(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のリードフレーム、第２のリードフレーム、及び第３のリードフレームと、
前記第１のリードフレームに接合された、スイッチング素子の機能を有する第１のパワー半導体チップ、及び前記第２のリードフレームに接合された、スイッチング素子の機能を有する第２のパワー半導体チップと、
前記第１のパワー半導体チップと前記第２のリードフレームとを接続する第１のインナーリード、及び前記第２のパワー半導体チップと前記第３のリードフレームとを接続する第２のインナーリードと、
前記第１のリードフレーム、前記第２のリードフレーム、前記第３のリードフレーム、前記第１のパワー半導体チップ、前記第２のパワー半導体チップ、前記第１のインナーリード、及び前記第２のインナーリードを封止するモールド部材と、を備え、
それぞれ板状に形成された前記第１のリードフレーム、前記第２のリードフレーム、及び前記第３のリードフレームは、同一平面上に並べられ、
前記同一平面に平行な一つの方向を第１方向とし、前記同一平面に平行であり前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、前記同一平面に直交する方向を第３方向とし、
前記第１のリードフレームは、前記第１方向及び前記第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、
前記第３のリードフレームは、前記第１のリードフレームの前記第１方向の幅と同等の幅を有し、前記第１方向及び前記第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、前記第１のリードフレームの前記第２方向の一方側に隙間を空けて配置され、
前記第２のリードフレームは、前記第１のリードフレーム及び前記第３のリードフレームを合わせた前記第２方向の幅と同等の幅を有し、前記第１方向及び前記第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、前記第１のリードフレーム及び前記第３のリードフレームの前記第１方向の一方側に隙間を空けて配置され、
前記第１のリードフレームの前記第３方向の一方側の面に、前記第１のパワー半導体チップの前記第３方向の他方側に設けられた電極が接合され、
前記第２のリードフレームの前記第３方向の一方側の面における前記第２方向の一方側の部分に前記第２のパワー半導体チップの前記第３方向の他方側に設けられた電極が接合され、
前記第１のインナーリードは、前記第１のパワー半導体チップの前記第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第１の他方側接続部分と、前記第２のリードフレームの前記第３方向の一方側の面における前記第２のパワー半導体チップよりも前記第２方向の他方側の部分に接続された第１の一方側接続部分と、前記第１の他方側接続部分から前記第１の一方側接続部分まで前記第１方向の一方側及び前記第２方向の他方側の成分を有する方向に延出した第１の架橋部分とを有し、
前記第２のインナーリードは、前記第３のリードフレームの前記第３方向の一方側の面に接続された第２の他方側接続部分と、前記第２のパワー半導体チップの前記第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第２の一方側接続部分と、前記第２の他方側接続部分から前記第２の一方側接続部分まで前記第１方向の一方側及び前記第２方向の他方側の成分を有する方向に延出した第２の架橋部分とを有したパワーモジュール。
【請求項２】
前記第１の架橋部分の延出方向と前記第２の架橋部分の延出方向とは、前記第３方向に見て、互いに平行である請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
前記第１のリードフレーム、前記第２のリードフレーム、及び前記第３のリードフレームの前記第３方向の他方側の面は、前記モールド部材から外部に露出し、前記第１のリードフレーム及び前記第３のリードフレームのそれぞれの矩形板状の部分から前記第１方向の他方側に突出した部分が、前記モールド部材から外部に露出し、前記第２のリードフレームの矩形板状の部分から前記第１方向の一方側に突出した部分が、前記モールド部材から外部に露出した請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記第１のインナーリードにおいて、前記第１の架橋部分の前記第３方向の厚みは、前記第１の他方側接続部分及び前記第１の一方側接続部分の前記第３方向の厚みよりも薄く、
前記第２のインナーリードにおいて、前記第２の架橋部分の前記第３方向の厚みは、前記第２の他方側接続部分及び前記第２の一方側接続部分の前記第３方向の厚みよりも薄い請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項５】
前記第１のインナーリードにおいて、前記第１の架橋部分の前記第２方向の幅は、前記第１の他方側接続部分及び前記第１の一方側接続部分の前記第２方向の幅よりも広く、
前記第２のインナーリードにおいて、前記第２の架橋部分の前記第２方向の幅は、前記第２の他方側接続部分及び前記第２の一方側接続部分の前記第２方向の幅よりも広い請求項１から４のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
【請求項６】
前記第１の架橋部分及び前記第２の架橋部分のそれぞれに、前記第３方向に貫通する穴が設けられた請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項７】
前記第１のリードフレームに接合された、スイッチング素子の機能を有する第３のパワー半導体チップと、前記第２のリードフレームに接合された、スイッチング素子の機能を有する第４のパワー半導体チップと、を備え、
前記第１のリードフレームの前記第３方向の一方側の面における前記第１のパワー半導体チップよりも前記第２方向の一方側の部分に前記第３のパワー半導体チップの前記第３方向の他方側に設けられた電極が接合され、
前記第２のリードフレームの前記第３方向の一方側の面における前記第２のパワー半導体チップよりも前記第２方向の他方側の部分でかつ前記第１のインナーリードの前記第１の一方側接続部分よりも前記第２方向の一方側の部分に前記第４のパワー半導体チップの前記第３方向の他方側に設けられた電極が接合され、
前記第１のインナーリードは、前記第３のパワー半導体チップの前記第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第３の他方側接続部分と、前記第３の他方側接続部分から前記第１の架橋部分まで前記第２方向の他方側の方向に延出した第１の並列接続部分とをさらに有し、前記第１のパワー半導体チップと前記第３のパワー半導体チップと前記第２のリードフレームとを接続し、
前記第２のインナーリードは、前記第４のパワー半導体チップの前記第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第４の他方側接続部分と、前記第４の他方側接続部分から前記第２の架橋部分まで前記第２方向の一方側の方向に延出した第２の並列接続部分とをさらに有し、前記第２のパワー半導体チップと前記第４のパワー半導体チップと前記第３のリードフレームとを接続している請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項８】
前記第１のインナーリードの前記第３方向の一方側の面に絶縁層を介して金属板が設けられ、
