CN101467252B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体装置，由下述部分构成：并列配置在同一平面上的一对半导体芯片(402、404)；接合在一个半导体芯片(402)的集电极侧的表面上的高压汇流条(21)；通过焊丝(27)连接在另一个半导体芯片(404)的发射极侧的表面上的低压汇流条(23)；通过焊丝(26)连接在一个半导体芯片(402)的发射极侧的表面上的第1金属配线板(24-1)；接合在另一个半导体芯片(404)的集电极侧的表面上的第2金属配线板(24-2)；连接在第1金属配线板(24-1)上的第3金属配线板(24-3)；从第2金属配线板(24-2)的端部折回连结的第4金属配线板(24-4)；具有分别从第3金属配线板(24-3)和第4金属配线板(24-4)的端部延伸的输出端子(405)的输出汇流条(24)。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置，尤其涉及包含IGBT模块等的电力用的半导体装置，该IGBT模块被使用于驱动电动车辆的驱动用电机的驱动电路中。
背景技术
在电动汽车等电动车辆中，使用用于驱动其驱动用电机的转换器装置。该转换器装置包括通过电桥电路结构连接转换元件的电路。转换器装置使电桥电路的转换元件适宜地进行开/关动作，从而对驱动用电机内流动的电流进行切换。作为构成电桥电路的转换元件(电力半导体元件)，广泛使用功率晶体管、IGBT、FET、IEGT等。所述转换器装置通常由将多个转换元件收纳到一个封装内的模块构造构成。
在使电动车辆的驱动用电机工作的情况下，在构成电桥电路的转换元件中有大电流流通，并且具有因开/关动作而产生电涌电压的特性。因此，在转换器装置中，在将多个转换元件安装在一个封装的内部时，需要进行如下工作，即通过使成为电流路径的配线的长度尽量短，而使配线的电阻减小，并且降低交流电流的电特性即电感的值。
关于具有上述转换器装置那样的模块构造的半导体装置，以往已知例如日本特开2002-26251号公报记载的半导体装置。日本特开2002-26251号公报记载的半导体装置具有高压用外部电力端子、低压用外部电力端子和输出用外部电力端子三个电力端子。这三个电力端子分别具有俯视形状为长方形的板形状，以成为平行的配置关系的方式被配置成隔开间隙的重叠的状态。在高压用外部电力端子和低压用外部电力端子之间配置有输出用外部电力端子。而且成为在三个电力端子中的相邻的两个电力端子间夹持半导体芯片(转换元件等)的结构。高压用外部电力端子和低压用外部电力端子形成为在同一侧的端部侧上延伸设置，而且，在这些高压用外部电力端子和低压用外部电力端子之间的输出用外部电力端子形成为在相反侧的另一侧的端部侧延伸设置。
在日本特开2002-26251号公报记载的半导体装置中，由于使半导体芯片和电力端子之间的连接以短距离进行，因此，能够减少由于内部配线引起的电压降。另外，在该半导体装置中，由于使在高压用外部电力端子流通的电流的方向和在低压用外部电力端子流通的电流的方向成为相反的方向，所以由各自的电流所生成的磁场的朝向也相反，具有能够降低电感的特性。
然而，三相电机情况下的转换器装置针对U相、V相、W相分别具有高侧(高压侧)的半导体芯片和低侧(低压侧)的半导体芯片，合计内置有6个半导体芯片。在该转换器装置中，每个同相都具有封装了高侧和低侧的两个半导体芯片的半导体模块。在该半导体模块中，作为电机控制进行使用的情况下，为了不使高侧的半导体芯片和低侧的半导体芯片发生短路，在高压电力端子和低压电力端子中不同时流过电流。即，在电桥电路中，存在从高压电力端子通过半导体芯片流到输出电力端子的电流路径或从输出电力端子通过半导体芯片流到低压电力端子的电流路径中的某一个。因此，在通过三相电机的转换器装置进行电机控制的情况下，即使适用上述日本特开2002-26251号公报记载的半导体装置的结构，还会存在难以降低电感的问题。
另外，在转换器装置所使用的半导体装置中，通常具有高压汇流条、低压汇流条、输出汇流条等多个汇流条。这些汇流条具有完全不同的形状。因此，在制造转换器装置时会产生形成半导体装置的零件数量增多的问题，对制造者来说，零件的处理也很烦杂。
因此，在上述半导体装置中，希望在将多个半导体芯片通过一个封装进行安装的半导体模块结构中，能够降低主电路的电感。
而且，在上述半导体装置中，希望能够实现减少零件数量、节省模具、提高成品率、削减组装工时、大幅降低成本的目的。
发明内容
本发明的第一观点，提供一种半导体装置，该半导体装置为构成转换器装置的电桥电路的高侧和低侧的半导体芯片，由下述部分构成：并列配置在同一平面上的一对半导体芯片；接合在高侧的一个半导体芯片的一个表面上，并且具有高压端子的高压汇流条；通过焊丝连接在低侧的另一个半导体芯片的一个表面上，并且具有低压端子的低压汇流条；通过焊丝连接在一个半导体芯片的另一表面上的第1金属配线板；接合在另一个半导体芯片的另一表面的第2金属配线板；第3金属配线板，连接在第1金属配线板上，相对于连接在一个半导体芯片的另一表面上的焊丝隔开规定间隔，并且与高压汇流条平行配置；第4金属配线板，其从第2金属配线板的端部折回连结，相对于连接在另一个半导体芯片的焊丝隔开规定间隔，并且与第2金属配线板平行配置；输出汇流条，具有分别从第3金属配线板和第4金属配线板的端部延伸的输出端子。
在上述半导体芯片的电力用半导体元件为IGBT元件(N通道型)的情况下，一个半导体芯片的一个表面为集电极侧的表面，另一个表面为发射极侧的表面，另一个半导体芯片的一个表面为发射极侧的表面，另一个表面为集电极侧的表面。
由高侧和低侧的半导体芯片构成半导体元件模块，所述高侧和低侧的半导体芯片具有转换器装置的电桥电路，根据半导体元件模块的上述结构，分别在高压侧的电流路径和低压侧的电流路径，电流在相反方向上往复流动，能够抵消在高压汇流条和第1金属配线板周围产生的磁场，同样地，能够抵消在低压汇流条和第2金属配线板周围产生的磁场。由此，半导体模块结构中的主电路的电感降低。而且，能够抵消在高压侧的焊丝和第3金属配线板周围产生的磁场，同样地，能够抵消在低压侧的焊丝和第4金属配线板的周围产生的磁场。
优选地，高压汇流条的高压端子和低压汇流条的低压端子位于同一侧，输出汇流条的输出端子被配置在高压端子和低压端子之间的电流路径的中间位置上。
优选地，第1金属配线板和第3金属配线板作为单独的部件形成，且第2金属配线板和第4金属配线板作为单独的部件形成，在第3金属配线板和第4金属配线板的接合部上接合有输出汇流条。通过该结构，提高了组装性，并且引线接合变得容易进行。
优选地，在第1金属配线板及第3金属配线板之间和第2金属配线板及第4金属配线板之间分别具有金属隔板，构成为能够调整第3金属配线板和焊丝之间的间隙及第4金属配线板和焊丝之间的间隙。
优选地，一对半导体芯片分别还具有电力用半导体元件和整流用半导体元件，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变大的半导体装置的驱动的情况下，一个半导体芯片的电力用半导体元件在高压汇流条上被配置在相对于高压端子近的一侧，另一个半导体芯片的电力用半导体元件在第2金属配线板上被配置在相对于低压端子远的一侧，另外，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变小的半导体装置的驱动的情况下，一个半导体芯片的电力用半导体装置在高压汇流条上被配置在相对于高压端子远的一侧，另一个半导体芯片的电力用半导体元件在第2金属配线板上被配置在相对于低压端子近的一侧。
