JP6685209B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6685209B2
JP6685209B2 JP2016177229A JP2016177229A JP6685209B2 JP 6685209 B2 JP6685209 B2 JP 6685209B2 JP 2016177229 A JP2016177229 A JP 2016177229A JP 2016177229 A JP2016177229 A JP 2016177229A JP 6685209 B2 JP6685209 B2 JP 6685209B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
module
semiconductor device
semiconductor
sub
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
JP2016177229A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018046033A (ja
Inventor
大西　正己
正己 大西
高志 平尾
高志 平尾
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.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Systems Ltd
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 Hitachi Automotive Systems Ltd filed Critical Hitachi Automotive Systems Ltd
Priority to JP2016177229A priority Critical patent/JP6685209B2/ja
Priority to CN201780052168.9A priority patent/CN109729741B/zh
Priority to DE112017003831.6T priority patent/DE112017003831B4/de
Priority to US16/330,197 priority patent/US11056415B2/en
Priority to PCT/JP2017/026033 priority patent/WO2018047474A1/ja
Publication of JP2018046033A publication Critical patent/JP2018046033A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6685209B2 publication Critical patent/JP6685209B2/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
    • 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
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • 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
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/047—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads being parallel to the base
    • 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
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • 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
    • 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
    • H01L23/492—Bases or plates or solder therefor
    • 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
    • H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • 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
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • 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
    • H01L2224/48225—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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation 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
