(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂ケースと、
前記樹脂ケースに固定支持された絶縁性の蓋と、
前記樹脂ケース内に収納された、複数の導電パターンを有する絶縁基板と、
前記導電パターンの少なくとも一つに固着する半導体素子と、
前記導電パターン同士、および前記半導体素子の表面電極と前記導電パターンとを接続する複数の接続導体と、
前記導電パターンに接続された端子台と、
前記端子台に接続された外部接続用端子と、を備え、
前記蓋が、前記外部接続用端子と、当該外部接続用端子を固定支持する蓋板と、からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
樹脂ケースと、
前記樹脂ケースに固定支持された絶縁性の蓋と、
前記樹脂ケース内に収納された、複数の導電パターンを有する絶縁基板と、
前記導電パターンの少なくとも一つに固着する半導体素子と、
前記導電パターン同士、および前記半導体素子の表面電極と前記導電パターンとを接続する複数の接続導体と、
前記樹脂ケースの開口部を架橋し、当該樹脂ケースの内壁に固定される樹脂板と、
前記樹脂板上に配置される導電体と、
前記導電体に接続された端子台と、
前記端子台に接続された外部接続用端子と、を備え、
前記蓋が、前記外部接続用端子と、当該外部接続用端子を固定支持する蓋板と、からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記蓋板が開口部を有し、
前記開口部が前記蓋板の中央部に設けられており、
前記開口部から露出した前記外部接続用端子と前記端子台とが接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記端子台が前記導電体の一部であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記導電パターンが、第１導電パターン、第２導電パターンおよび第３導電パターンからなり、
前記半導体素子が、第１ＩＧＢＴ素子、第２ＩＧＢＴ素子、第１ＦＷＤ素子および第２ＦＷＤ素子からなり、
前記端子台が、第１端子台、第２端子台および第３端子台からなり、
前記第１導電パターンに、前記第１ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第１ＦＷＤ素子のカソード電極が固着され、
前記第２導電パターンに、前記第２ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のカソード電極が固着され、
前記第２導電パターンに、前記第１ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極および前記第１ＦＷＤ素子のアノード電極が電気的に接続され、
前記第３導電パターンに、前記第２ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のアノード電極が電気的に接続され、
前記第１導電パターンに前記第１端子台が接続され、
前記第２導電パターンに前記第２端子台が接続され、
前記第３導電パターンに前記第３端子台が接続され、
前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ少なくとも１個の前記外部接続用端子が接続され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６】
前記導電パターンが、第１導電パターン、第２導電パターンおよび第３導電パターンからなり、
前記半導体素子が、第１ＩＧＢＴ素子、第２ＩＧＢＴ素子、第１ＦＷＤ素子および第２ＦＷＤ素子からなり、
前記端子台が、第１端子台、第２端子台および第３端子台からなり、
前記導電体が、第１導電体、第２導電体および第３導電体からなり、
前記第１導電パターンに、前記第１ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第１ＦＷＤ素子のカソード電極が固着され、
前記第２導電パターンに、前記第２ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のカソード電極が固着され、
前記第１導電パターンと前記第１導電体とが電気的に接続され、
前記第２導電体に、前記第１ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極、前記第１ＦＷＤ素子のアノード電極および前記第２導電パターンが電気的に接続され、
前記第３導電体に、前記第２ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のアノード電極が電気的に接続され、
前記第１導電体に前記第１端子台が接続され、
前記第２導電体に前記第２端子台が接続され、
前記第３導電体に前記第３端子台が接続され、
前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ少なくとも１個の前記外部接続用端子が接続されることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記端子台と前記外部接続用端子とが、超音波接合、レーザー溶接または半田付けで固着されることを特徴とする請求項１、２、５、６のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項８】
第１導電パターン、第２導電パターンおよび第３導電パターンの３個で１組の前記導電パターンと、
前記第１導電パターンに固着された第１半導体素子および前記第２導電パターンに固着された第２半導体素子からなる前記半導体素子と、
前記第１導電パターンおよび前記第２導電パターンの間に形成された前記第３導電パターンと、
前記第１導電パターン、前記第２導電パターンおよび前記第３導電パターンにそれぞれ接続された第１端子台、第２端子台および第３端子台からなる前記端子台と、
