(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極（１２）を有する半導体チップ（１１）と、
前記電極と電気的に接続される金属部材（１３）と、
前記金属部材から延設され、外部の接続部材と接続される端子（１４）と、
を備える半導体装置であって、
前記端子として、前記金属部材側の端部である一端から所定の範囲に形成された拡幅部（１４１ａ，１４３ａ）を有する端子を含み、
前記一端の厚みが、前記一端と反対の他端よりも厚く、且つ、前記拡幅部において最大とされていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記拡幅部における前記一端と反対の他端の幅は、前記拡幅部において最も狭い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】
前記拡幅部の幅は、前記金属部材に近づくほど広くなっていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップを封止する封止樹脂体（１７）をさらに備え、
前記端子は、前記封止樹脂体の側面から外部に突出し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】
前記拡幅部における前記一端の幅は、前記端子における前記封止樹脂体の側面位置の幅よりも広いことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記拡幅部を有する端子は、前記封止樹脂体の外部に配置され、前記接続部材が接続される接続部（１４１ｃ，１４３ｃ）をさらに有し、
前記拡幅部の幅は、前記接続部の幅以上とされていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体チップとして第１半導体チップ（１１１）及び第２半導体チップ（１１２）を含み、第１半導体チップ及び第２半導体チップが、一面と、前記一面と厚み方向において反対の裏面の両方に前記電極をそれぞれ有するとともに、前記厚み方向に直交する一方向に並んで配置され、
前記金属部材として、前記第１半導体チップにおける前記一面側の電極と電気的に接続される第１ヒートシンク（１３１）と、前記第１半導体チップにおける前記裏面側の電極と電気的に接続される第２ヒートシンク（１３３）と、前記第２半導体チップにおける前記一面側の電極と電気的に接続されるとともに、前記第２ヒートシンクと電気的に接続される第３ヒートシンク（１３２）と、前記第２半導体チップにおける前記裏面側の電極と電気的に接続される第４ヒートシンク（１３４）と、を含み、
前記端子として、前記第１ヒートシンクから延設された第１主端子（１４１）と、前記第２ヒートシンク及び前記第３ヒートシンクの少なくとも一方から延設された第２主端子（１４３）と、前記第４ヒートシンクから延設された第３主端子（１４２）と、を含み、前記第１主端子、前記第２主端子、及び前記第３主端子が、前記一方向に並んで配置されるとともに同一の前記側面から外部に突出する請求項４〜６いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記第１主端子、前記第２主端子、及び前記第３主端子のうち、前記一方向の両端に位置する２つの前記端子が、前記拡幅部を有することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップと、半導体チップの電極と電気的に接続される金属部材と、金属部材から延設され、外部の接続部材と接続される端子と、を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、半導体チップ（半導体素子）と、半導体チップの電極と電気的に接続される金属部材（厚板部）と、金属部材から延設され、外部の接続部材と接続される端子（高電位側電源出力端子、低電位側電源出力端子、出力端子）と、を備える半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３５０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体装置では、端子が、所定幅を有して金属部材から延設されている。このように端子幅が一定であるため、接続部材を介して外部から端子に振動が伝達されると、端子が振動してしまう。これにより、端子の根元付近に応力が集中し、端子による接続信頼性が低下する虞がある。
【０００５】
また、金属部材と端子との電流経路において、端子の根元付近で電流経路の幅が急激に変化し、電流密度が高くなる。このように電流集中が生じると、インダクタンスが高くなる。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、端子の振動を抑制しつつ電流集中を抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
