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半导体装置的制作方法

2022-12-21 19:13:05 来源:中国专利 TAG:


1.本公开涉及半导体装置。


背景技术:

2.在专利文献1中,公开了具有mosfet等开关元件的开关器件(半导体装置)的一例。开关元件具有:漏极电极、栅极电极以及源极电极。该文献所公开的半导体装置具有3个端子(栅极端子、源极端子以及漏极端子)。栅极端子是用于向栅极电极输入电信号的端子。根据该电信号转换的电流从源极电极经由源极端子流向外部,根据该电信号转换的电流经由漏极端子流向漏极电极。
3.在上述专利文献1所示的半导体装置等中,有无故障、寿命、可靠性与动作时的温度密切相关,因此,要求准确地知道半导体元件的接合部温度(结温,junction temperature)。在半导体元件为mosfet时,通过利用开关元件内部的体二极管和热阻测量器,能够测量结温。例如,若使用热阻测量器,则在结束了对开关元件施加驱动电压之后,在体二极管中流过电流并利用热阻测量器测量电压,就能够估算结温。
4.但是,上述的利用热阻测量器测量结温适于在实验室内进行,然而,无法在实际使用半导体装置的状况(开关元件驱动时)下进行。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:日本特开2019-121745号公报


技术实现要素:

8.发明要解决的课题
9.鉴于上述情况,本公开的一个课题在于提供一种能够测量开关元件驱动时的结温的半导体装置。
10.由本公开提供的半导体装置,具有:开关元件,其具有在第一方向上彼此朝向相反侧的元件主面和元件背面、以及漏极电极、栅极电极和源极电极,所述开关元件通过在对所述漏极电极和所述源极电极间赋予了电位差的状态下对所述栅极电极和所述源极电极间赋予驱动电压,从而对所述漏极电极和所述源极电极间进行导通/截止控制;基部,其具有在所述第一方向上彼此朝向相反侧的表面和背面,所述基部以所述元件背面面向所述表面的方式支承所述开关元件;以及第一端子、第二端子、第三端子和第四端子,它们分别向相对于所述第一方向成直角的第二方向延展。所述开关元件具有:温度检测用二极管,其具有配置于所述元件主面的第一电极。所述漏极电极、所述栅极电极和所述源极电极分别与所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子中的某一个导通。所述第一电极经由第一线与所述第四端子导通。
11.发明效果
12.根据上述结构,例如可以对开关元件驱动时的结温进行测量。
13.本公开的其他特征以及优点通过参照附图在以下进行的详细说明而变得更加明确。
附图说明
14.图1是表示第一实施方式的半导体装置的立体图。
15.图2是图1所示的半导体装置a1的俯视图。
16.图3是沿着图2的iii-iii线的剖视图。
17.图4是沿着图2的iv-iv线的剖视图。
18.图5是沿着图2的v-v线的剖视图。
19.图6是表示第一实施方式的半导体装置的电路结构的图。
20.图7是表示第一实施方式的半导体装置的变形例的俯视图。
21.图8是表示第一实施方式的半导体装置的变形例的俯视图。
22.图9是表示第二实施方式的半导体装置的俯视图。
23.图10是沿着图9的x-x线的剖视图。
24.图11是沿着图9的xi-xi线的剖视图。
25.图12是表示第三实施方式的半导体装置的俯视图。
26.图13是沿着图12的xiii-xiii线的剖视图。
27.图14是表示第四实施方式的半导体装置的俯视图。
28.图15是沿着图14的xv-xv线的剖视图。
29.图16是表示第五实施方式的半导体装置的俯视图。
30.图17是表示图12所示的半导体装置的变形例的俯视图。
31.图18是沿着图17的xviii-xviii线的剖视图。
具体实施方式
32.以下,参照附图对本公开的优选实施方式进行具体说明。
33.图1~图5示出了本公开的第一实施方式的半导体装置。本实施方式的半导体装置a1具有:开关元件1、引线框2、栅极线52、源极线53、第一线61、第二线62以及密封树脂7。
34.图1是半导体装置a1的立体图。图2是半导体装置a1的平面。图3是沿着图2的iii-iii线的剖视图。图4是沿着图2的iv-iv线的剖视图。图5是沿着图2的v-v线的剖视图。在图2中,使密封树脂7透过,用假想线示出了该密封树脂7。为了便于理解,将半导体装置a1的厚度方向定义为第一方向z,将相对于第一方向z为直角的、俯视图(图2)的上下方向定义为第二方向y,将与第一方向z及第二方向y均为直角的、俯视图(图2)的左右方向定义为第三方向x。此外,以下说明中“上下”的语句是为了便于说明而使用的,并不限定本公开的半导体装置a1的设置姿势。
35.开关元件1是以si、sic为母材的开关元件,是实现半导体装置a1应实现的开关功能的元件。作为开关元件1,例如列举出sic-mosfet(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)、sic-双极晶体管(bipolar transistor)、sic-jfet(junction field effect transistor,结型场效应晶体管)、sic-igbt(insulated gate bipolar transistor,绝缘栅双极晶体管)等,在本实施方式中,以
开关元件1为sic-mosfet的情况为例进行说明。
36.如图3、图4所示,元件主面11是开关元件1的上表面。元件背面12是开关元件1的下表面。元件主面11和元件背面12在第一方向z上彼此朝向相反侧。
37.如图2~图5所示,开关元件1具有:漏极电极131、栅极电极132以及源极电极133。开关元件1具有温度传感器。在图示的例子中,温度传感器是温度检测用二极管15,但本公开并不限定于此。
38.漏极电极131配置于元件背面12。栅极电极132配置于元件主面11(配置有漏极电极131的面的相反侧的面)。源极电极133配置于元件主面11(与形成有栅极电极132的面相同的面)。源极电极133比栅极电极132大。开关元件1在对漏极电极131及源极电极133赋予了电位差的状态下对栅极电极132及源极电极133赋予驱动电压,由此来对漏极电极131及源极电极133进行导通/截止控制。
39.温度检测用二极管15具有通过半导体工艺在开关元件1中制作完成的pn结二极管部150、第一电极151以及第二电极152。在本实施方式中,pn结二极管部150形成于元件主面11侧,第一电极151和第二电极152配置于元件主面11。在本实施方式中,第一电极151是阳极电极,第二电极152是阴极电极。
40.在本实施方式中,开关元件1在厚度方向观察(第一方向z观察)时呈矩形形状。若列举开关元件1的尺寸的一例,则第一方向z观察的尺寸为1mm~10mm见方。开关元件1的厚度方向尺寸例如为40μm~700μm。
41.开关元件1经由接合材料3支承于后述的裸片焊盘(die pad)20。接合材料3是为了使开关元件1的漏极电极131与裸片焊盘20导通而使用例如tiniag系焊料、snagcu系焊料、pb焊料、烧制ag形成的导电性接合材料。
42.引线框2是具有导通性的部件,通过与电路基板(省略图示)接合,而构成开关元件1与电路基板的导通路径。引线框2由以cu为主成分的合金构成。考虑到耐腐蚀性、导电性、导热性、或接合性等,也可以对表面的一部分实施镀敷。引线框2由相同的引线框材料构成,包含:裸片焊盘20、第一端子21、第二端子22、第三端子23以及第四端子24。
43.裸片焊盘20具有表面20a和背面20b。表面20a是裸片焊盘20的上表面。表面20a是搭载有开关元件1的面,如图3~图5所示,开关元件1的元件背面12面向表面20a。背面20b是裸片焊盘20的下表面。表面20a以及背面20b均平坦,在第一方向z上彼此朝向相反侧。
44.在本实施方式中,在裸片焊盘20形成有从表面20a到背面20b的贯通孔20c。贯通孔20c在厚度方向观察(第一方向z观察)时与开关元件1分离。在本实施方式中,贯通孔20c在厚度方向观察时为圆形,但其形状没有特别限定。上述的裸片焊盘20是“基部”的一例。
45.第一端子21、第二端子22、第三端子23以及第四端子24在第三方向x上配置成彼此分离,在将半导体装置a1安装于例如电路基板(省略图示)时使用。
