JP2017103279A - Semiconductor device - Google Patents

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優太 市倉
和也 小谷
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和也 小谷
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Hiroshi Takenaka
浩 竹中
治 常岡
Osamu Tsuneoka
治 常岡
尚隆 飯尾
Hisataka Iio
尚隆 飯尾
仁嗣 松村
Hitotsugu Matsumura
仁嗣 松村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of outputting a large current with a high level of safety.SOLUTION: A semiconductor device according to an embodiment includes: a first conductor; a semiconductor chip one surface of which has a first electrode and the other surface of which has a second electrode; a conductive first joint material that is provided between the first conductor and first electrode; a second conductor that includes a first part having a first surface and a second part having a second surface which is provided between the first part and semiconductor chip and whose area is narrower than the area of the first surface; a conductive second joint material that is provided between the second electrode and second surface; and a resin member that is provided so as to cover at least a peripheral edge part of the semiconductor chip.SELECTED DRAWING: Figure 2

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.

数キロボルト(kV)の高電圧や数キロアンペア(kA)の大電流を取り扱う半導体装置では、動作時の温度上昇を極力抑制する必要があり、スイッチング素子を多数個並列接続して動作させる場合がある。   In semiconductor devices that handle high voltages of several kilovolts (kV) and large currents of several kiloamperes (kA), it is necessary to suppress the temperature rise during operation as much as possible, and there are cases where a large number of switching elements are connected in parallel. is there.

並列に接続された複数のスイッチング素子を単一のパッケージに搭載した半導体モジュールがある。このような半導体モジュールでは、低熱抵抗を実現するとともに、高い安全性を確保する必要がある。   There is a semiconductor module in which a plurality of switching elements connected in parallel are mounted in a single package. In such a semiconductor module, it is necessary to realize low thermal resistance and ensure high safety.

特開平8−330338号公報JP-A-8-330338

実施形態の目的は、安全性が高い大電流出力が可能な半導体装置を提供することである。   An object of the embodiment is to provide a semiconductor device capable of high current output with high safety.

実施形態に係る半導体装置は、第1導体と、一方の面に第1電極を有し、他方の面に第2電極を有する半導体チップと、前記第1導体と前記第1電極との間に設けられた導電性の第1接合材と、第1面を有する第1部分と、前記第1部分と半導体チップとの間に設けられ前記第1面の面積よりも狭い面積の第2面を有する第2部分と、を有する第2導体と、前記第2電極と前記第2面との間に設けられた導電性の第2接合材と、前記半導体チップの少なくとも周縁部を覆うように設けられた樹脂部材と、を備える。   The semiconductor device according to the embodiment includes a first conductor, a semiconductor chip having a first electrode on one surface and a second electrode on the other surface, and between the first conductor and the first electrode. A conductive first bonding material provided; a first portion having a first surface; and a second surface having a smaller area than the first surface provided between the first portion and the semiconductor chip. A second conductor having a second conductor, a conductive second bonding material provided between the second electrode and the second surface, and at least a peripheral portion of the semiconductor chip. A resin member.

第1の実施形態に係る半導体装置を例示する図であり、図1(a)は正面図、図1(b)は平面図、および図1(c)は底面図である。1A and 1B are diagrams illustrating a semiconductor device according to a first embodiment. FIG. 1A is a front view, FIG. 1B is a plan view, and FIG. 1C is a bottom view. 図2(a)は、図1(b)のA−A'矢視断面図である。図2(b)は、図2(a)のB−B'矢視断面図である。Fig.2 (a) is AA 'arrow sectional drawing of FIG.1 (b). FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 図3(a)は、半導体チップの平面図であり、図3(b)は、半導体チップの底面図である。図3(c)は、図2(a)のC部拡大図である。FIG. 3A is a plan view of the semiconductor chip, and FIG. 3B is a bottom view of the semiconductor chip. FIG.3 (c) is the C section enlarged view of Fig.2 (a). 半導体装置のゲート配線基板の底面図である。It is a bottom view of the gate wiring board of a semiconductor device. 図5(a)は、第1の実施形態の半導体装置を例示する斜視図であり、図5(b)は、図5(a)の半導体装置の分解組立図である。FIG. 5A is a perspective view illustrating the semiconductor device of the first embodiment, and FIG. 5B is an exploded view of the semiconductor device of FIG. 図6(a)は、第2の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図であり、図6(b)は、図6(a)のD−D'矢視断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the second embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIG. 第2の実施形態の半導体装置の第1樹脂部材のためのカバーを例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates the cover for the 1st resin member of the semiconductor device of a 2nd embodiment. 第3の実施形態に係る半導体装置を例示する図である。図8(a)は図8(b)のE−E'矢視断面図、図8(b)は平面図、および図8(c)は底面図である。It is a figure which illustrates the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment. 8A is a cross-sectional view taken along the line EE ′ of FIG. 8B, FIG. 8B is a plan view, and FIG. 8C is a bottom view. 第4の実施形態に係る半導体装置を例示する図であり、図9(a)は図9(b)のF−F'矢視断面図であり、図9(b)は平面図であり、および図9(c)は底面図である。It is a figure which illustrates the semiconductor device concerning a 4th embodiment, and Drawing 9 (a) is a FF 'arrow sectional view of Drawing 9 (b), and Drawing 9 (b) is a top view. FIG. 9C is a bottom view. 図10(a)は、第5の実施形態の半導体装置のゲート配線基板の底面図である。図10(b)は、第5の実施形態に係る半導体装置の第2導体を例示する底面図である。図10(c)は、図10(b)のG−G'矢視断面図である。図10(d)は、図10(b)のH−H'矢視断面図である。FIG. 10A is a bottom view of the gate wiring substrate of the semiconductor device of the fifth embodiment. FIG. 10B is a bottom view illustrating the second conductor of the semiconductor device according to the fifth embodiment. FIG.10 (c) is GG 'arrow sectional drawing of FIG.10 (b). FIG. 10D is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 図11(a)は、第5の実施形態の半導体装置の第2導体にゲート配線基板を配置した状態を例示する底面図である。図11(b)は、図11(a)のK−K'矢視断面図である。FIG. 11A is a bottom view illustrating a state in which the gate wiring substrate is disposed on the second conductor of the semiconductor device of the fifth embodiment. FIG.11 (b) is KK 'arrow sectional drawing of Fig.11 (a). 第6の実施形態に係る半導体装置の一部を拡大した図であり、図12(a)および図12(b)は正面図であり、図12(c)は図12(a)の平面図である。FIGS. 12A and 12B are enlarged views of a part of a semiconductor device according to a sixth embodiment, FIG. 12A and FIG. 12B are front views, and FIG. 12C is a plan view of FIG. It is. 第7の実施形態に係る半導体装置を例示する図であり、図13(a)は、平面図であり、図13(b)は、図13(a)のM−M'矢視断面図である。It is a figure which illustrates the semiconductor device concerning a 7th embodiment, and Drawing 13 (a) is a top view and Drawing 13 (b) is a MM 'arrow sectional view of Drawing 13 (a). is there. 図14(a)は、第7の実施形態の半導体装置の半導体素子を例示する断面図である。図14(b)は、第7の実施形態の半導体装置のゲート配線基板を例示する平面図である。FIG. 14A is a cross-sectional view illustrating a semiconductor element of the semiconductor device of the seventh embodiment. FIG. 14B is a plan view illustrating a gate wiring substrate of the semiconductor device of the seventh embodiment. 第7の実施形態の半導体装置を例示する一部分解組立図である。10 is a partially exploded view illustrating a semiconductor device according to a seventh embodiment; FIG. 第8の実施形態の半導体装置を例示する図であり、図16(a)は平面図、図16(b)は、図16(a)のN−N'矢視断面図である。It is a figure which illustrates the semiconductor device of 8th Embodiment, Fig.16 (a) is a top view, FIG.16 (b) is NN 'arrow sectional drawing of Fig.16 (a). 図17(a)は、図16(b)のP−P'矢視断面図である。図17(b)は、図16(b)のQ−Q'矢視断面図である。図17(c)は、R−R'矢視断面図である。FIG. 17A is a cross-sectional view taken along the line PP ′ of FIG. FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line QQ ′ of FIG. FIG. 17C is a cross-sectional view taken along the line RR ′. 第8の実施形態の半導体装置の一部を例示する、図16(a)のN−N'矢視断面に相当する断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device according to the eighth embodiment and corresponding to a cross section taken along line NN ′ of FIG. 第8の実施形態の半導体装置の一部を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates a part of semiconductor device of 8th Embodiment. 図20(a)〜図20(d)は、第8の実施形態の半導体装置の導電性弾性部材のバリエーションを例示する断面図である。図20(e)は、図20(d)の平面図である。FIG. 20A to FIG. 20D are cross-sectional views illustrating variations of the conductive elastic member of the semiconductor device of the eighth embodiment. FIG. 20 (e) is a plan view of FIG. 20 (d). 第8の実施形態の半導体装置の短絡板を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the short circuit board of the semiconductor device of 8th Embodiment. 第8の実施形態の半導体装置の動作を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating operation | movement of the semiconductor device of 8th Embodiment. 第9の実施形態の半導体装置を例示する、図16(b)のR−R'矢視断面に相当する断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to the cross section taken along the line RR ′ of FIG. 第9の実施形態の半導体装置の一部を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates some semiconductor devices of a 9th embodiment. 第10の実施形態の半導体装置を例示する、図16(a)のN−N'矢視断面に相当する断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to the cross section taken along the line NN ′ of FIG.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
図1(a)〜図1(c)は、第1の実施形態に係る半導体装置を例示する正面図(図1(a))、平面図(図1(b))、および底面図(図1(c))である。
図2(a)は、図1(b)のA−A'矢視断面図である。図2(b)は、図2(a)のB−B'矢視断面図である。
図3(a)は、半導体チップの平面図であり、図3(b)は、半導体チップの底面図である。図3(c)は、図2(a)のC部拡大図である。
図4は、半導体装置のゲート配線基板の底面図である。
図5(a)は、第1の実施形態の半導体装置を例示する斜視図であり、図5(b)は、図5(a)の半導体装置の分解組立図である。
図1(a)〜図1(c)、図2(a)および図2(b)に示すように、本実施形態の半導体装置1は、第1導体10と、半導体チップ12と、導電性接合材14,18と、第2導体16と、樹脂部材20と、を備える。半導体装置1は、ゲート配線基板22をさらに備える。また、半導体装置1は、コレクタ引出電極31と、エミッタ引出電極30と、ゲート引出電極32と、を含む。コレクタ引出電極31は、第1導体10に電気的に接続されている。エミッタ引出電極30は、第2導体16に電気的に接続されている。ゲート引出電極32は、ゲート配線基板22に内部で電気的に接続されている。コレクタ引出電極31、エミッタ引出電極30、およびゲート引出電極32は、これらを介して半導体装置1の内部で、半導体チップ12の各電極にそれぞれ電気的に接続されている。これらの引出電極は、外部回路との接続に用いられる。コレクタ引出電極31やエミッタ引出電極30には、外部回路との接続をボルト等によって行うことができるように、引出部分のほぼ中央にボルト挿通口が設けられていてもよい。後述するように、第1導体10および第2導体16は、半導体チップ12のコレクタ電極12bおよびエミッタ電極12cにそれぞれ電気的に接続されており、半導体装置1は、第1導体10および第2導体16を用いて外部回路に接続されてもよい。第1導体10および第2導体16は、外部に露出した面にヒートシンク(図示せず)を接続することによって、半導体装置1の熱抵抗および過渡熱抵抗を低減させる。半導体装置1は、複数個の半導体チップ12を含んでいる。以下では、半導体チップ12の面に平行な方向で互いに直交するX軸およびY軸をとり、X軸およびY軸に直交し半導体チップのコレクタ電極12bからエミッタ電極12cに向かう方向を正とするZ軸をとった直交座標系を用いる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1A to 1C are a front view (FIG. 1A), a plan view (FIG. 1B), and a bottom view (FIG. 1) illustrating the semiconductor device according to the first embodiment. 1 (c)).
Fig.2 (a) is AA 'arrow sectional drawing of FIG.1 (b). FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG.
FIG. 3A is a plan view of the semiconductor chip, and FIG. 3B is a bottom view of the semiconductor chip. FIG.3 (c) is the C section enlarged view of Fig.2 (a).
FIG. 4 is a bottom view of the gate wiring substrate of the semiconductor device.
FIG. 5A is a perspective view illustrating the semiconductor device of the first embodiment, and FIG. 5B is an exploded view of the semiconductor device of FIG.
As shown in FIG. 1A to FIG. 1C, FIG. 2A, and FIG. 2B, the semiconductor device 1 of this embodiment includes a first conductor 10, a semiconductor chip 12, and conductivity. The bonding materials 14 and 18, the second conductor 16, and the resin member 20 are provided. The semiconductor device 1 further includes a gate wiring substrate 22. The semiconductor device 1 includes a collector extraction electrode 31, an emitter extraction electrode 30, and a gate extraction electrode 32. The collector extraction electrode 31 is electrically connected to the first conductor 10. The emitter lead electrode 30 is electrically connected to the second conductor 16. The gate extraction electrode 32 is electrically connected to the gate wiring substrate 22 inside. The collector extraction electrode 31, the emitter extraction electrode 30, and the gate extraction electrode 32 are electrically connected to the respective electrodes of the semiconductor chip 12 in the semiconductor device 1 through these. These extraction electrodes are used for connection with an external circuit. The collector extraction electrode 31 and the emitter extraction electrode 30 may be provided with a bolt insertion port at substantially the center of the extraction portion so that connection with an external circuit can be made by a bolt or the like. As will be described later, the first conductor 10 and the second conductor 16 are electrically connected to the collector electrode 12b and the emitter electrode 12c of the semiconductor chip 12, respectively. The semiconductor device 1 includes the first conductor 10 and the second conductor. 16 may be connected to an external circuit. The first conductor 10 and the second conductor 16 reduce the thermal resistance and transient thermal resistance of the semiconductor device 1 by connecting a heat sink (not shown) to the surface exposed to the outside. The semiconductor device 1 includes a plurality of semiconductor chips 12. Hereinafter, Z-axis and Y-axis orthogonal to each other in the direction parallel to the surface of the semiconductor chip 12 are taken, and the direction orthogonal to the X-axis and Y-axis and going from the collector electrode 12b of the semiconductor chip to the emitter electrode 12c is positive. An orthogonal coordinate system with axes is used.

半導体チップ12は、図1(b)、図1(c)および図2(b)に示すように、X軸方向に沿って3個、Y軸方向に沿って3個の3×3のマトリクス状に配列されている。図2(a)および図2(b)に示すように、それぞれの半導体チップ12は、ほぼ同一のXY平面内に配列されている。半導体装置1に含まれる半導体チップ12の個数は、3×3に限らず、たとえば必要な出力電流容量に応じて任意に設定することができる。X軸方向の個数とY軸方向の個数は異なってもいてもよく、たとえば、1×3や、6×7等のマトリクスであってもよい。   As shown in FIG. 1B, FIG. 1C, and FIG. 2B, the semiconductor chip 12 has three 3 × 3 matrices along the X-axis direction and three along the Y-axis direction. Are arranged in a shape. As shown in FIGS. 2A and 2B, the semiconductor chips 12 are arranged in substantially the same XY plane. The number of semiconductor chips 12 included in the semiconductor device 1 is not limited to 3 × 3, and can be arbitrarily set according to, for example, a required output current capacity. The number in the X-axis direction and the number in the Y-axis direction may be different. For example, a matrix of 1 × 3, 6 × 7, or the like may be used.

半導体チップ12は、電力用半導体チップであり、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、あるいはMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の制御電極を有するスイッチング素子である。半導体チップ12は、FRD(Fast Recovery Diode)等のダイオードであってもよい。これらの半導体チップ12は、すべて同一のチップでなくてもよく、IGBT等のスイッチング素子のチップおよびFRD等のダイオードのチップが混在していてもよい。   The semiconductor chip 12 is a power semiconductor chip, for example, a switching element having a control electrode such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). The semiconductor chip 12 may be a diode such as FRD (Fast Recovery Diode). These semiconductor chips 12 may not all be the same chip, and a chip of a switching element such as IGBT and a chip of a diode such as FRD may be mixed.

以下では、半導体チップ12が、IGBTチップの場合について説明する。図3(a)および図3(b)に示すように、半導体チップ12は、半導体基板12aと、コレクタ電極12bと、エミッタ電極12cと、ゲート電極12dと、を含む。半導体基板12aは、たとえばシリコン(Si)であり、図示しないが、IGBTチップの場合には、p層と、p層上に設けられたn層と、n層内に設けられた活性領域等とを含んでいる。半導体基板12aは、Si以外にも、炭化シリコン(SiC)や窒化ガリウム(GaN)等であってもよい。コレクタ電極12bは、半導体基板12aの一方の面に設けられている。コレクタ電極12bは、たとえばニッケル(Ni)や金(Au)等を含む合金が半導体基板12aの一方の面にメッキされており、半導体基板12aとオーミック接合されている。エミッタ電極12cおよびゲート電極12dは、半導体基板12aのコレクタ電極12bとは反対側の面に設けられている。ゲート電極12dは、制御電極であるためほとんど電流が流れないので、ゲート電極12dの面積は、エミッタ電極12cの面積よりも小さい。ゲート電極12dには、ゲート配線基板22と電気的に接続するためにゲート導体13が接続され、ゲート導体13の端部を接続できる程度の面積である。ゲート電極12dは、この例では半導体チップ12の4つの角のうちの1つの角の近傍に設けられている。エミッタ電極12cおよびゲート電極12dは、たとえばアルミニウム(Al)等を蒸着やスパッタ等を用いて半導体チップ12の活性層上に形成される。エミッタ電極12cとゲート電極12dとは、絶縁層12eによって電気的に絶縁されている。   Hereinafter, a case where the semiconductor chip 12 is an IGBT chip will be described. As shown in FIGS. 3A and 3B, the semiconductor chip 12 includes a semiconductor substrate 12a, a collector electrode 12b, an emitter electrode 12c, and a gate electrode 12d. The semiconductor substrate 12a is, for example, silicon (Si). Although not shown, in the case of an IGBT chip, a p layer, an n layer provided on the p layer, an active region provided in the n layer, and the like Is included. In addition to Si, the semiconductor substrate 12a may be silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), or the like. The collector electrode 12b is provided on one surface of the semiconductor substrate 12a. For the collector electrode 12b, for example, an alloy containing nickel (Ni), gold (Au) or the like is plated on one surface of the semiconductor substrate 12a and is in ohmic contact with the semiconductor substrate 12a. The emitter electrode 12c and the gate electrode 12d are provided on the surface of the semiconductor substrate 12a opposite to the collector electrode 12b. Since the gate electrode 12d is a control electrode, almost no current flows, so the area of the gate electrode 12d is smaller than the area of the emitter electrode 12c. A gate conductor 13 is connected to the gate electrode 12d in order to be electrically connected to the gate wiring substrate 22, and the area of the gate electrode 13d can be connected to the end of the gate conductor 13. In this example, the gate electrode 12 d is provided in the vicinity of one of the four corners of the semiconductor chip 12. The emitter electrode 12c and the gate electrode 12d are formed on the active layer of the semiconductor chip 12 by using, for example, aluminum (Al) or the like by vapor deposition or sputtering. The emitter electrode 12c and the gate electrode 12d are electrically insulated by the insulating layer 12e.

