JP6884624B2 - 半導体装置、半導体装置の製造方法及びインターフェースユニット - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態に係る半導体装置は、図1に示すように、金属製のベースプレート100上に並設され対をなす2個で1組の半導体ユニット10,20と、半導体ユニット10,20の上側に跨って設けられたインターフェースユニット30と、を備える。
インターフェースユニット30は、半導体ユニット10,20のそれぞれ対応する端子どうしを並列接続する。半導体装置は、インターフェースユニット30を介して、汎用インバータ等の外部機器側に設けられている機器側バスバーとのネジ(ボルト)接続が可能である。
収納部30aの平坦な上面上の中央には、第1エミッタ信号用端子31、第1ゲート信号用端子32、第2エミッタ信号用端子33及び第2ゲート信号用端子34が、平面パターンで正方形の4隅に位置するように等間隔で密集するように近接配置されている。第1エミッタ信号用端子31、第1ゲート信号用端子32、第2エミッタ信号用端子33及び第2ゲート信号用端子34は、図8中に例示したように、それぞれ棒状で上側に鉛直に延びている。
インターフェースユニット30の支持部30bには、図11に示すように、いずれもCu等の導電性の板状部材で作製されたコレクタ側主端子接続バー、エミッタ側主端子接続バー及び出力側主端子接続バーが設けられている。コレクタ側主端子接続バー、エミッタ側主端子接続バー及び出力側主端子接続バーは、図8中のコレクタ側主端子接続バーで例示したように、厚みが読める方向から見て中央が逆U字状をなすように4箇所の屈曲部をそれぞれ有して左右対称である。
次にインターフェースユニット30を使用した、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。まずベースプレート100上に、対をなす2個の半導体ユニット10,20をそれぞれ接合して並設する。そして図13に示すように、並設された一対の半導体ユニット10,20の上面上に、インターフェースユニット30を並設方向の中央に、支持部30bの長手方向が半導体ユニット10,20の長手方向と揃うように搭載する。同時にインターフェースユニット30は、収納部30aの切欠き30a1,30a2が半導体ユニット10,20の封止樹脂10a上で上方に延びる袴部16の外縁に沿うように搭載される。インターフェースユニット30は支持部30bの長手方向の中心軸が一対の半導体ユニット10,20間の隙間の中心と揃い、収納部30aの両端が一対の半導体ユニット10,20にそれぞれ等しい幅で重なる。すなわち半導体装置は平面パターンで左右対称的である。
一方、図16に示した比較例に係る半導体装置の場合、一対の半導体ユニット10,20が、インターフェースユニット30を介さず、コレクタ側バスバー配線105、エミッタ側バスバー配線107及び出力側バスバー配線109の3本のバスバー配線で並列接続される。並列接続された一対の半導体ユニット10,20を含む半導体装置は、一対の半導体ユニット10,20のそれぞれに対応する2枚の制御用プリント板101a,101bにより外部機器と接続される。図16に示すように、比較例に係る半導体装置の場合、コレクタ側バスバー配線105、エミッタ側バスバー配線107及び出力側バスバー配線109並びに2枚の制御用プリント板101a,101bの計5個の接続部材が必要になる。また5個の接続部材を半導体ユニット10,20にそれぞれ別箇に取り付ける手間も生じる。
インターフェースユニット130と一対の半導体ユニット110,120の主端子との接続構造の他の例を図17に示す。図17に示すように、インターフェースユニット130の出力側主端子接続バー、エミッタ側主端子接続バー及びコレクタ側主端子接続バーのそれぞれの両端の下面に、下側の半導体ユニット110,120側に突出する凸部を設けてもよい。そして、一対の半導体ユニット110,120の封止樹脂110aの上面上でそれぞれのインターフェースユニット130側の凸部に対応する位置に、凸部が嵌合可能な形状の凹部を設けてもよい。
また本発明に係る半導体装置で使用される半導体ユニットとしては、2in1用半導体ユニットに限定されず、内側の半導体モジュールが1個だけである、いわゆる「1in1」用の半導体ユニットであってもよい。図18に示すように、出力側端子を有さない1in1用の半導体ユニット210に対しても、本発明の実施の形態の第2変形例に係るインターフェースユニット230を接続できる。第2変形例に係るインターフェースユニット230の支持部230bは、出力端子に対応するバスバー端子を有さず、コレクタ側主端子接続バー及びエミッタ側主端子接続バーのみを備える。
また本発明に係る半導体装置で使用されるインターフェースユニットの収納部の内部配線の配置パターンとしては、図10(a)に示したものに限定されず、適宜、変更を加えることができる。例えば図19に示すように、第1のエミッタ信号用内部配線91x、第1のゲート信号用内部配線92x、第2のエミッタ信号用内部配線93x及び第2のゲート信号用内部配線94xのそれぞれの基部をすべて、平面パターンで、同一直線上に重ねてもよい。複数の内部配線の基部をすべて重ねることにより、基部を配置するために必要な収納部30aの幅を、更に短く抑えることが可能になり、インターフェースユニットの設計の自由度を一層高めることができる。
本発明は上記の開示した実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。本開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。例えば半導体チップである半導体素子としては、IGBT、MOSFET、ダイオード等の半導体モジュールに用いられる半導体素子であれば種々の半導体素子が採用可能である。
10a 封止樹脂
11 上アーム用のエミッタ信号用端子
12 左側のゲート信号用端子
13 下アーム用のエミッタ信号用端子
14 右側のゲート信号用端子
15a,15b コレクタ側接続端子
15c コレクタ側バスバー端子
15c1 台座
15d コレクタ側嵌合用凹部
16 袴部
18 袴部
17a,17b エミッタ側接続端子
17c エミッタ側バスバー端子
17d エミッタ側嵌合用凹部
19a,19b 出力側接続端子
19c 出力側バスバー端子
19d 出力側嵌合用凹部
20 半導体ユニット
21 上アーム用のエミッタ信号用端子
22 左側のゲート信号用端子
23 下アーム用のエミッタ信号用端子
24 右側のゲート信号用端子
30 インターフェースユニット
30a 収納部
30a1,30a2 切欠き
