半導体装置
【課題】モールド成形時に均一に加圧でき絶縁材が均一に貼着された半導体装置を提供する。
【解決手段】第１の基板３０の一方の面に第１の半導体素子１０が接合され、他方の面に第１の絶縁材５０を介して第１の放熱板７０が接合され、種類の異なる複数の端子９０、９１、９２が側方に延び、モールド成形された第１のユニット１７０と、第２の基板４０の一方の面に第２の半導体素子２０が接合され、他方の面に第２の絶縁材６０を介して第２の放熱板８０が接合され、種類の異なる複数の端子１００、１０１、１０２が側方に延び、モールド成形された第２のユニット１８０とを有し
、前記第１のユニットと前記第２のユニットが対向して固定され、前記種類の異なる複数の端子のうち、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子９０、１００は重なって配置され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が不要な端子は重ならずに配置される。
【解決手段】第１の基板３０の一方の面に第１の半導体素子１０が接合され、他方の面に第１の絶縁材５０を介して第１の放熱板７０が接合され、種類の異なる複数の端子９０、９１、９２が側方に延び、モールド成形された第１のユニット１７０と、第２の基板４０の一方の面に第２の半導体素子２０が接合され、他方の面に第２の絶縁材６０を介して第２の放熱板８０が接合され、種類の異なる複数の端子１００、１０１、１０２が側方に延び、モールド成形された第２のユニット１８０とを有し
、前記第１のユニットと前記第２のユニットが対向して固定され、前記種類の異なる複数の端子のうち、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子９０、１００は重なって配置され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が不要な端子は重ならずに配置される。
【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、第１の半導体素子を有する第１のユニットと、第２の半導体素子を有する第２のユニットとを有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電力変換を行うためのパワーモジュールにおいて、第１の半導体素子は、ハイサイド電極とミドルサイド電極とに電気的に接続されて上アームユニットを構成し、第２の半導体素子は、ミドルサイド電極とローサイド電極とに電気的に接続されて下アームユニットを構成し、ハイサイド電極、第１の半導体素子、ミドルサイド電極、第２の半導体素子及びローサイド電極を順次積層させ、ハイサイド電極とローサイド電極の外側表面が露出するようにモールド樹脂で封止したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４９５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、ハイサイド電極の外側表面とローサイド電極の外側表面を冷却面とするため、ハイサイド電極及びローサイド電極の表面にグリスを介して絶縁材を貼り付け、更にグリスを介してヒートシンク等を取り付ける必要がある。ここで、モールド成形時に絶縁材を両電極の表面に貼り付けようとすると、上下から金型で絶縁材を電極に対して加圧することになるが、はんだ等による厚さ公差を吸収する術が無いため、厚さの薄くなった箇所は加圧力不足となり、厚さの厚くなった箇所は圧力が必要以上に加わり、均一に加圧を行うことが難しく、絶縁材を貼り付けることが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、モールド成形時の均一な加圧が容易であり、絶縁材が電極等の金属板に均一に貼り付けられた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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る半導体装置は、第１の基板の一方の面に第１の半導体素子が接合され、他方の面に第１の絶縁材を介して第１の放熱板が接合され、前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第１のユニットと、
第２の基板の一方の面に第２の半導体素子が接合され、他方の面に第２の絶縁材を介して第２の放熱板が接合され、前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第２のユニットとを有し、
前記第１のユニットの前記第１の半導体素子側の面と前記第２のユニットの前記第２の半導体素子側の面が対向した状態で固定され、
前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子及び前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子のうち、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、前記封止樹脂の外部で重なるように配置され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が不要な端子は、前記封止樹脂の外部で上面視にて重ならないように配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モールド成形時に均一に加圧され、厚さ方向にバランスのよい半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の一例を示した図である。図１（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した図である。図１（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した図である。図１（Ｃ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の全体構成を示した図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の一例の平面図である。図２（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の上アームユニットの平面図である。図２（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。図２（Ｃ）は、上アームユニットと下アームユニットの接合後の実施例１に係る半導体装置の平面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る半導体装置の一例を示した図である。図３（Ａ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した断面図である。図３（Ｂ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した断面図である。図３（Ｃ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の完成状態を示した断面図である。
【図４】本発明の実施例３に係る半導体装置の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施例４に係る半導体装置の一例を示した図である。
【図６】本発明の実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。図６（Ａ）は、比較例に係る実施例１の半導体装置の一例を示した図である。図６（Ｂ）は、実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。
【図７】本発明の実施例６に係る半導体装置の一例を示した図である。図７（Ａ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニット及び下アームユニット単独成形時の断面構成を示した図である。図７（Ｂ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニットと下アームユニットの接合時の断面構成を示した図である。
【図８】本発明の実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの一例を示した図である。図８（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの平面図である。図８（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの側面図である。図８（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの斜視図である。
【図９】実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの一例を示した図である。図９（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。図９（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの側面図である。図９（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの斜視図である。
【図１０】実施例７に係る半導体装置の完成状態の一例を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の平面図である。図１０（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の側面図である。図１０（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置の一例を示した図である。図１（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した図であり、図１（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した図であり、図１（Ｃ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の全体構成を示した図である。
【００１１】
図１（Ａ）において、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０は、半導体素子１０、１１と、金属板３０と、絶縁材５０と、放熱板７０と、冷却フィン７１と、信号端子９０と、出力端子９１と、ボンディングワイヤ１１０と、はんだ１２０と、封止樹脂１３０とを備える。
【００１２】
上アームユニット１７０において、半導体素子１０、１１が、各々金属板３０上にはんだ１２０により接合されている。半導体素子１０の左側上面には、左側側方に延びて封止樹脂１３０から先端側の部分が露出した信号端子９０が、ボンディングワイヤ１１０を介して接続されている。また、半導体素子１０の上面には、はんだ１２０により出力端子９１が接続されている。出力端子９１は右側の側方に向かって延び、半導体素子１１の上で半導体素子１１の上面とはんだ１２０により接合され、更に右側側方に延びて封止樹脂１３０から先端側が露出している。また、金属板３０の下面には、絶縁材５０が貼り付けられ、絶縁材５０の下面には放熱板７０が貼り付けられている。放熱板７０の外側表面には、冷却フィン７１が形成されている。また、放熱板７０は、冷却フィン７１が形成された下側の表面のみが封止樹脂１３０から露出している。その他の構成要素は、信号端子９０及び出力端子９１の一部以外は、封止樹脂１３０に封止され、モールド成形されて覆われている。
【００１３】
上アームユニット１７０は、高電位側のパワーモジュールのユニットであり、例えば、インバータの高電位側の回路を構成する。上アームユニット１７０は、トランジスタ等の半導体スイッチング素子を有して構成される。
【００１４】
半導体素子１０は、トランジスタであり、例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）から構成される。
【００１５】
半導体素子１１はダイオードであり、半導体素子１０がＭＯＳトランジスタの場合には、ソース−ドレイン間に並列に接続され、半導体素子１０がＩＧＢＴの場合には、コレクタ−エミッタ間に並列に接続される。
【００１６】
金属板３０は、半導体素子１０、１１の基板、電極及び熱伝達媒体として機能する。つまり、金属板３０は、半導体素子１０、１１を支持するとともに、半導体素子１０、１１の下面の電極同士を電気的に接続する。また、金属板３０は、半導体素子１０、１１で発生した熱を放熱板７０に伝達して運び去る役割も果たす。金属板３０は、配線材料に用いられる高い導電性及び熱伝導性を有する金属材料であれば、種々の材料を利用することができる。例えば、金属板３０は銅で構成されてもよい。
【００１７】
絶縁材５０は、金属板３０と放熱板７０とを絶縁するための材料である。放熱板７０は、導体である金属で構成されているが、冷却面を形成しているため、封止樹脂１３０の外部に露出される。よって、放熱板７０を介した外部と金属板３０との電気的接続を遮断するため、絶縁材５０が金属板３０の放熱板７０との間に設けられている。なお、絶縁材５０は、金属板３０と放熱板７０とを電気的に絶縁できれば、種々の材料を用いることができるが、例えば、ＳｉＯ２で構成されてもよい。
【００１８】
放熱板７０は、半導体素子１０、１１で発生した熱を外部に放出するための媒体である。よって、放熱板７０の一部は、封止樹脂１３０に覆われずに外部に露出されて構成される。本実施例においては、放熱板７０の外側の表面のみが封止樹脂１３０から露出した構成を有している。
【００１９】
放熱板７０の外側の表面には、冷却フィン７１が形成されている。冷却フィン７１は、放熱板７０の外側表面に複数設けられ、外気との接触面積を増加させ、放熱板７０の冷却効率を高める。
【００２０】
放熱板７０は、熱導電性の高い材料から構成され、例えば、金属材料から構成される。具体的には、例えば放熱板７０は、銅やアルミニウム等から構成されてもよい。
【００２１】
信号端子９０は、半導体素子１０に入力信号を供給する端子であり、具体的には、半導体素子１０のゲートに接続され、ゲートへの入力信号を供給する。信号端子９０は、ボンディングワイヤ１１０を用いて、半導体素子１０のゲート（図示せず）に電気的に接続される。
【００２２】
