JPWO2013047231A1 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
回路組立体(100)は、放熱ベース(110)上に配設された第1,第2基板と、それらに実装された第1,第2半導体素子を含む。第1,第2基板間が結線され、第1,第2半導体素子が直列接続される場合には、3つの主電極端子(121,122,123)が設けられ、第1,第2半導体素子が並列接続される場合には、2つの主電極端子(121,122)が設けられる。回路組立体(100)は、いずれの場合にも、主電極端子(121〜123)の一部、又は主電極端子(121,122)の一部が露出するように、共通の外装ケース(200)で覆われる。回路組立体(100)に用いる部品は共通化し、第1,第2基板間の結線を変更することで、異なる機能の半導体モジュール(1)を低コストで実現する。
Description
図1に示す半導体装置(半導体モジュール)1は、半導体素子(チップ)等を含む回路組立体100が外装ケース200で覆われた構造を有する。
図2は放熱ベース上にDCB基板及びチップが配設された状態の一例を示す図である。尚、図2(A)は平面模式図、図2(B)は側面模式図である。
DCB基板140は、図2(A),(B)に示すように、絶縁基板141と、その絶縁基板141の両面に設けられた導体パターン142,143を有する。絶縁基板141には、例えば、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化アルミニウム等、所定の絶縁耐圧、熱伝導性、熱膨張係数を示す材料が用いられる。導体パターン142,143には、例えば、Cu等の金属材料が用いられる。導体パターン142,143のうち、放熱ベース110側の導体パターン142は、例えばいわゆるベタパターンとされ、チップ150側の導体パターン143は、チップ150及び後述のワイヤ(ボンディングワイヤ)等と共に回路を構成するための所定形状のパターンとされる。
図3はワイヤボンディングされた状態の一例を示す図である。尚、図3(A)は平面模式図、図3(B)は側面模式図である。また、図4はワイヤボンディング後の等価回路図である。
図5は電極端子が取り付けられた状態の一例を示す図である。ここで、図5(A)は平面模式図、図5(B)は側面模式図である。尚、図5(A)及び図5(B)では複数のワイヤで並列接続する箇所についても太線ではなく他の接続箇所と同様の細線で表示している。
また、補助電極端子124は、端子本体部124aと脚部124bを有する。補助電極端子124は、その脚部124bが、第1DCB基板140AのE1端子(第2主導体パターン143b)にワイヤ160を介して電気的に接続された補助導体パターン143d上に、半田接合等によって取り付けられる。
上記のような外装ケース200のケース本体部210が、主電極端子121〜123及び補助電極端子124〜127が取り付けられた回路組立体100の上に被せられる。回路組立体100の上に被せられたケース本体部210の開口部211a〜213aからは、それぞれ主電極端子121〜123の上端部が露出し、開口部214a〜217aからは、それぞれ補助電極端子124〜127の上端部が露出する。露出する各上端部が半導体モジュール1の外部接続端子となる。
図11は電極端子が取り付けられた状態の一例を示す図である。ここで、図11(A)は平面模式図、図11(B)は側面模式図である。尚、図11(A)及び図11(B)では複数のワイヤで並列接続する箇所についても太線ではなく他の接続箇所と同様の細線で表示している。
外装ケース200には、上記図6に示したものと同じものが用いられる。上記図6に示したような外装ケース200のケース本体部210が、主電極端子121,122及び補助電極端子124,125が取り付けられた回路組立体100の上に被せられる。回路組立体100の上に被せられたケース本体部210からは、その開口部211a,212aにそれぞれ主電極端子121,122の上端部が露出し、開口部214a,215aにそれぞれ補助電極端子124,125の上端部が露出する。露出する各上端部が半導体モジュール1の外部接続端子となる。
