(57)【要約】【課題】上下アームを構成する２つの半導体モジュールを、冷却器との積層方向の直交方向に並んで配置する構成において、端子の接続点数を少なくし、且つ、インダクタスを低減すること。【解決手段】第１半導体モジュール３０は、上アームを構成し、互いに並列に接続された複数の半導体チップ３０１、封止樹脂体３００、及び正極端子３０５を有する。第２半導体モジュール４０は、下アームを構成し、互いに並列に接続された複数の半導体チップ４０１、封止樹脂体４００、及び負極端子４０６を有する。積層方向であるＺ方向と直交するＸ方向において、２つの半導体モジュールは並んで配置されている。２つの半導体モジュールは、半導体チップ３０１の低電位側の電極と半導体チップ４０１の高電位側の電極とを電気的に中継する中継端子３０７，４０８を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下アーム（１１）を構成し、冷却器（６１）に積層配置されて冷却される半導体装置であって、
上アーム（１２）を構成し、互いに並列に接続された複数の第１半導体素子（３０１）、複数の前記第１半導体素子を一体的に封止する第１樹脂体（３００）、及び各第１半導体素子の高電位側の電極と電気的に接続され、前記第１樹脂体から突出する正極端子（３０５）、を有する第１半導体モジュール（３０）と、
下アーム（１３）を構成し、互いに並列に接続された複数の第２半導体素子（４０１）、複数の前記第２半導体素子を一体的に封止する第２樹脂体（４００）、及び各第２半導体素子の低電位側の電極と電気的に接続され、前記第２樹脂体から突出する負極端子（４０６）、を有し、前記積層の方向と直交する方向において前記第１半導体モジュールと並んで配置された第２半導体モジュール（４０）と、
を備え、
前記第１半導体モジュール及び前記第２半導体モジュールの少なくとも一方は、前記第１半導体素子の低電位側の電極と前記第２半導体素子の高電位側の電極とを電気的に中継する中継端子（３０７，４０８）を有する半導体装置。
【請求項２】
前記負極端子は、前記第２樹脂体の側面のうち、前記正極端子が突出する前記第１樹脂体の側面（３００ｃ）と同じ側の面（４００ｃ）から突出している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとの並び方向において、
前記第１半導体モジュールの中心よりも前記第２半導体モジュールに近い部分から前記正極端子が突出し、
前記第２半導体モジュールの中心よりも前記第１半導体モジュールに近い部分から前記負極端子が突出している請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記正極端子及び前記負極端子は、前記第１樹脂体及び前記第２樹脂体の互いの対向面（３００ｄ，４００ｅ）からそれぞれ突出し、
前記正極端子の前記第１樹脂体から突出する部分、及び、前記負極端子の前記第２樹脂体から突出する部分は、前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとの並び方向において、前記第１樹脂体と前記第２樹脂体との間に配置されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとの並び方向において、前記正極端子の隣りに前記負極端子が配置されている請求項１〜４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記積層の方向において、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一部が互いに対向している請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１半導体モジュールは、前記中継端子として、各第１半導体素子の低電位側の電極と電気的に接続され、前記第１樹脂体から突出する第１中継端子（３０７）を有し、
前記第２半導体モジュールは、前記中継端子として、各第２半導体素子の高電位側の電極と電気的に接続され、前記第２樹脂体から突出する第２中継端子（４０８）を有し、
前記第１中継端子の前記第１樹脂体から突出する部分と、前記第２中継端子の前記第２樹脂体から突出する部分とが接続されている請求項１〜６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１中継端子及び前記第２中継端子は、前記第１樹脂体及び前記第２樹脂体の互いの対向面（３００ｄ，４００ｅ）からそれぞれ突出し、
前記第１中継端子の前記第１樹脂体から突出する部分、及び、前記第２中継端子の前記第２樹脂体から突出する部分は、前記第１樹脂体と前記第２樹脂体との対向領域に配置されている請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１中継端子の前記第１樹脂体から突出する部分、及び、前記第２中継端子の前記第２樹脂体から突出する部分は、前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールとの並び方向及び前記積層の方向の両方向に直交する方向において、同じ位置となっている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１半導体モジュールは、前記第１中継端子とは別に、各第１半導体素子の低電位側の電極と電気的に接続され、前記第１樹脂体から突出する出力端子（３０６）を有する請求項７〜９いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第２半導体モジュールは、前記第２中継端子とは別に、各第２半導体素子の高電位側の電極と電気的に接続され、前記第２樹脂体から突出する出力端子（４１４）を有する請求項７〜９いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１半導体モジュールと前記第２半導体モジュールを一体的に保持する第３樹脂体（７０）をさらに備える請求項１〜１１いずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、上下アームを構成し、冷却器に積層配置されて冷却される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には上下アームを構成し、冷却器に積層配置されて冷却される半導体装置が開示されている。この半導体装置では、上アームを構成する１つの半導体素子（半導体チップ）と、下アームを構成する１つの半導体素子（半導体チップ）が、封止樹脂体によって一体的に封止されている。半導体装置は、一相分の上下アームを構成する２ｉｎ１パッケージ構造をなしている。
【０００３】
半導体装置は、外部接続用の主端子として、上アームを構成する半導体素子の高電位側の電極と電気的に接続された正極端子（高電位電源端子）、下アームを構成する半導体素子の低電位側の電極と電気的に接続された負極端子（低電位電源端子）、及びモータへの出力端子を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−４９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力制御の用途では、電流容量（出力）を大きく得たいという要求があり、たとえば各アームの半導体素子を並列接続する構成を採用することがある。
