JP2003250278A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2003250278A
JP2003250278A JP2002045020A JP2002045020A JP2003250278A JP 2003250278 A JP2003250278 A JP 2003250278A JP 2002045020 A JP2002045020 A JP 2002045020A JP 2002045020 A JP2002045020 A JP 2002045020A JP 2003250278 A JP2003250278 A JP 2003250278A
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metal
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semiconductor device
terminal
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Yutaka Tajima
豊 田島
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a manufacturing cost by miniaturizing a ceramics substrate while a terminal of a semiconductor element is easily soldered. <P>SOLUTION: A ceramics substrate 2 is jointed to a surface of a base plate 1 while an MOSFET 4 is mounted on the surface of the ceramics substrate 2. An insulating board 6 is so provided on the surface of the base plate 1 as to adjoin the ceramics substrate 2, while metal wirings 6A and 6B are formed on the surface of insulating board 6. A drain terminal D and a source terminal S of the MOSFET 4 are connected to the metal wirings 6A and 6B, respectively, and a bus bar electrode 8 is connected to the metal wiring 6A. Thus, a metal wiring can be omitted from the ceramics substrate 2 for miniaturization while the metal wirings 6A and 6B can be formed on the insulating board 6 of high heat resistance, and the terminal of MOSFET 4 is easily soldered to the metal wirings 6A and 6B. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、放熱用のベースプ
レートにMOSトランジスタ(以下、MOSFETとい
う)、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(以下、I
GBTという)等の半導体素子を実装した半導体装置に
関し、例えば電動モータの駆動制御等に用いて好適な半
導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat dissipation base plate having a MOS transistor (hereinafter referred to as MOSFET) and an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as I).
The present invention relates to a semiconductor device on which a semiconductor element such as GBT) is mounted, for example, a semiconductor device suitable for use in drive control of an electric motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体装置としてモータ制御に
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、特開平8−32429号公報等)。このよう
な従来技術による半導体装置は、銅等の導電性金属材料
からなるベースプレート上に低熱抵抗の窒化アルミニウ
ム等からなるセラミックス基板を取付けると共に、該セ
ラミックス基板上にIGBT等の半導体素子を搭載して
いる。そして、半導体素子の端子は、セラミックス基板
上に設けた金属薄膜等の配線に接続され、該配線を通じ
て他の半導体素子や外部電源等に接続されていた。
2. Description of the Related Art Generally, a power module such as an inverter used as a semiconductor device for controlling a motor is known (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-32429). In such a conventional semiconductor device, a ceramic substrate made of aluminum nitride or the like having a low thermal resistance is mounted on a base plate made of a conductive metal material such as copper, and a semiconductor element such as an IGBT is mounted on the ceramic substrate. There is. Then, the terminals of the semiconductor element are connected to a wiring such as a metal thin film provided on the ceramic substrate, and are connected to another semiconductor element, an external power source or the like through the wiring.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
よる半導体装置では、セラミックス基板上に配線を設け
ているから、配線を形成するために高価なセラミックス
基板の面積が増大し、製造コストが高くなる。特に、大
電流用の配線を有するセラミックス基板は他の配線を有
するものに比べて高価になる傾向があり、製造コストが
非常に高いという問題がある。
By the way, in the semiconductor device according to the prior art, since the wiring is provided on the ceramic substrate, the area of the expensive ceramic substrate for forming the wiring is increased and the manufacturing cost is increased. . In particular, a ceramic substrate having wiring for large current tends to be more expensive than one having other wiring, and there is a problem that the manufacturing cost is very high.

【0004】また、セラミックス基板の配線は、半導体
素子の端子や外部接続用のバスバ電極に対して半田付け
によって接合される。これに対し、セラミックス基板の
熱抵抗が低いために、半田付けを行うときに配線を加熱
することが難しい。このため、配線を半田付けするとき
には、例えば大熱容量の半田曹を用いる必要があるか
ら、半田付けに伴う生産コストが増大すると共に、端子
を通じて半導体素子自体に熱が伝達し、半導体素子の信
頼性が低下する虞がある。さらに、例えばインバータに
用いる電源コンデンサをセラミックス基板の配線近傍に
接合するときにも、同様に半田付けが難しいという問題
がある。
Further, the wiring of the ceramic substrate is joined to the terminals of the semiconductor element and the bus bar electrodes for external connection by soldering. On the other hand, since the thermal resistance of the ceramic substrate is low, it is difficult to heat the wiring when soldering. Therefore, when soldering the wiring, it is necessary to use, for example, a soldering caustic having a large heat capacity, which increases the production cost associated with the soldering, and at the same time, heat is transferred to the semiconductor element itself through the terminals, which increases the reliability of the semiconductor element. May decrease. Further, for example, when a power supply capacitor used for an inverter is joined near the wiring of a ceramic substrate, there is a problem that soldering is also difficult.

【0005】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、セラミックス基板を小
型化できると共に、半導体素子の端子等を容易に半田付
けすることができ、製造コストを低減することができる
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 reduce the size of the ceramic substrate and to easily solder the terminals and the like of the semiconductor element. It is to provide a semiconductor device capable of reducing

【0006】[0006]

【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、請求項1の発明による半導体装置は、金属材料
からなるベースプレートを有し、該ベースプレートの表
面には、セラミックス基板と、金属配線を表面に有する
絶縁基板とを設け、前記セラミックス基板の表面には、
パッケージに実装された半導体素子を設け、該半導体素
子の端子は前記絶縁基板の金属配線に接続し、該金属配
線はバスバ電極に接続する構成としている。
In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor device according to the invention of claim 1 has a base plate made of a metal material, and a ceramic substrate and a metal wiring are provided on the surface of the base plate. An insulating substrate having a surface is provided, and on the surface of the ceramic substrate,
A semiconductor element mounted in a package is provided, terminals of the semiconductor element are connected to metal wiring of the insulating substrate, and the metal wiring is connected to a bus bar electrode.

【0007】このように構成したことにより、セラミッ
クス基板に金属配線を設ける必要がなく、セラミックス
基板を小型化することができる。また、金属配線は高熱
抵抗の絶縁基板に形成することができるから、金属配線
に対して半導体素子の端子やバスバ電極を容易に半田付
けすることができる。
With this structure, it is not necessary to provide metal wiring on the ceramic substrate, and the ceramic substrate can be miniaturized. Further, since the metal wiring can be formed on the insulating substrate having a high thermal resistance, the terminals of the semiconductor element and the bus bar electrodes can be easily soldered to the metal wiring.

【0008】請求項2の発明による半導体装置は、金属
材料からなるベースプレートを有し、該ベースプレート
の表面には、複数のセラミックス基板を設けると共に、
複数の金属配線を表面に有する絶縁基板を設け、これら
各セラミックス基板の表面には、パッケージに実装され
た半導体素子をそれぞれ設け、該各半導体素子の端子を
前記絶縁基板の複数の金属配線にそれぞれ接続し、前記
各金属配線にバスバ電極をそれぞれ接続する構成として
いる。
A semiconductor device according to a second aspect of the present invention has a base plate made of a metal material, and a plurality of ceramic substrates are provided on the surface of the base plate.
An insulating substrate having a plurality of metal wirings on its surface is provided, and a semiconductor element mounted in a package is provided on the surface of each ceramic substrate, and terminals of each semiconductor element are respectively provided on the plurality of metal wirings of the insulating substrate. A bus bar electrode is connected to each of the metal wirings.

【0009】これにより、複数のセラミックス基板にそ
れぞれ設けられた半導体素子を絶縁基板上の金属配線や
バスバ電極を用いて接続することができる。また、セラ
ミックス基板に金属配線を設ける必要がなく、セラミッ
クス基板を小型化することができる。さらに、金属配線
は高熱抵抗の絶縁基板に形成することができるから、金
属配線に対して半導体素子の端子やバスバ電極を容易に
半田付けすることができる。
Thus, the semiconductor elements respectively provided on the plurality of ceramic substrates can be connected to each other by using the metal wiring on the insulating substrate or the bus bar electrode. Further, it is not necessary to provide metal wiring on the ceramic substrate, and the ceramic substrate can be downsized. Furthermore, since the metal wiring can be formed on the insulating substrate having high thermal resistance, the terminals of the semiconductor element and the bus bar electrodes can be easily soldered to the metal wiring.

【0010】この場合、請求項3の発明のように、複数
のバスバ電極のうち一対のバスバ電極は、電流の向きが
逆となるように対向して配置する構成としてもよい。
In this case, as in the third aspect of the invention, the pair of bus bar electrodes among the plurality of bus bar electrodes may be arranged to face each other so that the directions of the currents are opposite.

【0011】これにより、一対のバスバ電極ではそれぞ
れ逆向きの磁界を形成することができるから、相互の磁
界を相殺してバスバ電極の寄生インダクタンスを低減す
ることができ、半導体素子の駆動時に生じるサージ電圧
を低減することができる。
As a result, the pair of bus bar electrodes can form magnetic fields in opposite directions, so that the mutual magnetic fields can be canceled to reduce the parasitic inductance of the bus bar electrodes, and the surge generated when the semiconductor element is driven. The voltage can be reduced.

【0012】また、請求項4の発明のように、一対のバ
スバ電極の間には、直接的または前記金属配線を介して
間接的にコンデンサを接続してもよい。
Further, as in the invention of claim 4, a capacitor may be connected between the pair of bus bar electrodes directly or indirectly via the metal wiring.

【0013】これにより、コンデンサを外部の回路に接
続するのに比べて、半導体素子の近傍にコンデンサを配
置することができ、半導体素子とコンデンサとの間でバ
スバ電極や外部の回路の配線等によって発生する寄生イ
ンダクタンスを低減することができる。
As a result, compared to connecting the capacitor to an external circuit, the capacitor can be arranged in the vicinity of the semiconductor element, and a bus bar electrode or an external circuit wiring can be provided between the semiconductor element and the capacitor. The generated parasitic inductance can be reduced.

【0014】請求項5の発明は、セラミックス基板の表
面には金属薄膜を形成し、該金属薄膜に半導体素子を半
田を用いて接合し、またはセラミックス基板の表面には
接着剤を用いて半導体素子を接合し、セラミックス基板
の裏面には金属薄膜を形成し、該金属薄膜にベースプレ
ートを半田を用いて接合し、またはセラミックス基板の
裏面には接着剤を用いてベースプレートを接合する構成
としたことにある。
According to a fifth aspect of the present invention, a metal thin film is formed on the surface of the ceramic substrate, a semiconductor element is bonded to the metal thin film by soldering, or an adhesive is used on the surface of the ceramic substrate to form a semiconductor element. And a metal thin film is formed on the back surface of the ceramics substrate, the base plate is bonded to the metal thin film with solder, or the base plate is bonded to the back surface of the ceramics substrate with an adhesive. is there.

【0015】これにより、セラミックス基板に対して半
導体素子を半田付けまたは接着によって固定することが
できると共に、ベースプレートに対してセラミックス基
板を半田付けまたは接着によって固定することができ
る。
Thus, the semiconductor element can be fixed to the ceramic substrate by soldering or bonding, and the ceramic substrate can be fixed to the base plate by soldering or bonding.

【0016】請求項6の発明は、セラミックス基板と半
導体素子との間には金属板を介在させる構成としたこと
にある。
According to the invention of claim 6, a metal plate is interposed between the ceramic substrate and the semiconductor element.

