(57)【要約】【課題】  配置スペースの縮小および実装の作業性向上が実現される電極取出し構造を備えた半導体装置を提供する。【解決手段】  取出し用電極板１００は、水平部分１０１および垂直部分１０２を含む。水平部分１０１の下面側の接続部位１０３において、板状取出し電極１００はエミッタ電極Ｑｅと電気的に接続される。接続部位１０３を除く部位の少なくとも一部の表面には、絶縁被膜８０を介して導電膜９０が形成される。絶縁被膜８０および導電膜９０を介してゲート電極Ｑｇと接触する接触部位１０４の表面に形成された導電膜９０は、ゲート電極Ｑｇと電気的に結合される。ワイヤボンディングを用いることなく、一体的に設けられた板状取出し電極１００および導電膜９０によって、上側アーム素子ＱＵのエミッタ電極Ｑｅおよびゲート電極Ｑｇに対する電気的コンタクトを小さいスペースで確保できる。【選択図】        図６
2005093607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の電極と、
前記第１の電極と電気的に接続される部位を有する導電性の電極板と、
前記電極板の前記第１の電極との接続部位を除く部位の少なくとも一部の表面に形成された絶縁被膜と、
前記絶縁被膜の表面に形成され、前記絶縁被膜によって前記電極板と絶縁された導電体とを備え、
前記導電体は、前記第２の電極と電気的に接続される、半導体装置。
【請求項２】
前記導電体は、導電膜で形成される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電極板において、前記絶縁被膜および前記導電体は、前記第１の電極との接続部位と反対面側のみでなく、前記接続部位と同一面側にも設けられ、
前記第２の電極は、前記同一面側に設けられた前記導電体と電気的に接続される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記電極板において、前記第１の電極との接続部位と、前記導電体を介して第２の電極と接触する接触部位との間に設けられた中間部位は、前記第１および第２の電極の配置面との距離が、前記接続部位および前記接触部位と前記配置面との距離よりも長く確保された形状を有する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記電極板において、前記絶縁被膜および前記導電体は、前記第１の電極との接続部位と反対面側にのみ設けられ、
前記導電体と前記第２の電極との間を電気的に結合する結合部をさらに備える、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記結合部は、ワイヤボンディングで構成される、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記電極板は、前記第１の電極との接続部位と反対面側にのみ前記絶縁被膜および前記導電体が設けられた状態で作製され、
前記第１および第２の電極は、前記第１の電極との接続部位と同一面側に配列され、
前記電極板の端部を折り曲げることによって、前記同一面側に位置するようになった部分に形成された前記導電体が、前記第２の電極と電気的に接続される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の電極は制御電極であり、
前記導電体上には、前記制御電極を駆動する電気信号を生成する駆動回路と前記制御電極との間を電気的に接続する信号線が設けられる、請求項１記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１および第２の電極は、水平方向に沿って配列され、
前記電極板は、前記水平方向に沿って形成された第１の部分と、垂直方向に沿って形成された第２の部分とを含み、
前記第２の部分は、前記半導体装置以外の素子と電気的に接続される、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記導電体のうちの前記第２の部分の表面に形成された領域と、制御回路基板とを電気的に接続するための結合部をさらに備える、請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記半導体装置は、電力変換器のスイッチング素子として用いられる、請求項１から１
０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】
この発明は、半導体装置に関し、より特定的には、スイッチング電源装置などの電力変換器に適用されるパワー半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体モジュールを構成する半導体装置の実装において、各電極に対する所望の電気的コンタクトを実現するために「電極取出し構造」が必要となる。従来、このような半導体装置の電極取出し構造は、当該半導体装置の電極を、別に設けられた取出し用電極とワイヤボンディングで結合することによって実現されていた（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３６８１９２号公報
