JP5623367B2 - Semiconductor device and semiconductor device module - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置および半導体装置モジュールに関するものであり、たとえば電力半導体装置および当該電力半導体装置を用いたパワーモジュール等に適用できる。 The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor device module can be applied to the power module or the like using, for example, the power semiconductor device and those said power semiconductor device.
従来より、樹脂封止型電力半導体装置に関する技術が存在する(たとえば、特許文献1参照)。当該特許文献1に開示されているように、樹脂封止型電力半導体装置では、絶縁基板、電力半導体素子、当該電力半導体素子の電極領域と接続される金属配線板や金属ワイヤーなどが、封止樹脂(モールドパッケージ)で封止されている。
Conventionally, there is a technique related to a resin-encapsulated power semiconductor device (see, for example, Patent Document 1). As disclosed in
また、特許文献1に係る構成では、モールドパッケージ内部において、電極端子部の一方端は、半導体素子のエミッタ領域と接合している。そして、当該電極端子部の他方端は、当該モールドパッケージの側面から突出している。
In the configuration according to
なお、当該電極端子部の他方端は、モールドパッケージの外側において、外部回路と接続される(たとえば、樹脂封止型電力半導体装置同士が電極端子部を介して接続される。または、樹脂封止型電力半導体装置と他の電気回路とが電極端子部を介して接続される)。 The other end of the electrode terminal portion is connected to an external circuit outside the mold package (for example, resin-encapsulated power semiconductor devices are connected to each other via the electrode terminal portion. Type power semiconductor device and other electric circuit are connected via an electrode terminal portion).
上記のように、特許文献1に係る構成では、電極端子部がモールドパッケージの外側に突出している。このため、樹脂封止型電力半導体装置と外部回路とを電極端子部を介して接続させる際、モールドパッケージの外側において、電極端子部の突出に起因して余分なスペースが生じていた。
As described above, in the configuration according to
また、特許文献1に係る技術では、樹脂封止型電力半導体装置と外部回路とを電極端子部を介して接続させる際、はんだを用いて接続していた。当該はんだを用いた接続のためには、余分な加熱工程が必要であり、製造工程が煩雑化する。また、高いジャンクション温度の樹脂封止型電力半導体装置を採用した場合には、温度上昇により、樹脂封止型電力半導体装置と外部回路との接続部である電極端子部において、はんだが融解することが懸念される。また、前述したように、樹脂封止型電力半導体装置と外部回路とを接続する際には、はんだを使用する。したがって、RoHS(ローズ、ロハス)対応が困難となる場合もあった。
Moreover, in the technique which concerns on
そこで、本発明では、樹脂封止型半導体装置と外部回路とを接続させる際、モールドパッケージの外側において余分なスペースが発生せず、またはんだを用いず当該接続を可能せしめる半導体装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a semiconductor device capable of connecting the resin-encapsulated semiconductor device and an external circuit without causing an extra space on the outside of the mold package or using the solder package. With the goal.
また、当該半導体装置を用いた半導体装置モジュールも提供することを目的とする。 Another object of the invention is also to provide a semiconductor device module that uses the semiconductor device.
上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子に形成された電極領域と電気的に接続されている電極端子部と、前記半導体素子および前記電極端子部を覆うモールドパッケージ部と、前記モールドパッケージ部の第一の主面から前記電極端子部にかけて、前記モールドパッケージ部の内部に設けられており、底面から前記電極端子部が露出している第一の開口孔と、前記第一の開口孔の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、前記第一の主面上にネジを用いたネジ締めにより固定され、導電性を有する外部接続部材と、前記第一の開口孔の内部に配設され、弾性および導電性を有し、前記電極端子部と前記外部接続部材とを電気的に接続する第一のコンタクト部材とを、備えている。 In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element, an electrode terminal portion electrically connected to an electrode region formed in the semiconductor element, the semiconductor element, and the electrode terminal. A mold package part covering the part, and a first package surface that is provided in the mold package part from the first main surface of the mold package part to the electrode terminal part, and the electrode terminal part is exposed from the bottom surface An external connection member that is fixed by screwing using a screw on the first main surface so as to close at least a part of the opening of the first opening hole, and has conductivity, A first contact member disposed inside the first opening hole, having elasticity and conductivity, and electrically connecting the electrode terminal portion and the external connection member;
本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子に形成された電極領域と電気的に接続されている電極端子部と、前記半導体素子および前記電極端子部を覆うモールドパッケージ部と、前記モールドパッケージ部の第一の主面から前記電極端子部にかけて、前記モールドパッケージ部の内部に設けられており、底面から前記電極端子部が露出している第一の開口孔と、前記第一の開口孔の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、前記第一の主面上にネジを用いたネジ締めにより固定され、導電性を有する外部接続部材と、前記第一の開口孔の内部に配設され、弾性および導電性を有し、前記電極端子部と前記外部接続部材とを電気的に接続する第一のコンタクト部材とを、備えている。 A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element, an electrode terminal portion electrically connected to an electrode region formed in the semiconductor element, a mold package portion covering the semiconductor element and the electrode terminal portion, A first opening hole provided in the mold package portion from the first main surface of the mold package portion to the electrode terminal portion, wherein the electrode terminal portion is exposed from the bottom surface, and the first An external connection member having conductivity and fixed to the first main surface by screw tightening on the first main surface so as to block at least a part of the opening of the opening hole, and the inside of the first opening hole A first contact member that is disposed, has elasticity and conductivity, and electrically connects the electrode terminal portion and the external connection member;
このように、本発明に係る半導体装置では、半導体素子の電極領域に接続される電極端子部を、モールドパッケージ部の側面から突出させる必要が無くなる。したがって、半導体装置の側面側(平面方向)において余分なスペースが発生することを防止できる。 Thus, in the semiconductor device according to the present invention, it is not necessary to project the electrode terminal portion connected to the electrode region of the semiconductor element from the side surface of the mold package portion. Therefore, it is possible to prevent an extra space from being generated on the side surface side (planar direction) of the semiconductor device.
また、本発明に係る半導体装置では、外部接続部材をモールドパッケージ部に固定するだけで、外部接続部材と電極端子部とを、第一のコンタクト部材を介して、電気的に接続することができる。つまり、本発明に係る半導体装置では、外部接続部材と電極端子部とを電気的に接続させる際に、はんだ付け工程は省略できる。 In the semiconductor device according to the present invention, the external connection member and the electrode terminal portion can be electrically connected via the first contact member only by fixing the external connection member to the mold package portion. . That is, in the semiconductor device according to the present invention, the soldering step can be omitted when the external connection member and the electrode terminal portion are electrically connected.
