(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源に一方の主電極が接続される第１のスイッチング素子と、
前記第１の電源よりも低い第２の電源に一方の主電極が接続され、他方の主電極が前記第１のスイッチング素子の他方の主電極に接続される第２のスイッチング素子と、
前記第１の電源に一方の主電極が接続される第３のスイッチング素子と、
前記第２の電源に一方の主電極が接続され、他方の主電極が前記第３のスイッチング素子の他方の主電極に接続される第４のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、第１の方向において一端側に第１のリードが一体に構成された第１のダイパッドと、
前記第１の方向と交差する第２の方向において前記第１のダイパッドに隣り合い、前記第２のスイッチング素子を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、前記第１の方向において一端側に第２のリードが一体に構成された第２のダイパッドと、
前記第２の方向において前記第２のダイパッドの前記第１のダイパッド側とは反対側に隣り合い、前記第３のスイッチング素子を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、前記第１の方向において一端側に第３のリードが一体に構成された第３のダイパッドと、
前記第２の方向において前記第３のダイパッドの前記第２のダイパッド側とは反対側に隣り合い、前記第４のスイッチング素子を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、前記第１の方向において一端側に第４のリードが一体に構成された第４のダイパッドと、
前記第１のダイパッドの前記第１の方向の他端側に一端が一体に構成され、前記第３のダイパッドの前記第１の方向の他端側に他端が一体に構成された連結リードと、
を備え、
前記第１の電源に一方の主電極が接続される第５のスイッチング素子と、
前記第２の電源に一方の主電極が接続され、他方の主電極が前記第５のスイッチング素子の他方の主電極に接続される第６のスイッチング素子と、
前記第２の方向において前記第４のダイパッドの前記第３のダイパッド側とは反対側に隣り合い、前記第５のスイッチング素子を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、前記第１の方向において一端側に第５のリードが一体に構成された第５のダイパッドと、
前記第２の方向において前記第５のダイパッドの前記第４のダイパッド側とは反対側に隣り合い、前記第６のスイッチング素子を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、前記第１の方向において一端側に第６のリードが一体に構成された第６のダイパッドと、を更に備え、
前記連結リードの他端が前記第５のダイパッドの前記第１の方向の他端側に更に一体に構成され、
前記第２のダイパッドの前記第１の方向の他端側及び前記第４のダイパッドの前記第１の方向の他端側に、前記第１のダイパッドの前記他端側及び前記第３のダイパッドの前記他端側よりも突出したボンディング押え領域を備え、
前記連結リードは、前記ボンディング押え領域に沿ってそれを迂回し蛇行しながら前記第２の方向に延伸していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記連結リードの厚さ並びに前記第１のリード乃至前記第６のリードのそれぞれの厚さは前記第１のダイパッド乃至前記第６のダイパッドのそれぞれの厚さに比べて薄いことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１のダイパッド及び前記第２のダイパッドの前記他端側に対向して配設され、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子の動作制御を行う第１の半導体集積回路と、
前記第３のダイパッド及び前記第４のダイパッドの前記他端側に対向して配設され、前記第３のスイッチング素子及び前記第４のスイッチング素子の動作制御を行う第２の半導体集積回路と、
前記第５のダイパッド及び前記第６のダイパッドの前記他端側に対向して配設され、前記第５のスイッチング素子及び前記第６のスイッチング素子の動作制御を行う第３の半導体集積回路と、
前記第１のスイッチング素子乃至前記第６のスイッチング素子及び前記第１の半導体集積回路乃至前記第３の半導体集積回路を封止する封止体と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特にダイパッド及びそれに搭載されたスイッチング素子を封止した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電用製品や産業用製品を問わず、空調機のコンプレッサ、洗濯機のドラム、ポンプ等に組み込まれるモータの駆動制御には高圧三相モータ駆動用半導体装置が使用されている。この種の半導体装置は、ハイサイド（H-side）駆動回路及びロウサイド（L-side）駆動回路を１組の回路として三相分つまり３個の回路を集積化した構造を備えている。
【０００３】
ハイサイド駆動回路は、電源電圧とモータ側出力との間に挿入されたハイサイド側スイッチング素子とその駆動用集積回路とを備えている。ロウサイド駆動回路はモータ側出力と基準電源との間に挿入されたロウサイド側スイッチング素子とその駆動用集積回路とを備えている。一般的に双方の駆動用集積回路は１つの半導体チップとして集積化されている。結果的に、半導体装置においては、合計６個のスイッチング素子と合計３個の駆動用集積回路とを備えている。ハイサイド側のスイッチング素子、ロウサイド側のスイッチング素子のそれぞれには同一極性のトランジスタが使用され、双方のトランジスタは電気的に直列に接続してハーフブリッジ回路を構成している。
【０００４】
下記特許文献１には、三相モータを駆動するインテリジェントモータ駆動モジュールが開示されている。このインテリジェントモータ駆動モジュールは、６個の電力スイッチングデバイスと３個の駆動デバイスとを有し、これらを成形パッケージ内に封入したものである。高電位側の電力スイッチングデバイスと低電位側の電力スイッチングデバイスのそれぞれは一方向に交互に配列されている。１つの高電位側の電力スイッチングデバイスと１つの低電位側の電力スイッチングデバイスとは対をなし、これらは１つの駆動デバイスによって駆動制御がなされている。
