JP2003078093A - Semiconductor device - Google Patents
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- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば絶縁ゲート
型バイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴという）、
ＭＯＳトランジスタ（以下、ＭＯＳＦＥＴという）等の
半導体素子を金属製のベースプレートに実装するのに好
適に用いられる半導体装置に関する。The present invention relates to, for example, an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as IGBT),
The present invention relates to a semiconductor device preferably used for mounting a semiconductor element such as a MOS transistor (hereinafter referred to as MOSFET) on a metal base plate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ
等を備えた半導体装置としては、モータ制御に用いるイ
ンバータ等のパワーモジュールが知られている（例え
ば、特開２０００−５８７４６号公報）。2. Description of the Related Art Generally, for example, IGBT, MOSFET
A power module such as an inverter used for controlling a motor is known as a semiconductor device including the above (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-58746).
【０００３】この種の従来技術による半導体装置は、金
属板等により形成されたベースプレート上にパッケージ
化された半導体素子が実装されている。また、半導体素
子にはパッケージの外側に面して電極端子が設けられ、
この電極端子は、金属板等からなるバスバ電極によって
外部の電源等に接続されている。In this type of conventional semiconductor device, a packaged semiconductor element is mounted on a base plate formed of a metal plate or the like. Further, the semiconductor element is provided with electrode terminals facing the outside of the package,
This electrode terminal is connected to an external power source or the like by a bus bar electrode made of a metal plate or the like.
【０００４】そして、半導体素子の作動時には、電源側
からバスバ電極、電極端子等を通じて半導体素子に大き
な電流が供給され、この電流は、例えば電動モータ用の
駆動電流として半導体素子から出力される。このため、
半導体素子の電極端子とバスバ電極とは、例えばねじ止
め等の手段によって面接触状態で接続され、両者間の電
流経路（接触面積）を確保して抵抗を小さくするように
構成されている。During operation of the semiconductor element, a large current is supplied to the semiconductor element from the power source side through the bus bar electrodes, electrode terminals, etc., and this current is output from the semiconductor element as a drive current for an electric motor, for example. For this reason,
The electrode terminal of the semiconductor element and the bus bar electrode are connected in a surface contact state, for example, by means such as screwing, and are configured to secure a current path (contact area) between them and reduce the resistance.
【０００５】また、従来技術では、ベースプレートによ
って半導体素子とバスバ電極との間を接続する構成とし
たものもある。この場合、ベースプレートには、半導体
素子が実装されると共に、この半導体素子から離れた位
置にバスバ電極がねじ止めされている。そして、半導体
素子の作動時には、電源側からバスバ電極、ベースプレ
ート等を介して半導体素子に電流が供給されるものであ
る。Further, in the prior art, there is a structure in which a semiconductor element and a bus bar electrode are connected by a base plate. In this case, the semiconductor element is mounted on the base plate, and the bus bar electrode is screwed at a position apart from the semiconductor element. Then, when the semiconductor element operates, a current is supplied from the power source side to the semiconductor element via the bus bar electrode, the base plate and the like.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、例えばバスバ電極をベースプレート上にね
じ止めすることによって接続する構成としている。しか
し、この場合には、ベースプレートとバスバ電極の接触
面積（電流経路の面積）がねじ穴の面積分だけ減少す
る。また、これらのねじ穴に取付けられる取付ねじは、
例えば銅、アルミニウム等の高い導電率をもつ金属材料
により形成されたベースプレートやバスバ電極と比較し
て抵抗が大きいため、僅かな電流しか流れない場合が多
い。By the way, in the above-mentioned prior art, for example, the bus bar electrode is connected to the base plate by screwing. However, in this case, the contact area (area of the current path) between the base plate and the bus bar electrode is reduced by the area of the screw hole. Also, the mounting screws that can be mounted in these screw holes are
For example, since the resistance is higher than that of a base plate or a bus bar electrode formed of a metal material having high conductivity such as copper or aluminum, a small amount of current often flows.
【０００７】このため、従来技術では、例えばバスバ電
極を大型化しない限り、ベースプレートとバスバ電極と
の間に十分な面積をもつ電流経路を確保するのが難しく
なり、半導体装置を大電流に対して容易に適用できない
という問題がある。Therefore, in the conventional technique, it is difficult to secure a current path having a sufficient area between the base plate and the bus bar electrode unless the bus bar electrode is increased in size, and the semiconductor device can withstand a large current. There is a problem that it cannot be easily applied.