【0017】これにより、半導体素子を熱伝導性の高い
金属板に接合することができるから、金属板をヒートス
プレッダとして用いることができる。このため、半導体
素子の熱を金属板によって拡散した後にセラミックス
板、ベースプレートに伝達することができると共に、半
導体素子の過渡的な温度上昇を金属板によって吸収する
ことができる。
Since the semiconductor element can be bonded to the metal plate having high thermal conductivity, the metal plate can be used as a heat spreader. Therefore, the heat of the semiconductor element can be transferred to the ceramic plate and the base plate after being diffused by the metal plate, and the transient temperature rise of the semiconductor element can be absorbed by the metal plate.

【0018】請求項7の発明は、前記絶縁基板を樹脂材
料を用いて形成したことにある。これにより、安価で高
熱抵抗の樹脂材料からなる絶縁基板に金属配線を形成す
ることができ、金属配線に容易に半田付けすることがで
きる。
According to a seventh aspect of the invention, the insulating substrate is formed of a resin material. Thus, the metal wiring can be formed on the insulating substrate made of a resin material that is inexpensive and has high thermal resistance, and can be easily soldered to the metal wiring.

【0019】請求項8の発明のように、絶縁基板はベー
スプレートに対して接着剤を用いて接合してもよい。
As in the eighth aspect of the invention, the insulating substrate may be bonded to the base plate using an adhesive.

【0020】請求項9の発明は、金属配線を導電性金属
材料からなる金属配線板を用いて形成したことにある。
According to a ninth aspect of the invention, the metal wiring is formed using a metal wiring board made of a conductive metal material.

【0021】これにより、厚さ寸法の大きな金属配線板
を用いて金属配線を形成することができるから、金属配
線の抵抗を低減することができる。このため、金属配線
に大きな電流が流れるときでも、金属配線での過大なジ
ュール発熱を防止することができる。
Since the metal wiring can be formed by using the metal wiring board having a large thickness, the resistance of the metal wiring can be reduced. Therefore, even when a large current flows through the metal wiring, it is possible to prevent excessive Joule heat generation in the metal wiring.

【0022】請求項10の発明は、絶縁基板には金属配
線を含めて貫通し半導体素子の端子を取付けるための端
子孔を設け、ベースプレートには該端子孔と対応した位
置に半導体素子の端子を逃すための逃し孔を設け、前記
半導体素子の端子は前記端子孔と逃し孔とに挿入する構
成としたことにある。
According to a tenth aspect of the present invention, the insulating substrate is provided with a terminal hole penetrating the metal substrate including the metal wiring for mounting a terminal of the semiconductor element, and the base plate is provided with the terminal of the semiconductor element at a position corresponding to the terminal hole. An escape hole for escape is provided, and the terminal of the semiconductor element is inserted into the terminal hole and the escape hole.

【0023】これにより、半導体素子の端子を絶縁基板
の端子孔とベースプレートの逃し孔に差し込み、半導体
素子をセラミックス基板側に半田付け実装するときの位
置合わせを容易にできる。
Thus, the terminals of the semiconductor element can be inserted into the terminal holes of the insulating substrate and the relief holes of the base plate, and the alignment can be facilitated when the semiconductor element is soldered and mounted on the ceramic substrate side.

【0024】請求項11の発明は、絶縁基板には金属配
線を含めて貫通し半導体素子の端子を取付けるための端
子孔を設け、前記半導体素子の端子は、ベースプレート
から離間する方向に向けて延び、該端子孔に挿入されて
前記絶縁基板を前記ベースプレートから離間した位置に
配設する構成としたことにある。
According to an eleventh aspect of the present invention, the insulating substrate is provided with a terminal hole for penetrating the metal wiring including the metal wiring, and the terminal of the semiconductor element is attached to the terminal hole. The insulating substrate is inserted into the terminal hole and disposed at a position separated from the base plate.

【0025】これにより、セラミックス基板に重ね合わ
せて絶縁基板を配置することができ、半導体装置全体を
小型化することができる。また、絶縁基板がベースプレ
ートに直接接触することはないため、絶縁基板の金属配
線に半田付けを行うときにベースプレートを通じて放熱
することがなく、金属配線を容易に加熱することができ
る。
As a result, the insulating substrate can be arranged on the ceramic substrate so that the semiconductor device as a whole can be miniaturized. Further, since the insulating substrate does not come into direct contact with the base plate, the metal wiring can be easily heated without radiating heat through the base plate when soldering to the metal wiring of the insulating substrate.

【0026】請求項12の発明は、セラミックス基板に
は複数の半導体素子を電気的に並列に設け、該複数の半
導体素子の端子をバスバ電極に形成した複数の端子部に
対して金属配線を介して接続する構成としたことにあ
る。
According to a twelfth aspect of the present invention, a plurality of semiconductor elements are electrically provided in parallel on the ceramic substrate, and the terminals of the plurality of semiconductor elements are connected to the plurality of terminal portions formed on the bus bar electrodes via metal wiring. It is configured to connect with each other.

【0027】これにより、複数の半導体素子を絶縁基板
上の金属配線からバスバ電極を経由して容易に接続する
ことができる。そして、各半導体素子はバスバ電極等の
十分に短い経路を介して並列接続することができるか
ら、例えば電源と各半導体素子までの電流経路の長さ寸
法をほぼ等しくすることができ、電流経路毎の寄生イン
ダクタンス差による電流集中をなくすことができる。
Thus, a plurality of semiconductor elements can be easily connected from the metal wiring on the insulating substrate via the bus bar electrode. Since each semiconductor element can be connected in parallel via a sufficiently short path such as a bus bar electrode, for example, the length dimension of the current path to the power supply and each semiconductor element can be made substantially equal, and each current path can be It is possible to eliminate the current concentration due to the difference in parasitic inductance.

【0028】請求項13の発明のように、半導体素子は
3相インバータ回路またはHブリッジ回路の一部を構成
してもよい。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the semiconductor element may form a part of a three-phase inverter circuit or an H bridge circuit.

【0029】請求項14の発明のように、半導体素子を
MOSトランジスタまたは絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタによって構成してもよい。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the semiconductor element may be composed of a MOS transistor or an insulated gate bipolar transistor.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
半導体装置を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF 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.

【0031】まず、図1および図2は本発明の第1の実
施の形態を示し、図において、1は例えば銅等の導電性
金属材料からなるベースプレートで、該ベースプレート
1は、略四角形の平板状に形成されている。また、ベー
スプレート1の表面1Aには、後述のセラミックス基板
2、絶縁基板6等が取付けられている。一方、ベースプ
レート1の裏面1Bには、例えば放熱フィン等の放熱機
構(図示せず)が設けられている。
First, FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. In the drawings, reference numeral 1 is a base plate made of a conductive metal material such as copper, and the base plate 1 is a substantially rectangular flat plate. It is formed into a shape. A ceramic substrate 2, an insulating substrate 6 and the like, which will be described later, are attached to the surface 1A of the base plate 1. On the other hand, the back surface 1B of the base plate 1 is provided with a heat dissipation mechanism (not shown) such as a heat dissipation fin.

【0032】2はベースプレート1の表面1Aに設けら
れた絶縁性のセラミックス基板で、該セラミックス基板
2は、例えば窒化アルミニウム等の低熱抵抗、高熱伝導
性を有する材料によって略四角形の平板状に形成され、
その表面と裏面とには金属材料からなる金属薄膜2A,
2Bが例えば全面に亘って形成されている。そして、セ
ラミックス基板2は、その裏面の金属薄膜2Bが半田3
を用いてベースプレート1の表面1Aに接合されてい
る。
Reference numeral 2 denotes an insulative ceramic substrate provided on the surface 1A of the base plate 1. The ceramic substrate 2 is formed of a material having a low thermal resistance and a high thermal conductivity, such as aluminum nitride, into a substantially rectangular flat plate shape. ,
A metal thin film 2A made of a metal material on its front and back surfaces,
2B is formed over the entire surface, for example. Then, the ceramic substrate 2 has the metal thin film 2B on the back surface thereof solder 3
Is bonded to the surface 1A of the base plate 1 by using.

【0033】4はセラミックス基板2の表面に設けられ
た半導体素子としてのMOSFETで、該MOSFET
4は、例えば略四角形状のパッケージとして一体に形成
され、その一側面からソース端子S、ドレイン端子D,
ゲート端子Gが延びている。また、MOSFET4は、
その裏面側が半田5を用いてセラミックス基板2表面の
金属薄膜2Aに接合されている。そして、MOSFET
4から発生した熱は、その裏面側からセラミックス基板
2を通じてベースプレート1に伝達されるものである。
Reference numeral 4 denotes a MOSFET provided on the surface of the ceramic substrate 2 as a semiconductor element.
4 is integrally formed as, for example, a substantially quadrangular package, and the source terminal S, the drain terminal D, and
The gate terminal G extends. The MOSFET 4 is
The back surface side is joined to the metal thin film 2A on the surface of the ceramic substrate 2 by using the solder 5. And MOSFET
The heat generated from No. 4 is transferred to the base plate 1 from the back surface side through the ceramic substrate 2.

【0034】6はセラミックス基板2の近傍に位置して
ベースプレート1の表面1Aに設けられた絶縁基板で、
該絶縁基板6は、例えばガラスエポキシ樹脂等の高熱抵
抗を有する絶縁性の樹脂材料によって形成され、その表
面には金属箔からなる例えば2つの金属配線6A,6B
が形成されている。また、絶縁基板6は、その裏面が接
着剤7を用いてベースプレート1に接合されると共に、
金属配線6AにはMOSFET4のソース端子Sが半田
付けされ、金属配線6Bにはドレイン端子Dが半田付け
されている。
Reference numeral 6 denotes an insulating substrate which is provided in the vicinity of the ceramic substrate 2 and is provided on the surface 1A of the base plate 1.
The insulating substrate 6 is made of, for example, an insulating resin material having a high thermal resistance such as glass epoxy resin, and its surface is made of, for example, two metal wirings 6A and 6B.
Are formed. In addition, the back surface of the insulating substrate 6 is bonded to the base plate 1 using the adhesive 7, and
The source terminal S of the MOSFET 4 is soldered to the metal wiring 6A, and the drain terminal D is soldered to the metal wiring 6B.

【0035】8は絶縁基板6の表面に設けられたバスバ
電極で、該バスバ電極8は、例えば導電性の金属板をL
字状に屈曲させることによって形成され、その一端が金
属配線6Aに半田付けによって接合され、MOSFET
4のドレイン端子Dに接続されている。
Reference numeral 8 is a bus bar electrode provided on the surface of the insulating substrate 6. The bus bar electrode 8 is, for example, a conductive metal plate L.
It is formed by bending into a letter shape, and one end thereof is joined to the metal wiring 6A by soldering to form a MOSFET.
4 is connected to the drain terminal D.

【0036】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、次にその作動について説明す
る。
The semiconductor device according to the present embodiment has the above-mentioned structure, and its operation will be described below.

【0037】まず、MOSFET4のゲート端子Gに正
の電圧を入力する。このとき、ゲート端子Gに印加され
るゲート電圧が所定のしきい値以上に上昇すると、MO
SFET4はON状態となってソース端子Sとドレイン
端子Dとの間に電流が流れる。
First, a positive voltage is input to the gate terminal G of the MOSFET 4. At this time, if the gate voltage applied to the gate terminal G rises above a predetermined threshold value, MO
The SFET 4 is turned on, and a current flows between the source terminal S and the drain terminal D.

