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半导体模块的制作方法

2022-05-18 12:58:13 来源:中国专利 TAG:

半导体模块
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于2019年10月1日申请的日本技术2019-181704号、2020年9月25日申请的日本技术2020-160930号,在此引用其记载内容。
技术领域
3.本发明涉及包含多个半导体元件的半导体模块。


背景技术:

4.在专利文献1中,记载了6个半导体元件包含于一个树脂模制件的半导体模块。在该半导体模块中,6个半导体元件是功率晶体管,作为u、v、w相的上臂或者下臂上的开关元件发挥功能。
5.专利文献1:日本特开2017-152727号公报
6.在专利文献1中,为了连接三个半导体元件而在半导体元件的横向侧沿平面方向引出布线,在该引出的横向侧连接半导体元件。因此,在安装半导体模块的安装基板中,需要在半导体模块的横向侧确保用于将半导体模块彼此连接的布线的空间。确保该空间会阻碍安装基板的小型化。


技术实现要素:

7.鉴于上述内容,本公开的目的在于提供一种能够缩小半导体模块的横向侧的布线空间的技术。
8.本公开提供具备多个半导体元件、将上述多个半导体元件一体密封的树脂模制件、以及与上述多个半导体元件的至少一个电连接的多个导电部件的半导体模块。在该半导体模块中,上述半导体元件是具备栅电极、第一电极、以及第二电极,利用通过对上述栅电极施加电压而形成的沟道而载流子从上述半导体元件的上述第一电极侧向上述第二电极侧移动的绝缘栅型半导体元件。上述多个导电部件包含:共用布线用电极,在上述半导体模块的上表面侧或者下表面侧从上述树脂模制件露出,与上述第一电极和上述第二电极的至少任意一方电连接;以及非共用布线用电极,从上述树脂模制件露出并和与上述共用布线用电极不同的上述半导体元件的电极电连接,连接于上述共用布线用电极的共用布线的布线宽度比上述非共用布线用电极的布线宽度宽。配置上述多个半导体元件以及上述多个导电部件,以便在将上述共用布线连接于上述共用布线用电极的情况下,能够不与上述非共用布线用电极电连接而从上述共用布线用电极所露出的上述树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置上述共用布线。
9.根据本公开,半导体模块包含在其上表面侧或者下表面侧从树脂模制件露出的共用布线用电极、和连接于与共用布线电极不同的半导体元件的电极的非共用布线用电极。而且,配置多个半导体元件以及多个导电部件,以便在将共用布线连接于共用布线用电极的情况下,能够不与非共用布线用电极电连接而从共用布线用电极所露出的树脂模制件的
面上的对置的一边至另一边地设置共用布线。因此,例如,通过将多个本公开所涉及的半导体模块相邻配置,并通过共用布线将互相的共用布线用电极连接,能够将多个半导体模块彼此在半导体模块的上下方向上电连接。其结果是,能够缩小半导体模块的横向侧的布线空间,能够有助于安装基板的小型化。另外,能够省略为了连接多个半导体元件而向半导体模块的横向侧引出的布线。其结果是,布线面积减少而布线电阻减少,能够抑制来自布线的发热。
附图说明
10.通过参照附图下述的详细的记述,本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。该附图如下,
11.图1是示出第一实施方式所涉及的半导体模块的俯视图,
12.图2是示出在图1所示的半导体模块中除去树脂模制件后的状态的俯视图,
13.图3是图2的iii-iii线剖视图,
14.图4是图2的iv-iv线剖视图,
15.图5是将图1所示的半导体模块排列多个并配置的图,
16.图6是示出图1所示的半导体模块中的半导体元件的元件构造的剖视图,
17.图7是应用第一实施方式所涉及的半导体模块的电动助力转向系统的概略图,
18.图8是示出能够应用图1所示的半导体模块的电动助力转向系统的驱动电路的图,
19.图9是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
20.图10是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
21.图11是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
22.图12是示出第二实施方式所涉及的半导体模块的俯视图,
23.图13是示出在图12所示的半导体模块中除去树脂模制件后的状态的俯视图,
24.图14是图13的xiv-xiv线剖视图,
25.图15是图13的xv-xv线剖视图,
26.图16是将图12所示的半导体模块排列多个并配置的图,
27.图17是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
28.图18是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
29.图19是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
30.图20是示出第三实施方式所涉及的半导体模块的俯视图,
31.图21是示出在图20所示的半导体模块中除去树脂模制件后的状态的俯视图,
32.图22是图21的xxii-xxii线剖视图,
33.图23是图21的xxiii-xxiii线剖视图,
34.图24是将图20所示的半导体模块排列多个并配置的图,
35.图25是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
36.图26是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
37.图27是示出变形例所涉及的半导体模块的俯视图,
38.图28是示出第四实施方式所涉及的半导体模块的俯视图,
39.图29是示出在图28所示的半导体模块中除去树脂模制件后的状态的俯视图,
40.图30是图28的xxii-xxii线剖视图,
41.图31是将图28所示的半导体模块排列多个并配置的图,
42.图32是示出第五实施方式所涉及的半导体模块的俯视图,
43.图33是示出在图32所示的半导体模块中除去树脂模制件后的状态的俯视图,
44.图34是将图32所示的半导体模块排列多个并配置的图,
45.图35是示出能够应用图32所示的半导体模块的电动助力转向系统的驱动电路的图,
46.图36是示出第六实施方式所涉及的半导体模块的俯视图,
47.图37是示出在图36所示的半导体模块中除去树脂模制件后的状态的俯视图,
48.图38是图2的xxxviii-xxxviii线剖视图,
49.图39是图2的xxxiv-xxxiv线剖视图,
50.图40是将图36所示的半导体模块排列多个并配置的图,
51.图41是将图40所示的一组的半导体模块与另一组的半导体模块在布线基板设置为呈线对称的图,
52.图42是将图40所示的一组的半导体模块与另一组的半导体模块在布线基板设置为呈点对称的图,
53.图43是将图36所示的半导体模块排列多个并配置的图,
54.图44是将图36所示的半导体模块排列多个并配置的图,
55.图45是示出第六实施方式所涉及的半导体模块的安装例的图,
56.图46是示出第六实施方式所涉及的半导体模块的安装例的图。
具体实施方式
57.(第一实施方式)
58.如图1~5所示,第一实施方式所涉及的半导体模块10具备第一半导体元件133以及第二半导体元件143、将第一半导体元件133以及第二半导体元件143一体密封的树脂模制件120、导电部件101~104、以及导电部件111、112、131、141。图1~5所示的x方向以及y方向是半导体模块10的横向侧,xy平面方向是半导体模块10的平面方向。z方向是与平面方向正交的上下方向。
59.如图1(a)所示,半导体模块10具有从俯视时的形状为大致长方形的树脂模制件120起,四个外部端子沿y轴的负方向突出而两个外部端子沿y轴的正方向突出的外观。四个外部端子是从树脂模制件120露出的导电部件101~104的一部分,两个外部端子是从树脂模制件120露出的导电部件111、112的一部分。
60.另外,如图1(b)所示,在仰视半导体模块10时,导电部件101~104以及导电部件111的下表面整体从树脂模制件120露出。导电部件112具备未从树脂模制件120露出的低阶部112a、和从树脂模制件120露出的高阶部112b。
61.树脂模制件120由向环氧树脂等树脂材料混合了用于使散热性提高的填料等而成的高散热树脂材料构成。作为用于高散热树脂材料的填料,例如选定氧化铝等导热率较高的复合氧化物材料。通过调整填料的种类、填充率,能够调整树脂模制件120的导热率。
62.图2~4图示了半导体模块10的树脂模制件120内的各结构。此外,在图2~4中,以
虚线图示了树脂模制件120所设置的位置。
63.如图2~4所示,在树脂模制件120内,第一半导体元件133与第二半导体元件143在以相同的朝向沿x方向排列并配置的状态下被一体密封。第一半导体元件133和第二半导体元件143是构造、形状、大小等相同的半导体元件,若俯视则为大致长方形。第一半导体元件133的栅极焊盘136与第二半导体元件143的栅极焊盘146设置于各半导体元件中的相同的位置。第一半导体元件133和第二半导体元件143相互以与相邻的半导体元件相同的朝向配置为与相邻的半导体元件大致平行。
