JPWO2018180580A1 - Semiconductor device and power conversion device - Google Patents

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Abstract

従来の半導体装置と比べて、電子部品が回路基板上に高密度に実装されている、または小型化されている半導体装置および電力変換装置を提供する。半導体素子（１）と、平面視において半導体素子（１）と重なるように配置されている回路基板（１２０）と、半導体素子（１）と回路基板（１２０）とを接続している端子部（４）とを備える。回路基板１２０）は半導体素子（１）側に向いた面上に形成された電極部（１２１）を含む。端子部（４）は、接合部材（１２２）により電極部（１２１）と接合されている。  Provided are a semiconductor device and a power conversion device in which electronic components are mounted on a circuit board at a high density or reduced in size as compared with a conventional semiconductor device. A semiconductor element (1), a circuit board (120) disposed so as to overlap the semiconductor element (1) in plan view, and a terminal portion (a) connecting the semiconductor element (1) and the circuit board (120) 4). The circuit board 120) includes an electrode part (121) formed on a surface facing the semiconductor element (1). The terminal part (4) is joined to the electrode part (121) by the joining member (122).

Description

本発明は、半導体装置および電力変換装置に関し、特に半導体素子と接続されている素子、例えば半導体素子の動作を制御する制御素子、が実装された回路基板を備える半導体装置および電力変換装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a power conversion device, and more particularly to a semiconductor device and a power conversion device including a circuit board on which an element connected to the semiconductor element, for example, a control element for controlling the operation of the semiconductor element is mounted.

従来の一般的な半導体装置では、半導体素子の動作を制御する制御素子が半導体素子の上方に配置されている回路基板（制御基板）上に実装されている。回路基板にはスルーホールが形成されており、半導体素子の制御端子が該スルーホールに挿入されて接合されることにより、半導体素子と回路基板とが電気的に接続されている。   In a conventional general semiconductor device, a control element for controlling the operation of a semiconductor element is mounted on a circuit board (control board) disposed above the semiconductor element. A through hole is formed in the circuit board, and the semiconductor element and the circuit board are electrically connected by inserting and joining a control terminal of the semiconductor element into the through hole.

特開２０１３−４２３９号公報（特許文献１）には、回路基板のスルーホールに挿入される弾性部を有するブレスフィット端子が開示されている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2013-4239 (Patent Document 1) discloses a breath fit terminal having an elastic portion inserted into a through hole of a circuit board.

特開２００１−２３７３６８号公報（特許文献２）には、パワー素子に接続された中継端子の一端が制御回路基板の底面に配置されたコネクタに差し込まれているパワーモジュールが開示されている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2001-237368 (Patent Document 2) discloses a power module in which one end of a relay terminal connected to a power element is inserted into a connector arranged on the bottom surface of a control circuit board.

特開２０１３−４２３９号公報JP 2013-4239 A 特開２００１−２３７３６８号公報JP 2001-237368 A

しかしながら、上述した従来の半導体装置では、電子部品が回路基板上に高密度に実装され得ないという問題があった。   However, the above-described conventional semiconductor device has a problem that electronic components cannot be mounted on the circuit board with high density.

具体的には、特開２０１３−４２３９号公報に記載の半導体装置では、プリント基板に形成されたスルーホールにプレスフィット端子が挿入されているため、プリント基板の両面において該スルーホールを塞ぐように電子部品を実装することができない。そのため、このような半導体装置では、電子部品が回路基板上に高密度に実装され得ないという問題があった。   Specifically, in the semiconductor device described in JP2013-4239A, press-fit terminals are inserted into through holes formed in the printed circuit board, so that the through holes are blocked on both sides of the printed circuit board. Electronic components cannot be mounted. Therefore, such a semiconductor device has a problem that electronic components cannot be mounted on the circuit board at a high density.

また、特開２００１−２３７３６８号公報に記載のパワーモジュールでは、回路基板がパワーモジュールのケース内に配置されているため、複数のパワーモジュールが組み合わされて使用される場合においても、複数の回路基板が必要となる。複数のパワーモジュールの各回路基板を１つにまとめようとすると、個々のパワーモジュールにおいて配線設計および配線領域の確保等が必要となり、このようにした場合に１つの回路基板に電子部品を高密度に実装し得ないという問題があった。   Further, in the power module described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-237368, since the circuit board is arranged in the case of the power module, a plurality of circuit boards are used even when a plurality of power modules are used in combination. Is required. When trying to combine each circuit board of a plurality of power modules into one, it is necessary to secure wiring design and a wiring area in each power module. In such a case, high density of electronic components on one circuit board is required. There was a problem that could not be implemented.

本発明の目的は、従来の半導体装置と比べて、電子部品が回路基板上に高密度に実装されている、または小型化されている半導体装置および電力変換装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device and a power conversion device in which electronic components are mounted on a circuit board at a high density or downsized as compared with a conventional semiconductor device.

本発明に係る半導体装置は、半導体素子と、平面視において半導体素子と重なるように配置されている回路基板と、半導体素子と回路基板とを接続している端子部とを備える。端子部は、回路基板において半導体素子側に向いた面上に形成された電極部と、と接合部材により接合されている。   A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor element, a circuit board disposed so as to overlap the semiconductor element in plan view, and a terminal portion that connects the semiconductor element and the circuit board. The terminal portion is joined to the electrode portion formed on the surface facing the semiconductor element side on the circuit board by a joining member.

本発明によれば、従来の半導体装置と比べて、電子部品が回路基板上に高密度に実装されている、または小型化されている半導体装置および電力変換装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device and a power conversion device in which electronic components are mounted on a circuit board at a higher density or smaller than a conventional semiconductor device.

実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment. 実施の形態１に係る半導体装置の固定部を説明するための平面図である。4 is a plan view for explaining a fixing portion of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 実施の形態２に係る半導体装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a second embodiment. 実施の形態３に係る半導体装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a third embodiment. 実施の形態４に係る半導体装置を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment. 実施の形態５に係る電力変換システムの構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a power conversion system according to a fifth embodiment.

実施の形態１．
図１および図２に示されるように、実施の形態１に係る半導体装置１００は、半導体モジュール１１０と、回路基板１２０とを主に備える。半導体モジュール１１０は、半導体素子１、第１端子部４、配線部材５、固定部６、第２端子部８、第３端子部１１および封止体１６を主に含む。説明の便宜上、半導体モジュール１１０と回路基板１２０とが積層している方向を第１方向Ａとよぶ。また、当該第１方向Ａにおいて、半導体モジュール１１０（半導体素子１）から回路基板１２０へ向いた方向を上方とよび、その反対を下方とよぶ。図２は、図１に示される半導体装置１００の固定部６を説明するための平面図である。なお、図２において、固定部材１９および回路基板１２０の図示は省略している。Embodiment 1 FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 100 according to the first embodiment mainly includes a semiconductor module 110 and a circuit board 120. The semiconductor module 110 mainly includes the semiconductor element 1, the first terminal portion 4, the wiring member 5, the fixing portion 6, the second terminal portion 8, the third terminal portion 11, and the sealing body 16. For convenience of explanation, a direction in which the semiconductor module 110 and the circuit board 120 are stacked is referred to as a first direction A. In the first direction A, the direction from the semiconductor module 110 (semiconductor element 1) to the circuit board 120 is referred to as the upper side, and the opposite is referred to as the lower side. FIG. 2 is a plan view for explaining the fixing portion 6 of the semiconductor device 100 shown in FIG. 2, illustration of the fixing member 19 and the circuit board 120 is omitted.

半導体素子１は、例えばパワー半導体素子であり、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）、フリーホイールダイオード（ＦＷＤ：Free Wheel Diode）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）などである。半導体素子１を構成する材料は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む。   The semiconductor element 1 is, for example, a power semiconductor element, and includes an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a free wheel diode (FWD), a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET: Metal Oxide Semiconductor). Field Effect Transistor). The material constituting the semiconductor element 1 includes, for example, silicon carbide (SiC).

図１に示されるように、半導体素子１は、例えば制御信号パッド２および主電極パッド３を含む。制御信号パッド２および主電極パッド３は、例えば半導体素子１において回路基板１２０と対向する面（上面）上に配置されている。制御信号パッド２を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、より好ましくは電気的特性および機械的特性の両立を図る観点から、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、および金（Ａｕ）からなる群から選択される少なくとも１つを含む。すなわち、制御信号パッド２を構成する材料は、上記群から選択される少なくとも１つの合金であってもよい。主電極パッド３を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、より好ましくは電気的特性および機械的特性の両立を図る観点から、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、およびＡｕからなる群から選択される少なくとも１つを含む。主電極パッド３を構成する材料は、制御信号パッド２を構成する材料と同一であってもよい。なお、半導体素子１の上記上面には、制御信号パッド２のみが配置されていてもよい。   As shown in FIG. 1, the semiconductor element 1 includes, for example, a control signal pad 2 and a main electrode pad 3. For example, the control signal pad 2 and the main electrode pad 3 are disposed on the surface (upper surface) of the semiconductor element 1 facing the circuit board 120. The material constituting the control signal pad 2 may be any material having electrical conductivity, but is preferably a material having high electrical conductivity, and more preferably a viewpoint of achieving both electrical characteristics and mechanical characteristics. To at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), nickel (Ni), and gold (Au). That is, the material constituting the control signal pad 2 may be at least one alloy selected from the above group. The material constituting the main electrode pad 3 may be any material having electrical conductivity, but is preferably a material having high electrical conductivity, and more preferably a viewpoint of achieving both electrical characteristics and mechanical characteristics. To at least one selected from the group consisting of Al, Cu, Ag, Ni, and Au. The material constituting the main electrode pad 3 may be the same as the material constituting the control signal pad 2. Note that only the control signal pad 2 may be disposed on the upper surface of the semiconductor element 1.

