WO2025258458A1 - 半導体装置および半導体モジュール - Google Patents
半導体装置および半導体モジュールInfo
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- WO2025258458A1 WO2025258458A1 PCT/JP2025/020051 JP2025020051W WO2025258458A1 WO 2025258458 A1 WO2025258458 A1 WO 2025258458A1 JP 2025020051 W JP2025020051 W JP 2025020051W WO 2025258458 A1 WO2025258458 A1 WO 2025258458A1
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- semiconductor device
- power terminal
- layer
- sealing resin
- semiconductor
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Definitions
- This disclosure relates to a semiconductor device and a semiconductor module including the semiconductor device.
- Patent Document 1 discloses an example of such a semiconductor device.
- the semiconductor device disclosed in this document includes a first wiring layer and a second wiring layer, a first semiconductor element conductively bonded to the first wiring layer, a second semiconductor element conductively bonded to the second wiring layer and conductive to the first semiconductor element, and a substrate supporting the first wiring layer and the second wiring layer.
- the semiconductor device further includes a first terminal conductive to the first semiconductor element, a second terminal conductive to the second semiconductor element, and a sealing resin covering the first semiconductor element and the second semiconductor element. A portion of each of the first terminal and the second terminal protrudes from the side of the sealing resin.
- external connection members such as bus bars may be conductively joined to each of the first and second terminals.
- conductively joining the external connection members to each of the first and second terminals may require a lot of effort.
- An object of the present disclosure is to provide a semiconductor device that is improved over conventional semiconductor devices.
- an object of the present disclosure is to provide a semiconductor device that can more easily electrically connect an external connection member to a power terminal.
- a semiconductor device provided by a first aspect of the present disclosure comprises a substrate including a first conductive layer, a first semiconductor element bonded to one side of the first conductive layer in a first direction, a first power terminal electrically connected to the first conductive layer and the first semiconductor element, and a sealing resin covering the first semiconductor element.
- the first power terminal When viewed in the first direction, the first power terminal is surrounded by the sealing resin.
- the sealing resin has a first surface facing one side of the first direction.
- the first power terminal has a first engagement portion exposed from the first surface.
- a semiconductor module provided by a second aspect of the present disclosure includes a heat dissipation member and a plurality of semiconductor devices.
- Each of the plurality of semiconductor devices has the same configuration as the semiconductor device provided by the first aspect of the present disclosure.
- the substrate of each of the plurality of semiconductor devices is bonded to one side of the heat dissipation member in the first direction.
- FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor module including a plurality of semiconductor devices according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a plan view corresponding to FIG. 2, showing the sealing resin and the heat dissipation member.
- FIG. 4 is a plan view corresponding to FIG. 3, further showing the first and second conductive members in a transparent manner.
- FIG. 5 is a bottom view of the semiconductor device shown in FIG. 2, in which the heat dissipation member and the bonding layer are omitted.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
- FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
- FIG. 6 is a
- FIG. 8 is a partially enlarged view of FIG. 6, showing the first semiconductor element and its vicinity.
- FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. 6, showing the second semiconductor element and its vicinity.
- FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
- FIG. 12 is a partially enlarged view of FIG.
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
- FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
- FIG. 15 is a partially enlarged view of FIG. 16, showing the third power terminal and its vicinity.
- FIG. 16 is a plan view of the semiconductor module shown in FIG. FIG.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
- FIG. 18 is a plan view of the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure, showing the sealing resin, the heat dissipation member, the first conductive member, and the second conductive member.
- FIG. 19 is a bottom view of the semiconductor device shown in FIG. 18, with the heat dissipation member and bonding layer not shown.
- FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line XX-XX in FIG.
- FIG. 21 is a partially enlarged cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present disclosure, and corresponds to FIG.
- FIG. 22 is a partially enlarged cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 23 is a partially enlarged cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 21, and corresponds to FIG.
- FIG. 24 is a partially enlarged plan view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line XXV-XXV in FIG.
- FIG. 26 is a cross-sectional view taken along line XXVI-XXVI in FIG.
- FIG. 27 is a partially enlarged plan view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 28 is a cross-sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG.
- FIG. 29 is a partially enlarged cross-sectional view of a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present disclosure, and corresponds to FIG.
- FIG. 30 is a partially enlarged plan view of the semiconductor device according to the seventh embodiment of the present disclosure.
- FIG. 31 is a cross-sectional view taken along line XXXI-XXXI in FIG. 32 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 33 is a partial enlarged plan view of a semiconductor device according to a first modified example of the seventh embodiment of the present disclosure.
- 34 is a cross-sectional view taken along line XXXIV-XXXIV in FIG. 33.
- FIG. 35 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG. 33.
- FIG. 36 is a partial enlarged plan view of a semiconductor device according to a second modification of the seventh embodiment of the present disclosure.
- 37 is a cross-sectional view taken along line XXXVII-XXXVII in FIG. 38 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 39 is a partially enlarged plan view of the semiconductor device according to the eighth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 40 is a cross-sectional view taken along line XL-XL in FIG. 41 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 42 is a partial enlarged plan view of a semiconductor device according to a first modified example of the eighth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 43 is a cross-sectional view taken along line XLIII-XLIII in FIG. 44 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 45 is a partial enlarged plan view of a semiconductor device according to a second modification of the eighth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 46 is a cross-sectional view taken along line XLVI-XLVI in FIG. 47 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG. 45.
- FIG. FIG. 48 is a partially enlarged plan view of a semiconductor device according to the ninth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 49 is a cross-sectional view taken along line XLIX-XLIX in FIG.
- FIG. 50 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG.
- FIG. 51 is a partial enlarged plan view of a semiconductor device according to a first modified example of the ninth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 52 is a cross-sectional view taken along line LII-LII in FIG. 53 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG. 51.
- FIG. FIG. 54 is a partial enlarged plan view of a semiconductor device according to a second modification of the ninth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 55 is a cross-sectional view taken along the line LV-LV in FIG. 56 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG. FIG.
- FIG. 57 is a partially enlarged plan view of a semiconductor device according to a third modification of the ninth embodiment of the present disclosure.
- FIG. 58 is a cross-sectional view taken along line LVIII-LVIII in FIG. 59 is a perspective view of a first power terminal provided in the semiconductor device shown in FIG. 57.
- FIG. FIG. 60 is a plan view of a semiconductor device according to the tenth embodiment of the present disclosure, and corresponds to FIG.
- FIG. 61 is a cross-sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 60, and corresponds to FIG.
- a semiconductor device A10 according to a first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 15 .
- the semiconductor device A10 constitutes a part of a semiconductor module B, which will be described later.
- the semiconductor device A10 includes a substrate 10, a first signal wiring 21, a second signal wiring 22, a plurality of first semiconductor elements 31, a plurality of second semiconductor elements 32, two thermistors 33, a first power terminal 34, a second power terminal 35, a third power terminal 36, a sealing resin 60, a plurality of external connection members 71, and a heat dissipation member 81.
- the semiconductor device A10 further includes a plurality of sleeves 29, a first signal terminal 41 to a fourth signal terminal 44, two fifth signal terminals 45, two sixth signal terminals 46, a seventh signal terminal 47, an eighth signal terminal 48, a plurality of first wires 51 to a plurality of fourth wires 54, a fifth wire 55, and a sixth wire 56.
- FIG. 3 shows the sealing resin 60 and the heat dissipation member 81 in a see-through manner.
- Fig. 4 further shows the first conductive member 37 and the second conductive member 38 in a more transparent manner than Fig. 3.
- the transparent sealing resin 60 and heat dissipation member 81 are each shown by imaginary lines (two-dot chain lines).
- the transparent first conductive member 37, second conductive member 38, sealing resin 60, and heat dissipation member 81 are each shown by imaginary lines.
- first direction z the normal direction to first mounting surface 13A of first conductive layer 13 (described later) will be referred to as "first direction z.”
- second direction x The direction perpendicular to first direction z
- third direction y The direction perpendicular to both first direction z and second direction x.
- overlapping refers to two different elements, and includes cases where one element overlaps the other in its entirety, as well as cases where one element overlaps the other in part.
- Semiconductor device A10 converts DC power input to first power terminal 34 and second power terminal 35 into AC power using multiple first semiconductor elements 31 and multiple second semiconductor elements 32.
- the converted AC power is output from third power terminal 36 and input to a power supply target such as a motor.
- Semiconductor device A10 forms part of a power conversion circuit such as an inverter.
- the sealing resin 60 covers the multiple first semiconductor elements 31 and the multiple second semiconductor elements 32.
- the sealing resin 60 is electrically insulating.
- the sealing resin 60 is made of a material containing, for example, black epoxy resin.
- the sealing resin 60 has a top surface 61, a bottom surface 62, first surfaces 631 to 634, multiple first accommodating portions 632A, second accommodating portions 634A, and multiple pedestals 68.
- the top surface 61 faces the same side in the first direction z as the first mounting surface 13A of the first conductive layer 13, which will be described later.
- the bottom surface 62 faces the opposite side from the top surface 61 in the first direction z.
- each of the first surface 631 to the fourth surface 634 faces the same side as the top surface 61 in the first direction z.
- the first surface 631 is located on one side of the top surface 61 in the second direction x.
- the second surface 632 is located between the top surface 61 and the first surface 631 in the second direction x.
- the third surface 633 is located on the opposite side of the first surface 631 from the top surface 61 in the second direction x.
- the fourth surface 634 is located between the top surface 61 and the third surface 633 in the second direction x.
- each of the multiple first storage sections 632A opens from the second surface 632 and is recessed from the second surface 632.
- the multiple first storage sections 632A are arranged along the third direction y.
- Each of the multiple second storage sections 634A opens from the fourth surface 634 and is recessed from the fourth surface 634.
- the multiple second storage sections 634A are arranged along the third direction y.
- the multiple pedestal portions 68 are located at the four corners of the sealing resin 60.
- Each of the multiple pedestal portions 68 has a seat surface 681.
- the seat surface 681 faces the same side as the top surface 61 in the first direction z. In the first direction z, the seat surface 681 is farther from the substrate 10 than the top surface 61.
- Each of the multiple pedestal portions 68 has an opening recessed from the seat surface 681.
- the substrate 10 is located on one side in the first direction z of each of the multiple first semiconductor elements 31 and the multiple second semiconductor elements 32.
- the substrate 10 includes a first insulating layer 11, a second insulating layer 12, a first conductive layer 13, a second conductive layer 14, a third conductive layer 15, a first heat dissipation layer 16, and a second heat dissipation layer 17.
- the elements excluding the second layer 132 of the first conductive layer 13 and the fourth layer 142 of the second conductive layer 14, which will be described later, are composed of a substrate formed, for example, by active metal brazing (AMB).
- AMB active metal brazing
- the first insulating layer 11 is located on the opposite side of the first conductive layer 13 in the first direction z from the multiple first semiconductor elements 31.
- the first insulating layer 11 carries the first conductive layer 13 and the third conductive layer 15.
- the first insulating layer 11 includes a ceramic such as aluminum nitride (AlN).
- the first insulating layer 11 is covered with a sealing resin 60.
- the first conductive layer 13 is located between the first insulating layer 11 and the multiple first semiconductor elements 31 in the first direction z.
- the first conductive layer 13 carries the multiple first semiconductor elements 31, first signal wiring 21, and first power terminals 34.
- the first conductive layer 13 contains copper (Cu).
- the first conductive layer 13 is covered with a sealing resin 60.
- the first conductive layer 13 has a first mounting surface 13A facing the side opposite to the side facing the first insulating layer 11 in the first direction z.
- the first conductive layer 13 includes a first layer 131 and a second layer 132.
- the first layer 131 is bonded to the first insulating layer 11.
- the first layer 131 carries a first power terminal 34.
- the second layer 132 is located on the opposite side of the first insulating layer 11 in the first direction z relative to the first layer 131.
- the second layer 132 includes a first mounting surface 13A.
- the second layer 132 carries a plurality of first semiconductor elements 31 and first signal wiring 21.
- the second layer 132 is conductively bonded to the first layer 131 via a bonding layer 39.
- the dimension of the second layer 132 in the first direction z is larger than the dimension of the first layer 131 in the first direction z.
- the bonding layer 39 is, for example, solder.
- the bonding layer 39 may be a sintered body of metal particles.
- the metal particles include, for example, silver (Ag).
- the third conductive layer 15 is located between the first insulating layer 11 and the second power terminal 35 in the first direction z. As shown in FIG. 4, the third conductive layer 15 is spaced apart from the first conductive layer 13 in a direction perpendicular to the first direction z. The third conductive layer 15 carries the second power terminal 35.
- the composition of the third conductive layer 15 includes copper.
- the third conductive layer 15 is covered with a sealing resin 60.
- the first heat dissipation layer 16 is located on the opposite side of the first insulating layer 11 from the first conductive layer 13 in the first direction z.
- the first heat dissipation layer 16 is bonded to the first insulating layer 11.
- the first heat dissipation layer 16 is exposed from the bottom surface 62 of the sealing resin 60.
- the composition of the first heat dissipation layer 16 includes copper. When viewed in the first direction z, the first heat dissipation layer 16 overlaps the first conductive layer 13.
- the second insulating layer 12 is located on the opposite side of the second semiconductor elements 32 from the second conductive layer 14 in the first direction z. As shown in Figure 4, the second insulating layer 12 is spaced apart from the first insulating layer 11 in the second direction x. The second insulating layer 12 carries the second conductive layer 14. The second insulating layer 12 contains ceramics such as aluminum nitride. The second insulating layer 12 is covered with a sealing resin 60.
- the second conductive layer 14 is located between the second insulating layer 12 and the multiple second semiconductor elements 32 in the first direction z. As shown in Figure 4, the second conductive layer 14 is spaced apart from the first conductive layer 13 in the second direction x.
- the third conductive layer 15 carries the multiple second semiconductor elements 32, second signal wiring 22, and third power terminals 36.
- the second conductive layer 14 contains copper.
- the second conductive layer 14 is covered with a sealing resin 60.
- the second conductive layer 14 has a second mounting surface 14A facing the side opposite to the side facing the second insulating layer 12 in the first direction z.
- the second conductive layer 14 includes a third layer 141 and a fourth layer 142.
- the third layer 141 is bonded to the second insulating layer 12.
- the third layer 141 carries the third power terminal 36.
- the fourth layer 142 is located on the opposite side of the third layer 141 from the second insulating layer 12 in the first direction z.
- the fourth layer 142 includes a second mounting surface 14A.
- the fourth layer 142 carries a plurality of second semiconductor elements 32 and second signal wiring 22.
- the fourth layer 142 is conductively bonded to the third layer 141 via a bonding layer 39.
- the dimension of the fourth layer 142 in the first direction z is larger than the dimension of the third layer 141 in the first direction z.
- the second heat dissipation layer 17 is located on the opposite side of the second insulating layer 12 from the second conductive layer 14 in the first direction z.
- the second heat dissipation layer 17 is bonded to the second insulating layer 12.
- the second heat dissipation layer 17 is spaced apart from the first heat dissipation layer 16 in the second direction x.
- the second heat dissipation layer 17 is exposed from the bottom surface 62 of the sealing resin 60.
- the composition of the second heat dissipation layer 17 includes copper. When viewed in the first direction z, the second heat dissipation layer 17 overlaps the second conductive layer 14.
- the multiple first semiconductor elements 31 are bonded to the first mounting surface 13A of the first conductive layer 13 (second layer 132).
- Each of the multiple first semiconductor elements 31 is the same element.
- the multiple first semiconductor elements 31 are, for example, MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors).
- the multiple first semiconductor elements 31 include field effect transistors including MISFETs (Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistors) and bipolar transistors such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors).
- the multiple first semiconductor elements 31 are n-channel MOSFETs with a vertical structure.
- the multiple first semiconductor elements 31 include a compound semiconductor substrate.
- the composition of the compound semiconductor substrate includes silicon carbide (SiC).
- the multiple first semiconductor elements 31 are arranged along the third direction y.
- each of the multiple first semiconductor elements 31 has a first electrode 311, a second electrode 312, a first gate electrode 313, and two first detection electrodes 314.
- the first electrode 311 faces the first mounting surface 13A of the first conductive layer 13 in the first direction z.
- a current corresponding to the power before being converted by the first semiconductor element 31 flows through the first electrode 311.
- the first electrode 311 corresponds to the drain of the first semiconductor element 31.
- the first electrode 311 is conductively bonded to the first mounting surface 13A via the bonding layer 39.
- the first electrode 311 of each of the multiple first semiconductor elements 31 is electrically connected to the first conductive layer 13.
- the second electrode 312 is located on the opposite side of the first electrode 311 in the first direction z.
- a current corresponding to the power converted by the first semiconductor element 31 flows through the second electrode 312.
- the second electrode 312 corresponds to the source of the first semiconductor element 31.
- the first gate electrode 313 is located on the same side as the second electrode 312 in the first direction z.
- a gate voltage for driving the first semiconductor element 31 is applied to the first gate electrode 313.
- the area of the first gate electrode 313 is smaller than the area of the second electrode 312 when viewed in the first direction z.
- the two first detection electrodes 314 are located on the same side as the second electrode 312 and the first gate electrode 313 in the first direction z.
- the first detection electrodes 314 are located on opposite sides of each other in the third direction y, with the first gate electrode 313 sandwiched between them.
- a voltage equivalent to the voltage applied to the second electrode 312 is applied to each of the two first detection electrodes 314.
- the area of each of the two first detection electrodes 314 is approximately equal to the area of the first gate electrode 313.
- the multiple second semiconductor elements 32 are bonded to the second mounting surface 14A of the second conductive layer 14 (fourth layer 142).
- Each of the multiple second semiconductor elements 32 is the same element as each of the multiple first semiconductor elements 31 shown in Figure 8. Therefore, the multiple second semiconductor elements 32 are n-channel MOSFETs with a vertical structure.
- the multiple second semiconductor elements 32 are arranged along the third direction y.
- each of the multiple second semiconductor elements 32 has a third electrode 321, a fourth electrode 322, a second gate electrode 323, and two second detection electrodes 324.
- the third electrode 321 faces the second mounting surface 14A of the second conductive layer 14.
- a current corresponding to the power before being converted by the second semiconductor element 32 flows through the third electrode 321.
- the third electrode 321 corresponds to the drain of the second semiconductor element 32.
- the third electrode 321 is conductively bonded to the second mounting surface 14A via the bonding layer 39.
