(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に並置した一対の半導体チップと、
一方の前記半導体チップの一面に接合されると共に高圧端子を有する高圧バスバーと、
他方の前記半導体チップの一面にボンディングワイヤで接続されると共に低圧端子を有する低圧バスバーと、
前記一方の半導体チップの他面にボンディングワイヤで接続される第１金属配線板と、
前記他方の半導体チップの他面に接合される第２金属配線板と、
前記第１金属配線板に連結され、前記一方の半導体チップの他面に接続される前記ボンディングワイヤに対して所定間隔離間すると共に前記高圧バスバーに平行に配置する第３金属配線板と、
前記第２金属配線板の端部から折り返して連結され、前記他方の半導体チップに接続される前記ボンディングワイヤに対して所定間隔離間すると共に前記第２金属配線板に平行に配置する第４金属配線板と、
前記第３金属配線板と前記第４金属配線板のそれぞれの端部から延在する出力端子を有する出力バスバーと、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記高圧バスバーの前記高圧端子と前記低圧バスバーの前記低圧端子は同一側にあり、前記出力バスバーの前記出力端子は前記高圧端子と前記低圧端子の間の電流経路の中間位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１金属配線板と前記第３金属配線板を別部材として形成し、かつ前記第２金属配線板と前記第４金属配線板を別部材として形成し、前記第３金属配線板と前記第４金属配線板との接合部に前記出力バスバーが接合されることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１金属配線板および前記第３金属配線板の間と、前記第２金属配線板および前記第４金属配線板の間のそれぞれに金属スペーサを備え、前記第３金属配線板と前記ボンディングワイヤとの間隙、および前記第４金属配線板と前記ボンディングワイヤとの間隙を調整可能に構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
一対の前記半導体チップの各々は電力用半導体素子と整流用半導体素子を備え、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が多くなる半導体装置の駆動を行う場合、前記一方の半導体チップの前記電力用半導体素子は前記高圧バスバーで前記高圧端子に対して近い側に配置され、前記他方の半導体チップの前記電力用半導体素子は前記第２金属配線板で前記低圧端子に対して遠い側に配置され、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体装置の駆動を行う場合、前記一方の半導体チップの前記電力用半導体装置は前記高圧バスバーで前記高圧端子に対して遠い側に配置され、前記他方の半導体チップの前記電力用半導体素子は前記第２金属配線板で前記低圧端子に対して近い側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、特に、電動車両の駆動用モータを駆動する駆動回路に使用されるＩＧＢＴモジュール等を含む半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等の電動車両では、その駆動用モータを駆動するためインバータ装置が使用されている。このインバータ装置は、スイッチング素子をブリッジ回路構成で接続した電気回路を含んでいる。インバータ装置は、ブリッジ回路のスイッチング素子を適宜にオン・オフ動作させ、駆動用モータに流す電流の切り替えを行っている。ブリッジ回路を構成するスイッチング素子としては、パワートランジスタ、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ、ＩＥＧＴ等が広く使用されている。かかるインバータ装置は、通常、複数個のスイッチング素子を１つのパッケージに収納したモジュール構造で構成される。
【０００３】
電動車両の駆動用モータを動作させる場合、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子には大電流が流れると共に、オン・オフ動作に起因してサージ電圧が生じるという特性を有している。このために、インバータ装置において、複数個のスイッチング素子を１つのパッケージの内部に実装する際に電流経路となる配線の長さをなるべく短くすることによって、配線の抵抗を小さくすると共に、交流電流の電気的特性であるインダクタンスの値を低減するという工夫がなされている。
