JP5949935B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5949935B2
JP5949935B2 JP2014543081A JP2014543081A JP5949935B2 JP 5949935 B2 JP5949935 B2 JP 5949935B2 JP 2014543081 A JP2014543081 A JP 2014543081A JP 2014543081 A JP2014543081 A JP 2014543081A JP 5949935 B2 JP5949935 B2 JP 5949935B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
shield plate
semiconductor device
electrode
insulating sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014543081A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2014064806A1 (ja
Inventor
省二 斉藤
省二 斉藤
ハリッド ハッサン フッセイン
ハリッド ハッサン フッセイン
新 飯塚
新 飯塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5949935B2 publication Critical patent/JP5949935B2/ja
Publication of JPWO2014064806A1 publication Critical patent/JPWO2014064806A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3157—Partial encapsulation or coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49568—Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/3025—Electromagnetic shielding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

この発明は、大電流のスイッチングなどに用いる半導体装置に関する。
特許文献１には、アイランド及びアイランド上に接着された半導体素子を樹脂封止した半導体装置が開示されている。この半導体装置は、封止樹脂の表面もしくは内部に電磁波シールド機能を有する導電層を形成し、外部からの電磁波ノイズの影響を低減させるものである。さらに、この導電層とアイランドとを接続して導電層とアイランドの間で熱伝導できるようにし、導電層から熱を放熱できるようになっている。
日本特開平０６−２７５７４１号公報
大電流をスイッチングする半導体素子からは放射ノイズが発生する。放射ノイズは、例えば数ボルトから数十ボルトの電源電圧で駆動する制御回路の動作に誤作動を生じさせることが考えられる。従って、半導体装置は制御回路への放射ノイズを遮蔽できるように構成することが好ましい。
他方、半導体装置の放熱性向上及び小型化にも十分な配慮が必要である。つまり、樹脂封止された半導体素子の放熱性を十分に確保し半導体素子の信頼性を高めつつ、できるだけ半導体装置を小型化することが好ましい。
特許文献１に開示の半導体装置のように、放射ノイズを遮蔽する導電層（シールド板）をアイランドと接触させることで、半導体素子の下面からの放熱が可能となる。しかしながら、このように半導体素子の一方の面のみから放熱しても放熱性が不十分な場合があった。
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、小型でありながら制御基板への放射ノイズの影響を抑制でき、かつ高い放熱性を有する半導体装置を提供することを目的とする。
本願の発明にかかる半導体装置は、上面と下面を有する半導体素子と、該下面に熱接続された金属板と、該上面にはんだ付けされた上面電極と、該上面電極の上に、該上面電極と面接触するように形成された絶縁シートと、該絶縁シートの上に該絶縁シートと面接触するように形成され、放射ノイズを遮蔽するシールド板と、該上面電極の一部、該シールド板の一部、及び該金属板の下面を外部に露出させつつ該半導体素子を覆う樹脂と、該シールド板の上方に位置するように該樹脂に固定された制御基板と、を備え、該絶縁シートの熱伝導率は該樹脂の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
この発明によれば、樹脂と一体的に形成されたシールド板により半導体素子の上面側の放熱経路を確保するので、小型でありながら制御基板への放射ノイズの影響を抑制でき、かつ高い放熱性を有する半導体装置を提供することができる。
本発明の実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る半導体装置の樹脂等の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体装置の樹脂等の斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態３に係る半導体装置の樹脂等の斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態４に係るシールド板の斜視図である。 シールド板の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態５に係る金属板の斜視図である。 金属板の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態６に係る半導体装置の断面図である。
本発明の実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。半導体装置１０は、例えばＩＧＢＴで形成された半導体素子１２を備えている。半導体素子１２は上面と下面を有している。上面にはゲート１２ａとエミッタ１２ｂが形成されている。下面にはコレクタ１２ｃが形成されている。
半導体素子１２のゲート１２ａには、例えばＡｌ又はＣｕで形成されたワイヤ１４の一端が接続されている。ワイヤ１４の他端は制御電極１６に接続されている。半導体素子１２の上面のエミッタ１２ｂには、はんだ１８により上面電極２０（Ｎ側電極）が固定されている。上面電極２０の上には、上面電極２０と面接触するように絶縁シート２２が形成されている。絶縁シート２２の上には、絶縁シート２２と面接触するようにシールド板２４が形成されている。シールド板２４は、例えばＡｌ、Ｃｕ、又はグラファイトなどの放射ノイズを遮蔽する材料で形成されている。