30b 支持部
31 第1エミッタ信号用端子
32 第1ゲート信号用端子
33 第2エミッタ信号用端子
34 第2ゲート信号用端子
35 コレクタ側主端子接続バー
35a,35b コレクタ側バスバー接続部
35a1,35b1 コレクタ側バスバー接続部
35a2 コレクタ側嵌合用凸部
35c コレクタ側外部接続部
37 エミッタ側主端子接続バー
37a,37b エミッタ側バスバー接続部
37a1,37b1 エミッタ側バスバー接続部
37a2,37b2 エミッタ側嵌合用凸部
37c エミッタ側外部接続部
39 出力側主端子接続バー
39a,39b 出力側バスバー接続部
39a1,39b1 出力側バスバー接続部
39a2,39b2 出力側嵌合用凸部
39c 出力側外部接続部
51,51a 絶縁層
52,52a 表面導電箔
53,53a 裏面導電箔
55 パワー半導体チップ
61 絶縁層
62 表面導電箔
63 裏面導電箔
65 パワー半導体チップ
70 プリント基板
71,72 ポスト電極
85,87,89 ナット
91 第1のエミッタ信号用内部配線
91a 基部
91b 左側枝部
91c 右側枝部
91d 中央枝部
91x 第1のエミッタ信号用内部配線
92 第1のゲート信号用内部配線
92a 基部
92b1 第1支部
92b2 第2支部92c 右側枝部
92c1 第1支部
92c2 第2支部
92d1 第1中央支部
92d2 第2中央支部
92x 第1のゲート信号用内部配線
93 第2のエミッタ信号用内部配線
93x 第2のエミッタ信号用内部配線
94 第2のゲート信号用内部配線
94x 第2のゲート信号用内部配線
95,97,99 ナット
100 ベースプレート
101,101a,101b 制御用プリント板
102,102a,102b 配線
105 コレクタ側バスバー配線
107 エミッタ側バスバー配線
109 出力側バスバー配線
111a,111b 切欠き部
130 インターフェースユニット
210 半導体ユニット
230 インターフェースユニット
230b 支持部
Claims (13)
- ベースプレートと、
半導体チップ及び前記半導体チップに接続され前記ベースプレートと反対側に延びる棒状のユニット側制御端子をそれぞれ備えて前記ベースプレート上に対をなす個数で並列された複数の半導体ユニットと、
収納部は、前記収納部の長手方向に延伸し複数の前記ユニット側制御端子と接続される内部配線を樹脂で充填して該樹脂内部で一体的に支持し、かつ、前記内部配線と接続され前記収納部の長手方向中央の前記樹脂から外部に延びる棒状の外部接続用制御端子を有するインターフェースユニットと、
を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記内部配線は複数であり、
複数の前記内部配線が前記収納部の内部で上下に積段されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 前記内部配線は、基部と、該基部の両端からそれぞれ延びる左側枝部及び右側枝部と、該基部の中央から延びる中央枝部と、を有し、
対をなす前記半導体ユニットの一方の前記ユニット側制御端子は前記左側枝部に接続され、
前記半導体ユニットの他方の前記ユニット側制御端子は前記右側枝部に接続され、
前記外部接続用制御端子は前記中央枝部に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記収納部には、前記左側枝部、前記右側枝部及び前記中央枝部の端部が露出する凹部が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
- 前記外部接続用制御端子は、前記収納部の中央の平坦な外表面上に近接して設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 更に、前記半導体ユニットは、前記半導体チップに接続され主電流が導通する主端子を有し、
前記インターフェースユニットは、前記主端子と接続される主端子接続バーと、前記主端子接続バーを支持する棒状の支持部とを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記支持部は、平面パターンで、前記収納部の中央に一端が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
- 前記インターフェースユニットは、平面パターンで、左右対称であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記インターフェースユニットは、前記半導体ユニット側に突出する凸部を有し、
前記一対の半導体ユニットは、前記凸部が嵌合可能な凹部を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の半導体装置。 - ベースプレート上に、半導体チップ及び前記半導体チップに接続され前記ベースプレートと反対側に延びる棒状のユニット側制御端子をそれぞれ備える複数の半導体ユニットを対をなす個数で並列させる工程と、
収納部で、前記収納部の長手方向に延伸し複数の前記ユニット側制御端子と接続される内部配線を樹脂で充填して該樹脂内部で一体的に支持し、かつ、前記内部配線と接続され前記収納部の長手方向中央の前記樹脂から外部に延びる棒状の外部接続用制御端子を有するインターフェースユニットを、前記複数の半導体ユニットの上に搭載する工程と、
前記複数の半導体ユニットのそれぞれの前記ユニット側制御端子と前記内部配線とを接続する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記接続する工程は、前記内部配線に設けられたスルーホールに前記ユニット側制御端子を挿し込んでプレスフィット又はかしめにより行う処理を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記接続する工程は、前記内部配線に設けられたスルーホールに前記ユニット側制御端子を挿し込んで溶接又ははんだ付けにより行う処理を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の製造方法。
- 収納部が、前記収納部の長手方向に延伸し棒状の複数のユニット側制御端子と接続される内部配線を樹脂で充填して該樹脂内部で一体的に支持し、かつ、前記内部配線と接続され前記収納部の長手方向中央の前記樹脂から外部に延びる棒状の外部接続用制御端子を有することを特徴とするインターフェースユニット。
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