WO2024029274A1 - 半導体装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a semiconductor device.
- Patent Document 1 discloses an example of a semiconductor device equipped with a plurality of switching elements such as MOSFETs.
- a metal layer made of a metal thin film such as copper foil is disposed on an insulating substrate made of an electrically insulating member.
- the plurality of switching elements are conductively bonded to the metal layer via a conductive bonding layer such as solder.
- a conductive bonding layer such as solder.
- the plurality of switching elements are arranged in a line in a direction (second direction x2) orthogonal to the thickness direction of the insulating substrate, as shown in FIG. 3 of the same document. Further, the plurality of switching elements are arranged in two rows at intervals in a first direction x1 perpendicular to the second direction x2 when viewed from above. The plurality of switching elements in each column are arranged at relatively narrow intervals in the second direction x2.
- the plurality of switching elements in the first row and the plurality of switching elements in the second row are aligned in the second direction x2, and when viewed in the first direction x1, the switching elements in the first row and the plurality of switching elements in the second row are aligned. Almost the entirety overlaps with the eye switching element.
- An object of the present disclosure is to provide a semiconductor device that is improved over conventional ones.
- an object of the present disclosure is to provide a semiconductor device that efficiently radiates heat generated by a plurality of semiconductor elements and is suitable for flowing a large current.
- a semiconductor device provided by a first aspect of the present disclosure includes: an insulating substrate having a main surface facing one side in the thickness direction; a first conductive part and a second conductive part disposed on the main surface; A plurality of first semiconductor elements mounted on the first conductive part, each having a switching function; a plurality of second semiconductor elements mounted on the second conductive part, each having a switching function; and a first main terminal. , a second main terminal, and a third main terminal.
- the first main terminal is electrically connected to the first conductive part and electrically connected to the plurality of first semiconductor elements via the first conductive part.
- the second main terminal is electrically connected to the plurality of second semiconductor elements.
- the third main terminal is electrically connected to the second conductive part and electrically connected to both the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements via the second conductive part.
- the first conductive portion includes a first wiring portion and a second wiring portion that are spaced apart from each other on one side and the other side in a first direction perpendicular to the thickness direction.
- the second conductive part is arranged between the first wiring part and the second wiring part in the first direction, and is arranged between a third wiring part and a third wiring part separated from each other on one side and the other side in the first direction. It has 4 wiring parts.
- a plurality of the plurality of first semiconductor elements are arranged in each of the first wiring part and the second wiring part along a second direction perpendicular to both the thickness direction and the first direction.
- a plurality of the plurality of second semiconductor elements are arranged along the second direction in each of the third wiring section and the fourth wiring section.
- the plurality of first semiconductor elements arranged in the first wiring part and the plurality of second semiconductor elements arranged in the third wiring part are arranged alternately in the second direction.
- the plurality of first semiconductor elements arranged in the second wiring part and the plurality of second semiconductor elements arranged in the fourth wiring part are arranged alternately in the second direction.
- FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a plan view of FIG. 2 with the lid and sealing part omitted.
- FIG. 4 is a plan view of FIG. 3 with the case omitted.
- FIG. 5 is an enlarged view of the plan view of FIG. 4 with the heat sink and the first to third main terminals omitted.
- FIG. 6 is a front view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 7 is a rear view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 8 is a right side view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a plan view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 9 is a left side view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 10 is a bottom view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 3.
- FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. 3.
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 3.
- FIG. 15 is a sectional view taken along line XV-XV in FIG. 3.
- FIG. 16 is a plan view similar to FIG. 4, showing a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 17 is an enlarged view of the plan view of FIG. 16 with the heat sink and the first to third main terminals omitted.
- FIG. 18 is a perspective view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 19 is a plan view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 20 is a plan view of FIG. 19 with the lid and sealing part omitted.
- FIG. 21 is a plan view of FIG. 20 with the case omitted.
- FIG. 22 is a front view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 23 is a rear view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 24 is a right side view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 25 is a left side view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 26 is a bottom view showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 27 is a plan view similar to FIG. 20, showing a semiconductor device according to a first modification of the second embodiment.
- FIG. 28 is a plan view of FIG. 27 with the case omitted.
- a thing A is formed on a thing B and "a thing A is formed on a thing B” mean “a thing A is formed on a thing B” unless otherwise specified.
- "something A is placed on something B” and “something A is placed on something B” mean "something A is placed on something B” unless otherwise specified.
- a certain surface A faces (one side or the other side of) the direction B is not limited to the case where the angle of the surface A with respect to the direction B is 90 degrees; Including cases where it is tilted to the opposite direction.
- First embodiment: 1 to 15 show a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- the semiconductor device A1 of this embodiment includes a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, a support substrate 3, a first main terminal 41, a second main terminal 42, a third main terminal 43, a plurality of control It includes a terminal 45 and a plurality of wires 51, 52, 53, 54, 551, 552, 561, 562.
- the semiconductor device A1 further includes a case 6, a heat sink 7, a sealing part 81, and a lid 82.
- FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device A1.
- FIG. 2 is a plan view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 3 is a plan view showing the semiconductor device A1, and for convenience of understanding, the lid 82 and the sealing part 81 are omitted.
- FIG. 4 is a plan view showing the semiconductor device A1, with the case 6 omitted from the plan view of FIG.
- FIG. 5 is an enlarged view in which the heat sink 7, the first main terminal 41, the second main terminal 42, and the third main terminal 43 are omitted from the plan view of FIG.
- FIG. 6 is a front view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 7 is a rear view of the semiconductor device A1.
- FIG. 8 is a right side view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device A1.
- FIG. 2 is a plan view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 3 is a plan view showing the semiconductor device A1, and for convenience of understanding, the lid 82 and the sealing
- FIG. 9 is a left side view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 10 is a bottom view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 3.
- FIG. 12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG. 3.
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. 3.
- FIG. 15 is a sectional view taken along line XV-XV in FIG. 3.
- the thickness direction of the support substrate 3 is an example of the "thickness direction” and will be referred to as the "thickness direction z.”
- One direction perpendicular to the thickness direction z is an example of a "first direction” and will be referred to as a “first direction x.”
- a direction perpendicular to both the thickness direction z and the first direction x is an example of a "second direction” and will be referred to as a "second direction y.”
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B are each electronic components that serve as the functional center of the semiconductor device A1.
- the constituent material of each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B is, for example, a semiconductor material mainly composed of SiC (silicon carbide). This semiconductor material is not limited to SiC, and may be Si (silicon), GaN (gallium nitride), C (diamond), or the like.
- Each of the first semiconductor elements 10A and each of the second semiconductor elements 10B is a power semiconductor chip having a switching function, such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
- MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
- first semiconductor element 10A and the second semiconductor element 10B are MOSFETs, but the present invention is not limited to this, and other transistors such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) can be used. There may be.
- Each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B are the same element.
- Each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B is, for example, an n-channel MOSFET, but may be a p-channel MOSFET.
- the first semiconductor element 10A and the second semiconductor element 10B each have an element main surface 101 and an element back surface 102, as shown in FIGS. 11 to 13.
- the element main surface 101 and the element back surface 102 are separated in the thickness direction z.
- the element main surface 101 faces the z1 side in the thickness direction z
- the element back surface 102 faces the z2 side in the thickness direction z.
- the semiconductor device A1 includes six first semiconductor elements 10A and six second semiconductor elements 10B, but the number of first semiconductor elements 10A and the number of second semiconductor elements 10B are , is not limited to this configuration, and may be changed as appropriate depending on the performance required of the semiconductor device A1.
- six first semiconductor elements 10A and six second semiconductor elements 10B are arranged.
- the number of the first semiconductor elements 10A and the second semiconductor elements 10B may be four or five, or seven or more each.
- the number of first semiconductor elements 10A and the number of second semiconductor elements 10B may be equal or different.
- the number of first semiconductor elements 10A and second semiconductor elements 10B is determined by the current capacity handled by semiconductor device A1.
- the semiconductor device A1 is configured, for example, as a half-bridge switching circuit.
- the plurality of first semiconductor elements 10A constitute an upper arm circuit of the semiconductor device A1
- the plurality of second semiconductor elements 10B constitute a lower arm circuit.
- the plurality of first semiconductor elements 10A are connected to each other in parallel
- the first semiconductor elements 10A are connected to each other in parallel
- the plurality of second semiconductor elements 10B are connected to each other in parallel. connected in parallel.
- Each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B are connected in series and constitute a bridge layer.
- the plurality of first semiconductor elements 10A are each mounted on a first conductive portion 32A of the support substrate 3, which will be described later, as shown in FIGS. 3 to 5, FIG. 11, and the like. Each first semiconductor element 10A is conductively bonded to the first conductive portion 32A via a conductive bonding material 19. When each first semiconductor element 10A is joined to the first conductive part 32A, the element back surface 102 faces the first conductive part 32A.
- the plurality of first semiconductor elements 10A may be mounted on a metal member different from a part of the DBC substrate or the like. In this case, the metal member corresponds to the "first conductive part". This metal member may be supported by, for example, a DBC board or the like.
- the plurality of second semiconductor elements 10B are each mounted on a second conductive portion 32B of the support substrate 3, which will be described later, as shown in FIGS. 3 to 5, FIG. 11, and FIG. 12. Each second semiconductor element 10B is conductively bonded to the second conductive portion 32B via a conductive bonding material 19. When each second semiconductor element 10B is bonded to the second conductive part 32B, the element back surface 102 faces the second conductive part 32B.
- the plurality of second semiconductor elements 10B may be mounted on a metal member different from a part of the DBC substrate or the like. In this case, the metal member corresponds to the "second conductive part". This metal member may be supported by, for example, a DBC board or the like.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B each have a first main surface electrode 11, a second main surface electrode 12, a third main surface electrode 13, and a back electrode 15.
- the configurations of the first main surface electrode 11, second main surface electrode 12, third main surface electrode 13, and back surface electrode 15 described below are common to each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B.
- the first main surface electrode 11, the second main surface electrode 12, and the third main surface electrode 13 are provided on the element main surface 101.
- the first main surface electrode 11, the second main surface electrode 12, and the third main surface electrode 13 are insulated by an insulating film (not shown).
- the back electrode 15 is provided on the back surface 102 of the element.
- the first principal surface electrode 11 is, for example, a gate electrode, and a drive signal (for example, gate voltage) for driving the first semiconductor element 10A (second semiconductor element 10B) is input.
- the second main surface electrode 12 is, for example, a source electrode, through which a source current flows.
- the third main surface electrode 13 is, for example, a source sense electrode, through which a source current flows.
- the third main surface electrode 13 of the present embodiment is composed of two separate regions when viewed in the thickness direction z.
- the back electrode 15 is, for example, a drain electrode, through which a drain current flows.
- the back electrode 15 covers the entire area (or substantially the entire area) of the back surface 102 of the element.
- the back electrode 15 is made of, for example, Ag (silver) plating.
- each first semiconductor element 10A (each second semiconductor element 10B) changes between a conductive state and a disconnected state according to this drive signal. The state changes. In a conductive state, a current flows from the back electrode 15 (drain electrode) to the second main surface electrode 12 (source electrode), and in a cutoff state, this current does not flow. That is, each first semiconductor element 10A (each second semiconductor element 10B) performs a switching operation.
- the semiconductor device A1 converts the DC voltage input between the first main terminal 41 and the second main terminal 42 into, for example, an AC voltage by the switching function of the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B. After conversion, an AC voltage is output from the third main terminal 43.
- the semiconductor device A1 includes a thermistor 17, as shown in FIGS. 3 to 5.
- the thermistor 17 is used as a temperature detection sensor. Note that, in addition to the thermistor 17, the configuration may include, for example, a temperature-sensitive diode, or the configuration may not include the thermistor 17 or the like.
- the support substrate 3 supports the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the specific structure of the support substrate 3 is not limited at all, and may be formed of, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) substrate or an AMB (Active Metal Brazing) substrate.
- Support substrate 3 includes an insulating substrate 31, a support conductor 32, and a back metal layer 33.
- the dimension of the support substrate 3 in the z direction is, for example, 0.4 mm or more and 3.0 mm or less.
- the insulating substrate 31 is made of, for example, ceramics with excellent thermal conductivity. Such ceramics include, for example, SiN (silicon nitride).
- the insulating substrate 31 is not limited to ceramics, and may be an insulating resin sheet or the like.
- the insulating substrate 31 has, for example, a rectangular shape in plan view. As shown in FIGS. 11 to 15, the insulating substrate 31 has a main surface 311 and a back surface 312.
- the main surface 311 and the back surface 312 are separated in the thickness direction z.
- the main surface 311 faces the z1 side in the thickness direction z
- the back surface 312 faces the z2 side in the thickness direction z.
- the dimension of the insulating substrate 31 in the thickness direction z is not particularly limited, and is, for example, 0.05 mm or more and 1.0 mm or less.
- the support conductor 32 includes a first conductive portion 32A, a second conductive portion 32B, and a third conductive portion 32C.
- the support conductor 32 further includes a first gate section 326A, a second gate section 326B, a first detection section 327A, a second detection section 327B, and a thermistor mounting section 328.
- Each part of the support conductor 32 is arranged on the main surface 311 of the insulating substrate 31.
- the constituent material of the support conductor 32 includes, for example, Cu (copper).
- the constituent material may include, for example, Al (aluminum) other than Cu (copper).
- the dimension of the support conductor 32 in the thickness direction z is not particularly limited, and is, for example, 0.1 mm or more and 1.5 mm or less.
- the first conductive part 32A supports the plurality of first semiconductor elements 10A. As shown in FIG. 11, the first conductive portion 32A has a support surface 320A. The support surface 320A is a plane facing the z1 side in the thickness direction z. A plurality of first semiconductor elements 10A are each bonded to the support surface 320A of the first conductive portion 32A via a conductive bonding material 19.
- the constituent material of the conductive bonding material 19 is not particularly limited, and may be, for example, solder, metal paste material, or sintered metal.
- the first conductive part 32A has a first wiring part 321, a second wiring part 322, and a first communication part 325A, as shown in FIGS. 4 and 5.
- the first wiring section 321 and the second wiring section 322 are spaced apart from each other on the x1 side of the first direction x and the x2 side of the first direction x, and each extends in the second direction y.
- the first wiring section 321 is located on the insulating substrate 31 at the end on the x1 side in the first direction x
- the second wiring section 322 is located on the insulating substrate 31 at the end on the x2 side in the first direction x. Located at the edge.
- a plurality of first semiconductor elements 10A are arranged in each of the first wiring section 321 and the second wiring section 322.
- three first semiconductor elements 10A are arranged in each of the first wiring part 321 and the second wiring part 322.
- the three first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring section 321 are arranged at intervals along the second direction y.
- the interval between the first semiconductor elements 10A adjacent to each other in the second direction y on the first wiring portion 321 is greater than the length of the first semiconductor elements 10A in the second direction y.
- the three first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring section 322 are similarly arranged at intervals along the second direction y.
- the interval between the first semiconductor elements 10A adjacent to each other in the second direction y on the second wiring portion 322 is greater than the length of the first semiconductor elements 10A in the second direction y.
- the first wiring section 321 has a first end 321a.
- the first end portion 321a is located on the y2 side in the second direction y in the first wiring portion 321.
- the second wiring section 322 has a second end 322a.
- the second end portion 322a is located on the y2 side of the second wiring portion 322 in the second direction y.
- the first communication portion 325A is connected to both the first end 321a and the second end 322a.
- the first communication portion 325A is located on the insulating substrate 31 closer to the y2 side in the second direction y. In the illustrated example, the first communication portion 325A is approximately U-shaped.
- the second conductive part 32B supports the plurality of second semiconductor elements 10B. As shown in FIGS. 12 and 13, the second conductive portion 32B has a support surface 320B.
- the support surface 320B is a plane facing toward the z1 side in the thickness direction z.
- a plurality of second semiconductor elements 10B are each bonded to the support surface 320B of the second conductive portion 32B via a conductive bonding material 19.
- the second conductive part 32B has a third wiring part 323, a fourth wiring part 324, and a second communication part 325B, as shown in FIGS. 4 and 5.
- the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 are spaced apart from each other on the x1 side in the first direction x and on the x2 side in the first direction x, and each extends in the second direction y.
- the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 are arranged between the first wiring section 321 and the second wiring section 322 in the first direction x.
- a plurality of second semiconductor elements 10B are arranged in each of the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324.
- three second semiconductor elements 10B are arranged in each of the third wiring part 323 and the second wiring part 322.
- the three second semiconductor elements 10B arranged in the third wiring section 323 are arranged at intervals along the second direction y.
- the interval between adjacent second semiconductor elements 10B in the second direction y on the third wiring section 323 is greater than the length of the second semiconductor elements 10B in the second direction y.
- the three second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring section 324 are similarly arranged at intervals along the second direction y.
