WO2025192191A1 - 半導体装置、電力変換ユニットおよび車両 - Google Patents
半導体装置、電力変換ユニットおよび車両Info
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- WO2025192191A1 WO2025192191A1 PCT/JP2025/005366 JP2025005366W WO2025192191A1 WO 2025192191 A1 WO2025192191 A1 WO 2025192191A1 JP 2025005366 W JP2025005366 W JP 2025005366W WO 2025192191 A1 WO2025192191 A1 WO 2025192191A1
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- semiconductor device
- layer
- wiring
- signal
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
Definitions
- This disclosure relates to a semiconductor device, a power conversion unit, and a vehicle.
- Patent Document 1 discloses an example of a conventional semiconductor module.
- the semiconductor module disclosed in this document includes multiple semiconductor devices and a wiring substrate.
- the semiconductor devices include multiple signal terminals and a sealing resin.
- the multiple signal terminals protrude from the sealing resin.
- the multiple signal terminals are connected to the wiring substrate.
- the size, shape, and layout of multiple semiconductor devices and wiring boards may be modified in various ways, or replaced with other configurations.
- An object of the present disclosure is to provide an improved semiconductor device and power conversion unit compared to conventional devices.
- an object of the present disclosure is to provide a semiconductor device and power conversion unit that can employ a wider variety of wiring substrates.
- a semiconductor device provided by a first aspect of the present disclosure includes a first semiconductor element, a sealing resin, and one or more signal terminals.
- the sealing resin has a top surface facing a first side in a first direction, and the one or more signal terminals protrude from the top surface toward the first side in the first direction, and include a base portion that overlaps the top surface when viewed in a direction intersecting the first direction, and a connection portion used for connection to the outside.
- the base portion and the connection portion are spaced apart when viewed in the first direction.
- the power conversion unit provided by the second aspect of the present disclosure includes the semiconductor device provided by the first aspect of the present disclosure and one or more wiring boards connected to the connection portions of the one or more signal terminals of the semiconductor device.
- a vehicle provided by a third aspect of the present disclosure includes a drive source and a power conversion unit provided by the second aspect of the present disclosure.
- the semiconductor device is electrically connected to the drive source.
- FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 2, seen through the sealing resin.
- FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG.
- FIG. 5 is a plan view corresponding to FIG. 2, showing the first conductive member through which the sealing resin and the second conductive member are omitted.
- FIG. 6 is a right side view of the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 7 is a bottom view of the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
- FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
- FIG. 10 is a partial enlarged view of the first semiconductor element and its periphery shown in FIG.
- FIG. 11 is a partial enlarged view of the second semiconductor element and its periphery shown in FIG.
- FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
- FIG. 14 is a plan view of a power conversion unit including the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 15 is a partially enlarged view of FIG. 16 is a right side view of the power conversion unit shown in FIG. 14.
- FIG. FIG. 17 is a front view of the power conversion unit shown in FIG. 14 and corresponds to FIG.
- FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the wiring board shown in FIG.
- FIG. 19 is a circuit block diagram of the power conversion unit shown in FIG.
- FIG. 20 is a partially enlarged view of FIG.
- FIG. 21 is a circuit block diagram of each of a plurality of drive circuits which are elements of the circuit shown in FIG.
- FIG. 22 is a schematic diagram of a vehicle equipped with the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 23 is a partially enlarged cross-sectional view showing a first modification of the semiconductor device and the power conversion unit according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 24 is a partially enlarged cross-sectional view showing a second modification of the semiconductor device and the power conversion unit according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 24 is a partially enlarged cross-sectional view showing a second modification of the semiconductor device and the power conversion unit according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 25 is a right side view showing a third modified example of the semiconductor device and the power conversion unit according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 26 is a right side view showing a semiconductor device and a power conversion unit according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 27 is a right side view showing a first modified example of the semiconductor device and the power conversion unit according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 28 is a right side view showing a semiconductor device and a power conversion unit according to a third embodiment of the present disclosure.
- an object A is formed on an object B” and “an object A is formed on an object B” include “an object A is formed directly on an object B” and “an object A is formed on an object B with another object interposed between the two objects.”
- an object A is disposed on an object B” and “an object A is disposed on an object B” include “an object A is disposed directly on an object B” and “an object A is disposed on an object B with another object interposed between the two objects.”
- an object A is located on an object B” includes “an object A is located on an object B with an object A in contact with the object B” and “an object A is located on an object B with another object interposed between the two objects.”
- the phrase “an object A overlaps an object B when viewed in a certain direction” includes “an object A overlaps the entire object B” and “an object A overlaps a part of an object B.”
- the semiconductor device A10 includes a support 1, a first power terminal 13, two second power terminals 14, two third power terminals 15, a plurality of first semiconductor elements 21, a plurality of second semiconductor elements 22, a first conductive member 31, a second conductive member 32, and a sealing resin 50.
- the semiconductor device A10 further includes a plurality of signal terminals 16 and two thermistors 23.
- the support 1 may include, for example, a main substrate 11, a first conductive layer 121, a second conductive layer 122, a first sub-substrate 61, and a second sub-substrate 62.
- the support 1 may include, for example, the main substrate 11, the first sub-substrate 61, and the second sub-substrate 62, but not the first conductive layer 121 or the second conductive layer 122.
- FIGS. 3 and 4 show the sealing resin 50 in a see-through manner. 3, the transmitted sealing resin 50 is indicated by an imaginary line (two-dot chain line).
- the first conductive member 31 is transmitted, and the second conductive member 32 and the sealing resin 50 are not shown.
- the normal direction to the first main surface 121A of the first conductive layer 121 (described later) will be referred to as the "first direction z.”
- the direction perpendicular to the first direction z will be referred to as the "second direction x.”
- the direction perpendicular to the first direction z and the second direction x will be referred to as the "third direction y.”
- the semiconductor device A10 converts DC power input to the first power terminal 13 and two second power terminals 14 into AC power using multiple first semiconductor elements 21 and multiple second semiconductor elements 22.
- the converted AC power is input to a power supply target (for example, a motor 89, described below) from each of the two third power terminals 15.
- the main substrate 11 is located on the opposite side of the first semiconductor elements 21 and the second semiconductor elements 22 in the first direction z, with the first conductive layer 121 and the second conductive layer 122 as the reference.
- the main substrate 11 supports the first conductive layer 121 and the second conductive layer 122.
- the main substrate 11 may be, for example, an AMB (Active Metal Brazing) substrate or a DBC (Direct Bonded Copper) substrate.
- the main substrate 11 includes an insulating layer 111, two support layers 112, and a heat dissipation layer 113.
- the main substrate 11 is covered with sealing resin 50 except for a portion of the heat dissipation layer 113.
- the insulating layer 111 includes a portion interposed between the support layer 112 and the heat dissipation layer 113 in the first direction z.
- the insulating layer 111 is made of a material with relatively high thermal conductivity.
- the insulating layer 111 is made of ceramics containing aluminum nitride (AlN).
- AlN aluminum nitride
- the insulating layer 111 may also be made of an insulating resin sheet.
- the dimension of the insulating layer 111 in the first direction z is smaller than the dimension of each of the first conductive layer 121 and the second conductive layer 122 in the first direction z.
- the two support layers 112 are located between the insulating layer 111 and the first and second conductive layers 121 and 122 in the first direction z.
- the support layers 112 are spaced apart from each other in the second direction x.
- the composition of the support layer 112 includes copper (Cu).
- the support layer 112 is located inward from the periphery of the insulating layer 111 when viewed in the first direction z.
- the heat dissipation layer 113 is located on the opposite side of the insulating layer 111 from the two support layers 112 in the first direction z. As shown in Figure 7, the heat dissipation layer 113 is exposed from the sealing resin 50.
- the heat dissipation layer 113 contains copper.
- the dimension of the heat dissipation layer 113 in the first direction z is larger than the dimension of the insulating layer 111 in the first direction z.
- the heat dissipation layer 113 is located inward from the periphery of the insulating layer 111.
- the first conductive layer 121 and the second conductive layer 122 are bonded to the main substrate 11.
- the composition of the first conductive layer 121 and the second conductive layer 122 includes copper.
- the first conductive layer 121 and the second conductive layer 122 are spaced apart from each other in the second direction x.
- the first conductive layer 121 has a first main surface 121A facing the first direction z.
- the first main surface 121A faces the multiple first semiconductor elements 21.
- the first conductive layer 121 is bonded to one of the two support layers 112 via a first bonding layer 129.
- the first bonding layer 129 is, for example, solder.
- the second conductive layer 122 has a second main surface 122A facing the same side as the first main surface 121A in the first direction z.
- the second main surface 122A faces the multiple second semiconductor elements 22.
- the second conductive layer 122 is bonded to the other of the two support layers 112 via a first bonding layer 129.
- the multiple first semiconductor elements 21 are bonded to the first main surface 121A of the first conductive layer 121.
- the multiple first semiconductor elements 21 are arranged along the third direction y.
- the multiple second semiconductor elements 22 are bonded to the second main surface 122A of the second conductive layer 122.
- the multiple second semiconductor elements 22 are arranged along the third direction y.
- the multiple first semiconductor elements 21 and the multiple second semiconductor elements 22 are, for example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors).
- the multiple first semiconductor elements 21 and the multiple second semiconductor elements 22 may be switching elements such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).
- the multiple first semiconductor elements 21 may be configured to include multiple switching elements and multiple freewheeling diodes individually connected in parallel to these switching elements.
- the multiple second semiconductor elements 22 may also include multiple switching elements and multiple freewheeling diodes individually connected in parallel to these switching elements.
- the freewheeling diodes are, for example, Schottky barrier diodes.
- the multiple first semiconductor elements 21 and the multiple second semiconductor elements 22 are n-channel MOSFETs with a vertical structure.
- the multiple first semiconductor elements 21 and the multiple second semiconductor elements 22 include a compound semiconductor substrate.
- the compound semiconductor substrate contains silicon carbide (SiC).
- the first electrode 211 faces the first main surface 121A of the first conductive layer 121.
- a current corresponding to the power before conversion by the first semiconductor element 21 flows through the first electrode 211.
- the first electrode 211 corresponds to the drain electrode of the first semiconductor element 21.
- the first electrode 211 is conductively bonded to the first main surface 121A via the conductive bonding layer 29.
- the first electrode 211 of each of the multiple first semiconductor elements 21 is electrically connected to the first conductive layer 121.
- the conductive bonding layer 29 is a sintered body of metal particles containing silver (Ag) or the like. Alternatively, the conductive bonding layer 29 may be solder.
- the second electrode 212 is located on the opposite side of the first conductive layer 121 from the side facing the first main surface 121A in the first direction z. Therefore, the first electrode 211 and the second electrode 212 are located on opposite sides of each other in the first direction z. A current corresponding to the power converted by the first semiconductor element 21 flows through the second electrode 212. In other words, the second electrode 212 corresponds to the source electrode of the first semiconductor element 21.
- each of the multiple second semiconductor elements 22 has a third electrode 221, a fourth electrode 222, a second gate electrode 223, and a second detection electrode 224.
- the second gate electrode 223 is located on the opposite side of the second conductive layer 122 from the side facing the second main surface 122A in the first direction z. Therefore, the second gate electrode 223 is located on the same side as the fourth electrode 222 in the first direction z.
- a gate voltage for driving the second semiconductor element 22 is applied to the second gate electrode 223.
- the area of the second gate electrode 223 is smaller than the area of the fourth electrode 222 when viewed in the first direction z.
- the first power terminal 13 is located on the opposite side of the second conductive layer 122 from the first conductive layer 121 in the second direction x.
- the first power terminal 13 is conductively bonded to the first conductive layer 121.
- the first power terminal 13 is electrically connected to the first electrodes 211 of each of the multiple first semiconductor elements 21 via the first conductive layer 121.
- the first power terminal 13 is a P terminal (positive electrode) to which DC power to be converted is input.
- the first power terminal 13 extends from the first conductive layer 121 in the second direction x.
- the first power terminal 13 has a covering portion 131 and an exposed portion 132. As shown in Figure 9, the covering portion 131 is conductively bonded to the first conductive layer 121 and is covered with sealing resin 50. The exposed portion 132 extends from the covering portion 131 in the second direction x and is exposed to the outside from the sealing resin 50.
- the first mounting layer 611 includes two first gate wiring layers 613, a first detection wiring layer 614, two first temperature detection wiring layers 615, and a second detection wiring layer 616.
- the first mounting layer 611 is an insulator.
- the first mounting layer 611 is made of ceramics, for example. Alternatively, the first mounting layer 611 may be made of an insulating resin sheet.
- the first metal layer 612 is located on the side facing the first main surface 121A of the first conductive layer 121 in the first direction z, with the first mounting layer 611 as the reference.
- the first metal layer 612 is bonded to the first mounting layer 611.
- the first metal layer 612 contains copper.
- the first metal layer 612 is bonded to the first main surface 121A via a second bonding layer 68.
- the second bonding layer 68 is, for example, solder.
- the two first gate wiring layers 613 are located on the opposite side of the first mounting layer 611 from the first metal layer 612.
- the two first gate wiring layers 613 are bonded to the first mounting layer 611.
- one of the first gate wiring layers 613 has a plurality of first wires 41 conductively bonded to it.
- the plurality of first wires 41 are individually conductively bonded to the first gate electrodes 213 of the plurality of first semiconductor elements 21.
- a plurality of sixth wires 46 are conductively bonded to each of the two first gate wiring layers 613.
- each of the two first gate wiring layers 613 is electrically connected to the first gate electrodes 213 of the plurality of first semiconductor elements 21.
- the first detection wiring layer 614 is located on the opposite side of the first metal layer 612 with respect to the first mounting layer 611.
- the first detection wiring layer 614 is bonded to the first mounting layer 611.
- a plurality of second wires 42 are conductively bonded to the first detection wiring layer 614.
- the plurality of second wires 42 are individually conductively bonded to the first detection electrodes 214 of the plurality of first semiconductor elements 21.
- the first detection wiring layer 614 is electrically connected to the first detection electrodes 214 of the plurality of first semiconductor elements 21.
- the two first temperature detection wiring layers 615 are located on the opposite side of the first mounting layer 611 from the first metal layer 612.
- the two first temperature detection wiring layers 615 are bonded to the first mounting layer 611.
- the two first temperature detection wiring layers 615 are adjacent to each other in the third direction y.
- the second detection wiring layer 616 is located on the opposite side of the first metal layer 612 with respect to the first mounting layer 611.
- the second detection wiring layer 616 is bonded to the first mounting layer 611.
- a third wire 43 is conductively bonded to the second detection wiring layer 616.
- the third wire 43 is further conductively bonded to the first main surface 121A of the first conductive layer 121. This provides electrical continuity between the second detection wiring layer 616 and the first conductive layer 121.
- the second sub-substrate 62 is bonded to the second main surface 122A of the second conductive layer 122.
- the second sub-substrate 62 is located on the opposite side of the second semiconductor elements 22 from the first semiconductor elements 21 in the second direction x.
- the second sub-substrate 62 is electrically connected to the second semiconductor elements 22 and the second conductive layer 122.
