JP2001168277A - 半導体装置およびそれを用いた電力変換装置 - Google Patents

半導体装置およびそれを用いた電力変換装置

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JP2001168277A JP35127399A JP35127399A JP2001168277A JP 2001168277 A JP2001168277 A JP 2001168277A JP 35127399 A JP35127399 A JP 35127399A JP 35127399 A JP35127399 A JP 35127399A JP 2001168277 A JP2001168277 A JP 2001168277A
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Satoshi Ikeda
敏 池田
Yasufumi Nakajima
康文 中島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路の信号配線を簡素化することで動作特性
および信頼性が向上し低コストな半導体装置およびそれ
を用いた電力変換装置を提供する。 【解決手段】 パワー半導体装置の制御電極を、制御基
板上のパターンから直接制御信号を授受できるよう、パ
ワー信号を扱う電極と反対方向に電気的接続部をもつ構
造とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
れを用いた電力変換装置に関し、特に制御電極を有する
能動半導体素子を放熱に配慮して実装し、能動半導体素
子のスイッチング動作により電力の変換を行う電力変換
装置の構成要素として適用される半導体装置、およびそ
れを用いた電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般にパワーモジュールあるいは
インテリジェントパワーモジュール等と呼ばれる電力変
換装置の構成要素として使用される半導体装置として
は、半導体素子をチップ状態のまま電力変換装置の製造
と同時に実装する場合以外は、モールドを施した汎用品
を面実装用に成形した半導体装置が広く用いられてい
る。
【０００３】以下、この従来構造の半導体装置について
図面を参照しつつ説明する。
【０００４】従来構造の半導体装置の例を図９に示す。
第１主面上に第１主電極、第２主面上に第２主電極１１
ｓおよび制御電極１１ｇをそれぞれ有する半導体素子１
１があり、半導体素子１１の第１主面上で半導体素子１
１の第１主電極は銅板からなる第１の装置電極１２に対
して高融点半田を用いた第１の接合手段１５により接合
され、半導体素子１１にて発生する熱の放熱経路を形成
すると同時に外部電極として働く。
【０００５】半導体素子１１の第２主電極１１ｓは銅板
からなる第２の装置電極２２に対して第２の接合手段で
あるボンディングワイヤ２１により電気的に接続され
る。
【０００６】半導体素子１１の制御電極１１ｇは銅板か
らなる制御用装置電極２３に対して第３の接合手段であ
るボンディングワイヤ２１により電気的に接続される。
【０００７】さらに、半導体素子１１の表面を保護する
と同時に第２の装置電極２２ならびに制御用装置電極２
３を第１の装置電極１２に対して固定するための封止樹
脂２４で装置電極を除く全体がモールドされる。
【０００８】また、従来構造の半導体装置は半導体素子
１１の第２主電極１１ｓと第２の装置電極２２とを接続
する第２の接合手段および半導体素子１１の制御電極１
１ｇと制御用装置電極２３とをボンディング接続する第
３の接合手段としてボンディングワイヤ２１によるボン
ディング接続が用いられている。しかしながらこの従来
構造においては、ボンディングワイヤ２１と応用回路上
の制御信号用導体パターンとの双方のインダクタンス成
分を無視できず、スイッチング動作が不安定になる問題
がある。さらに、ボンディング接続は、振動や経年変化
に対する長期信頼性に問題がある。加えてワイヤボンデ
ィングに必要な特殊な装置ならびに工程が必要となるた
め、製造コストが高価になる。
【０００９】チップ状態の半導体素子を一度にパワー基
板上に実装して電力変換装置を製造する方法では、半導
体素子の試験は半導体素子をパワー基板上に実装して電
極への配線と表面保護を施した後になされるため、実装
後の半導体装置のリペアが極めて困難である。加えて、
チップ状態の半導体素子は、電力変換装置に実装するま
での保存段階では酸化や外傷を避けるため、例えば窒素
ガスを充填した密閉容器などの特別な環境下で保管され