【０００８】また、取付ねじとねじ穴との接触部位では
抵抗が大きくなるため、バスバ電極への通電時には、こ
れらの接触部位が局部的に発熱して高温となる虞れがあ
り、耐久性、信頼性が低下するという問題もある。Further, since the resistance becomes large at the contact portion between the mounting screw and the screw hole, when the bus bar electrode is energized, these contact portions may locally generate heat and become high in temperature. There is also the problem of reduced reliability.
【０００９】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、簡単な構造でベースプ
レートとバスバ電極とを安定的に接続でき、バスバ電極
を小型化しつつ、大きな面積の電流経路を確保できると
共に、耐久性、信頼性を向上できるようにした半導体装
置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to make it possible to stably connect the base plate and the bus bar electrode with a simple structure and to downsize the bus bar electrode while having a large area. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of ensuring the current path and improving durability and reliability.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、金属材料により形成されたベースプレ
ートと、該ベースプレートに実装された半導体素子と、
金属材料により形成され前記ベースプレートを通じて該
半導体素子に電力を供給するため該半導体素子から離れ
た位置で前記ベースプレートに接続されたバスバ電極と
からなる半導体装置に適用される。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a base plate formed of a metal material, a semiconductor element mounted on the base plate,
The present invention is applied to a semiconductor device including a bus bar electrode which is formed of a metal material and is connected to the base plate at a position distant from the semiconductor element for supplying electric power to the semiconductor element through the base plate.
【００１１】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、ベースプレートとバスバ電極のうち一方の部材
には、前記ベースプレートとバスバ電極とを半田により
接続する位置で他方の部材に向けて突出し突出端側が他
方の部材に当接する突起を設け、該突起によって前記ベ
ースプレートとバスバ電極との間に形成される隙間に前
記半田を収容する構成としたことにある。The feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that one member of the base plate and the bus bar electrode is projected toward the other member at a position where the base plate and the bus bar electrode are connected by soldering. A projecting end side is provided with a projection that abuts against the other member, and the solder is accommodated in a gap formed between the base plate and the bus bar electrode by the projection.
【００１２】このように構成することにより、バスバ電
極とベースプレートとを半田付けによって大きな面積で
接続することができる。また、バスバ電極を半田付けす
るときには、例えば抵抗加熱等の手段を用いることによ
り、バスバ電極とベースプレートとの間に突起を介して
電流を通電することができる。これにより、突起に電流
を集中させることができ、その近傍の温度を上昇させて
半田を溶融することができる。そして、半田が溶融した
ときには、突起によってバスバ電極とベースプレートと
の間に形成される隙間に半田を一定の厚さで収容するこ
とができる。With this configuration, the bus bar electrode and the base plate can be connected in a large area by soldering. Further, when soldering the bus bar electrode, a current can be passed through the projection between the bus bar electrode and the base plate by using a means such as resistance heating. As a result, the current can be concentrated on the protrusions, the temperature in the vicinity thereof can be raised, and the solder can be melted. Then, when the solder is melted, the solder can be accommodated in a gap formed between the bus bar electrode and the base plate by the protrusion with a constant thickness.
【００１３】また、請求項２の発明によると、突起はベ
ースプレートとバスバ電極とが半田を介して対向する部
位に複数個配置する構成としている。According to the second aspect of the present invention, a plurality of protrusions are arranged at a portion where the base plate and the bus bar electrode face each other via the solder.
【００１４】これにより、ベースプレートとバスバ電極
のうち一方の部材には、他方の部材に当接する複数個の
突起を配設でき、バスバ電極が傾いた状態でベースプレ
ートに半田付けされるのを防止できると共に、これらの
間には半田を配置する隙間を安定的に形成することがで
きる。また、例えば抵抗加熱等の手段を用いるときに
は、各突起によってバスバ電極とベースプレートとの間
に複数箇所の電流経路を形成でき、これらの部位に電流
をそれぞれ集中させることができる。Thus, one member of the base plate and the bus bar electrode can be provided with a plurality of protrusions that come into contact with the other member, and the bus bar electrode can be prevented from being soldered to the base plate in an inclined state. At the same time, a gap for arranging solder can be stably formed between them. Further, when a means such as resistance heating is used, it is possible to form current paths at a plurality of locations between the bus bar electrode and the base plate by means of the respective projections, and it is possible to concentrate currents at these locations.
【００１５】また、請求項３の発明によると、半導体素
子は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタまたはＭＯＳ
トランジスタにより構成している。According to the invention of claim 3, the semiconductor element is an insulated gate bipolar transistor or a MOS.
It is composed of transistors.
