(57)【要約】  本願の発明に係る電力半導体装置は、半導体チップと、半導体チップと接続された第１電極と、半導体チップと接続され、第１電極と電位が異なる第２電極と、半導体チップを収納するケースと、を備え、ケースは、第１電極を保持する第１保持部と、第２電極を保持し、第１保持部と離れた第２保持部と、第１保持部と第２保持部とを接続する接続部と、を有し、接続部の側面には、ケース側凹凸部が設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップと接続された第１電極と、
前記半導体チップと接続され、前記第１電極と電位が異なる第２電極と、
前記半導体チップを収納するケースと、
を備え、
前記ケースは、
前記第１電極を保持する第１保持部と、
前記第２電極を保持し、前記第１保持部と離れた第２保持部と、
前記第１保持部と前記第２保持部とを接続する接続部と、
を有し、
前記接続部の側面には、ケース側凹凸部が設けられることを特徴とする電力半導体装置。
【請求項２】
上面に前記半導体チップが搭載された基板をさらに備え、
前記ケース側凹凸部は、前記基板の上面と垂直な方向から見て凹凸することを特徴とする請求項１に記載の電力半導体装置。
【請求項３】
前記ケース側凹凸部は、複数の凸部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電力半導体装置。
【請求項４】
前記第１電極は、前記第１保持部の上面から露出した第１露出部を有し、
前記第２電極は、前記第２保持部の上面から露出した第２露出部を有し、
前記第１電極の前記第１保持部に覆われた部分と前記第２電極の前記第２保持部に覆われた部分との距離は、前記第１露出部と前記第２露出部との距離よりも短いことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電力半導体装置。
【請求項５】
水平部と垂直部とを有するカバーをさらに備え、
前記水平部は前記ケースの上に設けられ、
前記垂直部は、前記水平部から前記第１保持部と前記第２保持部の間に伸びることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電力半導体装置。
【請求項６】
前記垂直部は、前記ケース側凹凸部と嵌合するカバー側凹凸部を有することを特徴とする請求項５に記載の電力半導体装置。
【請求項７】
前記ケース側凹凸部は、封止樹脂に覆われることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電力半導体装置。
【請求項８】
半導体チップと、
前記半導体チップと接続された第１電極と、
前記半導体チップと接続され、前記第１電極と電位が異なる第２電極と、
前記第１電極を保持する第１保持部と、前記第２電極を保持し前記第１保持部と離れた第２保持部と、を有し、前記半導体チップを収納するケースと、
前記ケースの上に設けられた水平部と、前記水平部から前記第１保持部と前記第２保持部の間に伸びる垂直部と、を有するカバーと、
を備え、
前記垂直部にはカバー側凹凸部が設けられ、
前記垂直部は前記第１保持部と前記第２保持部とを接続することを特徴とする電力半導体装置。
【請求項９】
前記カバー側凹凸部は、複数の凸部を含むことを特徴とする請求項８に記載の電力半導体装置。
【請求項１０】
前記第１電極は、前記第１保持部の上面から露出した第１露出部を有し、
前記第２電極は、前記第２保持部の上面から露出した第２露出部を有し、
前記第１電極の前記第１保持部に覆われた部分と前記第２電極の前記第２保持部に覆われた部分との距離は、前記第１露出部と前記第２露出部との距離よりも短いことを特徴とする請求項８または９に記載の電力半導体装置。
【請求項１１】
前記カバー側凹凸部は、封止樹脂に覆われることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載の電力半導体装置。
【請求項１２】
前記半導体チップはワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の電力半導体装置。