【０００４】
上記のインバータ装置のごときモジュール構造を有した半導体装置については、従来、例えば特許文献１に記載された半導体装置が知られている。特許文献１に記載された半導体装置は、高圧用外部電力端子と低圧用外部電力端子と出力用外部電力端子の３つの電力端子を有する。これらの３つの電力端子は、それぞれ平面形状が長方形であるプレート形状を有し、平行な配置関係になるように隙間をあけて重ねられた状態で配置されている。高圧用外部電力端子と低圧用外部電力端子の間に出力用外部電力端子が配置される。さらに３つの電力端子のうち、隣り合う２つの電力端子間に半導体チップ（スイッチング素子等）が挟まれる構造となっている。高圧用外部電力端子と低圧用外部電力端子は同じ一方の端部側に延設されるように形成され、さらに、これらの間の出力用外部電力端子は反対側の他方の端部側に延設されるように形成されている。
【特許文献１】特開２００２−２６２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された半導体装置では、半導体チップと電力端子との間の接続を短距離で行うようにしたため、内部配線に起因する電圧降下が低減される。また当該半導体装置では、高圧用外部電力端子に流れる電流の方向と低圧用外部電力端子に流れる電流の方向を反対向きにしたため、それぞれの電流で生じる磁界の向きが反対になり、インダクタンスを低減できるという特性を有している。
【０００６】
ところで、三相モータの場合のインバータ装置は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれについてハイサイド（高圧側）の半導体チップとローサイド（低圧側）の半導体チップを備え、合計で６個の半導体チップを内蔵している。このインバータ装置では、同相ごとに、ハイサイドとローサイドの２個の半導体チップをパッケージングした半導体モジュールを備えている。この半導体モジュールでは、モータ制御として使用される場合、ハイサイドの半導体チップとローサイドの半導体チップを短絡させることがないため、高圧電力端子と低圧電力端子に同時に電流が流れることはない。すなわち、ブリッジ回路において、高圧電力端子から半導体チップを通して出力電力端子に流れる電流経路、また出力電力端子から半導体チップを通して低圧電力端子に流れる電流経路のうちのいずれかである。このため、三相モータのインバータ装置でモータ制御を行う場合には、上記の特許文献１に記載された半導体装置の構成を適用しても、インダクタンスを低減することは難しいという問題を提起する。
【０００７】
本発明の目的は、上記の課題を解決することにあり、複数個の半導体チップを１つのパッケージにて実装する半導体モジュール構造において主回路のインダクタンスを低減す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】
【０００８】
本発明に係る半導体装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【０００９】
第１の半導体装置（請求項１に対応）は、インバータ装置のブリッジ回路を構成するハイサイドとローサイドの半導体チップであって、同一平面上に並置した一対の半導体チップと、ハイサイドの一方の半導体チップの一面に接合されると共に高圧端子を有する高圧バスバーと、ローサイドの他方の半導体チップの一面にボンディングワイヤで接続されると共に低圧端子を有する低圧バスバーと、一方の半導体チップの他面にボンディングワイヤで接続される第１金属配線板と、他方の半導体チップの他面に接合される第２金属配線板と、第１金属配線板に連結され、一方の半導体チップの他面に接続されるボンディングワイヤに対して所定間隔離間すると共に高圧バスバーに平行に配置する第３金属配線板と、第２金属配線板の端部から折り返して連結され、他方の半導体チップに接続されるボンディングワイヤに対して所定間隔離間すると共に第２金属配線板に平行に配置する第４金属配線板と、第３金属配線板と第４金属配線板のそれぞれの端部から延在する出力端子を有する出力バスバーと、を備えるように構成される。
上記において、上記の半導体チップの電力用半導体素子がＩＧＢＴ素子（Ｎチャンネル型）である場合、一方の半導体チップの一面はコレクタ側の面、他面はエミッタ側の面であり、他方の半導体チップの一面はエミッタ側の面、他面はコレクタ側の面である。