- the second sub-substrate 62 has a second mounting layer 621, a second metal layer 622, two second gate wiring layers 623, a third detection wiring layer 624, two second temperature detection wiring layers 625, and a fourth detection wiring layer 626.
- the second mounting layer 621 includes two second gate wiring layers 623, a third detection wiring layer 624, two second temperature detection wiring layers 625, and a fourth detection wiring layer 626.
- the second mounting layer 621 is an insulator.
- the second mounting layer 621 is made of ceramics, for example. Alternatively, the second mounting layer 621 may be made of an insulating resin sheet.
- the second metal layer 622 is located on the side facing the second main surface 122A of the second conductive layer 122 with the second mounting layer 621 as the reference in the first direction z.
- the second metal layer 622 is bonded to the second mounting layer 621.
- the second metal layer 622 contains copper.
- the second metal layer 622 is bonded to the second main surface 122A via the second bonding layer 68.
- the third detection wiring layer 624 is located on the opposite side of the second metal layer 622 with respect to the second mounting layer 621.
- the third detection wiring layer 624 is bonded to the second mounting layer 621.
- a plurality of fifth wires 45 are conductively bonded to the third detection wiring layer 624.
- the plurality of fifth wires 45 are individually conductively bonded to the second detection electrodes 224 of the plurality of second semiconductor elements 22.
- the third detection wiring layer 624 is electrically connected to the second detection electrodes 224 of the plurality of second semiconductor elements 22.
- each of the multiple sleeves 63 includes a cylindrical portion 630, a flange portion 631, and a flange portion 632.
- the cylindrical portion 630 is a cylindrical portion extending in the first direction z.
- the flange portion 631 is connected to a first side z1 of the cylindrical portion 630 in the first direction z, and extends, for example, in a circular shape.
- the flange portion 632 is connected to a second side z2 of the cylindrical portion 630 in the first direction z, and extends, for example, in a circular shape.
- the flange portion 632 is joined to the first sub-substrate 61 or the second sub-substrate 62.
- one of the two thermistors 23 is conductively bonded to two first temperature detection wiring layers 615 of the first sub-substrate 61.
- the other of the two thermistors 23 is conductively bonded to two second temperature detection wiring layers 625 of the second sub-substrate 62.
- the two thermistors 23 are used as temperature detection sensors for the semiconductor device A10.
- the multiple signal terminals 16 may include, for example, a first signal terminal 161, a second signal terminal 162, a first signal terminal 163, a second signal terminal 164, two first signal terminals 165, two second signal terminals 166, and a first signal terminal 167.
- First signal terminal 161, second signal terminal 162, first signal terminal 163, second signal terminal 164, two first signal terminals 165, two second signal terminals 166, and first signal terminal 167 are formed, for example, by metal pins. These terminals protrude from the top surface 51 of sealing resin 50 (described below) to the first side z1 in the first direction z. Furthermore, these terminals are individually press-fit into multiple sleeves 63. As a result, each of these terminals is supported by one of the multiple sleeves 63 and is electrically connected to either the first sub-board 61 or the second sub-board 62.
- the first signal terminal 161 is press-fitted into the cylindrical portion 630 of one of the multiple sleeves 63 that is conductively joined to one of the two first gate wiring layers 613 of the first sub-substrate 61.
- the first signal terminal 161 is electrically connected to the first gate electrode 213 of each of the multiple first semiconductor elements 21 via the two first gate wiring layers 613.
- a gate voltage for driving the multiple first semiconductor elements 21 is applied to the first signal terminal 161.
- the second signal terminal 162 is press-fit into the cylindrical portion 630 of one of the multiple sleeves 63 that is conductively joined to one of the two second gate wiring layers 623 of the second sub-substrate 62.
- the second signal terminal 162 is electrically connected to the second gate electrodes 223 of each of the multiple second semiconductor elements 22 via the two second gate wiring layers 623.
- a gate voltage for driving the multiple second semiconductor elements 22 is applied to the second signal terminal 162.
- the first signal terminal 163 is located on the second side y2 of the first signal terminal 161 in the third direction y. As shown in FIGS. 2 and 5, the first signal terminal 163 is press-fitted into the cylindrical portion 630 of one of the multiple sleeves 63 that is conductively joined to the first detection wiring layer 614 of the first sub-substrate 61. As a result, the first signal terminal 163 is electrically connected to the first detection electrode 214 of each of the multiple first semiconductor elements 21 via the first detection wiring layer 614. A voltage equivalent to the voltage applied to the first detection electrode 214 of each of the multiple first semiconductor elements 21 is applied to the first signal terminal 163.
- the second signal terminal 164 is located on the first side y1 of the second signal terminal 162 in the third direction y. As shown in FIGS. 2 and 5, the second signal terminal 164 is press-fitted into the cylindrical portion 630 of one of the multiple sleeves 63 that is conductively joined to the third detection wiring layer 624 of the second sub-substrate 62. As a result, the second signal terminal 164 is electrically connected to the second detection electrodes 224 of each of the multiple second semiconductor elements 22 via the third detection wiring layer 624. A voltage equivalent to the voltage applied to the second detection electrodes 224 of each of the multiple second semiconductor elements 22 is applied to the second signal terminal 164.
- the two first signal terminals 165 are located on the first side y1 of the first signal terminal 161 in the third direction y.
- the two first signal terminals 165 are adjacent to each other in the third direction y.
- the two first signal terminals 165 are individually press-fitted into the cylindrical portions 630 of two of the multiple sleeves 63 that are individually conductively joined to the two first temperature detection wiring layers 615 of the first sub-board 61.
- the two first signal terminals 165 are electrically connected to the two thermistors 23 that are conductively joined to the two first temperature detection wiring layers 615 of the two thermistors 23.
- the two second signal terminals 166 are located on the second side y2 of the second signal terminal 162 in the third direction y.
- the two second signal terminals 166 are adjacent to each other in the third direction y.
- the two second signal terminals 166 are individually press-fitted into the cylindrical portions 630 of two of the multiple sleeves 63 that are individually conductively joined to the two second temperature detection wiring layers 625 of the second sub-board 62.
- the two second signal terminals 166 are electrically connected to the two thermistors 23 that are conductively joined to the two second temperature detection wiring layers 625 of the two thermistors 23.
- the first signal terminal 167 is located on the second side y2 of the first signal terminal 163 in the third direction y. As shown in FIGS. 2 and 5, the first signal terminal 167 is press-fitted into the tubular portion 630 of one of the multiple sleeves 63 that is conductively joined to the second detection wiring layer 616 of the first sub-board 61. This provides electrical continuity between the first signal terminal 167 and the first conductive layer 121 via the second detection wiring layer 616. A voltage equivalent to the DC power input to the first power terminal 13 and the two second power terminals 14 is applied to the first signal terminal 167.
- the first signal terminal 165 includes a root portion 16a, a connection portion 16b, a first portion 16c, a second portion 16d, a third portion 16e, and an insertion portion 16i. These components may be similar in configuration to the first signal terminals 161, 163, and 167.
- the base portion 16a is the portion that overlaps the top surface 51 when viewed in the second direction x and the third direction y, which are directions that intersect with the first direction z.
- the connection portion 16b is the portion used for connection to the outside, and in the power conversion unit B10 described below, is used for connection to the wiring board 81.
- the first portion 16c extends from the root portion 16a to the first side z1 in the first direction z.
- the second portion 16d extends from the end of the first portion 16c on the first side z1 in the first direction z to the second side x2 in the second direction x.
- the third portion 16e extends from the end of the second portion 16d on the second side x2 in the second direction x to the first side z1 in the first direction z.
- the insertion portion 16i extends from the base portion 16a toward the second side z2 in the first direction z and is press-fitted into the cylindrical portion 630 of the sleeve 63.
- the connection portion 16b is provided in the third portion 16e and has a bulging shape compared to the other portions of the third portion 16e.
- the second signal terminal 164 includes a root portion 16a, a connection portion 16b, a fourth portion 16f, a fifth portion 16g, a sixth portion 16h, and an insertion portion 16i. These configurations may be similar to those of the second signal terminal 162 and the second signal terminal 166.
- the base portion 16a is the portion that overlaps the top surface 51 when viewed in the second direction x and the third direction y, which are directions that intersect with the first direction z.
- the connection portion 16b is the portion used for connection to the outside, and in the power conversion unit B10 described below, is used for connection to the wiring board 81.
- the fourth portion 16f extends from the root portion 16a to the first side z1 in the first direction z.
- the fifth portion 16g extends from the end of the fourth portion 16f on the first side z1 in the first direction z to the first side x1 in the second direction x.
- the sixth portion 16h extends from the end of the fifth portion 16g on the first side x1 in the second direction x to the first side z1 in the first direction z.
- connection portion 16b is provided in the sixth portion 16h and has a bulging shape compared to the other portions of the sixth portion 16h.
- the distance d2 between the connection portions 16b of the first signal terminal 165 and the second signal terminal 164 is smaller than the distance d1 between the root portions 16a of the first signal terminal 165 and the second signal terminal 164.
- the first conductive member 31 is conductively bonded to the second electrodes 212 of the multiple first semiconductor elements 21 and the second main surface 122A of the second conductive layer 122.
- the second electrodes 212 of the multiple first semiconductor elements 21 are electrically connected to the second conductive layer 122.
- the composition of the first conductive member 31 includes copper.
- the first conductive member 31 is a metal clip.
- the first conductive member 31 has a first main portion 311, multiple first joint portions 312, multiple first connecting portions 313, multiple second joint portions 314, and multiple second connecting portions 315.
- the first main portion 311 forms the main portion of the first conductive member 31. As shown in FIG. 5, the first main portion 311 extends in the third direction y. As shown in FIG. 9, the first main portion 311 straddles the first conductive layer 121 and the second conductive layer 122.
- the multiple first bonding portions 312 are individually bonded to the second electrodes 212 of the multiple first semiconductor elements 21. Each of the multiple first bonding portions 312 faces the second electrode 212 of one of the multiple first semiconductor elements 21.
- the multiple first connecting portions 313 are connected to the first main portion 311 and the multiple first bonding portions 312.
- the multiple first connecting portions 313 are spaced apart from one another in the third direction y.
- the multiple first connecting portions 313 when viewed in the third direction y, are inclined in a direction away from the first main surface 121A of the first conductive layer 121 as they move from the multiple first bonding portions 312 toward the first main portion 311.
- the multiple second bonding portions 314 are bonded to the second main surface 122A of the second conductive layer 122.
- the multiple second bonding portions 314 face the second main surface 122A.
- the multiple second bonding portions 314 extend in the third direction y.
- the multiple second connecting portions 315 are connected to the first main portion 311 and the multiple second joint portions 314.
- the multiple second connecting portions 315 are inclined in a direction away from the second main surface 122A of the second conductive layer 122 as they move from the multiple second joint portions 314 toward the first main portion 311.
- a conductive bonding layer 29 is located between the second electrode 212 of each of the multiple first semiconductor elements 21 and each of the multiple first bonding portions 312.
- the conductive bonding layer 29 electrically conductively bonds each of the multiple first bonding portions 312 to the second electrode 212 of each of the multiple first semiconductor elements 21.
- the conductive bonding layer 29 is located between the second main surface 122A of the second conductive layer 122 and the second bonding portion 314.
- the conductive bonding layer 29 electrically conductively bonds the second main surface 122A to the second bonding portion 314.
- the second conductive member 32 is conductively bonded to the second electrodes 212 of the multiple second semiconductor elements 22 and the covering portion 141 of the second power terminal 14. As a result, the second electrodes 212 of the multiple second semiconductor elements 22 are electrically connected to the second power terminal 14.
- the second conductive member 32 contains copper.
- the second conductive member 32 is a metal clip. As shown in Figure 4, the second conductive member 32 has two second main portions 321, multiple third joint portions 322, multiple third connecting portions 323, two fourth joint portions 324, two fourth connecting portions 325, multiple intermediate portions 326, and multiple cross beam portions 327.
- the two second main portions 321 are spaced apart from each other in the third direction y.
- the two second main portions 321 extend in the second direction x.
- the two second main portions 321 are arranged parallel (or approximately parallel) to the first main surface 121A of the first conductive layer 121 and the second main surface 122A of the second conductive layer 122.
- the two second main portions 321 are spaced apart from the first main surface 121A and the second main surface 122A more than the first main portion 311 of the first conductive member 31.
- the multiple third bonding portions 322 are individually bonded to the second electrodes 212 of the multiple second semiconductor elements 22. Each of the multiple third bonding portions 322 faces the fourth electrode 222 of one of the multiple second semiconductor elements 22.
- the two fourth joints 324 are joined to the covering portion 141 of the second power terminal 14.
- the two fourth joints 324 face the covering portion 141.
- the two fourth connecting portions 325 are connected to the two second main portions 321 and the two fourth joint portions 324.
- the two fourth connecting portions 325 are inclined in a direction away from the first main surface 121A of the first conductive layer 121 as they move from the two fourth joint portions 324 toward the two second main portions 321.
- the multiple cross beam portions 327 are arranged along the third direction y.
- the multiple cross beam portions 327 include areas that individually overlap the multiple first joint portions 312 of the first conductive member 31.
- the cross beam portion 327 located at the center in the third direction y is connected to the multiple intermediate portions 326 on both sides in the third direction y.
- the remaining two cross beam portions 327 are connected to one of the two second main portions 321 and one of the multiple intermediate portions 326 on both sides in the third direction y.
- the multiple cross beam portions 327 are convex in the first direction z toward the side toward which the first main surface 121A of the first conductive layer 121 faces.
- a conductive bonding layer 29 is located between each fourth electrode 222 of the multiple second semiconductor elements 22 and each of the multiple third bonding portions 322.
- the conductive bonding layer 29 conductively bonds each of the multiple third bonding portions 322 to each of the multiple second semiconductor elements 22.
- a conductive bonding layer 29 is located between each covering portion 141 of the two second power terminals 14 and the two fourth bonding portions 324.
- the conductive bonding layer 29 conductively bonds each of the covering portions 141 of the two second power terminals 14 to each of the two fourth bonding portions 324.
- the top surface 51 faces the same side as the first main surface 121A of the first conductive layer 121 in the first direction z.
- the bottom surface 52 faces the opposite side from the top surface 51 in the first direction z.
- the heat dissipation layer 113 of the main substrate 11 is exposed from the bottom surface 52.
- the first side surface 53 and the second side surface 54 are spaced apart from each other in the second direction x.
- the first side surface 53 and the second side surface 54 face opposite each other in the second direction x. From the first side surface 53, the exposed portion 132 of the first power terminal 13 and the exposed portion 142 of each of the two second power terminals 14 are exposed to the outside. From the second side surface 54, the exposed portion 152 of each of the two third power terminals 15 are exposed to the outside.
- the two recesses 55 are recessed from the first side surface 53 in the second direction x.
- the two recesses 55 extend from the top surface 51 to the bottom surface 52 in the first direction z.
- the two recesses 55 are located on both sides of the first power terminal 13 in the third direction y.
- the power conversion unit B10 includes three semiconductor devices A10, a heat dissipation member 71, a wiring board 81, and multiple support members 82.
- the power conversion unit B10 is used to drive a motor 89, which will be described later.
- the heat dissipation member 71 is used to cool the semiconductor device A10.