【０００５】
１つの高電位側の電力スイッチングデバイスは、一端をバスリードに接続し、他端を共通導電部分のコネクタ部に接続した平行延長部に搭載されている。他の２つの高電位側の電力スイッチングデバイスはそれぞれコネクタ部に接続された平行延長部に搭載されている。３つの低電位側の電力スイッチングデバイスは互いに分離された絶縁導電パッチにそれぞれ搭載されている。この絶縁導電パッチにはそれぞれ電力リードが接続されている。
【０００６】
また、下記特許文献２には、インバータ駆動用モジュールが開示されている。このインバータ駆動用モジュールは、上記特許文献１に開示されたインテリジェントモータ駆動モジュールと同様に、６個のトランジスタと３個のスイッチング制御回路とを有し、これらを樹脂パッケージに封入したものである。高電位側のトランジスタと低電位側のトランジスタのそれぞれは一方向に交互に配列されている。１つの高電位側のトランジスタと１つの低電位側のトランジスタとは対をなし、これらは１つのスイッチング制御回路によって駆動制御がなされている。
【０００７】
高電位側のトランジスタ、低電位側のトランジスタはそれぞれ互いに分離されリードが一体化された金属板上に搭載されている。３つの高電位側のトランジスタが搭載された金属板のそれぞれは１本のボンディングされたアルミ線を通して電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１９７８６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記先行技術文献に開示されたインテリジェントモータ駆動モジュール並びにインバータ駆動用モジュールにおいては以下の点について配慮がなされていなかった。
【００１０】
上記特許文献１に開示されたインテリジェントモータ駆動モジュールにおいては、３つの高電位側の電力スイッチングデバイスを搭載する平行延長部がコネクタ部を介して一体化されている。ところが、バスリードに接続された平行延長部以外の高電位側の電力スイッチングデバイスを搭載した平行延長部はボンディングワイヤを通してリードに接続されている。ボンディングワイヤの断面積はリードの断面積に比べてかなり小さく、熱抵抗が発生するので、高電位側の電力スイッチングデバイスの動作によって発生する熱を成形パッケージの外部に十分に放出することが難しい。このため、電力スイッチングデバイスの発熱量に対する熱放出量を制御することができないので、電力スイッチングデバイスの出力特性にばらつきが発生し、又は最悪の場合には電力スイッチングデバイスに熱損傷が発生する。
【００１１】
上記特許文献２に開示されたインバータ駆動用モジュールにおいては、３つの高電位側のトランジスタが搭載されたそれぞれの金属板にはリードが一体化され、放熱経路は確保されている。ところが、これらの金属板にはアルミ線がボンディングされているので、製造過程におけるトランスファーモールド法による樹脂パッケージの成形の際にアルミ線に変形が生じる。アルミ線は低電位側のトランジスタが搭載された金属板を跨いで高電位側のトランジスタが搭載された金属板にボンディングされているので、アルミ線が変形した場合には低電位側のトランジスタが搭載された金属板に接触し短絡する恐れがある。また、アルミ線の断線が生じる恐れがある。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、スイッチング素子の放熱性を向上し、スイッチング素子の特性のばらつきや損傷を防止することができ、かつ高電位側のダイパッドと低電位側のダイパッドとの短絡や断線不良を防止することができる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る特徴は、半導体装置において、第１の電源に一方の主電極が接続される第１のスイッチング素子と、第１の電源よりも低い第２の電源に一方の主電極が接続され、他方の主電極が第１のスイッチング素子の他方の主電極に接続される第２のスイッチング素子と、第１の電源に一方の主電極が接続される第３のスイッチング素子と、第２の電源に一方の主電極が接続され、他方の主電極が第３のスイッチング素子の他方の主電極に接続される第４のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、第１の方向において一端側に第１のリードが一体に構成された第１のダイパッドと、第１の方向と交差する第２の方向において第１のダイパッドに隣り合い、第２のスイッチング素子を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、第１の方向において一端側に第２のリードが一体に構成された第２のダイパッドと、第２の方向において第２のダイパッドの第１のダイパッド側とは反対側に隣り合い、第３のスイッチング素子を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、第１の方向において一端側に第３のリードが一体に構成された第３のダイパッドと、第２の方向において第３のダイパッドの第２のダイパッド側とは反対側に隣り合い、第４のスイッチング素子を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、第１の方向において一端側に第４のリードが一体に構成された第４のダイパッドと、第１のダイパッドの第１の方向の他端側に一端が一体に構成され、第３のダイパッドの第１の方向の他端側に他端が一体に構成された連結リードとを備え、第１の電源に一方の主電極が接続される第５のスイッチング素子と、第２の電源に一方の主電極が接続され、他方の主電極が第５のスイッチング素子の他方の主電極に接続される第６のスイッチング素子と、第２の方向において第４のダイパッドの第３のダイパッド側とは反対側に隣り合い、第５のスイッチング素子を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、第１の方向において一端側に第５のリードが一体に構成された第５のダイパッドと、第２の方向において第５のダイパッドの第４のダイパッド側とは反対側に隣り合い、第６のスイッチング素子を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、第１の方向において一端側に第６のリードが一体に構成された第６のダイパッドとを更に備え、連結リードの他端が第５のダイパッドの第１の方向の他端側に更に一体に構成され、第２のダイパッドの第１の方向の他端側及び第４のダイパッドの第１の方向の他端側に、第１のダイパッドの他端側及び第３のダイパッドの他端側よりも突出したボンディング押え領域を備え、連結リードは、ボンディング押え領域に沿ってそれを迂回し蛇行しながら第２の方向に延伸している。