半導体素子１２の下面のコレクタ１２ｃには、はんだ３０によりヒートシンク３２が固定されている。ヒートシンク３２は、例えばＣｕ、Ａｌ、又はＣｕを主成分とする合金などの導電性材料で形成されている。ヒートシンク３２の上面には、例えばはんだにより下面電極３４（Ｐ側電極）が固定されている。ヒートシンク３２の下面には、熱伝導率が高い材料で絶縁層３６が形成されている。絶縁層３６の下面には、金属板３８が固定されている。金属板３８は例えばＣｕで形成されている。こうして、半導体素子１２の下面のコレクタ１２ｃと金属板３８が熱接続されている。
上記の構成は樹脂４０に覆われている。具体的には、樹脂４０は、上面電極２０の一部、シールド板２４の一部、制御電極１６の一部、下面電極３４の一部、及び金属板３８の下面を外部に露出させつつ、半導体素子１２等を覆っている。
絶縁シート２２と樹脂４０は異なる材料で形成されている。絶縁シート２２と樹脂４０の材料は、絶縁シート２２の熱伝導率が樹脂４０の熱伝導率よりも高くなるように選択される。絶縁シート２２は、例えばエポキシ樹脂、シリコン樹脂、又はポリイミド樹脂に、アルミナ、窒化ボロン、窒化シリコン、又は窒化アルミなどのフィラーを含浸させた材料とすることで、熱伝導率を向上させる。フィラーの含有率は、体積％で５０％〜８０％程度が好ましい。他方、樹脂４０には、例えばエポキシ樹脂を用いる。
図１から分かるように、シールド板２４と上面電極２０の間には絶縁シート２２又は樹脂４０が介在しているので、シールド板２４と上面電極２０は電気的に絶縁されている。これにより、シールド板２４を外部のグランド端子に接続すれば、シールド板２４をグランド電位にすることができる。
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の樹脂等の斜視図である。シールド板２４は、樹脂４０の左右に伸びている。図１の説明に戻る。制御基板４２は、シールド板２４の上方に位置するように樹脂４０に固定されている。制御基板４２には制御回路が形成されている。制御基板４２と樹脂４０の固定には、ねじ止め又は接着剤などを用いる。制御基板４２は、ゲート１２ａにゲート駆動信号を伝送するものである。また、制御基板４２のグランド端子とシールド板２４を電気的に接続して、シールド板２４をグランド電位とすることもできる。
例えば、シールド板２４を樹脂４０の外に形成しようとすると、シールド板２４を樹脂４０に対して固定する固定手段が必要である。また、組立工程も必要となる。しかし、本発明の実施の形態１に係る半導体装置では、シールド板２４と樹脂４０を一体的に形成したため、シールド板２４を樹脂４０に固定する固定手段、及び組立工程が不要となる。さらに、シールド板２４と樹脂４０を一体的に形成すると、シールド板２４を樹脂４０の外に設ける場合と比較して半導体装置を小型化できる。また、樹脂４０に対し制御基板４２を固定することで、制御基板４２を設けるためのスペースを小さくできる。
本発明の実施の形態１に係る半導体装置１０の半導体素子１２は、下面と上面の両方から放熱可能となっている。つまり、下面の熱は金属板３８で放熱し、上面の熱ははんだ１８、上面電極２０、及び絶縁シート２２を介してシールド板２４で放熱する。半導体素子１２の上面からシールド板２４に至る熱経路に、樹脂４０よりも熱伝導率の高い絶縁シート２２を設けることで、上面の熱を速やかに外部に放出できる。従って、シールド板２４は、放射ノイズの遮蔽機能を有しつつ、半導体素子１２の上面の放熱機能も有している。そのため、本発明の実施の形態１によれば、小型でありながら制御基板４２への放射ノイズの影響を抑制でき、かつ高い放熱性を実現した半導体装置を提供できる。
シールド板２４の厚みは厚いほど、遮蔽機能と放熱機能を高めることができるので、シールド板２４には、適度な厚みを持たせることが好ましい。シールド板２４をグランド電位にできれば、シールド板２４は制御基板４２のグランド端子以外の端子と接続してもよい。半導体素子１２は、ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴ又はフリーホイールダイオードなどの上面電極と下面電極を有するものであればよい。ヒートシンク３２と下面電極３４は一体形成してもよい。なお、これらの変形は以下の実施の形態に係る半導体装置に対しても応用できる。
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る半導体装置は、実施の形態１に係る半導体装置と一致する点が多いので、実施の形態１に係る半導体装置との相違点を中心に説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。この半導体装置は、半導体素子１２の直上部でシールド板２４が樹脂４０から外部へ露出することを特徴とする。なお、図３以降の断面図では制御基板は省略する。
シールド板２４の中央部２４ａは、半導体素子１２の直上に位置している。そして、中央部２４ａは樹脂４０から外部へ露出している。シールド板２４の上には、中央部２４ａを避けて樹脂４０ａ、４０ｂが形成されている。図４は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の樹脂等の斜視図である。樹脂４０は、シールド板２４の上の樹脂４０ａ、４０ｂとシールド板２４の下の樹脂とが一体的に形成された形状となっている。これにより樹脂４０は、シールド板２４の一部を囲んでシールド板２４を固定している。
本発明の実施の形態２に係る半導体装置によれば、中央部２４ａが樹脂４０の外に露出することで、実施の形態１の場合と比較してシールド板２４の露出面積を増加させることができる。よって、半導体装置の放熱性を高めることができる。しかも、中央部２４ａは半導体素子１２の直上部にあるので、半導体素子１２の上面からの熱を最短経路で放熱できる。
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る半導体装置は、実施の形態２に係る半導体装置と一致する点が多いので、実施の形態２に係る半導体装置との相違点を中心に説明する。図５は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の断面図である。この半導体装置は、シールド板２４のうち樹脂４０から外部へ露出する部分に凸部２４ｂを形成したことを特徴とする。
図６は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置の樹脂等の斜視図である。凸部２４ｂは複数形成され、それぞれが中央部２４ａの上を平行に伸びている。本発明の実施の形態３に係る半導体装置によれば、シールド板２４の樹脂外に露出する部分に凸部２４ｂを設けたため、シールド板２４の表面積を増加させることができる。よって、半導体装置の放熱性を高めることができる。
本発明の実施の形態３では、中央部２４ａに凸部２４ｂを形成したが、シールド板２４の樹脂４０の外に露出する部分のどこかに凸部を形成すれば半導体装置の放熱性を高めることができる。例えばシールド板２４の樹脂４０側面から外部に伸びる部分に凸部を形成してもよい。