前記第２のインナーリードの前記第３方向の一方側の面に絶縁層を介して金属板が設けられた請求項５に記載のパワーモジュール。
【請求項９】
前記第１のインナーリードに設けられた前記金属板と前記第２のインナーリードに設けられた前記金属板とは、前記モールド部材から外部に露出した請求項８に記載のパワーモジュール。
【請求項１０】
前記絶縁層の厚みは２００μｍ以下で、前記金属板の厚みは２００μｍ以下である請求項８に記載のパワーモジュール。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載したパワーモジュールを複数備え、複数の前記パワーモジュールは前記第２方向に並べて配置されている電力用半導体装置。
【請求項１２】
複数の前記パワーモジュールのそれぞれが備えた前記第１のインナーリードと前記第２のインナーリードは、それぞれの前記パワーモジュールにおいて同一形状で、かつ複数の前記パワーモジュールのそれぞれにおいても前記第１のインナーリードと前記第２のインナーリードは同一形状である請求項１１に記載の電力用半導体装置。
【請求項１３】
複数の前記パワーモジュールのそれぞれが備えた前記第１のインナーリードと前記第２のインナーリードは、それぞれの前記パワーモジュールにおいて同一形状で、かつ複数の前記パワーモジュールのそれぞれにおいて前記第１のインナーリードと前記第２のインナーリードの形状が異なっている請求項１１に記載の電力用半導体装置。
【請求項１４】
複数の前記パワーモジュールの内、１つ以上の前記パワーモジュールは、他の前記パワーモジュールの前記第２方向の一方側と前記第２方向の他方側とが反転された形状に形成されている請求項１３に記載の電力用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、パワーモジュール及びこれを用いた電力用半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力用半導体装置は、スイッチング素子の機能を有するパワー半導体チップを内部に搭載しヒートシンク上に搭載されるパワーモジュールを、複数個組み合わせることで構成した電力変換回路を内部に構成する。電力用半導体装置は、電力変換回路のほかに制御基板及び平滑コンデンサを内部に搭載する。制御基板は、電力変換回路へ信号を伝達し、パワー半導体チップをオンオフさせて電力を制御する。平滑コンデンサは、電力制御時に生じる電圧変動及びノイズを吸収する。また、電力用半導体装置は、電源、パワーモジュール及び平滑コンデンサをつなぐ金属製の板で構成されたバスバーを備える。バスバーは、動作時に電源、パワーモジュール及び平滑コンデンサの間に電力を伝達する。３相回路を構成した電力変換回路は、例えば、３相回路を２回路分並列に配置すると、モータと接続して動作させるときに電磁音の低減及び駆動トルク変動の平滑化を図ることができる。
【０００３】
パワーモジュールは、配線パターン状に成形されたリードフレーム上にパワー半導体チップを搭載し、パワー半導体チップの上面電極パッドを配線部材で接続した後にモールド樹脂で封止したものである。パワー半導体チップは、通電により発熱が生じて温度が上昇する。パワー半導体チップには許容温度が定められており、許容温度を超えないように、通電される電流を制御する必要がある。すなわち、電力変換装置の出力を限界まで引き出そうとした場合、通電時のパワー半導体チップが許容温度以下となる範囲の最大電力で動作させることになる。このパワー半導体チップが許容温度以下となる範囲の最大電力を向上させるためには、同じ電力が入力されたときにパワー半導体チップで生じる発熱損失を低減すること、パワー半導体チップが外部から受ける熱量を低減すること、パワー半導体チップで生じた熱量を放熱しやすくすること、もしくはパワー半導体チップの温度を監視し許容温度になる寸前まで入力する電力を許容することなどがある。
【０００４】
また、電力変換装置の内部において、電流はバスバー、リードフレーム、パワー半導体チップなどの様々な部材、及びこれらの部材の間の溶接部などの接続部を介して通電される。高効率な電力変換装置を実現するためには、これらの通電経路の損失をできる限り低減することが求められる。このような要求に対応するため過去に様々な電力変換装置が提案されており、例えば、Ｐ電位リードからＮ電位リードまでの通電経路がループ状に配置されたパワーモジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−１９６１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１においては、パワーモジュールは導体に挟まれた配線部材とパワー半導体チップとで形成される配線経路をループ状に構成しているため、パワー半導体チップがオンオフした際に生じる電圧変動に影響を与える寄生インダクタンスを小さくすることできる。この結果、パワー半導体チップがオンオフするときに生じる損失であるスイッチング損失を低減することができる。しかしながら、Ｐ電位リードに搭載された第１のパワー半導体チップと第２のパワー半導体チップを搭載したＡＣ電位リードとを第１のインナーリードを介して接続して配線経路をループ状に構成しているため、第２のパワー半導体チップは第１のインナーリードとＡＣ電位リードとの接続部を避けるように配置しなければならず、パワーモジュールにおいて第２のパワー半導体チップと第１のインナーリードとが並ぶ方向の長さが長くなるという課題があった。この結果として、パワーモジュールの小型化が阻害されるという課題があった。
【０００７】
そこで、本願は、スイッチング損失を低減しつつ、第１のインナーリードと第２のパワー半導体チップとが並ぶ方向の長さを短縮して小型化できるパワーモジュール及びこれを用いた電力用半導体装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示されるパワーモジュールは、第１のリードフレーム、第２のリードフレーム、及び第３のリードフレームと、第１のリードフレームに接合された、スイッチング素子の機能を有する第１のパワー半導体チップ、及び第２のリードフレームに接合された、スイッチング素子の機能を有する第２のパワー半導体チップと、第１のパワー半導体チップと第２のリードフレームとを接続する第１のインナーリード、及び第２のパワー半導体チップと第３のリードフレームとをする第２のインナーリードと、第１のリードフレーム、第２のリードフレーム、第３のリードフレーム、第１のパワー半導体チップ、第２のパワー半導体チップ、第１のインナーリード、及び第２のインナーリードを封止するモールド部材と、を備え、それぞれ板状に形成された第１のリードフレーム、第２のリードフレーム、及び第３のリードフレームは、同一平面上に並べられ、同一平面に平行な一つの方向を第１方向とし、同一平面に平行であり第１方向と直交する方向を第２方向とし、同一平面に直交する方向を第３方向とし、第１のリードフレームは、第１方向及び第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、第３のリードフレームは、第１のリードフレームの第１方向の幅と同等の幅を有し、第１方向及び第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、第１のリードフレームの第２方向の一方側に隙間を空けて配置され、第２のリードフレームは、第１のリードフレーム及び第３のリードフレームを合わせた第２方向の幅と同等の幅を有し、第１方向及び第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、第１のリードフレーム及び第３のリードフレームの第１方向の一方側