分。
如图1和图2(a)、(b)所示，散热板8形成为通过将例如铜制的2个板状部件的端部以在Z方向上重叠的状态接合而具有台阶8b。在散热板8的前端部，设置有从上表面贯通到下表面的螺孔8a。如图3所示，在螺孔8a插通有螺钉12。在此，散热板8的根端部是散热板8的与螺孔8a相比位于X方向的部分。
散热板7和散热板8从封装树脂2的相同的高度位置凸出。在散热板8的前端部的下表面和根端部的下表面之间设置有台阶8b，散热板8的前端部的下表面的高度位置和散热板7的根端部的上表面的高度位置相同。
如图3所示，在将2个半导体装置1经由绝缘片10固定于散热器9的上表面(+Z方向的面)时，对于左侧(-X方向)的半导体装置1，为了消除散热板8的台阶8b即散热板8的前端部与绝缘片10之间的距离而在散热板8的前端部的下表面(-Z方向的面)配置有垫片11b，垫片11b与散热板8一起由螺钉12固定于散热器9。另外，为了使螺钉12与散热器9绝缘，垫片11a介于螺钉12与散热器9之间。
使右侧(X方向)的半导体装置1的散热板8的前端部的下表面(-Z方向的面)紧贴于左侧(-X方向)的半导体装置1的散热板7的根端部的上表面(Z方向的面)。在使散热板7和散热板8紧贴的状态下，散热板7的螺孔7a和散热板8的螺孔8a连通。散热板8和散热板7由螺钉12固定于散热器9。另外，为了使螺钉12与散热器9绝缘，垫片11a介于螺钉12与散热器9之间。
对于右侧(X方向)的半导体装置1，为了使该半导体装置1的散热板7所使用的螺钉12的高度位置与其它螺钉12的高度位置对齐而将垫片11b配置于散热板7的上表面(Z方向的面)，垫片11b与散热板7一起由螺钉12固定。另外，为了使螺钉12与散热器9绝缘，垫片11a介于螺钉12与散热器9之间。此外，虽然未图示，但各引线端子3～6与在安装半导体装置1的基板设置的图案电连接。
如上所述，散热板7的前端部的下表面的高度位置与散热板8的根端部的上表面的高度位置相同，因此，能够以2个半导体装置1没有从安装部位浮起，右侧(X方向)的半导体装置1所具有的散热板8和左侧(-X方向)的半导体装置1所具有的散热板7紧贴的状态连接。
此外，散热板7的前端部的下表面的高度位置与散热板8的根端部的上表面的高度位置相同不仅包含完全相同的情况，也包含由于制造误差等而稍有差异的情况。
另外，只要在散热板7、8之中的一者设置有台阶即可，也可以在散热板7设置有台阶。
如上所述，实施方式1涉及的半导体装置1能够与散热器9连接，该半导体装置1具有：半导体元件，其具有漏极电极和源极电极；封装树脂2，其在俯视观察时形成为矩形状，对半导体元件进行封装；散热板7，其与漏极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第1边凸出；散热板8，其与源极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第1边相对的第2边凸出；漏极端子4，其与漏极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第1边交叉的第3边凸出；以及源极端子5，其与源极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂的第3边凸出，散热板7和散热板8能够固定于散热器9。
因此，在连接例如2个半导体装置1的情况下，能够将一个半导体装置1的散热板7与另一个半导体装置1的散热板8连接，因此寄生电感降低，能够抑制浪涌电压的产生。
另外，通过将散热板7和散热板8固定于散热器9，能够使半导体装置1的散热性提高。
另外，在使用多个产品来构成桥电路等时，产品之间或并联桥臂之间的电路图案容易保持对称性，因此能够抑制产品之间或并联桥臂之间的电流不平衡。
另外，散热板7和散热板8之中的一个散热板具有台阶，一个散热板的前端部的下表面的高度位置与另一个散热板的根端部的上表面的高度位置相同，因此能够以半导体装置1没有从安装部位浮起，右侧(X方向)的半导体装置1所具有的散热板8和左侧(-X方向)的半导体装置1所具有的散热板7紧贴的状态连接。
另外，在散热板7和散热板8分别设置有用于固定于散热器9的螺孔7a、8a，因此能够通过螺钉12容易地进行散热板7、8彼此的连接。
<实施方式1的变形例>
接下来，对实施方式1的变形例进行说明。半导体元件也可以是MOSFET之外的晶体管。作为MOSFET之外的晶体管，有IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等。或者，半导体元件也可以是二极管。在以下的实施方式中也是同样的。
接下来，对半导体元件是二极管的情况下的半导体装置1A进行说明。图4是实施方式1的变形例涉及的半导体装置1A的斜视图。图5(a)是半导体装置1A的俯视图，图5(b)是半导体装置1A的正视图。
如图4和图5(a)、(b)所示，半导体装置1A具有半导体元件(未图示)、封装树脂2、作为第1端子的2根阴极端子24、作为第2端子的2根阳极端子25、作为第1散热板的散热板7和作为第2散热板的散热板8。
2根阴极端子24与半导体元件的阴极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第1边交叉的第3边向上方(Z方向)凸出。2根阳极端子25与半导体元件的阳极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第3边向上方(Z方向)凸出。
