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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2021-7119(P2021-7119A)
(43)【公開日】2021年1月21日
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 25/07 20060101AFI20201218BHJP
   H01L 25/18 20060101ALI20201218BHJP
【FI】
   H01L25/04 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2019-120457(P2019-120457)
(22)【出願日】2019年6月27日
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082175
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 守
(74)【代理人】
【識別番号】100106150
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 英樹
(74)【代理人】
【識別番号】100148057
【弁理士】
【氏名又は名称】久野 淑己
(72)【発明者】
【氏名】白石 卓也
(57)【要約】
【課題】生産効率と設計自由度を低下することなく製品を識別することができる半導体装置を得る。
【解決手段】半導体モジュール1は、互いに対向する第1及び第2の主面を持つモジュール本体2と、モジュール本体2の側面から突出し第1の主面側に折り曲げられた端子3,4とを有する。実装基板10が第1の主面側に配置され、端子3,4に接続されている。放熱フィン11が第2の主面側に配置されている。ネジ12,13が第1の主面側からモジュール本体2の取り付け部5,6を放熱フィン11に取り付ける。実装基板10には、取り付け部5,6に対向する部分に開口18,19が設けられ、製品の種別9が第1の主面に印字され、実装基板10の開口18から露出している。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向する第1及び第2の主面を持つモジュール本体と、前記モジュール本体の側面から突出し前記第1の主面側に折り曲げられた端子とを有する半導体モジュールと、
前記第1の主面側に配置され、前記端子に接続された実装基板と、
前記第2の主面側に配置された放熱フィンと、
前記第1の主面側から前記モジュール本体の取り付け部を前記放熱フィンに取り付けるネジとを備え、
前記実装基板には、前記取り付け部に対向する部分に開口が設けられ、
製品の種別が前記第1の主面に印字され、前記実装基板の前記開口から露出していることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】
前記ネジはワッシャーを介して前記半導体モジュールを取り付け、
前記種別の少なくとも一部が前記ワッシャーの外側に印字されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記取り付け部は第1及び第2の取り付け部を有し、
前記開口は、前記第1及び第2の取り付け部に対応する部分にそれぞれ設けられた第1及び第2の開口を有し、
前記種別は、前記第1及び第2の取り付け部の双方に印字され、前記第1及び第2の開口の少なくとも一方から露出し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。
【請求項4】
前記種別は、製品の規格に応じた線数の水平線であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記実装基板に前記取り付け部に対応する部分以外に第3の開口が設けられ、
前記水平線は、前記第3の開口まで延びて前記第3の開口から露出していることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記端子は、互いに異なる電位の第1及び第2の端子を有し、
前記実装基板は、前記第1及び第2の端子にそれぞれ接続された第1及び第2の配線を有し、
前記第3の開口は前記第1の配線と前記第2の配線の間に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記種別は、製品の規格に応じた線数の放射線であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記半導体モジュールは、ワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体チップを有することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
トランスファーモールド構造の半導体モジュールにおいて、モールド表面に型名が印字される(例えば、特許文献1参照)。パワーモジュールではパワーチップの放熱性を上げるために、端子曲げされたモールド表面とは反対面にモジュールサイズ以上の放熱フィンを実装する。このため、端子曲げされたモールド表面に製品型名が印字される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】実全昭62−014737号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
端子曲げされたモールド表面に実装基板が実装されるため、実装後に型名を確認するには実装基板を取り外す必要がある。製品型名を視認できるように実装基板に専用の開口を設けることもできるが、加工コストが増加する。そして、モジュール毎に製品型名を印字した箇所は異なるため、モジュール毎に開口の設計が必要となる。従って、生産効率が低下するという問題があった。また、開口には配線パターンを設けることができないため、設計自由度が低下するという問題もあった。
