JP2016174055A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device.
電力制御などの用途においてスイッチングのために用いられる半導体装置では、その内部に設けられた半導体素子のスイッチングロスを減少させるため、半導体素子の高速化が必要とされる。半導体素子のターンオフ時におけるサージ電圧ΔVは、ΔV=−di/dt×Ls(di/dt:時電流変化率、Ls:配線インダクタンス)で表される。 In a semiconductor device used for switching in applications such as power control, it is necessary to increase the speed of the semiconductor element in order to reduce the switching loss of the semiconductor element provided therein. The surge voltage ΔV when the semiconductor element is turned off is represented by ΔV = −di / dt × Ls (di / dt: hourly current change rate, Ls: wiring inductance).
しかし、上記式中の時電流変化率(di/dt)は、半導体素子の高速化にともない増大する。その結果、半導体素子の高速化にともないサージ電圧ΔVが増加する。サージ電圧ΔVが所定の電圧を超えると、半導体素子が破壊する場合がある。従って、サージ電圧ΔVを低減させるには、Lsを如何に減少させるかが重要になる。一方、このような半導体装置では、半導体装置内で配線が引き回され、配線抵抗が高くなる場合がある。配線抵抗が高くなると、半導体装置内でのエネルギー損失や発熱が引き起こされる可能性がある。 However, the rate of change in current (di / dt) in the above equation increases as the speed of the semiconductor element increases. As a result, the surge voltage ΔV increases as the speed of the semiconductor element increases. When the surge voltage ΔV exceeds a predetermined voltage, the semiconductor element may be destroyed. Accordingly, in order to reduce the surge voltage ΔV, how to reduce Ls is important. On the other hand, in such a semiconductor device, there is a case where wiring is routed in the semiconductor device and wiring resistance is increased. When the wiring resistance increases, energy loss and heat generation in the semiconductor device may be caused.
このように、スイッチングのために用いられる半導体装置では、その配線インダクタンスおよび配線抵抗が低減されることが望ましい。 Thus, in a semiconductor device used for switching, it is desirable that the wiring inductance and wiring resistance be reduced.
本発明が解決しようとする課題は、配線インダクタンスおよび配線抵抗が低減された半導体装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device with reduced wiring inductance and wiring resistance.
実施形態の半導体装置は、第1方向に延在する第1部分と、前記第1方向に対して交差する第2方向に延在し前記第2方向における長さが前記第1方向における前記第1部分の長さよりも長い第2部分と、を含む枠部と、前記枠部に繋がった底部と、を有するケースと、前記第1部分によって封止され、第1外部端子を有する第1配線部と、前記第2部分によって封止され、前記枠部から前記枠部の内側に延出された第1端子を有する第2配線部と、を有する第1配線と、前記第1部分によって封止され、第2外部端子を有する第3配線部と、前記第2部分によって封止され、前記枠部から前記枠部の内側に延出され、前記第1端子に隣接する第4端子を有する第4配線部と、を有する第2配線と、前記底部の上に設けられ、前記底部の側に設けられた第1電極と、前記底部とは反対側に設けられた第2電極とを有し、前記第1端子に前記第1電極が電気的に接続された第1半導体素子と、前記底部の上に設けられ、前記底部の側に設けられた第7電極と、前記底部とは反対側に設けられた第8電極とを有し、前記第2電極に前記第7電極が電気的に接続され、前記第8電極が前記第4端子に電気的に接続された第4半導体素子と、を備える。 The semiconductor device according to the embodiment includes a first portion extending in a first direction and a second direction that intersects the first direction, and the length in the second direction is the first portion in the first direction. A case having a frame portion including a second portion longer than the length of the one portion, and a bottom portion connected to the frame portion; a first wiring sealed by the first portion and having a first external terminal; And a first wiring having a first terminal which is sealed by the second part and has a first terminal extending from the frame part to the inside of the frame part, and sealed by the first part A third wiring portion that is stopped and has a second external terminal; and a fourth terminal that is sealed by the second portion, extends from the frame portion to the inside of the frame portion, and is adjacent to the first terminal. A second wiring having a fourth wiring portion; provided on the bottom portion; on the bottom portion side; A first semiconductor element having a first electrode disposed on the opposite side of the bottom, and a first semiconductor element electrically connected to the first terminal; and the bottom A seventh electrode provided on the bottom side, and an eighth electrode provided on the opposite side of the bottom, and the seventh electrode is electrically connected to the second electrode. A fourth semiconductor element connected, wherein the eighth electrode is electrically connected to the fourth terminal.
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the same members are denoted by the same reference numerals, and the description of the members once described is omitted as appropriate.
(第1実施形態)
図1(a)は、第1実施形態に係る半導体装置の要部を表す模式的平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA1−A2線に沿った位置における模式的断面図であり、図1(c)は、図1(a)のB1−B2線に沿った位置における模式的断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a schematic plan view showing the main part of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic view at a position along the line A1-A2 of FIG. FIG. 1C is a schematic cross-sectional view at a position along line B1-B2 in FIG.
図2(a)および図2(b)は、第1実施形態に係る半導体装置の平面の拡大図であり、図2(c)は、第1実施形態に係る半導体装置の要部の等価回路図である。 2A and 2B are enlarged plan views of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 2C is an equivalent circuit of a main part of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG.
図3(a)は、第1実施形態に係る半導体装置のケースの一部に封止された配線を表す模式的斜視図であり、図3(b)は、第1実施形態に係る半導体装置のケースの一部に封止された配線を表す模式的側面図である。 FIG. 3A is a schematic perspective view showing the wiring sealed in a part of the case of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 3B is the semiconductor device according to the first embodiment. It is a typical side view showing the wiring sealed by a part of case.
図1(a)〜図1(c)に表す半導体装置1は、ケース100と、第1配線(以下、例えば、P側配線101)と、第2配線(以下、例えば、N側配線102)と、第1電極層(以下、例えば、電極層111)と、第2電極層(以下、例えば、電極層112)と、第3電極層(以下、例えば、電極層113)と、第1半導体素子(以下、例えば、半導体素子121)と、第2半導体素子(以下、例えば、半導体素子122)と、第3半導体素子(以下、例えば、半導体素子123)と、第4電極層(以下、例えば、電極層114)と、第5電極層(以下、例えば、電極層115)と、第6電極層(以下、例えば、電極層116)と、第4半導体素子(以下、例えば、半導体素子124)と、第5半導体素子(以下、例えば、半導体素子125)と、第6半導体素子(以下、例えば、半導体素子126)と、を備える。半導体装置1は、半導体パッケージ、パワーモジュール、または半導体モジュールなどと呼ばれる場合がある。半導体装置1は、1つのモジュールの中に、6個のスイッチング素子を備えた6in1パッケージである。
A
半導体素子121〜126は、スイッチング素子である。例えば、半導体素子121〜126は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)素子、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)素子等である。以下では、IGBT素子を例に半導体素子121〜126を説明する。
The
ケース100は、樹脂製の枠部100fと、枠部100fに繋がった底部100bと、を有する。底部100bは、銅(Cu)等の金属板を含む。ケース100は、さらに蓋部(不図示)を有する。枠部100fは、第1部分100faと、第2部分100fbと、を含む。第1部分100faは、第1方向(以下、例えば、X方向)に延在する。第2部分100fbは、X方向に対して交差する第2方向(以下、例えば、Y方向)に延在する。第2部分100fbのY方向における長さは、X方向における第1部分100faの長さよりも長い。
The
ケース100のサイズは、例えば、X方向の長さが60mmであり、Y方向の長さが152mmである。また、ケース100の内側には、シリコーン等の樹脂を充填してもよい。
The size of the
P側配線101は、X方向に延在する第1配線部101xと、Y方向に延在する第2配線部101yと、を有する。P側配線101は、P側のバスバーである。P側配線101の第1配線部101xは、第1部分100faによって封止されている。P側配線101の第2配線部101yは、第2部分100fbによって封止されている。
The P-
ここで、本実施形態において「AがBによって封止されている」とは、Aの少なくとも一部がBによって封止されている、ことを意味する。 Here, in this embodiment, “A is sealed with B” means that at least a part of A is sealed with B.