前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ接続され、その端部が前記樹脂ケースの外方へ突出している前記外部接続用端子と、
を備え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９】
第１導電パターンおよび第２導電パターンからなる前記導電パターンと、
前記第１導電パターンを有する第１絶縁基板および前記第２導電パターンを有する第２絶縁基板からなる前記絶縁基板と、
前記第１導電パターンに固着された第１半導体素子および前記第２導電パターンに固着された第２半導体素子からなる前記半導体素子と、
前記第１絶縁基板および前記第２絶縁基板の間に配置された樹脂板と、
前記樹脂板上に配置された、第１導電体、第２導電体および第３導電体の３個で１組の前記導電体と、
前記第１導電体、前記第２導電体および前記第３導電体にそれぞれ接続された第１端子台、第２端子台および第３端子台からなる前記端子台と、
前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ接続され、その端部が前記樹脂ケースの外方へ突出している前記外部接続用端子と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置、無停電電源装置、工作機械、産業用ロボット等では、その本体装置とは独立して、パワー半導体素子を搭載した半導体装置（汎用モジュール）が使用されている。そして、このような半導体装置は、複数のパワー半導体素子を樹脂ケース内に封止（パッケージ）させた構造となっている。このような半導体装置の内部配線は、配線用端子（リードフレーム）で行うのが一般的である。【０００３】
図１１は、パワー半導体素子を樹脂ケース内に封止させた従来の半導体装置の要部を示す構成図である。図１１では、配線用端子で内部配線を行った半導体装置の一例を示す。図１１に示す半導体装置は、樹脂ケース５０３内に、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子５０１を配置している。ここで、ＩＧＢＴ素子５０１は、縦型のパワー半導体素子であり、その上面にエミッタ電極、下面にコレクタ電極を設けている（不図示）。ＩＧＢＴ素子５０１のエミッタ電極と配線基板５０２とは、配線用端子５０４を介して導通している。ＩＧＢＴ素子５０１のコレクタ電極は、配線基板５０２に直接的に接して導通している。【０００４】
配線用端子５０４とエミッタ電極、および配線用端子５０４と配線基板５０２との接合は、例えば、半田付け、超音波接合、またはレーザー溶接にて行うのが一般的である。このような従来の半導体装置として、例えば、下記特許文献１に示す装置が開示されている。次に、図１２を用いて、下記特許文献１に記載されている従来の半導体装置について具体的に説明する。【０００５】
図１２は、従来の半導体装置を示す構成図である。図１２（ａ）は、半導体装置５００の要部平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の切断線Ｘ−Ｘにおける断面を矢印の方向に矢視する要部断面図である。図１２では、インバータ回路一相分の半導体モジュールの一例を例示する。【０００６】
図１２に示す半導体装置５００は、樹脂ケース６３に固定支持された複数の外部接続用端子５３，５４，５５，５６，５７，５８と、樹脂ケース６３内に包容された、ＩＧＢＴ素子５１ａ，５１ｂおよびＦＷＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子５２ａ，５２ｂと、このような半導体素子と外部接続用端子５３，５４，５５，５６，５７，５８のいずれかとの電気的接続をする配線用端子５９を配置した端子ブロック６０と、を備える。配線用端子５９は、端子台６１を介してＩＧＢＴ素子５１ａ，５１ｂおよびＦＷＤ素子５２ａ，５２ｂに接続されている。ＩＧＢＴ素子５１ａ，５１ｂのエミッタ電極とＦＷＤ素子５２ａ，５２ｂのアノード電極は端子６２ａ，６２ｂで接続される。このような構成にすることで、複数の半導体素子を樹脂ケース６３により包容した半導体装置５００の、樹脂ケース６３内の配線用端子５９の配置を簡便に変更することができる。配線用端子５９の配置を変更することで、実際に使用する外部接続用端子５３，５４，５５，５６，５７，５８を選択することができる（例えば、下記特許文献１参照）。【０００７】
また、別の装置として、ケース上面に載置されたナットを保持するナットホルダーを有する蓋が、蓋外枠部と蓋カートリッジ部との別体構造である。様々なナット寸法に対応するナットホルダーを有する蓋カートリッジ部を用意し、蓋カートリッジ部を交換することで使用者の仕様に合わせた取り付けナットを変更することができる半導体装置（モジュール）が開示されている（例えば、下記特許文献２参照）。【０００８】
また、別の装置として、次の装置が開示されている。放熱板に実装基板が接合される。実装基板は、両面に導体パターンを有する。ベース導体の表面に半導体チップが半田付けされる。半導体チップのエミッタ電極には、細線電極群が接する。プローブホルダは、取り付け板に並列的に取り付けた細線電極群の球状接触部をエミッタ電極に圧接する。細線電極群は絶縁性のプローブホルダに貫通保持され、エミッタ電極への接触圧接力が設定される。プローブホルダは、適宜コレクタ導出導体、支持導体で保持され、樹脂ケース内にターミナルキャップを用いて封じ込められている。このような構造とすることで、パワーサイクルや熱疲労に強い半導体装置となる。この半導体装置は樹脂ケースを被覆する蓋（ターミナルキャップ）の中央部から主端子が突出する構造となっている（例えば、下記特許文献３参照）。【０００９】
また、別の装置として、半導体チップをＵ字型電極部に固着し、このＵ字型電極部に主端子を接続し、樹脂ケースの天井の中央部からこの主端子が突出する半導体装置が開示されている。Ｕ字型電極部を半導体チップと主端子の間に挟むことで、機械的強度が向上し、半導体チップに加わる熱的ストレスを緩和する（例えば、下記特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１４１０００号公報
