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JP7563285B2 - Semiconductor Device - Google Patents
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Description

本開示は、半導体装置に関するものである。 This disclosure relates to a semiconductor device.

パワーモジュールにおいて、電子部品が設けられた回路基板と、回路基板の熱を除去するためのヒートシンクと、ヒートシンクとの間に回路基板を介装したケーシングとを備える場合がある(例えば、特許文献1参照)。ケーシングは、ヒートシンクを支持する支持部材と、支持部材を保持するケーシング本体とを含む。特許文献1によると、支持部材に形成された第1ネジ挿通孔と、ケーシング本体に形成された第2ネジ挿通孔が同一軸線上に並ぶこととして、相手材に対する取り付けを容易にするとある。 A power module may include a circuit board on which electronic components are mounted, a heat sink for removing heat from the circuit board, and a casing with the circuit board sandwiched between the heat sink (see, for example, Patent Document 1). The casing includes a support member that supports the heat sink, and a casing body that holds the support member. According to Patent Document 1, a first screw insertion hole formed in the support member and a second screw insertion hole formed in the casing body are aligned on the same axis to facilitate attachment to a mating material.

特開2018-163914号公報JP 2018-163914 A

半導体装置の製造時においては、端子(バスバー)と基板の回路パターンとが接合される。ここで、端子と回路パターンとの接合が不十分であったり、接合時に半導体装置を構成する各部品に過大な応力が負荷されると、結果的に半導体装置としての信頼性の低下を招くことなる。 During the manufacture of a semiconductor device, terminals (bus bars) are joined to the circuit pattern of the substrate. If the joining between the terminals and the circuit pattern is insufficient, or if excessive stress is applied to the components that make up the semiconductor device during joining, this will ultimately result in a decrease in the reliability of the semiconductor device.

そこで、信頼性の向上を図ることができる半導体装置を提供することを目的の1つとする。 Therefore, one of the objectives is to provide a semiconductor device that can improve reliability.

本開示に従った半導体装置は、板状であって、厚さ方向に貫通する第1貫通孔を有し、厚さ方向の一方に位置する第1の面を含むベース板と、回路パターンを含み、第1の面上に配置される基板と、回路パターン上に配置される半導体チップと、第1の面に対向する第2の面を含み、基板の外周を取り囲むよう第1の面上に配置される枠体と、枠体に取り付けられ、回路パターンと電気的に接続される端子と、を備える。枠体は、ベース板の厚さ方向に貫通し、第1の面上に配置された状態で、第1貫通孔の位置と一致するように配置される第2貫通孔を有する。枠体は、第2貫通孔に取り付けられ、ベース板の厚さ方向に貫通する第3貫通孔を有する金属製の環状部材を含む。環状部材は、第2貫通孔内に配置される第1領域と、第2の面から突出する第2領域と、を含む。第2領域の外径面は、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっている。第2領域の外径面の最小の直径Dは、第1貫通孔の直径Dよりも小さい。第2領域の外径面の最大の直径Dは、第1貫通孔の直径Dよりも大きい。ベース板の厚さ方向において、第1貫通孔を構成する第1側壁面のうちの第1の面側の端部は、第2領域の外径面と接触している。環状部材の第1の面側の端部は、第1貫通孔内にある。 The semiconductor device according to the present disclosure includes a base plate having a first through hole penetrating in the thickness direction and including a first surface located on one side in the thickness direction, a substrate including a circuit pattern and disposed on the first surface, a semiconductor chip disposed on the circuit pattern, a frame body including a second surface opposite to the first surface and disposed on the first surface so as to surround the outer periphery of the substrate, and a terminal attached to the frame body and electrically connected to the circuit pattern. The frame body has a second through hole penetrating in the thickness direction of the base plate and disposed so as to coincide with the position of the first through hole when disposed on the first surface. The frame body includes a metal ring-shaped member attached to the second through hole and having a third through hole penetrating in the thickness direction of the base plate. The ring-shaped member includes a first region disposed in the second through hole and a second region protruding from the second surface. The outer diameter of the second region becomes smaller as it approaches the tip. The minimum diameter D2 of the outer diameter surface of the second region is smaller than the diameter D1 of the first through hole. The maximum diameter D3 of the outer diameter surface of the second region is larger than the diameter D1 of the first through hole. In the thickness direction of the base plate, the end of the first side wall surface constituting the first through hole on the first surface side is in contact with the outer diameter surface of the second region. The end of the annular member on the first surface side is within the first through hole.

上記半導体装置によれば、信頼性の向上を図ることができる。 The above semiconductor device can improve reliability.

図1は、実施の形態1における半導体装置の概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a semiconductor device according to a first embodiment. 図2は、図1に示す半導体装置をベース板の厚さ方向に見た場合の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the semiconductor device shown in FIG. 1 as viewed in the thickness direction of the base plate. 図3は、図1に示す半導体装置を組み立てる前の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the semiconductor device shown in FIG. 1 before assembly. 図4は、図1に示す半導体装置を組み立てる前の分解側面図である。FIG. 4 is an exploded side view of the semiconductor device shown in FIG. 1 before assembly. 図5は、図1に示す半導体装置の一部を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a part of the semiconductor device shown in FIG. 図6は、環状部材の拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the annular member. 図7は、図1に示す実施の形態1における半導体装置の製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flow chart showing typical steps of a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 図8は、枠体をベース板上に載置した状態の一部を示す概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a part of the frame placed on the base plate. 図9は、圧入に要する力と圧入量との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the force required for press-fitting and the amount of press-fitting. 図10は、実施の形態2における半導体装置の一部を示す概略断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a part of a semiconductor device in the second embodiment.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示に係る半導体装置は、板状であって、厚さ方向に貫通する第1貫通孔を有し、厚さ方向の一方に位置する第1の面を含むベース板と、回路パターンを含み、第1の面上に配置される基板と、回路パターン上に配置される半導体チップと、第1の面に対向する第2の面を含み、基板の外周を取り囲むよう第1の面上に配置される枠体と、枠体に取り付けられ、回路パターンと電気的に接続される端子と、を備える。枠体は、ベース板の厚さ方向に貫通し、第1の面上に配置された状態で、第1貫通孔の位置と一致するように配置される第2貫通孔を有する。枠体は、第2貫通孔に取り付けられ、ベース板の厚さ方向に貫通する第3貫通孔を有する金属製の環状部材を含む。環状部材は、第2貫通孔内に配置される第1領域と、第2の面から突出する第2領域と、を含む。第2領域の外径面は、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっている。第2領域の外径面の最小の直径Dは、第1貫通孔の直径Dよりも小さい。第2領域の外径面の最大の直径Dは、第1貫通孔の直径Dよりも大きい。ベース板の厚さ方向において、第1貫通孔を構成する第1側壁面のうちの第1の面側の端部は、第2領域の外径面と接触している。環状部材の第1の面側の端部は、第1貫通孔内にある。
[Description of the embodiments of the present disclosure]
First, the embodiments of the present disclosure will be listed and described. The semiconductor device according to the present disclosure includes a base plate having a first through hole penetrating in the thickness direction and including a first surface located on one side in the thickness direction, a substrate including a circuit pattern and disposed on the first surface, a semiconductor chip disposed on the circuit pattern, a frame body including a second surface opposite to the first surface and disposed on the first surface so as to surround the outer periphery of the substrate, and a terminal attached to the frame body and electrically connected to the circuit pattern. The frame body has a second through hole penetrating in the thickness direction of the base plate and disposed so as to coincide with the position of the first through hole when disposed on the first surface. The frame body includes a metal ring-shaped member attached to the second through hole and having a third through hole penetrating in the thickness direction of the base plate. The ring-shaped member includes a first region disposed in the second through hole and a second region protruding from the second surface. The outer diameter of the outer diameter surface of the second region becomes smaller as it approaches the tip. The minimum diameter D2 of the outer diameter surface of the second region is smaller than the diameter D1 of the first through hole. The maximum diameter D3 of the outer diameter surface of the second region is larger than the diameter D1 of the first through hole. In the thickness direction of the base plate, the end of the first side wall surface constituting the first through hole on the first surface side is in contact with the outer diameter surface of the second region. The end of the annular member on the first surface side is within the first through hole.

半導体装置の製造時においては、まず、端子が取り付けられた枠体と半導体チップを搭載した回路パターンを有する基板を接合したベース板とを準備し、ベース板に枠体を接着した後、端子と回路パターンとを接合する方法が採用される場合がある。特に、車載用等、半導体装置の高い信頼性が求められる場合には、端子と回路パターンとを確実に接合する必要があり、超音波接合が採用される場合がある。この超音波接合を行う場合において、端子と回路パターンとが接触する領域に超音波接合ツールを押し当てる際に、端子と回路パターンとの位置関係、特に高さに関する位置関係を適切にしておく必要がある。すなわち、端子と回路パターンとの距離を高精度に位置決めすることが求められる。この距離の精度が低いと、接合強度が弱くなったり、ベース板や枠体に過大な応力が負荷されるおそれがある。そうすると、端子と回路パターンとの接合強度の低下、ベース板や枠体へ負荷される応力により半導体装置の信頼性の低下を招くおそれがある。ここで、半導体装置を構成する各部品には、それぞれ寸法の誤差があり、各部品を取り付けていくと、その誤差が累積されることなる。さらに超音波接合時におけるベース板の反り等の影響も考慮すると、各部品の寸法を高精度に仕上げる手法で、高精度な位置決めを行うことは困難である。 In manufacturing a semiconductor device, a method may be adopted in which a frame body to which terminals are attached and a base plate to which a substrate having a circuit pattern on which a semiconductor chip is mounted is first prepared, the frame body is attached to the base plate, and then the terminals and the circuit pattern are joined. In particular, when a high reliability of a semiconductor device is required, such as for in-vehicle use, it is necessary to reliably join the terminals and the circuit pattern, and ultrasonic joining may be adopted. When performing this ultrasonic joining, when pressing an ultrasonic joining tool against the area where the terminals and the circuit pattern contact each other, it is necessary to appropriately set the positional relationship between the terminals and the circuit pattern, especially the positional relationship regarding height. In other words, it is required to position the distance between the terminals and the circuit pattern with high accuracy. If the accuracy of this distance is low, the joining strength may be weakened or excessive stress may be applied to the base plate or the frame body. This may lead to a decrease in the joining strength between the terminals and the circuit pattern, and a decrease in the reliability of the semiconductor device due to the stress applied to the base plate or the frame body. Here, each component constituting the semiconductor device has a dimensional error, and as each component is attached, the error accumulates. Furthermore, when considering the effects of warping of the base plate during ultrasonic bonding, it is difficult to achieve high-precision positioning using a method that requires precise finishing of the dimensions of each component.

