JP2021086933A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】温度検出素子による半導体素子の温度の検出精度を向上させること。【解決手段】半導体装置1は、電気絶縁性を有する絶縁層15と、絶縁層15よりも上に形成された導電性の第1上アーム搭載層21UAと、第1上アーム搭載層21UAに搭載された第1半導体素子30Uと、第1半導体素子30Uの温度を検出する温度検出素子50と、を備えている。温度検出素子50は、絶縁層15上に配置されている。【選択図】図27

Description

本開示は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の一例として、並列に接続された複数の第1半導体素子と、並列に接続された複数の第2半導体素子とが直列に接続されたスイッチング回路を構成する半導体装置が知られている(例えば特許文献1参照)。このような半導体装置には、装置内部の温度を検出するための温度検出素子が搭載されている。温度検出素子は、一対の導体層上に配置されている。一対の導体層は、ワイヤによって温度検出端子に接続されている。これにより、温度検出素子が検出した情報を半導体装置の外部に取り出すことができる。
特開2016−35970号公報
ところで、温度検出素子は、半導体素子が搭載された導体層とは分離された一対の導体層上に配置されている。これにより、半導体素子の熱が温度検出素子に効率的に伝達されないおそれがある。このため、温度検出素子による半導体素子の温度検出精度の向上に改善の余地がある。
本開示の目的は、温度検出素子による半導体素子の温度の検出精度を向上させることができる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決する半導体装置は、電気絶縁性を有する絶縁層と、前記絶縁層よりも上に形成された導電性の搭載層と、前記搭載層に搭載された半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出する温度検出素子と、を備え、前記温度検出素子は、前記絶縁層上に配置されている。
この構成によれば、温度検出素子が絶縁層上に配置されることによって、温度検出素子が一対の導体層上に配置された構成と比較して、半導体素子と温度検出素子との間の伝熱経路が短くなる。これにより、半導体素子の熱が温度検出素子に効率的に伝達できる。したがって、温度検出素子による半導体素子の温度の検出精度を向上させることができる。
上記課題を解決する半導体装置の製造方法は、電気絶縁性を有する絶縁層と、前記絶縁層よりも上に形成された導電性の搭載層と、前記搭載層に搭載された半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出する温度検出素子と、を備える半導体装置の製造方法であって、前記絶縁層上に前記温度検出素子を配置する配置工程を備える。
この構成によれば、温度検出素子が絶縁層上に配置されることによって、温度検出素子が一対の導体層上に配置された構成と比較して、半導体素子と温度検出素子との間の伝熱経路が短くなる。これにより、半導体素子の熱が温度検出素子に効率的に伝達できる。したがって、温度検出素子による半導体素子の温度の検出精度を向上させることができる。
上記半導体装置及び半導体装置の製造方法によれば、温度検出素子による半導体素子の温度の検出精度を向上させることができる。
半導体装置の一実施形態の斜視図。 図1の半導体装置の平面図。 図1の半導体装置の側面図。 図1の半導体装置について、図3とは異なる方向からみた側面図。 図1の半導体装置について、図3および図4とは異なる方向からみた側面図。 図1の半導体装置の底面図。 図1の半導体装置の内部構造を示す平面図。 図1の半導体装置の回路構成を示す回路図。 図7の9−9線の断面図。 図7の一部の拡大図。 図7の一部の拡大図。 図7の一部の拡大図。 図7の一部の拡大図。 図7の一部の拡大図。 半導体装置における第1半導体素子およびその周辺の拡大図。 半導体装置における第2半導体素子およびその周辺の拡大図。 図7の17−17線の端面図。 図15の18−18線の端面図。 図18の一部の拡大図。 半導体装置の製造方法の一工程の一例を示す説明図。 半導体装置の製造方法の一工程の一例を示す説明図。 半導体装置の製造方法の一工程の一例を示す説明図。 半導体装置の製造方法の一工程の一例を示す説明図。 半導体装置の製造方法の一工程の一例を示す説明図。 半導体装置の製造方法の一工程の一例を示す説明図。 比較例の半導体装置について、基板、温度検出素子および第1半導体素子の端面図。 実施形態の半導体装置について、基板、温度検出素子および第1半導体素子の端面図。 変更例の半導体装置の内部構造の一部を示す平面図。 変更例の半導体装置の内部構造の一部を示す平面図。 変更例の半導体装置の内部構造の一部を示す平面図。 変更例の半導体装置の内部構造を示す平面図。 図31の温度検出素子およびその周辺の拡大図。 変更例の半導体装置の内部構造を示す平面図。 図33の温度検出素子およびその周辺の拡大図。 変更例の半導体装置について、基板、温度検出素子および第1半導体素子の断面図。
以下、半導体装置および半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための構成や方法を例示するものであり、各構成部品の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに限定するものではない。以下の実施形態は、種々の変更を加えることができる。
(半導体装置の構成)
図1〜図19を参照して、本実施形態の半導体装置1の構成について説明する。
図1〜図6は、半導体装置1の外観形状を示している。図7は、半導体装置1の内部構造を示している。図7以降の図面において、説明の便宜上、図9以外は封止樹脂90を省略して示している。また図17では、説明の便宜上、ケース110および端子60を省略して示している。
本開示において、「AがBよりも上に形成されている」とは、特段の断りのない限り、AがB上に直接形成されている構成と、AとBとの間に設けられた介在物を介して、AがBよりも上に形成されている構成とを含む。
図1〜図7に示すように、半導体装置1は、基板10、半導体素子30、ダイオード40、温度検出素子50、端子60、封止樹脂90(図9参照)、放熱板100、およびこれらを収容するケース110を主に備えている。半導体装置1は、たとえば300A以上1000A以下の電流を供給可能に構成されている。図1〜図7および図9に示すとおり、基板10、半導体素子30、ダイオード40、温度検出素子50および封止樹脂90はそれぞれ放熱板100およびケース110によって収容されており、外部に露出していない。一方、端子60は、一部がケース110の外部に露出または突出した状態でケース110に収容されている。
図1、図2および図7に示すように、基板10の厚さ方向から視た半導体装置1の形状は長辺および短辺を有する略矩形状である。以降の説明において、便宜上、基板10の厚さ方向をz方向とし、z方向に直交する方向のうち互いに直交する2方向をそれぞれx方向およびy方向とする。本実施形態では、z方向から視て、半導体装置1の長辺方向をx方向とし、短辺方向をy方向とする。
次に、半導体装置1の概略構成について説明する。
図9に示すように、基板10は、放熱板100に取り付けられている。基板10は、放熱板100によって支持されているともいえる。図7に示すように、基板10には、複数の半導体素子30および複数のダイオード40が搭載されている。複数の半導体素子30は、複数の第1半導体素子30Uおよび複数の第2半導体素子30Lを有している。複数の第1半導体素子30Uは、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。複数の第2半導体素子30Lは、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。複数の第1半導体素子30Uおよび複数の第2半導体素子30Lは、y方向において離間している。ダイオード40は、複数の第1半導体素子30Uおよび複数の第2半導体素子30Lに個別に対応して設けられている。ダイオード40の数は、複数の第1半導体素子30Uの数と複数の第2半導体素子30Lの数との合計と同じである。複数の第1半導体素子30Uに対応するダイオード40は、第2半導体素子30Lよりも第1半導体素子30Uの近くに配置されている。これらダイオード40は、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配列されている。複数の第2半導体素子30Lに対応するダイオード40は、第1半導体素子30Uよりも第2半導体素子30Lの近くに配置されている。これらダイオード40は、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配列されている。図7に示すとおり、本実施形態では、半導体装置1は、8個の第1半導体素子30Uおよび8個の第2半導体素子30Lと、8個の第1半導体素子30Uに対応する8個のダイオード40および8個の第2半導体素子30Lに対応する8個のダイオード40と、を有している。
本実施形態では、第1半導体素子30Uおよび第2半導体素子30Lは同じ構成の半導体素子が用いられている。各半導体素子30U,30Lは、スイッチング素子として用いられている。各半導体素子30U,30Lは、たとえばSi(シリコン)、SiC(炭化シリコン)、または、GaN(窒化ガリウム)やGaAs(ヒ化ガリウム)、あるいはGa(酸化ガリウム)などからなるトランジスタが用いられる。各半導体素子30U,30LがSiCからなる場合にはスイッチングの高速化に適している。本実施形態では、各半導体素子30U,30Lは、SiCからなるNチャネル型のMOSFETが用いられている。また本実施形態の各半導体素子30U,30Lの降伏電圧は、1200V以上である。各半導体素子30U,30Lの厚さ(各半導体素子30U,30Lのz方向の寸法)は、400μm以下であり、より好ましくは150μm以下である。
なお、各半導体素子30U,30Lは、MOSFETに限定されず、MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor FET)を含む電界効果トランジスタ、またはIGBTを含むバイポーラトランジスタなどのトランジスタであってもよい。また各半導体素子30U,30Lは、Nチャネル型のMOSFETに代えて、Pチャネル型のMOSFETであってもよい。
このような半導体装置1の回路構成を図8に示す。図8に示すように、複数の第1半導体素子30Uからなる半導体素子群を第1半導体素子群30UTとし、複数の第2半導体素子30Lからなる半導体素子群を第2半導体素子群30LTとする。第1半導体素子群30UTに対応する複数のダイオード40からなるダイオード群をダイオード群40UTとし、第2半導体素子群30LTに対応する複数のダイオード40からなるダイオード群をダイオード群40LTとする。なお、説明の便宜上、図8では、第1半導体素子群30UTとして1個の第1半導体素子30Uを示し、第2半導体素子群30LTとして1個の半導体素子30Lを示し、ダイオード群40UTとして1個のダイオード40を示し、ダイオード群40LTとして1個のダイオード40を示している。
図8に示すように、各半導体素子30U,30Lは、第1駆動電極の一例であるドレイン電極31と、第2駆動電極の一例であるソース電極32と、制御電極の一例であるゲート電極33と、を有している。また各半導体素子30U,30Lは、ボディダイオード34を有している。第1半導体素子30Uのゲート電極33は第1半導体素子30Uに供給される電圧を制御し、第2半導体素子30Lのゲート電極33は第2半導体素子30Lに供給される電圧を制御する。また、図8では図示されていないが、第1半導体素子群30UTの複数の第1半導体素子30Uは互いに並列接続されている。換言すると、複数の第1半導体素子30Uのドレイン電極31は互いに電気的に接続されており、複数の第1半導体素子30Uのソース電極32は互いに電気的に接続されている。また第2半導体素子群30LTの複数の第2半導体素子30Lは互いに並列接続されている。換言すると、複数の第2半導体素子30Lのドレイン電極31は互いに電気的に接続されており、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32は互いに電気的に接続されている。
ダイオード群40UTは、複数の第1半導体素子30Uのそれぞれにダイオード40が逆並列に接続された構成である。詳細には、ダイオード40のカソード電極41が第1半導体素子30Uのドレイン電極31に接続されており、ダイオード40のアノード電極42が第1半導体素子30Uのソース電極32に接続されている。
ダイオード群40LTは、複数の第2半導体素子30Lのそれぞれにダイオード40が逆並列に接続された構成である。詳細には、ダイオード40のカソード電極41が第2半導体素子30Lのドレイン電極31に接続されており、ダイオード40のアノード電極42が第2半導体素子30Lのソース電極32に接続されている。
第1半導体素子群30UTと第2半導体素子群30LTとは互いに直列接続されている。より詳細には、第1半導体素子群30UTの各第1半導体素子30Uのソース電極32は、第2半導体素子群30LTの各第2半導体素子30Lのドレイン電極31と電気的に接続されている。このように、本実施形態では、半導体装置1は、ハーフブリッジ型のスイッチング回路を構成している。第1半導体素子群30UTはスイッチング回路のうち上アームを構成しており、第2半導体素子群30LTはスイッチング回路のうち下アームを構成している。また第1半導体素子30Uに逆並列に接続されたダイオード40は第1半導体素子30Uを保護する保護素子として構成されており、第2半導体素子30Lに逆並列に接続されたダイオード40は第2半導体素子30Lを保護する保護素子として構成されている。