64.第一半导体元件133以及第二半导体元件143是具有图6所示那样的元件构造的垂直绝缘栅极半导体元件。更具体而言,是功率mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor:mosfet,金属-氧化物半导体场效应晶体管)。
65.第一半导体元件133以及第二半导体元件143具备半导体基板60、源电极71、以及漏电极72。源电极71形成为与半导体基板60的上表面60u接触。漏电极72形成为与半导体基板60的下表面60b接触。上表面60u相当于第一面,下表面60b相当于第二面。在半导体基板60中,从下表面60b侧按顺序层叠有n 区域61、n-区域62、p 区域63。在p 区域63的上表面侧的一部分形成有n 区域64。形成有沟槽73,其从半导体基板60的上表面60u贯穿n 区域64以及p 区域63并到达至n-区域62的上表面侧。在沟槽73的内壁面形成有栅极绝缘膜74,在沟槽73内,在通过栅极绝缘膜74而与半导体基板60绝缘的状态下填充有栅电极75。栅电极75的上表面被绝缘膜76覆盖,栅电极75与源电极71通过绝缘膜76而绝缘。此外,作为半导体基板60的材料,不特别限定,但能够例示硅(si)、碳化硅(sic)、氮化镓(gan)等。
66.第一半导体元件133以及第二半导体元件143的栅电极75施加正电压,则沿着栅极绝缘膜74在p 区域63形成n型的沟道,在半导体基板60中,n型的载流子从源电极71侧移动至漏电极72侧。由此,电流从漏电极72侧流向源电极71侧。即,在第一半导体元件133以及第二半导体元件143中,通过控制对栅电极75施加的栅极电压,能够执行第一半导体元件133以及第二半导体元件143所涉及的开关元件的导通截断控制。源电极71相当于第一电极,外部端子中的与源电极71电连接的源极端子相当于第一端子。另外,漏电极72相当于第二电极,外部端子中的与漏电极72电连接的漏极端子相当于第二端子。
67.第一半导体元件133和第二半导体元件143分别以将源极电极71作为上方(z轴的正方向)而将漏极电极作为下方(z轴的负方向)的朝向配置为俯视的情况的长边方向为y方向。
68.如图2、3所示,在第一半导体元件133侧,从上方以该顺序配置有导电部件131、接合部件132、第一半导体元件133、接合部件134、导电部件111。导电部件131具备梁状部131a、焊盘部131b、以及柱状部131c。焊盘部131b位于第一半导体元件133的上表面侧,是上表面的大小为与第一半导体元件133同等程度的大致长方形的部分。梁状部131a沿着焊盘部131b的大致长方形的上表面的长边在y轴的负方向上延伸,并延伸至导电部件102的上方。柱状部131c从梁状部131a向下方延伸,该柱状部131c的下端面经由接合部件135接合于导电部件102的上表面。导电部件101通过栅极布线137与栅极焊盘136电连接。
69.如图2、4所示,在第二半导体元件143侧,从上方以该顺序配置导电部件141、接合部件142、第二半导体元件143、接合部件144、导电部件112。导电部件141具备梁状部141a、焊盘部141b、以及柱状部141c。焊盘部141b位于第二半导体元件143的上表面侧,是上表面
的大小为与第二半导体元件143同等程度的大致长方形的部分。梁状部141a沿着焊盘部141b的大致长方形的上表面的长边在y轴的负方向上延伸,延伸至导电部件104的上方。柱状部141c从梁状部141a向下方延伸,该柱状部141c的下端面经由接合部件145接合于导电部件104的上表面。导电部件103通过栅极布线147与栅极焊盘146电连接。此外,栅极布线137、147是所谓的夹片(clip),但除了夹片以外,也可以使用接线键合(wire bonding)、接线带(wire ribbon)。
70.导电部件101、102相当于第一半导体元件133的栅极端子、源极端子,导电部件111相当于第一半导体元件133的漏极焊盘。导电部件103、104相当于第二半导体元件143的栅极端子、源极端子,导电部件112相当于第二半导体元件143的漏极焊盘。
71.如图1~4所示,导电部件112的高阶部112b从树脂模制件120露出,而低阶部112a不从树脂模制件120露出。因此,若仰视半导体模块10,则第二半导体元件143的漏极焊盘(导电部件112)的从树脂模制件120露出的部分与第一半导体元件133的漏极焊盘(导电部件111)的从树脂模制件120露出的部分相比面积较小。在露出的高阶部112b与导电部件103、104之间,存在通过低阶部112a被树脂模制件120覆盖而在树脂模制件120的表面没有任何露出的区域。该区域相当于共用布线区域。
72.如图1~5所示,在俯视半导体模块10时呈大致长方形的树脂模制件120中,在沿x方向对置的长边之间,存在包含低阶部112a、和导电部件111中的与低阶部112a相邻的部分的区域。因此,如图5所示,若沿x方向将三个半导体模块10以相同的朝向排列并配置,以便与沿x方向对置的长边大致正交,则能够确保沿着x方向带状地直行的区域a1。此外,在图5中,在所配置的位置上,从x轴的正方向侧按顺序标记10a、10b、10c的附图标记。图5所示的区域a1c示出半导体模块10c的共用布线区域a1c。共用布线区域a1c是导电部件111所露出的树脂模制件120的面上的从对置的一边大致直行至另一边的带状的区域。在共用布线区域a1c内存在导电部件111,并且不存在导电部件111以外的导电部件(导电部件112等)。虽然省略图示,但半导体模块10a、10b也相同地具有与共用布线区域a1c相同的共用布线区域。对共用布线区域a1c的与布线方向(x方向)正交的方向(y方向)的宽度而言,确保能够设置布线的宽度,例如与导电部件101~104的设置间隔(x方向的间隔)相比较宽。
73.区域a1包含于将半导体模块10a~10c的共用布线区域和它们之间的区域连结而成的区域。该区域a1横跨三个半导体模块10a、10b、10c,在区域a1内,仅导电部件111从树脂模制件120露出。因此,通过在区域a1内设置连接于分别包含于三个半导体模块10a、10b、10c的三个导电部件111的共用布线,能够将三个导电部件111相互电连接。此外,共用布线的布线宽度(与作为布线方向的x方向正交的y方向的宽度)与导电部件101~104的布线宽度(x方向的宽度)相比较宽,区域a1的y方向的宽度确保能够设置共用布线的宽度。
74.上述的各导电部件中的导电部件101~104、111、112在半导体模块10的上表面侧或者下表面侧从树脂模制件120露出。而且,导电部件101~104、111、112中的导电部件111相当于共用布线用电极,导电部件101~104、112相当于非共用布线用电极。所谓共用布线用电极,是在半导体模块10的上表面侧(z轴的正方向侧)或者下表面侧(z轴的负方向侧)从树脂模制件120露出,并且与第一电极(源极电极71)和第二电极(漏极电极72)的至少任意一方电连接的电极。在将半导体模块10与其他半导体模块通过共用布线连接时,共用布线用电极连接于共用布线。
75.如使用图5进行了说明的那样,通过跨过区域a1地设置共用布线,能够不与非共用布线用电极(导电部件101~104、112)电连接地在树脂模制件120的下表面从沿x轴方向对置的一边至另一边地设置共用布线。
76.即,在半导体模块10中,配置构成半导体模块10的各结构(多个半导体元件、多个导电部件等),以便在将共用布线连接于共用布线用电极(导电部件111)的情况下,能够不与非共用布线用电极(导电部件101~104、112)电连接而从共用布线用电极所露出的树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置共用布线。因此,能够将多个半导体模块10彼此在半导体模块10的下表面侧电连接。其结果是,能够缩小半导体模块10的横向侧的布线空间,能够有助于安装基板的小型化。另外,能够省略为了连接多个半导体元件而向半导体模块的横向侧引出的布线。其结果是,布线面积减少而布线电阻减少,能够抑制来自布线的发热。进一步地,由于树脂模制件120由高散热树脂材料构成,因此能够经由树脂模制件120促进半导体模块10的散热。
77.半导体模块10能够应用于图6所示那样的车辆的电动助力转向系统(eps)80的驱动电路。eps80具备构成手柄的方向盘90、转向轴91、小齿轮92、齿条轴93以及eps装置81。在方向盘90连接有转向轴91。在转向轴91的前端设置有小齿轮92。小齿轮92与齿条轴93啮合。车轮95经由拉杆等能够旋转地连结于齿条轴93的两端。若驾驶员旋转操作方向盘90,则转向轴91旋转。转向轴91的旋转运动通过小齿轮92转换为齿条轴93的直线运动,车轮95被转向至与齿条轴93的位移量对应的转向角。
78.eps装置81具备扭矩传感器94、减速机96、旋转电机82以及激励电路部83。扭矩传感器94设置于转向轴91,检测转向轴91的输出扭矩亦即转向扭矩trq。旋转电机82产生与检测到的转向扭矩trq以及方向盘90的转向方向对应的辅助扭矩。激励电路部83进行旋转电机82的驱动控制。减速机96使旋转电机82的转子的旋转轴的旋转减速,并且将辅助扭矩传递至转向轴91。