【特許文献２】特開２００９−８１２５５号公報
【特許文献３】特開平１０−２５６３１９号公報
【特許文献４】特開平６−１８８３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１〜４に示す技術では、次のような問題が生じる。上述した特許文献１に示す半導体装置５００では、配線用端子５９は樹脂ケース６３の中央部に配置された端子台６１に接続される。端子台６１は例えばインバータ回路の構成では交流出力される箇所となる。このため、例えば交流出力端子となる主端子の外部接続用端子５６，５８の位置は、端子ブロック６０の変更で簡便に変更することができる。それに対して、インバータ回路の構成で主端子であるＰ端子やＮ端子となる外部接続用端子５４，５７は、樹脂ケース６３内の絶縁基板６４に接続用端子６５を介して固着されているので、外部接続用端子５４，５７の位置を変更するには樹脂ケース６３ごと変更しなければならず、その変更は簡便に行うことができない。【００１２】
また、上述した特許文献２〜４に示す技術では、いずれの半導体装置においても、主端子の位置は中央部に配置されているが、その主端子は直接半導体素子に固定されている。このため、主端子である外部接続用端子の位置を簡便に変更することはできない。【００１３】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、外部接続用端子の位置を簡便に変更することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、樹脂ケースと、前記樹脂ケースに固定支持された絶縁性の蓋と、前記樹脂ケース内に収納された、複数の導電パターンを有する絶縁基板と、前記導電パターンの少なくとも一つに固着する半導体素子と、前記導電パターン同士、および前記半導体素子の表面電極と前記導電パターンとを接続する複数の接続導体と、前記導電パターンに接続された端子台と、前記端子台に接続された外部接続用端子と、を備え、前記蓋が、前記外部接続用端子と、当該外部接続用端子を固定支持する蓋板と、からなることを特徴とする。【００１５】
この発明によれば、蓋を変更することで、外部接続用端子の位置を簡便に変更することができる。【００１６】
また、この発明にかかる半導体装置は、樹脂ケースと、前記樹脂ケースに固定支持された絶縁性の蓋と、前記樹脂ケース内に収納された、複数の導電パターンを有する絶縁基板と、前記導電パターンの少なくとも一つに固着する半導体素子と、前記導電パターン同士、および前記半導体素子の表面電極と前記導電パターンとを接続する複数の接続導体と、前記樹脂ケースの開口部を架橋し、当該樹脂ケースの内壁に固定される樹脂板と、前記樹脂板上に配置される導電体と、前記導電体に接続された端子台と、前記端子台に接続された外部接続用端子と、を備え、前記蓋が、前記外部接続用端子と、当該外部接続用端子を固定支持する蓋板と、からなることを特徴とする。【００１７】
この発明によれば、蓋を変更することで外部接続用端子の位置を簡便に変更することができる。また、絶縁基板の面積を減じることができるので、製造コストの低減を図ることができる。【００１８】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記蓋板が開口部を有し、前記開口部が前記蓋板の中央部に設けられており、前記開口部から露出した前記外部接続用端子と前記端子台とが接続されることを特徴とする。【００１９】
この発明によれば、蓋板の開口部からレーザー光を照射することで外部接続用端子と端子台とをレーザー溶接で固着することができる。【００２０】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記端子台が前記導電体の一部であることを特徴とする。【００２１】
この発明によれば、端子台と導電体とを半田などで接合する必要がなく、製造コストを低減できる。【００２２】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記導電パターンが、第１導電パターン、第２導電パターンおよび第３導電パターンからなり、前記半導体素子が、第１ＩＧＢＴ素子、第２ＩＧＢＴ素子、第１ＦＷＤ素子および第２ＦＷＤ素子からなり、前記端子台が、第１端子台、第２端子台および第３端子台からなり、前記第１導電パターンに、前記第１ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第１ＦＷＤ素子のカソード電極が固着し、前記第２導電パターンに、前記第２ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のカソード電極が固着し、前記第２導電パターンに、前記第１ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極および前記第１ＦＷＤ素子のアノード電極が電気的に接続され、前記第３導電パターンに、前記第２ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のアノード電極が電気的に接続され、前記第１導電パターンに前記第１端子台が接続され、前記第２導電パターンに前記第２端子台が接続され、前記第３導電パターンに前記第３端子台が接続され、前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ少なくとも１個の前記外部接続用端子が接続されることを特徴とする。