根据本发明的第2观点，提供一种半导体装置，该半导体装置是构成转换器装置的电桥电路的高侧和低侧的半导体芯片，其由下述部分构成：并列配置在同一平面上的一对半导体芯片；接合在一个半导体芯片的一个表面上，并且具有高压端子的高压汇流条；接合在另一个半导体芯片的一个表面上，并且具有低压端子的低压汇流条；接合在一个半导体芯片的另一表面上的第1金属配线板；接合在另一个半导体芯片的另一表面上的第2金属配线板；输出汇流条，具有分别从第1金属配线板和第2金属配线板的端部延伸的输出端子。
由高侧和低侧的半导体芯片构成半导体元件模块，高侧和低侧的半导体芯片具有转换器装置的电桥电路，根据半导体元件模块的上述结构，分别在高压侧的电流路径和低压侧的电流路径，电流在相反方向上往复流动，能够抵消在高压汇流条和第1金属配线板周围产生的磁场，同样地，能够抵消在低压汇流条和第2金属配线板周围产生的磁场。由此，半导体模块结构中的主电路的电感降低。
优选地，高压汇流条的高压端子和低压汇流条的低压端子被配置在同一侧，输出汇流条的输出端子被配置在高压端子和低压端子之间的电流路径的中间位置上。
优选地，第1金属配线板和第2金属配线板被作为单独的部件形成，在第1金属配线板和第2金属配线板的接合部上接合有输出汇流条。在该结构中，提高了组装性，另外，能够在不对半导体芯片施加应力的情况下进行接合。
优选地，从高压端子经由一个半导体芯片到达输出端子的电流路径的长度和从低压端子经由另一个半导体芯片到达输出端子的电流路径的长度实质上相等。在该结构中，高压侧的半导体芯片的电气特性和低压侧的半导体芯片的电气特性相同。
上述半导体装置，优选地，还具有电力用半导体元件和整流用半导体元件，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变大的半导体装置的驱动的情况下，一个半导体芯片的电力用半导体元件在高压汇流条上被配置在相对于高压端子远的一侧，另一个半导体芯片的电力用半导体元件在第2金属配线板上被配置在相对于低压端子远的一侧，另外，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变小的半导体装置的驱动的情况下，一个半导体芯片的电力用半导体装置在高压汇流条上被配置在相对于高压端子近的一侧，另一个半导体芯片的电力用半导体元件在第2金属配线板上被配置在相对于低压端子近的一侧。在该结构中，在主要是动力运转的电机的情况下，虽然流过电力用半导体元件的电流变多，但是，通过使从高压端子到电力用半导体元件的汇流条部分增长，能够使平行的部分增长，且能够实现进一步降低电感。另外，在再生或弱励磁等时，流向整流用半导体元件的电流也变多，但是，在该情况下，也同样能够实现降低电感。
根据本发明的第3观点，提供一种半导体装置，由下述部分构成：配置在规定平面上的电力用半导体元件及整流用半导体元件；第1汇流条，具有接合在电力用半导体元件及整流用半导体元件的各自的一个表面上的第1接合部、和相对于第1接合部的长度方向在直角方向上延伸设置的第1端子；第2汇流条，具有第2接合部、和在相对于第2接合部的长度方向的直角方向上向与所述第1端子相反一侧延伸设置的第2端子，所述第2接合部具有接合在电力用半导体元件及整流用半导体元件的各自的另一表面上的连接片部。
在该结构中，在第1汇流条和第2汇流条的周围产生的磁场被抵消。由此，半导体模块结构中的主电路的电感降低。另外，上述半导体装置能够作为基本的单位要素被利用，能够构成转换器装置的电桥电路，能够通过具有相同结构的半导体装置构成各臂用的电路部分。
优选地，第2汇流条替代第2接合部采用多条金属丝连接电力用半导体元件及整流用半导体元件和所述第2端子。
优选地，第1端子和第2端子分别具有表面和背面，并以使第1端子的表面和第2端子的背面位于同一平面的方式设置。
优选地，第1端子和第2端子分别具有表面和背面，并以使第1端子的表面和第2端子的背面位于同一平面且具有重叠部分的方式设置。
优选地，第1汇流条和第2汇流条为平面形状，被配置成相对于共同的长度方向的中心线呈对称的形状。
在优选的方式中，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变大的半导体装置的驱动的情况下，电力用半导体元件在第1汇流条上被配置在相对于第1端子远的一侧，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变小的半导体装置的驱动的情况下，电力用半导体装置在第1汇流条上被配置在相对于第1端子近的一侧。
优选地，具有由电力用半导体元件及整流用半导体元件和第1汇流条和第2汇流条构成的第1臂用电路部；由电力用半导体元件及整流用半导体元件和第1汇流条和第2汇流条构成的第2臂用电路部，第1臂用电路部的第2汇流条的第2端子和第2臂用电路部的第1汇流条的第1端子被电连接而形成输出端子，并且，第1臂用电路部的第1汇流条的第1端子成为高压端子，第2臂用电路部的第2汇流条的第2端子成为低压端子。
在上述半导体装置中，由的高侧(第1臂用电路)和低侧(第2臂用电路)的半导体芯片构成半导体元件模块，所述高侧(第1臂用电路)和低侧(第2臂用电路)的半导体芯片具有转换器装置的电桥电路，根据上述结构，分别在高压侧的电流路径和低压侧的电流路径中，电流在相反方向往复流动，能够抵消在高压汇流条的第1汇流条和输出汇流条周围产生的磁场，同样地，能够抵消在低压汇流条的第2汇流条和输出汇流条周围产生的磁场。由此，半导体模块结构中的主电路的电感降低。
优选地，第1臂用电路部的第2汇流条的第2端子和第2臂用电路部的第1汇流条的第1端子分别具有表面和背面，第1臂用电路部的第2汇流条的第2端子的背面和第2臂用电路部的第1汇流条的第1端子的表面位于同一平面且具有重叠部分，通过压接第2端子和第1端子进行电连接。
优选地，从第1臂用电路部中的第1汇流条的第1端子到第2汇流条的第2端子的电流路径的长度、和从第2臂用电路部中的第1汇流条的第1端子到第2汇流条的第2端子的电流路径的长度实质上相等。
优选地，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变大的半导体装置的驱动的情况下，第1臂用电路部的电力用半导体元件在第1汇流条上被配置在相对于第1端子远的一侧，第2臂用电路部的电力用半导体元件在第2汇流条上被配置在相对于第2端子远的一侧，在进行与整流用半导体元件相比流过电力用半导体元件的电流的比例变小的半导体装置的驱动的情况下，第1臂用电路部的电力用半导体装置在第1汇流条上被配置在相对于第1端子近的一侧，第2臂用电路部的电力用半导体元件在第2汇流条上被配置在相对于第2端子近的一侧。
在该结构中，在主要是动力运转的电机的情况下，虽然流过电力用半导体元件的电流变多，但是，通过使从高压端子到电力用半导体元件的汇流条部分增长，能够使平行的部分增长，且能够实现进一步降低电感。另外，在再生或弱励磁等时，流向整流用半导体元件的电流也变多，但是，在该情况下，也同样能够实现降低电感。