本開示の半導体装置によると、第2貫通孔内に配置される第1領域と、第2の面から突出する第2領域と、を含む環状部材が枠体に取り付けられている。そして、第2領域の外径面は、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっている。また、第2領域の外径面の最小の直径Dは、第1貫通孔の直径Dよりも小さい。また、第2領域の外径面の最大の直径Dは、第1貫通孔の直径Dよりも大きい。したがって、環状部材の第2領域をベース板の第1貫通孔内にある状態として、枠体をベース板に押し当てて圧入していき、端子と回路パターンとの距離を適切な距離とすることが容易となる。この場合、第2領域の外径面は、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっているため、この圧入量を調整して、接合前の端子と回路パターンとの位置決めを高精度に行うことができる。その後、端子と回路パターンとを接合することにより、ベース板および枠体に過大な応力が負荷されることを抑制しながら、端子と回路パターンとの適切な接合を行うことができる。その結果、このような半導体装置は、信頼性の向上を図ることができる。 According to the semiconductor device of the present disclosure, an annular member including a first region disposed in the second through hole and a second region protruding from the second surface is attached to the frame body. The outer diameter of the second region is smaller as it approaches the tip. The minimum diameter D2 of the outer diameter of the second region is smaller than the diameter D1 of the first through hole. The maximum diameter D3 of the outer diameter of the second region is larger than the diameter D1 of the first through hole. Therefore, with the second region of the annular member in the first through hole of the base plate, the frame body is pressed against the base plate and pressed in, making it easy to set the distance between the terminal and the circuit pattern to an appropriate distance. In this case, since the outer diameter of the outer diameter of the second region is smaller as it approaches the tip, the amount of press-in can be adjusted to accurately position the terminal and the circuit pattern before bonding. Then, the terminal and the circuit pattern are bonded to each other, and the terminal and the circuit pattern can be appropriately bonded to each other while suppressing excessive stress from being applied to the base plate and the frame body. As a result, the reliability of such a semiconductor device can be improved.

上記半導体装置において、第2領域の外径面は、テーパ状であってもよい。このようにすることにより、より確実に環状部材を第1貫通孔内に圧入させて、端子と回路パターンとの接合を確実に行うことができる。 In the above semiconductor device, the outer diameter surface of the second region may be tapered. This makes it possible to more reliably press the annular member into the first through hole and reliably bond the terminal to the circuit pattern.

上記半導体装置において、第1貫通孔の直径Dと第2領域の外径面の最小の直径Dの差は、0.5mm以上1mm以下であってもよい。このようにすることにより、上記半導体装置の製造時において、第2領域の外径面と第1貫通孔を構成する側壁面との干渉を抑制して、突出した第2領域を含む環状部材を第1貫通孔内に挿入しやすくすることができる。したがって、より容易に上記半導体装置を製造することができる。 In the semiconductor device, the difference between the diameter D1 of the first through hole and the minimum diameter D2 of the outer diameter surface of the second region may be 0.5 mm or more and 1 mm or less. By doing so, during the manufacture of the semiconductor device, interference between the outer diameter surface of the second region and the side wall surface constituting the first through hole can be suppressed, making it easier to insert the annular member including the protruding second region into the first through hole. Therefore, the semiconductor device can be manufactured more easily.

上記半導体装置において、第1貫通孔の直径Dと第2領域の外径面の最大の直径Dの差は、2mm以上であってもよい。このようにすることにより、第1貫通孔を構成する側壁面のうちの第1の面側の端部と第2領域の外径面とを接触しやすくすることができる。したがって、より確実に上記半導体装置を製造することができる。 In the semiconductor device, the difference between the diameter D1 of the first through hole and the maximum diameter D3 of the outer diameter surface of the second region may be 2 mm or more. This makes it easier for the end of the sidewall surface constituting the first through hole on the first surface side to come into contact with the outer diameter surface of the second region. Therefore, the semiconductor device can be manufactured more reliably.

上記半導体装置において、回路パターンは、端子の一部が溶融して端子と接合されていてもよい。このような接合は、例えば、超音波接合により行うことができる。したがって、接着剤や接合材を用いることなく、確実に端子と回路パターンとを電気的に接続することができる。 In the above semiconductor device, the circuit pattern may be joined to the terminal by melting a portion of the terminal. Such joining can be performed, for example, by ultrasonic joining. Therefore, the terminal and the circuit pattern can be reliably electrically connected without using adhesives or joining materials.

上記半導体装置において、半導体チップは、SiC(炭化珪素)、GaN(窒化ガリウム)およびSi(シリコン)のうちの少なくともいずれか一つから構成される半導体層を含んでもよい。半導体チップが、SiCまたはGaNから構成される半導体層を含むことにより、半導体チップを、ワイドバンドギャップ半導体チップとして利用することができる。また、半導体チップが、Siから構成される半導体層を含むことにより、汎用性の高いものとすることができる。 In the above semiconductor device, the semiconductor chip may include a semiconductor layer made of at least one of SiC (silicon carbide), GaN (gallium nitride), and Si (silicon). By including a semiconductor layer made of SiC or GaN, the semiconductor chip can be used as a wide band gap semiconductor chip. Furthermore, by including a semiconductor layer made of Si, the semiconductor chip can be made highly versatile.

上記半導体装置において、ベース板は、厚さ方向に見て矩形状であってもよい。第1貫通孔は、矩形状のベース板の4隅に対応して4つ設けられていてもよい。第2貫通孔は、4つの第1貫通孔に対応するように4つ設けられていてもよい。環状部材は、4つの第2貫通孔に対応するように4つ取り付けられていてもよい。このようにすることにより、矩形状のベース板を含む半導体装置において、4つの環状部材、4つの第1貫通孔および4つの第2貫通孔により、端子と回路パターンとの接合状態をより適切にすることができる。したがって、より信頼性の高い半導体装置とすることができる。 In the above semiconductor device, the base plate may be rectangular when viewed in the thickness direction. Four first through holes may be provided corresponding to the four corners of the rectangular base plate. Four second through holes may be provided corresponding to the four first through holes. Four annular members may be attached corresponding to the four second through holes. In this way, in a semiconductor device including a rectangular base plate, the four annular members, the four first through holes, and the four second through holes can more appropriately bond the terminals and the circuit pattern. Therefore, a more reliable semiconductor device can be obtained.

上記半導体装置において、4つの環状部材の第2の面から突出する突出量は、均等であってもよい。このようにすることにより、それぞれの環状部材を均等に圧入することができる。 In the above semiconductor device, the four annular members may protrude from the second surface by an equal amount. In this way, each annular member can be press-fitted evenly.

上記半導体装置において、4つの環状部材のうち少なくとも1つの第2の面から突出する突出量は、他の環状部材の第2の面から突出する突出量と異なってもよい。このようにすることにより、最も突出する環状部材を対応する第1貫通孔内に配置した後、これを基準として、他の環状部材を他の第1貫通孔内に配置することが容易となる。したがって、より容易に上記半導体装置を製造することができる。 In the above semiconductor device, the amount of protrusion from the second surface of at least one of the four annular members may be different from the amount of protrusion from the second surface of the other annular members. By doing so, after placing the most protruding annular member in the corresponding first through hole, it becomes easy to use this as a reference to place the other annular members in the other first through holes. Therefore, the above semiconductor device can be manufactured more easily.

[本開示の実施形態の詳細]
次に、本開示の半導体装置の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Next, an embodiment of a semiconductor device according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference characters and their description will not be repeated.

(実施の形態1)
本開示の実施の形態1における半導体装置の構成について説明する。図1は、実施の形態1における半導体装置の概略斜視図である。図2は、図1に示す半導体装置をベース板の厚さ方向に見た場合の概略平面図である。図3は、図1に示す半導体装置を組み立てる前の分解斜視図である。図4は、図1に示す半導体装置を組み立てる前の分解側面図である。図5は、図1に示す半導体装置の一部を示す概略断面図である。図5は、図2中のV-Vで切断した場合の概略断面図であり、後述する環状部材を含む領域の概略断面図である。
(Embodiment 1)
The configuration of a semiconductor device in a first embodiment of the present disclosure will be described. FIG. 1 is a schematic perspective view of the semiconductor device in the first embodiment. FIG. 2 is a schematic plan view of the semiconductor device shown in FIG. 1 when viewed in the thickness direction of a base plate. FIG. 3 is an exploded perspective view of the semiconductor device shown in FIG. 1 before assembly. FIG. 4 is an exploded side view of the semiconductor device shown in FIG. 1 before assembly. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a part of the semiconductor device shown in FIG. 1. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 2, and is a schematic cross-sectional view of a region including an annular member described later.

図1、図2、図3、図4および図5を参照して、実施の形態1における半導体装置11aは、ベース板12と、ベース板12上に配置される枠体13と、ベース板12上に配置される基板17a,17bと、板状の端子(バスバー)19a,19b,19c,19dと、コンデンサ18a,18bと、半導体チップ21a,21b,21c,21d,21e,21f,22a,22b,22c,22d,22e,22fと、プレスフィットピン26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26hと、を備える。ベース板12および枠体13によって、半導体装置11aに備えられるケース20が構成される。ベース板12および枠体13によって構成されるケース20内の空間30には、図示しない樹脂が充填される。樹脂の種類としては、たとえばエポキシ樹脂やシリコーンゲル、ウレタン樹脂が選択される。 1, 2, 3, 4 and 5, the semiconductor device 11a in the first embodiment includes a base plate 12, a frame 13 arranged on the base plate 12, substrates 17a and 17b arranged on the base plate 12, plate-shaped terminals (bus bars) 19a, 19b, 19c and 19d, capacitors 18a and 18b, semiconductor chips 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e and 22f, and press-fit pins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g and 26h. The base plate 12 and the frame 13 form a case 20 provided in the semiconductor device 11a. A space 30 in the case 20 formed by the base plate 12 and the frame 13 is filled with resin (not shown). The type of resin selected may be, for example, epoxy resin, silicone gel, or urethane resin.