46.如图2所示,第一端子21配置成与裸片焊盘20分离,且沿着第二方向y延伸。第一端子21在第一方向z观察时配置于第三方向x上的最外侧(图中左侧)。第一端子21具有第一焊盘211和前端部212。第一焊盘211在第二方向y上最接近裸片焊盘20。前端部212是位于第一焊盘211的相反侧的第一端子21的前端部位,在第二方向y上位于距裸片焊盘20最远的位置。第一焊盘211与栅极线52接合。第一端子21经由栅极线52与栅极电极132导通。在本实施方式中,第一端子21是半导体装置a1的栅极端子。
47.第二端子22配置成与裸片焊盘20分离,且沿着第二方向y延伸。第一端子21在第一方向z观察时配置于第三方向x上的最外侧(图中右侧)。由此,第二端子22以及上述的第一端子21在第三方向x上位于彼此相反侧的最外侧。第二端子22具有第二焊盘221及前端部222。第二焊盘221在第二方向y上最接近裸片焊盘20。前端部222是位于第二焊盘221的相反侧的第二端子22的前端部位,在第二方向y上位于距裸片焊盘20最远的位置。第二焊盘221与源极线53接合。第二端子22经由源极线53与源极电极133导通。在本实施方式中,第二端子22是半导体装置a1的源极端子。第二焊盘221与第二线62接合。第二端子22经由第二线62与第二电极152导通。
48.第三端子23与裸片焊盘20相连,从该裸片焊盘20沿着第二方向y延伸。在本实施方式中,如图2所示,第三端子23在第一方向z观察时与裸片焊盘20的第二方向y上的一端(图中下端)且裸片焊盘20的第三方向x上的中央相连。第三端子23在第三方向x上位于第一端子21与第二端子22之间。第三端子23具有中间弯曲部233和前端部232。如图5所示,中间弯曲部233是在第三端子23中从密封树脂7露出的部分以在第一方向z上从裸片焊盘20偏向图中上方的方式弯曲的部分。前端部232是第三端子23的前端部位,在第二方向y上位于距裸片焊盘20最远的位置。第三端子23经由裸片焊盘20以及接合材料3与漏极电极131导通。在本实施方式中,第三端子23是半导体装置a1的漏极端子。
49.第四端子24配置成与裸片焊盘20分离,且沿着第二方向y延伸。第四端子24在第一方向z观察时位于第二端子22与第三端子23之间。第四端子24具有:第四焊盘241、前端部242以及弯曲部243。第四焊盘241在第二方向y上最接近裸片焊盘20。前端部242是位于第四焊盘241的相反侧的第四端子24的前端部位,在第二方向y上位于距裸片焊盘20最远的位置。弯曲部243位于第四焊盘241与前端部242之间,在第二方向y上靠近第四焊盘241设置。
50.如从图1、图2理解的那样,第四端子24中的比弯曲部243靠前端侧的部分偏向第一方向z的单侧(裸片焊盘20的表面20a朝向的一侧)。第四端子24具有弯曲部243,由此,第四端子24的前端部242比第一端子21、第二端子22以及第三端子23各自的前端部212、222、232偏向第一方向z的上述单侧(裸片焊盘20的表面20a朝向的一侧)。在图1中,与本实施方式不同,用假想线示出了第四端子24不具有弯曲部243而从第四焊盘241到前端部242沿着第二方向y笔直地延伸的情况下的形状。
51.第四端子24的第四焊盘241与第一线61接合。第四端子24经由第一线61与第一电极151导通。
52.如图2所示,第一端子21(栅极端子)的中心线c1与第三端子23(漏极端子)的中心线c3在第三方向x上的距离(第一距离d13)比第三端子23(漏极端子)的中心线c3与第四端子24的中心线c4在第三方向x上的距离(第二距离d34)大。另外,第一距离d13比第四端子24的中心线c4与第二端子22(源极端子)的中心线c2在第三方向x上的距离(第三距离d24)大。在本实施方式中,第二距离d34与第三距离d24实质上相同。另外,第二距离d34以及第三距离d24的合计与第一距离d13实质上相同。
53.如图2所示,栅极线52与开关元件1的栅极电极132和第一端子21的第一焊盘211接合,使开关元件1的栅极电极132和第一端子21导通。在图4中省略了栅极线52。
54.源极线53与开关元件1的源极电极133和第二端子22的第二焊盘221接合,使开关元件1的源极电极133和第二端子22导通。在图4、图5中省略了源极线53。
55.第一线61与开关元件1(温度检测用二极管15)的第一电极151和第四端子24的第四焊盘241接合,使温度检测用二极管15的第一电极151和第四端子24导通。在图5中省略了第一线61。
56.第二线62与开关元件1(温度检测用二极管15)的第二电极152和第二端子22的第二焊盘221接合,使温度检测用二极管15的第二电极152和第二端子22导通。
57.栅极线52、源极线53、第一线61以及第二线62例如由al(铝)、al合金、cu或者cu合金构成。此外,关于源极线53,该源极线53的线径可以大于其他线52、61、62的线径。可以设置多根源极线53。
58.密封树脂7是覆盖开关元件1、引线框2的一部分、栅极线52、源极线53、第一线61以及第二线62,并对它们进行保护的部件。具体而言,密封树脂7覆盖引线框2中的,裸片焊盘20、第一端子21的一部分(主要是第一焊盘211)、第二端子22的一部分(主要是第二焊盘221)、第三端子23的一部分(主要是中间弯曲部233)、第四端子24的一部分(主要是第四焊盘241)。密封树脂7是具有电绝缘性的热固化性合成树脂。密封树脂7的材质没有特别限定,例如由黑色的环氧树脂构成,也可以适当地混入填料。
59.在本实施方式中,密封树脂7具有:树脂主面71、树脂背面72、一对树脂第一侧面73以及一对树脂第二侧面74。树脂主面71是图3~图5所示的密封树脂7的上表面,是朝向与裸片焊盘20的表面20a相同的一侧的面。树脂背面72是图3~图5所示的密封树脂7的下表面,是朝向与裸片焊盘20的背面20b相同的一侧的面。树脂主面71以及树脂背面72是朝向第一方向z的面,彼此朝向相反侧。
60.如图5所示,一对树脂第一侧面73是在第二方向y上分离地形成的面。一对树脂第一侧面73在第二方向y上彼此朝向相反侧。图5所示的树脂第一侧面73的上端与树脂主面71相连,图5所示的树脂第一侧面73的下端与树脂背面72相连。在本实施方式中,第一端子21、第二端子22、第三端子23以及第四端子24各自的一部分从一方的树脂第一侧面73露出。
61.如图3、图4所示,一对树脂第二侧面74是在第三方向x上分离地形成的面。一对树脂第二侧面74在第三方向x上彼此朝向相反侧。图3、图4所示的树脂第二侧面74的上端与树脂主面71相连,图3、图4所示的树脂第二侧面74的下端与树脂背面72相连。
62.在密封树脂7形成有从图1所示的一对树脂第二侧面74的各自上部向密封树脂7的内部凹陷的一对凹部75。另外,如图1和图5所示,在密封树脂7形成有从树脂主面71到树脂背面72的树脂贯通孔76。在本实施方式中,树脂贯通孔76的中心与裸片焊盘20中的贯通孔20c的中心相同。另外,树脂贯通孔76的直径小于贯通孔20c的直径。在本实施方式中,贯通孔20c的孔壁全部由密封树脂7覆盖。与本实施方式的方式不同,可以构成为未形成贯通孔20c以及树脂贯通孔76。在本实施方式中,如图3~图5所示,裸片焊盘20的背面20b被密封树脂7覆盖,但也可以与之不同,构成为背面20b不被密封树脂7覆盖而从密封树脂7的树脂背面72露出。
63.在本实施方式中,第三端子23的靠近基端部的宽度(图2中的第三方向x的尺寸)大于其他第一端子21、第二端子22以及第四端子24的宽度,但第三端子23的靠近基端部的宽度也可以与第一端子21、第二端子22以及第四端子24的宽度为相同程度。此时,第一端子21、第二端子22、第三端子23以及第四端子24中从密封树脂7露出的部分的宽度尺寸对齐。
64.图6是表示本实施方式的半导体装置a1的电路结构的框图。如参照图2所说明的那
样,第四端子24与温度检测用二极管15的第一电极151导通。作为源极端子的第二端子22与温度检测用二极管15的第二电极152导通。
65.接着,对本实施方式的作用效果进行说明。
66.本实施方式的半导体装置a1具有:相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,并且具有第四端子24。开关元件1具有温度检测用二极管15,温度检测用二极管15的第一电极151经由第一线61与第四端子24导通。另一方面,温度检测用二极管15的第二电极152经由第二线62与其他端子(在本实施方式中为第二端子22)导通。根据这样的结构,使用与温度检测用二极管15导通的第四端子24以及第二端子22使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,通过利用二极管的电阻变化的温度依赖性,能够测量开关元件1的结温。另外,在本实施方式中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,由此,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