- the heat dissipation member 71 contains metal.
- the heat dissipation member 71 is made of a material containing aluminum (Al).
- the heat dissipation member 71 has a base 711 and a heat dissipation portion 712.
- the base 711 is, for example, flat.
- the base 711 faces the heat dissipation layer 113 of the main substrate 11 in the first direction z.
- the heat dissipation portion 712 is connected to the base 711.
- the heat dissipation portion 712 is located on the second side z2 relative to the base 711 in the first direction z.
- the heat dissipation portion 712 protrudes from the base 711.
- the heat dissipation portion 712 is rectangular parallelepiped-shaped.
- the heat dissipation portion 712 may be a plurality of fins arranged in a direction perpendicular to the first direction z.
- the three semiconductor devices A10 are arranged along the third direction y on the base 711 of the heat dissipation member 71.
- the heat dissipation layer 113 of each of the three semiconductor devices A10 may be bonded to the base 711 via, for example, a bonding layer (not shown).
- the wiring board 81 is individually connected to the multiple signal terminals 16 of each of the three semiconductor devices A10. As shown in Figures 15 and 17, the wiring board 81 faces the top surface 51 of the sealing resin 50 of each of the three semiconductor devices A10.
- the wiring board 81 has a base material 811, main wiring 812, back wiring 813, and internal wiring 814.
- the base material 811 has a plurality of through holes 811A that penetrate in the first direction z.
- the main wiring 812 is arranged on the opposite side of the base material 811 from the sealing resin 50 of each of the three semiconductor devices A10 in the first direction z.
- the back wiring 813 is arranged on the opposite side of the base material 811 from the main wiring 812.
- the internal wiring 814 is arranged in the plurality of through holes 811A.
- the internal wiring 814 is connected to the main wiring 812 and back wiring 813.
- the motor 89 is electrically connected to the two third power terminals 15 of each of the three semiconductor devices A10.
- the motor 89 is, for example, a three-phase induction motor. Three-phase AC power output from the two third power terminals 15 of each of the three semiconductor devices A10 is input to the motor 89. This drives the motor 89.
- the first semiconductor element 21 or the second semiconductor element 22 may be destroyed before the multiple drive circuits 84 have completed their overcurrent protection. Therefore, measures may be taken, such as providing an internal resistance between the second electrode 212 and the first detection electrode 214 inside each of the multiple first semiconductor elements 21. This allows the internal resistance to reduce the gate-source voltage when a short-circuit current flows, thereby more reliably preventing the first semiconductor element 21 or the second semiconductor element 22 from being destroyed.
- the vehicle C is, for example, an electric vehicle (EV).
- EV electric vehicle
- vehicle C is equipped with an on-board charger 91, a storage battery 92, and a drive system 93.
- Power is supplied to the on-board charger 91 wirelessly from an outdoor power supply facility (not shown). Alternatively, power may be supplied from the power supply facility to the on-board charger 91 via a wired connection.
- the on-board charger 91 is equipped with a step-up DC-DC converter. The voltage of the power supplied to the on-board charger 91 is stepped up by the converter before being supplied to the storage battery 92. The stepped-up voltage is, for example, 600V.
- the drive system 93 drives the vehicle C.
- the drive system 93 has an inverter 931 and a drive source 932.
- the semiconductor device A10 forms part of the inverter 931.
- the previously described power conversion unit B10 can be applied to the inverter 931.
- Power stored in the storage battery 92 is supplied to the inverter 931.
- the power supplied from the storage battery 92 to the inverter 931 is DC power.
- a step-up DC-DC converter may be further provided between the storage battery 92 and the inverter 931.
- the inverter 931 converts DC power to AC power.
- the inverter 931, including the semiconductor device A10, is connected to the drive source 932.
- the drive source 932 has an AC motor and a transmission.
- the AC motor rotates and the rotation is transmitted to the transmission.
- the transmission appropriately reduces the rotational speed transmitted from the AC motor and then rotates the drive shaft of vehicle C. This drives vehicle C.
- semiconductor device A10 in inverter 931 is necessary to output AC power with an appropriately changed frequency to correspond to the required rotational speed of the AC motor.
- the root portions 16a and connection portions 16b of the multiple signal terminals 16 are spaced apart when viewed in the first direction z. This makes it possible to provide the connection portions 16b of the multiple signal terminals 16 at different positions relative to the locations where the multiple signal terminals 16 are fixed to the support body 1. This allows for the adoption of a wider variety of wiring boards 81.
- the distance between the connection portions 16b of the first signal terminal 161 and the second signal terminal 162 is shorter than the distance between the base portions 16a of the first signal terminal 161 and the second signal terminal 162. This allows the size W of the wiring board 81 in the second direction x to be reduced.
- the first signal terminal 161 includes a first portion 16c, a second portion 16d, and a third portion 16e, and the connection portion 16b is provided in the third portion 16e.
- the second signal terminal 162 includes a fourth portion 16f, a fifth portion 16g, and a sixth portion 16h, and the connection portion 16b is provided in the sixth portion 16h. This allows the multiple signal terminals 16 to be connected to the wiring board 81 by moving the wiring board 81 from the first side z1 to the second side z2 in the first direction z while making the distance d2 smaller than the distance d1.
- a support member When press-fitting the connection portions 16b of the multiple signal terminals 16 into the multiple through holes 811A of the wiring board 81, a support member may be placed between the second portion 16d and the fifth portion 16g and the top surface 51. This allows the support member to withstand the force applied to the multiple signal terminals 16 by press-fitting, preventing unintended breakage of the multiple signal terminals 16.
- FIGS 23 to 27 show other embodiments of the present disclosure.
- elements that are the same as or similar to those in the above embodiment are given the same reference numerals.
- the configurations of each part in each modified example and each embodiment can be combined with each other as appropriate to the extent that no technical contradictions arise.
- First Modification of First Embodiment 23 shows a semiconductor device A11 and a power conversion unit B11 according to a first modification of the first embodiment of the present disclosure.
- the connection portion 16b is connected to the wiring substrate 81 by a conductive bonding material 169.
- the conductive bonding material 169 may be, for example, solder.
- the connection portion 16b may have a uniform cross-sectional shape rather than a bulging shape.
- connection portion 16b is not limited in any way.
- the specific bonding form between the connection portion 16b and the wiring substrate 81 is not limited in any way.
- Second Modification of First Embodiment 24 shows a semiconductor device A12 and a power conversion unit B12 that are a second modified example of the first embodiment of the present disclosure.
- the signal terminals 16 are directly bonded to the first sub-substrate 61.
- the signal terminals 16 have flange portions 16j.
- the flange portions 16j extend in a direction intersecting the first direction z.
- the flange portion signal terminals 16j may be bonded to the first sub-substrate 61 by, for example, soldering, ultrasonic bonding, laser bonding, or the like.
- the sealing resin 50 may have a through hole 509.
- the through hole 509 accommodates the flange portion 16j.
- the signal terminal 16 may be bonded to the first sub-substrate 61.
- the through hole 509 may be filled with an auxiliary resin 59.
- the auxiliary resin 59 may contain, for example, the same epoxy resin as the sealing resin 50.
- This modification allows for the adoption of a wider variety of wiring substrates 81. As can be seen from this modification, there are no limitations on the method for fixing the multiple signal terminals 16 to the support body 1. By filling the through holes 509 with auxiliary resin 59, the auxiliary resin 59 can more firmly support the signal terminals 16.
- a first signal terminal 165 includes a root portion 16a, a connecting portion 16b, and a first portion 16c.
- the first portion 16c is inclined toward a second side x2 in the second direction x as it extends from the root portion 16a toward a first side z1 in the first direction z.
- the second signal terminal 164 includes a root portion 16a, a connecting portion 16b, and a fourth portion 16f.
- the fourth portion 16f is inclined toward a first side x1 in the second direction x as it extends from the root portion 16a toward the first side z1 in the first direction z.
- a first signal terminal 165 includes a root portion 16a, a connection portion 16b, a first portion 16c, and a second portion 16d.
- the first portion 16c extends from the root portion 16a to a first side z1 in the first direction z.
- the second portion 16d extends from an end of the first portion 16c on the first side z1 in the first direction z to a second side x2 in the second direction x.
- the connection portion 16b is provided in the second portion 16d.
- the second signal terminal 164 includes a root portion 16a, a connection portion 16b, a fourth portion 16f, and a fifth portion 16g.
- the fourth portion 16f extends from the root portion 16a to a first side z1 in the first direction z.
- the fifth portion 16g extends from the end of the fourth portion 16f on the first side z1 in the first direction z to a first side x1 in the second direction x.
- the connection portion 16b is provided on the fifth portion 16g.
- the positions of the second portion 16d and the fifth portion 16g in the first direction z may be the same (or approximately the same).
- the wiring board 81 can be oriented along the first direction z. This allows for a reduction in the area occupied by the wiring board 81 in the second direction x.
- First modified example of the second embodiment 27 shows a semiconductor device A21 and a power conversion unit B21 that are a first modified example of the second embodiment of the present disclosure.
- the positions of the connection portion 16b of the first signal terminal 165 and the connection portion 16b of the second signal terminal 164 in the first direction z are different from each other.
- the connection portion 16b of the first signal terminal 165 is located on the first side z1 in the first direction z relative to the connection portion 16b of the second signal terminal 164.
- connection portion 16b of the first signal terminal 165 and the connection portion 16b of the second signal terminal 164 are positioned in different positions in the first direction z, interference in connections to the two wiring boards 81 can be reduced.
- a first signal terminal 165 includes a root portion 16a, a connection portion 16b, a first portion 16c, and a second portion 16d.
- the first portion 16c extends from the root portion 16a toward a first side z1 in the first direction z.
- the second portion 16d extends from an end of the first portion 16c on the first side z1 in the first direction z toward a second side x2 in the second direction x.
- the connection portion 16b is provided on the second portion 16d.
- the second portion 16d protrudes from the sealing resin 50 toward the second side x2 in the second direction x when viewed in the first direction z.
- the second signal terminal 164 includes a root portion 16a, a connection portion 16b, a fourth portion 16f, and a fifth portion 16g.
- the fourth portion 16f extends from the root portion 16a to a first side z1 in the first direction z.
- the fifth portion 16g extends from the end of the fourth portion 16f on the first side z1 in the first direction z to a second side x2 in the second direction x.
- the connection portion 16b is provided on the fifth portion 16g. When viewed in the first direction z, the fifth portion 16g protrudes from the sealing resin 50 to the second side x2 in the second direction x.
- the second portion 16d may be located on the first side z1 in the first direction z relative to the fifth portion 16g.
- the connection portions 16b of the first signal terminal 165 and the second signal terminal 164 may be located at the same (or approximately the same) position in the second direction x.
- the wiring board 81 When viewed in the first direction z, the wiring board 81 is spaced from the sealing resin 50 on the second side x2 in the second direction x, and is oriented along the first direction z.
- the connection portions 16b of multiple signal terminals 16 are connected to the wiring board 81.
- This embodiment allows for the adoption of a wider variety of wiring boards 81.
- the specific arrangement of the wiring board 81 is not limited in any way.
- Appendix 1 A first semiconductor element (21); A sealing resin (50), one or more signal terminals (16);
- the sealing resin (50) has a top surface (51) facing a first side (z1) in a first direction (z),
- the one or more signal terminals (16) protrude from the top surface (51) toward the first side (z1) in the first direction (z), and include a root portion (16a) that overlaps the top surface (51) when viewed in a direction intersecting the first direction (z), and a connection portion (16b) used for connection to an external device
- the semiconductor device (A10) is such that the root portion (16a) and the connection portion (16b) are spaced apart when viewed in the first direction (z).
- Appendix 3 The semiconductor device (A10) described in Appendix 2, wherein a distance (d2) between the connection portions (16b) of the first signal terminal (161) and the second signal terminal (162) is shorter than a distance (d1) between the root portions (16a) of the first signal terminal (161) and the second signal terminal (162).
- the first signal terminal (161) includes a first portion (16c) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z), a second portion (16d) extending from the first portion (16c) to the second side (x2) in the second direction (x), and a third portion (16e) extending from the second portion (16d) to the first side (z1) in the first direction (z),
- the second signal terminal (162) includes a fourth portion (16f) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z), a fifth portion (16g) extending from the fourth portion (16f) to the first side (x1) in the second direction (x), and a sixth portion (16h) extending from the fifth portion (16g) to the first side (z1) in the first direction (z),
- the first signal terminal (161) includes a first portion (16c) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z) and a second portion (16d) extending from the first portion (16c) to the second side (x2) in the second direction (x),
- the second signal terminal (162) includes a fourth portion (16f) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z) and a fifth portion (16g) extending from the fourth portion (16f) to the first side (x1) in the second direction (x),
- Appendix 7. A semiconductor device (A10) according to any one of appendices 3 to 6, wherein the first signal terminal (161) and the second signal terminal (162) are all overlapped with the sealing resin (50) when viewed in the first direction (z).
- the first signal terminal (161) includes a first portion (16c) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z) and a second portion (16d) extending from the first portion (16c) to the second side (x2) in the second direction (x),
- the connection portion (16b) of the first signal terminal (161) is provided on the second portion (16d)
- the second signal terminal (162) includes a fourth portion (16f) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z) and a fifth portion (16g) extending from the fourth portion (16f) to the second side (x2) in the second direction (x)
- the semiconductor device (A30) according to Appendix 2, wherein the connection portion (16b) of the second signal terminal (162) is provided on the fifth portion (16g).
- Appendix 9 The semiconductor device (A10) described in Appendix 8, wherein a portion of each of the first signal terminal (161) and the second signal terminal (162) protrudes from the sealing resin (50) when viewed in the first direction (z).
- Appendix 10. The semiconductor device (A10) according to any one of appendices 1 to 9, wherein the connection portion (16b) has a shape that bulges out relative to an adjacent portion of the signal terminal (16).
- Appendix 11 The semiconductor device (A10) according to Supplementary Note 2; and one or more wiring boards (81) connected to the connection portions (16b) of the one or more signal terminals (16) of the semiconductor device (A10). Appendix 12.
- a size (W) of the one or more wiring substrates (81) in the second direction (x) is smaller than a distance (d1) between the root portions (16a) of the first signal terminal (161) and the second signal terminal (162);
- Appendix 13 The semiconductor device (A10) described in Appendix 12, wherein the one or more wiring substrates (81) include one wiring substrate (81) that intersects the first direction (z) and is connected to the first signal terminal (161) and the second signal terminal (162). Appendix 13-1.
- the first signal terminal (161) includes a first portion (16c) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z), a second portion (16d) extending from the first portion (16c) to the second side (x2) in the second direction (x), and a third portion (16e) extending from the second portion (16d) to the first side (z1) in the first direction (z),
- the power conversion unit (B10) according to appendix 13, wherein the connection portion (16b) is provided in the third portion (16e). Appendix 13-2.
- the second signal terminal (162) includes a fourth portion (16f) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z), a fifth portion (16g) extending from the fourth portion (16f) to the first side (x1) in the second direction (x), and a sixth portion (16h) extending from the fifth portion (16g) to the first side (z1) in the first direction (z),
- the power conversion unit (B10) according to Appendix 13-1, wherein the second signal terminal (162) and the connection portion (16b) are provided in the sixth portion (16h). Appendix 14.