ベース板12は、金属製である。ベース板12は、たとえば銅製である。ベース板12の表面には、ニッケル等のめっき処理が施されてもよい。ベース板12の外形形状は、厚さ方向に見て、X方向に延びる辺を長辺とし、Y方向に延びる辺を短辺とした矩形状である。基板17a,17bはそれぞれ、ベース板12の厚さ方向の一方に位置する第1の面12a上に図示しないはんだ等によって接合される。ベース板12の厚さ方向の他方に位置する裏面12bには、たとえば、放熱を効率的に行う放熱フィン(図示しない)等が取り付けられる場合がある。ベース板12の厚さ方向および基板17a,17bの厚さ方向は、Z方向である。なお、半導体装置11aの高さ方向については、Z方向で示される。 The base plate 12 is made of metal. The base plate 12 is made of copper, for example. The surface of the base plate 12 may be plated with nickel or the like. The outer shape of the base plate 12 is a rectangle with the long side extending in the X direction and the short side extending in the Y direction when viewed in the thickness direction. The substrates 17a and 17b are each joined to the first surface 12a located on one side of the thickness direction of the base plate 12 by solder or the like (not shown). For example, a heat dissipation fin (not shown) for efficient heat dissipation may be attached to the back surface 12b located on the other side of the thickness direction of the base plate 12. The thickness direction of the base plate 12 and the thickness directions of the substrates 17a and 17b are the Z direction. The height direction of the semiconductor device 11a is indicated by the Z direction.

ベース板12は、ベース板12の厚さ方向に貫通する4つの第1貫通孔12c,12d,12e,12fを有する。第1貫通孔12c,12d,12e,12fはそれぞれ、矩形状のベース板12の四隅に近い部分に設けられている。第1貫通孔12c,12d,12e,12fを構成する第1側壁面12g,12h,12i,12jはそれぞれ、Z方向に沿って延びるストレート形状である。すなわち、第1貫通孔12c,12d,12e,12fはそれぞれ、ベース板12の四つの角部に近い領域をZ方向に真っ直ぐに貫通するように形成されている。第1貫通孔12c,12d,12e,12fは、後述する第2貫通孔32a,32b,32c,32dおよび第3貫通孔42a,42b,42c,42dを有する環状部材41a,41b,41c,41dと共に、例えば第3貫通孔42a,42b,42c,42dに図示しないボルトの胴部を収容するようにして、半導体装置11aを所定の設置個所に取り付ける際に有効に利用される。 The base plate 12 has four first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f that penetrate the base plate 12 in the thickness direction. The first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f are provided in the portions close to the four corners of the rectangular base plate 12. The first side wall surfaces 12g, 12h, 12i, and 12j that constitute the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f each have a straight shape extending along the Z direction. That is, the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f are each formed so as to penetrate straight through the regions close to the four corners of the base plate 12 in the Z direction. The first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f, together with the annular members 41a, 41b, 41c, and 41d having the second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d and the third through holes 42a, 42b, 42c, and 42d described below, are effectively used when mounting the semiconductor device 11a at a specified installation location, for example by accommodating the body of a bolt (not shown) in the third through holes 42a, 42b, 42c, and 42d.

基板17aは、絶縁性を有する絶縁板14aと、導電性を有する回路パターン16aと、を有する。回路パターン16aは、絶縁板14aの上に配置される。基板17aは、絶縁板14aの上に回路パターン16aを積層した構成である。回路パターン16aは、複数の回路板から構成される。本実施形態においては、回路パターン16aは、第1回路板15aと、第2回路板15bと、第3回路板15cと、第4回路板15dと、第5回路板15eと、第6回路板15fと、を含む。本実施形態においては、回路パターン16aは、銅配線である。基板17aと同様に、基板17bは、絶縁性を有する絶縁板14bと、銅配線である回路パターン16bと、を有する。回路パターン16bは、第7回路板15gと、第8回路板15hと、第9回路板15iと、第10回路板15jと、第11回路板15kと、を含む。 The substrate 17a has an insulating plate 14a having insulating properties and a circuit pattern 16a having electrical conductivity. The circuit pattern 16a is disposed on the insulating plate 14a. The substrate 17a is configured by stacking the circuit pattern 16a on the insulating plate 14a. The circuit pattern 16a is composed of a plurality of circuit boards. In this embodiment, the circuit pattern 16a includes a first circuit board 15a, a second circuit board 15b, a third circuit board 15c, a fourth circuit board 15d, a fifth circuit board 15e, and a sixth circuit board 15f. In this embodiment, the circuit pattern 16a is copper wiring. Like the substrate 17a, the substrate 17b has an insulating plate 14b having insulating properties and a circuit pattern 16b which is copper wiring. The circuit pattern 16b includes a seventh circuit board 15g, an eighth circuit board 15h, a ninth circuit board 15i, a tenth circuit board 15j, and an eleventh circuit board 15k.

コンデンサ18aは、一方の電極と、他方の電極とを含む。一方の電極が、第5回路板15eと接合され、他方の電極が、第6回路板15fと接合される。コンデンサ18bも同様に、一方の電極および他方の電極を含み、一方の電極が第10回路板15jと接合され、他方の電極が第11回路板15kと接合される。 Capacitor 18a includes one electrode and the other electrode. One electrode is joined to fifth circuit board 15e, and the other electrode is joined to sixth circuit board 15f. Capacitor 18b similarly includes one electrode and the other electrode, and one electrode is joined to tenth circuit board 15j, and the other electrode is joined to eleventh circuit board 15k.

半導体チップ21a,21b,21c,22a,22b,22cは、第1回路板15a上に配置される。半導体チップ21d,21e,21f,22d,22e,22fは、第7回路板15g上に配置される。半導体チップ21a,21b,21c,21d,21e,21f,22a,22b,22c,22d,22e,22fは、ワイドバンドギャップ半導体チップである。ワイドバンドギャップ半導体チップとは、バンドギャップがシリコンよりも大きい材質から構成される半導体層を動作層として有する半導体チップをいう。ワイドバンドギャップ半導体チップは、たとえば、炭化ケイ素、窒化ガリウムまたは酸化ガリウムから構成される半導体層を動作層として有する。このようなワイドバンドギャップ半導体チップは、絶縁破壊電圧が高く、ドリフト層の抵抗を小さくできることからオン抵抗を小さくすることができる。半導体チップ21a,21b,21c,21d,21e,21fは、例えばショットキーバリアダイオード(SBD)である。半導体チップ22a,22b,22c,22d,22e,22fは、例えば金属-酸化物-半導体電界効果型トランジスタ(MOSFET)である。 The semiconductor chips 21a, 21b, 21c, 22a, 22b, and 22c are arranged on the first circuit board 15a. The semiconductor chips 21d, 21e, 21f, 22d, 22e, and 22f are arranged on the seventh circuit board 15g. The semiconductor chips 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, and 22f are wide band gap semiconductor chips. A wide band gap semiconductor chip is a semiconductor chip having a semiconductor layer made of a material whose band gap is larger than that of silicon as an operating layer. The wide band gap semiconductor chip has a semiconductor layer made of, for example, silicon carbide, gallium nitride, or gallium oxide as an operating layer. Such a wide band gap semiconductor chip has a high breakdown voltage and can reduce the resistance of the drift layer, thereby reducing the on-resistance. The semiconductor chips 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, and 21f are, for example, Schottky barrier diodes (SBDs). The semiconductor chips 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, and 22f are, for example, metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs).

枠体13は、ベース板12の第1の面12aから立ち上がり、ベース板12の厚さ方向に見て、基板17a,17bの外周を取り囲むようにベース板12に取り付けられる。枠体13は、第1の面12aと対向する第2の面13eを含む。枠体13は、たとえば接着剤によりベース板12に固定される。すなわち、ベース板12の第1の面12aと枠体13の第2の面13eとが接着される。 The frame body 13 rises from the first surface 12a of the base plate 12 and is attached to the base plate 12 so as to surround the outer periphery of the substrates 17a and 17b when viewed in the thickness direction of the base plate 12. The frame body 13 includes a second surface 13e that faces the first surface 12a. The frame body 13 is fixed to the base plate 12 by, for example, an adhesive. That is, the first surface 12a of the base plate 12 and the second surface 13e of the frame body 13 are bonded together.

枠体13は、第1壁部13aと、第2壁部13bと、第3壁部13cと、第4壁部13dと、を含む。第1壁部13aと第2壁部13bとは、ベース板12の厚さ方向に見てベース板12の短辺に対応する方向(Y方向)において対向して配置される。第3壁部13cと第4壁部13dとは、ベース板12の厚さ方向に見てベース板12の長辺に対応する方向(X方向)において対向して配置される。枠体13に含まれる第1壁部13a、第2壁部13b、第3壁部13cおよび第4壁部13dはそれぞれ、第1の面12aに交差する方向に立ち上がる。具体的には、第1壁部13a、第2壁部13b、第3壁部13cおよび第4壁部13dはそれぞれ、第1の面12aに対して垂直に立ち上がる。枠体13は、第1壁部13aの内壁面27aと、内壁面27aに対向する第3壁部13cの内壁面27bと、内壁面27aおよび内壁面27bと連なる第2壁部13bの内壁面27cと、内壁面27aおよび内壁面27bと連なり、内壁面27cと対向する第4壁部13dの内壁面27dと、を含む。 The frame body 13 includes a first wall portion 13a, a second wall portion 13b, a third wall portion 13c, and a fourth wall portion 13d. The first wall portion 13a and the second wall portion 13b are arranged opposite each other in a direction (Y direction) corresponding to the short side of the base plate 12 when viewed in the thickness direction of the base plate 12. The third wall portion 13c and the fourth wall portion 13d are arranged opposite each other in a direction (X direction) corresponding to the long side of the base plate 12 when viewed in the thickness direction of the base plate 12. The first wall portion 13a, the second wall portion 13b, the third wall portion 13c, and the fourth wall portion 13d included in the frame body 13 each rise in a direction intersecting the first surface 12a. Specifically, the first wall portion 13a, the second wall portion 13b, the third wall portion 13c, and the fourth wall portion 13d each rise perpendicularly to the first surface 12a. The frame 13 includes an inner wall surface 27a of the first wall portion 13a, an inner wall surface 27b of the third wall portion 13c that faces the inner wall surface 27a, an inner wall surface 27c of the second wall portion 13b that is continuous with the inner wall surface 27a and the inner wall surface 27b, and an inner wall surface 27d of the fourth wall portion 13d that is continuous with the inner wall surface 27a and the inner wall surface 27b and faces the inner wall surface 27c.

