(57)【要約】  適切に小型化可能な圧力接触型の電力用半導体装置及び電力用半導体コアモジュールを提供することを目的とする。各電力用半導体コアモジュールは、平面視において隣接された複数の自己消弧型半導体素子及び複数のダイオード、を含む複数の電力用半導体チップと、上側金属板と、導電性カバープレートとの間に配設された複数の第１バネとを備える。各電力用半導体コアモジュールの複数の自己消弧型半導体素子が、平面視においてＬ字型、十字型、及び、Ｔ字型のいずれか１つの線に沿って配列されている。
2017149714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの導電性ベースプレート（１）の上方に１つの導電性カバープレート（２）が配設された複数の電力用半導体コアモジュールを備え、
各前記電力用半導体コアモジュールは、
平面視において隣接された複数の自己消弧型半導体素子（５）及び複数のダイオード（６）、を含む複数の電力用半導体チップと、
各前記自己消弧型半導体素子及び各前記ダイオードと、前記導電性カバープレートとの間に配設された上側金属板（８）と、
各前記自己消弧型半導体素子及び各前記ダイオードと、前記導電性ベースプレートとの間に配設された下側金属板（９）と、
前記上側金属板と、前記導電性カバープレートとの間に配設された複数の第１バネ（３）と
を備え、
前記各電力用半導体コアモジュールの前記複数の自己消弧型半導体素子が、
平面視においてＬ字型、十字型、及び、Ｔ字型のいずれか１つの線に沿って配列された、電力用半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力用半導体装置であって、
前記上側金属板（８）は、各前記自己消弧型半導体素子の一部分及び各前記ダイオードと、前記導電性カバープレートとの間に配設され、
前記各電力用半導体コアモジュールは、
前記導電性カバープレート（２）の下部のうち、各前記自己消弧型半導体素子（５）の前記一部分以外の残りの部分上方の部分から下側に突出する信号用基板（７）と、
各前記自己消弧型半導体素子の前記残りの部分と、前記信号用基板との間に配設され、それらを電気的に接続する第２バネ（４）と、
前記複数の自己消弧型半導体素子のそれぞれ及び前記複数のダイオード（６）のそれぞれを囲むフレーム（１１，１２）と
をさらに備え、
前記各電力用半導体コアモジュールの前記フレームの上部には、前記信号用基板が嵌められた窪み部（１１ａ）が設けられた、電力用半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力用半導体装置であって、
前記電力用半導体コアモジュールの前記信号用基板（７）は、
前記窪み部（１１ａ）から前記電力用半導体コアモジュールの外部に露出され、
隣り合う前記電力用半導体コアモジュールのうち前記信号用基板の露出された部分同士が、電気的に接続された、電力用半導体装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の電力用半導体装置であって、
前記信号用基板（７）は、平面視においてＬ字型の形状を有し、その２つの端部が、前記電力用半導体コアモジュールの外部に露出されている、電力用半導体装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の電力用半導体装置であって、
前記信号用基板（７）は、平面視において十字型の形状を有し、その４つの端部が、前記電力用半導体コアモジュールの外部に露出されている、電力用半導体装置。
【請求項６】
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の電力用半導体装置であって、
前記自己消弧型半導体素子（５）、及び、前記ダイオード（６）の少なくともいずれか１つは、炭化珪素、窒化ガリウム、及び、ダイヤモンドのいずれか１つで形成されている、電力用半導体装置。
【請求項７】
導電性ベースプレート（１）の上方に導電性カバープレート（２）が配設された電力用半導体コアモジュールであって、
平面視において隣接された複数の自己消弧型半導体素子（５）及び複数のダイオード（６）、を含む複数の電力用半導体チップと、
各前記自己消弧型半導体素子の一部分及び各前記ダイオードと、前記導電性カバープレートとの間に配設された上側金属板（８）と、
各前記自己消弧型半導体素子及び各前記ダイオードと、前記導電性ベースプレートとの間に配設された下側金属板（９）と、