- the first signal terminal (161) includes a first portion (16c) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z) and a second portion (16d) extending from the first portion (16c) to the second side (x2) in the second direction (x),
- the power conversion unit (B20) according to Appendix 14, wherein the connection portion (16b) of the first signal terminal (161) is provided on the second portion (16d).
- Appendix 14-2 Appendix 14-2.
- the second signal terminal (162) includes a fourth portion (16f) extending from the root portion (16a) to the first side (z1) in the first direction (z) and a fifth portion (16g) extending from the fourth portion (16f) to the first side (x1) in the second direction (x),
- the power conversion unit (B20) according to Appendix 14-1, wherein the connection portion (16b) of the second signal terminal (162) is provided in the fifth portion (16g).
- Appendix 15. A driving source; A power conversion unit (B10) according to any one of Supplementary Notes 11 to 14, The semiconductor device is electrically connected to the drive source.
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- Inverter Devices (AREA)
Abstract
半導体装置は、第1半導体素子と、封止樹脂と、1以上の信号端子と、を備える。前記封止樹脂は、第1方向の第1側を向く頂面を有する。前記1以上の信号端子は、前記頂面から前記第1方向の前記第1側に突出している。前記1以上の信号端子は、前記第1方向と交差する方向に視て前記頂面と重なる根元部および外部との接続に用いられる接続部を含む。前記根元部および前記接続部は、前記第1方向に視て離れている。
Description
本開示は、半導体装置、電力変換ユニットおよび車両に関する。
特許文献1には、従来の半導体モジュールの一例が開示されている。同文献に開示された半導体モジュールは、複数の半導体装置および配線基板を備える。半導体装置は、複数の信号端子および封止樹脂を備える。複数の信号端子は、封止樹脂から突出している。複数の信号端子は、配線基板に接続されている。
複数の半導体装置および配線基板は、それぞれの大きさ、形状および配置が種々に設計変更されたり、他の構成に置き換えられたりする場合がある。
[概要]
本開示は、従来より改良が施された半導体装置および電力変換ユニットを提供することを一の課題とする。特に本開示は、上記事情に鑑み、より多彩な配線基板を採用することが可能な半導体装置および電力変換ユニットを提供することをその一の課題とする。
本開示は、従来より改良が施された半導体装置および電力変換ユニットを提供することを一の課題とする。特に本開示は、上記事情に鑑み、より多彩な配線基板を採用することが可能な半導体装置および電力変換ユニットを提供することをその一の課題とする。
本開示の第1の側面によって提供される半導体装置は、第1半導体素子と、封止樹脂と、1以上の信号端子と、を備える。前記封止樹脂は、第1方向の第1側を向く頂面を有し、前記1以上の信号端子は、前記頂面から前記第1方向の前記第1側に突出しており、且つ前記第1方向と交差する方向に視て前記頂面と重なる根元部および外部との接続に用いられる接続部を含む。前記根元部および前記接続部は、前記第1方向に視て離れている。
本開示の第2の側面によって提供される電力変換ユニットは、本開示の第1の側面によって提供される半導体装置と、前記半導体装置の前記1以上の信号端子の前記接続部に接続された1以上の配線基板と、を備える。
本開示の第3の側面によって提供される車両は、駆動源および本開示の第2の側面によって提供される電力変換ユニットを備える。前記半導体装置は、前記駆動源に導通している。
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
[詳細な説明]
本開示の詳細について、添付図面に基づき説明する。
本開示の詳細について、添付図面に基づき説明する。
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、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13に基づき、本開示の第1実施形態に係る半導体装置A10について説明する。半導体装置A10は、支持体1、第1電力端子13、2つの第2電力端子14、2つの第3電力端子15、複数の第1半導体素子21、複数の第2半導体素子22、第1導通部材31、第2導通部材32および封止樹脂50を備える。さらに半導体装置A10は、複数の信号端子16および2つのサーミスタ23を備える。支持体1は、たとえば、主基板11、第1導電層121、第2導電層122、第1副基板61および第2副基板62を含んでよい。支持体1は、たとえば、主基板11、第1副基板61および第2副基板62を含み、第1導電層121および第2導電層122を含まない構成であってよい。ここで、図3および図4では、理解の便宜上、封止樹脂50を透過している。図3では、透過した封止樹脂50を想像線(二点鎖線)で示している。図5では、理解の便宜上、第1導通部材31を透過し、かつ第2導通部材32および封止樹脂50の図示を省略している。
図1~図13に基づき、本開示の第1実施形態に係る半導体装置A10について説明する。半導体装置A10は、支持体1、第1電力端子13、2つの第2電力端子14、2つの第3電力端子15、複数の第1半導体素子21、複数の第2半導体素子22、第1導通部材31、第2導通部材32および封止樹脂50を備える。さらに半導体装置A10は、複数の信号端子16および2つのサーミスタ23を備える。支持体1は、たとえば、主基板11、第1導電層121、第2導電層122、第1副基板61および第2副基板62を含んでよい。支持体1は、たとえば、主基板11、第1副基板61および第2副基板62を含み、第1導電層121および第2導電層122を含まない構成であってよい。ここで、図3および図4では、理解の便宜上、封止樹脂50を透過している。図3では、透過した封止樹脂50を想像線(二点鎖線)で示している。図5では、理解の便宜上、第1導通部材31を透過し、かつ第2導通部材32および封止樹脂50の図示を省略している。
半導体装置A10の説明においては、便宜上、例えば、後述する第1導電層121の第1主面121Aの法線方向を「第1方向z」と呼ぶ。また例えば、第1方向zに対して直交する方向を「第2方向x」と呼ぶ。また例えば、第1方向zおよび第2方向xに対して直交する方向を「第3方向y」と呼ぶ。
半導体装置A10は、第1電力端子13、および2つの第2電力端子14に入力された直流電力を、複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22により交流電力に変換する。変換された交流電力は、2つの第3電力端子15の各々から電力供給対象(たとえば後述するモータ89)に入力される。
主基板11は、図9~図11に示すように、第1方向zにおいて第1導電層121および第2導電層122を基準として複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22とは反対側に位置する。主基板11は、第1導電層121および第2導電層122を支持している。半導体装置A10においては、主基板11は、たとえばAMB(Active Metal Brazing)基板、DBC(Direct Bonded Copper)基板であってよい。図9~図11に示すように、主基板11は、絶縁層111、2つの支持層112、および放熱層113を含む。主基板11は、放熱層113の一部を除き封止樹脂50に覆われている。
図9~図11に示すように、絶縁層111は、第1方向zにおいて支持層112と放熱層113との間に介在する部分を含む。絶縁層111は、熱伝導性が比較的高い材料からなる。絶縁層111は、たとえば窒化アルミニウム(AlN)を含むセラミックスからなる。絶縁層111は、セラミックスの他、絶縁樹脂シートからなる構成でもよい。絶縁層111の第1方向zの寸法は、第1導電層121および第2導電層122の各々の第1方向zの寸法よりも小さい。
図9~図11に示すように、2つの支持層112は、第1方向zにおいて絶縁層111と、第1導電層121および第2導電層122との間に位置する。支持層112は、第2方向xにおいて互いに離れている。支持層112の組成は、銅(Cu)を含む。図5に示すように、第1方向zに視て、支持層112は、絶縁層111の周縁よりも内方に位置する。
図9~図11に示すように、放熱層113は、第1方向zにおいて絶縁層111を基準として2つの支持層112とは反対側に位置する。図7に示すように、放熱層113は、封止樹脂50から露出している。放熱層113の組成は、銅を含む。放熱層113の第1方向zの寸法は、絶縁層111の第1方向zの寸法よりも大きい。第1方向zに視て、放熱層113は、絶縁層111の周縁よりも内方に位置する。
第1導電層121および第2導電層122は、図9~図11に示すように、主基板11に接合されている。第1導電層121および第2導電層122の組成は、銅を含む。第1導電層121および第2導電層122は、第2方向xにおいて互いに離れている。図8および図9に示すように、第1導電層121は、第1方向zを向く第1主面121Aを有する。第1主面121Aは、複数の第1半導体素子21に対向している。図10に示すように、第1導電層121は、第1接合層129を介して2つの支持層112のうちの一方の支持層112に接合されている。第1接合層129は、たとえばハンダである。図8および図9に示すように、第2導電層122は、第1方向zにおいて第1主面121Aと同じ側を向く第2主面122Aを有する。第2主面122Aは、複数の第2半導体素子22に対向している。図11に示すように、第2導電層122は、第1接合層129を介して2つの支持層112のうちの他方の支持層112に接合されている。
複数の第1半導体素子21は、図5および図9に示すように、第1導電層121の第1主面121Aに接合されている。複数の第1半導体素子21は、第3方向yに沿って配列されている。複数の第2半導体素子22は、第2導電層122の第2主面122Aに接合されている。複数の第2半導体素子22は、第3方向yに沿って配列されている。複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22は、たとえばMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。この他、複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのスイッチング素子でもよい。さらに、複数の第1半導体素子21は、複数のスイッチング素子と、これらのスイッチング素子に対して個別に並列接続された複数の還流ダイオードとを含む構成でもよい。同様に、複数の第2半導体素子22も、複数のスイッチング素子と、これらのスイッチング素子に対して個別に並列接続された複数の還流ダイオードとを含む構成でもよい。還流ダイオードは、たとえばショットキーバリアダイオードである。半導体装置A10の説明においては、複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22は、nチャネル型であり、かつ縦型構造のMOSFETを対象とする。複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22は、化合物半導体基板を含む。当該化合物半導体基板の組成は、炭化ケイ素(SiC)を含む。
図5および図10に示すように、複数の第1半導体素子21の各々は、第1電極211、第2電極212、第1ゲート電極213および第1検出電極214を有する。
図10に示すように、第1電極211は、第1導電層121の第1主面121Aに対向している。第1電極211には、第1半導体素子21により変換される前の電力に対応する電流が流れる。すなわち、第1電極211は、第1半導体素子21のドレイン電極に相当する。第1電極211は、導電接合層29を介して第1主面121Aに導電接合されている。これにより、複数の第1半導体素子21の各々の第1電極211は、第1導電層121に導通している。導電接合層29は、銀(Ag)などを含む金属粒子の焼結体である。この他、導電接合層29は、ハンダでもよい。
図10に示すように、第2電極212は、第1方向zにおいて第1導電層121の第1主面121Aに対向する側とは反対側に位置する。したがって、第1電極211および第2電極212は、第1方向zにおいて互いに反対側に位置する。第2電極212には、第1半導体素子21により変換された後の電力に対応する電流が流れる。すなわち、第2電極212は、第1半導体素子21のソース電極に相当する。
図10に示すように、第1ゲート電極213は、第1方向zにおいて第1導電層121の第1主面121Aに対向する側とは反対側に位置する。したがって、第1ゲート電極213は、第1方向zにおいて第2電極212と同じ側に位置する。第1ゲート電極213には、第1半導体素子21を駆動するためのゲート電圧が印加される。図5に示すように、第1方向zに視て、第1ゲート電極213の面積は、第2電極212の面積よりも小さい。
図5に示すように、第1検出電極214は、第1方向zにおいて第2電極212および第1ゲート電極213と同じ側に位置する。第1検出電極214は、第3方向yにおいて第1ゲート電極213の隣に位置する。第1検出電極214には、第2電極212に印加される電圧と等価な電圧が印加される。第1方向zに視て、第1検出電極214の面積は、第1ゲート電極213の面積と略等しい。
図5および図11に示すように、複数の第2半導体素子22の各々は、第3電極221、第4電極222、第2ゲート電極223および第2検出電極224を有する。
図11に示すように、第3電極221は、第2導電層122の第2主面122Aに対向している。第3電極221には、第2半導体素子22により変換される前の電力に対応する電流が流れる。すなわち、第3電極221は、第2半導体素子22のドレイン電極に相当する。第3電極221は、導電接合層29を介して第2主面122Aに導電接合されている。これにより、複数の第2半導体素子22の各々の第3電極221は、第2導電層122に導通している。
図11に示すように、第4電極222は、第1方向zにおいて第2導電層122の第2主面122Aに対向する側とは反対側に位置する。したがって、第3電極221および第4電極222は、第1方向zにおいて互いに反対側に位置する。第4電極222には、第2半導体素子22により変換された後の電力に対応する電流が流れる。すなわち、第4電極222は、第2半導体素子22のソース電極に相当する。
図11に示すように、第2ゲート電極223は、第1方向zにおいて第2導電層122の第2主面122Aに対向する側とは反対側に位置する。したがって、第2ゲート電極223は、第1方向zにおいて第4電極222と同じ側に位置する。第2ゲート電極223には、第2半導体素子22を駆動するためのゲート電圧が印加される。図5に示すように、第1方向zに視て、第2ゲート電極223の面積は、第4電極222の面積よりも小さい。
図5に示すように、第2検出電極224は、第1方向zにおいて第4電極222および第2ゲート電極223と同じ側に位置する。第2検出電極224は、第3方向yにおいて第2ゲート電極223の両側に位置する。第2検出電極224には、第4電極222に印加される電圧と等価な電圧が印加される。第1方向zに視て、第2検出電極224の面積は、第2ゲート電極223の面積と略等しい。
第1電力端子13は、図3および図9に示すように、第2方向xにおいて第1導電層121を基準として第2導電層122とは反対側に位置する。第1電力端子13は、第1導電層121に導電接合されている。これにより、第1電力端子13は、第1導電層121を介して複数の第1半導体素子21の各々の第1電極211に導通している。第1電力端子13は、電力変換対象となる直流電力が入力されるP端子(正極)である。第1電力端子13は、第1導電層121から第2方向xに延びている。第1電力端子13は、被覆部131および露出部132を有する。図9に示すように、被覆部131は、第1導電層121に導電接合され、かつ封止樹脂50に覆われている。露出部132は、被覆部131 から第2方向xに延び、かつ封止樹脂50から外部に露出している。
2つの第2電力端子14の各々は、図3および図8に示すように、第2方向xにおいて第1導電層121および第2導電層122を基準として第1電力端子13と同じ側に位置し、かつ第1導電層121および第2導電層122から離れている。2つの第2電力端子14の各々は、複数の第2半導体素子22の各々の第4電極222に導通している。2つの第2電力端子14は、電力変換対象となる直流電力が入力されるN端子(負極)である。第2電力端子14は、第3方向yにおいて互いに離れている。2つの第2電力端子14の第3方向yの間には、第1電力端子13が位置する。2つの第2電力端子14の各々は、被覆部141および露出部142を有する。図8に示すように、被覆部141は、第1導電層121から離れており、かつ封止樹脂50に覆われている。露出部142は、被覆部141から第2方向xに延び、かつ封止樹脂50から外部に露出している。
2つの第3電力端子15の各々は、図3および図8に示すように、第2方向xにおいて第2導電層122を基準として第1導電層121とは反対側に位置する。2つの第3電力端子15の各々は、第2導電層122に導電接合されている。これにより、2つの第3電力端子15の各々は、第2導電層122を介して複数の第2半導体素子22の各々の第3電極221に導通している。2つの第3電力端子15の各々から、複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22により変換された交流電力が出力される。半導体装置A10においては、2つの第3電力端子15は、第3方向yにおいて互いに離れている。2つの第3電力端子15の各々は、被覆部151および露出部152を有する。図8に示すように、被覆部151は、第2導電層122に導電接合され、かつ封止樹脂50に覆われている。露出部152は、被覆部151から第2方向xに延び、かつ封止樹脂50から外部に露出している。
