JP2013115167A - Semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can be evenly pressurized at the time of molding and to which an insulation material is evenly attached.SOLUTION: A semiconductor device comprises: a first unit 170 which includes a first semiconductor element 10 bonded to one surface of a first substrate 30, a first heat sink 70 bonded to another surface of the first substrate 30 via a first insulating material 50 and a plurality of terminals 90, 91, 92 of different types extending laterally, and which is molded; and a second unit 180 which includes a second semiconductor element 20 bonded to one surface of a second substrate 40, a second heat sink 80 bonded to another surface of the second substrate 40 via a second insulating material 60 and a plurality of terminals 100, 101, 102 of different types extending laterally, and which is molded. The first unit and the second unit are fixed so as to face each other. Among the plurality of terminals of different types, the terminals 90, 100 which are necessary to be connected to the first unit and the second unit are arranged so as to overlap each other, and the terminals unnecessary to be connected to the first unit and the second unit are arranged so as not to overlap each other.

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、第1の半導体素子を有する第1のユニットと、第2の半導体素子を有する第2のユニットとを有する半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a semiconductor device having a first unit having a first semiconductor element and a second unit having a second semiconductor element.

従来から、電力変換を行うためのパワーモジュールにおいて、第1の半導体素子は、ハイサイド電極とミドルサイド電極とに電気的に接続されて上アームユニットを構成し、第2の半導体素子は、ミドルサイド電極とローサイド電極とに電気的に接続されて下アームユニットを構成し、ハイサイド電極、第1の半導体素子、ミドルサイド電極、第2の半導体素子及びローサイド電極を順次積層させ、ハイサイド電極とローサイド電極の外側表面が露出するようにモールド樹脂で封止したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, in a power module for performing power conversion, a first semiconductor element is electrically connected to a high side electrode and a middle side electrode to constitute an upper arm unit, and a second semiconductor element is a middle semiconductor element. A lower arm unit is configured by being electrically connected to the side electrode and the low side electrode, and the high side electrode, the first semiconductor element, the middle side electrode, the second semiconductor element, and the low side electrode are sequentially stacked to form the high side electrode. In addition, a material sealed with a mold resin so that the outer surface of the low-side electrode is exposed is known (for example, see Patent Document 1).

特開2006−49542号公報JP 2006-49542 A

しかしながら、上述の特許文献1に記載の構成では、ハイサイド電極の外側表面とローサイド電極の外側表面を冷却面とするため、ハイサイド電極及びローサイド電極の表面にグリスを介して絶縁材を貼り付け、更にグリスを介してヒートシンク等を取り付ける必要がある。ここで、モールド成形時に絶縁材を両電極の表面に貼り付けようとすると、上下から金型で絶縁材を電極に対して加圧することになるが、はんだ等による厚さ公差を吸収する術が無いため、厚さの薄くなった箇所は加圧力不足となり、厚さの厚くなった箇所は圧力が必要以上に加わり、均一に加圧を行うことが難しく、絶縁材を貼り付けることが困難であるという問題があった。   However, in the configuration described in Patent Document 1 described above, since the outer surface of the high side electrode and the outer surface of the low side electrode are used as cooling surfaces, an insulating material is attached to the surfaces of the high side electrode and the low side electrode via grease. Furthermore, it is necessary to attach a heat sink or the like via grease. Here, if an insulating material is to be attached to the surfaces of both electrodes during molding, the insulating material will be pressed against the electrode with a mold from above and below, but there is a technique to absorb the thickness tolerance due to solder etc. Because there is not, the pressure is insufficient at the thin part, the pressure is applied more than necessary at the thick part, it is difficult to apply pressure uniformly, and it is difficult to apply the insulating material. There was a problem that there was.

そこで、本発明は、モールド成形時の均一な加圧が容易であり、絶縁材が電極等の金属板に均一に貼り付けられた半導体装置を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which uniform pressurization during molding is easy and an insulating material is uniformly attached to a metal plate such as an electrode.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る半導体装置は、第1の基板の一方の面に第1の半導体素子が接合され、他方の面に第1の絶縁材を介して第1の放熱板が接合され、前記第1の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第1のユニットと、
第2の基板の一方の面に第2の半導体素子が接合され、他方の面に第2の絶縁材を介して第2の放熱板が接合され、前記第2の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第2のユニットとを有し、
前記第1のユニットの前記第1の半導体素子側の面と前記第2のユニットの前記第2の半導体素子側の面が対向した状態で固定され、
前記第1の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子及び前記第2の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子のうち、前記第1のユニットと前記第2のユニットとの接続が必要な端子は、前記封止樹脂の外部で重なるように配置され、前記第1のユニットと前記第2のユニットとの接続が不要な端子は、前記封止樹脂の外部で上面視にて重ならないように配置されたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, in a semiconductor device according to one embodiment of the present invention, a first semiconductor element is bonded to one surface of a first substrate, and the first surface is interposed with the first insulating material on the other surface. A plurality of different types of terminals electrically connected to the first semiconductor element extend laterally, and a first unit molded by a sealing resin;
A second semiconductor element is bonded to one surface of the second substrate, and a second heat radiating plate is bonded to the other surface via a second insulating material, and is electrically connected to the second semiconductor element. A plurality of different types of terminals extending sideways and having a second unit molded with a sealing resin,
The surface of the first unit on the side of the first semiconductor element and the surface of the second unit on the side of the second semiconductor element are fixed in a facing state,
Of the plurality of terminals of different types electrically connected to the first semiconductor element and the plurality of terminals of different types electrically connected to the second semiconductor element, the first unit and the first The terminals that need to be connected to the second unit are arranged so as to overlap outside the sealing resin, and the terminals that do not need to be connected to the first unit and the second unit are made of the sealing resin. It is characterized in that it is arranged so as not to overlap when viewed from above.

本発明によれば、モールド成形時に均一に加圧され、厚さ方向にバランスのよい半導体装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that is uniformly pressurized during molding and has a good balance in the thickness direction.

本発明の実施例1に係る半導体装置の一例を示した図である。図1(A)は、実施例1に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した図である。図1(B)は、実施例1に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した図である。図1(C)は、実施例1に係る半導体装置の一例の全体構成を示した図である。It is the figure which showed an example of the semiconductor device which concerns on Example 1 of this invention. FIG. 1A is a diagram illustrating an upper arm unit of an example of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1B is a diagram illustrating an example of the lower arm unit of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1C is a diagram illustrating an overall configuration of an example of the semiconductor device according to the first embodiment. 本発明の実施例1に係る半導体装置の一例の平面図である。図2(A)は、実施例1に係る半導体装置の上アームユニットの平面図である。図2(B)は、実施例1に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。図2(C)は、上アームユニットと下アームユニットの接合後の実施例1に係る半導体装置の平面図である。It is a top view of an example of a semiconductor device concerning Example 1 of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the upper arm unit of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2B is a plan view of the lower arm unit of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2C is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment after joining the upper arm unit and the lower arm unit. 本発明の実施例2に係る半導体装置の一例を示した図である。図3(A)は、実施例2に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した断面図である。図3(B)は、実施例2に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した断面図である。図3(C)は、実施例2に係る半導体装置の一例の完成状態を示した断面図である。It is the figure which showed an example of the semiconductor device which concerns on Example 2 of this invention. FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating an upper arm unit of an example of a semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an example of the lower arm unit of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 3C is a cross-sectional view illustrating a completed state of the exemplary semiconductor device according to the second embodiment. 本発明の実施例3に係る半導体装置の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the semiconductor device which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る半導体装置の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the semiconductor device which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る半導体装置の一例を示した図である。図6(A)は、比較例に係る実施例1の半導体装置の一例を示した図である。図6(B)は、実施例5に係る半導体装置の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the semiconductor device which concerns on Example 5 of this invention. FIG. 6A is a diagram illustrating an example of the semiconductor device of Example 1 according to the comparative example. FIG. 6B is a diagram illustrating an example of a semiconductor device according to the fifth embodiment. 本発明の実施例6に係る半導体装置の一例を示した図である。図7(A)は、実施例6に係る半導体装置の一例の上アームユニット及び下アームユニット単独成形時の断面構成を示した図である。図7(B)は、実施例6に係る半導体装置の一例の上アームユニットと下アームユニットの接合時の断面構成を示した図である。It is the figure which showed an example of the semiconductor device which concerns on Example 6 of this invention. FIG. 7A is a diagram illustrating a cross-sectional configuration when an upper arm unit and a lower arm unit are individually molded as an example of the semiconductor device according to the sixth embodiment. FIG. 7B is a diagram illustrating a cross-sectional configuration at the time of joining an upper arm unit and a lower arm unit of an example of the semiconductor device according to the sixth embodiment. 本発明の実施例7に係る半導体装置の上アームユニットの一例を示した図である。図8(A)は、実施例7に係る半導体装置の上アームユニットの平面図である。図8(B)は、実施例7に係る半導体装置の上アームユニットの側面図である。図8(C)は、実施例7に係る半導体装置の上アームユニットの斜視図である。It is the figure which showed an example of the upper arm unit of the semiconductor device which concerns on Example 7 of this invention. FIG. 8A is a plan view of the upper arm unit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 8B is a side view of the upper arm unit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 8C is a perspective view of the upper arm unit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. 実施例7に係る半導体装置の下アームユニットの一例を示した図である。図9(A)は、実施例7に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。図9(B)は、実施例7に係る半導体装置の下アームユニットの側面図である。図9(C)は、実施例7に係る半導体装置の下アームユニットの斜視図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a lower arm unit of a semiconductor device according to an example 7. FIG. 9A is a plan view of the lower arm unit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 9B is a side view of the lower arm unit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 9C is a perspective view of the lower arm unit of the semiconductor device according to the seventh embodiment. 実施例7に係る半導体装置の完成状態の一例を示した図である。図10(A)は、実施例7に係る半導体装置の完成状態の平面図である。図10(B)は、実施例7に係る半導体装置の完成状態の側面図である。図10(C)は、実施例7に係る半導体装置の完成状態の斜視図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a completed state of a semiconductor device according to Example 7. FIG. 10A is a plan view of a completed semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 10B is a side view of the completed semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 10C is a perspective view of the completed semiconductor device according to the seventh embodiment.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る半導体装置の一例を示した図である。図1(A)は、実施例1に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した図であり、図1(B)は、実施例1に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した図であり、図1(C)は、実施例1に係る半導体装置の一例の全体構成を示した図である。   1 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a diagram illustrating an upper arm unit of an example of a semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 1B illustrates a lower arm unit of an example of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1C is a diagram illustrating an overall configuration of an example of a semiconductor device according to the first embodiment.

図1(A)において、実施例1に係る半導体装置の上アームユニット170は、半導体素子10、11と、金属板30と、絶縁材50と、放熱板70と、冷却フィン71と、信号端子90と、出力端子91と、ボンディングワイヤ110と、はんだ120と、封止樹脂130とを備える。   1A, the upper arm unit 170 of the semiconductor device according to the first embodiment includes semiconductor elements 10 and 11, a metal plate 30, an insulating material 50, a heat radiating plate 70, a cooling fin 71, and a signal terminal. 90, an output terminal 91, a bonding wire 110, solder 120, and a sealing resin 130.

