JP2018110218A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device capable of performing large current output high in safety and a method for manufacturing the same.SOLUTION: The semiconductor comprises: a first metal plate having a first surface; a second metal plate having a second surface facing the first surface; two or more semiconductor units arranged between the first metal plate and the second metal plate; a first conductive connection member provided between the first metal plate and each of the two or more semiconductor units; and a second conductive connection member provided between the second metal plate and each of the two or more semiconductor units. The semiconductor unit comprises; a laminate composed of a first metal member, a second metal member and a semiconductor element; and a sealing resin covering the laminate. At least one of a conductive part at the first metal member side and a conductive part at the second metal member side is covered with a first insulating member.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、半導体装置およびその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

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.

特許第3258200号公報Japanese Patent No. 3258200 特許第4385324号公報Japanese Patent No. 4385324 特許第4292686号公報Japanese Patent No. 4292686

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およびその製造方法を提供することである。   An object of the embodiment is to provide a semiconductor device capable of outputting a large current with high safety and a manufacturing method thereof.

実施形態に係る半導体装置は、第1方向および前記第1方向に交差する第2方向に平行な第1面を有する第1金属板と、前記第1面に向き合う第2面を有する第2金属板と、前記第1金属板と前記第2金属板との間に配置された2以上の半導体ユニットと、前記第1金属板と前記2以上の半導体ユニットとの間にそれぞれ設けられた導電性の第1接続部材と、前記第2金属板と前記2以上の半導体ユニットとの間のそれぞれ設けられた導電性の第2接続部材と、を備える。前記2以上の半導体ユニットのそれぞれは、第1端子を有し、前記第1端子および前記第1接続部材を介して前記第1金属板に接続された第1金属部材と、第2端子を有し、前記第2端子および前記第2接続部材を介して前記第2金属板に接続された第2金属部材と、前記第1金属部材と前記第2金属部材との間で、前記第1金属部材に一方の主面で接続され、前記第2金属部材に他方の主面で接続された半導体素子と、前記第1端子以外の前記第1金属部材、前記第2端子以外の前記第2金属部材、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を含む。前記第1端子側の導電部および前記第2端子側の導電部のうちの少なくとも一方は、絶縁性の第1絶縁部材によって覆われている。   The semiconductor device according to the embodiment includes a first metal plate having a first surface parallel to a first direction and a second direction intersecting the first direction, and a second metal having a second surface facing the first surface. A plate, two or more semiconductor units disposed between the first metal plate and the second metal plate, and conductivity provided between the first metal plate and the two or more semiconductor units. A first connecting member, and a conductive second connecting member provided between the second metal plate and the two or more semiconductor units. Each of the two or more semiconductor units has a first terminal, a first metal member connected to the first metal plate via the first terminal and the first connection member, and a second terminal. And the second metal member connected to the second metal plate via the second terminal and the second connection member, and the first metal between the first metal member and the second metal member. A semiconductor element connected to the member on one main surface and connected to the second metal member on the other main surface, the first metal member other than the first terminal, and the second metal other than the second terminal And a sealing resin that covers the semiconductor element. At least one of the conductive portion on the first terminal side and the conductive portion on the second terminal side is covered with an insulating first insulating member.

第1の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a first embodiment. 第1の実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a part of a semiconductor device according to a first embodiment; 図1のAA線における矢視断面図である。It is arrow sectional drawing in the AA line of FIG. 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る。6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a second embodiment; FIG. 第3の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a third embodiment; FIG. 図5のBB線における矢視断面図である。It is arrow sectional drawing in the BB line of FIG. 第3の実施形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of the third embodiment; FIG. 第4の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a fourth embodiment. 第5の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a fifth embodiment. 第5の実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device of a fifth embodiment. 図11(a)〜図11(f)は、第5の実施形態の半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 11A to FIG. 11F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of the fifth embodiment. 図12(a)〜図12(f)は、第5の実施形態の半導体装置の他の製造方法を例示する断面図である。FIG. 12A to FIG. 12F are cross-sectional views illustrating another method for manufacturing the semiconductor device of the fifth embodiment. 図13(a)および図13(b)は、第5の実施形態の変形例の半導体装置の一部を例示する断面図である。FIG. 13A and FIG. 13B are cross-sectional views illustrating a part of a semiconductor device according to a modification of the fifth embodiment. 第6の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a sixth embodiment. 第7の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a seventh embodiment; FIG. 第8の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an eighth embodiment. 第9の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a ninth embodiment; FIG. 図18(a)は、第9の実施形態の半導体装置の一部を例示する平面図である。図18(b)は、図18(a)のCC線における矢視断面図である。FIG. 18A is a plan view illustrating a part of the semiconductor device of the ninth embodiment. FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 第9の実施形態の半導体装置の内部の沿面距離を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the creeping distance inside the semiconductor device of 9th Embodiment. 第10の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor device which concerns on 10th Embodiment. 第10の実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates a part of semiconductor device of 10th Embodiment. 第10の実施形態の半導体装置の内部の沿面距離を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the creeping distance inside the semiconductor device of 10th Embodiment. 第11の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor device which concerns on 11th Embodiment. 第11の実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates a part of semiconductor device of 11th Embodiment. 図25(a)および図25(b)は、第11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。FIG. 25A and FIG. 25B are perspective views illustrating a part of the semiconductor device of the eleventh embodiment. 図26(a)は、第11の実施形態の半導体装置を例示する分解組立図である。図26(b)は、第11の実施形態の半導体装置を例示する斜視図である。FIG. 26A is an exploded view illustrating the semiconductor device according to the eleventh embodiment. FIG. 26B is a perspective view illustrating a semiconductor device according to the eleventh embodiment. 第12の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor device which concerns on 12th Embodiment. 図28(a)および図28(b)は、第12の実施形態の半導体装置の内部の沿面距離を説明するための断面図である。FIG. 28A and FIG. 28B are cross-sectional views for explaining the creeping distance inside the semiconductor device of the twelfth embodiment. 第13の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor device which concerns on 13th Embodiment. 図29のD部の拡大図である。It is an enlarged view of the D section of FIG. 第14の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor device which concerns on 14th Embodiment. 図32(a)は第14の実施形態の半導体装置の一部の上面図であり、図32(b)は側面図である。FIG. 32A is a top view of a part of the semiconductor device according to the fourteenth embodiment, and FIG. 32B is a side view.

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は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図1に示すように、本実施形態の半導体装置1は、第1金属板10と、第2金属板20と、半導体ユニット30と、を備える。第1金属板10は、第1面10aと、第2面10bと、を有する。第2金属板20は、第1面20aと、第2面20bと、を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 of this embodiment includes a first metal plate 10, a second metal plate 20, and a semiconductor unit 30. The first metal plate 10 has a first surface 10a and a second surface 10b. The second metal plate 20 has a first surface 20a and a second surface 20b.

以下では、次の座標を用いることがある。第1金属板10の一方の面である第1面10aに平行な座標軸をX軸およびY軸とする。そして、X軸およびY軸に直交する座標軸をZ軸とする。   In the following, the following coordinates may be used. Coordinate axes parallel to the first surface 10a, which is one surface of the first metal plate 10, are taken as an X axis and a Y axis. A coordinate axis orthogonal to the X axis and the Y axis is taken as a Z axis.

第2金属板20は、一方の面である第1面20aが第1金属板10の第1面10aに平行に対向するように配置されている。つまり、第1面10a,20aは、ほぼ平行に配置されている。   The second metal plate 20 is arranged so that the first surface 20 a, which is one surface, faces the first surface 10 a of the first metal plate 10 in parallel. That is, the first surfaces 10a and 20a are arranged substantially in parallel.

第1金属板10は、XY平面に平行な第1面10aを有するほぼ長方形の平板である。第1金属板10は、Z軸方向の厚さを有する。   The first metal plate 10 is a substantially rectangular flat plate having a first surface 10a parallel to the XY plane. The first metal plate 10 has a thickness in the Z-axis direction.

第2金属板20は、XY平面に平行な第1面20aを有する長方形の平板である。第2金属板20は、Z軸方向の厚さを有する。第2金属板20は、第1金属板10とほぼ同一の平板である。   The second metal plate 20 is a rectangular flat plate having a first surface 20a parallel to the XY plane. The second metal plate 20 has a thickness in the Z-axis direction. The second metal plate 20 is substantially the same flat plate as the first metal plate 10.

第1金属板10および第2金属板20は、たとえば高導電率かつ高熱伝導度を有する金属で形成されている。たとえば、第1金属板10および第2金属板20は、銅(Cu)および銅合金を含む。または、第1金属板10および第2金属板20は、アルミニウム(Al)およびアルミニウム合金も含む。第1金属板10および第2金属板20は、半導体装置1の2つの電極として機能する。   The first metal plate 10 and the second metal plate 20 are made of, for example, a metal having high conductivity and high thermal conductivity. For example, the first metal plate 10 and the second metal plate 20 include copper (Cu) and a copper alloy. Alternatively, the first metal plate 10 and the second metal plate 20 also include aluminum (Al) and an aluminum alloy. The first metal plate 10 and the second metal plate 20 function as two electrodes of the semiconductor device 1.

半導体ユニット30は、第1金属板10と第2金属板20との間に1つ以上設けられている。2つ以上の半導体ユニット30が設けられている場合には、半導体ユニット30は、第1金属板10と第2金属板20との間で並列に接続されている。   One or more semiconductor units 30 are provided between the first metal plate 10 and the second metal plate 20. When two or more semiconductor units 30 are provided, the semiconductor units 30 are connected in parallel between the first metal plate 10 and the second metal plate 20.

図2は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。
図2に示すように、半導体ユニット30は、第1金属部材31と、第2金属部材32と、第1接合部材33と、第2接合部材34と、封止樹脂35と、半導体素子40と、を含む。第1金属部材31、第1接合部材33、半導体素子40、第2接合部材34、および第2金属部材32は、この順でZ軸方向に積層された積層体39である。第1金属部材31の一部、第2金属部材32の一部、第1接合部材33、第2接合部材34、および半導体素子40は、封止樹脂35によって覆われている。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIG. 2, the semiconductor unit 30 includes a first metal member 31, a second metal member 32, a first bonding member 33, a second bonding member 34, a sealing resin 35, and a semiconductor element 40. ,including. The first metal member 31, the first bonding member 33, the semiconductor element 40, the second bonding member 34, and the second metal member 32 are a stacked body 39 stacked in this order in the Z-axis direction. Part of the first metal member 31, part of the second metal member 32, the first joining member 33, the second joining member 34, and the semiconductor element 40 are covered with a sealing resin 35.

半導体ユニット30は、第1端子31aと、第2端子32aと、を含む。第1端子31aは、封止樹脂35によって覆われていない第1金属部材31の一部である。第2端子32aは、封止樹脂35によって覆われていない第2金属部材32の一部である。   The semiconductor unit 30 includes a first terminal 31a and a second terminal 32a. The first terminal 31 a is a part of the first metal member 31 that is not covered with the sealing resin 35. The second terminal 32 a is a part of the second metal member 32 that is not covered with the sealing resin 35.

半導体ユニット30は、XY平面、XZ平面およびYZ平面に沿う面を含むほぼ直方体形状を有する。第1端子31aは、第1金属部材31の面であって、第1金属板10の第1面10aに対向し、第1金属部材31のXY平面に平行な面である。第1端子31aは、半導体ユニット30のXY平面に平行な露出面である。第2端子32aは、半導体ユニット30のXY平面に平行な露出面であり、第1端子31aが形成された面の反対側の面に形成された露出面である。第2端子32aは、第2金属部材32の面であって、第2金属板20の第1面20aに対向し、第2金属部材32のXY平面に平行な面である。第1端子31aおよび第2端子32aは、直方体において互いに反対側の面に離隔して露出された電極である。   The semiconductor unit 30 has a substantially rectangular parallelepiped shape including surfaces along the XY plane, the XZ plane, and the YZ plane. The first terminal 31 a is a surface of the first metal member 31 that faces the first surface 10 a of the first metal plate 10 and is parallel to the XY plane of the first metal member 31. The first terminal 31 a is an exposed surface parallel to the XY plane of the semiconductor unit 30. The second terminal 32a is an exposed surface parallel to the XY plane of the semiconductor unit 30, and is an exposed surface formed on the surface opposite to the surface on which the first terminal 31a is formed. The second terminal 32 a is a surface of the second metal member 32 and is a surface that faces the first surface 20 a of the second metal plate 20 and is parallel to the XY plane of the second metal member 32. The first terminal 31a and the second terminal 32a are electrodes that are exposed to be spaced apart from each other in the rectangular parallelepiped.

第1金属部材31は、ほぼ方形の板材であり、XY平面にほぼ平行な面で第1接合部材33を介して半導体素子40の一方の主面で接続される。   The first metal member 31 is a substantially rectangular plate material, and is connected to one main surface of the semiconductor element 40 via the first bonding member 33 in a plane substantially parallel to the XY plane.

第2金属部材32は、部分32b,32cを含む。部分32bは、ほぼ方形の板状の部材であり、部分32cは、部分32bから半導体素子40の側に突出する凸部である。部分32cは、半導体素子40の他方の主面の側の電極の平面視形状に応じて形成されており、半導体素子40が接続されている側に突出するように設けられている。   The second metal member 32 includes portions 32b and 32c. The portion 32b is a substantially square plate-like member, and the portion 32c is a convex portion protruding from the portion 32b toward the semiconductor element 40. The portion 32c is formed in accordance with the planar view shape of the electrode on the other main surface side of the semiconductor element 40, and is provided so as to protrude to the side to which the semiconductor element 40 is connected.

第2金属部材32は、XY平面にほぼ平行な面を有する部分32b,32cおよび第2接合部材34を介して半導体素子40の他方の主面で接続される。   The second metal member 32 is connected to the other main surface of the semiconductor element 40 via the portions 32 b and 32 c having a surface substantially parallel to the XY plane and the second bonding member 34.

第1金属部材31および第2金属部材32は、半導体素子40の両方の主面に形成された電極の形状に合わせるために異なる形状を有している。   The first metal member 31 and the second metal member 32 have different shapes in order to match the shapes of the electrodes formed on both main surfaces of the semiconductor element 40.

第1接合部材33および第2接合部材34は、たとえばハンダや導電性接着剤、銀ペースト等である。   The first joining member 33 and the second joining member 34 are, for example, solder, conductive adhesive, silver paste, or the like.

半導体素子40は、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等のような制御電極によってスイッチング制御されるスイッチング素子である。半導体素子40は、IGBT等のような三端子素子に限らず、FRD(Fast Recovery Diode)等のような第3電極を有しない二端子素子であってもよい。   The semiconductor element 40 is a switching element that is switching-controlled by a control electrode such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The semiconductor element 40 is not limited to a three-terminal element such as an IGBT, but may be a two-terminal element that does not have a third electrode such as an FRD (Fast Recovery Diode).

第1金属部材31と第2金属部材32との間に接続される半導体素子は、1つに限らない。同一の第1金属部材31と第2金属部材32との間に2つ以上の半導体素子が接続される場合には、同一の半導体素子を配置してもよいし、異なる半導体素子を配置してもよい。異なる半導体素子を配置する場合には、たとえば、IGBTとFRDとを逆並列に接続してもよい。   The number of semiconductor elements connected between the first metal member 31 and the second metal member 32 is not limited to one. When two or more semiconductor elements are connected between the same first metal member 31 and the second metal member 32, the same semiconductor element may be arranged, or different semiconductor elements may be arranged. Also good. When disposing different semiconductor elements, for example, the IGBT and the FRD may be connected in antiparallel.

封止樹脂35は、積層された第1金属部材31、第1接合部材33、半導体素子40、第2接合部材34、および第2金属部材32を、直方体形状に封止している。封止樹脂35は、たとえばエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂である。封止樹脂35は、第1金属部材31、第1接合部材33、半導体素子40、第2接合部材34、および第2金属部材32の積層体39を封止する。たとえば、積層体39は、真空状態の樹脂成型用金型内に載置された後に、封止樹脂が注入、固化される。これによって、積層体はその周囲に気泡を残さずに封止される。   The sealing resin 35 seals the laminated first metal member 31, first bonding member 33, semiconductor element 40, second bonding member 34, and second metal member 32 in a rectangular parallelepiped shape. The sealing resin 35 is a thermosetting resin such as an epoxy resin, for example. The sealing resin 35 seals the stacked body 39 of the first metal member 31, the first bonding member 33, the semiconductor element 40, the second bonding member 34, and the second metal member 32. For example, after the laminated body 39 is placed in a vacuum mold for resin molding, a sealing resin is injected and solidified. As a result, the laminate is sealed without leaving bubbles around it.

図1に戻って説明を続ける。第1金属板10は、複数の柱状部12を有する。柱状部12は、第1金属板10の第1面10a上に設けられている。この例では、複数の柱状部12は、Z軸の負方向に伸びており、ほぼ同じ長さ(高さ)をそれぞれ有する。第2金属板20は、複数の柱状部22を有する。柱状部22は、第2金属板20の第2面20a上に設けられている。複数の柱状部22は、Z軸の正方向に伸びており、ほぼ同じ高さを有する。柱状部12,22は、たとえばXY平面における断面が方形の角柱である。なお、柱状部は、角柱に限らず、多角柱であってもよいし、円柱であってもよい。   Returning to FIG. The first metal plate 10 has a plurality of columnar portions 12. The columnar portion 12 is provided on the first surface 10 a of the first metal plate 10. In this example, the plurality of columnar portions 12 extend in the negative direction of the Z axis and have substantially the same length (height). The second metal plate 20 has a plurality of columnar portions 22. The columnar portion 22 is provided on the second surface 20 a of the second metal plate 20. The plurality of columnar portions 22 extend in the positive direction of the Z axis and have substantially the same height. The columnar portions 12 and 22 are, for example, rectangular columns having a square cross section in the XY plane. The columnar part is not limited to a prism, and may be a polygonal column or a cylinder.

