(57)【要約】  半導体素子と電極との疲労破断を抑制した半導体装置を提供することを課題とする。  半導体装置は、第１金属板と、前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂とを含み、前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂に生じる収縮による応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂に生じる収縮による応力よりも緩和される。
2013046400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和される、半導体装置。
【請求項２】
前記応力は、前記封止樹脂と前記第１金属板との間において収縮によって前記封止樹脂に生じる応力である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記スペーサは、
前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、
前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間を連結する連結部分と
を有し、
前記封止樹脂は、前記複数の半導体素子の間における前記第１金属板と前記連結部分との間における第１の厚さが、前記複数の半導体素子の間以外の部位における前記第１金属板と前記第１金属板との間における第２の厚さよりも薄くされることにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記スペーサは、前記第１部分及び前記第２部分において、前記第２金属板と接合される、請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記スペーサは、前記連結部分の前記第２金属板側に、凹部を有する、請求項３記載の半導体装置。
【請求項６】
前記凹部には、前記スペーサよりも剛性の低い金属が充填される、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側又は前記第１金属板とは反対側に形成される凹部を有し、
前記封止樹脂は、前記複数の半導体素子の間において前記第２金属板の前記凹部が前記封止樹脂との間の応力を吸収することにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板には、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記封止樹脂との界面における応力を緩和する応力緩和部が形成されており、
前記封止樹脂は、前記応力緩和部によって応力が緩和されることにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側に形成される凹部を有し、
前記応力緩和部は、前記凹部内に形成される、請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記凹部は、複数の溝部、又は、複数の穴部によって構成される、請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側に突出する凸部を有し、前記凹部は、前記凸部に形成される、請求項９記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板の前記第１金属板側の面には、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記封止樹脂の剥離を促す剥離誘発膜が形成される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記スペーサは、
前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、
前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、
前記第１部分から前記第２部分側に突出する第１突出部と、
前記第２部分から前記第２部分側に突出する第２突出部と
を有する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１突出部と前記第２突出部との間に、前記第１突出部及び前記第２突出部と前記封止樹脂との間の応力を緩和する応力緩和部が形成される、請求項１４記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記スペーサは、前記第１突出部の先端部に前記第２金属板側の面から形成される第１凹部を有するとともに、前記第２突出部の先端部に前記第２金属板側の面から形成される第２凹部を有する、請求項１４記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記スペーサの高さ方向における位置が異なっている、請求項１３記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記第１突出部及び前記第２突出部は、平面視において重複する重複部を有する、請求項１６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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子、半導体素子の両面から放熱するための一対の放熱板、及び、装置全体を覆う封止樹脂を含む半導体装置において、半導体素子及び放熱板を接合する半田層と、放熱板等の表面に塗布され、封止樹脂との密着性を高めるポリアミド樹脂とを備える半導体装置がある。放熱板は、半導体素子の端子に接続されて電極としても用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２４４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の半導体装置では、半導体素子を複数含む場合に、封止樹脂の収縮により、半導体素子間において封止樹脂が放熱板から剥離する場合がある。放熱板から封止樹脂が剥離すると、半導体素子と放熱板の線膨張率の違いにより、半導体素子と放熱板の間に応力がかかり、疲労破断が生じる虞があった。【０００５】
半導体素子と放熱板との間で疲労破断が生じると、電極として用いられる放熱板と半導体素子の端子との電気的な接続が損傷を受け、半導体装置の動作不良や破損が生じる虞があった。【０００６】
そこで、半導体素子と電極との疲労破断を抑制した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】
【０００７】
本発明の実施の形態の半導体装置は、第１金属板と、前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂とを含み、前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂に生じる収縮による応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂に生じる収縮による応力よりも緩和される。
【発明の効果】
【０００８】
半導体素子と電極との疲労破断を抑制した半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】比較例の半導体装置の断面構造を示す図である。
【図１Ｂ】比較例の半導体装置の平面視における構造を示す透視図である。
【図２Ａ】比較例の半導体装置に剥離が生じた状態の断面構造を示す図である。
【図２Ｂ】比較例の半導体装置に剥離が生じた状態を示す平面図である。
【図３】実施の形態１の半導体装置を含む電源回路によって駆動される電動機を含む駆動システムを示す図である。
【図４Ａ】実施の形態１の半導体装置の斜視分解図である。
【図４Ｂ】実施の形態１の半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
【図４Ｃ】実施の形態１の半導体装置を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１の半導体装置の断面図である。
【図６】実施の形態１の半導体装置１００の等価回路を示す図である。
【図７】実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
【図８】実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
【図９】実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
【図１０】実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
【図１１】実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
【図１２Ａ】実施の形態２の半導体装置の断面図である。
【図１２Ｂ】実施の形態２の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。
【図１３Ａ】実施の形態３の半導体装置の断面図である。
【図１３Ｂ】実施の形態３の電極の斜視分解図である。
【図１４Ａ】実施の形態４の半導体装置の断面図である。
【図１４Ｂ】実施の形態４の電極の斜視分解図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｂに示す実施の形態４の電極を天地反転させて示す図である。
【図１４Ｄ】実施の形態４の第１変形例の半導体装置を示す断面図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｄに示す実施の形態４の第１変形例の半導体装置５００Ａの電極５４３を天地を逆にして示す図である。
【図１４Ｆ】実施の形態４の第２変形例の半導体装置を示す断面図である。
【図１４Ｇ】図１４Ｆに示す実施の形態４の第２変形例の半導体装置５００Ｂの電極５４６を天地を逆にして示す図である。
【図１５Ａ】実施の形態５の半導体装置の断面図である。
【図１５Ｂ】実施の形態５の半導体装置の剥離層を示す図である。
【図１６Ａ】実施の形態６の半導体装置を示す断面図である。
【図１６Ｂ】実施の形態６の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。
【図１７】実施の形態６の半導体装置７００の製造工程を示す図である。
【図１８】実施の形態６の半導体装置７００の製造工程を示す図である。
【図１９】実施の形態６の半導体装置７００の製造工程を示す図である。
【図２０】実施の形態６の半導体装置７００の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態６の半導体装置７００の製造工程を示す図である。
【図２２】実施の形態１の半導体装置１００のスペーサ１３０の外寸の公差を説明するための図である。
【図２３Ａ】実施の形態７の半導体装置を示す断面図である。
【図２３Ｂ】実施の形態７の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。
【図２４Ａ】実施の形態８の半導体装置を示す断面図である。
【図２４Ｂ】実施の形態８の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の半導体装置を適用した実施の形態について説明する。
【００１１】
実施の形態の半導体装置について説明する前に、図１及び図２を用いて比較例の半導体装置について説明する。
【００１２】
図１Ａは、比較例の半導体装置の断面構造を示す図である。図１Ｂは、比較例の半導体装置の平面視における構造を示す透視図である。
【００１３】
図２Ａは、比較例の半導体装置に剥離が生じた状態の断面構造を示す図であり、図２Ｂは、比較例の半導体装置に剥離が生じた状態を示す平面図である。
【００１４】
比較例の半導体装置１は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ３０Ａ、３０Ｂ、電極４０、及び封止樹脂５０を含む。
【００１５】
電極１０は、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの下面にある端子に接続されており、半導体素子２０Ａ、２０Ｂを駆動するための電極として機能するとともに、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を放射する放熱板として機能する。
【００１６】
半導体素子２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ、上面及び下面に端子を有し、下面側の端子が電極１０に接続され、上面側の端子がスペーサ３０Ａ、３０Ｂを介して電極４０に接続されている。なお、ここでは、半導体素子２０Ａ、２０Ｂは、平面視におけるサイズが等しいものとする。
【００１７】
スペーサ３０Ａは、半導体素子２０Ａと電極４０との間に配設され、半導体素子２０Ａの上面にある端子と電極４０とを接続している。スペーサ３０Ｂは、半導体素子２０Ｂと電極４０との間に配設され、半導体素子２０Ｂの上面にある端子と電極４０とを接続している。スペーサ３０Ａ、３０Ｂは、平面視において、半導体素子２０Ａ、２０Ｂより小さく、かつ、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの内側に位置するように配設される。
【００１８】
電極４０は、スペーサ３０Ａ、３０Ｂを介して、それぞれ、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの上面にある端子に接続されており、半導体素子２０Ａ、２０Ｂを駆動するための電極として機能するとともに、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を放射する放熱板として機能する。
【００１９】
封止樹脂５０は、電極１０と電極４０との間において、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ３０Ａ、３０Ｂを封止する樹脂である。半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ３０Ａ、３０Ｂは、電極１０と電極４０との間で、封止樹脂５０によって封止されており、封止樹脂５０は、電極１０及び電極４０と密着している。
【００２０】
このような比較例の半導体装置１において、半導体素子２０Ａ、２０Ｂは、例えば、それぞれ、インバータに含まれるＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)とＦＷＤ(Free Wheel Diode)である。
【００２１】
例えば、ＩＧＢＴのコレクタと電極１０が接続され、エミッタはスペーサ３０Ａを介して電極４０に接続される。また、例えば、ＦＷＤのカソードは電極１０に接続され、アノードはスペーサ３０Ｂを介して電極４０に接続される。すなわち、ＩＧＢＴのコレクタは電極１０を介してＦＷＤのカソードに接続され、ＩＧＢＴのエミッタはスペーサ３０Ａ、電極４０、及びスペーサ３０Ｂを介してＦＷＤのアノードに接続されている。
【００２２】
ところで、封止樹脂５０は、熱硬化性の樹脂で構成され、例えば、８０℃〜２００℃程度まで加熱されて硬化され、その後に冷却される。この際に、封止樹脂５０には熱収縮が生じる。また、化学的な架橋反応の進行に伴う硬化収縮が生じ、封止樹脂５０の体積は数パーセント減少する。このように、封止樹脂５０は、熱硬化が行われた後に収縮する。
【００２３】
一方、電極１０と電極４０との間の間隔は、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ３０Ａ、３０Ｂによって一定に保たれているため、封止樹脂５０には、電極１０及び電極４０との接合面に剥離しようとする応力が加わる。
【００２４】
このような応力が封止樹脂５０に加わると、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂよりも外側の領域では、電極１０及び４０が微少量撓むことにより、応力の一部が緩和される。
【００２５】
しかしながら、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域では、電極１０及び４０が撓む量が半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂよりも外側の領域に比べて少ないため、封止樹脂５０に加わる応力が緩和されない。
【００２６】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域の中でも、封止樹脂５０の横方向の幅が狭い下側の電極１０との接合面において、剥離が生じる場合がある。剥離は、図２Ａ及び図２Ｂに矢印Ａで示すように、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間に生じる。
【００２７】
このように封止樹脂５０が剥離すると、電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとの接合面に応力がかかり、電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとの電気的な接続が損傷を受け、半導体装置１の動作不良や破損が生じる場合があった。
【００２８】
また、封止樹脂５０を熱硬化させる段階において剥離が生じなくても、半導体装置１を繰り返し使用する段階において半導体素子２０Ａ、２０Ｂの発熱による加熱と冷却が繰り返されることにより、封止樹脂５０の剥離が進行する場合もあった。
【００２９】
このような封止樹脂５０の剥離は、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの大型化や、半導体装置１の小型化により、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の間隔が狭くなることによって顕著になる傾向にある。
【００３０】
従って、以下で説明する実施の形態１乃至９では、上述のような問題を解決した半導体装置を提供する。
【００３１】
＜実施の形態１＞
