(57)【要約】【課題】ＳｉＣパワーデバイスとＳｉパワーデバイスを適切に冷却することができる構造を有する半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置２は、Ｓｉを材料とする第１ＩＧＢＴ１０と、Ｓｉを材料とする第２ＩＧＢＴ２０と、ＳｉＣを材料とする第１ダイオード３０と、ＳｉＣを材料とする第２ダイオード４０と、を備える。第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０は、同一平面上に並べて配置されている。第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、並べて配置されている第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０の間に配置されている。【選択図】図１
2013125889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを材料とする第１のＳｉパワーデバイスと、
Ｓｉを材料とする第２のＳｉパワーデバイスと、
ＳｉＣを材料とする第１のＳｉＣパワーデバイスと、
ＳｉＣを材料とする第２のＳｉＣパワーデバイスと、を備える半導体装置であって、
前記第１のＳｉパワーデバイス及び前記第２のＳｉパワーデバイスは、同一平面上に並べて配置されており、
前記第１のＳｉＣパワーデバイス及び前記第２のＳｉＣパワーデバイスは、並べて配置されている前記第１のＳｉパワーデバイスと前記第２のＳｉパワーデバイスとの間に配置されている、
半導体装置。
【請求項２】
前記第１のＳｉＣパワーデバイス及び前記第２のＳｉＣパワーデバイスは、さらに、前記第１のＳｉパワーデバイス及び前記第２のＳｉパワーデバイスが配置されている平面と直交する方向に積層されている、
請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１のＳｉＣパワーデバイス及び前記第２のＳｉＣパワーデバイスは、さらに、前記第１のＳｉパワーデバイス及び前記第２のＳｉパワーデバイスが配置されている平面と直交する平面上に並べて配置されている、
請求項２記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、一対のＩＧＢＴと、一対のダイオードとが、それぞれ、金属バーを挟んで上下方向に積層されている半導体装置が開示されている。積層方向上側のＩＧＢＴの上面側及び上側のダイオードの上面側には、放熱フィンが配置されている。同様に、積層方向下側のＩＧＢＴの下面側及びダイオードの下面側にも、放熱フィンが配置されている。半導体装置が動作する場合、一対のＩＧＢＴ及び一対のダイオードは、それぞれ、放熱フィンによって、片面側から放熱されて冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０３０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＳｉＣを材料とするＳｉＣパワーデバイスと、Ｓｉを材料とするＳｉパワーデバイスを組み合わせて１つの半導体装置とする技術の開発が進められている。ＳｉＣパワーデバイスは、Ｓｉパワーデバイスと比較して耐熱性に優れている。このため、ＳｉＣパワーデバイスとＳｉパワーデバイスを同一の冷却能力で冷却する場合、ＳｉＣパワーデバイスに合わせて冷却すると、Ｓｉパワーデバイスでは冷却が不十分となる。逆に、Ｓｉパワーデバイスに合わせて冷却すると、ＳｉＣパワーデバイスの能力（耐熱性）を充分に利用していないことになる。特許文献１に示す積層構造を利用して、ＳｉＣパワーデバイスとＳｉパワーデバイスを組み合わせると、ＳｉＣパワーデバイスとＳｉパワーデバイスとが同一の冷却能力で冷却される。このため、上述したように、ＳｉＣパワーデバイスとＳｉパワーデバイスを適切に冷却することができないという問題が生じる。
【０００５】
本明細書では、ＳｉＣパワーデバイスとＳｉパワーデバイスを適切に冷却することができる構造を有する半導体装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示する半導体装置は、Ｓｉを材料とする第１のＳｉパワーデバイスと、Ｓｉを材料とする第２のＳｉパワーデバイスと、ＳｉＣを材料とする第１のＳｉＣパワーデバイスと、ＳｉＣを材料とする第２のＳｉＣパワーデバイスと、を備える。第１のＳｉパワーデバイス及び第２のＳｉパワーデバイスは、同一平面上に並べて配置されている。第１のＳｉＣパワーデバイス及び第２のＳｉＣパワーデバイスは、並べて配置されている第１のＳｉパワーデバイスと第２のＳｉパワーデバイスの間に配置されている。
【０００７】
上記の半導体装置では、第１のＳｉパワーデバイスと第２のＳｉパワーデバイスとが同一平面上に並べて配置されている。そのため、第１のＳｉパワーデバイスと第２のＳｉパワーデバイスのそれぞれの両面側に放熱部材を配置することができ、第１のＳｉパワーデバイスと第２のＳｉパワーデバイスとを両面側から冷却することができる。両面側から冷却することにより、第１のＳｉパワーデバイスと第２のＳｉパワーデバイスとを十分に冷却することができる。ここで、「同一平面上に並べて配置」とは、必ずしも厳密に同一平面上に配置されていることを意味するものではなく、例えば、２個のＳｉパワーデバイスが厚み方向にわずかにずれて配置されている場合や、２個のＳｉパワーデバイスが同一部材上に配置されている場合等を含んでもよい。一方、第１のＳｉＣパワーデバイスと第２のＳｉＣパワーデバイスは、第１のＳｉパワーデバイスと第２のＳｉパワーデバイスの間に配置されるため、その分だけ放熱性が低下する。ただし、第１のＳｉＣパワーデバイスと第２のＳｉＣパワーデバイスは、第１のＳｉパワーデバイスと第２のＳｉパワーデバイスよりも耐熱性に優れる。このため、放熱性が低下しても、ＳｉＣパワーデバイスの能力（耐熱性）を充分に利用して、第１のＳｉＣパワーデバイスと第２のＳｉＣパワーデバイスの温度を耐熱性が問題とならない温度に抑えることができる。