図3(c)に示すように、コレクタ電極12bは、導電性接合材14を介して、第1導体10に接合され、第1導体10と電気的に接続されている。半導体チップ12のエミッタ電極12cは、導電性接合材18を介して、第2導体16に接合され、第2導体16と電気的に接続されている。半導体チップ12は、第1導体10と、第2導体16との間に挟持され、導電性接合材14,18によって、第1導体10と第2導体16との間の位置に保持されている。半導体チップ12は、少なくともその周縁部が樹脂部材20によって覆われている。樹脂部材20は、半導体チップ12の周囲および周縁を、半導体チップ12が空気に触れないように密着して覆っている。樹脂部材20は、たとえばメラミン系樹脂等の熱硬化性樹脂である。樹脂部材20が半導体チップ12の少なくとも周縁を密着して覆っているので、半導体チップ12が急激に発熱した場合に、半導体チップ12の周辺の空気や気泡が膨張して半導体装置1が爆発することを防止する。   As shown in FIG. 3C, the collector electrode 12 b is bonded to the first conductor 10 via the conductive bonding material 14 and is electrically connected to the first conductor 10. The emitter electrode 12 c of the semiconductor chip 12 is bonded to the second conductor 16 via the conductive bonding material 18 and is electrically connected to the second conductor 16. The semiconductor chip 12 is sandwiched between the first conductor 10 and the second conductor 16, and is held at a position between the first conductor 10 and the second conductor 16 by the conductive bonding materials 14 and 18. . The semiconductor chip 12 is at least peripherally covered with the resin member 20. The resin member 20 covers the periphery and the periphery of the semiconductor chip 12 so that the semiconductor chip 12 does not come into contact with air. The resin member 20 is a thermosetting resin such as a melamine resin. Since the resin member 20 covers at least the periphery of the semiconductor chip 12 in close contact, when the semiconductor chip 12 suddenly generates heat, air and bubbles around the semiconductor chip 12 expand and the semiconductor device 1 explodes. To prevent.

第1導体10は、平板10aとポスト部10bとを含む。平板10aは、XY平面にほぼ平行な第1主面17aを有する平板状の部分である。ポスト部10bは、平板10aの第1主面17aとは反対側の面からZ軸の正方向に延びる角柱状の部分である。ポスト部10bの開放された端部には、XY平面にほぼ平行な第2主面17bが設けられている。ポスト部10bの第2主面17bは、ほぼ正方形状であり、導電性接合材14を介して半導体チップ12のコレクタ電極12bに接合される。第1導体10には、たとえば、銅または銅を含む合金等を含む高導電率かつ高熱伝導度を有する金属材料が用いられている。   The first conductor 10 includes a flat plate 10a and a post portion 10b. The flat plate 10a is a flat plate-like portion having a first main surface 17a substantially parallel to the XY plane. The post portion 10b is a prismatic portion extending in the positive direction of the Z-axis from the surface opposite to the first main surface 17a of the flat plate 10a. A second main surface 17b substantially parallel to the XY plane is provided at the open end of the post portion 10b. The second main surface 17b of the post portion 10b has a substantially square shape and is bonded to the collector electrode 12b of the semiconductor chip 12 via the conductive bonding material 14. For the first conductor 10, for example, a metal material having high conductivity and high thermal conductivity including copper or an alloy containing copper is used.

第2導体16は、平板16aとポスト部16bとを含む。平板16aは、XY平面にほぼ平行な第1主面19aを有する平板状の部分である。ポスト部16bは、平板16aの第1主面19aとは反対側の面からZ軸の負方向に延びる角柱状の部分である。ポスト部16bの開放された端部には、XY平面にほぼ平行な第2主面19bが設けられている。ポスト部16bの第2主面19bは、ほぼ正方形状であり、導電性接合材18を介して半導体チップ12のエミッタ電極12cに接合されている。そのため、エミッタ電極12cは、第2導体16に電気的に接続されている。第2導体16は、第1導体10と同じ金属材料が用いられ、たとえば、銅または銅を含む合金等が用いられている。   The second conductor 16 includes a flat plate 16a and a post portion 16b. The flat plate 16a is a flat plate-like portion having a first main surface 19a substantially parallel to the XY plane. The post portion 16b is a prismatic portion extending in the negative direction of the Z-axis from the surface opposite to the first main surface 19a of the flat plate 16a. A second main surface 19b substantially parallel to the XY plane is provided at the open end of the post portion 16b. The second main surface 19b of the post portion 16b has a substantially square shape, and is bonded to the emitter electrode 12c of the semiconductor chip 12 via the conductive bonding material 18. Therefore, the emitter electrode 12 c is electrically connected to the second conductor 16. For the second conductor 16, the same metal material as that of the first conductor 10 is used. For example, copper or an alloy containing copper is used.

第2導体16は、第1導体10と同じ形状を有するようにしてもよいし、異なる形状にしてもよい。たとえば、第1導体10のポスト部10bの第2主面17bの面積と、第2導体16のポスト部16bの第2主面19bの面積とを異なるように設定してもよい。一般的には、半導体チップ12のコレクタ電極12bの面積は、エミッタ電極12cの面積よりも大きいので、それぞれの面積に合わせて第2主面17b,19bの面積を設定することによって、十分な接合面積を確保するとともに、組立工程を容易にすることができる。また、ポスト部10b,16bは、平板10a,16aとのそれぞれの接続部分は、直角をなすように設けられる場合に限らず、接続部分に曲率をもたせたり、鈍角を有する面で接続するようにしたりしてもよい。ポスト部10b,16bの形状も角柱に限らず、多角柱や円柱等であってもよい。製造方法の説明において詳述するように、隣接するポスト部10b,16b間には樹脂部材20が充填されるので、平板10aとポスト部10bとの接続部分には、曲率をもたせたり、鈍角を有する面をなすようにしたりすることによって、樹脂部材20を均一に充填することができる。さらに、ポスト部10b,16bのZ軸方向の長さ(高さ)は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、第1導体10または第2導体16のいずれか一方は、ポスト部を有さず、平板のみであってもよい。   The second conductor 16 may have the same shape as the first conductor 10 or may have a different shape. For example, the area of the second main surface 17b of the post portion 10b of the first conductor 10 and the area of the second main surface 19b of the post portion 16b of the second conductor 16 may be set differently. In general, since the area of the collector electrode 12b of the semiconductor chip 12 is larger than the area of the emitter electrode 12c, sufficient bonding can be achieved by setting the areas of the second main surfaces 17b and 19b according to the respective areas. It is possible to secure the area and facilitate the assembly process. Further, the post portions 10b and 16b are not limited to the case where the respective connecting portions with the flat plates 10a and 16a are provided at a right angle, but the connecting portions are provided with a curvature or connected with a surface having an obtuse angle. Or you may. The shape of the post portions 10b and 16b is not limited to a prism, and may be a polygonal column or a cylinder. As described in detail in the description of the manufacturing method, since the resin member 20 is filled between the adjacent post portions 10b and 16b, the connecting portion between the flat plate 10a and the post portion 10b has a curvature or an obtuse angle. The resin member 20 can be uniformly filled by forming the surface to have. Further, the lengths (heights) of the post portions 10b and 16b in the Z-axis direction may be the same or different. Moreover, either the 1st conductor 10 or the 2nd conductor 16 does not have a post part, and may be only a flat plate.

第1導体10と半導体チップ12のコレクタ電極12bとの接合には、導電性接合材14が用いられる。第2導体16と半導体チップ12の第2導体16との接合には導電性接合材18が用いられる。導電性接合材14,18は、たとえばハンダが用いられる。ハンダ以外にも銀粒子等の導電性粒子を含む導電性接着剤等が用いられる。導電性接合材14,18の材料には、コレクタ電極12b,エミッタ電極12cの材質に応じて異なる導電性接合材を用いてもよく、同じ材料を用いてもよい。   A conductive bonding material 14 is used for bonding the first conductor 10 and the collector electrode 12 b of the semiconductor chip 12. A conductive bonding material 18 is used for bonding the second conductor 16 and the second conductor 16 of the semiconductor chip 12. For example, solder is used for the conductive bonding materials 14 and 18. In addition to the solder, a conductive adhesive containing conductive particles such as silver particles is used. As the materials of the conductive bonding materials 14 and 18, different conductive bonding materials may be used depending on the materials of the collector electrode 12b and the emitter electrode 12c, or the same material may be used.

XY平面にマトリクス状に配列された複数の半導体チップ12は、コレクタ電極12bによって第1導体10にそれぞれ電気的に接続され、エミッタ電極12cによって第2導体16にそれぞれ電気的に接続されている。そして、半導体チップ12は、第1導体10と第2導体16とに挟持され、第1導体10と第2導体16との間の位置に保持されている。   The plurality of semiconductor chips 12 arranged in a matrix on the XY plane are electrically connected to the first conductor 10 by the collector electrode 12b and electrically connected to the second conductor 16 by the emitter electrode 12c. The semiconductor chip 12 is sandwiched between the first conductor 10 and the second conductor 16 and is held at a position between the first conductor 10 and the second conductor 16.

半導体チップ12のゲート電極12dは、ゲート導体13を介してゲート配線基板22に接続されている。ゲート導体13は、たとえばAlを含む合金製のワイヤである。超音波圧着等を用いて、ゲート導体13の一端がゲート電極12dに接続される。   The gate electrode 12 d of the semiconductor chip 12 is connected to the gate wiring substrate 22 through the gate conductor 13. The gate conductor 13 is, for example, an alloy wire containing Al. One end of the gate conductor 13 is connected to the gate electrode 12d using ultrasonic crimping or the like.

半導体チップ12のゲート電極12dは、Z軸方向に延びているゲート導体13を介してゲート配線基板22に接続される。図4に示すように、ゲート配線基板22は、基板22aと配線22bと接続パッド22dとを含んでいる。基板22aは、開口部22cを有している。開口部22cは、第2導体16のポスト部16bのXY平面に平行な断面の形状に開口された部分であり、ポスト部16bに対応する位置に設けられている。基板22aは、たとえばポリイミド製の絶縁材料が用いられたフレキシブル基板である。ゲート配線基板22には、フレキシブル基板に限らず、エポキシ基板やセラミック基板等を用いてもよい。配線22bは、基板22a上に設けられている。配線22bは、X軸方向に平行な配線22b1〜22b3と、Y軸に平行な配線22b4とを含んでいる。配線22b1〜22b3は、Y軸方向にほぼ等間隔に離隔して配置されている。配線22b4には、配線22b1〜22b3の一端が接続されている。接続パッド22dは、半導体チップ12のゲート電極12dの位置に対応する位置に設けられている。この例の場合には、半導体チップ12は、3×3のマトリクス状に配列されるので、接続パッド22dは、3×3=9個設けられている。配線22b1〜22b3は、X軸方向に配列された接続パッド22dとそれぞれ接続されている。つまり、接続パッド22dは、X軸方向に配線22b1から22b3によって基板22aの一方の側に引き出されている。そして、引き出された配線は、配線22b4によって相互に接続されている。基板22a上の一方の側には、ゲート引出電極32のための接続パッド22fが設けられている。接続パッド22fと配線22b4との間に、配線22b5が設けられており、配線22b4は接続パッド22fに電気的に接続されている。接続パッド22fには、後述するように、ゲート引出電極32がハンダ接合等により接続され、半導体装置1内に設けられた複数の半導体チップ12のゲート電極12dが相互に接続されて、ゲート引出電極32に電気的に接続される。   The gate electrode 12d of the semiconductor chip 12 is connected to the gate wiring substrate 22 via the gate conductor 13 extending in the Z-axis direction. As shown in FIG. 4, the gate wiring substrate 22 includes a substrate 22a, wirings 22b, and connection pads 22d. The substrate 22a has an opening 22c. The opening 22c is a portion opened in a cross-sectional shape parallel to the XY plane of the post portion 16b of the second conductor 16, and is provided at a position corresponding to the post portion 16b. The substrate 22a is a flexible substrate using, for example, an insulating material made of polyimide. The gate wiring substrate 22 is not limited to a flexible substrate, and an epoxy substrate, a ceramic substrate, or the like may be used. The wiring 22b is provided on the substrate 22a. The wiring 22b includes wirings 22b1 to 22b3 parallel to the X-axis direction and wiring 22b4 parallel to the Y-axis. The wirings 22b1 to 22b3 are arranged at substantially equal intervals in the Y-axis direction. One end of the wirings 22b1 to 22b3 is connected to the wiring 22b4. The connection pad 22d is provided at a position corresponding to the position of the gate electrode 12d of the semiconductor chip 12. In this example, since the semiconductor chips 12 are arranged in a 3 × 3 matrix, 3 × 3 = 9 connection pads 22d are provided. The wirings 22b1 to 22b3 are connected to connection pads 22d arranged in the X-axis direction, respectively. That is, the connection pad 22d is drawn out to one side of the substrate 22a by the wirings 22b1 to 22b3 in the X-axis direction. The drawn wires are connected to each other by a wire 22b4. A connection pad 22f for the gate extraction electrode 32 is provided on one side of the substrate 22a. A wiring 22b5 is provided between the connection pad 22f and the wiring 22b4, and the wiring 22b4 is electrically connected to the connection pad 22f. As will be described later, a gate extraction electrode 32 is connected to the connection pad 22f by solder bonding or the like, and the gate electrodes 12d of a plurality of semiconductor chips 12 provided in the semiconductor device 1 are connected to each other. 32 is electrically connected.

なお、ゲート配線基板22の基板22a上に設けられる配線22bや接続パッド22d等の配置は、半導体チップ12の電極の配置等に応じて任意に設定することができる。また、複数の半導体チップ12をスイッチング動作させる場合に、各半導体チップ12のスイッチング速度のバランスをとるために、配線22bの幅や長さを半導体チップ12の位置によって変更したり、隣接する接続パッド22dの間に抵抗等のインピーダンス素子等を追加することができる。   The arrangement of the wiring 22b and the connection pad 22d provided on the substrate 22a of the gate wiring board 22 can be arbitrarily set according to the arrangement of the electrodes of the semiconductor chip 12 and the like. Further, when switching a plurality of semiconductor chips 12, in order to balance the switching speed of each semiconductor chip 12, the width and length of the wiring 22b are changed depending on the position of the semiconductor chip 12, or adjacent connection pads are used. An impedance element such as a resistor can be added between 22d.

本実施形態の半導体装置1は、ケース24をさらに備える。ケース24は、第1導体10の平板10aおよび第2導体16の平板16aの外周部分を取り囲むように設けられる。ケース24は、XY平面に平行な断面が方形または長方形の筒状体である。ケース24の一面には、樹脂注入のための注入孔26が設けられている。注入孔26は、たとえばケース24の一面のほぼ中央に長方形状に開口されている。開口の形状は、長方形状に限らず、正方形、円形等であってもよい。注入孔26は、第1導体10、第2導体16、およびケース24で囲まれた内部の空間に熱硬化性樹脂を充填するための開口である。ケース24は、樹脂部材20の充填時に樹脂部材20が充填される領域を画定する。ケース24の一面には、その他にゲート引出電極32のための端子取出孔28が開口されている。これらの開口部は、この例ではケース24の同一の面に設けられているが、任意の面および位置に設けることができる。ケース24は、たとえば、ポリカーボネートやポリイミド等の耐熱性の合成樹脂等が用いられる。   The semiconductor device 1 of this embodiment further includes a case 24. The case 24 is provided so as to surround the outer peripheral portions of the flat plate 10 a of the first conductor 10 and the flat plate 16 a of the second conductor 16. The case 24 is a cylindrical body having a square or rectangular cross section parallel to the XY plane. An injection hole 26 for injecting resin is provided on one surface of the case 24. The injection hole 26 is opened in a rectangular shape at the approximate center of one surface of the case 24, for example. The shape of the opening is not limited to a rectangular shape, and may be a square, a circle, or the like. The injection hole 26 is an opening for filling the inner space surrounded by the first conductor 10, the second conductor 16, and the case 24 with a thermosetting resin. The case 24 defines an area where the resin member 20 is filled when the resin member 20 is filled. In addition, a terminal extraction hole 28 for the gate extraction electrode 32 is opened on one surface of the case 24. These openings are provided on the same surface of the case 24 in this example, but can be provided on any surface and position. For the case 24, for example, a heat-resistant synthetic resin such as polycarbonate or polyimide is used.

このようにして、複数の半導体チップ12が並列に接続された半導体装置1を構成することができる。   In this way, the semiconductor device 1 in which a plurality of semiconductor chips 12 are connected in parallel can be configured.

次に、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
図5(a)に示すように、本実施形態の半導体装置1は、XY平面に平行な面がほぼ方形を含む直方体形状を有している。半導体装置1は、XY平面に平行な2つの面の側に第1導体10と第2導体16とを含む。半導体装置1の側面は、ケース24によって囲まれており、YZ平面に平行な一面には、エミッタ引出電極30、ゲート引出電極32およびコレクタ引出電極31を含む。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 5A, the semiconductor device 1 of this embodiment has a rectangular parallelepiped shape in which a plane parallel to the XY plane includes a substantially rectangular shape. The semiconductor device 1 includes a first conductor 10 and a second conductor 16 on two sides parallel to the XY plane. A side surface of the semiconductor device 1 is surrounded by a case 24, and includes an emitter extraction electrode 30, a gate extraction electrode 32, and a collector extraction electrode 31 on one surface parallel to the YZ plane.

図5(b)に示すように、半導体チップ12は、第1導体10のポスト部10bの第2主面17b上に導電性接合材14を介して接続される。導電性接合材14は、たとえばハンダであるが、半導体チップ12のコレクタ電極12bの材質等により適切な接合材料が選定される。   As shown in FIG. 5B, the semiconductor chip 12 is connected to the second main surface 17 b of the post portion 10 b of the first conductor 10 via the conductive bonding material 14. The conductive bonding material 14 is, for example, solder, but an appropriate bonding material is selected depending on the material of the collector electrode 12b of the semiconductor chip 12 and the like.

第2導体16のポスト部16bは、ゲート配線基板22の開口部22cに挿通される。第2導体16は、平板16aの第1主面19aとは反対側の面で、ゲート配線基板22の基板22aと接続される。第2導体16とゲート配線基板22との接続には、たとえば熱硬化性接着剤等が用いられる。   The post portion 16 b of the second conductor 16 is inserted into the opening portion 22 c of the gate wiring substrate 22. The second conductor 16 is connected to the substrate 22a of the gate wiring substrate 22 on the surface of the flat plate 16a opposite to the first main surface 19a. For the connection between the second conductor 16 and the gate wiring substrate 22, for example, a thermosetting adhesive or the like is used.

半導体チップ12は、コレクタ電極12bが第1導体10のポスト部10bに接続されている。エミッタ電極12cは、第2導体16のポスト部16bの第2主面19bに、ハンダ等の導電性接合材18で接続される。半導体チップ12のゲート電極12dには、ゲート導体13の一端が接続されている。ゲート導体13の他端は、ゲート配線基板22の接続パッド22dにハンダ等により接続される。エミッタ電極12cやゲート電極12dのための導電性接合材18には、これらの電極の材質等に応じて適切な接合材料が選定される。   In the semiconductor chip 12, the collector electrode 12 b is connected to the post portion 10 b of the first conductor 10. The emitter electrode 12c is connected to the second main surface 19b of the post portion 16b of the second conductor 16 by a conductive bonding material 18 such as solder. One end of a gate conductor 13 is connected to the gate electrode 12 d of the semiconductor chip 12. The other end of the gate conductor 13 is connected to the connection pad 22d of the gate wiring substrate 22 by solder or the like. For the conductive bonding material 18 for the emitter electrode 12c and the gate electrode 12d, an appropriate bonding material is selected according to the material of these electrodes.