図３は、実施の形態１の半導体装置を含む電源回路によって駆動される電動機を含む駆動システムを示す図である。
【００３２】
駆動システム９０は、電動機９１、電源回路９２、駆動制御部９３、ＨＶＥＣＵ（Hybrid
Vehicle Electronic Control Unit）９４、及びレゾルバ９５を含み、例えば、ハイブリッド車（Hybrid Vehicle）に用いられる。
【００３３】
電動機９１は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）であって、電源回路９２に含まれるバッテリ９６から電力が供給されるときはモータとして機能し、図示されていないエンジンによる駆動時、あるいは車両の制動時には発電機として機能する三相同期型回転電機である。
【００３４】
ここでは、電動機９１として、１台でモータの機能と発電機の機能とを有するモータ・ジェネレータを用いる形態について説明するが、これは例示であって、モータの機能のみを有する回転電機を１台、発電機の機能のみを有する回転電機を１台用いるものとしてもよい。また、モータ・ジェネレータを複数用いてもよい。
【００３５】
モータ・ジェネレータを複数用いる場合は、いずれか１つの電動機９１をバッテリ９６の充電のための発電機、いずれか他の電動機９１を主として動力を発生する駆動モータとして用いてもよい。
【００３６】
電源回路９２は、バッテリ９６、平滑キャパシタ９７Ａ、昇降圧コンバータ９８、平滑キャパシタ９７Ｂ、及びインバータ９９を含む。
【００３７】
バッテリ９６は、充放電可能な二次電池である。バッテリ９６としては、例えば、約２００Ｖから約３００Ｖの端子電圧を有するリチウムイオン組電池あるいはニッケル水素組電池、又はキャパシタ等を用いることができる。
【００３８】
平滑キャパシタ９７Ａは、バッテリ９６と昇降圧コンバータ９８との間に設けられ、電源回路９２内におけるバッテリ９６側の電圧変動を抑制する。
【００３９】
昇降圧コンバータ９８は、リアクトルと、複数のスイッチング素子を含み、電源回路９２内におけるバッテリ９６側の電圧を昇圧してインバータ９９側に出力するとともに、インバータ９９側の電圧を降圧してバッテリ９６側に出力する。
【００４０】
昇降圧コンバータ９８は、例えば、バッテリ９６側の約２００Ｖから約３００Ｖ程度の電圧を、リアクトルのエネルギ蓄積作用を利用して、例えば約６００Ｖの高電圧に昇圧する。また、昇降圧コンバータ９８は、インバータ９９側からの電力をバッテリ９６側に充電電力として供給するときには、インバータ９９側の電圧を降圧してバッテリ９６側に出力する。
【００４１】
平滑キャパシタ９７Ｂは、昇降圧コンバータ９８とインバータ９９の間に設けられ、電源回路９２内におけるインバータ９９側の電圧変動を抑制する。
【００４２】
インバータ９９は、直流電力を交流三相駆動電力に変換して電動機９１に供給するとともに、電動機９１で回生された交流三相回生電力を直流電力に変換してバッテリ９６に供給する。
【００４３】
インバータ９９は、２つのスイッチング素子が直列に接続され、さらに各スイッチング素子にそれぞれダイオードが並列に接続されるアームを三相分有する。各アームの中点は、電動機９１の三相巻線９１ｕ、９１ｖ、９１ｗに接続される。なお、インバータ９９の入力電圧及び出力電圧の電圧値を表す信号は、駆動制御部９３に入力される。
【００４４】
インバータ９９の各アームに含まれる２つのスイッチング素子と２つのダイオードは、実施の形態１の半導体装置に含まれる半導体素子である。スイッチング素子は、例えばＩＧＢＴであり、ダイオードは例えばＦＷＤである。実施の形態１の半導体装置は、電力の供給及び回生を行うパワーカードとして、インバータ９９の各アームに用いられている。
【００４５】
駆動制御部９３は、電源回路９２のインバータ９９の駆動制御を行うことにより、電動機９１の駆動制御を行う装置である。
【００４６】
駆動制御部９３は、例えば、正弦波制御モード、過変調制御モード、又は矩形波制御モードによる電圧指令を生成し、インバータ９９を介して電動機９１の駆動制御を行う。駆動制御部９３は、例えばＥＣＵによって構成される。
【００４７】
ＨＶＥＣＵ９４は、スロットルポジションセンサに接続されており、車両の運転者がスロットルを踏み込む度合いに応じたトルク指令値を出力する。トルク指令値は、電動機９１に要求されるトルクを表す。ＨＶＥＣＵ９４が出力するトルク指令値は、駆動制御部９３に入力される。
【００４８】
レゾルバ９５は、電動機９１の回転軸の回転数を検出する回転数検出部の一例である。レゾルバ９５によって検出される電動機９１の回転数を表す信号は、駆動制御部９３に入力される。
【００４９】
図４Ａは、実施の形態１の半導体装置の斜視分解図である。図４Ｂは、実施の形態１の半導体装置の内部構造を示す斜視図である。図４Ｃは、実施の形態１の半導体装置を示す斜視図である。図５は、実施の形態１の半導体装置の断面図である。
【００５０】
実施の形態１の半導体装置１００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、電極４０、及び封止樹脂１５０を含む。実施の形態１の半導体装置１００の構成要素のうち、比較例の半導体装置１の構成要素と同一又は同等の構成要素には同一符号を付して説明する。
【００５１】
分かり易さのために、図４Ａ及び図４Ｂでは封止樹脂１５０を省略してある。図４Ｂと図４Ｃの違いは、封止樹脂１５０の有無である。すなわち、図４Ｂに示す電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、電極４０を封止樹脂１５０で封止すると、図４Ｃに示す半導体装置１００が得られる。図５は、図４Ｃに破線で示す平面Ａで切断した断面を示しており、半導体装置１００の長手方向に平行な中心軸に沿って厚さ方向に切断した場合に得られる断面を示す。
【００５２】
ここでは、半導体素子２０ＡがＩＧＢＴであり、半導体素子２０ＢがＦＷＤである形態について説明する。半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含む半導体装置１００は、図３に示すインバータ９９に含まれる。
【００５３】
電極１０は、半導体素子２０Ａ、２０Ｂを駆動するための電極として機能するとともに、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を放射する放熱板として機能する。電極１０は、例えば、銅又は銅合金で構成される。電極１０は、第１金属板の一例である。
【００５４】
電極１０の上面には半導体素子２０Ａ、２０Ｂが接続される。半導体素子２０Ａの下面には、ＩＧＢＴのコレクタがある。半導体素子２０Ａのコレクタは、例えば、半田によって電極１０の上面に接続される。また、半導体素子２０Ｂの下面には、ＦＷＤのカソードがある。半導体素子２０Ｂのカソードは、例えば、半田によって電極１０の上面に接続される。
【００５５】
また、図４Ａに示すように、電極１０にはバスバー１１が接続されている。電極１０は、バスバー１１を介して、電動機９１又は平滑キャパシタ９７Ｂ等（図３参照）に接続されている。
【００５６】
半導体素子２０Ａの上面にある端子２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄは、それぞれ、ボンディングワイヤ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄによって制御端子６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄに接続されている。
【００５７】
制御端子６２Ａ〜６２Ｄは図示しないリードフレームによって固定されており、図４Ｃに示すように封止樹脂１５０によって封止された後に、リードフレームが切除される。制御端子６２Ａ〜６２Ｄは、電極１０とは絶縁されている。制御端子６２Ａ〜６２Ｄのうちの少なくとも１つはＩＧＢＴのゲートに接続されている。制御端子６２Ａ〜６２Ｄは、半導体素子２０Ａの駆動制御を行う制御信号の入力等に用いられる。
【００５８】
なお、ボンディングワイヤ６１Ａ〜６１Ｄは、例えば、アルミニウム合金、又は、高純度のアルミニウムで構成される。制御端子６２Ａ〜６２Ｄは、例えば、銅又は銅合金で構成される。
【００５９】
半導体素子２０Ａの上面には、端子２１Ａ〜２１Ｄに加えて、ＩＧＢＴのエミッタ２１Ｅがある。エミッタ２１Ｅは、スペーサ１３０の第１部分１３０Ａに接続される。エミッタ２１Ｅと第１部分１３０Ａとは、例えば、半田によって接続される。
【００６０】
半導体素子２０Ｂの上面には、ＦＷＤのアノード２２Ａがある。アノード２２Ａは、スペーサ１３０の第２部分１３０Ｂが接続される。アノード２２Ａと第２部分１３０Ｂとは、例えば、半田によって接続される。
【００６１】
半導体素子２０Ａのエミッタ２１Ｅと、半導体素子２０Ｂのアノード２２Ａは、スペーサ１３０によって互いに接続されるとともに、スペーサ１３０を介して電極４０に接続される。
【００６２】
図４Ａ及び図５に示すように、スペーサ１３０は、第１部分１３０Ａ、第２部分１３０Ｂ、及び連結部分１３０Ｃを有する。なお、図４Ｂでは、スペーサ１３０は電極４０の陰にあるため見えていない。図５では、スペーサ１３０は封止樹脂１５０によって覆われている。
【００６３】
連結部分１３０Ｃは、第１部分１３０Ａと第２部分１３０Ｂの間を連結している。連結部分１３０Ｃの厚さは、第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂの厚さよりも薄く、連結部分１３０Ｃの上面は、第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂの上面と同一面を構成している。このため、スペーサ１３０は、連結部分１３０Ｃの底面側に、第１部分１３０Ａと第２部分１３０Ｂの間に位置する凹部１３０Ｄを有する。
【００６４】
第１部分１３０Ａは、半導体素子２０Ａと電極４０との間に配設され、半導体素子２０Ａの上面にあるエミッタ２１Ｅと電極４０とを接続している。第２部分１３０Ｂは、半導体素子２０Ｂと電極４０との間に配設され、半導体素子２０Ｂの上面にあるアノード２２Ａと電極４０とを接続している。スペーサ１３０は、例えば、電極４０と同様に、銅又は銅合金で構成される。
【００６５】
なお、第１部分１３０Ａと第２部分１３０Ｂとは、それぞれ、平面視において半導体素子２０Ａ、２０Ｂよりも小さい。
【００６６】
電極４０は、スペーサ１３０を介して、半導体素子２０Ａの上面にあるエミッタ２１Ｅと、半導体素子２０Ｂの上面にあるアノード２２Ａとに接続されており、半導体素子２０Ａ、２０Ｂを駆動するための電極として機能するとともに、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を放射する放熱板として機能する。
【００６７】
電極４０は、例えば、銅又は銅合金で構成される。電極４０には、バスバー４１が接続されている。電極４０は、バスバー４１を介して、電動機９１又は平滑キャパシタ９７Ｂに接続されている。電極４０は、第２金属板の一例である。
【００６８】
図４Ｃ及び図５に示すように、封止樹脂１５０は、電極１０と電極４０との間において、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ１３０Ｂを封止する樹脂である。封止樹脂１５０は、電極１０、４０の側面も覆う。封止樹脂１５０は熱硬化性の樹脂で構成される。封止樹脂１５０は、例えば、エポキシ樹脂で構成され、ガラス繊維等が混入されていてもよい。封止樹脂１５０は、例えば、８０℃〜２００℃程度まで加熱されて硬化され、その後に冷却される。
【００６９】
半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ１３０は、電極１０と電極４０との間で、封止樹脂１５０によって封止されており、封止樹脂１５０は、電極１０及び電極４０と密着している。
【００７０】
図４Ｃには、説明の便宜上、封止樹脂１５０から電極４０の上面が表出するとともに、バスバー４１及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄが延出する状態を示すが、封止樹脂１５０からは電極１０の下面が表出するとともに、バスバー１１も延出する。
【００７１】
図６は、実施の形態１の半導体装置１００の等価回路を示す図である。ＩＧＢＴで構成される半導体素子２０Ａのコレクタは、電極１０（図５参照）を介して、ＦＷＤで構成される半導体素子２０Ｂのカソードに接続され、ＩＧＢＴで構成される半導体素子２０Ａのエミッタは、スペーサ１３０（図５参照）を介して、ＦＷＤで構成される半導体素子２０Ｂのアノードに接続されている。
【００７２】
ＩＧＢＴで構成される半導体素子２０Ａのゲートは、ボンディングワイヤ６１Ａ〜６１Ｄ及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄのうちの少なくとも一組を介して、駆動制御部３０（図３参照）に接続される。
【００７３】
半導体装置１００の半導体素子２０Ａは、駆動制御部３０からゲートに入力される制御信号によってオン／オフが行われる。半導体素子２０Ｂには、半導体素子２０Ａがオフの時に、電流が流れる。
【００７４】
次に、実施の形態１の半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００７５】
図７乃至図１１は、実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
【００７６】
まず、電極１０、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、半田箔７２Ａ、７２Ｂ、スペーサ１３０、半田箔７３Ａ、７３Ｂ、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄの位置合わせを行う。位置合わせには、周知の治具を用いればよい。なお、電極１０にはバスバー１１が接続されている。
【００７７】
半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａ、７３Ｂは、例えば、錫と銀を含むＡｎＡｇ半田、又は、錫と銅を含むＳｎＣｕ半田等の材料を圧延することにより、シート状にした半田である。
【００７８】
半田箔７１Ａは、電極１０と半導体素子２０Ａとの間に配設される。半田箔７１Ｂは、電極１０と半導体素子２０Ｂとの間に配設される。半田箔７２Ａは、半導体素子２０Ａとスペーサ１３０の第１部分１３０Ａとの間に配設される。半田箔７２Ｂは、半導体素子２０Ｂとスペーサ１３０の第２部分１３０Ｂとの間に配設される。
【００７９】
半田箔７３Ａは、スペーサ１３０の第１部分１３０Ａの上に配設される。半田箔７３Ｂは、スペーサ１３０の第２部分１３０Ｂの上に配設される。
【００８０】
なお、電極１０、４０、及びスペーサ１３０の表面には、ニッケルメッキ等が施されていてもよい。また、電極１０、４０、及びスペーサ１３０の表面のうち、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａ、７３Ｂと接する部分には、濡れ性をよくするために金メッキを施してもよい。
【００８１】
図７に示すように位置合わせを行った状態で、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａ、７３Ｂを溶融させることにより、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ１３０を接続する。
【００８２】
次に、図８に示すように、半導体素子２０Ａの端子２１Ａ〜２１Ｄと、制御端子６２Ａ〜６２Ｄとをそれぞれボンディングワイヤ６１Ａ〜６１Ｄで接続する。なお、半田箔７３Ａ、７３Ｂは、図７に示す工程において溶融してスペーサ１３０の上面に固着しているため、図８では半田箔７３Ａ、７３Ｂの図示を省略する。
【００８３】
また、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂは、それぞれ、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ１３０の間を固着しているため、図８では図示を省略する。
【００８４】
次に、図９に示すように、電極４０の位置合わせを行い、スペーサ１３０の上面に固着している半田（半田箔７３Ａ、７３Ｂが溶融して固着した半田）を溶融させて、スペーサ１３０の上面に電極４０を接合する。電極４０にはバスバー４１が接続されている。
【００８５】
これにより、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、及び電極４０は接合され、図１０に示す状態が完成する。図１０に示すように接合した電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、及び電極４０は、封止樹脂１５０で封止する前に、ポリアミド又はポリイミド等を有機溶媒に溶解させた溶液に含浸させることにより、表面にポリアミド又はポリイミド等の被膜をコーティングする。これは、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、及び電極４０の表面に封止樹脂１５０が密着しやすくするためである。
【００８６】
最後に、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、電極４０、バスバー１１、４１、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄを封止樹脂１５０で封止する。封止樹脂１５０による封止は、封止樹脂１５０に熱硬化処理を行うことによって行われる。
【００８７】
熱硬化処理では、図１０に示す半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、電極４０、バスバー１１、４１、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄを加熱した金型に入れ、熱硬化樹脂を加熱しながら金型内に流し込み、金型内の熱硬化樹脂に補圧を与えるとともに加熱を行うことにより、熱硬化樹脂の硬化反応を促進させる。
【００８８】
