JP2021015908A - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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英機 細川
良 松林
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良 松林
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Hisashi Ogawa
久 小川
正幸 長松
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正幸 長松
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Abstract

To provide a semiconductor device having high reliability.SOLUTION: A semiconductor device 1 includes a substrate 10, a semiconductor element 20a mounted on the substrate 10, a bus bar 30 which is arranged above the semiconductor element 20a so as to be spaced from the semiconductor element 20a, and has a through-hole 31a which is formed at a position where the through-hole 31a overlaps the semiconductor element 20a in plan view for the substrate 10, and a connecting pin 40a of a columnar body having a circular cross-section which is arranged on the semiconductor element 20a. A part of the connecting pin 40a is located inside the through-hole 31a. The area of the upper surface of the connecting pin 40a and the area of the lower surface of the connecting pin 40a are different from each other. The connecting pin 40a and the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through-hole 31a, and the connecting pin 40a and the semiconductor element 20a are respectively joined to each other by a conductive bonding agent 41a.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to semiconductor devices and methods for manufacturing semiconductor devices.

半導体装置は、例えば、産業機器の駆動制御機器、モータを備えた家電の駆動制御機器、電気自動車、又は、ハイブリッド自動車向けの車載制御機器等に用いられる。半導体装置は、産業機器、家電又は自動車等の電力機器の高電力化に対応することが求められている。 The semiconductor device is used, for example, as a drive control device for industrial equipment, a drive control device for home appliances equipped with a motor, an electric vehicle, an in-vehicle control device for a hybrid vehicle, or the like. Semiconductor devices are required to cope with higher power consumption of electric power devices such as industrial devices, home appliances, and automobiles.

高電力化に対応するため、特許文献1では、半導体素子の接続に円柱状の導電性ポストを用いた半導体装置が開示されている。導電性ポストのような接続ピンを半導体素子の接続に用いることで、金属ワイヤを使用した場合と比べて、電流容量の大きい電気接続を行うことができる。 In order to cope with high power consumption, Patent Document 1 discloses a semiconductor device using a columnar conductive post for connecting semiconductor elements. By using a connection pin such as a conductive post for connecting a semiconductor element, it is possible to make an electrical connection having a larger current capacity than when a metal wire is used.

特開2010−165764号公報JP-A-2010-165764

ところで、特許文献1の半導体装置では、半導体素子との接続に、プリント基板の主面にあらかじめ接合された接続ピンを用いている。そのため、プリント基板の位置が規定され、半導体素子の実装位置にばらつきが生じた場合には、接続ピンと半導体素子との間に隙間が生じることによる接続不良、又は、接続ピンが半導体素子を押し付けることによる半導体素子の破損等が生じ、半導体装置の信頼性が低下する。 By the way, in the semiconductor device of Patent Document 1, a connection pin previously bonded to the main surface of the printed circuit board is used for connection with the semiconductor element. Therefore, when the position of the printed substrate is specified and the mounting position of the semiconductor element varies, a connection failure due to a gap between the connection pin and the semiconductor element, or the connection pin presses the semiconductor element. The semiconductor element is damaged due to this, and the reliability of the semiconductor device is lowered.

そこで、本開示では、信頼性の高い半導体装置等を提供する。 Therefore, in the present disclosure, a highly reliable semiconductor device or the like is provided.

本開示の一態様に係る半導体装置は、基板と、前記基板上に実装された半導体素子と、前記半導体素子上に、前記半導体素子とは離間して配置され、前記基板に対する平面視で前記半導体素子と重なる位置に形成された貫通孔を有するバスバーと、前記半導体素子上に配置されている、断面が円形状の柱状体の接続ピンと、を備え、前記接続ピンの一部は、前記貫通孔の内部に位置しており、前記接続ピンの上面の面積と前記接続ピンの下面の面積とが異なり、前記接続ピンと前記貫通孔を囲む前記バスバーの内側面と、及び、前記接続ピンと前記半導体素子とは、それぞれ導電性接合剤により接合されている。 The semiconductor device according to one aspect of the present disclosure is arranged on a substrate, a semiconductor element mounted on the substrate, and the semiconductor element on the semiconductor element so as to be separated from each other, and the semiconductor in a plan view with respect to the substrate. A bus bar having a through hole formed at a position overlapping the element and a columnar connecting pin having a circular cross section arranged on the semiconductor element are provided, and a part of the connection pin is the through hole. The area of the upper surface of the connection pin and the area of the lower surface of the connection pin are different from each other, and the inner surface of the connection pin and the bus bar surrounding the through hole, and the connection pin and the semiconductor element. Are bonded with a conductive bonding agent.

また、本開示の一態様に係る半導体装置の製造方法は、基板上に半導体素子を実装する実装工程と、貫通孔が形成されたバスバーを、前記基板上の前記半導体素子と離間した位置であり、かつ、前記貫通孔と前記半導体素子とが前記基板に対する平面視で重なる位置に配置するバスバー配置工程と、断面が円形状の柱状体の接続ピンを、前記半導体素子上に配置する接続ピン配置工程と、前記接続ピンと前記貫通孔を囲む前記バスバーの内側面と、及び、前記接続ピンと前記半導体素子とを、それぞれ導電性接合剤により接合する接合工程と、を含み、前記接続ピンは、前記接続ピンの一部が前記貫通孔の内部に位置するように配置され、前記接続ピンの上面の面積と前記接続ピンの下面の面積とが異なる。 Further, the method for manufacturing a semiconductor device according to one aspect of the present disclosure is a mounting step of mounting a semiconductor element on a substrate and a position where a bus bar having a through hole is separated from the semiconductor element on the substrate. In addition, a bus bar arrangement step of arranging the through hole and the semiconductor element at a position where they overlap in a plan view with respect to the substrate, and a connection pin arrangement of arranging a columnar body connecting pin having a circular cross section on the semiconductor element. The connection pin includes a step, an inner surface of the bus bar surrounding the connection pin and the through hole, and a joining step of joining the connection pin and the semiconductor element with a conductive bonding agent, respectively. A part of the connection pin is arranged so as to be located inside the through hole, and the area of the upper surface of the connection pin and the area of the lower surface of the connection pin are different.

本開示によれば、信頼性の高い半導体装置等を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a highly reliable semiconductor device or the like.

図1は、実施の形態1に係る半導体装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment. 図2は、図1におけるII−II線での切断面を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along line II-II in FIG. 図3は、実施の形態1に係る半導体装置1の製造方法を示す工程概略図である。FIG. 3 is a process schematic diagram showing a manufacturing method of the semiconductor device 1 according to the first embodiment. 図4は、接続ピン配置工程における、接続ピンの配置方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method of arranging the connection pins in the connection pin arrangement process. 図5は、実施の形態2に係る半導体装置の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the semiconductor device according to the second embodiment. 図6は、図5におけるVI−VI線での切断面を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cut surface along the VI-VI line in FIG. 図7は、実施の形態3に係る半導体装置の平面図である。FIG. 7 is a plan view of the semiconductor device according to the third embodiment. 図8は、図7におけるVIII−VIII線での切断面を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along the line VIII-VIII in FIG. 図9は、実施の形態4に係る半導体装置の平面図である。FIG. 9 is a plan view of the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図10は、図9におけるX−X線での切断面を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along line XX in FIG. 図11は、実施の形態5に係る半導体装置の平面図である。FIG. 11 is a plan view of the semiconductor device according to the fifth embodiment. 図12は、図11におけるXII−XII線での切断面を示す断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along the line XII-XII in FIG.

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも包括的または具体的な例を示す。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、工程、工程の順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本明細書において説明される種々の態様は、矛盾が生じない限り互いに組み合わせることが可能である。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, all of the embodiments described below show comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of components, processes, process order, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. The various aspects described herein can be combined with each other as long as there is no conflict. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components. In the following description, components having substantially the same function are indicated by common reference numerals, and the description may be omitted. In addition, some elements may be omitted in order to avoid overly complicated drawings.

また、図面に示す各種の要素は、本開示の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比および外観などは実物と異なり得る。つまり、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。 In addition, the various elements shown in the drawings are merely schematically shown for the purpose of understanding the present disclosure, and the dimensional ratio, appearance, and the like may differ from the actual ones. That is, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each figure.

また、本明細書において、平行または一致などの要素間の関係性を示す用語、および、円形または矩形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する表現である。 Further, in the present specification, terms indicating relationships between elements such as parallel or coincident, terms indicating the shape of elements such as circles or rectangles, and numerical ranges are not expressions that express only strict meanings. , Is an expression meaning that a substantially equivalent range, for example, a difference of about several percent is included.

また、本明細書において、「上」および「下」という用語は、絶対的な空間認識における上方向(鉛直上方)および下方向(鉛直下方)を指すものではなく、積層構造における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。具体的には、半導体装置の基板主面における、半導体素子等が実装される方向を上方向としている。なお、「上方」、「下方」、「上面」および「下面」などの用語は、あくまでも部材間の相互の配置を指定するために用いており、半導体装置の使用時における姿勢を限定する意図ではない。また、「上方」および「下方」という用語は、2つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて2つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、2つの構成要素が互いに密着して配置されて2つの構成要素が接する場合にも適用される。また、本明細書において、「高さ」とは、基板からの上方向の高さである。 Further, in the present specification, the terms "upper" and "lower" do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition, but are based on the stacking order in the laminated structure. It is used as a term defined by the relative positional relationship with. Specifically, the direction in which the semiconductor element or the like is mounted on the main surface of the substrate of the semiconductor device is the upward direction. The terms "upper", "lower", "upper surface" and "lower surface" are used only to specify the mutual arrangement between the members, and are intended to limit the posture when the semiconductor device is used. Absent. Also, the terms "upper" and "lower" are used not only when the two components are spaced apart from each other and another component exists between the two components, but also when the two components It also applies when the two components are placed in close contact with each other and touch each other. Further, in the present specification, the "height" is an upward height from the substrate.

(実施の形態1)
[構成]
まず、本実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る半導体装置1の平面図である。図2は、図1における半導体装置1のII−II線での切断面を示す断面図である。
(Embodiment 1)
[Constitution]
First, the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view of the semiconductor device 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cut surface of the semiconductor device 1 in FIG. 1 along the line II-II.

図1及び図2に示されるように、半導体装置1は、基板10と、2つの半導体素子20a及び20bと、バスバー30と、2つの接続ピン40a及び40bとを備える。半導体装置1は、例えば、図示されていない外部との接続のための接続端子等と接続され、大電流が流れる駆動制御機器等に用いられる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 1 includes a substrate 10, two semiconductor elements 20a and 20b, a bus bar 30, and two connection pins 40a and 40b. The semiconductor device 1 is used, for example, in a drive control device or the like which is connected to a connection terminal or the like for connection with the outside (not shown) and in which a large current flows.