散热板7与半导体元件的阴极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第1边向X方向凸出。散热板8与半导体元件的阳极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第1边相对的第2边向-X方向凸出。此外，关于半导体装置1A的其它结构，由于与半导体装置1的情况相同，所以省略说明。
<实施方式2>
接下来，对实施方式2涉及的半导体装置1B进行说明。图6是实施方式2涉及的半导体装置1B的斜视图。图7(a)是半导体装置1B的俯视图，图7(b)是半导体装置1B的正视图。图8是表示将多个半导体装置1B连接而固定于散热器9的状态的正视图。此外，在实施方式2中，对于与在实施方式1中说明过的结构要素相同的结构要素，标注相同的标号，省略说明。
如图6～图8所示，实施方式2涉及的半导体装置1B是表面安装型封装的半导体装置，在实施方式2中，各端子的位置与实施方式1不同。
作为第1端子的2根漏极端子4在俯视观察时从封装树脂2的第1边向上方(Z方向)凸出。2根漏极端子4相对于散热板7设置于前侧(-Y方向)。
作为第2端子的2根源极端子5在俯视观察时从封装树脂2的第2边向上方(Z方向)凸出。2根源极端子5相对于散热板7设置于前侧(-Y方向)。
栅极端子3和驱动器源极端子6在俯视观察时从封装树脂2的第2边向上方(Z方向)凸出。栅极端子3和驱动器源极端子6相对于散热板7设置于后侧(Y方向)。
如上所述，实施方式2涉及的半导体装置1B能够与散热器9连接，该半导体装置1B具有：半导体元件，其具有漏极电极和源极电极；封装树脂2，其在俯视观察时形成为矩形状，对半导体元件进行封装；散热板7，其与漏极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第1边凸出；散热板8，其与源极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的与第1边相对的第2边凸出；漏极端子4，其与漏极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第1边凸出；以及源极端子5，其与源极电极电连接，在俯视观察时从封装树脂2的第2边凸出，散热板7和散热板8能够固定于散热器9。
因此，与实施方式1的情况同样地，能够在半导体装置1B中抑制浪涌电压的产生并且使散热性提高。进一步地，与实施方式1的情况相比，能够延长漏极端子4和源极端子5之间的沿面距离，因此能够实现半导体装置1B的高耐压化。
<实施方式3>
接下来，对实施方式3涉及的半导体装置1C进行说明。图9是实施方式3涉及的半导体装置1C的斜视图。图10(a)是半导体装置1C的俯视图，图10(b)是半导体装置1C的正视图。图11是表示将实施方式3涉及的多个半导体装置1C连接而固定于散热器9的状态的正视图。此外，在实施方式3中，对于与在实施方式1、2中说明过的结构要素相同的结构要素，标注相同的标号，省略说明。
如图9～图11所示，实施方式3涉及的半导体装置1C是通孔型封装的半导体装置，在实施方式3中，散热板8的形状与实施方式1不同。具体地，散热板7和散热板8从封装树脂2的相同的高度位置凸出，且不具有台阶。
如图11所示，在散热器9的上表面(+Z方向的面)设置有绝缘陶瓷板13，在绝缘陶瓷板13的上表面(+Z方向的面)设置有铜图案14。当在散热器9的上表面(+Z方向的面)经由铜图案14和绝缘陶瓷板13连接多个半导体装置1C时，在散热板7的螺孔7a和散热板8的螺孔8a分别插通有螺钉12。另外，为了使螺钉12与散热器9绝缘，垫片11a介于螺钉12与散热器9之间。
在实施方式3中，左侧(-X方向)的半导体装置1C所具有的散热板7和右侧(X方向)的半导体装置1C所具有的散热板8未直接连接，但它们经由铜图案14电连接。由此，能够降低漏极端子4和源极端子5的电感，能够以低阻抗连接漏极端子4和源极端子5。
此外，在实施方式3中也能够采用实施方式2的各端子的配置位置。
如上所述，就实施方式3涉及的半导体装置1C而言，散热板7和散热板8从封装树脂2的相同的高度位置凸出，且不具有台阶。半导体装置1C是通孔型封装的半导体装置，在散热器9的上表面(+Z方向的面)设置有绝缘陶瓷板13，在绝缘陶瓷板13的上表面(+Z方向的面)设置有铜图案14，因此通过螺钉紧固能够将左侧(-X方向)的半导体装置1C所具有的散热板7和右侧(X方向)的半导体装置1C所具有的散热板8经由铜图案14电连接。
由此，与实施方式1的情况同样地，能够在半导体装置1C中抑制浪涌电压的产生并且使散热性提高。进一步地，散热板7和散热板8不直接连接，因此不需要垫片11b，与实施方式1的情况相比，能够减少垫片的种类。
<实施方式4>
接下来，对实施方式4涉及的半导体装置1D进行说明。图12是实施方式4涉及的半导体装置1D的斜视图。图13(a)是半导体装置1D的俯视图，图13(b)是半导体装置1D的正视图。图14是表示将实施方式4涉及的多个半导体装置1D连接而固定于散热器9的状态的正视图。此外，在实施方式4中，对于与在实施方式1～3中说明过的结构要素相同的结构要素，标注相同的标号，省略说明。
如图12～图14所示，实施方式4涉及的半导体装置1D是通孔型封装的半导体装置，在实施方式4中，相对于实施方式3，没有在散热板7和散热板8分别设置螺孔7a、8a。因此，散热板7和散热板8经由焊料15而与铜图案14接合。
此外，在实施方式4中也能够采用实施方式2的各端子的配置位置。
