半導(dǎo)體裝置制造方法
【專利摘要】在將與逆變器模塊的P、U及N輸出電極分別連接的銅電極棒彼此靠近并配置于芯片的上表面的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，未充分實(shí)現(xiàn)降低不需要的電感分量的目的。半導(dǎo)體裝置包括：第1引線框(1)；第2引線框(2)；配置于第1引線框(1)與第2引線框(2)之間的第2絕緣樹脂(8)；半導(dǎo)體元件(4a)和(4b)；將第1引線框(1)和第2引線框(2)進(jìn)行密封的密封樹脂(9)；將半導(dǎo)體元件(4a)和(4b)、與第1引線框(1)電連接的電布線部(5)；以及將第1引線框(1)和第2引線框(2)電連接的層間連接部(6)。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于例如逆變器等功率轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]首先，主要參照?qǐng)D7?圖10，對(duì)現(xiàn)有逆變器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0003]另外，圖7是現(xiàn)有逆變器的示意性主電路圖。
[0004]此外，圖8是現(xiàn)有的具有2個(gè)元件的逆變器模塊的示意性外觀圖。
[0005]此外，圖9是現(xiàn)有的具有2個(gè)元件的逆變器模塊的示意性剖視圖。
[0006]此外，圖10是現(xiàn)有的具有2個(gè)元件的逆變器模塊的示意性內(nèi)部等效電路圖。
[0007]圖7所示逆變器包括:商用交流電源101 ;將交流轉(zhuǎn)換成直流的二極管整流器模塊102 ;大電容的電容器103 ;具有U相、V相及W相電極的3相電動(dòng)機(jī)等負(fù)載104 ;以及將直流轉(zhuǎn)換成交流的逆變器模塊105，其具有IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)芯片106和FWD (續(xù)流二極管)芯片107等功率半導(dǎo)體元件。
[0008]FffD芯片107和IGBT芯片106反并聯(lián)連接，逆變器模塊105由將FWD芯片107和IGBT芯片106反并聯(lián)連接的6臂(6個(gè)電路)構(gòu)成。
[0009]通常，逆變器模塊105將上下臂的2個(gè)元件作為I組，或者將6個(gè)元件作為I組。
[0010]因而，在構(gòu)成逆變器的情況下，并聯(lián)連接3個(gè)具有2個(gè)元件的逆變器模塊來使用，或者直接使用具有6個(gè)元件的逆變器模塊。
[0011]圖8所示的具有2個(gè)元件的逆變器模塊包括:直流的P輸出電極(正側(cè)電源電位輸出電極)108和N輸出電極(負(fù)側(cè)電源電位輸出電極)109、與負(fù)載側(cè)相連接的U輸出電極110、以及上下臂的IGBT芯片的柵極端子111和113、以及發(fā)射極端子112和114。
[0012]此外，圖9所示的具有2個(gè)元件的逆變器模塊包括:銅基底基板115 ;絕緣用陶瓷基板116 ;布線及半導(dǎo)體芯片連接用銅圖案117、118和119 ;上下臂的IGBT芯片120和121 ；用于將IGBT芯片120和121與銅圖案118和119分別進(jìn)行連接的電極122和123 ;以及用于將銅圖案117、118和119與P、U和N輸出電極分別進(jìn)行連接的銅電極棒124、125和126。
[0013]另外，F(xiàn)ffD芯片(省略圖示)也與IGBT芯片120和121同樣地進(jìn)行搭載。
[0014]如圖10所示，電感器127提供上壁的集電極端子與P輸出電極之間的電感LI，電感器128提供上壁的發(fā)射極端子與連接點(diǎn)129之間的、即銅圖案118(參照?qǐng)D9)與銅電極棒125 (參照?qǐng)D9)之間的電感L2，電感器130提供連接點(diǎn)129與下臂的集電極端子之間的電感L3，電感器131提供下臂的發(fā)射極端子與N輸出電極之間的電感L4。
[0015]接著，主要參照?qǐng)D11，對(duì)現(xiàn)有逆變器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0016]另外，圖11是現(xiàn)有的逆變器模塊的IGBT的截止波形的示意性波形圖。
[0017]通常，上述逆變器電路的運(yùn)行如下:以1kHz左右對(duì)IGBT進(jìn)行開關(guān)。
[0018]在IGBT截止時(shí)施加于IGBT芯片的集電極端子與發(fā)射極端子之間的峰值電壓VcE (peak) (下面簡單稱作電壓Vj如下式那樣表示。
[0019](數(shù)學(xué)式I)
Vce = Ed+ (LI+L2+L3+L4).di/dt
其中，Ed是電容器103(參照?qǐng)D7)的直流電壓，di/dt是IGBT芯片的電流I。的變化率?O)的大小。
[0020]如圖11所示，IGBT芯片的電壓Vce和電流Ic的波形在IGBT截止時(shí)變化較大。