在本发明的第1观点的结构中，由高压侧和低压侧的半导体芯片构成半导体元件模块，所述高压侧和低压侧的半导体芯片具有转换器装置的电桥电路，在该半导体元件模块中，由于使从高压端子到高压侧半导体芯片的配线路径部分和从该半导体芯片到输出端子的配线路径部分平行配置，且形成使各条路径中的电流在相反方向上往复流动的结构，因此，能够降低高压汇流条等的电路的电感。另外，在该半导体元件模块中，由于使从输出端子到低压侧半导体芯片的配线路径部分和从该半导体芯片到低压端子的配线路径部分平行配置，且形成使各路径中的电流在相反方向上往复流动的结构，因此，能够降低低压汇流条等的电路的电感。由于能够如上述那样降低半导体元件模块的主电路的电感，所以能够降低在转换器装置中进行转换动作时产生的电涌电压及转换损失。
在本发明第2观点的结构中，与通过第1观点构成的情况相同地，能够降低高压汇流条等电路的电感及低压汇流条等电路的电感，能够降低在转换器装置中进行转换动作时产生的电涌电压及转换损失。
而且，在本发明第3观点的结构中，由高侧(第1臂用电路部)和低侧(第2臂用电路部)的半导体芯片(电力用半导体元件和整流用半导体元件)构成半导体元件模块，所述高侧(第1臂用电路部)和低侧(第2臂用电路部)的半导体芯片具有转换器装置的电桥电路，在该半导体元件模块中，由于使从高压端子到高侧的半导体芯片的配线路径部分和从该半导体芯片到输出端子的配线路径部分平行配置，且形成使各路径中的电流在反对方向上往复流动的结构，因此，能够降低高压汇流条等的电路的电感。
另外，能够降低低压汇流条等的电路的电感，能够降低在转换器装置进行转换动作时产生的电涌电压及转换损失。
而且，构成半导体元件模块的高压汇流条、低压汇流条、输出汇流条等能够利用相同形状的汇流条部件，由于仅准备两种汇流条部件就能够进行制作，因此，在制作转换器装置的半导体装置时，能够实现削减零件数目，节省模具，提高成品率，削减组装工时，大幅降低成本。
附图说明
图1表示本发明的第1实施例的半导体装置的外观，尤其是IGBT模块的模块结构的外观图。
图2是沿图1中的A-A线的剖视图。
图3是沿图1中的B-B线的剖视图。
图4是图1所示的IGBT模块的电路的电路结构图。
图5是示意地表示图1所示的IGBT模块的配线的特征关系的电路图。
图6表示本发明的第2实施例的半导体装置的外观，尤其是IGBT模块的模块结构的外观图。
图7是沿图6中的A1-A1线的剖视图。
图8是沿图6中的B1-B1线的剖视图。
图9是示意地表示图6所示的IGBT模块的配线的特征关系的电路图。
图10是表示第2实施例的半导体装置的变形例的主要部分结构的、与图7相同的主要部分的剖视图。
图11表示本发明的第3实施例的基本结构的半导体装置的外观，尤其是IGBT模块的模块结构的外观图。
图12是第3实施例的半导体装置的俯视图。
图13是图12中A2箭头方向的视图。
图14是示意地表示图15所示的IGBT模块的配线的特征关系的电路图。
图15是表示应用第3实施例的半导体装置而成的变形例的结构的、与图11相同的外观图。
图16是图15所示IGBT模块的俯视图。
图17是图16中的B2箭头方向的视图。
图18是表示图15所示的IGBT模块的特征的端面图。
图19是表示第3实施例的IGBT模块的其他的变形例的外观图。
具体实施方式
以下基于附图说明本发明的优选实施例。
(实施例1)
参照图1～图5说明本发明的半导体装置的第1实施例。
本实施例所说明的半导体装置是电力半导体装置，其代表为用于驱动电动车辆的驱动用三相电机的转换器装置。图1所示的IGBT模块表示转换器装置的主要部分。首先，参照图4说明IGBT模块的电路的结构。
图4表示转换器装置的电桥电路的一相(U相、V相、W相中的某一个)的电路部分。图4所示的电路包括配置在高压端子401侧的高压侧IGBT元件402和配置在低压端子403侧的低压侧IGBT元件404。此外，在本实施例的半导体装置中所使用的半导体元件不限于IGBT元件，只要是电力半导体元件，可以任意使用。另外，上述转换器装置的电桥电路由6个电力半导体元件构成，通过上下一对电力半导体元件形成一个模块。
IGBT元件402的集电极(C)连接在高压端子401上。IGBT元件402的发射极(E)连接在IGBT元件404的集电极(C)上，该连接点连接在输出端子405上。而且，IGBT元件404的发射极(E)连接在上述低压端子403上。
在上述两个IGBT元件402、404的各栅极(G)和发射极(E)之间连接有信号连接器406、407。在适当的时刻向各信号连接器406、407的输入端子间输入用于使IGBT元件402、404进行开/关动作的驱动控制用矩形脉冲信号408。另外，在两个IGBT元件402、404的各发射极(E)和集电极(C)之间连接有整流用的二极管元件409、410。
接下来参照图1～图3，说明具有上述电路结构的IGBT模块的物理结构。
在图1中，点划线所示的块部件11示出了形成IGBT模块12的封装的外观形状。块部件11实质上是由树脂形成的模制部分。图1实线所示的部分为配线板的物理的结构部分。此外，对图4说明的电路的各要素和实质上相同的要素标注相同的附图标记。
在图1中，附图标记401所示的部分为上述高压端子，附图标记403所示的部分为上述低压端子，附图标记405所示的部分为上述输出端子。另外，附图标记406、407分别为上述的信号连接器。而且，附图标记402、404的部分为上述IGBT元件，附图标记409、410的部分为上述二极管元件。在图1～图3中，IGBT元件402、404具有纵型结构，在上表面形成发射极和栅极，在下表面形成集电极，另外，二极管元件409、410在上表面形成阳极，在下表面形成阴极。
高压端子401成为高压汇流条21的一端部，是在块部件11的外侧延伸设置的高压汇流条21的外侧端部。高压汇流条21是作为整体形成为长方形的板形状的配线部件，是配置在高压端子401侧的配线部件。如图1及图3所示，高压汇流条21形成为从高压端子401开始仅规定距离的部分为平坦板状的形状，在中途向下方弯折，而且，图3中右半部形成为平坦板状的形状。如图3等所示，在高压汇流条21的高压端子401的位置上形成有孔21a，右半部21b固定在绝缘层22的上面。绝缘层22例如为环氧或绝缘氧化膜。
低压端子403成为低压汇流条23的一端部，是在块部件11的外侧延伸设置的低压汇流条23的外侧端部。低压汇流条23是同样作为整体成为长方形的板形状的配线部件，是在低压端子403侧配置的配线部件。如图1及图2所示，低压汇流条23形成为从低压端子403开始仅规定距离的部分为平坦板状的形状，在中途向下方弯折，并被固定在绝缘层22的上面。如图2等所示，在低压汇流条23的低压端子403的位置上形成有孔23a。
输出端子405成为输出汇流条24的一端部，是在块部件11的外侧延伸设置的输出汇流条24的外侧端部。输出汇流条24作为整体大致纵长形，主要部分具有Y字型的板形状。另外，在输出汇流条24的输出端子405的位置上形成有孔24a。
在IGBT模块12中，如图1～图3所示那样，作为配线部件，具有第1金属配线板24-1、第2金属配线板24-2、第3金属配线板24-3、第4金属配线板24-4。这些第1到第4金属配线板是形成上述输出汇流条24的配线要素。尤其是输出汇流条24的Y字型部分是通过第3金属配线板24-3和第4金属配线板24-4形成的。