如上所述，就实施方式4涉及的半导体装置1D而言，没有在散热板7和散热板8分别设置用于固定到散热器9的螺孔7a、8a。因此，与实施方式1的情况同样地，能够在半导体装置1D中抑制浪涌电压的产生并且使散热性提高。进一步地，在将散热板7和散热板8经由铜图案14固定于散热器9时不使用螺钉12，因此不需要垫片11a、11b。
<实施方式5>
接下来，对实施方式5涉及的半导体装置1E进行说明。图15是实施方式5涉及的半导体装置1E的斜视图。图16(a)是半导体装置1E的俯视图，图16(b)是半导体装置1E的正视图。图17是表示将多个半导体装置1E连接而固定于散热器9的状态的正视图。此外，在实施方式5中，对于与在实施方式1～4中说明过的结构要素相同的结构要素，标注相同的标号，省略说明。
如图15～图17所示，实施方式5涉及的半导体装置1E是通孔型封装的半导体装置，在实施方式5中，相对于实施方式4，散热板8的根端部8c向封装树脂2的内周侧延伸，从封装树脂2的与固定于散热器9的面(-Z方向的面)相反侧的面(Z方向的面)露出。即，散热板8的一部分从封装树脂2的上表面(Z方向的面)露出。由此，与实施方式1～4的情况相比，散热板8的露出面积增加。
此外，在实施方式1～3中也能够采用实施方式5的散热板8的结构。
如上所述，就实施方式5涉及的半导体装置1E而言，散热板8的根端部8c向封装树脂2的内周侧延伸，从封装树脂2的与固定于散热器9的面(-Z方向的面)相反侧的面(Z方向的面)露出。因此，与实施方式1的情况同样地，能够在半导体装置1E中抑制浪涌电压的产生并且使散热性提高。进一步地，与实施方式1～4的情况相比，散热板8的露出面积增加，因此能够使半导体装置1E的散热性进一步提高。
此外，能够将各实施方式自由组合，或将各实施方式适当地变形、省略。
标号的说明
1、1A、1B、1C、1D、1E半导体装置，2封装树脂，4漏极端子，5源极端子，7、8散热板，7a、8a螺孔，8b台阶，8c根端部，9散热器、24阴极端子、25阳极端子。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其能够与散热器连接，
其中，该半导体装置具有：
半导体元件，其具有第1电极和第2电极；
封装树脂，其在俯视观察时形成为矩形状，对所述半导体元件进行封装；
第1散热板，其与所述第1电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的第1边凸出；
第2散热板，其与所述第2电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的与所述第1边相对的第2边凸出；
第1端子，其与所述第1电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的与所述第1边交叉的第3边凸出；以及
第2端子，其与所述第2电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的所述第3边凸出，
所述第1散热板和所述第2散热板能够固定于所述散热器。
2.一种半导体装置，其能够与散热器连接，
其中，该半导体装置具有：
半导体元件，其具有第1电极和第2电极；
封装树脂，其在俯视观察时形成为矩形状，对所述半导体元件进行封装；
第1散热板，其与所述第1电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的第1边凸出；
第2散热板，其与所述第2电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的与所述第1边相对的第2边凸出；
第1端子，其与所述第1电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的所述第1边凸出；以及
第2端子，其与所述第2电极电连接，在俯视观察时从所述封装树脂的所述第2边凸出，
所述第1散热板和所述第2散热板能够固定于所述散热器。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述第1散热板和所述第2散热板之中的一个散热板具有台阶，
所述一个散热板的前端部的下表面的高度位置与另一个散热板的根端部的上表面的高度位置相同。
4.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述第1散热板和所述第2散热板从所述封装树脂的相同的高度位置凸出，且不具有台阶。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其中，
在所述第1散热板和所述第2散热板分别设置有用于固定至所述散热器的螺孔。
6.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，
没有在所述第1散热板和所述第2散热板分别设置用于固定至所述散热器的螺孔。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体装置，其中，
所述第2散热板的根端部向所述封装树脂的内周侧延伸，从所述封装树脂的与固定于所述散热器的面相反侧的面露出。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体装置，其中，
所述半导体元件是晶体管或二极管。
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