JP2015126136A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015126136A JP2015126136A JP2013270343A JP2013270343A JP2015126136A JP 2015126136 A JP2015126136 A JP 2015126136A JP 2013270343 A JP2013270343 A JP 2013270343A JP 2013270343 A JP2013270343 A JP 2013270343A JP 2015126136 A JP2015126136 A JP 2015126136A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- control element
- semiconductor device
- power element
- heat dissipation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、パワー素子と、コントロール素子と、金属基板とが樹脂封止体中に封止され、半導体素子の放熱を行う放熱板が、樹脂封止体の下面に露出した構成を具備する半導体装置に係るものであり、特にノイズの伝搬を低減することができる半導体装置に関する。
The present invention provides a semiconductor having a configuration in which a power element, a control element, and a metal substrate are sealed in a resin sealing body, and a heat radiating plate that radiates heat of the semiconductor element is exposed on the lower surface of the resin sealing body. The present invention relates to a device, and particularly relates to a semiconductor device capable of reducing noise propagation.
近年、モータの利用は自動車、家電などに市場が拡大しており、特にブラシを用いないブラシレスモータは注目されている。ブラシレスモータは、ブラシの働きを電気回路で行うため、半導体装置の開発が重要であり、その中でもノイズ対策が強く要望されている。（例えば、特許文献１参照）
In recent years, the use of motors has been expanded to automobiles, home appliances, and the like, and in particular, brushless motors that do not use brushes have attracted attention. Since brushless motors perform the function of a brush with an electric circuit, development of a semiconductor device is important, and noise countermeasures are strongly demanded among them. (For example, see Patent Document 1)
従来技術として、複数のパワー素子を搭載するパワーモジュールより発生する伝導・放射ノイズの低減およびモジュールの内部回路の干渉を抑制することのできるパワーモジュールが知られており、金属ベース板の表面上に形成された第１絶縁層とからなる金属基板と、該金属基板上に設けられた複数のパワー素子と、これらのパワー素子とそれぞれ接続する第１回路パターンの群と、上記第１回路パターンが形成された領域同士を分離するように上記金属ベース板上に設けられ、該金属ベース板表面上方に突出して介在し該金属ベース板と同電位を有する第２回路パターンとを備えるように構成したので、パワー素子およびそれに繋がる第１回路パターンと金属ベース板と同電位の第２回路パターンとの空間的な誘導的および容量的結合が強くなることになり、各々のパワー素子およびそれに繋がる第１回路パターン間でのこれらの結合が抑制され、したがってパワー素子間のノイズの結合による誤動作や伝導および放射ノイズの伝搬をより低減できる効果がある。
As a prior art, a power module that can reduce conduction / radiation noise generated from a power module equipped with a plurality of power elements and suppress interference of the internal circuit of the module is known. A metal substrate formed of the formed first insulating layer, a plurality of power elements provided on the metal substrate, a group of first circuit patterns respectively connected to the power elements, and the first circuit pattern comprising: A second circuit pattern is provided on the metal base plate so as to separate the formed regions and protrudes above the surface of the metal base plate and has the same potential as the metal base plate. Therefore, there is spatial inductive and capacitive coupling between the power element and the first circuit pattern connected to the power element and the second circuit pattern having the same potential as the metal base plate. Therefore, the coupling between each power element and the first circuit pattern connected to the power element is suppressed, so that the malfunction and the propagation of conduction and radiation noise due to noise coupling between the power elements can be further reduced. is there.
しかしながら、従来技術によると、パワー素子およびそれに繋がる第１回路パターン間でのこれらの結合が抑制されて、基板からのノイズは抑制できるものの、回路基板表面からのノイズの発生を完全に抑えることは極めて難しく、ノイズが誤作動の原因となる課題がある。
However, according to the prior art, although the coupling between the power element and the first circuit pattern connected thereto is suppressed and noise from the board can be suppressed, generation of noise from the circuit board surface is completely suppressed. There is a problem that is extremely difficult and noise causes malfunction.
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ノイズが発生しても誤動作を防止することができる半導体装置を提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device capable of preventing malfunction even when noise occurs.
