WO2021014875A1 - Semiconductor device - Google Patents

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潤一 木村
惇 松本
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パナソニックIpマネジメント株式会社
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Abstract

This semiconductor device is provided with: a substrate; a first circuit provided in a first region of the substrate and including a first semiconductor element having a first input terminal for inputting a current and a first output terminal for outputting a current; a second circuit provided in a second region of the substrate and including a second semiconductor element having a second input terminal for inputting a current and a second output terminal for outputting a current; a first connection terminal for external connection; a first busbar which includes a plate-shaped portion provided over the substrate so as to oppose an upper surface of the substrate, and which connects the first output terminal and the second input terminal; and a second busbar which includes a plate-shaped portion provided over the substrate so as to oppose the upper surface of the substrate, and which connects the second output terminal and the first connection terminal.

Description

半導体装置Semiconductor device
 本開示は、半導体装置に関する。 This disclosure relates to semiconductor devices.
 半導体装置は、例えば、産業機器の駆動制御機器、モータを備えた家電の駆動制御機器、電気自動車、又は、ハイブリッド自動車向けの車載制御機器等に用いられる。 The semiconductor device is used, for example, as a drive control device for industrial equipment, a drive control device for home appliances equipped with a motor, an electric vehicle, an in-vehicle control device for a hybrid vehicle, or the like.
 半導体装置には、パワー半導体素子に代表される半導体素子が搭載されている。パワー半導体素子としては、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar transistor:IGBT)、又は金属-酸化物電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:MOSFET)がある。 The semiconductor device is equipped with a semiconductor element represented by a power semiconductor element. Examples of the power semiconductor element include an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a metal-oxide field effect transistor (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor: MOSFET).
 特許文献1では、MOSFETを備える電力用半導体装置について開示されている。 Patent Document 1 discloses a power semiconductor device including a MOSFET.
特許第4220731号公報Japanese Patent No. 4220731
 本開示の一態様に係る半導体装置は、上面に第1領域および第2領域を有する基板と、前記基板の前記第1領域に設けられ、電流が入力される第1入力端子及び電流を出力する第1出力端子を有する第1半導体素子を含む第1回路と、前記基板の前記第2領域に設けられ、電流が入力される第2入力端子及び電流を出力する第2出力端子を有する第2半導体素子を含む第2回路と、外部と接続できる第1接続端子と、前記基板の上方に前記基板の前記上面に対向するように設けられた平板形状部分を有し、前記第1出力端子と前記第2入力端子とを接続する、第1バスバーと、前記基板の上方に前記基板の前記上面に対向するように設けられた平板形状部分を有し、前記第2出力端子と前記第1接続端子とを接続する、第2バスバーと、を備える。前記基板と前記第1バスバーの前記平板形状部分との間の距離は、前記第1領域に設けられた前記第1半導体素子の厚さより長く、前記基板と前記第2バスバーの前記平板形状部分との間の距離は、前記基板と前記第1バスバーの前記平板形状部分との間の距離より長く、前記第2バスバーの前記平板形状部分は、前記第1領域の上方から前記第2領域の上方に向かって延び、平面視で、前記第1バスバーの前記平板形状部分と前記第2バスバーの前記平板形状部分は少なくとも一部が重なっている。 The semiconductor device according to one aspect of the present disclosure includes a substrate having a first region and a second region on the upper surface, a first input terminal provided in the first region of the substrate, and a current input terminal and a current. A first circuit including a first semiconductor element having a first output terminal, and a second circuit provided in the second region of the substrate and having a second input terminal for inputting a current and a second output terminal for outputting a current. The first output terminal has a second circuit including a semiconductor element, a first connection terminal that can be connected to the outside, and a flat plate-shaped portion provided above the substrate so as to face the upper surface of the substrate. It has a first bus bar for connecting the second input terminal and a flat plate-shaped portion provided above the substrate so as to face the upper surface of the substrate, and connects the second output terminal to the first connection. It is provided with a second bus bar for connecting to a terminal. The distance between the substrate and the flat plate-shaped portion of the first bus bar is longer than the thickness of the first semiconductor element provided in the first region, and the flat plate-shaped portion of the substrate and the second bus bar The distance between the substrates is longer than the distance between the flat plate-shaped portion of the first bus bar, and the flat plate-shaped portion of the second bus bar is from above the first region to above the second region. In a plan view, the flat plate-shaped portion of the first bus bar and the flat plate-shaped portion of the second bus bar overlap at least a part thereof.
図1は、実施の形態に係る半導体装置の概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to an embodiment. 図2は、実施の形態に係る半導体装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the embodiment. 図3は、図2におけるIII-III線での切断面を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along the line III-III in FIG. 図4は、図2におけるIV-IV線での切断面を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along line IV-IV in FIG. 図5は、第1バスバー及び第2バスバーが配置されていない状態の、実施の形態に係る半導体装置の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the semiconductor device according to the embodiment in a state where the first bus bar and the second bus bar are not arranged. 図6は、第2バスバーが配置されていない状態の、実施の形態に係る半導体装置の平面図である。FIG. 6 is a plan view of the semiconductor device according to the embodiment in a state where the second bus bar is not arranged. 図7は、実施の形態に係る半導体装置の拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the semiconductor device according to the embodiment. 図8は、実施の形態に係る半導体装置の回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram of the semiconductor device according to the embodiment.
 一般的に、半導体装置においては、大電流化及びスイッチング速度の高速化等に対応した半導体装置が望まれている。しかしながら、大電流化及びスイッチング速度の高速化等に伴い、主回路のインダクタンスに起因する意図しない起電力が発生し、半導体素子の最大定格電圧を超えてしまい、破壊に至る可能性がある等、半導体装置の信頼性が低下する課題が発生する。 In general, in semiconductor devices, semiconductor devices that can handle large currents and high switching speeds are desired. However, as the current increases and the switching speed increases, unintended electromotive force due to the inductance of the main circuit is generated, which exceeds the maximum rated voltage of the semiconductor element and may lead to destruction. There arises a problem that the reliability of the semiconductor device is lowered.
 そのため、特許文献1の半導体装置では、正極側内部電極と負極側内部電極とを電力用半導体装置の中心で近づけて配置することにより、主回路のインダクタンスを低減している。しかしながら、インダクタンスの低減効果が十分ではなく、半導体装置の信頼性のさらなる向上が求められている。 Therefore, in the semiconductor device of Patent Document 1, the inductance of the main circuit is reduced by arranging the positive electrode side internal electrode and the negative electrode side internal electrode close to each other at the center of the power semiconductor device. However, the effect of reducing the inductance is not sufficient, and further improvement in the reliability of the semiconductor device is required.
 (実施の形態)
 以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも包括的または具体的な例を示す。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本明細書において説明される種々の態様は、矛盾が生じない限り互いに組み合わせることが可能である。また、以下の実施形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, all of the embodiments described below show comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement and connection forms of components, steps, step order, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. The various aspects described herein can be combined with each other as long as there is no conflict. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components. In the following description, components having substantially the same function are indicated by common reference numerals, and the description may be omitted. In addition, some elements may be omitted in order to avoid overly complicated drawings.
 また、図面に示す各種の要素は、本開示の理解のために模式的に示したにすぎず、寸法比および外観などは実物と異なり得る。つまり、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。 Further, the various elements shown in the drawings are merely schematically shown for the purpose of understanding the present disclosure, and the dimensional ratio and appearance may differ from the actual ones. That is, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. Therefore, for example, the scales and the like do not always match in each figure.
 また、本明細書において、平行または一致などの要素間の関係性を示す用語、および、円形または矩形などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の差異をも含むことを意味する表現である。 Further, in the present specification, terms indicating relationships between elements such as parallel or coincident, terms indicating the shape of elements such as circles or rectangles, and numerical ranges are not expressions that express only strict meanings. , Is an expression meaning that a substantially equivalent range, for example, a difference of about several percent is included.
 また、本明細書において、「上方」および「下方」という用語は、絶対的な空間認識における上方向(鉛直上方)および下方向(鉛直下方)を指すものではなく、積層構造における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。具体的には、半導体装置の基板における、半導体素子等が実装される面側の垂直方向を上方向としている。なお、「上方」、「下方」、「上面」および「下面」などの用語は、あくまでも部材間の相互の配置を指定するために用いており、半導体装置の使用時における姿勢を限定する意図ではない。また、「上方」および「下方」という用語は、2つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて2つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、2つの構成要素が互いに密着して配置されて2つの構成要素が接する場合にも適用される。また、本明細書において、「高さ」とは、基板からの上方向の高さである。 Further, in the present specification, the terms "upper" and "lower" do not refer to the upward direction (vertically upward) and the downward direction (vertically downward) in absolute spatial recognition, but are based on the stacking order in the laminated structure. It is used as a term defined by the relative positional relationship with. Specifically, the vertical direction of the substrate of the semiconductor device on the surface side on which the semiconductor element or the like is mounted is set as the upward direction. The terms "upper", "lower", "upper surface" and "lower surface" are used only to specify the mutual arrangement between the members, and are intended to limit the posture when the semiconductor device is used. Absent. Also, the terms "upper" and "lower" are used not only when the two components are spaced apart from each other and another component exists between the two components, but also when the two components It also applies when the two components are placed in close contact with each other and touch each other. Further, in the present specification, the "height" is an upward height from the substrate.
 [構成]
 まず、本実施の形態に係る半導体装置の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る半導体装置1の概略構成を示す斜視図である。図2は、半導体装置1の平面図である。
[Constitution]
First, the configuration of the semiconductor device according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor device 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device 1.