【００２３】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記導電パターンが、第１導電パターン、第２導電パターンおよび第３導電パターンからなり、前記半導体素子が、第１ＩＧＢＴ素子、第２ＩＧＢＴ素子、第１ＦＷＤ素子および第２ＦＷＤ素子からなり、前記端子台が、第１端子台、第２端子台および第３端子台からなり、前記導電体が、第１導電体、第２導電体および第３導電体からなり、前記第１導電パターンに、前記第１ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第１ＦＷＤ素子のカソード電極が固着し、前記第２導電パターンに、前記第２ＩＧＢＴ素子のコレクタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のカソード電極が固着し、前記第１導電パターンと前記第１導電体とが電気的に接続され、前記第２導電体に、前記第１ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極、前記第１ＦＷＤ素子のアノード電極および前記第２導電パターンが電気的に接続され、前記第３導電体に、前記第２ＩＧＢＴ素子のエミッタ電極および前記第２ＦＷＤ素子のアノード電極が電気的に接続され、前記第１導電体に前記第１端子台が接続され、前記第２導電体に前記第２端子台が接続され、前記第３導電体に前記第３端子台が接続され、前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ少なくとも１個の前記外部接続用端子が接続されることを特徴とする。【００２４】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記端子台と前記外部接続用端子とが、超音波接合、レーザー溶接または半田付けで固着されることを特徴とする。【００２５】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、第１導電パターン、第２導電パターンおよび第３導電パターンの３個で１組の前記導電パターンと、前記第１導電パターンに固着された第１半導体素子および前記第２導電パターンに固着された第２半導体素子からなる前記半導体素子と、前記第１導電パターンおよび前記第２導電パターンの間に形成された前記第３導電パターンと、前記第１導電パターン、前記第２導電パターンおよび前記第３導電パターンにそれぞれ接続された第１端子台、第２端子台および第３端子台からなる前記端子台と、前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ接続され、その端部が前記樹脂ケースの外方へ突出している前記外部接続用端子と、を備えることを特徴とする。【００２６】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、第１導電パターンおよび第２導電パターンからなる前記導電パターンと、前記第１導電パターンを有する第１絶縁基板および前記第２導電パターンを有する第２絶縁基板からなる前記絶縁基板と、前記第１導電パターンに固着された第１半導体素子および前記第２導電パターンに固着された第２半導体素子からなる前記半導体素子と、前記第１絶縁基板および前記第２絶縁基板の間に配置された樹脂板と、前記樹脂板上に配置された、第１導電体、第２導電体および第３導電体の３個で１組の前記導電体と、前記第１導電体、前記第２導電体および前記第３導電体にそれぞれ接続された第１端子台、第２端子台および第３端子台からなる前記端子台と、前記第１端子台、前記第２端子台および前記第３端子台にそれぞれ接続され、その端部が前記樹脂ケースの外方へ突出している前記外部接続用端子と、を備えることを特徴とする。【００２７】
上述した発明によれば、主電流が流れる主端子である外部接続用端子の全てを蓋に配置し、これらの外部接続用端子を樹脂ケース内の端子台に接続する構成の、外部接続用端子の配置が異なる複数の蓋を用意し、この蓋を交換することによって外部接続用端子の位置を簡便に変更することができる。【００２８】
また、端子台の位置を樹脂ケースの中央部にすることで、樹脂ケース内の配線インダクタンスを小さくすることができる。また、蓋板の中央部に開口部が設けられているので、この開口部からレーザー光を照射することで、外部接続用端子と端子台とを容易にレーザー溶接することができる。また、例えば、Ｐ端子とＮ端子となる外部接続用端子を平行平板に配置することで、配線インダクタンスを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明にかかる半導体装置によれば、外部接続用端子の位置を簡便に変更することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を構成する部材の別の一例を示す平面図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の別の一例を示す構成図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を示す構成図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。
【図１１】図１１は、パワー半導体素子を樹脂ケース内に封止させた従来の半導体装置の要部を示す構成図である。
【図１２】図１２は、従来の半導体装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を示す構成図である。また、図２〜５は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。図１は、半導体装置１００の組立後の全体の構成図である。図２は、半導体素子が固着した絶縁基板２の構成図である。図３は、樹脂ケース１１の構成図である。図４は、金属ベース板１に固着された絶縁基板２および樹脂ケース１１の構成図である。図５は、外部接続用端子１８〜２０が蓋板１６にインサートされた蓋２１の構成図である。図１〜５において、（ａ）は要部平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）の切断線Ｘ−Ｘにおける断面を矢印の方向に矢視する要部断面図である。
【００３３】