上アームユニット170において、半導体素子10、11が、各々金属板30上にはんだ120により接合されている。半導体素子10の左側上面には、左側側方に延びて封止樹脂130から先端側の部分が露出した信号端子90が、ボンディングワイヤ110を介して接続されている。また、半導体素子10の上面には、はんだ120により出力端子91が接続されている。出力端子91は右側の側方に向かって延び、半導体素子11の上で半導体素子11の上面とはんだ120により接合され、更に右側側方に延びて封止樹脂130から先端側が露出している。また、金属板30の下面には、絶縁材50が貼り付けられ、絶縁材50の下面には放熱板70が貼り付けられている。放熱板70の外側表面には、冷却フィン71が形成されている。また、放熱板70は、冷却フィン71が形成された下側の表面のみが封止樹脂130から露出している。その他の構成要素は、信号端子90及び出力端子91の一部以外は、封止樹脂130に封止され、モールド成形されて覆われている。   In the upper arm unit 170, the semiconductor elements 10 and 11 are respectively joined to the metal plate 30 by solder 120. A signal terminal 90 extending to the left side and exposing the tip side portion from the sealing resin 130 is connected to the upper left surface of the semiconductor element 10 via a bonding wire 110. An output terminal 91 is connected to the upper surface of the semiconductor element 10 by solder 120. The output terminal 91 extends toward the right side, is joined to the upper surface of the semiconductor element 11 by the solder 120 on the semiconductor element 11, further extends to the right side, and the tip side is exposed from the sealing resin 130. An insulating material 50 is attached to the lower surface of the metal plate 30, and a heat dissipation plate 70 is attached to the lower surface of the insulating material 50. Cooling fins 71 are formed on the outer surface of the heat radiating plate 70. Further, only the lower surface of the heat sink 70 on which the cooling fins 71 are formed is exposed from the sealing resin 130. Other components are sealed by a sealing resin 130 except for a part of the signal terminal 90 and the output terminal 91, and are covered by being molded.

上アームユニット170は、高電位側のパワーモジュールのユニットであり、例えば、インバータの高電位側の回路を構成する。上アームユニット170は、トランジスタ等の半導体スイッチング素子を有して構成される。   The upper arm unit 170 is a unit of a high potential side power module and constitutes, for example, a circuit on the high potential side of an inverter. The upper arm unit 170 includes a semiconductor switching element such as a transistor.

半導体素子10は、トランジスタであり、例えば、MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)から構成される。   The semiconductor element 10 is a transistor, for example, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

半導体素子11はダイオードであり、半導体素子10がMOSトランジスタの場合には、ソース−ドレイン間に並列に接続され、半導体素子10がIGBTの場合には、コレクタ−エミッタ間に並列に接続される。   The semiconductor element 11 is a diode. When the semiconductor element 10 is a MOS transistor, it is connected in parallel between the source and the drain. When the semiconductor element 10 is an IGBT, it is connected in parallel between the collector and the emitter.

金属板30は、半導体素子10、11の基板、電極及び熱伝達媒体として機能する。つまり、金属板30は、半導体素子10、11を支持するとともに、半導体素子10、11の下面の電極同士を電気的に接続する。また、金属板30は、半導体素子10、11で発生した熱を放熱板70に伝達して運び去る役割も果たす。金属板30は、配線材料に用いられる高い導電性及び熱伝導性を有する金属材料であれば、種々の材料を利用することができる。例えば、金属板30は銅で構成されてもよい。   The metal plate 30 functions as a substrate, electrodes and heat transfer medium for the semiconductor elements 10 and 11. That is, the metal plate 30 supports the semiconductor elements 10 and 11 and electrically connects the electrodes on the lower surface of the semiconductor elements 10 and 11. The metal plate 30 also plays a role of transferring heat generated in the semiconductor elements 10 and 11 to the heat radiating plate 70 and carrying it away. Various materials can be used for the metal plate 30 as long as it is a metal material having high conductivity and thermal conductivity used for a wiring material. For example, the metal plate 30 may be made of copper.

絶縁材50は、金属板30と放熱板70とを絶縁するための材料である。放熱板70は、導体である金属で構成されているが、冷却面を形成しているため、封止樹脂130の外部に露出される。よって、放熱板70を介した外部と金属板30との電気的接続を遮断するため、絶縁材50が金属板30の放熱板70との間に設けられている。なお、絶縁材50は、金属板30と放熱板70とを電気的に絶縁できれば、種々の材料を用いることができるが、例えば、SiOで構成されてもよい。 The insulating material 50 is a material for insulating the metal plate 30 and the heat sink 70. Although the heat sink 70 is made of a metal that is a conductor, it forms a cooling surface and is exposed to the outside of the sealing resin 130. Therefore, the insulating material 50 is provided between the heat sink 70 of the metal plate 30 in order to cut off the electrical connection between the outside and the metal plate 30 via the heat sink 70. The insulating material 50, if electrically insulating the heat radiating plate 70 and the metal plate 30, it is possible to use various materials, for example, may be constituted by SiO 2.

放熱板70は、半導体素子10、11で発生した熱を外部に放出するための媒体である。よって、放熱板70の一部は、封止樹脂130に覆われずに外部に露出されて構成される。本実施例においては、放熱板70の外側の表面のみが封止樹脂130から露出した構成を有している。   The heat sink 70 is a medium for releasing heat generated in the semiconductor elements 10 and 11 to the outside. Therefore, a part of the heat sink 70 is exposed to the outside without being covered with the sealing resin 130. In this embodiment, only the outer surface of the heat radiating plate 70 is exposed from the sealing resin 130.

放熱板70の外側の表面には、冷却フィン71が形成されている。冷却フィン71は、放熱板70の外側表面に複数設けられ、外気との接触面積を増加させ、放熱板70の冷却効率を高める。   Cooling fins 71 are formed on the outer surface of the heat radiating plate 70. A plurality of cooling fins 71 are provided on the outer surface of the heat radiating plate 70, increase the contact area with the outside air, and increase the cooling efficiency of the heat radiating plate 70.

放熱板70は、熱導電性の高い材料から構成され、例えば、金属材料から構成される。具体的には、例えば放熱板70は、銅やアルミニウム等から構成されてもよい。   The heat radiating plate 70 is made of a material having high thermal conductivity, for example, a metal material. Specifically, for example, the heat dissipation plate 70 may be made of copper, aluminum, or the like.

信号端子90は、半導体素子10に入力信号を供給する端子であり、具体的には、半導体素子10のゲートに接続され、ゲートへの入力信号を供給する。信号端子90は、ボンディングワイヤ110を用いて、半導体素子10のゲート(図示せず)に電気的に接続される。   The signal terminal 90 is a terminal that supplies an input signal to the semiconductor element 10. Specifically, the signal terminal 90 is connected to the gate of the semiconductor element 10 and supplies an input signal to the gate. The signal terminal 90 is electrically connected to a gate (not shown) of the semiconductor element 10 using a bonding wire 110.

外部接続端子91は、半導体素子10、11の外部回路との接続端子であり、接続される外部回路又は外部回路の状態に応じて、出力端子として機能したり、入力端子として機能したりする。例えば、本実施例に係る半導体装置がパワーモジュールとして構成され、外部接続端子91が出力端子として機能する場合には、外部接続端子91から外部回路に所定の電力を出力する。この場合、半導体素子10がMOSトランジスタの場合には、出力端子91はドレインに接続されており、IGBTの場合には出力端子91はコレクタに接続されている。また、例えば、本実施例に係る半導体装置がパワーモジュールとして構成され、モータ・ジェネレータに接続されている場合において、モータ・ジェネレータがモータとして機能しているときには、外部接続端子91は出力端子として機能する。一方、モータ・ジェネレータが発電機として機能している場合には、パワーモジュールは充電用モジュールとして機能し、外部接続端子91は入力端子として機能する。   The external connection terminal 91 is a connection terminal with the external circuit of the semiconductor elements 10 and 11, and functions as an output terminal or an input terminal depending on the state of the connected external circuit or external circuit. For example, when the semiconductor device according to the present embodiment is configured as a power module and the external connection terminal 91 functions as an output terminal, predetermined power is output from the external connection terminal 91 to an external circuit. In this case, when the semiconductor element 10 is a MOS transistor, the output terminal 91 is connected to the drain, and when the semiconductor element 10 is an IGBT, the output terminal 91 is connected to the collector. Further, for example, when the semiconductor device according to the present embodiment is configured as a power module and is connected to a motor / generator, when the motor / generator functions as a motor, the external connection terminal 91 functions as an output terminal. To do. On the other hand, when the motor / generator functions as a generator, the power module functions as a charging module, and the external connection terminal 91 functions as an input terminal.

なお、上アームユニット170は、信号端子90及び外部接続端子91の他、図1には図示されていない正極端子(P端子)を備えているが、この点については後述する。   The upper arm unit 170 includes a positive terminal (P terminal) not shown in FIG. 1 in addition to the signal terminal 90 and the external connection terminal 91, which will be described later.

はんだ120は、半導体素子10、11の下面の電極を金属板30に接合するとともに、ボンディングワイヤ110及び外部接続端子91を半導体素子10、11の上面の電極に接合する接合材である。はんだ120は、これらの接続を、物理的及び電気的の両方について行う。   The solder 120 is a bonding material for bonding the electrodes on the lower surfaces of the semiconductor elements 10 and 11 to the metal plate 30 and bonding the bonding wires 110 and the external connection terminals 91 to the electrodes on the upper surfaces of the semiconductor elements 10 and 11. Solder 120 makes these connections both physically and electrically.

封止樹脂130は、冷却フィン71を含む放熱板70の下側表面、信号端子90及び外部接続端子91の先端部以外の総ての構成要素を封止し、これらを外部の埃や水分等から防ぐための保護媒体である。具体的には、封止樹脂130は、半導体素子10、11、金属板30、絶縁材50、放熱板70の下側表面以外、信号端子90及び外部接続端子91の根元部分、ボンディングワイヤ110及びはんだ120の総てを封止する。   The sealing resin 130 seals all the components other than the lower surface of the heat radiating plate 70 including the cooling fins 71, the signal terminals 90, and the distal end portions of the external connection terminals 91. It is a protective medium to prevent from. Specifically, the sealing resin 130 includes the base portions of the signal terminals 90 and the external connection terminals 91, the bonding wires 110, and the semiconductor elements 10, 11, the metal plate 30, the insulating material 50, and the lower surface of the heat sink 70. All of the solder 120 is sealed.

封止樹脂130は、モールド成形により形成されるが、上アームユニット170のモールド成形前における上下方向の構造は、下面に放熱板70が存在するが、上面は開放された構造である。よって、モールド成形時においては、絶縁材50を上面から多点で均一に加圧することが可能である。   The sealing resin 130 is formed by molding. The upper arm unit 170 in the vertical direction before molding has a heat dissipation plate 70 on the lower surface, but the upper surface is open. Therefore, at the time of molding, the insulating material 50 can be uniformly pressurized from multiple points at the top surface.