P側配線101の第2配線部101yは、第1端子101a、第2端子101b、および第3端子101cを有する。第1端子101a、第2端子101b、および第3端子101cは、Y方向に並んでいる。第2端子101bは、Y方向において、第1端子101aと第3端子101cとの間に位置している。第1端子101a、第2端子101b、および第3端子101cは、X方向に延在する。第1端子101a、第2端子101b、および第3端子101cは、枠部100fから枠部100fの内側に延出されている。
The
N側配線102は、P側配線101と離れている。例えば、P側配線101は、Y方向およびX方向に対して交差する第3方向(以下、例えば、Z方向)において、N側配線102とは離れている。
The N-
N側配線102は、X方向に延在する第3配線部102xと、Y方向に延在する第4配線部102yと、を有している。N側配線102は、N側のバスバーである。N側配線102の第3配線部102xは、第1部分100fbによって封止されている。N側配線102の第4配線部102yは、第2部分100fbによって封止されている。
The N-
N側配線102の第4配線部102yは、第4端子102a、第5端子102b、および第6端子102cを有する。第4端子102a、第5端子102b、および第6端子102cは、Y方向に並んでいる。第5端子102bは、Y方向において、第4端子102aと第6端子102cとの間に位置している。第4端子102a、第5端子102b、および第6端子102cは、X方向に延在している。第4端子102a、第5端子102b、および第6端子102cは、枠部100fから枠部100fの内側に延出されている。
The
例えば、半導体装置1を上面視、すなわち、Z方向からみた場合、第4端子102aは、Y方向において、第1端子101aに隣接する。第5端子102bは、Y方向において、第2端子101bに隣接する。第6端子102cは、Y方向において、第3端子101cに隣接する。ここで、「隣接」とは、直接接する意味ではなく、非接触の状態で隣り合っていることを意味する。また、「隣接」とは、非接触の状態で、なるべく近い「近接」の意味で用いられる。
For example, when the
図3(a)および図3(b)に、第1端子101aおよび第4端子102aの付近の枠部100f、P側配線101、N側配線102、および交流端子140Uを示す。
3A and 3B show the
P側配線101は、N側配線102の上側に設けられている。P側配線101の第2配線部101yおよびN側配線102の第4配線部102yは、枠部100fによって封止されている。X方向において、第2配線部101yから第1端子101aが延在している。X方向において、第4配線部102yから第4端子102aが延在している。P側配線101とN側配線102との間に、枠部100fの一部が介在することにより、P側配線101とN側配線102との絶縁が保たれている。
The P-
半導体装置1においては、P側配線101とN側配線102とが上下に並び、P側配線101とN側配線102とがケース100内に収容された複数の電極層、および複数の半導体素子の横に配置されている。P側配線101とN側配線102とは、例えば、銅(Cu)を含む。
In the
図1(b)および図1(c)に表すように、ケース100の底部100bの上には、絶縁層100dが設けられている。金属板である底部100bと絶縁層100dとを含むベース基板をDBC(Direct Bonded Copper)基板とする。
As shown in FIGS. 1B and 1C, an insulating
図1(a)に表すように、電極層111は、絶縁層100dを介して、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層111は、ワイヤW11を介して、第1端子101aに電気的に接続されている。実施形態のワイヤは、例えば、アルミニウム(Al)、金(Au)等を含む。
As shown in FIG. 1A, the
電極層112は、絶縁層100dを介して、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層112は、ワイヤW12を介して、第2端子101bに電気的に接続されている。
The
電極層113は、絶縁層100dを介して、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層113は、ワイヤW13を介して、第3端子101cに電気的に接続されている。
The
電極層111、電極層112、および電極層113は、この順にY方向に並んでいる。電極層111、電極層112、および電極層113のそれぞれは、銅(Cu)を含む。X−Y平面における電極層111、電極層112、および電極層113のそれぞれの形状は、例えば、相似であり、面積は同じである。
The
図1(b)に表すように、半導体素子121は、底部100bの側の第1電極(以下、例えば、コレクタ電極121c)と、第1半導体層121sを介してコレクタ電極121cとは反対側、つまり、底部100bとは反対側の第2電極(以下、例えば、エミッタ電極121e)とを有する。電極層111には、コレクタ電極121cが電気的に接続されている。以下、IGBTのコレクタ電極は、底部110bの側に、エミッタ電極121eは、コレクタ電極とは反対側に設けられている。
As shown in FIG. 1B, the
半導体素子122は、底部100bの側の第3電極(以下、例えば、コレクタ電極122c)と第2半導体層122sを介して反対側、つまり、底部100bとは反対側に設けられた第4電極(以下、例えば、エミッタ電極122e)とを有する。電極層112には、コレクタ電極122cが電気的に接続されている。
The
半導体素子123は、底部100bの側の第5電極(以下、例えば、コレクタ電極123c)と第3半導体層123sを介して反対側、つまり、底部100bとは反対側に設けられた第6電極(以下、例えば、エミッタ電極123e)とを有する。電極層113には、コレクタ電極123cが電気的に接続されている。
The
また、図2(c)に表すように、半導体素子121は、ゲート電極G1を有する。半導体素子122は、ゲート電極G2を有する。半導体素子123は、ゲート電極G3を有する。
Further, as illustrated in FIG. 2C, the
図1(a)に表すように、電極層114は、絶縁層100dを介して、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層114は、ワイヤW14を介して、エミッタ電極121eに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1A, the
図1(a)に表すように、電極層115は、絶縁層100dを介して、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層115は、ワイヤW15を介して、エミッタ電極122eに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1A, the
電極層116は、絶縁層100dを介して、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層116は、ワイヤW16を介して、エミッタ電極123eに電気的に接続されている。
The
電極層114、電極層115、および電極層116は、この順にY方向に並んでいる。電極層114、電極層115、および電極層116のそれぞれは、銅(Cu)を含む。電極層114の一部と電極層111の一部とは、X方向に並んでいる。電極層115の一部と電極層112の一部とは、X方向に並んでいる。電極層116の一部と電極層113の一部とは、X方向に並んでいる。X−Y平面における電極層114、電極層115、および電極層116のそれぞれの形状は、例えば、相似であり、面積は同じである。
The
このほか、ケース100の底部100bの上には、絶縁層100dを介して、電極層117、電極層118、および電極層119が設けられている。電極層117、電極層118、および電極層119は、この順にY方向に並んでいる。電極層117、電極層118、および電極層119のそれぞれは、銅(Cu)を含む。X−Y平面における電極層117、電極層118、および電極層119のそれぞれの形状は、例えば、相似であり、面積は同じである。電極層117、電極層118、および電極層119のそれぞれは、電気的接続の中継点となる電極層であり、適宜取り除いてもよい。本実施形態では、電極層117、電極層118、および電極層119が存在するものとして、実施形態を説明する。
In addition, an
電極層114の一部と電極層111の一部と電極層117とは、X方向に並んでいる。電極層115の一部と電極層112の一部と電極層118とは、X方向に並んでいる。電極層116の一部と電極層113の一部と電極層119とは、X方向に並んでいる。
A part of the
図1(c)に表すように、半導体素子124は、底部100bの側の第7電極(以下、例えば、コレクタ電極124c)と第4半導体層124sを介して反対側、つまり、底部100bとは反対側に設けられた第8電極(以下、例えば、エミッタ電極124e)とを有する。電極層114には、コレクタ電極124cが電気的に接続されている。エミッタ電極124eは、ワイヤW21、電極層117、およびワイヤW22を介して、第4端子102aに電気的に接続されている。
As shown in FIG. 1C, the
半導体素子125は、底部100bの側の第9電極(以下、例えば、コレクタ電極125c)と第5半導体層125sを介して反対側、つまり、底部100bとは反対側に設けられた第10電極(以下、例えば、エミッタ電極125e)とを有する。電極層115には、コレクタ電極125cが電気的に接続されている。エミッタ電極125eは、ワイヤW23、電極層118、およびワイヤW24を介して、第5端子102bに電気的に接続されている。
