JP2020155557A - 半導体ユニット、半導体モジュール及び半導体装置 - Google Patents

半導体ユニット、半導体モジュール及び半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】利便性の高い半導体ユニットを提供する。【解決手段】半導体ユニット１は、第１主電極及び第２主電極を有するトランジスタチップと、トランジスタチップの第１主電極と電気的に接続された第１主回路端子７ａと、トランジスタチップの第２主電極と電気的に接続された第２主回路端子７ｂと、トランジスタチップ、第１及び第２主回路端子を、第１及び第２主回路端子の各々の一部を除いて封止し、一方向において互いに反対側に位置する２つの辺９ａ，９ｂを有する封止体９とを備えている。そして、第１主回路端子７ａは、封止体９の２つの辺のうちの一方の辺９ａの両隅部及び他方の辺の中央部にそれぞれ配置され、第２主回路端子７ｂは、封止体９の一方の辺の中央部及び他方の辺の両隅部にそれぞれ配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、電力用の半導体ユニット、この半導体ユニットを複数用いた半導体モジュール及び半導体装置に関する。
直流電力を交流電力に変換するインバータ装置等の電力用半導体装置では、１組の半導体スイッチング素子及び整流素子を搭載した１素子入りパッケージ（１ｉｎ１）タイプの半導体ユニット（以下において「１素子入り半導体ユニット」と称す。）や２つの１素子入り半導体ユニットを搭載した２素子入りパッケージ（２ｉｎ１）タイプの半導体モジュール（以下において「２素子入り半導体モジュール」と称す。）が用いられている。特許文献１は、半導体スイッチング素子のソース端子、ドレイン端子及びゲート端子を長手方向に配置した１素子入り半導体ユニットを互いに対向させた複数の半導体モジュールを並列接続して、大電流容量半導体装置とした構成を提案している。各ドレイン端子を接続する正極端子のバスバーと各ソース端子を接続する負極端子のバスバーを平行に近接して配置し、インダクタンスの低減を図っている。
特許文献２には、１素子入り半導体ユニットを対向して配置し、正極端子及び負極端子のバスバーの主面を縦方向にして平行に並置した半導体装置が記載されている。特許文献３には、半導体素子の主面に平行に配置した正極端子及び負極端子の平板状のバスバーを近接して重ねて配置することが記載されている。特許文献４には、１素子入り半導体ユニットを複数近接して配置した半導体装置が記載されている。特許文献５には、導電ポストが固着された配線基板を有する複数の１素子入り半導体ユニットを組み合わせた半導体装置が記載されている。特許文献６には、導電ポストが接続された配線基板を有する複数の２素子入り半導体モジュールを組み合わせた半導体装置が記載されている。特許文献７には、正極端子及び負極端子それぞれの一部が半導体素子の上部で互いに平行に積層された複数の２素子入り半導体モジュールを用いる半導体装置が記載されている。特許文献８には、２つの１素子入り半導体ユニットを、一方の第１主電極と他方の第２主電極を接続した半導体装置が記載されている。
特許文献１、２、３、６、７には、正極端子及び負極端子を接続するそれぞれのバスバーを平行に並置して逆向きの電流が流れるようにし、寄生インダクタンス（浮遊インダクタンス）を低減している。特許文献４には、並置した半導体ユニットにおいて、一方の半導体ユニットの半導体素子に流れる電流と他方の半導体ユニットの半導体素子に流れる電流の向きを逆にして、寄生インダクタンスを低減している。大電力半導体モジュールや半導体装置では、複数の半導体ユニットを並列接続で用いる。また、半導体ユニットにおいても、大電力用として複数の主回路チップを並列接続で用いている。特許文献１〜８は、複数の主回路チップを配列接続して構成した１素子入り半導体ユニットについての寄生インダクタンスの低減については言及していない。
２素子入り半導体モジュールは半波整流（ハーフブリッジ）回路として機能し、正極側の１素子入り半導体ユニット（上アーム）と負極側の１素子入り半導体ユニット（下アーム）で構成される。上アームと下アームの結節部が出力連結部となり、出力端子に接続される。２素子入り半導体モジュールの直流端子間のインダクタンスによってスイッチング動作時にサージ電圧等が発生し、悪影響を及ぼすので、直流端子間の寄生インダクタンスを低減することが要求される。２素子入り半導体モジュールの直流電流の経路は、正極端子‐正極連結部‐上アーム‐出力連結部‐下アーム‐負極連結部‐負極端子の各部で構成される。電流経路の各部でのインダクタンスの総和が、２素子入り半導体モジュールの直流端子間のインダクタンスとなる。したがって、２素子入り半導体モジュール全体の寄生インダクタンスを低減するためには、電流経路の各部における寄生インダクタンスを低減する必要がある。
そこで、本発明者らは、半導体ユニットの配置方向を換えて寄生インダクタンスの低減化を図れないか検討した。この検討結果によれば、既存の半導体ユニットは互いに対向する２つの辺のうちの一方の辺側に第１主回路端子を配置し、他方の辺側に第２主回路端子を配置した構成になっているため、特に、２つの半導体ユニットを使用して半波整流回路を構築するときの利便性が低いことが分かった。
なお、非特許文献１には、半波整流回路として機能する２素子入り半導体モジュールを並列に配置して大電流容量化を図った電力用半導体装置が開示されている。
また、特許文献８には、ケースの互いに反対側に位置する２つの辺側に、同一機能の２つの電極をそれぞれ配置した半導体モジュールを直列に接続した半導体装置が開示されている。
特開２０１４−２３６１５０号公報 特開２００７−２３６０４４号公報 国際公開第２０１４／２０８４５０号 特開２０１５−２０７６８５号公報 国際公開第２０１１／０８３７３７号 特開２０１２−１１９６１８号公報 特開２０１５−２１３４０８号公報 国際公開第２０１４／０３０２５４号
富士電機技報2017 Vol.90 no.4「大容量ＳｉＣハイブリッドモジュール「ＨＰｎＣ」」p.228-232
本発明は、上記問題点を鑑み、利便性の高い半導体ユニット、この半導体ユニットを備えた半導体モジュール及び半導体装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体ユニットは、第１主電極及び第２主電極を有するトランジスタチップと、トランジスタチップの第１主電極と電気的に接続された第１主回路端子と、トランジスタチップの第２主電極と電気的に接続された第２主回路端子と、トランジスタチップ、第１及び第２主回路端子を、第１及び第２主回路端子の各々の一部を除いて封止し、一方向において互いに反対側に位置する２つの辺を有する封止体と、を備えている。そして、第１主回路端子は、封止体の２つの辺のうちの一方の辺の両隅部及び他方の辺の中央部にそれぞれ配置されている。そして、第２主回路端子は、封止体の一方の辺の中央部及び他方の辺の両隅部にそれぞれ配置されている。
また、本発明の一態様に係る第１半導体モジュールは、上記半導体ユニットを第１半導体ユニット及び第２半導体ユニットとして２つ備えている。そして、第１及び第２半導体ユニットは、第１半導体ユニットの封止体の一方の辺側と、第２半導体ユニットの封止体の他方の辺側とが互いに向かい合って配置されている。そして、更に、第１半導体ユニットの封止体の一方の辺側に配置された第１主回路端子に一端側が接続され、他端側に正極外部端子が設けられた正極連結部と、第２半導体ユニットの封止体の他方の辺側に配置された第２主回路端子に一端側が接続され、他端側に負極外部端子が設けられた負極連結部と、第２半導体ユニットの封止体の一方の辺側に配置された第１主回路端子に一端側が接続され、他端側に出力外部端子が設けられた出力連結部と、第１半導体ユニットの封止体の一方の辺側に配置された第２主回路端子、及び第２半導体ユニットの封止体の他方の辺側に配置された第１主回路端子に接続された中間連結部と、を備えている。
また、本発明の一態様に係る第２半導体モジュールは、上記半導体ユニットを第３半導体ユニット及び第４半導体ユニットとして２つ備えている。そして、第３及び第４半導体ユニットは、第３半導体ユニットの封止体の他方の辺側と、第４半導体ユニットの封止体の一方の辺側とが互いに向かい合うようにして配置されている。そして、更に、第４半導体ユニットの封止体の一方の辺側に配置された第１主回路端子に一端側が接続され、他端側に正極外部端子が設けられた正極連結部と、第３半導体ユニットの封止体の他方の辺側に配置された第２主回路端子に一端側が接続され、他端側に負極外部端子が設けられた負極連結部と、第４半導体ユニットの封止体の他方の辺側に配置された第２主回路端子に一端側が接続され、他端側に出力外部端子が設けられた出力連結部と、第３半導体ユニットの封止体の他方の辺側に配置された第１主回路端子、及び、第４半導体ユニットの封止体の一方の辺側に配置された第２主回路端子に電気的に接続された中間連結部と、を備えている。
また、本発明の一態様に係る半導体装置は、上記第１半導体モジュール及び上記第２半導体モジュールを備えている。そして、第１半導体モジュール及び第２半導体モジュールは、第１半導体モジュールの第１半導体ユニットと第２半導体モジュールの第３半導体ユニットとが隣り合い、第１半導体モジュールの第２半導体ユニットと第２半導体モジュールの第４半導体ユニットとが隣り合うようにして配置されている。
本発明によれば、利便性の高い半導体ユニット、それを備えた半導体モジュール及び半導体装置を提供できる。
本発明の第１実施形態に係る半導体ユニットの一例を示す等価回路図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ユニットの一例を示す概略平面図である。 図２のII−II切断線の位置で切った断面構造を示す概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ユニットにおいて、チップ配列の一例を示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ユニットにおいて、配線基板の３層目の配線層を示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ユニットにおいて、配線基板の２層目の配線層を示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る第１半導体モジュールの一例を示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係る第１半導体モジュールの外部端子の一例を示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る第１半導体モジュールの一例を示す等価回路図である。 本発明の第１実施形態に係る第２半導体モジュールの一例を示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係る第２半導体モジュールの外部端子の一例を示す図（（ａ）は斜視図，（ｂ）は側面図）である。 本発明の第１実施形態に係る半導体装置の一例を示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体装置の一例を示す概略斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体装置において、主回路電流が流れる方向を示す図（（ａ）は第１半導体モジュールの正極連結部及び第２半導体モジュールの負極連結部を流れる主回路電流の方向を示す図，（ｂ）は第１半導体モジュールの負極連結部及び第２半導体モジュールの正極連結部を流れる主回路電流の方向を示す図）である。 本発明の第１実施形態に係る半導体装置の一例を示す等価回路図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体装置を外装ケースに搭載した一例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体の一例を示す概略斜視図である。 本発明の実施例に係る半導体装置のインダクタンスの評価結果の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の一例を示す概略平面図である。
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付し、重複する説明を省略する。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は実際のものとは異なる場合がある。また、図面相互間においても寸法の関係や比率が異なる部分が含まれ得る。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。