【請求項１３】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドであることを特徴とする請求項１２に記載の電力半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体チップを含む回路を形成した基板と、基板を収納するケースを備える半導体モジュールが開示されている。ケースは蓋体に覆われる。基板には複数の外部端子が固定される。複数の外部端子の上端は、ケースと蓋体から露出する。蓋体の上面には、外部端子間の沿面距離を確保するために沿面部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０５２１８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、複数の外部端子のうちケースから露出する部分の絶縁性が考慮されている。一方で、複数の電極が設けられた電力半導体装置では、ケースから露出した部分よりもケース内部において、電極間が近接している場合がある。このとき、特許文献１に示される構造では、ケース内部における電極間の絶縁性が不十分となる可能性がある。【０００５】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ケース内部での絶縁性を向上できる電力半導体装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の発明に係る電力半導体装置は、半導体チップと、該半導体チップと接続された第１電極と、該半導体チップと接続され、該第１電極と電位が異なる第２電極と、該半導体チップを収納するケースと、を備え、該ケースは、該第１電極を保持する第１保持部と、該第２電極を保持し、該第１保持部と離れた第２保持部と、該第１保持部と該第２保持部とを接続する接続部と、を有し、該接続部の側面には、ケース側凹凸部が設けられる。【０００７】
本願の発明に係る電力半導体装置は、半導体チップと、該半導体チップと接続された第１電極と、該半導体チップと接続され、該第１電極と電位が異なる第２電極と、該第１電極を保持する第１保持部と、該第２電極を保持し該第１保持部と離れた第２保持部と、を有し、該半導体チップを収納するケースと、該ケースの上に設けられた水平部と、該水平部から該第１保持部と該第２保持部の間に伸びる垂直部と、を有するカバーと、を備え、該垂直部にはカバー側凹凸部が設けられ、該垂直部は該第１保持部と該第２保持部とを接続する。
【発明の効果】
【０００８】
本願の発明に係る電力半導体装置では、第１保持部と第２保持部は離れている。さらに、第１保持部と第２保持部を接続する接続部にケース側凹凸部が設けられる。このため、第１電極のケースによって保持された部分と、第２電極のケースによって保持された部分との間の沿面距離が長くなる。従って、ケース内部での第１電極と第２電極との絶縁性を向上できる。
本願の発明に係る電力半導体装置では、第１保持部と第２保持部は離れている。さらに、第１保持部と第２保持部を接続する垂直部にカバー側凹凸部が設けられる。このため、第１電極のケースによって保持された部分と、第２電極のケースによって保持された部分との間の沿面距離が長くなる。従って、ケース内部での第１電極と第２電極との絶縁性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る電力半導体装置の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係るケースと複数の電極とが組み立てられた状態を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る第１電極と第２電極の斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体チップと第１電極および第２電極との接続状態を説明する図である。
【図５】実施の形態１に係るケースと複数の電極とが組み立てられた状態を示す平面図である。
【図６】実施の形態１に係るカバーの斜視図である。
【図７】実施の形態１に係るカバーの底面図である。
【図８】比較例に係るケースと複数の電極とが組み立てられた状態を示す斜視図である。
【図９】比較例に係る第１電極と第２電極の斜視図である。