【0038】然るに、本実施の形態では、ベースプレー
ト1の表面1Aには、セラミックス基板2と絶縁基板6
とを設け、セラミックス基板2の表面にはMOSFET
4を設け、該MOSFET4のソース端子S、ドレイン
端子Dを絶縁基板6の金属配線6A,6Bに接続すると
共に、該金属配線6A,6Bにバスバ電極8を接続する
構成としたから、高価なセラミックス基板2に金属配線
を設ける必要がなく、セラミックス基板2を小型化する
ことができる。また、絶縁基板6を樹脂材料を用いて形
成したから、安価な樹脂材料からなる絶縁基板6に金属
配線6A,6Bを形成することができ、製造コストを低
減することができる。
However, in this embodiment, the ceramic substrate 2 and the insulating substrate 6 are provided on the surface 1A of the base plate 1.
And a MOSFET is provided on the surface of the ceramic substrate 2.
4, the source terminal S and the drain terminal D of the MOSFET 4 are connected to the metal wirings 6A and 6B of the insulating substrate 6, and the bus bar electrode 8 is connected to the metal wirings 6A and 6B. Since it is not necessary to provide the metal wiring on the substrate 2, the ceramic substrate 2 can be downsized. Moreover, since the insulating substrate 6 is formed using the resin material, the metal wirings 6A and 6B can be formed on the insulating substrate 6 made of an inexpensive resin material, and the manufacturing cost can be reduced.

【0039】また、金属配線6A,6Bはセラミックス
基板2に比べて高熱抵抗の絶縁基板6に形成したから、
例えば半田付け時に金属配線6A,6Bに加えた熱が絶
縁基板6を通じてベースプレート1側に向けて放熱する
のを抑制することができ、金属配線6A,6Bを容易に
加熱することができる。このため、金属配線6A,6B
に対してMOSFET4のソース端子S、ドレイン端子
Dやバスバ電極8を容易に半田付けすることができる。
Since the metal wirings 6A and 6B are formed on the insulating substrate 6 having a higher thermal resistance than the ceramic substrate 2,
For example, heat applied to the metal wirings 6A and 6B during soldering can be suppressed from radiating to the base plate 1 side through the insulating substrate 6, and the metal wirings 6A and 6B can be easily heated. Therefore, the metal wiring 6A, 6B
On the other hand, the source terminal S, the drain terminal D and the bus bar electrode 8 of the MOSFET 4 can be easily soldered.

【0040】一方、MOSFET4はベースプレート1
上に面実装したから、MOSFET4からベースプレー
ト1に向けて流れる熱流の距離が短いのに加え、面実装
されたMOSFET4からはベースプレート1全体に向
けて熱が広がり易い。このため、MOSFET4とベー
スプレート1との間の熱抵抗を十分に小さくすることが
でき、MOSFET4で生じる熱は、セラミックス基板
2を経由してベースプレート1から十分に低熱抵抗で放
熱することができる。
On the other hand, the MOSFET 4 is the base plate 1
Since it is surface-mounted on top, the distance of the heat flow flowing from the MOSFET 4 toward the base plate 1 is short, and in addition, heat easily spreads from the surface-mounted MOSFET 4 toward the entire base plate 1. Therefore, the thermal resistance between the MOSFET 4 and the base plate 1 can be sufficiently reduced, and the heat generated in the MOSFET 4 can be radiated from the base plate 1 through the ceramic substrate 2 with a sufficiently low thermal resistance.

【0041】次に、図3は第2の実施の形態による半導
体装置を示し、本実施の形態の特徴は、絶縁基板の表面
には金属配線として金属配線板を設けたことにある。な
お、本実施の形態では第1の実施の形態と同一の構成要
素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとす
る。
Next, FIG. 3 shows a semiconductor device according to a second embodiment. The feature of the present embodiment is that a metal wiring board is provided as a metal wiring on the surface of an insulating substrate. In addition, in this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0042】11は本実施の形態による金属配線として
の金属配線板で、該金属配線板11は、導電性金属材料
からなる板体によって形成され、例えば数百μm〜1m
m程度の厚さ寸法を有している。そして、金属配線板1
1は、例えば接着剤等を用いて絶縁基板6の表面に貼着
され、MOSFET4のドレイン端子D等が接続される
と共に、バスバ電極8が接続されている。
Reference numeral 11 denotes a metal wiring board as metal wiring according to the present embodiment. The metal wiring board 11 is formed of a plate body made of a conductive metal material, and has a thickness of, for example, several hundred μm to 1 m.
It has a thickness of about m. And the metal wiring board 1
1 is attached to the surface of the insulating substrate 6 by using, for example, an adhesive, the drain terminal D of the MOSFET 4 and the like are connected, and the bus bar electrode 8 is connected.

【0043】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができる。
Thus, in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

【0044】ここで、第1の実施の形態のように金属配
線を金属箔に形成した場合にはその厚さ寸法が数十μm
程度であるため、例えば数十A程度以上の大電流を流す
とジュール損失による発熱が顕著になり、装置全体が温
度上昇し易く、消費電力が増大するという問題がある。
Here, when the metal wiring is formed on the metal foil as in the first embodiment, the thickness is several tens of μm.
Therefore, when a large current of, for example, several tens of amperes or more is passed, heat generation due to Joule loss becomes remarkable, the temperature of the entire device easily rises, and power consumption increases.

【0045】一方、絶縁基板6に設ける金属配線はMO
SFET4とバスバ電極8等との接続に用いるものであ
り、微細なパターンを形成する必要はない。このため、
本実施の形態では、例えば数百μm〜1mm程度の大き
な厚さ寸法を有する金属配線板11を用いて金属配線を
形成している。
On the other hand, the metal wiring provided on the insulating substrate 6 is MO.
It is used for connecting the SFET 4 and the bus bar electrode 8 and the like, and it is not necessary to form a fine pattern. For this reason,
In the present embodiment, the metal wiring is formed using the metal wiring board 11 having a large thickness dimension of, for example, several hundreds μm to 1 mm.

【0046】この結果、第1の実施の形態に比べて金属
配線板11の抵抗を低減することができ、金属配線板1
1に大きな電流が流れるときでも、金属配線板11での
過大なジュール発熱を防止することができる。
As a result, the resistance of the metal wiring board 11 can be reduced as compared with the first embodiment, and the metal wiring board 1
It is possible to prevent excessive Joule heat generation in the metal wiring board 11 even when a large current flows through the wiring board 1.

【0047】次に、図4は第3の実施の形態による半導
体装置を示し、本実施の形態の特徴は、絶縁基板には端
子孔を貫通して設けると共に、ベースプレートには端子
孔と対応した位置に逃し孔を設け、MOSFETの端子
はこれらの端子孔と逃し孔とに挿入する構成としたこと
にある。なお、本実施の形態では第1の実施の形態と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。
Next, FIG. 4 shows a semiconductor device according to a third embodiment. The feature of the present embodiment is that the terminal hole is formed through the insulating substrate and the base plate corresponds to the terminal hole. The escape holes are provided at the positions, and the terminals of the MOSFET are inserted into these terminal holes and the escape holes. In addition, in this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0048】21は絶縁基板6に設けられた端子孔で、
該端子孔21は、金属配線6Aを含めて絶縁基板6を貫
通して設けられている。ここで、MOSFET4のドレ
イン端子Dは、ベースプレート1に向けてL字状に屈曲
して延びている。そして、端子孔21には、絶縁基板6
の表面側から裏面側に向けてドレイン端子Dが挿入され
ると共に、ドレイン端子Dと金属配線6Aとは半田付け
によって接合されている。
Reference numeral 21 is a terminal hole provided in the insulating substrate 6,
The terminal hole 21 is provided so as to penetrate the insulating substrate 6 including the metal wiring 6A. Here, the drain terminal D of the MOSFET 4 is bent and extended in an L shape toward the base plate 1. The insulating substrate 6 is placed in the terminal hole 21.
The drain terminal D is inserted from the front surface side to the back surface side, and the drain terminal D and the metal wiring 6A are joined by soldering.

【0049】22は端子孔21と対応した位置でベース
プレート1に貫通して設けられた逃し孔で、該逃し孔2
2は、ドレイン端子Dとの接触を避けるために、例えば
端子孔21よりも大きな内径寸法をもって形成され、端
子孔21と連通すると共に、ドレイン端子Dの先端が挿
入されるものである。
Reference numeral 22 denotes a relief hole provided at a position corresponding to the terminal hole 21 and penetrating the base plate 1, and the relief hole 2
In order to avoid contact with the drain terminal D, the reference numeral 2 is formed with an inner diameter larger than that of the terminal hole 21, communicates with the terminal hole 21, and the tip of the drain terminal D is inserted.

【0050】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができる。
In this way, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

【0051】しかし、本実施の形態では、絶縁基板6に
は端子孔21を貫通して設けると共に、ベースプレート
1には端子孔21と対応した位置に逃し孔22を設け、
MOSFET4の端子はこれらの端子孔21と逃し孔2
2とに挿入する構成としたから、MOSFET4のドレ
イン端子Dを絶縁基板6の端子孔21とベースプレート
1の逃し孔22に差し込むことによって、MOSFET
4をセラミックス基板2側に半田付け実装するときの位
置合わせを容易にできる。
However, in this embodiment, the insulating substrate 6 is provided with the terminal hole 21 penetrating therethrough, and the base plate 1 is provided with the escape hole 22 at a position corresponding to the terminal hole 21.
The terminals of the MOSFET 4 are these terminal holes 21 and the relief holes 2
Since the drain terminal D of the MOSFET 4 is inserted into the terminal hole 21 of the insulating substrate 6 and the escape hole 22 of the base plate 1,
Positioning can be facilitated when the 4 is soldered and mounted on the ceramic substrate 2 side.

【0052】また、ベースプレート1に開口して設けた
逃し孔22は端子孔21よりもその内径寸法を大きくし
たから、ドレイン端子D等がベースプレート1に接触す
ることがなく、MOSFET4の端子とベースプレート
1とが電気的に短絡するのを防ぎ、信頼性を向上するこ
とができる。
Since the inner diameter of the relief hole 22 provided in the base plate 1 is larger than that of the terminal hole 21, the drain terminal D and the like do not come into contact with the base plate 1 and the terminals of the MOSFET 4 and the base plate 1 are not in contact with each other. It is possible to prevent electrical short circuit between and, and improve reliability.

【0053】次に、図5は第4の実施の形態による半導
体装置を示し、本実施の形態の特徴は、絶縁基板には端
子孔を設けると共に、MOSFETの端子をベースプレ
ートから離間する方向に向けて延ばし、端子を端子孔に
挿入して絶縁基板をベースプレートから離間した位置に
配設する構成としたことにある。なお、本実施の形態で
は第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。
Next, FIG. 5 shows a semiconductor device according to a fourth embodiment. The feature of the present embodiment is that the insulating substrate is provided with a terminal hole and the terminals of the MOSFET are directed in a direction away from the base plate. In this configuration, the terminal is inserted into the terminal hole and the insulating substrate is arranged at a position separated from the base plate. In addition, in this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0054】31は絶縁基板6に設けられた端子孔で、
該端子孔31は、金属配線6Aを含めて絶縁基板6を貫
通して設けられている。ここで、MOSFET4のドレ
イン端子Dは、ベースプレート1から離間する方向に向
けてL字状に屈曲して延びている。そして、端子孔31
には、絶縁基板6の裏面側から表面側に向けてドレイン
端子Dが挿入されると共に、ドレイン端子Dと金属配線
6Aとは半田付けによって接合されている。
Reference numeral 31 is a terminal hole provided in the insulating substrate 6,
The terminal hole 31 is provided so as to penetrate the insulating substrate 6 including the metal wiring 6A. Here, the drain terminal D of the MOSFET 4 is bent and extends in an L shape in a direction away from the base plate 1. And the terminal hole 31
The drain terminal D is inserted from the rear surface side to the front surface side of the insulating substrate 6, and the drain terminal D and the metal wiring 6A are joined by soldering.