に隙間を空けて配置され、第１のリードフレームの第３方向の一方側の面に、第１のパワー半導体チップの第３方向の他方側に設けられた電極が接合され、第２のリードフレームの第３方向の一方側の面における第２方向の一方側の部分に第２のパワー半導体チップの第３方向の他方側に設けられた電極が接合され、第１のインナーリードは、第１のパワー半導体チップの第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第１の他方側接続部分と、第２のリードフレームの第３方向の一方側の面における第２のパワー半導体チップよりも第２方向の他方側の部分に接続された第１の一方側接続部分と、第１の他方側接続部分から第１の一方側接続部分まで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出した第１の架橋部分とを有し、第２のインナーリードは、第３のリードフレームの第３方向の一方側の面に接続された第２の他方側接続部分と、第２のパワー半導体チップの第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第２の一方側接続部分と、第２の他方側接続部分から前記第２の一方側接続部分まで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出した第２の架橋部分とを有したものである。
【０００９】
本願に開示される電力用半導体装置は、パワーモジュールを複数備え、複数のパワーモジュールは第２方向に並べて配置されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示されるパワーモジュールによれば、第１のパワー半導体チップと第２のリードフレームとを接続する第１のインナーリードは第１の他方側接続部分から第１の一方側接続部分まで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出した第１の架橋部分を有し、第２のパワー半導体チップと第３のリードフレームとをする第２のインナーリードは第２の他方側接続部分から前記第２の一方側接続部分まで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出した第２の架橋部分を有しているため、第１のインナーリードと第２のパワー半導体チップとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。また、第１のインナーリードと第２のパワー半導体チップとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮できるため、パワーモジュールを小型化することができる。
【００１１】
本願に開示される電力用半導体装置によれば、第１のインナーリードと第２のパワー半導体チップとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮して小型化したパワーモジュールを第２方向に並べて配置したため、電力用半導体装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図２】実施の形態１に係る電力用半導体装置の概略を示す平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面位置で切断した電力用半導体装置の要部断面図である。
【図４】実施の形態１に係るパワーモジュールの第２方向の長さを説明する図である。
【図５】実施の形態１に係る別の電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図６】実施の形態１に係る別の電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図７】実施の形態２に係る電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面位置で切断した電力用半導体装置の要部断面図である。
【図９】実施の形態３に係る電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図１０】実施の形態４に係る電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図１１】実施の形態５に係る電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図１２】実施の形態６に係る電力用半導体装置の要部の概略を示す平面図である。
【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面位置で切断した電力用半導体装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願の実施の形態によるパワーモジュールを図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る電力用半導体装置１００の要部の概略を示す平面図、図２は電力用半導体装置１００の概略を示す平面図、図３は図１のＡ−Ａ断面位置で切断した電力用半導体装置１００の要部断面図、図４はパワーモジュール１の第２方向の長さを説明する図である。電力用半導体装置１００は、電源から供給された電力を変換して負荷に供給する装置である。負荷は、例えばモータである。図１は電力用半導体装置１００の内部構造を封止するモールド部材であるモールド樹脂９を取り除いて示した図である。図１に示した破線は、モールド樹脂９の外形を示す。電力用半導体装置１００は、図１に示すように、パワーモジュール１を複数備え、複数のパワーモジュール１は並べて配置されている。本実施の形態では、電力用半導体装置１００は１つのパワーモジュール１、２つのパワーモジュール１ａが配置されているが、配置されるパワーモジュール１の個数はこれに限るものではない。電力用半導体装置１００は、図２に示すように、モールド樹脂９で封止され、外部と接続される複数の端子（例えばＰ電位リード３の端子３ａ）が外部に露出している。
【００１５】
＜パワーモジュール１の構成の概要＞
パワーモジュールの構成の概要を、図１の左端に示したパワーモジュール１を例に説明する。パワーモジュール１は、リードフレーム２、パワー半導体チップ６、第１のインナーリード７、第２のインナーリード８、及びモールド樹脂９を備える。リードフレーム２は、第１のリードフレームであるＰ電位リード３、第２のリードフレームであるＡＣ電位リード４、及び第３のリードフレームであるＮ電位リード５を備える。パワー半導体チップ６は、Ｐ電位リード３に接合された、スイッチング素子の機能を有する第１のパワー半導体チップ６ａ、及びＡＣ電位リード４に接合された、スイッチング素子の機能を有する第２のパワー半導体チップ６ｂを備える。第１のインナーリード７は、第１のパワー半導体チップ６ａとＡＣ電位リード４とを接続する。第２のインナーリード８は、第２のパワー半導体チップ６ｂとＮ電位リード５とを接続する。モールド樹脂９は、Ｐ電位リード３、ＡＣ電位リード４、Ｎ電位リード５、第１のパワー半導体チップ６ａ、第２のパワー半導体チップ６ｂ、第１のインナーリード７、及び第２のインナーリード８を封止する。
【００１６】
この構成によれば、リードフレーム２、パワー半導体チップ６、第１のインナーリード７、及び第２のインナーリード８で形成される配線経路がループ状に構成されているため、パワー半導体チップ６がオンオフした際に生じる電圧変動に影響を与える寄生インダクタンスを小さくすることできる。この結果、パワー半導体チップ６がオンオフするときに生じる損失であるスイッチング損失を低減することができる。
