JP2023075428A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体装置に関するものである。 The present disclosure relates to semiconductor devices.
2つの電極板が平行に配置された半導体モジュールが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示の半導体モジュールには、正の電極パッドと、正の電極パッドと電気的に接続され、平板部を有する第1の電極板と、負の電極パッドと、負の電極パッドと電気的に接続され、平板部を有する第2の電極板とが設けられている。特許文献1によると、第1の電極板と第2の電極板とは、平行平板に配置されている。 A semiconductor module in which two electrode plates are arranged in parallel is known (see, for example, Patent Document 1). The semiconductor module disclosed in Patent Document 1 includes a positive electrode pad, a first electrode plate electrically connected to the positive electrode pad and having a flat plate portion, a negative electrode pad, and a negative electrode pad. A second electrode plate is provided which is electrically connected and has a flat plate portion. According to Patent Document 1, the first electrode plate and the second electrode plate are arranged in parallel plates.
特許文献1によると、電極板は、1枚の板状の部材を折り曲げて形成されている。そして、電極板の折り曲げられた一部が、回路基板上の電極パッドに取り付けられている。この時、インダクタンスの低減を図るべく、2枚の平行平板の距離を近づけて取り付けられる。 According to Patent Document 1, the electrode plate is formed by bending one plate-like member. A bent portion of the electrode plate is attached to an electrode pad on the circuit board. At this time, in order to reduce the inductance, the two parallel plates are attached close to each other.
ここで、2枚の電極板を近づけようとすると、電極板の間隔が小さくなりすぎて、電極板同士が接触してショートしてしまうおそれがある。このような半導体装置は、信頼性の向上を図ることができない。特に、板状の部材を折り曲げて電極板を形成する場合、折り曲げの精度が低いため、傾斜した部分が接触するおそれが高い。また、電極板を取り付ける際に、超音波接合を利用する場合がある。そうすると、超音波接合時において振動する方向が、電極板の厚さ方向と垂直になるため、電極板が傾斜して変形しやすい。そうすると、電極板同士が接触してショートするおそれがさらに高くなってしまう。 Here, if the two electrode plates are brought closer together, the distance between the electrode plates becomes too small, and there is a risk that the electrode plates will come into contact with each other and cause a short circuit. Such a semiconductor device cannot be improved in reliability. In particular, when forming an electrode plate by bending a plate-like member, the accuracy of bending is low, so there is a high possibility that the slanted portions will come into contact with each other. Also, when attaching the electrode plate, ultrasonic bonding may be used. Then, since the direction of vibration during ultrasonic bonding becomes perpendicular to the thickness direction of the electrode plate, the electrode plate tends to tilt and deform. This further increases the risk of short-circuiting due to contact between the electrode plates.
そこで、インダクタンスの低減を図りながら、信頼性の向上を図ることができる半導体装置を提供することを目的の1つとする。 Therefore, it is an object to provide a semiconductor device whose reliability can be improved while reducing inductance.
本開示に従った半導体装置は、第1回路板と、第1の方向において第1回路板と離隔して配置される第2回路板と、を含む回路パターンと、回路パターン上に配置され、回路パターンと電気的に接続される半導体チップと、第1回路板と電気的に接続される第1電極板と、第2回路板と電気的に接続される第2電極板と、を備える。第1電極板は、第1回路板と接合される第1部分と、第1の方向における第1部分の一方側の第1端部と連なって配置され、回路パターンの厚さ方向である第2の方向に延びる第2部分と、第2の方向における第2部分の一方側の第2端部と連なり、第2の方向において第1部分と間隔をあけて配置される第3部分と、を含む。第2電極板は、第2回路板と接合される第4部分と、第1の方向における第4部分の一方側の第3端部と連なって配置され、第2の方向に延びる第5部分と、第2の方向における第5部分の一方側の第4端部と連なり、第2の方向において第4部分と間隔をあけて配置される第6部分と、を含む。第2部分と第5部分とは、第1の方向において間隔をあけて配置されている。第3部分と第6部分とは第2の方向において間隔をあけて平行に配置されている。第3部分は、第1の方向において第2端部よりも第5部分側に突出する突出領域を含む。 A semiconductor device according to the present disclosure includes a circuit pattern including a first circuit board and a second circuit board spaced apart from the first circuit board in a first direction; arranged on the circuit pattern; It comprises a semiconductor chip electrically connected to the circuit pattern, a first electrode plate electrically connected to the first circuit board, and a second electrode plate electrically connected to the second circuit board. The first electrode plate is arranged so as to be continuous with a first portion joined to the first circuit board and a first end on one side of the first portion in a first direction, and is arranged in the thickness direction of the circuit pattern. a second portion extending in two directions; a third portion continuous with a second end on one side of the second portion in the second direction and spaced apart from the first portion in the second direction; including. The second electrode plate has a fourth portion joined to the second circuit board, and a fifth portion arranged in series with a third end on one side of the fourth portion in the first direction and extending in the second direction. and a sixth portion continuous with a fourth end on one side of the fifth portion in the second direction and spaced apart from the fourth portion in the second direction. The second portion and the fifth portion are spaced apart in the first direction. The third portion and the sixth portion are spaced apart and parallel in the second direction. The third portion includes a protruding region protruding toward the fifth portion from the second end in the first direction.
