(57)【要約】【課題】小型化および低コスト化を実現可能にすると共に、組立作業が容易なものとする。【解決手段】基板２と主電力用電極３とが銅製の同一部材から形成されており、厚い部分が基板２、薄い部分が主電力用電極３となっている。基板２の上面には半導体素子５が固着されており、この半導体素子５と主電力用電極３とは基板２を介して電気的に接続されている。基板２の上面で半導体素子５より主電力用電極３側には、制御用電極４が配置されており、これと半導体素子５とはボンディングワイヤ９により接続されている。主電力用電極３は、組立前は基板２と平行であり、組立作業において基板２と略垂直になるよう上面側に折り曲げられる。【選択図】        図２
2004327672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面に固着された半導体素子と、
前記基板と一体であると共に、前記半導体素子と前記基板を介して電気的に接続されており、前記基板の一方の面に近づく方向に折り曲げられる第１の電極とを備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の電極が前記基板より薄く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の電極と並列するように前記基板の一方の面に設置され、前記半導体素子と電気的に接続される第２の電極をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特にインバータ、ＡＣサーボ、エアコンなどにおけるモータ駆動装置や、自動車、溶接機などにおける電源装置において主にスイッチングデバイスとして使用される半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ装置などの複数のパワー半導体素子を用いた半導体装置は、例えば電気自動車、ハイブリッド型自動車などにおける電動機の駆動にも使用されている。このような自動車などに適用される半導体装置には、特に小型化及び低コスト化の要求が高い。また、組立工程を簡略にすることが重要であるという観点から、半導体装置における基板および電極の配置構成などに様々な工夫がなされている。例えば基板をＬ字形に折り曲げ、一方の面に半導体素子など他方の面に電極をそれぞれ固着させた状態とし、電極が固着された基板の他方の面をプリント板の表面に対向させて、電極同士をハンダ付けして基板とプリント板とを固定する（特許文献１参照）という構成もある。
【０００３】
【特許文献１】
実開平４−２０６３号公報  （第２頁、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では基板と電極とが互いに別体であるため、部材毎の材料費がかかって低コスト化が困難であり、さらにそれらが組み立てられることから小型化の妨げにもなっている。また、組立工程において、各電極をボンディングワイヤなどで基板上の半導体素子に接続する必要があり、作業に手間や時間がかかるという問題もある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、小型化および低コスト化を実現可能であると共に、組立作業が容易な半導体装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、基板と、基板の一方の面に固着された半導体素子と、基板と一体であると共に、前記半導体素子と前記基板を介して電気的に接続されており、前記基板の一方の面に近づく方向に折り曲げられる第１の電極とを備えていることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
上記構成によると、基板と第１の電極とが一体であることにより、部品点数が従来の２部材から１部材へと削減され、低コスト化を実現することが可能になる。また、基板と第１の電極とが別体からなる場合は基板上に第１の電極を固着する構成となるので全体の厚みが基板および第１の電極という２部材の合計になるが、上記構成では第１の電極が基板と一体であるので全体の厚みを抑えることが可能である。つまり、上記構成では小型化を実現可能である。またさらに、組立工程において、第１の電極が基板を介して半導体素子と電気的に接続されており、第１の電極を組み付けるのにわざわざボンディングワイヤなどを用いる必要がないので、組立作業が容易である。
【０００８】
また、第１の電極が前記基板より薄く形成されていることが好ましい（請求項２）。
【０００９】