【００１７】
＜パワーモジュール１の内部の配置詳細＞
パワーモジュールの内部の配置の詳細を、図１の左端に示したパワーモジュール１を例に説明する。それぞれ板状に形成されたＰ電位リード３、ＡＣ電位リード４、及びＮ電位リード５は、同一平面上に並べられる。同一平面に平行な一つの方向を第１方向とし、同一平面に平行であり第１方向と直交する方向を第２方向とし、同一平面に直交する方向を第３方向とする。Ｐ電位リード３は、第１方向及び第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成される。Ｎ電位リード５は、Ｐ電位リード３の第１方向の幅と同等の幅を有し、第１方向及び第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、Ｐ電位リード３の第２方向の一方側に隙間を空けて配置される。ＡＣ電位リード４は、Ｐ電位リード３及びＮ電位リード５を合わせた第２方向の幅と同等の幅を有し、第１方向及び第２方向に平行な辺を有する矩形板状に形成され、Ｐ電位リード３及びＮ電位リード５の第１方向の一方側に隙間を空けて配置される。Ｐ電位リード３の第２方向の他方側の側面とＡＣ電位リード４の第２方向の他方側の側面は揃っており、Ｎ電位リード５の第２方向の一方側の側面とＡＣ電位リード４の第２方向の一方側の側面も揃っている。Ｐ電位リード３の第１方向の他方側の側面とＮ電位リード５の第１方向の他方側の側面も揃っている。そのため、Ｐ電位リード３、ＡＣ電位リード４、及びＮ電位リード５の外周側面は、矩形状になっている。
【００１８】
Ｐ電位リード３の第３方向の一方側の面に、第１のパワー半導体チップ６ａの第３方向の他方側に設けられた電極であるチップ下面電極６ａ２が接合される。ＡＣ電位リード４の第３方向の一方側の面における第２方向の一方側の部分に第２のパワー半導体チップ６ｂの第３方向の他方側に設けられた電極であるチップ下面電極が接合される。
【００１９】
第１のインナーリード７は、図３に示すように、第１の他方側接続部分７ａ、第１の架橋部分７ｂ、及び第１の一方側接続部分７ｃを備える。第１の他方側接続部分７ａは、第１のパワー半導体チップ６ａの第３方向の一方側に設けられた電極であるチップ上面電極６ａ１に接続される。第１の一方側接続部分７ｃは、ＡＣ電位リード４の第３方向の一方側の面における第２のパワー半導体チップ６ｂよりも第２方向の他方側の部分に接続される。第１の架橋部分７ｂは、第１の他方側接続部分７ａから第１の一方側接続部分７ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出する。
【００２０】
第２のインナーリード８は、第２の他方側接続部分８ａ、第２の架橋部分８ｂ、及び第２の一方側接続部分８ｃを備える。第２の他方側接続部分８ａは、Ｎ電位リード５の第３方向の一方側の面に接続される。第２の一方側接続部分８ｃは、第２のパワー半導体チップ６ｂの第３方向の一方側に設けられた電極であるチップ上面電極に接続される。第２の架橋部分８ｂは、第２の他方側接続部分８ａから第２の一方側接続部分８ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出する。
【００２１】
第１の架橋部分７ｂと第２の架橋部分８ｂを上述した方向に延出して設けた理由を、図４を用いて説明する。図４（ａ）は第１の架橋部分７２ｂと第２の架橋部分８２ｂを上述した方向に延出させず、第１の架橋部分７２ｂと第２の架橋部分８２ｂをそれぞれ第１方向に延出した第１のインナーリード７２と第２のインナーリード８２を配置した比較例の図である。図４（ｂ）は本実施の形態の配置を模式的に示した図である。図４において、パワー半導体チップ６の第２方向の長さをＡとする。第１のインナーリード７、第１のインナーリード７２、第２のインナーリード８、及び第２のインナーリード８２の第２方向の幅をＢとする。長さＡは幅Ｂよりも大きい。また、第１のパワー半導体チップ６ａと、第２のインナーリード８または第２のインナーリード８２との第２方向の間隔をＣとする。間隔Ｃは第１のパワー半導体チップ６ａと第２のインナーリード８または第２のインナーリード８２との間に必要な絶縁距離である。第１のパワー半導体チップ６ａの第２方向の他方側の側面と第２のパワー半導体チップ６ｂの第２方向の一方側の側面との間隔は、図４（ａ）では３Ａ／２＋Ｂ／２＋Ｃとなり、図４（ｂ）ではＡ＋Ｂ＋Ｃとなる。これらの差はＡ／２−Ｂ／２となり、図４（ａ）の構成よりも図４（ｂ）の構成において、第１のパワー半導体チップ６ａの第２方向の他方側の側面と第２のパワー半導体チップ６ｂの第２方向の一方側の側面との間隔が短縮される。つまり、パワーモジュール１において、第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂとが並ぶ方向である第２方向の長さが短縮される。
【００２２】
本実施の形態では、第１の架橋部分７ｂの延出方向と第２の架橋部分８ｂの延出方向とは、第３方向に見て互いに平行である。第１の架橋部分７ｂの延出方向と第２の架橋部分８ｂの延出方向はこれに限るものではなく、平行でなくても構わない。しかしながら、これらの延出方向を互いに平行に設けることで、パワーモジュール１において第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。また、第１の架橋部分７ｂの延出方向と第２の架橋部分８ｂの延出方向の、第３方向に見た第１方向との角度は、長さＡ及び幅Ｂなどを考慮して任意に定めて構わない。角度は、例えば、２０度から６０度程度で設けられる。
【００２３】
この構成によれば、第１の架橋部分７ｂは第１の他方側接続部分７ａから第１の一方側接続部分７ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出し、第２の架橋部分８ｂは第２の他方側接続部分８ａから第２の一方側接続部分８ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出するため、パワーモジュール１において第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。また、パワーモジュール１の第２方向の長さを短縮することができるため、パワーモジュール１を小型化することができる。また、第２方向の長さを小型化したパワーモジュール１を第２方向に並べて配置したため、電力用半導体装置１００を小型化することができる。また、第１の架橋部分７ｂの延出方向と第２の架橋部分８ｂの延出方向とを第３方向に見て互いに平行にした場合、パワーモジュール１において第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。
【００２４】
＜リードフレーム２＞
パワーモジュール内部の各部の詳細を説明する。リードフレーム２は、銅またはアルミを基材にした合金の板材を配線パターン状に成形して作製される。リードフレーム２を構成するＰ電位リード３、ＡＣ電位リード４、及びＮ電位リード５は、モールド樹脂９で封止された後に切り離されることでそれぞれが形成される。リードフレーム２は、第３方向の一方側の面がパワー半導体チップ６の実装される面である。リードフレーム２の配線パターン状への加工は、板状の材料のエッチング加工、またはプレス加工にて行われる。リードフレーム２の表面は、基材の金属が露出しているものも使用可能であるが、一部もしくは全部にめっき処理を行っても構わない。めっき処理を施すことで、他の部材の実装が容易になる。
【００２５】