【０００６】
上記した２ｉｎ１パッケージ構造の半導体装置（以下、半導体モジュールと示す）で並列接続構造を実現しようとすると、２つの半導体モジュールを準備し、正極端子同士、負極端子同士、出力端子同士を、それぞれ金属板であるバスバーを介して電気的に接続することとなる。したがって、端子数、ひいては端子の接続点が多くなるという問題がある。上記の場合、端子数は６本、接続点は６点となる。
【０００７】
特に、半導体モジュールを冷却器に積層配置してなるパワーモジュールの体格について、積層方向の長さと積層方向に直交する方向の長さとのアスペクト比の関係上、すなわち搭載制約上、積層方向に直交する方向に２つの半導体モジュールを並んで配置しなければならない場合がある。この場合、上記構成を採用すると、バスバー構造が複雑になり、インダクタンスが増加してしまう。
【０００８】
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、上下アームを構成する２つの半導体モジュールを、冷却器との積層方向の直交方向に並んで配置する構成において、端子の接続点数を少なくし、且つ、インダクタスを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、技術的範囲を限定するものではない。
【００１０】
本開示のひとつである半導体装置は、上下アーム（１１）を構成し、冷却器（６１）に積層配置されて冷却される半導体装置であって、
上アーム（１２）を構成し、互いに並列に接続された複数の第１半導体素子（３０１）、複数の第１半導体素子を一体的に封止する第１樹脂体（３００）、及び各第１半導体素子の高電位側の電極と電気的に接続され、第１樹脂体から突出する正極端子（３０５）、を有する第１半導体モジュール（３０）と、
下アーム（１３）を構成し、互いに並列に接続された複数の第２半導体素子（４０１）、複数の第２半導体素子を一体的に封止する第２樹脂体（４００）、及び各第２半導体素子の低電位側の電極と電気的に接続され、第２樹脂体から突出する負極端子（４０６）、を有し、積層の方向と直交する方向において第１半導体モジュールと並んで配置された第２半導体モジュール（４０）と、
を備え、
第１半導体モジュール及び第２半導体モジュールの少なくとも一方は、第１半導体素子の低電位側の電極と第２半導体素子の高電位側の電極とを電気的に中継する中継端子（３０７，４０８）を有する。
【００１１】
この半導体装置によれば、第１半導体モジュールにおいて、上アームを構成する複数の第１半導体素子が互いに並列接続されており、第２半導体モジュールにおいて、下アームを構成する複数の第２半導体素子が互いに並列接続されている。このように、上アームを構成する第１半導体素子を第１半導体モジュールにまとめて配置し、下アームを構成する第２半導体素子を第２半導体モジュールにまとめて配置している。このため、たとえば正極端子は第１半導体モジュールのみにもたせればよく、負極端子は第２半導体モジュールのみにもたせればよい。したがって、端子数、ひいては接続点数を低減することができる。
【００１２】
また、上記したように、第１半導体モジュールのみが正極端子を有し、第２半導体モジュールのみが負極端子を有する。このため、２つの半導体モジュールにおいて、正極端子同士、負極端子同士を、バスバーを介して接続しなくてもよい。よって、バスバー構造を簡素化し、インダクタンスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の半導体装置が適用される電力変換装置を示す等価回路図である。
【図２】半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】半導体装置と冷却器の積層構造を示す平面図である。
【図５】参考例を示す平面図である。
【図６】第１変形例を示す平面図である。
【図７】第２変形例を示す平面図である。
【図８】第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図９】図８のIX-IX線に沿う断面図である。
【図１０】上下アームの電流経路を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図１２】図１１のXII-XII線に沿う断面図である。
【図１３】第３変形例を示す断面図である。
【図１４】第４変形例を示す平面図である。
【図１５】第５変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下において、半導体装置と冷却器の積層方向をＺ方向、Ｚ方向に直交し、２つの半導体モジュールの並び方向をＸ方向と示す。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断わりのない限り、上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。
【００１５】
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、半導体装置が適用される電力変換装置について説明する。
【００１６】
図１に示す電力変換装置１は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。電力変換装置１は、車両に搭載された直流電源であるバッテリ２から供給される直流電圧を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ３に出力するように構成されている。モータ３は、車両の走行駆動源として機能する。電力変換装置１は、モータ３により発電された電力を、直流に変換してバッテリ２に充電することもできる。このように、電力変換装置１は、双方向の電力変換が可能となっている。
【００１７】
電力変換装置１は、平滑コンデンサ４及びインバータ１０を有している。平滑コンデンサ４の正極側端子は、バッテリ２の高電位側の電極である正極に接続され、負極側端子は、バッテリ２の低電位側の電極である負極に接続されている。インバータ１０は、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換し、モータ３に出力する。また、モータ３により発電された交流電力を、直流電力に変換する。
【００１８】
インバータ１０は、高電位電源ライン５と低電位電源ライン６との間に設けられた上下アーム１１を三相分、有している。上下アーム１１は、上アーム１２と下アーム１３の直列回路である。高電位電源ライン５は平滑コンデンサ４の正極側端子に接続されており、低電位電源ライン６は平滑コンデンサ４の負極側端子に接続されている。本実施形態では、上下アームを構成するスイッチング素子として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴと示す）を採用している。
【００１９】
上アーム１２は、ＩＧＢＴ１２０、及び、ＩＧＢＴ１２０に逆並列に接続された還流用のダイオード１２１を有している。上アーム１２は、互いに並列に接続された複数のＩＧＢＴ１２０を有している。本実施形態では、２つのＩＧＢＴ１２０及び２つのダイオード１２１を有している。そして、２つのＩＧＢＴ１２０が互いに並列に接続され、ＩＧＢＴ１２０のそれぞれに、ダイオード１２１が逆並列に接続されている。また、ＩＧＢＴ１２０としてｎチャネル型を採用しており、ＩＧＢＴ１２０のコレクタ電極及びダイオード１２１のカソード電極が、高電位電源ライン５と電気的に接続されている。