上述の課題を解決するために、本発明は以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置１００は、パワー素子１と、コントロール素子２と、前記パワー素子１と前記コントロール素子２とを、回路配線４を介して、一方の主面に載置する放熱基板３と、前記パワー素子１と前記コントロール素子２とを、前記回路配線４を介して、電気的に接続する信号系配線４１と、前記放熱基板３の他方の主面が露出するように、前記パワー素子１とコントロール素子２と前記放熱基板３と前記回路配線４と前記信号系配線４１が、樹脂封止体５で封止された構成を具備する半導体装置であって、前記信号系配線４１は、インダクタンス値が１０ｎＨ以下であり、一部あるいは全てがボンディングワイヤによる配線であることを特徴とする。
本発明の半導体装置１００において、前記信号系配線４１は、Ａｌワイヤを用いることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.
The semiconductor device 100 of the present invention includes a power element 1, a control element 2, a heat dissipation substrate 3 that places the power element 1 and the control element 2 on one main surface via a circuit wiring 4, The power element 1 and the control element 2 are electrically connected to each other via the circuit wiring 4 so that the signal system wiring 41 and the other main surface of the heat dissipation board 3 are exposed. And the control element 2, the heat dissipation substrate 3, the circuit wiring 4, and the signal system wiring 41 are sealed with a resin sealing body 5, and the signal system wiring 41 has an inductance The value is 10 nH or less, and part or all of the wiring is a bonding wire.
In the semiconductor device 100 of the present invention, the signal system wiring 41 uses an Al wire.
本発明は、以上のように構成されているので、ノイズが発生しても誤動作を防止できることにより、動作信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a semiconductor device with high operational reliability by preventing malfunction even when noise occurs.
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。なお以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係の比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the dimensional relationship ratios and the like are different from the actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
The following embodiments are exemplifications for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiments of the present invention are described below in terms of the material, shape, structure, arrangement, etc. of the components. It is not something specific. The embodiments of the present invention can be implemented with various modifications without departing from the scope of the invention.
以下、図面を参照して本発明の実施例１に係る半導体装置１００を説明する。図１は、本発明の実施例に係る半導体装置の断面概念図である。
A semiconductor device 100 according to Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
図１に示すように、半導体装置１００は、パワー素子１、コントロール素子２、放熱基板３、回路配線４、樹脂封止体５から成っている。
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 100 includes a power element 1, a control element 2, a heat dissipation substrate 3, circuit wiring 4, and a resin sealing body 5.
パワー素子１は、回路配線４の一方の主面に載置され固定される。パワー素子１は大電力を取り扱うＳｉ半導体素子であって、それを制御するコントロール素子２よりも電力損失が大きいために高温となる。
The power element 1 is placed and fixed on one main surface of the circuit wiring 4. The power element 1 is a Si semiconductor element that handles a large amount of electric power, and has a higher power loss than the control element 2 that controls the element, and thus becomes high temperature.
コントロール素子２は、回路配線４の一方の主面に載置され固定される。パワー素子１を制御するが、パワー素子１よりも動作温度が低いため、例えばＳｉ半導体で構成される。
The control element 2 is placed and fixed on one main surface of the circuit wiring 4. Although the power element 1 is controlled, since the operating temperature is lower than that of the power element 1, the power element 1 is made of, for example, a Si semiconductor.
放熱板３は、絶縁層３１と、載置した金属板３２とから成り、パワー素子やコントロール素子で発生する熱を、樹脂封止体５の外部に効率良く放熱するために伝熱性に優れていることが望ましい。
The heat radiating plate 3 includes an insulating layer 31 and a placed metal plate 32. The heat radiating plate 3 has excellent heat conductivity in order to efficiently dissipate heat generated by the power element and the control element to the outside of the resin sealing body 5. It is desirable.
絶縁層３１は、パワー素子やコントロール素子から発生する熱を、金属板３２に効率良く伝えるため、絶縁性に優れていることが望ましい。
また、パワー素子やコントロール素子から発生する熱を、金属板３２に効率良く伝えるために伝熱性に優れていることが望ましい。
The insulating layer 31 is preferably excellent in insulation in order to efficiently transmit heat generated from the power element and the control element to the metal plate 32.