図１に示されるように、半導体装置１００は、例えば複数の半導体素子１を備えている。複数の半導体素子１は、後述する回路パターン１３に固定されており、かつ後述する封止体１６の内部に配置されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 100 includes a plurality of semiconductor elements 1, for example. The plurality of semiconductor elements 1 are fixed to a circuit pattern 13 which will be described later, and are disposed inside a sealing body 16 which will be described later.

図１に示されるように、第１端子部４は、半導体素子１の制御信号パッド２と、回路基板１２０の電極部１２１との間を接続している。第１端子部４を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、例えばＣｕおよびＡｌの少なくともいずれかを含む。   As shown in FIG. 1, the first terminal portion 4 connects between the control signal pad 2 of the semiconductor element 1 and the electrode portion 121 of the circuit board 120. Although the material which comprises the 1st terminal part 4 should just be arbitrary materials which have electroconductivity, Preferably it is a material which has high electrical conductivity, for example, contains at least any one of Cu and Al.

図１に示されるように、第１端子部４は、第１方向Ａに沿って延びる第１部分と、該第１部分と接続されており、かつ上記交差する方向に沿って延びる第２部分とを有している。第１端子部４において、第１部分は、第２部分よりも上方に配置されている。例えば、第１端子部４において、第１部分は、第２部分よりも半導体素子１から離れた位置に配置されている。例えば第１方向Ａに沿った断面における第１端子部４の断面形状は、例えばＬ字状である。   As shown in FIG. 1, the first terminal portion 4 includes a first portion extending along the first direction A, and a second portion connected to the first portion and extending along the intersecting direction. And have. In the first terminal portion 4, the first portion is disposed above the second portion. For example, in the first terminal portion 4, the first portion is arranged at a position farther from the semiconductor element 1 than the second portion. For example, the cross-sectional shape of the first terminal portion 4 in the cross section along the first direction A is, for example, L-shaped.

第１端子部４において第１方向Ａに沿って延びる第１部分は、後述する回路基板１２０の電極部１２１と第１接合部材１２２により接合されている部分を有している。例えば、第１端子部４の第１部分の上端部は電極部１２１と接合されている。第１端子部４において上記交差する方向に延びる第２部分は、半導体素子１の制御信号パッド２と配線部材５を介して接続されている。配線部材５を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、例えばＣｕおよびＡｌの少なくともいずれかを含む。   The first portion extending along the first direction A in the first terminal portion 4 has a portion joined by an electrode portion 121 of the circuit board 120 described later and a first joining member 122. For example, the upper end portion of the first portion of the first terminal portion 4 is joined to the electrode portion 121. The second portion extending in the intersecting direction in the first terminal portion 4 is connected to the control signal pad 2 of the semiconductor element 1 via the wiring member 5. Although the material which comprises the wiring member 5 should just be arbitrary materials which have electroconductivity, Preferably it is a material which has high electrical conductivity, for example, contains at least one of Cu and Al.

図１に示されるように、第１端子部４は、固定部６に固定されている。第１端子部４の上記第１部分において下方に位置する一部分は、固定部６に接続されている。例えば、第１端子部４の第１部分において下方に位置する一部分は、固定部６によって周囲を覆われている。   As shown in FIG. 1, the first terminal portion 4 is fixed to the fixing portion 6. A portion of the first terminal portion 4 positioned below the first portion is connected to the fixing portion 6. For example, the lower portion of the first portion of the first terminal portion 4 is covered with the fixing portion 6.

第１端子部４の第１部分において固定部６に接続されている部分は、封止体１６により封止されている部分と、封止体１６の外側に配置されている部分とを有している。第１端子部４の第１部分において固定部６に接続されている部分の上端部（第１端子部４の第１部分において固定部６に接続されている部分の下端部）は、封止体１６の外側に配置されている。言い換えると、固定部６の上端部は、封止体１６の上端部よりも上方に配置されている。第１端子部４の第１部分において、固定部６に接続されている部分よりも上方に位置する他の一部分は、封止体１６から露出しており、かつ回路基板１２０の電極部１２１と接合されている。固定部６の上端部は、当該上端部と電極部１２１との間に第１接合部材１２２を形成し得るとともに、第１端子部４の上端部の位置のバラつきを十分に抑制し得る限りにおいて、回路基板１２０から任意の距離離れた位置に配置され得る。   The portion connected to the fixed portion 6 in the first portion of the first terminal portion 4 has a portion sealed by the sealing body 16 and a portion disposed outside the sealing body 16. ing. The upper end portion of the portion connected to the fixing portion 6 in the first portion of the first terminal portion 4 (the lower end portion of the portion connected to the fixing portion 6 in the first portion of the first terminal portion 4) is sealed. Arranged outside the body 16. In other words, the upper end portion of the fixed portion 6 is disposed above the upper end portion of the sealing body 16. In the first portion of the first terminal portion 4, the other portion located above the portion connected to the fixing portion 6 is exposed from the sealing body 16 and is connected to the electrode portion 121 of the circuit board 120. It is joined. As long as the upper end portion of the fixed portion 6 can form the first bonding member 122 between the upper end portion and the electrode portion 121 and can sufficiently suppress variations in the position of the upper end portion of the first terminal portion 4. The circuit board 120 can be disposed at a position separated by an arbitrary distance.

図１に示されるように、第１端子部４の上記交差する方向に沿って延びる第２部分の一部は、固定部６に接続されている。例えば、第１端子部４の第２部分の一部の下面は固定部６に接続されている。第１端子部４の第２部分の一部の上面および側面は、固定部６から露出しており、かつ封止体１６により覆われている。   As shown in FIG. 1, a part of the second portion extending along the intersecting direction of the first terminal portion 4 is connected to the fixing portion 6. For example, a part of the lower surface of the second portion of the first terminal portion 4 is connected to the fixing portion 6. A part of the upper surface and the side surface of the second portion of the first terminal portion 4 are exposed from the fixing portion 6 and covered with the sealing body 16.

好ましくは、第１端子部４の第１方向Ａに沿って延びる第１部分と上記交差する方向に沿って延びる第２部分との接続部（角部）は、周囲を固定部６に覆われている。   Preferably, the connection portion (corner portion) between the first portion extending along the first direction A of the first terminal portion 4 and the second portion extending along the intersecting direction is covered with the fixing portion 6. ing.

図２に示されるように、固定部６は、第１方向Ａから視て半導体素子１を囲むように環状に配置されている。図１に示されるように、固定部６の少なくとも一部は、第１端子部４と接続されている。固定部６の第１方向Ａにおける長さは、封止体１６の第１方向Ａにおける厚み以上であり、好ましくは該厚み超えである。固定部６は、回路パターン１３と回路基板１２０との間に配置されている。   As shown in FIG. 2, the fixing portion 6 is arranged in an annular shape so as to surround the semiconductor element 1 when viewed from the first direction A. As shown in FIG. 1, at least a part of the fixing portion 6 is connected to the first terminal portion 4. The length of the fixing portion 6 in the first direction A is equal to or greater than the thickness of the sealing body 16 in the first direction A, and preferably exceeds the thickness. The fixing unit 6 is disposed between the circuit pattern 13 and the circuit board 120.

固定部６の少なくとも該一部は、第１方向Ａに沿って延びる第３部分と、該第３部分と接続されており、かつ上記交差する方向に沿って延びる第４部分とを有している。固定部６において、第３部分は、第４部分よりも上方に配置されている。例えば、第３部分は、第４部分よりも半導体素子１から離れた位置に配置されている。固定部６の第３部分および第４部分は、例えば第１方向Ａに沿った断面においてＬ字形状を成している。第１端子部４の第１部分の少なくとも一部は、固定部６の第１方向Ａに延びる第３部分に接続されている。   At least a part of the fixing portion 6 includes a third portion extending along the first direction A, and a fourth portion connected to the third portion and extending along the intersecting direction. Yes. In the fixing portion 6, the third portion is disposed above the fourth portion. For example, the third portion is disposed at a position farther from the semiconductor element 1 than the fourth portion. The third portion and the fourth portion of the fixed portion 6 have an L shape in a cross section along the first direction A, for example. At least a part of the first portion of the first terminal portion 4 is connected to a third portion of the fixing portion 6 that extends in the first direction A.

固定部６の第３部分には、第１端子部４の第１部分および第２部分の各一部を挿入可能な孔部６Ｈが形成されている。該孔部６Ｈは、孔軸が第１方向に沿って延びている部分と、該部分と連結されており、かつ孔軸が上記交差する方向に沿って延びている部分とを有している。固定部６は、後述する回路パターン１３とともに、半導体モジュール１１０の筐体を構成する。   In the third portion of the fixing portion 6, a hole portion 6 </ b> H into which each part of the first portion and the second portion of the first terminal portion 4 can be inserted is formed. The hole 6H has a portion in which the hole axis extends along the first direction, and a portion that is connected to the portion and extends along the intersecting direction. . The fixing unit 6 constitutes a housing of the semiconductor module 110 together with a circuit pattern 13 described later.