前記上側金属板と、前記導電性カバープレートとの間に配設された複数の第１バネ（３）と、
前記導電性カバープレートの下部のうち、各前記自己消弧型半導体素子の前記一部分以外の残りの部分上方の部分から下側に突出する信号用基板（７）と、
各前記自己消弧型半導体素子の前記残りの部分と、前記信号用基板との間に配設され、それらを電気的に接続する第２バネ（４）と、
前記複数の自己消弧型半導体素子のそれぞれ及び前記複数のダイオードのそれぞれを囲むフレーム（１１，１２）と
を備え、
前記フレームの上部には、前記信号用基板が嵌められた窪み部（１１ａ）が設けられた、電力用半導体コアモジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の電力用半導体コアモジュールであって、
前記信号用基板（７）は、
前記窪み部（１１ａ）から前記電力用半導体コアモジュールの外部に露出されている、電力用半導体コアモジュール。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電力用半導体コアモジュールであって、
前記自己消弧型半導体素子（５）、及び、前記ダイオード（６）の少なくともいずれか１つは、炭化珪素、窒化ガリウム、及び、ダイヤモンドのいずれか１つで形成されている、電力用半導体コアモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力接触型の電力用半導体装置及び電力用半導体コアモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧力接触を用いてパッケージされた圧力接触型の電力用半導体装置などについて様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、１つの導電性ベースプレートと、１つの導電性カバープレートと、複数の固定モジュールハウジング要素と、複数の半導体チップとを備える圧力接触型の高出力半導体モジュールが開示されている。【０００３】
なお、半導体チップの下面は、第１電極を介してベースプレートに接続され、半導体チップの上面は、第２電極、フレキシブルで圧縮可能な複数の接触要素（電気的な接続部材である個別プレスピン）を介してカバープレートに接続されている。また、半導体チップ及び接触要素は、ポリアミド樹脂で形成されたサブモジュールハウジング要素によって誘導されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２８０６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の高出力半導体モジュールでは、予備テストされた複数個のサブモジュールが１つのモジュールハウジング要素内に並列に配置される。そして、半導体チップである集積ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のゲート電極が、ワイヤーボンド接触を通じて、半導体チップの側方に配置されたゲートランナーに接続されることによって、１本の共有のゲート信号導体に集められている。ゲート信号導体は、モジュールのカバー上に取り付けられた共通のゲート／補助接触部を通じて、外部との電気的なやり取りが可能となっていると予測される。【０００６】
このような構造では、自己消弧型半導体素子のゲート電極は、ワイヤーボンド接触を通じて、チップ間に配置されたゲートランナーに接続されることから、ゲートランナーの配線分だけベースプレートの面積が大きくなり、小型化に適さないという問題がある。そこで、ゲートランナーに代えてスプリング電気接触部を用いることが考えられる。しかしながら、スプリング電気接触部は個別に配設されることから、組立時において、スプリング電気接触部と、それと接続される導体との位置合わせが困難であり、この結果として、それらの間の電気的接合の信頼性が悪いという問題があった。【０００７】
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、装置のサイズを適切に小型化することが可能な圧力接触型の電力用半導体装置及び電力用半導体コアモジュール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】
【０００８】