ケース24は、2つの部分24a,24bに分割されている。部分24aの分割された一面には、ゲート引出電極32のための端子取出孔28の一部が開口されている。ゲート引出電極32は、端子取出孔28に挿通され、ゲート配線基板22を介してゲート電極12dに接続される。ゲート引出電極32は、ゲート配線基板22の接続パッド22fにハンダ等によって接続される。ケース24の部分24bの分割された一面には、ゲート引出電極32のための端子取出孔28の残りの一部が開口されている。ケース24の部分24bを部分24aに接続したときに、注入孔26および端子取出孔28が開口されるように、取出孔の位置を合わせるようにして部分24aおよび部分24bが接合される。ケース24の部分24a,24b同士は、たとえば接着剤等で接続される。部分24a,24bは、第1導体10および第2導体16とたとえば接着剤等で接続される。接着剤は、たとえば熱硬化性接着剤であってもよく、紫外線硬化性接着剤等であってもよい。コレクタ引出電極31およびエミッタ引出電極30は、外部回路との接続のためにケース24よりも外側に張り出すように設けられる。コレクタ引出電極31およびエミッタ引出電極30には、それぞれ外部回路との接続のためのボルト挿通孔が設けられていてもよい。コレクタ引出電極31は、平板10aの端部からX軸方向に延びるように設けられ、エミッタ引出電極30は、平板16aの端部からX軸方向に延びるように設けられている。コレクタ引出電極31およびエミッタ引出電極30は、たとえば第1導体10および第2導体16とそれぞれ一体で成形されていてもよく、それぞれ溶接等によって第1導体10および第2導体16に接続されていてもよい。コレクタ引出電極31は、たとえば第1導体10と一体で成形されていてもよく、溶接等によって第1導体10に接続されていてもよい。   The case 24 is divided into two parts 24a and 24b. A part of the terminal extraction hole 28 for the gate extraction electrode 32 is opened on one divided surface of the portion 24a. The gate extraction electrode 32 is inserted into the terminal extraction hole 28 and connected to the gate electrode 12 d through the gate wiring substrate 22. The gate extraction electrode 32 is connected to the connection pad 22f of the gate wiring substrate 22 by solder or the like. The remaining part of the terminal extraction hole 28 for the gate extraction electrode 32 is opened on one side of the portion 24b of the case 24 divided. When the portion 24b of the case 24 is connected to the portion 24a, the portion 24a and the portion 24b are joined so as to align the extraction hole so that the injection hole 26 and the terminal extraction hole 28 are opened. The portions 24a and 24b of the case 24 are connected with, for example, an adhesive. The portions 24a and 24b are connected to the first conductor 10 and the second conductor 16 with, for example, an adhesive. The adhesive may be, for example, a thermosetting adhesive or an ultraviolet curable adhesive. The collector extraction electrode 31 and the emitter extraction electrode 30 are provided so as to protrude outward from the case 24 for connection to an external circuit. Each of the collector extraction electrode 31 and the emitter extraction electrode 30 may be provided with a bolt insertion hole for connection to an external circuit. The collector extraction electrode 31 is provided so as to extend in the X-axis direction from the end portion of the flat plate 10a, and the emitter extraction electrode 30 is provided so as to extend in the X-axis direction from the end portion of the flat plate 16a. The collector extraction electrode 31 and the emitter extraction electrode 30 may be integrally formed with the first conductor 10 and the second conductor 16, for example, and are connected to the first conductor 10 and the second conductor 16 by welding or the like, respectively. Also good. The collector lead electrode 31 may be formed integrally with the first conductor 10, for example, or may be connected to the first conductor 10 by welding or the like.

ケース24に開口された注入孔26から樹脂を注入する。注入された樹脂は、第1導体10、第2導体16、およびケース24で囲まれた空間に充填される。樹脂の充填には、たとえば真空注型技術を用いることによって、樹脂部材20と、これを取り囲む第1導体10等の部材との間に気泡が残存しないようにすることができる。そのため、樹脂部材20を半導体チップ12や導電性接合材14,18等に密着させることができ、急激な加熱時の気泡による爆発を防止することができる。   Resin is injected from an injection hole 26 opened in the case 24. The injected resin is filled in the space surrounded by the first conductor 10, the second conductor 16, and the case 24. For filling the resin, for example, by using a vacuum casting technique, it is possible to prevent bubbles from remaining between the resin member 20 and the member such as the first conductor 10 surrounding the resin member 20. Therefore, the resin member 20 can be brought into close contact with the semiconductor chip 12, the conductive bonding materials 14, 18 and the like, and explosion caused by bubbles during rapid heating can be prevented.

上述のように組み立てられた半導体装置1では、複数個の半導体チップ12のコレクタ電極12bは、第1導体10によって相互に接続されている。複数個の半導体チップ12のエミッタ電極12cは、第2導体16によって相互に接続されている。複数個の半導体チップ12のゲート電極12dは、ゲート配線基板22に設けられた配線22bおよび接続パッド22dによって相互に接続されている。以上のようにして、複数の半導体チップ12が並列に接続された半導体装置1を製造することができる。   In the semiconductor device 1 assembled as described above, the collector electrodes 12 b of the plurality of semiconductor chips 12 are connected to each other by the first conductor 10. The emitter electrodes 12 c of the plurality of semiconductor chips 12 are connected to each other by the second conductor 16. The gate electrodes 12 d of the plurality of semiconductor chips 12 are connected to each other by a wiring 22 b and a connection pad 22 d provided on the gate wiring substrate 22. As described above, the semiconductor device 1 in which a plurality of semiconductor chips 12 are connected in parallel can be manufactured.

次に、本実施形態の半導体装置1の作用および効果について説明する。
大電流を得るために、複数の半導体チップを並列に接続して、1パッケージ化する手法として、圧接型パッケージが知られている。圧接型パッケージは、多数の半導体チップを一括して圧接するとともに、各半導体チップを均等に圧接することによって、低電気抵抗と低熱抵抗とを両立するものである。圧接型パッケージの場合には、圧接した状態を維持するために、皿バネによって圧接型パッケージに荷重を加えるスタック構造が必要となる。そのため、部材コストの低減には限界があり、軽量化も困難である。また、多数の半導体チップを一括して均等に圧接するために、パッケージの各構成部材には高い加工精度や組立精度が要求され、量産性に対する障壁が高い。
Next, operations and effects of the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described.
In order to obtain a large current, a pressure contact type package is known as a method of connecting a plurality of semiconductor chips in parallel to form one package. The pressure-welding type package achieves both low electrical resistance and low thermal resistance by pressing a large number of semiconductor chips together and pressing each semiconductor chip evenly. In the case of a pressure contact type package, in order to maintain the pressure contact state, a stack structure is required in which a load is applied to the pressure contact type package by a disc spring. Therefore, there is a limit to reducing the member cost, and it is difficult to reduce the weight. In addition, in order to press a large number of semiconductor chips uniformly and collectively, each component of the package is required to have high processing accuracy and assembly accuracy, and there is a high barrier to mass productivity.

一方、大電流を取り扱う半導体装置では、故障や破損等が生じた場合に、急激な発熱を伴うため、半導体装置の内部に空気や気泡等が残存していると、爆発することがある。そのため、半導体装置のパッケージには、防爆対策を施す必要がある。半導体装置の防爆対策パッケージとしては、高強度で高い剛性を有する材料であるセラミック材料等を外囲器に用いる方法があるが、部材コスト低減の妨げとなる。また、圧接構造にバネ部材を併用したもの等が知られているが、圧接構造にさらに複雑な構造を追加することとなり、量産性はもとより、製造コストの低減にさらなる困難を伴う。さらに、バネ部材を放熱経路に挿入することとなるので、熱抵抗を低減させることが難しい。トランスファモールドによる樹脂封止によれば、内部気泡の除去が可能なため、比較的に廉価で防爆対策パッケージを実現し得る。しかしながら、トランスファモールド技術を用いる場合には、大型のパッケージを実現することが困難なため、トランスファモールドされた製品をさらに複数個並列接続して用いる必要がある。また、トランスファモールドによって封止する場合には、半導体チップと引出電極との間の電気的接続をボンディングワイヤやリードフレーム等を用いて行うので、低電気抵抗化および低熱抵抗化に制約がある。   On the other hand, in a semiconductor device that handles a large current, when a failure or breakage occurs, it suddenly generates heat. Therefore, if air or bubbles remain inside the semiconductor device, the semiconductor device may explode. Therefore, it is necessary to take an explosion-proof measure for the package of the semiconductor device. As an explosion-proof package for a semiconductor device, there is a method of using a ceramic material or the like, which is a high-strength and high-rigidity material, for an envelope, but this hinders cost reduction of members. In addition, a structure in which a spring member is used in combination with the pressure contact structure is known. However, a more complicated structure is added to the pressure contact structure, which causes further difficulty in reducing the manufacturing cost as well as mass productivity. Furthermore, since the spring member is inserted into the heat dissipation path, it is difficult to reduce the thermal resistance. According to the resin sealing by the transfer mold, the internal bubbles can be removed, so that an explosion-proof package can be realized at a relatively low cost. However, when the transfer molding technique is used, it is difficult to realize a large package, and it is necessary to connect a plurality of transfer molded products in parallel. Further, in the case of sealing by transfer molding, since electrical connection between the semiconductor chip and the extraction electrode is performed using a bonding wire, a lead frame, or the like, there are restrictions on low electric resistance and low thermal resistance.

本実施形態の半導体装置1は、半導体チップ12を第1導体10および第2導体16によって挟持する。そして、半導体チップ12と第1導体10との接続をハンダ等の導電性接合材14によって行い、半導体チップ12と第2導体16との接続をハンダ等の導電性接合材18によって行う。そのため、半導体装置1では、圧接型パッケージのような高い加工精度や組立精度を必要とせず、既存の組立技術を用いて製造することができる。ボンディングワイヤ等を用いずに、第1導体10および第2導体16によって、相互の半導体チップ12を電気的に接続を行うので、低電気抵抗化を実現することができる。第1導体10および第2導体16の熱容量を大きくすることができるので、過渡熱抵抗も低減させることができる。   In the semiconductor device 1 of this embodiment, the semiconductor chip 12 is sandwiched between the first conductor 10 and the second conductor 16. The semiconductor chip 12 and the first conductor 10 are connected by a conductive bonding material 14 such as solder, and the semiconductor chip 12 and the second conductor 16 are connected by a conductive bonding material 18 such as solder. Therefore, the semiconductor device 1 can be manufactured using an existing assembly technique without requiring high processing accuracy and assembly accuracy unlike the press-contact type package. Since the semiconductor chips 12 are electrically connected to each other by the first conductor 10 and the second conductor 16 without using a bonding wire or the like, low electrical resistance can be realized. Since the heat capacities of the first conductor 10 and the second conductor 16 can be increased, transient thermal resistance can also be reduced.

本実施形態の半導体装置1では、樹脂部材20が半導体チップ12の少なくとも周縁部を覆っているので、半導体チップ12が急激に発熱した場合であっても、半導体チップ12の周囲には爆発の原因となる空気や気泡等が存在しないので、爆発することがない。   In the semiconductor device 1 according to the present embodiment, since the resin member 20 covers at least the peripheral portion of the semiconductor chip 12, even if the semiconductor chip 12 suddenly generates heat, there is an explosion around the semiconductor chip 12. Because there is no air or air bubbles, it will not explode.

第1導体10は、平板10aとポスト部10bとを有しており、第2導体16は平板16aとポスト部16bとを有している。これらの部材および半導体チップ12によって形成される空間に樹脂部材20が充填されるので、半導体装置1の内部から空気や気泡がほぼ完全に除かれる。そのため、半導体装置1では、良好な防爆性能が実現されるとともに、外部からの力に対する機械的強度を確保することができる。   The first conductor 10 has a flat plate 10a and a post portion 10b, and the second conductor 16 has a flat plate 16a and a post portion 16b. Since the resin member 20 is filled in the space formed by these members and the semiconductor chip 12, air and bubbles are almost completely removed from the inside of the semiconductor device 1. Therefore, in the semiconductor device 1, good explosion-proof performance is realized, and mechanical strength against external force can be ensured.

本実施形態の半導体装置1では、さらに第1導体10および第2導体16の外周を取り囲むケース24が設けられているので、第1導体10、第2導体16、および半導体チップ12で形成される空間に樹脂部材20を容易に充填することができる。したがって、所望の防爆性能が実現された半導体装置1が容易に実現される。   In the semiconductor device 1 of the present embodiment, the case 24 surrounding the outer circumferences of the first conductor 10 and the second conductor 16 is further provided, so that the first conductor 10, the second conductor 16, and the semiconductor chip 12 are formed. The resin member 20 can be easily filled into the space. Therefore, the semiconductor device 1 that achieves the desired explosion-proof performance is easily realized.

第1導体10および第2導体16は、周知の金属材料の加工技術を用いて製造されることができる。たとえば、板金押し出しや打ち抜き、鋳造、鍛造等の技術を用いることによって、任意の寸法の部材が容易に実現できる。またケース24は、第1導体10や第2導体16の寸法に合わせて容易に製造することができる。したがって、本実施形態の半導体装置1では、搭載して並列に接続される半導体チップの個数を任意に設定することができ、トランスファモールドでは実現できない大型のパッケージを製造することが可能となる。   The first conductor 10 and the second conductor 16 can be manufactured using a known metal material processing technique. For example, a member having an arbitrary size can be easily realized by using techniques such as sheet metal extrusion, punching, casting, and forging. The case 24 can be easily manufactured according to the dimensions of the first conductor 10 and the second conductor 16. Therefore, in the semiconductor device 1 of the present embodiment, the number of semiconductor chips mounted and connected in parallel can be arbitrarily set, and a large package that cannot be realized by transfer molding can be manufactured.

樹脂部材20として、高熱伝導度を有する樹脂材料を用いることによって、さらに低熱抵抗化を向上させることができる。   By using a resin material having high thermal conductivity as the resin member 20, it is possible to further reduce the thermal resistance.

なお、上述では、半導体チップ12がIGBTである場合について説明をしたが、半導体チップ12は、IGBTに限らない。コレクタ電極をドレイン電極とし、エミッタ電極をソース電極とすることによって、半導体チップ12としてMOSFETを用いることができる。また、コレクタ電極をアノード電極とし、エミッタ電極をカソード電極とすることによって、半導体チップ12をFRD等のダイオードとして用いることができる。なお、半導体チップ12としてダイオードを用いる場合には、ゲート配線基板22は、あってもなくてもよい。さらに、IGBT等のスイッチング制御素子とダイオードとを混載することも可能である。   In the above description, the semiconductor chip 12 is an IGBT. However, the semiconductor chip 12 is not limited to an IGBT. A MOSFET can be used as the semiconductor chip 12 by using the collector electrode as the drain electrode and the emitter electrode as the source electrode. Further, by using the collector electrode as an anode electrode and the emitter electrode as a cathode electrode, the semiconductor chip 12 can be used as a diode such as FRD. When a diode is used as the semiconductor chip 12, the gate wiring substrate 22 may or may not be present. Furthermore, a switching control element such as an IGBT and a diode can be mounted together.

また、上述では、ポスト部10bとポスト部16bとの間には、それぞれ1つずつの半導体チップ12を配置することとして説明をしたが、ポスト部10bとポスト部16bとの間に複数の半導体チップを配置するようにしてももちろんよい。この場合には、同一のポスト部10b,16bには、同じ種類の半導体チップを設ける場合に限らず、異なる種類の半導体チップを設けるようにしてもよい。たとえば、IGBTのチップとFRDのチップとを同一のポスト部10b,16bに配置するようにしてもよい。   In the above description, one semiconductor chip 12 is disposed between each of the post portion 10b and the post portion 16b. However, a plurality of semiconductors are provided between the post portion 10b and the post portion 16b. Of course, a chip may be arranged. In this case, the same post portion 10b, 16b is not limited to the case where the same type of semiconductor chip is provided, and different types of semiconductor chips may be provided. For example, the IGBT chip and the FRD chip may be arranged on the same post portion 10b, 16b.

(第2の実施形態)
半導体チップ12の周囲に設ける樹脂部材20は、複数種類の樹脂部材を含むようにしてもよい。
図6(a)は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図であり、図6(b)は、図6(a)のD−D'矢視断面図である。
図7は、本実施形態の半導体装置の第1樹脂部材のためのカバーを例示する斜視図である。
図6(a)および図6(b)に示すように、本実施形態の半導体装置1aは、カバー56をさらに備える。半導体装置1aの樹脂部材20は、第1樹脂部材20aと、第2樹脂部材20bとを含む。第1樹脂部材20aは、カバー56内に充填されている。半導体装置1aの他の構成要素は、第1の実施形態の半導体装置1の構成要素と同じであり、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
The resin member 20 provided around the semiconductor chip 12 may include a plurality of types of resin members.
FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device according to this embodiment, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line DD ′ in FIG.
FIG. 7 is a perspective view illustrating a cover for the first resin member of the semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIGS. 6A and 6B, the semiconductor device 1a of the present embodiment further includes a cover 56. The resin member 20 of the semiconductor device 1a includes a first resin member 20a and a second resin member 20b. The first resin member 20 a is filled in the cover 56. The other components of the semiconductor device 1a are the same as the components of the semiconductor device 1 of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

図7に示すように、第1樹脂部材のためのカバー56は、2つの部分56a,56cに分割されている。一方の部分56aは、第1導体10のポスト部10bに対応する位置に、ポスト部10bのXY平面に平行な断面の形状および面積とほぼ同じ形状および面積の開口56bを有している。部分56aの四方の縁部は、Z軸の正方向にほぼ90°屈曲されており、部分56aは、下(Z軸の負の方向)に凸となっている。他方の部分56cには、第2導体16のポスト部16bおよびゲート導体13に対応する位置に、ポスト部16bのXY平面に平行な断面の形状および面積とほぼ同じ形状および面積と、ゲート導体13が挿通するための面積を有する開口56dを有している。部分56cの四方の縁部は、Z軸の負方向にほぼ90°屈曲されており、部分56cは、上(Z軸の正の方向)に凸となっている。部分56aおよび部分56cそれぞれの縁部を合わせることによって、カバー56の内部に第1樹脂部材20aのための空間ができる。第1樹脂部材20aは、カバー56内に充填される。カバー56は、たとえば、ポリイミド等の熱硬化性樹脂を用いて成形されている。なお、カバー56の部分56cの屈曲された縁部には、第1樹脂部材20aのための注入孔58が開口されている。   As shown in FIG. 7, the cover 56 for the first resin member is divided into two portions 56a and 56c. One portion 56a has an opening 56b having a shape and an area substantially the same as the cross-sectional shape and area parallel to the XY plane of the post portion 10b at a position corresponding to the post portion 10b of the first conductor 10. The four edges of the portion 56a are bent by approximately 90 ° in the positive direction of the Z-axis, and the portion 56a is convex downward (in the negative direction of the Z-axis). The other portion 56c has a shape and area substantially the same as the shape and area of the cross section parallel to the XY plane of the post portion 16b at a position corresponding to the post portion 16b and the gate conductor 13 of the second conductor 16, and the gate conductor 13 Has an opening 56d having an area for insertion. The four edges of the portion 56c are bent by approximately 90 ° in the negative direction of the Z axis, and the portion 56c is convex upward (in the positive direction of the Z axis). A space for the first resin member 20a is formed inside the cover 56 by aligning the edges of the portions 56a and 56c. The first resin member 20 a is filled in the cover 56. The cover 56 is formed using, for example, a thermosetting resin such as polyimide. An injection hole 58 for the first resin member 20a is opened at the bent edge of the portion 56c of the cover 56.