固定部６を構成する材料は、電気的絶縁性を有する材料であり、好ましくは射出成型可能で耐熱性の高い材料である。例えば、固定部６を構成する材料は、ポリフェニレンサルファイド（Polyphenylene Sulfide）、ポリブチレンテレフタレート（Polybutylene Terephthaete）、液晶樹脂、およびフッ素系樹脂からなる群から選択される少なくとも１つを含む。   The material constituting the fixing portion 6 is a material having electrical insulation, and is preferably a material that can be injection-molded and has high heat resistance. For example, the material constituting the fixing portion 6 includes at least one selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, polybutylene terephthalate, liquid crystal resin, and fluorine resin.

固定部６は、第２接合部材７を介して後述する回路パターン１３に固定されている。第２接合部材７を構成する材料は、例えば鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）の少なくともいずれかを含むはんだ材料、Ａｇを主成分とするＡｇナノ粒子ペースト、またはＡｇ粒子およびエポキシ樹脂を含む導電性接着材を含む。   The fixing portion 6 is fixed to a circuit pattern 13 to be described later via the second bonding member 7. The material constituting the second bonding member 7 is, for example, a solder material containing at least one of lead (Pb) and tin (Sn), an Ag nanoparticle paste containing Ag as a main component, or a conductive material containing Ag particles and an epoxy resin. Includes adhesive material.

第２端子部８は、第３接合部材９を介して半導体素子１の主電極パッド３に接続されている。第２端子部８は、例えば複数の半導体素子１の主電極パッド３間を接続している。第２端子部８を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、例えばＣｕおよびＡｌの少なくともいずれかを含む。第２端子部８は、例えばシート状部材、またはワイヤ状部材である。第２端子部８は、例えばこれらの部材が屈曲された構造を有している。第２端子部８は例えば封止体１６から露出した部分を有している。   The second terminal portion 8 is connected to the main electrode pad 3 of the semiconductor element 1 through the third bonding member 9. For example, the second terminal portion 8 connects the main electrode pads 3 of the plurality of semiconductor elements 1. Although the material which comprises the 2nd terminal part 8 should just be arbitrary materials which have electroconductivity, Preferably it is a material which has high electrical conductivity, for example, contains at least any one of Cu and Al. The second terminal portion 8 is, for example, a sheet-like member or a wire-like member. The second terminal portion 8 has, for example, a structure in which these members are bent. The second terminal portion 8 has, for example, a portion exposed from the sealing body 16.

半導体素子１の下面には、例えば図示しない裏面電極が配置されている。半導体素子１の該裏面電極は、第４接合部材１０を介して後述する回路パターン１３と接続されている。第４接合部材１０を構成する材料は、例えば鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）の少なくともいずれかを含むはんだ材料、Ａｇを主成分とするＡｇナノ粒子ペースト、またはＡｇ粒子およびエポキシ樹脂を含む導電性接着材を含む。   For example, a back surface electrode (not shown) is disposed on the lower surface of the semiconductor element 1. The back electrode of the semiconductor element 1 is connected to a circuit pattern 13 to be described later via a fourth bonding member 10. The material constituting the fourth bonding member 10 is, for example, a solder material containing at least one of lead (Pb) and tin (Sn), an Ag nanoparticle paste containing Ag as a main component, or a conductive material containing Ag particles and an epoxy resin. Includes adhesive material.

第３端子部１１は、第５接合部材１２を介して回路パターン１３に接続されている。第３端子部１１を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、例えばＣｕおよびＡｌの少なくともいずれかを含む。第３端子部１１は、例えばシート状部材、またはワイヤ状部材である。第３端子部１１は、例えばこれらの部材が屈曲された構造を有している。第３端子部１１は例えば封止体１６から露出した部分を有している。第５接合部材１２を構成する材料は、例えば鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）の少なくともいずれかを含むはんだ材料、Ａｇを主成分とするＡｇナノ粒子ペースト、またはＡｇ粒子およびエポキシ樹脂を含む導電性接着材を含む。   The third terminal portion 11 is connected to the circuit pattern 13 via the fifth bonding member 12. Although the material which comprises the 3rd terminal part 11 should just be arbitrary materials which have electroconductivity, Preferably it is a material which has high electrical conductivity, for example, contains at least any one of Cu and Al. The third terminal portion 11 is, for example, a sheet-like member or a wire-like member. The third terminal portion 11 has a structure in which these members are bent, for example. For example, the third terminal portion 11 has a portion exposed from the sealing body 16. The material constituting the fifth joining member 12 is, for example, a solder material containing at least one of lead (Pb) and tin (Sn), an Ag nanoparticle paste containing Ag as a main component, or a conductive material containing Ag particles and an epoxy resin. Includes adhesive material.

回路パターン１３は、半導体素子１が固定されている基台として構成されている。回路パターン１３は、絶縁部材１４および金属層１５と接合されている。回路パターン１３の上面の少なくとも一部は、封止体１６により覆われている。回路パターン１３の下面は、絶縁部材１４の上面と接合されている。金属層１５の上面は、絶縁部材１４の下面と接合されている。金属層１５の下面は、第６接合部材１７を介して冷却器１８と接合されている。   The circuit pattern 13 is configured as a base on which the semiconductor element 1 is fixed. The circuit pattern 13 is bonded to the insulating member 14 and the metal layer 15. At least a part of the upper surface of the circuit pattern 13 is covered with a sealing body 16. The lower surface of the circuit pattern 13 is joined to the upper surface of the insulating member 14. The upper surface of the metal layer 15 is joined to the lower surface of the insulating member 14. The lower surface of the metal layer 15 is joined to the cooler 18 via the sixth joining member 17.

絶縁部材１４は、例えばセラミックス基板である。絶縁部材１４を構成する材料は、任意のセラミックス材料であればよいが、例えばアルミナ（Ａ１2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、および窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）の少なくともいずれかを含む。回路パターン１３および金属層１５を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは直接接合法または活性金属接合法により絶縁部材１４と接合され得る材料であり、より好ましくは高い電気伝導性を有する材料である。ここで、直接接合法とは、回路パターン１３と絶縁部材１４とを、または金属層１５と絶縁部材１４とを、直接反応により接合する方法である。活性金属接合法はとは、回路パターン１３と絶縁部材１４とを、または金属層１５と絶縁部材１４とを、チタン（Ｔｉ）またはジルコニウム（Ｚｒ）などの活性金属を添加したロウ材により接合する方法である。The insulating member 14 is a ceramic substrate, for example. The material constituting the insulating member 14 may be any ceramic material, but includes, for example, at least one of alumina (A1 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), and silicon nitride (Si 3 N 4 ). The material constituting the circuit pattern 13 and the metal layer 15 may be any material having conductivity, but is preferably a material that can be bonded to the insulating member 14 by a direct bonding method or an active metal bonding method, and more preferably. Is a material having high electrical conductivity. Here, the direct bonding method is a method of bonding the circuit pattern 13 and the insulating member 14 or the metal layer 15 and the insulating member 14 by direct reaction. In the active metal bonding method, the circuit pattern 13 and the insulating member 14 or the metal layer 15 and the insulating member 14 are bonded by a brazing material to which an active metal such as titanium (Ti) or zirconium (Zr) is added. Is the method.

封止体１６は、固定部６よりも内周に位置し、かつ回路パターン１３よりも上方に位置する領域に形成されている。言い換えると、封止体１６は、固定部６および回路パターン１３により構成されている半導体モジュール１１０の筐体の内部を充填するように配置されている。封止体１６は、半導体素子１、配線部材５、第１端子部４の一部、第２端子部８の一部、第３端子部１１の一部、および回路パターン１３の一部を覆っている。封止体１６を構成する材料は、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、およびゴム材からなる群から選択される少なくとも１つを含む。封止体１６は、例えば積層体として構成されていてもよい。例えば、封止体１６は、ゲル状のシリコン樹脂層と、該シリコン樹脂層上に重ねられたエポキシ樹脂層との積層体であってもよい。   The sealing body 16 is formed in a region located on the inner periphery of the fixed portion 6 and located above the circuit pattern 13. In other words, the sealing body 16 is disposed so as to fill the inside of the housing of the semiconductor module 110 constituted by the fixing portion 6 and the circuit pattern 13. The sealing body 16 covers the semiconductor element 1, the wiring member 5, part of the first terminal part 4, part of the second terminal part 8, part of the third terminal part 11, and part of the circuit pattern 13. ing. The material constituting the sealing body 16 includes at least one selected from the group consisting of silicon resin, urethane resin, epoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, polyamideimide resin, acrylic resin, and rubber material. The sealing body 16 may be configured as a laminated body, for example. For example, the sealing body 16 may be a laminate of a gel-like silicon resin layer and an epoxy resin layer stacked on the silicon resin layer.

以上のように、図１に示される半導体モジュール１１０は、半導体素子１、第１端子部４、配線部材５、固定部６、第２端子部８、回路パターン１３、絶縁部材１４、金属層１５、第３端子部１１、および第２接合部材７〜第５接合部材１２を備える。上述のように、半導体モジュール１１０の金属層１５は、第６接合部材１７を介して冷却器１８と接合されている。図１に示される半導体装置１００は、１つの半導体モジュール１１０を備えているが、これに限られるものでは無く、複数の半導体モジュール１１０を備えることができる。この場合、複数の半導体モジュール１１０は、半導体モジュール１１０よりも少ない数（例えば１つ）の冷却器１８に接合されていればよく、半導体モジュール１１０よりも少ない数（例えば１つ）の回路基板１２０に接続されていればよい。   As described above, the semiconductor module 110 shown in FIG. 1 includes the semiconductor element 1, the first terminal portion 4, the wiring member 5, the fixing portion 6, the second terminal portion 8, the circuit pattern 13, the insulating member 14, and the metal layer 15. The third terminal portion 11 and the second joining member 7 to the fifth joining member 12 are provided. As described above, the metal layer 15 of the semiconductor module 110 is joined to the cooler 18 via the sixth joining member 17. The semiconductor device 100 illustrated in FIG. 1 includes one semiconductor module 110, but is not limited thereto, and can include a plurality of semiconductor modules 110. In this case, the plurality of semiconductor modules 110 may be joined to a smaller number (for example, one) of the coolers 18 than the semiconductor modules 110, and a smaller number (for example, one) of circuit boards 120 than the semiconductor modules 110. It only has to be connected to.