[0021]S卩，自直流電壓Ed發(fā)生變化的變化量即浪涌電壓AV( = Vra-Ed)由LI?L4及di/dt的值來決定，可從(數(shù)學(xué)式I)得知，若LI?L4的值較大，則IGBT截止時(shí)施加的電壓
Vce增聞。
[0022]因此，對(duì)于IGBT芯片和與其反并聯(lián)連接的FWD芯片，通常需要耐高壓的芯片，這種芯片通常具有較大的芯片面積，從而容易造成逆變器模塊的大型化以及成本的上升。
[0023]而且，若浪涌電壓較高，則對(duì)外部造成的噪聲較大，容易造成外部設(shè)備的誤動(dòng)作。
[0024]然而，若如上所述那樣將銅電極棒彼此靠近，則會(huì)產(chǎn)生電感分量由于互感而抵消的現(xiàn)象。
[0025]于是，已知如下技術(shù)(例如參照專利文獻(xiàn)I)，即，將分別與逆變器模塊的P、U及N輸出電極相連接的銅電極棒彼此靠近并配置于芯片的上表面，利用互感將不需要的電感分量降低。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0026]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4277169號(hào)說明書
【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0027]然而，在如上所述那樣將銅電極棒彼此靠近并配置于芯片上表面的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，避開芯片來配置銅電極棒，因此，無法充分實(shí)現(xiàn)將不需要的電感分量降低的目的。
[0028]尤其，近年來，出現(xiàn)了利用SiC、GaN或GaAs等的、具有高速開關(guān)性能的逆變器等，因此，無法利用相同結(jié)構(gòu)來充分降低不需要的電感分量，無法充分發(fā)揮其性能。
[0029]于是，本發(fā)明考慮了上述現(xiàn)有的問題，其目的在于提供能進(jìn)一步降低不需要的電感分量的半導(dǎo)體裝置。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0030]本發(fā)明的第一發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括:
搭載有第I和第2半導(dǎo)體元件的第I引線框；
與所述第I引線框相平行地配置的第2引線框；
配置于所述第I引線框與所述第2引線框之間的第2絕緣樹脂；
將所述第I和第2半導(dǎo)體元件、所述第I引線框、所述第2引線框進(jìn)行密封的密封樹月旨;
將所述第I和第2半導(dǎo)體元件、與所述第I引線框進(jìn)行電連接的電布線部；以及將所述第I引線框與所述第2引線框進(jìn)行電連接的層間連接部。
[0031]本發(fā)明的第2發(fā)明涉及第I發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，
與所述第2引線框相平行地配置的散熱板；
配置于所述第2引線框與所述散熱板之間的第I絕緣樹脂， 所述密封樹脂將所述散熱板進(jìn)行密封，
所述第I引線框具有搭載所述第I半導(dǎo)體元件的第I島狀部、具有輸出電極且搭載所述第2半導(dǎo)體元件的第2島狀部、以及具有正極側(cè)外部電極和負(fù)極側(cè)外部電極中的一方的第3島狀部，
所述第2引線框具有所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的另一方，
所述電布線部將所述第I半導(dǎo)體元件和所述第2島狀部進(jìn)行電連接，將所述第2半導(dǎo)體元件和所述第3島狀部進(jìn)行電連接，
所述層間連接部將所述第I島狀部和所述第2引線框進(jìn)行電連接。
[0032]本發(fā)明的第3發(fā)明涉及第I或第2發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，
所述第I引線框與所述第2引線框之間的距離在50 μ m以上且500 μ m以下。
[0033]本發(fā)明的第4發(fā)明涉及第2發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，
所述第I島狀部為矩形形狀，
所述第2島狀部的、除所述輸出電極以外的主體部為矩形形狀，
所述第3島狀部的、除所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的一方以外的主體部為矩形形狀，
所述第2引線框的、除所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的另一方以外的主體部為矩形形狀，
將所述第I島狀部的中心線、所述第2島狀部的主體部的中心線、所述第3島狀部的主體部的中心線、所述第2引線框的主體部的中心線、所述電布線部的中心線、以及所述層間連接部的中心線配置于同一線上，
所述第I和第2半導(dǎo)體元件的中心點(diǎn)配置于所述同一線上。