開示された発明のひとつは、電極（１２）を有する半導体チップ（１１）と、電極と電気的に接続される金属部材（１３）と、金属部材から延設され、外部の接続部材と接続される端子（１４）と、を備える半導体装置であって、端子として、金属部材側の端部である一端から所定の範囲に形成された拡幅部（１４１ａ，１４３ａ）を有する端子を含み、一端の厚みが、一端と反対の他端よりも厚く、且つ、拡幅部において最大とされていることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、拡幅部を有する端子は、端子における一端側の部分、すなわち端子の金属部材に対する根元部分が補強されている。したがって、外部から振動伝達にともない端子が振動するのを抑制することができる。
【００１０】
また、拡幅部を有する端子は、金属部材との間で電流経路の幅の変化が従来よりも低減されている。したがって、端子における一端側の部分での電流集中を抑制することができる。以上により、端子の振動を抑制しつつ電流集中を抑制することができる。
【００１１】
開示された他の発明のひとつは、拡幅部の幅が、金属部材に近づくほど広くなっていることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、拡幅部の幅が金属部材に向けて徐々に広がっているので、電流集中をより効果的に抑制することができる。また、外部から振動が伝達されたときに、一点に応力が集中しにくいため、接続信頼性をより向上することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の半導体装置が適用される電力変換装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】半導体装置において、封止樹脂体を省略した平面図である。
【図４】図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】拡幅部周辺を拡大した斜視図である。
【図６】第２実施形態に係る半導体装置において、拡幅部周辺を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、半導体チップの厚み方向をＺ方向と示す。Ｚ方向に直交し、上アームを構成する半導体チップと下アームを構成する半導体チップの並び方向をＸ方向と示す。このＸ方向が、厚み方向に直交する一方向に相当する。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面が、Ｚ方向に直交する面であり、特に断わりのない限り、ＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。
【００１５】
（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、半導体装置が適用される電力変換装置の一例について説明する。
【００１６】
図１に示す電力変換装置１は、直流電源２から供給される直流電圧を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ３に出力するように構成されている。このような電力変換装置１は、例えば電気自動車やハイブリッド車に搭載される。なお、電力変換装置１は、モータ３により発電された電力を、直流に変換して直流電源２（バッテリ）に充電することもできる。このため、モータ３は、モータジェネレータとも称される。図１に示す符号４は、平滑コンデンサである。
【００１７】
電力変換装置１は、三相インバータを有している。三相インバータは、直流電源２の正極（高電位側）に接続された高電位電源ライン５と、負極（低電位側）に接続された低電位電源ライン６との間に設けられた三相分の上下アームを有している。そして、各相の上下アームが、それぞれ半導体装置１０によって構成されている。
【００１８】
半導体装置１０は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴと示す）と、該ＩＧＢＴに逆並列に接続された還流ダイオード（以下、ＦＷＤと示す）と、を備えている。本実施形態では、後述する半導体チップ１１に、ＩＧＢＴ及びＦＷＤが形成されている。しかしながら、ＩＧＢＴとＦＷＤが別チップに構成されても良い。本実施形態では、ｎチャネル型のＩＧＢＴを採用している。ＦＷＤのカソード電極は、コレクタ電極と共通化され、アノード電極はエミッタ電極と共通化されている。
【００１９】
半導体装置１０において、上アーム側のＩＧＢＴのコレクタ電極は高電位電源ライン５と電気的に接続され、エミッタ電極はモータ３への出力ライン７に接続されている。一方、下アーム側のＩＧＢＴのコレクタ電極は出力ライン７に接続され、エミッタ電極は低電位電源ライン６と電気的に接続されている。
【００２０】
なお、電力変換装置１は、上記した三相インバータに加えて、直流電源２から供給される直流電圧を昇圧する昇圧コンバータ、三相インバータや昇圧コンバータを構成するスイッチング素子の動作を制御する制御部を有してもよい。
【００２１】
次に、図２〜図４に基づき、半導体装置１０の概略構成について説明する。図３は、図２に対して、封止樹脂体を省略した図である。
