接头部56a的一侧处。
[0143]因此，同样利用根据本实施例的半导体装置300，能够共用用于上臂功率单元302的金属板36和用于下臂功率单元304的金属板56，以及能够通过改变在具有相同形状的金属板36、56上在第二方向Y上的半导体开关元件306和二极管308的布置顺序以及半导体开关元件310和二极管312的布置顺序，来构成上臂功率单元302和下臂功率单元304。因此，能够将使用在半导体装置300中的部件(具体地，金属板36、56)的类型减少为仅一个类型部件。
[0144]在上述第三实施例中，半导体开关元件306、310和二极管308、312可以视为根据本发明的方案的“半导体元件”。
[0145]附带提及，在上述第三实施例中，每个上臂功率单元302和下臂功率单元304的金属块316的形状形成为不同于金属块314的形状，金属块314形成为大致矩形平行六面体形状，金属块316具体地形成为在截面中突出的形状。但是，本发明并不限于该形状。金属块316仅需要形成为，使得在第一方向X上设置有二极管308侧的焊料构件48或者二极管312侧的焊料构件48的部分的宽度小于在第一方向X上设置有金属板36侧的焊料构件52或者金属板56侧的焊料构件52(设计成用于二极管308或者二极管312在第一方向X上的宽度)的部分的宽度(也即，在第一方向X上金属块314的宽度)，以及可以形成为例如图15所示的在截面上为锥形形状。
[0146]在上述第一至第三实施例中，每个臂功率单元包括两个半导体元件。取而代之，每个臂功率单元可以包括三个以上半导体元件。每个臂功率单元包括两个不同类型的半导体元件。取而代之，每个臂功率单元可以包括相同类型的半导体元件。例如，每个臂功率单元可以包括两个半导体开关元件和单个二极管。相反，每个臂功率单元可以包括单个半导体开关元件和两个二极管。半导体开关元件和二极管用作每个臂功率单元的两个不同类型的半导体元件。取而代之，半导体元件的另一组合可以用作每个臂功率单元的两个不同类型的半导体元件。
[0147]在上述第一至第三实施例中，每个臂功率单元的两种类型的半导体元件经由独立的分离的焊料构件38、40黏结至每个金属板34、54。也即，分别将两个半导体元件黏结至相同金属板34或者金属板54的黏结面的焊料构件38、40是彼此分离以及独立的。对应于两种类型半导体元件的金属块经由独立的分离的焊料构件46、52黏结至每个金属板36、56。也即，将两个金属块黏结至每个相同金属板36、56的黏结面的焊料构件46、52是彼此分离以及独立的。本发明并不限于该构造。上述焊料构件38、40可以彼此一体化，或者上述焊料构件46、52可以彼此一体化。
[0148]在上述第一至第三实施例中，对应于每个臂功率单元的两种类型半导体元件所设置的两个金属块是彼此分离以及独立的。本发明并不限于该构造。对应于两种类型半导体元件的两个金属块可以彼此一体化。
[0149]在上述第一至第三实施例中，形成在金属板36的黏结面上的凹槽70沿着其中设置有焊料构件46、52的区域80、82的外围形成，形成在金属板56的黏结面上的凹槽72沿着其中设置有焊料构件46、52的区域84、86的外围形成，凹槽70形成为环形和框架形状，以便共同围绕半导体开关元件侧的焊料构件46和二极管侧的焊料构件52，凹槽72形成为环形和框架形状，以便共同围绕半导体开关元件侧的焊料构件46和二极管侧的焊料构件52。本发明并不限于该构造。凹槽70可以形成以便包括形成为环形和框架形状的环形部70a，如图16A所示，在第一方向X上在金属板36的黏结面上延伸在设置有半导体开关元件侧的焊料构件46的区域80和设置有二极管侧的焊料构件52的区域82之间，并且包括允许焊料构件46、52流入其中的共用部70b。凹槽72可以形成以便包括形成为环形和框架形状的环形部72a，如图16A所示，在第一方向X上在金属板56的黏结面上延伸在设置有半导体开关元件侧的焊料构件46的区域84和设置有二极管侧的焊料构件52的区域86之间，并且包括允许焊料构件46、52流入其中的共用部72b。
[0150]在上述第一至第三实施例中，无论在第一方向X上半导体开关元件的宽度是否大致相同于或者不同于在第一方向X上二极管的宽度，形成在金属板36的黏结面上的凹槽70是形成为大致矩形形状的共同围绕焊料构件46、52的环形凹槽，形成在金属板56的黏结面上的凹槽72是形成为大致矩形形状的共同围绕焊料构件46、52的环形凹槽。本发明并不限于该构造。当在第一方向X上半导体开关元件的宽度不同于在第一方向X上二极管的宽度时，如图16B所示，凹槽70的形状可以具有凹处或者突起以便设计成用于在金属板36的黏结面上每个半导体开关元件一侧的宽度和二极管一侧的宽度，凹槽72的形状可以具有凹处或者突起以便设计成用于在金属板56的黏结面上每个半导体开关元件一侧的宽度和二极管一侧的宽度。