【０００８】
第１のＳｉＣパワーデバイス及び第２のＳｉＣパワーデバイスは、さらに、第１のＳｉパワーデバイス及び第２のＳｉパワーデバイスが配置されている平面と直交する方向に積層されていることが好ましい。この構成によると、第１のＳｉＣパワーデバイス及び第２のＳｉＣパワーデバイスを、第１のＳｉパワーデバイス及び第２のＳｉパワーデバイスと同一平面上に並べて配置する場合と比べて、第１のＳｉＣパワーデバイス及び第２のＳｉＣパワーデバイスの配置面積をより小さくすることができる。そのため、半導体装置全体をより小型化することができる。
【０００９】
第１のＳｉＣパワーデバイス及び第２のＳｉＣパワーデバイスは、さらに、第１のＳｉパワーデバイス及び第２のＳｉパワーデバイスが配置されている平面と直交する平面上に並べて配置されていることが好ましい。この構成によると、第１のＳｉＣパワーデバイス及び第２のＳｉＣパワーデバイスが、第１のＳｉパワーデバイス及び第２のＳｉパワーデバイスが配置されている平面と直交する平面上に並べて配置されるため、第１のＳｉＣパワーデバイス及び第２のＳｉＣパワーデバイスの配置面積をより小さくすることができる。そのため、半導体装置全体をより小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施例の半導体装置を模式的に示す断面図。
【図２】第１実施例の半導体装置の回路図。
【図３】第２実施例の半導体装置を模式的に示す断面図。
【図４】第３実施例の半導体装置を模式的に示す平面図。
【図５】第４実施例の半導体装置を模式的に示す断面図。
【図６】第４実施例の半導体装置の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施例）
図１に示すように、本実施例の半導体装置２は、第１ＩＧＢＴ１０と、第２ＩＧＢＴ２０と、第１ダイオード３０と、第２ダイオード４０と、金属板５０、５２、５４、５６と、バスバー６０、６２、６４と、小信号用端子７０、７２と、モールド樹脂８０を備えている。半導体装置２では、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが同一平面上に並べて配置されており、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０の間に配置されている。また、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、上下方向に積層されている。第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０の表裏面には、それぞれ、金属板５０、５２、５４、５６が配置されている。モールド樹脂８０は、第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０、第１ダイオード３０、第２ダイオード４０の外周を被覆するように配置されている。以下、各構成要素について詳しく説明する。
【００１２】
第１ＩＧＢＴ１０は、縦型のＩＧＢＴである。第１ＩＧＢＴ１０は、Ｓｉを材料とする半導体基板１２の一方の面（図中の下面）にエミッタ電極１８及びゲート電極パッド１４を備え、半導体基板１２の他方の面（図中の上面）にコレクタ電極１６を備える。以下、本明細書では、半導体基板１２のうち、エミッタ電極１８及びゲート電極パッド１４が備えられている側の面を「表面」、コレクタ電極１６が備えられている側の面を「裏面」と呼ぶ。半導体基板１２には、図示しない半導体素子構造が形成されている。エミッタ電極１８は、半導体基板１２の表面側に形成されたエミッタ領域（図示省略）にオーミック接触している。ゲート電極パッド１４は、半導体基板１２の表面側に形成されたゲート電極（図示省略）に電気的に接続されている。コレクタ電極１６は、半導体基板１２の裏面側に形成されたコレクタ領域（図示省略）にオーミック接触している。
【００１３】
第２ＩＧＢＴ２０も、第１ＩＧＢＴ１０と同様の構成を有している。即ち、第２ＩＧＢＴ２０も、Ｓｉを材料とする半導体基板２２の一方の面（図中の上面。以下「表面」と呼ぶ）にエミッタ電極２８とゲート電極パッド２４を備え、半導体基板２２の他方の面（図中の下面。以下「裏面」と呼ぶ）にコレクタ電極２６を備える。第２ＩＧＢＴ２０でも、半導体基板２２に半導体素子構造が形成されている。第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０は、スイッチング素子として機能する。
【００１４】
図１から明らかなように、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とは、バスバー６２上に金属板５２、５６を介して配置され、両者は同一平面上に並べて配置されている。図に示すように、第１ＩＧＢＴ１０は、表面側（エミッタ電極１８が備えられている側）を下面側にして配置されているが、第２ＩＧＢＴ１０は、表面側を上面側にして配置されている。
【００１５】