 本実施の形態に係る半導体装置1は、図1及び図2に示されるように、例えば、放熱板2上に設けられた外枠3内に配置される半導体装置1である。半導体装置1は、基板10と、第1半導体素子20で構成される第1回路と、第2半導体素子30で構成される第2回路と、外部との接続のための、第1接続端子41、第2接続端子42及び第3接続端子43と、回路間を接続するための、第1バスバー50、第2バスバー60、第3バスバー70及び第4バスバー80と、を備える。また、半導体装置1は、図1及び図2では図示が省略されている絶縁層91及び92を備える。以下では、第1バスバー50、第2バスバー60、第3バスバー70及び第4バスバー80を総称して、単に「バスバー」と称する場合がある。バスバーは、大電流を流すための厚みの大きい平板形状を有する導体である。バスバーの材料には、例えば、銅、銀、金又はアルミニウム等の電気伝導性の高い金属が用いられる。バスバーに用いられる金属は、銅、銀、金及びアルミニウムのうち少なくとも1つを含む合金であってもよい。バスバーの厚みは、例えば、0.4mm以上3.0mm以下である。バスバーの厚みは、バスバー内で異なる部分があってもよい。また、第1バスバー50と第2バスバー60と第3バスバー70と第4バスバー80とは、同じ厚みであってもよく、それぞれが異なる厚みであってもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 1 according to the present embodiment is, for example, a semiconductor device 1 arranged in an outer frame 3 provided on the heat radiating plate 2. The semiconductor device 1 is a first connection terminal 41 for connecting the substrate 10, the first circuit composed of the first semiconductor element 20, the second circuit composed of the second semiconductor element 30, and the outside. A second bus bar 42 and a third connection terminal 43, and a first bus bar 50, a second bus bar 60, a third bus bar 70, and a fourth bus bar 80 for connecting circuits are provided. Further, the semiconductor device 1 includes insulating layers 91 and 92, which are not shown in FIGS. 1 and 2. In the following, the first bus bar 50, the second bus bar 60, the third bus bar 70, and the fourth bus bar 80 may be collectively referred to as a “bus bar”. The bus bar is a conductor having a large flat plate shape for passing a large current. As the material of the bus bar, for example, a metal having high electrical conductivity such as copper, silver, gold or aluminum is used. The metal used in the busbar may be an alloy containing at least one of copper, silver, gold and aluminum. The thickness of the bus bar is, for example, 0.4 mm or more and 3.0 mm or less. The thickness of the busbar may be different within the busbar. Further, the first bus bar 50, the second bus bar 60, the third bus bar 70, and the fourth bus bar 80 may have the same thickness, or may have different thicknesses.
 半導体装置1は、ハーフブリッジ型の回路構成を有し、例えば、3相インバータ装置の1相を構成する半導体装置である。この場合、例えば、第1接続端子41は、負極側の外部接続端子であり、第2接続端子42は、正極側の外部接続端子であり、第3接続端子43は、出力側の外部接続端子である。第1回路及び第2回路は、オンとオフとを切り替えて電流の流れを制御するスイッチ回路である。 The semiconductor device 1 has a half-bridge type circuit configuration, and is, for example, a semiconductor device that constitutes one phase of a three-phase inverter device. In this case, for example, the first connection terminal 41 is an external connection terminal on the negative electrode side, the second connection terminal 42 is an external connection terminal on the positive electrode side, and the third connection terminal 43 is an external connection terminal on the output side. Is. The first circuit and the second circuit are switch circuits that control the flow of current by switching on and off.
 放熱板2は、例えば、銅又はアルミニウム等の熱伝導性の高い金属で形成されたヒートシンクである。また、放熱板2を形成する金属は、銅及びアルミニウムのうち少なくとも1つを含む合金であってもよい。外枠3は、例えば、樹脂等で形成され、接続端子の保持等のための、基板10に対する平面視で矩形環状の構造体である。また、外枠3内は、封止樹脂等で封止されていてもよい。 The heat radiating plate 2 is a heat sink made of a metal having high thermal conductivity such as copper or aluminum. Further, the metal forming the heat radiating plate 2 may be an alloy containing at least one of copper and aluminum. The outer frame 3 is made of, for example, a resin or the like, and is a rectangular annular structure in a plan view with respect to the substrate 10 for holding connection terminals and the like. Further, the inside of the outer frame 3 may be sealed with a sealing resin or the like.
 第1接続端子41、第2接続端子42及び第3接続端子43は、例えば、銅等により形成されている。 The first connection terminal 41, the second connection terminal 42, and the third connection terminal 43 are made of, for example, copper or the like.
 以下、半導体装置1の各構成部材について詳細に説明する。 Hereinafter, each component of the semiconductor device 1 will be described in detail.
 図3は、図2におけるIII-III線での切断面を示す断面図である。図4は、図2におけるIV-IV線での切断面を示す断面図である。図5は、半導体装置1に第1バスバー50及び第2バスバー60が配置されていない状態を説明するための、半導体装置1の平面図である。図6は、半導体装置1に第2バスバー60が配置されていない状態を説明するための、半導体装置1の平面図である。なお、図3及び図4では、基板10の配線パターンについての図示が省略されている。また、図2から図6では、絶縁層91及び92の図示が省略されている。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along the line III-III in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cut surface taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a plan view of the semiconductor device 1 for explaining a state in which the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are not arranged in the semiconductor device 1. FIG. 6 is a plan view of the semiconductor device 1 for explaining a state in which the second bus bar 60 is not arranged in the semiconductor device 1. In addition, in FIGS. 3 and 4, the illustration of the wiring pattern of the substrate 10 is omitted. Further, in FIGS. 2 to 6, the insulating layers 91 and 92 are not shown.
 図2、図3及び図4に示されるように、基板10の上方には、第1半導体素子20、第2半導体素子30、第1バスバー50、第2バスバー60、第3バスバー70及び第4バスバー80が配置されている。まず、基板10と、基板10上に直接実装された、第1半導体素子20、第2半導体素子30、第3バスバー70及び第4バスバー80とについて説明する。 As shown in FIGS. 2, 3 and 4, above the substrate 10, the first semiconductor element 20, the second semiconductor element 30, the first bus bar 50, the second bus bar 60, the third bus bar 70 and the fourth The bus bar 80 is arranged. First, the substrate 10 and the first semiconductor element 20, the second semiconductor element 30, the third bus bar 70, and the fourth bus bar 80 mounted directly on the substrate 10 will be described.
 基板10は、放熱板2上に配置され、絶縁体層10aと、絶縁体層10aの上面に接して形成されている上面金属層10b及び10cと、絶縁体層10aの下面に接して形成されている下面金属層10dとを有する。また、絶縁体層10a上には配線パターンが形成されている。上面金属層10bと上面金属層10cとは、分離して形成されており、電気的に絶縁されている。 The substrate 10 is arranged on the heat radiating plate 2, and is formed in contact with the insulator layer 10a, the upper metal layers 10b and 10c formed in contact with the upper surface of the insulator layer 10a, and the lower surface of the insulator layer 10a. It has a lower surface metal layer 10d. Further, a wiring pattern is formed on the insulator layer 10a. The upper surface metal layer 10b and the upper surface metal layer 10c are formed separately and are electrically insulated.
 基板10は、例えば、セラミックス基板又は樹脂基板等である。 The substrate 10 is, for example, a ceramic substrate or a resin substrate.
 絶縁体層10aは、例えば、アルミナ、窒化ケイ素又は窒化アルミニウム等のセラミックス、若しくは、エポキシ系樹脂等の樹脂等により形成されている。これらの中でも、半導体装置1の放熱性を高める観点からは、絶縁体層10aは、例えば、熱伝導性の高いセラミックスにより形成されていてもよい。 The insulator layer 10a is formed of, for example, ceramics such as alumina, silicon nitride or aluminum nitride, or a resin such as an epoxy resin. Among these, from the viewpoint of enhancing the heat dissipation of the semiconductor device 1, the insulator layer 10a may be formed of, for example, ceramics having high thermal conductivity.
 上面金属層10b及び10c並びに下面金属層10dは、電気伝導性の高い金属箔又は金属薄板により形成されている。具体的に、金属箔又は金属薄板の金属としては、銅、銀、金又はアルミニウム等が挙げられる。また、金属箔又は金属薄板の金属は、銅、銀、金及びアルミニウムのうち少なくとも1つを含む合金であってもよい。上面金属層10cは、第3接続端子43と半田付け等で接続されている。下面金属層10dは、放熱板2と半田付け等で接続されている。下面金属層10dは、放熱板2と、焼結金属による接合、ロウ付け又は拡散結合等により接続されていてもよい。下面金属層10dを介して、半導体装置1の熱が、放熱板2に伝導され、放熱される。 The upper surface metal layers 10b and 10c and the lower surface metal layer 10d are formed of a metal foil or a thin metal plate having high electrical conductivity. Specifically, examples of the metal of the metal foil or the thin metal plate include copper, silver, gold, and aluminum. Further, the metal of the metal foil or the metal sheet may be an alloy containing at least one of copper, silver, gold and aluminum. The upper surface metal layer 10c is connected to the third connection terminal 43 by soldering or the like. The lower metal layer 10d is connected to the heat radiating plate 2 by soldering or the like. The lower metal layer 10d may be connected to the heat radiating plate 2 by joining, brazing, diffusion bonding, or the like with a sintered metal. The heat of the semiconductor device 1 is conducted to the heat radiating plate 2 and radiated through the lower metal layer 10d.
 図5に示されるように、基板10は、第1領域11と第2領域12とを有する。第1領域11は、第3バスバー70によって、平面視で第3領域13と第4領域14とに区分されている。また、第2領域12は、第4バスバー80によって、平面視で第5領域15と第6領域16とに区分されている。第1領域11には、上面金属層10bが配置されており、第2領域12には上面金属層10cが配置されている。 As shown in FIG. 5, the substrate 10 has a first region 11 and a second region 12. The first region 11 is divided into a third region 13 and a fourth region 14 in a plan view by the third bus bar 70. Further, the second region 12 is divided into a fifth region 15 and a sixth region 16 in a plan view by the fourth bus bar 80. The upper surface metal layer 10b is arranged in the first region 11, and the upper surface metal layer 10c is arranged in the second region 12.
 図4及び図5に示されるように、第1半導体素子20は、基板10上の第1領域11に実装され、第1回路を構成する。本実施の形態においては、第1回路は、6個の第1半導体素子20で構成されている。第1領域11のうち、第3領域13及び第4領域14に、第3バスバー70が延びる方向に沿って、それぞれ3個の第1半導体素子20が実装されている。第3領域13及び第4領域14にそれぞれ実装されている3個の第1半導体素子20は、第3バスバー70を対象軸として、対向して配置されている。なお、第3領域13及び第4領域14にそれぞれ実装されている第1半導体素子20の数は、3個に限られず、1個以上2個以下であってもよく、4個以上であってもよい。例えば、第3領域13及び第4領域14にそれぞれ、同数の第1半導体素子20が、第3バスバー70を対象軸として、対向して配置される。 As shown in FIGS. 4 and 5, the first semiconductor element 20 is mounted in the first region 11 on the substrate 10 to form the first circuit. In the present embodiment, the first circuit is composed of six first semiconductor elements 20. Of the first region 11, three first semiconductor elements 20 are mounted in the third region 13 and the fourth region 14, respectively, along the direction in which the third bus bar 70 extends. The three first semiconductor elements 20 mounted in the third region 13 and the fourth region 14, respectively, are arranged so as to face each other with the third bus bar 70 as the target axis. The number of the first semiconductor elements 20 mounted in the third region 13 and the fourth region 14, respectively, is not limited to three, and may be one or more and two or less, and four or more. May be good. For example, the same number of first semiconductor elements 20 are arranged in the third region 13 and the fourth region 14 so as to face each other with the third bus bar 70 as the target axis.