【特許文献２】特開平９−２３２５１３号公報
【特許文献３】特開平１０−９３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ワイヤボンディングによる電極取出し構造では、ワイヤごとの電流容量に制約があることから、半導体装置が比較的大電流を扱う電力変換器に適用される場合には必要なワイヤ本数が増大してしまい、半導体装置の配置スペースが増大するとともに、実装の作業性が低下する。
【０００４】
また、半導体装置（トランジスタ）の制御電極に関しては、当該半導体装置の動作を制御する信号を入力する必要があるため、半導体装置外部への取出し構造を効率的に設けることが望まれる。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、配置スペースの縮小および実装の作業性向上が実現される電極取出し構造を備えた半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による半導体装置は、第１および第２の電極と、導電性の電極板と、絶縁被膜と、導電体とを備える。電極板は、第１の電極と電気的に接続される部位を有する。絶縁被膜は、電極板の第１の電極との接続部位を除く部位の少なくとも一部の表面に形成される。導電体は、絶縁被膜の表面に形成され、絶縁被膜によって電極板と絶縁され、かつ、第２の電極と電気的に接続される。
【０００７】
好ましくは、導電体は、導電膜で形成される。
【０００８】
また好ましくは、電極板において、絶縁被膜および導電体は、第１の電極との接続部位と反対面側のみでなく、接続部位と同一面側にも設けられ、第２の電極は、同一面側に設けられた導電体と電気的に接続される。
【０００９】
あるいは好ましくは、電極板において、第１の電極との接続部位と、導電体を介して第２の電極と接触する接触部位との間に設けられた中間部位は、第１および第２の電極の配置面との距離が、接続部位および接触部位と配置面との距離よりも長く確保された形状を有する。
【００１０】
また好ましくは、電極板において、絶縁被膜および導電体は、第１の電極との接続部位と反対面側にのみ設けられ、半導体装置は、導電体と第２の電極との間を電気的に結合する結合部をさらに備える。
【００１１】
さらに好ましくは、結合部は、ワイヤボンディングで構成される。
【００１２】
あるいは好ましくは、電極板は、第１の電極との接続部位と反対面側にのみ絶縁被膜および導電体が設けられた状態で作製され、第１および第２の電極は、第１の電極との接続部位と同一面側に配列され、電極板の端部を折り曲げることによって、同一面側に位置するようになった部分に形成された導電体が、第２の電極と電気的に接続される。
【００１３】
また好ましくは、第２の電極は制御電極であり、導電体上には、制御電極を駆動する電気信号を生成する駆動回路と制御電極との間を電気的に接続する信号線が設けられる。
【００１４】
あるいは好ましくは、第１および第２の電極は、水平方向に沿って配列され、電極板は、水平方向に沿って形成された第１の部分と、垂直方向に沿って形成された第２の部分とを含み、第２の部分は、半導体装置以外の素子と電気的に接続される。
【００１５】
さらに好ましくは、半導体装置は、結合部をさらに備え、結合部は、導電体のうちの第２の部分の表面に形成された領域と、制御回路基板とを電気的に接続する。
【００１６】
特に、半導体装置は、電力変換器のスイッチング素子として用いられる。
【発明の効果】
【００１７】
したがって、この発明による半導体装置では、ボンディングワイヤを用いることなく電極板によって、第１の電極（たとえばエミッタ電極）への電気的コンタクトを確保するので、半導体装置の配置スペースの縮小や接続の作業性向上を実現できる。さらに、電極板上に絶縁被膜を介して形成された導電体によって、第２の電極（たとえばゲート電極）への電気的コンタクトについても一体的に確保できるので、電極取出し構造をさらに縮小して装置全体の小型化に寄与できる。
【００１８】
また、導電体を導電膜で形成することにより、電極取出し構造をさらに省スペース化できる。
【００１９】
特に、結合部をさらに設けることで、電極板の接続部位と反対面側にのみ絶縁被膜および導電体を形成する電極取出し構造とすることにより、電極板の形状を簡素化してその作成を容易にするとともに、絶縁被膜および導電体９０の形成作業についても簡易に行なうことができるので、製造コストの削減を図ることができる。
【００２０】
あるいは、電極板の端部を折り曲げることによって第２の電極との接触部位を確保する電極取出し構造とすることにより、電極板の形状を簡素化してその作成を容易にするとともに、絶縁被膜および導電体９０の形成作業についても簡易に行なうことができるので、製造コストの削減を図ることができる。
【００２１】