在上述中，高压汇流条21的板形状的高压端子401、低压汇流条23的板形状的低压端子403、输出汇流条24的板形状的输出端子405在IGBT模块12中同一侧的位置上以配置在同一平面上的方式并列配置。而且，输出端子405被配置成位于高压端子401和低压端子403之间的电流路径的中间位置。由此，从高压端子401通过高侧的IGBT元件402到达输出端子405的电流路径的长度和从输出端子405通过低侧的IGBT元件404到达低压端子403的电流路径的长度大致相等。由此，进而高压侧和低压侧的电气特性大致相同，产生电机的输出特性变良好的优点。另外，假设将输出端子405配置在高压端子401及低压端子403的相反侧，则就需要将输出端子405弯折并向相反侧延长。因此，形成输出端子的部件变长，与电感的降低无关的配线长度变长，所以会导致电阻增大的不良情况。本实施例的输出端子405具有不会产生这种不良情况的优点。
此外，关于上述高压汇流条21、低压汇流条23、输出汇流条24各汇流条的板形状，其宽度例如为20mm，厚度例如为0.5mm。
下面，说明与IGBT元件402、404和二极管元件409、410相关的电连接关系。该连接关系是通过高压汇流条21、低压汇流条23、输出汇流条24及第1到第4金属配线板24-1、24-2、24-3、24-4的配线部件的配线做成的。
高压侧(高侧)的IGBT元件402和二极管元件409安装在高压汇流条21上。IGBT元件402和二极管元件409的各下表面，即IGBT元件402的集电极侧的表面和二极管元件409的阴极侧的表面通过钎焊等接合在高压汇流条21上。二极管元件409配置在从高压端子401远离的位置上，IGBT元件402配置靠近高压端子401的位置上。高压汇流条21是连接在高压端子401上的配线部件，二极管元件409的阴极和IGBT元件402的集电极分别电连接在高压汇流条21上。
在上述二极管元件409和IGBT元件402的上侧以规定间隔配置有第3金属配线板24-3。第3金属配线板24-3具有大致板形状，一端连接在输出导线条24上。第1金属配线板24-1通过螺栓25结合在第3金属配线板24-3的另一端上。此外，通过螺栓25接合的该结合部分，也可以通过其他方法如超声波接合、钎焊接合、铆接等进行结合。而且，如图3所示，上述二极管元件409和IGBT元件402的各上表面，即二极管元件409的阳极、IGBT元件402的发射极及栅极分别通过焊丝26连接在第1金属配线板24-1上。
低压侧(低侧)的IGBT元件404和二极管元件410如图2所示那样被安装在固定于绝缘层22上的第2金属配线板24-2上。IGBT元件404和二极管元件410的各自的下表面，即IGBT元件404的集电极侧的表面和二极管元件410的阴极侧的表面通过钎焊等接合在第2金属配线板24-2上。低压汇流条23为连接在低压端子403上的配线部件，低压汇流条23通过焊丝27与二极管元件410的上表面的阳极、IGBT元件404的上表面的发射极及栅极分别连接。二极管元件410配置在靠近低压端子403的位置上，IGBT元件404配置在远离低压端子403的位置上。
第2金属配线板24-2电连接在二极管元件410的下表面的阴极、IGBT元件404的集电极及栅极上。第2金属配线板24-2的一端通过螺栓28结合在上述第4金属配线板24-4上。此外，通过螺栓28进行结合的该结合部分也可以通过其他方法如超声波接合、钎焊接合、铆接等进行结合。
说明第1金属配线板24-1和第3金属配线板24-3的结合部以及第2金属配线板24-2和第4金属配线板24-4的结合部。
关于上述各结合部，如图2或图3所示那样，第3金属配线板24-3的结合侧端部和第4金属配线板24-4的结合侧端部分别形成为形成有朝下的阶梯的L字状的弯曲部。第3金属配线板24-3的结合侧端部和第4金属配线板24-4的结合侧端部分别具有如图2或图3所示那样的形成了L字的纵部A-1和横部A-2。横部A-2与对应的金属配线板的结合端部接触，为被接合的部分。关于纵部A-1，通过改变其纵向的长度，能够变更焊丝26和第3金属配线板24-3之间的间隙或焊丝27和第4金属配线板24-4之间的间隙。
此外，分别相对于位于下侧的第1金属配线板24-1的结合侧端部和第2金属配线板24-2的结合侧端部，形成为朝上阶梯的L字状弯曲部时，与上述相同的横部和散热器32之间的间隙被扩宽，容易配置用于进行超声波接合、铆接等接合的芯片头(chip head)。
上述中，相对于高侧的IGBT元件402和二极管元件409的高压端子401的配置关系和相对于低侧的IGBT元件404和二极管元件410的低压端子403的配置关系为与各端子相反的远近位置关系。
在该情况下，在对半导体装置进行与二极管元件相比流过IGBT元件的电流变多的驱动的情况下，一个半导体芯片的IGBT元件在高压汇流条上被配置在距高压端子近的一侧，另一个半导体芯片的IGBT元件在第2金属配线板上被配置在远离低压端子的一侧。另外，在对半导体装置进行与二极管元件相比流过IGBT元件的电流变小的驱动的情况下，一个半导体芯片IGBT元件在高压汇流条上被配置在远离高压端子的一侧，另一个半导体芯片的IGBT元件在第2金属配线板上被配置在距低压端子近的一侧。
此外，如图2及图3所示，绝缘层22的下侧，即在形成IGBT模块12的块部件11的下侧设有散热器32。散热器32在图1中被省略。
在具有上述结构的IGBT模块12中，高压端子401侧的IGBT元件402和二极管元件409形成高压侧(高侧)的半导体芯片，低压端子403侧的IGBT元件404和二极管元件410形成低压侧(低侧)的半导体芯片。该一对半导体芯片，其物理上的位置关系为并列设在同一平面上的关系。
在上述结构中，相对于各半导体芯片平行配置的高压汇流条21及低压汇流条23和第1金属配线板24-1及第3金属配线板24-3都是平行的位置关系，并且将他们的距离设定成最小。而且，相对于半导体芯片使高压侧的臂的汇流条结构和低压侧的臂的汇流条结构的上下关系相反，成为对称的配置关系。因此，在高压侧的臂和低压侧的臂电路电感或电路电阻等电气特性都是相同的。
在上述中，第3金属配线板24-3是相对于焊丝26离开规定间隔、且与高压汇流条21平行配置的金属配线板。另外，第4金属配线板24-4从第2金属配线板24-2的端部开始折回连结，是相对于焊丝27仅离开规定间隔、且与第2金属配线板24-2平行配置的金属配线板。
此外，在上述结构中，能够在第1金属配线板24-1及第3金属配线板24-3之间和第2金属配线板24-2及第4金属配线板24-4之间分别具备具有任意厚度的金属隔板。通过该结构，能够对第3金属配线板24-3和焊丝26之间的间隙以及第4金属配线板24-4和焊丝27之间的间隙进行适当的调整。
如图5所示，示出了上述高压汇流条21、低压汇流条23、输出汇流条24、第1到第4金属配线板24-1～24-4所形成的配线路径。如图5所明示，进行配线以使在各高压侧的半导体芯片(IGBT元件402和二极管元件409)和低压侧的半导体芯片(IGBT元件404和二极管元件410)中，各自配线路径中流动的电流的方向相反。
根据IGBT模块12中的上述配线板路径的结构，能够使主电路的电感大幅降低且产生相互电感无感应的效果。
接下来，概括地说明上述IGBT模块12的制造方法的一个实施例。
首先，通过回流炉分别将高压侧的半导体芯片(IGBT元件402和二极管元件409)芯片焊接在高压汇流条21上、将低压侧的半导体芯片(IGBT元件404和二极管元件410)芯片焊接在第2金属配线板24-2上。
接下来，将高压汇流条21和第2金属配线板24-2经由绝缘层22设置在散热器32的上表面。
