WO2023190180A1 - 半導体装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a semiconductor device.
- Patent Document 1 discloses a conventional semiconductor device (power module).
- the semiconductor device described in Patent Document 1 includes a semiconductor element and a support substrate (ceramic substrate).
- the semiconductor element is, for example, an IGBT made of Si (silicon).
- the support substrate supports the semiconductor element.
- the support substrate includes an insulating base material and conductor layers laminated on both sides of the base material.
- the base material is made of ceramic, for example.
- Each conductor layer is made of, for example, Cu (copper), and a semiconductor element is bonded to one conductor layer.
- the semiconductor element is covered with, for example, a sealing resin.
- An object of the present disclosure is to provide a semiconductor device that is improved over the conventional semiconductor device. Particularly, in view of the above-mentioned circumstances, an object of the present disclosure is to provide a semiconductor device that can further simplify the structure of members forming conductive paths. Another object of the present disclosure is to provide a semiconductor device capable of suppressing current concentration in a conduction path within a power module. Another object of the present disclosure is to provide a semiconductor device that can suppress shortening of product life even when deformation such as curvature occurs in a component.
- a semiconductor device provided by one aspect of the present disclosure includes a first conductive portion having a first main surface facing one side in the thickness direction and located on one side in a first direction perpendicular to the thickness direction. , and a second conductive part having a second main surface facing one side in the thickness direction and located on the other side in the first direction; a plurality of first semiconductor elements having a switching function and arranged in a second direction perpendicular to both the thickness direction and the first direction; and a plurality of first semiconductor elements mounted on the second conductive part and each having a switching function.
- the first conductive member has a plurality of first joint parts joined to the plurality of first semiconductor elements, and a second joint part joined to the second conductive part.
- the second conductive member has a plurality of third joints joined to the plurality of second semiconductor elements.
- the third bonding portion includes two flat portions each connected to the second semiconductor element and arranged in the second direction, and two flat portions connected to the outside in the second direction with respect to the two flat portions. 1 inclined part.
- FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a perspective view of main parts showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3 is a perspective view of a main part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 4 is a plan view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 5 is a plan view of main parts showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 6 is a side view of main parts showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 7 is an enlarged plan view of a main part of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a perspective view of main parts showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 3
- FIG. 8 is a plan view of main parts showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 9 is a plan view of main parts showing a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 10 is a side view showing the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 11 is a bottom view of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
- FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a semiconductor device according to a first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
- FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
- FIG. 20 is a sectional view taken along line XX-XX in FIG. 5.
- FIG. 21 is a perspective view showing the second conductive member of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 22 is a plan view showing the second conductive member of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 23 is a front view showing the second conductive member of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 24 is an enlarged front view of main parts showing the second conductive member of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 25 is a side view showing the second conductive member of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 26 is a cross-sectional view showing a first modification of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 27 is a cross-sectional view showing a first modification of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure.
- FIG. 28 is a perspective view of main parts showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 29 is a perspective view of a main part of a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 30 is a plan view of main parts showing a semiconductor device according to a second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 31 is a cross-sectional view taken along the XXXI-XXXI line in FIG. 30.
- FIG. 32 is a cross-sectional view taken along line XXXII-XXXII in FIG. 30.
- FIG. 33 is a cross-sectional view taken along the line XXIII-XXXIII in FIG. 30.
- FIG. 34 is a perspective view showing the second conductive member of the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 35 is a plan view showing the second conductive member of the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 36 is a plan view showing a first modification of the second conductive member of the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 37 is a plan view showing a second modification of the second conductive member of the semiconductor device according to the second embodiment of the present disclosure.
- FIG. 38 is a schematic diagram of a vehicle equipped with the semiconductor device of the present disclosure.
- a thing A is formed on a thing B and "a thing A is formed on a thing B” mean “a thing A is formed on a thing B” unless otherwise specified.
- "something A is placed on something B” and “something A is placed on something B” mean "something A is placed on something B” unless otherwise specified.
- a certain surface A faces (one side or the other side of) the direction B is not limited to the case where the angle of the surface A with respect to the direction B is 90 degrees; Including cases where it is tilted to the opposite direction.
- the semiconductor device A1 of this embodiment includes a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, a support substrate 3, a first terminal 41, a second terminal 42, a plurality of third terminals 43, and a fourth terminal 44. , a plurality of control terminals 45 , a control terminal support 48 , a first conduction member 5 , a second conduction member 6 , and a sealing resin 8 .
- FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor device A1.
- 2 and 3 are perspective views of essential parts of the semiconductor device A1.
- FIG. 4 is a plan view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 5 is a plan view of essential parts of the semiconductor device A1.
- FIG. 6 is a side view of essential parts of the semiconductor device A1.
- FIG. 7 is an enlarged plan view of the main parts of the semiconductor device A1.
- 8 and 9 are principal part plan views showing the semiconductor device A1.
- FIG. 10 is a side view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 11 is a bottom view showing the semiconductor device A1.
- FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
- FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
- FIG. 14 and 15 are enlarged cross-sectional views of essential parts of the semiconductor device A1.
- FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG.
- FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG.
- FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
- FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
- FIG. 20 is a sectional view taken along line XX-XX in FIG. 5.
- FIG. 21 is a perspective view showing the second conductive member 6 of the semiconductor device A1.
- FIG. 22 is a plan view showing the second conductive member 6 of the semiconductor device A1.
- FIG. 21 is a perspective view showing the second conductive member 6 of the semiconductor device A1.
- FIG. 22 is a plan view showing the second conductive member 6 of the semiconductor device A1.
- FIG. 21 is a perspective view
- FIG. 23 is a front view showing the second conductive member 6 of the semiconductor device A1.
- FIG. 24 is an enlarged front view of the main part showing the second conductive member of the semiconductor device A1.
- FIG. 25 is a side view showing the second conductive member 6 of the semiconductor device A1.
- the z direction is an example of the thickness direction of the present disclosure
- the x direction is an example of the first direction of the present disclosure
- the y direction is an example of the second direction of the present disclosure.
- one side in the x direction is referred to as the x1 side in the x direction
- the other side in the x direction is referred to as the x2 side in the x direction.
- one side in the y direction is referred to as the y1 side in the y direction
- the other side in the y direction is referred to as the y2 side in the y direction.
- one side in the z direction is referred to as a z1 side in the z direction
- the other side in the z direction is referred to as a z2 side in the z direction.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B are each electronic components that serve as the functional center of the semiconductor device A1.
- the constituent material of each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B is, for example, a semiconductor material mainly composed of SiC (silicon carbide). This semiconductor material is not limited to SiC, and may be Si (silicon), GaN (gallium nitride), C (diamond), or the like.
- Each of the first semiconductor elements 10A and each of the second semiconductor elements 10B is a power semiconductor chip having a switching function, such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).
- MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
- first semiconductor element 10A and the second semiconductor element 10B are MOSFETs, but the present invention is not limited to this, and other transistors such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) can be used. There may be.
- Each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B are the same element.
- Each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B is, for example, an n-channel MOSFET, but may be a p-channel MOSFET.
- the first semiconductor element 10A and the second semiconductor element 10B each have an element main surface 101 and an element back surface 102, as shown in FIGS. 14 and 15.
- the element main surface 101 and the element back surface 102 are separated in the z direction.
- the element main surface 101 faces the z1 side in the z direction
- the element back surface 102 faces the z2 side in the z direction.
- the semiconductor device A1 includes four first semiconductor elements 10A and four second semiconductor elements 10B, but the number of first semiconductor elements 10A and the number of second semiconductor elements 10B are different from each other. It is not limited to the configuration and may be changed as appropriate depending on the performance required of the semiconductor device A1. In the examples of FIGS. 8 and 9, four first semiconductor elements 10A and four second semiconductor elements 10B are arranged. The number of the first semiconductor elements 10A and the second semiconductor elements 10B may be two or three, or five or more each. The number of first semiconductor elements 10A and the number of second semiconductor elements 10B may be equal or different. The number of first semiconductor elements 10A and second semiconductor elements 10B is determined by the current capacity handled by semiconductor device A1.
- the semiconductor device A1 is configured, for example, as a half-bridge switching circuit.
- the plurality of first semiconductor elements 10A constitute an upper arm circuit of the semiconductor device A1
- the plurality of second semiconductor elements 10B constitute a lower arm circuit.
- the plurality of first semiconductor elements 10A are connected in parallel with each other
- the plurality of second semiconductor elements 10B are connected in parallel with each other.
- Each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B are connected in series and constitute a bridge layer.
- the plurality of first semiconductor elements 10A are each mounted on a first conductive portion 32A of the support substrate 3, which will be described later, as shown in FIGS. 8, 9, and 19.
- the plurality of first semiconductor elements 10A are arranged, for example, in the y direction and separated from each other.
- Each first semiconductor element 10A is conductively bonded to the first conductive portion 32A via a conductive bonding material 19.
- the element back surface 102 faces the first conductive part 32A.
- the plurality of first semiconductor elements 10A may be mounted on a metal member different from a part of the DBC substrate or the like. In this case, the metal member corresponds to the first conductive part in the present disclosure. This metal member may be supported by, for example, the first conductive portion 32A.
- the plurality of second semiconductor elements 10B are each mounted on a second conductive portion 32B of the support substrate 3, which will be described later, as shown in FIGS. 8, 9, and 18.
- the plurality of second semiconductor elements 10B are arranged, for example, in the y direction and separated from each other.
- Each second semiconductor element 10B is conductively bonded to the second conductive portion 32B via a conductive bonding material 19.
- the element back surface 102 faces the second conductive part 32B.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B overlap, but they do not need to overlap.
- the plurality of second semiconductor elements 10B may be mounted on a metal member different from a part of the DBC substrate or the like.
- the metal member corresponds to the second conductive part in the present disclosure. This metal member may be supported, for example, by the second conductive portion 32B.
- the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B each have a first main surface electrode 11, a second main surface electrode 12, a third main surface electrode 13, and a back electrode 15.
- the configurations of the first main surface electrode 11, second main surface electrode 12, third main surface electrode 13, and back surface electrode 15 described below are common to each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B.
- the first main surface electrode 11, the second main surface electrode 12, and the third main surface electrode 13 are provided on the element main surface 101.
- the first main surface electrode 11, the second main surface electrode 12, and the third main surface electrode 13 are insulated by an insulating film (not shown).
- the back electrode 15 is provided on the back surface 102 of the element.
- the first principal surface electrode 11 is, for example, a gate electrode, and a drive signal (for example, gate voltage) for driving the first semiconductor element 10A (second semiconductor element 10B) is input.
- the second main surface electrode 12 is, for example, a source electrode, through which a source current flows.
- the second main surface electrode 12 of this embodiment has a gate finger 121.
- the gate finger 121 is made of, for example, a linear insulator extending in the x direction, and divides the second main surface electrode 12 into two in the y direction.
- the third main surface electrode 13 is, for example, a source sense electrode, through which a source current flows.
- the back electrode 15 is, for example, a drain electrode, through which a drain current flows.
- the back electrode 15 covers substantially the entire area of the back surface 102 of the element.
- the back electrode 15 is made of, for example, Ag (silver) plating.
- each first semiconductor element 10A (each second semiconductor element 10B) changes between a conductive state and a disconnected state according to this drive signal. The state changes. In a conductive state, a current flows from the back electrode 15 (drain electrode) to the second main surface electrode 12 (source electrode), and in a cutoff state, this current does not flow. That is, each first semiconductor element 10A (each second semiconductor element 10B) performs a switching operation.
- the semiconductor device A1 receives input between one fourth terminal 44 and two first terminals 41 and second terminals 42 due to the switching functions of the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B. For example, the DC voltage is converted into an AC voltage, and the AC voltage is output from the third terminal 43.
- the semiconductor device A1 includes a thermistor 17, as shown in FIGS. 5, 8, 9, etc.
- the thermistor 17 is used as a temperature detection sensor. Note that, in addition to the thermistor 17, the configuration may include, for example, a temperature-sensitive diode, or the configuration may not include the thermistor 17 or the like.
- the support substrate 3 supports the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the specific structure of the support substrate 3 is not limited at all, and may be formed of, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) substrate or an AMB (Active Metal Brazing) substrate.
- Support substrate 3 includes an insulating layer 31, a first metal layer 32, and a back metal layer 33.
- the first metal layer 32 includes a first conductive part 32A and a second conductive part 32B.
- the dimension of the support substrate 3 in the z direction is, for example, 0.4 mm or more and 3.0 mm or less.
- the insulating layer 31 is made of, for example, ceramics with excellent thermal conductivity. Such ceramics include, for example, SiN (silicon nitride).
- the insulating layer 31 is not limited to ceramics, and may be an insulating resin sheet or the like.
- the insulating layer 31 has, for example, a rectangular shape in plan view.
- the dimension of the insulating layer 31 in the z direction is, for example, 0.05 mm or more and 1.0 mm or less.
- the first conductive part 32A supports the plurality of first semiconductor elements 10A
- the second conductive part 32B supports the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the first conductive part 32A and the second conductive part 32B are formed on the upper surface of the insulating layer 31 (the surface facing the z1 side in the z direction).
- the constituent material of the first conductive part 32A and the second conductive part 32B includes, for example, Cu (copper).
- the constituent material may include, for example, Al (aluminum) other than Cu (copper).
- the first conductive part 32A and the second conductive part 32B are separated in the x direction.
- the first conductive part 32A is located on the x1 side of the second conductive part 32B in the x direction.
- the first conductive portion 32A and the second conductive portion 32B each have, for example, a rectangular shape in plan view.
- the first conductive part 32A and the second conductive part 32B, together with the first conductive member 5 and the second conductive member 6, are paths for the main circuit current switched by the plurality of first semiconductor elements 10A and the plurality of second semiconductor elements 10B. Configure.
- the first conductive part 32A has a first main surface 301A.
- the first main surface 301A is a plane facing the z1 side in the z direction.
- a plurality of first semiconductor elements 10A are each bonded to the first main surface 301A of the first conductive portion 32A via a conductive bonding material 19.
- the second conductive portion 32B has a second main surface 301B.
- the second main surface 301B is a plane facing the z1 side in the z direction.
- a plurality of second semiconductor elements 10B are bonded to the second main surface 301B of the second conductive portion 32B via a conductive bonding material 19.
- the constituent material of the conductive bonding material 19 is not particularly limited, and may be, for example, solder, metal paste material, or sintered metal.
- the dimensions of the first conductive part 32A and the second conductive part 32B in the z direction are, for example, 0.1 mm or more and 1.5 mm or less.
- the back metal layer 33 is formed on the lower surface of the insulating layer 31 (the surface facing the z2 side in the z direction).
- the constituent material of the back metal layer 33 is the same as that of the first metal layer 32.
- Back metal layer 33 has a back surface 302.
- the back surface 302 is a plane facing the z2 side in the z direction. In the example shown in FIG. 11, the back surface 302 is exposed from the sealing resin 8, for example.
- a heat dissipating member for example, a heat sink, etc. (not shown) can be attached to the back surface 302.
- the back surface 302 may not be exposed from the sealing resin 8 and may be covered with the sealing resin 8.
- the back metal layer 33 overlaps both the first conductive part 32A and the second conductive part 32B in plan view.
- the first terminal 41, the second terminal 42, the plurality of third terminals 43, and the fourth terminal 44 are each made of a plate-shaped metal plate.
- This metal plate includes, for example, Cu (copper) or a Cu (copper) alloy. In the examples shown in FIGS. 1 to 5, FIG. 8, FIG. 9, and FIG. However, the number of each terminal is not limited at all.
- a DC voltage to be subjected to power conversion is input to the first terminal 41, the second terminal 42, and the fourth terminal 44.
- the fourth terminal 44 is a positive electrode (P terminal), and the first terminal 41 and the second terminal 42 are each negative electrodes (N terminal).
- P terminal positive electrode
- N terminal negative electrodes
- the first terminal 41 , the second terminal 42 , the plurality of third terminals 43 , and the fourth terminal 44 each include a portion covered with the sealing resin 8 and a portion exposed from the sealing resin 8 .
- the fourth terminal 44 is electrically connected to the first conductive portion 32A.