- the third electrode 321 of each of the multiple second semiconductor elements 32 is electrically connected to the second conductive layer 14.
- the fourth electrode 322 is located on the opposite side of the third electrode 321 in the first direction z.
- a current corresponding to the power converted by the second semiconductor element 32 flows through the fourth electrode 322.
- the fourth electrode 322 corresponds to the source of the second semiconductor element 32.
- the second gate electrode 323 is located on the same side as the fourth electrode 322 in the first direction z.
- a gate voltage for driving the second semiconductor element 32 is applied to the second gate electrode 323.
- the area of the second gate electrode 323 is smaller than the area of the fourth electrode 322 when viewed in the first direction z.
- the two second detection electrodes 324 are located on the same side as the fourth electrode 322 and the second gate electrode 323 in the first direction z.
- the second detection electrodes 324 are located on opposite sides of each other in the third direction y, with the second gate electrode 323 sandwiched between them.
- a voltage equivalent to the voltage applied to the fourth electrode 322 is applied to each of the two second detection electrodes 324.
- the area of each of the two second detection electrodes 324 is approximately equal to the area of the second gate electrode 323.
- the first signal wiring 21 is located on the opposite side of the first insulating layer 11 from the first conductive layer 13 in the first direction z. As shown in FIG. 4, the first signal wiring 21 is located between the multiple first semiconductor elements 31 and the first and second power terminals 34 and 35 in the second direction x. The first signal wiring 21 is covered with a sealing resin 60.
- the first signal wiring 21 has a first base layer 211, a first metal layer 212, a first wiring layer 213, a third wiring layer 214, two fifth wiring layers 215, and a seventh wiring layer 216.
- the first base layer 211 includes a first wiring layer 213, a third wiring layer 214, two fifth wiring layers 215, and a seventh wiring layer 216.
- the first base layer 211 is made of ceramics, for example.
- the first base layer 211 may be made of a resin sheet.
- the first metal layer 212 is located between the first mounting surface 13A of the first conductive layer 13 (second layer 132) and the first base layer 211 in the first direction z.
- the first metal layer 212 is bonded to the first base layer 211.
- the first metal layer 212 contains copper.
- the first metal layer 212 is bonded to the first mounting surface 13A via a bonding layer 39.
- the first wiring layer 213 is located on the opposite side of the first base layer 211 from the first metal layer 212 in the first direction z.
- the first wiring layer 213 is bonded to the first base layer 211.
- the composition of the first wiring layer 213 includes copper.
- the first wiring layer 213 includes a portion extending in the third direction y.
- the third wiring layer 214 is located on the opposite side of the first metal layer 212 from the first base layer 211 in the first direction z.
- the third wiring layer 214 is bonded to the first base layer 211.
- the third wiring layer 214 contains copper.
- the third wiring layer 214 includes a portion extending in the third direction y. This extending portion is located adjacent to the first wiring layer 213 in the second direction x.
- the two fifth wiring layers 215 are located on the opposite side of the first metal layer 212 from the first base layer 211 in the first direction z.
- the two fifth wiring layers 215 are bonded to the first base layer 211.
- the two fifth wiring layers 215 are adjacent to each other in the third direction y.
- the composition of the two fifth wiring layers 215 includes copper.
- the seventh wiring layer 216 is located on one side of the two fifth wiring layers 215 in the third direction y.
- the seventh wiring layer 216 is located on the opposite side of the first metal layer 212 in the first direction z, with the first base layer 211 as the reference.
- the seventh wiring layer 216 is bonded to the first base layer 211.
- the composition of the seventh wiring layer 216 includes copper.
- the second signal wiring 22 is located on the opposite side of the second insulating layer 12 in the first direction z with the second conductive layer 14 as the reference. As shown in FIG. 4, the second signal wiring 22 is located between the multiple second semiconductor elements 32 and the third power terminal 36 in the second direction x. The second signal wiring 22 is covered with a sealing resin 60.
- the second signal wiring 22 has a second base layer 221, a second metal layer 222, a second wiring layer 223, a fourth wiring layer 224, two sixth wiring layers 225, and an eighth wiring layer 226.
- the second base layer 221 includes a second wiring layer 223, a fourth wiring layer 224, two sixth wiring layers 225, and an eighth wiring layer 226.
- the second base layer 221 is made of ceramics, for example.
- the second base layer 221 may be made of a resin sheet.
- the second metal layer 222 is located between the second mounting surface 14A of the second conductive layer 14 (fourth layer 142) and the second base layer 221 in the first direction z.
- the second metal layer 222 is bonded to the second base layer 221.
- the second metal layer 222 contains copper.
- the second metal layer 222 is bonded to the second mounting surface 14A via a bonding layer 39.
- the second wiring layer 223 is located on the opposite side of the second metal layer 222 from the second base layer 221 in the first direction z.
- the second wiring layer 223 is bonded to the second base layer 221.
- the composition of the second wiring layer 223 includes copper.
- the second wiring layer 223 includes a portion extending in the third direction y.
- the fourth wiring layer 224 is located on the opposite side of the second metal layer 222 from the second base layer 221 in the first direction z.
- the fourth wiring layer 224 is bonded to the second base layer 221.
- the composition of the fourth wiring layer 224 includes copper.
- the fourth wiring layer 224 includes a portion extending in the third direction y. This extending portion is located next to the second wiring layer 223 in the second direction x.
- the two sixth wiring layers 225 are located on the opposite side of the second metal layer 222 from the second base layer 221 in the first direction z.
- the two sixth wiring layers 225 are bonded to the second base layer 221.
- the two sixth wiring layers 225 are adjacent to each other in the third direction y.
- the composition of the two sixth wiring layers 225 includes copper.
- the eighth wiring layer 226 is located on one side of the two sixth wiring layers 225 in the third direction y.
- the eighth wiring layer 226 is located on the opposite side of the second metal layer 222 in the first direction z, with the second base layer 221 as the reference.
- the eighth wiring layer 226 is bonded to the second base layer 221.
- the composition of the eighth wiring layer 226 includes copper.
- the multiple sleeves 29 are individually conductively bonded to the first wiring layer 213, the third wiring layer 214, the two fifth wiring layers 215, and the seventh wiring layer 216 of the first signal wiring 21 via bonding layers 39.
- the multiple sleeves 29 are individually conductively bonded to the second wiring layer 223, the fourth wiring layer 224, the two sixth wiring layers 225, and the eighth wiring layer 226 of the second signal wiring 22 via bonding layers 39.
- Each of the multiple sleeves 29 is cylindrical and extends in the first direction z.
- the multiple sleeves 29 are made of a material that includes a conductor such as a metal.
- one of the two thermistors 33 is conductively bonded to the two fifth wiring layers 215 of the first signal wiring 21.
- the other of the two thermistors 33 is conductively bonded to the two sixth wiring layers 225 of the second signal wiring 22.
- the two thermistors 33 are used as temperature detection sensors for the semiconductor device A10.
- the first power terminal 34 is located on the opposite side of the first signal wiring 21 from the multiple first semiconductor elements 31 in the second direction x. As shown in FIG. 6, the first power terminal 34 is conductively bonded to the first layer 131 of the first conductive layer 13. As a result, the first power terminal 34 is electrically connected to the first electrodes 311 of each of the multiple first semiconductor elements 31. As shown in FIG. 2, the first power terminal 34 is surrounded by sealing resin 60. The first power terminal 34 is exposed from the first surface 631 of the sealing resin 60. In the semiconductor device A10, the first power terminal 34 is a P terminal (positive electrode) to which DC power to be converted is input.
- the composition of the first power terminal 34 includes copper. As shown in FIGS. 13 and 14, the first power terminal 34 has a first end face 34A, a first circumferential surface 34B, a second circumferential surface 34C, a first engagement portion 341, and a first protrusion 342.
- the first end surface 34A faces the same side as the first surface 631 of the sealing resin 60 in the first direction z.
- the first end surface 34A is exposed from the first surface 631.
- the periphery of the first end surface 34A is circular.
- the first engagement portion 341 is exposed from the first surface 631.
- the first engagement portion 341 is surrounded by the first end surface 34A when viewed in the first direction z.
- the area of the first end surface 34A is larger than the area of the first engagement portion 341.
- the first engagement portion 341 opens from the first end surface 34A.
- the first engagement portion 341 extends in the first direction z.
- the first engagement portion 341 penetrates in the first direction z.
- the first circumferential surface 34B faces in a direction perpendicular to the first direction z.
- the first circumferential surface 34B defines a first engagement portion 341.
- a thread is formed on the first circumferential surface 34B.
- the thread is, for example, a female thread.
- the second circumferential surface 34C faces the opposite side to the first circumferential surface 34B in a direction perpendicular to the first direction z.
- the second circumferential surface 34C is a convex curved surface and stands up in the first direction z.
- the second circumferential surface 34C is in contact with the sealing resin 60.
- the first protrusion 342 protrudes from the second circumferential surface 34C.
- the first protrusion 342 is conductively joined to the first layer 131 of the first conductive layer 13.
- the first protrusion 342 includes two portions located opposite each other in the third direction y with respect to the second circumferential surface 34C. When viewed in the first direction z, the periphery of each of the two portions includes a curve that is convex in the third direction y.
- the second power terminal 35 is located on the opposite side of the first semiconductor elements 31 from the first signal wiring 21 in the second direction x.
- the second power terminal 35 is spaced apart from the first power terminal 34 in the third direction y.
- the second power terminal 35 is conductively bonded to the third conductive layer 15.
- the second power terminal 35 is surrounded by the sealing resin 60.
- the second power terminal 35 is exposed from the first surface 631 of the sealing resin 60.
- the second power terminal 35 is an N terminal (negative electrode) to which DC power to be converted is input.
- the second power terminal 35 contains copper.
- the second power terminal 35 has a second end surface 35A and a second engagement portion 351.
- the second end surface 35A faces the same side as the first surface 631 of the sealing resin 60 in the first direction z.
- the second end surface 35A is exposed from the first surface 631.
- the second engagement portion 351 is exposed from the first surface 631.
- the second engagement portion 351 is surrounded by the second end surface 35A when viewed in the first direction z.
- the area of the second end surface 35A is larger than the area of the second engagement portion 351.
- the second engagement portion 351 opens from the second end surface 35A.
- the second engagement portion 351 extends in the first direction z.
- the second engagement portion 351 penetrates in the first direction z.
- the third power terminal 36 is located on the opposite side of the second signal wiring 22 from the multiple second semiconductor elements 32 in the second direction x. As shown in FIGS. 6 and 7, the third power terminal 36 is conductively bonded to the third layer 141 of the second conductive layer 14. This allows the third power terminal 36 to be electrically connected to the third electrodes 321 of each of the multiple second semiconductor elements 32. As shown in FIG. 2, the third power terminal 36 is surrounded by the sealing resin 60. The third power terminal 36 is exposed from the third surface 633 of the sealing resin 60. The AC power converted by the multiple first semiconductor elements 31 and the multiple second semiconductor elements 32 is output from the third power terminal 36.
- the composition of the third power terminal 36 includes copper. As shown in FIG. 15, the third power terminal 36 has a third end surface 36A and a third engagement portion 361.
- the third end surface 36A faces the same side as the third surface 633 of the sealing resin 60 in the first direction z.
- the third end surface 36A is exposed from the third surface 633.
- the third engagement portion 361 is exposed from the third surface 633.
- the third engagement portion 361 is surrounded by the third end surface 36A when viewed in the first direction z.
- the area of the third end surface 36A is larger than the area of the third engagement portion 361 when viewed in the first direction z.
- the third engagement portion 361 opens from the third end surface 36A.
- the third engagement portion 361 extends in the first direction z.
- the third engagement portion 361 penetrates in the first direction z.
- the first conductive member 37 is located on the opposite side of the first conductive layer 13 with respect to the multiple first semiconductor elements 31.
- the first conductive member 37 is spaced apart from the first conductive layer 13.
- the first conductive member 37 is a metal clip.
- the first conductive member 37 contains copper.
- the first conductive member 37 is covered with sealing resin 60.
- one side of the first conductive member 37 in the second direction x is conductively bonded to the second electrode 312 of each of the multiple first semiconductor elements 31 via the bonding layer 39. As a result, the first conductive member 37 is electrically connected to the second electrode 312 of each of the multiple first semiconductor elements 31.
- the other side of the first conductive member 37 is conductively bonded to the second mounting surface 14A of the second conductive layer 14 (fourth layer 142) via the bonding layer 39.
- the first conductive member 37 is electrically connected to the third electrode 321 of each of the multiple second semiconductor elements 32. Therefore, the second electrode 312 of each of the multiple first semiconductor elements 31 is electrically connected to the third electrode 321 of each of the multiple second semiconductor elements 32.
- the second conductive member 38 is located on the opposite side of the second conductive layer 14 with respect to the multiple second semiconductor elements 32.
- the second conductive member 38 is spaced apart from the first conductive layer 13 and the first conductive member 37.
- the second conductive member 38 is a metal clip.
- the second conductive member 38 contains copper.
- the second conductive member 38 is covered with sealing resin 60.
- one side of the second conductive member 38 in the second direction x is conductively bonded to the fourth electrode 322 of each of the multiple second semiconductor elements 32 via the bonding layer 39. As a result, the second conductive member 38 is electrically connected to the fourth electrode 322 of each of the multiple second semiconductor elements 32.
- the other side of the second conductive member 38 is conductively bonded to the third conductive layer 15 via the bonding layer 39.
- the second conductive member 38 is electrically connected to the third power terminal 36. Therefore, the third power terminal 36 is electrically connected to the fourth electrode 322 of each of the multiple second semiconductor elements 32.
- the first signal terminal 41 is press-fit into one of the multiple sleeves 29 that is conductively bonded to the first wiring layer 213 of the first signal wiring 21. This provides electrical continuity between the first signal terminal 41 and the first wiring layer 213.
- a gate voltage is applied to the first signal terminal 41 to drive the multiple first semiconductor elements 31.
- the first signal terminal 41 is a metal pin extending in the first direction z. As shown in FIG. 10, a portion of the first signal terminal 41 protrudes from the second surface 632 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2, when viewed in the first direction z, the first signal terminal 41 overlaps one of the multiple first accommodating portions 632A of the sealing resin 60.
- each of the multiple first wires 51 is conductively bonded to the first gate electrode 313 of each of the multiple first semiconductor elements 31 and the first wiring layer 213 of the first signal wiring 21. This allows the first signal terminal 41 to be electrically connected to the first gate electrode 313 of each of the multiple first semiconductor elements 31.
- the multiple first wires 51 are covered with sealing resin 60.
- the composition of the multiple first wires 51 includes gold (Au).
- the composition of the multiple first wires 51 may include either aluminum (Al) or copper.
- the second signal terminal 42 is press-fit into one of the multiple sleeves 29 that is conductively bonded to the second wiring layer 223 of the second signal wiring 22. This provides electrical continuity between the second signal terminal 42 and the second wiring layer 223.
- a gate voltage is applied to the second signal terminal 42 to drive the multiple second semiconductor elements 32.
- the second signal terminal 42 is a metal pin that extends in the first direction z. As shown in FIG. 11, a portion of the second signal terminal 42 protrudes from the fourth surface 634 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2, when viewed in the first direction z, the second signal terminal 42 overlaps one of the multiple second accommodating portions 634A of the sealing resin 60.
- each of the multiple second wires 52 is conductively bonded to the second gate electrode 323 of each of the multiple second semiconductor elements 32 and the second wiring layer 223 of the second signal wiring 22. This allows the second signal terminal 42 to be electrically connected to the second gate electrode 323 of each of the multiple second semiconductor elements 32.
- the multiple second wires 52 are covered with sealing resin 60.
- the composition of the multiple second wires 52 includes gold. Alternatively, the composition of the multiple second wires 52 may include either aluminum or copper.
- the third signal terminal 43 is press-fit into one of the multiple sleeves 29 that is conductively bonded to the third wiring layer 214 of the first signal wiring 21. This electrically connects the third signal terminal 43 to the third wiring layer 214.
- a voltage that is equipotential to the voltage applied to the two first detection electrodes 314 of each of the multiple first semiconductor elements 31 is applied to the third signal terminal 43.
- the third signal terminal 43 is a metal pin that extends in the first direction z. As shown in FIG. 10, a portion of the third signal terminal 43 protrudes from the second surface 632 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2, when viewed in the first direction z, the third signal terminal 43 overlaps one of the multiple first accommodating portions 632A of the sealing resin 60.
- each of the multiple third wires 53 is conductively bonded to one of the two first detection electrodes 314 of each of the multiple first semiconductor elements 31 and to the third wiring layer 214 of the first signal wiring 21.
- the third signal terminal 43 is electrically connected to one of the two first detection electrodes 314 of each of the multiple first semiconductor elements 31.
- the multiple third wires 53 are covered with sealing resin 60.
- the composition of the multiple third wires 53 includes gold.
- the composition of the multiple third wires 53 may include either aluminum or copper.
- the fourth signal terminal 44 is press-fit into one of the multiple sleeves 29 that is conductively bonded to the fourth wiring layer 224 of the second signal wiring 22. This electrically connects the fourth signal terminal 44 to the fourth wiring layer 224.
- a voltage equivalent to the voltage applied to the two second detection electrodes 324 of each of the multiple second semiconductor elements 32 is applied to the fourth signal terminal 44.
- the fourth signal terminal 44 is a metal pin extending in the first direction z. As shown in FIG. 11, a portion of the fourth signal terminal 44 protrudes from the fourth surface 634 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2, when viewed in the first direction z, the fourth signal terminal 44 overlaps one of the multiple second accommodating portions 634A of the sealing resin 60.
- each of the multiple fourth wires 54 is conductively bonded to one of the two second detection electrodes 324 of each of the multiple second semiconductor elements 32 and to the fourth wiring layer 224 of the second signal wiring 22.
- the fourth signal terminal 44 is electrically connected to one of the two second detection electrodes 324 of each of the multiple second semiconductor elements 32.
- the multiple fourth wires 54 are covered with sealing resin 60.
- the composition of the multiple fourth wires 54 includes gold.
- the composition of the multiple fourth wires 54 may include either aluminum or copper.