外部接続端子９１は、半導体素子１０、１１の外部回路との接続端子であり、接続される外部回路又は外部回路の状態に応じて、出力端子として機能したり、入力端子として機能したりする。例えば、本実施例に係る半導体装置がパワーモジュールとして構成され、外部接続端子９１が出力端子として機能する場合には、外部接続端子９１から外部回路に所定の電力を出力する。この場合、半導体素子１０がＭＯＳトランジスタの場合には、出力端子９１はドレインに接続されており、ＩＧＢＴの場合には出力端子９１はコレクタに接続されている。また、例えば、本実施例に係る半導体装置がパワーモジュールとして構成され、モータ・ジェネレータに接続されている場合において、モータ・ジェネレータがモータとして機能しているときには、外部接続端子９１は出力端子として機能する。一方、モータ・ジェネレータが発電機として機能している場合には、パワーモジュールは充電用モジュールとして機能し、外部接続端子９１は入力端子として機能する。
【００２３】
なお、上アームユニット１７０は、信号端子９０及び外部接続端子９１の他、図１には図示されていない正極端子（Ｐ端子）を備えているが、この点については後述する。
【００２４】
はんだ１２０は、半導体素子１０、１１の下面の電極を金属板３０に接合するとともに、ボンディングワイヤ１１０及び外部接続端子９１を半導体素子１０、１１の上面の電極に接合する接合材である。はんだ１２０は、これらの接続を、物理的及び電気的の両方について行う。
【００２５】
封止樹脂１３０は、冷却フィン７１を含む放熱板７０の下側表面、信号端子９０及び外部接続端子９１の先端部以外の総ての構成要素を封止し、これらを外部の埃や水分等から防ぐための保護媒体である。具体的には、封止樹脂１３０は、半導体素子１０、１１、金属板３０、絶縁材５０、放熱板７０の下側表面以外、信号端子９０及び外部接続端子９１の根元部分、ボンディングワイヤ１１０及びはんだ１２０の総てを封止する。
【００２６】
封止樹脂１３０は、モールド成形により形成されるが、上アームユニット１７０のモールド成形前における上下方向の構造は、下面に放熱板７０が存在するが、上面は開放された構造である。よって、モールド成形時においては、絶縁材５０を上面から多点で均一に加圧することが可能である。
【００２７】
また、上面が開放されていることから、上面側からのはんだ接合を極めて容易に行うことができる。つまり、金属板３０の表面上に半導体素子１０、１１を接合する場合にも、半導体素子１０、１１の上方に電極が存在せず、半導体素子１０、１１が上面から覆われていない開放された状態であるので、上方から容易にはんだ１２０を供給することができ、障害物無くはんだ接合を行うことができる。更に、はんだ１２０の厚さに多少のバラツキがあっても、上側に電極等は存在せず、モールド成形により外形は調整できるので、はんだ１２０に要求される規格を緩和することができる。
【００２８】
このように、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０は、上面が開放された構造を有することにより、モールド成形を適切に行うことができ、絶縁材５０も適切に金属板３０と放熱板７０との間に設けることができる。
【００２９】
図１（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の下アームユニット１８０の一例を示しているが、下アームユニット１８０は、実施例１に係る半導体装置の低電位側のパワーモジュールユニットである。下アームユニット１８０は、半導体素子２０、２１と、金属板４０と、絶縁材６０と、放熱板８０と、冷却フィン８１と、信号端子１００と、外部接続端子１０１と、ボンディングワイヤ１１１と、はんだ１２０と、封止樹脂１４０とを有する。
【００３０】
下アームユニット１８０は、上アームユニット１７０と類似した構成を有しており、各構成要素が、上アームユニット１７０の構成要素と対応する。具体的には、半導体素子２０、２１が上アームユニット１７０の半導体素子１０、１１、金属板４０が上アームユニット１７０の金属板３０、絶縁材６０が上アームユニット１７０の絶縁材５０、放熱板８０が上アームユニット１７０の放熱板７０、冷却フィン８１が上アームユニット１７０の冷却フィン７１、信号端子１００が上アームユニット１７０の信号端子９０、外部接続端子１０１が上アームユニット１７０の外部接続端子９１、ボンディングワイヤ１１１が上アームユニット１７０のボンディングワイヤ１１０、封止樹脂１４０が上アームユニット１７０の封止樹脂１３０にそれぞれ対応している。
【００３１】
このように、下アームユニット１８０は、上アームユニット１７０に対応する構成要素を備えているが、外部接続端子１０１が、半導体素子２０の上面からではなく、金属板４０の上面から右側側方に延びている点で、上アームユニット１７０の外部接続端子９１と異なっている。これは、上アームユニット１７０の半導体素子１０と下アームユニット１８０の半導体素子２０とを直列接続するために、回路の構成に基づいて生じた相違点である。つまり、半導体素子２０の下面にある電極及び半導体素子１０の上面にある電極が各々の出力端子であるため、半導体素子２０の下面の電極に接続された金属板４０と、半導体素子１０の上面の電極に接続された外部接続端子９１とを、外部接続端子１０１を介して電気的に接続している。
【００３２】
なお、下アームユニット１８０のその他の構成要素の構成及び機能については、上アームユニット１７０と全く同一であるので、その説明を省略する。
【００３３】
このように、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０とを別々に作製することにより、封止樹脂１３０、１４０を用いたモールド成形時には、放熱板７０、８０の反対側から金型を加圧することができるので、絶縁材５０、６０にも十分な加圧を均一に行うことができ、加圧不良を防止することができる。
【００３４】
また、ボンディングワイヤ１１０、１１１や外部接続端子９１、１０１を半導体素子１０、１１、２０、２１又は金属板３０、４０上に接合する際に、はんだ１２０を上側から供給できるため、はんだ接合を容易に行うことができる。
【００３５】
図１（Ｃ）は、実施例１に係る半導体装置の完成後の構成を示した図である。図１（Ｃ）に示すように、実施例１に係る半導体装置は、図１（Ｂ）に示した下アームユニット１８０上に、上アームユニット１７０を対向させて積層させ、対向させた状態で両者を貼り合わせて固定することにより形成される。上アームユニット１７０は、図１（Ａ）に示した状態から上下反転され、冷却フィン７１が上側に来るように配置された状態で、モールド成形された封止樹脂１３０、１４０の面同士が接合されることにより形成される。このととき、出力端子９１、１０１同士は封止樹脂１３０、１４０の外部で、同一平面上で重なり合い、接合可能な状態となる。一方、信号端子９０、１００同士は、上面視したときに重ならないように配置される。なお、この点の詳細については、後述する。
【００３６】
また、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との接合は、例えば、接着剤を上アームユニット１７０と下アームユニット１８０の対向面、つまり接合面に塗布して接着を行い、両者を接着固定してもよい。接着剤は、用途に応じて、種々の適切なものを利用することができる。
【００３７】
なお、外部接続端子９１、１０１同士は、最終的には接合されて電気的に接続される。例えば、外部接続端子９１、１０１同士は、溶接やはんだ接合により接合される。その場合、例えば、外部接続端子９１、１０１の先端は、外部回路の外部端子との接続を行うので、外部接続端子９１、１０１同士が重なった部分のうち、外側の先端の部分で外部接続端子９１、１０１同士の接合を行うようにしてもよい。
【００３８】
また、図１（Ｃ）において、信号端子９０、１００同士は、同一平面上に配置されているが、信号端子９０、１００同士は、同一平面上に配置されてもよいし、同一平面上に配置されていなくてもよい。また、図１（Ｃ）においては、信号端子９０、１００と外部接続端子９１、１０１も、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０の境界面の同一平面上に配置されているが、信号端子９０、１００と外部接続端子９１、１０１同士も、同一平面上にあってもよいし、同一平面上になくてもよい。但し、外部接続端子９１、１０１同士は、互いに接合可能に重なることが必要なので、当然に同一平面上にあることが必要である。
【００３９】
このように、実施例１に係る半導体装置では、上アームユニット１７０の封止樹脂１３０と下アームユニット１８０の封止樹脂１４０とを直接接合し、境界面に中間電極等の金属を含まないため、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との間の熱干渉を大幅に低減させることができる。
【００４０】
また、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との境界面は、封止樹脂１３０、１４０同士の接合面で構成されており、中間電極等の金属材料を含まないため、封止樹脂１３０、１４０がポリアミドで構成されている場合に発生する、モールド成形時に金属材料に封止樹脂１３０、１４０が引っ張られる現象を低減させることができ、樹脂接合面への応力を緩和することができる。
【００４１】
また、絶縁材５０と放熱板７０との間及び絶縁材６０と放熱板８０との間には、グリスが存在せず、絶縁材５０、６０上に直接冷却フィン７１、８１付きの放熱板７０、８０が貼り付けられているため、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０を両面から直接冷却することが可能となり、十分な冷却能力を担保することができる。
【００４２】
図２は、本発明の実施例１に係る半導体装置の一例の平面図である。図２（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の上アームユニットの平面図であり、図２（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。また、図２（Ｃ）は、上アームユニットと下アームユニットの接合後の実施例１に係る半導体装置の平面図である。
【００４３】
図２（Ａ）において、実施例１に係る上アームユニット１７０は、半導体素子１０が金属板３０上の左側、半導体素子１１が金属板３０上の右側に配置されており、左側の奥側（上側）に信号端子９０が配置されている。そして、ボンディングワイヤ１１０により、中央左側に配置された半導体素子１０の上面にある電極（図示せず）と電気的に接続されている。また、外部接続端子９１は、半導体素子１０と半導体素子１１の上面を跨いで両者の上面電極同士を接続し、右側の手前側（下側）に延びて封止樹脂１３０の外側に突き抜けている。また、金属板３０の上面には、正極端子９２が電気的に接続され、右側に延びて封止樹脂１３０を突き抜けて露出している。なお、図２（Ａ）は、封止樹脂１３０内の平面構成を示したものであるため、封止樹脂１３０は仮想的に破線で示されている。正極端子９２は、実施例１に係る半導体装置に電源電圧を供給するための電源端子であり、外部にある電源（図示せず）と接続されている。
【００４４】
また、図２（Ａ）において、図１（Ａ）で示した断面図の断面線が破線で示されている。図１（Ａ）で示した断面図は、確かに図２（Ａ）の平面図と一致しており、正極端子９２が図示されない状態となっていることが分かる。
【００４５】
図２（Ｂ）においては、下アームユニット１８０の平面図が示されており、金属板４０上の左側に半導体素子２０が配置され、右側に半導体素子２１が配置されている点は、上アームユニット１７０と同様である。信号端子１００は、上アームユニット１７０と同様に、左側の奧側に配置され、ボンディンワイヤ１１１により、中央左側にある半導体素子２０の上面にある電極（図示せず）に電気的に接続されている。また、外部接続端子１０１は、金属板４０の上面に接続され、右側の奧側に延び、封止樹脂１４０を突き抜けて配置されている。なお、封止樹脂１４０が仮想的に破線で示されている点は、図２（Ａ）と同様である。
【００４６】
半導体素子２０、２１の上面には、両者を跨ぐようにして接続し、更に右側側方に延びて封止樹脂１４０を突き抜けた負極端子（Ｎ端子）１０２が配置されている。負極端子１０２は、負電極側の端子であり、一般的には、グランド端子となる。負極端子１０２は、図２（Ａ）に示した上アームユニット１７０の外部接続端子９１と同様の形状及び配置を有している。つまり、下アームユニット１８０においては、上アームユニット１７０とは反対に、金属板４０側が外部接続端子１０１となり、半導体素子２０、２１の上面側が負極端子となっている。なお、図２（Ｂ）において、図１（Ｂ）に示した断面図の断面線が示されているが、信号端子１００及び外部接続端子１０１を通っており、負極端子１０２は示されていない点で、確かに図１（Ｂ）の断面図と一致することが分かる。
【００４７】
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示した上アームユニット１７０を上下反転させ、図２（Ａ）に示した面が図２（Ｂ）に示した下アームユニット１８０の面と対向するように接合した状態を示している。よって、図２（Ｃ）には、図２（Ａ）に示した上アームユニット１７０の裏面が、図２（Ｂ）に示した下アームユニット１８０の上に重ねられた状態を示している。
【００４８】
図２（Ｃ）において、封止樹脂１３０によりモールド成形された中央部分には、上面に放熱板７０の外側表面及び冷却フィン７１が配置されているが、モールド成形部より左側にある上アームユニット１７０の信号端子９０と、下アームユニット１８０の信号端子１００とは、上面視にて重ならない配置となっている。また、モールド成形部よりも右側には、外部接続端子９１、正極端子９２及び負極端子１０２が配置されているが、外部接続端子９１、正極端子９２及び負極端子１０２同士も、上面視にて互いに重ならない配置構成となっている。また、図２（Ｃ）には示されていないが、図２（Ａ）、（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、上アームユニット１７０の外部接続端子９１の下には下アームユニット１８０の外部接続端子１０１が存在し、両者は重なり合っている。
【００４９】
つまり、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０の外部接続端子９１、１０１同士は上面視において重なり合っているが、外部接続端子９１、１０１と、信号端子９０、１００と、正極端子９２と、負極端子１０２とは上面視にて互いに重ならないように配置された構成となっている。かかる端子同士が互いに重ならない配置とすることにより、各端子９０〜９２、１００〜１０２と他の外部端子との接続を非常に容易に行うことができる。
【００５０】
このように、実施例１に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０が独立してモールド成形されているため、各々十分かつ均一な加圧により成形を行うことができるとともに、種類の異なる端子同士が上面視で重ならない配置を有するため、他の素子との電気的接続を容易に行うことができる。