図1〜図5、図7および図8に示すように、端子60は、半導体装置1の半導体素子30等の内部の部品と外部(たとえば配線基板)とを電気的に接続するための部品である。端子60は、入力端子61A,61B、出力端子62A,62B、上アーム制御端子63、上アーム検出端子64、下アーム制御端子65、下アーム検出端子66、電源電流端子67および温度検出端子68を有している。なお、温度検出端子68は、半導体素子30と電気的に接続されていないため、図8では省略している。
図8に示すように、入力端子61Aは、第1半導体素子群30UTの各第1半導体素子30Uのドレイン電極31に電気的に接続されている。入力端子61Bは、第2半導体素子群30LTの各第2半導体素子30Lのソース電極32に電気的に接続されている。出力端子62A,62Bは、各第1半導体素子30Uのソース電極32と各第2半導体素子30Lのドレイン電極31との間のノードN1に電気的に接続されている。
上アーム制御端子63は、各第1半導体素子30Uのスイッチング動作を制御するための端子であり、各第1半導体素子30Uのゲート電極33に電気的に接続されている。上アーム検出端子64は、各第1半導体素子30Uのソース電極32を半導体装置1の外部に引き出すための端子であり、各第1半導体素子30Uのソース電極32に電気的に接続されている。
下アーム制御端子65は、各第2半導体素子30Lのスイッチング動作を制御するための端子であり、各第2半導体素子30Lのゲート電極33に電気的に接続されている。下アーム検出端子66は、各第2半導体素子30Lのソース電極32を半導体装置1の外部に引き出すための端子であり、各第2半導体素子30Lのソース電極32に電気的に接続されている。
電源電流端子67は、各第1半導体素子30Uのドレイン電極31を半導体装置1の外部に引き出すための端子であって、第1半導体素子群30UTに供給される電流を検出するための端子である。電源電流端子67は、各第1半導体素子30Uのドレイン電極31と入力端子61Aとの間のノードN2に電気的に接続されている。電源電流端子67は、各第1半導体素子30Uに逆並列に接続された各ダイオード40のカソード電極41と入力端子61Aとの間のノードに電気的に接続されているともいえる。
各制御端子63,65、各検出端子64,66および電源電流端子67は、半導体装置1の外部に設けられた制御回路(図示略)に電気的に接続される。制御回路は、上アーム制御端子63および上アーム検出端子64を介して各第1半導体素子30Uのゲート電極33とソース電極32との間にゲート電圧を供給する。また、制御回路は、下アーム制御端子65および下アーム検出端子66を介して各第2半導体素子30Lのゲート電極33とソース電極32との間にゲート電圧を供給する。
図1〜図3および図7に示すように、温度検出端子68は、各第1半導体素子30Uの温度を検出するための端子である。温度検出端子68は、2種類の端子として第1温度検出端子68Aおよび第2温度検出端子68Bを有する。第1温度検出端子68Aの数は、1個である。第2温度検出端子68Bは、第1半導体素子30Uの数と同じである。本実施形態では、第1半導体素子30Uが8個であるため、第2温度検出端子68Bは8個である。
図1および図2に示すように、入力端子61A,61B、出力端子62A,62B、各制御端子63,65、各検出端子64,66、電源電流端子67および温度検出端子68はそれぞれ、ケース110に設けられている。
図1、図2および図7に示すように、ケース110は、z方向から視て、基板10を取り囲む枠状に形成されている。ケース110は、たとえばPPS(ポリフェニレンサルファイド)などの電気絶縁性を有し、かつ耐熱性に優れた合成樹脂からなる。ケース110は、一対の側壁111A,111B、一対の端子台座112A,112B、複数の取付部113、電源端子台114および出力端子台115を備えている。本実施形態では、一対の側壁111A,111B、一対の端子台座112A,112B、複数の取付部113、電源端子台114および出力端子台115は一体に形成されている。
図2、図6および図7に示すように、z方向から視て、一対の側壁111A,111Bは、y方向において互いに離間して配置されており、基板10をy方向から挟んでいる。各側壁111A,111Bは、x方向に沿って延びている。また図3〜図5に示すように、y方向から視て、各側壁111A,111Bは、z方向に延びている。
図2および図7に示すように、側壁111Aには、互いにx方向に離間した状態で上アーム制御端子63、上アーム検出端子64、電源電流端子67および温度検出端子68が設けられている。側壁111Aの内部には、上アーム制御端子63、上アーム検出端子64、電源電流端子67および温度検出端子68のそれぞれの一部が配置されている。これにより、上アーム制御端子63、上アーム検出端子64、電源電流端子67および温度検出端子68はそれぞれ、側壁111Aによって支持されている。図1および図3に示すように、上アーム制御端子63、上アーム検出端子64、電源電流端子67および温度検出端子68はそれぞれ、z方向において側壁111Aから突出している。
図2および図7に示すように、側壁111Bには、互いにx方向に離間した状態で下アーム制御端子65および下アーム検出端子66が設けられている。側壁111Bの内部には、下アーム制御端子65および下アーム検出端子66のそれぞれの一部が配置されている。これにより、下アーム制御端子65および下アーム検出端子66はそれぞれ、側壁111Bによって支持されている。図1および図3に示すように、下アーム制御端子65および下アーム検出端子66はそれぞれ、z方向において側壁111Bから突出している。
図7に示すように、一対の端子台座112A,112Bは、x方向において互いに離間して配置されており、x方向から基板10を挟んでいる。各端子台座112A,112Bは、y方向に沿って延びている。端子台座112Aは一対の側壁111A,111Bのx方向の両端部のうち一方同士を接続しており、端子台座112Bは一対の側壁111A,111Bのx方向の両端部のうち他方同士を接続している。このように、一対の側壁111A,111Bおよび一対の端子台座112A,112Bによって、基板10を取り囲む枠体を構成している。端子台座112Aには、その端子台座112Aからx方向の外方に向けて突出する電源端子台114が繋がっている。端子台座112Bには、その端子台座112Bからx方向の外方に向けて突出する出力端子台115が繋がっている。
図2、図4および図7に示すように、電源端子台114は、第1端子台114Aおよび第2端子台114Bを有している。第1端子台114Aおよび第2端子台114Bは、x方向において互いに揃った状態でy方向において互いに離間して配列されている。第1端子台114Aには、入力端子61Aの一部が設けられている。第1端子台114Aは、入力端子61Aの一部を支持している。第2端子台114Bには、入力端子61Bの一部が設けられている。第2端子台114Bは、入力端子61Bの一部を支持している。図7および図9に示すように、第1端子台114Aの一部には、ナット114Nが設けられている。また図7に示すように、第1端子台114Aと同様に、第2端子台114Bにもナット114Nが設けられている。入力端子61A,61Bには、ナット114Nと締結するボルトを挿通するための貫通孔61aが設けられている。入力端子61A,61Bと電気的に接続するための第1外部端子(図示略)がボルトによって入力端子61A,61Bに接触した状態で各端子台114A,114Bに固定される。
図2、図5および図7に示すように、出力端子台115は、第1端子台115Aおよび第2端子台115Bを有している。第1端子台115Aおよび第2端子台115Bは、x方向において互いに揃った状態でy方向において互いに離間して配列されている。第1端子台115Aには、出力端子62Aの一部が設けられている。第1端子台115Aは、出力端子62Aの一部を支持している。第2端子台115Bには、出力端子62Bの一部が設けられている。第2端子台115Bは、出力端子62Bの一部を支持している。図7および図9に示すように、第1端子台115Aの内部にはナット115Nが設けられている。また、図7に示すように、第1端子台115Aと同様に、第2端子台115Bの内部にもナット115Nが設けられている。出力端子62A,62Bには、ナット115Nと締結するボルトを挿通するための貫通孔62aが設けられている。出力端子62A,62Bと電気的に接続するための第2外部端子(図示略)がボルトによって出力端子62A,62Bに接触した状態で各端子台115A,115Bに固定される。
図2および図7に示すように、複数の取付部113は、z方向から視て、ケース110の四隅に設けられている。各取付部113には、取付部113をz方向に貫通する取付孔113aが設けられている。
図3および図6に示すように、ケース110には、一対の側壁111A,111Bおよび一対の端子台座112A,112Bによって形成された枠体のz方向において貫通する開口部のz方向の一端を塞ぐように放熱板100が取り付けられている。本実施形態では、放熱板100は、一対の側壁111A,111Bおよび一対の端子台座112A,112Bに取り付けられている。放熱板100は、たとえばCuまたはCu合金から構成されている。この場合、放熱板100を構成する金属板の表面には、Ni(ニッケル)めっきが施されてもよい。
図9に示すように、放熱板100は、z方向において互いに反対側を向く放熱主面100sおよび放熱裏面100rを有している。放熱裏面100rは、半導体装置1の外部に露出している。図6に示すように、z方向から視て、放熱板100の四隅には、放熱板100をz方向に貫通する支持孔101が設けられている。支持孔101は、ケース110の複数の取付孔113a(図2参照)と対応している。複数の取付孔113aおよび支持孔101にピンなどの締結部材を嵌め込むことによって放熱板100はケース110に支持される。
図1および図2に示すように、ケース110は、天板116を備えている。天板116は、一対の側壁111A,111Bおよび一対の端子台座112A,112Bによって形成された枠体のz方向において貫通する開口部のz方向の他端を塞ぐように一対の側壁111A,111Bに取り付けられている。このように、天板116は、放熱板100、一対の側壁111A,111Bおよび一対の端子台座112A,112Bによって形成された半導体装置1の内部領域を塞いでいる。天板116は、z方向において放熱板100および基板10に対して離間した状態で一対の側壁111A,111Bに支持されている。図9に示すように、基板10と天板116との間には封止樹脂90が充填されている。
次に、図7および図9〜図19を参照して、半導体装置1の内部領域の詳細な構成について説明する。なお、温度検出素子50およびこの素子に電気的に接続される導体層や端子の詳細な構成については後で説明する。
図7および図9に示すように、半導体装置1の内部領域は、ケース110の一対の側壁111A,111Bおよび一対の端子台座112A,112Bによって囲まれた開口領域であり、放熱板100によって開口領域のz方向の一端が塞がれている領域である。この内部領域には、基板10、半導体素子30、ダイオード40、温度検出素子50および封止樹脂90が収容されている。図9に示すように、封止樹脂90は、電気絶縁性を有する樹脂材料からなり、基板10、半導体素子30、ダイオード40および温度検出素子50を封止するように内部領域に充填されている。
基板10は、放熱板100の放熱主面100sにたとえばAg(銀)ペーストやはんだなどの導電性接合材によって接合されている。すなわち、基板10の基板裏面10rと放熱板100の放熱主面100sとの間には接合層17が形成されている。なお、基板10と放熱板100とを接合するための接合材としては、Agペーストやはんだなどの導電性接合材に限られず、電気絶縁性の接合材が用いられてもよい。図7に示すように、基板10は、第1基板10A、第2基板10Bおよび第3基板10Cを有している。z方向から視て、第1基板10A,第2基板10Bおよび第3基板10Cは、y方向において揃った状態でx方向において互いに離間して配列されている。x方向において、第2基板10Bは、第1基板10Aと第3基板10Cとの間に配置されている。第1基板10Aは第2基板10Bに対して入力端子61A,61Bの近くに配置されており、第3基板10Cは第2基板10Bに対して出力端子62A,62Bの近くに配置されている。図9に示すように、各基板10A〜10Cは、z方向において互いに反対側を向く基板主面10sおよび基板裏面10rを有している。各基板10A〜10Cの基板主面10sは放熱板100の放熱主面100sと同じ方向を向き、各基板10A〜10Cの基板裏面10rは放熱板100の放熱裏面100rと同じ方向を向いている。各基板10A〜10Cの基板裏面10rは、放熱板100の放熱主面100sと対面している。すなわち、各基板10A〜10Cの基板裏面10rと放熱板100の放熱主面100sとのz方向の間には、上記接合材が介在している。
図9に示すように、各基板10A〜10Cは、電気絶縁性を有する絶縁層15と、絶縁層15上に形成された金属層16と、を有している。絶縁層15の構成材料は、熱伝導性に優れたセラミックスである。このようなセラミックスとして、たとえばAl(アルミナ)、AlN(窒化アルミニウム)などが挙げられる。このため、絶縁層15は、アルミナを含むともいえる。金属層16は、絶縁層15上にAgペーストが印刷されることによって形成されている。このため、金属層16は、Agを含むともいえる。
各基板10A〜10Cの金属層16上には、半導体素子30およびダイオード40(図7参照)が搭載されるための導電性の搭載層と、半導体素子30およびダイオード40と電気的に接続されるための導電性の導電層、制御層および検出層とが配置されている。このように、導電性の搭載層、導電層、制御層および検出層はそれぞれ、絶縁層よりも上に形成されているともいえる。金属層16は、上述の搭載層、導電層、制御層および検出層と絶縁層15との間に介在するものであり、搭載層等から絶縁層15への伝熱を効率よく行うものである。以降の説明において、基板主面10sは、z方向における金属層16のうち絶縁層15とは反対側の面と、金属層16が設けられていない絶縁層15のz方向の面のうち金属層16が配置される方の面とをいう。
