JP6299388B2 - Semiconductor device and power conversion device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置及びこれを用いた電力変換装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a power conversion device using the same.
従来の3相インバータとして、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)やダイオード等の複数の半導体素子を、上下アーム3相分1パッケージ化した6in1タイプの半導体装置により構成するもの、上下アーム分を1パッケージ化した2in1タイプの半導体装置を3つ並べて構成するもの、上下アームをそれぞれ個別に1パッケージ化した1in1タイプの半導体装置を6つ並べて構成するのものが知られている。 As a conventional three-phase inverter, a plurality of semiconductor elements such as insulated gate bipolar transistors (IGBTs) and diodes are constituted by a 6-in-1 type semiconductor device in one package for three upper and lower arms, and one package for the upper and lower arms There are known a configuration in which three 2-in-1 type semiconductor devices are arranged side by side, and a configuration in which six 1-in-1 type semiconductor devices in which upper and lower arms are individually packaged are arranged side by side.
例えば、特許文献1に記載の半導体装置は、上下アームを個別に1パッケージ化した1in1タイプであるため、実装自由度の低下や汎用性の低下を抑制することができる。
For example, since the semiconductor device described in
特許文献1に記載の半導体装置において、低インピーダンス化するために、外部接続用電極(エミッタ電極及びコレクタ電極)の端子部の幅をある程度広くする必要がある。また、外部接続用電極の両側には複数本の信号電極が設けられる。このため、特許文献1に記載の半導体装置の幅は、外部接続用電極及び信号電極の幅により規定されることになる。
In the semiconductor device described in
したがって、特許文献1に記載の1in1タイプの半導体装置を6つ用いて構成した三相インバータは、2in1タイプの半導体装置を3つ用いた場合や6in1タイプの半導体装置を1つ用いた場合よりも装置が大型化する問題があった。
Therefore, the three-phase inverter configured by using six 1 in 1 type semiconductor devices described in
上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、1つの半導体素子が1パッケージ化された1in1タイプの半導体装置において小型化を図ることができる半導体装置及びこれを用いた電力変換装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that can be miniaturized in a 1 in 1 type semiconductor device in which one semiconductor element is packaged in one package, and a power conversion device using the semiconductor device. Is to provide.
本発明の一態様に係る半導体装置及びこれを用いた電力変換装置は、半導体素子と接続される高電位側電極及び低電位側電極の一部である高電位側端子部及び低電位側端子部が、半導体装置の互いに対向する側面から延出され、半導体装置の平面視において、高電位側端子部の中心と低電位側端子部の中心を結んだ直線が、半導体装置の中心から半導体装置の側面に伸ばした中心線と交わることを特徴とする。 A semiconductor device according to one embodiment of the present invention and a power conversion device using the semiconductor device include a high potential side terminal portion and a low potential side terminal portion that are part of a high potential side electrode and a low potential side electrode connected to the semiconductor element. However, a straight line connecting the center of the high-potential side terminal portion and the center of the low-potential side terminal portion in the plan view of the semiconductor device extends from the opposite sides of the semiconductor device from the center of the semiconductor device. It is characterized by crossing the center line that extends to the side.
本発明によれば、1つの半導体素子が1パッケージ化された1in1タイプの半導体装置において小型化を図ることができる半導体装置及びこれを用いた電力変換装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device that can be reduced in size in a 1 in 1 type semiconductor device in which one semiconductor element is packaged, and a power converter using the same.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態では、1つ半導体素子が1パッケージ化された1in1タイプ半導体装置及びこれを用いた電力変換装置を説明する。本発明の第1実施形態に係る半導体装置は、図1〜図4に示すように、電力変換用半導体素子(半導体チップ)1と、電力変換用半導体素子1と電気的に接続された高電位側電極(ドレイン電極)2と、電力変換用半導体素子1と電気的に接続された低電位側電極(ソース電極)3とを備える。