【００５１】
なお、実施例１において、外部接続端子９１、１０１同士が重なり合い、他の信号端子９０、１００、正極端子９２、負極端子１０２同士は上面視にて互いに重なり合わない例を挙げて説明したが、種類の異なる複数の端子が上アームユニット１７０及び下アームユニット１８０に設けられ、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との電気的接続が必要な端子同士が重なり合い、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との電気的接続が不要な端子同士が上面視にて重なり合わないように配置されていれば、電極の種類は特に問わず、用途に応じて種々の電極の設定が可能である。
【００５２】
この点は、以下の実施例においても同様であり、以後の各実施例においては、外部接続端子同士が上アームユニットと下アームユニットとの接続が必要な端子であり、他の信号端子、正極端子、負極端子は、上アームユニットと下アームユニットとの接続が不要な端子である例を挙げて説明するが、上アームユニットと下アームユニットとの接続が必要な端子同士を重ねて配置し、接続が不要な端子は上面視において重ならない配置とすれ限り、種々の端子を有する半導体装置に適用可能である。
【実施例２】
【００５３】
図３は、本発明の実施例２に係る半導体装置の一例を示した図である。図３（Ａ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した断面図であり、図３（Ｂ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した断面図であり、図３（Ｃ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の完成状態を示した断面図である。
【００５４】
図３（Ａ）において、実施例２に係る半導体装置の上アームユニット１７１は、半導体素子１０、１１と、金属板３０と、絶縁材５０と、放熱板７０と、冷却フィン７１と、信号端子９０と、外部接続端子９１と、ボンディングワイヤ１１０と、はんだ１２０と、封止樹脂１３１とを備える点で、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０と共通する。
【００５５】
しかしながら、実施例２に係る半導体装置の上アームユニット１７１は、封止樹脂１３１の上面に凹凸形状１３２が形成されるととともに、位置決めピン１３３を備える点で、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０と異なっている。上アームユニット１７１の上面は、図３（Ｂ）に示す下アームユニット１８１との対向面であり、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１の固定が、対向面での接合により行われる場合には、接合面を構成する。凹凸形状１３２は、下アームユニット１８１との接合面の面積を増加させ、密着性を高める目的で構成されている。また、位置決めピン１３３は、下アームユニット１８１との接合の際、位置合わせを行うために設けられている。
【００５６】
なお、その他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０の構成要素と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
図３（Ｂ）において、実施例２に係る半導体装置の下アームユニット１８１は、半導体素子２０、２１と、金属板４０と、絶縁材６０と、放熱板８０と、冷却フィン８１と、信号端子１００と、外部接続端子１０１と、ボンディングワイヤ１１１と、はんだ１２０と、封止樹脂１４１とを備える点で、実施例１に係る半導体装置の下アームユニット１８０と共通する。
【００５８】
しかしながら、実施例２に係る半導体装置の下アームユニット１８１は、上アームユニット１７１と同様に、封止樹脂１４１の上面に凹凸形状１４２が形成されるととともに、位置決め穴１４３を備える点で、実施例１に係る半導体装置の下アームユニット１８０と異なっている。下アームユニット１８１の上面は、上アームユニット１７１との対向面であり、接合面を構成する。凹凸形状１４２は、上アームユニット１７１の凹凸形状１３２と互いに嵌合する構造を有し、接合面における接触面積を増加させる役割を有している。また、位置決め穴１４３は、上アームユニット１７１の位置決めピン１３３と互いに嵌合する嵌合構造を有し、位置決めピン１３３と位置決め穴１４３が嵌合することにより、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１との接合固定位置が定められる。
【００５９】
よって、位置決めピン１３３及び位置決め穴１４３は、接合位置を一意に定められるように、複数個設けられていることが好ましい。
【００６０】
なお、他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
図３（Ｃ）において、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１とが接合固定された実施例２に係る半導体装置の断面図が示されている。図３（Ｃ）に示すように、上アームユニット１７１の接合面の凹凸形状１３２と、下アームユニット１８１の接合面の凹凸形状１４２とは互いに嵌合している。凹凸形状１３２、１４２により、平面状の接合面よりも接触面積は増大し、密着性を向上させることができる。
【００６２】
また、位置決めピン１３３と位置決め穴１４３とは互いに嵌合し、上アームユニット１７１と下アームユニット１７１との対向位置を定めている。これにより、接合時に治具等を用いた複雑な位置合わせが不要となり、容易に位置合わせをして上アームユニット１７１と下アームユニット１８１とを接合することができる。
【００６３】
なお、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１との接合は、例えば、実施例１と同様に、接合面（対向面）に接着剤を塗布し、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１とを接着固定して行うようにしてもよい。凹凸形状１３２、１４２により、接着剤の密着効果を高めることができる。
【００６４】
また、図３においては、密着性を高める凹凸形状１３２、１４２と、位置決め用の位置決めピン１３３及び位置決め穴１４３の双方を上アームユニット１７１及び下アームユニット１８１の対向面に形成する例を挙げて説明したが、用途に応じて、凹凸形状１３２、１４２のみを形成したり、位置決めピン１３３及び位置決め穴１４３のみを形成したりするようにしてもよい。
【００６５】
なお、その他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置と同様の構成及び機能を有するので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
このように、実施例２に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７１及び下アームユニット１７１の接合面に互いに嵌合する嵌合構造を形成することにより、接合時の密着性を高め、接合の際の位置決めを容易に行うことができる。
【実施例３】
【００６７】
図４は、本発明の実施例３に係る半導体装置の一例を示した図である。図４において、実施例３に係る半導体装置は、上アームユニット１７２と、下アームユニット１８２とを備える。また、上アームユニット１７２は封止樹脂１３４を備え、下アームユニット１８２は封止樹脂１４４を備える。
【００６８】
上アームユニット１７２は、側面の下アームユニット１８２との対向面付近にフック１３５を備え、下アームユニット１８２は、同様に側面の上アームユニット１７２との対向面付近にフック１３５と係合するフック受け１４５を有する。フック１３５は、封止樹脂１３４の外周面と連続して所定長さを有して細く延び、先端部に内側に突き出た鍵状の形状を有し、引っかけて固定できる形状となっている。また、フック受け１４５は、封止樹脂１４４の対向面から所定長さ低くなった箇所に溝状に形成され、フック１３５が引っ掛かるように構成されている。
【００６９】
このように、実施例３に係る半導体装置においては、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２の側面に、互いに係合するフック構造１３５、１４５を有し、これにより上アームユニット１７２と下アームユニット１８２を固定する。かかるフック構造１３５、１４５を用いることにより、接着剤等を用いずに、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２とを対向させた状態で固定することができる。例えば、本実施例に係る半導体装置をインバータ等のパワーモジュールとして構成し、冷却用の水路を形成した箇所に取り付ける場合には、水路を形成する際に半導体装置を圧縮して水路に組み込む必要がある。その際に、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２とを最終的に接着固定する場合には、それまで、本実施例のように仮固定としておき、最終取り付けの際に接着剤を用いて固定するような設置も可能となり、これにより、製造原価を低減させることができる。
【００７０】
また、そのような設置を行わない場合であっても、接着剤を用いずに半導体装置を構成したい場合には、本実施例に係る半導体装置を好適に適用することができる。
【００７１】
なお、実施例３に係る半導体装置において、上アームユニット１７２は、下アームユニット１８２との対向面に位置合わせ穴１３６を備え、下アームユニット１８２は、上アームユニット１７２との対向面に位置合わせピン１４６を備え、係合固定時に互いに嵌合するように構成されている。
【００７２】
このように、実施例３に係る半導体装置においても、対向面に位置合わせ用の嵌合構造を備えるようにしてもよい。なお、位置合わせ穴１３６及び位置合わせピン１４６は、必要に応じて設けるようにしてよく、フック構造１３５、１４５のみで位置合わせも可能な場合には、特に設けなくてもよい。
【００７３】
また、フック構造１３５、１４５と、実施例１、２で説明した接着剤等による接合は、併用するようにしてもよい。これにより、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２とを、対向した状態で確実に固定することができる。
【００７４】
なお、実施例３に係る半導体装置において、その他の構成要素については実施例１、２に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【実施例４】
【００７５】
図５は、本発明の実施例４に係る半導体装置の一例を示した図である。実施例４に係る半導体装置は、上アームユニット１７３と、下アームユニット１８３とを有する。また、上アームユニット１７３は封止樹脂１３７を備え、下アームユニット１８３は封止樹脂１４７を備える。
【００７６】
実施例４に係る半導体装置においては、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３との対向面の間に、金属板１５０が挟まれて設けられている点で、実施例１乃至３に係る半導体装置とは異なっている。つまり、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３とは、金属板１５０を介して接合されている。かかる構成により、半導体装置のインダクタンスを低減させることができる。金属板１５０は、インダクタンスの低減が目的であるので、ある程度の厚さを有する方が好ましく、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さに構成してもよい。
【００７７】
なお、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３との接合は、例えば、金属板１５０の両面に接着剤を塗布し、上面には上アームユニット１７３の封止樹脂１３７を接着し、下面には下アームユニット１８３の封止樹脂１４７を接着するように構成してもよい。
【００７８】
また、図５において、金属板１５０は左右１枚ずつの２枚で構成され、中央には位置決め穴１３６及び位置決めピン１４６が設けられている。このように、必要に応じて位置決め穴１３６及び位置決めピン１４６を上アームユニット１７３と下アームユニット１８３の対向面に設けてもよい点は、実施例２、３と同様である。
【００７９】
なお、その他の構成要素については、実施例１乃至３に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
実施例４に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３との対向面に金属板１５０を挿入することにより、半導体装置のインダクタンスを減少させることができる。
【実施例５】
【００８１】
図６は、本発明の実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。図６（Ａ）は、比較例に係る実施例１の半導体装置の一例を示した図であり、図６（Ｂ）は、実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。
【００８２】
図６（Ａ）において、比較例に係る実施例１の半導体装置は、上アームユニット１７０の外部接続端子９１と、下アームユニット１８０の外部接続端子１０１との接合を、外部接続端子９１、１０１同士が重なり合った部分の最も外側で行っており、溶接部１６０が最も外側の部分に形成されている。なお、図１及び図２においては、具体的な外部接続端子９１，１０１の接合箇所は明示していなかったが、外部の端子との接続を考慮し、最小限の接合点を設けて構成すると、図６（Ａ）に示す構成となる。かかる構成の場合、外部接続端子９１、１０１の長さ総てを経由した経路で半導体素子１０、２０間の電流が流れるため、回路の経路がやや長くなってしまう。
【００８３】
一方、図６（Ｂ）に示した実施例５に係る半導体装置においては、外部接続端子９１、１０１が重なり合った部分の根元側で溶接が行われ、外側の接合部１６０よりも内側の、半導体素子１０、２０に最も接近した箇所に接合部１６１が形成されている。かかる構成により、半導体素子１０、２０間を流れる電流は、溶接部１６１を通過することになり、電流経路が短縮される。よって、半導体装置のインダクタンスを、図６（Ａ）に係る半導体装置よりも更に低減させることができる。
【００８４】