例えば、図13に示すように、同じ構成の2枚のDCB基板140を、一方をもう一方に対して180°回転させた向きで配置する場合において、X部のように、互いの第1主導体パターン143aを対向方向に広げるようにしてもよい。このような第1主導体パターン143aを設けることで、ワイヤボンディングを行うための領域が確保され、第1の例で述べたE1端子とC2端子のワイヤボンディングが容易に行え、且つ、第2の例で述べたC1端子とC2端子のワイヤボンディングが容易に行えるようになる。ワイヤボンディング以外にも、銅等の金属導体等を用いた種々の接続も行うことができる。
100 回路組立体
110 放熱ベース
120 電極端子
121,122,123 主電極端子
124,125,126,127 補助電極端子
121a,122a,123a,124a,125a,126a,127a 端子本体部
121b,122b,123b,124b,125b,126b,127b 脚部
130 半田層
140 DCB基板
140A 第1DCB基板
140B 第2DCB基板
141 絶縁基板
142,143 導体パターン
143a 第1主導体パターン
143b 第2主導体パターン
143c 第3主導体パターン
143d 補助導体パターン
150 チップ
151 IGBT
152 FWD
160 ワイヤ
200 外装ケース
210 ケース本体部
211a,212a,213a,214a,215a,216a,217a 開口部
220 ケース挿入部材
221,222,223 ナット
Claims (10)
- 放熱ベースと、
前記放熱ベース上に配設され、第1導体パターンを有する第1基板と、
前記放熱ベース上に配設され、第2導体パターンを有する第2基板と、
前記第1基板上に配設され、前記第1導体パターン上に第1コレクタ端子及び第1エミッタ端子を有する第1半導体素子と、
前記第2基板上に配設され、前記第2導体パターン上に第2コレクタ端子及び第2エミッタ端子を有する第2半導体素子と、
前記第1エミッタ端子と前記第2コレクタ端子が結線された第1の場合は前記第1コレクタ端子と前記第2エミッタ端子と前記第2コレクタ端子とにそれぞれ接続され、前記第1コレクタ端子と前記第2コレクタ端子が結線され且つ前記第1エミッタ端子と前記第2エミッタ端子が結線された第2の場合は前記第1コレクタ端子と前記第2エミッタ端子とにそれぞれ接続される複数の電極端子と、
前記第1の場合と前記第2の場合のいずれにおいても、接続された前記各電極端子の一部を露出させて前記放熱ベース上を覆う共通の外装ケースと、
を含むことを特徴とする半導体装置。 - 前記第1導体パターンは、前記第1コレクタ端子として用いられる第1パターンと、前記第1エミッタ端子として用いられる第2パターンとを含み、
前記第2導体パターンは、前記第2コレクタ端子として用いられる第3パターンと、前記第2エミッタ端子として用いられる第4パターンとを含み、
前記第1の場合は前記第2パターンと前記第3パターンがワイヤ接続され、前記第2の場合は前記第1パターンと前記第3パターンがワイヤ接続され且つ前記第2パターンと前記第4パターンがワイヤ接続される、
ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - 前記外装ケースは、
前記第1コレクタ端子と前記第2エミッタ端子と前記第2コレクタ端子とに接続される前記各電極端子の一部が露出するように設けられた第1開口部と第2開口部と第3開口部とを有する本体部と、
前記本体部に挿入され、前記第2コレクタ端子に前記電極端子が接続されない場合は前記第3開口部を閉塞する挿入部材と、
を含むことを特徴とする請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - 前記第1の場合は前記第1エミッタ端子と前記第2エミッタ端子とにそれぞれ電気的に接続され、前記第2の場合は前記第1エミッタ端子に電気的に接続される補助電極端子を含み、
接続された前記各補助電極端子の一部が前記外装ケースから露出する、
ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - 前記第1半導体素子は、前記第1導体パターン上に第1ゲート端子を有し、
