(57)【要約】【課題】スイッチング素子と整流素子とが縦方向に積層され、電気的に接続された構造の半導体装置において、スイッチング素子間に発生するサージ電圧を低減する。【解決手段】半導体装置を次のような構造とする。Ｐ側電極１、中点電極３、Ｎ側電極２の３つの電極間に、ＩＧＢＴ素子４、５およびダイオード素子６、７を配置し、これらを縦方向に積層し、電気的に接続する。このとき、上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと下相のダイオード素子７のカソード面Ｋとが中点電極３を介して対面し、下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと上相のダイオード素子６のアノード面Ａとが中点電極３を介して対面するにように、各相のＩＧＢＴ素子４、５とダイオード素子６、７とを配置する。【選択図】        図１
2004193476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子（４、５）と整流素子（６、７）とが素子間接続導体（３）を介して縦方向に積層され接合されてなる半導体装置において、
前記スイッチング素子（４）のエミッタ電極形成面と前記スイッチング素子（４）に対して逆相である前記整流素子（７）のカソード電極形成面とが対面するように、もしくは、前記スイッチング素子（５）のコレクタ電極形成面と前記スイッチング素子（５）に対して逆相である前記整流素子（６）のアノード電極形成面とが対面するように、前記スイッチング素子と前記整流素子とが配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記スイッチング素子の各電極形成面のうち、前記素子間接続導体と電気的に接続されている面と反対側の面に第１の放熱板が接続されており、前記整流素子の各電極形成面のうち、前記素子間接続導体と電気的に接続されている面と反対側の面に第２の放熱板が接続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】
前記スイッチング素子はＩＧＢＴ素子であり、前記整流素子はダイオード素子であることを特徴とする請求項１または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、スイッチング素子と整流素子とを有する半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スイッチング素子と整流素子とを有する半導体装置には、ＩＧＢＴモジュール、サイリスタモジュール、ＭＯＳＦＥＴモジュール等がある。ここでは、ＩＧＢＴモジュールを例として半導体装置について説明する。
【０００３】
ＩＧＢＴモジュールは、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ素子と、整流素子としてのダイオード素子とを有して構成されており、例えば、インバータ回路に用いられている。
【０００４】
図７にＩＧＢＴモジュールが用いられる回路としてインバータ回路を示す。図７に示す回路は、２つのＩＧＢＴ素子４、５が直列に接続されており、各ＩＧＢＴ素子４、５のエミッタＥ、コレクタＣにはそれぞれ並列してダイオード素子６、７が接続されている。そして、一方のＩＧＢＴ素子４のコレクタＣおよび他方のＩＧＢＴ素子５のエミッタＥに外部電極１、２が接続されており、２つのＩＧＢＴ素子４、５の間には、中点電極３が接続されている。
【０００５】
従来、このような回路を構成するためのＩＧＢＴモジュールとしては、例えば、図示しないが、ＩＧＢＴ素子４のエミッタ電極形成面Ｅ上に素子間接続導体が接合され、さらに、素子間接続導体の上にダイオード素子６が搭載され、ダイオード素子６のアノード電極形成面Ａと素子間接続導体とが接合された構造のものがある。これは、ＩＧＢＴ素子４とダイオード素子６とを縦方向に積層して接続することにより、ＩＧＢＴモジュールが小型化されたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
この構造のモジュールでは、図７中における上相（図７中にて中点電極３よりも上側）のＩＧＢＴ素子４とダイオード素子６とが素子間接続導体を介して対面するように、もしくは下相（図７中にて中点電極３よりも下側）のＩＧＢＴ素子５とダイオード素子７とが素子間接続導体を介して対面するように、それぞれ配置されている。
【０００７】