熱硬化樹脂の加熱は、例えば、８０℃〜２００℃程度の温度で行い、その後に冷却することにより、図１１に示す封止樹脂１５０が得られる。封止樹脂１５０は、電極１０の側面、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、電極４０の側面を封止する。また、封止樹脂１５０からは、電極１０の下面、電極４０の上面、バスバー１１、４１、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄの外側の一部が露出する。
【００８９】
以上のような実施の形態１の半導体装置１００は、図５に示すように、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域では、スペーサ１３０の連結部分１３０Ｃがあるため、比較例の半導体装置１（図１参照）の封止樹脂５０に比べて、封止樹脂１５０の厚さＤ１が薄くなっている。
【００９０】
換言すれば、実施の形態１の半導体装置１００は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域では、スペーサ１３０の連結部分１３０Ｃがあるため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間における封止樹脂１５０の厚さＤ１は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の部位における封止樹脂１５０の厚さよりも薄くされている。
【００９１】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂１５０の収縮量が減り、封止樹脂１５０にかかる応力が低減される。すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂１５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の部位において封止樹脂１５０の収縮によって生じる応力よりも緩和されている。
【００９２】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂１５０が電極１０から剥離することを抑制できる。また、封止樹脂１５０の剥離が抑制されることにより、電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとの良好な接続状態を保持できる。
【００９３】
この結果、実施の形態１によれば、封止樹脂１５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置１００を提供できる。
【００９４】
なお、ここで、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域とは、平面視において、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間に位置する領域である。また、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の部位（領域）とは、平面視において、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の部位（領域）である。
【００９５】
また、実施の形態１によれば、封止樹脂１５０を熱硬化させる段階での剥離を抑制できるだけでなく、半導体装置１００を繰り返し使用する段階において半導体素子２０Ａ、２０Ｂの発熱による加熱と冷却が繰り返されても、封止樹脂１５０の剥離を抑制できる半導体装置１００を提供することができる。
【００９６】
また、実施の形態１の半導体装置１００によれば、スペーサ１３０は、連結部分１３０Ｃを有する分だけ、比較例の半導体装置１のスペーサ３０Ａ、３０Ｂよりも大きい。このため、スペーサ１３０の熱容量が大きくなり、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を過渡的に吸収し、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの冷却性能を向上させることができる。
【００９７】
特に、半導体装置１００がハイブリッド車に搭載される場合は、電動機１０の駆動及び回生の度に、インバータ９９は高温に晒される。このような状況では、冷却性能の改善された実施の形態１の半導体装置１００を用いることは、非常に有益である。
【００９８】
また、実施の形態１の半導体装置１００は、スペーサ１３０が連結部分１３０Ｃを有することにより、比較例の半導体装置１よりも、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の接続経路が短くなる。
【００９９】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間における抵抗成分の抵抗値、寄生インダクタンスが低減し、発熱量の低減や、スイッチングに伴って発生するサージ電圧が低減される。
【０１００】
また、スペーサ１３０と電極４０との間は、半田箔７３Ａ、７３Ｂ（図７参照）によって第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂと電極４０との間が接続されている。すなわち、スペーサ１３０の連結部分１３０Ｃと電極４０との間は半田によって接続されていないため、連結部分１３０Ｃは電極１０の方向に変形可能である。
【０１０１】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の封止樹脂１５０に収縮による応力が生じても、連結部分１３０Ｃが撓むことにより、封止樹脂１５０の応力を吸収できる。
【０１０２】
なお、半田箔７３Ａ、７３Ｂによってスペーサ１３０と電極４０を接合しても、連結部分１３０Ｃと電極４０は密着しているため、封止樹脂１５０がスペーサ１３０と電極４０の間に進入することはない。
【０１０３】
また、スペーサ１３０の連結部分１３０Ｃの厚さは、連結部分１３０Ｃと電極１０との間に位置する封止樹脂１５０に剥離が生じないように、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の距離や、封止樹脂１５０を構成する熱硬化樹脂の種類等に応じて設定すればよい。
【０１０４】
以上では、スペーサ１３０の第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂと電極４０との間を半田箔７３Ａ、７３Ｂで接合する形態について説明したが、スペーサ１３０の上面全体と電極４０との間を半田箔で接合してもよい。すなわち、スペーサ１３０の第１部分１３０Ａ、第２部分１３０Ｂ、及び連結部分１３０Ｃの上面全体と電極４０との間を半田箔で接合してもよい。
【０１０５】
この場合でも、連結部分１３０Ｃと電極１０との間の封止樹脂１５０の厚さは、比較例の半導体装置１（図１参照）の半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域におけるスペーサ３０と電極１０との間の封止樹脂５０（図１参照）の厚さよりも薄くなるため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂１５０が電極１０から剥離することを抑制できる。また、封止樹脂１５０の剥離が抑制されることにより、電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとの良好な接続状態を保持できる。
【０１０６】
この結果、実施の形態１によれば、封止樹脂１５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置１００を提供できる。
【０１０７】
なお、以上では、半導体装置１００が２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂１５０の厚さを薄くする形態について説明した。
【０１０８】
しかしながら、半導体装置１００は、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域にスペーサ１３０の連結部１３０Ｃを位置させることにより、封止樹脂１５０の厚さが薄くなるようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂１５０が剥離することを抑制できる。
【０１０９】
なお、以上では、第１金属板の一例としての電極１０と、第２金属板の一例としての電極４０がＸ軸方向及びＹ軸方向において封止樹脂１５０の内側に位置する形態について説明したが、電極１０及び／又は電極４０は、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向において、封止樹脂から突出していてもよい。この場合において、電極１０及び／又は電極４０の封止樹脂１５０よりも突出する部分を、例えば、リードとして用いてもよい。
【０１１０】
＜実施の形態２＞
図１２Ａは、実施の形態２の半導体装置の断面図であり、図１２Ｂは、実施の形態２の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。実施の形態２の半導体装置２００は、スペーサ２３０の構成が実施の形態１の半導体装置１００と異なる。
【０１１１】
実施の形態２の半導体装置２００のその他の構成は、実施の形態１の半導体装置１００と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１２】
スペーサ２３０は、凹部２３０Ｄを有すること以外は、実施の形態１のスペーサ１３０と同様であり、同一の寸法を有する。
【０１１３】
図１２Ａに示す断面は、図５に示す断面に対応しており、半導体装置２００の長手方向に平行な中心軸に沿って厚さ方向に切断した場合に得られる断面を表す。
【０１１４】
実施の形態２の半導体装置２００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ２３０、電極４０、及び封止樹脂１５０を含む。
【０１１５】
スペーサ２３０は、第１部分２３０Ａ、第２部分２３０Ｂ、及び連結部分２３０Ｃを有する。第１部分２３０Ａ及び第２部分２３０Ｂは、実施の形態１のスペーサ１３０の第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂと同一である。
【０１１６】
連結部分２３０Ｃには、上面側の中央部に凹部２３０Ｄが形成されている。凹部２３０Ｄは、平面視において、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間に位置する。
【０１１７】
スペーサ２３０の上面には、図示しない半田箔により、電極４０が接合される。スペーサ２３０と電極４０との接合は、実施の形態１のスペーサ１３０と同様に、第１部分２３０Ａ及び第２部分２３０Ｂの上面と電極４０との間のみを半田箔で接合する。これは、図７に示すように、実施の形態１において、第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂと電極４０との間を半田箔７３Ａ、７３Ｂで接合したことと同様である。
【０１１８】
このため、連結部分２３０Ｃは、連結部分２３０Ｃと電極１０との間の封止樹脂１５０に応力が生じた場合には、凹部２３０Ｄが形成されて薄くなっている分だけ、実施の形態１のスペーサ１３０の連結部分１３０Ｃよりも撓み易くなっている。
【０１１９】
従って、封止樹脂１５０の収縮によって半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の封止樹脂１５０に応力が生じた場合でも、連結部分２３０Ｃが撓むことによって応力が緩和され、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間において封止樹脂５０が電極１０から剥離することを抑制できる。
【０１２０】
なお、半田箔によって電極４０と接合された後のスペーサ２３０の凹部２３０Ｄは、スペーサ２３０と電極４０とによって囲まれた空間になるため、封止樹脂１５０は侵入しない。
【０１２１】
以上、実施の形態２によれば、スペーサ２３０の連結部分２３０Ｃの上面側に凹部２３０Ｄを設けることにより、連結部分２３０Ｃを実施の形態１のスペーサ１３０の連結部分１３０Ｃよりも撓み易くすることができる。
【０１２２】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂１５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の部位において封止樹脂１５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０１２３】
この結果、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間において封止樹脂１５０が電極１０から剥離することを抑制できる。
【０１２４】
＜実施の形態３＞
図１３Ａは、実施の形態３の半導体装置の断面図であり、図１３Ｂは、実施の形態３の電極の斜視分解図である。なお、図１３Ｂでは、封止樹脂４５０及び半田箔を省略する。また、図１３Ｂでは、制御端子６２Ａ〜６２Ｄ、及びバスバー１１、４１（図４Ａ参照）を省略する。
【０１２５】
実施の形態３の半導体装置４００は、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂ、及び電極４４０の構成が実施の形態１の半導体装置１００のスペーサ１３０及び電極４０の構成と異なる。また、これに伴い、封止樹脂４５０の構成が、実施の形態１の半導体装置１００の封止樹脂１５０の構成と異なる。その他の構成は、実施の形態１の半導体装置１００の構成と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１２６】
ここで、図１３Ｂに示すようにＸＹＺ座標を定義する。Ｘ軸は半導体装置４００、電極１０、及び電極４４０の長手方向に平行であり、Ｙ軸は半導体装置４００、電極１０、及び電極４４０の短手方向に平行であり、Ｚ軸は半導体装置４００、電極１０、及び電極４４０の厚さ方向に平行である。
【０１２７】
図１３Ｂの斜視分解図は、実施の形態１の図４Ａに対応する斜視分解図である。図１３Ａに示す断面図は、実施の形態３の半導体装置４００の長手方向（Ｘ軸方向）の中心軸を通る平面で厚さ方向に切断して得られる断面を示す図である。
【０１２８】
実施の形態３の半導体装置４００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂ、電極４４０、及び封止樹脂４５０を含む。
【０１２９】
スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂは、実施の形態１のスペーサ１３０から連結部分１３０Ｃを取り除いた部分であり、それぞれ、第１部分１３０Ａ、第２部分１３０Ｂに対応する。すなわち、実施の形態３の半導体装置４００のスペーサ３３０Ａ、３３０Ｂは、互いに分離されている。
【０１３０】
スペーサ３３０Ａは、実施の形態１の第１部分１３０Ａと同様に、半導体素子２０Ａの上面に半田箔によって接合される。スペーサ３３０Ｂは、実施の形態１の第２部分１３０Ｂと同様に、半導体素子２０Ｂの上面に半田箔によって接合される。また、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂの上面は、図示しない半田箔により、電極４４０に接合される。
【０１３１】
スペーサ３３０Ａは、第１部分の一例であり、スペーサ３３０Ｂは、第２部分の一例である。
【０１３２】
電極４４０は、平面視において、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間に位置する部分に、凹部４４０Ａを有する。凹部４４０Ａは、電極４４０の短手方向（Ｙ軸方向）の一端から他端まで形成されている。電極４４０の薄部４４０Ｂは、凹部４４０Ａによって厚さが薄くされている部分である。
【０１３３】
封止樹脂４５０は、スペーサ３３０Ａとスペーサ３３０Ｂとの間の領域において、電極１０と電極４４０との間に形成されること以外は、実施の形態１の封止樹脂１５０と同様である。
【０１３４】
実施の形態３の半導体装置４００において、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂４５０の厚さＤ４は、比較例の半導体装置１の半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂５０の厚さと同一である。
【０１３５】
しかしながら、電極４４０は、平面視で半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域の内部に位置する薄部４４０Ｂを有する。薄部４４０Ｂの深さは、例えば、電極４４０の薄部４４０Ｂ以外の部分における厚さの半分である。このため、電極４４０は、薄部４４０Ｂにおいて撓み易い。
【０１３６】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂４５０の収縮に伴って、電極１０と封止樹脂４５０の間、又は、電極４４０と封止樹脂４５０との間に応力が発生した場合には、電極４４０の薄部４４０Ｂが撓むことにより、封止樹脂４５０に生じた応力が緩和される。
【０１３７】
従って、封止樹脂４５０の収縮によって半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の封止樹脂４５０に応力が生じた場合でも、薄部４４０Ｂが撓むことによって応力が緩和される。すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂４５０の収縮による応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の領域において封止樹脂４５０の収縮による応力よりも緩和される。
【０１３８】
この結果、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間において封止樹脂４５０が電極１０から剥離することを抑制できる。
【０１３９】
以上より、実施の形態３によれば、電極１０と半導体素子２０Ａ及び２０Ｂとの良好な接合状態を維持できる。
【０１４０】
この結果、実施の形態３によれば、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置４００を提供することができる。
【０１４１】