79.如图8所示,作为旋转电机82,能够使用永磁体励磁型或者绕组励磁型的旋转电机。旋转电机82的定子具备第一绕组群m1以及第二绕组群m2。第一绕组群m1具备星形接线的第一u相绕组u1、第一v相绕组v1以及第一w相绕组w1,第二绕组群m2具备星形接线的第二u相绕组u2、第二v相绕组v2以及第二w相绕组w2。第一u、v、w相绕组u1、v1、w1各自的第一端在中性点连接。第一u、v、w相绕组u1、v1、w1在电角度θe上分别偏移120
°
。第二u、v、w相绕组u2、v2、w2各自的第一端在中性点连接。第二u、v、w相绕组u2、v2、w2在电角度θe上分别偏移120
°

80.激励电路部83具备作为电力转换器的第一逆变器inv1以及第二逆变器inv2、和作为电源继电器的第一继电器rl1、第二继电器rl2。
81.在第一逆变器inv1中,在第一u相的上臂开关su1p与下臂开关su1n的连接点连接有第一u相绕组u1的第二端。在第一v相的上臂开关sv1p与下臂开关sv1n的连接点连接有第一v相绕组v1的第二端。在第一w相的上臂开关sw1p与下臂开关sw1n的连接点连接有第一w相绕组w1的第二端。在第二逆变器inv2中,在第二u相的上臂开关su2p与下臂开关su2n的连接点连接有第二u相绕组u2的第二端。在第二v相的上臂开关sv2p与下臂开关sv2n的连接点连接有第二v相绕组v2的第二端。在第二w相的上臂开关sw2p与下臂开关sw2n的连接点连接有第二w相绕组w2的第二端。
82.第一u、v、w相的上臂开关su1p、sv1p、sw1p的高电位侧端子经由第一继电器rl1连接于作为直流电源的电池97的正极端子。第一u、v、w相的下臂开关su1n、sv1n、sw1n的低电位侧端子经由电阻ru1、rv1、rw1接地。第二u、v、w相的上臂开关su2p、sv2p、sw2p的高电位侧端子经由第二继电器rl2连接于电池97的正极端子。第二u、v、w相的下臂开关su2n、sv2n、sw2n的低电位侧端子经由电阻ru2、rv2、rw2接地。电池97的负极端子接地。
83.作为各开关su1p~sw2n,能够使用第一半导体元件133以及第二半导体元件143例示的那样的mosfet。在各臂中串联连接的两个开关su1p与su1n、sv1p与sv1n、sw1p与sw1n、su2p与su2n、sv2p与sv2n、sw2p与sw2n的每一个将前者的mosfet的源电极与后者的mosfet的漏电极连接而串联连接。
84.作为将在各臂中串联连接的两个开关su1p与su1n、sv1p与sv1n、sw1p与sw1n、su2p与su2n、sv2p与sv2n、sw2p与sw2n的每一个一体化的半导体模块su1、sv1、sw1、su2、sv2、sw2,能够使用半导体模块10。能够在第一逆变器inv1以及第二逆变器inv2中应用半导体模块10,而构成逆变器电路。
85.作为构成电源继电器rl1的各开关sp1、sc1、和构成电源继电器rl2的各开关sp2、sc2,能够使用第一半导体元件133以及第二半导体元件143例示的那样的mosfet。开关sp1、sp2是电源继电器开关,开关sc1、sc2是反向连接保护继电器。在各臂中串联连接的两个开关sp1与sc1、sp2与sc2分别将mosfet的源电极彼此连接而串联连接。
86.此外,在使用第一半导体元件133以及第二半导体元件143那样的mosfet作为各开关su1p~sw2n、sp1、sc1、sp2、sc2的情况下,能够将该体二极管作为续流二极管利用。因此,在图7中,虽然未记载与各开关su1p~sw2n、sp1、sc1、sp2、sc2反并联连接的续流二极管,但也可以将续流二极管连接于各开关su1p~sw2n、sp1、sc1、sp2、sc2。
87.激励电路部83检测流过电阻ru1、rv1、rw1的电流,并作为第一u、v、w相电流iur1、ivr1、iwr1输出。另外,检测流过ru2、rv2、rw2的电流,并作为第二u、v、w相电流iur2、ivr2、iwr2输出。
88.激励电路部83具备以微型计算机为主体构成的ecu,通过ecu对第一逆变器inv1、第二逆变器inv2的各开关进行操作,以将旋转电机82的扭矩控制为扭矩指令值tr*。例如基于通过扭矩传感器94检测到的转向扭矩trq设定扭矩指令值tr*。激励电路部83通过ecu基于角度传感器的输出信号计算旋转电机82的电角度θe。此外,作为角度传感器,例如能够例示具备作为设置于旋转电机82的转子侧的磁产生部的磁体、和靠近磁体地设置的磁检测元件的角度传感器。上述的ecu所提供的功能例如能够由记录于实体存储器装置的软件以及执行该软件的计算机、硬件、或者它们的组合提供。
89.如上所述,半导体模块10能够应用于eps80,能够作为包含串联连接的两个开关的半导体模块su1~sw2应用于相当于eps80的驱动电路的激励电路部83。
90.具体而言,半导体模块10能够分别应用于作为第一逆变器inv1、第二逆变器inv2示出的逆变器电路,第一半导体元件133以及第二半导体元件143作为串联连接的各开关元件应用于逆变器电路。
91.(变形例)
92.如图1(a)所示,作为半导体模块10,例示了导电部件131、141不从树脂模制件120露出的情况并进行了说明,但不限定于此。如图9所示的半导体模块11那样,也可以在该半
导体模块11的上表面侧具备从树脂模制件120突出的导电部件151、161。半导体模块11的其他结构与半导体模块10相同,因此省略说明。
93.另外,如图1所示,作为半导体模块10,例示了导电部件111、112超过树脂模制件120的y轴的正方向地延伸的情况并进行了说明,但不限定于此。如图10所示的半导体模块12那样,也可以具备不超过树脂模制件120的y轴的正方向的导电部件113、114。半导体模块12的其他结构与半导体模块10相同,因此省略说明。
94.另外,如图11所示的半导体模块13那样,也可以具备超过树脂模制件120的y轴的正方向地延伸的部分分支为两个的导电部件115、116。半导体模块13的其他结构与半导体模块10相同,因此省略说明。
95.(第二实施方式)
96.在第一实施方式中,例示了多个半导体元件(第一半导体元件133、第二半导体元件143)以与相互相邻的半导体元件相同的朝向配置为与相邻的半导体元件大致平行的状态并进行了说明,但如第二实施方式那样,也可以以与相邻的半导体元件相反的朝向配置为与相邻的半导体元件大致点对称。
97.在第二实施方式所涉及的半导体模块20中,如图12~15所示,在树脂模制件220内,第二半导体元件243和第一半导体元件233在第二半导体元件243以相对于第一半导体元件233以上下方向(z方向)为中心旋转180
°
的朝向沿x轴方向排列并配置的状态下被一体密封。即,第一半导体元件233和第二半导体元件243相互以与相邻的半导体元件相反的朝向配置为与相邻的半导体元件大致点对称。此外,与第一实施方式相同地,第一半导体元件233和第二半导体元件243是构造、形状、大小等相同的半导体元件。半导体模块20所具备的各结构的材料,形状,大小等与半导体模块所具备的各结构相同。
98.如图13、14所示,第一半导体元件233侧的各结构、即导电部件231、接合部件232、第一半导体元件233、接合部件234、导电部件211与第一实施方式中的第一半导体元件133侧的各结构相同地配置,因此通过将100系列的附图标记替换为200系列,来省略说明。
99.如图13、15所示,在第二半导体元件243侧,与第一实施方式相同地,从上方以该顺序配置有导电部件241、接合部件242、第二半导体元件243、接合部件244、导电部件212。导电部件241具备梁状部241a、焊盘部241b、以及柱状部241c。梁状部241a沿着焊盘部241b的大致长方形的上表面的长边在y轴的正方向上延伸,并延伸至导电部件203的上方。柱状部241c从梁状部241a向下方延伸,该柱状部241c的下端面经由接合部件245接合于导电部件203的上表面。导电部件204通过栅极布线247与栅极焊盘246电连接。
100.导电部件201、202相当于第一半导体元件233的栅极端子、源极端子,导电部件211相当于第一半导体元件233的漏极焊盘。导电部件203、204相当于第二半导体元件243的源极端子、栅极端子,导电部件212相当于第二半导体元件243的漏极焊盘。
101.如图12~15所示,导电部件212的高阶部212b从树脂模制件220露出,而低阶部212a不从树脂模制件220露出。因此,若仰视半导体模块20,则第二半导体元件243的漏极焊盘(导电部件212)的从树脂模制件220露出的部分与第一半导体元件233的漏极焊盘(导电部件211)的从树脂模制件220露出的部分相比面积较小。在露出的高阶部212b与导电部件203、204之间,存在通过低阶部212a被树脂模制件220覆盖而在树脂模制件220的表面没有任何露出的区域。该区域相当于共用布线区域。
