半導體裝置及其制造方法
【專利說明】半導體裝置及其制造方法
[0001]相關(guān)文獻的引用
[0002]本申請以2014年3月18日申請的在先日本專利申請第2014 — 055666號的優(yōu)先權(quán)為基礎(chǔ)，并請求其利益，其內(nèi)容整體通過引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]這里說明的實施方式涉及半導體裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，以提高汽車的燃料消耗定額為目的，將內(nèi)燃機和電動機并用的混合動力車急速普及。此外，僅用電動機即可行駛的電動汽車的產(chǎn)品化得以進展。為了實現(xiàn)這些汽車，在電池與電動機間，需要進行從直流電力向交流電力的變換以及從交流電力向直流電力的變換的電力變換裝置。
[0005]在混合動力車以及電動汽車中，要求電力變換裝置的小型化、高可靠性。為了謀求電力變換裝置的小型化、高可靠性，需要冷卻效率高的半導體裝置(半導體模塊)。在半導體裝置(半導體模塊)中，提出了將導電體連接于半導體元件的表背面、從導電體向冷卻器散熱的兩面散熱型的電力變換裝置結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實施方式的目的在于，提供能夠謀求小型化、可靠性的提高的半導體裝置。
[0007]根據(jù)一個實施方式，半導體裝置具有第一?第四半導體元件、第一?第三電力端子。第一半導體元件設(shè)在第一導電體與第二導電體之間，第一半導體元件的第一電極連接于第一導電體，第一半導體元件的第二電極連接于第二導電體，第一半導體元件的控制電極連接于第一信號端子。第二半導體元件設(shè)在第一導電體與第二導電體之間，第二半導體元件的第一電極連接于第一導電體，第二半導體元件的第二電極連接于第二導電體。第三半導體元件設(shè)在第三導電體與第四導電體之間，第三半導體元件的第一電極連接于第三導電體，第三半導體元件的第二電極連接于第四導電體，第三半導體元件的控制電極連接于第二信號端子。第四半導體元件設(shè)在第三導電體與第四導電體之間，第四半導體元件的第一電極連接于第三導電體，第四半導體元件的第二電極連接于第四導電體。第一電力端子的一端連接于第二導電體，第一電力端子的另一端比第二導電體更向外側(cè)延伸。第二電力端子將第一導電體和第四導電體連接，比第一導電體及第四導電體更向外側(cè)延伸。第三電力端子的一端連接于第三導電體，第三電力端子的另一端比第三導電體更向外側(cè)延伸。
[0008]發(fā)明效果:
[0009]本發(fā)明能夠謀求半導體裝置的小型化、可靠性的提高。
【附圖說明】
[0010]圖1是表示第一實施方式的電力變換裝置的電路圖。
[0011]圖2是使用作為第一實施方式的半導體裝置的半導體模塊構(gòu)成的電力變換裝置的布線圖。
[0012]圖3是將作為第一實施方式的半導體裝置的半導體模塊載置在冷卻器上時的剖面圖。
[0013]圖4是表示第一實施方式的半導體模塊的構(gòu)成部件的分解立體圖。
[0014]圖5是表示第一實施方式的半導體模塊的立體圖。
[0015]圖6是表示第一實施方式的半導體模塊的立體圖。
[0016]圖7是表示第一實施方式的半導體模塊的剖面圖。
[0017]圖8是透視第一實施方式的半導體模塊的模制樹脂而表示內(nèi)部構(gòu)造的正面圖。
[0018]圖9是透視第一實施方式的半導體模塊的模制樹脂而表示內(nèi)部構(gòu)造的立體圖。
[0019]圖10是透視第一實施方式的半導體模塊的模制樹脂而表示內(nèi)部構(gòu)造的立體圖。
[0020]圖11是表示第一實施方式的半導體模塊的平面圖。
[0021]圖12是表示第一實施方式的半導體模塊的正面圖。
[0022]圖13是表示第一實施方式的半導體模塊的側(cè)面圖。
[0023]圖14是表示用于第一實施方式的半導體模塊的引線框的立體圖。
[0024]圖15是表示作為第二實施方式的半導體裝置的半導體模塊的剖面圖。
[0025]圖16是表示作為第三實施方式的半導體裝置的半導體模塊的立體圖。
[0026]圖17是表示第三實施方式的半導體模塊的連接例的圖。
[0027]圖18A?圖18F是說明作為第四實施方式的半導體裝置的半導體模塊的制造方法的圖。
【具體實施方式】
[0028]以下，進一步對于多個實施例，一邊參照附圖一邊進行說明。附圖中，同一符號表示相同或類似部分。另外，各圖是用于實施方式及促進其理解的示意圖，其形狀、尺寸、比等存在與實際裝置不同之處，它們能夠參酌以下的說明和公知的技術(shù)而適當進行設(shè)計變更。