    • H01L2224/01—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
    • 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
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48475—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
    • H01L2224/48476—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area
    • 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
    • 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
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00012—Relevant to the scope of the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group
    • 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
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • 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
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H01L2924/141—Analog devices
    • H01L2924/1425—Converter
    • H01L2924/14252—Voltage converter
    • 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
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、半導体装置に係り、特に電力変換装置に用いられる半導体装置に係る。
近年、風力発電、太陽光発電設備および車載用モータ等の動力回路の駆動回路として必須である直流電源から交流を発生させる為に用いられる電力変換装置では、発電規模の増大や動力装置の高出力化によって大電流に対応したものが求められている。
しかし、それらの電力変換装置を発電装置や動力駆動装置の近傍に設置することで動力装置等を高効率動作させることが可能なことから、これらの小型・軽量化要求も高まっている。
特許文献１に記載された半導体装置は、複数の半導体素子を２つの導体部材で挟む構造により１つのモジュールとなっている。
一方、電力変換装置の高出力化の要求に伴い、電力変換装置の半導体装置に用いられる半導体素子を多並列に設けることが多くなっている。
特開２００２−１１０８９３号公報
本発明の課題は、半導体装置に用いられる半導体素子を多並列化する際に、歩留まり向上や信頼性向上を図ることである。
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体装置は、第１導体と第２導体に挟まれた第１半導体素子及び当該第１半導体素子の制御信号を伝達する第１リード線を有する第１サブモジュールと、
第３導体と第４導体に挟まれた第２半導体素子及び当該第２半導体素子の制御信号を伝達する第２リード線を有する第２サブモジュールと、
前記第１導体と前記第３導体を覆って形成されかつ当該第１導体と当該第３導体と接合される第５導体と、
前記第２導体と前記第４導体を覆って形成されかつ当該第２導体と当該第４導体と接合される第６導体とを備え、
前記第１導体は、前記第１リード線において前記第２リード線と接続されるための第１接続部と対向する部分と重ならないように形成される。
本発明により、半導体装置に用いられる半導体素子を多並列化する際に、歩留まり向上や信頼性向上を図ることができる。
電力変換装置１００の展開斜視図である。 パワー半導体モジュール１０１ａの全体斜視図である。 パワー半導体モジュール１０１ａからモジュールケース２２０及び封止樹脂２０７を取り除いた回路体３００の外観斜視図である。 回路体３００の展開斜視図である。 パワー半導体モジュール１０１ａに備えられる第１サブモジュール４２１及び第２サブモジュール４２２の展開斜視図である。 図５（ａ）に示された第１サブモジュール４２１及び第２サブモジュール４２２の上面図である。 図４の線ＢＢを通る断面の矢印方向から見た断面図である。
本発明に係る半導体装置を実施するための形態を図面を用いて説明する。
図１は、電力変換装置１００の展開斜視図である。
ＤＣコネクタ１０４に直流電圧が印加され、３個のパワー半導体モジュール１０１ａないし１０１ｃによって直流電流が交流電流に変換される。交流電流は、バスバ１０６を通りＡＣコネクタ１０３から３相交流電圧が出力される。この時３個のパワー半導体モジュール１０１ａないし１０１ｃから発生する高調波成分をキャパシタ１０７で吸収することで電池への電圧変動などを抑制する。