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, a 1 in 1 type semiconductor device in which one semiconductor element is packaged and a power conversion device using the same will be described. As shown in FIGS. 1 to 4, the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention includes a power conversion semiconductor element (semiconductor chip) 1 and a high potential electrically connected to the power
電力変換用半導体素子1、高電位側電極2の一部、及び低電位側電極3の一部は、直方体形状の樹脂18により封止されている。図1の平面視において、樹脂18は、高電位側電極2及び低電位側電極3の長手方向を長辺とした矩形を有する。ここで、図1の平面視において、矩形の樹脂18の中心を、半導体装置の中心C0と定義する。更に、図1の平面視において、半導体装置の中心C0から、樹脂18の対向する側面S1,S2に伸ばした直線を、半導体装置の中心線L2と定義する。
The
電力変換用半導体素子1は、半田(図示省略)等を介して高電位側電極2に接続されていてもよい。電力変換用半導体素子1は、配線柱材料やワイヤ(図示省略)等を介して低電位側電極3に接続されていてもよい。
The power
電力変換用半導体素子1としては、例えば金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)やIGBTが採用可能である。本発明の第1実施形態においては電力変換用半導体素子1がMOSFETである場合を説明するが、IGBTである場合には「ドレイン」が「コレクタ」となり、「ソース」が「エミッタ」となる。なお、電力変換用半導体素子1が形成される半導体チップには、電流を逆向きに流すダイオードが内蔵されていてもよい。
As the power
高電位側電極2には、電力変換用半導体素子1とは別個の電子材料12が絶縁材を介して接続されている。電子材料12としては、例えば温度測定用サーミスタ等が採用可能である。電子材料12は、例えば図1の平面視において、電力変換用半導体素子1及び低電位側電極3の端部に隣接する位置に配置されている。なお、電子材料12がない構成であってもよく、複数の電子材料が配置されていてもよい。
An
高電位側電極2は、電力変換用半導体素子1を搭載する搭載部(ダイパッド部)21と、搭載部21に折れ曲がるように一体的に形成され、外部の電源電位に接続される高電位側端子部22とを有する。
The high
図1の平面視において、搭載部21は矩形を有し、その略中央に電力変換用半導体素子1が搭載されている。搭載部21の中心と樹脂18の中心とは互いに一致していてもよく、異なる位置であってもよい。図2〜図4に示すように、搭載部21の電力変換用半導体素子1の搭載面と対向する面は、樹脂18から露出している。
In the plan view of FIG. 1, the mounting
高電位側端子部22は、半導体装置(樹脂18)の側面S2から露出して直線状に延伸する。高電位側端子部22の直線部分の幅は、搭載部21の幅の半分程度である。図1の平面視において、高電位側端子部22の側面S2から露出して直線状に延伸する矩形部分の中心を、高電位側端子部22の中心C1と定義する。
The high potential
低電位側電極3は、電力変換用半導体素子1と接続する接続部31と、接続部31と一体的に形成され、外部の接地電位に接続される低電位側端子部32とを有する。
The low
図1及び図3に示すように、接続部31は、電力変換用半導体素子1の上面の略半分の領域を覆っている。図2及び図3に示すように、高電位側電極2の搭載部21と低電位側電極3の接続部31は、電力変換用半導体素子1を挟むように互いに対面する。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
低電位側端子部32は、半導体装置(樹脂18)の側面S2に対向する側面S1から露出して直線状に延伸する。図1の平面視において、低電位側端子部32が樹脂18の側面S1から露出して直線状に延伸する矩形部分の中心を、低電位側端子部32の中心C2と定義する。
The low potential
本発明の第1実施形態に係る半導体装置において、高電位側端子部22の中心C1と低電位側端子部32の中心C2を結んだ直線L1が少なくとも半導体装置の中心線L2と交わるように、高電位側端子部22及び低電位側端子部32がそれぞれ配置されている。なお、高電位側端子部22の中心C1と低電位側端子部32の中心C2を結んだ直線L1は、半導体装置の中心C0を通ってもよく、半導体装置の中心C0とは異なる位置で半導体装置の中心線L2と交わってもよい。
In the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, a straight line L1 connecting the center C1 of the high potential
高電位側端子部22及び低電位側端子部32は、延出部14,15をそれぞれ有する。延出部14,15は高電位側端子部22の中心C1及び低電位側端子部32の中心C2から半導体装置の中心線L2のない側にそれぞれ延伸している。
The high potential
高電位側端子部22と低電位側端子部32は、ねじ穴(開口部)16,17を有する。ねじ穴(開口部)16,17は、ねじを挿入して実装基板に半導体装置を固定するために設けられる。ねじ穴16,17の中心C3,C4は、高電位側端子部22の中心C1及び低電位側端子部32の中心C2から半導体装置の中心線L2のない側に配置されている。
The high potential
電力変換用半導体素子1の上面には複数のボンディングパッド(図示省略)が形成されている。電力変換用半導体素子1に形成された複数のボンディングパッドには、低電位測定用信号端子(ソースセンス)9、スイッチング制御用信号端子(ゲート電極)8、電流測定用信号端子10がワイヤ41〜43を介して電気的に接続されている。低電位測定用信号端子9、スイッチング制御用信号端子8及び電流測定用信号端子10は、低電位側端子部32と並列に、互いに離間して配置されている。
A plurality of bonding pads (not shown) are formed on the upper surface of the power
低電位測定用信号端子9は、電力変換用半導体素子1の低電位側電極3の電位を測定するものであり、外部の電位計に接続される。図1に示すように、低電位測定用信号端子9は、低電位側端子部32に隣接し、半導体装置の中心線L2に近い側に配置されている。図1、図2及び図4に示すように、低電位測定用信号端子9の端部は折れ曲がり、高電位側電極2の搭載部21上に絶縁材(図示省略)を介して配置される。