図7に示すように、z方向から視た第1基板10Aの形状は、y方向が長辺方向となり、x方向が短辺方向となる略矩形状である。z方向から視た第2基板10Bの形状は、y方向が長辺方向となり、x方向が短辺方向となる略矩形状である。z方向から視た第3基板10Cの形状は、y方向が長辺方向となり、x方向が短辺方向となる略矩形状である。以降では、便宜上、各基板10A〜10Cのx方向に沿う側面およびy方向に沿う側面に対して共通の符号を用いて説明する。すなわち、図10〜図12に示すように、各基板10A〜10Cは、x方向に沿う基板側面11,12と、y方向に沿う基板側面13,14とを有している。基板側面11は各基板10A〜10Cの側壁111A(図7参照)の近くの側面であり、基板側面12は各基板10A〜10Cの側壁111B(図7参照)の近くの側面である。基板側面13は各基板10A〜10Cの端子台座112A(図7参照)の近くの側面であり、基板側面14は各基板10A〜10Cの端子台座112B(図7参照)の近くの側面である。
図10に示すように、第1基板10Aの基板主面10sである金属層16(図9参照)上には、第1上アーム搭載層21UA、第1下アーム搭載層21LA、第1導電層22A、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、第1下アーム制御層23LA、第1下アーム検出層24LA、複数の第1導体層25Aおよび第1中継層26Aが形成されている。これらの層は、Cu箔などの金属薄膜から構成された導電部材である。これらの層の表面には、たとえばAgめっきを施してもよい。このように、第1上アーム搭載層21UA、第1下アーム搭載層21LA、第1導電層22A、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、第1下アーム制御層23LA、第1下アーム検出層24LA、複数の第1導体層25Aおよび第1中継層26Aはそれぞれ、絶縁層15よりも上に形成されているともいえる。
第1上アーム搭載層21UA、第1下アーム搭載層21LAおよび第1導電層22Aは、y方向において互いに離間して配置されている。第1下アーム搭載層21LAは、y方向において第1上アーム搭載層21UAと第1導電層22Aとの間に配置されている。第1上アーム搭載層21UAはy方向において第1下アーム搭載層21LAに対して基板側面11の近くに配置されており、第1導電層22Aはy方向において第1下アーム搭載層21LAに対して基板側面12の近くに配置されている。
第1上アーム搭載層21UAは、複数の第1半導体素子30Uが搭載される層であり、複数の第1半導体素子30Uと入力端子61Aとの間の導電経路の一部を構成している。第1上アーム搭載層21UAは、x方向に延びる帯状の主搭載部21aと、x方向における主搭載部21aの両端部のうち基板側面13側の端部に形成された端子接続部21bと、を有している。本実施形態では、第1上アーム搭載層21UAは、主搭載部21aと端子接続部21bとが一体に形成された単一部品として構成されている。端子接続部21bは、y方向に延びており、主搭載部21aのx方向の両側から突出している。端子接続部21bは、x方向において入力端子61Aと隣り合うように配置されている。端子接続部21bと入力端子61Aとは、複数本のワイヤ71Aによって電気的に接続されている。これにより、第1上アーム搭載層21UAは入力端子61Aと電気的に接続されている。ワイヤ71Aの構成材料は、たとえばAu(金)、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。
第1導電層22Aは、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lと入力端子61Bとの間の導電経路の一部を構成している。第1導電層22Aは、x方向に延びる帯状の主導電部22aと、x方向における主導電部22aの両端部のうち基板側面13側の端部に形成された端子接続部22bと、を有している。本実施形態では、第1導電層22Aは、主導電部22aと端子接続部22bとが一体に形成された単一部品として構成されている。端子接続部22bは、y方向に延びており、主導電部22aから基板側面11に向けて突出しており、第1上アーム搭載層21UAの端子接続部21bとy方向に隣り合っている。端子接続部22bは、x方向において入力端子61Bと隣り合うように配置されている。端子接続部22bと入力端子61Bとは、複数本のワイヤ71Bによって電気的に接続されている。これにより、第1導電層22Aは入力端子61Bと電気的に接続されている。ワイヤ71Bの構成材料は、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。
主導電部22aの幅の大きさは、第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aの幅の大きさと概ね等しい。ここで、主導電部22aの幅とは、z方向から視て主導電部22aが延びる方向に対して垂直な方向の主導電部22aの寸法である。本実施形態では、主導電部22aの幅の大きさは、主導電部22aのy方向の大きさである。また、主搭載部21aの幅とは、z方向から視て主搭載部21aが延びる方向に対して垂直な方向の主搭載部21aの寸法である。本実施形態では、主搭載部21aの幅の大きさは、主搭載部21aのy方向の大きさである。
主導電部22aと端子接続部22bとの間には、第1下アーム搭載層21LAに向けて延びる膨出部22cが形成されている。x方向から視て、膨出部22cは、第1下アーム制御層23LAおよび第1下アーム検出層24LAと重なっている。y方向から視て、膨出部22cは、第1下アーム搭載層21LAのx方向の両端部のうち入力端子61Bに近い方の端部と重なっている。またy方向から視て、膨出部22cは、複数の第2半導体素子30Lのうち入力端子61Bに最も近い第2半導体素子30Lのx方向の一部と重なっている。
第1下アーム搭載層21LAは、複数の第2半導体素子30Lが搭載される層であり、複数の第2半導体素子30Lと入力端子61Bおよび出力端子62A,62B(ともに図7参照)との間の導電経路の一部を構成している。第1下アーム搭載層21LAは、x方向に延びる帯状の金属層である。第1下アーム搭載層21LAは、x方向において第1上アーム搭載層21UAの端子接続部21bおよび第1導電層22Aの端子接続部22bよりも基板側面14の近くに配置されている。第1下アーム搭載層21LAは、y方向において第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aと第1導電層22Aの主導電部22aとの間に配置されている。第1下アーム搭載層21LAの幅の大きさは、第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aの幅の大きさおよび第1導電層22Aの主導電部22aの幅の大きさよりも大きい。ここで、第1下アーム搭載層21LAの幅は、z方向から視て第1下アーム搭載層21LAが延びる方向に対して垂直な方向の第1下アーム搭載層21LAの寸法である。本実施形態では、第1下アーム搭載層21LAの幅の大きさは、第1下アーム搭載層21LAのy方向の大きさである。
第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、複数の第1導体層25Aおよび第1中継層26Aはそれぞれ、y方向において第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aと基板側面11との間に配置されている。換言すると、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、複数の第1導体層25Aおよび第1中継層26Aはそれぞれ、y方向において第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aよりも基板側面11の近くに配置されている。このように、複数の第1導体層25Aは、第1上アーム搭載層21UAとは分離して形成されている。本実施形態では、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、複数の第1導体層25Aおよび第1中継層26Aはそれぞれ、y方向において第1上アーム搭載層21UAの端子接続部21bよりも基板側面11の近くに配置されている。また、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、複数の第1導体層25Aおよび第1中継層26Aはそれぞれ、x方向において第1上アーム搭載層21UAの端子接続部21bよりも基板側面14の近くに配置されている。
複数の第1導体層25Aはそれぞれ、温度検出素子50が電気的に接続される層であり、温度検出素子50と温度検出端子68との間の導電経路の一部を構成している。複数の第1導体層25Aは、y方向において第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UAおよび第1中継層26Aよりも第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aの近くに配置されている。図10に示すとおり、複数の第1導体層25Aは、y方向において第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aと近接するように配置されているといえる。複数の第1導体層25Aは、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。
第1上アーム制御層23UAは、複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33が電気的に接続される層であり、複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33と上アーム制御端子63との間の導電経路の一部を構成している。第1上アーム制御層23UAは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第1上アーム制御層23UAは、y方向において第1上アーム検出層24UAと第1中継層26Aとの間に配置されている。
第1上アーム検出層24UAは、複数の第1半導体素子30Uのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第1半導体素子30Uのソース電極32と上アーム検出端子64との間の導電経路の一部を構成している。第1上アーム検出層24UAは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第1上アーム検出層24UAは、y方向において第1上アーム制御層23UAよりも複数の第1導体層25Aの近くに配置されている。換言すると、第1上アーム検出層24UAは、y方向において第1上アーム制御層23UAと複数の第1導体層25Aとの間に配置されている。
第1中継層26Aは、複数の第1導体層25Aと電気的に接続される層であり、温度検出素子50(複数の導体層25)と温度検出端子68との間の導電経路の一部を構成している。第1中継層26Aは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第1中継層26Aは、y方向において第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UAおよび複数の第1導体層25Aよりも基板側面11の近くに配置されている。
第1下アーム制御層23LAおよび第1下アーム検出層24LAはそれぞれ、y方向において第1下アーム搭載層21LAと第1導電層22Aとの間に配置されている。第1下アーム制御層23LAおよび第1下アーム検出層24LAはそれぞれ、x方向において第1導電層22Aの端子接続部22bよりも基板側面14の近くに配置されている。本実施形態では、第1下アーム制御層23LAおよび第1下アーム検出層24LAは、x方向において第1導電層22Aの膨出部22cと隣り合うように配置されている。
第1下アーム制御層23LAは、複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33と下アーム制御端子65との間の導電経路の一部を構成している。第1下アーム制御層23LAは、x方向に延びる細帯状の金属層である。
第1下アーム検出層24LAは、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32と下アーム検出端子66との間の導電経路の一部を構成している。第1下アーム検出層24LAは、細帯状の金属層である。z方向から視た第1下アーム検出層24LAの形状は、L字状である。第1下アーム検出層24LAは、x方向に沿って延びる第1部分24aと、y方向に沿って延びる第2部分24bと、を有している。本実施形態では、第1下アーム検出層24LAは、第1部分24aと第2部分24bとが一体に形成された単一部品である。第1部分24aは、y方向において第1下アーム搭載層21LAと第1下アーム制御層23LAとの間に配置されている。第2部分24bは、第1部分24aのx方向の両端部のうち基板側面14に近い方の端部から基板側面12に向けて延びている。第2部分24bは、x方向において第1導電層22Aおよび第1下アーム制御層23LAよりも基板側面14の近くに配置されている。
