半導體裝置以及半導體裝置的連接構造制造方法及圖紙

在半導體裝置中，散熱板(11、12)分別配置在上支路(51、53、55)以及下支路(52、54、56)的半導體芯片(10)的表面側以及背面側。引出導體部具有平行導體，該平行導體具有正極端子(13)、負極端子(14)、及配置在正極端子與負極端子間的絕緣膜(15)，正極端子與負極端子夾著該絕緣膜而對置配置。所述半導體芯片被樹脂模制部(18)覆蓋，所述散熱板中的與所述半導體芯片相反一側的面和正極端子的一部分以及負極端子的一部分從所述樹脂模制部露出，至少引出導體部中的平行導體的一部分進入到所述樹脂模制部。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】半導體裝置以及半導體裝置的連接構造關聯申請的相互參照本申請基于2012年6月29日提出申請的日本申請號2012 — 147426號以及2012年6月29日提出申請的日本申請號2012 — 147427號，在此援引在先申請的記載內容。
本申請涉及半導體裝置以及半導體裝置的連接方法。
技術介紹
以往，作為具有在上支路(arm)以及下支路上分別具備半導體開關元件的電橋電路的半導體裝置，有具備U相、V相、W相這三相變換器電路的電力變換裝置(參照專利文獻I)。該電力變換裝置在三相各自的上支路和下支路具備功率半導體元件，通過功率半導體元件的開關動作將直流電流變換為交流電流。 在該電力變換裝置中，使用夾著絕緣膜將正極端子與負極端子貼合而成的方形平板狀的平行導體作為輸入端子。在該平行導體的一邊，構成正極側布線的一部分的輸入母線(bus bar)(以下，稱為正極輸入母線)與構成負極側布線的一部分的輸入母線(以下，稱為負極輸入母線)以互相分隔規定間隔的狀態平行地延伸設置。此外，正極輸入母線上等間隔地配置有三相的量的上支路的功率半導體元件，并且在負極輸入母線上等間隔地配置有三相的量的下支路的功率半導體元件。并且，采用三相的量的輸出母線相對于輸入母線垂直地延伸設置的構成，并連接至經由該輸出母線供給交流電流的負載，以將各相的上支路與下支路連結。 此外，在專利文獻2中，提出了一種半導體裝置，該半導體裝置具有多個功率半導體元件并構成基于多個功率半導體元件的開關動作將直流電流變換為交流電流的電力變換裝置。在該半導體裝置中，以從被設為大致方形平板狀的半導體裝置的殼體的一邊起向垂直方向突出的方式具備正極端子(正極側主電極)以及負極端子(負極側主電極)。這些正極端子和負極端子由板狀電極構成，構成正極端子以及負極端子的板狀電極被設為夾著絕緣部件互相貼合的板狀導體(平行導體)。此外，使正極端子和負極端子的前端的位置錯開，并設為負極端子側的前端比正極端子的前端更遠離殼體而突出的構造。 這樣構成的半導體裝置的正極端子和負極端子與正極側直流母線和負極側直流母線連接，并經由這些各母線與平滑電容器連接。具體而言，設為正極側直流母線和負極側直流母線都由板狀導體構成，且正極側直流母線的前端比負極側直流母線的前端突出的構造。并且，在半導體裝置的兩端子中的突出的負極端子之上設置負極側直流母線時，比負極側直流母線突出的正極側直流母線的前端配置在正極端子之上。基于此，在負極端子的前端及正極側直流母線的前端，將負極端子與負極側直流母線釬焊并且將正極端子與正極側直流母線釬焊，從而進行電連接以及機械連接。 現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1:日本專利第3793407號公報(與US2002/034087A1對應) 專利文獻2:日本特開2010 — 124691號公報
技術實現思路