 第1半導体素子20は、電流が入力される第1入力端子21、電流を出力する第1出力端子22を有する(図4参照)。第1入力端子21は、第1半導体素子20の下面に形成されており、第1領域11における上面金属層10bに半田付け等で接続されている。第1出力端子22は、第1半導体素子20の上面に形成されており、後述する第1バスバー50と接続される。また、6個の第1半導体素子20は、大電流化のために、全て、電気的に並列になるように接続されている。 The first semiconductor element 20 has a first input terminal 21 for inputting a current and a first output terminal 22 for outputting a current (see FIG. 4). The first input terminal 21 is formed on the lower surface of the first semiconductor element 20, and is connected to the upper surface metal layer 10b in the first region 11 by soldering or the like. The first output terminal 22 is formed on the upper surface of the first semiconductor element 20 and is connected to the first bus bar 50 described later. Further, the six first semiconductor elements 20 are all connected so as to be electrically parallel in order to increase the current.
 第2半導体素子30は、基板10上の第2領域12に実装され、第2回路を構成する。本実施の形態においては、第2回路は、6個の第2半導体素子30で構成されている。第2領域12のうち、第5領域15及び第6領域16に、第4バスバー80が延びる方向に沿って、それぞれ3個の第2半導体素子30が実装されている。第5領域15及び第6領域16にそれぞれ実装されている3個の第2半導体素子30は、第4バスバー80を対象軸として、対向して配置されている。なお、第5領域15及び第6領域16にそれぞれ実装されている第2半導体素子30の数は、3個に限られず、1個以上2個以下であってもよく、4個以上であってもよい。例えば、第5領域15及び第6領域16にそれぞれ、同数の第2半導体素子30が、第4バスバー80を対象軸として、対向して配置される。 The second semiconductor element 30 is mounted in the second region 12 on the substrate 10 to form a second circuit. In the present embodiment, the second circuit is composed of six second semiconductor elements 30. Of the second region 12, three second semiconductor elements 30 are mounted in the fifth region 15 and the sixth region 16 along the direction in which the fourth bus bar 80 extends. The three second semiconductor elements 30 mounted in the fifth region 15 and the sixth region 16 are arranged so as to face each other with the fourth bus bar 80 as the target axis. The number of the second semiconductor elements 30 mounted in the fifth region 15 and the sixth region 16 is not limited to three, and may be one or more and two or less, and four or more. May be good. For example, the same number of second semiconductor elements 30 are arranged in the fifth region 15 and the sixth region 16 so as to face each other with the fourth bus bar 80 as the target axis.
 第2半導体素子30は、電流が入力される第2入力端子31、電流を出力する第2出力端子32を有する(図4参照)。第2入力端子31は、第2半導体素子30の下面に形成されており、第2領域12における上面金属層10cに半田付け等で接続されている。これにより、第2入力端子31は、上面金属層10cを介して、第3接続端子43と接続される。第2出力端子32は、第2半導体素子30の上面に形成されており、後述する第2バスバー60と接続される。また、6個の第2半導体素子30は、大電流化のために、全て、電気的に並列になるように接続されている。 The second semiconductor element 30 has a second input terminal 31 for inputting a current and a second output terminal 32 for outputting a current (see FIG. 4). The second input terminal 31 is formed on the lower surface of the second semiconductor element 30, and is connected to the upper surface metal layer 10c in the second region 12 by soldering or the like. As a result, the second input terminal 31 is connected to the third connection terminal 43 via the upper surface metal layer 10c. The second output terminal 32 is formed on the upper surface of the second semiconductor element 30, and is connected to the second bus bar 60, which will be described later. Further, the six second semiconductor elements 30 are all connected so as to be electrically parallel in order to increase the current.
 第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、例えば、シリコン半導体、窒化ガリウム半導体又は炭化シリコン半導体等で構成される。これらの中でも、スイッチングの周波数をより高くできる観点から、第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、窒化ガリウム半導体又は炭化シリコン半導体で構成されていてもよい。第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、具体的には、例えば、MOSFET又はIGBT等のトランジスタである。このような半導体素子は、例えば、大電流を流すことが可能な半導体装置に用いられる。以下では、第1半導体素子20及び第2半導体素子30がMOSFETである場合について説明するが、第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、これに限定されない。 The first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are composed of, for example, a silicon semiconductor, a gallium nitride semiconductor, a silicon carbide semiconductor, or the like. Among these, the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 may be made of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor from the viewpoint that the switching frequency can be made higher. Specifically, the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are transistors such as MOSFETs and IGBTs. Such a semiconductor element is used, for example, in a semiconductor device capable of passing a large current. Hereinafter, the case where the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are MOSFETs will be described, but the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are not limited thereto.
 第1半導体素子20及び第2半導体素子30がMOSFETである場合、第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、ドレイン電極、ソース電極及び図示されていないゲート電極を有する。第1半導体素子20及び第2半導体素子30がn型MOSFETである場合、第1入力端子21及び第2入力端子31は、ドレイン電極であり、第1出力端子22及び第2出力端子32は、ソース電極である。なお、第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、p型MOSFETであってもよい。 When the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are MOSFETs, the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 have a drain electrode, a source electrode, and a gate electrode (not shown). When the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are n-type MOSFETs, the first input terminal 21 and the second input terminal 31 are drain electrodes, and the first output terminal 22 and the second output terminal 32 are It is a source electrode. The first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 may be p-type MOSFETs.
 また、半導体装置1において、第1半導体素子20及び第2半導体素子30の数は、それぞれ6個であるが、これに限定されない。第1半導体素子20及び第2半導体素子30の数は、それぞれ1個以上であればよく、流したい電流量及び半導体素子の特性に応じた数であればよい。 Further, in the semiconductor device 1, the number of the first semiconductor element 20 and the number of the second semiconductor element 30 are 6 respectively, but the number is not limited to this. The number of the first semiconductor element 20 and the number of the second semiconductor element 30 may be one or more, respectively, and may be any number according to the amount of current to be passed and the characteristics of the semiconductor element.
 図3及び図5に示されるように、第3バスバー70は、基板10上の第1領域11に実装されている。第3バスバー70の形状は、平板形状であり、例えば、矩形平板状である。第3バスバー70は、第2接続端子42と第1入力端子21とを接続するために用いられる。第3バスバー70の上面の一端部が、第2接続端子42と半田付け等で接続されている。第3バスバー70の下面は、上面金属層10bに半田付け等で接続されている。そのため、第3バスバー70は、上面金属層10bを介して、第1入力端子21と接続されている。これにより、第1入力端子21が、第3バスバー70及び上面金属層10bを介して、第2接続端子42と接続される。なお、第3バスバー70は、第2接続端子42と直接接続されていなくてもよく、例えば、上面金属層10bを介して第2接続端子42と接続されていてもよい。 As shown in FIGS. 3 and 5, the third bus bar 70 is mounted in the first region 11 on the substrate 10. The shape of the third bus bar 70 is a flat plate shape, for example, a rectangular flat plate shape. The third bus bar 70 is used to connect the second connection terminal 42 and the first input terminal 21. One end of the upper surface of the third bus bar 70 is connected to the second connection terminal 42 by soldering or the like. The lower surface of the third bus bar 70 is connected to the upper metal layer 10b by soldering or the like. Therefore, the third bus bar 70 is connected to the first input terminal 21 via the upper surface metal layer 10b. As a result, the first input terminal 21 is connected to the second connection terminal 42 via the third bus bar 70 and the upper surface metal layer 10b. The third bus bar 70 does not have to be directly connected to the second connection terminal 42, and may be connected to the second connection terminal 42 via the upper metal layer 10b, for example.
 第3バスバー70の厚みは、上面金属層10bの厚みよりも厚い。そのため、第3バスバー70は、上面金属層10bよりも電流抵抗が小さくなりやすい。また、第3バスバー70の材料は、上面金属層10bの材料よりも導電性の高い材料であってもよい。 The thickness of the third bus bar 70 is thicker than the thickness of the upper surface metal layer 10b. Therefore, the current resistance of the third bus bar 70 tends to be smaller than that of the upper surface metal layer 10b. Further, the material of the third bus bar 70 may be a material having higher conductivity than the material of the upper surface metal layer 10b.
 第4バスバー80は、基板10上の第2領域12に実装されている。第4バスバー80の形状は、平板形状であり、例えば、矩形平板状である。第4バスバー80は、第1バスバー50と第2入力端子31及び第3接続端子43とを接続するために用いられる。また、第4バスバー80は、第2入力端子31と第3接続端子43とを接続するためにも用いられる。第4バスバー80の下面は、上面金属層10cに半田付け等で接続されている。そのため、第4バスバー80は、上面金属層10cを介して、第2入力端子31及び第3接続端子43と接続されている。また、第4バスバー80は、上面金属層10cを介して、第1バスバー50と接続されている。なお、第4バスバー80と第3接続端子43及び/又は第1バスバー50とは、上面金属層10cを介さずに、直接半田付け等で接続されていてもよい。 The fourth bus bar 80 is mounted in the second region 12 on the substrate 10. The shape of the fourth bus bar 80 is a flat plate shape, for example, a rectangular flat plate shape. The fourth bus bar 80 is used to connect the first bus bar 50 to the second input terminal 31 and the third connection terminal 43. The fourth bus bar 80 is also used to connect the second input terminal 31 and the third connection terminal 43. The lower surface of the fourth bus bar 80 is connected to the upper metal layer 10c by soldering or the like. Therefore, the fourth bus bar 80 is connected to the second input terminal 31 and the third connection terminal 43 via the upper surface metal layer 10c. Further, the fourth bus bar 80 is connected to the first bus bar 50 via the upper metal layer 10c. The fourth bus bar 80 and the third connection terminal 43 and / or the first bus bar 50 may be directly connected by soldering or the like without passing through the upper surface metal layer 10c.
 第4バスバー80の厚みは、上面金属層10cの厚みよりも厚い。そのため、第4バスバー80は、上面金属層10cよりも電気抵抗が小さくなりやすい。また、第4バスバー80の材料は、上面金属層10cの材料よりも導電性の高い材料であってもよい。 The thickness of the fourth bus bar 80 is thicker than the thickness of the upper surface metal layer 10c. Therefore, the electric resistance of the fourth bus bar 80 tends to be smaller than that of the upper surface metal layer 10c. Further, the material of the fourth bus bar 80 may be a material having higher conductivity than the material of the upper surface metal layer 10c.