本明細書において、トランジスタチップを構成する半導体素子の「第１主電極領域」「第３主電極領域」とは、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）や静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）においてソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）においてはエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。又、静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタ）やゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）においてはアノード領域又はカソード領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。トランジスタチップを構成する半導体素子の「第２主電極領域」「第４主電極領域」とは、ＦＥＴやＳＩＴにおいては上記第１主電極領域とはならないソース領域又はドレイン領域のいずれか一方となる半導体領域を意味する。ＩＧＢＴにおいては上記第１主電極領域とはならないエミッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方となる領域を意味する。ＳＩサイリスタやＧＴＯにおいては上記第１主電極領域とはならないアノード領域又はカソード領域のいずれか一方となる領域を意味する。このように、「第１主電極領域」「第３主電極領域」がソース領域であれば、「第２主電極領域」「第４主電極領域」はドレイン領域を意味する。「第１主電極領域」「第３主電極領域」がエミッタ領域であれば、「第２主電極領域」「第４主電極領域」はコレクタ領域を意味する。「第１主電極領域」「第３主電極領域」がアノード領域であれば、「第２主電極領域」「第４主電極領域」はカソード領域を意味する。バイアス関係を交換すれば、多くの場合、「第１主電極領域」「第３主電極領域」の機能と「第２主電極領域」「第４主電極領域」の機能を交換可能である。
本明細書においてＭＩＳトランジスタのソース領域は絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のエミッタ領域として選択可能な「一方の主電極領域（第１又は第３主電極領域）」である。又、ＭＩＳ制御静電誘導サイリスタ（ＳＩサイリスタ）等のサイリスタにおいては、一方の主電極領域はカソード領域として選択可能である。ＭＩＳトランジスタのドレイン領域は、ＩＧＢＴにおいてはコレクタ領域を、サイリスタにおいてはアノード領域として選択可能な半導体装置の「他方の主電極領域（第２又は第４主電極領域）」である。
（第１実施形態）
＜半導体ユニット＞
まず、本発明の第１実施形態に係る半導体ユニットについて説明する。この第１実施形態では、トランジスタチップの第１主電極をドレイン電極とし、第２主電極をソース電極として説明する。
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る半導体ユニット１は、スイッチング素子Ｔｒと、このスイッチング素子Ｔｒに逆接続された整流素子Ｄｉとを搭載している。整流素子Ｄｉのカソード（陰極）電極Ｃがスイッチング素子Ｔｒの第１主電極としてのドレイン電極Ｄに電気的に接続されている。ドレイン電極Ｄは、後述する第１主回路端子７ａ（図２参照）に電気的に接続されている。整流素子Ｄｉのアノード（陽極）電極Ａがスイッチング素子Ｔｒの第２主電極としてのソース電極Ｓに電気的に接続されている。スイッチング素子Ｔｒの制御電極（ゲート電極）Ｇには、スイッチング速度や損失を調整するための抵抗素子Ｒ（インピーダンス調整器）が付加されている。制御電極Ｇは、後述する制御端子７ｃ（図２参照）に電気的に接続されている。補助ソース電極Ｓａはソース電極Ｓ側の電圧等を検出するための補助電極であり、後述する補助端子７ｄ（図２参照）に電気的に接続されている。
スイッチング素子Ｔｒは、図３及び図４に示す複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊを並列に接続した構成になっている。また、整流素子Ｄｉも、図３及び図４に示す複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈを並列に接続した構成になっている。スイッチング素子Ｔｒとしては、ＭＩＳトランジスタ、ＩＧＢＴ等の絶縁ゲート構造で、トランジスタチップの深さ方向に主電流が流れる縦型半導体素子が好適である。整流素子Ｄｉとしては、ファストリカバリダイオード（ＦＲＤ）、ショトキバリアダイオード（ＳＢＤ）等の縦型半導体素子が好適である。以下、スイッチング素子Ｔｒとして炭化珪素（ＳｉＣ）を用いる絶縁ゲート構造の縦型ＭＩＳＦＥＴ、整流素子ＤｉとしてＳｉＣを用いるＳＢＤを用いて説明する。
なお、トランジスタチップをなすＭＩＳトランジスタとはＭＩＳＦＥＴやＭＩＳＳＩＴ等を含む概念である。ゲート絶縁膜にシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜を用いたＭＯＳトランジスタに対して、「ＭＩＳトランジスタ」は、ＳｉＯ２膜以外の絶縁膜をゲート絶縁膜として用いた、より包括的な絶縁ゲート型トランジスタを意味する。ＭＩＳトランジスタのゲート絶縁膜には、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜、ストロンチウム酸化物（ＳｒＯ）膜、シリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）膜、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）膜も使用可能である。或いは、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）膜、イットリウム酸化物（Ｙ２Ｏ３）膜、ハフニウム酸化物（ＨｆＯ２）膜、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ２）膜、タンタル酸化物（Ｔａ２Ｏ５）膜、ビスマス酸化物（Ｂｉ２Ｏ３）膜でもよい。更にはこれらの単層膜内のいくつかを選択し、複数を積層した複合膜等も使用可能である。また、半導体材料として、ＳｉＣの他にも、珪素（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンド又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の半導体材料がそれぞれ使用可能である。
また、図２、図３及び図４に示すように、本発明の第１実施形態に係る半導体ユニット１は、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊと、複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈと、複数の第１〜第６導電ポスト５ａ〜５ｆとを備えている。また、半導体ユニット１は、複数の第１主回路端子７ａと、複数の第２主回路端子７ｂと、複数の制御端子７ｃと、複数の補助端子７ｄと、絶縁回路基板１０と、配線基板２０とを備えている。また、半導体ユニット１は、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊ、複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈ、複数の導電ポスト５ａ〜５ｆ、複数の第１主回路端子７ａ、複数の第２主回路端子７ｂ、複数の制御端子７ｃ、複数の補助端子７ｄ、絶縁回路基板１０、及び配線基板２０を封止する封止体としての樹脂封止体９を備えている。
複数のトランジスタチップ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊの各々は、例えば、互いに反対側に位置する２つの面のうちの一方の面に第１主電極としてのドレイン電極（Ｄ）を有し、他方の面に第２主電極としてのソース電極（Ｓ）、及び制御電極（Ｇ）を有する。そして、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊは並列に接続され、図２に示すスイッチング素子Ｔｒを構成している。複数のダイオードチップ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈの各々は、例えば、互いに反対側に位置する２つの面のうちの一方の面にカソード電極（Ｃ）を有し、他方の面にアノード電極（Ａ）を有する。そして、複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈは並列に接続され、図２に示す整流素子Ｄｉを構成している。
第１主回路端子７ａ、第２主回路端子７ｂ、制御端子７ｃ、補助端子７ｄの各々は導電ピンからなり、一部を除いて樹脂封止体９で封止され、一部が樹脂封止体９の外部に突出している。すなわち、第１主回路端子７ａ、第２主回路端子７ｂ、制御端子７ｃ、補助端子７ｄの各々は、樹脂封止体９の内外に亘って延伸している。
図２に示すように、樹脂封止体９は、平面視したときの形状が方形状、例えば長方形からなり、一方向（Ｘ方向）である長手方向において互いに反対側に位置する一方の辺９ａ及び他方の辺９ｂと、一方向と直交する他方向（Ｙ方向）である短手方向において互いに反対側に位置する一方の辺９ｃ及び他方の辺９ｄとを有する。辺９ａ及び辺９ｂは樹脂封止体９の短手方向に延伸する短辺をなし、辺９ｃ及び辺９ｄは樹脂封体９の長手方向に延伸する長辺をなす。したがって、この第１実施形態、及び、後述する第２実施形態では、便宜上、辺９ａ及び辺９ｂを短辺と呼び、辺９ｃ及び辺９ｄを長辺と呼ぶ。
樹脂封止体９の主面（上面）には、樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側において、樹脂封止体９の一方の長辺９ｃから他方の長辺９ｄに向かって矩形の凹部１７ａ１、１７ｂ１及び１７ａ２がこの順で設けられている。また、樹脂封止体９の主面には、樹脂封止体９の他方の短辺９ｂ側において、樹脂封止体９の一方の長辺９ｃから他方の長辺９ｄに向かって矩形の凹部１７ｂ２、１７ａ３及び１７ｂ３がこの順で設けられている。また、樹脂封止体９の主面には、凹部１７ａ１、１７ｂ１及び１７ａ２からなる列と、凹部１７ｂ２、１７ａ３及び１７ｂ３からなる列との間において、樹脂封止体９の一方の長辺９ｃから他方の長辺９ｄに向かって矩形の凹部１７ｄ及び１７ｃがこの順で設けられている。
図２に示すように、複数の第１主回路端子７ａは、樹脂封止体９の一方の短辺９ａの両隅部及び他方の短辺９ｂの中央部にそれぞれ配置されている。そして、複数の第１主回路端子７ａは、後で詳細に説明するが、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊのドレイン電極（Ｄ）、及び複数のダイオードチップ４ａ〜７ｈのカソード電極（Ｃ）と電気的に接続されている。また、複数の第２主回路端子７ｂは、樹脂封止体９の一方の短辺９ａの中央部及び他方の短辺９ｂの両隅部にそれぞれ配置されている。そして、複数の第２主回路端子７ｂは、後で詳細に説明するが、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊのソース電極（Ｓ）、及び複数のダイオードチップ４ａ〜７ｈのアノード電極（Ａ）と電気的に接続されている。すなわち、第１実施形態に係る半導体ユニット１は、樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側に、この一方の短辺９ａに沿って第１主回路端子７ａ１（Ｄ）、第２主回路端子７ｂ１（Ｓ）、第１主回路端子７ａ２（Ｄ）がこの順で配置された第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）を備えている。また、第１実施形態に係る半導体ユニット１は、樹脂封止体９の他方の短辺９ｂ側に、この他方の短辺９ｂに沿って第２主回路端子７ｂ２（Ｓ）、第１主回路端子７ａ３（Ｄ）、第２主回路端子７ｂ３（Ｓ）がこの順で配置された第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）を備えている。
複数の制御端子７ｃ及び複数の補助端子７ｄは、樹脂封止体９の第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）と第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）との間に配置されている。そして、複数の制御端子７ｃは、後で詳細に説明するが、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊの制御電極（Ｇ）と電気的に接続されている。また、複数の補助端子７ｄは、後で詳細に説明するが、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊのソース電極（Ｓ）、及び複数のダイオードチップ４ａ〜７ｈのアノード電極（Ａ）と電気的に接続されている。
図２及び図３に示すように、第１主回路端子７ａ１は、樹脂封止体９の一方の短辺９ａの一方の隅部に配置され、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ａ１の底部から突出している。第１主回路端子７ａ２は、樹脂封止体９の一方の短辺９ａの他方の隅部に配置され、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ａ２の底部から突出している。第１主回路端子７ａ３は、樹脂封止体９の他方の短辺９ｂの中央部に配置され、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ａ３の底部から突出している。