【００１０】
上記の半導体装置では、インバータ装置のブリッジ回路を構成するハイサイドとローサイドの半導体チップからなる半導体素子モジュールの上記構造によって、ハイサイド側の電流経路とローサイド側の電流経路のそれぞれで電流が反対方向に流れて往復する構成とし、高圧バスバーと第１金属配線板の周りに発生する磁界が打ち消され、同様に低圧バスバーと第２金属配線板の周りに発生する磁界が打ち消される。これにより半導体モジュール構造における主回路のインダクタンスが低減される。さらに、高圧側のボンディングワイヤと第３金属配線板との周りに発生する磁界が打ち消され、同様に、低圧側のボンディングワイヤと第４金属配線板との周りに発生する磁界が打ち消される。
【００１１】
第２の半導体装置（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、高圧バスバーの高圧端子と低圧バスバーの低圧端子は同一側にあり、出力バスバーの出力端子は高圧端子と低圧端子の間の電流経路の中間位置に配置されることを特徴とする。
【００１２】
第３の半導体装置（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、第１金属配線板と第３金属配線板を別部材として形成し、かつ第２金属配線板と第４金属配線板を別部材として形成し、第３金属配線板と第４金属配線板との接合部に出力バスバーが接合されることを特徴とする。この構成により、組立性が向上し、ワイヤボンディングが行い易くなる。
【００１３】
第４の半導体装置（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、第１金属配線板および第３金属配線板の間と、第２金属配線板および第４金属配線板の間のそれぞれに金属スペーサを備え、第３金属配線板とボンディングワイヤとの間隙、および第４金属配線板とボンディングワイヤとの間隙を調整可能に構成したことを特徴とする。
【００１４】
第５の半導体装置（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、一対の半導体チップの各々は電力用半導体素子と整流用半導体素子を備え、整流用半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる電流の割合が多くなる半導体装置の駆動を行う場合、一方の半導体チップの電力用半導体素子は高圧バスバーで高圧端子に対して近い側に配置され、他方の半導体チップの電力用半導体素子は第２金属配線板で低圧端子に対して遠い側に配置され、また整流用半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体装置の駆動を行う場合、一方の半導体チップの電力用半導体装置は高圧バスバーで高圧端子に対して遠い側に配置され、他方の半導体チップの電力用半導体素子は第２金属配線板で低圧端子に対して近い側に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、インバータ装置のブリッジ回路を構成するハイサイド側とローサイド側の半導体チップからなる半導体素子モジュールにおいて、高圧端子からハイサイド側半導体チップまで配線経路部分と当該半導体チップから出力端子までの配線経路部分を平行に配置し、かつそれぞれでの電流が反対方向に流れて往復する構成としたため、高圧バスバー等の回路のインダクタンスを低減することができる。また同半導体素子モジュールにおいて、出力端子からローサイド側半導体チップまで配線経路部分と当該半導体チップから低圧端子までの配線経路部分を平行に配置し、かつそれぞれでの電流が反対方向に流れて往復する構成としたため、低圧バスバー等の回路のインダクタンスを低減することができる。上記のように半導体素子モジュールの主回路でのインダクタンスを低減できるため、インバータ装置でのスイッチング動作時に発生するサージ電圧およびスイッチング損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図５を参照して本発明に係る半導体装置の代表的な実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る半導体装置の外観図を示し、ＩＧＢＴモジュールのモジュール構造を示している。図２は図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ線断面図である。図４は図１で示したＩＧＢＴモジュールの電気回路の回路構成図を示し、図５は当該ＩＧＢＴモジュールの配線の特徴的関係を示すものである。