また、制御電極の駆動回路と制御電極との間を電気的に接続する信号線を導電体上に設けることにより、中継用の信号端子群を設けることなく、制御電極の駆動信号を伝達することができる。
【００２２】
あるいは、電極板に垂直部分を設けることにより、第１の電極（たとえばエミッタ電極）を半導体装置外と容易に接続することができる。
【００２３】
さらに、導電体のうちの垂直部分の表面に形成された領域を制御回路基板と電気的に接続する結合部をさらに設けることにより、半導体装置ととその外部との間で授受される信号群を効率的に伝達することができる。
【００２４】
特に、この発明による半導体装置の電極取出し構造は、電力変換器のスイッチング素子に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下において、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２６】
［実施の形態１］
図１は、この発明による半導体装置が適用される電力変換器の構成例を示す図である。
【００２７】
図１を参照して、電力変換器１０は、制御装置４０からの指示に従って、バッテリ２０から供給される直流電圧を交流電圧に変換して、負荷である交流モータ３０を駆動制御する。図１の例では、交流モータ３０は、三相モータである。
【００２８】
バッテリ２０は、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や燃料電池等で構成される。バッテリ２０の正極側は電源ライン１１と接続され、負極側はアースライン１２と接続されて接地される。
【００２９】
電力変換器１０は、平滑コンデンサ１４と、３相インバータを構成するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、スイッチング制御回路１５と、電流検出部１６と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にそれぞれ対応して設けられるゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６とを含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に代表さ
れるパワー半導体素子が適用される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々は、この発明による半導体装置に相当し、以下に説明する電極取出し構造を備えている。
【００３０】
スイッチング素子Ｑ１は電源ライン１１およびノード１７Ｕの間に接続され、スイッチング素子Ｑ２はノード１７Ｕおよびアースライン１２の間に接続される。直列接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、Ｕ相アームを構成する。
【００３１】
スイッチング素子Ｑ３は電源ライン１１およびノード１７Ｖの間に接続され、スイッチング素子Ｑ４はノード１７Ｖおよびアースライン１２の間に接続される。直列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は、Ｖ相アームを構成する。
【００３２】
スイッチング素子Ｑ５は電源ライン１１およびノード１７Ｗの間に接続され、スイッチング素子Ｑ６はノード１７Ｗおよびアースライン１２の間に接続される。直列接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は、Ｗ相アームを構成する。
【００３３】
さらに、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すためのダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ接続されている。
【００３４】
なお、以下においては、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のうち、電源ライン１１と接続されるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５を「上側アーム素子ＱＵ」とも総称し、アースライン１２と接続されるスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６を「下側アーム素子ＱＤ」とも総称する。
【００３５】
電流検出部１６は、ノード１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗの通過電流、すなわち相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する。ノード１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗは、交流モータ３０の各相コイル（図示せず）と電気的に接続される。
【００３６】