図10に示すように、第1上アーム搭載層21UAには、複数(本実施形態では3個)の第1半導体素子30Uと、複数(本実施形態では3個)のダイオード40とが搭載されている。図17に示すように、各第1半導体素子30Uは、第1上アーム搭載層21UA上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。各ダイオード40は、第1上アーム搭載層21UA上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。図10に示すように、各第1半導体素子30Uは、各ダイオード40とy方向において対向するように配置されている。各第1半導体素子30Uは、y方向において各ダイオード40よりも第1導体層25Aの近くに配置されている。第1上アーム搭載層21UAに搭載された各ダイオード40は、各第1半導体素子30Uよりも第1下アーム搭載層21LAの近くに配置されている。
第1上アーム搭載層21UAに搭載された複数の第1半導体素子30Uは、x方向において等間隔に配置されている。換言すると、複数の第1半導体素子30Uのうちx方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離は互いに等しい。ここで、x方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離のずれ量がたとえば特定のx方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離の5%以内であれば、複数の第1半導体素子30Uのうちx方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離が互いに等しいといえ、第1上アーム搭載層21UAに搭載された複数の第1半導体素子30Uがx方向において等間隔に配置されているといえる。このように、複数の第1半導体素子30Uの配列方向であるx方向は、第3方向であるともいえる。また、複数の第1半導体素子30Uは、第1上アーム搭載層21UAの面方向のうち第3方向に配列されているともいえる。
図10に示すように、第1下アーム搭載層21LAには、複数(本実施形態では3個)の第2半導体素子30Lと、複数(本実施形態では3個)のダイオード40とが搭載されている。図17に示すように、各第2半導体素子30Lは、第1下アーム搭載層21LA上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。各ダイオード40は、第1下アーム搭載層21LA上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。図10に示すように、各第2半導体素子30Lは、各ダイオード40とy方向において対向するように配置されている。各第2半導体素子30Lは、y方向において各ダイオード40よりも第1導電層22Aの近くに配置されている。第1下アーム搭載層21LAに搭載された各ダイオード40は、各第2半導体素子30Lよりも第1上アーム搭載層21UAの近くに配置されている。このように、第1下アーム搭載層21LAに搭載された第2半導体素子30Lとダイオード40とのy方向の配列は、第1上アーム搭載層21UAに搭載された第1半導体素子30Uとダイオード40とのy方向の配列と逆となる。
第1下アーム搭載層21LAのy方向の両端部のうち第1上アーム搭載層21UAに近い方の端部が各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42との電気的接続のためのスペースとなるため、第1下アーム搭載層21LAに搭載された各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40は、y方向において第1導電層22Aに近接するように配置されている。より詳細には、各第2半導体素子30Lは、第1下アーム搭載層21LAのy方向の両端部のうち第1導電層22Aの近くの端部に配置されている。各ダイオード40は、y方向において、第1下アーム搭載層21LAのうちy方向の第1上アーム搭載層21UA側の端縁よりも各第2半導体素子30Lの近くに配置されている。ダイオード40と第2半導体素子30Lとのy方向の間の距離は、ダイオード40と第1下アーム搭載層21LAのうちy方向の第1上アーム搭載層21UA側の端縁とのy方向の間の距離よりも小さいともいえる。
図17に示すように、各半導体素子30U,30Lは、z方向において反対側を向く素子主面30sおよび素子裏面30rを有している。素子裏面30rには、ドレイン電極31が形成されている。ドレイン電極31は、たとえば素子裏面30rの全体にわたり形成されている。図10に示すように、素子主面30sには、ソース電極32およびゲート電極33が形成されている。ソース電極32は、素子主面30sの大部分にわたり形成されている。ゲート電極33は、ソース電極32に形成された凹部に形成されている。
本実施形態では、図17に示すように、各半導体素子30U,30Lの素子主面30sは基板主面10sと同じ方向を向き、素子裏面30rは基板裏面10rと同じ方向を向いている。このため、各第1半導体素子30Uの素子裏面30rは、導電性接合材P1を介して第1上アーム搭載層21UAに接合されている。これにより、第1半導体素子30Uの素子裏面30rに形成されたドレイン電極31は、第1上アーム搭載層21UAに電気的に接続されている。また各第2半導体素子30Lの素子裏面30rは、導電性接合材P1を介して第1下アーム搭載層21LAに接合されている。これにより、第2半導体素子30Lの素子裏面30rに形成されたドレイン電極31は、第1下アーム搭載層21LAに電気的に接続されている。
図10に示すように、第1上アーム搭載層21UAに搭載された各第1半導体素子30Uは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面14の近くになるような向きに配置されている。第1下アーム搭載層21LAに搭載された各第2半導体素子30Lの向きは、各第1半導体素子30Uの向きと同じである。すなわち、各第2半導体素子30Lは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面14の近くになるような向きに配置されている。なお、各第1半導体素子30Uの向きおよび各第2半導体素子30Lの向きは任意に変更可能である。一例では、各第1半導体素子30Uは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面11の近くになるような向き、または、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面13の近くになるような向きに配置されてもよい。各第2半導体素子30Lは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面12の近くになるような向きに配置されてもよい。
図17に示すように、各ダイオード40は、z方向において反対側を向くダイオード主面40sおよびダイオード裏面40rを有している。ダイオード裏面40rには、カソード電極41が形成されている。図10に示すように、ダイオード主面40sには、アノード電極42が形成されている。
本実施形態では、図17に示すように、各ダイオード40のダイオード主面40sは基板主面10sと同じ方向を向き、ダイオード裏面40rは基板裏面10rと同じ方向を向いている。このため、第1上アーム搭載層21UAに搭載された各ダイオード40のダイオード裏面40rは、導電性接合材P1を介して第1上アーム搭載層21UAに接合されている。これにより、第1上アーム搭載層21UAに搭載されたダイオード40のダイオード裏面40rに形成されたカソード電極41は、第1上アーム搭載層21UAに電気的に接続されている。また、第1下アーム搭載層21LAに搭載された各ダイオード40のダイオード裏面40rは、導電性接合材P1を介して第1下アーム搭載層21LAに接合されている。これにより、第1下アーム搭載層21LAに搭載されたダイオード40のダイオード裏面40rに形成されたカソード電極41は、第1下アーム搭載層21LAに電気的に接続されている。
第1上アーム搭載層21UAに搭載された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれには、複数本(本実施形態では4本)の上アーム駆動ワイヤ72Uが接続されている。本実施形態では、図15に示すように、y方向において対向した第1半導体素子30Uおよびダイオード40について、4本の上アーム駆動ワイヤ72Uによって、第1半導体素子30Uのソース電極32とダイオード40のアノード電極42とが電気的に接続されている。この4本の上アーム駆動ワイヤ72Uは、第1下アーム搭載層21LAに接続されている。このように、各第1半導体素子30Uのソース電極32と第1上アーム搭載層21UAに搭載された各ダイオード40のアノード電極42と第1下アーム搭載層21LAとが電気的に接続されている。
各第1半導体素子30Uのゲート電極33には、上アーム制御ワイヤ73Uが接続されている。各上アーム制御ワイヤ73Uは、第1上アーム制御層23UAに接続されている。これにより、各第1半導体素子30Uのゲート電極33と第1上アーム制御層23UAとが電気的に接続されている。
各第1半導体素子30Uのソース電極32には、上アーム検出ワイヤ74Uが接続されている。各上アーム検出ワイヤ74Uは、第1上アーム検出層24UAに接続されている。これにより、各第1半導体素子30Uのソース電極32と第1上アーム検出層24UAとが電気的に接続されている。
第1下アーム搭載層21LAに搭載された各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれには、複数本(本実施形態では6本)の下アーム駆動ワイヤ72Lが接続されている。本実施形態では、図16に示すように、y方向において対向した第2半導体素子30Lおよびダイオード40について、2本の下アーム駆動ワイヤ72Laによって、第2半導体素子30Lのソース電極32とダイオード40のアノード電極42とが電気的に接続されている。また、2本の下アーム駆動ワイヤ72Lbによって、第2半導体素子30Lのソース電極32と第1導電層22Aとが電気的に接続されている。また残りの2本の下アーム駆動ワイヤ72Lcによって、ダイオード40のアノード電極42と、第2半導体素子30Lのソース電極32と、第1導電層22Aとが電気的に接続されている。このように、下アーム駆動ワイヤ72Lによって、各第2半導体素子30Lのソース電極32と、第1下アーム搭載層21LAに搭載された各ダイオード40のアノード電極42と、第1導電層22Aとが電気的に接続されている。
各第2半導体素子30Lのゲート電極33には、下アーム制御ワイヤ73Lが接続されている。各下アーム制御ワイヤ73Lは、第1下アーム制御層23LAに接続されている。これにより、各第2半導体素子30Lのゲート電極33と第1下アーム制御層23LAとが電気的に接続されている。
各第2半導体素子30Lのソース電極32には、下アーム検出ワイヤ74Lが接続されている。各下アーム検出ワイヤ74Lは、第1下アーム検出層24LAに接続されている。これにより、各第2半導体素子30Lのソース電極32と第1下アーム検出層24LAとが電気的に接続されている。
図11に示すように、第2基板10Bの基板主面10sである金属層16(図9参照)上には、第2上アーム搭載層21UB、第2下アーム搭載層21LB、第2導電層22B、第2上アーム制御層23UB、第2上アーム検出層24UB、第2下アーム制御層23LB、第2下アーム検出層24LB、複数の第2導体層25Bおよび第2中継層26Bが配置されている。これらの層は、Cu箔などの金属薄膜から構成された導電部材である。これらの層の表面には、たとえばAgめっきを施してもよい。このように、第2上アーム搭載層21UB、第2下アーム搭載層21LB、第2導電層22B、第2上アーム制御層23UB、第2上アーム検出層24UB、第2下アーム制御層23LB、第2下アーム検出層24LB、複数の第2導体層25Bおよび第2中継層26Bはそれぞれ、絶縁層15よりも上に形成されているともいえる。
第2上アーム搭載層21UB、第2下アーム搭載層21LBおよび第2導電層22Bは、y方向において互いに離間して配置されている。第2下アーム搭載層21LBは、y方向において第2上アーム搭載層21UBと第2導電層22Bとの間に配置されている。第2上アーム搭載層21UBはy方向において第2下アーム搭載層21LBに対して基板側面11の近くに配置されており、第2導電層22Bはy方向において第2下アーム搭載層21LBに対して基板側面12の近くに配置されている。第2上アーム搭載層21UBはy方向において第1上アーム搭載層21UAと揃っており、第2下アーム搭載層21LBはy方向において第1下アーム搭載層21LAと揃っており、第2導電層22Bはy方向において第1導電層22Aと揃っている。
第2上アーム搭載層21UBは、複数の第1半導体素子30Uが搭載される層であり、複数の第1半導体素子30Uと入力端子61Aとの間の導電経路の一部を構成している。第2上アーム搭載層21UBは、x方向に延びる帯状の金属層である。第2上アーム搭載層21UBの幅の大きさは、第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aの幅の大きさと等しい。ここで、第2上アーム搭載層21UBの幅は、z方向から視て第2上アーム搭載層21UBが延びる方向と直交する方向における第2上アーム搭載層21UBの寸法である。本実施形態では、第2上アーム搭載層21UBの幅の大きさは、第2上アーム搭載層21UBのy方向の大きさである。
第2導電層22Bは、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lと入力端子61Bとの間の導電経路の一部を構成している。第2導電層22Bは、x方向に延びる帯状の金属層である。第2導電層22Bの幅の大きさは、第1導電層22Aの主導電部22aの幅の大きさと等しい。第2導電層22Bのx方向の長さは、第2上アーム搭載層21UBのx方向の長さおよび第2下アーム搭載層21LBのx方向の長さよりも短い。ここで、第2導電層22Bの幅は、z方向から視て第2導電層22Bが延びる方向と直交する方向における第2導電層22Bの寸法である。本実施形態では、第2導電層22Bの幅の大きさは、第2導電層22Bのy方向の大きさである。