なければならない。すなわちチップ状態の半導体素子
は、素子単体での試験が困難であり、表面保護処理済み
の半導体装置に比べて管理スペースや管理コストの点で
不利である。
【００１０】そこで保護処理済みの単体品として、上記
従来構造の半導体装置を用いて電力変換装置を構成しよ
うとする場合を考えてみる。従来構造の半導体装置を用
いた電力変換装置の概形を断面図で示すと図１０のよう
になる。パワー基板１０１の表面に絶縁層１０２を介し
て導体パターン１０３が設けられ、導体パターン１０３
の上に半導体装置が半田付けされる。パワー基板１０１
に対して固定された樹脂ケース２０１により、モジュー
ル外部とのパワー信号の授受を行う外部パワー端子２０
２が固定されており、導体パターン１０３の中でもパワ
ー信号を扱うパワー信号用導体パターンと外部パワー端
子２０２とがワイヤ２０３によるワイヤボンディング接
続により電気的に接続される。また樹脂ケース２０１に
対して制御基板３０１が固定されており、モジュール外
部との制御信号の授受は外部制御端子３０２を介してな
される。導体パターン１０３の中でも半導体装置の制御
信号を扱う制御信号用導体パターンは、例えば半田付け
された金属ピンである制御信号接続子４０２により制御
基板３０１と電気的に接続される。
【００１１】また、電力変換装置の大きさを決定する主
要因であるパワー基板の、導体パターンレイアウトは例
えば図１１のようになる。従来構造の半導体装置は放熱
面と同方向に装置電極を配置しているため、図１１のパ
ターンは図中でクロスハッチングにより示したパワー信
号用導体パターンと図中で斜線ハッチングにより示した
制御信号用導体パターンとを含んでいる。しかし放熱を
必要とするパワー信号用導体パターンとは異なり、制御
信号用導体パターンは放熱を特に必要としないため、本
来パワー基板上にある必然性はない。パワー信号用導体
パターンは電力変換装置が扱う電力に応じた電流容量と
放熱性を確保するため、仕様に応じた面積を確保する必
要がある。従って扱う電流が小さいか、半導体素子にお
いて発生する熱が小さいか、放熱性が高い場合、導体パ
ターンの面積を小さくしてパワー基板のサイズを縮小す
ることは可能だが、制御信号用導体パターンは常に一定
の面積を占めるため、パワー基板のサイズの縮小には制
御信号用導体パターンの存在により限界が生ずることに
なる。すなわち、パワー基板上に制御信号用導体パター
ンが存在することが原因で電力変換装置が大型化し、小
型化が困難であるという課題を有していた。
【００１２】加えて、本来パワー基板上にある必然性の
ない制御信号用導体パターンがパワー基板上に存在する
ことにより、パワー信号用導体パターンのレイアウトが
複雑になり、パワー信号回路の寄生要素、すなわち寄生
インダクタンスおよび寄生容量を増大させるため、この
ことが回路のスイッチング動作時に寄生要素が原因で生
ずる高周波ノイズの増加を引起こし、またスイッチング
損失の増大による電力変換効率の低下を引起こすという
課題を有していた。また、この構造ではパワー基板上に
隣接する制御信号用導体パターンとパワー信号用導体パ
ターンとの間に高電圧の絶縁が必要であり、その信頼性
に問題があるという課題を有していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した課題
を考慮してなされたもので、素子単体での保存および試
験がチップ状態の半導体素子に比べて容易であり、半導
体装置内の電気的接続に伴う寄生インダクタンスが小さ
く、さらに電力変換装置に応用した場合、従来構造の半
導体装置を用いる場合に比べて動作特性の向上ならびに
信頼性の向上ならびに電力変換装置の小型化を実現する
優れた半導体装置、およびそれを用いた電力変換装置を
提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、具体的には以下のような手段が講
じられる。
【００１５】請求項１に対応する発明は、制御信号を扱
う電極、すなわち本発明においては第２の装置電極なら
びに制御用装置電極を、半導体装置が制御基板から直接
制御信号を授受できるよう、パワー信号を扱う電極とは
反対方向に電気的接続面を有する構造とした半導体装置
である。
【００１６】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する半導体装置において、第２の装置電極および制御
用装置電極の一方または両方について、その一部分とし
て前記第２主面方向に伸びた、電気的接続のための制御
信号接続ポスト部を設けたことを特徴とする半導体装置
である。
【００１７】請求項３に対応する発明は、請求項１に対