- the two fifth signal terminals 45 are individually press-fitted into two of the multiple sleeves 29 that are conductively bonded to the two fifth wiring layers 215 of the first signal wiring 21. As a result, the two fifth signal terminals 45 are individually conductive to the two fifth wiring layers 215. As the temperature of the semiconductor device A10 rises, when the two thermistors 33 that are conductively bonded to the two fifth wiring layers 215 become conductive, the two fifth signal terminals 45 become mutually conductive. As shown in FIG. 10 , a portion of each of the two fifth signal terminals 45 protrudes from the second surface 632 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2 , when viewed in the first direction z, the two fifth signal terminals 45 individually overlap two of the multiple first housing portions 632A of the sealing resin 60.
- the two sixth signal terminals 46 are individually press-fitted into two of the multiple sleeves 29 that are conductively bonded to the two sixth wiring layers 225 of the second signal wiring 22. As a result, the two sixth signal terminals 46 are individually conductive to the two sixth wiring layers 225. As the temperature of the semiconductor device A10 rises, when the two thermistors 33 that are conductively bonded to the two sixth wiring layers 225 become conductive, the two sixth signal terminals 46 become mutually conductive. As shown in FIG. 11 , a portion of each of the two sixth signal terminals 46 protrudes from the fourth surface 634 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2 , when viewed in the first direction z, the two sixth signal terminals 46 individually overlap two of the multiple second housing portions 634A of the sealing resin 60.
- the seventh signal terminal 47 is press-fit into one of the multiple sleeves 29 that is conductively bonded to the seventh wiring layer 216 of the first signal wiring 21. This provides electrical continuity between the seventh signal terminal 47 and the seventh wiring layer 216. A voltage equipotential to the voltage applied to the first conductive layer 13 is applied to the seventh signal terminal 47.
- the seventh signal terminal 47 is a metal pin extending in the first direction z. As shown in FIG. 10, a portion of the seventh signal terminal 47 protrudes from the second surface 632 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2, when viewed in the first direction z, the seventh signal terminal 47 overlaps one of the multiple first accommodating portions 632A of the sealing resin 60.
- the fifth wire 55 is conductively bonded to the seventh wiring layer 216 of the first signal wiring 21 and the first mounting surface 13A of the first conductive layer 13 (second layer 132). This allows the seventh signal terminal 47 to be electrically connected to the first conductive layer 13.
- the fifth wire 55 is covered with sealing resin 60.
- the composition of the fifth wire 55 includes gold.
- the composition of the fifth wire 55 may include either aluminum or copper.
- the eighth signal terminal 48 is press-fit into one of the multiple sleeves 29 that is conductively bonded to the eighth wiring layer 226 of the second signal wiring 22. This electrically connects the eighth signal terminal 48 to the eighth wiring layer 226.
- a voltage equipotential to the voltage applied to the second conductive layer 14 is applied to the eighth signal terminal 48.
- the eighth signal terminal 48 is a metal pin extending in the first direction z. As shown in FIG. 11, a portion of the eighth signal terminal 48 protrudes from the fourth surface 634 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2, when viewed in the first direction z, the eighth signal terminal 48 overlaps one of the multiple second accommodating portions 634A of the sealing resin 60.
- the sixth wire 56 is conductively bonded to the eighth wiring layer 226 of the second signal wiring 22 and the second mounting surface 14A of the second conductive layer 14 (fourth layer 142). This provides electrical continuity between the eighth signal terminal 48 and the second conductive layer 14.
- the sixth wire 56 is covered with a sealing resin 60.
- the composition of the sixth wire 56 includes gold.
- the composition of the sixth wire 56 may include either aluminum or copper.
- the sealing resin 60 has a first restriction surface 641, a second restriction surface 642, a third restriction surface 643, a fourth restriction surface 644, a first recess 65, a second recess 66, and a third recess 67.
- the first restricting surface 641 rises from the first surface 631 of the sealing resin 60.
- the first restricting surface 641 faces the side where the first power terminals 34 are located, with the multiple first semiconductor elements 31 as the reference in the second direction x.
- the second surface 632 of the sealing resin 60 is located on the opposite side of the first surface 631 from the first restricting surface 641 in the second direction x.
- the first restricting surface 641 includes a portion located on the opposite side of the first surface 631 from the second surface 632 in the first direction z.
- the second restricting surface 642 rises from the first surface 631 of the sealing resin 60.
- the second restricting surface 642 faces the side where the first power terminal 34 is located, with the second power terminal 35 as the reference in the third direction y.
- the second restricting surface 642 is located between the first power terminal 34 and the second power terminal 35 in the third direction y.
- the third restricting surface 643 rises from the third surface 633 of the sealing resin 60.
- the third restricting surface 643 faces the side where the third power terminals 36 are located, with the plurality of second semiconductor elements 32 as the reference in the second direction x.
- the fourth surface 634 of the sealing resin 60 is located on the opposite side of the third surface 633 with the third restricting surface 643 as the reference in the second direction x.
- the third restricting surface 643 includes a portion located on the opposite side of the third surface 633 with the fourth surface 634 as the reference in the first direction z.
- the fourth restricting surface 644 rises from the first surface 631 of the sealing resin 60.
- the fourth restricting surface 644 faces the side where the second power terminal 35 is located, relative to the first power terminal 34 in the third direction y.
- the fourth restricting surface 644 is located between the second restricting surface 642 and the second power terminal 35 in the third direction y.
- the first recess 65 is recessed from the second surface 632 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 12, the first recess 65 is located between the first signal terminal 41 and the first and second power terminals 34 and 35 in the second direction x. The first recess 65 extends in the third direction y.
- the second recess 66 is recessed in the first direction z from the side where the first surface 631 of the sealing resin 60 is located. As shown in FIG. 12, the second recess 66 is located between the second restricting surface 642 and the second power terminal 35 in the third direction y. The second recess 66 extends in the second direction x. The second recess 66 is connected to the first recess 65.
- the third recess 67 is recessed from the fourth surface 634 of the sealing resin 60. As shown in FIG. 2, the third recess 67 is located between the second signal terminal 42 and the third power terminal 36 in the second direction x. The third recess 67 extends in the third direction y.
- the multiple external connection members 71 are individually conductively joined to the first power terminal 34, the second power terminal 35, and the third power terminal 36.
- the multiple external connection members 71 include, for example, bus bars.
- Each of the multiple external connection members 71 is conductively joined to one of the first power terminal 34, the second power terminal 35, and the third power terminal 36 via a fastening member 72.
- the fastening member 72 is, for example, a bolt.
- the fastening member 72 is threadedly engaged with the first engaging portion 341 of the first power terminal 34.
- the external connection member 71 contacts the first end face 34A of the first power terminal 34.
- the heat dissipation member 81 is bonded to the first heat dissipation layer 16 and the second heat dissipation layer 17 via a bonding layer 83.
- the heat dissipation member 81 is used to cool the semiconductor device A10.
- the heat dissipation member 81 contains metal.
- the heat dissipation member 81 is made of a material containing aluminum.
- the bonding layer 83 contains a sintered body of metal particles.
- the metal particles contain silver. Alternatively, the metal particles may contain copper.
- the bottom surface 62 of the sealing resin 60 is in contact with the heat dissipation member 81.
- the semiconductor module B includes multiple semiconductor devices A10.
- multiple semiconductor devices A10 are arranged in the third direction y.
- the heat dissipation members 81 of the multiple semiconductor devices A10 are integrated.
- the sealing resin 60 of the multiple semiconductor devices A10 is also integrated.
- the sealing resin 60 of each of the integrated multiple semiconductor devices A10 is referred to as a sealing body 82.
- the sealing body 82 is in contact with the heat dissipation member 81.
- the sealing body 82 has two openings 821.
- Each of the two openings 821 opens from the side opposite the side on which the heat dissipation member 81 is located, with the base material 10 of each of the multiple semiconductor devices A10 as the reference in the first direction z.
- each of the two openings 821 is located between the base material 10 of each of two adjacent semiconductor devices A10 among the multiple semiconductor devices A10.
- each of the two openings 821 penetrates in the first direction z.
- the heat dissipation member 81 is exposed from each of the two openings 821.
- the heat dissipation member 81 is flat. Additionally, the heat dissipation member 81 may be provided with fins or the like to improve heat dissipation on the side opposite to the side on which the base material 10 of each of the multiple semiconductor devices A10 is located in the first direction z.
- the semiconductor device A10 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631.
- the first power terminal 34 has a first end surface 34A that is exposed from the first surface 631 of the sealing resin 60. When viewed in the first direction z, the first engagement portion 341 is surrounded by the first end surface 34A. This configuration makes it possible to uniformize the current density at the interface between the external connection member 71 and the first end surface 34A.
- the first engagement portion 341 opens from the first end surface 34A of the first power terminal 34 and extends in the first direction z.
- the fastening member 72 can be inserted into the first engagement portion 341 to conductively join the external connection member 71 to the first power terminal 34.
- the first power terminal 34 has a first circumferential surface 34B that defines the first engagement portion 341.
- a thread is formed on the first circumferential surface 34B.
- the first power terminal 34 has a second peripheral surface 34C facing the opposite side to the first peripheral surface 34B in a direction perpendicular to the first direction z, and a first protruding portion 342 protruding from the second peripheral surface 34C.
- the first protruding portion 342 is conductively joined to the first conductive layer 13.
- FIG. 18 shows the first conductive member 37, the second conductive member 38, the sealing resin 60, and the heat dissipation member 81 in a transparent manner.
- the first conductive member 37, the second conductive member 38, the sealing resin 60, and the heat dissipation member 81 are each shown with imaginary lines.
- semiconductor device A20 the configuration of the substrate 10 differs from that of semiconductor device A10.
- the second insulating layer 12 is connected to one side of the first insulating layer 11 in the second direction x.
- the second heat dissipation layer 17 is connected to one side of the first heat dissipation layer 16 in the second direction x.
- the semiconductor device A20 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A20 can also more easily electrically bond the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A20 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- second insulating layer 12 is connected to first insulating layer 11.
- Second heat dissipation layer 17 is connected to first heat dissipation layer 16. This configuration makes the distribution of heat generated from each of first semiconductor element 31 and second semiconductor element 32 and conducted to each of first heat dissipation layer 16 and second heat dissipation layer 17 more uniform. This improves the heat dissipation performance of semiconductor device A20.
- FIG. 21 A semiconductor device A30 according to a third embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 21 to 23.
- elements that are the same as or similar to those in the semiconductor device A10 described above are designated by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
- Figures 21, 22, and 23 correspond to Figures 13, 14, and 15, respectively, which show the semiconductor device A10.
- semiconductor device A30 the configuration of the first power terminal 34, second power terminal 35, and third power terminal 36 differs from that of semiconductor device A10.
- each of the first power terminal 34 and the second power terminal 35 protrudes in the first direction z from the first surface 631 of the sealing resin 60.
- a portion of the third power terminal 36 protrudes in the first direction z from the third surface 633 of the sealing resin 60.
- the semiconductor device A30 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A30 can also more easily electrically bond the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A30 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- a portion of the first power terminal 34 protrudes from the first surface 631 of the sealing resin 60. This configuration ensures that the external connection member 71 can be in more reliable contact with the first end surface 34A of the first power terminal 34 when conductively joining the external connection member 71 to the first power terminal 34. This prevents a decrease in the current flowing from the external connection member 71 to the first power terminal 34.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A10.
- the first power terminal 34 has a second protruding portion 343.
- the second protruding portion 343 protrudes from the second peripheral surface 34C.
- the second protruding portion 343 is in contact with the sealing resin 60.
- the second protruding portion 343 is spaced apart from the first protruding portion 342 in the first direction z.
- the second protruding portion 343 includes the first end surface 34A. When viewed in the first direction z, the second protruding portion 343 surrounds the first engagement portion 341.
- the semiconductor device A40 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A40 can also more easily electrically bond the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A40 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- the first power terminal 34 has a second protruding portion 343 that protrudes from the second peripheral surface 34C.
- the second protruding portion 343 is spaced apart from the first protruding portion 342 in the first direction z.
- the second protruding portion 343 includes the first end surface 34A. This configuration further increases the contact area of the first end surface 34A with the external connection member 71. This allows more current to flow through the first power terminal 34.
- a semiconductor device A50 according to a fifth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 27 and 28.
- elements that are the same as or similar to those in the semiconductor device A10 described above are denoted by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of the semiconductor device A40 described above.
- the second protrusion 343 of the first power terminal 34 is located between the first protrusion 342 and the first surface 631 of the sealing resin 60 in the first direction z. Both sides of the second protrusion 343 in the first direction z are sandwiched between the sealing resin 60.
- the semiconductor device A50 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A50 can also more easily electrically bond the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A50 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- the first power terminal 34 has a second protrusion 343 that protrudes from the second peripheral surface 34C.
- the second protrusion 343 is located between the first protrusion 342 and the first surface 631 of the sealing resin 60 in the first direction z.
- This configuration provides the first power terminal 34 with an anchor effect relative to the sealing resin 60.
- both sides of the second protrusion 343 in the first direction z are sandwiched between the sealing resin 60, the substrate 10 can be more effectively prevented from falling off the sealing resin 60.
- the second protrusion 343 surrounds the first engagement portion 341 when viewed in the first direction z. This configuration effectively suppresses stress concentration in the sealing resin 60 caused by torque applied to the first power terminal 34 in the first direction z when conductively joining the external connection member 71 to the first power terminal 34.
- FIG. 29 corresponds to Fig. 13 showing the semiconductor device A10.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A10.
- the first engagement portion 341 of the first power terminal 34 protrudes from the first end face 34A.
- a hole provided in the external connection member 71 that penetrates in the first direction z is fitted into the first engagement portion 341. This eliminates the need for a fastening member 72.
- the semiconductor device A60 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A60 can also more easily electrically bond the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A60 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- a semiconductor device A70 according to a seventh embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 30 to 32.
- elements that are the same as or similar to those in the semiconductor device A10 described above are given the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
- semiconductor device A70 the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A10.
- the first power terminal 34 has a fillet portion 344.
- the fillet portion 344 is connected to the first protrusion portion 342 and the second peripheral surface 34C. As shown in Figure 31, the fillet portion 344 is covered with sealing resin 60.
- the fillet portion 344 includes two first portions 344A, two second portions 344B, and two third portions 344C.
- the two first portions 344A are located on opposite sides of the second peripheral surface 34C in the third direction y.
- the two second portions 344B are individually connected to one side of each of the two first portions 344A in the second direction x.
- the two second portions 344B are in contact with each other in the third direction y.
- the two third portions 344C are located on the opposite side of the two second portions 344B from the two first portions 344A in the second direction x.
- the two third portions 344C are individually connected to the two first portions 344A.
- the two third portions 344C are in contact with each other in the third direction y.
- the area of each of the two first portions 344A is larger than the area of each of the two second portions 344B and the two third portions 344C.
- the surfaces of the two first portions 344A, the two second portions 344B, and the two third portions 344C are each concavely curved.
- semiconductor device A71 according to a first modified example of the seventh embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 33 to 35.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A70.
- the first power terminal 34 has a fillet portion 344 and two chamfered portions 345.
- the two chamfered portions 345 are located on opposite sides of the second circumferential surface 34C in the second direction x.
- Each of the two chamfered portions 345 is covered with sealing resin 60.
- Each of the two chamfered portions 345 is connected to the fillet portion 344.
- Each of the two chamfered portions 345 is a flat surface facing the second direction x. As shown in Figure 34, the surface of the fillet portion 344 is a flat surface.
- semiconductor device A72 according to a second modified example of the seventh embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 36 to 38.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A70.
- the first power terminal 34 has a fillet portion 344 and two chamfered portions 345.
- Each of the two chamfered portions 345 is connected to the fillet portion 344 and the second circumferential surface 34C and reaches the first end surface 34A.
- the area of each of the two chamfered portions 345 is larger than the area of each of the two chamfered portions 345 of the first power terminal 34 in the semiconductor device A71.
- the second circumferential surface 34C includes two portions located on opposite sides of the two chamfered portions 345 in the third direction y. Each of the two portions is inclined with respect to the first end surface 34A.
- the semiconductor device A70 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A70 also makes it easier to electrically connect the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A70 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- semiconductor device A80 the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A10.
- the first protrusion 342 of the first power terminal 34 surrounds the entire periphery of the second circumferential surface 34C.
- the periphery of the first protrusion 342 is circular.
- semiconductor device A81 according to a first modified example of the eighth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 42 to 44.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A80.
- the second peripheral surface 34C of the first power terminal 34 is inclined with respect to the first end surface 34A.
- semiconductor device A82 according to a second modified example of the eighth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 45 to 47.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A80.
- the first power terminal 34 has a fillet portion 344.
- the fillet portion 344 surrounds the entire periphery of the second circumferential surface 34C.
- the surface of the fillet portion 344 is flat.
- the semiconductor device A80 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A80 can also more easily electrically bond the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A80 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- the first protrusion 342 of the first power terminal 34 surrounds the entire second peripheral surface 34C. This configuration further reduces the concentration of shear stress that occurs at the interface between the first conductive layer 13 and the first power terminal 34 due to torque in the first direction z that is applied to the first power terminal 34 when the external connection member 71 is conductively joined to the first power terminal 34 using the fastening member 72. This more effectively prevents fracture of the conductive joint between the first conductive layer 13 and the first power terminal 34.
- a semiconductor device A90 according to a ninth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 48 to 50.
- elements that are the same as or similar to those in the semiconductor device A10 and the semiconductor device A70 described above are designated by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A10.
- the first protrusion 342 of the first power terminal 34 includes two portions located on opposite sides of the second circumferential surface 34C in the third direction y.
- the periphery of each of the two portions includes a straight line extending in the second direction x.
- semiconductor device A91 according to a first modified example of the ninth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 51 to 53.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A90.
- the first power terminal 34 has two chamfered portions 345.
- Each of the two chamfered portions 345 connects to the second circumferential surface 34C and reaches the first end surface 34A.
- the second circumferential surface 34C includes two portions located on opposite sides of the two chamfered portions 345 in the third direction y. Each of the two portions is inclined with respect to the first end surface 34A.
- semiconductor device A92 according to a second modified example of the ninth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 54 to 56.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A90.
- the first end surface 34A of the first power terminal 34 is polygonal when viewed in the first direction z.
- the second circumferential surface 34C of the first power terminal 34 includes multiple portions that face in different directions perpendicular to the first direction z. Each of the multiple portions is flat and stands upright in the first direction z.
- semiconductor device A93 according to a third modified example of the ninth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 57 to 59.
