(57)【要約】【課題】小型化が可能で、製造コスト、重量の増大を抑制することのできる半導体装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、半導体装置は、第１導電体３４および第２導電体３６と、第１導電体３４と第２導電体３６との間に接合された板状の第１半導体素子３８と、第１導電体３４と第２導電体３６との間に接合された板状の第２半導体素子と、第１、第２導電体、第１、第２半導体素子を覆う直方体形状の封止体５２と、第１半導体素子の接続端子に電気的に接続され封止体から外方へ突出する信号端子５０と、を備えている。第１導電体は、上端縁３５を有する平坦な第１接合面３４ａ、この第１接合面と平行に対向する第１側面、前記第１接合面、第１側面と直交する平坦な第１底面３４ｂ、この第１底面と対向する第１上面を有し、前記第１上面は、第１接合面の上端縁よりも、第１底面から離れる方向に突出した上部突出部３３を有する立方体形状に形成されている。【選択図】図４
2015053346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端縁を有する平坦な第１接合面、この第１接合面と平行に対向する第１側面、前記第１接合面、第１側面と直交する平坦な第１底面、この第１底面と対向する第１上面を有し、前記第１上面は、前記第１接合面の上端縁よりも、前記第１底面から離れる方向に突出した上部突出部を有する立方体形状の第１導電体と、
前記第１接合面と隙間をおいて対向する平坦な第２接合面、この第２接合面と平行に対する第２側面、前記第２接合面、第２側面と直交し前記第１底面と同一平面に位置する平坦な第２底面、およびこの第２底面と対向する第２上面を有する直方体形状の第２導電体と、
前記第１導電体と第２導電体との間に配置され、一方の電極が前記第１導電体の第１接合面に接合され、他方の電極が前記第２導電体の第２接合面に接続された板状の第１半導体素子と、
前記第１導電体と第２導電体との間に配置され、一方の電極が前記第１導電体の第１接合面に接合され、他方の電極が前記第２導電体の第２接合面に接続された板状の第２半導体素子と、
前記第１および第２導電体、第１および第２半導体素子を覆う直方体形状の封止体と、
前記第１半導体素子の接続端子に電気的に接続され前記封止体から外方へ突出する信号端子と、
を備える半導体装置。
【請求項２】
前記上部突出部は、台形状に形成され、
前記第１上面は、第１接合面の上端縁から前記第１側面に向かって上方へ傾斜して延びる傾斜面と、前記傾斜面から前記第１側面まで延びる平坦面と、を有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記上部突出部は、階段形状に形成され、
前記第１上面は、第１接合面の上端縁から前記第１側面に向かって前記第１底面と平行延びる第１平坦面と、第１平坦面に対して垂直に延びる起立面と、起立面から前記第１側面まで延びる第２平坦面と、を有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記上部突出部は、湾曲した台形状に形成され、
前記第１上面は、第１接合面の上端縁から前記第１側面に向かって上方へ湾曲して延びる湾曲面と、前記湾曲面から前記第１側面まで延びる平坦面と、を有する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記封止体は、前記第１導電体の第１底面および第２導電体の第２底面が露出した平坦な底面と、前記底面に対して垂直に延び前記第１導電体の第１側面と対向する平坦な第１外側面と、前記底面に対して垂直に延びているとともに前記第１側面と平行に対向する第２外側面と、前記第１外側面および第２外側面間に位置し前記底面と対向する天井面と、を有し、
前記信号端子は前記封止体の天井面から外方に延出している請求項２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、半導体電力変換装置に用いる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃費向上を目的とし、内燃機関とモーターを併用したハイブリッド車の普及が急速に進んでいる。また一方で、モーターだけで走行可能な電気自動車の製品化も進んでいる。これら自動車を実現するためには、電池とモーター間に、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を行なう電力変換装置が必要となる。