- the method of conductive bonding is not limited at all, and methods such as ultrasonic bonding, laser bonding, welding, or methods using solder, metal paste, silver sintered body, etc. are appropriately employed.
- the fourth terminal 44 is located on the x1 side in the x direction with respect to the plurality of first semiconductor elements 10A and the first conductive portion 32A, as shown in FIGS. 8, 9, and the like.
- the fourth terminal 44 is electrically connected to the first conductive portion 32A and, via the first conductive portion 32A, to the back electrode 15 (drain electrode) of each first semiconductor element 10A.
- the first terminal 41 and the second terminal 42 are electrically connected to the second conductive member 6.
- the first terminal 41 and the second conductive member 6 are integrally formed.
- the first terminal 41 and the second conductive member 6 are integrally formed, for example, by cutting and bending a single metal plate material, and are joined together. Refers to a configuration that does not include any bonding materials, etc.
- the second terminal 42 and the second conductive member 6 are integrally formed. Note that the first terminal 41 and the second terminal 42 may have a structure as long as they are electrically connected to the second conductive member 6, and unlike this embodiment, they may have a structure that has a joint portion that joins them to each other.
- the first terminal 41 and the second terminal 42 are respectively located on the x1 side in the x direction with respect to the plurality of first semiconductor elements 10A and the first conductive portion 32A, as shown in FIGS. 5, 8, and the like.
- the first terminal 41 and the second terminal 42 are each electrically connected to the second conductive member 6 and connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of each second semiconductor element 10B via the second conductive member 6. Conduct.
- the first terminal 41, the second terminal 42, and the fourth terminal 44 each protrude from the sealing resin 8 toward the x1 side in the x direction in the semiconductor device A1.
- the first terminal 41, the second terminal 42, and the fourth terminal 44 are spaced apart from each other.
- the first terminal 41 and the second terminal 42 are located on opposite sides of the fourth terminal 44 in the y direction.
- the first terminal 41 is located on the y1 side of the fourth terminal 44 in the y direction
- the second terminal 42 is located on the y2 side of the fourth terminal 44 in the y direction.
- the first terminal 41, the second terminal 42, and the fourth terminal 44 overlap each other when viewed in the y direction.
- the two third terminals 43 are each electrically connected to the second conductive portion 32B.
- the method of conductive bonding is not limited at all, and methods such as ultrasonic bonding, laser bonding, welding, or methods using solder, metal paste, silver sintered body, etc. are appropriately employed.
- the two third terminals 43 are each located on the x2 side in the x direction with respect to the plurality of second semiconductor elements 10B and the second conductive portion 32B.
- Each third terminal 43 is electrically connected to the second conductive portion 32B and, via the second conductive portion 32B, to the back electrode 15 (drain electrode) of each second semiconductor element 10B.
- third terminals 43 is not limited to two, and may be one, for example, or three or more. For example, when there is only one third terminal 43, it is desirable that it is connected to the central portion of the second conductive portion 32B in the y direction.
- Each of the plurality of control terminals 45 is a pin-shaped terminal for controlling each first semiconductor element 10A and each second semiconductor element 10B.
- the plurality of control terminals 45 include a plurality of first control terminals 46A-46E and a plurality of second control terminals 47A-47D.
- the plurality of first control terminals 46A to 46E are used for controlling each first semiconductor element 10A.
- the plurality of second control terminals 47A to 47D are used for controlling each second semiconductor element 10B.
- the plurality of first control terminals 46A to 46E are arranged at intervals in the y direction. As shown in FIGS. 8, 13, and 20, each of the first control terminals 46A to 46E is supported by the first conductive portion 32A via a control terminal support 48 (a first support portion 48A to be described later). Ru. As shown in FIGS. 5 and 8, each of the first control terminals 46A to 46E is connected between the plurality of first semiconductor elements 10A and the first terminal 41, the second terminal 42, and the fourth terminal 44 in the x direction. Located in
- the first control terminal 46A is a terminal (gate terminal) for inputting a drive signal for the plurality of first semiconductor elements 10A.
- a drive signal for driving the plurality of first semiconductor elements 10A is input to the first control terminal 46A (for example, a gate voltage is applied).
- the first control terminal 46B is a source signal detection terminal (source sense terminal) of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the voltage (voltage corresponding to the source current) applied to each second main surface electrode 12 (source electrode) of the plurality of first semiconductor elements 10A is detected from the first control terminal 46B.
- the first control terminal 46C and the first control terminal 46D are terminals that are electrically connected to the thermistor 17.
- the first control terminal 46E is a drain signal detection terminal (drain sense terminal) of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the voltage (voltage corresponding to the drain current) applied to each back electrode 15 (drain electrode) of the plurality of first semiconductor elements 10A is detected from the first control terminal 46E.
- the plurality of second control terminals 47A to 47D are arranged at intervals in the y direction. As shown in FIGS. 8 and 13, each of the second control terminals 47A to 47D is supported by the second conductive portion 32B via a control terminal support 48 (second support portion 48B to be described later). Each of the second control terminals 47A to 47D is located between the plurality of second semiconductor elements 10B and the two third terminals 43 in the x direction, as shown in FIGS. 5 and 8.
- the second control terminal 47A is a terminal (gate terminal) for inputting drive signals for the plurality of second semiconductor elements 10B.
- a drive signal for driving the plurality of second semiconductor elements 10B is input to the second control terminal 47A (for example, a gate voltage is applied).
- the second control terminal 47B is a terminal (source sense terminal) for detecting source signals of the plurality of second semiconductor elements 10B.
- the voltage (voltage corresponding to the source current) applied to each second main surface electrode 12 (source electrode) of the plurality of second semiconductor elements 10B is detected from the second control terminal 47B.
- the second control terminal 47C and the second control terminal 47D are terminals that are electrically connected to the thermistor 17.
- Each of the plurality of control terminals 45 (the plurality of first control terminals 46A to 46E and the plurality of second control terminals 47A to 47D) includes a holder 451 and a metal pin 452.
- the holder 451 is made of a conductive material. As shown in FIGS. 14 and 15, the holder 451 is bonded to the control terminal support 48 (first metal layer 482, which will be described later) via a conductive bonding material 459.
- the holder 451 includes a cylindrical portion, an upper end flange, and a lower end flange. The upper end flange is connected above the cylindrical part, and the lower end flange is connected below the cylindrical part.
- a metal pin 452 is inserted through at least the upper end flange and the cylindrical portion of the holder 451 .
- the holder 451 is covered with a sealing resin 8 (a second protrusion 852 to be described later).
- the metal pin 452 is a rod-shaped member extending in the z direction.
- the metal pin 452 is supported by being press-fitted into the holder 451.
- the metal pin 452 is electrically connected to the control terminal support 48 (first metal layer 482 described below) through at least the holder 451.
- the control terminal support 48 first metal layer 482 described below
- the metal pin 452 is electrically connected to the control terminal support 48 via a conductive bonding material 459.
- the control terminal support 48 supports the plurality of control terminals 45.
- the control terminal support body 48 is interposed between the first main surface 301A and the second main surface 301B and the plurality of control terminals 45 in the z direction.
- the control terminal support 48 includes a first support portion 48A and a second support portion 48B.
- the first support portion 48A is disposed on the first conductive portion 32A and supports a plurality of first control terminals 46A to 46E among the plurality of control terminals 45.
- the first support portion 48A is bonded to the first conductive portion 32A via a bonding material 49, as shown in FIG.
- the bonding material 49 may be conductive or insulating, and for example, solder is used.
- the second support portion 48B is disposed on the second conductive portion 32B and supports a plurality of second control terminals 47A to 47D among the plurality of control terminals 45.
- the second support portion 48B is bonded to the second conductive portion 32B via a bonding material 49, as shown in FIG.
- the control terminal support body 48 (each of the first support part 48A and the second support part 48B) is composed of, for example, a DBC (Direct Bonded Copper) board.
- the control terminal support 48 includes an insulating layer 481, a first metal layer 482, and a second metal layer 483 that are stacked on each other.
- the insulating layer 481 is made of ceramics, for example.
- the insulating layer 481 has, for example, a rectangular shape in plan view.
- the first metal layer 482 is formed on the upper surface of the insulating layer 481, as shown in FIGS. 14, 15, etc. Each control terminal 45 is erected on the first metal layer 482.
- the first metal layer 482 includes, for example, Cu (copper) or a Cu (copper) alloy. As shown in FIG. 8 and the like, the first metal layer 482 includes a first portion 482A, a second portion 482B, a third portion 482C, a fourth portion 482D, a fifth portion 482E, and a sixth portion 482F.
- the first portion 482A, the second portion 482B, the third portion 482C, the fourth portion 482D, the fifth portion 482E, and the sixth portion 482F are spaced apart and insulated from each other.
- the first portion 482A is connected to a plurality of wires 71 and is electrically connected to the first main surface electrode 11 (gate electrode) of each first semiconductor element 10A (each second semiconductor element 10B) via each wire 71.
- a plurality of wires 73 are connected to the first portion 482A and the sixth portion 482F.
- the sixth portion 482F is electrically connected to the first main surface electrode 11 (gate electrode) of each first semiconductor element 10A (each second semiconductor element 10B) via the wire 73 and the wire 71.
- the first control terminal 46A is connected to the sixth portion 482F of the first support portion 48A
- the second control terminal 47A is connected to the sixth portion 482F of the second support portion 48B. It is joined.
- the second portion 482B has a plurality of wires 72 joined and is electrically connected to the third main surface electrode 13 (source sense electrode) of each first semiconductor element 10A (each second semiconductor element 10B) via each wire 72.
- the first control terminal 46B is connected to the second portion 482B of the first support portion 48A
- the second control terminal 47B is connected to the second portion 482B of the second support portion 48B. It is joined.
- the thermistor 17 is joined to the third portion 482C and the fourth portion 482D.
- first control terminals 46C and 46D are connected to the third portion 482C and fourth portion 482D of the first support portion 48A
- the third portion 482C and the fourth portion 482D of the second support portion 48B are Second control terminals 47C and 47D are connected to the fourth portion 482D.
- a wire 74 is joined to the fifth portion 482E of the first support portion 48A, and the fifth portion 482E is electrically connected to the first conductive portion 32A via the wire 74. As shown in FIG. 8, the first control terminal 46E is joined to the fifth portion 482E of the first support portion 48A. The fifth portion 482E of the second support portion 48B is not electrically connected to other components.
- Each of the wires 71 to 74 described above is, for example, a bonding wire.
- the constituent material of each wire 71 to 74 includes, for example, one of Au (gold), Al (aluminum), or Cu (copper).
- the second metal layer 483 is formed on the lower surface of the insulating layer 481, as shown in FIGS. 14, 15, etc.
- the second metal layer 483 of the first support portion 48A is bonded to the first conductive portion 32A via a bonding material 49, as shown in FIG.
- the second metal layer 483 of the second support portion 48B is bonded to the second conductive portion 32B via a bonding material 49, as shown in FIG.
- the first conductive member 5 and the second conductive member 6 are spaced apart from the first main surface 301A and the second main surface 301B toward the z1 side in the z direction, and are separated from the first main surface 301A and the second main surface 301B in a plan view. overlaps with In this embodiment, the first conductive member 5 and the second conductive member 6 are each made of a metal plate.
- the metal includes, for example, Cu (copper) or a Cu (copper) alloy.
- the first conductive member 5 and the second conductive member 6 are appropriately bent metal plates.
- the first conductive member 5 is connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of each first semiconductor element 10A and the second conductive part 32B, and is connected to the second main surface electrode 12 (source electrode) of each first semiconductor element 10A and the second conductive part 32B. 2 conductive portion 32B.
- the first conductive member 5 constitutes a path for main circuit current switched by the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the first conductive member 5 includes a main portion 51, a plurality of first joints 52, and a plurality of second joints 53, as shown in FIGS. 7 and 8.
- the main portion 51 is a band-shaped portion that is located between the plurality of first semiconductor elements 10A and the second conductive portion 32B in the x direction and extends in the y direction in a plan view.
- the main portion 51 overlaps both the first conductive portion 32A and the second conductive portion 32B in a plan view, and is spaced from the first main surface 301A and the second main surface 301B in the z direction toward the z1 side in the z direction.
- the main portion 51 is located on the z2 side in the z direction with respect to a third path portion 66 and a fourth path portion 67 of the second conductive member 6, which will be described later, and is located on the z2 side in the z direction. It is located closer to the first main surface 301A and the second main surface 301B than the fourth path portion 67 is.
- the main portion 51 is arranged parallel (or substantially parallel) to the first main surface 301A and the second main surface 301B.
- the main portion 51 extends continuously in the y direction corresponding to the region where the plurality of first semiconductor elements 10A are arranged.
- a plurality of first openings 514 are formed in the main portion 51.
- Each of the plurality of first openings 514 is, for example, a through hole penetrating in the z direction (thickness direction of the main portion 51).
- the plurality of first openings 514 are arranged at intervals in the y direction.
- the plurality of first openings 514 are provided corresponding to each of the plurality of first semiconductor elements 10A.
- the main portion 51 is provided with four first openings 514, and these first openings 514 and the plurality of (four) first semiconductor elements 10A are at the same position in the y direction.
- each first opening 514 overlaps the gap between the first conductive part 32A and the second conductive part 32B in plan view.
- the plurality of first openings 514 are arranged so that the upper side (z1 side in the z direction) and the It is formed to facilitate the flow of the resin material between the lower side (z2 side in the z direction).
- each first joint portion 52 and the plurality of second bonding portions 53 are each connected to the main portion 51 and are arranged corresponding to the plurality of first semiconductor elements 10A.
- each first joint portion 52 is located on the x1 side in the x direction with respect to the main portion 51.
- Each second joint portion 53 is located on the x2 side of the main portion 51 in the x direction.
- each first bonding portion 52 and the corresponding second main surface electrode 12 of one of the first semiconductor elements 10A are bonded via a conductive bonding material 59.
- Each second joint portion 53 and the second conductive portion 32B are joined via a conductive joining material 59.
- the constituent material of the conductive bonding material 59 is not particularly limited, and may be, for example, solder, metal paste material, or sintered metal.
- the first joint portion 52 has two portions spaced apart in the y direction. These two parts are joined to the second main surface electrode 12 on both sides in the y direction, with the gate fingers 121 of the second main surface electrode 12 of the first semiconductor element 10A interposed therebetween.
- the second conductive member 6 connects the second main surface electrode 12 (source electrode) of each second semiconductor element 10B to the first terminal 41 and the second terminal 42.
- the second conductive member 6 is integrally formed with the first terminal 41 and the second terminal 42.
- the second conductive member 6 constitutes a path for main circuit current switched by the plurality of second semiconductor elements 10B. As shown in FIG. 7 and FIG. 21 to FIG. A path section 67 is included. Further, in the illustrated example, the second conductive member 6 includes a first step portion 602 and a second step portion 603.
- the plurality of third bonding parts 61 are parts that are individually bonded to the plurality of second semiconductor elements 10B.
- Each third bonding portion 61 and the second main surface electrode 12 of each second semiconductor element 10B are bonded via a conductive bonding material 69.
- the constituent material of the conductive bonding material 69 is not particularly limited, and may be, for example, solder, metal paste material, or sintered metal.
- the third joint portion 61 has two flat portions 611 and two first inclined portions 612.
- the two flat parts 611 are lined up in the y direction.
- the two flat parts 611 are spaced apart from each other in the y direction.
- the shape of the flat portion 611 is not limited at all, and in the illustrated example, it is rectangular.
- the two flat parts are joined to the second main surface electrode 12 on both sides in the y direction, with the gate finger 121 of the second main surface electrode 12 of the second semiconductor element 10B interposed therebetween.
- the two first inclined parts 612 are connected to the outside of the two flat parts 611 in the y direction. That is, the first inclined portion 612 located on the y1 side in the y direction is connected to the y1 side in the y direction with respect to the flat portion 611 located on the y1 side in the y direction. Further, the first inclined portion 612 located on the y2 side in the y direction is connected to the y2 side in the y direction with respect to the flat portion 611 located on the y2 side in the y direction.