然后，将引线接合夹具安置在散热器32的上表面，并在引线接合夹具上配置第1金属配线板24-1及低压汇流条23。
接下来，在散热器32的上表面连接信号连接器406、407。
然后，对主电线和信号线进行引线接合。
接下来，将端子(高压汇流条、低压汇流条、输出汇流条)固定在端子把持夹具上之后，将引线接合夹具拆下。
最后进行树脂模制(块部件11)。
通过上述制造方法，由于将第1金属配线板24-1和第3金属配线板24-3分别制成单独的部件，并将第2金属配线板24-2和第4金属配线板24-4分别制成单独的部件，所以具有容易进行引线接合的优点。
另外，在上述实施例的说明中，将半导体装置所使用的电力用半导体元件作为N通道型的IGBT元件。该情况下，在同一平面上并列配置的一对半导体芯片的关系中，各半导体芯片的电力用半导体元件为IGBT元件(N通道型)；而且，一个半导体芯片的一面为集电极侧的面，另一面为发射极侧的面；另一个半导体芯片的一面为发射极侧的面，另一面为集电极侧的面。另外，作为电力用半导体元件，在使用IGBT元件以外的其他任意电力用半导体元件的情况下，其一面和另一面为相对于上述IGBT元件的上述各面在功能上对应的面。例如，在为N通道的MOS-FET的情况下，IGBT元件的集电极与“漏极”对应，IGBT元件的发射极与“源极”对应。以上的事项也适用于下述实施例的情况。
(实施例2)
下面，参照图6～图9说明本发明的半导体装置的第2实施例。
第2实施例的半导体装置与第1实施例相同，是电力用半导体装置，其代表是用于驱动电动车辆的驱动用三相电机的转换器装置。图6是与上述图1相同的图。
对于第2实施例的IGBT模块的电路的结构，具有图4所说明那样的结构。
即，在转换器装置的电桥电路的一相(U相、V相、W相中的某一个)的电路部分中，包括配置在高压端子401侧的高压侧IGBT元件402和配置在低压端子403侧的低压侧IGBT元件404。转换器装置的电桥电路由6个电力半导体元件构成，通过上下一对电力半导体元件形成一个模块。在两个IGBT元件402、404的各栅极(G)和发射极(E)之间连接有信号连接器406、407。在各信号连接器406、407的输入端子间，在适当的时刻输入用于使IGBT元件402、404进行开/关动作的驱动控制用矩形脉冲信号408。另外，在两个IGBT元件402、404的各发射极(E)和集电极(C)之间连接有整流用的二极管元件409、410。
下面参照图6～图8，说明第2实施例的IGBT模块的物理结构。
在图6中，点划线所示的块部件111表示形成IGBT模块112的封装的外观形状。块部件111实质上是由树脂制成的模制部分。图6中的实线所示的部分为配线板的物理结构部分。此外，对与上述图4所说明的电路的各要素实质上相同的要素标注相同的附图标记。
在图6中，附图标记401所示的部分为上述高压端子，附图标记403所示的部分为上述低压端子，附图标记405所示的部分为上述输出端子。另外，附图标记406、407分别为上述信号连接器。而且，附图标记402、404的部分为上述IGBT元件，附图标记409、410的部分为上述二极管元件。在图6～图8中，IGBT元件402、404具有纵型结构，在上表面形成有发射极和栅极，在下表面形成有集电极，另外，在二极管元件409、410的上表面形成有阳极，在其下表面形成有阴极。
高压端子401成为高压汇流条121的一端部，并且是在块部件111的外侧延伸设置的高压汇流条121的外侧端部。高压汇流条121是作为整体成为长方形的板形状的配线部件，是配置在高压端子401侧的配线部件。如图6及图8所示那样，高压汇流条121形成从高压端子401开始仅规定距离的部分为平坦板状的形状，并在中途向下方弯折，而且，图8中右半部形成为平坦板状的形状。如图8等所示那样，在高压汇流条121的高压端子401的位置上形成有孔121a，右半部121b固定在绝缘层122的上方。绝缘层122例如为环氧或绝缘氧化膜。
低压端子403成为低压汇流条123的一端部，并且是在块部件111的外侧延伸设置的低压汇流条123的外侧端部。低压汇流条123同样是作为整体呈长方形的板形状的配线部件，是配置在低压端子403侧的配线部件。如图6及图7所示那样，低压汇流条123形成为从低压端子403开始仅规定距离的部分为平坦板状的形状，并在中途向下方弯折些，而且，在图7中的右半部形成为大致平坦板状的形状。如图7等所示，在低压汇流条123的低压端子403的位置上形成有孔123a。
输出端子405成为输出汇流条124的一端部，并且是在块部件111的外侧延伸设置的输出汇流条124的外侧端部。输出汇流条124作为整体呈大致长方形的板形状。输出汇流条124是作为后述的第1金属配线板125及第2金属配线板126的各端部的输出端设置的。另外，在输出汇流条124的输出端子405的位置上形成有孔124a。
在上述中，高压汇流条121的板形状的高压端子401、低压汇流条123的板形状的低压端子403、输出汇流条124的板形状的输出端子405在IGBT模块112中的同一侧的位置上并列设在同一平面上。而且，输出端子405以位于高压端子401和低压端子403之间的电流路径的中间位置的方式配置。由此，从高压端子401通过高侧的IGBT元件402到达输出端子405的电流路径的长度和从输出端子405通过低侧的IGBT元件404到达低压端子403的电流路径的长度大致相等。由此，进而高压侧和低压侧的电气特性大致相同，具有使电机的输出特性变优良的优点。另外，假设将输出端子405配置在相对于高压端子401和低压端子403的相反侧，则需要弯曲输出端子405并将其延长到相反侧。因此，由于形成输出端子的部件变长，与电感的降低无关的配线长度变长，所以会导致电阻变大的不良情况。在本实施例的输出端子405中，具有不会产生这种不良情况的优点。
此外，关于上述高压汇流条121、低压汇流条123、输出汇流条124的各汇流条的板形状，其宽度例如为20mm，厚度例如为0.5mm。
下面说明IGBT元件402、404和二极管元件409、410的连接关系。
高压侧(高侧)的IGBT元件402和二极管元件409安装在高压汇流条121的上面。IGBT元件402和二极管元件409的各下表面，即IGBT元件402的集电极侧的表面和二极管元件409的阴极侧的表面通过钎焊等接合在高压汇流条121上。二极管元件409被配置在靠近高压端子401的位置上，IGBT元件402被配置在远离高压端子401的位置上。高压汇流条121是连接在高压端子401上的配线部件，在高压汇流条121上分别电连接有二极管元件409的阴极和IGBT元件402的集电极。在上述二极管元件409和IGBT元件402的上侧配置有第1金属配线板125。第1金属配线板125具有大致板形状，并通过钎焊分别接合在二极管元件409的阳极、IGBT元件402的发射极及栅极上。第1金属配线板125和二极管元件409通过向下方弯折的两侧的侧片部125a电连接，第1金属配线板125和IGBT元件402通过向下方弯折的端部片125b电连接。另外，第1金属配线板125的一端部连接在上述输出汇流条124上。第1金属配线板125和输出汇流条124可以通过螺钉或螺栓131连接，也可以通过钎焊接合。而且，该固定部能够使用超声波接合或铆接。此外，还能够用一体的金属板制作第1金属配线板125和输出汇流条124。