また、上面が開放されていることから、上面側からのはんだ接合を極めて容易に行うことができる。つまり、金属板30の表面上に半導体素子10、11を接合する場合にも、半導体素子10、11の上方に電極が存在せず、半導体素子10、11が上面から覆われていない開放された状態であるので、上方から容易にはんだ120を供給することができ、障害物無くはんだ接合を行うことができる。更に、はんだ120の厚さに多少のバラツキがあっても、上側に電極等は存在せず、モールド成形により外形は調整できるので、はんだ120に要求される規格を緩和することができる。   Moreover, since the upper surface is open, solder joining from the upper surface side can be performed very easily. That is, even when the semiconductor elements 10 and 11 are joined on the surface of the metal plate 30, no electrode exists above the semiconductor elements 10 and 11, and the semiconductor elements 10 and 11 are not covered from the upper surface. Since it is in a state, the solder 120 can be easily supplied from above, and solder joining can be performed without any obstacles. Further, even if there is some variation in the thickness of the solder 120, no electrode or the like exists on the upper side, and the outer shape can be adjusted by molding, so that the standard required for the solder 120 can be relaxed.

このように、実施例1に係る半導体装置の上アームユニット170は、上面が開放された構造を有することにより、モールド成形を適切に行うことができ、絶縁材50も適切に金属板30と放熱板70との間に設けることができる。   As described above, the upper arm unit 170 of the semiconductor device according to the first embodiment has a structure in which the upper surface is opened, so that the molding can be appropriately performed, and the insulating material 50 also appropriately dissipates heat from the metal plate 30. It can be provided between the plate 70.

図1(B)は、実施例1に係る半導体装置の下アームユニット180の一例を示しているが、下アームユニット180は、実施例1に係る半導体装置の低電位側のパワーモジュールユニットである。下アームユニット180は、半導体素子20、21と、金属板40と、絶縁材60と、放熱板80と、冷却フィン81と、信号端子100と、外部接続端子101と、ボンディングワイヤ111と、はんだ120と、封止樹脂140とを有する。   FIG. 1B illustrates an example of the lower arm unit 180 of the semiconductor device according to the first embodiment. The lower arm unit 180 is a power module unit on the low potential side of the semiconductor device according to the first embodiment. . The lower arm unit 180 includes semiconductor elements 20 and 21, a metal plate 40, an insulating material 60, a heat radiating plate 80, a cooling fin 81, a signal terminal 100, an external connection terminal 101, a bonding wire 111, a solder 120 and a sealing resin 140.

下アームユニット180は、上アームユニット170と類似した構成を有しており、各構成要素が、上アームユニット170の構成要素と対応する。具体的には、半導体素子20、21が上アームユニット170の半導体素子10、11、金属板40が上アームユニット170の金属板30、絶縁材60が上アームユニット170の絶縁材50、放熱板80が上アームユニット170の放熱板70、冷却フィン81が上アームユニット170の冷却フィン71、信号端子100が上アームユニット170の信号端子90、外部接続端子101が上アームユニット170の外部接続端子91、ボンディングワイヤ111が上アームユニット170のボンディングワイヤ110、封止樹脂140が上アームユニット170の封止樹脂130にそれぞれ対応している。   The lower arm unit 180 has a configuration similar to that of the upper arm unit 170, and each component corresponds to a component of the upper arm unit 170. Specifically, the semiconductor elements 20 and 21 are the semiconductor elements 10 and 11 of the upper arm unit 170, the metal plate 40 is the metal plate 30 of the upper arm unit 170, the insulating material 60 is the insulating material 50 of the upper arm unit 170, and the heat sink. Reference numeral 80 is the heat dissipation plate 70 of the upper arm unit 170, cooling fins 81 are the cooling fins 71 of the upper arm unit 170, signal terminals 100 are the signal terminals 90 of the upper arm unit 170, and external connection terminals 101 are external connection terminals of the upper arm unit 170. 91, the bonding wire 111 corresponds to the bonding wire 110 of the upper arm unit 170, and the sealing resin 140 corresponds to the sealing resin 130 of the upper arm unit 170, respectively.

このように、下アームユニット180は、上アームユニット170に対応する構成要素を備えているが、外部接続端子101が、半導体素子20の上面からではなく、金属板40の上面から右側側方に延びている点で、上アームユニット170の外部接続端子91と異なっている。これは、上アームユニット170の半導体素子10と下アームユニット180の半導体素子20とを直列接続するために、回路の構成に基づいて生じた相違点である。つまり、半導体素子20の下面にある電極及び半導体素子10の上面にある電極が各々の出力端子であるため、半導体素子20の下面の電極に接続された金属板40と、半導体素子10の上面の電極に接続された外部接続端子91とを、外部接続端子101を介して電気的に接続している。   As described above, the lower arm unit 180 includes components corresponding to the upper arm unit 170, but the external connection terminal 101 is not from the upper surface of the semiconductor element 20, but from the upper surface of the metal plate 40 to the right side. It differs from the external connection terminal 91 of the upper arm unit 170 in that it extends. This is a difference generated based on the circuit configuration in order to connect the semiconductor element 10 of the upper arm unit 170 and the semiconductor element 20 of the lower arm unit 180 in series. That is, since the electrode on the lower surface of the semiconductor element 20 and the electrode on the upper surface of the semiconductor element 10 are the output terminals, the metal plate 40 connected to the electrode on the lower surface of the semiconductor element 20 and the upper surface of the semiconductor element 10 The external connection terminal 91 connected to the electrode is electrically connected via the external connection terminal 101.

なお、下アームユニット180のその他の構成要素の構成及び機能については、上アームユニット170と全く同一であるので、その説明を省略する。   Note that the configuration and functions of the other components of the lower arm unit 180 are the same as those of the upper arm unit 170, and thus the description thereof is omitted.

このように、上アームユニット170と下アームユニット180とを別々に作製することにより、封止樹脂130、140を用いたモールド成形時には、放熱板70、80の反対側から金型を加圧することができるので、絶縁材50、60にも十分な加圧を均一に行うことができ、加圧不良を防止することができる。   In this manner, by separately manufacturing the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180, the mold can be pressed from the opposite side of the heat dissipation plates 70 and 80 during molding using the sealing resins 130 and 140. Therefore, sufficient pressurization can be uniformly applied to the insulating materials 50 and 60, and a press failure can be prevented.

また、ボンディングワイヤ110、111や外部接続端子91、101を半導体素子10、11、20、21又は金属板30、40上に接合する際に、はんだ120を上側から供給できるため、はんだ接合を容易に行うことができる。   In addition, when the bonding wires 110 and 111 and the external connection terminals 91 and 101 are bonded onto the semiconductor elements 10, 11, 20, and 21 or the metal plates 30 and 40, the solder 120 can be supplied from the upper side, so that solder bonding is easy. Can be done.

図1(C)は、実施例1に係る半導体装置の完成後の構成を示した図である。図1(C)に示すように、実施例1に係る半導体装置は、図1(B)に示した下アームユニット180上に、上アームユニット170を対向させて積層させ、対向させた状態で両者を貼り合わせて固定することにより形成される。上アームユニット170は、図1(A)に示した状態から上下反転され、冷却フィン71が上側に来るように配置された状態で、モールド成形された封止樹脂130、140の面同士が接合されることにより形成される。このととき、出力端子91、101同士は封止樹脂130、140の外部で、同一平面上で重なり合い、接合可能な状態となる。一方、信号端子90、100同士は、上面視したときに重ならないように配置される。なお、この点の詳細については、後述する。   FIG. 1C is a diagram illustrating a configuration after the completion of the semiconductor device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1C, in the semiconductor device according to the first embodiment, the upper arm unit 170 is stacked on the lower arm unit 180 shown in FIG. It is formed by bonding and fixing both. The upper arm unit 170 is turned upside down from the state shown in FIG. 1A, and the surfaces of the molded sealing resins 130 and 140 are joined to each other with the cooling fins 71 positioned on the upper side. Is formed. At this time, the output terminals 91 and 101 overlap with each other on the same plane outside the sealing resins 130 and 140, and can be joined. On the other hand, the signal terminals 90 and 100 are arranged so as not to overlap when viewed from above. Details of this point will be described later.

また、上アームユニット170と下アームユニット180との接合は、例えば、接着剤を上アームユニット170と下アームユニット180の対向面、つまり接合面に塗布して接着を行い、両者を接着固定してもよい。接着剤は、用途に応じて、種々の適切なものを利用することができる。   The upper arm unit 170 and the lower arm unit 180 can be joined by, for example, applying an adhesive to the opposing surfaces of the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180, that is, the joining surfaces, and bonding and fixing the two. May be. Various appropriate adhesives can be used depending on the application.

なお、外部接続端子91、101同士は、最終的には接合されて電気的に接続される。例えば、外部接続端子91、101同士は、溶接やはんだ接合により接合される。その場合、例えば、外部接続端子91、101の先端は、外部回路の外部端子との接続を行うので、外部接続端子91、101同士が重なった部分のうち、外側の先端の部分で外部接続端子91、101同士の接合を行うようにしてもよい。   Note that the external connection terminals 91 and 101 are finally joined and electrically connected. For example, the external connection terminals 91 and 101 are joined together by welding or solder joining. In that case, for example, since the tips of the external connection terminals 91 and 101 are connected to the external terminals of the external circuit, the external connection terminals are located at the outer tip of the portion where the external connection terminals 91 and 101 overlap each other. 91 and 101 may be joined together.

また、図1(C)において、信号端子90、100同士は、同一平面上に配置されているが、信号端子90、100同士は、同一平面上に配置されてもよいし、同一平面上に配置されていなくてもよい。また、図1(C)においては、信号端子90、100と外部接続端子91、101も、上アームユニット170と下アームユニット180の境界面の同一平面上に配置されているが、信号端子90、100と外部接続端子91、101同士も、同一平面上にあってもよいし、同一平面上になくてもよい。但し、外部接続端子91、101同士は、互いに接合可能に重なることが必要なので、当然に同一平面上にあることが必要である。   In FIG. 1C, the signal terminals 90 and 100 are arranged on the same plane, but the signal terminals 90 and 100 may be arranged on the same plane, or on the same plane. It may not be arranged. In FIG. 1C, the signal terminals 90 and 100 and the external connection terminals 91 and 101 are also arranged on the same plane of the boundary surface between the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180. , 100 and the external connection terminals 91 and 101 may be on the same plane or may not be on the same plane. However, the external connection terminals 91 and 101 need to overlap each other so that they can be joined to each other, and thus need to be on the same plane.

このように、実施例1に係る半導体装置では、上アームユニット170の封止樹脂130と下アームユニット180の封止樹脂140とを直接接合し、境界面に中間電極等の金属を含まないため、上アームユニット170と下アームユニット180との間の熱干渉を大幅に低減させることができる。   Thus, in the semiconductor device according to the first embodiment, the sealing resin 130 of the upper arm unit 170 and the sealing resin 140 of the lower arm unit 180 are directly joined, and the boundary surface does not include a metal such as an intermediate electrode. The thermal interference between the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180 can be greatly reduced.