上記半導体装置によれば、インダクタンスの低減を図りながら、信頼性の向上を図ることができる。 According to the above semiconductor device, reliability can be improved while reducing inductance.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に係る半導体装置は、第1回路板と、第1の方向において第1回路板と離隔して配置される第2回路板と、を含む回路パターンと、回路パターン上に配置され、回路パターンと電気的に接続される半導体チップと、第1回路板と電気的に接続される第1電極板と、第2回路板と電気的に接続される第2電極板と、を備える。第1電極板は、第1回路板と接合される第1部分と、第1の方向における第1部分の一方側の第1端部と連なって配置され、回路パターンの厚さ方向である第2の方向に延びる第2部分と、第2の方向における第2部分の一方側の第2端部と連なり、第2の方向において第1部分と間隔をあけて配置される第3部分と、を含む。第2電極板は、第2回路板と接合される第4部分と、第1の方向における第4部分の一方側の第3端部と連なって配置され、第2の方向に延びる第5部分と、第2の方向における第5部分の一方側の第4端部と連なり、第2の方向において第4部分と間隔をあけて配置される第6部分と、を含む。第2部分と第5部分とは、第1の方向において間隔をあけて配置されている。第3部分と第6部分とは第2の方向において間隔をあけて平行に配置されている。第3部分は、第1の方向において第2端部よりも第5部分側に突出する突出領域を含む。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure are listed and described. A semiconductor device according to the present disclosure includes: a circuit pattern including a first circuit board; a second circuit board arranged apart from the first circuit board in a first direction; It comprises a semiconductor chip electrically connected to the pattern, a first electrode plate electrically connected to the first circuit board, and a second electrode plate electrically connected to the second circuit board. The first electrode plate is arranged so as to be continuous with a first portion joined to the first circuit board and a first end on one side of the first portion in a first direction, and is arranged in the thickness direction of the circuit pattern. a second portion extending in two directions; a third portion continuous with a second end on one side of the second portion in the second direction and spaced apart from the first portion in the second direction; including. The second electrode plate has a fourth portion joined to the second circuit board, and a fifth portion arranged in series with a third end on one side of the fourth portion in the first direction and extending in the second direction. and a sixth portion continuous with a fourth end on one side of the fifth portion in the second direction and spaced apart from the fourth portion in the second direction. The second portion and the fifth portion are spaced apart in the first direction. The third portion and the sixth portion are spaced apart and parallel in the second direction. The third portion includes a protruding region protruding toward the fifth portion from the second end in the first direction.
第1電極板および第2電極板を含む半導体装置においては、インダクタンスの低減を図るため、半導体装置内において平行平板を構成するように配置される。ここで、第1電極板および第2電極板については、それぞれ板状の部材を折り曲げて形成される場合がある。この場合、回路パターンに接合される部分と、回路パターンの厚さ方向に立ち上がる部分と、枠体内において回路パターンと平行に配置され、平行平板を構成する部分とが形成される。ここで、インダクタンスの低減の効果をより効率よく得ようとすると、できるだけ平行平板を構成する領域を広く確保すると共に、間隔を小さくする必要がある。ここで、折り曲げられた部分が近接すると、回路パターンへの接合時に第1電極板と第2電極板とが接触し、ショートするおそれがある。特に、超音波接合により接合する場合に、超音波振動させる方向に起因して、ショートするおそれが高くなる。なお、ショートするおそれの低減を図るべく、接合する部分を第1の方向において引き離そうとすると、平行平板を構成する領域が小さくなってしまうため、インダクタンスの低減の効果が小さくなってしまう。 In a semiconductor device including the first electrode plate and the second electrode plate, they are arranged to form parallel plates within the semiconductor device in order to reduce inductance. Here, each of the first electrode plate and the second electrode plate may be formed by bending a plate-like member. In this case, a portion that is joined to the circuit pattern, a portion that rises in the thickness direction of the circuit pattern, and a portion that is arranged parallel to the circuit pattern in the frame and constitutes a parallel plate are formed. Here, in order to obtain the effect of reducing the inductance more efficiently, it is necessary to secure as large a region as possible for forming the parallel plates and to reduce the interval. Here, if the bent portions are close to each other, the first electrode plate and the second electrode plate may come into contact with each other during bonding to the circuit pattern, causing a short circuit. In particular, when bonding by ultrasonic bonding, there is a high risk of short-circuiting due to the direction of ultrasonic vibration. If the jointed portions are separated in the first direction in order to reduce the possibility of short-circuiting, the area forming the parallel plates becomes smaller, and the effect of reducing the inductance becomes smaller.
本開示の半導体装置によると、第3部分が第2端部よりも第5部分側に突出する突出領域を含むため、平行平板を構成する領域を広く確保して、インダクタンスの低減の効果を大きくすることができる。この場合、第2端部よりも第5部分側に突出する突出領域を含むため、第2端部が第5部分に近接するおそれを低減することができる。したがって、第2端部を含む領域において、第2電極板と接触してショートするおそれを低減することができる。以上より、このような半導体装置によると、インダクタンスの低減を図りながら、信頼性の向上を図ることができる。 According to the semiconductor device of the present disclosure, since the third portion includes the protruding region that protrudes toward the fifth portion from the second end, a large region forming the parallel plate is secured, and the effect of reducing the inductance is greatly increased. can do. In this case, since the protruding region that protrudes further toward the fifth portion than the second end portion is included, it is possible to reduce the risk that the second end portion will come close to the fifth portion. Therefore, it is possible to reduce the risk of short-circuiting due to contact with the second electrode plate in the region including the second end. As described above, according to such a semiconductor device, reliability can be improved while reducing inductance.
上記半導体装置において、第1電極板は、P型バスバーであってもよい。第2電極板は、N型バスバーであってもよい。このような半導体装置は、第1電極板の第3部分を流れる電流の向きと、第2電極板の第6部分を流れる電流の向きを逆向きとして、大きなインダクタンスの低減を得ることができる。 In the semiconductor device described above, the first electrode plate may be a P-type bus bar. The second electrode plate may be an N-type busbar. In such a semiconductor device, the direction of the current flowing through the third portion of the first electrode plate is opposite to the direction of the current flowing through the sixth portion of the second electrode plate, so that a large reduction in inductance can be obtained.