制御基板１０２はモーターコントロール用の制御基板であり３個のパワー半導体モジュール１０１ａないし１０１ｃによって発生した交流電圧をモータ駆動指令値により与えられた値に制御をおこなっている。
また駆動基板１０５は、３個のパワー半導体モジュール１０１ａないし１０１ｃを駆動するための信号を制御しておりゲート電圧の時間制御によってＡＣコネクタ１０３から出力される電圧をコントロールする。
ケース１０８は、パワー半導体モジュール１０１ａないし１０１ｃの冷却用水路を兼ねておりとパワー半導体モジュール１０１ａないし１０１ｃのスイッチング時に発生する熱による温度上昇を抑制する。
図２は、パワー半導体モジュール１０１ａの全体斜視図である。パワー半導体モジュール１０１ｂ及び１０１ｃは、パワー半導体モジュール１０１ａと同様の構成であるので説明は省略する。
パワー半導体モジュール１０１ａは、ゲート制御端子２０１ａ及び２０１ｂと、直流端子のＮ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ）端子２０２、直流端子のＰ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ）端子２０４、交流出力用のＡＣ端子２０３を有する。
パワー半導体モジュール１０１ａは、直流電圧をＮ端子２０２、Ｐ端子２０４に印加しゲート制御端子２０１ａ及び２０１ｂに対し交互に駆動信号を入れることによりのＡＣ端子２０３から交流電圧が出力される。
配線絶縁部２０６は、ゲート制御端子２０１ａ、２０１ｂ、直流端子のＮ端子２０２、 Ｐ端子２０４、交流出力用のＡＣ端子２０３を各々絶縁し、端子間の絶縁を高めている。
また、モジュールケース２２０内部には、後述されるスイッチング用の半導体素子が配置される。封止樹脂２０７は、配線絶縁部２０６とモジュールケース２２０の絶縁性を高めている。
モジュールケース２２０は、フランジ２０８と、フィン２１０を設ける放熱部２１１と、フランジ２０８と放熱部２１１を接続する接続部２０９と、に構成される。半導体素子から発生する熱は、放熱部２１１から水冷用の液体により放熱される。配線絶縁部２０６は、固定部２０５によりモジュールケース２２０に固定される。
図３は、パワー半導体モジュール１０１ａからモジュールケース２２０及び封止樹脂２０７を取り除いた回路体３００の外観斜視図である。図４は、回路体３００の展開斜視図である。図５（ａ）は、パワー半導体モジュール１０１ａに備えられる第１サブモジュール４２１及び第２サブモジュール４２２の展開斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示された第１サブモジュール４２１及び第２サブモジュール４２２の上面図である。図６は、図４の線ＢＢを通る断面の矢印方向から見た断面図である。
図５（ａ）に示される第１サブモジュール４２１は、第１導体４０１ａと第２導体４０２ａに挟まれた第１半導体素子４０９及び当該第１半導体素子４０９の制御信号を伝達する第１リード線４１１を有する。第１導体４０１ａは、第１半導体素子４０９とはんだ材を介して接続される。第２導体４０２ａは、第１半導体素子４０９を挟んで第１導体４０１ａと対向する位置に配置される。
第２サブモジュール４２２は、第３導体４０３ａと第４導体４０４ａに挟まれた第２半導体素子４１０及び当該第２半導体素子４１０の制御信号を伝達する第２リード線４１２を有する。第３導体４０３ａは、第２半導体素子４１０とはんだ材を介して接続される。第４導体４０４ａは、第２半導体素子４１０を挟んで第３導体４０３ａと対向する位置に配置される。
本実施形態においては、第１半導体素子４０９や第２半導体素子４１０はそれぞれ４つ設けられるが、２つ以上の複数個であればよい。
本実施形態においては、第１サブモジュール４２１及び第２サブモジュール４２２が、インバータ回路の上アーム回路を構成する。図４に示される第３サブモジュール４２３及び第４サブモジュール４２４は、第１サブモジュール４２１と構造及び機能が同一なため、説明を省略する。第３サブモジュール４２３及び第４サブモジュール４２４が、インバータ回路の下アーム回路を構成する。
図５（ａ）に示されるように、ワイヤ４１６は、第１リード線４１１と第１半導体素子４０９の制御電極を接続する。第１接続部４１３は、第１サブモジュール４２１と第２サブモジュール４２２を接続する。
図３及び図４に示されるように、第５導体４０５ａは、第１導体４０１ａと第３導体４０３ａを覆って形成されかつ第１導体４０１ａと第３導体４０３ａと接合される。第６導体４０６ａは、第２導体４０２ａと第４導体４０４ａを覆って形成されかつ第２導体４０２ａと第４導体４０４ａと接合される。接合は例えば、はんだ材が用いられる。
なお第３サブモジュール４２３は、第７導体４０１ｂと第８導体４０２ｂを有し、第７導体４０１ｂと第８導体４０２ｂが対向するように配置される。第４サブモジュール４２４は、第９導体４０３ｂと第１０導体４０４ｂを有し、第９導体４０３ｂと第１０導体４０４ｂが対向するように配置される。
第１１導体４０５ｂは、第７導体４０１ｂと第９導体４０３ｂを覆って形成されかつ第７導体４０１ｂと第９導体４０３ｂと接合される。第１２導体４０６ｂは、第８導体４０２ｂと第１０導体４０４ｂを覆って形成されかつ第８導体４０２ｂと第１０導体４０４ｂと接合される。接合は例えば、はんだ材が用いられる。