[0151]在上述第一至第三实施例中，形成在金属板36的黏结面上的凹槽70在其中设置有焊料构件46、52的金属板36的区域80、82的外围是连续的，形成在金属板56的黏结面上的凹槽72在其中设置有焊料构件46、52的金属板56的区域84、86的外围是连续的。本发明并不限于该构造。如图16C所示，凹槽70可以在其中设置有焊料构件46、52的金属板36的区域80、82的外围是间歇性连续的，凹槽72可以在其中设置有焊料构件46、52的金属板56的区域84、86的外围是间歇性连续的。在其中设置有焊料构件46、52的金属板36的区域80、82的外围，凹槽70可以形成为大致环形形状，并且可以是部分被切割的不连续的环形形状。在其中设置有焊料构件46、52的金属板56的区域84、86的外围，凹槽72可以形成为大致环形形状，并且可以是部分被切割的不连续的环形形状。
[0152]在上述第一至第三实施例中，上臂功率单元的两种类型的半导体元件在第二方向Y上并排布置在金属板34、36上，并且布置成使得在第一方向X上的端部彼此对准而在第一方向X上无任何偏移，下臂功率单元的两种类型的半导体元件在第二方向Y上并排布置在金属板54、56上，并且布置成使得在第一方向X上的端部彼此对准而在第一方向X上无任何偏移。本发明并不限于该构造。在第二方向Y上并排布置在金属板34、36上的两种类型的半导体元件可以布置成，使得在第一方向X上的端部彼此偏离而在第一方向X上具有偏移，在第二方向Y上并排布置在金属板54、56上的两种类型的半导体元件可以布置成，使得在第一方向X上的端部彼此偏离而在第一方向X上具有偏移。在上述可替换实施例中，凹槽70形成在设计成用于两种类型的半导体元件在金属板36的黏结面上的布置位置的位置处，凹槽72形成在设计成用于两种类型的半导体元件在金属板56的黏结面上的布置位置的位置处。
[0153]在上述第一至第三实施例中，形成在金属板36的黏结面上的凹槽70是沿着其中设置有焊料构件46、52的区域80、82的外围形成的，形成在金属板56的黏结面上的凹槽72是沿着其中设置有焊料构件46、52的区域84、86的外围形成的。凹槽70可以形成在金属板36的黏结面上，以便横跨在经由焊料构件46、52(图6)黏结的每个金属块44、314的外周端部的内侧和外侧之间，可以形成在每个金属块44、314(图17A)的外周端部的外侧，或者可以形成在每个金属块44、314(图17B)的外周端部的内侧。凹槽72可以形成在金属板56的黏结面上，以便横跨在经由焊料构件46、52(图6)黏结的每个金属块50、316的外周端部的内侧和外侧之间，可以形成在每个金属块50、316(图17A)的外周端部的外侧，或者可以形成在每个金属块50、316(图17B)的外周端部的内侧。
【主权项】
1.一种半导体装置，包括: 对置的第一和第二金属板； 多个半导体元件，每个半导体元件介于所述第一金属板和所述第二金属板之间； 金属块，其介于所述第一金属板和每个所述半导体元件之间； 焊料构件，其介于所述第一金属板和所述金属块之间并且将所述第一金属板连接至所述金属块；以及 注塑树脂，其将所述半导体元件以及所述金属块密封在所述第一金属板和所述第二金属板之间，其中， 所述第一金属板的一面，其为所述金属块经由所述焊料构件连接至所述第一金属板的一面的对置侧，暴露于所述注塑树脂外，以及 所述第一金属板具有沿着其中设置有所述焊料构件的区域的外周形成的凹槽，所述凹槽共同围绕所述焊料构件。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中， 所述凹槽是形成为大致矩形形状的环形凹槽。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中， 所述多个半导体元件为两种类型的第一和第二半导体元件，它们在预定方向上并排布置在所述第一金属板和所述第二金属板之间，以及 在垂直于所述预定方向的垂直方向上所述第一金属板上的第一区域的宽度大致等于在所述垂直方向上所述第一金属板上的第二区域的宽度，与所述第一半导体元件处的所述金属块对应的所述焊料构件设置在所述第一区域中，与所述第二半导体元件处的所述金属块对应的所述焊料构件设置在所述第二区域中。