前記第2半導体素子は、前記第2導体パターン上に第2ゲート端子を有し、
前記第2の場合には、前記第1ゲート端子と前記第2ゲート端子が結線され、前記第1ゲート端子と前記第2ゲート端子とに電気的に接続されて前記外装ケースから一部が露出するゲート電極端子が設けられる、
ことを特徴とする請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - 放熱ベース上に、第1導体パターンを有する第1基板を配設する工程と、
前記放熱ベース上に、第2導体パターンを有する第2基板を配設する工程と、
前記第1基板上に、前記第1導体パターン上に第1エミッタ端子及び第1コレクタ端子を有する第1半導体素子を配設する工程と、
前記第2基板上に、前記第2導体パターン上に第2エミッタ端子及び第2コレクタ端子を有する第2半導体素子を配設する工程と、
前記第1エミッタ端子と前記第2コレクタ端子を結線する、又は、前記第1コレクタ端子と前記第2コレクタ端子を結線し且つ前記第1エミッタ端子と前記第2エミッタ端子を結線する工程と、
複数の電極端子を、前記第1エミッタ端子と前記第2コレクタ端子が結線された第1の場合は前記第1コレクタ端子と前記第2エミッタ端子と前記第2コレクタ端子とにそれぞれ接続し、前記第1コレクタ端子と前記第2コレクタ端子が結線され且つ前記第1エミッタ端子と前記第2エミッタ端子が結線された第2の場合は前記第1コレクタ端子と前記第2エミッタ端子とにそれぞれ接続する工程と、
前記第1の場合と前記第2の場合のいずれにおいても、接続された前記各電極端子の一部を露出させて前記放熱ベース上を共通の外装ケースで覆う工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1導体パターンは、前記第1コレクタ端子として用いられる第1パターンと、前記第1エミッタ端子として用いられる第2パターンとを含み、
前記第2導体パターンは、前記第2コレクタ端子として用いられる第3パターンと、前記第2エミッタ端子として用いられる第4パターンとを含み、
結線する工程において、前記第1の場合は前記第2パターンと前記第3パターンをワイヤ接続し、前記第2の場合は前記第1パターンと前記第3パターンをワイヤ接続し且つ前記第2パターンと前記第4パターンをワイヤ接続する、
ことを特徴とする請求の範囲第6項記載の半導体装置の製造方法。 - 前記外装ケースは、
前記第1コレクタ端子と前記第2エミッタ端子と前記第2コレクタ端子とに接続される前記各電極端子の一部が露出するように設けられた第1開口部と第2開口部と第3開口部とを有する本体部と、
前記本体部に挿入され、前記第2コレクタ端子に前記電極端子が接続されない場合は前記第3開口部を閉塞する挿入部材と、
を含み、
前記放熱ベース上を前記外装ケースで覆う工程は、
前記各電極端子の接続後、前記放熱ベース上に前記本体部を被せる工程と、
前記本体部に前記挿入部材を挿入する工程と、
を含むことを特徴とする請求の範囲第6項記載の半導体装置の製造方法。 - 補助電極端子を、前記第1の場合は前記第1エミッタ端子と前記第2エミッタ端子とにそれぞれ電気的に接続し、前記第2の場合は前記第1エミッタ端子に電気的に接続する工程を含み、
前記放熱ベース上を前記外装ケースで覆う工程では、接続された前記各補助電極端子の一部を露出させて前記放熱ベース上を前記外装ケースで覆う、
ことを特徴とする請求の範囲第6項記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1半導体素子は、前記第1導体パターン上に第1ゲート端子を有し、
前記第2半導体素子は、前記第2導体パターン上に第2ゲート端子を有し、
前記第2の場合に、
前記第1ゲート端子と前記第2ゲート端子を結線する工程と、
前記第1ゲート端子と前記第2ゲート端子とに電気的に接続されたゲート電極端子を配設する工程と、
を含み、
前記放熱ベース上を前記外装ケースで覆う工程では、接続された前記ゲート電極端子の一部を露出させて前記放熱ベース上を前記外装ケースで覆う、
ことを特徴とする請求の範囲第6項記載の半導体装置の製造方法。
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