(57)【要約】【課題】小型化を図ること。【解決手段】半導体装置１０は、半導体素子１３と、半導体素子１３が実装されている回路基板１４と、制御信号用の端子１９と、を備えている。制御信号用の端子１９は、半導体素子１３の上方に位置している。そして、半導体素子１３と制御信号用の端子１９は、ボンディングワイヤＷによって接続されている。【選択図】図１
2015126147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が実装されている回路基板と、
制御信号用の端子と、を備え、
前記制御信号用の端子は、前記半導体素子の上方に位置しており、
前記半導体素子と前記制御信号用の端子は、ボンディングワイヤによって接続されている半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子と、前記回路基板と、前記制御信号用の端子において少なくとも前記ボンディングワイヤが接続された部分と、を樹脂で封止する樹脂封止部を備えた請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子の制御基板を備え、
前記制御基板は、前記半導体素子の上方に位置しており、前記制御信号用の端子と接続されている請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
電源用の端子を備え、
前記電源用の端子は、前記半導体素子の上方であって、前記制御信号用の端子の下方に位置しており、前記半導体素子と接続されている請求項１〜請求項３のうち何れか一項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、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの一つとして、例えば電気車両の走行モータを駆動するインバータに用いられる半導体装置が知られており、このような半導体装置は例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
図３に示すように、特許文献１の半導体装置３０において半導体素子３１と外部リード３２は、ワイヤボンディングによってアルミワイヤ３３で接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２８９０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体装置３０には、半導体素子３１と外部リード３２とをワイヤボンディングする際に、その作業に必要なツールを使用できるスペースが必要である。しかしながら、半導体装置などの電子デバイスは、これらを搭載する電子機器の小型化の流れを受けて、より小さいサイズで構成されることが望まれている。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、小型化を図ることができる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子が実装されている回路基板と、制御信号用の端子と、を備え、前記制御信号用の端子は、前記半導体素子の上方に位置しており、前記半導体素子と前記制御信号用の端子は、ボンディングワイヤによって接続されている。この構成によれば、半導体素子の上方に制御信号用の端子を配置することで、半導体素子と制御信号用の端子との距離が短くなる。このため、半導体素子と制御信号用の端子を接続するボンディングワイヤの距離を短くすることができ、半導体装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
上記した半導体装置において、前記半導体素子と、前記回路基板と、前記制御信号用の端子において少なくとも前記ボンディングワイヤが接続された部分と、を樹脂で封止する樹脂封止部を備えていることが好ましい。この構成によれば、半導体素子が接合されている部分や、回路基板が接合されている部分が熱応力によって剥離などが生じ難く、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。また、半導体装置の耐振動性を向上させることができる。
【０００９】
上記した半導体装置において、前記半導体素子の制御基板を備え、前記制御基板は、前記半導体素子の上方に位置しており、前記制御信号用の端子と接続されていることが好ましい。この構成によれば、制御信号用の端子と接続される制御基板を半導体素子の上方に配置することができるので、半導体装置の小型化に寄与できる。
【００１０】
上記した半導体装置において、電源用の端子を備え、前記電源用の端子は、前記半導体素子の上方であって、前記制御信号用の端子の下方に位置しており、前記半導体素子と接続されていることが好ましい。この構成によれば、半導体素子と制御信号用の端子との間に電源用の端子を配置することで、電源用の端子を制御信号用の端子の支えとすることができる。その結果、半導体装置の耐振動性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】半導体装置の正面図。