【００１８】
本実施形態で説明する半導体装置は、電力用半導体装置であって、代表的に電動車両の駆動用三相モータを駆動するためのインバータ装置である。図１に示したＩＧＢＴモジュールはインバータ装置の要部を示している。まず、図４を参照してＩＧＢＴモジュールの電気回路の構成を説明する。
【００１９】
図４はインバータ装置のブリッジ回路の一相分（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうちのいずれか１つ）の電気回路部分を示している。図４に示した電気回路は、高圧端子４０１側に配置されるハイサイド側ＩＧＢＴ素子４０２と、低圧端子４０３側に配置されるローサイド側ＩＧＢＴ素子４０４とが含まれる。なお本実施形態に係る半導体装置で使用される半導体素子は、ＩＧＢＴ素子に限られず、電力用半導体素子であれば、任意のものを使用することができる。また上記インバータ装置のブリッジ回路は、６個の電力半導体素子で構成されるが、上下一対の電力半導体素子で１つのモジュールが形成される。
【００２０】
ＩＧＢＴ素子４０２のコレクタ（Ｃ）が高圧端子４０１に接続されている。ＩＧＢＴ素子４０２のエミッタ（Ｅ）がＩＧＢＴ素子４０４のコレクタ（Ｃ）に接続され、この接続点が出力端子４０５に接続されている。さらにＩＧＢＴ素子４０４のエミッタ（Ｅ）は上記低圧端子４０３に接続されている。
【００２１】
上記の２つのＩＧＢＴ素子４０２，４０４の各々のゲート（Ｇ）とエミッタ（Ｅ）の間に信号コネクタ４０６，４０７が接続される。各信号コネクタ４０６，４０７の入力端子間には、適宜なタイミングでＩＧＢＴ素子４０２，４０４をオン・オフ動作させるための駆動制御用矩形パルス信号４０８が入力される。また２つのＩＧＢＴ素子４０２，４０４の各々のエミッタ（Ｅ）とコレクタ（Ｃ）の間に整流用のダイオード素子４０９，４１０が接続されている。
【００２２】
次に図１〜図３を参照して、上記の電気回路構成を有するＩＧＢＴモジュールの物理的な構造を説明する。
【００２３】
図１において、一点鎖線で示されたブロック１１は、ＩＧＢＴモジュール１２を形成するパッケージの外観形状を示している。ブロック１１は実質的には樹脂によるモールド部分である。図１で実線で示されている部分が配線板の物理的構造部分である。なお図４で説明した電気回路の各要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付している。
【００２４】
図１において、符号４０１で示す部分が上記高圧端子、符号４０３で示す部分が上記低圧端子、符号４０５で示す部分が上記出力端子である。また符号４０６，４０７はそれぞれ上記の信号コネクタである。さらに符号４０２，４０４の部分が上記ＩＧＢＴ素子であり、符号４０９，４１０の部分が上記ダイオード素子である。図１〜図３で、ＩＧＢＴ素子４０２，４０４は縦型構造を有し、上面にエミッタとゲートが形成され、下面にコレクタが形成され、またダイオード素子４０９，４１０は上面にアノードが形成され、下面にカソードが形成されている。
【００２５】
高圧端子４０１は、高圧バスバー２１の一端部をなし、ブロック１１の外側に延設された高圧バスバー２１の外側端部である。高圧バスバー２１は、全体として長方形のプレート形状をなす配線部材であり、高圧端子４０１側に配置される配線部材である。高圧バスバ−２１は、図１および図３に示されるごとく、高圧端子４０１よりも所定距離分だけ平坦プレート状の形状に形成され、途中から下方へ折り曲げられており、さらに図３中右半部は平坦プレート状の形状に形成されている。図３等に示されるように、高圧バスバー２１の高圧端子４０１の箇所には孔２１ａが形成され、右半部２１ｂは絶縁層２２の上に固定されている。絶縁層２２は、例えばエポキシまたは絶縁酸化膜である。
【００２６】
低圧端子４０３は、低圧バスバー２３の一端部をなし、ブロック１１の外側に延設された低圧バスバー２３の外側端部である。低圧バスバー２３は、同様に全体として長方形のプレート形状をなす配線部材であり、低圧端子４０３側に配置される配線部材である。低圧バスバ−２３は、図１および図２に示されるごとく、低圧端子４０３よりも所定距離分だけ平坦プレート状の形状に形成され、途中から若干下方へ折り曲げられており、絶縁層２２の上に固定されている。図２等に示されるように、低圧バスバー２３の低圧端子４０３の箇所には孔２３ａが形成されている。
【００２７】