- the configuration of the first power terminal 34 differs from that of semiconductor device A90.
- the first end surface 34A of the first power terminal 34 when viewed in the first direction z, is polygonal.
- the second circumferential surface 34C of the first power terminal 34 includes multiple portions facing in different directions perpendicular to the first direction z. Each of the multiple portions is flat. Some of the multiple portions are inclined with respect to the first end surface 34A. When viewed in the second direction x, the second circumferential surface 34C is trapezoidal.
- the semiconductor device A90 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, with this configuration, the semiconductor device A90 can also more easily electrically bond the external connection member 71 to the first power terminal 34. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A90 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- FIG. 60 A semiconductor device A100 according to a tenth embodiment of the present disclosure will be described with reference to Figures 60 and 61.
- elements that are the same as or similar to those in the semiconductor device A10 described above are designated by the same reference numerals, and duplicated descriptions will be omitted.
- Figures 60 and 61 correspond to Figures 3 and 6, respectively, which show the semiconductor device A10.
- semiconductor device A100 the configuration of the substrate 10 differs from that of semiconductor device A10.
- the first conductive layer 13 of the substrate 10 is a single member having only the first layer 131.
- the first layer 131 includes a first mounting surface 13A.
- the first signal wiring 21, the multiple first semiconductor elements 31, and the first power terminals 34 are all mounted on the first mounting surface 13A.
- each of the multiple first semiconductor elements 31 and the first power terminals 34 are conductively joined to the first mounting surface 13A.
- the second conductive layer 14 of the substrate 10 is a single member having only the third layer 141.
- the third layer 141 includes the second mounting surface 14A.
- the second signal wiring 22, the multiple second semiconductor elements 32, and the third power terminal 36 are all mounted on the second mounting surface 14A.
- each of the multiple second semiconductor elements 32 and the third power terminal 36 are conductively joined to the first mounting surface 14A.
- the semiconductor device A100 comprises a substrate 10 including a first conductive layer 13, a first semiconductor element 31, a first power terminal 34, and a sealing resin 60.
- the first power terminal 34 is surrounded by the sealing resin 60 when viewed in the first direction z.
- the sealing resin 60 has a first surface 631 facing one side in the first direction z.
- the first power terminal 34 has a first engaging portion 341 exposed from the first surface 631. Therefore, this configuration makes it easier to electrically connect the external connection member 71 to the first power terminal 34 in the semiconductor device A100 as well. Furthermore, by sharing a configuration in common with the semiconductor device A10, the semiconductor device A100 achieves the same effects as the semiconductor device A10.
- Appendix 1 a substrate (10) including a first conductive layer (13); a first semiconductor element (31) bonded to one side of the first conductive layer in the first direction (z); a first power terminal (34) electrically connected to the first conductive layer and the first semiconductor element; a sealing resin (60) that covers the first semiconductor element, When viewed in the first direction, the first power terminal is surrounded by the sealing resin, The sealing resin has a first surface (631) facing one side in the first direction, The first power terminal has a first engagement portion (341) exposed from the first surface.
- the first power terminal (34) has a first end surface (34A) facing the same side as the first surface (631) in the first direction (z), the first end surface is exposed from the first surface,
- the semiconductor device (A10) according to Appendix 1 wherein, when viewed in the first direction, the first engagement portion (341) is surrounded by the first end surface.
- Appendix 3 The semiconductor device (A10) according to Appendix 2, wherein the area of the first end surface (34A) is larger than the area of the first engagement portion (341) when viewed in the first direction (z).
- Appendix 4 The semiconductor device (A10) according to Appendix 2, wherein the first engagement portion (341) opens from the first end surface (34A).
- Appendix 7. The semiconductor device (A10) according to Appendix 5, wherein the first semiconductor element (31) and the first power terminal (34) are conductively joined to the first conductive layer (13).
- the first power terminal (34) has a first peripheral surface (34B) that faces a direction perpendicular to the first direction (z) and defines the first engagement portion (341),
- the first power terminal (34) has a second peripheral surface (34C) facing the opposite side to the first peripheral surface (34B) in a direction perpendicular to the first direction (z), and a first protruding portion (342) protruding from the second peripheral surface,
- the second peripheral surface is in contact with the sealing resin (60),
- the first power terminal (34) has a second protruding portion (343) protruding from the second peripheral surface (34C), A semiconductor device (A40, A50) described in Appendix 9, wherein the second protrusion is in contact with the sealing resin (60) and is spaced apart from the first protrusion (342) in the first direction (z).
- Appendix 11 A semiconductor device (A50) described in Appendix 10, wherein the second protrusion (343) is located between the first protrusion (342) and the first surface (631) in the first direction (z).
- Appendix 12 The semiconductor device (A40) described in Appendix 10, wherein the second protrusion (343) includes the first end surface (34A). Appendix 13.
- the semiconductor device further includes a second semiconductor element (32) that is electrically connected to the first semiconductor element (31) and is covered with the sealing resin (60),
- the substrate (10) includes a second conductive layer (14) spaced apart from the first conductive layer (13) in a second direction (x) perpendicular to the first direction (z),
- the semiconductor device (A10) according to any one of appendices 7 to 12, wherein the second semiconductor element (32) is conductively bonded to the second conductive layer. Appendix 14.
- the power supply further includes a second power terminal (35) that is electrically connected to the second semiconductor element (32), the second power terminal is spaced from the first power terminal (34) in a third direction (y) perpendicular to each of the first direction (z) and the second direction (x);
- the semiconductor device further includes a first signal terminal (41) that is electrically connected to the first semiconductor element (31),
- the sealing resin (60) has a second surface (632) facing the same side as the first surface (631) in the first direction (z), the second surface is located on one side of the first surface in the second direction (x),
- the sealing resin (60) has a third surface (633) facing the same side as the first surface (631) in the first direction (z), The third surface is located on the opposite side of the first surface with respect to the second surface (632) in the second direction (x),
- Appendix 17. The semiconductor device (A10) according to any one of appendices 1 to 12, further comprising an external connection member (71) conductively joined to the first power terminal (34). Appendix 18.
- the sealing resin (60) of each of the plurality of semiconductor devices (A10) is integrated to form a sealing body (82), the sealing body has an opening (821) that opens from the opposite side to the side on which the heat dissipation member (81) is located, with respect to the base material (10) of each of the plurality of semiconductor devices in the first direction (z), A semiconductor module (B) according to Appendix 18, wherein, when viewed in the first direction, the opening is located between the substrate of each of two adjacent semiconductor devices among the plurality of semiconductor devices. Appendix 20.
- the opening (821) penetrates in the first direction (z), 20.
- the semiconductor module (B) according to claim 19, wherein the heat dissipation member (81) is exposed from the opening. Appendix 21.
- the sealing resin (60) has a first recess (65) recessed from the second surface (632), The semiconductor device (A10) described in Appendix 15, wherein the first recess is located between the first signal terminal (41) and the first power terminal (34) in the second direction (x).
- the sealing resin (60) has a first accommodating portion (632A) that opens from the second surface (632) and is spaced from the first recess (65),
- the semiconductor device further includes a second signal terminal (42) that is electrically connected to the second semiconductor element (32),
- the sealing resin (60) has a fourth surface (634) facing the same side as the first surface (631) in the first direction (z), The fourth surface is located between the second surface (632) and the third surface (633) in the second direction (x),
- the sealing resin (60) has a third recess (67) recessed from the fourth surface (634),
- Appendix 26 is
- the first conductive layer (13) includes a first layer (131) and a second layer (132) conductively bonded to one side of the first layer in the first direction (z), the first power terminal (34) is conductively bonded to the first layer;
- Appendix 27. The semiconductor device (A10) described in Appendix 26, wherein the dimension of the second layer (132) in the first direction (z) is larger than the dimension of the first layer (131) in the first direction. Appendix 28.
- the substrate (10) includes a first insulating layer (11) located on the opposite side of the first semiconductor element (31) with respect to the first conductive layer (13) in the first direction (z), and a second insulating layer (12) located on the opposite side of the second semiconductor element (32) with respect to the second conductive layer (14) in the first direction,
- the first layer (131) is bonded to the first insulating layer
- the substrate (10) includes a first heat dissipation layer (16) located on the opposite side of the first conductive layer (13) with respect to the first insulating layer (11) in the first direction (z), and a second heat dissipation layer (17) located on the opposite side of the second conductive layer (14) with respect to the second insulating layer (12) in the first direction, the first heat dissipation layer is bonded to the first insulating layer; the second heat dissipation layer is bonded to the second insulating layer;
- the sealing resin (60) has a bottom surface (62) facing the opposite side to the first surface in the first direction,
- the second insulating layer (12) is spaced apart from the first insulating layer (11); The semiconductor device (A10) according to Appendix 29, wherein the second heat dissipation layer (17) is spaced apart from the first heat dissipation layer (16).
- the second insulating layer (12) is connected to the first insulating layer (11), The semiconductor device (A20) according to Appendix 29, wherein the second heat dissipation layer (17) is connected to the first heat dissipation layer (16).
- the power supply further includes a third power terminal (36) that is electrically connected to the second semiconductor element (32), the second conductive layer (14) is a single member;
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Abstract