【００２２】
図２〜図４に示すように、半導体装置１０は、電極１２を有する半導体チップ１１と、電極１２と電気的に接続されるヒートシンク１３と、ヒートシンク１３から延設され、外部の接続部材と接続される主端子１４と、を備えている。半導体装置１０は、主端子１４として、上記した高電位電源ライン５に接続される高電位電源端子１４１と、低電位電源ライン６に接続される低電位電源端子１４２と、出力ライン７に接続される出力端子１４３と、を有している。以下、高電位電源端子１４１をＰ端子１４１とも称する。同様に、低電位電源端子１４２についてはＮ端子１４２、出力端子１４３についてはＯ端子１４３とも称する。この主端子１４が、特許請求の範囲に記載の「端子」に相当し、そのうち、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３が、「拡幅部を有する端子」に相当する。また、Ｐ端子１４１が、「第１主端子」に相当し、Ｏ端子１４３が「第２主端子」に相当し、Ｎ端子１４２が「第３主端子」に相当する。
【００２３】
さらに本実施形態の半導体装置１０は、ヒートシンク１３と半導体チップ１１の間に介在し、ヒートシンク１３と半導体チップ１１とを電気的且つ熱的に中継するターミナル１５と、信号端子１６と、半導体チップ１１などを封止する封止樹脂体１７と、を備えている。半導体装置１０は、ターミナル１５として、上アーム側の半導体チップ１１（１１１）に対応するターミナル１５１と、下アーム側の半導体チップ１１（１１２）に対応するターミナル１５２と、を有している。
【００２４】
半導体装置１０は、上記した主端子１４として、上記した高電位電源ライン５に接続される高電位電源端子１４１と、低電位電源ライン６に接続される低電位電源端子１４２と、出力ライン７に接続される出力端子１４３と、を有している。以下、高電位電源端子１４１をＰ端子１４１とも称する。同様に、低電位電源端子１４２についてはＮ端子１４２、出力端子１４３についてはＯ端子１４３とも称する。
【００２５】
半導体チップ１１は、ＳｉやＳｉＣなどの半導体基板に、ＩＧＢＴと該ＩＧＢＴに逆並列に接続されるＦＷＤが形成されてなる。すなわち、半導体チップ１１には、ＲＣ（Reverse Conducting）−ＩＧＢＴが形成されている。ＩＧＢＴ及びＦＷＤは、半導体チップ１１の厚み方向、すなわちＺ方向に電流を流すように所謂縦型構造をなしている。半導体チップ１１は、厚み方向（Ｚ方向）における一面側に、電極１２としてコレクタ電極１２ａを有し、コレクタ電極形成面と反対の裏面にエミッタ電極１２ｂを有している。コレクタ電極１２ａは、半導体チップ１１の一面のほぼ全面に形成されている。エミッタ電極１２ｂは、半導体チップ１１の裏面のうち、アクティブ領域に形成されている。裏面において、アクティブ領域とは異なる周辺領域には、ゲート電極に電気的に接続されたパッドを含む複数のパッドが設けられている。
【００２６】
本実施形態では、半導体装置１０が、半導体チップ１１として、上アーム側のＩＧＢＴ及びＦＷＤが形成された半導体チップ１１１と、下アーム側のＩＧＢＴ及びＦＷＤが形成された半導体チップ１１２と、を有している。半導体チップ１１１が、特許請求の範囲に記載の「第１半導体チップ」に相当し、半導体チップ１１２が「第２半導体チップ」に相当する。これら半導体チップ１１１，１１２は、互いにほぼ同じ平面形状、具体的には平面略矩形状をなすとともに、互いにほぼ同じ大きさとほぼ同じ厚みを有している。半導体チップ１１１，１１２は、コレクタ電極１２ａをＺ方向における互いに同じ側にして配置されている。そして、半導体チップ１１１，１１２は、Ｚ方向においてほぼ同じ高さに位置するとともに、Ｘ方向において横並びで配置されている。
【００２７】
ヒートシンク１３は、対応する半導体チップ１１の電極１２と電気的に接続されて、半導体チップ１１を外部機器と電気的に接続する機能、すなわち配線としての機能を果たす。加えて、半導体チップ１１の生じる熱を半導体装置１０の外部に放熱する機能も果たす。このため、ヒートシンク１３は、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、銅などの金属材料を用いて形成されている。ヒートシンク１３が、特許請求の範囲に記載の「金属部材」に相当する。
【００２８】
本実施形態では、半導体装置１０が、ヒートシンク１３として、半導体チップ１１のコレクタ電極１２ａ側に配置されるヒートシンク１３１，１３２と、半導体チップ１１のエミッタ電極１２ｂ側に配置されるヒートシンク１３３，１３４と、を有している。半導体チップ１１１のコレクタ電極１２ａ側にヒートシンク１３１が配置され、エミッタ電極１２ｂ側にヒートシンク１３３が配置されている。したがって、ヒートシンク１３１が、特許請求の範囲に記載の「第１ヒートシンク」に相当し、ヒートシンク１３３が「第２ヒートシンク」に相当する。また、半導体チップ１１２のコレクタ電極１２ａ側にヒートシンク１３２が配置され、エミッタ電極１２ｂ側にヒートシンク１３４が配置されている。したがって、ヒートシンク１３２が、特許請求の範囲に記載の「第３ヒートシンク」に相当し、ヒートシンク１３４が「第４ヒートシンク」に相当する。各ヒートシンク１３（１３１，１３２，１３３，１３４）は、平面略矩形状をなしている。