【０００３】
ハイブリッド車および電気自動車では、半導体電力変換装置の小型化、高信頼性が要求されている。半導体電力変換装置の小型化、高信頼性を図るためには、冷却効率が良い半導体電力変換装置が必要となる。これを実現する方法としては、半導体素子の表裏面に導電体を接続し、導電体から冷却器へ放熱させる両面放熱型の電力変換装置構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５８１６６号公報
【特許文献２】特開２００７−０６８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体電力変換装置においては、半導体装置（半導体モジュール）を複数個並べて使用する必要がある。半導体装置の厚さが厚いと、半導体装置を複数個並べた際に半導体電力変換装置全体が大型化し、製造コストの増大、重量の増大を生じる。
【０００６】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、小型化が可能で、製造コスト、重量の増大を抑制することの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】
実施形態によれば、半導体装置は、上端縁を有する平坦な第１接合面、この第１接合面と平行に対向する第１側面、前記第１接合面、第１側面と直交する平坦な第１底面、この第１底面と対向する第１上面を有し、前記第１上面は、前記第１接合面の上端縁よりも、前記第１底面から離れる方向に突出した上部突出部を有する立方体形状の第１導電体と、
前記第１接合面と隙間をおいて対向する平坦な第２接合面、この第２接合面と平行に対する第２側面、前記第２接合面、第２側面と直交し前記第１底面と同一平面に位置する平坦な第２底面、およびこの第２底面と対向する第２上面を有する直方体形状の第２導電体と、
前記第１導電体と第２導電体との間に配置され、一方の電極が前記第１導電体の第１接合面に接合され、他方の電極が前記第２導電体の第２接合面に接続された板状の第１半導体素子と、
前記第１導電体と第２導電体との間に配置され、一方の電極が前記第１導電体の第１接合面に接合され、他方の電極が前記第２導電体の第２接合面に接続された板状の第２半導体素子と、
前記第１および第２導電体、第１および第２半導体素子を覆う直方体形状の封止体と、
前記第１半導体素子の接続端子に電気的に接続され前記封止体から外方へ突出する信号端子と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る半導体モジュール（半導体装置）を示す斜視図。
【図２】図２は、前記半導体モジュールを底面側から見た斜視図。
【図３】図３は、前記半導体モジュールのモールド樹脂体（封止体）を透視して内部構造を示す斜視図。
【図４】図４は、図１の線Ａ−Ａに沿った前記半導体モジュールの断面および比較例に係る半導体モジュールの断面を示す断面図。
【図５】図５は、前記半導体モジュールの構成部品を示す分解斜視図。
【図６】図６は、製造工程中における前記半導体モジュールおよびリードフレームを示す斜視図。
【図７】図７は、ワイヤボンディングに用いる治具および半導体モジュールを示す側面図。
【図８】図８は、本実施形態に係る半導体モジュールを複数並べて冷却器上に配置した状態を示す側面図。
【図９】図９は、本実施形態に係る半導体モジュール、比較例に係る２つの半導体モジュールを並べて示す側面図。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る半導体モジュール、比較例に係る２つの半導体モジュールについて、連続動作可能時間と電流との関係を示す図。
【図１１】図１１は、第２および第３の実施形態に係る半導体装置の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を参照しながら、実施形態に係る半導体電力変換装置ついて詳細に説明する。なお、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。
【００１０】
（第１の実施形態）  