Further, it is desirable that the heat generated from the power element and the control element is excellent in heat transfer in order to efficiently transfer the heat generated from the power element and the control element to the metal plate 32.
金属板３２は、パワー素子やコントロール素子から発生する熱を絶縁層３２を介して樹脂封止体５の外部に効率良く放熱するために伝熱性に優れていることが望ましい。
The metal plate 32 is preferably excellent in heat transfer in order to efficiently dissipate heat generated from the power element and the control element to the outside of the resin sealing body 5 through the insulating layer 32.
回路配線４は、放熱基板３の一方の主面に載置され、パワー素子やコントロール素子を一方の主面に載置する。材質はＣｕ材またはＣｕ合金が多く使用され、放熱効果が期待できる。
The circuit wiring 4 is placed on one main surface of the heat dissipation substrate 3, and the power element and the control element are placed on the one main surface. As the material, a Cu material or a Cu alloy is often used, and a heat dissipation effect can be expected.
信号系配線４１は、パワー素子とコントロール素子を電気的に接続する。インダクタンス値を１０ｎＨ以下にすることでノイズ伝播を低減することができる。
The signal system wiring 41 electrically connects the power element and the control element. Noise propagation can be reduced by setting the inductance value to 10 nH or less.
樹脂封止体５は、樹脂成形金型とプレス装置を使用して、トランスファーモールドとして、樹脂成形されたものである。例えば、樹脂封止体５には熱硬化性エポキシ樹脂が使用される。以上により、半導体装置１００が完成する。
The resin sealing body 5 is resin-molded as a transfer mold using a resin molding die and a press device. For example, a thermosetting epoxy resin is used for the resin sealing body 5. Thus, the semiconductor device 100 is completed.
次に、上述の実施例１に係る半導体装置の効果を説明する。
Next, effects of the semiconductor device according to the first embodiment will be described.
本発明の実施例１に係る半導体装置は、請求項１によれば、信号系配線４１のインダクタンス値を１０ｎＨ以下とすることにより、ノイズ伝播を低減することができる。また信号系配線４１の一部あるいは全てをボンディングワイヤによる配線にすることで、回路配線の配線パターンに関わらずに信号系配線を形成することができる。
請求項２によれば、信号系配線４１をＡｌワイヤとすることにより、配線のインダクタンス値を１０ｎＨ以下とすることがワイヤボンディング条件で容易に調整が可能となる。
According to claim 1, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention can reduce noise propagation by setting the inductance value of the signal system wiring 41 to 10 nH or less. Further, by forming a part or all of the signal system wiring 41 by wiring using bonding wires, the signal system wiring can be formed regardless of the wiring pattern of the circuit wiring.
According to the second aspect, by using the Al wire as the signal system wiring 41, it is possible to easily adjust the wiring inductance value to 10 nH or less under the wire bonding conditions.
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
As described above, the mode for carrying out the present invention has been described. From this disclosure, it should be apparent to those skilled in the art that various alternative embodiments and examples are possible.
実施例２に係る半導体装置について、実施例１と異なる点を説明する。図２は、実施例２に係る半導体装置の断面概念図である。信号系配線４１は、ノイズ伝播を低減させるために、インダクタンス値が１０ｎＨ以下となるように広い断面積であってもよい。例えば図２に示すように信号系配線４１を厚くすることができる。これにより放熱性も向上する。
The difference between the semiconductor device according to the second embodiment and the first embodiment will be described. FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view of the semiconductor device according to the second embodiment. The signal wiring 41 may have a wide cross-sectional area so that the inductance value is 10 nH or less in order to reduce noise propagation. For example, as shown in FIG. 2, the signal system wiring 41 can be thickened. Thereby, heat dissipation is also improved.
また、半導体装置１００は、同一のパッケージ内にパワー素子、コントロール素子、保護素子等を納めたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）としてもよい。ＩＰＭでは、モータ駆動制御において大電流が流れるため、発熱対策が重要であり、本発明によって放熱性の向上が可能である。
The semiconductor device 100 may be an IPM (Intelligent Power Module) in which a power element, a control element, a protection element, and the like are housed in the same package. In IPM, since a large current flows in motor drive control, it is important to take measures against heat generation, and the present invention can improve heat dissipation.