本発明の第１局面に係る電力用半導体装置は、１つの導電性ベースプレートの上方に１つの導電性カバープレートが配設された複数の電力用半導体コアモジュールを備え、各前記電力用半導体コアモジュールは、平面視において隣接された複数の自己消弧型半導体素子及び複数のダイオード、を含む複数の電力用半導体チップと、各前記自己消弧型半導体素子及び各前記ダイオードと、前記導電性カバープレートとの間に配設された上側金属板と、各前記自己消弧型半導体素子及び各前記ダイオードと、前記導電性ベースプレートとの間に配設された下側金属板と、前記上側金属板と、前記導電性カバープレートとの間に配設された複数の第１バネとを備える。前記各電力用半導体コアモジュールの前記複数の自己消弧型半導体素子が、平面視においてＬ字型、十字型、及び、Ｔ字型のいずれか１つの線に沿って配列されている。【０００９】
本発明の第２局面に係る電力用半導体コアモジュールは、導電性ベースプレートの上方に導電性カバープレートが配設された電力用半導体コアモジュールであって、平面視において隣接された複数の自己消弧型半導体素子及び複数のダイオード、を含む複数の電力用半導体チップと、各前記自己消弧型半導体素子の一部分及び各前記ダイオードと、前記導電性カバープレートとの間に配設された上側金属板と、各前記自己消弧型半導体素子及び各前記ダイオードと、前記導電性ベースプレートとの間に配設された下側金属板と、前記上側金属板と、前記導電性カバープレートとの間に配設された複数の第１バネと、前記導電性カバープレートの下部のうち、各前記自己消弧型半導体素子の前記一部分以外の残りの部分上方の部分から下側に突出する信号用基板と、各前記自己消弧型半導体素子の前記残りの部分と、前記信号用基板との間に配設され、それらを電気的に接続する第２バネと、前記複数の自己消弧型半導体素子のそれぞれ及び前記複数のダイオードのそれぞれを囲むフレームとを備える。前記フレームの上部には、前記信号用基板が嵌められた窪み部が設けられている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１局面によれば、各電力用半導体コアモジュールの複数の自己消弧型半導体素子が、平面視においてＬ字型、十字型、及び、Ｔ字型のいずれか１つの線に沿って配列されている。これにより、自己消弧型半導体素子の放熱性を高めつつ、装置のサイズを小型化することができる。【００１１】
本発明の第２局面によれば、フレームの上部には、信号用基板が嵌められた窪み部が設けられている。これにより、窪み部を位置合わせのガイドとして用いることができるので、信号用基板と第２バネとの位置合わせを容易にしつつ、装置のサイズを小型化することができる。【００１２】
本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る電力用半導体装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
【図２】実施の形態１に係る電力用半導体コアモジュールの構成を模式的に示す平面図である。
【図３】実施の形態１に係る電力用半導体コアモジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る電力用半導体コアモジュールの構成を模式的に示す断面図である。
【図５】実施の形態２に係る電力用半導体装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
【図６】実施の形態３に係る電力用半導体装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
【図７】変形例に係る電力用半導体装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。図１の電力用半導体装置は、縦方向及び横方向に２つずつ配列された合計４つ（複数）の略四角形の電力用半導体コアモジュールを備えている。ただし、電力用半導体コアモジュールの数は任意であり、２個以上であればよい。
【００１５】
図２は、本実施の形態１に係る電力用半導体コアモジュールの構成を模式的に示す平面図であり、具体的には図１の領域Ａを拡大した平面図である。図３及び図４は、当該電力用半導体コアモジュールの構成を模式的に示す断面図であり、具体的には、図３及び図４は、それぞれ図２のＢ−Ｂ’線及びＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【００１６】
図３及び図４に示すように、電力用半導体コアモジュールは、１つの導電性ベースプレート１と、１つの導電性ベースプレート１の上方に配設された１つの導電性カバープレート２とを備える。
【００１７】