上記半導体装置において、第1部分と第1回路板とは、超音波接合されていてもよい。第4部分と第2回路板とは、超音波接合されていてもよい。このようにすることにより、接合材を用いることなく、第1部分と第1回路板および第4部分と第2回路板を接合することができる。この場合、突出領域の厚さ方向は、超音波接合時において振動する方向と垂直であるため、振動する方向には機械的に変形しづらい。このため、第1電極板と、第2電極板とを超音波接合しても、互いに接触してショートするおそれが低くなる。よって、信頼性の向上を図ることができる。 In the above semiconductor device, the first portion and the first circuit board may be ultrasonically bonded. The fourth portion and the second circuit board may be ultrasonically bonded. By doing so, the first part and the first circuit board and the fourth part and the second circuit board can be joined without using a joining material. In this case, since the thickness direction of the projecting region is perpendicular to the vibrating direction during ultrasonic bonding, it is difficult to mechanically deform in the vibrating direction. Therefore, even if the first electrode plate and the second electrode plate are ultrasonically welded, the risk of short-circuiting due to contact with each other is reduced. Therefore, reliability can be improved.
上記半導体装置において、第1電極板は、板状の部材を折り曲げて形成されてもよい。このようにすることにより、所定の形状に素材となる板状の部材を打ち抜き、折り曲げて第1電極板を製造することができるため、生産性の向上を図ることができる。 In the above semiconductor device, the first electrode plate may be formed by bending a plate-like member. By doing so, it is possible to manufacture the first electrode plate by punching out a plate-like member as a raw material into a predetermined shape and bending it, so that productivity can be improved.
上記半導体装置において、第1の方向において第5部分に対向する突出領域の端面は、第1電極板の側面に相当してもよい。このようにすることにより、板状の部材を折り曲げて第1電極板を形成する際に折り曲げ部分に相当する第2端部が第2電極板に近接するおそれを低減することができる。したがって、折り曲げの精度が低かった場合でも、接合時における傾きに起因して接触してショートするおそれを低減することができる。 In the above semiconductor device, the end face of the projecting region facing the fifth portion in the first direction may correspond to the side surface of the first electrode plate. By doing so, it is possible to reduce the possibility that the second end corresponding to the bent portion comes close to the second electrode plate when the plate-like member is bent to form the first electrode plate. Therefore, even if the bending accuracy is low, it is possible to reduce the risk of short-circuiting due to contact due to inclination during bonding.
上記半導体装置において、突出領域の端面と第5部分との間隔は、1mm以下であってもよい。このようにすることにより、平行平板を構成する領域を広く確保して、よりインダクタンスの低減を図ることができる。 In the above semiconductor device, the distance between the end surface of the projecting region and the fifth portion may be 1 mm or less. By doing so, it is possible to secure a large area for forming the parallel plates and to further reduce the inductance.
上記半導体装置において、第1部分は、第2の方向に見て、第1の方向に直交する第3の方向に間隔をあけて対称となるよう一対設けられていてもよい。このようにすることにより、第1部分から第2部分を通り第3部分へ効率的に電流を流すことができ、よりインダクタンスの低減を図ることができる。 In the above semiconductor device, a pair of first portions may be provided symmetrically with a gap in a third direction orthogonal to the first direction when viewed in the second direction. By doing so, it is possible to efficiently flow a current from the first portion to the third portion through the second portion, thereby further reducing the inductance.
上記半導体装置において、突出領域と第5部分との間隔は、第3部分と第6部分との間隔の80%以下であってもよい。このようにすることにより、平行平板を構成する領域を広く確保して、よりインダクタンスの低減を図ることができる。 In the above semiconductor device, the distance between the projecting region and the fifth portion may be 80% or less of the distance between the third portion and the sixth portion. By doing so, it is possible to secure a large area for forming the parallel plates and to further reduce the inductance.
[本開示の実施形態の詳細]
次に、本開示の半導体装置の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Next, embodiments of the semiconductor device of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts, and the description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
本開示の実施の形態1における半導体装置の構成について説明する。図1は、実施の形態1における半導体装置の概略平面図である。理解を容易にする観点から、図1以下に示す図面において、半導体装置に含まれる封止樹脂の図示を省略している。図2は、図1に示す半導体装置において、後述する枠体の図示を省略した場合の概略側面図である。図3は、図1に示す半導体装置において、後述する第2電極板の図示を省略した場合の概略平面図である。図4は、図1に示す半導体装置において、後述する第1電極板、第2電極板および第3電極板の図示を省略した場合の概略平面図である。図5は、図1に示す半導体装置に含まれる第1電極板の一部および第2電極板の一部を拡大して示す概略斜視図である。
(Embodiment 1)
A configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor device according to Embodiment 1. FIG. From the viewpoint of facilitating understanding, illustration of the sealing resin included in the semiconductor device is omitted in the drawings shown in FIG. 1 and subsequent figures. FIG. 2 is a schematic side view of the semiconductor device shown in FIG. 1 when illustration of a later-described frame body is omitted. FIG. 3 is a schematic plan view of the semiconductor device shown in FIG. 1 when illustration of a second electrode plate, which will be described later, is omitted. FIG. 4 is a schematic plan view of the semiconductor device shown in FIG. 1, omitting a first electrode plate, a second electrode plate, and a third electrode plate, which will be described later. FIG. 5 is a schematic perspective view showing an enlarged part of a first electrode plate and a part of a second electrode plate included in the semiconductor device shown in FIG.