【0055】これにより、絶縁基板6はベースプレート
1から離間した位置に配置され、絶縁基板6とセラミッ
クス基板2とはその一部が重なり合った状態となってい
る。なお、絶縁基板6とベースプレート1との間には絶
縁基板6を支持するスペーサ32を設ける構成としても
よい。
As a result, the insulating substrate 6 is arranged at a position separated from the base plate 1, and the insulating substrate 6 and the ceramics substrate 2 are in a state of partially overlapping each other. A spacer 32 that supports the insulating substrate 6 may be provided between the insulating substrate 6 and the base plate 1.

【0056】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができる。
Thus, in this embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

【0057】しかし、本実施の形態では、絶縁基板6に
は端子孔31を設けると共に、MOSFET4の端子を
ベースプレート1から離間する方向に向けて延ばし、端
子孔31に挿入して絶縁基板6をベースプレート1から
離間した位置に配設する構成としたから、セラミックス
基板2に重ね合わせて絶縁基板6を配置することがで
き、半導体装置全体を小型化することができる。
However, in the present embodiment, the insulating substrate 6 is provided with the terminal holes 31, the terminals of the MOSFET 4 are extended in the direction away from the base plate 1, and the terminals are inserted into the terminal holes 31 so that the insulating substrate 6 is inserted into the base plate. Since it is arranged at a position separated from 1, the insulating substrate 6 can be arranged so as to be superposed on the ceramic substrate 2, and the entire semiconductor device can be downsized.

【0058】また、絶縁基板6がベースプレート1に直
接接触することはないため、絶縁基板6の金属配線6A
にMOSFET4の端子を半田付けするときにベースプ
レート1を通じて放熱することがなく、金属配線6Aを
容易に加熱することができ、MOSFET4の端子を容
易に半田付けすることができる。
Since the insulating substrate 6 does not come into direct contact with the base plate 1, the metal wiring 6A of the insulating substrate 6 is used.
When the terminals of the MOSFET 4 are soldered, the metal wiring 6A can be easily heated without radiating heat through the base plate 1, and the terminals of the MOSFET 4 can be easily soldered.

【0059】次に、図6ないし図8は第5の実施の形態
による半導体装置を示し、本実施の形態の特徴は、ベー
スプレート上に相互に直列接続される2個のMOSFE
Tを実装し、各MOSFETに接続された一対のバスバ
電極を相互に逆向きの電流が流れるように対向して配置
する構成としたことにある。なお、本実施の形態では第
1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、
その説明を省略するものとする。
Next, FIGS. 6 to 8 show a semiconductor device according to a fifth embodiment. The feature of this embodiment is that two MOSFEs connected in series with each other are provided on a base plate.
It is a structure in which T is mounted and a pair of bus bar electrodes connected to each MOSFET are arranged so as to face each other so that currents in opposite directions may flow. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals,
The description will be omitted.

【0060】41は導電性金属材料からなるベースプレ
ートで、該ベースプレート41は、略四角形の平板状に
形成されている。また、ベースプレート41の表面41
Aには、2枚のセラミックス基板2と後述する1枚の絶
縁基板42等が取付けられると共に、2枚のセラミック
ス基板2にはMOSFET4がそれぞれ取付けられてい
る。一方、ベースプレート41の裏面41Bには、例え
ば放熱フィン等の放熱機構(図示せず)が設けられてい
る。
Reference numeral 41 is a base plate made of a conductive metal material, and the base plate 41 is formed in a substantially rectangular flat plate shape. In addition, the surface 41 of the base plate 41
Two ceramic substrates 2 and one insulating substrate 42 described later are attached to A, and MOSFETs 4 are attached to the two ceramic substrates 2, respectively. On the other hand, the back surface 41B of the base plate 41 is provided with a heat dissipation mechanism (not shown) such as a heat dissipation fin.

【0061】42は2枚のセラミックス基板2間に位置
してベースプレート41の表面41Aに設けられた絶縁
基板で、該絶縁基板42は、例えばガラスエポキシ樹脂
等の高熱抵抗を有する樹脂材料によって形成され、その
表面には金属箔からなる例えば3つの金属配線42A,
42B,42Cが形成されている。そして、金属配線4
2A,42Bは左,右に離間して配設され、金属配線4
2Cは金属配線42A,42Bと前,後方向で離間して
左,右方向に延びている。
Reference numeral 42 denotes an insulating substrate located between the two ceramic substrates 2 and provided on the surface 41A of the base plate 41. The insulating substrate 42 is made of a resin material having a high thermal resistance such as glass epoxy resin. , Its surface is made of metal foil, for example, three metal wirings 42A,
42B and 42C are formed. And the metal wiring 4
2A and 42B are arranged separately from each other on the left and right, and the metal wiring 4
2C is separated from the metal wirings 42A and 42B in the front and rear directions and extends in the left and right directions.

【0062】また、絶縁基板42は、その裏面が接着剤
43を用いてベースプレート41に接合されている。そ
して、金属配線42Aには一方のMOSFET4のソー
ス端子Sが半田付けされ、金属配線42Bには他方のM
OSFET4のドレイン端子Dが半田付けされると共
に、金属配線42Cには一方のMOSFET4のドレイ
ン端子Dと他方のMOSFET4のソース端子Sが半田
付けされている。
The back surface of the insulating substrate 42 is bonded to the base plate 41 with an adhesive 43. The source terminal S of one MOSFET 4 is soldered to the metal wiring 42A, and the other M is connected to the metal wiring 42B.
The drain terminal D of the OSFET 4 is soldered, and the drain terminal D of one MOSFET 4 and the source terminal S of the other MOSFET 4 are soldered to the metal wiring 42C.

【0063】44,45は絶縁基板42の表面に設けら
れた一対のバスバ電極で、これらのバスバ電極44,4
5は、例えば金属板をL字状に屈曲させることによって
形成され、その一端が金属配線42A,42Bにそれぞ
れ半田付けによって接合されている。また、2個のバス
バ電極44,45は互いに対向して配置されると共に、
僅かな隙間を介して相互に接近した状態で平行に延びて
いる。
44 and 45 are a pair of bus bar electrodes provided on the surface of the insulating substrate 42. These bus bar electrodes 44 and 4 are provided.
5 is formed, for example, by bending a metal plate into an L shape, and one end thereof is joined to the metal wirings 42A and 42B by soldering. Further, the two bus bar electrodes 44 and 45 are arranged to face each other, and
They extend parallel to each other with a slight gap therebetween.

【0064】そして、バスバ電極44,45は、例えば
駆動電源(図示せず)に接続される高電位電圧側バスバ
電極とアースに接続される低電位電圧側バスバ電極とを
それぞれ構成している。また、金属配線42Cは出力端
子(図示せず)に接続される。これにより、MOSFE
T4がスイッチングを行う遷移状態となったときに、バ
スバ電極44,45には互いに逆向きの電流が流れるも
のである。
The bus bar electrodes 44 and 45 respectively constitute a high potential voltage side bus bar electrode connected to a driving power source (not shown) and a low potential voltage side bus bar electrode connected to the ground, respectively. The metal wiring 42C is connected to an output terminal (not shown). This allows the MOSFE
When T4 enters a transitional state in which switching is performed, currents flowing in opposite directions flow through the bus bar electrodes 44 and 45.

【0065】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができる。
In this way, also in this embodiment, it is possible to obtain the same operational effects as in the first embodiment.

【0066】しかし、本実施の形態では、一対のバスバ
電極44,45を相互に逆向きの電流が流れるように対
向して配置したから、バスバ電極44の周囲に形成され
る磁界とバスバ電極45の周囲に形成される磁界とを逆
向きに発生されることができる。このため、バスバ電極
44,45相互の磁界を相殺することができるから、バ
スバ電極44,45の寄生インダクタンスを低減でき、
MOSFET4駆動時のサージ電圧を低減することがで
きる。この結果、サージ電圧によるMOSFET4等の
損傷を防止でき、信頼性を向上させることができる。
However, in the present embodiment, since the pair of bus bar electrodes 44 and 45 are arranged so as to face each other so that currents in opposite directions flow, the magnetic field formed around the bus bar electrode 44 and the bus bar electrode 45. Can be generated in the opposite direction to the magnetic field formed around the. Therefore, since the magnetic fields of the bus bar electrodes 44 and 45 can be canceled out, the parasitic inductance of the bus bar electrodes 44 and 45 can be reduced,
The surge voltage at the time of driving the MOSFET 4 can be reduced. As a result, damage to the MOSFET 4 and the like due to the surge voltage can be prevented and reliability can be improved.

【0067】また、2個のMOSFET4を放熱特性を
損なうことなく、絶縁基板42を挟んで対向した位置に
配置できるから、寄生インダクタンスをより一層低減す
ることができる。
Further, since the two MOSFETs 4 can be arranged at the positions opposed to each other with the insulating substrate 42 interposed therebetween without impairing the heat dissipation characteristic, the parasitic inductance can be further reduced.

【0068】なお、第5の実施の形態では、絶縁基板4
2をベースプレート41の表面41Aに接着する構成と
したが、図9に示す第1の変形例のように第4の実施の
形態と同様に絶縁基板42をベースプレート41から離
間して配置する構成としてもよい。
In the fifth embodiment, the insulating substrate 4
2 is adhered to the surface 41A of the base plate 41, but as in the first modification shown in FIG. 9, the insulating substrate 42 is arranged apart from the base plate 41 as in the fourth embodiment. Good.

【0069】この場合、絶縁基板42には貫通した端子
孔46を穿設すると共に、該端子孔46に絶縁基板42
の裏面側から表面側に向けてMOSFET4の端子を挿
入するものである。これにより、第4の実施の形態と同
様の作用効果を得ることができる。なお、絶縁基板42
とベースプレート41との間にはスペーサ47を設ける
構成としてもよい。
In this case, the insulating substrate 42 is provided with a penetrating terminal hole 46, and the insulating substrate 42 is formed in the terminal hole 46.
The terminals of the MOSFET 4 are inserted from the back surface side to the front surface side. As a result, it is possible to obtain the same effects as those of the fourth embodiment. The insulating substrate 42
A spacer 47 may be provided between the base plate 41 and the base plate 41.