第１サブモジュール４２１と第２サブモジュール４２２とを分けて構成することにより、各々のサブモジュールにおいて、各種電気特性や発生する熱分布等を測定することが可能となり、サブモジュールを選別可能となる。よって、複数のサブモジュールを第５導体４０５ａと第６導体４０６ａにより接続した場合の歩留まり向上や信頼性向上を達成するこができる。
図５（ｂ）に示されるように。第１導体４０１ａと第２導体４０２ａの配列方向から見た場合、第１導体４０１ａは、第１接続部４１３と対向する部分が切り欠くよう形成される第１凹部４３１を設ける。同様に、第３導体４０３ａは、第１接続部４１３と対向する部分が切り欠くよう形成される第２凹部４３２を設ける。つまり、第１導体４０１ａと第２導体４０２ａの配列方向から見た場合、第１導体４０１ａ及び第３導体４０３ａは、第１接続部４１３と重ならないように、それぞれの外形が形成される。
第１サブモジュール４２１と第２サブモジュール４２２が隣り合うように配置されると、第１凹部４３１と第２凹部４３２が繋がり、第１凹部４３１と第２凹部４３２を介して第１接続部４１３が見える状態となる。これにより、第１サブモジュール４２０と第２サブモジュール４２１の制御の各電極の接続作業が、第１凹部４３１と第２凹部４３２を介して行なわれ、接続工程が容易になりかつ接続信頼性が向上する。
なお、第１凹部４３１は、第１導体４０１ａの対向する辺にそれぞれ形成される。また第２凹部４３２は、第３導体４０３ａの対向する辺にそれぞれ形成される。これにより、第１サブモジュール４２１の両端に、２つの第２サブモジュール４２２を配置する場合であっても、サブモジュールのリード線同士の接続部が１凹部４３１と第２凹部４３２を介して接続部が見える状態となり、サブモジュールを３つ以上用いる場合でも接続工程が容易になりかつ接続信頼性が向上する。
また本実施形態においては、図５（ａ）で示されるように、第１リード線４１１は、２つの第１半導体素子４０９の間に配置される。これにより、各第１半導体素子４０９への駆動信号の伝達距離の差を極めて少なくすることが可能となる。また熱源を分散させる事ができ熱集中による信頼性低下を防止することができる。
特に、第１のサブモジュール４２０において、第１半導体素子４０９が２つ並べられた列が２つ設けられる。第１リード線４１１は、これらの２つの列の間に配置される。これにより、第１半導体素子４０９が４つ以上設けられた場合でも、第１半導体素子４０９への駆動信号の伝達距離の差を極めて少なくすることが可能となる。
なお、リード線に関しては、第２サブモジュール４２１ないし第４サブモジュール４２４も同様な構成である。
また図４及び図６に示されるように第６導体４０６ａは、第２導体４０２ａと第４導体４０４ａを収納する凹部４３０を形成する。これにより、複数のサブモジュールの実装時における位置決め精度の向上や接続面積の増加による低抵抗化および低熱抵抗化が可能となる。
また図６に示されるように、第５導体４０５ａは、第１導体４０１ａと第３導体４０３ａを収納する凹部４３３を形成する。これにより、複数のサブモジュールの実装時における位置決め精度の向上や接続面積の増加による低抵抗化および低熱抵抗化が可能となる。
また図５（ａ）に示されるように、本実施形態において、第１リード線４１１は、配線基板５１３の上に実装される。なお第１リード線４１１が配線基板５１３に埋設され第１接続部４１３が露出するように構成されていてもよい。
そして第２導体４０２ａは、配線基板５１３の一部が収納される凹部５３２を形成する。これにより、配線基板５１３の実装時における位置決め精度の向上や、複数の第１半導体素子４０９への駆動信号の距離の差を少なくすることが可能となる。
本実施形態においては、第１サブモジュール４２０及び第２サブモジュール４２１により、インバータ回路の上下アームの一方のアームを構成することができ、電流容量を増加可能なインバータが構成可能となる。また、サブモジュールの並列数を変えることで、インバータの電流容量を多種実現可能である。
１００…電力変換装置、１０１ａ…パワー半導体モジュール、１０１ｂ…パワー半導体モジュール、１０１ｃ…パワー半導体モジュール、１０２…制御基板、１０３…ＡＣコネクタ、１０４…ＤＣコネクタ、１０５…駆動基板、１０６…バスバ、１０７…キャパシタ、１０８…ケース、２０１ａ…ゲート制御端子、２０１ｂ…ゲート制御端子、２０２…Ｎ端子、２０３…ＡＣ端子、２０４…Ｐ端子、２０５…固定部、２０６…配線絶縁部、２０７…封止樹脂、２０８…フランジ、２０９…接続部、２１１…放熱部、２１０…フィン、２２０…モジュールケース、３００…回路体、４０１ａ…第１導体、４０１ｂ…第７導体、４０２ａ…第２導体、４０２ｂ…第８導体、４０３ａ…第３導体、４０３ｂ…第９導体、４０４ａ…第４導体、４０４ｂ…第１０導体、４０５ａ…第５導体、４０５ｂ…第１１導体、４０６ａ…第６導体、４０６ｂ…第１２導体、４０９…第１半導体素子、４１０…第２半導体素子、４１１…第１リード線、４１２…第２リード線、４１３…第１接続部、４１６…ワイヤ、４２１…第１サブモジュール、４２２…第２サブモジュール、４２３…第３サブモジュール、４２４…第４サブモジュール、４３０…凹部、４３１…第１凹部、４３２…第２凹部、４３３…凹部、５１３…配線基板、５３２…凹部