図１は、半導体電力変換装置に用いる第１の実施形態に係る半導体モジュール（半導体装置）を示す斜視図、図２は、半導体モジュールを底面側から見た斜視図、図３は、半導体モジュールの内部構造を示す斜視図、図４は、図１の線Ａ−Ａに沿った半導体モジュールの断面および比較例に係る半導体モジュールの断面を示す断面図、図５は、半導体モジュールの構成部品を示す分解斜視図である。
【００１１】
図１および図２に示すように、半導体電力変換装置に用いる半導体モジュール１６は、いわゆる両面放熱型および垂直実装型の半導体装置として構成されている。すなわち、半導体モジュール１６は、例えば、銅により形成された角柱形状の第１導電体（コレクタ板）３４と、同じく、銅により形成された角柱形状の第２導電体（エミッタ板）３６と、これら第１および第２導電体間に挟まれてこれらの導電体に接合された第１半導体素子３８および第２半導体素子４０と、これらの導電体および半導体素子を覆い封止したほぼ直方体形状のモールド樹脂体（封止体、外囲器）５２と、このモールド樹脂体から外方に突出する一対の電力端子４６ａ、４６ｂおよび複数の信号端子５０を備えている。
【００１２】
図３、図４（ａ）、および図５に示すように、第１導電体３４は、１つの主面（側面）が矩形状の接合面（第１接合面）３４ａを構成し、更に、この接合面３４ａと平行に対向する第１側面３４ｃ、接合面３４ａおよび第１側面３４ｃと直交する底面（第１底面）３４ｂ、および底面３４ｂと対向する上面３４ｄを有している。底面３４ｂは放熱面を構成している。第１導電体３４は、更に、接合面３４ａの上端縁３５よりも上方、すなわち、底面３４ｂから離れる方向に突出する上部突出部３３を一体に有している。本実施形態において、上部突出部３３は、台形状に形成されている。これにより、第１導電体３４の上面３４ｄは、接合面３４ａの上端縁３５から第１側面３４ｃに向かって斜め上方に延びる傾斜面３３ａと、この傾斜面から第１側面３４ｃまで底面３４ｂと平行に延びる平坦面３３ｂとで構成されている。
【００１３】
第２導電体３６は、長さが第１導電体３４とほぼ等しく、厚さ（幅）が第１導電体３４よりも小さく、例えば、約３分の１程度に形成され、更に、高さが、第１導電体３４の高さよりも低く形成されている。第２導電体３６は、１つの主面（側面）が矩形状の接合面（第２接合面）３６ａを構成し、この接合面３６ａと平行に対向する第２側面３６ｃ、接合面３６ａおよび第２側面３６ｃと直交する底面（第２底面）３６ｂ、および底面３６ｂと対向する上面３６ｄを有している。底面３４ｂは放熱面を構成している。第２導電体３６は、その接合面３６ａが第１導電体３４の接合面３４ａと隙間を置いて平行に対向し、かつ、底面３６ｂが第１導電体３４の底面３４ｂと同一平面上に位置するように配置されている。なお、第１および第２導電体３４、３６において、接合面と底面とは直交するように、すなわち、互いに垂直に形成されているが、これに限らず、直角以外の異なる角度で交差するように形成することも可能である。
【００１４】
第１半導体素子３８は、パワー半導体素子、例えば、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)であり、第２半導体素子４０は、ダイオード（ＦＷＤ（Free Wheeling Diode））を用いている。第１半導体素子３８は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を有している。また、第１半導体素子３８の一方の表面に、複数、例えば、４つの接続端子３８ａが形成されている。そして、第１半導体素子３８の表面および裏面は、電極部分および接続端子部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
【００１５】
第２半導体素子４０は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。第２半導体素子４０の表面および裏面は、矩形状の電極部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
【００１６】
第１半導体素子３８は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に配置され、一方の電極が接続体、例えば、矩形状の半田シート４２ａにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。第２半導体素子４０は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に配置され、更に、第１導電体３４の長手方向に隙間を置いて第１半導体素子３８と並んで配置されている。第２半導体素子４０は、一方の電極が接続体、例えば、矩形状の半田シート４２ａにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。