基板10は、例えば、図2に示されるように、絶縁体層11と、絶縁体層11の上面に接して形成されている上面金属層12と、絶縁体層11の下面に接して形成されている下面金属層13とで構成される。基板10を介して、半導体装置1の熱が放出される。放熱効果を高めるために、基板10の下側には、さらに、水冷式又は空冷式等の冷却器が備えられていてもよい。なお、基板10は、図2に示される構成に限られず、例えば、下面金属層13を有していなくてもよい。 The substrate 10 is formed, for example, as shown in FIG. 2, in contact with the insulator layer 11, the upper surface metal layer 12 formed in contact with the upper surface of the insulator layer 11, and the lower surface of the insulator layer 11. It is composed of a lower metal layer 13 and a metal layer 13. The heat of the semiconductor device 1 is released through the substrate 10. In order to enhance the heat dissipation effect, a water-cooled or air-cooled cooler may be further provided on the lower side of the substrate 10. The substrate 10 is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and may not have, for example, the lower metal layer 13.

絶縁体層11は、例えば、アルミナ又は窒化アルミニウム等のセラミックスにより形成されている。上面金属層12及び下面金属層13は、電気伝導性の高い金属により形成されており、具体的には、銅、銀、金又はアルミニウム等で形成されている。 The insulator layer 11 is formed of, for example, ceramics such as alumina or aluminum nitride. The upper surface metal layer 12 and the lower surface metal layer 13 are formed of a metal having high electrical conductivity, and specifically, are formed of copper, silver, gold, aluminum, or the like.

半導体素子20a及び20bは、それぞれ、基板10上に実装されている。具体的には、半導体素子20aは、導電性接合剤21aを介して、基板10の上面金属層12上に実装されている。半導体素子20bは、導電性接合剤21bを介して、基板10の上面金属層12上に実装されている。 The semiconductor elements 20a and 20b are respectively mounted on the substrate 10. Specifically, the semiconductor element 20a is mounted on the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 via the conductive bonding agent 21a. The semiconductor element 20b is mounted on the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 via the conductive bonding agent 21b.

半導体素子20a及び20bは、それぞれ、上面及び下面に電極が形成されている。半導体素子20a及び20bそれぞれの上面の電極は、バスバー30と電気的に接続され、半導体素子20a及び20bそれぞれの下面の電極は、基板10の上面金属層12と電気的に接続されている。また、半導体装置1においては、半導体素子20aと半導体素子20bとは、電気的に並列に接続されている。 Electrodes are formed on the upper surface and the lower surface of the semiconductor elements 20a and 20b, respectively. The electrodes on the upper surfaces of the semiconductor elements 20a and 20b are electrically connected to the bus bar 30, and the electrodes on the lower surfaces of the semiconductor elements 20a and 20b are electrically connected to the metal layer 12 on the upper surface of the substrate 10. Further, in the semiconductor device 1, the semiconductor element 20a and the semiconductor element 20b are electrically connected in parallel.

半導体素子20a及び20bは、例えば、シリコン半導体、窒化ガリウム半導体又は炭化シリコン半導体等からなる半導体素子である。具体的には、半導体素子20a及び20bとしては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)又はGIT(Gate Injection Transistor)等のトランジスタ、若しくは、FWD(Free Wheeling Diode)等のダイオード等が用いられる。半導体素子20aと半導体素子20bとは、同じ種類の半導体素子であってもよく、異なる種類の半導体素子であってもよい。 The semiconductor elements 20a and 20b are, for example, semiconductor elements made of a silicon semiconductor, a gallium nitride semiconductor, a silicon carbide semiconductor, or the like. Specifically, the semiconductor elements 20a and 20b include, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), a GIT (Gate Injection Diode) transistor, a GIT (Gate Injection Diode), or a GIT (Gate Injection Diode) transistor. ) Etc. are used. The semiconductor element 20a and the semiconductor element 20b may be the same type of semiconductor element, or may be different types of semiconductor elements.

導電性接合剤21aは、基板10の上面金属層12と半導体素子20aとを接合し、導電性接合剤21bは、基板10の上面金属層12と半導体素子20bとを接合している。導電性接合剤21a又は21bは、例えば、半田であるが、これに限られず、導電性接着剤又は導電性テープ等であってもよい。導電性接着剤としては、例えば、硬化性樹脂に銀ナノ粒子が分散した銀ナノペースト等が挙げられる。 The conductive bonding agent 21a bonds the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 and the semiconductor element 20a, and the conductive bonding agent 21b bonds the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 and the semiconductor element 20b. The conductive adhesive 21a or 21b is, for example, solder, but is not limited to this, and may be a conductive adhesive, a conductive tape, or the like. Examples of the conductive adhesive include silver nanopaste in which silver nanoparticles are dispersed in a curable resin.

図2においては、半導体素子20aと半導体素子20bとは、配置されている高さが異なっているが、半導体素子20aと半導体素子20bとは、同じ高さに配置されていてもよい。 In FIG. 2, the semiconductor element 20a and the semiconductor element 20b are arranged at different heights, but the semiconductor element 20a and the semiconductor element 20b may be arranged at the same height.

なお、半導体装置1が備える半導体素子20a及び20bの数は2つであるが、これに限られない。半導体装置の半導体素子の数は、半導体装置の設計によって変更されてもよく、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。 The number of semiconductor elements 20a and 20b included in the semiconductor device 1 is two, but the number is not limited to this. The number of semiconductor elements of the semiconductor device may be changed depending on the design of the semiconductor device, may be one, or may be three or more.

バスバー30は、半導体素子20a及び20b上に、半導体素子20a及び20bとは離間して配置され、基板10と平行な平板形状を有する。バスバー30は、基板10に対する平面視で、半導体素子20aと重なる位置に形成された貫通孔31aを有し、半導体素子20bと重なる位置に形成された貫通孔31bを有する。 The bus bar 30 is arranged on the semiconductor elements 20a and 20b apart from the semiconductor elements 20a and 20b, and has a flat plate shape parallel to the substrate 10. The bus bar 30 has a through hole 31a formed at a position overlapping the semiconductor element 20a in a plan view with respect to the substrate 10, and has a through hole 31b formed at a position overlapping the semiconductor element 20b.

バスバー30の材料としては、例えば、銅、銀、金又はアルミニウム等の電気伝導性の高い金属が用いられる。バスバーの厚みは、例えば、0.5mm以上2.5mm以下である。 As the material of the bus bar 30, for example, a metal having high electrical conductivity such as copper, silver, gold or aluminum is used. The thickness of the bus bar is, for example, 0.5 mm or more and 2.5 mm or less.

バスバー30の形状は、例えば、矩形の平板形状であるが、特にこれに限られず、任意の形状にしてもよい。バスバー30の形状は、平面視で、L字状又はU字状等の折れ曲がった形状でもよい。また、バスバー30に段差が設けられ、一部が立ち上がった形状であってもよい。 The shape of the bus bar 30 is, for example, a rectangular flat plate shape, but the shape is not particularly limited to this, and any shape may be used. The shape of the bus bar 30 may be a bent shape such as an L-shape or a U-shape in a plan view. Further, the bus bar 30 may be provided with a step and a part thereof may be raised.

貫通孔31a及び31bは、バスバー30の上面から下面に貫通した孔である。貫通孔31a及び31bの平面視形状は、例えば、真円又は楕円等の円形状であるが、これに限らない。貫通孔31a及び31bの平面視形状は、接続ピン40a及び40bの一部が貫通孔31a及び31bの内部に位置できる形状であればよい。貫通孔31a及び31bの形状は、正方形、矩形又は多角形等であってもよい。 The through holes 31a and 31b are holes that penetrate from the upper surface to the lower surface of the bus bar 30. The plan-view shapes of the through holes 31a and 31b are, for example, circular shapes such as a perfect circle or an ellipse, but are not limited thereto. The plan-view shape of the through holes 31a and 31b may be such that a part of the connection pins 40a and 40b can be located inside the through holes 31a and 31b. The shapes of the through holes 31a and 31b may be square, rectangular, polygonal or the like.

接続ピン40a及び40bは、それぞれ、半導体素子20a及び20bとバスバー30とを電気的に接続するために用いられる導電性の柱状体である。接続ピン40aは、半導体素子20a上に立つように配置され、接続ピン40bは、半導体素子20b上に立つように配置されている。接続ピン40aの上面側の一部は、貫通孔31aの内部に位置しており、接続ピン40bの上面側の一部は、貫通孔31bの内部に位置している。接続ピン40aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面とは離間しており、接続ピン40aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面との間に、後述する導電性接合剤41aが存在する。同様に、接続ピン40bと貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面とは離間しており、接続ピン40bと貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面との間に、後述する導電性接合剤41bが存在する。また、基板10に対する平面視において、接続ピン40a全体が、貫通孔31aの内側に位置しており、接続ピン40b全体が、貫通孔31bの内側に位置している。 The connection pins 40a and 40b are conductive columnar bodies used for electrically connecting the semiconductor elements 20a and 20b and the bus bar 30, respectively. The connection pin 40a is arranged so as to stand on the semiconductor element 20a, and the connection pin 40b is arranged so as to stand on the semiconductor element 20b. A part of the upper surface side of the connection pin 40a is located inside the through hole 31a, and a part of the upper surface side of the connection pin 40b is located inside the through hole 31b. The connection pin 40a and the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31a are separated from each other, and a conductive bonding agent 41a described later is present between the connection pin 40a and the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31a. .. Similarly, the connection pin 40b and the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31b are separated from each other, and the conductive bonding agent 41b described later is provided between the connection pin 40b and the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31b. Exists. Further, in a plan view of the substrate 10, the entire connection pin 40a is located inside the through hole 31a, and the entire connection pin 40b is located inside the through hole 31b.

接続ピン40aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン40aと半導体素子20aとは、それぞれ、導電性接合剤41aにより接合されている。接続ピン40bと貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン40bと半導体素子20bとは、それぞれ、導電性接合剤41bにより接合されている。導電性接合剤41a及び41bは、それぞれ、接続ピン40a及び40bの側面に接している。 The inner surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 40a and the through hole 31a, and the connection pin 40a and the semiconductor element 20a are joined by a conductive bonding agent 41a, respectively. The inner surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 40b and the through hole 31b, and the connection pin 40b and the semiconductor element 20b are joined by a conductive bonding agent 41b, respectively. The conductive bonding agents 41a and 41b are in contact with the side surfaces of the connecting pins 40a and 40b, respectively.

本実施の形態において、接続ピン40a及び40bの形状は、それぞれ、円錐台形状である。接続ピン40a及び40bの形状が円錐台形状であることにより、接続ピン40a及び40bの表面を導電性接合剤41a又は41bが伝って接合されやすい。 In the present embodiment, the shapes of the connecting pins 40a and 40b are truncated cones, respectively. Since the shape of the connecting pins 40a and 40b is a truncated cone shape, the conductive bonding agent 41a or 41b can easily be bonded to the surfaces of the connecting pins 40a and 40b.