102.如图12~16所示,在仰视半导体模块20时呈大致长方形的树脂模制件220中,在沿x方向对置的长边之间,包含低阶部212a、和导电部件211中的与低阶部212a相邻的部分。因此,如图16所示,若沿x方向将三个半导体模块20以相同的朝向排列并配置,以便与沿x方向对置的长边大致正交,则能够确保沿着x方向带状地直行的区域a2。此外,在图16中,在所配置的位置上,从x轴的正方向侧按顺序标20a、20b、20c的附图标记。图16所示的区域a2c示出半导体模块20c的共用布线区域a2c。共用布线区域a2c是从导电部件211所露出的树脂模制件220的面上的对置的一边大致直行至另一边的带状的区域。在共用布线区域a2c内存在导电部件211,并且不存在导电部件211以外的导电部件。虽然省略图示,但半导体模块20a、20b也相同地具有与共用布线区域a2c相同的共用布线区域。
103.区域a2包含于将半导体模块20a~20c的共用布线区域和它们之间的区域连结而成的区域。该区域a2横跨三个半导体模块20a、20b、20c,在区域a2内,仅导电部件211从树脂模制件220露出。因此,通过在区域a2内设置连接于分别包含于三个半导体模块20a、20b、20c的三个导电部件211的共用布线,能够将三个导电部件211相互电连接。
104.上述的各导电部件中的导电部件201~204、211、212在半导体模块20的上表面侧或者下表面侧从树脂模制件220露出。而且,导电部件201~204、211、212中的导电部件211相当于共用布线用电极,导电部件201~204、212相当于非共用布线用电极。
105.如图16所示,通过跨过区域a2地设置共用布线,能够不与非共用布线用电极(导电部件201~204、212)电连接地在树脂模制件220的下表面从沿x方向对置的一边至另一边地设置共用布线。此外,共用布线的布线宽度(与作为布线方向的x方向正交的y方向的宽度)与导电部件201~204的布线宽度(x方向的宽度)相比较宽,区域a2的y方向的宽度确保能够设置共用布线的宽度。
106.即,与半导体模块10相同地,在半导体模块20中,也配置构成半导体模块20的各结构(多个半导体元件、多个导电部件等),以便在将共用布线连接于共用布线用电极的情况下,能够不与非共用布线用电极电连接而从共用布线用电极所露出的上述树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置上述共用布线。因此,能够将多个半导体模块20彼此在半导体模块20的下表面侧电连接。其结果是,能够缩小半导体模块20的横向侧的布线空间,能够有助于安装基板的小型化。另外,能够省略为了连接多个半导体元件而向半导体模块的横向侧引出的布线。其结果是,布线面积减少而布线电阻减少,能够抑制来自布线的发热。进一步地,由于树脂模制件220由高散热树脂材料构成,因此能够经由树脂模制件220促进半导体模块20的散热。
107.此外,半导体模块20与半导体模块10相同地,能够应用于eps80,能够作为包含串联连接的两个开关的半导体模块su1~sw2应用于相当于eps80的驱动电路的激励电路部83。
108.(变形例)
109.与第一实施方式相同地,在第二实施方式中,也能够将图17~图19所示的半导体模块21~23作为变形例应用。例如,如图17所示的半导体模块21那样,也可以在该半导体模块21的上表面侧代替导电部件231、241而具备从树脂模制件220突出的导电部件251、261。
110.另外,如图18所示的半导体模块22那样,也可以代替导电部件211、212,而具备不超过树脂模制件220的y轴的正方向的导电部件213、214。另外,如图19所示的半导体模块23
那样,也可以具备超过树脂模制件220的y轴的正方向地延伸的部分分支为两个的导电部件215、216。半导体模块21~23的其他结构与半导体模块20相同,因此省略说明。
111.(第三实施方式)
112.在第一实施方式以及第二实施方式中,对多个半导体元件而言,导电部件沿与作为外部端子所突出的方向(y方向)垂直的方向(x方向)排列并配置,但也可以沿外部端子所突出的方向排列并配置。
113.在第三实施方式所涉及的半导体模块30中,如图20~23所示,在树脂模制件320内,第二半导体元件343和第一半导体元件333在第二半导体元件343以相对于第一半导体元件333以上下方向(z方向)为中心旋转180
°
的朝向沿y方向排列并配置的状态下被一体密封。即,第一半导体元件333和第二半导体元件343相互以与相邻的半导体元件相反的朝向配置为与相邻的半导体元件大致点对称。此外,与第一实施方式相同地,第一半导体元件333和第二半导体元件343是构造、形状、大小等相同的半导体元件。第一半导体元件333以及第二半导体元件343配置为俯视时的长边方向为与x轴平行的方向。
114.如图21~23所示,在第一半导体元件333侧,与第一实施方式相同地,从上方以该顺序配置有导电部件331、接合部件332、第一半导体元件333、接合部件334、导电部件312。导电部件331具备梁状部331a、焊盘部331b、以及柱状部331c。梁状部331a沿着焊盘部331b的大致长方形的上表面的长边在x轴的正方向上延伸,延伸至导电部件312的上方。柱状部331c从梁状部331a向下方延伸,该柱状部331c的下端面经由接合部件(未图示)接合于导电部件312的上表面。导电部件304通过栅极布线347与栅极焊盘346电连接。
115.另外,在第二半导体元件343侧,从上方以该顺序配置有导电部件341、接合部件342、第二半导体元件343、接合部件344、电部件312。导电部件341具备梁状部341a、焊盘部341b、以及柱状部341c。梁状部341a沿着焊盘部341b的大致长方形的上表面的长边在x轴的负方向上延伸,延伸至导电部件313的上方。柱状部341c从梁状部341a向下方延伸,该柱状部341c的下端面经由接合部件(未图示)接合于导电部件313的上表面。导电部件301通过栅极布线347与栅极焊盘346电连接。
116.导电部件311为大致l字状,具备端子部311a和元件设置部311b。在元件设置部311b设置第一半导体元件333。端子部311a从元件设置部311b沿y轴的正方向延伸,延伸至超过树脂模制件320的y轴的正方向侧的端部。
117.导电部件312具备第一端子部312a、低阶部312b、元件设置部312c、以及第二端子部312d。在元件设置部312c设置第二半导体元件343。低阶部312b以及第一端子部312a是从元件设置部312c的x轴的正方向侧的端部向y轴的正方向侧延伸的细长的带状且大致长方形的部分,其中低阶部312b在更靠近元件设置部312c侧。第二端子部312d是从元件设置部312c的x轴的正方向侧的端部向y轴的负方向侧延伸的带状且大致长方形的部分。
118.导电部件312在元件设置部312c经由接合部件344与第二半导体元件343的漏极电极接触、电连接。另外,导电部件312在低阶部312b经由导电部件331以及接合部件332等与第一半导体元件333的源极电极电连接。即,导电部件312相当于将第一半导体元件333的第一电极(源极电极)和与第一半导体元件333相邻配置的第二半导体元件343的第二电极(漏极电极)接合的接合导电部件。
119.导电部件313为细长的带状且大致长方形,从导电部件312的元件设置部312c的y
轴的正方向侧的端部延伸至超过树脂模制件320的y轴的负方向侧的端部。
120.导电部件304、312相当于第一半导体元件333的栅极端子、源极端子,导电部件311相当于第一半导体元件333的漏极焊盘。导电部件301、313相当于第二半导体元件343的栅极端子、源极端子,导电部件312相当于第二半导体元件343的漏极焊盘。
121.如图20~24所示,导电部件312的第一端子部312a、元件设置部312c、以及第二端子部312d相当于高阶部,从树脂模制件320露出,而低阶部312b不从树脂模制件320露出。因此,若仰视半导体模块30,则看起来第一端子部312a与元件设置部312c未连结,而第二端子部312d与元件设置部312c连结。低阶部312b在x方向上与导电部件311的元件设置部311b的一部分相邻。因此,在半导体模块30的下表面,在露出的第一端子部312a与元件设置部312c之间,存在通过低阶部312b被树脂模制件320覆盖而在树脂模制件320的表面没有任何露出的区域。该区域相当于共用布线区域。
122.如图20~24所示,在仰视半导体模块30时呈大致长方形的树脂模制件320中,在沿x方向对置的长边之间,包含低阶部312b、和导电部件311的元件设置部311b中的与低阶部312b相邻的部分。因此,如图24所示,若沿x方向将三个半导体模块30以相同的朝向排列并配置,以便与沿x方向对置的长边大致正交,则能够确保沿这x方向带状地直行的区域a3。此外,在图24中,在所配置的位置上,从x轴的正方向侧按顺序标记30a、30b、30c的附图标记。图24所示的区域a3c示出半导体模块30c的共用布线区域a3c。共用布线区域a3c是从导电部件311所露出的树脂模制件320的面上的对置的一边大致直行至另一边的带状的区域。在共用布线区域a3c内存在导电部件311,并且不存在导电部件311以外的导电部件。虽然省略图示,但半导体模块30a、30b也相同地具有与共用布线区域a3c相同的共用布线区域。
123.区域a3包含将半导体模块30a~30c的共用布线区域和它们之间的区域连结而成的区域。该区域a3横跨三个半导体模块30a、30b、30c,在区域a3内,仅导电部件311(更具体而言元件设置部311b)从树脂模制件320露出。因此,通过在区域a3内设置连接于分别包含于三个半导体模块30a、30b、30c的三个导电部件311的共用布线,能够将三个导电部件311相互电连接。