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
<実施の形態1>
図1は、本実施の形態に係る樹脂封止型電力半導体装置(以下、単に半導体装置と称する)100の断面構成を示す断面図である。図2は、当該半導体装置100を、図1の上方向から見た平面構成を示す平面図である。ここで、図2に示したA−A断面が、図1の断面図に相当する。
<
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a resin-encapsulated power semiconductor device (hereinafter simply referred to as a semiconductor device) 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view showing a planar configuration of the
また、図3は、当該半導体装置100が備える電極端子部3,4,6の平面構成を示す平面図である。なお、図3において、モールドパッケージ部9は図示を省略している。さらに、図3において、電極端子部3,4,6の輪郭は実線で図示し、ダイオード素子1、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)素子2および絶縁層7・放熱板8の輪郭は、点線にて図示している。
FIG. 3 is a plan view showing a planar configuration of the
半導体装置100全体の輪郭は、図1,2から分かるように、略直方体である。ここで、本明細書では、図1の上方向に存する半導体装置100の主面(上面)を、第一の主面と称する。他方、図1の下方向に存する半導体装置100の主面(第一の主面に対向する主面であり、下面)を、第二の主面と称する。これにより、図2の平面図には、半導体装置100の第一の主面が図示されていると理解できる。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the outline of the
図1に示すように、半導体装置100は、ダイオード素子(半導体素子であると把握できる)1、IGBT素子(半導体素子であると把握できる)2、リードフレーム(電極端子部であると把握できる)3,4、ワイヤー5、信号端子(電極端子部であると把握できる)6、絶縁層7、放熱板8、モールドパッケージ部9、および第一の開口孔10,11を、備えている。
As shown in FIG. 1, the
ダイオード素子1の第二の主面側の面およびIGBT素子2の第二の主面側の面は各々、はんだバンプHB1を介して、リードフレーム4の第一の主面側の面に接合されている。他方、ダイオード素子1の第一の主面側の面およびIGBT素子2の第一の主面側の面は各々、はんだバンプHB2を介して、リードフレーム3の第二の主面側の面に接合されている。
The surface on the second main surface side of the
ここで、リードフレーム4の上面において、ダイオード素子1とIGBT素子2とは、隣り合ってかつ少し離隔して配設されている(図1および図3参照)。また、各リードフレーム3,4は、銅材であり、厚さ1mm程度の長方形の平板である。また、図3に示すように、リードフレーム3の一部とリードフレーム4の一部とは、平面視において重なっている。
Here, on the upper surface of the
なお、図1の構成例では、半導体装置100内には、一つのダイオード素子1と一つのIGBT素子2とが配設されているが、各半導体素子の種類および数は、半導体装置100の使用態様に応じて任意に選択できる。
In the configuration example of FIG. 1, one
またたとえば、ダイオード素子1に形成されたアノード領域(電極領域と把握できる)は、リードフレーム3と電気的に接続されており、IGBT素子2に形成されたエミッタ領域(電極領域と把握できる)は、リードフレーム3と電気的に接続されている。また前述のリードフレーム3と各半導体素子の各電極領域との電気的接続の場合には、ダイオード素子1に形成されたカソード領域(電極領域と把握できる)は、リードフレーム4と電気的に接続されており、IGBT素子2に形成されたコレクタ領域(電極領域と把握できる)は、リードフレーム4と電気的に接続されている。
Further, for example, the anode region (which can be grasped as an electrode region) formed in the
また、図1に示すように、リードフレーム4の第二の主面側の面は、絶縁層7の第一の主面側の面と接合されている。また、絶縁層7の第一の主面側の面には、二つの信号端子6が接合されている。つまり、リードフレーム4と信号端子6とは、同層に配設されている。なお、絶縁層7は、高い熱伝導性を有していて、たとえば高伝導性フィラーを含んでいるエポキシ樹脂などから構成されている。
Further, as shown in FIG. 1, the second main surface side surface of the
ここで、図3に示すように、絶縁層7の上面において、各信号端子6とリードフレーム4とは、電気的に接続されないように、各々離隔して配置されている。なお、信号端子6としては、たとえば銅材を採用できる。また、図1,3から分かるように、絶縁層7は、長方形の板材である。
Here, as shown in FIG. 3, on the upper surface of the insulating
また、図1に示すように、IGBT素子2に形成されたゲート領域と各信号端子6とは、金属製の細いワイヤー5を介して、電気的に接続されている。ここで、ワイヤー5は、たとえばアルミニウムなどの線材を採用でき、ワイヤーボンディング法を用いて前記接続が行われる。
As shown in FIG. 1, the gate region formed in the
また、図1に示すように、絶縁層7の第二の主面側の面には、放熱板8の第一の主面側の面が接合されている。ここで、図3から分かるように、放熱板8の平面視形状は、絶縁層7の平面視形状と同一であり、板材である。放熱板8の材質は、たとえば銅やアルミニウムなどである。
As shown in FIG. 1, the surface on the first main surface side of the
ここで、上記まで説明された部材1,2,3,4,5,6,7,8からの構成される構造体を、半導体基体と称することとする。
Here, the structure composed of the
さて、図1に示すように、半導体装置100には、半導体基体を覆うように、モールド樹脂からなるモールドパッケージ部9が形成されている。つまり、本発明に係る半導体装置100は、モールド樹脂によって封止されているトランスファーモールド型のパッケージである。モールドパッケージ部9の材質は、熱硬化性の樹脂材料を含んでいる部材である。トランスファーモールド方式のため、樹脂封止の際には、モールドパッケージ部9の材質は流動性をもたせている。
As shown in FIG. 1, the
ここで、モールドパッケージ部9は、半導体装置100の輪郭を構成している。また、図1に示すように、半導体装置100の第二の主面側から、放熱板8が露出している(つまり、放熱板8の下面は、モールドパッケージ部9により覆われていない)。
Here, the
本実施の形態に係る半導体装置100では、図1に示すように、半導体装置100の第二の主面は、モールドパッケージ部9の下面と放熱板8の下面とで構成されている(図1の構成では、第二の主面側のモールドパッケージ部9の下面と、放熱板8の下面とは、面一となっている)。
In the
また、図1に示すように、モールドパッケージ部9の表面内には、リードフレーム3に接続する一つの第一の開口孔10、リードフレーム4に接続する一つの第一の開口孔10、および各信号端子6に接続する各々一つの第一の開口孔11が、形成されている。なお、図1の構成例では、第一の開口孔10の開口径は、第一の開口孔11の開口径よりも大きくなっている(しかし、当該開口径の大小関係に限定する意図はなく、設計に応じて大きさは任意に選択できる)。
Further, as shown in FIG. 1, in the surface of the
ここで、図1の構成例では、各第一の開口孔10,11の断面形状は、半導体装置100の第一の主面から半導体装置100の内部に進むに連れて、幅が狭くなるテーパ形状を示している。しかしながら、各第一の開口孔10,11の断面形状は、当該テーパ形状以外の形状(たとえば、長方形)であっても良い。
Here, in the configuration example of FIG. 1, the cross-sectional shape of each of the first opening holes 10 and 11 is a taper whose width becomes narrower from the first main surface of the
一方の第一の開口孔10は、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面からリードフレーム3の上面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられている。したがって、図2に示すように、モールドパッケージ部9を第一の主面側から平面視した場合には、当該一方の第一の開口孔10の底面からは、リードフレーム3の一部3aが露出している。
One
また、他方の第一の開口孔10は、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面からリードフレーム4の上面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられている。したがって、図2に示すように、モールドパッケージ部9を第一の主面側から平面視した場合には、当該他方の第一の開口孔10の底面からは、リードフレーム4の一部4aが露出している。
The other
また、各第一の開口孔11は、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面から各信号端子6の上面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられている。したがって、図2に示すように、モールドパッケージ部9を第一の主面側から平面視した場合には、当該各第一の開口孔11の底面からは、信号端子6の一部6aが各々露出している。
Each
つまり、本発明に係る半導体装置100では、各第一の開口孔10,11の開口部を塞がない状態では、当該開口部から、リードフレーム3,4の一部3a,4aおよび信号端子6の一部6aが各々、第一の主面側から視認できる。
That is, in the
次に、図1に示す構造を有する半導体装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device having the structure shown in FIG. 1 will be described.