【００１７】
このように、第１半導体素子３８および第２半導体素子４０は、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に、かつ、第１導電体の底面３４ｂに対して垂直に配置されている。  
また、第１導電体３４の接合面３４ａには、矩形状の半田シート４２ｅが設けられ、第１半導体素子３８の側方に並んで位置している。
【００１８】
第１半導体素子３８の他方の電極上に、矩形状の半田シート４２ｃを介して、スペーサ用の第１凸型導電体４４ａが接合されている。第１凸型導電体４４ａは、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸部４５ａと、を一体に有している。そして、第１凸型導電体４４ａは、本体の平坦な主面側が半田シート４２ｃにより第１半導体素子３８の電極に電気的かつ機械的に接合されている。
【００１９】
第２半導体素子４０の他方の電極上に第４接続体、例えば、矩形状の半田シート４２ｄを介して、スペーサ用の第２凸型導電体４４ｂが接合されている。第２凸型導電体４４ｂは、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸部４５ｂと、を一体に有している。そして、第２凸型導電体４４ｂは、本体の平坦な主面側が半田シート４２ｄにより第２半導体素子４０の電極に電気的かつ機械的に接合されている。  
なお、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂは、別体に限らず、２つの本体を一体に形成し、２つの凸部を共通の本体上に設ける構成としてもよい。
【００２０】
図１ないし図５に示すように、半導体モジュール１６は、後述する導電金属板からなるリードフレームによりそれぞれ構成された第１電力端子４６ａ、第２電力端子４６ｂ、第２電力端子に連続する接続部４８、複数、例えば、５本の信号端子５０を備えている。
【００２１】
第１電力端子４６ａは、独立して形成され、その基端部が半田シート４２ｅにより第１導電体３４の接合面３４ａに接合されている。第１電力端子４６ａは、第１導電体３４の長手方向一端からモジュールの外側に突出し、その接触部４７ａは、第１導電体３４側へ直角に折り曲げられ、モジュールの端面とほぼ平行に対向している。
【００２２】
第２電力端子４６ｂは、その基端部が接続部４８に連結されている。また、第２電力端子４６ｂは、第１導電体３４の長手方向他端側からモジュールの外側に突出し、その接触部４７ｂは、第１導電体３４側へ直角に折り曲げられ、半導体モジュールの他端面とほぼ平行に対向している。
【００２３】
図５に示すように、接続部４８は、細長い矩形板状に形成されている。この接続部４８には、それぞれ位置決め用の矩形状の第１開口５１ａおよび第２開口５１ｂが並んで形成されている。第１開口５１ａは、第１凸型導電体４４ａの凸部４５ａが嵌合可能な大きさで、かつ、第１凸型導電体４４ａの本体よりも小さく形成されている。同様に、第２開口５１ｂは、第２凸型導電体４４ｂの凸部４５ｂが嵌合可能な大きさで、かつ、第２凸型導電体４４ｂの本体よりも小さく形成されている。接続部４８の第２導電体３６側の表面には、第１および第２開口５１ａ、５１ｂを含む領域に亘って浅い矩形状の凹所５６が形成されている。更に、接続部４８は、その上縁から上方に突出する３本の支持突起を一体に有している。真ん中の支持突起から一本の信号端子５０が上方へ延びている。
【００２４】
接続部４８および第２電力端子４６ｂは、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂの凸部４５ａ、４５ｂが第１開口５１ａ、第２開口５１ｂにそれぞれ係合した状態で、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂに接合されている。
【００２５】
更に、接続部４８および第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂの凸部４５ａ、４５ｂは、接続部４８の凹所５６内に配置された第６接続体、例えば、矩形状の半田シート４２ｄにより、第２導電体３６の接合面３６ａに電気的および機械的に接合されている。すなわち、接続部４８、第１および第２凸型導電体４４ａ、４４ｂ、および第２導電体３４の３部材は、半田シート４２ｄにより相互に接合されている。