第１ダイオード３０は、縦型のダイオード素子である。第１ダイオード３０は、ＳｉＣを材料とする半導体基板３２の一方の面（図中の上面）にカソード電極３４を備え、他方の面（図中の下面）にアノード電極３６を備える。以下、本明細書では、半導体基板３２のうち、カソード電極３４が備えられている側の面を「裏面」、アノード電極３６が備えられている側の面を「表面」と呼ぶ。半導体基板３２には、図示しない半導体素子構造が形成されている。カソード電極３４は、半導体基板３２の裏面側（図１の上面側）に形成されたカソード領域（図示省略）にオーミック接触している。アノード電極３６は、半導体基板３２の表面側（図１の下面側）に形成されたアノード領域（図示省略）にオーミック接触している。第１ダイオード３０を平面視した際の面積は、第１ＩＧＢＴ１０（第２ＩＧＢＴ２０）を平面視した際の面積より小さい。
【００１６】
第２ダイオード４０も、第１ダイオード３０と同様の構成を有している。即ち、第２ダイオード４０も、ＳｉＣを材料とする半導体基板４２の一方の面（図中の下面。以下「裏面」と呼ぶ）にカソード電極４４を備え、半導体基板４２の他方の面（図中の上面。以下「表面」と呼ぶ）にアノード電極４６を備える。第２ダイオード４０でも、半導体基板４２に半導体素子構造が形成されている。
【００１７】
図１から明らかなように、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０との間に配置されている。また、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とは、上下方向（即ち、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが配置されている平面と直交する方向）に積層して配置されている。図に示すように、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ダイオード３０が下側、第２ダイオード４０が上側になるように配置されている。なお、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０との間にはモールド樹脂８０が配置され、両者が接触しないようになっている。また、第１ダイオード３０は、裏面側（カソード電極３４が備えられている側）を上面側にして配置されているが、第２ダイオード４０は、裏面側を下面側にして配置されている。
【００１８】
金属板５０、５２、５４、５６は、いずれも、導電性及び熱伝導性を有する金属材料により形成された板材である。金属板５０〜５６は、例えば、Ａｌによって形成することができる。他の例では、金属板５０〜５６は、Ｃｕによって形成してもよい。本実施例では、金属板５０〜５６は、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０の各電極とバスバー６０〜６４とを電気的に接続するための導電部材として機能する。さらに、金属板５０〜５６は、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０が発する熱を放熱するための放熱部材として機能する。
【００１９】
金属板５０は、第１ＩＧＢＴ１０の上側に配置されており、その下面が第１ＩＧＢＴ１０のコレクタ電極１６と接続している。金属板５０とコレクタ電極１６とは、図示しない導電性の接合材（例えばハンダ等）を介して接合されることにより、電気的に接続している。また、金属板５２は、第１ＩＧＢＴ１０の下側に配置されており、その上面が接合材を介して第１ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１８と接続している。
【００２０】
金属板５４は、第２ＩＧＢＴ２０の上側に配置されており、その下面が接合材を介してエミッタ電極２８と接続している。また、金属板５６は、第２ＩＧＢＴ２０の下側に配置されており、その上面が接合材を介してコレクタ電極２６と接続している。
【００２１】
バスバー６０、６２、６４は、いずれも、導電性及び熱伝導性を有する金属製の板材である。図に示すように、バスバー６０〜６４は、いずれも、上記の金属板５０〜５６より厚みが薄くなるように形成されている。バスバー６０〜６４は、上記の金属板５０〜５６と同じ材料で形成されている。他の例では、バスバー６０〜６４は、金属板５０〜５６と異なる材料で形成することもできる。
【００２２】
バスバー６０は、基部６１と延伸部６６とを有している。基部６１は、金属板５０の上側に配置されており、その下面が金属板５０と接続している。このため、基部６１は、金属板５０を介して、第１ＩＧＢＴ１０のコレクタ電極１６と電気的に接続している。延伸部６６は、基部６１の一端部から、第１ダイオード３０に向かって伸びている。延伸部６６の先端は、第１ダイオード３０の上側に配置されており、その下面がカソード電極３４と接続している。これにより、バスバー６０は、第１ＩＧＢＴ１０のコレクタ電極１６及び第１ダイオード３０のカソード電極３４に電気的に接続している。なお、バスバー６０の他端部（図中左端）は、図示しない直流電源の正極と接続されている。
【００２３】