なお、凹部４４０Ａの幅及び深さ、又は、薄部４４０Ｂの幅及び厚さは、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂとの位置関係等に応じて設定すればよい。
【０１４２】
以上では、凹部４４０Ａが電極４４０の上面側に形成される形態について説明したが、凹部４４０Ａは、電極４４０の下面側（封止樹脂４５０と接する側）に形成されていてもよく、また、電極４４０の上面及び下面の両方に形成されていてもよい。
【０１４３】
また、凹部４４０Ａには、電極４４０を構成する材料（例えば、銅又は銅合金）よりも剛性の低い金属が充填されていてもよい。電極４４０を構成する材料よりも剛性の低い金属としては、例えば、アルミニウム、錫、インジウム、又は、これらの金属を含む合金等を用いることができる。凹部４４０Ａにこのような金属を充填すれば、電極４４０の放熱性をさらに向上させることができる。
【０１４４】
なお、以上では、半導体装置４００が２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、電極４４０に薄部４４０Ｂを設ける形態について説明した。
【０１４５】
しかしながら、半導体装置４００は、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域に薄部４４０Ｂを位置させることにより、封止樹脂４５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂４５０が剥離することを抑制できる。
【０１４６】
なお、凹部４４０Ａは図１３Ｂにおける短手方向（Ｙ軸方向）において、電極４４０の一端から他端まで形成されている必要はない。電極４４０は、凹部４４０Ａのどちらか一端、又は、両端が電極４４０の端部まで達していない形状であってもよい。
【０１４７】
＜実施の形態４＞
図１４Ａは、実施の形態４の半導体装置の断面図であり、図１４Ｂは、実施の形態４の電極の斜視分解図である。図１４Ｃは、図１４Ｂに示す実施の形態４の電極を天地反転させて示す図である。
【０１４８】
なお、図１４Ｂ及び図１４Ｃでは、封止樹脂５５０及び半田箔を省略する。また、図１４Ｂ及び図１４Ｃでは、制御端子６２Ａ〜６２Ｄ、及びバスバー１１、４１（図４Ａ参照）を省略する。
【０１４９】
実施の形態４の半導体装置５００は、電極５４０の構成が実施の形態３の半導体装置４００の電極４４０の構成と異なる。その他の構成は、実施の形態３の半導体装置４００の構成と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１５０】
図１４Ｂの斜視分解図は、実施の形態１の図４Ａに対応する斜視分解図である。図１４Ａに示す断面図は、実施の形態４の半導体装置５００の長手方向（Ｘ軸方向）の中心軸を通る平面で厚さ方向に切断して得られる断面を示す図である。
【０１５１】
実施の形態４の半導体装置５００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂ、電極５４０、封止樹脂５５０、及び応力緩和部５６０を含む。
【０１５２】
ここで、図１４Ａ乃至図１４Ｃに示すようにＸＹＺ座標を定義する。Ｘ軸は半導体装置５００、電極１０、及び電極５４０の長手方向に平行であり、Ｙ軸は半導体装置５００、電極１０、及び電極５４０の短手方向に平行であり、Ｚ軸は半導体装置５００、電極１０、及び電極５４０の厚さ方向に平行である。
【０１５３】
図１４Ａに示すように、電極５４０は上面５４１と下面５４２を有する。図１４Ｃは、図１４Ｂに示す電極５４０を天地逆にして示すため、図１４Ｂには電極５４０の上面５４１を示し、図１４Ｃには電極５４０の下面５４２を示す。
【０１５４】
図１４Ｂ及び図１４Ｃに示すように、実施の形態４の半導体装置５００の電極５４０は、下面５４２から凹む凹部５４０Ａを有する。凹部５４０Ａは、図１４Ｃに示すように、電極５４０の下面５４２の中央部に形成されている。
【０１５５】
凹部５４０Ａは、電極５４０とスペーサ３３０Ａ、３３０Ｂを接合した状態において、平面視において、スペーサ３３０Ａとスペーサ３３０Ｂとの間に位置するように形成されている。すなわち、凹部５４０Ａは、半導体装置５００が完成した状態において、平面視で、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間に位置する。なお、凹部５４０Ａの深さは、例えば、電極５４０の深さの半分である。
【０１５６】
凹部５４０Ａによって厚さが薄くされた部分は、薄部５４０Ｂである。薄部５４０Ｂの厚さは、電極５４０の厚さから凹部５４０Ａの深さを引いた厚さである。このため、凹部５４０Ａの深さが電極５４０の厚さの半分である場合は、薄部５４０Ｂの厚さは、電極５４０の厚さの半分である。
【０１５７】
電極５４０の凹部５４０Ａには、図１４Ａに示すように、応力緩和部５６０が配設される。
【０１５８】
応力緩和部５６０は、電極４０又はスペーサ３３０Ａ、３３０Ｂよりも十分に弾性率が低い材料であればよく、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はゴム系樹脂等の応力緩和材で作製することができる。応力緩和部５６０は、例えば、電極５４０の凹部５４０Ａを上側に向けた状態で、凹部５４０Ａ内に応力緩和材を塗布又は流し込むことによって形成すればよい。なお、応力緩和部５６０は、封止樹脂５５０よりも弾性率が低い材料であってもよい。
【０１５９】
応力緩和部５６０は、封止樹脂５５０が収縮して封止樹脂５５０と応力緩和部５６０との間に応力が生じたときに、弾性変形することによって封止樹脂５５０に生じた応力を緩和する部材である。
【０１６０】
封止樹脂５５０は、スペーサ３３０Ａとスペーサ３３０Ｂとの間の領域において、電極１０と応力緩和部５６０との間に形成されること以外は、実施の形態３の封止樹脂４５０と同様である。
【０１６１】
実施の形態４の半導体装置５００において、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂５５０の厚さＤ５は、比較例の半導体装置１の半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂５０の厚さと略同一である。
【０１６２】
しかしながら、電極５４０は、平面視で半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域の内部に位置する凹部５４０Ａを有する。電極５４０の下面５４２に形成される凹部５４０Ａ内には、応力緩和部５６０が形成される。応力緩和部５６０は、封止樹脂５５０が収縮して封止樹脂５５０と応力緩和部５６０との間に応力が生じたときに、弾性変形することによって封止樹脂５５０に生じた応力を緩和する。
【０１６３】
また、電極５４０は、平面視で半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域の内部に位置する薄部５４０Ｂを有する。薄部５４０Ｂの深さは、例えば、電極５４０の薄部５４０Ｂ以外の部分における厚さの半分である。このため、電極５４０は、薄部５４０Ｂにおいて撓み易い。
【０１６４】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂５５０の収縮に伴って、電極１０と封止樹脂５５０の間、又は、応力緩和部５６０と封止樹脂５５０との間に応力が発生した場合には、封止樹脂５５０に生じた応力が緩和される。
【０１６５】
すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂５５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の領域において封止樹脂５５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０１６６】
また、これに加えて、上述のような応力が封止樹脂５５０に生じた場合には、電極５４０の薄部５４０Ｂが撓むことにより、応力が緩和される。
【０１６７】
このため、封止樹脂５５０の収縮によって半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の封止樹脂５５０に応力が生じた場合でも、応力緩和部５６０が封止樹脂５５０に生じた応力を緩和する。また、これに加えて、薄部５４０Ｂが撓むことによっても応力が緩和される。
【０１６８】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間において封止樹脂５５０が電極１０から剥離することを抑制できる。
【０１６９】
以上より、実施の形態４によれば、電極１０と半導体素子２０Ａ及び２０Ｂとの良好な接合状態を維持できる。
【０１７０】
この結果、実施の形態４によれば、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置５００を提供することができる。
【０１７１】
なお、応力緩和部５６０の幅、深さ、及び弾性率は、封止樹脂５５０に生じうる応力との関係に応じて設定すればよい。
【０１７２】
また、凹部５４０Ａの幅及び深さ、又は、薄部５４０Ｂの幅及び厚さは、半導体素子２０Ａ及び２０Ｂとの位置関係等に応じて設定すればよい。
【０１７３】
以上では、応力緩和部５６０が電極５４０の下面５４２の中央部に形成される１つの凹部５４０Ａ内に配設される形態について説明したが、凹部５４０Ａは、複数の溝状の凹部であってもよく、又は、マトリクス状に配列される複数の穴部であってもよい。
【０１７４】
なお、以上では、半導体装置５００が２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂５５０と電極５４０との間に応力緩和部５６０を配設する形態について説明した。
【０１７５】
しかしながら、半導体装置５００は、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域に応力緩和部５６０を位置させることにより、封止樹脂５５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂５５０が剥離することを抑制できる。
【０１７６】
図１４Ｄは、実施の形態４の第１変形例の半導体装置を示す断面図である。実施の形態４の第１変形例の半導体装置は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す凹部５４０Ａと応力緩和部５６０の構成を変形したものである。
【０１７７】
図１４Ｄ及び図１４Ｅでは、図１４Ａ乃至図１４Ｃと同様に、ＸＹＺ座標を定義する。
【０１７８】
図１４Ｅは、図１４Ｄに示す実施の形態４の第１変形例の半導体装置５００Ａの電極５４３を天地を逆にして示す図である。
【０１７９】
図１４Ｄに示す実施の形態４の第１変形例の半導体装置５００Ａは、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂ、電極５４３、封止樹脂５５０、及び応力緩和部５６１を含む。
【０１８０】
図１４Ｄには、応力緩和部５６１を示すが、図１４Ｅには応力緩和部５６１を形成する前の状態の電極５４３を示す。
【０１８１】
実施の形態４の第１変形例の半導体装置５００Ａは、実施の形態４の半導体装置５００の電極５４０及び応力緩和部５６０を電極５４３及び応力緩和部５６１に入れ替えたものである。
【０１８２】
電極５４３は、上面５４４及び下面５４５を有する。電極５４３は、凹部５４３Ａ及び薄部５４３Ｂを有する。凹部５４３Ａ及び薄部５４３Ｂは、凹部５４０Ａ及び薄部５４０Ｂ（図１４Ａ及び図１４Ｂ参照）を変形したものである。
【０１８３】
凹部５４３Ａは、電極５４３の下面５４５の中央部に形成された５本の溝状の凹部である。薄部５４３Ｂは、５本の凹部５４３Ａによって部分的かつ周期的に電極５４３の厚さが薄くされている部分である。
【０１８４】
応力緩和部５６１は、図１４Ｄに示すように、５本の溝状の凹部５４３Ａの各々の内部に形成されている。応力緩和部５６１は、実施の形態４の応力緩和部５６０と同様に、応力緩和材によって構成される。
【０１８５】
凹部５４３Ａは、実施の形態４の凹部５４０Ａよりも幅が細いため、応力緩和材を毛細管現象によって凹部５４０Ａの内部に注入することができる。
【０１８６】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂５５０の収縮に伴って、電極１０と封止樹脂５５０の間、又は、応力緩和部５６１と封止樹脂５５０との間に応力が発生した場合には、封止樹脂５５０に生じた応力が応力緩和部５６１によって緩和される。
【０１８７】
すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂５５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の領域において封止樹脂５５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０１８８】
また、これに加えて、上述のような応力が封止樹脂５５０に生じた場合には、電極５４３の薄部５４３Ｂが撓むことにより、応力が緩和される。
【０１８９】
このため、封止樹脂５５０の収縮によって半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の封止樹脂５５０に応力が生じた場合でも、応力緩和部５６１が封止樹脂５５０に生じた応力を緩和する。また、これに加えて、薄部５４３Ｂが撓むことによっても応力が緩和される。
【０１９０】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間において封止樹脂５５０が電極１０から剥離することを抑制できる。
【０１９１】
以上より、実施の形態４の第１変形例によれば、電極１０と半導体素子２０Ａ及び２０Ｂとの良好な接合状態を維持できる。
【０１９２】
この結果、実施の形態４の第１変形例によれば、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置５００Ａを提供することができる。
【０１９３】
なお、溝部５４３Ａは、例えば、ドリル加工等で形成すればよい。
【０１９４】
また、凹部５４３Ａは、溝状ではなく、例えば、開口部が円形又は矩形の円筒型に凹んだ穴部であってもよい。このような凹部は、電極５４３の下面５４５にマトリクス状に形成されていてもよい。マトリクス状に配列される凹部は、例えば、ドリル加工によって形成すればよい。円形又は矩形の円筒型に凹んだ凹部は、毛細管減少によって応力緩和材を内部に注入するのが溝状の凹部５４３Ａよりもさらに容易になる。
【０１９５】
なお、以上では、半導体装置５００Ａが２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂５５０と電極５４０との間に応力緩和部５６１を配設する形態について説明した。
【０１９６】
しかしながら、半導体装置５００Ａは、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域に応力緩和部５６１を位置させることにより、封止樹脂５５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂５５０が剥離することを抑制できる。
【０１９７】
図１４Ｆは、実施の形態４の第２変形例の半導体装置を示す断面図である。実施の形態４の第２変形例の半導体装置は、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す凹部５４０Ａと応力緩和部５６０の構成を変形したものである。
【０１９８】
なお、図１４Ｆ及び図１４Ｇでは、図１４Ａ乃至図１４Ｃと同様に、ＸＹＺ座標を定義する。
【０１９９】
図１４Ｇは、図１４Ｆに示す実施の形態４の第２変形例の半導体装置５００Ｂの電極５４６を天地を逆にして示す図である。
【０２００】
図１４Ｆに示す実施の形態４の第２変形例の半導体装置５００Ｂは、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂ、電極５４６、封止樹脂５５０、及び応力緩和部５６２を含む。
【０２０１】
実施の形態４の第２変形例の半導体装置５００Ｂは、実施の形態４の半導体装置５００の電極５４０及び応力緩和部５６０を電極５４６及び応力緩和部５６２に入れ替えたものである。
【０２０２】
図１４Ｆには、応力緩和部５６２を示すが、図１４Ｇには応力緩和部５６２を形成する前の状態の電極５４６を示す。
【０２０３】
電極５４６は、上面５４７及び下面５４８を有する。電極５４６は、下面５４８の中央部に凸部５４９を有する。凸部５４９は、平面視において、スペーサ３３０Ａとスペーサ３３０Ｂとの間に位置する部分が下側に突出した部分である。凸部５４９は、Ｘ軸方向において、スペーサ３３０Ａとスペーサ３３０Ｂとの間に収まる長さを有し、Ｙ軸方向において、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂと同一の長さを有する。また、凸部５４９の高さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、スペーサ３３０Ａ、３３０Ｂの高さの半分に設定されている。
【０２０４】
電極５４６は、凸部５４９の下面側に形成される凹部５４６Ａを有する。凹部５４６Ａは、電極５４６の下面５４８の中央部にある凸部５４９に、底面視においてマトリクス状に配列される凹部である。図１４ＦにはＸ軸方向に配列される５つの凹部５４６Ａを示すが、凹部５４６Ａは、Ｙ軸方向には３列配列される。
【０２０５】
図１４Ｇには、凹部５４６Ａの開口部の形状が四角形である形態を示すが、凹部５４６Ａの開口部の形状は、円形、又は、その他の形状であってもよい。また、図１４Ｇには、凹部５４６ＡがＸ軸方向に５列、Ｙ軸方向に３列配列される形態を示すが、これは一例であり、凹部５４６Ａの数は任意の数に設定できる。
【０２０６】
応力緩和部５６２は、マトリクス状に配列される複数の凹部５４６Ａの各々の内部に形成されている。応力緩和部５６２は、実施の形態４の応力緩和部５６０と同様に、応力緩和材によって構成される。
【０２０７】
凹部５４６Ａは、筒状にくり抜かれているため、応力緩和材を毛細管現象によって凹部５４６Ａの内部に注入することができる。
【０２０８】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂５５０の収縮に伴って、電極１０と封止樹脂５５０の間、又は、応力緩和部５６２と封止樹脂５５０との間に応力が発生した場合には、封止樹脂５５０に生じた応力が緩和される。