第２主回路端子７ｂ１は、樹脂封止体９の他方の短辺９ｂの中央部に配置され、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｂ１の底部から突出している。第２主回路端子７ｂ２は、樹脂封止体９の他方の短辺９ｂの一方の隅部に配置され、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｂ２の底部からが突出している。第２主回路端子７ｂ３は、樹脂封止体９の他方の短辺９ｂの他方の隅部に配置され、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｂ３の底部から突出している。
制御端子７ｃは、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｃの底部から突出している。補助端子７ｄは、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｄの底部から突出している。
図３及び図４に示すように、絶縁回路基板１０は、絶縁板１１と、絶縁板１１の上面に個々に分離して設けられた第１導体層１２ａ、第２導体層１２ｂ、第３導体層１２ｃ１及び１２ｃ２と、絶縁板１１の下面に設けられた第４導体層１３とを有する。絶縁回路基板１０は、例えば、セラミック基板の表面に銅が共晶接合された直接銅接合（ＤＣＢ）基板、セラミック基板の表面に活性金属ろう付け（ＡＭＢ）法により金属が配置されたＡＭＢ基板等を採用可能である。セラミック基板の材料は、例えば、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を採用可能である。
絶縁回路基板１０は、平面視したときの形状が方形状、例えば長方形からなり、樹脂封止体９の４つの辺９ａ〜９ｄに対応して４つの辺１０ａ〜１０ｄを有する。第１導体層１２ａは、絶縁回路基板１０の４つの辺１０ａ〜１０ｄに対応して４つの辺を有する。そして、第１導体層１２ａは、樹脂封止体９の一方の短辺９ａと同一側の一方の辺の両隅部、及び樹脂封止体９の他方の短辺９ｂと同一側の他方の辺の中央部が樹脂封止体９の長手方向（Ｘ方向）に沿って突出する平面パターン形状になっている。第２導体層１２ｂは、第１導体層１２ａの一方の辺の突出した両隅部の間に配置され、平面視したときの形状が長方形になっている。第３導体層１２ｃ１及び１２ｃ２は、第１導体層１２ａの他方の辺の突出した中央部を挟むようにして該中央部の両側に配置され、平面視したときの形状が例えば略正方形からなる。第４導体層１３は、絶縁板１１を塗りつぶすような大面積のベタパターンで形成され、樹脂封止体９の主面とは反対側の裏面から露出している。
第１導体層１２ａには、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊの各々のドレイン電極（Ｄ）が電気的にかつ機械的に接続されている。また、第１導体層１２ａには、複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈの各々のカソード電極（Ｃ）が電気的にかつ機械的に接続されている。
図３に示すように、配線基板２０は、複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊ側にトランジスタチップ３ａ〜３ｊから離間して配置されている。配線基板２０は、通常のプリント配線基板であり、これに限定されないが例えば３層配線構造になっている。具体的には、図３、図５及び図６に示すように、トランジスタチップ側から１層目の配線層２２ａ、絶縁基板２１ａ、２層目の配線層２２ｂ、絶縁板２１ｂ、３層目の配線層２２ｃがこの順に設けられている。
２層目の配線層２２ｂには、図６に示すように、大面積のベタパターンからなる導電プレート２２ｂ１が設けられている。図示していないが、同様に、１層目の配線層２２ａにも、大面積のベタパターンからなる導電プレートが設けられている。この１層目の配線層２２ａ及び２層目の配線層２２ｂは、主回路電流を流す電流路として使用される。
３層目の配線層２２ｃには、図５に示すように、制御端子７ｃと第５導電ポスト５ｅとを電気的に接続するゲート配線２２ｃ１や、補助端子７ｄと第６導電ポスト５ｆとを電気的に接続する補助ソース配線２２ｃ２等が設けられている。
図３、図４及び図５に示すように、複数の第１導電ポスト５ａは、一端側が配線基板２０の１層目の導電プレート、２層目の導電プレート２２ｂ１の両方又は何れかに配線基板２０の貫通孔を通して電気的にかつ機械的に接続され、他端側が対応するトランジスタチップ３ａ〜３ｊのソース電極（Ｓ）に電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第１導電ポスト５ａは、トランジスタチップのソース電極（Ｓ）から配線基板２０に向かって立ち上がり、配線基板２０の貫通孔を通して配線基板２０の配線層２２ａ及び２２ｂの両方又は何れかに連結されている。
複数の第２導電ポスト５ｂは、一端側が配線基板２０の１層目の導電プレート、２層目の導電プレート２２ｂ１の両方又は何れかに配線基板２０の貫通孔を通して電気的にかつ機械的に接続され、他端側が絶縁回路基板１０の第２導体層１２ｂに電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第２導電ポスト５ｂは、絶縁回路基板１０の第２導体層１２ｂから立ち上がり、配線基板２０の貫通孔を通して配線基板２０の配線層２２ａ及び２２ｂの両方又は何れかに連結されている。
複数の第３導電ポスト５ｃは、一端側が配線基板２０の１層目の導電プレート、２層目の導電プレート２２ｂ１の両方又は何れかに配線基板２０の貫通孔を通して電気的にかつ機械的に接続され、他端側が絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ１に電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第３導電ポスト５ｃは、絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ１から立ち上がり、配線基板２０の貫通孔を通して配線基板２０の配線層２２ａ及び２２ｂの両方又は何れかに連結されている。
複数の第４導電ポスト５ｄは、一端側が配線基板２０の１層目の導電プレート、２層目の導電プレート２２ｂ１の両方又は何れかに配線基板２０の貫通孔を通して電気的にかつ機械的に接続され、他端側が絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ２に電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第４導電ポスト５ｄは、絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ２から配線基板２０に向かって立ち上がり、配線基板２０の貫通孔を通して配線基板２０の配線層２２ａ及び２２ｂの両方又は何れかに連結されている。
複数の第５導電ポスト５ｅは、一端側が配線基板２０の第３層目の配線層２２ｃに設けられたゲート配線２２ｃ１に配線基板２０の貫通孔を通して電気的に接続され、他端側が対応するトランジスタチップ３ａ〜３ｊのゲートス電極（Ｇ）に電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第５導電ポスト５ｅは、トランジスタチップ（３ａ〜３ｊ）の制御電極（Ｇ）から配線基板２０に向かって立ち上がり、配線基板２０の貫通孔を通して配線基板２０の配線層２２ｃに設けられたゲート配線２２ｃ１に連結されている。
複数の第６導電ポスト５ｆは、一端側が配線基板２０の１層目の導電プレート、２層目の導電プレート２２ｂ１の両方又は何れかに配線基板２０の貫通孔を通して電気的にかつ機械的に接続され、他端側が対応するダイオードチップ４ａ〜４ｈのアノード電極（Ａ）と電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第６導電ポスト５ｆは、ダイオードチップのアノード電極（Ａ）から配線基板２０に向かって立ち上がり、配線基板２０の貫通孔を通して配線基板２０の配線層２２ａ及び２２ｂの両方又は何れかに連結されている。
第１主回路端子７ａ１は、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ａ１の底面から突出し、中央部が配線基板２０の貫通孔を貫通し、他端側が絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａに電気的にかつ機械的に接続されている。第１主回路端子７ａ２は、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ａ２の底面から突出し、中央部が配線基板２０の貫通孔を貫通し、他端側が絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａに電気的にかつ機械的に接続されている。第１主回路端子７ａ３は、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ａ３の底面から突出し、中央部が配線基板２０の貫通孔を貫通し、他端側が絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａに電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第１主回路端子７ａ（７ａ１，７ａ２，７ａ３）は、絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａを介して複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊの各々のドレイン電極（Ｄ）、及び複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈの各々のカソード電極（Ｃ）と電気的に接続されている。
第２主回路端子７ｂ１は、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｂ１の底面から突出し、中央部が配線基板２０の貫通孔を貫通し、他端側が絶縁回路基板１０の第２導体層１２ｂに電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第２主回路端子７ｂ１は、絶縁回路基板１０の第２導体層１２ｂ、第２導電ポスト５ｂを介して配線基板２０の配線層（２２ａ，２２ｂ）に電気的に接続され、更に第１導電ポスト５ａを介して複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊのソース電極（Ｓ）、第６導電ポスト５ｆを介して複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈのアノード電極（Ａ）とそれぞれ電気的に接続されている。
第２主回路端子７ｂ２は、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｂ２の底面から突出し、中央部が配線基板２０の貫通孔を貫通し、他端側が絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ１に電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第２主回路端子７ｂ２は、絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ１、第３導電ポスト５ｃを介して配線基板２０の配線層（２２ａ，２２ｂ）に電気的に接続され、更に第１導電ポスト５ａを介して複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊのソース電極（Ｓ）、第６導電ポスト５ｆを介して複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈのアノード電極（Ａ）とそれぞれ電気的に接続されている。
第２主回路端子７ｂ３は、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｂ３の底面から突出し、中央部が配線基板２０の貫通孔を貫通し、他端側が絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ２に電気的にかつ機械的に接続されている。すなわち、第２主回路端子７ｂ３は、絶縁回路基板１０の第３導体層１２ｃ２、第４導電ポスト５ｄを介して配線基板２０の配線層（２２ａ，２２ｂ）に電気的に接続され、更に第１導電ポスト５ａを介して複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊのソース電極（Ｓ）、第６導電ポスト５ｆを介して複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈのアノード電極（Ａ）とそれぞれ電気的に接続されている。