【００１６】これにより、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥ
Ｔ等からなる大電力型の半導体素子に対しても、バスバ
電極とベースプレートとを半田付けすることによって十
分な電流を供給することができる。Thereby, for example, IGBT, MOSFE
Even for a high-power semiconductor element made of T or the like, a sufficient current can be supplied by soldering the bus bar electrode and the base plate.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
半導体装置を、モータ制御用の電子回路に適用した場合
を例に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, taking as an example a case where the semiconductor device is applied to an electronic circuit for motor control.
【００１８】１は半導体装置のベース部分となるベース
プレートで、該ベースプレート１は、例えば銅、アルミ
ニウム、またはこれらの合金等を含んだ金属材料からな
り、図１、図２に示す如く四角形の平板状に形成される
と共に、その表面側には、後述の絶縁基板２、金属板
３、半導体素子４、バスバ電極６等が搭載されている。Reference numeral 1 denotes a base plate which serves as a base portion of a semiconductor device. The base plate 1 is made of a metal material containing, for example, copper, aluminum or an alloy thereof, and has a rectangular flat plate shape as shown in FIGS. In addition to being formed on the front surface, an insulating substrate 2, a metal plate 3, a semiconductor element 4, a bus bar electrode 6 and the like, which will be described later, are mounted.
【００１９】２はベースプレート１の表面側に設けられ
た絶縁基板で、該絶縁基板２は、例えば絶縁性の樹脂膜
等によって形成され、ベースプレート１上に接着剤等を
用いて固着されると共に、ベースプレート１と金属板３
との間を絶縁している。Reference numeral 2 denotes an insulating substrate provided on the surface side of the base plate 1. The insulating substrate 2 is formed of, for example, an insulating resin film or the like, and is fixed on the base plate 1 with an adhesive or the like. Base plate 1 and metal plate 3
Insulates between
【００２０】３はベースプレート１上に絶縁基板２を介
して搭載された金属板で、該金属板３は、例えば銅、ア
ルミニウム等の金属材料により四角形の平板状に形成さ
れ、その裏面側がバスバ電極６から離れた位置で絶縁基
板２上に固着されている。また、半導体素子４の作動時
には、半導体素子４から発生する熱が金属板３を通じて
ベースプレート１側に放熱されるものである。Reference numeral 3 denotes a metal plate mounted on the base plate 1 via the insulating substrate 2. The metal plate 3 is formed of a metal material such as copper or aluminum into a rectangular flat plate shape, and the back surface side thereof is a bus bar electrode. It is fixed on the insulating substrate 2 at a position apart from 6. Further, when the semiconductor element 4 operates, heat generated from the semiconductor element 4 is radiated to the base plate 1 side through the metal plate 3.
【００２１】４はベースプレート１上に絶縁基板２と金
属板３とを介して実装された半導体素子で、該半導体素
子４は、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチン
グ素子からなり、金属板３の表面側に半田付けされてい
る。また、半導体素子４は、例えば表面側に位置するド
レイン電極が金属線５，５等を介してベースプレート１
と接続され、裏面側に位置するソース電極が金属板３と
接続されると共に、ゲート電極が他の金属線（図示せ
ず）等を用いて外部に引出されている。Reference numeral 4 denotes a semiconductor element mounted on the base plate 1 via an insulating substrate 2 and a metal plate 3. The semiconductor element 4 is composed of a switching element such as an IGBT or MOSFET, and the surface side of the metal plate 3 is provided. Is soldered to. In addition, in the semiconductor element 4, for example, the drain electrode located on the front surface side is connected to the base plate 1 via the metal wires 5 and 5.
And the source electrode located on the back surface side is connected to the metal plate 3, and the gate electrode is drawn to the outside by using another metal wire (not shown) or the like.
【００２２】ここで、本実施の形態による半導体装置
は、例えば複数個の半導体装置が整流用のダイオード等
と一緒に接続されることによってインバータ回路、Ｈブ
リッジ回路等を構成するものであり、これらのインバー
タ回路、Ｈブリッジ回路は、外部の電源から電動モータ
（いずれも図示せず）に向けて駆動電流を供給するもの
である。そして、半導体素子４は、例えばドレイン電極
とソース電極とが電源と電動モータとの間に接続され、
ゲート電極がモータ制御用のコントロールユニット等に
接続される構成となっている。Here, in the semiconductor device according to the present embodiment, for example, a plurality of semiconductor devices are connected together with a rectifying diode or the like to form an inverter circuit, an H bridge circuit, or the like. The inverter circuit and the H-bridge circuit of (1) supply a drive current from an external power source to an electric motor (neither is shown). In the semiconductor element 4, for example, the drain electrode and the source electrode are connected between the power source and the electric motor,
The gate electrode is connected to a motor control unit or the like.