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る半導体装置は、実施の形態１に係る半導体装置と一致する点が多いので、実施の形態１に係る半導体装置との相違点を中心に説明する。図７は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置の断面図である。この半導体装置は、シールド板５０で半導体素子の側面を囲むことを特徴とする。
シールド板５０は、天板部分５０Ａと、この天板部分５０Ａと接続された第１包囲部分５０Ｂを備えている。天板部分５０Ａは絶縁シート２２と接する部分である。天板部分５０Ａは、本発明の実施の形態１のシールド板２４と同じ形状である。天板部分５０Ａの中央部５０ａは、樹脂４０の外に露出している。第１包囲部分５０Ｂは、半導体素子１２の側面を囲むように形成された部分である。
第１包囲部分５０Ｂが開口を有することにより、空隙５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが形成されている。空隙５０ｂを通って制御電極１６が樹脂４０の外に伸び、空隙５０ｃを通って上面電極２０が樹脂４０の外に伸び、空隙５０ｄを通って下面電極３４が樹脂４０の外に伸びている。空隙５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを設けることで、シールド板５０が、制御電極１６、上面電極２０、又は下面電極３４と接することを回避している。なお、第１包囲部分５０Ｂが、制御電極１６、上面電極２０、又は下面電極３４に電気的な影響を与えないように、空隙５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの大きさを設定することが好ましい。
図８は、本発明の実施の形態４に係るシールド板の斜視図である。シールド板５０は、半導体素子の上面及び側面を覆うことができる形状となっている。つまり、シールド板５０は、１つの開放面を有するケースとなるように形成されている。
本発明の実施の形態４に係る半導体装置によれば、放射ノイズの発生源となる半導体素子１２を囲むようにシールド板５０を形成したので、遮蔽機能を高めることができる。図９は、シールド板の変形例を示す斜視図である。図９には天板部分６０Ａと第１包囲部分６０Ｂを備えるシールド板６０が示されている。第１包囲部分６０Ｂに切り欠きを形成することで、空隙６０ａ、６０ｂ、６０ｃが形成されている。切り欠きにより、空隙６０ａ、６０ｂ、６０ｃを大きくできるので、第１包囲部分６０Ｂと、制御電極１６、上面電極２０、又は下面電極３４との間の絶縁を確保しやすい。
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る半導体装置は、実施の形態１に係る半導体装置と一致する点が多いので、実施の形態１に係る半導体装置との相違点を中心に説明する。図１０は、本発明の実施の形態５に係る半導体装置の断面図である。この半導体装置は、金属板７０で半導体素子１２の側面を囲むことを特徴とする。
金属板７０は、底板部分７０Ａと、底板部分７０Ａに接続された第２包囲部分７０Ｂを備えている。底板部分７０Ａは、上面が絶縁層３６と接し、下面が樹脂４０の外に露出する部分である。第２包囲部分７０Ｂは、半導体素子１２の側面を囲むように形成された部分である。シールド板２４のうち絶縁シート２２に面接触する面は、第２包囲部分７０Ｂの上面と接している。
第２包囲部分７０Ｂが開口を有することにより、空隙７０ａ、７０ｂ、７０ｃが形成されている。空隙７０ａを通って制御電極１６が樹脂４０の外に伸び、空隙７０ｂを通って上面電極２０が樹脂４０の外に伸び、空隙７０ｃを通って下面電極３４が樹脂４０の外に伸びている。空隙７０ａ、７０ｂ、７０ｃを設けることで、金属板７０が、制御電極１６、上面電極２０、又は下面電極３４と接することを回避している。なお、第２包囲部分７０Ｂが、制御電極１６、上面電極２０、又は下面電極３４に電気的な影響を与えないように、空隙７０ａ、７０ｂ、７０ｃの大きさを設定することが好ましい。
図１１は、本発明の実施の形態５に係る金属板の斜視図である。金属板７０は半導体素子の下面及び側面を覆うことができる形状となっている。つまり、金属板７０は、１つの開放面を有するケースとなるように形成されている。
本発明の実施の形態５に係る半導体装置によれば、半導体素子１２の上面はシールド板２４に覆われ、半導体素子１２の下面と側面は金属板７０に覆われる。そして、シールド板２４と金属板７０は接続されているので、シールド板２４と金属板７０を一括してグランド電位にすることができる。よって、放射ノイズの遮蔽機能を高めることができる。
図１２は、金属板の変形例を示す斜視図である。金属板８０は、底板部分８０Ａと第２包囲部分８０Ｂを有している。第２包囲部分８０Ｂに切り欠きを形成することで、空隙８０ａ、８０ｂ、８０ｃが形成されている。この場合空隙を大きく形成することができるので、第２包囲部分８０Ｂと、制御電極１６、上面電極２０、又は下面電極３４との間の絶縁を確保しやすい。
実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る半導体装置は、実施の形態４に係る半導体装置と一致する点が多いので、実施の形態４に係る半導体装置との相違点を中心に説明する。図１３は、本発明の実施の形態６に係る半導体装置の断面図である。この半導体装置は、シールド板９０を、導電性金属を添加した樹脂で形成したことを特徴とする。
シールド板９０は、天板部分９０Ａと第１包囲部分９０Ｂを有している。また、第１包囲部分９０Ｂに開口を有することで、空隙９０ｂ、９０ｃ、９０ｄが形成されている。シールド板９０は、導電性金属を添加した樹脂で形成されている。
このような構成を有する半導体装置は、例えば、３回のトランスファーモールド工程で形成することができる。１回目のトランスファーモールド工程では、半導体素子１２近傍の樹脂４０を形成する。２回目のトランスファーモールド工程では、シールド板９０を形成する。そして、３回目のトランスファーモールド工程では、シールド板９０の外側に樹脂４０を形成する。
本発明の実施の形態６に係る半導体装置では、金属で形成したシールド板は不要となるので、半導体装置を小型化できる。
１０ 半導体装置、 １２ 半導体素子、 １２ａ ゲート、 １２ｂ エミッタ、 １２ｃ コレクタ、 １４ ワイヤ、 １６ 制御電極、 １８ はんだ、 ２０ 上面電極、 ２２ 絶縁シート、 ２４ シールド板、 ２４ａ 中央部、 ２４ｂ 凸部、 ３０ はんだ、 ３２ ヒートシンク、 ３４ 下面電極、 ３６ 絶縁層、 ３８ 金属板、 ４０，４０ａ，４０ｂ 樹脂、 ４２ 制御基板、 ５０，６０ シールド板、 ５０Ａ，６０Ａ 天板部分、 ５０Ｂ，６０Ｂ 第１包囲部分、 ７０，８０ 金属板、 ７０Ａ，８０Ａ 底板部分、 ７０Ｂ，８０Ｂ 第２包囲部分、 ９０ シールド板、 ９０Ａ 天板部分、 ９０Ｂ 第１包囲部分