第1副基板61は、図10に示すように、第1導電層121の第1主面121Aに接合されている。第1副基板61は、第2方向xにおいて複数の第1半導体素子21を基準として複数の第2半導体素子22とは反対側に位置する。第1副基板61は、複数の第1半導体素子21と、第1導電層121とに導通している。図5および図10に示すように、第1副基板61は、第1搭載層611、第1金属層612、2つの第1ゲート配線層613、第1検出配線層614、第1温度検出配線層615および第2検出配線層616を有する。
図5に示すように、第1搭載層611は、2つの第1ゲート配線層613、第1検出配線層614、2つの第1温度検出配線層615、および第2検出配線層616を搭載している。第1搭載層611は、絶縁体である。第1搭載層611は、たとえばセラミックスからなる。この他、第1搭載層611は、絶縁樹脂シートからなる場合でもよい。
図10に示すように、第1金属層612は、第1方向zにおいて第1搭載層611を基準として第1導電層121の第1主面121Aに対向する側に位置する。第1金属層612は、第1搭載層611に接合されている。第1金属層612の組成は、銅を含む。第1金属層612は、第2接合層68を介して第1主面121Aに接合されている。第2接合層68は、たとえばハンダである。
図5および図10に示すように、2つの第1ゲート配線層613は、第1搭載層611を基準として第1金属層612とは反対側に位置する。2つの第1ゲート配線層613は、第1搭載層611に接合されている。2つの第1ゲート配線層613のうち、一方の第1ゲート配線層613には、複数の第1ワイヤ41が導電接合されている。複数の第1ワイヤ41は、複数の第1半導体素子21の各々の第1ゲート電極213に個別に導電接合されている。さらに2つの第1ゲート配線層613の各々には、複数の第6ワイヤ46が導電接合されている。これにより、2つの第1ゲート配線層613の各々は、複数の第1半導体素子21の各々の第1ゲート電極213に導通している。
図5および図10に示すように、第1検出配線層614は、第1搭載層611を基準として第1金属層612とは反対側に位置する。第1検出配線層614は、第1搭載層611に接合されている。第1検出配線層614には、複数の第2ワイヤ42が導電接合されている。さらに複数の第2ワイヤ42は、複数の第1半導体素子21の各々の第1検出電極214に個別に導電接合されている。これにより、第1検出配線層614は、複数の第1半導体素子21の各々の第1検出電極214に導通している。
図5に示すように、2つの第1温度検出配線層615は、第1搭載層611を基準として第1金属層612とは反対側に位置する。2つの第1温度検出配線層615は、第1搭載層611に接合されている。2つの第1温度検出配線層615は、第3方向yにおいて互いに隣り合っている。
図5に示すように、第2検出配線層616は、第1搭載層611を基準として第1金属層612とは反対側に位置する。第2検出配線層616は、第1搭載層611に接合されている。第2検出配線層616には、第3ワイヤ43が導電接合されている。さらに第3ワイヤ43は、第1導電層121の第1主面121Aに導電接合されている。これにより、第2検出配線層616は、第1導電層121に導通している。
第2副基板62は、図11に示すように、第2導電層122の第2主面122Aに接合されている。第2副基板62は、第2方向xにおいて複数の第2半導体素子22を基準として複数の第1半導体素子21とは反対側に位置する。第2副基板62は、複数の第2半導体素子22と、第2導電層122とに導通している。図5および図11に示すように、第2副基板62は、第2搭載層621、第2金属層622、2つの第2ゲート配線層623、第3検出配線層624、2つの第2温度検出配線層625、および第4検出配線層626を有する。
図5に示すように、第2搭載層621は、2つの第2ゲート配線層623、第3検出配線層624、2つの第2温度検出配線層625、および第4検出配線層626を搭載している。第2搭載層621は、絶縁体である。第2搭載層621は、たとえばセラミックスからなる。この他、第2搭載層621は、絶縁樹脂シートからなる場合でもよい。
図11に示すように、第2金属層622は、第1方向zにおいて第2搭載層621を基準として第2導電層122の第2主面122Aに対向する側に位置する。第2金属層622は、第2搭載層621に接合されている。第2金属層622の組成は、銅を含む。第2金属層622は、第2接合層68を介して第2主面122Aに接合されている。
図5および図11に示すように、2つの第2ゲート配線層623は、第2搭載層621を基準として第2金属層622とは反対側に位置する。2つの第2ゲート配線層623は、第2搭載層621に接合されている。2つの第2ゲート配線層623のうち、一方の第2ゲート配線層623には、複数の第4ワイヤ44が導電接合されている。複数の第4ワイヤ44は、複数の第2半導体素子22の各々の第2ゲート電極223に個別に導電接合されている。さらに2つの第2ゲート配線層623の各々には、複数の第7ワイヤ47が導電接合されている。これにより、2つの第2ゲート配線層623の各々は、複数の第2半導体素子22の各々の第2ゲート電極223に導通している。
図5および図11に示すように、第3検出配線層624は、第2搭載層621を基準として第2金属層622とは反対側に位置する。第3検出配線層624は、第2搭載層621に接合されている。第3検出配線層624には、複数の第5ワイヤ45が導電接合されている。さらに複数の第5ワイヤ45は、複数の第2半導体素子22の各々の第2検出電極224に個別に導電接合されている。これにより、第3検出配線層624は、複数の第2半導体素子22の各々の第2検出電極224に導通している。
図5に示すように、2つの第2温度検出配線層625は、第2搭載層621を基準として第2金属層622とは反対側に位置する。2つの第2温度検出配線層625は、第2搭載層621に接合されている。2つの第2温度検出配線層625は、第3方向yにおいて互いに隣り合っている。
図5に示すように、第4検出配線層626は、第2搭載層621を基準として第2金属層622とは反対側に位置する。第4検出配線層626は、第2搭載層621に接合されている。
図10および図11に示すように、複数のスリーブ63の各々は、第3接合層69を介して第1副基板61および第2副基板62のいずれかに導電接合されている。第3接合層69は、たとえばハンダである。複数のスリーブ63は、金属などの導電性材料からなる。複数のスリーブ63は、第1副基板61および第2副基板62のいずれかに、直接接合されていてよい。
図9に示すように、複数のスリーブ63の各々は、筒状部630、フランジ部631およびフランジ部632を含む。筒状部630は、第1方向zに延びる筒状の部分である。フランジ部631は、筒状部630の第1方向zの第1側z1に繋がっており、たとえば円形状に延出している。フランジ部632は、筒状部630の第1方向zの第2側z2に繋がっており、たとえば円形状に延出している。図示された例においては、フランジ部632が第1副基板61または第2副基板62に接合されている。
2つのサーミスタ23のうち一方のサーミスタ23は、図4に示すように、第1副基板61の2つの第1温度検出配線層615に導電接合されている。2つのサーミスタ23のうち他方のサーミスタ23は、図4に示すように、第2副基板62の2つの第2温度検出配線層625に導電接合されている。2つのサーミスタ23は、半導体装置A10の温度検出用センサとして用いられる。
複数の信号端子16は、たとえば第1信号端子161、第2信号端子162、第1信号端子163、第2信号端子164、2つの第1信号端子165、2つの第2信号端子166、第1信号端子167を含んでよい。
第1信号端子161、第2信号端子162、第1信号端子163、第2信号端子164、2つの第1信号端子165、2つの第2信号端子166、および第1信号端子167は、たとえば、金属ピンからなる。これらの端子は、後述する封止樹脂50の頂面51から第1方向zの第1側z1に突出している。さらにこれらの端子は、複数のスリーブ63に個別に圧入されている。これにより、これらの端子の各々は、複数のスリーブ63のいずれかに支持されるとともに、第1副基板61および第2副基板62のいずれかに導通している。
第1信号端子161は、図2、図5および図10に示すように、複数のスリーブ63のうち、第1副基板61の2つの第1ゲート配線層613のいずれかに導電接合されたスリーブ63の筒状部630に圧入されている。これにより、第1信号端子161は、2つの第1ゲート配線層613を介して複数の第1半導体素子21の各々の第1ゲート電極213に導通している。第1信号端子161には、複数の第1半導体素子21が駆動するためのゲート電圧が印加される。
第2信号端子162は、図2、図5および図11に示すように、複数のスリーブ63のうち、第2副基板62の2つの第2ゲート配線層623のいずれかに導電接合されたスリーブ63の筒状部630に圧入されている。これにより、第2信号端子162は、2つの第2ゲート配線層623を介して複数の第2半導体素子22の各々の第2ゲート電極223に導通している。第2信号端子162には、複数の第2半導体素子22が駆動するためのゲート電圧が印加される。
第1信号端子163は、図2に示すように、第3方向yにおいて第1信号端子161の第2側y2に位置する。図2および図5に示すように、第1信号端子163は、複数のスリーブ63のうち、第1副基板61の第1検出配線層614に導電接合されたスリーブ63の筒状部630に圧入されている。これにより、第1信号端子163は、第1検出配線層614を介して複数の第1半導体素子21の各々の第1検出電極214に導通している。第1信号端子163には、複数の第1半導体素子21の各々の第1検出電極214に印加される電圧と等価な電圧が印加される。
第2信号端子164は、図2に示すように、第3方向yにおいて第2信号端子162の第1側y1に位置する。第2信号端子164は、図2および図5に示すように、複数のスリーブ63のうち、第2副基板62の第3検出配線層624に導電接合されたスリーブ63の筒状部630に圧入されている。これにより、第2信号端子164は、第3検出配線層624を介して複数の第2半導体素子22の各々の第2検出電極224に導通している。第2信号端子164には、複数の第2半導体素子22の各々の第2検出電極224に印加される電圧と等価な電圧が印加される。
2つの第1信号端子165は、図2に示すように、第3方向yにおいて第1信号端子161の第1側y1に位置する。2つの第1信号端子165は、第3方向yにおいて互いに隣り合っている。図2および図5に示すように、2つの第1信号端子165は、複数のスリーブ63のうち、第1副基板61の2つの第1温度検出配線層615に個別に導電接合された2つのスリーブ63の筒状部630に個別に圧入されている。これにより、2つの第1信号端子165は、2つのサーミスタ23のうち、2つの第1温度検出配線層615に導電接合されたサーミスタ23に導通している。
2つの第2信号端子166は、図2に示すように、第3方向yにおいて第2信号端子162の第2側y2に位置する。2つの第2信号端子166は、第3方向yにおいて互いに隣り合っている。図2および図5に示すように、2つの第2信号端子166は、複数のスリーブ63のうち、第2副基板62の2つの第2温度検出配線層625に個別に導電接合された2つのスリーブ63の筒状部630に個別に圧入されている。これにより、2つの第2信号端子166は、2つのサーミスタ23のうち、2つの第2温度検出配線層625に導電接合されたサーミスタ23に導通している。
第1信号端子167は、図2に示すように、第3方向yにおいて第1信号端子163の第2側y2に位置する。図2および図5に示すように、第1信号端子167は、複数のスリーブ63のうち、第1副基板61の第2検出配線層616に導電接合されたスリーブ63の筒状部630に圧入されている。これにより、第1信号端子167は、第2検出配線層616を介して第1導電層121に導通している。第1信号端子167には、第1電力端子13、および2つの第2電力端子14に入力された直流電力に相当する電圧が印加される。
図2、図6および図9に示すように、第1信号端子165は、根元部16a、接続部16b、第1部16c、第2部16d、第3部16eおよび挿入部16iを含む。これらの構成は、第1信号端子161、第1信号端子163および第1信号端子167と同様であってよい。
根元部16aは、第1方向zと交差する方向である第2方向xおよび第3方向y等に視て、頂面51と重なる部位である。接続部16bは、外部との接続に用いられる部位であり、後述の電力変換ユニットB10においては、配線基板81との接続に用いられる。
第1部16cは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第2部16dは、第1部16cの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第2側x2に延びる。第3部16eは、第2部16dの第2方向xの第2側x2の端部から第1方向zの第1側z1に延びる。
本例においては、挿入部16iは、根元部16aから第1方向zの第2側z2に延びており、スリーブ63の筒状部630に圧入されている。接続部16bは、第3部16eに設けられており、第3部16eの他の部分と比べて膨出した形状である。
図2、図6および図9に示すように、第2信号端子164は、根元部16a、接続部16b、第4部16f、第5部16g、第6部16hおよび挿入部16iを含む。これらの構成は、第2信号端子162および第2信号端子166と同様であってよい。
根元部16aは、第1方向zと交差する方向である第2方向xおよび第3方向y等に視て、頂面51と重なる部位である。接続部16bは、外部との接続に用いられる部位であり、後述の電力変換ユニットB10においては、配線基板81との接続に用いられる。
第4部16fは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第5部16gは、第4部16fの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第1側x1に延びる。第6部16hは、第5部16gの第2方向xの第1側x1の端部から第1方向zの第1側z1に延びる。
接続部16bは、第6部16hに設けられており、第6部16hの他の部分と比べて膨出した形状である。
図6に示すように、第1信号端子165および第2信号端子164の接続部16bどうしの距離d2は、第1信号端子165および第2信号端子164の根元部16aどうしの距離d1より小さい。
第1導通部材31は、図5および図10に示すように、複数の第1半導体素子21の第2電極212と、第2導電層122の第2主面122Aとに導電接合されている。これにより、複数の第1半導体素子21の第2電極212は、第2導電層122に導通している。第1導通部材31の組成は、銅を含む。第1導通部材31は、金属クリップである。図5に示すように、第1導通部材31は、第1主部311、複数の第1接合部312、複数の第1連結部313、複数の第2接合部314および複数の第2連結部315を有する。
第1主部311は、第1導通部材31の主要部をなしている。図5に示すように、第1主部311は、第3方向yに延びている。図9に示すように、第1主部311は、第1導電層121と第2導電層122との間を跨いでいる。
図10に示すように、複数の第1接合部312は、複数の第1半導体素子21の第2電極212に個別に接合されている。複数の第1接合部312の各々は、複数の第1半導体素子21のいずれかの第2電極212に対向している。
図5に示すように、複数の第1連結部313は、第1主部311、および複数の第1接合部312につながっている。複数の第1連結部313は、第3方向yにおいて互いに離れている。図9に示すように、第3方向yに視て、複数の第1連結部313は、複数の第1接合部312から第1主部311に向かうほど、第1導電層121の第1主面121Aから離れる向きに傾斜している。
図5および図9に示すように、複数の第2接合部314は、第2導電層122の第2主面122Aに接合されている。複数の第2接合部314は、第2主面122Aに対向している。複数の第2接合部314は、第3方向yに延びている。
図5および図9に示すように、複数の第2連結部315は、第1主部311および複数の第2接合部314につながっている。第3方向yに視て、複数の第2連結部315は、複数の第2接合部314から第1主部311に向かうほど、第2導電層122の第2主面122Aから離れる向きに傾斜している。
図9、図10および図13に示すように、複数の第1半導体素子21の各々の第2電極212と、複数の第1接合部312の各々との間には、導電接合層29が位置する。当該導電接合層29は、複数の第1接合部312の各々と、複数の第1半導体素子21の各々の第2電極212とを個別に導電接合している。図9に示すように、第2導電層122の第2主面122Aと、第2接合部314との間には、導電接合層29が位置する。当該導電接合層29は、第2主面122Aと第2接合部314とを導電接合している。
第2導通部材32は、図4および図11に示すように、複数の第2半導体素子22の第2電極212と、第2電力端子14の被覆部141とに導電接合されている。これにより、複数の第2半導体素子22の第2電極212は、第2電力端子14に導通している。第2導通部材32の組成は、銅を含む。第2導通部材32は、金属クリップである。図4に示すように、第2導通部材32は、2つの第2主部321、複数の第3接合部322、複数の第3連結部323、2つの第4接合部324、2つの第4連結部325、複数の中間部326、および複数の横梁部327を有する。
図4に示すように、2つの第2主部321は、第3方向yにおいて互いに離れている。2つの第2主部321は、第2方向xに延びている。図8に示すように、2つの第2主部321は、第1導電層121の第1主面121A、および第2導電層122の第2主面122Aに対して平行(あるいは略平行)に配置されている。2つの第2主部321は、第1導通部材31の第1主部311よりも第1主面121Aおよび第2主面122Aから離れている。
図4に示すように、複数の中間部326は、第3方向yにおいて互いに離れているとともに、第3方向yにおいて2つの第2主部321の間に位置する。複数の中間部326は、第2方向xに延びている。複数の中間部326の各々の第2方向xの寸法は、2つの第2主部321の各々の第2方向xの寸法よりも小さい。
図11に示すように、複数の第3接合部322は、複数の第2半導体素子22の第2電極212に個別に接合されている。複数の第3接合部322の各々は、複数の第2半導体素子22のいずれかの第4電極222に対向している。