【図１０】比較例に係るカバーの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る電力半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電力半導体装置１００の斜視図である。電力半導体装置１００はケース１０とカバー８０とを備える。ケース１０はベース板３２の上に設けられる。ケース１０は複数の電極を保持する第１保持部１１と第２保持部１２とを有する。カバー８０は、第１保持部１１と第２保持部１２との間に差し込まれることで、第１保持部１１と第２保持部１２との間の隙間を覆う。
【００１２】
図２は、実施の形態１に係るケース１０と複数の電極とが組み立てられた状態を示す斜視図である。複数の電極は、第１〜６電極２１〜２６である。第１保持部１１は、第１電極２１、第３電極２３および第５電極２５を保持する。第２保持部１２は、第２電極２２、第４電極２４および第６電極２６を保持する。第２保持部１２は第１保持部１１とｙ方向に離れている。ｙ方向は、第１電極２１と第２電極２２が並ぶ方向である。第１保持部１１の上面において、第１電極２１、第３電極２３および第５電極２５はｘ方向に並ぶ。第２保持部１２の上面において、第２電極２２、第４電極２４および第６電極２６はｘ方向に並ぶ。
【００１３】
第１保持部１１と隣接して、ケース側部１５が設けられる。ケース側部１５は、第１保持部１１に対して第２保持部１２と反対側に設けられる。第２保持部１２と隣接して、ケース側部１６が設けられる。ケース側部１６は、第２保持部１２に対して第１保持部１１と反対側に設けられる。
【００１４】
ケース１０およびカバー８０は例えば、エンジニアリングプラスチックから成形されている。ケース１０およびカバー８０は、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ）、ＰＢＴ（Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）またはナイロン等によって形成されても良い。また、ケース１０およびカバー８０は、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）とＰＢＴの混合物によって形成されても良い。
【００１５】
図３は、実施の形態１に係る第１電極２１と第２電極２２の斜視図である。第１電極２１は上端に第１露出部２１ａを有する。第１露出部２１ａは、第１保持部１１の上面から露出する。第１電極２１は、下端に第１脚部２１ｂを備える。第１脚部２１ｂは第１保持部１１から露出し、半導体チップと接続される。第１露出部２１ａと第１脚部２１ｂとの間には第１中間部２１ｃが設けられる。第１中間部２１ｃは、第１露出部２１ａと第１脚部２１ｂを接続する。第１中間部２１ｃは第１保持部１１に覆われる。
【００１６】
第２電極２２は上端に第２露出部２２ａを有する。第２露出部２２ａは、第２保持部１２の上面から露出する。第２電極２２は、下端に第２脚部２２ｂを備える。第２脚部２２ｂは第２保持部１２から露出し、半導体チップと接続される。第２露出部２２ａと第２脚部２２ｂとの間には第２中間部２２ｃが設けられる。第２中間部２２ｃは、第２露出部２２ａと第２脚部２２ｂを接続する。第２中間部２２ｃは第２保持部１２に覆われる。
【００１７】
第１中間部２１ｃと第２中間部２２ｃとの距離は、第１露出部２１ａと第２露出部２２ａとの距離よりも短い。つまり、第１電極２１の第１保持部１１に覆われた部分と第２電極２２の第２保持部１２に覆われた部分との距離は、第１露出部２１ａと第２露出部２２ａとの距離よりも短い。
【００１８】
第１〜６電極２１〜２６はケース１０にインサートまたはアウトサート成形により組み込まれる。第１〜６電極２１〜２６は、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌなどの金属によって形成される。第３電極２３と第５電極２５の構造は第１電極２１と同様である。第４電極２４と第６電極２６の構造は第２電極２２と同様である。
【００１９】
図４は、実施の形態１に係る半導体チップ３６と第１電極２１および第２電極２２との接続状態を説明する図である。電力半導体装置１００は、ベース板３２を備える。ベース板３２の上には基板３０が設けられる。基板３０は絶縁基板である。基板３０の上面には半導体チップ３６が搭載されている。基板３０には配線パターン３３、３４が形成されている。半導体チップ３６は配線パターン３４の上に設けられる。
【００２０】