【００１５】
上記半導体装置において、連結リードの厚さ並びに第１のリード乃至第６のリードのそれぞれの厚さは第１のダイパッド乃至第６のダイパッドのそれぞれの厚さに比べて薄いことが好ましい。
【００１７】
上記半導体装置において、第１のダイパッド及び第２のダイパッドの他端側に対向して配設され、第１のスイッチング素子及び第２のスイッチング素子の動作制御を行う第１の半導体集積回路と、第３のダイパッド及び第４のダイパッドの他端側に対向して配設され、第３のスイッチング素子及び第４のスイッチング素子の動作制御を行う第２の半導体集積回路と、第５のダイパッド及び第６のダイパッドの他端側に対向して配設され、第５のスイッチング素子及び第６のスイッチング素子の動作制御を行う第３の半導体集積回路と、第１のスイッチング素子乃至第６のスイッチング素子及び第１の半導体集積回路乃至第３の半導体集積回路を封止する封止体とを更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、スイッチング素子の放熱性を向上し、スイッチング素子の特性のばらつきや損傷を防止することができ、かつ高電位側のダイパッドと低電位側のダイパッドとの短絡や断線不良を防止することができる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る半導体装置の樹脂封止体の一部を取り除いた要部平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の拡大断面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の平面図である。
【図４】図１に示す半導体装置を組み込んだモータ駆動システムのシステム回路ブロック図である。
【図５】図１に示す半導体装置の製造過程においてワイヤボンディング工程における半導体装置及びボンディング押えツールの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２１】
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２２】
［三相モータ駆動システムの構成］
図４に示すように、本発明の一実施例に係る半導体装置１は、高圧三相モータ駆動システム１０に組み込まれ、この高圧三相モータ駆動システム１０を構築する。高圧三相モータ駆動システム１０は、半導体装置１と、この半導体装置１を制御するコントローラ２と、半導体装置１により駆動される三相モータ３とを備えている。
【００２３】
半導体装置１は、合計３個の第１の半導体集積回路３１、第２の半導体集積回路３２及び第３の半導体集積回路３３と、合計６個の第１のスイッチング素子１１、第２のスイッチング素子１２、第３のスイッチング素子１３、第４のスイッチング素子１４、第５のスイッチング素子１５及び第６のスイッチング素子１６と、合計６個の第１のダイオード素子２１、第２のダイオード素子２２、第３のダイオード素子２３、第４のダイオード素子２４、第５のダイオード素子２５及び第６のダイオード素子２６とを備えている。
【００２４】
第１の半導体集積回路３１は、入力論理回路及び上下同時ＯＮ防止回路３０１と、制御電源電圧低下保護回路３０２及び３０４と、レベルシフト回路３０３と、過電流保護回路３０５と、駆動回路３０６及び３０７とを備えている。
【００２５】
第１の半導体集積回路３１に接続される端子３１１はＷ相ハイサイド駆動電源（−）端子、端子３１２はＷ相ハイサイド駆動電源（＋）端子、端子３１３はＷ相制御電源（＋）端子、端子３１４はＷ相ハイサイド制御入力信号端子、端子３１５はＷ相制御電源（ＧＮＤ）端子、端子３１６はＷ相ロウサイド制御入力信号端子、端子３１７はＷ相エラー出力時間設定端子、端子３１８はＷ相エラー出力端子である。端子３１３と端子３１６との間には例えば１５Ｖの電圧が印加される。
【００２６】
第２の半導体集積回路３２、第３の半導体集積回路３３はいずれも第１の半導体集積回路３１と同様の回路を備えている。第２の半導体集積回路３２に接続される端子３２１はＶ相ハイサイド駆動電源（−）端子、端子３２２はＶ相ハイサイド駆動電源（＋）端子、端子３２３はＶ相制御電源（＋）端子、端子３２４はＶ相ハイサイド制御入力信号端子、端子３２５はＶ相制御電源（ＧＮＤ）端子、端子３２６はＶ相ロウサイド制御入力信号端子、端子３２７はＶ相エラー出力時間設定端子、端子３２８はＶ相エラー出力端子である。端子３２３と端子３２６との間には端子３１３と端子３１６との間に印加される電圧と同一の電圧が印加される。
【００２７】
第３の半導体集積回路３３に接続される端子３３１はＵ相ハイサイド駆動電源（−）端子、端子３３２はＵ相ハイサイド駆動電源（＋）端子、端子３３３はＵ相制御電源（＋）端子、端子３３４はＵ相ハイサイド制御入力信号端子、
端子３３５はＵ相制御電源（ＧＮＤ）端子、端子３３６はＵ相ロウサイド制御入力信号端子、端子３３７はＵ相エラー出力時間設定端子、端子３３８はＵ相エラー出力端子である。端子３３３と端子３３６との間には端子３１３と端子３１６との間に印加される電圧と同一の電圧が印加される。
【００２８】
第１のスイッチング素子１１はハイサイド側、第２のスイッチング素子１２はロウサイド側のスイッチング素子である。この第１のスイッチング素子１１及び第２のスイッチング素子１２は対をなし、第１の半導体集積回路３１によって第１のスイッチング素子１１及び第２のスイッチング素子１２の動作が制御される。ここで、本実施例において、第１のスイッチング素子１１には絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（以下、単にＩＧＢＴという。）が使用され、同様に第２のスイッチング素子１２にはＩＧＢＴが使用される。