図3は、図1のAA線における矢視断面図である。
図3に示すように、柱状部22は、第2金属板20上に格子状に配列されている。図示しないが、柱状部12は、柱状部22の配置と一致するように第1金属板10上に格子状に配列されている。この例では、1つの半導体ユニット30に2つの半導体素子40が搭載されており、1つの半導体ユニット30が1つの柱状部12,22の間に挟まれるようにして接続されている。1組の柱状部12,22に接続する半導体ユニット30の数は、1つに限らず、複数個であってもよい。
3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
As shown in FIG. 3, the columnar portions 22 are arranged on the second metal plate 20 in a grid pattern. Although not shown, the columnar portions 12 are arranged in a grid pattern on the first metal plate 10 so as to coincide with the arrangement of the columnar portions 22. In this example, two semiconductor elements 40 are mounted on one semiconductor unit 30, and one semiconductor unit 30 is connected so as to be sandwiched between one columnar portion 12, 22. The number of semiconductor units 30 connected to the set of columnar portions 12 and 22 is not limited to one, and may be plural.

柱状部12,22を設けることによって、半導体ユニット30の高さとは独立に、第1金属板10と第2金属板20との間の距離を離すことができる。柱状部12,22は、ケース60によって取り囲まれた外部の沿面距離を確保するために設けられる。外部の沿面距離は、ケース60の表面の距離であって、第1金属板10および第2金属板20間の最短距離である。柱状部12,22を設けることによって、半導体装置1の外側に露出した第1金属板10および第2金属板20の間の沿面距離を確保することができる。ここで、沿面距離とは、IEC60664−1等によれば、異なる2つの導体間の絶縁材料表面に沿った最短距離と定義される。   By providing the columnar portions 12 and 22, the distance between the first metal plate 10 and the second metal plate 20 can be increased independently of the height of the semiconductor unit 30. The columnar portions 12 and 22 are provided to ensure an external creepage distance surrounded by the case 60. The external creepage distance is the distance of the surface of the case 60 and is the shortest distance between the first metal plate 10 and the second metal plate 20. By providing the columnar portions 12 and 22, a creeping distance between the first metal plate 10 and the second metal plate 20 exposed to the outside of the semiconductor device 1 can be secured. Here, the creepage distance is defined as the shortest distance along the surface of the insulating material between two different conductors according to IEC606664-1.

絶縁部材70は、第1金属板10の第1面10aおよび第2金属板20の第1面20aのうち少なくとも一方を覆っている。また、絶縁部材70は、覆っている方の面に設けられている柱状部の露出面を覆っている。さらに、絶縁部材70は、覆っている方の柱状部と半導体素子40との間に設けられている接続部材(第1接続部材51および第2接続部材52の少なくとも一方)の露出面を覆っている。さらに、絶縁部材70は、覆っている方の接続部材に接続されている端子を含む金属部材(第1金属部材31および第2金属部材32の少なくとも一方)の露出面がある場合には、これを覆っている。   The insulating member 70 covers at least one of the first surface 10 a of the first metal plate 10 and the first surface 20 a of the second metal plate 20. The insulating member 70 covers the exposed surface of the columnar portion provided on the covering surface. Furthermore, the insulating member 70 covers an exposed surface of a connection member (at least one of the first connection member 51 and the second connection member 52) provided between the covering columnar portion and the semiconductor element 40. Yes. Furthermore, when there is an exposed surface of the metal member (at least one of the first metal member 31 and the second metal member 32) including the terminal connected to the connecting member that covers the insulating member 70, Covering.

つまり、絶縁部材70は、半導体装置1の内部の面であって、半導体素子40の一方の主面の電極および他方の主面の電極のうち少なくとも一方に電気的に接続されている導電部の露出面を覆っている。そのため、本実施形態の半導体装置1の内部では、沿面距離を考慮する必要がない。半導体装置1の沿面距離は、ケース60の両端に配された第1金属板10および第2金属板20の間の距離によって決定される。   That is, the insulating member 70 is an inner surface of the semiconductor device 1, and is a conductive portion electrically connected to at least one of the electrode on one main surface and the electrode on the other main surface of the semiconductor element 40. Covers the exposed surface. Therefore, it is not necessary to consider the creepage distance inside the semiconductor device 1 of the present embodiment. The creeping distance of the semiconductor device 1 is determined by the distance between the first metal plate 10 and the second metal plate 20 disposed at both ends of the case 60.

絶縁部材70は、半導体装置1の内部に絶縁材料を封入されることによって設けられる。絶縁部材70は、たとえばポッティング用シリコーン等である。図示しないが、ケース60に絶縁材料の注入用の孔をあけて絶縁材料を注入し、脱泡、硬化させることによって、絶縁部材70は所望の位置に設けられる。   The insulating member 70 is provided by sealing an insulating material inside the semiconductor device 1. The insulating member 70 is, for example, potting silicone. Although not shown, the insulating member 70 is provided at a desired position by making a hole for injecting the insulating material in the case 60, injecting the insulating material, defoaming, and curing.

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。
まず、沿面距離を確保する点について述べる。本実施形態の半導体装置1では、高電圧が印加される両極の導電部の沿面距離を確保することによって高電圧を扱うことを可能にする。たとえば、耐圧3200Vを実現する場合には、32mm程度以上の沿面距離が必要とされる。
The operation and effect of the semiconductor device 1 of this embodiment will be described.
First, the point of securing the creepage distance will be described. In the semiconductor device 1 of the present embodiment, it is possible to handle a high voltage by ensuring a creepage distance between the conductive portions of both electrodes to which a high voltage is applied. For example, when realizing a withstand voltage of 3200 V, a creepage distance of about 32 mm or more is required.

半導体装置1の内部の両極の導電部のうち、少なくとも一方の導電部の露出面は、絶縁部材70で覆われている。そのため、半導体装置1の沿面距離は、第1金属板10と第2金属板20との間に設けられたケース60の外表面に沿った最短距離で決定される。第1金属板10と第2金属板20との間のケース60の外表面の最短距離は、柱状部12,22の高さおよび半導体ユニット30の高さによって決定される。したがって、柱状部12,22の高さを適切に設定することによって、半導体装置1の沿面距離を確保することができる。   An exposed surface of at least one of the conductive parts of both electrodes inside the semiconductor device 1 is covered with an insulating member 70. Therefore, the creeping distance of the semiconductor device 1 is determined by the shortest distance along the outer surface of the case 60 provided between the first metal plate 10 and the second metal plate 20. The shortest distance of the outer surface of the case 60 between the first metal plate 10 and the second metal plate 20 is determined by the height of the columnar portions 12 and 22 and the height of the semiconductor unit 30. Therefore, the creepage distance of the semiconductor device 1 can be ensured by appropriately setting the heights of the columnar portions 12 and 22.

半導体装置1の内部の両極間の導電部のうち、いずれか一方の導電部を絶縁部材70によって覆えばよいので、絶縁部材70の使用量を少なくすることができ、半導体装置1の軽量化、低コスト化に貢献することができる。また、絶縁部材70によって覆われていない部分が空間となっていることで、半導体故障時に半導体ユニット30が発熱した場合の、ケース60の内圧上昇を抑制することができる。   Since any one of the conductive portions between the two electrodes inside the semiconductor device 1 may be covered with the insulating member 70, the amount of the insulating member 70 used can be reduced, and the weight of the semiconductor device 1 can be reduced. It can contribute to cost reduction. Moreover, since the part which is not covered with the insulating member 70 is a space, it is possible to suppress an increase in the internal pressure of the case 60 when the semiconductor unit 30 generates heat when a semiconductor failure occurs.

次に、半導体装置1の大電流化の容易性について述べる。大電流型の半導体装置では、圧接構造によって半導体素子の並列数を増加させる場合がある。たとえば、複数の半導体素子を電極プレート上に並べて、一括して圧接することにより製造する。このような製造方法の場合には、各半導体素子を均等に圧接することは困難であり、半導体素子に印加される圧力にばらつきが生じ、半導体素子ごとに性能に差異が生じたり、発熱の度合いに相違が生じたりするおそれがある。   Next, the ease of increasing the current of the semiconductor device 1 will be described. In a large current type semiconductor device, the number of parallel semiconductor elements may be increased by a pressure contact structure. For example, it is manufactured by arranging a plurality of semiconductor elements on an electrode plate and pressing them together. In the case of such a manufacturing method, it is difficult to press the semiconductor elements evenly, the pressure applied to the semiconductor elements varies, the performance of each semiconductor element varies, and the degree of heat generation There is a risk of discrepancies.

また、2つの平板の金属板の間に半導体素子の両方の主面をそれぞれハンダ付けして半導体素子の並列数を増加させる製造方法がある。この方法によれば、圧接構造の場合よりも各半導体素子に対して圧力を均等化させ、接合の信頼性を上げることが可能になる。しかしながら、多数の半導体素子を一括でハンダ付けする場合、平板の加工精度や、昇温時の温度ばらつきを生じ得る。並列接続した半導体素子に接続前に1つでも不具合があった場合には、半導体装置全体の不良となり、半導体装置の歩留りに影響を与える。   Also, there is a manufacturing method in which both main surfaces of a semiconductor element are soldered between two flat metal plates to increase the number of parallel semiconductor elements. According to this method, it is possible to equalize the pressure with respect to each semiconductor element and increase the reliability of the bonding as compared with the case of the pressure contact structure. However, when a large number of semiconductor elements are soldered together, flat plate processing accuracy and temperature variations during temperature rise can occur. If one of the semiconductor elements connected in parallel is defective before connection, the entire semiconductor device is defective, which affects the yield of the semiconductor device.

これに対し、本実施形態の半導体装置1は、第1金属部材31と第2金属部材32との間に1つまたは複数の小単位でハンダ付けし樹脂封止した半導体素子40を含む半導体ユニット30を用いる。そして、第1金属板10と第2金属板20との間に複数の半導体ユニット30を平面実装することにより製造される。これにより、半導体ユニット30ごとに電気的試験を行い、選別された良品を用いて半導体装置1を構成することが可能となる。そのため、半導体ユニット30の並列接続数を増やしても、半導体装置1の歩留りを低下させることなく、安定して高歩留りを実現することができる。   On the other hand, the semiconductor device 1 of the present embodiment includes a semiconductor unit 40 including a semiconductor element 40 that is soldered and sealed with one or a plurality of small units between the first metal member 31 and the second metal member 32. 30 is used. The plurality of semiconductor units 30 are manufactured by planar mounting between the first metal plate 10 and the second metal plate 20. Thus, an electrical test is performed for each semiconductor unit 30, and the semiconductor device 1 can be configured using the selected non-defective products. For this reason, even if the number of parallel connections of the semiconductor units 30 is increased, a high yield can be stably achieved without reducing the yield of the semiconductor device 1.

半導体ユニット30は、半導体素子40のサイズに応じて小形化することが可能である。そのため、第1金属部材31や第2金属部材32を小形にして熱容量を小さくすることができる。そのため、半導体素子40との接合時に高温となる期間をより短くすることが可能になる。また、接続に用いる第1接合部材33や第2接合部材34の使用量も少なくすることができるので、接合部材の厚さの管理が容易になり、製造時のばらつきを少なくすることができる。したがって、半導体ユニット30の歩留りを向上させることができるので、半導体装置1全体の歩留りを向上させることが可能である。   The semiconductor unit 30 can be reduced in size according to the size of the semiconductor element 40. Therefore, the first metal member 31 and the second metal member 32 can be reduced in size to reduce the heat capacity. For this reason, it is possible to further shorten the period during which the temperature becomes high at the time of bonding with the semiconductor element 40. Moreover, since the usage-amount of the 1st joining member 33 used for a connection and the 2nd joining member 34 can also be decreased, management of the thickness of a joining member becomes easy and the dispersion | variation at the time of manufacture can be reduced. Therefore, since the yield of the semiconductor unit 30 can be improved, the yield of the entire semiconductor device 1 can be improved.

第1金属板10および第2金属板20にそれぞれ柱状部12,22を設けることによって、半導体ユニット30を小型化しながら、第1金属板10と第2金属板20との間の距離を適切に設定することができる。   By providing the columnar portions 12 and 22 on the first metal plate 10 and the second metal plate 20, respectively, the distance between the first metal plate 10 and the second metal plate 20 is appropriately set while downsizing the semiconductor unit 30. Can be set.

柱状部12,22の高さのばらつきは、多数の半導体ユニット30を挟み込む場合の接続不良原因となる。そのため、これらの高さは高精度に設定される。また、柱状部12,22の先端は、半導体ユニット30の端子に応じた面積で設定される。これらの面積は、第1金属板10および第2金属板20のそれぞれの面積よりも十分に小さい。したがって、これらの先端の形状は、高い平面度で形成されることができ、挟み込む半導体ユニット30の位置を高精度に設定することができる。また、半導体ユニット30の製造時に第1接合部材33や第2接合部材34の厚さのばらつきが生じた場合にも、第1接続部材51および第2接続部材52によって、接続部の厚さ調整が可能であり、多数の半導体ユニット30の接続不良を抑制することができる。これによって、多数の半導体ユニット30を第1金属板10と第2金属板20との間に配置した場合に、十分な熱的および電気的接続をとることができる。   Variations in the height of the columnar portions 12 and 22 cause connection failure when a large number of semiconductor units 30 are sandwiched. Therefore, these heights are set with high accuracy. Further, the tips of the columnar portions 12 and 22 are set with an area corresponding to the terminal of the semiconductor unit 30. These areas are sufficiently smaller than the respective areas of the first metal plate 10 and the second metal plate 20. Therefore, the shape of these tips can be formed with high flatness, and the position of the semiconductor unit 30 to be sandwiched can be set with high accuracy. In addition, when the thickness of the first bonding member 33 or the second bonding member 34 varies during the manufacture of the semiconductor unit 30, the thickness of the connection portion is adjusted by the first connection member 51 and the second connection member 52. It is possible to suppress the connection failure of a large number of semiconductor units 30. As a result, when a large number of semiconductor units 30 are arranged between the first metal plate 10 and the second metal plate 20, sufficient thermal and electrical connection can be achieved.

したがって、半導体ユニット30の配置時の位置設定が容易になり、加圧することなく、各半導体ユニット30の熱抵抗および電気抵抗を一様にすることができる。   Therefore, the position setting at the time of arrangement | positioning of the semiconductor unit 30 becomes easy, and the thermal resistance and electrical resistance of each semiconductor unit 30 can be made uniform, without being pressurized.

次に防爆性の実現について述べる。本実施形態の半導体装置1では、半導体素子40や第1接合部材33、第2接合部材34の周囲は、封止樹脂35によって、空気等の気体を排出するように封止されている。そのため、電力集中等によって半導体素子40や第1接合部材33、第2接合部材34が高温状態になった場合であっても、膨張する気体が周囲に存在しないので、気体の膨張によって半導体装置1を破裂させるような急激な体積膨張を抑制することができる。つまり、簡素な構造で防爆構造を実現することができる。   Next, the realization of explosion-proof properties is described. In the semiconductor device 1 of this embodiment, the periphery of the semiconductor element 40, the first bonding member 33, and the second bonding member 34 is sealed with a sealing resin 35 so as to discharge a gas such as air. Therefore, even when the semiconductor element 40, the first bonding member 33, and the second bonding member 34 are in a high temperature state due to power concentration or the like, the expanding gas does not exist in the surroundings. Rapid volume expansion that can rupture can be suppressed. That is, an explosion-proof structure can be realized with a simple structure.

以上より、多数の半導体ユニット30を容易に配列して並列接続することができるので、より大電流化を実現するとともに、高耐圧化にも容易に対応することができる。   As described above, since a large number of semiconductor units 30 can be easily arranged and connected in parallel, it is possible to realize a larger current and easily cope with a higher breakdown voltage.

(第2の実施形態)
図4は、本実施形態の半導体装置を例示する断面図である。
本実施形態の半導体装置201では、柱状部212,222の高さが第1の実施形態の場合と相違する。他の構成要素については、第1の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device of this embodiment.
In the semiconductor device 201 of this embodiment, the heights of the columnar portions 212 and 222 are different from those in the first embodiment. Other components are the same as those in the first embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図4に示すように、本実施形態の半導体装置201は、第1金属板10と、柱状部212と、第2金属板20と、柱状部222と、半導体ユニット30と、を備える。   As shown in FIG. 4, the semiconductor device 201 of this embodiment includes a first metal plate 10, a columnar part 212, a second metal plate 20, a columnar part 222, and a semiconductor unit 30.

柱状部212、第1接続部材51、半導体ユニット30、第2接続部材52および柱状部222の合計の高さは、L0である。柱状部212の高さは、L1であり、柱状部222の高さは、L2である。ここでL1≠L2である。この例では、L1>L2だが、L1<L2であってもよい。半導体ユニット30、第1接続部材51および第2接続部材52の合計の厚さL3とした場合には、L2<(L0−L3)/2である。   The total height of the columnar section 212, the first connection member 51, the semiconductor unit 30, the second connection member 52, and the columnar section 222 is L0. The height of the columnar part 212 is L1, and the height of the columnar part 222 is L2. Here, L1 ≠ L2. In this example, L1> L2, but L1 <L2. When the total thickness L3 of the semiconductor unit 30, the first connection member 51, and the second connection member 52 is set, L2 <(L0−L3) / 2.

本実施形態の半導体装置201の沿面距離は、L0にもとづいて決定される。半導体装置201では、L1≠L2であり、低い方の高さL2を有する柱状部222の側の導電部の露出面を絶縁部材70によって覆っている。   The creepage distance of the semiconductor device 201 of this embodiment is determined based on L0. In the semiconductor device 201, L 1 ≠ L 2, and the insulating member 70 covers the exposed surface of the conductive portion on the columnar portion 222 side having the lower height L 2.