The low potential
スイッチング制御用信号端子8は、電力変換用半導体素子1のゲート電極にゲート電圧を供給してスイッチング動作を制御するものであり、外部の制御回路に接続される。図1に示すように、スイッチング制御用信号端子8は、低電位測定用信号端子9と電流測定用信号端子10との間に配置されている。スイッチング制御用信号端子8の端部は低電位測定用信号端子9と同様に折れ曲がり、高電位側電極2の搭載部21上に絶縁材(図示省略)を介して配置される。
The switching
電流測定用信号端子10は、電力変換用半導体素子1の低電位側電極3に流れる電流を測定するものであり、外部の電流計に接続される。図1に示すように、電流測定用信号端子10は、スイッチング制御用信号端子8に隣接して配置されている。電流測定用信号端子10の端部は低電位測定用信号端子9と同様に折れ曲がり、高電位側電極2の搭載部21上に絶縁材(図示省略)を介して配置される。
The current
なお、低電位測定用信号端子9、スイッチング制御用信号端子8及び電流測定用信号端子10の配置位置は適宜入れ替えることができる。例えば、図1では低電位測定用信号端子9が低電位側端子部32に隣接して配置されているが、スイッチング制御用信号端子8又は電流測定用信号端子10が低電位側端子部32に隣接して配置されていてもよい。
The arrangement positions of the low potential
一方、高電位側電極2には、高電位測定用信号端子(ドレインセンス)11が電気的に接続されている。高電位測定用信号端子11は、電力変換用半導体素子1の高電位側電極2の電位を測定するものであり、外部の電位計に接続される。高電位測定用信号端子11は、高電位側端子部22に隣接し且つ平行に、半導体装置の中心線L2に近い側に配置されている。
On the other hand, a high potential measurement signal terminal (drain sense) 11 is electrically connected to the high
電子材料12には、電子材料用信号端子13の一端がワイヤ44等を介して電気的に接続されている。電子材料用信号端子13の他端は、温度計等の外部機器に接続される。図1に示すように、電子材料用信号端子13は、高電位測定用信号端子11に隣接して配置されている。図3に示すように、電子材料用信号端子13の一端は折れ曲がり、高電位側電極2の搭載部21上に絶縁材(図示省略)を介して配置される。なお、図示を省略するが、電子材料用信号端子13は、低電位測定用信号端子9等と同様に、低電位側端子部32に隣接して配置されても良い。また、電子材料用信号端子13の本数は特に限定されず、複数本(2本以上)の電子材料用信号端子が並列に配置されていてもよい。
One end of the electronic
次に、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法の一例を説明する。なお、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の製造方法は以下の製造方法に特に限定されるものではない。 Next, an example of a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. The method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is not particularly limited to the following manufacturing method.
(イ)まず、高電位側電極2を用意し、高電位側電極2の搭載部21上に、半田等を介して電力変換用半導体素子1を搭載する。更に、低電位側電極3を用意し、電力変換用半導体素子1の上面に、半田等を介して低電位側電極3の接続部31を配置する。このとき、図1の平面視において、半導体装置の高電位側端子部22の中心C1と低電位側端子部32の中心C2を結んだ直線L1が、半導体装置の中心線L2と交わるように、高電位側端子部22及び低電位側端子部32を配置する。
(A) First, the high
(ロ)更に、高電位側電極2の搭載部21上に、スイッチング制御用信号端子8、低電位測定用信号端子9及び電流測定用信号端子10のそれぞれの端部を絶縁材を介して配置する。更に、高電位側電極2の搭載部21上に、電子材料12を絶縁材を介して搭載する。更に、高電位側電極2の搭載部21の上面に、高電位測定用信号端子11の端部を接続する。
(B) Furthermore, the end portions of the switching
(ハ)電力変換用半導体素子1と、スイッチング制御用信号端子8、低電位測定用信号端子9及び電流測定用信号端子10とを、ワイヤボンディング等によりワイヤ41〜43で接続する。また、電子材料12と電子材料用信号端子13とを、ワイヤボンディング等によりワイヤ44で接続する。
(C) The power
(ニ)その後、金型等を用いて、電力変換用半導体素子1、高電位側電極2の搭載部21及び低電位側電極3の接続部31を樹脂18で直方体形状に封止する。この結果、図1に示した半導体装置が完成する。
(D) Thereafter, the power
従来、シリコン(Si)からなるIGBT等の大きな半導体チップを用いた半導体装置においては、一般的には半導体チップの幅により半導体装置全体の幅が規定される。一方、炭化珪素(SiC)からなるMOSFET等の小さな半導体チップを用いた半導体装置においては、半導体チップの幅ではなく、高電位側電極及び低電位側電極の端子部の幅等により半導体装置全体の幅が規定される場合がある。このため、高電位側電極及び低電位側電極の端子部の幅等が小型化の障害となってしまう。 Conventionally, in a semiconductor device using a large semiconductor chip such as an IGBT made of silicon (Si), the width of the entire semiconductor device is generally defined by the width of the semiconductor chip. On the other hand, in a semiconductor device using a small semiconductor chip such as a MOSFET made of silicon carbide (SiC), not the width of the semiconductor chip but the width of the terminal portion of the high potential side electrode and the low potential side electrode, etc. The width may be specified. For this reason, the width of the terminal portion of the high potential side electrode and the low potential side electrode becomes an obstacle to miniaturization.