【００２９】
第１のスイッチング素子１１の一方の主電極（例えばコレクタ電極）は端子３４１に接続され、他方の主電極（例えばエミッタ電極）は端子３４２に接続され、制御電極（ゲート電極）は第１の半導体集積回路３１の駆動回路３０６に接続されている。端子３４１は第１の電源端子具体的にはインバータ電源（＋）端子であり、端子３４２はＷ相出力端子である。端子３４１と端子３４２との間には、端子３４２にアノード電極が接続され、端子３４１にカソード電極が接続された第１のダイオード２１が挿入されている。第１のダイオード２１（及び第２のダイオード２２乃至第６のダイオード２６）には例えばＦＲＤが使用される。
【００３０】
第２のスイッチング素子１２の他方の主電極（例えばコレクタ電極）は端子３４２に接続され、一方の主電極（例えばエミッタ電極）は端子３４３に接続され、制御電極（ゲート電極）は第１の半導体集積回路３１の駆動回路３０７に接続されている。端子３４３は第１の電源端子に供給される電源よりも低い電源が供給される第２の電源端子具体的にはＷ相インバータ電源（−）端子である。端子３４２と端子３４３との間には、端子３４３にアノード電極が接続され、端子３４２にカソード電極が接続された第２のダイオード２２が挿入されている。また、端子３４１と端子３４３との間には例えば３００Ｖの電圧が印加される。
【００３１】
第３のスイッチング素子１３はハイサイド側、第４のスイッチング素子１４はロウサイド側のスイッチング素子である。この第３のスイッチング素子１３及び第４のスイッチング素子１４は対をなし、第２の半導体集積回路３２によって第３のスイッチング素子１３及び第４のスイッチング素子１４の動作が制御される。第３のスイッチング素子１３及び第４のスイッチング素子１４には同様にＩＧＢＴが使用される。
【００３２】
第３のスイッチング素子１３の一方の主電極（例えばコレクタ電極）は端子３４４に接続され、他方の主電極（例えばエミッタ電極）は端子３４５に接続され、制御電極（ゲート電極）は第２の半導体集積回路３２の駆動回路３０６に接続されている。端子３４４は第１の電源端子具体的にはインバータ電源（＋）端子であり、端子３４５はＶ相出力端子である。端子３４４と端子３４５との間には、端子３４５にアノード電極が接続され、端子３４４にカソード電極が接続された第３のダイオード２３が挿入されている。
【００３３】
第４のスイッチング素子１４の他方の主電極（例えばコレクタ電極）は端子３４５に接続され、一方の主電極（例えばエミッタ電極）は端子３４６に接続され、制御電極（ゲート電極）は第２の半導体集積回路３２の駆動回路３０７に接続されている。端子３４６は第１の電源端子に供給される電源よりも低い電源が供給される第２の電源端子具体的にはＶ相インバータ電源（−）端子である。端子３４５と端子３４６との間には、端子３４６にアノード電極が接続され、端子３４５にカソード電極が接続された第４のダイオード２４が挿入されている。また、端子３４４と端子３４６との間には端子３４１と端子３４３との間に印加される電圧と同一の電圧が印加される。
【００３４】
第５のスイッチング素子１５はハイサイド側、第６のスイッチング素子１６はロウサイド側のスイッチング素子である。この第５のスイッチング素子１５及び第６のスイッチング素子１６は対をなし、第３の半導体集積回路３３によって第５のスイッチング素子１５及び第６のスイッチング素子１６の動作が制御される。第５のスイッチング素子１５及び第６のスイッチング素子１６には同様にＩＧＢＴが使用される。
【００３５】
第５のスイッチング素子１５の一方の主電極（例えばコレクタ電極）は端子３４７に接続され、他方の主電極（例えばエミッタ電極）は端子３４８に接続され、制御電極（ゲート電極）は第３の半導体集積回路３３の駆動回路３０６に接続されている。端子３４７は第１の電源端子具体的にはインバータ電源（＋）端子であり、端子３４８はＵ相出力端子である。端子３４７と端子３４８との間には、端子３４８にアノード電極が接続され、端子３４７にカソード電極が接続された第５のダイオード２５が挿入されている。
【００３６】
第６のスイッチング素子１６の他方の主電極（例えばコレクタ電極）は端子３４８に接続され、一方の主電極（例えばエミッタ電極）は端子３４９に接続され、制御電極（ゲート電極）は第３の半導体集積回路３３の駆動回路３０７に接続されている。端子３４９は第１の電源端子に供給される電源よりも低い電源が供給される第２の電源端子具体的にはＵ相インバータ電源（−）端子である。端子３４８と端子３４９との間には、端子３４９にアノード電極が接続され、端子３４８にカソード電極が接続された第６のダイオード２６が挿入されている。また、端子３４７と端子３４９との間には端子３４１と端子３４３との間に印加される電圧と同一の電圧が印加される。
【００３７】
なお、第１のスイッチング素子１１乃至第６のスイッチング素子１６は、ＩＧＢＴに限定されるものではなく、パワートランジスタ具体的にはＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）、ＭＩＳＦＥＴ（metal insulated semiconductor field effect transistor）等のスイッチング素子を使用してもよい。
【００３８】
端子３４２、３４５、３４８のそれぞれは三相モータ３に接続される。三相モータ３は端子３４２、３４５、３４８のそれぞれから出力される駆動信号に従って駆動される。
【００３９】
［半導体装置のデバイス構造の全体］