第６接合部材１７を構成する材料は、例えば鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）の少なくともいずれかを含むはんだ材料、Ａｇを主成分とするＡｇナノ粒子ペースト、またはＡｇ粒子およびエポキシ樹脂を含む導電性接着材を含む。   The material constituting the sixth joining member 17 is, for example, a solder material containing at least one of lead (Pb) and tin (Sn), an Ag nanoparticle paste containing Ag as a main component, or a conductive material containing Ag particles and an epoxy resin. Includes adhesive material.

冷却器１８は、半導体装置１００の動作中において半導体素子１に生じた熱を半導体装置１００の外部に放熱するためのものである。冷却器１８を構成する材料は、封止体１６を構成する材料と比べて高い熱伝導率を有する任意の材料であればよいが、例えばＡｌまたはＣｕを含む。冷却器１８を構成する材料は、ＡｌまたはＣｕを主成分とする合金、またはＳｉＣとＡｌとの複合材（Ａｌ−ＳｉＣ）であってもよい。第１方向Ａから視て、冷却器１８は、半導体モジュール１１０よりも外周側に位置する外周部分を含む。冷却器１８には、例えば冷却器１８と熱交換可能な冷媒が流通するための流路が配置されていてもよい。冷却器１８において、半導体モジュール１１０と接合されている領域よりも外周側には、例えばネジ孔が形成されており、該ネジ孔に固定部材１９がねじ込まれて固定されている。   The cooler 18 is for radiating heat generated in the semiconductor element 1 to the outside of the semiconductor device 100 during the operation of the semiconductor device 100. Although the material which comprises the cooler 18 should just be arbitrary materials which have high heat conductivity compared with the material which comprises the sealing body 16, for example, Al or Cu is included. The material constituting the cooler 18 may be an alloy mainly composed of Al or Cu, or a composite material of SiC and Al (Al—SiC). When viewed from the first direction A, the cooler 18 includes an outer peripheral portion located on the outer peripheral side of the semiconductor module 110. The cooler 18 may be provided with a flow path for circulating a refrigerant that can exchange heat with the cooler 18, for example. In the cooler 18, for example, a screw hole is formed on the outer peripheral side of the region joined to the semiconductor module 110, and a fixing member 19 is screwed and fixed to the screw hole.

冷却器１８の上記外周部分には、固定部材１９が固定されている。固定部材１９の下端は、冷却器１８の該外周部分に接続され固定されている。固定部材１９の上端は、回路基板１２０に固定されている。固定部材１９は、回路基板１２０を、半導体モジュール１１０よりも上方に位置決めしている。固定部材１９は、冷却器１８に対して回路基板１２０を固定可能な限りにおいて任意の構造を有していればよいが、例えばボルト、リベット等の拘束部材である。固定部材１９は、固定部６とは別体として設けられている。半導体装置１００が複数の半導体モジュール１１０を備える場合、各半導体モジュール１１０が少なくとも１つの固定部６を含むため、該半導体装置１００は複数の固定部６を備えている。一方、該半導体装置１００は、例えば半導体モジュール１１０よりも少ない数の回路基板１２０、冷却器１８および固定部材１９を備えていればよい。   A fixing member 19 is fixed to the outer peripheral portion of the cooler 18. The lower end of the fixing member 19 is connected and fixed to the outer peripheral portion of the cooler 18. The upper end of the fixing member 19 is fixed to the circuit board 120. The fixing member 19 positions the circuit board 120 above the semiconductor module 110. The fixing member 19 only needs to have an arbitrary structure as long as the circuit board 120 can be fixed to the cooler 18. For example, the fixing member 19 is a restraining member such as a bolt or a rivet. The fixing member 19 is provided as a separate body from the fixing portion 6. When the semiconductor device 100 includes a plurality of semiconductor modules 110, each semiconductor module 110 includes at least one fixing portion 6, and thus the semiconductor device 100 includes a plurality of fixing portions 6. On the other hand, the semiconductor device 100 only needs to include, for example, fewer circuit boards 120, coolers 18, and fixing members 19 than the semiconductor modules 110.

図１に示されるように、回路基板１２０は、第１方向Ａから視て半導体素子１と重なるように配置されている。回路基板１２０は、半導体素子１の上方に配置されている。回路基板１２０には、任意の回路パターンが形成されている。回路基板１２０には、例えば半導体素子１の動作を制御するための制御素子が実装されており、制御素子を含む制御回路が形成されている。回路基板１２０は、半導体素子１と対向する下面上に形成されている電極部１２１を含む。電極部１２１を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、より好ましくは電気的特性および機械的特性の両立を図る観点から、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕからなる群から選択される少なくとも１つを含む。すなわち、電極部１２１を構成する材料は、上記群から選択される少なくとも１つの合金であってもよい。回路基板１２０は、封止体１６の外部に配置されている。回路基板１２０において回路パターンが配置されている領域よりも外周側には、例えば貫通孔が形成されており、該貫通孔に固定部材１９が挿通されている。   As shown in FIG. 1, the circuit board 120 is disposed so as to overlap the semiconductor element 1 when viewed from the first direction A. The circuit board 120 is disposed above the semiconductor element 1. An arbitrary circuit pattern is formed on the circuit board 120. For example, a control element for controlling the operation of the semiconductor element 1 is mounted on the circuit board 120, and a control circuit including the control element is formed. The circuit board 120 includes an electrode part 121 formed on the lower surface facing the semiconductor element 1. The material constituting the electrode part 121 may be any material having electrical conductivity, but is preferably a material having high electrical conductivity, and more preferably from the viewpoint of achieving both electrical characteristics and mechanical characteristics. And at least one selected from the group consisting of Al, Cu, Ag, Ni, and Au. That is, the material constituting the electrode part 121 may be at least one alloy selected from the above group. The circuit board 120 is disposed outside the sealing body 16. In the circuit board 120, for example, a through hole is formed on the outer peripheral side of the region where the circuit pattern is arranged, and the fixing member 19 is inserted through the through hole.

第１方向Ａから視たときに、電極部１２１の面積は、例えば第１端子部４において回路基板１２０側に位置する端部（上端部）の面積以上、該上端部の面積の１．５倍以下である。第１方向Ａから視たときに、第１接合部材１２２の面積は、電極部１２１の面積以下である。上記交差する方向において、第１接合部材１２２の最大幅は、第１端子部４の最大幅以上、固定部６の最大幅以下である。   When viewed from the first direction A, the area of the electrode portion 121 is, for example, not less than the area of the end portion (upper end portion) located on the circuit board 120 side in the first terminal portion 4 and 1.5 of the area of the upper end portion. Is less than double. When viewed from the first direction A, the area of the first bonding member 122 is equal to or smaller than the area of the electrode portion 121. In the intersecting direction, the maximum width of the first joining member 122 is not less than the maximum width of the first terminal portion 4 and not more than the maximum width of the fixed portion 6.

第１端子部４は、第１接合部材１２２を介して電極部１２１と接合されている。第１接合部材１２２を構成する材料は、導電性を有する任意の材料であればよいが、好ましくは高い電気伝導性を有する材料であり、例えば錫（Ｓｎ）を主成分とするはんだ、Ａｇを主成分とするＡｇナノ粒子ペースト、またはＡｇ粒子およびエポキシ樹脂を含む導電性接着材を含む。   The first terminal portion 4 is joined to the electrode portion 121 via the first joining member 122. The material constituting the first bonding member 122 may be any material having electrical conductivity, but is preferably a material having high electrical conductivity, for example, solder containing Ag (Sn) as a main component, Ag. It contains an Ag nanoparticle paste as a main component, or a conductive adhesive containing Ag particles and an epoxy resin.

図１に示されるように、回路基板１２０において、電極部１２１が形成されている下面上の領域と第１方向Ａに重なる上面上の領域には、例えば回路基板１２０に形成されている回路パターンを構成する部品１２３が配置されている。該部品１２３は、例えば半導体素子１の動作を制御する制御素子である。この場合、回路基板１２０は、いわゆる制御基板である。   As shown in FIG. 1, in the circuit board 120, for example, a circuit pattern formed on the circuit board 120 is formed in the area on the lower surface where the electrode portion 121 is formed and the area on the upper surface overlapping the first direction A. The component 123 which comprises is arrange | positioned. The component 123 is, for example, a control element that controls the operation of the semiconductor element 1. In this case, the circuit board 120 is a so-called control board.

＜作用効果＞
上述のようにプレスフィット端子を有する従来の半導体装置では、回路基板にプレスフィット端子が挿通されるための貫通孔が形成されている。そのため、このような従来の半導体装置では、回路基板の上面上においても回路パターンを高密度に配置できないという問題があった。<Effect>
As described above, in a conventional semiconductor device having a press-fit terminal, a through hole for inserting the press-fit terminal into the circuit board is formed. Therefore, such a conventional semiconductor device has a problem that circuit patterns cannot be arranged at high density even on the upper surface of the circuit board.