【００２９】
ヒートシンク１３１は、半導体チップ１１１のコレクタ電極１２ａ側に配置されており、Ｚ方向からの投影視において、半導体チップ１１１（コレクタ電極１２ａ）を内包するように設けられている。ヒートシンク１３１の一面１３１ａと半導体チップ１１１のコレクタ電極１２ａとの間にはんだ１８が介在しており、このはんだ１８により、ヒートシンク１３１と半導体チップ１１１のコレクタ電極１２ａとが、電気的且つ熱的に接続されている。なお、封止樹脂体１７のＺ方向における一面１７ａ及び一面１７ａと反対の裏面１７ｂのうち、一面１７ａから、ヒートシンク１３１における一面１３１ａと反対の放熱面１３１ｂが露出されている。放熱面１３１ｂは、一面１７ａと略面一とされている。
【００３０】
ヒートシンク１３１には、図３に示すようにＰ端子１４１が連結されている。すなわち、ヒートシンク１３１にＰ端子１４１が電気的に接続されている。Ｐ端子１４１は、ヒートシンク１３１と一体的に形成されてもよいし、ヒートシンク１３１とは別部材を接続したものでもよい。本実施形態では、Ｐ端子１４１がヒートシンク１３１と一体的に形成されている。Ｐ端子１４１の厚みはヒートシンク１３１よりも薄く、Ｐ端子１４１は、ヒートシンク１３１の側面のひとつからＹ方向に延設されて、図２に示すように封止樹脂体１７の側面１７ｃから外部に突出している。
【００３１】
ヒートシンク１３２は、Ｘ方向においてヒートシンク１３１に並設されている。ヒートシンク１３２は、半導体チップ１１２のコレクタ電極１２ａ側に配置されており、Ｚ方向からの投影視において、半導体チップ１１２（コレクタ電極１２ａ）を内包するように設けられている。ヒートシンク１３２の一面１３２ａと半導体チップ１１２のコレクタ電極１２ａとの間にはんだ１９が介在しており、このはんだ１９により、ヒートシンク１３２と半導体チップ１１２のコレクタ電極１２ａとが、電気的且つ熱的に接続されている。なお、封止樹脂体１７の一面１７ａから、ヒートシンク１３２における一面１３２ａと反対の放熱面１３２ｂが露出されている。放熱面１３２ｂも、一面１７ａと略面一とされている。
【００３２】
ヒートシンク１３２は、図３及び図４に示すように、継ぎ手部１３２ｃを有している。継ぎ手部１３２ｃは、ヒートシンク１３２の他の部分（本体部）よりも薄く設けられている。また、継ぎ手部１３２ｃは、ヒートシンク１３２の側面のひとつから、屈曲部を２箇所有してヒートシンク１３３に向けて延設されている。
【００３３】
ヒートシンク１３２には、図３に示すようにＯ端子１４３が連結されている。すなわち、ヒートシンク１３２にＯ端子１４３が電気的に接続されている。Ｏ端子１４３は、ヒートシンク１３２と一体的に形成されてもよいし。ヒートシンク１３２とは別部材を接続したものでもよい。本実施形態では、Ｏ端子１４３がヒートシンク１３２と一体的に形成されている。Ｏ端子１４３の厚みはヒートシンク１３２よりも薄く、Ｏ端子１４３は、ヒートシンク１３２の側面のひとつからＹ方向に延設されて、Ｐ端子１４１と同じ側面１７ｃから外部に突出している。
【００３４】
ヒートシンク１３３は、半導体チップ１１１のエミッタ電極１２ｂ側に配置されており、Ｚ方向からの投影視において、半導体チップ１１１を内包するように設けられている。ヒートシンク１３３の一面１３３ａと半導体チップ１１１のエミッタ電極１２ｂとの間には、ターミナル１５１が介在している。信号端子１６と半導体チップ１１１のパッドとをボンディングワイヤ２０により接続するための高さが、ターミナル１５１によって確保される。ターミナル１５１は、半導体チップ１１１のエミッタ電極１２ｂとヒートシンク１３３とを電気的且つ熱的に中継するために、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。ターミナル１５１は、半導体チップ１１１のエミッタ電極１２ｂに対向配置され、はんだ２１を介して、エミッタ電極１２ｂと電気的に接続されている。
【００３５】
ヒートシンク１３３は、Ｚ方向からの投影視において、その大部分がヒートシンク１３１と重なるように設けられている。このヒートシンク１３３は、ターミナル１５１における半導体チップ１１１と反対の面に対向配置されており、ヒートシンク１３３の一面１３３ａとターミナル１５１とが、はんだ２２を介して電気的に接続されている。なお、封止樹脂体１７の裏面１７ｂから、ヒートシンク１３３における一面１３３ａと反対の放熱面１３３ｂが露出されている。放熱面１３３ｂは、裏面１７ｂと略面一とされている。
【００３６】
ヒートシンク１３３は、図３及び図４に示すように、継ぎ手部１３３ｃを有している。継ぎ手部１３３ｃは、ヒートシンク１３３の他の部分（本体部）よりも薄く設けられている。また、継ぎ手部１３３ｃは、ヒートシンク１３３の側面のひとつから、Ｘ方向であってヒートシンク１３４側に延設されている。そして、継ぎ手部１３３ｃの先端部分と継ぎ手部１３２ｃの先端部分とがＺ方向において対向し、はんだ２３を介して電気的に接続されている。