The
半導体素子126は、底部100bの側の第11電極(以下、例えば、コレクタ電極126c)と第6半導体層126sを介して反対側、つまり、底部100bとは反対側に設けられた第12電極(以下、例えば、エミッタ電極126e)とを有する。電極層116には、コレクタ電極126cが電気的に接続されている。エミッタ電極126eは、ワイヤW25、電極層119、およびワイヤW26を介して、第6端子102cに電気的に接続されている。
The
また、図2(c)に表すように、半導体素子124は、ゲート電極G4を有する。半導体素子125は、ゲート電極G5を有する。半導体素子126は、ゲート電極G6を有する。
Further, as illustrated in FIG. 2C, the
また、図1(a)および図1(c)に表すように、電極層111の上には、半導体素子131が設けられている。半導体素子131は、例えば、FWD(Free Wheeling Diode)素子である。半導体素子131は、底部100bの側のカソード電極131cと半導体層131sを介して反対側に設けられたアノード電極131aとを有する。電極層111には、カソード電極131cが電気的に接続されている。アノード電極131aは、ワイヤW31を介して、電極層114に電気的に接続されている。
Further, as illustrated in FIGS. 1A and 1C, a
電極層112の上には、半導体素子132が設けられている。半導体素子132は、例えば、FWD素子である。半導体素子132は、底部100bの側のカソード電極132cと半導体層132sを介して反対側に設けられたアノード電極132aとを有する。電極層112には、カソード電極132cが電気的に接続されている。アノード電極132aは、ワイヤW32を介して、電極層115に電気的に接続されている。
A
電極層113の上には、半導体素子133が設けられている。半導体素子133は、例えば、FWD素子である。半導体素子133は、底部100bの側のカソード電極133cと半導体層133sを介して反対側に設けられたアノード電極133aとを有する。電極層113には、カソード電極133cが電気的に接続されている。アノード電極133aは、ワイヤW33を介して、電極層116に電気的に接続されている。
A
電極層114の上には、半導体素子134が設けられている。半導体素子134は、例えば、FWD素子である。半導体素子134は、底部100bの側のカソード電極134cと半導体層134sを介して反対側に設けられたアノード電極134aとを有する。電極層114には、カソード電極134cが電気的に接続されている。アノード電極134aは、ワイヤW34、電極層117、およびワイヤW22を介して、第4端子102aに電気的に接続されている。
A
電極層115の上には、半導体素子135が設けられている。半導体素子135は、例えば、FWD素子である。半導体素子135は、底部100bの側のカソード電極135cと半導体層135sを介して反対側に設けられたアノード電極135aとを有する。電極層115には、カソード電極135cが電気的に接続されている。アノード電極135aは、ワイヤW35、電極層118、およびワイヤW24を介して、第5端子102bに電気的に接続されている。
A
電極層116の上には、半導体素子136が設けられている。半導体素子136は、例えば、FWD素子である。半導体素子136は、底部100bの側のカソード電極136cと半導体層136sを介して反対側に設けられたアノード電極136aとを有する。電極層116には、カソード電極136cが電気的に接続されている。アノード電極136aは、ワイヤW36、電極層119、およびワイヤW26を介して、第6端子102cに電気的に接続されている。
A
また、ケース100の第2部分100fbは、交流端子140U、交流端子140V、および交流端子140Wのそれぞれの一部を封止する。交流端子140U、交流端子140V、および交流端子140Wのそれぞれの一部は、X方向において、第2部分100fbから延出されている。交流端子140U、交流端子140V、および交流端子140Wは、この順にY方向に並んでいる。Z方向からみて、交流端子140Uは、第1端子101aおよび第4端子102aの横に設けられ、交流端子140Vは、第2端子101bおよび第5端子102bの横に設けられ、交流端子140Wは、第3端子101cおよび第6端子102cの横に設けられている。
The second portion 100fb of the
交流端子140Uは、ワイヤW40Uを介して、電極層114に電気的に接続されている。交流端子140Vは、ワイヤW40Vを介して、電極層115に電気的に接続されている。交流端子140Wは、ワイヤW40Wを介して、電極層116に電気的に接続されている。
The
また、P側配線101の第1配線部101xは、第1外部端子(以下、例えば、P側直流外部端子101p)を有している。N側配線102の第3配線部102xは、第2外部端子(以下、例えば、N側直流外部端子102n)を有している。P側直流外部端子101pの一部およびN側直流外部端子102nの一部は、第1部分100faによって封止されている。P側直流外部端子101pと、N側直流外部端子102nとは、X方向に並んでいる。X方向において、第1配線部101xの長さは、第3配線部102xの長さに比べて短い。P側直流外部端子101pの位置は、N側直流外部端子102nの位置よりも、第2配線部101yおよび第4配線部102yに近い。P側直流外部端子101pおよびN側直流外部端子102nは、ケース100からZ方向に延出している。
The
また、半導体装置1においては、第1端子101aと半導体素子121との間の距離は、第2端子101bと半導体素子122との間の距離と同じである。ここで、実施形態における部材間の距離とは、部材間を結ぶ直線のうち、最短となる距離で定義される。
In the
第3端子101cと半導体素子123との間の距離は、第2端子101bと半導体素子122との間の距離と同じである。
The distance between the
第4端子102aと半導体素子124との間の距離は、第5端子102bと半導体素子125との間の距離と同じである。
The distance between the fourth terminal 102 a and the
第6端子102cと半導体素子126との間の距離は、第5端子102bと半導体素子125との間の距離と同じである。
The distance between the
半導体素子121と半導体素子124との間の距離は、半導体素子122と半導体素子125との間の距離と同じである。
The distance between the
半導体素子123と半導体素子126との間の距離は、半導体素子122と半導体素子125との間の距離と同じである。
The distance between the
また、半導体装置1においては、Z方向からみて、ケース100の底部100bにおけるN側配線102と半導体素子121との間の領域100baの上に、半導体素子124の少なくとも一部が配置されている。
In the
Z方向からみて、ケース100の底部100bにおけるN側配線102と半導体素子122との間の領域100bbの上に、半導体素子125の少なくとも一部が配置されている。
As viewed from the Z direction, at least a part of the
Z方向からみて、ケース100の底部100bにおけるN側配線102と半導体素子123との間の領域100bcの上に、半導体素子126の少なくとも一部が配置されている。
As viewed from the Z direction, at least a part of the
このような半導体装置1は、図2(c)に表すように、例えば、3相インバータ装置である。半導体装置1では、P側直流外部端子101pとN側直流外部端子102nとの間に直流電圧が入力され、それぞれのゲート電極G1〜G6への印加電圧、印加時間等が制御されることにより、交流端子140U、140V、140Wから交流電圧が出力される。
また、図2(a)に、3相インバータ装置の1相の平面図を示す。図2(a)には、図1(a)の最も左側の1相が示されている。
Z方向から見て、Y方向における第1端子101aと第4端子102aとの間の距離L1は、0.8mm以上、20mm以下である。電極層111および電極層114のそれぞれの平面形状は、矩形である。電極層111および電極層114のそれぞれは、X方向に延在する部分とY方向に延在する部分とを有している。Y方向において、電極層114の少なくとも一部は、電極層111の少なくとも一部に並んでいる。
図2(a)には、3相インバータ装置の1相の平面図が示されたが、半導体装置1では、他の2相の平面構造が図2(a)に示される平面構造と相似になっている。
すなわち、Z方向から見て、第2方向における第2端子101bと第5端子102bとの間の距離は、0.8mm以上、20mm以下である。
また、Y方向において、電極層115の少なくとも一部は、電極層112の少なくとも一部に並んでいる。Y方向において、電極層116の少なくとも一部は、電極層113の少なくとも一部に並んでいる。
また、電極層111および電極層114の平面形状は、図2(a)に表す形状に限らない。例えば、図2(b)に表すように、電極層111は、X方向に延在してもよい。電極層114は、X方向に延在した電極層111に沿って設けられてもよい。なお、Z方向から見て、第2方向における第3端子101cと第6端子102cとの間の距離は、0.8mm以上、20mm以下である。
Such a
FIG. 2A shows a plan view of one phase of the three-phase inverter device. FIG. 2 (a) shows the leftmost one phase of FIG. 1 (a).