図1、図2、図3、図4および図5を参照して、実施の形態1における半導体装置11は、ベース板12と、枠体13と、基板14と、半導体チップ21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22dと、ワイヤ23a,23b,23c,23d,24a,24b,24c,24d,25a,25b,25c,25d,26a,26b,26c,26dと、プレスフィットピン27a,27b,27c,27dと、第1電極板31と、第2電極板32と、第3電極板33と、を備える。第1電極板31は、P端子であり、P型バスバーとも呼ばれる。第2電極板32は、N端子であり、N型バスバーとも呼ばれる。第3電極板33は、O端子であり、O型バスバーとも呼ばれる。第1電極板31、第2電極板32および第3電極板33はそれぞれ、導電性を有する部材、例えば銅板から構成されている。半導体装置11の駆動時において、第1電極板31内を流れる電流の向きと第2電極板32内を流れる電流の向きとは、逆になる。
1, 2, 3, 4 and 5,
ベース板12は、厚さ方向に見て矩形状の板状である。本実施形態においては、ベース板12の長手方向をX方向とし、ベース板12の短手方向をY方向とし、ベース板12の厚さ方向をZ方向とする。また、本実施形態においては、X方向を第1の方向とし、Z方向を第2の方向とし、Y方向を第3の方向とする。ベース板12は、厚さ方向の一方に位置する主面12aと、厚さ方向の他方に位置する主12b面と、を含む。ベース板12の四つの角部領域には、厚さ方向に貫通する四つの貫通孔12c,12d,12e,12fが形成されている。すなわち、貫通孔12c,12d,12e,12fは、ベース板12の一方の主面12aから他方の主面12bに至っている。貫通孔12c,12d,12e,12fは、半導体装置11を所定の箇所に取り付ける際に利用される。
The
枠体13は、ベース板12上に配置される。枠体13は、ベース板12上において、基板14を取り囲むように配置される。枠体13は、Y方向において対向する第1壁部13aおよび第2壁部13bと、X方向において対向する第3壁部13cおよび第4壁部13dと、を含む。ベース板12および枠体13によって取り囲まれた空間19に、図示しない封止樹脂が充填される。封止樹脂の種類としては、たとえばエポキシ樹脂やシリコーンゲル、ウレタン樹脂が選択される。
The
ベース板12の一方の主面12a上に基板14が配置される。基板14は、金属板15と、絶縁板16と、回路パターン17と、を含む。絶縁板16は、金属板15と、回路パターン17とによって挟まれている。基板14は、金属板15と、絶縁板16と、回路パターン17と、を積層した構造を有する。金属板15が、ベース板12の一方の主面12aに接合される。このようにして、基板14は、ベース板12に取り付けられる。
A
回路パターン17は、第1回路板18a、第2回路板18b、第3回路板18c、第4回路板18d、第5回路板18e、第6回路板18fおよび第7回路板18gを含む。第1回路板18a、第4回路板18d、第5回路板18e、第6回路板18fおよび第7回路板18gはそれぞれY方向に延びる帯状である。第4回路板18d、第5回路板18e、第6回路板18fおよび第7回路板18gのX方向の幅はそれぞれ等しい。第1回路板18aのX方向の幅は、第4回路板18dのX方向の幅よりも広い。第3回路板18cは、Y方向に帯状に延びる領域を有する。X方向において、第3壁部13cに近い順から第4回路板18d、第5回路板18e、第1回路板18a、第2回路板18b、第6回路板18f、第7回路板18gが配置される。第2回路板18bは、Y方向に間隔をあけて一対形成されている。一対の第2回路板18bは、Y方向において、第3回路板18cのうちのY方向の幅が狭い領域において隣り合って配置されている。第4回路板18dおよび第7回路板18gはそれぞれ、いわゆる補助ソース配線パターンを構成する。第5回路板18eおよび第6回路板18fはそれぞれ、いわゆるゲート配線パターンを構成する。
The
半導体チップ21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22dは、縦型、すなわち、厚さ方向に電流が流れる半導体チップである。半導体チップ21a,21b,21c,21dは、Y方向に間隔をあけて第1回路板18a上に配置される。半導体チップ22a,22b,22c,22dは、Y方向に間隔をあけて第3回路板18cの帯状に延びる領域上に配置される。半導体チップ21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22dは、ワイドバンドギャップ半導体チップである。ワイドバンドギャップ半導体チップとは、バンドギャップがシリコンよりも大きい材質から構成される半導体層を動作層として有する半導体チップをいう。ワイドバンドギャップ半導体チップは、たとえば、炭化ケイ素、窒化ガリウムまたは酸化ガリウムから構成される半導体層を動作層として有する。このようなワイドバンドギャップ半導体チップは、絶縁破壊電圧が高く、ドリフト層の抵抗を小さくできることからオン抵抗を小さくすることができる。半導体チップ21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22dは、例えば金属-酸化物-半導体電界効果型トランジスタ(MOSFET)である。なお、半導体チップ21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22dについては、シリコンから構成される半導体層を動作層として有していてもよい。
The
半導体チップ21a,21b,21c,21dのソースパッドと第4回路板18dとは、ワイヤ23a,23b,23c,23dによりそれぞれ接続されている。半導体チップ21a,21b,21c,21dのゲートパッドと第5回路板18eとは、ワイヤ24a,24b,24c,24dによりそれぞれ接続されている。半導体チップ21a,21b,21c,21dのソースパッドと第3回路板18cとは、ワイヤ25a,25b,25c,25d,26a,26b,26c,26dによりそれぞれ接続されている。半導体チップ22a,22b,22c,22dのソースパッドと第7回路板18gとは、ワイヤ23e,23f,23g,23hによりそれぞれ接続されている。半導体チップ22a,22b,22c,22dのゲートパッドと第6回路板18fとは、ワイヤ24e,24f,24g,24hによりそれぞれ接続されている。半導体チップ22a,22bのソースパッドと一方の第2回路板18bとは、ワイヤ25e,25f,26e,26fにより接続されている。半導体チップ22c,22dのソースパッドと他方の第2回路板18bとは、ワイヤ25g,25h,26g,26hにより接続されている。