Claims (8)

  1. 第１導体と第２導体に挟まれた第１半導体素子及び当該第１半導体素子の制御信号を伝達する第１リード線を有する第１サブモジュールと、
    第３導体と第４導体に挟まれた第２半導体素子及び当該第２半導体素子の制御信号を伝達する第２リード線を有する第２サブモジュールと、
    前記第１導体と前記第３導体を覆って形成されかつ当該第１導体と当該第３導体と接合される第５導体と、
    前記第２導体と前記第４導体を覆って形成されかつ当該第２導体と当該第４導体と接合される第６導体とを備え、
    前記第１導体は、前記第１リード線において前記第２リード線と接続されるための第１接続部と対向する部分と重ならないように形成される半導体装置。
  2. 請求項１に記載の半導体装置であって、
    前記第３導体は、前記第２リード線において前記第１リード線と接続されるための第２接続部と対向する部分と重ならないように形成される半導体装置。
  3. 請求項１または２に記載の半導体装置であって、
    前記第１半導体素子は、複数の半導体素子で構成され、
    前記第１リード線は、前記１個以上の半導体素子に挟まれた位置に配置される半導体装置。
  4. 請求項３に記載の半導体装置であって、
    前記第２半導体素子は、複数の半導体素子で構成され、
    前記第２リード線は、前記１個以上の半導体素子に挟まれた位置に配置される半導体装置
  5. 請求項１ないし４に記載のいずれかの半導体装置であって、
    前記第６導体は、前記第２導体と前記第４導体を収納する凹部を形成する半導体装置。
  6. 請求項５に記載の半導体装置であって、
    前記第５導体は、前記第１導体と前記第３導体を収納する凹部を形成する半導体装置。
  7. 請求項３に記載の半導体装置であって、
    前記第１サブモジュールは、前記第１リード線を実装する第１配線基板を有し、
    前記第２導体は、前記第１配線基板を収納する凹部を形成する半導体装置。
  8. 請求項１ないし７に記載のいずれかの半導体装置であって、
    前記第１サブモジュール及び前記第２サブモジュールにより、インバータ回路の上下アームの一方のアームを構成する半導体装置。
JP2016177229A 2016-09-12 2016-09-12 半導体装置 Active JP6685209B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177229A JP6685209B2 (ja) 2016-09-12 2016-09-12 半導体装置
CN201780052168.9A CN109729741B (zh) 2016-09-12 2017-07-19 半导体装置
DE112017003831.6T DE112017003831B4 (de) 2016-09-12 2017-07-19 Halbleitervorrichtung
US16/330,197 US11056415B2 (en) 2016-09-12 2017-07-19 Semiconductor device
PCT/JP2017/026033 WO2018047474A1 (ja) 2016-09-12 2017-07-19 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177229A JP6685209B2 (ja) 2016-09-12 2016-09-12 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018046033A JP2018046033A (ja) 2018-03-22
JP6685209B2 true JP6685209B2 (ja) 2020-04-22