[0034]本發(fā)明的第5發(fā)明涉及第2發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，
所述電布線部為將平板進(jìn)行彎曲的形狀，
所述第2島狀部的、除所述輸出電極以外的主體部為矩形形狀，
所述第3島狀部的、除所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的一方以外的主體部為矩形形狀，
所述第2島狀部的主體部的與電流方向正交的方向上的寬度、所述第3島狀部的主體部的與電流方向正交的方向上的寬度、所述電布線部的電連接至所述第2島狀部和第3島狀部的部分的與電流方向正交的方向上的寬度相同。
[0035]本發(fā)明的第6發(fā)明涉及第2發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，
所述層間連接部為將平板進(jìn)行彎曲的形狀，
所述第I島狀部為矩形形狀，
所述第I島狀部的與電流方向正交的方向上的寬度、所述層間連接部的電連接至第I島狀部的部分的與電流方向正交的方向上的寬度相同。
[0036]本發(fā)明的第7發(fā)明涉及第2發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，
是用于3相電動(dòng)機(jī)用功率轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體裝置，
所述輸出電極是與所述3相電動(dòng)機(jī)的U相、V相和W相電極中的一個(gè)相連接的電極。
發(fā)明效果
[0037]根據(jù)本發(fā)明，能提供可進(jìn)一步降低不需要的電感分量的半導(dǎo)體裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]圖1中，(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的示意性俯視圖，(b)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的示意性剖視圖。
圖2中，(a)是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第I工序進(jìn)行說明的示意性剖視圖，(b)是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第2工序進(jìn)行說明的示意性剖視圖，(c)是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第3工序進(jìn)行說明的示意性剖視圖，(d)是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第4工序進(jìn)行說明的示意性剖視圖，(e)是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第5工序進(jìn)行說明的示意性剖視圖，(f)是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第6工序進(jìn)行說明的示意性剖視圖。
圖3中，(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的電布線部的示意性局部放大俯視圖，(b)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的電布線部的示意性局部放大剖視圖。
圖4中，(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的第I引線框的示意性俯視圖，(b)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的第2引線框的示意性俯視圖，(c)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的電布線部和層間連接部的示意性俯視圖，(d)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的半導(dǎo)體元件的示意性俯視圖，(e)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝后的第I引線框、第2引線框、電布線部和層間連接部、以及半導(dǎo)體元件的示意性俯視圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的第I引線框與第2引線框之間的距離發(fā)生變化時(shí)的電感值的說明圖。
圖6是本發(fā)明中的實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的示意性俯視圖。
圖7是現(xiàn)有逆變器的示意性主電路圖。
圖8是現(xiàn)有的具有2個(gè)元件的逆變器模塊的示意性外觀圖。
圖9是現(xiàn)有的具有2個(gè)元件的逆變器模塊的示意性剖視圖。