67.在本实施方式中,温度检测用二极管15的第二电极152与作为源极端子的第二端子22导通。源极端子(第二端子22)与作为基准电位的接地相连,电位实质上稳定为0v。共用该第二端子22作为温度检测用二极管15的端子,由此,即使在温度检测用二极管15中流过电流,也能够稳定地测量结温。这样的结构适于抑制端子数的增加,同时在开关元件1驱动时稳定地测量结温。
68.关于相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,第一端子21(栅极端子)以及第二端子22(源极端子)在第三方向x上位于彼此相反侧的最外侧。第三端子23(漏极端子)在第三方向x上位于第一端子21与第二端子22之间。根据这样的结构,第一端子21、第二端子22以及第三端子23(栅极端子、源极端子以及漏极端子)的配置与以往的3端子型的开关器件(半导体装置)一样,因此,容易应对向电路基板等的安装。
69.第一端子21的中心线c1与第三端子23的中心线c3在第三方向x上的第一距离d13大于第三端子23的中心线c3与第四端子24的中心线c4在第三方向x上的第二距离d34以及第四端子24的中心线c4与第二端子22的中心线c2在第三方向x上的第三距离d24。由此,第四端子24位于以相互间的距离相对小的状态排列的3个端子23、24、22的中央。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,能够容易地与其他第一至第三端子21~23进行区别。
70.在第四端子24中,比弯曲部243靠前端侧的部分偏向第一方向z的单侧(裸片焊盘20的表面20a朝向的一侧)。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,也能够容易地与其他第一至第三端子21~23进行区别。并且,关于在第四端子24中从密封树脂7露出的部分中的从弯曲部243到密封树脂7的范围,例如通过灌封(potting)处理等用绝缘性树脂覆盖时,能够适当确保第三端子23(漏极端子)与第二端子22(源极端子)的沿面距离。此时,能够提高第三端子23(漏极端子)与第二端子22(源极端子)的耐电压。
71.第四端子24也可以构成为不具有弯曲部243。此时,如图1中假想线所示,第四端子24沿着第二方向y笔直地延伸,第四端子24的第一方向z上的位置(上下方向上的位置)与第一端子21、第二端子22以及第三端子23各自的第一方向z上的位置实质上对齐。第四端子24
也可以构成为不具有弯曲部243,这一点在后述的变化中也一样。
72.图7表示上述的第一实施方式的半导体装置a1的第一变形例。本变形例的半导体装置a11与上述的半导体装置a1的不同主要在于第一端子21及第三端子23的结构、栅极线52、源极线53及第二线62各自的接合状态。在图7中,使密封树脂7透过,用假想线表示该密封树脂7。在图7以后的附图中,对与上述实施方式的半导体装置a1相同或类似的要素标注与上述实施方式相同的符号,适当省略说明。
73.在图7所示的半导体装置a11中,第一端子21与裸片焊盘20相连,从该裸片焊盘20沿着第二方向y延伸。如图7所示,第三端子23与裸片焊盘20的第三方向x上的图中左端相连。第一端子21具有中间弯曲部213和前端部212。中间弯曲部213是在第一端子21中从密封树脂7露出的部分以在第一方向z上从裸片焊盘20偏向上方的方式弯曲的部分。第一端子21经由裸片焊盘20以及接合材料3与漏极电极131导通。第一端子21是半导体装置a11的漏极端子。
74.第三端子23配置成与裸片焊盘20分离,且沿着第二方向y延伸。第三端子23具有第三焊盘231和前端部232。第三焊盘231在第二方向y上最接近裸片焊盘20。第三焊盘231与源极线53接合。第三端子23经由源极线53与源极电极133导通。第三端子23是半导体装置a11的源极端子。另外,第三焊盘231与第二线62接合。第三端子23经由第二线62与第二电极152导通。
75.在第二端子22中,第二焊盘221与栅极线52接合。第二端子22经由栅极线52与栅极电极132导通。第二端子22是半导体装置a11的栅极端子。
76.栅极线52与开关元件1的栅极电极132和第二端子22的第二焊盘221接合,使开关元件1的栅极电极132和第二端子22导通。源极线53与开关元件1的源极电极133和第三端子23的第三焊盘231接合,使开关元件1的源极电极133和第三端子23导通。第一线61与开关元件1(温度检测用二极管15)的第一电极151和第四端子24的第四焊盘241接合,使温度检测用二极管15的第一电极151和第四端子24导通。第二线62与开关元件1(温度检测用二极管15)的第二电极152和第三端子23的第三焊盘231接合,使温度检测用二极管15的第二电极152和第三端子23导通。
77.半导体装置a11具有相当于漏极端子、栅极端子及源极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22及第三端子23,并且具有第四端子24。开关元件1具有温度检测用二极管15,温度检测用二极管15的第一电极151经由第一线61与第四端子24导通。另一方面,温度检测用二极管15的第二电极152经由第二线62与其他端子(在本变形例中为第三端子23)导通。根据这样的结构,使用与温度检测用二极管15导通的第四端子24以及第三端子23使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,利用二极管的电阻变化的温度依赖性,由此,能够测量开关元件1的结温。另外,在本实施方式中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,由此,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
78.在本实施方式中,温度检测用二极管15的第二电极152与作为源极端子的第三端子23导通。源极端子(第三端子23)与作为基准电位的接地相连,电位实质上稳定为0v。共用该第三端子23作为温度检测用二极管15的端子,由此,即使在温度检测用二极管15中流过电流,也能够稳定地测量结温。这样的结构适于抑制端子数的增加,同时在开关元件1驱动时稳定地测量结温。
79.第一端子21的中心线c1与第三端子23的中心线c3在第三方向x上的第一距离d13大于第三端子23的中心线c3与第四端子24的中心线c4在第三方向x上的第二距离d34以及第四端子24的中心线c4与第二端子22的中心线c2在第三方向x上的第三距离d24。由此,第四端子24位于以相互间的距离相对小的状态排列的3根端子23、24、22的中央。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,能够容易地与其他第一至第三端子21~23进行区别。
80.如图7所示,在第一方向z观察时,作为源极端子的第三端子23与作为漏极端子的第一端子21在第三方向x上相邻。第一端子21与第三端子23在第三方向x上的第一距离d13相对大,能够适当确保第一端子21(漏极端子)与第三端子23(源极端子)的沿面距离。由此,能够提高第一端子21(漏极端子)与第三端子23(源极端子)的耐电压。
81.图8表示上述的第一实施方式的半导体装置a1的第二变形例。本变形例的半导体装置a12与上述的半导体装置a1的不同在于栅极线52、源极线53以及第二线62各自的接合状态。在图8中,使密封树脂7透过,用假想线表示该密封树脂7。
82.在图8所示的半导体装置a12中,第一端子21、第二端子22、第三端子23以及第四端子24的结构与上述的半导体装置a1(参照图2)相同。
83.第一端子21的第一焊盘211与源极线53接合。第一端子21经由源极线53与源极电极133导通。第一端子21是半导体装置a12的源极端子。另外,第一焊盘211与第二线62接合。第一端子21经由第二线62与第二电极152导通。
84.第二端子的第二焊盘221与栅极线52接合。第二端子22经由栅极线52与栅极电极132导通。第二端子22是半导体装置a12的栅极端子。
85.第三端子23经由裸片焊盘20以及接合材料3与漏极电极131导通。第三端子23是半导体装置a12的漏极端子。