上記構成によると、基板と一体とされた第１の電極を折り曲げる作業が容易になる。つまり、基板と第１の電極とを一体化としながら組立作業時の作業性が悪化するのを防ぎ、容易に組立作業を行うことが可能である。
【００１０】
また、第１の電極と並列するように前記基板の一方の面に設置され、前記半導体素子と電気的に接続される第２の電極をさらに備えてよい（請求項３）。
【００１１】
第１および第２の電極が共に端子を兼ねるものであるとき、上記構成のように各電極が並列する場合は、それぞれが大きく離間されて配置されて場合に比べて、半導体装置内の回路を外部の回路（負荷、電源、制御回路など）と接続する作業が容易になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の形態の半導体装置における主電流用電極が曲げられていない組立前の状態を示す全体斜視図である。図２は、主電流用電極が曲げられた組立後の半導体装置の状態を示す全体斜視図である。
【００１３】
先ず図１を参照しつつ、本実施の形態における半導体装置の構成について説明する。本実施の形態の半導体装置１は、複数の半導体素子５を含む大電力用のパワーモジュールである。
【００１４】
半導体装置１は、配線パターンが形成された厚さ３ｍｍ程度の矩形の基板２を有する。この基板２の一辺には、厚さ１ｍｍ程度の基板２と同一矩形平面を有する主電流用電極３が設けられている。これら基板２および主電流用電極３は銅製の同一部材からなり、当該部材を段付構造に形成したことにより、厚い部分を基板２、薄い部分を主電流用電極３と区分している。
【００１５】
なお、基板２は、後述の半導体素子５から放出される熱を効率的に発散するための放熱板としても機能するものである。
【００１６】
基板２の上面には、互いに間隔をもって３つの半導体素子５が並列配置されている。各半導体素子５は、半田を介して基板２の上面に固着されている。これら半導体素子５はＭＯＳトランジスタであって、その上面にソース電極およびゲート電極、下面にドレイン電極がそれぞれ形成されている。
【００１７】
主電流用電極３は、基板２を介して、各半導体素子５のドレイン電極と電気的に共通接続されており、モジュール全体のドレイン電極となっている。
【００１８】
基板２の上面における半導体素子５より主電流用電極３側には、銅製の平板をＬ字状に折り曲げて形成された制御用電極４が固着されている。この制御用電極４は、Ｌ字状に折り曲げられた一方の面が基板２の上面と平行に、また、孔４ａを有する他方の面が基板２の面と垂直に且つ基板２の矩形平面における短手方向の一辺と平行になるよう、配置されている。この制御用電極４は、対応する半導体素子５のゲート電極と電気的に接続されるよう、ボンディングワイヤ９により接続されている。
【００１９】
なお、制御用電極４と基板２との間には、絶縁部材７が介在している。
【００２０】
主電流用電極３および制御用電極４は、それぞれ孔３ａ，４ａを有しており、半導体装置１内の回路を外部の回路（負荷、電源、制御回路など）に接続するための端子としての機能を併せ持っている。
【００２１】
半導体装置１の製造工程では、先ず、主電流用電極３が基板２と平行に配置された、折り曲げられていない状態（図１参照）のままで、３つの半導体素子５を、それぞれ半田を介して基板２の上面の所定位置に固着させる。次に、Ｌ字状の下面に沿って絶縁部材７が接着された制御用電極４を、半導体素子５より主電流用電極３側の位置に、Ｌ字状に折り曲げられた一方の面が基板２の上面と平行に、また、孔４ａを有する他方の面が基板２の面と垂直に且つ基板２の矩形平面における短手方向の一辺と平行になるよう配置する。その後、制御用電極４と半導体素子５とをボンディングワイヤ９を用いて接続する。
【００２２】
そして主電力用電極３を基板２の上面に近づく方向に、基板２と垂直になるように折り曲げる。このようにして組立が完成した状態が、図２に示されている。図２からわかるように、組立完成後は、制御用電極４が主電流用電極３と並列している。
【００２３】
以上に述べたように、本実施形態に係る半導体装置１によると、基板と主電流用電極とが一体であることにより、部品点数が従来の２部材から１部材へと削減され、低コスト化を実現することが可能になる。また、基板と主電流用電極とが別体からなる場合は基板上に主電流用電極を固着する構成となるので全体の厚みが基板および主電流用電極という２部材の合計になるが、上記構成では主電流用電極が基板と一体であるので全体の厚みを抑えることが可能である。つまり、上記構成では小型化を実現可能である。またさらに、組立工程において、主電流用電極が基板を介して半導体素子と電気的に接続されており、主電流用電極を組み付けるのにわざわざボンディングワイヤなどを用いて接続する必要がないので、組立作業が容易である。