【0070】次に、図10および図11は第6の実施の
形態による半導体装置を示し、本実施の形態の特徴は、
ベースプレート上に相互に直列接続される2個のMOS
FETを実装し、各MOSFETに接続された一対のバ
スバ電極を相互に逆向きの電流が流れるように対向して
配置すると共に、これら一対のバスバ電極にはコンデン
サを接続する構成としたことにある。なお、本実施の形
態では第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号
を付し、その説明を省略するものとする。
Next, FIGS. 10 and 11 show a semiconductor device according to a sixth embodiment, and the features of this embodiment are as follows.
Two MOSs connected in series on the base plate
The FET is mounted, a pair of bus bar electrodes connected to each MOSFET are arranged so as to face each other so that currents in opposite directions flow, and a capacitor is connected to the pair of bus bar electrodes. . In addition, in this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0071】51は導電性金属材料からなるベースプレ
ートで、該ベースプレート51は、略四角形の平板状に
形成されている。また、ベースプレート51の表面51
Aには、2枚のセラミックス基板2と後述する1枚の絶
縁基板52等が取付けられると共に、2枚のセラミック
ス基板2にはMOSFET4がそれぞれ取付けられてい
る。一方、ベースプレート51の裏面51Bには、例え
ば放熱フィン等の放熱機構(図示せず)が設けられてい
る。
Reference numeral 51 is a base plate made of a conductive metal material, and the base plate 51 is formed in a substantially rectangular flat plate shape. In addition, the surface 51 of the base plate 51
Two ceramic substrates 2 and one insulating substrate 52 described later are attached to A, and MOSFETs 4 are attached to the two ceramic substrates 2 respectively. On the other hand, the back surface 51B of the base plate 51 is provided with a heat dissipation mechanism (not shown) such as a heat dissipation fin.

【0072】52は2枚のセラミックス基板2間に位置
してベースプレート51の表面51Aに設けられた絶縁
基板で、該絶縁基板52は、例えばガラスエポキシ樹脂
等の高熱抵抗を有する樹脂材料によって形成され、その
表面には金属箔からなる例えば3つの金属配線52A,
52B,52Cが形成されている。
Reference numeral 52 denotes an insulating substrate located between the two ceramic substrates 2 and provided on the surface 51A of the base plate 51. The insulating substrate 52 is made of a resin material having a high thermal resistance such as glass epoxy resin. , Its surface is made of metal foil, for example, three metal wirings 52A,
52B and 52C are formed.

【0073】また、絶縁基板52は、その裏面が接着剤
53を用いてベースプレート51に接合されている。そ
して、金属配線52Aには一方のMOSFET4のソー
ス端子Sが半田付けされ、金属配線52Bには他方のM
OSFET4のドレイン端子Dが半田付けされると共
に、金属配線52Cには一方のMOSFET4のドレイ
ン端子Dと他方のMOSFET4のソース端子Sが半田
付けされている。これにより、2個のMOSFET4は
相互に直列接続されている。
The back surface of the insulating substrate 52 is bonded to the base plate 51 with an adhesive 53. The source terminal S of one MOSFET 4 is soldered to the metal wiring 52A, and the other M is connected to the metal wiring 52B.
The drain terminal D of the OSFET 4 is soldered, and the drain terminal D of one MOSFET 4 and the source terminal S of the other MOSFET 4 are soldered to the metal wiring 52C. As a result, the two MOSFETs 4 are connected in series with each other.

【0074】54,55は絶縁基板52の表面に設けら
れた一対のバスバ電極で、これらのバスバ電極54,5
5は、例えば金属板をL字状に屈曲させることによって
形成され、その一端が金属配線52A,52Bにそれぞ
れ半田付けによって接合されている。また、2個のバス
バ電極54,55は互いに対向して配置されると共に、
僅かな隙間を介して相互に接近した状態で平行に延びて
いる。
54 and 55 are a pair of bus bar electrodes provided on the surface of the insulating substrate 52. These bus bar electrodes 54 and 5 are provided.
5 is formed, for example, by bending a metal plate into an L shape, and one end thereof is joined to the metal wirings 52A and 52B by soldering. Further, the two bus bar electrodes 54 and 55 are arranged to face each other, and
They extend parallel to each other with a slight gap therebetween.

【0075】そして、バスバ電極54,55は、高電位
電圧側バスバ電極と低電位電圧側バスバ電極とをそれぞ
れ構成している。また、金属配線52Cは出力端子(図
示せず)に接続される。これにより、MOSFET4が
スイッチング動作を行う遷移状態となったときに、バス
バ電極54,55には、互いに逆向きの電流が流れるも
のである。
The bus bar electrodes 54 and 55 respectively constitute a high potential voltage side bus bar electrode and a low potential voltage side bus bar electrode. The metal wiring 52C is connected to an output terminal (not shown). As a result, when the MOSFET 4 is in the transition state in which the switching operation is performed, currents flowing in opposite directions to each other flow in the bus bar electrodes 54 and 55.

【0076】56は一対のバスバ電極54,55に接続
されたコンデンサで、該コンデンサ56は、バスバ電極
54,55がL字状に立上って部位に半田付け等によっ
て接続されている。そして、コンデンサ56は、MOS
FET4のON状態とOFF状態とを切換えるときに電
源コンデンサとして作用するものである。
Reference numeral 56 denotes a capacitor connected to the pair of bus bar electrodes 54 and 55. In the capacitor 56, the bus bar electrodes 54 and 55 stand up in an L shape and are connected to the site by soldering or the like. The capacitor 56 is a MOS
The FET 4 functions as a power supply capacitor when the FET 4 is switched between the ON state and the OFF state.

【0077】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができると共に、一対
のバスバ電極54,55を相互に逆向きの電流が流れる
ように対向して配置したから、第5の実施の形態と同様
にバスバ電極54,55の寄生インダクタンスを低減で
きる。
Thus, in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the pair of bus bar electrodes 54, 55 are arranged so as to face each other so that currents in opposite directions flow. Therefore, the parasitic inductance of the bus bar electrodes 54 and 55 can be reduced as in the fifth embodiment.

【0078】また、本実施の形態では、一対のバスバ電
極54,55にコンデンサ56を接続したから、MOS
FET4の間近にコンデンサ56を接続することができ
る。このため、MOSFET4とコンデンサ56との間
の距離を短くすることができ、例えば図11中に破線で
示す比較例ように外部にコンデンサ57を接続した場合
に比べて、MOSFET4とコンデンサ56との間に発
生する寄生インダクタンスを低減することができる。
Further, in this embodiment, since the capacitor 56 is connected to the pair of bus bar electrodes 54 and 55, the MOS
A capacitor 56 can be connected near the FET4. Therefore, the distance between the MOSFET 4 and the capacitor 56 can be shortened. For example, as compared with the case where the capacitor 57 is connected to the outside as in the comparative example shown by the broken line in FIG. It is possible to reduce the parasitic inductance generated in the.

【0079】また、バスバ電極54,55が立上った部
位にコンデンサ56を実装したから、半導体装置の集積
度を損なうことなくコンデンサ56を取付けることがで
きる。特に、予めバスバ電極54,55にコンデンサ5
6を実装した後、バスバ電極54,55を絶縁基板52
上に実装することによって、コンデンサ56をバスバ電
極54,55が立上った部位に容易に接続することがで
きる。
Further, since the capacitor 56 is mounted on the portion where the bus bar electrodes 54, 55 rise, the capacitor 56 can be attached without impairing the integration degree of the semiconductor device. In particular, the capacitor 5 is previously attached to the bus bar electrodes 54 and 55.
6 is mounted, the bus bar electrodes 54 and 55 are attached to the insulating substrate 52.
By mounting on top, the capacitor 56 can be easily connected to the portion where the bus bar electrodes 54 and 55 stand.

【0080】なお、第6の実施の形態では、バスバ電極
54,55に直接的にコンデンサ56を取付けるものと
したが、図10中に二点鎖線で示すように絶縁基板52
の金属配線52A,52Bを介して間接的にコンデンサ
56′を接続する構成としてもよい。これにより、コン
デンサ56′をさらにMOSFET4に近い部分に接続
することができるから、より一層寄生インダクタンスを
小さくすることができる。
Although the capacitor 56 is directly attached to the bus bar electrodes 54 and 55 in the sixth embodiment, the insulating substrate 52 is indicated by a chain double-dashed line in FIG.
The capacitor 56 'may be indirectly connected via the metal wirings 52A and 52B. As a result, the capacitor 56 'can be connected to a portion closer to the MOSFET 4, so that the parasitic inductance can be further reduced.

【0081】次に、図12および図13は第7の実施の
形態による半導体装置を示し、本実施の形態の特徴は、
ベースプレート上に2個のセラミックス基板を取付ける
と共に、各セラミックス基板には並列接続される複数の
MOSFETを設け、これらのMOSFETの端子を一
対のバスバ電極に接続する構成としたことにある。な
お、本実施の形態では第1の実施の形態と同一の構成要
素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとす
る。
Next, FIGS. 12 and 13 show a semiconductor device according to the seventh embodiment, and the features of this embodiment are as follows.
The two ceramic substrates are mounted on the base plate, a plurality of MOSFETs connected in parallel are provided on each ceramic substrate, and the terminals of these MOSFETs are connected to a pair of bus bar electrodes. In addition, in this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0082】61は導電性金属材料からなるベースプレ
ートで、該ベースプレート61は、略四角形の平板状に
形成されている。また、ベースプレート61の表面に
は、2枚のセラミックス基板62と1枚の絶縁基板63
等が取付けられている。
Reference numeral 61 is a base plate made of a conductive metal material, and the base plate 61 is formed in a substantially rectangular flat plate shape. Further, on the surface of the base plate 61, two ceramic substrates 62 and one insulating substrate 63 are provided.
Etc. are installed.

【0083】そして、2枚のセラミックス基板62は、
左,右に離間して配置され、第1の実施の形態のセラミ
ックス基板2と同様に半田付けによってベースプレート
61に接合されている。また、これらのセラミックス基
板62の表面には前,後に離間してそれぞれ2個ずつの
MOSFET4がそれぞれ取付けられている。
The two ceramic substrates 62 are
The left and right are spaced apart from each other, and are joined to the base plate 61 by soldering similarly to the ceramics substrate 2 of the first embodiment. Further, two MOSFETs 4 are attached to the surface of each of the ceramics substrates 62 so as to be spaced apart from each other at the front and the rear.

【0084】また、絶縁基板63は2枚のセラミックス
基板62間に位置して接着剤を用いてベースプレート6
1に接合され、その表面には金属箔からなる例えば6つ
の金属配線63A〜63Fが形成されている。ここで、
金属配線63A,63B,63D,63Eはそれぞれ
左,右に離間して配置され、金属配線63C,63Fは
左,右方向に延びて配置されている。
The insulating substrate 63 is located between the two ceramic substrates 62, and the base plate 6 is formed by using an adhesive.
1, and six metal wirings 63A to 63F made of a metal foil are formed on the surface thereof. here,
The metal wirings 63A, 63B, 63D, 63E are spaced apart from each other on the left and right sides, and the metal wirings 63C, 63F are arranged on the left and right sides, respectively.

【0085】そして、金属配線63A〜63FにはMO
SFET4のソース端子Sまたはドレイン端子Dが半田
付けによって接合され、合計4個のMOSFET4は、
図13に示すように全体としてHブリッジ回路を構成し
ている。
MO is applied to the metal wirings 63A to 63F.
The source terminal S or the drain terminal D of the SFET4 is joined by soldering, and the four MOSFETs 4 in total are
As shown in FIG. 13, an H bridge circuit is configured as a whole.

【0086】64,65は絶縁基板63の表面に設けら
れた一対のバスバ電極で、これらのバスバ電極64,6
5は、例えば金属板をL字状に屈曲させることによって
形成され、前,後方向に向けて延びると共に、左,右方
向に分岐した端子部64A,65Aが形成されている。
そして、端子部64A,65Aは金属配線63A,63
B,63D,63Eにそれぞれ半田付けによって接合さ
れている。また、2個のバスバ電極64,65は互いに
対向して配置されると共に、僅かな隙間を介して相互に
接近した状態で平行に延びている。
Reference numerals 64 and 65 denote a pair of bus bar electrodes provided on the surface of the insulating substrate 63. These bus bar electrodes 64 and 6 are provided.
5 is formed by, for example, bending a metal plate into an L shape, extends forward and backward, and has terminal portions 64A and 65A branched leftward and rightward.
The terminal portions 64A and 65A are connected to the metal wirings 63A and 63A.
B, 63D, and 63E are joined by soldering, respectively. Further, the two bus bar electrodes 64, 65 are arranged so as to face each other, and extend in parallel in a state of being close to each other with a slight gap.