枠体13の材質としては、絶縁性および強度が高い材質が用いられ、具体的には例えばPPS(Polyphenylenesulfide)樹脂が採用される。このような樹脂は、熱可塑性樹脂であって成形性が良好であり、絶縁性、耐湿性、耐熱性が優れており、強度も高い。なお、枠体13の材質として他にPBT(Poly Butylene Terephtalate)樹脂を用いてもよい。枠体13の具体的な構成については、後に詳述する。 The frame 13 is made of a material with high insulating properties and strength, such as PPS (Polyphenylene Sulfide) resin. This type of resin is a thermoplastic resin that has good moldability, excellent insulating properties, moisture resistance, and heat resistance, and is also strong. Alternatively, PBT (Poly Butylene Terephthalate) resin may be used as the material for the frame 13. The specific configuration of the frame 13 will be described in detail later.

端子(バスバー)19a,19b,19c,19dはそれぞれ、板状であって、金属製である。端子19a,19b,19c,19dはそれぞれ、枠体13に取り付けられている。具体的には、端子19a,19bは、第3壁部13cに取り付けられている。端子19c,19dは、第4壁部13dに取り付けられている。本実施形態においては、端子19a,19b,19c,19dは、インサート成型により、枠体13に取り付けられている。端子19a,19b,19c,19dは、それぞれ屈曲した帯状の形状を有する。本実施形態においては、端子19a,19b,19c,19dは、それぞれ例えば、帯状の銅板を折り曲げて形成される。半導体装置11aは、端子19a,19b,19c,19dによって外部との電気的な接続を確保する。 The terminals (bus bars) 19a, 19b, 19c, and 19d are each plate-shaped and made of metal. The terminals 19a, 19b, 19c, and 19d are each attached to the frame 13. Specifically, the terminals 19a and 19b are attached to the third wall 13c. The terminals 19c and 19d are attached to the fourth wall 13d. In this embodiment, the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d are attached to the frame 13 by insert molding. The terminals 19a, 19b, 19c, and 19d each have a curved belt-like shape. In this embodiment, the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d are each formed by bending a belt-shaped copper plate, for example. The semiconductor device 11a ensures electrical connection to the outside through the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d.

端子19aと第1回路板15aとは、超音波接合により直接接合されている。端子19bと第2回路板15bとは、超音波接合により直接接合されている。端子19cと第7回路板15gとは、超音波接合により直接接合されている。端子19dと第7回路板15gとは、超音波接合により直接接合されている。なお、各端子19a,19b,19c,19dを接合する際の超音波接合ツールが押し当てられる領域23a,23b,23c,23dの一例を図2における破線で示している。 The terminal 19a and the first circuit board 15a are directly joined by ultrasonic bonding. The terminal 19b and the second circuit board 15b are directly joined by ultrasonic bonding. The terminal 19c and the seventh circuit board 15g are directly joined by ultrasonic bonding. The terminal 19d and the seventh circuit board 15g are directly joined by ultrasonic bonding. An example of the areas 23a, 23b, 23c, and 23d against which the ultrasonic bonding tool is pressed when joining the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d is shown by the dashed lines in FIG. 2.

半導体チップ21aと半導体チップ22aとは、ワイヤ24aで接続されている。半導体チップ21bと半導体チップ22bとは、ワイヤ24bで接続されている。半導体チップ21cと半導体チップ22cとは、ワイヤ24cで接続されている。半導体チップ21dと半導体チップ22dとは、ワイヤ24dで接続されている。半導体チップ21eと半導体チップ22eとは、ワイヤ24eで接続されている。半導体チップ21fと半導体チップ22fとは、ワイヤ24fで接続されている。半導体チップ22aと第4回路板15dとは、ワイヤ25aで接続されている。半導体チップ22bと第4回路板15dとは、ワイヤ25bで接続されている。半導体チップ22cと第4回路板15dとは、ワイヤ25cで接続されている。半導体チップ22dと第8回路板15hとは、ワイヤ25dで接続されている。半導体チップ22eと第8回路板15hとは、ワイヤ25eで接続されている。半導体チップ22fと第8回路板15hとは、ワイヤ25fで接続されている。 The semiconductor chip 21a and the semiconductor chip 22a are connected by wire 24a. The semiconductor chip 21b and the semiconductor chip 22b are connected by wire 24b. The semiconductor chip 21c and the semiconductor chip 22c are connected by wire 24c. The semiconductor chip 21d and the semiconductor chip 22d are connected by wire 24d. The semiconductor chip 21e and the semiconductor chip 22e are connected by wire 24e. The semiconductor chip 21f and the semiconductor chip 22f are connected by wire 24f. The semiconductor chip 22a and the fourth circuit board 15d are connected by wire 25a. The semiconductor chip 22b and the fourth circuit board 15d are connected by wire 25b. The semiconductor chip 22c and the fourth circuit board 15d are connected by wire 25c. The semiconductor chip 22d and the eighth circuit board 15h are connected by wire 25d. The semiconductor chip 22e and the eighth circuit board 15h are connected by wire 25e. The semiconductor chip 22f and the eighth circuit board 15h are connected by wire 25f.

第2回路板15bと第8回路板15hとは、ワイヤ29aで接続されている。第4回路板15dと第7回路板15gとは、ワイヤ29bで接続されている。半導体チップ22a,22b,22cと第3回路板15cとは、それぞれワイヤ28aで接続されており、半導体チップ22d,22e,22fと第9回路板15iとは、それぞれワイヤ28bで接続されている。ワイヤとして、アルミニウム太線を採用してもよいし、リボンワイヤを採用してもよい。 The second circuit board 15b and the eighth circuit board 15h are connected by wire 29a. The fourth circuit board 15d and the seventh circuit board 15g are connected by wire 29b. The semiconductor chips 22a, 22b, and 22c are each connected to the third circuit board 15c by wire 28a, and the semiconductor chips 22d, 22e, and 22f are each connected to the ninth circuit board 15i by wire 28b. The wires may be thick aluminum wires or ribbon wires.

プレスフィットピン26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26hは、外部との電気的な接続を確保するために設けられている。プレスフィットピン26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26hはそれぞれ、導電性であって、棒状である。プレスフィットピン26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26hはそれぞれ、回路パターン16a,16bから立ち上がるように回路パターン16a,16bに取り付けられている。具体的には、プレスフィットピン26aの一方の端部は、第3回路板15cに接合されている。プレスフィットピン26bの一方の端部は、第4回路板15dに接合されている。プレスフィットピン26cの一方の端部は、第5回路板15eに接合されている。プレスフィットピン26dの一方の端部は、第6回路板15fに接合されている。プレスフィットピン26eの一方の端部は、第9回路板15iに接合されている。プレスフィットピン26fの一方の端部は、第8回路板15hに接合されている。プレスフィットピン26gの一方の端部は、第10回路板15jに接合されている。プレスフィットピン26hの一方の端部は、第11回路板15kに接合されている。回路パターン16aに接合されるプレスフィットピン26a,26b,26c,26dはそれぞれ、X方向に間隔をあけて配置される。回路パターン16bに接合されるプレスフィットピン26e,26f,26g,26hはそれぞれ、X方向に間隔をあけて配置される。なお、プレスフィットピン26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26hのそれぞれの他方の端部はそれぞれ自由端であり、フリーな状態となっている。プレスフィットピン26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26hの延びる方向は、Z方向である。 The press-fit pins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, and 26h are provided to ensure electrical connection with the outside. The press-fit pins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, and 26h are each conductive and rod-shaped. The press-fit pins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, and 26h are attached to the circuit patterns 16a and 16b so as to rise from the circuit patterns 16a and 16b, respectively. Specifically, one end of the press-fit pin 26a is joined to the third circuit board 15c. One end of the press-fit pin 26b is joined to the fourth circuit board 15d. One end of the press-fit pin 26c is joined to the fifth circuit board 15e. One end of the press-fit pin 26d is joined to the sixth circuit board 15f. One end of the press-fit pin 26e is joined to the ninth circuit board 15i. One end of the press-fit pin 26f is joined to the eighth circuit board 15h. One end of the press-fit pin 26g is joined to the tenth circuit board 15j. One end of the press-fit pin 26h is joined to the eleventh circuit board 15k. The press-fit pins 26a, 26b, 26c, and 26d joined to the circuit pattern 16a are spaced apart from each other in the X direction. The press-fit pins 26e, 26f, 26g, and 26h joined to the circuit pattern 16b are spaced apart from each other in the X direction. The other end of each of the press-fit pins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, and 26h is a free end and is in a free state. The extension direction of the press-fit pins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, and 26h is the Z direction.