また、他の構造のものとしては、ＩＧＢＴ素子とダイオード素子とを縦方向に積層して接続し、さらに、外部電力端子をＩＧＢＴ素子の上面電極および下面電極へ直接接続しているものもある。これは、ＩＧＢＴ素子の各電極に外部電力端子を直接接続することで、電力配線部分の低抵抗化と低インダクタンス化が図られたものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
この構造のＩＧＢＴモジュールでは、図７中の上相のＩＧＢＴ素子４およびダイオード素子６、下相のＩＧＢＴ素子５およびダイオード素子６のうち、ＩＧＢＴ素子４、５同士が素子間接続導体を介して対面し、ダイオード素子６、７同士も素子間接続導体を介して対面するように、それぞれ積層されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１６４８００号公報（第４−５頁、第２図）
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−２６２５１号公報（第３−４頁、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記したようなＩＧＢＴ素子等のスイッチング素子と、ダイオード素子等の整流素子とが縦方向に積層され、接続された構造の半導体装置においては、スイッチング素子間に発生するサージ電圧を低減することが要求される。
【００１２】
本発明は上記点に鑑みて、ＩＧＢＴ素子間に発生するサージ電圧を低減することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、サージ電圧を低減する方法を得るために、サージ電圧と各素子と電極とを接続している配線等のインダクタンス成分との関係に着目した。
【００１４】
ここで、図８に図７に示すインバータ回路の外部電極１、２にバッテリー３２、コンデンサ３３が接続され、中点電極３にモータが接続されているときの等価回路を示す。この回路図では、バッテリー３２の電圧Ｅ、モータと中点電極３との間でのインダクタンス成分３１、Ｐ側電極１やＮ側電極２のインダクタンス成分ＬP、ＬNや、各素子や電極に接続されている配線のインダクタンス成分Ｌも示している。
【００１５】
なお、各インダクタンス成分は、ＬS41：Ｐ側電極１と上相のＩＧＢＴ素子４との間の配線、ＬS42：ＩＧＢＴ素子４と中点電極３との間の配線、ＬS51：下相のＩＧＢＴ素子５と中点電極３との間の配線、ＬS52：Ｎ側電極２とＩＧＢＴ素子５との間の配線、ＬR61：Ｐ側電極１と上相のダイオード素子６との間の配線、ＬR62：ダイオード素子６と中点電極３との間の配線、ＬR71：中点電極３と下相のダイオード素子７との間の配線、ＬR72：ダイオード素子７とＮ側電極２との間の配線のインダクタンス成分を示している。
【００１６】
例えば、図８中のＩＧＢＴ素子４がＯＮ→ＯＦＦしたときのＩＧＢＴ素子４間に発生するオフサージ電圧ＶSの大きさは、次の式にて示すことができる。
【００１７】
【数１】
2004193476.tif 000003
【００１８】
なお、ｄＩ／ｄｔは配線に流れる電流変化率を示している。
【００１９】
このように、ＩＧＢＴ素子４間に発生するオフサージ電圧は、ＬP、ＬS41、ＬS42、ＬR71、ＬR72、ＬNの和に比例する。したがって、これらのインダクタンス成分を減少させることができれば、ＩＧＢＴ素子間に発生するサージ電圧を低減することができる。
【００２０】
そこで、本発明者らは、特にＩＧＢＴ素子とこのＩＧＢＴ素子に対して逆相であるダイオード素子との間の配線のインダクタンス成分（上記した例では、ＬS42とＬR71の和）に着目することにより、以下の発明を創出した。
【００２１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、スイッチング素子（４、５）と整流素子（６、７）とが素子間接続導体（３）を介して縦方向に積層され接合されてなる半導体装置において、スイッチング素子（４）のエミッタ電極形成面とこのスイッチング素子（４）に対して逆相である整流素子（７）のカソード電極形成面とが対面するように、もしくは、スイッチング素子（５）のコレクタ電極形成面とこのスイッチング素子（５）に対して逆相である整流素子（６）のアノード電極形成面とが対面するように、スイッチング素子と整流素子とが配置されていることを特徴としている。
【００２２】
上記従来技術の欄に記載した各半導体装置では、スイッチング素子とスイッチング素子に対して逆相である整流素子とが対向するように配置されていなかった。
【００２３】
