(57)【要約】【課題】三相インバータの３つの上下アームを構成する６つの半導体チップと、直流電源に接続される対をなす導体としての正極導体及び負極導体と、を備える半導体装置において、正極導体及び負極導体のインダクタンスを低減するとともに放熱性を向上する。【解決手段】正極端子（３１）と負極端子（４１）とが、Ｘ方向に隣りあって配置されてなる電源端子対を２つ有する。正極導体（３０）は、正極ヒートシンク（３２）と正極端子とを電気的に連結するとともに正極端子同士を電気的に連結する正極連結部（３３）を有する。負極導体（４０）は、負極ヒートシンク（４２）と負極端子とを電気的に連結するとともに負極端子同士を電気的に連結する負極連結部（４３）を有する。正極連結部及び負極連結部の少なくとも一方が、他方の導体との間にモールド樹脂部（１００）を介した積層構造を形成し、該積層構造を形成する連結部の板厚方向が厚み方向とされる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに厚み方向を同じ方向として配置され、前記厚み方向の両面に主電極を有するとともに前記両面の一方に制御電極を有し、三相インバータの３つの上下アームを構成する６つの半導体チップ（２０〜２５）と、
前記厚み方向において一面（１００ａ）及び該一面と反対の裏面（１００ｂ）を有し、各半導体チップを一体的に封止するモールド樹脂部（１００）と、
直流電源に接続される対をなす導体としての、
上アーム側の各半導体チップが同一面上に配置されるとともに該半導体チップの正極側の前記主電極が電気的に接続され、半導体チップ搭載面と反対の放熱面が前記モールド樹脂部の前記一面から露出される正極ヒートシンク（３２）と、直流電源の正極側に接続され、前記モールド樹脂部の側面（１００ｃ）から突出する正極端子（３１）と、を有する正極導体（３０）、
及び、下アーム側の各半導体チップが同一面上に配置されるとともに該半導体チップの負極側の前記主電極が電気的に接続され、半導体チップ搭載面と反対の放熱面が前記モールド樹脂部の前記裏面から露出される負極ヒートシンク（４２）と、直流電源の負極側に接続され、前記正極端子と同じ前記側面から突出する負極端子（４１）と、を有する負極導体（４０）と、
上アーム側の各半導体チップの負極側の前記主電極にそれぞれ電気的に接続され、前記主電極との接続面と反対の放熱面が前記モールド樹脂部の前記裏面から露出される各相の第１出力ヒートシンク（５２ａ，６２ａ，７２ａ）と、
下アーム側の各半導体チップの正極側の前記主電極にそれぞれ電気的に接続され、前記主電極との接続面と反対の放熱面が前記モールド樹脂部の前記一面から露出される各相の第２出力ヒートシンク（５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ）と、
を備え、
前記正極端子と前記負極端子とが、前記厚み方向に直交する第１方向において隣りあって配置されて電源端子対をなすとともに、該電源端子対を２つ有し、
前記正極導体は、前記正極ヒートシンクと前記正極端子とを電気的に連結するとともに前記正極端子同士を電気的に連結する正極連結部（３３）を有し、
前記負極導体は、前記負極ヒートシンクと前記負極端子とを電気的に連結するとともに前記負極端子同士を電気的に連結する負極連結部（４３）を有し、
前記正極連結部及び前記負極連結部の少なくとも一方が、他方の前記導体との間に前記モールド樹脂部を介した積層構造を形成し、該積層構造を形成する前記連結部の板厚方向が前記厚み方向とされることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
２つの前記電源端子対は、前記第１方向において離れて配置され、
前記正極ヒートシンク及び前記負極ヒートシンクは、それぞれ前記第１方向を長手方向とするとともに、前記厚み方向及び前記第１方向の両方向に直交する第２方向において並んで配置され、
前記第２方向において、前記電源端子対は、前記モールド樹脂部の前記側面から突出しており、
前記正極ヒートシンク及び前記負極ヒートシンクのうち、前記第２方向において前記側面に近い一方（３０）は、各半導体チップが前記第１方向に並んで配置された中央領域（３４）と、該中央領域の両端側において前記中央領域から前記第１方向に延設された延設領域（３５）と、を有し、
前記側面に遠い側の前記ヒートシンク（４０）と対応する前記端子とを連結する前記連結部として、一端側の前記延設領域を跨いで２つの前記端子の一方に連結された第１連結部（４３ａ）と、他端側の前記延設領域を跨いで２つの前記端子の他方に連結された第２連結部（４３ｂ）と、を有し、
前記第１連結部及び前記第２連結部と前記側面に近い前記ヒートシンクとの間に、前記積層構造がそれぞれ形成されている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】
前記第１方向において、２つの前記電源端子対は互いに離れて配置され、
前記厚み方向及び前記第１方向の両方向に直交する第２方向において、前記電源端子対は、前記モールド樹脂部の一方の前記側面から突出しており、
前記正極ヒートシンク及び前記負極ヒートシンクは、前記第１方向においてそれぞれ複数に分割されるとともに互いに並んで配置され、且つ、前記第１方向において、前記第１出力ヒートシンク及び前記第２出力ヒートシンクと対向する対向領域（３６，４４）と、該対向領域から前記電源端子対側に延設された延設領域（３７，４５）と、をそれぞれ有し、
前記正極連結部は、前記第１方向に延設され、複数に分割された前記正極ヒートシンクを前記延設領域において連結する第１正極連結部（３３ｃ）を有し、
前記負極連結部は、前記第１方向に延設され、複数に分割された前記負極ヒートシンクを前記延設領域において連結する第１負極連結部（４３ｃ）を有し、
前記第１正極連結部及び前記第１負極連結部により、前記積層構造が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１方向において、２つの前記電源端子対の一方における前記正極端子及び前記負極端子と、前記電源端子対の他方における前記正極端子及び前記負極端子とが、ミラー反転した配置関係とされていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１出力ヒートシンク及び前記第２出力ヒートシンクの少なくとも一方に連結された各相の出力端子（５１，６１，７１）と、
前記半導体チップの前記制御電極にそれぞれ接続された制御端子（８０〜８５）と、
をさらに備え、
各相の前記出力端子及び前記制御端子の少なくともひとつが、前記電源端子対が突出する前記モールド樹脂部の前記側面（１００ｃ）において、前記第１方向において離れて配置された２つの前記電源端子対の間の位置から突出していることを請求項１〜４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】
本発明は、三相インバータの３つの上下アームを構成する６つの半導体チップと、直流電源に接続される対をなす導体としての正極導体及び負極導体と、を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、三相インバータの３つの上下アームを構成する６つの半導体チップと、直流電源に接続される対をなす導体としての正極導体及び負極導体と、を備える半導体装置として、特許文献１に記載のものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の半導体装置では、正極導体が、２つの正極端子（正極直流端子）と、正極端子同士、及び、上アーム側の半導体チップが実装された基板と正極端子とを連結する正極連結部（正極側板状導体）と、を有している。一方、負極導体が、２つの負極端子（負極直流端子）と、負極端子同士、及び、下アーム側の半導体チップが実装された基板と負極端子とを連結する負極連結部（負極側板状導体）と、を有している。
【０００４】
このように半導体装置は、正極端子と負極端子からなる電源端子対を２つ有しており、これら端子は、半導体チップの厚み方向に直交する第１方向において、負極端子、正極端子、負極端子、正極端子の順に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６３３４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、特許文献１に記載の半導体装置は、電源端子対を２つ有するため、電源端子対を１つのみ有する構成に較べて、正極導体及び負極導体のインダクタンスを低減することができる。