- the interval between adjacent second semiconductor elements 10B in the second direction y on the fourth wiring section 324 is greater than the length of the second semiconductor elements 10B in the second direction y.
- the third wiring section 323 has a third end 323a.
- the third end portion 323a is located on the y2 side in the second direction y in the third wiring portion 323.
- the fourth wiring section 324 has a fourth end 324a.
- the fourth end portion 324a is located on the y2 side in the second direction y in the fourth wiring portion 324.
- the second communication portion 325B is connected to both the third end 323a and the fourth end 324a.
- the second communication portion 325B is located on the insulating substrate 31 closer to the y2 side in the second direction y.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the third wiring part 323 are as follows. They are arranged alternately in the second direction y.
- "disposed alternately” means that the plurality of first semiconductor elements 10A on the first wiring part 321 and the plurality of second semiconductor elements 10B on the third wiring part 323 are arranged in the second direction y. It means an aspect in which the positions are not aligned intentionally but are shifted, and the same applies to the following description.
- the first semiconductor element 10A on the first wiring part 321 and the second semiconductor element 10B on the third wiring part 323 may partially overlap when viewed in the first direction x.
- one first semiconductor element 10A and one second semiconductor element 10B partially overlap when viewed in the first direction x.
- a plurality of (three) first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and a plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring part 324 are arranged in the second direction y. They are arranged alternately.
- the first semiconductor element 10A on the second wiring part 322 and the second semiconductor element 10B on the fourth wiring part 324 may partially overlap when viewed in the first direction x.
- the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and the plurality of second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring part 324 overlap when viewed in the first direction x. No.
- the semiconductor device A1 also includes a plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and a plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322. are arranged alternately in the second direction y.
- the first semiconductor element 10A on the first wiring part 321 and the first semiconductor element 10A on the second wiring part 322 may partially overlap when viewed in the first direction x.
- one of the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 is one on the first wiring part 321.
- the two first semiconductor elements 10A and the one first semiconductor element 10A on the second wiring section 322 partially overlap when viewed in the first direction x.
- the third conductive portion 32C is disposed between the third wiring portion 323 and the fourth wiring portion 324 in the first direction x.
- the third conductive portion 32C extends in the second direction y.
- the first conductive part 32A, the second conductive part 32B, and the third conductive part 32C are switched by the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B together with the plurality of wires 51, 52, 53, and 54. Configure the main circuit current path.
- the first gate portion 326A is electrically connected to the first main surface electrode 11 of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the first gate portion 326A is arranged in a plurality of regions.
- the first gate section 326A is located between the first interconnect section 321 and the third interconnect section 323, between the second interconnect section 322 and the fourth interconnect section 324, and between the third conductive section 32C and the third interconnect section 323. 2 communication portion 325B.
- the first detection section 327A is electrically connected to the third main surface electrode 13 of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the first detection units 327A are arranged in multiple areas. In the illustrated example, the first detection section 327A is located between the first wiring section 321 and the third wiring section 323, between the second wiring section 322 and the fourth wiring section 324, and between the third conductive section 32C and the third wiring section 323. 2 communication portion 325B.
- the second gate portion 326B is electrically connected to the first main surface electrodes 11 of the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the second gate section 326B is arranged between the third conductive section 32C and the fourth wiring section 324, and extends in the second direction y.
- the second detection section 327B is electrically connected to the third main surface electrodes 13 of the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the second detection section 327B is arranged between the third conductive section 32C and the fourth wiring section 324, and extends in the second direction y.
- the thermistor mounting portions 328 are provided in pairs, as shown in FIG.
- the pair of thermistor mounting portions 328 are spaced apart from each other in the second direction y, and have the thermistor 17 mounted thereon.
- the pair of thermistor mounting parts 328 are located near the corners of the insulating substrate 31.
- the back metal layer 33 is formed on the back surface 312 of the insulating substrate 31.
- the constituent material of the back metal layer 33 is the same as that of the supporting conductor 32.
- Back metal layer 33 has a bottom surface 332 .
- the bottom surface 332 is a plane facing toward the z2 side in the thickness direction z.
- a heat sink 7, which will be described later, is attached to the bottom surface 332.
- the first main terminal 41, the second main terminal 42, and the third main terminal 43 are external connection terminals provided in the semiconductor device A1, as shown in FIGS. 1 to 4 and the like.
- the first main terminal 41, the second main terminal 42, and the third main terminal 43 are each made of a plate-shaped metal plate.
- This metal plate includes, for example, Cu (copper) or a Cu (copper) alloy.
- the thickness of the metal plate is not particularly limited, and is, for example, about 1.0 mm.
- the first main terminal 41 and the second main terminal 42 are connected to a DC power supply placed outside the semiconductor device A1.
- a DC voltage to be subjected to power conversion is input to the first main terminal 41 and the second main terminal 42 .
- the first main terminal 41 is a positive electrode (P terminal)
- the second main terminal 42 is a negative electrode (N terminal).
- the first main terminal 41 and the second main terminal 42 are arranged on the y1 side in the second direction y with respect to the support conductor 32 (the first conductive part 32A and the second conductive part 32B).
- the first main terminal 41 and the second main terminal 42 are supported by the case 6.
- the first main terminal 41 has an external connection part 411, an internal connection part 412, and an intermediate part 413.
- the external connection portion 411 is exposed from the semiconductor device A1 and has a flat plate shape orthogonal to the thickness direction z.
- a DC power cable or the like is connected to the external connection part 411.
- External connection part 411 is supported by case 6.
- the external connection portion 411 is provided with a connection hole 411a penetrating in the thickness direction z.
- a fastening member such as a bolt is inserted into the connection hole 411a.
- a nut 419 is fixed to the z2 side of the external connection portion 411 in the thickness direction z.
- the nut 419 is arranged corresponding to the connection hole 411a, and a fastening member such as a bolt inserted into the connection hole 411a fits into the nut 419.
- a fastening member such as a bolt inserted into the connection hole 411a fits into the nut 419.
- the surface of the external connection portion 411 may be plated with nickel (Ni).
- the internal connection part 412 is electrically connected to the first conductive part 32A.
- the internal connection portion 412 has a comb-teeth shape that is electrically connected to the first wiring portion 321 and the second wiring portion 322 of the first conductive portion 32A.
- internal connection portion 412 has four teeth. The plurality of teeth are bent in the thickness direction z. Therefore, the plurality of teeth are hook-shaped when viewed in the first direction x. Two teeth of the internal connection part 412 are electrically connected to the end of the first wiring part 321 on the y1 side in the second direction y, and the other two teeth of the internal connection part 412 are connected to the end of the first wiring part 321 on the y1 side in the second direction y.
- the intermediate portion 413 interconnects the external connection portion 411 and the internal connection portion 412.
- the intermediate portion 413 has an L-shaped cross section in the first direction x.
- the first main terminal 41 is electrically connected to the first conductive part 32A and, via the first conductive part 32A, to the back electrode 15 (drain electrode) of each first semiconductor element 10A.
- the second main terminal 42 has an external connection part 421, an internal connection part 422, and an intermediate part 423.
- the external connection portion 421 is exposed from the semiconductor device A1 and has a flat plate shape orthogonal to the thickness direction z.
- a DC power cable or the like is connected to the external connection part 421.
- the external connection section 421 is supported by the case 6.
- the external connection part 421 is arranged on the x1 side in the first direction x with respect to the external connection part 411 of the first main terminal 41.
- the external connection portion 421 is provided with a connection hole 421a that penetrates in the thickness direction z.
- a fastening member such as a bolt is inserted into the external connection portion 421 .
- a nut 429 is fixed to the z2 side of the external connection portion 421 in the thickness direction z.
- the nut 429 is arranged corresponding to the connection hole 421a, and a fastening member such as a bolt inserted into the connection hole 421a fits into the nut 429.
- a fastening member such as a bolt inserted into the connection hole 421a fits into the nut 429.
- the surface of the external connection portion 421 may be plated with nickel.
- the internal connection part 422 is electrically connected to the third conductive part 32C.
- the internal connection portion 422 has a comb-teeth shape that is electrically connected to the third conductive portion 32C.
- the internal connection portion 422 has four teeth, and these teeth are arranged along the first direction x.
- the plurality of teeth are bent in the thickness direction z. Therefore, the plurality of teeth are hook-shaped when viewed in the first direction x.
- the plurality of teeth of the internal connection part 412 are electrically connected to the end of the third conductive part 32C on the y1 side in the second direction y.
- the method of conductive bonding is not limited at all, and methods such as ultrasonic bonding, laser bonding, welding, or methods using solder, metal paste, silver sintered body, etc. are appropriately employed.
- the intermediate portion 423 interconnects the external connection portion 421 and the internal connection portion 422.
- the intermediate portion 423 has an L-shaped cross section in the first direction x.
- the third conductive portion 32C and the second main surface electrode 12 of each second semiconductor element 10B are electrically connected via wires 53, which will be described later.
- the second main terminal 42 is electrically connected to the third conductive portion 32C and, via the third conductive portion 32C, to the second main surface electrode 12 (source electrode) of each second semiconductor element 10B.
- the third main terminal 43 is connected to a power supply target placed outside the semiconductor device A1.
- the third main terminal 43 outputs an AC voltage whose power has been converted by the first semiconductor element 10A and the second semiconductor element 10B.
- the third main terminal 43 is arranged on the y2 side in the second direction y with respect to the support conductor 32 (the first conductive part 32A and the second conductive part 32B).
- the third main terminal 43 is supported by the case 6.
- the third main terminal 43 has an external connection part 431, an internal connection part 432, and an intermediate part 433.
- the external connection portion 431 is exposed from the semiconductor device A1 and has a flat plate shape orthogonal to the thickness direction z.
- a cable or the like that is electrically connected to the power supply target is connected to the external connection section 431 .
- the external connection portion 431 is provided with a connection hole 431a penetrating in the thickness direction z.
- a fastening member such as a bolt is inserted into the connection hole 411a.
- the surface of the external connection portion 431 may be plated with nickel.
- the internal connection part 432 is electrically connected to the second conductive part 32B.
- the internal connection portion 432 has a comb-teeth shape that is electrically connected to the second communication portion 325B of the second conductive portion 32B.
- the internal connection portion 432 has four teeth, and these teeth are arranged along the first direction x.
- the plurality of teeth are bent in the thickness direction z. Therefore, the plurality of teeth are hook-shaped when viewed in the first direction x.
- the plurality of teeth of the internal connection part 432 are electrically connected to the second communication part 325B of the second conductive part 32B.
- the method of conductive bonding is not limited at all, and methods such as ultrasonic bonding, laser bonding, welding, or methods using solder, metal paste, silver sintered body, etc. are appropriately employed.
- the intermediate portion 433 interconnects the external connection portion 431 and the internal connection portion 432.
- the intermediate portion 433 is connected to the external connection portion 431 and extends continuously, and has a flat plate shape orthogonal to the thickness direction z.
- the intermediate portion 433 is supported by the case 6.
- the third main terminal 43 is electrically connected to the second conductive portion 32B and, via the second conductive portion 32B, to the back electrode 15 (drain electrode) of each second semiconductor element 10B.
- Each of the plurality of control terminals 45 is a pin-shaped terminal for controlling the driving of each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B.
- Each of the plurality of control terminals 45 is, for example, a press-fit terminal.
- Each of the plurality of control terminals 45 is arranged on the main surface 311 of the insulating substrate 31 and extends toward the z1 side in the thickness direction z.
- the plurality of control terminals 45 include a plurality of first control terminals 46A-46E and a plurality of second control terminals 47A-47C.
- the plurality of first control terminals 46A to 46E are used for controlling each first semiconductor element 10A.
- the plurality of second control terminals 47A to 47C are used for controlling each second semiconductor element 10B.
- the plurality of first control terminals 46A to 46E are supported by the support substrate 3 (support conductor 32).
- the plurality of first control terminals 46A to 46E are arranged on the support substrate 3 closer to the y2 side in the second direction y.
- the first control terminal 46A is a terminal (gate terminal) for inputting a drive signal for the plurality of first semiconductor elements 10A.
- a drive signal for driving the plurality of first semiconductor elements 10A is input to the first control terminal 46A (for example, a gate voltage is applied).
- the first control terminal 46A is supported by the first gate portion 326A.
- the first control terminal 46B is a source signal detection terminal (source sense terminal) of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the voltage (voltage corresponding to the source current) applied to each second main surface electrode 12 (source electrode) of the plurality of first semiconductor elements 10A is detected from the first control terminal 46B.
- the first control terminal 46B is supported by the first detection section 327A.
- the first control terminal 46C is a drain voltage detection terminal (drain sense terminal) of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the voltage (voltage corresponding to the drain current) applied to each back electrode 15 (drain electrode) of the plurality of first semiconductor elements 10A is detected from the first control terminal 46C.
- the first control terminal 46C is supported by the first conductive portion 32A (first end portion 321a of the first wiring portion 321).
- the first control terminal 46D and the first control terminal 46E are terminals that are electrically connected to the thermistor 17.
- the first control terminal 46D and the first control terminal 46E are each supported by the thermistor mounting portion 328.
- the plurality of second control terminals 47A to 47C are supported by the support substrate 3 (support conductor 32).
- the plurality of second control terminals 47A to 47C are arranged on the support substrate 3 closer to the y1 side in the second direction y.
- the second control terminal 47A is a terminal (gate terminal) for inputting drive signals for the plurality of second semiconductor elements 10B.
- a drive signal for driving the plurality of second semiconductor elements 10B is input to the second control terminal 47A (for example, a gate voltage is applied).
- the second control terminal 47A is supported by the second gate portion 326B.
- the second control terminal 47B is a source signal detection terminal (source sense terminal) of the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the voltage (voltage corresponding to the source current) applied to each second main surface electrode 12 (source electrode) of the plurality of second semiconductor elements 10B is detected from the second control terminal 47B.
- the second control terminal 47B is supported by the second detection section 327B.
- the second control terminal 47C is a drain voltage detection terminal (drain sense terminal) of the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the voltage (voltage corresponding to the drain current) applied to each back electrode 15 (drain electrode) of the plurality of second semiconductor elements 10B is detected from the second control terminal 47C.
- the second control terminal 47C is supported by the second conductive portion 32B (fourth wiring portion 324).
- Each of the plurality of control terminals 45 (the plurality of first control terminals 46A to 46E and the plurality of second control terminals 47A to 47C) includes a holder 451 and a metal pin 452.
- the holder 451 is made of a conductive material. As shown in FIGS. 14 and 15, the holder 451 attaches each part of the supporting conductor 32 (the above-described first gate part 326A, first detection part 327A, first conductive part 32A, etc.) via a conductive bonding material 459. is joined to.
- the plurality of wires 51, 52, 53, 54 shown in FIG. 4 and FIG. 2 constitutes a path for the main circuit current switched by the semiconductor element 10B.
- the plurality of wires 51 are conductive members that connect the plurality of first semiconductor elements 10A and the third wiring section 323. Each of the plurality of wires 51 is connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the first semiconductor element 10A arranged on the first wiring part 321 and the third wiring part 323, and is connected to the third wiring part 323. The second principal surface electrode 12 and the third wiring portion 323 are electrically connected. In the illustrated example, a plurality of (four) wires 51 are connected to one first semiconductor element 10A. Each wire 51 has a first part 511 and a second part 512.
- the first portion 511 is a bonded end portion bonded to the second main surface electrode 12 of the first semiconductor element 10A.
- the second portion 512 is a joint end portion joined to the third wiring portion 323.
- at least one of the second portions 512 of the plurality of wires 51 is arranged between the second semiconductor elements 10B adjacent to each other in the second direction y on the third wiring portion 323.
- the wire 51 is made of aluminum (Al) or copper (Cu), for example. Note that the constituent material, wire diameter, and number of wires 51 are not limited.
- the plurality of wires 51 are an example of a "first conductive member". Note that the wire 51 is a conductive member connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the first semiconductor element 10A and the third wiring section 323; Instead, it may be constructed from a metal plate.
- the plurality of wires 52 are conductive members that connect the plurality of first semiconductor elements 10A and the fourth wiring section 324. Each of the plurality of wires 52 is connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the first semiconductor element 10A arranged on the second wiring part 322 and the fourth wiring part 324, and is connected to the fourth wiring part 324. The second principal surface electrode 12 and the fourth wiring portion 324 are electrically connected. In the illustrated example, a plurality of (four) wires 52 are connected to one first semiconductor element 10A. Each wire 52 has a third portion 521 and a fourth portion 522.
- the third portion 521 is a bonded end portion bonded to the second main surface electrode 12 of the first semiconductor element 10A.
- the fourth portion 522 is a joint end portion joined to the fourth wiring portion 324.
- at least one of the fourth portions 522 of the plurality of wires 52 is arranged between the second semiconductor elements 10B adjacent to each other in the second direction y on the fourth wiring portion 324.