なお、実施例５に係る半導体装置においても、外部接続端子９１、１０１は外部の端子と接続されるため、外側の溶接部１６０自体は必要とされ、溶接部１６０、１６１が両方とも設けられる。
【００８５】
このように、実施例５に係る半導体装置によれば、外部接続端子９１、１０１が重なり合う領域の最も内側の半導体素子１０、１１、２０、２１に最も接近した箇所で接合を行うことにより、半導体装置のインダクタンスを低減させることができる。
【００８６】
なお、図６（Ａ）に示した比較例は、インダクタンスが増加するものの、接合点が少なくて済むという利点があるので、インダクタンス低減を重視するか、製造コスト低減を重視するかにより、用途に応じた形態を選択することができる。
【００８７】
また、その他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【実施例６】
【００８８】
図７は、本発明の実施例６に係る半導体装置の一例を示した図である。図７（Ａ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニット及び下アームユニット単独成形時の断面構成を示した図であり、図７（Ｂ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニットと下アームユニットの接合時の断面構成を示した図である。
【００８９】
図７（Ａ）において、実施例６に係る半導体装置の上アームユニット１７４と下アームユニット１８４が示されているが、上アームユニット１７４の外部接続端子９３と下アームユニット１８４の外部接続端子１０３とは、連続したリードフレームとして一体的に構成されている。
【００９０】
しかしながら、上アームユニット１７４と下アームユニット１８４は、各々単独でモールド成形されており、各々封止樹脂１３０、１４０により別々に封止されている。よって、モールド成形時は、十分かつ均一に、絶縁材５０、６０に加圧を行うことができる。
【００９１】
図７（Ｂ）において、リードフレームを折り曲げ、信号端子９３が信号端子１０３上に重なるようにするとともに、上アームユニット１７４を反転させ、下アームユニット１８４上に積層させている。なお、例えば、上アームユニット１７４と下アームユニット１８４の対向面同士を接合することにより、上アームユニット１７４と下アームユニット１８４とを対向させた状態で固定することができる。
【００９２】
図７（Ｂ）において、信号端子９３と信号端子１０３の重なり部分は、リードフレームで一体的になった状態で構成されているので、実施例５において説明した溶接等による接合を行う必要が無い。かかる構成により、信号端子９３、１０３同士の接合点を無くすことができ、半導体装置全体の接合点数を低減させることができる。
【００９３】
このように、実施例６に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７４の信号端子９３及び下アームユニット１８４の信号端子１０３を一体化したリードフレームとして構成することにより、端子同士の接続点数を減少させることができる。
【００９４】
なお、その他の構成要素については、実施例１と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【実施例７】
【００９５】
図８は、本発明の実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の一例を示した図である。実施例７に係る半導体装置においては、実施例１に係る半導体装置を用いて、三相のパワーモジュールとして構成する例を説明する。図８（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の平面図であり、図８（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の側面図であり、図８（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の斜視図である。
【００９６】
図８（Ａ）〜（Ｃ）において、上アームユニット１７５は、放熱板７２と、冷却フィン７３と、封止樹脂１３８と、信号端子９４と、外部接続端子９５と、正極端子９６とを備える。上アームユニット１７５の上面に、放熱板７２の表面及び冷却フィン７３が露出し、その他の構成要素は封止樹脂１３８で封止されている点は、実施例１乃至６に係る半導体装置の構成と同様である。
【００９７】
実施例７に係る半導体装置は、封止樹脂１３７の外部に、信号端子９４が間を空けて３つ配置されている点と、外部接続端子９５が３つ並ぶようにして配置されている点が異なっている。これは、実施例７に係る半導体装置が三相用パワーモジュールとして構成され、半導体素子１０、１１、２０、２１のセットが三相分に対応して３つずつ搭載されたことによるものである。一方、正極端子９６は、電源を供給する電源端子であり、三相共通で良いので、一相の場合と同様に１つだけ設けられている。
【００９８】
上アームユニット１７５において、信号端子９４、外部接続端子９５及び正極端子９６は、総ての端子が上面視において重ならないように配置されている点は、今までの実施例と同様である。
【００９９】
また、図８（Ｂ）において、外部接続端子９５は、正極端子９６よりもやや下方に配置されており、信号端子９４及び正極端子９６と同一平面上には形成されていない。しかしながら、図８（Ａ）、（Ｃ）に示すように、信号端子９４、外部接続端子９５及び正極端子９６は、上面視において互いに重ならない配置であるので、外部の接続端子との接続は容易に行える配置構成であり、何ら問題は無い。
【０１００】
また、上アームユニット１７５は、封止樹脂１３７を用いて単独でモールド成形されているので、モールド成形を行う際には、十分かつ均一な加圧を行うことができる。
【０１０１】
図９は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の一例を示した図である。図９（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の平面図であり、図９（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の側面図であり、図９（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の斜視図である。
【０１０２】
図９（Ａ）〜（Ｃ）において、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５は、半導体素子２２、２３と、金属板４１と、放熱板８２と、冷却フィン８３と、信号端子１０４と、外部接続端子１０５と、負極端子１０６と、ボンディングワイヤ１１２と、封止樹脂１４８とを備える。３つ配置された半導体素子２２、２３のうち、半導体素子２２がＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ等のトランジスタ素子であり、半導体素子２３がダイオード素子である。３対の半導体素子２２、２３は、各々独立した金属板４１上に設けられ、総ての金属板４１が１枚の放熱板８２上に設けられている。また、放熱板８２の外側は、封止樹脂１４７で封止されている。信号端子１０４は、それぞれの半導体素子２２に対応して３群ずつ設けられ、ボンディングワイヤ１１２で半導体素子２２のゲートに接続されている。また、総ての半導体素子２２、２３を覆うように負極端子１０６が半導体素子２２、２３の上面電極と接続されて設けられ、３つの各金属板４１には、各々外部接続端子１０５が接続されている。そして、信号端子１０４、外部接続端子１０５及び負極端子１０６は、封止樹脂１４７よりも外側に露出している。
【０１０３】
下アームユニット１８５は、単独で封止樹脂１４８を用いてモールド成形されて構成されているので、モールド成形の際には、十分かつ均一な加圧を行うことができる。
【０１０４】
下アームユニット１８５の３つの外部接続端子１０５は、上アームユニット１７５の外部接続端子９５と重なり合うように、各々対応して配置されている。一方、信号端子１０４は、上アームユニット１７５の信号端子９４と重ならないように配置され、負極端子１０６も同様に、上アームユニット１７５の正極端子９６と重ならないように配置されている。
【０１０５】
図１０は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の一例を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の平面図であり、図１０（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の側面図であり、図１０（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の斜視図である。
【０１０６】
図１０（Ａ）、（Ｃ）に示すように、上アームユニット１７５の外部接続端子９５と下アームユニット１８５の外部接続端子１０５同士は、３つが各々対応してそれぞれ重なり合っている。しかしながら、３つの外部接続端子９５、１０５同士は、上面視において重なり合っていない。同様に、６つの信号端子９４、１０４同士も、上面視において重なり合っていない。更に、正極端子９６と負極端子１０６も重なり合っておらず、信号端子９４、１０４と、外部接続端子９５、１０５と、正極端子９６と、負極端子１０６との重なりは、上面視において存在しない。よって、外部の接続端子との接続は極めて容易な構成となっている。
【０１０７】
また、図１０（Ｂ）に示すように、外部接続端子９５、１０５と正極端子９６とは、同一平面上には無く、高さが異なっているが、その点は接続上の問題とはならない。
【０１０８】
なお、上アームユニット１７５と下アームユニット１８５とは、実施例１と同様に、接着剤を用いて接合することができる。
【０１０９】
このように、実施例７に係る半導体装置によれば、加圧が十分行われてモールド成形された上アームユニット１７５と下アームユニット１８５を接合し、外部の端子との接続が容易な三相パワーモジュールとして構成することができる。なお、三相パワーモジュールは、用途に応じて種々の目的を果たすパワーモジュールとして構成されてよいが、例えば、インバータとして構成されてもよい。
【０１１０】
また、実施例７においては、実施例１に係る半導体装置を用いて三相パワーモジュールを構成する例を挙げて説明したが、上アームユニット１７５及び下アームユニット１８５の構成及びその固定方法を変更することにより、実施例２〜７に係る半導体装置を用いて三相パワーモジュールを構成することができる。これにより、各々の実施例に応じた追加的な作用効果を奏することができる。
【０１１１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１１２】
特に、実施例同士は、矛盾の無い範囲で組み合わせることができ、例えば、実施例２と実施例６を組み合わせ、接合面の凹凸形状を形成しつつ、信号端子同士はリードフレームで一体化して形成する等の構成も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、種々の半導体装置に利用することができ、例えば、インバータ等の半導体装置を用いたパワーモジュールに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０、１１、２０、２１、２２、２３ 半導体素子
３０、４０、４１、１５０ 金属板
５０、６０ 絶縁材
７０、７２、８０、８２ 放熱板
７１、７３、８１、８３ 冷却フィン
９０、９４、１００、１０４ 信号端子
９１、９３、９５、１０１、１０３、１０５ 外部接続端子
９２、９６ 正極端子
１０２、１０６ 負極端子
１１０、１１１、１１２ ボンディングワイヤ
１２０ はんだ
１３０、１３１、１３４、１３７、１３８、１４０、１４１、１４４、１４７、１４８ 封止樹脂
１３２、１４２ 凹凸形状
１３３、１４６ 位置決めピン
１３６、１４３ 位置決め穴
１６０、１６１ 溶接部
１７０〜１７５ 上アームユニット
１８０〜１８５ 下アームユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に、第１の半導体素子を有する第１のユニットと、第２の半導体素子を有する第２のユニットとを有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電力変換を行うためのパワーモジュールにおいて、第１の半導体素子は、ハイサイド電極とミドルサイド電極とに電気的に接続されて上アームユニットを構成し、第２の半導体素子は、ミドルサイド電極とローサイド電極とに電気的に接続されて下アームユニットを構成し、ハイサイド電極、第１の半導体素子、ミドルサイド電極、第２の半導体素子及びローサイド電極を順次積層させ、ハイサイド電極とローサイド電極の外側表面が露出するようにモールド樹脂で封止したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４９５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、ハイサイド電極の外側表面とローサイド電極の外側表面を冷却面とするため、ハイサイド電極及びローサイド電極の表面にグリスを介して絶縁材を貼り付け、更にグリスを介してヒートシンク等を取り付ける必要がある。ここで、モールド成形時に絶縁材を両電極の表面に貼り付けようとすると、上下から金型で絶縁材を電極に対して加圧することになるが、はんだ等による厚さ公差を吸収する術が無いため、厚さの薄くなった箇所は加圧力不足となり、厚さの厚くなった箇所は圧力が必要以上に加わり、均一に加圧を行うことが難しく、絶縁材を貼り付けることが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、モールド成形時の均一な加圧が容易であり、絶縁材が電極等の金属板に均一に貼り付けられた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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る半導体装置は、第１の基板の一方の面に第１の半導体素子が接合され、他方の面に第１の絶縁材を介して第１の放熱板が接合され、前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第１のユニットと、
第２の基板の一方の面に第２の半導体素子が接合され、他方の面に第２の絶縁材を介して第２の放熱板が接合され、前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第２のユニットとを有し、
前記第１のユニットの前記第１の半導体素子側の面と前記第２のユニットの前記第２の半導体素子側の面が対向した状態で固定され、