When viewed from the Z direction, the distance L1 between the
FIG. 2A shows a one-phase plan view of the three-phase inverter device. In the
That is, as viewed from the Z direction, the distance between the
In the Y direction, at least part of the
Further, the planar shapes of the
半導体装置1の作用について説明する。
図4は、IGBT素子がオン状態からオフ状態に移行するターンオフ時の電圧および電流の波形を表す模式図である。
The operation of the
FIG. 4 is a schematic diagram showing waveforms of voltage and current at the turn-off time when the IGBT element shifts from the on state to the off state.
図4には、ターンオフ時のIBGT素子におけるコレクタ電極とエミッタ電極との間の電圧Vceと、コレクタ電極とエミッタ電極との間に流れる電流Icと、の時径変化が表されている。 FIG. 4 shows changes in the time axis of the voltage Vce between the collector electrode and the emitter electrode and the current Ic flowing between the collector electrode and the emitter electrode in the IBGT element at the time of turn-off.
IGBT素子は、スイッチングを高速にするほど、そのスイッチング損失が減少する。しかし、IGBT素子を高速にスイッチングさせると、IGBT素子のサージ電圧は、IGBT素子が組み込まれる半導体装置の配線インダクタンスの影響を受ける。 The switching loss of the IGBT element decreases as the switching speed increases. However, when the IGBT element is switched at high speed, the surge voltage of the IGBT element is affected by the wiring inductance of the semiconductor device in which the IGBT element is incorporated.
例えば、ターンオフ時におけるサージ電圧ΔVは、電流変化率(di/dt)と、配線インダクタンス(Ls)の積で表される。すなわち、
ΔV=−(di/dt)×Ls ・・・(1)式
である。サージ電圧ΔVがIGBT素子の最大定格電圧を超えると、IGBT素子が破壊する可能性がある。
For example, the surge voltage ΔV at the time of turn-off is represented by the product of the current change rate (di / dt) and the wiring inductance (Ls). That is,
ΔV = − (di / dt) × Ls (1)
It is. If the surge voltage ΔV exceeds the maximum rated voltage of the IGBT element, the IGBT element may be destroyed.
IGBT素子の高速化にともなって、(di/dt)の傾きが強くなる。これにより、電流変化率(di/dt)は大きくなる。つまり、IGBT素子の高速化が進むほど、サージ電圧ΔVは増加する。しかし、配線インダクタンス(Ls)を低下させることにより、サージ電圧ΔVを下げることができる。 As the speed of the IGBT element increases, the slope of (di / dt) increases. This increases the current change rate (di / dt). That is, the surge voltage ΔV increases as the speed of the IGBT element increases. However, the surge voltage ΔV can be lowered by reducing the wiring inductance (Ls).
図5(a)は、参考例に係る半導体装置の模式的平面図であり、図5(b)は、参考例に係る半導体装置の等価回路図である。 FIG. 5A is a schematic plan view of a semiconductor device according to a reference example, and FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the reference example.
参考例に係る半導体装置5においては、半導体装置1と同じケース100を用いている。半導体装置5は、3相インバータ装置である。半導体装置5においては、半導体装置1に設けられたP側配線101とN側配線102とが設けられていない。ケース100の底部100bの上には、絶縁層100dが設けられている。参考例の説明では、絶縁層100dの説明を省く。
In the
半導体装置5においては、電極層511と電極層514とがX方向に並んでいる。電極層511と電極層515とはX方向に並んでいる。電極層513と電極層516とはX方向に並んでいる。半導体装置5においては、電極層511がワイヤW51を介して、P側直流外部端子101pに電気的に接続されている。電極層513は、ワイヤW52を介して、電極層511に電気的に接続されている。電極層511および電極層513は、Y方向に並んでいる。なお、電極層513は、ワイヤW52を介さず、電極層511に接続させてもよい。
In the
電極層511には、半導体素子121のコレクタ電極121cが電気的に接続されている。電極層511には、半導体素子122のコレクタ電極122cが電気的に接続されている。電極層513には、半導体素子123のコレクタ電極123cが電気的に接続されている。
A
半導体装置5においては、ケース100の底部100bの上に、N側電極層502aとN側電極層502bとが設けられている。N側電極層502aと、N側電極層502bとは、X方向に並んでいる。
In the
N側電極層502aは、ワイヤW53を介して、N側直流外部端子102nに電気的に接続されている。N側電極層502bは、ワイヤW54を介して、N側電極層502aに電気的に接続されている。なお、N側電極層502bは、ワイヤW54を介さず、N側電極層502aに接続させてもよい。
The N-
電極層514は、ワイヤW55を介して、半導体素子121のエミッタ電極121eに電気的に接続されている。電極層515は、ワイヤW56を介して、半導体素子122のエミッタ電極122eに電気的に接続されている。電極層516は、ワイヤW57を介して、半導体素子123のエミッタ電極123eに電気的に接続されている。電極層514、電極層515、および電極層516は、Y方向に並んでいる。
The
電極層514には、半導体素子124のコレクタ電極124cが電気的に接続されている。半導体素子124のエミッタ電極124eは、ワイヤW58を介して、N側電極層502aに電気的に接続されている。
A
電極層515には、半導体素子125のコレクタ電極125cが電気的に接続されている。半導体素子125のエミッタ電極125eは、ワイヤW59を介して、N側電極層502aに電気的に接続されている。
A
電極層516には、半導体素子126のコレクタ電極126cが電気的に接続されている。半導体素子126のエミッタ電極126eは、ワイヤW60を介して、N側電極層502bに電気的に接続されている。
A
電極層511の上には、半導体素子131が設けられている。電極層511には、半導体素子131のカソード電極131cが電気的に接続されている。半導体素子131のアノード電極131aは、ワイヤW61を介して、交流端子140Uに電気的に接続され、ワイヤW61を介して、半導体素子121のエミッタ電極121eに電気的に接続されている。
A
電極層511の上には、半導体素子132が設けられている。電極層511には、半導体素子132のカソード電極132cが電気的に接続されている。半導体素子132のアノード電極132aは、ワイヤW62を介して、交流端子140Vに電気的に接続され、ワイヤW62を介して、半導体素子122のエミッタ電極122eに電気的に接続されている。
A
電極層513の上には、半導体素子133が設けられている。電極層513には、半導体素子133のカソード電極133cが電気的に接続されている。半導体素子133のアノード電極133aは、ワイヤW63を介して、交流端子140Wに電気的に接続され、ワイヤW63を介して、半導体素子123のエミッタ電極123eに電気的に接続されている。
A
電極層514の上には、半導体素子134が設けられている。電極層514には、半導体素子134のカソード電極134cが電気的に接続されている。半導体素子134のアノード電極134aは、ワイヤW64を介して、半導体素子124のエミッタ電極124eに電気的に接続されている。
A
電極層515の上には、半導体素子135が設けられている。電極層515には、半導体素子135のカソード電極135cが電気的に接続されている。半導体素子135のアノード電極135aは、ワイヤW65を介して、半導体素子125のエミッタ電極125eに電気的に接続されている。
A
電極層516の上には、半導体素子136が設けられている。電極層516には、半導体素子136のカソード電極136cが電気的に接続されている。半導体素子136のアノード電極136aは、ワイヤW66を介して、半導体素子126のエミッタ電極126eに電気的に接続されている。
A
半導体装置5においては、電極層511および電極層513が半導体装置1のP側配線101に対応している。また、N側電極層502aおよびN側電極層502bが半導体装置1のN側配線102に対応する。ここで、電極層511、513と、N側電極層502a、502bとは、上下に配列されていない。X方向において複数の電極層および複数の半導体素子が電極層511、513と、N側電極層502a、502bとによって挟まれている。
In the
図6(a)は、参考例に係る半導体装置内を流れる電流の一例と表す図であり、図6(b)は、第1実施形態に係る半導体装置内を流れる電流の一例と表す図である。 FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a current flowing in the semiconductor device according to the reference example, and FIG. 6B is a diagram illustrating an example of a current flowing in the semiconductor device according to the first embodiment. is there.