- the wire 52 is made of aluminum (Al) or copper (Cu), for example. Note that the constituent material, wire diameter, and number of wires 52 are not limited.
- the plurality of wires 52 are an example of a "second conductive member". Note that the wire 52 is a conductive member connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the first semiconductor element 10A and the fourth wiring section 324; Instead, it may be constructed from a metal plate.
- the plurality of wires 53 are conductive members that connect the plurality of second semiconductor elements 10B and the third conductive portion 32C. Each of the plurality of wires 53 is connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the second semiconductor element 10B arranged on the third wiring part 323 and the third conductive part 32C, and is connected to the third conductive part 32C. The second principal surface electrode 12 and the third conductive portion 32C are electrically connected. In the illustrated example, a plurality of (four) wires 53 are connected to one second semiconductor element 10B.
- the wire 53 is made of aluminum (Al) or copper (Cu), for example. Note that the constituent material, wire diameter, and number of wires 53 are not limited. Note that the wire 53 is a conductive member connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the second semiconductor element 10B and the third conductive portion 32C; Instead, it may be constructed from a metal plate.
- the plurality of wires 54 are conductive members that connect the plurality of second semiconductor elements 10B and the third conductive portion 32C. Each of the plurality of wires 54 is connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the second semiconductor element 10B disposed on the fourth wiring part 324 and the third conductive part 32C, and is connected to the third conductive part 32C. The second principal surface electrode 12 and the third conductive portion 32C are electrically connected. In the illustrated example, a plurality of (four) wires 54 are connected to one second semiconductor element 10B.
- the wire 54 is made of aluminum (Al) or copper (Cu), for example. Note that the constituent material, wire diameter, and number of wires 54 are not limited. Note that the wire 54 is a conductive member connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the second semiconductor element 10B and the third conductive portion 32C; Instead, it may be constructed from a metal plate.
- the plurality of wires 551 are conductive members that connect the first control terminal 46A (gate terminal) and the first main surface electrode 11 (gate electrode) of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the plurality of wires 551 include wires connected to the first main surface electrode 11 of the first semiconductor element 10A and the first gate portion 326A, and wires connected to the first gate portions 326A spaced apart from each other.
- the constituent material of the wire 551 is not particularly limited, and is, for example, aluminum.
- the plurality of wires 552 are conductive members that connect the first control terminal 46B (source sense terminal) and the third main surface electrode 13 (source sense electrode) of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the plurality of wires 552 include one connected to the third main surface electrode 13 of the first semiconductor element 10A and the first detection section 327A, and one connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of the first semiconductor element 10A.
- the first detecting section 327A includes one connected to the first detecting section 327A, and the first detecting section 327A separated from each other.
- the constituent material of the wire 552 is not particularly limited, and may be aluminum, for example.
- the plurality of wires 561 are conductive members that connect the second control terminal 47A (gate terminal) and the first main surface electrodes 11 (gate electrodes) of the plurality of second semiconductor elements 10B. Each of the plurality of wires 561 is connected to the first main surface electrode 11 and the second gate portion 326B of the second semiconductor element 10B.
- the constituent material of the wire 561 is not particularly limited, and is, for example, aluminum.
- the plurality of wires 562 are conductive members that connect the second control terminal 47B (source sense terminal) and the third main surface electrode 13 (source sense electrode) of the plurality of second semiconductor elements 10B. Each of the plurality of wires 562 is connected to the third main surface electrode 13 of the second semiconductor element 10B and the second detection section 327B.
- the constituent material of the wire 562 is not particularly limited, and may be aluminum, for example.
- the case 6 is an electrically insulating member that surrounds the support substrate 3 when viewed in the thickness direction z, as shown in FIGS. 3, 6 to 9, and 11 to 15.
- the constituent material of the case 6 is not particularly limited, and may be a synthetic resin with excellent heat resistance, such as PPS (polyphenylene sulfide).
- the case 6 has a pair of first side walls 611, a pair of second side walls 612, a plurality of attachment parts 62, and terminal support parts 63, 64.
- the pair of first side walls 611 are separated from each other in the first direction x.
- the pair of first side walls 611 are arranged along both the second direction y and the thickness direction z.
- the pair of second side walls 612 are separated from each other in the second direction y.
- the pair of second side walls 612 are arranged along both the first direction x and the thickness direction z. Both ends of the pair of second side walls 612 in the first direction x are connected to the pair of first side walls 611.
- the plurality of attachment portions 62 are portions provided at the four corners of the case 6 when viewed in the thickness direction z.
- a through hole penetrating in the thickness direction z is formed in each of the plurality of attachment parts 62, and an attachment member 621 is fitted into each of the through holes.
- Each attachment member 621 is provided with an attachment hole 621a that penetrates in the thickness direction z.
- the semiconductor device A10 can be attached to an external device (not shown) by fitting a fastening member (not shown) into the mounting hole 621a, for example.
- the terminal support portion 63 extends outward in the second direction y (to the y1 side in the second direction y) from the second side wall 612 on the y1 side in the second direction y. It stands out.
- the terminal support portion 63 supports the first main terminal 41 and the second main terminal 42 .
- the terminal support portion 64 protrudes outward in the second direction y (the y2 side in the second direction y) from the second side wall 612 on the y2 side in the second direction y.
- the third main terminal 43 is supported by the terminal support portion 64 .
- the heat sink 7 has a plate portion 71 and a plurality of fins 72, as shown in FIGS. 6 to 15.
- the plate portion 71 is a flat metal plate, and has a generally rectangular shape when viewed in the thickness direction z.
- the plurality of fins 72 protrude and extend from the surface of the plate portion 71 on the z2 side in the thickness direction z to the z2 side in the thickness direction z.
- the plurality of fins 72 are arranged at appropriate intervals in the first direction x and the second direction y.
- the constituent material of the heat sink 7 is not particularly limited, and is composed of, for example, a metal material containing aluminum (Al) or copper (Cu).
- the bottom surface 332 of the support substrate 3 (back metal layer 33) is bonded to the surface of the plate portion 71 facing the z1 side in the thickness direction z via a bonding material 39. .
- the bonding material 39 may be any material that can bond the back metal layer 33 to the plate portion 71 (heat sink 7). From the viewpoint of efficiently transmitting heat from the back metal layer 33 to the heat sink 7, the bonding material 39 preferably has a higher thermal conductivity, and for example, silver paste, copper paste, solder, or the like is used. However, the bonding material 39 may be an insulating material such as epoxy resin or silicone resin. Further, as understood from FIG. 10 and the like, the case 6 is attached to the plate portion 71 by bolts 73 inserted into through holes formed at appropriate locations.
- the sealing portion 81 is housed in an area surrounded by the case 6 and the heat sink 7, as shown in FIGS. 11 to 15.
- the plate portion 71 covers the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the constituent material of the sealing portion 81 is not particularly limited, and may be silicone gel, for example.
- the lid 82 is a member that closes the area in which the sealing part 81 is accommodated from the z1 side in the thickness direction z.
- the lid 82 is made of, for example, a synthetic resin having electrically insulating properties.
- a metal plate 821 made of, for example, copper (Cu) is embedded inside the lid 82 .
- a plurality of openings 822 are formed at appropriate locations in the lid 82.
- the opening 822 penetrates the lid 82 in the thickness direction z, and the control terminal 45 extends through the opening 822 so as to protrude from the lid 82 toward the z2 side in the thickness direction z.
- a locking pawl 611a is provided at a proper location on the first side wall 611 of the case 6, and when the lid 82 is attached, the lid 82 is locked by the locking pawl 611a.
- the semiconductor device A1 includes an insulating substrate 31, a first conductive part 32A, a second conductive part 32B, a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, a first main terminal 41, a second main terminal 42, and a second conductive part 32B. Three main terminals 43 are provided.
- the first conductive portion 32A includes a first wiring portion 321 and a second wiring portion 322 that are spaced apart from each other on the x1 side in the first direction x and on the x2 side in the first direction x.
- the second conductive portion 32B includes a third wiring portion 323 and a fourth wiring portion 324 that are spaced apart from each other on the x1 side in the first direction x and on the x2 side in the first direction x.
- the plurality of first semiconductor elements 10A are arranged in plurality (three) along the second direction y in each of the first wiring part 321 and the second wiring part 322.
- a plurality (three) of the plurality of second semiconductor elements 10B are arranged along the second direction y in each of the third wiring part 323 and the fourth wiring part 324.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the third wiring part 323 are arranged in the second direction y.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and the plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring part 324 are arranged in the second direction. They are arranged alternately in y.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B are distributed and arranged in four columns on the first wiring part 321 to the fourth wiring part 324.
- a plurality of (three) first semiconductor elements 10A and a plurality of (three) second semiconductor elements 10B on the first wiring part 321 and the third wiring part 323 adjacent in the first direction x are arranged in the second direction y. By arranging them alternately, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B on the second wiring part 322 and the fourth wiring part 324 that are adjacent to each other in the first direction By arranging them alternately in the direction y, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B. Thereby, in the semiconductor device A1, it is possible to efficiently radiate the heat generated in the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the semiconductor device A1 is suitable for passing a large current.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and the plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring part 324 are They do not overlap when viewed in one direction x.
- Such a configuration is preferable in terms of efficiently dissipating heat generated in the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the first main terminal 41 and the second main terminal 42 are arranged on the y1 side in the second direction y with respect to the first conductive part 32A and the second conductive part 32B.
- the third main terminal 43 is arranged on the y2 side in the second direction y with respect to the first conductive part 32A and the second conductive part 32B.
- the first end 321a of the first wiring part 321 on the y2 side in the second direction y and the second end 322a of the second wiring part 322 on the y2 side in the second direction y are connected to each other via the first communication part 325A. electrically connected.
- the potentials of the first wiring part 321 and the second wiring part 322 in which the plurality of first semiconductor elements 10A are arranged in a distributed manner can be made equal, and the driving of the plurality of first semiconductor elements 10A can be made uniform. Sometimes electrically stable.
- the first conductive part 32A has a first communication part 325A connected to both the first end 321a of the first wiring part 321 and the second end 322a of the second wiring part 322. According to such a configuration, it is possible to easily realize a configuration in which the first end 321a and the second end 322a are electrically connected.
- the third end 323a of the third wiring part 323 on the y2 side in the second direction y and the fourth end 324a of the fourth wiring part 324 on the y2 side in the second direction y are connected via the second communication part 325B. electrically connected. According to such a configuration, the potentials of the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 in which the plurality of second semiconductor elements 10B are arranged in a distributed manner can be made equal, and the driving of the plurality of second semiconductor elements 10B can be made uniform. Sometimes electrically stable.
- the second conductive part 32B has a second communication part 325B that is connected to both the third end 323a of the third wiring part 323 and the fourth end 324a of the fourth wiring part 324. According to such a configuration, it is possible to easily realize a configuration in which the third end 323a and the fourth end 324a are electrically connected.
- the plurality of wires 51 connect the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the third wiring part 323. At least one of the second parts 512 joined to the third wiring part 323 among the plurality of wires 51 is arranged between the second semiconductor elements 10B adjacent to each other in the second direction y on the third wiring part 323. ing. According to such a configuration, the plurality of first semiconductor elements 10A on the first wiring part 321 and the plurality of second semiconductor elements 10B on the third wiring part 323 are arranged alternately, and the plurality of wires 51 are arranged alternately. It can be placed efficiently in a space-saving manner.
- the plurality of wires 52 connect the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and the fourth wiring part 324.
- the plurality of wires 51 at least one of the fourth parts 522 joined to the fourth wiring part 324 is arranged between the second semiconductor elements 10B adjacent to each other in the second direction y on the fourth wiring part 324. ing.
- the plurality of first semiconductor elements 10A on the second wiring part 322 and the plurality of second semiconductor elements 10B on the fourth wiring part 324 are arranged alternately, and the plurality of wires 52 are arranged alternately. It can be placed efficiently in a space-saving manner.
- FIG. 16 and 17 show a semiconductor device according to a first modification of the first embodiment.
- FIG. 16 is a plan view similar to FIG. 4 of the above embodiment, showing a semiconductor device A11 of this modification.
- FIG. 17 is an enlarged view in which the heat sink 7, the first main terminal 41, the second main terminal 42, and the third main terminal 43 are omitted from the plan view of FIG. 16.
- the same or similar elements as in the semiconductor device A1 of the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate.
- the configurations of each part in each modification example and each embodiment after FIG. 16 can be appropriately combined with each other within a range that does not cause technical contradiction.
- the arrangement of each part of the support conductor 32 (first conductive part 32A, second conductive part 32B, third conductive part 32C, etc.), the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second The arrangement of the semiconductor element 10B is different from the semiconductor device A1 of the above embodiment.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the third wiring part 323 are as follows. They are arranged alternately in the second direction y. The plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality of second semiconductor elements 10B arranged in the third wiring part 323 do not overlap when viewed in the first direction x. Further, the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and the plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring part 324 are arranged in the second direction. They are arranged alternately in y.
- the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and the plurality of second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring part 324 do not overlap when viewed in the first direction x.
- a plurality (three) of first semiconductor elements 10A are arranged in the first wiring part 321, and a plurality (three) of first semiconductor elements 10A are arranged in the second wiring part 322.
- 1 semiconductor element 10A are aligned in the second direction y.
- the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 all overlap when viewed in the first direction x.
- the support conductor 32 (first conductive part 32A) does not have the first communication part 325A, but has a first relay part 329 instead.
- the first relay section 329 is located on the insulating substrate 31 closer to the y2 side in the second direction y. In the illustrated example, the first relay section 329 is approximately U-shaped.
- the semiconductor device A11 includes a plurality of wires 57. Any one of the plurality of wires 57 is connected to the first end 321a of the first wiring section 321 and the first relay section 329. Any one of the plurality of wires 57 is connected to the second end 322a of the second wiring section 322 and the first relay section 329. Thereby, the first end 321a of the first wiring section 321 and the second end 322a of the second wiring section 322 are electrically connected via the first relay section 329 and the plurality of wires 57.
- the semiconductor device A11 includes a plurality of wires 581 and a plurality of wires 582.
- the plurality of wires 581 are connected to the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 of the second conductive section 32B.
- the plurality of wires 581 are connected to intermediate portions of the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 in the second direction y.
- the third conductive portion 32C has two portions extending in the second direction y, and the ends of the two portions extending in the second direction y on the y2 side in the second direction y are connected to each other. It is roughly U-shaped.
- the plurality of wires 582 are connected to an intermediate portion in the second direction y of the two portions of the third conductive portion 32C extending in the second direction y.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B are distributed and arranged in four columns on the first wiring part 321 to the fourth wiring part 324.
- a plurality of (three) first semiconductor elements 10A and a plurality of (three) second semiconductor elements 10B on the first wiring part 321 and the third wiring part 323 adjacent in the first direction x are arranged in the second direction y. By arranging them alternately, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B on the second wiring part 322 and the fourth wiring part 324 that are adjacent to each other in the first direction By arranging them alternately in the direction y, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B. Thereby, in the semiconductor device A11, it is possible to efficiently radiate heat generated in the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the semiconductor device A11 is suitable for passing a large current.
- the plurality of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality of second semiconductor elements 10B arranged in the third wiring part 323 do not overlap when viewed in the first direction x. .
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 and the plurality (three) of second semiconductor elements 10B arranged in the fourth wiring part 324 are arranged in the first direction x. It looks like they don't overlap. Such a configuration is more preferable in terms of efficiently dissipating heat generated in the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the first main terminal 41 and the second main terminal 42 are arranged on the y1 side in the second direction y with respect to the first conductive part 32A and the second conductive part 32B.
- the third main terminal 43 is arranged on the y2 side in the second direction y with respect to the first conductive part 32A and the second conductive part 32B.
- the first end 321a of the first wiring part 321 on the y2 side in the second direction y and the second end 322a of the second wiring part 322 on the y2 side in the second direction y are connected to the first relay part 329 and the plurality of are electrically connected via a wire 57.
- the potentials of the first wiring part 321 and the second wiring part 322 in which the plurality of first semiconductor elements 10A are arranged in a distributed manner can be made equal, and the driving of the plurality of first semiconductor elements 10A can be made uniform. Sometimes electrically stable.
- the third end 323a of the third wiring part 323 on the y2 side in the second direction y and the fourth end 324a of the fourth wiring part 324 on the y2 side in the second direction y are connected via the second communication part 325B. electrically connected. According to such a configuration, the potentials of the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 in which the plurality of second semiconductor elements 10B are arranged in a distributed manner can be made equal, and the driving of the plurality of second semiconductor elements 10B can be made uniform. Sometimes electrically stable.
- a plurality of wires 581 are provided, and the plurality of wires 581 are connected to intermediate portions of the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 in the second direction y.