応する半導体装置において、第１の装置電極に対して固
定された絶縁体を設け、第２の装置電極ならびに制御用
装置電極は前記絶縁体により支持されていることを特徴
とする半導体装置である。
【００１８】請求項４に対応する発明は、請求項２に対
応する半導体装置において、第１の装置電極に対して固
定された絶縁体を設け、第２の装置電極ならびに制御用
装置電極は前記絶縁体により支持されていることを特徴
とする半導体装置である。
【００１９】請求項５に対応する発明は、請求項１から
請求項４に記載の半導体装置において、前記第１の接合
手段および前記第２の接合手段および前記第３の接合手
段は半田による半田付けであり、前記第１の接合手段で
ある半田の融点温度がＴ１であり、前記第２の接合点手
段である半田の融点温度がＴ２であり、前記第３の接合
点手段である半田の融点温度がＴ３であるとき、Ｔ１お
よびＴ２およびＴ３が（数２）を満足することを特徴と
する半導体装置である。
【００２０】
【数２】
【００２１】請求項６に対応する発明は、請求項１から
請求項４に対応する半導体装置において、前記第２の接
合手段および前記第３の接合手段の一方あるいは両方と
して前記第２の主電極上に形成したバンプを介した接合
を用いた半導体装置である。
【００２２】請求項７に対応する発明は、請求項１から
請求項４に対応する半導体装置において、アノード電極
およびカソード電極を有するダイオードを、カソード電
極を第４の接合手段により第1主電極と電気的に接続
し、アノード電極を第５の接合手段により第２主電極と
電気的に接続した半導体装置である。
【００２３】請求項８に対応する発明は、パワー回路の
電気的配線のためのパワー導体パターンを有するパワー
基板と、制御回路の電気的配線のための制御導体パター
ンを有する制御基板と、請求項１から請求項４に対応す
る半導体装置を有し、相互間の電気的配線を施してなる
電力変換装置であって、前記第１の装置電極を前記パワ
ー導体パターンに電気的に接続し、前記第２の装置電極
ならびに前記制御用装置電極を直接前記制御導体パター
ンに電気的に接続した電力変換装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置および
それを用いた電力変換装置の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。なお、従来例の半導体装置と
同一部分には同一符号を付して説明する。
【００２５】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施形態に係る半導体装置の図である。半導体素子１１は
ＭＯＳＦＥＴであり、第１主面上に第１主電極としてド
レイン、第２主面上に第２主電極としてソース１１ｓお
よび制御電極としてゲート１１ｇをそれぞれ有する。半
導体素子１１の第１主面上で半導体素子１１のドレイン
は表面をニッケルめっき処理された銅板からなる第１の
装置電極１２に対して高融点半田を用いた第１の接合手
段１５により接合され、半導体素子１１にて発生する熱
の放熱経路を形成すると同時に外部ドレイン端子として
働く。半導体素子１１のソース１１ｓは表面をニッケル
めっき処理された銅板からなる第２の装置電極１３に対
して上記高融点半田よりも低い融点を持つ半田を用いた
第２の接合手段１６（図２に示す）により電気的に接続
される。
【００２６】半導体素子１１の制御電極１１ｇは表面を
ニッケルめっき処理された銅板からなる制御用装置電極
１４に対して第２の接合手段１６と同じ半田を用いた第
３の接合手段により電気的に接続される。
【００２７】第２の装置電極１３ならびに制御用装置電
極１４は前記第１主面と同方向の面および前記第２主面
と同方向の面を平坦になるよう成形され、電気的接続の
ための露出面としている。
【００２８】電極の接続後、半導体素子１１の周辺部に
一般にＪＣＲ（ＪｕｎｃｔｉｏｎＣｏａｔｉｎｇ Ｒｅ
ｓｉｎ）と呼ばれる半導体用ファインポリマ樹脂を流し
込み半導体素子１１を被覆保護する。
【００２９】図２は、本実施形態の半導体装置を用いた
電力変換装置の断面図である。パワー基板１０１の表面
に絶縁層１０２を介して導体パターン１０３が設けら
れ、導体パターン１０３の上に半導体装置が半田付けさ
れる。パワー基板１０１に対して固定された樹脂ケース
２０１により、モジュール外部とのパワー信号の授受を
行う外部パワー端子２０２が固定されており、導体パタ
ーン１０３の中でもパワー信号を扱うパワー信号用導体
パターンと外部パワー端子２０２とがワイヤ２０３によ
るワイヤボンディング接続により電気的に接続される。