カバー56は、部分56aの開口56bに第1導体10のポスト部10bが挿通され、部分56cの開口56dに第2導体16のポスト部16bが挿通される。そのため、半導体チップ12は、カバー56の内部の空間に配置される。半導体チップ12が配置されたカバー56の内部には、第1樹脂部材20aが充填されている。カバー56とケース24との間には、第2樹脂部材20bが充填されている。第1樹脂部材20aの圧縮強さは、第2樹脂部材20bの圧縮強さよりも小さい。第1樹脂部材20aの圧縮強さは、たとえばエポキシ系樹脂の場合には150MPaであり、第2樹脂部材20bの圧縮強さは、たとえばメラミン系樹脂の場合には200MPaである。   In the cover 56, the post portion 10b of the first conductor 10 is inserted into the opening 56b of the portion 56a, and the post portion 16b of the second conductor 16 is inserted into the opening 56d of the portion 56c. Therefore, the semiconductor chip 12 is arranged in the space inside the cover 56. The inside of the cover 56 in which the semiconductor chip 12 is disposed is filled with the first resin member 20a. Between the cover 56 and the case 24, the second resin member 20b is filled. The compressive strength of the first resin member 20a is smaller than the compressive strength of the second resin member 20b. The compressive strength of the first resin member 20a is, for example, 150 MPa in the case of an epoxy resin, and the compressive strength of the second resin member 20b is, for example, 200 MPa in the case of a melamine resin.

次に、本実施形態の半導体装置1aの製造方法について説明する。
本実施形態の半導体装置1aでは、第1の実施形態の半導体装置1の製造工程にいくつかの工程を追加することによって製造することができる。同一の製造工程については、詳細な説明を省略する。
本実施形態の半導体装置1aでは、第1導体10のポスト部10bの第2主面17b上に半導体チップ12を接続する前に、ポスト部10bにカバー56の部分56aの開口56bを挿通する。このとき、カバー56の部分56aのZ軸方向の位置決めをするために、ポスト部10bの周囲の適切な位置にフランジfpを設けてもよい。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1a of this embodiment will be described.
The semiconductor device 1a of this embodiment can be manufactured by adding several processes to the manufacturing process of the semiconductor device 1 of the first embodiment. Detailed description of the same manufacturing process is omitted.
In the semiconductor device 1a of the present embodiment, the opening 56b of the portion 56a of the cover 56 is inserted into the post portion 10b before the semiconductor chip 12 is connected to the second main surface 17b of the post portion 10b of the first conductor 10. At this time, in order to position the portion 56a of the cover 56 in the Z-axis direction, a flange fp may be provided at an appropriate position around the post portion 10b.

ポスト部10bの第2主面17bにハンダ等の導電性接合材14を塗布して半導体チップ12を接続する。   The semiconductor chip 12 is connected by applying a conductive bonding material 14 such as solder to the second main surface 17b of the post portion 10b.

開口56dの位置が、第2導体16のポスト部16bの位置に対応するようにカバー56の部分56cを部分56a上に配置し、部分56a,56c同士を接続する。部分56a,56c同士は、たとえば紫外線硬化性の接着剤等で接続することができる。   The portion 56c of the cover 56 is disposed on the portion 56a so that the position of the opening 56d corresponds to the position of the post portion 16b of the second conductor 16, and the portions 56a and 56c are connected to each other. The portions 56a and 56c can be connected to each other with, for example, an ultraviolet curable adhesive.

第1導体10と第2導体16とを接続し、ケース24を接続する前に、注入孔58から第1樹脂部材20aを注入し、カバー56の内部を第1樹脂部材20aで充填し、硬化させる。   Before connecting the first conductor 10 and the second conductor 16 and connecting the case 24, the first resin member 20a is injected from the injection hole 58, and the inside of the cover 56 is filled with the first resin member 20a and cured. Let

以降、第1の実施形態の半導体装置1の製造方法と同様の工程を実行することによって半導体装置1aを製造することができる。   Thereafter, the semiconductor device 1a can be manufactured by performing the same process as the manufacturing method of the semiconductor device 1 of the first embodiment.

本実施形態の半導体装置1aの作用および効果について、以下説明する。
本実施形態の半導体装置1aでは、半導体チップ12の周辺には、第1樹脂部材20aが充填され、さらにその外側には、第2樹脂部材20bが充填されている。半導体チップ12が急激に発熱した場合には、半導体チップ12、ハンダ等の導電性接合材14,18、第1導体10、および第2導体16は、それぞれの膨張係数によって熱膨張する。これら各材料の膨張係数が相違することによって、半導体チップ12あるいは導電性接合材14,18の特定の箇所に応力が集中し、その箇所に割れや剥離等が生じることがある。そして、発熱原因が除去された場合であっても、半導体装置の性能が復帰しない等の不具合が生じるおそれがある。本実施形態の半導体装置1aでは、半導体チップ12の少なくとも周縁とその外側が異なる圧縮強さの樹脂部材で覆われている。本実施形態の半導体装置1aでは、半導体チップ12から第1導体10に向かって、かつ、半導体チップ12から第2導体16に向かって、圧縮強さが大きくなるように樹脂部材が選定されている。そのため、2種類の樹脂部材が半導体チップ12とその他の部材の熱膨張係数の相違を吸収する。したがって、本実施形態の半導体装置1aでは、上述のような応力集中が緩和され、不可逆な故障が回避される。
The operation and effect of the semiconductor device 1a of this embodiment will be described below.
In the semiconductor device 1a of this embodiment, the periphery of the semiconductor chip 12 is filled with the first resin member 20a, and the outer side thereof is filled with the second resin member 20b. When the semiconductor chip 12 suddenly generates heat, the semiconductor chip 12, the conductive bonding materials 14, 18 such as solder, the first conductor 10, and the second conductor 16 are thermally expanded by their respective expansion coefficients. When the expansion coefficients of these materials are different, stress concentrates on a specific portion of the semiconductor chip 12 or the conductive bonding materials 14 and 18, and cracks, peeling, or the like may occur at that portion. And even if the cause of heat generation is removed, there is a risk that problems such as the performance of the semiconductor device not returning will occur. In the semiconductor device 1a of the present embodiment, at least the periphery of the semiconductor chip 12 and the outside thereof are covered with resin members having different compressive strengths. In the semiconductor device 1a of the present embodiment, the resin member is selected so that the compressive strength increases from the semiconductor chip 12 toward the first conductor 10 and from the semiconductor chip 12 toward the second conductor 16. . Therefore, the two types of resin members absorb the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip 12 and other members. Therefore, in the semiconductor device 1a of the present embodiment, the stress concentration as described above is alleviated and irreversible failures are avoided.

(第3の実施形態)
図8は、第3の実施形態に係る半導体装置を例示する図であり、図8(a)は、図8(b)のE−E'矢視断面図、図8(b)は、平面図、図8(c)は、底面図である。
上述の実施形態の半導体装置1,1aでは、ケース24は、たとえば、第1導体10および第2導体16に接着剤等によって接続されていたが、屋外設置される機器等では、大きな機械振動や温度変動等、厳しい設置環境にさらされる場合がある。そこで、図8(a)〜図8(c)に示すように、本実施形態の半導体装置1bでは、ネジ36をさらに備える。ケース24は、ネジ36を挿通する挿通孔34を有している。第1導体10および第2導体16には、ケース24の挿通孔34に対応するそれぞれの位置にあらかじめメネジ37を切っておく必要がある。ネジ36の個数および取付位置については、半導体装置1bの寸法および必要強度に応じて適切かつ任意に設定することができる。ケース24に開口される挿通孔34、並びに第1導体10および第2導体16のメネジ37の個数は、ネジ36の個数によって決定される。なお、ネジ36として、ネジ挿通時にメネジを切りながら進むセルフタッピングネジを用いる場合には、第1導体10および第2導体16にあらかじめメネジを切っておく必要はない。
(Third embodiment)
8A and 8B are diagrams illustrating a semiconductor device according to the third embodiment. FIG. 8A is a cross-sectional view taken along the line EE ′ of FIG. 8B, and FIG. FIG. 8 (c) is a bottom view.
In the semiconductor devices 1 and 1a of the above-described embodiment, the case 24 is connected to the first conductor 10 and the second conductor 16 with an adhesive or the like, for example. It may be exposed to severe installation environment such as temperature fluctuation. Therefore, as shown in FIGS. 8A to 8C, the semiconductor device 1b of the present embodiment further includes a screw 36. The case 24 has an insertion hole 34 through which the screw 36 is inserted. The first conductor 10 and the second conductor 16 need to be cut in advance with female screws 37 at respective positions corresponding to the insertion holes 34 of the case 24. The number and mounting positions of the screws 36 can be appropriately and arbitrarily set according to the dimensions and required strength of the semiconductor device 1b. The number of insertion holes 34 opened in the case 24 and the number of female screws 37 of the first conductor 10 and the second conductor 16 are determined by the number of screws 36. In the case of using a self-tapping screw that advances while cutting a female screw when the screw is inserted, it is not necessary to cut the female screw in advance in the first conductor 10 and the second conductor 16.

本実施形態の半導体装置1bの作用および効果について説明する。
本実施形態の半導体装置1bでは、半導体チップ12が第1導体10と第2導体16とに挟持され、導電性接合材14,18を介して接続されているので、上述の実施形態の半導体装置1,1aと同様にZ軸方向の力を含む応力に対しては高い強度を有する。それに加えて、半導体装置1bでは、ケース24と第1導体10とがネジ36で接続され、ケース24と第2導体16とがネジ36で接続されている。また、半導体装置1bでは、ケース24が第1導体10および第2導体16の周囲、すなわち側面から支持し、X軸方向およびY軸方向にネジ36によって締め付けられている。したがって、半導体装置1bでは、XY平面に平行な力を含む応力に対して強度を向上させることができる。このようにして、本実施形態の半導体装置1bでは、屋外等の設置環境等においても高い機械的強度を有し、信頼性の向上をはかることができる。
The operation and effect of the semiconductor device 1b of this embodiment will be described.
In the semiconductor device 1b of the present embodiment, the semiconductor chip 12 is sandwiched between the first conductor 10 and the second conductor 16 and connected via the conductive bonding materials 14 and 18, so that the semiconductor device of the above-described embodiment. Like 1 and 1a, it has high strength against stress including force in the Z-axis direction. In addition, in the semiconductor device 1b, the case 24 and the first conductor 10 are connected by a screw 36, and the case 24 and the second conductor 16 are connected by a screw 36. Further, in the semiconductor device 1b, the case 24 is supported from the periphery of the first conductor 10 and the second conductor 16, that is, from the side surfaces, and is fastened by screws 36 in the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, in the semiconductor device 1b, the strength can be improved against a stress including a force parallel to the XY plane. In this way, the semiconductor device 1b of this embodiment has high mechanical strength even in an installation environment such as outdoors, and can improve reliability.

(第4の実施形態)
図9は、本実施形態に係る半導体装置を例示する図であり、図9(a)は、図9(b)のF−F'矢視断面図であり、図9(b)は、平面図であり、図9(c)は、底面図である。
上述した実施形態の半導体装置1〜1bを含め、第1導体10の第1主面17aおよび第2導体16の第1主面19aは、それぞれヒートシンクに熱的に接続されて半導体チップ12で発生した熱を効率よく放熱する。本実施形態の半導体装置1cでは、ヒートシンクに容易に取り付けられるように、第1導体10および第2導体16の形状が、上述した他の実施形態の半導体装置1〜1bと相違する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating the semiconductor device according to this embodiment. FIG. 9A is a cross-sectional view taken along the line FF ′ of FIG. 9B, and FIG. FIG. 9C is a bottom view.
The first main surface 17a of the first conductor 10 and the first main surface 19a of the second conductor 16 including the semiconductor devices 1 to 1b of the above-described embodiments are thermally connected to the heat sink, and are generated in the semiconductor chip 12. Efficiently dissipates the generated heat. In the semiconductor device 1c of this embodiment, the shapes of the first conductor 10 and the second conductor 16 are different from those of the semiconductor devices 1 to 1b of the other embodiments described above so that the semiconductor device 1c can be easily attached to the heat sink.

図9(a)〜図9(c)に示すように、本実施形態の半導体装置1cは、第1導体10と、第2導体16と、を備える。第1導体10は、平板10aとポスト部10bとを含む。平板10aの外周部には、フランジ10cが設けられている。フランジ10cは、平板10aの外周部に設けられている。フランジ10cは、第1導体10が第2導体16およびケース24と組み合わされたときに、ケース24の面の位置からX軸およびY軸方向に延出している。フランジ10cは、Z軸方向に開口された複数の取付ネジのための挿通孔10dを含む。挿通孔10dには、第1導体10の第1主面17aをヒートシンク(図示せず)に密着させた後、ネジを挿通して第1導体10とヒートシンクとを固定する。第2導体16は、平板16aとポスト部16bとを含んでいる。平板16aは、フランジ16cを含んでいる。フランジ16cは、平板16aの外周部に設けられている。フランジ16cは、第2導体16を第1導体10およびケース24と組み合わせたときに、ケース24の面の位置からX軸方向およびY軸方向に延出している。フランジ16cは、Z軸方向に開口された、取付ネジのための複数の挿通孔16dを含む。挿通孔16dには、第2導体16の第1主面19aをヒートシンク(図示せず)に密着させた後、ネジ(図示せず)を挿通して第2導体16とヒートシンクとを固定する。   As shown in FIGS. 9A to 9C, the semiconductor device 1 c according to this embodiment includes a first conductor 10 and a second conductor 16. The first conductor 10 includes a flat plate 10a and a post portion 10b. A flange 10c is provided on the outer periphery of the flat plate 10a. The flange 10c is provided on the outer periphery of the flat plate 10a. The flange 10 c extends in the X-axis and Y-axis directions from the position of the surface of the case 24 when the first conductor 10 is combined with the second conductor 16 and the case 24. The flange 10c includes insertion holes 10d for a plurality of mounting screws opened in the Z-axis direction. After the first main surface 17a of the first conductor 10 is brought into close contact with the heat sink (not shown) in the insertion hole 10d, a screw is inserted to fix the first conductor 10 and the heat sink. The second conductor 16 includes a flat plate 16a and a post portion 16b. The flat plate 16a includes a flange 16c. The flange 16c is provided on the outer periphery of the flat plate 16a. The flange 16 c extends from the position of the surface of the case 24 in the X-axis direction and the Y-axis direction when the second conductor 16 is combined with the first conductor 10 and the case 24. The flange 16c includes a plurality of insertion holes 16d opened in the Z-axis direction for mounting screws. The first main surface 19a of the second conductor 16 is brought into close contact with the heat sink (not shown) in the insertion hole 16d, and then a screw (not shown) is inserted to fix the second conductor 16 and the heat sink.

本実施形態の半導体装置1cは、第1導体10のフランジ10cおよび第2導体16のフランジ16cにそれぞれ挿通孔10dおよび16dを含んでいる。そのため、半導体装置1cは、ヒートシンクを容易に取り付けて、固定することができる。ヒートシンクに半導体装置1cをネジ止めすることによって、第1導体10とヒートシンクのとの熱抵抗、および、第2導体16とヒートシンクとの熱抵抗を小さくすることができる。   The semiconductor device 1c of the present embodiment includes insertion holes 10d and 16d in the flange 10c of the first conductor 10 and the flange 16c of the second conductor 16, respectively. Therefore, the semiconductor device 1c can be easily attached and fixed with a heat sink. By screwing the semiconductor device 1c to the heat sink, the thermal resistance between the first conductor 10 and the heat sink and the thermal resistance between the second conductor 16 and the heat sink can be reduced.

(第5の実施形態)
図10(a)は、本実施形態の半導体装置のゲート配線基板の底面図である。図10(b)は、本実施形態の半導体装置の第2導体を例示する底面図である。図10(c)は、図10(b)のG−G'矢視断面図である。図10(d)は、図10(F)のH−H'矢視断面図である。
図11(a)は、本実施形態の半導体装置の第2導体にゲート配線基板を配置した状態を例示する底面図である。図11(b)は、図11(a)のK−K'矢視断面図である。
上述した半導体装置1〜1cでは、各半導体チップ12のゲート電極12dを相互に接続するためにゲート配線基板22が用いられている。ゲート配線基板22は、第2導体16のポスト部16bに対応する形状および位置に開口部22cを有する絶縁性の基板22aを含んでいる。基板22aには、各半導体チップ12のゲート電極12dに対応する位置に接続パッド22dが設けられ、接続パッド22d同士は、接続配線22eで接続されている。それぞれの接続パッド22dは、ゲート導体13を介して各半導体チップ12のゲート電極12dに接続されている。本実施形態の半導体装置では、他の実施形態の場合とは異なる形状のゲート配線基板52を備える。なお、基板の材質等については、第1の実施形態の半導体装置1等と同じなので、詳細な説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 10A is a bottom view of the gate wiring substrate of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 10B is a bottom view illustrating the second conductor of the semiconductor device of this embodiment. FIG.10 (c) is GG 'arrow sectional drawing of FIG.10 (b). FIG. 10D is a cross-sectional view taken along the line HH ′ of FIG.
FIG. 11A is a bottom view illustrating a state in which the gate wiring substrate is disposed on the second conductor of the semiconductor device of this embodiment. FIG.11 (b) is KK 'arrow sectional drawing of Fig.11 (a).
In the semiconductor devices 1 to 1c described above, the gate wiring substrate 22 is used to connect the gate electrodes 12d of the respective semiconductor chips 12 to each other. The gate wiring substrate 22 includes an insulating substrate 22 a having an opening 22 c at a shape and position corresponding to the post portion 16 b of the second conductor 16. A connection pad 22d is provided on the substrate 22a at a position corresponding to the gate electrode 12d of each semiconductor chip 12, and the connection pads 22d are connected by a connection wiring 22e. Each connection pad 22 d is connected to the gate electrode 12 d of each semiconductor chip 12 through the gate conductor 13. The semiconductor device of this embodiment includes a gate wiring substrate 52 having a shape different from that of the other embodiments. Since the material of the substrate is the same as that of the semiconductor device 1 of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

図10(a)に示すように、本実施形態の半導体装置のゲート配線基板52は、基板52aと、配線52bと、接続パッド52d,52fと、を含む。基板52aの一方の面の全面には導電体が設けられており、配線52bを形成している。したがって、配線52bの形状は、基板52aの形状と同じであり、以下では基板52aの形状として説明する。基板52aは、第1部分52a1と第2部分52a2と第3部分52a3とを含む。第1部分52a1は、X軸方向に延びている。第2部分52a2は、第1部分52a1とほぼ同じ長さを有し、第1部分52a1にほぼ平行して延びている。第3部分52a3は、両方の端部において第1部分52a1および第2部分52a2の一方の端部に接続され、Y軸方向に延びている。第1部分52a1は、X軸に平行な縁部にY軸方向に突出する複数の接続パッド52dを有する。第2部分52a2は、X軸に平行な縁部にY軸方向に突出する複数の接続パッド52dを有する。接続パッド52dは、それぞれ半導体チップ12のゲート電極12dに対応する位置に配置されている。ゲート配線基板52は、さらに接続パッド52fと第3部分52a3との間に第4部分52a4を有している。各接続パッド52dは、基板52aの第1部分52a1、第2部分52a2、第3部分52a3および第4部分52a4によって引き出され、接続パッド52fに電気的に接続されている。   As shown in FIG. 10A, the gate wiring substrate 52 of the semiconductor device of this embodiment includes a substrate 52a, wiring 52b, and connection pads 52d and 52f. A conductor is provided on the entire surface of one surface of the substrate 52a to form a wiring 52b. Therefore, the shape of the wiring 52b is the same as the shape of the substrate 52a, and will be described below as the shape of the substrate 52a. The substrate 52a includes a first portion 52a1, a second portion 52a2, and a third portion 52a3. The first portion 52a1 extends in the X-axis direction. The second portion 52a2 has substantially the same length as the first portion 52a1, and extends substantially parallel to the first portion 52a1. The third portion 52a3 is connected to one end of the first portion 52a1 and the second portion 52a2 at both ends, and extends in the Y-axis direction. The first portion 52a1 has a plurality of connection pads 52d protruding in the Y-axis direction at the edge parallel to the X-axis. The second portion 52a2 has a plurality of connection pads 52d protruding in the Y-axis direction at the edge parallel to the X-axis. The connection pads 52d are disposed at positions corresponding to the gate electrodes 12d of the semiconductor chip 12, respectively. The gate wiring substrate 52 further includes a fourth portion 52a4 between the connection pad 52f and the third portion 52a3. Each connection pad 52d is drawn out by the first portion 52a1, the second portion 52a2, the third portion 52a3, and the fourth portion 52a4 of the substrate 52a, and is electrically connected to the connection pad 52f.