 次に、第1半導体素子20に接続される第1バスバー50について、説明する。 Next, the first bus bar 50 connected to the first semiconductor element 20 will be described.
 図3、図4及び図6に示されるように、第1バスバー50の平板形状部分53は、基板10の上に設けられている第1半導体素子20よりも上方に位置する。Z方向における基板10から第1バスバー50の平板形状部分53までの距離を図3及び図4に『H1』で示す。Z方向における基板10から第2バスバー60の平板形状部分62までの距離を図3及び図4に『H2』で示す。第1バスバー50は第1領域11の上方から第2領域12の上方に向けて延び、基板10と平行な平板形状部分53を有する。第1バスバー50は、基板10に対する平面視において、第3バスバー70と重なる領域を有する。第1バスバー50は、第1出力端子22と第2入力端子31とを接続するために用いられる。また、第1バスバー50は、第1出力端子22と、第3接続端子43とを接続するためにも用いられる。 As shown in FIGS. 3, 4 and 6, the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 is located above the first semiconductor element 20 provided on the substrate 10. The distance from the substrate 10 to the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 in the Z direction is shown by “H1” in FIGS. 3 and 4. The distance from the substrate 10 to the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 in the Z direction is shown by “H2” in FIGS. 3 and 4. The first bus bar 50 extends from above the first region 11 toward above the second region 12 and has a flat plate-shaped portion 53 parallel to the substrate 10. The first bus bar 50 has a region that overlaps with the third bus bar 70 in a plan view with respect to the substrate 10. The first bus bar 50 is used to connect the first output terminal 22 and the second input terminal 31. The first bus bar 50 is also used to connect the first output terminal 22 and the third connection terminal 43.
 第1バスバー50は、下方から平板形状部分53に向かって延伸する立ち上がり部51及び52を有する。立ち上がり部51及び52は、第1立ち上がり部の一例である。 The first bus bar 50 has rising portions 51 and 52 extending from below toward the flat plate-shaped portion 53. The rising portions 51 and 52 are examples of the first rising portion.
 立ち上がり部51は、基板10に対する平面視における、第1バスバー50の矩形の平板形状部分53の、第1領域11から第2領域12に向かう方向とは垂直な方向の両端部にそれぞれ3個形成されている。立ち上がり部51は、第1半導体素子20の上面の高さから、第1バスバー50の平板形状部分53の高さまで立ち上がる脚状の部位である。 Three rising portions 51 are formed at both ends of the rectangular flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 in a plan view with respect to the substrate 10 in a direction perpendicular to the direction from the first region 11 to the second region 12. Has been done. The rising portion 51 is a leg-shaped portion that rises from the height of the upper surface of the first semiconductor element 20 to the height of the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50.
 立ち上がり部52は、基板10に対する平面視における、第1バスバー50の平板形状部分53の、第2領域12の上方に位置する端部に形成されている。立ち上がり部52は、基板10の上面金属層10cの上面から、第1バスバー50の平板形状部分53まで立ち上がる段状の部位である。 The rising portion 52 is formed at an end portion of the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 located above the second region 12 in a plan view with respect to the substrate 10. The rising portion 52 is a stepped portion that rises from the upper surface of the upper surface metal layer 10c of the substrate 10 to the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50.
 立ち上がり部51のそれぞれは、第1半導体素子20の第1出力端子22と、半田付け等により接続されている。立ち上がり部52は、基板10の上面金属層10cと半田付け等で接続されている。これにより、第1バスバー50は、第1出力端子22及び上面金属層10cと接続されている。そのため、第1バスバー50は、上面金属層10c及び第4バスバー80を介して、第2入力端子31及び第3接続端子43と接続されている。 Each of the rising portions 51 is connected to the first output terminal 22 of the first semiconductor element 20 by soldering or the like. The rising portion 52 is connected to the upper surface metal layer 10c of the substrate 10 by soldering or the like. As a result, the first bus bar 50 is connected to the first output terminal 22 and the upper surface metal layer 10c. Therefore, the first bus bar 50 is connected to the second input terminal 31 and the third connection terminal 43 via the upper surface metal layer 10c and the fourth bus bar 80.
 次に、第2半導体素子30に接続される第2バスバー60について、説明する。 Next, the second bus bar 60 connected to the second semiconductor element 30 will be described.
 図2、図3及び図4に示されるように、Z方向において、基板10から第2バスバー60の平板形状部分62まで距離H2は、基板10から第1バスバー50の平板形状部分53までの距離H1よりも長い。第1バスバー50の平板形状部分53は、第1領域11の上方から第2領域12の上方に向かって延びている。平板形状部分53は、基板10と平行な平板形状である。第2バスバー60は、第2出力端子32と第1接続端子41とを接続するために用いられる。第2バスバー60は、基板10に対する平面視において第1バスバー50と重なる領域を有する。つまり、第1バスバー50と第2バスバー60とは、基板10からの高さが異なる位置で、対向して平行に配置されている。また、第2バスバー60は、基板10に対する平面視において第3バスバー70と重なる領域を有する。また、第2バスバー60は、基板10に対する平面視において第4バスバー80と重なる領域を有する。図2に示されるように、第2バスバー60は、基板10に対する平面視において、第1バスバー50及び第4バスバー80を完全に覆うように配置されている。 As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the distance H2 from the substrate 10 to the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 is the distance from the substrate 10 to the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 in the Z direction. Longer than H1. The flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 extends from above the first region 11 toward above the second region 12. The flat plate-shaped portion 53 has a flat plate shape parallel to the substrate 10. The second bus bar 60 is used to connect the second output terminal 32 and the first connection terminal 41. The second bus bar 60 has a region that overlaps with the first bus bar 50 in a plan view with respect to the substrate 10. That is, the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are arranged in parallel facing each other at positions at different heights from the substrate 10. Further, the second bus bar 60 has a region that overlaps with the third bus bar 70 in a plan view with respect to the substrate 10. Further, the second bus bar 60 has a region that overlaps with the fourth bus bar 80 in a plan view with respect to the substrate 10. As shown in FIG. 2, the second bus bar 60 is arranged so as to completely cover the first bus bar 50 and the fourth bus bar 80 in a plan view with respect to the substrate 10.
 なお、第2バスバー60は、第1バスバー50及び第4バスバー80を完全に覆うように配置されていなくてもよく、第1バスバー50及び第4バスバー80の一部を覆っていてもよい。 The second bus bar 60 may not be arranged so as to completely cover the first bus bar 50 and the fourth bus bar 80, or may cover a part of the first bus bar 50 and the fourth bus bar 80.
 第2バスバー60は、下方から平板形状部分62に向かって延伸する立ち上がり部61を有する。立ち上がり部61は、第2立ち上がり部の一例である。 The second bus bar 60 has a rising portion 61 extending from below toward the flat plate-shaped portion 62. The rising portion 61 is an example of the second rising portion.
 立ち上がり部61は、基板10に対する平面視における、第2バスバー60の平板形状部分62の一方の端部に形成されている。立ち上がり部61が形成される平板形状部分62の端部は、第2領域12の上方に位置する。立ち上がり部61は、第2半導体素子30の上面から、第2バスバー60の平板形状部分62まで立ち上がる部位である。 The rising portion 61 is formed at one end of the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 in a plan view with respect to the substrate 10. The end of the flat plate-shaped portion 62 on which the rising portion 61 is formed is located above the second region 12. The rising portion 61 is a portion that rises from the upper surface of the second semiconductor element 30 to the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60.
 立ち上がり部61は、脚状部61aと板部61bと接続部61cとで構成されている。 The rising portion 61 is composed of a leg-shaped portion 61a, a plate portion 61b, and a connecting portion 61c.
 脚状部61aは、基板10に対する平面視における、板部61bの、第2領域12から第1領域11に向かう方向とは垂直な方向の両端部にそれぞれ3個形成されている。脚状部61aは、第2半導体素子30の上面から、板部61bまで立ち上がる脚状の部位である。 Three leg-shaped portions 61a are formed at both ends of the plate portion 61b in a direction perpendicular to the direction from the second region 12 to the first region 11 in a plan view with respect to the substrate 10. The leg-shaped portion 61a is a leg-shaped portion that rises from the upper surface of the second semiconductor element 30 to the plate portion 61b.
 板部61b及び脚状部61aは、第2半導体素子30より上方に位置し、板部61bは、10と平行な平板である。基板10に対する平面視において第4バスバー80と重なる領域を有する。 The plate portion 61b and the leg-shaped portion 61a are located above the second semiconductor element 30, and the plate portion 61b is a flat plate parallel to 10. It has a region that overlaps with the fourth bus bar 80 in a plan view with respect to the substrate 10.
 接続部61cは、基板10に対する平面視における、第2バスバー60の平板形状部分62の第2領域12側の端部と、板部61bの第1領域11側の端部とを接合するように形成されている。接続部61cは、半田等の接合材料で形成されていてもよく、金属材料等が溶接されていて形成されていてもよい。また、接続部61cは、平板を曲げ加工することにより形成されてもよい。 The connecting portion 61c joins the end portion of the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 on the second region 12 side and the end portion of the plate portion 61b on the first region 11 side in a plan view with respect to the substrate 10. It is formed. The connecting portion 61c may be formed of a joining material such as solder, or may be formed by welding a metal material or the like. Further, the connecting portion 61c may be formed by bending a flat plate.
 なお、立ち上がり部61は、脚状部61aのみで構成されていてもよい。その場合、第2バスバー60の平板形状部分62が、第2半導体素子30の上方まで延び、平板形状部分62の端部に、脚状部61aが形成される。 The rising portion 61 may be composed of only the leg-shaped portion 61a. In that case, the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 extends above the second semiconductor element 30, and the leg-shaped portion 61a is formed at the end of the flat plate-shaped portion 62.
 第2バスバー60の第1領域11側の端部は、第1接続端子41と半田付け等により接続されている。また、第2バスバー60の脚状部61aのそれぞれは、第2半導体素子30の第2出力端子32と、半田付け等により接続されている。これにより、第2バスバー60は、第1接続端子41と第2出力端子32とを接続している。 The end of the second bus bar 60 on the first region 11 side is connected to the first connection terminal 41 by soldering or the like. Further, each of the leg-shaped portions 61a of the second bus bar 60 is connected to the second output terminal 32 of the second semiconductor element 30 by soldering or the like. As a result, the second bus bar 60 connects the first connection terminal 41 and the second output terminal 32.