接続ピン40a及び40bは、接続ピン40a及び40bの下面の面積が、それぞれ接続ピン40a及び40bの上面の面積よりも小さくなる向きに配置されている。これにより、接続ピン40a及び40b全体を細くすることなく、接続ピン40a及び40bと半導体素子20a及び20bとの接合部の面積を小さくできる。そのため、使用時の半導体素子20a及び20bの発熱に由来する接続ピン40a及び40b並びに半導体素子20a及び20bの膨張及び収縮によって発生する応力が軽減される。よって、半導体装置1の信頼性を高めることができる。 The connection pins 40a and 40b are arranged so that the area of the lower surfaces of the connection pins 40a and 40b is smaller than the area of the upper surfaces of the connection pins 40a and 40b, respectively. Thereby, the area of the joint portion between the connection pins 40a and 40b and the semiconductor elements 20a and 20b can be reduced without thinning the entire connection pins 40a and 40b. Therefore, the stress generated by the expansion and contraction of the connection pins 40a and 40b and the semiconductor elements 20a and 20b caused by the heat generation of the semiconductor elements 20a and 20b during use is reduced. Therefore, the reliability of the semiconductor device 1 can be improved.

また、接続ピン40a及び40bの上面側は、接続ピン40a及び40bの下面側よりも太くなるため、大電流を流しやすくなると共に、接続ピン40a及び40bを配置する際の作業性が向上する。 Further, since the upper surface side of the connection pins 40a and 40b is thicker than the lower surface side of the connection pins 40a and 40b, a large current can be easily passed and the workability when arranging the connection pins 40a and 40b is improved.

なお、接続ピン40a及び40bは、接続ピン40a及び40bの下面の面積が、それぞれ、接続ピン40a及び40bの上面の面積よりも大きくなる向きに配置されていてもよい。また、接続ピン40a及び40bの形状は、円錐台形状に限られない。接続ピン40a及び40bは、基板10主面と水平方向の断面が真円又は楕円等の円形状の柱状体であり、且つ、上面の面積と下面の面積とが異なる形状であればよい。断面が円形状であることにより、導電性接合剤41a及び41bにクラックが入りにくくなる。 The connection pins 40a and 40b may be arranged so that the area of the lower surfaces of the connection pins 40a and 40b is larger than the area of the upper surfaces of the connection pins 40a and 40b, respectively. Further, the shapes of the connecting pins 40a and 40b are not limited to the truncated cone shape. The connection pins 40a and 40b may be columnar bodies having a circular shape such as a perfect circle or an ellipse in a horizontal cross section with the main surface of the substrate 10, and the area of the upper surface and the area of the lower surface may be different. Since the cross section has a circular shape, cracks are less likely to occur in the conductive bonding agents 41a and 41b.

接続ピン40a及び40bの下面の直径は、例えば1mm以上5mm以下である。また、接続ピン40a及び40bの上面の直径は、例えば、2mm以上7mm以下である。また、接続ピン40a及び40bの高さは、例えば、2mm以上10mm以下である。なお、接続ピン40a及び40bの下面の直径、上面の直径及び高さは、これに限られず、半導体素子20a及び20bの大きさ、及び、半導体装置1の構造に合わせた長さであればよい。また、接続ピン40aと接続ピン40bとは、同じ形状であってもよく、異なる形状であってもよい。 The diameter of the lower surfaces of the connecting pins 40a and 40b is, for example, 1 mm or more and 5 mm or less. The diameter of the upper surfaces of the connecting pins 40a and 40b is, for example, 2 mm or more and 7 mm or less. The heights of the connection pins 40a and 40b are, for example, 2 mm or more and 10 mm or less. The diameters of the lower surfaces of the connecting pins 40a and 40b, the diameters and heights of the upper surfaces are not limited to these, and may be any length that matches the sizes of the semiconductor elements 20a and 20b and the structure of the semiconductor device 1. .. Further, the connection pin 40a and the connection pin 40b may have the same shape or different shapes.

接続ピン40a及び40bの材料としては、高い電気伝導性を有する金属が用いられる。接続ピン40a及び40bの材料としては、例えば、バスバー30と同じ材料、又は、半導体素子20a及び20bの材料と熱膨張係数の近い材料が用いられる。半導体素子20a及び20bの材料と熱膨張係数の近い材料としては、例えば、銅とモリブデンとの合金等が挙げられる。半導体素子20a及び20bの材料と熱膨張係数の近い材料を用いることにより、使用時の半導体素子20a及び20bの発熱に由来する接続ピン40a及び40b並びに半導体素子20a及び20bの膨張及び収縮によって発生する応力を軽減できる。接続ピン40aと接続ピン40bとは、同じ種類の材料が用いられてもよく、異なる種類の材料が用いられてもよい。 As the material of the connecting pins 40a and 40b, a metal having high electrical conductivity is used. As the material of the connection pins 40a and 40b, for example, the same material as the bus bar 30, or a material having a thermal expansion coefficient close to that of the semiconductor elements 20a and 20b is used. Examples of the material having a coefficient of thermal expansion close to that of the materials of the semiconductor elements 20a and 20b include an alloy of copper and molybdenum. By using a material having a coefficient of thermal expansion close to that of the semiconductor elements 20a and 20b, the connection pins 40a and 40b and the semiconductor elements 20a and 20b are expanded and contracted due to the heat generated by the semiconductor elements 20a and 20b during use. Stress can be reduced. The same type of material may be used for the connection pin 40a and the connection pin 40b, or different types of materials may be used.

導電性接合剤41a又は41bは、例えば、半田であるが、これに限られず、導電性接着剤又は導電性テープ等であってもよい。導電性接着剤としては、例えば、硬化性樹脂に銀ナノ粒子が分散した銀ナノペースト等が挙げられる。 The conductive adhesive 41a or 41b is, for example, solder, but is not limited to this, and may be a conductive adhesive, a conductive tape, or the like. Examples of the conductive adhesive include silver nanopaste in which silver nanoparticles are dispersed in a curable resin.

接続ピン40aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面とを接合する導電性接合剤41aと、接続ピン40aと半導体素子20aとを接合する導電性接合剤41aとは、一体となって接合に用いられている。同様に、接続ピン40bと貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面とを接合する導電性接合剤41bと、接続ピン40bと半導体素子20bとを接合する導電性接合剤41bとは、一体となって接合に用いられている。 The conductive bonding agent 41a that joins the connection pin 40a and the inner surface of the bus bar 30 that surrounds the through hole 31a and the conductive bonding agent 41a that joins the connection pin 40a and the semiconductor element 20a are integrally joined. It is used. Similarly, the conductive bonding agent 41b that joins the connection pin 40b and the inner surface of the bus bar 30 that surrounds the through hole 31b and the conductive bonding agent 41b that joins the connection pin 40b and the semiconductor element 20b are integrated. It is used for joining.

[半導体装置の製造方法]
次に、本実施の形態に係る半導体装置1の製造方法について説明する。本実施の形態に係る半導体装置1の製造方法は、実装工程と、バスバー配置工程と、接続ピン配置工程と、接合工程とを含む。
[Manufacturing method of semiconductor devices]
Next, a method of manufacturing the semiconductor device 1 according to the present embodiment will be described. The manufacturing method of the semiconductor device 1 according to the present embodiment includes a mounting process, a bus bar arrangement process, a connection pin arrangement process, and a joining process.

図3は、半導体装置1の製造方法を示す工程概略図である。図4は、接続ピン配置工程における、接続ピンの配置方法を示す図である。 FIG. 3 is a process schematic diagram showing a manufacturing method of the semiconductor device 1. FIG. 4 is a diagram showing a method of arranging the connection pins in the connection pin arrangement process.

まず、実装工程では、図3の(a)に示されるように、基板10上に半導体素子20a及び20bを実装する。具体的には、導電性接合剤21aにより、基板10の上面金属層12上に半導体素子20aを接合する。また、導電性接合剤21bにより、基板10の上面金属層12上に半導体素子20bを接合する。 First, in the mounting step, the semiconductor elements 20a and 20b are mounted on the substrate 10 as shown in FIG. 3A. Specifically, the semiconductor element 20a is bonded onto the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 with the conductive bonding agent 21a. Further, the semiconductor element 20b is bonded onto the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 by the conductive bonding agent 21b.

バスバー配置工程では、貫通孔31a及び31bが形成されたバスバーを、基板10上の半導体素子20a及び20bと離間した位置であり、且つ、貫通孔31aと半導体素子20a及び貫通孔31bと半導体素子20bとが、基板10に対する平面視で重なる位置に配置する。バスバー30の高さは、例えば、図3の(b)に示されるように、バスバー30が治具60上の固定部(図示省略)に固定されることで規定される。また、バスバー30の高さは、インサート成形等によりバスバー30が固定された外枠を、半導体装置1に設置することにより規定されてもよい。つまり、バスバー30の配置される高さは、半導体素子20a及び20bの位置には影響されず、治具60又は外枠等により決定される。 In the bus bar arrangement step, the bus bar on which the through holes 31a and 31b are formed is located at a position separated from the semiconductor elements 20a and 20b on the substrate 10, and the through holes 31a and the semiconductor element 20a and the through holes 31b and the semiconductor element 20b are separated from each other. Are arranged at positions where they overlap with each other in a plan view with respect to the substrate 10. The height of the bus bar 30 is defined, for example, by fixing the bus bar 30 to a fixing portion (not shown) on the jig 60, as shown in FIG. 3B. Further, the height of the bus bar 30 may be defined by installing an outer frame to which the bus bar 30 is fixed by insert molding or the like in the semiconductor device 1. That is, the height at which the bus bar 30 is arranged is not affected by the positions of the semiconductor elements 20a and 20b, and is determined by the jig 60, the outer frame, or the like.

接続ピン配置工程では、断面が円形状の柱状体の接続ピン40aを、半導体素子20a上に立つように配置する。また、接続ピン40bを、半導体素子20b上に立つように配置する。接続ピン40a及び40bは、上述のように、断面が円形状の柱状体であり、上面の面積と下面の面積とが異なる。具体的には、接続ピン40a及び40bは、円錐台形状である。接続ピン40a及び40bは、接続ピン40a及び40bの下面の面積が、それぞれ、接続ピン40a及び40bの上面の面積よりも小さくなる向きで配置される。 In the connection pin arrangement step, the connection pin 40a having a columnar body having a circular cross section is arranged so as to stand on the semiconductor element 20a. Further, the connection pin 40b is arranged so as to stand on the semiconductor element 20b. As described above, the connecting pins 40a and 40b are columnar bodies having a circular cross section, and the area of the upper surface and the area of the lower surface are different. Specifically, the connecting pins 40a and 40b have a truncated cone shape. The connecting pins 40a and 40b are arranged so that the area of the lower surface of the connecting pins 40a and 40b is smaller than the area of the upper surface of the connecting pins 40a and 40b, respectively.