- the first inclined portion 612 is inclined so that the farther it is from the flat portion 611 in the y direction, the closer it is to the z1 side in the z direction.
- the first path portion 64 is interposed between the plurality of third joint portions 61 and the first terminal 41.
- the first path section 64 is connected to the first terminal 41 via the first step section 602.
- the first path portion 64 overlaps the first conductive portion 32A in plan view.
- the first path portion 64 has a shape that extends in the x direction as a whole.
- the first path portion 64 includes a first strip portion 641 and a first extension portion 643.
- the first strip portion 641 is located on the x2 side in the x direction with respect to the first terminal 41, and is substantially parallel to the first main surface 301A.
- the first strip portion 641 has a shape that extends in the x direction as a whole.
- the first strip 641 has a recess 649 .
- the recessed portion 649 is a portion where a portion of the first strip portion 641 is recessed toward the y1 side in the y direction. In FIG. 5, the first metal part 35 is exposed through the recess 649.
- the first extending portion 643 extends from the side end of the first strip portion 641 on the y1 side in the y direction to the z2 side in the z direction.
- the first extending portion 643 is spaced apart from the first conductive portion 32A.
- the first extending portion 643 has a shape along the z direction, and has an elongated rectangular shape whose longitudinal direction is the x direction. Note that the first path portion 64 may be configured without the first extending portion 643.
- the second path portion 65 is interposed between the plurality of third joint portions 61 and the second terminal 42.
- the second path section 65 is connected to the second terminal 42 via the second step section 603.
- the second path portion 65 overlaps the first conductive portion 32A in plan view.
- the second path portion 65 has a shape that extends in the x direction as a whole.
- the second path portion 65 includes a second strip portion 651 and a second extension portion 653.
- the second strip portion 651 is located on the x2 side in the x direction with respect to the second terminal 42, and is substantially parallel to the first main surface 301A.
- the second strip portion 651 has a shape that extends in the x direction as a whole.
- the second strip portion 651 has a recess 659 .
- the recessed portion 659 is a portion of the second strip portion 651 that is recessed toward the y2 side in the y direction. In FIG. 5, the second metal portion 36 is exposed through the recess 659.
- the second extending portion 653 extends from the side end of the second strip portion 651 on the y2 side in the y direction to the z2 side in the z direction.
- the second extending portion 653 is spaced apart from the first conductive portion 32A.
- the second extending portion 653 has a shape along the z direction, and has an elongated rectangular shape whose longitudinal direction is the x direction. Note that the second path portion 65 may be configured without the second extension portion 653.
- the configuration regarding the first path section 64 is, for example, in a line-symmetrical relationship with respect to a center line extending in the x direction,
- the second path section 65 can also be appropriately adopted.
- the plurality of third path portions 66 are individually connected to the plurality of third joint portions 61.
- Each of the third path sections 66 has a shape extending in the x direction, and is arranged to be spaced apart from each other in the y direction.
- the number of the plurality of third path sections 66 is not limited at all, and in the illustrated example, five third path sections 66 are arranged.
- Each third path section 66 is arranged to be located between the plurality of second semiconductor elements 10B in the y direction or to be located outside of the plurality of second semiconductor elements 10B in the y direction. .
- Concave portions 669 are formed in the two third path portions 66 located on both outer sides in the y direction.
- the recess 669 is recessed from the inside to the outside in the y direction.
- one recess 669 is formed in each of the two third path portions 66 .
- the second conductive portion 32B is exposed through these recesses 669.
- one third joint portion 61 is arranged between two third path portions 66 adjacent to each other in the y direction.
- the first inclined part 612 located on the y1 side in the y direction is the third route part located on the y1 side in the y direction among the two third route parts 66 adjacent in the y direction. It is connected to 66.
- the first inclined portion 612 located on the y2 side in the y direction is the third path portion 612 located on the y2 side in the y direction among the two third path portions 66 adjacent in the y direction. It is connected to 66.
- the fourth path portion 67 is connected to the end of the plurality of third path portions 66 on the x1 side in the x direction.
- the fourth path portion 67 has a shape that extends long in the y direction.
- the fourth path portion 67 is connected to the ends of the first band portion 641 of the first path portion 64 and the second band portion 651 of the second path portion 65 on the x2 side in the x direction.
- the first path portion 64 is connected to the end of the fourth path portion 67 on the y1 side in the y direction.
- the second path portion 65 is connected to the end of the fourth path portion 67 on the y2 side in the y direction.
- the positions of the flat portions 611 of the plurality of third bonding portions 61 in the z direction are set in accordance with the curvature of the support substrate 3. More specifically, as shown in FIG. 23, the positions of the plurality of third path sections 66 in the z direction are the same (or substantially the same). Furthermore, the positions of the plurality of third path portions 66 and the fourth path portions 67 in the z direction are the same (or substantially the same). The distance Gz in the z direction between the flat portions 611 of the plurality of third joints 61 and the fifth joints 63 is set in accordance with the curvature of the support substrate 3.
- the distance Gz1, the distance Gz2, the distance Gz3, and the distance Gz4 are set in order from the distance Gz of the third joint 61 located on the y2 side in the y direction.
- the curved imaginary line in the figure shows the curved shape of the curved second main surface 301B of the support substrate 3 in an exaggerated manner for convenience of understanding.
- the second main surface 301B is curved such that the center portion in the y direction is located on the z2 side in the z direction, and both end portions in the y direction are located on the z1 side in the z direction.
- distance Gz1 is smaller than distance Gz2.
- the distance Gz4 is smaller than the distance Gz3.
- the distance Gz1 and the distance Gz4 are, for example, substantially the same, and the distance Gz2 and the distance Gz3 are substantially the same.
- the difference between the distance Gz1 and the distance Gz2 is, for example, about 40 ⁇ m.
- the difference between the distances Gz3 and Gz4 is, for example, about 40 ⁇ m.
- the thickness of the conductive bonding material 69 is, for example, 60 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less. Note that the magnitude relationship between the distances Gz1 to Gz4 is appropriately set depending on the direction and amount of curvature of the support substrate 3 (second main surface 301B).
- the thickness t2 of the first inclined portion 612 is thinner than the thickness t1 of the flat portion 611. Further, the thickness t2 of the first inclined portion 612 is thinner than the thickness t0 of the third path portion 66. Further, the thickness t1 of the flat portion 611 and the thickness t0 of the third path portion 66 are the same (or substantially the same).
- an intermediate portion that will become the flat portion 611 and the first inclined portion 612 is formed in a metal plate material by cutting or the like.
- one third joint portion 61 is formed by two intermediate portions.
- a gap 619 is provided between these two intermediate portions.
- the gap 619 is a portion where the gate finger 121 of the second main surface electrode 12 of the second semiconductor element 10B is positioned. Therefore, the size of the gap 619 is set to be approximately the same as or slightly larger than the y-direction dimension of the gate finger 121, for example.
- the portions that will become the two flat portions 611 are sandwiched between, for example, a mold, and moved toward the z2 side in the z direction with respect to the third path portion 66 and the fourth path portion 67.
- a portion of each of the two intermediate portions has an inclined shape, forming two first inclined portions 612.
- the portion that becomes the first inclined portion 612 is subjected to tensile processing. Therefore, the thickness t2 is thinner than the thickness t1 and the thickness t0.
- the dimension of the gap 619 in the y direction hardly changes before and after moving the mold toward the z2 side in the z direction.
- the magnitudes of the distances Gz1 to Gz4 described above can be adjusted, for example, by the amount by which the mold is moved.
- the sealing resin 8 includes a plurality of first semiconductor elements 10A, a plurality of second semiconductor elements 10B, a support substrate 3 (excluding the back surface 302), a first terminal 41, a second terminal 42, and a plurality of third terminals. 43, a portion of each of the fourth terminals 44, a portion of each of the plurality of control terminals 45, the control terminal support 48, the first conduction member 5, the second conduction member 6, and the plurality of wires 71 to 43.
- the wires 74 and 74 are respectively covered.
- the sealing resin 8 is made of, for example, black epoxy resin.
- the sealing resin 8 is formed by, for example, molding.
- the sealing resin 8 has, for example, a dimension in the x direction of about 35 mm to 60 mm, a dimension in the y direction, for example, about 35 mm to 50 mm, and a dimension in the z direction, for example, about 4 mm to 15 mm. These dimensions are the largest along each direction.
- the sealing resin 8 has a resin main surface 81, a resin back surface 82, and a plurality of resin side surfaces 831 to 834.
- the resin main surface 81 and the resin back surface 82 are separated in the z direction, as shown in FIGS. 10, 12, and 18.
- the main resin surface 81 faces the z1 side in the z direction
- the resin back surface 82 faces the z2 side in the z direction.
- a plurality of control terminals 45 protrude from the main resin surface 81.
- the resin back surface 82 has a frame shape that surrounds the back surface 302 of the support substrate 3 (the lower surface of the back metal layer 33) in plan view.
- the back surface 302 of the support substrate 3 is exposed from the resin back surface 82, and is flush with the resin back surface 82, for example.
- Each of the plurality of resin side surfaces 831 to 834 is connected to both the resin main surface 81 and the resin back surface 82, and is sandwiched between them in the z direction. As shown in FIG. 4 and the like, the resin side surface 831 and the resin side surface 832 are separated from each other in the x direction.
- the resin side surface 831 faces the x2 side in the x direction
- the resin side surface 832 faces the x1 side in the x direction.
- Two third terminals 43 protrude from the resin side surface 831, and a first terminal 41, a second terminal 42, and a fourth terminal 44 protrude from the resin side surface 832.
- the resin side surface 833 and the resin side surface 834 are separated from each other in the y direction.
- the resin side surface 833 faces the y2 side in the y direction
- the resin side surface 834 faces the y1 side in the y direction.
- a plurality of recesses 832a are formed in the resin side surface 832.
- Each recessed portion 832a is a portion depressed in the x direction in plan view.
- the plurality of recesses 832a include those formed between the first terminal 41 and the fourth terminal 44 and those formed between the second terminal 42 and the fourth terminal 44 in plan view.
- the plurality of recesses 832a are provided to increase the creepage distance along the resin side surface 832 between the first terminal 41 and the fourth terminal 44, and the creepage distance along the resin side surface 832 between the second terminal 42 and the fourth terminal 44. It is provided.
- the sealing resin 8 has a plurality of first protrusions 851, a plurality of second protrusions 852, and a resin cavity 86, as shown in FIGS. 12 and 13.
- Each of the plurality of first protrusions 851 protrudes from the main resin surface 81 in the z direction.
- the plurality of first protrusions 851 are arranged near the four corners of the sealing resin 8 in plan view.
- a first protrusion end surface 851a is formed at the tip of each first protrusion 851 (end on the z1 side in the z direction).
- Each first protruding end surface 851a of the plurality of first protrusions 851 is substantially parallel to the main resin surface 81 and on the same plane (xy plane).
- Each first protrusion 851 is, for example, shaped like a hollow truncated cone with a bottom.
- the plurality of first protrusions 851 are used as spacers when the semiconductor device A1 is mounted on a control circuit board or the like of a device that uses a power source generated by the semiconductor device A1.
- Each of the plurality of first protrusions 851 has a recess 851b and an inner wall surface 851c formed in the recess 851b.
- the shape of each first protrusion 851 may be columnar, and is preferably columnar.
- the recess 851b has a cylindrical shape
- the inner wall surface 851c has a single perfect circular shape when viewed from above.
- the semiconductor device A1 may be mechanically fixed to a control circuit board or the like by a method such as screwing.
- a female thread can be formed on the inner wall surface 851c of the recess 851b in the plurality of first protrusions 851.
- Insert nuts may be embedded in the recesses 851b of the plurality of first protrusions 851.
- the plurality of second protrusions 852 protrude from the main resin surface 81 in the z direction, as shown in FIG. 13 and the like.
- the plurality of second protrusions 852 overlap the plurality of control terminals 45 in plan view.
- Each metal pin 452 of the plurality of control terminals 45 protrudes from each second protrusion 852 .
- Each second protrusion 852 has a truncated cone shape.
- the second protrusion 852 covers the holder 451 and a portion of the metal pin 452 at each control terminal 45 .
- the first terminal 41 and the second conductive member 6 are integrally formed. Thereby, compared to a configuration in which the first terminal 41 and the second conductive member 6 are joined, it is possible to reduce the number of joining steps in the manufacturing process of the semiconductor device A1. Moreover, it is possible to avoid cracking, peeling, etc. from occurring at the bonded portion when the semiconductor device A1 is used. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process of the semiconductor device A1 or improve its reliability during use.
- the second terminal 42 and the second conductive member 6 are integrally formed. Thereby, compared to a configuration in which the second terminal 42 and the second conductive member 6 are joined, it is possible to reduce the number of joining steps in the manufacturing process of the semiconductor device A1. Moreover, it is possible to avoid cracking, peeling, etc. from occurring at the bonded portion when the semiconductor device A1 is used. Therefore, it is possible to simplify the manufacturing process of the semiconductor device A1 or improve its reliability during use.
- the second conductive member 6 has a first stepped portion 602 connected to the first terminal 41. Thereby, the rigidity of the connecting portion between the second conductive member 6 and the first terminal 41 can be increased.
- the second conductive member 6 has a second stepped portion 603 connected to the second terminal 42. Thereby, the rigidity of the connecting portion between the second conductive member 6 and the second terminal 42 can be increased.
- the third joint part 61 has two flat parts 611 and two first slope parts 612.
- the two first inclined parts 612 are connected to the outside of the two flat parts 611 in the y direction. Therefore, the current flowing through the second main surface electrode 12 flows from the second main surface electrode 12 to both sides in the y direction via the flat part 611 and the first slope part 612. Thereby, it is possible to suppress the current flowing through the second main surface electrode 12 from concentrating in one place.
- the two flat parts 611 are separated in the y direction. This allows current to flow reliably through both the two flat parts 611 and the two first slope parts 612, which is preferable for suppressing current concentration.
- the gate finger 121 of the second main surface electrode 12 can be placed between them.
- One third joint portion 61 is arranged between two third path portions 66 adjacent in the y direction. Thereby, it is possible to distribute the current flowing through the second main surface electrode 12 of one second semiconductor element 10B to the two third path sections 66.
- the positions of the flat portions 611 of the plurality of third bonding portions 61 in the z direction are set in accordance with the curvature of the support substrate 3 (second main surface 301B). Thereby, it is possible to make the distances in the z direction between the flat portions 611 of the plurality of third bonding portions 61 and the second main surface electrodes 12 of the plurality of second semiconductor elements 10B more uniform.
- the thickness of the conductive bonding material 69 that joins the second principal surface electrode 12 of one of the second semiconductor elements 10B and the flat portion 611 of the third bonding portion 61 becomes unduly thin, and the conductive It is possible to suppress the occurrence of cracks and peeling in the bonding material 69, and it is possible to suppress shortening of the product life.
- the distance Gz in the z direction between the flat portions 611 of the plurality of third joint portions 61 and the third path portion 66 is set in accordance with the curvature of the support substrate 3 (second main surface 301B).
- the third path portion 66, the fourth path portion 67, etc. are formed into a flat shape, for example, regardless of the curvature of the support substrate 3, and when the plurality of third joint portions 61 are formed, the third path portion 66, the fourth path portion 67, etc. , the curvature of the support substrate 3 may be considered.
- the thickness t2 of the first inclined portion 612 is thinner than the thickness t1 of the flat portion 611.
- Such a configuration can be formed by the above-mentioned tensile processing using a mold. In this case, there is an advantage that the size of the gap 619 can be easily controlled to a desired size.
- 26 to 37 illustrate variations and other embodiments of the present disclosure.
- the same or similar elements as in the above embodiment are given the same reference numerals as in the above embodiment.
- the configurations of each part in each modification and each embodiment can be combined with each other as appropriate within a range that does not cause technical contradiction.
- 26 and 27 show a first modification of the semiconductor device A1.
- the second conductive member 6 does not have the above-described first step portion 602 and second step portion 603.
- the position of the first terminal 41 in the z-direction is the same (or substantially the same) as the position of the first strip portion 641 of the first path portion 64 in the z-direction. That is, the first terminal 41 and the first strip portion 641 are connected to form an integral flat plate.