まず、製造者は、図4に示す構造を有する半導体基体を作成する。当該半導体基体は、樹脂封止される構造体である。ここで、図4は、図2で図示したA−A断面線で切断した場合の断面図である。したがって、図4は、図1の部材9,10,11以外の構成と同じ構造を有する。
First, the manufacturer creates a semiconductor substrate having the structure shown in FIG. The semiconductor substrate is a structure that is resin-sealed. Here, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. Therefore, FIG. 4 has the same structure as the configuration other than the
上記で説明したように、図4に示す半導体基体では、ダイオード素子1およびIGBT素子2が、はんだ付け等によって(はんだHB1,HB2によって)、銅材のリードフレーム3,4と接合されている。ここで、リードフレーム3は、ダイオード素子1のアノード領域およびIGBT素子2のエミッタ領域と電気的に接続されており、リードフレーム4は、ダイオード素子1のカソード領域およびIGBT素子2のコレクタ領域と電気的に接続されている。
As described above, in the semiconductor substrate shown in FIG. 4, the
また、図4に示す半導体基体において、絶縁層7の上面には、リードフレーム4と各信号端子6が接合されている。また、各ワイヤー5によって、IGBT素子2のゲート領域と各信号端子6とが接続されている。さらに、絶縁層7の下面は、放熱板8の上面と接合されている。
In the semiconductor substrate shown in FIG. 4, the
さて、図4に示す構造を有する半導体基体が作成された後、図5に示すように、当該半導体基体を、封止金型12,13内部に配置する。
Now, after the semiconductor substrate having the structure shown in FIG. 4 is formed, the semiconductor substrate is placed inside the sealing
封止金型12,13は、上型12と下型13とで構成されていている。上型12および下型13の各断面輪郭は、コの字状である。また、上型12には、開口部であるランナー15が穿設されている。また、上型12の壁面には、複数の突起部14が一体形成されている。
The sealing
具体的に、上型12の半導体基体と対面する側の壁面に、当該半導体基体が配置される方向に向かって延びる、複数の突起部14が形成されている。当該各突起部14は、第一の開口孔10,11を形成するためのものである。したがって、各突起部14の形状は、第一の開口孔10,11の形状と同じである。
Specifically, a plurality of
製造者は、下型13の底面に、図4に示した半導体基体を載置し、その後、当該下型13に対して、上記構成を有する上型12を組み合わせる(図5参照)。これにより、図5に示すように、封止金型12,13の内部に当該半導体基体が配置される。
The manufacturer places the semiconductor substrate shown in FIG. 4 on the bottom surface of the
また、上記の通り、各突起部14は、上型12の天井面から封止金型12,13の半導体基体が配置される空洞内部にかけて延びている。そして、一つの突起部14の先端部の平面は、リードフレーム3の上面に当接され、他の一つの突起部14の先端部の平面は、リードフレーム4の上面に当接され、他の二つの突起部14の先端部の平面は各々、各信号端子6の上面に当接される(図5参照)。
Further, as described above, each
次に、封止過程の際に、製造者は、上型12と下型13とを加熱し、封止樹脂を加熱溶融する。そして、当該製造者は、低粘度の状態となった封止樹脂を、ランナー15を介して封止金型12,13の空洞内部に注入する。封止樹脂を封止金型12,13の空洞部に充填した後、製造者は、当該空洞部の封止樹脂の圧力を一定に保持しながら冷却し、当該封止樹脂を硬化させる。
Next, during the sealing process, the manufacturer heats the
ここで、上型12に一体形成されている突起部14の存在により、封止樹脂は、当該突起部14の形成位置には入り込まず、硬化された封止樹脂内に、第一の開口孔10,11が形成される。また、各突起部14の端部の平面が、リードフレーム3,4の面および信号端子6の面に当接している。したがって、封止樹脂は、各当該当接の部分には入り込まず、各第一の開口孔10,11の底面から、リードフレーム3,4の一部3a,4aおよび各信号端子6の一部6aを露出させることができる。
Here, due to the presence of the
上記製造方法により、図1に示す構造を有する半導体装置100が作成される。さて、本実施の形態に係る半導体装置100では、図1の構成に加えて、図6に示すように、外部接続部材17A,17B,17Cおよび第一のコンタクト部材16A,16B,19を備えている。
The
また、図7は、図6に示す半導体装置100を第一の主面側から見た平面図である。なお、図7のB−B断面が図6の断面図に相当する。ここで、図6では、ネジ18Cを透視図示している。
FIG. 7 is a plan view of the
図6に示すように、各第一の開口孔10の内部には、各第一のコンタクト部材16A,16Bが配設されている。また、各第一の開口孔11の内部には、各第一のコンタクト部材19が配設されている。各第一のコンタクト部材16A,16B,19は、弾性および導電性を有する部材であり、たとえば伸縮可能な銅部材である。各第一のコンタクト部材16A,16B,19は、第一の開口孔10,11内部において、外力に応じて伸び縮みすることが可能である。
As shown in FIG. 6, the first contact members 16 </ b> A and 16 </ b> B are disposed inside the first opening holes 10. Each
また、図6,7に示すように、リードフレーム3と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Aが配置されている。当該外部接続部材17Aは、固定部材であるネジ18Aを用いたネジ締めにより、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。なお、図7に示す構成例では、外部接続部材17Aは、第一の開口孔10の一部の開口部を塞いでいる。
As shown in FIGS. 6 and 7, a conductive external connection member 17 </ b> A is disposed so as to block at least a part of the opening of the
当該第一の開口孔10内部には、第一のコンタクト部材16Aが配設されている。したがって、外部接続部材17Aの上記固定により、第一のコンタクト部材16Aはリードフレーム3の存在している方向に向かって縮み、第一のコンタクト部材16Aは、リードフレーム3と外部接続部材17Aとを電気的に接続する。
A first contact member 16 </ b> A is disposed inside the
また、図6,7に示すように、リードフレーム4と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Bが配置されている。当該外部接続部材17Bは、固定部材であるネジ18Bを用いたネジ締めにより、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。なお、図7に示す構成例では、外部接続部材17Bは、第一の開口孔10の一部の開口部を塞いでいる。
As shown in FIGS. 6 and 7, a conductive external connection member 17 </ b> B is disposed so as to block at least a part of the opening of the
当該第一の開口孔10内部には、第一のコンタクト部材16Bが配設されている。したがって、外部接続部材17Bの上記固定により、第一のコンタクト部材16Bはリードフレーム4の存在する方向に向かって縮み、第一のコンタクト部材16Bは、リードフレーム4と外部接続部材17Bとを電気的に接続する。
A first contact member 16 </ b> B is disposed inside the
また、図6,7に示すように、各信号端子6と接続する各第一の開口孔11の各開口部において、当該開口部少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Cが各々配置されている。当該外部接続部材17Cは、固定部材であるネジ18Cを用いたネジ締めにより、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。なお、図7に示す構成例では、各外部接続部材17Cは、各第一の開口孔111の一部の開口部を塞いでいる。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, in each opening of each
当該各第一の開口孔11内部には、第一のコンタクト部材19が各々配設されている。したがって、外部接続部材17Cの上記固定により、各第一のコンタクト部材19は信号端子6の存在する方向に向かって縮み、各第一のコンタクト部材19は、信号端子6と外部接続部材17Cとを電気的に接続する。
A
ここで、各外部接続部材17A,17B,17Cとして、銅部材を採用できる。また、図6,7では図示していないが、各外部接続部材17A,17B,17Cは、外部回路とも電気的に接続される。
Here, a copper member can be adopted as each
なお、図6,7に示す構成例では、外部接続部材17A,17Bは平板形状を有しており、外部接続部材17Cは、T字の形状を有している。しかしながら、各外部接続部材17A,17B,17Cの形状は特に前記形状で限定される必要はなく、半導体装置100と図示していない外部回路との接続態様に応じて、最適な形状を採用すれば良い。
6 and 7, the
図8,9は、第一のコンタクト部材16A,16B,19の先端部の構成例を示す拡大断面図である。図8に示す構成例では、第一のコンタクト部材16A,16B,19の先端部は、球型である。また、図9に示す構成例では、第一のコンタクト部材16A,16B,19の先端部は、テーパ状に細くなっており、当該先端部の平面形状は円形となっている。なお、図8,9に示す第一のコンタクト部材16A,16B,19の先端部の形状は、単なる例示であり、他の形状を採用しても良い。
8 and 9 are enlarged cross-sectional views showing examples of the configuration of the tip portions of the
次に、本実施の形態に係る半導体装置100の効果について説明する。
Next, effects of the
特許文献1に係る構成では、半導体素子の電極領域に接続されるリードフレームなどは、パッケージの側面から突出していた。したがって、半導体装置と外部回路とを接続する際に、突出したリードフレームのための余分なスペースが必要であった。
In the configuration according to
そこで、本実施の形態に係る半導体装置100では、半導体素子1,2の電極領域に接続される各電極端子部3,4,6は、モールドパッケージ部9内部に納まっており、各電極端子部3,4,6の一部3a,4a,6aは、モールドパッケージ部9の第一の主面側から視認できるように、第一の開口孔10,11の底面から露出している。
Therefore, in the