これに対し、実施の形態１に係る半導体装置１００は、半導体素子１と、第１方向Ａから視て半導体素子１と重なるように配置されている回路基板１２０と、半導体素子１と回路基板１２０とを接続している第１端子部４とを備える。回路基板１２０は半導体素子１側に向いた下面上に形成された電極部１２１を含む。第１端子部４は、第１接合部材１２２により電極部１２１と接合されている。   On the other hand, the semiconductor device 100 according to the first embodiment includes the semiconductor element 1, the circuit board 120 arranged so as to overlap the semiconductor element 1 when viewed from the first direction A, and the semiconductor element 1 and the circuit board 120. And a first terminal portion 4 connected to each other. The circuit board 120 includes an electrode portion 121 formed on the lower surface facing the semiconductor element 1 side. The first terminal portion 4 is joined to the electrode portion 121 by the first joining member 122.

電極部１２１は、回路基板１２０において半導体素子１側に向いた下面上にのみ形成されている。該下面における電極部１２１の配置は、従来の上記半導体装置におけるプレスフィット端子を挿通するための貫通孔のように、回路基板１２０の上面における回路パターンの配置に大きな影響を及ぼさない。そのため、上記半導体装置１００では、電極部１２１の配置によらず、回路基板１２０の上面に回路パターンを高密度に配置することができる。その結果、従来の半導体装置と比べて、回路基板１２０は小型化され得るため、半導体装置１００は小型化され得る。   The electrode portion 121 is formed only on the lower surface of the circuit board 120 facing the semiconductor element 1 side. The arrangement of the electrode portion 121 on the lower surface does not significantly affect the arrangement of the circuit pattern on the upper surface of the circuit board 120 unlike a through hole for inserting a press-fit terminal in the conventional semiconductor device. Therefore, in the semiconductor device 100, circuit patterns can be arranged on the upper surface of the circuit board 120 with high density regardless of the arrangement of the electrode portions 121. As a result, the circuit board 120 can be downsized as compared with the conventional semiconductor device, and thus the semiconductor device 100 can be downsized.

上記半導体装置１００は、半導体素子１が固定されている基台としての回路パターン１３と、回路パターン１３と回路基板１２０との間に配置されており、回路パターン１３に対して第１端子部４を固定している固定部６とをさらに備える。固定部６は、第１端子部４において第１接合部材１２２により電極部１２１と接合されている部分以外の他の部分の少なくとも一部と接続されている。   The semiconductor device 100 is arranged between a circuit pattern 13 as a base on which the semiconductor element 1 is fixed, and between the circuit pattern 13 and the circuit board 120, and the first terminal portion 4 with respect to the circuit pattern 13. And a fixing portion 6 for fixing the. The fixing part 6 is connected to at least a part of the first terminal part 4 other than the part joined to the electrode part 121 by the first joining member 122.

第１端子部が固定部により位置決めされていない従来の半導体装置では、封止体を形成する工程において、封止体となるべき流動性材料の流動、および該流動性材料が封止体に硬化される際の変形等により、半導体モジュールにおける第１端子部の位置にバラつきが生じる。そのため、回路基板に形成される電極部は、第１端子部の位置のバラつきを考慮して、第１端子部よりも大きく形成されている。そのため、従来の半導体装置では、回路基板に回路パターンを高密度に配置することができないという問題があった。また、このような従来の半導体装置では、半導体モジュールに対する回路基板の相対的な位置が振動等によって変化するような場合に、第１端子部が回路基板の貫通孔から抜け出て接続不良が発生するという問題があった。   In the conventional semiconductor device in which the first terminal portion is not positioned by the fixing portion, in the step of forming the sealing body, the flow of the fluid material to be the sealing body and the fluid material is cured to the sealing body The position of the first terminal portion in the semiconductor module varies due to deformation or the like when being performed. Therefore, the electrode portion formed on the circuit board is formed larger than the first terminal portion in consideration of the variation in the position of the first terminal portion. Therefore, the conventional semiconductor device has a problem that circuit patterns cannot be arranged on the circuit board at a high density. Further, in such a conventional semiconductor device, when the relative position of the circuit board with respect to the semiconductor module changes due to vibration or the like, the first terminal portion is pulled out of the through hole of the circuit board, resulting in poor connection. There was a problem.

これに対し、実施の形態１に係る半導体装置１００によれば、半導体モジュール１１０における第１端子部４の回路基板１２０側に位置する端部（上端部）の位置のバラつきは、固定部６によって抑制されている。そのため、半導体装置１００によれば、固定部６を備えない従来の上記半導体装置と比べて、電極部１２１を狭小化することができ、その分、回路基板１２０に回路パターンを高密度に配置することができる。さらに、半導体装置１００では、半導体モジュール１１０に対する回路基板１２０の相対的な位置が振動等によって変化するような場合にも、第１端子部４と電極部１２１との接続不良の発生が抑制されている。   On the other hand, according to the semiconductor device 100 according to the first embodiment, the variation in the position of the end portion (upper end portion) located on the circuit board 120 side of the first terminal portion 4 in the semiconductor module 110 is caused by the fixing portion 6. It is suppressed. Therefore, according to the semiconductor device 100, the electrode portion 121 can be narrowed compared to the conventional semiconductor device that does not include the fixing portion 6, and accordingly, the circuit pattern is arranged on the circuit board 120 with high density. be able to. Furthermore, in the semiconductor device 100, even when the relative position of the circuit board 120 with respect to the semiconductor module 110 changes due to vibration or the like, the occurrence of poor connection between the first terminal unit 4 and the electrode unit 121 is suppressed. Yes.

上記半導体装置１００において、第１端子部４は、第１方向Ａに延びる第１部分を含む。第１端子部４の第１方向Ａに延びる第１部分の一部は、第１接合部材１２２により電極部１２１と接合されている。第１端子部４の第１方向Ａに延びる第１部分の他の一部は、固定部６に接続されている。   In the semiconductor device 100, the first terminal portion 4 includes a first portion extending in the first direction A. A part of the first portion extending in the first direction A of the first terminal portion 4 is joined to the electrode portion 121 by the first joining member 122. The other part of the first portion extending in the first direction A of the first terminal portion 4 is connected to the fixing portion 6.

このようにすれば、第１端子部４の第１部分の一部の第１方向Ａに交差する方向への位置のバラつきは、固定部６により抑制されている。言い換えると、第１端子部４において、回路基板１２０側に位置する端部（上端部）の第１方向Ａに交差する方向への位置のバラつきは、固定部６によって抑制されている。そのため、半導体装置１００によれば、固定部６を備えない従来の上記半導体装置と比べて、電極部１２１を狭小化することができ、その分、回路基板１２０に回路パターンを高密度に配置することができる。   In this way, the variation in the position in the direction intersecting the first direction A of a part of the first portion of the first terminal portion 4 is suppressed by the fixing portion 6. In other words, in the first terminal portion 4, variation in the position in the direction intersecting the first direction A of the end portion (upper end portion) located on the circuit board 120 side is suppressed by the fixing portion 6. Therefore, according to the semiconductor device 100, the electrode portion 121 can be narrowed compared to the conventional semiconductor device that does not include the fixing portion 6, and accordingly, the circuit pattern is arranged on the circuit board 120 with high density. be able to.

上記半導体装置１００において、固定部６は、平面視において半導体素子１を囲むように配置されている。封止体１６は、固定部６により囲まれた半導体素子１を含む領域内に形成されている。第１端子部４において第１接合部材１２２により電極部１２１と接合されている部分は、封止体１６の外側に配置されている。   In the semiconductor device 100, the fixing portion 6 is disposed so as to surround the semiconductor element 1 in a plan view. The sealing body 16 is formed in a region including the semiconductor element 1 surrounded by the fixing portion 6. A portion of the first terminal portion 4 that is joined to the electrode portion 121 by the first joining member 122 is disposed outside the sealing body 16.

このようにすれば、封止体１６が形成される際に、封止体１６となるべき流動性材料の流動および変形に起因した第１端子部４の上端部の位置のバラつきが抑制されている。そのため、半導体装置１００によれば、固定部６を備えず、かつ第１端子部が封止体により直接覆われている従来の上記半導体装置と比べて、電極部１２１を狭小化することができ、その分、回路基板１２０に回路パターンを高密度に配置することができる。また、固定部６は、半導体素子１が封止体１６により封止されて成る半導体モジュール１１０の筐体として、構成されている。固定部６を構成する材料が電気的絶縁性を有する材料であることにより、第１端子部４は、固定部６によって外部から電気的に絶縁され得る。   In this way, when the sealing body 16 is formed, variation in the position of the upper end portion of the first terminal portion 4 due to the flow and deformation of the fluid material that should become the sealing body 16 is suppressed. Yes. Therefore, according to the semiconductor device 100, the electrode portion 121 can be narrowed compared to the conventional semiconductor device that does not include the fixing portion 6 and the first terminal portion is directly covered with the sealing body. Accordingly, circuit patterns can be arranged on the circuit board 120 with high density. The fixing portion 6 is configured as a housing of a semiconductor module 110 in which the semiconductor element 1 is sealed with a sealing body 16. Since the material constituting the fixed portion 6 is a material having electrical insulation, the first terminal portion 4 can be electrically insulated from the outside by the fixed portion 6.

上記半導体装置１００は、複数の半導体モジュール１１０と、半導体モジュール１１０よりも少ない数（例えば１つ）の冷却器１８および回路基板１２０とを備えていてもよい。このような半導体装置１００では、それぞれ１つの半導体モジュール１１０、冷却器１８および回路基板１２０を備える半導体装置１００と比べて、全体に占める冷却器１８および回路基板１２０を相対的に位置決めするために必要な領域の割合が小さいため、省スペース化が実現されている。   The semiconductor device 100 may include a plurality of semiconductor modules 110 and a smaller number (for example, one) of coolers 18 and circuit boards 120 than the semiconductor modules 110. In such a semiconductor device 100, it is necessary to relatively position the cooler 18 and the circuit board 120 occupying the whole as compared with the semiconductor device 100 including one semiconductor module 110, the cooler 18, and the circuit board 120. Space saving is realized because the ratio of the large area is small.