The source pads of the
プレスフィットピン27a,27b,27c,27dはそれぞれ、Z方向に延びるように第4回路板18d、第5回路板18e、第6回路板18fおよび第7回路板18g上に配置される。プレスフィットピン27aのZ方向における一方の端部は、第4回路板18d上において第2壁部13b側の端部に接続されている。プレスフィットピン27bのZ方向における一方の端部は、第5回路板18e上において第2壁部13b側の端部に接続されている。プレスフィットピン27cのZ方向における一方の端部は、第6回路板18f上において第1壁部13a側の端部に接続されている。プレスフィットピン27dのZ方向における一方の端部は、第7回路板18g上において第1壁部13a側の端部に接続されている。プレスフィットピン27a,27b,27c,27dのZ方向における他方の端部はそれぞれ、半導体装置11の外部に突出している。プレスフィットピン27a,27b,27c,27dを通じて、半導体装置11の外部と半導体チップ21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22dとの電気的な接続が確保される。
The press-
次にまず、第3電極板33の構成について説明する。O端子、すなわち、O型バスバーである第3電極板33は、一枚の板状の部材を折り曲げて形成される。第3電極板33は、第7部分47a,47bと、第8部分48と、第9部分49と、を含む。
Next, first, the configuration of the
第7部分47a,47bは、回路パターン17と電気的に接続される部分であり、Y方向に間隔をあけて2つ形成されている。第7部分47a,47bはそれぞれ、ベース板12の厚さ方向(Z方向)に見て矩形状に形成されている。第7部分47a,47bはそれぞれ、X-Y平面に平行である。第7部分47a,47bはそれぞれ、Z方向に見て半導体チップ22a,22b,22c,22dを避けた位置において第3回路板18cに接合されている。本実施形態においては、第7部分47a,47bは、超音波接合により第3回路板18cに接合されている。
The
第8部分48は、第7部分47a,47bのそれぞれから連なって、第3回路板18cから立ち上がるように形成されている。第8部分48は、X方向に見て矩形状に形成されている。第8部分48は、Y-Z平面に平行である。
The
第9部分49は、第8部分48から連なって形成される。第9部分49は、X-Y平面に平行である。すなわち、第7部分47a,47bのそれぞれと第9部分49とは、平行である。第9部分49は、第4壁部13dをX方向に貫通するようにして配置される。第9部分49は、第8部分48から連なり、厚さ方向(Z方向)に見て矩形状の第7領域57と、第7領域57からX方向に突出するように形成される第8領域58と、を含む。第8領域58には、厚さ方向に貫通する貫通孔36が形成されている。第3電極板33は、第7領域57および第8領域58の一部が空間19内に位置し、第8領域58の残部および貫通孔36が半導体装置11外に位置するよう配置される。第3部分43の第8領域58および貫通孔36を利用して、第3電極板33における外部との電気的な接続が確保される。
The
次に、第2電極板32の構成について説明する。N端子、すなわち、N型バスバーである第2電極板32は、一枚の板状の部材を折り曲げて形成される。図6は、第2電極板32の概略平面図である。図7および図8は、第2電極板32の概略側面図である。図7は、第2電極板32をY方向に見た場合を示し、図8は、第2電極板32をX方向に見た場合を示す。図9は、折り曲げられる前の第2電極板32の概略平面図である。
Next, the configuration of the
図6~図9を併せて参照して、第2電極板32は、第4部分44a,44bと、第5部分45a,45bと、第6部分46と、を含む。特に図9を参照して、第2電極板32は、破線37a,37b部分を90度に折り曲げ、破線38a,38b部分を90度に折り曲げて、図6~図8に示す形状とすることにより形成される。
6 to 9, the
第4部分44a,44bは、回路パターン17と電気的に接続される部分であり、Y方向に間隔をあけて2つ形成されている。具体的には、第4部分44a,44bは、第2の方向(Z方向)に見て、第1の方向(X方向)に直交する第3の方向(Y方向)に間隔をあけて対称となるよう一対設けられている。第4部分44a,44bはそれぞれ、ベース板12の厚さ方向(Z方向)に見て矩形状に形成されている。第4部分44a,44bはそれぞれ、X-Y平面に平行である。第4部分44aは、一方の第2回路板18bと接合されている。第4部分44bは、他方の第2回路板18bと接合されている。本実施形態においては、第4部分44aは、超音波接合により一方の第2回路板18bに接合されている。また、第4部分44bは、超音波接合により他方の第2回路板18bに接合されている。
The
第5部分45a,45bは、Y方向に間隔をあけて2つ形成されている。第5部分45a,45bはそれぞれ、X方向に見て矩形状に形成されている。第5部分45a,45bは、第1の方向(X方向)における第4部分44a,44bの一方側の第3端部63aと連なって配置される。具体的には、第5部分45aは、第4部分44aから連なって、一方の第2回路板18bから立ち上がるように形成されている。第5部分45bは、第4部分44bから連なって、他方の第2回路板18bから立ち上がるように形成されている。第5部分45a,45bはそれぞれ、Y-Z平面に平行である。第5部分45a,45bは、第2の方向に延びる形状である。
Two
第6部分46は、第5部分45a,45bのそれぞれから連なって形成される。具体的には、第6部分46は、第2の方向(Z方向)における第5部分45a,45bの一方側の第4端部64aと連なっている。第6部分46は、第2の方向において第4部分44a,44bと間隔をあけて配置される。第6部分46は、X-Y平面に平行である。すなわち、第4部分44a,44bのそれぞれと第6部分46とは、平行である。第6部分46は、第3壁部13cをX方向に貫通するようにして配置される。第6部分46は、第5部分45a,45bから連なる第4領域54と、厚さ方向(Z方向)に見て矩形状の第5領域55と、第5領域55からX方向に突出するように形成される第6領域56と、を含む。第4領域54、第5領域55および第6領域56のそれぞれの境界を図6中の一点鎖線で示す。第6領域56には、厚さ方向に貫通する貫通孔35が形成されている。第2電極板32は、第4領域54、第5領域55および第6領域56の一部が空間19内に位置し、第6領域56の残部および貫通孔35が半導体装置11外に位置するよう配置される。第2電極板32のうちの第6部分46が主に、第1電極板31との平行平板を構成する領域となる。第6部分46の第6領域56および貫通孔35を利用して、第2電極板32における外部との電気的な接続が確保される。