ベース板３２の上には、基板３０を囲むようにケース１０が設けられる。ケース１０は半導体チップ３６を収納する。電力半導体装置１００の構造はこれに限らず、ケース１０が半導体チップ３６を収納していれば良い。
【００２１】
半導体チップ３６は、例えばシリコンから形成されたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。第１電極２１は、配線パターン３４の上に設けられる。第１電極２１は、半導体チップ３６と配線パターン３４を介して接続されている。第１電極２１は、半導体チップ３６の裏面に設けられたコレクタ電極と接続される。
【００２２】
第２電極２２は配線パターン３３の上に設けられる。配線パターン３３は、半導体チップ３６とワイヤ３８で接続されている。第２電極２２は、半導体チップ３６の上面に設けられたエミッタ電極と、配線パターン３３およびワイヤ３８を介して接続される。従って、第２電極２２は第１電極と電位が異なる。
【００２３】
また、半導体チップ３６は封止樹脂４０で封止されている。封止樹脂４０は、ケース１０に絶縁性を有する封止剤を充填することによって形成される。封止樹脂４０は、例えばシリコーンゲル、エラストマーなどである。
【００２４】
電力半導体装置１００は、複数の半導体チップ３６を備える。複数の半導体チップ３６は、第１〜６電極２１〜２６と接続される。電力半導体装置１００は例えば三相インバータ回路である。この場合、第１〜６電極２１〜２６は３相インバータの主電極である。電力半導体装置１００は、例えば、電鉄用機器、電力用機器または自動車用機器のモータ制御に使用される。
【００２５】
図４に示される構成に限らず、第１電極２１と第２電極２２は、直接半導体チップ３６とはんだ等で接合されても良い。
【００２６】
また、半導体チップ３６はシリコンで形成されたダイオードであってもよい。また、半導体チップ３６はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていても良い。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば炭化珪素、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドである。この場合、半導体チップ３６は、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＳｉＣ−ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｄｉｏｄｅ）であっても良い。
【００２７】
図５は、実施の形態１に係るケース１０と複数の電極とが組み立てられた状態を示す平面図である。第１保持部１１と第２保持部１２との間の隙間によって第１脚部２１ｂと第２脚部２２ｂがケース１０から露出している。ケース１０は、複数の接続部５０ａ、５０ｂを備える。複数の接続部５０ａ、５０ｂは第１保持部１１と第２保持部１２とを接続する。複数の接続部５０ａ、５０ｂは平面視においてｙ方向に伸びる。
【００２８】
ケース１０は、２つの接続部５０ａと２つの接続部５０ｂを備える。２つの接続部５０ａは、第１電極２１と第３電極２３との間と、第３電極２３と第５電極２５との間にそれぞれ設けられる。２つの接続部５０ｂは、第１保持部１１の両端にそれぞれ設けられる。
【００２９】
各々の接続部５０ａの側面には、ケース側凹凸部５３ａが設けられる。ここで、接続部５０ａの側面は、基板３０の上面と垂直に伸びる面である。基板３０の上面は、第１保持部１１の上面と平行である。ケース側凹凸部５３ａは、基板３０の上面と垂直な方向から見て凹凸する。ケース側凹凸部５３ａは、複数の凸部５２ａを含む。接続部５０ａは、両側の側面に２つのケース側凹凸部５３ａをそれぞれ備える。
【００３０】
各々の接続部５０ｂの側面には、ケース側凹凸部５３ｂが設けられる。ここで、接続部５０ｂの側面は、基板３０の上面と垂直に伸びる面である。ケース側凹凸部５３ｂは、基板３０の上面と垂直な方向から見て凹凸する。ケース側凹凸部５３ｂは、複数の凸部５２ｂを含む。複数の凸部５２ｂは、接続部５０の側面からケース１０の内側に向かって突出する。
【００３１】
また、複数の接続部５０ａ、５０ｂはケース１０の上面側から基板３０に向かって伸びる。ケース側凹凸部５３ａ、５３ｂも、ケース１０の上面側から基板３０に向かって伸びる。つまり、複数の凸部５２ａ、５２ｂの各々は、稜線がｚ方向に伸びる。ここで、ｚ方向は基板３０の上面と垂直な方向である。