圖10是現(xiàn)有的具有2個(gè)元件的逆變器模塊的示意性內(nèi)部等效電路圖。
圖11是現(xiàn)有的逆變器模塊的IGBT的截止波形的示意性波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0040](實(shí)施方式I)
首先，參照?qǐng)D1?5，對(duì)實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0041]另外，圖1 (a)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的示意性俯視圖，圖1 (b)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的示意性剖視圖。
[0042]此外，圖2(a)?(f)是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的制造方法的第I?第6工序進(jìn)行說明的示意性剖視圖。
[0043]此外，圖3(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的電布線部5的示意性局部放大俯視圖，圖3(b)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的電布線部5的示意性局部放大剖視圖。
[0044]此外，圖4(a)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的第I引線框I的示意性俯視圖，圖4(b)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的第2引線框2的示意性俯視圖，圖4(c)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的電布線部5和層間連接部6的示意性俯視圖，圖4(d)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝前的半導(dǎo)體元件4a的示意性俯視圖，圖4(e)是本發(fā)明的實(shí)施方式I的組裝后的第I引線框1、第2引線框2、電布線部5和層間連接部6、以及半導(dǎo)體元件4a和4b的示意性俯視圖。
[0045]此外，圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的第I引線框I與第2引線框2之間的距離Th發(fā)生變化時(shí)的電感值L的說明圖。
[0046]首先，主要參照?qǐng)D1(a)和(b)，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0047]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置包括第I引線框I和第2引線框2，對(duì)于引線框，具有2
層結(jié)構(gòu)。
[0048]電布線部5和控制電極布線部14將半導(dǎo)體元件4a和4b、引線框I進(jìn)行電連接。
[0049]層間連接部6將第I引線框I和第2引線框2進(jìn)行電連接。
[0050]第I引線框I搭載有半導(dǎo)體元件4a和4b，并且，具有負(fù)極側(cè)外部電極11、輸出電極12、正極側(cè)控制電極13a和負(fù)極側(cè)控制電極13b,將這種電極露出至外部。
[0051]第2引線框2具有正極側(cè)外部電極10，將這種電極露出至外部。
[0052]散熱板3配置于與第2引線框2平行且靠近的位置。
[0053]而且，第I絕緣樹脂7配置于散熱板3與第2弓丨線框2之間，散熱板3與第2引線框2電絕緣，且散熱板3與第2引線框2結(jié)構(gòu)上固定。
[0054]密封樹脂9以露出散熱板3的一部分的狀態(tài)下將半導(dǎo)體裝置整體密封。
[0055]第I引線框I配置于與第2引線框2平行且靠近的位置。
[0056]而且，第2絕緣樹脂8配置于第I引線框I與第2引線框2之間，第I引線框I和第2引線框2電絕緣，且第I引線框I和第2引線框2結(jié)構(gòu)上固定。
[0057]其中，第I引線框I與第2引線框2之間的距離(最大距離)Th在500 [ μ m]以下且50[μ--]以上。
[0058]其理由如下所述。
[0059]S卩，電感分量由于互感而抵消后的電感值能通過下式簡單求出。
[0060](數(shù)學(xué)式2)
L = 1.26.(Th/ff).D[nH]
其中，L為電感值[nH]，Th如上所述那樣為第I引線框I與第2引線框2之間的距離[mm]，W是第I引線框I的寬度[mm]，D是第I引線框I的長度[mm]。
[0061]假設(shè)輸出為1kW以下的半導(dǎo)體裝置的W = 10 [mm]且D = 50 [mm]的情況下,對(duì)于Th = 0.05?2 [mm]，將其計(jì)算結(jié)果在圖5中示出。
[0062]對(duì)于電感值L，需要使將半導(dǎo)體裝置動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓AV也考慮在內(nèi)的電壓Vce(參照(數(shù)學(xué)式I))為不超過半導(dǎo)體元件4a和4b的耐壓的值。