【００３７】
ヒートシンク１３４は、半導体チップ１１２のエミッタ電極１２ｂ側に配置されており、Ｚ方向からの投影視において、半導体チップ１１２を内包するように設けられている。ヒートシンク１３４の一面１３４ａと半導体チップ１１２のエミッタ電極１２ｂとの間には、ターミナル１５２が介在している。信号端子１６と半導体チップ１１２のパッドとをボンディングワイヤ２０により接続するための高さが、ターミナル１５２によって確保される。ターミナル１５２は、半導体チップ１１２のエミッタ電極１２ｂとヒートシンク１３４とを電気的且つ熱的に中継するために、電気伝導性及び熱伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。ターミナル１５２は、半導体チップ１１２のエミッタ電極１２ｂに対向配置され、はんだ２４を介して、エミッタ電極１２ｂと電気的に接続されている。
【００３８】
ヒートシンク１３４は、Ｚ方向からの投影視において、その大部分がヒートシンク１３２と重なるように設けられている。このヒートシンク１３４は、ターミナル１５２における半導体チップ１１２と反対の面に対向配置されており、ヒートシンク１３４の一面１３４ａとターミナル１５２とが、はんだ２５を介して電気的に接続されている。なお、封止樹脂体１７の裏面１７ｂから、ヒートシンク１３４における一面１３４ａと反対の放熱面１３４ｂが露出されている。放熱面１３４ｂも、裏面１７ｂと略面一とされている。
【００３９】
ヒートシンク１３４は、図３に示すように、継ぎ手部１３４ｃを有している。継ぎ手部１３４ｃは、ヒートシンク１３４の他の部分（本体部）よりも薄く設けられている。また、継ぎ手部１３４ｃは、ヒートシンク１３４の側面のひとつからＸ方向であってヒートシンク１３３側に延設されている。継ぎ手部１３４ｃは、継ぎ手部１３３ｃとＹ方向にずれて設けられている。
【００４０】
この継ぎ手部１３４ｃには、図３に示すようにＮ端子１４２が電気的に接続されている。Ｎ端子１４２は、Ｙ方向に延設されて、封止樹脂体１７におけるＰ端子１４１及びＯ端子１４３と同じ側面１７ｃから外部に突出している。なお、これら主端子１４（１４１，１４２，１４３）における封止樹脂体１７からの突出部分は、Ｚ方向において互いにほぼ同じ位置に配置されている。また、Ｙ方向において、Ｐ端子１４１、Ｎ端子１４２、Ｏ端子１４３の順に並んで配置されている。
【００４１】
信号端子１６は、対応する半導体チップ１１（１１１，１１２）のパッドに、ボンディングワイヤ２０を介して電気的に接続されている。信号端子１６は、図２及び図３に示すようにＹ方向に延設されており、封止樹脂体１７の側面のうち、側面１７ｃと反対の側面１７ｄから外部に突出している。
【００４２】
封止樹脂体１７は、電極１２を含む半導体チップ１１（１１１，１１２）、ヒートシンク１３（１３１，１３２，１３３，１３４）の一部、主端子１４（１４１，１４２，１４３）の一部、ターミナル１５（１５１，１５２）、及び信号端子１６の一部を一体的に封止している。この封止樹脂体１７は、たとえば、エポキシ系樹脂からなり、トランスファモールド法により成形されている。図２に示すように、封止樹脂体１７は平面矩形状をなしており、Ｘ方向に略平行な側面１７ｃから、主端子１４であるＰ端子１４１、Ｎ端子１４２、及びＯ端子１４３が引き出されている。また、側面１７ｃと反対の側面１７ｄから、信号端子１６が引き出されている。
【００４３】
このように構成される半導体装置１０は、２つの半導体チップ１１を備える所謂２ｉｎ１パッケージとなっている。また、半導体チップ１１のＺ方向両側にヒートシンク１３が存在し、半導体チップ１１の熱を両側に放熱できるようになっている。具体的には、上アーム側において、Ｚ方向の配置が、封止樹脂体１７の一面１７ａ側から、ヒートシンク１３１、はんだ１８、半導体チップ１１１、はんだ２１、ターミナル１５１、はんだ２２、ヒートシンク１３３の順となっている。一方、下アーム側において、Ｚ方向の配置が、一面１７ａ側から、ヒートシンク１３２、はんだ１９、半導体チップ１１２、はんだ２４、ターミナル１５２、はんだ２５、ヒートシンク１３４の順となっている。すなわち、上アームと下アームとで、Ｚ方向の並びが同じとなっている。
【００４４】
次に、図３及び図５に基づき、主端子１４について説明する。なお、以下において幅とは、主端子１４の延設方向（Ｙ方向）及び厚み方向（Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ方向）の長さを示す。図３では、形成範囲を明確にするため、後述する拡幅部１４１ａ，１４３ａにハッチングを施している。
【００４５】
図３及び図５に示すように、Ｘ方向に並んで配置された３つの主端子１４のうち、両端に位置するＰ端子１４１とＯ端子１４３は、対応するヒートシンク１３の本体部に連結されている。なお、本体部とは、上記した継ぎ手部１３２ｃ，１３３ｃ，１３４ｃを除く部分、すなわち平面略矩形状の部分である。具体的には、Ｐ端子１４１がヒートシンク１３１の本体部に連結され、Ｏ端子１４３がヒートシンク１３２の本体部に連結されている。一方、真ん中に位置するＮ端子１４２は、対応するヒートシンク１３４の本体部ではなく、継ぎ手部１３４ｃに連結されている。