本実施形態の半導体装置201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201では、柱状部212,222の合計の高さを維持しつつ、一方の高さを低くしている。高さを低くした方の柱状部222の側の導電部の露出面を絶縁部材によって覆っているので、柱状部の高さが高いときよりも絶縁部材70の量を少なくすることができる。絶縁部材70の使用量を減らすことによって、脱泡の発生を抑制することが可能になり、絶縁不良の発生を低減することができる。したがって、半導体装置1の製造を容易にすることを可能にし、半導体装置201の内部の絶縁耐圧の確保をはかることが可能になるとともに、半導体装置201の軽量化、低コスト化を実現することができる。
The operation and effect of the semiconductor device 201 of this embodiment will be described.
In the semiconductor device 201 of this embodiment, one height is lowered while maintaining the total height of the columnar portions 212 and 222. Since the exposed surface of the conductive portion on the side of the columnar portion 222 having the lower height is covered with the insulating member, the amount of the insulating member 70 can be reduced as compared with the case where the height of the columnar portion is high. By reducing the amount of the insulating member 70 used, it is possible to suppress the occurrence of defoaming and to reduce the occurrence of insulation failure. Therefore, it is possible to facilitate the manufacture of the semiconductor device 1, to ensure the withstand voltage inside the semiconductor device 201, and to realize the weight reduction and cost reduction of the semiconductor device 201. it can.

(第3の実施形態)
図5は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図6は、図5のBB線における矢視断面図である。
本実施形態の場合には、半導体ユニットから引き出された半導体素子のゲート端子は、配線基板によって互いに接続される。図5に示すように、本実施形態の半導体装置301は、配線基板350をさらに備える。半導体ユニット330は、ゲート引出部334を有している。半導体ユニット330では、ボンディングワイヤ332が、半導体素子40上に形成されたゲート電極とゲート引出部334とを電気的に接続している。各半導体素子40の引き出されたゲート引出部334は、配線基板350によって互いに接続されてさらにゲート端子354に接続されている。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
In the case of the present embodiment, the gate terminals of the semiconductor elements drawn out from the semiconductor unit are connected to each other by the wiring board. As shown in FIG. 5, the semiconductor device 301 of this embodiment further includes a wiring board 350. The semiconductor unit 330 has a gate lead portion 334. In the semiconductor unit 330, the bonding wire 332 electrically connects the gate electrode formed on the semiconductor element 40 and the gate lead portion 334. The drawn-out gate portions 334 of the semiconductor elements 40 are connected to each other by the wiring board 350 and further connected to the gate terminal 354.

好ましくは、配線基板350は、より低電位の導電部の柱状部の側に設けられる。この例では、第2金属板20および柱状部222には、半導体素子40の低電位側の電極、たとえばエミッタ電極が接続されている。配線基板350は、ゲート引出部334とともに、絶縁部材70中に埋設される。   Preferably, the wiring substrate 350 is provided on the columnar portion side of the conductive portion having a lower potential. In this example, the second metal plate 20 and the columnar portion 222 are connected to an electrode on the low potential side of the semiconductor element 40, for example, an emitter electrode. The wiring board 350 is embedded in the insulating member 70 together with the gate lead-out portion 334.

図6に示すように、配線基板350は、開口351を有しており、開口351には、半導体ユニット330が挿通されている。配線基板350上には、配線352が設けられている。配線352は、各半導体ユニット330のゲート引出部334が引き出されている箇所の近傍に設けられている。各半導体ユニット330のゲート引出部334は、配線352にハンダ付け等によって電気的接続されている。配線352は、配線基板350上で、半導体装置1のゲート端子354に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 6, the wiring board 350 has an opening 351, and the semiconductor unit 330 is inserted through the opening 351. A wiring 352 is provided on the wiring board 350. The wiring 352 is provided in the vicinity of the portion where the gate lead-out portion 334 of each semiconductor unit 330 is drawn out. The gate lead-out portion 334 of each semiconductor unit 330 is electrically connected to the wiring 352 by soldering or the like. The wiring 352 is electrically connected to the gate terminal 354 of the semiconductor device 1 on the wiring substrate 350.

各半導体ユニット330では、搭載されている半導体素子40のゲート電極は、ゲート引出部334によって1つの電極として引き出されている。それぞれ引き出された半導体ユニット330のゲート引出部334は、配線基板350上に設けられた配線352によって1つのゲート端子354として外部に引き出される。このようにして、IGBT等のゲート電極は並列に接続されて、外部回路に接続されることができる。   In each semiconductor unit 330, the gate electrode of the mounted semiconductor element 40 is extracted as one electrode by the gate extraction portion 334. The gate lead-out portion 334 of the semiconductor unit 330 drawn out is drawn out as a single gate terminal 354 by the wiring 352 provided on the wiring board 350. In this way, gate electrodes such as IGBTs can be connected in parallel and connected to an external circuit.

配線基板350は、たとえば半導体ユニット330を柱状部212に接続した後、開口351に半導体ユニット330を挿通するようにして組み込まれる。   For example, after connecting the semiconductor unit 330 to the columnar part 212, the wiring board 350 is incorporated so that the semiconductor unit 330 is inserted into the opening 351.

図示しないが、半導体ユニット330の封止樹脂の外周には、配線基板350を支持するようにリブ状のストッパが設けられていてもよい。あるいは、配線基板350は、第2金属板20の第1面20a上に設けられた絶縁性の支持部材等によって支持されていてもよい。   Although not shown, a rib-like stopper may be provided on the outer periphery of the sealing resin of the semiconductor unit 330 so as to support the wiring board 350. Alternatively, the wiring board 350 may be supported by an insulating support member or the like provided on the first surface 20 a of the second metal plate 20.

配線基板350を挿通した後、ゲート引出部334と配線352とをハンダ付け等によって接続する。その後、他方の柱状部222に半導体ユニット330を接続する。   After inserting the wiring board 350, the gate lead-out portion 334 and the wiring 352 are connected by soldering or the like. Thereafter, the semiconductor unit 330 is connected to the other columnar part 222.

このように、配線基板350を設けることによって、容易にIGBT等の制御端子を並列接続することができる。   Thus, by providing the wiring substrate 350, control terminals such as IGBTs can be easily connected in parallel.

配線基板350を低電位の導電部側の露出面とともに、絶縁部材70中に埋設した場合には、絶縁処理工程を一括で行うことができるので、必要な絶縁性能を、少ない工程で実現することが可能になる。   When the wiring board 350 is embedded in the insulating member 70 together with the exposed surface on the low potential conductive portion side, the insulating treatment process can be performed in a lump, so that the necessary insulation performance can be realized with a small number of processes. Is possible.

(変形例)
図7は、本変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。
図7に示すように、本変形例の半導体装置では、配線基板350aは、孔部353を有する。孔部353は、配線基板350aの任意の位置に設けられている。この例では、ゲート引出部334が配線352の側に引き出されている箇所に設けられている。孔部353は、配線基板350aの外周部分に設けられていてもよい。
(Modification)
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this variation.
As shown in FIG. 7, in the semiconductor device of this modification, the wiring board 350 a has a hole 353. The hole 353 is provided at an arbitrary position on the wiring board 350a. In this example, the gate lead-out portion 334 is provided at a place where the gate lead-out portion 334 is drawn out to the wiring 352 side. The hole 353 may be provided in the outer peripheral portion of the wiring board 350a.

柱状部212,222のいずれか一方の側には、絶縁部材70が注入される。孔部353によって、絶縁部材70が配線基板350aによって注入を阻害されることなく半導体装置の内部にいきわたるようにすることができる。   The insulating member 70 is injected into one of the columnar portions 212 and 222. Through the hole 353, the insulating member 70 can reach the inside of the semiconductor device without being blocked by the wiring substrate 350a.

(第4の実施形態)
図8は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図8に示すように、本実施形態の半導体装置401は、上述した他の実施形態の場合とは異なる半導体ユニット430を備える。半導体ユニット430は、テーパ面435aを有する封止樹脂435を含む。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
As shown in FIG. 8, the semiconductor device 401 of this embodiment includes a semiconductor unit 430 that is different from those of the other embodiments described above. The semiconductor unit 430 includes a sealing resin 435 having a tapered surface 435a.

テーパ面435aは、絶縁部材70が設けられている側の封止樹脂435に設けられている。テーパ面435aは、絶縁部材70の表面から上方(Z軸の正方向)に向かって広がるように形成されている。   The tapered surface 435a is provided in the sealing resin 435 on the side where the insulating member 70 is provided. The tapered surface 435a is formed so as to spread upward (in the positive direction of the Z axis) from the surface of the insulating member 70.

本実施形態の半導体装置401では、製造時に絶縁部材70を注入する場合に、絶縁部材中に混入する気泡は、テーパ面435aに沿って排出される。このため、封止樹脂435と第2接続部材52との接触部付近に気泡が残りにくくなり、絶縁不良の原因が排除される。   In the semiconductor device 401 of this embodiment, when the insulating member 70 is injected at the time of manufacture, bubbles mixed in the insulating member are discharged along the tapered surface 435a. For this reason, it becomes difficult for bubbles to remain in the vicinity of the contact portion between the sealing resin 435 and the second connection member 52, and the cause of the insulation failure is eliminated.

(第5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断面図である。
図10は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。
本実施形態の場合には、半導体装置の内部の導電部の露出面上に設けられる絶縁部材の構成が上述した他の実施形態の場合と相違する。同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。なお、以下では、半導体ユニットの構成要素も他の実施形態と相違する例について説明するが、半導体ユニットの構成要素は、上述の他の実施形態と同一であってもかまわない。
(Fifth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
In the case of the present embodiment, the configuration of the insulating member provided on the exposed surface of the conductive portion inside the semiconductor device is different from the case of the other embodiments described above. The same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate. In the following, an example in which the components of the semiconductor unit are different from those of the other embodiments will be described. However, the components of the semiconductor unit may be the same as those of the other embodiments described above.

図9に示すように、本実施形態の半導体装置501は、第1金属板10と、第2金属板20と、半導体ユニット530と、を備える。第1金属板10の第1面10aの全面には、第1絶縁部材553が設けられている。第1絶縁部材553が設けられている箇所のうち、半導体ユニット530が接続されている位置には開口が設けられており、その開口には、第1接続部材551が設けられている。第1金属板510は、開口を介して第1接続部材551と接続されている。   As shown in FIG. 9, the semiconductor device 501 of this embodiment includes a first metal plate 10, a second metal plate 20, and a semiconductor unit 530. A first insulating member 553 is provided on the entire first surface 10 a of the first metal plate 10. Of the locations where the first insulating member 553 is provided, an opening is provided at a position where the semiconductor unit 530 is connected, and a first connection member 551 is provided in the opening. The first metal plate 510 is connected to the first connection member 551 through the opening.

第2金属板20の第1面20aには、第2絶縁部材555が設けられている。第2絶縁部材555が設けられている箇所のうち、半導体ユニット530が接続されている位置には、開口が設けられており、その開口には、第2接続部材552が設けられている。第2金属板520は、開口を介して第2接続部材552と接続されている。   A second insulating member 555 is provided on the first surface 20 a of the second metal plate 20. Of the locations where the second insulating member 555 is provided, an opening is provided at a position where the semiconductor unit 530 is connected, and a second connection member 552 is provided in the opening. The second metal plate 520 is connected to the second connection member 552 through the opening.

第1接続部材551のZ軸方向の長さ(厚さ)は、第1絶縁部材553の厚さよりも厚い。第1絶縁部材553の厚さは、第1接続部材551の外周面を含む周囲では、第1接続部材551の厚さとほぼ同じである。第1絶縁部材553のうち、第1接続部材551の周囲で厚さが厚くなっている部分を第3絶縁部材554と呼ぶことがある。この例では、第1絶縁部材553および第3絶縁部材554は、第1接続部材551の外周面に密着している。   The length (thickness) of the first connecting member 551 in the Z-axis direction is thicker than the thickness of the first insulating member 553. The thickness of the first insulating member 553 is substantially the same as the thickness of the first connecting member 551 in the periphery including the outer peripheral surface of the first connecting member 551. Of the first insulating member 553, a portion where the thickness is increased around the first connecting member 551 may be referred to as a third insulating member 554. In this example, the first insulating member 553 and the third insulating member 554 are in close contact with the outer peripheral surface of the first connecting member 551.

第2接続部材552の厚さは、第2絶縁部材555の厚さよりも厚い。第2絶縁部材555の厚さは、第2接続部材552の周囲では、第2接続部材552の厚さとほぼ同じである。第2絶縁部材555のうち、第2接続部材552の周囲で厚さが厚くなっている部分を第4絶縁部材556と呼ぶことがある。この例では、第2絶縁部材555および第4絶縁部材556は、第2接続部材552の外周面に密着している。   The thickness of the second connection member 552 is thicker than the thickness of the second insulating member 555. The thickness of the second insulating member 555 is substantially the same as the thickness of the second connecting member 552 around the second connecting member 552. Of the second insulating member 555, a portion where the thickness is increased around the second connecting member 552 may be referred to as a fourth insulating member 556. In this example, the second insulating member 555 and the fourth insulating member 556 are in close contact with the outer peripheral surface of the second connecting member 552.

つまり、第1絶縁部材553および第3絶縁部材554は、第1金属板10の第1面10aおよび第1接続部材551の外周の露出面を覆っている。半導体ユニット530の第1端子531aが露出面を有する場合には、第1絶縁部材553および第3絶縁部材554は、その露出面も覆っている。   That is, the first insulating member 553 and the third insulating member 554 cover the first surface 10 a of the first metal plate 10 and the exposed outer surface of the first connecting member 551. When the first terminal 531a of the semiconductor unit 530 has an exposed surface, the first insulating member 553 and the third insulating member 554 also cover the exposed surface.

同様に、第2絶縁部材555および第4絶縁部材556は、第2金属板20の第1面20aおよび第2接続部材552の外周の露出面を覆っている。半導体ユニット530の第2端子532aが露出面を有する場合には、第2絶縁部材555および第4絶縁部材556は、その露出面も覆っている。   Similarly, the second insulating member 555 and the fourth insulating member 556 cover the first surface 20 a of the second metal plate 20 and the exposed outer surface of the second connecting member 552. When the second terminal 532a of the semiconductor unit 530 has an exposed surface, the second insulating member 555 and the fourth insulating member 556 also cover the exposed surface.

第1絶縁部材553〜第4絶縁部材556は、両極の導電部を覆っているので、半導体装置501の内部では、沿面距離を考慮する必要がない。半導体装置501の沿面距離は、ケース60の外面の第1金属板510と第2金属板520との間の外表面の距離で決定される。   Since the first insulating member 553 to the fourth insulating member 556 cover the conductive portions of both poles, it is not necessary to consider the creepage distance inside the semiconductor device 501. The creepage distance of the semiconductor device 501 is determined by the distance of the outer surface between the first metal plate 510 and the second metal plate 520 on the outer surface of the case 60.

第1絶縁部材553および第2絶縁部材555は、絶縁性を有する樹脂材料等である。たとえば、第1絶縁部材553および第2絶縁部材555は、エポキシ樹脂、ポリイミドもしくはフッ素樹脂を含む絶縁コーティング部材を用いることができる。絶縁性のソルダーレジスト等を用いてもよい。   The first insulating member 553 and the second insulating member 555 are an insulating resin material or the like. For example, the first insulating member 553 and the second insulating member 555 can be an insulating coating member containing epoxy resin, polyimide, or fluororesin. An insulating solder resist or the like may be used.

第3絶縁部材554および第4絶縁部材556は、第1絶縁部材553および第2絶縁部材555と同一の材料であってもよいし、他の絶縁性の材料を用いてもよい。たとえば、第3絶縁部材554および第4絶縁部材556には、絶縁性のロジンやエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂を用いることができる。後述するように、ロジンなどの絶縁性の残渣等は、半導体ユニット30の実装後に、液状の絶縁性物質(絶縁性のロジンやエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂またはその前駆体)を含有するソルダーペーストから析出される。この場合、ソルダーペーストは、第1接続部材551および第2接続部材552である。   The third insulating member 554 and the fourth insulating member 556 may be made of the same material as the first insulating member 553 and the second insulating member 555, or other insulating materials. For example, the third insulating member 554 and the fourth insulating member 556 can be made of insulating rosin, epoxy resin, polyimide resin, or fluorine resin. As will be described later, the insulating residue such as rosin is a solder containing a liquid insulating substance (insulating rosin, epoxy resin, polyimide resin, fluororesin or its precursor) after the semiconductor unit 30 is mounted. Precipitated from the paste. In this case, the solder paste is the first connection member 551 and the second connection member 552.

上述では、第1絶縁部材553および第2絶縁部材555の両方を設けているが、いずれか一方が設けられていればよい。なお、第1絶縁部材553および第2絶縁部材555の両方を設けた場合には、長期使用や衝撃等によって、いずれか一方の絶縁部材が損傷を受けたときにも、他方の絶縁部材によって、半導体装置501内部の絶縁を保つことができる。   In the above description, both the first insulating member 553 and the second insulating member 555 are provided, but any one of them may be provided. When both the first insulating member 553 and the second insulating member 555 are provided, even if one of the insulating members is damaged due to long-term use or impact, the other insulating member The insulation inside the semiconductor device 501 can be maintained.

本実施形態の半導体装置501の製造方法について説明する。
図10は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。
図10に示すように、半導体ユニット530は、第1金属部材531と、第2金属部材532と、第1接合部材533と、第2接合部材534と、封止樹脂535と、半導体素子40と、を含む。第1金属部材531、第1接合部材533、半導体素子40、第2接合部材534、および第2金属部材532は、この順でZ軸方向に積層された積層体539である。第1金属部材531の一部、第2金属部材532の一部、第1接合部材533、第2接合部材534、および半導体素子40は、封止樹脂535によって覆われている。第1金属部材531の封止樹脂535に覆われていない面は、第1端子531aである。第2金属部材532の封止樹脂に覆われていない面は、第2端子532aである。
A method for manufacturing the semiconductor device 501 of this embodiment will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIG. 10, the semiconductor unit 530 includes a first metal member 531, a second metal member 532, a first bonding member 533, a second bonding member 534, a sealing resin 535, and the semiconductor element 40. ,including. The first metal member 531, the first bonding member 533, the semiconductor element 40, the second bonding member 534, and the second metal member 532 are a stacked body 539 stacked in this order in the Z-axis direction. Part of the first metal member 531, part of the second metal member 532, the first joining member 533, the second joining member 534, and the semiconductor element 40 are covered with the sealing resin 535. The surface of the first metal member 531 that is not covered with the sealing resin 535 is the first terminal 531a. The surface of the second metal member 532 that is not covered with the sealing resin is the second terminal 532a.