124.上述的各导电部件中的导电部件301~304、311~313在半导体模块30的上表面侧或者下表面侧从树脂模制件320露出。而且,导电部件301~304、311~313中的导电部件311相当于共用布线用电极,导电部件301~304、312、313相当于非共用布线用电极。
125.如图24所示,通过跨过区域a3地设置共用布线,能够不与非共用布线用电极(导电部件301~304、312、313)电连接地在树脂模制件320的下表面从沿x方向对置的一边至另一边地设置共用布线。此外,共用布线的布线宽度(与作为布线方向的x方向正交的y方向的宽度)与导电部件301~304的布线宽度(x方向的宽度)相比较宽,区域a3的y方向的宽度确保能够设置共用布线的宽度。
126.即,与半导体模块10、20相同地,在半导体模块30中,也配置构成半导体模块30的各结构(多个半导体元件、多个导电部件等),以便在将共用布线连接于共用布线用电极的情况下,能够不与非共用布线用电极电连接而从共用布线用电极所露出的上述树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置上述共用布线。因此,能够将多个半导体模块30彼此在半导体模块30的下表面侧电连接。其结果是,能够缩小半导体模块30的横向侧的布线空间,能够有助于安装基板的小型化。另外,能够省略为了连接多个半导体元件而向半导体模
块的横向侧引出的布线。其结果是,布线面积减少而布线电阻减少,能够抑制来自布线的发热。进一步地,由于树脂模制件320由高散热树脂材料构成,因此能够经由树脂模制件320促进半导体模块30的散热。
127.此外,半导体模块30与半导体模块10相同地,能够应用于eps80,能够作为包含串联连接的两个开关的半导体模块su1~sw2应用于相当于eps80的驱动电路的激励电路部83。
128.(变形例)
129.在第三实施方式中,也能够将图25~图27所示的半导体模块31~33作为变形例应用。例如,如图25所示的半导体模块31那样,也可以在该半导体模块31的上表面侧代替导电部件331、341而具备从树脂模制件320突出的导电部件351、361。
130.另外,如图26所示的半导体模块32那样,也可以代替导电部件301、302,而具备将它们一体化的导电部件305。相同地,也可以代替导电部件303、304,而具备将它们一体化的导电部件306。此外,导电部件305是第一半导体元件333的栅极端子,导电部件306是第二半导体元件343的栅极端子。另外,如图27所示的半导体模块33那样,也可以不具备导电部件301、302中的一方。另外,也可以不具备导电部件303、304中的一方。在半导体模块33中,不具备导电部件301、303。相反地,由于半导体模块31~33的其他结构与半导体模块30相同,因此省略说明。
131.(第四实施方式)
132.在第一实施方式中相当于非共用布线用电极的导电部件112具备朝向从树脂模制件120露出的下表面侧较高的高阶部112b、和与高阶部112b相比较低的低阶部112a,由此能够实现共用布线,但不限定于此。
133.在第四实施方式所涉及的半导体模块40中,如图28~30所示,在树脂模制件420内,第一半导体元件433与第二半导体元件443在以相同的朝向沿x方向排列并配置的状态下被一体密封。即,第一半导体元件433与第二半导体元件443相互以与相邻的半导体元件相同的朝向配置为与相邻的半导体元件大致平行。此外,与第一实施方式相同地,第一半导体元件433与第二半导体元件443是构造、形状、大小等相同的半导体元件。第一半导体元件433以及第二半导体元件443配置为俯视时的长边方向为平行于x轴的方向。
134.如图29~31所示,在第一半导体元件433侧,与第一实施方式相同地,从上方以该顺序配置有导电部件431、接合部件432、第一半导体元件433、接合部件434、导电部件411。导电部件431具备梁状部431a、焊盘部431b、以及柱状部431c。梁状部431a沿着焊盘部431b的大致长方形的上表面的长边在y轴的正方向上延伸,延伸至导电部件412的上方。柱状部431c从梁状部431a向下方延伸,该柱状部431c的下端面经由接合部件(未图示)接合于导电部件401的上表面。导电部件402通过栅极布线447与栅极焊盘446电连接。
135.另外,在第二半导体元件443侧,从上方以该顺序配置有导电部件441、接合部件442、第二半导体元件443、接合部件444、导电部件412。导电部件441具备梁状部441a、焊盘部441b、以及柱状部441c。梁状部441a沿着焊盘部441b的大致长方形的上表面的长边在y轴的正方向上延伸,延伸至导电部件403的上方。柱状部441c从梁状部441a向下方延伸,该柱状部441c的下端面经由接合部件(未图示)接合于导电部件403的上表面。导电部件404通过栅极布线447与栅极焊盘446电连接。第二半导体元件443侧的各结构为使第一半导体元件
433侧的各结构沿x轴的正方向移动后的状态,各结构具有相同的形状、大小、位置关系。
136.导电部件401、402相当于第一半导体元件433的源极端子、栅极端子,导电部件411相当于第一半导体元件433的漏极焊盘。导电部件403、404相当于第二半导体元件243的源极端子、栅极端子,导电部件412相当于第二半导体元件443的漏极焊盘。
137.导电部件411为大致t字状,具备第一端子部411a、元件设置部411b、中间部411c、以及第二端子部411d。元件设置部411b设置于导电部件411的y方向的大致中央,中间部411c相对于元件设置部411b位于x轴的负方向侧的位置。第一端子部411a设置于y轴的正方向侧,延伸至超过树脂模制件420的y轴的正方向侧的端部。第二端子部411d设置于y轴的负方向侧,延伸至超过树脂模制件420的y轴的负方向侧的端部。中间部411c是第一端子部411a与第二端子部411d之间的部分。在元件设置部411b设置第一半导体元件433。导电部件412的形状与导电部件411相同,因此将附图标记中的411替换为412从而省略说明。
138.如图28~31所示,在仰视半导体模块40时呈大致长方形的树脂模制件420中,在沿y方向对置的短边之间,存在仅包含导电部件411的区域。该区域相当于共用布线区域。因此,如图31所示,若沿y方向将三个半导体模块40以相同的朝向排列并配置,以便与沿y方向对置的短边大致正交,则能够确保沿着y方向带状地直行的区域a4。此外,在图31中,在所配置的位置上,从y轴的正方向侧按顺序标记40a、40b、40c的附图标记。图31所示的区域a4c示出半导体模块40c的共用布线区域a4c。共用布线区域a4c是从导电部件411所露出的树脂模制件420的面上的对置的一边大致直行至另一边的带状的区域。在共用布线区域a4c内存在导电部件411,并且不存在导电部件411以外的导电部件。虽然省略图示,但半导体模块40a、40b也相同地具有与共用布线区域a4c相同的共用布线区域。
139.区域a4包含于将半导体模块40a~40c的共用布线区域与它们之间的区域连结而成的区域。该区域a4横跨三个半导体模块40a、40b、40c,在区域a4内,仅导电部件411从树脂模制件420露出。因此,通过在区域a4内设置连接于分别包含于三个半导体模块40a、40b、40c的三个导电部件411的共用布线,能够将三个导电部件411相互电连接。此外,如从图31可知的那样,在导电部件412中,也相同地,在仰视半导体模块40时呈大致长方形的树脂模制件420中,在沿y方向对置的短边之间,存在仅包含导电部件412的区域。因此,能够设置连接于分别包含于三个半导体模块40a、40b、40c的三个导电部件412的共用布线。
140.上述的各导电部件中的导电部件401~404、411、412在半导体模块40的上表面侧或者下表面侧从树脂模制件420露出。而且,导电部件401~404、411、412中的导电部件411、412相当于共用布线用电极,导电部件401~404相当于非共用布线用电极。
141.如使用图31进行了说明的那样,通过跨过区域a4地设置共用布线,能够不与非共用布线用电极(导电部件401~404等)电连接地在树脂模制件120的下表面从沿x方向对置的一边至另一边地设置共用布线。此外,共用布线的布线宽度(与作为布线方向的y方向正交的x方向的宽度)与导电部件401~404的布线宽度(x方向的宽度)相比较宽,区域a4的x方向的宽度确保能够设置共用布线的宽度。
142.即,与半导体模块10、20、30相同地,在半导体模块40中,也配置构成半导体模块40的各结构(多个半导体元件、多个导电部件等),以便在将共用布线连接于共用布线用电极的情况下,能够不与非共用布线用电极电连接而从共用布线用电极所露出的上述树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置上述共用布线。因此,能够将多个半导体模块40彼