【００２６】
以上により、第１半導体素子３８および第２半導体素子４０の電極は、第１凸型導電体４４ａ、４４ｂを介して、第２導電体３６の接合面３６ａに電気的および機械的に接合されている。第１半導体素子３８および第２半導体素子４０は、第１導電体３４と第２導電体３６と間に挟まれ、接合面３４ａ、３６ａと平行に、かつ、第１導電体および第２導電体の底面３４ｂ、３６ｂに対して垂直に配置されている。
【００２７】
信号端子５０は、モジュールから上方に突出し、第１導電体３４の接合面３４ａと平行に延びている。１本の信号端子５０は、接続部４８と一体に形成され、残り４本の信号端子５０の基端は、ボンディングワイヤ５３により、第１半導体素子３８の接続端子３８ａに接続されている。
【００２８】
ここで、図４に示すように、第１半導体素子３８の接続端子３８ａと、第１導電体３４の接合面３４ａの上端縁３５とは、予め所定の間隔に設定されている。すなわち、接続端子３８ａの位置は、上端縁の位置を基準として、所定位置に設置されている。この所定間隔は、ワイヤボンディングの作業性を顧慮して定めされている。
【００２９】
図６は、半導体モジュールの製造工程中において、リードフレーム７０に第１および第２導電体、第１および第２半導体素子をハンダにより接合した状態を示している。図７は、ワイヤボンディング工程を概略的に示している。
【００３０】
図６に示すように、リードフレーム７０に第１および第２導電体、第１および第２半導体素子３４、３６をハンダにより接合した後、図７に示すように、リードフレーム７０の下方で第１導電体３４の近傍にボンディング治具７２を配置する。ボンディング治具７２は、リードフレーム７０が載置される平坦な支持面７３ａと、第１導電体３４の上面３４ｄと対向する端面７３ｂと、を有している。この端面７３ｂは、上面３４ｄの凸形状に対応する凹形状に形成され、第１導電体３４の上面３４ｄに近接して配置される。これにより、ボンディング治具７２の支持面７３ａは、ボンディング位置である第１半導体素子３８の接続端子３８ａの近傍まで張り出した構造としている。従って、ボンディングヘッド７４により、信号端子５０の基端部と接続端子３８ａとを容易にワイヤボンディングすることができる。
【００３１】
図１ないし図４に示すように、半導体モジュール１６は、上述した構成部材を被覆した絶縁材、例えば、モールド樹脂体（封止体、外囲器）５２を備えている。モールド樹脂体５２は、ほぼ直方体形状に形成されている。モールド樹脂体５２は、第１および第２半導体素子３８、４０対して垂直に延びているとともに第１導電体３４の底面３４ｂおよび第２導電体３６の底面３６ｂが露出した平坦な底面５２ｃと、底面５２ｃに対して垂直に延びる平坦な第１外側面５２ａと、底面５２ｃに対して垂直に延びているとともに第１外側面５２ａと平行に対向する第２外側面５２ｂと、第１外側面および第２外側面間に位置し底面５２ｃと対向する天井面５２ｄと、底面５２ｃおよび第１、第２外側面の一端と交差して延びる第１端面５２ｅと、底面５２ｃおよび第１、第２側面の他端と交差して延びる第２端面５２ｅと、を有している。本実施形態において、第１および第２外側面５２ａ、５２ｂは、第１および第２導電体３４、３６の接合面２３ａ、３６ａ、第１および第２外側面３４ｃ、３６ｃと平行に位置している。
【００３２】
モールド樹脂体５２は、成形型を型抜きする際に形成されるパーティングライン５４を有している。このパーティングライン５４は、モールド樹脂体５２の第１端面５２ｅ、天井面５２ｄ、第２端面５２ｅに亘って形成され、第１および第２外側面５２ａ、５２ｂと平行に延びている。また、パーティングライン５４は、モールド樹脂体５２の厚さ方向Ｗの中心よりも、第２外側面５２ｂ側にずれて位置し、リードフレームの接続部４８、第１および第２電力端子４６ａ、４６ｂの基端部（本体）を含む平面内に位置している。
【００３３】
第１電力端子４６ａは、パーティングライン５４の位置でモールド樹脂体５２の一方の端面５２ｅからモールド樹脂体の長手方向外方に突出し、第１外側面５２ａと平行に位置する本体と、本体から延出する平坦な矩形板状の接触部４７ａと、を一体に有している。接触部４７ａは、本体に対して第１外側面５２ａ側へ所定角度、例えば、直角に折曲げられ、モールド樹脂体５２の第１端面５２ｅと隙間をおいて対向している。