【００３２】
ケース側凹凸部５３ａ、５３ｂは、封止樹脂４０に覆われる。また、ケース側部１５には、外部電極２７が保持されている。外部電極２７は、例えば外部からの給電用の電極である。
【００３３】
図６は、実施の形態１に係るカバー８０の斜視図である。カバー８０は、水平部８１と垂直部８２とを有する。カバー８０がケース１０に取り付けられた状態では、水平部８１はケース１０の上に設けられる。水平部８１は、平板状であり、基板３０の上面と平行に設けられる。垂直部８２は、水平部８１から第１保持部１１と第２保持部１２の間に伸びる。垂直部８２は基板３０に向かって伸びる。
【００３４】
垂直部８２は平板状である。第１電極２１と第２電極２２との間には、垂直部８２が設けられる。特に、第１中間部２１ｃと第２中間部２２ｃと間に、垂直部８２は設けられる。第１中間部２１ｃと第２中間部２２ｃとの距離は、第１露出部２１ａと第２露出部２２ａとの距離と比較して短い。同様に、第３電極２３と第４電極２４との間および第５電極２５と第６電極２６との間にも垂直部８２が設けられる。
【００３５】
また、垂直部８２は複数のカバー側凹凸部８３を有する。複数のカバー側凹凸部８３の各々は、ｚ方向に長く設けられ、基板３０に向かって伸びる。複数のカバー側凹凸部８３は、複数のケース側凹凸部５３ａ、５３ｂとそれぞれ嵌合する。
【００３６】
電力半導体装置１００は、側部カバー９１、９２を更に備える。側部カバー９１はケース側部１５の上に設けられる。側部カバー９２はケース側部１６の上に設けられる。側部カバー９１、９２は、ケース側部１５、１６の開口部をそれぞれ塞ぐ。側部カバー９２には、外部電極２７を引き出す開口が設けられている。
【００３７】
図７は、実施の形態１に係るカバー８０の底面図である。各々のカバー側凹凸部８３は、複数の凸部８４を含む。各々のカバー側凹凸部８３は、ｙ方向に突出した２つの凸部８４とｘ方向に突出した１つの凸部８４とを含む。ｘ方向に突出した凸部８４は、ケース１０側の複数の凸部５２ａの間または複数の凸部５２ｂの間に嵌め込まれる。また、垂直部８２は、接続部５０ａが嵌め込まれる部分がｘ方向に途切れている。
【００３８】
ｙ方向に突出した２つの凸部８４は、第１保持部１１と第２保持部１２とそれぞれ接触する。このため、垂直部８２は第１保持部１１と第２保持部１２とを接続する。また、カバー側凹凸部８３は、封止樹脂４０に覆われる。
【００３９】
ケース１０とカバー８０は接着剤によって接合される。接着剤としてシリコーン系材料、エポキシ系材料またはポリマー樹脂などを用いる。また、ケース１０とカバー８０は、プレスフィット勘合またはスナップフィット勘合により互いに固定されても良い。
【００４０】
図８は、比較例に係るケース２１０と複数の電極とが組み立てられた状態を示す斜視図である。ケース２１０は、第１保持部２１１と第２保持部２１２とを有する。第１保持部２１１と第２保持部２１２は、第１〜６電極２２１〜２２６を保持している。ケース２１０は、ケース側凹凸部５３ａ、５３ｂを備えない。
【００４１】
図９は、比較例に係る第１電極２２１と第２電極２２２の斜視図である。第３電極２２３と第５電極２２５の構造は第１電極２２１と同様である。第４電極２２４と第６電極２２６の構造は第２電極２２２と同様である。
【００４２】
図１０は、比較例に係るカバー２８０の斜視図である。カバー２８０は平板状である。カバー２８０は垂直部８２を備えない。
【００４３】
比較例に係る電力半導体装置では、電極間の絶縁距離を確保するために、第１保持部２１１と第２保持部２１２との間に一定の距離が確保されている。しかし、第１保持部２１１と第２保持部２１２との距離が大きいと、電極間の配線のインダクタンスが大きくなる可能性がある。
【００４４】
また、電極の構造によってはケース２１０の内部で電極同士が近接して設けられることがある。つまり、図９に示されるように、第１露出部２２１ａと第２露出部２２２ｂとの間の距離と比較して、第１電極２２１と第２電極２２２とのケース２１０の内部における距離の方が短いことがある。この場合、ケース２１０の上面で絶縁距離が確保されていても、ケース２１０の内部の絶縁性が充分ではない可能性がある。
【００４５】