また、上アームユニット170と下アームユニット180との境界面は、封止樹脂130、140同士の接合面で構成されており、中間電極等の金属材料を含まないため、封止樹脂130、140がポリアミドで構成されている場合に発生する、モールド成形時に金属材料に封止樹脂130、140が引っ張られる現象を低減させることができ、樹脂接合面への応力を緩和することができる。   Further, the boundary surface between the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180 is formed by a joint surface between the sealing resins 130 and 140 and does not include a metal material such as an intermediate electrode. The phenomenon in which the sealing resins 130 and 140 are pulled by the metal material at the time of molding, which occurs when is made of polyamide, can be reduced, and the stress on the resin bonding surface can be relaxed.

また、絶縁材50と放熱板70との間及び絶縁材60と放熱板80との間には、グリスが存在せず、絶縁材50、60上に直接冷却フィン71、81付きの放熱板70、80が貼り付けられているため、上アームユニット170と下アームユニット180を両面から直接冷却することが可能となり、十分な冷却能力を担保することができる。   Further, there is no grease between the insulating material 50 and the heat radiating plate 70 and between the insulating material 60 and the heat radiating plate 80, and the heat radiating plate 70 with the cooling fins 71 and 81 directly on the insulating materials 50 and 60. , 80 are attached, the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180 can be directly cooled from both surfaces, and sufficient cooling capacity can be ensured.

図2は、本発明の実施例1に係る半導体装置の一例の平面図である。図2(A)は、実施例1に係る半導体装置の上アームユニットの平面図であり、図2(B)は、実施例1に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。また、図2(C)は、上アームユニットと下アームユニットの接合後の実施例1に係る半導体装置の平面図である。   FIG. 2 is a plan view of an example of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2A is a plan view of the upper arm unit of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 2B is a plan view of the lower arm unit of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2C is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment after joining the upper arm unit and the lower arm unit.

図2(A)において、実施例1に係る上アームユニット170は、半導体素子10が金属板30上の左側、半導体素子11が金属板30上の右側に配置されており、左側の奥側(上側)に信号端子90が配置されている。そして、ボンディングワイヤ110により、中央左側に配置された半導体素子10の上面にある電極(図示せず)と電気的に接続されている。また、外部接続端子91は、半導体素子10と半導体素子11の上面を跨いで両者の上面電極同士を接続し、右側の手前側(下側)に延びて封止樹脂130の外側に突き抜けている。また、金属板30の上面には、正極端子92が電気的に接続され、右側に延びて封止樹脂130を突き抜けて露出している。なお、図2(A)は、封止樹脂130内の平面構成を示したものであるため、封止樹脂130は仮想的に破線で示されている。正極端子92は、実施例1に係る半導体装置に電源電圧を供給するための電源端子であり、外部にある電源(図示せず)と接続されている。   2A, in the upper arm unit 170 according to the first embodiment, the semiconductor element 10 is disposed on the left side on the metal plate 30 and the semiconductor element 11 is disposed on the right side on the metal plate 30. A signal terminal 90 is arranged on the upper side. The bonding wire 110 is electrically connected to an electrode (not shown) on the upper surface of the semiconductor element 10 arranged on the left side of the center. The external connection terminal 91 connects the upper surface electrodes of the semiconductor element 10 and the semiconductor element 11 to each other, extends to the right front side (lower side), and penetrates outside the sealing resin 130. . In addition, a positive electrode terminal 92 is electrically connected to the upper surface of the metal plate 30 and extends to the right side to be exposed through the sealing resin 130. 2A shows a planar configuration in the sealing resin 130, the sealing resin 130 is virtually indicated by a broken line. The positive electrode terminal 92 is a power supply terminal for supplying a power supply voltage to the semiconductor device according to the first embodiment, and is connected to an external power supply (not shown).

また、図2(A)において、図1(A)で示した断面図の断面線が破線で示されている。図1(A)で示した断面図は、確かに図2(A)の平面図と一致しており、正極端子92が図示されない状態となっていることが分かる。   In FIG. 2A, the cross-sectional line of the cross-sectional view shown in FIG. The cross-sectional view shown in FIG. 1 (A) certainly matches the plan view of FIG. 2 (A), and it can be seen that the positive electrode terminal 92 is not shown.

図2(B)においては、下アームユニット180の平面図が示されており、金属板40上の左側に半導体素子20が配置され、右側に半導体素子21が配置されている点は、上アームユニット170と同様である。信号端子100は、上アームユニット170と同様に、左側の奧側に配置され、ボンディンワイヤ111により、中央左側にある半導体素子20の上面にある電極(図示せず)に電気的に接続されている。また、外部接続端子101は、金属板40の上面に接続され、右側の奧側に延び、封止樹脂140を突き抜けて配置されている。なお、封止樹脂140が仮想的に破線で示されている点は、図2(A)と同様である。   2B, a plan view of the lower arm unit 180 is shown. The semiconductor element 20 is disposed on the left side of the metal plate 40, and the semiconductor element 21 is disposed on the right side. This is the same as the unit 170. Similar to the upper arm unit 170, the signal terminal 100 is disposed on the left side, and is electrically connected to an electrode (not shown) on the upper surface of the semiconductor element 20 on the central left side by a bonding wire 111. ing. The external connection terminal 101 is connected to the upper surface of the metal plate 40, extends to the right heel side, and is disposed through the sealing resin 140. Note that the sealing resin 140 is virtually indicated by a broken line in the same manner as in FIG.

半導体素子20、21の上面には、両者を跨ぐようにして接続し、更に右側側方に延びて封止樹脂140を突き抜けた負極端子(N端子)102が配置されている。負極端子102は、負電極側の端子であり、一般的には、グランド端子となる。負極端子102は、図2(A)に示した上アームユニット170の外部接続端子91と同様の形状及び配置を有している。つまり、下アームユニット180においては、上アームユニット170とは反対に、金属板40側が外部接続端子101となり、半導体素子20、21の上面側が負極端子となっている。なお、図2(B)において、図1(B)に示した断面図の断面線が示されているが、信号端子100及び外部接続端子101を通っており、負極端子102は示されていない点で、確かに図1(B)の断面図と一致することが分かる。   On the upper surfaces of the semiconductor elements 20 and 21, a negative electrode terminal (N terminal) 102 is provided which is connected so as to straddle both, and further extends to the right side and penetrates the sealing resin 140. The negative electrode terminal 102 is a terminal on the negative electrode side and is generally a ground terminal. The negative electrode terminal 102 has the same shape and arrangement as the external connection terminal 91 of the upper arm unit 170 shown in FIG. That is, in the lower arm unit 180, contrary to the upper arm unit 170, the metal plate 40 side is the external connection terminal 101, and the upper surface side of the semiconductor elements 20 and 21 is the negative electrode terminal. In FIG. 2B, the cross-sectional line of the cross-sectional view shown in FIG. 1B is shown, but it passes through the signal terminal 100 and the external connection terminal 101, and the negative electrode terminal 102 is not shown. In that respect, it can be seen that it coincides with the cross-sectional view of FIG.

図2(C)は、図2(A)に示した上アームユニット170を上下反転させ、図2(A)に示した面が図2(B)に示した下アームユニット180の面と対向するように接合した状態を示している。よって、図2(C)には、図2(A)に示した上アームユニット170の裏面が、図2(B)に示した下アームユニット180の上に重ねられた状態を示している。   2C, the upper arm unit 170 shown in FIG. 2A is turned upside down, and the surface shown in FIG. 2A faces the surface of the lower arm unit 180 shown in FIG. It shows the state of joining. Therefore, FIG. 2C illustrates a state where the back surface of the upper arm unit 170 illustrated in FIG. 2A is overlaid on the lower arm unit 180 illustrated in FIG.

図2(C)において、封止樹脂130によりモールド成形された中央部分には、上面に放熱板70の外側表面及び冷却フィン71が配置されているが、モールド成形部より左側にある上アームユニット170の信号端子90と、下アームユニット180の信号端子100とは、上面視にて重ならない配置となっている。また、モールド成形部よりも右側には、外部接続端子91、正極端子92及び負極端子102が配置されているが、外部接続端子91、正極端子92及び負極端子102同士も、上面視にて互いに重ならない配置構成となっている。また、図2(C)には示されていないが、図2(A)、(B)及び図1(C)に示すように、上アームユニット170の外部接続端子91の下には下アームユニット180の外部接続端子101が存在し、両者は重なり合っている。   In FIG. 2C, the outer surface of the heat radiating plate 70 and the cooling fin 71 are arranged on the upper surface at the center portion molded by the sealing resin 130, but the upper arm unit on the left side of the molded portion. The signal terminal 90 of 170 and the signal terminal 100 of the lower arm unit 180 are arranged so as not to overlap in a top view. In addition, the external connection terminal 91, the positive electrode terminal 92, and the negative electrode terminal 102 are disposed on the right side of the molded part, but the external connection terminal 91, the positive electrode terminal 92, and the negative electrode terminal 102 are also mutually in a top view. It has an arrangement configuration that does not overlap. Although not shown in FIG. 2 (C), as shown in FIGS. 2 (A), 2 (B) and 1 (C), the lower arm is below the external connection terminal 91 of the upper arm unit 170. There is an external connection terminal 101 of the unit 180, and they overlap each other.

つまり、上アームユニット170と下アームユニット180の外部接続端子91、101同士は上面視において重なり合っているが、外部接続端子91、101と、信号端子90、100と、正極端子92と、負極端子102とは上面視にて互いに重ならないように配置された構成となっている。かかる端子同士が互いに重ならない配置とすることにより、各端子90〜92、100〜102と他の外部端子との接続を非常に容易に行うことができる。   That is, the external connection terminals 91 and 101 of the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180 overlap each other in a top view, but the external connection terminals 91 and 101, the signal terminals 90 and 100, the positive terminal 92, and the negative terminal 102 is arranged so as not to overlap each other when viewed from above. By arranging such terminals so that they do not overlap each other, each of the terminals 90 to 92 and 100 to 102 can be very easily connected to other external terminals.

このように、実施例1に係る半導体装置によれば、上アームユニット170と下アームユニット180が独立してモールド成形されているため、各々十分かつ均一な加圧により成形を行うことができるとともに、種類の異なる端子同士が上面視で重ならない配置を有するため、他の素子との電気的接続を容易に行うことができる。   As described above, according to the semiconductor device according to the first embodiment, since the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180 are molded independently, each can be molded with sufficient and uniform pressure. Since the different types of terminals are arranged so as not to overlap each other in a top view, electrical connection with other elements can be easily performed.

なお、実施例1において、外部接続端子91、101同士が重なり合い、他の信号端子90、100、正極端子92、負極端子102同士は上面視にて互いに重なり合わない例を挙げて説明したが、種類の異なる複数の端子が上アームユニット170及び下アームユニット180に設けられ、上アームユニット170と下アームユニット180との電気的接続が必要な端子同士が重なり合い、上アームユニット170と下アームユニット180との電気的接続が不要な端子同士が上面視にて重なり合わないように配置されていれば、電極の種類は特に問わず、用途に応じて種々の電極の設定が可能である。   In the first embodiment, the external connection terminals 91 and 101 overlap each other, and the other signal terminals 90 and 100, the positive electrode terminal 92, and the negative electrode terminal 102 are described as examples that do not overlap each other in a top view. A plurality of different types of terminals are provided in the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180, and the terminals that require electrical connection between the upper arm unit 170 and the lower arm unit 180 overlap with each other. As long as terminals that do not need to be electrically connected to 180 are arranged so as not to overlap each other when viewed from above, the type of electrodes is not particularly limited, and various electrodes can be set according to the application.