これに対して、本発明の第1実施形態に係る半導体装置及びこれを用いた電力変換装置によれば、高電位側端子部22の中心C1と低電位側端子部32の中心C2を結んだ直線L1が、少なくとも半導体装置の中心線L2と交わるように、高電位側端子部22及び低電位側端子部32を配置することにより、低インピーダンス化するために高電位側端子部22及び低電位側端子部32の幅を大きくしつつ、半導体装置全体を小型化できる。
On the other hand, according to the semiconductor device and the power conversion device using the same according to the first embodiment of the present invention, the center C1 of the high potential
また、スイッチング制御用信号端子8、低電位測定用信号端子9及び電流測定用信号端子10を低電位側端子部32の延出部15及びねじ穴17のない側に並列に配置し、且つ高電位測定用信号端子11を高電位側端子部22の延出部14及びねじ穴16のない側に隣接して配置することにより、絶縁距離を必要最小限にしつつ、高電位側端子部22及び低電位側端子部32の幅にしばられることなく、半導体装置全体の幅を小さくすることができる。
Further, the switching
また、電子材料用信号端子13が低電位側端子部32又は高電位側端子部22に並列に、半導体装置の中心線L2に近い側に配置されるため、平面視において低インピーダンス化するために高電位側端子部22及び低電位側端子部32の幅を大きくし、電子材料用信号端子13を設けつつ、半導体装置全体を小型化できる。
In addition, since the electronic
また、高電位側端子部22及び低電位側端子部32の延出部14,15が、高電位側端子部22の中心C1及び低電位側端子部32の中心C2から半導体装置の中心線L2のない側に延出されるので、平面視において低インピーダンス化するために高電位側端子部22及び低電位側端子部32の幅を更に大きくしつつ、半導体装置を小型化できる。
Further, the
また、延出部14,15の少なくとも一部を用いて外部接続用のねじ穴16,17を設けることができるので、高電位側端子部22及び低電位側端子部32の直線部分にねじ穴16,17を設ける場合よりも高電位側端子部22及び低電位側端子部32の直線部分の幅を狭くすることができ、半導体装置全体の幅を小さくすることができる。
Further, since the screw holes 16 and 17 for external connection can be provided by using at least a part of the extending
また、高電位側電極2及び低電位側電極3の少なくとも一部が電力変換用半導体素子1を挟むように互いに対面し、電力変換用半導体素子1、高電位側電極2の一部、及び低電位側電極3の一部が樹脂封止されることにより、高電位側電極2と低電位側電極3との絶縁距離を小さくし、半導体装置を更に小型化できる。
Further, at least a part of the high
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態に係る電力変換装置は、図5に示すように、1in1タイプの半導体装置100a,100bを2個配置して構成される。なお、本発明の第2実施形態に係る電力変換装置は、更に複数個(3個以上)の半導体装置で構成してもよい。
(Second Embodiment)
The power converter according to the second embodiment of the present invention is configured by arranging two 1 in 1
また、半導体装置100a,100bのそれぞれは、本発明の第1実施形態に係る半導体装置に対して電流測定用信号端子10を省略している点が異なるが、本発明の第1実施形態に係る半導体装置と同様に電流測定用信号端子を有していてもよい。
Each of the
半導体装置100aは、図5及び図6に示すように、電力変換用半導体素子(半導体チップ)1aと、電力変換用半導体素子1aと電気的に接続される高電位側電極2aと、電力変換用半導体素子1aと電気的に接続される低電位側電極3aとを備える。更に、高電位側電極2aには、電力変換用半導体素子1aとは別個の電子材料12aが絶縁材を介して接続されている。電力変換用半導体素子1a、電子材料12a、高電位側電極2aの一部及び低電位側電極3aの一部は樹脂18aで封止されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
高電位側電極2aは搭載部21a及び高電位側端子部22aを有する。低電位側電極3aは、接続部31a及び低電位側端子部32aを有する。高電位側端子部22aの中心C11と低電位側端子部32aの中心C12を結んだ直線L11が、少なくとも半導体装置の中心C10から側面に伸ばした中心線L12と交わるように、高電位側端子部22a及び低電位側端子部32aがそれぞれ配置されている。
The high
高電位側端子部22a及び低電位側端子部32aは延出部14a,15a及びねじ穴16a,17aをそれぞれ有する。ねじ穴16a,17aの中心C13,C14は、高電位側端子部22aの中心C11及び低電位側端子部32aの中心C12から半導体装置の中心線L12のない側に配置されている。
The high potential
電力変換用半導体素子1aには、低電位測定用信号端子9a、スイッチング制御用信号端子8aがワイヤ41a,42aを介して電気的に接続されている。高電位側電極2aには、高電位測定用信号端子11aが電気的に接続されている。電子材料12aには、電子材料用信号端子13aがワイヤ44aを介して電気的に接続されている。
A low potential
図5及び図6に示すように、低電位測定用信号端子9a及び電子材料用信号端子13aは、高電位側端子部22a又は低電位側端子部32aに近い位置で、半導体装置の平面視に対して垂直に折れ曲がっている。スイッチング制御用信号端子8a及び高電位測定用信号端子11aも、低電位測定用信号端子9a及び電子材料用信号端子13aと同様に、低電位側端子部32aに近い位置で、半導体装置の平面視に対して垂直に折れ曲がっている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the low potential
一方、半導体装置100bは、電力変換用半導体素子(半導体チップ)1bと、電力変換用半導体素子1bと電気的に接続される高電位側電極2bと、電力変換用半導体素子1bと電気的に接続される低電位側電極3bとを備える。更に、高電位側電極2bには、電力変換用半導体素子1bとは別個の電子材料12bが絶縁材を介して接続されている。電力変換用半導体素子1b、電子材料12b、高電位側電極2bの一部及び低電位側電極3bの一部は樹脂18bで封止されている。
On the other hand, the
高電位側電極2bは搭載部21b及び高電位側端子部22bを有する。低電位側電極3bは、接続部31b及び低電位側端子部32bを有する。高電位側端子部22bの中心C21と低電位側端子部32bの中心C22を結んだ直線L21が、少なくとも半導体装置の中心C20から側面に伸ばした中心線直線L22と交わるように、高電位側端子部22b及び低電位側端子部32bがそれぞれ配置されている。
The high