バスバー配置工程と接続ピン配置工程とは、どちらが先に行われてもよい。例えば、図3の(b)及び(d)で示されるように、接続ピン配置工程は、バスバー配置工程の後に行われてもよい。この場合、接続ピン配置工程では、接続ピン40aを、接続ピン40aの一部が貫通孔31aの内部に位置するように配置する。また、接続ピン40bを、接続ピン40bの一部が貫通孔31bの内部に位置するように配置する。 Either the bus bar arrangement process or the connection pin arrangement process may be performed first. For example, as shown by FIGS. 3B and 3D, the connection pin arrangement step may be performed after the bus bar arrangement step. In this case, in the connection pin arrangement step, the connection pin 40a is arranged so that a part of the connection pin 40a is located inside the through hole 31a. Further, the connection pin 40b is arranged so that a part of the connection pin 40b is located inside the through hole 31b.

また、図4に示されるように、接続ピン配置工程では、接続ピン40aを、バスバー30の上方から貫通孔31aを通して半導体素子20a上に配置してもよい。同様に、接続ピン40bを、バスバー30の上方から貫通孔31bを通して半導体素子20b上に配置してもよい。これにより、貫通孔31aが、接続ピン40aの位置をガイドするように半導体素子20a上に配置され、貫通孔31bが接続ピン40bの位置をガイドするように半導体素子20b上に配置される。よって、簡易に、接続ピン40a及び40それぞれが、一部が貫通孔31a及び31bの内部に位置するように半導体素子20a及び20b上に配置することができる。さらに、接続ピン40a及び40bは、面積の小さい下面側から貫通孔31a及び31bを通して配置するため、接続ピン40a及び40bを配置しやすくなる。 Further, as shown in FIG. 4, in the connection pin arrangement step, the connection pin 40a may be arranged on the semiconductor element 20a from above the bus bar 30 through the through hole 31a. Similarly, the connection pin 40b may be arranged on the semiconductor element 20b from above the bus bar 30 through the through hole 31b. As a result, the through hole 31a is arranged on the semiconductor element 20a so as to guide the position of the connection pin 40a, and the through hole 31b is arranged on the semiconductor element 20b so as to guide the position of the connection pin 40b. Therefore, the connection pins 40a and 40, respectively, can be easily arranged on the semiconductor elements 20a and 20b so that a part of them is located inside the through holes 31a and 31b. Further, since the connection pins 40a and 40b are arranged through the through holes 31a and 31b from the lower surface side having a small area, the connection pins 40a and 40b can be easily arranged.

また、例えば、図3の(c)及び(d)で示されるように、バスバー配置工程は、接続ピン配置工程の後に行われてもよい。この場合、バスバー配置工程では、バスバー30を、接続ピン40aの一部が、貫通孔31aの内部に位置するように配置する。また、バスバー30を、接続ピン40bの一部が、貫通孔31bの内部に位置するように配置する。 Further, for example, as shown by (c) and (d) of FIG. 3, the bus bar arrangement step may be performed after the connection pin arrangement step. In this case, in the bus bar arranging step, the bus bar 30 is arranged so that a part of the connecting pin 40a is located inside the through hole 31a. Further, the bus bar 30 is arranged so that a part of the connection pin 40b is located inside the through hole 31b.

このように、バスバー配置工程及び接続ピン配置工程により、接続ピン40aは、接続ピン40aの一部が貫通孔31aの内部に位置するように配置される。同様に、接続ピン40bは、接続ピン40bの一部が貫通孔31bの内部に位置するように配置される。 In this way, the connection pin 40a is arranged so that a part of the connection pin 40a is located inside the through hole 31a by the bus bar arrangement step and the connection pin arrangement step. Similarly, the connection pin 40b is arranged so that a part of the connection pin 40b is located inside the through hole 31b.

次に、接合工程では、図3の(e)で示されるように、接続ピン40aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン40aと半導体素子20aとを、それぞれ導電性接合剤41aにより接合する。また、接続ピン40bと貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン40bと半導体素子20bとを、それぞれ導電性接合剤41bにより接合する。接続ピン40a及び40bと半導体素子20a及び20bとの接合において、貫通孔31a及び31bの上部から接続ピン40a及び40bをそれぞれ伝わせて導電性接合剤41a及び41bを流し込んでもよい。 Next, in the joining step, as shown by FIG. 3 (e), the inner side surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 40a and the through hole 31a, and the connection pin 40a and the semiconductor element 20a are respectively conductive. Join with the bonding agent 41a. Further, the inner side surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 40b and the through hole 31b, and the connection pin 40b and the semiconductor element 20b are joined by the conductive bonding agent 41b, respectively. In joining the connecting pins 40a and 40b and the semiconductor elements 20a and 20b, the conductive bonding agents 41a and 41b may be poured from the upper portions of the through holes 31a and 31b through the connecting pins 40a and 40b, respectively.

導電性接合剤41a及び41bとして半田を用いる場合、ディスペンサ等により半田を接合部に塗布してもよいし、あらかじめ成形されたプリフォーム半田を貫通孔31a及び31bの上方に配置してもよい。また、接続ピン40a及び40bの表面が半田でプリフォームされていてもよい。このように塗布又は配置された半田を、リフロー処理によって溶融させ、貫通孔31a及び31bを囲むバスバー30の内側面それぞれと接続ピン40a及び40bとの間から、接続ピン40a及び40bの側面を伝わせて流動させた後、接合位置で硬化させる。 When solder is used as the conductive bonding agents 41a and 41b, the solder may be applied to the joint portion by a dispenser or the like, or the preformed solder preformed may be arranged above the through holes 31a and 31b. Further, the surfaces of the connection pins 40a and 40b may be preformed with solder. The solder applied or arranged in this way is melted by a reflow process, and is transmitted from between the inner side surfaces of the bus bar 30 surrounding the through holes 31a and 31b and the connection pins 40a and 40b, respectively, to the side surfaces of the connection pins 40a and 40b. After letting it flow, it is cured at the joint position.

以上のように、バスバー30の位置が治具60等により固定されているために、半導体素子20a及び20bと基板10との接合に用いられる導電性接合剤21a及び21bの量のバラツキ等により、バスバー30と半導体素子20a及び20bとの位置関係が高さ方向でずれる場合がある。そのため、バスバー30に、バスバー30と半導体素子20a及び20bとの接続部があらかじめ固定されている場合、バスバー30と半導体素子20a又は20bとの距離が長いことによって、バスバー30と半導体素子20a又は20bとの接続不良が発生する可能性がある。また、バスバー30と半導体素子20a又は20bとの距離が短いことによって、半導体素子20a又は20bがバスバー30に押し付けられ、半導体素子20a又は20bが破損する可能性もある。 As described above, since the position of the bus bar 30 is fixed by the jig 60 or the like, the amounts of the conductive bonding agents 21a and 21b used for bonding the semiconductor elements 20a and 20b and the substrate 10 vary. The positional relationship between the bus bar 30 and the semiconductor elements 20a and 20b may deviate in the height direction. Therefore, when the connection portion between the bus bar 30 and the semiconductor elements 20a and 20b is fixed to the bus bar 30 in advance, the distance between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or 20b is long, so that the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or 20b Poor connection with and may occur. Further, if the distance between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or 20b is short, the semiconductor element 20a or 20b may be pressed against the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or 20b may be damaged.

そこで、上述のような半導体装置1の製造方法を用いることにより、バスバー30と接続ピン40a及び40bとを半導体素子20a及び20b上に配置後に、バスバー30と接続ピン40a及び40bとが接合される。また、バスバー30と接続ピン40a及び40bを半導体素子20a及び20b上に配置後に、接続ピン40a及び40bと半導体素子20a及び20bとが接合される。また、接続ピン40a及び40bの一部は、貫通孔31a及び31bの内部に位置するように配置される。これにより、バスバー30と半導体素子20a又は20bとの位置関係が高さ方向にばらつく場合であっても、バスバー30と接続ピン40a及び40bとの位置関係が変動して接合される。よって、バスバー30に、バスバー30と半導体素子20a及び20bとの接続部があらかじめ固定されている場合に懸念される、バスバー30と半導体素子20a又は20bとの接続不良又は半導体素子20a又は20bの破損等が抑制される。 Therefore, by using the manufacturing method of the semiconductor device 1 as described above, the bus bar 30 and the connection pins 40a and 40b are joined after the bus bar 30 and the connection pins 40a and 40b are arranged on the semiconductor elements 20a and 20b. .. Further, after the bus bar 30 and the connection pins 40a and 40b are arranged on the semiconductor elements 20a and 20b, the connection pins 40a and 40b and the semiconductor elements 20a and 20b are joined. Further, a part of the connection pins 40a and 40b is arranged so as to be located inside the through holes 31a and 31b. As a result, even when the positional relationship between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or 20b varies in the height direction, the positional relationship between the bus bar 30 and the connection pins 40a and 40b fluctuates and is joined. Therefore, when the connection portion between the bus bar 30 and the semiconductor elements 20a and 20b is fixed to the bus bar 30 in advance, there is a concern that the connection between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or 20b is poor or the semiconductor element 20a or 20b is damaged. Etc. are suppressed.

[効果等]
以上のように、半導体装置1は、基板10と、基板10上に実装された半導体素子20aと、半導体素子20a上に、半導体素子20aとは離間して配置され、基板10に対する平面視で半導体素子20aと重なる位置に形成された貫通孔31aを有するバスバー30と、半導体素子20a上に配置されている、断面が円形状の柱状体の接続ピン40aと、を備える。接続ピン40aの一部は、貫通孔31aの内部に位置している。接続ピン40aの上面の面積と接続ピン40aの下面の面積とが異なる。接続ピン40aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン40aと半導体素子20aとは、それぞれ導電性接合剤41aにより接合されている。
[Effects, etc.]
As described above, the semiconductor device 1 is arranged on the substrate 10, the semiconductor element 20a mounted on the substrate 10, and the semiconductor element 20a on the semiconductor element 20a so as to be separated from each other, and is a semiconductor in a plan view with respect to the substrate 10. It includes a bus bar 30 having a through hole 31a formed at a position overlapping the element 20a, and a connecting pin 40a having a columnar body having a circular cross section arranged on the semiconductor element 20a. A part of the connection pin 40a is located inside the through hole 31a. The area of the upper surface of the connecting pin 40a and the area of the lower surface of the connecting pin 40a are different. The inner side surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 40a and the through hole 31a, and the connection pin 40a and the semiconductor element 20a are joined by a conductive bonding agent 41a, respectively.