図11(a)〜図11(f)は、本実施形態の半導体装置の製造方法を例示する断面図である。
図11(a)に示すように、第1金属部材531と半導体素子40とを第1接合部材533によって接続し、第2金属部材532と半導体素子40とを第2接合部材534によって接続して、積層体539を組み立てる。
FIG. 11A to FIG. 11F are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIG. 11A, the first metal member 531 and the semiconductor element 40 are connected by a first bonding member 533, and the second metal member 532 and the semiconductor element 40 are connected by a second bonding member 534. Then, the laminated body 539 is assembled.

図11(b)に示すように、封止樹脂535を形成する。封止樹脂535は、上述の他の実施形態の場合と同様に形成される。   As shown in FIG. 11B, a sealing resin 535 is formed. The sealing resin 535 is formed in the same manner as in the other embodiments described above.

図11(c)に示すように、第1金属板10の第1面10a上に、第1絶縁層553aを形成する。第1絶縁層553aは、たとえばエポキシ樹脂、ポリイミドもしくはフッ素樹脂を含む絶縁コーティング部材または絶縁性のソルダーレジスト等である。第1絶縁層553aは、半導体ユニット530を接続する位置に開口559が形成される。たとえば開口559は、フォトレジスト工程によって形成される。あらかじめ開口559が形成された第1絶縁層を用いてもよい。   As shown in FIG. 11C, the first insulating layer 553 a is formed on the first surface 10 a of the first metal plate 10. The first insulating layer 553a is, for example, an insulating coating member containing epoxy resin, polyimide, or fluororesin, or an insulating solder resist. In the first insulating layer 553a, an opening 559 is formed at a position where the semiconductor unit 530 is connected. For example, the opening 559 is formed by a photoresist process. A first insulating layer in which an opening 559 is formed in advance may be used.

第2金属板20の第1面20a上にも第1金属板10の場合と同様に、第2絶縁層555aを形成し、開口559を形成する。   Similarly to the case of the first metal plate 10, the second insulating layer 555 a is formed on the first surface 20 a of the second metal plate 20, and the opening 559 is formed.

図11(d)に示すように、上述のように形成された第1絶縁層553aおよび第2絶縁層555aのそれぞれの開口559に第1接続層551aおよび第2接続層552aを形成する。たとえば開口559の位置以外を覆うマスクによって、第1接続層551aおよび第2接続層552aはオフセット印刷技術等周知の技術を用いて形成される。   As shown in FIG. 11D, the first connection layer 551a and the second connection layer 552a are formed in the respective openings 559 of the first insulating layer 553a and the second insulating layer 555a formed as described above. For example, the first connection layer 551a and the second connection layer 552a are formed using a well-known technique such as an offset printing technique by using a mask that covers other than the position of the opening 559.

図11(e)に示すように、第1接続部材551の位置に半導体ユニット530を配設し、温度を上げてこれらを互いに接続する。同様に、第2接続部材552の位置の半導体ユニット530を配設し、これらを互いに接続する。   As shown in FIG. 11E, the semiconductor unit 530 is disposed at the position of the first connection member 551, and the temperature is increased and these are connected to each other. Similarly, the semiconductor unit 530 at the position of the second connection member 552 is disposed and connected to each other.

第1接続層551aおよび第2接続層552aは、好ましくは、絶縁性の物質を含有したソルダーペーストにより形成される。これにより、接続時に絶縁性物質(絶縁性のロジンなど)を含む残渣が第1接続部材551および第2接続部材552の外周面に析出される。この絶縁性の残渣は、第3絶縁部材554および第4絶縁部材556として、導電部の露出面を覆う。   The first connection layer 551a and the second connection layer 552a are preferably formed of a solder paste containing an insulating material. Thereby, a residue containing an insulating substance (insulating rosin or the like) is deposited on the outer peripheral surfaces of the first connecting member 551 and the second connecting member 552 at the time of connection. This insulating residue covers the exposed surface of the conductive portion as the third insulating member 554 and the fourth insulating member 556.

図11(f)に示すように、第1金属板10および第2金属板20の周囲をケース60によって囲繞する。   As shown in FIG. 11F, the case 60 surrounds the first metal plate 10 and the second metal plate 20.

上述のように製造することによって、第1金属板10の側の導電部および第2金属板20の側の導電部の少なくとも一方は、第1絶縁部材553および第2絶縁部材555によって覆われる。したがって、半導体装置501の沿面距離は、半導体装置501の内部で決定されず、ケース60の外面に沿った距離によって決定される。   By manufacturing as described above, at least one of the conductive portion on the first metal plate 10 side and the conductive portion on the second metal plate 20 side is covered with the first insulating member 553 and the second insulating member 555. Therefore, the creepage distance of the semiconductor device 501 is not determined inside the semiconductor device 501 but is determined by the distance along the outer surface of the case 60.

半導体装置501の内部の絶縁部材の形成には、他の方法を用いることができる。図12(a)〜図12(f)は、本実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。図12(a)〜図12(b)においては、上述した製造方法の場合と同様に、半導体ユニット530が組み立てられる。   Other methods can be used to form the insulating member inside the semiconductor device 501. FIG. 12A to FIG. 12F are cross-sectional views for explaining the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment. In FIG. 12A to FIG. 12B, the semiconductor unit 530 is assembled as in the case of the manufacturing method described above.

この製造方法では、絶縁層は、第1金属板10および第2金属板20上には、あらかじめ形成されていない。図12(c)に示すように、第1金属板10の第1面10a上に、たとえば半導体ユニット530を接続する位置に開口を設けたマスクを配して、ソルダーペースト551b,552bを塗布する。   In this manufacturing method, the insulating layer is not formed in advance on the first metal plate 10 and the second metal plate 20. As shown in FIG. 12C, a solder paste 551b, 552b is applied on the first surface 10a of the first metal plate 10, for example, by providing a mask having an opening at a position where the semiconductor unit 530 is connected. .

図12(d)に示すように、第1金属板10および第2金属板20上にそれぞれ形成されたソルダーペースト551b,552b上に半導体ユニット530の各端子を合わせて接続する。この組立体を加熱して、第1接続部材551および第2接続部材552によって、電気的かつ熱的に接続する。   As shown in FIG. 12D, the terminals of the semiconductor unit 530 are connected together on the solder pastes 551b and 552b formed on the first metal plate 10 and the second metal plate 20, respectively. The assembly is heated and electrically and thermally connected by the first connecting member 551 and the second connecting member 552.

この製造方法では、半導体ユニット530を第1金属板10と第2金属板20との間に接続した後に、絶縁材料を内部に塗布することによって、導電部の表面を覆う。図12(e)に示すように、分割されたケース60の一方を半導体ユニット530、第1金属板510および第2金属板520を含む組立体に接続し、絶縁材料を塗布する。   In this manufacturing method, after connecting the semiconductor unit 530 between the first metal plate 10 and the second metal plate 20, the surface of the conductive portion is covered by applying an insulating material to the inside. As shown in FIG. 12E, one of the divided cases 60 is connected to an assembly including the semiconductor unit 530, the first metal plate 510, and the second metal plate 520, and an insulating material is applied.

絶縁材料を塗布することによって、第1金属板510の側の導電部および第2金属板520の導電部の露出面を絶縁層553bで覆うことができる。絶縁層553bは、第1絶縁部材553および第2絶縁部材554として機能することができる。   By applying the insulating material, the exposed surface of the conductive portion on the first metal plate 510 side and the conductive portion of the second metal plate 520 can be covered with the insulating layer 553b. The insulating layer 553b can function as the first insulating member 553 and the second insulating member 554.

図12(f)に示すように、分割されたケース60の他方を組立体の開放された箇所に接続することによって、半導体装置501が完成する。   As shown in FIG. 12F, the semiconductor device 501 is completed by connecting the other side of the divided case 60 to an opened portion of the assembly.

この製造方法によれば、第1接続部材551および第2接続部材552に絶縁性の有機残渣を含むソルダーペーストを用いてもよいが、用いなくとも半導体装置501の内部の露出面を絶縁部材によって覆うことができる。第1接続部材551および第2接続部材552には、絶縁性の残渣を含まないソルダーペーストやハンダのほか、導電性接着剤、金属粒子の焼結体、金属間化合物等を用いることができる。   According to this manufacturing method, solder paste containing an insulating organic residue may be used for the first connection member 551 and the second connection member 552, but the exposed surface inside the semiconductor device 501 may be formed by the insulation member without using the paste. Can be covered. For the first connection member 551 and the second connection member 552, a conductive paste, a sintered body of metal particles, an intermetallic compound, and the like can be used in addition to solder paste and solder that do not contain an insulating residue.

本実施形態の半導体装置の作用および効果について説明する。
第1金属板、半導体ユニットおよび第2金属板の組立体の側面からシリコーン樹脂等の絶縁部材を注入することは、組立容易性を低下させることが考えられる。また、半導体ユニット530の端子、接続部材および金属板の接続部の周辺には、狭い隙間ができ、注入した樹脂にボイドを生じることがある。そのため、絶縁部材を注入する製造方法では、導電部の露出面を完全に覆うのが困難な場合がある。
The operation and effect of the semiconductor device of this embodiment will be described.
Injecting an insulating member such as silicone resin from the side surface of the assembly of the first metal plate, the semiconductor unit, and the second metal plate is considered to reduce the ease of assembly. In addition, a narrow gap is formed around the terminal of the semiconductor unit 530, the connection member, and the connection portion of the metal plate, and a void may occur in the injected resin. Therefore, in the manufacturing method in which the insulating member is injected, it may be difficult to completely cover the exposed surface of the conductive portion.

本実施形態の半導体装置501では、接続部材に絶縁性の残渣を含むソルダーペーストを用いる。そのため、半導体ユニット530の端子、接続部材および金属板の接続部の周辺に絶縁性の残渣が析出され、接続部周辺の導電部の露出面を覆うことができる。したがって、組立容易性を低下させることなく、絶縁部材によって半導体装置501の内部の導電部の露出面を覆うことができる。   In the semiconductor device 501 of this embodiment, a solder paste containing an insulating residue is used for the connection member. Therefore, an insulating residue is deposited around the terminal of the semiconductor unit 530, the connection member, and the connection portion of the metal plate, and the exposed surface of the conductive portion around the connection portion can be covered. Therefore, the exposed surface of the conductive portion inside the semiconductor device 501 can be covered with the insulating member without reducing the ease of assembly.

また、他の製造方法によれば、塗装技術を用いることによって、半導体装置501の内部の導電部の露出面を覆うことができる。   Further, according to another manufacturing method, the exposed surface of the conductive portion inside the semiconductor device 501 can be covered by using a coating technique.

このようにして、半導体ユニット530の端子、接続部材および金属板の接続部の周辺の露出面は、絶縁部材によって覆われるので、半導体装置内部では、沿面距離を考慮する必要がなく、ケース60外面の沿面距離を確保することによって絶縁耐圧を確保することができる。したがって、本実施形態では、半導体装置501の歩留りを向上させつつ、組立性を向上させることができるので、より低コストに半導体装置501を製造することができる。   In this way, the exposed surfaces around the terminals of the semiconductor unit 530, the connecting member, and the connecting portion of the metal plate are covered with the insulating member, so that it is not necessary to consider the creeping distance inside the semiconductor device, and the outer surface of the case 60 By ensuring the creepage distance, it is possible to ensure the withstand voltage. Therefore, in this embodiment, since the assembly property can be improved while improving the yield of the semiconductor device 501, the semiconductor device 501 can be manufactured at a lower cost.

(変形例)
図13(a)および図13(b)は、本変形例の半導体装置の一部を例示する断面図である。
本変形例では、半導体ユニット530v,530hの構成が上述の実施形態の場合と相違する。他の点では、上述と同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Modification)
FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views illustrating a part of the semiconductor device of this modification.
In this modification, the configurations of the semiconductor units 530v and 530h are different from those in the above-described embodiment. The other points are the same as described above, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図13(a)に示すように、半導体ユニット530vは、第1金属部材531vと、第2金属部材532vと、半導体素子40と、封止樹脂535vと、を有する。この例では、半導体素子40は、横方向(X軸方向)に並べて配置された第1金属部材531vと第2金属部材532vとの間に設けられている。封止樹脂535vの一部は、半導体ユニット530vの上面および下面に延在し、半導体素子40を封入する。封止樹脂535vは、横方向に突出した凸面535vaを有する。そして、第1金属部材531の側面および第2金属部材532vの側面が、半導体ユニット530vの下面および上面にそれぞれ露出する。第1金属部材531vの側面が第1端子531vaであり、第2金属部材532vの側面が第2端子532vaである。半導体ユニット530vは、第1端子531vaによって第1金属板10に電気的に接続され、第2端子532vaによって第2金属板20に電気的に接続される。   As shown in FIG. 13A, the semiconductor unit 530v includes a first metal member 531v, a second metal member 532v, a semiconductor element 40, and a sealing resin 535v. In this example, the semiconductor element 40 is provided between the first metal member 531v and the second metal member 532v arranged side by side in the horizontal direction (X-axis direction). A part of the sealing resin 535v extends to the upper surface and the lower surface of the semiconductor unit 530v and encloses the semiconductor element 40. The sealing resin 535v has a convex surface 535va protruding in the lateral direction. Then, the side surface of the first metal member 531 and the side surface of the second metal member 532v are exposed on the lower surface and the upper surface of the semiconductor unit 530v, respectively. The side surface of the first metal member 531v is the first terminal 531va, and the side surface of the second metal member 532v is the second terminal 532va. The semiconductor unit 530v is electrically connected to the first metal plate 10 by the first terminal 531va, and is electrically connected to the second metal plate 20 by the second terminal 532va.

このように、半導体ユニット530vは、第1金属板の第1面および第2金属板の第1面が延在する方向(XY平面に平行な方向)と交差する向きに配置してもよい。これにより、第1端子531vaおよび第2端子532vaの沿面距離を第1の実施形態の半導体ユニット30の場合よりも容易に長くすることができる。また、封止樹脂535vが凸面535vaを有することによって、第1端子531vaおよび第2端子532vaの間の沿面距離をさらに延長することができる。   As described above, the semiconductor unit 530v may be arranged in a direction intersecting with a direction (a direction parallel to the XY plane) in which the first surface of the first metal plate and the first surface of the second metal plate extend. Thereby, the creeping distance between the first terminal 531 va and the second terminal 532 va can be easily made longer than in the case of the semiconductor unit 30 of the first embodiment. Further, since the sealing resin 535v has the convex surface 535va, the creepage distance between the first terminal 531va and the second terminal 532va can be further extended.

上述の変形例では、半導体ユニット530vは、第1面10a,20aの延在する方向と交差する向きに配置されているが、第1の実施形態の場合と同様に、半導体ユニット530hを第1面10a,20aの延在する方向と同じ向きに配置するようにしてもよい。図13(b)に示すように、半導体ユニット530hは、第1金属部材531hと、第2金属部材532hと、半導体素子40と、封止樹脂535hと、を有する。第1金属部材531hおよび第2金属部材532hは、X方向およびY方向に延伸しており、第1端子531haおよび第2端子532haは、XY平面にほぼ平行して設けられている。封止樹脂535hは、凸面535haを有する。   In the above-described modification, the semiconductor unit 530v is arranged in a direction intersecting with the extending direction of the first surfaces 10a and 20a. However, as in the case of the first embodiment, the semiconductor unit 530h is the first unit. You may make it arrange | position in the same direction as the direction where the surfaces 10a and 20a extend. As shown in FIG. 13B, the semiconductor unit 530h includes a first metal member 531h, a second metal member 532h, a semiconductor element 40, and a sealing resin 535h. The first metal member 531h and the second metal member 532h extend in the X direction and the Y direction, and the first terminal 531ha and the second terminal 532ha are provided substantially parallel to the XY plane. The sealing resin 535h has a convex surface 535ha.

これらの変形例のように凸面535va,535haを形成する部分には、封止樹脂の量が多くなる。そこで、半導体素子40の面に対向する位置に凸面535va,535haを設けることによって、樹脂封止時の応力を緩和し、半導体素子の特性劣化等を防止することができる。   As in these modified examples, the amount of the sealing resin increases in the portions where the convex surfaces 535va and 535ha are formed. Therefore, by providing the convex surfaces 535va and 535ha at the position facing the surface of the semiconductor element 40, the stress at the time of resin sealing can be relieved and the characteristic deterioration of the semiconductor element can be prevented.

本変形例では、半導体ユニットの端子、接続部材および金属板の接続部の周辺を含む、半導体装置内部の導電部を覆う絶縁部材に、何らかの理由で絶縁不良となった場合等であっても、半導体ユニットにおいて沿面距離が確保される。そのため、半導体装置の絶縁耐圧を保証することが可能になる。   In this modification, including the periphery of the terminal of the semiconductor unit, the connection member and the connection part of the metal plate, the insulation member that covers the conductive part inside the semiconductor device, even if insulation failure for some reason, A creepage distance is secured in the semiconductor unit. For this reason, it is possible to guarantee the withstand voltage of the semiconductor device.

上述の変形例は、上述した他のすべての実施形態の場合の変形例として、半導体ユニット530v,530hに置き換えることによって、適用することができる。封止樹脂の形状は、沿面距離が延長されればよく、1つの凸面に限らず、複数の凸面を有していてもよく、1つ以上の凹面を有してもよい。   The above-described modifications can be applied by replacing the semiconductor units 530v and 530h as modifications in the other embodiments described above. The shape of the sealing resin is not limited to one convex surface as long as the creepage distance is extended, and may include a plurality of convex surfaces or one or more concave surfaces.