また樹脂ケース２０１に対して制御基板３０１が固定さ
れており、モジュール外部との制御信号の授受は外部制
御端子３０２を介してなされる。半導体装置のなかで制
御信号を扱う第２の装置電極１３ならびに制御用装置電
極１４は、例えば半田付けにより接合された金属ピンで
ある制御信号接続子４０１により制御基板３０１と電気
的に接続される。金属ピンの接合は溶接により行っても
よい。
【００３０】図３は、本実施形態の半導体装置を用いた
電力変換装置のパワー基板上のパワー信号用導体パター
ンレイアウトを示す図である。従来例と異なりパワー基
板上に制御信号用導体パターンが全く存在しないため、
従来例では制御信号用導体パターンにより占められてい
た面積が省略され、パワー基板が小型化されている。ま
たパワー信号用導体パターンも信号用導体パターンがな
いためレイアウトが簡素化され、パターン幅も従来に比
べおおむね大きく均一にできる。
【００３１】（実施の形態２）図４は本発明の第２の実
施形態に係る半導体装置の図であり、図１と同一要素に
は同一符号を付してその詳しい説明を省略し、ここでは
異なる部分について述べる。以下の実施形態および図面
についても同様である。
【００３２】すなわち、実施形態１において、第２の装
置電極１３および制御用装置電極１４は、その一部を折
り曲げ成形して前記第２主面方向に伸びた、電気的接続
のための制御信号接続ポスト部１３ｐおよび制御信号接
続ポスト部１４ｐを有している。
【００３３】図５は、本実施形態の半導体装置を用いた
電力変換装置の断面図である。すなわち、半導体装置の
なかで制御信号を扱う第２の装置電極１３ならびに制御
用装置電極１４は、それぞれ制御信号接続ポスト部１３
ｐおよび制御信号接続ポスト部１４ｐにより制御基板３
０１と電気的に接続される。
【００３４】この構造とする事により、実施形態１にお
ける制御信号接続子４０１が不要となり、部品点数の削
減ならびに工程の削減がなされる。また、制御信号接続
ポスト部１３ｐおよび制御信号接続ポスト部１４ｐは実
施形態１における制御信号接続子４０１と異なり、それ
ぞれ第２の装置電極１３ならびに制御用装置電極１４に
対しあらかじめ固定されているため、半導体装置と制御
基板との間の位置決めも容易になる。
【００３５】（実施の形態３）図６は本発明の第３の実
施形態に係る半導体装置の図である。すなわち、実施形
態１において、第２の装置電極１３および制御用装置電
極１４が、土台となる第１の装置電極１２に対して間接
的にしか固定されていないため強度に欠け、なお取り扱
いに注意を要するという課題を解決するため、第１の装
置電極１２に対して角柱状の樹脂よりなる絶縁体１８を
接着固定し、第２の装置電極１３および制御用装置電極
１４は絶縁体１８の外周に沿った形に成形されている。
【００３６】上記の構造とすることにより、第２の装置
電極１３および制御用装置電極１４の外力に対する強度
が向上する。また、半導体装置の強度が増し、取り扱い
が便利になる。
【００３７】さらに、制御用装置電極１４は半導体装置
の第１主面方向に露出しない構造としており、この構造
とすることでパワー基板上のパワー信号用導体パターン
は全く制御用装置電極を回避せずレイアウトできるた
め、さらなるパワー信号用導体パターンレイアウトの簡
素化、ならびに回路の動作特性向上が実現される。
【００３８】さらに、第２の装置電極１３および制御用
装置電極１４を半導体素子１１の上で折り曲げた形状と
し、第１の装置電極との距離を大きくすることで絶縁を
強化している。
【００３９】さらに、第２の装置電極１３の一部を図の
ように電流の流れない部分を最小限の大きさにすること
で、第１の装置電極１２に前記第２主面方向に露出した
大きな導通部を設けている。この構造により、前記第２
主面方向から試験装置を圧接して簡単に試験を行うこと
が可能となる。すなわち、半導体装置単体での試験をよ
り簡単に行える。
【００４０】さらに、ソース１１ｓと第２の装置電極１
３との接合ならびにゲート１１ｇと制御用装置電極１４
との接合にはバンプを介した接合を用いている。ここで
バンプとはアルミニウムあるいは金等の軟らかい金属を
ワイヤボンディングと同様の技法で超音波エネルギーを
加えて電極に接合する技術における金属の小片をさし、
半田と異なり鉛等の環境汚染物質を含まないなどの利点
を有している。また本実施形態においては大きな電流が
流れるソース１１ｓと第２の装置電極との間の接合に関
してはバンプを複数個並列に形成し、接合部における電
気抵抗を低減している。
【００４１】さらに、パワー基板への実装のさい、前記
絶縁体１８の半導体素子第１主面と同方向に位置する面