図10(b)〜図10(d)に示すように、第2導体16のポスト部16bは、第2主面19bの側の1つの角部に切欠部16eを有する。切欠部16eは、半導体チップ12のゲート電極12dに対応する位置に設けられている。切欠部16eのZ軸方向の深さは、ゲート配線基板52の厚さ程度に設定されている。切欠部16eのXY平面上の形状および面積は、ゲート配線基板22の接続パッド22dの形状および面積と同程度に設定されている。ポスト部16bは、上述の実施形態の場合と同様に、平板16aの第1主面19aとは反対側の面に、X軸方向に3個、Y軸方向に3個設けられ、3×3のマトリクス状に配列されている。ここで、ポスト部16bの符号を左上からX軸の正の方向に向かって、また、Y軸の正の方向に向かって順に、16b1〜16b9とする。切欠部16eの位置は、ポスト部16b1〜16b9の位置によって異なっている。ポスト部16b1〜16b6では、図の右下隅に設けられ、ポスト部16b7〜16b9では、図の左上隅に設けられている。半導体チップ12のゲート電極12dを半導体基板12aの角部に配置した場合には、半導体チップ12の配置角度を変えることによって、ゲート電極12dの位置を変えることができる。本実施形態の半導体装置では、ゲート配線基板52の第2部分52a2を第1部分52a1よりも幅広に設定し、ポスト部16b4〜16b9に配置された半導体チップ12に共通に用いている。そのため、ポスト部16b7〜16b9に配置される半導体チップ12の搭載角度は、他のポスト部16b1〜16b8に配置される半導体チップ12の搭載角度に対して底面視で時計回りに180°回転されている。   As shown in FIGS. 10B to 10D, the post portion 16b of the second conductor 16 has a notch 16e at one corner on the second main surface 19b side. The notch 16e is provided at a position corresponding to the gate electrode 12d of the semiconductor chip 12. The depth of the notch 16e in the Z-axis direction is set to about the thickness of the gate wiring substrate 52. The shape and area of the notch 16e on the XY plane are set to be approximately the same as the shape and area of the connection pad 22d of the gate wiring substrate 22. As in the case of the above-described embodiment, three post portions 16b are provided on the surface of the flat plate 16a opposite to the first main surface 19a in the X-axis direction and three in the Y-axis direction. Are arranged in a matrix. Here, the signs of the post portion 16b are 16b1 to 16b9 in order from the upper left toward the positive direction of the X axis and toward the positive direction of the Y axis. The position of the notch 16e differs depending on the positions of the post portions 16b1 to 16b9. The post portions 16b1 to 16b6 are provided at the lower right corner of the drawing, and the post portions 16b7 to 16b9 are provided at the upper left corner of the drawing. When the gate electrode 12d of the semiconductor chip 12 is arranged at the corner of the semiconductor substrate 12a, the position of the gate electrode 12d can be changed by changing the arrangement angle of the semiconductor chip 12. In the semiconductor device of this embodiment, the second portion 52a2 of the gate wiring substrate 52 is set to be wider than the first portion 52a1, and is commonly used for the semiconductor chips 12 arranged in the post portions 16b4 to 16b9. Therefore, the mounting angle of the semiconductor chip 12 disposed in the post portions 16b7 to 16b9 is rotated by 180 ° in the clockwise direction in the bottom view with respect to the mounting angle of the semiconductor chip 12 disposed in the other post portions 16b1 to 16b8. Yes.

図11(a)に示すように、ゲート配線基板52は、接続パッド52d等の導電体部分がZ軸方向の負方向に向くように第2導体16のポスト部16bの側に配置される。ゲート配線基板52は、接続パッド52dが、ポスト部16bの切欠部16eにはめ込むように配置される。接続パッド52dと、切欠部16eとは、たとえば紫外線硬化型の接着剤等で接続される。   As shown in FIG. 11A, the gate wiring substrate 52 is disposed on the post portion 16b side of the second conductor 16 so that the conductor portions such as the connection pads 52d are directed in the negative direction in the Z-axis direction. The gate wiring substrate 52 is disposed such that the connection pad 52d is fitted into the notch 16e of the post portion 16b. The connection pad 52d and the notch 16e are connected by, for example, an ultraviolet curable adhesive.

図11(b)に示すように、半導体チップ12のコレクタ電極12bおよびエミッタ電極12cは、ポスト部10bおよび16bにそれぞれハンダ接合される際に、ゲート電極12dは、接続パッド52dにハンダ接合される。半導体チップ12のゲート電極12dは、ハンダ54を介して接続パッド52dに接続され、配線52bによって他の半導体チップ12のゲート電極12dと接続されるとともに、接続パッド52fによって、外部回路に接続される。   As shown in FIG. 11B, when the collector electrode 12b and the emitter electrode 12c of the semiconductor chip 12 are soldered to the post portions 10b and 16b, respectively, the gate electrode 12d is soldered to the connection pad 52d. . The gate electrode 12d of the semiconductor chip 12 is connected to the connection pad 52d through the solder 54, connected to the gate electrode 12d of the other semiconductor chip 12 through the wiring 52b, and connected to an external circuit through the connection pad 52f. .

上述の実施形態の半導体装置によれば、ゲート導体13を介することなく、ゲート電極12dと直接ゲート配線基板52とを接続することができる。そのため、樹脂部材20の注入時等にゲート導体13が樹脂の注入圧力で流される等により接続不良を生ずるおそれが少なくなり、製造工程を簡素化することができる。また、ゲート配線基板52の基板52aの部材量を少なくすることができ、低コスト化が可能になる。   According to the semiconductor device of the above-described embodiment, the gate electrode 12d and the gate wiring substrate 52 can be directly connected without using the gate conductor 13. Therefore, there is less risk of connection failure due to the gate conductor 13 being flowed at the resin injection pressure when the resin member 20 is injected, and the manufacturing process can be simplified. Further, the amount of the member of the substrate 52a of the gate wiring substrate 52 can be reduced, and the cost can be reduced.

(第6の実施形態)
図12(a)は、第1導体のポスト部の正面図、図12(b)は、第2導体のポスト部の正面図、図12(c)は、第1導体のポスト部の平面図である。なお、第2導体のポスト部の底面図は、第1導体のポスト部の平面図と同じである。
本実施形態の半導体装置の第1導体10は、平板10aとポスト部10bとを含んでいる。図12(a)に示すように、ポスト部10bの側面には、表面から突出する複数の凸部10fが設けられている。凸部10fは、ポスト部10bの側面の周囲をネジ山状に取り巻いている。半導体装置の第2導体16についても、ポスト部16bには、凸部16fが設けられている。図12(b)に示すように、凸部16fは、ポスト部16bの周囲をネジ山状に取り巻いている。図12(a)〜図12(c)に示すように、凸部10f,16fの面10g,16gは、Z軸に平行な法線ベクトルの成分を含んでいる。
(Sixth embodiment)
12A is a front view of the post portion of the first conductor, FIG. 12B is a front view of the post portion of the second conductor, and FIG. 12C is a plan view of the post portion of the first conductor. It is. The bottom view of the post portion of the second conductor is the same as the plan view of the post portion of the first conductor.
The first conductor 10 of the semiconductor device according to the present embodiment includes a flat plate 10a and a post portion 10b. As shown to Fig.12 (a), the convex part 10f which protrudes from the surface is provided in the side surface of the post part 10b. The convex portion 10f surrounds the periphery of the side surface of the post portion 10b in a screw thread shape. Also for the second conductor 16 of the semiconductor device, the post portion 16b is provided with a convex portion 16f. As shown in FIG. 12B, the convex portion 16f surrounds the periphery of the post portion 16b in a screw thread shape. As shown in FIGS. 12A to 12C, the surfaces 10g and 16g of the convex portions 10f and 16f include components of normal vectors parallel to the Z axis.

ポスト部10b,16bの側面には、多数の凸部10f,16fがそれぞれ形成されているので、ポスト部10b,16bの表面積が大きくなる。そのため、ポスト部10b,16bの側面と、樹脂部材20との接触面積が増大する。したがって、ポスト部10b,16bと樹脂部材20との接合強度が増大し、耐湿性等の信頼度が向上する。また、ポスト部10b,16bと樹脂部材20との接触熱抵抗が低減し、半導体装置の放熱性能が向上する。さらに、凸部10f,16fは、Z軸に平行な法線成分を含む面10g,16gを有している。そのため、Z軸方向の力に対して、面10g,16gが応力を受けるので、凸部10f,16fがない場合よりも接合強度が向上する。したがって、ポスト部10b,16bと樹脂部材20との密着力が向上し、半導体装置では、温度サイクルや熱衝撃等による耐性や機械的強度が向上する。   Since the convex portions 10f and 16f are respectively formed on the side surfaces of the post portions 10b and 16b, the surface areas of the post portions 10b and 16b are increased. Therefore, the contact area between the side surfaces of the post portions 10b and 16b and the resin member 20 increases. Therefore, the bonding strength between the post portions 10b and 16b and the resin member 20 is increased, and the reliability such as moisture resistance is improved. Further, the contact thermal resistance between the post portions 10b and 16b and the resin member 20 is reduced, and the heat dissipation performance of the semiconductor device is improved. Furthermore, the convex portions 10f and 16f have surfaces 10g and 16g including a normal component parallel to the Z axis. Therefore, since the surfaces 10g and 16g are subjected to stress with respect to the force in the Z-axis direction, the bonding strength is improved as compared with the case where there are no protrusions 10f and 16f. Accordingly, the adhesion between the post portions 10b and 16b and the resin member 20 is improved, and the resistance and mechanical strength due to the temperature cycle and thermal shock are improved in the semiconductor device.

(第7の実施形態)
図13は、本実施形態に係る半導体装置を例示する図であり、図13(a)は、平面図であり、図13(b)は、図13(a)のM−M'矢視断面図である。
図14(a)は、本実施形態の半導体装置の半導体素子の部分を例示する断面図である。図14(b)は、本実施形態の半導体装置のゲート配線基板を例示する平面図である。
図15は、本実施形態の半導体装置を例示する一部分解組立図である。
図13(a)および図13(b)に示すように、本実施形態の半導体装置70は、半導体素子72と、導電性接合材74,76と、を備える。
(Seventh embodiment)
13A and 13B are diagrams illustrating the semiconductor device according to this embodiment. FIG. 13A is a plan view, and FIG. 13B is a cross-sectional view taken along line MM ′ in FIG. FIG.
FIG. 14A is a cross-sectional view illustrating a portion of the semiconductor element of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 14B is a plan view illustrating a gate wiring substrate of the semiconductor device of this embodiment.
FIG. 15 is a partially exploded view illustrating the semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIGS. 13A and 13B, the semiconductor device 70 of this embodiment includes a semiconductor element 72 and conductive bonding materials 74 and 76.

図14(a)に示すように、半導体素子72は、第1導体80と、半導体チップ12と、導電性接合材84,88と、第2導体86と、樹脂部材90aと、を含む。半導体チップ12は、上述した他の実施形態の場合と同じであり詳細な説明を省略する。第1導体80は、平板80aとポスト部80bとを含む。ポスト部80bは、平板80aの第1主面87aとは反対側の面に設けられている。ポスト部80bの開放された面である第2主面87bには、半導体チップ12のコレクタ電極12bが接続される。第2導体86は、平板86aとポスト部86bとを含む。ポスト部86bは、平板86aの第1主面89aとは反対側の面に設けられている。ポスト部86bの開放された面である第2主面89bは、半導体チップ12のエミッタ電極12cに接続される。したがって、半導体チップ12は、導電性接合材84を介して第1導体80に接合され、電気的に接続されている。半導体チップ12は、導電性接合材88を介して第2導体86に接合され、電気的に接続されている。以上のようにして、半導体チップ12は、導電性接合材84,88を介して、第1導体80と、第2導体86とに挟持され、導電性接合材84,88によって固定される。半導体チップ12は、少なくともその周縁部が樹脂部材90aによって空気に触れないように覆われている。樹脂部材90aは好ましくは、圧縮強さが小さい低応力樹脂部材である。半導体チップ12のゲート電極12dには、ゲート導体13の一端が接続されており、ゲート電極の他端は開放されている。半導体素子72は、以上のように構成され、XY平面でマトリクス状に複数個配列されて、隣接する半導体素子72の第1導体80の平板80a同士が導電性接合材74によって相互に接続される。第2導体86の平板80a同士も導電性接合材76によって相互に接続される。導電性接合材74,76は導電性の導電性接合材であり、すべての半導体素子72の第1導体80および第2導体86は、それぞれ電気的に接続される。導電性接合材74,76は、たとえば導電性粒子を含む導電性接着剤等である。   As shown in FIG. 14A, the semiconductor element 72 includes a first conductor 80, a semiconductor chip 12, conductive bonding materials 84 and 88, a second conductor 86, and a resin member 90a. The semiconductor chip 12 is the same as in the other embodiments described above, and detailed description thereof is omitted. The first conductor 80 includes a flat plate 80a and a post portion 80b. The post portion 80b is provided on the surface opposite to the first main surface 87a of the flat plate 80a. The collector electrode 12b of the semiconductor chip 12 is connected to the second main surface 87b, which is an open surface of the post portion 80b. The second conductor 86 includes a flat plate 86a and a post portion 86b. The post portion 86b is provided on the surface of the flat plate 86a opposite to the first main surface 89a. The second main surface 89b, which is an open surface of the post portion 86b, is connected to the emitter electrode 12c of the semiconductor chip 12. Therefore, the semiconductor chip 12 is bonded to and electrically connected to the first conductor 80 via the conductive bonding material 84. The semiconductor chip 12 is bonded to and electrically connected to the second conductor 86 via the conductive bonding material 88. As described above, the semiconductor chip 12 is sandwiched between the first conductor 80 and the second conductor 86 via the conductive bonding materials 84 and 88 and fixed by the conductive bonding materials 84 and 88. The semiconductor chip 12 is covered so that at least the peripheral edge thereof is not exposed to air by the resin member 90a. The resin member 90a is preferably a low stress resin member having a low compressive strength. One end of a gate conductor 13 is connected to the gate electrode 12d of the semiconductor chip 12, and the other end of the gate electrode is open. The semiconductor elements 72 are configured as described above, and a plurality of the semiconductor elements 72 are arranged in a matrix on the XY plane, and the flat plates 80a of the first conductors 80 of the adjacent semiconductor elements 72 are connected to each other by the conductive bonding material 74. . The flat plates 80 a of the second conductor 86 are also connected to each other by the conductive bonding material 76. The conductive bonding materials 74 and 76 are conductive conductive bonding materials, and the first conductor 80 and the second conductor 86 of all the semiconductor elements 72 are electrically connected to each other. The conductive bonding materials 74 and 76 are, for example, a conductive adhesive containing conductive particles.

図14(b)に示すゲート配線基板52は、上述した第5の実施形態において説明したゲート配線基板と同じものである。   The gate wiring substrate 52 shown in FIG. 14B is the same as the gate wiring substrate described in the fifth embodiment.

本実施形態の半導体装置70の製造方法について説明する。
半導体素子72が以下のようにして必要数量製造される。
A method for manufacturing the semiconductor device 70 of this embodiment will be described.
The required number of semiconductor elements 72 are manufactured as follows.

半導体チップ12のコレクタ電極12bは、第1導体80のポスト部80bの第2主面87b上に塗布されたハンダ等の導電性接合材84によって第1導体80と接合され、電気的に接続される。   The collector electrode 12b of the semiconductor chip 12 is bonded to and electrically connected to the first conductor 80 by a conductive bonding material 84 such as solder applied on the second main surface 87b of the post portion 80b of the first conductor 80. The

エミッタ電極12cは、第2導体86のポスト部86bの第2主面89b上に塗布されたハンダ等の導電性接合材88によって、第2導体86と接合され、電気的に接続される。   The emitter electrode 12c is joined to and electrically connected to the second conductor 86 by a conductive joining material 88 such as solder applied on the second main surface 89b of the post portion 86b of the second conductor 86.

半導体チップ12の周縁部を覆うように設けられた封入金型(図示せず)によって、第1樹脂部材90aを半導体チップ12の周縁に形成する。   The first resin member 90 a is formed on the periphery of the semiconductor chip 12 by an encapsulating mold (not shown) provided so as to cover the periphery of the semiconductor chip 12.

上述した半導体素子72が必要な個数分製造された後、半導体素子72は、XY平面上に3×3のマトリクス状に配列され、導電性接合材84,86によって互いに接合される。マトリクス状に配列された半導体素子の符号をX軸の正方向に、また、Y軸の正方向に順に721〜729とする。   After the necessary number of the semiconductor elements 72 are manufactured, the semiconductor elements 72 are arranged in a 3 × 3 matrix on the XY plane, and are bonded to each other by the conductive bonding materials 84 and 86. Reference numerals of the semiconductor elements arranged in a matrix are denoted as 721 to 729 in order in the positive direction of the X axis and in the positive direction of the Y axis.

図15に示すように、マトリクス状に配列された半導体素子72の、隣接するポスト部16bの間にゲート配線基板52を挿入する。この例の場合には、半導体素子721,724,727のポスト部と、半導体素子722,725,728のポスト部との間には、基板52aの第1部分52a1を挿入する。半導体素子722,725,728のポスト部と、半導体素子723,726,729のポスト部との間には、基板52aの第2部分52a2を挿入する。ゲート配線基板52の接続パッド52dの位置が、各半導体チップ12のゲート電極12dに接続されたゲート導体13の他端の位置に合うようにゲート配線基板52は、挿入される。位置決めの後、接続パッド52dとゲート導体13の他端とをハンダ接合する。   As shown in FIG. 15, a gate wiring substrate 52 is inserted between adjacent post portions 16b of semiconductor elements 72 arranged in a matrix. In the case of this example, the first portion 52a1 of the substrate 52a is inserted between the post portions of the semiconductor elements 721, 724, 727 and the post portions of the semiconductor elements 722, 725, 728. A second portion 52a2 of the substrate 52a is inserted between the post portions of the semiconductor elements 722, 725, 728 and the post portions of the semiconductor elements 723, 726, 729. The gate wiring substrate 52 is inserted so that the position of the connection pad 52d of the gate wiring substrate 52 matches the position of the other end of the gate conductor 13 connected to the gate electrode 12d of each semiconductor chip 12. After the positioning, the connection pad 52d and the other end of the gate conductor 13 are soldered.