專利技術要解決的課題 如圖22所示的簡易模型那樣，例如具備三相變換器電路的半導體裝置設為如下構成，該構成中具備三相電橋電路J3，該電橋電路J3在上支路和下支路分別具備將IGBT等的半導體開關元件Jl與回流二極管(以下，稱為FWD) J2并聯連接而成的部件。該半導體裝置所具備的電橋電路J3的上下支路之間連接著馬達等的L負載J4，并且與電橋電路J3并聯地連接平滑電容器J5。并且，通過切換上支路和下支路的半導體開關元件Jl的接通/斷開，而將從直流電源J6供給的直流電流變換為交流電流，并供給至L負載J4。在表示此時的漏極-源極間電流Ids、漏極-源極間電壓Vds以及開關損失Esw的狀態時，如圖23所 /Jn ο 在如上所述的電路構成中，形成有在圖22中用箭頭表示的上下支路的短路環，在將下支路側的半導體開關元件Jl從接通切換為斷開時，在短路環中產生dl/dt變化。 在此，如圖23所示，在開關時產生浪涌電壓Λ Vsur。該浪涌電壓AVsur以下式表示。另外，在下式中，Ls表示短路環中的電感。 (數學式I) Δ Vsur = Ls.dl/dt 浪涌電壓AVsur由于近年來進展的大電流.高速開關化而具有增加的趨勢。關于浪涌保護，只要提高元件耐壓就能夠實現，但導致處于折衷關系的導通電阻增加，導致穩態損失的增加。此外，有開關損失Esw的降低及裝置的小型化的需求，相應于該需求，需要dl/dt的提聞和聞頻化。因此，為了不使浪涌電壓Δ Vsur增加而在聞dl/dt環境下使用，需要短路環內的低電感化。 為了實現低電感化，認為有效的是，盡可能用平行導體來構成具備三相變換器電路的半導體裝置中的構成正極側布線的各部和構成負極側布線的各部，并在正極和負極間使電流在互相相反的方向上流動。這是因為，由此能夠通過正極側布線和負極側布線產生磁抵消，可謀求低電感化。 但是，在如上述專利文獻I的構造中，被設為平行導體的區域限于輸入端子，低電感化不充分。具體而言，構成輸入端子的板狀導體中的、正極端子與正極輸入母線的連接位置及負極端子與負極輸入母線的連接位置是完全不同的位置，正極輸入母線和負極輸入母線也錯開配置，未被設為平行導體。并且，正極輸入母線和負極輸入母線在構成為板狀的各母線的平面方向上被錯開，各母線的平面彼此未被對置配置。因此，由正極輸入母線以及負極輸入母線引起的磁抵消效果較小，無法謀求低電感化。此外從正極到負極的路徑在u相、V相、W相中不同，因此產生電感的偏差。 此外，在上述專利文獻2所示的連接構造中，如圖24所示，在負極端子JlO的前端和/或正極側直流母線Jll的前端，將負極端子J1與負極側直流母線J12釬焊，并且將正極端子J13與正極側直流母線Jll釬焊。因此，各釬焊位置J14、J15在與正極端子J13以及負極端子JlO從殼體J16突出的方向平行的方向上錯開。因此，在施加了振動時，尤其是如搭載于車輛時那樣產生較強的振動而在釬焊部J14、J15產生重復伸縮的應力時,存在該應力較大而易于導致由疲勞引起的斷線的問題。 另外，為了應對大電流并確保爬電距離，需要使負極端子JlO以及負極側直流母線J12與正極端子J13以及正極側直流母線J12之間分離，所以各釬焊部J14、J15的距離Dl更遠。這種情況下，上述應力變得更大。對此，考慮通過使負極端子JlO與正極端子J13之間以及負極側直流母線J12與正極側直流母線Jll之間的絕緣膜J17、J18的厚度增加來確保爬電距離。然而，若使絕緣膜J17、J18的厚度增加，則由通過在其兩側的各端子J10、J13以及各母線J11、J12中反方向地使電流流動而產生磁抵消這一情況帶來的低電感化的效果較弱。 另外，在此，舉出具備具有U相、V相、w相這三相的三相變換器電路的半導體裝置、即因為各相具備上下支路所以是六個支路被模塊化為一個的6inl構造作為例子進行了說明。但是，這僅僅是表示一個例子，例如僅將I相模塊化的2inl構造和H電橋電路那樣的將2相的電橋電路模塊的4inl構造也產生與上述同樣的問題。 本申請的一個目的在于，提供能夠謀求低電感化的半導體裝置。此外，本申請的另一目的在于，提供能夠實現低電感化并且能夠提高正極端子與負極端子的連接部位的可靠性的半導體裝置的連接構造以及應用了該連接構造的半導體裝置。 