次に、枠体13の具体的な構成について説明する。枠体13は、第1平板部31aと、第2平板部31bと、第3平板部31cと、第4平板部31dと、を含む。第1平板部31aおよび第2平板部31bは、第3壁部13cと連なって設けられている。第1平板部31aは、第3壁部13cの外側、すなわち、X方向において空間30が位置する側と逆側であって第1壁部13aと連なって設けられている。第2平板部31bは、第3壁部13cの外側、すなわち、X方向において空間30が位置する側と逆側であって第2壁部13bと連なって設けられている。第3平板部31cおよび第4平板部31dは、第4壁部13dと連なって設けられている。第3平板部31cは、第4壁部13dの外側、すなわち、X方向において空間30が位置する側と逆側であって第2壁部13bと連なって設けられている。第4平板部31dは、第4壁部13dの外側、すなわち、X方向において空間30が位置する側と逆側であって第1壁部13aと連なって設けられている。枠体13は、ベース板12の厚さ方向において、第2の面13eと反対側に位置する表面13fを含む。表面13fは、第1平板部31a、第2平板部31b、第3平板部31cおよび第4平板部31dに設けられている。 Next, the specific configuration of the frame body 13 will be described. The frame body 13 includes a first flat plate portion 31a, a second flat plate portion 31b, a third flat plate portion 31c, and a fourth flat plate portion 31d. The first flat plate portion 31a and the second flat plate portion 31b are provided in a continuous manner with the third wall portion 13c. The first flat plate portion 31a is provided on the outside of the third wall portion 13c, that is, on the opposite side to the side where the space 30 is located in the X direction, and is provided in a continuous manner with the first wall portion 13a. The second flat plate portion 31b is provided on the outside of the third wall portion 13c, that is, on the opposite side to the side where the space 30 is located in the X direction, and is provided in a continuous manner with the second wall portion 13b. The third flat plate portion 31c and the fourth flat plate portion 31d are provided in a continuous manner with the fourth wall portion 13d. The third flat plate portion 31c is provided on the outside of the fourth wall portion 13d, i.e., on the opposite side in the X direction from the side where the space 30 is located, and is connected to the second wall portion 13b. The fourth flat plate portion 31d is provided on the outside of the fourth wall portion 13d, i.e., on the opposite side in the X direction from the side where the space 30 is located, and is connected to the first wall portion 13a. The frame body 13 includes a surface 13f located on the opposite side to the second surface 13e in the thickness direction of the base plate 12. The surface 13f is provided on the first flat plate portion 31a, the second flat plate portion 31b, the third flat plate portion 31c, and the fourth flat plate portion 31d.

枠体13は、ベース板12の厚さ方向に貫通する4つの第2貫通孔32a,32b,32c,32dを有する。第2貫通孔32a,32b,32c,32dはそれぞれ、第1平板部31a、第2平板部31b、第3平板部31cおよび第4平板部31dに設けられている。第2貫通孔32a,32b,32c,32dを構成する第2側壁面33a,33b,33c,33dはそれぞれ、Z方向に沿って延びるストレート形状である。第2貫通孔32a,32b,32c,32dはそれぞれ、第1平板部31a、第2平板部31b、第3平板部31cおよび第4平板部31dをZ方向に真っ直ぐに貫通するように形成されている。第2貫通孔32a,32b,32c,32dは、枠体13が第1の面12a上に配置された状態で、第1貫通孔12c,12d,12e,12fの位置と一致するように配置される。 The frame body 13 has four second through holes 32a, 32b, 32c, 32d that penetrate the base plate 12 in the thickness direction. The second through holes 32a, 32b, 32c, 32d are provided in the first flat plate portion 31a, the second flat plate portion 31b, the third flat plate portion 31c, and the fourth flat plate portion 31d, respectively. The second side wall surfaces 33a, 33b, 33c, 33d that constitute the second through holes 32a, 32b, 32c, 32d are each straight in shape extending along the Z direction. The second through holes 32a, 32b, 32c, 32d are formed so as to penetrate the first flat plate portion 31a, the second flat plate portion 31b, the third flat plate portion 31c, and the fourth flat plate portion 31d, respectively, in the Z direction. The second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d are positioned so as to coincide with the positions of the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f when the frame body 13 is placed on the first surface 12a.

枠体13は、ベース板12の厚さ方向に貫通する第3貫通孔42a,42b,42c,42dを有する4つの金属製の環状部材41a,41b,41c,41dを含む。第3貫通孔42a,42b,42c,42dはそれぞれ、環状部材41a,41b,41c,41dに設けられている。第3貫通孔42a,42b,42c,42dを構成する第3側壁面43a,43b,43c,43dはそれぞれ、Z方向に沿って延びるストレート形状である。4つの環状部材41a,41b,41c,41dはそれぞれ、中実円筒状である。4つの環状部材41a,41b,41c,41dはそれぞれ、第2貫通孔32a,32b,32c,32dに取り付けられる。第3貫通孔42a,42b,42c,42dはそれぞれ、第2貫通孔32a,32b,32c,32dに取り付けられた際に、Z方向に真っ直ぐに貫通するように形成されている。環状部材41a,41b,41c,41dはそれぞれ、カラーとも呼ばれる部材である。 The frame body 13 includes four metal ring-shaped members 41a, 41b, 41c, and 41d having third through holes 42a, 42b, 42c, and 42d penetrating in the thickness direction of the base plate 12. The third through holes 42a, 42b, 42c, and 42d are provided in the ring-shaped members 41a, 41b, 41c, and 41d, respectively. The third side wall surfaces 43a, 43b, 43c, and 43d constituting the third through holes 42a, 42b, 42c, and 42d are each straight in shape extending along the Z direction. The four ring-shaped members 41a, 41b, 41c, and 41d are each solid cylindrical. The four ring-shaped members 41a, 41b, 41c, and 41d are attached to the second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d, respectively. The third through holes 42a, 42b, 42c, and 42d are formed so as to penetrate straight in the Z direction when attached to the second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d, respectively. The annular members 41a, 41b, 41c, and 41d are also called collars.

ここで、環状部材41aの構成について説明する。環状部材41b,41c,41dの構成は、環状部材41aと同様であるため、それらの説明を省略する。図6は、環状部材41aの拡大断面図である。なお、図6に示す断面は、図5に示す断面に相当する。また、理解を容易にする観点から、第2の面13eを破線で示している。 The configuration of the annular member 41a will now be described. The configurations of the annular members 41b, 41c, and 41d are similar to that of the annular member 41a, and therefore will not be described. Figure 6 is an enlarged cross-sectional view of the annular member 41a. The cross-section shown in Figure 6 corresponds to the cross-section shown in Figure 5. To facilitate understanding, the second surface 13e is indicated by a dashed line.

併せて図6を参照して、環状部材41aは、第2貫通孔32a内に配置される第1領域44aと、第2の面13eから突出する第2領域45aと、を含む。ベース板12側に配置される環状部材41aの一方側の端部46aは、第2の面13eから突出する。また、Z方向において、環状部材41aの他方側の端部47aの位置は、厚さ方向において第2の面13eと反対側に位置する表面13fの位置と揃えられている。Z方向において、端部47aの位置と表面13fとの位置は同じである。なお、本実施形態においては、端部46a,47aは共に、X-Y平面に平行な平面である。 Referring also to FIG. 6, the annular member 41a includes a first region 44a disposed within the second through-hole 32a and a second region 45a protruding from the second surface 13e. An end 46a on one side of the annular member 41a disposed on the base plate 12 side protrudes from the second surface 13e. In addition, in the Z direction, the position of the end 47a on the other side of the annular member 41a is aligned with the position of the surface 13f located on the opposite side to the second surface 13e in the thickness direction. In the Z direction, the position of the end 47a is the same as the position of the surface 13f. In this embodiment, both the ends 46a and 47a are planes parallel to the X-Y plane.

環状部材41aは、第1領域44aの外径面51aと、第2領域45aの外径面52aと、を含む。第1領域44aの外径面51aは、ストレート形状を含む。すなわち、第1領域44aの外径面51aは、Z方向に真っ直ぐに延びる形状を含む。第2領域45aの外径面52aは、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっている。本実施形態においては、第2領域45aの外径面52aは、テーパ状である。第1領域44aの外径面51aと第2領域45aの外径面52aとのなす角度θは、30°である。なお、この角度θについては、45°以下の任意の値を選択することもできる。ストレート形状とテーパ状の境界53aについては、第1領域44aに配置される。 The annular member 41a includes an outer diameter surface 51a of the first region 44a and an outer diameter surface 52a of the second region 45a. The outer diameter surface 51a of the first region 44a includes a straight shape. That is, the outer diameter surface 51a of the first region 44a includes a shape that extends straight in the Z direction. The outer diameter surface 52a of the second region 45a has a smaller outer diameter as it approaches the tip. In this embodiment, the outer diameter surface 52a of the second region 45a is tapered. The angle θ between the outer diameter surface 51a of the first region 44a and the outer diameter surface 52a of the second region 45a is 30°. Note that this angle θ can be any value equal to or less than 45°. The boundary 53a between the straight shape and the tapered shape is located in the first region 44a.

第2領域45aの外径面52aの最小の直径Dは、第1貫通孔12cの直径Dよりも小さい。第2領域45aの外径面52aの最大の直径Dは、第1貫通孔12cの直径よりも大きい。ベース板12の厚さ方向において、第1貫通孔12cを構成する第1側壁面12gのうちの第1の面12a側の端部12kは、第2領域45aの外径面52aと接触している。環状部材41aの第1の面12a側の端部46aは、第1貫通孔12c内にある。ベース板12の厚さ方向において、環状部材41aの第1の面12a側の端部46aは、第1の面12aよりも裏面12b側に位置する。 The minimum diameter D2 of the outer diameter surface 52a of the second region 45a is smaller than the diameter D1 of the first through hole 12c. The maximum diameter D3 of the outer diameter surface 52a of the second region 45a is larger than the diameter of the first through hole 12c. In the thickness direction of the base plate 12, the end 12k on the first surface 12a side of the first side wall surface 12g constituting the first through hole 12c is in contact with the outer diameter surface 52a of the second region 45a. The end 46a on the first surface 12a side of the annular member 41a is inside the first through hole 12c. In the thickness direction of the base plate 12, the end 46a on the first surface 12a side of the annular member 41a is located closer to the back surface 12b than the first surface 12a.

第1貫通孔12cの直径Dと第2領域45aの外径面52aの最小の直径Dの差は、0.5mm以上1mm以下である。本実施形態においては、具体的には、第1貫通孔12cの直径Dと第2領域45aの外径面52aの最小の直径Dの差は、0.5mmである。第1貫通孔の直径Dと第2領域の外径面の最大の直径Dの差は、2mm以上である。具体的には、第1貫通孔の直径Dと第2領域の外径面の最大の直径Dの差は、2mmである。 The difference between the diameter D1 of the first through hole 12c and the minimum diameter D2 of the outer diameter surface 52a of the second region 45a is 0.5 mm or more and 1 mm or less. In this embodiment, specifically, the difference between the diameter D1 of the first through hole 12c and the minimum diameter D2 of the outer diameter surface 52a of the second region 45a is 0.5 mm. The difference between the diameter D1 of the first through hole and the maximum diameter D3 of the outer diameter surface of the second region is 2 mm or more. Specifically, the difference between the diameter D1 of the first through hole and the maximum diameter D3 of the outer diameter surface of the second region is 2 mm.