- the potentials of the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 can be made more uniform, and the plurality of second semiconductors mounted on the third wiring section 323 and the fourth wiring section 324 can be more uniformly aligned.
- driving the element 10B it becomes more electrically stable.
- the same effects as those of the above embodiment are achieved.
- FIG. 18 to 26 show a semiconductor device A2 according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 18 is a perspective view showing the semiconductor device A2.
- FIG. 19 is a plan view showing the semiconductor device A2.
- FIG. 20 is a plan view showing the semiconductor device A1, and for convenience of understanding, the lid 82 and the sealing part 81 are omitted.
- FIG. 21 is a plan view of FIG. 20 with the case 6 omitted.
- FIG. 22 is a front view showing the semiconductor device A2.
- FIG. 23 is a rear view of the semiconductor device A2.
- FIG. 24 is a right side view showing the semiconductor device A2.
- FIG. 25 is a left side view showing the semiconductor device A2.
- FIG. 26 is a bottom view showing the semiconductor device A2.
- the semiconductor device A2 of this embodiment includes the support substrate 3, a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, a first main terminal 41, a second main terminal 42, and a second main terminal 42 in the semiconductor device A1 of the above embodiment.
- the configuration includes three main terminals 43, a plurality of control terminals 45, and a plurality of wires as one unit U1.
- the plurality of units U1 are arranged adjacent to each other in the first direction x. In the illustrated example, three units U1 are lined up in the first direction x.
- the case 6 and the heat sink 7 have larger dimensions in the first direction x than the semiconductor device A1 described above, and have been appropriately modified.
- the plurality of units U1 are supported by a heat sink 7.
- Positioning pins 65 are provided at appropriate locations on the plurality of cases 6.
- the pin 65 is inserted into a through hole formed in the plate portion 71 of the heat sink 7 .
- the semiconductor device A2 is used, for example, as an inverter for driving a three-phase AC motor.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B are distributed and arranged in four columns on the first wiring part 321 to the fourth wiring part 324.
- a plurality of (three) first semiconductor elements 10A and a plurality of (three) second semiconductor elements 10B on the first wiring part 321 and the third wiring part 323 adjacent in the first direction x are arranged in the second direction y. By arranging them alternately, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B on the second wiring part 322 and the fourth wiring part 324 that are adjacent to each other in the first direction By arranging them alternately in the direction y, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B. Thereby, in the semiconductor device A2, it is possible to efficiently radiate the heat generated in the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the semiconductor device A2 is suitable for passing a large current.
- the semiconductor device A2 includes a support substrate 3 (insulating substrate 31), a first conductive part 32A, a second conductive part 32B, a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, a first main terminal 41, and a second conductive part 32A.
- a plurality (three) of units U1 including a main terminal 42 and a third main terminal 43 are provided, and the units U1 are arranged adjacent to each other in the first direction x.
- the semiconductor device A2 including a plurality of (three) units U1 can suitably use, for example, a three-phase AC motor as an inverter module for driving.
- the semiconductor device A2 configured as such an inverter module, it is possible to efficiently dissipate the heat generated by the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B, and it is possible to efficiently dissipate the heat generated by the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- This is a preferable structure.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the first wiring part 321 and the plurality (three) of first semiconductor elements 10A arranged in the second wiring part 322 are as follows. , are arranged alternately in the second direction y. According to such a configuration, in the two units U1 adjacent in the first direction x, a plurality (three) of 1 semiconductor elements 10A are arranged alternately in the second direction y. Thereby, interference of heat generated in the plurality of first semiconductor elements 10A can be suppressed.
- the semiconductor device A2 having such a configuration is more preferable in terms of improving heat dissipation.
- FIG. 27 and 28 show a semiconductor device according to a first modification of the second embodiment.
- FIG. 27 is a plan view similar to FIG. 20 of the above embodiment, showing a semiconductor device A21 of this modification.
- FIG. 28 is a plan view of FIG. 27 with the case 6 omitted.
- the semiconductor device A21 of this modification includes the support substrate 3, a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, and a first main terminal 41 in the semiconductor device A11 according to the first modification of the first embodiment.
- the second main terminal 42, the third main terminal 43, a plurality of control terminals 45, and a plurality of wires constitute one unit U2, and the configuration includes a plurality of units U2.
- the plurality of units U2 are arranged adjacent to each other in the first direction x. In the illustrated example, three units U2 are lined up in the first direction x.
- the case 6 and the heat sink 7 have larger dimensions in the first direction x than the semiconductor device A1 described above, and have been appropriately modified.
- the plurality of units U2 are supported by a heat sink 7.
- the semiconductor device A21 is used, for example, as an inverter for driving a three-phase AC motor.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B are distributed and arranged in four columns on the first wiring part 321 to the fourth wiring part 324.
- a plurality of (three) first semiconductor elements 10A and a plurality of (three) second semiconductor elements 10B on the first wiring part 321 and the third wiring part 323 adjacent in the first direction x are arranged in the second direction y. By arranging them alternately, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B.
- the plurality (three) of first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B on the second wiring part 322 and the fourth wiring part 324 that are adjacent to each other in the first direction By arranging them alternately in the direction y, it is possible to suppress interference of heat generated in the plurality (three) of the first semiconductor elements 10A and the plurality (three) of the second semiconductor elements 10B. Thereby, in the semiconductor device A21, it is possible to efficiently radiate the heat generated in the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the semiconductor device A21 is suitable for passing a large current.
- the semiconductor device A21 includes a support substrate 3 (insulating substrate 31), a first conductive part 32A, a second conductive part 32B, a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, a first main terminal 41, and a second conductive part 32A.
- a plurality (three) of units U2 including a main terminal 42 and a third main terminal 43 are provided, and the units U2 are arranged adjacent to each other in the first direction x.
- the semiconductor device A21 including a plurality of (three) units U2 can suitably use, for example, a three-phase AC motor as an inverter module for driving.
- the semiconductor device A21 configured as such an inverter module, it is possible to efficiently dissipate the heat generated by the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B, and it is possible to efficiently dissipate the heat generated by the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- This is a preferable structure.
- the semiconductor device A1 of the first embodiment and the semiconductor device A11 of the first modification according to the first embodiment it is similar to the first embodiment and the first modification. It has the following effects.
- the semiconductor device according to the present disclosure is not limited to the embodiments described above.
- the specific configuration of each part of the semiconductor device according to the present disclosure can be changed in design in various ways.
- an insulating substrate having a main surface facing one side in the thickness direction; a first conductive part and a second conductive part arranged on the main surface; a plurality of first semiconductor elements mounted on the first conductive part, each having a switching function; a plurality of second semiconductor elements mounted on the second conductive part, each having a switching function; comprising a first main terminal, a second main terminal and a third main terminal, The first main terminal is electrically connected to the first conductive part and electrically connected to the plurality of first semiconductor elements via the first conductive part, The second main terminal is electrically connected to the plurality of second semiconductor elements, The third main terminal is electrically connected to the second conductive part and to both the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements via the second conductive part, The first conductive part has a first wiring part and a second wiring part that are spaced apart from each other on one side and the other side in a first direction perpendicular to the thickness direction, The second conductive part is arranged between the first wiring part
- a plurality of the plurality of first semiconductor elements are arranged in each of the first wiring part and the second wiring part along a second direction perpendicular to both the thickness direction and the first direction
- a plurality of the plurality of second semiconductor elements are arranged along the second direction in each of the third wiring part and the fourth wiring part
- the plurality of first semiconductor elements arranged in the first wiring part and the plurality of second semiconductor elements arranged in the third wiring part are arranged alternately in the second direction
- a semiconductor device, wherein the plurality of first semiconductor elements arranged in the second wiring part and the plurality of second semiconductor elements arranged in the fourth wiring part are arranged alternately in the second direction. Appendix 2.
- the plurality of first semiconductor elements arranged in the first wiring part and the plurality of second semiconductor elements arranged in the third wiring part do not overlap when viewed in the first direction.
- the semiconductor device described. Appendix 3.
- the plurality of first semiconductor elements arranged in the second wiring part and the plurality of second semiconductor elements arranged in the fourth wiring part do not overlap when viewed in the first direction, 2.
- the semiconductor device according to 2. Appendix 4.
- Supplementary note, wherein the plurality of first semiconductor elements arranged in the first wiring part and the plurality of first semiconductor elements arranged in the second wiring part are arranged alternately in the second direction. 4.
- the first main terminal and the second main terminal are arranged on one side in the second direction with respect to the first conductive part and the second conductive part, 5.
- the first wiring section has a first end located on the other side in the second direction
- the second wiring part has a second end located on the other side in the second direction