通常、バスバー30の位置は治具60又はバスバー30を固定する他の構成部材等により規定されている。一方で、半導体素子20aの高さ方向の位置は、基板10との接合に用いられる半田の量のバラツキ等により変動する場合がある。そのため、バスバー30と半導体素子20aとの位置関係が高さ方向でずれる場合がある。これにより、バスバーに、バスバーと半導体素子との接続部があらかじめ固定されている場合には、バスバーと半導体素子との距離が長いことによって、バスバーと半導体素子との接続不良が発生する可能性がある。また、バスバーと半導体素子との距離が短いことによって、半導体素子がバスバーに押し付けられ、半導体素子が破損する可能性もある。 Usually, the position of the bus bar 30 is defined by the jig 60 or other constituent members for fixing the bus bar 30. On the other hand, the position of the semiconductor element 20a in the height direction may fluctuate due to variations in the amount of solder used for bonding to the substrate 10. Therefore, the positional relationship between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a may deviate in the height direction. As a result, when the connection portion between the bus bar and the semiconductor element is fixed to the bus bar in advance, the connection failure between the bus bar and the semiconductor element may occur due to the long distance between the bus bar and the semiconductor element. is there. Further, if the distance between the bus bar and the semiconductor element is short, the semiconductor element may be pressed against the bus bar and the semiconductor element may be damaged.

半導体装置1においては、接続ピン40aは、バスバー30の貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面との間が導電性接合剤41aにより接合されているため、バスバー30と接続ピン40aとの位置関係を変動させて接合されうる。これにより、半導体素子20aとバスバー30との位置関係が高さ方向にずれた場合であっても、半導体素子20a上に配置される接続ピン40aとバスバー30との接合位置が調整されうる。そのため、バスバー30と、バスバー30と半導体素子20aとの接続部との位置関係があらかじめ固定されている場合に懸念される、バスバー30と半導体素子20aとの接続不良又は半導体素子20aの破損等、が抑制される。よって、半導体装置1の信頼性が向上する。 In the semiconductor device 1, since the connection pin 40a is joined to the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31a of the bus bar 30 by the conductive bonding agent 41a, the positional relationship between the bus bar 30 and the connection pin 40a Can be joined by varying. As a result, even when the positional relationship between the semiconductor element 20a and the bus bar 30 is deviated in the height direction, the joint position between the connection pin 40a arranged on the semiconductor element 20a and the bus bar 30 can be adjusted. Therefore, there is concern when the positional relationship between the bus bar 30 and the connection portion between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a is fixed in advance, such as poor connection between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or damage to the semiconductor element 20a. Is suppressed. Therefore, the reliability of the semiconductor device 1 is improved.

また、接続ピン40aの上面の面積と接続ピン40aの下面の面積とが異なる。接続ピン40aのように、接続ピン40aの下面の面積が接続ピン40aの上面の面積よりも小さい場合には、貫通孔31aの上方から接続ピン40aを配置する場合に、面積の小さい下面側から貫通孔31aを通して配置するため、接続ピン40aを半導体素子20a上に配置しやすくなる。また、下面の面積が上面の面積よりも大きい接続ピンの場合であっても、接続ピンを半導体素子20a上に配置する場合に、自立の安定性が高いため、接続ピンを半導体素子20a上に配置しやすくなる。つまり、接続ピン40aの上面の面積と接続ピン40aの下面の面積とが異なることにより、接続ピン40aを半導体素子20a上に配置しやすくなる。よって、接続ピン40aの配置に不具合が出ることが抑制され、半導体装置1の信頼性が向上する。 Further, the area of the upper surface of the connecting pin 40a and the area of the lower surface of the connecting pin 40a are different. When the area of the lower surface of the connection pin 40a is smaller than the area of the upper surface of the connection pin 40a like the connection pin 40a, when the connection pin 40a is arranged from above the through hole 31a, from the lower surface side having a small area. Since the connection pin 40a is arranged through the through hole 31a, the connection pin 40a can be easily arranged on the semiconductor element 20a. Further, even in the case of a connection pin in which the area of the lower surface is larger than the area of the upper surface, when the connection pin is arranged on the semiconductor element 20a, the stability of self-supporting is high, so that the connection pin is placed on the semiconductor element 20a. It will be easier to place. That is, since the area of the upper surface of the connection pin 40a and the area of the lower surface of the connection pin 40a are different, the connection pin 40a can be easily arranged on the semiconductor element 20a. Therefore, it is possible to prevent problems in the arrangement of the connection pins 40a, and the reliability of the semiconductor device 1 is improved.

また、基板10には、複数の半導体素子20a及び20bが実装され、バスバー30には、複数の貫通孔31a及び31が形成され、複数の貫通孔31a及び31bには、複数の半導体素子20a及び20bのそれぞれと平面視で重なる位置に形成される貫通孔31a及び31bが含まれる。半導体装置1には、複数の接続ピン40a及び40bが備えられ、複数の接続ピン40a及び40bには、それぞれの複数の半導体素子20a及び20b上に配置される接続ピン40a及び40bが含まれる。 Further, a plurality of semiconductor elements 20a and 20b are mounted on the substrate 10, a plurality of through holes 31a and 31 are formed in the bus bar 30, and a plurality of semiconductor elements 20a and 20b are formed in the plurality of through holes 31a and 31b. Through holes 31a and 31b formed at positions overlapping each of 20b in a plan view are included. The semiconductor device 1 is provided with a plurality of connection pins 40a and 40b, and the plurality of connection pins 40a and 40b include connection pins 40a and 40b arranged on the plurality of semiconductor elements 20a and 20b, respectively.

これにより、接続ピン40aは、バスバー30の貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と接合され、接続ピン40bはバスバー30の貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と接合される。そのため、図2に示されるように、実装される高さ位置が、半導体素子20aと半導体素子20bとで異なる場合であっても、半導体素子20a上に配置される接続ピン40aとバスバー30との接合位置、及び、半導体素子20b上に配置される接続ピン40bとバスバー30との接合位置が同時に調整されうる。よって、上述のような接続ピン40a及び40bと半導体素子20a及び20bとの接続不良又は半導体素子20a及び20bの破壊が抑制される。 As a result, the connection pin 40a is joined to the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31a of the bus bar 30, and the connection pin 40b is joined to the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31a of the bus bar 30. Therefore, as shown in FIG. 2, even when the mounted height position differs between the semiconductor element 20a and the semiconductor element 20b, the connection pin 40a and the bus bar 30 arranged on the semiconductor element 20a The joining position and the joining position between the connection pin 40b arranged on the semiconductor element 20b and the bus bar 30 can be adjusted at the same time. Therefore, poor connection between the connection pins 40a and 40b and the semiconductor elements 20a and 20b or destruction of the semiconductor elements 20a and 20b as described above is suppressed.

また、半導体装置1の製造方法は、基板10上に半導体素子20aを実装する実装工程を含む。また、半導体装置1の製造方法は、貫通孔31aが形成されたバスバー30を、基板10上の半導体素子20aと離間した位置であり、かつ、貫通孔31aと半導体素子20aとが基板10に対する平面視で重なる位置に配置するバスバー配置工程をさらに含む。また、半導体装置1の製造方法は、断面が円形状の柱状体の接続ピン40aを、半導体素子20a上に配置する接続ピン配置工程と、接続ピン40aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン40aと半導体素子20aとを、それぞれ導電性接合剤41aにより接合する接合工程と、をさらに含む。また、接続ピン40aは、接続ピン40aの一部が貫通孔31aの内部に位置するように配置され、接続ピン40aの上面の面積と接続ピン40aの下面の面積とが異なる。 Further, the manufacturing method of the semiconductor device 1 includes a mounting step of mounting the semiconductor element 20a on the substrate 10. Further, in the method of manufacturing the semiconductor device 1, the bus bar 30 in which the through hole 31a is formed is located at a position separated from the semiconductor element 20a on the substrate 10, and the through hole 31a and the semiconductor element 20a are flat with respect to the substrate 10. It further includes a bus bar arranging step of arranging them at visually overlapping positions. Further, the method of manufacturing the semiconductor device 1 includes a connection pin arrangement step of arranging a connection pin 40a having a columnar cross section on the semiconductor element 20a and an inner surface surface of a bus bar 30 surrounding the connection pin 40a and the through hole 31a. And, a joining step of joining the connection pin 40a and the semiconductor element 20a with the conductive bonding agent 41a, respectively, is included. Further, the connection pin 40a is arranged so that a part of the connection pin 40a is located inside the through hole 31a, and the area of the upper surface of the connection pin 40a and the area of the lower surface of the connection pin 40a are different.

これにより、バスバー30と接続ピン40aとを半導体素子20a上に配置後に、バスバー30と接続ピン40aとが接合される。また、バスバー30と接続ピン40aを半導体素子20a上に配置後に、接続ピン40aと半導体素子20aとが接合される。また、接続ピン40aの一部は、貫通孔31aの内部に位置するように配置される。これにより、バスバー30と半導体素子20aとの位置関係が高さ方向にばらつく場合であっても、バスバー30と接続ピン40aとの位置関係が変動して接合される。よって、バスバー30に、バスバー30と半導体素子20aとの接続部があらかじめ固定されている場合に懸念される、バスバー30と半導体素子20aとの接続不良又は半導体素子20aの破損等が抑制される。よって、信頼性の高い半導体装置1を製造できる。 As a result, after the bus bar 30 and the connection pin 40a are arranged on the semiconductor element 20a, the bus bar 30 and the connection pin 40a are joined. Further, after the bus bar 30 and the connection pin 40a are arranged on the semiconductor element 20a, the connection pin 40a and the semiconductor element 20a are joined. Further, a part of the connection pin 40a is arranged so as to be located inside the through hole 31a. As a result, even when the positional relationship between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a varies in the height direction, the positional relationship between the bus bar 30 and the connection pin 40a fluctuates and is joined. Therefore, it is possible to suppress poor connection between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a or damage to the semiconductor element 20a, which is a concern when the connection portion between the bus bar 30 and the semiconductor element 20a is fixed to the bus bar 30 in advance. Therefore, the highly reliable semiconductor device 1 can be manufactured.

また、接続ピン40aの上面の面積と接続ピン40aの下面の面積とが異なる。これにより、上述のように、接続ピン40aを半導体素子20a上に配置しやすくなる。よって、接続ピン40aの配置に不具合が出ることが抑制され、信頼性の高い半導体装置1を製造できる。 Further, the area of the upper surface of the connecting pin 40a and the area of the lower surface of the connecting pin 40a are different. As a result, as described above, the connection pin 40a can be easily arranged on the semiconductor element 20a. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of defects in the arrangement of the connection pins 40a, and to manufacture a highly reliable semiconductor device 1.