上記半導体装置１００は、複数の半導体素子１と、複数の固定部６と、複数の電極部１２１と、電極部１２１よりも少ない数の回路基板１２０とを備えていてもよい。言い換えると、上記半導体装置１００は、基台としての回路パターン１３に固定された複数の半導体モジュール１１０を備えていてもよい。上記半導体装置１００は、回路パターン１３に対して回路基板１２０を固定しており、かつ電極部１２１よりも少ない数の固定部材１９をさらに備える。   The semiconductor device 100 may include a plurality of semiconductor elements 1, a plurality of fixing portions 6, a plurality of electrode portions 121, and a smaller number of circuit boards 120 than the electrode portions 121. In other words, the semiconductor device 100 may include a plurality of semiconductor modules 110 fixed to the circuit pattern 13 as a base. The semiconductor device 100 further includes a circuit board 120 fixed to the circuit pattern 13 and further includes a smaller number of fixing members 19 than the electrode portions 121.

このようにすれば、複数のパワーモジュール１１０の各々が、回路基板１２０を固定するための固定部材を備えている必要がない。そのため、上記半導体装置１００によれば、複数の半導体モジュール１１０を備えている場合にも、１つのパワーモジュールのケース内に１つの回路基板が配置されている従来の半導体装置と比べて、回路基板１２０において固定部材１９と接続されている領域を小さくすることができるため、１つの回路基板１２０に電子部品を高密度に実装し得る。   In this way, each of the plurality of power modules 110 does not need to include a fixing member for fixing the circuit board 120. Therefore, according to the semiconductor device 100 described above, even when a plurality of semiconductor modules 110 are provided, the circuit board is compared with the conventional semiconductor device in which one circuit board is disposed in the case of one power module. Since the area connected to the fixing member 19 in 120 can be reduced, electronic components can be mounted on one circuit board 120 with high density.

上記半導体装置１００では、平面視において、電極部１２１の幅が第１端子部４の回路基板１２０側に位置する端部（上端部）の幅以上、固定部６の回路基板１２０側に位置する端部（上端部）の幅以下である。上述のように、半導体装置１００では、第１端子部４の上端部の位置のバラつきが固定部６によって抑制されているため、第１端子部４と回路基板１２０の電極部１２１との接合面積が、平面視における第１端子部４の上端部の端面積と略同等とされ得る。異なる観点から言えば、電極部１２１の幅が、第１端子部４の回路基板１２０側に位置する端部（上端部）の幅と略同等とされ得る。そのため、上記半導体装置１００の回路基板１２０は、固定部６を備えず、かつ第１端子部が封止体により直接覆われている従来の上記半導体装置の回路基板と比べて、電極部１２１が十分に狭小化され得るため、小型化され得る。なお、半導体装置１００の電極部１２１の上記幅は、最大でも固定部６の回路基板１２０側に位置する上端部の幅以下とされ得る。   In the semiconductor device 100, the width of the electrode portion 121 is not less than the width of the end portion (upper end portion) located on the circuit board 120 side of the first terminal portion 4 in the plan view, and is located on the circuit board 120 side of the fixed portion 6. It is below the width of the end (upper end). As described above, in the semiconductor device 100, since the variation in the position of the upper end portion of the first terminal portion 4 is suppressed by the fixing portion 6, the bonding area between the first terminal portion 4 and the electrode portion 121 of the circuit board 120. However, it can be made substantially equal to the end area of the upper end portion of the first terminal portion 4 in plan view. If it says from a different viewpoint, the width | variety of the electrode part 121 may be made substantially equivalent to the width | variety of the edge part (upper end part) located in the circuit board 120 side of the 1st terminal part 4. FIG. Therefore, the circuit board 120 of the semiconductor device 100 does not include the fixing part 6 and the electrode part 121 has an electrode part 121 as compared with the conventional circuit board of the semiconductor device in which the first terminal part is directly covered with the sealing body. Since it can be sufficiently narrowed, it can be miniaturized. Note that the width of the electrode part 121 of the semiconductor device 100 can be at most equal to or less than the width of the upper end part located on the circuit board 120 side of the fixed part 6.

実施の形態２．
図３を参照して、実施の形態２に係る半導体装置１０１は、基本的に実施の形態１に係る半導体装置１００と同様の構成を備えるが、第１端子部４において固定部６に固定されていない部分が屈曲部２１を含む点で異なる。Embodiment 2. FIG.
Referring to FIG. 3, semiconductor device 101 according to the second embodiment basically has the same configuration as semiconductor device 100 according to the first embodiment, but is fixed to fixing portion 6 at first terminal portion 4. The difference is that the portion that is not included includes the bent portion 21.

第１端子部４の屈曲部２１は、封止体１６の外部に配置されている。第１端子部４において回路基板１２０の電極部１２１と接合されている部分は、屈曲部２１よりも上方に配置されている。屈曲部２１は、上記第１方向Ａ、および上記第１方向Ａに交差する方向への力を受けたときに、変形可能に設けられている。屈曲部２１の屈曲数は、１以上の任意の数であればよい。図３に示されるように、屈曲部２１の屈曲数は例えば３であってもよい。   The bent portion 21 of the first terminal portion 4 is disposed outside the sealing body 16. A portion of the first terminal portion 4 that is joined to the electrode portion 121 of the circuit board 120 is disposed above the bent portion 21. The bending portion 21 is provided so as to be deformable when receiving a force in the first direction A and in a direction intersecting the first direction A. The number of bends of the bent portion 21 may be an arbitrary number of 1 or more. As shown in FIG. 3, the number of bends of the bent portion 21 may be 3, for example.

上記のような実施の形態２に係る半導体装置１０１によれば、第１端子部４が屈曲部２１を含むため、半導体モジュール１１０に対する回路基板１２０の相対的な位置が振動等によって変化するような場合にも、屈曲部２１が当該変化に応じて変形し得る。そのため、該半導体装置１０１では、上記半導体装置１００と比べて、第１端子部４と電極部１２１との接合部の信頼性が高められている。   According to the semiconductor device 101 according to the second embodiment as described above, since the first terminal portion 4 includes the bent portion 21, the relative position of the circuit board 120 with respect to the semiconductor module 110 changes due to vibration or the like. Even in this case, the bent portion 21 can be deformed according to the change. Therefore, in the semiconductor device 101, the reliability of the joint portion between the first terminal portion 4 and the electrode portion 121 is improved as compared with the semiconductor device 100.

実施の形態３．
図４を参照して、実施の形態３に係る半導体装置１０２は、基本的に実施の形態１に係る半導体装置１００と同様の構成を備えるが、固定部６が基台としての冷却器１８に固定されている点で異なる。固定部６は、第２接合部材７を介して冷却器１８に接続されている。Embodiment 3 FIG.
Referring to FIG. 4, the semiconductor device 102 according to the third embodiment basically has the same configuration as the semiconductor device 100 according to the first embodiment, but the fixing unit 6 is provided in the cooler 18 as a base. It differs in that it is fixed. The fixed portion 6 is connected to the cooler 18 via the second joining member 7.

このようにしても、実施の形態３に係る半導体装置１０２は、実施の形態１に係る半導体装置１００と同様の構成を備えているため、該半導体装置１００と同様の効果を奏することができる。   Even in this case, since the semiconductor device 102 according to the third embodiment has the same configuration as that of the semiconductor device 100 according to the first embodiment, the same effect as the semiconductor device 100 can be obtained.

実施の形態４．
図５を参照して、実施の形態４に係る半導体装置１０３は、基本的に実施の形態１に係る半導体装置１００と同様の構成を備えるが、第１端子部４が固定部６から部分的に突出し、第７接合部材５１を介して制御信号パッド２と接合されている点で異なる。Embodiment 4 FIG.
Referring to FIG. 5, the semiconductor device 103 according to the fourth embodiment basically has the same configuration as that of the semiconductor device 100 according to the first embodiment, but the first terminal portion 4 partially extends from the fixed portion 6. And the control signal pad 2 is joined via the seventh joining member 51.

第１端子部４において上記交差する方向に延びる第２部分は、半導体素子１の制御信号パッド２の上方にも延在するように設けられている。第１端子部４の上記第２部分において制御信号パッド２の上方に位置する部分が、第７接合部材５１を介して制御信号パッド２と接続されている。   The second portion extending in the intersecting direction in the first terminal portion 4 is provided so as to extend also above the control signal pad 2 of the semiconductor element 1. A portion of the first terminal portion 4 located above the control signal pad 2 in the second portion is connected to the control signal pad 2 via a seventh bonding member 51.

第７接合部材５１は、上方に位置して第１端子部４の下方に位置する面に接合されている上面と、制御信号パッド２の上方に位置する面と接合されている下面とを有している。平面視において、第７接合部材５１の上記上面は、第７接合部材５１の上記下面と重なるように配置されている。第７接合部材５１の上記上面の面積は、例えば第７接合部材５１の上記下面の面積以下である。   The seventh joining member 51 has an upper surface that is located above and joined to a surface that is located below the first terminal portion 4, and a bottom surface that is joined to the surface located above the control signal pad 2. doing. In plan view, the upper surface of the seventh bonding member 51 is disposed so as to overlap the lower surface of the seventh bonding member 51. The area of the upper surface of the seventh bonding member 51 is, for example, not more than the area of the lower surface of the seventh bonding member 51.