第2下アーム搭載層21LBは、複数の第2半導体素子30Lが搭載される層であり、複数の第2半導体素子30Lと入力端子61Bおよび出力端子62A,62B(ともに図7参照)との間の導電経路の一部を構成している。第2下アーム搭載層21LBは、x方向に延びる帯状の金属層である。第2下アーム搭載層21LBの幅の大きさは、第1下アーム搭載層21LAの幅の大きさと等しい。図11から分かるとおり、第2下アーム搭載層21LBの幅の大きさは、第2上アーム搭載層21UBの幅の大きさおよび第2導電層22Bの幅の大きさよりも大きい。第2下アーム搭載層21LBのx方向の長さは、第2上アーム搭載層21UBのx方向の長さと等しい。ここで、第2下アーム搭載層21LBの幅は、z方向から視て第2下アーム搭載層21LBが延びる方向と直交する方向における第2下アーム搭載層21LBの寸法である。本実施形態では、第2下アーム搭載層21LBの幅の大きさは、第2下アーム搭載層21LBのy方向の大きさである。
第2上アーム制御層23UB、第2上アーム検出層24UB、複数の第2導体層25Bおよび第2中継層26Bはそれぞれ、y方向において第2上アーム搭載層21UBと基板側面11との間に配置されている。換言すると、第2上アーム制御層23UB、第2上アーム検出層24UB、複数の第2導体層25Bおよび第2中継層26Bはそれぞれ、y方向において第2上アーム搭載層21UBよりも基板側面11の近くに配置されている。このように、複数の第2導体層25Bは、第2上アーム搭載層21UBとは分離して形成されている。
複数の第2導体層25Bは、温度検出素子50が電気的に接続される層であり、温度検出素子50と温度検出端子68との間の導電経路の一部を構成している。複数の第2導体層25Bは、y方向において第2上アーム制御層23UB、第2上アーム検出層24UBおよび第2中継層26Bよりも第2上アーム搭載層21UBの近くに配置されている。図11に示すとおり、複数の第2導体層25Bは、y方向において第2上アーム搭載層21UBと近接するように配置されているといえる。複数の第2導体層25Bは、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。
第2上アーム制御層23UBは、複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33が電気的に接続される層であり、複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33と上アーム制御端子63との間の導電経路の一部を構成している。第2上アーム制御層23UBは、y方向において第2上アーム検出層24UBと第2中継層26Bとの間に配置されている。第2上アーム制御層23UBは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第2上アーム制御層23UBは、y方向において第2上アーム検出層24UBと第2中継層26Bとの間に配置されている。第2上アーム制御層23UBは、y方向において第1上アーム制御層23UAと揃っている。第2上アーム制御層23UBの幅の大きさは、第1上アーム制御層23UAの幅の大きさと等しい。ここで、第2上アーム制御層23UBの幅は、z方向から視て第2上アーム制御層23UBが延びる方向と直交する方向における第2上アーム制御層23UBの寸法である。本実施形態では、第2上アーム制御層23UBの幅の大きさは、第2上アーム制御層23UBのy方向の大きさである。
第2上アーム検出層24UBは、複数の第1半導体素子30Uのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第1半導体素子30Uのソース電極32と上アーム検出端子64との間の導電経路の一部を構成している。第2上アーム検出層24UBは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第2上アーム検出層24UBは、y方向において複数の第2導体層25Bと第2上アーム制御層23UBとの間に配置されている。第2上アーム検出層24UBのx方向の長さは、第2上アーム制御層23UBのx方向の長さと等しい。第2上アーム検出層24UBの幅の大きさは、第2上アーム制御層23UBの幅の大きさと等しい。ここで、第2上アーム検出層24UBの幅は、z方向から視て第2上アーム検出層24UBが延びる方向と直交する方向における第2上アーム検出層24UBの寸法である。本実施形態では、第2上アーム検出層24UBの幅の大きさは、第2上アーム検出層24UBのy方向の大きさである。
第2中継層26Bは、複数の第2導体層25Bと電気的に接続される層であり、温度検出素子50(複数の第2導体層25B)と温度検出端子68との間の導電経路の一部を構成している。第2中継層26Bは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第2中継層26Bは、y方向において第2上アーム制御層23UB、第2上アーム検出層24UBおよび複数の第2導体層25Bよりも基板側面11の近くに配置されている。第2中継層26Bのx方向の長さは、第2上アーム制御層23UBのx方向の長さおよび第2上アーム検出層24UBのx方向の長さと等しい。第2中継層26Bの幅の大きさは、第2上アーム制御層23UBの幅の大きさおよび第2上アーム検出層24UBの幅の大きさと等しい。ここで、第2中継層26Bの幅は、z方向から視て第2中継層26Bが延びる方向と直交する方向における寸法である。本実施形態では、第2中継層26Bの幅の大きさは、第2中継層26Bのy方向の大きさである。
第2下アーム制御層23LBおよび第2下アーム検出層24LBはそれぞれ、y方向において第2下アーム搭載層21LBと第2導電層22Bとの間に配置されている。
第2下アーム制御層23LBは、複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33と下アーム制御端子65との間の導電経路の一部を構成している。第2下アーム制御層23LBは、細帯状の金属層である。z方向から視た第2下アーム制御層23LBの形状は、L字状である。より詳細には、第2下アーム制御層23LBは、x方向に沿って延びる第1部分23aと、y方向に沿って延びる第2部分23bと、を有している。本実施形態では、第2下アーム制御層23LBは、第1部分23aと第2部分23bとが一体に形成された単一部品である。
第1部分23aは、y方向において第2下アーム検出層24LBと第2導電層22Bとの間に配置されている。第1部分23aの幅の大きさは、第1下アーム制御層23LAの幅の大きさと等しい。ここで、第1部分23aの幅は、z方向から視て第1部分23aが延びる方向と直交する方向における第1部分23aの寸法である。本実施形態では、第1部分23aの幅の大きさは、第1部分23aのy方向の大きさである。
第2部分23bは、第1部分23aのx方向の両端部のうち基板側面13に近い方の端部から基板側面12に向けて延びている。第2部分23bは、x方向において第2導電層22Bよりも基板側面13の近くに配置されている。
第2下アーム検出層24LBは、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32と下アーム検出端子66との間の導電経路の一部を構成している。第2下アーム検出層24LBは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第2下アーム検出層24LBは、y方向において第2下アーム搭載層21LBと第2下アーム制御層23LBの第1部分23aとの間に配置されている。第2下アーム検出層24LBは、y方向において第1下アーム検出層24LAと揃っている。第2下アーム検出層24LBの幅の大きさは、第1下アーム検出層24LAの幅の大きさと等しい。ここで、第2下アーム検出層24LBの幅は、z方向から視て、第2下アーム検出層24LBが延びる方向と直交する方向における第2下アーム検出層24LBの寸法である。本実施形態では、第2下アーム検出層24LBの幅の大きさは、第2下アーム検出層24LBのy方向の大きさである。
図11に示すように、第2上アーム搭載層21UBには、複数(本実施形態では2個)の第1半導体素子30Uと、複数(本実施形態では2個)のダイオード40とが搭載されている。z方向における第2上アーム搭載層21UBに対する各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40の配置態様は、z方向における第1上アーム搭載層21UAに対する各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40の配置態様と同じである。図示していないが、各第1半導体素子30Uは、第2上アーム搭載層21UB上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。各ダイオード40は、第2上アーム搭載層21UB上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。図11に示すように、各第1半導体素子30Uは、各ダイオード40とy方向において対向するように配置されている。各第1半導体素子30Uは、y方向において各ダイオード40よりも第2導体層25Bの近くに配置されている。第2上アーム搭載層21UBに搭載された各ダイオード40は、各第1半導体素子30Uよりも第2下アーム搭載層21LBの近くに配置されている。
第2上アーム搭載層21UBに搭載された複数の第1半導体素子30Uは、x方向において互いに離間して配置されている。このように、複数の第1半導体素子30Uの配列方向であるx方向は、第3方向であるともいえる。また、複数の第1半導体素子30Uは、第2上アーム搭載層21UBの面方向のうち第3方向に配列されているともいえる。
図11に示すように、第2下アーム搭載層21LBには、複数(本実施形態では2個)の第2半導体素子30Lと、複数(本実施形態では2個)のダイオード40とが搭載されている。z方向における第2下アーム搭載層21LBに対する各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40の配置態様は、z方向における第1下アーム搭載層21LAに対する各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40の配置態様と同じである。図示していないが、各第2半導体素子30Lは、第2下アーム搭載層21LB上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。各ダイオード40は、第2下アーム搭載層21LB上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。図11に示すように、各第2半導体素子30Lは、各ダイオード40とy方向において対向するように配置されている。各第2半導体素子30Lは、y方向において各ダイオード40よりも第2導電層22Bの近くに配置されている。第2下アーム搭載層21LBに搭載された各ダイオード40は、各第2半導体素子30Lよりも第2上アーム搭載層21UBの近くに配置されている。このように、第2下アーム搭載層21LBに搭載された第2半導体素子30Lとダイオード40とのy方向の配列は、第2上アーム搭載層21UBに搭載された第1半導体素子30Uとダイオード40とのy方向の配列と逆となる。
第2下アーム搭載層21LBのy方向の両端部のうち第2上アーム搭載層21UBに近い方の端部が各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42との電気的接続のためのスペースとなるため、第2下アーム搭載層21LBに搭載された各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40は、y方向において第2導電層22Bに近接するように配置されている。より詳細には、各第2半導体素子30Lは、第2下アーム搭載層21LBのy方向の両端部のうち第2導電層22Bの近くの端部に配置されている。各ダイオード40は、y方向において、第2下アーム搭載層21LBのうちy方向の第2上アーム搭載層21UB側の端縁よりも各第2半導体素子30Lの近くに配置されている。ダイオード40と第2半導体素子30Lとのy方向の間の距離は、ダイオード40と第2下アーム搭載層21LBのうちy方向の第2上アーム搭載層21UB側の端縁とのy方向の間の距離よりも小さいといえる。
図11に示すように、第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面13の近くになるような向きに配置されている。第2下アーム搭載層21LBに搭載された各第2半導体素子30Lの向きは、第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uの向きとは異なる。すなわち、各第2半導体素子30Lは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面14の近くになるような向きに配置されている。なお、第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uの向き、および、第2下アーム搭載層21LBに搭載された各第2半導体素子30Lの向きは任意に変更可能である。一例では、各第1半導体素子30Uは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面11の近くになるような向き、または、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面14の近くになるような向きに配置されてもよい。各第2半導体素子30Lは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面12の近くになるような向きに配置されてもよい。