[0029]對于第一實施方式的半導體裝置，參照附圖進行說明。圖1是表示電力變換裝置的電路圖。
[0030]如圖1所示，電力變換裝置80具有電池P、電池N、晶體管TRl、晶體管TR2、晶體管TRl 1、晶體管TRl 2、晶體管TR21、晶體管TR22、保護二極管TOl、保護二極管TO2、保護二極管PDl 1、保護二極管Η)12、保護二極管TO21、保護二極管TO22。電池P和電池N是直流電源。電池P是高電位側(cè)電源，電池N是低電位側(cè)電源。
[0031]電力變換裝置80是利用直流電源對3相交流(U相、V相、W相)的電動機M進行驅(qū)動的電路。電力變換裝置80中，在U相設(shè)有晶體管TR1、晶體管TR2、保護二極管HH、保護二極管TO2，在V相設(shè)有晶體管TRl 1、晶體管TRl 2、保護二極管PD 11、保護二極管PD 12，在W相設(shè)有晶體管TR21、晶體管TR22、保護二極管TO21、保護二極管TO22。晶體管TR1、晶體管TR2、晶體管TRl 1、晶體管TR12、晶體管TR21以及晶體管TR22例如采用IGBT (insulatedgate bipolar transistor:絕緣柵雙極晶體管)。
[0032]在U相，設(shè)有串聯(lián)連接于電池P與電池N之間的晶體管TRl及晶體管TR2。保護二極管roi的陰極連接于晶體管TRl的集電極，陽極連接于晶體管TRl的發(fā)射極。保護二極管PD2的陰極連接于晶體管TR2的集電極，陽極連接于晶體管TR2的發(fā)射極。在U相，根據(jù)在晶體管TRl的柵極輸入的控制信號和在晶體管TR2的柵極輸入的控制信號，從晶體管TRl的發(fā)射極與晶體管TR2的集電極之間輸出U相的輸出信號，U相的輸出信號被輸入到電動機M。
[0033]在V相，設(shè)有串聯(lián)連接于電池P與電池N之間的晶體管TRlI及晶體管TR12。保護二極管roil的陰極連接于晶體管TRll的集電極，陽極連接于晶體管TRll的發(fā)射極。保護二極管roi2的陰極連接于晶體管TR12的集電極，陽極連接于晶體管TR12的發(fā)射極。在V相，根據(jù)在晶體管TRll的柵極輸入的控制信號和在晶體管TR12的柵極輸入的控制信號，從晶體管TRll的發(fā)射極與晶體管TR12的集電極之間輸出V相的輸出信號，V相的輸出信號被輸入到電動機M。
[0034]在W相，設(shè)有串聯(lián)連接于電池P與電池N之間的晶體管TR21及晶體管TR22。保護二極管TO21的陰極連接于晶體管TR21的集電極，陽極連接于晶體管TR21的發(fā)射極。保護二極管TO22的陰極連接于晶體管TR22的集電極，陽極連接于晶體管TR22的發(fā)射極。在W相，根據(jù)在晶體管TR21的柵極輸入的控制信號和在晶體管TR22的柵極輸入的控制信號，從晶體管TR21的發(fā)射極與晶體管TR22的集電極之間輸出W相的輸出信號，W相的輸出信號被輸入到電動機M。
[0035]對于作為半導體裝置的半導體模塊，參照附圖進行說明。圖2是使用作為半導體裝置的半導體模塊構(gòu)成的電力變換裝置的布線圖。圖3是將半導體模塊載置在冷卻器上時的剖面圖。
[0036]如圖2所示，電力變換裝置80具有半導體模塊1、半導體模塊IA以及半導體模塊IBo半導體模塊I將U相的輸出信號輸出到電動機M。半導體模塊IA將V相的輸出信號輸出到電動機M。半導體模塊IB將W相的輸出信號輸出到電動機M。半導體模塊1、半導體模塊IA以及半導體模塊IB具有同樣的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造。因此，以下以半導體模塊I為例來說明具體的結(jié)構(gòu)。
[0037]如圖3所示，半導體模塊I的一個側(cè)面與冷卻器2直接相接，由半導體模塊I產(chǎn)生的熱被冷卻器2散熱。半導體模塊I具有模制樹脂(mold resin)60、信號電極4以及電力端子5。模制樹脂60是絕緣體。半導體模塊I中，除了與冷卻器2相接的一個側(cè)面以外被模制樹脂60密封。信號端子404、405各自的一端(基端部)被模制樹脂60密封，各自的另一端比模制樹脂60更向外側(cè)延伸。信號端子404、405與未圖示的控制基板分別電連接，控制半導體裝置I的電流。電力端子401?403各自的一端(基端部)被模制樹脂60密封，各自的另一端比模制樹脂60更向外側(cè)延伸。各個電力端子401?403中，第一電力端子連接于電池P，第二電力端子將半導體