その後、分割されたケースを接続し、樹脂注入を行い、樹脂部材90bを充填する。樹脂部材90bは、樹脂部材90aよりも圧縮強さが大きい樹脂材料である。   Thereafter, the divided cases are connected, resin is injected, and the resin member 90b is filled. The resin member 90b is a resin material having a higher compressive strength than the resin member 90a.

本実施形態の半導体装置70では、同一の半導体素子72を個別に製造した後に半導体素子72を接合するので、すべての半導体チップを同時に搭載する他の実施形態の場合に比べて高い歩留りが期待できる。また、同一の半導体素子72を多数製造するため、量産効果により低コスト化が可能となる。   In the semiconductor device 70 of the present embodiment, since the semiconductor elements 72 are bonded after individually manufacturing the same semiconductor elements 72, a higher yield can be expected as compared with the other embodiments in which all the semiconductor chips are mounted simultaneously. . Further, since a large number of the same semiconductor elements 72 are manufactured, the cost can be reduced due to the mass production effect.

半導体チップ12の周囲に第1樹脂部材90aを設ける場合には、専用の樹脂注入金型を用いることによって、第1樹脂部材のためのカバーが不要となるので、低コスト化が可能になる。   When the first resin member 90a is provided around the semiconductor chip 12, the use of a dedicated resin injection mold eliminates the need for a cover for the first resin member, thereby reducing the cost.

半導体素子72を単独でも半導体装置70を構成することができ、また、第1導体および第2導体を新たに設計しなくても、任意の数のマトリクスを構成することができるので、設計の自由度が高い。   The semiconductor device 70 can be configured by using only the semiconductor element 72, and an arbitrary number of matrices can be configured without newly designing the first conductor and the second conductor. High degree.

(第8の実施形態)
図16は、本実施形態の半導体装置を例示する図であり、図16(a)は平面図、図16(b)は、図16(a)のN−N'矢視断面図である。
図17(a)は、図16(b)のP−P'矢視断面図である。図17(b)は、図16(b)のQ−Q'矢視断面図である。図17(c)は、R−R'矢視断面図である。
図18は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する、図16(a)のN−N'矢視断面に相当する断面図である。
図19は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する斜視図である。
図20(a)〜図20(d)は、本実施形態の半導体装置の導電性弾性部材のバリエーションを例示する断面図である。
図21は、本実施形態の半導体装置の短絡板を例示する平面図である。
図22は、本実施形態の半導体装置の動作を説明するための断面図である。
図16(a)および図16(b)に示すように、本実施形態の半導体装置100は、複数の第1導体110と、複数の第2導体116と、弾性部材120,122と、半導体チップ12と、樹脂部材20と、弾性部を有する導電部材130,134と、短絡板132,136と、を備える。
(Eighth embodiment)
16A and 16B are diagrams illustrating the semiconductor device of this embodiment. FIG. 16A is a plan view, and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line NN ′ of FIG.
FIG. 17A is a cross-sectional view taken along the line PP ′ of FIG. FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the line QQ ′ of FIG. FIG. 17C is a cross-sectional view taken along the line RR ′.
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment and corresponding to a cross section taken along line NN ′ of FIG.
FIG. 19 is a perspective view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
FIG. 20A to FIG. 20D are cross-sectional views illustrating variations of the conductive elastic member of the semiconductor device of this embodiment.
FIG. 21 is a plan view illustrating a short-circuit plate of the semiconductor device of this embodiment.
FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining the operation of the semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIGS. 16A and 16B, the semiconductor device 100 of this embodiment includes a plurality of first conductors 110, a plurality of second conductors 116, elastic members 120 and 122, and a semiconductor chip. 12, a resin member 20, conductive members 130 and 134 having elastic portions, and short-circuit plates 132 and 136.

複数の第1導体110のそれぞれは、平板110aと、ポスト部110bとを含む。平板110aは、XY平面に平行な第1主面117aを有するほぼ方形または長方形の板状体であり、方形または長方形の各辺は、X軸およびY軸に沿って配置されている。この例では、第1導体110は、X軸方向に3個、Y軸方向に3個、つまり、3×3のマトリクス状に配列されている。ポスト部110bは、平板110aの第1主面117aとは反対側の面から、平板110aのほぼ中央部でZ軸の正方向に延びる柱状体である。この柱状体の側面の各辺は、X軸およびY軸に平行に配置されている。第1導体110は、たとえば銅または銅を主成分とする合金であり、電気的および熱的良導体である。   Each of the plurality of first conductors 110 includes a flat plate 110a and a post portion 110b. The flat plate 110a is a substantially rectangular or rectangular plate-like body having a first main surface 117a parallel to the XY plane, and each side of the rectangular or rectangular shape is disposed along the X axis and the Y axis. In this example, the first conductors 110 are arranged in a matrix of 3 in the X-axis direction and 3 in the Y-axis direction, that is, 3 × 3. The post portion 110b is a columnar body that extends from the surface of the flat plate 110a opposite to the first main surface 117a in the substantially central portion of the flat plate 110a in the positive direction of the Z axis. Each side of the side surface of the columnar body is arranged in parallel to the X axis and the Y axis. The first conductor 110 is, for example, copper or an alloy containing copper as a main component, and is a good electrical and thermal conductor.

マトリクス状に配列され、隣接する第1導体110の平板110aの側面同士の間には、弾性部材120が設けられている。弾性部材120は、第1導体110等の金属に比べて十分に弾性率が小さい材料であり、たとえば加熱硬化型接着性シリコン等のように硬化後にゴム状になり、十分小さい弾性率を有する材料である。後述するように、導電部材130および短絡板132によって隣接する第1導体の電気的および熱的接続が確保されるので、弾性部材120自体に導電性や熱伝導性は必ずしも要求されない。弾性部材120には、銀等の導電性粒子を含む導電性樹脂材料を用いたものを用いてももちろんかまわないが、繰り替えしの応力吸収による変形に対する耐性が優先される。   An elastic member 120 is provided between the side surfaces of the flat plates 110a of the adjacent first conductors 110 arranged in a matrix. The elastic member 120 is a material having a sufficiently small elastic modulus as compared with the metal such as the first conductor 110, and is a material having a sufficiently small elastic modulus after being cured, such as heat curable adhesive silicon. It is. As will be described later, since the electrical and thermal connection between the adjacent first conductors is ensured by the conductive member 130 and the short-circuit plate 132, the elastic member 120 itself is not necessarily required to have electrical conductivity or thermal conductivity. The elastic member 120 may of course use a conductive resin material containing conductive particles such as silver, but priority is given to resistance to deformation due to repeated stress absorption.

マトリクス状に配列された複数の第1導体110の周囲には、周辺導体140,141,142が設けられている。周辺導体140は、X軸方向に沿って設けられ、周辺導体142は、Y軸方向に沿って設けられている。周辺導体141は、周辺導体140および周辺導体142の両方に隣接するように設けられている。つまり、複数の第1導体110のうち、X軸に沿う辺に隣接する第1導体110を有さない側に、周辺導体140は配列され、Y軸に沿う辺に隣接する第1導体110を有さない側に周辺導体142は配列されている。周辺導体141は、第1導体110および周辺導体140,142が配列された角部に設けられている。これら周辺導体140〜142も、第1導体110と同様に、隣接する導体と弾性部材120によって接続されている。周辺導体140〜142は、第1導体110と同一の金属材料が用いられている。周辺導体140〜142は、第1導体110とともに、電流および熱流の経路を提供するので、後述する導電部材130および短絡板132にも接続されている。なお、周辺導体140〜142は、用いられなくともよい。周辺導体140〜142が用いられない場合には、半導体装置1は、小型化されることが可能になる。   Peripheral conductors 140, 141, 142 are provided around the plurality of first conductors 110 arranged in a matrix. The peripheral conductor 140 is provided along the X-axis direction, and the peripheral conductor 142 is provided along the Y-axis direction. The peripheral conductor 141 is provided so as to be adjacent to both the peripheral conductor 140 and the peripheral conductor 142. That is, the peripheral conductor 140 is arranged on the side of the plurality of first conductors 110 that does not have the first conductor 110 adjacent to the side along the X axis, and the first conductor 110 adjacent to the side along the Y axis is arranged. The peripheral conductors 142 are arranged on the side not having them. The peripheral conductor 141 is provided at a corner where the first conductor 110 and the peripheral conductors 140 and 142 are arranged. These peripheral conductors 140 to 142 are also connected to adjacent conductors by the elastic member 120 in the same manner as the first conductor 110. The peripheral conductors 140 to 142 are made of the same metal material as the first conductor 110. The peripheral conductors 140 to 142, together with the first conductor 110, provide a path for current and heat flow, and thus are connected to a conductive member 130 and a short-circuit plate 132 described later. The peripheral conductors 140 to 142 may not be used. When the peripheral conductors 140 to 142 are not used, the semiconductor device 1 can be reduced in size.

図17(a)〜図17(c)に示すように、導電部材130は、ポスト部110bの側面周囲を取り囲むように配置されている。導電部材130の下端131b(図19)は、平板110aの第1主面117aとは反対側の面に接続されている。短絡板132は、ポスト部110bを挿通するように設けられている。短絡板132は、導電部材130の上端131aに接続されている。つまり、短絡板132によって、導電部材130の上端131a(図19)は、電気的かつ熱的に接続されており、導電部材130の下端131bは、第1導体に電気的かつ熱的に接続されている。そのため、隣接する第1導体110は、導電部材130および短絡板132によって電気的かつ熱的に接続されている。したがって、図18に示すように、複数の第1導体110、導電部材130および短絡板132は、1つの電気的および熱的な導体102をなしている。   As shown in FIGS. 17A to 17C, the conductive member 130 is disposed so as to surround the periphery of the side surface of the post portion 110b. A lower end 131b (FIG. 19) of the conductive member 130 is connected to a surface of the flat plate 110a opposite to the first main surface 117a. The short-circuit plate 132 is provided so as to pass through the post portion 110b. The short-circuit plate 132 is connected to the upper end 131 a of the conductive member 130. That is, the upper end 131a (FIG. 19) of the conductive member 130 is electrically and thermally connected by the short-circuit plate 132, and the lower end 131b of the conductive member 130 is electrically and thermally connected to the first conductor. ing. Therefore, the adjacent first conductors 110 are electrically and thermally connected by the conductive member 130 and the short-circuit plate 132. Therefore, as shown in FIG. 18, the plurality of first conductors 110, the conductive member 130, and the short-circuit plate 132 form one electrical and thermal conductor 102.

図19に示すように、導電部材130は、第1導体110のポスト部110bの周囲を取り囲むようにして設けられる。ポスト部110bの側面と導電部材130とは、密着させて配置してもよいが、導電部材130と短絡板132との接続のための精度の余裕を考慮した場合には、導電部材130は、ポスト部110bの外周をある程度のクリアランスをもって取り囲むように配置するのが好ましい。   As shown in FIG. 19, the conductive member 130 is provided so as to surround the post portion 110 b of the first conductor 110. The side surface of the post portion 110b and the conductive member 130 may be disposed in close contact with each other. However, when considering a margin of accuracy for connection between the conductive member 130 and the short-circuit plate 132, the conductive member 130 is It is preferable to arrange so that the outer periphery of the post part 110b is surrounded with a certain clearance.

導電部材130は、上端131aと、下端131bと、側面131cとを含む。導電部材130は、側面131cを有する閉じた筒状体である。上端131aは、1つのXY平面に含まれ、そのXY平面において短絡板132と電気的かつ熱的に接続される。下端131bは、他のXY平面に含まれ、そのXY平面において第1導体110と電気的かつ熱的に接続される。側面131cは、図20(a)に示すように、側面131cを取り巻く1つの山折り部131dを有する蛇腹構造を含んでいる。山折り部131dは、筒状体である側面131cの外側に向かって屈曲している部分である。この屈曲部は、鋭角で屈曲されていても、曲面状であってもよい。側面131cは、蛇腹構造を含んでいるので、XYZの各方向の変位に対して自在に追従することができる。つまり、側面131cは、XYZの各方向の成分を含む応力を吸収することができる。導電部材130の側面131cは、蛇腹構造のような変位を吸収する構造を有しているので、第1導体110の熱膨張により弾性部材120が応力を受けて変位した場合であっても、弾性部材120と同程度の弾性率を有する部材として機能する。   The conductive member 130 includes an upper end 131a, a lower end 131b, and a side surface 131c. The conductive member 130 is a closed cylindrical body having a side surface 131c. The upper end 131a is included in one XY plane, and is electrically and thermally connected to the short-circuit plate 132 in the XY plane. The lower end 131b is included in another XY plane, and is electrically and thermally connected to the first conductor 110 in the XY plane. The side 131c includes a bellows structure having one mountain fold 131d surrounding the side 131c, as shown in FIG. The mountain fold 131d is a portion that is bent toward the outside of the side surface 131c that is a cylindrical body. The bent portion may be bent at an acute angle or may be curved. Since the side surface 131c includes the bellows structure, the side surface 131c can freely follow the displacement in each direction of XYZ. That is, the side surface 131c can absorb a stress including components in each direction of XYZ. Since the side surface 131c of the conductive member 130 has a structure that absorbs displacement such as a bellows structure, even if the elastic member 120 is displaced under stress due to thermal expansion of the first conductor 110, the side surface 131c is elastic. It functions as a member having the same elastic modulus as the member 120.

導電部材の側面の形状は、XYZの各方向の成分を含む応力を吸収することができればよく、いくつかの形状のバリエーションが考慮される。図20(b)に示すように、導電部材130aは、上端132aと、下端132bと、側面132cとを含み、側面132cは、1つの谷折り部132dを有する蛇腹構造を含んでいる。谷折り部132dとは、筒状体である側面132cの内側に向かって屈曲する部分である。山折り部と同様に、屈曲部は、鋭角であっても、曲面であってもかまわない。山折り部131dに代えて谷折り部132dとしても、導電部材130aは、XYZの各方向の変位に対して自在に追従することができる。他のバリエーションとして、図20(c)に示すように、導電部材130bは、上端133aと、下端133bと、側面133cとを含んでおり、側面133cは、2つの山折り部133dと1つの谷折り部133eとを有する蛇腹構造であってもよい。導電部材の蛇腹構造において、山折り部および谷折り部の数は、適切かつ任意に設定することができる。このように、蛇腹構造では、山折り部および谷折り部のうち少なくとも1つを含んでいればよいが、山折り部や谷折り部の数が多いほど、微小な変位にも追従することができる。また、導電部材は、XYZの各方向の成分を含む応力を吸収する形状を有していればよく、その形状は蛇腹構造に限るものではない。図20(d)および図20(e)に示すように、導電部材130cは、短冊状の側面部材134cを含んでおり、側面部材134cは、下端134bに向かってひろがるように加工され、上端134aで接続された形状等であってもよい。曲面状に加工された側面部材134cを用いることによって、導電部材130cは、XYZ各方向の変位に対して追従することができる。曲面加工は、図示のようなS字状や、その他の形状とすることができる。   The shape of the side surface of the conductive member only needs to be able to absorb stress including components in each direction of XYZ, and some shape variations are considered. As shown in FIG. 20B, the conductive member 130a includes an upper end 132a, a lower end 132b, and a side surface 132c, and the side surface 132c includes a bellows structure having one valley fold 132d. The valley fold 132d is a portion that bends toward the inside of the side surface 132c that is a cylindrical body. Similar to the mountain fold portion, the bent portion may be an acute angle or a curved surface. Even if it replaces with the mountain fold part 131d as the valley fold part 132d, the electrically-conductive member 130a can follow freely to the displacement of each direction of XYZ. As another variation, as shown in FIG. 20 (c), the conductive member 130b includes an upper end 133a, a lower end 133b, and a side surface 133c, and the side surface 133c includes two mountain folds 133d and one valley. An accordion structure having a folding part 133e may be used. In the bellows structure of the conductive member, the number of mountain folds and valley folds can be set appropriately and arbitrarily. Thus, in the bellows structure, it is sufficient that at least one of the mountain fold portion and the valley fold portion is included. However, as the number of the mountain fold portion and the valley fold portion increases, it can follow a minute displacement. it can. The conductive member only needs to have a shape that absorbs stress including components in each direction of XYZ, and the shape is not limited to the bellows structure. As shown in FIGS. 20D and 20E, the conductive member 130c includes a strip-shaped side member 134c. The side member 134c is processed so as to expand toward the lower end 134b, and the upper end 134a. The shape etc. which were connected by may be sufficient. By using the side member 134c processed into a curved surface, the conductive member 130c can follow the displacement in each of the XYZ directions. The curved surface processing can be S-shaped as shown or other shapes.

導電部材130には、銅または銅を主成分とする合金のように、導電率および熱伝導率が高い材料が用いられる。導電部材130は、銅または銅を主成分とする合金等の薄板を蛇腹形状の押出金型等を用いて成形される。   The conductive member 130 is made of a material having high conductivity and high thermal conductivity, such as copper or an alloy containing copper as a main component. The conductive member 130 is formed by using a bellows-shaped extrusion die or the like from a thin plate of copper or an alloy containing copper as a main component.

図21に示すように、短絡板132は、ポスト部110bが設けられた位置に、ポスト部110bの数だけ設けられた開口172を有する。開口172は、ポスト部110bのXY平面に沿った断面の形状および面積にほぼ等しくなるように開口されている。短絡板132は、銅または銅を主成分とする合金のように、導電率および熱伝導率が高い材料が用いられる。   As shown in FIG. 21, the short-circuit plate 132 has openings 172 provided at the positions where the post portions 110b are provided as many as the number of the post portions 110b. The opening 172 is opened so as to be approximately equal to the shape and area of the cross section along the XY plane of the post portion 110b. The short-circuit plate 132 is made of a material having high electrical conductivity and thermal conductivity, such as copper or an alloy containing copper as a main component.

なお、上述では、導電部材130および短絡板132は、異なる部材として説明をしたが、押出成形技術等を用いて一体として成形してもよい。   In the above description, the conductive member 130 and the short-circuit plate 132 have been described as different members.

複数の第2導体116のそれぞれは、平板116aと、ポスト部116bとを含む。平板116aは、XY平面に平行な面を有するほぼ方形または長方形の板状体であり、方形または長方形の各辺は、X軸およびY軸に沿って配置されている。この例では、第1導体と同様に3×3のマトリクス状に配列されている。隣接する第2導体116の平板116aの側面同士の間には、弾性部材122が設けられている。ポスト部116bは、平板116aの第1主面119aとは反対側の面から、平板116aのほぼ中央部でZ軸の負方向に延びる柱状体である。柱状体の側面の各辺は、X軸およびY軸に平行である。導電部材134は、ポスト部116bの側面周囲を取り囲むように配置されている。導電部材134の下端135bは、平板116aの第1主面119aとは反対側の面に接続されている。短絡板136は、ポスト部116bを挿通するように設けられている。短絡板136は、導電部材134の上端135aに接続されている。図16および図18等に示すように、第2導体116、導電部材134および短絡板136は、第1導体110、導電部材134および短絡板136とほぼ同一に形成されており、1つの電気的かつ熱的な導体104をなしている。   Each of the plurality of second conductors 116 includes a flat plate 116a and a post portion 116b. The flat plate 116a is a substantially rectangular or rectangular plate body having a plane parallel to the XY plane, and each side of the square or rectangle is arranged along the X axis and the Y axis. In this example, they are arranged in a 3 × 3 matrix like the first conductor. An elastic member 122 is provided between the side surfaces of the flat plates 116 a of the adjacent second conductors 116. The post part 116b is a columnar body extending in the negative direction of the Z-axis at a substantially central part of the flat plate 116a from the surface opposite to the first main surface 119a of the flat plate 116a. Each side of the side surface of the columnar body is parallel to the X axis and the Y axis. The conductive member 134 is arranged so as to surround the periphery of the side surface of the post portion 116b. A lower end 135b of the conductive member 134 is connected to a surface of the flat plate 116a opposite to the first main surface 119a. The short-circuit plate 136 is provided so as to be inserted through the post portion 116b. The short-circuit plate 136 is connected to the upper end 135 a of the conductive member 134. As shown in FIGS. 16 and 18, the second conductor 116, the conductive member 134, and the short-circuit plate 136 are formed substantially the same as the first conductor 110, the conductive member 134, and the short-circuit plate 136. In addition, a thermal conductor 104 is formed.