低压侧(低侧)的IGBT元件404和二极管元件410被安装在固定于绝缘层122上的第2金属配线板126上，并且，被配置在低压汇流条123的下侧位置上。IGBT元件404和二极管元件410的各下表面，即IGBT元件404的集电极侧的表面和二极管元件410的阴极侧的表面通过钎焊等接合在第2金属配线板126上。二极管元件410被配置在靠近低压端子403的位置上，IGBT元件404被配置在远离低压端子403的位置上。低压汇流条123是连接在低压端子403上的配线部件，在低压汇流条123上通过钎焊接合等分别连接有二极管元件410的上表面的阳极、IGBT元件404的上表面的发射极及栅极。低压汇流条123和二极管元件410通过向下方弯折的两侧的侧片部123b电连接，低压汇流条123和IGBT元件404通过向下方弯折的端部片123c电连接。另外，第2金属配线板126具有大致板形状，并通过钎焊接合分别电连接在二极管元件410的阳极和IGBT元件404的集电极上。第2金属配线板126的一端部被弯折并连接在上述输出汇流条124上。第2金属配线板126和输出汇流条124可以通过螺钉或螺栓131连接，也可以通过钎焊接合。此外，图6中附图标记133表示在通过钎焊接合的情况下的接合部的吹出。另外，对于该固定部，与上述相同，能够采用超声波接合或铆接。此外，能够用一体的金属板制作第2金属配线板126和输出汇流条124及第1金属配线板125。
根据上述结构，输出汇流条124以分别从第1金属配线板125和第2金属配线板126延伸设置的形式设置。
高侧的IGBT元件402和二极管元件409的高压端子401的配置关系以及低侧的IGBT元件404和二极管元件410的低压端子403的配置关系是相同的相对于各端子的远近位置关系。
该情况下，在进行与二极管元件相比流过IGBT元件的电流的比例变大的半导体装置的驱动的情况下，一个半导体芯片的IGBT元件在高压汇流条上被配置在相对于高压端子较远的一侧，另一个半导体芯片的IGBT元件在第2金属配线板上被配置在相对于低压端子较远的一侧。另一方面，在进行与二极管元件相比流过IGBT元件的电流的比例变小的半导体装置的驱动的情况下，一个半导体芯片的IGBT元件在高压汇流条上被配置在相对于高压端子较近的一侧，另一个半导体芯片的IGBT元件在第2金属配线板上被配置在相对于低压端子较近的一侧。
此外，如图7及图8所示，绝缘层122的下侧，即在形成IGBT模块112的块部件111的下侧设有散热器132。散热器132在图6中被省略。
在具有上述结构的IGBT模块112中，高压端子401侧的IGBT元件402和二极管元件409形成高压(高侧)侧的半导体芯片，低压端子403侧的IGBT元件404和二极管元件410形成低压(低侧)侧的半导体芯片。这些一对半导体芯片在物理上的位置关系是并列设置在同一平面上的关系。
在上述结构中，相对于各半导体芯片平行配置的高压汇流条121及低压汇流条123和第1金属配线板125及第2金属配线板126都是平行的位置关系，并且将他们的距离设定成最小。而且，相对于半导体芯片使高压侧的臂的汇流条结构和低压侧的臂的汇流条结构的上下关系相反，成为对称的配置关系。因此，在高压侧的臂和低压侧的臂电路电感或电路电阻等电气特性都是相同的。
如图9所示，示出了上述高压汇流条121、低压汇流条123、输出汇流条124、第1金属配线板125及第2金属配线板126所形成的配线路径。如图9所明示，进行配线以使在各高压侧的半导体芯片(IGBT元件402和二极管元件409)和低压侧的半导体芯片(IGBT元件404和二极管元件410)中，配线路径中流经的电流的方向相反。
通过IGBT模块112中的上述配线板路径的结构，能够使主电路的电感大幅降低且产生相互电感无感应的效果。
下面，概括说明上述IGBT模块112的制造方法的一个实施例。在本实施例中，输出汇流条124为被分割成两部分的类型。因此，输出汇流条124及输出端子405能够作为第1金属配线板125和第2金属配线板126的延伸部分形成。
(1)设置工序
首先，将高压侧的半导体芯片(IGBT元件402和二极管元件409)的下表面和高压汇流条121通过钎焊膏设置，并进一步将该半导体芯片的上表面和第1金属配线板125通过钎焊膏设置。
接下来，将低压侧的半导体芯片(IGBT元件404和二极管元件410)的下表面和第2金属配线板126通过钎焊膏设置，并进一步将该半导体芯片的上表面和低压汇流条123通过钎焊膏设置。
然后，将第1金属配线板125和第2金属配线板126通过钎焊膏设置。此时，使高压汇流条121的下表面和第2金属配线板126的下表面的面位置一致，成为同一平面。该情况下，高精度的台座作为设置用工具使用。
(2)接合工序
将如上述那样设置后的设置物放入回流炉，进行钎焊处理。设置物的各要素被接合。
(3)组装、修整工序
接下来，将高压汇流条121和第2金属配线板126经由绝缘层122设置在散热器132的上表面。
然后，将信号连接器406、407连接在散热器132的上表面。
接下来，在信号连接器406、407之间对所需要的信号线进行引线接合。
最后进行树脂模制(块部件111)。
图10表示第2实施例的半导体装置的变形例。图10是与图7相同的图，在图10中对与上述实施例所说明的要素相同的要素标注相同的附图标记。根据该实施例的IGBT模块，在低压汇流条123的平坦部形成向下方突出的突起部123d，并且将该突起部123d连接在二极管元件410的端子上。其他的结构与上述实施例所说明的结构相同。
此外，在上述实施例的说明中，通过使从高压端子等到IGBT元件等的高压汇流条等的平行部分更长，能够降低电感，但是，并不能使平行部分的长度无限制的增长，而被设定成设计上优选的最适长度。
(实施例3)
参照图11～图13，说明本发明第3实施例的半导体装置的基本结构的实施例。第3实施例的半导体装置也与上述实施例相同，被利用在用于驱动电动车辆的驱动用三相电机的转换器装置中。
参照图11～图13说明IGBT模块的物理结构。
在图11及图12中，双点划线所示的块部件211示出了形成IGBT模块212的封装的外观形状。块部件211实际上是由树脂制成的模制部分。图11中实线所示的部分为配线板的物理上的结构部分。此外，树脂模制211在图11和图12中由假想线表示，在图13中由实线表示。
在图11中，附图标记221所示的部分为输入端子，附图标记222所示的部分为输出端子。另外，附图标记223表示信号连接器。而且，附图标记224的部分表示IGBT元件，附图标记225的部分表示二极管元件。
在图11中，IGBT元件224具有纵型结构，在上表面形成有发射极和栅极，在下表面形成有集电极。另外，二极管元件225在上表面形成有阳极，在下表面形成有阴极。
上述的输入端子221成为输入汇流条226的一端部，并且是在块部件211的外侧延伸设置的输入汇流条26的外侧端部。输入汇流条26是呈长方形的板形状的配线部件，是配置在输入端子侧的配线部件。如图11及图12所示，输入端子221，在输入汇流条226的一侧的端部侧，在相对于输入汇流条226的长度方向的向左手侧的直角方向上延伸设置。
输入汇流条226形成为从输入端子221的附近部分开始仅规定距离的部分为平坦板状的形状，如图11所示那样，在中途向下方弯折，进而其前端部分226a形成为平坦板状的形状。
如图11等所示，在输入汇流条226的输入端子221的位置上形成有孔221a，而且，下方的平坦板部分226a被固定在绝缘层227上。绝缘层227例如为环氧或绝缘氧化膜。