The
次に、第1電極板31の構成について説明する。P端子、すなわち、P型バスバーである第1電極板31は、一枚の板状の部材を折り曲げて形成される。図10は、第1電極板31の概略平面図である。図11および図12は、第1電極板31の概略側面図である。図11は、第1電極板31をY方向に見た場合を示し、図12は、第1電極板31をX方向に見た場合を示す。図13は、折り曲げられる前の第1電極板31の概略平面図である。
Next, the configuration of the
図10~図13を併せて参照して、第1電極板31は、第1部分41a,41bと、第2部分42a,42bと、第3部分43と、を含む。特に図13を参照して、第1電極板31は、破線39a,39b部分を90度に折り曲げ、破線40a,40b部分を90度に折り曲げて、図10~図12に示す形状とすることにより形成される。
10 to 13, the
第1部分41a,41bは、回路パターン17と電気的に接続される部分であり、Y方向に間隔をあけて2つ形成されている。具体的には、第1部分41a,41bは、第2の方向(Z方向)に見て、第1の方向(X方向)に直交する第3の方向(Y方向)に間隔をあけて対称となるよう一対設けられている。第1部分41a,41bはそれぞれ、ベース板12の厚さ方向(Z方向)に見て矩形状に形成されている。第1部分41a,41bはそれぞれ、X-Y平面に平行である。第1部分41a,41bはそれぞれ、Z方向に見て半導体チップ21a,21b,21c,21dを避けた位置において第1回路板18aと接合されている。本実施形態においては、第1部分41a,41bは、超音波接合により第1回路板18aに接合されている。これについては、後述する。
The
第2部分42a,42bは、Y方向に間隔をあけて2つ形成されている。第2部分42a,42bはそれぞれ、X方向に見て矩形状に形成されている。第2部分42a,42bは。第1の方向における第1部分41a,41bの一方側の第1端部61aと連なって配置される。具体的には、第2部分42a,42bは、第1部分41a,41bのそれぞれから連なって、第3回路板18cから立ち上がるように形成されている。第2部分42a,42bはそれぞれ、Y-Z平面に平行である。第2部分42a,42bは、回路パターン17の厚さ方向である第2の方向(Z方向)に延びる形状である。
Two
第3部分43は、第2部分42a,42bのそれぞれから連なって形成される。具体的には、第3部分43は、第2の方向における第2部分42a,42bの一方側の第2端部62aと連なっている。第3部分43は、第2の方向(Z方向)において第1部分41a,41bと間隔をあけて配置される。第3部分43は、X-Y平面に平行である。すなわち、第1部分41a,41bのそれぞれと第3部分43とは、平行である。第3部分43は、第3壁部13cをX方向に貫通するようにして配置される。第3部分43は、第2部分42a,42bから連なる第1領域51と、厚さ方向(Z方向)に見て矩形状の第2領域52と、第2領域52からX方向に突出するように形成される第3領域53と、を含む。第1領域51、第2領域52および第3領域53のそれぞれの境界を図10中の一点鎖線で示す。第3領域53には、厚さ方向に貫通する貫通孔34が形成されている。第1電極板31は、第1領域51、第2領域52および第3領域53の一部が空間19内に位置し、第3領域53の残部および貫通孔34が半導体装置11外に位置するよう配置される。なお、Z方向において、第3部分43は、第6部分46よりも基板14に近い位置に配置される。すなわち、Z方向において、基板14と第2電極板32の第6部分46との間に、第1電極板31の第3部分43がそれぞれと間隔をあけて配置される。第1電極板31の第3部分43が主に、第2電極板32との平行平板を構成する領域となる。第3部分43の第3領域53および貫通孔34を利用して、第1電極板31における外部との電気的な接続が確保される。また、第3部分43の第3領域53と第6部分46の第6領域56とは、Y方向の位置をずらして配置される。具体的には、第3領域53は、Y方向において、第1壁部13aに近い位置に配置され、第6領域56は、Y方向において、第2壁部13bに近い位置に配置される。
The
ここで、第3部分43に含まれる第1領域51は、第1の方向であるX方向において、第2端部62aよりも第5部分45a,45b側に突出する突出領域である。すなわち、突出領域である第1領域51においても、第6部分46との間において、図2等における破線で囲う空間29で示す領域において、平行平板を構成している。第1の方向において第5部分45a,45bに対向する突出領域である第1領域51の端面65は、第1電極板31の側面に相当する。また、図2中の間隔D1で示す突出領域である第1領域51と第5部分45a,45bとの間隔は、図2中の間隔D2で示す第3部分43と第6部分46との間隔の80%以下である。
Here, the
次に、上記構成の半導体装置11の製造方法の一例について簡単に説明する。まず、ベース板12上に、基板14を接合すると共に、半導体チップ21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22dを回路パターン17に接合する。この時、例えば、はんだを用いたリフローはんだ付けにより接合する。そして、例えばステッチボンディングを利用して各部材をワイヤ23a~23h,24a~24h,25a~25h,26a~26hにより接続する。また、第1電極板31、第2電極板32および第3電極板33は、1枚の板状の部材を所定の形状に打ち抜いた後、折り曲げて形成しておく。そして、インサート成形により枠体13と一体化させる。その後、第1電極板31、第2電極板32および第3電極板33と一体化された枠体13をベース板12上に接着して取り付ける。
Next, an example of a method for manufacturing the