前述の高圧三相モータ駆動システム１０に組み込まれる半導体装置１は、図１乃至図３に示すように、端子３４１（第１の電源）に一方の主電極が接続される第１のスイッチング素子１１と、端子３４３（第２の電源）に一方の主電極が接続され、他方の主電極が第１のスイッチング素子１１の他方の主電極に接続される第２のスイッチング素子１２と、端子３４４（第１の電源）に一方の主電極が接続される第３のスイッチング素子１３と、端子３４６（第２の電源）に一方の主電極が接続され、他方の主電極が第３のスイッチング素子１３の他方の主電極に接続される第４のスイッチング素子１４と、端子３４７（第１の電源）に一方の主電極が接続される第５のスイッチング素子１５と、端子３４９（第２の電源）に一方の主電極が接続され、他方の主電極が第５のスイッチング素子１５の他方の主電極に接続される第６のスイッチング素子１６とを備えている。更に、半導体装置１は、第１のスイッチング素子１１を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、第１の方向Ｘにおいて一端側に第１のリード１１１（端子３４１）が一体に構成された第１のダイパッド１０１と、第１の方向Ｘと交差する第２の方向Ｙにおいて第１のダイパッド１０１に隣り合い、第２のスイッチング素子１２を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、第１の方向Ｘにおいて一端側に第２のリード１１２（端子３４２）が一体に構成された第２のダイパッド１０２と、第２の方向Ｙにおいて第２のダイパッド１０２の第１のダイパッド１０１側とは反対側に隣り合い、第３のスイッチング素子１３を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、第１の方向Ｘにおいて一端側に第３のリード１１４（端子３４４）が一体に構成された第３のダイパッド１０３と、第２の方向Ｙにおいて第３のダイパッド１０３の第２のダイパッド１０２側とは反対側に隣り合い、第４のスイッチング素子１４を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、第１の方向Ｘにおいて一端側に第４のリード１１５（端子３４５）が一体に構成された第４のダイパッド１０４と、第２の方向Ｙにおいて第４のダイパッド１０４の第３のダイパッド１０３側とは反対側に隣り合い、第５のスイッチング素子１５を搭載するとともにその一方の主電極に電気的に接続され、第１の方向Ｘにおいて一端側に第５のリード１１７（端子３４７）が一体に構成された第５のダイパッド１０５と、第２の方向Ｙにおいて第５のダイパッド１０５の第４のダイパッド１０４側とは反対側に隣り合い、第６のスイッチング素子１６を搭載するとともにその他方の主電極に電気的に接続され、第１の方向Ｘにおいて一端側に第６のリード１１８（端子３４８）が一体に構成された第６のダイパッドとを備えている。
【００４０】
第１のダイパッド１０１にはその一端側に第１のスイッチング素子１１に隣り合い第１のダイオード２１が搭載され、第２のダイパッド１０２にはその一端側に第２のスイッチング素子１２に隣り合い第２のダイオード２２が搭載されている。また、第３のダイパッド１０３にはその一端側に第３のスイッチング素子１３に隣り合い第３のダイオード２３が搭載され、第４のダイパッド１０４にはその一端側に第４のスイッチング素子１４に隣り合い第４のダイオード２４が搭載されている。第５のダイパッド１０５にはその一端側に第５のスイッチング素子１５に隣り合い第５のダイオード２５が搭載され、第６のダイパッド１０６にはその一端側に第６のスイッチング素子１６に隣り合い第６のダイオード２６が搭載されている。
【００４１】
そして、この半導体装置１は、第１のダイパッド１０１の第１の方向Ｘの他端側に一端が一体に構成され、第３のダイパッド１０３の第１の方向Ｘの他端側、第５のダイパッド１０５の第１の方向Ｘの他端側のそれぞれに順次他端側が一体に構成された連結リード１２０を備える。
【００４２】
ここで、第１の方向Ｘとは、図１中、横方向（後述する封止体２２０の短辺方向）である。また、第２の方向Ｙとは、図１中、縦方向（封止体２２０の長辺方向）である。本実施例においては、第１の方向Ｘに対して第２の方向Ｙは直角である。
【００４３】
半導体装置１は、更に第１の半導体集積回路３１、第２の半導体集積回路３２及び第３の半導体集積回路３３を備え、第１の方向Ｘにおいて第１のダイパッド１０１及び第２のダイパッド１０２の他端側に隣り合い第１の半導体集積回路３１を搭載する第７のダイパッド１３１と、第１の方向Ｘにおいて第３のダイパッド１０３及び第４のダイパッド１０４の他端側に隣り合い第２の半導体集積回路３２を搭載する第８のダイパッド１３２と、第１の方向Ｘにおいて第５のダイパッド１０５及び第６のダイパッド１０６の他端側に隣り合い第３の半導体集積回路３３を搭載する第９のダイパッド１３３とを備える。
【００４４】
更に、半導体装置１は、第７のダイオード５１、第８のダイオード５２及び第９のダイオード５３を備え、図１中、第７のダイパッド１３１の左斜め上方に隣り合い第７のダイオード５１を搭載する第１０のダイパッド１４１と、図１中、第８のダイパッド１３２の左斜め上方に隣り合い第８のダイオード５２を搭載する第１１のダイパッド１４２と、図１中、第９のダイパッド１３３の左斜め上方に隣り合い第９のダイオード５３を搭載する第１２のダイパッド１４３とを備える。
【００４５】
第７のダイパッド１３１の周囲には複数のリード１５１（端子３１１）、１５２（端子３１２）、１５４（３１４）、１５５（３１５）、１５６（３１６）、１５７（３１７）、１５８（３１８）のそれぞれのインナー部が配列されている。第１０のダイパッド１４１にはリード１５３（端子３１３）が一体に構成されかつ電気的に接続されている。
【００４６】
第８のダイパッド１３２の周囲には複数のリード１６１（端子３２１）、１６２（端子３２２）、１６４（３２４）、１６５（３２５）、１６６（３２６）、１６７（３２７）、１６８（３２８）のそれぞれのインナー部が配列されている。第１１のダイパッド１４２にはリード１６３（端子３２３）が一体に構成されかつ電気的に接続されている。
【００４７】
第９のダイパッド１３３の周囲には複数のリード１７１（端子３３１）、１７２（端子３３２）、１７４（３３４）、１７５（３３５）、１７６（３３６）、１７７（３３７）、１７８（３３８）のそれぞれのインナー部が配列されている。第１２のダイパッド１４３にはリード１７３（端子３３３）が一体に構成されかつ電気的に接続されている。
【００４８】
これらの第１のダイパッド１０１乃至第６のダイパッド１０６、第１のリード１１１乃至第９のリード１１９のそれぞれのインナー部、第１のスイッチング素子１１乃至第６のスイッチング素子１６、第１のダイオード２１乃至第６のダイオード２６、第７のダイパッド１３１乃至第９のダイパッド１３３、第１の半導体集積回路３１乃至第３の半導体集積回路３３、第１０のダイパッド１４１乃至第１２のダイパッド１４３、複数のリード１５１乃至１５８、１６１乃至１６８、１７１乃至１７８のそれぞれのインナー部は封止体２２０内に封止されている。