制御装置４０は、電力変換器１０の外からのモータ指令値および電流検出部１６によって検出された相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ等に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン・オフタイミングを指示する制御信号を生成する。
【００３７】
スイッチング制御回路１５は、制御装置４０からの制御信号に応じて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン・オフさせるためのゲート信号Ｓ１〜Ｓ６を生成する。ゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６は、スイッチング制御回路１５からのゲート信号Ｓ１〜Ｓ６にそれぞれ応答して、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートを駆動する。ゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６としては、一般的な集積回路（ＩＣ）が用いられる。
【００３８】
これにより、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のスイッチング制御によって生成された交流電圧が交流モータ３０へ印加され、交流モータ３０は、モータ指令値に従って、トルク指令値Ｔｒｅｆによって指定されたトルクを発生するように駆動される。
【００３９】
以下に、この発明に従う半導体装置における電極取出し構造について説明するが、まず、比較のために、図１に示したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に対する電極取出し構造をワイヤボンディングで実現した比較例を、図２から図４を用いて説明する。
【００４０】
図２には、図１に示した三相インバータ部分の比較例に従う各相の平面レイアウトが示される。
【００４１】
図２を参照して、上側アーム素子ＱＵのコレクタ電極（図示せず）は、導体７５と電気的に接続される。導体７５は、電源ライン１１と電気的に接続される正極導体５１と、ワイヤ２００によってワイヤボンディングで結合される。同様に、上側アーム素子ＱＵのエミッタ電極（図示せず）は、ワイヤ２０１によって、導体７０とワイヤボンディングで結合される。
【００４２】
上側アーム素子ＱＵのベース電極（図示せず）は、ワイヤ２０２によって、信号端子群６５のうちのゲート信号端子とワイヤボンディングで結合される。信号端子群６５には、ゲート信号端子の他に、温度検出用端子や電流検出用端子が含まれる。これらの温度検出用端子や電流検出用端子についても、上側アーム素子ＱＵの所定端子（図示せず）と、ワイヤ２０２によってワイヤボンディングで結合される。
【００４３】
導体７０は、ノード１７（図１におけるノード１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗを総括的に示したもの）と電気的に接続される出力導体５３と、ワイヤ２０３によってワイヤボンディングで結合される。
【００４４】
下側アーム素子ＱＤのコレクタ電極（図示せず）は、導体７０と接続され、エミッタ電極（図示せず）は、アースライン１２と電気的に接続される負極導体５２と、ワイヤ２０４によってワイヤボンディングで結合される。
【００４５】
下側アーム素子ＱＤのベース電極（図示せず）および所定端子は、ゲート信号端子、温度検出用端子および電流検出用端子を含む信号端子群６６と、ワイヤ２０５によってワイヤボンディングで結合される。
【００４６】
図３には、図２におけるＰ−Ｑ断面図が示される。
【００４７】
図３を参照して、正極導体５１は、絶縁部材６１によってケース６０と絶縁される。正極導体５１は、折り曲げられた板状形状を有し、導体７５とワイヤ２００によって結合される部位と、電源ライン１１と電気的に接続するために上部に取出された部位とを含む。
【００４８】
同様に、負極導体５２は、絶縁部材６２によってケース６０と絶縁される。負極導体５２は、正極導体５１と同様の形状を有し、ワイヤ２０４によってワイヤボンディングされる部位と、アースライン１２と電気的に接続するために上部に取出された部位とを含む。図示しないが、出力導体５３も、正極導体５１および負極導体５２と同様の形状を有し、ワイヤボンディングされる部位と、上部へ取出された部位とを含む。
【００４９】
このようにして、ケース６０上に配置された各スイッチング素子に対する電極取出し構造がワイヤボンディングによって実現される。
【００５０】
図４には、図１に示した三相インバータ部分の全体の平面レイアウトが示される。すなわち、図４に示されたレイアウトは、図２に示した各相の平面レイアウトを三相分並列配置したものである。
【００５１】