- the semiconductor device according to appendix 5 wherein the first end and the second end are electrically connected.
- Appendix 7 The semiconductor device according to appendix 6, wherein the first conductive part has a first communication part connected to both the first end and the second end.
- the third wiring section has a third end located on the other side in the second direction
- the fourth wiring section has a fourth end located on the other side in the second direction, 8.
- Appendix 9. The semiconductor device according to appendix 8, wherein the second conductive part has a second communication part connected to both the third end part and the fourth end part.
- Appendix 10. The semiconductor device according to appendix 9, wherein the third main terminal is electrically connected to the second communication portion.
- At least one first conductive member that connects the plurality of first semiconductor elements arranged in the first wiring part and the third wiring part,
- Each of the at least one first conductive member has a first part joined to the first semiconductor element and a second part joined to the third wiring part, Supplementary Notes 1 to 11, wherein at least one of the second portions of the at least one first conductive member is disposed between the second semiconductor elements adjacent in the second direction on the third wiring portion.
- each of the plurality of control terminals is arranged on the main surface and extends on one side in the thickness direction.
- Appendix 15. The insulating substrate, the first conductive part, the second conductive part, the plurality of first semiconductor elements, the plurality of second semiconductor elements, the first main terminal, the second main terminal, and the third main terminal. Equipped with multiple units consisting of 15.
- Appendix 16. further comprising a heat sink disposed on the other side in the thickness direction with respect to the insulating substrate of each of the plurality of units, The semiconductor device according to appendix 15, wherein the plurality of units are supported by the heat sink.
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Abstract
半導体装置は、複数の第1半導体素子が搭載される第1導電部を有し、当該第1導電部は、第1方向に離隔した第1配線部および第2配線部を含む。複数の第2半導体素子が搭載される第2導電部は、前記第1方向において前記第1配線部と前記第2配線部との間に配置され、且つ前記第1方向に離隔した第3配線部および第4配線部を含む。前記第1配線部に配置された複数の第1半導体素子と前記第3配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、第2方向において互い違いに配置されている。前記第3配線部に配置された複数の第1半導体素子と前記第4配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている。
Description
本開示は、半導体装置に関する。
従来、MOSFETやIGBTなどのスイッチング素子を搭載した半導体装置が広く知られている。特許文献1には、MOSFETなどの複数のスイッチング素子を搭載した半導体装置の一例が開示されている。当該半導体装置では、電気絶縁部材からなる絶縁基板の上に、銅箔などの金属薄膜から構成された金属層が配置されている。複数のスイッチング素子は、当該金属層に、はんだなどの導電性の接合層を介して導通接合されている。近年では、大電流を流すことが可能な半導体装置の要請が高まっている。当該半導体装置は、スイッチング素子の数を増やす等により、大電流を流すことへの対応が容易である。
特許文献1に開示された半導体装置において、複数のスイッチング素子は、同文献の図3に示すように、絶縁基板の厚さ方向に直交する方向(第2方向x2)に並んで配列されている。また、複数のスイッチング素子は、平面視において上記第2方向x2に直交する第1方向x1に間隔を隔てて2列に配列されている。各列の複数のスイッチング素子は、第2方向x2において比較的狭い間隔で並んでいる。また、1列目の複数のスイッチング素子と2列目の複数のスイッチング素子とは、第2方向x2における位置が揃っており、第1方向x1に見て、1列目のスイッチング素子と2列目のスイッチング素子とは、ほぼ全体が重なる。
上記半導体装置の使用時には、複数のスイッチング素子から熱が発生する。スイッチング素子の数を増やすことで大電流を流すことが可能であるが、その反面、複数のスイッチング素子での発熱量が増大する。また、上記のように配列された複数のスイッチング素子においては、当該複数のスイッチング素子で発生した熱の干渉によっても温度上昇を招きやすい。このことは、半導体装置に大電流を流すことの妨げとなる。
本開示は、従来よりも改良が施された半導体装置を提供することを一の課題とする。特に本開示は、上記した事情に鑑み、複数の半導体素子で発生した熱を効率よく放熱し、大電流を流すのに適した半導体装置を提供することを一の課題とする。
本開示の第1の側面によって提供される半導体装置は、厚さ方向の一方側を向く主面を有する絶縁基板と、前記主面上に配置された第1導電部および第2導電部と、前記第1導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第1半導体素子と、前記第2導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第2半導体素子と、第1主端子、第2主端子および第3主端子と、を備える。前記第1主端子は、前記第1導電部に導通し、且つ前記第1導電部を介して前記複数の第1半導体素子に電気的に接続される。前記第2主端子は、前記複数の第2半導体素子に電気的に接続される。前記第3主端子は、前記第2導電部に導通し、且つ前記第2導電部を介して前記複数の第1半導体素子および前記複数の第2半導体素子の両方に電気的に接続される。前記第1導電部は、前記厚さ方向に直交する第1方向の一方側および他方側に離隔して配置された第1配線部および第2配線部を有する。前記第2導電部は、前記第1方向において前記第1配線部と前記第2配線部との間に配置され、且つ前記第1方向の一方側および他方側に離隔する第3配線部および第4配線部を有する。前記複数の第1半導体素子は、前記第1配線部および前記第2配線部それぞれにおいて、前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に沿って複数ずつ配置されている。前記複数の第2半導体素子は、前記第3配線部および前記第4配線部それぞれにおいて、前記第2方向に沿って複数ずつ配置されている。前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第3配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている。前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第4配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている。
上記構成によれば、半導体装置に関し、複数の半導体素子で発生した熱を効率よく放熱することが可能である。
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
本開示における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、単に識別のために用いたものであり、必ずしもそれらの対象物に順列を付することを意図していない。
本開示において、「ある物Aがある物Bに形成されている」および「ある物Aがある物B上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接形成されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに形成されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物Bに配置されている」および「ある物Aがある物B上に配置されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接配置されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに配置されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物B上に位置している」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに接して、ある物Aがある物B上に位置していること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物が介在しつつ、ある物Aがある物B上に位置していること」を含む。また、「ある物Aがある物Bにある方向に見て重なる」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bのすべてに重なること」、および、「ある物Aがある物Bの一部に重なること」を含む。また、本開示において「ある面Aが方向B(の一方側または他方側)を向く」とは、面Aの方向Bに対する角度が90°である場合に限定されず、面Aが方向Bに対して傾いている場合を含む。
第1実施形態:
図1~図15は、本開示の第1実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A1は、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、支持基板3、第1主端子41、第2主端子42、第3主端子43、複数の制御端子45、および複数ずつのワイヤ51,52,53,54、551,552,561,562を備える。半導体装置A1では、ケース6、ヒートシンク7、封止部81および蓋82をさらに備える。
図1~図15は、本開示の第1実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A1は、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、支持基板3、第1主端子41、第2主端子42、第3主端子43、複数の制御端子45、および複数ずつのワイヤ51,52,53,54、551,552,561,562を備える。半導体装置A1では、ケース6、ヒートシンク7、封止部81および蓋82をさらに備える。
図1は、半導体装置A1を示す斜視図である。図2は、半導体装置A1を示す平面図である。図3は、半導体装置A1を示す平面図であり、理解の便宜上、蓋82および封止部81を省略している。図4は、半導体装置A1を示す平面図であり、図3の平面図からケース6を省略した図である。図5は、図4の平面図からヒートシンク7と第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43とを省略した拡大図である。図6は、半導体装置A1を示す正面図である。図7は、半導体装置A1を示す背面図である。図8は、半導体装置A1を示す右側面図である。図9は、半導体装置A1を示す左側面図である。図10は、半導体装置A1を示す底面図である。図11は、図3のXI-XI線に沿う断面図である。図12は、図3のXII-XII線に沿う断面図である。図13は、図3のXIII-XIII線に沿う断面図である。図14は、図3のXIV-XIV線に沿う断面図である。図15は、図3のXV-XV線に沿う断面図である。
半導体装置A1の説明においては、支持基板3の厚さ方向は、「厚さ方向」の一例であり、「厚さ方向z」と呼ぶ。厚さ方向zに対して直交する1つの方向は、「第1方向」の一例であり、「第1方向x」と呼ぶ。厚さ方向zおよび第1方向xの双方に対して直交する方向は、「第2方向」の一例であり、「第2方向y」と呼ぶ。
複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bはそれぞれ、半導体装置A1の機能中枢となる電子部品である。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bの構成材料は、たとえばSiC(炭化ケイ素)を主とする半導体材料である。この半導体材料は、SiCに限定されず、Si(シリコン)、GaN(窒化ガリウム)あるいはC(ダイヤモンド)などであってもよい。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bは、たとえば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのスイッチング機能を有するパワー半導体チップである。本実施形態においては、第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10BがMOSFETである場合を示すが、これに限定されず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などの他のトランジスタであってもよい。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bは、いずれも同一素子である。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bは、たとえばnチャネル型のMOSFETであるが、pチャネル型のMOSFETであってもよい。
第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bはそれぞれ、図11~図13に示すように、素子主面101および素子裏面102を有する。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bにおいて、素子主面101と素子裏面102とは厚さ方向zに離隔する。素子主面101は、厚さ方向zのz1側を向き、素子裏面102は、厚さ方向zのz2側を向く。
本実施形態では、半導体装置A1は、6個の第1半導体素子10Aと6個の第2半導体素子10Bとを備えているが、第1半導体素子10Aの数および第2半導体素子10Bの数は、本構成に限定されず、半導体装置A1に要求される性能に応じて適宜変更される。図3~図5に示した例では、第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bがそれぞれ6個ずつ配置される。第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bの数は、それぞれ4個または5個でもよく、それぞれ7個以上でもよい。第1半導体素子10Aの数と第2半導体素子10Bの数とは、等しくてもよく、異なってもよい。第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bの数は、半導体装置A1が取り扱う電流容量によって決定される。
半導体装置A1は、たとえばハーフブリッジ型のスイッチング回路として構成される。この場合、複数の第1半導体素子10Aは、半導体装置A1の上アーム回路を構成し、複数の第2半導体素子10Bは、下アーム回路を構成する。上アーム回路において、複数の第1半導体素子10Aは互いに並列に接続され、下アーム回路において、第1半導体素子10Aは互いに並列に接続され、下アーム回路において、複数の第2半導体素子10Bは互いに並列に接続される。各第1半導体素子10Aと各第2半導体素子10Bとは、直列に接続され、ブリッジ層を構成する。
複数の第1半導体素子10Aはそれぞれ、図3~図5および図11などに示すように、後述の支持基板3の第1導電部32Aに搭載されている。各第1半導体素子10Aは、導電性接合材19を介して、第1導電部32Aに導通接合されている。各第1半導体素子10Aは、第1導電部32Aに接合された際、素子裏面102が第1導電部32Aに対向する。なお、本実施形態とは異なり、複数の第1半導体素子10Aは、DBC基板等の一部とは異なる金属部材に搭載されていてもよい。この場合、当該金属部材が「第1導電部」に相当する。この金属部材は、たとえばDBC基板等に支持されていてもよい。
複数の第2半導体素子10Bはそれぞれ、図3~図5、図11および図12などに示すように、後述の支持基板3の第2導電部32Bに搭載されている。各第2半導体素子10Bは、導電性接合材19を介して、第2導電部32Bに導通接合されている。各第2半導体素子10Bは、第2導電部32Bに接合された際、素子裏面102が第2導電部32Bに対向する。なお、本実施形態とは異なり、複数の第2半導体素子10Bは、DBC基板等の一部とは異なる金属部材に搭載されていてもよい。この場合、当該金属部材が「第2導電部」に相当する。この金属部材は、たとえばDBC基板等に支持されていてもよい。
複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bはそれぞれ、第1主面電極11、第2主面電極12、第3主面電極13および裏面電極15を有する。以下で説明する第1主面電極11、第2主面電極12、第3主面電極13および裏面電極15の構成は、各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bにおいて共通する。第1主面電極11、第2主面電極12および第3主面電極13は、素子主面101に設けられている。第1主面電極11、第2主面電極12および第3主面電極13は、図示しない絶縁膜により絶縁されている。裏面電極15は、素子裏面102に設けられている。
第1主面電極11は、たとえばゲート電極であって、第1半導体素子10A(第2半導体素子10B)を駆動させるための駆動信号(たとえばゲート電圧)が入力される。第1半導体素子10A(第2半導体素子10B)において、第2主面電極12は、たとえばソース電極であって、ソース電流が流れる。第3主面電極13は、たとえばソースセンス電極であって、ソース電流が流れる。本実施形態の第3主面電極13は、厚さ方向zに見て、分離した2つの領域により構成される。裏面電極15は、たとえばドレイン電極であって、ドレイン電流が流れる。裏面電極15は、素子裏面102の全域(あるいは略全域)を覆っている。裏面電極15は、たとえばAg(銀)めっきにより構成される。
各第1半導体素子10A(各第2半導体素子10B)は、第1主面電極11(ゲート電極)に駆動信号(ゲート電圧)が入力されると、この駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。導通状態では、裏面電極15(ドレイン電極)から第2主面電極12(ソース電極)に電流が流れ、遮断状態では、この電流が流れない。つまり、各第1半導体素子10A(各第2半導体素子10B)は、スイッチング動作を行う。半導体装置A1は、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bのスイッチング機能により、第1主端子41と第2主端子42との間に入力される直流電圧をたとえば交流電圧に変換して、第3主端子43から交流電圧を出力する。
半導体装置A1では、図3~図5などに示すように、サーミスタ17を備える。サーミスタ17は、温度検出用センサとして用いられる。なお、サーミスタ17の他に、たとえば感温ダイオード等を備える構成であってもよいし、サーミスタ17等を備えない構成であってもよい。
支持基板3は、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bを支持する。支持基板3の具体的構成は何ら限定されず、たとえばDBC(Direct Bonded Copper)基板またはAMB(Active Metal Brazing)基板で構成される。支持基板3は、絶縁基板31、支持導体32および裏面金属層33を含む。支持基板3のz方向の寸法は、たとえば0.4mm以上3.0mm以下である。
絶縁基板31は、たとえば熱伝導性の優れたセラミックスである。このようなセラミックスとしては、たとえばSiN(窒化ケイ素)がある。絶縁基板31は、セラミックスに限定されず、絶縁樹脂シートなどであってもよい。絶縁基板31は、たとえば平面視矩形状である。図11~図15に示すように、絶縁基板31は、主面311および裏面312を有する。主面311と裏面312とは厚さ方向zに離隔する。主面311は、厚さ方向zのz1側を向き、裏面312は、厚さ方向zのz2側を向く。絶縁基板31の厚さ方向zの寸法は特に限定されず、たとえば0.05mm以上1.0mm以下である。
図3~図5などに示すように、支持導体32は、第1導電部32A、第2導電部32Bおよび第3導電部32Cを含む。本実施形態では、支持導体32は、第1ゲート部326A、第2ゲート部326B、第1検出部327A、第2検出部327Bおよびサーミスタ搭載部328をさらに備える。支持導体32の各部は、絶縁基板31の主面311上に配置されている。支持導体32の構成材料は、たとえばCu(銅)を含む。当該構成材料はCu(銅)以外のたとえばAl(アルミニウム)を含んでいてもよい。支持導体32の厚さ方向zの寸法は特に限定されず、たとえば0.1mm以上1.5mm以下である。
第1導電部32Aは、複数の第1半導体素子10Aを支持する。図11に示すように、第1導電部32Aは、支持面320Aを有する。支持面320Aは、厚さ方向zのz1側を向く平面である。第1導電部32Aの支持面320Aには、導電性接合材19を介して複数の第1半導体素子10Aがそれぞれ接合されている。導電性接合材19の構成材料は特に限定されず、たとえばはんだ、金属ペースト材、あるいは、焼結金属などである。
第1導電部32Aは、図4、図5に示すように、第1配線部321、第2配線部322および第1連絡部325Aを有する。第1配線部321および第2配線部322は、第1方向xのx1側および第1方向xのx2側に互いに離隔し、各々が第2方向yに延びている。本実施形態において、第1配線部321は、絶縁基板31上において第1方向xのx1側の端に位置し、第2配線部322は、絶縁基板31上において第1方向xのx2側の端に位置する。
複数の第1半導体素子10Aは、第1配線部321および第2配線部322それぞれに複数ずつ配置されている。図示した例では、第1配線部321および第2配線部322それぞれに第1半導体素子10Aが3個ずつ配置されている。第1配線部321に配置された3個の第1半導体素子10Aは、第2方向yに沿って間隔を隔てて配置されている。第1配線部321上において第2方向yに隣り合う第1半導体素子10Aの間隔は、第1半導体素子10Aの第2方向yの長さよりも大である。第2配線部322に配置された3個の第1半導体素子10Aも同様に、第2方向yに沿って間隔を隔てて配置されている。第2配線部322上において第2方向yに隣り合う第1半導体素子10Aの間隔は、第1半導体素子10Aの第2方向yの長さよりも大である。
第1配線部321は、第1端部321aを有する。第1端部321aは、第1配線部321において第2方向yのy2側に位置する。第2配線部322は、第2端部322aを有する。第2端部322aは、第2配線部322において第2方向yのy2側に位置する。第1連絡部325Aは、第1端部321aおよび第2端部322aの双方につながる。第1連絡部325Aは、絶縁基板31上において第2方向yのy2側寄りに位置する。図示した例では、第1連絡部325Aは、概略U字状である。
第2導電部32Bは、複数の第2半導体素子10Bを支持する。図12、図13に示すように、第2導電部32Bは、支持面320Bを有する。支持面320Bは、厚さ方向zのz1側を向く平面である。第2導電部32Bの支持面320Bには、導電性接合材19を介して複数の第2半導体素子10Bがそれぞれ接合されている。
第2導電部32Bは、図4、図5に示すように、第3配線部323、第4配線部324および第2連絡部325Bを有する。第3配線部323および第4配線部324は、第1方向xのx1側および第1方向xのx2側に互いに離隔し、各々が第2方向yに延びている。第3配線部323および第4配線部324は、第1方向xにおいて、第1配線部321と第2配線部322との間に配置されている。