(第6の実施形態)
図14は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図14に示すように、本実施形態の半導体装置601は、ヒートシンク681,682をさらに備える。本実施形態の半導体装置601は、上述の他の実施形態の場合(この例では、半導体装置501である組立体610)にヒートシンク681,682を接続した形態である。他の構成要素については、上述した他の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
As shown in FIG. 14, the semiconductor device 601 of this embodiment further includes heat sinks 681 and 682. The semiconductor device 601 of this embodiment has a configuration in which heat sinks 681 and 682 are connected to the case of the other embodiments described above (in this example, the assembly 610 which is the semiconductor device 501). About another component, it is the same as that of the case of the other embodiment mentioned above, and attaches | subjects the same code | symbol to the same component, and abbreviate | omits detailed description.

ヒートシンク681は、第1金属板10の第2面10bに接続される。第2面10bは、第1面10aとは反対側の面である。ヒートシンク682は、第2金属板20の第2面に接続される。第2面20bは、第1面20aの反対側である。   The heat sink 681 is connected to the second surface 10 b of the first metal plate 10. The second surface 10b is a surface opposite to the first surface 10a. The heat sink 682 is connected to the second surface of the second metal plate 20. The second surface 20b is the opposite side of the first surface 20a.

ヒートシンク681,682の接続には、ハンダ付けや、ろう付け、摩擦撹拌接合等の周知の接続技術が用いられる。好ましくは、ヒートシンク681,682は、第1金属板10および第2金属板20の間に絶縁板や絶縁部材を設けずに接続される。これにより、熱抵抗を低減することができる。   For connection of the heat sinks 681 and 682, a known connection technique such as soldering, brazing, friction stir welding, or the like is used. Preferably, the heat sinks 681 and 682 are connected without providing an insulating plate or an insulating member between the first metal plate 10 and the second metal plate 20. Thereby, thermal resistance can be reduced.

ヒートシンク681,682は、熱伝導性および電気伝導性がよい材料によって形成されている。ヒートシンク681,682は、たとえば銅やアルミニウム等の金属を含む。   The heat sinks 681 and 682 are made of a material having good thermal conductivity and electrical conductivity. Heat sinks 681 and 682 include, for example, a metal such as copper or aluminum.

ヒートシンク681,682は、空冷でもよいし、水冷でもよい。水冷式のヒートシンクの場合には、好ましくは内部に純水を循環させて用いる。   The heat sinks 681 and 682 may be air-cooled or water-cooled. In the case of a water-cooled heat sink, it is preferably used by circulating pure water inside.

本実施形態の半導体装置601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601では、第1金属板10および第2金属板20に絶縁板を介することなく、ヒートシンク681,682を直接接続する。そのため、半導体装置601の熱抵抗を低く抑えることができる。
The operation and effect of the semiconductor device 601 of this embodiment will be described.
In the semiconductor device 601 of this embodiment, the heat sinks 681 and 682 are directly connected to the first metal plate 10 and the second metal plate 20 without using an insulating plate. Therefore, the thermal resistance of the semiconductor device 601 can be kept low.

純水による水冷式のヒートシンクを用いた場合には、純水は不導体であるために、漏電を考慮する必要がないので、冷却システムを簡易に構成することができる。   When a water-cooled heat sink using pure water is used, since pure water is a non-conductor, there is no need to consider electric leakage, so that the cooling system can be configured simply.

(第7の実施形態)
図15は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図15に示すように、本実施形態の半導体装置701は、ヒートシンク781,782と複数の組立体710と、を備える。本実施形態の半導体装置701は、上述の他の実施形態の場合(この例では、半導体装置501である複数の組立体710)にヒートシンク781,782を接続した形態である。つまり、本実施形態の半導体装置701は、あらかじめ製造された複数の半導体装置をヒートシンク781,782の間に配置して、それぞれ電気的かつ熱的に接続されたものである。ヒートシンク781,782は、導電性を有するともに、高い熱伝導率を有するので、組立体710を並列に接続して、さらなる大電流化をはかることができる。
(Seventh embodiment)
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
As shown in FIG. 15, the semiconductor device 701 of this embodiment includes heat sinks 781 and 782 and a plurality of assemblies 710. The semiconductor device 701 of this embodiment has a configuration in which heat sinks 781 and 782 are connected to the case of the other embodiments described above (in this example, a plurality of assemblies 710 that are the semiconductor devices 501). That is, the semiconductor device 701 of the present embodiment is a device in which a plurality of semiconductor devices manufactured in advance are arranged between the heat sinks 781 and 782 and are electrically and thermally connected to each other. Since the heat sinks 781 and 782 have conductivity and high thermal conductivity, the assembly 710 can be connected in parallel to further increase the current.

(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断面図である。
図16に示すように、本実施形態の半導体装置801は、複数の組立体810と、接続部材820と、を備える。組立体810は、上述した第6の実施形態の場合の半導体装置601と同じものである。接続部材820は、隣接して配置された組立体810の間に設けられている。接続部材820は、組立体810のヒートシンク681同士を電気的かつ熱的に接続し、ヒートシンク682同士を電気的かつ熱的に接続している。
(Eighth embodiment)
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIG. 16, the semiconductor device 801 of this embodiment includes a plurality of assemblies 810 and a connection member 820. The assembly 810 is the same as the semiconductor device 601 in the case of the sixth embodiment described above. The connecting member 820 is provided between the adjacently arranged assemblies 810. The connection member 820 electrically and thermally connects the heat sinks 681 of the assembly 810, and electrically and thermally connects the heat sinks 682.

組立体810は、X軸方向またはY軸方向のいずれか1方向に沿って配列されていてもよいし、X軸方向およびY軸方向の両方向に沿って2次元に配列されていてもよい。   The assemblies 810 may be arranged along any one of the X-axis direction and the Y-axis direction, or may be arranged two-dimensionally along both the X-axis direction and the Y-axis direction.

本実施形態では、あらかじめ製造された組立体810を並べて接続部材820によって組立体810相互の電気的かつ熱的接続をはかることによって、より大電流出力を可能にする。   In this embodiment, a larger current output is enabled by arranging pre-manufactured assemblies 810 side by side and connecting the assemblies 810 electrically and thermally by the connecting member 820.

なお、上述したヒートシンクを備えた実施形態の場合については、前出の他の実施形態や後述する他の実施形態の場合にも適用できることはいうまでもなく、同様の効果を奏することが可能である。   In addition, about the case of embodiment provided with the heat sink mentioned above, it cannot be overemphasized that it can apply also in the case of other embodiment mentioned above and the other embodiment mentioned later, and there can exist the same effect. is there.

(第9の実施形態)
図17は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図18(a)は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する平面図である。図18(b)は、図18(a)のCC線における矢視断面図である。
図17に示すように、本実施形態の半導体装置901は、第1金属板10と、柱状部12と、第2金属板20と、柱状部22と、半導体ユニット930と、を備える。この例では、柱状部12,22の高さは、ほぼ同じである。本実施形態の場合では、半導体ユニット930の構成要素が上述した他の実施形態の場合と相違する。同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Ninth embodiment)
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
FIG. 18A is a plan view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment. FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG.
As shown in FIG. 17, the semiconductor device 901 of this embodiment includes a first metal plate 10, a columnar part 12, a second metal plate 20, a columnar part 22, and a semiconductor unit 930. In this example, the heights of the columnar portions 12 and 22 are substantially the same. In this embodiment, the components of the semiconductor unit 930 are different from those in the other embodiments described above. The same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図18(a)および図18(b)に示すように、半導体ユニット930は、第1金属部材931と、第2金属部材932と、半導体素子40と、封止樹脂935と、を含む。半導体素子40は、一方の面で第1接合部材933を介して第1金属部材931に接続され、他方の面で第2接合部材934を介して第2金属部材932に接続されている。第1金属部材931、第1接合部材933、半導体素子40、第2接合部材934および第2金属部材932は、この順で積層された積層体939である。   As shown in FIGS. 18A and 18B, the semiconductor unit 930 includes a first metal member 931, a second metal member 932, a semiconductor element 40, and a sealing resin 935. The semiconductor element 40 is connected to the first metal member 931 through the first bonding member 933 on one surface and is connected to the second metal member 932 through the second bonding member 934 on the other surface. The first metal member 931, the first bonding member 933, the semiconductor element 40, the second bonding member 934, and the second metal member 932 are a stacked body 939 stacked in this order.

封止樹脂935は、露出面である第1端子931aおよび第2端子932aを除いて、積層体939を封止している。   The sealing resin 935 seals the stacked body 939 except for the first terminal 931a and the second terminal 932a which are exposed surfaces.

封止樹脂935は、積層体939の側面を覆う部分935aを有する。封止樹脂935は、積層体939の積層方向に延伸する絶縁バリア935bをさらに有する。この例では、絶縁バリア935bは、第1端子931aおよび第2端子932aが露出する方向に延伸している。   The sealing resin 935 includes a portion 935 a that covers the side surface of the stacked body 939. The sealing resin 935 further includes an insulating barrier 935 b extending in the stacking direction of the stacked body 939. In this example, the insulating barrier 935b extends in a direction in which the first terminal 931a and the second terminal 932a are exposed.

絶縁バリア935bは、半導体ユニット930が第1金属板10の柱状部12に接続された場合に、柱状部12の外周を取り囲むように設けられている。絶縁バリア935bの柱状部12側の内壁は、柱状部12の外周から離間している。同様に、半導体ユニット930が第2金属板20の柱状部22に接続された場合に、絶縁バリア935bは、柱状部22から離間して、柱状部22の外周を取り囲むように設けられている。   The insulating barrier 935 b is provided so as to surround the outer periphery of the columnar part 12 when the semiconductor unit 930 is connected to the columnar part 12 of the first metal plate 10. The inner wall of the insulating barrier 935 b on the columnar part 12 side is separated from the outer periphery of the columnar part 12. Similarly, when the semiconductor unit 930 is connected to the columnar portion 22 of the second metal plate 20, the insulating barrier 935 b is provided so as to be separated from the columnar portion 22 and surround the outer periphery of the columnar portion 22.

図19は、本実施形態の半導体装置の内部の沿面距離を説明するための断面図である。
半導体装置901の内部の沿面距離は、半導体素子40の一方の電極(以下、IGBTのコレクタ電極であるものとする)と、他方の電極(以下、IGBTのエミッタ電極であるものとする)の間の封止樹脂の表面の最短距離で決定される。露出しているコレクタ電極の電位の導電部Cpは、第1端子931aまたは第1接合部材933である。露出しているエミッタ電極の電位である導電部Epは第2端子932aまたは第2接合部材934である。
FIG. 19 is a cross-sectional view for explaining the creeping distance inside the semiconductor device of this embodiment.
The creepage distance inside the semiconductor device 901 is between one electrode of the semiconductor element 40 (hereinafter referred to as an IGBT collector electrode) and the other electrode (hereinafter referred to as an IGBT emitter electrode). It is determined by the shortest distance on the surface of the sealing resin. The exposed conductive portion Cp of the collector electrode is the first terminal 931 a or the first bonding member 933. The exposed conductive portion Ep which is the potential of the exposed emitter electrode is the second terminal 932a or the second bonding member 934.

図19には、半導体装置901の沿面距離を計算するための各部の寸法が示されている。図19に示すように、この例では、ケース60の外面の距離は、第1金属板10と第2金属板20との間の距離L0で設定されている。   FIG. 19 shows dimensions of each part for calculating the creepage distance of the semiconductor device 901. As shown in FIG. 19, in this example, the distance of the outer surface of the case 60 is set by a distance L <b> 0 between the first metal plate 10 and the second metal plate 20.

半導体装置901の内部では、封止樹脂935の各部の寸法により沿面距離が計算される。長さL1は、封止樹脂935のZ軸方向の長さである。言い換えると、長さL1は、第1金属板10側の絶縁バリア935bの先端から第2金属板20側の絶縁バリア935bの先端までの長さである。   Inside the semiconductor device 901, the creepage distance is calculated based on the dimensions of each part of the sealing resin 935. The length L1 is the length of the sealing resin 935 in the Z-axis direction. In other words, the length L1 is the length from the tip of the insulation barrier 935b on the first metal plate 10 side to the tip of the insulation barrier 935b on the second metal plate 20 side.

封止樹脂935のZ軸方向の長さのうち、絶縁バリア935bの長さは、L2である。絶縁バリア935bの厚さは、L3である。長さL4は、絶縁バリア935bの内面と柱状部12(または柱状部22)の外面との間の距離である。   Of the length of the sealing resin 935 in the Z-axis direction, the length of the insulating barrier 935b is L2. The thickness of the insulation barrier 935b is L3. The length L4 is a distance between the inner surface of the insulating barrier 935b and the outer surface of the columnar portion 12 (or the columnar portion 22).

半導体装置901の内部の沿面距離は、導電部Cpから導電部Epまでの図の矢印に沿って定義される。この定義によれば、半導体装置901の内部の沿面距離L0’は、L1〜L4の長さの和で表される。すなわち、L0’=L4+L2+L3+L1+L3+L2+L4=L1+2×(L2+L3+L4)となる。   The creepage distance inside the semiconductor device 901 is defined along the arrows in the figure from the conductive portion Cp to the conductive portion Ep. According to this definition, the creepage distance L0 ′ inside the semiconductor device 901 is represented by the sum of the lengths L1 to L4. That is, L0 ′ = L4 + L2 + L3 + L1 + L3 + L2 + L4 = L1 + 2 × (L2 + L3 + L4).

L1〜L4を適切に設定することによって、L0’>L0とすることができる。つまり、積層体939の厚さを厚くして、第1端子931aと第2端子932aとの間の距離を遠ざけることなく、沿面距離を確保することができる。   By appropriately setting L1 to L4, L0 '> L0 can be established. That is, the creepage distance can be secured without increasing the thickness of the stacked body 939 and without increasing the distance between the first terminal 931a and the second terminal 932a.

長さL0を20mmとした場合には、絶縁バリア935bの先端が第1面10a,20aに接触しないように、長さL1を18mmとすることができる。積層体939の厚さを8mmとすると、長さL2は、5mmとすることができる。そして、長さL3を1mm、長さL4を3mmとすると、内部の沿面距離L0’は、36mmとすることができる。   When the length L0 is 20 mm, the length L1 can be 18 mm so that the tip of the insulating barrier 935b does not contact the first surfaces 10a and 20a. When the thickness of the stacked body 939 is 8 mm, the length L2 can be 5 mm. If the length L3 is 1 mm and the length L4 is 3 mm, the internal creepage distance L0 'can be 36 mm.

本実施形態の半導体装置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901は、絶縁バリア935bを有する封止樹脂935を含む半導体ユニット930を備えている。絶縁バリア935bは、その先端を第1面10a,20aに接触しないように設定することができるので、内部の沿面距離を絶縁バリア935bの表面の形状に応じて長くすることができる。したがって、積層体939の厚さを厚くすることなく、内部の沿面距離を確保することができる。半導体装置901の内部の沿面距離を十分とることによって、ケース60の両端の導電部の距離で沿面距離が決定されるようにすることができ、半導体装置901の薄型化に寄与することができる。
The operation and effect of the semiconductor device of this embodiment will be described.
The semiconductor device 901 according to this embodiment includes a semiconductor unit 930 including a sealing resin 935 having an insulating barrier 935b. Since the insulating barrier 935b can be set so that the tip does not contact the first surfaces 10a and 20a, the internal creepage distance can be increased according to the shape of the surface of the insulating barrier 935b. Therefore, an internal creepage distance can be secured without increasing the thickness of the stacked body 939. By taking a sufficient creepage distance inside the semiconductor device 901, the creepage distance can be determined by the distance between the conductive portions at both ends of the case 60, which can contribute to the thinning of the semiconductor device 901.

また、封止樹脂の表面に波形加工や凸面加工等を行う場合には、半導体装置の内部の沿面距離を延長することが可能であるが、半導体装置の内部で隣接する半導体ユニット間の離間距離が長くなる。これに対して、本実施形態の半導体装置901では、隣接する半導体ユニット930の間の距離を短縮することができるので、小さい面積でより多数の半導体ユニット930を配列して並列接続することができる。したがって、外形サイズを大型化させることなく、大電流出力が可能になる。   In addition, when corrugated processing or convex processing is performed on the surface of the sealing resin, it is possible to extend the creeping distance inside the semiconductor device, but the separation distance between adjacent semiconductor units inside the semiconductor device Becomes longer. On the other hand, in the semiconductor device 901 of this embodiment, the distance between the adjacent semiconductor units 930 can be shortened, so that a larger number of semiconductor units 930 can be arranged and connected in parallel with a small area. . Therefore, a large current can be output without increasing the outer size.

(第10の実施形態)
図20は、本実施形態に係る半導体装置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一部を例示する断面図である。
本実施形態では、半導体ユニットの封止樹脂の形態が上述の実施形態の場合と相違する。同一の構成要素については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Tenth embodiment)
FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
In this embodiment, the form of the sealing resin of the semiconductor unit is different from that in the above-described embodiment. About the same component, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.

図20に示すように、本実施形態の半導体装置1001は、第1金属板10と、柱状部212と、第2金属板20と、柱状部222と、半導体ユニット1030と、を備える。柱状部212,222の高さは、異なる。好ましくは、高電位側の柱状部212の高さは、低電位側の柱状部222の高さよりも高く設定されている。高電位側は、たとえば半導体素子40のコレクタ電極の電位であり、低電位側は、エミッタ電極の電位である。   As shown in FIG. 20, the semiconductor device 1001 of the present embodiment includes a first metal plate 10, a columnar part 212, a second metal plate 20, a columnar part 222, and a semiconductor unit 1030. The heights of the columnar portions 212 and 222 are different. Preferably, the height of the columnar portion 212 on the high potential side is set higher than the height of the columnar portion 222 on the low potential side. The high potential side is, for example, the potential of the collector electrode of the semiconductor element 40, and the low potential side is the potential of the emitter electrode.