図４を参照して、Ｕ相においては、上側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ１および下側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ２に対して、正極導体５１Ｕ、負極導体５２Ｕおよび出力導体５３Ｕが設けられ、さらに、ワイヤ２００Ｕ〜２０５Ｕによるワイヤボンディングによって、図１に示した接続関係が実現される。
【００５２】
同様に、Ｖ相においては、上側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ３および下側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ４に対して、正極導体５１Ｖ、負極導体５２Ｖおよび出力導体５３Ｖが設けられ、Ｗ相においては、上側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ５および下側アーム素子であるスイッチング素子Ｑ６に対して、正極導体５１Ｗ、負極導体５２Ｗおよび出力導体５３Ｗが設けられる。さらに、ワイヤ２００Ｖ〜２０５Ｖ，２００Ｗ〜２０５Ｗによるワイヤボンディンによって、図１に示した接続関係が実現される。
【００５３】
このように、ワイヤボンディングによる電極取出し構造では、比較的電流容量の大きい三相インバータに適用した場合に、ワイヤ本数が増大して、スイッチング素子（半導体装置）の配置スペースが増大するとともに、接続の作業性が低下する。
【００５４】
図５は、この発明の実施の形態１による半導体装置の電極取出し構造の平面レイアウトを説明する図である。
【００５５】
図５を参照して、実施の形態１では、上側アーム素子ＱＵおよび下側アーム素子ＱＤに対応して、ボンディングワイヤに代えて、板状の取出し用電極板１００および１００♯がそれぞれ設けられる。電極板１００および１００♯の表面には、配線群９５のパターンが予め形成された導電膜９０および９０♯がそれぞれ形成される。
【００５６】
図２とは配置方向を左右逆転させて表記しているが、正極導体５１、負極導体５２および出力導体５３が、ケース６０の外部との間での電気的コンタクトを得るために設けられる。また、下側アーム素子ＱＤおよび上側アーム素子ＱＵのコレクタ電極（図示せず）は、導体７０および７５とそれぞれ接続される。
【００５７】
導体７０は、ボンディングワイヤを介することなく、出力導体５３とはんだ付け等により電気的に接続される。同様に、導体７５は、ボンディングワイヤを介することなく、正極導体５１とはんだ付け等により電気的に接続される。
【００５８】
次に、電極板１００について、図５におけるＡ−Ｂ断面図である図６を用いて詳細に説明する。
【００５９】
図６を参照して、電力変換器１０を格納するためのケース６０は、伝熱性の高いアルミ等で構成される。ケース６０には、水等の冷却媒体が通過する冷却路６０♯が少なくとも１つ形成されている。
【００６０】
ケース６０の上面には高熱伝導性の絶縁樹脂層７１が設けられ、絶縁樹脂層７１上に、導電性物質（代表的には、金属）により導体７５が形成される。上側アーム素子ＱＵのコレクタ電極（図示せず）は、はんだ付け等により導体７５と接続される。図５に示されるように、導体７５が正極導体５１と電気的に接続されているので、上側アーム素子ＱＵのコレクタ電極は、電源ライン１１と電気的に接続される。
【００６１】
電極板１００は、折り曲げられた形状を有し、水平方向に形成される水平部分１０１と、垂直方向に形成される垂直部分１０２とを有する。
【００６２】
上側アーム素子ＱＵのエミッタ電極Ｑｅおよびゲート電極Ｑｇは、水平部分１０１の下面側に位置する。水平部分１０１の下面側のうちの接続部位１０３において、電極板１００は、エミッタ電極Ｑｅとはんだ付け等により電気的に接続される。
【００６３】
一方、電極板１００のうちの接続部位１０３を除く部位の少なくとも一部の表面には、絶縁被膜８０が形成される。実施の形態１では、水平部分１０１および垂直部分１０２の上面側、ならびに、水平部分１０１の下面側のうちのゲート電極Ｑｇと接する接触部位１０４の表面には、絶縁被膜８０が形成される。
【００６４】
絶縁被膜８０の表面には、さらに導電性物質による導電膜９０が形成される。
【００６５】
なお、導電膜９０の表面には、図２における信号端子群５５，５６との間で入出力されるべき、ゲート信号Ｓ１〜Ｓ６、温度検出信号や電流検出信号を伝達するための配線群９５を構成する配線パターンが予め設けられている。導電膜９０としては、たとえば、上面に当該配線パターンが形成された銅箔を用いることができる。
【００６６】
接触部位１４０の表面に形成された導電膜９０は、はんだ付け等によりゲート電極Ｑｇと電気的に接続される。
【００６７】
さらに、垂直部分１０２の上面側において、導電膜９０上にゲート駆動回路ＧＤ（図１に示したゲート駆動回路ＧＤ１〜ＧＤ６を総称するもの）が配置される。ゲート駆動回路ＧＤは、導電膜９０上に予め形成された配線群９５を介して、ゲート電極Ｑｇとの間で電気的にコンタクト可能である。
【００６８】