【００４９】
［ダイパッド、リード及び連結リードの構造］
図１に示すように、第１のダイパッド１０１の平面形状は第１の方向Ｘに長さＬ１、第２の方向Ｙに幅Ｗ１を有する細長い長方形により構成されている。更に、図２に示すように、第１のダイパッド１０１の厚さｔ１は第１のリード１１１の厚さｔ２及び連結リード１２０の厚さｔ３に比べて厚く構成されている。第１のダイパッド１０１の厚さｔ１が厚く構成されているので、第１のスイッチング素子１１及び第１のダイオード２１の動作により発生する熱を第１のダイパッド１０１のそれらを搭載した表面から裏面までの熱伝達経路における熱抵抗を減少することができ、封止体２２０の裏面からの放熱効果を向上することができる。更に、第１のダイパッド１０１の一端には第１のリード１１１が一体に構成されているので、第１のダイパッド１０１から第１のリード１１１を通して前述の熱を封止体２２０の側面から放熱することができ、放熱効果を向上することができる。
【００５０】
この数値に必ずしも限定されるものではないが、第１のダイパッド１０１の長さＬ１は例えば６．０ｍｍ−８．０ｍｍに設定され、幅Ｗ１は例えば４．０ｍｍ−６．０ｍｍに設定されている。第１のダイパッド１０１の厚さｔ１は前述のように放熱効果を高めるために例えば１．５ｍｍ−２．５ｍｍに設定されている。第１のリード１１１の厚さｔ２及び連結リード１２０の厚さｔ３は、電気伝導性を高めつつ、加工を容易にするために、例えば例えば０．４ｍｍ−０．６ｍｍに設定されている。第１のダイパッド１０１、第１のリード１１１及び連結リード１２０は、本実施例において、例えばＣｕ板又はＣｕ合金板を使用し、これらの金属板にエッチング加工若しくは打ち抜き加工を行い形成されている。
【００５１】
第２のダイパッド１０２の平面形状は、第１のダイパッド１０１と同様に、第１の方向Ｘに長さＬ１と同等の長さを有し、第２の方向Ｙに幅Ｗ１と同等の幅を有する細長い長方形により構成されている。更に、第２のダイパッド１０２の厚さは第１のダイパッド１０１の厚さｔ１と同等に構成され、第２のリード１１２の厚さは第１のリード１１１の厚さｔ２と同等に構成されている。
【００５２】
第２のダイパッド１０２の第１の方向Ｘの他端側には第７のダイパッド１３１と第８のダイパッド１３２との間においてそれらの方向に突出したボンディング押え領域１１２Ｂが一体に構成されている。ボンディング押え領域１１２Ｂは第２のリード１１２の厚さと同等の厚さにより構成されている。半導体装置１の製造過程におけるワイヤボンディング工程においては、図５に示すように、ボンディング押えツール６が使用される。このボンディング押えツール６は、第１のリード１１１乃至第９のリード１１９の表面を押えるスイッチング素子側押え６１と、ボンディング押え領域１１２Ｂ及びボンディング押え領域１１５Ｂ（後述）の表面を押える半導体集積回路側押え６２とを有する。ボンディング押え領域１１２Ｂ、１１５Ｂのそれぞれの表面は半導体集積回路側押え６２により押えられ、このボンディング押え領域１１２Ｂ及び１１５Ｂは、第２のダイパッド１０２及び第４のダイパッド１０４のボンディング工程における撓みを防止し、ワイヤの圧着力を高め、ボンダビリティを向上する機能を有する。
【００５３】
第３のダイパッド１０３、第５のダイパッド１０５のそれぞれの平面形状は、第１のダイパッド１０１と同様に、第１の方向Ｘに長さＬ１と同等の長さを有し、第２の方向Ｙに幅Ｗ１と同等の幅を有する細長い長方形により構成されている。更に、第３のダイパッド１０３、第５のダイパッド１０５のそれぞれの厚さは第１のダイパッド１０１の厚さｔ１と同等に構成され、第３のリード１１４、第５のリード１１７のそれぞれの厚さは第１のリード１１１の厚さｔ２と同等に構成されている。
【００５４】
第４のダイパッド１０４、第６のダイパッド１０６のそれぞれの平面形状は、第２のダイパッド１０２と同様に、第１の方向Ｘに長さＬ１と同等の長さを有し、第２の方向Ｙに幅Ｗ１と同等の幅を有する細長い長方形により構成されている。更に、第４のダイパッド１０４、第６のダイパッド１０６のそれぞれの厚さは第１のダイパッド１０１の厚さｔ１と同等に構成され、第４のリード１１５、第６のリード１１８のそれぞれの厚さは第１のリード１１１の厚さｔ２と同等に構成されている。第４のダイパッド１０４の第１の方向Ｘの他端側にはボンディング押え領域１１５Ｂが一体に構成され、第６のダイパッド１０６の第１の方向Ｘの他端側にはボンディング押え領域１１８Ｂが一体に構成されている。
【００５５】
また、第７のリード１１３、第８のリード１１６、第９のリード１１９のそれぞれの厚さは第１のリード１１１の厚さｔ２と同等に構成されている。
【００５６】
ここで、連結リード１２０の一端はハイサイド側のスイッチング素子１１を搭載する第１のダイパッド１０１の他端側に一体に構成され、連結リード１２０の他端は、ロウサイド側のスイッチング素子１２を搭載する第２のダイパッド１０２のボンディング押え領域１１２Ｂを迂回しそれに沿って第２の方向Ｙに延在し、ハイサイド側のスイッチング素子１３を搭載する第３のダイパッド１０３の他端側に一体に構成されている。更に、連結リード１２０の他端は、ロウサイド側のスイッチング素子１４を搭載する第４のダイパッド１０４のボンディング押え領域１１５Ｂを迂回しそれに沿って第２の方向Ｙに延在し、ハイサイド側のスイッチング素子１５を搭載する第５のダイパッド１０５の他端側に一体に構成されている。
【００５７】
つまり、連結リード１２０は、第１のダイパッド１０１、第３のダイパッド１０３及び第５のダイパッド１０５のそれぞれを電気的、機械的かつ熱的に接続するとともに、第２のダイパッド１０２、第４のダイパッド１０４及び第６のダイパッド１０６のそれぞれに短絡しないように分離されている。また、図５に示すように、ワイヤボンディング工程において、この連結リード１２０の表面は半導体集積回路側押え６２により押えられ、連結リード１２０は、第１のダイパッド１０１、第３のダイパッド１０３及び第５のダイパッド１０５のそれぞれのボンディング工程における撓みを防止し、ワイヤの圧着力を高め、ボンダビリティを向上する機能を有する。
【００５８】
第７のダイパッド１３１、第８のダイパッド１３２、第９のダイパッド１３３のそれぞれの平面形状は、図１に示すように、ここではほぼ正方形形状に近い形状を有する。第７のダイパッド１３１、第８のダイパッド１３２、第９のダイパッド１３３のそれぞれの厚さは第１のリード１１１の厚さｔ２と同等の厚さにより構成されている。