この点は、以下の実施例においても同様であり、以後の各実施例においては、外部接続端子同士が上アームユニットと下アームユニットとの接続が必要な端子であり、他の信号端子、正極端子、負極端子は、上アームユニットと下アームユニットとの接続が不要な端子である例を挙げて説明するが、上アームユニットと下アームユニットとの接続が必要な端子同士を重ねて配置し、接続が不要な端子は上面視において重ならない配置とすれ限り、種々の端子を有する半導体装置に適用可能である。   This also applies to the following embodiments. In each of the following embodiments, the external connection terminals are terminals that require connection between the upper arm unit and the lower arm unit, and other signal terminals, positive electrodes The terminal and the negative terminal are explained with reference to an example in which the connection between the upper arm unit and the lower arm unit is unnecessary. However, the terminals that need to be connected to the upper arm unit and the lower arm unit are arranged to overlap each other. As long as the terminals that do not need to be connected are arranged so as not to overlap in a top view, the present invention can be applied to a semiconductor device having various terminals.

図3は、本発明の実施例2に係る半導体装置の一例を示した図である。図3(A)は、実施例2に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した断面図であり、図3(B)は、実施例2に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した断面図であり、図3(C)は、実施例2に係る半導体装置の一例の完成状態を示した断面図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view showing an upper arm unit of an example of a semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 3B shows a lower arm unit of an example of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 3C is a cross-sectional view illustrating a completed state of an example of the semiconductor device according to the second embodiment.

図3(A)において、実施例2に係る半導体装置の上アームユニット171は、半導体素子10、11と、金属板30と、絶縁材50と、放熱板70と、冷却フィン71と、信号端子90と、外部接続端子91と、ボンディングワイヤ110と、はんだ120と、封止樹脂131とを備える点で、実施例1に係る半導体装置の上アームユニット170と共通する。   3A, the upper arm unit 171 of the semiconductor device according to the second embodiment includes semiconductor elements 10 and 11, a metal plate 30, an insulating material 50, a heat radiating plate 70, a cooling fin 71, and a signal terminal. 90, the external connection terminal 91, the bonding wire 110, the solder 120, and the sealing resin 131 are common to the upper arm unit 170 of the semiconductor device according to the first embodiment.

しかしながら、実施例2に係る半導体装置の上アームユニット171は、封止樹脂131の上面に凹凸形状132が形成されるととともに、位置決めピン133を備える点で、実施例1に係る半導体装置の上アームユニット170と異なっている。上アームユニット171の上面は、図3(B)に示す下アームユニット181との対向面であり、上アームユニット171と下アームユニット181の固定が、対向面での接合により行われる場合には、接合面を構成する。凹凸形状132は、下アームユニット181との接合面の面積を増加させ、密着性を高める目的で構成されている。また、位置決めピン133は、下アームユニット181との接合の際、位置合わせを行うために設けられている。   However, the upper arm unit 171 of the semiconductor device according to the second embodiment has an uneven shape 132 formed on the upper surface of the sealing resin 131 and is provided with a positioning pin 133. Different from the arm unit 170. The upper surface of the upper arm unit 171 is a surface facing the lower arm unit 181 shown in FIG. 3B. When the upper arm unit 171 and the lower arm unit 181 are fixed by joining on the facing surface, , Constituting the joining surface. The uneven shape 132 is configured for the purpose of increasing the area of the joint surface with the lower arm unit 181 and improving the adhesion. Further, the positioning pins 133 are provided for alignment when joining with the lower arm unit 181.

なお、その他の構成要素については、実施例1に係る半導体装置の上アームユニット170の構成要素と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。   Since the other components are the same as those of the upper arm unit 170 of the semiconductor device according to the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

図3(B)において、実施例2に係る半導体装置の下アームユニット181は、半導体素子20、21と、金属板40と、絶縁材60と、放熱板80と、冷却フィン81と、信号端子100と、外部接続端子101と、ボンディングワイヤ111と、はんだ120と、封止樹脂141とを備える点で、実施例1に係る半導体装置の下アームユニット180と共通する。   In FIG. 3B, the lower arm unit 181 of the semiconductor device according to the second embodiment includes semiconductor elements 20 and 21, a metal plate 40, an insulating material 60, a heat radiating plate 80, a cooling fin 81, and a signal terminal. 100, the external connection terminal 101, the bonding wire 111, the solder 120, and the sealing resin 141 are common to the lower arm unit 180 of the semiconductor device according to the first embodiment.

しかしながら、実施例2に係る半導体装置の下アームユニット181は、上アームユニット171と同様に、封止樹脂141の上面に凹凸形状142が形成されるととともに、位置決め穴143を備える点で、実施例1に係る半導体装置の下アームユニット180と異なっている。下アームユニット181の上面は、上アームユニット171との対向面であり、接合面を構成する。凹凸形状142は、上アームユニット171の凹凸形状132と互いに嵌合する構造を有し、接合面における接触面積を増加させる役割を有している。また、位置決め穴143は、上アームユニット171の位置決めピン133と互いに嵌合する嵌合構造を有し、位置決めピン133と位置決め穴143が嵌合することにより、上アームユニット171と下アームユニット181との接合固定位置が定められる。   However, the lower arm unit 181 of the semiconductor device according to the second embodiment is similar to the upper arm unit 171 in that an uneven shape 142 is formed on the upper surface of the sealing resin 141 and a positioning hole 143 is provided. This is different from the lower arm unit 180 of the semiconductor device according to Example 1. The upper surface of the lower arm unit 181 is a surface facing the upper arm unit 171 and constitutes a joint surface. The concavo-convex shape 142 has a structure that fits with the concavo-convex shape 132 of the upper arm unit 171 and has a role of increasing the contact area on the joint surface. Further, the positioning hole 143 has a fitting structure that fits with the positioning pin 133 of the upper arm unit 171, and the upper arm unit 171 and the lower arm unit 181 are fitted by fitting the positioning pin 133 and the positioning hole 143. The joint fixing position is determined.

よって、位置決めピン133及び位置決め穴143は、接合位置を一意に定められるように、複数個設けられていることが好ましい。   Therefore, it is preferable that a plurality of positioning pins 133 and positioning holes 143 are provided so that the joint positions can be uniquely determined.

なお、他の構成要素については、実施例1に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。   Since other components are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

図3(C)において、上アームユニット171と下アームユニット181とが接合固定された実施例2に係る半導体装置の断面図が示されている。図3(C)に示すように、上アームユニット171の接合面の凹凸形状132と、下アームユニット181の接合面の凹凸形状142とは互いに嵌合している。凹凸形状132、142により、平面状の接合面よりも接触面積は増大し、密着性を向上させることができる。   FIG. 3C is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment in which the upper arm unit 171 and the lower arm unit 181 are bonded and fixed. As shown in FIG. 3C, the uneven shape 132 of the joint surface of the upper arm unit 171 and the uneven shape 142 of the joint surface of the lower arm unit 181 are fitted to each other. Due to the uneven shapes 132 and 142, the contact area can be increased as compared with the planar bonding surface, and the adhesion can be improved.

また、位置決めピン133と位置決め穴143とは互いに嵌合し、上アームユニット171と下アームユニット171との対向位置を定めている。これにより、接合時に治具等を用いた複雑な位置合わせが不要となり、容易に位置合わせをして上アームユニット171と下アームユニット181とを接合することができる。   Further, the positioning pin 133 and the positioning hole 143 are fitted to each other, and the opposing position of the upper arm unit 171 and the lower arm unit 171 is determined. This eliminates the need for complicated alignment using a jig or the like at the time of bonding, and allows the upper arm unit 171 and the lower arm unit 181 to be bonded easily.

なお、上アームユニット171と下アームユニット181との接合は、例えば、実施例1と同様に、接合面(対向面)に接着剤を塗布し、上アームユニット171と下アームユニット181とを接着固定して行うようにしてもよい。凹凸形状132、142により、接着剤の密着効果を高めることができる。   The upper arm unit 171 and the lower arm unit 181 are joined by, for example, applying an adhesive to the joining surface (opposing surface) and bonding the upper arm unit 171 and the lower arm unit 181 as in the first embodiment. You may make it carry out fixedly. The uneven shape 132, 142 can enhance the adhesive effect of the adhesive.

また、図3においては、密着性を高める凹凸形状132、142と、位置決め用の位置決めピン133及び位置決め穴143の双方を上アームユニット171及び下アームユニット181の対向面に形成する例を挙げて説明したが、用途に応じて、凹凸形状132、142のみを形成したり、位置決めピン133及び位置決め穴143のみを形成したりするようにしてもよい。   Further, in FIG. 3, an example is given in which the concave and convex shapes 132 and 142 that enhance the adhesion, and the positioning pins 133 and the positioning holes 143 are formed on the opposing surfaces of the upper arm unit 171 and the lower arm unit 181. As described above, only the concave and convex shapes 132 and 142 may be formed, or only the positioning pins 133 and the positioning holes 143 may be formed according to applications.

なお、その他の構成要素については、実施例1に係る半導体装置と同様の構成及び機能を有するので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。   The other components have the same configuration and functions as those of the semiconductor device according to the first embodiment, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

このように、実施例2に係る半導体装置によれば、上アームユニット171及び下アームユニット171の接合面に互いに嵌合する嵌合構造を形成することにより、接合時の密着性を高め、接合の際の位置決めを容易に行うことができる。   As described above, according to the semiconductor device according to the second embodiment, by forming a fitting structure that fits to the joint surfaces of the upper arm unit 171 and the lower arm unit 171, the adhesion at the time of joining is improved and the joining is performed. In this case, positioning can be easily performed.

図4は、本発明の実施例3に係る半導体装置の一例を示した図である。図4において、実施例3に係る半導体装置は、上アームユニット172と、下アームユニット182とを備える。また、上アームユニット172は封止樹脂134を備え、下アームユニット182は封止樹脂144を備える。   FIG. 4 is a diagram showing an example of a semiconductor device according to Example 3 of the present invention. In FIG. 4, the semiconductor device according to the third embodiment includes an upper arm unit 172 and a lower arm unit 182. The upper arm unit 172 includes a sealing resin 134, and the lower arm unit 182 includes a sealing resin 144.

上アームユニット172は、側面の下アームユニット182との対向面付近にフック135を備え、下アームユニット182は、同様に側面の上アームユニット172との対向面付近にフック135と係合するフック受け145を有する。フック135は、封止樹脂134の外周面と連続して所定長さを有して細く延び、先端部に内側に突き出た鍵状の形状を有し、引っかけて固定できる形状となっている。また、フック受け145は、封止樹脂144の対向面から所定長さ低くなった箇所に溝状に形成され、フック135が引っ掛かるように構成されている。   The upper arm unit 172 includes a hook 135 in the vicinity of the surface facing the lower arm unit 182 on the side surface, and the lower arm unit 182 is also a hook that engages with the hook 135 in the vicinity of the surface facing the upper arm unit 172 on the side surface. It has a receptacle 145. The hook 135 has a key-like shape that protrudes inward from the distal end portion and extends in a thin manner having a predetermined length continuously with the outer peripheral surface of the sealing resin 134, and has a shape that can be hooked and fixed. Further, the hook receiver 145 is formed in a groove shape at a position that is a predetermined length lower than the facing surface of the sealing resin 144, and is configured such that the hook 135 is hooked.