がパワー基板１０１との間に薄い空隙を形成し、絶縁強
化のためパワー基板上に樹脂を充填しようとする場合に
空隙に気泡を生ずる可能性を避けるため、前記絶縁体１
８の半導体素子第１主面と同方向の面に前記第１の装置
電極１２と前記第２の装置電極１３との間を隔てる溝状
の切欠きを設けている。この構造によりパワー基板１０
１との間の空隙は大きくなるため、上記の現象は生じな
い。
【００４２】（実施の形態４）図７は本発明の第４の実
施形態に係る半導体装置の図である。すなわち、半導体
素子１１はＩＧＢＴであり、アノード電極３１ａおよび
カソード電極を有するダイオードを、カソード電極を第
４の接合手段３２により第1の装置電極と電気的に接続
し、アノード電極３１ａを第５の接合手段３３（図８に
示す）により第２の装置電極と電気的に接続した半導体
装置である。
【００４３】大電流を扱う電力変換装置によく用いられ
るＩＧＢＴは実施形態１から実施形態３で用いたＭＯＳ
ＦＥＴと異なり素子内部に逆並列接続のダイオードを持
たない構造のため、スイッチング動作を行う用途では逆
並列接続のダイオードを付加して装置として電流を循環
させる経路を付加する手法がよく用いられている。
【００４４】従来構造の半導体装置ではダイオードの付
加がワイヤボンディング工程を複雑化させ、ワイヤボン
ディングの寄生インダクタンス成分が特性を悪化させる
という問題を有していたが、本発明の半導体装置を用い
ることにより、上記の問題は起こらない。
【００４５】図８は、本実施形態の半導体装置を用いた
電力変換装置の断面図である。
【００４６】なお、実施形態１から実施形態４において
実施された電力変換装置は、パワー回路の電気的配線の
ためのパワー導体パターンを有するパワー基板と、制御
回路の電気的配線のための制御導体パターンを有する制
御基板とを重ねた構造とし、半導体装置の第２の装置電
極ならびに前記制御用装置電極を直接前記制御導体パタ
ーンに電気的に接続しているが、この構造により、パワ
ー基板の裏面に放熱器を設けることで電力変換装置にお
いて発生する熱の発散を効果的に行うことができ、電力
変換装置が扱う電力としてはより大きな電力に対応が可
能となる。
【００４７】また、本発明に係る半導体装置を構成要素
として用いることで、従来構造の半導体装置を用いた場
合と比較するとパワー基板上に熱に関係しない制御信号
導体パターンが存在しないため熱に関係する要素である
である半導体装置ならびにパワー信号導体パターンが無
理なく配置され、電力変換装置において発生する熱の発
散を効果的に行うことができる。その結果として、電力
変換装置が扱う電力としては従来構造の半導体装置を用
いた場合と比較してより大きな電力に対応が可能とな
る。
【００４８】なお、実施形態１から実施形態４において
は、第２の装置電極１３および制御用装置電極１４は半
導体素子１１を巻き込む方向に折り曲げ成形した構造と
しているが、これらの実施形態と同様に、第２の装置電
極１３または制御用装置電極１４が制御基板３０１から
制御信号接続子４０１または制御信号接続ポスト部を介
して制御信号を授受できるような他の形状とした変形構
成も、本発明の主旨より容易に導出が可能であることは
言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】以上の構成により、本発明の半導体装置
は、半導体素子と装置電極とを接続するために従来一般
に使用していたワイヤボンディングを使用しないため、
回路的には寄生インダクタンスの大幅な低減が可能にな
る。
【００５０】特に本発明の半導体装置を用いた電力変換
装置を、例えばＰＷＭインバータのような高速スイッチ
ングを行う用途に応用した場合、スイッチングに伴って
生ずる電力損失およびノイズの大幅な低減が可能とな
る。
【００５１】さらに、ワイヤボンディングに必要な特殊
な装置ならびに工程が不要となるため、製造コストの低
減がなされる。
【００５２】さらに、従来の半導体装置と比べて、半導
体素子を保護する樹脂の量は少なくて済み、特殊な成形
も必要としないため、省資源化とさらなる製品コストの
低減が実現される。
【００５３】さらに、制御信号を扱う装置電極を、半導
体装置の第２主面と同方向より制御信号の授受が可能と
なるよう、第２主面と同方向に電気的接続のための露出
面または制御信号接続ポスト部をもつように成形してい
るため、電力変換装置として応用した場合、駆動回路に
寄生するインダクタンスの低減が可能となる。またパワ
ー基板上に駆動回路がないためパワー信号用導体パター
ンのレイアウトも簡素化され、パワー回路に寄生するイ
ンダクタンスの低減が可能となる。これらの寄生インダ