出力端子４０５は、出力バスバー２４の一端部をなし、ブロック１１の外側に延設された出力バスバー２４の外側端部である。出力バスバー２４は、全体としてほぼ長形で主たる部分はＹ字型のプレート形状を有している。また出力バスバー２４の出力端子４０５の箇所には孔２４ａが形成されている。
【００２８】
ＩＧＢＴモジュール１２では、図１〜図３に示されるごとく、配線部材として、第１金属配線板２４−１、第２金属配線板２４−２、第３金属配線板２４−３、第４金属配線板２４−４を有している。これらの第１から第４の金属配線板は、上記出力バスバー２４を形成する配線要素である。特に出力バスバ−２４のＹ字型部分は、第３金属配線板２４−３と第４金属配線板２４−４によって形成されている。
【００２９】
上記において、高圧バスバー２１のプレート形状の高圧端子４０１、低圧バスバー２３のプレート形状の低圧端子４０３、出力バスバー２４のプレート形状の出力端子４０５は、ＩＧＢＴモジュール１２における同一側の箇所にて、同一平面上に配置されるように並置されている。さらに出力端子４０５は、高圧端子４０１と低圧端子４０３の間の電流経路における中間位置に位置するように配置されている。これにより、高圧端子４０１からハイサイドのＩＧＢＴ要素４０２を通って出力端子４０５に至るまでの電流経路の長さと、出力端子４０５からローサイドのＩＧＢＴ素子４０４を通って低圧端子４０３に至るまでの電流経路の長さとがほぼ等しくなる。これにより、さらに高圧側と低圧側の電気特性がほぼ等しくなり、モータの出力特性が良くなるという利点が生じる。また、仮に出力端子４０５を、高圧端子４０１および低圧端子４０３に対して反対側に配置しようとすると、出力端子４０５を折り曲げて反対側に延長する必要がある。そのため、出力端子を形成する部材が長くなり、インダクタンスの低減に関係ない配線長が長くなるため、抵抗が大きくなるという不具合をもたらす。本実施形態の出力端子４０５では、このような不具合を生じないという利点を有する。
【００３０】
なお上記の高圧バスバー２１、低圧バスバー２３、出力バスバー２４の各バスバーのプレート形状については、幅が例えば２０ｍｍであり、厚みは例えば０．５ｍｍである。
【００３１】
次にＩＧＢＴ素子４０２，４０４とダイオード素子４０９，４１０に関する電気的な接続関係について説明する。この接続関係は、高圧バスバー２１、低圧バスバー２３、出力バスバー２４、および第１から第４の金属配線板２４−１，２４−２，２４−３，２４−４の配線部材による配線によって作られる。
【００３２】
高圧側（ハイサイド）のＩＧＢＴ素子４０２とダイオード素子４０９は、高圧バスバー２１の上に取り付けられている。ＩＧＢＴ素子４０２とダイオード素子４０９の各々の下面、すなわちＩＧＢＴ素子４０２のコレクタ側の面とダイオード素子４０９のカソード側の面は、高圧バスバー２１に半田等で接合されている。ダイオード素子４０９は高圧端子４０１から遠い位置に配置され、ＩＧＢＴ素子４０２は高圧端子４０１に近い位置に配置されている。高圧バスバー２１は高圧端子４０１に接続される配線部材であり、高圧バスバー２１にはダイオード素子４０９のカソードとＩＧＢＴ素子４０２のコレクタのそれぞれが電気的に接続されている。
【００３３】
上記のダイオード素子４０９とＩＧＢＴ素子４０２の上側には所要の間隔で第３金属配線板２４−３が配置される。第３金属配線板２４−３はほぼプレート形状を有し、一端は出力バスバ−２４につながっている。第３金属配線板２４−３の他端にはネジ２５で第１金属配線板２４−１が結合されている。なおネジ２５による当該結合部分は、その他の手段として、超音波接合、半田接合、カシメ等を用いて結合するようにしてもよい。さらに、図３に示すように、上記のダイオード素子４０９とＩＧＢＴ素子４０２の各上面、すなわちダイオード素子４０９のアノード、ＩＧＢＴ素子４０２のエミッタおよびゲートのそれぞれはボンディングワイヤ２６により第１金属配線板２４−１に接続されている。
【００３４】
低圧側（ローサイド）のＩＧＢＴ素子４０４とダイオード素子４１０は、図２に示すごとく、絶縁層２２の上に固定された第２金属配線板２４−２の上に取り付けられている。ＩＧＢＴ素子４０４とダイオード素子４１０の各々の下面、すなわちＩＧＢＴ素子４０４のコレクタ側の面とダイオード素子４１０のカソード側の面は、第２金属配線板２４−２に半田等で接合されている。低圧バスバー２３は低圧端子４０３に接続される配線部材であり、低圧バスバー２３は、ダイオード素子４１０の上面のアノード、ＩＧＢＴ素子４０４の上面のエミッタおよびゲートのそれぞれと、ボンディングワイヤ２７により接続されている。ダイオード素子４１０は低圧端子４０３に近い位置に配置され、ＩＧＢＴ素子４０４は低圧端子４０３から遠い位置に配置されている。