つまり、スイッチング素子とスイッチング素子に対して逆相である整流素子とは、異なる積層の組に分かれて配置されていたため、スイッチング素子と逆相の整流素子との距離が長く、これらの間のインダクタンス成分が大きいものとなっていた。
【００２４】
これに対して、本発明では、スイッチング素子とスイッチング素子に対して逆相である整流素子とを対向するように配置していることから、スイッチング素子と逆相の整流素子との間の距離を従来技術の欄に記載した各半導体装置と比較して、短くすることができる。
【００２５】
これにより、スイッチング素子と逆相の整流素子との間のインダクタンス成分を従来の半導体装置よりも低減することができる。このため、上記した式（１）からわかるように、スイッチング素子間にサージ電圧が発生したとき、このサージ電圧を低減することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明では、スイッチング素子の各電極形成面のうち、素子間接続導体と電気的に接続されている面と反対側の面に第１の放熱板が接続されており、整流素子の各電極形成面のうち、素子間接続導体と電気的に接続されている面と反対側の面に第２の放熱板が接続されていることを特徴としている。
【００２７】
本発明では、スイッチング素子と整流素子とを重ね合わせており、さらに、スイッチング素子および整流素子を二枚の放熱板の間に配置した構造としていることから、これら各素子に発生した熱を各放熱板から放出することができる。これにより、各素子の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
具体的には、請求項３に示すように、スイッチング素子として例えばＩＧＢＴ素子を用い、整流素子として例えばダイオード素子を用いることができる。
【００２９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、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る。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態では、半導体装置としてインバータパワーモジュールを例として説明する。図１に第１実施形態におけるインバータパワーモジュールの断面図を示す。図１では、２つのＩＧＢＴ素子が１つの構造体に配置されている２ｉｎ１の構造を例として示している。また、図２に図１中のインバータパワーモジュールの回路図を示す。
【００３１】
インバータパワーモジュールは外部電極としてのＰ側電極１、Ｎ側電極２、および中点電極３と、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ素子４、５と、整流素子としての回生用ダイオード素子６、７とを有する構成となっている。
【００３２】
そして、このインバータパワーモジュールの回路は、図２に示すように、Ｐ側電極１と中点電極３の間である上相にてＩＧＢＴ素子４およびダイオード素子６が並列に接続されており、中点電極３とＮ側電極２の間である下相にてＩＧＢＴ素子５およびダイオード素子７が並列に接続されている。上相と下相のＩＧＢＴ素子４、５はＰ側電極１とＮ側電極２との間にて、中点電極３を介して電気的に直列に接続されている。
【００３３】
なお、図２では、図１に対してＰ側電極１とＮ側電極２の位置が上下反対になっている。
【００３４】
具体的には、図１に示すように、Ｐ側電極１の上に図２中の上相のＩＧＢＴ素子４およびダイオード素子６が搭載されており、Ｐ側電極１の上側の面に、ＩＧＢＴ素子４のコレクタ面Ｃと、ダイオード素子６のカソード面Ｋとが接合されている。
【００３５】
そして、これらのＩＧＢＴ素子４とダイオード素子６の上に中点電極３が配置されており、ＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅおよびダイオード素子６のアノード面Ａが、それぞれ導体ブロック８、９を介して中点電極３と接合されている。
【００３６】
さらに、中点電極３の上に、図２中の下相のＩＧＢＴ素子５およびダイオード素子７が搭載されている。この中点電極３上のＩＧＢＴ素子５は、中点電極３の下側に位置するダイオード素子６と対向するように配置され、ＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃが中点電極３に接合されている。
【００３７】
また、中点電極３の上のダイオード素子７は、中点電極３の下側に位置するＩＧＢＴ素子４と対向するように配置され、ダイオード素子７のカソード面Ｋが中点電極３に接合されている。なお、本実施形態では、このように中点電極３が素子間接続導体としての役割も果たしている。