【０００７】
また、特許文献１では、正極連結部と負極連結部が、絶縁シートを介して積層構造部を形成している。これにより、インダクタンスをさらに低減することができる。
【０００８】
しかしながら、正極連結部及び負極連結部は、その板厚方向を、半導体チップの厚み方向及び第１方向の両方向に直交する第２方向として、配置されている。正極連結部及び負極連結部は、大電流が流れる部分であり、その幅は板厚に対して十分に長い。すなわち、厚み方向において、半導体チップよりも正極連結部及び負極連結部のほうが十分に長い。
【０００９】
このように、厚み方向において正極連結部及び負極連結部の長さが長いため、６つの半導体チップがモールド樹脂部によって封止されるとともに、各半導体チップの両面側にヒートシンクがそれぞれ配置され、各ヒートシンクの放熱面がモールド樹脂部から露出された両面放熱構造の半導体装置に適用しようとすると、半導体チップから放熱面までの距離が長くなってしまう。これにより、熱抵抗が増加し、放熱性が低下する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、三相インバータの３つの上下アームを構成する６つの半導体チップと、直流電源に接続される対をなす導体としての正極導体及び負極導体と、を備える半導体装置において、正極導体及び負極導体のインダクタンスを低減するとともに、放熱性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ここに開示される発明は、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、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、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、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１２】
開示された発明のひとつは、互いに厚み方向を同じ方向として配置され、厚み方向の両面に主電極を有するとともに両面の一方に制御電極を有し、三相インバータの３つの上下アームを構成する６つの半導体チップ（２０〜２５）と、厚み方向において一面（１００ａ）及び該一面と反対の裏面（１００ｂ）を有し、各半導体チップを一体的に封止するモールド樹脂部（１００）と、直流電源に接続される対をなす導体としての正極導体（３０）及び負極導体（４０）と、上アーム側の各半導体チップの負極側の主電極にそれぞれ電気的に接続され、主電極との接続面と反対の放熱面がモールド樹脂部の裏面から露出される各相の第１出力ヒートシンク（５２ａ，６２ａ，７２ａ）と、下アーム側の各半導体チップの正極側の主電極にそれぞれ電気的に接続され、主電極との接続面と反対の放熱面がモールド樹脂部の一面から露出される各相の第２出力ヒートシンク（５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ）と、を備える。正極導体は、上アーム側の各半導体チップが同一面上に配置されるとともに該半導体チップの正極側の主電極が電気的に接続され、半導体チップ搭載面と反対の放熱面がモールド樹脂部の一面から露出される正極ヒートシンク（３２）と、直流電源の正極側に接続され、モールド樹脂部の側面（１００ｃ）から突出する正極端子（３１）と、を有する。負極導体は、下アーム側の各半導体チップが同一面上に配置されるとともに該半導体チップの負極側の主電極が電気的に接続され、半導体チップ搭載面と反対の放熱面がモールド樹脂部の裏面から露出される負極ヒートシンク（４２）と、直流電源の負極側に接続され、正極端子と同じ側面から突出する負極端子（４１）と、を有する。
【００１３】
正極端子と負極端子とが、厚み方向に直交する第１方向において隣りあって配置されて電源端子対をなすとともに、該電源端子対を２つ有する。正極導体は、正極ヒートシンクと正極端子とを電気的に連結するとともに正極端子同士を電気的に連結する正極連結部（３３）を有し、負極導体は、負極ヒートシンクと負極端子とを電気的に連結するとともに負極端子同士を電気的に連結する負極連結部（４３）を有する。そして、正極連結部及び負極連結部の少なくとも一方が、他方の導体との間にモールド樹脂部を介した積層構造を形成し、該積層構造を形成する連結部の板厚方向が厚み方向とされることを特徴とする。
【００１４】
これによれば、正極端子と負極端子が隣り合って配置されてなる電源端子対を２つ有する。換言すれば、直流電源から半導体チップへの電流経路を２つ有する。したがって、正極導体及び負極導体のインダクタンスを低減することができる。さらに、正極連結部及び負極連結部の少なくとも一方が、他方の導体との間にモールド樹脂部を介した積層構造を形成するため、これによっても、正極導体及び負極導体のインダクタンスを低減することができる。
【００１５】
また、正極導体及び負極導体の少なくとも一方の連結部と、他の導体との間にモールド樹脂部を介して形成される積層構造において、連結部の板厚方向が厚み方向とされる。これにより、連結部の幅方向が厚み方向とされる構成に較べて、半導体チップから放熱面までの距離を短くすることができる。したがって、熱抵抗を小さくし、放熱性を向上することができる。
【００１６】
開示された他の発明のひとつは、２つの電源端子対が、第１方向において離れて配置され、正極ヒートシンク及び負極ヒートシンクは、それぞれ第１方向を長手方向とするとともに、厚み方向及び第１方向の両方向に直交する第２方向において並んで配置されている。第２方向において、電源端子対は、モールド樹脂部の側面から突出しており、正極ヒートシンク及び負極ヒートシンクのうち、第２方向において側面に近い一方（３０）は、各半導体チップが第１方向に並んで配置された中央領域（３４）と、該中央領域の両端側において中央領域から第１方向に延設された延設領域（３５）と、を有している。そして、側面に遠い側のヒートシンク（４０）と対応する端子とを連結する連結部として、一端側の延設領域を跨いで２つの端子の一方に連結された第１連結部（４３ａ）と、他端側の延設領域を跨いで２つの端子の他方に連結された第２連結部（４３ｂ）と、を有し、第１連結部及び第２連結部と側面に近いヒートシンクとの間に、積層構造がそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、電源端子対に近い側のヒートシンクが第１方向に延設され、他方のヒートシンクと対応する２つの端子とを連結する第１連結部及び第２連結部が、それぞれ延設領域を跨ぐように配置されている。これによれば、ヒートシンクと該ヒートシンクを跨ぐ連結部とにより、積層構造が形成される。したがって、半導体チップを上アーム側と下アーム側とに分けて二列配置する構成において、正極連結部及び負極連結部のインダクタンスを低減することができる。
【００１８】
また、ヒートシンクの延設領域を第１連結部及び第２連結部が跨ぐため、側面から遠い側のヒートシンクと対応する端子とを連結しつつ、各相の第１出力ヒートシンク及び第２出力ヒートシンクの放熱面をモールド樹脂部から容易に露出させることができる。このように、中央領域を跨ぐのではなく、言うなればデッドスペースを跨ぐため、インダクタンスを低減しつつ放熱性を向上することができる。
【００１９】
開示された他の発明のひとつは、第１方向において、２つの電源端子対は互いに離れて配置され、厚み方向及び第１方向の両方向に直交する第２方向において、電源端子対は、モールド樹脂部の一方の側面から突出している。正極ヒートシンク及び負極ヒートシンクは、第１方向においてそれぞれ複数に分割されるとともに互いに並んで配置され、且つ、第１方向において、第１出力ヒートシンク及び第２出力ヒートシンクと対向する対向領域（３６，４４）と、該対向領域から電源端子対側に延設された延設領域（３７，４５）と、をそれぞれ有する。正極連結部は、第１方向に延設され、複数に分割された正極ヒートシンクを延設領域において連結する第１正極連結部（３３ｃ）を有し、負極連結部は、第１方向に延設され、複数に分割された負極ヒートシンクを延設領域において連結する第１負極連結部（４３ｃ）を有する。そして、第１正極連結部及び第１負極連結部により、積層構造が形成されていることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、各ヒートシンクが第１方向において複数に分割されるとともに、第２方向において電極電子対側に延設されている。また、複数に分割された正極ヒートシンクが、第１正極連結部により延設領域において連結され、複数に分割された負極ヒートシンクが、第１負極連結部により延設領域において連結されている。そして、第１正極連結部及び第１負極連結部により、積層構造が形成されている。したがって、半導体チップを一列配置する構成において、正極連結部及び負極連結部のインダクタンスを低減することができる。