【０２０９】
すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂５５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の領域において封止樹脂５５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０２１０】
また、電極５４６は、凸部５４９を有するため、凸部５４９と電極１０との間における封止樹脂５５０の厚さＤ５Ａは、電極１０と電極５５０の間の距離よりも、凸部５４９の高さの分だけ薄くなっている。
【０２１１】
このため、封止樹脂５５０と電極１０との間に生じる応力を緩和することができる。また、封止樹脂５５０の収縮によって半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の封止樹脂５５０に応力が生じた場合でも、応力緩和部５６２が封止樹脂５５０に生じた応力を緩和する。
【０２１２】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間において封止樹脂５５０が電極１０から剥離することを抑制できる。
【０２１３】
以上より、実施の形態４の第２変形例によれば、電極１０と半導体素子２０Ａ及び２０Ｂとの良好な接合状態を維持できる。
【０２１４】
この結果、実施の形態４の第２変形例によれば、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置５００Ｂを提供することができる。
【０２１５】
なお、以上では、半導体装置５００Ｂが２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂５５０と電極５４０との間に凸部５４９及び応力緩和部５６２を配設する形態について説明した。
【０２１６】
しかしながら、半導体装置５００Ｂは、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域に凸部５４９及び応力緩和部５６２を位置させることにより、封止樹脂５５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂５５０が剥離することを抑制できる。
【０２１７】
＜実施の形態５＞
図１５Ａは、実施の形態５の半導体装置の断面図である。図１５Ｂは、実施の形態５の半導体装置の剥離層を示す図である。図１５Ａ及び図１５Ｂでは、図示するように、ＸＹＺ座標を定義する。
【０２１８】
図１５Ａに示す断面図は、実施の形態５の半導体装置６００の長手方向（Ｘ軸方向）の中心軸を通る平面で厚さ方向に切断して得られる断面を示す図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示す半導体装置６００の電極６４０を天地を逆にして示す図である。
【０２１９】
図１５Ａに示すように、実施の形態５の半導体装置６００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ３０Ａ、３０Ｂ、電極６４０、封止樹脂６５０、及び剥離膜６６０を含む。
【０２２０】
実施の形態５の半導体装置６００は、実施の形態４の半導体装置５００の応力緩和部５６０の代わりに、剥離膜６６０を設けたものである。なお、実施の形態５では、電極６４０の下面は、平坦になっている。その他の構成は、実施の形態４の半導体装置５００の構成と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０２２１】
電極６４０は、平板状の電極であり、上面６４１及び下面６４２を有する。電極６４０の下面６４２は、スペーサ３０Ａ、３０Ｂに接合されている。
【０２２２】
図１５Ｂに示すように、剥離膜６６０は、電極６４０の下面６４２の中央部に形成される。剥離膜６６０は、Ｘ軸方向において、スペーサ３０Ａとスペーサ３０Ｂとの間に位置し、Ｙ軸方向において、スペーサ３０Ａ、３０Ｂと同一の長さを有する。
【０２２３】
剥離膜６６０は、例えば、ゴム系樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂テフロン（登録商標）樹脂等の樹脂製の膜の他、例えば、金、ニッケル、銅等の金属膜であってもよい。また、剥離膜６６０として、粘着性があり非硬化性のグリス、油性のペースト、高粘性の液体を電極６４０の下面６４２の中央部に塗布又は形成してもよい。
【０２２４】
なお、樹脂製の膜は、電極６４０の下面６４２に塗布すればよく、金属膜は、電極６４０の下面６４２にスパッタリング法等で形成すればよい。また、剥離膜６６０を形成する部分には、ポリアミド又はポリイミド等の被膜をコーティングしなくてよい。
【０２２５】
剥離膜６６０は、スペーサ３０Ａとスペーサ３０Ｂとの間の領域において、封止樹脂６５０と電極６４０との間にある程度の応力が生じた場合に、封止樹脂６５０を電極６４０から剥離させる。剥離膜６６０は、剥離誘発膜の一例である。
【０２２６】
電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとは線膨張係数に差があるため、熱応力が生じるが、スペーサ３０Ａ、３０Ｂと電極６４０とは、ともに銅又は銅合金で構成されるため、熱応力は生じない。
【０２２７】
このため、スペーサ３０Ａとスペーサ３０Ｂとの間の領域において、電極６４０から封止樹脂６５０が剥離しても、半導体装置６００に問題は生じない。
【０２２８】
従って、封止樹脂６５０と電極６４０との間にある程度の応力が生じた場合に、剥離膜６６０が封止樹脂６５０を電極６４０から剥離させることにより、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、電極１０と封止樹脂６５０との間に生じる応力を緩和することができる。
【０２２９】
このように、実施の形態５によれば、電極６４０の下面６４２の中央部に剥離膜６６０を形成することにより、スペーサ３０Ａとスペーサ３０Ｂとの間の領域において、電極６４０と封止樹脂６５０との間にある程度の応力が生じた場合に、剥離膜６６０で封止樹脂６５０を電極６４０から剥離させる。
【０２３０】
これにより、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂６５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外のの領域において封止樹脂６５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０２３１】
この結果、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間において封止樹脂６５０が電極１０から剥離することを抑制できる。
【０２３２】
なお、電極６４０の下面６４２のうち、剥離膜６６０が形成されない部分は、封止樹脂６５０と密着されるため、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ３０Ａ、３０Ｂは、封止樹脂６５０によって封止されている。
【０２３３】
以上より、実施の形態５によれば、電極１０と半導体素子２０Ａ及び２０Ｂとの良好な接合状態を維持できる。
【０２３４】
この結果、実施の形態５によれば、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置６００を提供することができる。
【０２３５】
なお、以上では、半導体装置６００が２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂６５０と電極６４０との間に剥離膜６６０を配設する形態について説明した。
【０２３６】
しかしながら、半導体装置６００は、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域に剥離膜６６０を位置させることにより、封止樹脂６５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂６５０が剥離することを抑制できる。
【０２３７】
＜実施の形態６＞
実施の形態６の半導体装置は、スペーサの構成が実施の形態１乃至６の半導体装置１００乃至６００と異なる。
【０２３８】
図１６Ａは、実施の形態６の半導体装置を示す断面図である。図１６Ｂは、実施の形態６の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。図１６Ａ及び図１６Ｂでは、図示するように、ＸＹＺ座標を定義する。
【０２３９】
図１６Ａに示す断面図は、実施の形態６の半導体装置７００の長手方向（Ｘ軸方向）の中心軸を通る平面で厚さ方向に切断して得られる断面を示す図である。
【０２４０】
実施の形態６の半導体装置７００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、電極４０、封止樹脂７５０、応力緩和部７６０を含む。
【０２４１】
実施の形態６の半導体装置７００は、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、封止樹脂７５０、及び応力緩和部７６０の構成が実施の形態１の半導体装置１００と異なる。その他の構成要素は、実施の形態１の半導体装置１００と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０２４２】
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、スペーサ７３０Ａとスペーサ７３０Ｂは分離されている。スペーサ７３０Ａは、基部７３１Ａと突出部７３２Ａを有する。スペーサ７３０Ｂは、基部７３１Ｂと突出部７３２Ｂを有する。
【０２４３】
スペーサ７３０Ａの基部７３１Ａは、実施の形態１の半導体装置１００のスペーサ１３０の第１部分１３０Ａ（図５参照）と同様である。突出部７３２Ａは、基部７３１Ａの上部からＸ軸プラス方向に突出している。実施の形態６のスペーサ７３０Ａは、実施の形態１の第１部分１３０Ａに突出部７３２Ａを接合した形状を有する。
【０２４４】
基部７３１Ａは第１部分の一例であり、突出部７３２Ａは第１突出部の一例である。
【０２４５】
スペーサ７３０Ｂの基部７３１Ｂは、実施の形態１の半導体装置１００のスペーサ１３０の第２部分１３０Ｂ（図５参照）と同様である。突出部７３２Ｂは、基部７３１Ｂの上部からＸ軸マイナス方向に突出している。実施の形態６のスペーサ７３０Ｂは、実施の形態１の第２部分１３０Ｂに突出部７３２Ｂを接合した形状を有する。
【０２４６】
基部７３１Ｂは第２部分の一例であり、突出部７３２Ｂは第２突出部の一例である。
【０２４７】
なお、実施の形態６のスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの基部７３１Ａ、７３１ＢのＸ軸方向の寸法は、実施の形態１のスペーサ１３０の第１部分１３０Ａ、第２部分１３０ＢのＸ軸方向の寸法よりも長い。この詳細については図２２を用いて後述する。
【０２４８】
スペーサ７３０Ａの基部７３１Ａは、半導体素子２０Ａの上面にあるエミッタに接続され、スペーサ７３０Ｂの基部７３１Ｂは、半導体素子２０Ｂの上面にあるアノードに接続される。
【０２４９】
スペーサ７３０Ａの突出部７３２Ａの先端と、スペーサ７３０Ｂの突出部７３２Ｂの先端との間には間隔があり、突出部７３２Ａの先端と、突出部７３２Ｂの先端との間には、応力緩和部７６０が配設されている。
【０２５０】
応力緩和部７６０は、電極４０又はスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂよりも十分に弾性率が低い材料であればよく、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はゴム系樹脂等の応力緩和材で作製することができる。なお、応力緩和部７６０は、封止樹脂７５０よりも弾性率が低い材料であってもよい。
【０２５１】
応力緩和部７６０は、例えば、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂをそれぞれ半導体素子２０Ａ、２０Ｂの上面に接合し、さらに、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの上面に電極４０を接合した状態で、突出部７３２Ａと突出部７３２Ｂとの間に応力緩和材を塗布することによって形成される。
【０２５２】
なお、突出部７３２Ａの先端と、突出部７３２Ｂの先端との間が毛細管現象が得られる程度に狭い場合は、毛細管現象を利用して、応力緩和部７６０を突出部７３２Ａと突出部７３２Ｂとの間に形成してもよい。
【０２５３】
電極４０は、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの上面に接合される。なお、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの上に電極４０を接合する前に、応力緩和部７６０を形成してもよい。
【０２５４】
封止樹脂７５０は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、電極４０、及び応力緩和部７６０を封止する。封止樹脂７５０は、実施の形態１の封止樹脂１５０と同様に形成すればよい。
【０２５５】
次に、実施の形態６の半導体装置７００の製造方法について説明する。
【０２５６】
図１７乃至図２１は、実施の形態６の半導体装置７００の製造工程を示す図である。
【０２５７】
まず、電極１０、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、半田箔７２Ａ、７２Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、半田箔７３Ａ、７３Ｂ、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄの位置合わせを行う。位置合わせには、周知の治具を用いればよい。なお、電極１０にはバスバー１１が接続されている。
【０２５８】
半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａ、７３Ｂは、例えば、錫と銀を含むＡｎＡｇ半田、又は、錫と銅を含むＳｎＣｕ半田等の材料を圧延することにより、シート状にした半田である。
【０２５９】
半田箔７１Ａは、電極１０と半導体素子２０Ａとの間に配設される。半田箔７１Ｂは、電極１０と半導体素子２０Ｂとの間に配設される。半田箔７２Ａは、半導体素子２０Ａとスペーサ７３０の基部７３１Ａとの間に配設される。半田箔７２Ｂは、半導体素子２０Ｂとスペーサ７３０Ｂの基部７３１Ｂとの間に配設される。
【０２６０】
半田箔７３Ａは、スペーサ７３０Ａの基部７３１Ａの上に配設される。半田箔７３Ｂは、スペーサ７３０Ｂの基部７３１Ｂの上に配設される。
【０２６１】
なお、電極１０、４０、及びスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの表面には、ニッケルメッキ等が施されていてもよい。また、電極１０、４０、及びスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの表面のうち、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａ、７３Ｂと接する部分には、濡れ性をよくするために金メッキを施してもよい。
【０２６２】
図１７に示すように位置合わせを行った状態で、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ、７３Ａ、７３Ｂを溶融させることにより、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂを接続する。
【０２６３】
次に、図１８に示すように、半導体素子２０Ａの端子２１Ａ〜２１Ｄと、制御端子６２Ａ〜６２Ｄとをそれぞれボンディングワイヤ６１Ａ〜６１Ｄで接続する。なお、半田箔７３Ａ、７３Ｂは、図１７に示す工程において溶融してスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの上面に固着しているため、図１８では半田箔７３Ａ、７３Ｂの図示を省略する。
【０２６４】
また、半田箔７１Ａ、７１Ｂ、７２Ａ、７２Ｂは、それぞれ、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、及びスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの間を固着しているため、図１８では図示を省略する。
【０２６５】
次に、図１９に示すように、電極４０の位置合わせを行い、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの上面に固着している半田（半田箔７３Ａ、７３Ｂが溶融して固着した半田）を溶融させて、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの上面に電極４０を接合する。電極４０にはバスバー４１が接続されている。
【０２６６】
これにより、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、及び電極４０は接合され、図２０に示す状態が完成する。
【０２６７】
次に、スペーサ７３０Ａの突出部７３２Ａと、スペーサ７３０Ｂの突出部７３２Ｂとの間の隙間に、応力緩和部７６０を形成する。応力緩和部７６０は、上述のように、電極４０又はスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂよりも十分に弾性率が低い材料であればよく、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はゴム系樹脂等の応力緩和材で作製することができる。
【０２６８】
応力緩和部７６０は、例えば、突出部７３２Ａと突出部７３２Ｂとの間に応力緩和材を塗布することによって形成される。
【０２６９】
なお、突出部７３２Ａの先端と、突出部７３２Ｂの先端との間が毛細管現象が得られる程度に狭い場合は、毛細管現象を利用して、応力緩和部７６０を突出部７３２Ａと突出部７３２Ｂとの間に形成してもよい。