【００２３】６はベースプレート１上に半田付けして設
けられたバスバ電極で、該バスバ電極６は、例えば銅、
アルミニウム、またはこれらの合金等を含んだ金属材料
からなり、図３に示す如く断面Ｌ字状に形成されてい
る。A bus bar electrode 6 is provided by soldering on the base plate 1. The bus bar electrode 6 is, for example, copper.
It is made of a metal material containing aluminum or an alloy thereof, and has an L-shaped cross section as shown in FIG.
【００２４】また、バスバ電極６は、後述の半田層８に
よってベースプレート１上に面接触状態で固定、接続さ
れた四角形状の横板部６Ａと、該横板部６Ａの表面側に
立設された縦板部６Ｂとによって構成されている。The bus bar electrode 6 is provided on the base plate 1 by a solder layer 8 which will be described later. The bus bar electrode 6 is fixed and connected to the base plate 1 in a surface contact state. And the vertical plate portion 6B.
【００２５】そして、半導体装置の作動時には、電源側
からバスバ電極６、ベースプレート１、金属線５等を介
して半導体素子４に給電されるものである。また、横板
部６Ａには、バスバ電極６を半田付けするときに半田材
料８′の溶融状態を確認するための貫通孔６Ａ1が設け
られている。During operation of the semiconductor device, power is supplied to the semiconductor element 4 from the power source side through the bus bar electrode 6, the base plate 1, the metal wire 5 and the like. Further, the horizontal plate portion 6A is provided with a through hole 6A1 for confirming the molten state of the solder material 8'when the bus bar electrode 6 is soldered.
【００２６】７はバスバ電極６の横板部６Ａに設けられ
た例えば４個の突起で、該各突起７は、例えば金属材料
により円柱状に形成され、ベースプレート１と半田層８
を介して対向する横板部６Ａの裏面側に一体に形成され
ると共に、横板部６Ａの４隅側に互いに離間して配置さ
れている。そして、各突起７は、横板部６Ａの裏面側か
らベースプレート１に向けて突出し、その突出端側は半
田層８内でベースプレート１の表面に当接している。Reference numeral 7 denotes, for example, four projections provided on the lateral plate portion 6A of the bus bar electrode 6, and each of the projections 7 is formed in a columnar shape, for example, of a metal material, and the base plate 1 and the solder layer 8
It is integrally formed on the back surface side of the horizontal plate portion 6A facing each other through and is also arranged apart from each other on the four corner sides of the horizontal plate portion 6A. Then, each of the protrusions 7 protrudes from the rear surface side of the lateral plate portion 6A toward the base plate 1, and the protruding end side is in contact with the surface of the base plate 1 in the solder layer 8.
【００２７】ここで、各突起７は、図３に示す如く、例
えば０．１〜０．５ｍｍ程度の互いに等しい突出寸法を
有している。これにより、ベースプレート１とバスバ電
極６の横板部６Ａとの間には、突起７の突出寸法に対応
した寸法の隙間Ｓが形成され、この隙間Ｓには半田層８
が収容されている。Here, as shown in FIG. 3, each of the protrusions 7 has the same protrusion dimension of, for example, about 0.1 to 0.5 mm. As a result, a gap S having a size corresponding to the protrusion size of the protrusion 7 is formed between the base plate 1 and the lateral plate portion 6A of the bus bar electrode 6, and the solder layer 8 is formed in the gap S.
Is housed.
【００２８】また、バスバ電極６をベースプレート１の
表面に半田付けするときには、後述の図５、図６に示す
如く、抵抗加熱装置１１による電流の一部が各突起７等
を介してバスバ電極６とベースプレート１との間に流れ
るようになり、このとき各突起７の近傍では電流が集中
して温度が上昇するため、半田材料８′を円滑に溶融で
きる構成となっている。When soldering the bus bar electrode 6 to the surface of the base plate 1, as shown in FIGS. Between the base plate 1 and the base plate 1. At this time, the current concentrates near the protrusions 7 and the temperature rises, so that the solder material 8'can be melted smoothly.
【００２９】８はベースプレート１とバスバ電極６との
間の隙間Ｓ内に収容して設けられた半田層で、該半田層
８は、例えば１６０〜２００℃程度の融点をもつ半田材
料８′からなり、後述の如く抵抗加熱装置１１を用いて
半田材料８′を溶融させることにより形成されている。
この場合、半田材料８′の融点は、半導体装置の作動時
に温度上昇するバスバ電極６等の温度（例えば、１００
℃程度）よりも高い温度に設定されている。Reference numeral 8 denotes a solder layer accommodated and provided in a gap S between the base plate 1 and the bus bar electrode 6, and the solder layer 8 is made of a solder material 8'having a melting point of about 160 to 200 ° C., for example. It is formed by melting the solder material 8'using the resistance heating device 11 as described later.