複数の第2半導体素子10Bは、第3配線部323および第4配線部324それぞれに複数ずつ配置されている。図示した例では、第3配線部323および第2配線部322それぞれに第2半導体素子10Bが3個ずつ配置されている。第3配線部323に配置された3個の第2半導体素子10Bは、第2方向yに沿って間隔を隔てて配置されている。第3配線部323上において第2方向yに隣り合う第2半導体素子10Bの間隔は、第2半導体素子10Bの第2方向yの長さよりも大である。第4配線部324に配置された3個の第2半導体素子10Bも同様に、第2方向yに沿って間隔を隔てて配置されている。第4配線部324上において第2方向yに隣り合う第2半導体素子10Bの間隔は、第2半導体素子10Bの第2方向yの長さよりも大である。
第3配線部323は、第3端部323aを有する。第3端部323aは、第3配線部323において第2方向yのy2側に位置する。第4配線部324は、第4端部324aを有する。第4端部324aは、第4配線部324において第2方向yのy2側に位置する。第2連絡部325Bは、第3端部323aおよび第4端部324aの双方につながる。第2連絡部325Bは、絶縁基板31上において第2方向yのy2側寄りに位置する。
本実施形態では、第1配線部321に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第3配線部323に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。本開示において、「互い違いに配置される」とは、第1配線部321上の複数の第1半導体素子10Aと第3配線部323上の複数の第2半導体素子10Bを、第2方向yおける位置を意図的に揃えずに、ずらして配置された態様を意味し、以降の説明でも同様である。ここで、第1配線部321上の第1半導体素子10Aと第3配線部323上の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て一部が重なっていてもよい。図示された例では、第1配線部321に配置された複数の第1半導体素子10Aおよび第3配線部323に配置された複数の第2半導体素子10Bのうち、1個の第1半導体素子10Aと1個の第2半導体素子10Bとが第1方向xに見て一部重なっている。
第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第4配線部324に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。第2配線部322上の第1半導体素子10Aと第4配線部324上の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て一部が重なっていてもよい。図示された例では、第2配線部322に配置された複数の第1半導体素子10Aと第4配線部324に配置された複数の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て重ならない。
半導体装置A1においてはまた、第1配線部321に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。第1配線部321上の第1半導体素子10Aと第2配線部322上の第1半導体素子10Aとは、第1方向xに見て一部が重なっていてもよい。図示された例では、第1配線部321に配置された複数の第1半導体素子10Aおよび第2配線部322に配置された複数の第1半導体素子10Aのうち、第1配線部321上の1個の第1半導体素子10Aと第2配線部322上の1個の第1半導体素子10Aとが、第1方向xに見て一部重なっている。
第3導電部32Cは、図4、図5に示すように、少なくとも一部が第1方向xにおいて第3配線部323と第4配線部324との間に配置されている。第3導電部32Cは、第2方向yに延びている。上記の第1導電部32A、第2導電部32Bおよび第3導電部32Cは、複数のワイヤ51,52,53,54とともに、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bによってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する。
第1ゲート部326Aは、図5に示すように、複数の第1半導体素子10Aの第1主面電極11に導通している。第1ゲート部326Aは、複数の領域に配置されている。図示した例では、第1ゲート部326Aは、第1配線部321と第3配線部323との間、第2配線部322と第4配線部324との間、および第3導電部32Cと第2連絡部325Bとの間に配置されている。
第1検出部327Aは、複数の第1半導体素子10Aの第3主面電極13に導通している。第1検出部327Aは、複数の領域に配置されている。図示した例では、第1検出部327Aは、第1配線部321と第3配線部323との間、第2配線部322と第4配線部324との間、および第3導電部32Cと第2連絡部325Bとの間に配置されている。
第2ゲート部326Bは、複数の第2半導体素子10Bの第1主面電極11に導通している。図示した例では、第2ゲート部326Bは、第3導電部32Cと第4配線部324との間に配置されており、第2方向yに延びている。
第2検出部327Bは、複数の第2半導体素子10Bの第3主面電極13に導通している。図示した例では、第2検出部327Bは、第3導電部32Cと第4配線部324との間に配置されており、第2方向yに延びている。
サーミスタ搭載部328は、図5に示すように、対をなして設けられている。一対のサーミスタ搭載部328は、第2方向yにおいて互いに離隔し、かつサーミスタ17を搭載している。一対のサーミスタ搭載部328は、絶縁基板31の隅の近傍に位置する。
裏面金属層33は、絶縁基板31の裏面312に形成されている。裏面金属層33の構成材料は、支持導体32の構成材料と同じである。裏面金属層33は、底面332を有する。底面332は、厚さ方向zのz2側を向く平面である。底面332には、後述するヒートシンク7が取り付けられている。
第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43は、図1~図4等に示すように、半導体装置A1に設けられた外部接続端子である。第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43はそれぞれ、板状の金属板からなる。この金属板は、たとえばCu(銅)またはCu(銅)合金を含む。当該金属板の厚さは特に限定されず、たとえば1.0mm程度である。
第1主端子41および第2主端子42は、半導体装置A1の外部に配置された直流電源に接続される。第1主端子41および第2主端子42には、電力変換対象となる直流電圧が入力される。第1主端子41は正極(P端子)であり、第2主端子42は負極(N端子)である。第1主端子41および第2主端子42は、支持導体32(第1導電部32Aおよび第2導電部32B)に対して、第2方向yのy1側に配置されている。第1主端子41および第2主端子42は、ケース6に支持されている。
図3、図4、図11、図13に示すように、第1主端子41は、外部接続部411、内部接続部412および中間部413を有する。外部接続部411は、半導体装置A1から露出し、かつ厚さ方向zに対して直交する平板状である。外部接続部411には、直流電源のケーブルなどが接続される。外部接続部411は、ケース6に支持されている。外部接続部411には、厚さ方向zに貫通する接続孔411aが設けられている。接続孔411aには、ボルトなどの締結部材が挿入される。外部接続部411の厚さ方向zのz2側には、ナット419が固定されている。ナット419は、接続孔411aに対応して配置されており、接続孔411aに挿入されたボルトなどの締結部材は、ナット419にはめ合う。なお、外部接続部411の表面にニッケル(Ni)めっきを施してもよい。
内部接続部412は、第1導電部32Aに導通している。図示した例では、内部接続部412は、第1導電部32Aの第1配線部321および第2配線部322それぞれに導通接合される櫛歯状である。半導体装置A1では、内部接続部412は、4個の歯を有する。複数の歯は、厚さ方向zに曲げ加工されている。このため、複数の歯は、第1方向xに見て鉤状となっている。内部接続部412の2個の歯は、第1配線部321の第2方向yのy1側の端部に導通接合され、内部接続部412の他の2個の歯は、第2配線部322の第2方向yのy1側の端部に導通接合される。導通接合の手法は何ら限定されず、超音波接合、レーザ接合、溶接等の手法、あるいははんだ、金属ペースト、銀焼結体等を用いた手法、等が適宜採用される。中間部413は、外部接続部411と内部接続部412とを相互に連結している。中間部413は、第1方向xに対する横断面がL字状である。
第1主端子41は、第1導電部32Aに導通し、且つ第1導電部32Aを介して、各第1半導体素子10Aの裏面電極15(ドレイン電極)に導通する。
図3、図4、図11、図12に示すように、第2主端子42は、外部接続部421、内部接続部422および中間部423を有する。外部接続部421は、半導体装置A1から露出し、かつ厚さ方向zに対して直交する平板状である。外部接続部421には、直流電源のケーブルなどが接続される。外部接続部421は、ケース6に支持されている。外部接続部421は、第1主端子41の外部接続部411に対して、第1方向xのx1側に配置されている。外部接続部421には、厚さ方向zに貫通する接続孔421aが設けられている。外部接続部421には、ボルトなどの締結部材が挿入される。外部接続部421の厚さ方向zのz2側には、ナット429が固定されている。ナット429は、接続孔421aに対応して配置されており、接続孔421aに挿入されたボルトなどの締結部材は、ナット429にはめ合う。なお、外部接続部421の表面にニッケルめっきを施してもよい。
内部接続部422は、第3導電部32Cに導通している。図示した例では、内部接続部422は、第3導電部32Cに導通接合される櫛歯状である。半導体装置A1では、内部接続部422は、4個の歯を有し、これら複数の歯が第1方向xに沿って配列されている。複数の歯は、厚さ方向zに曲げ加工されている。このため、複数の歯は、第1方向xに見て鉤状となっている。内部接続部412の複数の歯は、第3導電部32Cの第2方向yのy1側の端部に導通接合される。導通接合の手法は何ら限定されず、超音波接合、レーザ接合、溶接等の手法、あるいははんだ、金属ペースト、銀焼結体等を用いた手法、等が適宜採用される。中間部423は、外部接続部421と内部接続部422とを相互に連結している。中間部423は、第1方向xに対する横断面がL字状である。
図5に示すように、第3導電部32Cと各第2半導体素子10Bの第2主面電極12とは、後述するワイヤ53を介して導通している。第2主端子42は、第3導電部32Cに導通し、且つ第3導電部32Cを介して、各第2半導体素子10Bの第2主面電極12(ソース電極)に導通する。
第3主端子43は、半導体装置A1の外部に配置された電力供給対象に接続される。第3主端子43から、第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bにより電力変換された交流電圧が出力される。第3主端子43は、支持導体32(第1導電部32Aおよび第2導電部32B)に対して、第2方向yのy2側に配置されている。第3主端子43は、ケース6に支持されている。
図3、図4、図12、図13に示すように、第3主端子43は、外部接続部431、内部接続部432および中間部433を有する。外部接続部431は、半導体装置A1から露出し、かつ厚さ方向zに対して直交する平板状である。外部接続部431には、電力供給対象に導通するケーブルなどが接続される。外部接続部431には、厚さ方向zに貫通する接続孔431aが設けられている。接続孔411aには、ボルトなどの締結部材が挿入される。なお、外部接続部431の表面にニッケルめっきを施してもよい。
内部接続部432は、第2導電部32Bに導通している。図示した例では、内部接続部432は、第2導電部32Bの第2連絡部325Bに導通接合される櫛歯状である。半導体装置A1では、内部接続部432は、4個の歯を有し、これら複数の歯が第1方向xに沿って配列されている。複数の歯は、厚さ方向zに曲げ加工されている。このため、複数の歯は、第1方向xに見て鉤状となっている。内部接続部432の複数の歯は、第2導電部32Bの第2連絡部325Bに導通接合され。導通接合の手法は何ら限定されず、超音波接合、レーザ接合、溶接等の手法、あるいははんだ、金属ペースト、銀焼結体等を用いた手法、等が適宜採用される。中間部433は、外部接続部431と内部接続部432とを相互に連結している。中間部433は、外部接続部431とつながって一連に延びており、厚さ方向zに対して直交する平板状である。中間部433は、ケース6に支持されている。
第3主端子43は、第2導電部32Bに導通し、且つ第2導電部32Bを介して、各第2半導体素子10Bの裏面電極15(ドレイン電極)に導通する。
複数の制御端子45はそれぞれ、各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bの駆動を制御するためのピン状の端子である。複数の制御端子45はそれぞれ、たとえばプレスフィット端子である。複数の制御端子45各々は、絶縁基板31の主面311上に配置されており、厚さ方向zのz1側に延びている。複数の制御端子45は、複数の第1制御端子46A~46Eおよび複数の第2制御端子47A~47Cを含む。複数の第1制御端子46A~46Eは、各第1半導体素子10Aの制御などに用いられる。複数の第2制御端子47A~47Cは、各第2半導体素子10Bの制御などに用いられる。
複数の第1制御端子46A~46Eは、支持基板3(支持導体32)に支持されている。複数の第1制御端子46A~46Eは、支持基板3上において、第2方向yのy2側寄りに配置されている。
第1制御端子46Aは、複数の第1半導体素子10Aの駆動信号入力用の端子(ゲート端子)である。第1制御端子46Aには、複数の第1半導体素子10Aを駆動させるための駆動信号が入力される(たとえばゲート電圧が印加される)。第1制御端子46Aは、第1ゲート部326Aに支持されている。
第1制御端子46Bは、複数の第1半導体素子10Aのソース信号検出用の端子(ソースセンス端子)である。第1制御端子46Bから、複数の第1半導体素子10Aの各第2主面電極12(ソース電極)に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が検出される。第1制御端子46Bは、第1検出部327Aに支持されている。
第1制御端子46Cは、複数の第1半導体素子10Aのドレイン電圧検出用の端子(ドレインセンス端子)である。第1制御端子46Cから、複数の第1半導体素子10Aの各裏面電極15(ドレイン電極)に印加される電圧(ドレイン電流に対応した電圧)が検出される。第1制御端子46Cは、第1導電部32A(第1配線部321の第1端部321a)に支持されている。
第1制御端子46Dおよび第1制御端子46Eは、サーミスタ17に導通する端子である。第1制御端子46Dおよび第1制御端子46Eはそれぞれ、サーミスタ搭載部328に支持されている。
複数の第2制御端子47A~47Cは、支持基板3(支持導体32)に支持されている。複数の第2制御端子47A~47Cは、支持基板3上において、第2方向yのy1側側寄りに配置されている。
第2制御端子47Aは、複数の第2半導体素子10Bの駆動信号入力用の端子(ゲート端子)である。第2制御端子47Aには、複数の第2半導体素子10Bを駆動させるための駆動信号が入力される(たとえばゲート電圧が印加される)。第2制御端子47Aは、第2ゲート部326Bに支持されている。
第2制御端子47Bは、複数の第2半導体素子10Bのソース信号検出用の端子(ソースセンス端子)である。第2制御端子47Bから、複数の第2半導体素子10Bの各第2主面電極12(ソース電極)に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が検出される。第2制御端子47Bは、第2検出部327Bに支持されている。
第2制御端子47Cは、複数の第2半導体素子10Bのドレイン電圧検出用の端子(ドレインセンス端子)である。第2制御端子47Cから、複数の第2半導体素子10Bの各裏面電極15(ドレイン電極)に印加される電圧(ドレイン電流に対応した電圧)が検出される。第2制御端子47Cは、第2導電部32B(第4配線部324)に支持されている。
複数の制御端子45(複数の第1制御端子46A~46Eおよび複数の第2制御端子47A~47C)はそれぞれ、ホルダ451および金属ピン452を含む。
ホルダ451は、導電性材料からなる。ホルダ451は、図14、図15に示すように、導電性接合材459を介して、支持導体32の各部(上述の第1ゲート部326A、第1検出部327A、第1導電部32Aなど)に接合されている。
図4、図5に示した複数のワイヤ51,52,53,54は、第1導電部32A、第2導電部32Bおよび第3導電部32Cとともに、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bによってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する。
複数のワイヤ51は、複数の第1半導体素子10Aと第3配線部323とを導通させる導通部材である。複数のワイヤ51の各々は、第1配線部321上に配置された第1半導体素子10Aの第2主面電極12(ソース電極)と第3配線部323とに接続され、第1半導体素子10Aの第2主面電極12と第3配線部323とを導通させる。図示した例では、1個の第1半導体素子10Aに複数(4本)のワイヤ51が接続される。各ワイヤ51は、第1部511および第2部512を有する。
第1部511は、第1半導体素子10Aの第2主面電極12に接合された接合端部である。第2部512は、第3配線部323に接合された接合端部である。図5に示すように、複数のワイヤ51における第2部512の少なくともいずれかは、第3配線部323上において第2方向yに隣接する第2半導体素子10Bの間に配置されている。ワイヤ51は、たとえば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)からなる。なお、ワイヤ51の構成材料、線径、および本数は限定されない。複数のワイヤ51は、「第1導通部材」の一例である。なお、ワイヤ51は、第1半導体素子10Aの第2主面電極12(ソース電極)と第3配線部323とに接続される導通部材であるが、このような導通部材としては、たとえばワイヤ51に代えて、金属板により構成してもよい。
複数のワイヤ52は、複数の第1半導体素子10Aと第4配線部324とを導通させる導通部材である。複数のワイヤ52の各々は、第2配線部322上に配置された第1半導体素子10Aの第2主面電極12(ソース電極)と第4配線部324とに接続され、第1半導体素子10Aの第2主面電極12と第4配線部324とを導通させる。図示した例では、1個の第1半導体素子10Aに複数(4本)のワイヤ52が接続される。各ワイヤ52は、第3部521および第4部522を有する。
第3部521は、第1半導体素子10Aの第2主面電極12に接合された接合端部である。第4部522は、第4配線部324に接合された接合端部である。図5に示すように、複数のワイヤ52における第4部522の少なくともいずれかは、第4配線部324上において第2方向yに隣接する第2半導体素子10Bの間に配置されている。ワイヤ52は、たとえば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)からなる。なお、ワイヤ52の構成材料、線径、および本数は限定されない。複数のワイヤ52は、「第2導通部材」の一例である。なお、ワイヤ52は、第1半導体素子10Aの第2主面電極12(ソース電極)と第4配線部324とに接続される導通部材であるが、このような導通部材としては、たとえばワイヤ52に代えて、金属板により構成してもよい。
複数のワイヤ53は、複数の第2半導体素子10Bと第3導電部32Cとを導通させる導通部材である。複数のワイヤ53の各々は、第3配線部323上に配置された第2半導体素子10Bの第2主面電極12(ソース電極)と第3導電部32Cとに接続され、第2半導体素子10Bの第2主面電極12と第3導電部32Cとを導通させる。図示した例では、1個の第2半導体素子10Bに複数(4本)のワイヤ53が接続される。ワイヤ53は、たとえば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)からなる。なお、ワイヤ53の構成材料、線径、および本数は限定されない。なお、ワイヤ53は、第2半導体素子10Bの第2主面電極12(ソース電極)と第3導電部32Cとに接続される導通部材であるが、このような導通部材としては、たとえばワイヤ53に代えて、金属板により構成してもよい。
複数のワイヤ54は、複数の第2半導体素子10Bと第3導電部32Cとを導通させる導通部材である。複数のワイヤ54の各々は、第4配線部324上に配置された第2半導体素子10Bの第2主面電極12(ソース電極)と第3導電部32Cとに接続され、第2半導体素子10Bの第2主面電極12と第3導電部32Cとを導通させる。図示した例では、1個の第2半導体素子10Bに複数(4本)のワイヤ54が接続される。ワイヤ54は、たとえば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)からなる。なお、ワイヤ54の構成材料、線径、および本数は限定されない。なお、ワイヤ54は、第2半導体素子10Bの第2主面電極12(ソース電極)と第3導電部32Cとに接続される導通部材であるが、このような導通部材としては、たとえばワイヤ54に代えて、金属板により構成してもよい。
複数のワイヤ551は、第1制御端子46A(ゲート端子)と複数の第1半導体素子10Aの第1主面電極11(ゲート電極)とを導通させる導通部材である。複数のワイヤ551は、第1半導体素子10Aの第1主面電極11と第1ゲート部326Aとに接続されるものと、互いに離隔する第1ゲート部326Aどうしに接続されるものと、を含む。ワイヤ551の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミニウムである。
複数のワイヤ552は、第1制御端子46B(ソースセンス端子)と複数の第1半導体素子10Aの第3主面電極13(ソースセンス電極)とを導通させる導通部材である。複数のワイヤ552は、第1半導体素子10Aの第3主面電極13と第1検出部327Aとに接続されるものと、第1半導体素子10Aの第2主面電極12(ソース電極)と第1検出部327Aとに接続されるものと、互いに離隔する第1検出部327Aどうしに接続されるものと、を含む。ワイヤ552の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミニウムである。
複数のワイヤ561は、第2制御端子47A(ゲート端子)と複数の第2半導体素子10Bの第1主面電極11(ゲート電極)とを導通させる導通部材である。複数のワイヤ561の各々は、第2半導体素子10Bの第1主面電極11と第2ゲート部326Bとに接続される。ワイヤ561の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミニウムである。
複数のワイヤ562は、第2制御端子47B(ソースセンス端子)と複数の第2半導体素子10Bの第3主面電極13(ソースセンス電極)とを導通させる導通部材である。複数のワイヤ562の各々は、第2半導体素子10Bの第3主面電極13と第2検出部327Bとに接続される。ワイヤ562の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミニウムである。
ケース6は、図3、図6~図9、図11~図15に示すように、厚さ方向zに見て支持基板3を囲む電気絶縁部材である。ケース6の構成材料は特に限定されず、PPS(ポリフェニレンサルファイド)など、耐熱性に優れた合成樹脂である。ケース6は、一対の第1側壁611、一対の第2側壁612、複数の取付け部62および端子支持部63,64を有する。
図3、図14、図15に示すように、一対の第1側壁611は、第1方向xにおいて互いに離隔している。一対の第1側壁611は、第2方向yおよび厚さ方向zの双方に沿って配置されている。
図3、図11~図13に示すように、一対の第2側壁612は、第2方向yにおいて互いに離隔している。一対の第2側壁612は、第1方向xおよび厚さ方向zの双方に沿って配置されている。第1方向xにおける一対の第2側壁612の両端は、一対の第1側壁611につながっている。
図2、図3に示すように、複数の取付け部62は、厚さ方向zに見てケース6の四隅に設けられた部分である。複数の取付け部62の各々には、厚さ方向zに貫通する貫通孔が形成されており、当該各貫通孔には取付け部材621がはまっている。各取付け部材621には、厚さ方向zに貫通する取付け孔621aが設けられている。半導体装置A10では、たとえば図示しない締結部材を取付け孔621aにはめ込むことで、図示しない外部の機器に取り付け可能である。
図3、図8および図11に示すように、端子支持部63は、第2方向yのy1側の第2側壁612から第2方向yの外方(第2方向yのy1側)に向けて突出している。端子支持部63には、第1主端子41および第2主端子42が支持されている。端子支持部64は、第2方向yのy2側の第2側壁612から第2方向yの外方(第2方向yのy2側)に向けて突出している。端子支持部64には、第3主端子43が支持されている。
ヒートシンク7は、図6~図15に示すように、板部71および複数のフィン72を有する。板部71は、平坦な金属板であり、厚さ方向zに見て概略矩形状である。複数のフィン72は、板部71の厚さ方向zのz2側の面から厚さ方向zのz2側に突出して延びる。複数のフィン72は、第1方向xおよび第2方向yにおいて適宜間隔を隔てて配置されている。ヒートシンク7の構成材料は特に限定されず、たとえばアルミニウム(Al)や銅(Cu)を含む金属材料により構成される。
図11~図15に示すように、板部71の厚さ方向zのz1側を向く面には、接合材39を介して支持基板3(裏面金属層33)の底面332が接合されている。これにより、支持基板3は、ヒートシンク7に支持されている。接合材39は、裏面金属層33を板部71(ヒートシンク7)に接合しうるものであればよい。裏面金属層33からの熱をヒートシンク7により効率よく伝達する観点から、接合材39は、熱伝導率がより高いものが好ましく、たとえば銀ペースト、銅ペーストやはんだ等が用いられる。ただし、接合材39は、エポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂等の絶縁性材料であってもよい。また、図10等から理解されるように、板部71には、適所に形成された貫通孔に挿通されたボルト73によりケース6が取り付けられている。