また、図１（ａ）は、蓋２１を透視したときの樹脂ケース１１内の要部配置図である。ここでは、インバータ回路一相分の半導体モジュールの一例を例示する。図１に示す半導体装置１００は、板厚が数ミリの金属ベース板１を基体とし、この金属ベース板１上に、錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）系の鉛フリー半田層（不図示）を介して絶縁基板２が固着されている。
【００３４】
絶縁基板２は、金属ベース板１側の面に対して反対側の面（以下、上面とする）に、導電パターンを備える。絶縁基板２の上面側には、パワー半導体素子であるＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂ、およびＦＷＤ素子６ａ，６ｂがそれぞれ逆並列接続して実装されている（図２）。そして、半導体装置１００は、上記半導体素子等を樹脂ケース１１にパッケージングした汎用ＩＧＢＴ素子モジュール（パワーモジュール）として機能する（図４）。
【００３５】
絶縁基板２は、絶縁板３と、絶縁板３の下面（金属ベース板１側の面）にＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）法で形成された金属箔３ａと、絶縁板３の上面に同じくＤＣＢ法で形成された導電パターンである金属箔４（４ａ，４ｂ，４ｃ）と、を備える。
【００３６】
さらに、絶縁基板２の金属箔４ａ，４ｂ上には、それぞれ半田層（不図示）を介してＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂのコレクタ電極が固着されている。ＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂのコレクタ電極とは反対側の主面、すなわち、ＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂの上面側には、エミッタ電極が設けられている。また、ＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂの上面側の一部には、ワイヤ１３を介して制御端子１２に接続する制御電極１２ａが配置されている。制御端子１２は樹脂ケース１１に固定・支持されている。
【００３７】
また、絶縁基板２の金属箔４ａ，４ｂ上には、それぞれ半田層（不図示）を介してＦＷＤ素子６ａ，６ｂのカソード電極が固着されている。ＦＷＤ素子６ａは、ＩＧＢＴ素子５ａと離れて配置されている。ＦＷＤ素子６ｂは、ＩＧＢＴ素子５ｂと離れて配置されている。ＦＷＤ素子６ａ，６ｂのカソード電極側とは反対側の主面、すなわち、ＦＷＤ素子６ａ，６ｂの上面側には、アノード電極が設けられている。
【００３８】
また、ＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂのエミッタ電極（ＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂの上面側）とＦＷＤ素子６ａ，６ｂのアノード側（ＦＷＤ素子６ａ，６ｂの上面側）は、接続用端子（接続導体）７ａ，７ｂで接続されている。具体的には、接続用端子７ａは、ＩＧＢＴ素子５ａおよびＦＷＤ素子６ａに接する。接続用端子７ｂは、ＩＧＢＴ素子５ｂおよびＦＷＤ素子６ｂに接する。これにより、ＩＧＢＴ素子５ａのエミッタ電極とＦＷＤ素子６ａのアノード電極、およびＩＧＢＴ素子５ｂのエミッタ電極とＦＷＤ素子６ｂのアノード電極との導通が確保されている。
【００３９】
さらに、接続用端子７ａ，７ｂは、樹脂ケース１１内にパターン形成された金属箔４ｂ，４ｃにそれぞれ接続されている。また、ＩＧＢＴ素子５ａのコレクタ電極およびＦＷＤ素子６ａのカソード電極は、ＩＧＢＴ素子５ａおよびＦＷＤ素子６ａの下地である金属箔４ａを介して導通している。ＩＧＢＴ素子５ｂのコレクタ電極およびＦＷＤ素子６ｂのカソード電極は、ＩＧＢＴ素子５ｂおよびＦＷＤ素子６ｂの下地である金属箔４ｂを介して導通している。ＩＧＢＴ素子５ａのエミッタ電極、ＩＧＢＴ素子５ｂのコレクタ電極、ＦＷＤ素子６ａのアノード電極およびＦＷＤ素子６ｂのカソード電極は、接続用端子７ａ、金属箔４ｂを介して導通している。
【００４０】
また、絶縁板３は、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）焼結体からなるセラミックスで構成されている。金属箔４ａ，４ｂ，４ｃは、銅（Ｃｕ）を主成分とする金属で構成されている。接続用端子７ａ，７ｂは、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの合金を主成分とした材質により構成されている。接続用端子７ａ，７ｂの代わりにボンディングワイヤを用いてもよい。
【００４１】
金属箔４ａ，４ｂに搭載する半導体素子においては、上述したＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂに限らず、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いてもよい。
【００４２】
また、半導体装置１００にあっては、金属ベース板１の上端縁に、例えば、図３に示すようなＰＰＳ（ポリ・フェニレン・サルファイド）製の樹脂ケース１１が設置されている。また、金属ベース板１の上方には、樹脂ケース１１に固定支持された絶縁性の蓋２１が配置されている。図５に示すように、蓋２１の一部には、例えば、ＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂの主電極に導通する外部接続用端子１８，１９，２０が蓋板１６にインサート成形されている。外部接続用端子１８，１９，２０は、蓋板１６の側面から引き出されている。外部接続用端子１８，１９，２０は、蓋板１６の上面から引き出してもよい。また、外部接続用端子１８，１９，２０は、蓋２１が樹脂ケース１１に配置されたときに、例えば、樹脂ケース１１の中心よりもＩＧＢＴ素子５ａ側に配置される。蓋板１６は、たとえば、略矩形状の平面形状を有する。
【００４３】