(実施の形態2)
続いて、実施の形態2について説明する。実施の形態2では、接続ピンの形状が、実施の形態1と相違する。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
(Embodiment 2)
Subsequently, the second embodiment will be described. In the second embodiment, the shape of the connecting pin is different from that of the first embodiment. In the following, the differences from the first embodiment will be mainly described, and the common points will be omitted or simplified.

図5は、本実施の形態に係る半導体装置101の平面図である。図6は、図5における半導体装置101のVI−VI線での切断面を示す断面図である。 FIG. 5 is a plan view of the semiconductor device 101 according to the present embodiment. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cut surface of the semiconductor device 101 in FIG. 5 along the VI-VI line.

図5及び図6に示されるように、半導体装置101は、実施の形態1に係る半導体装置1と比較して、接続ピン40a及び40bの代わりに接続ピン140a及び140bを備える点が相違する。 As shown in FIGS. 5 and 6, the semiconductor device 101 is different from the semiconductor device 1 according to the first embodiment in that the connection pins 140a and 140b are provided instead of the connection pins 40a and 40b.

半導体装置101は、基板10と、2つの半導体素子20a及び20bと、バスバー30と、2つの接続ピン140a及び140bとを備える。 The semiconductor device 101 includes a substrate 10, two semiconductor elements 20a and 20b, a bus bar 30, and two connection pins 140a and 140b.

接続ピン140aは、半導体素子20a上に立つように配置され、接続ピン140bは、半導体素子20b上に立つように配置されている。接続ピン140aの上面側の一部は、貫通孔31aの内部に位置しており、接続ピン140bの上面側の一部は、貫通孔31bの内部に位置している。接続ピン140aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン140aと半導体素子20aとは、それぞれ、導電性接合剤41aにより接合されている。接続ピン140bと貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン140bと半導体素子20bとは、それぞれ、導電性接合剤41bにより接合されている。また、基板10に対する平面視において、接続ピン140a全体が、貫通孔31aの内側に位置しており、接続ピン140b全体が、貫通孔31bの内側に位置している。 The connection pin 140a is arranged so as to stand on the semiconductor element 20a, and the connection pin 140b is arranged so as to stand on the semiconductor element 20b. A part of the upper surface side of the connection pin 140a is located inside the through hole 31a, and a part of the upper surface side of the connection pin 140b is located inside the through hole 31b. The inner side surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 140a and the through hole 31a, and the connection pin 140a and the semiconductor element 20a are joined by a conductive bonding agent 41a, respectively. The inner surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 140b and the through hole 31b, and the connection pin 140b and the semiconductor element 20b are joined by a conductive bonding agent 41b, respectively. Further, in a plan view of the substrate 10, the entire connection pin 140a is located inside the through hole 31a, and the entire connection pin 140b is located inside the through hole 31b.

本実施の形態において、接続ピン140a及び140bの形状は、円錐台形状である。接続ピン140a及び140bは、接続ピン140a及び140bの下面の面積が、それぞれ、接続ピン140a及び140bの上面の面積よりも大きくなる向きに配置されている。つまり、接続ピン140a及び140bは、実施の形態1に係る接続ピン40a及び40bとは逆向きに配置されている。 In the present embodiment, the shapes of the connecting pins 140a and 140b are truncated cone shapes. The connection pins 140a and 140b are arranged so that the area of the lower surface of the connection pins 140a and 140b is larger than the area of the upper surface of the connection pins 140a and 140b, respectively. That is, the connection pins 140a and 140b are arranged in the opposite directions to the connection pins 40a and 40b according to the first embodiment.

これにより、接続ピン140a及び140bの重心が低くなるため、半導体素子20a及び20b上で自立しやすく、接続ピン140a及び140bを半導体素子20a及び20b上に配置しやすくなる。 As a result, the center of gravity of the connection pins 140a and 140b is lowered, so that the connection pins 140a and 140b can easily stand on their own on the semiconductor elements 20a and 20b, and the connection pins 140a and 140b can be easily arranged on the semiconductor elements 20a and 20b.

また、例えば、上述の[半導体装置の製造方法]において、バスバー配置工程が、接続ピン配置工程の後に行われる場合には、接続ピン140a及び140bの上面の面積が小さいため、接続ピン140a及び140bそれぞれの上面側の一部を貫通孔31a及び31bの内部に配置しやすくなる。 Further, for example, in the above-mentioned [Manufacturing method of semiconductor device], when the bus bar arranging step is performed after the connecting pin arranging step, the area of the upper surfaces of the connecting pins 140a and 140b is small, so that the connecting pins 140a and 140b A part of each upper surface side can be easily arranged inside the through holes 31a and 31b.

(実施の形態3)
続いて、実施の形態3について説明する。実施の形態3では、接続ピンの形状が、実施の形態1及び2と相違する。以下では、実施の形態1及び2との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
(Embodiment 3)
Subsequently, the third embodiment will be described. In the third embodiment, the shape of the connecting pin is different from that of the first and second embodiments. In the following, the differences from the first and second embodiments will be mainly described, and the common points will be omitted or simplified.

図7は、本実施の形態に係る半導体装置201の平面図である。図8は、図7における半導体装置201のVIII−VIII線での切断面を示す断面図である。 FIG. 7 is a plan view of the semiconductor device 201 according to the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cut surface of the semiconductor device 201 in FIG. 7 along the line VIII-VIII.

図7及び図8に示されるように、半導体装置201は、実施の形態2に係る半導体装置101と比較して、接続ピン140a及び140bの代わりに接続ピン240a及び240bを備える点が相違する。 As shown in FIGS. 7 and 8, the semiconductor device 201 is different from the semiconductor device 101 according to the second embodiment in that the connection pins 240a and 240b are provided instead of the connection pins 140a and 140b.

半導体装置201は、基板10と、2つの半導体素子20a及び20bと、バスバー30と、2つの接続ピン240a及び240bとを備える。 The semiconductor device 201 includes a substrate 10, two semiconductor elements 20a and 20b, a bus bar 30, and two connection pins 240a and 240b.

本実施の形態において、接続ピン240a及び240bの形状は、円錐台形状である。接続ピン240aは、接続ピン240aの上面から下面に貫通する空洞部242aを有し、接続ピン240bは、接続ピン240bの上面から下面に貫通する空洞部242bを有する。 In the present embodiment, the shapes of the connecting pins 240a and 240b are truncated cone shapes. The connection pin 240a has a cavity portion 242a penetrating from the upper surface to the lower surface of the connection pin 240a, and the connection pin 240b has a cavity portion 242b penetrating from the upper surface to the lower surface of the connection pin 240b.

接続ピン240a及び240bは、接続ピン240a及び240bの下面の面積が、それぞれ、接続ピン240a及び240bの上面の面積よりも大きくなる向きに配置されている。 The connection pins 240a and 240b are arranged so that the area of the lower surface of the connection pins 240a and 240b is larger than the area of the upper surface of the connection pins 240a and 240b, respectively.

接続ピン240aは、半導体素子20a上に立つように配置されている。接続ピン240bは、半導体素子20b上に立つように配置されている。接続ピン240aの上面側の一部は、貫通孔31aの内部に位置しており、接続ピン240bの上面側の一部は、貫通孔31bの内部に位置している。接続ピン240aの外側面と貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン240aの外側面と半導体素子20aとは、それぞれ、導電性接合剤41aにより接合されている。さらに、接続ピン240aの空洞部242aを囲む接続ピン240aの内側面と半導体素子20aとは、導電性接合剤41aにより接合されている。同様に、接続ピン240bの外側面と貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン240bの外側面と半導体素子20bとは、それぞれ、導電性接合剤41bにより接合されている。さらに、接続ピン240bの空洞部242bを囲む接続ピン240bの内側面と半導体素子20bとは、導電性接合剤41bにより接合されている。また、基板10に対する平面視において、接続ピン240a全体が、貫通孔31aの内側に位置しており、接続ピン240b全体が、貫通孔31bの内側に位置している。 The connection pin 240a is arranged so as to stand on the semiconductor element 20a. The connection pin 240b is arranged so as to stand on the semiconductor element 20b. A part of the upper surface side of the connection pin 240a is located inside the through hole 31a, and a part of the upper surface side of the connection pin 240b is located inside the through hole 31b. The outer surface of the connection pin 240a, the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31a, and the outer surface of the connection pin 240a and the semiconductor element 20a are joined by a conductive bonding agent 41a, respectively. Further, the inner surface of the connection pin 240a surrounding the cavity portion 242a of the connection pin 240a and the semiconductor element 20a are joined by a conductive bonding agent 41a. Similarly, the outer surface of the connection pin 240b, the inner surface of the bus bar 30 surrounding the through hole 31b, and the outer surface of the connection pin 240b and the semiconductor element 20b are joined by a conductive bonding agent 41b, respectively. Further, the inner surface of the connection pin 240b surrounding the cavity portion 242b of the connection pin 240b and the semiconductor element 20b are joined by a conductive bonding agent 41b. Further, in a plan view of the substrate 10, the entire connection pin 240a is located inside the through hole 31a, and the entire connection pin 240b is located inside the through hole 31b.

このように、接続ピン240aの空洞部242aを囲む接続ピン240aの内側面と半導体素子20aとが、導電性接合剤41aにより接合されている。また、接続ピン240bの空洞部242bを囲む接続ピン240bの内側面と半導体素子20bとは、導電性接合剤41bにより接合されている。これにより、接続ピン240a及び240bのそれぞれが、半導体素子20a及び20bと、より強固に接合される。よって、半導体装置201の信頼性がより向上する。 In this way, the inner surface of the connection pin 240a surrounding the cavity portion 242a of the connection pin 240a and the semiconductor element 20a are joined by the conductive bonding agent 41a. Further, the inner surface of the connection pin 240b surrounding the cavity portion 242b of the connection pin 240b and the semiconductor element 20b are joined by a conductive bonding agent 41b. As a result, the connection pins 240a and 240b are more firmly bonded to the semiconductor elements 20a and 20b, respectively. Therefore, the reliability of the semiconductor device 201 is further improved.

なお、導電性接合剤41a及び41bを空洞部242a及び242bに入れやすくするために、接続ピン240a及び240bは、空洞部242a及び242bから接続ピン240a及び240bの側面に貫通した空洞部をさらに有していてもよい。 In order to facilitate the insertion of the conductive bonding agents 41a and 41b into the cavities 242a and 242b, the connection pins 240a and 240b further have cavities penetrating from the cavities 242a and 242b to the side surfaces of the connection pins 240a and 240b. You may be doing it.

また、接続ピン240a及び240bは、接続ピン240a及び240bの下面の面積が、それぞれ、接続ピン240a及び240bの上面の面積よりも小さくなる向きに配置されていてもよい。 Further, the connection pins 240a and 240b may be arranged so that the area of the lower surface of the connection pins 240a and 240b is smaller than the area of the upper surface of the connection pins 240a and 240b, respectively.