【００４６】
Ｐ端子１４１は、ヒートシンク１３１との連結端から所定の範囲に形成された拡幅部１４１ａを有している。また、Ｏ端子１４３も、ヒートシンク１３２との連結端から所定の範囲に形成された拡幅部１４３ａを有している。これら拡幅部１４１ａ，１４３ａが、特許請求の範囲に記載の「拡幅部」に相当する。
【００４７】
拡幅部１４１ａは、Ｙ方向においてヒートシンク１３１との連結端をなす一端１４１ａ１と、一端１４１ａ１と反対の他端１４１ａ２と、を有している。本実施形態では、他端１４１ａ２が、拡幅部１４１ａにおいて最も幅の狭い部分となっている。さらに、拡幅部１４１ａの幅は、ヒートシンク１３１に近づくほど広くなっている。すなわち、他端１４１ａ２から一端１４１ａ１に近づくほど幅が広くなっており、一端１４１ａ１で幅が最大となっている。
【００４８】
本実施形態では、拡幅部１４１ａが、Ｐ端子１４１において、封止樹脂体１７の側面１７ｃに位置する封止端１４１ｂよりも内側に設けられている。すなわち、拡幅部１４１ａが、封止樹脂体１７によって被覆される部分に形成されている。Ｐ端子１４１のうち、封止樹脂体１７の外部に突出する部分の一部である接続部１４１ｃには、バスバーなどの図示しない接続部材が接続される。本実施形態では、Ｐ端子１４１のうち、他端１４１ａ２から接続部１４１ｃ側の幅が一定となっている。すなわち、封止端１４１ｂ及び接続部１４１ｃの幅が、拡幅部１４１ａの他端１４１ａ２と同じ幅となっている。
【００４９】
より詳しくは、拡幅部１４１ａのうち、Ｘ方向におけるＮ端子１４２側の端部がテーパ形状をなしている。Ｎ端子１４２と反対側の端部は、Ｙ方向に沿う一直線状をなしており、ヒートシンク１３１と接続部１４１ｃとを直線的に繋いでいる。このように、拡幅部１４１ａを平面略台形状とすることで、ヒートシンク１３１の本体部から接続部１４１ｃに向けて、幅が徐々に狭くなっている。
【００５０】
拡幅部１４３ａも拡幅部１４１ａとほぼ同じ構造をなしている。拡幅部１４３ａは、Ｙ方向においてヒートシンク１３２との連結端をなす一端１４３ａ１と、一端１４３ａ１と反対の他端１４３ａ２と、を有している。本実施形態では、他端１４３ａ２が、拡幅部１４３ａにおいて最も幅の狭い部分となっている。さらに、拡幅部１４３ａの幅は、ヒートシンク１３２に近づくほど広くなっている。すなわち、他端１４３ａ２から一端１４３ａ１に近づくほど幅が広くなっており、一端１４３ａ１で幅が最大となっている。
【００５１】
本実施形態では、拡幅部１４３ａが、Ｏ端子１４３において、封止樹脂体１７の側面１７ｃに位置する封止端１４３ｂよりも内側に設けられている。すなわち、拡幅部１４３ａが、封止樹脂体１７によって被覆される部分に形成されている。Ｏ端子１４３のうち、封止樹脂体１７の外部に突出する部分の一部である接続部１４３ｃには、バスバーなどの図示しない接続部材が接続される。本実施形態では、Ｏ端子１４３のうち、他端１４３ａ２から接続部１４３ｃ側の幅が一定となっている。すなわち、封止端１４３ｂ及び接続部１４３ｃの幅が、拡幅部１４３ａの他端１４３ａ２と同じ幅となっている。接続部１４３ｃは、接続部１４１ｃとほぼ同じ幅となっている。
【００５２】
より詳しくは、拡幅部１４３ａのうち、Ｘ方向におけるＮ端子１４２側の端部がテーパ形状をなしている。また、Ｎ端子１４２と反対側の端部も、テーパ形状をなしている。そして、拡幅部１４３ａは、略等脚台形状をなしている。このように、拡幅部１４３ａを平面略等脚台形状とすることで、ヒートシンク１３２の本体部から接続部１４３ｃに向けて、幅が徐々に狭くなっている。
【００５３】
Ｎ端子１４２は、図示しないはんだによって、ヒートシンク１３４の継ぎ手部１３４ｃに接続されることで、ヒートシンク１３４に連結されている。Ｎ端子１４２は、継ぎ手部１３４ｃに接続される一定幅の接続部１４２ａを有している。また、Ｎ端子１４２は、封止樹脂体１７の外部に突出する部分の一部であり、バスバーなどの図示しない接続部材が接続される接続部１４２ｂを有している。接続部１４２ａは、Ｘ方向において隣り合うＰ端子１４１及びＯ端子１４３との間で空間絶縁距離を確保すべく、接続部１４２ｂよりも幅が狭くされている。
【００５４】
さらにＮ端子１４２は、接続部１４２ａとの連結端から所定の範囲に形成された拡幅部１４２ｃを有している。拡幅部１４２ｃは、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３との間で空間絶縁距離を確保すべく、他の拡幅部１４１ａ，１４３ａとは逆テーパとなっている。すなわち、拡幅部１４２ｃは、接続部１４２ａとの連結端において幅が最小とされ、接続部１４２ｂ側の端部において、接続部１４２ａとの連結端よりも幅が広く、且つ、拡幅部１４２ｃで最大となっている。
【００５５】