制御端子７ｃは、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｃの底面から突出し、他端側が配線基板２０のゲート配線２２ｃ１と電気的に接続されている。すなわち、制御端子７ｃは、配線基板２０のゲート配線２２ｃ１、ゲート配線２２ｃ１に直列に接続された抵抗素子Ｒ及び導電ポスト５ｅを介して複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊの制御電極（Ｇ）と電気的に接続されている。
補助端子７ｄは、一端側が樹脂封止体９の凹部１７ｄの底面から突出し、他端側が配線基板２０の補助ソース配線２２ｃ２と電気的に接続されている。すなわち、補助端子７ｄは、配線基板２０の補助ソース配線２２ｃ２を介して導電プレート２２ｂ１に電気的に接続され、更に第１導電ポスト５ａを介して複数のトランジスタチップ３ａ〜３ｊのソース電極（Ｓ）、第６導電ポスト５ｆを介して複数のダイオードチップ４ａ〜４ｈのアノード電極（Ａ）とそれぞれ電気的に接続されている。
図４に示すように、トランジスタチップ３ａ〜３ｊは、絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａ上において、樹脂封止体９の長手方向に沿って２列で平行に配置されている。具体的には、トランジスタチップ３ａ〜３ｅは、絶縁回路基板１０の長手方向の一方の辺１０ｃに沿って配列されている。また、トランジスタチップ３ｆ〜３ｊは、絶縁回路基板１０の長手方向の他方の辺１０ｃに沿って配列されている。すなわち、トランジスタチップ３ａ〜３ｊは、平行な２つの列に配置されている。
ダイオードチップ４ａ〜４ｈは、絶縁回路基板１０の中央部でトランジスタチップ３ａ〜３ｅの列とトランジスタチップ３ｆ〜３ｊの列との間に配列される。ダイオードチップ４ａ〜４ｄがトランジスタチップ３ａ〜３ｅ側に、ダイオードチップ４ｅ〜４ｈがトランジスタチップ３ｆ〜３ｊ側に配置されている。なお、第１実施形態では、１０個のトランジスタチップ３ａ〜３ｊ及び８個のダイオードチップ４ａ〜４ｈを用いて説明しているが、これらのチップの数はこれに限定されない。
第２導体層１２ｂ及び第３導体層１２ｃ１，１２ｃ２は、トランジスタチップ３ａ〜３ｅの列、及び、トランジスタチップ３ｆ〜３ｊの列のそれぞれの延長線上に少なくとも一部が位置している。そして、第２導体層１２ｂの長手方向において互いに反対側に位置する２つの端部のうちの一方の端部に接続された第２導電ポスト５ｂ、及び第３導体層１２ｃ１上の第３導電ポスト５ｃは、トランジスタチップ３ａ〜３ｅの列の延長線上に位置する。また、第２導体層１２ｂの長手方向において互いに反対側に位置する２つの端部のうちの他方の端部に接続された第２導電ポスト５ｂ、及び第３導体層１２ｃ２上の第４導電ポスト５ｄは、トランジスタチップ３ｆ〜３ｊの列の延長線上に位置する。
次に、半導体ユニット１の主回路電流の流れについて説明する。
図２に示すように、第１実施形態の半導体ユニット１は、樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側に「Ｄ端子（第１主回路端子７ａ１）−Ｓ端子（第２主回路端子７ｂ１）−Ｄ端子（第１主回路端子７ａ２）」が配置され、樹脂封止体９の他方の辺９ｂ側に「Ｓ端子（第２主回路端子７ｂ２）−Ｄ端子（第１主回路端子７ａ３）−Ｓ端子（第２主回路端子７ｂ３）」が配置されている。したがって、この第１実施形態では、一例として、樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側の第１主回路端子７ａ１及び７ａ２を正極、樹脂封止体９の他方の短辺９ｂ側の第２主回路端子７ｂ２及び７ｂ３を負極として直流電圧を印加する場合について説明する。
図３及び図４には、半導体ユニット１のスイッチング素子Ｔｒが通電時の電流経路を示す。図３及び図４において、矢印Ａｒ１が第１主回路端子７ａ１及び７ａ２から絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａを通ってトランジスタチップ３ａ〜３ｊへと流れていく主回路電流の往路（前半）を示し、矢印Ａｒ２がトランジスタチップ３ａ〜３ｊから配線基板２０を通って第２導電ポスト５ｂへと流れる主回路電流の復路（後半）を示す。また、矢印Ａｒ３が第２導電ポスト５ｂから絶縁回路基板１０の第２導体層１２ｂを通って第２主回路端子７ｂ１へと流れていく主回路電流の復路（後半）を示す。
制御端子７ｄから配線基板２０のゲート配線２２ｃ１、抵抗素子（インピーダンス調整器）Ｒ、導電ポスト５ｅを介して、トランジスタチップ３ａ〜３ｊそれぞれの制御電極（Ｇ）にゲート電圧を印加することによって、トランジスタチップ３ａ〜３ｊそれぞれが通電状態になる。主回路電流は、第１主回路端子７ａ１及び７ａ２から往路の絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａを通り、トランジスタチップ３ａ〜３ｊのそれぞれのドレイン電極（Ｄ）からソース電極（Ｓ）へとトランジスタチップ３ａ〜３ｊ内を垂直に流れる。続いて、主回路電流は、トランジスタチップ３ａ〜３ｊのそれぞれのソース電極（Ｓ）から、第１導電ポスト５ａを介して復路の配線基板２０の配線層２２ａ及び２２ｂの両方又は何れかに流れる。更に、復路の主回路電流は、第２導電ポスト５ｂ、絶縁回路基板１０の第２導体層１２ｂを通り第２主回路端子７ｂ１へと流れる。なお、図３及び図４には代表例として、第１主回路端子７ａ１及び７ａ２から最末端のトランジスタチップ３ｅ、３ｊを流れる電流経路が示されている。
また、半導体ユニット１の還流動作時には、図２のスイッチング素子Ｔｒが遮断され、整流素子Ｄｉが通電状態になり、第２主回路端子７ｂ１から第１主回路端子７ａ１及び７ａ２へと還流電流が流れる。図示を省略したが、還流電流は、第２主回路端子７ｂ１から、絶縁回路基板１０の第２導体層１２ｂ、導電ポスト５ｂ、配線基板２０の配線層（２２ａ，２２ｂ）、第６導電ポスト５ｆを介してダイオードチップ４ａ〜４ｈのそれぞれのアノード電極（Ａ）に流れる。続いて、還流電流は、ダイオードチップ４ａ〜４ｈのそれぞれのアノード電極（Ａ）からカソード電極（Ｃ）へと流れ、絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａを介して第１主回路端子７ａ１，７ａ２へと流れる。
第１実施形態に係る半導体ユニット１では、第１主回路端子７ａ１，７ａ２は、樹脂封止体９の長手方向の一方の端部（図２において右側の端部）において、樹脂封止体９の短手方向で第２主回路端子７ｂを挟むように両隅部に配置される。また、トランジスタチップ３ａ〜３ｅは、第１主回路端子７ａ１が配置された側の絶縁回路基板１０の一端部（図４において上側の端部）において、長手方向に沿って配列される。トランジスタチップ３ｆ〜３ｊは、第１主回路端子７ａ２が配置された側の絶縁回路基板１０の他端部（図４において下側の端部）において、長手方向に沿って配列される。したがって、第１主回路端子７ａ１，７ａ２と、第２主回路端子７ｂ１とを近接して配置することができる。半導体ユニット１の主回路電流は、第１主回路端子７ａ１，７ａ２から絶縁回路基板１０の第１導体層１２ａを経由する電流経路の往路を通って、トランジスタチップ３ａ〜３ｅの配列及びトランジスタチップ３ｆ〜３ｊの配列それぞれのドレイン電極（Ｄ）に流れる。続いて、主回路電流は、トランジスタチップ３ａ〜３ｅの配列及びトランジスタチップ３ｆ〜３ｊの配列それぞれのソース電極（Ｓ）を通り、第１導電ポスト５ａ及び配線基板２０の配線層（２２ａ，２２ｂ）を経由する電流通路の復路を通って、第２導電ポスト５ｂ及び第２導体層１２ｂを経由して第２主回路端子７ｂ１に流れる。第１実施形態に係る半導体ユニット１では、主回路電流の往路においては第１主固定端子７ａ１、７ａ２からそれぞれ、トランジスタチップ３ａ〜３ｅの配列及びトランジスタチップ３ｆ〜３ｊの配列に直線性よく電流を流すことができる。また、主回路電流の復路においてはトランジスタチップ３ａ〜３ｅの配列及びトランジスタチップ３ｆ〜３ｊの配列からそれぞれ、第２導電ポスト５ｂに直線性よく電流を流すことができる。このように、主回路電流が流れる電流経路の往路と復路とが近接して平行配置され、互いの電流の向きが略逆方向となる。また、主回路電流の往路及び復路の平行度が高まる。その結果、相互インダクタンスの効果により、半導体ユニット１の第１主回路端子７ａ１，７ａ２と第２主回路端子７ｂ１との間の電流経路における相互インダクタンスを低減することができる。
＜半導体モジュール＞
次に、第１実施形態に係る半導体ユニット１を２つ備えた第１半導体モジュール２Ａ及び第２半導体モジュール２Ｂについて説明する。
まず、第１半導体モジュール１Ａについて説明する。
図７及び図８に示すように、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａは、第１実施形態に係る半導体ユニット１を第１半導体ユニット１ａ及び第２半導体ユニット１ｂとして備えている。この第１半導体モジュール１Ａは、第１実施形態に係る第１半導体ユニット１ａ及び第２半導体ユニット１ｂを備えた２素子入り半導体モジュールであり、第１半導体ユニット１ａを上アーム、第２半導体ユニット１ｂを下アームとする半波整流回路として使用可能である。
図７に示すように、第１及び第２半導体ユニット１ａ，１ｂは、上アームである第１半導体ユニット１ａの樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側と、下アームである第２半導体ユニット１ｂの樹脂封止体９の他方の短辺９ｂ側とが互いに向かい合って配置されている。すなわち、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａは、第１半導体ユニット１ａの一方の短辺９ａ側の第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）と、第２半導体ユニット１ｂの他方の短辺９ｂ側の第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）とが向かい合うユニット配置になっている。
そして、図７及び図８に示すように、第１半導体モジュール２Ａは、第１半導体ユニット１ａの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ１，７ａ２）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に正極外部端子３１Ａ（Ｐ）が設けられた正極連結部３１を備えている。
また、第１半導体モジュール２Ａは、第２半導体ユニット１ｂの第２端子配列（他方の短辺９ｂ側）の第２主回路端子７ｂ（７ｂ２，７ｂ３）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に負極外部端子３２Ａ（Ｎ）が設けられた負極連結部３２を備えている。
また、第１半導体モジュール２Ａは、第２半導体ユニット１ｂの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ１，７ａ２）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に出力外部端子３３Ａ（Ｕ）が設けられた出力連結部３３を備えている。
また、第１半導体モジュール２Ａは、一端側が第１半導体ユニット１ａの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第２主回路端子７ｂ（７ｂ１）に電気的にかつ機械的に接続され、他端側が第２半導体ユニット１ｂの第２端子配列（他方の短辺９ｂ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ３）に電気的にかつ機械的に接続された中間連結部３３ａを備えている。
正極連結部３１は、第１半導体ユニット１ａの上面に平行に、第１半導体ユニット１ａの第１端子配列側（一方の短辺９ａ側）から第２端子配列側（他方の短辺９ｂ側）に向かって延伸している。
負極連結部３２は、正極連結部３１に平行に近接して配置され、第１半導体ユニット１ａの第２端子配列側（他方の短辺９ｂ側）に向かって延伸している。出力連結部３３は、第２半導体ユニット１ｂの第１端子配列側（一方の短辺９ａ側）において、樹脂封止体９から垂直方向（Ｚ方向）に向かって延伸している。
第１半導体ユニット１ａの他方の辺９ｂの近傍において、第１半導体ユニット１ａの上方又は近辺に正極外部端子３１Ａ及び負極外部端子３２Ａが近接して配置されている。このように、正極連結部３１、負極連結部３２及び出力連結部３３を短縮することができる。
正極連結部３１及び負極連結部３２は、各々の主面が互いに離間して対面するように配置され、かつ各々の主面が第１半導体ユニット１ａの上面（樹脂封止体９の上面）と平行に配置されている。