86.栅极线52与开关元件1的栅极电极132和第二端子22的第二焊盘221接合,使开关元件1的栅极电极132和第二端子22导通。源极线53与开关元件1的源极电极133和第一端子21的第一焊盘211接合,使开关元件1的源极电极133和第一端子21导通。第一线61与开关元件1(温度检测用二极管15)的第一电极151和第四端子24的第四焊盘241接合,使温度检测用二极管15的第一电极151和第四端子24导通。第二线62与开关元件1(温度检测用二极管15)的第二电极152和第一端子21的第一焊盘211接合,使温度检测用二极管15的第二电极152和第一端子21导通。
87.半导体装置a12具有相当于源极端子、栅极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,并且具有第四端子24。开关元件1具有温度检测用二极管15,温度检测用二极管15的第一电极151经由第一线61与第四端子24导通。另一方面,温度检测用二极管15的第二电极152经由第二线62与其他端子(在本变形例中为第一端子21)导通。根据这样的结构,使用与温度检测用二极管15导通的第四端子24以及第三端子23使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,利用二极管的电阻变化的温度依赖性,由此,能够测量开关元件1的结温。在本实施方式中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,由此,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
88.在本实施方式中,温度检测用二极管15的第二电极152与作为源极端子的第一端子21导通。源极端子(第一端子21)与作为基准电位的接地相连,电位实质上稳定为0v。共用
该第一端子21作为温度检测用二极管15的端子,由此,即使在温度检测用二极管15中流过电流,也能够稳定地测量结温。这样的结构适于抑制端子数的增加,同时在开关元件1驱动时稳定地测量结温。
89.关于相当于源极端子、栅极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,第一端子21(源极端子)以及第二端子22(栅极端子)在第三方向x上位于彼此相反侧的最外侧。第三端子23(漏极端子)在第三方向x上位于第一端子21与第二端子22之间。根据这样的结构,第一端子21、第二端子22以及第三端子23(源极端子、栅极端子以及漏极端子)的配置与以往的3端子型的开关器件(半导体装置)一样,因此,容易应对向电路基板等的安装。
90.第一端子21的中心线c1与第三端子23的中心线c3在第三方向x上的第一距离d13大于第三端子23的中心线c3与第四端子24的中心线c4在第三方向x上的第二距离d34以及第四端子24的中心线c4与第二端子22的中心线c2在第三方向x上的第三距离d24。由此,第四端子24位于以相互间的距离相对小的状态排列的3个端子23、24、22的中央。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,能够容易地与其他第一至第三端子21~23进行区别。
91.如图8所示,在第一方向z观察时,作为源极端子的第一端子21与作为漏极端子的第三端子23在第三方向x上相邻。并且,第一端子21与第三端子23在第三方向x上的第一距离d13相对大,能够适当确保第一端子21(源极端子)与第三端子23(漏极端子)的沿面距离。由此,能够提高第一端子21(源极端子)与第三端子23(漏极端子)的耐电压。
92.图9~图11示出了本公开的第二实施方式的半导体装置。本实施方式的半导体装置a2具有基板2a、第一端子41、第二端子42、第三端子43以及第四端子44来代替上述实施方式的引线框2。在图9中,使密封树脂7透过,用假想线表示该密封树脂7。
93.在本实施方式中,基板2a具有:绝缘层25、表面导电层26以及背面金属层27。绝缘层25是由绝缘性材料构成的板状部件。绝缘层25在第一方向z观察时为矩形形状。基板2a的材质没有特别限定,例如由氧化铝、氮化铝、氮化硅、氮化硼、石墨等陶瓷构成。
94.表面导电层26层叠配置于基板2a的上表面,主要构成向开关元件1的导通路径。表面导电层26的材质没有特别限定,由cu等金属及它们的合金形成,根据需要也可以是具有ni、ag等镀层的结构。表面导电层26的形成方法没有特别限定,例如,可以将金属板部件与基板2a的上表面接合。
95.如图10、图11所示,表面导电层26具有表面26a和背面26b。表面26a是表面导电层26的上表面。表面26a(后述的漏极电极部261中的表面26a部分)是搭载有开关元件1的面,开关元件1的元件背面12面向表面26a。背面26b是表面导电层26的下表面。表面26a以及背面26b均平坦,在第一方向z上彼此朝向相反侧。
96.表面导电层26具有漏极电极部261及源极电极部263。
97.漏极电极部261是安装有开关元件1且与第三端子43接合的部位。开关元件1经由接合材料3支承于绝缘层25以及漏极电极部261(表面导电层26)。在本实施方式中,漏极电极部261为占据表面导电层26的过半的大小。源极电极部263是与开关元件1的源极电极133导通并与第二端子42接合的部位。源极电极部263与漏极电极部261分离。上述结构的表面导电层26是“基部”的一例。
98.如图10、图11所示,背面金属层27层叠配置于基板2a的下表面。背面金属层27与漏极电极部261以及开关元件1绝缘。在本实施方式中,背面金属层27形成为覆盖基板2a的下表面的大部分的大小以及形状。即,背面金属层27在第一方向z观察时,与漏极电极部261的大致整体以及开关元件1重叠。
99.第一端子41、第二端子42、第三端子43以及第四端子44构成半导体装置a2的外部与开关元件1的导通路径。这些端子41~44在第三方向x上配置成彼此分离,在将半导体装置a2安装于例如电路基板(省略图示)时使用。
100.如图9所示,第一端子41沿着第二方向y延伸,具有:接合部411、弯曲部412以及前端部413。接合部411是与基板2a的上表面接合的部位,是第一端子41的根部。接合部411与基板2a的上表面的接合方法没有特别限定,例如适当采用使用了各种接合材料的接合即可。弯曲部412是与接合部411相连的弯曲形状的部位,是使弯曲部412与前端部413之间的部分在第一方向z上从背面金属层27分离的形状。前端部413是位于接合部411的相反侧的第一端子41的前端。接合部411与栅极线52接合。第一端子41经由栅极线52与栅极电极132导通。在本实施方式中,第一端子41是半导体装置a2的栅极端子。
101.第二端子42沿着第二方向y延伸,在第一方向z观察时配置于第三方向x上的最外侧(图中右侧)。第二端子42具有:接合部421、弯曲部422以及前端部423。接合部421是与源极电极部263接合的部位,是第二端子42的根部。接合部421与源极电极部263的接合方法没有特别限定,适当采用使用了导电性接合材料的接合、超声波接合、电阻焊接等各种方法即可。在本实施方式中,使用导电性接合材料。弯曲部422是与接合部421相连的弯曲形状的部位,是使弯曲部422与前端部423之间的部分在第一方向z上从背面金属层27分离的形状。前端部423是位于接合部421的相反侧的第二端子42的前端。源极电极部263与源极线53接合。第二端子42经由源极电极部263及源极线53与源极电极133导通。在本实施方式中,第二端子42是半导体装置a2的源极端子。另外,源极电极部263与第二线62接合。第二端子42经由源极电极部263以及第二线62与第二电极152导通。
102.第三端子43沿着第二方向y延伸,在第一方向z观察时配置于第三方向x上的第一端子41与第二端子42的中间。第三端子43具有:接合部431、弯曲部432以及前端部433。接合部431是与漏极电极部261接合的部位,是第三端子43的根部。接合部431与漏极电极部261的接合方法没有特别限定,适当采用使用了导电性接合材料的接合、超声波接合、电阻焊接等各种方法即可。在本实施方式中,使用导电性接合材料。弯曲部432是与接合部431相连的弯曲形状的部位,是使弯曲部432与前端部433之间的部分在第一方向z上从背面金属层27分离的形状。前端部433是位于接合部431的相反侧的第三端子43的前端。第二端子42经由漏极电极部261以及接合材料3与漏极电极131导通。在本实施方式中,第三端子43是半导体装置a2的漏极端子。