In this case, the melting point of the solder material 8'is the temperature of the bus bar electrode 6 etc. (for example, 100
It is set to a higher temperature.
【００３０】そして、半田層８は、図３に示す如く、各
突起７の部位を除いたバスバ電極６の裏面全体とベース
プレート１との間を面接触状態で接続し、これらの間に
おいて突起７の突出寸法に対応した均一な厚さを有して
いる。As shown in FIG. 3, the solder layer 8 connects the entire back surface of the bus bar electrode 6 excluding the portions of the protrusions 7 and the base plate 1 in a surface contact state, and the protrusions 7 are provided between them. It has a uniform thickness corresponding to the projecting dimension of.
【００３１】本実施の形態による半導体装置は上述の如
き構成を有するもので、その作動時には、まずモータ制
御用のコントロールユニット等から半導体素子４のゲー
ト電極に制御信号が出力されると、半導体素子４がＯＮ
する。これにより、半導体素子４には、例えば１００Ａ
以上の大きな電流がバスバ電極６からベースプレート
１、金属線５等を介して供給され、この電流は金属板３
から他の配線等を介して電動モータに供給されるように
なるため、半導体装置を用いたインバータ回路、Ｈブリ
ッジ回路等により電動モータを駆動することができる。The semiconductor device according to the present embodiment has the above-mentioned structure. When the semiconductor device is operated, when a control signal is first output from the control unit for controlling the motor to the gate electrode of the semiconductor device 4, the semiconductor device is controlled. 4 is ON
To do. As a result, the semiconductor element 4 has, for example, 100 A
The above large current is supplied from the bus bar electrode 6 through the base plate 1, the metal wire 5, etc., and this current is applied to the metal plate 3
Is supplied to the electric motor through another wiring or the like, the electric motor can be driven by an inverter circuit, an H-bridge circuit, or the like using a semiconductor device.
【００３２】次に、図４ないし図７を参照しつつ、半導
体装置の組立時に行うベースプレート１とバスバ電極６
との接続作業について説明する。Next, with reference to FIGS. 4 to 7, the base plate 1 and the bus bar electrodes 6 which are carried out at the time of assembling the semiconductor device.
The connection work with will be described.
【００３３】まず、バスバ電極６の接続時には、図４に
示す如く、ベースプレート１の所定位置に半田材料８′
を配置する。この場合、半田材料８′は、ペースト状に
形成してベースプレート１に塗布、印刷するか、または
四角形のシート状に形成してベースプレート１に貼付け
る。そして、半田材料８′の表面側にバスバ電極６を載
置し、その各突起７を半田材料８′に当接させる。First, at the time of connecting the bus bar electrode 6, as shown in FIG. 4, the solder material 8'is provided at a predetermined position of the base plate 1.
To place. In this case, the solder material 8 ′ is formed into a paste and applied or printed on the base plate 1, or formed into a rectangular sheet shape and attached to the base plate 1. Then, the bus bar electrode 6 is placed on the front surface side of the solder material 8 ', and each protrusion 7 thereof is brought into contact with the solder material 8'.
【００３４】次に、バスバ電極６を半田付けするときに
は、図５に示す如く、例えば２本の電極棒１１Ａを有す
る抵抗加熱装置１１等を用意し、これらの電極棒１１Ａ
をそれぞれ異なる突起７に対応した位置でバスバ電極６
の横板部６Ａに押当てる。そして、各電極棒１１Ａ間に
大きな電流を供給すると、この電流は、例えば図６中の
矢示Ａに示す如く、その一部が突起７と半田材料８′と
を介してベースプレート１側に流れるようになる。Next, when soldering the bus bar electrodes 6, as shown in FIG. 5, for example, a resistance heating device 11 having two electrode rods 11A is prepared, and these electrode rods 11A are prepared.
At the positions corresponding to the different protrusions 7, respectively.
It is pressed against the horizontal plate portion 6A. When a large current is supplied between the electrode rods 11A, a part of the current flows to the base plate 1 side through the projection 7 and the solder material 8'as shown by the arrow A in FIG. Like
【００３５】この結果、抵抗加熱装置１１により供給さ
れる電流を各突起７にそれぞれ集中させることができ、
これらの近傍部位には、その抵抗値と電流値とに応じた
大きなジュール熱を発生できるようになるため、半田材
料８′を円滑に溶融させることができる。As a result, the current supplied by the resistance heating device 11 can be concentrated on each protrusion 7,
Since large Joule heat corresponding to the resistance value and the current value can be generated in these neighboring portions, the solder material 8'can be melted smoothly.