【００３４】
第２電力端子４６ｂは、パーティングライン５４の位置でモールド樹脂体５２の第２端面５２ｅからモールド樹脂体の長手方向外方に突出し、第１外側面５２ａと平行に位置する本体と、本体から延出する平坦な矩形板状の接触部４７ｂと、を一体に有している。接触部４７ｂは、本体に対して第１外側面５２ａ側へ角度、例えば、直角に第１外側面５２ａ側に折曲げられ、モールド樹脂体５２の第１端面５２ｅと隙間をおいて対向している。
【００３５】
５本の信号端子５０は、細長い棒状に形成され、パーティングライン５４の位置でモールド樹脂体５２の天井面５２ｄから上方に突出している。５本の信号端子５０は、互いに平行に延びている。各信号端子５０は、天井面５２ｄ上においてパーティングライン５４の位置から第１外側面５２ａと平行に延出する基端部と、基端部に対して長手方向に離間した２箇所で折曲げられ折曲げ部と、折曲げ部から延出する接続端部５０ａとを有している。接続端部５０ａは、モールド樹脂体５２の厚さ方向の中央に位置している。信号端子５０の少なくとも接続端部５０ａの外面に、図示しない導電膜が形成されている。
【００３６】
以上のように構成された半導体モジュール１６は、図８に示すように、複数個、一列に並んで配置され、半導体モジュールの底面５２ｃは、絶縁シート５５を介して冷却器１８の受熱面１８ａ上に設置される。これにより、第１および第２導電体３４、３６は、冷却器１８に熱的に接続され、第１および第２半導体素子３８、４０で発生した熱を第１および第２導電体３４、３６を介して冷却器１２に放熱することができる。
【００３７】
複数の半導体モジュール１６を設置する場合、隣合う２つのモールド樹脂体５２の第１側面と第２側面とが、僅かな隙間を置いて対外に平行に対向した状態で設置される。前述したように、モールド樹脂体５２の第１および第２側面は、互いに平行に、かつ、平坦に形成されているため、複数の半導体モジュール１６を非常に小さな隙間をおいて並べて設置することができる。従って、半導体モジュール１６の実装密度を上げ、電力変換装置の小型化を図ることができるとともに、同一の大きさであれば、電力変換装置の高出力化を図ることが可能となる。制御回路基板３２を半導体モジュール１６上に設置することにより、各半導体モジュール１６の信号端子５０の端部は、制御回路基板３２に形成されたスルーホールに挿通され、図示しない半田等により制御回路基板に電気的に接続される。
【００３８】
図４（ｂ）は、比較例１に係る半導体モジュールの断面を示している。この比較例１に係る半導体モジュールでは、第１導電体３４は、上部突出部を持たず完全な角柱形状に形成され、その高さはｈ２、幅（厚さ）はＴ２に設定されている。これに対して、本実施形態によれば、図４（ａ）に示すように、第１導電体３４の幅Ｔ１は、比較例の幅Ｔ２よりも小さく形成され（Ｔ１＜Ｔ２）、その結果、モールド樹脂体５２の幅Ｗ１（半導体装置の幅）は、比較例１におけるモールド樹脂体５２の幅Ｗ２よりも小さく形成されている。ただし、モールド樹脂体５２の高さＨ１、Ｈ２は同一である。
【００３９】
また、本実施形態に係る半導体モジュール１６によれば、第１導電体３４は上部突出部３３を有し、その高さｈ１は、比較例１における第１導電体３４の高さｈ２よりも高く形成されている。第１導電体３４の高さは、モールド樹脂体５２の高さの範囲内に設定されている。このように、第１導電体３４は、高さｈ１を高くすることにより、幅Ｔ１を小さくした分の体積を補い、比較例１における第１導電体３４とほぼ同一の熱容量を確保している。
【００４０】
このように、第１導電体３４の幅Ｔ１を小さくすることにより、半導体モジュール１６の全体の幅Ｗ１を低減し、半導体モジュールの小型化を図ることができる。この場合でも、第１導電体３４に上部突出部３３を設けることにより、比較例の第１導電体と同等の熱容量を確保し、比較例とほぼ同等の冷却性能を達成することができる。更に、本実施形態の第１導電体３４では、ワイヤボンディング時の基準位置となる接合面の上端縁３５の位置を変えていないため、第１半導体素子３８と信号端子５０との間のワイヤボンディングを容易に、かつ、確実に行うことができる。
【００４１】