半導体装置は、第1導電層を含む基材と、前記第1導電層の第1方向の一方側に接合された第1半導体素子と、前記第1導電層および前記第1半導体素子に導通する第1電力端子と、前記第1半導体素子を覆う封止樹脂とを備える。前記第1方向に視て、前記第1電力端子は、前記封止樹脂に囲まれている。前記封止樹脂は、前記第1方向の一方側を向く第1面を有する。前記第1電力端子は、前記第1面から露出する第1係合部を有する。
Description
本開示は、半導体装置と、当該半導体装置を具備する半導体モジュールとに関する。
従来、MOSFETやIGBTなどのスイッチング機能を有する複数の半導体素子を搭載した半導体装置が広く知られている。当該半導体装置は、主に電力変換に用いられる。特許文献1には、当該半導体装置の一例が開示されている。同文献に開示された半導体装置は、第1配線層および第2配線層と、第1配線層に導電接合された第1半導体素子と、第2配線層に導電接合され、かつ第1半導体素子に導通する第2半導体素子と、第1配線層および第2配線層を支持する基板とを備える。さらに当該半導体装置は、第1半導体素子に導通する第1端子と、第2半導体素子に導通する第2端子と、第1半導体素子および第2半導体素子を覆う封止樹脂とを備える。第1端子および第2端子の各々の一部は、封止樹脂の側面から突出している。
特許文献1に開示されている半導体装置においては、第1端子および第2端子の各々にバスバーなどの外部接続部材を導電接合することがある。この場合において、平面視において第1端子および第2端子の各々が封止樹脂に囲まれた構成である場合、当該第1端子および当該第2端子の各々に対して外部接続部材を導電接合する際、当該外部接続部材の導電接合に手間を要することがある。
[概要]
本開示は、従来よりも改良が施された半導体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、電力端子に対する外部接続部材の導電接合を、より容易にすることが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
本開示は、従来よりも改良が施された半導体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、電力端子に対する外部接続部材の導電接合を、より容易にすることが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
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導電層を含む基材と、前記第1導電層の第1方向の一方側に接合された第1半導体素子と、前記第1導電層および前記第1半導体素子に導通する第1電力端子と、前記第1半導体素子を覆う封止樹脂とを備える。前記第1方向に視て、前記第1電力端子は、前記封止樹脂に囲まれている。前記封止樹脂は、前記第1方向の一方側を向く第1面を有する。前記第1電力端子は、前記第1面から露出する第1係合部を有する。
本開示の第2の側面によって提供される半導体モジュールは、放熱部材と、複数の半導体装置とを備える。前記複数の半導体装置の各々は、本開示の第1の側面によって提供される半導体装置と同一の構成を具備する。前記複数の半導体装置の各々の基材は、前記放熱部材の第1方向の一方側に接合されている。
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。
第1実施形態:
図1~図15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、後述する半導体モジュールBの一部を構成する。半導体装置A10は、基材10、第1信号配線21、第2信号配線22、複数の第1半導体素子31、複数の第2半導体素子32、2つのサーミスタ33、第1電力端子34、第2電力端子35、第3電力端子36、封止樹脂60、複数の外部接続部材71、および放熱部材81を備える。半導体装置A10は、複数のスリーブ29、第1信号端子41~第4信号端子44、2つの第5信号端子45、2つの第6信号端子46、第7信号端子47、第8信号端子48、複数の第1ワイヤ51~複数の第4ワイヤ54、第5ワイヤ55および第6ワイヤ56をさらに備える。ここで、図3は、理解の便宜上、封止樹脂60および放熱部材81を透過している。図4は、理解の便宜上、図3に対して第1導通部材37および第2導通部材38をさらに透過している。図3では、透過した封止樹脂60および放熱部材81の各々を想像線(二点鎖線)で示している。図4では、透過した第1導通部材37、第2導通部材38、封止樹脂60および放熱部材81の各々を想像線で示している。
図1~図15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、後述する半導体モジュールBの一部を構成する。半導体装置A10は、基材10、第1信号配線21、第2信号配線22、複数の第1半導体素子31、複数の第2半導体素子32、2つのサーミスタ33、第1電力端子34、第2電力端子35、第3電力端子36、封止樹脂60、複数の外部接続部材71、および放熱部材81を備える。半導体装置A10は、複数のスリーブ29、第1信号端子41~第4信号端子44、2つの第5信号端子45、2つの第6信号端子46、第7信号端子47、第8信号端子48、複数の第1ワイヤ51~複数の第4ワイヤ54、第5ワイヤ55および第6ワイヤ56をさらに備える。ここで、図3は、理解の便宜上、封止樹脂60および放熱部材81を透過している。図4は、理解の便宜上、図3に対して第1導通部材37および第2導通部材38をさらに透過している。図3では、透過した封止樹脂60および放熱部材81の各々を想像線(二点鎖線)で示している。図4では、透過した第1導通部材37、第2導通部材38、封止樹脂60および放熱部材81の各々を想像線で示している。
半導体装置A10の説明においては、便宜上、後述する第1導電層13の第1搭載面13Aの法線方向を「第1方向z」と呼ぶ。第1方向zに対して直交する方向を「第2方向x」と呼ぶ。第1方向zおよび第2方向xの双方に対して直交する方向を「第3方向y」と呼ぶ。さらに半導体装置A10の説明において「重なっている。」とは、異なる2つの要素に関し、一方の要素の全体が他方の要素に重なっている場合の他、一方の要素の一部が他方の要素に重なっている場合も含む。
半導体装置A10は、第1電力端子34および第2電力端子35に入力された直流電力を、複数の第1半導体素子31、および複数の第2半導体素子32により交流電力に変換する。変換された交流電力は、第3電力端子36から出力されるとともに、モータなどの電力供給対象に入力される。半導体装置A10は、インバータなどの電力変換回路の一部を構成する。
封止樹脂60は、図6、図10および図11に示すように、複数の第1半導体素子31、および複数の第2半導体素子32を覆っている。封止樹脂60は、電気絶縁性を有する。封止樹脂60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4に示すように、封止樹脂60は、頂面61、底面62、第1面631~第4面634、複数の第1収容部632A、第2収容部634A、および複数の台座部68を有する。
図6、図7および図10に示すように、頂面61は、第1方向zにおいて後述する第1導電層13の第1搭載面13Aと同じ側を向く。底面62は、第1方向zにおいて頂面61とは反対側を向く。
図2、図6および図7に示すように、第1面631~第4面634の各々は、第1方向zにおいて頂面61と同じ側を向く。第1面631は、頂面61の第2方向xの一方側に位置する。第2面632は、第2方向xにおいて頂面61と第1面631との間に位置する。第3面633は、第2方向xにおいて頂面61を基準として第1面631とは反対側に位置する。第4面634は、第2方向xにおいて頂面61と第3面633との間に位置する。
図2および図6に示すように、複数の第1収容部632Aの各々は、第2面632から開口するとともに、第2面632から凹んでいる。複数の第1収容部632Aは、第3方向yに沿って配列されている。複数の第2収容部634Aの各々は、第4面634から開口するとともに、第4面634から凹んでいる。複数の第2収容部634Aは、第3方向yに沿って配列されている。
図2に示すように、第1方向zの視て、複数の台座部68は、封止樹脂60の四隅に位置する。複数の台座部68の各々は、座面681を有する。座面681は、第1方向zにおいて頂面61と同じ側を向く。第1方向zにおいて、座面681は、頂面61よりも基材10から離れている。複数の台座部68の各々には、座面681から凹む開口が設けられている。
基材10は、図4~図7に示すように、複数の第1半導体素子31、および複数の第2半導体素子32の各々の第1方向zの一方側に位置する。基材10は、第1絶縁層11、第2絶縁層12、第1導電層13、第2導電層14、第3導電層15、第1放熱層16および第2放熱層17を含む。これらのうち、後述する第1導電層13の第2層132と、第2導電層14の第4層142とを除く要素は、たとえば活性金属接合法(AMB;Active Metal Brazing)により形成された基板から構成される。
第1絶縁層11は、図6および図10に示すように、第1方向zにおいて第1導電層13を基準として複数の第1半導体素子31とは反対側に位置する。第1絶縁層11は、第1導電層13および第3導電層15を搭載している。第1絶縁層11は、たとえば窒化アルミニウム(AlN)などのセラミックスを含む。第1絶縁層11は、封止樹脂60に覆われている。
第1導電層13は、図6および図10に示すように、第1方向zにおいて第1絶縁層11と複数の第1半導体素子31との間に位置する。第1導電層13は、複数の第1半導体素子31、第1信号配線21および第1電力端子34を搭載している。第1導電層13の組成は、銅(Cu)を含む。第1導電層13は、封止樹脂60に覆われている。第1導電層13は、第1方向zにおいて第1絶縁層11に対向する側とは反対側を向く第1搭載面13Aを有する。
図6および図10に示すように、第1導電層13は、第1層131および第2層132を含む。第1層131は、第1絶縁層11に接合されている。第1層131は、第1電力端子34を搭載している。第2層132は、第1方向zにおいて第1層131を基準として第1絶縁層11とは反対側に位置する。第2層132は、第1搭載面13Aを含む。第2層132は、複数の第1半導体素子31、および第1信号配線21を搭載している。第2層132は、接合層39を介して第1層131に導電接合されている。第2層132の第1方向zの寸法は、第1層131の第1方向zの寸法より大きい。ここで、接合層39は、たとえばハンダである。この他、接合層39は、金属粒子の焼結体でもよい。この場合、当該金属粒子は、たとえば銀(Ag)を含む。
第3導電層15は、図14に示すように、第1方向zにおいて第1絶縁層11と第2電力端子35との間に位置する。図4に示すように、第3導電層15は、第1方向zに対して直交する方向において第1導電層13から離れている。第3導電層15は、第2電力端子35を搭載している。第3導電層15の組成は、銅を含む。第3導電層15は、封止樹脂60に覆われている。
第1放熱層16は、図6、図7および図10に示すように、第1方向zにおいて第1絶縁層11を基準として第1導電層13とは反対側に位置する。第1放熱層16は、第1絶縁層11に接合されている。図5に示すように、第1放熱層16は、封止樹脂60の底面62から露出している。第1放熱層16の組成は、銅を含む。第1方向zに視て、第1放熱層16は、第1導電層13に重なっている。
第2絶縁層12は、図6および図11に示すように、第1方向zにおいて第2導電層14を基準として複数の第2半導体素子32とは反対側に位置する。図4に示すように、第2絶縁層12は、第2方向xにおいて第1絶縁層11から離れている。第2絶縁層12は、第2導電層14を搭載している。第2絶縁層12は、たとえば窒化アルミニウムなどのセラミックスを含む。第2絶縁層12は、封止樹脂60に覆われている。
第2導電層14は、図6および図11に示すように、第1方向zにおいて第2絶縁層12と複数の第2半導体素子32との間に位置する。図4に示すように、第2導電層14は、第2方向xにおいて第1導電層13から離れている。第3導電層15は、複数の第2半導体素子32、第2信号配線22および第3電力端子36を搭載している。第2導電層14の組成は、銅を含む。第2導電層14は、封止樹脂60に覆われている。第2導電層14は、第1方向zにおいて第2絶縁層12に対向する側とは反対側を向く第2搭載面14Aを有する。
図6および図11に示すように、第2導電層14は、第3層141および第4層142を含む。第3層141は、第2絶縁層12に接合されている。第3層141は、第3電力端子36を搭載している。第4層142は、第1方向zにおいて第3層141を基準として第2絶縁層12とは反対側に位置する。第4層142は、第2搭載面14Aを含む。第4層142は、複数の第2半導体素子32、および第2信号配線22を搭載している。第4層142は、接合層39を介して第3層141に導電接合されている。第4層142の第1方向zの寸法は、第3層141の第1方向zの寸法より大きい。
第2放熱層17は、図6、図7および図11に示すように、第1方向zにおいて第2絶縁層12を基準として第2導電層14とは反対側に位置する。第2放熱層17は、第2絶縁層12に接合されている。図5に示すように、第2放熱層17は、第2方向xにおいて第1放熱層16から離れている。第2放熱層17は、封止樹脂60の底面62から露出している。第2放熱層17の組成は、銅を含む。第1方向zに視て、第2放熱層17は、第2導電層14に重なっている。
複数の第1半導体素子31は、図6および図10に示すように、第1導電層13(第2層132)の第1搭載面13Aに接合されている。複数の第1半導体素子31の各々は、いずれも同一の素子である。ここで、複数の第1半導体素子31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31は、MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor)を含む電界効果トランジスタや、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のようなバイポーラトランジスタを含む。半導体装置A10の説明においては、複数の第1半導体素子31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31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。複数の第1半導体素子31は、第3方向yに沿って配列されている。
図4および図8に示すように、複数の第1半導体素子31の各々は、第1電極311、第2電極312、第1ゲート電極313、および2つの第1検出電極314を有する。
図8に示すように、第1電極311は、第1方向zにおいて第1導電層13の第1搭載面13Aに対向している。半導体装置A10においては、第1電極311には、第1半導体素子31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311は、第1半導体素子31のドレインに相当する。第1電極311は、接合層39を介して第1搭載面13A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31の各々の第1電極311は、第1導電層13に導通している。
図8に示すように、第2電極312は、第1方向zにおいて第1電極311とは反対側に位置する。半導体装置A10においては、第2電極312には、第1半導体素子31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312は、第1半導体素子31のソースに相当する。
図8に示すように、第1ゲート電極313は、第1方向zにおいて第2電極312と同じ側に位置する。第1ゲート電極313には、第1半導体素子31を駆動するためのゲート電圧が印加される。図4に示すように、第1方向zに視て、第1ゲート電極313の面積は、第2電極312の面積より小さい。
図4に示すように、2つの第1検出電極314は、第1方向zにおいて第2電極312および第1ゲート電極313と同じ側に位置する。第1検出電極314は、第3方向yにおいて第1ゲート電極313を間に挟んで互いに反対側に位置する。2つの第1検出電極314の各々には、第2電極312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、2つの第1検出電極314の各々の面積は、第1ゲート電極313の面積と略等しい。
複数の第2半導体素子32は、図6および図11に示すように、第2導電層14(第4層142)の第2搭載面14Aに接合されている。複数の第2半導体素子32の各々は、図8に示す複数の第1半導体素子31の各々と同一の素子である。したがって、複数の第2半導体素子32は、nチャネル型であり、かつ縦型構造のMOSFETである。複数の第2半導体素子32は、第3方向yに沿って配列されている。
図4および図9に示すように、複数の第2半導体素子32の各々は、第3電極321、第4電極322、第2ゲート電極323、および2つの第2検出電極324を有する。
図9に示すように、第3電極321は、第2導電層14の第2搭載面14Aに対向している。半導体装置A10においては、第3電極321には、第2半導体素子32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321は、第2半導体素子32のドレインに相当する。第3電極321は、接合層39を介して第2搭載面14A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32の各々の第3電極321は、第2導電層14に導通している。
図9に示すように、第4電極322は、第1方向zにおいて第3電極321とは反対側に位置する。半導体装置A10においては、第4電極322には、第2半導体素子32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322は、第2半導体素子32のソースに相当する。
図9に示すように、第2ゲート電極323は、第1方向zにおいて第4電極322と同じ側に位置する。第2ゲート電極323には、第2半導体素子32を駆動するためのゲート電圧が印加される。図4に示すように、第1方向zに視て、第2ゲート電極323の面積は、第4電極322の面積より小さい。
図4に示すように、2つの第2検出電極324は、第1方向zにおいて第4電極322および第2ゲート電極323と同じ側に位置する。第2検出電極324は、第3方向yにおいて第2ゲート電極323を間に挟んで互いに反対側に位置する。2つの第2検出電極324の各々には、第4電極322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、2つの第2検出電極324の各々の面積は、第2ゲート電極323の面積と略等しい。
第1信号配線21は、図6に示すように、第1方向zにおいて第1導電層13を基準として第1絶縁層11とは反対側に位置する。図4に示すように、第1信号配線21は、第2方向xにおいて、複数の第1半導体素子31と、第1電力端子34および第2電力端子35との間に位置する。第1信号配線21は、封止樹脂60に覆われている。第1信号配線21は、第1基層211、第1金属層212、第1配線層213、第3配線層214、2つの第5配線層215、および第7配線層216を有する。
図4および図13に示すように、第1基層211は、第1配線層213、第3配線層214、2つの第5配線層215、および第7配線層216を搭載している。第1基層211は、たとえばセラミックスからなる。この他、第1基層211は、樹脂シートからなる場合でもよい。
図13に示すように、第1金属層212は、第1方向zにおいて第1導電層13(第2層132)の第1搭載面13Aと、第1基層211との間に位置する。第1金属層212は、第1基層211に接合されている。第1金属層212の組成は、銅を含む。第1金属層212は、接合層39を介して第1搭載面13Aに接合されている。
図13に示すように、第1配線層213は、第1方向zにおいて第1基層211を基準として第1金属層212とは反対側に位置する。第1配線層213は、第1基層211に接合されている。第1配線層213の組成は、銅を含む。第1配線層213は、第3方向yに延びる部分を含む。
図13に示すように、第3配線層214は、第1方向zにおいて第1基層211を基準として第1金属層212とは反対側に位置する。第3配線層214は、第1基層211に接合されている。第3配線層214の組成は、銅を含む。第3配線層214は、第3方向yに延びる部分を含む。当該延びる部分は、第2方向xにおいて第1配線層213の隣に位置する。
図13に示すように、2つの第5配線層215は、第1方向zにおいて第1基層211を基準として第1金属層212とは反対側に位置する。2つの第5配線層215は、第1基層211に接合されている。図4に示すように、2つの第5配線層215は、第3方向yにおいて互いに隣り合っている。2つの第5配線層215の組成は、銅を含む。
図4に示すように、第7配線層216は、2つの第5配線層215の第3方向yの一方側に位置する。第7配線層216は、第1方向zにおいて第1基層211を基準として第1金属層212とは反対側に位置する。第7配線層216は、第1基層211に接合されている。第7配線層216の組成は、銅を含む。
第2信号配線22は、図6に示すように、第1方向zにおいて第2導電層14を基準として第2絶縁層12とは反対側に位置する。図4に示すように、第2信号配線22は、第2方向xにおいて、複数の第2半導体素子32と、第3電力端子36との間に位置する。第2信号配線22は、封止樹脂60に覆われている。第2信号配線22は、第2基層221、第2金属層222、第2配線層223、第4配線層224、2つの第6配線層225、および第8配線層226を有する。
図4および図15に示すように、第2基層221は、第2配線層223、第4配線層224、2つの第6配線層225、および第8配線層226を搭載している。第2基層221は、たとえばセラミックスからなる。この他、第2基層221は、樹脂シートからなる場合でもよい。
図15に示すように、第2金属層222は、第1方向zにおいて第2導電層14(第4層142)の第2搭載面14Aと、第2基層221との間に位置する。第2金属層222は、第2基層221に接合されている。第2金属層222の組成は、銅を含む。第2金属層222は、接合層39を介して第2搭載面14Aに接合されている。
図15に示すように、第2配線層223は、第1方向zにおいて第2基層221を基準として第2金属層222とは反対側に位置する。第2配線層223は、第2基層221に接合されている。第2配線層223の組成は、銅を含む。第2配線層223は、第3方向yに延びる部分を含む。
図15に示すように、第4配線層224は、第1方向zにおいて第2基層221を基準として第2金属層222とは反対側に位置する。第4配線層224は、第2基層221に接合されている。第4配線層224の組成は、銅を含む。第4配線層224は、第3方向yに延びる部分を含む。当該延びる部分は、第2方向xにおいて第2配線層223の隣に位置する。
図15に示すように、2つの第6配線層225は、第1方向zにおいて第2基層221を基準として第2金属層222とは反対側に位置する。2つの第6配線層225は、第2基層221に接合されている。図4に示すように、2つの第6配線層225は、第3方向yにおいて互いに隣り合っている。2つの第6配線層225の組成は、銅を含む。
図4に示すように、第8配線層226は、2つの第6配線層225の第3方向yの一方側に位置する。第8配線層226は、第1方向zにおいて第2基層221を基準として第2金属層222とは反対側に位置する。第8配線層226は、第2基層221に接合されている。第8配線層226の組成は、銅を含む。
複数のスリーブ29は、図4および図13に示すように、接合層39を介して、第1信号配線21の第1配線層213、第3配線層214、2つの第5配線層215、および第7配線層216に個別に導電接合されている。あわせて、複数のスリーブ29は、接合層39を介して、第2信号配線22の第2配線層223、第4配線層224、2つの第6配線層225、および第8配線層226に個別に導電接合されている。複数のスリーブ29の各々は、第1方向zに延びる円筒状である。複数のスリーブ29は、金属などの導体を含む材料からなる。
2つのサーミスタ33のうち一方のサーミスタ33は、図4に示すように、第1信号配線21の2つの第5配線層215に導電接合されている。2つのサーミスタ33のうち他方のサーミスタ33は、第2信号配線22の2つの第6配線層225に導電接合されている。2つのサーミスタ33は、半導体装置A10の温度検出用センサとして用いられる。
第1電力端子34は、図4に示すように、第2方向xにおいて第1信号配線21を基準として複数の第1半導体素子31とは反対側に位置する。図6に示すように、第1電力端子34は、第1導電層13の第1層131に導電接合されている。これにより、第1電力端子34は、複数の第1半導体素子31の各々の第1電極311に導通している。図2に示すように、第1電力端子34は、封止樹脂60に囲まれている。第1電力端子34は、封止樹脂60の第1面631から露出している。半導体装置A10においては、第1電力端子34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34の組成は、銅を含む。図13および図14に示すように、第1電力端子34は、第1端面34A、第1周面34B、第2周面34C、第1係合部341および第1張出部342を有する。
図13および図14に示すように、第1端面34Aは、第1方向zにおいて封止樹脂60の第1面631と同じ側を向く。第1端面34Aは、第1面631から露出している。第1端面34Aの周縁は、円形状である。第1係合部341は、第1面631から露出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第1係合部341は、第1端面34Aに囲まれている。第1方向zに視て、第1端面34Aの面積は、第1係合部341の面積より大きい。第1係合部341は、第1端面34Aから開口している。第1係合部341は、第1方向zに延びている。第1係合部341は、第1方向zに貫通している。
図13および図14に示すように、第1周面34Bは、第1方向zに対して直交する方向を向く。第1周面34Bは、第1係合部341を規定している。第1周面34Bには、ねじが形成されている。当該ねじは、たとえば雌ねじである。第2周面34Cは、第1方向zに対して直交する方向において第1周面34Bとは反対側を向く。第2周面34Cは、凸状の曲面であるとともに、第1方向zに起立している。第2周面34Cは、封止樹脂60に接している。図12および図14に示すように、第1張出部342は、第2周面34Cから突出している。第1張出部342は、第1導電層13の第1層131に導電接合されている。第1張出部342は、第3方向yにおいて第2周面34Cを基準として互いに反対側に位置する2つの部分を含む。第1方向zに視て、当該2つの部分の各々の周縁は、第3方向yに凸状である曲線を含む。