Ｐ電位リード３、ＡＣ電位リード４、及びＮ電位リード５の第３方向の他方側の面は、モールド樹脂９から外部に露出する。これらの面を外部に露出することで、これらの面を効率よく冷却することができる。Ｐ電位リード３及びＮ電位リード５のそれぞれの矩形板状の部分から第１方向の他方側に突出した部分である端子３ａ及び端子５ａが、モールド樹脂９から外部に露出する。ＡＣ電位リード４の矩形板状の部分から第１方向の一方側に突出した部分である端子４ａが、モールド樹脂９から外部に露出する。これらの端子部分を外部に露出することで、Ｐ電位リード３、ＡＣ電位リード４、及びＮ電位リード５と外部の機器もしくは電源等とを容易に接続することができる。
【００２６】
＜パワー半導体チップ６＞
パワー半導体チップ６は、第３方向の一方側と他方側のそれぞれにチップ上面電極とチップ下面電極を備える。実施の形態１は、パワー半導体チップ６は一例としてＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を示すが、パワー半導体チップ６はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であっても構わない。ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴはスイッチング素子の機能を有しており、チップ上面電極と同じ面にゲート電極（図示せず）を備える。ゲート電極は、リードフレーム２の一部に構成されたゲート端子２ａとワイヤボンドで接続される。パワー半導体チップ６は、シリコン、炭化ケイ素、窒化シリコン、窒化ガリウム、もしくはガリウム砒素などの材料からなる半導体が用いられる。また、パワー半導体チップ６のチップ上面電極は、はんだなどの導電性部材を介して他の部材を接合するためにニッケルめっき層などを備える。
【００２７】
図３に示すように、第１のパワー半導体チップ６ａのチップ上面電極６ａ１と第１のインナーリード７の第１の他方側接続部分７ａとの間、第１のインナーリード７の第１の一方側接続部分７ｃとＡＣ電位リード４との間、及び第１のパワー半導体チップ６ａのチップ下面電極６ａ２とＰ電位リード３との間ははんだ１０を介して接続される。第２のパワー半導体チップ６ｂと第２のインナーリード８との間、第２のインナーリード８とＮ電位リード５との間、及び第２のパワー半導体チップ６ｂとＡＣ電位リード４との間についても同様にはんだ１０を介して接続される。はんだ１０はリフロー装置などの一括した熱処理により接合することが可能なため、製造性を向上することができる。電力用半導体装置１００の使用時に温度変化などに起因したひずみがはんだ１０に生じた場合、はんだ１０の接合部分によって耐久性に差が生じることがある。このような場合は、電力用半導体装置１００を適用する場所毎に異なる組成のはんだを使用して、耐久性を改善する構成としてもよい。また、導電性部材としてはんだ１０を用いた例を示したが導電性部材ははんだ１０に限るものではなく、導電性樹脂ペーストまたはシンタリングペーストを使用しても構わない。
【００２８】
＜インナーリード＞
第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８は、銅またはアルミを基材にした合金の板材から作製される。第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８を個別に作製しても構わないが、図５に示すように、第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８を第１の架橋部分７ｂと第２の架橋部分８ｂにおいて一体的に作製しても構わない。図５に示した電力用半導体装置１００においては、第１のパワー半導体チップ６ａと第１のインナーリード７との間、第１のインナーリード７とＡＣ電位リード４との間、第２のパワー半導体チップ６ｂと第２のインナーリード８との間、及び第２のインナーリード８とＮ電位リード５との間をはんだ１０を介して接続した後に、一体化されている第１の架橋部分７ｂと第２の架橋部分８ｂとの間を切断することで個々の第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８が形成される。切断する箇所は、例えば破線で囲まれた箇所である。切断の方法は、例えば切削加工もしくは薬液による切断箇所の除去である。このような製造工程とすることで、一体化された第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８は実装時に四点で支えることが可能となるため、実装時の第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８の位置ズレが抑制され、生産性の高い電力用半導体装置１００を供給することができる。また、切断する箇所を小さくすることで第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの面積を拡大できるため、第１の架橋部分７ｂと第２の架橋部分８ｂの電流密度を下げることができる。その結果、電力用半導体装置１００の温度上昇を抑制できるため、高出力の電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００２９】
＜電力用半導体装置１００＞
電力用半導体装置１００は、図１に示すように、１つのパワーモジュール１及び２つのパワーモジュール１ａの複数のパワーモジュールを備え、複数のパワーモジュールは第２方向に並べて配置されている。複数のパワーモジュールのそれぞれが備えた第１のインナーリードと第２のインナーリードは、それぞれのパワーモジュールにおいて同一形状である。パワーモジュール１において第１のインナーリード７と第２のインナーリード８は同一形状であり、パワーモジュール１ａにおいて第１のインナーリード７１と第２のインナーリード８１は同一形状である。パワーモジュール１とパワーモジュール１ａにおいて第１のインナーリードと第２のインナーリードの形状が異なっている。つまり第１のインナーリード７と第１のインナーリード７１の形状は異なっており、第２のインナーリード８と第２のインナーリード８１の形状は異なっている。電力用半導体装置１００が備えた複数のパワーモジュールの内、１つ以上のパワーモジュールは、他のパワーモジュールの第２方向の一方側と第２方向の他方側とが反転された形状に形成されている。図１では、パワーモジュール１とパワーモジュール１ａとが反転された形状に形成されている。
【００３０】
この構成によれば、第１のインナーリードと第２のインナーリードの形状が異なっていても、パワーモジュールの第２方向の長さを短縮することができるため、パワーモジュールを小型化することができる。また、第２方向の長さを小型化したパワーモジュール１を第２方向に並べて配置したため、電力用半導体装置１００を小型化することができる。また、異なるパワーモジュールにおいて異なる形状のインナーリードが許容されるため、外部と接続する端子の位置の自由度を向上させることができ、設計の自由度を向上させることができる。
【００３１】
電力用半導体装置１００は、図６に示すように、全て同じ複数のパワーモジュール１を第２方向に並べて配置しても構わない。複数のパワーモジュール１のそれぞれが備えた第１のインナーリード７と第２のインナーリード８は、それぞれのパワーモジュール１において同一形状で、かつ複数のパワーモジュール１のそれぞれにおいても第１のインナーリード７と第２のインナーリード８は同一形状である。
【００３２】
この構成によれば、第１のインナーリード７と第２のインナーリード８の形状が電力用半導体装置１００において全て同一形状であるため、第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８の実装時において部品間違いの発生が抑制され、生産性の高い電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００３３】