図９に、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａの等価回路図を示す。図９のＰ端子が、図８の正極外部端子３１Ａに対応する。図９のＮ端子が、図８の負極外部端子３２Ａに対応する。図９のＵ端子が、図８の出力外部端子３３Ａに対応する。図９のＧ１端子及びＳ１ａ端子は、それぞれ第１半導体ユニット１ａのゲート電極Ｇ（制御端子７ｃ）及び補助ソース電極Ｓａ（補助端子７ｄ）に電気的に接続されている。図９のＧ２端子及びＳ２ａ端子は、それぞれ第２半導体ユニット１ｂのゲート電極Ｇ（制御端子７ｃ）及び補助ソース電極Ｓａ（補助端子７ｄ）に電気的に接続されている。
図９に示すように、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａでは、正極外部端子３１Ａ及び負極外部端子３２Ａに、外部電源の正極及び負極が接続される。正極外部端子３１Ａ及び負極外部端子３２Ａの間に主回路電流を流すと、互いに平行に近接配置された正極連結部３１及び負極連結部３２の電流経路では、主回路電流は互いに逆向きとなる。すなわち、図８に示すように、正極外部端子３１Ａでは、主回路電流は矢印Ｐ１の方向に流れ、負極外部端子３２Ａでは主回路電流は矢印Ｎ１の方向に流れる。したがって、第１半導体ユニット１ａの第１端子配列の第１主回路端子７ａ１，７ａ２に接続された正極連結部３１と、第２半導体ユニット１ｂの第２端子配列の第２主回路端子７ｂ２，７ｂ３に接続された負極連結部３２とからなる外部の電流経路における寄生インダクタンスを低減することができる。
上述のように、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａに用いられる第１半導体ユニット１ａ及び第２半導体ユニット１ｂでは、第１主回路端子７ａ及び第２主回路端子７ｂの間の相互インダクタンスを低減することができる。また、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａの正極連結部３１及び負極連結部３２の間の相互インダクタンスも低減できる。したがって、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａでは、正極外部端子３１Ａから負極外部端子３２Ａに至る各電流経路で、それぞれの寄生インダクタンスを低減することができる。その結果、第１半導体モジュール２Ａの全体の寄生インダクタンスを低減することができ、第１半導体モジュール２Ａのスイッチング動作時に印加されるサージ電圧を抑制することが可能となる。また、正極連結部３１、負極連結部３２及び出力連結部３３を短縮することができるので、第１半導体モジュール２Ａの小型化が可能となる。また、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａでは、従来の２素子入り半導体モジュールと同様に、正極外部端子３１Ａ、負極外部端子３２Ａ及び出力外部端子３３Ａはこの順に、半導体モジュール２の長辺方向に沿って配列される。そのため、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａを従来の２素子入り半導体モジュールと容易に置換することができる。
次に、第２半導体モジュール１Ｂについて説明する。
第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂは、図１０に示すように、第１実施形態に係る半導体ユニット１を第３半導体ユニット１ｃ及び第４半導体ユニット１ｄとして備えている。この第２半導体モジュール２Ｂは、第３半導体ユニット１ｃ及び第４半導体ユニット１ｄを備えた２素子入り半導体モジュールであり、第３半導体ユニット１ｃを下アーム、第４半導体ユニット１ｄを上アームとする半波整流回路として使用可能である。
図１０に示すように、第３及び第４半導体ユニット１ｃ，１ｄは、下アームである第３半導体ユニット１ｃの樹脂封止体９の他方の短辺９ｂ側と、上アームである第４半導体ユニット１ｄの樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側とが互いに向かい合うようにして配置されている。すなわち、第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂは、上述の第１半導体モジュール２Ａとは異なり、第３半導体ユニット１ｃの他方の短辺９ｂ側の第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）と、第４半導体ユニット１ｄの一方の短辺９ａ側の第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）とが向かい合うユニット配置になっている。
そして、図１０及び図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第２半導体モジュール２Ｂは、第４半導体ユニット１ｄの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ１，７ａ２）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に正極外部端子６１Ａ（Ｐ）が設けられた正極連結部６１’を備えている。
また、第２半導体モジュール２Ｂは、第３半導体ユニット１ｃの第２端子配列（他方の短辺９ｂ側）の第２主回路端子７ｂ（７ｂ２，７ｂ３）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に負極外部端子６２Ａ（Ｎ）が設けられた負極連結部６２’を備えている。
また、第２半導体モジュール２Ｂは、第４半導体ユニット１ｄの第２端子配列（他方の短辺９ｂ側）の第２主回路端子７ｂ（７ｂ１，７ｂ２）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に出力外部端子３３Ａ（Ｕ）が設けられた出力連結部３３’を備えている。
また、第２半導体モジュール２Ｂは、一端側が第３半導体ユニット１ｃの第２端子配列（他方の短辺９ｂ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ３）に電気的にかつ機械的に接続され、他端側が第４半導体ユニット１ｄの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第２主回路端子７ｂ（７ｂ１）に電気的にかつ機械的に接続された中間連結部３３ａ’を備えている。
正極連結部６１’は、第３半導体ユニット１ｃの上面に平行に、第４半導体ユニット１ｄの第１端子配列側（一方の短辺９ａ側）から第３半導体ユニット１ｃの第１端子配列側（一方の短辺９ａ側）に向かって延伸している。
負極連結部６２’は、正極連結部６１’に平行に近接して配置され、第３半導体ユニット１ｃの第１端子配列側（辺９ａ側）に向かって延伸している。出力連結部３３’は、第４半導体ユニット１ｄの第２端子配列側（他方の短辺９ｂ側）において、樹脂封止体９から垂直方向（Ｚ方向）に向かって延伸している。
第３半導体ユニット１ｃの一方の辺９ａの近傍において、第３半導体ユニット１ｃの上方又は近辺に正極外部端子６１Ａ（Ｐ）及び負極外部端子６２Ａ（Ｎ）が近接して配置されている。このように、正極連結部６１’、負極連結部６２’及び出力連結部３３’を短縮することができる。
正極連結部６１’及び負極連結部６２’は、各々の主面が互いに離間して対面するように配置され、かつ各々の主面が第３半導体ユニット１ｃの上面（樹脂封止体９の上面）と平行に配置されている。
第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂは、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａと同様の等価回路となる。すなわち、図９を参照すれば、図９のＰ端子が、図１１の正極外部端子６１Ａ（Ｐ）に対応する。図９のＮ端子が、図１１の負極外部端子６２Ａ（Ｎ）に対応する。図９のＵ端子が、図１１の出力外部端子３３Ａに対応する。図９のＧ１端子及びＳ１ａ端子は、それぞれ第３半導体ユニット１ｃのゲート電極Ｇ（制御端子７ｃ）及び補助ソース電極Ｓａ（補助端子７ｄ）に電気的に接続されている。図９のＧ２端子及びＳ２ａ端子は、それぞれ第４半導体ユニット１ｄのゲート電極Ｇ（制御端子７ｃ）及び補助ソース電極Ｓａ（補助端子７ｄ）に電気的に接続されている。
図９に示すように、第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂでは、正極外部端子６１Ａ（Ｐ）及び負極外部端子６２Ａ（Ｎ）に、外部電源の正極及び負極が接続される。正極外部端子６１Ａ（Ｐ）及び負極外部端子６２Ａ（Ｎ）の間に主回路電流を流すと、互いに平行に近接配置された正極連結部６１’及び負極連結部６２’の電流経路では、主回路電流は互いに逆向きとなる。すなわち、図１１に示すように、正極外部端子６１Ａ（Ｐ）では、主回路電流は矢印Ｐ２の方向に流れ、負極外部端子６２Ａ（Ｎ）では主回路電流は矢印Ｎ２の方向に流れる。したがって、第４半導体ユニット１ｄの第１端子配列の第１主回路端子７ａ１，７ａ２に接続された正極連結部６１’と、第３半導体ユニット１ｃの第２端子配列の第２主回路端子７ｂ（７ｂ２，７ｂ３）に接続された負極連結部６２’とからなる外部の電流経路における寄生インダクタンスを低減することができる。
上述のように、第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂに用いられる第３半導体ユニット１ｃ及び第４半導体ユニット１ｄでは、第１主回路端子７ａ及び第２主回路端子７ｂの間の相互インダクタンスを低減することができる。また、第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂの正極連結部６１’及び負極連結部６２’の間の相互インダクタンスも低減できる。したがって、第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂでは、上述の第１半導体モジュール２Ａと同様に、正極外部端子６１Ａ（Ｐ）から負極外部端子６２Ａ（Ｎ）に至る各電流経路で、それぞれの寄生インダクタンスを低減することができる。その結果、第２半導体モジュール２Ｂの全体の寄生インダクタンスを低減することができ、第２半導体モジュール２Ｂのスイッチング動作時に印加されるサージ電圧を抑制することが可能となる。また、正極連結部６１’、負極連結部６２’及び出力連結部３３’を短縮することができるので、第２半導体モジュール２Ｂの小型化が可能となる。また、第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂでは、従来の２素子入り半導体モジュールと同様に、正極外部端子６１Ａ（Ｐ）、負極外部端子６２Ａ（Ｎ）及び出力外部端子３３Ａはこの順に、第２半導体モジュール２Ｂの長手方向に沿って配列される。そのため、第１実施形態に係る第２半導体モジュール２Ｂを従来の２素子入り半導体モジュールと容易に置換することができる。
ここで、第１実施形態に係る半導体ユニット１は、樹脂封止体９において、互いに反対側に位置する２つの短辺９ａ，９ｂのうちの一方の短辺９ａ側に第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）が設けられ、他方の短辺９ｂ側に第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）が設けられている。そして、この第１実施形態に係る半導体ユニット１を第１半導体ユニット１ａ及び第２半導体ユニット１ｂとして備えた第１半導体モジュール２Ａでは、第１半導体ユニット１ａの一方の短辺９ａ側の第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）と、第２半導体ユニット１ｂの他方の短辺９ｂ側の第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）とが向かい合うユニット配置で半波整流回路を構築している。一方、この第１実施形態に係る半導体ユニット１を第３半導体ユニット１ｃ及び第３半導体ユニット１ｄとして備えた第２半導体モジュール２Ｂでは、第１半導体モジュール２Ａのユニット配置とは異なり、第３半導体ユニット１ｃの他方の短辺９ｂ側の第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）と、第４半導体ユニット１ｄの一方の短辺９ａ側の第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）とが向かい合うユニット配置で半波整流回路を構築している。すなわち、第１実施形態に係る半導体ユニット１は、互いに反対側に位置する２つの短辺９ａ，９ｂ側の何れにも、第１主回路端子７ａ及び第２主回路端子７ｂが配置されているので、端子配列の辺同士（９ａ−９ａ，９ｂ−９ｂ，９ａ−９ｂ，９ｂ−９ａ）を向かい合わせて２つの半導体ユニット１を配置する際、端子配列が配置された２つの短辺９ａ，９ｂの何れを選択しても、２つの半導体ユニット１の向かう合う各々の短辺側に第１主回路端子７ａ及び第２主回路端子７ｂを配置することが可能である。また、２つの半導体ユニット１の向かい合う各々の短辺側において、一方の半導体ユニット１の第１主回路端子７ａと正極連結部（３１，６１’）との接続、他方の半導体ユニット１の第２主回路端子７ｂと負極連結部（３２，６２’）との接続、一方の半導体ユニット１の第１主回路端子７ａ及び他方の半導体ユニット１の第２主回路端子７ｂと中間連結部（３３ａ，３３ａ’）との接続を集中して行うことができるので、半導体ユニット１の２つの短辺９ａ，９ｂの何れを選択しても、半波整流回路の第１及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂを容易に構築することができる。したがって、第１実施形態に係る半導体ユニット１は半波整流回路の構築において利便性が高い。