第７接合部材５１を構成する材料は、例えば鉛（Ｐｂ）および錫（Ｓｎ）の少なくともいずれかを含むはんだ材料、Ａｇを主成分とするＡｇナノ粒子ペースト、またはＡｇ粒子およびエポキシ樹脂を含む導電性接着材を含む。   The material constituting the seventh joining member 51 is, for example, a solder material containing at least one of lead (Pb) and tin (Sn), an Ag nanoparticle paste containing Ag as a main component, or a conductive material containing Ag particles and an epoxy resin. Includes adhesive material.

第１端子部４と制御信号パッド２との接続に配線部材５が用いられる半導体装置１００では、例えば大きな振動または熱サイクルが制御信号パッド２と第１端子部４との間に加えられたときに配線部材５が疲労によって断線するおそれがある。また、半導体装置１００では、配線部材５が配置されるスペースを確保する必要があり、半導体装置１００の小型化が困難な場合がある。   In the semiconductor device 100 in which the wiring member 5 is used for connection between the first terminal portion 4 and the control signal pad 2, for example, when a large vibration or thermal cycle is applied between the control signal pad 2 and the first terminal portion 4. In addition, the wiring member 5 may be disconnected due to fatigue. Further, in the semiconductor device 100, it is necessary to secure a space in which the wiring member 5 is arranged, and it may be difficult to reduce the size of the semiconductor device 100.

これに対し、実施の形態４に係る半導体装置１０３では、図１に示される配線部材５に替えて第７接合部材５１により制御信号パッド２と第１端子部４とが接続されている。第７接合部材５１は、その形状および構成材料から、配線部材５と比べて疲労による破壊が起こりにくい。そのため、半導体装置１０３では、半導体装置１００と比べて、例えば大きな振動または熱サイクルが制御信号パッド２と第１端子部４との間に加えられたときにも、両者の間での接続不良が生じにくい。   On the other hand, in the semiconductor device 103 according to the fourth embodiment, the control signal pad 2 and the first terminal portion 4 are connected by a seventh bonding member 51 instead of the wiring member 5 shown in FIG. The seventh bonding member 51 is less likely to break due to fatigue than the wiring member 5 due to its shape and constituent materials. Therefore, in the semiconductor device 103, compared to the semiconductor device 100, for example, even when a large vibration or thermal cycle is applied between the control signal pad 2 and the first terminal portion 4, there is a poor connection between the two. Hard to occur.

さらに、半導体装置１０３では、配線部材５を接続するためのスペースを節約することができるために、半導体装置の大型化を抑制することができる。   Furthermore, in the semiconductor device 103, since the space for connecting the wiring member 5 can be saved, the enlargement of the semiconductor device can be suppressed.

なお、実施の形態４に係る半導体装置１０３のその他の構成は、実施の形態１に係る半導体装置１００と同等であるため、該半導体装置１００と同様の効果を奏することができる。   Since the other configuration of the semiconductor device 103 according to the fourth embodiment is the same as that of the semiconductor device 100 according to the first embodiment, the same effects as the semiconductor device 100 can be obtained.

また、図５に示した実施の形態４に係る半導体装置１０３は、基本的に実施の形態１に係る半導体装置１００と同様の構成であるが、実施の形態２および３に係る半導体装置１０１および１０２と同様の構成を備えても良い（図示せず）。   In addition, the semiconductor device 103 according to the fourth embodiment shown in FIG. 5 has basically the same configuration as the semiconductor device 100 according to the first embodiment, but the semiconductor device 101 according to the second and third embodiments and A configuration similar to 102 may be provided (not shown).

なお、実施の形態１〜４に係る半導体装置１００，１０１，１０２，１０３では、絶縁部材１４を構成する材料は、セラミックスフィラーを含む有機材料であってもよい。上記セラミックスフィラーとしては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、および窒化ホウ素のうちの少なくとも１つである。上記有機材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、およびシアネート系樹脂のうちの少なくとも１つである。このような半導体装置１００，１０１，１０２，１０３は、金属層１５および第６接合部材１７を備えていなくてもよく、回路パターン１３が絶縁部材１４を介して冷却器１８と接合されていてもよい。   In the semiconductor devices 100, 101, 102, and 103 according to the first to fourth embodiments, the material constituting the insulating member 14 may be an organic material including a ceramic filler. The ceramic filler is, for example, at least one of alumina, aluminum nitride, and boron nitride. Examples of the organic material include at least one of an epoxy resin, a polyimide resin, and a cyanate resin. Such semiconductor devices 100, 101, 102, and 103 may not include the metal layer 15 and the sixth bonding member 17, and the circuit pattern 13 may be bonded to the cooler 18 through the insulating member 14. Good.

また、実施の形態１〜４に係る半導体装置１００，１０１，１０２，１０３では、封止体１６が半導体モジュール１１０の筐体として構成されている固定部６内に形成されているが、これに限られるものではない。半導体装置１００，１０１，１０２，１０３は、固定部６とは別体であって、平面視において半導体素子１を囲むように配置されており、かつ基台としての回路パターン１３または冷却器１８上に配置されているケース部材をさらに備えていてもよい。そして、封止体１６はケース部材内に形成されていてもよい。例えば、封止体１６は、半導体素子１に対し固定部６よりも外側に形成されていてもよい。   In the semiconductor devices 100, 101, 102, and 103 according to the first to fourth embodiments, the sealing body 16 is formed in the fixed portion 6 that is configured as the housing of the semiconductor module 110. It is not limited. The semiconductor devices 100, 101, 102, and 103 are separate from the fixing unit 6, are disposed so as to surround the semiconductor element 1 in plan view, and are on the circuit pattern 13 or the cooler 18 as a base. The case member may be further provided. And the sealing body 16 may be formed in the case member. For example, the sealing body 16 may be formed outside the fixing portion 6 with respect to the semiconductor element 1.

実施の形態５．
本実施の形態は、上述した実施の形態５にかかる半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態５として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。Embodiment 5. FIG.
In the present embodiment, the semiconductor device according to the fifth embodiment described above is applied to a power conversion device. Although the present invention is not limited to a specific power converter, hereinafter, a case where the present invention is applied to a three-phase inverter will be described as a fifth embodiment.

図６は、本実施の形態にかかる電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a power conversion system to which the power conversion device according to the present embodiment is applied.

図６に示す電力変換システムは、電源１３０、電力変換装置２００、負荷３００から構成される。電源１３０は、直流電源であり、電力変換装置２００に直流電力を供給する。電源１３０は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また、電源１３０を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。   The power conversion system shown in FIG. 6 includes a power source 130, a power conversion device 200, and a load 300. The power supply 130 is a DC power supply and supplies DC power to the power conversion apparatus 200. The power supply 130 can be composed of various types, for example, can be composed of a DC system, a solar battery, a storage battery, or can be composed of a rectifier circuit or an AC / DC converter connected to the AC system. Also good. The power source 130 may be configured by a DC / DC converter that converts direct-current power output from the direct-current system into predetermined power.

電力変換装置２００は、電源１３０と負荷３００の間に接続された三相のインバータであり、電源１３０から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に交流電力を供給する。電力変換装置２００は、図６に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２０１と、主変換回路２０１を制御する制御信号を主変換回路２０１に出力する制御回路２０３とを備えている。   The power conversion device 200 is a three-phase inverter connected between the power source 130 and the load 300, converts the DC power supplied from the power source 130 into AC power, and supplies the AC power to the load 300. As shown in FIG. 6, the power conversion device 200 converts a DC power into an AC power and outputs the main conversion circuit 201, and a control circuit 203 outputs a control signal for controlling the main conversion circuit 201 to the main conversion circuit 201. And.

負荷３００は、電力変換装置２００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３００は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。   The load 300 is a three-phase electric motor that is driven by AC power supplied from the power conversion device 200. Note that the load 300 is not limited to a specific application, and is an electric motor mounted on various electric devices. For example, the load 300 is used as an electric motor for a hybrid vehicle, an electric vehicle, a railway vehicle, an elevator, or an air conditioner.

以下、電力変換装置２００の詳細を説明する。主変換回路２０１は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１３０から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に供給する。主変換回路２０１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態にかかる主変換回路２０１は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードから構成することができる。主変換回路２０１の各スイッチング素子や各還流ダイオードは、上述した実施の形態１〜４のいずれかの半導体装置１００，１０１，１０２，１０３に相当する半導体装置２０２によって構成する。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２０１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。   Hereinafter, details of the power conversion device 200 will be described. The main conversion circuit 201 includes a switching element and a free wheel diode (not shown). When the switching element switches, the main conversion circuit 201 converts the DC power supplied from the power source 130 into AC power and supplies the AC power to the load 300. Although there are various specific circuit configurations of the main conversion circuit 201, the main conversion circuit 201 according to the present embodiment is a two-level three-phase full bridge circuit, and includes six switching elements and respective switching elements. It can be composed of six anti-parallel diodes. Each switching element and each free-wheeling diode of the main conversion circuit 201 are configured by the semiconductor device 202 corresponding to the semiconductor device 100, 101, 102, 103 of any of the first to fourth embodiments described above. The six switching elements are connected in series for each of the two switching elements to constitute upper and lower arms, and each upper and lower arm constitutes each phase (U phase, V phase, W phase) of the full bridge circuit. The output terminals of the upper and lower arms, that is, the three output terminals of the main conversion circuit 201 are connected to the load 300.