【００２１】
また、第１正極連結部は、複数に分割された正極ヒートシンクを延設領域で連結し、第１負極連結部は、複数に分割された負極ヒートシンクを延設領域で連結する。したがって、連結部によって、各ヒートシンクを対応する端子に連結しつつ、各相の第１出力ヒートシンク及び第２出力ヒートシンクの放熱面をモールド樹脂部から容易に露出させることができる。このように、対向領域で連結するのではなく、言うなればデッドスペースで連結するため、インダクタンスを低減しつつ放熱性を向上することができる。
【００２２】
開示された他の発明のひとつは、第１方向において、２つの電源端子対の一方における正極端子及び負極端子と、電源端子対の他方における正極端子及び負極端子とが、ミラー反転した配置関係とされていることを特徴とする。
【００２３】
両面放熱構造の半導体装置は、多段冷却器による両面放熱が可能である。この場合、冷却器の両側に半導体装置がそれぞれ配置される。本発明によれば、両側に配置される半導体装置の向きが互いに同じでも、互いに反転した向きの場合でも、正極端子同士、負極端子同士が重なる。したがって、半導体装置が、冷却器、コンデンサなどとともにインバータアセンブリを構成する際に、配置自由度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の回路図である。
【図２】図１に示す半導体装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２において、絶縁シートを省略した図である。
【図４】図３において、モールド樹脂部を省略した図である。
【図５】図４において、負極導体の一部及び出力導体の一部を省略した図である。
【図６】図２をＹ軸周りに反転した状態を示す斜視図である。
【図７】図６において、絶縁シートを省略した図である。
【図８】図７において、モールド樹脂部を省略した図である。
【図９】インバータアセンブリの概略構成を示す斜視図である。
【図１０】電流経路を分割した効果を示す図である。
【図１１】互いに反転の位置関係にある半導体装置において、電源端子対の位置を示す斜視図である。
【図１２】図１１を電源端子対側から見た側面図である。
【図１３】第２実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す斜視図である。
【図１４】図１３において、絶縁シートを省略した図である。
【図１５】図１４において、モールド樹脂部を省略した図である。
【図１６】図１５において、負極導体の一部及び出力導体の一部を省略した図である。
【図１７】図１４をＹ軸周りに反転した状態を示す斜視図である。
【図１８】図１７において、モールド樹脂部を省略した図である。
【図１９】正極導体の連結部の一部を示す斜視図である。
【図２０】インバータアセンブリの概略構成を示す斜視図である。
【図２１】互いに反転の位置関係にある半導体装置において、電源端子対の位置を示す斜視図である。
【図２２】図２１を電源端子対側から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の各図相互において互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。また、半導体チップの厚み方向をＺ方向と示す。また、Ｚ方向に直交し、制御端子の延設方向をＹ方向と示す。また、Ｙ方向及びＺ方向の両方向に直交する方向をＸ方向と示す。また、平面形状とは、特に断わりのない限り、Ｘ方向及びＹ方向により規定される面に沿う形状を示す。Ｘ方向が特許請求の範囲に記載の第１方向に相当し、Ｙ方向が第２方向に相当する。
【００２６】
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、本実施形態に係る半導体装置１０の回路構成について説明する。
【００２７】
図１に示すように、半導体装置１０は、負荷としてのモータ２００を駆動するために、直流電源２０１の正極（高電位側）と負極（低電位側）との間に接続された上下アームを三相分有している。このように、半導体装置１０は三相インバータとして構成されており、直流電力を三相交流に変換し、モータ２００に出力する。このような半導体装置１０は、たとえば、電気自動車やハイブリッド車に搭載される。なお、図１に示す符号２０２は、平滑用のコンデンサである。
【００２８】
各アームを構成する半導体チップは、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴなどのパワー系スイッチング素子と該スイッチング素子に逆並列に接続されたＦＷＤ素子とを有している。なお、パワー系スイッチング素子とＦＷＤ素子とを別チップとすることもできる。本実施形態では、半導体装置１０が、スイッチング素子としてｎチャネル型のＩＧＢＴ素子を採用した６つの半導体チップ２０〜２５を備えている。そして、半導体チップ２０を上アーム側、半導体チップ２１を下アーム側として、Ｕ相の上下アームが構成されている。同じく、半導体チップ２２を上アーム側、半導体チップ２３を下アーム側として、Ｖ相の上下アームが構成されている。半導体チップ２４を上アーム側、半導体チップ２５を下アーム側として、Ｗ相の上下アームが構成されている。
【００２９】
半導体装置１０は、直流電源２０１に接続される対をなす導体（配線部）として、正極導体３０と、負極導体４０と、を備えている。また、半導体装置１０は、モータ２００への出力線（出力用配線）として、出力導体５０，６０，７０を備えている。正極導体３０は、外部接続用の正極端子３１を有しており、正極端子３１を介して直流電源２０１の正極側に接続される。また、正極導体３０は、上アーム側の半導体チップ２０，２２，２４に形成されたＩＧＢＴ素子のコレクタ電極に、電気的に接続されている。一方、負極導体４０は、外部接続用の端子として負極端子４１を有しており、負極端子４１を介して直流電源２０１の負極側に接続される。また、負極導体４０は、下アーム側の半導体チップ２１，２３，２５に形成されたＩＧＢＴ素子のエミッタ電極に、電気的に接続されている。
【００３０】
出力導体５０は、半導体チップ２０に形成されたＩＧＢＴ素子のエミッタ電極及び半導体チップ２１に形成されたＩＧＢＴ素子のコレクタ電極に、電気的に接続されている。そして、外部接続用の出力端子５１を介して、モータ２００のＵ相線に接続される。同じく、出力導体６０は、半導体チップ２２に形成されたＩＧＢＴ素子のエミッタ電極及び半導体チップ２３に形成されたＩＧＢＴ素子のコレクタ電極に、電気的に接続されている。そして、外部接続用の出力端子６１を介して、モータ２００のＶ相線に接続される。出力導体７０は、半導体チップ２４に形成されたＩＧＢＴ素子のエミッタ電極及び半導体チップ２５に形成されたＩＧＢＴ素子のコレクタ電極に、電気的に接続されている。そして、外部接続用の出力端子７１を介して、モータ２００のＷ相線に接続される。なお、半導体チップ２０〜２５のコレクタ電極及びエミッタ電極が特許請求の範囲に記載の主電極に相当する。
【００３１】
さらに、半導体装置１０は、制御端子８０〜８５と、ドライバＩＣ９０〜９５と、を備えている。制御端子８０〜８５は、図示されないマイコンからのデジタル信号を、対応するドライバＩＣ８０〜８５に伝達する。また、ドライバＩＣ８０〜８５にて処理されたデジタル信号を、上記マイコンなどに出力する。制御端子８０はドライバＩＣ９０に接続され、制御端子８１はドライバＩＣ９１に接続されている。同じく、制御端子８２はドライバＩＣ９２に接続され、制御端子８３はドライバＩＣ９３に接続されている。制御端子８４はドライバＩＣ９４に接続され、制御端子８５はドライバＩＣ９５に接続されている。
【００３２】