【００３８】
そして、ＩＧＢＴ素子５とダイオード素子７の上にＮ側電極２が配置されており、ＩＧＢＴ素子５のエミッタ面Ｅおよびダイオード素子７のアノード面Ａは、それぞれ導体ブロック１０、１１を介してＮ側電極２と接合されている。
【００３９】
つまり、本実施形態では、図１中のモジュールの右側半分に示されているように、上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと下相のダイオード素子７のカソード面Ｋとが中点電極３および導体ブロック８を介して対面し、また、図１中のモジュールの左側半分に示されているように、下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと上相のダイオード素子６のアノード面Ａとが中点電極３および導体ブロック９を介して対面するにように、各相のＩＧＢＴ素子４、５とダイオード素子６、７とが配置されている。
【００４０】
そして、ＩＧＢＴ素子４、５は、エミッタ面側に形成されているボンディングパッド（図示せず）と信号電極１２、１３とがボンディングワイヤ１４、１５により接続されている。この信号電極１２、１３は例えば、ゲート信号やケルビンエミッタ信号用の電極である。
【００４１】
導体ブロック８、９、１０、１１は、ＩＧＢＴ素子４、５と信号電極１２、１３とを接続しているボンディングワイヤ１４、１５が中点電極３もしくはＮ側電極２と接触したり、切断しないように、ＩＧＢＴ素子４、５のエミッタ面Ｅと中点電極３、またはＩＧＢＴ素子のエミッタ面ＥとＮ側電極２との間にスペースを設けるためのスペーサとして用いられているものである。
【００４２】
導体ブロック８、９、１０、１１、Ｐ側電極１、Ｎ側電極２および中点電極３は、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等の電気伝導度が大きく、かつ、熱伝導の大きいものにより構成されている。
【００４３】
また、ＩＧＢＴ素子４、５もしくはダイオード素子６、７の各素子と、Ｐ側電極１もしくは中点電極３の各電極とは、はんだ、もしくは導電性接着剤等の接合材１６により接合されている。同様に、各素子４、５、６、７と各導体ブロック８、９、１０、１１との間、各導体ブロック８、９、１０、１１とＮ側電極２もしくは中点電極３との間も、接合材１６により接合されている。なお、これらの接合は他の接合手段を用いることもできる。
【００４４】
そして、ＩＧＢＴ素子４、５、ダイオード素子６、７、導体ブロック８、９、１０、１１、Ｐ側電極１、Ｎ側電極２および中点電極３等は、外部との絶縁性を確保したり、ボンディングワイヤ１４、１５を保護するため、絶縁性の樹脂１７により封止されている。ただし、Ｐ側電極１およびＮ側電極２の各素子等と接続されていない面は、絶縁性の樹脂１７で覆われていない。
【００４５】
なお、絶縁性の樹脂１７は、この樹脂１７がなくても外部との絶縁性を確保できれば必ずしも必要ではない。また、各素子の発熱が少ないときは、Ｐ側電極１およびＮ側電極２の各素子等と接続されていない面は絶縁性の樹脂１７で覆われていても良い。
【００４６】
次に本実施形態におけるインバータパワーモジュールの製造方法を説明する。図３に製造方法を説明するための図を示す。図３（ａ）は完成後のインバータパワーモジュールの断面図であり、図１と同じである。図３（ｂ）〜（ｃ）はそれぞれインバータパワーモジュールを完成させる前のＰ側電極１、中点電極３、Ｎ側電極２の平面図であり、図３（ａ）中に示す各破線領域に相当する。
【００４７】
まず、図３（ｂ）に示すように、Ｐ側電極１に上相のＩＧＢＴ素子４およびダイオード素子６等を接合する工程を行う。
【００４８】
この工程では、Ｐ側電極１と上相用のＩＧＢＴ素子４およびダイオード素子６とを用意し、図３（ａ）に示すように、Ｐ側電極１の上側の面に上相のＩＧＢＴ素子４のコレクタ面Ｃと、上相のダイオード素子６のカソード面Ｋとを接合材等により接合する。
【００４９】
そして、上相のＩＧＢＴ素子４の上に導体ブロック８を搭載し、接合材等によりＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと導体ブロック８とを接合する。同様に、上相のダイオード素子６の上にも導体ブロック９を搭載し、ダイオード素子６のアノード面Ａと導体ブロック９とを接合する。
【００５０】
さらに、ＩＧＢＴ素子４のエミッタ面側に形成されているボンディングパッド２１と信号電極１２とをボンディングワイヤ１４にて接続する。
【００５１】