[0063]例如，假設(shè)半導(dǎo)體元件4a及4b的耐壓為一般值即600 [V]，若考慮以(例如系統(tǒng)遭受破壞的最小負(fù)載)/ (能安全利用系統(tǒng)的最大負(fù)載)來定義的安全率，則需要將電壓Vra設(shè)計(jì)成不超過480 [V]。
[0064]上述那樣，半導(dǎo)體元件4a及4b的耐壓為600[V]的情況下，可認(rèn)為電容器103 (參照?qǐng)D7)的直流電壓Ed為450 [V]左右，因此，允許的浪涌電壓AV為30 [V](=480[V]-450[V])左右。
[0065]其中，必須進(jìn)行如下假設(shè):IGBT等Si器件中，截止時(shí)的半導(dǎo)體元件4a和4b的電流變化率的大小di/dt —般為I [A/ns]左右，但在利用SiC或GaN等的高速器件中，電流變化率更大，為10 [A/ns]左右。
[0066]若假設(shè)di/dt例如為10 [A/ns]左右，電感值L為10 [nH]左右，則浪涌電壓AV為100[V] ( = 10[nH] X 10[A/ns])左右，半導(dǎo)體元件4a和4b有可能被破壞。
[0067]于是，若將距離Th設(shè)為在500 [μ m]( = 0.5 [mm])以下，則電感值L如圖5所示那樣在3[nH]以下，因此，浪涌電壓AV成為30[V] ( = 3[nH] X10[A/ns])以下。
[0068]因而，使第I引線框I與第2引線框2之間的距離Th在500[μ m]以下。
[0069]而且，在功率半導(dǎo)體裝置中，需要在例如1500[V]以上的高壓下確保絕緣性。
[0070]于是，使第I引線框I與第2引線框2之間的距離Th在50[μπι]以上。
[0071]其理由如下，若假設(shè)距離Th小于50 [ μ m]，則難以防止第2絕緣樹脂8中存在的微小缺陷和/或第I引線框I及第2引線框2的表面所存在的微小凹凸造成的絕緣破壞。
[0072]當(dāng)然，下面也取相同數(shù)值，但各種數(shù)值是具體的一個(gè)示例。
[0073]接著，主要參照?qǐng)D4(a)?(e)，對(duì)第I引線框1、第2引線框2、電布線部5和層間連接部6以及半導(dǎo)體元件4a和4b的形狀，進(jìn)行具體說明，對(duì)它們的位置關(guān)系也進(jìn)行具體說明。
[0074]第I引線框I具有圖4(a)所示的形狀。
[0075]第I引線框I具有第I島狀部la、第2島狀部Ib以及第3島狀部lc。第I島狀部Ia搭載有半導(dǎo)體元件4a。第2島狀部Ib具有輸出電極12，且搭載有半導(dǎo)體元件4b。第3島狀部Ic具有負(fù)極側(cè)外部電極11。
[0076]第I島狀部Ia是矩形形狀。
[0077]第2島狀部Ib的除輸出電極12以外的主體部Ibx為矩形形狀。
[0078]第3島狀部Ic的除負(fù)極側(cè)外部電極11以外的主體部Icx為矩形形狀。
[0079]點(diǎn)劃線表示第I島狀部la、主體部Ibx及主體部Icx的中心線CL1，其方向與自第I島狀部Ia輸入的電流的流動(dòng)方向相同。
[0080]第I島狀部Ia以及主體部Ibx和Icx的寬度Wl表示與中心線CLl正交的方向上的寬度。
[0081]第2引線框2具有圖4(b)所示的形狀。
[0082]第2引線框2的除正極側(cè)外部電極10以外的主體部2x為矩形形狀。
[0083]點(diǎn)劃線表示主體部2x的中心線CL2，其方向與自正極側(cè)外部電極10輸入的電流的流動(dòng)方向相同。
[0084]主體部2x是經(jīng)由作為絕緣層的第2絕緣樹脂8與第I引線框I靠近的部分。
[0085]主體部2x的寬度W2表示與中心線CL2正交的方向上的寬度。
[0086]電布線部5和層間連接部6具有圖4(c)所示的形狀。
[0087]電布線部5具有部分5a和5b。部分5a將半導(dǎo)體兀件4a和第2島狀部Ib進(jìn)行電連接。部分5b將半導(dǎo)體元件4b和第3島狀部Ic進(jìn)行電連接。
[0088]層間連接部6將第I島狀部Ia和第2引線框2進(jìn)行電連接。
[0089]點(diǎn)劃線表示電布線部5和層間連接部6的中心線CL3，其方向與自層間連接部6輸入的電流的流動(dòng)方向相同。
[0090]電布線部5的最大寬度W51和最小寬度W52 0W51)以及層間連接部6的寬度W6表示與中心線CL3正交的方向上的寬度。
[0091]半導(dǎo)體元件4a與半導(dǎo)體元件4b相同，具有圖4(d)所示的形狀。
[0092]當(dāng)然，在本實(shí)施方式中半導(dǎo)體元件4a和4b的形狀為正方形，但也可以是例如長方形。
[0093]2條點(diǎn)劃線表示半導(dǎo)體元件4a的中心線，它們通過半導(dǎo)體元件4a的中心點(diǎn)CPl。
[0094]此處，虛線為表示電布線部5的形狀的假設(shè)線。
[0095]半導(dǎo)體元件4a的寬度W4表示與中心線CLl?CL3正交的方向上的寬度。