【００２４】
また、主電流用電極が基板２より薄く形成されているため、主電流用電極を折り曲げる作業が容易になる。つまり、基板と主電流用電極とを一体化としながら組立作業時の作業性が悪化するのを防ぎ、容易に組立作業を行うことが可能である。
【００２５】
また、第１および制御用電極が共に端子を兼ねるものであるとき、上記構成のように各電極が並列する場合は、それぞれが大きく離間されて配置されて場合に比べて、半導体装置内の回路を外部の回路（負荷、電源、制御回路など）と接続する作業が容易になる。
【００２６】
なお、本実施の形態の半導体装置１は、例えばインバータ、ＡＣサーボ、エアコンなどにおけるモータ駆動装置や、自動車、溶接機などにおける電源装置において、主にスイッチングデバイスとして使用されて好適なものである。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。
【００２８】
例えば、上述の実施の形態では制御用電極４が設けられているが、本発明に係る半導体装置は、この制御用電極４を省略した構成でもよく、制御用電極４は必須構成要素ではない。また、半導体素子５を搭載した基板２とは別の基板や土台等に電極を設置し、それらを一体的にパッケージングする構造であってもよい。
【００２９】
また、上述の実施の形態では主電流用電極３が基板２よりも薄く形成されているが、これに限定されず、同一の厚みであってもよい。しかし、主電流用電極３を折り曲げる作業を容易にするには、主電流用電極３が基板２より薄い方が好ましい。
【００３０】
また、基板２と主電流用電極３とを構成する部材および制御用電極４は、銅以外にも、アルミなどの金属や熱伝導性の高いセラミックなど、様々な熱伝導性に優れた材料からなってよい。
【００３１】
また、主電流用電極３の基板２に対する折り曲げ角度は９０°に限定されるものではなく、主電流用電極３における端子部分が外部の回路との接続が可能な位置に配置される限りは、任意の角度に折り曲げられてよい。
【００３２】
また、半導体素子５は、ＭＯＳトランジスタであることに限定されず、その他バイポーラトランジスタ、サイリスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＧＴＯなどであってよい。
【００３３】
また、半導体素子５と制御用電極４との接続は、ワイヤボンディングによるものに限定されず、例えば半田を利用して接続するなど、その他様々な構成であってよい。また、上述の実施の形態では半導体素子５が半田により基板２上面に固着されているとしているが、半田以外の熱伝導性媒体を介して固着されてよい。
【００３４】
また、主電流用電極３は１つである必要はなく、任意の個数であってよい。つまり、銅製の平板部材を電極の個数分の段差を設けてその部分を主電流用電極としてよい。また、制御用電極４もまた、任意の個数であってよい。さらに、上述の実施の形態では、基板２と一体となった電極（第１の電極）を主電流用、基板２と一体とされた電極と並列するように基盤２上に設けた電極（第２の電極）を制御用としているが、これに限定されるものではない。
【００３５】
また、本発明に係る半導体装置は、例えば基板２上方に、半導体素子５の制御、保護などを行う周辺回路が実装された制御基板を実装してよい。そしてこの制御基板を制御用電極４に接続してよい。
【００３６】
また、本発明に係る半導体装置は、大電力用のパワーモジュール以外にも適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、基板と第１の電極とが一体であることにより、低コスト化を実現できると共に全体の厚みを抑えて小型化が可能であり、且つ、組立作業が容易である。
【００３８】
請求項２によると、基板と一体とされた第１の電極を折り曲げる作業が容易になる。
【００３９】
請求項３によると、半導体装置内の回路を外部の回路（負荷、電源、制御回路など）と接続する作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体装置における主電流用電極が曲げられていない組立前の状態を示す全体斜視図である。
【図２】主電流用電極が曲げられた組立後の半導体装置の状態を示す全体斜視図である。
【符号の説明】
１  半導体装置
２  基板
３  主電流用電極（第１の電極）
４  制御用電極（第２の電極）
５  半導体素子
７  絶縁部材
【図１】
2004327672.tif 000003
【図２】
2004327672.tif 000004