【００３６】そして、半田材料８′が溶融すると、図７
に示す如く、バスバ電極６が電極棒１１Ａ等によりベー
スプレート１側に押動され、各突起７が半田材料８′内
に沈み込んでベースプレート１の表面に当接した状態と
なる。Then, when the solder material 8'is melted, as shown in FIG.
As shown in, the bus bar electrode 6 is pushed toward the base plate 1 side by the electrode rod 11A or the like, and the protrusions 7 sink into the solder material 8'and come into contact with the surface of the base plate 1.
【００３７】これにより、バスバ電極６は、各突起７を
介してベースプレート１に支持された状態となり、その
横板部６Ａとベースプレート１との間には突起７によっ
て隙間Ｓが形成されるので、この隙間Ｓ内には、溶融し
た半田材料８′を横板部６Ａのほぼ全体にわたって均一
な厚さで収容でき、バスバ電極６をベースプレート１上
に安定的に半田付けすることができる。As a result, the bus bar electrode 6 is brought into a state of being supported by the base plate 1 through the respective projections 7, and a gap S is formed between the lateral plate portion 6A and the base plate 1 by the projections 7, The molten solder material 8'can be accommodated in the gap S with a uniform thickness over substantially the entire lateral plate portion 6A, and the bus bar electrode 6 can be stably soldered onto the base plate 1.
【００３８】かくして、本実施の形態によれば、バスバ
電極６の横板部６Ａには、バスバ電極６とベースプレー
ト１とを半田層８により接続する位置でベースプレート
１の表面に当接する例えば４個の突起７を設ける構成と
したので、抵抗加熱等の手段によりバスバ電極６を半田
付けするときには、バスバ電極６とベースプレート１と
の間に突起７等を介して電流を流すことができ、この電
流を各突起７にそれぞれ集中させることができる。Thus, according to the present embodiment, the horizontal plate portion 6A of the bus bar electrode 6 contacts the surface of the base plate 1 at a position where the bus bar electrode 6 and the base plate 1 are connected by the solder layer 8, for example, four. Since the projection 7 is provided, when the bus bar electrode 6 is soldered by means such as resistance heating, a current can flow between the bus bar electrode 6 and the base plate 1 through the projection 7 and the like. Can be concentrated on each protrusion 7.
【００３９】これにより、ベースプレート１とバスバ電
極６の横板部６Ａとが大きな面積を有している場合で
も、これらの半田付け時には突起７の近傍等の温度を速
やかに上昇させることができ、半田材料８′を容易に加
熱、溶融できると共に、半田付け作業を効率よく行うこ
とができる。As a result, even when the base plate 1 and the lateral plate portion 6A of the bus bar electrode 6 have a large area, the temperature in the vicinity of the protrusion 7 and the like can be quickly raised when soldering these. The solder material 8'can be easily heated and melted, and the soldering work can be performed efficiently.
【００４０】また、半田材料８′が溶融したときには、
例えば４個の突起７によってバスバ電極６の横板部６Ａ
とベースプレート１との間に隙間Ｓを確保でき、この隙
間Ｓ内に半田材料８′を均一な厚さで安定的に収容する
ことができる。これにより、例えばバスバ電極６が傾い
た状態でベースプレート１上に半田付けされたり、半田
層８の厚さが部分的に不足したりするのを確実に防止で
き、これらの間の接合強度を高めることができる。When the solder material 8'is melted,
For example, the horizontal plate portion 6A of the bus bar electrode 6 is formed by the four protrusions 7.
A space S can be secured between the base plate 1 and the base plate 1, and the solder material 8'can be stably stored in the space S with a uniform thickness. Thereby, for example, it is possible to surely prevent the bus bar electrode 6 from being soldered on the base plate 1 in a tilted state or partially lacking the thickness of the solder layer 8 to enhance the bonding strength between them. be able to.
【００４１】これにより、バスバ電極６とベースプレー
ト１との間には、半田層８を介して広い面積をもつ電流
経路を容易に確保できるから、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳ
ＦＥＴ等からなる大電力型の半導体素子４に対しても、
ベースプレート１、バスバ電極６等を介して十分な電流
を供給でき、バスバ電極６を小型化しつつ、半導体装置
の性能を向上させることができる。また、従来技術のよ
うにバスバ電極６をねじ止めする必要がなくなるから、
ねじ止め部位等が局部的に発熱するのを防止でき、耐久
性、信頼性を高めることができる。As a result, a current path having a large area can be easily ensured between the bus bar electrode 6 and the base plate 1 through the solder layer 8, so that, for example, an IGBT or a MOS.