このように、本実施の形態に係る半導体装置100では、半導体素子1,2の電極領域に接続される電極端子部3,4,6を、モールドパッケージ部9の側面から突出させる必要が無くなる。したがって、半導体装置100の側面側(平面方向)において余分なスペースが発生することを防止できる。
Thus, in the
また、特許文献1に係る構成では、半導体素子の電極領域に接続されるリードフレームなどは、パッケージの側面から突出していた。そして、半導体装置と外部回路(外部接続部材)とを接続する際に、突出したリードフレームに対して、はんだ付け工程を施す必要があった。
In the configuration according to
そこで、本実施の形態に係る半導体装置100では、第一の開口孔10,11に内部に、第一のコンタクト部材16A,16B,19を配設し、外部接続部材17A,17B,17Cを第一の開口孔10,11の開口部を塞ぐように、モールドパッケージ部9に固定している。ここで、各第一の開口孔10,11の底面からは、各電極端子部3,4,6が露出ている。
Therefore, in the
これにより、本実施の形態に係る半導体装置100では、外部接続部材17A,17B,17Cをモールドパッケージ部9に固定するだけで、外部接続部材17A,17B,17Cと電極端子部3,4,6とを、第一のコンタクト部材16A,16B,19を介して、電気的に接続することができる。つまり、本実施の形態に係る半導体装置100では、外部接続部材17A,17B,17Cと電極端子部3,4,6とを電気的に接続させる際に、はんだ付け工程は省略できる。
Thus, in the
したがって、本実施の形態に係る半導体装置100を採用することにより、余分な加熱工程が不要となり、工程の煩雑化も防止できる。また、半導体装置100と外部接続部材17A,17B,17Cとは、はんだ付け接続されていない。よって、高いジャンクション温度の半導体装置100を採用したとしても、はんだが融解することも当然無くなる。よって、本実施の形態に係る半導体装置100は、高ジャンクション温度の製品にも対応できる。
Therefore, by employing the
なお、上記の通り、本実施の形態に係る半導体装置100では、外部接続部材17A,17B,17Cと電極端子部3,4,6とは、半導体装置100の外側におけるはんだ付けにより、接続されることは無い(つまり、半導体装置100の外側における、はんだ溶融を懸念する必要もなくなる)。したがって、本実施の形態に係る半導体装置100は、RoHS対応も可能である。
As described above, in the
また、本実施の形態に係る半導体装置100では、モールドパッケージ9の内部に電極端子部3,4,6を有する。したがって、沿面距離が長くする設計および耐トラッキング性を向上させる設計も可能である。
In addition, the
また、本実施の形態に係る半導体装置100では、第一の開口孔10,11の断面形状は、テーパ状となっている。したがって、当該第一の開口孔10,11の内部に、コンタクト部材16A,16B,19を投入しやすくなる。
Further, in the
また、本実施の形態に係る半導体装置100を作成する際に、図5で示した封止金型12,13を用いている。つまり、半導体基体を作成し、また、半導体基体を内部に配置することができ、壁面から当該内部にかけて突出している突起部14を有する封止金型12,13を用意する。そして、当該封止金型12,13の内部に半導体基体を配置し、突出部14の端部を電極端子部3,4,6に接触させ、当該封止金型12,13の内部に樹脂を流し込み、樹脂を硬化させている。
Further, when the
したがって、第一の開口孔10,11を有する半導体装置100を作成するにあたり、金型の一部を改良して突起部14を設けるだけで良い。したがって、当該第一の開口孔10,11を有さない半導体装置の製造方法と同様の工程(つまり、新たな別工程を付加させずに)により、第一の開口孔10,11を有する本実施の形態に係る半導体装置100を作成できる。
Therefore, when the
<実施の形態2>
本実施の形態では、実施の形態1で説明した半導体装置100を、平面方向において、少なくとも2以上組み合わせて構成される半導体装置モジュールについて説明する。
<
In this embodiment, a semiconductor device module configured by combining at least two
図10は、実施の形態1で説明した半導体装置100を複数組み合わせた、半導体装置モジュールの構成例を示す断面図である。また、図11は、図10に示す半導体装置モジュールを第一の主面側から見た平面図である。なお、図11のC−C断面が図10の断面図に相当する。ここで、図10では、ネジ18Cを透視図示している。
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a semiconductor device module in which a plurality of
なお、図11では、一列目の2個の半導体装置100についてのみ符号を付している。他の4個の半導体装置100については同じ符号が付されるので、図面簡略化のために、当該他の4個の半導体装置100については符号の図示を省略している。
In FIG. 11, only the two
図11に示すように、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、6個(図11の縦方向3個×図11の横方向2個)の半導体装置100を、平面方向に、接続した構成例について説明する。 As shown in FIG. 11, in the semiconductor device module according to the present embodiment, six semiconductor devices 100 (3 in the vertical direction in FIG. 11 × 2 in the horizontal direction in FIG. 11) are connected in the plane direction. An example will be described.
なお、本実施の形態では、少なくとも2個以上の半導体装置100が、平面方向に接続されていればよく、図10,11の接続態様は例示である。したがって、以下では、図11に示す半導体装置100の接続態様(接続方向、接続台数など)について説明するが、当該接続態様は単なる例示であり、実際の使用状況に応じて、図11以外の接続態様をユーザは任意に選択することができる。
In the present embodiment, it is sufficient that at least two or
なお、各半導体装置100における構成は、図1の構成と同一である。したがって、当該図1の構成と同じ構成の部分に関しては、ここでの説明は省略し、本実施の形態では、他の半導体装置100との接続関係について説明する。
The configuration of each
図10に示すように、各半導体装置100において、各第一の開口孔10の内部には、各第一のコンタクト部材16A,16Bが配設されている。また、各半導体装置100において、各第一の開口孔11の内部には、各第一のコンタクト部材19が配設されている。
As shown in FIG. 10, in each
ここで、実施の形態1で説明したように、各第一のコンタクト部材16A,16B,19は、弾性および導電性を有する部材であり、たとえば伸縮可能な銅部材である。各第一のコンタクト部材16A,16B,19は、第一の開口孔10,11内部において、外力に応じて伸び縮みすることが可能である。
Here, as described in the first embodiment, each of the
また、図11の左側一列の各半導体装置に着目すると、図10,11に示すように、リードフレーム3と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Aが配置されている。ここで、当該第一の開口孔10の内部には、第一のコンタクト部材16Aが配設されている。当該外部接続部材17Aは、固定部材であるネジ18Aを用いたネジ締めにより、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
Further, when attention is paid to the semiconductor devices in the left row in FIG. 11, as shown in FIGS. 10 and 11, as shown in FIGS. 17 A of external connection members which have are arrange | positioned. Here, a first contact member 16 </ b> A is disposed inside the
外部接続部材17Aは、一方の外部接続部材17Aaと他方の外部接続部材17Abとから構成されている。他方の外部接続部材17Abは、ネジ18Aのネジ締めにより、半導体装置100に固定されており、一方の外部接続部材17Aaは、ネジ18Aaのネジ締めにより、他方の外部接続部材17Abに固定されている。
The
また、図11に示すように、一方の外部接続部材17Aaは、図11の上下方向に隣接する他の半導体装置100の外部接続部材17Aの構成要素にもなっている。つまり、図11に示すように、一方の外部接続部材17Aaは、図11の上下方向に隣接する他の半導体装置100の各他方の外部接続部材17Abにおいても固定されている。したがって、図11の上下方向に隣接する半導体装置100同士において、外部接続部材17Aおよび第一のコンタクト部材16Aを介して、各リードフレーム3は電気的に接続されている。
As shown in FIG. 11, one external connection member 17Aa is also a component of the
なお、各第一の開口孔10における、第一のコンタクト部材16Aを介した、リードフレーム3と外部接続部材17Aとの電気的接続方法は、実施の形態1で説明した通りである。また、図11に示す構成例では、各他方の外部接続部材17Abは、第一の開口孔10の一部の開口部を塞いでいる。
The electrical connection method between the
また、図11の右側一列の各半導体装置に着目すると、図10,11に示すように、リードフレーム4と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Bが配置されている。ここで、当該第一の開口孔10の内部には、第一のコンタクト部材16Bが配設されている。当該外部接続部材17Bは、固定部材であるネジ18Bを用いたネジ締めにより、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
Further, when attention is paid to the respective semiconductor devices in the right side row in FIG. 11, as shown in FIGS. 10 and 11, as shown in FIGS. An
外部接続部材17Bは、一方の外部接続部材17Baと他方の外部接続部材17Bbとから構成されている。他方の外部接続部材17Bbは、ネジ18Bのネジ締めにより、半導体装置100に固定されており、一方の外部接続部材17Baは、ネジ18Baのネジ締めにより、他方の外部接続部材17Bbに固定されている。
The
また、図11に示すように、一方の外部接続部材17Baは、図11の上下方向に隣接する他の半導体装置100の外部接続部材17Bの構成要素にもなっている。つまり、図11に示すように、一方の外部接続部材17Baは、図11の上下方向に隣接する他の半導体装置100の各他方の外部接続部材17Bbにおいても固定されている。したがって、図11の上下方向に隣接する半導体装置100同士において、外部接続部材17Bおよび第一のコンタクト部材16Bを介して、各リードフレーム4は電気的に接続されている。
As shown in FIG. 11, one external connection member 17Ba is also a component of the