なお、２つの半導体ユニット１に跨って、同一機能の主回路端子（第１主回路端子同士，第２主回路端子同士）を最短距離で接続することも可能である。
＜半導体装置＞
次に、第１実施形態に係る第１半導体モジュール２Ａ及び第２半導体モジュール２Ｂを備えた半導体装置３Ａについて、図１２〜図１５を用いて説明する。
図１２及び図１３に示すように、第１実施形態に係る半導体装置３Ａは、第１半導体モジュール２Ａ及び第２半導体モジュール２Ｂを樹脂封止体９の短手方向（Ｙ方向）に並列配置したモジュール配置構成になっている。そして、第１半導体モジュール２Ａ及び第２半導体モジュール２Ｂは、第１半導体モジュール２Ａの上アームである第１半導体ユニット１ａと、第２半導体モジュール２Ｂの下アームである第３半導体ユニット１ｃとが樹脂封止体９の短手方向において互いに隣り合い、かつ第１半導体モジュール２Ａの下アームである第２半導体ユニット１ｂと、第２半導体モジュール２Ｂの上アームである第４半導体ユニット１ｄとが樹脂封止体９の短手方向において互いに隣り合うように配置されている。
図１５は、第１実施形態に係る半導体装置３Ａの等価回路である。
図１５のＰ１端子、Ｎ１端子及びＵ１端子が、図１３の第１半導体モジュール２Ａの正極外部端子３１Ａ、負極外部端子３２Ａ及び出力外部端子３３Ａにそれぞれ対応する。図１５のＧ１端子及びＳ１ａ端子が、図１６に示す第１半導体モジュール２Ａの制御外部端子３４及び補助外部端子３５にそれぞれ対応する。そして、第１半導体モジュール２Ａの制御外部端子３４は、図１２及び図１３に示す第１半導体モジュール２Ａの第１及び第２半導体ユニット１ａ，１ｂの各々の制御端子７ｃに電気的に接続されている。そして、第１半導体モジュール２Ａの補助外部端子３５は、図１２及び図１３に示す第１半導体モジュール２Ａの第１及び第２半導体ユニット１ａ，１ｂの各々の補助端子７ｄに電気的に接続されている。
また、図１５のＰ２端子、Ｎ２端子及びＵ２端子が、図１３の第２半導体モジュール２Ｂの正極外部端子３１Ａ、負極外部端子３２Ａ及び出力外部端子３３Ａにそれぞれ対応する。図１５のＧ２端子及びＳ２ａ端子が、図１６に示す第２半導体モジュール２Ｂの制御外部端子３４及び補助外部端子３５にそれぞれ対応する。そして、第２半導体モジュール２Ｂの制御外部端子３４は、図１２及び図１３に示す第２半導体モジュール２Ｂの第３及び第４半導体ユニット１ｃ，１ｄの各々の制御端子７ｃに電気的に接続されている。そして、第２半導体モジュール２Ｂの補助外部端子３５は、図１２及び図１３に示す第２半導体モジュール２Ｂの第３及び第４半導体ユニット１ｃ，１ｄの各々の補助端子７ｄに電気的に接続されている。
図１２及び図１３に示すように、第１実施形態に係る半導体装置３Ａは、第１半導体モジュール２Ａの上アームである第１半導体ユニット１ａと、第２半導体モジュール２Ｂの下アームである第３半導体ユニット１ｃとが互いに隣り合い、かつ第１半導体モジュール２Ａの下アームである第２半導体ユニット１ｂと、第２半導体モジュール２Ｂの上アームである第４半導体ユニット１ｄとが互いに隣り合うように配置されている。そして、第１半導体モジュール２Ａでは、負極連結部３２の下方に正極連結部３１が互いに離間して対面している。一方、第２半導体モジュール２Ｂでは、正極連結部６１’の下方に負極連結部６２’が互いに離間して対面している。そして、図１４（ａ）に示すように、第１半導体モジュール２Ａの正極連結部３１と第２半導体モジュール２Ｂの負極連結部６２’とが樹脂封止体９の短手方向において互いに隣り合い、図１４（ｂ）に示すように、第１半導体モジュール２Ａの負極連結部３２と第２半導体モジュール２Ｂの正極連結部６１’とが樹脂封止体９の短手方向（Ｙ方向）において互いに隣り合っている。そして、第１半導体１モジュール２Ａの正極連結部３１を流れる主回路電流の方向（矢印Ｐ１）と第２半導体モジュール２Ｂの負極連結部６２’を流れる主回路電流の方向（矢印Ｎ１）とが相対的に逆向きになっている。また、第１半導体モジュール２Ａの負極連結部３２を流れる主回路電流の方向（矢印Ｎ２）と第２半導体モジュール２Ｂの正極連結部６１’を流れる主回路電流の方向（矢印Ｐ２）とが相対的に逆向きになっている。したがって、第１実施形態１に係る半導体装置３Ａでは、第１半導体モジュール２Ａと第２半導体モジュール２Ｂとの間の寄生インダクタンス増加をキャンセルすることができる。
図１６に示すように、第１実施形態に係る半導体装置３Ａは、正極外部端子３１Ａ（Ｐ），６１Ａ（Ｐ）、負極外部端子３２Ａ（Ｎ），６２Ａ（Ｎ）、出力外部端子３３Ａ、制御外部端子３４及び補助外部端子３５が露出するように、例えば樹脂からなる外装ケース３７に内蔵される。外装ケース３７は、複数の固定孔３６Ａを有する支持板３６に支持されている。第１及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂは、ネジ等の固定部材３９によって支持板３６に固定されている。また、外装ケース３７の上面に、正極外部端子３１Ａ（Ｐ）から６１Ａ（Ｐ）と負極外部端子３２Ａ（Ｎ）から６２Ａ（Ｎ）との間に延伸する接続板用のガイド３８ａ、３８ｂ及び接続板用のリブ３８ｃが設けられている。正極外部端子３１Ａ（Ｐ），６１Ａ（Ｐ）及び負極外部端子３２Ａ（Ｎ），６２Ａ（Ｎ）に電気的に接続される現行のバスバー等の接続板を容易に接続することができる。例えば、ガイド３８ａとリブ３８ｃの間に正極外部端子３１Ａ（Ｐ）及び，６１Ａ（Ｐ）に電気的に接続する正極用接続板が配置され、ガイド３８ｂとリブ３８ｃの間に負極外部端子３２Ａ（Ｎ）及び，６２Ａ（Ｎ）に電気的に接続する正極用接続板が配置される。正極用接続板と負極用接続板は、図１６に示したガイド３８ａ、３８ｂ及びリブ３８ｃにより互いに平行に対面して設けられる。そのため、正極用接続板と負極用接続板との間の相互インダクタンスを低減することができる。
上述のように、第１実施形態に係る半導体装置３Ａでは、第１半導体モジュール２Ａの２つの半導体ユニット１（１ａ及び１ｂ）、並びに第２半導体モジュール２Ｂの２つの半導体ユニット１（１ｃ及び１ｄ）において、第１主固定端子７ａ及び第２主固定端子７ｂ間の電流経路における相互インダクタンスを低減することができる。
また、第１実施形態に係る半導体装置３Ａでは、第１及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂにおいて、正極連結部３１，６１’と負極連結部３２，６２’との間の相互インダクタンスも低減することができる。
また、第１実施形態に係る半導体装置３Ａでは、第１及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂの各々の正極外部端子３１Ａ（Ｐ）に電気的に接続される接続板と、第１及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂの各々の負極外部端子３２Ａ（Ｎ）に電気的に接続される接続板との間の相互インダクタンスも低減することができる。
さらに、第１実施形態に係る半導体装置３Ａでは、第１半導体モジュール２Ａと第２半導体モジュール２Ｂとの間の相互インダクタンス増加をキャンセルすることができる。
したがって、第１実施形態に係る半導体装置３Ａでは、正極外部端子３１Ａ（Ｐ），６１Ａ（Ｐ）に接続される接続板から負極外部端子３２Ａ（Ｎ），６２（Ｎ）に接続される接続板に至る各電流経路で、それぞれの寄生インダクタンスを低減することができると共に、互いに隣接する半導体モジュール間におけるインダクタンス増加をキャンセルすることができる。その結果、第１実施形態に係る半導体装置３Ａの全体の寄生インダクタンスを低減することができ、第１及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂのスイッチング動作時に印加されるサージ電圧を抑制することが可能となる。
図１７に示すように、第１半導体モジュール２Ａの制御外部端子３４は、制御端子連結配線４４を介して第１及び第２半導体ユニット１ａ，１ｂの各々の制御端子７ｃと電気的に接続されている。また、第１半導体モジュール２Ａの補助外部端子３５は、補助端子連結配線４５を介して第３及び第４半導体ユニット１ｃ，１ｄの各々の補助端子７ｄと電気的に接続されている。第１及び第２半導体ユニット１ａ，１ｂでは、樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側の第１端子配列と他方の短辺９ｂ側の第２端子配列との間に制御端子７ｃ及び補助端子７ｄが配置されている。そして、制御端子７ｃ及び制御外部端子３４を電気的に接続する制御端子連結配線４４と、補助端子７ｄ及び補助外部端子３５を電気的に接続する補助端子連結配線４５とが樹脂封止体９の厚さ方向（Ｚ方向）において互いに離間して対面するようにして引き回されている。したがって、第１半導体モジュール２Ａでは、上アームである第１半導体ユニット１ａと下アームである第２半導体ユニット１ｂとで制御端子連結配線４４及び補助端子連結配線４５の配線長を等長化し易く、上アームにおける制御端子連結配線４４と補助端子連結配線４５との間のインダクタンスと、下アームにおる制御端子連結配線４４と補助端子連結配線４５との間のインダクタンスとの差を小さくすることができる。
また、２半導体モジュール２Ｂにおいても、第１半導体モジュール２Ａと同様に、第３半導体ユニット１ｃ及び第４半導体ユニット１ｄトが第１半導体ユニット１ａ及び第２半導体ユニット１ｂと同様の端子配列となっており、そして、制御端子７ｃ及び制御外部端子３４を電気的に接続する制御端子連結配線４４と、補助端子７ｄ及び補助外部端子３５を電気的に接続する補助端子連結配線４５とが樹脂封止体９の厚さ方向（Ｚ方向）において互いに離間して対面するようにして引き回されている。したがって、第２半導体モジュール２Ｂにおいても、上アームにおける「制御端子連結配線４４−補助端子連結配線４５間」のインダクタンスと、下アームにおける「制御端子連結配線４４−補助端子連結配線４５間」のインダクタンスとの差を小さくすることができる。
図１８に、実施例としての第１実施形態に係る半導体装置３Ａと比較例としての従来の半導体装置について、インピーダンス測定器によりインピーダンス測定した結果を示す。図１８の「インダクタンス比率」は、正極外部端子（Ｐ）−負極外部端子（Ｎ）間を周波数１００Ｈｚで測定した比較例のインダクタンス値を１００として換算した比率である。
図１８に示すように、実施例では、正極外部端子（Ｐ）−負極外部端子（Ｎ）間のインダクタンスが比較例と比較して明らかに小さくなっている。
したがって、第１実施形態に係る第1及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂ並びに半導体装置３Ａにおいては、低インダクタンス化に有効であることが確かめられた。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る半導体装置３Ｂについて、図１９を用いて説明する。なお、図１９では、後述する正極連結部５１，５１’、負極連結部５２，５２’、出力連結部５３，５３’、中間連結部５３ａ，５３ａ’などを簡略化して示している。
図１９に示すように、第２実施形態に係る半導体装置３Ｂは、第３半導体モジュール２Ｃ及び第４半導体モジュール２Ｄを備えている。そして、第３半導体モジュール２Ｃは、第１実施形態に係る半導体ユニット１を第５半導体ユニット１ｅ及び第６半導体ユニット１ｆとして備えた２素子入り半導体モジュールであり、第５半導体ユニット１ｅを上アーム、第６半導体ユニット１ｆを下アームとする半波整流回路として使用可能である。また、第４半導体モジュール２Ｄも、第３半導体モジュール２Ｃと同様に、第１実施形態に係る半導体ユニット１を第７半導体ユニット１ｇ及び第８半導体ユニット１ｈとして備えた２素子入り半導体モジュールであり、第７半導体ユニット１ｇを下アーム、第８半導体ユニット１ｈを上アームとする半波整流回路として使用可能である。
第２実施形態に係る第３半導体モジュール２Ｃにおいて、第５及び第６半導体ユニット１ｅ，１ｆは、上アームである第５半導体ユニット１ｅの樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側と、下アームである第６半導体ユニット１ｆの樹脂封止体９の一方の短辺９ａ側とが互いに向かい合って配置されている。すなわち、第２実施形態に係る第３半導体モジュール２Ｃは、第５半導体ユニット１ｅの一方の短辺９ａ側の第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）と、第６半導体ユニット１ｆの一方の短辺９ａ側の第１端子配列（Ｄ−Ｓ−Ｄ）とが向かい合うユニット配置になっている。