(実施の形態4)
続いて、実施の形態4について説明する。実施の形態4では、バスバーの貫通孔の形状が、実施の形態1から3と相違する。以下では、実施の形態1から3との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
(Embodiment 4)
Subsequently, the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the shape of the through hole of the bus bar is different from that of the first to third embodiments. In the following, the differences from the first to third embodiments will be mainly described, and the common points will be omitted or simplified.

図9は、本実施の形態に係る半導体装置301の平面図である。図10は、図9における半導体装置301のX−X線での切断面を示す断面図である。 FIG. 9 is a plan view of the semiconductor device 301 according to the present embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a cut surface of the semiconductor device 301 in FIG. 9 on an X-ray line.

図9及び図10に示されるように、半導体装置301は、実施の形態2に係る半導体装置101と比較して、バスバー30の代わりにバスバー330を備える点が相違する。また、半導体装置301において、半導体素子20bが配置されている高さが、半導体素子20aが配置されている高さと同じである。 As shown in FIGS. 9 and 10, the semiconductor device 301 is different from the semiconductor device 101 according to the second embodiment in that the bus bar 330 is provided instead of the bus bar 30. Further, in the semiconductor device 301, the height at which the semiconductor element 20b is arranged is the same as the height at which the semiconductor element 20a is arranged.

半導体装置301は、基板10と、2つの半導体素子20a及び20bと、バスバー330と、2つの接続ピン140a及び140bとを備える。 The semiconductor device 301 includes a substrate 10, two semiconductor elements 20a and 20b, a bus bar 330, and two connection pins 140a and 140b.

半導体素子20aは、導電性接合剤21aを介して、基板10の上面金属層12上に実装されている。半導体素子20bは、導電性接合剤21cを介して、基板10の上面金属層12上に実装されている。上述のように、半導体素子20bが配置されている高さが、半導体素子20aが配置されている高さと同じである。 The semiconductor element 20a is mounted on the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 via the conductive bonding agent 21a. The semiconductor element 20b is mounted on the upper surface metal layer 12 of the substrate 10 via the conductive bonding agent 21c. As described above, the height at which the semiconductor element 20b is arranged is the same as the height at which the semiconductor element 20a is arranged.

バスバー330は、半導体素子20a及び20b上に、半導体素子20a及び20bとは離間して配置され、基板10と平行な平板形状を有する。バスバー330には、基板10に対する平面視で、半導体素子20aと重なる位置に形成された貫通孔331aを有し、半導体素子20bと重なる位置に形成された貫通孔331bを有する。 The bus bar 330 is arranged on the semiconductor elements 20a and 20b apart from the semiconductor elements 20a and 20b, and has a flat plate shape parallel to the substrate 10. The bus bar 330 has a through hole 331a formed at a position overlapping the semiconductor element 20a in a plan view with respect to the substrate 10, and has a through hole 331b formed at a position overlapping the semiconductor element 20b.

本実施の形態では、貫通孔331a及び331bは、平面視で楕円状である。 In the present embodiment, the through holes 331a and 331b are elliptical in a plan view.

接続ピン140a及び140bの形状は、円錐台形状である。接続ピン140a及び140bは、接続ピン140a及び140bの下面の面積が、それぞれ、接続ピン140a及び140bの上面の面積よりも大きくなる向きに配置されている。接続ピン140aと接続ピン140bとは、同じ形状である。 The shape of the connecting pins 140a and 140b is a truncated cone shape. The connection pins 140a and 140b are arranged so that the area of the lower surface of the connection pins 140a and 140b is larger than the area of the upper surface of the connection pins 140a and 140b, respectively. The connection pin 140a and the connection pin 140b have the same shape.

貫通孔331a及び331bの短手方向幅と、接続ピン140a及び140bの任意の位置での直径とが、同じに長さに設定されている。そのため、接続ピン140aは、貫通孔331aの下側の開口部の一部と接しており、接続ピン140bは、貫通孔331bの下側の開口部の一部と接している。これにより、接続ピン140aと貫通孔331aの下側の開口部の一部と、及び、接続ピン140bと貫通孔331bの下側の開口部一部とが接しているため、接続ピン140a及び140bとバスバー330との接合不良が起こりにくくなる。 The widths of the through holes 331a and 331b in the lateral direction and the diameters of the connection pins 140a and 140b at arbitrary positions are set to be the same length. Therefore, the connection pin 140a is in contact with a part of the lower opening of the through hole 331a, and the connection pin 140b is in contact with a part of the lower opening of the through hole 331b. As a result, a part of the lower opening of the connection pin 140a and the through hole 331a and a part of the lower opening of the connection pin 140b and the through hole 331b are in contact with each other, so that the connection pins 140a and 140b are in contact with each other. And the bus bar 330 are less likely to be poorly joined.

(実施の形態5)
続いて、実施の形態5について説明する。実施の形態5では、接続ピンの形状が、実施の形態1から3と相違する。以下では、実施の形態1から3との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡略化する。
(Embodiment 5)
Subsequently, the fifth embodiment will be described. In the fifth embodiment, the shape of the connecting pin is different from that of the first to third embodiments. In the following, the differences from the first to third embodiments will be mainly described, and the common points will be omitted or simplified.

図11は、本実施の形態に係る半導体装置401の平面図である。図12は、図11における半導体装置401のXII−XII線での切断面を示す断面図である。 FIG. 11 is a plan view of the semiconductor device 401 according to the present embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a cut surface of the semiconductor device 401 in FIG. 11 along the line XII-XII.

図11及び図12に示されるように、半導体装置401は、実施の形態1に係る半導体装置1と比較して、接続ピン40a及び40bの代わりに接続ピン440a及び440bを備える点が相違する。 As shown in FIGS. 11 and 12, the semiconductor device 401 is different from the semiconductor device 1 according to the first embodiment in that the connection pins 440a and 440b are provided instead of the connection pins 40a and 40b.

半導体装置401は、基板10と、2つの半導体素子20a及び20bと、バスバー30と、2つの接続ピン440a及び440bとを備える。 The semiconductor device 401 includes a substrate 10, two semiconductor elements 20a and 20b, a bus bar 30, and two connection pins 440a and 440b.

接続ピン440aは、半導体素子20a上に立つように配置されている。接続ピン440bは、半導体素子20b上に立つように配置されている。接続ピン440aの上面側の一部は、貫通孔31aの内部に位置しており、接続ピン440bの上面側の一部は、貫通孔31bの内部に位置している。接続ピン440aと貫通孔31aを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン440aと半導体素子20aとは、それぞれ、導電性接合剤41aにより接合されている。接続ピン440bと貫通孔31bを囲むバスバー30の内側面と、及び、接続ピン440bと半導体素子20bとは、それぞれ、導電性接合剤41bにより接合されている。また、基板10に対する平面視において、接続ピン440a全体が、貫通孔31aの内側に位置しており、接続ピン440b全体が、貫通孔31bの内側に位置している。 The connection pin 440a is arranged so as to stand on the semiconductor element 20a. The connection pin 440b is arranged so as to stand on the semiconductor element 20b. A part of the upper surface side of the connection pin 440a is located inside the through hole 31a, and a part of the upper surface side of the connection pin 440b is located inside the through hole 31b. The inner surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 440a and the through hole 31a, and the connection pin 440a and the semiconductor element 20a are joined by a conductive bonding agent 41a, respectively. The inner surface of the bus bar 30 surrounding the connection pin 440b and the through hole 31b, and the connection pin 440b and the semiconductor element 20b are joined by a conductive bonding agent 41b, respectively. Further, in a plan view of the substrate 10, the entire connection pin 440a is located inside the through hole 31a, and the entire connection pin 440b is located inside the through hole 31b.

本実施の形態において、接続ピン440a及び440bの形状は、断面積の異なる円柱が繋がった形状である。接続ピン440a及び440bは、下側の円柱の断面積が、上側の円柱の断面積よりも大きくなる向きに配置されている。つまり、接続ピン440a及び440bの下面の面積は、それぞれ、接続ピン440a及び440bの上面の面積よりも大きい。 In the present embodiment, the shapes of the connection pins 440a and 440b are shapes in which cylinders having different cross-sectional areas are connected. The connection pins 440a and 440b are arranged so that the cross-sectional area of the lower cylinder is larger than the cross-sectional area of the upper cylinder. That is, the area of the lower surfaces of the connecting pins 440a and 440b is larger than the area of the upper surfaces of the connecting pins 440a and 440b, respectively.

これにより、接続ピン440a及び440bの重心が低くなるため、半導体素子20a及び20b上で自立しやすく、接続ピン440a及び440bを半導体素子20a及び20b上に配置しやすくなる。 As a result, the center of gravity of the connection pins 440a and 440b is lowered, so that the connection pins 440a and 440b can easily stand on their own on the semiconductor elements 20a and 20b, and the connection pins 440a and 440b can be easily arranged on the semiconductor elements 20a and 20b.

また、例えば、上述の[半導体装置の製造方法]において、バスバー配置工程が、接続ピン配置工程の後に行われる場合には、接続ピン440a及び440bの上面の面積が小さいため、接続ピン440a及び440bそれぞれの上面側の一部を貫通孔31a及び31bの内部に配置しやすくなる。 Further, for example, in the above-mentioned [Method for manufacturing a semiconductor device], when the bus bar arranging step is performed after the connecting pin arranging step, the area of the upper surfaces of the connecting pins 440a and 440b is small, so that the connecting pins 440a and 440b A part of each upper surface side can be easily arranged inside the through holes 31a and 31b.

(その他の実施の形態)
なお、本開示に係る半導体装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態および変形例に施したものや、実施の形態および変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。また、上記の各実施形態および変形例は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
(Other embodiments)
Although the semiconductor device according to the present disclosure has been described based on the embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as the gist of the present disclosure is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the embodiments and modifications, and other embodiments constructed by combining some components in the embodiments and modifications are also available. , Included within the scope of this disclosure. In addition, each of the above embodiments and modifications can be modified, replaced, added, omitted, etc. within the scope of claims or the equivalent thereof.

例えば、上記実施の形態では、半導体素子上にのみ接続ピンが配置されていたが、これに限らない。基板の上面金属層上に、接続ピンが配置され、基板に対する平面視で、接続ピンが配置された位置に貫通孔が形成されて、基板とバスバーとが接続されていてもよい。これにより、基板の上面金属層とバスバーとが電気的に接続された回路設計の半導体装置が実現される。 For example, in the above embodiment, the connection pin is arranged only on the semiconductor element, but the present invention is not limited to this. A connection pin may be arranged on the upper metal layer of the substrate, and a through hole may be formed at a position where the connection pin is arranged in a plan view with respect to the substrate to connect the substrate and the bus bar. As a result, a semiconductor device having a circuit design in which the metal layer on the upper surface of the substrate and the bus bar are electrically connected is realized.