输出端子222成为输出汇流条231的一端部，并且是在块部件211的外侧延伸设置的输出汇流条231的外侧端部。输出汇流条231作为整体形呈大致长方形的板形状，在输入汇流条226的上侧，输出汇流条231被配置成相对于输入汇流条226的各部分大致平行的位置关系。另外，在输出汇流条231的输出端子222的位置上形成有孔222a。如图11及图12所示那样，输出端子222在输出汇流条231的一侧的端部侧，在相对于输出汇流条231的长度方向的向右手侧的直角方向上延伸设置。而且，尤其如图11所示那样，输出端子222在输出汇流条231的近前侧的端部以向右手侧弯折的形状形成为以向下方形成阶梯的方式弯折。
如图13所示那样，输出汇流条231的输出端子222和上述输入汇流条226的输入端子221形成为大致水平的位置关系。在图13中，各平坦板状的输入端子221和输出端子222以平行于水平的平面232的方式配置。在该情况下，关于输入端子221和输出端子222的高度方向的位置关系，优选使输入端子221的上表面和输出端子222的下表面与同一个平面232一致。而且，如图13所示，优选将输入端子221的上表面和输出端子222的下表面设置成以平面232为基准且在高度方向上存在重叠部分(重叠区域)233。
接下来，说明IGBT元件224、二极管元件225、输入汇流条226、及输出汇流条231之间的电连接关系。
IGBT元件224和二极管元件225安装在输入汇流条226的上面。IGBT元件224和二极管元件225的各下表面，即IGBT元件224的集电极侧的表面和二极管元件225的阴极侧的表面通过钎焊等接合在输入汇流条226上。二极管元件225被配置在靠近输入端子221的位置上，IGBT元件224被配置在远离输入端子221的位置上。输入汇流条226是连接在输入端子221上的配线部件，在输入汇流条226上分别电连接有二极管元件225的阴极和IGBT元件224的集电极。
在上述二极管元件225和IGBT元件224的上侧配置有上述输出汇流条231。输出汇流条231具有大致板形状，并通过钎焊接合分别连接在二极管元件225的阳极、IGBT元件224的发射极及栅极上。输出汇流条231和二极管元件225通过向下方弯折的两侧的侧片部231a电连接，而且，输出汇流条231和IGBT元件224通过向下方弯折的端部片231b电连接。
在上述中，在进行与二极管元件225相比流过IGBT元件224的电流的比例变大的半导体装置的驱动的情况下，如图11及图12所示那样，IGBT元件224在输入汇流条226上被配置在比输入端子21远的一侧。相反，在进行与二极管元件225相比流过IGBT元件224的电流的比例变小的半导体装置的驱动的情况下，IGBT元件224在输入汇流条226上被配置在比输入端子221近的一侧。
此外，在图11等图示中虽被省略，但实际上，绝缘层227的下侧，即在形成IGBT模块212的块部件211的下侧设有散热器。
如图12所示，在从俯视所见的形状中，输入汇流条226和输出汇流条231相对于共同的长度方向的中心线234形成且被配置为线对称的形状。
在上述第3实施例的说明中，使用了输入端子221及输入汇流条226和输出端子222及输出汇流条231这样的表现，但是这仅是为了说明上的方便，两个端子及两个汇流条中的任何一个都能够用作输入用或输出用。即，在本实施例的IGBT模块212中，只要具有第1及第2两个汇流条就可以，而且只要他们的一端部成为端子就可以。
在根据上述IGBT模块212制作转换器装置的情况下，能够利用基本的单位模块来构成，在电桥电路中的高压侧的臂电路或低压侧的臂电路中能够使用具有相同结构的功率模块。其结果就是，在转换器装置的制作上，零件数目变少，能够削减组装工时，实现大幅降低成本的目的。
下面，参照图14～图18说明本发明第3实施例的变形例。
本实施例的半导体装置(IGBT模块)，是将上述基本的IGBT模块212作为单位构成要素并进行利用，并且组合两个IGBT模块212构成的。本实施例的IGBT模块241是将两个IGBT模块212(图15～图18中由附图标记212A、212B表示)以及图在同一平面上、以其长度方向平行的方式横向并列配置、并使相对且接触的端子彼此重叠地接合而构成的。
在本实施例中说明的半导体装置是电力用半导体装置，其代表为用于驱动电动车辆的驱动用三相电机的转换器装置。
IGBT模块241的电路的结构如上述图4所示。
即，转换器装置的电桥电路的一相的电路包括：配置在高压端子401侧的高压侧IGBT元件402；和配置在低压端子403侧的低压侧IGBT元件404。包括高压侧IGBT元件402的电路部分为第1臂用电路部，包括低压侧IGBT元件404的电路部分为第2臂用电路。IGBT元件402的集电极(C)连接在高压端子401上，IGBT元件402的发射极(E)连接在IGBT元件404的集电极(C)上，该连接点连接在输出端子405上。IGBT元件404的发射极(E)连接在低压端子403上。在IGBT元件402、404的各栅极(G)和发射极(E)之间连接有信号连接器406、407。在各信号连接器406、407的输入端子间输入用于在适当的时刻使IGBT元件402、404进行开/关动作的驱动控制用矩形脉冲信号408。在IGBT元件402、404的各发射极(E)和集电极(C)之间连接有整流用的二极管元件409、410。
下面参照图15～图18说明具有上述电路结构的IGBT模块241的物理结构。
本实施例的半导体装置的IGBT模块241构成为使两个IGBT模块212A、212B以其长度方向平行的方式并列配置在同一平面上。两个IGBT模块212A、212B分别具有与上述IGBT模块212相同的结构。因此，IGBT模块212A、212B分别具有参照图11～图13说明的上述输入端子221、输入汇流条226、输出端子222、输出汇流条231、信号连接器223、IGBT元件224、二极管元件225、绝缘层227及块部件211等。本实施例的IGBT模块241是与图4所说明的电路对应的，因此，对与图4所示各要素对应的要素标注相同的附图标记，对于其他的要素，标注图11～图13所示的附图标记，并省略详细的说明。
在图15等中，IGBT模块212A、212B分别由作为树脂模制部的块部件211覆盖。
在IGBT模块212A、212B中，附图标记401所示的部分为高压端子，附图标记403所示的部分为低压端子，附图标记405所示的部分为输出端子。另外，附图标记406、407分别为信号连接器。而且，附图标记402、404的部分为IGBT元件，附图标记409、410的部分为上述二极管元件。IGBT元件402、404是与上述IGBT元件224相同的元件，二极管元件409、410是与上述二极管元件225相同的元件。
在上述中，输出端子405是通过IGBT模块212A侧的输出端子405A和IGBT模块212B侧的输出端子405B(在IGBT模块212中相当于输入端子221)重叠而成为接触状态的结构制成的。
IGBT模块212A具有下侧的高压汇流条1121和上侧的输出汇流条1122。高压汇流条1121与上述的输入汇流条226对应，输出汇流条1122与上述的输出汇流条231对应。因此，高压端子401成为高压汇流条1121的一端部，并且是在块部件211的外侧延伸设置的高压汇流条1121的外侧端部。另外，上述输出端子405A成为输出汇流条1122的一端部，并且是在块部件211的外侧延伸设置的输出汇流条1122的外侧端部。IGBT模块212A的其他结构与上述IGBT模块212相同。