その後、第1部分41a,41b、第4部分44a,44bおよび第7部分47a,47bを超音波接合により回路パターン17に接合する。図14は、超音波接合前の半導体装置11の一部を示す概略側面図である。図15は、超音波接合後の半導体装置11の一部を示す概略側面図である。なお、図15においては、理解を容易にする観点から第2部分42aおよび第5部分45aを誇張して大きく傾斜させて図示している。
After that, the
図14および図15を参照して、折り曲げの精度が低く、第1部分41aと第2部分42aとのなす角度が90度に至っていない場合、第2部分42aが近付いてしまう。しかし、折り曲げ部分である第2端部62aは、突出領域である第1領域51よりも第5部分45aから遠い位置にあるため、接触してショートするおそれを低減することができる。このようにして、第1電極板31および第2電極板32を超音波接合により接合する。
14 and 15, if the bending accuracy is low and the angle formed by the
そして、空間19内に封止樹脂を充填する。その後、図示しない蓋を取り付けて半導体装置11を製造する。
Then, the
このような半導体装置11によると、第3部分43が第2端部62aよりも第5部分45a側に突出する突出領域である第1領域51を含むため、平行平板を構成する領域を広く確保して、インダクタンスの低減の効果を大きくすることができる。この場合、第2端部62aよりも第5部分45a側に突出する突出領域である第1領域51を含むため、第2端部62aが第5部分45aに近接するおそれを低減することができる。したがって、第2端部62aを含む領域において、第2電極板32と接触してショートするおそれを低減することができる。以上より、このような半導体装置11によると、インダクタンスの低減を図りながら、信頼性の向上を図ることができる。
According to the
本実施形態においては、第1電極板31は、P型バスバーであり、第2電極板32は、N型バスバーである。このような半導体装置11は、第1電極板31の第3部分43を流れる電流の向きと、第2電極板32の第6部分46を流れる電流の向きを逆向きとして、大きなインダクタンスの低減を得ることができる。
In this embodiment, the
本実施形態においては、第1部分41a,41bと第1回路板18aとは、超音波接合されており、第4部分44a,44bと第2回路板18bとは、超音波接合されている。よって、接合材を用いることなく、第1部分41a,41bと第1回路板18aおよび第4部分44a,44bと第2回路板18bを接合することができる。この場合、突出領域である第1領域51の厚さ方向は、超音波接合時において振動する方向と垂直であるため、振動する方向には機械的に変形しづらい。このため、第1電極板31と、第2電極板32とを超音波接合しても、互いに接触してショートするおそれが低くなる。よって、信頼性の向上を図ることができる。
In this embodiment, the
本実施形態においては、第1電極板31は、板状の部材を折り曲げて形成されている。よって、所定の形状に素材となる板状の部材を打ち抜き、折り曲げて第1電極板31を製造することができるため、生産性の向上を図ることができる。
In this embodiment, the
本実施形態においては、第1の方向において第5部分45a,45bに対向する突出領域である第1領域51の端面65は、第1電極板31の側面に相当する。このようにすることにより、板状の部材を折り曲げて第1電極板31を形成する際に折り曲げ部分に相当する第2端部62aが第2電極板32に近接するおそれを低減することができる。したがって、折り曲げの精度が低かった場合でも、接合時における傾きに起因して接触してショートするおそれを低減することができる。
In this embodiment, the
本実施形態においては、突出領域である第1領域51の端面65と第5部分45a,45bとの間隔は、1mm以下である。よって、平行平板を構成する領域を広く確保して、よりインダクタンスの低減を図ることができる。
In the present embodiment, the distance between the
本実施形態においては、第1部分41a,41bは、第2の方向に見て、第1の方向に直交する第3の方向に間隔をあけて対称となるよう一対設けられている。よって、第1部分から第2部分を通り第3部分へ効率的に電流を流すことができ、よりインダクタンスの低減を図ることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、突出領域である第1領域51と第5部分45a,45bとの間隔は、第3部分43と第6部分46との間隔の80%以下である。よって、平行平板を構成する領域を広く確保して、よりインダクタンスの低減を図ることができる。
In the present embodiment, the distance between the
(他の実施の形態)
なお、上記の実施の形態においては、第1電極板は、1枚の板状の部材を折り曲げて形成することとしたが、これに限らず、第1電極板は、例えば、第1部分に対応する板状部材、第2部分に対応する板状部材および第3部分に対応する板状部材を繋ぎ合わせて形成する等、複数の板状部材を繋ぎ合わせて形成することにしてもよい。第2電極板および第3電極板についても同様である。
(Other embodiments)
In the above embodiment, the first electrode plate is formed by bending one plate-like member, but this is not restrictive, and the first electrode plate may be formed, for example, at the first portion. A plurality of plate-shaped members may be joined together, such as a corresponding plate-shaped member, a plate-shaped member corresponding to the second portion, and a plate-shaped member corresponding to the third portion. The same applies to the second electrode plate and the third electrode plate.