図4および図12に示すように、複数の第3連結部323は、複数の第3接合部322の第3方向yの両側につながっている。さらに複数の第3連結部323は、2つの第2主部321、および複数の中間部326のいずれかにつながっている。第2方向xに視て、複数の第3連結部323の各々は、複数の第3接合部322のいずれかから、2つの第2主部321、および複数の中間部326のいずれかに向かうほど、第2導電層122の第2主面122Aから離れる向きに傾斜している。
図4および図8に示すように、2つの第4接合部324は、第2電力端子14の被覆部141に接合されている。2つの第4接合部324は、被覆部141に対向している。
図4および図8に示すように、2つの第4連結部325は、2つの第2主部321、および2つの第4接合部324につながっている。第3方向yに視て、2つの第4連結部325は、2つの第4接合部324から2つの第2主部321に向かうほど、第1導電層121の第1主面121Aから離れる向きに傾斜している。
図4および図13に示すように、複数の横梁部327は、第3方向yに沿って配列されている。第1方向zに視て、複数の横梁部327は、第1導通部材31の複数の第1接合部312に個別に重なっている領域を含む。複数の横梁部327のうち第3方向yの中央に位置する横梁部327の第3方向yの両側は、複数の中間部326につながっている。複数の横梁部327のうち残り2つの横梁部327の第3方向yの両側は、2つの第2主部321のいずれかと、複数の中間部326のいずれかとにつながっている。第2方向xに視て、複数の横梁部327は、第1方向zにおいて第1導電層121の第1主面121Aが向く側に凸状をなしている。
図9、図11および図12に示すように、複数の第2半導体素子22の各々の第4電極222と、複数の第3接合部322の各々との間には、導電接合層29が位置する。当該導電接合層29は、複数の第3接合部322の各々と、複数の第2半導体素子22の各々の第4電極222とを個別に導電接合している。図8に示すように、2つの第2電力端子14の各々の被覆部141と、2つの第4接合部324との間には、導電接合層29が位置する。当該導電接合層29は、2つの第2電力端子14の各々の被覆部141と、2つの第4接合部324とを個別に導電接合している。
封止樹脂50は、図8、図9、図12および図13に示すように、第1導電層121、第2導電層122、複数の第1半導体素子21、複数の第2半導体素子22、第1導通部材31および第2導通部材32を覆っている。さらに封止樹脂50は、主基板11、第1電力端子13、第3電力端子15および第2電力端子14の各々の一部を覆っている。封止樹脂50は、電気絶縁性を有する。封止樹脂50は、たとえば黒色のエポキシ樹脂を含む材料からなる。図2、および図6~図9に示すように、封止樹脂50は、頂面51、底面52、第1側面53、第2側面54、および2つの凹部55を有する。
図8および図9に示すように、頂面51は、第1方向zにおいて第1導電層121の第1主面121Aと同じ側を向く。図8および図9に示すように、底面52は、第1方向zにおいて頂面51とは反対側を向く。図7に示すように、底面52から主基板11の放熱層113が露出している。
図2および図6に示すように、第1側面53および第2側面54は、第2方向xにおいて互いに離れている。第1側面53および第2側面54は、第2方向xにおいて互いに反対側を向く。第1側面53から、第1電力端子13の露出部132と、2つの第2電力端子14の各々の露出部142とが外部に露出している。第2側面54から、2つの第3電力端子15の各々の露出部152が外部に露出している。
図2および図7に示すように、2つの凹部55は、第1側面53から第2方向xに向けて凹んでいる。2つの凹部55は、第1方向zにおいて頂面51から底面52に至っている。2つの凹部55は、第1電力端子13の第3方向yの両側に位置する。
次に、図14~図21に基づき、半導体装置A10を具備する電力変換ユニットB10について説明する。電力変換ユニットB10は、3つの半導体装置A10、放熱部材71、配線基板81および複数の支持部材82を備える。電力変換ユニットB10は、後述するモータ89を駆動するために用いられる。
まず、図14~図18に基づき、電力変換ユニットB10の構成について説明する。放熱部材71は、半導体装置A10の冷却に供される。放熱部材71は、金属を含有する。放熱部材71は、たとえばアルミニウム(Al)を含む材料からなる。
放熱部材71は、基部711および放熱部712を有する。基部711は、たとえば平板状である。基部711は、第1方向zにおいて主基板11の放熱層113に対向している。放熱部712は、基部711につながっている。放熱部712は、第1方向zにおいて基部711を基準として第2側z2に位置する。放熱部712は、基部711から突出している。半導体装置A10においては、放熱部712は、直方体状である。この他、放熱部712は、第1方向zに対して直交する方向に配列された複数のフィンであってよい。
3つの半導体装置A10は、図14に示すように、放熱部材71の基部711の上において第3方向yに沿って配列されている。3つの半導体装置A10の各々の放熱層113は、たとえば、接合層(図示略)を介して基部711に接合されてよい。
配線基板81は、3つの半導体装置A10の各々の複数の信号端子16に個別に導通している。図15および図17に示すように、配線基板81は、3つの半導体装置A10の各々の封止樹脂50の頂面51に対向している。
図18に示すように、配線基板81は、基材811、主部配線812、裏部配線813および内部配線814を有する。基材811には、第1方向zに貫通する複数のスルーホール811Aが設けられている。主部配線812は、第1方向zにおいて基材811を基準として3つの半導体装置A10の各々の封止樹脂50とは反対側に配置されている。裏部配線813は、基材811を基準として主部配線812とは反対側に配置されている。内部配線814は、複数のスルーホール811Aに配置されている。内部配線814は、主部配線812および裏部配線813につながっている。主部配線812は、内部配線814と、配線基板81に設けられた制御回路83、および複数の駆動回路84との導通経路をなしている。制御回路83、および複数の駆動回路84の詳細は後述する。
図15および図18に示すように、3つの半導体装置A10の複数の信号端子16は、各々の接続部16bが、複数のスルーホール811Aのいずれかに圧入されている。これにより、複数のスルーホール811Aのいずれかに配置された内部配線814は、接続部16bに圧接される。したがって、複数の信号端子16は、複数のスルーホール811Aのいずれかに圧入されることにより、配線基板81に導通している。本構成をとることにより、電力変換ユニットB10をよりコンパクトにすることができる。
複数の支持部材82は、図17に示すように、第1方向zにおいて放熱部材71の基部711と配線基板81との間に位置する。配線基板81は、複数の支持部材82に支持されている。複数の支持部材82は、たとえば柱状である。
図16に示すように、配線基板81の第2方向xの大きさWは、第1信号端子161および第2信号端子162の根元部16aどうしの距離d1より小さい。配線基板81は、第2方向xにおいて第1信号端子161および第2信号端子162の根元部16aの間に位置する。
次に、図19および図20に基づき、電力変換ユニットB10の回路について説明する。配線基板81には、主部配線812に導通する制御回路83、および複数の駆動回路84が設けられている。制御回路83は、CPU(Central Processing Unit)およびメモリを含むマイクロコンピュータである。制御回路83は、複数の駆動回路84に導通するとともに、外部に接続されている。制御回路83では、外部からの入力信号に基づき、複数の駆動回路84を駆動するための制御信号を生成する。制御信号の生成にあたっては、たとえばPWM(Pulse Width Modulation)制御に基づき行われる。生成された制御信号は、複数の駆動回路84に個別に出力される。
複数の駆動回路84の各々は、制御回路83から入力された制御信号に基づき、3つの半導体装置A10のいずれかを駆動するための駆動信号を生成する。生成された駆動信号は、3つの半導体装置A10の各々の第1信号端子161および第2信号端子162のいずれかに出力される。
図19に示すように、複数の駆動回路84は、3つの第1駆動回路84Aと、3つの第2駆動回路84Bとを含む。図20に示すように、3つの第1駆動回路84Aの各々は、3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第1半導体素子21を駆動する。3つの第1駆動回路84Aの各々は、3つの半導体装置A10の各々の第1信号端子161および第1信号端子163に個別に導通している。図20に示すように、3つの第2駆動回路84Bの各々は、3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第2半導体素子22を駆動する。3つの第2駆動回路84Bの各々は、3つの半導体装置A10の各々の第2信号端子162および第2信号端子164に個別に導通している。
図19に示すように、3つの半導体装置A10の各々の第1電力端子13は、直流電源88の正極に導通している。3つの半導体装置A10の各々の2つの第2電力端子14は、直流電源88の負極に導通している。これにより、3つの半導体装置A10の各々に直流電力が入力される。その上で、複数の駆動回路84によって3つの半導体装置A10の各々の複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22が駆動することにより、3つの半導体装置A10の各々の2つの第3電力端子15から、U相、V相、W相に個別に対応する三相交流電力が出力される。
図19に示すように、モータ89は、3つの半導体装置A10の各々の2つの第3電力端子15に導通している。モータ89は、たとえば三相誘導モータである。モータ89には、3つの半導体装置A10の各々の2つの第3電力端子15から出力された三相交流電力が入力される。これにより、モータ89が駆動する。
次に、図21に基づき、複数の駆動回路84の各々の回路について説明する。複数の駆動回路84の各々は、増幅回路841、第1スイッチ回路842、ゲート抵抗843、第2スイッチ回路844、電流遮断抵抗845および過電流検出回路846を含む。
増幅回路841には、制御回路83からの制御信号が入力される。増幅回路841は、当該制御信号を増幅して、3つの半導体装置A10のいずれかを駆動するための駆動信号を生成する。第1スイッチ回路842は、端子a,b,cを有する。端子a,bが入力側である。端子cが出力側である。第1スイッチ回路842において、端子cは、端子aおよび端子bのいずれかに接続される。端子aは、増幅回路841に接続されている。端子bは、電気的にオープンとなっている。端子cは、ゲート抵抗843を介して3つの半導体装置A10のいずれかの第1信号端子161または第2信号端子162に導通している。
第2スイッチ回路844は、端子d,e,fを有する。端子dが入力側である。端子e,fが出力側である。第2スイッチ回路844において、端子dは、端子eおよび端子fのいずれかに接続される。端子dは、電流遮断抵抗845を介して3つの半導体装置A10のいずれかの第1信号端子161または第2信号端子162に導通している。複数の駆動回路84の各々においては、3つの半導体装置A10のいずれかの第1信号端子161または第2信号端子162に対して、ゲート抵抗843と電流遮断抵抗845は互いに並列接続されている。端子eは、電気的にオープンとなっている。端子fは、接地されている。電流遮断抵抗845の抵抗値r2は、ゲート抵抗843の抵抗値r1よりも大である。
過電流検出回路846は、第1スイッチ回路842および第2スイッチ回路844を制御する。過電流検出回路846は、電流検出抵抗846Aおよび比較回路846Bを含む。電流検出抵抗846Aの一端は、3つの半導体装置A10のいずれかの第1信号端子163または第2信号端子164に導通している。電流検出抵抗846Aの他端は、接地されている。電流検出抵抗846Aの端子間電圧(電圧降下量)は、3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第1半導体素子21の各々のドレイン-ソース間電圧、もしくは3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第2半導体素子22の各々のドレイン-ソース間電圧に対応している。電流検出抵抗846Aの端子間電圧は、比較回路846Bに印加される。比較回路846Bは、電流検出抵抗846Aの端子間電圧と、基準電圧V0とを比較することによって、3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第1半導体素子21または複数の第2半導体素子22が過電流状態であるか否かを判定する。比較回路846Bは、判定した結果を表す判定信号を出力する。具体的には、電流検出抵抗846Aの端子間電圧が基準電圧V0よりも大きいときに、過電流状態であると判定する。
過電流状態ではない時(通常時)では、第2スイッチ回路844において、端子dは、端子eに接続される。これにより、第2スイッチ回路844の端子dのインピーダンスは、十分に高い状態となる。あわせて、第1スイッチ回路842において、端子cは、端子aに接続される。これにより、増幅回路841によって生成された駆動信号が、ゲート抵抗843を介して3つの半導体装置A10のいずれかの第1信号端子161または第2信号端子162に出力される。
一方、過電流状態である時では、第1スイッチ回路842において、端子cは、端子bに接続される。これにより、第1スイッチ回路842の端子cのインピーダンスは、十分に高い状態となる。あわせて、第2スイッチ回路844において、端子dは、端子fに接続される。これにより、端子dは、接地される。
したがって、過電流状態である時は、3つの半導体装置A10のいずれかの第1信号端子161または第2信号端子162は、電流遮断抵抗845を介して接地される。これにより、3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第1半導体素子21の各々のゲート-ソース間電圧、もしくは3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第2半導体素子22の各々のゲート-ソース間電圧が低減される。さらに、3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第1半導体素子21の各々のドレイン-ソース間の短絡電流(以下、「短絡電流」と呼ぶ。)、もしくは3つの半導体装置A10のいずれかの複数の第2半導体素子22の各々の短絡電流が遮断される。これにより、複数の駆動回路84によって、複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22の過電流保護が図られる。短絡電流の遮断速度は、電流遮断抵抗845の抵抗値r2の大きさによって変動する。抵抗値r2が大きいほど、短絡電流の遮断速度が遅くなる。
ここで、複数の第1半導体素子21、および複数の第2半導体素子22の各々が具備する短絡耐量を超えるような短絡電流となると、複数の駆動回路84による過電流保護が完了する途中で第1半導体素子21または第2半導体素子22が破壊することがある。そこで、たとえば複数の第1半導体素子21の各々の内部において、第2電極212と第1検出電極214との間に内部抵抗を設ける対策を講じることがある。これにより、短絡電流が流れた際のゲート-ソース間電圧を当該内部抵抗により低減することによって、第1半導体素子21または第2半導体素子22が破壊を、より確実に防止することができる。
次に、図22に基づき、半導体装置A10が搭載された車両Cについて説明する。車両Cは、たとえば電気自動車(EV)である。
図22に示すように、車両Cは、車載充電器91、蓄電池92および駆動系統93を備える。車載充電器91には、屋外に設置された給電施設(図示略)から無線により電力が供給される。この他、給電施設から車載充電器91への電力の供給手段は、有線でもよい。車載充電器91には、昇圧型のDC-DCコンバータが構成されている。車載充電器91に供給された電力の電圧は、当該コンバータにより昇圧された後、蓄電池92に給電される。昇圧された電圧は、たとえば600Vである。
駆動系統93は、車両Cを駆動する。駆動系統93は、インバータ931および駆動源932を有する。半導体装置A10は、インバータ931の一部を構成する。この他、インバータ931の構成として、先述した電力変換ユニットB10を適用することができる。蓄電池92に蓄えられた電力は、インバータ931に給電される。蓄電池92からインバータ931に給電される電力は、直流電力である。この他、図22に示す電力系統とは異なり、蓄電池92とインバータ931との間に昇圧型のDC-DCコンバータをさらに設けてもよい。インバータ931は、直流電力を交流電力に変換する。半導体装置A10を含めたインバータ931は、駆動源932に導通している。駆動源932は、交流モータおよび変速機を有する。インバータ931によって変換された交流電力が駆動源932に供給されると、交流モータが回転するとともに、その回転が変速機に伝達される。変速機は、交流モータから伝達された回転数を適宜減じた上で、車両Cの駆動軸を回転させる。これにより、車両Cが駆動する。車両Cの駆動にあたっては、アクセルペダルの変動量などの情報に基づき交流モータの回転数を自在に操作する必要がある。そこで、インバータ931における半導体装置A10は、要求される交流モータの回転数に対応させるべく、周波数が適宜変化された交流電力を出力するために必要である。
次に、半導体装置A10の作用効果について説明する。
本実施形態によれば、複数の信号端子16の根元部16aおよび接続部16bは、第1方向zに視て離れている。これにより、複数の信号端子16の支持体1への固定箇所に対して、複数の信号端子16の接続部16bを異なる位置に設けることが可能である。したがって、より多彩な配線基板81を採用することができる。
第1信号端子161および第2信号端子162の接続部16bどうしの距離は、第1信号端子161および第2信号端子162の根元部16aどうしの距離より短い。これにより、配線基板81の第2方向xの大きさWを縮小することができる。
図16に示すように、第1信号端子161は、第1部16c、第2部16dおよび第3部16eを含み、接続部16bは、第3部16eに設けられている。第2信号端子162は、第4部16f、第5部16gおよび第6部16hを含み、接続部16bは、第6部16hに設けられている。これにより、距離d2を距離d1より小さくしつつ、配線基板81を第1方向zの第1側z1から第2側z2に移動させることにより、複数の信号端子16を配線基板81に接続することができる。配線基板81の複数のスルーホール811Aに複数の信号端子16の接続部16bを圧入する際には、第2部16dおよび第5部16gと頂面51との間に、支持部材を載置してよい。これにより、圧入によって複数の信号端子16に負荷される力を、支持部材によって受け止めることが可能であり、複数の信号端子16の意図しない折損等を抑制することができる。