Also for the high power type semiconductor element 4 including an FET,
A sufficient current can be supplied through the base plate 1, the bus bar electrode 6 and the like, and the performance of the semiconductor device can be improved while reducing the size of the bus bar electrode 6. In addition, since it is not necessary to screw the bus bar electrode 6 as in the prior art,
It is possible to prevent local heat generation in the screwed portion and the like, and it is possible to improve durability and reliability.
【００４２】なお、前記実施の形態では、バスバ電極６
の裏面側に設けた突起７をベースプレート１の表面側に
当接させる構成としたが、本発明はこれに限らず、例え
ば図８に示す変形例のように、ベースプレート１の表面
に突起２１を設け、その突出端側をバスバ電極６の裏面
に当接させる構成としてもよい。また、ベースプレート
１とバスバ電極６の両方に突起を設ける構成としてもよ
い。In the above embodiment, the bus bar electrode 6
Although the projection 7 provided on the back surface side of the base plate 1 is brought into contact with the front surface side of the base plate 1, the present invention is not limited to this. Alternatively, the protruding end side may be brought into contact with the back surface of the bus bar electrode 6. Further, the base plate 1 and the bus bar electrode 6 may both be provided with protrusions.
【００４３】また、実施の形態では、例えば４個の突起
７をバスバ電極６に設ける構成としたが、本発明はこれ
に限らず、１個ないし３個、または５個以上の突起を設
ける構成としてもよい。In the embodiment, for example, four protrusions 7 are provided on the bus bar electrode 6, but the present invention is not limited to this, and one to three or five or more protrusions are provided. May be
【００４４】さらに、実施の形態では、半導体装置をモ
ータ制御用のインバータ回路、Ｈブリッジ回路等に適用
した場合を例に挙げて述べたが、本発明はこれに限ら
ず、大電力を扱う半導体素子が搭載された各種の半導体
装置に適用されるものである。Furthermore, in the embodiments, the case where the semiconductor device is applied to an inverter circuit for motor control, an H bridge circuit, etc. has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and a semiconductor handling a large amount of power. The present invention is applied to various semiconductor devices mounted with elements.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、ベースプレートとバスバ電極のうち一方の部材に
は、ベースプレートとバスバ電極とを半田により接続す
る位置で他方の部材に当接する突起を設ける構成とした
ので、例えば抵抗加熱等の手段によりバスバ電極を半田
付けするときには、バスバ電極とベースプレートとの間
に通電する電流を突起に集中させて半田を容易に加熱、
溶融でき、半田付け作業を効率よく行うことができる。
また、半田が溶融したときには、バスバ電極とベースプ
レートとの間の隙間内に半田を均一な厚さで安定的に収
容でき、これらの接合強度を高めることができる。従っ
て、従来技術のようにバスバ電極とベースプレートとを
ねじ止めする必要がなくなり、これらの間に広い面積を
もつ電流経路を容易に確保でき、バスバ電極を小型化し
つつ、半導体装置の性能や耐久性、信頼性を向上させる
ことができる。As described in detail above, according to the first aspect of the invention, one member of the base plate and the bus bar electrode is brought into contact with the other member at a position where the base plate and the bus bar electrode are connected by soldering. Since the projections are provided, when soldering the bus bar electrodes by means such as resistance heating, the current flowing between the bus bar electrodes and the base plate is concentrated on the projections to easily heat the solder,
It can be melted and soldering work can be performed efficiently.
Further, when the solder melts, the solder can be stably accommodated in the gap between the bus bar electrode and the base plate with a uniform thickness, and the bonding strength between these can be increased. Therefore, it is not necessary to screw the bus bar electrode and the base plate together as in the prior art, and a current path having a large area can be easily secured between them, and the performance and durability of the semiconductor device can be reduced while reducing the size of the bus bar electrode. , Reliability can be improved.
【００４６】また、請求項２の発明によれば、突起は、
ベースプレートとバスバ電極とが半田を介して対向する
部位に複数個配置する構成としたので、バスバ電極が傾
いた状態で半田付けされるのを確実に防止できると共
に、例えば抵抗加熱等の手段を用いるときには、各突起
に電流をそれぞれ集中させて半田付け作業を効率よく行
うことができる。According to the second aspect of the invention, the protrusion is
Since the base plate and the bus bar electrode are arranged in a plurality at positions facing each other via the solder, it is possible to reliably prevent the bus bar electrode from being soldered in an inclined state, and, for example, a means such as resistance heating is used. At times, it is possible to concentrate the electric current on each of the protrusions and efficiently perform the soldering work.