バスバー６２は、基部６３と延伸部６８とを有している。基部６３は、金属板５２と、第１ダイオード３０と、金属板５６のそれぞれの下側に配置されている。基部６３の上面は、金属板５２、アノード電極３６、及び、金属板５６とそれぞれ接続している。即ち、基部６３は、金属板５２を介して、第１ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１８と電気的に接続している。さらに、基部６３は、金属板５６を介して、第２ＩＧＢＴ２０のコレクタ電極２６とも電気的に接続している。また、延伸部６８は、基部６３の中央部付近（第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０との間）から、第２ダイオード４０に向かって伸びている。延伸部６８の先端は、第２ダイオード４０の下側に配置されており、その上面がカソード電極４４と接続している。従って、バスバー６２は、第１ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１８と、第１ダイオード３０のアノード電極３６と、第２ダイオード４０のカソード電極４４と、第２ＩＧＢＴ２０のコレクタ電極２６と電気的に接続している。なお、バスバー６２の端部（図中左端）は、図示しない負荷（モータ等）と接続されている。
【００２４】
バスバー６４は、金属板５４と、第２ダイオード４０のそれぞれの上側に配置されている。バスバー６４の下面は、アノード電極４６及び金属板５４とそれぞれ接続している。即ち、バスバー６４は、金属板５４を介して、第２ＩＧＢＴ２０のエミッタ電極２８と電気的に接続している。従って、バスバー６４は、第２ダイオード４０のアノード電極４６と、第２ＩＧＢＴ２０のエミッタ電極２８と電気的に接続している。なお、バスバー６４の端部（図中右端）は、図示しない直流電源の負極と接続されている。
【００２５】
小信号用端子７０、７２は、いずれも、導電性を有する金属材料により形成された板材である。図に示すように、小信号用端子７０、７２は、いずれも、上記の金属板５０〜５６より厚みが薄くなるように形成されている。小信号用端子７０、７２は、上記の金属板５０〜５６及びバスバー６０〜６４と同じ材料で形成されている。他の例では、小信号用端子７０、７２は、金属板５０〜５６やバスバー６０〜６４と異なる材料で形成することもできる。また、他の例では、小信号用端子７０、７２として、金属製ワイヤ（ボンディングワイヤ）を用いることもできる。
【００２６】
小信号用端子７０は、一端が第１ＩＧＢＴ１０のゲート電極パッド１４と接続しており、他端が図示しない外部配線と接続している。同様に、小信号用端子７２も、一端が第２ＩＧＢＴ２０のゲート電極パッド２４と接続しており、他端が図示しない外部配線と接続している。小信号用端子７０（７２）は、第１ＩＧＢＴ１０（第２ＩＧＢＴ２０）のゲート電極にゲート信号（ゲート電圧）を供給するための端子である。
【００２７】
モールド樹脂８０は、第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０の外周部に形成されている。モールド樹脂８０は、エポキシ、ポリイミド等の電気絶縁性材料で形成されている。
【００２８】
次いで、図２を参照して、第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０、第１ダイオード３０、第２ダイオード４０の各要素により構成される回路を説明する。本実施例の半導体装置２では、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが直列に接続されている。また、第１ダイオード３０は、第１ＩＧＢＴ１０に対して逆並列に接続されており、第２ダイオード４０は、第２ＩＧＢＴ２０に対して逆並列に接続されている。上記の通り、バスバー６０は、第１ＩＧＢＴ１０のコレクタ電極１６と、第１ダイオード３０のカソード電極３４とに接続されている。バスバー６０の端部は、例えば、図示しない直流電源の正極に接続されている。また、バスバー６２は、第１ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１８と、第１ダイオード３０のアノード電極３６と、第２ＩＧＢＴ２０のコレクタ電極２６と、第２ダイオード４０のカソード電極４４とに接続されている。バスバー６２の端部は、例えば、図示しない負荷（モータ等）に接続されている。また、バスバー６４は、第２ＩＧＢＴ２０のエミッタ電極２８と、第２ダイオード４０のアノード電極４６とに接続されている。バスバー６４の端部は、例えば、図示しない直流電源の負極に接続されている。なお、図２に示す回路構成を三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）分備えることにより、三相インバータを形成することができる。
【００２９】
以上、本実施例の半導体装置２の構成を説明した。本実施例の半導体装置２では、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが同一平面上に並べて配置されている。そのため、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０は、いずれも、両面側に熱伝導性を有する金属板５０〜５６を配置することができる。上記の通り、金属板５０〜５６は、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０が発する熱を放熱するための放熱部材として機能する。そのため、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とを両面側から冷却することができ、その結果、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とを十分に冷却することができる。一方、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０との間に配置され、また、片面側のみがバスバー６０、６２に接続され、片面側から主に放熱される。