Claims (8)

  1. 上面と下面を有する半導体素子と、
    前記下面に熱接続された金属板と、
    前記上面にはんだ付けされた上面電極と、
    前記上面電極の上に、前記上面電極と面接触するように形成された絶縁シートと、
    前記絶縁シートの上に前記絶縁シートと面接触するように形成され、放射ノイズを遮蔽するシールド板と、
    前記上面電極の一部、前記シールド板の一部、及び前記金属板の下面を外部に露出させつつ前記半導体素子を覆う樹脂と、
    前記シールド板の上方に位置するように前記樹脂に固定された制御基板と、を備え、
    前記絶縁シートの熱伝導率は前記樹脂の熱伝導率よりも高いことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記シールド板は、前記半導体素子の直上部で前記樹脂から外部へ露出することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記シールド板のうち前記樹脂から外部へ露出する部分には凸部が形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
  4. 上面と下面を有する半導体素子と、
    前記下面に熱接続された金属板と、
    前記上面にはんだ付けされた上面電極と、
    前記上面電極の上に、前記上面電極と面接触するように形成された絶縁シートと、
    前記絶縁シートの上に前記絶縁シートと面接触するように形成され、放射ノイズを遮蔽するシールド板と、
    前記上面電極の一部、前記シールド板の一部、及び前記金属板の下面を外部に露出させつつ前記半導体素子を覆う樹脂と、を備え、
    前記絶縁シートの熱伝導率は前記樹脂の熱伝導率よりも高く、
    前記シールド板は、
    前記絶縁シートと接する天板部分と、
    前記天板部分と接続され、前記半導体素子の側面を囲み、前記上面電極を通すための空隙を有する第１包囲部分と、を備えたことを特徴とする半導体装置。
  5. 上面と下面を有する半導体素子と、
    前記下面に熱接続された金属板と、
    前記上面にはんだ付けされた上面電極と、
    前記上面電極の上に、前記上面電極と面接触するように形成された絶縁シートと、
    前記絶縁シートの上に前記絶縁シートと面接触するように形成され、放射ノイズを遮蔽するシールド板と、
    前記上面電極の一部、前記シールド板の一部、及び前記金属板の下面を外部に露出させつつ前記半導体素子を覆う樹脂と、を備え、
    前記絶縁シートの熱伝導率は前記樹脂の熱伝導率よりも高く、
    前記金属板は、
    下面が前記樹脂の外に露出する底板部分と、
    前記底板部分と接続され、前記半導体素子の側面を囲み、前記上面電極を通すための空隙を有する第２包囲部分と、を備え、
    前記シールド板の前記絶縁シートに面接触する面は前記第２包囲部分の上面と接することを特徴とする半導体装置。
  6. 前記シールド板は、導電性金属を添加した樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
  7. 前記制御基板のグランド端子と前記シールド板を電気的に接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  8. 前記シールド板は前記樹脂の側面から外部に露出することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
JP2014543081A 2012-10-25 2012-10-25 半導体装置 Active JP5949935B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/077626 WO2014064806A1 (ja) 2012-10-25 2012-10-25 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5949935B2 true JP5949935B2 (ja) 2016-07-13
JPWO2014064806A1 JPWO2014064806A1 (ja) 2016-09-05