【0087】そして、バスバ電極64,65は、例えば
駆動電源(図示せず)に接続される高電位電圧側バスバ
電極とアースに接続される低電位電圧側バスバ電極とを
それぞれ構成している。また、金属配線63C,63F
は出力端子(図示せず)に接続される。これにより、M
OSFET4がスイッチング動作を行う遷移状態となっ
たときに、バスバ電極64,65には互いに逆向きの電
流が流れるものである。
The bus bar electrodes 64 and 65 respectively constitute, for example, a high potential voltage side bus bar electrode connected to a driving power source (not shown) and a low potential voltage side bus bar electrode connected to ground. Also, the metal wiring 63C, 63F
Is connected to an output terminal (not shown). This makes M
When the OSFET 4 is in a transition state in which it performs a switching operation, currents flowing in opposite directions flow through the bus bar electrodes 64 and 65.

【0088】かくして、本実施の形態でも第1の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができる。また、一対
のバスバ電極64,65は相互に逆向きの電流が流れる
ように対向して配置したから、第5の実施の形態と同様
にバスバ電極64,65の寄生インダクタンスを低減で
き、MOSFET4駆動時のサージ電圧を低減すること
ができる。
In this way, also in this embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment. Further, since the pair of bus bar electrodes 64 and 65 are arranged so as to face each other so that currents in opposite directions flow to each other, the parasitic inductance of the bus bar electrodes 64 and 65 can be reduced as in the fifth embodiment, and the MOSFET 4 drive. The surge voltage at the time can be reduced.

【0089】さらに、本実施の形態では、セラミックス
基板62には複数のMOSFET4を設け、該複数のM
OSFET4の端子をバスバ電極64,65に形成した
複数の端子部64A,65Aに対して金属配線63A,
63B,63D,63Eを介して接続する構成としたか
ら、複数のMOSFET4を絶縁基板63上のバスバ電
極64,65等を経由して容易に接続することができ
る。そして、各MOSFET4はバスバ電極64,65
等の十分に短い経路を介して接続することができるか
ら、例えば電源と各MOSFET4までの電流経路の長
さ寸法をほぼ等しくすることができ、電流経路毎の寄生
インダクタンス差による電流集中をなくすことができ
る。
Further, in the present embodiment, a plurality of MOSFETs 4 are provided on the ceramic substrate 62 and the plurality of M
The metal wiring 63A, the terminals of the OSFET 4 are connected to the plurality of terminal portions 64A, 65A formed on the bus bar electrodes 64, 65.
Since the connection is made via 63B, 63D, 63E, it is possible to easily connect the plurality of MOSFETs 4 via the bus bar electrodes 64, 65 on the insulating substrate 63. Each MOSFET 4 has a bus bar electrode 64, 65.
Since it can be connected via a sufficiently short path such as, for example, the length dimension of the current path to the power supply and each MOSFET 4 can be made substantially equal, and the current concentration due to the parasitic inductance difference for each current path can be eliminated. You can

【0090】また、パッケージに実装されたMOSFE
T4は端子配列が予め決められている。これに対し、本
実施の形態では、金属配線63A,63B,63D,6
3EはMOSFET4の端子とバスバ電極64,65と
の間を最短経路で接続するだけであり、並列接続自体は
前,後方向に延びるバスバ電極64,65によって行
う。このため、端子配列が定められているMOSFET
4を用いても、容易かつ低インダクタンスで並列接続を
行うことができる。
Further, the MOSFE mounted on the package
The terminal arrangement of T4 is predetermined. On the other hand, in the present embodiment, the metal wirings 63A, 63B, 63D, 6
3E only connects the terminals of the MOSFET 4 and the bus bar electrodes 64 and 65 by the shortest path, and the parallel connection itself is made by the bus bar electrodes 64 and 65 extending in the front and rear directions. For this reason, MOSFETs whose terminal arrangement is defined
Even if 4 is used, parallel connection can be easily performed with low inductance.

【0091】また、バスバ電極64,65は金属配線6
3C,63Fと絶縁されることによって、バスバ電極6
4,65を用いてMOSFET4の並列接続を行うか
ら、金属配線63A〜63Fが相互に交差することはな
い。このため、多層配線基板構造を用いる必要がなく、
製造コストを低減することができる。
Further, the bus bar electrodes 64 and 65 are made of metal wiring 6.
By being insulated from 3C and 63F, the bus bar electrode 6
Since the MOSFETs 4 and 65 are connected in parallel, the metal wirings 63A to 63F do not intersect each other. Therefore, it is not necessary to use a multilayer wiring board structure,
The manufacturing cost can be reduced.

【0092】なお、前記第7の実施の形態では、半導体
装置として4個のMOSFET4を用いたHブリッジ回
路を構成した場合を例に挙げて説明したが、図14に示
す第2の変形例のように6個のMOSFET4を端子部
64A′,65A′を有するバスバ電極64′,65′
によって接続した3相インバータを構成してもよい。
In the seventh embodiment, the case where the H bridge circuit using the four MOSFETs 4 is configured as the semiconductor device has been described as an example, but in the second modification shown in FIG. Bus bar electrodes 64 'and 65' having terminal portions 64A 'and 65A'.
You may comprise the three-phase inverter connected by.

【0093】この場合、ハイサイド側アームとローサイ
ド側アームの対応する端子も、金属配線を用いて最短経
路で接続することができる。このため、端子周辺の寄生
インダクタンスも低減することができ、インバータ回路
の動作中に寄生インダクタンスで生じるサージ電圧をよ
り一層減少させることができ、装置全体を安定的に動作
させることができる。
In this case, the corresponding terminals of the high-side arm and the low-side arm can also be connected in the shortest path by using the metal wiring. Therefore, the parasitic inductance around the terminals can be reduced, the surge voltage generated by the parasitic inductance during the operation of the inverter circuit can be further reduced, and the entire device can be stably operated.

【0094】ここで、第7の実施の形態では、Hブリッ
ジ回路または3相インバータ回路において、各アームに
MOSFET4を1個づつ接続する構成とした。これに
対し、各アームにMOSFET4を複数個並列接続する
場合として、例えば2個づつ並列接続する場合は、次に
ような構成となる。
Here, in the seventh embodiment, in the H-bridge circuit or the three-phase inverter circuit, one MOSFET 4 is connected to each arm. On the other hand, when a plurality of MOSFETs 4 are connected in parallel to each arm, for example, two MOSFETs 4 are connected in parallel, the configuration is as follows.

【0095】図12において、金属配線63C,63F
を同一の出力端子(図示せず)に接続することによっ
て、前,後に離間して設けられたMOSFET4がそれ
ぞれ電気的に並列に接続される。そして、これら並列接
続されたMOSFET4が、Hブリッジ回路または3相
インバータ回路の各アームをそれぞれ構成する。
In FIG. 12, metal wirings 63C and 63F are provided.
Are connected to the same output terminal (not shown), the MOSFETs 4 which are spaced apart from each other are electrically connected in parallel. The MOSFETs 4 connected in parallel form each arm of the H-bridge circuit or the three-phase inverter circuit.

【0096】この場合、第7の実施の形態で述べた効果
に加えて、さらに次に効果を奏する。第1に、並列接続
されたMOSFET4の各端子はバスバ電極64,65
および出力端子(図示せず)を介して接続される。そし
て、並列接続による金属配線63A〜63Fが交差する
ことがないから、絶縁基板63に高価な多層基板を用い
る必要がない。
In this case, in addition to the effect described in the seventh embodiment, the following effect can be obtained. First, the terminals of the MOSFETs 4 connected in parallel have bus bar electrodes 64, 65.
And an output terminal (not shown). Further, since the metal wirings 63A to 63F formed by the parallel connection do not intersect with each other, it is not necessary to use an expensive multilayer substrate as the insulating substrate 63.

【0097】第2に、バスバ電極64,65の端子64
A,65Aからそれぞれ電流を流す構成としているか
ら、複数のMOSFET4に流れる電流をほぼ均一にで
きる。このため、特定のMOSFET4等に電流が集中
することによる素子の損傷等を防止でき、信頼性を高め
ることができる。
Second, the terminal 64 of the bus bar electrodes 64, 65
Since the currents are respectively supplied from A and 65A, the currents flowing through the plurality of MOSFETs 4 can be made substantially uniform. Therefore, it is possible to prevent damage to the device due to current concentration in the specific MOSFET 4 and the like, and to improve reliability.

【0098】また、前記第1ないし第7の実施の形態で
は、セラミックス基板2の両面に金属薄膜2A,2Bを
形成し、セラミックス基板2とベースプレート1または
MOSFET4との間を半田付けによって接合する構成
とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図15
に示す第3の変形例のように金属薄膜を省いたセラミッ
クス基板71を用い、セラミックス基板71とベースプ
レート1、MOSFET4との間を接着剤72によって
接合する構成としてもよい。これにより、接着剤72に
よってセラミックス基板71とベースプレート1、MO
SFET4との間の熱歪を吸収することができ、信頼
性、耐久性を向上することができる。なお、セラミック
ス基板の両面のうちいずれか一方の面を半田付けによっ
て接合し、他方の面を接着する構成としてもよい。
In the first to seventh embodiments, the metal thin films 2A and 2B are formed on both surfaces of the ceramic substrate 2, and the ceramic substrate 2 and the base plate 1 or the MOSFET 4 are joined by soldering. And However, the present invention is not limited to this, and for example, FIG.
It is also possible to use a ceramics substrate 71 from which the metal thin film is omitted as in the third modified example shown in, and to bond the ceramics substrate 71 to the base plate 1 and the MOSFET 4 with an adhesive 72. As a result, the ceramic substrate 71, the base plate 1, the MO
The thermal strain between the SFET 4 and the SFET 4 can be absorbed, and the reliability and durability can be improved. It should be noted that one of the both surfaces of the ceramic substrate may be joined by soldering and the other surface may be bonded.

【0099】さらに、前記第1ないし第7の実施の形態
では、セラミックス基板2の表面にMOSFET4を直
接的に接合する構成とした。しかし、本発明はこれに限
らず、例えば図16に示す第4の変形例のようにセラミ
ックス基板81とMOSFET4との間には金属板82
を介在させる構成としてもよい。
Further, in the first to seventh embodiments, the MOSFET 4 is directly joined to the surface of the ceramic substrate 2. However, the present invention is not limited to this, and a metal plate 82 is provided between the ceramic substrate 81 and the MOSFET 4 as in the fourth modification shown in FIG. 16, for example.
May be interposed.

【0100】この場合、セラミックス基板81とベース
プレート1、金属板82との間は例えば接着剤83を用
いて接合し、金属板82とMOSFET4との間は半田
84を用いて接合する。
In this case, the ceramics substrate 81, the base plate 1 and the metal plate 82 are joined by using an adhesive 83, for example, and the metal plate 82 and the MOSFET 4 are joined by solder 84.