上述の例では、パワー素子１やコントロール素子２はＳｉ半導体が用いられるとしたが、従来のＳｉ半導体に比べて高温状態での動作が可能であり、またスイッチング速度が速く、低損失である化合物半導体、例えばＳｉＣ半導体やＧａＮ半導体等の化合物半導体で構成することもできる。
In the above-described example, the power element 1 and the control element 2 are made of Si semiconductors. However, the compound can operate at a higher temperature than conventional Si semiconductors, and has a high switching speed and low loss. A semiconductor such as a compound semiconductor such as a SiC semiconductor or a GaN semiconductor can also be used.
また、上述の例では信号系配線４１は、Alワイヤボンディングによる配線としたがクリップリードとしてもよく、これによって大電流を流すことが可能である。また伝熱断面積が広くなることにより放熱性も向上する。
Further, in the above example, the signal system wiring 41 is a wiring by Al wire bonding, but it may be a clip lead, which allows a large current to flow. Moreover, heat dissipation is also improved by increasing the heat transfer cross-sectional area.
１、パワー素子
２、コントロール素子
３、放熱基板
３１、金属板
３２、絶縁層
４、回路配線
４１、信号系配線
５、樹脂封止体
１００、半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, Power element 2, Control element 3, Heat dissipation board 31, Metal plate 32, Insulating layer 4, Circuit wiring 41, Signal system wiring 5, Resin sealing body 100, Semiconductor device
Claims (2)
Power element 1, control element 2, power element 1 and control element 2 are placed on one main surface via circuit wiring 4, and power element 1 and control element 2, the power element 1, the control element 2, and the heat dissipation board such that the signal system wiring 41 that is electrically connected to the heat dissipation board 3 via the circuit wiring 4 and the other main surface of the heat dissipation board 3 are exposed. 3, the circuit wiring 4, and the signal wiring 41 are sealed by a resin sealing body 5, and the signal wiring 41 has an inductance value of 10 nH or less. A semiconductor device characterized in that a part or all of them are wiring by bonding wires.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013270343A JP2015126136A (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013270343A JP2015126136A (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015126136A true JP2015126136A (en) | 2015-07-06 |
Family
ID=53536636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013270343A Pending JP2015126136A (en) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015126136A (en) |
-
2013
- 2013-12-26 JP JP2013270343A patent/JP2015126136A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7208966B2 (en) | semiconductor equipment | |
| US8987777B2 (en) | Stacked half-bridge power module | |
| JP6065979B2 (en) | Semiconductor device | |
| US9515061B2 (en) | Semiconductor module and semiconductor device | |
| KR101222831B1 (en) | Power module package | |
| JP5432085B2 (en) | Power semiconductor device | |
| EP3104412B1 (en) | Power semiconductor module | |
| CN104659012A (en) | Electronic component with electronic chip between redistribution structure and mounting structure | |
| JP2009111154A (en) | Power semiconductor module | |
| JP2012175070A (en) | Semiconductor package | |
| JP6053858B2 (en) | Power semiconductor device and drive device for vehicle-mounted rotating electrical machine | |
| WO2014045842A1 (en) | Semiconductor device | |
| US11476179B2 (en) | Inverter | |
| JP6065839B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| KR101255930B1 (en) | Power Module Package and Method for Manufacturing the same | |
| US9099451B2 (en) | Power module package and method of manufacturing the same | |
| JP6123722B2 (en) | Semiconductor device | |
| US8810014B2 (en) | Semiconductor package including conductive member disposed between the heat dissipation member and the lead frame | |
| US20150195950A1 (en) | Power module package and method of fabricating the same | |
| KR20170068037A (en) | Lead frame assembly type power module package | |
| JP5429413B2 (en) | Semiconductor device | |
| US20140001611A1 (en) | Semiconductor package | |
| JP2015126136A (en) | Semiconductor device | |
| CN210349816U (en) | Heat dissipation type intelligent power semiconductor device based on micro-level SSOP packaging | |
| JP2009032767A (en) | Semiconductor device, and manufacturing method thereof |