【００２０】
下アーム１３は、ＩＧＢＴ１３０、及び、ＩＧＢＴ１３０に逆並列に接続された還流用のダイオード１３１を有している。下アーム１３は、互いに並列に接続された複数のＩＧＢＴ１３０を有している。本実施形態では、２つのＩＧＢＴ１３０及び２つのダイオード１３１を有している。そして、２つのＩＧＢＴ１３０が互いに並列に接続され、ＩＧＢＴ１３０のそれぞれに、ダイオード１３１が逆並列に接続されている。また、ＩＧＢＴ１３０としてｎチャネル型を採用しており、ＩＧＢＴ１３０のエミッタ電極及びダイオード１３１のアノード電極が、低電位電源ライン６と電気的に接続されている。
【００２１】
ＩＧＢＴ１３０のコレクタ電極及びダイオード１３１のカソード電極は、ＩＧＢＴ１２０のエミッタ電極及びダイオード１２１のアノード電極と電気的に接続されている。ＩＧＢＴ１２０のエミッタ電極とＩＧＢＴ１３０のコレクタ電極の接続点、すなわち上アーム１２と下アーム１３との接続点は、モータ３への出力ライン７と電気的に接続されている。
【００２２】
電力変換装置１は、上記したインバータ１０に加えて、モータ３とは別のモータに対応するインバータ、バッテリ２から供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ、インバータ１０や昇圧コンバータの動作を制御する駆動回路などを有してもよい。
【００２３】
次に、図２及び図３に基づき、上記した上下アーム１１を構成する半導体装置２０について説明する。図２では、半導体装置２０に接続されたバスバーも示している。
【００２４】
図２及び図３に示すように、半導体装置２０は、第１半導体モジュール３０及び第２半導体モジュール４０を有している。第１半導体モジュール３０は上記した上アーム１２を構成しており、第２半導体モジュール４０は下アーム１３を構成している。このため、第１半導体モジュール３０は上アームモジュール、第２半導体モジュール４０は下アームモジュールとも称される。
【００２５】
第１半導体モジュール３０は、封止樹脂体３００、半導体チップ３０１、ヒートシンク３０２、ターミナル３０３、ヒートシンク３０４、正極端子３０５、出力端子３０６、中継端子３０７、ダミー端子３０８、及び信号端子３０９を備えている。第２半導体モジュール４０は、封止樹脂体４００、半導体チップ４０１、ヒートシンク４０２、ターミナル４０３、ヒートシンク４０４、ダミー端子４０５、負極端子４０６、ダミー端子４０７、中継端子４０８、及び信号端子４０９を備えている。以下において、第１半導体モジュール３０及び第２半導体モジュール４０を、単に半導体モジュール３０，４０とも示す。半導体装置２０は、互いに同じ構造（共通形状）の半導体モジュール３０，４０を２つ備えて構成されている。
【００２６】
封止樹脂体３００，４００は、たとえばエポキシ系樹脂からなる。封止樹脂体３００，４００は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。封止樹脂体３００，４００は、略直方体状に成形されている。封止樹脂体３００は、Ｚ方向に直交する一面３００ａ、一面３００ａと反対の裏面３００ｂ、一面３００ａと裏面３００ｂとをつなぐ側面３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆを有している。同様に、封止樹脂体４００は、Ｚ方向に直交する一面４００ａ、一面４００ａと反対の裏面４００ｂ、一面４００ａと裏面４００ｂとをつなぐ側面４００ｃ，４００ｄ，４００ｅ，４００ｆを有している。一面３００ａ，４００ａ、及び、裏面３００ｂ，４００ｂは、たとえば平坦面となっている。封止樹脂体３００が第１樹脂体に相当し、封止樹脂体４００が第２樹脂体に相当する。
【００２７】
半導体チップ３０１は、シリコンやシリコンカーバイドなどの半導体基板に、上アーム１２を構成するＩＧＢＴ１２０及びダイオード１２１が形成されてなる。すなわち、半導体チップ３０１に、ＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴが形成されている。半導体チップ３０１は、平面略矩形状をなしている。第１半導体モジュール３０は、このような半導体チップ３０１を２つ有している。ＩＧＢＴ１２０の形成された半導体チップ３０１が第１半導体素子に相当する。
【００２８】
ＩＧＢＴ１２０及びダイオード１２１は、Ｚ方向に電流が流れるように縦型構造をなしている。半導体チップ３０１の板厚方向、すなわちＺ方向において、半導体チップ３０１の一面には図示しないコレクタ電極が形成され、一面と反対の裏面には図示しないエミッタ電極が形成されている。コレクタ電極はダイオード１２１のカソード電極も兼ねており、エミッタ電極はダイオード１２１のアノード電極も兼ねている。
【００２９】
２つの半導体チップ３０１は、互いにほぼ同じ平面形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさとほぼ同じ厚みを有している。半導体チップ３０１は、互いに同じ構造となっている。半導体チップ３０１は、互いのコレクタ電極がＺ方向における同じ側となり、互いのエミッタ電極がＺ方向における同じ側となるように配置されている。半導体チップ３０１は、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向において横並びで配置されている。
【００３０】
半導体チップ３０１のエミッタ電極形成面には、信号用の電極である図示しないパッドも形成されている。パッドは、エミッタ電極とは別の位置に形成されている。パッドは、Ｙ方向において、エミッタ電極の形成領域とは反対側の端部に形成されている。本実施形態では、半導体チップ３０１が、５つのパッドを有している。具体的には、５つのパッドとして、ゲート電極用、エミッタ電極の電位を検出するケルビンエミッタ用、電流センス用、半導体チップ３０１の温度を検出する温度センサ（感温ダイオード）のアノード電位用、同じくカソード電位用を有している。５つのパッドは、平面略矩形状の半導体チップ３０１において、Ｙ方向の一端側にまとめて形成されるとともに、Ｘ方向に並んで形成されている。
【００３１】
半導体チップ４０１は、半導体基板に下アーム１３を構成するＩＧＢＴ１３０及びダイオード１３１が形成されてなる。半導体チップ４０１は、平面略矩形状をなしている。第２半導体モジュール４０は、半導体チップ４０１を２つ有している。ＩＧＢＴ１３０の形成された半導体チップ４０１が第２半導体素子に相当する。半導体チップ４０１は、半導体チップ３０１と同じ構造となっている。２つの半導体チップ４０１のコレクタ電極は、半導体チップ３０１のコレクタ電極とＺ方向において同じ側となるように配置されている。半導体チップ４０１は、Ｚ方向において半導体チップ３０１とほぼ同じ高さに位置している。２つの半導体チップ４０１も、Ｘ方向において横並びで配置されている。また、半導体チップ３０１，４０１も、Ｘ方向に沿って一列配置となっている。半導体チップ４０１も、図示しないパッドを有している。
【００３２】