【０２７０】
図２０に示すように接合した電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、電極４０、及び応力緩和部７６０は、封止樹脂７５０で封止する前に、ポリアミド又はポリイミド等を有機溶媒に溶解させた溶液に含浸させることにより、表面にポリアミド又はポリイミド等の被膜をコーティングする。これは、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、電極４０、及び応力緩和部７６０の表面に封止樹脂７５０が密着しやすくするためである。
【０２７１】
最後に、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、電極４０、応力緩和部７６０、バスバー１１、４１、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄを封止樹脂７５０で封止する。封止樹脂７５０による封止は、封止樹脂７５０に熱硬化処理を行うことによって行われる。
【０２７２】
熱硬化処理では、図２０に示す半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、電極４０、応力緩和部７６０、バスバー１１、４１、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄを加熱した金型に入れ、熱硬化樹脂を加熱しながら金型内に流し込み、金型内の熱硬化樹脂に補圧を与えるとともに加熱を行うことにより、熱硬化樹脂の硬化反応を促進させる。
【０２７３】
熱硬化樹脂の加熱は、例えば、８０℃〜２００℃程度の温度で行い、その後に冷却することにより、図２１に示す封止樹脂７５０が得られる。封止樹脂７５０は、電極１０の側面、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂ、電極４０、及び応力緩和部７６０の側面を封止する。また、封止樹脂７５０からは、電極１０の下面、電極４０の上面、バスバー１１、４１、及び制御端子６２Ａ〜６２Ｄの外側の一部が露出する。
【０２７４】
以上のような実施の形態６の半導体装置７００は、図１６Ａに示すように、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域では、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの突出部７３２Ａ、７３２Ｂ、及び応力緩和部７６０があるため、実施の形態１の半導体装置１００（図５参照）と同様に、封止樹脂７５０の厚さＤ７が薄くなっている。
【０２７５】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂７５０の収縮量が減り、封止樹脂７５０にかかる応力が低減される。
【０２７６】
すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂７５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の領域において封止樹脂７５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０２７７】
また、突出部７３２Ａと突出部７３２Ｂとの間には、応力緩和部７６０が形成されている。このため、スペーサ７３０Ａとスペーサ７３０Ｂとの間の領域において、封止樹脂７５０に応力が発生しても、応力は応力緩和部７６０によって緩和される。
【０２７８】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂７５０が電極１０から剥離することを抑制できる。また、封止樹脂７５０の剥離が抑制されることにより、電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとの良好な接続状態を保持できる。
【０２７９】
この結果、実施の形態６によれば、封止樹脂７５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置７００を提供できる。
【０２８０】
また、実施の形態６によれば、封止樹脂７５０を熱硬化させる段階での剥離を抑制できるだけでなく、半導体装置７００を繰り返し使用する段階において半導体素子２０Ａ、２０Ｂの発熱による加熱と冷却が繰り返されても、封止樹脂７５０の剥離を抑制できる半導体装置７００を提供することができる。
【０２８１】
また、実施の形態６の半導体装置７００によれば、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂは、突出部７３２Ａ、７３２Ｂを有する分だけ、比較例の半導体装置１のスペーサ３０Ａ、３０Ｂよりも大きい。このため、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの熱容量が大きくなり、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を過渡的に吸収し、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの冷却性能を向上させることができる。
【０２８２】
特に、半導体装置７００がハイブリッド車に搭載される場合は、電動機１０の駆動及び回生の度に、インバータ９９は高温に晒される。このような状況では、冷却性能の改善された実施の形態６の半導体装置７００を用いることは、非常に有益である。
【０２８３】
また、実施の形態６の半導体装置７００は、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂが突出部７３２Ａ、７３２Ｂを有することにより、比較例の半導体装置１よりも、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の接続経路が短くなる。
【０２８４】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間における抵抗成分の抵抗値、寄生インダクタンスが低減し、発熱量の低減や、スイッチングに伴って発生するサージ電圧が低減される。
【０２８５】
なお、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの突出部７３２Ａ、７３２Ｂの厚さは、応力緩和部７６０として必要な厚さ、応力緩和部７６０の応力緩和材の種類、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の距離、封止樹脂７５０を構成する熱硬化樹脂の種類等に応じて設定すればよい。
【０２８６】
以上、実施の形態６によれば、封止樹脂７５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置７００を提供できる。
【０２８７】
ここで、実施の形態６の半導体装置のスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの外寸の公差と、実施の形態１の半導体装置１００のスペーサ１３０の外寸の公差について説明する。
【０２８８】
図２２は、実施の形態１の半導体装置１００のスペーサ１３０の外寸の公差を説明するための図である。
【０２８９】
図２２（Ａ）は、図５と同一であり、実施の形態１の半導体装置１００の長手方向に平行な中心軸に沿って厚さ方向に切断した場合に得られる断面を示す。図２２（Ｂ）は、平面視における電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ１３０、電極４０、及び封止樹脂１５０の位置関係を示す図である。なお、電極１０と電極４０は同一の寸法を有し、平面視での位置は一致している。
【０２９０】
また、説明の便宜上、半導体素子２０Ａ、２０Ｂのサイズは等しいものとする。
【０２９１】
ここで、スペーサ１３０の外寸の公差のみを考え、他の構成要素の公差を省略する。半導体装置１００では、図２２（Ｂ）に示すように、スペーサ１３０の第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂは、平面視で半導体素子２０Ａ、２０Ｂよりも小さく、かつ、内側に収まっている必要がある。
【０２９２】
半導体素子２０ＡのＸ軸方向の長さをＬ、第１部分１３０ＡのＸ軸方向の長さをＡ、第１部分１３０ＡのＸ軸方向の公差をａ、連結部分１３０ＣのＸ軸方向の長さをＣ、連結部分１３０ＣのＸ軸方向の公差をｂとする。
【０２９３】
すなわち、第１部分１３０ＡのＸ軸方向の長さは、公差ａを考慮すると、Ｌ±ａと表せる。また、連結部分１３０ＣのＸ軸方向の長さは、公差ｂを考慮すると、Ｃ±ｂと表せる。
【０２９４】
ここで、連結部分１３０Ｃを考慮に入れずに、半導体素子２０Ａと第１部分１３０Ａとについて考えると、半導体素子２０Ａと第１部分１３０Ａとの間には、式（１）の関係が成り立つ。
【０２９５】
Ｌ＞Ａ＋ａ  ・・・（１）
これより、スペーサ１３０の第１部分１３０Ａの長さＡは、式（２）で表せる。
【０２９６】
Ａ＜Ｌ−ａ  ・・・（２）
また、連結部分１３０Ｃの長さが±ｂだけ変動すると、公差が＋ｂである場合には半導体素子２０Ａの左側において第１部分１３０Ａが半導体素子２０Ａの寸法内に収まっている必要があり、公差が−ｂである場合には半導体素子２０Ａの右側において第１部分１３０Ａが半導体素子２０Ａの寸法内に収まっている必要がある。
【０２９７】
このため、式（２）に連結部分１３０Ｃの公差ｂを加味すると、第１部分１３０Ａ及び連結部分１３０Ｃについて式（３）が成り立つ。
【０２９８】
Ａ＜Ｌ−ａ−２ｂ  ・・・（３）
なお、スペーサ１３０は、連結部分１３０Ｃに対して左右対称であり、第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０Ｂの寸法は等しいため、第２部分１３０Ｂと連結部分１３０Ｃについても式（３）が成り立つ。
【０２９９】
このように、連結部分１３０Ｃを有するスペーサ１３０の場合、第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０ＢのＸ軸方向の寸法は、式（３）を満たす必要がある。
【０３００】
図２２（Ａ）に示すように、実施の形態１の半導体装置１００では、スペーサ１３０の第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０ＢのＸ軸方向の長さＡは、式（３）を満たす必要がある。
【０３０１】
これに対して、実施の形態６の半導体装置７００では、スペーサ７３０Ａとスペーサ７３０Ｂとは分離されているため、実施の形態１のスペーサ１３０の連結部分１３０ＣのＸ軸方向の長さＣの公差±ｂを考慮する必要がない。
【０３０２】
また、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの基部７３１Ａ、７３１ＢのＸ軸方向の長さは、実施の形態１のスペーサ１３０の第１部分１３０ＡのＸ軸方向の長さＡに等しい。
【０３０３】
従って、実施の形態６のスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの基部７３１Ａ、７３１ＢのＸ軸方向の長さをＡ７とすると、長さＡ７は、式（３）における公差ｂを除去して得られる式（４）を満たせばよい。
【０３０４】
Ａ７＜Ｌ−ａ  ・・・（４）
ここで、実施の形態１のスペーサ１３０の第１部分１３０Ａ及び第２部分１３０ＢのＹ軸方向の長さと、実施の形態６のスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの基部７３１Ａ、７３１ＢのＹ軸方向の長さは等しいものとする。
【０３０５】
このような条件下では、実施の形態６のスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの基部７３１Ａ、７３１Ｂが半導体素子２０Ａ、２０Ｂにそれぞれ接する面積は、実施の形態１のスペーサ１３０の第１部分１３０Ａ、第２部分１３０Ｂが半導体素子２０Ａ、２０Ｂに接する面積の（Ｌ−ａ）／（Ｌ−ａ−２ｂ）倍になる。
【０３０６】
すなわち、実施の形態６の半導体装置７００のスペーサ７３０Ａ、７３０Ｂは、実施の形態１の半導体装置１００のスペーサ１３０よりも、（Ｌ−ａ）／（Ｌ−ａ−２ｂ）倍だけ冷却効率を改善することができる。
【０３０７】
以上、実施の形態６によれば、封止樹脂７５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制するとともに、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの冷却効率を改善した半導体装置７００を提供できる。
【０３０８】
なお、以上では、半導体装置７００が２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域に、スペーサ７３０Ａ、７３０Ｂの突出部７３２Ａ、７３２Ｂを配設する形態について説明した。
【０３０９】
しかしながら、半導体装置７００は、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域にスペーサの突出部を位置させることにより、封止樹脂７５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂７５０が剥離することを抑制できる。
【０３１０】
なお、以上では、スペーサ７３０Ａの突出部７３２Ａと、スペーサ７３０Ｂの突出部７３２Ｂとの間に応力緩和部７６０を形成する形態について説明したが、応力緩和部７６０を形成しなくてもよい。
【０３１１】
応力緩和部７６０を有しなくても、スペーサ７３０Ａの突出部７３２Ａと、スペーサ７３０Ｂの突出部７３２Ｂとによって半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂７５０の厚さが薄くされるので、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂７５０にかかる応力は緩和される。
【０３１２】
従って、スペーサ７３０Ａの突出部７３２Ａと、スペーサ７３０Ｂの突出部７３２Ｂとによって封止樹脂７５０の応力を十分に緩和できる場合は、応力緩和部７６０を有しなくてもよい。
【０３１３】
また、スペーサ７３０Ａの突出部７３２Ａと、スペーサ７３０Ｂの突出部７３２Ｂとの間隔は、任意の間隔に設定することができ、突出部７３２Ａの先端と、突出部７３２Ｂの先端とが接触していてもよい。
【０３１４】
＜実施の形態７＞
実施の形態７の半導体装置は、スペーサの構成が実施の形態６の半導体装置７００と異なる。
【０３１５】
図２３Ａは、実施の形態７の半導体装置を示す断面図である。図２３Ｂは、実施の形態７の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。図２３Ａ及び図２３Ｂでは、図示するように、ＸＹＺ座標を定義する。
【０３１６】
図２３Ａに示す断面図は、実施の形態７の半導体装置８００の長手方向（Ｘ軸方向）の中心軸を通る平面で厚さ方向に切断して得られる断面を示す図である。
【０３１７】
実施の形態７の半導体装置８００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂ、電極４０、封止樹脂８５０、応力緩和部８６０を含む。
【０３１８】
実施の形態７の半導体装置８００は、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂ、封止樹脂８５０、及び応力緩和部８６０の構成が実施の形態６の半導体装置７００と異なる。その他の構成要素は、実施の形態６の半導体装置７００と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０３１９】
図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように、スペーサ８３０Ａとスペーサ８３０Ｂは分離されている。スペーサ８３０Ａは、基部８３１Ａと突出部８３２Ａを有する。スペーサ８３０Ｂは、基部８３１Ｂと突出部８３２Ｂを有する。
【０３２０】
スペーサ８３０Ａの基部８３１Ａは、実施の形態６の半導体装置７００のスペーサ７３０Ａの基部７３１Ａ（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）と同様である。突出部８３２Ａは、基部８３１Ａの上部からＸ軸プラス方向に突出している。また、基部８３１Ａには凹部８３３Ａが形成されている。凹部８３３Ａは、突出部８３２Ａの先端部において、Ｙ軸方向における中央部に形成されている。すなわち、凹部８３３ＡのＹ軸方向における両側には、壁部８３４Ａ、８３５Ａが形成されている。
【０３２１】
また、突出部８３２Ａのうち、凹部８３３Ａによって厚さが薄くなっている部分は、薄部８３６Ａを構成する。
【０３２２】
スペーサ８３０Ｂの基部８３１Ｂは、実施の形態６の半導体装置７００のスペーサ７３０Ｂの基部７３１Ｂ（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）と同様である。突出部８３２Ｂは、基部８３１Ｂの上部からＸ軸マイナス方向に突出している。また、基部８３１Ｂには凹部８３３Ｂが形成されている。凹部８３３Ｂは、突出部８３２Ｂの先端部において、Ｙ軸方向における中央部に形成されている。すなわち、凹部８３３ＢのＹ軸方向における両側には、壁部８３４Ｂ、８３５Ｂが形成されている。
【０３２３】
また、突出部８３２Ｂのうち、凹部８３３Ｂによって厚さが薄くなっている部分は、薄部８３６Ｂを構成する。
【０３２４】
ここで、凹部８３３Ａは、第１突出部の一例である突出部８３２Ａの先端部に第２金属板の一例である電極４０側の面から形成される第１凹部の一例である。凹部８３３Ｂは、第２突出部の一例である突出部８３２Ｂの先端部に第２金属板の一例である電極４０側の面から形成される第２凹部の一例である。
【０３２５】
スペーサ８３０Ａの基部８３１Ａは、半導体素子２０Ａの上面にあるエミッタに接続され、スペーサ８３０Ｂの基部８３１Ｂは、半導体素子２０Ｂの上面にあるアノードに接続される。
【０３２６】
スペーサ８３０Ａの突出部８３２Ａの先端と、スペーサ８３０Ｂの突出部８３２Ｂの先端との間には間隔があり、突出部８３２Ａの先端と、突出部８３２Ｂの先端との間には、応力緩和部８６０が配設されている。
【０３２７】