用于解決課題的手段 本申請的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體裝置，其特征在于，具備：上支路(51、53、55)以及下支路(52、54、56)，具有形成有半導體開關元件(51a～56a)的半導體芯片(10)，該半導體芯片(10)具有表面以及背面；散熱板(11、12)，分別配置在所述上支路(51、53、55)以及所述下支路(52、54、56)各自的所述半導體芯片(10)的表面側以及背面側；引出導體部，具有平行導體，該平行導體具有：正極端子(13)，與所述上支路(51、53、55)的半導體芯片(10)中的正極側所連接的所述散熱板(11、12)連接；負極端子(14)，與所述下支路(52、54、56)的半導體芯片(10)中的負極側所連接的所述散熱板(11、12)連接；以及絕緣膜(15)，配置在所述正極端子(13)與所述負極端子(14)之間，所述平行導體是通過使所述正極端子(13)與所述負極端子(14)夾著該絕緣膜(15)并對置配置而得到的；以及樹脂模制部(18)，所述樹脂模制部(18)構成為，使所述散熱板(11、12)中的與所述半導體芯片(10)相反一側的面和所述正極端子(13)的一部分以及所述負極端子(14)的一部分露出，并且至少所述引出導體部中的所述平行導體的一部分進入到所述樹脂模制部(18)中，并且，所述樹脂模制部(18)覆蓋所述半導體芯片(10)。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.06.29 JP 2012-147426;2012.06.29 JP 2012-147421.一種半導體裝置，其特征在于，具備: 上支路(51、53、55)以及下支路(52、54、56)，具有形成有半導體開關元件(51a?56a)的半導體芯片(10)，該半導體芯片(10)具有表面以及背面； 散熱板(11、12)，分別配置在所述上支路(51、53、55)以及所述下支路(52、54、56)各自的所述半導體芯片(10)的表面側以及背面側； 引出導體部，具有平行導體，該平行導體具有:正極端子(13)，與所述上支路(51、53、55)的半導體芯片(10)中的正極側所連接的所述散熱板(11、12)連接；負極端子(14)，與所述下支路(52、54、56)的半導體芯片(10)中的負極側所連接的所述散熱板(11、12)連接；以及絕緣膜(15)，配置在所述正極端子(13)與所述負極端子(14)之間，所述平行導體是通過使所述正極端子(13)與所述負極端子(14)夾著該絕緣膜(15)并對置配置而得到的；以及 樹脂模制部(18)，所述樹脂模制部(18)構成為，使所述散熱板(11、12)中的與所述半導體芯片(10)相反一側的面和所述正極端子(13)的一部分以及所述負極端子(14)的一部分露出，并且至少所述引出導體部中的所述平行導體的一部分進入到所述樹脂模制部(18)中，并且，所述樹脂模制部(18)覆蓋所述半導體芯片(10)。2.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 所述散熱板(11、12)具有在所述半導體芯片(10)的表面側配置的上側散熱板(11)和在所述半導體芯片(10)的背面側配置的下側散熱板(12)， 所述上支路(51、53、55)的上側散熱板(11)與所述下支路(52、54、56)的下側散熱板(12)經由上下支路中繼電極(21)而電連接，所述正極端子(13)與所述上支路(51、53、55)的下側散熱板(12)連接，并且所述負極端子(14)與所述下支路(52、54、56)的上側散熱板(11)連接， 在所述上支路(51、53、55)以及所述下支路(52、54、56)中某一方的所述半導體開關元件(51a?56a)開關的瞬間，從所述正極端子(13)向所述負極端子(14)流動的電流在如下路徑中通過，該路徑為，在所述上支路(51、53、55)中按所述下側散熱板(12)、所述半導體芯片(10)、所述上側散熱板(11)的順序流動后，經由所述上下支路中繼電極(21)流動到所述下支路(52、54、56)，在該下支路(52、54、56)中按所述下側散熱板(12)、所述半導體芯片(10)、所述上側散熱板(11)的順序流動后，流動到所述負極端子(14)的路徑， 在所述路徑的至少I個部位以上處，其方向朝向相反方向。