- the position of the second terminal 42 in the z-direction is the same as the position of the second strip portion 651 of the second path portion 65 in the z-direction. That is, the second terminal 42 and the second strip portion 651 are connected to form an integral flat plate.
- the specific shape of the connecting portion between the second conductive member 6, the first terminal 41, and the second terminal 42 is not limited at all.
- the semiconductor device A2 of this embodiment differs from the above-described embodiment mainly in the configuration of the second conductive member 6.
- the dimension in the x direction of the fourth path portion 67 of the second conductive member 6 is the same as that in the x direction of the fourth path portion 67 in the above-described embodiment.
- larger than the dimensions of The fourth path portion 67 has a size that overlaps both the first conductive portion 32A and the second conductive portion 32B when viewed in the z direction.
- the dimension of the third path section 66 in the x direction is significantly smaller than the dimension of the fourth path section 67 in the x direction.
- the gap between the fourth path portion 67 and the third joint portion 61 in the x direction is smaller than the dimension of the third joint portion 61 in the x direction.
- the second conductive member 6, the first terminal 41, and the second terminal 42 are connected to each other via a conductive bonding material 69. It is joined. That is, the second conductive member 6, the first terminal 41, and the second terminal 42 are not integrally formed.
- the conductive bonding material 69 is, for example, solder, metal paste material, or sintered metal.
- the second conductive member 6 has a fourth joint 62 and a fifth joint 63.
- the fourth joint portion 62 is connected to the end of the first path portion 64 on the x1 side in the x direction.
- the fourth joint portion 62 is joined to the first terminal 41 by a conductive joining material 69.
- the fifth joint portion 63 is connected to the end of the second path portion 65 on the x1 side in the x direction.
- the fifth bonding portion 63 is bonded to the second terminal 42 by a conductive bonding material 69.
- the thermistor 17 is not provided in the first support portion 48A. Therefore, the semiconductor device A2 does not include the first control terminal 46C and the first control terminal 46D in the above embodiment.
- the second conductive member 6, the first terminal 41, and the second terminal 42 may not be integrally formed.
- the fourth path portion 67 has a large dimension in the x direction, for example, larger than the dimension in the x direction of the third path portion 66, current concentration in the fourth path portion 67 can be further suppressed.
- the third joint portion 61 has two second slope portions 613 in addition to two flat portions 611 and two first slope portions 612.
- the two second inclined portions 613 are spaced apart from each other in the y direction and extend from the fourth path portion 67 toward the x2 side in the x direction.
- the two second inclined parts 613 are individually connected to the two flat parts 611.
- the second inclined portion 613 is inclined so that the further it goes from the flat portion 611 toward the x1 side in the x direction, the more it is located on the z1 side in the z direction.
- a plurality of openings 618 are formed corresponding to the plurality of second slopes 613.
- the plurality of openings 618 are provided, for example, to prevent unintended cracks from occurring in the second conductive member 6 during tension processing (drawing processing) when forming the third joint portion 61.
- the third joint portion 61 includes two third slope portions 614 in addition to two flat portions 611, two first slope portions 612, and two second slope portions 613. has. Further, the second conductive member 6 further includes a plurality of fifth path portions 68.
- the plurality of fifth path portions 68 are connected to the ends of the plurality of third path portions 66 on the x2 side in the x direction, and extend on both sides in the y direction.
- the two third inclined portions 614 are spaced apart from each other in the y direction and extend from the fifth path portion 68 toward the x1 side in the x direction.
- the two third inclined parts 614 are individually connected to the two flat parts 611.
- the third inclined portion 614 is inclined so that the further it goes from the flat portion 611 toward the x2 side in the x direction, the more it is located on the z1 side in the z direction.
- a plurality of openings 617 are formed corresponding to the plurality of third slope portions 614.
- the plurality of openings 617 are provided, for example, to avoid unintended cracks or the like from occurring in the second conductive member 6 during tension processing (drawing processing) when forming the third joint portion 61.
- the third joint portion 61 further includes two third slope portions 614, current concentration can be further suppressed.
- the openings 617 and 618 may not be provided as appropriate depending on the processing conditions of the tension processing (drawing processing).
- Vehicle B is, for example, an electric vehicle (EV).
- EV electric vehicle
- vehicle B includes an on-vehicle charger 91, a storage battery 92, and a drive system 93.
- Electric power is wirelessly supplied to the on-vehicle charger 91 from a power supply facility (not shown) installed outdoors.
- the means for supplying power from the power supply facility to the on-vehicle charger 91 may be wired.
- the on-vehicle charger 91 includes a step-up DC-DC converter.
- the voltage of the power supplied to the on-vehicle charger 91 is boosted by the converter and then supplied to the storage battery 92 .
- the boosted voltage is, for example, 600V.
- the drive system 93 drives the vehicle B.
- Drive system 93 includes an inverter 931 and a drive source 932.
- Semiconductor device A10 constitutes a part of inverter 931.
- the power stored in the storage battery 92 is supplied to the inverter 931.
- the power supplied from the storage battery 92 to the inverter 931 is DC power.
- a step-up DC-DC converter may be further provided between the storage battery 92 and the inverter 931.
- Inverter 931 converts DC power into AC power.
- the inverter 931 including the semiconductor device A10 is electrically connected to a drive source 932.
- Drive source 932 includes an AC motor and a transmission.
- the AC motor rotates and the rotation is transmitted to the transmission.
- the transmission rotates the drive shaft of vehicle B after appropriately reducing the number of rotations transmitted from the AC motor.
- vehicle B is driven.
- the semiconductor device A10 in the inverter 931 is necessary to output AC power whose frequency is appropriately changed in order to correspond to the required rotational speed of the AC motor.
- the semiconductor device according to the present disclosure is not limited to the embodiments described above.
- the specific configuration of each part of the semiconductor device according to the present disclosure can be changed in design in various ways.
- a first conductive portion having a first main surface facing one side in the thickness direction and located on one side in a first direction perpendicular to the thickness direction; and a second main surface facing one side in the thickness direction.
- a support substrate having a second conductive portion having a surface and located on the other side in the first direction; a plurality of first semiconductor elements mounted on the first conductive part, each having a switching function, and arranged in a second direction perpendicular to both the thickness direction and the first direction; a plurality of second semiconductor elements mounted on the second conductive part, each having a switching function, and arranged in the second direction; a first terminal protruding toward one side in the first direction with respect to the first conductive part; a first conductive member that connects the plurality of first semiconductor elements and the second conductive part; a second conductive member that connects the plurality of second semiconductor elements and the first terminal; a sealing resin that covers the plurality of first semiconductor elements, the plurality of second semiconductor elements, the first conductive member and the second
- a semiconductor device having a slope portion Appendix 2.
- the second semiconductor element has a first main surface electrode, a second main surface electrode, and a third main surface electrode located on one side in the thickness direction,
- Appendix 4. The semiconductor device according to appendix 3, wherein the second main surface electrode has a gate finger located between the two flat parts in the second direction.
- the second conductive member includes a first path portion interposed between the plurality of third joint portions and the first terminal, and a second path portion interposed between the plurality of third joint portions and the second terminal.
- a plurality of third path portions each extending in the first direction, one side end of the plurality of third path portions in the first direction, connected to the first path portion and the second path portion; a fourth path portion extending in the second direction; 5.
- the semiconductor device according to appendix 3 or 4 wherein the first inclined portion extends from the third path portion in the second direction when viewed in the thickness direction. Appendix 6.
- one third joint portion is disposed between adjacent third path portions in the second direction;
- Appendix 7. The semiconductor device according to appendix 6, wherein the thickness of the first sloped portion is equal to or less than the thickness of the flat portion.