応力緩和部８６０は、電極４０又はスペーサ８３０Ａ、８３０Ｂよりも十分に弾性率が低い材料であればよく、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、又はゴム系樹脂等の応力緩和材で作製することができる。なお、応力緩和部８６０は、封止樹脂８５０よりも弾性率が低い材料であってもよい。
【０３２８】
応力緩和部８６０は、例えば、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂをそれぞれ半導体素子２０Ａ、２０Ｂの上面に接合し、さらに、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂの上面に電極４０を接合した状態で、突出部８３２Ａと突出部８３２Ｂとの間に応力緩和材を塗布することによって形成される。
【０３２９】
なお、突出部８３２Ａの先端と、突出部８３２Ｂの先端との間が毛細管現象が得られる程度に狭い場合は、毛細管現象を利用して、応力緩和部８６０を突出部８３２Ａと突出部８３２Ｂとの間に形成してもよい。
【０３３０】
電極４０は、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂの上面に接合される。なお、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂの上に電極４０を接合する前に、応力緩和部８６０を形成してもよい。
【０３３１】
応力緩和部８６０は、突出部８３２Ａと突出部８３２Ｂとの間に形成される。このため、応力緩和部８６０を形成した後には、図２３Ｂに白抜きで示すように、凹部８３３Ａ、８３３Ｂ、応力緩和部８６０、及び電極４０で囲まれる部分は、封止樹脂８５０が流入せずに空洞となる。
【０３３２】
封止樹脂８５０は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂ、電極４０、及び応力緩和部８６０を封止する。封止樹脂８５０は、実施の形態１の封止樹脂１５０と同様に形成すればよい。
【０３３３】
以上のような実施の形態７の半導体装置８００は、図２３Ａに示すように、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域では、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂの突出部８３２Ａ、８３２Ｂ、及び応力緩和部８６０があるため、実施の形態１の半導体装置１００（図５参照）と同様に、封止樹脂８５０の厚さＤ８が薄くなっている。
【０３３４】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂８５０の収縮量が減り、封止樹脂８５０にかかる応力が低減される。
【０３３５】
また、突出部８３２Ａと突出部８３２Ｂとの間には、応力緩和部８６０が形成されている。このため、スペーサ８３０Ａとスペーサ８３０Ｂとの間の領域において、封止樹脂８６０に応力が発生しても、応力は応力緩和部８６０によって緩和される。
【０３３６】
すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂８５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の領域において封止樹脂８５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０３３７】
さらに、突出部８３２Ａ、８３２Ｂの薄部８３６Ａ、８３６Ｂは、厚さが薄いため、封止樹脂８５０から応力を受けると撓むことができる。
【０３３８】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂８５０が電極１０から剥離することを抑制できる。また、封止樹脂８５０の剥離が抑制されることにより、電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとの良好な接続状態を保持できる。
【０３３９】
この結果、実施の形態７によれば、封止樹脂８５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置８００を提供できる。
【０３４０】
また、実施の形態７によれば、封止樹脂８５０を熱硬化させる段階での剥離を抑制できるだけでなく、半導体装置８００を繰り返し使用する段階において半導体素子２０Ａ、２０Ｂの発熱による加熱と冷却が繰り返されても、封止樹脂８５０の剥離を抑制できる半導体装置８００を提供することができる。
【０３４１】
また、実施の形態７の半導体装置８００によれば、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂは、突出部８３２Ａ、８３２Ｂを有する分だけ、比較例の半導体装置１のスペーサ３０Ａ、３０Ｂよりも大きい。このため、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂの熱容量が大きくなり、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を過渡的に吸収し、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの冷却性能を向上させることができる。
【０３４２】
特に、半導体装置８００がハイブリッド車に搭載される場合は、電動機１０の駆動及び回生の度に、インバータ９９は高温に晒される。このような状況では、冷却性能の改善された実施の形態７の半導体装置８００を用いることは、非常に有益である。
【０３４３】
また、実施の形態７の半導体装置８００は、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂが突出部８３２Ａ、８３２Ｂを有することにより、比較例の半導体装置１よりも、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の接続経路が短くなる。
【０３４４】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間における抵抗成分の抵抗値、寄生インダクタンスが低減し、発熱量の低減や、スイッチングに伴って発生するサージ電圧が低減される。
【０３４５】
なお、スペーサ８３０Ａ、８３０Ｂの突出部８３２Ａ、８３２Ｂの厚さは、応力緩和部８６０として必要な厚さ、応力緩和部８６０の応力緩和材の種類、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の距離、封止樹脂８５０を構成する熱硬化樹脂の種類等に応じて設定すればよい。
【０３４６】
以上、実施の形態７によれば、封止樹脂８５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置８００を提供できる。
【０３４７】
なお、以上では、半導体装置８００が２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域に、凹部８３３Ａ、凹部８３３Ｂを有する突出部８３２Ａ、８３２Ｂを配設する形態について説明した。
【０３４８】
しかしながら、半導体装置８００は、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域にスペーサの突出部の凹部を位置させることにより、封止樹脂８５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂８５０が剥離することを抑制できる。
【０３４９】
＜実施の形態８＞
実施の形態８の半導体装置は、スペーサの構成が実施の形態６の半導体装置７００と異なる。
【０３５０】
図２４Ａは、実施の形態８の半導体装置を示す断面図である。図２４Ｂは、実施の形態８の半導体装置のスペーサを示す斜視図である。図２４Ａ及び図２４Ｂでは、図示するように、ＸＹＺ座標を定義する。
【０３５１】
図２４Ａに示す断面図は、実施の形態８の半導体装置９００の長手方向（Ｘ軸方向）の中心軸を通る平面で厚さ方向に切断して得られる断面を示す図である。
【０３５２】
実施の形態８の半導体装置９００は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂ、電極４０、及び封止樹脂９５０を含む。図２４Ｂでは、分かり易さの観点から、図２４Ａに示すスペーサ９３０Ａ、９３０ＢをＸ軸方向に離間させて示す。
【０３５３】
実施の形態８の半導体装置９００は、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂ、及び封止樹脂９５０の構成が実施の形態６の半導体装置７００と異なる。その他の構成要素は、実施の形態６の半導体装置７００と同様であるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０３５４】
図２４Ａ及び図２４Ｂに示すように、スペーサ９３０Ａとスペーサ９３０Ｂは分離されている。スペーサ９３０Ａは、基部９３１Ａと突出部９３２Ａを有する。スペーサ９３０Ｂは、基部９３１Ｂと突出部９３２Ｂを有する。
【０３５５】
スペーサ９３０Ａの基部９３１Ａは、実施の形態６の半導体装置７００のスペーサ７３０Ａの基部７３１Ａ（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）と同様である。突出部９３２Ａは、基部９３１Ａの高さ方向の中間部からＸ軸プラス方向に突出している。
【０３５６】
スペーサ９３０Ｂの基部９３１Ｂは、実施の形態６の半導体装置７００のスペーサ７３０Ｂの基部７３１Ｂ（図１６Ａ及び図１６Ｂ参照）と同様である。突出部９３２Ｂは、基部９３１Ｂの上部からＸ軸マイナス方向に突出している。
【０３５７】
スペーサ９３０Ａの突出部９３２Ａの高さと、スペーサ９３０Ｂの突出部９３２Ｂの高さは、図２４Ａに示すように、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂを半導体素子２０Ａ、２０Ｂの上面に接合した状態で、突出部９３２Ａの上面と、突出部９３２Ｂの下面とが当接するように設定されている。
【０３５８】
また、スペーサ９３０Ａの突出部９３２ＡのＸ軸方向の長さと、スペーサ９３０Ｂの突出部９３２ＢのＸ軸方向の長さは、図２４Ａに示すように、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂを半導体素子２０Ａ、２０Ｂの上面に接合した状態で、突出部９３２Ａの先端部と、突出部９３２Ｂの先端部とが重なり合う長さに設定されている。
【０３５９】
ここで、基部９３１Ａの先端部と、突出部９３２Ａの先端部のうち、平面視で互いに重なり合う部分は、重複部の一例である。
【０３６０】
なお、突出部９３２Ａ、９３２Ｂは、Ｙ軸方向において基部９３１Ａ、９３１Ｂと同一の幅を有する。
【０３６１】
従って、突出部９３２Ａと突出部９３２Ｂとは、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂが半導体素子２０Ａ、２０Ｂの上面に接合された状態で、重なり合っており、突出部９３２Ａの上面と突出部９３２Ｂの下面とが当接している。
【０３６２】
スペーサ９３０Ａの基部９３１Ａは、半導体素子２０Ａの上面にあるエミッタに接続され、スペーサ９３０Ｂの基部９３１Ｂは、半導体素子２０Ｂの上面にあるアノードに接続される。
【０３６３】
電極４０は、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂの上面に接合される。
【０３６４】
封止樹脂９５０は、電極１０、半導体素子２０Ａ、２０Ｂ、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂ、及び電極４０を封止する。封止樹脂９５０は、実施の形態１の封止樹脂１５０と同様に形成すればよい。
【０３６５】
封止樹脂９５０は、図２４Ａに示すように、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、突出部９３２Ａ及び９３２Ｂと電極１０との間に形成される。また、封止樹脂９５０は、突出部９３２Ａの上側にも形成される。
【０３６６】
以上のような実施の形態８の半導体装置９００は、図２４Ａに示すように、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域では、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂの突出部９３２Ａ、９３２Ｂがあるため、実施の形態１の半導体装置１００（図５参照）と同様に、封止樹脂９５０の厚さＤ９が薄くなっている。
【０３６７】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域における封止樹脂９５０の収縮量が減り、封止樹脂９５０にかかる応力が低減される。
【０３６８】
すなわち、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において封止樹脂９５０の収縮によって生じる応力は、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間以外の領域において封止樹脂９５０の収縮によって生じる応力よりも緩和される。
【０３６９】
従って、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域において、封止樹脂９５０が電極１０から剥離することを抑制できる。また、封止樹脂９５０の剥離が抑制されることにより、電極１０と半導体素子２０Ａ、２０Ｂとの良好な接続状態を保持できる。
【０３７０】
この結果、実施の形態８によれば、封止樹脂９５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置９００を提供できる。
【０３７１】
また、実施の形態８によれば、封止樹脂９５０を熱硬化させる段階での剥離を抑制できるだけでなく、半導体装置９００を繰り返し使用する段階において半導体素子２０Ａ、２０Ｂの発熱による加熱と冷却が繰り返されても、封止樹脂９５０の剥離を抑制できる半導体装置９００を提供することができる。
【０３７２】
また、実施の形態８の半導体装置９００によれば、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂは、突出部９３２Ａ、９３２Ｂを有する分だけ、比較例の半導体装置１のスペーサ３０Ａ、３０Ｂよりも大きい。このため、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂの熱容量が大きくなり、半導体素子２０Ａ、２０Ｂが発生する熱を過渡的に吸収し、半導体素子２０Ａ、２０Ｂの冷却性能を向上させることができる。
【０３７３】
特に、半導体装置９００がハイブリッド車に搭載される場合は、電動機１０の駆動及び回生の度に、インバータ９９は高温に晒される。このような状況では、冷却性能の改善された実施の形態８の半導体装置９００を用いることは、非常に有益である。
【０３７４】
また、実施の形態８の半導体装置９００は、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂが突出部９３２Ａ、９３２Ｂを有することにより、比較例の半導体装置１よりも、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の接続経路が短くなる。
【０３７５】
このため、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間における抵抗成分の抵抗値、寄生インダクタンスが低減し、発熱量の低減や、スイッチングに伴って発生するサージ電圧が低減される。
【０３７６】
また、実施の形態８の半導体装置９００では、スペーサ９３０Ａとスペーサ９３０Ｂが分離されているため、実施の形態６の半導体装置７００と同様に、実施の形態１のスペーサ１３０の連結部分１３０ＣのＸ軸方向の長さＣの公差±ｂを考慮する必要がない。
【０３７７】
なお、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂの突出部９３２Ａ、９３２Ｂの厚さは、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の距離、封止樹脂９５０を構成する熱硬化樹脂の種類等に応じて設定すればよい。
【０３７８】
以上、実施の形態８によれば、封止樹脂９５０の剥離を抑制することにより、半導体素子２０Ａ、２０Ｂと電極１０との疲労破断を抑制した半導体装置９００を提供できる。
【０３７９】
なお、以上では、半導体装置９００が２つの半導体素子２０Ａ、２０Ｂを含み、半導体素子２０Ａと半導体素子２０Ｂとの間の領域に、スペーサ９３０Ａ、９３０Ｂの突出部９３２Ａ、９３２Ｂを配設する形態について説明した。
【０３８０】
しかしながら、半導体装置９００は、３つ以上の半導体素子を含んでもよい。このような場合には、半導体素子同士の間の領域にスペーサの突出部の凹部を位置させることにより、封止樹脂９５０の応力を緩和するようにすればよい。これにより、半導体素子同士の間において電極１０から封止樹脂９５０が剥離することを抑制できる。
【０３８１】
また、突出部９３２Ａと突出部９３２Ｂとの間に応力緩和材を塗布すること等により、突出部９３２Ａと突出部９３２Ｂとの間に応力緩和部を設けてもよい。
【０３８２】
以上、本発明の例示的な実施の形態の半導体装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０３８３】
１００  半導体装置
１０  電極
２０Ａ、２０Ｂ  半導体素子
１３０  スペーサ
１３０Ａ  第１部分
１３０Ｂ  第２部分
１３０Ｃ  連結部分
４０  電極
１５０  封止樹脂
２００  半導体装置
２３０  スペーサ
２３０Ａ  第１部分
２３０Ｂ  第２部分
２３０Ｃ  連結部
２３０Ｄ  凹部
３３０Ａ、３３０Ｂ  スペーサ
４００  半導体装置
４４０  電極
４５０  封止樹脂
５００  半導体装置
５４０  電極
５５０  封止樹脂
５６０  応力緩和部
５４０Ａ  凹部
５４０Ｂ  薄部
５００Ａ  半導体装置
５４３  電極
５６１  応力緩和部
５４３Ａ  凹部
５４３Ｂ  薄部
５００Ｂ  半導体装置
５４６  電極
５４９  凸部
５４６Ａ  凹部
５６２  応力緩和部
６００  半導体装置
６４０  電極