103.第四端子44沿着第二方向y延伸,在第一方向z观察时配置于第三方向x上的第二端子42与第三端子43之间。第四端子44具有:接合部441、弯曲部442、前端部443以及弯曲部444。接合部441是与基板2a的上表面接合的部位,是第四端子44的根部。接合部441与基板2a的上表面的接合方法没有特别限定,例如适当采用使用了各种接合材料的接合即可。弯曲部442是与接合部441相连的弯曲形状的部位,是使弯曲部442与前端部443之间的部分在第一方向z上从背面金属层27分离的形状。前端部443是位于接合部441的相反侧的第四端
子44的前端。弯曲部444位于弯曲部442与前端部443之间,设置成靠近弯曲部442。
104.弯曲部444是使该弯曲部444与前端部443之间的部分在第一方向z上从背面金属层27分离的形状。由此,第四端子44中的比弯曲部444靠前端侧的部分偏向第一方向z的单侧(表面导电层26的表面26a朝向的一侧)。第四端子44具有弯曲部444,由此,第四端子44的前端部443比第一端子41、第二端子42以及第三端子43各自的前端部413、423、433偏向第一方向z的上述单侧(表面导电层26的表面26a朝向的一侧)。
105.第四端子44的接合部441与第一线61接合。第四端子44经由第一线61与第一电极151导通。
106.如图9所示,第一端子41(栅极端子)的中心线c1与第三端子43(漏极端子)的中心线c3在第三方向x上的距离(第一距离d13)大于第三端子43(漏极端子)的中心线c3与第四端子44的中心线c4在第三方向x上的距离(第二距离d34)。另外,第一距离d13大于第四端子44的中心线c4与第二端子42(源极端子)的中心线c2在第三方向x上的距离(第三距离d24)。在本实施方式中,第二距离d34与第三距离d24实质上相同。另外,第二距离d34以及第三距离d24的合计与第一距离d13实质上相同。
107.如图9所示,栅极线52与开关元件1的栅极电极132和第一端子41的接合部411接合,使开关元件1的栅极电极132和第一端子41导通。在图10中省略了栅极线52。
108.源极线53与开关元件1的源极电极133和源极电极部263接合,使开关元件1的源极电极133和第二端子42导通。在图10、图11中省略了源极线53。
109.第一线61与开关元件1(温度检测用二极管15)的第一电极151和第四端子44的接合部441接合,使温度检测用二极管15的第一电极151和第四端子44导通。在图11中省略了第一线61。
110.第二线62与开关元件1(温度检测用二极管15)的第二电极152和第二端子42的源极电极部263接合,使温度检测用二极管15的第二电极152和第二端子42导通。
111.密封树脂7覆盖开关元件1、基板2a的一部分、第一端子41的一部分、第二端子42的一部分、第三端子43的一部分、第四端子44的一部分、栅极线52、源极线53、第一线61以及第二线62,并对它们进行保护。
112.在本实施方式中,密封树脂7具有:树脂主面71、树脂背面72、一对树脂第一侧面73以及一对树脂第二侧面74。树脂主面71是图10、图11所示的密封树脂7的上表面,是朝向与表面导电层26的表面26a相同的一侧的面。树脂背面72是图10、图11所示的密封树脂7的下表面,是朝向与表面导电层26的背面26b相同的一侧的面。树脂主面71以及树脂背面72是朝向第一方向z的面,彼此朝向相反侧。
113.如图10、图11所示,在本实施方式中,背面金属层27的单面整体从密封树脂7的树脂背面72露出。该背面金属层27的单面与树脂背面72齐平。
114.如图11所示,一对树脂第一侧面73是在第二方向y上分离地形成的面。一对树脂第一侧面73在第二方向y上彼此朝向相反侧。图11所示的树脂第一侧面73的上端与树脂主面71相连,图11所示的树脂第一侧面73的下端与树脂背面72相连。在本实施方式中,第一端子41、第二端子42、第三端子43以及第四端子44各自的一部分从一方的树脂第一侧面73露出。
115.如图10所示,一对树脂第二侧面74是在第三方向x上分离地形成的面。一对树脂第二侧面74在第三方向x上彼此朝向相反侧。图10所示的树脂第二侧面74的上端与树脂主面
71相连,图10所示的树脂第二侧面74的下端与树脂背面72相连。
116.接着,对本实施方式的作用效果进行说明。
117.本实施方式的半导体装置a2具有相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子41、第二端子42以及第三端子43,并且具有第四端子44。开关元件1具有温度检测用二极管15,温度检测用二极管15的第一电极151经由第一线61与第四端子44导通。另一方面,温度检测用二极管15的第二电极152经由第二线62与其他端子(在本实施方式中为第二端子42)导通。根据这样的结构,使用与温度检测用二极管15导通的第四端子44以及第二端子42使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,利用二极管的电阻变化的温度依赖性,由此,能够测量开关元件1的结温。另外,在本实施方式中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子44,由此,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
118.在本实施方式中,温度检测用二极管15的第二电极152与作为源极端子的第二端子42导通。源极端子(第二端子42)与作为基准电位的接地相连,电位实质上稳定为0v。共用该第二端子42作为温度检测用二极管15的端子,由此,即使在温度检测用二极管15中流过电流,也能够稳定地测量结温。这样的结构适于抑制端子数的增加,同时在开关元件1驱动时稳定地测量结温。
119.关于相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子41、第二端子42以及第三端子43,第一端子41(栅极端子)以及第二端子42(源极端子)在第三方向x上位于彼此相反侧的最外侧。另外,第三端子43(漏极端子)在第三方向x上位于第一端子41与第二端子42之间。根据这样的结构,第一端子41、第二端子42以及第三端子43(栅极端子、源极端子以及漏极端子)的配置与以往的3端子型的开关器件(半导体装置)一样,因此,容易应对向电路基板等的安装。
120.第一端子41的中心线c1与第三端子43的中心线c3在第三方向x上的第一距离d13大于第三端子43的中心线c3与第四端子44的中心线c4在第三方向x上的第二距离d34以及第四端子44的中心线c4与第二端子42的中心线c2在第三方向x上的第三距离d24。由此,第四端子44位于以相互间的距离相对小的状态排列的3个端子43、44、42的中央。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子44,能够容易地与其他第一至第三端子41~43进行区别。
121.另外,在第四端子44中,比弯曲部444靠前端侧的部分偏向第一方向z的单侧(表面导电层26的表面26a朝向的一侧)。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子44,能够容易地与其他第一至第三端子41~43进行区别。并且,关于在第四端子44中从密封树脂7露出的部分中的从弯曲部444到密封树脂7的范围,例如通过灌封处理等用绝缘性树脂覆盖时,能够适当确保第三端子43(漏极端子)与第二端子42(源极端子)的沿面距离。此时,能够提高第三端子43(漏极端子)与第二端子42(源极端子)的耐电压。
122.第四端子44可以构成为不具有弯曲部444。此时,第四端子44沿着第二方向y笔直地延伸,第四端子44的第一方向z上的位置(上下方向上的位置)与第一端子41、第二端子42以及第三端子43各自的第一方向z上的位置实质上对齐。
123.图12、图13表示本公开的第三实施方式的半导体装置。本实施方式的半导体装置
a3与上述实施方式的半导体装置a1的不同在于温度检测用二极管15的结构。在图12中,使密封树脂7透过,用假想线表示该密封树脂7。
124.在本实施方式中,温度检测用二极管15的第一电极151配置于元件主面11,另一方面,第二电极152配置于元件背面12。pn结二极管部150在开关元件1的厚度方向(第一方向z)上形成。在本实施方式中,配置于元件背面12的漏极电极131兼作第二电极152。作为漏极端子的第三端子23经由裸片焊盘20以及接合材料3与漏极电极131(第二电极152)导通。在本实施方式中,未设置第二线62。