【００４７】また、請求項３の発明によれば、半導体素
子を、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタまたはＭＯ
Ｓトランジスタによって構成したので、例えばＩＧＢ
Ｔ、ＭＯＳＦＥＴ等からなる大電力型の半導体素子に対
しても、バスバ電極とベースプレートとを介して十分な
電流を供給でき、半導体装置の性能を向上させることが
できる。According to the invention of claim 3, the semiconductor element is an insulated gate bipolar transistor or MO.
Since it is composed of S-transistors, for example, IGB
It is possible to supply a sufficient current to the high-power type semiconductor element including T, MOSFET, etc. through the bus bar electrode and the base plate, and improve the performance of the semiconductor device.
【図１】本発明の実施の形態による半導体装置を示す斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１中の矢示II-II方向からみた半導体装置の
拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor device as viewed in the direction of arrows II-II in FIG.
【図３】図２中のバスバ電極等を拡大して示す要部拡大
断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a bus bar electrode and the like in FIG. 2 in an enlarged manner.
【図４】半導体装置の組立時にベースプレート上に半田
材料とバスバ電極とを配置する状態を示す部分斜視図で
ある。FIG. 4 is a partial perspective view showing a state in which a solder material and a bus bar electrode are arranged on a base plate during assembly of a semiconductor device.
【図５】抵抗加熱装置を用いてバスバ電極をベースプレ
ート上に半田付けする状態を示す部分斜視図である。FIG. 5 is a partial perspective view showing a state where a bus bar electrode is soldered onto a base plate using a resistance heating device.
【図６】図５中の矢示VI-VI方向からみた半導体装置の
部分拡大断面図である。6 is a partial enlarged cross-sectional view of the semiconductor device as seen from the direction of arrows VI-VI in FIG.
【図７】図６中の半田材料が溶融して各突起がベースプ
レートに当接した状態を示す部分拡大断面図である。7 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which the solder material in FIG. 6 is melted and each protrusion is in contact with the base plate.
【図８】本発明の変形例による半導体装置を図３と同様
位置からみた要部拡大断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor device according to a modified example of the present invention viewed from the same position as in FIG.
１ ベースプレート（他方の部材） ２ 絶縁基板 ３ 金属板 ４ 半導体素子 ５ 金属線 ６ バスバ電極（一方の部材） ６Ａ 横板部 ６Ｂ 縦板部 ７，２１ 突起 ８ 半田層（半田） ８′半田材料 １１ 抵抗加熱装置 Ｓ 隙間 1 Base plate (other member) 2 insulating substrate 3 metal plates 4 Semiconductor element 5 metal wires 6 Bus bar electrode (one member) 6A Horizontal plate part 6B Vertical plate part 7,21 protrusion 8 Solder layer (solder) 8'solder material 11 Resistance heating device S gap
Claims (3)
トと、該ベースプレートに実装された半導体素子と、金
属材料により形成され前記ベースプレートを通じて該半
導体素子に電力を供給するため該半導体素子から離れた
位置で前記ベースプレートに接続されたバスバ電極とか
らなる半導体装置において、 前記ベースプレートとバスバ電極のうち一方の部材に
は、前記ベースプレートとバスバ電極とを半田により接
続する位置で他方の部材に向けて突出し突出端側が他方
の部材に当接する突起を設け、該突起によって前記ベー
スプレートとバスバ電極との間に形成される隙間に前記
半田を収容する構成としたことを特徴とする半導体装
置。1. A base plate formed of a metal material, a semiconductor element mounted on the base plate, and a position separated from the semiconductor element for supplying electric power to the semiconductor element formed of the metal material through the base plate. In a semiconductor device including a bus bar electrode connected to a base plate, one member of the base plate and the bus bar electrode has a protruding end side protruding toward the other member at a position where the base plate and the bus bar electrode are connected by soldering. A semiconductor device having a structure in which a protrusion that comes into contact with the other member is provided, and the solder is accommodated in a gap formed between the base plate and the bus bar electrode by the protrusion.
電極とが半田を介して対向する部位に複数個配置する構
成としてなる請求項１に記載の半導体装置。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of the protrusions are arranged at a portion where the base plate and the bus bar electrode are opposed to each other via solder.
ラトランジスタまたはＭＯＳトランジスタである請求項
１または２に記載の半導体装置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is an insulated gate bipolar transistor or a MOS transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001269190A JP2003078093A (en) | 2001-09-05 | 2001-09-05 | Semiconductor device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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-
2001
- 2001-09-05 JP JP2001269190A patent/JP2003078093A/en active Pending
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