なお、各第一の開口孔10における、第一のコンタクト部材16Bを介した、リードフレーム4と外部接続部材17Bとの電気的接続方法は、実施の形態1で説明した通りである。また、図11に示す構成例では、各他方の外部接続部材17Bbは、第一の開口孔10の一部の開口部を塞いでいる。
The electrical connection method between the
次に、全半導体装置100の各第一の開口孔11に着目する。図10,11に示すように、各信号端子6と接続する各第一の開口孔11の各開口部において、当該開口部少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Cが各々配置されている。ここで、当該第一の開口孔11の内部には、第一のコンタクト部材19が配設されている。当該外部接続部材17Cは、固定部材であるネジ18Cを用いたネジ締めにより、半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。なお、図7に示す構成例では、各外部接続部材17Cは、各第一の開口孔11の一部の開口部を塞いでいる。
Next, attention is focused on each
ここで、各第一の開口孔11における、第一のコンタクト部材19を介した、信号端子6と外部接続部材17Cとの電気的接続方法は、実施の形態1で説明した内容の通りである。
Here, the electrical connection method between the
次に、図11の左右に隣接する半導体装置100同士(つまり、各行の半導体装置100)の接続に着目する。
Next, attention is focused on the connection between the
図10,11に示すように、一方の半導体装置(図11,10の左側の半導体装置)100において、リードフレーム4と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Tが配置されている。ここで、当該第一の開口孔10の内部には、第一のコンタクト部材16Bが配設されている。当該外部接続部材17Tは、固定部材であるネジ18T1を用いたネジ締めにより、当該一方の半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, in one semiconductor device (the semiconductor device on the left side of FIGS. 11 and 10) 100, at least a part of the opening portion of the
ここで、図10,11に示すように、外部接続部材17Tは、図10,11の右側の半導体装置100の外部接続部材17Tでもある。つまり、図10,11に示すように、外部接続部材17Tは、図10,11の右側の半導体装置100においても固定されている。具体的には、次の通りである。
Here, as shown in FIGS. 10 and 11, the external connection member 17T is also the external connection member 17T of the
図10,11に示すように、他方の半導体装置(図11,10の右側の半導体装置)100において、リードフレーム3と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Tが配置されている。ここで、当該第一の開口孔10の内部には、第一のコンタクト部材16Aが配設されている。当該外部接続部材17Tは、固定部材であるネジ18T2を用いたネジ締めにより、当該他方の半導体装置100(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, in the other semiconductor device 100 (the semiconductor device on the right side of FIGS. 11 and 10), at least a part of the opening of the
なお、各第一の開口孔10における、第一のコンタクト部材16A,16Bを介した、リードフレーム3,4と外部接続部材17Tとの電気的接続方法は、実施の形態1で説明した通りである。また、図11に示す構成例では、各他方の外部接続部材17Tは、第一の開口孔10の一部の開口部を塞いでいる。
The electrical connection method between the lead frames 3 and 4 and the external connection member 17T through the
以上から分かるように、図10,11の左右方向に隣接する半導体装置100同士において、外部接続部材17Tおよび第一のコンタクト部材16A,16Bを介して、一方の半導体装置100のリードフレーム4と他方の半導体装置100のリードフレーム3とは、電気的に接続されている。
As can be seen from the above, in the
ここで、各外部接続部材17A,17B,17C,17Tとして、銅部材を採用できる。また、図10,11では図示していないが、各外部接続部材17A,17B,17C,17Tは、外部回路とも電気的に接続される。
Here, a copper member can be adopted as each of the
なお、図10,11に示す構成例では、外部接続部材17A,17Bは夫々、二つの平板形状を有する部材17Aa,17Ab,17Ba,17Bbから構成されている。また、外部接続部材17C,17Tは、T字の形状を有している。しかしながら、各外部接続部材17A,17B,17C,17Tの形状は特に前記形状で限定される必要はなく、半導体装置モジュールの構成(接続関係)応じて、最適な形状を採用すれば良い。
In the configuration example shown in FIGS. 10 and 11, the
以上のように、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、実施の形態1に係る半導体装置100を水平方向に複数配列し、隣接する半導体装置100を電気的に接続している。
As described above, in the semiconductor device module according to the present embodiment, a plurality of
このように、実施の形態1に係る半導体装置100を利用しているので、平面方向において、余分な接続スペースが発生することがなく、半導体装置モジュールの縮小化が可能となる。
Thus, since the
また、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、実施の形態1に係る半導体装置100を利用している。ここで、特許文献1に係る半導体装置では、電極端子部と外部回路との接続場所は、半導体装置100の側面側に限定されているが、実施の形態1に係る半導体装置100では、当該限定が無くなる。したがって、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、実施の形態1に係る半導体装置100を平面方向において、如何なる接続方向においても配列できる。つまり、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、半導体装置100同士の接続の多様性が得られる。
The semiconductor device module according to the present embodiment uses the
<実施の形態3>
図12は、本実施の形態に係る半導体装置200の断面構成を示す断面図である。
<
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of the
本実施の形態に係る半導体装置200は、実施の形態1に係る半導体装置100の構成に加えて、第二の開口孔20および凹部22をさらに備えている。よって以下では、実施の形態1に係る半導体装置100と同じ構成に関しては説明を省略し、本実施の形態に係る半導体装置200が有する第二の開口孔20および凹部22の構成についてのみ説明を行う。
The
図12に示すように、モールドパッケージ部9の第二の主面内には、リードフレーム3に接続する第二の開口孔20が形成されている。第二の開口孔20は、半導体装置200(モールドパッケージ部9)の第二の主面からリードフレーム3の下面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられている。したがって、モールドパッケージ部9を第二の主面側から平面視した場合には、当該第二の開口孔20の底面からリードフレーム3の一部が露出している。
As shown in FIG. 12, a
ここで、図12の構成例では、第二の開口孔20の断面形状は、半導体装置200の第二の主面から半導体装置200の内部に進むに連れて、幅が狭くなるテーパ形状を示している。しかしながら、第二の開口孔20の断面形状は、当該テーパ形状以外の形状(たとえば、長方形)であっても良い。
Here, in the configuration example of FIG. 12, the cross-sectional shape of the
また、図12の構成例では、第二の開口孔20は、半導体装置200(モールドパッケージ部9)の第二の主面からリードフレーム3の下面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられている。
In the configuration example of FIG. 12, the
しかしながら、第二の開口孔20は、半導体装置200(モールドパッケージ部9)の第二の主面からリードフレーム4の下面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられていても良い。この場合、第二の開口孔20の底面からは、リードフレーム4の一部が露出される。
However, the
さらには、信号端子6の一部が、絶縁層7および放熱板8の端部からはみ出る位置に配設されている場合には、第二の開口孔20は、半導体装置200(モールドパッケージ部9)の第二の主面から信号端子6の下面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられていても良い。この場合、第二の開口孔20の底面からは、信号端子6の一部が露出される。
Further, when a part of the
つまり、第一の開口孔10,11は、半導体装置200(モールドパッケージ部9)の第一の主面から電極端子部3,4,6の上面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられている。これに対して、第二の開口孔20は、半導体装置200(モールドパッケージ部9)の第二の主面から電極端子部3,4,6の下面にかけて、モールドパッケージ部9内に設けられている。
That is, the first opening holes 10 and 11 are provided in the
また、図12に示すように、半導体装置200の第二の主面側には、凹部22が形成されている。そして、当該凹部22の底面からは、放熱板8が露出している(つまり、放熱板8の下面は、モールドパッケージ部9により覆われていない)。
Further, as shown in FIG. 12, a
したがって、実施の形態1に係る半導体装置100では、半導体装置100の第二の主面と放熱板8の下面とは面一となっていたが(図1参照)、本実施の形態に係る半導体装置200では、半導体装置100の第二の主面と放熱板8の下面との間に段差が生じている(図12参照)。なお、当該凹部22を設ける理由は、後述する実施の形態4において述べる。
Therefore, in the
次に、図12に示す構造を有する半導体装置の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device having the structure shown in FIG. 12 will be described.