前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子及び前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子のうち、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、前記封止樹脂の外部で重なるように配置され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が不要な端子は、前記封止樹脂の外部で上面視にて重ならないように配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モールド成形時に均一に加圧され、厚さ方向にバランスのよい半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の一例を示した図である。図１（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した図である。図１（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した図である。図１（Ｃ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の全体構成を示した図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の一例の平面図である。図２（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の上アームユニットの平面図である。図２（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。図２（Ｃ）は、上アームユニットと下アームユニットの接合後の実施例１に係る半導体装置の平面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る半導体装置の一例を示した図である。図３（Ａ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した断面図である。図３（Ｂ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した断面図である。図３（Ｃ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の完成状態を示した断面図である。
【図４】本発明の実施例３に係る半導体装置の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施例４に係る半導体装置の一例を示した図である。
【図６】本発明の実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。図６（Ａ）は、比較例に係る実施例１の半導体装置の一例を示した図である。図６（Ｂ）は、実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。
【図７】本発明の実施例６に係る半導体装置の一例を示した図である。図７（Ａ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニット及び下アームユニット単独成形時の断面構成を示した図である。図７（Ｂ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニットと下アームユニットの接合時の断面構成を示した図である。
【図８】本発明の実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの一例を示した図である。図８（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの平面図である。図８（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの側面図である。図８（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニットの斜視図である。
【図９】実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの一例を示した図である。図９（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。図９（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの側面図である。図９（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニットの斜視図である。
【図１０】実施例７に係る半導体装置の完成状態の一例を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の平面図である。図１０（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の側面図である。図１０（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置の一例を示した図である。図１（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した図であり、図１（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した図であり、図１（Ｃ）は、実施例１に係る半導体装置の一例の全体構成を示した図である。
【００１１】
図１（Ａ）において、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０は、半導体素子１０、１１と、金属板３０と、絶縁材５０と、放熱板７０と、冷却フィン７１と、信号端子９０と、出力端子９１と、ボンディングワイヤ１１０と、はんだ１２０と、封止樹脂１３０とを備える。
【００１２】
上アームユニット１７０において、半導体素子１０、１１が、各々金属板３０上にはんだ１２０により接合されている。半導体素子１０の左側上面には、左側側方に延びて封止樹脂１３０から先端側の部分が露出した信号端子９０が、ボンディングワイヤ１１０を介して接続されている。また、半導体素子１０の上面には、はんだ１２０により出力端子９１が接続されている。出力端子９１は右側の側方に向かって延び、半導体素子１１の上で半導体素子１１の上面とはんだ１２０により接合され、更に右側側方に延びて封止樹脂１３０から先端側が露出している。また、金属板３０の下面には、絶縁材５０が貼り付けられ、絶縁材５０の下面には放熱板７０が貼り付けられている。放熱板７０の外側表面には、冷却フィン７１が形成されている。また、放熱板７０は、冷却フィン７１が形成された下側の表面のみが封止樹脂１３０から露出している。その他の構成要素は、信号端子９０及び出力端子９１の一部以外は、封止樹脂１３０に封止され、モールド成形されて覆われている。
【００１３】
上アームユニット１７０は、高電位側のパワーモジュールのユニットであり、例えば、インバータの高電位側の回路を構成する。上アームユニット１７０は、トランジスタ等の半導体スイッチング素子を有して構成される。
【００１４】
半導体素子１０は、トランジスタであり、例えば、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）から構成される。
【００１５】
半導体素子１１はダイオードであり、半導体素子１０がＭＯＳトランジスタの場合には、ソース−ドレイン間に並列に接続され、半導体素子１０がＩＧＢＴの場合には、コレクタ−エミッタ間に並列に接続される。
【００１６】
金属板３０は、半導体素子１０、１１の基板、電極及び熱伝達媒体として機能する。つまり、金属板３０は、半導体素子１０、１１を支持するとともに、半導体素子１０、１１の下面の電極同士を電気的に接続する。また、金属板３０は、半導体素子１０、１１で発生した熱を放熱板７０に伝達して運び去る役割も果たす。金属板３０は、配線材料に用いられる高い導電性及び熱伝導性を有する金属材料であれば、種々の材料を利用することができる。例えば、金属板３０は銅で構成されてもよい。
【００１７】
絶縁材５０は、金属板３０と放熱板７０とを絶縁するための材料である。放熱板７０は、導体である金属で構成されているが、冷却面を形成しているため、封止樹脂１３０の外部に露出される。よって、放熱板７０を介した外部と金属板３０との電気的接続を遮断するため、絶縁材５０が金属板３０の放熱板７０との間に設けられている。なお、絶縁材５０は、金属板３０と放熱板７０とを電気的に絶縁できれば、種々の材料を用いることができるが、例えば、ＳｉＯ２で構成されてもよい。
【００１８】
放熱板７０は、半導体素子１０、１１で発生した熱を外部に放出するための媒体である。よって、放熱板７０の一部は、封止樹脂１３０に覆われずに外部に露出されて構成される。本実施例においては、放熱板７０の外側の表面のみが封止樹脂１３０から露出した構成を有している。
【００１９】
放熱板７０の外側の表面には、冷却フィン７１が形成されている。冷却フィン７１は、放熱板７０の外側表面に複数設けられ、外気との接触面積を増加させ、放熱板７０の冷却効率を高める。
【００２０】
放熱板７０は、熱導電性の高い材料から構成され、例えば、金属材料から構成される。具体的には、例えば放熱板７０は、銅やアルミニウム等から構成されてもよい。
【００２１】
信号端子９０は、半導体素子１０に入力信号を供給する端子であり、具体的には、半導体素子１０のゲートに接続され、ゲートへの入力信号を供給する。信号端子９０は、ボンディングワイヤ１１０を用いて、半導体素子１０のゲート（図示せず）に電気的に接続される。
【００２２】
外部接続端子９１は、半導体素子１０、１１の外部回路との接続端子であり、接続される外部回路又は外部回路の状態に応じて、出力端子として機能したり、入力端子として機能したりする。例えば、本実施例に係る半導体装置がパワーモジュールとして構成され、外部接続端子９１が出力端子として機能する場合には、外部接続端子９１から外部回路に所定の電力を出力する。この場合、半導体素子１０がＭＯＳトランジスタの場合には、出力端子９１はドレインに接続されており、ＩＧＢＴの場合には出力端子９１はコレクタに接続されている。また、例えば、本実施例に係る半導体装置がパワーモジュールとして構成され、モータ・ジェネレータに接続されている場合において、モータ・ジェネレータがモータとして機能しているときには、外部接続端子９１は出力端子として機能する。一方、モータ・ジェネレータが発電機として機能している場合には、パワーモジュールは充電用モジュールとして機能し、外部接続端子９１は入力端子として機能する。
【００２３】
なお、上アームユニット１７０は、信号端子９０及び外部接続端子９１の他、図１には図示されていない正極端子（Ｐ端子）を備えているが、この点については後述する。
【００２４】
はんだ１２０は、半導体素子１０、１１の下面の電極を金属板３０に接合するとともに、ボンディングワイヤ１１０及び外部接続端子９１を半導体素子１０、１１の上面の電極に接合する接合材である。はんだ１２０は、これらの接続を、物理的及び電気的の両方について行う。
【００２５】
封止樹脂１３０は、冷却フィン７１を含む放熱板７０の下側表面、信号端子９０及び外部接続端子９１の先端部以外の総ての構成要素を封止し、これらを外部の埃や水分等から防ぐための保護媒体である。具体的には、封止樹脂１３０は、半導体素子１０、１１、金属板３０、絶縁材５０、放熱板７０の下側表面以外、信号端子９０及び外部接続端子９１の根元部分、ボンディングワイヤ１１０及びはんだ１２０の総てを封止する。
【００２６】
封止樹脂１３０は、モールド成形により形成されるが、上アームユニット１７０のモールド成形前における上下方向の構造は、下面に放熱板７０が存在するが、上面は開放された構造である。よって、モールド成形時においては、絶縁材５０を上面から多点で均一に加圧することが可能である。
【００２７】
また、上面が開放されていることから、上面側からのはんだ接合を極めて容易に行うことができる。つまり、金属板３０の表面上に半導体素子１０、１１を接合する場合にも、半導体素子１０、１１の上方に電極が存在せず、半導体素子１０、１１が上面から覆われていない開放された状態であるので、上方から容易にはんだ１２０を供給することができ、障害物無くはんだ接合を行うことができる。更に、はんだ１２０の厚さに多少のバラツキがあっても、上側に電極等は存在せず、モールド成形により外形は調整できるので、はんだ１２０に要求される規格を緩和することができる。
【００２８】
このように、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０は、上面が開放された構造を有することにより、モールド成形を適切に行うことができ、絶縁材５０も適切に金属板３０と放熱板７０との間に設けることができる。
【００２９】
図１（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の下アームユニット１８０の一例を示しているが、下アームユニット１８０は、実施例１に係る半導体装置の低電位側のパワーモジュールユニットである。下アームユニット１８０は、半導体素子２０、２１と、金属板４０と、絶縁材６０と、放熱板８０と、冷却フィン８１と、信号端子１００と、外部接続端子１０１と、ボンディングワイヤ１１１と、はんだ１２０と、封止樹脂１４０とを有する。
【００３０】
下アームユニット１８０は、上アームユニット１７０と類似した構成を有しており、各構成要素が、上アームユニット１７０の構成要素と対応する。具体的には、半導体素子２０、２１が上アームユニット１７０の半導体素子１０、１１、金属板４０が上アームユニット１７０の金属板３０、絶縁材６０が上アームユニット１７０の絶縁材５０、放熱板８０が上アームユニット１７０の放熱板７０、冷却フィン８１が上アームユニット１７０の冷却フィン７１、信号端子１００が上アームユニット１７０の信号端子９０、外部接続端子１０１が上アームユニット１７０の外部接続端子９１、ボンディングワイヤ１１１が上アームユニット１７０のボンディングワイヤ１１０、封止樹脂１４０が上アームユニット１７０の封止樹脂１３０にそれぞれ対応している。
【００３１】
このように、下アームユニット１８０は、上アームユニット１７０に対応する構成要素を備えているが、外部接続端子１０１が、半導体素子２０の上面からではなく、金属板４０の上面から右側側方に延びている点で、上アームユニット１７０の外部接続端子９１と異なっている。これは、上アームユニット１７０の半導体素子１０と下アームユニット１８０の半導体素子２０とを直列接続するために、回路の構成に基づいて生じた相違点である。つまり、半導体素子２０の下面にある電極及び半導体素子１０の上面にある電極が各々の出力端子であるため、半導体素子２０の下面の電極に接続された金属板４０と、半導体素子１０の上面の電極に接続された外部接続端子９１とを、外部接続端子１０１を介して電気的に接続している。
