半导体装置制造方法及图纸

在半导体装置中，构成上臂电路的多个半导体芯片(120H、121H)在一对上臂板(14H、18H)之间并联连接。构成下臂电路的多个半导体芯片(120L、121L)在一对下臂板(14L、18L)之间并联连接。在各臂电路中，多个半导体芯片以与发射极电极和焊盘的排列方向正交的方式排列，焊盘相对于发射极电极配置在相同侧，信号端子在相同的方向上延伸设置。上臂电路和下臂电路的串联连接部(26)包括与对应的上臂板和下臂板(14L、18H)的侧面(14b、18b)相连的接头部(20)。在上臂板及下臂板中将半导体芯片并联连接的并联连接部(140H、140L、180H、180L)的电感分别比串联连接部的电感小。

Semiconductor Device

In a semiconductor device, a plurality of semiconductor chips (120H, 121H) constituting an upper arm circuit are connected in parallel between a pair of upper arm plates (14H, 18H). Several semiconductor chips (120L, 121L) that constitute the lower arm circuit are connected in parallel between a pair of lower arm plates (14L, 18L). In each arm circuit, several semiconductor chips are arranged in an orthogonal direction with emitter electrodes and pads. The pads are arranged on the same side relative to emitter electrodes, and the signal terminals are extended in the same direction. The series connection part (26) of the upper arm circuit and the lower arm circuit includes a connection head (20) connected to the side (14b, 18b) of the corresponding upper arm plate and the lower arm plate (14L, 18H). The inductance of the parallel connection parts (140 H, 140 L, 180 H, 180 L) connected in parallel with the semiconductor chips in the upper and lower arm plates is smaller than that of the series connection parts, respectively.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置关联申请的相互参照本申请基于2016年5月20日提出的日本专利申请第2016－101245号主张优先权，这里引用其记载内容。
本专利技术涉及两面散热构造的半导体装置。
技术介绍
如在专利文献1中公开的那样，已知有构成上臂电路的上臂芯片被配置在一对上臂板之间、构成下臂的下臂芯片被配置在一对下臂板之间、上臂电路和下臂电路经由接头部连接而成的两面散热构造的半导体装置。在该半导体装置中，在上臂板之间配置有一个上臂芯片，在下臂板之间配置有一个下臂芯片。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2016－4941号公报专利技术概要在电力控制的用途下，有想要较大地得到输出(电流容量)的要求，例如有采用将半导体芯片并联连接的结构的情况。但是，如果采用并联连接构造，则电流偏差及栅极的异常振荡成为问题。通过使电路配置对称，能够抑制电流偏差。在将例如2个上臂芯片并联连接在一对上臂板之间的情况下，可以考虑这样的结构，即：将上臂芯片在与接头部的延伸设置方向正交的方向上排列，并且，使信号端子的延伸设置方向为上臂芯片的排列方向且相互相反的方向。但是，由于同一臂的信号端子在相反的方向上延伸设置，所以信号端子与外部(设备)的连接构造变得复杂。此外，通过在栅极串联地插入铁氧体磁珠或栅极电阻，能够抑制异常振荡。但是，根据这样的对策，开关损耗会增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供能够使信号端子与外部的连接构造简化、并且抑制电流偏差及栅极的异常振荡的半导体装置。