- Appendix 8. The semiconductor device according to appendix 7, wherein a thickness of the first inclined portion is less than or equal to a thickness of the third path portion.
- Appendix 9. The semiconductor device according to appendix 8, wherein the thickness of the flat portion and the thickness of the third path portion are the same (or substantially the same).
- Appendix 10. 9. The semiconductor device according to any one of appendices 5 to 9, wherein the third bonding portion has two second inclined portions that are individually connected to the two flat portions on one side in the first direction. Appendix 11.
- Appendix 12. The semiconductor device according to any one of appendices 5 to 11, wherein the first terminal and the second conductive member are integrally formed.
- Appendix 13. The semiconductor device according to appendix 12, wherein the second terminal and the second conductive member are integrally formed.
- Appendix 14. 14 The semiconductor device according to attachment 13, wherein the second conductive portion has a first step portion interposed between the first terminal and the first path portion.
- the first bonding portion has two flat portions, each of which is bonded to the first semiconductor element and arranged in the second direction, At least one of the positions of the flat parts of the plurality of first joint parts in the thickness direction and the positions of the flat parts of the plurality of third joint parts in the thickness direction are determined by the curvature of the support substrate.
- the semiconductor device according to appendix 16 wherein positions of the flat portions of the plurality of third bonding portions in the thickness direction are set to correspond to curvature of the support substrate.
- a driving source A semiconductor device according to any one of Supplementary Notes 1 to 17, The vehicle, wherein the semiconductor device is electrically connected to the drive source.
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Abstract
半導体装置は、支持基板と、複数の第1半導体素子と、複数の第2半導体素子と、第1端子と、前記複数の第1半導体素子と第2導電部とを導通させる第1導通部材と、前記複数の第2半導体素子と前記第1端子とを導通させる第2導通部材と、封止樹脂と、を備え、前記第1導通部材は、前記複数の第1半導体素子に接合された複数の第1接合部と、前記第2導電部に接合された第2接合部と、を有し、前記第2導通部材は、前記複数の第2半導体素子に接合された複数の第3接合部を有し、前記第3接合部は、各々が前記第2半導体素子に接合され且つy方向に並んだ2つの平坦部と、前記2つの平坦部に対してy方向の外側に繋がる2つの第1傾斜部と、を有する。
Description
本開示は、半導体装置に関する。
従来、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの電力用スイッチング素子を備える半導体装置が知られている。このような半導体装置は、産業機器から家電や情報端末、自動車用機器まであらゆる電子機器に搭載される。特許文献1には、従来の半導体装置(パワーモジュール)が開示されている。特許文献1に記載の半導体装置は、半導体素子、および、支持基板(セラミック基板)を備えている。半導体素子は、たとえばSi(シリコン)製のIGBTである。支持基板は、半導体素子を支持する。支持基板は、絶縁性の基材と、基材の両面に積層された導体層とを含む。基材は、たとえばセラミックからなる。各導体層は、たとえばCu(銅)からなり、一方の導体層には、半導体素子が接合される。半導体素子は、たとえば封止樹脂により覆われている。
パワーモジュールの製造工程の簡略化、または使用時の信頼性向上を図るには、パワーモジュール内の導通経路を構成する部材構造をより簡素化することが好ましい。
また、パワーモジュールの大電流化を図るためには、パワーモジュール内の導通経路における電流集中を抑制することが好ましい。
また、パワーモジュールの構成部材に湾曲等の変形が生じた場合であっても、製品寿命の短縮を抑制することが好ましい。
本開示は、従来より改良が施された半導体装置を提供することを一の課題とする。特に本開示は、上記した事情に鑑み、導通経路を構成する部材構造をより簡素化することが可能な半導体装置を提供することをその一の課題とする。また、本開示は、パワーモジュール内の導通経路における電流集中を抑制することが可能な半導体装置を提供することを他の課題とする。また、本開示は、構成部材に湾曲等の変形が生じた場合であっても、製品寿命の短縮を抑制することが可能な半導体装置を提供することを他の課題とする。
本開示の一の側面によって提供される半導体装置は、厚さ方向の一方側を向く第1主面を有し且つ前記厚さ方向と直交する第1方向の一方側に位置する第1導電部、および前記厚さ方向の一方側を向く第2主面を有し且つ前記第1方向の他方側に位置する第2導電部、を有する支持基板と、前記第1導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に配列された複数の第1半導体素子と、前記第2導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記第2方向に配列された複数の第2半導体素子と、前記第1導電部に対して前記第1方向の一方側に突出する第1端子と、前記複数の第1半導体素子と前記第2導電部とを導通させる第1導通部材と、前記複数の第2半導体素子と前記第1端子とを導通させる第2導通部材と、前記複数の第1半導体素子、前記複数の第2半導体素子、前記第1導通部材および前記第2導通部材と、前記支持基板および前記第1端子それぞれの一部と、を覆う封止樹脂と、を備える。前記第1導通部材は、前記複数の第1半導体素子に接合された複数の第1接合部と、前記第2導電部に接合された第2接合部と、を有する。前記第2導通部材は、前記複数の第2半導体素子に接合された複数の第3接合部を有する。前記第3接合部は、各々が前記第2半導体素子に接合され且つ前記第2方向に並んだ2つの平坦部と、前記2つの平坦部に対して前記第2方向の外側に繋がる2つの第1傾斜部と、を有する。
上記構成によれば、パワーモジュール内の導通経路における電流集中を抑制することが可能な半導体装置を提供することができる。
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
本開示における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、単に識別のために用いたものであり、それらの対象物に順列を付することを意図していない。
本開示において、「ある物Aがある物Bに形成されている」および「ある物Aがある物B上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接形成されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに形成されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物Bに配置されている」および「ある物Aがある物B上に配置されている」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに直接配置されていること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物を介在させつつ、ある物Aがある物Bに配置されていること」を含む。同様に、「ある物Aがある物B上に位置している」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bに接して、ある物Aがある物B上に位置していること」、および、「ある物Aとある物Bとの間に他の物が介在しつつ、ある物Aがある物B上に位置していること」を含む。また、「ある物Aがある物Bにある方向に見て重なる」とは、特段の断りのない限り、「ある物Aがある物Bのすべてに重なること」、および、「ある物Aがある物Bの一部に重なること」を含む。また、本開示において「ある面Aが方向B(の一方側または他方側)を向く」とは、面Aの方向Bに対する角度が90°である場合に限定されず、面Aが方向Bに対して傾いている場合を含む。
図1~図25は、本開示の第1実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A1は、複数の第1半導体素子10A、複数の第2半導体素子10B、支持基板3、第1端子41、第2端子42、複数の第3端子43、第4端子44、複数の制御端子45、制御端子支持体48、第1導通部材5、第2導通部材6および封止樹脂8を備えている。
図1は、半導体装置A1を示す斜視図である。図2、図3は、半導体装置A1を示す要部斜視図である。図4は、半導体装置A1を示す平面図である。図5は、半導体装置A1を示す要部平面図である。図6は、半導体装置A1を示す要部側面図である。図7は、半導体装置A1を示す要部拡大平面図である。図8、図9は、半導体装置A1を示す要部平面図である。図10は、半導体装置A1を示す側面図である。図11は、半導体装置A1を示す底面図である。図12は、図5のXII-XII線に沿う断面図である。図13は、図5のXIII-XIII線に沿う断面図である。図14、図15は、半導体装置A1を示す要部拡大断面図である。図16は、図5のXVI-XVI線に沿う断面図である。図17は、図5のXVII-XVII線に沿う断面図である。図18は、図5のXVIII-XVIII線に沿う断面図である。図19は、図5のXIX-XIX線に沿う断面図である。図20は、図5のXX-XX線に沿う断面図である。図21は、半導体装置A1の第2導通部材6を示す斜視図である。図22は、半導体装置A1の第2導通部材6を示す平面図である。図23は、半導体装置A1の第2導通部材6を示す正面図である。図24は、半導体装置A1の第2導通部材を示す要部拡大正面図である。図25は、半導体装置A1の第2導通部材6を示す側面図である。
これらの図において、z方向は、本開示の厚さ方向の一例であり、x方向は、本開示の第1方向の一例であり、y方向は、本開示の第2方向の一例である。また、x方向の一方側をx方向のx1側、x方向の他方側をx方向のx2側と称する。また、y方向の一方側をy方向のy1側、y方向の他方側をy方向のy2側と称する。また、z方向の一方側をz方向のz1側、z方向の他方側をz方向のz2側と称する。
複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bはそれぞれ、半導体装置A1の機能中枢となる電子部品である。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bの構成材料は、たとえばSiC(炭化ケイ素)を主とする半導体材料である。この半導体材料は、SiCに限定されず、Si(シリコン)、GaN(窒化ガリウム)あるいはC(ダイヤモンド)などであってもよい。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bは、たとえば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などのスイッチング機能を有するパワー半導体チップである。本実施形態においては、第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10BがMOSFETである場合を示すが、これに限定されず、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)などの他のトランジスタであってもよい。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bは、いずれも同一素子である。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bは、たとえばnチャネル型のMOSFETであるが、pチャネル型のMOSFETであってもよい。
第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bはそれぞれ、図14、図15に示すように、素子主面101および素子裏面102を有する。各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bにおいて、素子主面101と素子裏面102とはz方向に離隔する。素子主面101は、z方向のz1側を向き、素子裏面102は、z方向のz2側を向く。
本実施形態では、半導体装置A1は、4つの第1半導体素子10Aと4つの第2半導体素子10Bとを備えているが、第1半導体素子10Aの数および第2半導体素子10Bの数は、本構成に限定されず、半導体装置A1に要求される性能に応じて適宜変更される。図8、図9の例では、第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bがそれぞれ4個ずつ配置される。第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bの数は、それぞれ2個または3個でもよく、それぞれ5個以上でもよい。第1半導体素子10Aの数と第2半導体素子10Bの数とは、等しくてもよく、異なってもよい。第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bの数は、半導体装置A1が取り扱う電流容量によって決定される。
半導体装置A1は、たとえばハーフブリッジ型のスイッチング回路として構成される。この場合、複数の第1半導体素子10Aは、半導体装置A1の上アーム回路を構成し、複数の第2半導体素子10Bは、下アーム回路を構成する。上アーム回路において、複数の第1半導体素子10Aは互いに並列に接続され、下アーム回路において、複数の第2半導体素子10Bは互いに並列に接続される。各第1半導体素子10Aと各第2半導体素子10Bとは、直列に接続され、ブリッジ層を構成する。
複数の第1半導体素子10Aはそれぞれ、図8、図9および図19などに示すように、後述の支持基板3の第1導電部32Aに搭載されている。図8、図9に示す例では、複数の第1半導体素子10Aは、たとえばy方向に並んでおり、互いに離隔している。各第1半導体素子10Aは、導電性接合材19を介して、第1導電部32Aに導通接合されている。各第1半導体素子10Aは、第1導電部32Aに接合された際、素子裏面102が第1導電部32Aに対向する。なお、本実施形態とは異なり、複数の第1半導体素子10Aは、DBC基板等の一部とは異なる金属部材に搭載されていてもよい。この場合、当該金属部材が本開示における第1導電部に相当する。この金属部材は、たとえば第1導電部32Aに支持されていてもよい。
複数の第2半導体素子10Bはそれぞれ、図8、図9および図18などに示すように、後述の支持基板3の第2導電部32Bに搭載されている。図8、図9に示す例では、複数の第2半導体素子10Bは、たとえばy方向に並んでおり、互いに離隔している。各第2半導体素子10Bは、導電性接合材19を介して、第2導電部32Bに導通接合されている。各第2半導体素子10Bは、第2導電部32Bに接合された際、素子裏面102が第2導電部32Bに対向する。図9から理解されるように、x方向に見て、複数の第1半導体素子10Aと複数の第2半導体素子10Bとは、重なっているが、重なっていなくてもよい。なお、本実施形態とは異なり、複数の第2半導体素子10Bは、DBC基板等の一部とは異なる金属部材に搭載されていてもよい。この場合、当該金属部材が本開示における第2導電部に相当する。この金属部材は、たとえば第2導電部32Bに支持されていてもよい。
複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bはそれぞれ、第1主面電極11、第2主面電極12、第3主面電極13および裏面電極15を有する。以下で説明する第1主面電極11、第2主面電極12、第3主面電極13および裏面電極15の構成は、各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bにおいて共通する。第1主面電極11、第2主面電極12および第3主面電極13は、素子主面101に設けられている。第1主面電極11、第2主面電極12および第3主面電極13は、図示しない絶縁膜により絶縁されている。裏面電極15は、素子裏面102に設けられている。
第1主面電極11は、たとえばゲート電極であって、第1半導体素子10A(第2半導体素子10B)を駆動させるための駆動信号(たとえばゲート電圧)が入力される。第1半導体素子10A(第2半導体素子10B)において、第2主面電極12は、たとえばソース電極であって、ソース電流が流れる。本実施形態の第2主面電極12は、ゲートフィンガー121を有する。ゲートフィンガー121は、たとえばx方向に延びる線状の絶縁体からなり、第2主面電極12をy方向に2分割している。第3主面電極13は、たとえばソースセンス電極であって、ソース電流が流れる。裏面電極15は、たとえばドレイン電極であって、ドレイン電流が流れる。裏面電極15は、素子裏面102の略全域を覆っている。裏面電極15は、たとえばAg(銀)めっきにより構成される。
各第1半導体素子10A(各第2半導体素子10B)は、第1主面電極11(ゲート電極)に駆動信号(ゲート電圧)が入力されると、この駆動信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。導通状態では、裏面電極15(ドレイン電極)から第2主面電極12(ソース電極)に電流が流れ、遮断状態では、この電流が流れない。つまり、各第1半導体素子10A(各第2半導体素子10B)は、スイッチング動作を行う。半導体装置A1は、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bのスイッチング機能により、1つの第4端子44と2つの第1端子41および第2端子42との間に入力される直流電圧をたとえば交流電圧に変換して、第3端子43から交流電圧を出力する。
半導体装置A1では、図5、図8、図9などに示すように、サーミスタ17を備える。サーミスタ17は、温度検出用センサとして用いられる。なお、サーミスタ17の他に、たとえば感温ダイオード等を備える構成であってもよいし、サーミスタ17等を備えない構成であってもよい。
支持基板3は、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bを支持する。支持基板3の具体的構成は何ら限定されず、たとえばDBC(Direct Bonded Copper)基板またはAMB(Active Metal Brazing)基板で構成される。支持基板3は、絶縁層31、第1金属層32および裏面金属層33を含む。第1金属層32は、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bを含む。支持基板3のz方向の寸法は、たとえば0.4mm以上3.0mm以下である。
絶縁層31は、たとえば熱伝導性の優れたセラミックスである。このようなセラミックスとしては、たとえばSiN(窒化ケイ素)がある。絶縁層31は、セラミックスに限定されず、絶縁樹脂シートなどであってもよい。絶縁層31は、たとえば平面視矩形状である。絶縁層31のz方向の寸法は、たとえば0.05mm以上1.0mm以下である。