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中， 在所述垂直方向上所述第一半导体元件的宽度大致等于在所述垂直方向上所述第二半导体元件的宽度。5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中， 在所述垂直方向上所述第一半导体元件处的所述金属块的第一部分的宽度大致等于在所述垂直方向上所述第二半导体元件处的所述金属块的第二部分的宽度，至少所述对应的焊料构件设置在所述第一部分上，至少所述对应的焊料构件设置在所述第二部分上。6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中， 在所述垂直方向上所述第一半导体元件的宽度不同于在所述垂直方向上所述第二半导体元件的宽度，并且在所述第一半导体元件处的所述金属块的形状不同于在所述第二半导体元件处的所述金属块的形状。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中， 在所述第一半导体元件处的所述金属块的形状为大致矩形平行六面体形状，以及 在所述第二半导体元件处的所述金属块的形状在截面上为锥形形状。8.根据权利要求5至7中任一项所述的半导体装置，其中， 在所述第一金属板和所述第二金属板之间在所述预定方向上所述第一半导体元件和所述第二半导体元件彼此间隔开的距离至少大于在层压方向上所述金属块的宽度。9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体装置，其中， 所述多个半导体元件是:功率晶体管，所述功率晶体管构成功率转换器的臂元件；以及回流二极管，所述回流二极管并联连接所述功率晶体管。
【专利摘要】一种半导体装置(20)，其包括：对置的第一金属板(36、56)和第二金属板(34、54)；多个半导体元件(26、28、30、32、206、208、210、212、306、308、310、312)，它们每个介于第一金属板(36、56)和第二金属板(34、54)之间；金属块(44、50、314、316)，其介于第一金属板(36、56)和每个半导体元件(26、28、30、32、206、208、210、212、306、308、310、312)之间；焊料构件(46、52)，其介于第一金属板(36、56)和金属块(44、50、314、316)之间并且将第一金属板(36、56)连接至金属块(44、50、314、316)；以及注塑树脂(74)，其密封半导体元件(26、28、30、32、206、208、210、212、306、308、310、312)和金属块(44、50、314、316)。第一金属板(36、56)的一面，其为金属块(44、50、314、316)经由焊料构件(46、52)连接至第一金属板(36、56)的一面的对置侧，暴露于注塑树脂(74)外。第一金属板(36、56)具有沿着其中设置有焊料构件(46、52)的区域的外周形成的凹槽(70、72)，凹槽(70、72)共同围绕焊料构件(46、52)，以便防止焊料构件(46、52)在第一金属板(36、56)的黏结面上散布。每个半导体元件(26、30、206、210、306、310)可以是功率半导体开关元件，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其在转换电功率时进行开关操作，以及每个半导体元件(28、32、208、212、308、312)可以是为了在中断对应的一个半导体元件(26、30、206、210、306、310)时循环电流所需要的回流二极管。
【IPC分类】H01L25/07, H01L21/60, H01L23/051, H01L23/492, H01L23/495
【公开号】CN105518841
【申请号】CN201480048461
【发明人】门口卓矢, 平野敬洋, 川岛崇功, 奥村知巳, 西畑雅由
【申请人】丰田自动车株式会社, 株式会社电装
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年8月29日
【公告号】WO2015033197A2, WO2015033197A3