クタンス低減効果により、スイッチング動作の安定と動
作特性の向上が実現される。
【００５４】すなわち本発明によれば、素子単体での保
存および試験がチップ状態の半導体素子に比べて容易で
動作特性の優れた半導体装置と、それを用いることで従
来構造の半導体装置を用いた場合に比べて動作特性およ
び信頼性の向上と装置の小型化ならびに大電力対応を可
能にする電力変換装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体装置の構造を示
す図
【図２】本発明の第１実施形態の半導体装置を搭載した
電力変換装置の構造を示す断面図
【図３】本発明の第１実施形態の半導体装置を搭載した
電力変換装置のパワー基板導体パターンレイアウトを示
す図
【図４】本発明の第２実施形態の半導体装置の構造を示
す図
【図５】本発明の第２実施形態の半導体装置を搭載した
電力変換装置の構造を示す断面図
【図６】本発明の第３実施形態の半導体装置の構造を示
す図
【図７】本発明の第４実施形態の半導体装置の構造を示
す図
【図８】本発明の第４実施形態の半導体装置を搭載した
電力変換装置の構造を示す断面図
【図９】従来の半導体装置の構造を示す図
【図１０】従来の半導体装置を搭載した電力変換装置の
構造を示す断面図
【図１１】従来の半導体装置を搭載した電力変換装置の
パワー基板導体パターンレイアウトを示す図
【符号の説明】
１１ 半導体素子 １１ｓ 第２主電極 １１ｇ 制御電極 １２ 第１の装置電極 １３ 第２の装置電極 １３ｐ 制御信号接続ポスト部 １４ 制御用装置電極 １４ｐ 制御信号接続ポスト部 １５ 第１の接合手段 １６ 第２の接合手段 １７ 第３の接合手段 １８ 絶縁体 ３１ ダイオード ３１ａ アノード電極 ３２ 第４の接合手段 ３３ 第５の接合手段 １０１ パワー基板 １０２ 絶縁層 １０３ 導体パターン ２０１ 樹脂ケース ２０２ 外部パワー端子 ２０３ ワイヤ ３０１ 制御基板 ３０２ 外部制御端子 ４０１ 制御信号接続子

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子を実装する半導体装置におい
    て、第１主面上に第１主電極、第２主面上に第２主電極
    および制御電極をそれぞれ有する半導体素子と、第１の
    接合手段により前記第１主面上に前記第１主電極と電気
    的に接続されるよう接合され、前記半導体素子にて発生
    する熱の放熱経路を形成すると同時に外部端子として働
    く、金属板からなる第１の装置電極と、第２の接合手段
    により前記第２主電極と電気的に接続され、金属板から
    なる第２の装置電極と、第３の接合手段により前記制御
    電極と電気的に接続され、金属板からなる制御用装置電
    極とを有し、前記第２の装置電極は前記第１主面と同方
    向および前記第２主面と同方向の２方向に電気的接続の
    ための露出面を有し、前記制御用装置電極は少なくとも
    前記第２主面と同方向に電気的接続のための露出面を有
    することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 半導体素子を実装する半導体装置におい
    て、第１主面上に第１主電極、第２主面上に第２主電極
    および制御電極をそれぞれ有する半導体素子と、第１の
    接合手段により前記第１主面上に前記第１主電極と電気
    的に接続されるよう接合され、前記半導体素子にて発生
    する熱の放熱経路を形成すると同時に外部端子として働
    く、金属板からなる第１の装置電極と、第２の接合手段
    により前記第２主電極と電気的に接続され、金属板から
    なる第２の装置電極と、第３の接合手段により前記制御
    電極と電気的に接続され、金属板からなる制御用装置電
    極とを有し、前記第２の装置電極および前記制御用装置
    電極の一方または両方は、その一部分として前記第２主
    面方向に伸びた、電気的接続のための制御信号接続ポス
    ト部を有していることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項３】 半導体素子を実装する半導体装置におい
    て、第１主面上に第１主電極、第２主面上に第２主電極
    および制御電極をそれぞれ有する半導体素子と、第１の
    接合手段により前記第１主面上に前記第１主電極と電気
    的に接続されるよう接合され、前記半導体素子にて発生
    する熱の放熱経路を形成すると同時に外部端子として働
    く、金属板からなる第１の装置電極と、第２の接合手段