これらのため、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０の冷却量は、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０の冷却量よりも低くなる。しかしながら、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とは、ＳｉＣを材料とするため、Ｓｉを材料とする第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０よりも耐熱性に優れる。このため、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０の温度が第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０の温度より上昇しても、その温度を耐熱性が問題とならない温度に抑えることができる。
【００３０】
また、本実施例では、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、上下方向に積層されている。即ち、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０が配置されている平面と直交する方向に積層されている。そのため、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０を、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０と同一平面上に並べて配置する場合と比べて、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０の配置面積をより小さくすることができる。そのため、半導体装置２全体を小型化することができる。
【００３１】
本実施例と特許請求の範囲の記載との対応関係を説明する。第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０が、「第１のＳｉパワーデバイス」、「第２のＳｉパワーデバイス」の一例である。第１ダイオード３０、第２ダイオード４０が、「第１のＳｉＣパワーデバイス」、「第２のＳｉＣパワーデバイス」の一例である。
【００３２】
（第２実施例）
図３を参照して、第２実施例について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。図３に示すように、本実施例の半導体装置１０２は、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０の配置方向、及び、バスバー１６０〜１６４の形状が、第１実施例とは異なる。なお、図３の半導体装置１０２も、図２と同様の回路を構成しており、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが直列に接続されている。
【００３３】
第２実施例では、図３に示すように、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とが、縦向きに積層されて配置されている。詳細には、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とは、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０が配置されている平面と直交する平面上に並べて配置されることによって、上下方向に積層されている。第１ダイオード３０は、裏面（カソード電極３４側）が第１ＩＧＢＴ１０と対向し、表面（アノード電極３６側）が第２ＴＧＢＴ２０と対向するように配置されている。一方、第２ダイオード４０は、裏面（カソード電極４４側）が第２ＩＧＢＴ２０と対向し、表面（アノード電極４６側）が第１ＩＧＢＴ１０と対向するように配置されている。なお、本実施例でも、上下方向に積層されている第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とは接触していない。
【００３４】
バスバー１６０は、基部１６１と延伸部１６６とを有する。基部１６１は、第１実施例のバスバー６０の基部６１（図１参照）と同様である。延伸部１６６は、基部１６１の一端から下方に屈曲している。延伸部１６６は、第１実施例と同様に、第１ダイオード３０のカソード電極３４と接続している。
【００３５】
バスバー１６２は、基部１６３と延伸部１６８とを有する。基部１６３は、第１実施例のバスバー６２の基部６３（図１参照）と同様である。ただし、本実施例では、基部１６３は、金属板５２、５６のみと接続している。延伸部１６８は、基部１６３の中央部から上方に屈曲している。延伸部１６８は、第１ダイオード３０のアノード電極３６と、第２ダイオード４０のカソード電極４４と接続している。
【００３６】
バスバー１６４は、基部１６７と延伸部１６９とを有する。基部１６７は、第１実施例のバスバー６４（図１参照）と同様である。ただし、本実施例では、基部１６７は、金属板５４のみと接続している。延伸部１６９は、基部１６７の一端から下方に屈曲し、第２ダイオード４０に向かって伸びている。延伸部１６９は、第２ダイオードのアノード電極４６と接続している。
【００３７】