第1導電部32Aは、複数の第1半導体素子10Aを支持し、第2導電部32Bは、複数の第2半導体素子10Bを支持する。第1導電部32Aおよび第2導電部32Bは、絶縁層31の上面(z方向のz1側を向く面)に形成されている。第1導電部32Aおよび第2導電部32Bの構成材料は、たとえばCu(銅)を含む。当該構成材料はCu(銅)以外のたとえばAl(アルミニウム)を含んでいてもよい。第1導電部32Aおよび第2導電部32Bは、x方向に離隔する。第1導電部32Aは、第2導電部32Bのx方向のx1側に位置する。第1導電部32Aおよび第2導電部32Bはそれぞれ、たとえば平面視矩形状である。第1導電部32Aおよび第2導電部32Bは、第1導通部材5および第2導通部材6とともに、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bによってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する。
第1導電部32Aは、第1主面301Aを有する。第1主面301Aは、z方向のz1側を向く平面である。第1導電部32Aの第1主面301Aには、導電性接合材19を介して複数の第1半導体素子10Aがそれぞれ接合されている。第2導電部32Bは、第2主面301Bを有する。第2主面301Bは、z方向のz1側を向く平面である。第2導電部32Bの第2主面301Bには、導電性接合材19を介して複数の第2半導体素子10Bが接合されている。導電性接合材19の構成材料は特に限定されず、たとえばはんだ、金属ペースト材、あるいは、焼結金属などである。第1導電部32Aおよび第2導電部32Bのz方向の寸法は、たとえば0.1mm以上1.5mm以下である。
裏面金属層33は、絶縁層31の下面(z方向のz2側を向く面)に形成されている。裏面金属層33の構成材料は、第1金属層32の構成材料と同じである。裏面金属層33は、裏面302を有する。裏面302は、z方向のz2側を向く平面である。裏面302は、図11に示す例では、たとえば封止樹脂8から露出する。裏面302には、図示しない放熱部材(たとえばヒートシンク)などが取り付け可能である。裏面302は、封止樹脂8から露出せず、封止樹脂8に覆われていてもよい。裏面金属層33は、平面視において、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bの双方に重なる。
第1端子41、第2端子42、複数の第3端子43、および第4端子44はそれぞれ、板状の金属板からなる。この金属板は、たとえばCu(銅)またはCu(銅)合金を含む。図1~図5、図8、図9および図11に示す例では、半導体装置A1は、1つずつの第1端子41、第2端子42および第4端子44と、2つの第3端子43とを備えているが、各端子の個数は何ら限定されない。
第1端子41、第2端子42および第4端子44には、電力変換対象となる直流電圧が入力される。第4端子44は正極(P端子)であり、第1端子41および第2端子42はそれぞれ負極(N端子)である。複数の第3端子43から、第1半導体素子10Aおよび第2半導体素子10Bにより電力変換された交流電圧が出力される。第1端子41、第2端子42、複数の第3端子43、および第4端子44はそれぞれ、封止樹脂8に覆われた部分と封止樹脂8から露出した部分とを含む。
第4端子44は、図13に示すように、第1導電部32Aに導通接合されている。導通接合の手法は何ら限定されず、超音波接合、レーザ接合、溶接等の手法、あるいははんだ、金属ペースト、銀焼結体等を用いた手法、等が適宜採用される。第4端子44は、図8、図9などに示すように、複数の第1半導体素子10Aおよび第1導電部32Aに対して、x方向のx1側に位置する。第4端子44は、第1導電部32Aに導通し、かつ、第1導電部32Aを介して、各第1半導体素子10Aの裏面電極15(ドレイン電極)に導通する。
第1端子41と第2端子42とは、第2導通部材6に導通している。本実施形態においては、第1端子41と第2導通部材6とは、一体的に形成されている。第1端子41と第2導通部材6とが一体的に形成されているとは、たとえば単一の金属板材料に対して切断加工および折り曲げ加工等を施すことによって形成されており、互いを接合するための接合材等を含まない構成をいう。また、本実施形態においては、第2端子42と第2導通部材6とは、一体的に形成されている。なお、第1端子41および第2端子42は、第2導通部材6と導通する構成であればよく、本実施形態とは異なり、互いを接合する接合部を有する構成であってもよい。第1端子41および第2端子42はそれぞれ、図5、図8などに示すように、複数の第1半導体素子10Aおよび第1導電部32Aに対して、x方向のx1側に位置する。第1端子41および第2端子42はそれぞれ、第2導通部材6に導通し、かつ、第2導通部材6を介して、各第2半導体素子10Bの第2主面電極12(ソース電極)に導通する。
図1~図5および図11などに示すように、第1端子41、第2端子42および第4端子44はそれぞれ、半導体装置A1において、封止樹脂8からx方向のx1側に突き出ている。第1端子41、第2端子42および第4端子44は、互いに離隔している。第1端子41および第2端子42は、y方向において第4端子44を挟んで互いに反対側に位置する。第1端子41は、第4端子44のy方向のy1側に位置し、第2端子42は、第4端子44のy方向のy2側に位置する。第1端子41、第2端子42および第4端子44は、y方向に視て互いに重なる。
2つの第3端子43はそれぞれ、図8、図9および図12から理解されるように、第2導電部32Bに導通接合されている。導通接合の手法は何ら限定されず、超音波接合、レーザ接合、溶接等の手法、あるいははんだ、金属ペースト、銀焼結体等を用いた手法、等が適宜採用される。2つの第3端子43はそれぞれ、図8などに示すように、複数の第2半導体素子10Bおよび第2導電部32Bに対して、x方向のx2側に位置する。各第3端子43は、第2導電部32Bに導通し、かつ、第2導電部32Bを介して、各第2半導体素子10Bの裏面電極15(ドレイン電極)に導通する。なお、第3端子43の数は、2つに限定されず、たとえば1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。たとえば、第3端子43が1つである場合、第2導電部32Bのy方向における中央部分につながっていることが望ましい。
複数の制御端子45はそれぞれ、各第1半導体素子10Aおよび各第2半導体素子10Bを制御するためのピン状の端子である。複数の制御端子45は、複数の第1制御端子46A~46Eおよび複数の第2制御端子47A~47Dを含む。複数の第1制御端子46A~46Eは、各第1半導体素子10Aの制御などに用いられる。複数の第2制御端子47A~47Dは、各第2半導体素子10Bの制御などに用いられる。
複数の第1制御端子46A~46Eは、y方向に間隔を隔てて配置されている。各第1制御端子46A~46Eは、図8、図13および図20などに示すように、制御端子支持体48(後述の第1支持部48A)を介して、第1導電部32Aに支持される。各第1制御端子46A~46Eは、図5および図8に示すように、x方向において、複数の第1半導体素子10Aと、第1端子41、第2端子42および第4端子44との間に位置する。
第1制御端子46Aは、複数の第1半導体素子10Aの駆動信号入力用の端子(ゲート端子)である。第1制御端子46Aには、複数の第1半導体素子10Aを駆動させるための駆動信号が入力される(たとえばゲート電圧が印加される)。
第1制御端子46Bは、複数の第1半導体素子10Aのソース信号検出用の端子(ソースセンス端子)である。第1制御端子46Bから、複数の第1半導体素子10Aの各第2主面電極12(ソース電極)に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が検出される。
第1制御端子46Cおよび第1制御端子46Dは、サーミスタ17に導通する端子である。
第1制御端子46Eは、複数の第1半導体素子10Aのドレイン信号検出用の端子(ドレインセンス端子)である。第1制御端子46Eから、複数の第1半導体素子10Aの各裏面電極15(ドレイン電極)に印加される電圧(ドレイン電流に対応した電圧)が検出される。
複数の第2制御端子47A~47Dは、y方向に間隔を隔てて配置されている。各第2制御端子47A~47Dは、図8および図13などに示すように、制御端子支持体48(後述の第2支持部48B)を介して、第2導電部32Bに支持される。各第2制御端子47A~47Dは、図5および図8に示すように、x方向において、複数の第2半導体素子10Bと2つの第3端子43との間に位置する。
第2制御端子47Aは、複数の第2半導体素子10Bの駆動信号入力用の端子(ゲート端子)である。第2制御端子47Aには、複数の第2半導体素子10Bを駆動させるための駆動信号が入力される(たとえばゲート電圧が印加される)。第2制御端子47Bは、複数の第2半導体素子10Bのソース信号検出用の端子(ソースセンス端子)である。第2制御端子47Bから、複数の第2半導体素子10Bの各第2主面電極12(ソース電極)に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が検出される。第2制御端子47Cおよび第2制御端子47Dは、サーミスタ17に導通する端子である。
複数の制御端子45(複数の第1制御端子46A~46Eおよび複数の第2制御端子47A~47D)はそれぞれ、ホルダ451および金属ピン452を含む。
ホルダ451は、導電性材料からなる。ホルダ451は、図14、図15に示すように、導電性接合材459を介して、制御端子支持体48(後述の第1金属層482)に接合されている。ホルダ451は、筒状部、上端鍔部および下端鍔部を含む。上端鍔部は、筒状部の上方につながり、下端鍔部は、筒状部の下方につながる。ホルダ451のうちの少なくとも上端鍔部および筒状部に、金属ピン452が挿通されている。ホルダ451は、封止樹脂8(後述の第2突出部852)に覆われている。
金属ピン452は、z方向に延びる棒状部材である。金属ピン452は、ホルダ451に圧入されることで支持されている。金属ピン452は、少なくともホルダ451を介して、制御端子支持体48(後述の第1金属層482)に導通する。図14、図15に示す例のように、金属ピン452の下端(z方向のz2側の端部)がホルダ451の挿通孔内で導電性接合材459に接している場合には、金属ピン452は、導電性接合材459を介して、制御端子支持体48に導通する。
制御端子支持体48は、複数の制御端子45を支持する。制御端子支持体48は、z方向において、第1主面301Aおよび第2主面301Bと複数の制御端子45との間に介在する。
制御端子支持体48は、第1支持部48Aおよび第2支持部48Bを含む。第1支持部48Aは、第1導電部32A上に配置され、複数の制御端子45のうちの複数の第1制御端子46A~46Eを支持する。第1支持部48Aは、図14に示すように、接合材49を介して、第1導電部32Aに接合されている。接合材49は、導電性でも絶縁性でもよいが、たとえばはんだが用いられる。第2支持部48Bは、第2導電部32B上に配置され、複数の制御端子45のうちの複数の第2制御端子47A~47Dを支持する。第2支持部48Bは、図15に示すように、接合材49を介して、第2導電部32Bに接合されている。
制御端子支持体48(第1支持部48Aおよび第2支持部48Bのそれぞれ)は、たとえばDBC(Direct Bonded Copper)基板で構成される。制御端子支持体48は、互いに積層された絶縁層481、第1金属層482および第2金属層483を有する。
絶縁層481は、たとえばセラミックスからなる。絶縁層481は、たとえば平面視矩形状である。
第1金属層482は、図14、図15などに示すように、絶縁層481の上面に形成されている。各制御端子45は、第1金属層482上に立設されている。第1金属層482は、たとえばCu(銅)またはCu(銅)合金を含む。図8などに示すように、第1金属層482は、第1部分482A、第2部分482B、第3部分482C、第4部分482D、第5部分482Eおよび第6部分482Fを含む。第1部分482A、第2部分482B、第3部分482C、第4部分482D、第5部分482Eおよび第6部分482Fは、互いに離隔し、絶縁されている。
第1部分482Aは、複数のワイヤ71が接合され、各ワイヤ71を介して、各第1半導体素子10A(各第2半導体素子10B)の第1主面電極11(ゲート電極)に導通する。第1部分482Aと第6部分482Fとは、複数のワイヤ73が接続されている。これにより、第6部分482Fは、ワイヤ73およびワイヤ71を介して、各第1半導体素子10A(各第2半導体素子10B)の第1主面電極11(ゲート電極)に導通する。図8に示すように、第1支持部48Aの第6部分482Fには、第1制御端子46Aが接合されており、第2支持部48Bの第6部分482Fには、第2制御端子47Aが接合されている。
第2部分482Bは、複数のワイヤ72が接合され、各ワイヤ72を介して、各第1半導体素子10A(各第2半導体素子10B)の第3主面電極13(ソースセンス電極)に導通する。図8に示すように、第1支持部48Aの第2部分482Bには、第1制御端子46Bが接合されており、第2支持部48Bの第2部分482Bには、第2制御端子47Bが接合されている。
第3部分482Cおよび第4部分482Dは、サーミスタ17が接合されている。図8に示すように、第1支持部48Aの第3部分482Cおよび第4部分482Dには、第1制御端子46C,46Dが接合されており、第2支持部48Bの第3部分482Cおよび第4部分482Dには、第2制御端子47C,47Dが接合されている。
第1支持部48Aの第5部分482Eは、ワイヤ74が接合され、ワイヤ74を介して、第1導電部32Aに導通する。図8に示すように、第1支持部48Aの第5部分482Eには、第1制御端子46Eが接合されている。第2支持部48Bの第5部分482Eは、他の構成部位とは導通していない。上記の各ワイヤ71~74は、たとえばボンディングワイヤである。各ワイヤ71~74の構成材料は、たとえばAu(金)、Al(アルミ)あるいはCu(銅)のいずれかを含む。
第2金属層483は、図14、図15などに示すように、絶縁層481の下面に形成されている。第1支持部48Aの第2金属層483は、図14に示すように、接合材49を介して、第1導電部32Aに接合される。第2支持部48Bの第2金属層483は、図15に示すように、接合材49を介して、第2導電部32Bに接合される。
第1導通部材5および第2導通部材6は、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bとともに、複数の第1半導体素子10Aおよび複数の第2半導体素子10Bによってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する。第1導通部材5および第2導通部材6は、第1主面301Aおよび第2主面301Bからz方向のz1側に離隔し、かつ、平面視において第1主面301Aおよび第2主面301Bに重なる。本実施形態では、第1導通部材5および第2導通部材6はそれぞれ、金属製の板材により構成される。当該金属は、たとえばCu(銅)またはCu(銅)合金を含む。具体的には、第1導通部材5および第2導通部材6は、適宜折り曲げられた金属製の板材である。
第1導通部材5は、各第1半導体素子10Aの第2主面電極12(ソース電極)と第2導電部32Bとに接続され、各第1半導体素子10Aの第2主面電極12と第2導電部32Bとを導通させる。第1導通部材5は、複数の第1半導体素子10Aによってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する。第1導通部材5は、図7および図8に示すように、主部51、複数の第1接合部52および複数の第2接合部53を含む。
主部51は、x方向において、複数の第1半導体素子10Aと第2導電部32Bとの間に位置し、平面視においてy方向に延びる帯状の部位である。主部51は、平面視において第1導電部32Aおよび第2導電部32Bの双方に重なり、z方向において第1主面301Aおよび第2主面301Bからz方向のz1側に離隔している。図16などに示すように、主部51は、後述する第2導通部材6の第3経路部66および第4経路部67に対してz方向のz2側に位置し、第3経路部66および第4経路部67よりも第1主面301Aおよび第2主面301Bに近接する位置にある。
本実施形態において、主部51は、第1主面301Aおよび第2主面301Bと平行(或いは略平行)に配置されている。
図8などに示すように、主部51は、y方向において複数の第1半導体素子10Aが配置された領域に対応して一連に延びている。本実施形態では、図7、図8、図13などに示すように、主部51には、複数の第1開口514が形成される。複数の第1開口514はそれぞれ、たとえばz方向(主部51の板厚方向)に貫通する貫通孔である。複数の第1開口514は、y方向に間隔を隔てて並ぶ。複数の第1開口514は、複数の第1半導体素子10Aそれぞれに対応して設けられる。本実施形態では、主部51には4つの第1開口514が設けられており、これら第1開口514と複数(4つ)の第1半導体素子10Aとは、y方向における位置が互いに等しい。
本実施形態では、図8、図13などに示すように、各第1開口514は、平面視において、第1導電部32Aと第2導電部32Bとの間の隙間に重なる。複数の第1開口514は、封止樹脂8を形成するために流動性の樹脂材料を注入する際に、主部51(第1導通部材5)の付近において上側(z方向のz1側)と下側(z方向のz2側)との間で樹脂材料を流動しやすくするために形成される。
図8などに示すように、複数の第1接合部52および複数の第2接合部53はそれぞれ、主部51につながっており、複数の第1半導体素子10Aに対応して配置される。具体的には、各第1接合部52は、主部51に対してx方向のx1側に位置している。各第2接合部53は、主部51に対してx方向のx2側に位置している。図14に示すように、各第1接合部52とこれに対応するいずれかの第1半導体素子10Aの第2主面電極12とは、導電性接合材59を介して接合される。各第2接合部53と第2導電部32Bとは、導電性接合材59を介して接合される。導電性接合材59の構成材料は特に限定されず、たとえばはんだ、金属ペースト材、あるいは、焼結金属などである。本実施形態においては、第1接合部52は、y方向に離隔した2つの部分を有する。これらの2つの部分は、第1半導体素子10Aの第2主面電極12のゲートフィンガー121を挟んで、y方向の両側において第2主面電極12に接合されている。
第2導通部材6は、各第2半導体素子10Bの第2主面電極12(ソース電極)と第1端子41および第2端子42とを導通させる。第2導通部材6は、第1端子41および第2端子42と一体的に形成されている。第2導通部材6は、複数の第2半導体素子10Bによってスイッチングされる主回路電流の経路を構成する。第2導通部材6は、図7および図21~図25に示すように、複数の第3接合部61、第1経路部64、第2経路部65、複数の第3経路部66および第4経路部67を含む。また、図示された例においては、第2導通部材6は、第1段差部602および第2段差部603を含む。
複数の第3接合部61は、複数の第2半導体素子10Bに個別に接合される部位である。各第3接合部61と各第2半導体素子10Bの第2主面電極12とは、導電性接合材69を介して接合される。導電性接合材69の構成材料は特に限定されず、たとえばはんだ、金属ペースト材、あるいは、焼結金属などである。本実施形態において、第3接合部61は、2つの平坦部611および2つの第1傾斜部612を有する。
2つの平坦部611は、y方向に並んでいる。2つの平坦部611は、y方向に互いに離隔している。平坦部611の形状は何ら限定されず、図示された例においては、矩形状である。2つの平坦部は、第2半導体素子10Bの第2主面電極12のゲートフィンガー121を挟んで、y方向の両側において第2主面電極12に接合されている。
2つの第1傾斜部612は、2つの平坦部611のy方向の外側に繋がる。すなわち、y方向のy1側に位置する第1傾斜部612は、y方向のy1側に位置する平坦部611に対してy方向のy1側に繋がっている。また、y方向のy2側に位置する第1傾斜部612は、y方向のy2側に位置する平坦部611に対してy方向のy2側に繋がっている。第1傾斜部612は、y方向において平坦部611から離隔するほどz方向のz1側に位置するように傾斜している。
第1経路部64は、複数の第3接合部61と第1端子41との間に介在している。図示された例においては、第1経路部64は、第1段差部602を介して第1端子41に繋がっている。第1経路部64は、平面視において、第1導電部32Aに重なる。第1経路部64は、全体としてx方向に延びる形状である。
第1経路部64は、第1帯状部641および第1延出部643を含む。第1帯状部641は、第1端子41に対してx方向のx2側に位置し、第1主面301Aに対してほぼ平行である。第1帯状部641は、全体として、x方向に延びる形状である。図示された例においては、第1帯状部641は、凹部649を有する。凹部649は、第1帯状部641の一部が、y方向のy1側に凹んだ部位である。図5においては、凹部649を通して第1金属部35が現れている。
第1延出部643は、第1帯状部641のy方向のy1側の側端から、z方向のz2側に延出している。第1延出部643は、第1導電部32Aから離隔している。図示された例においては、第1延出部643は、z方向に沿った形状であり、x方向を長手方向とする長矩形状である。なお、第1経路部64は、第1延出部643を有さない構成であってもよい。
第2経路部65は、複数の第3接合部61と第2端子42との間に介在している。図示された例においては、第2経路部65は、第2段差部603を介して第2端子42に繋がっている。第2経路部65は、平面視において、第1導電部32Aに重なる。第2経路部65は、全体としてx方向に延びる形状である。
第2経路部65は、第2帯状部651および第2延出部653を含む。第2帯状部651は、第2端子42に対してx方向のx2側に位置し、第1主面301Aに対してほぼ平行である。第2帯状部651は、全体として、x方向に延びる形状である。図示された例においては、第2帯状部651は、凹部659を有する。凹部659は、第2帯状部651の一部が、y方向のy2側に凹んだ部位である。図5においては、凹部659を通して第2金属部36が現れている。
第2延出部653は、第2帯状部651のy方向のy2側の側端から、z方向のz2側に延出している。第2延出部653は、第1導電部32Aから離隔している。図示された例においては、第2延出部653は、z方向に沿った形状であり、x方向を長手方向とする長矩形状である。なお、第2経路部65は、第2延出部653を有さない構成であってもよい。