【図２】半導体装置の一部を示す平面図。
【図３】従来の半導体装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、半導体装置を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
図１に示すように、半導体装置１０は、放熱部１１と、半導体モジュール１２と、を有する。放熱部１１は、半導体モジュール１２の実装部１１ａを備えている。そして、放熱部１１は、実装部１１ａに実装されている半導体モジュール１２から発せられる熱を逃がす役割を有する。この実施形態の放熱部１１は、板状であり、例えば銅板やアルミ板などの金属板、又はセラミック板である。
【００１４】
半導体モジュール１２は、放熱部１１に複数、実装されている。半導体モジュール１２は、半導体素子１３と、半導体素子１３が実装されている回路基板１４と、を有する。半導体素子１３は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）などのスイッチング素子である。
【００１５】
回路基板１４は、絶縁層となるセラミック基板１５と、セラミック基板１５の第１面に接合されているとともに配線層となる第１の金属板１６と、セラミック基板１５の第１面とは反対側に位置する第２面に接合されているとともに接合層となる第２の金属板１７と、を有する。第１の金属板１６には、半導体素子１３が半田付けされている。そして、回路基板１４は、第２の金属板１７が放熱部１１にろう付けされることによって放熱部１１に接合されている。セラミック基板１５には、例えば窒化アルミニウムを用いることができる。第１の金属板１６及び第２の金属板１７には、例えば純アルミニウム（例えば、工業用アルミニウムである１０００系アルミニウム）や銅を用いることができる。
【００１６】
図１及び図２に示すように、各半導体モジュール１２の半導体素子１３の上方には、半導体素子１３に主電流を流す電源用の端子１８が配置されている。電源用の端子１８は、半導体素子１３の直上に位置しており、半導体素子１３と電気的に接続されている。また、各半導体モジュール１２の半導体素子１３の上方には、制御信号用の端子１９が配置されている。制御信号用の端子１９は、放熱部１１に固定されている端子台２０に並設されている。端子台２０における制御信号用の端子１９の設置箇所は、電源用の端子１８よりも上方に配置されている。これにより、電源用の端子１８は、半導体素子１３と制御信号用の端子１９との間に位置している。つまり、この実施形態の半導体装置１０は、半導体モジュール１２の上方に電源用の端子１８と制御信号用の端子１９とが位置しており、これらの端子１８，１９が半導体モジュール１２に段積みされている。
【００１７】
制御信号用の端子１９は、１つの半導体モジュール１２に対して複数有する。複数の制御信号用の端子１９は、半導体モジュール１２毎に対応する端子台２０の設置箇所にそれぞれ並設されている。各半導体素子１３と複数の制御信号用の端子１９は、ボンディングワイヤＷによって電気的に接続されている。この実施形態においてボンディングワイヤＷは、半導体素子１３の上方に制御信号用の端子１９が位置していることから、上方に延びている。そして、各半導体モジュール１２の制御信号用の端子１９は、半導体モジュール１２の上方に位置する制御基板２１と電気的に接続されている。この実施形態において制御基板２１は、１枚の基板である。
【００１８】
また、この実施形態の半導体装置１０は、樹脂封止部２２を有する。樹脂封止部２２は、半導体モジュール１２と、電源用の端子１８と、制御信号用の端子１９と、を含む電子部品を覆うように設けられている。なお、制御信号用の端子１９の一部は、樹脂封止部２２で覆われておらず、樹脂封止部２２から露出されており、その覆われていない部分は制御基板２１との接続部分となる。つまり、制御信号用の端子１９は、ボンディングワイヤＷが接続された部分が、少なくとも樹脂封止部２２で封止されていれば良い。
【００１９】
以下、本実施形態の半導体装置１０の作用を説明する。
制御信号用の端子１９を半導体素子１３の上方に配置することで、半導体素子１３と制御信号用の端子１９をボンディングする際に必要なスペースは半導体装置１０の上下方向に設定される。前記スペースには、ボンディングの際にボンディング用のツールなどが配置される。端子台２０は、図２に示すように、半導体素子１３の上方において、半導体素子１３とボンディングワイヤＷとが接続される部分から平面方向に距離をあけて配置されている。このため、半導体素子１３の上方には、半導体素子１３と制御信号用の端子１９との間にスペースが形成され、そのスペースを利用してボンディングが行われる。
【００２０】
したがって、上記実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）制御信号用の端子１９を半導体素子１３の上方に配置することで、半導体素子１３と制御信号用の端子１９との距離が短くなる。このため、半導体素子１３と制御信号用の端子１９を接続するボンディングワイヤＷの距離を短くすることができ、半導体装置１０の小型化を図ることができる。
【００２１】