そして、詳細に図示していないが、第３半導体モジュール２Ｃは、第５半導体ユニット１ｅの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ１，７ａ２）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に正極外部端子（Ｐ）が設けられた正極連結部５１を備えている。
また、第３半導体モジュール２Ｃは、第６半導体ユニット１ｆの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第２主回路端子７ｂ（７ｂ１）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に負極外部端子（Ｎ）が設けられた負極連結部５２を備えている。
また、第３半導体モジュール２Ｃは、第６半導体ユニット１ｆの第２端子配列（他方の短辺９ｂ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ３）に一端側が電気的にかつ機械的に接続され、他端側に出力外部端子（Ｕ）が設けられた出力連結部５３を備えている。
また、第３半導体モジュール２Ｃは、一端側が第５半導体ユニット１ｅの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第２主回路端子７ｂ１に電気的にかつ機械的に接続され、他端側が第６半導体ユニット１ｆの第１端子配列（一方の短辺９ａ側）の第１主回路端子７ａ（７ａ１，７ａ２）に電気的にかつ機械的に接続された中間連結部５３ａを備えている。
正極連結部５１は、第１実施形態の正極連結部３１と同様に、第５半導体ユニット１ｅの上面に平行に、第５半導体ユニット１ｅの第１端子配列側（一方の辺９ａ側）から第２端子配列側（他方の９ｂ側）に向かって延伸している。
負極連結部５２は、第１実施形態の負極連結部３２と同様に、正極連結部５１に平行に近接して配置され、第５半導体ユニット１ｅの第２端子配列側（他方の辺９ｂ側）に向かって延伸している。
出力連結部５３は、第１実施形態の出力連結部３３と同様に、第６半導体ユニット１ｆの第２端子配列側（他方の辺９ｂ側）において、樹脂封止体９から垂直方向（Ｚ方向）に向かって延伸している。
第２実施形態に係る第４半導体モジュール２Ｄにおいて、第７及び第８半導体ユニット１ｇ，１ｈは、下アームである第７半導体ユニット１ｇの樹脂封止体９の他方の短辺９ｂ側と、上アームである第８半導体ユニット１ｈの樹脂封止体９の他方の短辺９ｂ側とが互いに向かい合って配置されている。すなわち、第２実施形態に係る第４半導体モジュール２Ｄは、第７半導体ユニット１ｇの他方の短辺９ｂ側の第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）と、第８半導体ユニット１ｈの他方の短辺９ｂ側の第２端子配列（Ｓ−Ｄ−Ｓ）とが向かい合うユニット配置になっている。
そして、詳細に図示していないが、第４半導体モジュール２Ｄは、第８半導体ユニット１ｈの第２端子配列（他方の短辺９ｂ側）の第１主回路端子７ａ３に一端側が接続され、他端側に正極外部端子（Ｐ）が設けられた正極連結部５１’を備えている。
また、第４半導体モジュール２Ｄは、第７半導体ユニット１ｇの第２端子配列の第２主回路端子７ｂ２，７ｂ３に一端側が接続され、他端側に負極外部端子（Ｎ）が設けられた負極連結部５２’を備えている。
また、第４半導体モジュール２Ｄは、第８半導体ユニット１ｈの第１端子配列（短辺９ａ側）の第２主回路端子７ｂ１に一端側が接続され、他端側に出力外部端子（Ｕ）が設けられた出力連結部５３’を備えている。
また、第４半導体モジュール２Ｄは、第７半導体ユニット１ｇの第２端子配列（短辺９ｂ側）の第１主回路端子７ａ３、及び、第８半導体ユニット１ｈの第２端子配列（短辺９ｂ側）の第２主回路端子７ｂ２，７ｂ３に電気的に接続された中間連結部５３ａ’を備えている。
図示しない正極連結部は、第７半導体ユニット１ｇの上面に平行に、第８半導体ユニット１ｈの第２端子配列側（他方の短辺９ｂ側）から第７半導体ユニット１ｇの第１端子配列側（一方の短辺９ａ側）に向かって延伸している。
図示しない負極連結部は、正極連結部に平行に近接して配置され、第７半導体ユニット１ｇの第１端子配列側（一方の短辺９ａ側）に向かって延伸している。
出力連結部５３’は、第８半導体ユニット１ｈの第１端子配列側（一方の短辺９ａ側）において、樹脂封止体９から垂直方向（Ｚ方向）に向かって延伸している。
第８半導体ユニット１ｈの他方の短辺９ｂ側の近傍において、第７半導体ユニット１ｈの上方又は近辺に正極外部端子及び負極外部端子が近接して配置されている。このように、正極連結部５１’、負極連結部５２’及び出力連結部５３’を短縮することができる。
正極連結部５１’及び負極連結部５２’は、各々の主面が互いに離間して対面するように配置され、かつ各々の主面が第７半導体ユニット１ｇの上面（樹脂封止体９の上面）と平行に配置されている。
第２実施形態に係る半導体装置３Ｂは、第１実施形態に係る半導体装置３Ａと同様の等価回路になる。すなわち、図１５を参照すれば、図１５のＰ１端子、Ｎ１端子及びＵ１端子が、図１９の第３半導体モジュール２Ｃの正極外部端子、負極外部端子及び出力外部端子にそれぞれ対応する。図１５のＧ１端子及びＳ１ａ端子が、図１９に示す第３半導体モジュール２Ｃの制御外部端子及び補助外部端子にそれぞれ対応する。そして、第３半導体モジュール２Ｃの制御外部端子は、第３半導体モジュール２Ｃの第５及び第６半導体ユニット１ｅ，１ｆの各々の制御端子７ｃに電気的に接続されている。そして、第３半導体モジュール２Ｃの補助外部端子は、第３半導体モジュール２Ｃの第５及び第６半導体ユニット１ｅ，１ｆの各々の補助端子７ｄに電気的に接続されている。
また、図１５のＰ２端子、Ｎ２端子及びＵ２端子が、図１９の第４半導体モジュール２Ｄの正極外部端子、負極外部端子及び出力外部端子にそれぞれ対応する。図１５のＧ２端子及びＳ２ａ端子が、図１９に示す第４半導体モジュール２Ｄの制御外部端子及び補助外部端子にそれぞれ対応する。そして、第４半導体モジュール２Ｄの制御外部端子は、第４半導体モジュール２Ｄの第７及び第８半導体ユニット１ｇ，１ｈの各々の制御端子７ｃに電気的に接続されている。そして、第４半導体モジュール２Ｄの補助外部端子は、第４半導体モジュール２Ｄの第７及び第８半導体ユニット１ｇ，１ｈの各々の補助端子７ｄに電気的に接続されている。
第２実施形態に係る半導体装置３Ｂは、第１半導体モジュール２Ｃの上アームである第５半導体ユニット１ｅと、第４半導体モジュール２Ｄの下アームである第７半導体ユニット１ｇとが互いに隣り合い、かつ第３半導体モジュール２Ｃの下アームである第６半導体ユニット１ｆと、第４半導体モジュール２Ｄの上アームである第８半導体ユニット１ｈとが互いに隣り合うように配置されている。そして、第３半導体モジュール２Ｃでは、負極連結部の下方に正極連結部が互いに離間して対面している。一方、第４半導体モジュール２Ｄでは、正極連結部の下方に負極連結部が互いに離間して対面している。そして、第３半導体モジュール２Ｃの正極連結部と第４半導体モジュール２Ｄの負極連結部とが樹脂封止体９の短手方向において互いに隣り合い、第３半導体モジュール２Ｃの負極連結部と第４半導体モジュール２Ｄの正極連結部とが樹脂封止体９の短手方向（Ｙ方向）において互いに隣り合っている。そして、第３半導体モジュール２Ｃの正極連結部を流れる主回路電流の方向（図１４の矢印Ｐ１と同様）と第４半導体モジュール２Ｄの負極連結部を流れる主回路電流の方向（図１４の矢印Ｎ１と同様）とが相対的に逆向きになっている。また、第３半導体モジュール２Ｃの負極連結部を流れる主回路電流の方向（図１４の矢印Ｎ２と同様）と第４半導体モジュール２Ｄの正極連結部を流れる主回路電流の方向（図１４の矢印Ｐ２と同様）とが相対的に逆向きになっている。したがって、第２実施形態に係る半導体装置３Ｂでは、第３半導体モジュール２Ｃと第４半導体モジュール２Ｄとの間の寄生インダクタンス増加をキャンセルすることができる。
第２実施形態に係る半導体装置３Ｂは、図１６に示した半導体装置３Ａと同様に、正極外部端子、負極外部端子、出力外部端子、制御外部端子及び補助外部端子が露出するように、例えば樹脂からなる外装ケースに内蔵される。外装ケースは、複数の固定孔を有する支持板に支持されている。第３及び第４半導体モジュール２Ｃ，２Ｄは、ネジ等の固定部材によって支持板に固定されている。また、外装ケースの上面に、第３半導体モジュール２Ｃの正極外部端子から第４半導体モジュール２Ｄの正極外部端子と、第３半導体モジュール２Ｃの負極外部端子から第４半導体モジュール２Ｄの負極外部端子との間に延伸する接続板用のガイド及び接続板用のリブが、第１実施形態に係る半導体装置３Ａと同様に設けられている。正極外部端子及び負極外部端子にそれぞれ電気的に接続される現行のバスバー等の接続板を容易に接続することができる。例えば、ガイドとリブの間に各正極外部端子に電気的に接続する正極用接続板が配置され、ガイドとリブの間に各負極外部端子に電気的に接続する正極用接続板が配置される。正極用接続板と負極用接続板は、図１６に示した半導体装置３Ａと同様に、ガイド及びリブにより互いに平行に対面して設けられる。そのため、正極用接続板と負極用接続板との間の相互インダクタンスを低減することができる。
第２実施形態に係る第３及び第４半導体モジュール２Ｃ，２Ｄは、第１実施形態に係る半導体ユニット１を用いて半波整流回路を構築している。そして、第２実施形態に係る半導体装置３Ｂは、第３及び第４半導体モジュール２Ｃ，２Ｄで構築されている。したがって、第２実施形態に係る第３及び第４半導体モジュール２Ｃ，２Ｄにおいても第１実施形態に係る第１及び第２半導体モジュール２Ａ，２Ｂと同様の効果が得られる。また、第２実施形態に係る半導体装置３Ｂにおいても、第１実施形態に係る半導体装置３Ａと同様の効果が得られる。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、利便性の高い半導体ユニット１を提供することができる。また、全体の寄生インダクタンスの低減が可能な半導体モジュール及び半導体装置を提供することができる。
このように、上記の実施形態の開示の趣旨を理解すれば、当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が本発明に含まれ得ることが明らかとなろう。又、上記の実施形態及び各変形例において説明される各構成を任意に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の例示的説明から妥当な、特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
１ 半導体ユニット
１ａ 第１半導体ユニット
１ｂ 第２半導体ユニット
１ｃ 第３半導体ユニット
１ｄ 第４半導体ユニット
２Ａ 第１半導体モジュール
２Ｂ 第２半導体モジュール
２Ｃ 第３半導体モジュール
２Ｄ 第４半導体モジュール
３Ａ，３Ｂ 半導体装置
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ，３ｉ，３ｊ トランジスタチップ（半導体チップ）
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ ダイオードチップ
５ａ 第１導電ポスト
５ｂ 第２導電ポスト
５ｃ 第３導電ポスト
５ｄ 第４導電ポスト
５ｅ 第５導電ポスト
５ｆ 第６導電ポスト
７ａ，７ａ１，７ａ２，７ａ３ 第１主回路端子
７ｂ，７ｂ１，７ｂ２，７ｂ３ 第２主回路端子
７ｃ 制御端子
７ｄ 補助端子
９ 樹脂封止体
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 辺
１０ 絶縁回路基板
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 辺
１１ 絶縁板
１２ａ 第１導体層
１２ｂ 第２導体層
１２ｃ１，１２ｃ２ 第３導体層
１３ 第４導体層
１７ａ１，１７ａ２，１７ａ３ 凹部
１７ｂ１，１７ｂ２，１７ｂ３ 凹部
１７ｃ，１７ｄ 凹部
２０ 配線基板
２１ａ，２１ｂ 絶縁基板
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 配線層
２２ｃ１ ゲート配線
２２ｃ２ 補助ソース配線
３１，３１’ 正極連結部
３１Ａ 正極外部端子（Ｐ）
３２ ３２’負極連結部
３２Ａ 負極外部端子（Ｎ）
３３，３３’ 出力連結部
３３ａ，３３ａ’ 中間連結部
３３Ａ 出力外部端子（Ｕ）
３４ 制御外部端子
３５ 補助外部端子
４４ 制御端子連結配線
４５ 補助端子連結配線
５１，５１’ 正極連結部
５２，５２’ 負極連結部
５３，５３’ 出力連結部
５３ａ，５３ａ’ 中間連結部
６１，６１’ 正極連結部
６１Ａ 正極外部端子（Ｐ）
６２ ６２’負極連結部
６２Ａ 負極外部端子（Ｎ）
Ｔｒ スイッチング素子
Ｄｉ 整流素子
Ｄ ドレイン電極
Ｓ ソース電極
Ｇ ゲート電極
Ｓａ 補助ソース電極

Claims (14)

  1. 第１主電極及び第２主電極を有するトランジスタチップと、
    前記トランジスタチップの前記第１主電極と電気的に接続された第１主回路端子と、
    前記トランジスタチップの前記第２主電極と電気的に接続された第２主回路端子と、