このように、実施例3に係る半導体装置においては、上アームユニット172と下アームユニット182の側面に、互いに係合するフック構造135、145を有し、これにより上アームユニット172と下アームユニット182を固定する。かかるフック構造135、145を用いることにより、接着剤等を用いずに、上アームユニット172と下アームユニット182とを対向させた状態で固定することができる。例えば、本実施例に係る半導体装置をインバータ等のパワーモジュールとして構成し、冷却用の水路を形成した箇所に取り付ける場合には、水路を形成する際に半導体装置を圧縮して水路に組み込む必要がある。その際に、上アームユニット172と下アームユニット182とを最終的に接着固定する場合には、それまで、本実施例のように仮固定としておき、最終取り付けの際に接着剤を用いて固定するような設置も可能となり、これにより、製造原価を低減させることができる。   As described above, in the semiconductor device according to the third embodiment, the hook structures 135 and 145 that engage with each other are provided on the side surfaces of the upper arm unit 172 and the lower arm unit 182, thereby the upper arm unit 172 and the lower arm unit. 182 is fixed. By using the hook structures 135 and 145, the upper arm unit 172 and the lower arm unit 182 can be fixed in a state of facing each other without using an adhesive or the like. For example, when the semiconductor device according to the present embodiment is configured as a power module such as an inverter and is attached to a location where a cooling water channel is formed, the semiconductor device needs to be compressed and incorporated into the water channel when the water channel is formed. is there. At that time, when the upper arm unit 172 and the lower arm unit 182 are finally bonded and fixed, they are temporarily fixed as in this embodiment until then, and fixed with an adhesive at the time of final mounting. Such an installation is also possible, which can reduce the manufacturing cost.

また、そのような設置を行わない場合であっても、接着剤を用いずに半導体装置を構成したい場合には、本実施例に係る半導体装置を好適に適用することができる。   Even when such an installation is not performed, the semiconductor device according to this embodiment can be suitably applied when it is desired to configure the semiconductor device without using an adhesive.

なお、実施例3に係る半導体装置において、上アームユニット172は、下アームユニット182との対向面に位置合わせ穴136を備え、下アームユニット182は、上アームユニット172との対向面に位置合わせピン146を備え、係合固定時に互いに嵌合するように構成されている。   In the semiconductor device according to the third embodiment, the upper arm unit 172 includes an alignment hole 136 on the surface facing the lower arm unit 182, and the lower arm unit 182 is aligned on the surface facing the upper arm unit 172. Pins 146 are provided and are configured to be fitted together when engaged and fixed.

このように、実施例3に係る半導体装置においても、対向面に位置合わせ用の嵌合構造を備えるようにしてもよい。なお、位置合わせ穴136及び位置合わせピン146は、必要に応じて設けるようにしてよく、フック構造135、145のみで位置合わせも可能な場合には、特に設けなくてもよい。   Thus, also in the semiconductor device according to the third embodiment, an alignment fitting structure may be provided on the facing surface. Note that the alignment hole 136 and the alignment pin 146 may be provided as necessary, and may not be particularly provided when alignment is possible only with the hook structures 135 and 145.

また、フック構造135、145と、実施例1、2で説明した接着剤等による接合は、併用するようにしてもよい。これにより、上アームユニット172と下アームユニット182とを、対向した状態で確実に固定することができる。   Further, the hook structures 135 and 145 may be used in combination with the adhesive described in the first and second embodiments. Thereby, the upper arm unit 172 and the lower arm unit 182 can be reliably fixed in a state of facing each other.

なお、実施例3に係る半導体装置において、その他の構成要素については実施例1、2に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。   Note that, in the semiconductor device according to the third embodiment, the other components are the same as those of the semiconductor device according to the first and second embodiments, and therefore, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

図5は、本発明の実施例4に係る半導体装置の一例を示した図である。実施例4に係る半導体装置は、上アームユニット173と、下アームユニット183とを有する。また、上アームユニット173は封止樹脂137を備え、下アームユニット183は封止樹脂147を備える。   FIG. 5 is a diagram showing an example of a semiconductor device according to Example 4 of the present invention. The semiconductor device according to the fourth embodiment includes an upper arm unit 173 and a lower arm unit 183. The upper arm unit 173 includes a sealing resin 137, and the lower arm unit 183 includes a sealing resin 147.

実施例4に係る半導体装置においては、上アームユニット173と下アームユニット183との対向面の間に、金属板150が挟まれて設けられている点で、実施例1乃至3に係る半導体装置とは異なっている。つまり、上アームユニット173と下アームユニット183とは、金属板150を介して接合されている。かかる構成により、半導体装置のインダクタンスを低減させることができる。金属板150は、インダクタンスの低減が目的であるので、ある程度の厚さを有する方が好ましく、例えば、1mm以上5mm以下の厚さに構成してもよい。   In the semiconductor device according to the fourth embodiment, the semiconductor device according to the first to third embodiments is that a metal plate 150 is sandwiched between the opposed surfaces of the upper arm unit 173 and the lower arm unit 183. Is different. That is, the upper arm unit 173 and the lower arm unit 183 are joined via the metal plate 150. With this configuration, the inductance of the semiconductor device can be reduced. Since the metal plate 150 is intended to reduce inductance, it is preferable to have a certain thickness. For example, the metal plate 150 may be configured to have a thickness of 1 mm to 5 mm.

なお、上アームユニット173と下アームユニット183との接合は、例えば、金属板150の両面に接着剤を塗布し、上面には上アームユニット173の封止樹脂137を接着し、下面には下アームユニット183の封止樹脂147を接着するように構成してもよい。   The upper arm unit 173 and the lower arm unit 183 are joined by, for example, applying an adhesive on both surfaces of the metal plate 150, adhering the sealing resin 137 of the upper arm unit 173 on the upper surface, and lowering the lower arm unit 183 on the lower surface. You may comprise so that the sealing resin 147 of the arm unit 183 may be adhere | attached.

また、図5において、金属板150は左右1枚ずつの2枚で構成され、中央には位置決め穴136及び位置決めピン146が設けられている。このように、必要に応じて位置決め穴136及び位置決めピン146を上アームユニット173と下アームユニット183の対向面に設けてもよい点は、実施例2、3と同様である。   In FIG. 5, the metal plate 150 is composed of two pieces of left and right ones, and a positioning hole 136 and a positioning pin 146 are provided at the center. As described above, the positioning holes 136 and the positioning pins 146 may be provided on the opposing surfaces of the upper arm unit 173 and the lower arm unit 183 as in the case of the second and third embodiments.

なお、その他の構成要素については、実施例1乃至3に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。   Since other components are the same as those of the semiconductor device according to the first to third embodiments, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

実施例4に係る半導体装置によれば、上アームユニット173と下アームユニット183との対向面に金属板150を挿入することにより、半導体装置のインダクタンスを減少させることができる。   According to the semiconductor device according to the fourth embodiment, the inductance of the semiconductor device can be reduced by inserting the metal plate 150 into the facing surfaces of the upper arm unit 173 and the lower arm unit 183.

図6は、本発明の実施例5に係る半導体装置の一例を示した図である。図6(A)は、比較例に係る実施例1の半導体装置の一例を示した図であり、図6(B)は、実施例5に係る半導体装置の一例を示した図である。   FIG. 6 is a diagram showing an example of a semiconductor device according to Example 5 of the present invention. FIG. 6A is a diagram illustrating an example of the semiconductor device according to the first embodiment according to the comparative example, and FIG. 6B is a diagram illustrating an example of the semiconductor device according to the fifth embodiment.

図6(A)において、比較例に係る実施例1の半導体装置は、上アームユニット170の外部接続端子91と、下アームユニット180の外部接続端子101との接合を、外部接続端子91、101同士が重なり合った部分の最も外側で行っており、溶接部160が最も外側の部分に形成されている。なお、図1及び図2においては、具体的な外部接続端子91,101の接合箇所は明示していなかったが、外部の端子との接続を考慮し、最小限の接合点を設けて構成すると、図6(A)に示す構成となる。かかる構成の場合、外部接続端子91、101の長さ総てを経由した経路で半導体素子10、20間の電流が流れるため、回路の経路がやや長くなってしまう。   6A, in the semiconductor device of Example 1 according to the comparative example, the connection between the external connection terminal 91 of the upper arm unit 170 and the external connection terminal 101 of the lower arm unit 180 is connected to the external connection terminals 91 and 101. It is performed on the outermost part of the overlapping part, and the welded portion 160 is formed on the outermost part. In addition, in FIG.1 and FIG.2, although the joint location of the specific external connection terminals 91 and 101 was not specified, if it considers the connection with an external terminal and it provides and constitutes a minimum junction point, The configuration is as shown in FIG. In the case of such a configuration, since the current flows between the semiconductor elements 10 and 20 through a path that passes through all the lengths of the external connection terminals 91 and 101, the circuit path becomes slightly longer.

一方、図6(B)に示した実施例5に係る半導体装置においては、外部接続端子91、101が重なり合った部分の根元側で溶接が行われ、外側の接合部160よりも内側の、半導体素子10、20に最も接近した箇所に接合部161が形成されている。かかる構成により、半導体素子10、20間を流れる電流は、溶接部161を通過することになり、電流経路が短縮される。よって、半導体装置のインダクタンスを、図6(A)に係る半導体装置よりも更に低減させることができる。   On the other hand, in the semiconductor device according to the fifth embodiment shown in FIG. 6B, welding is performed on the base side of the portion where the external connection terminals 91 and 101 overlap, and the semiconductor inside the outer joint 160 is disposed. A joint 161 is formed at a location closest to the elements 10 and 20. With this configuration, the current flowing between the semiconductor elements 10 and 20 passes through the welded portion 161 and the current path is shortened. Therefore, the inductance of the semiconductor device can be further reduced as compared with the semiconductor device according to FIG.

なお、実施例5に係る半導体装置においても、外部接続端子91、101は外部の端子と接続されるため、外側の溶接部160自体は必要とされ、溶接部160、161が両方とも設けられる。   Even in the semiconductor device according to the fifth embodiment, the external connection terminals 91 and 101 are connected to external terminals, so the outer welded portion 160 itself is required, and both the welded portions 160 and 161 are provided.

このように、実施例5に係る半導体装置によれば、外部接続端子91、101が重なり合う領域の最も内側の半導体素子10、11、20、21に最も接近した箇所で接合を行うことにより、半導体装置のインダクタンスを低減させることができる。   As described above, according to the semiconductor device of Example 5, bonding is performed at a position closest to the innermost semiconductor elements 10, 11, 20, and 21 in the region where the external connection terminals 91 and 101 overlap with each other. The inductance of the device can be reduced.

なお、図6(A)に示した比較例は、インダクタンスが増加するものの、接合点が少なくて済むという利点があるので、インダクタンス低減を重視するか、製造コスト低減を重視するかにより、用途に応じた形態を選択することができる。   Note that the comparative example shown in FIG. 6A has an advantage in that the inductance increases but the number of junction points is small, so depending on whether importance is placed on inductance reduction or manufacturing cost reduction, A suitable form can be selected.