次に、図３（ｃ）に示すように、中点電極３に下相のＩＧＢＴ素子５およびダイオード素子７等を接合する工程を行う。
【００５２】
この工程では、中点電極３と下相のＩＧＢＴ素子５およびダイオード素子７とを用意し、中点電極３の上側の面に下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと、下相のダイオード素子７のカソード面Ｋとを接合材等により接合する。
【００５３】
このとき、例えば、中点電極３をＰ側電極１の上に載せたとき、図１に示すように、上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと下相のダイオード素子７のカソード面Ｋとが対面するように、下相のダイオード素子７を配置する。同様に、中点電極３をＰ側電極１の上に載せたとき、下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと上相のダイオード素子６のアノード面Ａとが対面するように、下相のＩＧＢＴ素子５を配置する。
【００５４】
そして、下相のＩＧＢＴ素子５の上に導体ブロック１０を搭載し、接合材等によりＩＧＢＴ素子５のエミッタ面Ｅと導体ブロック１０とを接合する。また、下相のダイオード素子７の上にも導体ブロック１１を搭載し、ダイオード素子７のアノード面Ａと導体ブロック１１とを接合する。
【００５５】
さらに、ＩＧＢＴ素子５のエミッタ面側に形成されているボンディングパッド２２と信号電極１３とをボンディングワイヤ１５にて接続する。
【００５６】
続いて、Ｐ側電極１、中点電極３およびＮ側電極２を重ね合わせ、接合する工程を行う。
【００５７】
この工程では、図３（ａ）に示すように、Ｐ側電極１の各素子４、６、導体ブロック８、９が接合されている面上に、中点電極３を各素子５、７、導体ブロック１０、１１が接合されている面を上にして重ね合わせ、Ｐ側電極１の上の導体ブロック８、９と中点電極３とを接合材等により接合する。
【００５８】
さらに、その上に図３（ｄ）に示すＮ側電極２を重ね合わせ、中点電極３の上の導体ブロック１０、１１とＮ側電極２とを接合材等により接合する。
【００５９】
その後、所望の領域を絶縁性の樹脂１７により封止する。このとき、Ｐ側電極１およびＮ側電極２の各素子が接合されていない面が樹脂１７により覆われないようにする。このようにして、図１に示すインバータパワーモジュールが完成する。
【００６０】
本実施形態では、上記したように、上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと下相のダイオード素子７のカソード面Ｋとが中点電極３を介して対面するように、上相のＩＧＢＴ素子４および下相のダイオード７が配置されている。また、下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと上相のダイオード素６子のアノード面Ａとが中点電極３を介して対面するにように、下相のＩＧＢＴ素子５および上相のダイオード６が配置されている。
【００６１】
したがって、上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと下相のダイオード素子７のカソード面Ｋとの間の距離や、下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと上相のダイオード素子６のアノード面Ａとの間の距離は、図１中の上下方向における中点電極３の幅と導体ブロック８、９の幅との合計となる。
【００６２】
ここで、上記従来技術の欄にて説明した特許文献１に記載されているような半導体装置では、同相（例えば上相）のＩＧＢＴ素子とダイオード素子とが対面して接合されていた。このため、ＩＧＢＴ素子のエミッタ面は、このＩＧＢＴ素子の隣に位置し、このＩＧＢＴ素子と逆相であるダイオード素子のカソード面とボンディングワイヤ等により接続されていた。
【００６３】
したがって、特許文献１に記載されているような構造の半導体装置では、ＩＧＢＴ素子と逆相であるダイオード素子との間の距離は、ＩＧＢＴ素子とこのＩＧＢＴ素子と逆相であるダイオード素子とが対面して配置されていないので、本実施形態よりも長かった。
【００６４】
また、同様に、特許文献２に記載されているような半導体装置では、上相のＩＧＢＴ素子と下相のＩＧＢＴ素子とを対面させるように、かつ、上相のダイオード素子と下相のダイオード素子とを対面させるように、各ＩＧＢＴ素子と各ダイオードとを配置していた。これは、図１中のインバータパワーモジュールにおいて、中点電極３の下側に位置する上相のダイオード素子６とＩＧＢＴ素子４の位置を入れ替えた配置である。