【００５９】
第１０のダイパッド１４１、第１１のダイパッド１４２、第１２のダイパッド１４３のそれぞれの平面形状は、図１に示すように、第７のダイパッド１３１、第８のダイパッド１３２、第９のダイパッド１３３のそれぞれの平面形状よりも一回り小さい、ほぼ正方形形状に近い形状を有する。第１０のダイパッド１４１、第１１のダイパッド１４２、第１２のダイパッド１４３のそれぞれの厚さは第１のリード１１１の厚さｔ２と同等の厚さにより構成されている。
【００６０】
リード１５１乃至１５８、リード１６１乃至１６８、リード１７１乃至１７８のそれぞれは第１のリード１１１の厚さｔ２と同等の厚さにより構成されている。
【００６１】
これらの第１のダイパッド１０１乃至第６のダイパッド１０６、第１のリード１１１乃至第９のリード１１９、連結リード１２０、第７のダイパッド１３１乃至第９のダイパッド１３３、第１０のダイパッド１４１乃至第１２のダイパッド１４３、リード１５１乃至１５８、リード１６１乃至１６８、リード１７１乃至１７８のそれぞれは同一のリードフレームから切断され分離されたものである。
【００６２】
［接続構造］
図１及び図２に示すように、第１のスイッチング素子１１は第１のダイパッド１０１の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第１のスイッチング素子１１の一方の主電極と第１のダイパッド１０１とが電気的に接続される。導電性接着剤には例えば銀（Ａｇ）ペースト等を使用することができる。第１のダイオード２１は第１のダイパッド１０１の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第１のダイオード２１の一方の主電極（ここでは、カソード電極）と第１のダイパッド１０１とが電気的に接続される。第１のスイッチング素子１１の他方の主電極、第１のダイオード２１の他方の主電極（ここではアノード電極）はワイヤ２０１を通して第２のリード１１２に電気的に接続される。ワイヤ２０１には、本実施例において、例えば太径のＡｌワイヤが使用されている。ワイヤ２０１のボンディングには、超音波振動によるワイヤボンディング法が使用されている。
【００６３】
第２のスイッチング素子１２は第２のダイパッド１０２の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第２のスイッチング素子１２の他方の主電極と第２のダイパッド１０２とが電気的に接続される。第２のダイオード２２は第２のダイパッド１０２の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第２のダイオード２２の他方の主電極（ここでは、カソード電極）と第２のダイパッド１０２とが電気的に接続される。第２のスイッチング素子１２の一方の主電極、第２のダイオード２２の一方の主電極（ここではアノード電極）はワイヤ２０１を通して第７のリード１１３に電気的に接続される。
【００６４】
第３のスイッチング素子１３は第３のダイパッド１０３の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第３のスイッチング素子１３の一方の主電極と第３のダイパッド１０３とが電気的に接続される。第３のダイオード２３は第３のダイパッド１０３の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第３のダイオード２３の一方の主電極（ここでは、カソード電極）と第３のダイパッド１０３とが電気的に接続される。第３のスイッチング素子１３の他方の主電極、第３のダイオード２３の他方の主電極（ここではアノード電極）はワイヤ２０１を通して第４のリード１１５に電気的に接続される。
【００６５】
第４のスイッチング素子１４は第４のダイパッド１０４の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第４のスイッチング素子１４の他方の主電極と第４のダイパッド１０４とが電気的に接続される。第４のダイオード２４は第４のダイパッド１０４の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第４のダイオード２４の他方の主電極（ここでは、カソード電極）と第４のダイパッド１０４とが電気的に接続される。第４のスイッチング素子１４の一方の主電極、第４のダイオード２４の一方の主電極（ここではアノード電極）はワイヤ２０１を通して第８のリード１１６に電気的に接続される。
【００６６】
第５のスイッチング素子１５は第５のダイパッド１０５の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第５のスイッチング素子１５の一方の主電極と第５のダイパッド１０５とが電気的に接続される。第５のダイオード２５は第５のダイパッド１０５の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第５のダイオード２５の一方の主電極（ここでは、カソード電極）と第５のダイパッド１０５とが電気的に接続される。第５のスイッチング素子１５の他方の主電極、第５のダイオード２５の他方の主電極（ここではアノード電極）はワイヤ２０１を通して第６のリード１１８に電気的に接続される。
【００６７】
第６のスイッチング素子１６は第６のダイパッド１０６の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第６のスイッチング素子１６の他方の主電極と第６のダイパッド１０６とが電気的に接続される。第６のダイオード２６は第６のダイパッド１０６の表面上に導電性接着剤２０３を介して機械的に接続されるとともに、第６のダイオード２６の他方の主電極（ここでは、カソード電極）と第６のダイパッド１０６とが電気的に接続される。第６のスイッチング素子１６の一方の主電極、第６のダイオード２６の一方の主電極（ここではアノード電極）はワイヤ２０１を通して第９のリード１１９に電気的に接続される。
【００６８】