125.本实施方式的半导体装置a3具有相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,并且具有第四端子24。开关元件1具有温度检测用二极管15,温度检测用二极管15的第一电极151经由第一线61与第四端子24导通。另一方面,温度检测用二极管15的第二电极152与其他端子(在本实施方式中为第三端子23)导通。根据这样的结构,使用与温度检测用二极管15导通的第四端子24以及第三端子23使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,利用二极管的电阻变化的温度依赖性,由此,能够测量开关元件1的结温。另外,在本实施方式中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,由此,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
126.关于相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,第一端子21(栅极端子)以及第二端子22(源极端子)在第三方向x上位于彼此相反侧的最外侧。另外,第三端子23(漏极端子)在第三方向x上位于第一端子21与第二端子22之间。根据这样的结构,第一端子21、第二端子22以及第三端子23(栅极端子、源极端子以及漏极端子)的配置与以往的3端子型的开关器件(半导体装置)一样,因此,容易应对向电路基板等的安装。
127.第一端子21的中心线c1与第三端子23的中心线c3在第三方向x上的第一距离d13大于第三端子23的中心线c3与第四端子24的中心线c4在第三方向x上的第二距离d34以及第四端子24的中心线c4与第二端子22的中心线c2在第三方向x上的第三距离d24。由此,第四端子24位于以相互间的距离相对小的状态排列的3个端子23、24、22的中央。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,能够容易地与其他第一至第三端子21~23进行区别。
128.在第四端子24中,比弯曲部243靠前端侧的部分偏向第一方向z的单侧(裸片焊盘20的表面20a朝向的一侧)。根据这样的结构,关于用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,能够容易地与其他第一至第三端子21~23进行区别。并且,关于在第四端子24中从密封树脂7露出的部分中的从弯曲部243到密封树脂7的范围,例如通过灌封处理等用绝缘性树脂覆盖时,能够适当确保第三端子23(漏极端子)与第二端子22(源极端子)的沿面距离。此时,能够提高第三端子23(漏极端子)与第二端子22(源极端子)的耐电压。
129.图14、图15表示本公开的第四实施方式的半导体装置。本实施方式的半导体装置a4与上述的半导体装置a1的不同在于第一端子21至第四端子24的具体结构,与之相伴地栅极线52、源极线53、第一线61以及第二线62的接合状态与上述的半导体装置a1适当不同。在图14中,使密封树脂7透过,用假想线表示该密封树脂7。
130.在图14所示的半导体装置a4中,第一端子21配置成与裸片焊盘20分离,且向第二
方向y的一侧(图中下侧)延伸。第一端子21在第一方向z观察时配置于第三方向x上的最外侧(图中左侧)。第一端子21具有第一焊盘211和前端部212。第一端子21经由栅极线52与栅极电极132导通。在本实施方式中,第一端子21是半导体装置a4的栅极端子。
131.第二端子22与裸片焊盘20分离,且配置在第二方向y的一侧(图14的图中下侧)。第二端子22具有第二焊盘221及多个前端部222。第二焊盘221配置成在第一方向z观察时从第三方向x上的中央遍及右端。多个前端部222在第三方向x上彼此隔开间隔地排列,分别与第二焊盘221相连。第二端子22(第二焊盘221)经由源极线53与源极电极133导通。在本实施方式中,第二端子22是半导体装置a4的源极端子。第二焊盘221与第二线62接合。第二端子22经由第二线62与第二电极152导通。
132.第三端子23与裸片焊盘20相连,相对于裸片焊盘20配置在第二方向y的另一侧(图14的图中上侧)。第三端子23在第三方向x上为长条状。如图15所示,第三端子23经由裸片焊盘20以及接合材料3与漏极电极131导通。在本实施方式中,第三端子23是半导体装置a4的漏极端子。
133.第四端子24配置成与裸片焊盘20分离,且向第二方向y的一侧(图14的图中下侧)延伸。第四端子24在第一方向z观察时配置于第三方向x上的图中靠左的位置。第四端子24具有第四焊盘241及前端部242。第四端子24的第四焊盘241与第一线61接合。第四端子24经由第一线61与第一电极151导通。
134.如图14所示,栅极线52与开关元件1的栅极电极132和第一端子21的第一焊盘211接合,使开关元件1的栅极电极132和第一端子21导通。源极线53与开关元件1的源极电极133和第二端子22的第二焊盘221接合,使开关元件1的源极电极133和第二端子22导通。此外,在图15中省略了源极线53。
135.第一线61与开关元件1(温度检测用二极管15)的第一电极151和第四端子24的第四焊盘241接合,使温度检测用二极管15的第一电极151和第四端子24导通。第二线62与开关元件1(温度检测用二极管15)的第二电极152和第二端子22的第二焊盘221接合,使温度检测用二极管15的第二电极152和第二端子22导通。在图15中省略了第二线62。
136.半导体装置a4具有相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,并且具有第四端子24。开关元件1具有温度检测用二极管15,温度检测用二极管15的第一电极151经由第一线61与第四端子24导通。另一方面,温度检测用二极管15的第二电极152经由第二线62与其他端子(在本实施方式中为第二端子22)导通。根据这样的结构,使用与温度检测用二极管15导通的第四端子24以及第二端子22使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,利用二极管的电阻变化的温度依赖性,由此,能够测量开关元件1的结温。另外,在本实施方式中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24,由此,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
137.在本实施方式中,温度检测用二极管15的第二电极152与作为源极端子的第二端子22导通。源极端子(第二端子22)与作为基准电位的接地相连,电位实质上稳定为0v。共用该第二端子22作为温度检测用二极管15的端子,由此,即使在温度检测用二极管15中流过电流,也能够稳定地测量结温。这样的结构适于抑制端子数的增加,同时在开关元件1驱动时稳定地测量结温。
138.图16表示本公开的第五实施方式的半导体装置。本实施方式的半导体装置a5与上述的半导体装置a4相比,追加设置有第五端子250,与之相伴地第二线62的接合状态与上述的半导体装置a4不同。在图16中,使密封树脂7透过,用假想线表示该密封树脂7。
139.第五端子250配置成与裸片焊盘20分离,且向第二方向y的一侧(图16的图中下侧)延伸。第五端子250在第一方向z观察时配置于第三方向x上的靠图中中央的位置。第五端子250具有第五焊盘251及前端部252。第五焊盘251与第二线62接合。第五端子250经由第二线62与第二电极152导通。
140.如图16所示,栅极线52与开关元件1的栅极电极132和第一端子21的第一焊盘211接合,使开关元件1的栅极电极132和第一端子21导通。源极线53与开关元件1的源极电极133和第二端子22的第二焊盘221接合,使开关元件1的源极电极133和第二端子22导通。
141.第一线61与开关元件1(温度检测用二极管15)的第一电极151和第四端子24的第四焊盘241接合,使温度检测用二极管15的第一电极151和第四端子24导通。第二线62与开关元件1(温度检测用二极管15)的第二电极152和第五端子250的第五焊盘251接合,使温度检测用二极管15的第二电极152和第五端子250导通。