【００３２】
なお、下アームユニット１８０のその他の構成要素の構成及び機能については、上アームユニット１７０と全く同一であるので、その説明を省略する。
【００３３】
このように、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０とを別々に作製することにより、封止樹脂１３０、１４０を用いたモールド成形時には、放熱板７０、８０の反対側から金型を加圧することができるので、絶縁材５０、６０にも十分な加圧を均一に行うことができ、加圧不良を防止することができる。
【００３４】
また、ボンディングワイヤ１１０、１１１や外部接続端子９１、１０１を半導体素子１０、１１、２０、２１又は金属板３０、４０上に接合する際に、はんだ１２０を上側から供給できるため、はんだ接合を容易に行うことができる。
【００３５】
図１（Ｃ）は、実施例１に係る半導体装置の完成後の構成を示した図である。図１（Ｃ）に示すように、実施例１に係る半導体装置は、図１（Ｂ）に示した下アームユニット１８０上に、上アームユニット１７０を対向させて積層させ、対向させた状態で両者を貼り合わせて固定することにより形成される。上アームユニット１７０は、図１（Ａ）に示した状態から上下反転され、冷却フィン７１が上側に来るように配置された状態で、モールド成形された封止樹脂１３０、１４０の面同士が接合されることにより形成される。このととき、出力端子９１、１０１同士は封止樹脂１３０、１４０の外部で、同一平面上で重なり合い、接合可能な状態となる。一方、信号端子９０、１００同士は、上面視したときに重ならないように配置される。なお、この点の詳細については、後述する。
【００３６】
また、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との接合は、例えば、接着剤を上アームユニット１７０と下アームユニット１８０の対向面、つまり接合面に塗布して接着を行い、両者を接着固定してもよい。接着剤は、用途に応じて、種々の適切なものを利用することができる。
【００３７】
なお、外部接続端子９１、１０１同士は、最終的には接合されて電気的に接続される。例えば、外部接続端子９１、１０１同士は、溶接やはんだ接合により接合される。その場合、例えば、外部接続端子９１、１０１の先端は、外部回路の外部端子との接続を行うので、外部接続端子９１、１０１同士が重なった部分のうち、外側の先端の部分で外部接続端子９１、１０１同士の接合を行うようにしてもよい。
【００３８】
また、図１（Ｃ）において、信号端子９０、１００同士は、同一平面上に配置されているが、信号端子９０、１００同士は、同一平面上に配置されてもよいし、同一平面上に配置されていなくてもよい。また、図１（Ｃ）においては、信号端子９０、１００と外部接続端子９１、１０１も、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０の境界面の同一平面上に配置されているが、信号端子９０、１００と外部接続端子９１、１０１同士も、同一平面上にあってもよいし、同一平面上になくてもよい。但し、外部接続端子９１、１０１同士は、互いに接合可能に重なることが必要なので、当然に同一平面上にあることが必要である。
【００３９】
このように、実施例１に係る半導体装置では、上アームユニット１７０の封止樹脂１３０と下アームユニット１８０の封止樹脂１４０とを直接接合し、境界面に中間電極等の金属を含まないため、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との間の熱干渉を大幅に低減させることができる。
【００４０】
また、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との境界面は、封止樹脂１３０、１４０同士の接合面で構成されており、中間電極等の金属材料を含まないため、封止樹脂１３０、１４０がポリアミドで構成されている場合に発生する、モールド成形時に金属材料に封止樹脂１３０、１４０が引っ張られる現象を低減させることができ、樹脂接合面への応力を緩和することができる。
【００４１】
また、絶縁材５０と放熱板７０との間及び絶縁材６０と放熱板８０との間には、グリスが存在せず、絶縁材５０、６０上に直接冷却フィン７１、８１付きの放熱板７０、８０が貼り付けられているため、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０を両面から直接冷却することが可能となり、十分な冷却能力を担保することができる。
【００４２】
図２は、本発明の実施例１に係る半導体装置の一例の平面図である。図２（Ａ）は、実施例１に係る半導体装置の上アームユニットの平面図であり、図２（Ｂ）は、実施例１に係る半導体装置の下アームユニットの平面図である。また、図２（Ｃ）は、上アームユニットと下アームユニットの接合後の実施例１に係る半導体装置の平面図である。
【００４３】
図２（Ａ）において、実施例１に係る上アームユニット１７０は、半導体素子１０が金属板３０上の左側、半導体素子１１が金属板３０上の右側に配置されており、左側の奥側（上側）に信号端子９０が配置されている。そして、ボンディングワイヤ１１０により、中央左側に配置された半導体素子１０の上面にある電極（図示せず）と電気的に接続されている。また、外部接続端子９１は、半導体素子１０と半導体素子１１の上面を跨いで両者の上面電極同士を接続し、右側の手前側（下側）に延びて封止樹脂１３０の外側に突き抜けている。また、金属板３０の上面には、正極端子９２が電気的に接続され、右側に延びて封止樹脂１３０を突き抜けて露出している。なお、図２（Ａ）は、封止樹脂１３０内の平面構成を示したものであるため、封止樹脂１３０は仮想的に破線で示されている。正極端子９２は、実施例１に係る半導体装置に電源電圧を供給するための電源端子であり、外部にある電源（図示せず）と接続されている。
【００４４】
また、図２（Ａ）において、図１（Ａ）で示した断面図の断面線が破線で示されている。図１（Ａ）で示した断面図は、確かに図２（Ａ）の平面図と一致しており、正極端子９２が図示されない状態となっていることが分かる。
【００４５】
図２（Ｂ）においては、下アームユニット１８０の平面図が示されており、金属板４０上の左側に半導体素子２０が配置され、右側に半導体素子２１が配置されている点は、上アームユニット１７０と同様である。信号端子１００は、上アームユニット１７０と同様に、左側の奧側に配置され、ボンディンワイヤ１１１により、中央左側にある半導体素子２０の上面にある電極（図示せず）に電気的に接続されている。また、外部接続端子１０１は、金属板４０の上面に接続され、右側の奧側に延び、封止樹脂１４０を突き抜けて配置されている。なお、封止樹脂１４０が仮想的に破線で示されている点は、図２（Ａ）と同様である。
【００４６】
半導体素子２０、２１の上面には、両者を跨ぐようにして接続し、更に右側側方に延びて封止樹脂１４０を突き抜けた負極端子（Ｎ端子）１０２が配置されている。負極端子１０２は、負電極側の端子であり、一般的には、グランド端子となる。負極端子１０２は、図２（Ａ）に示した上アームユニット１７０の外部接続端子９１と同様の形状及び配置を有している。つまり、下アームユニット１８０においては、上アームユニット１７０とは反対に、金属板４０側が外部接続端子１０１となり、半導体素子２０、２１の上面側が負極端子となっている。なお、図２（Ｂ）において、図１（Ｂ）に示した断面図の断面線が示されているが、信号端子１００及び外部接続端子１０１を通っており、負極端子１０２は示されていない点で、確かに図１（Ｂ）の断面図と一致することが分かる。
【００４７】
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示した上アームユニット１７０を上下反転させ、図２（Ａ）に示した面が図２（Ｂ）に示した下アームユニット１８０の面と対向するように接合した状態を示している。よって、図２（Ｃ）には、図２（Ａ）に示した上アームユニット１７０の裏面が、図２（Ｂ）に示した下アームユニット１８０の上に重ねられた状態を示している。
【００４８】
図２（Ｃ）において、封止樹脂１３０によりモールド成形された中央部分には、上面に放熱板７０の外側表面及び冷却フィン７１が配置されているが、モールド成形部より左側にある上アームユニット１７０の信号端子９０と、下アームユニット１８０の信号端子１００とは、上面視にて重ならない配置となっている。また、モールド成形部よりも右側には、外部接続端子９１、正極端子９２及び負極端子１０２が配置されているが、外部接続端子９１、正極端子９２及び負極端子１０２同士も、上面視にて互いに重ならない配置構成となっている。また、図２（Ｃ）には示されていないが、図２（Ａ）、（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、上アームユニット１７０の外部接続端子９１の下には下アームユニット１８０の外部接続端子１０１が存在し、両者は重なり合っている。
【００４９】
つまり、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０の外部接続端子９１、１０１同士は上面視において重なり合っているが、外部接続端子９１、１０１と、信号端子９０、１００と、正極端子９２と、負極端子１０２とは上面視にて互いに重ならないように配置された構成となっている。かかる端子同士が互いに重ならない配置とすることにより、各端子９０〜９２、１００〜１０２と他の外部端子との接続を非常に容易に行うことができる。
【００５０】
このように、実施例１に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０が独立してモールド成形されているため、各々十分かつ均一な加圧により成形を行うことができるとともに、種類の異なる端子同士が上面視で重ならない配置を有するため、他の素子との電気的接続を容易に行うことができる。
【００５１】
なお、実施例１において、外部接続端子９１、１０１同士が重なり合い、他の信号端子９０、１００、正極端子９２、負極端子１０２同士は上面視にて互いに重なり合わない例を挙げて説明したが、種類の異なる複数の端子が上アームユニット１７０及び下アームユニット１８０に設けられ、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との電気的接続が必要な端子同士が重なり合い、上アームユニット１７０と下アームユニット１８０との電気的接続が不要な端子同士が上面視にて重なり合わないように配置されていれば、電極の種類は特に問わず、用途に応じて種々の電極の設定が可能である。
【００５２】
この点は、以下の実施例においても同様であり、以後の各実施例においては、外部接続端子同士が上アームユニットと下アームユニットとの接続が必要な端子であり、他の信号端子、正極端子、負極端子は、上アームユニットと下アームユニットとの接続が不要な端子である例を挙げて説明するが、上アームユニットと下アームユニットとの接続が必要な端子同士を重ねて配置し、接続が不要な端子は上面視において重ならない配置とすれ限り、種々の端子を有する半導体装置に適用可能である。
【実施例２】
【００５３】
図３は、本発明の実施例２に係る半導体装置の一例を示した図である。図３（Ａ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の上アームユニットを示した断面図であり、図３（Ｂ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の下アームユニットを示した断面図であり、図３（Ｃ）は、実施例２に係る半導体装置の一例の完成状態を示した断面図である。
【００５４】
図３（Ａ）において、実施例２に係る半導体装置の上アームユニット１７１は、半導体素子１０、１１と、金属板３０と、絶縁材５０と、放熱板７０と、冷却フィン７１と、信号端子９０と、外部接続端子９１と、ボンディングワイヤ１１０と、はんだ１２０と、封止樹脂１３１とを備える点で、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０と共通する。
【００５５】
しかしながら、実施例２に係る半導体装置の上アームユニット１７１は、封止樹脂１３１の上面に凹凸形状１３２が形成されるととともに、位置決めピン１３３を備える点で、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０と異なっている。上アームユニット１７１の上面は、図３（Ｂ）に示す下アームユニット１８１との対向面であり、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１の固定が、対向面での接合により行われる場合には、接合面を構成する。凹凸形状１３２は、下アームユニット１８１との接合面の面積を増加させ、密着性を高める目的で構成されている。また、位置決めピン１３３は、下アームユニット１８１との接合の際、位置合わせを行うために設けられている。
【００５６】
なお、その他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置の上アームユニット１７０の構成要素と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
図３（Ｂ）において、実施例２に係る半導体装置の下アームユニット１８１は、半導体素子２０、２１と、金属板４０と、絶縁材６０と、放熱板８０と、冷却フィン８１と、信号端子１００と、外部接続端子１０１と、ボンディングワイヤ１１１と、はんだ１２０と、封止樹脂１４１とを備える点で、実施例１に係る半導体装置の下アームユニット１８０と共通する。
【００５８】
しかしながら、実施例２に係る半導体装置の下アームユニット１８１は、上アームユニット１７１と同様に、封止樹脂１４１の上面に凹凸形状１４２が形成されるととともに、位置決め穴１４３を備える点で、実施例１に係る半導体装置の下アームユニット１８０と異なっている。下アームユニット１８１の上面は、上アームユニット１７１との対向面であり、接合面を構成する。凹凸形状１４２は、上アームユニット１７１の凹凸形状１３２と互いに嵌合する構造を有し、接合面における接触面積を増加させる役割を有している。また、位置決め穴１４３は、上アームユニット１７１の位置決めピン１３３と互いに嵌合する嵌合構造を有し、位置決めピン１３３と位置決め穴１４３が嵌合することにより、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１との接合固定位置が定められる。
【００５９】
よって、位置決めピン１３３及び位置決め穴１４３は、接合位置を一意に定められるように、複数個設けられていることが好ましい。