[0096]組裝后的第I引線框1、第2引線框2、電布線部5及層間連接部6、以及半導(dǎo)體元件4a和4b具有圖4(e)所不的位置關(guān)系。
[0097]允許寬度W4具有50%左右的距離以內(nèi)的誤差，如上述那樣中心線和中心點(diǎn)全部配置于同一線上。
[0098]因此，流過第I引線框1、電布線部5及層間連接部6、以及半導(dǎo)體元件4a和4b的內(nèi)部的電流方向與流過第2引線框2的內(nèi)部的電流方向相反，因此，第I引線框I具有的電感分量與第2引線框2具有的電感分量由于互感而抵消。
[0099]接著，主要參照?qǐng)D3(a)及(b)，對(duì)電布線部5及層間連接部6的形狀進(jìn)行更具體的說明。
[0100]首先，對(duì)電布線部5的形狀進(jìn)行說明。
[0101]S卩，為了如上所述那樣通過互感將電感分量抵消，優(yōu)選半導(dǎo)體元件4a的上表面與第2引線框2的上表面之間的距離H1、以及電布線部5的上表面與第2引線框2的上表面之間的距離(最大距離)H2在50 μ m以上且500 μ m以下的結(jié)構(gòu)。
[0102]然而，距離Hl不得小于第I引線框I的厚度和半導(dǎo)體元件4a的厚度相加的距離。
[0103]而且，不僅距離H2不得小于第I引線框I的厚度和半導(dǎo)體元件4a的厚度相加而獲得的距離，而且為了確保耐壓，不得不進(jìn)一步加上半導(dǎo)體元件4a的厚度以上的距離。
[0104]因而，難以實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)。
[0105]于是，利用如下結(jié)構(gòu):電布線部5為將平板彎曲的形狀，主體部Ibx和Icx的寬度Wl、和電連接主體部Ibx和Icx的部分5a和5b的寬度W52實(shí)質(zhì)上相同。
[0106]由此，用來產(chǎn)生互感的面積增加，因此，在電布線部5中能利用互感將電感分量抵消。
[0107]接下來，對(duì)層間連接部6的形狀進(jìn)行說明。
[0108]換言之，為了如上所述那樣通過互感抵消電感分量，優(yōu)選層間連接部6的上表面與第2引線框2的上表面之間的距離(最大距離)在50 μ m以上且500 μ m以下的結(jié)構(gòu)。
[0109]然而，由于存在第I引線框I的厚度和第2絕緣樹脂8的厚度，因此，仍然難以實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)。
[0110]于是，利用如下結(jié)構(gòu):層間連接部6是將平板彎曲的形狀，第I島狀部Ia的寬度W1、和層間連接部6的電連接至第I島狀部Ia的部分的寬度W6實(shí)質(zhì)上相同。
[0111]由此，用來產(chǎn)生互感的面積增加，因此，在層間連接部6中能利用互感將電感分量抵消。
[0112]接著，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)要素的材料等進(jìn)行具體說明。
[0113]第I引線框I和第2引線框2由CiuAl或以它們中的任一個(gè)作為主體的合金等構(gòu)成。當(dāng)然，可由Ag、Sn或SnBi等來處理第I引線框I和第2引線框2的一部分或全部的表面。
[0114]散熱板3由Cu、Al或以它們中的任一個(gè)作為主體的合金等來構(gòu)成。
[0115]半導(dǎo)體元件4a和4b由S1、SiC, GaN或GaAs等構(gòu)成，例如為晶體管或二極管。
[0116]電布線部5和層間連接部6由Cu、Al或以它們中的任一個(gè)作為主體的合金等來構(gòu)成。
[0117]第I絕緣樹脂7和第2絕緣樹脂8由例如將二氧化硅、AIN、Al2O3或BN等無機(jī)成分混合到環(huán)氧樹脂、硅樹脂或聚酰亞胺等樹脂成分的公知材料來構(gòu)成。第I絕緣樹脂7和第2絕緣樹脂8的熱導(dǎo)率優(yōu)選在2W/mK以上。其理由如下:由半導(dǎo)體元件4a和4b產(chǎn)生的熱通過第I絕緣樹脂7和第2絕緣樹脂8這2層的絕緣樹脂，因此，若假設(shè)它們的熱導(dǎo)率小于2W/mK，則難以將半導(dǎo)體元件4a和4b產(chǎn)生的熱充分地傳導(dǎo)至散熱板3。
[0118]密封樹脂9例如由將無機(jī)成分混合到以環(huán)氧樹脂、硅樹脂或聚酰亞胺等為主體的樹脂成分的公知材料來構(gòu)成。
[0119]控制電極布線部14由Au、Al或Cu等構(gòu)成，例如是通過將線狀元件彎曲來形成的構(gòu)件。
[0120]接下來，主要參照?qǐng)D2(a)?(f)，對(duì)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行具體說明。
[0121](第I工序)
如圖2(a)所示，將加工成希望的形狀的第2絕緣樹脂8層壓于第2引線框2之上。
[0122](第2工序)
如圖2(b)所示，將準(zhǔn)備好的第I引線框I配置于上述第I工序的完成物的上部。
[0123]之后，利用沖壓裝置施加溫度和壓力，然后，利用恒溫槽等將第2絕緣樹脂8固化。
[0124](第3工序)