そして、半導体装置１００にあっては、外部接続用端子１８が、例えば、インバータ回路の正極入力端子（Ｐ端子）であり、外部接続用端子１９が、インバータ回路の負極入力端子（Ｎ端子）となるように配置されている。そして、外部接続用端子１８，１９は、半導体装置１００の外部に設置された直流電源の正極、負極にそれぞれ電気的に接続される。これらの外部接続用端子１８，１９，２０を平行平板で配置することで、配線インダクタンスや配線抵抗を小さくできる。
【００４４】
また、外部接続用端子２０は、インバータ回路の交流出力端子（例えばＵ相）となるように配置されている。外部接続用端子１８，１９，２０それぞれの、外部機器接続用に孔が形成された端部は、図１に示すように、樹脂ケース１１の外方へ突出している。例えば、蓋２１の向かい合う一対の側壁のうち、一方の側壁からは、外部接続用端子１８，１９の外部機器接続用に孔が形成された端部が外側へ突出し、他方の側壁からは、外部接続用端子２０の外部機器接続用に孔が形成された端部が外側へ突出している。外部接続用端子１８，１９および外部接続用端子２０の外部機器接続用に孔が形成された端部は、蓋２１の隣り合う一対の側壁の、一方の側壁および他方の側壁からそれぞれ突出していてもよい。
【００４５】
上記はインバータ回路の例で説明したが、この回路構成は、インバータ回路に限るものではなく、チョッパ回路など他の電力変換回路にも用いることができる。例えば、蓋板１６の開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃから露出した外部接続用端子１８，１９，２０の端部の接続箇所１８ａ，１９ａ，２０ａは、半田付け等によりそれぞれ端子台８ａ，８ｂ，８ｃの一端（図１の紙面上側）に固着されている。端子台８ａ，８ｂ，８ｃの他端（図１の紙面下側）は、半田付け等によりそれぞれ金属箔４ａ，４ｂ，４ｃに接合されている。図１に示した端子台において、端子台８ａおよび端子台８ｃの高さは同じであり、端子台８ｂの高さは端子台８ａ，８ｃよりも高い。３個の端子台８ａ，８ｂ，８ｃの高さはそれぞれ異なっていてもよい。また、端子台８ａ，８ｂ，８ｃは、たとえば、樹脂ケース１１の中央部に配置されるのがよい。蓋板１６の開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、例えば、蓋板１６の中央部に設けられるのがよい。
【００４６】
蓋板１６に形成された開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、端子台８ａ，８ｂ，８ｃをそれぞれ外部接続用端子１８，１９，２０に半田付けするときの熱源の挿入口となる。端子台８ａ，８ｂ，８ｃをそれぞれ外部接続用端子１８，１９，２０に接合する方法は、超音波接合やレーザー溶接で行ってもよい。この場合、蓋板１６の開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、端子台８ａ，８ｂ，８ｃと外部接続用端子１８，１９，２０とを超音波接合するときの振動子の挿入口やレーザー溶接するときのレーザー光の照射口となる。開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、端子台８ａ，８ｂ，８ｃと外部接続用端子１８，１９，２０とがそれぞれ接合された後、たとえばエポキシ樹脂などによって埋められてもよい。
【００４７】
このように、半導体装置１００においては、蓋２１に固着された外部接続用端子１８，１９，２０と金属箔４ａ，４ｂ，４ｃとが、端子台８ａ，８ｂ，８ｃを介してそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、外部接続用端子１８，１９，２０は、ＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂのコレクタ電極、エミッタ電極およびＦＷＤ素子６ａ，６ｂのカソード電極、アノード電極のいずれかに導通している。
【００４８】
具体的には、外部接続用端子１８は、端子台８ａおよび金属箔４ａを介して、ＩＧＢＴ素子５ａのコレクタ電極およびＦＷＤ素子６ａのカソード電極に導通している。さらに、外部接続用端子１８は、ＩＧＢＴ素子５ａ、ＩＧＢＴ素子５ａのエミッタ電極、ＦＷＤ素子６ａ、ＦＷＤ素子６ａのアノード電極、接続用端子７ａおよび金属箔４ｂを介して、ＩＧＢＴ素子５ｂのコレクタ電極およびＦＷＤ素子６ｂのカソード電極に接続している。
【００４９】
外部接続用端子１９は、端子台８ｂ、金属箔４ｃおよび接続用端子７ｂを介して、ＩＧＢＴ素子５ｂのエミッタ電極およびＦＷＤ素子６ｂのアノード電極に導通している。さらに、外部接続用端子１９は、ＩＧＢＴ素子５ｂ、ＩＧＢＴ素子５ｂのコレクタ電極、ＦＷＤ素子６ｂ、ＦＷＤ素子６ｂのカソード電極、金属箔４ｂ、接続用端子７ａを介して、ＩＧＢＴ素子５ａのエミッタ電極およびＦＷＤ素子６ａのアノード電極に接続している。
【００５０】
外部接続用端子２０は、端子台８ｃ、金属箔４ｂおよび接続用端子７ａを介して、ＩＧＢＴ素子５ａのエミッタ電極およびＦＷＤ素子６ａのアノード電極に導通している。また、外部接続用端子２０は、端子台８ｃおよび金属箔４ｂを介して、ＩＧＢＴ素子５ｂのコレクタ電極およびＦＷＤ素子６ｂのカソード電極に導通している。
【００５１】
樹脂ケース１１および金属ベース板１で囲まれた空間には、半導体素子、接続用端子７ａ，７ｂ等やワイヤ１３の保護を目的として、封止用樹脂（図示しない）が充填されている。ここで、封止用樹脂の材質は、例えば、ゲルまたはエポキシ樹脂を主成分とする樹脂により構成されている。
【００５２】
また、外部接続用端子１８，１９，２０および端子台８ａ，８ｂ，８ｃは、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはこれらの合金を主成分とした材質により構成されている。外部接続用端子１８，１９，２０は、蓋板１６内にインサート成形される。
【００５３】