封止部81は、図11~図15に示すように、ケース6およびヒートシンク7により囲まれた領域に収容されている。板部71は、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bを覆っている。封止部81の構成材料は特に限定されず、たとえばシリコーンゲルである。
蓋82は、封止部81が収容された領域を厚さ方向zのz1側から塞ぐ部材である。蓋82は、たとえば電気絶縁縁性を有する合成樹脂から構成される。図示した例では、蓋82の内部には、たとえば銅(Cu)などからなる金属板821が埋め込まれている。図14、図15に示すように、蓋82の適所には複数の開口822が形成されている。開口822は、蓋82を厚さ方向zに貫通しており、この開口822を通じて、制御端子45が蓋82よりも厚さ方向zのz2側に突出して延びている。図示した例では、ケース6の第1側壁611の適所に係止爪611aが設けられており、蓋82の装着時には、上記係止爪611aにより蓋82が係止される。
次に、本実施形態の作用について説明する。
半導体装置A1は、絶縁基板31、第1導電部32A、第2導電部32B、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43を備える。第1導電部32Aは、第1方向xのx1側および第1方向xのx2側に離隔する第1配線部321および第2配線部322を有する。第2導電部32Bは、第1方向xのx1側および第1方向xのx2側に離隔する第3配線部323および第4配線部324を有する。複数の第1半導体素子10Aは、第1配線部321および第2配線部322それぞれにおいて、第2方向yに沿って複数(3個)ずつ配置されている。複数の第2半導体素子10Bは、第3配線部323および第4配線部324それぞれにおいて、第2方向yに沿って複数(3個)ずつ配置されている。第1配線部321に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第3配線部323に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。また、第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第4配線部324に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。
このような構成によれば、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bは、第1配線部321~第4配線部324上において4列に分散して配置される。第1方向xにおいて隣接する第1配線部321上および第3配線部323上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。また、第1方向xにおいて隣接する第2配線部322上および第4配線部324上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。これにより、半導体装置A1においては、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく放熱することが可能である。半導体装置A1は、大電流を流すのに適する。
半導体装置A1において、第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと第4配線部324に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て重ならない。このような構成は、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく逃がす上で、好ましい。
第1主端子41および第2主端子42は、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bに対して、第2方向yのy1側に配置されている。第3主端子43は、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bに対して、第2方向yのy2側に配置されている。第1配線部321の第2方向yのy2側の第1端部321aと、第2配線部322の第2方向yのy2側の第2端部322aとは、第1連絡部325Aを介して電気的に接続される。このような構成によれば、複数の第1半導体素子10Aが分散して配置される第1配線部321および第2配線部322の電位を揃えることができ、複数の第1半導体素子10Aの駆動時に電気的に安定する。
第1導電部32Aは、第1配線部321の第1端部321aと第2配線部322の第2端部322aとの双方につながる第1連絡部325Aを有する。このような構成によれば、第1端部321aと第2端部322aとが電気的に接続される構成を容易に実現することができる。
第3配線部323の第2方向yのy2側の第3端部323aと、第4配線部324の第2方向yのy2側の第4端部324aとは、第2連絡部325Bを介して電気的に接続される。このような構成によれば、複数の第2半導体素子10Bが分散して配置される第3配線部323および第4配線部324の電位を揃えることができ、複数の第2半導体素子10Bの駆動時に電気的に安定する。
第2導電部32Bは、第3配線部323の第3端部323aと第4配線部324の第4端部324aとの双方につながる第2連絡部325Bを有する。このような構成によれば、第3端部323aと第4端部324aとが電気的に接続される構成を容易に実現することができる。
複数のワイヤ51は、第1配線部321に配置された複数の第1半導体素子10Aと、第3配線部323とを導通させる。複数のワイヤ51のうち、第3配線部323に接合された第2部512の少なくともいずれかは、第3配線部323上において第2方向yに隣接する第2半導体素子10Bの間に配置されている。このような構成によれば、第1配線部321上の複数の第1半導体素子10Aと第3配線部323上の複数の第2半導体素子10Bとを互い違いに配置するとともに、複数のワイヤ51を省スペースで効率よく配置することができる。
複数のワイヤ52は、第2配線部322に配置された複数の第1半導体素子10Aと、第4配線部324とを導通させる。複数のワイヤ51のうち、第4配線部324に接合された第4部522の少なくともいずれかは、第4配線部324上において第2方向yに隣接する第2半導体素子10Bの間に配置されている。このような構成によれば、第2配線部322上の複数の第1半導体素子10Aと第4配線部324上の複数の第2半導体素子10Bとを互い違いに配置するとともに、複数のワイヤ52を省スペースで効率よく配置することができる。
第1実施形態の第1変形例:
図16および図17は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図16は、本変形例の半導体装置A11を示す、上記実施形態の図4と同様の平面図である。図17は、図16の平面図からヒートシンク7と第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43とを省略した拡大図である。なお、図16以降の図面において、上記実施形態の半導体装置A1と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。また、図16以降の各変形例および各実施形態における各部の構成は、技術的な矛盾を生じない範囲において相互に適宜組み合わせ可能である。
図16および図17は、第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図16は、本変形例の半導体装置A11を示す、上記実施形態の図4と同様の平面図である。図17は、図16の平面図からヒートシンク7と第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43とを省略した拡大図である。なお、図16以降の図面において、上記実施形態の半導体装置A1と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。また、図16以降の各変形例および各実施形態における各部の構成は、技術的な矛盾を生じない範囲において相互に適宜組み合わせ可能である。
本変形例の半導体装置A11において、支持導体32(第1導電部32A、第2導電部32B、第3導電部32Cなど)の各部の配置、ならびに複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bの配置が、上記実施形態の半導体装置A1と異なる。
本変形例では、第1配線部321に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第3配線部323に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。第1配線部321に配置された複数の第1半導体素子10Aと第3配線部323に配置された複数の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て重ならない。また、第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第4配線部324に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。第2配線部322に配置された複数の第1半導体素子10Aと第4配線部324に配置された複数の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て重ならない。その一方、本変形例の半導体装置A11では、第1配線部321に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aとは、第2方向yおける位置が揃っている。第1配線部321に配置された複数の第1半導体素子10Aと第2配線部322に配置された複数の第1半導体素子10Aとは、第1方向xに見て全部が重なっている。
本変形例では、支持導体32(第1導電部32A)は第1連絡部325Aを有しておらず、これに代えて第1中継部329を有する。第1中継部329は、絶縁基板31上において第2方向yのy2側寄りに位置する。図示した例では、第1中継部329は、概略U字状である。半導体装置A11においては、複数のワイヤ57を備える。複数のワイヤ57のいずれかは、第1配線部321の第1端部321aと第1中継部329とに接続される。複数のワイヤ57のいずれかは、第2配線部322の第2端部322aと第1中継部329とに接続される。これにより、第1配線部321の第1端部321aと第2配線部322の第2端部322aとは、第1中継部329および複数のワイヤ57を介して電気的に接続される。
半導体装置A11においては、複数のワイヤ581および複数のワイヤ582を備える。複数のワイヤ581は、第2導電部32Bの第3配線部323と第4配線部324とに接続される。複数のワイヤ581は、第3配線部323および第4配線部324の第2方向yにおける中間部分に接続される。半導体装置A11において、第3導電部32Cは、2つの第2方向yに延びる部分を有し、当該2つの第2方向yに延びる部分の第2方向yのy2側の端部どうしがつながった概略U字状とされる。複数のワイヤ582は、第3導電部32Cの上記2つの第2方向yに延びる部分の第2方向yにおける中間部分に接続される。
本変形例の半導体装置A11において、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bは、第1配線部321~第4配線部324上において4列に分散して配置される。第1方向xにおいて隣接する第1配線部321上および第3配線部323上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。また、第1方向xにおいて隣接する第2配線部322上および第4配線部324上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。これにより、半導体装置A11においては、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく放熱することが可能である。半導体装置A11は、大電流を流すのに適する。
半導体装置A11において、第1配線部321に配置された複数の第1半導体素子10Aと第3配線部323に配置された複数の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て重ならない。また、第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと第4配線部324に配置された複数(3個)の第2半導体素子10Bとは、第1方向xに見て重ならない。このような構成は、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく逃がす上で、より好ましい。
第1主端子41および第2主端子42は、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bに対して、第2方向yのy1側に配置されている。第3主端子43は、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bに対して、第2方向yのy2側に配置されている。第1配線部321の第2方向yのy2側の第1端部321aと、第2配線部322の第2方向yのy2側の第2端部322aとは、第1中継部329および複数のワイヤ57を介して電気的に接続される。このような構成によれば、複数の第1半導体素子10Aが分散して配置される第1配線部321および第2配線部322の電位を揃えることができ、複数の第1半導体素子10Aの駆動時に電気的に安定する。
第3配線部323の第2方向yのy2側の第3端部323aと、第4配線部324の第2方向yのy2側の第4端部324aとは、第2連絡部325Bを介して電気的に接続される。このような構成によれば、複数の第2半導体素子10Bが分散して配置される第3配線部323および第4配線部324の電位を揃えることができ、複数の第2半導体素子10Bの駆動時に電気的に安定する。
本変形例では、複数のワイヤ581が設けられており、当該複数のワイヤ581は、第3配線部323および第4配線部324の第2方向yにおける中間部分に接続される。このような構成によれば、第3配線部323および第4配線部324の電位をより均一に揃えることができ、第3配線部323および第4配線部324に搭載される複数の第2半導体素子10Bの駆動時において、電気的により安定する。その他にも、上記実施形態の半導体装置A1と同様の構成の範囲において、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
第2実施形態:
図18~図26は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A2を示している。図18は、半導体装置A2を示す斜視図である。図19は、半導体装置A2を示す平面図である。図20は、半導体装置A1を示す平面図であり、理解の便宜上、蓋82および封止部81を省略している。図21は、図20の平面図からケース6を省略した図である。図22は、半導体装置A2を示す正面図である。図23は、半導体装置A2を示す背面図である。図24は、半導体装置A2を示す右側面図である。図25は、半導体装置A2を示す左側面図である。図26は、半導体装置A2を示す底面図である。
図18~図26は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A2を示している。図18は、半導体装置A2を示す斜視図である。図19は、半導体装置A2を示す平面図である。図20は、半導体装置A1を示す平面図であり、理解の便宜上、蓋82および封止部81を省略している。図21は、図20の平面図からケース6を省略した図である。図22は、半導体装置A2を示す正面図である。図23は、半導体装置A2を示す背面図である。図24は、半導体装置A2を示す右側面図である。図25は、半導体装置A2を示す左側面図である。図26は、半導体装置A2を示す底面図である。
本実施形態の半導体装置A2は、上記実施形態の半導体装置A1における支持基板3、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、第1主端子41、第2主端子42、第3主端子43、複数の制御端子45および複数のワイヤ類を1つのユニットU1として、当該ユニットU1を複数備えた構成である。複数のユニットU1は、第1方向xに隣接して並んで配置されている。図示した例では、3個のユニットU1が第1方向xに並んでいる。ケース6およびヒートシンク7は、上記した半導体装置A1と比べて第1方向xの寸法が大とされており、適宜変更が施されている。複数のユニットU1は、ヒートシンク7に支持されている。複数のケース6の適所には、位置決め用のピン65が設けられている。当該ピン65は、ヒートシンク7の板部71に形成された貫通孔に挿通されている。半導体装置A2は、たとえば三相交流モータを駆動するためのインバータに用いられる。
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の半導体装置A2において、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bは、第1配線部321~第4配線部324上において4列に分散して配置される。第1方向xにおいて隣接する第1配線部321上および第3配線部323上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。また、第1方向xにおいて隣接する第2配線部322上および第4配線部324上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。これにより、半導体装置A2においては、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく放熱することが可能である。半導体装置A2は、大電流を流すのに適する。
半導体装置A2は、支持基板3(絶縁基板31)、第1導電部32A、第2導電部32B、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43を含んで構成されたユニットU1を複数(3個)備え、当該ユニットU1は第1方向xに隣接して並んで配置される。複数(3個)のユニットU1を備えた半導体装置A2は、たとえば三相交流モータを駆動用のインバータモジュールに好適に用いることができる。このようなインバータモジュールとして構成された半導体装置A2においても、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく放熱することが可能であり、大電流を流す上で好ましい構造である。
半導体装置A2においては、第1配線部321に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aと、第2配線部322に配置された複数(3個)の第1半導体素子10Aとは、第2方向yにおいて互い違いに配置されている。このような構成によれば、第1方向xに隣接する2つのユニットU1において、第1方向xに隣り合う第1配線部321上および第2配線部322上の複数(3個)ずつの第1半導体素子10Aが第2方向yに互い違いに配置される。これにより、これら複数の第1半導体素子10Aで発生した熱の干渉を抑制することができる。このような構成の半導体装置A2は、放熱性を高める上でより好ましい。
その他にも、上記第1実施形態の半導体装置A1と同様の構成の範囲において、上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
第2実施形態の第1変形例:
図27および図28は、第2実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図27は、本変形例の半導体装置A21を示す、上記実施形態の図20と同様の平面図である。図28は、図27の平面図からケース6を省略した図である。
図27および図28は、第2実施形態の第1変形例に係る半導体装置を示している。図27は、本変形例の半導体装置A21を示す、上記実施形態の図20と同様の平面図である。図28は、図27の平面図からケース6を省略した図である。
本変形例の半導体装置A21は、上記第1実施形態の第1変形例に係る半導体装置A11における支持基板3、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、第1主端子41、第2主端子42、第3主端子43、複数の制御端子45および複数のワイヤ類を1つのユニットU2として、当該ユニットU2を複数備えた構成である。複数のユニットU2は、第1方向xに隣接して並んで配置されている。図示した例では、3個のユニットU2が第1方向xに並んでいる。ケース6およびヒートシンク7は、上記した半導体装置A1と比べて第1方向xの寸法が大とされており、適宜変更が施されている。複数のユニットU2は、ヒートシンク7に支持されている。半導体装置A21は、たとえば三相交流モータを駆動するためのインバータに用いられる。
本実施形態の半導体装置A21において、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bは、第1配線部321~第4配線部324上において4列に分散して配置される。第1方向xにおいて隣接する第1配線部321上および第3配線部323上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。また、第1方向xにおいて隣接する第2配線部322上および第4配線部324上の複数(3個)の第1半導体素子10Aと複数(3個)の第2半導体素子10Bとが第2方向yに互い違いに配置されることで、これら複数(3個)の第1半導体素子10Aおよび複数(3個)の第2半導体素子10Bで発生した熱の干渉を抑制することができる。これにより、半導体装置A21においては、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく放熱することが可能である。半導体装置A21は、大電流を流すのに適する。
半導体装置A21は、支持基板3(絶縁基板31)、第1導電部32A、第2導電部32B、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、第1主端子41、第2主端子42および第3主端子43を含んで構成されたユニットU2を複数(3個)備え、当該ユニットU2は第1方向xに隣接して並んで配置される。複数(3個)のユニットU2を備えた半導体装置A21は、たとえば三相交流モータを駆動用のインバータモジュールに好適に用いることができる。このようなインバータモジュールとして構成された半導体装置A21においても、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bで発生した熱を効率よく放熱することが可能であり、大電流を流す上で好ましい構造である。その他にも、上記第1実施形態の半導体装置A1および上記第1実施形態に係る第1変形例の半導体装置A11と同様の構成の範囲において、上記第1実施形態および上記第1変形例と同様の作用効果を奏する。
本開示に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
本開示は、以下の付記に記載された実施形態を含む。
付記1.
厚さ方向の一方側を向く主面を有する絶縁基板と、
前記主面上に配置された第1導電部および第2導電部と、
前記第1導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第1半導体素子と、
前記第2導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第2半導体素子と、
第1主端子、第2主端子および第3主端子と、を備え、
前記第1主端子は、前記第1導電部に導通し、且つ前記第1導電部を介して前記複数の第1半導体素子に電気的に接続され、
前記第2主端子は、前記複数の第2半導体素子に電気的に接続され、
前記第3主端子は、前記第2導電部に導通し、且つ前記第2導電部を介して前記複数の第1半導体素子および前記複数の第2半導体素子の両方に電気的に接続され、
前記第1導電部は、前記厚さ方向に直交する第1方向の一方側および他方側に離隔して配置された第1配線部および第2配線部を有し、
前記第2導電部は、前記第1方向において前記第1配線部と前記第2配線部との間に配置され、且つ前記第1方向の一方側および他方側に離隔する第3配線部および第4配線部を有し、
前記複数の第1半導体素子は、前記第1配線部および前記第2配線部それぞれにおいて、前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に沿って複数ずつ配置されており、
前記複数の第2半導体素子は、前記第3配線部および前記第4配線部それぞれにおいて、前記第2方向に沿って複数ずつ配置されており、
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第3配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されており、
前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第4配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている、半導体装置。
付記2.
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第3配線部に配置された複数の前記第2半導体素子とは、前記第1方向に見て重ならない、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第4配線部に配置された複数の前記第2半導体素子とは、前記第1方向に見て重ならない、付記1または2に記載の半導体装置。
付記4.
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
付記5.
前記第1主端子および前記第2主端子は、前記第1導電部および前記第2導電部に対して前記第2方向の一方側に配置され、
前記第3主端子は、前記第1導電部および前記第2導電部に対して前記第2方向の他方側に配置される、付記1ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
付記6.
前記第1配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第1端部を有し、
前記第2配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第2端部を有し、
前記第1端部と前記第2端部とは、電気的に接続される、付記5に記載の半導体装置。
付記7.