また、電力用半導体コアモジュールは、複数の自己消弧型半導体素子５及び複数のダイオード６を含む複数の電力用半導体チップと、上側金属板であるチップ上金属板８と、下側金属板であるチップ下金属板９とを備える。
【００１８】
複数の自己消弧型半導体素子５及び複数のダイオード６は、平面視において隣接している。図１の例では、５つの自己消弧型半導体素子５及び４つのダイオード６が、３×３のマトリクス状に配設された状態で隣接されている。ただし、チップレイアウトはこれに限ったものではない。
【００１９】
なお、自己消弧型半導体素子５には、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが適用され、ダイオード６には、例えば、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）やＰＮダイオードなどが適用される。
【００２０】
チップ上金属板８は、各自己消弧型半導体素子５の一部分及び各ダイオード６と、導電性カバープレート２との間に配設されている。なお、本実施の形態１では、チップ上金属板８が、自己消弧型半導体素子５上に１つずつ配設されている。
【００２１】
チップ下金属板９は、各自己消弧型半導体素子５及び各ダイオード６と、導電性ベースプレート１との間に配設されている。なお、本実施の形態１では、チップ下金属板９が、ダイオード６上に１つずつ配設されている。
【００２２】
電力用半導体コアモジュールは、上述の構成要素に加えて、複数の圧力接触線材バネ（第１バネ）３と、信号用線材バネ（第２バネ）４と、信号用基板７と、絶縁性を有するバネ支持部材１３とを備える。
【００２３】
バネ支持部材１３及び複数の圧力接触線材バネ３は、チップ上金属板８と、導電性カバープレート２との間に配設されている。バネ支持部材１３には、チップ上金属板８上にて複数の円筒の穴が設けられており、複数の圧力接触線材バネ３は、当該複数の円筒の穴に挿通されている。そして、複数の圧力接触線材バネ３は、上下方向に延在した状態で、チップ上金属板８と、導電性カバープレート２とに当接している。
【００２４】
バネ支持部材１３及び信号用線材バネ４は、自己消弧型半導体素子５のうちチップ上金属板８から露出した露出部分（自己消弧型半導体素子５の一部分以外の残りの部分）と、信号用基板７との間に配設されている。バネ支持部材１３には、自己消弧型半導体素子５の露出部分上にも円筒の穴が設けられており、信号用線材バネ４は、当該円筒の穴に挿通されている。そして、信号用線材バネ４は、上下方向に延在した状態で、自己消弧型半導体素子５の露出部分と、信号用基板７とに当接している。これにより、信号用線材バネ４の一端は、自己消弧型半導体素子５の露出部分に設けられたゲートまたはエミッタの信号パッドと電気的に接続され、信号用線材バネ４の他端は、ゲートまたはエミッタの信号用基板７と電気的に接続されている。
【００２５】
圧力接触線材バネ３及び信号用線材バネ４には、例えばコイルバネ、輪バネなどを適用することができる。なお、自己消弧型半導体素子５のゲート及びエミッタの両方の信号パッドと、ゲート及びエミッタの両方の信号用基板７とを電気的に接続する場合には、複数の信号用線材バネ４が用いられてもよい。
【００２６】
信号用基板７は、図３及び図４に示すように、導電性カバープレート２の下部のうち、各自己消弧型半導体素子５の露出部分上方の部分から下側に突出している。また、本実施の形態１では図１及び図２に示すように、信号用基板７は、電力用半導体コアモジュールに１つずつ設けられ、平面視においてＬ字型の形状を有している。信号用基板７は、導電性カバープレート２と絶縁された状態で、信号用基板７の延在方向に通電可能であり、図１の例では、５つの自己消弧型半導体素子５と一括して電気的に接続されている。このような構成によれば、自己消弧型半導体素子５の上方において、信号配線の一括接続が可能となることから、電力用半導体装置の小型化を実現することができる。
【００２７】
さて、電力用半導体コアモジュールは、導電性ベースプレート１及び導電性カバープレート２の上下から圧力を印加された状態でパッケージされる。この結果、圧力接触線材バネ３及び信号用線材バネ４は圧縮され、その圧縮に応じた復元力が生じる。この信号用線材バネ４の復元力によって、信号用線材バネ４と、自己消弧型半導体素子５及び信号用基板７とが当接されるので、自己消弧型半導体素子５と信号用基板７との電気的な接続（接合）の信頼性、ひいてはチップの動作信頼性が高められている。なお、圧力接触線材バネ３も、信号用線材バネ４と同様に電気的な接続（接合）を用いることにより、ダイオード６を他の構成要素と電気的に接続してもよいし、図示しないワイヤーボンドなどを用いることにより、ダイオード６を他の構成要素と電気的に接続してもよい。