如圖2 (c)所示，將準(zhǔn)備好的半導(dǎo)體元件4a和4b配置于上述第2工序的完成物的上部。
[0125]在半導(dǎo)體元件4a和4b與第I引線框I之間，例如使用如下材料:(I)以Sn、Zn、Ag或Au等中的任一個(gè)作為主體的金屬材料；以及(2)以環(huán)氧樹脂或硅樹脂等中的任一個(gè)作為主體的樹脂材料，即接合材料(省略圖示)。
[0126](第4工序)
如圖2(d)所示，將準(zhǔn)備好的電布線部5和層間連接部6配置于上述第3工序的完成物的上部。
[0127]對(duì)于半導(dǎo)體元件4a和4b、以及第I引線框1、電布線部5的接合，利用將板狀材料彎曲來得到的夾子、將線狀材料彎曲來得到的引線或?qū)畈牧蠌澢鷣淼玫降膸ё蛹纯伞?br>
[0128]對(duì)于這種接合而言，(I)利用夾子的情況下，可通過焊接或?qū)щ娦詷渲恼辰觼磉M(jìn)行接合，但也可通過熔接、超聲波接合或金屬擴(kuò)散接合等來進(jìn)行接合，(2)利用引線或帶子的情況下，可通過超聲波接合來進(jìn)行接合，但也可通過熔接、金屬擴(kuò)散接合、焊接或?qū)щ娦詷渲牧系恼辰拥葋磉M(jìn)行接合。
[0129]對(duì)于第I引線框I和第2引線框2、層間連接部6的接合，可進(jìn)行與上述接合相同的接合。
[0130](第5工序)
如圖2(e)所示，將散熱板3配置于上述第4工序的完成物的下部，在上述散熱板3上預(yù)先層壓好第I絕緣樹脂7。
[0131]在接下來的第6工序中使用的密封模具內(nèi)進(jìn)行本工序。
[0132](第6工序)
如圖2(f)所示，通過公知的傳遞模塑法、利用密封樹脂9，對(duì)上述第5工序的完成物進(jìn)行密封。
[0133]之后，將在其上方層壓好第I絕緣樹脂7的散熱板3固定于規(guī)定位置，然后，利用恒溫槽等，將第I絕緣樹脂7和密封樹脂9固化。
[0134]當(dāng)然，上述制造方法是具體的一個(gè)示例。
[0135](實(shí)施方式2)
接著，主要參照?qǐng)D6，對(duì)實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0136]另外，圖6是本發(fā)明實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的示意性俯視圖。
[0137]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作與上述實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作相似。
[0138]然而，實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置搭載有2個(gè)半導(dǎo)體元件4a和4b，但本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置搭載有4個(gè)半導(dǎo)體元件20a、20b、2Ia和21b。
[0139]半導(dǎo)體元件20a和20b由S1、SiC、GaN或GaAs等構(gòu)成，例如為晶體管。
[0140]半導(dǎo)體元件21a和21b由S1、SiC、GaN或GaAs等構(gòu)成，例如是與晶體管即半導(dǎo)體元件20a和20b分別反并聯(lián)連接的二極管。
[0141]電布線部25具有部分25a和25b。部分25a將半導(dǎo)體元件20a和21a與第2島狀部Ib進(jìn)行電連接。部分25b將半導(dǎo)體元件20b和21b與第3島狀部Ic進(jìn)行電連接。
[0142]部分25a被分割為2或進(jìn)行分割，使得部分25a的與半導(dǎo)體元件20a和21a相接合的部分分別形成，部分25b被分割為2或進(jìn)行分割，使得部分25b的與半導(dǎo)體元件20b和21b相接合的部分分別形成。
[0143]部分25a和25b如上那樣被分割為2或進(jìn)行分割，因此，電流密度的偏差降低，能更高效地通過互感將電感分量抵消。
[0144]上述實(shí)施方式I和2的半導(dǎo)體裝置通過充分地降低不需要的電感分量來降低開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓，因此，能使用額定電壓較低的半導(dǎo)體元件，能構(gòu)成小型且廉價(jià)的半導(dǎo)體
>J-U ρ?α裝直。
[0145]而且，上述半導(dǎo)體裝置還能降低易導(dǎo)致外部設(shè)備的誤動(dòng)作的噪聲，能充分發(fā)揮出利用SiC、GaN或GaAs等的具有高速開關(guān)性能的逆變器等的性能。
[0146]另外，第I絕緣樹脂7可以是第2引線框2的表面涂層，第2絕緣樹脂8可以是第I引線框I和/或第2引線框2的表面涂層，第I引線框1、第2引線框2、第I絕緣樹脂7和第2絕緣樹脂8可以是一體。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0147]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置能更進(jìn)一步降低不需要的電感分量，在實(shí)現(xiàn)如下目的方面較為有用:即，對(duì)于在逆變器等功率轉(zhuǎn)換裝置中利用的半導(dǎo)體裝置，利用該半導(dǎo)體裝置。