図23~図27は、本開示の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態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いる。また、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。
第1実施形態 第1変形例:
図23は、本開示の第1実施形態の第1変形例である半導体装置A11および電力変換ユニットB11を示している。本変形例においては、接続部16bは、導電性接合材169によって配線基板81に接続されている。導電性接合材169は、たとえば、はんだであってよい。本変形例においては、接続部16bは、膨出した形状ではなく、断面形状が均一であってよい。
図23は、本開示の第1実施形態の第1変形例である半導体装置A11および電力変換ユニットB11を示している。本変形例においては、接続部16bは、導電性接合材169によって配線基板81に接続されている。導電性接合材169は、たとえば、はんだであってよい。本変形例においては、接続部16bは、膨出した形状ではなく、断面形状が均一であってよい。
本変形例によって、より多彩な配線基板81を採用することができる。本変形例から理解されるように、接続部16bの具体的な構成は、何ら限定されない。接続部16bおよび配線基板81の具体的な接合形態は、何ら限定されない。
第1実施形態 第2変形例:
図24は、本開示の第1実施形態の第2変形例である半導体装置A12および電力変換ユニットB12を示している。本変形例においては、信号端子16が、第1副基板61に直接接合されている。信号端子16は、フランジ部16jを有する。フランジ部16jは、第1方向zと交差する方向に延出している。フランジ部信号端子16jは、たとえばはんだ、超音波接合、レーザー接合等によって、第1副基板61に接合されてよい。
図24は、本開示の第1実施形態の第2変形例である半導体装置A12および電力変換ユニットB12を示している。本変形例においては、信号端子16が、第1副基板61に直接接合されている。信号端子16は、フランジ部16jを有する。フランジ部16jは、第1方向zと交差する方向に延出している。フランジ部信号端子16jは、たとえばはんだ、超音波接合、レーザー接合等によって、第1副基板61に接合されてよい。
封止樹脂50には、貫通孔509が設けられていてよい。貫通孔509は、フランジ部16jを収容している。半導体装置A12の製造方法においては、貫通孔509を有する封止樹脂50を形成したのちに、信号端子16の第1副基板61への接合を行ってよい。貫通孔509には、補助樹脂59が充填されていてよい。補助樹脂59は、たとえば封止樹脂50と同様のエポキシ樹脂を含んでよい。
本変形例によって、より多彩な配線基板81を採用することができる。本変形例から理解されるように、複数の信号端子16の支持体1への固定方法は、何ら限定されない。貫通孔509に補助樹脂59が充填されていることにより、補助樹脂59によって信号端子16をより強固に支持することができる。
第1実施形態 第3変形例:
図25は、本開示の第1実施形態の第3変形例である半導体装置A13および電力変換ユニットB13を示している。本変形例においては、第1信号端子165は、根元部16a、接続部16bおよび第1部16cを含む。第1部16cは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に向かうほど第2方向xの第2側x2に位置するように傾いている。第2信号端子164は、根元部16a、接続部16bおよび第4部16fを含む。第4部16fは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に向かうほど第2方向xの第1側x1に位置するように傾いている。
図25は、本開示の第1実施形態の第3変形例である半導体装置A13および電力変換ユニットB13を示している。本変形例においては、第1信号端子165は、根元部16a、接続部16bおよび第1部16cを含む。第1部16cは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に向かうほど第2方向xの第2側x2に位置するように傾いている。第2信号端子164は、根元部16a、接続部16bおよび第4部16fを含む。第4部16fは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に向かうほど第2方向xの第1側x1に位置するように傾いている。
本変形例によって、より多彩な配線基板81を採用することができる。本変形例から理解されるように、信号端子16の具体的な形状は、何ら限定されない。
第2実施形態:
図26は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A20および電力変換ユニットB20を示している。本実施形態においては、第1信号端子165は、根元部16a、接続部16b、第1部16cおよび第2部16dを含む。第1部16cは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第2部16dは、第1部16cの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第2側x2に延びる。接続部16bは、第2部16dに設けられている。
図26は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A20および電力変換ユニットB20を示している。本実施形態においては、第1信号端子165は、根元部16a、接続部16b、第1部16cおよび第2部16dを含む。第1部16cは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第2部16dは、第1部16cの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第2側x2に延びる。接続部16bは、第2部16dに設けられている。
第2信号端子164は、根元部16a、接続部16b、第4部16fおよび第5部16gを含む。第4部16fは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第5部16gは、第4部16fの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第1側x1に延びる。接続部16bは、第5部16gに設けられている。本例においては、第2部16dおよび第5部16gの第1方向zにおける位置は、同じ(あるいは略同じ)であってよい。
電力変換ユニットB20は、2つの配線基板81を含む。2つの配線基板81は、第2方向xにおいて、第1信号端子165および第2信号端子164の根元部16aの間に位置する。2つの配線基板81は、第2方向xに互いに離れており、各々が第1方向zに沿った姿勢である。第2方向xの第1側x1に位置する配線基板81には、第1信号端子161、第1信号端子163、第1信号端子165および第1信号端子167の接続部16bが接続されている。第2方向xの第2側x2に位置する配線基板81には、第2信号端子162、第2信号端子164および第2信号端子166の接続部16bが接続されている。
本実施形態によって、より多彩な配線基板81を採用することができる。本実施形態においては、配線基板81を第1方向zに沿った姿勢とすることが可能である。これにより、配線基板81が第2方向xにおいて占める面積を縮小することができる。
第2実施形態 第1変形例:
図27は、本開示の第2実施形態の第1変形例である半導体装置A21および電力変換ユニットB21を示している。本変形例においては、第1信号端子165の接続部16bおよび第2信号端子164の接続部16bの第1方向zにおける位置が互いに異なる。第1信号端子165の接続部16bは、第2信号端子164の接続部16bより、第1方向zの第1側z1に位置する。
図27は、本開示の第2実施形態の第1変形例である半導体装置A21および電力変換ユニットB21を示している。本変形例においては、第1信号端子165の接続部16bおよび第2信号端子164の接続部16bの第1方向zにおける位置が互いに異なる。第1信号端子165の接続部16bは、第2信号端子164の接続部16bより、第1方向zの第1側z1に位置する。
本変形例によって、より多彩な配線基板81を採用することができる。第1信号端子165の接続部16bおよび第2信号端子164の接続部16bの第1方向zにおける位置が互いに異なることにより、2つの配線基板81への接続における干渉を緩和することができる。
第3実施形態:
図28は、本開示の第3実施形態に係る半導体装置A30および電力変換ユニットB30を示している。本実施形態においては、第1信号端子165は、根元部16a、接続部16b、第1部16cおよび第2部16dを含む。第1部16cは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第2部16dは、第1部16cの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第2側x2に延びる。接続部16bは、第2部16dに設けられている。第2部16dは、第1方向zに視て、封止樹脂50から第2方向xの第2側x2にはみ出している。
図28は、本開示の第3実施形態に係る半導体装置A30および電力変換ユニットB30を示している。本実施形態においては、第1信号端子165は、根元部16a、接続部16b、第1部16cおよび第2部16dを含む。第1部16cは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第2部16dは、第1部16cの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第2側x2に延びる。接続部16bは、第2部16dに設けられている。第2部16dは、第1方向zに視て、封止樹脂50から第2方向xの第2側x2にはみ出している。
第2信号端子164は、根元部16a、接続部16b、第4部16fおよび第5部16gを含む。第4部16fは、根元部16aから第1方向zの第1側z1に延びる。第5部16gは、第4部16fの第1方向zの第1側z1の端部から第2方向xの第2側x2に延びる。接続部16bは、第5部16gに設けられている。第5部16gは、第1方向zに視て、封止樹脂50から第2方向xの第2側x2にはみ出している。
第2部16dは、第5部16gに対して、第1方向zの第1側z1に位置してよい。第1信号端子165および第2信号端子164の接続部16bは、第2方向xにおける位置が互いに同じ(あるいは略同じ)であってよい。
配線基板81は、第1方向zに視て、封止樹脂50から第2方向xの第2側x2に離れており、第1方向zに沿った姿勢である。配線基板81には、複数の信号端子16の接続部16bが接続されている。
本実施形態によって、より多彩な配線基板81を採用することができる。本実施形態から理解されるように、配線基板81の具体的な配置等は、何ら限定されない。
本開示は、先述した実施形態に限定されるものではない。本開示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、以下の付記に記載した実施形態を含む。
付記1.
第1半導体素子(21)と、
封止樹脂(50)と、
1以上の信号端子(16)と、を備え、
前記封止樹脂(50)は、第1方向(z)の第1側(z1)を向く頂面(51)を有し、
前記1以上の信号端子(16)は、前記頂面(51)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に突出しており、且つ前記第1方向(z)と交差する方向に視て前記頂面(51)と重なる根元部(16a)および外部との接続に用いられる接続部(16b)を含み、
前記根元部(16a)および前記接続部(16b)は、前記第1方向(z)に視て離れている、半導体装置(A10)。
付記2.
前記1以上の信号端子(16)は、前記第1方向(z)と交差する第2方向(x)において第1側(x1)に位置する第1信号端子(161)および第2側(x2)に位置する第2信号端子(162)を含む、付記1に記載の半導体装置(A10)。
付記3.
前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)どうしの距離(d2)は、前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記根元部(16a)どうしの距離(d1)より短い、付記2に記載の半導体装置(A10)。
付記4.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)、前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)および前記第2部(16d)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第3部(16e)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第3部(16e)に設けられている、付記3に記載の半導体装置(A10)。
付記4-1.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)、前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)および前記第5部(16g)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第6部(16h)を含み、
前記第2信号端子(162)前記接続部(16b)は、前記第6部(16h)に設けられている、付記4に記載の半導体装置(A10)。
付記5.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に向かうほど前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に位置するように傾いた第1部(16c)を含む、付記3に記載の半導体装置(A12)。
付記6.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)および前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第2部(16d)に設けられている、付記3に記載の半導体装置(A20)。
付記6-1.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)および前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)を含み、
前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)は、前記第5部(16g)に設けられている、付記6に記載の半導体装置(A20)。
付記7.
前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)は、前記第1方向(z)に視て、それぞれのすべてが前記封止樹脂(50)に重なる、付記3ないし6のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記8.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)および前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第2部(16d)に設けられており、
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)および前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第5部(16g)を含み、
前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)は、前記第5部(16g)に設けられている、付記2に記載の半導体装置(A30)。
付記9.
前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)は、前記第1方向(z)に視て、それぞれの一部が前記封止樹脂(50)からはみ出している、付記8に記載の半導体装置(A10)。
付記10.
前記接続部(16b)は、前記信号端子(16)のうち隣接する部分に対して膨出した形状である、付記1ないし9のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記11.
付記2に記載の半導体装置(A10)と、
前記半導体装置(A10)の前記1以上の信号端子(16)の前記接続部(16b)に接続された1以上の配線基板(81)と、を備える、電力変換ユニット(B10)。
付記12.
前記1以上の配線基板(81)の前記第2方向(x)の大きさ(W)は、前記第1信号 端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記根元部(16a)どうしの距離(d1)より小さく、
前記1以上の配線基板(81)は、前記第2方向(x)において前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記根元部(16a)の間に位置する、付記11に記載の電力変換ユニット(B10)。
付記13.
前記1以上の配線基板(81)は、前記第1方向(z)に交差し、且つ前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)に接続された1つの前記配線基板(81)を含む、付記12に記載の半導体装置(A10)。
付記13-1.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)、前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)および前記第2部(16d)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第3部(16e)を含み、
前記接続部(16b)は、前記第3部(16e)に設けられている、付記13に記載の電力変換ユニット(B10)。
付記13-2.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)、前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)および前記第5部(16g)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第6部(16h)を含み、
前記第2信号端子(162)前記接続部(16b)は、前記第6部(16h)に設けられている、付記13-1に記載の電力変換ユニット(B10)。
付記14.