まず、製造者は、実施の形態1で説明したように、図4に示す構造を有する半導体基体を作成する。そして、図4に示す構造を有する半導体基体が作成された後、図13に示すように、当該半導体基体を、封止金型12A,13A内部に配置する。
First, as described in
封止金型12A,13Aは、上型12Aと下型13Aとで構成されていている。上型12Aおよび下型13Aの各断面輪郭は、コの字状である。また、上型12Aには、開口部であるランナー15が穿設されている。また、上型12Aの壁面には、複数の突起部14が一体形成されている。
The sealing
具体的に、上型12Aの半導体基体に対面する側の壁面に、当該半導体基体が配置される方向に向かって延びる、複数の突起部14が形成されている。当該各突起部14は、第一の開口孔10,11を形成するためのものである。したがって、各突起部14の形状は、第一の開口孔10,11の形状と同じである。
Specifically, a plurality of
また、下型13Aの壁面には、突起部14と凸部26とが一体形成されている。
Further, the
具体的に、上型13Aの半導体基体に対面する側の壁面に、当該半導体基体が配置される方向に向かって延びる、突起部14が形成されている。当該突起部14は、第二の開口孔20を形成するためのものである。したがって、突起部14の形状は、第二の開口孔20の形状と同じである。
Specifically, a
また、上型13Aの半導体基体に対面する側の壁面に、当該半導体基体が載置される凸部26が形成されている。当該凸部26は、凹部22を形成するためのものである。したがって、凸部26の形状は、凹部22の形状と同じである。
A
製造者は、下型13Aの凸部26の上面に、図4に示した半導体基体を載置し、その後、当該下型13Aに対して上型12Aを組み合わせる(図13参照)。これにより、図13に示すように、封止金型12A,13Aの内部に当該半導体基体が配置される。
The manufacturer places the semiconductor substrate shown in FIG. 4 on the upper surface of the
また、上記の通り、各突起部14は、上型12Aの天井面および下型13Aの底面から封止金型12,13の半導体基体が配置される空洞内部にかけて延びている。そして、上型12Aに形成された各突起部14の先端部の平面は、リードフレーム3、リードフレーム4および信号端子6の上面に当接される(図13参照)。さらに、下型13Aに形成された突起部14の先端部の平面は、リードフレーム3の下面に当接される(図13参照)。
Further, as described above, each
次に、封止過程の際に、製造者は、上型12Aと下型13Aとを加熱し、封止樹脂を加熱溶融する。そして、当該製造者は、低粘度の状態となった封止樹脂を、ランナー15を介して封止金型12A,13Aの空洞内部に注入する。封止樹脂を封止金型12A,13Aの空洞部に充填した後、製造者は、当該空洞部の封止樹脂の圧力を一定に保持しながら冷却し、当該封止樹脂を硬化させる。
Next, during the sealing process, the manufacturer heats the
ここで、封止金型12A,13Aに一体形成されている突起部14の存在により、封止樹脂は、当該突起部14の形成位置には入り込まず、硬化された封止樹脂内に、第一の開口孔10,11および第二の開口孔20が形成される。また、下型13Aの凸部26の上面には、半導体基体が載置されている(つまり、放熱板8と当該凸部26との上面が当接している)。したがって、封止樹脂は、当該凸部26と放熱板8との間には入り込まず、硬化された封止樹脂内に、凹部22が形成される。
Here, due to the presence of the
また、各突起部14の端部の平面が、リードフレーム3,4の面および信号端子6の面に当接している。したがって、封止樹脂は、各当該当接の部分には入り込まず、各第一の開口孔10,11の底面および第二の開口孔20の底面から、電極端子部3,4,6を露出させることができる。また、放熱板8と当該凸部26との上面が当接している。したがって、封止樹脂は、当該凸部26と放熱板8との間には入り込まず、凹部22の底面から放熱板8が露出させることができる。
Further, the flat surfaces of the end portions of the
上記製造方法により、図12に示す構造を有する半導体装置200が作成される。
The
以上のように、本実施の形態に係る半導体装置200では、第一の開口孔10,11に加えて、第二の開口孔20も備えている。したがって、半導体装置200では、第二の主面側から、電極端子部3,4,6と図示していない外部回路とを電気的に接続させることが可能となる。つまり、半導体装置200と当該外部回路との接続の多様性が、より向上する。
As described above, the
また、本実施の形態に係る半導体装置200を作成する際に、図13で示した封止金型12A,13Aを用いている。つまり、半導体基体を作成し、また、半導体基体を内部に配置することができ、壁面から当該内部にかけて突出している突起部14および当該半導体基体を載置する凸部25を有する封止金型12A,13Aを用意する。そして、当該封止金型12A,13Aの内部の凸部の上面に半導体基体を載置し、突出部14の端部を電極端子部3,4,6に接触させ、当該封止金型12A,13Aの内部に樹脂を流し込み、樹脂を硬化させている。
Further, when forming the
したがって、第一の開口孔10,11および凹部22を有する半導体装置200を作成するにあたり、金型の一部を改良して突起部14および凸部26を設けるだけで良い。したがって、当該第一の開口孔10,11および凹部22を有さない半導体装置の製造方法と同様の工程(つまり、新たな別工程を付加させずに)により、第一の開口孔10,11および凹部22を有する本実施の形態に係る半導体装置200を作成できる。
Therefore, in producing the
<実施の形態4>
本実施の形態では、実施の形態3で説明した半導体装置200を、立体的に、少なくとも2以上組み合わせて構成される半導体装置モジュールについて説明する。
<
In this embodiment, a semiconductor device module configured by combining at least two or more three-dimensionally the
図14は、実施の形態3で説明した(つまり、第一の開口孔10、第二の開口孔20および凹部22を有する)半導体装置200を上下方向に組み合わせた、半導体装置モジュールの構成例を示す断面図である。
FIG. 14 shows a configuration example of a semiconductor device module in which the
具体的に、図14に示す構成では、一方の半導体装置200Aの凹部22が形成されている第二の主面と、他方の半導体装置200Bの凹部22が形成されている第二の主面とが合わさるように、両半導体装置200A,200Bを組み合わせている。なお、当該組合せにより、図14に示すように、両凹部22から構成される矩形状の空洞部24が生成される。
Specifically, in the configuration shown in FIG. 14, the second main surface in which the
まず、各半導体装置200A,200Bの構成について、図15,16の断面図を用いて説明する。
First, the configuration of each of the
ここで、上記各実施の形態1〜3では、半導体装置の断面構成を描く場合に、A−A断面線、B−B断面線およびC−C断面線など、特殊な形状(直線でない)断面線を用いた。本実施の形態においても、第一の開口孔10,11および第二の開口孔20を含む、半導体装置200A,200Bの主要構成要素が現れるような特殊な断面線を用いて、図14〜16の断面図を図示している。
Here, in each of the first to third embodiments, when a cross-sectional configuration of a semiconductor device is drawn, a cross section having a special shape (not a straight line) such as an AA cross-sectional line, a BB cross-sectional line, and a CC cross-sectional line Lines were used. Also in the present embodiment, a special cross-sectional line in which main components of the
まず、半導体装置200Aの構成を、図15を用いて説明する。
First, the configuration of the
図12と図15との比較から分かるように、半導体装置200Aは、図12に示した半導体装置200の構成に加えて、実施の形態1で説明したように、外部接続部材17A,17B,17Cおよび第一のコンタクト部材16A,16B,19を、さらに備えている。
As can be seen from a comparison between FIG. 12 and FIG. 15, in addition to the configuration of the
具体的に、図12で示した構成において、各第一の開口孔10の内部には、各第一のコンタクト部材16A,16Bが配設されており、各第一の開口孔11の内部には、各第一のコンタクト部材19が配設されている(図15参照)。各第一のコンタクト部材16A,16B,19は、弾性および導電性を有する部材であり、たとえば伸縮可能な銅部材である。各第一のコンタクト部材16A,16B,19は、第一の開口孔10,11内部において、外力に応じて伸び縮みすることが可能である。
Specifically, in the configuration shown in FIG. 12, the first contact members 16 </ b> A and 16 </ b> B are disposed inside each
また、図15示すように、リードフレーム3と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Aが配置されている。当該外部接続部材17Aは、固定部材であるネジ18Aを用いたネジ締めにより、半導体装置200A(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
As shown in FIG. 15, an external connection member 17 </ b> A having conductivity is disposed so as to block at least a part of the opening of the
当該第一の開口孔10内部には、第一のコンタクト部材16Aが配設されている。したがって、外部接続部材17Aの上記固定により、第一のコンタクト部材16Aはリードフレーム3が存在する方向に向かって縮み、第一のコンタクト部材16Aは、リードフレーム3と外部接続部材17Aとを電気的に接続する。
A first contact member 16 </ b> A is disposed inside the
また、図15に示すように、リードフレーム4と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Bが配置されている。当該外部接続部材17Bは、固定部材であるネジ18Bを用いたネジ締めにより、半導体装置200A(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
Further, as shown in FIG. 15, a conductive external connection member 17 </ b> B is disposed so as to block at least a part of the opening of the
当該第一の開口孔10内部には、第一のコンタクト部材16Bが配設されている。したがって、外部接続部材17Bの上記固定により、第一のコンタクト部材16Bはリードフレーム4が存在する方向に向かって縮み、第一のコンタクト部材16Bは、リードフレーム4と外部接続部材17Bとを電気的に接続する。
A first contact member 16 </ b> B is disposed inside the
また、図15に示すように、各信号端子6と接続する各第一の開口孔11の各開口部において、当該開口部少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Cが各々配置されている。当該外部接続部材17Cは、固定部材であるネジ18Cを用いたネジ締めにより、半導体装置200A(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