【0005】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は生産効率と設計自由度を低下することなく製品を識別することができる半導体装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る半導体装置は、互いに対向する第1及び第2の主面を持つモジュール本体と、前記モジュール本体の側面から突出し前記第1の主面側に折り曲げられた端子とを有する半導体モジュールと、前記第1の主面側に配置され、前記端子に接続された実装基板と、前記第2の主面側に配置された放熱フィンと、前記第1の主面側から前記モジュール本体の取り付け部を前記放熱フィンに取り付けるネジとを備え、前記実装基板には、前記取り付け部に対向する部分に開口が設けられ、製品の種別が前記第1の主面に印字され、前記実装基板の前記開口から露出していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明では、製品の種別が実装基板の開口から露出している。このため、実装基板を取り外すことなく種別を視認することができる。また、開口は半導体モジュールを放熱フィンにネジ止めするために元々設けられているため、製品型名を視認するためだけの専用の開口を実装基板に設ける必要が無い。よって、生産効率と設計自由度を低下することなく製品を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施の形態1に係る半導体モジュールを示す上面図である。
図2】実施の形態1に係る半導体装置を組み立てる様子を示す斜視図である。
図3】実施の形態1に係る半導体装置を示す上面図である。
図4図3のI−IIに沿った断面図である。
図5】実施の形態2に係る半導体装置を示す上面図である。
図6】実施の形態3に係る半導体装置を示す上面図である。
図7】実施の形態4に係る半導体モジュールを示す上面図である。
図8】実施の形態4に係る半導体装置を示す上面図である。
図9】実施の形態5に係る半導体装置を示す上面図である。
図10】実施の形態6に係る半導体モジュールを示す上面図である。
図11】実施の形態6に係る半導体装置を示す上面図である。
図12】実施の形態7に係る半導体装置を示す上面図である。
図13】実施の形態7に係る半導体装置の回路図である。
図14】実施の形態8に係る半導体モジュールを示す上面図である。
図15】実施の形態8に係る半導体装置を示す上面図である。
図16】実施の形態9に係る半導体装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
実施の形態に係る半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【0010】
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る半導体モジュールを示す上面図である。半導体モジュール1は、モジュール本体2と、モジュール本体2の互いに対向する側面からそれぞれ突出した端子3,4とを有するトランスファーモールド構造である。モジュール本体2は互いに対向する第1及び第2の主面を持つ。第1の主面が図面手前側である。端子3,4は第1の主面側に折り曲げられている。端子3,4が突出していないモジュール本体2の長手方向の両端に取り付け部5,6が設けられている。取り付け部5,6にはネジが通るような円弧状の切り欠きが設けられている。切り欠きの代わりに、ネジが通るような円形の穴を設けてもよい。
【0011】
モジュール本体2の第1の主面に製品型名7が印字されている。製品型名7はシリーズ名8と種別9で構成される。種別9は、文字、アルファベット又は記号であって、半導体モジュール1の外形からは識別できない情報、例えば定格電流値を示す。ここではシリーズ名は「*****」、種別は「B」である。種別9である「B」は取り付け部5の切り欠き近傍にも印字されている。
【0012】
図2は、実施の形態1に係る半導体装置を組み立てる様子を示す斜視図である。実装基板10がモジュール本体2の第1の主面側に配置され、端子3,4に接続される。放熱フィン11がモジュール本体2の第2の主面側に配置される。ネジ12,13が第1の主面側からモジュール本体2の取り付け部5,6を放熱フィン11にそれぞれ取り付ける。ネジ12,13は、ワッシャー14,15を介して半導体モジュール1の取り付け部5,6の切り欠きを通って放熱フィン11のネジ穴16,17に挿入される。実装基板10には、取り付け部5,6に対向する部分に開口18,19が設けられている。この開口18,19において、ドライバー等によりネジ12,13の締め付けを行うことができる。
【0013】
図3は、実施の形態1に係る半導体装置を示す上面図である。図4図3のI−IIに沿った断面図である。この半導体装置は、半導体モジュール1、実装基板10及び放熱フィン11を有するインバータシステムである。
【0014】
半導体モジュール1の内部において、導体20、絶縁シート21及び導体22が積層されている。導体22の上に半導体チップ23,24が実装されている。端子3の上に半導体チップ25が実装されている。半導体チップ23はIGBT、半導体チップ24はFWD、半導体チップ25は駆動ICである。半導体チップ23,24がAlワイヤ26により接続されている。半導体チップ24はAlワイヤ27により端子4に接続されている。半導体チップ25はAlワイヤ28により半導体チップ23に接続され、Alワイヤ29により端子3に接続されている。端子3,4の一部、半導体チップ23〜25及びAlワイヤ26〜29が封止樹脂30で封止されてモジュール本体2が構成されている。
【0015】
端子3,4が折り曲げられたモジュール本体2の上面側に実装基板10が配置されている。端子3,4の先端が実装基板10のスルーホール31,32に挿入され、実装基板10の配線にはんだ等により接続されている。放熱フィン11はモジュール本体2の下面に接触し、半導体チップ23,24で生じた熱を放熱する。
【0016】
シリーズ名「*****」の製品が同一外形で複数の種別を有している場合、印字された種別9を視認しないと製品を識別できない。これに対し、本実施の形態では、製品の種別9が実装基板10の開口18から露出している。このため、実装基板10を取り外すことなく種別9を視認することができる。また、開口18は半導体モジュール1を放熱フィン11にネジ止めするために元々設けられているため、製品型名7を視認するためだけの専用の開口を実装基板10に設ける必要が無い。よって、生産効率と設計自由度を低下することなく製品を識別することができる。
【0017】
また、ネジ締めによる半導体モジュール1への応力集中を回避するため、ネジ12,13はワッシャー14,15を介して半導体モジュール1を取り付けている。M3サイズのネジ12,13を使用する場合、ワッシャー14,15の径は標準で7mmである。種別9はワッシャー14,15の外側に印字されている。これにより、ネジ12,13及びワッシャー14,15を取り外すことなく種別9を視認することができる。なお、ワッシャー14,15を用いずにネジ止めをしてもよい。
【0018】
実施の形態2.
図5は、実施の形態2に係る半導体装置を示す上面図である。種別9として円が印字されている。このような記号は、一部しか視認できない場合でも文字に比べて類推しやすい。従って、種別9の少なくとも一部がワッシャー14,15の外側に印字されていれば製品を識別することができる。
【0019】
実施の形態3.