高電位側端子部22b及び低電位側端子部32bは延出部14b,15b及びねじ穴16b,17bをそれぞれ有する。ねじ穴16b,17bの中心C23,C24は、高電位側端子部22bの中心C21及び低電位側端子部32bの中心C22から半導体装置の中心線直線L22のない側に配置されている。
The high potential
電力変換用半導体素子1bには、低電位測定用信号端子9b、スイッチング制御用信号端子8bがワイヤ41b,42bを介して電気的に接続されている。高電位側電極2bには、高電位測定用信号端子11bが電気的に接続されている。電子材料12bには、電子材料用信号端子13bがワイヤ44bを介して電気的に接続されている。
A low potential
本発明の第2実施形態に係る半導体装置100a,100bは、図5に示すように、低電位側端子部32a,32b同士を隣接し、高電位側端子部22a,22b同士を隣接して配置されている。
As shown in FIG. 5, in the
スイッチング制御用信号端子8b、低電位測定用信号端子9b、高電位測定用信号端子11b及び電子材料用信号端子13bは、高電位側端子部22b又は低電位側端子部32bに近い位置で、半導体装置の平面視に対して垂直に折れ曲がっている。
The switching
本発明の第2実施形態に係る半導体装置100a,100b及びこれを用いた電力変換装置によれば、高電位側端子部22a,22bの中心C11,C21と低電位側端子部32a,32bの中心C12,22を結んだ直線L11,L21が、少なくとも半導体装置の中心線L12,L22と交わるように、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bを配置することにより、低インピーダンス化するために高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅を大きくしつつ、半導体装置100a,100b全体を小型化できる。
According to the
また、スイッチング制御用信号端子8a,8b、低電位測定用信号端子9a,9b及び電流測定用信号端子(図示省略)を低電位側端子部32a,32bの延出部15a,15b及びねじ穴17a,17bのない側に並列に配置し、且つ高電位測定用信号端子11a,11bを高電位側端子部22a,22bの延出部14a,14b及びねじ穴16a,16bのない側に隣接して配置することにより、絶縁距離を必要最小限にしつつ、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅にしばられることなく、半導体装置100a,100b全体の幅を小さくすることができる。
The switching
また、電子材料用信号端子13a,13bが低電位側端子部32a,32b又は高電位側端子部22a,22bに並列に、半導体装置の中心線L12,L22に近い側に配置されるため、平面視において低インピーダンス化するために高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅を大きくし、電子材料用信号端子13a,13bを設けつつ、半導体装置100a,100b全体を小型化できる。
Further, since the electronic
また、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの延出部14a,14b,15a,15bが、高電位側端子部22a,22bの中心C11,C21及び低電位側端子部32の中心C12,22から半導体装置の中心線L12,L22のない側に延出されるので、平面視において低インピーダンス化するために高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅を更に大きくしつつ、半導体装置100a,100bを小型化できる。
The
また、延出部14a,14b,15a,15bのそれぞれの少なくとも一部を用いて外部接続用のねじ穴16a,16b,17a,17bを設けることができるので、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの直線部分にねじ穴16a,16b,17a,17bを設ける場合よりも高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの直線部分の幅を狭くすることができ、半導体装置100a,100b全体の幅を小さくすることができる。
Further, since the external
また、高電位側電極2a,2b及び低電位側電極3a,3bの少なくとも一部が電力変換用半導体素子1a,1bを挟むように互いに対面し、電力変換用半導体素子1a,1b、高電位側電極2a,2bの一部、及び低電位側電極3a,3bの一部が樹脂封止されることにより、高電位側電極2a,2bと低電位側電極3a,3bとの絶縁距離を小さくし、半導体装置100a,100bを更に小型化できる。
Further, at least a part of the high
更に、図5に示すように、半導体装置100aのスイッチング制御用信号端子8a及び低電位測定用信号端子9aが垂直に折れ曲がることにより確保された箇所に、半導体装置100bの低電位側端子部32bの延出部15b及びねじ穴17bを設けることができる。更に、半導体装置100bの高電位測定用信号端子11b及び電子材料用信号端子13bが垂直に折れ曲がることにより確保された箇所に、半導体装置100aの高電位側端子部22aの延出部14a及びねじ穴16aを設けることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the switching
このため、半導体装置100a,100b同士の絶縁沿面距離を小さくしつつ、大電流が流れる高電位側端子部22a,22bと低電位側端子部32a,32bの電極幅と外部接続用ねじ穴16a,16b,17a,17bを設け、半導体装置100a,100bを複数個並べて配置し構成する電力変換装置を小型化できる。半導体装置100a,100bを駆動する駆動回路は信号端子が垂直に折れ曲がっていることより半導体装置100a,100bの直上に配置することにより、信号端子の配線インピーダンスを最短とし、電力変換装置を更に小型化できる。
Therefore, while reducing the insulation creepage distance between the
更に、スイッチング制御用信号端子8a,8b、低電位測定用信号端子9a,9b、高電位測定用信号端子11a,11b、電子材料用信号端子13a,13b及び電流測定用信号端子(図示省略)の少なくとも一部が、高電位側端子部22a,22b又は低電位側端子部32a,32bのうちの並列する一方に近い位置で、半導体装置100a,100bの平面視に対して垂直に折れ曲がっている。このため、平面視に垂直に折れ曲がった信号端子によって絶縁沿面を確保することができるため、半導体装置100a,100bを更に小型化できる。
Furthermore, switching
更に、半導体装置100a,100bを2個以上、低電位側端子部32a,32b同士を隣接し、高電位側端子部22a,22b同士を隣接して配置されるため、平面視において高電位側端子部22a,22b、低電位側端子部32a,32b及び信号端子がない箇所の絶縁沿面によって互いの距離を小さくできる。このため、半導体装置100a,100bを2個以上用いて構成される電力変換装置を小型化できる。
Furthermore, two or