Further, as shown in FIG. 15, in each opening portion of each
当該各第一の開口孔11内部には、第一のコンタクト部材19が各々配設されている。したがって、外部接続部材17Cの上記固定により、各第一のコンタクト部材19は信号端子6が存在する方向に向かって縮み、各第一のコンタクト部材19は、信号端子6と外部接続部材17Cとを電気的に接続する。
A
ここで、各外部接続部材17A,17B,17Cとして、実施の形態1で説明したように、銅部材を採用できる。
Here, as described in the first embodiment, copper members can be employed as the
次に、半導体装置200Bの構成を、図16を用いて説明する。
Next, the configuration of the
図12と図16との比較から分かるように、半導体装置200Bは、図12に示した半導体装置200と異なり、第二の開口孔20は、リードフレーム3の下面に接続されておらず、リードフレーム4に接続されている。したがって、図16に示す半導体装置200Bでは、第二の開口孔20は、半導体装置200B(モールドパッケージ部9)の第二の主面からリードフレーム4の下面に至るように、モールドパッケージ部9内に接続されている。そして、当該第二の開口孔20の底面からは、リードフレーム4の一部が露出している。
As can be seen from the comparison between FIG. 12 and FIG. 16, the
また、図12と図16との比較から分かるように、半導体装置200Bは、図12に示した半導体装置200と異なり、半導体装置200B(モールドパッケージ部9)の第一の主面からリードフレーム4の上面に至る第一の開口孔10は、モールドパッケージ部9内に形成されていない。
As can be seen from a comparison between FIG. 12 and FIG. 16, the
さらに、半導体装置200Bには、実施の形態1で説明したように、外部接続部材17A,17Cおよび第一のコンタクト部材16A,19を、さらに備えている。
Furthermore, as described in the first embodiment, the
なお、上述構成以外は、図12に示した半導体装置200と図16で示した半導体装置200Bとは、同じ構成である。
Except for the above structure, the
図16に示すように、第一の開口孔10の内部には、第一のコンタクト部材16Aが配設されており、各第一の開口孔11の内部には、各第一のコンタクト部材19が配設されている。各第一のコンタクト部材16A,19は、弾性および導電性を有する部材であり、たとえば伸縮可能な銅部材である。各第一のコンタクト部材16A,19は、第一の開口孔10,11内部において、外力に応じて伸び縮みすることが可能である。
As shown in FIG. 16, a first contact member 16 </ b> A is arranged inside the
また、図16示すように、リードフレーム3と接続する第一の開口孔10の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Aが配置されている。当該外部接続部材17Aは、固定部材であるネジ18Aを用いたネジ締めにより、半導体装置200B(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
Further, as shown in FIG. 16, an external connection member 17 </ b> A having conductivity is disposed so as to block at least a part of the opening of the
上記のように、第一の開口孔10内部には、第一のコンタクト部材16Aが配設されている。したがって、外部接続部材17Aの上記固定により、第一のコンタクト部材16Aはリードフレーム3が存在する方向に向かって縮み、第一のコンタクト部材16Aは、リードフレーム3と外部接続部材17Aとを電気的に接続する。
As described above, the first contact member 16 </ b> A is disposed in the
また、図16に示すように、各信号端子6と接続する各第一の開口孔11の各開口部において、当該開口部少なくとも一部を塞ぐように、導電性を有する外部接続部材17Cが各々配置されている。当該外部接続部材17Cは、固定部材であるネジ18Cを用いたネジ締めにより、半導体装置200B(モールドパッケージ部9)の第一の主面上に固定されている。
In addition, as shown in FIG. 16, in each opening portion of each
当該各第一の開口孔11内部には、第一のコンタクト部材19が各々配設されている。したがって、外部接続部材17Cの上記固定により、各第一のコンタクト部材19は信号端子6が存在する方向に向かって縮み、各第一のコンタクト部材19は、信号端子6と外部接続部材17Cとを電気的に接続する。
A
ここで、各外部接続部材17A,17Cとして、実施の形態1で説明したように、銅部材を採用できる。
Here, as described in the first embodiment, copper members can be employed as the
上述したように、図15に示した半導体装置200Aの第二の主面と、図16で示した半導体装置200Bの第二の主面とが合わさるように、両半導体装置200A,200Bを組み合わせる。これにより、図14に示す半導体装置モジュールが構成される。
As described above, both the
ここで、図14に示すように、両半導体装置200A,200Bを組み合わせることにより、半導体装置200Aに形成された第二の開口孔20と、半導体装置200Bに形成された第二の開口孔20とが連通(接続)する。
Here, as shown in FIG. 14, by combining both
また、両半導体装置200A,200Bを組み合わせる際には、前記接続された両第二の開口孔20内に、第二のコンタクト部材16Tを配設する(図14参照)。第二のコンタクト部材16Tは、弾性および導電性を有する部材であり、たとえば伸縮可能な銅部材である。第二のコンタクト部材16Tは、第二の開口孔20内部において、外力に応じて伸び縮みすることが可能である。ここで、第二のコンタクト部材16Tの先端形状は、図8,9に示す断面形状のものなどが採用できる。
Further, when the two
したがって、両半導体装置200A,200Bの組合せにより、第二のコンタクト部材16Tは第二の開口孔20の配設方向に沿って縮み、第二のコンタクト部材16Tは、半導体装置200Aが有するリードフレーム3と半導体装置200Bが有するリードフレーム4とを電気的に接続する。
Therefore, the combination of both
さらに、上述したように、両半導体装置200A,200Bを組み合わせることにより、半導体装置200Aに形成された凹部22と、半導体装置200Bに形成された凹部22とが接続する。当該両凹部22の接続により、図14に示すように、空洞部24が構成される。
Furthermore, as described above, the combination of both
空洞部24は、図14の図面表裏方向に貫通している。換言すれば、両半導体装置200A,200Bを組み合わせることにより、当該表裏方向に貫通する空洞部24が構成されるような形状で、両半導体装置200A,200Bには凹部22が各々形成されている。
The
本実施の形態に係る半導体装置モジュールは、冷却フィン(冷却部材であると把握できる)23も、さらに備えている。当該冷却フィン23は、上述した空洞部24に挿入される。図17に、一例として、冷却フィン23の断面構成を示す。
The semiconductor device module according to the present embodiment further includes a cooling fin (which can be grasped as a cooling member) 23. The cooling
図17に例示する冷却フィン23は、櫛歯状の断面形状を有する。ここで、図17に示す冷却フィン23の最上面および最下面は各々、矩形状の平面形状を有している。当該冷却フィン23は、前記空洞部24の貫通方向に沿って、当該空洞部24内へと挿入される。
The cooling
なお、図14には、空洞部24内に配設された冷却フィン23は、図示を省略している。また、空洞部24内に冷却フィン23が配設された状態において、図17に示す冷却フィン23の上記最上面は、半導体装置200Aの放熱板8に接触し、図17にしめす冷却フィン23の上記最下面は、半導体装置200Bの放熱板8に接触する。
In FIG. 14, the cooling
当該冷却フィン23の材質は、たとえばアルミニウムなどである。前記空洞部24内に配設された冷却フィン23は、配線部(回路)とは電気的に接続されていない外部金属と物理的に接続される。これにより、冷却フィン23を介した半導体装置200A,200Bの放熱促進が可能となる。
The material of the cooling
また、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、押え部材25A,25Bも備えている。
The semiconductor device module according to the present embodiment also includes
当該押え部材25A,25Bは、両半導体装置200A,200Bの上記重ね合わせ状態を保持・固定するための部材である。当該押え部材25A,25Bは、二つのコの字状の部材25A,25Bから構成されており、各部材25A,25Bは、プラスチックなどの絶縁材料から構成されている。
The
両半導体装置200A,200Bを重ね合わせた構造体を、一方の部材25Aと他方の部材25Bとで挟み込む。そして、当該構造体を挟持した状態で両部材25A,25Bを組合せ、両部材25A,25Bの当該組合せた状態を固定部材等(図示せず)で固定する(図14参照)。ここで、各部材25A,25Bには、外部接続部材17A,17B,17Cが挿通される開口部が設けられている。
A structure in which both
このように、押え部材25A,25Bによる図14の上下方向からの押え力により、両半導体装置200A,200Bの上記重ね合わせ状態が保持・固定されている。なお、押え部材25A,25Bの壁面から露出する各外部接続部材17A,17B,17Cは、図示していない外部回路と電気的に接続される。さらに、当該外部回路との接続態様に応じて、各外部接続部材17A,17B,17Cの形状は、図14〜16以外の最適なものが採用され得る。
As described above, the overlapping state of the
以上のように、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、実施の形態3に係る半導体装置200A,200Bを図14に示す上下方向に組み合せることにより、構成されている。そして、両半導体装置200A,200Bが有する各電極端子部同士を、連通状態の第二の開口孔20内に配設された第二のコンタクト部材16Tにより、電気的に接続している。
As described above, the semiconductor device module according to the present embodiment is configured by combining the
したがって、はんだを用いずに、簡易な工程により、両半導体装置200A,200Bを当該上下方向に接続させることが可能となる。また、両半導体装置200A,200Bの接続に際して、半導体装置200A,200Bの第二の主面の間には、接続のための余分なスペースが発生しない。したがって、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、モジュール全体の小型化が可能となる。
Therefore, both the
また、本実施の形態に係る半導体装置モジュールでは、半導体装置200A,200Bに形成されている凹部22を接続させるように、両半導体装置200A,200Bを上下方向に組み合せている。そして、当該両凹部22の接続により生成された空洞部24に、冷却フィン23が配置されている。
In the semiconductor device module according to the present embodiment, both the