このように、図２〜図４に示した比較例のように中継用の信号端子群６５，６６を設けることなく、ゲート信号Ｓ１〜Ｓ６、温度検出信号や電流検出信号をスイッチング素子の外部との間で授受可能である。
【００６９】
さらに、水平部分１０１のうちのエミッタ電極Ｑｅおよびゲート電極Ｑｇと接続されない部位１０５，１０６は、エミッタ電極Ｑｅおよびゲート電極Ｑｇの配置面との距離が、接続部位１０３および接触部位１０４と当該配置面との距離よりも長くなるような形状を有する。
【００７０】
たとえば、部位１０５，１０６は、水平部分１０１を凸状に折り曲げ加工することで設けられる。これにより、電極と接続されない個所について絶縁性を向上できる。また、スイッチング素子の電極接続時における作業性を向上できる。
【００７１】
電極板１００を上記のような形状に加工した状態で、導電膜９０が設けられる領域の表面に絶縁材料を静電塗装によって噴き付けることで、絶縁被膜８０を形成できる。さらに、絶縁被膜８０が完全に乾燥する前に、導電膜９０を形成する銅箔を貼り付け、さらに、はんだ付けを行なう個所に合わせてはんだ箔を重ねてリフローさせることにより、電極板１００の作製および接続作業を行なうことができる。
【００７２】
上側アーム素子ＱＵのエミッタ電極Ｑｅは、電極板１００の垂直部分１０２によって取出され、他の部位と電気的に接続可能となる。これにより、エミッタ電極Ｑｅを、スイッチング素子（半導体装置）外と容易に接続することができる。また、出力導体５３を設けることなく、垂直部分１０２をさらに延在させて、ケース６０外の回路部分と直接接続する構成とすることもできる。
【００７３】
なお、図示しないが、上側アーム素子ＱＵの垂直部分１０２は、図５に示した導体７０ともボンディングワイヤを介することなく電気的に接続されている。
【００７４】
下側アーム素子ＱＤに対応する電極板１００♯も、図６に示した電極板１００と同様の構造を有する。なお、下側アーム素子ＱＤでは、エミッタ電極（図示せず）は導体７０とはんだ付け等によって電気的に接続され、コレクタ電極（図示せず）は、アースライン１２とはんだ付け等によって電気的に接続される。
【００７５】
したがって、下側アーム素子ＱＤに対応する電極板１００♯では、図６の構造における導体７５が導体７０に置き換えられる。さらに、垂直部分１０２は、図５に示した負極導体５２とボンディングワイヤを介することなくはんだ付け等により電気的に接続される。一方、ゲート電極の取出し構造は、図５に示したのと同様である。
【００７６】
このように、実施の形態１による電極取出し構造では、ボンディングワイヤを用いることなく、取出し用の電極板１００，１００♯によって、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の電極（エミッタ電極）への電気的コンタクトを確保するので、比較的電流容量の大きい三相インバータに適用した場合にも、スイッチング素子（半導体装置）の配置スペースの増大や接続の作業性の低下を回避できる。
【００７７】
さらに、取出し用電極板１００，１００♯上に積層された導電膜によって、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲート電極（制御電極）への電気的コンタクトを確保するので、電極取出し構造のスペースを縮小して装置全体の小型化に寄与できる。
【００７８】
特に、導電膜９０に配線パターン９５を形成することによって、ゲート電極（制御電極）や所定信号の出力端子への電気的コンタクトを効率的に設けることができる。
【００７９】
［実施の形態２］
図７は、この発明の実施の形態２による半導体装置の電極取出し構造を説明する図である。
【００８０】
図７を参照して、実施の形態２による電極板２００は、図６に示した電極板１００と比較して、水平部分１０１において、接続部位１０３よりも先の部位、すなわち、ゲート電極Ｑｇとの接触部位１０４および中間部位１０５が省略される点が異なる。したがって、電極板２００は、実施の形態１による電極板１００よりも単純な形状を有する。
【００８１】
電極板２００において、絶縁被膜８０および導電膜９０は、エミッタ電極Ｑｅとの接続部位１０３と反対面側、すなわち、水平部分１０１および垂直部分１０２の上面側のみに設けられる。これにより、電極板２００では、絶縁被膜８０および導電膜９０の形成作業についても、実施の形態１による電極板１００と比較して簡易に行なえる。
【００８２】
さらに、導電膜９０およびゲート電極Ｑｇを電気的に接続するための結合部２１０が設けられる。結合部２１０は、たとえばボンディングワイヤで構成され、ゲート信号Ｓ１〜Ｓ６を伝達する。より具体的には、結合部２１０は、導電膜９０上に形成された配線群９５のうちのゲート信号配線をゲート電極Ｑｇと接続する必要がある。なお、ＩＧＢＴのゲートは、電圧駆動されるので、結合部２１０を流れる電流は小さく、大容量の三相インバータにおいても、結合部２１０として多数のワイヤを設ける必要はない。
【００８３】