Family

ID=50544204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014543081A Active JP5949935B2 (ja) 2012-10-25 2012-10-25 半導体装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9601408B2 (ja)
JP (1) JP5949935B2 (ja)
CN (1) CN104756248B (ja)
DE (1) DE112012007051B4 (ja)
WO (1) WO2014064806A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7270024B2 (ja) 2018-07-12 2023-05-09 ギャズトランスポルト エ テクニギャズ 液化ガス移送システム

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6577374B2 (ja) * 2016-01-19 2019-09-18 三菱電機株式会社 半導体装置
JP2021061263A (ja) * 2018-02-07 2021-04-15 株式会社東芝 半導体ユニット及び半導体装置
JP6922002B2 (ja) * 2018-02-07 2021-08-18 株式会社東芝 半導体装置
JP2021082617A (ja) * 2018-03-12 2021-05-27 株式会社東芝 半導体装置
WO2021019613A1 (ja) * 2019-07-26 2021-02-04 株式会社 東芝 半導体ユニット及び半導体装置
JP7280208B2 (ja) * 2020-01-22 2023-05-23 日立Astemo株式会社 電子制御装置
EP3872851A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-01 Infineon Technologies Austria AG Protector cap for package with thermal interface material
JP2022099475A (ja) * 2020-12-23 2022-07-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路構成体
JP2022099476A (ja) * 2020-12-23 2022-07-05 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路構成体
DE102022205466B3 (de) 2022-05-31 2023-10-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Leistungsmodul und Baugruppe