第2電力端子35は、図4に示すように、第2方向xにおいて第1信号配線21を基準として複数の第1半導体素子31とは反対側に位置する。第2電力端子35は、第3方向yにおいて第1電力端子34から離れている。図7に示すように、第2電力端子35は、第3導電層15に導電接合されている。図2に示すように、第2電力端子35は、封止樹脂60に囲まれている。第2電力端子35は、封止樹脂60の第1面631から露出している。半導体装置A10においては、第2電力端子35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35の組成は、銅を含む。図14に示すように、第2電力端子35は、第2端面35Aおよび第2係合部351を有する。
図14に示すように、第2端面35Aは、第1方向zにおいて封止樹脂60の第1面631と同じ側を向く。第2端面35Aは、第1面631から露出している。第2係合部351は、第1面631から露出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第2係合部351は、第2端面35Aに囲まれている。第1方向zに視て、第2端面35Aの面積は、第2係合部351の面積より大きい。第2係合部351は、第2端面35Aから開口している。第2係合部351は、第1方向zに延びている。第2係合部351は、第1方向zに貫通している。
第3電力端子36は、図4に示すように、第2方向xにおいて第2信号配線22を基準として複数の第2半導体素子32とは反対側に位置する。図6および図7に示すように、第3電力端子36は、第2導電層14の第3層141に導電接合されている。これにより、第3電力端子36は、複数の第2半導体素子32の各々の第3電極321に導通している。図2に示すように、第3電力端子36は、封止樹脂60に囲まれている。第3電力端子36は、封止樹脂60の第3面633から露出している。複数の第1半導体素子31、および複数の第2半導体素子32により変換された交流電力は、第3電力端子36から出力される。第3電力端子36の組成は、銅を含む。図15に示すように、第3電力端子36は、第3端面36Aおよび第3係合部361を有する。
図15に示すように、第3端面36Aは、第1方向zにおいて封止樹脂60の第3面633と同じ側を向く。第3端面36Aは、第3面633から露出している。第3係合部361は、第3面633から露出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第3係合部361は、第3端面36Aに囲まれている。第1方向zに視て、第3端面36Aの面積は、第3係合部361の面積より大きい。第3係合部361は、第3端面36Aから開口している。第3係合部361は、第1方向zに延びている。第3係合部361は、第1方向zに貫通している。
第1導通部材37は、図6に示すように、複数の第1半導体素子31を基準として第1導電層13とは反対側に位置する。第1導通部材37は、第1導電層13から離れている。第1導通部材37は、金属クリップである。第1導通部材37の組成は、銅を含む。第1導通部材37は、封止樹脂60に覆われている。図3および図8に示すように、第1導通部材37の第2方向xの一方側は、接合層39を介して複数の第1半導体素子31の各々の第2電極312に導電接合されている。これにより、第1導通部材37は、複数の第1半導体素子31の各々の第2電極312に導通している。第1導通部材37の他方側は、接合層39を介して第2導電層14(第4層142)の第2搭載面14Aに導電接合されている。これにより、第1導通部材37は、複数の第2半導体素子32の各々の第3電極321に導通している。したがって、複数の第1半導体素子31の各々の第2電極312は、複数の第2半導体素子32の各々の第3電極321に導通している。
第2導通部材38は、図7に示すように、複数の第2半導体素子32を基準として第2導電層14とは反対側に位置する。第2導通部材38は、第1導電層13および第1導通部材37から離れている。第2導通部材38は、金属クリップである。第2導通部材38の組成は、銅を含む。第2導通部材38は、封止樹脂60に覆われている。図3および図9に示すように、第2導通部材38の第2方向xの一方側は、接合層39を介して複数の第2半導体素子32の各々の第4電極322に導電接合されている。これにより、第2導通部材38は、複数の第2半導体素子32の各々の第4電極322に導通している。第2導通部材38の他方側は、接合層39を介して第3導電層15に導電接合されている。これにより、第2導通部材38は、第3電力端子36に導通している。したがって、第3電力端子36は、複数の第2半導体素子32の各々の第4電極322に導通している。
第1信号端子41は、図4に示すように、複数のスリーブ29のうち、第1信号配線21の第1配線層213に導電接合されたスリーブ29に圧入されている。これにより、第1信号端子41は、第1配線層213に導通している。第1信号端子41には、複数の第1半導体素子31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41は、第1方向zに延びる金属ピンである。図10に示すように、第1信号端子41の一部は、封止樹脂60の第2面632から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第1信号端子41は、封止樹脂60の複数の第1収容部632Aのいずれかに重なっている。
複数の第1ワイヤ51の各々は、図4および図8に示すように、複数の第1半導体素子31の各々の第1ゲート電極313と、第1信号配線21の第1配線層213とに導電接合されている。これにより、第1信号端子41は、複数の第1半導体素子31の各々の第1ゲート電極313に導通している。図6に示すように、複数の第1ワイヤ51は、封止樹脂60に覆われている。複数の第1ワイヤ51の組成は、金(Au)を含む。この他、複数の第1ワイヤ51の組成は、アルミニウム(Al)および銅のいずれかを含む場合でもよい。
第2信号端子42は、図4に示すように、複数のスリーブ29のうち、第2信号配線22の第2配線層223に導電接合されたスリーブ29に圧入されている。これにより、第2信号端子42は、第2配線層223に導通している。第2信号端子42には、複数の第2半導体素子32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42は、第1方向zに延びる金属ピンである。図11に示すように、第2信号端子42の一部は、封止樹脂60の第4面634から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第2信号端子42は、封止樹脂60の複数の第2収容部634Aのいずれかに重なっている。
複数の第2ワイヤ52の各々は、図4および図9に示すように、複数の第2半導体素子32の各々の第2ゲート電極323と、第2信号配線22の第2配線層223とに導電接合されている。これにより、第2信号端子42は、複数の第2半導体素子32の各々の第2ゲート電極323に導通している。図6に示すように、複数の第2ワイヤ52は、封止樹脂60に覆われている。複数の第2ワイヤ52の組成は、金を含む。この他、複数の第2ワイヤ52の組成は、アルミニウムおよび銅のいずれかを含む場合でもよい。
第3信号端子43は、図4に示すように、複数のスリーブ29のうち、第1信号配線21の第3配線層214に導電接合されたスリーブ29に圧入されている。これにより、第3信号端子43は、第3配線層214に導通している。第3信号端子43には、複数の第1半導体素子31の各々の2つの第1検出電極314に印加される電圧と等電位の電圧が印加される。第3信号端子43は、第1方向zに延びる金属ピンである。図10に示すように、第3信号端子43の一部は、封止樹脂60の第2面632から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第3信号端子43は、封止樹脂60の複数の第1収容部632Aのいずれかに重なっている。
複数の第3ワイヤ53の各々は、図4に示すように、複数の第1半導体素子31の各々の2つの第1検出電極314のいずれかと、第1信号配線21の第3配線層214とに導電接合されている。これにより、第3信号端子43は、複数の第1半導体素子31の各々の2つの第1検出電極314のいずれかに導通している。複数の第3ワイヤ53は、封止樹脂60に覆われている。複数の第3ワイヤ53の組成は、金を含む。この他、複数の第3ワイヤ53の組成は、アルミニウムおよび銅のいずれかを含む場合でもよい。
第4信号端子44は、図4に示すように、複数のスリーブ29のうち、第2信号配線22の第4配線層224に導電接合されたスリーブ29に圧入されている。これにより、第4信号端子44は、第4配線層224に導通している。第4信号端子44には、複数の第2半導体素子32の各々の2つの第2検出電極324に印加される電圧と等電位の電圧が印加される。第4信号端子44は、第1方向zに延びる金属ピンである。図11に示すように、第4信号端子44の一部は、封止樹脂60の第4面634から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第4信号端子44は、封止樹脂60の複数の第2収容部634Aのいずれかに重なっている。
複数の第4ワイヤ54の各々は、図4に示すように、複数の第2半導体素子32の各々の2つの第2検出電極324のいずれかと、第2信号配線22の第4配線層224とに導電接合されている。これにより、第4信号端子44は、複数の第2半導体素子32の各々の2つの第2検出電極324のいずれかに導通している。複数の第4ワイヤ54は、封止樹脂60に覆われている。複数の第4ワイヤ54の組成は、金を含む。この他、複数の第4ワイヤ54の組成は、アルミニウムおよび銅のいずれかを含む場合でもよい。
2つの第5信号端子45は、図4および図13に示すように、複数のスリーブ29のうち、第1信号配線21の2つの第5配線層215に導電接合された2つのスリーブ29に個別に圧入されている。これにより、2つの第5信号端子45は、2つの第5配線層215に個別に導通している。半導体装置A10の温度上昇に伴い、2つのサーミスタ33のうち2つの第5配線層215に導電接合されたサーミスタ33が導通状態になると、2つの第5信号端子45は相互導通する。図10に示すように、2つの第5信号端子45の各々の一部は、封止樹脂60の第2面632から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、2つの第5信号端子45は、封止樹脂60の複数の第1収容部632Aのうち、2つの第1収容部632Aに個別に重なっている。
2つの第6信号端子46は、図4および図15に示すように、複数のスリーブ29のうち、第2信号配線22の2つの第6配線層225に導電接合された2つのスリーブ29に個別に圧入されている。これにより、2つの第6信号端子46は、2つの第6配線層225に個別に導通している。半導体装置A10の温度上昇に伴い、2つのサーミスタ33のうち2つの第6配線層225に導電接合されたサーミスタ33が導通状態になると、2つの第6信号端子46は相互導通する。図11に示すように、2つの第6信号端子46の各々の一部は、封止樹脂60の第4面634から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、2つの第6信号端子46は、封止樹脂60の複数の第2収容部634Aのうち、2つの第2収容部634Aに個別に重なっている。
第7信号端子47は、図4に示すように、複数のスリーブ29のうち、第1信号配線21の第7配線層216に導電接合されたスリーブ29に圧入されている。これにより、第7信号端子47は、第7配線層216に導通している。第7信号端子47には、第1導電層13に印加される電圧と等電位の電圧が印加される。第7信号端子47は、第1方向zに延びる金属ピンである。図10に示すように、第7信号端子47の一部は、封止樹脂60の第2面632から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第7信号端子47は、封止樹脂60の複数の第1収容部632Aのいずれかに重なっている。
第5ワイヤ55は、図4に示すように、第1信号配線21の第7配線層216と、第1導電層13(第2層132)の第1搭載面13Aとに導電接合されている。これにより、第7信号端子47は、第1導電層13に導通している。第5ワイヤ55は、封止樹脂60に覆われている。第5ワイヤ55の組成は、金を含む。この他、第5ワイヤ55の組成は、アルミニウムおよび銅のいずれかを含む場合でもよい。
第8信号端子48は、図4に示すように、複数のスリーブ29のうち、第2信号配線22の第8配線層226に導電接合されたスリーブ29に圧入されている。これにより、第8信号端子48は、第8配線層226に導通している。第8信号端子48には、第2導電層14に印加される電圧と等電位の電圧が印加される。第8信号端子48は、第1方向zに延びる金属ピンである。図11に示すように、第8信号端子48の一部は、封止樹脂60の第4面634から突出している。図2に示すように、第1方向zに視て、第8信号端子48は、封止樹脂60の複数の第2収容部634Aのいずれかに重なっている。
第6ワイヤ56は、図4に示すように、第2信号配線22の第8配線層226と、第2導電層14(第4層142)の第2搭載面14Aとに導電接合されている。これにより、第8信号端子48は、第2導電層14に導通している。第6ワイヤ56は、封止樹脂60に覆われている。第6ワイヤ56の組成は、金を含む。この他、第6ワイヤ56の組成は、アルミニウムおよび銅のいずれかを含む場合でもよい。
図2および図12に示すように、封止樹脂60は、第1規制面641、第2規制面642、第3規制面643、第4規制面644、第1凹部65、第2凹部66および第3凹部67を有する。
図12および図13に示すように、第1規制面641は、封止樹脂60の第1面631から立ち上がっている。第1規制面641は、第2方向xにおいて複数の第1半導体素子31を基準として第1電力端子34が位置する側を向く。封止樹脂60の第2面632は、第2方向xにおいて第1規制面641を基準として第1面631とは反対側に位置する。第1規制面641は、第1方向zおいて第2面632を基準として第1面631とは反対側に位置する部分を含む。
図12および図14に示すように、第2規制面642は、封止樹脂60の第1面631から立ち上がっている。第2規制面642は、第3方向yにおいて第2電力端子35を基準として第1電力端子34が位置する側を向く。第2規制面642は、第3方向yにおいて第1電力端子34と第2電力端子35との間に位置する。
図2および図15に示すように、第3規制面643は、封止樹脂60の第3面633から立ち上がっている。第3規制面643は、第2方向xにおいて複数の第2半導体素子32を基準として第3電力端子36が位置する側を向く。封止樹脂60の第4面634は、第2方向xにおいて第3規制面643を基準として第3面633とは反対側に位置する。第3規制面643は、第1方向zおいて第4面634を基準として第3面633とは反対側に位置する部分を含む。
図12および図14に示すように、第4規制面644は、封止樹脂60の第1面631から立ち上がっている。第4規制面644は、第3方向yにおいて第1電力端子34を基準として第2電力端子35が位置する側を向く。第4規制面644は、第3方向yにおいて第2規制面642と第2電力端子35との間に位置する。
図13に示すように、第1凹部65は、封止樹脂60の第2面632から凹んでいる。図12に示すように、第1凹部65は、第2方向xにおいて第1信号端子41と、第1電力端子34および第2電力端子35との間に位置する。第1凹部65は、第3方向yに延びている。
図14に示すように、第2凹部66は、第1方向zにおいて封止樹脂60の第1面631が位置する側から第1方向zに凹んでいる。図12に示すように、第2凹部66は、第3方向yにおいて第2規制面642と第2電力端子35との間に位置する。第2凹部66は、第2方向xに延びている。第2凹部66は、第1凹部65につながっている。
図15に示すように、第3凹部67は、封止樹脂60の第4面634から凹んでいる。図2に示すように、第3凹部67は、第2方向xにおいて第2信号端子42と第3電力端子36との間に位置する。第3凹部67は、第3方向yに延びている。
複数の外部接続部材71は、図2に示すように、第1電力端子34、第2電力端子35および第3電力端子36に個別に導電接合されている。複数の外部接続部材71は、たとえばバスバーを含む。複数の外部接続部材71の各々は、締結部材72を介して第1電力端子34、第2電力端子35および第3電力端子36のいずれかに導電接合されている。締結部材72は、たとえばボルトである。図13に示すように、複数の外部接続部材71のうち第1電力端子34に導電接合される外部接続部材71において、締結部材72は、第1電力端子34の第1係合部341に螺合している。当該外部接続部材71は、第1電力端子34の第1端面34Aに接している。
放熱部材81は、図6および図7に示すように、接合層83を介して第1放熱層16および第2放熱層17に接合されている。放熱部材81は、半導体装置A10の冷却に供される。放熱部材81は、金属を含有する。放熱部材81は、たとえばアルミニウムを含む材料からなる。接合層83は、金属粒子の焼結体を含む。当該金属粒子は、銀を含む。この他、当該金属粒子は、銅を含む場合でもよい。封止樹脂60の底面62は、放熱部材81に接している。
次に、図16および図17に基づき、本開示の一実施形態に係る半導体モジュールBについて説明する。半導体モジュールBは、複数の半導体装置A10を具備する。
図16および図17に示すように、半導体モジュールBにおいては、複数の半導体装置A10は、第3方向yに配列されている。複数の半導体装置A10の各々の放熱部材81は、一体となっている。あわせて、複数の半導体装置A10の各々の封止樹脂60も一体となっている。一体となった複数の半導体装置A10の各々の封止樹脂60を、説明の便宜上、封止体82と呼ぶ。封止体82は、放熱部材81に接している。
図16および図17に示すように、封止体82は、2つの開口部821を有する。2つの開口部821の各々は、第1方向zにおいて複数の半導体装置A10の各々の基材10を基準として、放熱部材81が位置する側とは反対側から開口している。第1方向zに視て、2つの開口部821の各々は、複数の半導体装置A10のうち隣り合う2つの半導体装置A10の各々の基材10の間に位置する。半導体モジュールBにおいては、2つの開口部821の各々は、第1方向zに貫通している。2つの開口部821の各々から放熱部材81が露出している。
半導体モジュールBにおいては、放熱部材81は、平板状である。この他、放熱部材81には、第1方向zにおいて複数の半導体装置A10の各々の基材10が位置する側とは反対側に、放熱性を向上させるためのフィンなどを設けてもよい。
次に、半導体装置A10の作用効果について説明する。
半導体装置A10は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。本構成をとることにより、外部接続部材71を第1電力端子34に導電接合する際、図13に示すように、第1係合部341を外部接続部材71の位置決め手段として活用しつつ、外部接続部材71を第1電力端子34の第1端面34Aに導電接合することができる。したがって、本構成によれば、半導体装置A10においては、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。
第1電力端子34は、封止樹脂60の第1面631から露出する第1端面34Aを有する。第1方向zに視て、第1係合部341は、第1端面34Aに囲まれている。本構成をとることにより、外部接続部材71と第1端面34Aとの界面における電流密度の均一化を図ることができる。
第1係合部341は、第1電力端子34の第1端面34Aから開口しており、かつ第1方向zに延びている。本構成をとることにより、外部接続部材71を第1電力端子34に導電接合する際、締結部材72を第1係合部341に挿入することにより、外部接続部材71を第1電力端子34に導電接合することができる。さらに、第1電力端子34は、第1係合部341を規定する第1周面34Bを有する。第1周面34Bには、ねじが形成されている。本構成をとることにより、締結部材72を用いて外部接続部材71を第1電力端子34に対してより強固に導電接合することができる。
第1電力端子34は、第1方向zに対して直交する方向において第1周面34Bとは反対側を向く第2周面34Cと、第2周面34Cから突出する第1張出部342とを有する。第1張出部342は、第1導電層13に導電接合されている。本構成をとることにより、締結部材72を用いて外部接続部材71を第1電力端子34に導電接合する際、第1電力端子34に導入される第1方向zの回りのトルクにより、第1導電層13と第1電力端子34との界面に発生するせん断応力の集中を低減できる。これにより、第1導電層13と第1電力端子34との導電接合部の破断を効果的に抑制できる。
第2実施形態:
図18~図20に基づき、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A20について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図18は、理解の便宜上、第1導通部材37、第2導通部材38、封止樹脂60および放熱部材81を透過している。図18では、透過した第1導通部材37、第2導通部材38、封止樹脂60および放熱部材81の各々を想像線で示している。
図18~図20に基づき、本開示の第2実施形態に係る半導体装置A20について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図18は、理解の便宜上、第1導通部材37、第2導通部材38、封止樹脂60および放熱部材81を透過している。図18では、透過した第1導通部材37、第2導通部材38、封止樹脂60および放熱部材81の各々を想像線で示している。
半導体装置A20においては、基材10の構成が半導体装置A10の当該構成と異なる。
図18および図20に示すように、第2絶縁層12は、第1絶縁層11の第2方向xの一方側につながっている。図19および図20に示すように、第2放熱層17は、第1放熱層16の第2方向xの一方側につながっている。
次に、半導体装置A20の作用効果について説明する。
半導体装置A20は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A20においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A20においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
半導体装置A20においては、第2絶縁層12は、第1絶縁層11につながっている。第2放熱層17は、第1放熱層16につながっている。本構成をとることにより、第1半導体素子31および第2半導体素子32の各々から発生して第1放熱層16および第2放熱層17の各々に伝導した熱の分布が、より均一となる。これにより、半導体装置A20の放熱性の向上を図ることができる。
第3実施形態:
図21~図23に基づき、本開示の第3実施形態に係る半導体装置A30について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図21、図22および図23はそれぞれ、半導体装置A10を示す図13、図14および図15に対応している。
図21~図23に基づき、本開示の第3実施形態に係る半導体装置A30について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図21、図22および図23はそれぞれ、半導体装置A10を示す図13、図14および図15に対応している。
半導体装置A30においては、第1電力端子34、第2電力端子35および第3電力端子36の構成が、半導体装置A10の当該構成と異なる。
図21および図22に示すように、第1電力端子34および第2電力端子35の各々の一部は、封止樹脂60の第1面631から第1方向zに突出している。図23に示すように、第3電力端子36の一部は、封止樹脂60の第3面633から第1方向zに突出している。
次に、半導体装置A30の作用効果について説明する。
半導体装置A30は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A30においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A30においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
半導体装置A30においては、第1電力端子34の一部は、封止樹脂60の第1面631から突出している。本構成をとることにより、第1電力端子34に外部接続部材71を導電接合する際、外部接続部材71を第1電力端子34の第1端面34Aにより確実に接触させることができる。これにより、外部接続部材71から第1電力端子34に流れる電流の減少を防止できる。
第4実施形態:
図24~図26に基づき、本開示の第4実施形態に係る半導体装置A40について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図24~図26に基づき、本開示の第4実施形態に係る半導体装置A40について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
半導体装置A40においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A10の当該構成と異なる。
図24~図26に示すように、第1電力端子34は、第2張出部343を有する。第2張出部343は、第2周面34Cから突出している。第2張出部343は、封止樹脂60に接している。第2張出部343は、第1方向zにおいて第1張出部342から離れている。第2張出部343は、第1端面34Aを含む。第1方向zに視て、第2張出部343は、第1係合部341を囲んでいる。
次に、半導体装置A40の作用効果について説明する。
半導体装置A40は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A40においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A40においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