第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれには、複数本(本実施形態では4本)の上アーム駆動ワイヤ72Uが接続されている。この4本の上アーム駆動ワイヤ72Uは、第2下アーム搭載層21LBに接続されている。このように、各第1半導体素子30Uのソース電極32と第2上アーム搭載層21UBに搭載された各ダイオード40のアノード電極42と第2下アーム搭載層21LBとが電気的に接続されている。第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれと第2下アーム搭載層21LBとに対する4本の上アーム駆動ワイヤ72Uの接続態様は、図10および図15に示す第1上アーム搭載層21UAに搭載された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれと第1下アーム搭載層21LAとに対する4本の上アーム駆動ワイヤ72Uの接続態様と同じである。
図11に示すように、各第1半導体素子30Uのゲート電極33には、上アーム制御ワイヤ73Uが接続されている。各上アーム制御ワイヤ73Uは、第2上アーム制御層23UBに接続されている。これにより、各第1半導体素子30Uのゲート電極33と第2上アーム制御層23UBとが電気的に接続されている。
各第1半導体素子30Uのソース電極32には、上アーム検出ワイヤ74Uが接続されている。各上アーム検出ワイヤ74Uは、第2上アーム検出層24UBに接続されている。これにより、各第1半導体素子30Uのソース電極32と第2上アーム検出層24UBとが電気的に接続されている。
第2下アーム搭載層21LBに搭載された各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれには、複数本(本実施形態では6本)の下アーム駆動ワイヤ72Lが接続されている。この6本の下アーム駆動ワイヤ72Lのうち4本の下アーム駆動ワイヤ72Lは、第2導電層22Bに接続されている。このように、各第2半導体素子30Lのソース電極32と第2下アーム搭載層21LBに搭載された各ダイオード40のアノード電極42と第2導電層22Bとが電気的に接続されている。各第2半導体素子30Lのソース電極32、各ダイオード40のアノード電極42および第2導電層22Bに対する6本の下アーム駆動ワイヤ72Lの接続態様は、図10および図16に示す各第2半導体素子30Lのソース電極32、各ダイオード40のアノード電極42および第1導電層22Aに対する6本の下アーム駆動ワイヤ72Lの接続態様と同じである。
図11に示すように、各第2半導体素子30Lのゲート電極33には、下アーム制御ワイヤ73Lが接続されている。各下アーム制御ワイヤ73Lは、第2下アーム制御層23LBに接続されている。これにより、各第2半導体素子30Lのゲート電極33と第2下アーム制御層23LBとが電気的に接続されている。
図11に示すように、各第2半導体素子30Lのソース電極32には、下アーム検出ワイヤ74Lが接続されている。各下アーム検出ワイヤ74Lは、第2下アーム検出層24LBに接続されている。これにより、各第2半導体素子30Lのソース電極32と第2下アーム検出層24LBとが電気的に接続されている。
図12に示すように、第3基板10Cの基板主面10sである金属層16(図9参照)上には、第3上アーム搭載層21UC、第3下アーム搭載層21LC、第3導電層22C、第3上アーム制御層23UC、第3上アーム検出層24UC、第3下アーム制御層23LC、第3下アーム検出層24LC、複数の第3導体層25Cおよび第3中継層26Cが配置されている。これらの層は、Cu箔などの金属薄膜から構成された導電部材である。これらの層の表面には、たとえばAgめっきを施してもよい。このように、第3上アーム搭載層21UC、第3下アーム搭載層21LC、第3導電層22C、第3上アーム制御層23UC、第3上アーム検出層24UC、第3下アーム制御層23LC、第3下アーム検出層24LC、複数の第3導体層25Cおよび第3中継層26Cはそれぞれ、絶縁層15よりも上に形成されているともいえる。
第3上アーム搭載層21UC、第3下アーム搭載層21LCおよび第3導電層22Cは、y方向において互いに離間して配置されている。第3下アーム搭載層21LCは、y方向において第3上アーム搭載層21UCと第3導電層22Cとの間に配置されている。第3上アーム搭載層21UCはy方向において第3下アーム搭載層21LCに対して基板側面11の近くに配置されており、第3導電層22Cはy方向において第3下アーム搭載層21LCに対して基板側面12の近くに配置されている。図11に示すように、第3上アーム搭載層21UCはy方向において第2上アーム搭載層21UBと揃っており、第3下アーム搭載層21LCはy方向において第2下アーム搭載層21LBと揃っており、第3導電層22Cはy方向において第2導電層22Bと揃っている。
図12に示すように、第3上アーム搭載層21UCは、複数の第1半導体素子30Uが搭載される層であり、複数の第1半導体素子30Uと入力端子61Aとの間の導電経路の一部を構成している。第3上アーム搭載層21UCは、x方向に延びる帯状の金属層である。第3上アーム搭載層21UCの幅の大きさは、第2上アーム搭載層21UBの幅の大きさと等しい。ここで、第3上アーム搭載層21UCの幅は、z方向から視て、第3上アーム搭載層21UCが延びる方向と直交する方向の第3上アーム搭載層21UCの寸法である。本実施形態では、第3上アーム搭載層21UCの幅の大きさは、第3上アーム搭載層21UCのy方向の大きさである。
第3導電層22Cは、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lと入力端子61Bとの間の導電経路の一部を構成している。第3導電層22Cは、x方向に延びる金属層である。第3導電層22Cのx方向の長さは、第2導電層22B(図11参照)のx方向の長さよりも長く、第3上アーム搭載層21UCのx方向の長さと等しい。第3導電層22Cの幅の大きさは、第2導電層22Bの幅の大きさと等しい。ここで、第3導電層22Cの幅は、z方向から視て、第3導電層22Cが延びる方向と直交する方向の第3導電層22Cの寸法である。本実施形態では、第3導電層22Cの幅の大きさは、第3導電層22Cのy方向の大きさである。
第3下アーム搭載層21LCは、複数の第2半導体素子30Lが搭載される層であり、複数の第2半導体素子30Lと入力端子61Bおよび出力端子62A,62B(ともに図7参照)との間の導電経路の一部を構成している。z方向から視た第3下アーム搭載層21LCの形状は、略T字状である。第3下アーム搭載層21LCは、x方向に延びる主搭載部21cと、x方向における主搭載部21cの両端部のうち基板側面14側の端部に形成された端子接続部21dと、を有している。本実施形態では、第3下アーム搭載層21LCは、主搭載部21cと端子接続部21dとが一体に形成された単一部品として構成されている。端子接続部21dは、y方向に延びており、主搭載部21cのx方向の両側から突出している。端子接続部21dは、x方向において出力端子62A,62Bと隣り合うように配置されている。端子接続部21dと出力端子62A,62Bとは、複数本のワイヤ71Cによって電気的に接続されている。これにより、第3下アーム搭載層21LCは出力端子62A,62Bと電気的に接続されている。ワイヤ71Cの構成材料は、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。
主搭載部21cの幅の大きさは、第2下アーム搭載層21LBの幅の大きさと概ね等しい。ここで、主搭載部21cの幅とは、z方向から視て主搭載部21cが延びる方向に対して垂直な方向の主搭載部21cの寸法である。本実施形態では、主搭載部21cの幅の大きさは、主搭載部21cのy方向の大きさである。
主搭載部21cと端子接続部21bとの間には、第3導電層22Cに向けて延びる膨出部21eが形成されている。x方向から視て、膨出部21eは、第3下アーム制御層23LCおよび第3下アーム検出層24LCと重なっている。y方向から視て、膨出部21eは、第3下アーム搭載層21LCにおける主搭載部21cのx方向の両端部のうち出力端子62Bに近い方の端部と重なっている。y方向から視て、膨出部21eは、主搭載部21cに搭載された複数の第2半導体素子30Lのうち出力端子62Bに最も近い第2半導体素子30Lのx方向の一部と重なっている。
第3上アーム制御層23UC、第3上アーム検出層24UC、複数の第3導体層25Cおよび第3中継層26Cはそれぞれ、y方向において第3上アーム搭載層21UCと基板側面11との間に配置されている。換言すると、第3上アーム制御層23UC、第3上アーム検出層24UC、複数の第3導体層25Cおよび第3中継層26Cはそれぞれ、y方向において第3上アーム搭載層21UCよりも基板側面11の近くに配置されている。このように、複数の第3導体層25Cは、第3上アーム搭載層21UCとは分離して形成されている。
複数の第3導体層25Cは、温度検出素子50が電気的に接続される層であり、温度検出素子50と温度検出端子68との間の導電経路の一部を構成している。複数の第3導体層25Cは、y方向において第3上アーム制御層23UC、第3上アーム検出層24UCおよび第3中継層26Cよりも第3上アーム搭載層21UCの近くに配置されている。図12に示すとおり、複数の第3導体層25Cは、y方向において第3上アーム搭載層21UCと近接するように配置されているといえる。複数の第3導体層25Cは、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。
第3上アーム制御層23UCは、複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33が電気的に接続される層であり、複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33と上アーム制御端子63との間の導電経路の一部を構成している。第3上アーム制御層23UCは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第3上アーム制御層23UCは、y方向において第3上アーム検出層24UCと第3中継層26Cとの間に配置されている。図11に示すとおり、第3上アーム制御層23UCは、y方向において第2上アーム制御層23UBと揃っている。第3上アーム制御層23UCの幅の大きさは、第2上アーム制御層23UBの幅の大きさと等しい。ここで、第3上アーム制御層23UCの幅は、z方向から視て、第3上アーム制御層23UCが延びる方向と直交する方向における第3上アーム制御層23UCの大きさである。本実施形態では、第3上アーム制御層23UCの幅の大きさは、第3上アーム制御層23UCのy方向の大きさである。
図12に示すように、第3上アーム検出層24UCは、複数の第1半導体素子30Uのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第1半導体素子30Uのソース電極32と上アーム検出端子64との間の導電経路の一部を構成している。第3上アーム検出層24UCは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第3上アーム検出層24UCは、y方向において複数の第3導体層25Cと第3上アーム制御層23UCとの間に配置されている。第3上アーム検出層24UCのx方向の長さは、第3上アーム制御層23UCのx方向の長さと等しい。図11に示すとおり、第3上アーム検出層24UCは、y方向において第2上アーム検出層24UBと揃っている。第3上アーム検出層24UCの幅の大きさは、第2上アーム検出層24UBの幅の大きさと等しい。ここで、第3上アーム検出層24UCの幅は、z方向から視て、第3上アーム検出層24UCが延びる方向と直交する方向における第3上アーム検出層24UCの寸法である。本実施形態では、第3上アーム検出層24UCの幅の大きさは、第3上アーム検出層24UCのy方向の大きさである。
第3中継層26Cは、複数の第3導体層25Cと電気的に接続される層であり、温度検出素子50(複数の第3導体層25C)と温度検出端子68との間の導電経路の一部を構成している。第3中継層26Cは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第3中継層26Cは、y方向において第3上アーム制御層23UC、第3上アーム検出層24UCおよび複数の第3導体層25Cよりも基板側面11の近くに配置されている。第3中継層26Cのx方向の長さは、第3上アーム制御層23UCのx方向の長さと等しい。図11に示すとおり、第3中継層26Cは、y方向において第2中継層26Bと揃っている。第3中継層26Cの幅の大きさは、第2中継層26Bの幅の大きさと等しい。ここで、第3中継層26Cの幅は、z方向から視て、第3中継層26Cが延びる方向と直交する方向における第3中継層26Cの寸法である。本実施形態では、第3中継層26Cの幅の大きさは、第3中継層26Cのy方向の大きさである。
図12に示すように、第3下アーム制御層23LCおよび第3下アーム検出層24LCはそれぞれ、y方向において第3下アーム搭載層21LCの主搭載部21cと第3導電層22Cとの間に配置されている。第3下アーム制御層23LCおよび第3下アーム検出層24LCはそれぞれ、x方向において第3下アーム搭載層21LCの端子接続部21d(膨出部21e)よりも基板側面13の近くに配置されている。第3下アーム制御層23LCと第3下アーム検出層24LCとは、x方向において互いに揃った状態でy方向において互いに離間して配置されている。