次に、本実施の形態の効果を説明する。以下では、第１電極２１と第２電極２２との関係を例に挙げて説明するが、第３電極２３と第４電極２４との間および第５電極２５と第６電極２６の間においても同様の効果を得ることができる。
【００４６】
本実施の形態では、異なる電位の電極同士の絶縁距離を確保するように、第１保持部１１と第２保持部１２は離れて設けられる。ケース１０が第１保持部１１側と第２保持部１２側とで分離しないように、第１保持部１１と第２保持部１２とは接続部５０ａ、５０ｂで接続される。このとき、ケース１０内部において第１電極２１と第２電極２２とは、第１保持部１１、接続部５０ａおよび第２保持部１２を通る経路、または、第１保持部１１、接続部５０ｂおよび第２保持部１２を通る経路によって接続される。
【００４７】
本実施の形態では接続部５０ａ、５０ｂにケース側凹凸部５３ａ、５３ｂが設けられる。このため、第１電極２１から接続部５０ａまたは接続部５０ｂを通って第２電極２２に至る経路の沿面距離が長くなる。従って、ケース１０内部での第１電極２１と第２電極２２との絶縁性を向上できる。このため、高耐圧の電力半導体装置１００を得ることができる。
【００４８】
また、第１電極２１と第２電極２２との間には、カバー８０の垂直部８２が設けられる。垂直部８２はｚ方向に長く設けられる。このため、ケース１０の内部の第１電極２１と第２電極２２とが近接した部分において、第１電極２１と第２電極２２とは垂直部８２によって隔てられる。従って、ケース１０内部での第１電極２１と第２電極２２との絶縁性をさらに向上できる。
【００４９】
また、第１電極２１と第２電極２２との間には、第１保持部１１、第２保持部１２および垂直部８２が設けられる。ケース１０の内部においても、第１電極２１と第２電極２２との間がケース１０とカバー８０によって隔てられるため、第１電極２１と第２電極２２との絶縁性を向上できる。
【００５０】
また、ケース１０内部において第１電極２１と第２電極２２とを繋ぐ経路として、第１保持部１１、垂直部８２および第２保持部１２を通る経路がある。ここで、垂直部８２にはカバー側凹凸部８３が設けられる。このため、ケース１０の内部において第１電極２１から垂直部８２を通って第２電極２２に至る経路の沿面距離が長くなる。従って、ケース１０内部での第１電極２１と第２電極２２との絶縁性をさらに向上できる。
【００５１】
なお、水平部８１によって第１露出部２１ａと第２露出部２２ａとの間が平坦な経路で接続されることとなる。しかし、ケース１０内部と比較して第１露出部２１ａと第２露出部２２ａとの距離は長いため、水平部８１が設けられても絶縁性への影響は低い。
【００５２】
また、ケース１０の内部において、第１電極２１と第３電極２３との間には、接続部５０ａが設けられる。さらに、ケース１０にカバー８０が取り付けられた状態では、第１電極２１と第３電極２３との間には、カバー側凹凸部８３が設けられる。従って、第１電極２１と第３電極２３との絶縁性を向上できる。同様に、第３電極２３と第５電極２５との間には、接続部５０ａが設けられる。また、第３電極２３と第５電極２５との間には、カバー側凹凸部８３が設けられる。従って、第３電極２３と第５電極２５との絶縁性を向上できる。
【００５３】
さらに、ケース側凹凸部５３ａ、５３ｂおよびカバー側凹凸部８３の凸部５２ａ、５２ｂ、８４の数を増やすことにより、電極間の沿面距離をさらに延長できる。また、凸部５２ａ、５２ｂ、８４のｘ方向の高さを高くすることで、電極間の沿面距離をさらに延長できる。このとき、第１保持部１１と第２保持部１２との距離を変えなくても、沿面距離を延長できる。従って、電力半導体装置１００のサイズを抑制しつつ、絶縁性を向上できる。
【００５４】
また、ケース１０の内部での絶縁性を向上することにより、電極間の距離を短縮できる。従って、電力半導体装置１００を小型化および軽量化できる。さらに、電極間の距離の短縮により、主電極間の配線のインダクタンスを低減できる。従って、電力損失を低減できる。
【００５５】
特に、半導体チップ３６がワイドバンドギャップ半導体により形成される場合、本実施の形態の効果が高まる。一般に、ワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体チップは耐電圧性が高く、小型化が可能となる。しかし、絶縁距離による制約または内部配線による制約などのパッケージ側の制約により、ワイドバンドギャップ半導体を使用しているにも係らず、パッケージの小型化が困難となる場合があった。