図21に示すように、半導体ユニット1030は、積層体939を含み、積層体939のうち第1端子931aおよび第2端子932aを除いて封止する封止樹脂1035を含む。本実施形態の場合では、封止樹脂1035の絶縁バリア935bは、Z軸方向の一方向に形成されており、他方の側には形成されていない。この例では、絶縁バリア935bは、第1金属板10の側に延伸するように設けられている。   As illustrated in FIG. 21, the semiconductor unit 1030 includes a stacked body 939 and includes a sealing resin 1035 that seals the stacked body 939 except for the first terminal 931 a and the second terminal 932 a. In the case of this embodiment, the insulating barrier 935b of the sealing resin 1035 is formed in one direction in the Z-axis direction, and is not formed on the other side. In this example, the insulating barrier 935b is provided so as to extend toward the first metal plate 10 side.

図22は、本実施形態の半導体装置の内部の沿面距離を説明するための断面図である。
図22では、上述の実施形態の場合と同様に、寸法が設定されている。半導体装置1001の内部の沿面距離L0’’は、L1’〜L5’の和で表すことができる。すなわち、L0’’=L1’+L2’+L3’+L4’+L5’と表される。
FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining the creeping distance inside the semiconductor device of this embodiment.
In FIG. 22, the dimensions are set as in the case of the above-described embodiment. The creepage distance L0 ″ inside the semiconductor device 1001 can be represented by the sum of L1 ′ to L5 ′. That is, L0 ″ = L1 ′ + L2 ′ + L3 ′ + L4 ′ + L5 ′.

図22に示すように、この例では、第1金属板10の側の柱状部212の高さは、第2金属板20の側の柱状部222の高さよりも高く設定されている。そのため、柱状部212の側に設けられた絶縁バリア1035bの長さを長くすることができる。   As shown in FIG. 22, in this example, the height of the columnar portion 212 on the first metal plate 10 side is set higher than the height of the columnar portion 222 on the second metal plate 20 side. Therefore, the length of the insulating barrier 1035b provided on the columnar portion 212 side can be increased.

封止樹脂1035のZ軸方向の長さは、L1’である。長さL1’のうち絶縁バリア1035bの長さは、L2’である。絶縁バリア1035bの厚さは、L3’である。長さL4’は、絶縁バリア1035bの内面と柱状部212の外面との間の離間距離である。長さL5’は、封止樹脂1035のうち、積層体939の側面を覆う部分935aのX軸方向の長さである。なお、図からも明らかなように、L5’=L3’+L4’である。   The length of the sealing resin 1035 in the Z-axis direction is L1 ′. Of the length L1 ', the length of the insulating barrier 1035b is L2'. The thickness of the insulating barrier 1035b is L3 '. The length L4 'is a separation distance between the inner surface of the insulating barrier 1035b and the outer surface of the columnar section 212. The length L5 'is the length in the X-axis direction of the portion 935a of the sealing resin 1035 that covers the side surface of the stacked body 939. As is apparent from the figure, L5 '= L3' + L4 '.

半導体装置1001の内部の沿面距離L0’’は、導電部Cpから導電部Epまでの封止樹脂1035の表面の最短距離で定義される。したがって、L0’’は、L1’〜L5’の和である。   The creepage distance L0 ″ inside the semiconductor device 1001 is defined by the shortest distance on the surface of the sealing resin 1035 from the conductive portion Cp to the conductive portion Ep. Therefore, L0 ″ is the sum of L1 ′ to L5 ′.

具体的寸法として、L1’=14mm、L2’=6mm、L3’(=L3)=1mm、およびL4’(=L4)=3mm、L5’(=L3+L4)=4mmとすると、内部の沿面距離L0’’は、28mmとなる。   As specific dimensions, if L1 ′ = 14 mm, L2 ′ = 6 mm, L3 ′ (= L3) = 1 mm, and L4 ′ (= L4) = 3 mm, L5 ′ (= L3 + L4) = 4 mm, the internal creepage distance L0 '' Is 28 mm.

このように、絶縁バリア1035bを第1金属板10または第2金属板20のいずれか一方の側に形成することによっても、内部の沿面距離を確保することができる。   Thus, the creeping distance inside can be secured also by forming the insulating barrier 1035b on one side of the first metal plate 10 or the second metal plate 20.

(第11の実施形態)
図23は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図24は、本実施形態の半導体装置の一部を例示する断面図である。
本実施形態では、半導体素子40がIGBTやMOSFET等の制御電極付きの場合に、それぞれの半導体素子40の制御電極を並列接続するための配線基板を備える点で上述の実施形態の場合と相違する。他の点では、上述の他の実施形態の場合と同一であり、同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
(Eleventh embodiment)
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
FIG. 24 is a cross-sectional view illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
In this embodiment, when the semiconductor element 40 is equipped with a control electrode such as an IGBT or a MOSFET, the present embodiment is different from the above-described embodiment in that a wiring board is provided for connecting the control electrodes of the respective semiconductor elements 40 in parallel. . The other points are the same as those in the other embodiments described above, and the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図23に示すように、本実施形態の半導体装置1101は、第1金属板10と、第2金属板20と、半導体ユニット1130と、配線基板1160と、を備える。この例では、配線基板1160は、半導体ユニット1130と第2金属板20との間に設けられている。   As shown in FIG. 23, the semiconductor device 1101 of this embodiment includes a first metal plate 10, a second metal plate 20, a semiconductor unit 1130, and a wiring board 1160. In this example, the wiring board 1160 is provided between the semiconductor unit 1130 and the second metal plate 20.

図24に示すように、半導体ユニット1130は、第1金属部材1131と、第2金属部材1132と、半導体素子40と、を含む。半導体素子40の一方の主面は、第1接合部材1133を介して第1金属部材1131に接続されている。半導体素子40の他方の主面は、第2接合部材1134を介して、第2金属部材1132に接続されている。   As shown in FIG. 24, the semiconductor unit 1130 includes a first metal member 1131, a second metal member 1132, and a semiconductor element 40. One main surface of the semiconductor element 40 is connected to the first metal member 1131 via the first bonding member 1133. The other main surface of the semiconductor element 40 is connected to the second metal member 1132 via the second bonding member 1134.

半導体ユニット1130は、第2金属部材1132の構成が第1金属部材1131と異なっているとともに他の実施形態の場合と相違する。第2金属部材1132は、切欠部1132bを有する。切欠部1132bは、第2金属部材1132の半導体素子40の側に設けられている。切欠部1132bによって、半導体素子40の制御電極に接続された引出線1336は、第2金属部材1132から接触を回避することができる。また、切欠部1132bを半導体素子40側に設けることによって、第2金属部材1132の第2端子1132aの面積が減少することを防ぐことができる。封止樹脂1135は、露出された引出線1136の先端部を除いて積層体1139とともに封止する。この例では、封止樹脂1135は、第1金属板10側に絶縁バリア1135bを有する。   The semiconductor unit 1130 is different from the first embodiment in that the configuration of the second metal member 1132 is different from that of the first metal member 1131. The second metal member 1132 has a notch 1132b. The notch portion 1132 b is provided on the semiconductor element 40 side of the second metal member 1132. The lead wire 1336 connected to the control electrode of the semiconductor element 40 can be prevented from coming into contact with the second metal member 1132 by the notch 1132b. Further, by providing the notch portion 1132b on the semiconductor element 40 side, it is possible to prevent the area of the second terminal 1132a of the second metal member 1132 from decreasing. The sealing resin 1135 is sealed together with the stacked body 1139 except for the leading end portion of the exposed lead line 1136. In this example, the sealing resin 1135 has an insulating barrier 1135b on the first metal plate 10 side.

図25(a)および図25(b)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26(a)は、本実施形態の半導体装置を例示する分解組立図である。図26(b)は、本実施形態の半導体装置を例示する斜視図である。
図25(a)に示すように、半導体ユニット1130は、格子状に配列される。半導体ユニット1130が配置される位置は、第1金属板10の柱状部12および第2金属板20の柱状部22の位置である。
FIG. 25A and FIG. 25B are perspective views illustrating a part of the semiconductor device of this embodiment.
FIG. 26A is an exploded view illustrating the semiconductor device of this embodiment. FIG. 26B is a perspective view illustrating a semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIG. 25A, the semiconductor units 1130 are arranged in a lattice pattern. The position where the semiconductor unit 1130 is disposed is the position of the columnar portion 12 of the first metal plate 10 and the columnar portion 22 of the second metal plate 20.

図25(b)に示すように、配線基板1160は、この例では第2金属板20の柱状部222を挿通するように、開口1161が設けられている。配線基板1160は、絶縁性の材質で形成されており、配線基板1160上には銅等の良導体の配線1162のパターンが描かれている。配線基板1160上には接続用のランド1163が設けられている。ランド1163には、半導体ユニット1130の引出線1136の先端が挿通され、ハンダ等により電気的に接続される。各ランド1163は、配線1162によって互いに電気的に接続されている。したがって、各半導体ユニット1130のゲート電極の引出線1136は、配線1162によって並列に接続される。外部端子接続部1164は、配線基板1160のいずれかの位置に設けられている。この例では、配線基板1160の1つの辺に突出するように設けられている。配線1162は、外部端子接続部1164まで引き回されており、外部の端子と電気的に接続することができる。   As shown in FIG. 25B, the wiring board 1160 is provided with an opening 1161 so as to be inserted through the columnar portion 222 of the second metal plate 20 in this example. The wiring board 1160 is formed of an insulating material, and a pattern of a wiring 1162 made of a good conductor such as copper is drawn on the wiring board 1160. A connection land 1163 is provided on the wiring board 1160. The leading end of the lead wire 1136 of the semiconductor unit 1130 is inserted into the land 1163 and is electrically connected by solder or the like. Each land 1163 is electrically connected to each other by a wiring 1162. Therefore, the gate electrode lead line 1136 of each semiconductor unit 1130 is connected in parallel by the wiring 1162. The external terminal connection portion 1164 is provided at any position on the wiring board 1160. In this example, the wiring board 1160 is provided so as to protrude from one side. The wiring 1162 is routed to the external terminal connection portion 1164 and can be electrically connected to an external terminal.

図26(a)および図26(b)に示すように、配線基板1160は、開口1161を柱状部212,222の位置に合わせて配置される。この例では、開口1161は、柱状部222をそれぞれ挿通する(図23)。   As shown in FIG. 26A and FIG. 26B, the wiring board 1160 is arranged with the opening 1161 aligned with the positions of the columnar portions 212 and 222. In this example, the openings 1161 are inserted through the columnar portions 222 (FIG. 23).

配線基板1160を挿通した各柱状部222の先端には、第2接続部材1152が塗布される。   A second connection member 1152 is applied to the tip of each columnar portion 222 inserted through the wiring board 1160.

第1金属板10の柱状部212の先端にも第1接続部材1151が塗布され半導体ユニット1130の第1端子1131aと接続される。   The first connection member 1151 is also applied to the tip of the columnar portion 212 of the first metal plate 10 and connected to the first terminal 1131 a of the semiconductor unit 1130.

半導体ユニット1130の第2端子1132aは、第2接続部材1152によって柱状部222と接続される。   The second terminal 1132 a of the semiconductor unit 1130 is connected to the columnar part 222 by the second connection member 1152.

上述した組立体は、ケース60によって囲繞される。たとえばケース60は、部分61,62に分割されている。一方の部分61には、外部端子接続部1164を挿通する開口が設けられている。部分61,62は、接着剤等により互いに接続される。   The assembly described above is surrounded by the case 60. For example, the case 60 is divided into portions 61 and 62. One portion 61 is provided with an opening through which the external terminal connection portion 1164 is inserted. The parts 61 and 62 are connected to each other by an adhesive or the like.

このようにして、本実施形態の半導体装置1101では、配線基板1160を用いることによって、容易にゲート電極等の制御電極を並列に接続することができる。   As described above, in the semiconductor device 1101 of this embodiment, the control electrodes such as the gate electrodes can be easily connected in parallel by using the wiring substrate 1160.

(第12の実施形態)
図27は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図28(a)および図28(b)は、本実施形態の半導体装置の内部の沿面距離を説明するための断面図である。
図27に示すように、本実施形態の半導体装置1201では、柱状部212の側面および柱状部212の第1金属板10との接続部を含む周囲近傍に絶縁コーティング層1250が設けられている。他の点では上述の他の実施形態の場合と同じである。同一の構成要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
(Twelfth embodiment)
FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
FIG. 28A and FIG. 28B are cross-sectional views for explaining the creeping distance inside the semiconductor device of this embodiment.
As shown in FIG. 27, in the semiconductor device 1201 of this embodiment, an insulating coating layer 1250 is provided in the vicinity of the periphery including the side surface of the columnar portion 212 and the connection portion of the columnar portion 212 with the first metal plate 10. The other points are the same as those of the other embodiments described above. The same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted as appropriate.

図28(a)には、上述した他の実施形態の場合(図20および図21)の半導体ユニットを用いた半導体装置が描かれている。図28(a)に示すように、この例では、絶縁バリア935bの先端は、第1金属板10の第1面10aから離間している。しかし、この離間した距離が短い場合には、ほこり等がたまり、たまったほこり等に水分等を含んだ場合には、絶縁状態が維持されない場合があり得る。   FIG. 28A shows a semiconductor device using the semiconductor unit in the case of the other embodiments described above (FIGS. 20 and 21). As shown in FIG. 28A, in this example, the tip of the insulation barrier 935 b is separated from the first surface 10 a of the first metal plate 10. However, when this distance is short, dust or the like accumulates, and when the accumulated dust or the like contains moisture or the like, the insulating state may not be maintained.

そのような場合には、コレクタ電極側の導電部Cpは、第1面10aに存在すると考える必要がある。そうすると、内部の沿面距離L0’は、L1’’+L2’’となり、L0よりも短くなってしまう場合がある。   In such a case, it is necessary to consider that the conductive part Cp on the collector electrode side exists on the first surface 10a. Then, the internal creepage distance L0 ′ is L1 ″ + L2 ″ and may be shorter than L0.

そこで、図28(b)に示すように、第1面10a上に絶縁コーティング層1250が設けられている。絶縁コーティング層1250は、絶縁バリア935bの先端に対応する第1面10a上の位置から確保すべき沿面距離に応じて設けられる。つまり、L1’’+L2’’+Lx>L0’となるように長さLxを設定する。   Therefore, as shown in FIG. 28B, an insulating coating layer 1250 is provided on the first surface 10a. The insulating coating layer 1250 is provided according to the creeping distance to be secured from the position on the first surface 10a corresponding to the tip of the insulating barrier 935b. That is, the length Lx is set so that L1 ″ + L2 ″ + Lx> L0 ′.

たとえば、この例では、封止樹脂935の高さと離間距離との和L1’’を15mmとし、長さL2’’を4mmとした場合に、Lxを3mmとすることによって、内部の沿面距離L0’は、22mmとなり、外部の沿面距離L0=20mmよりも長くすることができる。   For example, in this example, when the sum L1 ″ of the height and the separation distance of the sealing resin 935 is 15 mm and the length L2 ″ is 4 mm, the internal creepage distance L0 is set by setting Lx to 3 mm. 'Is 22 mm, which can be longer than the external creepage distance L0 = 20 mm.

たとえば電力系統システムに用いられる電力変換装置等は、外部環境で使用されることも想定されるので、長期的に高い信頼性を維持する必要がある。本実施形態の半導体装置によれば、狭隘な離間距離を有する絶縁バリア935bと第1面10aとの間の絶縁状態が維持されないようになった場合であっても、柱状部12の側面および第1面10a上に設けられた絶縁コーティング層1250によって、内部の沿面距離が確保される。   For example, a power conversion device used in a power system is assumed to be used in an external environment, and thus it is necessary to maintain high reliability in the long term. According to the semiconductor device of this embodiment, even when the insulation state between the insulating barrier 935b having a narrow separation distance and the first surface 10a is not maintained, the side surfaces of the columnar portion 12 and the first An internal creeping distance is secured by the insulating coating layer 1250 provided on the one surface 10a.

なお、上述では、絶縁コーティング層を第1面10aの一部に設ける場合について説明したが、第1面10aの全面に絶縁コーティングを施すことによって、より安定して、沿面距離を確保することが可能になる。   In the above description, the case where the insulating coating layer is provided on a part of the first surface 10a has been described. However, it is possible to more stably secure the creeping distance by applying the insulating coating to the entire surface of the first surface 10a. It becomes possible.

(第13の実施形態)
図29は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図30は、図29のD部の拡大図である。
図29および図30に示すように、本実施形態の半導体装置では、絶縁コーティング層1250が設けられた柱状部212および第1接続部材1151の側面には、樹脂ポッティング1350が設けられている。樹脂ポッティング1350は、絶縁バリア935bと柱状部12に施された絶縁コーティング層1250との間に設けられている。樹脂ポッティング1350は、絶縁バリア1135bと第1接続部材1151との間に設けられている。樹脂ポッティング1350は、たとえばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性の絶縁材料を用いることができる。
(13th Embodiment)
FIG. 29 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment.
FIG. 30 is an enlarged view of a portion D in FIG.
As shown in FIGS. 29 and 30, in the semiconductor device of this embodiment, resin potting 1350 is provided on the side surface of the columnar portion 212 provided with the insulating coating layer 1250 and the first connection member 1151. The resin potting 1350 is provided between the insulating barrier 935 b and the insulating coating layer 1250 applied to the columnar portion 12. The resin potting 1350 is provided between the insulating barrier 1135b and the first connecting member 1151. For the resin potting 1350, for example, a thermosetting insulating material such as silicone resin or epoxy resin can be used.