此在半导体模块40的下表面侧电连接。其结果是,能够缩小半导体模块40的横向侧的布线空间,能够有助于安装基板的小型化。另外,能够省略为了连接多个半导体元件而向半导体模块的横向侧引出的布线。其结果是,布线面积减少而布线电阻减少,能够抑制来自布线的发热。进一步地,由于树脂模制件420由高散热树脂材料构成,因此能够经由树脂模制件420促进半导体模块40的散热。
143.另外,在半导体模块40中,共用布线用电极延伸至从树脂模制件的面的对置的一对边的双方突出的位置。通过这样构成,能够不在导电部件沿厚度方向设置阶梯差地实现共用布线。并且,在半导体模块40中,不需要分别制作第一半导体元件侧的导电部件和第二半导体元件侧的导电部件,因此结构简易,能够有助于制造成本的减少等。
144.(第五实施方式)
145.在上述的各实施方式中,例示了包含两个半导体元件的半导体模块并进行了说明,但也可以在半导体模块中包含有三个以上的半导体元件。
146.在第五实施方式所涉及的半导体模块50中,如图32、33所示,在树脂模制件520内,第一半导体元件533、第二半导体元件543、以及第三半导体元件553在以相同的朝向沿x方向排列并配置的状态下被一体密封。
147.半导体模块50具有对半导体模块40进一步追加了第三半导体元件553以及堆叠或者连接于该第三半导体元件553的导电部件等的结构。第一半导体元件533侧的各结构以及第二半导体元件543侧的各结构与半导体模块40中的第一半导体元件433侧的各结构以及第二半导体元件443侧的各结构相同,因此通过将400系列的附图标记替换为500系列,来省略说明。
148.第三半导体元件553侧的各结构为使第一半导体元件533侧的各结构或者第二半导体元件543侧的各结构沿x轴的正方向移动后的状态,各结构具有相同的形状、大小、位置关系。
149.在第三半导体元件553侧,从上方以该顺序配置有导电部件581、接合部件、第三半导体元件553、接合部件、导电部件571。导电部件581具备梁状部581a、焊盘部581b、以及柱状部(未图示)。梁状部581a沿着焊盘部581b的大致长方形的上表面的长边在y轴的正方向上延伸,延伸至导电部件505的上方。柱状部从梁状部581a向下方延伸,该柱状部的下端面经由接合部件(未图示)接合于导电部件505的上表面。导电部件506通过栅极布线与栅极焊盘电连接。
150.导电部件501、502相当于第一半导体元件533的源极端子、栅极端子,导电部件511相当于第一半导体元件533的漏极焊盘。导电部件503、504相当于第二半导体元件543的源极端子、栅极端子,导电部件512相当于第二半导体元件543的漏极焊盘。导电部件505、506相当于第三半导体元件553的源极端子、栅极端子,导电部件571相当于第三半导体元件553的漏极焊盘。
151.如图32~34所示,在仰视半导体模块50时呈大致长方形的树脂模制件520中,在沿y方向对置的短边之间,存在仅包含导电部件511的区域。该区域相当于共用布线区域。因此,如图34所示,若沿y方向将三个半导体模块50以相同的朝向排列并配置,以便与沿y方向对置的短边大致正交,则能够确保沿着y方向带状地直行的区域a5。此外,在图34中,在所配置的位置上,从y轴的正方向侧按顺序标记50a、50b、50c的附图标记。图34所示的区域a5c示
出半导体模块50c的共用布线区域a5c。共用布线区域a5c是从导电部件511所露出的树脂模制件520的面上的对置的一边大致直行至另一边的带状的区域。在共用布线区域a5c内存在导电部件511,并且不存在导电部件511以外的导电部件。虽然省略图示,但半导体模块50a、50b也相同地具有与共用布线区域a5c相同的共用布线区域。
152.区域a5包含于将半导体模块50a~50c的共用布线区域与它们之间的区域连结而成的区域。该区域a5横跨三个半导体模块50a、50b、50c,在区域a5内,仅导电部件511从树脂模制件520露出。因此,通过在区域a5内设置连接于分别包含于三个半导体模块50a、50b、50c的三个导电部件511的共用布线,能够将三个导电部件511相互电连接。
153.此外,如从图34可知的那样,在导电部件512、571中,也相同地,在仰视半导体模块50时呈大致长方形的树脂模制件520中,在沿y方向对置的短边之间,存在仅包含导电部件512包含的区域。因此,能够分别设置连接于分别包含于三个半导体模块50a、50b、50c的三个导电部件512、或者三个导电部件571的共用布线。此外,共用布线的布线宽度(与作为布线方向的y方向正交的x方向的宽度)与导电部件501~506的布线宽度(x方向的宽度)相比较宽,区域a5的x方向的宽度确保能够设置共用布线的宽度。
154.本实施方式所涉及的半导体模块能够用于图35所示那样的驱动电路。图35所示的驱动电路相当于向图8所示的驱动电路追加马达继电器开关tu1、tv1、tw1、tu2、tv2、tw2后的驱动电路。第一u相的上臂开关su1p与下臂开关su1n的连接点和第一u相卷线u1的第二端经由马达继电器开关tu1连接。第一v相的上臂开关sv1p与下臂开关sv1n的连接点和第一v相卷线v1的第二端经由马达继电器开关tv1连接。第一w相的上臂开关sw1p与下臂开关sw1n的连接点和第一w相卷线u1的第二端经由马达继电器开关tw1连接。第二u相的上臂开关su2p与下臂开关su2n的连接点和第二u相卷线u2的第二端经由马达继电器开关tu2连接。第二v相的上臂开关sv2p与下臂开关sv2n的连接点和第二v相卷线v2的第二端经由马达继电器开关tv2连接。第二w相的上臂开关sw2p与下臂开关sw2n的连接点和第二w相卷线u2的第二端经由马达继电器开关tw2连接。
155.半导体模块50能够应用于eps80,能够作为包含串联连接的两个开关、和马达继电器开关的半导体模块su1~sw2,应用于相当于eps80的驱动电路的激励电路部83。另外,也可以构成为图8所示的su1、sv1、sw1一体化的半导体模块。
156.此外,即使在第一实施方式等中进行了说明的在相当于非共用布线用电极的导电部件112具备低阶部112a和高阶部112b的半导体模块中,也能够包含三个以上的半导体元件,而能够实现共用布线。例如,通过设为对半导体模块10进一步在x轴的正方向侧追加一个第二半导体元件143侧的各结构的结构,能够实现包含可实现共用布线的三个半导体元件的半导体模块。
157.(第六实施方式)
158.在上述的各实施方式中,例示了在俯视时作为栅极端子等发挥功能的导电部件从树脂模制件在横向侧突出的半导体模块并进行了说明,但不限定于此。导电部件也可以不在半导体模块的横向侧突出。
159.如图36~39所示,第六实施方式所涉及的半导体模块160具备第一半导体元件633以及第二半导体元件643、将第一半导体元件633以及第二半导体元件643一体密封的树脂模制件620、导电部件601~605、以及导电部件611、612、631、641。图36~39所示的x方向以
及y方向是半导体模块160的横向侧,xy平面方向是半导体模块160的平面方向。z方向是与平面方向正交的上下方向。
160.图36(a)是俯视半导体模块160的图,图36(b)是仰视半导体模块160的图。图37是俯视半导体模块160的树脂模制件120内的各结构的图,图38、39是半导体模块160的树脂模制件120内的各结构的剖视图。此外,在图37~39中,以虚线图示了树脂模制件120所设置的位置。
161.如图36~39所示,在树脂模制件620内,第二半导体元件643和第一半导体元件633在第二半导体元件643以相对于第一半导体元件633以上下方向(z方向)为中心旋转180
°
的朝向沿x轴方向排列并配置的状态下被一体密封。第一半导体元件633和第二半导体元件643是构造、形状、大小等相同的半导体元件,若俯视则为大致长方形。
162.在第一半导体元件633侧,从上方以该顺序配置有导电部件631、接合部件632、第一半导体元件633、接合部件634、导电部件611。在第二半导体元件643侧,从上方以该顺序配置有导电部件641、接合部件642、第二半导体元件643、接合部件644、导电部件612。
163.在仰视半导体模块160时,导电部件601~605以及导电部件111的下表面整体从树脂模制件620露出。
164.在半导体模块160中,如图36(b)所示,作为栅极端子、源极端子,或者漏极端子发挥功能的导电部件601~605在树脂模制件620的下表面侧(z轴的负方向)露出,而在成为横向侧的y方向不突出。
165.导电部件612具备未从树脂模制件620露出的低阶部612a、和从树脂模制件620露出的高阶部612b。高阶部612b是设置于第二半导体元件643的下方以及该下方的周边的大致长方形的部分。低阶部612a是从高阶部612b的端部向设置有第一半导体元件633侧(x轴的负方向侧)延伸的细长的长方形的部分。
166.导电部件631在俯视时为大致长方形,具备延伸部631a和焊盘部631b。焊盘部631b位于第一半导体元件633的上表面侧,经由接合部件632接合于第一半导体元件633的上表面侧(源极电极侧)。延伸部631a从焊盘部631b沿y轴的负方向延伸,延伸至导电部件612的低阶部612a上方。延伸部631a的下端面经由接合部件634接合于低阶部612a的上表面。第二半导体元件643的下表面侧亦即漏极电极侧与第一半导体元件633的上表面侧亦即源极电极侧经由导电部件631以及导电部件612电连接。