図6(a)に表す参考例の半導体装置5では、その動作中にP側直流外部端子101pとN側直流端子101nとの間に流れる電流の経路として、電流経路5IU、電流経路5IV、および電流経路5IWがあげられる。なお、図6(a)、(b)では、交流端子140U、140V、140Wのそれぞれから、外部の負荷に流れる電流の表示は略されている。
In the
ここで、電流経路5IVは、電流経路5IUよりも長く、電流経路5IWは、電流経路5IVよりも長い。また、P側直流外部端子101pとN側直流端子101nとの間に、例えば、破線Aを引いた場合、破線Aと電流経路5IVとによって囲まれた面積は、破線Aと電流経路5IUとによって囲まれた面積よりも大きい。また、破線Aと電流経路5IWとによって囲まれた面積は、破線Aと電流経路5IVとによって囲まれた面積よりも大きい。
Here, the current path 5IV is longer than the current path 5IU, and the current path 5IW is longer than the current path 5IV. Further, for example, when a broken line A is drawn between the P-side DC
一方、図6(b)に表す第1実施形態の半導体装置1では、P側直流外部端子101pは、第1端子101a、第2端子101b、および第3端子101cを有し、N側直流端子101nは、第4端子102a、第5端子102b、および第6端子102cを有する。
On the other hand, in the
従って、第1実施形態の半導体装置1では、その動作中の電流経路としては、第1端子101aと第4端子102aとの間に流れる電流経路1IU、第2端子101bと第5端子102bとの間に流れる電流経路1IV、および第3端子101cと第6端子102cとの間に流れる電流経路1IWがあげられる。
半導体装置1では、同じ枠部100fに設けられた第1端子101aと第4端子102aとの間の電流経路1IUが底部100で折り返されている。折り返される前の電流経路と、折り返された後の電流経路と、が参考例に比べて接近している。同様に、同じ枠部100fに設けられた第2端子101bと第5端子102bとの間の電流経路1IV、および同じ枠部100fに設けられた第3端子101cと第6端子102cとの間の電流経路1IWも底部100b内で折り返されている。
Therefore, in the
In the
ここで、半導体装置1では、電流経路1IU、電流経路1IV、および電流経路1IWのそれぞれの長さは、同じになる。また、半導体装置1では、第1端子101aと第4端子102aとの間、第2端子101bと第5端子102bとの間、および第3端子101cと第6端子102cとの間に破線Bを引いた場合、破線Bと電流経路1IUとによって囲まれた面積、破線Bと電流経路1IVとによって囲まれた面積、および破線Bと電流経路1IWとによって囲まれた面積のそれぞれは、同じになる。
Here, in the
また、半導体装置1における破線Bと電流経路1IUとによって囲まれた面積、破線Bと電流経路1IVとによって囲まれた面積、および破線Bと電流経路1IWとによって囲まれた面積の合計は、半導体装置5における破線Aと電流経路5IVとによって囲まれた面積、破線Aと電流経路5IUとによって囲まれた面積、破線Aと電流経路5IWとによって囲まれた面積の合計よりも小さくなっている。
The total of the area surrounded by the broken line B and the current path 1IU, the area surrounded by the broken line B and the current path 1IV, and the area surrounded by the broken line B and the current path 1IW in the
図7(a)および図7(b)は、磁気結合によるインダクタンスのキャンセリングを説明する模式図である。 FIG. 7A and FIG. 7B are schematic diagrams for explaining inductance canceling by magnetic coupling.
例えば、P側端子とN側端子との間に交流電流が流れた場合、図7(a)に表すように、破線Aと電流経路とによって囲まれた面積SAが大きくなると、電流経路の周辺に発する磁束B1と、磁束B1と反対向きの磁束B2と、が離れてしまう。すなわち、図7(a)の例では、磁束B1と磁束B2とが互いに相殺し難くなる。従って、図7(a)に表す電流経路では、配線インダクタンスが高くなってしまう。 For example, when an alternating current flows between the P-side terminal and the N-side terminal, as shown in FIG. 7A, if the area SA surrounded by the broken line A and the current path increases, the periphery of the current path The magnetic flux B 1 emitted from the magnetic flux B 1 is separated from the magnetic flux B 2 opposite to the magnetic flux B 1 . That is, in the example of FIG. 7 (a), the magnetic flux B 1 and the magnetic flux B 2 is less likely to cancel each other. Therefore, in the current path shown in FIG. 7A, the wiring inductance becomes high.
つまり、参考例に係る半導体装置5では、電流経路5IV、電流経路5IU、および電流経路5IWのそれぞれの周辺に発する磁束B1と磁束B2とが図7(a)に表すように互いに相殺し難くなる。従って、配線インダクタンスが高くなり、半導体素子121〜126のそれぞれのサージ電圧(ΔV)は高くなる。
That is, in the
一方、図7(b)に表すように、破線Bと電流経路とによって囲まれた面積SBが小さくなると、電流経路の周辺に発する磁束B1と磁束B2とが接近し、磁気結合によって磁束B1と磁束B2とが互いに相殺し易くなる。従って、図7(b)に表す電流経路では、配線インダクタンスが小さくなる。つまり、図7(b)に表す電流経路を半導体装置に採用することにより、IGBT素子のサージ電圧(ΔV)を低く設定できる。 On the other hand, as depicted in FIG. 7 (b), the area SB surrounded by a broken line B and the current path becomes small, and approaching the magnetic flux B 1 and the magnetic flux B 2 emanating around the current path, the magnetic flux by the magnetic coupling B 1 and magnetic flux B 2 can easily cancel each other. Therefore, in the current path shown in FIG. 7B, the wiring inductance is reduced. That is, by adopting the current path shown in FIG. 7B in the semiconductor device, the surge voltage (ΔV) of the IGBT element can be set low.
第1実施形態に係る半導体装置1では、電流経路1IU、電流経路1IV、および電流経路1IWのそれぞれの周辺に発する磁束B1と磁束B2とが図7(b)に表すように互いに相殺される。従って、配線インダクタンスは小さくなり、半導体素子121〜126のそれぞれのサージ電圧(ΔV)が低くなる。
In the
さらに、参考例に係る半導体装置5では、電極層511および電極層513(P側配線101に対応)がN側電極層502aおよびN側電極層502b(N側配線102に対応)がX方向において離れている。従って、電極層511および電極層513と、N側電極層502aおよびN側電極層502bと、のそれぞれの周辺に発する磁束が相殺し難くなる。
Further, in the
これに対し、第1実施形態に係る半導体装置1では、P側配線101とN側配線102とがZ方向において重なっている。従って、P側配線101およびN側配線102のそれぞれの周辺に発する磁束も相殺し易くなる。これにより、配線インダクタンスはさらに小さくなり、半導体素子121〜126のそれぞれのサージ電圧(ΔV)がさらに低くなる。
In contrast, in the
図8(a)および図8(b)は、参考例に係る半導体装置の配線抵抗を説明する模式図と表である。 FIG. 8A and FIG. 8B are a schematic diagram and a table for explaining the wiring resistance of the semiconductor device according to the reference example.
半導体装置内の配線抵抗は、その電圧降下によって半導体装置のエネルギー損失を引き起こす。さらに、電圧降下によって装置内部が発熱する場合もある。 The wiring resistance in the semiconductor device causes energy loss of the semiconductor device due to the voltage drop. Furthermore, the inside of the apparatus may generate heat due to a voltage drop.