【００６０】
なお、他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００６１】
図３（Ｃ）において、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１とが接合固定された実施例２に係る半導体装置の断面図が示されている。図３（Ｃ）に示すように、上アームユニット１７１の接合面の凹凸形状１３２と、下アームユニット１８１の接合面の凹凸形状１４２とは互いに嵌合している。凹凸形状１３２、１４２により、平面状の接合面よりも接触面積は増大し、密着性を向上させることができる。
【００６２】
また、位置決めピン１３３と位置決め穴１４３とは互いに嵌合し、上アームユニット１７１と下アームユニット１７１との対向位置を定めている。これにより、接合時に治具等を用いた複雑な位置合わせが不要となり、容易に位置合わせをして上アームユニット１７１と下アームユニット１８１とを接合することができる。
【００６３】
なお、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１との接合は、例えば、実施例１と同様に、接合面（対向面）に接着剤を塗布し、上アームユニット１７１と下アームユニット１８１とを接着固定して行うようにしてもよい。凹凸形状１３２、１４２により、接着剤の密着効果を高めることができる。
【００６４】
また、図３においては、密着性を高める凹凸形状１３２、１４２と、位置決め用の位置決めピン１３３及び位置決め穴１４３の双方を上アームユニット１７１及び下アームユニット１８１の対向面に形成する例を挙げて説明したが、用途に応じて、凹凸形状１３２、１４２のみを形成したり、位置決めピン１３３及び位置決め穴１４３のみを形成したりするようにしてもよい。
【００６５】
なお、その他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置と同様の構成及び機能を有するので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６６】
このように、実施例２に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７１及び下アームユニット１７１の接合面に互いに嵌合する嵌合構造を形成することにより、接合時の密着性を高め、接合の際の位置決めを容易に行うことができる。
【実施例３】
【００６７】
図４は、本発明の実施例３に係る半導体装置の一例を示した図である。図４において、実施例３に係る半導体装置は、上アームユニット１７２と、下アームユニット１８２とを備える。また、上アームユニット１７２は封止樹脂１３４を備え、下アームユニット１８２は封止樹脂１４４を備える。
【００６８】
上アームユニット１７２は、側面の下アームユニット１８２との対向面付近にフック１３５を備え、下アームユニット１８２は、同様に側面の上アームユニット１７２との対向面付近にフック１３５と係合するフック受け１４５を有する。フック１３５は、封止樹脂１３４の外周面と連続して所定長さを有して細く延び、先端部に内側に突き出た鍵状の形状を有し、引っかけて固定できる形状となっている。また、フック受け１４５は、封止樹脂１４４の対向面から所定長さ低くなった箇所に溝状に形成され、フック１３５が引っ掛かるように構成されている。
【００６９】
このように、実施例３に係る半導体装置においては、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２の側面に、互いに係合するフック構造１３５、１４５を有し、これにより上アームユニット１７２と下アームユニット１８２を固定する。かかるフック構造１３５、１４５を用いることにより、接着剤等を用いずに、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２とを対向させた状態で固定することができる。例えば、本実施例に係る半導体装置をインバータ等のパワーモジュールとして構成し、冷却用の水路を形成した箇所に取り付ける場合には、水路を形成する際に半導体装置を圧縮して水路に組み込む必要がある。その際に、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２とを最終的に接着固定する場合には、それまで、本実施例のように仮固定としておき、最終取り付けの際に接着剤を用いて固定するような設置も可能となり、これにより、製造原価を低減させることができる。
【００７０】
また、そのような設置を行わない場合であっても、接着剤を用いずに半導体装置を構成したい場合には、本実施例に係る半導体装置を好適に適用することができる。
【００７１】
なお、実施例３に係る半導体装置において、上アームユニット１７２は、下アームユニット１８２との対向面に位置合わせ穴１３６を備え、下アームユニット１８２は、上アームユニット１７２との対向面に位置合わせピン１４６を備え、係合固定時に互いに嵌合するように構成されている。
【００７２】
このように、実施例３に係る半導体装置においても、対向面に位置合わせ用の嵌合構造を備えるようにしてもよい。なお、位置合わせ穴１３６及び位置合わせピン１４６は、必要に応じて設けるようにしてよく、フック構造１３５、１４５のみで位置合わせも可能な場合には、特に設けなくてもよい。
【００７３】
また、フック構造１３５、１４５と、実施例１、２で説明した接着剤等による接合は、併用するようにしてもよい。これにより、上アームユニット１７２と下アームユニット１８２とを、対向した状態で確実に固定することができる。
【００７４】
なお、実施例３に係る半導体装置において、その他の構成要素については実施例１、２に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【実施例４】
【００７５】
図５は、本発明の実施例４に係る半導体装置の一例を示した図である。実施例４に係る半導体装置は、上アームユニット１７３と、下アームユニット１８３とを有する。また、上アームユニット１７３は封止樹脂１３７を備え、下アームユニット１８３は封止樹脂１４７を備える。
【００７６】
実施例４に係る半導体装置においては、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３との対向面の間に、金属板１５０が挟まれて設けられている点で、実施例１乃至３に係る半導体装置とは異なっている。つまり、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３とは、金属板１５０を介して接合されている。かかる構成により、半導体装置のインダクタンスを低減させることができる。金属板１５０は、インダクタンスの低減が目的であるので、ある程度の厚さを有する方が好ましく、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の厚さに構成してもよい。
【００７７】
なお、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３との接合は、例えば、金属板１５０の両面に接着剤を塗布し、上面には上アームユニット１７３の封止樹脂１３７を接着し、下面には下アームユニット１８３の封止樹脂１４７を接着するように構成してもよい。
【００７８】
また、図５において、金属板１５０は左右１枚ずつの２枚で構成され、中央には位置決め穴１３６及び位置決めピン１４６が設けられている。このように、必要に応じて位置決め穴１３６及び位置決めピン１４６を上アームユニット１７３と下アームユニット１８３の対向面に設けてもよい点は、実施例２、３と同様である。
【００７９】
なお、その他の構成要素については、実施例１乃至３に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【００８０】
実施例４に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７３と下アームユニット１８３との対向面に金属板１５０を挿入することにより、半導体装置のインダクタンスを減少させることができる。
【実施例５】
【００８１】
図６は、本発明の実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。図６（Ａ）は、比較例に係る実施例１の半導体装置の一例を示した図であり、図６（Ｂ）は、実施例５に係る半導体装置の一例を示した図である。
【００８２】
図６（Ａ）において、比較例に係る実施例１の半導体装置は、上アームユニット１７０の外部接続端子９１と、下アームユニット１８０の外部接続端子１０１との接合を、外部接続端子９１、１０１同士が重なり合った部分の最も外側で行っており、溶接部１６０が最も外側の部分に形成されている。なお、図１及び図２においては、具体的な外部接続端子９１，１０１の接合箇所は明示していなかったが、外部の端子との接続を考慮し、最小限の接合点を設けて構成すると、図６（Ａ）に示す構成となる。かかる構成の場合、外部接続端子９１、１０１の長さ総てを経由した経路で半導体素子１０、２０間の電流が流れるため、回路の経路がやや長くなってしまう。
【００８３】
一方、図６（Ｂ）に示した実施例５に係る半導体装置においては、外部接続端子９１、１０１が重なり合った部分の根元側で溶接が行われ、外側の接合部１６０よりも内側の、半導体素子１０、２０に最も接近した箇所に接合部１６１が形成されている。かかる構成により、半導体素子１０、２０間を流れる電流は、溶接部１６１を通過することになり、電流経路が短縮される。よって、半導体装置のインダクタンスを、図６（Ａ）に係る半導体装置よりも更に低減させることができる。
【００８４】
なお、実施例５に係る半導体装置においても、外部接続端子９１、１０１は外部の端子と接続されるため、外側の溶接部１６０自体は必要とされ、溶接部１６０、１６１が両方とも設けられる。
【００８５】
このように、実施例５に係る半導体装置によれば、外部接続端子９１、１０１が重なり合う領域の最も内側の半導体素子１０、１１、２０、２１に最も接近した箇所で接合を行うことにより、半導体装置のインダクタンスを低減させることができる。
【００８６】
なお、図６（Ａ）に示した比較例は、インダクタンスが増加するものの、接合点が少なくて済むという利点があるので、インダクタンス低減を重視するか、製造コスト低減を重視するかにより、用途に応じた形態を選択することができる。
【００８７】
また、その他の構成要素については、実施例１に係る半導体装置と同様であるので、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【実施例６】
【００８８】
図７は、本発明の実施例６に係る半導体装置の一例を示した図である。図７（Ａ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニット及び下アームユニット単独成形時の断面構成を示した図であり、図７（Ｂ）は、実施例６に係る半導体装置の一例の上アームユニットと下アームユニットの接合時の断面構成を示した図である。
【００８９】
図７（Ａ）において、実施例６に係る半導体装置の上アームユニット１７４と下アームユニット１８４が示されているが、上アームユニット１７４の外部接続端子９３と下アームユニット１８４の外部接続端子１０３とは、連続したリードフレームとして一体的に構成されている。
【００９０】
しかしながら、上アームユニット１７４と下アームユニット１８４は、各々単独でモールド成形されており、各々封止樹脂１３０、１４０により別々に封止されている。よって、モールド成形時は、十分かつ均一に、絶縁材５０、６０に加圧を行うことができる。
【００９１】
図７（Ｂ）において、リードフレームを折り曲げ、信号端子９３が信号端子１０３上に重なるようにするとともに、上アームユニット１７４を反転させ、下アームユニット１８４上に積層させている。なお、例えば、上アームユニット１７４と下アームユニット１８４の対向面同士を接合することにより、上アームユニット１７４と下アームユニット１８４とを対向させた状態で固定することができる。
【００９２】
図７（Ｂ）において、信号端子９３と信号端子１０３の重なり部分は、リードフレームで一体的になった状態で構成されているので、実施例５において説明した溶接等による接合を行う必要が無い。かかる構成により、信号端子９３、１０３同士の接合点を無くすことができ、半導体装置全体の接合点数を低減させることができる。
【００９３】
このように、実施例６に係る半導体装置によれば、上アームユニット１７４の信号端子９３及び下アームユニット１８４の信号端子１０３を一体化したリードフレームとして構成することにより、端子同士の接続点数を減少させることができる。
【００９４】
なお、その他の構成要素については、実施例１と同様であるので、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【実施例７】
【００９５】
図８は、本発明の実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の一例を示した図である。実施例７に係る半導体装置においては、実施例１に係る半導体装置を用いて、三相のパワーモジュールとして構成する例を説明する。図８（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の平面図であり、図８（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の側面図であり、図８（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の上アームユニット１７５の斜視図である。
【００９６】
図８（Ａ）〜（Ｃ）において、上アームユニット１７５は、放熱板７２と、冷却フィン７３と、封止樹脂１３８と、信号端子９４と、外部接続端子９５と、正極端子９６とを備える。上アームユニット１７５の上面に、放熱板７２の表面及び冷却フィン７３が露出し、その他の構成要素は封止樹脂１３８で封止されている点は、実施例１乃至６に係る半導体装置の構成と同様である。
【００９７】
実施例７に係る半導体装置は、封止樹脂１３７の外部に、信号端子９４が間を空けて３つ配置されている点と、外部接続端子９５が３つ並ぶようにして配置されている点が異なっている。これは、実施例７に係る半導体装置が三相用パワーモジュールとして構成され、半導体素子１０、１１、２０、２１のセットが三相分に対応して３つずつ搭載されたことによるものである。一方、正極端子９６は、電源を供給する電源端子であり、三相共通で良いので、一相の場合と同様に１つだけ設けられている。
【００９８】
上アームユニット１７５において、信号端子９４、外部接続端子９５及び正極端子９６は、総ての端子が上面視において重ならないように配置されている点は、今までの実施例と同様である。
【００９９】