【００２８】
電力用半導体コアモジュールは、上述の構成要素に加えて、封止樹脂１０と、フレーム（内側樹脂フレーム１１及び外側樹脂フレーム１２）とを備える。
【００２９】
内側樹脂フレーム１１は、複数の自己消弧型半導体素子５のそれぞれ及び複数のダイオード６のそれぞれを囲んだ状態で導電性ベースプレート１に固定されている。つまり、複数の電力用半導体チップ（複数の自己消弧型半導体素子５及び複数のダイオード６）は、内側樹脂フレーム１１によって個々に分離されている。
【００３０】
外側樹脂フレーム１２は、内側樹脂フレーム１１を囲んだ状態で導電性カバープレート２に固定されている。導電性ベースプレート１及び内側樹脂フレーム１１によって構成される容器体の内部には、任意の高さまで封止樹脂１０が充填されている。
【００３１】
ここで、図４に示すように、内側樹脂フレーム１１の上部には、窪み部である切り欠き１１ａが設けられており、図示しないが同様に、外側樹脂フレーム１２の上部にも、窪み部である切り欠きが設けられている。そして、内側樹脂フレーム１１の切り欠き１１ａ、及び、外側樹脂フレーム１２の切り欠きには、信号用基板７が嵌められている。このような構成によれば、切り欠きを位置合わせのガイドとして用いることができるので、信号用基板７と自己消弧型半導体素子５の信号用線材バネ４との位置合わせを容易化することができる。また、電気的な接触を適切に行うことができるので、電気的な接続（接合）の信頼性を高めることができる。
【００３２】
なお、導電性ベースプレート１及び導電性カバープレート２の上下から圧力を印加する際に、内側樹脂フレーム１１は、それらプレートの間の距離が一定値以下になるのを防ぐストッパーとして用いられる。このため、内側樹脂フレーム１１の高さを調整すれば、圧力接触線材バネ３及び信号用線材バネ４にて適切な復元力（圧力）を発生させることができる。また、内側樹脂フレーム１１の高さを均一にすることにより、導電性ベースプレート１及び導電性カバープレート２の間の距離を均一に保持することができる。この結果、内部に配設された複数の電力用半導体チップ、ひいてはその上に配設されたチップ上金属板８に対して、複数の圧力接触線材バネ３が押す力（圧力）を均一化することができるので、接続信頼性を高めることができる。
【００３３】
図１に戻って、本実施の形態１では、各電力用半導体コアモジュールの複数の自己消弧型半導体素子５が、平面視においてＬ字型の線（Ｌ字型の信号用基板７）に沿って配列されている。これにより、図１の電力用半導体の中心部に、ダイオード６が配設され、図１の電力用半導体の外周部に、自己消弧型半導体素子５ひいては信号用線材バネ４が配設される。
【００３４】
信号用基板７の２つの端部７ａは、電力用半導体コアモジュールの側面（外側樹脂フレーム１２）の切り欠きから、電力用半導体コアモジュールの外部に露出される。そして、図示しないが、隣り合う電力用半導体コアモジュールのうち信号用基板７の露出された端部７ａ同士が、電気的に接続される。その接続としては、ケーブルなどを用いた電気的な接続が考えられ、コネクタ、はんだ付け、ネジ止めなどの様々な接続方式を適用することができる。
【００３５】
ここで、平面視において回転させた１つの電力用半導体コアモジュールと、他の電力用半導体コアモジュールとは合致する。例えば、図１の１つの電力用半導体コアモジュールのＬ字型の配置を９０度ずつ回転させると、他の３つの電力用半導体コアモジュールと合致する。このような構成によれば、１種類の電力用半導体コアモジュールによって電力用半導体装置を形成することができるので、生産性を高めることができるとともに、低コスト化が可能である。
【００３６】
図１に示すように、導電性ベースプレート１、導電性カバープレート２、及び、それら挟まれた上述の構成要素からなる複数（図１では４つ）の電力用半導体コアモジュールは、共通コレクタ金属板１６上に配設されている。そして、各電力用半導体コアモジュールの信号用基板７（ゲート信号用基板及びエミッタ信号用基板）は、当該電力用半導体コアモジュールの側面から露出し、信号用基板７の端部同士が電気的に接続されている。ここで、端部同士が電気的に接続されたエミッタ信号用基板は、共通エミッタ金属板（図示せず）と電気的に接続されている。この共通エミッタ金属板（図示せず）は、各電力用半導体コアモジュールのうち、共通コレクタ金属板１６と逆側の部分に圧接された状態で配設されている。このように、本実施の形態１に係る電力用半導体装置は、複数の電力用半導体コアモジュールと、共通コレクタ金属板１６と、共通エミッタ金属板（図示せず）とが一体化された構成を有している。