次に、このような半導体装置11aの製造方法の一例について、簡単に説明する。図7は、図1に示す実施の形態1における半導体装置11aの製造方法の代表的な工程を示すフローチャートである。図7を参照して、実施の形態1における半導体装置11aの製造方法では、まず工程(S10)として、枠体およびベース板準備工程が実施される。この工程(S10)では、まず、基板17a,17b、コンデンサ18a,18b、半導体チップ21a,21b,21c,21d,21e,21f,22a,22b,22c,22d,22e,22f、ワイヤ24a,24b,24c,24d,24e,24f,25a,25b,25c,25d,25e,25f,28a,28b,29a,29bおよびプレスフィットピン26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26hが取り付けられ、4つの第1貫通孔12c,12d,12e,12fが設けられた上記構成のベース板12を準備する。また、4つの第2貫通孔32a,32b,32c,32dが設けられ、端子19a,19b,19c,19dおよび環状部材41a,41b,41c,41dが取り付けられた上記構成の枠体13を準備する。すなわち、半導体装置11aの製造方法は、枠体13およびベース板12を準備する工程を含む。 Next, an example of a method for manufacturing such semiconductor device 11a will be briefly described. Figure 7 is a flow chart showing typical steps of the method for manufacturing semiconductor device 11a in embodiment 1 shown in Figure 1. Referring to Figure 7, in the method for manufacturing semiconductor device 11a in embodiment 1, a frame and base plate preparation step is first carried out as step (S10). In this step (S10), first, the base plate 12 having the above-described configuration is prepared, in which the substrates 17a, 17b, capacitors 18a, 18b, semiconductor chips 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, wires 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 28a, 28b, 29a, 29b and press-fit pins 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h are attached and the four first through holes 12c, 12d, 12e, 12f are provided. In addition, a frame 13 having the above configuration is prepared, in which four second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d are provided and terminals 19a, 19b, 19c, and 19d and annular members 41a, 41b, 41c, and 41d are attached. That is, the manufacturing method of the semiconductor device 11a includes a step of preparing the frame 13 and the base plate 12.

次に、工程(S20)として、枠体載置工程が実施される。図8は、枠体13をベース板12上に載置した状態の一部を示す概略断面図である。図8においては、理解を容易にする観点から、枠体13をベース板12上に載置した状態を左側に示し、図5に示す状態を右側に示している。図8を併せて参照して、この工程(S20)では、枠体13をベース板12上に載置する。ここで、環状部材41a,41b,41c,41dのそれぞれの第2領域45aが、第1貫通孔12c,12d,12e,12f内に配置されるように枠体13をベース板12上に載置する。この時、環状部材41a,41b,41c,41dのそれぞれの第2領域45aの外径面52aと第1貫通孔12c,12d,12e,12fのそれぞれの第1の面12a側の端部12kとが接触し、その他の部分は接触していない状態である。この場合、上記した直径D,D,Dの寸法関係であるため、容易に上記したように載置することができる。ここで、Z方向において、端子19aと、回路パターン16aとの間、具体的には回路パターン16aの第3回路板15cとの間には、隙間Sが形成される。この隙間SのZ方向の長さGについては、半導体装置11aを構成する各部品の寸法関係、製造誤差等により大きくなったり、小さくなったりする。すなわち、半導体装置11aの製造方法は、上記準備する工程の後に、枠体13をベース板12上に載置する工程を含む。 Next, as a step (S20), a frame body placing step is performed. Fig. 8 is a schematic cross-sectional view showing a part of the state in which the frame body 13 is placed on the base plate 12. In Fig. 8, from the viewpoint of facilitating understanding, the state in which the frame body 13 is placed on the base plate 12 is shown on the left side, and the state shown in Fig. 5 is shown on the right side. With reference to Fig. 8 as well, in this step (S20), the frame body 13 is placed on the base plate 12. Here, the frame body 13 is placed on the base plate 12 so that the second regions 45a of the annular members 41a, 41b, 41c, and 41d are disposed in the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f. At this time, the outer diameter surface 52a of each of the second regions 45a of the annular members 41a, 41b, 41c, and 41d contacts the end portions 12k of the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f on the first surface 12a side, and the other portions are not in contact. In this case, since the dimensional relationship of the diameters D1 , D2 , and D3 is as described above, the semiconductor device 11a can be easily placed as described above. Here, in the Z direction, a gap S1 is formed between the terminal 19a and the circuit pattern 16a, specifically, between the terminal 19a and the third circuit board 15c of the circuit pattern 16a. The length G1 of this gap S1 in the Z direction may be increased or decreased depending on the dimensional relationship of each component constituting the semiconductor device 11a, manufacturing errors, etc. That is, the manufacturing method of the semiconductor device 11a includes a process of placing the frame 13 on the base plate 12 after the above-mentioned preparation process.

その後、工程(S30)として、枠体圧入工程が実施される。この工程(S30)では、枠体13をベース板12側へ押し進めて、環状部材41a,41b,41c,41dのそれぞれの第2領域45aを第1貫通孔12c,12d,12e,12f内に圧入する。この場合、Z方向においてベース板12を固定した状態で、矢印Zで示す向きと反対の向きに枠体13を押し進める。そうすると、環状部材41a,41b,41c,41dは押し進められて、第2領域45aが徐々に第1貫通孔12c,12d,12e,12f内に入り込んでくる。すなわち、半導体装置11aの製造方法は、上記載置する工程の後に、枠体13を圧入する工程を含む。 After that, a frame press-in process is carried out as a process (S30). In this process (S30), the frame 13 is pushed toward the base plate 12, and the second regions 45a of the annular members 41a, 41b, 41c, and 41d are pressed into the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f. In this case, with the base plate 12 fixed in the Z direction, the frame 13 is pushed in the direction opposite to the direction indicated by the arrow Z. Then, the annular members 41a, 41b, 41c, and 41d are pushed forward, and the second regions 45a gradually enter the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f. That is, the manufacturing method of the semiconductor device 11a includes a process of pressing in the frame 13 after the above-described placing process.

図9は、圧入に要する力と圧入量との関係を示すグラフである。図9において、縦軸は、圧入に要する力を示し、横軸は、圧入量であるストロークを示す。図9において、圧入に要する力を加えていくと、圧入量が増える。そして、圧力PとストロークLの交点に至るまでは、ストロークに比例して圧力が増加する。そして、交点Mに至ると、同じストローク分押し進もうとするのに必要とされる力が大きくなる。ここでは、端子19aと回路パターン16aとが接触したことにより、力が大きくなると解することができる。すなわち、端子19aと回路パターン16aとが適切な接触状態になったと把握することができる。この時点で枠体圧入工程を終了する。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between the force required for press-in and the amount of press-in. In FIG. 9, the vertical axis shows the force required for press-in, and the horizontal axis shows the stroke, which is the amount of press-in. In FIG. 9, as the force required for press-in is applied, the amount of press-in increases. Then, until the intersection point of pressure P 1 and stroke L 1 is reached, the pressure increases in proportion to the stroke. Then, when the intersection point M is reached, the force required to push forward by the same stroke becomes large. Here, it can be understood that the force becomes large because the terminal 19a and the circuit pattern 16a come into contact with each other. That is, it can be understood that the terminal 19a and the circuit pattern 16a are in an appropriate contact state. At this point, the frame body press-in process is completed.

次に、工程(S40)として、接合工程が実施される。この工程(S40)では、端子19aと回路パターン16aとを接合する。この場合、超音波接合により端子19aと回路パターン16aとを接合する。他の端子19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとも超音波接合を行う。すなわち、半導体装置11aの製造方法は、上記圧入する工程の後に、端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとを接合する工程を含む。 Next, a bonding step is carried out as step (S40). In this step (S40), the terminal 19a and the circuit pattern 16a are bonded. In this case, the terminal 19a and the circuit pattern 16a are bonded by ultrasonic bonding. The other terminals 19b, 19c, and 19d and the circuit patterns 16a and 16b are also ultrasonically bonded. In other words, the manufacturing method of the semiconductor device 11a includes a step of bonding the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d and the circuit patterns 16a and 16b after the above-mentioned press-fitting step.

その後、工程(S50)として、樹脂注入工程が実施される。この工程(S50)では、枠体13およびベース板12によって形成される空間30内に熱硬化性樹脂を流入させる。すなわち、半導体装置11aの製造方法は、上記接合する工程の後に、樹脂を注入する工程を含む。次に、工程(S60)として、樹脂硬化工程が実施される。この工程(S60)では、注入させた樹脂を加温等により硬化される。そして、ベース板12および枠体13によって取り囲まれる空間30を封止する。すなわち、半導体装置11aの製造方法は、上記注入する工程の後に、樹脂を硬化させる工程を含む。このようにして、半導体装置11aを製造する。 After that, a resin injection step is carried out as step (S50). In this step (S50), a thermosetting resin is poured into the space 30 formed by the frame body 13 and the base plate 12. That is, the manufacturing method of the semiconductor device 11a includes a step of injecting the resin after the above-mentioned joining step. Next, a resin hardening step is carried out as step (S60). In this step (S60), the injected resin is hardened by heating or the like. Then, the space 30 surrounded by the base plate 12 and the frame body 13 is sealed. That is, the manufacturing method of the semiconductor device 11a includes a step of hardening the resin after the above-mentioned injection step. In this manner, the semiconductor device 11a is manufactured.