以上のように、実施の形態１によるパワーモジュール１において、第１の架橋部分７ｂは第１の他方側接続部分７ａから第１の一方側接続部分７ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出し、第２の架橋部分８ｂは第２の他方側接続部分８ａから第２の一方側接続部分８ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出しているため、第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。また、パワーモジュール１の第２方向の長さを短縮することができるため、パワーモジュール１を小型化することができる。また、第２方向の長さを小型化したパワーモジュール１を第２方向に並べて配置したため、電力用半導体装置１００を小型化することができる。また、第１の架橋部分７ｂの延出方向と第２の架橋部分８ｂの延出方向とを第３方向に見て互いに平行にした場合、パワーモジュール１において第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。
【００３４】
Ｐ電位リード３、ＡＣ電位リード４、及びＮ電位リード５の第３方向の他方側の面は、モールド樹脂９から外部に露出しているため、これらの面を効率よく冷却することができる。また、Ｐ電位リード３及びＮ電位リード５のそれぞれの矩形板状の部分から第１方向の他方側に突出した部分である端子３ａ及び端子５ａがモールド樹脂９から外部に露出し、ＡＣ電位リード４の矩形板状の部分から第１方向の一方側に突出した部分である端子４ａがモールド樹脂９から外部に露出しているため、Ｐ電位リード３、ＡＣ電位リード４、及びＮ電位リード５と外部の機器もしくは電源等とを容易に接続することができる。
【００３５】
複数のパワーモジュールのそれぞれが備えた第１のインナーリードと第２のインナーリードは、それぞれのパワーモジュールにおいて同一形状で、かつ複数のパワーモジュールのそれぞれにおいて第１のインナーリードと第２のインナーリードの形状が異なっている場合、電力用半導体装置１００を小型化することができる。また、異なるパワーモジュールにおいて異なる形状のインナーリードが許容されるため、外部と接続する端子の位置の自由度を向上させることができ、設計の自由度を向上させることができる。また、複数のパワーモジュールの内、１つ以上のパワーモジュールは、他のパワーモジュールの第２方向の一方側と第２方向の他方側とが反転された形状に形成されている場合、電力用半導体装置１００を小型化することができる。
【００３６】
複数のパワーモジュールのそれぞれが備えた第１のインナーリードと第２のインナーリードは、それぞれのパワーモジュールにおいて同一形状で、かつ複数のパワーモジュールのそれぞれにおいても第１のインナーリードと第２のインナーリードは同一形状である場合、第１のインナーリード７と第２のインナーリード８の形状が電力用半導体装置１００において全て同一形状であるため、第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８の実装時において部品間違いの発生が抑制され、生産性の高い電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態２に係る電力用半導体装置１００について説明する。図７は実施の形態２に係る電力用半導体装置１００の要部の概略を示す平面図、図８は図７のＢ−Ｂ断面位置で切断した電力用半導体装置１００の要部断面図である。実施の形態２に係る電力用半導体装置１００は、第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８のそれぞれにおいて異なる厚みとなる箇所を備えた構成になっている。
【００３８】
第１のインナーリード７において、第１の架橋部分７ｂの第３方向の厚みは第１の他方側接続部分７ａ及び第１の一方側接続部分７ｃの第３方向の厚みよりも薄い。第２のインナーリード８において、第２の架橋部分８ｂの第３方向の厚みは第２の他方側接続部分８ａ及び第２の一方側接続部分８ｃの第３方向の厚みよりも薄い。第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８の第３方向の一方側の面は平面である。図８に示すように、第１の架橋部分７ｂを第１のパワー半導体チップ６ａ及びＰ電位リード３から離れた位置に配置できるため、第１の架橋部分７ｂが第１のパワー半導体チップ６ａ及びＰ電位リード３に接触して電力用半導体装置１００の故障の要因となる可能性が低減でき、信頼性に優れた電力用半導体装置１００を供給することができる。第２の架橋部分８ｂについても同様に、第２のパワー半導体チップ６ｂ及びＡＣ電位リード４から離れた位置に配置できる。
【００３９】
第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８は、平面である第３方向の一方側の面を受け面として、第３方向の他方側の面から第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂに相当する箇所をプレスにより潰し加工することで作製される。またこの加工において、第１の他方側接続部分７ａ及び第１の一方側接続部分７ｃの第３方向の厚みを異なる厚みにできる。第１の他方側接続部分７ａ及び第１の一方側接続部分７ｃの第３方向の厚みを変えることで、図８に示すように、第１の他方側接続部分７ａ及び第１の一方側接続部分７ｃのそれぞれが接するはんだ１０の厚みを容易に同等の厚みにすることができる。はんだ１０の厚みが同等となるようにはんだ１０の厚みを確保することで、信頼性が高く、生産性に優れた電力用半導体装置１００を供給することができる。第２のインナーリード８についても同様に、第２の他方側接続部分８ａ及び第２の一方側接続部分８ｃのそれぞれが接するはんだ１０の厚みが同等となるようにはんだ１０の厚みを確保することができる。
【００４０】
以上のように、実施の形態２による電力用半導体装置１００において、第１のインナーリード７の第１の架橋部分７ｂの第３方向の厚みは第１の他方側接続部分７ａ及び第１の一方側接続部分７ｃの第３方向の厚みよりも薄く、第２のインナーリード８の第２の架橋部分８ｂの第３方向の厚みは第２の他方側接続部分８ａ及び第２の一方側接続部分８ｃの第３方向の厚みよりも薄いため、第１の架橋部分７ｂを第１のパワー半導体チップ６ａ及びＰ電位リード３から離れた位置に配置でき、第２の架橋部分８ｂを第２のパワー半導体チップ６ｂ及びＡＣ電位リード４から離れた位置に配置できるので、電力用半導体装置１００の故障の要因となる可能性を低減して信頼性に優れた電力用半導体装置１００を供給することができる。また、第１の他方側接続部分７ａと第１の一方側接続部分７ｃのそれぞれが接するはんだ１０の厚み、及び第２の他方側接続部分８ａと第２の一方側接続部分８ｃのそれぞれが接するはんだ１０の厚みが同等となるようにはんだ１０の厚みを確保できるため、信頼性が高く、生産性に優れた電力用半導体装置１００を供給することができる。また、第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８のそれぞれにおいて異なる厚みとなる箇所を備える構成は、潰し加工により容易に作製することができる。
【００４１】
実施の形態３．