前記第1導電部は、前記第1端部および前記第2端部の双方につながる第1連絡部を有する、付記6に記載の半導体装置。
付記8.
前記第3配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第3端部を有し、
前記第4配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第4端部を有し、
前記第3端部と前記第4端部とは、電気的に接続される、付記5ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
付記9.
前記第2導電部は、前記第3端部および前記第4端部の双方につながる第2連絡部を有する、付記8に記載の半導体装置。
付記10.
前記第3主端子は、前記第2連絡部に導通接合されている、付記9に記載の半導体装置。
付記11.
前記主面上に配置された第3導電部をさらに備え、
前記第3導電部は、少なくとも一部が前記第1方向において前記第3配線部と前記第4配線部との間に配置され、
前記第2主端子は、前記第3導電部に導通し、且つ前記第3導電部を介して前記複数の第2半導体素子に電気的に接続される、付記1ないし10のいずれかに記載の半導体装置。
付記12.
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第3配線部とを導通させる少なくとも1つの第1導通部材をさらに備え、
前記少なくとも1つの第1導通部材の各々は、前記第1半導体素子に接合された第1部と、前記第3配線部に接合された第2部と、を有し、
前記少なくとも1つの第1導通部材における前記第2部の少なくともいずれかは、前記第3配線部上において前記第2方向に隣接する前記第2半導体素子の間に配置されている、付記1ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
付記13.
前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第4配線部とを導通させる少なくとも1つの第2導通部材をさらに備え、
前記少なくとも1つの第2導通部材の各々は、前記第1半導体素子に接合された第3部と、前記第4配線部に接合された第4部と、を有し、
前記少なくとも1つの第2導通部材における前記第4部の少なくともいずれかは、前記第4配線部上において前記第2方向に隣接する前記第2半導体素子の間に配置されている、付記1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
付記14.
前記複数の第1半導体素子および前記複数の第2半導体素子を制御するための複数の制御端子をさらに備え、
前記複数の制御端子の各々は、前記主面上に配置され、且つ前記厚さ方向の一方側に延びる、付記1ないし13のいずれかに記載の半導体装置。
付記15.
前記絶縁基板、前記第1導電部、前記第2導電部、前記複数の第1半導体素子、前記複数の第2半導体素子、前記第1主端子、前記第2主端子および前記第3主端子を含んで構成されたユニットを複数備え、
複数の前記ユニットは、前記第1方向に隣接して並んで配置される、付記1ないし14のいずれかに記載の半導体装置。
付記16.
複数の前記ユニットそれぞれの前記絶縁基板に対して前記厚さ方向の他方側に配置されたヒートシンクをさらに備え、
複数の前記ユニットは、前記ヒートシンクに支持されている、付記15に記載の半導体装置。
厚さ方向の一方側を向く主面を有する絶縁基板と、
前記主面上に配置された第1導電部および第2導電部と、
前記第1導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第1半導体素子と、
前記第2導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第2半導体素子と、
第1主端子、第2主端子および第3主端子と、を備え、
前記第1主端子は、前記第1導電部に導通し、且つ前記第1導電部を介して前記複数の第1半導体素子に電気的に接続され、
前記第2主端子は、前記複数の第2半導体素子に電気的に接続され、
前記第3主端子は、前記第2導電部に導通し、且つ前記第2導電部を介して前記複数の第1半導体素子および前記複数の第2半導体素子の両方に電気的に接続され、
前記第1導電部は、前記厚さ方向に直交する第1方向の一方側および他方側に離隔して配置された第1配線部および第2配線部を有し、
前記第2導電部は、前記第1方向において前記第1配線部と前記第2配線部との間に配置され、且つ前記第1方向の一方側および他方側に離隔する第3配線部および第4配線部を有し、
前記複数の第1半導体素子は、前記第1配線部および前記第2配線部それぞれにおいて、前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に沿って複数ずつ配置されており、
前記複数の第2半導体素子は、前記第3配線部および前記第4配線部それぞれにおいて、前記第2方向に沿って複数ずつ配置されており、
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第3配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されており、
前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第4配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている、半導体装置。
付記2.
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第3配線部に配置された複数の前記第2半導体素子とは、前記第1方向に見て重ならない、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第4配線部に配置された複数の前記第2半導体素子とは、前記第1方向に見て重ならない、付記1または2に記載の半導体装置。
付記4.
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている、付記1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
付記5.
前記第1主端子および前記第2主端子は、前記第1導電部および前記第2導電部に対して前記第2方向の一方側に配置され、
前記第3主端子は、前記第1導電部および前記第2導電部に対して前記第2方向の他方側に配置される、付記1ないし4のいずれかに記載の半導体装置。
付記6.
前記第1配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第1端部を有し、
前記第2配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第2端部を有し、
前記第1端部と前記第2端部とは、電気的に接続される、付記5に記載の半導体装置。
付記7.
前記第1導電部は、前記第1端部および前記第2端部の双方につながる第1連絡部を有する、付記6に記載の半導体装置。
付記8.
前記第3配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第3端部を有し、
前記第4配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第4端部を有し、
前記第3端部と前記第4端部とは、電気的に接続される、付記5ないし7のいずれかに記載の半導体装置。
付記9.
前記第2導電部は、前記第3端部および前記第4端部の双方につながる第2連絡部を有する、付記8に記載の半導体装置。
付記10.
前記第3主端子は、前記第2連絡部に導通接合されている、付記9に記載の半導体装置。
付記11.
前記主面上に配置された第3導電部をさらに備え、
前記第3導電部は、少なくとも一部が前記第1方向において前記第3配線部と前記第4配線部との間に配置され、
前記第2主端子は、前記第3導電部に導通し、且つ前記第3導電部を介して前記複数の第2半導体素子に電気的に接続される、付記1ないし10のいずれかに記載の半導体装置。
付記12.
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第3配線部とを導通させる少なくとも1つの第1導通部材をさらに備え、
前記少なくとも1つの第1導通部材の各々は、前記第1半導体素子に接合された第1部と、前記第3配線部に接合された第2部と、を有し、
前記少なくとも1つの第1導通部材における前記第2部の少なくともいずれかは、前記第3配線部上において前記第2方向に隣接する前記第2半導体素子の間に配置されている、付記1ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
付記13.
前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第4配線部とを導通させる少なくとも1つの第2導通部材をさらに備え、
前記少なくとも1つの第2導通部材の各々は、前記第1半導体素子に接合された第3部と、前記第4配線部に接合された第4部と、を有し、
前記少なくとも1つの第2導通部材における前記第4部の少なくともいずれかは、前記第4配線部上において前記第2方向に隣接する前記第2半導体素子の間に配置されている、付記1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
付記14.
前記複数の第1半導体素子および前記複数の第2半導体素子を制御するための複数の制御端子をさらに備え、
前記複数の制御端子の各々は、前記主面上に配置され、且つ前記厚さ方向の一方側に延びる、付記1ないし13のいずれかに記載の半導体装置。
付記15.
前記絶縁基板、前記第1導電部、前記第2導電部、前記複数の第1半導体素子、前記複数の第2半導体素子、前記第1主端子、前記第2主端子および前記第3主端子を含んで構成されたユニットを複数備え、
複数の前記ユニットは、前記第1方向に隣接して並んで配置される、付記1ないし14のいずれかに記載の半導体装置。
付記16.
複数の前記ユニットそれぞれの前記絶縁基板に対して前記厚さ方向の他方側に配置されたヒートシンクをさらに備え、
複数の前記ユニットは、前記ヒートシンクに支持されている、付記15に記載の半導体装置。
A1,A11,A2,A21:半導体装置 U1,U2:ユニット
10A:第1半導体素子 10B:第2半導体素子
101:素子主面 102:素子裏面
11:第1主面電極 12:第2主面電極
13:第3主面電極 15:裏面電極
17:サーミスタ 19:導電性接合材
3:支持基板 31:絶縁基板
311:主面 312:裏面
32:支持導体 32A:第1導電部
32B:第2導電部 32C:第3導電部
320A,320B:支持面 321:第1配線部
321a:第1端部 322:第2配線部
322a:第2端部 323:第3配線部
323a:第3端部 324:第4配線部
324a:第4端部 325A:第1連絡部
325B:第2連絡部 326A:第1ゲート部
326B:第2ゲート部 327A:第1検出部
327B:第2検出部 328:サーミスタ搭載部
329:第1中継部 33:裏面金属層
332:底面 39:接合材
41:第1主端子 411:外部接続部
411a:接続孔 412:内部接続部
413:中間部 419:ナット
42:第2主端子42 421:外部接続部
421a:接続孔 422:内部接続部
423:中間部 429:ナット
43:第3主端子 431:外部接続部
431a:接続孔 432:内部接続部
433:中間部 45:制御端子
451:ホルダ 452:金属ピン
459:導電性接合材
46A,46B,46C,46D,46E:第1制御端子
47A,47B,47C:第2制御端子
51:ワイヤ(第1導通部材) 511:第1部
512:第2部 52:ワイヤ(第2導通部材)
521:第3部 522:第4部
53,54,551,552,561,562,57,581,582:ワイヤ
6:ケース 611:第1側壁
611a:係止爪 612:第2側壁
62:取付け部 621:取付け部材
621a:取付け孔 63,64:端子支持部
65:ピン 7:ヒートシンク
71:板部 72:フィン
73:ボルト 81:封止部
82:蓋 821:金属板
822:開口
10A:第1半導体素子 10B:第2半導体素子
101:素子主面 102:素子裏面
11:第1主面電極 12:第2主面電極
13:第3主面電極 15:裏面電極
17:サーミスタ 19:導電性接合材
3:支持基板 31:絶縁基板
311:主面 312:裏面
32:支持導体 32A:第1導電部
32B:第2導電部 32C:第3導電部
320A,320B:支持面 321:第1配線部
321a:第1端部 322:第2配線部
322a:第2端部 323:第3配線部
323a:第3端部 324:第4配線部
324a:第4端部 325A:第1連絡部
325B:第2連絡部 326A:第1ゲート部
326B:第2ゲート部 327A:第1検出部
327B:第2検出部 328:サーミスタ搭載部
329:第1中継部 33:裏面金属層
332:底面 39:接合材
41:第1主端子 411:外部接続部
411a:接続孔 412:内部接続部
413:中間部 419:ナット
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423:中間部 429:ナット
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431a:接続孔 432:内部接続部
433:中間部 45:制御端子
451:ホルダ 452:金属ピン
459:導電性接合材
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512:第2部 52:ワイヤ(第2導通部材)
521:第3部 522:第4部
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6:ケース 611:第1側壁
611a:係止爪 612:第2側壁
62:取付け部 621:取付け部材
621a:取付け孔 63,64:端子支持部
65:ピン 7:ヒートシンク
71:板部 72:フィン
73:ボルト 81:封止部
82:蓋 821:金属板
822:開口
Claims (16)
- 厚さ方向の一方側を向く主面を有する絶縁基板と、
前記主面上に配置された第1導電部および第2導電部と、
前記第1導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第1半導体素子と、
前記第2導電部に搭載され、各々がスイッチング機能を有する複数の第2半導体素子と、
第1主端子、第2主端子および第3主端子と、を備え、
前記第1主端子は、前記第1導電部に導通し、且つ前記第1導電部を介して前記複数の第1半導体素子に電気的に接続され、
前記第2主端子は、前記複数の第2半導体素子に電気的に接続され、
前記第3主端子は、前記第2導電部に導通し、且つ前記第2導電部を介して前記複数の第1半導体素子および前記複数の第2半導体素子の両方に電気的に接続され、
前記第1導電部は、前記厚さ方向に直交する第1方向の一方側および他方側に離隔して配置された第1配線部および第2配線部を有し、
前記第2導電部は、前記第1方向において前記第1配線部と前記第2配線部との間に配置され、且つ前記第1方向の一方側および他方側に離隔する第3配線部および第4配線部を有し、
前記複数の第1半導体素子は、前記第1配線部および前記第2配線部それぞれにおいて、前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に沿って複数ずつ配置されており、
前記複数の第2半導体素子は、前記第3配線部および前記第4配線部それぞれにおいて、前記第2方向に沿って複数ずつ配置されており、
前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第3配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されており、
前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第4配線部に配置された複数の第2半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている、半導体装置。 - 前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第3配線部に配置された複数の前記第2半導体素子とは、前記第1方向に見て重ならない、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第4配線部に配置された複数の前記第2半導体素子とは、前記第1方向に見て重ならない、請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と、前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子とは、前記第2方向において互い違いに配置されている、請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1主端子および前記第2主端子は、前記第1導電部および前記第2導電部に対して前記第2方向の一方側に配置され、
前記第3主端子は、前記第1導電部および前記第2導電部に対して前記第2方向の他方側に配置される、請求項1ないし4のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第1配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第1端部を有し、
前記第2配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第2端部を有し、
前記第1端部と前記第2端部とは、電気的に接続される、請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第1導電部は、前記第1端部および前記第2端部の双方につながる第1連絡部を有する、請求項6に記載の半導体装置。
- 前記第3配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第3端部を有し、
前記第4配線部は、前記第2方向の他方側に位置する第4端部を有し、
前記第3端部と前記第4端部とは、電気的に接続される、請求項5ないし7のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第2導電部は、前記第3端部および前記第4端部の双方につながる第2連絡部を有する、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記第3主端子は、前記第2連絡部に導通接合されている、請求項9に記載の半導体装置。
- 前記主面上に配置された第3導電部をさらに備え、
前記第3導電部は、少なくとも一部が前記第1方向において前記第3配線部と前記第4配線部との間に配置され、
前記第2主端子は、前記第3導電部に導通し、且つ前記第3導電部を介して前記複数の第2半導体素子に電気的に接続される、請求項1ないし10のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第1配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第3配線部とを導通させる少なくとも1つの第1導通部材をさらに備え、
前記少なくとも1つの第1導通部材の各々は、前記第1半導体素子に接合された第1部と、前記第3配線部に接合された第2部と、を有し、
前記少なくとも1つの第1導通部材における前記第2部の少なくともいずれかは、前記第3配線部上において前記第2方向に隣接する前記第2半導体素子の間に配置されている、請求項1ないし11のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第2配線部に配置された複数の前記第1半導体素子と前記第4配線部とを導通させる少なくとも1つの第2導通部材をさらに備え、
前記少なくとも1つの第2導通部材の各々は、前記第1半導体素子に接合された第3部と、前記第4配線部に接合された第4部と、を有し、
前記少なくとも1つの第2導通部材における前記第4部の少なくともいずれかは、前記第4配線部上において前記第2方向に隣接する前記第2半導体素子の間に配置されている、請求項1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記複数の第1半導体素子および前記複数の第2半導体素子を制御するための複数の制御端子をさらに備え、
前記複数の制御端子の各々は、前記主面上に配置され、且つ前記厚さ方向の一方側に延びる、請求項1ないし13のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記絶縁基板、前記第1導電部、前記第2導電部、前記複数の第1半導体素子、前記複数の第2半導体素子、前記第1主端子、前記第2主端子および前記第3主端子を含んで構成されたユニットを複数備え、
複数の前記ユニットは、前記第1方向に隣接して並んで配置される、請求項1ないし14のいずれかに記載の半導体装置。 - 複数の前記ユニットそれぞれの前記絶縁基板に対して前記厚さ方向の他方側に配置されたヒートシンクをさらに備え、
複数の前記ユニットは、前記ヒートシンクに支持されている、請求項15に記載の半導体装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022-125360 | 2022-08-05 | ||
JP2022125360 | 2022-08-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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WO2024029274A1 true WO2024029274A1 (ja) | 2024-02-08 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/025299 WO2024029274A1 (ja) | 2022-08-05 | 2023-07-07 | 半導体装置 |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016100442A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 日産自動車株式会社 | 半導体モジュール及び半導体装置 |
JP2017208547A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | アーベーベー・シュバイツ・アーゲー | ハーフブリッジを設けるパワーモジュール、ならびにパワーモジュールおよびキャパシタの配置 |
WO2021130110A1 (en) * | 2019-12-28 | 2021-07-01 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Power module with improved electrical and thermal characteristics |
JP2021141221A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
WO2022080122A1 (ja) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | ローム株式会社 | 半導体モジュール |
-
2023
- 2023-07-07 WO PCT/JP2023/025299 patent/WO2024029274A1/ja unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016100442A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 日産自動車株式会社 | 半導体モジュール及び半導体装置 |
JP2017208547A (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-24 | アーベーベー・シュバイツ・アーゲー | ハーフブリッジを設けるパワーモジュール、ならびにパワーモジュールおよびキャパシタの配置 |
WO2021130110A1 (en) * | 2019-12-28 | 2021-07-01 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Power module with improved electrical and thermal characteristics |
JP2021141221A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
WO2022080122A1 (ja) * | 2020-10-14 | 2022-04-21 | ローム株式会社 | 半導体モジュール |
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