上記半導体装置11aによると、第2貫通孔32a,32b,32c,32d内に配置される第1領域44aと、第2の面13eから突出する第2領域45aと、を含む環状部材41a,41b,41c,41dが枠体13に取り付けられている。そして、第2領域45aの外径面52aは、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっている。また、第2領域45aの外径面52aの最小の直径Dは、第1貫通孔12c,12d,12e,12fの直径Dよりも小さい。また、第2領域45aの外径面52aの最大の直径Dは、第1貫通孔12c,12d,12e,12fの直径Dよりも大きい。したがって、環状部材41a,41b,41c,41dの第2領域45aをベース板12の第1貫通孔12c,12d,12e,12f内にある状態として、枠体13をベース板12に押し当てて圧入していき、端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとの距離を適切な距離とすることが容易となる。この場合、第2領域45aの外径面52aは、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっているため、この圧入量を調整して、接合前の端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとの位置決めを高精度に行うことができる。その後、端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとを接合することにより、ベース板12および枠体13に過大な応力が負荷されることを抑制しながら、端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとの適切な接合を行うことができる。その結果、このような半導体装置11aは、信頼性の向上を図ることができる。 In the semiconductor device 11a, annular members 41a, 41b, 41c, and 41d including a first region 44a disposed in the second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d and a second region 45a protruding from the second surface 13e are attached to the frame 13. The outer diameter of the outer surface 52a of the second region 45a decreases toward the tip. The minimum diameter D2 of the outer surface 52a of the second region 45a is smaller than the diameter D1 of the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f. The maximum diameter D3 of the outer surface 52a of the second region 45a is larger than the diameter D1 of the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f. Therefore, with the second regions 45a of the annular members 41a, 41b, 41c, 41d in the first through holes 12c, 12d, 12e, 12f of the base plate 12, the frame 13 is pressed against the base plate 12 and press-fitted, making it easy to set the distance between the terminals 19a, 19b, 19c, 19d and the circuit patterns 16a, 16b to an appropriate distance. In this case, since the outer diameter surface 52a of the second region 45a has a smaller outer diameter approaching the tip, the amount of press-fitting can be adjusted to accurately position the terminals 19a, 19b, 19c, 19d and the circuit patterns 16a, 16b before joining. Thereafter, the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d are bonded to the circuit patterns 16a and 16b, thereby making it possible to appropriately bond the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d to the circuit patterns 16a and 16b while preventing excessive stress from being applied to the base plate 12 and the frame body 13. As a result, the reliability of the semiconductor device 11a can be improved.

本実施形態において、第2領域45aの外径面52aは、テーパ状である。したがって、より確実に環状部材41a,41b,41c,41dを第1貫通孔12c,12d,12e,12f内に圧入させて、端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとの接合を確実に行うことができる。 In this embodiment, the outer diameter surface 52a of the second region 45a is tapered. Therefore, the annular members 41a, 41b, 41c, and 41d can be more reliably pressed into the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f, and the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d can be more reliably joined to the circuit patterns 16a and 16b.

本実施形態において、第1貫通孔12c,12d,12e,12fの直径Dと第2領域45aの外径面52aの最小の直径Dの差は、0.5mm以上1mm以下である。よって、上記半導体装置11aの製造時において、第2領域45aの外径面52aと第1貫通孔12c,12d,12e,12fを構成する第1側壁面12g,12h,12i,12jとの干渉を抑制して、突出した第2領域45aを含む環状部材41a,41b,41c,41dを第1貫通孔12c,12d,12e,12f内に挿入しやすくすることができる。したがって、より容易に上記半導体装置を製造することができる。 In this embodiment, the difference between the diameter D1 of the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f and the minimum diameter D2 of the outer diameter surface 52a of the second region 45a is 0.5 mm or more and 1 mm or less. Therefore, during the manufacturing of the semiconductor device 11a, the interference between the outer diameter surface 52a of the second region 45a and the first side wall surfaces 12g, 12h, 12i, and 12j constituting the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f is suppressed, and the annular members 41a, 41b, 41c, and 41d including the protruding second region 45a can be easily inserted into the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f. Therefore, the semiconductor device can be manufactured more easily.

本実施形態において、第1貫通孔12c,12d,12e,12fの直径Dと第2領域45aの外径面52aの最大の直径Dの差は、2mm以上である。よって、第1貫通孔12c,12d,12e,12fを構成する第1側壁面12g,12h,12i,12jのうちの第1の面12a側の端部12kと第2領域45aの外径面52aとを接触しやすくすることができる。したがって、より確実に上記半導体装置11aを製造することができる。 In this embodiment, the difference between the diameter D1 of the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f and the maximum diameter D3 of the outer diameter surface 52a of the second region 45a is 2 mm or more. This makes it easier for the end portions 12k of the first side wall surfaces 12g, 12h, 12i, and 12j constituting the first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f on the first surface 12a side to come into contact with the outer diameter surface 52a of the second region 45a. This makes it possible to manufacture the semiconductor device 11a more reliably.

本実施形態において、回路パターン16a,16bは、端子19a,19b,19c,19dの一部が溶融して端子と接合されている。このような接合は、例えば、超音波接合により行うことができる。したがって、接着剤や接合材を用いることなく、確実に端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとを電気的に接続することができる。 In this embodiment, the circuit patterns 16a and 16b are joined to the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d by melting a portion of the terminals. Such joining can be performed, for example, by ultrasonic joining. Therefore, the terminals 19a, 19b, 19c, and 19d can be reliably electrically connected to the circuit patterns 16a and 16b without using adhesives or joining materials.

本実施形態においては、ベース板12は、厚さ方向に見て矩形状である。第1貫通孔12c,12d,12e,12fは、矩形状のベース板12の4隅に対応して4つ設けられている。第2貫通孔32a,32b,32c,32dは、4つの第1貫通孔12c,12d,12e,12fに対応するように4つ設けられている。環状部材41a,41b,41c,41dは、4つの第2貫通孔32a,32b,32c,32dに対応するように4つ取り付けられている。よって、矩形状のベース板12を含む半導体装置11aにおいて、4つの環状部材41a,41b,41c,41d、4つの第1貫通孔12c,12d,12e,12fおよび4つの第2貫通孔32a,32b,32c,32dにより、端子19a,19b,19c,19dと回路パターン16a,16bとの接合状態をより適切にすることができる。したがって、より信頼性の高い半導体装置11aとすることができる。 In this embodiment, the base plate 12 is rectangular when viewed in the thickness direction. Four first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f are provided corresponding to the four corners of the rectangular base plate 12. Four second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d are provided to correspond to the four first through holes 12c, 12d, 12e, and 12f. Four annular members 41a, 41b, 41c, and 41d are attached to correspond to the four second through holes 32a, 32b, 32c, and 32d. Therefore, in the semiconductor device 11a including the rectangular base plate 12, the four annular members 41a, 41b, 41c, 41d, the four first through holes 12c, 12d, 12e, 12f, and the four second through holes 32a, 32b, 32c, 32d can more appropriately bond the terminals 19a, 19b, 19c, 19d to the circuit patterns 16a, 16b. This makes it possible to obtain a more reliable semiconductor device 11a.

(実施の形態2)
次に、他の実施の形態である実施の形態2について説明する。図10は、実施の形態2における半導体装置の一部を示す概略断面図である。実施の形態2の半導体装置は、第2領域の外径面が曲面を含む点において実施の形態1の場合と異なっている。
(Embodiment 2)
Next, another embodiment, that is, embodiment 2, will be described. Fig. 10 is a schematic cross-sectional view showing a part of a semiconductor device in embodiment 2. The semiconductor device in embodiment 2 differs from embodiment 1 in that the outer diameter surface of the second region includes a curved surface.

図10を参照して、実施の形態2に係る半導体装置に含まれる枠体に取り付けられる環状部材61aは、第1領域44aの外径面51aと、第2領域45aの外径面62aと、を含む。第2領域45aの外径面62aは、曲面である。具体的には、第2領域45aの外径面62aは、端部47aに近づくにしたがって、最大の直径が小さくなる割合が高くなるように構成されている。このようにすることによっても、第1貫通孔を構成する側壁面のうちの第1の面側の端部と第2領域45aの外径面62aとを接触させながら、環状部材の第1の面側の端部を、第1貫通孔内にあるようにすることが容易となる。なお、第2領域45aの外径面62aは、円弧面であってもよい。 Referring to FIG. 10, the annular member 61a attached to the frame included in the semiconductor device according to the second embodiment includes an outer diameter surface 51a of the first region 44a and an outer diameter surface 62a of the second region 45a. The outer diameter surface 62a of the second region 45a is a curved surface. Specifically, the outer diameter surface 62a of the second region 45a is configured so that the rate at which the maximum diameter decreases increases as it approaches the end 47a. This also makes it easy to make the end of the first surface side of the annular member inside the first through hole while contacting the end of the first surface side of the side wall surface constituting the first through hole with the outer diameter surface 62a of the second region 45a. Note that the outer diameter surface 62a of the second region 45a may be an arc surface.

(他の実施の形態)
なお、上記の実施の形態においては、端子と回路パターンとの接合において、超音波接合を利用することとしたが、これに限らず、導電性を有する接着剤や接合材、はんだ等を利用して、端子と回路パターンとを電気的に接合することとしてもよい。また、一部を超音波接合して、他を接合材により接合してもよい。
Other Embodiments
In the above embodiment, ultrasonic bonding is used to bond the terminals and the circuit pattern, but the present invention is not limited to this, and the terminals and the circuit pattern may be electrically bonded using a conductive adhesive, bonding material, solder, etc. Also, some parts may be ultrasonically bonded and the rest may be bonded with a bonding material.

また、上記の実施の形態においては、環状部材の端部は、平面であることとしたが、これに限らず、例えばテーパ状の外径面の先端がそのまま環状部材の端部を構成することとしてもよい。 In addition, in the above embodiment, the end of the annular member is a flat surface, but this is not limited thereto. For example, the tip of the tapered outer diameter surface may directly constitute the end of the annular member.

なお、上記の実施の形態においては、半導体チップは、SiCから構成される半導体層を含むこととしたが、これに限らず、半導体チップは、GaNから構成される半導体層を含んでもよい。すなわち、半導体チップは、SiCまたはGaNから構成される半導体層を含んでもよい。このようにすることにより、半導体チップを、ワイドバンドギャップ半導体チップとして利用することができる。また、半導体チップは、Siから構成される半導体層を含んでもよい。このようにすることにより、汎用性の高いものとすることができる。すなわち、半導体チップは、SiC、GaNまたはSiから構成される半導体層を含んでもよい。 In the above embodiment, the semiconductor chip includes a semiconductor layer made of SiC, but the present invention is not limited to this, and the semiconductor chip may include a semiconductor layer made of GaN. That is, the semiconductor chip may include a semiconductor layer made of SiC or GaN. In this way, the semiconductor chip can be used as a wide band gap semiconductor chip. The semiconductor chip may also include a semiconductor layer made of Si. In this way, the semiconductor chip can be made highly versatile. That is, the semiconductor chip may include a semiconductor layer made of SiC, GaN, or Si.