IGBT模块212B具有上侧的低压汇流条1131和下侧的输出汇流条1132。低压汇流条1131与上述的输出汇流条231对应，输出汇流条1132与上述的输入汇流条226对应。因此，低压端子403成为低压汇流条1131的一端部，并且是在块部件211的外侧延伸设置的低压汇流条1131的外侧端部。另外，输出端子405B成为输出汇流条1132的一端部，并且是在块部件211的外侧延伸设置的输出汇流条1132的外侧端部。IGBT模块212B的其他结构与上述IGBT模块212相同。
将结构相同的两个IGBT模块212A、212B并列构成的IGBT模块241，由于这些输出端子405A和输出端子405B的关系如上所述具有图18所示的重叠部分，因此，如图17所示那样，是在压接的状态下以紧密贴合的关系连接的。即，IGBT模块212A的输出端子405A和IGBT模块212B的输出端子405B成为重叠的位置关系，紧固部位统一在一个位置上。其结果就是，相对于外部的连接位置仅有3个，不会增加连接位置，能够实现两臂的功率模块。
而且，在构成具有两臂的电路的功率模块时，能够通过结构相同的IGBT模块构成高压侧和低压侧，并能够共用汇流条，且能够在一个位置紧固输出端子405，因此，能够节省模具，提高成品率，削减组装工时，大幅降低成本。尤其，来自两个IGBT模块212A、212B的输出端子405A、405B仅通过对IGBT模块212A、212B进行规定的配置就能够成为自然推压的关系，连接作业极简单。
而且，在上述中，输出端子405以位于高压端子401和低压端子403之间的电流路径的中间位置的方式配置。由此，从高压端子401通过高侧的IGBT元件402到达输出端子405的电流路径的长度和从输出端子405通过低侧的IGBT元件404到达低压端子403的电流路径的长度大致相等。由此，进而高压侧和低压侧的电气特性大致相同，能够产生电机的输出特性变良好的优点。
IGBT模块212A、212B中的IGBT元件402、404和二极管元件409、410的电连接关系如前面所述。
相对于高侧的IGBT元件402和二极管元件409的高压端子401的配置关系、相对于低侧的IGBT元件404和二极管元件410的低压端子403的配置关系为相同的相对于各端子的远近关系。
在具有上述结构的IGBT模块241中，高压端子401侧的IGBT元件402和二极管元件409形成高压(高侧)侧，即第1臂用电路侧的半导体芯片，低压端子403侧的IGBT元件404和二极管元件410形成低压(低侧)侧，即第1臂用电路侧的半导体芯片。这一对半导体芯片作为物理上的位置关系是配置在同一平面上的关系。
在上述结构中，相对于各半导体芯片平行配置的高压汇流条1121、低压汇流条1131、两个输出汇流条1122、1132都具有平行的位置关系，且这些距离被设定成最小。因此，电路电感或电路电阻等电气特性在高压侧的臂和低压侧的臂都相同。
而且，图14示出了由高压汇流条1121、低压汇流条1131、输出汇流条1122、1132所形成的配线路径。如图14所明示，进行配线以使在各高压侧的半导体芯片(IGBT元件402和二极管元件409)与低压侧的半导体芯片(IGBT元件404和二极管元件410)中，配线路径中流过的电流的方向相反。
通过IGBT模块241中的上述配线板路径的结构，能够使主电路的电感大幅降低且产生相互电感无感应的效果。
此外，在上述第3实施例的说明中，通过使从高压端子等到IGBT元件等的高压汇流条等的平行部分更长来降低电感，但是，平行部分的长度是不能够无限制地增长的，而被设定成设计上优选的最合适的长度。
在图19中，表示了图11所示的IGBT模块212的其他的变形实施例。在该实施例的IGBT模块251中，不通过板状部件制作输出汇流条231的后半部而使利用多根金属丝252进行制作。其他的结构与图11所说明的结构相同。在图19中，对与图11所说明的要素相同的要素标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。该实施例的IGBT模块251能够产生与上述实施例所说明的作用效果相同的作用效果。
以上实施例中说明的结构、形状、大小及配置关系仅仅是以能够理解、实施本发明的程度而对其进行的概括表示，另外，数值及各构成的组成(材质)也仅是例示。因此，本发明不限于说明的实施例，只要不脱离权利要求书的技术思想的范围能够进行各种变更。
工业实用性
本发明在作为驱动电动车辆的驱动用电机的转换器装置的半导体元件模块结构方面具有利用价值。

Claims (5)

1.一种半导体装置，其特征在于，由下述部分构成：
并列配置在同一平面上的一对半导体芯片，
接合在一个所述半导体芯片的一个表面上且具有高压端子的高压汇流条，
通过焊丝连接在另一个所述半导体芯片的一个表面上且具有低压端子的低压汇流条，
通过焊丝连接在所述一个半导体芯片的另一表面上的第1金属配线板，
接合在所述另一个半导体芯片的另一表面的第2金属配线板，
第3金属配线板，连接在所述第1金属配线板上，相对于连接在所述一个半导体芯片的另一表面上的所述焊丝隔开规定间隔，并且与所述高压汇流条平行配置，
第4金属配线板，其从所述第2金属配线板的端部折回连结，相对于连接在所述另一个半导体芯片的所述焊丝隔开规定间隔，并且与所述第2金属配线板平行配置，
输出汇流条，具有分别从所述第3金属配线板和所述第4金属配线板的端部延伸的输出端子。
2.如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于：
所述高压汇流条的所述高压端子和所述低压汇流条的所述低压端子位于同一侧，所述输出汇流条的所述输出端子被配置在所述高压端子和所述低压端子之间的电流路径的中间位置上。
3.如权利要求1或2记载的半导体装置，其特征在于：
所述第1金属配线板和所述第3金属配线板作为单独的部件形成，且所述第2金属配线板和所述第4金属配线板作为单独的部件形成，在所述第3金属配线板和所述第4金属配线板的接合部上接合有所述输出汇流条。
4.如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于：
在所述第1金属配线板及所述第3金属配线板之间和所述第2金属配线板及所述第4金属配线板之间分别具有金属隔板，构成为能够调整所述第3金属配线板和连接在所述一个半导体芯片的另一表面上的所述焊丝之间的间隙及所述第4金属配线板和连接在所述另一个半导体芯片的所述焊丝之间的间隙。
5.如权利要求1记载的半导体装置，其特征在于：
所述一对所述半导体芯片分别还具有电力用半导体元件和整流用半导体元件，
在进行与所述整流用半导体元件相比流过所述电力用半导体元件的电流的比例变大的半导体装置的驱动的情况下，所述一个半导体芯片的所述电力用半导体元件在所述高压汇流条上被配置在相对于所述高压端子近的一侧，所述另一个半导体芯片的所述电力用半导体元件在所述第2金属配线板上被配置在相对于所述低压端子远的一侧，
在进行与所述整流用半导体元件相比流过所述电力用半导体元件的电流的比例变小的半导体装置的驱动的情况下，所述一个半导体芯片的所述电力用半导体装置在所述高压汇流条上被配置在相对于所述高压端子远的一侧，所述另一个半导体芯片的所述电力用半导体元件在所述第2金属配线板上被配置在相对于所述低压端子近的一侧。
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