3.如權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于， 所述引出導體部是通過所述正極端子(13)以及所述負極端子(14)被設為板狀的板狀導體(16)構成的，所述引出導體部在與所述上支路(51、53、55)和所述下支路(52、54、56)的排列方向相同的方向上從所述樹脂模制部(18)突出， 所述板狀導體(16)被設為如下狀態:所述絕緣膜(15)的尺寸比所述正極端子(13)以及所述負極端子(14)的尺寸大，從而所述絕緣膜(15)從所述正極端子(13)以及所述負極端子(14)露出， 與所述板狀導體(16)被所述樹脂模制部(18)覆蓋的部分相比較，在所述板狀導體(16)從所述樹脂模制部(18)突出并露出的部分中，所述絕緣膜(15)從所述正極端子(13)以及所述負極端子(14)露出的量更大。4.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 所述散熱板(11、12)具有在所述半導體芯片(10)的表面側配置的上側散熱板(11)和在所述半導體芯片(10)的背面側配置的下側散熱板(12)， 所述上支路(51、53、55)的上側散熱板(11)與所述下支路(52、54、56)的上側散熱板(11)連結，在所述上支路(51、53、55)的下側散熱板(12)的側面與所述下支路(52、54、56)的下側散熱板(12)的側面之間配置有所述引出導體部，所述正極端子(13)與所述上支路(51、53、55)的下側散熱板(12)的側面連接，并且所述負極端子(14)與所述下支路(52、54,56)的下側散熱板(12)的側面連接， 在所述上支路(51、53、55)以及所述下支路(52、54、56)中某一方的所述半導體開關元件(51a?56a)進行開關的瞬間，從所述正極端子(13)向所述負極端子(14)流動的電流在如下路徑中通過，該路徑為，在所述上支路(51、53、55)中按所述下側散熱板(12)、所述半導體芯片(10)、所述上側散熱板(11)的順序流動后，在所述下支路(52、54、56)中按所述上側散熱板(11)、所述半導體芯片(10)、所述下側散熱板(12)的順序流動后，流動到所述負極端子(14)的路徑。5.如權利要求1至4中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 在所述散熱板(11、12)中的從所述樹脂模制部(18)露出側的面的外緣部，形成有凹部(llf、12f)。6.如權利要求5所述的半導體裝置，其特征在于， 所述散熱板(11、12)中的在所述凹部(llf、12f)的內側從所述樹脂模制部(18)露出的面的面積，被設為比來自所述半導體芯片(10)的熱量被以45度的角度進行了擴散時的擴散后的面積更大的面積。7.如權利要求1至6中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述正極端子(13)以及所述負極端子(14)與所述散熱板(11、12)分體地設置。8.如權利要求1至6中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述正極端子(13)與所述上支路(51、53、55)的半導體芯片(10)中的正極側所連接的所述散熱板(11、12) —體地形成， 所述負極端子(14)與所述下支路(52、54、56)的半導體芯片(10)中的負極側所連接的所述散熱板(11、12) —體地形成。9.一種半導體裝置的連接構造，其特征在于，具有: 半導體裝置(101)，該半導體裝置(101)具有板狀導體(106)和半導體開關元件...

【專利技術屬性】
技術研發人員：石野寬，渡邊友和，
申請(專利權)人：株式會社電裝，
類型：發明
國別省市：日本;JP