【0101】これにより、MOSFET4を熱伝導性の
高い金属板82に接合することができるから、金属板8
2をヒートスプレッダとして用いることができる。この
ため、MOSFET4の熱を金属板82によって拡散し
てセラミックス板81、ベースプレート1に伝達するこ
とができると共に、MOSFET4の過渡的な温度上昇
を金属板82によって吸収することができる。
With this, the MOSFET 4 can be joined to the metal plate 82 having high thermal conductivity, so that the metal plate 8
2 can be used as a heat spreader. Therefore, the heat of the MOSFET 4 can be diffused by the metal plate 82 and transferred to the ceramic plate 81 and the base plate 1, and the transient temperature rise of the MOSFET 4 can be absorbed by the metal plate 82.

【0102】また、前記各実施の形態では、絶縁基板
6,42,52,63上にはMOSFET4のゲート端
子に接続される配線は図示していない。これに対し、こ
の絶縁基板上に、MOSFETのゲート端子に接続され
る配線と、ゲート電位の基準としてソース端子に接続さ
れる配線とを設け、かつこれら2種類の配線をMOSF
ETを駆動するプリドライブ回路に接続する構成として
も、以上で述べた全ての効果が生じるものである。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the wiring connected to the gate terminal of the MOSFET 4 is not shown on the insulating substrates 6, 42, 52 and 63. On the other hand, on this insulating substrate, a wiring connected to the gate terminal of the MOSFET and a wiring connected to the source terminal as a reference of the gate potential are provided, and these two wirings are connected to the MOSF.
Even if the configuration is such that it is connected to the pre-drive circuit that drives ET, all the effects described above are produced.

【0103】また、前記各実施の形態では、半導体素子
としてMOSFET4を用いるものとしたが、IGB
T、バイポーラトランジスタ、または静電誘導トランジ
スタ(SIT)を用いる構成としてもよい。
In each of the above embodiments, the MOSFET 4 is used as the semiconductor element.
A structure using a T, a bipolar transistor, or a static induction transistor (SIT) may be used.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項1の発明によ
れば、ベースプレートの表面には、セラミックス基板と
絶縁基板とを設け、セラミックス基板の表面には設けた
半導体素子の端子を絶縁基板の金属配線に接続すると共
に、該金属配線をバスバ電極に接続する構成としたか
ら、セラミックス基板に金属配線を設ける必要がなく、
セラミックス基板を小型化することができ、製造コスト
を低減することができる。また、金属配線は高熱抵抗の
絶縁基板に形成することができるから、金属配線に対し
て半導体素子の端子やバスバ電極を容易に半田付けする
ことができ、作業性を向上することができる。さらに、
半導体素子をベースプレート上に実装しているから、半
導体素子の熱を十分に低熱抵抗で放熱することができ
る。
As described in detail above, according to the invention of claim 1, a ceramic substrate and an insulating substrate are provided on the surface of the base plate, and the terminals of the semiconductor element provided on the surface of the ceramic substrate are insulated substrates. It is not necessary to provide the metal wiring on the ceramics substrate, because the metal wiring is connected to the bus bar electrode.
The ceramic substrate can be downsized, and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the metal wiring can be formed on the insulating substrate having a high thermal resistance, the terminals of the semiconductor element and the bus bar electrodes can be easily soldered to the metal wiring, and the workability can be improved. further,
Since the semiconductor element is mounted on the base plate, the heat of the semiconductor element can be radiated with a sufficiently low thermal resistance.

【0105】請求項2の発明によれば、ベースプレート
の表面には、複数のセラミックス基板を設けると共に、
複数の金属配線を表面に有する絶縁基板を設け、これら
各セラミックス基板の表面には、パッケージに実装され
た半導体素子をそれぞれ設け、該各半導体素子の端子を
前記絶縁基板の複数の金属配線にそれぞれ接続すると共
に、各金属配線にバスバ電極をそれぞれ接続する構成と
したから、複数のセラミックス基板にそれぞれ設けられ
た半導体素子を絶縁基板上の金属配線やバスバ電極を用
いて接続することができる。また、セラミックス基板に
金属配線を設ける必要がなく、セラミックス基板を小型
化することができる。さらに、金属配線は高熱抵抗の絶
縁基板に形成することができるから、金属配線に対して
半導体素子の端子やバスバ電極を容易に半田付けするこ
とができる。
According to the invention of claim 2, a plurality of ceramic substrates are provided on the surface of the base plate, and
An insulating substrate having a plurality of metal wirings on its surface is provided, and a semiconductor element mounted in a package is provided on the surface of each ceramic substrate, and terminals of each semiconductor element are respectively provided on the plurality of metal wirings of the insulating substrate. Since the bus bar electrodes are connected to the respective metal wirings in addition to the connection, the semiconductor elements respectively provided on the plurality of ceramic substrates can be connected using the metal wirings or the bus bar electrodes on the insulating substrate. Further, it is not necessary to provide metal wiring on the ceramic substrate, and the ceramic substrate can be downsized. Furthermore, since the metal wiring can be formed on the insulating substrate having high thermal resistance, the terminals of the semiconductor element and the bus bar electrodes can be easily soldered to the metal wiring.

【0106】請求項3の発明によれば、複数のバスバ電
極のうち一対のバスバ電極は、電流の向きが逆となるよ
うに対向して配置する構成としたから、それぞれのバス
バ電極に形成される磁界を相殺してバスバ電極の寄生イ
ンダクタンスを低減することができ、半導体素子の駆動
時に生じるサージ電圧を低減することができる。
According to the third aspect of the invention, the pair of bus bar electrodes among the plurality of bus bar electrodes are arranged so as to face each other so that the directions of the currents are opposite to each other. Therefore, they are formed on the respective bus bar electrodes. It is possible to cancel the magnetic field that occurs, reduce the parasitic inductance of the bus bar electrode, and reduce the surge voltage generated when the semiconductor element is driven.

【0107】請求項4の発明によれば、一対のバスバ電
極の間には、直接的または金属配線を介して間接的にコ
ンデンサを接続したから、コンデンサを外部の回路に接
続するのに比べて、半導体素子の近傍にコンデンサを配
置することができ、半導体素子とコンデンサとの間でバ
スバ電極や外部の回路の配線等によって発生する寄生イ
ンダクタンスを低減することができる。
According to the invention of claim 4, a capacitor is connected between the pair of bus bar electrodes either directly or indirectly via a metal wiring. Therefore, as compared with connecting the capacitor to an external circuit. The capacitor can be arranged near the semiconductor element, and the parasitic inductance generated by the bus bar electrode, the wiring of the external circuit, or the like can be reduced between the semiconductor element and the capacitor.

【0108】請求項5の発明のように、セラミックス基
板と半導体素子とを半田または接着剤を用いて接合し、
セラミックス基板とベースプレートとを半田または接着
剤を用いて接合する構成としてもよい。
According to the invention of claim 5, the ceramic substrate and the semiconductor element are joined together by using solder or adhesive,
The ceramic substrate and the base plate may be joined together by using solder or an adhesive.

【0109】請求項6の発明によれば、セラミックス基
板と半導体素子との間には金属板を介在させる構成とし
たから、半導体素子を熱伝導性の高い金属板に接合する
ことができ、金属板をヒートスプレッダとして用いるこ
とができる。このため、半導体素子の熱を金属板によっ
て拡散してセラミックス板、ベースプレートに伝達する
ことができると共に、半導体素子の過渡的な温度上昇を
金属板によって吸収することができる。
According to the invention of claim 6, since the metal plate is interposed between the ceramic substrate and the semiconductor element, the semiconductor element can be bonded to the metal plate having high thermal conductivity. The plate can be used as a heat spreader. Therefore, the heat of the semiconductor element can be diffused by the metal plate and transferred to the ceramic plate and the base plate, and the transient temperature rise of the semiconductor element can be absorbed by the metal plate.

【0110】請求項7の発明によれば、絶縁基板を樹脂
材料を用いて形成したから、安価な樹脂材料からなる絶
縁基板に金属配線を形成することができ、製造コストを
低減することができる。また、セラミックス基板に比べ
て絶縁基板を高熱抵抗にすることができるから、絶縁基
板の金属配線に容易に半田付けを行うことができる。
According to the invention of claim 7, since the insulating substrate is formed by using the resin material, the metal wiring can be formed on the insulating substrate made of the inexpensive resin material, and the manufacturing cost can be reduced. . Further, since the insulating substrate can have a higher thermal resistance than the ceramic substrate, the metal wiring of the insulating substrate can be easily soldered.

【0111】請求項8の発明のように、絶縁基板はベー
スプレートに接着剤を用いて接合してもよい。
As in the eighth aspect of the invention, the insulating substrate may be bonded to the base plate using an adhesive.

【0112】請求項9の発明によれば、絶縁基板の表面
に設けた金属配線は、導電性金属材料からなる金属配線
板を用いて形成したから、厚さ寸法の大きな金属配線板
を用いて金属配線を形成することができ、金属配線の抵
抗を低減することができる。このため、金属配線に大き
な電流が流れるときでも、金属配線での過大なジュール
発熱を防止することができる。
According to the ninth aspect of the invention, since the metal wiring provided on the surface of the insulating substrate is formed by using a metal wiring board made of a conductive metal material, a metal wiring board having a large thickness dimension is used. The metal wiring can be formed, and the resistance of the metal wiring can be reduced. Therefore, even when a large current flows through the metal wiring, it is possible to prevent excessive Joule heat generation in the metal wiring.

【0113】請求項10の発明によれば、絶縁基板に端
子孔を設けると共に、ベースプレートには該端子孔と対
応した位置に逃し孔を設け、半導体素子の端子を端子孔
と逃し孔とに挿入する構成としたから、半導体素子の端
子を絶縁基板の端子孔とベースプレートの逃し孔に差し
込み、半導体素子をセラミックス基板側に半田付け実装
するときの位置合わせを容易にできる。
According to the tenth aspect of the present invention, the insulating substrate is provided with the terminal hole, and the base plate is provided with the escape hole at a position corresponding to the terminal hole so that the terminal of the semiconductor element is inserted into the terminal hole and the escape hole. With this configuration, the terminals of the semiconductor element can be inserted into the terminal holes of the insulating substrate and the relief holes of the base plate, and the alignment can be facilitated when the semiconductor element is soldered and mounted on the ceramic substrate side.

【0114】請求項11の発明によれば、絶縁基板に端
子孔を設け、半導体素子の端子を端子孔に挿入して絶縁
基板をベースプレートから離間した位置に配設する構成
としたから、セラミックス基板に重ね合わせて絶縁基板
を配置することができ、半導体装置全体を小型化するこ
とができる。また、絶縁基板がベースプレートに直接接
触することはないため、絶縁基板の金属配線に半田付け
を行うときにベースプレートを通じて放熱することがな
く、金属配線を容易に加熱することができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the insulating substrate is provided with the terminal holes, the terminals of the semiconductor element are inserted into the terminal holes, and the insulating substrate is arranged at a position separated from the base plate. The insulating substrate can be placed so as to be superposed on the substrate, and the entire semiconductor device can be downsized. Further, since the insulating substrate does not come into direct contact with the base plate, the metal wiring can be easily heated without radiating heat through the base plate when soldering to the metal wiring of the insulating substrate.