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態に係る電力変換装置は、図7に示すように、1in1タイプの半導体装置100a,100bを2個配置して構成される。なお、本発明の第2実施形態に係る電力変換装置は、更に複数個(3個以上)の半導体装置で構成してもよい。
(Third embodiment)
The power converter according to the third embodiment of the present invention is configured by arranging two 1 in 1
また、半導体装置100a,100bのそれぞれは、本発明の第1実施形態に係る半導体装置に対して電流測定用信号端子10を省略している点が異なるが、本発明の第1実施形態に係る半導体装置と同様に電流測定用信号端子を有していてもよい。
Each of the
本発明の第3実施形態に係る電力変換装置において、半導体装置100a,100bの低電位側端子部32a,32bと、半導体装置100a,100bの高電位側端子部22a,22bとが互いに隣接するように、半導体装置100a,100bが配置されている点が、本発明の第2実施形態の構成と異なる。
In the power conversion device according to the third embodiment of the present invention, the low potential
第3実施形態においてもスイッチング制御用信号端子8a,8b、低電位測定用信号端子9a,9b、高電位測定用信号端子11a,11b及び電子材料用信号端子13a,13bが高電位側端子部22a,22b又は低電位側端子部32a,32bに近い位置で、半導体装置100a,100bの平面視に対して垂直に折れ曲がっており、その側面図は図6と同様となる。
Also in the third embodiment, the switching
本発明の第3実施形態に係る半導体装置100a,100b及びこれを用いた電力変換装置によれば、高電位側端子部22a,22bの中心C11,C21と低電位側端子部32a,32bの中心C12,22を結んだ直線L11,L21が、少なくとも半導体装置の中心線L12,L22と交わるように、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bを配置することにより、低インピーダンス化するために高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅を大きくしつつ、半導体装置100a,100b全体を小型化できる。
According to the
また、スイッチング制御用信号端子8a,8b、低電位測定用信号端子9a,9b及び電流測定用信号端子(図示省略)を低電位側端子部32a,32bの延出部15a,15b及びねじ穴17a,17bのない側に並列に配置し、且つ高電位測定用信号端子11a,11bを高電位側端子部22a,22bの延出部14a,14b及びねじ穴16a,16bのない側に隣接して配置することにより、絶縁距離を必要最小限にしつつ、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅にしばられることなく、半導体装置100a,100b全体の幅を小さくすることができる。
The switching
また、電子材料用信号端子13a,13bが低電位側端子部32a,32b又は高電位側端子部22a,22bに並列に、半導体装置の中心線L12,L22に近い側に配置されるため、平面視において低インピーダンス化するために高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅を大きくし、電子材料用信号端子13a,13bを設けつつ、半導体装置100a,100b全体を小型化できる。
Further, since the electronic
また、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの延出部14a,14b,15a,15bが、高電位側端子部22a,22bの中心C11,C21及び低電位側端子部32の中心C12,22から半導体装置の中心線L12,L22のない側に延出されるので、平面視において低インピーダンス化するために高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの幅を更に大きくしつつ、半導体装置100a,100bを小型化できる。
The
また、延出部14a,14b,15a,15bのそれぞれの少なくとも一部を用いて外部接続用のねじ穴16a,16b,17a,17bを設けることができるので、高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの直線部分にねじ穴16a,16b,17a,17bを設ける場合よりも高電位側端子部22a,22b及び低電位側端子部32a,32bの直線部分の幅を狭くすることができ、半導体装置100a,100b全体の幅を小さくすることができる。
Further, since the external
また、高電位側電極2a,2b及び低電位側電極3a,3bの少なくとも一部が電力変換用半導体素子1a,1bを挟むように互いに対面し、電力変換用半導体素子1a,1b、高電位側電極2a,2bの一部、及び低電位側電極3a,3bの一部が樹脂封止されることにより、高電位側電極2a,2bと低電位側電極3a,3bとの絶縁距離を小さくし、半導体装置100a,100bを更に小型化できる。
Further, at least a part of the high
更に、図7に示すように、半導体装置100aの高電位測定用信号端子11a及び電子材料用信号端子13aが垂直に折れ曲がることにより確保された箇所に、半導体装置100bの低電位側端子部32bの延出部15b及びねじ穴16bを設けることができる。更に、半導体装置100bの高電位測定用信号端子11b及び電子材料用信号端子13bが垂直に折れ曲がることにより確保された箇所に、半導体装置100aの低電位側端子部32aの延出部15a及びねじ穴17aを設けることができる。
Further, as shown in FIG. 7, the low potential
このため、半導体装置100a,100b同士の絶縁沿面距離を小さくしつつ、大電流が流れる高電位側端子部22a,22bと低電位側端子部32a,32bの電極幅と外部接続用ねじ穴16a,16b,17a,17bを設け、半導体装置100a,100bを複数個並べて配置し構成する電力変換装置を小型化できる。半導体装置100a,100bを駆動する駆動回路は信号端子が垂直に折れ曲がっていることより半導体装置100a,100bの直上に配置することにより、信号端子の配線インピーダンスを最短とし、電力変換装置を更に小型化できる。
Therefore, while reducing the insulation creepage distance between the
更に、スイッチング制御用信号端子8a,8b、低電位測定用信号端子9a,9b、高電位測定用信号端子11a,11b、電子材料用信号端子13a,13b及び電流測定用信号端子(図示省略)の少なくとも一部が、高電位側端子部22a,22b又は低電位側端子部32a,32bのうちの並列する一方に近い位置で、半導体装置100a,100bの平面視に対して垂直に折れ曲がっている。このため、平面視に垂直に折れ曲がった信号端子によって絶縁沿面を確保することができるため、半導体装置100a,100bを更に小型化できる。
Furthermore, switching