根据本专利技术的一根据技术方案，半导体装置具备：一对上臂板及一对下臂板，分别作为一对散热板；作为半导体芯片的多个上臂芯片以及与上述上臂芯片相同数量的下臂芯片，上述半导体芯片形成有开关元件，并具有在一面及在板厚方向上与上述一面相反的背面上分别形成的主电极、和在背面上在与主电极不同的位置形成的信号用的焊盘，一面的主电极电连接于一对散热板的一方，背面的主电极电连接于散热板的另一方，上述上臂芯片在与板厚方向正交的第1方向上排列配置，并且在一对上臂板之间相互并联连接，与一对上臂板一起构成上臂电路，上述下臂芯片在与板厚方向正交的第2方向上排列配置，并且在一对下臂板之间相互并联连接，与一对下臂板一起构成下臂电路；信号端子，电连接于对应的半导体芯片的焊盘；接头部，将配置在上臂芯片的低电位侧的上臂板与配置在下臂芯片的高电位侧的下臂板电连接；以及封固树脂体，将一对上臂板的至少一部分、一对下臂板的至少一部分、半导体芯片、接头部、以及信号端子的一部分一体地封固；在与第1方向及板厚方向这两个方向正交的方向上，各上臂芯片的焊盘相对于背面的主电极分别形成在相同侧，并且，与各上臂芯片对应的信号端子分别在相同的方向上延伸设置；在与第2方向及板厚方向这两个方向正交的方向上，各下臂芯片的焊盘相对于背面的主电极分别形成在相同侧，并且，与各下臂芯片对应的信号端子分别在相同的方向上延伸设置；接头部与上臂板中的第1方向上的距下臂板较近侧的端部相连，并且，与下臂板中的第2方向上的距上臂板较近侧的端部相连；在一对上臂板中将多个上臂芯片并联连接的并联连接部的电感以及在一对下臂板中将多个下臂芯片并联连接的并联连接部的电感分别小于包括接头部且将上臂电路与下臂电路串联连接的串联连接部的电感。由此，在并联连接的多个半导体芯片中，焊盘相对于主电极形成在相同侧，对应的信号端子彼此在同方向上延伸设置。因而，能够使信号端子与外部的连接构造简化。此外，各并联连接部的电感比包括接头部的串联连接部的电感小。例如如果设串联连接部的电感为规定值，则与使并联连接部的电感为串联连接部的电感以上的结构相比，能够减小并联连接部的电感。由此，能够采用上述的焊盘的配置并且抑制电流偏差。此外，通过满足上述的电感的大小关系，能够抑制栅极的异常振荡。由于可以不插入栅极电阻等，所以能够抑制开关损耗的增大并且抑制栅极的异常振荡。关于异常振荡抑制的效果，通过实验进行了确认。附图说明关于本专利技术的上述目的及其他目的、特征及优点，一边参照附图一边通过下述详细的记述会变得更明确。图1是表示应用了第1实施方式的半导体装置的电力变换装置的概略结构的图。图2是表示第1实施方式的半导体装置的概略结构的平面图。图3是对于图2所示的半导体装置省略了封固树脂体的图。图4是沿着图2的IV－IV线的剖视图。图5是上臂电路和下臂电路的等价电路图。图6是表示比较例的信号波形的图。图7是关于第1实施方式的半导体装置表示信号波形的图。图8是在第2实施方式的半导体装置中表示第1接头部周边的剖视图。图9是在第3实施方式的半导体装置中表示第1接头部周边的剖视图。图10是表示第1变形例的平面图，与图3对应。图11是表示第2变形例的平面图。图12是表示第3变形例的剖视图，与图4对应。具体实施方式参照附图说明多个实施方式。在多个实施方式中，对于在功能上及/或构造上对应的部分赋予相同的参照标号。以下，将半导体芯片的厚度方向表示为Z方向，将与Z方向正交、上臂10H侧的半导体芯片的排列方向表示为X方向。此外，将与Z方向及X方向这两个方向正交的方向表示为Y方向。只要没有特别声明，就将沿着由上述X方向及Y方向规定的XY面的形状设为平面形状。Z方向相当于板厚方向，X方向相当于第1方向。(第1实施方式)首先，基于图1对应用了半导体装置的电力变换装置的一例进行说明。图1所示的电力变换装置1构成为，将从直流电源2(电池)供给的直流电压变换为三相交流，向三相交流方式的马达3输出。这样的电力变换装置1例如被搭载在电动汽车或混合动力汽车中。另外，电力变换装置1还能够将由马达3发出的电力变换为直流而向直流电源2充电。图1所示的标号4是平滑电容器。电力变换装置1具有三相逆变器。三相逆变器具有三相的设置在高电位电源线5与低电位电源线6之间的上下臂，高电位电源线5连接于直流电源2的正极(高电位侧)，低电位电源线6连接于负极(低电位侧)。并且，各相的上下臂分别由半导体装置10构成。即，由一个半导体装置10构成一相的上下臂。上下臂由上臂10H和下臂10L串联连接而成。上下臂的输出端子连接于向马达3的输出线7。上臂10H相当于上臂电路，下臂10L相当于下臂电路。另外，也可以是，电力变换装置1除了上述的三相逆变器以外，还具有将从直流电源2供给的直流电压升压的升压变换器、对构成三相逆变器及升压变换器的开关元件的动作进行控制的栅极驱动电路等。接着，基于图2～图4对半导体装置10进行说明。如图2～图4所示，半导体装置10具备封固树脂体11、半导体芯片12、热沉14、端子16、热沉18、接头部20、主端子21、22、23及信号端子24。以下，标号末尾的H表示是上臂10H侧的要素，末尾的L表示是下臂10L侧的要素。