 次に、絶縁層91及び92について説明する。 Next, the insulating layers 91 and 92 will be described.
 図7は、半導体装置1の一部分の拡大断面図である。図7には、第1バスバー50と第2バスバー60との間の空間を含む部分が示されている。図7に示されるように、半導体装置1は、第1バスバー50と第2バスバー60とを電気的に絶縁する絶縁層91及び92を備える。 FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a part of the semiconductor device 1. FIG. 7 shows a portion including a space between the first bus bar 50 and the second bus bar 60. As shown in FIG. 7, the semiconductor device 1 includes insulating layers 91 and 92 that electrically insulate the first bus bar 50 and the second bus bar 60.
 絶縁層91及び92は、例えば、第1バスバー50及び第2バスバー60のそれぞれの表面に塗装された絶縁膜である。つまり、第1バスバー50の表面は、絶縁膜で構成される絶縁層91で被覆され、第2バスバー60の表面は、絶縁膜で構成される絶縁層92で被覆されている。なお、絶縁層91及び92は、それぞれ、第1バスバー50及び第2バスバー60の全ての表面を被覆している必要はなく、例えば、第1バスバー50と第2バスバー60とが、基板10に対する平面視において重なる領域の表面を被覆していてもよい。 The insulating layers 91 and 92 are, for example, insulating films coated on the surfaces of the first bus bar 50 and the second bus bar 60, respectively. That is, the surface of the first bus bar 50 is covered with the insulating layer 91 made of an insulating film, and the surface of the second bus bar 60 is covered with the insulating layer 92 made of an insulating film. The insulating layers 91 and 92 do not have to cover all the surfaces of the first bus bar 50 and the second bus bar 60, respectively. For example, the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are attached to the substrate 10. It may cover the surface of the overlapping regions in a plan view.
 絶縁膜は、例えば、樹脂材料などの絶縁体が塗装された膜であり、電着塗装、又は、ラミネート塗装等により形成される。絶縁膜の樹脂材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂又はシリコーン系樹脂等が用いられる。 The insulating film is, for example, a film coated with an insulator such as a resin material, and is formed by electrodeposition coating, laminate coating, or the like. As the resin material of the insulating film, for example, a polyimide resin, an epoxy resin, a silicone resin, or the like is used.
 これにより、第1バスバー50と第2バスバー60とが近接しても絶縁が保たれるため、第1バスバー50と第2バスバー60とを近づけた構造にすることができる。また、絶縁層91及び92は、第1バスバー50及び第2バスバー60のそれぞれの表面に塗装された絶縁膜であることにより、絶縁層91及び92をより薄くすることができるため、第1バスバー50と第2バスバー60とを近づけた構造にすることができる。 As a result, insulation is maintained even if the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are close to each other, so that the structure can be such that the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are close to each other. Further, since the insulating layers 91 and 92 are insulating films coated on the surfaces of the first bus bar 50 and the second bus bar 60, the insulating layers 91 and 92 can be made thinner, so that the first bus bar can be made thinner. The structure can be such that the 50 and the second bus bar 60 are close to each other.
 なお、図7では、絶縁層91と絶縁層92との間に、空間が設けられているが、第1バスバー50と第2バスバー60とが、絶縁層91及び92を介して接していてもよい。また、絶縁層91及び92は、いずれか一方のみが備えられていてもよい。 In FIG. 7, a space is provided between the insulating layer 91 and the insulating layer 92, but even if the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are in contact with each other via the insulating layers 91 and 92. Good. Further, the insulating layers 91 and 92 may be provided with only one of them.
 また、半導体装置1は、第1バスバー50と第3バスバー70と、又は第2バスバー60と第4バスバー80とを絶縁する絶縁層を備えていてもよい。 Further, the semiconductor device 1 may include an insulating layer that insulates the first bus bar 50 and the third bus bar 70, or the second bus bar 60 and the fourth bus bar 80.
 [電流方向]
 次に、本実施の形態に係る半導体装置1を流れる電流の方向について説明する。図8は、本実施の形態に係る半導体装置1の回路図である。なお、図8においては、並列して接続されている、6個の第1半導体素子20及び6個の第2半導体素子30は、それぞれ1個の第1半導体素子20及び第2半導体素子30として、省略して記載されている。
[Current direction]
Next, the direction of the current flowing through the semiconductor device 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 8 is a circuit diagram of the semiconductor device 1 according to the present embodiment. In FIG. 8, the six first semiconductor elements 20 and the six second semiconductor elements 30 connected in parallel are referred to as one first semiconductor element 20 and a second semiconductor element 30, respectively. , Is abbreviated.
 以下では、第1接続端子41が負極に接続され、第2接続端子42が正極に接続され、第3接続端子43が出力に接続されている場合の電流の流れを説明する。 In the following, the current flow when the first connection terminal 41 is connected to the negative electrode, the second connection terminal 42 is connected to the positive electrode, and the third connection terminal 43 is connected to the output will be described.
 半導体装置1において、第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、スイッチング素子として機能し、電流の流れをオンオフする。まず、第1半導体素子20によるスイッチがオンしており、第2半導体素子30によるスイッチがオフしている場合を説明する。この場合、電流は、第2接続端子42から、第3バスバー70、第1半導体素子20、第1バスバー50及び第4バスバー80をこの順で経由して、第3接続端子43に流れる。よって、図3を参照した場合、第3バスバー70、第1バスバー50及び第4バスバー80には、第1領域11(図2参照)から第2領域12(図2参照)に向かう第1方向に電流が流れる。 In the semiconductor device 1, the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 function as switching elements to turn on / off the current flow. First, a case where the switch by the first semiconductor element 20 is on and the switch by the second semiconductor element 30 is off will be described. In this case, the current flows from the second connection terminal 42 to the third connection terminal 43 via the third bus bar 70, the first semiconductor element 20, the first bus bar 50, and the fourth bus bar 80 in this order. Therefore, when referring to FIG. 3, the third bus bar 70, the first bus bar 50, and the fourth bus bar 80 have a first direction from the first region 11 (see FIG. 2) to the second region 12 (see FIG. 2). Current flows through.
 次に、第1半導体素子20によるスイッチがオフしており、第2半導体素子30によるスイッチがオンしている場合を説明する。この場合、電流は、第3接続端子43から、第4バスバー80、第2半導体素子30及び第2バスバー60をこの順で経由して、第1接続端子41に流れる。よって、図3を参照した場合、第4バスバー80及び第2バスバー60には、第2領域12から第1領域11に向かう、第1方向とは反対向きの第2方向に電流が流れる。 Next, a case where the switch by the first semiconductor element 20 is off and the switch by the second semiconductor element 30 is on will be described. In this case, the current flows from the third connection terminal 43 to the first connection terminal 41 via the fourth bus bar 80, the second semiconductor element 30, and the second bus bar 60 in this order. Therefore, when referring to FIG. 3, a current flows through the fourth bus bar 80 and the second bus bar 60 in the second direction opposite to the first direction from the second region 12 to the first region 11.
 よって、第1バスバー50には第1方向に電流が流れ、第1バスバー50と対向して配置されている第2バスバー60には第1方向とは反対向きの第2方向に電流が流れる。これにより、第1バスバー50と第2バスバー60との相互インダクタンスが、第1バスバー50及び第2バスバー60それぞれの寄生インダクタンスを打ち消すように作用する。よって、半導体装置1全体としてのインダクタンスが低減される。 Therefore, a current flows in the first bus bar 50 in the first direction, and a current flows in the second bus bar 60 arranged to face the first bus bar 50 in the second direction opposite to the first direction. As a result, the mutual inductance of the first bus bar 50 and the second bus bar 60 acts to cancel the parasitic inductance of each of the first bus bar 50 and the second bus bar 60. Therefore, the inductance of the semiconductor device 1 as a whole is reduced.
 相互インダクタンスは、第1バスバー50と第2バスバー60との対向する面積が大きいほど増大する。また、相互インダクタンスは、第1バスバー50と第2バスバー60との距離が近くなるほど増大する。そのため、第1バスバー50の平板形状部分53と第2バスバー60の平板形状部分62とが、対向するように配置されている。基板10に対する平面視において、第1バスバー50と第2バスバー60とが重なる領域を有することにより、第1バスバー50及び第2バスバー60の相互インダクタンスは増大する。よって、半導体装置1全体のインダクタンスを低減する効果が高くなる。また、例えば、本実施の形態に係る半導体装置1のように、基板10に対する平面視において、第2バスバー60が第1バスバー50を完全に覆うように配置されることで、半導体装置1全体のインダクタンスを低減する効果はより高くなる。 The mutual inductance increases as the facing area of the first bus bar 50 and the second bus bar 60 increases. Further, the mutual inductance increases as the distance between the first bus bar 50 and the second bus bar 60 becomes closer. Therefore, the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 and the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 are arranged so as to face each other. The mutual inductance of the first bus bar 50 and the second bus bar 60 increases by having a region where the first bus bar 50 and the second bus bar 60 overlap in a plan view with respect to the substrate 10. Therefore, the effect of reducing the inductance of the entire semiconductor device 1 is enhanced. Further, for example, as in the semiconductor device 1 according to the present embodiment, the second bus bar 60 is arranged so as to completely cover the first bus bar 50 in a plan view with respect to the substrate 10, so that the entire semiconductor device 1 is formed. The effect of reducing the inductance becomes higher.
 また、第3バスバー70には第1方向に電流が流れ、基板10に対する平面視で第3バスバー70と重なる第2バスバー60には第1方向とは反対向きの第2方向に電流が流れる。これにより、第3バスバー70と第2バスバー60との相互インダクタンスが、第3バスバー70及び第2バスバー60それぞれの寄生インダクタンスを打ち消すように作用する。よって、半導体装置1全体としてのインダクタンスがさらに低減される。 Further, a current flows through the third bus bar 70 in the first direction, and a current flows through the second bus bar 60 which overlaps with the third bus bar 70 in a plan view with respect to the substrate 10 in the second direction opposite to the first direction. As a result, the mutual inductance of the third bus bar 70 and the second bus bar 60 acts to cancel the parasitic inductance of each of the third bus bar 70 and the second bus bar 60. Therefore, the inductance of the semiconductor device 1 as a whole is further reduced.