【００５６】
これに対し本実施の形態では、絶縁距離による制約が軽減されるためケース１０を小型化できる。従って、ワイドバンドギャップ半導体による半導体チップ３６の小型化の効果を、ケース１０のサイズに反映させることができる。さらに、半導体チップ３６がワイドバンドギャップ半導体により形成されることで、電力半導体装置１００の高温動作および高速動作を実現できる。従って、電力半導体装置１００の周囲に設けられる冷却器および制御回路を小型化できる。
【００５７】
また、ケース１０内部は封止樹脂４０に封止される。これにより、半導体チップ３６の絶縁性を確保できる。ここで、ケース１０内部において、ケース側凹凸部５３ａ、５３ｂは封止樹脂４０に覆われる。また、カバー側凹凸部８３を備えた垂直部８２は封止樹脂４０に覆われる。このため、封止樹脂４０の量を低減できる。
【００５８】
また、カバー側凹凸部８３とケース側凹凸部５３ａ、５３ｂとは、雄雌コネクタのように嵌合している。さらに、カバー側凹凸部８３とケース側凹凸部５３ａ、５３ｂはｚ方向に沿って伸びる。このため、カバー８０を上方からケース１０に差し込むことで、カバー８０をケース１０に取り付けることができる。従って、電力半導体装置１００の組立が容易になる。
【００５９】
本実施の形態の変形例として、カバー側凹凸部８３とケース側凹凸部５３ａ、５３ｂの構造は、上述したものに限らない。カバー側凹凸部８３とケース側凹凸部５３ａ、５３ｂは、第１電極２１と第２電極２２との間の沿面距離が長くなるように設けられれば良い。例えば、複数のケース側凹凸部５３ａ、５３ｂの各々において、凸部５２ａ、５２ｂの数は１つ以上であれば良い。また、複数のカバー側凹凸部８３の各々において、凸部８４の数は１つ以上であれば良い。
【００６０】
また、本実施の形態では各々の凸部５２ａ、５２ｂ、８４は曲面を有している。各々の凸部５２ａ、５２ｂ、８４の形状はこれ以外でも良い。例えば、各々の凸部５２ａ、５２ｂ、８４は平面視において矩形であっても良い。
【００６１】
また、カバー側凹凸部８３とケース側凹凸部５３ａ、５３ｂのうち何れか一方のみが設けられても良い。例えば、垂直部８２は、カバー側凹凸部８３を備えなくても良い。この場合、平板状の垂直部８２が複数のケース側凹凸部５３ａ、５３ｂに差し込まれても良い。逆に、ケース側凹凸部５３ａ、５３ｂが設けられなくても良い。この場合、接続部５０ａ、５０ｂにおける沿面距離の延長の効果は得られないが、カバー側凹凸部８３によって沿面距離を延長できる。
【００６２】
また、複数の接続部５０ａ、５０ｂのうち一部にケース側凹凸部５３ａ、５３ｂが設けられても良い。また、垂直部８２は、第１保持部１１または第２保持部１２と接触していなくても良い。また、第１電極２１と第２電極２２との間の沿面距離が長くなるように第１保持部１１または第２保持部１２の内側面に凹凸が設けられていても良い。また、複数の接続部５０ａ、５０ｂは、第１保持部１１の側面と垂直な方向から傾いていても良い。また、複数の接続部５０ａ、５０ｂの側面は、基板３０の上面と垂直な方向から傾いていても良い。
【００６３】
また、第１〜６電極２１〜２６の形状は図３に示されるものに限らない。また、電力半導体装置１００が備える電極の数は、２つ以上であれば良い。また、電力半導体装置１００は３相インバータ回路以外でも良い。また、第１電極２１と第２電極２２は、異なる半導体チップに接続されていても良い。
【符号の説明】
【００６４】
１００  電力半導体装置、  １０  ケース、  １１  第１保持部、  １２  第２保持部、  ２１  第１電極、  ２１ａ  第１露出部、  ２２  第２電極、  ２２ａ  第２露出部、  ３０  基板、  ３６  半導体チップ、  ４０  封止樹脂、  ５０ａ、５０ｂ  接続部、  ５２ａ、５２ｂ、８４  凸部、  ５３ａ、５３ｂ  ケース側凹凸部、  ８０  カバー、８１  水平部、  ８２  垂直部、  ８３  カバー側凹凸部
【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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【国際調査報告】
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