ヒートシンク３０２，４０２は、対応する半導体チップ３０１，４０１の熱を半導体装置２０の外部に放熱する機能を果たすとともに、配線としての機能も果たす。このため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成されている。本実施形態では、ヒートシンク３０２，４０２が、Ｚ方向からの投影視において、対応する半導体チップ３０１，４０１を内包するように設けられている。ヒートシンク３０２，４０２は、Ｚ方向において、対応する半導体チップ３０１，４０１に対し、封止樹脂体３００の一面３００ａ側に配置されている。
【００３３】
ヒートシンク３０２，４０２は、対応する半導体チップ３０１，４０１のコレクタ電極と、はんだ３１０，４１０を介してそれぞれ電気的に接続されている。詳しくは、ヒートシンク３０２の同一面に、２つの半導体チップ３０１のコレクタ電極が、それぞれはんだ３１０を介して接続されている。また、ヒートシンク４０２の同一面に、２つの半導体チップ４０１のコレクタ電極が、それぞれはんだ４１０を介して接続されている。ヒートシンク３０２，４０２は、平面略矩形状をなしている。
【００３４】
ヒートシンク３０２，４０２の表面のうち、対応する半導体チップ３０１，４０１とは反対の放熱面３０２ａ，４０２ａが、封止樹脂体３００から露出されている。放熱面３０２ａ，４０２ａは、一面３００ａと略面一となっている。ヒートシンク３０２，４０２の表面のうち、はんだ３１０，４１０との接続部及び放熱面３０２ａ，４０２ａを除く部分は、封止樹脂体３００によって覆われている。ヒートシンク３０２，４０２は、Ｘ方向に並んで配置されるとともに、Ｚ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。
【００３５】
ターミナル３０３，４０３は、対応する半導体チップ３０１，４０１とヒートシンク３０４，４０４との間に介在している。詳しくは、半導体チップ３０１とヒートシンク３０４との間にターミナル３０３が配置され、半導体チップ４０１とヒートシンク４０４との間にターミナル４０３が配置されている。ターミナル３０３，４０３は、半導体チップ３０１，４０１とヒートシンク３０４，４０４との熱伝導、電気伝導経路の途中に位置するため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成されている。
【００３６】
ターミナル３０３，４０３は、対応する半導体チップ３０１，４０１のエミッタ電極に対向配置され、はんだ３１１，４１１を介してエミッタ電極と電気的に接続されている。本実施形態では、半導体装置２０が、半導体チップ３０１，４０１と同数のターミナル３０３，４０３を有している。半導体チップ３０１のエミッタ電極は、はんだ３１１を介してターミナル３０３に接続されている。半導体チップ４０１のエミッタ電極は、はんだ４１１を介してターミナル４０３に接続されている。
【００３７】
ヒートシンク３０４，４０４も、ヒートシンク３０２，４０２同様、対応する半導体チップ３０１，４０１の熱を半導体装置２０の外部に放熱する機能を果たすとともに、配線としての機能も果たす。本実施形態では、ヒートシンク３０４，４０４が、Ｚ方向からの投影視において、対応する半導体チップ３０１，４０１を内包するように設けられている。ヒートシンク３０４，４０４は、Ｚ方向において、対応する半導体チップ３０１，４０１に対し、封止樹脂体３００の裏面３００ｂ側に配置されている。ヒートシンク３０４，４０４は、平面略矩形状をなしている。
【００３８】
ヒートシンク３０４，４０４は、対応する半導体チップ３０１，４０１のエミッタ電極と電気的に接続されている。ヒートシンク３０４は、はんだ３１１、ターミナル３０３、及びはんだ３１２を介して、半導体チップ３０１のエミッタ電極と電気的に接続されている。ヒートシンク３０４の同一面に、２つの半導体チップ３０１のエミッタ電極がそれぞれ電気的に接続されている。ヒートシンク４０４は、はんだ４１１、ターミナル４０３、及びはんだ４１２を介して、半導体チップ４０１のエミッタ電極と電気的に接続されている。ヒートシンク４０４の同一面に、２つの半導体チップ４０１のエミッタ電極がそれぞれ電気的に接続されている。
【００３９】
ヒートシンク３０４，４０４の表面のうち、対応する半導体チップ３０１，４０１とは反対の放熱面３０４ａ，４０４ａが、封止樹脂体３００から露出されている。放熱面３０４ａ，４０４ａは、裏面３００ｂと略面一となっている。ヒートシンク３０４，４０４の表面のうち、はんだ３１２，４１２との接続部及び放熱面３０４ａ，４０４ａを除く部分は、封止樹脂体３００によって覆われている。ヒートシンク３０４，４０４は、Ｘ方向に並んで配置されるとともに、Ｚ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。
【００４０】
正極端子３０５は、半導体装置２０を高電位電源ライン５に接続するための外部接続用の主端子である。正極端子３０５は、高電位電源端子、Ｐ端子とも称される。正極端子３０５は、ヒートシンク３０２に連なっており、ヒートシンク３０２からＹ方向に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、正極端子３０５がヒートシンク３０２と一体的に設けられている。
【００４１】
正極端子３０５は、ヒートシンク３０２におけるＹ方向の一端に連なっている。正極端子３０５は、封止樹脂体３００の側面３００ｃから外部に突出している。正極端子３０５は、Ｘ方向において第１半導体モジュール３０の中心よりも第２半導体モジュール４０側の位置から、外部に突出している。正極端子３０５は、ヒートシンク３０２に対して、Ｘ方向におけるヒートシンク３０２の中心よりも第２半導体モジュール４０側に偏った位置で連なっている。
【００４２】
なお、正極端子３０５をヒートシンク３０２とは別部材とし、ヒートシンク３０２に接続することでヒートシンク３０２に連なる構成を採用することもできる。正極端子３０５の突出部分には、金属板であるバスバー５０が接続される。正極端子３０５とバスバー５０は、例えば溶接される。このバスバー５０を介して、正極端子３０５が平滑コンデンサ４の正極側端子と電気的に接続される。
【００４３】
第２半導体モジュール４０は、正極端子３０５に対応する位置に、ダミー端子４０５を有している。ダミー端子４０５は、バスバーが接続されない端子である。ダミー端子４０５は、電気的な接続機能を提供しない端子とも言える。ダミー端子４０５は、ヒートシンク４０２に連なっており、ヒートシンク４０２からＹ方向に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、ダミー端子４０５がヒートシンク４０２と一体的に設けられている。ヒートシンク４０２におけるダミー端子４０５の位置関係は、ヒートシンク３０２における正極端子３０５の位置関係と同じとなっている。ダミー端子４０５は、正極端子３０５が突出する側面３００ｃと同じ側の側面４００ｃから外部に突出している。
【００４４】
このように、コレクタ電極と接続されるヒートシンクに連なる主端子（第１主端子）は、第１半導体モジュール３０において正極端子３０５、第２半導体モジュール４０においてダミー端子４０５となっている。
【００４５】
出力端子３０６は、上アーム１２及び下アーム１３の接続点と電気的に接続される外部接続用の主端子である。出力端子３０６は、Ｏ端子とも称される。出力端子３０６は、ヒートシンク３０４に連なっており、ヒートシンク３０４からＹ方向であって正極端子３０５と同じ側に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、出力端子３０６がヒートシンク３０４と一体的に設けられている。出力端子３０６は、ヒートシンク３０４における正極端子３０５と同じ側の一端に連なっている。Ｘ方向において、ヒートシンク３０４の一端側に正極端子３０５が設けられ、他端側に出力端子３０６が設けられている。出力端子３０６は、正極端子３０５と同じ側面３００ｃから外部に突出している。
【００４６】
なお、出力端子３０６をヒートシンク３０４とは別部材としてもよい。出力端子３０６の突出部分には、金属板であるバスバー５１が接続される。このバスバー５１を介して、出力端子３０６がモータ３の対応する相のコイルと電気的に接続される。
【００４７】
第２半導体モジュール４０は、出力端子３０６に対応する位置に、負極端子４０６を有している。負極端子４０６は、半導体装置２０を低電位電源ライン６に接続するための外部接続用の主端子である。負極端子４０６は、低電位電源端子、Ｎ端子とも称される。負極端子４０６は、ヒートシンク４０４に連なっており、ヒートシンク４０４からＹ方向であって正極端子３０５と同じ側に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、負極端子４０６がヒートシンク４０４と一体的に設けられている。ヒートシンク４０４における負極端子４０６の位置関係は、ヒートシンク３０４における出力端子３０６の位置関係と同じとなっている。
【００４８】
負極端子４０６は、ヒートシンク４０４におけるＹ方向の一端に連なっている。負極端子４０６は、ダミー端子４０５と同じ側面４００ｃから外部に突出している。負極端子４０６は、Ｘ方向において第２半導体モジュール４０の中心よりも第１半導体モジュール３０側の位置から、突出している。負極端子４０６は、ヒートシンク４０４に対して、Ｘ方向におけるヒートシンク４０４の中心よりも第１半導体モジュール３０側に偏った位置で連なっている。
【００４９】
なお、負極端子４０６をヒートシンク４０４とは別部材としてもよい。負極端子４０６の突出部分には、金属板であるバスバー５２が接続される。このバスバー５２を介して、負極端子４０６が平滑コンデンサ４の負極側端子と電気的に接続される。
【００５０】
このように、エミッタ電極と接続されるヒートシンクに連なる主端子(第２主端子)は、第１半導体モジュール３０において出力端子３０６、第２半導体モジュール４０において負極端子４０６となっている。
【００５１】
また、正極端子３０５、出力端子３０６、ダミー端子４０５、及び負極端子４０６の突出部分は、Ｚ方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。また、Ｘ方向において、出力端子３０６（Ｏ端子）、正極端子３０５（Ｐ端子）、負極端子４０６（Ｎ端子）、ダミー端子４０５の順に並んで配置されている。すなわち、高電位電源ライン５に接続される正極端子３０５の隣りに、低電位電源ライン６に接続される負極端子４０６が配置されている。
【００５２】
中継端子３０７は、上アーム１２を構成する半導体チップ３０１のエミッタ電極と、下アーム１３を構成する半導体チップ４０１のコレクタ電極とを電気的に接続するための端子である。中継端子３０７は、ヒートシンク３０４に連なっており、ヒートシンク３０４からＸ方向であって第２半導体モジュール４０側に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、中継端子３０７がヒートシンク３０４と一体的に設けられている。中継端子３０７は、ヒートシンク３０４におけるＸ方向の一端であって、第２半導体モジュール４０に近い側の端部に連なっている。中継端子３０７は、封止樹脂体３００の側面３００ｄから突出している。なお、中継端子３０７をヒートシンク３０４とは別部材としてもよい。
【００５３】
第２半導体モジュール４０は、中継端子３０７に対応する位置に、ダミー端子４０７を有している。ダミー端子４０７は、中継端子３０７と接続されない端子である。ダミー端子４０７は、電気的な接続機能を提供しない端子とも言える。ダミー端子４０７は、ヒートシンク４０４に連なっており、ヒートシンク４０４からＸ方向に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、ダミー端子４０７がヒートシンク４０４と一体的に設けられている。ダミー端子４０７は、ヒートシンク４０４におけるＸ方向の一端であって、第１半導体モジュール３０に対して遠い側の端部に連なっている。ダミー端子４０７は、封止樹脂体４００の側面４００ｄから突出している。なお、ダミー端子４０７をヒートシンク４０４とは別部材としてもよい。
【００５４】
このように、エミッタ電極と接続されるヒートシンクに連なり、Ｘ方向に延設された端子は、第１半導体モジュール３０において中継端子３０７、第２半導体モジュール４０においてダミー端子４０７となっている。
【００５５】
中継端子４０８も、中継端子３０７同様、上アーム１２を構成する半導体チップ３０１のエミッタ電極と、下アーム１３を構成する半導体チップ４０１のコレクタ電極とを電気的に接続するための端子である。中継端子４０８は、ヒートシンク４０２に連なっており、ヒートシンク４０２からＸ方向であって第１半導体モジュール３０側に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、中継端子４０８がヒートシンク４０２と一体的に設けられている。中継端子４０８は、ヒートシンク４０２におけるＸ方向の一端であって、第１半導体モジュール３０に近い側の端部に連なっている。中継端子４０８は、封止樹脂体４００の側面４００ｅから突出している。なお、中継端子４０８をヒートシンク４０２とは別部材としてもよい。
【００５６】
中継端子３０７，４０８の突出部分は、封止樹脂体３００，４００の対向領域に配置されている。また、中継端子３０７，４０８は、Ｙ方向において互いに同じ位置から突出している。換言すれば、側面３００ｄにおける中継端子３０７の突出部分と、側面４００ｅにおける中継端子４０８の突出部分とが、同じＹ座標位置となっている。そして、中継端子３０７，４０８の突出部分は積層配置され、溶接などによって接続されている。中継端子３０７が第１中継端子に相当し、中継端子４０８が第２中継端子に相当する。
【００５７】
第１半導体モジュール３０は、中継端子４０８に対応する位置に、ダミー端子３０８を有している。ダミー端子３０８は、中継端子４０８と電気的に接続されない端子である。ダミー端子３０８は、電気的な接続機能を提供しない端子とも言える。ダミー端子３０８は、ヒートシンク３０２に連なっており、ヒートシンク３０２からＸ方向に延設されている。本実施形態では、同一の金属板を加工することで、ダミー端子３０８がヒートシンク３０２と一体的に設けられている。ダミー端子３０８は、ヒートシンク３０２におけるＸ方向の一端であって、第２半導体モジュール４０に対して遠い側の端部に連なっている。ダミー端子３０８は、封止樹脂体３００の側面３００ｅから突出している。なお、ダミー端子３０８をヒートシンク３０２とは別部材としてもよい。
【００５８】
このように、コレクタ電極と接続されるヒートシンクに連なり、Ｘ方向に延設された端子は、第１半導体モジュール３０においてダミー端子３０８、第２半導体モジュール４０において中継端子４０８となっている。
【００５９】
信号端子３０９，４０９は、対応する半導体チップ３０１，４０１のパッドに、ボンディングワイヤ３１３，４１３を介してそれぞれ電気的に接続されている。信号端子３０９は、Ｙ方向に延設されており、封止樹脂体３００における側面３００ｃと反対の側面３００ｆから外部に突出している。信号端子４０９は、Ｙ方向に延設されており、封止樹脂体４００における側面４００ｃと反対の側面４００ｆから外部に突出している。
【００６０】
次に、図４に基づき、半導体装置２０と冷却器との積層構造について説明する。
【００６１】
半導体装置２０は、冷却器と交互に積層されてパワーモジュールを構成する。図４に示すように、パワーモジュール６０は、上記した半導体装置２０に加え、冷却器６１を備えている。
【００６２】
冷却器６１は、内部に冷媒が流通され、Ｚ方向において各半導体装置２０の両面側にそれぞれ配置されて、半導体装置２０を両面側から冷却する。冷却器６１は、冷媒が流れる通路を内部に有するように、管状（チューブ状）に形成されている。また、Ｚ方向において、半導体装置２０と冷却器６１とが交互に積層されるように、隣り合う冷却器６１の間に所定間隔を有して配置されている。
【００６３】
冷却器６１は、Ｘ方向の一端側で、上流側連結部６２により、隣り合う冷却器６１同士が連結されている。上流側連結部６２は、供給された冷媒を、各冷却器６１に分配する機能を果たす。一方、Ｘ方向の他端側で、下流側連結部６３により、隣り合う冷却器６１同士が連結されている。この下流側連結部６３は、各冷却器６１に分配された冷媒を合流させる機能を果たす。
【００６４】
図４に示すパワーモジュール６０は、インバータ１０の各相の上下アーム１１を構成する３つの半導体装置２０と、各半導体装置２０を両面側から冷却するように、半導体装置２０と交互に積層された複数の冷却器６１を備えている。半導体装置２０は、Ｚ方向において冷却器６１によって挟まれている。
【００６５】
次に、上記した半導体装置２０の効果について説明する。
【００６６】
図５は、電流容量を大きくするために、上下アームが構成された２ｉｎ１パッケージ構造の半導体パッケージを２つ用いて半導体装置とした参考例を示している。図５は図２に対応しているが、封止樹脂体に覆われた部分の構造を一部省略して図示している。参考例において、本実施形態と関連する要素には、本実施形態の要素の符号末尾にｒを付与した。
【００６７】
図５に示す半導体装置２０ｒは、２つの半導体モジュール３５ｒを備えている。半導体モジュール３５ｒは、いずれも２ｉｎ１パッケージ構造をなしている。各半導体モジュール３５ｒは、半導体チップ３０１ｒ，４０１ｒを有している。これら半導体チップ３０１ｒ，４０１ｒは、封止樹脂体３５０ｒにより封止されている。また、各半導体モジュール３５ｒは、外部接続用の主端子として、正極端子３０５ｒ（Ｐ端子）、負極端子４０６ｒ（Ｎ端子）、及び出力端子３０６ｒ（Ｏ端子）をそれぞれ有している。
【００６８】
そして、正極端子３０５ｒ同士がバスバー５０ｒにより電気的に接続され、出力端子３０６ｒ同士がバスバー５１ｒにより電気的に接続される。また、負極端子４０６ｒ同士がバスバー５２ｒにより電気的に接続される。これにより、上アーム側の半導体チップ３０１ｒのＩＧＢＴが並列接続され、下アーム側の半導体チップ４０１ｒのＩＧＢＴが並列接続された一相分の上下アームが構成される。
【００６９】
上記したように、参考例に示す半導体装置２０ｒは、正極端子３０５ｒ、負極端子４０６ｒ、及び出力端子３０６ｒをそれぞれ２本有しており、端子数が多い。また、各端子３０５ｒ，３０６ｒ，４０６ｒとバスバー５０ｒ，５１ｒ，５２ｒとの接続点が計６点となる。
【００７０】
さらには、図５に示すように、２つの半導体モジュール３５ｒをＸ方向に並んで配置する場合、お互いに接触しないように配索しなければならないため、バスバー５０ｒ，５１ｒ，５２ｒの接続構造が複雑になる。これにより、バスバー５０ｒ，５１ｒ，５２ｒも長くなり、インダクタンスが増加してしまう。
【００７１】
これに対し、本実施形態では、第１半導体モジュール３０において、上アーム１２を構成する複数のＩＧＢＴ１２０（半導体チップ３０１）が互いに並列接続されている。また、第２半導体モジュール４０において、下アーム１３を構成する複数のＩＧＢＴ１４０（半導体チップ４０１）が互いに並列接続されている。このように、上アーム側の半導体チップ３０１を第１半導体モジュール３０にまとめて配置し、下アーム側の半導体チップ４０１を第２半導体モジュール４０にまとめて配置している。したがって、正極端子３０５は第１半導体モジュール３０のみにもたせればよく、負極端子４０６は第２半導体モジュール４０のみにもたせればよい。これにより、端子数、端子の接続点数を低減することができる。本実施形態では、端子の接続点が、正極端子３０５におけるバスバー５０との接続点、出力端子３０６におけるバスバー５１との接続点、負極端子４０６におけるバスバー５２との接続点、中継端子３０７，４０８の接続点の計４点となる。よって、参考例の６点よりも少なくすることができる。
【００７２】
また、第１半導体モジュール３０のみが正極端子３０５を有し、第２半導体モジュール４０のみが負極端子４０６を有する。このため、２つの半導体モジュール３０，４０において、正極端子同士、負極端子同士を、バスバーを介して接続しなくてもよい。よって、バスバー構造を簡素化するとともにバスバーの長さも短くすることができる。よって、参考例に較べてインダクタンスを低減することができる。
【００７３】
したがって、半導体モジュール３０，４０を冷却器６１に積層配置してなるパワーモジュール６０の体格について、積層方向であるＺ方向の長さとＸ方向の長さとのアスペクト比の関係上、すなわち車両搭載の制約上、Ｘ方向に２つの半導体モジュール３０，４０を並んで配置する構成において、端子の接続点数を少なくし、且つ、インダクタスを低減することができる。
【００７４】
特に本実施形態では、負極端子４０６が、正極端子３０５が突出する封止樹脂体３００の側面３００ｃと同じ側の側面４００ｃから突出している。これにより、正極端子３０５と負極端子４０６が近づくため、磁束打消しの効果により、インダクタンスを低減することができる。また、正極端子３０５と負極端子４０６がＹ方向の同じ側に突出しているため、バスバー５０，５２の溶接を短時間で行うことができる。
【００７５】
さらに本実施形態では、正極端子３０５が、Ｘ方向において第１半導体モジュール３０の中心よりも第２半導体モジュール４０に近い部分から突出している。また、負極端子４０６が、Ｘ方向において第２半導体モジュール４０の中心よりも第１半導体モジュール３０に近い部分から突出している。これにより、正極端子３０５と負極端子４０６がより近くなり、インダクタンスを低減することができる。
【００７６】
さらに本実施形態では、Ｘ方向において、正極端子３０５の隣りに負極端子４０６が配置されている。これにより、正極端子３０５と負極端子４０６をさらに近くなり、インダクタンスを低減することができる。
【００７７】
さらに本実施形態では、中継端子３０７，４０８の突出部分が、封止樹脂体３００，４００の対向領域内に配置されており、対向領域内で、中継端子３０７，４０８が接続されている。これにより、中継端子３０７，４０８による上アーム１２と下アーム１３との接続距離を短くし、インダクタンスを低減することができる。
【００７８】
さらに本実施形態では、側面３００ｄにおける中継端子３０７の突出部分と、側面４００ｅにおける中継端子４０８の突出部分とが、同じＹ座標位置となっている。これにより、中継端子３０７，４０８の接続距離がより短くなり、インダクタンスを低減することができる。
【００７９】
さらに本実施形態では、半導体モジュール３０，４０が共通形状となっている。第１半導体モジュール３０と第２半導体モジュール４０を作り分けなくてもよいので、たとえば製造コストを低減することができる。
【００８０】
しかしながら、電気的な接続機能を提供しない端子を、対応する封止樹脂体３００，４００から極力突出しないようにした構成を採用することができる。たとえば、封止樹脂体３００，４００の成形後、電気的な接続機能を提供しない端子を、リードフレームのタイバーなどとともに切除してもよい。図６に示す第１変形例では、ダミー端子３０８，４０５，４０７が、突出部分の根元で切除されている。
【００８１】
さらに本実施形態では、第１半導体モジュール３０が、中継端子３０７とは別に、出力端子３０６を有している。出力端子３０６は、正極端子３０５と同じ側面３００ｃから突出し、中継端子３０７は、封止樹脂体４００に対向する側面３００ｄから突出している。これにより、上アーム１２と下アーム１３との接続距離を短くし、インダクタンスを低減しつつ、バスバー５０，５１，５２の溶接を短時間で行うことができる。
【００８２】
たとえば図７に示す第２変形例のように、第１半導体モジュール３０がダミー端子３１４を有し、第２半導体モジュール４０が中継端子４０８とは別に出力端子４１４を有する構成としてもよい。ダミー端子３１４は、バスバー５１が接続されない点を除けば、出力端子３０６と同じである。出力端子４１４は、バスバー５１が接続される点を除けば、ダミー端子４０５と同じである。これによっても、同等の効果を奏することができる。
【００８３】
（第２実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した半導体装置２０と共通する部分についての説明は省略する。
【００８４】
図８及び図９に示すように、本実施形態では、正極端子３０５が封止樹脂体３００の側面３００ｄから突出し、負極端子４０６が封止樹脂体４００の側面４００ｅから突出している。すなわち、封止樹脂体３００，４００の互いに対向する側面３００ｄ，４００ｅから、正極端子３０５及び負極端子４０６がそれぞれ突出している。さらに、正極端子３０５の突出部分及び負極端子４０６の突出部分が、Ｘ方向において封止樹脂体３００，４００の間に位置している。
【００８５】
正極端子３０５は、平面略Ｌ字状をなしている。正極端子３０５は、封止樹脂体３００の側面３００ｄから突出する部分として、Ｘ方向に沿って延びる短手部３０５ａ、及び、Ｙ方向に沿って延びる長手部３０５ｂを有している。短手部３０５ａの一端は側面３００ｄとの境界部分とされ、他端に長手部３０５ｂが連なっている。そして、長手部３０５ｂにおける短手部３０５ａとは反対の端部付近に、バスバー５０が接続されている。正極端子３０５の突出部分のうち、長手部３０５ｂの一部及び短手部３０５ａが、側面３００ｄ，４００ｅの対向領域内に配置されている。長手部３０５ｂの残り部分は、対向領域外に延びている。
【００８６】
負極端子４０６も、平面略Ｌ字状をなしている。負極端子４０６は、封止樹脂体４００の側面４００ｅから突出する部分として、Ｘ方向に沿って延びる短手部４０６ａ、及び、Ｙ方向に沿って延びる長手部４０６ｂを有している。短手部４０６ａの一端が側面４００ｅとの境界部分とされ、他端に長手部４０６ｂが連なっている。そして、長手部４０６ｂにおける短手部４０６ａとは反対の端部付近に、バスバー５２が接続されている。負極端子４０６の突出部分のうち、長手部４０６ｂの一部及び短手部４０６ａが、側面３００ｄ，４００ｅの対向領域内に配置されている。長手部４０６ｂの残り部分は、対向領域外に延びている。
【００８７】
正極端子３０５及び負極端子４０６は、Ｚ方向に所定の間隔を有して設けられている。また、突出部分のうち、少なくとも長手部３０５ｂ，４０６ｂの一部が、Ｚ方向において互いに対向するように設けられている。本実施形態では、図８に示すように、長手部３０５ｂ，４０６ｂが、ほぼ全長で対向するように設けられている。ここで、対向とは、Ｚ方向からの投影視において、重なる位置関係を示す。
【００８８】
また、本実施形態では、第１半導体モジュール３０がダミー端子３０８を有しておらず、第２半導体モジュール４０がダミー端子４０５，４０７を有していない。それ以外の構成は、第１実施形態（図２参照）と同じである。
【００８９】
次に、上記した半導体装置２０の効果について説明する。
【００９０】
本実施形態では、正極端子３０５の突出部分及び負極端子４０６の突出部分が、Ｘ方向において封止樹脂体３００，４００の間に位置している。これにより、正極端子３０５と負極端子４０６が近接するため、インダクタンスを低減することができる。また、バスバー５０，５２の溶接を短時間で行うことができる。すなわち、生産性を向上することができる。
【００９１】
特に本実施形態では、正極端子３０５及び負極端子４０６の少なくとも一部が、Ｚ方向において互いに対向するように設けられている。これにより、インダクタンスをより低減することができる。また、図１０に実線矢印で示すように、上下アーム１１の電流経路がループ状となる。これにより、半導体装置２０と対向する冷却器６１に渦電流が生じる。したがって、これによってもインダクタンスを低減することができる。
【００９２】
また、本実施形態でも、中継端子３０７，４０８の突出部分が、封止樹脂体３００，４００の対向領域に配置されている。そして、側面３００ｄにおける中継端子３０７の突出部分と、側面４００ｅにおける中継端子４０８の突出部分とが、同じＹ座標位置となっている。したがって、正極端子３０５及び負極端子４０６の対向配置と合わせて、上下アーム１１の電流経路のループを、図１０に実線矢印で示すように小さくすることができる。したがって、インダクタンスを低減することができる。
【００９３】
なお、正極端子３０５の突出部分及び負極端子４０６の突出部分が、封止樹脂体３００，４００の間に位置する構成としては、上記した対向配置に限定されない。Ｚ方向で対抗しないように、Ｘ方向においてずれて設けられた構成としてもよい。また、長手部３０５ｂ，４０６ｂが、ほぼ全長で対向するのではなく、一部のみで対向する構成としてもよい。
【００９４】
（第３実施形態）
本実施形態は、先行実施形態を参照できる。このため、先行実施形態に示した半導体装置２０と共通する部分についての説明は省略する。
【００９５】
図１１及び図１２に示すように、本実施形態では、半導体装置２０が、第１半導体モジュール３０及び第２半導体モジュール４０を一体的に保持する樹脂体７０をさらに備えている。この樹脂体７０が、第３樹脂体に相当する。樹脂体７０は、たとえばポッティングにより形成されたポッティング樹脂体である。樹脂体７０は、Ｚ方向において、一面７０ａ及び一面７０ａと反対の裏面７０ｂを有している。
【００９６】
本実施形態では、一面７０ａが封止樹脂体３００，４００の一面３００ａ，４００ａと略面一となり、裏面７０ｂが封止樹脂体３００，４００の裏面３００ｂ，４００ｂと略面一となるように、樹脂体７０が設けられている。封止樹脂体３００の側面３００ｃ，３００ｄ，３００ｅ，３００ｆ及び封止樹脂体４００の側面４００ｃ，４００ｄ，４００ｅ，４００ｆは、樹脂体７０によって覆われている。すなわち、側面３００ｄ，４００ｅの対向領域全域に、樹脂体７０が配置されている。
【００９７】
これによれば、樹脂体７０の配置により、第１半導体モジュール３０及び第２半導体モジュール４０間の絶縁距離を、樹脂体７０が配置されない構成に較べて短くすることができる。これにより、インダクタンスを低減することができる。また、樹脂体７０によって、２つの半導体モジュール３０，４０の接続構造を安定化させることができる。
【００９８】
ところで、上アーム１２を構成する２つの半導体チップ３０１と下アーム１３を構成する２つの半導体チップ４０１を封止樹脂体により一体的に封止する構成も考えられる。しかしながら、トランスファモールド法では、樹脂の圧縮（硬化収縮）を伴い封止をするため、上下アーム１１を構成する４つの半導体チップ３０１，４０１が一列に並んで配置される構成のように体格が大きくなると、反りなどの変形量が増加してしまう。また、成形時の樹脂流動時間が必要となり、未充填やボイドなどが生じる可能性が高まる。すなわち、絶縁性の低下や接合部の信頼性低下が問題となる虞がある。
【００９９】
これに対し、本実施形態では、上アーム１２側の２つの半導体チップ３０１が封止樹脂体３００によって封止され、下アーム１３側の２つの半導体チップ４０１が封止樹脂体４００によって封止されている。すなわち、上アーム１２と下アーム１３とを、個別に一次モールドしている。上下アーム１１を一体的に封止する構成に較べて体格を小型化できるので、変形や未充填などが生じるのを抑制することができる。また、個別に成形した後に、ポッティングにより二次封止するため、樹脂体の本来の機能を低下させることなく、上下アーム１１を構成する大型の半導体装置２０を得ることができる。
【０１００】
なお、樹脂体７０による封止構造を第１実施形態に示した半導体装置２０に適用することもできる。
【０１０１】
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
【０１０２】
ＩＧＢＴ１２０，１３０とＦＷＤ１２１，１３１が同一チップに形成される例を示したが、互いに別チップに形成される構成にも適用できる。
【０１０３】
スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。
【０１０４】
半導体装置２０がターミナル３０３，４０３を有する例を示したが、ターミナル３０３，４０３を有さない構成としてもよい。複数の半導体チップ３０１でターミナル３０３を共通とし、複数の半導体チップ４０１でターミナル４０３を共通としてもよい。
【０１０５】
放熱面３０２ａ，３０４ａ，３０２ａ，４０４ａが、対応する封止樹脂体３００，４００から露出される例を示した。しかしながら、放熱面３０２ａ，３０４ａ，３０２ａ，４０４ａが露出されない構成にも適用できる。
【０１０６】
第１半導体モジュール３０が２つの半導体チップ３０１を有し、第２半導体モジュール４０が２つの半導体チップ４０１を有する例を示したが、並列接続される半導体チップ３０１，４０１の個数は上記例に限定されない。たとえば図１３の第３変形例に示すように、上アーム側において３つの半導体チップ３０１が並列接続され、下アーム側において３つの半導体チップが並列接続された構成を採用することもできる。なお、半導体チップ３０１の個数と半導体チップ４０１の個数を異ならせてもよい。
【０１０７】
第１半導体モジュール３０が中継端子３０７を有し、第２半導体モジュール４０が中継端子４０８を有し、中継端子３０７，４０８を接続する例を示したがこれに限定されない。２つの半導体モジュール３０，４０の一方のみが中継端子を有してもよい。たとえば、第１半導体モジュール３０が中継端子３０７を有し、第２半導体モジュール４０が中継端子４０８を有さない構成としてもよい。この場合、中継端子３０７は、たとえば側面４００ｅから露出するヒートシンク４０２の側面に接続される。側面４００ｅからヒートシンク４０２が露出するため、樹脂体７０による封止構造を採用するとよい。
【０１０８】
また、図１４の第４変形例に示すように、中継端子３０７，４０８が出力端子を兼ねてもよい。図１４では、第１半導体モジュール３０が出力端子３０６を有しておらず、第２半導体モジュール４０がダミー端子４０５を有していない。中継端子３０７が、ヒートシンク３０４のＹ方向の一端から正極端子３０５と同じ側に延設されている。また、中継端子４０８が、ヒートシンク４０２のＹ方向の一端から負極端子４０６と同じ側に延設されている。Ｘ方向において、中継端子３０７は正極端子３０５よりも第２半導体モジュール４０に近い側に設けられ、中継端子４０８は負極端子４０６よりも第１半導体モジュール３０に近い側に設けられている。そして、中継端子３０７，４０８が、Ｘ方向に延びるバスバー５３を介して電気的に接続されている。
【０１０９】
また、図１５の第５変形例に示すように、２つの半導体モジュール３０，４０の並び方向と半導体チップ３０１，４０１の並び方向とを異ならせてもよい。図１５では、２つの半導体モジュール３０，４０がＸ方向に並んでいるのに対し、複数の半導体チップ３０１はＹ方向に並んで配置されている。また、複数の半導体チップ４０１もＹ方向に並んで配置されている。なお、正極端子３０５及び負極端子４０６は、Ｙ方向において同じ側に突出し、Ｘ方向において互いに隣り合っている。中継端子３０７，４０８は、出力端子を兼ねており、ともに正極端子３０５及び負極端子４０６とは反対側に突出している。信号端子３０９は第２半導体モジュール４０に対して反対側に突出し、信号端子４０９も第１半導体モジュール３０に対して反対側に突出している。
【０１１０】
正極端子３０５と負極端子４０６が、Ｙ方向において同じ側に突出する例を示したがこれに限定されない。
【符号の説明】
【０１１１】
１…電力変換装置、２…バッテリ、３…モータ、４…平滑コンデンサ、１０…インバータ、１１…上下アーム、１２…上アーム、１２０…ＩＧＢＴ、１２１…ダイオード、１３…下アーム、１３０…ＩＧＢＴ、１３１…ダイオード、２０…半導体装置、３０…第１半導体モジュール、３００…封止樹脂体、３０１…半導体チップ、３０２，３０４…ヒートシンク、３０３…ターミナル、３０５…正極端子、３０６…出力端子、３０７…中継端子、３０８…ダミー端子、３０９…信号端子、３１０，３１１，３１２…はんだ、３１３…ボンディングワイヤ、３１４…ダミー端子、４０…第２半導体モジュール、４０１…半導体チップ、４０２，４０４…ヒートシンク、４０３…ターミナル、４０５…ダミー端子、４０６…負極端子、４０７…ダミー端子、４０８…中継端子、４０９…信号端子、４１０，４１１，４１２…はんだ、４１３…ボンディングワイヤ、４１４…出力端子、５０，５１，５２，５３…バスバー、６０…パワーモジュール、６１…冷却器、６２…上流側連結部、６３…下流側連結部、７０…樹脂体
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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