導電部材134および短絡板136は、上述した導電部材130および短絡板132と同様に成形等することができる。   The conductive member 134 and the short-circuit plate 136 can be formed in the same manner as the conductive member 130 and the short-circuit plate 132 described above.

他の構成要素については、たとえば第5の実施形態の半導体装置と同じであり、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。   Other components are the same as those of the semiconductor device of the fifth embodiment, for example, and are given the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

次に、本実施形態の半導体装置100の製造方法について説明する。
まず、複数の第1導体110が、この例では、3×3のマトリクス状に配列され、接着剤である弾性部材120によって相互に接続される。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 100 of this embodiment will be described.
First, a plurality of first conductors 110 are arranged in a 3 × 3 matrix in this example, and are connected to each other by an elastic member 120 that is an adhesive.

弾性部材120の硬化後、3×3個のポスト部110bを挿通するように、導電部材130を配置し、平板110aと導電部材130の下端131bとをハンダ等により接合する。   After the elastic member 120 is cured, the conductive member 130 is disposed so as to pass through the 3 × 3 post portions 110b, and the flat plate 110a and the lower end 131b of the conductive member 130 are joined by solder or the like.

短絡板132の各開口172にポスト部110bを挿通し、導電部材130の上端131aと短絡板132とをハンダ等により接合する。   The post portion 110b is inserted into each opening 172 of the short-circuit plate 132, and the upper end 131a of the conductive member 130 and the short-circuit plate 132 are joined by solder or the like.

なお、導電部材130と平板110aや短絡板132との接合にはハンダに限らず、導電性の接着剤等周知の接続技術を用いることができる。   It should be noted that the connection between the conductive member 130 and the flat plate 110a or the short-circuit plate 132 is not limited to solder, and a known connection technique such as a conductive adhesive can be used.

第1導体110と同様に、複数の第2導体116を3×3のマトリクス状に配列し、相互に弾性部材122によって接続する。   Similar to the first conductor 110, the plurality of second conductors 116 are arranged in a 3 × 3 matrix and are connected to each other by the elastic member 122.

弾性部材122の硬化後、3×3個のポスト部116bを挿通するように、導電部材134を配置し、平板116aと導電部材134の下端135bとをハンダ等により接合する。   After the elastic member 122 is cured, the conductive member 134 is disposed so that the 3 × 3 post portions 116b are inserted, and the flat plate 116a and the lower end 135b of the conductive member 134 are joined by solder or the like.

短絡板136の各開口176にポスト部116bを挿通し、導電部材134の上端135aと短絡板136とをハンダ等により接合する。   The post portion 116b is inserted into each opening 176 of the short-circuit plate 136, and the upper end 135a of the conductive member 134 and the short-circuit plate 136 are joined by solder or the like.

ポスト部110bの第2主面117bにハンダ等の導電性接合材14を介して半導体チップ12を配置し、ポスト部110bと半導体チップ12のコレクタ電極12bとを接続する。ポスト部110bの第2主面117bとは、図18に示すように、第1導体110の第1主面117aとは反対側の面である。   The semiconductor chip 12 is disposed on the second main surface 117b of the post portion 110b via a conductive bonding material 14 such as solder, and the post portion 110b and the collector electrode 12b of the semiconductor chip 12 are connected. As shown in FIG. 18, the second main surface 117b of the post portion 110b is a surface opposite to the first main surface 117a of the first conductor 110.

ポスト部116bの第2主面119bには、ハンダ等の導電性接合材18を介して半導体チップ12のエミッタ電極12cが接続される。   The emitter electrode 12c of the semiconductor chip 12 is connected to the second main surface 119b of the post portion 116b via a conductive bonding material 18 such as solder.

ゲート配線基板52がポスト部110b,116bの間に挿通され、半導体チップ12の各ゲート電極12dとゲート配線基板52上の各接続パッド52dとがハンダ等により接続される。   The gate wiring substrate 52 is inserted between the post portions 110b and 116b, and each gate electrode 12d of the semiconductor chip 12 and each connection pad 52d on the gate wiring substrate 52 are connected by solder or the like.

上述の構成部分の周囲にケース24を取り付ける。   A case 24 is attached around the above-described components.

ケース24に開口されている注入孔26から樹脂を注入して硬化させる。   Resin is injected from the injection hole 26 opened in the case 24 and cured.

上述のように組み立てられた半導体装置100では、複数個の半導体チップ12のコレクタ電極12bは、第1導体110、導電部材130および短絡板132を含む導体102によって相互に接続されている。複数個の半導体チップ12のエミッタ電極12cは、第2導体116、導電部材134および短絡板136を含む導体104によって相互に接続されている。複数個の半導体チップ12のゲート電極12dは、ゲート配線基板52に設けられた配線52bおよび接続パッド52dによって相互に接続されている。以上のようにして、複数の半導体チップ12が並列に接続された半導体装置100を製造することができる。   In the semiconductor device 100 assembled as described above, the collector electrodes 12b of the plurality of semiconductor chips 12 are connected to each other by the conductor 102 including the first conductor 110, the conductive member 130, and the short-circuit plate 132. The emitter electrodes 12 c of the plurality of semiconductor chips 12 are connected to each other by a conductor 104 including a second conductor 116, a conductive member 134, and a short-circuit plate 136. The gate electrodes 12 d of the plurality of semiconductor chips 12 are connected to each other by a wiring 52 b and a connection pad 52 d provided on the gate wiring substrate 52. As described above, the semiconductor device 100 in which the plurality of semiconductor chips 12 are connected in parallel can be manufactured.

次に、本実施形態の半導体装置100の動作について説明する。
半導体装置100は、多くの場合には、冷却器とともに用いることによって大電流かつ低損失で動作させることができる。図22に示すように、冷却器150は、2つの冷却板152,154を含んでいる。冷却器150は、空冷または液冷いずれでもよい。空冷の冷却器の場合には、たとえば、2つの冷却板152,154の放熱側は、多数のフィンが形成されており、液冷の場合には、たとえば、冷却板152,154の内部等に冷却媒体が流すヒートパイプが形成されている。上下の冷却板152,154は、熱抵抗を低減させるために、それぞれ第1導体110、第2導体116のそれぞれの第1主面117a,119aに密着するように固定される。平型半導体素子用の冷却器の場合には、上下の冷却板152,154を、互いに絶縁されたボルトナット等を用いてZ軸方向に締め上げることによって第1主面117a,119aへの密着度を確保し、低熱抵抗化を実現する。つまり、冷却板152,154は、一旦取り付けられると、Z軸方向にはほぼ可動することができない。
Next, the operation of the semiconductor device 100 of this embodiment will be described.
In many cases, the semiconductor device 100 can be operated with a large current and low loss by using it together with a cooler. As shown in FIG. 22, the cooler 150 includes two cooling plates 152 and 154. The cooler 150 may be either air-cooled or liquid-cooled. In the case of an air-cooled cooler, for example, a large number of fins are formed on the heat radiation side of the two cooling plates 152 and 154, and in the case of liquid cooling, for example, inside the cooling plates 152 and 154 A heat pipe through which a cooling medium flows is formed. The upper and lower cooling plates 152 and 154 are fixed so as to be in close contact with the first main surfaces 117a and 119a of the first conductor 110 and the second conductor 116, respectively, in order to reduce thermal resistance. In the case of a cooler for a flat semiconductor element, the upper and lower cooling plates 152 and 154 are brought into close contact with the first main surfaces 117a and 119a by tightening them in the Z-axis direction using bolts and nuts insulated from each other. To achieve a low thermal resistance. That is, once the cooling plates 152 and 154 are attached, they cannot move substantially in the Z-axis direction.

上述のように冷却器150を取り付けた状態で、並列に接続された半導体チップ12に通電する。半導体チップ12の発熱に応じて、第1導体110および第2導体116が膨張する。第1導体110および第2導体116は、XYZの各方向に均等に膨張しようとするが、Z軸方向については、冷却器150の冷却板152,154が固定されているため、この方向の変位に相当する膨張量は、他の方向に向かう。半導体チップ12には、図22の矢印a1〜a3,a11〜a13のように、Z軸方向の膨張量にもとづく応力が印加される。一方で、ポスト部110b,116bの側面は、樹脂部材20が充填されている方向に向かって膨張する。樹脂部材20は、半導体チップ12や導電性接合材14,18に比べて弾性率が小さいので、膨張にもとづく応力をある程度吸収することができる。さらに、弾性部材120,122は、樹脂部材20に比べても弾性率が小さいので、樹脂部材20によって吸収されなかった応力は、弾性部材120,122によって吸収される。つまり、矢印a1〜a3,a11〜a13方向の応力の一部は、矢印a4〜a9,a14〜a19のようにX軸(図22では断面図のため図示されないが、およびY軸)の方向の成分として主として弾性部材120,122に印加される。そして、弾性部材120,122の弾性によって、熱膨張にもとづいて発生した応力が吸収される。   With the cooler 150 attached as described above, the semiconductor chips 12 connected in parallel are energized. The first conductor 110 and the second conductor 116 expand in response to the heat generated by the semiconductor chip 12. The first conductor 110 and the second conductor 116 try to expand evenly in the XYZ directions. However, since the cooling plates 152 and 154 of the cooler 150 are fixed in the Z-axis direction, the displacement in this direction The expansion amount corresponding to is in the other direction. Stress based on the amount of expansion in the Z-axis direction is applied to the semiconductor chip 12 as indicated by arrows a1 to a3 and a11 to a13 in FIG. On the other hand, the side surfaces of the post portions 110b and 116b expand toward the direction in which the resin member 20 is filled. Since the resin member 20 has a smaller elastic modulus than the semiconductor chip 12 and the conductive bonding materials 14 and 18, the resin member 20 can absorb some stress due to expansion. Furthermore, since the elastic members 120 and 122 have a smaller elastic modulus than the resin member 20, the stress that is not absorbed by the resin member 20 is absorbed by the elastic members 120 and 122. That is, some of the stresses in the directions of the arrows a1 to a3 and a11 to a13 are in the direction of the X axis (not shown because of the sectional view in FIG. 22 but the Y axis) as indicated by arrows a4 to a9 and a14 to a19 The component is mainly applied to the elastic members 120 and 122. The stress generated based on the thermal expansion is absorbed by the elasticity of the elastic members 120 and 122.

隣接する第1導体110および第2導体116は、低弾性率の部分を有する導電部材130,134および短絡板132,136によって電気的および熱的に接続されている。導電部材130,134の下端131b,135bは、弾性部材120,122上をまたいで接続されているが、導電部材130,134の側面131c,135cの蛇腹構造は、弾性部材120,122と同程度の弾性率を有しており、弾性部材120,122と樹脂部材20との弾性の差による変位差を吸収するように変位する。したがって、複数の第1導体110同士および複数の第2導体116同士の電気的および熱的に良好な導体の状態が維持される。   The adjacent first conductor 110 and second conductor 116 are electrically and thermally connected by conductive members 130 and 134 and short-circuit plates 132 and 136 each having a low elastic modulus portion. The lower ends 131 b and 135 b of the conductive members 130 and 134 are connected across the elastic members 120 and 122, but the bellows structure of the side surfaces 131 c and 135 c of the conductive members 130 and 134 is about the same as the elastic members 120 and 122. The elastic members 120 and 122 and the resin member 20 are displaced so as to absorb the displacement difference due to the difference in elasticity. Therefore, the state of a good electrical and thermal conductor between the plurality of first conductors 110 and the plurality of second conductors 116 is maintained.

以下では、より定量的に、半導体装置100の動作を説明する。半導体装置100の第1導体110または第2導体116が銅からなり、第1導体110または第2導体116が55℃上昇(初期温度t0=25℃の場合に、t=80℃に上昇)した場合を考えると、そのときの熱応力σは、以下の式(1)で求めることができる。   Hereinafter, the operation of the semiconductor device 100 will be described more quantitatively. The first conductor 110 or the second conductor 116 of the semiconductor device 100 is made of copper, and the first conductor 110 or the second conductor 116 is increased by 55 ° C. (in the case of the initial temperature t0 = 25 ° C., the temperature is increased to t = 80 ° C.). Considering the case, the thermal stress σ at that time can be obtained by the following equation (1).

σ=α・(t−t0)・E (1)
ここで、αは、線膨張係数であり、Eはヤング率である。
σ = α · (t−t0) · E (1)
Here, α is a linear expansion coefficient, and E is a Young's modulus.

以下では、線膨張係数およびヤング率として銅の物理定数を用いる。
σ=17.7×10−6[℃−1]×55[℃]×129.8[GPa]
≒0.1[GPa]
Below, the physical constant of copper is used as a linear expansion coefficient and a Young's modulus.
σ = 17.7 × 10 −6 [° C. −1 ] × 55 [° C.] × 129.8 [GPa]
≒ 0.1 [GPa]

つまり、半導体チップ12には、0.1GPa程度の応力が印加されることとなり、半導体チップ12は、この応力により、割れ、剥離等の不具合を生じ得る。   That is, a stress of about 0.1 GPa is applied to the semiconductor chip 12, and the semiconductor chip 12 may have problems such as cracking and peeling due to this stress.

一方、銅の線膨張係数αから、第1導体110または第2導体116の膨張量ΔLを計算すると、以下のようになる。
ΔL=17.7×10−6[℃−1]×55[℃]×L×100[%]
≒0.1[%]×L
On the other hand, when the amount of expansion ΔL of the first conductor 110 or the second conductor 116 is calculated from the linear expansion coefficient α of copper, the result is as follows.
ΔL = 17.7 × 10 −6 [° C. −1 ] × 55 [° C.] × L × 100 [%]
≒ 0.1 [%] × L

第1導体110または第2導体116のZ軸方向の長さを、たとえばL=20[mm]とすると、ΔL=20[μm]となる。したがって、弾性部材120,122は、20μm程度の変位を吸収する程度の弾性率を有していればよい。より具体的には、弾性部材120,122のヤング率は、銅のヤング率の1/1000以下である必要がある。一般的なシリコーンゴム等のヤング率は、数MPa〜10数MPa程度であり、上述の要求を十分満たすことができる。   If the length of the first conductor 110 or the second conductor 116 in the Z-axis direction is, for example, L = 20 [mm], ΔL = 20 [μm]. Therefore, the elastic members 120 and 122 only need to have an elastic modulus that can absorb a displacement of about 20 μm. More specifically, the Young's modulus of the elastic members 120 and 122 needs to be 1/1000 or less of the Young's modulus of copper. The Young's modulus of general silicone rubber or the like is about several MPa to several tens of MPa, and can sufficiently satisfy the above-described requirements.

次に、本実施形態の半導体装置100の作用および効果について説明する。
上述したように、本実施形態の半導体装置100では、隣接する第1導体110および第2導体116それぞれの間に弾性部材120,122を有している。そのため、第1導体110および第2導体116の熱膨張にもとづく変位は、弾性部材120,122によって吸収される。また、隣接する第1導体110同士および第2導体116同士を電気的かつ熱的に接続する導電部材130,134は、蛇腹構造のような低弾性率構造の側面131c,135cを有している。そのため、導体102,104は、電気的および熱的接続状態を維持することができる。したがって、信頼性が高い大電流の半導体装置を実現することができる。
Next, functions and effects of the semiconductor device 100 of this embodiment will be described.
As described above, the semiconductor device 100 of this embodiment includes the elastic members 120 and 122 between the adjacent first conductor 110 and second conductor 116, respectively. Therefore, the displacement due to the thermal expansion of the first conductor 110 and the second conductor 116 is absorbed by the elastic members 120 and 122. The conductive members 130 and 134 that electrically and thermally connect the adjacent first conductors 110 and the second conductors 116 have side surfaces 131c and 135c having a low elastic modulus structure such as a bellows structure. . Therefore, the conductors 102 and 104 can maintain an electrical and thermal connection state. Therefore, a highly reliable semiconductor device with high current can be realized.

一般に、半導体チップ12の配置によって電流の偏りが生じ、半導体チップ12自体のオン電圧やスイッチング速度等のばらつきがあるため、半導体チップ12によって発熱量が異なる。このような状態では、発熱量の大きい半導体チップ12に直接熱結合する第1導体110および第2導体116の膨張量が他に比べて大きくなり、対象の半導体チップ12では、変形や剥離等の不具合を生じるおそれが高くなると考えられる。このような状況は、冷却器150の有無によらず考慮される必要がある。本実施形態の半導体装置100では、弾性部材120,122および導電部材130,134は、膨張量に応じた変位を吸収することができるので、信頼性の高い半導体装置が実現される。   Generally, current deviation occurs depending on the arrangement of the semiconductor chip 12, and there are variations in the on-voltage, switching speed, etc. of the semiconductor chip 12 itself. In such a state, the amount of expansion of the first conductor 110 and the second conductor 116 that are directly thermally coupled to the semiconductor chip 12 that generates a large amount of heat is larger than the others. It is considered that there is a high risk of occurrence of defects. Such a situation needs to be considered regardless of the presence or absence of the cooler 150. In the semiconductor device 100 of the present embodiment, the elastic members 120 and 122 and the conductive members 130 and 134 can absorb displacement according to the amount of expansion, so that a highly reliable semiconductor device is realized.

(第9の実施形態)
図23は、本実施形態の半導体装置を例示する、図16(b)のR−R'矢視断面に相当する断面図である。
図24は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する斜視図である。
上述の実施形態の半導体装置100では、導電部材130,134を第1導体110および第2導体116のそれぞれのポスト部110b,116bの周囲を取り巻くように配置したが、他の配置であってもよい。
(Ninth embodiment)
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device of this embodiment and corresponding to the cross section taken along the line RR ′ of FIG.
FIG. 24 is a perspective view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
In the semiconductor device 100 of the above-described embodiment, the conductive members 130 and 134 are arranged so as to surround the respective post portions 110b and 116b of the first conductor 110 and the second conductor 116. Good.

図23に示すように、導電部材130fは、隣接する第1導体110のポスト部110bの対向する角部の間に配置されている。図24に示すように、導電部材130fの下端135bは、隣接する第1導体110の平板110a上にハンダ等によって接続されている。図示しないが、導電部材130fの上端135aは、短絡板132とハンダ等によって接続される。   As shown in FIG. 23, the conductive member 130 f is disposed between the opposite corner portions of the post portions 110 b of the adjacent first conductors 110. As shown in FIG. 24, the lower end 135b of the conductive member 130f is connected to the flat plate 110a of the adjacent first conductor 110 by solder or the like. Although not shown, the upper end 135a of the conductive member 130f is connected to the short-circuit plate 132 by solder or the like.