６５０  封止樹脂
６６０  剥離膜
７００  半導体装置
７３０Ａ、７３０Ｂ  スペーサ
７５０  封止樹脂
７６０  応力緩和部
７３１Ａ、７３１Ｂ  基部
７３２Ａ、７３２Ｂ  突出部
８００  半導体装置
８３０Ａ、８３０Ｂ  スペーサ
８５０  封止樹脂
８６０  応力緩和部
８３１Ａ、８３１Ｂ  基部
８３２Ａ、８３２Ｂ  突出部
８３３Ａ、８３３Ｂ  凹部
９００  半導体装置
９３０Ａ、９３０Ｂ  スペーサ
９３１Ａ、９３１Ｂ  基部
９３２Ａ、９３２Ｂ  突出部
９５０  封止樹脂
【図１Ａ】
2013046400.tif 000003
【図１Ｂ】
2013046400.tif 000004
【図２Ａ】
2013046400.tif 000005
【図２Ｂ】
2013046400.tif 000006
【図３】
2013046400.tif 000007
【図４Ａ】
2013046400.tif 000008
【図４Ｂ】
2013046400.tif 000009
【図４Ｃ】
2013046400.tif 000010
【図５】
2013046400.tif 000011
【図６】
2013046400.tif 000012
【図７】
2013046400.tif 000013
【図８】
2013046400.tif 000014
【図９】
2013046400.tif 000015
【図１０】
2013046400.tif 000016
【図１１】
2013046400.tif 000017
【図１２Ａ】
2013046400.tif 000018
【図１２Ｂ】
2013046400.tif 000019
【図１３Ａ】
2013046400.tif 000020
【図１３Ｂ】
2013046400.tif 000021
【図１４Ａ】
2013046400.tif 000022
【図１４Ｂ】
2013046400.tif 000023
【図１４Ｃ】
2013046400.tif 000024
【図１４Ｄ】
2013046400.tif 000025
【図１４Ｅ】
2013046400.tif 000026
【図１４Ｆ】
2013046400.tif 000027
【図１４Ｇ】
2013046400.tif 000028
【図１５Ａ】
2013046400.tif 000029
【図１５Ｂ】
2013046400.tif 000030
【図１６Ａ】
2013046400.tif 000031
【図１６Ｂ】
2013046400.tif 000032
【図１７】
2013046400.tif 000033
【図１８】
2013046400.tif 000034
【図１９】
2013046400.tif 000035
【図２０】
2013046400.tif 000036
【図２１】
2013046400.tif 000037
【図２２】
2013046400.tif 000038
【図２３Ａ】
2013046400.tif 000039
【図２３Ｂ】
2013046400.tif 000040
【図２４Ａ】
2013046400.tif 000041
【図２４Ｂ】
2013046400.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月2日(2012.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記封止樹脂は熱硬化性であり熱硬化後に収縮し、前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和される、半導体装置。
【請求項２】
前記応力は、前記封止樹脂と前記第１金属板との間において収縮によって前記封止樹脂に生じる応力である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記スペーサは、
前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、
前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間を連結する連結部分と
を有し、
前記封止樹脂は、前記複数の半導体素子の間における前記第１金属板と前記連結部分との間における第１の厚さが、前記複数の半導体素子の間以外の部位における前記第１金属板と前記第１金属板との間における第２の厚さよりも薄くされることにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記スペーサは、前記第１部分及び前記第２部分において、前記第２金属板と接合される、請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記スペーサは、前記連結部分の前記第２金属板側に、凹部を有する、請求項３記載の半導体装置。
【請求項６】
前記凹部には、前記スペーサよりも剛性の低い金属が充填される、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側又は前記第１金属板とは反対側に形成される凹部を有し、
前記封止樹脂は、前記複数の半導体素子の間において前記第２金属板の前記凹部が前記封止樹脂との間の応力を吸収することにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板には、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記封止樹脂との界面における応力を緩和する応力緩和部が形成されており、
前記封止樹脂は、前記応力緩和部によって応力が緩和されることにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側に形成される凹部を有し、
前記応力緩和部は、前記凹部内に形成される、請求項８記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記凹部は、複数の溝部、又は、複数の穴部によって構成される、請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側に突出する凸部を有し、前記凹部は、前記凸部に形成される、請求項９記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板の前記第１金属板側の面には、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記封止樹脂の剥離を促す剥離誘発膜が形成される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記スペーサは、
前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、
前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、
前記第１部分から前記第２部分側に突出する第１突出部と、
前記第２部分から前記第２部分側に突出する第２突出部と
を有する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１突出部と前記第２突出部との間に、前記第１突出部及び前記第２突出部と前記封止樹脂との間の応力を緩和する応力緩和部が形成される、請求項１４記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記スペーサは、前記第１突出部の先端部に前記第２金属板側の面から形成される第１凹部を有するとともに、前記第２突出部の先端部に前記第２金属板側の面から形成される第２凹部を有する、請求項１４記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記スペーサの高さ方向における位置が異なっている、請求項１３記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記第１突出部及び前記第２突出部は、平面視において重複する重複部を有する、請求項１６記載の半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
［０００７］
本発明の実施の形態の半導体装置は、第１金属板と、前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂とを含み、前記封止樹脂は熱硬化性であり熱硬化後に収縮し、前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂に生じる収縮による応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂に生じる収縮による応力よりも緩和される。
発明の効果
［０００８］
半導体素子と電極との疲労破断を抑制した半導体装置を提供できる。
図面の簡単な説明
［０００９］
［図１Ａ］比較例の半導体装置の断面構造を示す図である。
［図１Ｂ］比較例の半導体装置の平面視における構造を示す透視図である。
［図２Ａ］比較例の半導体装置に剥離が生じた状態の断面構造を示す図である。
［図２Ｂ］比較例の半導体装置に剥離が生じた状態を示す平面図である。
［図３］実施の形態１の半導体装置を含む電源回路によって駆動される電動機を含む駆動システムを示す図である。
［図４Ａ］実施の形態１の半導体装置の斜視分解図である。
［図４Ｂ］実施の形態１の半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
［図４Ｃ］実施の形態１の半導体装置を示す斜視図である。
［図５］実施の形態１の半導体装置の断面図である。
［図６］実施の形態１の半導体装置１００の等価回路を示す図である。
［図７］実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
［図８］実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
［図９］実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
［図１０］実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
［図１１］実施の形態１の半導体装置１００の製造工程を示す図である。
［図１２Ａ］実施の形態２の半導体装置の断面図である。
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月19日(2014.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和され、
前記スペーサは、
前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、
前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、
前記第１部分と前記第２部分との間を連結する連結部分と
を有し、
前記封止樹脂は、前記複数の半導体素子の間における前記第１金属板と前記連結部分との間における第１の厚さが、前記複数の半導体素子の間以外の部位における前記第１金属板と前記第２金属板との間における第２の厚さよりも薄くされることにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和され、
前記スペーサは、前記連結部分の前記第２金属板側に、凹部を有する、半導体装置。
【請求項２】
前記応力は、前記封止樹脂と前記第１金属板との間において収縮によって前記封止樹脂に生じる応力である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凹部には、前記スペーサよりも剛性の低い金属が充填される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和され、
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側又は前記第１金属板とは反対側に形成される凹部を有し、
前記封止樹脂は、前記複数の半導体素子の間において前記第２金属板の前記凹部が前記封止樹脂との間の応力を吸収することにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、半導体装置。
【請求項５】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和され、
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板には、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記封止樹脂との界面における応力を緩和する応力緩和部が形成されており、
前記封止樹脂は、前記応力緩和部によって応力が緩和されることにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和される、半導体装置。
【請求項６】
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側に形成される凹部を有し、
前記応力緩和部は、前記凹部内に形成される、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記凹部は、複数の溝部、又は、複数の穴部によって構成される、請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２金属板は、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記第１金属板側に突出する凸部を有し、前記凹部は、前記凸部に形成される、請求項６記載の半導体装置。
【請求項９】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和され、
前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分とを有し、
前記第２金属板の前記第１金属板側の面には、平面視における前記第１部分と前記第２部分との間において、前記封止樹脂の剥離を促す剥離誘発膜が形成される、半導体装置。
【請求項１０】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和され、
前記スペーサは、
前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、
前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、
前記第１部分から前記第２部分側に突出する第１突出部と、
前記第２部分から前記第１部分側に突出する第２突出部と
を有し、
前記第１突出部と前記第２突出部との間に、前記第１突出部及び前記第２突出部と前記封止樹脂との間の応力を緩和する応力緩和部が形成される、半導体装置。
【請求項１１】
前記スペーサは、前記第１突出部の先端部に前記第２金属板側の面から形成される第１凹部を有するとともに、前記第２突出部の先端部に前記第２金属板側の面から形成される第２凹部を有する、請求項１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
第１金属板と、
前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、
前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、
前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と
を含み、
前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂の収縮によって生じる応力よりも緩和され、
前記スペーサは、
前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、
前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、
前記第１部分から前記第２部分側に突出する第１突出部と、
前記第２部分から前記第１部分側に突出する第２突出部と
を有し、
前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記スペーサの高さ方向における位置が異なっている、半導体装置。
【請求項１３】
前記第１突出部及び前記第２突出部は、平面視において重複する重複部を有する、請求項１２記載の半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の実施の形態の半導体装置は、第１金属板と、前記第１金属板に実装される複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子の前記第１金属板への実装面とは反対側の面に接続されるスペーサと、前記スペーサの前記半導体素子との接続面とは反対側の面に接続される第２金属板と、前記第１金属板及び前記第２金属板との間で前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂とを含み、前記複数の半導体素子の間において前記封止樹脂に生じる収縮による応力は、前記複数の半導体素子の間以外の部位において前記封止樹脂に生じる収縮による応力よりも緩和され、前記スペーサは、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と前記第２金属板との間の第１部分と、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と前記第２金属板との間の第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間を連結する連結部分とを有し、前記封止樹脂は、前記複数の半導体素子の間における前記第１金属板と前記連結部分との間における第１の厚さが、前記複数の半導体素子の間以外の部位における前記第１金属板と前記第２金属板との間における第２の厚さよりも薄くされることにより、前記複数の半導体素子の間において応力が緩和され、前記スペーサは、前記連結部分の前記第２金属板側に、凹部を有する。
【国際調査報告】
2013046400.tif 000043
2013046400.tif 000044