また、主変換回路２０１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示なし）を備えているが、駆動回路は半導体装置２０２に内蔵されていてもよいし、半導体装置２０２とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２０１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２０１のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２０３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。   The main conversion circuit 201 includes a drive circuit (not shown) that drives each switching element. However, the drive circuit may be built in the semiconductor device 202 or a drive circuit may be provided separately from the semiconductor device 202. The structure provided may be sufficient. The drive circuit generates a drive signal for driving the switching element of the main conversion circuit 201 and supplies the drive signal to the control electrode of the switching element of the main conversion circuit 201. Specifically, in accordance with a control signal from the control circuit 203 described later, a drive signal for turning on the switching element and a drive signal for turning off the switching element are output to the control electrode of each switching element. When the switching element is kept on, the drive signal is a voltage signal (on signal) that is equal to or higher than the threshold voltage of the switching element. When the switching element is kept off, the drive signal is a voltage that is equal to or lower than the threshold voltage of the switching element. Signal (off signal).

制御回路２０３は、負荷３００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２０１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２０１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２０１を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路２０１が備える駆動回路に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。   The control circuit 203 controls the switching element of the main conversion circuit 201 so that desired power is supplied to the load 300. Specifically, based on the power to be supplied to the load 300, the time (ON time) during which each switching element of the main converter circuit 201 is to be turned on is calculated. For example, the main conversion circuit 201 can be controlled by PWM control that modulates the ON time of the switching element in accordance with the voltage to be output. Then, a control command (control signal) is supplied to the drive circuit included in the main conversion circuit 201 so that an ON signal is output to the switching element that should be turned on at each time point and an OFF signal is output to the switching element that should be turned off. Is output. In accordance with this control signal, the drive circuit outputs an ON signal or an OFF signal as a drive signal to the control electrode of each switching element.

本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２０１のスイッチング素子と還流ダイオードとして実施の形態１〜４にかかる半導体装置を適用するため、従来の半導体装置を備える従来の電力変換装置と比べて、小型化され得る。   In the power conversion device according to the present embodiment, the semiconductor device according to the first to fourth embodiments is applied as the switching element and the free wheel diode of the main conversion circuit 201, and therefore, compared with a conventional power conversion device including a conventional semiconductor device. And can be miniaturized.

本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベルやマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本発明を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータに本発明を適用することも可能である。   In the present embodiment, the example in which the present invention is applied to the two-level three-phase inverter has been described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various power conversion devices. In the present embodiment, a two-level power converter is used. However, a three-level or multi-level power converter may be used. When power is supplied to a single-phase load, the present invention is applied to a single-phase inverter. You may apply. In addition, when power is supplied to a direct current load or the like, the present invention can be applied to a DC / DC converter or an AC / DC converter.

また、本発明を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。   In addition, the power conversion device to which the present invention is applied is not limited to the case where the load described above is an electric motor. For example, the power source of an electric discharge machine, a laser processing machine, an induction heating cooker, or a non-contact power supply system It can also be used as a device, and can also be used as a power conditioner for a photovoltaic power generation system, a power storage system, or the like.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１ 半導体素子、２ 制御信号パッド、３ 主電極パッド、４ 第１端子部、５ 配線部材、６ 固定部、６Ｈ 孔部、７ 第２接合部材、８ 第２端子部、９ 第３接合部材、１０ 第４接合部材、１１ 第３端子部、１２ 第５接合部材、１３ 回路パターン、１４ 絶縁部材、１５ 金属層、１６ 封止体、１７ 第６接合部材、１８ 冷却器、１９ 固定部材、２１ 屈曲部、５１ 第７接合部材、１００，１０１，１０２，１０３，２０２ 半導体装置、１１０ 半導体モジュール、１２０ 回路基板、１２１ 電極部、１２２ 第１接合部材、１２３ 部品、１３０ 電源、２００ 電力変換装置、２０１ 主変換回路、２０３ 制御回路、３００ 負荷。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor element, 2 Control signal pad, 3 Main electrode pad, 4 1st terminal part, 5 Wiring member, 6 Fixing part, 6H Hole part, 7 2nd joining member, 8 2nd terminal part, 9 3rd joining member, DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 4th joining member, 11 3rd terminal part, 12 5th joining member, 13 circuit pattern, 14 insulation member, 15 metal layer, 16 sealing body, 17 6th joining member, 18 cooler, 19 fixing member, 21 Bent part, 51 7th joining member, 100, 101, 102, 103, 202 Semiconductor device, 110 Semiconductor module, 120 Circuit board, 121 Electrode part, 122 1st joining member, 123 Parts, 130 Power supply, 200 Power converter, 201 Main conversion circuit, 203 control circuit, 300 load.

Claims (9)

少なくとも１つの半導体素子と、
平面視において前記半導体素子と重なるように配置されている少なくとも１つの回路基板と、
前記半導体素子と前記回路基板とを接続している少なくとも１つの端子部とを備え、
前記回路基板は前記半導体素子側に向いた面上に形成された少なくとも１つの電極部を含み、
前記端子部は、接合部材により前記電極部と接合されている、半導体装置。At least one semiconductor element;
At least one circuit board disposed so as to overlap the semiconductor element in plan view;
Comprising at least one terminal portion connecting the semiconductor element and the circuit board;
The circuit board includes at least one electrode portion formed on a surface facing the semiconductor element side,
The said terminal part is a semiconductor device joined to the said electrode part with the joining member. 前記半導体素子が固定されている基台と、
前記基台と前記回路基板との間に配置されており、かつ前記基台に対して前記端子部を固定している少なくとも１つの固定部とをさらに備え、
前記固定部は、前記端子部において前記接合部材により前記電極部と接合されている部分以外の他の部分の少なくとも一部と接続されている、請求項１に記載の半導体装置。A base on which the semiconductor element is fixed;
And further comprising at least one fixing part disposed between the base and the circuit board and fixing the terminal part to the base,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the fixing portion is connected to at least a part of a portion other than a portion joined to the electrode portion by the joining member in the terminal portion. 前記端子部は、前記半導体素子から前記回路基板に向かう第１方向に沿って延びる部分を含み、
前記固定部は、前記第１方向に沿って延びる部分を含み、
前記端子部の前記第１方向に沿って延びる部分の一部は、前記接合部材により前記電極部と接合されており、
前記端子部の前記第１方向に沿って延びる部分の他の一部は、前記固定部の前記第１方向に沿って延びる部分に接続されている、請求項２に記載の半導体装置。The terminal portion includes a portion extending along a first direction from the semiconductor element toward the circuit board,
The fixing portion includes a portion extending along the first direction,
A portion of the terminal portion extending along the first direction is joined to the electrode portion by the joining member,
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein another part of the portion of the terminal portion that extends along the first direction is connected to a portion of the fixing portion that extends along the first direction. 少なくとも前記半導体素子を封止する封止体をさらに備え、
前記固定部は、平面視において前記半導体素子を囲むように配置されており、
前記封止体は、前記固定部により囲まれた前記半導体素子を含む領域内に形成されており、
前記端子部において前記接合部材により前記電極部と接合されている部分は、前記封止体の外側に配置されている、請求項２または３に記載の半導体装置。A sealing body for sealing at least the semiconductor element;
The fixing portion is disposed so as to surround the semiconductor element in a plan view.
The sealing body is formed in a region including the semiconductor element surrounded by the fixing portion,
The semiconductor device according to claim 2, wherein a portion of the terminal portion that is bonded to the electrode portion by the bonding member is disposed outside the sealing body. 前記端子部は、前記固定部に固定されていない部分に屈曲部を含み、
前記屈曲部は、前記封止体の外部に配置されている、請求項４に記載の半導体装置。The terminal portion includes a bent portion in a portion that is not fixed to the fixing portion,
The semiconductor device according to claim 4, wherein the bent portion is disposed outside the sealing body. 前記端子部は、前記固定部から前記半導体素子上に部分的に突出して、前記半導体素子と接合されている部分を有している、請求項４に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 4, wherein the terminal portion has a portion that partially protrudes from the fixed portion onto the semiconductor element and is joined to the semiconductor element. 複数の前記半導体素子と、複数の前記固定部と、複数の前記電極部と、前記電極部よりも少ない数の前記回路基板とを備え、
前記基台に対して前記回路基板を固定しており、かつ前記電極部よりも少ない数の固定部材をさらに備える、請求項２〜６のいずれか１項に記載の半導体装置。A plurality of the semiconductor elements, a plurality of the fixing portions, a plurality of the electrode portions, and a smaller number of the circuit boards than the electrode portions,
The semiconductor device according to claim 2, wherein the circuit board is fixed to the base and further includes a smaller number of fixing members than the electrode unit. 平面視において、前記電極部の幅は、前記端子部の前記回路基板側に位置する端部の幅以上、前記固定部の前記回路基板側に位置する端部の幅以下である、請求項２〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。   The width of the electrode part in a plan view is not less than the width of the end part located on the circuit board side of the terminal part and not more than the width of the end part located on the circuit board side of the fixing part. The semiconductor device of any one of -7. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置を備え、
入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路とを含み、
前記半導体素子は前記主変換回路の少なくとも一部を構成しており、
前記回路基板および前記端子部は前記制御回路の少なくとも一部を構成している、電力変換装置。A semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, comprising:
A main conversion circuit that converts and outputs input power; and
A control circuit that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit to the main conversion circuit,
The semiconductor element constitutes at least a part of the main conversion circuit,
The power conversion device, wherein the circuit board and the terminal portion constitute at least a part of the control circuit.
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