本実施形態では、拡幅部１４２ｃが、他の拡幅部１４１ａ，１４３ａ同様、封止樹脂体１７によって被覆される部分に形成されている。本実施形態では、Ｎ端子１４２のうち、拡幅部１４２ｃよりも接続部１４２ｂ側の幅が一定となっている。また、接続部１４２ｂは、接続部１４１ｃ，１４３ｃとほぼ同じ幅となっている。
【００５６】
次に、上記した半導体装置１０の効果について説明する。
【００５７】
本実施形態では、主端子１４のうち、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３が、対応するヒートシンク１３（１３１，１３２）との連結端から所定範囲に拡幅部１４１ａ，１４３ａを有している。すなわち、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３は、一端１４１ａ１，１４３ａ１側の部分、すなわちヒートシンク１３に対する根元部分が補強されている。したがって、ヒートシンク１３に対して、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３が幅一定で連結される従来構成に較べて、接続部材（たとえばバスバー）を介して外部から伝達される振動によりＰ端子１４１及びＯ端子１４３が振動するのを抑制することができる。
【００５８】
また、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３は、拡幅部１４１ａ，１４３ａを有しているため、対応するヒートシンク１３との連結部分における幅の変化が従来よりも低減されている。すなわち、電流経路の幅の変化が従来よりも低減されている。したがって、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３と対応するヒートシンク１３との連結部分での電流集中を抑制することができる。以上により、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３の振動を抑制しつつ電流集中を抑制することができる。なお、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３の振動を抑制できるため、この振動にともない封止樹脂体１７に生じる剥離も抑制することができる。
【００５９】
なお、対応するヒートシンク１３との根元部分に拡幅部を有する主端子１４は、上記例に限定されない。３つの主端子１４のうちの少なくとも１つが拡幅部を有せばよい。たとえば３つの主端子１４がそれぞれ拡幅部を有してもよい。本実施形態では、Ｘ方向に並んで配置された３つの主端子１４のうち、両端に位置するＰ端子１４１及びＯ端子１４３に拡幅部１４１ａ，１４３ａを設けている。Ｘ方向両端で振動が抑制されるため、たとえばＮ端子１４２のみに拡幅部を設ける構成よりも、半導体装置１０の振動を抑制することができる。また、両端に位置するＰ端子１４１及びＯ端子１４３の拡幅部１４１ａ，１４３ａに対して、真ん中に位置するＮ端子１４２の拡幅部１４２ｃを逆テーパとしているため、空間絶縁距離を確保しつつＸ方向の体格増大を抑制することができる。さらには、拡幅部１４２ｃにより、Ｎ端子１４２における電流集中を抑制することができる。
【００６０】
さらに本実施形態では、他端１４１ａ２，１４３ａ２が、拡幅部１４１ａ，１４３ａにおいて最も幅の狭い部分となっている。したがって、拡幅部１４１ａ，１４３ａの途中に最も幅の狭い部分を有する構成に較べて、電流集中を効果的に抑制することができる。特に本実施形態では、拡幅部１４１ａ，１４３ａの幅が、対応するヒートシンク１３（１３１，１３２）に近づくほど広くなっている。このように、拡幅部１４１ａ，１４３ａの幅が、対応するヒートシンク１３に向けて徐々に広がっているため、電流集中をより効果的に抑制することができる。また、外部から振動が伝達されたときに、一点に応力が集中しにくいため、接続信頼性をより向上することもできる。
【００６１】
なお、他端１４１ａ２，１４３ａ２が、拡幅部１４１ａ，１４３ａにおいて最も幅の狭い構成としては、ヒートシンク１３に向けて徐々に広がる構成に限定されず、それ以外にも階段状の平面形状を採用することもできる。
【００６２】
（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。
【００６３】
本実施形態では、第１実施形態に記載の構成に加えて、ヒートシンク１３側の一端１４１ａ１，１４３ａ１の厚みが、他端１４１ａ２，１４３ａ２よりも厚く、且つ、拡幅部１４１ａ，１４３ａにおいていて最大とされている。図６は、拡幅部１４１ａ，１４３ａのうち、拡幅部１４１ａ側の周辺を示す断面図であり、図３のVI-VI線に沿っている。
【００６４】
図６に示すように、拡幅部１４１ａは、一端１４１ａ１において厚みが最大とされるとともに、他端１４１ａ２において厚みが最小とされている。本実施形態では、他端１４１ａ２の厚みが、接続部１４１ｃと同じ厚さとなっている。また、一端１４１ａ１と他端１４１ａ２との間の任意の２点において、一端１４１ａ１側の厚みが他端１４１ａ２側の厚み以上となっている。本実施形態では、一端１４１ａ１から一部範囲が、一端１４１ａ１に近づくほど厚さが厚くなっており、他端１４１ａ２を含むその他の部分においては、厚みが一定となっている。なお、図示しないが、拡幅部１４３ａについても同様である。
