(57)【要約】【課題】  耐ノイズ性を向上させて制御基板の誤動作対策を行い、かつ制御回路とパワー半導体素子とを一体化させたコンパクトな半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体装置において、パワー半導体素子と、パワー半導体素子を制御する制御基板とが、樹脂で一体封止されている。好適には、制御基板は、パワー半導体素子に固定された金属電極板上に取り付けられる。また、パワー半導体素子と、パワー半導体素子を制御する制御基板とを含み、制御基板の一部がパワー半導体素子と共に樹脂で一体封止されたものでも良い。【選択図】図１
2006054245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体素子と、該パワー半導体素子を制御する制御基板とが、樹脂で一体封止されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
上記制御基板が、上記パワー半導体素子に固定された金属電極板の上に取り付けられた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】
上記金属電極板上に、上記制御基板が導電性接着剤で固定され、該制御基板に設けられたバイアホールを介して該制御基板の表面パターンと該導電性接着剤とが電気的に接続されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
パワー半導体素子と、該パワー半導体素子を制御する制御基板とを含み、該制御基板の一部が、該パワー半導体素子と共に樹脂で一体封止されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
上記制御基板の、上記樹脂から突出した部分に、入出力端子が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
更に、上記制御基板の、上記樹脂から突出した部分に、ネジ穴を備えたことを特徴とする請求項５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、制御基板が一体封止された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体素子（ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴとＤｉ等）をモールド樹脂によって内部に封止した半導体装置において、その半導体装置を駆動させるための制御基板は、半導体装置の外部に取り出された中継端子に取り付けられる。また、半導体装置のグラウンドと外部に配置した制御基板のグラウンドとは、一本のワイヤ配線で接続されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２４３６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
半導体装置の外部に取り出された中継端子は、ノイズなどの外乱にさらされる。また、モジュール動作時の１次側と２次側の電位変動により、制御回路が誤動作を起こし易い。
【０００４】
そこで、本発明は、耐ノイズ性を向上させて制御基板の誤動作対策を行うと共に、制御回路とパワー半導体素子とを一体化させたコンパクトな半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
即ち、本発明は、パワー半導体素子と、パワー半導体素子を制御する制御基板とが、樹脂で一体封止されたことを特徴とする半導体装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にかかる半導体装置では、制御基板が樹脂中に封止されているため、制御回路の誤動作を防止できる。また、半導体装置の小型化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる、全体が１００で表される半導体装置であり、（ａ）に上面図、（ｂ）に、（ａ）をＩ−Ｉ方向に見た場合の断面図を示す。ただし、（ａ）では、上部の樹脂を除いて記載している。
【０００８】
半導体装置１００は、パワーＭＯＳＦＥＴ１と、制御基板２に搭載された制御用素子３とを含む。パワーＭＯＳＦＥＴ１は、絶縁基板１８の上に配置されている。パワーＭＯＳＦＥＴ１の配線部５と、制御基板２の配線部６とは、ワイヤ配線１０で接続されている。
パワーＭＯＳＦＥＴ１の上には、銅などの金属電極板９が半田等で接合されている。金属電極板９の上には、絶縁性の接着剤１１を介して、制御用素子３を搭載した制御基板２が設けられている。
パワーＭＯＳＦＥＴ１と制御基板２とは、アルミニウム等のワイヤ配線１０により接続され、同様に、制御基板２と外部入出力端子１９とも、ワイヤ配線１０により接続される。パワーＭＯＳＦＥＴ１等は、樹脂４により覆われている。
【０００９】
本実施の形態にかかる半導体装置１００では、パワーＭＯＳＦＥＴ１と制御基板２とを結ぶワイヤ配線１０を樹脂４中に一体封止することで、ワイヤ配線１０に及ぶ外部からのノイズを防ぎ、その影響を抑制することができる。
【００１０】
また、制御基板２を金属電極板９上に配置し、樹脂４中に封止することで、制御基板２を外部に取り付けた従来構造に比較して、コンパクトな構造とすることができる。
【００１１】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２にかかる、全体が２００で表される半導体装置であり、（ａ）に上面図、（ｂ）に、（ａ）をＩＩ−ＩＩ方向に見た場合の断面図を示す。ただし、（ａ）では、上部の樹脂を除いて記載している。図２中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
【００１２】
半導体装置２００は、半導体装置１００に用いたパワーＭＯＳＦＥＴ１に代えて、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）１２とＤｉ（フリーホイールダイオード）１３が用いられる。そして、これらの上に、金属電極板９が半田等で接合されている。
【００１３】
かかる半導体装置２００では、ＩＧＢＴ１２と制御基板２とを結ぶワイヤ配線１０を樹脂４中に一体封止することで、ワイヤ配線１０に及ぶ外部からのノイズを防ぎ、その影響を抑制することができる。
【００１４】
また、制御基板２を金属電極板９上に配置し、樹脂４中に封止することで、制御基板２を外部に取り付けた従来構造に比較して、コンパクトな構造とすることができる。
【００１５】
実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３にかかる、全体が３００で表される半導体装置の断面図である。図３中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