図９は、（ａ）比較例１に係る半導体モジュールの主要部、（ｂ）比較例２に係る半導体モジュールの主要部、（ｃ）本実施形態に係る半導体モジュールの主要部を比較して示している。比較例１に係る半導体モジュール１６ａは、前述した上部突出部を持たない第１導電体３４を用いている。比較例２に係る半導体モジュール１６ｂの第１導電体３４は、上部突出部を持たず、かつ、幅が比較例１の第１導電体の幅よりも小さい直方体形状に形成されている。
【００４２】
図１０は、比較例１、２および本実施形態に係る半導体モジュールについて、熱定格解析結果を比較して示している。図において、横軸はある電流値を流した場合の連続動作可能時間、縦軸は電流値をそれぞれ示している。図１０に示すように、いずれの半導体モジュールにおいても、電流値が高いと連続動作可能時間は短く、電流値が小さくなるほど連続動作時間は長くなっていく。第１導電体（コレクタ板）３４の厚さ（幅）を単に１０ｍｍ（比較例１）から９ｍｍ（比較例２）に薄くすると、図１０に示すように短時間の連続動作可能時間は短くなり、さらに連続動作可能な電流値も低下する。これに対して、本実施形態のように、第１導電体３４の厚さ（幅）を９ｍｍに薄くしつつ、上部突出部を設けて第１導電体の体積（熱容量）を比較例１と同じに保った場合、図１０に示すように、短時間の連続動作可能時間は、第１導電体の厚さ（幅）が１０ｍｍ（比較例１）の場合とほぼ同じになる。ただし、第１導電体の底面の面積（放熱面積）が減少するため、連続動作可能な電流値は低下する。
【００４３】
以上のことから、本実施形態に係る半導体モジュールは、短時間の連続動作時間で、連続動作可能な電流値に余裕がある場合に有効となる。例えば、半導体電力変換装置を電気自動車の電源として用いる場合、アクセルのオン時（数秒間）など、短時間で大電流を供給する際に、比較例１とほぼ同等の連続動作を行うことができる。  
以上のように、本実施形態によれば、充分な冷却性能を維持しつつ装置の小型化を図ることができ、製造コストの低減、重量の増大を抑制可能な半導体装置が得られる。
【００４４】
次に、他の実施形態に係る半導体電力変換装置の半導体装置について説明する。以下に述べる他の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に詳細に説明する。
【００４５】
上述した第１の実施形態では、第１導電体の上部突出部は、断面が台形形状の突出部としたが、突出部の形状はこれに限定されることなく、種々変形可能である。
【００４６】
例えば、図１０（ａ）に示す第２の実施形態のように、第１導電体３４の上部突出部３３は、階段状に形成してもよい。第１導電体３４の上面３４ｄは、接合面３４ａの上端縁３５から底面３４ｂと平行に延びる第１平坦面と、この平坦面からほぼ垂直に立ち上がる垂直面と、この垂直面の上端縁から第１導電体の第１側面３４ｃまで底面３４ｂと平行に延びる第２平坦面とを有している。すなわち、第１導電体３４の上部において、第１側面４３ｃ側の端部が上方に突出し、上部突出部３３を構成している。
【００４７】
また、図１０（ｂ）に示す第３の実施形態のように、第１導電体３４の上部突出部３３は、湾曲した台形状の突出部に形成してもよい。第１導電体３４の上面３４ｄは、接合面３４ａの上端縁３５から湾曲して上方に延びる湾曲面と、この湾曲面の上端縁から第１導電体３４の第１側面３４ｃまで底面３４ｂと平行に延びる平坦面とを有している。すなわち、第１導電体３４の上部において、第１側面４３ｃ側の端部が上方に突出し、上部突出部３３を構成している。
【００４８】
上記のように構成された第２および第３の実施形態に係る半導体モジュールにおいても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４９】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。  
半導体装置の構成部材の寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１６…半導体モジュール、３３…上部突出部、３４…第１導電体、３４ａ…接合面、
３４ｂ…底面、３６…第２導電体、３６ａ…接合面、３６ｂ…底面、
３８…第１半導体素子、３８ａ…接続端子、４０…第２半導体素子、
４６ａ…第１電力端子、４６ｂ…第２電力端子、５０…信号端子、
５２…モールド樹脂体（封止体）、５２ｃ…底面
【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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