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02288357A (ja) * 1989-04-28 1990-11-28 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH0697321A (ja) * 1992-06-04 1994-04-08 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2005353805A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2011054610A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Dainippon Printing Co Ltd 熱伝導性シート及びその製造方法
JP2012004282A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4474685A (en) * 1982-03-29 1984-10-02 Occidental Chemical Corporation High performance molding compounds for shielding electromagnetic interference
JP2895504B2 (ja) 1989-04-19 1999-05-24 三菱電機株式会社 半導体装置
JPH03171652A (ja) * 1989-11-29 1991-07-25 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH06275741A (ja) 1993-03-19 1994-09-30 Toppan Printing Co Ltd 半導体装置
KR960000706B1 (ko) 1993-07-12 1996-01-11 한국전기통신공사 전력소자용 플라스틱 패키지 구조 및 그 제조방법
JPH08191115A (ja) * 1995-01-11 1996-07-23 Fuji Electric Co Ltd 樹脂封止型半導体装置
JP2003068940A (ja) 2001-08-28 2003-03-07 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
US6873043B2 (en) * 2003-03-10 2005-03-29 Delphi Technologies, Inc. Electronic assembly having electrically-isolated heat-conductive structure
JP2007251076A (ja) 2006-03-20 2007-09-27 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
US7759778B2 (en) * 2008-09-15 2010-07-20 Delphi Technologies, Inc. Leaded semiconductor power module with direct bonding and double sided cooling
JP5157967B2 (ja) 2009-03-06 2013-03-06 株式会社デンソー センサ装置およびその取付構造
JP5018909B2 (ja) 2009-06-30 2012-09-05 株式会社デンソー 半導体装置
JP5382049B2 (ja) * 2010-06-30 2014-01-08 株式会社デンソー 半導体装置
JP5273265B2 (ja) 2012-02-06 2013-08-28 三菱電機株式会社 電力用半導体装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02288357A (ja) * 1989-04-28 1990-11-28 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH0697321A (ja) * 1992-06-04 1994-04-08 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2005353805A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2011054610A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Dainippon Printing Co Ltd 熱伝導性シート及びその製造方法
JP2012004282A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7270024B2 (ja) 2018-07-12 2023-05-09 ギャズトランスポルト エ テクニギャズ 液化ガス移送システム

Also Published As

Publication number Publication date
DE112012007051T5 (de) 2015-08-06
CN104756248A (zh) 2015-07-01
DE112012007051B4 (de) 2020-06-10
CN104756248B (zh) 2017-09-22
JPWO2014064806A1 (ja) 2016-09-05
US9601408B2 (en) 2017-03-21
WO2014064806A1 (ja) 2014-05-01
US20150340325A1 (en) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5949935B2 (ja) 半導体装置
JP4985810B2 (ja) 半導体装置
JP6345265B2 (ja) 電子機器及び電子機器の製造方法
CN106298700B (zh) 半导体装置
JP6180646B1 (ja) 半導体パッケージ、及びモジュール
JP6602981B2 (ja) 半導体装置
JP4985809B2 (ja) 半導体装置
US10777476B2 (en) Semiconductor device
JP7379886B2 (ja) 半導体装置
JP2004071977A (ja) 半導体装置
JP2007027404A (ja) 半導体装置
US11984386B2 (en) Semiconductor device
JP5429413B2 (ja) 半導体装置
JP2006310609A (ja) 半導体装置
JP5177174B2 (ja) 半導体装置
JP5682511B2 (ja) 半導体モジュール
JP2017069351A (ja) 半導体装置
US20240186221A1 (en) Semiconductor device
KR20160009950A (ko) 리드프레임 및 이를 갖는 전력 반도체 패키지
JP2011066281A (ja) 発熱デバイス
JP2005033123A (ja) 半導体パワーモジュール
JP2018056356A (ja) 半導体装置
JP2007027403A (ja) 半導体装置
JP6527777B2 (ja) 半導体装置及びそれを有する実装基板
JP5446454B2 (ja) 半導体装置の実装構造

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160523

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5949935

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250