    前記トランジスタチップ、前記第１及び第２主回路端子を、前記第１及び第２主回路端子の各々の一部を除いて封止し、一方向において互いに反対側に位置する２つの辺を有する封止体と、を備え、
    前記第１主回路端子は、前記封止体の前記２つの辺のうちの一方の辺の両隅部及び他方の辺の中央部にそれぞれ配置され、
    前記第２主回路端子は、前記封止体の前記一方の辺の中央部及び前記他方の辺の両隅部にそれぞれ配置されていることを特徴とする半導体ユニット。
  2. 互いに反対側に位置する２つの面のうちの一方の面に前記第１主電極、他方の面に前記第２主電極が設けられた複数の前記トランジスタチップと、
    前記複数のトランジスタチップの各々の前記第１主電極と電気的に接続され、前記封止体の前記一方の辺と同一側の一方の辺の両隅部、及び前記封止体の前記他方の辺と同一側の他方の辺の突出した中央部が前記一方向に沿って突出する第１導体層と、
    前記第１導体層の前記一方の辺の突出した両隅部の間に配置された第２導体層と、
    前記第１導体層の前記他方の辺の突出した中央部を挟むようにして当該中央部の両側にそれぞれ配置された第３導体層と、
    前記複数のトランジスタチップの前記第２主電極側に配置され、前記複数のトランジスタチップの前記第２主電極、前記第２及び第３導体層と電気的に接続された配線層を有する配線基板と、を更に備え、
    前記封止体の前記一方の辺の両端部及び前記他方の辺の中央部にそれぞれ配置された前記第１主回路端子は、前記第１導体層を介して前記複数のトランジスタチップの前記第１主電極と電気的に接続され、
    前記封止体の前記一方の辺の中央部に配置された前記第２主回路端子は、前記第２導体層及び前記配線層を介して前記トランジスタチップの前記第２主電極と電気的に接続され、
    前記封止体の前記他方の辺の両隅部に配置された前記第２主回路端子は、前記第３導体層及び前記配線層を介して前記トランジスタチップの前記第２主電極と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体ユニット。
  3. 前記複数のトランジスタチップは、前記一方向に沿う複数の列で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体ユニット。
  4. 前記第２導体層及び第３導体層は、前記複数のトランジスタチップのそれぞれの列の延長線上において前記配線層と導電接続されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体ユニット。
  5. 前記複数のトランジスタチップの前記第２主電極と前記配線層とを接続する第１導電ポストと、
    前記第２導体層と前記配線層とを接続する第２導電ポストと、
    前記第３導体層と前記配線層とを接続する第３導電ポストと、
    を更に備えていることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載の半導体ユニット。
  6. 前記トランジスタチップの列の間に列状に配置され、前記トランジスタチップと電気的に逆並列に接続された複数のダイオードチップを更に備えていることを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の半導体ユニット。
  7. 請求項１から６の何れか一項に記載の半導体ユニットを第１半導体ユニット及び第２半導体ユニットとして２つ備え、
    前記第１及び第２半導体ユニットは、前記第１半導体ユニットの前記封止体の前記一方の辺側と、前記第２半導体ユニットの前記封止体の前記他方の辺側とが互いに向かい合って配置され、
    更に、前記第１半導体ユニットの前記封止体の前記一方の辺側に配置された前記第１主回路端子に一端側が接続され、他端側に正極外部端子が設けられた正極連結部と、
    前記第２半導体ユニットの前記封止体の前記他方の辺側に配置された前記第２主回路端子に一端側が接続され、他端側に負極外部端子が設けられた負極連結部と、
    前記第２半導体ユニットの前記封止体の前記一方の辺側に配置された前記第１主回路端子に一端側が接続され、他端側に出力外部端子が設けられた出力連結部と、
    前記第１半導体ユニットの前記封止体の前記一方の辺側に配置された前記第２主回路端子、及び前記第２半導体ユニットの前記封止体の前記他方の辺側に配置された前記第１主回路端子に接続された中間連結部と、
    を備えていることを特徴とする半導体モジュール。
  8. 前記正極連結部と前記負極連結部とが、互いに離間して対面するように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体モジュール。
  9. 請求項１から６の何れか一項に記載の半導体ユニットを第３半導体ユニット及び第４半導体ユニットとして２つ備え、
    前記第３及び第４半導体ユニットは、前記第３半導体ユニットの前記封止体の前記他方の辺側と、第４半導体ユニットの前記封止体の前記一方の辺側とが互いに向かい合うようにして配置され、
    更に、前記第４半導体ユニットの前記封止体の前記一方の辺側に配置された前記第１主回路端子に一端側が接続され、他端側に正極外部端子が設けられた正極連結部と、
    前記第３半導体ユニットの前記封止体の前記他方の辺側に配置された前記第２主回路端子に一端側が接続され、他端側に負極外部端子が設けられた負極連結部と、
    前記第４半導体ユニットの前記封止体の前記他方の辺側に配置された前記第２主回路端子に一端側が接続され、他端側に出力外部端子が設けられた出力連結部と、
    前記第３半導体ユニットの前記封止体の前記他方の辺側に配置された前記第１主回路端子、及び、前記第４半導体ユニットの前記封止体の前記一方の辺側に配置された前記第２主回路端子に電気的に接続された中間連結部と、
    を備えていることを特徴とする半導体モジュール。
  10. 前記正極連結部と前記負極連結部とが、互いに離間して対面するように配置されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体モジュール。
  11. 請求項１から６の何れか一項に記載の半導体ユニットを第５半導体ユニット及び第６半導体ユニットとして２つ備え、
    前記第５半導体ユニット及び前記第６半導体ユニットは、前記第５半導体ユニットの前記封止体の一方の辺側と前記第６半導体ユニットの前記封止体の一方の辺側とが互いに向かい合うようにして配置されていることを特徴とする半導体モジュール。
  12. 請求項１から６の何れか一項に記載の半導体ユニットを第７半導体ユニット及び第８半導体ユニットとして２つ備え、
    前記第７半導体ユニット及び前記第８半導体ユニットは、前記第７半導体ユニットの前記封止体の他方の辺側と前記第８半導体ユニットの前記封止体の他方の辺側とが互いに向かい合うようにして配置されていることを特徴とする半導体モジュール。
  13. 請求項７又は８に記載の半導体モジュールを第１半導体モジュールとし、請求項９又は１０に記載の半導体モジュールを第２半導体モジュールとして備え、
    前記第１半導体モジュール及び前記第２半導体モジュールは、前記第１半導体モジュールの前記第１半導体ユニットと前記第２半導体モジュールの前記第３半導体ユニットとが隣り合い、前記第１半導体モジュールの前記第２半導体ユニットと前記第２半導体モジュールの前記第４半導体ユニットとが隣り合うようにして配置されていることを特徴とする半導体装置。
  14. 請求項１１に記載の半導体モジュールを第３半導体モジュールとし、請求項１２に記載の半導体モジュールを第４半導体モジュールとして備え、
    前記第３半導体ジュール及び前記第４半導体モジュールは、前記第３半導体モジュールの前記第５半導体ユニットと前記第４半導体モジュールの前記第７半導体ユニットとが隣り合い、前記第３半導体モジュールの前記第６半導体ユニットと前記第４半導体モジュールの第８半導体ユニットとが隣り合うようにして配置されていることを特徴とする半導体装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7072698B1 (ja) * 2021-03-26 2022-05-20 三菱電機株式会社 降圧コンバータ
JP2022154937A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 株式会社デンソー 回路基板内に電気部品を内蔵する半導体装置
CN218160360U (zh) * 2022-09-28 2022-12-27 采埃孚股份公司 一种半桥功率器件及半桥功率模组

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0397257A (ja) * 1989-09-11 1991-04-23 Toshiba Corp 大電力半導体装置
JP2001168278A (ja) * 1999-12-09 2001-06-22 Toshiba Corp パワー半導体モジュール及び電力変換装置
WO2013118415A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 富士電機株式会社 半導体装置
WO2014061211A1 (ja) * 2012-10-15 2014-04-24 富士電機株式会社 半導体装置
JP2016197932A (ja) * 2015-04-02 2016-11-24 富士電機株式会社 半導体装置
JP2017011305A (ja) * 2012-03-01 2017-01-12 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール及び電力変換装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3097257B2 (ja) 1991-12-27 2000-10-10 カシオ計算機株式会社 電子装置及び電子装置と接続用基板との接続方法
US5956231A (en) 1994-10-07 1999-09-21 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having power semiconductor elements
JP4640213B2 (ja) 2006-02-28 2011-03-02 三菱電機株式会社 電力半導体装置及びそれを使用したインバータブリッジモジュール
WO2011083737A1 (ja) 2010-01-05 2011-07-14 富士電機システムズ株式会社 半導体装置用ユニットおよび半導体装置
JP5644440B2 (ja) 2010-12-03 2014-12-24 富士電機株式会社 パワー半導体モジュール
JP5854147B2 (ja) 2012-08-24 2016-02-09 三菱電機株式会社 半導体装置
CN105103289B (zh) * 2013-05-16 2018-08-24 富士电机株式会社 半导体装置
JP6171586B2 (ja) 2013-06-04 2017-08-02 富士電機株式会社 半導体装置
JP6056971B2 (ja) 2013-06-24 2017-01-11 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP6354283B2 (ja) 2014-04-22 2018-07-11 日産自動車株式会社 半導体モジュール及び半導体装置
JP6288769B2 (ja) 2014-05-07 2018-03-07 株式会社日立製作所 半導体パワーモジュール、電力変換装置、およびこれを用いた移動体
JP6672908B2 (ja) * 2016-03-10 2020-03-25 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP7172326B2 (ja) 2018-09-14 2022-11-16 富士電機株式会社 半導体ユニット、半導体モジュール及び半導体装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0397257A (ja) * 1989-09-11 1991-04-23 Toshiba Corp 大電力半導体装置
JP2001168278A (ja) * 1999-12-09 2001-06-22 Toshiba Corp パワー半導体モジュール及び電力変換装置
WO2013118415A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 富士電機株式会社 半導体装置
JP2017011305A (ja) * 2012-03-01 2017-01-12 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール及び電力変換装置
WO2014061211A1 (ja) * 2012-10-15 2014-04-24 富士電機株式会社 半導体装置
JP2016197932A (ja) * 2015-04-02 2016-11-24 富士電機株式会社 半導体装置

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