【００６５】
このため、例えば中点電極３の下側に位置する上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面と、中点電極３の上側であって、このＩＧＢＴ素子４に対して斜め上方に位置する下相のダイオード素子７のカソード面とは、中点電極３を介して斜め方向に電気的に接続されていた。
【００６６】
したがって、特許文献２に記載されているような半導体装置も、ＩＧＢＴ素子と逆相であるダイオード素子との間の距離は、ＩＧＢＴ素子とこのＩＧＢＴ素子と逆相であるダイオード素子とが対面して配置されていないので、本実施形態よりも長かった。
【００６７】
このように、本実施形態のインバータパワーモジュールでは、ＩＧＢＴ素子４、５とこのＩＧＢＴ素子４、５と逆相であるダイオード素子６、７との間の距離が、従来技術の欄に記載した各半導体装置と比較して、短くなっている。これにより、ＩＧＢＴ素子４、５とこのＩＧＢＴ素子４、５と逆相であるダイオード素子６、７との間のインダクタンス成分を従来の半導体装置よりも低減することができる。
【００６８】
本実施形態のインバータパワーモジュールにおいて、例えばＩＧＢＴ素子４がＯＮ→ＯＦＦしたときのＩＧＢＴ素子４間に発生するオフサージ電圧は、上記課題を解決するための手段の欄にて説明したように、Ｐ側電極１、Ｎ側電極２のインダクタンス成分（ＬP、ＬN）、ＩＧＢＴ素子４に接続されている配線のインダクタンス成分（ＬS41、ＬS42）、およびこのＩＧＢＴ素子４に対して逆相であるダイオード素子７に接続されている配線のインダクタンス成分（ＬR71、ＬR72）の和に比例する。
【００６９】
なお、式では示さないが、オフサージ電圧以外の他のサージ電圧であるリカバリサージ電圧においても、オフサージ電圧と同様に、ＩＧＢＴ素子に接続されている配線や、このＩＧＢＴ素子に対して逆相であるダイオード素子に接続されている配線等のインダクタンス成分が大きくなるにつれ、リカバリサージ電圧が大きくなることが知られている。
【００７０】
したがって、本実施形態では、各電極および配線のインダクタンス成分のうち、ＩＧＢＴ素子とこのＩＧＢＴ素子と逆相であるダイオード素子との間のインダクタンス成分（例えば、ＬS42とＬR71の和）を従来の半導体装置よりも低減できることから、ＩＧＢＴ素子間にサージ電圧が発生したとき、このサージ電圧を低減することができる。
【００７１】
また、同様に、インバータ回路のスイッチング損失も、ＩＧＢＴ素子に接続されている配線や、このＩＧＢＴ素子に対して逆相であるダイオード素子に接続されている配線等のインダクタンス成分が大きくなるにつれ、スイッチング損失が大きくなることが知られている。
【００７２】
したがって、本実施形態によれば、ＩＧＢＴ素子とこのＩＧＢＴ素子と逆相であるダイオード素子との間のインダクタンス成分を従来の半導体装置よりも低減できることから、スイッチング損失も低減することができる。
【００７３】
また、本実施形態では、ＩＧＢＴ素子４、５とダイオード素子６、７とを中点電極３および導体ブロック８、９を介して対面させている。
【００７４】
そして、上相のＩＧＢＴ素子４およびダイオード素子６の電極形成面のうち、中点電極３と電気的に接続されている面（ＩＧＢＴ素子４：エミッタ面Ｅ、ダイオード素子６：アノード面Ａ）と反対側の面（ＩＧＢＴ素子４：コレクタ面Ｃ、ダイオード素子６：カソード面）には、Ｐ側電極１が接合されている。
【００７５】
同様に、下相のＩＧＢＴ素子５およびダイオード素子７の電極形成面のうち、中点電極３と電気的に接続されている面（ＩＧＢＴ素子５：コレクタ面Ｃ、ダイオード素子６：カソード面）と反対側の面には、導体ブロック１０、１１を介してＮ側電極２が接合されている。
【００７６】
Ｐ側電極１およびＮ側電極２の各素子が接合されていない面１ａ、２ａは、絶縁性の樹脂１７で覆われていないため、Ｐ側電極１およびＮ側電極２は外部への放熱経路、すなわち、放熱板として機能する。
【００７７】
これらのことから、例えば、図１中の中点電極３の下側に位置するＩＧＢＴ素子４にて発生した熱を、Ｐ側電極１から放出でき、さらに、導体ブロック８、中点電極３、ダイオード素子７および導体ブロック１１を介してＮ側電極２からも放出することができる。
【００７８】
同様に、図１中の中点電極３の上側に位置するダイオード素子７にて発生した熱を導体ブロック１１を介してＮ側電極２から放出でき、さらに、中点電極３、導体ブロック８およびＩＧＢＴ素子４を介してＰ側電極１からも放出することができる。
【００７９】