 なお、半導体装置1は、第3接続端子43を有しておらず、第1半導体素子20及び第2半導体素子30が、半導体装置1に設けられた他の電子部品に接続されていてもよい。このような場合であっても、各バスバーを流れる電流の方向は同じであるため、半導体装置1全体としてのインダクタンスが低減される。 The semiconductor device 1 does not have the third connection terminal 43, and the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 may be connected to other electronic components provided in the semiconductor device 1. .. Even in such a case, since the direction of the current flowing through each bus bar is the same, the inductance of the semiconductor device 1 as a whole is reduced.
 [まとめ]
 本開示の一態様の半導体装置1は、上面に第1領域11および第2領域12を有する基板10と、基板10の第1領域11に設けられ、電流が入力される第1入力端子21及び電流を出力する第1出力端子22を有する第1半導体素子20を含む第1回路と、基板10の第2領域12に設けられ、電流が入力される第2入力端子31及び電流を出力する第2出力端子32を有する第2半導体素子30を含む第2回路と、外部と接続できる第1接続端子41と、基板10の上方に基板10の上面に対向するように設けられた平板形状部分53を有し、第1出力端子22と第2入力端子31とを接続する、第1バスバー50と、基板10の上方に基板10の上面に対向するように設けられた平板形状部分62を有し、第2出力端子32と第1接続端子41とを接続する、第2バスバー60と、を備える。基板10と第1バスバー50の平板形状部分53との間の距離H1は、第1領域11に設けられた第1半導体素子20の厚さより長く、基板10と第2バスバー60の平板形状部分62との間の距離H2は、基板10と第1バスバー50の平板形状部分53との間の距離H1より長く、第2バスバー60の平板形状部分62は、第1領域11の上方から第2領域12の上方に向かって延び、平面視で、前記第1バスバー50の平板形状部分53と第2バスバー60の平板形状部分62は少なくとも一部が重なっている。
[Summary]
The semiconductor device 1 of one aspect of the present disclosure includes a substrate 10 having a first region 11 and a second region 12 on the upper surface, a first input terminal 21 provided in the first region 11 of the substrate 10 and into which a current is input. A first circuit including a first semiconductor element 20 having a first output terminal 22 for outputting a current, a second input terminal 31 provided in a second region 12 of a substrate 10 for receiving a current, and a second circuit for outputting a current. A second circuit including a second semiconductor element 30 having two output terminals 32, a first connection terminal 41 that can be connected to the outside, and a flat plate-shaped portion 53 provided above the substrate 10 so as to face the upper surface of the substrate 10. It has a first bus bar 50 for connecting the first output terminal 22 and the second input terminal 31, and a flat plate-shaped portion 62 provided above the substrate 10 so as to face the upper surface of the substrate 10. , A second bus bar 60 for connecting the second output terminal 32 and the first connection terminal 41 is provided. The distance H1 between the substrate 10 and the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 is longer than the thickness of the first semiconductor element 20 provided in the first region 11, and the flat plate-shaped portion 62 of the substrate 10 and the second bus bar 60. The distance H2 between the two is longer than the distance H1 between the substrate 10 and the flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50, and the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 is from above the first region 11 to the second region. The flat plate-shaped portion 53 of the first bus bar 50 and the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60 are at least partially overlapped with each other in a plan view extending upward of 12.
 これにより、第1バスバー50と第2バスバー60とは、基板10の上方で、少なくとも一部が基板10に対する平面視において重なるように対向して、配置される。また、第1バスバー50には、第1領域11から第2領域12に向かって電流が流れ、第2バスバー60には、第1バスバー50に電流が流れる方向とは反対の第2領域12から第1領域11に向かって電流が流れる。これにより、第1バスバー50と第2バスバー60との相互インダクタンスが、第1バスバー50及び第2バスバー60それぞれの寄生インダクタンスを打ち消すように作用する。よって、半導体装置1全体としてのインダクタンスが低減され、意図しない起電力の発生が抑制されることから、半導体装置1の信頼性が向上する。 As a result, the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are arranged above the substrate 10 so that at least a part of them overlap each other in a plan view with respect to the substrate 10. Further, a current flows through the first bus bar 50 from the first region 11 toward the second region 12, and the second bus bar 60 starts from the second region 12 opposite to the direction in which the current flows through the first bus bar 50. A current flows toward the first region 11. As a result, the mutual inductance of the first bus bar 50 and the second bus bar 60 acts to cancel the parasitic inductance of each of the first bus bar 50 and the second bus bar 60. Therefore, the inductance of the semiconductor device 1 as a whole is reduced, and the generation of an unintended electromotive force is suppressed, so that the reliability of the semiconductor device 1 is improved.
 また、第1領域11から第2領域12に向かって、第1半導体素子20及び第2半導体素子30それぞれが実装された領域にまたがって、第1バスバー50に電流が流れる。そのため、設計の都合上、第1半導体素子20と第2半導体素子30とを離れた位置に実装する場合であっても、第1半導体素子20の第1出力端子22からの電流が、第1バスバー50内を均一に流れやすい。同様に、第2半導体素子30の第2出力端子32からの電流も、第2バスバー60内を均一に流れやすい。よって、半導体装置1の信頼性をより向上させることができる。 Further, from the first region 11 to the second region 12, a current flows through the first bus bar 50 across the regions where the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are mounted. Therefore, for convenience of design, even when the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are mounted at distant positions, the current from the first output terminal 22 of the first semiconductor element 20 is the first. It is easy to flow uniformly in the bus bar 50. Similarly, the current from the second output terminal 32 of the second semiconductor element 30 also tends to flow uniformly in the second bus bar 60. Therefore, the reliability of the semiconductor device 1 can be further improved.
 本開示の別の態様の半導体装置1は、外部と接続できる第2接続端子42と、外部と接続できる第3接続端子43と、基板10の第1領域11に設けられ、第2接続端子42と第1入力端子21とを電気的に接続する第3バスバー70と、基板10の第2領域12に設けられ、第1バスバー50と第2入力端子31及び第3接続端子43とを電気的に接続する第4バスバー80と、を備える。 The semiconductor device 1 of another aspect of the present disclosure is provided in the second connection terminal 42 that can be connected to the outside, the third connection terminal 43 that can be connected to the outside, and the first region 11 of the substrate 10, and the second connection terminal 42. A third bus bar 70 that electrically connects the first bus bar and the first input terminal 21, and a third bus bar 70 that is provided in the second region 12 of the substrate 10 and electrically connects the first bus bar 50, the second input terminal 31, and the third connection terminal 43. A fourth bus bar 80 connected to is provided.
 これにより、第2接続端子42と第1入力端子21との接続、及び、第2接続端子42と第1入力端子21との接続に、厚みの大きい導体である第3バスバー70及び第4バスバー80とが用いられる。そのため、半導体装置1は、電流経路における電気抵抗が小さくなり、無駄な電力消費が抑制される。また、第2接続端子42と第1入力端子21との接続経路、及び、第2接続端子42と第1入力端子21との接続経路における寄生インダクタンスを低減できる。 As a result, the third bus bar 70 and the fourth bus bar, which are thick conductors, are connected to the connection between the second connection terminal 42 and the first input terminal 21 and the connection between the second connection terminal 42 and the first input terminal 21. 80 and are used. Therefore, in the semiconductor device 1, the electric resistance in the current path becomes small, and wasteful power consumption is suppressed. Further, the parasitic inductance in the connection path between the second connection terminal 42 and the first input terminal 21 and the connection path between the second connection terminal 42 and the first input terminal 21 can be reduced.
 本開示の別の態様の半導体装置1は、第1回路は、6つの第1半導体素子20で構成され、第1領域11は、第3領域13と第4領域14とを含み、平面視で、第3バスバー70は第3領域13と第4領域14との間に位置し、3つの第1半導体素子20が、第3領域13に設けられ、3つの第1半導体素子20が、第4領域14に設けられ、第2回路は、6つの第2半導体素子30で構成され、第2領域12は、第5領域15と第6領域16とを含み、平面視で、第4バスバー80は第5領域15と第6領域16の間に位置し、3つの第2半導体素子30が、第5領域15に設けられ、3つの第2半導体素子30が、第6領域に設けられる。 In another aspect of the present disclosure, the semiconductor device 1 includes a first circuit composed of six first semiconductor elements 20, a first region 11 including a third region 13 and a fourth region 14, in a plan view. , The third bus bar 70 is located between the third region 13 and the fourth region 14, three first semiconductor elements 20 are provided in the third region 13, and the three first semiconductor elements 20 are the fourth. Provided in the region 14, the second circuit is composed of six second semiconductor elements 30, the second region 12 includes the fifth region 15 and the sixth region 16, and the fourth bus bar 80 is in plan view. Located between the fifth region 15 and the sixth region 16, three second semiconductor elements 30 are provided in the fifth region 15, and three second semiconductor elements 30 are provided in the sixth region.
 これにより、第1半導体素子20及び第2半導体素子30が複数用いられるため、半導体装置1は、より大きい容量の電流を流しやすくなる。また、複数の第1半導体素子20が、第1半導体素子20の第1入力端子と接続される第3バスバー70で区分される第3領域13及び第4領域14に実装される。そのため、複数の第1半導体素子20それぞれを第3バスバー70から均等な距離の領域に実装しやすいため、複数の第1半導体素子20それぞれに電流が到達するまでの電気抵抗に差が生じにくい。つまり、複数の第1半導体素子20それぞれに流れる電流量が均一になりやすい。また、第1半導体素子20と同様の理由により、複数の第2半導体素子30それぞれに流れる電流量も均一になりやすい。よって、半導体装置1の信頼性がより向上する。 As a result, since a plurality of the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are used, the semiconductor device 1 can easily flow a current having a larger capacity. Further, a plurality of first semiconductor elements 20 are mounted in the third region 13 and the fourth region 14 divided by the third bus bar 70 connected to the first input terminal of the first semiconductor element 20. Therefore, since it is easy to mount each of the plurality of first semiconductor elements 20 in a region at an equal distance from the third bus bar 70, it is difficult for a difference in electrical resistance to occur until the current reaches each of the plurality of first semiconductor elements 20. That is, the amount of current flowing through each of the plurality of first semiconductor elements 20 tends to be uniform. Further, for the same reason as that of the first semiconductor element 20, the amount of current flowing through each of the plurality of second semiconductor elements 30 tends to be uniform. Therefore, the reliability of the semiconductor device 1 is further improved.
 なお、第1半導体素子20および第2半導体素子30の個数は上記した個数に限定されない。 The number of the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 is not limited to the above number.