このように、導電部材130f,134fは、適切かつ任意の位置で短絡板132,136に接続することができる。導電部材130f,134fおよび短絡板132,136は、複数の第1導体110および複数の第2導体116がそれぞれ単一の導体102,104をなすための構成部材であるとともに、並列に接続された複数の半導体チップ12間の電流アンバランスが生じた場合の電流経路となることができる。複数の半導体チップ12間の電流アンバランスの原因はさまざま考えられるが、電流経路の不均等による場合には、導電部材の配置位置によって、均等に近づけることができる。   As described above, the conductive members 130f and 134f can be connected to the short-circuit plates 132 and 136 at appropriate and arbitrary positions. The conductive members 130f and 134f and the short-circuit plates 132 and 136 are constituent members for the plurality of first conductors 110 and the plurality of second conductors 116 to form the single conductors 102 and 104, respectively, and are connected in parallel. It can be a current path when a current imbalance between the plurality of semiconductor chips 12 occurs. Various causes of current imbalance among the plurality of semiconductor chips 12 are conceivable. However, in the case of non-uniform current paths, they can be made closer to each other depending on the arrangement positions of the conductive members.

(第10の実施形態)
図25は、本実施形態の半導体装置を例示する、図16(a)のN−N'矢視断面に相当する断面図である。
図25に示すように、本実施形態の半導体装置100bは、絶縁層162,164をさらに備える。絶縁層162は、冷却器150の冷却板152と第1導体110の第1主面117aとの間に設けられている。絶縁層164は、冷却板154と第2導体116の第1主面119aとの間に設けられている。また、半導体装置100bは、コレクタ引出電極31とエミッタ引出電極30とをさらに備える。コレクタ引出電極31およびエミッタ引出電極30は、第1の実施形態の半導体装置1等において説明した、コレクタ電極12bおよびエミッタ電極12cのための引出電極である。したがって、詳細な説明は省略するが、本実施形態においては、第1導体110および第2導体116がそれぞれ絶縁層162,164によって電気的に絶縁されているため、コレクタ引出電極31およびエミッタ引出電極30は、外部回路との接続のために必要となる。
(Tenth embodiment)
FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device of this embodiment and corresponding to a cross section taken along line NN ′ of FIG.
As shown in FIG. 25, the semiconductor device 100 b of this embodiment further includes insulating layers 162 and 164. The insulating layer 162 is provided between the cooling plate 152 of the cooler 150 and the first main surface 117 a of the first conductor 110. The insulating layer 164 is provided between the cooling plate 154 and the first main surface 119 a of the second conductor 116. The semiconductor device 100b further includes a collector extraction electrode 31 and an emitter extraction electrode 30. The collector extraction electrode 31 and the emitter extraction electrode 30 are extraction electrodes for the collector electrode 12b and the emitter electrode 12c described in the semiconductor device 1 and the like of the first embodiment. Therefore, although a detailed description is omitted, in the present embodiment, the first conductor 110 and the second conductor 116 are electrically insulated by the insulating layers 162 and 164, respectively. Therefore, the collector extraction electrode 31 and the emitter extraction electrode 30 is required for connection with an external circuit.

絶縁層162,164は、第1導体110と冷却板152との間の電気的絶縁、および、第2導体116と冷却板154との電気的絶縁をとるためにそれぞれ設けられる。絶縁層162,164は、いわゆる絶縁シートであり、たとえば樹脂製である。絶縁層162,164が低弾性率を有する場合には、冷却器150を設置したときに冷却板152,154を固定しながら、第1導体110や第2導体116の熱膨張による応力を吸収することができる。   The insulating layers 162 and 164 are provided for electrical insulation between the first conductor 110 and the cooling plate 152 and electrical insulation between the second conductor 116 and the cooling plate 154, respectively. The insulating layers 162 and 164 are so-called insulating sheets, and are made of, for example, a resin. When the insulating layers 162 and 164 have a low elastic modulus, the stress due to thermal expansion of the first conductor 110 and the second conductor 116 is absorbed while the cooling plates 152 and 154 are fixed when the cooler 150 is installed. be able to.

本実施形態の半導体装置100bの作用および効果について説明する。
本実施形態の半導体装置100bでは、冷却器150と第1導体110、第2導体116がそれぞれ電気的に絶縁されるので、冷却器150をゼロ電位とすることができる。そのため、たとえばエチレングリコールのような導電性を有する液体を冷却器150の冷媒として用いることができる。第1導体110および第2導体116と冷却器150が絶縁されておらず、冷却板152,154がそれぞれ電位をもつ場合には、非伝導性の冷媒として純水等を用いるが、冷媒の導電率管理装置等を要することとなり、システムが大型化する傾向にある。本実施形態の半導体装置100bでは、冷媒には導電性か否かを問わず用いることができるので冷却器150の構造等を簡易にすることができ、システムの小型化が可能になる。
The operation and effect of the semiconductor device 100b of this embodiment will be described.
In the semiconductor device 100b of this embodiment, the cooler 150, the first conductor 110, and the second conductor 116 are electrically insulated from each other, so that the cooler 150 can be set to zero potential. Therefore, for example, a conductive liquid such as ethylene glycol can be used as the refrigerant of the cooler 150. When the first conductor 110 and the second conductor 116 and the cooler 150 are not insulated and the cooling plates 152 and 154 have potentials, pure water or the like is used as a non-conductive refrigerant. A rate management device or the like is required, and the system tends to increase in size. In the semiconductor device 100b of this embodiment, the refrigerant can be used regardless of whether it is conductive or not, so that the structure of the cooler 150 can be simplified and the system can be downsized.

絶縁層162,164として弾性を有するゴム状素材等を用いた場合には、第1導体110および第2導体116の熱膨張による応力を吸収することができ、より信頼性の高い半導体装置100bを実現することができる。   In the case where an elastic rubber-like material or the like is used as the insulating layers 162 and 164, stress due to thermal expansion of the first conductor 110 and the second conductor 116 can be absorbed, and the more reliable semiconductor device 100b can be obtained. Can be realized.

以上説明した実施形態によれば、安全性が高い大電流出力が可能な半導体装置を実現することができる。   According to the embodiment described above, it is possible to realize a semiconductor device capable of high current output with high safety.

以上、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およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。   As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of 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 scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

1〜1c 半導体装置、10 第1導体、10a 平板、10b ポスト部、10c フランジ、10d 挿通孔、10f 凸部、10g 面、12 半導体チップ、12a 半導体基板、12b コレクタ電極、12c エミッタ電極、12d ゲート電極、13 ゲート導体、14 導電性接合材、16 第2導体、16a 平板、16b ポスト部、16c フランジ、16d 挿通孔、16e 切欠部、16f 凸部、16g 面、17a 第1主面、17b 第2主面、18 導電性接合材、19a 第1主面、19b 第2主面、20 樹脂部材、20a 第1樹脂部材、20b 第2樹脂部材、22 ゲート配線基板、22a 基板、22b 配線、22c 開口部、22d 接続パッド、22f 接続パッド、24 ケース、26 注入孔、27〜29 端子取出孔、30 エミッタ引出電極、31 コレクタ引出電極、32 ゲート引出電極、34 挿通孔、36 取付ネジ、37 メネジ、52 ゲート配線基板、52a 基板、52b 配線、52d 接続パッド、52f 接続パッド、54 ハンダ、56 カバー、58 注入孔、70 半導体装置、72 半導体素子、74,76 導電性接合材、78 ケース、80 第1導体、80a 平板、80b ポスト部、84 導電性接合材、86 第2導体、86a 平板、86b ポスト部、88 導電性接合材、100,100b 半導体装置、110 第1導体、110a 平板、110b ポスト部、116 第2導体、116a 平板、116b ポスト部、117a,119a 第1主面、120,122 弾性部材、130,134 導電部材、132,136 短絡板、150 冷却器、152,154 冷却板、162,164 絶縁層   1-1c Semiconductor device, 10 1st conductor, 10a flat plate, 10b post part, 10c flange, 10d insertion hole, 10f convex part, 10g surface, 12 semiconductor chip, 12a semiconductor substrate, 12b collector electrode, 12c emitter electrode, 12d gate Electrode, 13 Gate conductor, 14 Conductive bonding material, 16 Second conductor, 16a Flat plate, 16b Post part, 16c Flange, 16d Insertion hole, 16e Notch part, 16f Convex part, 16g surface, 17a First main surface, 17b First 2 main surfaces, 18 conductive bonding material, 19a first main surface, 19b second main surface, 20 resin member, 20a first resin member, 20b second resin member, 22 gate wiring substrate, 22a substrate, 22b wiring, 22c Opening, 22d connection pad, 22f connection pad, 24 case, 26 injection hole, 27-29 Terminal extraction hole, 30 emitter extraction electrode, 31 collector extraction electrode, 32 gate extraction electrode, 34 insertion hole, 36 mounting screw, 37 female screw, 52 gate wiring substrate, 52a substrate, 52b wiring, 52d connection pad, 52f connection pad, 54 Solder, 56 cover, 58 injection hole, 70 semiconductor device, 72 semiconductor element, 74, 76 conductive bonding material, 78 case, 80 first conductor, 80a flat plate, 80b post portion, 84 conductive bonding material, 86 second conductor , 86a flat plate, 86b post portion, 88 conductive bonding material, 100, 100b semiconductor device, 110 first conductor, 110a flat plate, 110b post portion, 116 second conductor, 116a flat plate, 116b post portion, 117a, 119a first main Surface, 120, 122 elastic member, 130, 134 conductive member, 132,136 Short-circuit plate, 150 cooler, 152,154 Cooling plate, 162,164 Insulating layer

Claims (13)

第1導体と、
一方の面に第1電極を有し、他方の面に第2電極を有する半導体チップと、
前記第1導体と前記第1電極との間に設けられた導電性の第1接合材と、
第1面を有する第1部分と、前記第1部分と半導体チップとの間に設けられ前記第1面の面積よりも狭い面積の第2面を有する第2部分と、を有する第2導体と、
前記第2電極と前記第2面との間に設けられた導電性の第2接合材と、
前記半導体チップの少なくとも周縁部を覆うように設けられた樹脂部材と、
を備えた半導体装置。
A first conductor;
A semiconductor chip having a first electrode on one side and a second electrode on the other side;
A conductive first bonding material provided between the first conductor and the first electrode;
A second conductor having a first portion having a first surface, and a second portion having a second surface which is provided between the first portion and the semiconductor chip and has an area smaller than the area of the first surface; ,
A conductive second bonding material provided between the second electrode and the second surface;
A resin member provided so as to cover at least a peripheral portion of the semiconductor chip;
A semiconductor device comprising:
前記第2部分は、前記第2面に直交する第1方向に延びる柱状体であり、前記第1面は、前記第2面に平行である請求項1記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second portion is a columnar body extending in a first direction orthogonal to the second surface, and the first surface is parallel to the second surface. 前記樹脂部材は、前記第2部分の側面を覆うように設けられた請求項2記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein the resin member is provided so as to cover a side surface of the second portion. 前記半導体チップは、前記他方の面に制御電極をさらに有し、
前記第2導体と前記制御電極との間に設けられ、前記制御電極に接続された配線を含む基板をさらに備えた請求項1〜3のいずれか1つの記載の半導体装置。
The semiconductor chip further has a control electrode on the other surface,
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a substrate that is provided between the second conductor and the control electrode and includes a wiring connected to the control electrode.
前記第1導体および前記第2導体を取り囲むケース部材をさらに備え、
前記樹脂部材は、前記第1導体、前記第2導体および前記ケース部材によって囲まれた部分に充填された請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置。
A case member surrounding the first conductor and the second conductor;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the resin member is filled in a portion surrounded by the first conductor, the second conductor, and the case member.
前記樹脂部材は、前記半導体チップの少なくとも周縁部を覆うように設けられた第1樹脂部材と、前記第1樹脂部材の周囲を覆うように設けられ、前記第1樹脂部材よりも大きい圧縮強さを有する第2樹脂部材と、を含む請求項1記載の半導体装置。   The resin member is provided so as to cover at least a peripheral portion of the semiconductor chip and a periphery of the first resin member, and has a greater compressive strength than the first resin member. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a second resin member having 前記第1樹脂部材と前記第2樹脂部材との間に保持部材をさらに備えた請求項6記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, further comprising a holding member between the first resin member and the second resin member. 第1導体と、
一方の面にそれぞれ第1電極を有し、他方の面にそれぞれ第2電極を有する複数の半導体チップと、
前記第1導体と前記各第1電極との間に設けられた導電性の第1接合材と、
第1面をそれぞれ有する第1部分と、前記第1部分と前記複数の半導体チップとの間にそれぞれ設けられ前記第1面の面積よりも狭い面積の第2面を有する複数の第2部分と、を有する第2導体と、
前記第2電極と前記第2面との間にそれぞれ設けられた導電性の第2接合材と、
前記複数の半導体チップのそれぞれの少なくとも周縁部を覆うように設けられた樹脂部材と、
を備えた半導体装置。
A first conductor;
A plurality of semiconductor chips each having a first electrode on one side and a second electrode on the other side;
A conductive first bonding material provided between the first conductor and each first electrode;
A first portion each having a first surface; and a plurality of second portions each having a second surface provided between the first portion and the plurality of semiconductor chips and having an area smaller than the area of the first surface; A second conductor having
A conductive second bonding material provided between the second electrode and the second surface;
A resin member provided to cover at least the peripheral edge of each of the plurality of semiconductor chips;
A semiconductor device comprising:
第1導体と、
一方の面に第1電極を有し、他方の面に第2電極を有する半導体チップと、前記第1導体と前記第1電極との間に設けられた導電性の第1接合材と、第1面を有する第1部分と、前記第1部分と半導体チップとの間に設けられ前記第1面の面積よりも狭い面積の第2面を有する第2部分と、を有する第2導体と、前記第2電極と前記第2面との間に設けられた導電性の第2接合材と、前記半導体チップの少なくとも周縁部を覆うように設けられた樹脂部材と、を有する複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子のそれぞれの前記第1導体同士を接続する導電性の第3接合材と、
前記複数の半導体素子のそれぞれの前記第2導体同士を接続する導電性の第4接合材と、
を備えた半導体装置。
A first conductor;
A semiconductor chip having a first electrode on one side and a second electrode on the other side; a conductive first bonding material provided between the first conductor and the first electrode; A second conductor having a first portion having one surface, and a second portion having a second surface which is provided between the first portion and the semiconductor chip and has an area smaller than the area of the first surface; A plurality of semiconductor elements comprising: a conductive second bonding material provided between the second electrode and the second surface; and a resin member provided so as to cover at least a peripheral portion of the semiconductor chip; ,
A conductive third bonding material for connecting the first conductors of each of the plurality of semiconductor elements;
A conductive fourth bonding material connecting the second conductors of each of the plurality of semiconductor elements;
A semiconductor device comprising:
第1導体と、
第2導体と、
前記第1導体と前記第2導体との間に設けられた第1弾性部材と、
第1面を有する第1部分と、前記第1部分と前記第1導体との間に設けられ前記第1面の面積よりも狭い面積の第2面を有する第2部分と、を有する第3導体と、
第3面を有する第3部分と、前記第3部分と前記第2導体との間に設けられ前記第3面の面積よりも狭い面積の第4面を有する第4部分と、を有する第4導体と、
前記第1部分と前記第3部分との間に設けられた第2弾性部材と、
前記第1導体と前記第3導体との間で、前記第1導体に電気的に接続された第1端部と、
前記第2導体と前記第4導体との間で、前記第2導体に電気的に接続された第2端部と、
前記第1端部と前記第2端部との間に弾性を有する第5部分を含む第1導電部材と、
前記第1導体と前記第1部分との間で、前記第1部分に電気的に接続された第3端部と、
前記第2導体と前記第3部分との間で、前記第3部分に電気的に接続された第4端部と、
前記第3端部と前記第4端部との間に弾性を有する第6部分を含む第2導電部材と、
前記第1導体と前記第2部分との間に設けられ、一方の面に第1電極と他方の面に第2電極とを有し、前記第1電極と前記第1導体との間の接合材によって前記第1導体に接続され、前記第2電極と前記第2部分との間の接合材によって前記第2部分に接続された第1半導体チップと、
前記第2導体と前記第4部分との間に設けられ、一方の面に第3電極と他方の面に第4電極とを有し、前記第3電極と前記第2導体との間の接合材によって前記第2導体に接続され、前記第4電極と前記第4部分との間の接合材によって前記第4部分に接続された第2半導体チップと、
前記第1半導体チップおよび前記第2半導体チップの少なくとも周縁部を覆う樹脂部材と、
を備えた半導体装置。
A first conductor;
A second conductor;
A first elastic member provided between the first conductor and the second conductor;
A third portion having a first portion having a first surface, and a second portion having a second surface provided between the first portion and the first conductor and having an area smaller than the area of the first surface. Conductors,
A fourth portion having a third portion having a third surface, and a fourth portion having a fourth surface provided between the third portion and the second conductor and having an area smaller than the area of the third surface. Conductors,
A second elastic member provided between the first part and the third part;
A first end electrically connected to the first conductor between the first conductor and the third conductor;
A second end electrically connected to the second conductor between the second conductor and the fourth conductor;
A first conductive member including a fifth portion having elasticity between the first end and the second end;
A third end electrically connected to the first portion between the first conductor and the first portion;
A fourth end electrically connected to the third portion between the second conductor and the third portion;
A second conductive member including a sixth portion having elasticity between the third end and the fourth end;
A junction between the first conductor and the second conductor, having a first electrode on one surface and a second electrode on the other surface, the junction between the first electrode and the first conductor A first semiconductor chip connected to the first conductor by a material and connected to the second portion by a bonding material between the second electrode and the second portion;
A junction between the third conductor and the second conductor, provided between the second conductor and the fourth portion, having a third electrode on one side and a fourth electrode on the other side. A second semiconductor chip connected to the second conductor by a material and connected to the fourth portion by a bonding material between the fourth electrode and the fourth portion;
A resin member covering at least a peripheral portion of the first semiconductor chip and the second semiconductor chip;
A semiconductor device comprising:
前記第2導電部材は、前記第3端部が前記第2部分の周囲を取り囲んで前記第1部分に接続されるとともに、前記第6部分が前記第2部分の周囲を取り囲んでいる請求項10記載の半導体装置。   11. The second conductive member is configured such that the third end portion surrounds the second portion and is connected to the first portion, and the sixth portion surrounds the second portion. The semiconductor device described. 前記第2導電部材は、前記第3端部が前記第2部分と前記第3部分との間で前記第1部分に接続され、前記第4端部が前記第4部分と前記第1部分との間で前記第3部分に接続され、前記第6部分が前記第3端部と前記第1部分との接続位置を始点として設けられた請求項10記載の半導体装置。   The second conductive member has a third end connected to the first part between the second part and the third part, and a fourth end connected to the fourth part and the first part. 11. The semiconductor device according to claim 10, wherein the semiconductor device is connected to the third portion in between, and the sixth portion is provided starting from a connection position between the third end portion and the first portion. 前記第1主面および前記第2主面上に設けられた第1絶縁層と、
前記第1導体の第1半導体チップが設けられたのとは反対側の面および前記第2導体の第2半導体チップが設けられたのとは反対側の面に設けられた第2絶縁層と、
をさらに備え、
前記第1導体は、第1方向に延伸する第1端子を有し、
前記第3導体は、第2方向に延伸する第2端子を有する請求項10〜12のいずれか1つに記載の半導体装置。
A first insulating layer provided on the first main surface and the second main surface;
A second insulating layer provided on a surface opposite to the first semiconductor chip of the first conductor and on a surface opposite to the second semiconductor chip of the second conductor; ,
Further comprising
The first conductor has a first terminal extending in a first direction;
The semiconductor device according to claim 10, wherein the third conductor has a second terminal extending in the second direction.
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