このように本実施形態では、各素子４、５、６、７に発生した熱をＰ側電極１およびＮ側電極２の両面から放出することができる。これにより、各素子４、５、６、７の信頼性を向上させることができる。
【００８０】
（第２実施形態）
図４に本発明の第２実施形態におけるインバータパワーモジュールの断面 を示し、図５にこのインバータパワーモジュールの回路を示す。
【００８１】
本実施形態のインバータパワーモジュールは１ｉｎ１構造である。これは第１実施形態における図１中の左側半分の下相のＩＧＢＴ素子５と上相のダイオード素子６とが１つのモジュールとして構成されたものである。
【００８２】
本実施形態のインバータパワーモジュールは、図５に示すように、下相のＩＧＢＴ素子５と上相のダイオード素子６とが直列に接続されている。また、図４に示すように、下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと上相のダイオード素子６のアノード面Ａとが中点電極３および導体ブロック９を介して対面するように、ＩＧＢＴ素子５とダイオード素子６とが配置されている。
【００８３】
そして、下相のＩＧＢＴ素子５の電極形成面のうち、中点電極３と電気的に接続されている面（コレクタ面Ｃ）と反対側の面（エミッタ面Ｅ）には、導体ブロック１０を介してＮ側電極２が接合されている。上相のダイオード素子６の電極形成面のうち、中点電極３と電気的に接続されている面（アノード面Ａ）と反対側の面（カソード面Ｋ）には、Ｐ側電極１が接合されている。
【００８４】
このことから、第１実施形と同様の効果を有している。なお、その他の構造については、図１と同一の構造部には同一の符号を付しているため説明を省略する。
【００８５】
図４では図１中のモジュールの左側半分に位置する下相のＩＧＢＴ素子５と上相のダイオード素子６とを１つのモジュールとした構造を示しているが、図１中のモジュールの右側半分に位置する上相のＩＧＢＴ素子４と下相のダイオード素子７とを１つのモジュールとすることもできる。
【００８６】
すなわち、１つのモジュールを、図１中における上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと下相のダイオード７のカソード面Ｋとが中点電極３および導体ブロック８を介して対面するように、ＩＧＢＴ素子４とダイオード素子７とが配置された構造とすることもできる。
【００８７】
これらのモジュールを組み合わせて用いることで、図２に示すインバータ回路を構成することができる。
【００８８】
なお、これらのモジュールは、第１実施形態のモジュールに対して、ＩＧＢＴ素子とダイオード素子とをそれぞれ１つずつ減らすだけであるため、第１実施形態と同様の製造方法により製造される。
【００８９】
（第３実施形態）
本実施形態はインバータパワーモジュールの製造方法の変形例を示すものである。図６に本実施形態におけるインバータパワーモジュールの製造方法を説明するための図を示す。図６（ａ）、（ｂ）は図１中のインバータパワーモジュールの中点電極３より上側半分と下側半分とを示した図である。
【００９０】
第１、第２実施形態では、上相のＩＧＢＴ素子４やダイオード素子６を接合したＰ側電極１の上に、下相のＩＧＢＴ素子５やダイオード素子７を接合した中点電極３を重ね合わせ、さらにその上にＮ側電極２を重ね合わせることでインバータパワーモジュールを製造する方法を説明した。
【００９１】
この方法以外にも、図１または図４中のインバータパワーモジュールに対して中点電極３を境にして上側と下側の半分に分けた状態の構造体を別々に形成し、その後、それらを重ね合わせることで図１または図４に示すインバータパワーモジュールを製造することもできる。
【００９２】
以下では、図１に示すインバータパワーモジュールについて、本実施形態の製造方法を適用した例を具体的に説明する。図６（ａ）に示すように、中点電極３ａの上側の面に下相用のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと、下相用のダイオード素子７のカソード面Ｋとを接合材等により接合する。
【００９３】
そして、下相のＩＧＢＴ素子５の上に導体ブロック１０を搭載し、接合材１６によりＩＧＢＴ素子５のエミッタ面Ｅと導体ブロック１０とを接合する。また、下相のダイオード素子７の上にも導体ブロック１１を搭載し、ダイオード素子７のアノード面Ａと導体ブロック１１とを接合する。
【００９４】
さらに、ＩＧＢＴ素子５のエミッタ面Ｅ側に形成されているボンディングパッドと信号電極１３とをボンディングワイヤ１５にて接続する。その後、各導体ブロック１０、１１とＮ側電極２とを接合し、樹脂１７ａにてＩＧＢＴ素子５、ダイオード素子７等を封止する。