（２）また、ボンディングのスペースを半導体素子１３の上方に配置させることができる。つまり、ボンディングを行う際に必要なスペースを半導体装置１０の上下方向に設定できる。したがって、半導体装置１０の小型化を図ることができる。
【００２２】
（３）樹脂封止部２２を備えることで、半導体素子１３と回路基板１４とが接合されている部分や、回路基板１４と放熱部１１とが接合されている部分が熱応力によって剥離などが生じ難く、半導体装置１０の信頼性の向上を図ることができる。また、半導体素子１３と制御信号用の端子１９とを接続するボンディングワイヤＷの接続部分も樹脂封止部２２で覆われることになるので、断線などが生じ難い。また、半導体装置１０の耐振動性を向上させることができる。
【００２３】
（４）半導体素子１３を制御する制御基板２１を、半導体素子１３の上方に配置することで、半導体装置１０の小型化に寄与できる。
（５）半導体素子１３と制御信号用の端子１９との間に電源用の端子１８を配置している。これにより、電源用の端子１８を制御信号用の端子１９の支えとすることができる。その結果、半導体装置１０の耐振動性を向上させることができる。
【００２４】
（６）そして、半導体素子１３と制御信号用の端子１９との間に介在させた電源用の端子１８は、ボンディングする際に補強台として機能させることができる。その結果、良好な作業性を得ることができる。
【００２５】
（７）また、半導体素子１３と制御信号用の端子１９との間に介在させた電源用の端子１９により、半導体素子１３の絶縁を確保し得る。その結果、半導体素子１３と制御信号用の端子１９とを接続するボンディングワイヤを短くすることができ、その結果として半導体装置１０の小型化を図ることができる。
【００２６】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○  電源用の端子１８は、半導体素子１３の上方に配置されていなくても良い。例えば、電源用の端子１８は、半導体素子１３に並設させるように配置しても良い。
【００２７】
○  半導体モジュール１２と回路基板１４とを接合する場合、その接合方法として、ねじによる締結や、圧接などを用いても良い。
○  放熱部１１は、冷媒が流れる流路を有する冷却器でも良い。この場合でも、制御信号用の端子１９を半導体素子１３の上方に配置することで、冷却を必要としない制御信号用の端子１９の直下にまで冷却器を配置する必要がなくなる。このため、冷却器の大型化を抑制することで、半導体装置１０の小型化を図ることができる。
【００２８】
○  制御信号用の端子１９を、電源用の端子１８の直上に配置しても良い。この場合、端子台２０は不要となる。電源用の端子１８の直上に制御信号用の端子１９を配置する場合は、樹脂層などを介在させることで両端子１８，１９の絶縁を確保する。
【００２９】
○  半導体装置１０は、樹脂封止部２２を備えていなくても良い。
○  制御基板２１の配置を変更しても良い。
○  回路基板１４を構成する第２の金属板１７を、半導体素子１３と回路基板１４とが接合されている部分や、回路基板１４と放熱部１１とが接合されている部分への応力を緩和する応力緩和部として機能させても良い。この場合、第２の金属板１７は、例えば段差、溝、凹陥部などを有し、これらの形成部位が放熱部１１に対して非接合領域となり得ることで、熱応力を緩和させることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０…半導体装置、１２…半導体モジュール、１３…半導体素子、１４…回路基板、１８…電源用の端子、１９…制御信号用の端子、２１…制御基板、２２…樹脂封止部、Ｗ…ボンディングワイヤ。
【図１】
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【図２】
2015126147.tif 000004
【図３】
2015126147.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月17日(2014.12.17)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
半導体素子と、
前記半導体素子が実装されている回路基板と、
制御信号用の端子と、を備え、
前記制御信号用の端子は、平面視において、前記半導体素子の上方に位置しており、
前記半導体素子と前記制御信号用の端子は、ボンディングワイヤによって接続されている半導体装置。
【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】
上記課題を解決する半導体装置は、半導体素子と、前記半導体素子が実装されている回路基板と、制御信号用の端子と、を備え、前記制御信号用の端子は、平面視において、前記半導体素子の上方に位置しており、前記半導体素子と前記制御信号用の端子は、ボンディングワイヤによって接続されている。この構成によれば、半導体素子の上方に制御信号用の端子を配置することで、半導体素子と制御信号用の端子との距離が短くなる。このため、半導体素子と制御信号用の端子を接続するボンディングワイヤの距離を短くすることができ、半導体装置の小型化を図ることができる。