図8(a)および図8(b)に示す配線抵抗は、複数のワイヤのそれぞれの抵抗を近似し抵抗R1としている。また、絶縁層100dの上に設けられた複数の電極層のそれぞれの抵抗を近似し抵抗R2としている。
The wiring resistances shown in FIG. 8A and FIG. 8B approximate the respective resistances of a plurality of wires and set the resistance as R1. Further, the resistance of each of the plurality of electrode layers provided on the insulating
抵抗R1と抵抗R2と、を0.1Ωとした場合、図8(a)に示すP側直流外部端子101pと交流端子140Uとの間の抵抗、P側直流外部端子101pと交流端子140Vとの間の抵抗、およびP側直流外部端子101pと交流端子140Wとの間の抵抗の平均値は、0.53Ωになる。
When the resistance R1 and the resistance R2 are 0.1Ω, the resistance between the P-side DC
また、図8(b)に示すN側直流外部端子102nと交流端子140Uとの間の抵抗、N側直流外部端子102nと交流端子140Vとの間の抵抗、およびN側直流外部端子102nと交流端子140Wとの間の抵抗の平均値は、0.73Ωになる。また、参考例では、配線抵抗の平均値がP側とN側とでばらついている。このため、半導体装置内で局所的に発熱する可能性がある。
Further, the resistance between the N-side DC
図9(a)および図9(b)は、第1実施形態に係る半導体装置の配線抵抗を説明する模式図と表である。 FIG. 9A and FIG. 9B are a schematic diagram and a table for explaining the wiring resistance of the semiconductor device according to the first embodiment.
半導体装置1では、図9(a)に示すように、P側配線101と交流端子140Uとの間の抵抗、P側配線101と交流端子140Vとの間の抵抗、およびP側配線101と交流端子140Wとの間の抵抗の平均値は、0.5Ωになる。
In the
また、図9(b)に示すN側配線102と交流端子140Uとの間の抵抗、N側配線102と交流端子140Vとの間の抵抗、およびN側配線102と交流端子140Wとの間の抵抗の平均値は、0.4Ωになる。つまり、第1実施形態に係る半導体装置1の配線抵抗は、参考例に係る半導体装置5の配線抵抗に比べて低減している。例えば、図9(b)に示す配線抵抗の平均値は、図8(b)に示す配線抵抗の平均値の約55%になっている。
9B, the resistance between the N-
また、第1実施形態では、配線抵抗の平均値がP側とN側とで均衡している。このため、半導体装置内で発熱が起きたとしても、半導体装置内で熱が分散され易くなる。 In the first embodiment, the average value of the wiring resistance is balanced between the P side and the N side. For this reason, even if heat is generated in the semiconductor device, the heat is easily dispersed in the semiconductor device.
また、P側配線101およびN側配線102が封止されたケース100は、金属配線を樹脂で封止する、所謂、インサート樹脂成型によって製造される。インサート樹脂成型の量産性は一般に高い。従って、半導体装置1は、安価に製造することができる。
The
ここで、P側配線101およびN側配線102をケース100の内側に配置する半導体装置がある。このような半導体装置では、ケース100の内側にシリコーン等の樹脂を充填すると、樹脂封入の圧力によって、P側配線101とN側配線102とが接近する場合がある。また、P側配線101およびN側配線102の存在により、シリコーンがケース100の内側に充分に回り込まなくなる場合がある。半導体装置1では、P側配線101およびN側配線102がケース100の枠部100fに封止されているので、このような不具合は起き難くなっている。
Here, there is a semiconductor device in which the P-
また、半導体装置1では、P側配線101およびN側配線102がケース100の内側に配置されない。これにより、ケース100の内側での電極層、半導体素子、ワイヤ等の配置の自由度が増加する。
In the
また、ケース100のサイズが市場で規格されたとしても、第1実施形態によれば、その規格を変更せずに、配線インダクタンス、および配線抵抗を下げることができる。
Moreover, even if the size of the
(第2実施形態)
図10(a)は、第2実施形態に係る半導体装置の要部を表す模式的平面図であり、図10(b)は、第2実施形態に係る半導体装置の等価回路図である。
(Second Embodiment)
FIG. 10A is a schematic plan view showing the main part of the semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 10B is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device according to the second embodiment.
第2実施形態に係る半導体装置2は、1つのモジュールの中に、2個のスイッチング素子を備えた2in1パッケージである。半導体装置2は、3相のインバータ装置の1相である。
The
図10に表すように、P側配線101は、2個の第1端子101aを有する。N側配線102は、2個の第4端子102aを有する。
As shown in FIG. 10, the P-
電極層111aは、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層111aは、ワイヤW11を介して、第1端子101aに電気的に接続されている。
The
電極層111aには、半導体素子121のコレクタ電極121cが電気的に接続されている。
A
電極層114aは、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層114aは、ワイヤW14を介して、半導体素子121のエミッタ電極121eに電気的に接続されている。
The
電極層114aの一部と電極層111aの一部とは、X方向に並んでいる。ケース100の底部100bの上には、電極層117aが設けられている。電極層114aの一部と電極層111aの一部と電極層117aとは、X方向に並んでいる。
A part of the
電極層114aには、半導体素子124のコレクタ電極124cが電気的に接続されている。エミッタ電極124eは、ワイヤW21、電極層117a、およびワイヤW22を介して、第4端子102aに電気的に接続されている。
A
また、電極層111aの上には、半導体素子131が設けられている。電極層111aには、半導体素子131のカソード電極131cが電気的に接続されている。アノード電極131aは、ワイヤW31を介して、電極層114aに電気的に接続されている。
A
電極層114aの上には、半導体素子134が設けられている。電極層114aには、半導体素子134のカソード電極134cが電気的に接続されている。アノード電極134aは、ワイヤW34、電極層117a、およびワイヤW22を介して、第4端子102aに電気的に接続されている。
A
また、ケース100の第1部分100faは、交流端子140Uの一部を封止する。
The first portion 100fa of the
交流端子140Uは、ワイヤW40Uを介して、電極層114aに電気的に接続されている。
また、半導体装置2においては、Z方向からみて、ケース100の底部100bにおけるN側配線102と半導体素子121との間の領域100baの上に、半導体素子124の少なくとも一部が配置されている。
Further, in the
電極層111bには、半導体素子121のコレクタ電極121cが電気的に接続されている。
A
電極層114bは、ケース100の底部100bの上に設けられている。電極層114bは、ワイヤW67を介して電極層114aに電気的に接続されている。電極層114bは、ワイヤW14を介して、半導体素子121のエミッタ電極121eに電気的に接続されている。
The
電極層114bの一部と電極層111bの一部とは、X方向に並んでいる。ケース100の底部100bの上には、電極層117bが設けられている。電極層117bは、ワイヤW68を介して電極層117aに電気的に接続されている。電極層114bの一部と電極層111bの一部と電極層117bとは、X方向に並んでいる。
A part of the
電極層114bには、半導体素子124のコレクタ電極124cが電気的に接続されている。エミッタ電極124eは、ワイヤW21、電極層117b、およびワイヤW22を介して、第4端子102aに電気的に接続されている。
A
また、電極層111bの上には、半導体素子131が設けられている。電極層111bには、半導体素子131のカソード電極131cが電気的に接続されている。アノード電極131aは、ワイヤW31を介して、電極層114bに電気的に接続されている。
A
電極層114bの上には、半導体素子134が設けられている。電極層114bには、半導体素子134のカソード電極134cが電気的に接続されている。アノード電極134aは、ワイヤW34、電極層117a、およびワイヤW22を介して、第4端子102aに電気的に接続されている。
A
また、電極層111aおよび電極層111bは、この順にY方向に並んでいる。電極層114aおよび電極層114bは、この順にY方向において並んでいる。
The
半導体装置2においては、領域Aに配置された半導体素子、電極層、およびワイヤと、領域Bに配置された半導体素子、電極層、およびワイヤと、がP側配線101とN側配線102との間で並列に接続されている。また、半導体装置2においては、領域Aに配置された半導体素子および電極層と、領域Bに配置された半導体素子および電極層と、が領域Aと領域Bとの境界に対して線対称に配置されている。
In the
半導体装置2においてもP側配線101とN側配線102とがZ方向において上下に重なっている。従って、P側配線101およびN側配線102のそれぞれの周辺に発する磁束が相殺し易くなる。
Also in the
また、破線Bと電流経路1IUとによって囲まれた面積は、小さくなる。電流経路1IUの周辺に発する磁束が互いに相殺される。従って、配線インダクタンスは小さくなり、半導体素子121〜126のそれぞれのサージ電圧(ΔV)が低くなる。
Further, the area surrounded by the broken line B and the current path 1IU is reduced. Magnetic fluxes generated around the current path 1IU cancel each other. Accordingly, the wiring inductance is reduced, and the surge voltage (ΔV) of each of the
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。 The embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the embodiments are not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the embodiments as long as they include the features of the embodiments. Each element included in each of the specific examples described above and their arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be appropriately changed.