なお、以降の説明において、第1経路部64に関する変形例や他の実施形態を説明する場合、第1経路部64に関する構成は、たとえばx方向に延びる中心線についての線対称となる関係で、第2経路部65にも適宜採用可能である。
複数の第3経路部66は、複数の第3接合部61に個別に繋がっている。各第3経路部66は、x方向に延びた形状であり、y方向に互いに離隔して配列されている。複数の第3経路部66の個数は何ら限定されず、図示された例においては、5つの第3経路部66が配置されている。各第3経路部66は、y方向において、複数の第2半導体素子10Bの間に位置するように、または複数の第2半導体素子10Bよりもy方向における外側に位置するように配置されている。
y方向の両外側に位置する2つの第3経路部66には、凹部669が形成されている。凹部669は、y方向の内側から外側に向かって凹んでいる。図示された例においては、2つの第3経路部66に1つずつの凹部669が形成されている。図5において、これらの凹部669を通して、第2導電部32Bが現れている。
本実施形態においては、y方向に隣り合う2つの第3経路部66の間に、1つの第3接合部61が配置されている。1つの第3接合部61において、y方向のy1側に位置する第1傾斜部612は、y方向に隣り合う2つの第3経路部66のうちy方向のy1側に位置する第3経路部66に繋がっている。1つの第3接合部61において、y方向のy2側に位置する第1傾斜部612は、y方向に隣り合う2つの第3経路部66のうちy方向のy2側に位置する第3経路部66に繋がっている。
第4経路部67は、複数の第3経路部66のx方向のx1側の端に繋がっている。第4経路部67は、y方向に長く延びる形状である。第4経路部67は、第1経路部64の第1帯状部641および第2経路部65の第2帯状部651のx方向のx2側の端に繋がっている。図示された例においては、第4経路部67のy方向のy1側の端に第1経路部64が繋がっている。また、第4経路部67のy方向のy2側の端に第2経路部65が繋がっている。
本実施形態においては、複数の第3接合部61の平坦部611のz方向における位置が、支持基板3の湾曲に対応して設定されている。より具体的には、図23に示すように、複数の第3経路部66のz方向における位置は、互いに同じ(或いは略同じ)である。また、複数の第3経路部66と第4経路部67とのz方向における位置は、互いに同じ(或いは略同じ)である。複数の第3接合部61の平坦部611と第5接合部63とのz方向における距離Gzが、支持基板3の湾曲に対応して設定されている。
図23において、y方向のy2側に位置する第3接合部61の距離Gzから順に距離Gz1、距離Gz2、距離Gz3および距離Gz4とする。図中の湾曲した想像線は、湾曲した支持基板3の第2主面301Bの湾曲形状を、理解の便宜上、誇張して示している。図示された例においては、第2主面301Bは、y方向の中央部分がz方向のz2側に位置し、y方向の両端部分がz方向のz1側に位置するように湾曲している。この場合、距離Gz1は、距離Gz2よりも小さい。また、距離Gz4は、距離Gz3よりも小さい。距離Gz1と距離Gz4とは、たとえば略同じであり、距離Gz2と距離Gz3とは、略同じである。距離Gz1と距離Gz2との差は、たとえば40μm程度である。また、距離Gz3とGz4との差は、たとえば40μm程度である。この際、導電性接合材69の厚さは、たとえば60μm以上120μm以下である。なお、距離Gz1~距離Gz4の大小関係は、支持基板3(第2主面301B)の湾曲方向や湾曲量に応じて適宜設定される。
図24に示すように、本実施形態においては、第1傾斜部612の厚さt2は、平坦部611の厚さt1よりも薄い。また、第1傾斜部612の厚さt2は、第3経路部66の厚さt0よりも薄い。また、平坦部611の厚さt1と、第3経路部66の厚さt0とは、同じ(或いは略同じ)である。
このような第3接合部61を形成する工程においては、まず、金属板材料に平坦部611および第1傾斜部612となる中間部分を切断加工等によって形成する。この際、1つの第3接合部61を2つの中間部分によって形成する。この2つの中間部分の間には、隙間619を設ける。隙間619は、第2半導体素子10Bの第2主面電極12のゲートフィンガー121を位置させる部位である。このため、隙間619の大きさは、たとえばゲートフィンガー121のy方向寸法と略同じか若干大きく設定される。
2つの中間部分のうち2つの平坦部611となる部分をたとえば金型等によって挟み、第3経路部66や第4経路部67に対してz方向のz2側に移動させる。これにより、2つの中間部それぞれの一部が傾斜形状となり、2つの第1傾斜部612となる。この加工において、第1傾斜部612となった部分には、引張加工が施される格好となる。このため、厚さt2が、厚さt1および厚さt0よりも薄い関係となる。隙間619のy方向の寸法は、金型をz方向のz2側に移動させる前後において、ほとんど変化しない。上述の距離Gz1~距離Gz4の大きさは、たとえば金型を移動させる量によって調整することができる。
封止樹脂8は、複数の第1半導体素子10Aと、複数の第2半導体素子10Bと、支持基板3(裏面302を除く)と、第1端子41、第2端子42、複数の第3端子43、および第4端子44それぞれの一部と、複数の制御端子45それぞれの一部と、制御端子支持体48と、第1導通部材5と、第2導通部材6と、複数のワイヤ71~ワイヤ74と、をそれぞれ覆っている。封止樹脂8は、たとえば黒色のエポキシ樹脂で構成される。封止樹脂8は、たとえばモールド成形により形成される。封止樹脂8は、たとえばx方向の寸法が35mm~60mm程度であり、たとえばy方向の寸法が35mm~50mm程度であり、たとえばz方向の寸法が4mm~15mm程度である。これらの寸法は、各方向に沿う最大部分の大きさである。封止樹脂8は、樹脂主面81、樹脂裏面82および複数の樹脂側面831~834を有する。
樹脂主面81と樹脂裏面82とは、図10、図12および図18などに示すように、z方向に離隔する。樹脂主面81は、z方向のz1側を向き、樹脂裏面82は、z方向のz2側を向く。樹脂主面81から複数の制御端子45(複数の第1制御端子46A~46Eおよび複数の第2制御端子47A~47D)が突き出ている。樹脂裏面82は、図11に示すように、平面視において支持基板3の裏面302(裏面金属層33の下面)を囲む枠状である。支持基板3の裏面302は、樹脂裏面82から露出し、たとえば樹脂裏面82と面一である。複数の樹脂側面831~834はそれぞれ、樹脂主面81および樹脂裏面82の双方につながり、かつ、z方向においてこれらに挟まれている。図4などに示すように、樹脂側面831と樹脂側面832とはx方向に離隔する。樹脂側面831はx方向のx2側を向き、樹脂側面832は、x方向のx1側を向く。樹脂側面831から2つの第3端子43が突き出ており、樹脂側面832から第1端子41、第2端子42および第4端子44が突き出ている。図4などに示すように、樹脂側面833と樹脂側面834とは、y方向に離隔する。樹脂側面833は、y方向のy2側を向き、樹脂側面834は、y方向のy1側を向く。
樹脂側面832には、図4に示すように、複数の凹部832aが形成されている。各凹部832aは、平面視においてx方向に窪んだ部位である。複数の凹部832aは、平面視において第1端子41と第4端子44との間に形成されたものと、第2端子42と第4端子44との間に形成されたものとがある。複数の凹部832aは、第1端子41と第4端子44との樹脂側面832に沿う沿面距離、および、第2端子42と第4端子44との樹脂側面832に沿う沿面距離を大きくするために設けられている。
封止樹脂8は、図12および図13などに示すように、複数の第1突出部851、複数の第2突出部852および樹脂空隙部86を有する。
複数の第1突出部851はそれぞれ、樹脂主面81からz方向に突出している。複数の第1突出部851は、平面視において封止樹脂8の四隅付近に配置されている。各第1突出部851の先端(z方向のz1側の端部)には、第1突出端面851aが形成されている。複数の第1突出部851における各第1突出端面851aは、樹脂主面81と略平行であり、かつ、同一平面(x-y平面)上にある。各第1突出部851は、たとえば有底中空の円錐台状である。複数の第1突出部851は、半導体装置A1によって生成された電源を利用する機器において、その機器が有する制御用の回路基板などに半導体装置A1が搭載される際に、スペーサーとして利用される。複数の第1突出部851は、それぞれ、凹部851bと、当該凹部851bに形成された内壁面851cとを有する。各第1突出部851の形状は柱状であればよく、円柱状であることが好ましい。凹部851bの形状は円柱状であって、平面視において内壁面851cは単一の真円状であることが好ましい。
半導体装置A1は、制御用の回路基板などに対して、ねじ止めなどの方法によって機械的に固定される場合がある。この場合には、複数の第1突出部851における凹部851bの内壁面851cに、めねじのねじ山を形成することができる。複数の第1突出部851における凹部851bにインサートナットを埋め込んでもよい。
複数の第2突出部852は、図13などに示すように、樹脂主面81からz方向に突出している。複数の第2突出部852は、平面視において複数の制御端子45に重なる。複数の制御端子45の各金属ピン452は、各第2突出部852から突き出ている。各第2突出部852は、円錐台状である。第2突出部852は、各制御端子45において、ホルダ451と金属ピン452の一部とを覆う。
次に、本実施形態の作用について説明する。
第1端子41と第2導通部材6とは、一体的に形成されている。これにより、第1端子41と第2導通部材6とが接合された構成と比べて、半導体装置A1の製造工程における接合工程を削減することが可能である。また、半導体装置A1の使用時に、接合部に亀裂や剥離等が生じることを回避することが可能である。したがって、半導体装置A1の製造工程の簡略化、または使用時の信頼性向上を図ることができる。
また、第2端子42と第2導通部材6とは、一体的に形成されている。これにより、第2端子42と第2導通部材6とが接合された構成と比べて、半導体装置A1の製造工程における接合工程を削減することが可能である。また、半導体装置A1の使用時に、接合部に亀裂や剥離等が生じることを回避することが可能である。したがって、半導体装置A1の製造工程の簡略化、または使用時の信頼性向上を図ることができる。
第2導通部材6は、第1端子41に繋がる第1段差部602を有する。これにより、第2導通部材6と第1端子41との連結部分の剛性を高めることができる。
第2導通部材6は、第2端子42に繋がる第2段差部603を有する。これにより、第2導通部材6と第2端子42との連結部分の剛性を高めることができる。
第3接合部61は、2つの平坦部611と2つの第1傾斜部612とを有する。2つの第1傾斜部612は、2つの平坦部611に対してy方向の外側に繋がっている。このため、第2主面電極12を流れる電流は、第2主面電極12から平坦部611および第1傾斜部612を介してy方向の両側に流れる。これにより、第2主面電極12に流れる電流が一箇所に集中することを抑制することができる。
2つの平坦部611は、y方向に離隔している。これにより、2つの平坦部611および2つの第1傾斜部612の双方に、確実に電流を流すことが可能であり、電流集中の抑制に好ましい。
2つの平坦部611を互いに離隔することにより、これらの間に第2主面電極12のゲートフィンガー121を配置させることができる。
y方向において隣り合う2つの第3経路部66の間に、1つの第3接合部61が配置されている。これにより、1つの第2半導体素子10Bの第2主面電極12を流れる電流を2つの第3経路部66に分散して流すことが可能である。
複数の第3接合部61の平坦部611のz方向における位置は、支持基板3(第2主面301B)の湾曲に対応して設定されている。これにより、複数の第3接合部61の平坦部611と、複数の第2半導体素子10Bの第2主面電極12とのz方向における距離を、より均一化することが可能である。これにより、いずれかの第2半導体素子10Bの第2主面電極12と第3接合部61の平坦部611とを接合する導電性接合材69の厚さが不当に薄くなるなどにより、導電性接合材69に亀裂や剥離が生じることを抑制可能であり、製品寿命の短縮を抑制することができる。
複数の第3接合部61の平坦部611と第3経路部66とのz方向における距離Gzが、支持基板3(第2主面301B)の湾曲に対応して設定されている。このような構成により、第3経路部66および第4経路部67等の形成においては、支持基板3の湾曲に関係なく、たとえば平坦な形状に形成し、複数の第3接合部61の形成において、支持基板3の湾曲を考慮すればよい。
第1傾斜部612の厚さt2は、平坦部611の厚さt1よりも薄い。このような構成は、上述した、金型による引張加工によって形成可能である。この場合、隙間619の大きさを所望の大きさに管理しやすいという利点がある。
図26~図37は、本開示の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。また、各変形例および各実施形態における各部の構成は、技術的な矛盾を生じない範囲において相互に適宜組み合わせ可能である。
図26および図27は、半導体装置A1の第1変形例を示している。本変形例の半導体装置A11においては、第2導通部材6が、上述の第1段差部602および第2段差部603を有していない。
本変形例においては、第1端子41のz方向における位置は、第1経路部64の第1帯状部641のz方向における位置と同じ(或いは略同じ)である。すなわち、第1端子41と第1帯状部641とは、一体的な平板状に繋がっている。
また、第2端子42のz方向における位置は、第2経路部65の第2帯状部651のz方向における位置と同じである。すなわち、第2端子42と第2帯状部651とは、一体的な平板状に繋がっている。
本変形例によっても、半導体装置A11の製造工程の簡略化、または使用時の信頼性向上を図ることができる。また、本変形例から理解されるように、第2導通部材6と第1端子41および第2端子42との連結部分の具体的な形状は、何ら限定されない。
図28~図35は、本開示の第2実施形態に係る半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置A2は、主に第2導通部材6の構成が、上述の実施形態と異なっている。
本実施形態においては、図28、図30~図35に示すように、第2導通部材6の第4経路部67のx方向の寸法が、上述した実施形態の第4経路部67のx方向の寸法よりも大きい。第4経路部67は、z方向に視て、第1導電部32Aおよび第2導電部32Bの双方と重なる大きさである。また、第3経路部66のx方向の寸法は、第4経路部67のx方向の寸法よりも顕著に小さい。第4経路部67と第3接合部61とのx方向の隙間は、第3接合部61のx方向の寸法よりも小さい。
また、図28、図30、図31および図33に示すように、本実施形態においては、第2導通部材6と第1端子41および第2端子42とは、導電性接合材69を介して接合されている。すなわち、第2導通部材6と第1端子41および第2端子42とは、一体的に形成されていない。導電性接合材69は、たとえばはんだ、金属ペースト材、あるいは、焼結金属などである。
第2導通部材6は、第4接合部62および第5接合部63を有する。第4接合部62は、第1経路部64のx方向のx1側の端部に繋がっている。第4接合部62は、導電性接合材69によって第1端子41に接合されている。第5接合部63は、第2経路部65のx方向のx1側の端部に繋がっている。第5接合部63は、導電性接合材69によって第2端子42に接合されている。
また、図28~図30に示すように、第1支持部48Aには、サーミスタ17は設けられていない。このため、半導体装置A2は、上述の実施形態における第1制御端子46Cおよび第1制御端子46Dを備えていない。
本実施形態によっても、第2主面電極12に流れる電流が一箇所に集中することを抑制することができる。また、本実施形態から理解されるように、第2導通部材6と第1端子41および第2端子42とは、一体的に形成されていない構成であってもよい。
第4経路部67のx方向の寸法が大きく、たとえば第3経路部66のx方向の寸法よりも大きい構成により、第4経路部67における電流集中をより抑制することができる。
図36および図37は、半導体装置A2に用いられる第2導通部材6の変形例を示している。
図36に示す第1変形例においては、第3接合部61が、2つの平坦部611、2つの第1傾斜部612に加えて、2つの第2傾斜部613を有する。
2つの第2傾斜部613は、y方向に離隔して並んでおり、第4経路部67からx方向のx2側に延びている。2つの第2傾斜部613は、2つの平坦部611に個別に繋がっている。第2傾斜部613は、x方向において平坦部611からx1側に向かうほど、z方向のz1側に位置するように傾斜している。また、本変形例においては、複数の第2傾斜部613に対応して、複数の開口部618が形成されている。複数の開口部618は、たとえば、第3接合部61を形成する際の引張加工(絞り加工)において、第2導通部材6に意図しない亀裂等が生じることを回避するためのものである。
本変形例によっても、第2主面電極12に流れる電流が一箇所に集中することを抑制することができる。また、第3接合部61が、2つの第2傾斜部613をさらに有することにより、電流集中をさらに抑制することができる。
図37に示す第2変形例においては、第3接合部61が、2つの平坦部611、2つの第1傾斜部612、2つの第2傾斜部613に加えて、2つの第3傾斜部614を有する。また、第2導通部材6は、複数の第5経路部68をさらに有する。
複数の第5経路部68は、複数の第3経路部66のx方向のx2側の端部に繋がっており、y方向の両側に延びている。2つの第3傾斜部614は、y方向に離隔して並んでおり、第5経路部68からx方向のx1側に延びている。2つの第3傾斜部614は、2つの平坦部611に個別に繋がっている。第3傾斜部614は、x方向において平坦部611からx2側に向かうほど、z方向のz1側に位置するように傾斜している。また、本変形例においては、複数の第3傾斜部614に対応して、複数の開口部617が形成されている。複数の開口部617は、たとえば、第3接合部61を形成する際の引張加工(絞り加工)において、第2導通部材6に意図しない亀裂等が生じることを回避するためのものである。
本変形例によっても、第2主面電極12に流れる電流が一箇所に集中することを抑制することができる。また、第3接合部61が、2つの第3傾斜部614をさらに有することにより、電流集中をさらに抑制することができる。なお、図36および図37に示す変形例においては、引張加工(絞り加工)の加工条件等に応じて、開口部617,618を適宜設けない構成であってもよい。
次に、図38に基づき、半導体装置A10が搭載された車両Bについて説明する。車両Bは、たとえば電気自動車(EV)である。
図38に示すように、車両Bは、車載充電器91、蓄電池92および駆動系統93を備える。車載充電器91には、屋外に設置された給電施設(図示略)から無線により電力が供給される。この他、給電施設から車載充電器91への電力の供給手段は、有線でもよい。車載充電器91には、昇圧型のDC-DCコンバータが構成されている。車載充電器91に供給された電力の電圧は、当該コンバータにより昇圧された後、蓄電池92に給電される。昇圧された電圧は、たとえば600Vである。
駆動系統93は、車両Bを駆動する。駆動系統93は、インバータ931および駆動源932を有する。半導体装置A10は、インバータ931の一部を構成する。蓄電池92に蓄えられた電力は、インバータ931に給電される。蓄電池92からインバータ931に給電される電力は、直流電力である。この他、図24に示す電力系統とは異なり、蓄電池92とインバータ931との間に昇圧型のDC-DCコンバータをさらに設けてもよい。インバータ931は、直流電力を交流電力に変換する。半導体装置A10を含めたインバータ931は、駆動源932に導通している。駆動源932は、交流モータおよび変速機を有する。インバータ931によって変換された交流電力が駆動源932に供給されると、交流モータが回転するとともに、その回転が変速機に伝達される。変速機は、交流モータから伝達された回転数を適宜減じた上で、車両Bの駆動軸を回転させる。これにより、車両Bが駆動する。車両Bの駆動にあたっては、アクセルペダルの変動量などの情報に基づき交流モータの回転数を自在に操作する必要がある。そこで、インバータ931における半導体装置A10は、要求される交流モータの回転数に対応させるべく、周波数が適宜変化された交流電力を出力するために必要である。
本開示に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
付記1.
厚さ方向の一方側を向く第1主面を有し且つ前記厚さ方向と直交する第1方向の一方側に位置する第1導電部、および前記厚さ方向の一方側を向く第2主面を有し且つ前記第1方向の他方側に位置する第2導電部、を有する支持基板と、
前記第1導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に配列された複数の第1半導体素子と、
前記第2導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記第2方向に配列された複数の第2半導体素子と、
前記第1導電部に対して前記第1方向の一方側に突出する第1端子と、
前記複数の第1半導体素子と前記第2導電部とを導通させる第1導通部材と、
前記複数の第2半導体素子と前記第1端子とを導通させる第2導通部材と、
前記複数の第1半導体素子、前記複数の第2半導体素子、前記第1導通部材および前記第2導通部材と、前記支持基板および前記第1端子それぞれの一部と、を覆う封止樹脂と、を備え、
前記第1導通部材は、前記複数の第1半導体素子に接合された複数の第1接合部と、前記第2導電部に接合された第2接合部と、を有し、
前記第2導通部材は、前記複数の第2半導体素子に接合された複数の第3接合部を有し、
前記第3接合部は、各々が前記第2半導体素子に接合され且つ前記第2方向に並んだ2つの平坦部と、前記2つの平坦部に対して前記第2方向の外側に繋がる2つの第1傾斜部と、を有する、半導体装置。
付記2.