更に、半導体装置100a,100bを2個以上、低電位側端子部32a,32bと高電位側端子部22a,22bとを互いに隣接して配置されるため、平面視において高電位側端子部22a,22b、低電位側端子部32a,32b及び信号端子がない箇所の絶縁沿面によって互いの距離を小さくできる。このため、半導体装置100a,100bを2個以上用いて構成される電力変換装置を小型化できる。
Further, since two or
(その他の実施形態)
上記のように、本発明は第1〜第3実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first to third embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、図8に示すように、1in1タイプの半導体装置100を6つ並べてねじ102a,102bを用いて実装基板101に実装することにより、電力変換装置(3相インバータ)を構成することができる。図9に示すように、電力変換装置(3相インバータ)103は、制御回路104及びモータ105に接続される。
For example, as shown in FIG. 8, by arranging six 1 in 1
また、電力変換用半導体素子1,1a,1bがIGBT等である場合、IGBT等の半導体チップと個別にダイオードの半導体チップを配置してもよい。ダイオードは、高電位側電極2,2a,2bの搭載部21,21a,21b上の任意の位置に配置される。例えば、ダイオードは、電力変換用半導体素子1,1a,1bに隣接するように配置してもよい。また、電力変換装置に適用可能な電力変換用半導体素子1,1a,1bを半導体素子の一例として説明したが、電力変換用ではない他の半導体素子であってもよい。
When the power
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
1:半導体素子(半導体チップ)
2:高電位側電極
3:低電位側電極
8:スイッチング制御用信号端子
9:低電位測定用信号端子
10:電流測定用信号端子
11:高電位測定用信号端子
12:電子材料
13:電子材料用信号端子
14,15:延出部
16,17:ねじ穴
18:樹脂
21:搭載部
22:高電位側端子部
31:接続部
32:低電位側端子部
41〜44,41a,41b,42a,42b,44a,44b:ワイヤ
100,100a,100b:半導体装置
102a,102b:ねじ
103:電力変換装置
104:制御回路
105:モータ
1: Semiconductor element (semiconductor chip)
2: High potential side electrode 3: Low potential side electrode 8: Signal terminal for switching control 9: Signal terminal for low potential measurement 10: Signal terminal for current measurement 11: Signal terminal for high potential measurement 12: Electronic material 13: Electronic
Claims (4)
前記半導体素子と接続される高電位側電極と、
前記半導体素子と接続される低電位側電極とを備える半導体装置であって、
前記高電位側電極の一部である高電位側端子部と、前記低電位側電極の一部である低電位側端子部とが、前記半導体装置の互いに対向する側面から延出され、
前記半導体装置の平面視において、前記高電位側端子部の中心と前記低電位側端子部の中心を結んだ直線が、前記半導体装置の中心から前記半導体装置の前記側面に伸ばした中心線と交わり、
前記高電位側端子部と前記低電位側端子部は延出部をそれぞれ有し、
前記高電位側端子部の前記延出部は前記高電位側端子部の中心から前記半導体装置の前記中心線のない側に延出され、
前記低電位側端子部の前記延出部は前記低電位側端子部の中心から前記半導体装置の前記中心線のない側に延出される
ことを特徴とする記載の半導体装置。 A semiconductor element;
A high potential side electrode connected to the semiconductor element;
A semiconductor device comprising a low potential side electrode connected to the semiconductor element,
A high potential side terminal part that is a part of the high potential side electrode and a low potential side terminal part that is a part of the low potential side electrode are extended from the mutually opposing side surfaces of the semiconductor device,
In a plan view of the semiconductor device, a straight line connecting the center of the high potential side terminal portion and the center of the low potential side terminal portion intersects with a center line extending from the center of the semiconductor device to the side surface of the semiconductor device. ,
The high potential side terminal portion and the low potential side terminal portion each have an extending portion,
The extended portion of the high potential side terminal portion extends from the center of the high potential side terminal portion to the side without the center line of the semiconductor device,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the extension portion of the low potential side terminal portion extends from a center of the low potential side terminal portion to a side of the semiconductor device that does not have the center line .
前記半導体素子と接続される高電位側電極と、
前記半導体素子と接続される低電位側電極とを備える半導体装置であって、
前記高電位側電極の一部である高電位側端子部と、前記低電位側電極の一部である低電位側端子部とが、前記半導体装置の互いに対向する側面から延出され、
前記半導体装置の平面視において、前記高電位側端子部の中心と前記低電位側端子部の中心を結んだ直線が、前記半導体装置の中心から前記半導体装置の前記側面に伸ばした中心線と交わり、