【００６５】
本実施形態では、幅方向だけでなく、厚み方向においても、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３の根元部分が補強されている。したがって、接続部材（たとえばバスバー）を介して外部から伝達される振動によりＰ端子１４１及びＯ端子１４３が振動するのを、より効果的に抑制することができる。
【００６６】
また、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３は、対応するヒートシンク１３との連結部分における厚みの変化が、従来より低減されている。すなわち、電流経路の厚みの変化が従来よりも低減されている。したがって、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３と対応するヒートシンク１３との連結部分での電流集中を、より効果的に抑制することができる。
【００６７】
なお、幅同様、対応するヒートシンク１３（１３１，１３２）に近づくほど、拡幅部１４（１４１ａ，１４３ａ）の厚みを厚くしてもよい。このように、拡幅部１４１ａ，１４３ａの厚みを、対応するヒートシンク１３に向けて徐々に厚くすると、電流集中をより効果的に抑制することができる。また、外部から振動が伝達されたときに、一点に応力が集中しにくいため、接続信頼性をより向上することもできる。
【００６８】
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。
【００６９】
本実施形態では、拡幅部１４１ａ，１４３ａの全体が、封止樹脂体１７に内包される例を示した。しかしながら、拡幅部１４１ａ，１４３ａの一部が封止樹脂体１７の外部に配置されてもよい。すなわち、拡幅部１４１ａ，１４３ａが、側面１７ｃを跨いで設けられてもよい。この場合、テーパの途中に封止端１４１ｂ，１４３ｂが位置することとなる。
【００７０】
主端子１４の並びは、Ｐ端子１４１、Ｎ端子１４２、Ｏ端子１４３の順に限定されない。
【００７１】
本実施形態では、Ｐ端子１４１及びＯ端子１４３のうち、他端１４１ａ２，１４３ａ２から接続部１４１ｃ，１４３ｃ側の幅が一定とされる例を示した。すなわち、拡幅部１４１ａ，１４３ａの幅が、接続部１４１ｃ，１４３ｃの幅以上とされる例を示した。しかしながら、接続部１４１ｃ，１４３ｃの幅を、他端１４１ａ２，１４３ａ２よりも広い幅としてもよい。さらには、接続部１４１ｃ，１４３ｃの幅を、拡幅部１４１ａ，１４３ａよりも広い幅としてもよい。
【００７２】
半導体装置１０の構成は上記例に限定されるものではない。一相分の上下アームを有する例を示したが、三相分の上下アームを有してもよい。また、上下アームの一方のみ、すなわち半導体チップ１１を１つのみ有してもよい。
【００７３】
両面放熱構造の半導体装置１０としては、ターミナル１５（１５１，１５２）を有さない構成を採用することもできる。
【００７４】
半導体装置１０として、半導体チップ１１の両側にヒートシンク１３が配置される例を示した。しかしながら、半導体チップ１１の片側のみにヒートシンク１３（金属部材）が配置される片面放熱構造の半導体装置にも適用することができる。
【００７５】
金属部材としてヒートシンク１３の例を示したが、半導体チップ１１の電極１２と電気的に接続される金属部材であればよい。半導体装置１０が、封止樹脂体１７を有していなくともよい。
【符号の説明】
【００７６】
１…電力変換装置、２…直流電源、３…モータ、４…平滑コンデンサ、５…高電位電源ライン、６…低電位電源ライン、７…出力ライン、１０…半導体装置、１１，１１１，１１２…半導体チップ、１２…電極、１２ａ…コレクタ電極、１２ｂ…エミッタ電極、１３，１３１，１３２，１３３，１３４…ヒートシンク、１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ，１３４ａ…一面、１３１ｂ、１３２ｂ、１３３ｂ、１３４ｂ…放熱面、１３２ｃ，１３３ｃ，１３４ｃ…継ぎ手部、１４…主端子、１４１…高電位電源端子、１４１ａ…拡幅部、１４１ａ１…一端、１４１ａ２…他端、１４１ｂ…封止端、１４１ｃ…接続部、１４２…低電位電源端子、１４２ａ，１４２ｂ…接続部、１４２ｃ…拡幅部、１４３…出力端子、１４３ａ…拡幅部、１４３ａ１…一端、１４３ａ２…他端、１４３ｂ…封止端、１４３ｃ…接続部、１５，１５１，１５２…ターミナル、１６…信号端子、１７…封止樹脂体、１７ａ…一面、１７ｂ…裏面、１７ｃ，１７ｄ…側面、１８，１９，２１，２２，２３，２４，２５…はんだ、２０…ボンディングワイヤ
【図１】
0006394489.tif 000002
【図２】
0006394489.tif 000003
【図３】
0006394489.tif 000004
【図４】
0006394489.tif 000005
【図５】
0006394489.tif 000006
【図６】
0006394489.tif 000007