このように、この半導体装置１００では、蓋板１６およびこの蓋板１６内に設置された複数の外部接続用端子１８，１９，２０で構成される蓋２１と、樹脂ケース１１と、この樹脂ケース１１内に包容された、少なくとも一つの半導体素子（例えば、ＩＧＢＴ素子等）と、この半導体素子および外部接続用端子１８，１９，２０を電気的に接続する端子台８ａ，８ｂ，８ｃと、を備えている。図１では端子台８ａ，８ｂ，８ｃにそれぞれ１個の外部接続用端子１８，１９，２０が接続しているが、それぞれの端子台８ａ，８ｂ，８ｃに２個以上の外部接続用端子を接続して複数の負荷に対応させてもよい。
【００５４】
これにより、樹脂ケース１１内の配線の配置を変更せずに、外部接続用端子１８，１９，２０の位置を変更した蓋２１を樹脂ケース１１に被せて、樹脂ケース１１内の端子台８ａ，８ｂ，８ｃと外部接続用端子１８，１９，２０とを固着することで、半導体装置１００に使用する外部接続用端子１８，１９，２０の位置を自由に、かつ、簡便に変更することができる。
【００５５】
また、端子台８ａ，８ｂ，８ｃの位置を樹脂ケース１１の中央部にすることで、樹脂ケース１１内の配線インダクタンスを小さくすることができる。例えば、図２（ａ）に示すように、略Ｌ字状もしくは略Ｃ字状の平面形状を有する金属箔４ａおよび金属箔４ｂと、これらの間に形成された矩形状の平面形状を有する金属箔４ｃとからなる３個で１組の導電パターンを絶縁板３上に配置し、各々の金属箔上に端子台８ａ，８ｂ，８ｃを接続することが好ましい。
【００５６】
また、外部接続用端子（例えば、外部接続用端子１８，１９）を平行平板で配置することで、配線インダクタンスを小さくすることができる。図示省略するが、蓋２１上にシールド板を敷いてもよい。蓋２１上にシールド板を敷くことによって、スイッチング時に発生する高周波ノイズを低減することができる。
【００５７】
図６は、実施の形態１にかかる半導体装置を構成する部材の別の一例を示す平面図である。図６には、外部接続用端子１８，１９，２０の配置が図５に示す蓋２１と異なる蓋２２〜２５の要部平面図を示す。図６（ａ）に示す蓋２２は、樹脂ケース１１に配置されたときに、外部接続用端子１８，１９，２０の配置を蓋２２の中央部よりもＩＧＢＴ素子５ｂ側（紙面下半分）に配置した場合である。外部接続用端子１８，１９，２０の外部機器接続用に孔が形成された端部が突出する方向は、図５に示す蓋２１と同様である。図６（ｂ）に示す蓋２３は、図６（ａ）に示す蓋２２の外部接続用端子１８，１９，２０の配置を左右反対にした場合である。つまり、外部接続用端子１８，１９および外部接続用端子２０の外部機器接続用に孔が形成された端部が突出する方向は、それぞれ図６（ａ）に示す蓋２２と反対方向となっている。
【００５８】
図６（ｃ）に示す蓋２４は、３本の外部接続用端子１８，１９，２０の配置を蓋２４の一方の側壁近傍に集めた場合である。外部接続用端子１８，１９，２０の外部機器接続用に孔が形成された端部は、外部接続用端子１８，１９，２０が配置された側の、蓋２４の側壁から外側へ突出している。図６（ｄ）に示す蓋２５は、図６（ｃ）に示す蓋２４の外部接続用端子１８，１９，２０の配置を左右反対にした場合である。つまり、外部接続用端子１８，１９，２０の外部機器接続用に孔が形成された端部が突出する方向は、図６（ｃ）に示す蓋２４と反対方向となっている。図６（ａ）〜６（ｄ）に示す蓋２２〜２５のその他の構成は、図５に示す蓋２１と同様である。
【００５９】
このように、半導体装置１００の蓋を交換することで、同じ樹脂ケース１１であっても外部接続用端子１８，１９，２０の位置を自由に変えることができる。また、このように、外部接続用端子１８，１９，２０が固着された蓋のみを交換することで半導体装置１００の外部接続用端子１８，１９，２０の位置を簡便に変更することができる。実施の形態１では、インバータ回路の１相分を例に挙げたが、３相のインバータ回路を構成する場合には、図１の半導体装置１００を３個並べて用いてもよい。
【００６０】
図７は、本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の別の一例を示す構成図である。図７（ａ）は、要部平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の切断線Ｘ−Ｘにおける断面を矢印の方向に矢視する側面図である。図７に示すように、一つの樹脂ケース１１ａに３相分（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の半導体素子を包容した半導体装置１００ａとしてもよい。この場合、各相で設けられる外部接続用端子１８，１９，２０は、それぞれ連結される。
【００６１】
以上、説明したように、実施の形態１によれば、主電流が流れる主端子である外部接続用端子１８，１９，２０の全てを蓋に配置し、外部接続用端子１８，１９，２０を樹脂ケース１１内の端子台８ａ，８ｂ，８ｃにそれぞれ接続する構成の、外部接続用端子１８，１９，２０の配置が異なる複数の蓋２１〜２５を用意し、この蓋２１〜２５を交換することによって主端子である外部接続用端子１８，１９，２０の位置を全て簡便に変更することができる。
【００６２】
また、端子台８ａ，８ｂ，８ｃの位置を樹脂ケース１１の中央部にすることで、樹脂ケース１１内の配線インダクタンスを小さくすることができる。また、樹脂ケース１１に蓋２１〜２５を配置したときに、蓋板１６の中央部に開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃが設けられているので、開口部１７ａ，１７ｂ，１７ｃからレーザー光を照射することで、外部接続用端子１８，１９，２０をそれぞれ端子台８ａ，８ｂ，８ｃに容易にレーザー溶接することができる。また、例えば、Ｐ端子とＮ端子となる外部接続用端子１８，１９を平行平板に配置することで、配線インダクタンスを小さくすることができる。
【００６３】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を示す構成図である。また、図９，１０は、本発明の実施の形態２にかかる半導体装置を構成する部材を示す構成図である。図８は、半導体装置２００の組立後の全体の構成図である。図８では、蓋は図示省略する。図９は、半導体素子を固着した絶縁基板３２の構成図である。図１０は、樹脂ケース４１の構成図である。図８に示す半導体装置２００と実施の形態１の半導体装置１００（図１参照）との違いは、端子台３８ａ，３８ｂ，３８ｃが樹脂ケース４１の一部である樹脂板４１ａに固着した導電箔３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ（例えば、金属箔）に固定・支持されている点である。