【００３７】
以上のように構成された本実施の形態１によれば、各電力用半導体コアモジュールの複数の自己消弧型半導体素子５が、平面視においてＬ字型の線に沿って配列されている。これにより、電力用半導体の中心部にダイオード６が配設され、電力用半導体の外周部に自己消弧型半導体素子５が配設されるので、自己消弧型半導体素子５の放熱性を高めることができる。よって、自己消弧型半導体素子５に発熱の大きな素子を用いることが可能となる。
【００３８】
また本実施の形態１では、フレーム（内側樹脂フレーム１１及び外側樹脂フレーム１２）の上部には、信号用基板７が嵌められた切り欠きが設けられている。これにより、切り欠きを位置合わせのガイドとして用いることができるので、信号用基板７と自己消弧型半導体素子５の信号用線材バネ４との位置合わせを容易化することができる。また、電気的な接触を適切に行うことができるので、電気的な接続（接合）の信頼性を高めることができる。
【００３９】
また本実施の形態１では、信号用基板７は、切り欠きから電力用半導体コアモジュールの外部に露出されている。これにより、隣り合う電力用半導体コアモジュールのうち信号用基板７の露出された部分同士を電気的に接続することができる。したがって、並列接続すべき電力用半導体コアモジュールの個数を調整すれば、所望の電流容量の電力用半導体装置を実現することができる。さらに、低コスト化か可能であり、組立性も高めることができる。
【００４０】
また本実施の形態１では、信号用基板７は、平面視においてＬ字型の形状を有する。これにより、基板の取れ率を向上させることができ、低コスト化が可能となる。なお、信号用基板７に、２層以上のプリント基板、または、絶縁層を介した金属ラミネート基板を用いれば、短い幅の信号用基板７によって引き回しが可能となる。このため、さらなる電力用半導体装置の小型化が可能となるとともに、ゲート回路及びエミッタ回路のループを小さくでき、電磁誘導及びノイズによる異常動作の抑制などにつながる。
【００４１】
なお、自己消弧型半導体素子５、及び、ダイオード６の少なくともいずれか１つは、珪素で形成されてもよいし、ワイドバンドヤップ半導体（炭化珪素、窒化ガリウム、及び、ダイヤモンドのいずれか１つ）で形成されてもよい。このような構成によれば、高温下においても電力用半導体装置が安定して動作すること、及び、電力用半導体装置のＳＷ速度を高速化することが可能となる。
【００４２】
＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。なお、以下、本実施の形態２で説明する構成要素のうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
【００４３】
本実施の形態２では、複数の電力用半導体チップ（複数の自己消弧型半導体素子５及び複数のダイオード６）の配置は、実施の形態１と同じように、平面視においてＬ字型の線に沿って配列されている。一方、本実施の形態２では、電力用半導体コアモジュールの信号用基板７の形状は、実施の形態１と異なっており、信号用基板７は十字型の形状を有している。このように、複数の電力用半導体チップの配置の形状と、信号用基板７の形状とは必ずしも一致していなくてもよい。
【００４４】
さて実施の形態１では、４つの電力用半導体コアモジュールを接続した電力用半導体装置であった。しかしながら、５以上の電力用半導体コアモジュールを接続する場合、実施の形態１のように信号用基板７が単純なＬ字型の形状を有する構成では、隣り合う信号用基板７同士の間の距離が不均一となる。このため、信号用基板７間における信号の遅れが生じ、その遅れによる不均一動作によって、自己消弧型半導体素子５への悪影響が懸念される。
【００４５】
そこで本実施の形態２では、信号用基板７は、Ｌ字型の形状ではなく、十字型の形状を有している。そして、信号用基板７の４つの端部７ａが、電力用半導体コアモジュールの外部に露出されている。つまり、電力用半導体コアモジュールの４側面のそれぞれにおいて信号用基板７の端部７ａが露出されている。このような構成によれば、隣り合う信号用基板７の端部７ａ同士を、簡単に電気的に接続することができるので、電力用半導体装置を簡単に組み立てることができる。また、２つ以上の電力用半導体コアモジュールを備える電力用半導体装置において、隣り合う信号用基板７同士の間の距離を均一化することができるので、自己消弧型半導体素子５への悪影響を低減することができる。