また、上記の実施の形態においては、超音波接合により第1電極板が第1回路板に接合されることとしたが、これに限らず、第1電極板は、接合材、例えばはんだや導電性世着剤により第1回路板に接合されていてもよい。第2電極板および第3電極板についても同様である。 Further, in the above embodiment, the first electrode plate is joined to the first circuit board by ultrasonic joining, but the present invention is not limited to this. It may be bonded to the first circuit board with a adhesive. The same applies to the second electrode plate and the third electrode plate.
なお、上記の実施の形態においては、半導体装置は、P型バスバーである第1電極板と、N型バスバーである第2電極板と、O型バスバーである第3電極板とを備える構成としたが、これに限らず、第3電極板を備えず2枚の電極板を備え、これらが平行平板を構成を半導体装置であってもよい。 In the above embodiments, the semiconductor device includes the first electrode plate that is the P-type bus bar, the second electrode plate that is the N-type bus bar, and the third electrode plate that is the O-type bus bar. However, the present invention is not limited to this, and a semiconductor device may be provided with two electrode plates without the third electrode plate, and the semiconductor device may have parallel flat plates.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive in any aspect. The scope of the present invention is defined by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.
本開示の半導体装置は、インダクタンスの低減および信頼性の向上が求められる場合に特に有利に適用され得る。 The semiconductor device of the present disclosure can be particularly advantageously applied when reduction in inductance and improvement in reliability are required.
11 半導体装置
12 ベース板
12a,12b 主面
12c,12d,12e,12f,34,35,36 貫通孔
13 枠体
13a 第1壁部
13b 第2壁部
13c 第3壁部
13d 第4壁部
14 基板
15 金属板
16 絶縁板
17 回路パターン
18a 第1回路板
18b 第2回路板
18c 第3回路板
18d 第4回路板
18e 第5回路板
18f 第6回路板
18g 第7回路板
19 空間
21a,21b,21c,21d,22a,22b,22c,22d 半導体チップ
23a,23b,23c,23d,23e,23f,23g,23h,24a,24b,24c,24d,24e,24f,24g,24h,25a,25b,25c,25d,25e,25f,25g,25h,26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26h ワイヤ
27a,27b,27c,27d プレスフィットピン
31 第1電極板
32 第2電極板
33 第3電極板
37a,37b,38a,38b,39a,39b,40a,40b 破線
41a,41b 第1部分
42a,42b 第2部分
43 第3部分
44a,44b 第4部分
45a,45b 第5部分
46 第6部分
47a,47b 第7部分
48 第8部分
49 第9部分
51 第1領域(突出領域)
52 第2領域
53 第3領域
54 第4領域
55 第5領域
56 第6領域
57 第7領域
58 第8領域
61a 第1端部
62a 第2端部
63a 第3端部
64a 第4端部
65 端面
66
D1,D2 間隔
11
52
D 1 , D 2 intervals
Claims (8)
前記回路パターン上に配置され、前記回路パターンと電気的に接続される半導体チップと、
前記第1回路板と電気的に接続される第1電極板と、
前記第2回路板と電気的に接続される第2電極板と、を備え、
前記第1電極板は、
前記第1回路板と接合される第1部分と、
前記第1の方向における前記第1部分の一方側の第1端部と連なって配置され、前記回路パターンの厚さ方向である第2の方向に延びる第2部分と、
前記第2の方向における前記第2部分の一方側の第2端部と連なり、前記第2の方向において前記第1部分と間隔をあけて配置される第3部分と、を含み、
前記第2電極板は、
前記第2回路板と接合される第4部分と、
前記第1の方向における前記第4部分の一方側の第3端部と連なって配置され、前記第2の方向に延びる第5部分と、
前記第2の方向における前記第5部分の一方側の第4端部と連なり、前記第2の方向において前記第4部分と間隔をあけて配置される第6部分と、を含み、
前記第2部分と前記第5部分とは、前記第1の方向において間隔をあけて配置されており、
前記第3部分と前記第6部分とは前記第2の方向において間隔をあけて平行に配置されており、
前記第3部分は、前記第1の方向において前記第2端部よりも前記第5部分側に突出する突出領域を含む、半導体装置。 a circuit pattern including a first circuit board and a second circuit board spaced apart from the first circuit board in a first direction;
a semiconductor chip arranged on the circuit pattern and electrically connected to the circuit pattern;
a first electrode plate electrically connected to the first circuit board;
a second electrode plate electrically connected to the second circuit board;
The first electrode plate is
a first portion joined to the first circuit board;
a second portion arranged contiguously with a first end on one side of the first portion in the first direction and extending in a second direction that is a thickness direction of the circuit pattern;
a third portion connected to a second end on one side of the second portion in the second direction and spaced apart from the first portion in the second direction;
The second electrode plate is
a fourth portion bonded to the second circuit board;
a fifth portion arranged contiguously with a third end on one side of the fourth portion in the first direction and extending in the second direction;
a sixth portion connected to a fourth end on one side of the fifth portion in the second direction and spaced apart from the fourth portion in the second direction;
The second portion and the fifth portion are spaced apart in the first direction,
the third portion and the sixth portion are arranged in parallel with a gap in the second direction;
The semiconductor device, wherein the third portion includes a projecting region that projects toward the fifth portion from the second end in the first direction.
前記第2電極板は、N型バスバーである、請求項1に記載の半導体装置。 The first electrode plate is a P-type busbar,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said second electrode plate is an N-type bus bar.
前記第4部分と前記第2回路板とは、超音波接合されている、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 The first portion and the first circuit board are ultrasonically bonded,
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said fourth portion and said second circuit board are ultrasonically bonded.
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