実施の形態３に係る電力用半導体装置１００について説明する。図９は実施の形態３に係る電力用半導体装置１００の要部の概略を示す平面図である。実施の形態３に係る電力用半導体装置１００は、第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８のそれぞれにおいて異なる幅となる箇所を備えた構成になっている。
【００４２】
第１のインナーリード７において、第１の架橋部分７ｂの第２方向の幅は第１の他方側接続部分７ａ及び第１の一方側接続部分７ｃの第２方向の幅よりも広い。第２のインナーリード８において、第２の架橋部分８ｂの第２方向の幅は第２の他方側接続部分８ａ及び第２の一方側接続部分８ｃの第２方向の幅よりも広い。第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの幅を広げることで、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの第３方向の断面積は増加する。第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの断面積の増加により、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂに流れる電流の電流密度を下げることが可能になる。電流密度を下げることで電力用半導体装置１００の温度上昇が抑制され、高出力の電力用半導体装置１００の供給することができる。
【００４３】
以上のように、実施の形態３による電力用半導体装置１００において、第１のインナーリード７の第１の架橋部分７ｂの第２方向の幅は第１の他方側接続部分７ａ及び第１の一方側接続部分７ｃの第２方向の幅よりも広く、第２のインナーリード８の第２の架橋部分８ｂの第２方向の幅は第２の他方側接続部分８ａ及び第２の一方側接続部分８ｃの第２方向の幅よりも広いため、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂに流れる電流の電流密度は低下して電力用半導体装置１００の温度上昇が抑制され、高出力の電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００４４】
実施の形態４．
実施の形態４に係る電力用半導体装置１００について説明する。図１０は実施の形態４に係る電力用半導体装置１００の要部の概略を示す平面図である。実施の形態４に係る電力用半導体装置１００は、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂのそれぞれに、第３方向に貫通する穴１１を備えた構成になっている。
【００４５】
第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂのそれぞれには、第３方向に貫通する穴１１が設けられている。穴１１の第２方向の内径は、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの第２方向の幅よりも小さい大きさである。図１０において、穴１１は円形に設けられているが穴１１の形状は円に限るものではなく、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの第２方向の幅よりも小さければ楕円形、矩形など他の形状であっても構わない。
【００４６】
パワーモジュール１をモールド樹脂９で封止する際、穴１１を設けたことでモールド樹脂９が回り込みにくい第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの第３方向の他方側にもモールド樹脂９が充填されやすくなる。モールド樹脂９の充填されない箇所の発生が抑制されるため、生産性の高い電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００４７】
穴１１を設けない場合、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂは第３方向の一方側及び他方側の面で主にモールド樹脂９と接していたため、せん断方向のモールド樹脂９の密着力が弱かった。穴１１を設けた場合、穴１１の内部にもモールド樹脂９が充填され、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂの第３方向の一方側及び他方側に接するモールド樹脂９が穴１１を介してつながるため、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂとモールド樹脂９との密着力が強化される。第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂとモールド樹脂９との密着力が強化されることで電力用半導体装置１００の内部の絶縁が保たれるため、信頼性の高い電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００４８】
図１０では、実施の形態１に示した電力用半導体装置１００に穴１１を設けた例を示したがこれに限るものではない。穴１１を設けたことで第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂにおける電流密度の上昇が懸念される場合などは、図９に示した電力用半導体装置１００の幅を広げた第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂに穴１１を設けても構わない。
【００４９】
以上のように、実施の形態４による電力用半導体装置１００において、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂのそれぞれには第３方向に貫通する穴１１が設けられているため、モールド樹脂９の充填されない箇所の発生が抑制され、生産性の高い電力用半導体装置１００を供給することができる。また、第１の架橋部分７ｂ及び第２の架橋部分８ｂとモールド樹脂９との密着力が強化されることで電力用半導体装置１００の内部の絶縁が保たれるため、信頼性の高い電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００５０】
実施の形態５．
実施の形態５に係る電力用半導体装置１００について説明する。図１１は実施の形態５に係る電力用半導体装置１００の要部の概略を示す平面図である。実施の形態５に係る電力用半導体装置１００は、実施の形態１で示した電力用半導体装置１００に第３のパワー半導体チップ６ｃ及び第４のパワー半導体チップ６ｄを加えた構成になっている。
【００５１】
パワーモジュールの内部構成の詳細を、図１１の左端に示したパワーモジュール１を例に説明する。パワーモジュール１は、Ｐ電位リード３に接合され、スイッチング素子の機能を有する第３のパワー半導体チップ６ｃ、及びＡＣ電位リード４に接合され、スイッチング素子の機能を有する第４のパワー半導体チップ６ｄを備える。Ｐ電位リード３の第３方向の一方側の面における第１のパワー半導体チップ６ａよりも第２方向の一方側の部分に第３のパワー半導体チップ６ｃの第３方向の他方側に設けられた電極が接合される、ＡＣ電位リード４の第３方向の一方側の面における第２のパワー半導体チップ６ｂよりも第２方向の他方側の部分でかつ第１のインナーリード７の第１の一方側接続部分７ｃよりも第２方向の一方側の部分に第４のパワー半導体チップ６ｄの第３方向の他方側に設けられた電極が接合される。
【００５２】