電極板２００の形状変更および結合部２１０の追加を除けば、実施の形態２による電極取出し構造は、実施の形態１と同様である。したがって、実施の形態２による電極取出し構造は、実施の形態１による電極取出し構造と同様の効果を、電極板の形状を簡素化して得ることができる。これにより、電極板を容易に作製できるので、製造コストの削減を図ることができる。
【００８４】
［実施の形態３］
図８は、この発明の実施の形態３による半導体装置の電極取出し構造を説明する第２の図である。
【００８５】
図８を参照して、実施の形態３による電極板３００は、図６に示した電極板１００と比較して、水平部分１０１について、中間部分１０５以降が一様な形状で作成された後、端部１０７を折り曲げることによって、ゲート電極Ｑｇと接する接触部位１０４が形成される点が異なる。すなわち、電極板３００は、実施の形態１による電極板１００よりも単純な形状を有する。
【００８６】
したがって、端部１０７の折り曲げ前の状態で、絶縁被膜８０および導電膜９０は、エミッタ電極Ｑｅとの接続部位１０３と反対面側、すなわち、水平部分１０１および垂直部分１０２の上面側のみに設けられる。これにより、電極板３００では、絶縁被膜８０および導電膜９０の形成作業について、実施の形態１による電極板１００よりも簡易に行なうことができる。
【００８７】
電極板３００の形状を除けば、実施の形態３による電極取出し構造は、実施の形態１と同様である。したがって、実施の形態３による電極取出し構造は、実施の形態１による電極取出し構造と同様の効果を得るとともに、電極板を容易に作製できるので、製造コストの削減を図ることができる。
【００８８】
また、垂直部分１０２の表面に形成される導電膜９０と制御回路基板１１０との間を電気的に接続するための結合部９１をさらに設けることにより、スイッチング素子からの信号をより簡易に取出すことが可能となる。制御回路基板１１０には、たとえば、図１に示したスイッチング制御回路１５や制御装置４０の回路素子が配置される。
【００８９】
このような構成とすれば、スイッチング素子とその外部との間で授受される、ゲート信号Ｓ１〜Ｓ６、温度検出用信号および電流検出用信号等を、スイッチング制御回路１５や制御装置４０に対して効率的に伝達することができる。なお、制御回路基板１１０および結合部９１については、実施の形態１および２による電極取出し構造においても、同様に配置することが可能である。
【００９０】
なお、本発明の実施の形態においては、三相モータを負荷として、直流−交流変換を行なうインバータに用いられるスイッチング素子を半導体装置の代表例として示したが、本願発明の適用はこのような場合に限定されるものではない。すなわち、本願発明は、負荷の種類および電力変換方式を限定することなく、種々の電力変換器にスイッチング素子として用いられる半導体装置に対して共通に適用可能である。
【００９１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】この発明による半導体装置が適用される電力変換器の構成例を示す図である。
【図２】スイッチング素子からの電極取出し構造をワイヤボンディングで実現した比較例における各相の平面レイアウトを示す図である。
【図３】図２におけるＰ−Ｑ断面図である。
【図４】比較例における三相分の平面レイアウトを示す第１の図である。
【図５】この発明の実施の形態１による半導体装置の電極取出し構造を説明する第１の図である。
【図６】この発明の実施の形態１による半導体装置の電極取出し構造を説明する第２の図である。
【図７】この発明の実施の形態２による半導体装置の電極取出し構造を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態３による半導体装置の電極取出し構造を説明する図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０  電力変換器、１１  電源ライン、１２  アースライン、１４  平滑コンデンサ、１５  スイッチング制御回路、２０  バッテリ、３０  交流モータ、５１  正極導体、５２  負極導体、５３  出力導体、６０  ケース、６０♯  冷却路、６５，６６  信号端子群、７０，７５  導体、７１  絶縁樹脂層、８０  絶縁被膜、９０  導電膜、９５  配線パターン、９１  結合部、１００，１００♯，２００，３００  電極板、１０１  水平部分、１０２  垂直部分、１０３  接続部位、１０４  接触部位、１０５  中間部位、１０６，１０７  端部、１１０  制御回路基板、２１０  結合部、ＧＤ１〜ＧＤ６  ゲート駆動回路、Ｑ１〜Ｑ６  スイッチング素子、ＱＤ  下側アーム素子、ＱＵ  上側アーム素子、Ｑｅ  エミッタ電極、Ｑｇ  ゲート電極、Ｓ１〜Ｓ６  ゲート信号。
【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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