以上、本実施例の半導体装置１０２の構成を説明した。本実施例の半導体装置１０２も、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが同一平面上に並べて配置されているとともに、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とが上下方向に積層されて配置されている。そのため、本実施例の半導体装置１０２も、上記の第１実施例と同様の効果を発揮することができる。また、本実施例では、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とは、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０が配置されている平面と直交する平面上に並べて配置されることによって、上下方向に積層されている。そのため、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０の配置面積をより小さくすることができる。そのため、半導体装置１０２全体を小型化することができる。
【００３８】
（第３実施例）
図４を参照して、第３実施例について、第１実施例及び第２実施例と異なる点を中心に説明する。図４は、第３実施例の半導体装置２０２を模式的に示す平面図である。なお、図４では、第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０、第１ダイオード３０、第２ダイオード４０のみを簡略化して図示し、金属板、バスバー等の図示を省略している。図４に示すように、第３実施例でも、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０は、同一平面上に並べて配置されている。また、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０との間に並べて配置されている。ただし、本実施例では、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１実施例及び第２実施例と異なり、上下方向に積層されていない。第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０が配置されている平面上において、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０の配置方向と直交する方向に並べて配置されている。また、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、その表裏面（即ちアノード電極及びカソード電極）が、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０と対向するように配置されている。また、第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０、第１ダイオード３０、及び、第２ダイオード４０は、図示しない金属板、バスバーによって適宜接続されている。本実施例の半導体装置２０２も、図２と同様の回路構成を有しており、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが直列に接続されている。
【００３９】
本実施例の半導体装置２０２も、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが同一平面上に並べて配置されている。そのため、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０は、いずれも、両面側に放熱部材として機能する金属板（図示省略）を配置することができる。そのため、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とを両面側から冷却することができる。両面側から冷却することにより、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とを十分に冷却することができる。一方、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０との間に配置されて放熱性が低下するが、ＳｉＣを材料とするため、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０の温度を耐熱性が問題とならない温度に抑えることができる。
【００４０】
なお、本実施例の他の例では、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、表面と裏面のうち一方を上面側に、他方を下面側に向けて配置することもできる。言い換えると、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０と同一平面上に配置することができる。この場合も、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０が配置されている平面上において、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０の配置方向と直交する方向に並べて配置する。
【００４１】
（第４実施例）
図５を参照して、第４実施例について、上記各実施例と異なる点を中心に説明する。図５に示すように、第４実施例の半導体装置３０２でも、第１実施例と同様に、第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０は、同一平面上に並べて配置されている。また、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０との間に、上下方向に積層されて配置されている。なお、第４実施例では、第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０は、アノード電極３６、４６同士が対向するように積層されて配置されている。