ドライバＩＣ９０〜９５は、半導体チップに、対応する半導体チップ２０〜２５に形成された素子の駆動を制御するためのドライブ回路が形成されてなる。このドライバＩＣ９０〜９５は、たとえば、図示しないマイコンから入力される制御信号（デジタル信号）に基づいて、ゲート駆動信号などのアナログ信号を生成し、半導体チップ２０〜２５に出力する。なお、ドライバＩＣ９０が半導体チップ２０に対応し、ドライバＩＣ９１が半導体チップ２１に対応する。同じく、ドライバＩＣ９２が半導体チップ２２に対応し、ドライバＩＣ９３が半導体チップ２３に対応する。ドライバＩＣ９４が半導体チップ２４に対応し、ドライバＩＣ９５が半導体チップ２５に対応する。
【００３３】
次に、図２〜図８に基づき、上記した半導体装置１０の構造について説明する。
【００３４】
図２，図３，図６，及び図７に示すように、半導体装置１０は、半導体チップ２０〜２５を一体的に封止するモールド樹脂部１００を備えている。このように、三相インバータを構成する６つの半導体チップ２０〜２５がモールド樹脂部１００によって封止された６ｉｎ１パッケージとなっている。
【００３５】
モールド樹脂部１００は、たとえば、エポキシ樹脂を用いたトランスファモールド法により形成されている。モールド樹脂部１００は、平面略矩形状をなしており、Ｚ方向における一面１００ａと、該一面１００ａと反対の裏面１００ｂとがほぼ平坦となっている。そして、これらの面１００ａ，１００ｂから、後述するヒートシンク３２，４２，５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂの放熱面が露出されている。
【００３６】
一面１００ａ及び裏面１００ｂには、上記した放熱面を被覆するように、絶縁シート１０１がそれぞれ貼り付けられている。この絶縁シート１０１は、Ｚ方向において半導体装置１０の両側に冷却器が配置され、半導体装置１０から両面放熱がなされる構成において、半導体装置１０と冷却器との間を電気的に分離する。
【００３７】
モールド樹脂部１００において、一面１００ａ及び裏面１００ｂを繋ぐ側面１００ｃからは、上記した正極導体３０及び負極導体４０が突出し、側面１００ｃ側に正極端子３１及び負極端子４１が配置されている。本実施形態では、正極端子３１として２本の正極端子３１ａ，３１ｂを有し、負極端子４１として２本の負極端子４１ａ，４１ｂを有している。そして、Ｘ方向において、正極端子３１ａと負極端子４１ａが対をなすように隣りあって配置され、正極端子３１ｂと負極端子４１ｂが対をなすように隣りあって配置されている。すなわち、２つの電源端子対を有している。
【００３８】
側面１００ｃからは、上記した正極端子３１及び負極端子４１に加えて、上アーム側の半導体チップ２０，２２，２４に対応する制御端子８０，８２，８４も突出している。これら制御端子８０，８２，８４は、それぞれＹ方向に延設されるとともに、Ｘ方向に並んで配置されている。
【００３９】
詳しくは、Ｘ方向において、負極端子４１ａ、正極端子３１ａ、制御端子８０、制御端子８２、制御端子８４、正極端子３１ｂ、負極端子４１ｂの順に配置されている。すなわち、２つの電源端子対の間に、制御端子８０，８２，８４が配置されている。また、Ｘ方向において、２つの電源端子対の一方をなす正極端子３１ａ及び負極端子４１ａと、電源端子対の他方をなす正極端子３１ｂ及び負極端子４１ｂとが、ミラー反転した配置関係となっている。換言すれば、半導体装置１０をＸ軸方向の中心を軸として折り返したときに、正極端子３１ａ，３１ｂ同士、負極端子４１，４１ｂ同士が重なりあう位置関係となっている。
【００４０】
一方、側面１００ｃと反対の側面１００ｄからは、上記した出力導体５０，６０，７０、が突出し、側面１００ｄ側に各出力端子５１，６１，７１が配置されている。また、側面１００ｄから、下アーム側の半導体チップ２１，２３，２５に対応する制御端子８１，８３，８５も突出している。これら制御端子８１，８３，８５は、それぞれＹ方向に延設されている。
【００４１】
本実施形態では、Ｘ方向において、制御端子８１、出力導体５０（出力端子５１）、制御端子８３、出力導体６０（出力端子６１）、制御端子８５、出力導体７０（出力端子７１）の順に並んで配置されている。
【００４２】
正極導体３０は、上記した正極端子３１に加えて、ヒートシンク３２と、連結部３３と、を有している。負極導体４０も、上記した負極端子４１に加えて、ヒートシンク４２と、連結部４３と、を有している。出力導体５０，６０，７０も、上記した出力端子５１，６１，７１に加えて、ヒートシンク５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂと、連結部５３，６３，７３と、を有している。なお、ヒートシンク３２が、特許請求の範囲に記載の正極ヒートシンクに相当し、ヒートシンク４２が負極ヒートシンクに相当する。また、連結部３３が正極連結部に相当し、連結部４３が負極連結部に相当する。また、ヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａが第１出力ヒートシンクに相当し、ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂが第２出力ヒートシンクに相当する。
【００４３】
各ヒートシンク３２，４２，５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂは、対応する端子３１，４１，５１，６１，７１と半導体チップ２０〜２５との電気的な中継機能を果たすとともに、半導体チップ２０〜２５が生じた熱を放熱する機能を果たす。
【００４４】
図４及び図５に示すように、ヒートシンク３２は、連結部３３を介して、正極端子３１と一体的に形成されている。本実施形態では、連結部３３として、正極端子３１ａとヒートシンク３２を連結する連結部３３ａと、正極端子３１ｂとヒートシンク３２を連結する連結部３３ｂと、を有している。
【００４５】
図７に示すように、Ｚ方向において、ヒートシンク３２の一面は、モールド樹脂部１００の一面１００ａから露出されて放熱面となっている。この放熱面は一面１００ａと略面一となっている。一方、放熱面と反対の面には、上アーム側の半導体チップ２０，２２，２４がコレクタ電極形成面を対向させて配置され、ヒートシンク３２にそれぞれのコレクタ電極がはんだ付けされている。ヒートシンク３２はＸ方向を長手とする平面矩形状をなしており、半導体チップ２０，２２，２４は、Ｘ方向に並んで配置されている。
【００４６】
また、図５に示すように、ヒートシンク３２は、上記した半導体チップ２０，２２，２４の搭載領域である中央領域３４（図中破線で囲まれた領域）と、Ｘ方向において中央領域３４から両端側にそれぞれ延設された領域である延設領域３５と、を有している。このように、本実施形態では、ヒートシンク３２が、中央領域３４よりも外側に延設されている。
【００４７】
連結部３３ａ，３３ｂは、ともにＹ方向に延設されており、一端がヒートシンク３２に連結され、他端が対応する正極端子３１ａ，３１ｂに連結されている。連結部３３ａ，３３ｂの幅（Ｘ方向の長さ）は、その板厚（Ｚ方向の長さ）よりも十分に長くなっている。連結部３３ａ，３３ｂも、正極端子３１ａ，３１ｂ同様、Ｘ方向においてミラー反転した配置関係となっている。本実施形態では、連結部３３ａ，３３ｂが、中央領域３４と延設領域３５との境界付近において、ヒートシンク３２に連結されている。また、連結部３３ａ，３３ｂは、その一部がモールド樹脂部１００の側面１００ｃから突出している。
【００４８】
図７に示すように、モールド樹脂部１００の一面１００ａからは、上記したヒートシンク３２に加えて、ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂの一面が露出されている。この放熱面は一面１００ａと略面一となっている。図５及び図８に示すように、ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂは、それぞれ対応する連結部５３，６３，７３を介して、出力端子５１，６１，７１と一体的に形成されている。ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂは、ヒートシンク３２とほぼ同じ厚みを有している。
【００４９】
ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂの放熱面と反対の面には、下アーム側の半導体チップ２１，２３，２５がコレクタ電極形成面を対向させて配置され、対応するヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂにそれぞれのコレクタ電極がはんだ付けされている。Ｘ方向において、ヒートシンク５２ｂ、ヒートシンク６２ｂ、ヒートシンク７２ｂの順に並んで配置されており、ヒートシンク５２ｂに半導体チップ２１が配置されている。また、ヒートシンク６２ｂに半導体チップ２３が配置され、ヒートシンク７２ｂに半導体チップ２５が配置されている。すなわち、半導体チップ２１，２３，２５は、Ｘ方向に並んで配置されている。また、ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂは、ヒートシンク３２に対してＹ方向に並んで配置されている。
【００５０】
連結部５３，６３，７３は、ともにＹ方向に延設されている。連結部５３は、一端がヒートシンク５２ｂに連結され、他端が出力端子５１に連結されている。同じく、連結部６３は、一端がヒートシンク６２ｂに連結され、他端が出力端子６１に連結されている。連結部７３は、一端がヒートシンク７２ｂに連結され、他端が出力端子７１に連結されている。そして、出力端子５１，６１，７１と、ヒートシンク５２ｂ、６２ｂ、７２ｂと、連結部５３，６３，７３の連結構造が、図５に示すようにそれぞれ平面略Ｌ字状をなしている。また、連結部５３，６３，７３は、その一部がモールド樹脂部１００の側面１００ｄから突出している。
【００５１】
一方、半導体チップ２１，２３，２５におけるヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂと反対の面上には、図４に示すようにヒートシンク４２が配置されている。ヒートシンク４２は、連結部４３を介して、負極端子４１と一体的に形成されている。本実施形態では、連結部４３として、負極端子４１ａとヒートシンク４２を連結する連結部４３ａと、負極端子４１ｂとヒートシンク４２を連結する連結部４３ｂと、を有している。この連結部４３ａが、特許請求の範囲に記載の第１連結部に相当し、連結部４３ｂが第２連結部に相当する。
【００５２】
図３に示すように、Ｚ方向において、ヒートシンク４２の一面は、モールド樹脂部１００の裏面１００ｂから露出されて放熱面となっている。この放熱面は一面１００ｂと略面一となっている。一方、放熱面と反対の面が、上アーム側の半導体チップ２０，２２，２４のエミッタ電極形成面に対向配置され、ヒートシンク４２にそれぞれのエミッタ電極が電気的に接続されている。本実施形態では、図示ないターミナル（金属ブロック）がそれぞれの対向領域に個別に介在され、ターミナルの一端にヒートシンク４２がはんだ付けされ、ターミナルの他端にエミッタ電極がはんだ付けされている。
【００５３】
ヒートシンク４２もＸ方向を長手とする平面矩形状をなしており、その全長は、ヒートシンク３２とほぼ同じ長さとなっている。
【００５４】
連結部４３ａ，４３ｂは、ともにＹ方向に延設されており、一端がヒートシンク４２に連結され、他端が対応する負極端子４１ａ，４１ｂに連結されている。連結部４３ａ，４３ｂの幅（Ｘ方向の長さ）は、その板厚（Ｚ方向の長さ）よりも十分に長くなっている。連結部４３ａ，４３ｂも、負極端子４１ａ，４１ｂ同様、Ｘ方向においてミラー反転した配置関係となっている。本実施形態では、連結部４３ａ，４３ｂが、ヒートシンク３２の延設領域３５をそれぞれ跨ぐように配置されている。
【００５５】
詳しくは、Ｘ方向において、連結部４３ａが、連結部３３ａに対して制御端子８０と反対側に並び、且つ、ヒートシンク３２において半導体チップ２０側の延設領域３５を跨ぐように配置されている。一面１００ａに対して裏面１００ｂ側を上方とすると、連結部４３ａは、板厚方向をＺ方向としてヒートシンク３２の延設領域３５の上方に配置されており、連結部４３ａと延設領域３５との間にはモールド樹脂部１００が介在されている。同じく、Ｘ方向において、連結部４３ｂが、連結部３３ｂに対して制御端子８４と反対側に並び、且つ、ヒートシンク３２において半導体チップ２４側の延設領域３５を跨ぐように配置されている。連結部４３ｂも、板厚方向をＺ方向としてヒートシンク３２の延設領域３５の上方に配置されており、連結部４３ｂと延設領域３５との間にはモールド樹脂部１００が介在されている。
【００５６】
このように、本実施形態の半導体装置１０では、正極導体３０のヒートシンク３２と、負極導体４０の連結部４３（４３ａ，４３ｂ）とにより、モールド樹脂部１００を介在してなる積層構造が形成されている。
【００５７】
なお、本実施形態では、図４及び図５に示すように、連結部４３ａ，４３ｂが、端子４１と一体化された部分と、ヒートシンク４２と一体化された部分とに分割され、両者がはんだ付けされている。
【００５８】
一方、上アーム側の半導体チップ２０，２２，２４におけるヒートシンク３２と反対の面上には、図４に示すように、ヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａが配置されている。ヒートシンク５２ａは、半導体チップ２０のエミッタ電極に対向配置され、こ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６２ａは、半導体チップ２２のエミッタ電極に対向配置され、こ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７２ａは、半導体チップ２４のエミッタ電極に対向配置され、この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。ヒートシンク４２同様、ターミナルを介して接続されている。たとえば、ターミナルの一端が半導体チップ２０のエミッタ電極にはんだ付けされ、他端がヒートシンク５２ａにはんだ付けされている。
【００５９】
各ヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａは、対応する相のヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂと電気的に接続されている。たとえば、図示しない突出部が各ヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａに設けられ、この突出部が５２ｂ，６２ｂ，７２ｂにはんだ付けされている。ヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａは、上記したヒートシンク４２とほぼ同じ厚みを有しており、半導体チップ２０，２２，２４と反対の面が、図３に示すように、モールド樹脂部１００の裏面１００ｂから露出する放熱面となっている。
【００６０】
制御端子８０〜８５は、それぞれ複数本の端子を有しており、図８に示すように、そのうちの一部にアイランド８６が連結されている。そして、各アイランド８６には、図４に示すように、ドライバＩＣ９０〜９５がそれぞれ実装されている。ドライバＩＣ９０〜９５は、図示しないボンディングワイヤを介して対応する半導体チップ２０〜２５の制御電極に電気的に接続されている。また、図示しないボンディングワイヤを介して、対応する制御端子８０〜８５に電気的に接続されている。
【００６１】
次に、図９に基づき、上記した半導体装置１０が適用されるインバータアセンブリについて説明する。
【００６２】
図９に示すように、インバータアセンブリ１１０は、上記した半導体装置１０に加えて、多段冷却器１１１と、大型コンデンサ１１２と、バスバ１１３と、を備えている。そして、複数の半導体装置１０が、多段冷却器１１１の各段に配置された状態で、押し付け坂１１４により、多段冷却器１１１の各冷却器が押し付けられ、冷却器によって半導体装置１０が挟まれる。
【００６３】
また、バスバ１１３により、各半導体装置１０の正極端子３１及び負極端子４１が、大型コンデンサ１１２の対応する端子部１１２ａに、電気的に接続される。本実施形態では、組み付け性を高めるために、バスバ１１３が、正極端子３１を連結する正極バスバ１１３ａと、負極端子４１を連結する負極バスバ１１３ｂとを、絶縁部材１１３ｃを介して一体化してなる構造を有している。
【００６４】
また、図９に示す例では、インバータアセンブリ１１０が、回路ブロック１１５や昇圧リアクトル１１６も備えており、回路ブロック１１５及び昇圧リアクトル１１６も、複数の半導体装置１０とともに、多段冷却器１１１にて挟まれて冷却されるようになっている。