また、その他の構成要素については、実施例1に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。   Other components are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment, and thus the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

図7は、本発明の実施例6に係る半導体装置の一例を示した図である。図7(A)は、実施例6に係る半導体装置の一例の上アームユニット及び下アームユニット単独成形時の断面構成を示した図であり、図7(B)は、実施例6に係る半導体装置の一例の上アームユニットと下アームユニットの接合時の断面構成を示した図である。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a semiconductor device according to Example 6 of the present invention. FIG. 7A is a diagram illustrating a cross-sectional configuration when an upper arm unit and a lower arm unit of an example of the semiconductor device according to the sixth embodiment are molded separately, and FIG. 7B is a semiconductor according to the sixth embodiment. It is the figure which showed the cross-sectional structure at the time of joining of the upper arm unit and lower arm unit of an example of an apparatus.

図7(A)において、実施例6に係る半導体装置の上アームユニット174と下アームユニット184が示されているが、上アームユニット174の外部接続端子93と下アームユニット184の外部接続端子103とは、連続したリードフレームとして一体的に構成されている。   7A shows the upper arm unit 174 and the lower arm unit 184 of the semiconductor device according to the sixth embodiment. The external connection terminal 93 of the upper arm unit 174 and the external connection terminal 103 of the lower arm unit 184 are shown. Is integrally formed as a continuous lead frame.

しかしながら、上アームユニット174と下アームユニット184は、各々単独でモールド成形されており、各々封止樹脂130、140により別々に封止されている。よって、モールド成形時は、十分かつ均一に、絶縁材50、60に加圧を行うことができる。   However, the upper arm unit 174 and the lower arm unit 184 are individually molded and sealed separately by the sealing resins 130 and 140, respectively. Therefore, it is possible to pressurize the insulating materials 50 and 60 sufficiently and uniformly during molding.

図7(B)において、リードフレームを折り曲げ、信号端子93が信号端子103上に重なるようにするとともに、上アームユニット174を反転させ、下アームユニット184上に積層させている。なお、例えば、上アームユニット174と下アームユニット184の対向面同士を接合することにより、上アームユニット174と下アームユニット184とを対向させた状態で固定することができる。   In FIG. 7B, the lead frame is bent so that the signal terminal 93 overlaps the signal terminal 103 and the upper arm unit 174 is inverted and laminated on the lower arm unit 184. In addition, for example, the upper arm unit 174 and the lower arm unit 184 can be fixed in a state of facing each other by joining the facing surfaces of the upper arm unit 174 and the lower arm unit 184 to each other.

図7(B)において、信号端子93と信号端子103の重なり部分は、リードフレームで一体的になった状態で構成されているので、実施例5において説明した溶接等による接合を行う必要が無い。かかる構成により、信号端子93、103同士の接合点を無くすことができ、半導体装置全体の接合点数を低減させることができる。   In FIG. 7B, the overlapping portion of the signal terminal 93 and the signal terminal 103 is formed in an integrated state with the lead frame, so that it is not necessary to perform welding or the like described in the fifth embodiment. . With this configuration, junction points between the signal terminals 93 and 103 can be eliminated, and the number of junction points of the entire semiconductor device can be reduced.

このように、実施例6に係る半導体装置によれば、上アームユニット174の信号端子93及び下アームユニット184の信号端子103を一体化したリードフレームとして構成することにより、端子同士の接続点数を減少させることができる。   Thus, according to the semiconductor device according to the sixth embodiment, the signal terminal 93 of the upper arm unit 174 and the signal terminal 103 of the lower arm unit 184 are configured as an integrated lead frame, so that the number of connection points between the terminals can be increased. Can be reduced.

なお、その他の構成要素については、実施例1と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。   Since other components are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are given and the description thereof is omitted.

図8は、本発明の実施例7に係る半導体装置の上アームユニット175の一例を示した図である。実施例7に係る半導体装置においては、実施例1に係る半導体装置を用いて、三相のパワーモジュールとして構成する例を説明する。図8(A)は、実施例7に係る半導体装置の上アームユニット175の平面図であり、図8(B)は、実施例7に係る半導体装置の上アームユニット175の側面図であり、図8(C)は、実施例7に係る半導体装置の上アームユニット175の斜視図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the upper arm unit 175 of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present invention. In the semiconductor device according to the seventh embodiment, an example in which the semiconductor device according to the first embodiment is configured as a three-phase power module will be described. FIG. 8A is a plan view of the upper arm unit 175 of the semiconductor device according to the seventh embodiment, and FIG. 8B is a side view of the upper arm unit 175 of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 8C is a perspective view of the upper arm unit 175 of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

図8(A)〜(C)において、上アームユニット175は、放熱板72と、冷却フィン73と、封止樹脂138と、信号端子94と、外部接続端子95と、正極端子96とを備える。上アームユニット175の上面に、放熱板72の表面及び冷却フィン73が露出し、その他の構成要素は封止樹脂138で封止されている点は、実施例1乃至6に係る半導体装置の構成と同様である。   8A to 8C, the upper arm unit 175 includes a heat radiating plate 72, a cooling fin 73, a sealing resin 138, a signal terminal 94, an external connection terminal 95, and a positive terminal 96. . The surface of the heat sink 72 and the cooling fins 73 are exposed on the upper surface of the upper arm unit 175, and other components are sealed with a sealing resin 138. The configuration of the semiconductor device according to the first to sixth embodiments. It is the same.

実施例7に係る半導体装置は、封止樹脂137の外部に、信号端子94が間を空けて3つ配置されている点と、外部接続端子95が3つ並ぶようにして配置されている点が異なっている。これは、実施例7に係る半導体装置が三相用パワーモジュールとして構成され、半導体素子10、11、20、21のセットが三相分に対応して3つずつ搭載されたことによるものである。一方、正極端子96は、電源を供給する電源端子であり、三相共通で良いので、一相の場合と同様に1つだけ設けられている。   In the semiconductor device according to the seventh embodiment, three signal terminals 94 are arranged outside the sealing resin 137 and three external connection terminals 95 are arranged side by side. Is different. This is because the semiconductor device according to Example 7 is configured as a three-phase power module, and three sets of semiconductor elements 10, 11, 20, and 21 are mounted corresponding to the three-phase components. . On the other hand, the positive electrode terminal 96 is a power supply terminal for supplying power, and may be common to three phases, so only one is provided as in the case of one phase.

上アームユニット175において、信号端子94、外部接続端子95及び正極端子96は、総ての端子が上面視において重ならないように配置されている点は、今までの実施例と同様である。   In the upper arm unit 175, the signal terminal 94, the external connection terminal 95, and the positive electrode terminal 96 are the same as the previous embodiments in that all the terminals are arranged so as not to overlap each other when viewed from above.

また、図8(B)において、外部接続端子95は、正極端子96よりもやや下方に配置されており、信号端子94及び正極端子96と同一平面上には形成されていない。しかしながら、図8(A)、(C)に示すように、信号端子94、外部接続端子95及び正極端子96は、上面視において互いに重ならない配置であるので、外部の接続端子との接続は容易に行える配置構成であり、何ら問題は無い。   In FIG. 8B, the external connection terminal 95 is disposed slightly below the positive electrode terminal 96 and is not formed on the same plane as the signal terminal 94 and the positive electrode terminal 96. However, as shown in FIGS. 8A and 8C, the signal terminal 94, the external connection terminal 95, and the positive electrode terminal 96 are arranged so as not to overlap with each other when viewed from above, so that connection with an external connection terminal is easy. There is no problem at all.

また、上アームユニット175は、封止樹脂137を用いて単独でモールド成形されているので、モールド成形を行う際には、十分かつ均一な加圧を行うことができる。   Further, since the upper arm unit 175 is molded by itself using the sealing resin 137, sufficient and uniform pressure can be applied when performing molding.

図9は、実施例7に係る半導体装置の下アームユニット185の一例を示した図である。図9(A)は、実施例7に係る半導体装置の下アームユニット185の平面図であり、図9(B)は、実施例7に係る半導体装置の下アームユニット185の側面図であり、図9(C)は、実施例7に係る半導体装置の下アームユニット185の斜視図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the lower arm unit 185 of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 9A is a plan view of the lower arm unit 185 of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 9B is a side view of the lower arm unit 185 of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 9C is a perspective view of the lower arm unit 185 of the semiconductor device according to the seventh embodiment.

図9(A)〜(C)において、実施例7に係る半導体装置の下アームユニット185は、半導体素子22、23と、金属板41と、放熱板82と、冷却フィン83と、信号端子104と、外部接続端子105と、負極端子106と、ボンディングワイヤ112と、封止樹脂148とを備える。3つ配置された半導体素子22、23のうち、半導体素子22がMOSトランジスタ、IGBT等のトランジスタ素子であり、半導体素子23がダイオード素子である。3対の半導体素子22、23は、各々独立した金属板41上に設けられ、総ての金属板41が1枚の放熱板82上に設けられている。また、放熱板82の外側は、封止樹脂147で封止されている。信号端子104は、それぞれの半導体素子22に対応して3群ずつ設けられ、ボンディングワイヤ112で半導体素子22のゲートに接続されている。また、総ての半導体素子22、23を覆うように負極端子106が半導体素子22、23の上面電極と接続されて設けられ、3つの各金属板41には、各々外部接続端子105が接続されている。そして、信号端子104、外部接続端子105及び負極端子106は、封止樹脂147よりも外側に露出している。   9A to 9C, the lower arm unit 185 of the semiconductor device according to the seventh embodiment includes semiconductor elements 22 and 23, a metal plate 41, a heat radiating plate 82, a cooling fin 83, and a signal terminal 104. An external connection terminal 105, a negative electrode terminal 106, a bonding wire 112, and a sealing resin 148. Of the three semiconductor elements 22 and 23 arranged, the semiconductor element 22 is a transistor element such as a MOS transistor or IGBT, and the semiconductor element 23 is a diode element. The three pairs of semiconductor elements 22 and 23 are each provided on an independent metal plate 41, and all the metal plates 41 are provided on one heat radiating plate 82. Further, the outside of the heat radiating plate 82 is sealed with a sealing resin 147. Three signal terminals 104 are provided corresponding to the respective semiconductor elements 22, and are connected to the gates of the semiconductor elements 22 by bonding wires 112. Further, a negative electrode terminal 106 is provided so as to cover all the semiconductor elements 22, 23 and connected to the upper surface electrodes of the semiconductor elements 22, 23, and the external connection terminals 105 are connected to the three metal plates 41, respectively. ing. The signal terminal 104, the external connection terminal 105, and the negative electrode terminal 106 are exposed outside the sealing resin 147.

下アームユニット185は、単独で封止樹脂148を用いてモールド成形されて構成されているので、モールド成形の際には、十分かつ均一な加圧を行うことができる。   Since the lower arm unit 185 is molded by using the sealing resin 148 alone, sufficient and uniform pressurization can be performed at the time of molding.