167.导电部件641与导电部件631相同地,在俯视时为大致长方形,具备延伸部641a和焊盘部641b。焊盘部641b位于第二半导体元件643的上表面侧,经由接合部件642接合于第二半导体元件643的上表面侧(源极电极侧)。延伸部641a从焊盘部641b沿y轴的正方向延伸,延伸至导电部件605的上方。延伸部641a的下端面经由接合部件644接合于导电部件605的上表面。
168.导电部件601连结于作为第一半导体元件633的漏极焊盘发挥功能的导电部件611,作为第一半导体元件633的漏极端子发挥功能。导电部件602与第一半导体元件633的栅电极电连接,作为第一半导体元件633的栅极端子发挥功能。导电部件603与第二半导体元件643的栅电极电连接,作为第二半导体元件643的栅极端子发挥功能。
169.导电部件604连结于作为第二半导体元件643的漏极焊盘发挥功能的导电部件612。导电部件612与第二半导体元件643的漏极电极以及第一半导体元件633的源极电极电
连接,因此导电部件604作为第一半导体元件633的源极端子以及第二半导体元件643的漏极端子发挥功能。导电部件605与作为第二半导体元件643的源极焊盘发挥功能的导电部件641电连接,作为第二半导体元件643的漏极端子发挥功能。
170.如图36~39所示,在隔着第一半导体元件633与作为栅极端子、漏极端子发挥功能的导电部件601、602沿y方向对置的位置,设置有低阶部612a。而且,在半导体模块160的下表面侧,存在通过低阶部612a被树脂模制件620覆盖而在树脂模制件620的表面没有任何露出的区域。该区域相当于共用布线区域。
171.因此,如图40所示,若沿y方向将三个半导体模块160以相同的朝向排列并配置,以便与沿y方向对置的长边大致正交,则例如能够确保沿着y方向带状地直行的区域a6。区域a6是在比导电部件602靠x轴的负方向侧沿y方向延伸的大致长方形的区域。此外,在图40中,在所配置的位置上,从y轴的正方向侧按顺序标记160a、160b、160c的附图标记。区域a6a示出半导体模块160a的共用布线区域a6a。共用布线区域a6a是从导电部件611所露出的树脂模制件620的面上的对置的一边大致直行至另一边的带状的区域。在共用布线区域a6a内存在导电部件611,并且不存在与导电部件611为同电位的导电部件601以外的导电部件。虽然省略图示,但半导体模块160b、160c也相同地具有与共用布线区域a6a相同的共用布线区域。
172.区域a6包含于将半导体模块160a~160c的共用布线区域与它们之间的区域连结而成的区域。该区域a6横跨三个半导体模块160a、160b、160c在区域a6内,仅导电部件611、和与导电部件611为同电位的导电部件601从树脂模制件620露出。因此,通过在区域a6内设置连接于分别包含于三个半导体模块160a、160b、160c的三个导电部件611的共用布线,能够将三个导电部件611相互电连接。此外,共用布线的布线宽度(与作为布线方向的y方向正交的x方向的宽度)与导电部件601~603的布线宽度(x方向的宽度)相比较宽,区域a6的x方向的宽度确保能够设置共用布线的宽度。导电部件611相当于共用布线用电极。
173.在半导体模块160中,配置构成半导体模块160的各结构(多个半导体元件、多个导电部件等),以便在将共用布线连接于共用布线用电极(导电部件611)的情况下,能够不与非共用布线用电极(导电部件601~605、612)电连接而从共用布线用电极所露出的树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置共用布线。因此,与第一实施方式等相同地,能够将多个半导体模块160彼此在半导体模块160的下表面侧电连接。其结果是,能够缩小半导体模块160的横向侧的布线空间,能够有助于安装基板的小型化。另外,能够省略为了连接多个半导体元件而向半导体模块的横向侧引出的布线。其结果是,布线面积减少而布线电阻减少,能够抑制来自布线的发热。
174.在图41中示出将分别包含三个半导体模块的模块组160s、161s设置于布线基板650的电子装置180。模块组160s是将三个半导体模块160在图40所示的状态下配置而成的模块组。模块组161s是将半导体模块与图40相同地沿y方向排列三个并配置而成的模块组,其中,半导体模块是将半导体模块160的各结构的位置关系关于图36~图39所示的y轴呈线对称地配置而成的半导体模块。对于模块组161s,也与区域a6相同地,能够确保作为横跨三个半导体模块的共用布线区域的区域a61。模块组160s与模块组161s设置为相对于经过布线基板650的中心并沿着y方向延伸的中央线l1呈大致线对称。配置模块组160s、161s,使得区域a6以及区域a61位于靠近中央线l1侧。图41所示的电子装置180例如能够应用于图8所
示的逆变器电路。更具体而言,例如,能够将模块组160s作为第一逆变器inv1利用,而将模块组161s作为第二逆变器inv2利用。
175.在图42中示出将分别包含三个半导体模块的模块组160s、162s设置于布线基板650的电子装置181。模块组160s、162s是将三个半导体模块160在图40所示的状态下3配置而成的模块组。模块组160s与模块组162s设置为相对于布线基板650的中心o呈大致点对称。模块组162s配置于使模块组160s绕中心o旋转180
°
后的位置。配置模块组160s、162s,使得区域a6以及区域a62位于靠近中心o侧。图42所示的电子装置181例如能够应用于图8所示的逆变器电路。更具体而言,例如,能够将模块组160s作为第一逆变器inv1利用,将模块组161s作为第二逆变器inv2利用。
176.此外,在如图40所示那样配置半导体模块160a~160c的情况下,也能以与区域a6不同的方式确保共用布线区域。例如,如图43所示,也能够在比导电部件602靠x轴的正方向侧,将沿y方向延伸的大致长方形的区域a7确保为共用布线区域。另外,也能够将图40所示的区域a6和图43所示的区域a3双方作为共用布线区域。进一步地,也能够将图44所示那样的区域a8确保为共用布线区域。区域a8是包含作为与区域a6相同的位置的部分a8r、作为与区域a7相同的位置的部分a8l、以及部分a8r和部分a8c的区域。部分a8c能够设置于不与导电部件602接触的位置。若使用与区域a8的形状相同的共用布线连接半导体模块160a~160c,则能够增大共用布线中的电流流过方向的截面积,能够减少布线电阻。
177.在图45中,作为将半导体模块160安装于布线基板650的状态的一个例子,示出电子装置182。电子装置182包含半导体模块160、布线基板650、以及壳体670。半导体模块160以安装于布线基板650的状态设置于图45所示的上方(z轴的负方向侧)开口的壳体670,以便图36所示的上表面侧(z轴的正方向侧)成为下方。壳体670的上表面成为被布线基板650覆盖的状态。
178.布线基板650包含基材部651、布线部652、以及设置于布线部652的周围的阻焊部653。在基材部651的z轴的正方向侧的面上设置有布线部652以及阻焊部653,而形成有布线图案。与导电性的布线部652的上表面接触地设置有接合部件662,半导体模块160经由接合部件662接合于布线基板650。更具体而言,导电部件611、612经由接合部件662接合并固定于布线部652。接合部件662例如由焊料材料构成。阻焊部653例如由环氧树脂等阻焊用树脂材料构成。以铝等金属为材料形成壳体670。
179.如图45所示,半导体模块160中的与布线基板650相反侧的面亦即反安装面是z轴的正方向的面,被由高散热树脂材料构成的树脂模制件620覆盖,而导电部件不露出。树脂模制件620中的与布线基板650相反侧的面与壳体670接触。壳体670的深度(内壁面的z方向的高度)与半导体模块160以及接合部件661、662的厚度(z方向的长度)的合计值大致一致。
180.树脂模制件620由高散热树脂材料构成,因此能够经由树脂模制件620对半导体模块160以及布线基板650中的发热进行散热。进一步地,由于树脂模制件620与壳体670接触,因此能够经由树脂模制件620将半导体模块160以及布线基板650中的发热向壳体670高效地散热。
181.在图46中,作为关于将半导体模块160安装于布线基板650的状态的另一个例子,示出电子装置183。与图46相同地,半导体模块160以安装于布线基板650的状态设置于图46所示的上方(z轴的负方向侧)开口的壳体671,以便图36所示的上表面侧(z轴的正方向侧)
成为下方。壳体671的上表面成为被布线基板650覆盖的状态。
182.在图46中,在壳体671内,半导体模块160在被散热部件680覆盖横向侧(x方向以及y方向)以及下方(z轴的正方向)的状态下被收容于壳体671。壳体671除了深度不同以外,与壳体670相同地构成。壳体671的深度与半导体模块160以及接合部件661、662的厚度进一步加上散热部件680的厚度dg后的合计值大致一致。即使由于设计公差而在半导体模块160以及接合部件661、662的厚度与壳体671的深度的差上产生差别,也能够通过调整填满壳体671与半导体模块160之间的散热部件680的厚度dg,来确保向壳体671的散热路径。