本実施形態では、絶縁バリア1135bの内壁と柱状部212の外周との間には、狭隘な空間が形成されることになる。たとえば、そのような狭隘な空間の一部に塵埃が付着し堆積すると、絶縁特性に影響をおよぼすおそれがある。そこで、本実施形態では、あらかじめ、狭隘部に樹脂ポッティング1350を施すことで、狭隘な空間を閉鎖し、塵埃の付着による絶縁不良を起こしにくいようにすることができる。   In the present embodiment, a narrow space is formed between the inner wall of the insulating barrier 1135b and the outer periphery of the columnar portion 212. For example, if dust adheres to and accumulates in a part of such a narrow space, it may affect the insulation characteristics. Therefore, in this embodiment, by applying resin potting 1350 to the narrow portion in advance, it is possible to close the narrow space and prevent insulation failure due to dust adhesion.

樹脂ポッティング1350としてエポキシ樹脂などを用いた場合には、半導体ユニット1130の第1金属部材1131と第1接続部材1151の周囲もモールドされるので、機械強度面での接合信頼性をより向上させることもできる。   When epoxy resin or the like is used as the resin potting 1350, the periphery of the first metal member 1131 and the first connection member 1151 of the semiconductor unit 1130 is also molded, so that the bonding reliability in terms of mechanical strength is further improved. You can also.

半導体装置の内部空間全体をポッティングする場合には、ポッティング材の硬化時の温度変化による体積膨張や収縮の影響が大きく、施工が難しいこともある。また、微小な空隙(ボイド)を排除することが難しいこともある。さらに、ポッティング材の体積が大きい場合には、使用時の温度変化に伴い、構成部材とポッティング材の接合部に過大な応力が生じやすいこともある。   When potting the entire internal space of a semiconductor device, the effect of volume expansion and contraction due to temperature changes during curing of the potting material is large, and construction may be difficult. In addition, it may be difficult to eliminate minute voids. Furthermore, when the volume of the potting material is large, excessive stress may easily occur at the joint between the component member and the potting material due to a temperature change during use.

これに対して、本実施形態の半導体装置では、半導体ユニットの単位で部分的にポッティングすることができるので、ポッティング材の体積を小さくすることができるので、施工が容易になり、応力が小さくなるため長期的な信頼性も向上する。   On the other hand, in the semiconductor device of this embodiment, since potting can be partially performed in units of semiconductor units, the volume of the potting material can be reduced, so that the construction is facilitated and the stress is reduced. Therefore, long-term reliability is also improved.

(第14の実施形態)
図31は、第14の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図32(a)は半導体装置の一部の上面図であり、図32(b)は側面図である。
(Fourteenth embodiment)
FIG. 31 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the fourteenth embodiment.
FIG. 32A is a top view of a part of the semiconductor device, and FIG. 32B is a side view.

図31〜図32(b)に示すように、半導体装置1401は、金属部材1410と、金属部材1410上に搭載された複数の半導体ユニット1430と、主回路配線1480と、複数の半導体ユニット1430のそれぞれと主回路配線1480とを接続する複数のバスバー1420と、絶縁樹脂製のケース1460とを有する。   As shown in FIGS. 31 to 32B, the semiconductor device 1401 includes a metal member 1410, a plurality of semiconductor units 1430 mounted on the metal member 1410, a main circuit wiring 1480, and a plurality of semiconductor units 1430. Each has a plurality of bus bars 1420 connecting the main circuit wiring 1480 and a case 1460 made of an insulating resin.

金属部材1410は、板状部1410bと、複数の凸部(または柱状部)1410cとを有する。複数の凸部1410cは、板状部1410bの一方の1410a面上に、板状部1410bと一体に設けられている。凸部1410cの上に接続部材1451を介して半導体ユニット1430が搭載されている。金属部材1410は、上述の他の実施形態の場合の第1金属板10に対応する。   The metal member 1410 has a plate-like portion 1410b and a plurality of convex portions (or columnar portions) 1410c. The plurality of convex portions 1410c are provided integrally with the plate-like portion 1410b on the one 1410a surface of the plate-like portion 1410b. A semiconductor unit 1430 is mounted on the convex portion 1410c via a connection member 1451. The metal member 1410 corresponds to the first metal plate 10 in the other embodiments described above.

ケース1460の下端部は金属部材1410の板状部1410bに接着され、それら金属部材1410とケース1460の内側に密閉空間が形成されている。その密閉空間のうち、複数の半導体ユニット1430が設けられている領域以外の領域1470に主回路配線1480が配置されている。   The lower end portion of the case 1460 is bonded to the plate-like portion 1410b of the metal member 1410, and a sealed space is formed inside the metal member 1410 and the case 1460. In the sealed space, the main circuit wiring 1480 is arranged in a region 1470 other than a region where the plurality of semiconductor units 1430 are provided.

半導体ユニット1430は、上述した他の実施形態と同様、第1金属部材1431と、第1金属部材1431の上方に配置された第2金属部材1432と、第1金属部材1431と第2金属部材1432との間に配置された半導体素子40と、電気絶縁性の絶縁部材1435と、を有する。半導体素子40は、第1接合部材1433を介して、その一方の面で第1金属部材1431に接続されている。半導体素子40は、第2接合部材1434を介して、その他方の面で第2金属部材1432に接続されている。   As in the other embodiments described above, the semiconductor unit 1430 includes a first metal member 1431, a second metal member 1432 disposed above the first metal member 1431, a first metal member 1431, and a second metal member 1432. And a semiconductor element 40 disposed between and an electrically insulating insulating member 1435. The semiconductor element 40 is connected to the first metal member 1431 on one surface thereof via the first bonding member 1433. The semiconductor element 40 is connected to the second metal member 1432 on the other surface via the second bonding member 1434.

第2金属部材1432は、2つの部分1432b,1432cを含んでおり、部分1432cは、板状の部分1432b上に設けられた凸部である。半導体素子40と第2金属部材1432とは、部分1432cによって接続される。   The second metal member 1432 includes two portions 1432b and 1432c, and the portion 1432c is a convex portion provided on the plate-like portion 1432b. The semiconductor element 40 and the second metal member 1432 are connected by a portion 1432c.

半導体ユニットにおける第1金属部材、第2金属部材および半導体素子とのそれぞれの接合のための接合部材の形態は、上述した他の実施形態の場合を適用することができる。   The form of the joining member for joining each of the first metal member, the second metal member, and the semiconductor element in the semiconductor unit can be applied to the case of the other embodiments described above.

複数の半導体ユニット1430の間に主回路配線1480が配置されている。主回路配線1480は、板状の金属配線であり、たとえば銅配線である。主回路配線1480は、金属部材1410上に形成された樹脂1490中に設けられ、その樹脂1490によって金属部材1410上に保持されている。主回路配線1480の一部は、主電極端子(たとえば、エミッタ端子やカソード端子)としてケース1460の外部に突出している。   Main circuit wiring 1480 is arranged between the plurality of semiconductor units 1430. The main circuit wiring 1480 is a plate-shaped metal wiring, for example, a copper wiring. The main circuit wiring 1480 is provided in a resin 1490 formed on the metal member 1410, and is held on the metal member 1410 by the resin 1490. A part of the main circuit wiring 1480 protrudes outside the case 1460 as a main electrode terminal (for example, an emitter terminal or a cathode terminal).

樹脂1490は、半導体装置1401の内部の面を覆うように設けられている。樹脂1490は、金属部材1410の面1410aと同電位の導電部の面を覆うように設けられている。樹脂1490は、少なくとも面1410a、凸部1410cの面および第1金属部材1431の面が露出しないように覆っているので、半導体装置1401内部において沿面距離を考慮する必要がない。   The resin 1490 is provided so as to cover the inner surface of the semiconductor device 1401. The resin 1490 is provided so as to cover the surface of the conductive portion having the same potential as the surface 1410a of the metal member 1410. Since the resin 1490 covers at least the surface 1410a, the surface of the convex portion 1410c, and the surface of the first metal member 1431, it is not necessary to consider the creepage distance inside the semiconductor device 1401.

半導体ユニット1430の第2金属部材1432の板状の部分1432bに、バスバー1420が接合されている。バスバー1420の両端部に金属足部1420a,1420bが設けられている。金属足部1420a,1420bは、たとえばバスバー1420にろう付けされた銅である。バスバー1420は、上述の他の実施形態の場合の第2金属板20に対応する。   A bus bar 1420 is joined to the plate-like portion 1432 b of the second metal member 1432 of the semiconductor unit 1430. Metal feet 1420a and 1420b are provided at both ends of the bus bar 1420. The metal feet 1420a and 1420b are, for example, copper brazed to the bus bar 1420. The bus bar 1420 corresponds to the second metal plate 20 in the other embodiments described above.

バスバー1420の一端の金属足部1420aは、第2金属部材1432の側面に接続部材1452を介して接合されている。第2金属部材1432と金属足部1420aとはネジ締結によって接続されてもよい。金属足部1420aは、第2金属部材1432の側面に限らず、第2金属部材1432の上面に接合またはネジ締結されてもよい。   The metal foot portion 1420 a at one end of the bus bar 1420 is joined to the side surface of the second metal member 1432 via the connection member 1452. Second metal member 1432 and metal foot 1420a may be connected by screw fastening. The metal foot portion 1420 a is not limited to the side surface of the second metal member 1432, and may be joined or screwed to the upper surface of the second metal member 1432.

バスバー1420の他端の金属足部1420bは、主回路配線1480に接合またはネジ締結されている。樹脂1490は、主回路配線1480と金属足部1420bとの接合部を覆って保護している。   The metal foot 1420 b at the other end of the bus bar 1420 is joined or screwed to the main circuit wiring 1480. The resin 1490 covers and protects the joint portion between the main circuit wiring 1480 and the metal foot portion 1420b.

バスバー1420は、たとえば、銅、42アロイ(ニッケルと鉄の合金)、ニッケルとクロムの合金などの導電性材料からなる。バスバー1420は、たとえば、板状に形成され、または板状部材をジグザグに折り曲げた形状に形成されている。バスバー1420をジグザグに折り曲げることは、電流が流れる方向に多くの屈曲部を設けることによって、バスバー1420の長さを実質的に長くして、抵抗値を大きくすることを意味する。   The bus bar 1420 is made of a conductive material such as copper, 42 alloy (nickel and iron alloy), nickel and chromium alloy, for example. The bus bar 1420 is formed in, for example, a plate shape or a shape in which a plate member is bent in a zigzag manner. Bending the bus bar 1420 in a zigzag manner means that the length of the bus bar 1420 is substantially increased and the resistance value is increased by providing many bent portions in the direction in which the current flows.

バスバー1420の電気抵抗は、主回路配線1480の電気抵抗よりも高い。バスバー1420において、電流が流れる方向に垂直な断面の断面積S[cm]と、長さ(電流経路長)L[cm]は、バスバー1420に求められる電気抵抗R[Ω]に対して、次の式で決定される。
R=ρ0×L/S[Ω](ρ0:体積抵抗率[Ωcm])
The electric resistance of the bus bar 1420 is higher than the electric resistance of the main circuit wiring 1480. In the bus bar 1420, the cross-sectional area S [cm 2 ] and the length (current path length) L [cm] of the cross section perpendicular to the direction in which the current flows are as follows: It is determined by the following formula.
R = ρ0 × L / S [Ω] (ρ0: volume resistivity [Ωcm])

たとえば、バスバー1420の材料として、主回路配線1480よりも体積抵抗率が高い材料を用いることで、バスバー1420の電気抵抗を主回路配線1480の電気抵抗よりも高くしている。主回路配線1480の材料は、電気抵抗を低く、かつ発熱を小さくするために、バスバー1420よりも体積抵抗率が小さい材料が望ましい。たとえば、主回路配線1480の材料は銅であり、バスバー1420の材料は42アロイ(ニッケルと鉄の合金)、またはニッケルとクロムの合金である。   For example, by using a material having a volume resistivity higher than that of the main circuit wiring 1480 as the material of the bus bar 1420, the electric resistance of the bus bar 1420 is made higher than the electric resistance of the main circuit wiring 1480. The material of the main circuit wiring 1480 is preferably a material having a volume resistivity smaller than that of the bus bar 1420 in order to reduce electric resistance and reduce heat generation. For example, the material of the main circuit wiring 1480 is copper, and the material of the bus bar 1420 is 42 alloy (nickel and iron alloy) or nickel and chromium alloy.

1つの半導体ユニット1430は、少なくとも1つのバスバー1420によって、主回路配線1480と電気的に接続されている。複数の半導体ユニット1430は、複数のバスバー1420を介して、金属部材1410と主回路配線1480との間に、電気的に並列接続されている。電流は、半導体ユニット1430の縦方向(積層方向)、すなわちZ軸方向に流れる。電流は、その半導体ユニット1430およびバスバー1420を通じて、金属部材1410と主回路配線1480との間を流れる。   One semiconductor unit 1430 is electrically connected to the main circuit wiring 1480 by at least one bus bar 1420. The plurality of semiconductor units 1430 are electrically connected in parallel between the metal member 1410 and the main circuit wiring 1480 via the plurality of bus bars 1420. The current flows in the vertical direction (stacking direction) of the semiconductor unit 1430, that is, the Z-axis direction. The current flows between the metal member 1410 and the main circuit wiring 1480 through the semiconductor unit 1430 and the bus bar 1420.

半導体素子40に短絡電流が流れ、そのときに発生するジュール熱によって、半導体素子40が破壊され、半導体ユニット1430内の圧力が上がると半導体ユニット1430の破裂をまねく可能性がある。   A short-circuit current flows through the semiconductor element 40, and the semiconductor element 40 is destroyed by Joule heat generated at that time. When the pressure in the semiconductor unit 1430 increases, the semiconductor unit 1430 may be ruptured.

そこで、本実施形態によれば、ある程度電気抵抗値の高いバスバー1420を半導体ユニット1430に直列に接続することで、バスバー1420と半導体素子40とでエネルギー消費を分担し、半導体素子40に発生するジュール熱を抑制できる。   Therefore, according to the present embodiment, the bus bar 1420 having a certain high electric resistance value is connected in series to the semiconductor unit 1430, thereby sharing energy consumption between the bus bar 1420 and the semiconductor element 40, and generating a joule generated in the semiconductor element 40. Heat can be suppressed.

通常動作(正常動作)時では各バスバー1420に電流が分流するため、複数の半導体ユニット1430に流れる電流の合計をItotalとすると、1つのバスバー1420あたりに発生するジュール熱Qは、Q=R×(Itotal/並列数)[J]となる(Rはバスバー1420の電気抵抗[Ω])。 In normal operation (normal operation), current is divided into each bus bar 1420. Therefore, assuming that the total current flowing through the plurality of semiconductor units 1430 is Itotal, the Joule heat Q generated per one bus bar 1420 is Q = R × (Itotal / number of parallel) 2 [J] (R is the electrical resistance [Ω] of the bus bar 1420).

故障した半導体素子40を含む半導体ユニット1430には電流が流れ、正常な半導体ユニット1430には電流が流れない。故障した半導体ユニット1430に接続されたバスバー1420に発生するジュール熱Q’は、Q’=R×(Itotal)[J]となる。 A current flows through the semiconductor unit 1430 including the failed semiconductor element 40, and no current flows through the normal semiconductor unit 1430. The Joule heat Q ′ generated in the bus bar 1420 connected to the failed semiconductor unit 1430 is Q ′ = R × (Itotal) 2 [J].

故障時と比較して、通常動作時における半導体ユニット1430に流れる電流値に対するロス発生効果は、Q/Q’=(1/並列数)となり、通常動作時は故障時よりもロス発生を低減することができる。 The loss generation effect on the current value flowing through the semiconductor unit 1430 during normal operation is Q / Q ′ = (1 / parallel number) 2 in comparison with the time of failure, and the loss generation is reduced during the normal operation compared to the time of failure. can do.

複数のバスバー1420の並列接続効果によって、通常動作時は半導体ユニット1430の効率を悪化させることなく、故障時には故障した半導体ユニット1430に接続されたバスバー1420がエネルギーを消費することで、半導体素子40に発生するジュール熱を抑制し、半導体ユニット1430の破裂を抑制することができる。   Due to the parallel connection effect of the plurality of bus bars 1420, the bus bar 1420 connected to the failed semiconductor unit 1430 consumes energy at the time of failure without deteriorating the efficiency of the semiconductor unit 1430 during normal operation. The generated Joule heat can be suppressed, and the burst of the semiconductor unit 1430 can be suppressed.

すなわち、故障時には、故障した半導体ユニット1430と、その半導体ユニット1430に直列に接続されたバスバー1420のみに短絡電流が流れ、バスバー1420に大きなジュール熱を発生させることができる。これにより、短絡電流が流れる半導体素子40に発生するジュール熱が低減され、破壊を抑制できる。   That is, at the time of failure, a short-circuit current flows only in the failed semiconductor unit 1430 and the bus bar 1420 connected in series to the semiconductor unit 1430, and large Joule heat can be generated in the bus bar 1420. Thereby, the Joule heat which generate | occur | produces in the semiconductor element 40 with which a short circuit current flows is reduced, and destruction can be suppressed.

金属部材1410と主回路配線1480との間には複数のバスバー1420が並列接続されているため、通常運転時に各バスバー1420に流れる電流値は、パワー半導体モジュールの出力電流を並列数で割った値となり、通常運転時のジュール熱を抑制することができる。   Since a plurality of bus bars 1420 are connected in parallel between the metal member 1410 and the main circuit wiring 1480, the current value flowing through each bus bar 1420 during normal operation is a value obtained by dividing the output current of the power semiconductor module by the number of parallel operations. Thus, Joule heat during normal operation can be suppressed.