Family

ID=61562037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016177229A Active JP6685209B2 (ja) 2016-09-12 2016-09-12 半導体装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11056415B2 (ja)
JP (1) JP6685209B2 (ja)
CN (1) CN109729741B (ja)
DE (1) DE112017003831B4 (ja)
WO (1) WO2018047474A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11682606B2 (en) * 2019-02-07 2023-06-20 Ford Global Technologies, Llc Semiconductor with integrated electrically conductive cooling channels
JP2024020691A (ja) 2022-08-02 2024-02-15 三菱電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2024020692A (ja) 2022-08-02 2024-02-15 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN117254701B (zh) * 2023-11-14 2024-03-26 广汽埃安新能源汽车股份有限公司 双逆变器壳体、双逆变器和电驱系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3601432B2 (ja) 2000-10-04 2004-12-15 株式会社デンソー 半導体装置
EP1263045A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-04 ABB Schweiz AG High power semiconductor module
JP4262453B2 (ja) * 2002-07-15 2009-05-13 三菱電機株式会社 電力半導体装置
JP2004273749A (ja) * 2003-03-07 2004-09-30 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 半導体パワーモジュール
JP4254527B2 (ja) * 2003-12-24 2009-04-15 株式会社デンソー 半導体装置
JP2005228825A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 電力半導体装置
JP4743396B2 (ja) * 2004-07-29 2011-08-10 ヤマハ発動機株式会社 パワーモジュール、モータコントロールユニット、電動輸送機器およびパワーモジュールの製造方法
JP4564937B2 (ja) * 2006-04-27 2010-10-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 電気回路装置及び電気回路モジュール並びに電力変換装置
JP4506848B2 (ja) * 2008-02-08 2010-07-21 株式会社デンソー 半導体モジュール
JP5511515B2 (ja) * 2010-05-31 2014-06-04 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP5427745B2 (ja) * 2010-09-30 2014-02-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュール及びその製造方法
JP5542646B2 (ja) * 2010-12-24 2014-07-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワーモジュールの製造方法、パワーモジュールの設計方法
US9093434B2 (en) * 2011-04-04 2015-07-28 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
KR101887199B1 (ko) 2011-06-16 2018-09-10 후지 덴키 가부시키가이샤 반도체 유닛 및 그것을 이용한 반도체 장치
JP5434986B2 (ja) * 2011-08-10 2014-03-05 株式会社デンソー 半導体モジュールおよびそれを備えた半導体装置
US9761506B2 (en) 2012-02-23 2017-09-12 Rohm Co., Ltd. Semiconductor device and fabrication method for the same
JP6368646B2 (ja) 2012-09-20 2018-08-01 ローム株式会社 パワーモジュール半導体装置およびインバータ装置、およびパワーモジュール半導体装置の製造方法、および金型
JP5879238B2 (ja) * 2012-09-26 2016-03-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュール
JP5957396B2 (ja) * 2013-03-05 2016-07-27 日立オートモティブシステムズ株式会社 両面冷却型電力変換装置
JP6228888B2 (ja) * 2014-04-24 2017-11-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュール
DE102014115909B4 (de) 2014-10-31 2017-06-01 Infineon Technologies Ag Press-Pack-Zelle und Verfahren zum Betrieb einer Press-Pack-Zelle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018046033A (ja) 2018-03-22
CN109729741B (zh) 2022-11-04
US11056415B2 (en) 2021-07-06
WO2018047474A1 (ja) 2018-03-15
DE112017003831T5 (de) 2019-04-18
DE112017003831B4 (de) 2021-10-21
US20190229032A1 (en) 2019-07-25
CN109729741A (zh) 2019-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6349275B2 (ja) 電力変換装置
JP5289348B2 (ja) 車載用電力変換装置
JP6685209B2 (ja) 半導体装置
KR20110104879A (ko) 전력 변환 장치
JP6591556B2 (ja) 電力変換装置
WO2019123818A1 (ja) 電力変換装置
JP6929813B2 (ja) パワー半導体装置
DE112016003006T5 (de) Elektrischer Verdichter
EP2808892B1 (en) Inverter unit
US20170236774A1 (en) Semiconductor module and semiconductor driving device
WO2013065849A1 (ja) インバータ装置
JP7303087B2 (ja) 平滑コンデンサ部及びスナバコンデンサを有するモータ駆動装置
JP2013089784A (ja) 半導体装置
JP2008004953A (ja) 半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置
JP2018085792A (ja) 半導体装置
JP5100535B2 (ja) 電力半導体モジュールおよびこれを備えた半導体電力変換装置
JP2020010561A (ja) 電力変換装置
WO2019193903A1 (ja) 電力変換装置及びコンデンサモジュール
JP2016144238A (ja) 電力変換装置
JP6568422B2 (ja) 電力変換装置
JP6447914B2 (ja) パワーモジュールの直流側配線基板及びその製造方法
US20230395457A1 (en) Power Semiconductor Device, Power Conversion Device, and Electric System
WO2023210098A1 (ja) 電力変換装置
JP7428679B2 (ja) パワー半導体装置および電力変換装置
JP2023110166A (ja) 半導体モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160914

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170120

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170126

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190110

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190111

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: 20200303

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200331

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6685209

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250