【００４２】
図５に示すように、第４実施例では、金属板３５２が、第１ＩＧＢＴ１０のコレクタ電極１６と、第１ダイオード３０のカソード電極３４とに接続している。同様に、金属板３５４が、第２ＩＧＢＴ２０のコレクタ電極２６と、第２ダイオード３０のカソード電極４４とに接続している。また、積層されている第１ダイオード３０と第２ダイオード４０との間には、金属板３５８が備えられている。金属板３５８は、第１ダイオード３０のアノード電極３６と、第２ダイオード４０のアノード電極４６とに接続している。また、第１ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１８と、第１ダイオード３０のアノード電極３６は、図示しないバスバーを介して接続している。また、第２ＩＧＢＴ２０のエミッタ電極２８と、第２ダイオード４０のアノード電極４６も、図示しないバスバーを介して接続している。なお、図５では、バスバーの図示を省略しているが、実際にはバスバーが適宜備えられている。また、図５では、小信号用端子７０、７２を簡略化して図示しているが、実際には小信号用端子７０、７２は、他端が図示しない外部配線と接続している。
【００４３】
次いで、図６を参照して、第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０、第１ダイオード３０、第２ダイオード４０の各要素の回路構成を説明する。本実施例の半導体装置３０２では、上記の各実施例とは異なり、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが並列に接続されている。また、第１ダイオード３０は、第１ＩＧＢＴ１０に対して逆並列に接続されており、第２ダイオード４０は、第２ＩＧＢＴ２０に対して逆並列に接続されている。上記の通り、金属板３５２により、第１ＩＧＢＴ１０のコレクタ電極１６と、第１ダイオード３０のカソード電極３４とが接続されている。また、金属板３５４により、第２ＩＧＢＴ２０のコレクタ電極２６と、第２ダイオード３０のカソード電極４４とが接続されている。また、金属板３５８により、第１ダイオード３０のアノード電極３６と、第２ダイオード４０のアノード電極４６とが接続されている。また、第１ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１８と第１ダイオード３０のアノード電極３６、及び、第２ＩＧＢＴ２０のエミッタ電極２８と第２ダイオード４０のアノード電極４６は、それそれ、図示しないバスバーを介して接続している。本実施例の半導体装置３０２では、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０が並列に接続されている。このため、仮に一方のＩＧＢＴが故障によって動作しない場合であっても、他方のＩＧＢＴが動作することで、出力を低減させて半導体装置３０２の駆動を継続することができる。
【００４４】
以上、本実施例の半導体装置３０２の構成を説明した。本実施例の半導体装置３０２も、第１ＩＧＢＴ１０と第２ＩＧＢＴ２０とが同一平面上に並べて配置されているとともに、第１ダイオード３０と第２ダイオード４０とが上下方向に積層されて配置されている。そのため、本実施例の半導体装置３０２も、上記の第１実施例と同様の効果を発揮することができる。
【００４５】
本発明の変形例を以下に列挙する。
（１）上記の各実施例では、Ｓｉ製のパワーデバイスとしてＩＧＢＴ（第１ＩＧＢＴ１０及び第２ＩＧＢＴ２０）を用い、ＳｉＣ製のパワーデバイスとしてダイオード（第１ダイオード３０及び第２ダイオード４０）を用いている。Ｓｉ製のパワーデバイスには、ＩＧＢＴに限らず、ＭＯＳＦＥＴやダイオード等の他のパワーデバイスが用いられていてもよい。同様に、ＳｉＣ製のパワーデバイスにも、ダイオードに代えて、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の他のパワーデバイスが用いられていてもよい。
（２）第１ＩＧＢＴ１０、第２ＩＧＢＴ２０、第１ダイオード３０、第２ダイオード４０の各電極の接続構造は、上述した接続構造には限られず、任意とすることができる。
【００４６】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００４７】
２、１０２、２０２、３０２：半導体装置
１０：第１ＩＧＢＴ
１２：半導体基板
１４：ゲート電極パッド
１６：コレクタ電極
１８：エミッタ電極
２０：第２ＩＧＢＴ
２２：半導体基板
２４：ゲート電極パッド
２６：コレクタ電極
２８：エミッタ電極
３０：第１ダイオード
３２：半導体基板
３４：カソード電極
３６：アノード電極
４０：第２ダイオード
４２：半導体基板
４４：カソード電極
４６：アノード電極
５０、５２、５４、５６、３５０、３５２、３５４、３５６、３５８：金属板
６０、６２、６４、１６０、１６２、１６４、２６０、２６２、２６４：バスバー
６１、６３、１６１、１６３、１６７：基部
６６、６８、１６６、１６８、１６９：延伸部
７０、７２：小信号用端子
８０：モールド樹脂
【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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