また、上記の実施の形態においては、各第2貫通孔内に上記構成の環状部材を取り付けることとしたが、これに限らず、4つの第2貫通孔の少なくともいずれか1つに上記構成の環状部材を取り付ける構成としてもよい。 In addition, in the above embodiment, an annular member having the above configuration is attached inside each second through hole, but this is not limited to the above, and an annular member having the above configuration may be attached to at least one of the four second through holes.

なお、上記の実施の形態において、4つの環状部材の第2の面から突出する突出量は、均等であることが望ましい。このようにすることにより、それぞれの環状部材を均等に圧入することができる。この場合、他の部材によって、ベース板と枠体との位置決めを行うとよい。また、4つの環状部材のうち少なくとも1つの第2の面から突出する突出量は、他の環状部材の第2の面から突出する突出量と異なってもよい。このようにすることにより、最も突出する環状部材を対応する第1貫通孔内に配置した後、これを基準として、他の環状部材を他の第1貫通孔内に配置することが容易となる。したがって、より容易に上記半導体装置を製造することができる。 In the above embodiment, it is desirable that the amount of protrusion of the four annular members from the second surface is uniform. In this way, each annular member can be pressed in evenly. In this case, it is preferable to position the base plate and the frame body using another member. Also, the amount of protrusion from the second surface of at least one of the four annular members may be different from the amount of protrusion from the second surface of the other annular members. In this way, after placing the most protruding annular member in the corresponding first through hole, it becomes easy to place the other annular members in the other first through holes using this as a reference. Therefore, the above semiconductor device can be manufactured more easily.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not limiting in any respect. The scope of the present invention is defined by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

本開示の半導体装置は、信頼性の向上が求められる場合に特に有利に適用され得る。 The semiconductor device disclosed herein can be particularly advantageously applied in cases where improved reliability is required.

11a 半導体装置
12 ベース板
12a 第1の面
12b 裏面
12c,12d,12e,12f 第1貫通孔
12g,12h,12i,12j 第1側壁面
13 枠体
13a 第1壁部
13b 第2壁部
13c 第3壁部
13d 第4壁部
13e 第2の面
13f 表面
14a,14b 絶縁板
15a 第1回路板
15b 第2回路板
15c 第3回路板
15d 第4回路板
15e 第5回路板
15f 第6回路板
15g 第7回路板
15h 第8回路板
15i 第9回路板
15j 第10回路板
15k 第11回路板
16a,16b 回路パターン
17a,17b 基板
18a,18b コンデンサ
19a,19b,19c,19d 端子
20 ケース
21a,21b,21c,21d,21e,21f,22a,22b,22c,22d,22e,22f 半導体チップ
23a,23b,23c,23d 領域
24a,24b,24c,24d,24e,24f,25a,25b,25c,25d,25e,25f,28a,28b,29a,29b ワイヤ
26a,26b,26c,26d,26e,26f,26g,26h プレスフィットピン
27a,27b,27c,27d 内壁面
31a 第1平板部
31b 第2平板部
31c 第3平板部
31d 第4平板部
32a,32b,32c,32d 第2貫通孔
33a,33b,33c,33d 第2側壁面
41a,41b,41c,41d,61a 環状部材
42a,42b,42c,42d 第3貫通孔
43a,43b,43c,43d 第3側壁面
44a 第1領域
45a 第2領域
46a,47a 端部
51a,52a,62a 外径面
53a 境界
,D,D 直径
長さ
ストローク
M 交点
圧力
隙間
11a semiconductor device 12 base plate 12a first surface 12b back surface 12c, 12d, 12e, 12f first through holes 12g, 12h, 12i, 12j first side wall surface 13 frame body 13a first wall portion 13b second wall portion 13c third wall portion 13d fourth wall portion 13e second surface 13f surface 14a, 14b insulating plate 15a first circuit board 15b second circuit board 15c third circuit board 15d fourth circuit board 15e fifth circuit board 15f sixth circuit board 15g seventh circuit board 15h eighth circuit board 15i ninth circuit board 15j tenth circuit board 15k eleventh circuit board 16a, 16b circuit patterns 17a, 17b substrate 18a, 18b capacitors 19a, 19b, 19c, 19d terminal 20 Cases 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f Semiconductor chips 23a, 23b, 23c, 23d Regions 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f, 28a, 28b, 29a, 29b Wires 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26g, 26h Press-fit pins 27a, 27b, 27c, 27d Inner wall surface 31a First flat plate portion 31b Second flat plate portion 31c Third flat plate portion 31d Fourth flat plate portion 32a, 32b, 32c, 32d Second through holes 33a, 33b, 33c, 33d Second side wall surfaces 41a, 41b, 41c, 41d, 61a Annular members 42a, 42b, 42c, 42d Third through holes 43a, 43b, 43c, 43d Third side wall surface 44a First region 45a Second region 46a, 47a Ends 51a, 52a, 62a Outer diameter surface 53a Boundaries D1 , D2, D3 Diameter G1 Length L1 Stroke M Intersection P1 Pressure S1 Gap

Claims (9)

板状であって、厚さ方向に貫通する第1貫通孔を有し、厚さ方向の一方に位置する第1の面を含むベース板と、
回路パターンを含み、前記第1の面上に配置される基板と、
前記回路パターン上に配置される半導体チップと、
前記第1の面に対向する第2の面を含み、前記基板の外周を取り囲むよう前記第1の面上に配置される枠体と、
前記枠体に取り付けられ、前記回路パターンと電気的に接続される端子と、を備え、
前記枠体は、前記ベース板の厚さ方向に貫通し、前記第1の面上に配置された状態で、前記第1貫通孔の位置と一致するように配置される第2貫通孔を有し、
前記枠体は、前記第2貫通孔に取り付けられ、前記ベース板の厚さ方向に貫通する第3貫通孔を有する金属製の環状部材を含み、
前記環状部材は、
前記第2貫通孔内に配置される第1領域と、
前記第2の面から突出する第2領域と、を含み、
前記第2領域の外径面は、先端に近づくにしたがって外径が小さくなっており、
前記第2領域の外径面の最小の直径Dは、前記第1貫通孔の直径Dよりも小さく、
前記第2領域の外径面の最大の直径Dは、前記第1貫通孔の直径Dよりも大きく、
前記ベース板の厚さ方向において、前記第1貫通孔を構成する第1側壁面のうちの前記第1の面側の端部は、前記第2領域の外径面と接触しており、
前記環状部材の前記第1の面側の端部は、前記第1貫通孔内にある、半導体装置。
A base plate having a plate shape, a first through hole penetrating in a thickness direction, and including a first surface located on one side in the thickness direction;
a substrate including a circuit pattern and disposed on the first surface;
a semiconductor chip disposed on the circuit pattern;
a frame including a second surface facing the first surface and disposed on the first surface so as to surround an outer periphery of the substrate;
a terminal attached to the frame and electrically connected to the circuit pattern;
the frame has a second through hole that penetrates the base plate in a thickness direction and is arranged to coincide with a position of the first through hole when the frame is disposed on the first surface;
the frame includes a metal annular member attached to the second through hole and having a third through hole passing through the base plate in a thickness direction;
The annular member is
A first region disposed within the second through hole;
a second region protruding from the second surface,
The outer diameter of the second region becomes smaller as it approaches the tip,
The minimum diameter D2 of the outer diameter surface of the second region is smaller than the diameter D1 of the first through hole,
The maximum diameter D3 of the outer diameter surface of the second region is larger than the diameter D1 of the first through hole,
In a thickness direction of the base plate, an end portion of a first side wall surface constituting the first through hole on the first surface side is in contact with an outer diameter surface of the second region,
A semiconductor device, wherein an end portion of the annular member on the first surface side is located within the first through hole.
前記第2領域の外径面は、テーパ状である、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the outer diameter surface of the second region is tapered. 前記第1貫通孔の直径Dと前記第2領域の外径面の最小の直径Dの差は、0.5mm以上1mm以下である、請求項1または請求項2に記載の半導体装置。 3 . The semiconductor device according to claim 1 , wherein a difference between a diameter D 1 of the first through hole and a minimum diameter D 2 of an outer diameter surface of the second region is 0.5 mm or more and 1 mm or less. 前記第1貫通孔の直径Dと前記第2領域の外径面の最大の直径Dの差は、2mm以上である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。 4 . The semiconductor device according to claim 1 , wherein a difference between a diameter D 1 of the first through hole and a maximum diameter D 3 of an outer diameter surface of the second region is 2 mm or more. 前記回路パターンは、前記端子の一部が溶融して前記端子と接合されている、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, wherein the circuit pattern is joined to the terminal by melting a portion of the terminal. 前記半導体チップは、SiC、GaNおよびSiのうちの少なくともいずれか一つから構成される半導体層を含む、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to any one of claims 1 to 5, wherein the semiconductor chip includes a semiconductor layer made of at least one of SiC, GaN, and Si. 前記ベース板は、厚さ方向に見て矩形状であり、
前記第1貫通孔は、矩形状の前記ベース板の4隅に対応して4つ設けられており、
前記第2貫通孔は、4つの前記第1貫通孔に対応するように4つ設けられており、
前記環状部材は、4つの前記第2貫通孔に対応するように4つ取り付けられている、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置。
The base plate has a rectangular shape when viewed in a thickness direction,
The first through holes are provided in four locations corresponding to four corners of the rectangular base plate,
the second through holes are provided in a number of four so as to correspond to the four first through holes,
The semiconductor device according to claim 1 , wherein four of the annular members are attached so as to correspond to four of the second through holes.
4つの前記環状部材の前記第2の面から突出する突出量は、均等である、請求項7に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 7, wherein the four annular members protrude from the second surface by equal amounts. 4つの前記環状部材のうち少なくとも1つの前記第2の面から突出する突出量は、他の前記環状部材の前記第2の面から突出する突出量と異なる、請求項7に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein a protruding amount of at least one of said four annular members from said second surface is different from a protruding amount of the other annular members from said second surface.
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