標(biāo)號(hào)說明
[0148] I第I引線框
2第2引線框 3散熱板
4a、4b半導(dǎo)體元件 5電布線部 6層間連接部 7第I絕緣樹脂 8第2絕緣樹脂 9密封樹脂 10正極側(cè)外部電極 11負(fù)極側(cè)外部電極 12輸出電極 13a正極側(cè)控制電極 13b負(fù)極側(cè)控制電極 14控制電極布線部
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括: 搭載有第I和第2半導(dǎo)體元件的第I引線框； 與所述第I引線框相平行地配置的第2引線框； 配置于所述第I引線框與所述第2引線框之間的第2絕緣樹脂； 將所述第I和第2半導(dǎo)體元件、所述第I引線框、所述第2引線框進(jìn)行密封的密封樹月旨; 將所述第I和第2半導(dǎo)體元件、與所述第I引線框進(jìn)行電連接的電布線部；以及 將所述第I引線框與所述第2引線框進(jìn)行電連接的層間連接部。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括: 與所述第2引線框相平行地配置的散熱板； 配置于所述第2引線框與所述散熱板之間的第I絕緣樹脂， 所述密封樹脂將所述散熱板進(jìn)行密封， 所述第I引線框具有搭載所述第I半導(dǎo)體元件的第I島狀部、具有輸出電極且搭載所述第2半導(dǎo)體元件的第2島狀部、以及具有正極側(cè)外部電極和負(fù)極側(cè)外部電極中的一方的第3島狀部， 所述第2引線框具有所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的另一方， 所述電布線部將所述第I半導(dǎo)體元件和所述第2島狀部進(jìn)行電連接，將所述第2半導(dǎo)體元件和所述第3島狀部進(jìn)行電連接， 所述層間連接部將所述第I島狀部和所述第2引線框進(jìn)行電連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I引線框與所述第2引線框之間的距離在50 μ m以上且500 μ m以下。
4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I島狀部為矩形形狀， 所述第2島狀部的、除所述輸出電極以外的主體部為矩形形狀， 所述第3島狀部的、除所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的一方以外的主體部為矩形形狀， 所述第2引線框部的、除所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的另一方以外的主體部為矩形形狀， 將所述第I島狀部的中心線、所述第2島狀部的主體部的中心線、所述第3島狀部的主體部的中心線、所述第2引線框的主體部的中心線、所述電布線部的中心線、以及所述層間連接部的中心線配置于同一線上， 所述第I和第2半導(dǎo)體元件的中心點(diǎn)配置于所述同一線上。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電布線部是將平板彎曲的形狀， 所述第2島狀部的、除所述輸出電極以外的主體部為矩形形狀， 所述第3島狀部的、除所述正極側(cè)外部電極和所述負(fù)極側(cè)外部電極中的一方以外的主體部為矩形形狀， 所述第2島狀部的主體部的與電流方向正交的方向上的寬度、所述第3島狀部的主體部的與電流方向正交的方向上的寬度、所述電布線部的電連接至所述第2島狀部和第3島狀部的部分的與電流方向正交的方向上的寬度相同。
6.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述層間連接部是將平板彎曲的形狀， 所述第I島狀部為矩形形狀， 所述第I島狀部的與電流方向正交的方向上的寬度、所述層間連接部的電連接至第I島狀部的部分的與電流方向正交的方向上的寬度相同。
7.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 是用于3相電動(dòng)機(jī)用功率轉(zhuǎn)換裝置的半導(dǎo)體裝置， 所述輸出電極是與所述3相電動(dòng)機(jī)的U相、V相和W相電極中的一個(gè)相連接的電極。
【文檔編號(hào)】H02M7/48GK104396011SQ201380033792
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2013年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】池內(nèi)宏樹 申請(qǐng)人:松下知識(shí)產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會(huì)社