对于要素的一部分，为了使上臂10H、下臂10L明确而对末尾赋予H、L，关于另一部分，在上臂10H和下臂10L中设为共通标号。封固树脂体11例如由环氧类树脂构成。封固树脂体11例如通过传递模塑(transfermold)法成形。封固树脂体11具有与Z方向正交的一面11a、与一面11a相反的背面11b、以及将一面11a与背面11b相连的侧面。一面11a及背面11b例如为平坦面。封固树脂体11具有信号端子24突出的侧面11c。半导体芯片12通过在硅或碳化硅等的半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：一对上臂板(14H、18H)及一对下臂板(14L、18L)，分别作为一对散热板；作为半导体芯片的多个上臂芯片(120H、121H)以及与上述上臂芯片相同数量的下臂芯片(120L、121L)，上述半导体芯片形成有开关元件，并具有在一面及在板厚方向上与上述一面相反的背面上分别形成的主电极(13a、13b)、和在上述背面上在与上述主电极不同的位置形成的信号用的焊盘(13c)，上述一面的主电极电连接于上述一对散热板的一方，上述背面的主电极电连接于上述散热板的另一方，上述上臂芯片在与上述板厚方向正交的第1方向上排列配置，并且在上述一对上臂板之间相互并联连接，与上述一对上臂板一起构成上臂电路(10H)，上述下臂芯片在与上述板厚方向正交的第2方向上排列配置，并且在上述一对下臂板之间相互并联连接，与上述一对下臂板一起构成下臂电路(10L)；信号端子(24)，电连接于对应的上述半导体芯片的焊盘；接头部(20)，将上述一对上臂板中的配置在上述上臂芯片的低电位侧的上述上臂板与上述一对下臂板中的配置在上述下臂芯片的高电位侧的上述下臂板电连接；以及封固树脂体(11)，将上述一对上臂板的至少一部分、上述一对下臂板的至少一部分、上述半导体芯片、上述接头部、以及上述信号端子的一部分一体地封固；在与上述第1方向及上述板厚方向这两个方向正交的方向上，各上臂芯片的焊盘相对于上述背面的主电极分别形成在相同侧，并且，与各上臂芯片对应的上述信号端子分别在相同的方向上延伸设置；在与上述第2方向及上述板厚方向这两个方向正交的方向上，各下臂芯片的焊盘相对于上述背面的主电极分别形成在相同侧，并且，与各下臂芯片对应的上述信号端子分别在相同的方向上延伸设置；上述接头部与上述上臂板中的上述第1方向上的距上述下臂板较近侧的端部相连，并且，与上述下臂板中的上述第2方向上的距上述上臂板较近侧的端部相连；在上述一对上臂板中将多个上述上臂芯片并联连接的并联连接部(140H、180H)的电感以及在上述一对下臂板中将多个上述下臂芯片并联连接的并联连接部(140L、180L)的电感分别小于包括上述接头部且将上述上臂电路与上述下臂电路串联连接的串联连接部(26)的电感。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.20 JP 2016-1012451.一种半导体装置，其特征在于，具备：一对上臂板(14H、18H)及一对下臂板(14L、18L)，分别作为一对散热板；作为半导体芯片的多个上臂芯片(120H、121H)以及与上述上臂芯片相同数量的下臂芯片(120L、121L)，上述半导体芯片形成有开关元件，并具有在一面及在板厚方向上与上述一面相反的背面上分别形成的主电极(13a、13b)、和在上述背面上在与上述主电极不同的位置形成的信号用的焊盘(13c)，上述一面的主电极电连接于上述一对散热板的一方，上述背面的主电极电连接于上述散热板的另一方，上述上臂芯片在与上述板厚方向正交的第1方向上排列配置，并且在上述一对上臂板之间相互并联连接，与上述一对上臂板一起构成上臂电路(10H)，上述下臂芯片在与上述板厚方向正交的第2方向上排列配置，并且在上述一对下臂板之间相互并联连接，与上述一对下臂板一起构成下臂电路(10L)；信号端子(24)，电连接于对应的上述半导体芯片的焊盘；接头部(20)，将上述一对上臂板中的配置在上述上臂芯片的低电位侧的上述上臂板与上述一对下臂板中的配置在上述下臂芯片的高电位侧的上述下臂板电连接；以及封固树脂体(11)，将上述一对上臂板的至少一部分、上述一对下臂板的至少一部分、上述半导体芯片、上述接头部、以及上述信号端子的一部分一体地封固；在与上述第1方向及上述板厚方向这两个方向正交的方向上，各上臂芯片的焊盘相对于上述背面的主电极分别形成在相同侧，并且，与各上臂芯片对应的上述信号端子分别在相同的方向上延伸设置；在与上述第2方向及上述板厚方向这两个方向正交的方向上，各下臂芯片的焊盘相对于上述背面的主电极分别形成在相同侧，并且，与各下臂芯片对应的上述信号端子分别在相同的方向上延伸设置；上述接头部与上述上臂板中的上述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：石野宽，川原英樹，平光真二，荒井俊介，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP