(57)【要約】【課題】半導体装置のインダクタンスを低減する。【解決手段】半導体装置は、少なくとも一つの半導体素子と、少なくとも一つの半導体素子を封止する封止体と、封止体の内部において少なくとも一つの半導体素子に接続された第１電力端子と、封止体の内部において少なくとも一つの半導体素子を介して第１電力端子へ電気的に接続された第２電力端子とを備える。第１電力端子及び第２電力端子は、それぞれ板状であるとともに、封止体の内部において少なくとも部分的に対向している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの半導体素子と、
前記少なくとも一つの半導体素子を封止する封止体と、
前記封止体の内部において前記少なくとも一つの半導体素子に接続されているとともに、前記封止体の外部へ露出する第１電力端子と、
前記封止体の内部において前記少なくとも一つの半導体素子を介して前記第１電力端子へ電気的に接続されているとともに、前記封止体の外部へ露出する第２電力端子と、
を備え、
前記第１電力端子及び前記第２電力端子は、それぞれ板状であるとともに、前記封止体の内部において少なくとも部分的に対向している、
半導体装置。
【請求項２】
前記封止体は、前記第１電力端子及び前記第２電力端子に沿って延びる突出部を備え、
前記第１電力端子及び前記第２電力端子は、前記突出部の内部において少なくとも部分的に対向している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１電力端子及び前記第２電力端子は、前記突出部の表面に沿って露出している、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１電力端子及び前記第２電力端子は、前記突出部から互いに反対方向へ露出している、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１電力端子及び前記第２電力端子は、前記突出部の長手方向において異なる位置で、前記突出部から同じ方向へ露出している、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１電力端子及び前記第２電力端子のそれぞれは、前記封止体の前記突出部から突出する突出端を備える、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１電力端子の前記突出端と前記第２電力端子の前記突出端は、前記封止体の前記突出部から同一平面に沿って突出している、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１電力端子及び前記第２電力端子のそれぞれは、前記突出端が前記同一平面に位置するように、前記封止体の前記突出部の内部に屈曲部を有する、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１電力端子の前記突出端と前記第２電力端子の前記突出端は、前記封止体の前記突出部から互いに異なる方向へ突出している、請求項６から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１電力端子の前記突出端と前記第２電力端子の前記突出端は、前記封止体の前記突出部から同じ方向へ突出している、請求項６から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの半導体素子は、複数の半導体素子である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記封止体の内部において前記複数の半導体素子のそれぞれに電気的に接続された第１導体板と、
前記複数の半導体素子を介して前記第１導体板に対向するとともに、前記封止体の内部において前記複数の半導体素子のそれぞれに電気的に接続された第２導体板と、
をさらに備え、
前記第１電力端子は、前記封止体の内部において前記第１導体板に電気的に接続されており、
前記第２電力端子は、前記封止体の内部において前記第２導体板に電気的に接続されている、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１導体板と前記第２導体板との少なくとも一方には、前記第１電力端子又は前記第２電力端子と、前記複数の半導体素子のなかで前記第１電力端子又は前記第２電力端子に最も近接する半導体素子との間に、穴が設けられている、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第１導体板と前記第２導体板との間の少なくとも一方は、厚肉部と、前記厚肉部よりも厚みの小さい薄肉部とを有し、
前記複数の半導体素子は前記厚肉部上に設けられており、前記穴は前記薄肉部に設けられている、請求項１３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、半導体素子と、半導体素子を封止する封止体と、封止体の内部において半導体素子に接続された第１電力端子及び第２電力端子とを備える。第１電力端子及び第２電力端子は、半導体素子を介して互いに接続されており、それらの電力端子には互いに逆向きの電流が流れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２４７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置では、半導体装置に流れる電流が急変したときに、サージ電圧が発生することがある。サージ電圧は、例えば半導体素子の故障や、無用な電力消費の原因となることから、抑制されることが望まれる。サージ電圧を抑制するためには、半導体装置のインダクタンスを低減させることが有効である。本明細書は、半導体装置のインダクタンスを低減して、サージ電圧を抑制し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置は、少なくとも一つの半導体素子と、少なくとも一つの半導体素子を封止する封止体と、封止体の内部において少なくとも一つの半導体素子に接続されているとともに、封止体の外部へ露出する第１電力端子と、封止体の内部において少なくとも一つの半導体素子を介して第１電力端子へ電気的に接続されているとともに、封止体の外部へ露出する第２電力端子とを備える。第１電力端子及び第２電力端子は、それぞれ板状であるとともに、封止体の内部において少なくとも部分的に対向している。
【０００６】
上記した半導体装置では、第１電力端子と第２電力端子が、半導体素子を介して互い電気的に接続されている。従って、第１電力端子及び第２電力端子には、互いに逆向きの電流が流れる。このとき、第１電力端子及び第２電力端子は、それぞれ板状であって、少なくとも部分的に対向しているので、第１電力端子の電流が形成する磁界と、第２電力端子の電流が形成する磁界とが、互いに打ち消し合う。これにより、第１電力端子及び第２電力端子の周囲に形成される磁界が抑制され、第１電力端子及び第２電力端子のインダクタンスは有意に低減される。ここで、第１電力端子と第２電力端子との間の距離が小さくなるほど、第１電力端子及び第２電力端子のインダクタンスはより大きく低減される。この点に関して、第１電力端子及び第２電力端子が、封止体の内部において対向していると、第１電力端子と第２電力端子との間の絶縁性を維持しつつ、第１電力端子と第２電力端子との間の距離を十分に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】半導体装置１０の外観を示す正面図。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線における断面図であって、封止体１６の内部に封止された三つの半導体素子２２、２４、２６を図示する。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図であって、封止体１６の内部で対向する第１電力端子３２及び第２電力端子３４を図示する。
【図４】封止体１６を省略して、半導体装置１０の内部構造を示す分解図。
【図５】二つの半導体装置１０を直列に接続したときの回路構造を示す図。
【図６】一変形例の半導体装置１０ａの外観を示す正面図。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図であって、封止体１６の内部に封止された三つの半導体素子２２、２４、２６を図示する。
【図８】図６中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図であって、封止体１６の内部で対向する第１電力端子３２及び第２電力端子３４を図示する。
【図９】他の一変形例の半導体装置１０ｂの外観を示す正面図。
【図１０】図９中のＸ−Ｘ線における断面図であって、封止体１６の内部に封止された三つの半導体素子２２、２４、２６を図示する。
【図１１】図９中のＸＩ−ＸＩ線における断面図であって、封止体１６の内部で対向する第１電力端子３２及び第２電力端子３４を図示する。
【図１２】他の一変形例の半導体装置１０ｃの外観を示す正面図。
【図１３】図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図であって、封止体１６の内部に封止された三つの半導体素子２２、２４、２６を図示する。
【図１４】図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線における断面図であって、封止体１６の内部で対向する第１電力端子３２及び第２電力端子３４を図示する。
【図１５】他の一変形例の半導体装置１０ｄの外観を示す正面図。
【図１６】図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線における断面図であって、封止体１６の内部に封止された三つの半導体素子２２、２４、２６を図示する。
【図１７】図１２中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線における断面図であって、封止体１６の内部で対向する第１電力端子３２及び第２電力端子３４を図示する。
【図１８】他の一変形例の半導体装置１０ｅの外観を示す正面図。
【図１９】他の一変形例の半導体装置１０ｅの外観を示す背面図。
【図２０】図１８中のＸＸ−ＸＸ線における断面図であって、封止体１６の内部に封止された三つの半導体素子２２、２４、２６を図示する。
【図２１】図１８中のＸＸＩ−ＸＸＩ線における断面図であって、封止体１６の内部で対向する第１電力端子３２及び第２電力端子３４を図示する。
【図２２】他の一変形例の半導体装置１０ｆの外観を示す正面図。
【図２３】図２２中のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線における断面図であって、封止体１６の内部に封止された三つの半導体素子２２、２４、２６を図示する。
【図２４】図１２中のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線における断面図であって、封止体１６の内部で対向する第１電力端子３２及び第２電力端子３４を図示する。
【図２５】図１２中のＸＸＶ−ＸＸＶ線における断面図であって、封止体１６の突出部１６ａから互いに反対方向へ突出する第１電力端子３２の突出端３２ｃ及び第２電力端子３４の突出端３４ｃを図示する。
【図２６】他の一変形例の半導体装置１０ｇの外観の一部を示す正面図であって、封止体１６の突出部１６ａから同じ方向に突出する第１電力端子３２の突出端３２ｃ及び第２電力端子３４の突出端３４ｃを図示する。
【図２７】他の一変形例の半導体装置１０ｈの内部構造を示す分解図であって、第１導体板１２に設けられた穴４２を示す。
【図２８】他の一変形例の半導体装置１０ｉの内部構造を示す分解図であって、第２導体板１４に設けられた穴４４を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本技術の一実施形態では、封止体が、第１電力端子及び第２電力端子に沿って延びる突出部を備えるとよい。この場合、第１電力端子及び第２電力端子は、突出部の内部において少なくとも部分的に対向しているとよい。このような構成によると、第１電力端子と第２電力端子との間の絶縁性を維持しつつ、第１電力端子及び第２電力端子を長い区間に亘って対向させることができる。これにより、第１電力端子及び第２電力端子のインダクタンスをより低減させることができる。
【０００９】
上記した実施形態では、第１電力端子及び第２電力端子が、突出部の表面に沿って露出していてもよい。このような構成によると、第１電力端子及び第２電力端子は、封止体の突出部によって全体的に支持されることができる。第１電力端子及び第２電力端子の変形が抑制されることから、例えばバスバーといった接続部材を、第１電力端子及び第２電力端子へ接続し易い。
【００１０】
上記した実施形態では、第１電力端子及び第２電力端子が、突出部から互いに反対方向へ露出していてもよい。このような構成によると、例えばバスバーといった接続部材を、第１電力端子及び第２電力端子にそれぞれ接続するときに、二つの接続部材によって突出部が挟持される。突出部の変形が抑制されることから、それらの接続部材を第１電力端子及び第２電力端子へ接続し易い。
【００１１】
あるいは、第１電力端子及び第２電力端子は、突出部の長手方向において異なる位置で、突出部から同じ方向へ露出していてもよい。このような構成によると、例えばバスバーといった接続部材を、第１電力端子及び第２電力端子へそれぞれ同じ方向から接続することができる。従って、それらの接続部材を第１電力端子及び第２電力端子へ接続し易い。
【００１２】
本技術の一実施形態では、第１電力端子及び第２電力端子のそれぞれが、封止体の突出部から突出する突出端を備えてもよい。この場合、第１電力端子の突出端と第２電力端子の突出端は、封止体の突出部から同一平面に沿って突出してもよい。封止体から突出する突出端が同一平面に位置していると、半導体装置の製造する際に、封止体を金型によって成形し易い。但し、封止体は、必ずしも金型を用いて成形される必要ない。前記第１電力端子及び前記第２電力端子のそれぞれは、前記突出端が前記同一平面に位置するように、前記封止体の前記突出部の内部に屈曲部を有する。
【００１３】
上記した実施形態では、第１電力端子及び第２電力端子のそれぞれが、封止体の突出部の内部に屈曲部を有しており、それによって、第１電力端子の突出端と第２電力端子の突出端が、封止体の突出部から同一平面に沿って突出してもよい。このような構成によると、屈曲部の変形が封止体によって抑制されることから、外力が加えられた場合でも、二つの突出端を同一平面に維持することができる。
【００１４】
上記した実施形態では、第１電力端子の突出端と第２電力端子の突出端が、封止体の突出部から互いに異なる方向へ突出してもよい。このような構成によると、第１電力端子及び第２電力端子の二つの突出端が互いに離れて配置されるので、二つの突出端の間の絶縁性を高めることができる。
【００１５】
あるいは、第１電力端子の突出端と第２電力端子の突出端は、封止体の突出部から同じ方向へ突出してもよい。このような構成によると、第１電力端子及び第２電力端子の各突出端を、対応する接続部材（例えばバスバー）へ同じ方向から接続することができる。
【００１６】
本技術の一実施形態では、少なくとも一つの半導体素子が、複数の半導体素子であってもよい。この場合、半導体装置は、限定されないが、封止体の内部において複数の半導体素子のそれぞれに電気的に接続された第１導体板と、複数の半導体素子を介して第１導体板に対向するとともに、封止体の内部において複数の半導体素子のそれぞれに電気的に接続された第２導体板とをさらに備えてもよい。そして、第１電力端子は、前記封止体の内部において前記第１導体板に電気的に接続され、第２電力端子は、封止体の内部において第２導体板に電気的に接続されていてもよい。
【００１７】
上記した実施形態では、第１導体板と第２導体板との少なくとも一方に、穴が設けられていてもよい。この場合、第１導体板に設けられた穴は、第１電力端子と、複数の半導体素子のなかで第１電力端子に最も近接する半導体素子との間に位置するとよい。これにより、それぞれの半導体素子に流れる電流を、比較的に等しくすることができる。同様に、第２導体板に設けられた穴は、第２電力端子と、複数の半導体素子のなかで第２電力端子に最も近接する半導体素子との間に位置するとよい。これにより、それぞれの半導体素子に流れる電流を、比較的に等しくすることができる。
【００１８】
上記した実施形態では、第１導体板と第２導体板との間の少なくとも一方が、厚肉部と、厚肉部よりも厚みの小さい薄肉部とを有してもよい。この場合、複数の半導体素子が厚肉部上に設けられ、前記した穴が薄肉部に設けられていてもよい。
【００１９】
本技術の半導体装置では、それぞれの半導体素子が、エミッタ及びコレクタを有するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を含んでいてもよい。この場合、エミッタは第１導体板へ電気的に接続されており、コレクタは第２導体板へ電気的に接続されていてもよい。但し、他の実施形態では、それぞれの半導体素子が、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）又はタイオードといった、他の半導体素子であってよい。
【実施例】
【００２０】
図面を参照して、実施例の半導体装置１０について説明する。半導体装置１０は、例えば電気自動車において、コンバータやインバータといった電力変換回路に採用することができる。ここでいう電気自動車は、車輪を駆動するモータを有する自動車を広く意味し、例えば、外部の電力によって充電される電気自動車、モータに加えてエンジンを有するハイブリッド車、及び燃料電池を電源とする燃料電池車等を含む。
【００２１】
図１−図４に示すように、半導体装置１０は、第１導体板１２と、第２導体板１４と、複数の半導体素子２２、２４、２６と、封止体１６とを備える。第１導体板１２と第２導体板１４とは、互いに平行であって、互いに対向している。一例ではあるが、複数の半導体素子２２、２４、２６には、第１半導体素子２２、第２半導体素子２４及び第３半導体素子２６が含まれる。第１半導体素子２２、第２半導体素子２４及び第３半導体素子２６は、第１導体板１２及び第２導体板１４の長手方向（図１、図２における左右方向）に沿って、直線的に配列されている。複数の半導体素子２２、２４、２６は、第１導体板１２と第２導体板１４との間に並列に配置されている。複数の半導体素子２２、２４、２６は、封止体１６によって封止されている。
【００２２】
第１導体板１２及び第２導体板１４は、銅又はその他の金属といった、導体で形成されている。第１導体板１２と第２導体板１４は、複数の半導体素子２２、２４、２６を挟んで互いに対向している。各々の半導体素子２２、２４、２６は、第１導体板１２に接合されているとともに、第２導体板１４にも接合されている。なお、各々の半導体素子２２、２４、２６と第１導体板１２との間には、導体スペーサ１８が設けられている。ここで、第１導体板１２及び第２導体板１４の具体的な構成は特に限定されない。例えば、第１導体板１２と第２導体板１４との少なくとも一方は、例えばＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板といった、絶縁体（例えばセラミック）の中間層を有する絶縁基板であってもよい。即ち、第１導体板１２と第２導体板１４との各々は、必ずしも全体が導体で構成されていなくてもよい。
【００２３】
第１半導体素子２２、第２半導体素子２４及び第３半導体素子２６は、電力回路用のいわゆるパワー半導体素子であって、互いに同一の構成を有している。第１半導体素子２２は、上面電極２２ａと、下面電極２２ｂとを有する。上面電極２２ａと、下面電極２２ｂは電力用の電極である。上面電極２２ａは、第１半導体素子２２の上面に位置しており、下面電極２２ｂは、第１半導体素子２２の下面に位置している。上面電極２２ａは、導体スペーサ１８を介して第１導体板１２へ電気的に接続されており、下面電極２２ｂは、第２導体板１４へ電気的に接続されている。同様に、第２半導体素子２４及び第３半導体素子２６についても、上面電極２４ａ、２６ａと、下面電極２４ｂ、２６ｂとをそれぞれ有する。上面電極２４ａ、２６ａは、導体スペーサ１８を介して第１導体板１２へ電気的に接続されており、下面電極２４ｂ、２６ｂは、第２導体板１４へ電気的に接続されている。
【００２４】
一例ではあるが、本実施例における半導体素子２２、２４、２６は、エミッタ及びコレクタを有するＩＧＢＴ構造を含んでいる。ＩＧＢＴ構造のエミッタは、上面電極２２ａ、２４ａ、２６ａに接続されており、ＩＧＢＴ構造のコレクタは、下面電極２２ｂ、２４ｂ、２６ｂに接続されている。但し、半導体素子２２、２４、２６の具体的な種類や構造は特に限定されない。半導体素子２２、２４、２６は、ダイオード構造をさらに有するＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴ素子であってもよい。あるいは、半導体素子２２、２４、２６は、ＩＧＢＴ構造に代えて、又は加えて、例えばＭＯＳＦＥＴ構造を有してもよい。また、半導体素子２２、２４、２６に用いられる半導体材料についても特に限定されず、例えばシリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）といった窒化物半導体であってよい。
【００２５】
封止体１６は、特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂又はその他の絶縁体で構成されることができる。封止体１６は、例えばモールド樹脂又はパッケージとも称される。半導体装置１０は、三つの半導体素子２２、２４、２６に限られず、少なくとも一つの半導体素子を備えればよい。
【００２６】
第１導体板１２及び第２導体板１４は、複数の半導体素子２２、２４、２６と電気的に接続されているだけでなく、複数の半導体素子２２、２４、２６と熱的にも接続されている。また、第１導体板１２及び第２導体板１４は、それぞれ封止体１６の表面に露出しており、各々の半導体素子２２、２４、２６の熱を封止体１６の外部へ放出することができる。これにより、本実施例の半導体装置１０は、複数の半導体素子２２、２４、２６の両側に放熱板が配置された両面冷却構造を有する。
【００２７】
本実施例の半導体装置１０では、図４から理解されるように、第１導体板１２よりも第２導体板１４の方が大きい。詳しくは、第１導体板１２では、四つの角が面取りされているのに対して、第２導体板１４ではそのような加工がなされていない。これは、半導体装置１０を製造するときに、第１導体板１２と第２導体板１４との位置決めを、共通の治具で行うためである。第１導体板１２よりも第２導体板１４の方が大きいと、第１導体板１２を冶具によって下方から支持しつつ、その治具から上方に延びる複数の支柱によって、第２導体板１４をさらに支持することができる。
【００２８】
半導体装置１０はさらに、第１電力端子３２と、第２電力端子３４と、複数の信号端子３６とを備える。各々の端子３２、３４、３６は、銅又はアルミニウムといった導体で構成されており、封止体１６の内部から外部に亘って延びている。第１電力端子３２は、封止体１６の内部において、第１導体板１２に接続されている。第２電力端子３４は、封止体１６の内部において、第２導体板１４に接続されている。これにより、複数の半導体素子２２、２４、２６は、第１電力端子３２と第２電力端子３４との間で、電気的に並列に接続されている。また、第１電力端子３２及び第２電力端子３４はそれぞれ、封止体１６の外部に露出しており、例えばバスバーといった外部の接続部材５２、５４が接続される（図３参照）。各々の信号端子３６は、半導体素子２２、２４、２６の対応する一つの信号パッド（図示省略）に、ボンディングワイヤ３８を介して接続されている。
【００２９】
一例ではあるが、第１電力端子３２は、はんだ付けによって第１導体板１２に接合されており、第２電力端子３４は、第２導体板１４に一体に形成されている。なお、第１電力端子３２は、第１導体板１２と一体に形成されていてもよい。また、第２電力端子３４は、例えばはんだ付けによって、第２導体板１４に接合されていてもよい。さらに、各々の信号端子３６は、対応する一つの信号パッドに、ボンディングワイヤ３８を介することなく、直接的に接続されてもよい。
【００３０】
図３に示すように、第１電力端子３２及び第２電力端子３４は、それぞれ板状であるとともに、封止体１６の内部において互いに対向している。即ち、第１電力端子３２及び第２電力端子３４は、それらの厚み方向において互いに対向しており、それらの主表面（厚み方向に対して垂直に広がる表面）が、封止体１６の一部を介して互いに向かい合っている。このような構成によると、第１電力端子３２と第２電力端子３４との間の絶縁性を維持しつつ、第１電力端子３２及び第２電力端子３４のインダクタンスを低減することができる。即ち、第１電力端子３２及び第２電力端子３４は、複数の半導体素子２２、２４、２６を介して互いに接続されているので、第１電力端子３２及び第２電力端子３４には、互いに逆向きの電流が流れる。このとき、第１電力端子３２及び第２電力端子３４が互いに対向しているので、第１電力端子３２の電流が形成する磁界と、第２電力端子３４の電流が形成する磁界とは、互いに打ち消し合う。これにより、第１電力端子３２及び第２電力端子３４の周囲に形成される磁界が抑制され、第１電力端子３２及び第２電力端子３４のインダクタンスは有意に低減される。第１電力端子３２及び第２電力端子３４のインダクタンスが低減されることで、例えば、複数の半導体素子２２、２４、２６がスイッチングされたときのサージ電圧が抑制される。
【００３１】
本実施例の半導体装置１０では、封止体１６が、第１電力端子３２及び第２電力端子３４に沿って延びる突出部１６ａを備える。そして、第１電力端子３２及び第２電力端子３４は、突出部１６ａの内部において対向している（図３参照）。このような構成によると、第１電力端子３２と第２電力端子３４との間の絶縁性を維持しつつ、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を長い区間に亘って対向させることができる。これにより、第１電力端子３２及び第２電力端子３４のインダクタンスをより低減させることができる。また、第１電力端子３２及び第２電力端子３４が封止体１６から突出しないことから、半導体装置１０を製造するときに、封止体１６を金型によって成形しやすい。即ち、封止体１６を金型によって成形するときに、第１電力端子３２及び第２電力端子３４の全体を金型内に包含することができる。
【００３２】
本実施例の半導体装置１０では、第１電力端子３２及び第２電力端子３４が、封止体１６の突出部１６ａの表面に沿って露出している（図３参照）。このような構成によると、第１電力端子３２及び第２電力端子３４は、封止体１６の突出部１６ａによって全体的に支持されることができる。第１電力端子３２及び第２電力端子３４の変形が抑制されることから、例えばバスバーといった接続部材５２、５４を、第１電力端子３２及び第２電力端子３４へ接続し易い。
【００３３】
本実施例の半導体装置１０では、第１電力端子３２及び第２電力端子３４が、封止体１６の突出部１６ａから互いに反対方向へ露出している。このような構成によると、例えばバスバーといった接続部材５２、５４を、第１電力端子３２及び第２電力端子３４にそれぞれ接続するときに、二つの接続部材５２、５４によって突出部１６ａが挟持される。突出部１６ａの変形が抑制されることから、それらの接続部材５２、５４を第１電力端子３２及び第２電力端子３４へ接続し易い。例えば、封止体１６の突出部１６ａを、二つの接続部材５２、５４の間に挿入することによって、それらの接続を簡単に行うことができる。このとき、複数の信号端子３６が、第１電力端子３２及び第２電力端子３４と同じ方向に突出していれば、複数の信号端子３６を対応する接続部材（例えばコネクタ）へ同時に接続することができる。
【００３４】
本実施例の半導体装置１０では、第１電力端子３２と第２電力端子３４が全体的に対向している。しかしながら、第１電力端子３２と第２電力端子３４は、それらの厚み方向において、少なくとも部分的に対向していればよい。この場合、第１電力端子３２と第２電力端子３４は、互いにオフセットされていてもよいし、幅寸法が互い異なってもよいし、長さ寸法が互い異なってもよい。
【００３５】
本明細書で開示する半導体装置１０は、前述したように、コンバータやインバータといった電力変換回路に採用することができる。この場合、図５に示すように、二つの半導体装置１０を直列に接続することで、コンバータやインバータにおける上下のアームを構成することができる。この場合、上アームでは、一方の半導体装置１０の三つの半導体素子２２、２４、２６が並列に接続され、下アームでは、他方の半導体装置１０の三つの半導体素子２２、２４、２６が並列に接続される。ここで、図５に示す回路において、各々の半導体装置１０は、後述する変形例の半導体装置１０ａ−１０ｉに書き換えられることができる。
【００３６】
次に、図６−図８を参照して、一変形例の半導体装置１０ａについて説明する。図６−図８に示すように、この変形例の半導体装置１０ａは、図１−図４に示した半導体装置１０と比較して、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を露出させる構造が異なっている。その他の構造については、図１−図４に示した半導体装置１０と共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００３７】
図８に示すように、本変形例の半導体装置１０ａでは、第１電力端子３２に厚肉部３２ａが設けられており、その厚肉部３２ａが封止体１６の突出部１６ａにおいて外部に露出している。同様に、第２電力端子３４にも厚肉部３４ａが設けられており、その厚肉部３４ａが封止体１６の突出部１６ａにおいて外部に露出している。このような構成によると、封止体１６の突出部１６ａを一様の厚みで形成することができ、突出部１６ａの強度を高めることができる。
【００３８】
次に、図９−図１１を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｂについて説明する。図９−図１１に示すように、この変形例の半導体装置１０ｂは、図１−図４に示した半導体装置１０と比較して、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を露出させる構造が異なっている。その他の構造については、図１−図４に示した半導体装置１０と共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００３９】
図１１に示すように、本変形例の半導体装置１０ｂでは、第１電力端子３２及び第２電力端子３４が、突出部１６ａの長手方向において異なる位置で、突出部１６ａから同じ方向へ露出している。このような構成によると、例えばバスバーといった接続部材５２、５４を、第１電力端子３２及び第２電力端子３４にそれぞれ同じ方向から接続することができる。従って、それらの接続部材５２、５４を、第１電力端子３２及び第２電力端子３４へ接続し易い。
【００４０】
次に、図１２−図１４を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｃについて説明する。図１２−図１４に示すように、この変形例の半導体装置１０ｃは、図１−図４に示した半導体装置１０と比較して、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を露出させる構造が異なっている。その他の構造については、図１−図４に示した半導体装置１０と共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００４１】
図１４に示すように、本変形例の半導体装置１０ｃでは、第１電力端子３２及び第２電力端子３４が、互いに対向しながら封止体１６から突出している。封止体１６から二つの電力端子３２、３４が平行に突出する構成であると、半導体装置１０を製造するときに、封止体１６を金型によって成形することが難しい。即ち、金型の上型と下型とを完全に閉じることができず、第１電力端子３２と第２電力端子３４との間に隙間が形成されてしまうからである。そこで、本変形例の半導体装置１０ｃでは、第１電力端子３２と第２電力端子３４との間に絶縁体１６ｂを介挿した状態で、金型による封止体１６の成形が行われている。この絶縁体１６ｂは、成形後の封止体１６と一体となり、封止体１６の一部を構成する。このような構成によると、封止体１６に必ずしも突出部１６ａを設ける必要がない。
【００４２】
次に、図１５−図１７を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｄについて説明する。図１５−図１７に示すように、この変形例の半導体装置１０ｄは、図１−図４に示した半導体装置１０と比較して、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を露出させる構造が異なっている。その他の構造については、図１−図４に示した半導体装置１０と共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００４３】
図１５、図１７に示すように、本変形例の半導体装置１０ｄでは、第１電力端子３２に貫通孔３２ｂが形成されており、第２電力端子３４に貫通孔３４ｂが形成されている。それぞれの貫通孔３２ｂ、３４ｂは、封止体１６の材料によって充填されている。なお、第１電力端子３２と第２電力端子３４は、お互いの貫通孔３２ｂ、３４ｂが重ならないように、横方向にオフセットされている。このような構成によると、封止体１６を金型によって成形するときに、第１電力端子３２の貫通孔３２ｂを貫通させた治具（例えば支柱）によって、第２電力端子３４を金型の内面に押し付けることができる。同様に、第２電力端子３４の貫通孔３４ｂを貫通させた治具（例えば支柱）によって、第１電力端子３２を金型の内面に押し付けることができる。これにより、封止体１６を金型によって成形するときに、第１電力端子３２及び第２電力端子３４の変形を抑制して、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を封止体１６の表面に露出させることができる。封止体１６を成形した段階で第１電力端子３２及び第２電力端子３４が既に露出していれば、その後に実施される封止体１６の機械加工を省略することができる。
【００４４】
次に、図１８−図２１を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｅについて説明する。図１８−図２１に示すように、この変形例の半導体装置１０ｅは、図１−図４に示した半導体装置１０と比較して、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を露出させる構造が異なっている。その他の構造については、図１−図４に示した半導体装置１０と共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００４５】
図１９、図２１に示すように、本変形例の半導体装置１０ｅでは、第２電力端子３４の一部が、第２導体板１４に一体に形成されており、封止体１６の内部において第１電力端子３２に対向している。そして、第２電力端子３４の他の一部は、封止体１６の外部において、封止体１６の内部に位置する第２電力端子３４の一部へ接合されている。このような構成であると、封止体１６を成形する段階では、第１電力端子３２のみが封止体１６から突出するので、封止体１６を金型によって容易に成形することができる。
【００４６】
次に、図２２−図２５を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｆについて説明する。図２２−図２４に示すように、この変形例の半導体装置１０ｆは、図１−図４に示した半導体装置１０と比較して、第１電力端子３２及び第２電力端子３４を露出させる構造が異なっている。その他の構造については、図１−図４に示した半導体装置１０と共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。
【００４７】
図２２、図２４、図２５に示すように、本変形例の半導体装置１０ｆでは、第１電力端子３２及び第２電力端子３４のそれぞれが、封止体１６の突出部１６ａから突出する突出端３２ｃ、３４ｃを備える。特に限定されないが、第１電力端子３２の突出端３２ｃと、第２電力端子３４の突出端３４ｃは、封止体１６の突出部１６ａから同一平面に沿って突出している。封止体１６から突出する突出端３２ｃ、３４ｃが同一平面に位置していると、半導体装置１０の製造する際に、封止体１６を金型によって成形し易い。また、第１電力端子３２及び第２電力端子３４が突出端３２ｃ、３４ｃを備えていると、バスバーといった接続部材５２、５４を第１電力端子３２及び第２電力端子３４へ接続し易い。図２５に示すように、第１電力端子３２及び第２電力端子３４のそれぞれは、突出端３２ｃ、３４ｃが同一平面に位置するように、封止体１６の突出部１６ａの内部に屈曲部３２ｄ、３４ｄを有する。このような構成によると、屈曲部３２ｄ、３４ｄの変形が封止体１６によって抑制されることから、突出端３２ｃ、３４ｃに外力が加えられた場合でも、二つの突出端３２ｃ、３４ｃを同一平面上に維持することができる。
【００４８】
次に、図２６を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｇについて説明する。上述した図２２−図２５に示す半導体装置１０ｆでは、第１電力端子３２の突出端３２ｃと第２電力端子３４の突出端３４ｃが、封止体１６の突出部１６ａから互いに異なる方向へ突出している。このような構成によると、第１電力端子３２及び第２電力端子３４の二つの突出端３２ｃ、３４ｃが互いに離れて配置されるので、二つの突出端３２ｃ、３４ｃの間の絶縁性を高めることができる。これに対して、図２５に示す半導体装置１０ｇでは、第１電力端子３２の突出端３２ｃと第２電力端子３４の突出端３４ｃが、封止体１６の突出部１６ａから同じ方向へ突出してもよい。このような構成によると、第１電力端子３２及び第２電力端子３４の各突出端３２ｃ、３４ｃを、それぞれ対応する接続部材（例えばバスバー）へ同じ方向から接続することができる。
【００４９】
次に、図２７を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｈについて説明する。図２７に示すように、この変形例の半導体装置１０ｈは、図１−図４に示した半導体装置１０と比較して、第１導体板１２に穴４２が設けられている。その他の構造については、図１−図４に示した半導体装置１０と共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。第１導体板１２に設けられた穴４２は、第１電力端子３２と、複数の半導体素子２２、２４、２６のなかで第１電力端子３２に最も近接する第２半導体素子２４との間に位置する。第１導体板１２の穴４２は、三つの半導体素子２２、２４、２６に流れる電流を均一化するために設けられている。
【００５０】
即ち、第１電力端子３２と、各々の半導体素子２２、２４、２６との間の距離は、完全に一致しない。例えば、第１電力端子３２から第１半導体素子２２までの距離と、第１電力端子３２から第３半導体素子２６までの距離とは互いに等しい。しかしながら、第１電力端子３２から第２半導体素子２４までの距離については、第１電力端子３２から第１半導体素子２２又は第３半導体素子２６までの距離よりも短くなる。このような距離の相違が存在すれば、第１電力端子３２と各々の半導体素子２２、２４、２６との間の電気抵抗にも、無視できない差が生じる。その結果、各々の半導体素子２２、２４、２６には、電流が不均等に流れてしまう。
【００５１】
上記の問題に対して、第１導体板１２に穴４２が設けられていると、第１電力端子３２と第２半導体素子２４との間を流れる電流の少なくとも一部は、穴４２を迂回して流れる必要がある。その結果、実際に電流が流れる経路長が長くなることによって、第１電力端子３２と第２半導体素子２４との間の電気抵抗は増大する。第２半導体素子２４を流れる電流が抑制されることから、各々の半導体素子２２、２４、２６に流れる電流の不均等が解消又は低減される。なお、第１導体板１２は、厚肉部１２ｘと、厚肉部１２ｘよりも厚みの小さい薄肉部１２ｙとを有しており、穴４２は薄肉部１２ｙに設けられている。このような構成によると、穴４２を形成し易く、また、封止体１６を金型によって成形するときに、穴４２の内部に封止体１６の材料が充填されやすい。なお、穴４２の数や形状については、適宜変更することができる。また、穴４２は、貫通孔に限れられず、有底の穴（即ち、凹部）であってもよい。
【００５２】
次に、図２８を参照して、他の一変形例の半導体装置１０ｉについて説明する。図２８に示すように、この変形例の半導体装置１０ｉは、図２７に示した半導体装置１０ｈと比較して、第１導体板１２ではなく、第２導体板１４に穴４４が設けられている。その他の構造については、図２７に示した半導体装置１０ｈと共通することから、同一の符号を付すことによって重複する説明は省略する。第２導体板１４に設けられた穴４４は、第２電力端子３４と、複数の半導体素子２２、２４、２６のなかで第２電力端子３４に最も近接する第２半導体素子２４との間に位置する。第２導体板１４の穴４４もまた、三つの半導体素子２２、２４、２６に流れる電流を均一化するために設けられている。即ち、第２導体板１４に設けられた穴４４は、図２７に示す半導体装置１０ｈにおいて第１導体板１２に設けられた穴４２と同じ作用効果を奏する。
【００５３】
図２８に示す半導体装置１０ｉでは、第２導体板１４の穴４４に加えて、第１導体板１２にも穴４２（図２７参照）がさらに形成されてもよい。即ち、第１導体板１２及び第２導体板１４のそれぞれに、穴４２、４４が形成されてもよい。この場合、第１導体板１２の穴４２と第２導体板１４の穴４４とは、互いに同じサイズ及び形状であってもよいし、互いに異なるサイズ又は形状であってもよい。例えば、第１導体板１２の穴４２は、第２導体板１４の穴４４よりも大きなサイズを有してもよい。あるいは、第１導体板１２の穴４２は、第２導体板１４の穴４４よりも小さなサイズを有してもよい。
【００５４】
以上、いくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書又は図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものである。
【符号の説明】
【００５５】
１０、１０ａ−１０ｉ：半導体装置
１２：第１導体板
１４：第２導体板
１６：封止体
１８：導体スペーサ
２２：第１半導体素子
２４：第２半導体素子
２６：第３半導体素子
３２：第１電力端子
３２ｃ：第１電力端子の突出端
３４：第２電力端子
３４ｃ：第２電力端子の突出端
３６：信号端子
４２、４４：穴
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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