【００９５】
これにより、Ｎ側電極２と中点電極３ａの間に上相のＩＧＢＴ素子５とダイオード素子７とが配置され、上相のＩＧＢＴ素子５とダイオード素子７とが並列に接続された１ｉｎ１構造の第１の構造体を形成する。
【００９６】
続いて、図６（ｂ）に示すように、Ｐ側電極１の上側の面に上相用のＩＧＢＴ素子４のコレクタ面Ｃと、上相用のダイオード素子６のカソード面Ｋとを接合する。
【００９７】
そして、上相のＩＧＢＴ素子４の上に導体ブロック８を搭載し、接合材１６によりＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと導体ブロック８とを接合する。同様に、上相のダイオード素子６の上にも導体ブロック９を搭載し、ダイオード素子６のアノード面Ａと導体ブロック９とを接合する。
【００９８】
さらに、ＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅ側に形成されているボンディングパッドと信号電極１２とをボンディングワイヤ１４にて接続する。その後、各導体ブロック８、９と中点電極３ｂとを接合し、樹脂１７ｂにてＩＧＢＴ素子４、ダイオード素子７等を封止する。
【００９９】
これにより、中点電極３ｂとＰ側電極１との間に下相のＩＧＢＴ素子４とダイオード素子６とが配置され、下相のＩＧＢＴ素子４とダイオード素子６とが並列に接続された１ｉｎ１構造の第２の構造体を形成する。
【０１００】
そして、図６（ｂ）に示す第２の構造体の上に、図６（ａ）に示す第１の構造体を載せ、中点電極３ａ、３ｂ同士を接合材等により接合する。なお、このとき、上相のＩＧＢＴ素子４のエミッタ面Ｅと下相のダイオード素子７のカソード面Ｋとが対面するように、また、下相のＩＧＢＴ素子５のコレクタ面Ｃと上相のダイオード素子６のアノード面Ａとが対面するように、各ＩＧＢＴ素子４、５および各ダイオード素子６、７とを配置しておく。
【０１０１】
このようにして、図１に示すインバータパワーモジュールを製造することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態では、第１の構造体、第２の構造体をそれぞれ樹脂封止した後、それらを重ね合わせる場合を説明したが、樹脂封止をする前の第１、第２の構造体を製造し、これらを重ね合わせた後に、樹脂封止を行うこともできる。
【０１０３】
（他の実施形態）
上記した各実施形態では、ＩＧＢＴ素子とダイオード素子とを用いたＩＧＢＴモジュールを例として説明したが、これ以外に、サイリスタモジュール、ＭＯＳＦＥＴモジュール等のスイッチング素子と整流素子とが用いられた構成のモジュールにおいても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるインバータパワーモジュールの断面図である。
【図２】図１中のインバータパワーモジュールの回路図である。
【図３】図１中のインバータパワーモジュールの製造方法を説明するための図であり、（ａ）は完成後のインバータパワーモジュールの断面図であり、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、完成前のＰ側電極１、中点電極３およびＮ側電極２の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるインバータパワーモジュールの断面図である。
【図５】図４中のインバータパワーモジュールの回路図である。
【図６】本発明の第３実施形態における図１中のインバータパワーモジュールの製造方法を説明するための図であり、図１に対応する断面図である。
【図７】従来のＩＧＢＴモジュールの回路図である。
【図８】従来のＩＧＢＴモジュールの等価回路図である。
【符号の説明】
１…Ｐ側電極、２…Ｎ側電極、３…中点電極、４、５…ＩＧＢＴ素子、
６、７…ダイオード素子、８、９、１０、１１…導体ブロック、
１２、１３…信号電極、１４、１５…ボンディングワイヤ、１６…接合材、
１７…封止用樹脂、２１、２２…ボンディングパッド。
【図１】
2004193476.tif 000004
【図２】
2004193476.tif 000005
【図３】
2004193476.tif 000006
【図４】
2004193476.tif 000007
【図５】
2004193476.tif 000008
【図６】
2004193476.tif 000009
【図７】
2004193476.tif 000010
【図８】
2004193476.tif 000011