また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。 In addition, each element included in each of the above-described embodiments can be combined as long as technically possible, and combinations thereof are also included in the scope of the embodiment as long as they include the features of the embodiment. In addition, in the category of the idea of the embodiment, those skilled in the art can conceive various changes and modifications, and it is understood that these changes and modifications also belong to the scope of the embodiment. .
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1、2、5 半導体装置、 1IU、1IV、1IW、5IU、5IV、5IW 電流経路、 100 ケース、 100b 底部、 100ba、100bb、100bc 領域、 100f 枠部、 100fa 第1部分、 100fb 第2部分、 100d 絶縁層、 101 第1配線、 101a 第1端子、 101b 第2端子、 101c 第3端子、 101p 第1外部端子、 101x 第1配線部、 101y 第2配線部、 102 第2配線、 102a 第4端子、 102b 第5端子、 102c 第6端子、 102n 第2外部端子、 102x 第3配線部、 102y 第4配線部、 111 第1電極層、 112 第2電極層、 113 第3電極層、 114 第4電極層、 115 第5電極層、 116 第6電極層、 111a、111b、114a、114b、117、117a、117b、118、119 電極層、 121 第1半導体素子、 121c 第1電極、 121e 第2電極、 122 第2半導体素子、 122c 第3電極、 122e 第4電極、 123 第3半導体素子、 123c 第5電極、 123e 第6電極、 124 第4半導体素子、 124c 第7電極、 124e 第8電極、 125 第5半導体素子、 125c 第9電極、 125e 第10電極、 126 第6半導体素子、 126c 第11電極、 126e 第12電極、 131 半導体素子、 131a アノード電極、 131c カソード電極、 132 半導体素子、 132a アノード電極、 132c カソード電極、 133 半導体素子、 133a アノード電極、 133c カソード電極、 134 半導体素子、 134a アノード電極、 134c カソード電極、 135 半導体素子、 135a アノード電極、 135c カソード電極、 136 半導体素子、 136a アノード電極、 136c カソード電極、 140U、140V、140W 交流端子、 502a、502b N側電極層、 511、513、514、515、516 電極層、 G1〜G6 ゲート電極、 W11、W12、W13、W14、W15、W16、 W21、W22、W23、W24、W25、W26、W31、W32、W33、W34、W35、W36 ワイヤ、 W40U、W40V、W40W、 W51、W52、W53、W54、W55、W56、W57、W58、W59、W60、W61、W62、W63、W64、W65、W66、W67、W68 ワイヤ 1, 2, 5 Semiconductor device, 1IU, 1IV, 1IW, 5IU, 5IV, 5IW Current path, 100 case, 100b bottom part, 100ba, 100bb, 100bc region, 100f frame part, 100fa first part, 100fb second part, 100d Insulating layer, 101 first wiring, 101a first terminal, 101b second terminal, 101c third terminal, 101p first external terminal, 101x first wiring section, 101y second wiring section, 102 second wiring, 102a fourth terminal , 102b fifth terminal, 102c sixth terminal, 102n second external terminal, 102x third wiring portion, 102y fourth wiring portion, 111 first electrode layer, 112 second electrode layer, 113 third electrode layer, 114 fourth Electrode layer, 115 fifth electrode layer, 116 sixth electrode layer, 11a, 111b, 114a, 114b, 117, 117a, 117b, 118, 119 electrode layer, 121 first semiconductor element, 121c first electrode, 121e second electrode, 122 second semiconductor element, 122c third electrode, 122e fourth Electrode, 123 third semiconductor element, 123c fifth electrode, 123e sixth electrode, 124 fourth semiconductor element, 124c seventh electrode, 124e eighth electrode, 125 fifth semiconductor element, 125c ninth electrode, 125e tenth electrode, 126 sixth semiconductor element, 126c eleventh electrode, 126e twelfth electrode, 131 semiconductor element, 131a anode electrode, 131c cathode electrode, 132 semiconductor element, 132a anode electrode, 132c cathode electrode, 133 semiconductor element, 133a a Cathode electrode, 133c cathode electrode, 134 semiconductor element, 134a anode electrode, 134c cathode electrode, 135 semiconductor element, 135a anode electrode, 135c cathode electrode, 136 semiconductor element, 136a anode electrode, 136c cathode electrode, 140U, 140V, 140W AC Terminal, 502a, 502b N side electrode layer, 511, 513, 514, 515, 516 electrode layer, G1-G6 gate electrode, W11, W12, W13, W14, W15, W16, W21, W22, W23, W24, W25, W26, W31, W32, W33, W34, W35, W36 Wire, W40U, W40V, W40W, W51, W52, W53, W54, W55, W56, W57, W58, W59, W60, W61 W62, W63, W64, W65, W66, W67, W68 wire
Claims (10)
前記第1部分によって封止され、第1外部端子を有する第1配線部と、前記第2部分によって封止され、前記枠部から前記枠部の内側に延出された第1端子を有する第2配線部と、を有する第1配線と、
前記第1部分によって封止され、第2外部端子を有する第3配線部と、前記第2部分によって封止され、前記枠部から前記枠部の内側に延出され、前記第1端子に隣接する第4端子を有する第4配線部と、を有する第2配線と、
前記底部の上に設けられ、前記底部の側に設けられた第1電極と、前記底部とは反対側に設けられた第2電極とを有し、前記第1端子に前記第1電極が電気的に接続された第1半導体素子と、
前記底部の上に設けられ、前記底部の側に設けられた第7電極と、前記底部とは反対側に設けられた第8電極とを有し、前記第2電極に前記第7電極が電気的に接続され、前記第8電極が前記第4端子に電気的に接続された第4半導体素子と、
を備えた半導体装置。 A first portion extending in the first direction and a length extending in the second direction intersecting the first direction and having a length in the second direction that is longer than a length of the first portion in the first direction A case having a frame part including a second part and a bottom part connected to the frame part;
A first wiring portion sealed by the first portion and having a first external terminal; and a first wiring portion sealed by the second portion and having a first terminal extending from the frame portion to the inside of the frame portion. A first wiring having two wiring parts;
A third wiring portion sealed by the first portion and having a second external terminal, and sealed by the second portion, extending from the frame portion to the inside of the frame portion, and adjacent to the first terminal A second wiring having a fourth terminal having a fourth terminal,
A first electrode provided on the bottom and provided on the side of the bottom; and a second electrode provided on a side opposite to the bottom, and the first electrode is electrically connected to the first terminal. Connected first semiconductor elements;
A seventh electrode provided on the bottom and provided on the side of the bottom; and an eighth electrode provided on a side opposite to the bottom; and the seventh electrode is electrically connected to the second electrode. A fourth semiconductor element connected to the fourth terminal, wherein the eighth electrode is electrically connected to the fourth terminal;
A semiconductor device comprising:
前記第1電極層は、前記第1端子に電気的に接続され、前記第1半導体素子は、前記第1電極層の上に設けられ、前記第1電極は、前記第1電極層に電気的に接続され、
前記第4電極層は、前記第2電極に電気的に接続され、前記第4半導体素子は、前記第4電極層の上に設けられ、前記第7電極は、前記第4電極層に電気的に接続され、
前記第2方向において、前記第4電極層の少なくとも一部は、前記第1電極層の少なくとも一部に並ぶ請求項1または2に記載の半導体装置。 A first electrode layer and a fourth electrode layer provided on the bottom;
The first electrode layer is electrically connected to the first terminal, the first semiconductor element is provided on the first electrode layer, and the first electrode is electrically connected to the first electrode layer. Connected to
The fourth electrode layer is electrically connected to the second electrode, the fourth semiconductor element is provided on the fourth electrode layer, and the seventh electrode is electrically connected to the fourth electrode layer. Connected to
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of the fourth electrode layer is aligned with at least a part of the first electrode layer in the second direction.