一方、第１の半導体集積回路３１は第７のダイパッド１３１の表面上に導電性接着剤２０３を介して接続されるとともに、第１の半導体集積回路３１上の電極（ボンディングパッド）はワイヤ２０２を通して第１のスイッチング素子１１、第２のスイッチング素子１２、リード１５１乃至１５８のそれぞれに電気的に接続される。ワイヤ２０２には、本実施例において、ワイヤ２０１に比べて細径の例えばＡｕワイヤが使用されている。ワイヤ２０２のボンディングには、超音波振動に熱圧着を併用したワイヤボンディング法が使用されている。また、第７のダイオード５１は第１０のダイパッド１４１上に導電性接着剤２０３を介して接続され、第７のダイオード５１の一方の主電極は第１０のダイパッド１４１に電気的に接続され、他方の主電極はワイヤ２０２を通してリード１５２に電気的に接続されている。
【００６９】
第２の半導体集積回路３２は第８のダイパッド１３２の表面上に導電性接着剤２０３を介して接続されるとともに、第２の半導体集積回路３２上の電極はワイヤ２０２を通して第３のスイッチング素子１３、第４のスイッチング素子１４、リード１６１乃至１６８のそれぞれに電気的に接続される。また、第８のダイオード５２は第１１のダイパッド１４２上に導電性接着剤２０３を介して接続され、第８のダイオード５２の一方の主電極は第１１のダイパッド１４２に電気的に接続され、他方の主電極はワイヤ２０２を通してリード１６２に電気的に接続されている。
【００７０】
第３の半導体集積回路３３は第９のダイパッド１３３の表面上に導電性接着剤２０３を介して接続されるとともに、第３の半導体集積回路３３上の電極はワイヤ２０２を通して第５のスイッチング素子１５、第６のスイッチング素子１６、リード１７１乃至１７８のそれぞれに電気的に接続される。また、第９のダイオード５３は第１２のダイパッド１４３上に導電性接着剤２０３を介して接続され、第９のダイオード５３の一方の主電極は第１２のダイパッド１４３に電気的に接続され、他方の主電極はワイヤ２０２を通してリード１７２に電気的に接続されている。
【００７１】
［封止体の構造］
図１乃至図３に示すように、第１のダイパッド１０１乃至第６のダイパッド１０６、第１のリード１１１乃至第９のリード１１９のインナー部、連結リード１２０、第７のダイパッド１３１乃至第９のダイパッド１３３、第１０のダイパッド１４１乃至第１２のダイパッド１４３、リード１５１乃至１５８のインナー部、リード１６１乃至１６８のインナー部、リード１７１乃至１７８のインナー部、第１のスイッチング素子１１乃至第６のスイッチング素子１６、第１のダイオード２１乃至第６のダイオード２６、第７のダイオード５１乃至第９のダイオード５３は封止体２２０により封止されている。封止体２２０には例えばエポキシ樹脂が使用され、この封止体２２０は例えばトランスファーモールド法により成形されている。
【００７２】
本実施例において、封止体２２０の裏面には第１のダイパッド１０１等の裏面に高放熱絶縁材２１１を介して放熱フィン（放熱板）２１２が配設されている。放熱フィン２１２は、第１のダイパッド１０１等から伝達される熱を効率良く封止体２２０の外部に放出する機能を有する。放熱フィン２１２には例えばＣｕ板が使用され、高放熱絶縁材２１１には例えばエポキシ系樹脂を使用することができる。
【００７３】
［半導体装置の特徴］
このように構成される半導体装置１においては、第１のダイパッド１０１と第１のリード１１１とを一体に構成し、第１のスイッチング素子１１の動作により発生する熱を第１のダイパッド１０１から断面積が大きく熱抵抗が小さい第１のリード１１１を通して効率良く封止体２２０の外部に放出することができる。また、第１のダイパッド１０１の厚さｔ１を厚く構成しているので、第１のスイッチング素子１１の動作により発生する熱を封止体２２０の外部に放出することができる。従って、第１のスイッチング素子１１の放熱性を向上し、第１のスイッチング素子１１の特性のばらつきや損傷を防止することができる。この特徴は、第２のスイッチング素子１２乃至第６のスイッチング素子１６についても同様である。
【００７４】
更に、半導体装置１においては、ハイサイド側の第１のスイッチング素子１１を搭載する第１のダイパッド１０１、第３のスイッチング素子１３を搭載する第３のダイパッド１０３、第５のスイッチング素子１５を搭載する第５のダイパッド１０５をワイヤ２０１及び２０２に比べて断面積が大きく機械的強度の高い連結リード１２０により電気的に接続しているので、高電位側の第１のダイパッド１０１、第３のダイパッド１０３、第５のダイパッド１０５のそれぞれと低電位側の第２のダイパッド１０２、第４のダイパッド１０４、第６のダイパッド１０６のそれぞれとの短絡や断線不良を防止することができる。
【００７５】
［その他の実施例］
上記のように、本発明を一実施例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。例えば、前述の実施例において、半導体装置１の最終的なリード形状を説明していないが、第１のリード２１等のアウター部の形状は、ピン挿入型、面実装型のいずれであってもよい。また、本発明は、半導体装置１の封止体２２０の裏面に放熱フィン２１２を配設せずに、裏面全体も封止体２２０により覆う構造としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、スイッチング素子の放熱性を向上し、スイッチング素子の特性のばらつきや損傷を防止することができ、かつ高電位側のダイパッドと低電位側のダイパッドとの短絡や断線不良を防止することができる半導体装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…半導体装置
２…コントローラ
３…三相モータ
１１−１６…スイッチング素子
２１−２６、５１−５３…ダイオード
１０１−１０６、１３１−１３３、１４１−１４３…ダイパッド
１１１−１１９、１５１−１５８、１６１−１６８、１７１−１７８…リード
１１２Ｂ、１１５Ｂ、１１８Ｂ…ボンディング押え領域
１２０…連結リード
２０１、２０２…ワイヤ
２０３…導電性接着剤
２２０…封止体
２１２…放熱フィン
３１−３３…半導体集積回路
６…ボンディング押えツール
６１…スイッチング素子側押え
６２…半導体集積回路側押え
【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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