【００６５】
次に、上記した半導体装置１０の効果について説明する。
【００６６】
上記したように、半導体装置１０は、正極端子３１（３１ａ，３１ｂ）と負極端子４１（４１ａ，４１ｂ）が隣り合って配置されてなる電源端子対を２つ有する。換言すれば、直流電源２０１及びコンデンサ２０２の電流供給源から半導体チップ２０〜２５への電流経路を２つ有する。
【００６７】
図１０は、電流経路を２つ有することによるインダクタンス低減を説明するための図である。電圧をＶとし、第１電流経路に流れる電流をＩ１、インダクタンスをＬ１とし、第２電流経路に流れる電流をＩ２、インダクタンスをＬ２とし、合成電流をＩ、合成のインダクタンスをＬとすると、次式のように示すことができる。
【数１】
2015186438.tif 000003
【数２】
2015186438.tif 000004
【数３】
2015186438.tif 000005
【００６８】
また、Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２であるため、数式１〜３からインダクタンスの関係を次式のように示すことができる。
【数４】
2015186438.tif 000006
【００６９】
数式４に示すように、電流供給源からの電流経路（通電電流）を２分割することで、正極導体３０及び負極導体４０のインダクタンスを低減することができる。
【００７０】
また、負極導体４０の連結部４３（４３ａ，４３ｂ）が、正極導体３０のヒートシンク３２との間に、モールド樹脂部１００を介した積層構造を形成している。このように、電流が流れる方向が逆である正極導体３０と負極導体４０を並走させているため、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。
【００７１】
また、正極導体３０及び負極導体４０において、端子３１，４１も並走配置とされ、連結部３３，４３同士も並走配置となっている。これら並走配置は、板厚方向であるＺ方向ではなく、Ｘ方向においてなされている。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。
【００７２】
また、ボンディングワイヤを使用せず、はんだ接合によって、正極端子３１から負極端子４１までの電流経路が形成されている。このように、大電流が流れる電流経路にボンディングワイヤを用いていないので、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。また、Ｚ方向において、ヒートシンク３２とヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａが対向配置され、ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂとヒートシンク４２とが対向配置されている。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。
【００７３】
さらに、上記した積層構造をなす連結部４３（４３ａ，４３ｂ）の板厚方向がＺ方向となっており、Ｚ方向において、連結部４３（４３ａ，４３ｂ）とヒートシンク３２とが、モールド樹脂部１００を介して積層されている。すなわち、Ｚ方向において、正極導体３０と負極導体４０を並走させている。したがって、連結部の幅方向がＺ方向とされる構成に較べて、半導体チップ２０〜２５から放熱面までの距離を短くすることができる。これにより、熱抵抗を小さくし、放熱性を向上することができる。
【００７４】
以上により、本実施形態の半導体装置１０によれば、正極導体３０及び負極導体４０のインダクタンスを低減するとともに、放熱性を向上することができる。
【００７５】
加えて、本実施形態では、電源端子対側に位置する正極導体３０のヒートシンク３２が、半導体チップ２０，２２，２４の搭載領域である中央領域３４と、Ｘ方向において中央領域３４から両端側にそれぞれ延設された延設領域３５と、を有している。そして、負極導体４０のヒートシンク４２と２つの負極端子４１（４１，４１ｂ）とを連結する連結部４３ａ，４３ｂが、それぞれ延設領域３５を跨ぐように配置されている。したがって、電源端子対が配置された側面１００ｃから遠い側のヒートシンク４２と対応する負極端子４１（４１ａ，４１ｂ）とを連結しつつ、出力導体５０，６０，７０のヒートシンク５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂの放熱面を、モールド樹脂部１００から容易に露出させることができる。このように、中央領域３４を跨ぐのではなく、言うなればデッドスペースを跨ぐため、インダクタンスを低減しつつ放熱性を向上することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、Ｘ方向において、２つの電源端子対の一方をなす正極端子３１ａ及び負極端子４１ａと、電源端子対の他方をなす正極端子３１ｂ及び負極端子４１ｂとが、ミラー反転した配置関係となっている。換言すれば、半導体装置１０をＸ軸方向の中心を軸として折り返したときに、正極端子３１ａ，３１ｂ同士、負極端子４１，４１ｂ同士が重なりあう位置関係となっている。したがって、上記した冷却器を介して隣り合う２つの半導体装置１０において、一方に対し他方をＹ軸周りに１８０度反転させた位置関係（互いに反転の位置関係）としても、図１１及び図１２に示すように、一方の半導体装置１０の正極端子３１ａに他方の半導体装置１０の正極端子３１ｂが重なる。また、一方の半導体装置１０の負極端子４１ａに他方の半導体装置１０の負極端子４１ｂが重なる。したがって、多段冷却器１１１を用いた両面放熱構造を採用する場合において、互いに同じ向きの位置関係、互いに反転の位置関係のいずれも採用することができる。これにより、半導体装置１０が、多段冷却器１１１、コンデンサ１１２などとともにインバータアセンブリ１１０を構成する際に、半導体装置１０の配置自由度（配線の自由度）を向上することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、上記したように、ヒートシンク３２の延設領域３５を跨いで、ヒートシンク４２が負極端子４１と連結されているため、モールド樹脂部１００の側面１００ｃにおいて、２つの電源端子対の間の位置から、制御端子８０，８２，８４を突出させることができる。したがって、モールド樹脂部１００の一面１００ａ側又は裏面１００ｂ側に制御端子８０，８２，８４を突出させる構成に較べて、半導体装置１０の体格をＺ方向において小型化することができる。また、上記した多段冷却器１１１による両面放熱構造が容易となる。
【００７８】
なお、本実施形態では、一例として、正極導体３０のヒートシンク３２と、負極導体４０の連結部４３（４３ａ，４３ｂ）とにより、板厚方向をＺ方向とする積層構造が形成される例を示した。しかしながら、負極導体４０のヒートシンク４２が、Ｙ方向において電源端子対に近い場合には、ヒートシンク４２が、半導体チップ２１，２３，２５の搭載される中央領域と、該中央領域からＸ方向に延設された延設領域と、を有する構造とし、この延設領域を、正極導体３０の連結部４３（４３ａ，４３ｂ）が跨ぐことで積層構造が形成されても良い。また、出力端子５１，６１，７１が、連結部５３，６３，７３により、上アーム側のヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａと連結されても良い。
【００７９】
（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した半導体装置１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００８０】
本実施形態に係る半導体装置１０の回路構成は、第１実施形態（図１参照）と同じである。異なる点は、半導体チップ２０〜２５がＸ方向に一列配置されており、上記した積層構造が第１実施形態と異なっている。
【００８１】
先ず、図１３〜図１９に基づき、半導体装置１０の構造について説明する。
【００８２】
図１３、図１４、及び図１７に示すように、本実施形態では、モールド樹脂部１００の側面１００ｃから、正極導体３０、負極導体４０、及び各出力導体５０，６０，７０が突出しており、側面１００ｃ側に、２つの電源端子対（正極端子３１及び負極端子４１）と出力端子５１，６１，７１が配置されている。すなわち、主端子（パワー端子）が全て、側面１００ｃ側に配置されている。一方、側面１００ｄから、制御端子８０〜８５が突出している。