第１のインナーリード７は、第３のパワー半導体チップ６ｃの第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第３の他方側接続部分７ｄと、第３の他方側接続部分７ｄから第１の架橋部分７ｂまで第２方向の他方側の方向に延出した第１の並列接続部分７ｅとをさらに有する。第１のインナーリード７は、第１のパワー半導体チップ６ａと第３のパワー半導体チップ６ｃとＡＣ電位リード４とを接続する。第２のインナーリード８は、第４のパワー半導体チップ６ｄの第３方向の一方側に設けられた電極に接続された第４の他方側接続部分８ｄと、第４の他方側接続部分８ｄから第２の架橋部分８ｂまで第２方向の一方側の方向に延出した第２の並列接続部分８ｅとをさらに有する。第２のインナーリード８は、第２のパワー半導体チップ６ｂと第４のパワー半導体チップ６ｄとＮ電位リード５とを接続する。
【００５３】
本実施の形態では、第１のパワー半導体チップ６ａと第３のパワー半導体チップ６ｃとが並列に接続され、第２のパワー半導体チップ６ｂと第４のパワー半導体チップ６ｄとが並列に接続されている。パワー半導体チップ６に流れる電流を並列に接続された２つのチップに分散することで、個々のパワー半導体チップ６の発熱を抑制することができる。また、第１の架橋部分７ｂは第１の他方側接続部分７ａから第１の一方側接続部分７ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出し、第２の架橋部分８ｂは第２の他方側接続部分８ａから第２の一方側接続部分８ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出しているため、パワーモジュール１において第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂと第４のパワー半導体チップ６ｄとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。
【００５４】
以上のように、実施の形態５による電力用半導体装置１００において、第１のインナーリード７は第３の他方側接続部分７ｄと第１の並列接続部分７ｅとをさらに有し、第２のインナーリード８は第４の他方側接続部分８ｄと第２の並列接続部分８ｅとをさらに有しているため、第１のパワー半導体チップ６ａと第３のパワー半導体チップ６ｃとを容易に並列に接続することができ、第２のパワー半導体チップ６ｂと第４のパワー半導体チップ６ｄとを容易に並列に接続することができる。また、第１のパワー半導体チップ６ａと第３のパワー半導体チップ６ｃとが並列に接続され、第２のパワー半導体チップ６ｂと第４のパワー半導体チップ６ｄとが並列に接続されているため、パワー半導体チップ６の発熱を抑制することができる。また、第１の架橋部分７ｂは第１の他方側接続部分７ａから第１の一方側接続部分７ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出し、第２の架橋部分８ｂは第２の他方側接続部分８ａから第２の一方側接続部分８ｃまで第１方向の一方側及び第２方向の他方側の成分を有する方向に延出しているため、第１のインナーリード７と第２のパワー半導体チップ６ｂと第４のパワー半導体チップ６ｄとが並ぶ方向である第２方向の長さを短縮することができる。また、パワーモジュール１の第２方向の長さを短縮することができるため、パワーモジュール１を小型化することができる。また、パワー半導体チップ６の発熱が抑制され、パワーモジュール１が小型化されるため、高出力で生産性が高く、小型な電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００５５】
実施の形態６．
実施の形態６に係る電力用半導体装置１００について説明する。図１２は実施の形態６に係る電力用半導体装置１００の要部の概略を示す平面図、図１３は図１２のＣ−Ｃ断面位置で切断した電力用半導体装置１００の要部断面図である。実施の形態６に係る電力用半導体装置１００は、実施の形態２で示した電力用半導体装置１００の第１のインナーリード７と第２のインナーリード８に絶縁層１２を介して金属板１３を加えた構成になっている。
【００５６】
第１のインナーリード７の第３方向の一方側の面に絶縁層１２を介して金属板１３が設けられ、第２のインナーリード８の第３方向の一方側の面に絶縁層１２を介して金属板１３が設けられる。絶縁層１２は、例えば、エポキシ系樹脂と熱伝導性の高いフィラー材により形成される。金属板１３は、銅などの熱伝導性の高い金属により作製される。金属板１３を設けることで、パワー半導体チップ６で生じた熱を第１のインナーリード７及び第２のインナーリード８を介して外部に伝達することができる。熱を外部に伝達することで、電力用半導体装置１００の温度上昇が抑制され、高出力の電力用半導体装置１００を供給することができる。
【００５７】
絶縁層１２の厚みは例えば２００μｍ以下で、金属板１３の厚みは例えば２００μｍ以下である。この厚みにすることで、パワーモジュール１の第３方向の大きさの拡大を抑制することができる。また、絶縁層１２の厚みを薄くすることで熱は効率よくパワー半導体チップ６から金属板１３に伝達されるため、電力用半導体装置１００の放熱性を向上させることができる。また、第１のインナーリード７に設けられた金属板１３と第２のインナーリード８に設けられた金属板１３とは、モールド樹脂９から外部に露出する。金属板１３を外部に露出させることで、熱が伝達された金属板１３を効率よく冷却することができる。なお、金属板１３がモールド樹脂９から外部に露出する構成に限るものではなく、金属板１３と外部との距離が近ければ金属板１３はモールド樹脂９に覆われていても構わない。
【００５８】
以上のように、実施の形態６による電力用半導体装置１００において、第１のインナーリード７の第３方向の一方側の面に絶縁層１２を介して金属板１３を設け、第２のインナーリード８の第３方向の一方側の面に絶縁層１２を介して金属板１３を設けたため、パワー半導体チップ６で生じた熱を外部に効率よく伝達することができる。熱を外部に効率よく伝達できるため、電力用半導体装置１００の温度上昇は抑制され、高出力の電力用半導体装置１００を供給することができる。絶縁層１２の厚みを２００μｍ以下、金属板１３の厚みを２００μｍ以下とした場合、パワーモジュール１の第３方向の大きさの拡大を抑制することができる。また、絶縁層１２の厚みを薄くすることで熱は効率よくパワー半導体チップ６から金属板１３に伝達されるため、電力用半導体装置１００の放熱性を向上させることができる。金属板１３を外部に露出させた場合、熱が伝達された金属板１３を効率よく冷却することができる。
【００５９】
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００６０】
１  パワーモジュール、１ａ  パワーモジュール、２  リードフレーム、２ａ  ゲート端子、３  Ｐ電位リード、３ａ  端子、４  ＡＣ電位リード、４ａ  端子、５  Ｎ電位リード、５ａ  端子、６  パワー半導体チップ、６ａ  第１のパワー半導体チップ、６ａ１  チップ上面電極、６ａ２  チップ下面電極、６ｂ  第２のパワー半導体チップ、６ｃ  第３のパワー半導体チップ、６ｄ  第４のパワー半導体チップ、７  第１のインナーリード、７ａ  第１の他方側接続部分、７ｂ  第１の架橋部分、７ｃ  第１の一方側接続部分、７ｄ  第３の他方側接続部分、７ｅ  第１の並列接続部分、８  第２のインナーリード、８ａ  第２の他方側接続部分、８ｂ  第２の架橋部分、８ｃ  第２の一方側接続部分、８ｄ  第４の他方側接続部分、８ｅ  第２の並列接続部分、９  モールド樹脂、１０  はんだ、１１  穴、１２  絶縁層、１３  金属板、１００  電力用半導体装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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