第3下アーム制御層23LCは、複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33と下アーム制御端子65との間の導電経路の一部を構成している。第3下アーム制御層23LCは、細帯状の金属層である。第3下アーム制御層23LCは、y方向において第3下アーム検出層24LCと第3導電層22Cとの間に配置されている。図11に示すように、第3下アーム制御層23LCは、y方向において第2下アーム制御層23LBの第1部分23aと揃っている。第3下アーム制御層23LCのx方向の長さは、第3上アーム制御層23UCのx方向の長さよりも短い。第3下アーム制御層23LCの幅の大きさは、第2下アーム制御層23LBの第1部分23aの幅の大きさと等しい。ここで、第3下アーム制御層23LCの幅は、z方向から視て、第3下アーム制御層23LCが延びる方向と直交する方向における第3下アーム制御層23LCの寸法である。本実施形態では、第3下アーム制御層23LCの幅の大きさは、第3下アーム制御層23LCのy方向の大きさである。
図12に示すように、第3下アーム検出層24LCは、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が電気的に接続される層であり、複数の第2半導体素子30Lのソース電極32と下アーム検出端子66との間の導電経路の一部を構成している。第3下アーム検出層24LCは、x方向に延びる細帯状の金属層である。第3下アーム検出層24LCは、y方向において第3下アーム搭載層21LCと第3下アーム制御層23LCとの間に配置されている。第3下アーム検出層24LCのx方向の長さは、第3下アーム制御層23LCのx方向の長さと等しい。第3下アーム検出層24LCの幅の大きさは、第3下アーム制御層23LCの幅の大きさと等しい。ここで、第3下アーム検出層24LCの幅は、z方向から視て、第3下アーム検出層24LCが延びる方向と直交する方向における第3下アーム検出層24LCの寸法である。本実施形態では、第3下アーム検出層24LCの幅の大きさは、第3下アーム検出層24LCのy方向の大きさである。また図11に示すように、第3下アーム検出層24LCは、y方向において第2下アーム検出層24LBと揃っている。第3下アーム検出層24LCの幅の大きさは、第2下アーム検出層24LBの幅の大きさと等しい。
図12に示すように、第3上アーム搭載層21UCには、複数(本実施形態では3個)の第1半導体素子30Uと、複数(本実施形態では3個)のダイオード40とが搭載されている。z方向における第3上アーム搭載層21UCに対する各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40の配置態様は、z方向における第1上アーム搭載層21UAに対する各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40の配置態様と同じである。図示していないが、各第1半導体素子30Uは、第3上アーム搭載層21UC上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。各ダイオード40は、第3上アーム搭載層21UC上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。図12に示すように、各第1半導体素子30Uは、各ダイオード40とy方向において対向するように配置されている。各第1半導体素子30Uは、y方向において各ダイオード40よりも第3導体層25Cの近くに配置されている。第3上アーム搭載層21UCに搭載された各ダイオード40は、各第1半導体素子30Uよりも第3下アーム搭載層21LCの近くに配置されている。
第3上アーム搭載層21UCに搭載された複数の第1半導体素子30Uは、x方向において等間隔に配置されている。換言すると、複数の第1半導体素子30Uのうちx方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離は互いに等しい。ここで、x方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離のずれ量がたとえば特定のx方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離の5%以内であれば、複数の第1半導体素子30Uのうちx方向に隣り合う第1半導体素子30Uの間の距離が互いに等しいといえ、第3上アーム搭載層21UCに搭載された複数の第1半導体素子30Uがx方向において等間隔に配置されているといえる。このように、複数の第1半導体素子30Uの配列方向であるx方向は、第3方向であるともいえる。また、複数の第1半導体素子30Uは、第3上アーム搭載層21UCの面方向のうち第3方向に配列されているともいえる。
図12に示すように、第3下アーム搭載層21LCには、複数(本実施形態では3個)の第2半導体素子30Lと、複数(本実施形態では3個)のダイオード40とが搭載されている。z方向における第3下アーム搭載層21LCに対する各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40の配置態様は、z方向における第1下アーム搭載層21LAに対する各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40の配置態様と同じである。図示していないが、各第2半導体素子30Lは、第3下アーム搭載層21LC上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。各ダイオード40は、第3下アーム搭載層21LC上に塗布された導電性接合材P1によって接合されている。図12に示すように、各第2半導体素子30Lは、各ダイオード40とy方向において対向するように配置されている。各第2半導体素子30Lは、y方向において各ダイオード40よりも第3導電層22Cの近くに配置されている。第3下アーム搭載層21LCに搭載された各ダイオード40は、各第2半導体素子30Lよりも第3上アーム搭載層21UCの近くに配置されている。このように、第3下アーム搭載層21LCに搭載された第2半導体素子30Lとダイオード40とのy方向の配列は、第3上アーム搭載層21UCに搭載された第1半導体素子30Uとダイオード40とのy方向の配列と逆となる。
第3下アーム搭載層21LCのy方向の両端部のうち第3上アーム搭載層21UCに近い方の端部が各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42との電気的接続のためのスペースとなるため、第3下アーム搭載層21LCに搭載された各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40は、y方向において第3導電層22Cに近接するように配置されている。より詳細には、各第2半導体素子30Lは、第3下アーム搭載層21LCのy方向の両端部のうち第3導電層22Cの近くの端部に配置されている。各ダイオード40は、y方向において、第3下アーム搭載層21LCのうちy方向の第3上アーム搭載層21UC側の端縁よりも各第2半導体素子30Lの近くに配置されている。ダイオード40と第2半導体素子30Lとのy方向の間の距離は、ダイオード40と第3下アーム搭載層21LCのうちy方向の第3上アーム搭載層21UC側の端縁とのy方向の間の距離よりも小さいといえる。
図12に示すように、第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面13の近くになるような向きに配置されている。第3下アーム搭載層21LCに搭載された各第2半導体素子30Lの向きは、第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uの向きと同じである。すなわち、各第2半導体素子30Lは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面13の近くになるような向きに配置されている。なお、第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uの向き、および、第3下アーム搭載層21LCに搭載された各第2半導体素子30Lの向きは任意に変更可能である。一例では、各第1半導体素子30Uは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面11の近くになるような向き、または、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面14の近くになるような向きに配置されてもよい。各第2半導体素子30Lは、素子主面30sのうちゲート電極33が基板側面12の近くになるような向きに配置されてもよい。
第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれには、複数本(本実施形態では4本)の上アーム駆動ワイヤ72Uが接続されている。この4本の上アーム駆動ワイヤ72Uは、第3下アーム搭載層21LCに接続されている。このように、各第1半導体素子30Uのソース電極32と第3上アーム搭載層21UCに搭載された各ダイオード40のアノード電極42と第3下アーム搭載層21LCとが電気的に接続されている。第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれと第3下アーム搭載層21LCとに対する4本の上アーム駆動ワイヤ72Uの接続態様は、図10に示す第1上アーム搭載層21UAに搭載された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれと第1下アーム搭載層21LAとに対する4本の上アーム駆動ワイヤ72Uの接続態様と同じである。
図12に示すように、各第1半導体素子30Uのゲート電極33には、上アーム制御ワイヤ73Uが接続されている。各上アーム制御ワイヤ73Uは、第3上アーム制御層23UCに接続されている。これにより、各第1半導体素子30Uのゲート電極33と第3上アーム制御層23UCとが電気的に接続されている。
各第1半導体素子30Uのソース電極32には、上アーム検出ワイヤ74Uが接続されている。各上アーム検出ワイヤ74Uは、第3上アーム検出層24UCが接続されている。これにより、各第1半導体素子30Uのソース電極32と第3上アーム検出層24UCとが電気的に接続されている。
第3下アーム搭載層21LCに搭載された各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42のそれぞれには、複数本(本実施形態では6本)の下アーム駆動ワイヤ72Lが接続されている。この6本の下アーム駆動ワイヤ72Lのうち4本の下アーム駆動ワイヤ72Lは、第3導電層22Cに接続されている。このように、各第2半導体素子30Lのソース電極32と第3下アーム搭載層21LCに搭載された各ダイオード40のアノード電極42と第3導電層22Cとが電気的に接続されている。各第2半導体素子30Lのソース電極32、各ダイオード40のアノード電極42および第3導電層22Cに対する6本の下アーム駆動ワイヤ72Lの接続態様は、図10に示す各第2半導体素子30Lのソース電極32、各ダイオード40のアノード電極42および第1導電層22Aに対する6本の下アーム駆動ワイヤ72Lの接続態様と同じである。
図12に示すように、各第2半導体素子30Lのゲート電極33には、下アーム制御ワイヤ73Lが接続されている。各下アーム制御ワイヤ73Lは、第3下アーム制御層23LCに接続されている。これにより、各第2半導体素子30Lのゲート電極33と第3下アーム制御層23LCとが電気的に接続されている。
図12に示すように、各第2半導体素子30Lのソース電極32には、下アーム検出ワイヤ74Lが接続されている。各下アーム検出ワイヤ74Lは、第3下アーム検出層24LCに接続されている。これにより、各第2半導体素子30Lのソース電極32と第3下アーム検出層24LCとが電気的に接続されている。
各基板10A〜10Bにおける各半導体素子30U,30Lに接続された上アーム駆動ワイヤ72Uおよび下アーム駆動ワイヤ72Lのそれぞれの構成材料は、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。
各基板10A〜10Bにおける上アーム制御ワイヤ73U、上アーム検出ワイヤ74U、下アーム制御ワイヤ73Lおよび下アーム検出ワイヤ74Lの構成材料はそれぞれ、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。本実施形態では、上アーム制御ワイヤ73U、上アーム検出ワイヤ74U、下アーム制御ワイヤ73Lおよび下アーム検出ワイヤ74Lの線径はそれぞれ、上アーム駆動ワイヤ72Uの線径および下アーム駆動ワイヤ72Lの線径よりも小さい。換言すると、上アーム駆動ワイヤ72Uおよび下アーム駆動ワイヤ72Lの線径はそれぞれ、上アーム制御ワイヤ73Uの線径、上アーム検出ワイヤ74Uの線径、下アーム制御ワイヤ73Lの線径および下アーム検出ワイヤ74Lの線径よりも大きい。なお、これらワイヤの線径は任意に変更可能である。たとえば、上アーム駆動ワイヤ72Uの線径、下アーム駆動ワイヤ72Lの線径、上アーム制御ワイヤ73Uの線径、上アーム検出ワイヤ74Uの線径、下アーム制御ワイヤ73Lの線径および下アーム検出ワイヤ74Lの線径が互いに等しくてもよい。
このような半導体装置1の構成によれば、次のように各基板10A〜10Cの各半導体素子30U,30Lおよび各ダイオード40と端子60とが電気的に接続される。