半導体装置A40においては、第1電力端子34は、第2周面34Cから突出する第2張出部343を有する。第2張出部343は、第1方向zにおいて第1張出部342から離れている。第2張出部343は、第1端面34Aを含む。本構成をとることにより、外部接続部材71に対する第1端面34Aの接触面積がより拡大する。これにより、第1電力端子34により多くの電流を流すことができる。
第5実施形態:
図27および図28に基づき、本開示の第5実施形態に係る半導体装置A50について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図27および図28に基づき、本開示の第5実施形態に係る半導体装置A50について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
半導体装置A50においては、第1電力端子34の構成が、先述した半導体装置A40の当該構成と異なる。
図27および図28に示すように、第1電力端子34の第2張出部343は、第1方向zにおいて第1張出部342と封止樹脂60の第1面631との間に位置する。第2張出部343の第1方向zの両側は、封止樹脂60に挟まれている。
次に、半導体装置A50の作用効果について説明する。
半導体装置A50は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A50においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A50においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
半導体装置A50においては、第1電力端子34は、第2周面34Cから突出する第2張出部343を有する。第2張出部343は、第1方向zにおいて第1張出部342と封止樹脂60の第1面631との間に位置する。本構成をとることにより、第1電力端子34には、封止樹脂60に対して投錨効果(アンカー効果)が発現する。あわせて、第2張出部343の第1方向zの両側が封止樹脂60に挟まれるため、封止樹脂60から基材10が脱落することを、より効果的に防止できる。さらに、第1電力端子34においては、第1方向zに視て第2張出部343が第1係合部341を囲んでいる。本構成をとることにより、外部接続部材71を第1電力端子34に導電接合する際、第1電力端子34に導入される第1方向zの回りのトルクによって封止樹脂60に発生する応力集中を効果的に抑制できる。
第6実施形態:
図29に基づき、本開示の第6実施形態に係る半導体装置A60について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図29は、半導体装置A10を示す図13に対応している。
図29に基づき、本開示の第6実施形態に係る半導体装置A60について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図29は、半導体装置A10を示す図13に対応している。
半導体装置A60においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A10の当該構成と異なる。
図29に示すように、第1電力端子34の第1係合部341は、第1端面34Aから突出している。外部接続部材71を第1電力端子34に導電接合する際にあたっては、外部接続部材71に設けられた第1方向zに貫通する孔を第1係合部341に嵌め込む。これにより、締結部材72が不要となる。
次に、半導体装置A60の作用効果について説明する。
半導体装置A60は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A60においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A60においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
第7実施形態:
図30~図32に基づき、本開示の第7実施形態に係る半導体装置A70について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図30~図32に基づき、本開示の第7実施形態に係る半導体装置A70について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
半導体装置A70においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A10の当該構成と異なる。
図30および図32に示すように、第1電力端子34は、フィレット部344を有する。フィレット部344は、第1張出部342と第2周面34Cとにつながっている。図31に示すように、フィレット部344は、封止樹脂60に覆われている。フィレット部344は、2つの第1部344A、2つの第2部344B、および2つの第3部344Cを含む。2つの第1部344Aは、第3方向yにおいて第2周面34Cを基準として互いに反対側に位置する。2つの第2部344Bは、2つの第1部344Aの各々の第2方向xの一方側に個別につながっている。2つの第2部344Bは、第3方向yにおいて互いに接している。2つの第3部344Cは、第2方向xにおいて2つの第1部344Aを基準として、2つの第2部344Bとは反対側に位置する。2つの第3部344Cは、2つの第1部344Aに個別につながっている。2つの第3部344Cは、第3方向yにおいて互いに接している。第1方向zに視て、2つの第1部344Aの各々の面積は、2つの第2部344B、および2つの第3部344Cの各々の面積より大きい。2つの第1部344A、2つの第2部344B、および2つの第3部344Cの各々の表面は、凹状の曲面である。
次に、図33~図35に基づき、本開示の第7実施形態の第1変形例に係る半導体装置A71について説明する。半導体装置A71においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A70の当該構成と異なる。
図33および図35に示すように、第1電力端子34は、フィレット部344、および2つの面取り部345を有する。2つの面取り部345は、第2方向xにおいて第2周面34Cを基準として互いに反対側に位置する。2つの面取り部345の各々は、封止樹脂60に覆われている。2つの面取り部345の各々は、フィレット部344につながっている。2つの面取り部345の各々は、第2方向xを向く平面である。図34に示すように、フィレット部344の表面は、平面である。
次に、図36~図38に基づき、本開示の第7実施形態の第2変形例に係る半導体装置A72について説明する。半導体装置A72においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A70の当該構成と異なる。
図38に示すように、第1電力端子34は、フィレット部344、および2つの面取り部345を有する。2つの面取り部345の各々は、フィレット部344および第2周面34Cにつながるとともに、第1端面34Aに到達している。2つの面取り部345の各々の面積は、半導体装置A71における第1電力端子34の2つの面取り部345の各々の面積より大きい。図36~図38に示すように、第2周面34Cは、第3方向yにおいて2つの面取り部345を基準として互いに反対側に位置する2つの部分を含む。当該2つの部分の各々は、第1端面34Aに対して傾斜している。
次に、半導体装置A70の作用効果について説明する。
半導体装置A70は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A70においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A70においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
第8実施形態:
図39~図41に基づき、本開示の第8実施形態に係る半導体装置A80について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10および半導体装置A70と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図39~図41に基づき、本開示の第8実施形態に係る半導体装置A80について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10および半導体装置A70と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
半導体装置A80においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A10の当該構成と異なる。
図39~図41に示すように、第1方向zに視て、第1電力端子34の第1張出部342は、第2周面34Cの全周を囲んでいる。第1方向zに視て、第1張出部342の周縁は、円形状である。
次に、図42~図44に基づき、本開示の第8実施形態の第1変形例に係る半導体装置A81について説明する。半導体装置A81においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A80の当該構成と異なる。
図42~図44に示すように、第1電力端子34の第2周面34Cは、第1端面34Aに対して傾斜している。
次に、図45~図47に基づき、本開示の第8実施形態の第2変形例に係る半導体装置A82について説明する。半導体装置A82においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A80の当該構成と異なる。
図45および図47に示すように、第1電力端子34は、フィレット部344を有する。第1方向zに視て、フィレット部344は、第2周面34Cの全周を囲んでいる。図46に示すように、フィレット部344の表面は、平面である。
次に、半導体装置A80の作用効果について説明する。
半導体装置A80は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A80においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A80においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
半導体装置A80においては、第1方向zに視て、第1電力端子34の第1張出部342は、第2周面34Cの全周を囲んでいる。本構成をとることにより、締結部材72を用いて外部接続部材71を第1電力端子34に導電接合する際、第1電力端子34に導入される第1方向zの回りのトルクにより、第1導電層13と第1電力端子34との界面に発生するせん断応力の集中をさらに低減できる。これにより、第1導電層13と第1電力端子34との導電接合部の破断を、より効果的に抑制できる。
第9実施形態:
図48~図50に基づき、本開示の第9実施形態に係る半導体装置A90について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10および半導体装置A70と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図48~図50に基づき、本開示の第9実施形態に係る半導体装置A90について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10および半導体装置A70と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
半導体装置A90においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A10の当該構成と異なる。
図48および図50に示すように、第1電力端子34の第1張出部342は、第3方向yにおいて第2周面34Cを基準として互いに反対側に位置する2つの部分を含む。第1方向zに視て、当該2つの部分の各々の周縁は、第2方向xに延びる直線を含む。
次に、図51~図53に基づき、本開示の第9実施形態の第1変形例に係る半導体装置A91について説明する。半導体装置A91においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A90の当該構成と異なる。
図53に示すように、第1電力端子34は、2つの面取り部345を有する。2つの面取り部345の各々は、第2周面34Cにつながるとともに、第1端面34Aに到達している。図51~図53に示すように、第2周面34Cは、第3方向yにおいて2つの面取り部345を基準として互いに反対側に位置する2つの部分を含む。当該2つの部分の各々は、第1端面34Aに対して傾斜している。
次に、図54~図56に基づき、本開示の第9実施形態の第2変形例に係る半導体装置A92について説明する。半導体装置A92においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A90の当該構成と異なる。
図54および図56に示すように、第1方向zに視て、第1電力端子34の第1端面34Aは、多角形状である。第1電力端子34の第2周面34Cは、第1方向zに対して直交する方向において互いに異なる向きを向く複数の部分を含む。当該複数の部分の各々は、平面であるとともに、第1方向zに起立している。
次に、図57~図59に基づき、本開示の第9実施形態の第3変形例に係る半導体装置A93について説明する。半導体装置A93においては、第1電力端子34の構成が半導体装置A90の当該構成と異なる。
図57および図59に示すように、第1方向zに視て、第1電力端子34の第1端面34Aは、多角形状である。第1電力端子34の第2周面34Cは、第1方向zに対して直交する方向において互いに異なる向きを向く複数の部分を含む。当該複数の部分の各々は、平面である。当該複数の部分のいくつかは、第1端面34Aに対して傾斜している。第2方向xに視て、第2周面34Cは、台形状である。
次に、半導体装置A90の作用効果について説明する。
半導体装置A90は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A90においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A90においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
第10実施形態:
図60および図61に基づき、本開示の第10実施形態に係る半導体装置A100について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図60および図61はそれぞれ、半導体装置A10を示す図3および図6に対応している。
図60および図61に基づき、本開示の第10実施形態に係る半導体装置A100について説明する。これらの図において、先述した半導体装置A10と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図60および図61はそれぞれ、半導体装置A10を示す図3および図6に対応している。
半導体装置A100においては、基材10の構成が半導体装置A10の当該構成と異なる。
図60および図61に示すように、基材10の第1導電層13は、第1層131のみを具備する単一の部材である。第1層131は、第1搭載面13Aを含む。第1信号配線21、複数の第1半導体素子31、および第1電力端子34は、いずれも第1搭載面13Aに搭載されている。あわせて、複数の第1半導体素子31の各々と、第1電力端子34とは、第1搭載面13Aに導電接合されている。
図60および図61に示すように、基材10の第2導電層14は、第3層141のみを具備する単一の部材である。第3層141は、第2搭載面14Aを含む。第2信号配線22、複数の第2半導体素子32、および第3電力端子36は、いずれも第2搭載面14Aに搭載されている。あわせて、複数の第2半導体素子32の各々と、第3電力端子36とは、第1搭載面13Aに導電接合されている。
次に、半導体装置A100の作用効果について説明する。
半導体装置A100は、第1導電層13を含む基材10と、第1半導体素子31と、第1電力端子34と、封止樹脂60とを備える。第1電力端子34は、第1方向zに視て封止樹脂60に囲まれている。封止樹脂60は、第1方向zの一方側を向く第1面631を有する。第1電力端子34は、第1面631から露出する第1係合部341を有する。したがって、本構成によれば、半導体装置A100においても、第1電力端子34に対する外部接続部材71の導電接合を、より容易にすることが可能となる。さらに半導体装置A100においては、半導体装置A10と共通する構成を具備することにより、半導体装置A10と同等の作用効果を奏する。
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導電層(13)を含む基材(10)と、
前記第1導電層の第1方向(z)の一方側に接合された第1半導体素子(31)と、
前記第1導電層および前記第1半導体素子に導通する第1電力端子(34)と、
前記第1半導体素子を覆う封止樹脂(60)と、を備え、
前記第1方向に視て、前記第1電力端子は、前記封止樹脂に囲まれており、
前記封止樹脂は、前記第1方向の一方側を向く第1面(631)を有し、
前記第1電力端子は、前記第1面から露出する第1係合部(341)を有する、半導体装置(A10)。
付記2.
前記第1電力端子(34)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第1端面(34A)を有し、
前記第1端面は、前記第1面から露出しており、
前記第1方向に視て、前記第1係合部(341)は、前記第1端面に囲まれている、付記1に記載の半導体装置(A10)。
付記3.
前記第1方向(z)に視て、前記第1端面(34A)の面積は、前記第1係合部(341)の面積より大きい、付記2に記載の半導体装置(A10)。
付記4.
前記第1係合部(341)は、前記第1端面(34A)から開口している、付記2に記載の半導体装置(A10)。
付記5.
前記第1係合部(341)は、前記第1方向(z)に延びている、付記4に記載の半導体装置(A10)。
付記6.
前記第1電力端子(34)の一部は、前記第1面(631)から突出している、付記5に記載の半導体装置(A30)。
付記7.
前記第1半導体素子(31)および前記第1電力端子(34)は、前記第1導電層(13)に導電接合されている、付記5に記載の半導体装置(A10)。
付記8.
前記第1電力端子(34)は、前記第1方向(z)に対して直交する方向を向き、かつ前記第1係合部(341)を規定する第1周面(34B)を有し、
前記第1周面には、ねじが形成されている、付記7に記載の半導体装置(A10)。
付記9.
前記第1電力端子(34)は、前記第1方向(z)に対して直交する方向において前記第1周面(34B)とは反対側を向く第2周面(34C)と、前記第2周面から突出する第1張出部(342)と、を有し、
前記第2周面は、前記封止樹脂(60)に接しており、
前記第1張出部は、前記第1導電層(13)に導電接合されている、付記8に記載の半導体装置(A10)。
付記10.
前記第1電力端子(34)は、前記第2周面(34C)から突出する第2張出部(343)を有し、
前記第2張出部は、前記封止樹脂(60)に接しており、かつ前記第1方向(z)において前記第1張出部(342)から離れている、付記9に記載の半導体装置(A40,A50)。
付記11.
前記第2張出部(343)は、前記第1方向(z)において前記第1張出部(342)と前記第1面(631)との間に位置する、付記10に記載の半導体装置(A50)。
付記12.
前記第2張出部(343)は、前記第1端面(34A)を含む、付記10に記載の半導体装置(A40)。
付記13.
前記第1半導体素子(31)に導通するとともに、前記封止樹脂(60)に覆われた第2半導体素子(32)をさらに備え、
前記基材(10)は、前記第1方向(z)に対して直交する第2方向(x)において前記第1導電層(13)から離れた第2導電層(14)を含み、
前記第2半導体素子(32)は、前記第2導電層に導電接合されている、付記7ないし12のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記14.
前記第2半導体素子(32)に導通する第2電力端子(35)をさらに備え、
前記第2電力端子は、前記第1方向(z)および前記第2方向(x)の各々に対して直交する第3方向(y)において前記第1電力端子(34)から離れており、
前記第2電力端子は、前記第1面(631)から露出するとともに、前記第1方向に視て前記封止樹脂(60)に囲まれている、付記13に記載の半導体装置(A10)。
付記15.
前記第1半導体素子(31)に導通する第1信号端子(41)をさらに備え、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第2面(632)を有し、
前記第2面は、前記第2方向(x)において前記第1面の一方側に位置しており、
前記第1信号端子の一部は、前記第2面から突出している、付記14に記載の半導体装置(A10)。
付記16.
前記第2導電層(14)に導電接合された第3電力端子(36)をさらに備え、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第3面(633)を有し、
前記第3面は、前記第2方向(x)において前記第2面(632)を基準として前記第1面とは反対側に位置しており、
前記第3電力端子は、前記第3面から露出するとともに、前記第1方向に視て前記封止樹脂に囲まれている、付記15に記載の半導体装置(A10)。
付記17.
前記第1電力端子(34)に導電接合された外部接続部材(71)をさらに備える、付記1ないし12のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記18.
放熱部材(81)と、
各々が付記1に記載の半導体装置と同一の構成を具備する複数の半導体装置(A10)と、を備え、
前記複数の半導体装置の各々の前記基材(10)は、前記放熱部材の前記第1方向(z)の一方側に接合されている、半導体モジュール(B)。
付記19.
前記複数の半導体装置(A10)の各々の前記封止樹脂(60)が一体となった封止体(82)が構成されており、
前記封止体は、前記第1方向(z)において前記複数の半導体装置の各々の前記基材(10)を基準として前記放熱部材(81)が位置する側とは反対側から開口した開口部(821)を有し、
前記第1方向に視て、前記開口部は、前記複数の半導体装置のうち隣り合う2つの半導体装置の各々の前記基材の間に位置する、付記18に記載の半導体モジュール(B)。
付記20.
前記開口部(821)は、前記第1方向(z)に貫通しており、
前記開口部から前記放熱部材(81)が露出している、付記19に記載の半導体モジュール(B)。
付記21.
前記第1係合部(341)は、前記第1端面(34A)から突出している、付記2に記載の半導体装置(A60)。
付記22.
前記封止樹脂(60)は、前記第2面(632)から凹む第1凹部(65)を有し、
前記第1凹部は、前記第2方向(x)において前記第1信号端子(41)と前記第1電力端子(34)との間に位置する、付記15に記載の半導体装置(A10)。
付記23.
前記封止樹脂(60)は、前記第2面(632)から開口するとともに、前記第1凹部(65)から離れた第1収容部(632A)を有し、
前記第1方向(z)に視て、前記第1信号端子(41)は、前記第1収容部に重なっている、付記22に記載の半導体装置(A10)。
付記24.
前記第2半導体素子(32)に導通する第2信号端子(42)をさらに備え、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第4面(634)を有し、
前記第4面は、前記第2方向(x)において前記第2面(632)と第3面(633)との間に位置しており、
前記第2信号端子の一部は、前記第4面から突出している、付記16に記載の半導体装置(A10)。
付記25.
前記封止樹脂(60)は、前記第4面(634)から凹む第3凹部(67)を有し、
前記第3凹部は、前記第2方向(x)において前記第2信号端子(42)と前記第3電力端子(36)との間に位置する、付記24に記載の半導体装置(A10)。
付記26.
前記第1導電層(13)は、第1層(131)と、前記第1層の前記第1方向(z)の一方側に導電接合された第2層(132)と、を含み、
前記第1電力端子(34)は、前記第1層に導電接合されており、
前記第1半導体素子(31)は、前記第2層に導電接合されている、付記16に記載の半導体装置(A10)。
付記27.
前記第2層(132)の前記第1方向(z)の寸法は、前記第1層(131)の前記第1方向の寸法より大きい、付記26に記載の半導体装置(A10)。
付記28.
前記基材(10)は、前記第1方向(z)において前記第1導電層(13)を基準として前記第1半導体素子(31)とは反対側に位置する第1絶縁層(11)と、前記第1方向において前記第2導電層(14)を基準として前記第2半導体素子(32)とは反対側に位置する第2絶縁層(12)と、を含み、
前記第1層(131)は、前記第1絶縁層に接合されており、
前記第2導電層は、前記第2絶縁層に接合されている、付記27に記載の半導体装置(A10)。
[付記29]
前記基材(10)は、前記第1方向(z)において前記第1絶縁層(11)を基準として前記第1導電層(13)とは反対側に位置する第1放熱層(16)と、前記第1方向において前記第2絶縁層(12)を基準として前記第2導電層(14)とは反対側に位置する第2放熱層(17)と、を含み、
前記第1放熱層は、前記第1絶縁層に接合されており、
前記第2放熱層は、前記第2絶縁層に接合されており、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向において前記第1面とは反対側を向く底面(62)を有し、
前記第1放熱層および前記第2放熱層は、前記底面から露出している、付記28に記載の半導体装置(A10)。
[付記30]
前記第2絶縁層(12)は、前記第1絶縁層(11)から離れており、
前記第2放熱層(17)は、前記第1放熱層(16)から離れている、付記29に記載の半導体装置(A10)。
[付記31]
前記第2絶縁層(12)は、前記第1絶縁層(11)につながっており、
前記第2放熱層(17)は、前記第1放熱層(16)につながっている、付記29に記載の半導体装置(A20)。
[付記32]
前記第1導電層(13)は、単一の部材である、付記7に記載の半導体装置(A100)。
[付記33]
前記第2半導体素子(32)に導通する第3電力端子(36)をさらに備え、
前記第2導電層(14)は、単一の部材であり、
前記第3電力端子は、前記第2導電層に導電接合されている、付記14に記載の半導体装置(A100)。
付記1.