【００３５】
第２金属配線板２４−２は、ダイオード素子４１０の下面のカソード、ＩＧＢＴ素子４０４のコレクタおよびゲートに、電気的に接続されている。第２金属配線板２４−２の一端はネジ２８で上記の第４金属配線板２４−４に結合されている。なおネジ２８による当該結合部分は、その他の手段として、超音波接合、半田接合、カシメ等を用いて結合するようにしてもよい。
【００３６】
第１金属配線板２４−１と第３金属配線板２４−３の結合部、第２金属配線板２４−２と第４金属配線板２４−４の結合部について説明する。
【００３７】
上記の各結合部に関して、図２または図３に示されるように、第３金属配線板２４−３の結合側端部と第４金属配線板２４−４の結合側端部は、それぞれ、下向き段差を形作るＬ字状の曲げ部として形成されている。第３金属配線板２４−３の結合側端部と第４金属配線板２４−４の結合側端部は、それぞれ、図２または図３に示されるように、Ｌ字を形成する縦部Ａ−１と横部Ａ−２を有している。横部Ａ−２は、対応する金属配線板の結合端部に接触し、接合される部分である。縦部Ａ−１については、その縦方向の長さを変えることにより、ボンディングワイヤ２６と第３金属配線板２４−３との間の間隙、またはボンディングワイヤ２７と第４金属配線板２４−４との間の間隙を変えることが可能となる。
【００３８】
なお、下側に位置する第１金属配線板２４−１の結合側端部と第２金属配線板２４−２の結合側端部のそれぞれに対して、上向き段差を形作るＬ字状曲げ部として形成すると、上記と同様な横部とヒートシンク３２との間の隙間が広がり、超音波接合、カシメ等の接合のためのチップヘッドを配置しやすくなる。
【００３９】
上記においてハイサイドのＩＧＢＴ素子４０２とダイオード素子４０９の高圧端子４０１に対する配置関係、ローサイドのＩＧＢＴ素子４０４とダイオード素子４１０の低圧端子４０３に対する配置関係は、各々の端子に対して反対の遠近位置関係にある。
【００４０】
この場合に、ダイオード素子に比べてＩＧＢＴ素子に流れる電流の割合が多くなる半導体装置の駆動を行う場合、一方の半導体チップのＩＧＢＴ素子は高圧バスバーで高圧端子に対して近い側に配置され、他方の半導体チップのＩＧＢＴ素子は第２金属配線板で低圧端子に対して遠い側に配置される。他方、ダイオード素子に比べてＩＧＢＴ素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体装置の駆動を行う場合には、一方の半導体チップのＩＧＢＴ素子は高圧バスバーで高圧端子に対して遠い側に配置され、他方の半導体チップのＩＧＢＴ素子は第２金属配線板で低圧端子に対して近い側に配置されることになる。
【００４１】
なお図２および図３に示すように、絶縁層２２の下側、すなわちＩＧＢＴモジュール１２を形成するブロック１１の下側にはヒートシンク３２が設けられている。ヒートシンク３２は図１では省略されている。
【００４２】
上記構造を有するＩＧＢＴモジュール１２において、高圧端子４０１側のＩＧＢＴ素子４０２とダイオード素子４０９は高圧側（ハイサイド）の半導体チップを形成し、低圧端子４０３側のＩＧＢＴ素子４０４とダイオード素子４１０は低圧側（ローサイド）の半導体チップを形成している。これらの一対の半導体チップは、物理的な位置関係として、同一平面上に並置された関係にある。
【００４３】
上記構造では、各半導体チップに対して平行に配置された高圧バスバー２１および低圧バスバー２３と、第１金属配線板２４−１および第３金属配線板２４−３とは、すべて平行な位置関係になり、かつそれらの距離も最小に設定されている。さらに高圧側アームのバスバー構造と低圧側アームのバスバー構造とは、半導体チップに対して上下関係を逆にしており、対称的な配置関係になっている。このため、回路インダクタンスや回路抵抗等の電気的特性が高圧側アームと低圧側アームで共に同じとなっている。
【００４４】
上記において、第３金属配線板２４−３は、ボンディングワイヤ２６に対して所定間隔だけ離間すると共に、高圧バスバー２１に平行に配置する金属配線板である。また第４金属配線板２４−４は、第２金属配線板２４−２の端部から折り返して連結され、ボンディングワイヤ２７に対して所定間隔だけ離間すると共に、第２金属配線板２４−２に平行に配置する金属配線板である。
【００４５】