前記1以上の配線基板(81)は、前記第1信号端子(161)に接続され且つ前記第1方向(z)に沿った1つの前記配線基板(81)と、前記第2信号端子(162)に接続され且つ前記第1方向(z)に沿った1つの配線基板(81)と、を含む、付記12に記載の電力変換ユニット(B20)。
付記14-1.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)および前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第2部(16d)に設けられている、付記14に記載の電力変換ユニット(B20)。
付記14-2.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)および前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)を含み、
前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)は、前記第5部(16g)に設けられている、付記14-1に記載の電力変換ユニット(B20)。
付記15.
駆動源と、
付記11ないし14のいずれかに記載の電力変換ユニット(B10)と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
付記1.
第1半導体素子(21)と、
封止樹脂(50)と、
1以上の信号端子(16)と、を備え、
前記封止樹脂(50)は、第1方向(z)の第1側(z1)を向く頂面(51)を有し、
前記1以上の信号端子(16)は、前記頂面(51)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に突出しており、且つ前記第1方向(z)と交差する方向に視て前記頂面(51)と重なる根元部(16a)および外部との接続に用いられる接続部(16b)を含み、
前記根元部(16a)および前記接続部(16b)は、前記第1方向(z)に視て離れている、半導体装置(A10)。
付記2.
前記1以上の信号端子(16)は、前記第1方向(z)と交差する第2方向(x)において第1側(x1)に位置する第1信号端子(161)および第2側(x2)に位置する第2信号端子(162)を含む、付記1に記載の半導体装置(A10)。
付記3.
前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)どうしの距離(d2)は、前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記根元部(16a)どうしの距離(d1)より短い、付記2に記載の半導体装置(A10)。
付記4.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)、前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)および前記第2部(16d)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第3部(16e)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第3部(16e)に設けられている、付記3に記載の半導体装置(A10)。
付記4-1.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)、前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)および前記第5部(16g)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第6部(16h)を含み、
前記第2信号端子(162)前記接続部(16b)は、前記第6部(16h)に設けられている、付記4に記載の半導体装置(A10)。
付記5.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に向かうほど前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に位置するように傾いた第1部(16c)を含む、付記3に記載の半導体装置(A12)。
付記6.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)および前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第2部(16d)に設けられている、付記3に記載の半導体装置(A20)。
付記6-1.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)および前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)を含み、
前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)は、前記第5部(16g)に設けられている、付記6に記載の半導体装置(A20)。
付記7.
前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)は、前記第1方向(z)に視て、それぞれのすべてが前記封止樹脂(50)に重なる、付記3ないし6のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記8.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)および前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第2部(16d)に設けられており、
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)および前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第5部(16g)を含み、
前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)は、前記第5部(16g)に設けられている、付記2に記載の半導体装置(A30)。
付記9.
前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)は、前記第1方向(z)に視て、それぞれの一部が前記封止樹脂(50)からはみ出している、付記8に記載の半導体装置(A10)。
付記10.
前記接続部(16b)は、前記信号端子(16)のうち隣接する部分に対して膨出した形状である、付記1ないし9のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記11.
付記2に記載の半導体装置(A10)と、
前記半導体装置(A10)の前記1以上の信号端子(16)の前記接続部(16b)に接続された1以上の配線基板(81)と、を備える、電力変換ユニット(B10)。
付記12.
前記1以上の配線基板(81)の前記第2方向(x)の大きさ(W)は、前記第1信号 端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記根元部(16a)どうしの距離(d1)より小さく、
前記1以上の配線基板(81)は、前記第2方向(x)において前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)の前記根元部(16a)の間に位置する、付記11に記載の電力変換ユニット(B10)。
付記13.
前記1以上の配線基板(81)は、前記第1方向(z)に交差し、且つ前記第1信号端子(161)および前記第2信号端子(162)に接続された1つの前記配線基板(81)を含む、付記12に記載の半導体装置(A10)。
付記13-1.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)、前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)および前記第2部(16d)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第3部(16e)を含み、
前記接続部(16b)は、前記第3部(16e)に設けられている、付記13に記載の電力変換ユニット(B10)。
付記13-2.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)、前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)および前記第5部(16g)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第6部(16h)を含み、
前記第2信号端子(162)前記接続部(16b)は、前記第6部(16h)に設けられている、付記13-1に記載の電力変換ユニット(B10)。
付記14.
前記1以上の配線基板(81)は、前記第1信号端子(161)に接続され且つ前記第1方向(z)に沿った1つの前記配線基板(81)と、前記第2信号端子(162)に接続され且つ前記第1方向(z)に沿った1つの配線基板(81)と、を含む、付記12に記載の電力変換ユニット(B20)。
付記14-1.
前記第1信号端子(161)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第1部(16c)および前記第1部(16c)から前記第2方向(x)の前記第2側(x2)に延びる第2部(16d)を含み、
前記第1信号端子(161)の前記接続部(16b)は、前記第2部(16d)に設けられている、付記14に記載の電力変換ユニット(B20)。
付記14-2.
前記第2信号端子(162)は、前記根元部(16a)から前記第1方向(z)の前記第1側(z1)に延びる第4部(16f)および前記第4部(16f)から前記第2方向(x)の前記第1側(x1)に延びる第5部(16g)を含み、
前記第2信号端子(162)の前記接続部(16b)は、前記第5部(16g)に設けられている、付記14-1に記載の電力変換ユニット(B20)。
付記15.
駆動源と、
付記11ないし14のいずれかに記載の電力変換ユニット(B10)と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
A10,A11,A12,A13,A20,A21,A30:半導体装置
B10,B11,B12,B13,B20,B21,B30:電力変換ユニット
C:車両 1:支持体
11:主基板 13:第1電力端子
14:第2電力端子 15:第3電力端子
16:信号端子 16a:根元部
16b:接続部 16c:第1部
16d:第2部 16e:第3部
16f:第4部 16g:第5部
16h:第6部 16i:挿入部
16j:フランジ部信号端子 16j:フランジ部
21:第1半導体素子 22:第2半導体素子
23:サーミスタ 29:導電接合層
31:第1導通部材 32:第2導通部材
41:第1ワイヤ 42:第2ワイヤ
43:第3ワイヤ 44:第4ワイヤ
45:第5ワイヤ 46:第6ワイヤ
47:第7ワイヤ 50:封止樹脂
51:頂面 52:底面
53:第1側面 54:第2側面
55:凹部 59:補助樹脂
61:第1副基板 62:第2副基板
63:スリーブ 68:第2接合層
69:第3接合層 71:放熱部材
81:配線基板 82:支持部材
83:制御回路 84:駆動回路
84A:第1駆動回路 84B:第2駆動回路
88:直流電源 89:モータ
91:車載充電器 92:蓄電池
93:駆動系統 111:絶縁層
112:支持層 113:放熱層
121:第1導電層 121A:第1主面
122:第2導電層 122A:第2主面
129:第1接合層 131:被覆部
132:露出部 141:被覆部
142:露出部 151:被覆部
152:露出部 161,163,165,167:第1信号端子
162,164,166:第2信号端子 169:導電性接合材
211:第1電極 212:第2電極
213:第1ゲート電極 214:第1検出電極
221:第3電極 222:第4電極
223:第2ゲート電極 224:第2検出電極
311:第1主部 312:第1接合部
313:第1連結部 314:第2接合部
315:第2連結部 321:第2主部
322:第3接合部 323:第3連結部
324:第4接合部 325:第4連結部
326:中間部 327:横梁部
509:貫通孔 611:第1搭載層
612:第1金属層 613:第1ゲート配線層
614:第1検出配線層 615:第1温度検出配線層
616:第2検出配線層 621:第2搭載層
622:第2金属層 623:第2ゲート配線層
624:第3検出配線層 625:第2温度検出配線層
626:第4検出配線層 630:筒状部
631,632:フランジ部 711:基部
712:放熱部 811:基材
811A:スルーホール 812:主部配線
813:裏部配線 814:内部配線
841:増幅回路 842:第1スイッチ回路
843:ゲート抵抗 844:第2スイッチ回路
845:電流遮断抵抗 846:過電流検出回路
846A:電流検出抵抗 846B:比較回路
931:インバータ 932:駆動源
V0:基準電圧 a,b,c,d:端子
d1,d2:距離 e,f:端子
r1,r2:抵抗値 x:第2方向
y:第3方向 z:第1方向
B10,B11,B12,B13,B20,B21,B30:電力変換ユニット
C:車両 1:支持体
11:主基板 13:第1電力端子
14:第2電力端子 15:第3電力端子
16:信号端子 16a:根元部
16b:接続部 16c:第1部
16d:第2部 16e:第3部
16f:第4部 16g:第5部
16h:第6部 16i:挿入部
16j:フランジ部信号端子 16j:フランジ部
21:第1半導体素子 22:第2半導体素子
23:サーミスタ 29:導電接合層
31:第1導通部材 32:第2導通部材
41:第1ワイヤ 42:第2ワイヤ
43:第3ワイヤ 44:第4ワイヤ
45:第5ワイヤ 46:第6ワイヤ
47:第7ワイヤ 50:封止樹脂
51:頂面 52:底面
53:第1側面 54:第2側面
55:凹部 59:補助樹脂
61:第1副基板 62:第2副基板
63:スリーブ 68:第2接合層
69:第3接合層 71:放熱部材
81:配線基板 82:支持部材
83:制御回路 84:駆動回路
84A:第1駆動回路 84B:第2駆動回路
88:直流電源 89:モータ
91:車載充電器 92:蓄電池
93:駆動系統 111:絶縁層
112:支持層 113:放熱層
121:第1導電層 121A:第1主面
122:第2導電層 122A:第2主面
129:第1接合層 131:被覆部
132:露出部 141:被覆部
142:露出部 151:被覆部
152:露出部 161,163,165,167:第1信号端子
162,164,166:第2信号端子 169:導電性接合材
211:第1電極 212:第2電極
213:第1ゲート電極 214:第1検出電極
221:第3電極 222:第4電極
223:第2ゲート電極 224:第2検出電極
311:第1主部 312:第1接合部
313:第1連結部 314:第2接合部
315:第2連結部 321:第2主部
322:第3接合部 323:第3連結部
324:第4接合部 325:第4連結部
326:中間部 327:横梁部
509:貫通孔 611:第1搭載層
612:第1金属層 613:第1ゲート配線層
614:第1検出配線層 615:第1温度検出配線層
616:第2検出配線層 621:第2搭載層
622:第2金属層 623:第2ゲート配線層
624:第3検出配線層 625:第2温度検出配線層
626:第4検出配線層 630:筒状部
631,632:フランジ部 711:基部
712:放熱部 811:基材
811A:スルーホール 812:主部配線
813:裏部配線 814:内部配線
841:増幅回路 842:第1スイッチ回路
843:ゲート抵抗 844:第2スイッチ回路
845:電流遮断抵抗 846:過電流検出回路
846A:電流検出抵抗 846B:比較回路
931:インバータ 932:駆動源
V0:基準電圧 a,b,c,d:端子
d1,d2:距離 e,f:端子
r1,r2:抵抗値 x:第2方向
y:第3方向 z:第1方向
Claims (15)
- 第1半導体素子と、
封止樹脂と、
1以上の信号端子と、を備え、
前記封止樹脂は、第1方向の第1側を向く頂面を有し、
前記1以上の信号端子は、前記頂面から前記第1方向の前記第1側に突出しており、且つ前記第1方向と交差する方向に視て前記頂面と重なる根元部および外部との接続に用いられる接続部を含み、
前記根元部および前記接続部は、前記第1方向に視て離れている、半導体装置。 - 前記1以上の信号端子は、前記第1方向と交差する第2方向において第1側に位置する第1信号端子および第2側に位置する第2信号端子を含む、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1信号端子および前記第2信号端子の前記接続部どうしの距離は、前記第1信号端子および前記第2信号端子の前記根元部どうしの距離より短い、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第1信号端子は、前記根元部から前記第1方向の前記第1側に延びる第1部、前記第1部から前記第2方向の前記第2側に延びる第2部および前記第2部から前記第1方向の前記第1側に延びる第3部を含み、
前記第1信号端子の前記接続部は、前記第3部に設けられている、請求項3に記載の半導体装置。 - 前記第1信号端子は、前記根元部から前記第1方向の前記第1側に向かうほど前記第2方向の前記第2側に位置するように傾いた第1部を含む、請求項3に記載の半導体装置。
- 前記第1信号端子は、前記根元部から前記第1方向の前記第1側に延びる第1部および前記第1部から前記第2方向の前記第2側に延びる第2部を含み、
前記第1信号端子の前記接続部は、前記第2部に設けられている、請求項3に記載の半導体装置。 - 前記第1信号端子および前記第2信号端子は、前記第1方向に視て、それぞれのすべてが前記封止樹脂に重なる、請求項3ないし6のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第1信号端子は、前記根元部から前記第1方向の前記第1側に延びる第1部および前記第1部から前記第2方向の前記第2側に延びる第2部を含み、
前記第1信号端子の前記接続部は、前記第2部に設けられており、
前記第2信号端子は、前記根元部から前記第1方向の前記第1側に延びる第4部および前記第4部から前記第2方向の前記第2側に延びる第5部を含み、
前記第2信号端子の前記接続部は、前記第5部に設けられている、請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第1信号端子および前記第2信号端子は、前記第1方向に視て、それぞれの一部が前記封止樹脂からはみ出している、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記接続部は、前記信号端子のうち隣接する部分に対して膨出した形状である、請求項1ないし9のいずれかに記載の半導体装置。
- 請求項2に記載の半導体装置と、
前記半導体装置の前記1以上の信号端子の前記接続部に接続された1以上の配線基板と、を備える、電力変換ユニット。 - 前記1以上の配線基板の前記第2方向の大きさは、前記第1信号端子および前記第2信号端子の前記根元部どうしの距離より小さく、
前記1以上の配線基板は、前記第2方向において前記第1信号端子および前記第2信号端子の前記根元部の間に位置する、請求項11に記載の電力変換ユニット。 - 前記1以上の配線基板は、前記第1方向に交差し、且つ前記第1信号端子および前記第2信号端子に接続された1つの前記配線基板を含む、請求項12に記載の半導体装置。
- 前記1以上の配線基板は、前記第1信号端子に接続され且つ前記第1方向に沿った1つの前記配線基板と、前記第2信号端子に接続され且つ前記第1方向に沿った1つの配線基板と、を含む、請求項12に記載の電力変換ユニット。
- 駆動源と、
請求項11ないし14のいずれかに記載の電力変換ユニットと、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024036806 | 2024-03-11 | ||
| JP2024-036806 | 2024-03-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025192191A1 true WO2025192191A1 (ja) | 2025-09-18 |
Family
ID=97063705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/005366 Pending WO2025192191A1 (ja) | 2024-03-11 | 2025-02-18 | 半導体装置、電力変換ユニットおよび車両 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2025192191A1 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010245096A (ja) * | 2009-04-01 | 2010-10-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
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2025
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