【００１６】
本実施の形態３では、パワーＭＯＳＦＥＴ１を備えた半導体装置３００において、金属電極板９上に、銀ペースト等の導電性の接着剤１４により制御基板２が固定されている。制御基板２には、表面と裏面とを電気的に結ぶ、複数のスルーホール１５が設けられている。
【００１７】
このように、半導体装置３００では、モジュールのグラウンド電位を有する金属電極板９と、制御基板２のグラウンド電位を有する制御基板２の表面パターンとをスルーホール１５を介して電気的に接続することにより、モジュール動作時の電圧変動の影響による制御基板２の誤動作を防止できる。
【００１８】
実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４にかかる、全体が４００で表される半導体装置の断面図である。図４中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
【００１９】
本実施の形態４では、ＩＧＢＴ１２とＤｉ１３とを備えた半導体装置４００において、金属電極板９上に、銀ペースト等の導電性の接着剤１４により制御基板２が固定されている。制御基板２には、表面と裏面とを電気的に結ぶ、複数のスルーホール１５が設けられている。
【００２０】
このように、半導体装置４００では、モジュールのグラウンド電位を有する金属電極板９と、制御基板２のグラウンド電位を有する制御基板２の表面パターンとをスルーホール１５を介して電気的に接続することにより、モジュール動作時の電圧変動の影響による制御基板２の誤動作を防止できる。
【００２１】
実施の形態５．
図５は、本発明の実施の形態５にかかる、全体が５００で表される半導体装置の上面図である。図５中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
【００２２】
本実施の形態５では、パワーＭＯＳＦＥＴ１を備えた半導体装置５００において、パワーＭＯＳＦＥＴ１のソース電位をセンシングするためのワイヤ配線を省略した半導体装置を示している。即ち、パワーＭＯＳＦＥＴ１の表面のグラウンド電位を、金属電極板９と制御基板２に設けたスルーホール２０を介して、制御基板２の表面のグラウンド電位に接続することにより、パワーＭＯＳＦＥＴ１と制御基板２とをワイヤ配線によって接続をする必要がなくなる。
【００２３】
実施の形態６．
図６は、本発明の実施の形態６にかかる、全体が６００で表される半導体装置の上面図である。図６中、図２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
【００２４】
本実施の形態６では、ＩＧＢＴ１２とＤｉ１３とを備えた半導体装置６００において、ＩＧＢＴ１２のエミッタ電位をセンシングするためのワイヤ配線を省略した半導体装置を示している。即ち、パワーＭＯＳＦＥＴ１の表面のグラウンド電位を、金属電極板９と制御基板２に設けたスルーホール２０を介して、制御基板２の表面のグラウンド電位に接続することにより、パワーＭＯＳＦＥＴ１と制御基板２とをワイヤ配線によって接続をする必要がなくなる。
【００２５】
実施の形態７．
図７は、本発明の実施の形態７にかかる、全体が７００で表される半導体装置の上面図である。図７中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
【００２６】
本実施の形態７の半導体装置７００では、制御基板の一部を、樹脂４の外部に露出させ、外部入出力端子部１６としている。このように、外部入出力端子部１６を設けることにより、制御基板とは別に必要とされていた外部入出力端子が不要となり、かつ制御基板と外部入出力端子とを結んでいたワイヤ配線も不要となる。
【００２７】
実施の形態７．
図８は、本発明の実施の形態８にかかる、全体が８００で表される半導体装置の上面図である。図８中、図１と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
【００２８】
本実施の形態８の半導体装置８００では、制御基板の一部を、樹脂４の外部に露出させ、外部入出力端子部１６としている。更に、外部入出力端子部１６に、ネジ穴１７が設けられている。
外部入出力端子部１６には、外部からコネクタ（図示せず）を装着するが、このコネクタを外部入出力端子部１６に、ネジ穴１７を用いてネジ止めすることで、振動の影響によりコネクタがはずれるのを防止できる。
【００２９】
なお、図９は、ＭＯＳＦＥＴを備えた半導体装置１００等における金属電極板９の配置であり、（ａ）に上面図、（ｂ）に回路図を示す。
また、図１０は、ＩＧＢＴおよびＤｉを備えた半導体装置２００等における金属電極板９の配置であり、（ａ）に上面図、（ｂ）に回路図を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる半導体装置であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３にかかる半導体装置の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４にかかる半導体装置の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５にかかる半導体装置の上面図である。
【図６】本発明の実施の形態６にかかる半導体装置の上面図である。
【図７】本発明の実施の形態７にかかる半導体装置の上面図である。
【図８】本発明の実施の形態８にかかる半導体装置の上面図である。
【図９】ＭＯＳＦＥＴを備えた半導体装置における金属電極板の配置であり、（ａ）に上面図、（ｂ）に回路図を示す。
【図１０】ＩＧＢＴおよびＤｉを備えた半導体装置における金属電極板の配置であり、（ａ）に上面図、（ｂ）に回路図を示す。
【符号の説明】
【００３１】
１  パワーＭＯＳＦＥＴ、２  制御基板、３  制御用素子、４  樹脂、５  配線部、６  配線部、７  外部入出力端子の配線部、８  外部入出力端子、９  金属電極板、１０  ワイヤ配線、１１  絶縁性の接着剤、１２  ＩＧＢＴ、１３  Ｄｉ、１４  導電性の接着剤、１５  スルーホール、１６  外部入出力端子部、１７  ネジ穴、１８  絶縁基板、１００  半導体装置。
【図１】
2006054245.tif 000003
【図２】
2006054245.tif 000004
【図３】
2006054245.tif 000005
【図４】
2006054245.tif 000006
【図５】
2006054245.tif 000007
【図６】
2006054245.tif 000008
【図７】
2006054245.tif 000009
【図８】
2006054245.tif 000010
【図９】
2006054245.tif 000011
【図１０】
2006054245.tif 000012