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 半導体装置、10 第1金属板、10a 第1面、10b 第2面、12 柱状部、20 第2金属板、20a 第1面、20b 第2面、22 柱状部、30 半導体ユニット、31 第1金属部材、32 第2金属部材、33 第1接合部材、34 第2接合部材、35 封止樹脂、39 積層体、40 半導体素子、51 第1接続部材、52 第2接続部材、60 ケース、70 絶縁部材、201,301,401 半導体装置、330,430 半導体ユニット、350,350a 配線基板、353 孔部、435 封止樹脂、501,601,701,801 半導体装置、510 第1金属板、520 第2金属板、530,530v,530h 半導体ユニット、551 第1接続部材、552 第2接続部材、553 第1絶縁部材、553a 第1絶縁層、553b 絶縁層、554 第3絶縁部材、555 第2絶縁部材、555a 第2絶縁層、556 第4絶縁部材、681,682,781,782 ヒートシンク、901,1101,1201,1301 半導体装置、930,1030,1130 半導体ユニット、935,1035 封止樹脂、935b,1035b 絶縁バリア、1160 配線基板、1250 絶縁コーティング層、1350 樹脂ポッティング、1401 半導体装置、1410 金属部材、1420 バスバー、1430 半導体ユニット、1431 第1金属部材、1432 第2金属部材、1433 第1接合部材、1434 第2接合部材、1435 絶縁部材、1460 ケース、1470 領域、1480 主回路配線、1490 樹脂   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device, 10 1st metal plate, 10a 1st surface, 10b 2nd surface, 12 Columnar part, 20 2nd metal plate, 20a 1st surface, 20b 2nd surface, 22 Columnar part, 30 Semiconductor unit, 31 1st 1 metal member, 32 second metal member, 33 first joint member, 34 second joint member, 35 sealing resin, 39 laminated body, 40 semiconductor element, 51 first connection member, 52 second connection member, 60 case, 70 Insulating member, 201, 301, 401 Semiconductor device, 330, 430 Semiconductor unit, 350, 350a Wiring substrate, 353 hole, 435 sealing resin, 501, 601, 701, 801 Semiconductor device, 510 First metal plate, 520 Second metal plate, 530, 530v, 530h Semiconductor unit, 551 first connection member, 552 second connection member, 553 first insulating member, 5 3a 1st insulating layer, 553b insulating layer, 554 3rd insulating member, 555 2nd insulating member, 555a 2nd insulating layer, 556 4th insulating member, 681, 682, 781, 782 heat sink, 901, 1101, 1201, 1301 Semiconductor device, 930, 1030, 1130 Semiconductor unit, 935, 1035 Sealing resin, 935b, 1035b Insulating barrier, 1160 Wiring board, 1250 Insulating coating layer, 1350 Resin potting, 1401 Semiconductor device, 1410 Metal member, 1420 Bus bar, 1430 Semiconductor Unit, 1431 1st metal member, 1432 2nd metal member, 1433 1st joining member, 1434 2nd joining member, 1435 Insulating member, 1460 Case, 1470 region, 1480 Main circuit wiring, 1490 Resin

Claims (23)

第1方向および前記第1方向に交差する第2方向に平行な第1面を有する第1金属板と、
前記第1面に向き合う第2面を有する第2金属板と、
前記第1金属板と前記第2金属板との間に配置された2以上の半導体ユニットと、
前記第1金属板と前記2以上の半導体ユニットとの間にそれぞれ設けられた導電性の第1接続部材と、
前記第2金属板と前記2以上の半導体ユニットとの間のそれぞれ設けられた導電性の第2接続部材と、
を備え、
前記2以上の半導体ユニットのそれぞれは、
第1端子を有し、前記第1端子および前記第1接続部材を介して前記第1金属板に接続された第1金属部材と、
第2端子を有し、前記第2端子および前記第2接続部材を介して前記第2金属板に接続された第2金属部材と、
前記第1金属部材と前記第2金属部材との間で、前記第1金属部材に一方の主面で接続され、前記第2金属部材に他方の主面で接続された半導体素子と、
前記第1端子以外の前記第1金属部材、前記第2端子以外の前記第2金属部材、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
を含み、
前記第1端子側の導電部および前記第2端子側の導電部のうちの少なくとも一方は、絶縁性の第1絶縁部材によって覆われた半導体装置。
A first metal plate having a first surface parallel to a first direction and a second direction intersecting the first direction;
A second metal plate having a second surface facing the first surface;
Two or more semiconductor units disposed between the first metal plate and the second metal plate;
A conductive first connecting member provided between the first metal plate and the two or more semiconductor units;
A conductive second connecting member provided between each of the second metal plate and the two or more semiconductor units;
With
Each of the two or more semiconductor units is
A first metal member having a first terminal and connected to the first metal plate via the first terminal and the first connection member;
A second metal member having a second terminal and connected to the second metal plate via the second terminal and the second connection member;
Between the first metal member and the second metal member, a semiconductor element connected to the first metal member on one main surface and connected to the second metal member on the other main surface;
A sealing resin that covers the first metal member other than the first terminal, the second metal member other than the second terminal, and the semiconductor element;
Including
A semiconductor device in which at least one of the conductive portion on the first terminal side and the conductive portion on the second terminal side is covered with an insulating first insulating member.
前記第1面上で前記第1金属板に接続され、前記第1方向および前記第2方向に交差する第3方向に延伸する導電性の第1柱状部と、
前記第2面上で前記第2金属板に接続され、前記第3方向に延伸する導電性の第2柱状部と、
をさらに備え、
前記2以上の半導体ユニットのそれぞれは、前記第1柱状部と前記第2柱状部との間に設けられ、
前記第1柱状部および第2柱状部のうちの少なくとも一方は、前記第1絶縁部材によって覆われた請求項1記載の半導体装置。
A conductive first columnar portion connected to the first metal plate on the first surface and extending in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
A conductive second columnar portion connected to the second metal plate on the second surface and extending in the third direction;
Further comprising
Each of the two or more semiconductor units is provided between the first columnar portion and the second columnar portion,
The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one of the first columnar portion and the second columnar portion is covered with the first insulating member.
前記第1柱状部の前記第3方向に沿った長さは、前記第2柱状部の前記第3方向に沿った長さと異なり、
前記第1絶縁部材は、前記第1柱状部の長さおよび前記第2柱状部の長さのうち短い方を覆う請求項2記載の半導体装置。
The length along the third direction of the first columnar part is different from the length along the third direction of the second columnar part,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the first insulating member covers a shorter one of a length of the first columnar portion and a length of the second columnar portion.
前記第1金属板と前記第2金属板との間に設けられ、前記2以上の半導体ユニットのそれぞれの前記半導体素子の制御電極を電気的に相互に接続する配線基板をさらに備え、
前記配線基板は、前記第1絶縁部材に埋設された請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。
A wiring board provided between the first metal plate and the second metal plate and electrically connecting the control electrodes of the semiconductor elements of each of the two or more semiconductor units;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the wiring board is embedded in the first insulating member.
前記配線基板は、前記第1絶縁部材が充填された孔部を含む請求項4記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the wiring board includes a hole filled with the first insulating member. 前記封止樹脂の前記第1方向の長さまたは前記第2方向の長さは、前記第3方向に沿って、前記第1端子の側および前記第2端子の側のうち、前記第1絶縁部材が設けられた側の端部に向かって短くなる請求項5記載の半導体装置。   The length of the sealing resin in the first direction or the length of the second direction is the first insulation of the first terminal side and the second terminal side along the third direction. The semiconductor device according to claim 5, wherein the semiconductor device becomes shorter toward an end portion on a side where the member is provided. 前記第1絶縁部材が覆う前記第1端子側の導電部は、前記第1面と、前記第1接続部材と、前記第1端子と、を含み、
前記第2絶縁部材が覆う前記第2端子側の導電部は、前記第2面と、前記第2接続部材と、前記第2端子と、を含む請求項1記載の半導体装置。
The conductive portion on the first terminal side covered by the first insulating member includes the first surface, the first connecting member, and the first terminal.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive portion on the second terminal side covered by the second insulating member includes the second surface, the second connection member, and the second terminal.
前記第1絶縁部材は、前記第1接続部材に接する第3絶縁部材を含む請求項7記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the first insulating member includes a third insulating member in contact with the first connecting member. 前記第3絶縁部材は、前記第1絶縁部材とは異なる絶縁材料を含む請求項8記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 8, wherein the third insulating member includes an insulating material different from that of the first insulating member. 前記第1絶縁部材は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはフッ素樹脂のうちのいずれか1つを含み、
前記第3絶縁部材は、ロジン、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはフッ素樹脂のうちのいずれか1つを含む請求項9記載の半導体装置。
The first insulating member includes any one of an epoxy resin, a polyimide resin, or a fluororesin,
The semiconductor device according to claim 9, wherein the third insulating member includes any one of rosin, epoxy resin, polyimide resin, or fluororesin.
前記第2絶縁部材は、前記第2接続部材に接する第4絶縁部材を含む請求項7記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 7, wherein the second insulating member includes a fourth insulating member in contact with the second connection member. 前記第4絶縁部材は、前記第2絶縁部材とは異なる絶縁材料を含む請求項11記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 11, wherein the fourth insulating member includes an insulating material different from that of the second insulating member. 前記第2絶縁部材は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはフッ素樹脂のうちのいずれか1つを含み、
前記第4絶縁部材は、ロジン、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂またはフッ素樹脂のうちのいずれか1つを含む請求項12記載の半導体装置。
The second insulating member includes any one of an epoxy resin, a polyimide resin, or a fluororesin,
The semiconductor device according to claim 12, wherein the fourth insulating member includes any one of rosin, epoxy resin, polyimide resin, or fluororesin.
前記封止樹脂は、前記第1面と前記第2面との間で凸面および凹面のうち少なくとも1つを含む請求項1〜13のいずれか1つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the sealing resin includes at least one of a convex surface and a concave surface between the first surface and the second surface. 第1端子を提供する第1金属部材と半導体素子とを第1接合部材によって接続し、第2端子を提供する第2金属部材と前記半導体素子とを第2接合部材によって接続して積層体を組み立てる工程と、
前記積層体の周囲に封止樹脂を形成して半導体ユニットを製造する工程と、
第1金属板の第1面に第1絶縁層を形成し、前記第1絶縁層に前記第1面を露出するように開口を形成する工程と、
前記開口に第1接合層を配設する工程と、
前記第1端子を第1接続部材によって前記第1接合層を介して第1金属板に接続する工程と、
前記第2端子を、第2面に形成された第2接合層を介して第2金属板を接続する工程と、
を有し、
前記第1接合層は、絶縁性の残渣を形成する成分を含むソルダーペーストを用いて形成される半導体装置の製造方法。
A first metal member providing a first terminal and a semiconductor element are connected by a first bonding member, and a second metal member providing a second terminal and the semiconductor element are connected by a second bonding member to form a laminate. Assembly process,
Forming a sealing resin around the laminate and manufacturing a semiconductor unit;
Forming a first insulating layer on the first surface of the first metal plate, and forming an opening in the first insulating layer so as to expose the first surface;
Disposing a first bonding layer in the opening;
Connecting the first terminal to the first metal plate via the first bonding layer by a first connecting member;
Connecting the second terminal to a second metal plate via a second bonding layer formed on the second surface;
Have
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first bonding layer is formed using a solder paste including a component that forms an insulating residue.
第1端子を提供する第1金属部材と半導体素子とを第1接合部材によって接続し、第2端子を提供する第2金属部材と前記半導体素子とを第2接合部材によって接続して積層体を組み立てる工程と、
前記積層体の周囲に封止樹脂を形成して半導体ユニットを製造する工程と、
前記第1端子を、前記第1面に形成された第1接合層を介して第1金属板に接続する工程と、
前記第2端子を、前記第2面に形成された第2接合層を介して第2金属板を接続する工程と、
前記工程によって組み立てられた組立体に絶縁材料を塗布する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
A first metal member providing a first terminal and a semiconductor element are connected by a first bonding member, and a second metal member providing a second terminal and the semiconductor element are connected by a second bonding member to form a laminate. Assembly process,
Forming a sealing resin around the laminate and manufacturing a semiconductor unit;
Connecting the first terminal to a first metal plate via a first bonding layer formed on the first surface;
Connecting the second terminal to a second metal plate via a second bonding layer formed on the second surface;
Applying an insulating material to the assembly assembled by the process;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
第1方向および前記第1方向に交差する第2方向に平行な第1面を有する第1金属板と、
前記第1面上で前記第1金属板に接続され、前記第1方向および前記第2方向に交差する第3方向に延伸する導電性の第1柱状部と、
前記第1面に向き合う第2面を有する第2金属板と、
前記第2面上で前記第2金属板に接続され、前記第3方向に延伸する導電性の第2柱状部と、
前記第1柱状部と前記第2柱状部との間に配置された半導体ユニットと、
前記第1金属板と前記半導体ユニットとの間に設けられた導電性の第1接続部材と、
前記第2金属板と前記半導体ユニットとの間に設けられた導電性の第2接続部材と、
を備え、
前記半導体ユニットは、
第1端子を有し、前記第1端子および前記第1接続部材を介して前記第1柱状部に接続された第1金属部材と、
第2端子を有し、前記第2端子および前記第2接続部材を介して前記第2柱状部に接続された第2金属部材と、
前記第1金属部材と前記第2金属部材との間で、前記第1金属部材に一方の主面で接続され、前記第2金属部材に他方の主面で接続された半導体素子と、
前記第1端子以外の前記第1金属部材、前記第2端子以外の前記第2金属部材、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
を含み、
前記封止樹脂は、前記第1柱状部および前記第2柱状部のうち、少なくとも一方の周囲から離間し前記第3方向に延伸して設けられた絶縁バリア部を含む半導体装置。
A first metal plate having a first surface parallel to a first direction and a second direction intersecting the first direction;
A conductive first columnar portion connected to the first metal plate on the first surface and extending in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
A second metal plate having a second surface facing the first surface;
A conductive second columnar portion connected to the second metal plate on the second surface and extending in the third direction;
A semiconductor unit disposed between the first columnar portion and the second columnar portion;
A conductive first connecting member provided between the first metal plate and the semiconductor unit;
A conductive second connecting member provided between the second metal plate and the semiconductor unit;
With
The semiconductor unit is
A first metal member having a first terminal and connected to the first columnar part via the first terminal and the first connection member;
A second metal member having a second terminal and connected to the second columnar portion via the second terminal and the second connection member;
Between the first metal member and the second metal member, a semiconductor element connected to the first metal member on one main surface and connected to the second metal member on the other main surface;
A sealing resin that covers the first metal member other than the first terminal, the second metal member other than the second terminal, and the semiconductor element;
Including
The said sealing resin is a semiconductor device containing the insulation barrier part spaced apart from the circumference | surroundings of at least one among the said 1st columnar part and the said 2nd columnar part, and was extended | stretched and provided in the said 3rd direction.
前記絶縁バリア部の内面と、前記第1柱状部および前記第2柱状部のうちの少なくとも一方の外面との離間距離は、前記周囲にわたって一定である請求項17記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 17, wherein a separation distance between an inner surface of the insulating barrier portion and an outer surface of at least one of the first columnar portion and the second columnar portion is constant over the periphery. 前記絶縁バリア部は、前記第1柱状部または前記第2柱状部のいずれか一方の周囲に設けられた請求項17または18に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 17, wherein the insulating barrier portion is provided around one of the first columnar portion and the second columnar portion. 前記第1柱部および前記第2柱状部のうち、前記絶縁バリア部が設けられた側の側面には第1絶縁部が設けられ、
前記第1面および前記第2面のうち、前記絶縁バリア部が設けられた側には、前記第1絶縁部が設けられた請求項17〜19のいずれか1つに記載の半導体装置。
A first insulating portion is provided on a side surface of the first column portion and the second columnar portion on the side where the insulating barrier portion is provided,
The semiconductor device according to claim 17, wherein the first insulating portion is provided on a side of the first surface and the second surface where the insulating barrier portion is provided.
前記絶縁バリア部と前記絶縁バリア部の内面から離間する外面を有する前記第1柱状部または前記第2柱状部との間に設けられた第2絶縁部をさらに備えた請求項20記載の半導体装置。   21. The semiconductor device according to claim 20, further comprising a second insulating portion provided between the first columnar portion or the second columnar portion having an outer surface separated from the insulating barrier portion and an inner surface of the insulating barrier portion. . 第1金属板と、
前記第1金属板から離間して設けられた第2金属板と、
前記第2金属板にそれぞれ接続された主回路配線と、
前記第1金属板上に接続部材を介して設けられた2以上の半導体ユニットと、
を備え、
前記2以上の半導体ユニットのそれぞれは、
第1端子を有し、前記第1端子を介して前記第1金属板に接続された第1金属部材と、
第2端子を有し、前記第2端子を介して前記第2金属板に接続された第2金属部材と、
前記第1金属部材と前記第2金属部材との間で、前記第1金属部材に一方の主面で接続され、前記第2金属部材に他方の主面で接続された半導体素子と、
前記第1端子以外の前記第1金属部材、前記第2端子以外の前記第2金属部材、および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
を含み、
前記第1端子側の導電部および前記第2端子側の導電部のうちの少なくとも一方は、絶縁性の第1絶縁部材によって覆われ、
前記主回路配線は、前記2以上の半導体ユニットを設けた領域の他の領域に設けられ、
前記第2金属板は、前記主回路配線の抵抗値よりも高い抵抗値を有する半導体装置。
A first metal plate;
A second metal plate provided apart from the first metal plate;
Main circuit wiring respectively connected to the second metal plate;
Two or more semiconductor units provided on the first metal plate via a connecting member;
With
Each of the two or more semiconductor units is
A first metal member having a first terminal and connected to the first metal plate via the first terminal;
A second metal member having a second terminal and connected to the second metal plate via the second terminal;
Between the first metal member and the second metal member, a semiconductor element connected to the first metal member on one main surface and connected to the second metal member on the other main surface;
A sealing resin that covers the first metal member other than the first terminal, the second metal member other than the second terminal, and the semiconductor element;
Including
At least one of the conductive portion on the first terminal side and the conductive portion on the second terminal side is covered with an insulating first insulating member,
The main circuit wiring is provided in another region where the two or more semiconductor units are provided,
The second metal plate is a semiconductor device having a resistance value higher than a resistance value of the main circuit wiring.
前記第2金属板は、電流が流れる方向に沿って、複数の屈曲部を有する請求項22記載の半導体装置。   23. The semiconductor device according to claim 22, wherein the second metal plate has a plurality of bent portions along a direction in which a current flows.
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