【００６４】
図８に示す半導体装置２００では、金属ベース板３１上に、半田層（不図示）を介して２つの絶縁基板３２が離れて固着されている。２つの絶縁基板３２のうちの、一方の絶縁基板３２は、絶縁板３３の上面に導電パターンである金属箔３４ａを備え、他方の絶縁基板３２は、絶縁板３３の上面に導電パターンである金属箔３４ｂを備える。
【００６５】
樹脂ケース４１には、この樹脂ケース４１の一部である樹脂板４１ａに３個で１組の導電箔（導電体）３４ｃ，３４ｄ，３４ｅが固着している。さらに、この導電箔３４ｃ，３４ｄ，３４ｅに端子台３８ａ，３８ｂ，３８ｃがそれぞれ固着している。樹脂板４１ａは、樹脂ケース４１の開口部の中央部を架橋し樹脂ケース４１の内壁に固定されている。また、樹脂板４１ａは、金属ベース板３１に樹脂ケース４１が設置されたときに、例えば、２つの絶縁基板３２の間に配置される。図示省略する蓋は、実施の形態１に示す蓋２１〜２５と同様である（図５，６参照）。
【００６６】
半導体装置２００を組み立てるには、半導体素子等を樹脂ケース４１にパッケージングした後、樹脂ケース４１上に蓋２１〜２５を被せて、蓋板１６に固定・支持された外部接続用端子１８，１９，２０を端子台３８ａ，３８ｂ，３８ｃにそれぞれ固着することで半導体装置２００が完成する。
【００６７】
導電箔３４ｃ等の代わりに導電板を用いて、この導電板の一部を用いて端子台３８ａ，３８ｂ，３８ｃを一体形成し、この端子台付き導電板を樹脂ケース４１に固着してもよい。導電箔３４ｃ等の代わりに端子台付き導電板を樹脂ケース４１とすることで製造コストの低減を図ることができる。
【００６８】
図中の３３ａは絶縁板３３下面の金属箔、３５ａ，３５ｂはＩＧＢＴ素子、３６ａ，３６ｂはＦＷＤ素子、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆは接続用端子、４２は制御端子、４３はワイヤである。金属箔３３ａは、実施の形態１（図１参照）の金属箔３ａに相当する。金属箔３４ａ，３４ｂは、それぞれ実施の形態１の金属箔４ａ，４ｂに相当する。ＩＧＢＴ素子３５ａ，３５ｂおよびＦＷＤ素子３６ａ，３６ｂは、それぞれ実施の形態１のＩＧＢＴ素子５ａ，５ｂおよびＦＷＤ素子６ａ，６ｂに相当する。
【００６９】
接続用端子３７ａ，３７ｂは、それぞれ実施の形態１の接続用端子７ａ，７ｂに相当する。接続用端子３７ｃは、ＦＷＤ素子３６ａおよび導電箔３４ｅに接する。接続用端子３７ｄは、ＦＷＤ素子３６ｂおよび導電箔３４ｄに接する。接続用端子３７ｅは、金属箔３４ａおよび導電箔３４ｃに接する。接続用端子３７ｆは、金属箔３４ｂおよび導電箔３４ｅに接する。制御端子４２およびワイヤ４３は、それぞれ実施の形態１の制御端子１２およびワイヤ１３に相当する。それ以外の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７０】
以上、説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、端子台３８ａ，３８ｂ，３８ｃを樹脂ケース４１の架橋部分（樹脂板４１ａ）に設置することで、外部接続用端子１８，１９，２０を端子台３８ａ，３８ｂ，３８ｃに固着するときに大きな応力が発生した場合も、樹脂ケース４１の開口部を架橋する樹脂板４１ａおよび金属ベース板３１を介してその応力がＩＧＢＴ素子３５ａ，３５ｂおよびＦＷＤ素子３６ａ，３６ｂに伝わる。このため、応力が大幅に緩和され、ＩＧＢＴ素子３５ａ，３５ｂおよびＦＷＤ素子３６ａ，３６ｂが応力により特性劣化を起こすことを防止できる。
【００７１】
また、絶縁基板３２は端子台が固着する導電箔３４ｃ，３４ｄ，３４ｅの占める面積を節約することができる。このため、実施の形態１に比べて製造コストを低く抑えることができる。
【００７２】
以上において本発明では、インバータ回路を例に説明しているが、上述した実施の形態に限らず、さまざまな構成の回路に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上のように、本発明にかかる半導体装置は、インバータ装置、無停電電源装置、工作機械、産業用ロボット等の本体装置と独立して備えられ、複数の半導体素子を樹脂ケース内に包容（収容）した半導体装置に有用である。
【符号の説明】
【００７４】
１，３１  金属ベース板
２，３２  絶縁基板
３，３３  絶縁板
３ａ，３３ａ  金属箔（下面）
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ  金属箔（上面）
５ａ，５ｂ，３５ａ，３５ｂ  ＩＧＢＴ素子
６ａ，６ｂ，３６ａ，３６ｂ  ＦＷＤ素子
７ａ，７ｂ，３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆ  接続用端子
８ａ，８ｂ，８ｃ，３８ａ，３８ｂ，３８ｃ  端子台
１１，１１ａ，４１  樹脂ケース
１２，４２  制御端子
１２ａ  制御電極
１３，４３  ワイヤ
１６  蓋板
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ  開口部
１８，１９，２０  外部接続用端子
１８ａ，１９ａ，２０ａ  接続箇所
２１，２２，２３，２４，２５  蓋（外部接続用端子付き）
３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ  導電箔
４１ａ  樹脂板
１００，１００ａ，２００  半導体装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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