【００４６】
また実施の形態１では、１種類の電力用半導体コアモジュールを９０度ずつ回転させながら配列することにより、複数の電力用半導体コアモジュールが形成された。これに対して、本実施の形態２ではそのような回転をしなくても、１種類の電力用半導体コアモジュールを同じ向きに配列すれば、複数の電力用半導体コアモジュールを形成することができる。このため、配列する際の間違いが軽減され、作業効率を高めることができる。なお、図５の例では、４つの電力用半導体コアモジュールによって電力用半導体装置が構成されているが、これに限ったものではなく、２つ以上の電力用半導体コアモジュールによって電力用半導体装置が構成されればよい。
【００４７】
＜実施の形態３＞
図６は、本発明の実施の形態３に係る電力用半導体装置の一部の構成を模式的に示す平面図である。なお、以下、本実施の形態３で説明する構成要素のうち、実施の形態２と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
【００４８】
実施の形態１及び２では、複数の電力用半導体チップ（複数の自己消弧型半導体素子５及び複数のダイオード６）の配置は、平面視においてＬ字型の線に沿って配列されていた。ここで実施の形態１では、１種類の電力用半導体コアモジュールを９０度ずつ回転させながら配列することにより、発熱を分散し放熱性を高めていたが、実施の形態２では、平行移動の関係で配列しているため、発熱に偏りが発生する。この結果、使用者による熱設計が困難であり、電力用半導体装置の品質に悪影響を及ぼすことが考えられる。
【００４９】
これに対し、本実施の形態３では、発熱の偏りを改善するように構成されている。具体的には図６に示すように、本実施の形態３では、複数の電力用半導体チップ（複数の自己消弧型半導体素子５及び複数のダイオード６）の配置は、平面視において十字型の線に沿って配列されている。これにより、電力用半導体コアモジュールに対して均等な発熱分布となり、電力用半導体装置としても発熱の偏りを抑制することが可能となる。よって、熱設計を容易化することができ、品質への悪影響を抑制することができる。また、電力用半導体コアモジュールを配列した場合に、複数の自己消弧型半導体素子５が、平面視において概ね局所的に集まらずに線状のように配列される。この結果、それらの発熱が、比較的温度が低いダイオード６の部分に伝導されるので、放熱性も問題はない。さらに実施の形態２と同様に、信号用基板７は、十字型の形状を有しているので、電力用半導体装置を簡単に組み立てることができるとともに、隣り合う信号用基板７同士の間の距離を均一化することができる。
【００５０】
＜変形例＞
以上の説明では、各電力用半導体コアモジュールの複数の自己消弧型半導体素子５は、平面視においてＬ字型または十字型の線に沿って配列されていた。しかしこれに限ったものではなく、図７に示すように、各電力用半導体コアモジュールの複数の自己消弧型半導体素子５は、平面視においてＴ字型の線に沿って配列されてもよい。
【００５１】
また、以上の説明では、信号用基板７は、平面視においてＬ字型または十字型の形状を有していた。しかしこれに限ったものではなく、図７に示すように、信号用基板７は、平面視においてＴ字型の形状を有し、その３つの端部７ａが、電力用半導体コアモジュールの外部に露出されていてもよい。
【００５２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【００５３】
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００５４】
１  導電性ベースプレート、２  導電性カバープレート、３  圧力接触線材バネ、４  信号用線材バネ、５  自己消弧型半導体素子、６  ダイオード、７  信号用基板、８  チップ上金属板、９  チップ下金属板、１１  内側樹脂フレーム、１１ａ  切り欠き、１２  外側樹脂フレーム。
【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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【国際調査報告】
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