図6は、実施の形態3に係る半導体装置を示す上面図である。種別9は、取り付け部5,6の双方に印字され、開口18,19の少なくとも一方から露出している。開口18,19の一方のみでも種別9を視認できるため、実施の形態2よりも製品の識別性が向上する。
【0020】
実施の形態4.
図7は、実施の形態4に係る半導体モジュールを示す上面図である。図8は、実施の形態4に係る半導体装置を示す上面図である。種別9は、モジュール本体2の長手方向に沿って延びる複数の線が平行に並んだ水平線であり、取り付け部5の切り欠きの円弧に沿って印字されている。水平線の線数は、製品の規格、例えば電流定格に応じて設定する。例えば、1本線は1A定格、2本線は5A定格と設定する。ワッシャー14に隠れて種別9の一部しか視認できない場合でも水平線の線数は文字等の形状よりも認識し易い。
【0021】
実施の形態5.
図9は、実施の形態5に係る半導体装置を示す上面図である。種別9は水平線であり、取り付け部5,6の双方にそれぞれ印字されている。種別9の一部が開口18,19の少なくとも一方から露出している。開口18,19の一方のみでも種別9を視認できるため、実施の形態4よりも製品の識別性が向上する。
【0022】
実施の形態6.
図10は、実施の形態6に係る半導体モジュールを示す上面図である。図11は、実施の形態6に係る半導体装置を示す上面図である。取り付け部5,6の双方に印字された種別9の水平線が延長して繋がっている。実装基板10に取り付け部5,6に対応する部分以外に開口33が設けられている。種別9の水平線は、開口33まで延びて開口33から露出している。これにより、ネジ止め用の開口18,19以外の開口からも種別9を視認できるため、実施の形態5よりも製品の識別性が向上する。また、開口33を水平線の線上の任意の場所に設けることができるため、実装基板10の配線パターンの設計自由度が向上する。
【0023】
実施の形態7.
図12は、実施の形態7に係る半導体装置を示す上面図である。図13は、実施の形態7に係る半導体装置の回路図である。端子3は、互いに異なる電位のVUFB端子3aとVVFB端子3bを有する。端子4は、互いに異なる電位のU端子4aとV端子4bを有する。VUFB配線34、VVFB配線35、U配線36、V配線37が実装基板10に設けられ、VUFB端子3a、VVFB端子3b、U端子4a、V端子4bにそれぞれ接続されている。VUFB配線34とU配線36の間にコンデンサ38が接続されている。VVFB配線35とV配線37の間にコンデンサ39が接続されている。近接するVUFB配線34とVVFB配線35との間、及びU配線36とV配線37との間において実装基板10に開口33が設けられている。開口33が、高電圧の異なる電位の配線間を分離して沿面距離を確保している。種別9の水平線が開口33まで延びて開口33から露出している。これにより、ネジ止め用の開口18,19以外の開口からも種別9を視認できるため、実施の形態5よりも製品の識別性が向上する。
【0024】
実施の形態8.
図14は、実施の形態8に係る半導体モジュールを示す上面図である。図15は、実施の形態8に係る半導体装置を示す上面図である。種別9は、複数の線が放射線状に広がる放射線であり、取り付け部5の切り欠きの円弧に沿って印字されている。放射線の線数は、製品の規格、例えば電流定格に応じて設定する。例えば、1本線は1A定格、2本線は5A定格と設定する。ワッシャー14に隠れて種別9の一部しか視認できない場合でも放射線の線数は文字等の形状よりも認識し易い。また、水平線の場合、モジュールの小型化又は線数の増加により線間距離が小さくなり認識性が低下する。これに対し、放射線は取り付け部5の切り欠きを中心として放射線状に広がるため、放射線の端部において線間距離が広がって認識性が向上する。
【0025】
実施の形態9.
図16は、実施の形態9に係る半導体装置を示す上面図である。種別9は放射線であり、取り付け部5,6の双方にそれぞれ印字されている。種別9の一部が開口18,19の少なくとも一方から露出している。開口18,19の一方のみでも種別9を視認できるため、実施の形態8よりも製品の識別性が向上する。
【0026】
なお、半導体チップ23,24は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体チップは、耐電圧性や許容電流密度が高いため、小型化できる。この小型化された半導体チップを用いることで、この半導体チップを組み込んだ半導体装置も小型化・高集積化できる。また、半導体チップの耐熱性が高いため、放熱フィン11を小型化でき、水冷部を空冷化できるので、半導体装置を更に小型化できる。また、半導体チップの電力損失が低く高効率であるため、半導体装置を高効率化できる。なお、半導体チップ23,24の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることが望ましいが、何れか一方がワイドバンドギャップ半導体よって形成されていてもよく、この実施の形態に記載の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【0027】
1 半導体モジュール、2 モジュール本体、3,4 端子、3a VUFB端子、3b VVFB端子、4a U端子、4b V端子、5,6 取り付け部、9 種別、10 実装基板、11 放熱フィン、12,13 ネジ、14,15 ワッシャー、18,19,33 開口、23,24 半導体チップ、34 VUFB配線、35 VVFB配線、36 U配線、37 V配線
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16