また、図８（Ｂ）において、外部接続端子９５は、正極端子９６よりもやや下方に配置されており、信号端子９４及び正極端子９６と同一平面上には形成されていない。しかしながら、図８（Ａ）、（Ｃ）に示すように、信号端子９４、外部接続端子９５及び正極端子９６は、上面視において互いに重ならない配置であるので、外部の接続端子との接続は容易に行える配置構成であり、何ら問題は無い。
【０１００】
また、上アームユニット１７５は、封止樹脂１３７を用いて単独でモールド成形されているので、モールド成形を行う際には、十分かつ均一な加圧を行うことができる。
【０１０１】
図９は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の一例を示した図である。図９（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の平面図であり、図９（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の側面図であり、図９（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５の斜視図である。
【０１０２】
図９（Ａ）〜（Ｃ）において、実施例７に係る半導体装置の下アームユニット１８５は、半導体素子２２、２３と、金属板４１と、放熱板８２と、冷却フィン８３と、信号端子１０４と、外部接続端子１０５と、負極端子１０６と、ボンディングワイヤ１１２と、封止樹脂１４８とを備える。３つ配置された半導体素子２２、２３のうち、半導体素子２２がＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ等のトランジスタ素子であり、半導体素子２３がダイオード素子である。３対の半導体素子２２、２３は、各々独立した金属板４１上に設けられ、総ての金属板４１が１枚の放熱板８２上に設けられている。また、放熱板８２の外側は、封止樹脂１４７で封止されている。信号端子１０４は、それぞれの半導体素子２２に対応して３群ずつ設けられ、ボンディングワイヤ１１２で半導体素子２２のゲートに接続されている。また、総ての半導体素子２２、２３を覆うように負極端子１０６が半導体素子２２、２３の上面電極と接続されて設けられ、３つの各金属板４１には、各々外部接続端子１０５が接続されている。そして、信号端子１０４、外部接続端子１０５及び負極端子１０６は、封止樹脂１４７よりも外側に露出している。
【０１０３】
下アームユニット１８５は、単独で封止樹脂１４８を用いてモールド成形されて構成されているので、モールド成形の際には、十分かつ均一な加圧を行うことができる。
【０１０４】
下アームユニット１８５の３つの外部接続端子１０５は、上アームユニット１７５の外部接続端子９５と重なり合うように、各々対応して配置されている。一方、信号端子１０４は、上アームユニット１７５の信号端子９４と重ならないように配置され、負極端子１０６も同様に、上アームユニット１７５の正極端子９６と重ならないように配置されている。
【０１０５】
図１０は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の一例を示した図である。図１０（Ａ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の平面図であり、図１０（Ｂ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の側面図であり、図１０（Ｃ）は、実施例７に係る半導体装置の完成状態の斜視図である。
【０１０６】
図１０（Ａ）、（Ｃ）に示すように、上アームユニット１７５の外部接続端子９５と下アームユニット１８５の外部接続端子１０５同士は、３つが各々対応してそれぞれ重なり合っている。しかしながら、３つの外部接続端子９５、１０５同士は、上面視において重なり合っていない。同様に、６つの信号端子９４、１０４同士も、上面視において重なり合っていない。更に、正極端子９６と負極端子１０６も重なり合っておらず、信号端子９４、１０４と、外部接続端子９５、１０５と、正極端子９６と、負極端子１０６との重なりは、上面視において存在しない。よって、外部の接続端子との接続は極めて容易な構成となっている。
【０１０７】
また、図１０（Ｂ）に示すように、外部接続端子９５、１０５と正極端子９６とは、同一平面上には無く、高さが異なっているが、その点は接続上の問題とはならない。
【０１０８】
なお、上アームユニット１７５と下アームユニット１８５とは、実施例１と同様に、接着剤を用いて接合することができる。
【０１０９】
このように、実施例７に係る半導体装置によれば、加圧が十分行われてモールド成形された上アームユニット１７５と下アームユニット１８５を接合し、外部の端子との接続が容易な三相パワーモジュールとして構成することができる。なお、三相パワーモジュールは、用途に応じて種々の目的を果たすパワーモジュールとして構成されてよいが、例えば、インバータとして構成されてもよい。
【０１１０】
また、実施例７においては、実施例１に係る半導体装置を用いて三相パワーモジュールを構成する例を挙げて説明したが、上アームユニット１７５及び下アームユニット１８５の構成及びその固定方法を変更することにより、実施例２〜７に係る半導体装置を用いて三相パワーモジュールを構成することができる。これにより、各々の実施例に応じた追加的な作用効果を奏することができる。
【０１１１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１１２】
特に、実施例同士は、矛盾の無い範囲で組み合わせることができ、例えば、実施例２と実施例６を組み合わせ、接合面の凹凸形状を形成しつつ、信号端子同士はリードフレームで一体化して形成する等の構成も可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、種々の半導体装置に利用することができ、例えば、インバータ等の半導体装置を用いたパワーモジュールに利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０、１１、２０、２１、２２、２３ 半導体素子
３０、４０、４１、１５０ 金属板
５０、６０ 絶縁材
７０、７２、８０、８２ 放熱板
７１、７３、８１、８３ 冷却フィン
９０、９４、１００、１０４ 信号端子
９１、９３、９５、１０１、１０３、１０５ 外部接続端子
９２、９６ 正極端子
１０２、１０６ 負極端子
１１０、１１１、１１２ ボンディングワイヤ
１２０ はんだ
１３０、１３１、１３４、１３７、１３８、１４０、１４１、１４４、１４７、１４８ 封止樹脂
１３２、１４２ 凹凸形状
１３３、１４６ 位置決めピン
１３６、１４３ 位置決め穴
１６０、１６１ 溶接部
１７０〜１７５ 上アームユニット
１８０〜１８５ 下アームユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板の一方の面に第１の半導体素子が接合され、他方の面に第１の絶縁材を介して第１の放熱板が接合され、前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第１のユニットと、
第２の基板の一方の面に第２の半導体素子が接合され、他方の面に第２の絶縁材を介して第２の放熱板が接合され、前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第２のユニットとを有し、
前記第１のユニットの前記第１の半導体素子側の面と前記第２のユニットの前記第２の半導体素子側の面が対向した状態で固定され、
前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子及び前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子のうち、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、前記封止樹脂の外部で重なるように配置され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が不要な端子は、前記封止樹脂の外部で上面視にて重ならないように配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の放熱板及び前記第２の放熱板は、外側の表面のみが前記封止樹脂から露出した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】
前記第１の放熱板及び前記第２の放熱板の外側の表面上には、冷却フィンが設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、金属板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面が接合されることにより、前記第１のユニットと前記第２のユニットが固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面には、接合面を増加させる凹凸形状が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの側面に、互いに係合可能なフック構造が形成され、
該フック構造により前記第１のユニットと前記第２のユニットが固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面同士の間には金属板が挿入され、
該金属板の各面に前記第１のユニット及び前記第２のユニットの対向面が接合されることにより、前記第１のユニットと前記第２のユニットが固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面には、互いに嵌合する位置決め用の嵌合構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記位置決め用の嵌合構造は、位置決めピン及び位置決め穴を含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、重なる部分のうち先端で接合されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、重なる部分のうち前記第１及び第２の半導体素子に最も近接した位置でも更に接合されたことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、一体のリードフレームとして構成されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１】
第１の基板の一方の面に第１の半導体素子が接合され、他方の面に第１の絶縁材を介して第１の放熱板が接合され、前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第１のユニットと、
第２の基板の一方の面に第２の半導体素子が接合され、他方の面に第２の絶縁材を介して第２の放熱板が接合され、前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子が側方に延び、封止樹脂によりモールド成形された第２のユニットとを有し、
前記第１のユニットの前記第１の半導体素子側の面と前記第２のユニットの前記第２の半導体素子側の面が対向した状態で固定され、
前記第１の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子及び前記第２の半導体素子と電気的に接続された種類の異なる複数の端子のうち、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、前記封止樹脂の外部で重なるように配置され、前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が不要な端子は、前記封止樹脂の外部で上面視にて重ならないように配置されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の放熱板及び前記第２の放熱板は、外側の表面のみが前記封止樹脂から露出した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】
前記第１の放熱板及び前記第２の放熱板の外側の表面上には、冷却フィンが設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の基板及び前記第２の基板は、金属板であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面が接合されることにより、前記第１のユニットと前記第２のユニットが固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面には、接合面を増加させる凹凸形状が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの側面に、互いに係合可能なフック構造が形成され、
該フック構造により前記第１のユニットと前記第２のユニットが固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面同士の間には金属板が挿入され、
該金属板の各面に前記第１のユニット及び前記第２のユニットの対向面が接合されることにより、前記第１のユニットと前記第２のユニットが固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１のユニットと前記第２のユニットの対向面には、互いに嵌合する位置決め用の嵌合構造が形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記位置決め用の嵌合構造は、位置決めピン及び位置決め穴を含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、重なる部分のうち先端で接合されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、重なる部分のうち前記第１及び第２の半導体素子に最も近接した位置でも更に接合されたことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１のユニットと前記第２のユニットとの接続が必要な端子は、一体のリードフレームとして構成されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１５１６７（Ｐ２０１３−１１５１６７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５８６５３（Ｐ２０１１−２５８６５３）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]