前記第1端子と前記第4端子との間の距離は、0.8mm以上、20mm以下である請求項3記載の半導体装置。 In the second direction,
The semiconductor device according to claim 3, wherein a distance between the first terminal and the fourth terminal is 0.8 mm or more and 20 mm or less.
前記第1端子、前記第2端子、および前記第3端子は、前記第2方向に並び、
前記第2端子は、前記第1端子と前記第3端子との間に位置し、
前記第2端子および前記第3端子は、前記枠部から前記枠部の前記内側に延出され、
前記第2配線の前記第4配線部は、第5端子と第6端子とをさらに有し、
前記第4端子、前記第5端子、および前記第6端子は、前記第2方向に並び、
前記第5端子は、前記第4端子と前記第6端子との間に位置し、
前記第5端子および前記第6端子は、前記枠部から前記枠部の前記内側に延出され、
前記第5端子は、前記第2端子に隣接し、
前記第6端子は、前記第3端子に隣接し、
前記底部の上に設けられ、前記第2方向において前記第1半導体素子に並び、前記底部の側に設けられた第3電極と、前記底部とは反対側に設けられた第4電極と、を有し、前記第2端子に前記第3電極が電気的に接続された第2半導体素子と、
前記底部の上に設けられ、前記第2方向において前記第2半導体素子に並び、前記底部の側に設けられた第5電極と、前記底部とは反対側に設けられた第6電極とを有し、前記第3端子に前記第5電極が電気的に接続された第3半導体素子と、
前記底部の上に設けられ、前記第2方向において、前記第4半導体素子に並び、前記底部の側に設けられた第9電極と、前記底部とは反対側に設けられた第10電極と、を有し、前記第4電極に前記第9電極が電気的に接続され、前記第10電極が前記第5端子に電気的に接続された第5半導体素子と、
前記底部の上に設けられ、前記第2方向において、前記第5半導体素子に並び、前記底部の側に設けられた第11電極と、前記底部とは反対側に設けられた第12電極と、を有し、前記第6電極に前記第11電極が電気的に接続され、前記第12電極が前記第6端子に電気的に接続された第6半導体素子と、
をさらに備えた請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。 The second wiring portion of the first wiring further includes a second terminal and a third terminal,
The first terminal, the second terminal, and the third terminal are arranged in the second direction,
The second terminal is located between the first terminal and the third terminal;
The second terminal and the third terminal extend from the frame part to the inside of the frame part,
The fourth wiring portion of the second wiring further includes a fifth terminal and a sixth terminal,
The fourth terminal, the fifth terminal, and the sixth terminal are arranged in the second direction,
The fifth terminal is located between the fourth terminal and the sixth terminal;
The fifth terminal and the sixth terminal extend from the frame portion to the inside of the frame portion,
The fifth terminal is adjacent to the second terminal;
The sixth terminal is adjacent to the third terminal;
A third electrode provided on the bottom, arranged in the first semiconductor element in the second direction, provided on the side of the bottom, and a fourth electrode provided on the side opposite to the bottom. A second semiconductor element having the second electrode electrically connected to the second terminal;
A fifth electrode provided on the bottom, arranged in the second semiconductor element in the second direction, provided on the bottom, and a sixth electrode provided on the opposite side of the bottom; A third semiconductor element in which the fifth electrode is electrically connected to the third terminal;
A ninth electrode provided on the bottom and arranged in the second semiconductor element in the second direction, provided on the side of the bottom, and a tenth electrode provided on the opposite side of the bottom; A fifth semiconductor element having the ninth electrode electrically connected to the fourth electrode and the tenth electrode electrically connected to the fifth terminal;
An eleventh electrode provided on the bottom and arranged in the second direction in the second direction and provided on the bottom, and a twelfth electrode provided on the opposite side of the bottom; A sixth semiconductor element having the eleventh electrode electrically connected to the sixth electrode and the twelfth electrode electrically connected to the sixth terminal;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
前記第2電極層は、前記第2端子に電気的に接続され、前記第2電極層は、前記第2方向において前記第1電極層に並び、前記第2半導体素子は、前記第2電極層の上に設けられ、前記第3電極は、前記第2電極層に電気的に接続され、
前記第3電極層は、前記第3端子に電気的に接続され、前記第3電極層は、前記第2方向において前記第2電極層に並び、前記第3半導体素子は、前記第3電極層の上に設けられ、前記第5電極は、前記第3電極層に電気的に接続され、
前記第5電極層は、前記第4電極に電気的に接続され、前記第5電極層は、前記第2方向において前記第4電極層に並び、前記第5半導体素子は、前記第5電極層の上に設けられ、前記第9電極は、前記第5電極層に電気的に接続され、
前記第6電気層は、前記第6電極に電気的に接続され、前記第6電極層は、前記第2方向において前記第5電極層に並び、前記第6半導体素子は、前記第6電極層の上に設けられ、前記第11電極は、前記第6電極層に電気的に接続され、
前記第2方向において、
前記第5電極層の少なくとも一部は、前記第2電極層の少なくとも一部に並び、
前記第6電極層の少なくとも一部は、前記第3電極層の少なくとも一部に並ぶ請求項6記載の半導体装置。 A second electrode layer, a third electrode layer, a fifth electrode layer, and a sixth electrode layer provided on the bottom;
The second electrode layer is electrically connected to the second terminal, the second electrode layer is aligned with the first electrode layer in the second direction, and the second semiconductor element is the second electrode layer The third electrode is electrically connected to the second electrode layer;
The third electrode layer is electrically connected to the third terminal, the third electrode layer is aligned with the second electrode layer in the second direction, and the third semiconductor element is the third electrode layer And the fifth electrode is electrically connected to the third electrode layer,
The fifth electrode layer is electrically connected to the fourth electrode, the fifth electrode layer is aligned with the fourth electrode layer in the second direction, and the fifth semiconductor element includes the fifth electrode layer The ninth electrode is electrically connected to the fifth electrode layer;
The sixth electric layer is electrically connected to the sixth electrode, the sixth electrode layer is aligned with the fifth electrode layer in the second direction, and the sixth semiconductor element is the sixth electrode layer The eleventh electrode is electrically connected to the sixth electrode layer;
In the second direction,
At least a part of the fifth electrode layer is aligned with at least a part of the second electrode layer,
The semiconductor device according to claim 6, wherein at least a part of the sixth electrode layer is aligned with at least a part of the third electrode layer.
前記第2端子と前記第5端子との間の距離は、0.8mm以上、20mm以下であり、
前記第3端子と前記第6端子との間の距離は、0.8mm以上、20mm以下である請求項6または7に記載の半導体装置。 In the second direction,
The distance between the second terminal and the fifth terminal is 0.8 mm or more and 20 mm or less,
The semiconductor device according to claim 6, wherein a distance between the third terminal and the sixth terminal is 0.8 mm or more and 20 mm or less.
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