 図5に示すように、本開示の別の態様の半導体装置1は、第3領域13に設けられた3つの第1半導体素子20は、第3バスバーが延びる方向(x方向)に沿って並んでおり、第4領域14に設けられた3つの第1半導体素子20は、第3バスバー70が延びる方向(x方向)に沿って並んでおり、第5領域15に設けられた3つの第2半導体素子30は、第4バスバー80が延びる方向(x方向)に沿って並んでおり、第6領域16に設けられた3つの第2半導体素子30は、第4バスバー80が延びる方向(x方向)に沿って並んでいる。 As shown in FIG. 5, in the semiconductor device 1 of another aspect of the present disclosure, the three first semiconductor elements 20 provided in the third region 13 are arranged along the direction (x direction) in which the third bus bar extends. The three first semiconductor elements 20 provided in the fourth region 14 are arranged along the direction (x direction) in which the third bus bar 70 extends, and the three second semiconductor elements 20 provided in the fifth region 15 are arranged. The semiconductor elements 30 are arranged along the direction in which the fourth bus bar 80 extends (x direction), and the three second semiconductor elements 30 provided in the sixth region 16 extend in the direction in which the fourth bus bar 80 extends (x direction). ) Are lined up.
 これにより、第3領域13又は第4領域14に複数の第1半導体素子20が実装され、第5領域15又は第6領域16に複数の第2半導体素子30が実装されるため、半導体装置1は、より大きい容量の電流を流しやすくなる。また、複数の第1半導体素子20が、電気抵抗の小さい第3バスバー70が延びる方向に沿って実装されるため、複数の第1半導体素子20それぞれから第3バスバー70までの距離が均等になる。そのため、複数の第1半導体素子20それぞれに電流が到達するまでの電気抵抗に差が生じにくく、複数の第1半導体素子20それぞれに流れる電流量が均一になりやすい。また、第1半導体素子20と同様の理由により、複数の第2半導体素子30それぞれに流れる電流量も均一になりやすい。よって、半導体装置1の信頼性をさらに向上させることができる。 As a result, the plurality of first semiconductor elements 20 are mounted in the third region 13 or the fourth region 14, and the plurality of second semiconductor elements 30 are mounted in the fifth region 15 or the sixth region 16, so that the semiconductor device 1 Makes it easier to carry a larger amount of current. Further, since the plurality of first semiconductor elements 20 are mounted along the direction in which the third bus bar 70 having a small electric resistance extends, the distances from each of the plurality of first semiconductor elements 20 to the third bus bar 70 become uniform. .. Therefore, it is difficult for a difference in electrical resistance to occur until the current reaches each of the plurality of first semiconductor elements 20, and the amount of current flowing through each of the plurality of first semiconductor elements 20 tends to be uniform. Further, for the same reason as that of the first semiconductor element 20, the amount of current flowing through each of the plurality of second semiconductor elements 30 tends to be uniform. Therefore, the reliability of the semiconductor device 1 can be further improved.
 本開示の別の態様の半導体装置1は、第2バスバー60は、下方から第2バスバー60の平板形状部分62に向かって延伸する第2立ち上がり部61を有する。 In another aspect of the semiconductor device 1 of the present disclosure, the second bus bar 60 has a second rising portion 61 extending from below toward the flat plate-shaped portion 62 of the second bus bar 60.
 これにより、それぞれのバスバーが、基板10に対する平面視において重なるように積層される構造を容易に形成することができる。 As a result, it is possible to easily form a structure in which the respective bus bars are laminated so as to overlap each other in a plan view with respect to the substrate 10.
 本開示の別の態様の半導体装置1は、第1バスバー50と第2バスバー60とを電気的に絶縁する絶縁層91及び92を備える。 The semiconductor device 1 of another aspect of the present disclosure includes insulating layers 91 and 92 that electrically insulate the first bus bar 50 and the second bus bar 60.
 これにより、第1バスバー50と第2バスバー60とが近接しても絶縁が保たれるため、第1バスバー50と第2バスバー60とをより近づけた構造にすることができる。第1バスバー50と第2バスバー60との相互インダクタンスは、第1バスバー50と第2バスバー60との距離が近いほど大きくなるため、第1バスバー50と第2バスバー60とを近づけた場合には、より半導体装置1に発生するインダクタンスが低減される。また、半導体装置1を小型化することができる。 As a result, insulation is maintained even if the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are close to each other, so that the structure of the first bus bar 50 and the second bus bar 60 can be made closer to each other. The mutual inductance between the first bus bar 50 and the second bus bar 60 increases as the distance between the first bus bar 50 and the second bus bar 60 increases. Therefore, when the first bus bar 50 and the second bus bar 60 are brought closer to each other, the mutual inductance increases. , The inductance generated in the semiconductor device 1 is further reduced. In addition, the semiconductor device 1 can be miniaturized.
 本開示の別の態様の半導体装置1では、第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、窒化ガリウム半導体又は炭化シリコン半導体で構成されていている。 In the semiconductor device 1 of another aspect of the present disclosure, the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are composed of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor.
 窒化ガリウム半導体又は炭化シリコン半導体は、スイッチングの高周波数化に適した半導体材料である。そのため、半導体装置1がより高周波数のスイッチングに用いられた場合には、インダクタンス低減による半導体装置1の信頼性の向上の効果がより大きくなる。 A gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor is a semiconductor material suitable for increasing the switching frequency. Therefore, when the semiconductor device 1 is used for switching at a higher frequency, the effect of improving the reliability of the semiconductor device 1 by reducing the inductance becomes greater.
 (その他の実施の形態)
 なお、本開示に係る半導体装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態および変形例に施したものや、実施の形態および変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。また、上記の各実施形態および変形例は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
(Other embodiments)
Although the semiconductor device according to the present disclosure has been described based on the embodiments, the present disclosure is not limited to these embodiments. As long as the gist of the present disclosure is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the embodiments and modifications, and other embodiments constructed by combining some components in the embodiments and modifications are also available. , Included within the scope of this disclosure. In addition, each of the above embodiments and modifications can be modified, replaced, added, omitted, etc. within the scope of claims or the equivalent thereof.
 例えば、上記実施の形態では、半導体装置1は、第3バスバー70及び第4バスバー80を備えたが、半導体装置1は、第3バスバー70及び第4バスバー80を備えていなくてもよい。例えば、第2接続端子42と第1入力端子21とは、基板10の上面金属層10bを介して接続され、第1バスバー50と第2入力端子31及び第3接続端子43とは、基板10の上面金属層10cを介して接続されてもよい。また、上面金属層10b及び上面金属層10cの厚みを、バスバーと同等の厚みにすることで、半導体装置1に電流を流れやすくしてもよい。 For example, in the above embodiment, the semiconductor device 1 includes the third bus bar 70 and the fourth bus bar 80, but the semiconductor device 1 does not have to include the third bus bar 70 and the fourth bus bar 80. For example, the second connection terminal 42 and the first input terminal 21 are connected to each other via the upper metal layer 10b of the substrate 10, and the first bus bar 50, the second input terminal 31, and the third connection terminal 43 are connected to the substrate 10. It may be connected via the upper surface metal layer 10c of the above. Further, the thickness of the upper surface metal layer 10b and the upper surface metal layer 10c may be set to the same thickness as the bus bar to facilitate the flow of current through the semiconductor device 1.
 また、例えば、上記実施の形態では、第1半導体素子20及び第2半導体素子30には、それぞれ、下面に第1入力端子21又は第2入力端子31(以下では入力端子)が形成され、上面に第1出力端子22又は第2出力端子32(以下では出力端子)が形成されていたがこれに限らない。第1半導体素子20又は第2半導体素子30には、上面に入力端子が形成され、下面に出力端子が形成されていてもよく、上面に入力端子及び出力端子が形成されていてもよく、下面に入力端子及び出力端子が形成されていてもよい。 Further, for example, in the above embodiment, the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 each have a first input terminal 21 or a second input terminal 31 (hereinafter referred to as an input terminal) formed on the lower surface thereof, and the upper surface thereof is formed. The first output terminal 22 or the second output terminal 32 (hereinafter, the output terminal) is formed in the above, but the present invention is not limited to this. The first semiconductor element 20 or the second semiconductor element 30 may have an input terminal formed on the upper surface and an output terminal formed on the lower surface, or an input terminal and an output terminal may be formed on the upper surface, or the lower surface. An input terminal and an output terminal may be formed on the surface.
 また、上記実施の形態では、第1バスバー50は、立ち上がり部51及び52を有し、第2バスバー60は、立ち上がり部61を有していたが、これに限らない。第1バスバー50及び第2バスバー60は、段差のない平板であり、ボンディングワイヤ等を介して、他の構成要素と接続されてもよい。また、第1バスバー50又は第2バスバー60の平板形状部分が、直接、第1半導体素子20上又は第2半導体素子30上に接して接続されていてもよい。また、第1半導体素子20及び第2半導体素子30の実装される位置の高さに差をつけることで、各バスバーの積層される構造が形成されてもよい。 Further, in the above embodiment, the first bus bar 50 has rising portions 51 and 52, and the second bus bar 60 has rising portions 61, but the present invention is not limited to this. The first bus bar 50 and the second bus bar 60 are flat plates without steps, and may be connected to other components via a bonding wire or the like. Further, the flat plate-shaped portion of the first bus bar 50 or the second bus bar 60 may be directly connected to the first semiconductor element 20 or the second semiconductor element 30 in contact with each other. Further, by making a difference in the heights of the mounting positions of the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30, a structure in which the bus bars are laminated may be formed.
 また、例えば、上記実施の形態では、半導体装置1は、ハーフブリッジ型の回路構成を有し、第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、トランジスタであったが、これに限らない。第1半導体素子20及び第2半導体素子30は、入力端子と出力端子とを有する半導体素子であればよく、例えば、ダイオード等であり、半導体装置1が整流用に用いられる半導体装置であってもよい。 Further, for example, in the above embodiment, the semiconductor device 1 has a half-bridge type circuit configuration, and the first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 are transistors, but the present invention is not limited to this. The first semiconductor element 20 and the second semiconductor element 30 may be any semiconductor element having an input terminal and an output terminal, for example, a diode or the like, and even if the semiconductor device 1 is a semiconductor device used for rectification. Good.
 また、例えば、上記実施の形態では、各バスバーと第1接続端子41、第2接続端子42、及び第3接続端子43とは、別体で形成されていたが、これに限らない。第3バスバー70と第2接続端子42、第4バスバー80と第3接続端子43、又は、第2バスバー60と第1接続端子41とは一体で形成されていてもよい。また、第1バスバー50と第4バスバー80とは、一体で形成されていてもよい。 Further, for example, in the above embodiment, each bus bar and the first connection terminal 41, the second connection terminal 42, and the third connection terminal 43 are formed separately, but the present invention is not limited to this. The third bus bar 70 and the second connection terminal 42, the fourth bus bar 80 and the third connection terminal 43, or the second bus bar 60 and the first connection terminal 41 may be integrally formed. Further, the first bus bar 50 and the fourth bus bar 80 may be integrally formed.