なお上記の構造において、第１金属配線板２４−１および第３金属配線板２４−３の間と、第２金属配線板２４−２および第４金属配線板２４−４の間のそれぞれに任意の厚みを有する金属スペーサを備えることもできる。この構成によれば、第３金属配線板２４−３とボンディングワイヤ２６との間の間隙、および第４金属配線板２４−４とボンディングワイヤ２７との間の間隙を適宜に調整することができる。
【００４６】
上記の高圧バスバー２１、低圧バスバー２３、出力バスバー２４、第１から第４の金属配線板２４−１〜２４−４による配線経路を示すと、図５のごとくなる。図５で明らかなように、高圧側の半導体チップ（ＩＧＢＴ素子４０２とダイオード素子４０９）と低圧側の半導体チップ（ＩＧＢＴ素子４０４とダイオード素子４１０）のそれぞれで、配線経路に流れる電流の向きが逆になるように配線されている。
【００４７】
ＩＧＢＴモジュール１２における上記の配線板経路の構成によって、主回路のインダクタンスを大幅に低減し、相互インダクタンスによる無誘導の効果を生じさせている。
【００４８】
次に、上記のＩＧＢＴモジュール１２の製造方法の一例を概説する。
【００４９】
まず高圧側の半導体チップ（ＩＧＢＴ素子４０２とダイオード素子４０９）を高圧バスバー２１に、低圧側の半導体チップ（ＩＧＢＴ素子４０４とダイオード素子４１０）を第２金属配線板２４−２に、それぞれ、リフロー炉でダイボンドする。
次に、ヒートシンク３２の上面に絶縁層２２を介して高圧バスバー２１と第２金属配線板２４−２をセットする。
次に、ヒートシンク３２の上面にワイヤボンド治具をセットし、ワイヤボンド治具の上に第１金属配線板２４−１および低圧バスバー２３を配置する。
次に、ヒートシンク３２の上面に信号コネクタ４０６，４０７を接着する。
次に、主電力ワイヤと信号ワイヤをワイヤ・ボンディングする。
次に、端子（高圧バスバー、低圧バスバー、出力バスバー）を端子把持治具にセットした後、ワイヤボンド治具を取り外す。
最後に樹脂モールド（ブロック１１）を行う。
【００５０】
上記の製造方法によれば、第１金属配線板２４−１と第３金属配線板２４−３がそれぞれ別部材で作られ、また第２金属配線板２４−２と第４金属配線板２４−４がそれぞれ別部材で作られるようにしているので、ワイヤ・ボンディングを行い易いという利点を有している。
【００５１】
また上記の実施形態の説明では、半導体装置で使用される電力用半導体素子をＮチャンネル型のＩＧＢＴ素子とした。この場合、同一平面に並置された一対の半導体チップの関係において、各半導体チップの電力用半導体素子がＩＧＢＴ素子（Ｎチャンネル型）であり、さらに、一方の半導体チップの一面はコレクタ側の面、他面はエミッタ側の面となり、他方の半導体チップの一面はエミッタ側の面、他面はコレクタ側の面となる。
また電力用半導体素子としてＩＧＢＴ素子の以外のその他の任意の電力用半導体素子を使用する場合には、その一面と他面は、上記ＩＧＢＴ素子の上記の各面に対して機能的に対応する面となる。例えばＮチャンネルのＭＯＳ−ＦＥＴの場合には、ＩＧＢＴ素子のコレクタは「ドレイン」に対応し、ＩＧＢＴ素子のエミッタは「ソース」に対応する。
【００５２】
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、電動車両の駆動用モータを駆動するインバータ装置の半導体素子モジュール構造として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の外観を示し、特にＩＧＢＴモジュールのモジュール構造の外観図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１で示したＩＧＢＴモジュールの電気回路の回路構成図である。
【図５】図１で示したＩＧＢＴモジュールの配線の特徴的関係をイメージ的に示した回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１      ブロック（樹脂モールド）
１２      ＩＧＢＴモジュール
２１      高圧バスバー
２２      絶縁膜
２３      低圧バスバー
２４      出力バスバー
２４−１  第１金属配線板
２４−２  第２金属配線板
２４−３  第３金属配線板
２４−４  第４金属配線板
４０２，４０４    ＩＧＢＴ素子
４０９，４１０    ダイオード素子
【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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