142.半导体装置a5具有相当于栅极端子、源极端子以及漏极端子这3个端子的第一端子21、第二端子22以及第三端子23,并且具有第四端子24以及第五端子250。开关元件1具有温度检测用二极管15,温度检测用二极管15的第一电极151经由第一线61与第四端子24导通。另一方面,温度检测用二极管15的第二电极152经由第二线62与第五端子250导通。根据这样的结构,使用与温度检测用二极管15导通的第四端子24以及第五端子250使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,利用二极管的电阻变化的温度依赖性,由此,能够测量开关元件1的结温。另外,在本实施方式中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的第四端子24以及第五端子250,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
143.本公开的半导体装置不限于上述的实施方式。本公开的半导体装置的各部的具体结构可以自由地进行各种设计变更。
144.例如,图17及图18是表示第三实施方式的半导体装置的变形例的图。在第三实施方式的半导体装置a3(参照图12、图13)中,温度传感器(温度检测用二极管)15的第二电极152(例如,阴极电极或阳极电极)与开关元件1的漏极电极131共用化。即,第二电极152和漏极电极131不经由线等独立连接部件而相互直接接合,或者,第二电极152和漏极电极131相互一体地形成。在本变形例的半导体装置a6中,温度传感器15的1个电极(在图示的例子中为阴极电极152)在开关元件1的上表面与该元件的源极电极133直接相连。即,在半导体装置a6中,阴极电极152和源极电极133在芯片内共用化。
145.具体而言,在半导体装置a6中,作为温度传感器15,使用设置于sic基板(开关元件1)的主面的二极管150(参照图18)。温度传感器15包含由掺杂有p型杂质的多晶硅构成的阴极和由掺杂有n型杂质的多晶硅构成的阳极。在sic基板与温度传感器15之间形成有绝缘膜,但省略图示。
146.在sic基板的有源区隔着栅极绝缘膜形成有栅极电极132。有源区具有掺杂有n型杂质的源极区、掺杂有p型杂质的体区,但省略图示。
147.在sic基板的表面上形成有层间绝缘膜,在层间绝缘膜上形成有由铝等金属构成
的源极电极133。栅极电极132通过层间绝缘膜和栅极绝缘膜而与源极电极133、源极区、体区电分离。源极电极133经由设置于层间绝缘膜的开口部,与sic基板的源极区、体区电连接。
148.在温度传感器15的上部形成有阳极电极151和阴极电极152。阳极电极151和阴极电极152分别经由层间绝缘膜的开口部与二极管的阳极和阴极电连接。如上所述,在该变形例中,阴极电极152与源极电极133共用化。在图示的例子中,阴极电极152及源极电极133经由中间的导电连结部152a彼此电连接。此外,阴极电极152、中间连结部152a以及源极电极133由相同的导电材料作为整体而一体形成,在图17以及图18中为了表示这些部件间的边界而记载的虚线是为了方便而表示的。另外,只要没有另外不同的记载,半导体装置a6的结构除了上述2个电极共用化这一点以外,与例如图9~图11所示的第二实施方式的半导体装置a2的结构一样,省略与共用的部件相关的说明。
149.根据图17和图18所示的结构,使用与温度传感器即温度检测用二极管15导通的端子42和端子44使电流流过温度检测用二极管15来测量电压,利用二极管的电阻变化的温度依赖性,由此,能够测量开关元件1的结温。另外,在本变形例中,具有用于与温度检测用二极管15导通的专用的端子44,由此,能够驱动开关元件1,同时使用温度检测用二极管15来测量结温。
150.在上述的变形例中,通过线53将源极电极133与源极端子42连接,但也可以代替线53而使用由铜构成的金属板(例如截面矩形形状的长条状的金属片)。此时,源极电极133及源极端子42与金属板经由焊料等接合材料而接合。栅极电极132与栅极端子41的连接、阳极电极151与端子44的连接如图所示,可以通过线52以及线61来进行,也可以代替线52、61而使用金属板来进行连接。在经由金属板将源极电极133与源极端子42接合时,优选在源极电极133(进而阴极电极152)上形成镀镍层或镍/钯/镀金层。此时,在阳极电极151、栅极电极132也形成与源极电极133相同的镀敷构造。
151.本公开包含以下的附记所记载的结构。
152.附记1.
153.一种半导体装置,具有:
154.开关元件,其具有在第一方向上彼此朝向相反侧的元件主面和元件背面、以及漏极电极、栅极电极和源极电极,所述开关元件通过在对所述漏极电极和所述源极电极间赋予了电位差的状态下对所述栅极电极和所述源极电极间赋予驱动电压,从而对所述漏极电极和所述源极电极间进行导通/截止控制;
155.基部,其具有在所述第一方向上彼此朝向相反侧的表面和背面,所述基部以所述元件背面面向所述表面的方式支承所述开关元件;以及
156.第一端子、第二端子、第三端子和第四端子,它们分别向相对于所述第一方向成直角的第二方向延展,
157.所述开关元件具有:温度检测用二极管,其具有配置于所述元件主面的第一电极,
158.所述漏极电极、所述栅极电极和所述源极电极分别与所述第一端子、所述第二端子和所述第三端子中的某一个导通,
159.所述第一电极经由第一线与所述第四端子导通。
160.附记2.
161.根据附记1所述的半导体装置,其中,
162.所述第一端子、所述第二端子、所述第三端子及所述第四端子沿着所述第二方向的一侧延伸,且在与所述第一方向及所述第二方向均为直角的第三方向上配置成彼此分离,
163.所述第一端子及所述第二端子在所述第三方向上位于彼此相反侧的最外侧,所述第三端子在所述第三方向上位于所述第一端子与所述第二端子之间,所述第四端子位于所述第二端子与所述第三端子之间。
164.附记3.
165.根据附记2所述的半导体装置,其中,
166.所述温度检测用二极管具有第二电极,
167.所述第二电极与所述第一端子、所述第二端子以及所述第三端子中的某一个导通。
168.附记4.
169.根据附记3所述的半导体装置,其中,
170.所述第一端子与所述第三端子在所述第三方向上的第一距离大于所述第三端子与所述第四端子在所述第三方向上的第二距离、以及所述第四端子与所述第二端子在所述第三方向上的第三距离。
171.附记5.
172.根据附记4所述的半导体装置,其中,
173.所述栅极电极与所述第一端子导通,所述源极电极与所述第二端子导通,所述漏极电极与所述第三端子导通。
174.附记6.
175.根据附记5所述的半导体装置,其中,
176.所述第二电极与所述第二端子导通。
177.附记7.
178.根据附记4所述的半导体装置,其中,
179.所述漏极电极与所述第一端子导通,所述栅极电极与所述第二端子导通,所述源极电极与所述第三端子导通。
180.附记8.
181.根据附记7所述的半导体装置,其中,
182.所述第二电极与所述第三端子导通。
183.附记9.
184.根据附记3或4所述的半导体装置,其中,
185.所述第二电极配置于所述元件主面,并经由第二线与所述第一端子、所述第二端子以及所述第三端子中的某一个导通。
186.附记10.
187.根据附记3或4所述的半导体装置,其中,
188.所述第二电极配置于所述元件背面。
189.附记11.
190.根据附记2~4中任一项所述的半导体装置,其中,
191.所述栅极电极以及所述源极电极配置于所述元件主面,所述漏极电极配置于所述元件背面,
192.所述栅极电极以及所述源极电极经由栅极线以及源极线与所述第一端子、所述第二端子以及所述第三端子中的某一个导通。
193.附记12.
194.根据附记2~11中任一项所述的半导体装置,其中,
195.所述半导体装置具有:引线框,其包含所述基部以及所述第三端子,
196.所述第三端子从所述基部沿着所述第二方向延展。
197.附记13.
198.根据附记2~11中任一项所述的半导体装置,其中,
199.所述半导体装置具有:基板,其具有构成所述基部的表面导电层和层叠了该表面导电层的绝缘层。
200.附记14.
201.根据附记2~13中任一项所述的半导体装置,其中,
202.所述第四端子中的至少所述第二方向上的所述一侧的前端部与所述第一端子、所述第二端子以及所述第三端子各自的所述第一方向上的所述一侧的前端部相比,在所述第一方向上偏向所述基部的所述表面朝向的一侧。
203.附记15.
204.根据附记1所述的半导体装置,其中,
205.所述第一端子、所述第二端子及所述第四端子配置于所述第二方向的一侧,且在与所述第一方向及所述第二方向均为直角的第三方向上配置成彼此分离,
206.所述第三端子配置于所述第二方向的另一侧,
207.所述栅极电极与所述第一端子导通,所述源极电极与所述第二端子导通,所述漏极电极与所述第三端子导通。
208.附记16.