【００８３】
図１６に示すように、６つの半導体チップ２０〜２５は、Ｘ方向に一列配置されている。詳しくは、一端側から、Ｕ相上アームの半導体チップ２０、Ｕ相下アームの半導体チップ２１、Ｖ相下アームの半導体チップ２３、Ｖ相上アームの半導体チップ２２、Ｗ相下アームの半導体チップ２５、Ｗ相上アームの半導体チップ２４の順に配置されている。このため、モールド樹脂部１００は、Ｘ方向を長手とする平面略矩形状をなしている。
【００８４】
正極導体３０は、第１実施形態同様、正極端子３１と、ヒートシンク３２と、連結部３３と、を有している。本実施形態では、図１６〜図１８に示すように、正極端子３１として、２つの正極端子３１ａ，３１ｂを有している。これら正極端子３１ａ，３１ｂは、Ｘ方向においてミラー反転した配置関係となっている。
【００８５】
正極導体３０は、ヒートシンク３２として、ヒートシンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃを有している。すなわち、本実施形態では、ヒートシンク３２が、Ｘ方向において３つに分割されている。ヒートシンク３２ａは、Ｕ相上アームの半導体チップ２０に対応しており、ヒートシンク３２ｂは、Ｖ相上アームの半導体チップ２２に対応している。ヒートシンク３２ｃは、Ｗ相上アームの半導体チップ２４に対応している。各ヒートシンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、図１６及び図１８に示すように、Ｘ方向においてヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂと対向する対向領域３６（図中の破線で囲まれた領域）と、対向領域３６からＹ方向であって電源端子対側に延設された延設領域３７と、を有している。
【００８６】
正極導体３０は、連結部３３として、連結部３３ａ，３３ｂ，３３ｃを有している。この連結部３３ｃが、特許請求の範囲に記載の第１正極連結部に相当する。図１６〜図１９に示すように、連結部３３ｃは、Ｚ方向を板厚方向としてＸ方向に延設されており、各ヒートシンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃを延設領域３７において連結している。すなわち、連結部３３ｃは、Ｙ方向において、ヒートシンク５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｃと重ならない位置に配置されている。連結部３３ｃの幅（Ｙ方向の長さ）は、その板厚（Ｚ方向の長さ）よりも十分に長くなっている。連結部３３ａ，３３ｂは、Ｙ方向に延設されている。連結部３３ａは、正極端子３１ａと連結部３３ｃとを連結しており、連結部３３ｂは、正極端子３１ｂと連結部３３ｃとを連結している。
【００８７】
負極導体４０は、第１実施形態同様、負極端子４１と、ヒートシンク４２と、連結部４３と、を有している。本実施形態では、図１４及び図１５に示すように、負極端子４１として、２つの負極端子４１ａ，４１ｂを有している。これら負極端子４１ａ，４１ｂも、Ｘ方向においてミラー反転した配置関係となっている。また、負極端子４１ａは正極端子３１ａの隣に配置されて電源端子対をなし、負極端子４１ｂは正極端子３１ｂの隣に配置されて電源端子対をなしている。そして、２つの電源端子対も、Ｘ方向においてミラー反転した配置関係となっている。
【００８８】
負極導体４０は、ヒートシンク４２として、ヒートシンク４２ａ，４２ｂを有している。すなわち、本実施形態では、ヒートシンク４２が、Ｘ方向において２つに分割されている。ヒートシンク４２ａは、Ｕ相下アームの半導体チップ２１及びＶ相下アームの半導体チップ２３に対応しており、ヒートシンク４２ｂは、Ｗ相下アームの半導体チップ２５に対応している。図１５に示すように、各ヒートシンク４２ａ，４２ｂも、ヒートシンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃ同様、Ｘ方向においてヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａと対向する対向領域４４（図中の破線で囲まれた領域）と、対向領域４４からＹ方向であって電源端子対側に延設された延設領域４５と、を有している。
【００８９】
負極導体４０は、連結部４３として、連結部４３ａ，４３ｂ，４３ｃを有している。この連結部４３ｃが、特許請求の範囲に記載の第１負極連結部に相当する。連結部４３ｃは、Ｚ方向を板厚方向としてＸ方向に延設されており、各ヒートシンク４２ａ，４２ｂを延設領域３７において連結している。すなわち、連結部４３ｃは、Ｙ方向において、ヒートシンク５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｃと重ならない位置に配置されている。連結部４３ｃの幅（Ｙ方向の長さ）は、その板厚（Ｚ方向の長さ）よりも十分に長くなっている。連結部４３ａ，４３ｂは、Ｙ方向に延設されている。連結部４３ａは、負極端子４１ａとヒートシンク４２ａとを連結しており、連結部４３ｂは、負極端子４１ｂとヒートシンク４２ｂとを連結している。
【００９０】
そして、図１５及び図１６に示すように、連結部４３ｃと連結部３３ｃとの間、及び、連結部４３ｃとヒートシンク３２ｂの延設領域３７との間に、モールド樹脂部１００が介在されて、板厚方向をＺ方向とする積層構造が形成されている。また、連結部３３ｃとヒートシンク４２ａとの間、連結部３３ｃとヒートシンク４２ｂとの間にも、モールド樹脂部１００が介在されて、板厚方向をＺ方向とする積層構造が形成されている。
【００９１】
出力導体５０，６０，７０も、第１実施形態同様、出力端子５１，６１，７１と、ヒートシンク５２，６２，７２と、連結部５３，６３，７３と、を有している。また、ヒートシンク５２，６２，７２として、上アーム側のヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａと、下アーム側のヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂと、を有している。各連結部５３，６３，７３は、Ｙ方向に延設されている。
【００９２】
出力端子５１は、連結部５３を介して、上アーム側のヒートシンク５２ａに連結されている。連結部５３は、出力端子５１側とヒートシンク５２ａ側とに分割されており、はんだ付けにより一体化している。出力端子６１は、連結部６３を介して、下アーム側のヒートシンク６２ｂに一体的に連結されている。出力端子７１は、連結部７３を介して、下アーム側のヒートシンク７２ｂに一体的に連結されている。なお、出力端子５１は、連結部５３により、ヒートシンク５２ａ，５２ｂの少なくとも一方と連結されれば良い。同じく、出力端子６１は、連結部６３により、ヒートシンク６２ａ，６２ｂの少なくとも一方と連結されれば良い。出力端子７１は、連結部７３により、ヒートシンク７２ａ，７２ｂの少なくとも一方と連結されれば良い。
【００９３】
このように構成される半導体装置１０では、Ｘ方向において、一端側から、Ｕ相の出力端子５１、負極端子４１ａ、正極端子３１ａ、Ｖ相の出力端子６１、正極端子３１ｂ、負極端子４１ｂ、Ｗ相の出力端子７１の順に配置されている。すなわち、連結部６３は、電源端子対が突出するモールド樹脂部１００の側面１００ｃにおいて、離れて配置された２つの電源端子対の間の位置から突出している。また、連結部６３は、Ｚ方向において、正極導体３０と負極導体４０の間の位置、詳しくは、連結部３３ｃとヒートシンク４２ａの延設領域３７との間の位置から突出している。
【００９４】
次に、図２０に基づき、上記した半導体装置１０が適用されるインバータアセンブリについて説明する。
【００９５】
図２０に示すインバータアセンブリ１１０も、上記した半導体装置１０に加えて、多段冷却器１１１と、大型コンデンサ１１２と、バスバ１１３と、を備えている。そして、複数の半導体装置１０が、多段冷却器１１１の各段に配置された状態で、冷却器によって半導体装置１０が挟まれる。
【００９６】
また、バスバ１１３により、各半導体装置１０の正極端子３１及び負極端子４１が、大型コンデンサ１１２の対応する端子部１１２ａに、電気的に接続される。また、図２０に示す例では、インバータアセンブリ１１０が、回路ブロック１１５も備えており、回路ブロック１１５も、複数の半導体装置１０とともに、多段冷却器１１１にて挟まれて冷却されるようになっている。