【0115】請求項12の発明によれば、セラミックス
基板には複数の半導体素子を電気的に並列に設け、該複
数の半導体素子の端子をバスバ電極に形成した複数の端
子部に対して金属配線を介して接続する構成としたか
ら、複数の半導体素子を絶縁基板上の金属配線からバス
バ電極を経由して容易に接続することができる。そし
て、各半導体素子はバスバ電極等の十分に短い経路を介
して並列接続することができるから、例えば電源と各半
導体素子までの電流経路の長さ寸法をほぼ等しくするこ
とができ、電流経路毎の寄生インダクタンス差による電
流集中をなくすことができる。
According to the twelfth aspect of the present invention, a plurality of semiconductor elements are electrically provided in parallel on the ceramic substrate, and terminals of the plurality of semiconductor elements are connected to the plurality of terminal portions formed on the bus bar electrodes with metal wiring. Since it is configured to be connected via the, it is possible to easily connect a plurality of semiconductor elements from the metal wiring on the insulating substrate via the bus bar electrode. Since each semiconductor element can be connected in parallel via a sufficiently short path such as a bus bar electrode, for example, the length dimension of the current path to the power supply and each semiconductor element can be made substantially equal, and each current path can be It is possible to eliminate the current concentration due to the difference in parasitic inductance.

【0116】請求項13の発明によれば、半導体素子は
3相インバータまたはHブリッジ回路の一部を構成して
もよい。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the semiconductor element may form a part of a three-phase inverter or an H bridge circuit.

【0117】請求項14の発明によれば、半導体素子は
MOSトランジスタまたは絶縁ゲート型バイポーラトラ
ンジスタによって構成してもよい。
According to the fourteenth aspect of the present invention, the semiconductor element may be composed of a MOS transistor or an insulated gate bipolar transistor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体装置を
示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】半導体装置を図1中の矢示II−II方向からみた
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device as viewed in the direction of arrows II-II in FIG.

【図3】第2の実施の形態による半導体装置を図2と同
様位置からみた断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment seen from the same position as in FIG.

【図4】第3の実施の形態による半導体装置を図2と同
様位置からみた断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment seen from the same position as in FIG.

【図5】第4の実施の形態による半導体装置を図2と同
様位置からみた断面図である。
5 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the fourth embodiment seen from the same position as in FIG.

【図6】第5の実施の形態による半導体装置を示す平面
図である。
FIG. 6 is a plan view showing a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図7】半導体装置を図6中の矢示VII−VII方向からみ
た断面図である。
7 is a cross-sectional view of the semiconductor device as seen from the direction of arrows VII-VII in FIG.

【図8】第5の実施の形態による半導体装置を示す電気
回路図である。
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing a semiconductor device according to a fifth embodiment.

【図9】第1の変形例による半導体装置を示す図7と同
様位置からみた断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first modification, viewed from the same position as in FIG. 7.

【図10】第6の実施の形態による半導体装置を示す図
7と同様位置からみた断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a semiconductor device according to a sixth embodiment as seen from the same position as in FIG.

【図11】第6の実施の形態による半導体装置を示す電
気回路図である。
FIG. 11 is an electric circuit diagram showing a semiconductor device according to a sixth embodiment.

【図12】第7の実施の形態による半導体装置を示す平
面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a semiconductor device according to a seventh embodiment.

【図13】第7の実施の形態による半導体装置を示す電
気回路図である。
FIG. 13 is an electric circuit diagram showing a semiconductor device according to a seventh embodiment.

【図14】第2の変形例による半導体装置としての3相
インバータを示す電気回路図である。
FIG. 14 is an electric circuit diagram showing a three-phase inverter as a semiconductor device according to a second modification.

【図15】第3の変形例による半導体装置を図2と同様
位置からみた断面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor device according to a third modification seen from the same position as in FIG.

【図16】第4の変形例による半導体装置を図2と同様
位置からみた断面図である。
16 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth modification as seen from the same position as in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,41,51,61 ベースプレート 2,62,71,81 セラミックス基板 4 MOSFET(半導体素子) 6,42,52,63 絶縁基板 6A,6B,42A〜42C,52A〜52C,63A
〜63F 金属配線 8,44,45,54,55,64,64′,65,6
5′ バスバ電極 64A,64A′,65A,65A′ 端子部 11 金属配線板 21,31,46 端子孔 22 逃し孔 82 金属板
1, 41, 51, 61 Base plates 2, 62, 71, 81 Ceramics substrate 4 MOSFET (semiconductor element) 6, 42, 52, 63 Insulating substrates 6A, 6B, 42A to 42C, 52A to 52C, 63A
~ 63F metal wiring 8,44,45,54,55,64,64 ', 65,6
5'Bus bar electrode 64A, 64A ', 65A, 65A' Terminal portion 11 Metal wiring board 21, 31, 46 Terminal hole 22 Relief hole 82 Metal plate

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属材料からなるベースプレートを有
し、 該ベースプレートの表面には、セラミックス基板と、金
属配線を表面に有する絶縁基板とを設け、 前記セラミックス基板の表面には、パッケージに実装さ
れた半導体素子を設け、 該半導体素子の端子は前記絶縁基板の金属配線に接続
し、該金属配線はバスバ電極に接続する構成としてなる
半導体装置。
1. A base plate made of a metal material is provided, a ceramic substrate and an insulating substrate having a metal wiring on the surface thereof are provided on the surface of the base plate, and a package is mounted on the surface of the ceramic substrate. A semiconductor device in which a semiconductor element is provided, a terminal of the semiconductor element is connected to a metal wiring of the insulating substrate, and the metal wiring is connected to a bus bar electrode.
【請求項2】 金属材料からなるベースプレートを有
し、 該ベースプレートの表面には、複数のセラミックス基板
を設けると共に、複数の金属配線を表面に有する絶縁基
板を設け、 これら各セラミックス基板の表面には、パッケージに実
装された半導体素子をそれぞれ設け、 該各半導体素子の端子は前記絶縁基板の複数の金属配線
にそれぞれ接続し、前記各金属配線はバスバ電極にそれ
ぞれ接続する構成としてなる半導体装置。
2. A base plate made of a metal material is provided, and a plurality of ceramic substrates are provided on the surface of the base plate, and an insulating substrate having a plurality of metal wirings is provided on the surface of each of the ceramic substrates. A semiconductor device in which semiconductor elements mounted on a package are provided, terminals of the semiconductor elements are respectively connected to a plurality of metal wirings of the insulating substrate, and the metal wirings are respectively connected to bus bar electrodes.
【請求項3】 前記複数のバスバ電極のうち一対のバス
バ電極は、電流の向きが逆となるように対向して配置す
る構成としてなる請求項2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein a pair of bus bar electrodes among the plurality of bus bar electrodes are arranged so as to face each other so that the directions of current flow are opposite to each other.
【請求項4】 前記一対のバスバ電極の間には、直接的
または前記金属配線を介して間接的にコンデンサを接続
してなる請求項3に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a capacitor is connected between the pair of bus bar electrodes either directly or indirectly via the metal wiring.
【請求項5】 前記セラミックス基板の表面には金属薄
膜を形成し、該金属薄膜には前記半導体素子を半田を用
いて接合し、またはセラミックス基板の表面には接着剤
を用いて前記半導体素子を接合し、 前記セラミックス基板の裏面には金属薄膜を形成し、該
金属薄膜に前記ベースプレートを半田を用いて接合し、
または前記セラミックス基板の裏面には接着剤を用いて
前記ベースプレートを接合する構成としてなる請求項
1,2,3または4に記載の半導体装置。
5. A metal thin film is formed on the surface of the ceramic substrate, the semiconductor element is bonded to the metal thin film by soldering, or the semiconductor element is bonded to the surface of the ceramic substrate by using an adhesive. Bonding, forming a metal thin film on the back surface of the ceramic substrate, and bonding the base plate to the metal thin film using solder,
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the base plate is bonded to the back surface of the ceramic substrate with an adhesive.
【請求項6】 前記セラミックス基板と半導体素子との
間には金属板を介在させる構成としてなる請求項1,
2,3,4または5に記載の半導体装置。
6. A structure in which a metal plate is interposed between the ceramic substrate and the semiconductor element.
The semiconductor device according to 2, 3, 4 or 5.
【請求項7】 前記絶縁基板は樹脂材料を用いて形成し
てなる請求項1,2,3,4,5または6に記載の半導
体装置。
7. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating substrate is made of a resin material.
【請求項8】 前記絶縁基板は前記ベースプレートに対
して接着剤を用いて接合する構成としてなる請求項1,
2,3,4,5,6または7に記載の半導体装置。
8. The structure according to claim 1, wherein the insulating substrate is bonded to the base plate with an adhesive.
The semiconductor device according to 2, 3, 4, 5, 6 or 7.
【請求項9】 前記金属配線は、導電性金属材料からな
る金属配線板を用いて形成してなる請求項1,2,3,
4,5,6,7または8に記載の半導体装置。
9. The metal wiring is formed by using a metal wiring board made of a conductive metal material.
The semiconductor device according to 4, 5, 6, 7 or 8.
【請求項10】 前記絶縁基板には前記金属配線を含め
て貫通し前記半導体素子の端子を取付けるための端子孔
を設け、前記ベースプレートには該端子孔と対応した位
置に前記半導体素子の端子を逃すための逃し孔を設け、 前記半導体素子の端子は前記端子孔と逃し孔とに挿入す
る構成としてなる請求項1,2,3,4,5,6,7,
8または9に記載の半導体装置。
10. A terminal hole for mounting a terminal of the semiconductor element is formed through the insulating substrate including the metal wiring, and a terminal of the semiconductor element is provided at a position corresponding to the terminal hole in the base plate. The escape hole for escape is provided, and the terminal of the semiconductor element is configured to be inserted into the terminal hole and the escape hole.
8. The semiconductor device according to 8 or 9.
【請求項11】 前記絶縁基板には前記金属配線を含め
て貫通し前記半導体素子の端子を取付けるための端子孔
を設け、 前記半導体素子の端子は、前記ベースプレートから離間
する方向に向けて延び、該端子孔に挿入されて前記絶縁
基板を前記ベースプレートから離間した位置に配設する
構成としてなる請求項1,2,3,4,5,6,7,8
または9に記載の半導体装置。
11. A terminal hole for mounting a terminal of the semiconductor element is provided through the insulating substrate including the metal wiring, and the terminal of the semiconductor element extends in a direction away from the base plate, The structure in which the insulating substrate is inserted into the terminal hole and arranged at a position separated from the base plate.
Alternatively, the semiconductor device according to item 9.
【請求項12】 前記セラミックス基板には複数の半導
体素子を電気的に並列に設け、 該複数の半導体素子の端子を前記バスバ電極に形成した
複数の端子部に対して前記金属配線を介して接続する構
成としてなる請求項1,2,3,4,5,6,7,8,
9,10または11に記載の半導体装置。
12. A plurality of semiconductor elements are electrically provided in parallel on the ceramic substrate, and terminals of the plurality of semiconductor elements are connected to a plurality of terminal portions formed on the bus bar electrode via the metal wiring. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, which are configured to
The semiconductor device according to 9, 10, or 11.
【請求項13】 前記半導体素子は、3相インバータ回
路またはHブリッジ回路の一部を構成してなる請求項
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11また
は12に記載の半導体装置。
13. The semiconductor element constitutes a part of a three-phase inverter circuit or an H-bridge circuit, and the semiconductor element is provided in any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, or 12. The semiconductor device according to item 12.
【請求項14】 前記半導体素子は、MOSトランジス
タまたは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタである請
求項1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,1
1,12または13に記載の半導体装置。
14. The semiconductor device is a MOS transistor or an insulated gate bipolar transistor, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1.
The semiconductor device according to 1, 12, or 13.
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