209.根据附记15所述的半导体装置,其中,
210.所述温度检测用二极管具有第二电极,
211.所述第二电极与所述第二端子导通。
212.附记17.
213.根据附记15所述的半导体装置,其中,
214.所述半导体装置具有:第五端子,其向所述第二方向的所述一侧延展,
215.所述温度检测用二极管具有第二电极,
216.所述第二电极与所述第五端子导通。
217.附记18.
218.根据附记15~17中任一项所述的半导体装置,其中,
219.所述半导体装置具有:引线框,其包含所述基部以及所述第三端子,
220.所述第三端子从所述基部向所述第二方向的所述另一侧延展。
221.附记19.
222.根据附记1~18中任一项所述的半导体装置,其中,
223.所述半导体装置具有:密封树脂,其覆盖所述基部、所述第一至第四端子各自的一部分以及所述开关元件。
224.附记20.
225.根据附记1~19中任一项所述的半导体装置,其中,
226.所述开关元件是sic开关元件。
227.附记21.
228.一种半导体装置,具有:
229.开关元件、第一外部端子、第二外部端子、第三外部端子、以及第四外部端子,
230.所述开关元件具有:
231.元件主面以及元件背面,其在第一方向上彼此朝向相反侧;
232.第一主电极(源极电极/发射极电极),其配置于所述元件主面;
233.栅极电极,其配置于所述元件主面;
234.第二主电极(漏极电极/集电极电极),其配置于所述元件背面;
235.温度检测用二极管,其具有阳极以及阴极;以及
236.第一电极,其与所述阳极以及阴极的一方电连接并且配置于所述元件主面,
237.所述第一外部端子与所述第二主电极电连接,
238.所述第二外部端子与所述栅极电极电连接,
239.所述第三外部端子与所述第一主电极电连接,
240.所述第四外部端子与所述第一电极电连接,
241.所述阳极与所述第一外部端子以及所述第四外部端子的一方电连接,所述阴极与所述第一外部端子以及所述第四外部端子的另一方电连接。
242.附记22.
243.根据附记21所述的半导体装置,其中,
244.所述半导体装置还具有:密封树脂,其对所述开关元件进行密封,并且对所述第一外部端子、所述第二外部端子、所述第三外部端子以及所述第四外部端子各自的一部分进行密封。
245.附记23.
246.根据附记21或22所述的半导体装置,其中,
247.所述半导体装置还具有:
248.第一导电部件,其将所述第一主电极与所述第三外部端子彼此连接;
249.第二导电部件,其将所述栅极电极与所述第二外部端子彼此连接;以及
250.第三导电部件,其将所述第一电极与所述第四外部端子彼此连接。
251.附记24.
252.根据附记23所述的半导体装置,其中,
253.所述第一导电部件、所述第二导电部件以及所述第三导电部件是接合线或者金属板中的某一方,所述接合线由铝或者铜中的某一方构成,所述金属板由铜构成。
254.附记25.
255.根据附记24所述的半导体装置,其中,
256.所述半导体装置还具有:接合部件,其用于将所述金属板固定于接合对象。
257.附记26.
258.根据附记25所述的半导体装置,其中,
259.所述接合部件由焊料构成。
260.附记27.
261.根据附记21~26中任一项所述的半导体装置,其中,
262.所述半导体装置构成为:在对所述第一主电极以及所述第二主电极间赋予了电位差的状态下对所述栅极电极以及所述第一主电极间赋予驱动电压,由此,对所述第一主电极以及所述第二主电极间进行导通/截止控制。
263.附记28.
264.根据附记21~27中任一项所述的半导体装置,其中,
265.所述半导体装置还具有:基部,其与所述元件背面对置且支承所述开关元件。
266.附记29.
267.一种半导体装置,具有:
268.开关元件、第一外部端子、第二外部端子、第三外部端子、以及第四外部端子,
269.所述开关元件具有:
270.元件主面以及元件背面,其在第一方向上彼此朝向相反侧;
271.第一主电极(源极电极/发射极电极),其配置于所述元件主面;
272.栅极电极,其配置于所述元件主面;
273.第二主电极(漏极电极/集电极电极),其配置于所述元件背面;
274.温度检测用二极管,其具有阳极以及阴极;以及
275.第一电极,其与所述阳极以及阴极的一方电连接并且配置于所述元件主面,
276.所述第一外部端子与所述第二主电极电连接,
277.所述第二外部端子与所述栅极电极电连接,
278.所述第三外部端子与所述第一主电极电连接,
279.所述第四外部端子与所述第一电极电连接,
280.所述阳极与所述第三外部端子以及所述第四外部端子的一方电连接,所述阴极与所述第三外部端子以及所述第四外部端子的另一方电连接。
281.附记30.
282.根据附记29所述的半导体装置,其中,
283.所述半导体装置还具有:密封树脂,其对所述开关元件进行密封,并且对所述第一外部端子、所述第二外部端子、所述第三外部端子以及所述第四外部端子各自的一部分进行密封。
284.附记31.
285.根据附记29或30所述的半导体装置,其中,
286.所述半导体装置还具有:
287.第一导电部件,其将所述第一主电极与所述第三外部端子彼此连接;
288.第二导电部件,其将所述栅极电极与所述第二外部端子彼此连接;以及
289.第三导电部件,其将所述第一电极与所述第四外部端子彼此连接。
290.附记32.
291.根据附记31所述的半导体装置,其中,
292.所述第一导电部件、所述第二导电部件以及所述第三导电部件是接合线或者金属板中的某一方,所述接合线由铝或者铜中的某一方构成,所述金属板由铜构成。
293.附记33.
294.根据附记32所述的半导体装置,其中,
295.所述半导体装置还具有:接合部件,其用于将所述金属板固定于接合对象。
296.附记34.
297.根据附记33所述的半导体装置,其中,
298.所述接合部件由焊料构成。
299.附记35.
300.根据附记29~34中任一项所述的半导体装置,其中,
301.所述半导体装置构成为:在对所述第一主电极以及所述第二主电极间赋予了电位差的状态下对所述栅极电极以及所述第一主电极间赋予驱动电压,由此,对所述第一主电极以及所述第二主电极间进行导通/截止控制。
302.附记36.
303.根据附记29~35中任一项所述的半导体装置,其中,
304.所述半导体装置还具有:基部,其与所述元件背面对置且支承所述开关元件。
305.符号说明
306.a1、a11、a12、a2、a3、a4、a5、a6:半导体装置
307.1:开关元件
308.11:元件主面
309.12:元件背面
310.131:漏极电极
311.132:栅极电极
312.133:源极电极
313.15:温度检测用二极管
314.150:pn结二极管部
315.151:第一电极
316.152:第二电极
317.2:引线框
318.2a:基板
319.20:裸片焊盘(基部)
320.20a:表面
321.20b:背面
322.20c:贯通孔
323.21:第一端子
324.22:第二端子
325.23:第三端子
326.24:第四端子
327.250:第五端子
328.211:第一焊盘
329.221:第二焊盘
330.231:第三焊盘
331.241:第四焊盘
332.251:第五焊盘
333.212、222、232、242、252:前端部
334.213:中间弯曲部
335.233:中间弯曲部
336.243:弯曲部
337.25:绝缘层
338.26:表面导电层
339.26a:表面
340.26b:背面
341.261:漏极电极部
342.263:源极电极部
343.27:背面金属层
344.3:接合材料
345.41:第一端子
346.42:第二端子
347.43:第三端子
348.44:第四端子
349.411、421、431、441:接合部
350.412、422、432、442:弯曲部
351.413、423、433、443:前端部
352.444:弯曲部
353.52:栅极线
354.53:源极线
355.61:第一线
356.62:第二线
357.7:密封树脂
358.71:树脂主面
359.72:树脂背面
360.73:树脂第一侧面
361.74:树脂第二侧面
362.75:凹部
363.76:树脂贯通孔
364.c1、c2、c3、c4:中心线
365.d13:第一距离
366.d24:第三距离
367.d34:第二距离
368.x:第三方向
369.y:第二方向
370.z:第一方向。
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