 本開示に係る半導体装置は、産業機器の駆動制御機器、モータを備えた家電の駆動制御機器、電気自動車、又は、ハイブリッド自動車向けの車載制御機器等の様々な用途の半導体装置として利用可能である。 The semiconductor device according to the present disclosure can be used as a semiconductor device for various purposes such as a drive control device for industrial equipment, a drive control device for home appliances equipped with a motor, an electric vehicle, or an in-vehicle control device for a hybrid vehicle. ..
1 半導体装置
2 放熱板
3 外枠
10 基板
10a 絶縁体層
10b、10c 上面金属層
10d 下面金属層
11 第1領域
12 第2領域
13 第3領域
14 第4領域
15 第5領域
16 第6領域
20 第1半導体素子
21 第1入力端子
22 第1出力端子
30 第2半導体素子
31 第2入力端子
32 第2出力端子
41 第1接続端子
42 第2接続端子
43 第3接続端子
50 第1バスバー
51、52、61 立ち上がり部
53、62 平板形状部分
60 第2バスバー
61a 脚状部
61b 板部
61c 接続部
70 第3バスバー
80 第4バスバー
91、92 絶縁層
1 Semiconductor device 2 Heat dissipation plate 3 Outer frame 10 Substrate 10a Insulator layer 10b, 10c Upper surface metal layer 10d Lower surface metal layer 11 1st region 12 2nd region 13 3rd region 14 4th region 15 5th region 16 6th region 20 1st semiconductor element 21 1st input terminal 22 1st output terminal 30 2nd semiconductor element 31 2nd input terminal 32 2nd output terminal 41 1st connection terminal 42 2nd connection terminal 43 3rd connection terminal 50 1st bus bar 51, 52, 61 Rising part 53, 62 Flat plate-shaped part 60 Second bus bar 61a Leg-shaped part 61b Plate part 61c Connection part 70 Third bus bar 80 Fourth bus bar 91, 92 Insulation layer

Claims (9)

  1.  上面に第1領域および第2領域を有する基板と、
     前記基板の前記第1領域に設けられ、電流が入力される第1入力端子及び電流を出力する第1出力端子を有する第1半導体素子を含む第1回路と、
     前記基板の前記第2領域に設けられ、電流が入力される第2入力端子及び電流を出力する第2出力端子を有する第2半導体素子を含む第2回路と、
     外部と接続できる第1接続端子と、
     前記基板の上方に前記基板の前記上面に対向するように設けられた平板形状部分を有し、前記第1出力端子と前記第2入力端子とを接続する、第1バスバーと、
     前記基板の上方に前記基板の前記上面に対向するように設けられた平板形状部分を有し、前記第2出力端子と前記第1接続端子とを接続する、第2バスバーと、
    を備え、
     前記基板と前記第1バスバーの前記平板形状部分との間の距離は、前記第1領域に設けられた前記第1半導体素子の厚さより長く、
     前記基板と前記第2バスバーの前記平板形状部分との間の距離は、前記基板と前記第1バスバーの前記平板形状部分との間の距離より長く、
     前記第2バスバーの前記平板形状部分は、前記第1領域の上方から前記第2領域の上方に向かって延び、
     平面視で、前記第1バスバーの前記平板形状部分と前記第2バスバーの前記平板形状部分は少なくとも一部が重なっている
     半導体装置。
    A substrate having a first region and a second region on the upper surface,
    A first circuit provided in the first region of the substrate and including a first semiconductor element having a first input terminal for inputting a current and a first output terminal for outputting a current.
    A second circuit provided in the second region of the substrate and including a second semiconductor element having a second input terminal for inputting a current and a second output terminal for outputting a current.
    The first connection terminal that can be connected to the outside,
    A first bus bar having a flat plate-shaped portion provided above the substrate so as to face the upper surface of the substrate and connecting the first output terminal and the second input terminal.
    A second bus bar having a flat plate-shaped portion provided above the substrate so as to face the upper surface of the substrate and connecting the second output terminal and the first connection terminal.
    With
    The distance between the substrate and the flat plate-shaped portion of the first bus bar is longer than the thickness of the first semiconductor element provided in the first region.
    The distance between the substrate and the flat plate-shaped portion of the second bus bar is longer than the distance between the substrate and the flat plate-shaped portion of the first bus bar.
    The flat plate-shaped portion of the second bus bar extends from above the first region toward above the second region.
    A semiconductor device in which at least a part of the flat plate-shaped portion of the first bus bar and the flat plate-shaped portion of the second bus bar overlap in a plan view.
  2.  外部と接続できる第2接続端子と、
     外部と接続できる第3接続端子と、
     前記基板の前記第1領域に設けられ、前記第2接続端子と前記第1入力端子とを電気的に接続する第3バスバーと、
     前記基板の前記第2領域に設けられ、前記第1バスバーと前記第2入力端子及び前記第3接続端子とを電気的に接続する第4バスバーと、
    を更に備える
     請求項1記載の半導体装置。
    A second connection terminal that can be connected to the outside
    With a third connection terminal that can be connected to the outside
    A third bus bar provided in the first region of the substrate and electrically connecting the second connection terminal and the first input terminal.
    A fourth bus bar provided in the second region of the substrate and electrically connecting the first bus bar, the second input terminal, and the third connection terminal.
    The semiconductor device according to claim 1.
  3.  前記第1回路は、第1の複数の半導体素子で構成され、
     前記第1の複数の半導体素子のそれぞれは、前記第1半導体素子であって、
     前記第1領域は、第3領域と第4領域とを含み、
     平面視で、前記第3バスバーは前記第3領域と前記第4領域との間に位置し、
     前記第1の複数の半導体素子のうち1つまたは2つ以上の半導体素子が、前記第3領域に設けられ、
     前記第1の複数の半導体素子のうち1つまたは2つ以上の半導体素子が、前記第4領域に設けられ、
     前記第2回路は、第2の複数の半導体素子で構成され、
     前記第2の複数の半導体素子のそれぞれは、前記第2半導体素子であって、
     前記第2領域は、第5領域と第6領域とを含み、
     平面視で、前記第4バスバーは前記第5領域と前記第6領域との間に位置し、
     前記第2の複数の半導体素子のうち1つまたは2つ以上の半導体素子が、前記第5領域に設けられ、
     前記第2の複数の半導体素子のうち1つまたは2つ以上の半導体素子が、前記第6領域に設けられる
     請求項2記載の半導体装置。
    The first circuit is composed of a first plurality of semiconductor elements.
    Each of the first plurality of semiconductor elements is the first semiconductor element.
    The first region includes a third region and a fourth region.
    In a plan view, the third bus bar is located between the third region and the fourth region.
    One or two or more semiconductor elements among the first plurality of semiconductor elements are provided in the third region.
    One or two or more semiconductor elements among the first plurality of semiconductor elements are provided in the fourth region.
    The second circuit is composed of a second plurality of semiconductor elements.
    Each of the second plurality of semiconductor elements is the second semiconductor element.
    The second region includes a fifth region and a sixth region.
    In a plan view, the fourth bus bar is located between the fifth region and the sixth region.
    One or two or more semiconductor elements among the second plurality of semiconductor elements are provided in the fifth region.
    The semiconductor device according to claim 2, wherein one or two or more semiconductor elements among the second plurality of semiconductor elements are provided in the sixth region.
  4.  前記第1の複数の半導体素子のうち前記第3領域に設けられた前記1つまたは2つ以上の半導体素子は、前記第3バスバーが延びる方向に沿って並んでおり、
     前記第1の複数の半導体素子のうち前記第4領域に設けられた前記1つまたは2つ以上の半導体素子は、前記第3バスバーが延びる前記方向に沿って並んでおり、
     前記第2の複数の半導体素子のうち前記第5領域に設けられた前記1つまたは2つ以上の半導体素子は、前記第4バスバーが延びる方向に沿って並んでおり、
     前記第2の複数の半導体素子のうち前記第6領域に設けられた前記1つまたは2つ以上の半導体素子は、前記第4バスバーが延びる前記方向に沿って並んでいる
     請求項3記載の半導体装置。
    Among the first plurality of semiconductor elements, the one or more semiconductor elements provided in the third region are arranged along the direction in which the third bus bar extends.
    Among the first plurality of semiconductor elements, the one or more semiconductor elements provided in the fourth region are arranged along the direction in which the third bus bar extends.
    Among the second plurality of semiconductor elements, the one or more semiconductor elements provided in the fifth region are arranged along the direction in which the fourth bus bar extends.
    The semiconductor according to claim 3, wherein among the second plurality of semiconductor elements, the one or more semiconductor elements provided in the sixth region are arranged along the direction in which the fourth bus bar extends. apparatus.
  5.  前記第1バスバーは、下方から前記第1バスバーの前記平板形状部分に向かって延伸する第1立ち上がり部を更に有し、
     前記第2バスバーは、下方から前記第2バスバーの前記平板形状部分に向かって延伸する第2立ち上がり部を更に有する、
     請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。
    The first bus bar further has a first rising portion extending from below toward the flat plate-shaped portion of the first bus bar.
    The second bus bar further has a second rising portion extending from below toward the flat plate-shaped portion of the second bus bar.
    The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4.
  6.  前記第1バスバーと前記第2バスバーとを電気的に絶縁する絶縁層をさらに備える
     請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。
    The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, further comprising an insulating layer that electrically insulates the first bus bar and the second bus bar.
  7.  前記絶縁層は、前記第1バスバー及び前記第2バスバーの少なくとも一方の表面に塗装された絶縁膜を含む
     請求項6記載の半導体装置。
    The semiconductor device according to claim 6, wherein the insulating layer includes an insulating film coated on at least one surface of the first bus bar and the second bus bar.
  8.  前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子は、トランジスタである
     請求項1から7のいずれか1項に記載の半導体装置。
    The semiconductor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the first semiconductor element and the second semiconductor element are transistors.
  9.  前記第1半導体素子及び前記第2半導体素子は、窒化ガリウム半導体又は炭化シリコン半導体で構成される
     請求項1から8のいずれか1項に記載の半導体装置。
    The semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, wherein the first semiconductor element and the second semiconductor element are made of a gallium nitride semiconductor or a silicon carbide semiconductor.
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