【００９７】
次に、上記した半導体装置１０の効果について説明する。
【００９８】
本実施形態に係る半導体装置１０によれば、第１実施形態に示した半導体装置１０と同等の効果を奏することができる。すなわち、電流供給源からの電流経路（通電電流）を２分割することで、正極導体３０及び負極導体４０のインダクタンスを低減することができる。
【００９９】
また、正極導体３０の連結部３３が、負極導体４０のヒートシンク４２ａ，４２ｂ及び連結部４３ｃとの間に、モールド樹脂部１００を介した積層構造を形成している。加えて、負極導体４０の連結部４３ｃが、ヒートシンク３２ｂの延設領域３７との間に、積層構造を形成している。このように、電流が流れる方向が逆である正極導体３０と負極導体４０を並走させているため、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。
【０１００】
また、端子３１，４１も並走配置とされ、連結部３３ａ，４３ａ、連結部３３ｂ，４３ｂも並走配置となっている。これら並走配置は、板厚方向であるＺ方向ではなく、Ｘ方向においてなされている。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。
【０１０１】
また、ボンディングワイヤを使用せず、はんだ接合によって、正極端子３１から負極端子４１までの電流経路が形成されているため、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。また、Ｚ方向において、ヒートシンク３２ａ，３２ｂ，３２ｃとヒートシンク５２ａ，６２ａ，７２ａが対向配置され、ヒートシンク５２ｂ，６２ｂ，７２ｂとヒートシンク４２ａ，４２ｂとが対向配置されている。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。
【０１０２】
さらに、上記した積層構造をなす連結部３３ｃ，４３ｃの板厚方向がＺ方向となっておいる。すなわち、Ｚ方向において、正極導体３０と負極導体４０を並走させている。したがって、連結部の幅方向がＺ方向とされる構成に較べて、半導体チップ２０〜２５から放熱面までの距離を短くすることができる。これにより、熱抵抗を小さくし、放熱性を向上することができる。
【０１０３】
以上により、本実施形態の半導体装置１０によっても、正極導体３０及び負極導体４０のインダクタンスを低減するとともに、放熱性を向上することができる。
【０１０４】
加えて、本実施形態では、正極導体３０のヒートシンク３２及び負極導体４０のヒートシンク４２が、それぞれＸ方向において複数に分割されている。また、分割された複数のヒートシンク３２（３２ａ〜３２ｃ）が、Ｙ方向において、対向領域３６から電源端子対側に延設された延設領域３７を有している。同じく、分割された複数のヒートシンク４２（４２ａ，４２ｂ）が、Ｙ方向において、対向領域４４から電源端子対側に延設された延設領域４５を有している。また、正極導体３０が、連結部３３として、複数のヒートシンク３２ａ〜３２ｃを延設領域３７で連結する連結部３３ｃを有し、負極導体４０が、連結部４３として、複数のヒートシンク４２ａ，４２ｂを延設領域４５で連結する連結部４３ｃを有する。そして、連結部３３ｃ，４３ｃにより、板厚方向をＺ方向とする積層構造が形成されている。
【０１０５】
このように、対向領域３６，４４にて連結するのではなく、ヒートシンク３２，４２に延設領域３７，４５を設けて、言うなればデッドスペースで連結する。したがって、各相のヒートシンク５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂの放熱面をモールド樹脂部１００から容易に露出させることができる。すなわち、インダクタンスを低減しつつ放熱性を向上することができる。
【０１０６】
また、本実施形態でも、Ｘ方向において、２つの電源端子対の一方をなす正極端子３１ａ及び負極端子４１ａと、電源端子対の他方をなす正極端子３１ｂ及び負極端子４１ｂとが、ミラー反転した配置関係となっている。したがって、上記した冷却器を介して隣り合う２つの半導体装置１０において、一方に対し他方をＹ軸周りに１８０度反転させた位置関係（互いに反転の位置関係）としても、図２１及び図２２に示すように、一方の半導体装置１０の正極端子３１ａに他方の半導体装置１０の正極端子３１ｂが重なる。また、一方の半導体装置１０の負極端子４１ａに他方の半導体装置１０の負極端子４１ｂが重なる。したがって、多段冷却器１１１を用いた両面放熱構造を採用する場合において、互いに同じ向きの位置関係、互いに反転の位置関係のいずれも採用することができる。これにより、半導体装置１０が、多段冷却器１１１、コンデンサ１１２などとともにインバータアセンブリ１１０を構成する際に、半導体装置１０の配置自由度（配線の自由度）を向上することができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、板厚方向をＺ方向として、連結部３３ｃ，４３ｃを配置しているため、連結部６３（出力導体６０）を、Ｚ方向において、正極導体３０と負極導体４０の間の位置、詳しくは、連結部３３ｃとヒートシンク４２ａの延設領域３７との間の位置から突出させることができる。したがって、半導体装置１０の体格をＺ方向において小型化することができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、主端子（正極端子３１、負極端子４１、出力端子５１，６１，７１）と制御端子８０〜８５とが、モールド樹脂部１００の反対の側面１００ｃ，１００ｄに分けて配置されている。したがって、短絡が生じて、主端子間に瞬間的に大電流が流れても、磁気結合によって制御端子側にノイズが生じない。すなわち、ノイズにより、半導体チップ２０〜２５の素子が誤動作するのを抑制することができる。
【０１０９】
なお、本実施形態では、一例として、ヒートシンク３２が３分割され、ヒートシンク４２が２分割される例を示した。しかしながら、上記構成において、ヒートシンク４２を３分割としても良い。また、半導体チップ２０〜２５の配置もＸ方向に一列であり、同じ相の上下が隣り合いさえすれば、特に限定されるものではない。したがって、配置によっては、ヒートシンク３２を２分割とすることもできる。
【０１１０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０・・・半導体装置、２０〜２５・・・半導体チップ、３０・・・正極導体、３１，３１ａ，３１ｂ・・・正極端子、３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ・・・ヒートシンク、３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ・・・連結部、３４・・・中央領域、３５・・・延設領域、３６・・・対向領域、３７・・・延設領域、４０・・・負極導体、４１，４１ａ，４１ｂ・・・負極端子、４２，４２ａ，４２ｂ・・・ヒートシンク、４３，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ・・・連結部、４４・・・対向領域、４５・・・延設領域、５０，６０，７０・・・出力導体、５１，６１，７１・・・出力端子、５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂ・・・ヒートシンク、５３，６３，７３・・・連結部、８０〜８５・・・制御端子、８６・・・アイランド、９０〜９５・・・ドライバＩＣ、１００・・・モールド樹脂部、１００ａ・・・一面、１００ｂ・・・裏面、１００ｃ，１００ｄ・・・側面、１０１・・・絶縁シート、１１０・・・インバータアセンブリ、１１１・・・多段冷却器、１１２・・・大型コンデンサ、１１２ａ・・・端子部、１１３・・・バスバ、１１３ａ・・・正極バスバ、１１３ｂ・・・負極バスバ、１１３ｃ・・・絶縁部材、１１４・・・押し付け板、１１５・・・回路ブロック、１１６・・・昇圧リアクトル
【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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