前記高電位側端子部と前記低電位側端子部はねじ穴をそれぞれ有し、
前記高電位側端子部の前記ねじ穴の中心は前記高電位側端子部の中心から前記半導体装置の前記中心線のない側に配置され、
前記低電位側端子部の前記ねじ穴の中心は前記低電位側端子部の中心から前記半導体装置の前記中心線のない側に配置される
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element;
A high potential side electrode connected to the semiconductor element;
A semiconductor device comprising a low potential side electrode connected to the semiconductor element,
A high potential side terminal part that is a part of the high potential side electrode and a low potential side terminal part that is a part of the low potential side electrode are extended from the mutually opposing side surfaces of the semiconductor device,
In a plan view of the semiconductor device, a straight line connecting the center of the high potential side terminal portion and the center of the low potential side terminal portion intersects with a center line extending from the center of the semiconductor device to the side surface of the semiconductor device. ,
The high potential side terminal portion and the low potential side terminal portion each have a screw hole,
The center of the screw hole of the high potential side terminal portion is disposed on the side without the center line of the semiconductor device from the center of the high potential side terminal portion,
The center of the screw hole of the low potential side terminal portion is arranged on the side without the center line of the semiconductor device from the center of the low potential side terminal portion.
A semiconductor device.
前記半導体素子、前記高電位側電極の一部、及び前記低電位側電極の一部が樹脂封止されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 At least a part of the high potential side electrode and the low potential side electrode face each other so as to sandwich the semiconductor element;
3. The semiconductor device according to claim 1 , wherein the semiconductor element, a part of the high potential side electrode, and a part of the low potential side electrode are resin-sealed .
前記半導体素子と接続される高電位側電極と、A high potential side electrode connected to the semiconductor element;
前記半導体素子と接続される低電位側電極とを備える半導体装置であって、A semiconductor device comprising a low potential side electrode connected to the semiconductor element,
前記高電位側電極の一部である高電位側端子部と、前記低電位側電極の一部である低電位側端子部とが、前記半導体装置の互いに対向する側面から延出され、A high potential side terminal part that is a part of the high potential side electrode and a low potential side terminal part that is a part of the low potential side electrode are extended from the mutually opposing side surfaces of the semiconductor device,
前記半導体装置の平面視において、前記高電位側端子部の中心と前記低電位側端子部の中心を結んだ直線が、前記半導体装置の中心から前記半導体装置の前記側面に伸ばした中心線と交わるように構成された半導体装置を複数有し、In a plan view of the semiconductor device, a straight line connecting the center of the high potential side terminal portion and the center of the low potential side terminal portion intersects with a center line extending from the center of the semiconductor device to the side surface of the semiconductor device. Having a plurality of semiconductor devices configured as described above,
前記複数の半導体装置は、前記低電位側端子部と前記高電位側端子部が互いに隣接して、それぞれが並列に配置されることを特徴とする電力変換装置。In the plurality of semiconductor devices, the low potential side terminal portion and the high potential side terminal portion are adjacent to each other and are arranged in parallel.
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