また、例えば、上記実施の形態では、半導体素子の上面及び下面に電極が形成されていたが、これに限らない。半導体素子は、上面に複数の電極を有していてもよい。その場合、それぞれの電極上に接続ピンが配置され、つまり、半導体素子上に複数の接続ピンが配置され、バスバーと接続されていてもよい。 Further, for example, in the above embodiment, electrodes are formed on the upper surface and the lower surface of the semiconductor element, but the present invention is not limited to this. The semiconductor element may have a plurality of electrodes on the upper surface. In that case, connection pins may be arranged on each electrode, that is, a plurality of connection pins may be arranged on the semiconductor element and connected to the bus bar.

また、例えば、上記実施の形態では、上面金属層は、絶縁体層の上側の全面に形成されていたが、これに限らない。上面金属層は、2つ以上に領域に分離して絶縁体層上に形成されていてもよい。また、2つの領域に分離して形成された上面金属層上のそれぞれに、半導体素子が配置され、半導体素子同士が電気的に直列に接続されていてもよい。また、上面金属層は、配線パターンを形成していてもよい。 Further, for example, in the above embodiment, the upper surface metal layer is formed on the entire upper surface of the insulator layer, but the present invention is not limited to this. The upper surface metal layer may be separated into two or more regions and formed on the insulator layer. Further, semiconductor elements may be arranged on each of the upper surface metal layers formed separately in two regions, and the semiconductor elements may be electrically connected in series. Further, the upper surface metal layer may form a wiring pattern.

また、例えば、上記実施の形態では、導電性接合剤は、接続ピンの側面に接していたが、これに限らない。接続ピンの下面と半導体素子とが導電性接合剤により接合されていてもよい。また、接続ピンの上面と貫通孔を形成するバスバーの内側面とが導電性接合剤により接合されていてもよい。 Further, for example, in the above embodiment, the conductive bonding agent is in contact with the side surface of the connecting pin, but the present invention is not limited to this. The lower surface of the connection pin and the semiconductor element may be bonded by a conductive bonding agent. Further, the upper surface of the connection pin and the inner surface of the bus bar forming the through hole may be joined by a conductive bonding agent.

また、例えば、上記実施の形態においては、基板に対する平面視において、半導体素子、貫通孔及び接続ピンの中心位置が一致するように配置されているが、これに限らない。接続ピンは、半導体素子の電極の位置に合わせて配置されればよい。また、接続ピンは、貫通孔を囲むバスバーの内側面と少なくとも一部が離間していればよく、基板に対する平面視において、貫通孔の中心からずれて配置されていてもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, the semiconductor elements, the through holes, and the connection pins are arranged so as to coincide with each other in a plan view of the substrate, but the present invention is not limited to this. The connection pins may be arranged so as to match the positions of the electrodes of the semiconductor element. Further, the connection pin may be arranged so as to be offset from the center of the through hole in a plan view with respect to the substrate, as long as at least a part of the connection pin is separated from the inner surface of the bus bar surrounding the through hole.

また、例えば、上記実施の形態においては、接続ピンと貫通孔を囲むバスバーの内側面と、及び、接続ピンと半導体素子とは、それぞれ、一体となった導電性接合剤により接合されていたが、これに限らない。接続ピンと貫通孔を囲むバスバーの内側面とを接合する導電性接合剤と、接続ピンと半導体素子とを接合する導電性接合剤とは、分離していてもよい。 Further, for example, in the above embodiment, the inner surface of the bus bar surrounding the connection pin and the through hole, and the connection pin and the semiconductor element are each joined by an integrated conductive bonding agent. Not limited to. The conductive bonding agent that joins the connection pin and the inner surface of the bus bar that surrounds the through hole and the conductive bonding agent that joins the connection pin and the semiconductor element may be separated.

本開示に係る半導体装置は、産業機器の駆動制御機器、モータを備えた家電の駆動制御機器、電気自動車、又は、ハイブリッド自動車向けの車載制御機器等の様々な用途の半導体装置として利用可能である。 The semiconductor device according to the present disclosure can be used as a semiconductor device for various purposes such as a drive control device for industrial equipment, a drive control device for home appliances equipped with a motor, an electric vehicle, or an in-vehicle control device for a hybrid vehicle. ..

1、101、201、301、401 半導体装置
10 基板
11 絶縁体層
12 上面金属層
13 下面金属層
20a、20b 半導体素子
21a、21b、21c、41a、41b 導電性接合剤
30、330 バスバー
31a、31b、331a、331b 貫通孔
40a、40b、140a、140b、240a、240b、440a、440b 接続ピン
242a、242b 空洞部
1, 101, 201, 301, 401 Semiconductor device 10 Substrate 11 Insulator layer 12 Upper surface metal layer 13 Lower surface metal layer 20a, 20b Semiconductor elements 21a, 21b, 21c, 41a, 41b Conductive bonding agents 30, 330 Busbars 31a, 31b , 331a, 331b Through holes 40a, 40b, 140a, 140b, 240a, 240b, 440a, 440b Connection pins 242a, 242b Cavity

Claims (12)

基板と、
前記基板上に実装された半導体素子と、
前記半導体素子上に、前記半導体素子とは離間して配置され、前記基板に対する平面視で前記半導体素子と重なる位置に形成された貫通孔を有するバスバーと、
前記半導体素子上に配置されている、断面が円形状の柱状体の接続ピンと、を備え、
前記接続ピンの一部は、前記貫通孔の内部に位置しており、
前記接続ピンの上面の面積と前記接続ピンの下面の面積とが異なり、
前記接続ピンと前記貫通孔を囲む前記バスバーの内側面と、及び、前記接続ピンと前記半導体素子とは、それぞれ導電性接合剤により接合されている
半導体装置。
With the board
The semiconductor element mounted on the substrate and
A bus bar which is arranged on the semiconductor element at a distance from the semiconductor element and has a through hole formed at a position where the semiconductor element overlaps the semiconductor element in a plan view of the substrate.
A columnar connecting pin having a circular cross section, which is arranged on the semiconductor element, is provided.
A part of the connection pin is located inside the through hole.
The area of the upper surface of the connection pin and the area of the lower surface of the connection pin are different.
A semiconductor device in which the connection pin, the inner surface of the bus bar surrounding the through hole, and the connection pin and the semiconductor element are respectively joined by a conductive bonding agent.
前記基板には、複数の前記半導体素子が実装され、
前記バスバーには、複数の前記貫通孔が形成され、
複数の前記貫通孔には、複数の前記半導体素子のそれぞれと平面視で重なる位置に形成される前記貫通孔が含まれ、
前記半導体装置には、複数の前記接続ピンが備えられ、
複数の前記接続ピンには、それぞれの複数の前記半導体素子上に配置される前記接続ピンが含まれる
請求項1に記載の半導体装置。
A plurality of the semiconductor elements are mounted on the substrate.
A plurality of the through holes are formed in the bus bar.
The plurality of through holes include the through holes formed at positions overlapping with each of the plurality of semiconductor elements in a plan view.
The semiconductor device is provided with a plurality of the connection pins.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of connection pins include the connection pins arranged on the plurality of semiconductor elements.
前記接続ピンの下面の面積は、前記接続ピンの上面の面積よりも小さい
請求項1又は2に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the area of the lower surface of the connection pin is smaller than the area of the upper surface of the connection pin.
前記接続ピンの下面の面積は、前記接続ピンの上面の面積よりも大きい
請求項1又は2に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the area of the lower surface of the connection pin is larger than the area of the upper surface of the connection pin.
前記接続ピンは、円錐台形状である
請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the connecting pin has a truncated cone shape.
前記接続ピンは、前記接続ピンの上面から下面に貫通する空洞部を有する
請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the connection pin has a cavity portion penetrating from the upper surface to the lower surface of the connection pin.
前記貫通孔は、平面視で楕円状である
請求項4に記載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 4, wherein the through hole is elliptical in a plan view.
基板上に半導体素子を実装する実装工程と、
貫通孔が形成されたバスバーを、前記基板上の前記半導体素子と離間した位置であり、かつ、前記貫通孔と前記半導体素子とが前記基板に対する平面視で重なる位置に配置するバスバー配置工程と、
断面が円形状の柱状体の接続ピンを、前記半導体素子上に配置する接続ピン配置工程と、
前記接続ピンと前記貫通孔を囲む前記バスバーの内側面と、及び、前記接続ピンと前記半導体素子とを、それぞれ導電性接合剤により接合する接合工程と、を含み、
前記接続ピンは、前記接続ピンの一部が前記貫通孔の内部に位置するように配置され、
前記接続ピンの上面の面積と前記接続ピンの下面の面積とが異なる
半導体装置の製造方法。
The mounting process for mounting semiconductor elements on a substrate,
A bus bar arranging step of arranging a bus bar having a through hole formed at a position separated from the semiconductor element on the substrate and at a position where the through hole and the semiconductor element overlap in a plan view with respect to the substrate.
A connection pin arrangement step of arranging a columnar connecting pin having a circular cross section on the semiconductor element,
It includes a joining step of joining the connecting pin and the inner surface of the bus bar surrounding the through hole, and joining the connecting pin and the semiconductor element with a conductive bonding agent, respectively.
The connection pin is arranged so that a part of the connection pin is located inside the through hole.
A method for manufacturing a semiconductor device in which the area of the upper surface of the connection pin and the area of the lower surface of the connection pin are different.
前記接続ピン配置工程は、前記バスバー配置工程の後に行われ、
前記接続ピン配置工程では、前記接続ピンを、前記接続ピンの一部が前記貫通孔の内部に位置するように配置する
請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
The connection pin placement step is performed after the busbar placement step.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein in the connection pin arrangement step, the connection pins are arranged so that a part of the connection pins is located inside the through hole.
前記接続ピン配置工程では、前記接続ピンを、前記バスバーの上方から前記貫通孔を通して前記半導体素子上に配置する
請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein in the connection pin arrangement step, the connection pin is arranged on the semiconductor element from above the bus bar through the through hole.
前記バスバー配置工程は、前記接続ピン配置工程の後に行われ、
前記バスバー配置工程では、前記バスバーを、前記接続ピンの一部が前記貫通孔の内部に位置するように配置する
請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
The busbar placement step is performed after the connection pin placement step.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein in the bus bar arranging step, the bus bar is arranged so that a part of the connection pin is located inside the through hole.
前記接続ピンと前記半導体素子との接合において、前記貫通孔の上部から前記接続ピンに伝わせて前記導電性接合剤を流し込む
請求項8から11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 8 to 11, wherein in joining the connection pin and the semiconductor element, the conductive bonding agent is poured from the upper part of the through hole to the connection pin.
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