    により前記第２主電極と電気的に接続され、金属板から
    なる第２の装置電極と、第３の接合手段により前記制御
    電極と電気的に接続され、金属板からなる制御用装置電
    極と、前記第１の装置電極に対して固定された絶縁体を
    有し、前記第２の装置電極は前記第１主面と同方向およ
    び前記第２主面と同方向の２方向に電気的接続のための
    露出面を有し、前記制御用装置電極は少なくとも前記第
    ２主面と同方向に電気的接続のための露出面を有し、前
    記第２の装置電極ならびに前記制御用装置電極は前記絶
    縁体により支持されていることを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項４】 半導体素子を実装する半導体装置におい
    て、第１主面上に第１主電極、第２主面上に第２主電極
    および制御電極をそれぞれ有する半導体素子と、第１の
    接合手段により前記第１主面上に前記第１主電極と電気
    的に接続されるよう接合され、前記半導体素子にて発生
    する熱の放熱経路を形成すると同時に外部端子として働
    く、金属板からなる第１の装置電極と、第２の接合手段
    により前記第２主電極と電気的に接続され、金属板から
    なる第２の装置電極と、第３の接合手段により前記制御
    電極と電気的に接続され、金属板からなる制御用装置電
    極と、前記第１の装置電極に対して固定された絶縁体を
    有し、前記第２の装置電極ならびに前記制御用装置電極
    は前記絶縁体により支持され、前記第２の装置電極およ
    び前記制御用装置電極の一方または両方は、その一部分
    として前記第２主面方向に伸びた、電気的接続のための
    制御信号接続ポスト部を有していることを特徴とする半
    導体装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から請求項４に記載の半導体装
    置であって、前記第１の接合手段および前記第２の接合
    手段および前記第３の接合手段は半田による半田付けで
    あり、前記第１の接合手段である半田の融点温度がＴ１
    であり、前記第２の接合点手段である半田の融点温度が
    Ｔ２であり、前記第３の接合点手段である半田の融点温
    度がＴ３であるとき、Ｔ１およびＴ２およびＴ３が（数
    １）を満足することを特徴とする半導体装置。 【数１】
  6. 【請求項６】 前記第２の接合手段および前記第３の接
    合手段の一方あるいは両方は前記第２の主電極上に形成
    したバンプを介した接合であることを特徴とする、請求
    項１から請求項４に記載の半導体装置。
  7. 【請求項７】 アノード電極およびカソード電極を有す
    るダイオードを、前記カソード電極を第４の接合手段に
    より前記第１の装置電極と電気的に接続し、前記アノー
    ド電極を第５の接合手段により前記第２の装置電極と電
    気的に接続したことを特徴とする、請求項１から請求項
    ４に記載の半導体装置。
  8. 【請求項８】 パワー回路の電気的配線のためのパワー
    導体パターンを有するパワー基板と、制御回路の電気的
    配線のための制御導体パターンを有する制御基板と、請
    求項１から請求項４に記載の半導体装置とを有し、相互
    間の電気的配線を施してなる電力変換装置であって、前
    記第１の装置電極を前記パワー導体パターンに電気的に
    接続し、前記第２の装置電極ならびに前記制御用装置電
    極を直接前記制御導体パターンに電気的に接続すること
    を特徴とする電力変換装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004087540A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2004228403A (ja) * 2003-01-24 2004-08-12 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体モジュールおよびその製造方法並びにスイッチング電源装置
JP2006186144A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Daikin Ind Ltd パワーモジュールおよび空気調和機

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