183.散热部件680由向树脂材料、硅材料等凝胶状的材料、粘合剂混合了用于使散热性提高的填料等而成的高散热材料构成。作为用于高散热材料的填料,例如选定氧化铝等导热率较高的复合氧化物材料。通过调整填料的种类、填充率,能够调整散热部件680的导热率。
184.散热部件680优选调整至与树脂模制件620同等或者比其高的导热率。例如,若将树脂模制件620的导热率设为km而将散热部件680的导热率设为kg,则优选km≧2w/(m
·
k),特别优选km≧3w/(m
·
k)。另外,kg≧km即可,优选kg>km。以往,在电极在反安装面露出的半导体模块中,根据从露出的电极散热这一思想,不需要提高树脂模制件的导热率,而低至不足1w/(m
·
k)的程度。与此相对,通过如本实施方式那样使用导热率较高的树脂模制件620,从而即使由树脂模制件620覆盖半导体模块160的电极,也能够将半导体模块160等中的发热向壳体670、671高效地散热。进一步地,通过将导热率km以及kg提高至比与布线基板650侧的结构的导热率(例如阻焊部653的导热率)高,能够向壳体670、671侧更高效地散热。此外,铝制的壳体670、671的导热率为100~300w/(m
·
k)左右,相对于km、kg而言显著高。
185.另外,半导体模块160的反安装面被树脂模制件620覆盖,作为电极发挥功能的导电部件不露出,因此与电极在反安装面露出的半导体模块相比较,能够减小散热部件680的厚度dg。树脂模制件620与散热部件680相比绝缘性较高,而确保绝缘所需要的厚度较小。因此,半导体模块160的反安装面侧的电极(在本实施方式中为导电部件631、641)的下表面和壳体671的上表面的距离与电极在反安装面露出的半导体模块相比能够缩短。其结果是,根据半导体模块160,与以往相比,能够将安装部小型。
186.此外,在图45、46中,使用第六实施方式所涉及的半导体模块160,并对其安装状态进行了说明,但对于在上述的各实施方式中进行了说明的半导体模块中的反安装面被树脂模制件覆盖的半导体模块(例如半导体模块10、20、30、40、50),能够置换为图45、46所示的半导体模块160。
187.根据上述的各实施方式,能够得到下述的效果。
188.半导体模块10~13、20~23、30~33、40、50、160具备多个半导体元件(例如第一半导体元件133、第二半导体元件143)、将多个半导体元件一体密封的树脂模制件(例如树脂模制件120)、以及与多个半导体元件的至少一个电连接的多个导电部件(例如101~104、111~116)。
189.在上述的各半导体模块中,多个半导体元件具备栅电极75、第一电极(源极电极71)、以及第二电极(漏极电极72),是载流子利用通过对栅电极75施加电压而形成的沟道从半导体元件的上述第一电极侧向上述第二电极侧移动的绝缘栅型半导体元件。
190.另外,在上述的各半导体模块中,多个导电部件在半导体模块的上表面侧或者下
表面侧从树脂模制件露出,包含与第一电极和第二电极的至少任意一方电连接的共用布线用电极(例如111、113、115)、和非共用布线用电极(例如101~104、112、114、116)。此外,所谓非共用布线用电极,是从树脂模制件露出,而电连接于与共用布线用电极不同的半导体元件的电极的电极。换言之,所谓非共用布线用电极,是从树脂模制件露出,而连接于半导体模块所具备的多个半导体元件的任意电极的电极,且连接目的地与共用布线用电极所连接的半导体元件的电极不同。另外,连接于共用布线用电极的共用电极的布线宽度与非共用布线用电极的布线宽度相比较宽。配置多个半导体元件以及多个导电部件,以便在将共用布线连接于共用布线用电极的情况下,能够不与非共用布线用电极电连接而从共用布线用电极所露出的树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置共用布线。
191.根据半导体模块10~13、20~23、30~33、40、50、160,例如,通过将多个半导体模块相邻配置,而通过共用布线将互相的共用布线用电极连接,从而能够将多个半导体模块彼此在半导体模块的上下方向上电连接。其结果是,能够缩小半导体模块的横向侧的布线空间,能够有助于安装基板的小型化。另外,能够省略为了连接多个半导体元件而向半导体模块的横向侧引出的布线。其结果是,布线面积减少而布线电阻减少,能够抑制来自布线的发热。
192.半导体模块10~13、20~23、30~33、40、50、160具备共用布线区域(例如共用布线区域a1c,a2c,a3c,a4c,a5c,a6a),该共用布线区域是从共用布线用电极所露出的树脂模制件的面上的对置的一边大致直行至另一边的带状的区域,是存在共用布线用电极并且不存在非共用布线用电极的区域。而且,共用布线设置于共用布线区域内。在共用布线区域内存在共用布线用电极,而不存在非共用布线用电极,因此能够不与非共用布线用电极(例如导电部件101~104、112)电连接而从共用布线用电极(例如导电部件111)所露出的树脂模制件的面上的对置的一边至另一边地设置共用布线。
193.如半导体模块10~13、40、50那样,也可以多个半导体元件以与相邻的半导体元件相同的朝向配置为与相邻的半导体元件大致平行。另外,如半导体模块20~23、30~33、160那样,也可以多个半导体元件以与相邻的半导体元件相反的朝向配置为与相邻的半导体元件大致点对称。
194.如半导体模块30~33那样,也可以多个导电部件构成为包含将多个半导体元件中的第一半导体元件333的第一电极(源极电极)和与第一半导体元件333相邻配置的第二半导体元件343的第二电极(漏极电极)接合的接合导电部件(导电部件312)。
195.也可以非共用布线用电极的至少一个具备朝向从树脂模制件露出的面侧较高的高阶部(例如高阶部112b)、和与高阶部相比较低的低阶部(例如低阶部112a)。通过使低阶部低至不与共用布线电连接的程度,能够使得共用布线不与非共用布线用电极电连接。进一步地,优选低阶部的接近共用布线侧的表面(例如低阶部112a的z轴的负方向的面)绝缘。通过使低阶部的接近共用布线侧的表面绝缘,与不绝缘的情况相比,能够缩窄共用布线与低阶部的间隔。进一步地,更优选通过以绝缘性的树脂模制件覆盖来使低阶部绝缘。即,更优选构成为高阶部从树脂模制件露出,而低阶部不从树脂模制件露出。
196.另外,如半导体模块40、50那样,也可以共用布线用电极延伸至从树脂模制件的面的对置的一对边的双方突出的位置。
197.另外,上述的各半导体模块也可以以共用布线用电极所露出的面作为安装面安装
于布线基板(例如布线基板650)。而且,在布线基板包含供半导体模块设置的布线部、和设置于布线部的周围的阻焊部的情况下,优选树脂模制件与阻焊部相比导热率较高。能够经由树脂模制件促进布线基板、半导体模块的散热。
198.如半导体模块10、20、30、40、50、160那样,也可以半导体模块的与共用布线用电极所露出的面对置的面被树脂模制件覆盖。例如,在如图示并进行了说明的半导体模块160那样配置于供半导体模块将共用布线用电极所露出的面作为安装面而安装的布线基板650、和设置于与共用布线用电极所露出的面对置侧的壳体670、671之间的情况下,能够适宜地使用。具体而言,能够构成为通过配置为使树脂模制件与壳体接触等,来将半导体模块或者布线基板中的发热经由树脂模制件向壳体侧散热。进一步地,树脂模制件也可以构成为经由配置于与壳体之间的散热部件与壳体接触。在该情况下,优选散热部件的导热率为树脂模制件的导热率以上。
199.上述的各半导体模块能够适宜地用于搭载于电动助力转向系统80的用途,能够有助于其驱动电路等中的小型化、散热促进等。
200.此外,在上述的各实施方式中,作为半导体元件的元件构造,例示了通过栅极电压的施加而形成n沟道的沟槽栅型的mosfet并进行了说明,但不限定于此。例如,也可以为平面栅型,也可以为将图6中的p型与n型置换后的p沟道型,也可以为绝缘栅型双极晶体管(igbt)、反向传导igbt(rc-igbt)。此外,在半导体元件是igbt的情况下,发射电极相当于第一电极,集电极相当于第二电极。与发射电极电连接的外部端子相当于第一端子,与集电极电连接的外部端子相当于第二端子。
201.另外,在图8中,各开关su1p~sw2n以及sp1、sc1、sp2、sc2不限定于第一半导体元件133以及第二半导体元件143那样的mosfet,也可以使用igbt等电压控制型半导体开关元件。在作为各开关su1p~sw2n使用不具备续流二极管的igbt的情况下,优选对各开关su1p~sw2n分别设置续流二极管。具体而言,例如,既可以对各开关su1p~sw2n反并联地连接续流二极管,也可以作为各开关su1p~sw2n使用在与igbt等相同的半导体基板形成了续流二极管的反向传导igbt(rc-igbt)。
202.另外,多个半导体元件、树脂模制件、第一接合部件等的形状不限定于在俯视的情况下为大致长方形的情况。另外,外部端子的个数不限定于在上述的各实施方式中进行了说明的个数。例如,也可以针对每个半导体元件,栅极端子为多个。另外,漏极端子、源极端子也可以为一个或者两个端子,也可以为四个端子以上。
203.虽然基于实施例对本公开进行了记述,但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。
再多了解一些

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