第1導電層(13)を含む基材(10)と、
前記第1導電層の第1方向(z)の一方側に接合された第1半導体素子(31)と、
前記第1導電層および前記第1半導体素子に導通する第1電力端子(34)と、
前記第1半導体素子を覆う封止樹脂(60)と、を備え、
前記第1方向に視て、前記第1電力端子は、前記封止樹脂に囲まれており、
前記封止樹脂は、前記第1方向の一方側を向く第1面(631)を有し、
前記第1電力端子は、前記第1面から露出する第1係合部(341)を有する、半導体装置(A10)。
付記2.
前記第1電力端子(34)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第1端面(34A)を有し、
前記第1端面は、前記第1面から露出しており、
前記第1方向に視て、前記第1係合部(341)は、前記第1端面に囲まれている、付記1に記載の半導体装置(A10)。
付記3.
前記第1方向(z)に視て、前記第1端面(34A)の面積は、前記第1係合部(341)の面積より大きい、付記2に記載の半導体装置(A10)。
付記4.
前記第1係合部(341)は、前記第1端面(34A)から開口している、付記2に記載の半導体装置(A10)。
付記5.
前記第1係合部(341)は、前記第1方向(z)に延びている、付記4に記載の半導体装置(A10)。
付記6.
前記第1電力端子(34)の一部は、前記第1面(631)から突出している、付記5に記載の半導体装置(A30)。
付記7.
前記第1半導体素子(31)および前記第1電力端子(34)は、前記第1導電層(13)に導電接合されている、付記5に記載の半導体装置(A10)。
付記8.
前記第1電力端子(34)は、前記第1方向(z)に対して直交する方向を向き、かつ前記第1係合部(341)を規定する第1周面(34B)を有し、
前記第1周面には、ねじが形成されている、付記7に記載の半導体装置(A10)。
付記9.
前記第1電力端子(34)は、前記第1方向(z)に対して直交する方向において前記第1周面(34B)とは反対側を向く第2周面(34C)と、前記第2周面から突出する第1張出部(342)と、を有し、
前記第2周面は、前記封止樹脂(60)に接しており、
前記第1張出部は、前記第1導電層(13)に導電接合されている、付記8に記載の半導体装置(A10)。
付記10.
前記第1電力端子(34)は、前記第2周面(34C)から突出する第2張出部(343)を有し、
前記第2張出部は、前記封止樹脂(60)に接しており、かつ前記第1方向(z)において前記第1張出部(342)から離れている、付記9に記載の半導体装置(A40,A50)。
付記11.
前記第2張出部(343)は、前記第1方向(z)において前記第1張出部(342)と前記第1面(631)との間に位置する、付記10に記載の半導体装置(A50)。
付記12.
前記第2張出部(343)は、前記第1端面(34A)を含む、付記10に記載の半導体装置(A40)。
付記13.
前記第1半導体素子(31)に導通するとともに、前記封止樹脂(60)に覆われた第2半導体素子(32)をさらに備え、
前記基材(10)は、前記第1方向(z)に対して直交する第2方向(x)において前記第1導電層(13)から離れた第2導電層(14)を含み、
前記第2半導体素子(32)は、前記第2導電層に導電接合されている、付記7ないし12のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記14.
前記第2半導体素子(32)に導通する第2電力端子(35)をさらに備え、
前記第2電力端子は、前記第1方向(z)および前記第2方向(x)の各々に対して直交する第3方向(y)において前記第1電力端子(34)から離れており、
前記第2電力端子は、前記第1面(631)から露出するとともに、前記第1方向に視て前記封止樹脂(60)に囲まれている、付記13に記載の半導体装置(A10)。
付記15.
前記第1半導体素子(31)に導通する第1信号端子(41)をさらに備え、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第2面(632)を有し、
前記第2面は、前記第2方向(x)において前記第1面の一方側に位置しており、
前記第1信号端子の一部は、前記第2面から突出している、付記14に記載の半導体装置(A10)。
付記16.
前記第2導電層(14)に導電接合された第3電力端子(36)をさらに備え、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第3面(633)を有し、
前記第3面は、前記第2方向(x)において前記第2面(632)を基準として前記第1面とは反対側に位置しており、
前記第3電力端子は、前記第3面から露出するとともに、前記第1方向に視て前記封止樹脂に囲まれている、付記15に記載の半導体装置(A10)。
付記17.
前記第1電力端子(34)に導電接合された外部接続部材(71)をさらに備える、付記1ないし12のいずれかに記載の半導体装置(A10)。
付記18.
放熱部材(81)と、
各々が付記1に記載の半導体装置と同一の構成を具備する複数の半導体装置(A10)と、を備え、
前記複数の半導体装置の各々の前記基材(10)は、前記放熱部材の前記第1方向(z)の一方側に接合されている、半導体モジュール(B)。
付記19.
前記複数の半導体装置(A10)の各々の前記封止樹脂(60)が一体となった封止体(82)が構成されており、
前記封止体は、前記第1方向(z)において前記複数の半導体装置の各々の前記基材(10)を基準として前記放熱部材(81)が位置する側とは反対側から開口した開口部(821)を有し、
前記第1方向に視て、前記開口部は、前記複数の半導体装置のうち隣り合う2つの半導体装置の各々の前記基材の間に位置する、付記18に記載の半導体モジュール(B)。
付記20.
前記開口部(821)は、前記第1方向(z)に貫通しており、
前記開口部から前記放熱部材(81)が露出している、付記19に記載の半導体モジュール(B)。
付記21.
前記第1係合部(341)は、前記第1端面(34A)から突出している、付記2に記載の半導体装置(A60)。
付記22.
前記封止樹脂(60)は、前記第2面(632)から凹む第1凹部(65)を有し、
前記第1凹部は、前記第2方向(x)において前記第1信号端子(41)と前記第1電力端子(34)との間に位置する、付記15に記載の半導体装置(A10)。
付記23.
前記封止樹脂(60)は、前記第2面(632)から開口するとともに、前記第1凹部(65)から離れた第1収容部(632A)を有し、
前記第1方向(z)に視て、前記第1信号端子(41)は、前記第1収容部に重なっている、付記22に記載の半導体装置(A10)。
付記24.
前記第2半導体素子(32)に導通する第2信号端子(42)をさらに備え、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向(z)において前記第1面(631)と同じ側を向く第4面(634)を有し、
前記第4面は、前記第2方向(x)において前記第2面(632)と第3面(633)との間に位置しており、
前記第2信号端子の一部は、前記第4面から突出している、付記16に記載の半導体装置(A10)。
付記25.
前記封止樹脂(60)は、前記第4面(634)から凹む第3凹部(67)を有し、
前記第3凹部は、前記第2方向(x)において前記第2信号端子(42)と前記第3電力端子(36)との間に位置する、付記24に記載の半導体装置(A10)。
付記26.
前記第1導電層(13)は、第1層(131)と、前記第1層の前記第1方向(z)の一方側に導電接合された第2層(132)と、を含み、
前記第1電力端子(34)は、前記第1層に導電接合されており、
前記第1半導体素子(31)は、前記第2層に導電接合されている、付記16に記載の半導体装置(A10)。
付記27.
前記第2層(132)の前記第1方向(z)の寸法は、前記第1層(131)の前記第1方向の寸法より大きい、付記26に記載の半導体装置(A10)。
付記28.
前記基材(10)は、前記第1方向(z)において前記第1導電層(13)を基準として前記第1半導体素子(31)とは反対側に位置する第1絶縁層(11)と、前記第1方向において前記第2導電層(14)を基準として前記第2半導体素子(32)とは反対側に位置する第2絶縁層(12)と、を含み、
前記第1層(131)は、前記第1絶縁層に接合されており、
前記第2導電層は、前記第2絶縁層に接合されている、付記27に記載の半導体装置(A10)。
[付記29]
前記基材(10)は、前記第1方向(z)において前記第1絶縁層(11)を基準として前記第1導電層(13)とは反対側に位置する第1放熱層(16)と、前記第1方向において前記第2絶縁層(12)を基準として前記第2導電層(14)とは反対側に位置する第2放熱層(17)と、を含み、
前記第1放熱層は、前記第1絶縁層に接合されており、
前記第2放熱層は、前記第2絶縁層に接合されており、
前記封止樹脂(60)は、前記第1方向において前記第1面とは反対側を向く底面(62)を有し、
前記第1放熱層および前記第2放熱層は、前記底面から露出している、付記28に記載の半導体装置(A10)。
[付記30]
前記第2絶縁層(12)は、前記第1絶縁層(11)から離れており、
前記第2放熱層(17)は、前記第1放熱層(16)から離れている、付記29に記載の半導体装置(A10)。
[付記31]
前記第2絶縁層(12)は、前記第1絶縁層(11)につながっており、
前記第2放熱層(17)は、前記第1放熱層(16)につながっている、付記29に記載の半導体装置(A20)。
[付記32]
前記第1導電層(13)は、単一の部材である、付記7に記載の半導体装置(A100)。
[付記33]
前記第2半導体素子(32)に導通する第3電力端子(36)をさらに備え、
前記第2導電層(14)は、単一の部材であり、
前記第3電力端子は、前記第2導電層に導電接合されている、付記14に記載の半導体装置(A100)。
A10~A60,A70~A72,:半導体装置
A80~A82,A90~A93,A100:半導体装置
B:半導体モジュール
10:基材 11,12:第1絶縁層,第2絶縁層
13:第1導電層 13A:第1搭載面
131,132:第1層,第2層
14:第2導電層 14A:第2搭載面
141,142:第3層,第4層 15:第3導電層
16,17:第1放熱層,第2放熱層
21:第1信号配線 211:第1基層 212:第1金属層
213~216:第1配線層,第3配線層,第5配線層,第7配線層
22:第2信号配線 221:第2基層 222:第2金属層
223~226:第2配線層,第4配線層,第6配線層,第8配線層
29:スリーブ
31:第1半導体素子 311,312:第1電極,第2電極
313:第1ゲート電極 314:第1検出電極
32:第2半導体素子 321,322:第3電極,第4電極
323:第2ゲート電極 324:第2検出電極
33:サーミスタ
34:第1電力端子 34A:第1端面
34B,34C:第1周面,第2周面
341:第1係合部 342,343:第1張出部,第2張出部
344:フィレット部
344A,344B,344C:第1領域,第2領域,第3領域
345:面取り部
35:第2電力端子 35A:第2端面 351:第2係合部
36:第3電力端子 36A:第3端面 361:第3係合部
37,38:第1導通部材,第2導通部材 39:接合層
41~48:第1信号端子~第8信号端子
51~56:第1ワイヤ~第6ワイヤ
60:封止樹脂 61:頂面 62:底面
631~634:第1面~第4面
632A,634A:第1収容部,第2収容部
641~644:第1規制面~第4規制面
65,66,67:第1凹部,第2凹部,第3凹部
68:台座部 681:座面
71:外部接続部材 72:締結部材
81:放熱部材 82:封止体 821:開口部 83:接合層
z,x,y:第1方向,第2方向,第3方向
A80~A82,A90~A93,A100:半導体装置
B:半導体モジュール
10:基材 11,12:第1絶縁層,第2絶縁層
13:第1導電層 13A:第1搭載面
131,132:第1層,第2層
14:第2導電層 14A:第2搭載面
141,142:第3層,第4層 15:第3導電層
16,17:第1放熱層,第2放熱層
21:第1信号配線 211:第1基層 212:第1金属層
213~216:第1配線層,第3配線層,第5配線層,第7配線層
22:第2信号配線 221:第2基層 222:第2金属層
223~226:第2配線層,第4配線層,第6配線層,第8配線層
29:スリーブ
31:第1半導体素子 311,312:第1電極,第2電極
313:第1ゲート電極 314:第1検出電極
32:第2半導体素子 321,322:第3電極,第4電極
323:第2ゲート電極 324:第2検出電極
33:サーミスタ
34:第1電力端子 34A:第1端面
34B,34C:第1周面,第2周面
341:第1係合部 342,343:第1張出部,第2張出部
344:フィレット部
344A,344B,344C:第1領域,第2領域,第3領域
345:面取り部
35:第2電力端子 35A:第2端面 351:第2係合部
36:第3電力端子 36A:第3端面 361:第3係合部
37,38:第1導通部材,第2導通部材 39:接合層
41~48:第1信号端子~第8信号端子
51~56:第1ワイヤ~第6ワイヤ
60:封止樹脂 61:頂面 62:底面
631~634:第1面~第4面
632A,634A:第1収容部,第2収容部
641~644:第1規制面~第4規制面
65,66,67:第1凹部,第2凹部,第3凹部
68:台座部 681:座面
71:外部接続部材 72:締結部材
81:放熱部材 82:封止体 821:開口部 83:接合層
z,x,y:第1方向,第2方向,第3方向
Claims (20)
- 第1導電層を含む基材と、
前記第1導電層の第1方向の一方側に接合された第1半導体素子と、
前記第1導電層および前記第1半導体素子に導通する第1電力端子と、
前記第1半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記第1方向に視て、前記第1電力端子は、前記封止樹脂に囲まれており、
前記封止樹脂は、前記第1方向の一方側を向く第1面を有し、
前記第1電力端子は、前記第1面から露出する第1係合部を有する、半導体装置。 - 前記第1電力端子は、前記第1方向において前記第1面と同じ側を向く第1端面を有し、
前記第1端面は、前記第1面から露出しており、
前記第1方向に視て、前記第1係合部は、前記第1端面に囲まれている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1方向に視て、前記第1端面の面積は、前記第1係合部の面積より大きい、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第1係合部は、前記第1端面から開口している、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第1係合部は、前記第1方向に延びている、請求項4に記載の半導体装置。
- 前記第1電力端子の一部は、前記第1面から突出している、請求項5に記載の半導体装置。
- 前記第1半導体素子および前記第1電力端子は、前記第1導電層に導電接合されている、請求項5に記載の半導体装置。
- 前記第1電力端子は、前記第1方向に対して直交する方向を向き、かつ前記第1係合部を規定する第1周面を有し、
前記第1周面には、ねじが形成されている、請求項7に記載の半導体装置。 - 前記第1電力端子は、前記第1方向に対して直交する方向において前記第1周面とは反対側を向く第2周面と、前記第2周面から突出する第1張出部と、を有し、
前記第2周面は、前記封止樹脂に接しており、
前記第1張出部は、前記第1導電層に導電接合されている、請求項8に記載の半導体装置。 - 前記第1電力端子は、前記第2周面から突出する第2張出部を有し、
前記第2張出部は、前記封止樹脂に接しており、かつ前記第1方向において前記第1張出部から離れている、請求項9に記載の半導体装置。 - 前記第2張出部は、前記第1方向において前記第1張出部と前記第1面との間に位置する、請求項10に記載の半導体装置。
- 前記第2張出部は、前記第1端面を含む、請求項10に記載の半導体装置。
- 前記第1半導体素子に導通するとともに、前記封止樹脂に覆われた第2半導体素子をさらに備え、
前記基材は、前記第1方向に対して直交する第2方向において前記第1導電層から離れた第2導電層を含み、
前記第2半導体素子は、前記第2導電層に導電接合されている、請求項7ないし12のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記第2半導体素子に導通する第2電力端子をさらに備え、
前記第2電力端子は、前記第1方向および前記第2方向の各々に対して直交する第3方向において前記第1電力端子から離れており、
前記第2電力端子は、前記第1面から露出するとともに、前記第1方向に視て前記封止樹脂に囲まれている、請求項13に記載の半導体装置。 - 前記第1半導体素子に導通する第1信号端子をさらに備え、
前記封止樹脂は、前記第1方向において前記第1面と同じ側を向く第2面を有し、
前記第2面は、前記第2方向において前記第1面の一方側に位置しており、
前記第1信号端子の一部は、前記第2面から突出している、請求項14に記載の半導体装置。 - 前記第2導電層に導電接合された第3電力端子をさらに備え、
前記封止樹脂は、前記第1方向において前記第1面と同じ側を向く第3面を有し、
前記第3面は、前記第2方向において前記第2面を基準として前記第1面とは反対側に位置しており、
前記第3電力端子は、前記第3面から露出するとともに、前記第1方向に視て前記封止樹脂に囲まれている、請求項15に記載の半導体装置。 - 前記第1電力端子に導電接合された外部接続部材をさらに備える、請求項1ないし12のいずれかに記載の半導体装置。
- 放熱部材と、
各々が請求項1に記載の半導体装置と同一の構成を具備する複数の半導体装置と、を備え、
前記複数の半導体装置の各々の前記基材は、前記放熱部材の前記第1方向の一方側に接合されている、半導体モジュール。 - 前記複数の半導体装置の各々の前記封止樹脂が一体となった封止体が構成されており、
前記封止体は、前記第1方向において前記複数の半導体装置の各々の前記基材を基準として前記放熱部材が位置する側とは反対側から開口した開口部を有し、
前記第1方向に視て、前記開口部は、前記複数の半導体装置のうち隣り合う2つの半導体装置の各々の前記基材の間に位置する、請求項18に記載の半導体モジュール。 - 前記開口部は、前記第1方向に貫通しており、
前記開口部から前記放熱部材が露出している、請求項19に記載の半導体モジュール。
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|---|---|---|---|
| JP2024093413 | 2024-06-10 | ||
| JP2024-093413 | 2024-06-10 |
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|---|---|
| WO2025258458A1 true WO2025258458A1 (ja) | 2025-12-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2025/020051 Pending WO2025258458A1 (ja) | 2024-06-10 | 2025-06-03 | 半導体装置および半導体モジュール |
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|---|---|
| WO (1) | WO2025258458A1 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007235004A (ja) * | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2009070934A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール及びその製法 |
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| EP4258832A1 (en) * | 2022-04-04 | 2023-10-11 | STMicroelectronics S.r.l. | Power module having leadframe-less signal connectors, in particular for automotive applications, and assembling method thereof |
-
2025
- 2025-06-03 WO PCT/JP2025/020051 patent/WO2025258458A1/ja active Pending
Patent Citations (4)
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