したがって、上記余分なスペースが発生しないように、半導体装置200A,200Bが前記上下方向に接続されることにより構成された半導体装置モジュールにおいて、冷却フィン23を介した、効率の良い冷却が可能となる。また、空洞部24は、両半導体装置200A,200Bのモールドパッケージ部9内部に形成されるので、当該冷却フィン23を配設するに当たり、余分なスペースも設ける必要がない。
Therefore, efficient cooling through the cooling
なお、二つの半導体装置200A,200Bを上下方向に接続することにより、半導体装置モジュールを構成する場合に言及した。しかしながら、次のような構成の半導体装置モジュールも、立体接続された本実施の形態に係る半導体装置モジュールとして採用できる。
It should be noted that the semiconductor device module is configured by connecting the two
図18は、当該立体接続された本実施の形態に係る半導体装置モジュールの構成例を示す、平面図である。ここで、図18では、図面簡略化のために、押え部材25A,25Bの図示を省略している。 FIG. 18 is a plan view showing a configuration example of the semiconductor device module according to the present embodiment that is three-dimensionally connected. Here, in FIG. 18, illustration of the pressing members 25 </ b> A and 25 </ b> B is omitted for simplification of the drawing.
図18に例示する半導体装置モジュールは、上下方向(図18の図面表裏方向)に接続された二つの半導体装置200A,200Bを一つの塊として、当該塊を、水平方向(図18の上下方向)に接続した構成である。つまり、図14に示す半導体装置モジュールを、少なくとも2台以上(図18では3台)、図14の図面表裏方向に接続し、それを図14の上方向から眺めた平面図が、図18である。
The semiconductor device module illustrated in FIG. 18 has two
図18の半導体装置モジュールでは、水平方向に接続された半導体装置同士を接続するために、外部接続部材17Bが、実施の形態2で説明したように、二つの部材17Ba,17Bbから構成されている。部材17Baにより、図18の上下方向に隣接する半導体装置同士が電気的に接続されている。
In the semiconductor device module of FIG. 18, in order to connect semiconductor devices connected in the horizontal direction, the
つまり、本実施の形態に係る半導体装置モジュールとしては、図14で示した上下方向に接続された半導体装置モジュールと、実施の形態2で説明した2次元方向に接続された半導体装置モジュールを組み合わせたものも、採用できる。 That is, as the semiconductor device module according to the present embodiment, the semiconductor device module connected in the vertical direction shown in FIG. 14 and the semiconductor device module connected in the two-dimensional direction described in the second embodiment are combined. Things can also be adopted.
換言すれば、図14に示した半導体モジュールを、図18の平面方向に、少なくとも2以上、任意の方向に、また任意の配列で、配置し、接続する構成も採用できる。 In other words, a configuration in which the semiconductor module shown in FIG. 14 is arranged and connected in the plane direction of FIG.
1 ダイオード素子、2 IGBT素子、3,4 リードフレーム、5 ワイヤー、6 信号端子、7 絶縁層、8 放熱板、9 モールドパッケージ部、10,11 第一の開口孔、12,12A 上型、13,13A 下型、14 突起部、15 ランナー、16A,16B,19 第一のコンタクト部材、16T 第二のコンタクト部材、17A,17B,17C,17T 外部接続部材、20 第二の開口孔、22 凹部、23 冷却フィン、24 空洞部、25A,25B 押え部材、26 凸部、100,200,200A,200B 半導体装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体素子に形成された電極領域と電気的に接続されている電極端子部と、
前記半導体素子および前記電極端子部を覆うモールドパッケージ部と、
前記モールドパッケージ部の第一の主面から前記電極端子部にかけて、前記モールドパッケージ部の内部に設けられており、底面から前記電極端子部が露出している第一の開口孔と、
前記第一の開口孔の開口部の少なくとも一部を塞ぐように、前記第一の主面上にネジを用いたネジ締めにより固定され、導電性を有する外部接続部材と、
前記第一の開口孔の内部に配設され、弾性および導電性を有し、前記電極端子部と前記外部接続部材とを電気的に接続する第一のコンタクト部材とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element;
An electrode terminal portion electrically connected to an electrode region formed in the semiconductor element;
A mold package portion covering the semiconductor element and the electrode terminal portion;
From the first main surface of the mold package part to the electrode terminal part, provided in the mold package part, the first opening hole in which the electrode terminal part is exposed from the bottom,
An external connection member having electrical conductivity, fixed by screw tightening using a screw on the first main surface so as to block at least a part of the opening of the first opening hole;
A first contact member disposed inside the first opening hole, having elasticity and conductivity, and electrically connecting the electrode terminal portion and the external connection member;
A semiconductor device.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 It is provided inside the mold package portion from the second main surface of the mold package portion facing the first main surface to the electrode terminal portion, and the electrode terminal portion is exposed from the bottom surface. A second opening hole, further comprising:
The semiconductor device according to claim 1.
平面視において、複数配置されており、
隣接する前記半導体装置同士が電気的に接続されている、
ことを特徴とする半導体装置モジュール。 The semiconductor device according to claim 1 is:
In the plan view, a plurality are arranged,
The adjacent semiconductor devices are electrically connected,
A semiconductor device module.
少なくとも二つであり、
一方の前記半導体装置が有する前記第二の主面と、他方の前記半導体装置が有する前記第二の主面とを合わせることにより、前記一方の半導体装置が有する一方の前記第二の開口孔は、前記他方の半導体装置が有する他方の前記第二の開口孔に接続され、
前記一方の第二の開口孔の内部および前記他方の第二の開口孔の内部に配設され、弾性および導電性を有し、前記一方の半導体装置が有する前記電極端子部と前記他方の半導体装置が有する前記電極端子部とを電気的に接続する第二のコンタクト部材を、備えている、
ことを特徴とする半導体装置モジュール。 The semiconductor device according to claim 2 comprises:
At least two,
By combining the second main surface of one of the semiconductor devices and the second main surface of the other semiconductor device, the one second opening hole of the one semiconductor device is , Connected to the other second opening hole of the other semiconductor device,
The electrode terminal portion and the other semiconductor of the one semiconductor device are disposed inside the one second opening hole and inside the other second opening hole and have elasticity and conductivity. A second contact member that electrically connects the electrode terminal portion of the device;
A semiconductor device module.
一方の凹部が形成されており、
前記他方の半導体装置が有する前記第二の主面には、
他方の凹部が形成されており、
前記一方の半導体装置が有する前記第二の主面と、前記他方の半導体装置が有する前記第二の主面とを合わせることにより、前記一方の凹部は、前記他方の凹部に接続され、
前記一方の凹部と前記他方の凹部とが接続されている状態で、前記一方の凹部内および前記他方の凹部内に配設される冷却部材を、さらに備えている、
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置モジュール。 In the second main surface of the one semiconductor device,
One recess is formed,
In the second main surface of the other semiconductor device,
The other recess is formed,
By combining the second main surface of the one semiconductor device and the second main surface of the other semiconductor device, the one recess is connected to the other recess,
In the state where the one recess and the other recess are connected, a cooling member is further provided in the one recess and in the other recess,
The semiconductor device module according to claim 4.
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