下アームユニット185の3つの外部接続端子105は、上アームユニット175の外部接続端子95と重なり合うように、各々対応して配置されている。一方、信号端子104は、上アームユニット175の信号端子94と重ならないように配置され、負極端子106も同様に、上アームユニット175の正極端子96と重ならないように配置されている。   The three external connection terminals 105 of the lower arm unit 185 are arranged corresponding to each other so as to overlap the external connection terminals 95 of the upper arm unit 175. On the other hand, the signal terminal 104 is disposed so as not to overlap with the signal terminal 94 of the upper arm unit 175, and the negative terminal 106 is similarly disposed so as not to overlap with the positive terminal 96 of the upper arm unit 175.

図10は、実施例7に係る半導体装置の完成状態の一例を示した図である。図10(A)は、実施例7に係る半導体装置の完成状態の平面図であり、図10(B)は、実施例7に係る半導体装置の完成状態の側面図であり、図10(C)は、実施例7に係る半導体装置の完成状態の斜視図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a completed state of the semiconductor device according to the seventh embodiment. FIG. 10A is a plan view of a completed semiconductor device according to the seventh embodiment, and FIG. 10B is a side view of the completed semiconductor device according to the seventh embodiment. ) Is a perspective view of a completed semiconductor device according to the seventh embodiment.

図10(A)、(C)に示すように、上アームユニット175の外部接続端子95と下アームユニット185の外部接続端子105同士は、3つが各々対応してそれぞれ重なり合っている。しかしながら、3つの外部接続端子95、105同士は、上面視において重なり合っていない。同様に、6つの信号端子94、104同士も、上面視において重なり合っていない。更に、正極端子96と負極端子106も重なり合っておらず、信号端子94、104と、外部接続端子95、105と、正極端子96と、負極端子106との重なりは、上面視において存在しない。よって、外部の接続端子との接続は極めて容易な構成となっている。   As shown in FIGS. 10A and 10C, three of the external connection terminals 95 of the upper arm unit 175 and the external connection terminals 105 of the lower arm unit 185 are respectively overlapped with each other. However, the three external connection terminals 95 and 105 do not overlap in top view. Similarly, the six signal terminals 94 and 104 do not overlap in top view. Furthermore, the positive electrode terminal 96 and the negative electrode terminal 106 do not overlap, and the signal terminals 94 and 104, the external connection terminals 95 and 105, the positive electrode terminal 96, and the negative electrode terminal 106 do not overlap in a top view. Therefore, the connection with the external connection terminal is extremely easy.

また、図10(B)に示すように、外部接続端子95、105と正極端子96とは、同一平面上には無く、高さが異なっているが、その点は接続上の問題とはならない。   Further, as shown in FIG. 10B, the external connection terminals 95 and 105 and the positive electrode terminal 96 are not on the same plane and have different heights, but this is not a problem in connection. .

なお、上アームユニット175と下アームユニット185とは、実施例1と同様に、接着剤を用いて接合することができる。   Note that the upper arm unit 175 and the lower arm unit 185 can be joined using an adhesive, as in the first embodiment.

このように、実施例7に係る半導体装置によれば、加圧が十分行われてモールド成形された上アームユニット175と下アームユニット185を接合し、外部の端子との接続が容易な三相パワーモジュールとして構成することができる。なお、三相パワーモジュールは、用途に応じて種々の目的を果たすパワーモジュールとして構成されてよいが、例えば、インバータとして構成されてもよい。   As described above, according to the semiconductor device of Example 7, the upper arm unit 175 and the lower arm unit 185 which are sufficiently pressed and molded are joined, and the three-phase is easily connected to the external terminal. It can be configured as a power module. In addition, although a three-phase power module may be comprised as a power module which fulfill | performs various objectives according to a use, you may be comprised as an inverter, for example.

また、実施例7においては、実施例1に係る半導体装置を用いて三相パワーモジュールを構成する例を挙げて説明したが、上アームユニット175及び下アームユニット185の構成及びその固定方法を変更することにより、実施例2〜7に係る半導体装置を用いて三相パワーモジュールを構成することができる。これにより、各々の実施例に応じた追加的な作用効果を奏することができる。   Further, in the seventh embodiment, the example in which the three-phase power module is configured using the semiconductor device according to the first embodiment has been described, but the configuration of the upper arm unit 175 and the lower arm unit 185 and the fixing method thereof are changed. Thus, a three-phase power module can be configured using the semiconductor devices according to Examples 2 to 7. Thereby, the additional effect according to each Example can be show | played.

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

特に、実施例同士は、矛盾の無い範囲で組み合わせることができ、例えば、実施例2と実施例6を組み合わせ、接合面の凹凸形状を形成しつつ、信号端子同士はリードフレームで一体化して形成する等の構成も可能である。   In particular, the embodiments can be combined within a consistent range. For example, the second embodiment and the sixth embodiment are combined to form a concave / convex shape on the joint surface, and the signal terminals are integrated by a lead frame. It is also possible to configure such as.

本発明は、種々の半導体装置に利用することができ、例えば、インバータ等の半導体装置を用いたパワーモジュールに利用することができる。   The present invention can be used for various semiconductor devices, for example, a power module using a semiconductor device such as an inverter.

10、11、20、21、22、23 半導体素子
30、40、41、150 金属板
50、60 絶縁材
70、72、80、82 放熱板
71、73、81、83 冷却フィン
90、94、100、104 信号端子
91、93、95、101、103、105 外部接続端子
92、96 正極端子
102、106 負極端子
110、111、112 ボンディングワイヤ
120 はんだ
130、131、134、137、138、140、141、144、147、148 封止樹脂
132、142 凹凸形状
133、146 位置決めピン
136、143 位置決め穴
160、161 溶接部
170〜175 上アームユニット
180〜185 下アームユニット
10, 11, 20, 21, 22, 23 Semiconductor element 30, 40, 41, 150 Metal plate 50, 60 Insulating material 70, 72, 80, 82 Heat sink 71, 73, 81, 83 Cooling fins 90, 94, 100 , 104 Signal terminal 91, 93, 95, 101, 103, 105 External connection terminal 92, 96 Positive terminal 102, 106 Negative terminal 110, 111, 112 Bonding wire 120 Solder 130, 131, 134, 137, 138, 140, 141 144, 147, 148 Sealing resin 132, 142 Concavity and convexity 133, 146 Positioning pin 136, 143 Positioning hole 160, 161 Welding part 170-175 Upper arm unit 180-185 Lower arm unit

Claims (13)

第1の基板の一方の面に第1の半導体素子が接合され、他方の面に第1の絶縁材を介して第1の放熱板が接合され、前記第1の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第1のユニットと、
第2の基板の一方の面に第2の半導体素子が接合され、他方の面に第2の絶縁材を介して第2の放熱板が接合され、前記第2の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第2のユニットとを有し、
前記第1のユニットの前記第1の半導体素子側の面と前記第2のユニットの前記第2の半導体素子側の面が対向した状態で固定され、
前記第1の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子及び前記第2の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子のうち、前記第1のユニットと前記第2のユニットとの接続が必要な端子は、前記封止樹脂の外部で重なるように配置され、前記第1のユニットと前記第2のユニットとの接続が不要な端子は、前記封止樹脂の外部で上面視にて重ならないように配置されたことを特徴とする半導体装置。
A first semiconductor element is bonded to one surface of the first substrate, and a first heat radiating plate is bonded to the other surface via a first insulating material, and is electrically connected to the first semiconductor element. A plurality of different types of terminals extending laterally, and a first unit molded by a sealing resin;
A second semiconductor element is bonded to one surface of the second substrate, and a second heat radiating plate is bonded to the other surface via a second insulating material, and is electrically connected to the second semiconductor element. A plurality of different types of terminals extending sideways and having a second unit molded with a sealing resin,
The surface of the first unit on the side of the first semiconductor element and the surface of the second unit on the side of the second semiconductor element are fixed in a facing state,
Of the plurality of terminals of different types electrically connected to the first semiconductor element and the plurality of terminals of different types electrically connected to the second semiconductor element, the first unit and the first The terminals that need to be connected to the second unit are arranged so as to overlap outside the sealing resin, and the terminals that do not need to be connected to the first unit and the second unit are made of the sealing resin. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is arranged so as not to overlap when viewed from above.
前記第1の放熱板及び前記第2の放熱板は、外側の表面のみが前記封止樹脂から露出したことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein only the outer surface of the first heat radiating plate and the second heat radiating plate is exposed from the sealing resin. 前記第1の放熱板及び前記第2の放熱板の外側の表面上には、冷却フィンが設けられたことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein cooling fins are provided on the outer surfaces of the first heat radiating plate and the second heat radiating plate. 4. 前記第1の基板及び前記第2の基板は、金属板であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first substrate and the second substrate are metal plates. 5. 前記第1のユニットと前記第2のユニットの対向面が接合されることにより、前記第1のユニットと前記第2のユニットが固定されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。   The first unit and the second unit are fixed by joining opposing surfaces of the first unit and the second unit, respectively. The semiconductor device according to item. 前記第1のユニットと前記第2のユニットの対向面には、接合面を増加させる凹凸形状が形成されたことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein an uneven shape that increases a bonding surface is formed on a facing surface of the first unit and the second unit. 前記第1のユニットと前記第2のユニットの側面に、互いに係合可能なフック構造が形成され、
該フック構造により前記第1のユニットと前記第2のユニットが固定されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
Hook structures that can be engaged with each other are formed on side surfaces of the first unit and the second unit,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first unit and the second unit are fixed by the hook structure.
前記第1のユニットと前記第2のユニットの対向面同士の間には金属板が挿入され、
該金属板の各面に前記第1のユニット及び前記第2のユニットの対向面が接合されることにより、前記第1のユニットと前記第2のユニットが固定されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
A metal plate is inserted between the opposing surfaces of the first unit and the second unit,
The first unit and the second unit are fixed by joining opposing surfaces of the first unit and the second unit to each surface of the metal plate. The semiconductor device according to any one of 1 to 4.
前記第1のユニットと前記第2のユニットの対向面には、互いに嵌合する位置決め用の嵌合構造が形成されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置。   9. The positioning fitting structure for fitting to each other is formed on the opposing surfaces of the first unit and the second unit. 10. Semiconductor device. 前記位置決め用の嵌合構造は、位置決めピン及び位置決め穴を含むことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 9, wherein the positioning fitting structure includes a positioning pin and a positioning hole. 前記第1のユニットと前記第2のユニットとの接続が必要な端子は、重なる部分のうち先端で接合されたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の半導体装置。   11. The semiconductor device according to claim 1, wherein a terminal that needs to be connected to the first unit and the second unit is joined at a tip of an overlapping portion. 前記第1のユニットと前記第2のユニットとの接続が必要な端子は、重なる部分のうち前記第1及び第2の半導体素子に最も近接した位置でも更に接合されたことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置。   The terminal that needs to be connected to the first unit and the second unit is further joined at a position closest to the first and second semiconductor elements in the overlapping portion. 11. The semiconductor device according to 11. 前記第1のユニットと前記第2のユニットとの接続が必要な端子は、一体のリードフレームとして構成されたことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の半導体装置。   11. The semiconductor device according to claim 1, wherein a terminal that needs to be connected to the first unit and the second unit is configured as an integrated lead frame.
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