前記2つの平坦部は、前記第2方向に離隔している、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第2半導体素子は、前記厚さ方向の一方側に位置する第1主面電極、第2主面電極および第3主面電極を有し、
前記2つの平坦部は、前記第2主面電極に接合されている、付記2に記載の半導体装置。
付記4.
前記第2主面電極は、前記第2方向において前記2つの平坦部の間に位置するゲートフィンガーを有する、付記3に記載の半導体装置。
付記5.
前記第1導電部に対して前記第1方向の一方側に突出し且つ前記第1端子に対して前記第2方向の他方側に位置する第2端子をさらに備え、
前記第2導通部材は、前記複数の第3接合部および前記第1端子の間に介在する第1経路部と、前記複数の第3接合部および前記第2端子の間に介在する第2経路部と、各々が前記第1方向に延びる複数の第3経路部と、前記複数の第3経路部の前記第1方向の一方側端、前記第1経路部および前記第2経路部に繋がり且つ前記第2方向に延びる第4経路部と、を有し、
前記第1傾斜部は、前記厚さ方向に視て前記第3経路部から前記第2方向に延びている、付記3または4に記載の半導体装置。
付記6.
前記第2方向において隣り合う前記第3経路部の間に、1つの前記第3接合部が配置されている、
付記5に記載の半導体装置。
付記7.
前記第1傾斜部の厚さは、前記平坦部の厚さ以下である、付記6に記載の半導体装置。
付記8.
前記第1傾斜部の厚さは、前記第3経路部の厚さ以下である、付記7に記載の半導体装置。
付記9.
前記平坦部の厚さと、前記第3経路部の厚さは、同じ(或いは略同じ)である、付記8に記載の半導体装置。
付記10.
前記第3接合部は、2つの前記平坦部に前記第1方向の一方側に個別に繋がる2つの第2傾斜部を有する、付記5ないし9のいずれかに記載の半導体装置。
付記11.
前記第3接合部は、2つの前記平坦部に前記第1方向の他方側に個別に繋がる2つの第3傾斜部を有する、付記10に記載の半導体装置。
付記12.
前記第1端子と前記第2導通部材とは、一体的に形成されている、付記5ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
付記13.
前記第2端子と前記第2導通部材とは、一体的に形成されている、付記12に記載の半導体装置。
付記14.前記第2導電部は、前記第1端子と前記第1経路部との間に介在する第1段差部を有する、付記13に記載の半導体装置。
付記15.
前記第2導電部は、前記第2端子と前記第2経路部との間に介在する第2段差部を有する、付記14に記載の半導体装置。
付記16.
前記第1接合部は、各々が前記第1半導体素子に接合され且つ前記第2方向に並んだ2つの平坦部を有し、
前記複数の第1接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置、および前記複数の第3接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置、の少なくともいずれかは、前記支持基板の湾曲に対応して設定されている、付記5ないし15のいずれかに記載の半導体装置。
付記17.
前記複数の第3接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置が、前記支持基板の湾曲に対応して設定されている、付記16に記載の半導体装置。
付記18.
駆動源と、
付記1ないし17のいずれかに記載の半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
厚さ方向の一方側を向く第1主面を有し且つ前記厚さ方向と直交する第1方向の一方側に位置する第1導電部、および前記厚さ方向の一方側を向く第2主面を有し且つ前記第1方向の他方側に位置する第2導電部、を有する支持基板と、
前記第1導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に配列された複数の第1半導体素子と、
前記第2導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記第2方向に配列された複数の第2半導体素子と、
前記第1導電部に対して前記第1方向の一方側に突出する第1端子と、
前記複数の第1半導体素子と前記第2導電部とを導通させる第1導通部材と、
前記複数の第2半導体素子と前記第1端子とを導通させる第2導通部材と、
前記複数の第1半導体素子、前記複数の第2半導体素子、前記第1導通部材および前記第2導通部材と、前記支持基板および前記第1端子それぞれの一部と、を覆う封止樹脂と、を備え、
前記第1導通部材は、前記複数の第1半導体素子に接合された複数の第1接合部と、前記第2導電部に接合された第2接合部と、を有し、
前記第2導通部材は、前記複数の第2半導体素子に接合された複数の第3接合部を有し、
前記第3接合部は、各々が前記第2半導体素子に接合され且つ前記第2方向に並んだ2つの平坦部と、前記2つの平坦部に対して前記第2方向の外側に繋がる2つの第1傾斜部と、を有する、半導体装置。
付記2.
前記2つの平坦部は、前記第2方向に離隔している、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
前記第2半導体素子は、前記厚さ方向の一方側に位置する第1主面電極、第2主面電極および第3主面電極を有し、
前記2つの平坦部は、前記第2主面電極に接合されている、付記2に記載の半導体装置。
付記4.
前記第2主面電極は、前記第2方向において前記2つの平坦部の間に位置するゲートフィンガーを有する、付記3に記載の半導体装置。
付記5.
前記第1導電部に対して前記第1方向の一方側に突出し且つ前記第1端子に対して前記第2方向の他方側に位置する第2端子をさらに備え、
前記第2導通部材は、前記複数の第3接合部および前記第1端子の間に介在する第1経路部と、前記複数の第3接合部および前記第2端子の間に介在する第2経路部と、各々が前記第1方向に延びる複数の第3経路部と、前記複数の第3経路部の前記第1方向の一方側端、前記第1経路部および前記第2経路部に繋がり且つ前記第2方向に延びる第4経路部と、を有し、
前記第1傾斜部は、前記厚さ方向に視て前記第3経路部から前記第2方向に延びている、付記3または4に記載の半導体装置。
付記6.
前記第2方向において隣り合う前記第3経路部の間に、1つの前記第3接合部が配置されている、
付記5に記載の半導体装置。
付記7.
前記第1傾斜部の厚さは、前記平坦部の厚さ以下である、付記6に記載の半導体装置。
付記8.
前記第1傾斜部の厚さは、前記第3経路部の厚さ以下である、付記7に記載の半導体装置。
付記9.
前記平坦部の厚さと、前記第3経路部の厚さは、同じ(或いは略同じ)である、付記8に記載の半導体装置。
付記10.
前記第3接合部は、2つの前記平坦部に前記第1方向の一方側に個別に繋がる2つの第2傾斜部を有する、付記5ないし9のいずれかに記載の半導体装置。
付記11.
前記第3接合部は、2つの前記平坦部に前記第1方向の他方側に個別に繋がる2つの第3傾斜部を有する、付記10に記載の半導体装置。
付記12.
前記第1端子と前記第2導通部材とは、一体的に形成されている、付記5ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
付記13.
前記第2端子と前記第2導通部材とは、一体的に形成されている、付記12に記載の半導体装置。
付記14.前記第2導電部は、前記第1端子と前記第1経路部との間に介在する第1段差部を有する、付記13に記載の半導体装置。
付記15.
前記第2導電部は、前記第2端子と前記第2経路部との間に介在する第2段差部を有する、付記14に記載の半導体装置。
付記16.
前記第1接合部は、各々が前記第1半導体素子に接合され且つ前記第2方向に並んだ2つの平坦部を有し、
前記複数の第1接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置、および前記複数の第3接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置、の少なくともいずれかは、前記支持基板の湾曲に対応して設定されている、付記5ないし15のいずれかに記載の半導体装置。
付記17.
前記複数の第3接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置が、前記支持基板の湾曲に対応して設定されている、付記16に記載の半導体装置。
付記18.
駆動源と、
付記1ないし17のいずれかに記載の半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
A1,A11,A2:半導体装置 B:車両
3:支持基板 5:第1導通部材
6:第2導通部材 8:封止樹脂
10A:第1半導体素子 10B:第2半導体素子
11:第1主面電極 12:第2主面電極
13:第3主面電極 15:裏面電極
17:サーミスタ 19:導電性接合材
31:絶縁層 32:第1金属層
32A:第1導電部 32B:第2導電部
33:裏面金属層 35:第1金属部
36:第2金属部 41:第1端子
42:第2端子 43:第3端子
44:第4端子 45:制御端子
46A,46B,46C,46D,46E:第1制御端子
47A,47B,47C,47D:第2制御端子
48:制御端子支持体
48A:第1支持部 48B:第2支持部
49:接合材 51:主部
52:第1接合部 53:第2接合部
59:導電性接合材 61:第3接合部
62:第4接合部 63:第5接合部
64:第1経路部 65:第2経路部
66:第3経路部 67:第4経路部
68:第5経路部 69:導電性接合材
71,72,73,74:ワイヤ 81:樹脂主面
82:樹脂裏面 86:樹脂空隙部
101:素子主面 102:素子裏面
121:ゲートフィンガー 301A:第1主面
301B:第2主面 302:裏面
451:ホルダ 452:金属ピン
459:導電性接合材 481:絶縁層
482:第1金属層 482A:第1部分
482B:第2部分 482C:第3部分
482D:第4部分 482E:第5部分
482F:第6部分 483:第2金属層
514:第1開口 602:第1段差部
603:第2段差部 611:平坦部
612:第1傾斜部 613:第2傾斜部
614:第3傾斜部 617,618:開口部
619:隙間 641:第1帯状部
643:第1延出部 649:凹部
651:第2帯状部 653:第2延出部
659:凹部 669:凹部
831:樹脂側面 832:樹脂側面
832a:凹部 833:樹脂側面
834:樹脂側面 851:第1突出部
851a:第1突出端面 851b:凹部
851c:内壁面 852:第2突出部
91:車載充電器 92:蓄電池
93:駆動系統 931:インバータ
932:駆動源 Gz,Gz1,Gz2,Gz3,Gz4:距離
t0,t1,t2:厚さ
3:支持基板 5:第1導通部材
6:第2導通部材 8:封止樹脂
10A:第1半導体素子 10B:第2半導体素子
11:第1主面電極 12:第2主面電極
13:第3主面電極 15:裏面電極
17:サーミスタ 19:導電性接合材
31:絶縁層 32:第1金属層
32A:第1導電部 32B:第2導電部
33:裏面金属層 35:第1金属部
36:第2金属部 41:第1端子
42:第2端子 43:第3端子
44:第4端子 45:制御端子
46A,46B,46C,46D,46E:第1制御端子
47A,47B,47C,47D:第2制御端子
48:制御端子支持体
48A:第1支持部 48B:第2支持部
49:接合材 51:主部
52:第1接合部 53:第2接合部
59:導電性接合材 61:第3接合部
62:第4接合部 63:第5接合部
64:第1経路部 65:第2経路部
66:第3経路部 67:第4経路部
68:第5経路部 69:導電性接合材
71,72,73,74:ワイヤ 81:樹脂主面
82:樹脂裏面 86:樹脂空隙部
101:素子主面 102:素子裏面
121:ゲートフィンガー 301A:第1主面
301B:第2主面 302:裏面
451:ホルダ 452:金属ピン
459:導電性接合材 481:絶縁層
482:第1金属層 482A:第1部分
482B:第2部分 482C:第3部分
482D:第4部分 482E:第5部分
482F:第6部分 483:第2金属層
514:第1開口 602:第1段差部
603:第2段差部 611:平坦部
612:第1傾斜部 613:第2傾斜部
614:第3傾斜部 617,618:開口部
619:隙間 641:第1帯状部
643:第1延出部 649:凹部
651:第2帯状部 653:第2延出部
659:凹部 669:凹部
831:樹脂側面 832:樹脂側面
832a:凹部 833:樹脂側面
834:樹脂側面 851:第1突出部
851a:第1突出端面 851b:凹部
851c:内壁面 852:第2突出部
91:車載充電器 92:蓄電池
93:駆動系統 931:インバータ
932:駆動源 Gz,Gz1,Gz2,Gz3,Gz4:距離
t0,t1,t2:厚さ
Claims (18)
- 厚さ方向の一方側を向く第1主面を有し且つ前記厚さ方向と直交する第1方向の一方側に位置する第1導電部、および前記厚さ方向の一方側を向く第2主面を有し且つ前記第1方向の他方側に位置する第2導電部、を有する支持基板と、
前記第1導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記厚さ方向および前記第1方向の双方に直交する第2方向に配列された複数の第1半導体素子と、
前記第2導電部に搭載され且つ各々がスイッチング機能を有するとともに前記第2方向に配列された複数の第2半導体素子と、
前記第1導電部に対して前記第1方向の一方側に突出する第1端子と、
前記複数の第1半導体素子と前記第2導電部とを導通させる第1導通部材と、
前記複数の第2半導体素子と前記第1端子とを導通させる第2導通部材と、
前記複数の第1半導体素子、前記複数の第2半導体素子、前記第1導通部材および前記第2導通部材と、前記支持基板および前記第1端子それぞれの一部と、を覆う封止樹脂と、を備え、
前記第1導通部材は、前記複数の第1半導体素子に接合された複数の第1接合部と、前記第2導電部に接合された第2接合部と、を有し、
前記第2導通部材は、前記複数の第2半導体素子に接合された複数の第3接合部を有し、
前記第3接合部は、各々が前記第2半導体素子に接合され且つ前記第2方向に並んだ2つの平坦部と、前記2つの平坦部に対して前記第2方向の外側に繋がる2つの第1傾斜部と、を有する、半導体装置。 - 前記2つの平坦部は、前記第2方向に離隔している、請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2半導体素子は、前記厚さ方向の一方側に位置する第1主面電極、第2主面電極および第3主面電極を有し、
前記2つの平坦部は、前記第2主面電極に接合されている、請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2主面電極は、前記第2方向において前記2つの平坦部の間に位置するゲートフィンガーを有する、請求項3に記載の半導体装置。
- 前記第1導電部に対して前記第1方向の一方側に突出し且つ前記第1端子に対して前記第2方向の他方側に位置する第2端子をさらに備え、
前記第2導通部材は、前記複数の第3接合部および前記第1端子の間に介在する第1経路部と、前記複数の第3接合部および前記第2端子の間に介在する第2経路部と、各々が前記第1方向に延びる複数の第3経路部と、前記複数の第3経路部の前記第1方向の一方側端、前記第1経路部および前記第2経路部に繋がり且つ前記第2方向に延びる第4経路部と、を有し、
前記第1傾斜部は、前記厚さ方向に視て前記第3経路部から前記第2方向に延びている、請求項3または4に記載の半導体装置。 - 前記第2方向において隣り合う前記第3経路部の間に、1つの前記第3接合部が配置されている、
請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第1傾斜部の厚さは、前記平坦部の厚さ以下である、請求項6に記載の半導体装置。
- 前記第1傾斜部の厚さは、前記第3経路部の厚さ以下である、請求項7に記載の半導体装置。
- 前記平坦部の厚さと、前記第3経路部の厚さは、同じ或いは略同じである、請求項8に記載の半導体装置。
- 前記第3接合部は、2つの前記平坦部に前記第1方向の一方側に個別に繋がる2つの第2傾斜部を有する、請求項5ないし9のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第3接合部は、2つの前記平坦部に前記第1方向の他方側に個別に繋がる2つの第3傾斜部を有する、請求項10に記載の半導体装置。
- 前記第1端子と前記第2導通部材とは、一体的に形成されている、請求項5ないし11のいずれかに記載の半導体装置。
- 前記第2端子と前記第2導通部材とは、一体的に形成されている、請求項12に記載の半導体装置。
- 前記第2導電部は、前記第1端子と前記第1経路部との間に介在する第1段差部を有する、請求項13に記載の半導体装置。
- 前記第2導電部は、前記第2端子と前記第2経路部との間に介在する第2段差部を有する、請求項14に記載の半導体装置。
- 前記第1接合部は、各々が前記第1半導体素子に接合され且つ前記第2方向に並んだ2つの平坦部を有し、
前記複数の第1接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置、および前記複数の第3接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置、の少なくともいずれかは、前記支持基板の湾曲に対応して設定されている、請求項5ないし15のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記複数の第3接合部の前記平坦部の前記厚さ方向における位置が、前記支持基板の湾曲に対応して設定されている、請求項16に記載の半導体装置。
- 駆動源と、
請求項1ないし17のいずれかに記載の半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
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