図13に示すように、第1上アーム搭載層21UAと第2上アーム搭載層21UBとは複数本の搭載層接続ワイヤ79Aによって接続されており、第2上アーム搭載層21UBと第3上アーム搭載層21UCとは複数本の搭載層接続ワイヤ79Bによって接続されている。より詳細には、各搭載層接続ワイヤ79Aは、第1上アーム搭載層21UAの主搭載部21aのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第2上アーム搭載層21UBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面13の方の端部とを接続している。各搭載層接続ワイヤ79Bは、第2上アーム搭載層21UBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面14の方の端部と、第3上アーム搭載層21UCのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面13の方の端部とを接続している。このように、第1上アーム搭載層21UA、第2上アーム搭載層21UBおよび第3上アーム搭載層21UCは電気的に接続されている。このため、第1上アーム搭載層21UAに搭載された複数の第1半導体素子30Uのドレイン電極31(図9参照)と、第2上アーム搭載層21UBに搭載された複数の第1半導体素子30Uのドレイン電極31と、第3上アーム搭載層21UCに搭載された複数の第1半導体素子30Uのドレイン電極31とが互いに電気的に接続されている。また、第1上アーム搭載層21UAに搭載された複数のダイオード40のカソード電極41(図17参照)と、第2上アーム搭載層21UBに搭載された複数のダイオード40のカソード電極41と、第3上アーム搭載層21UCに搭載された複数のダイオード40のカソード電極41とが互いに電気的に接続されている。第1上アーム搭載層21UAは、入力端子61Aと電気的に接続されているため、各上アーム搭載層21UA〜21UCの各第1半導体素子30Uのドレイン電極31および各ダイオード40のカソード電極41は入力端子61Aと電気的に接続されている。
第1上アーム制御層23UAと第2上アーム制御層23UBとは制御層接続ワイヤ81Aによって接続されており、第2上アーム制御層23UBと第3上アーム制御層23UCとは制御層接続ワイヤ81Bによって接続されている。より詳細には、制御層接続ワイヤ81Aは、第1上アーム制御層23UAのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第2上アーム制御層23UBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面13の方の端部とを接続している。制御層接続ワイヤ81Bは、第2上アーム制御層23UBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面14の方の端部と、第3上アーム制御層23UCのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面13の方の端部とを接続している。このように、第1上アーム制御層23UA、第2上アーム制御層23UBおよび第3上アーム制御層23UCは電気的に接続されている。また、第3上アーム制御層23UCと上アーム制御端子63とは、上アーム制御端子ワイヤ75Uによって接続されている。このため、各上アーム制御層23UA〜23UCと上アーム制御端子63とは電気的に接続されている。
第1上アーム搭載層21UAに搭載された複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33が第1上アーム制御層23UAに電気的に接続されており、第2上アーム搭載層21UBに搭載された複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33が第2上アーム制御層23UBに電気的に接続されており、第3上アーム搭載層21UCに搭載された複数の第1半導体素子30Uのゲート電極33が第3上アーム制御層23UCに電気的に接続されているため、各第1半導体素子30Uのゲート電極33は上アーム制御端子63と電気的に接続されている。
第1上アーム検出層24UAと第2上アーム検出層24UBとは検出層接続ワイヤ82Aによって接続されており、第2上アーム検出層24UBと第3上アーム検出層24UCとは検出層接続ワイヤ82Bによって接続されている。より詳細には、検出層接続ワイヤ82Aは、第1上アーム検出層24UAのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第2上アーム検出層24UBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面13の方の端部とを接続している。検出層接続ワイヤ82Bは、第2上アーム検出層24UBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面14の方の端部と、第3上アーム検出層24UCのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面13の方の端部とを接続している。このように、第1上アーム検出層24UA、第2上アーム検出層24UBおよび第3上アーム検出層24UCは電気的に接続されている。また、第3上アーム検出層24UCと上アーム検出端子64とは、上アーム検出端子ワイヤ76Uによって接続されている。このため、各上アーム検出層24UA〜24UCと上アーム検出端子64とは電気的に接続されている。
第1上アーム搭載層21UAに搭載された複数の第1半導体素子30Uのソース電極32が第1上アーム検出層24UAに電気的に接続されており、第2上アーム搭載層21UBに搭載された複数の第1半導体素子30Uのソース電極32が第2上アーム検出層24UBに電気的に接続されており、第3上アーム搭載層21UCに搭載された複数の第1半導体素子30Uのソース電極32が第3上アーム検出層24UCに電気的に接続されているため、各第1半導体素子30Uのソース電極32は上アーム検出端子64と電気的に接続されている。
第3上アーム搭載層21UCと電源電流端子67とは電源端子ワイヤ77によって接続されている。電源端子ワイヤ77は、第3上アーム搭載層21UCのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面14の方の端部に接続されている。電源端子ワイヤ77は、第3上アーム搭載層21UCのy方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面11の方の端部に接続されている。これにより、第3上アーム搭載層21UCと電源電流端子67とは電気的に接続されている。
図14に示すように、第1下アーム搭載層21LAと第2下アーム搭載層21LBとは複数本の搭載層接続ワイヤ79Cによって接続されており、第2下アーム搭載層21LBと第3下アーム搭載層21LCとは複数本の搭載層接続ワイヤ79Dによって接続されている。より詳細には、各搭載層接続ワイヤ79Cは、第1下アーム搭載層21LAのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第2下アーム搭載層21LBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面13の方の端部とを接続している。各搭載層接続ワイヤ79Dは、第2下アーム搭載層21LBのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第3下アーム搭載層21LCの主搭載部21cのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面13の方の端部とを接続している。このように、第1下アーム搭載層21LA、第2下アーム搭載層21LBおよび第3下アーム搭載層21LCは電気的に接続されている。このため、第1下アーム搭載層21LAに搭載された複数の第2半導体素子30Lのドレイン電極31(図17参照)と、第2下アーム搭載層21LBに搭載された複数の第2半導体素子30Lのドレイン電極31と、第3下アーム搭載層21LCに搭載された複数の第2半導体素子30Lのドレイン電極31とが互いに電気的に接続されている。また、第1下アーム搭載層21LAに搭載された複数のダイオード40のカソード電極41(図17参照)と、第2下アーム搭載層21LBに搭載された複数のダイオード40のカソード電極41と、第3下アーム搭載層21LCに搭載された複数のダイオード40のカソード電極41とが互いに電気的に接続されている。第1下アーム搭載層21LAは、出力端子62A,62B(図7参照)と電気的に接続されているため、各下アーム搭載層21LA〜21LCの各第2半導体素子30Lのドレイン電極31および各ダイオード40のカソード電極41は出力端子62A,62Bと電気的に接続されている。
また図13に示すように、第1上アーム搭載層21UAの複数の第1半導体素子30Uのソース電極32および複数のダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、第1下アーム搭載層21LAと電気的に接続されており、第2上アーム搭載層21UBの複数の第1半導体素子30Uのソース電極32および複数のダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、第2下アーム搭載層21LBと電気的に接続されており、第3上アーム搭載層21UCの複数の第1半導体素子30Uのソース電極32および複数のダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、第3下アーム搭載層21LCと電気的に接続されているため、各上アーム搭載層21UA〜21UCの各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42はそれぞれ互いに電気的に接続されている。このため、各上アーム搭載層21UA〜21UCの各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、出力端子62A,62B(図7参照)と電気的に接続されている。
図14に示すように、第1導電層22Aと第2導電層22Bとは複数本の導電層接続ワイヤ79Eによって接続されており、第2導電層22Bと第3導電層22Cとは複数本の導電層接続ワイヤ79Fによって接続されている。より詳細には、各導電層接続ワイヤ79Eは、第1導電層22Aにおける主導電部22aのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第2導電層22Bのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面13の方の端部とを接続している。各導電層接続ワイヤ79Fは、第2導電層22Bのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面14の方の端部と、第3導電層22Cのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面13の方の端部とを接続している。このように、第1導電層22A、第2導電層22Bおよび第3導電層22Cは電気的に接続されている。
図14に示すように、第1下アーム搭載層21LAの複数の第2半導体素子30Lのソース電極32および複数のダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、第1導電層22Aと電気的に接続されており、第2下アーム搭載層21LBの複数の第2半導体素子30Lのソース電極32および複数のダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、第2導電層22Bと電気的に接続されており、第3下アーム搭載層21LCの複数の第2半導体素子30Lのソース電極32および複数のダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、第3導電層22Cと電気的に接続されているため、各下アーム搭載層21LA〜21LCの各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42はそれぞれ互いに電気的に接続されている。このため、各下アーム搭載層21LA〜21LCの各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42はそれぞれ、入力端子61Bと電気的に接続されている。
第1下アーム制御層23LAと第2下アーム制御層23LBとは制御層接続ワイヤ81Cによって接続されており、第2下アーム制御層23LBと第3下アーム制御層23LCとは制御層接続ワイヤ81Dによって接続されている。より詳細には、制御層接続ワイヤ81Cは、第1下アーム制御層23LAのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第2下アーム制御層23LBにおける第1部分23aのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面13の方の端部とを接続している。制御層接続ワイヤ81Dは、第2下アーム制御層23LBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面14の方の端部と、第3下アーム制御層23LCのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面13の方の端部とを接続している。このように、第1下アーム制御層23LA、第2下アーム制御層23LBおよび第3下アーム制御層23LCは電気的に接続されている。また、第3下アーム制御層23LCと下アーム制御端子65とは、下アーム制御端子ワイヤ75Lによって接続されている。このため、各下アーム制御層23LA〜23LCと下アーム制御端子65とは電気的に接続されている。
第1下アーム搭載層21LAに搭載された複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33が第1下アーム制御層23LAに電気的に接続されており、第2下アーム搭載層21LBに搭載された複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33が第2下アーム制御層23LBに電気的に接続されており、第3下アーム搭載層21LCに搭載された複数の第2半導体素子30Lのゲート電極33が第3下アーム制御層23LCに電気的に接続されているため、各第2半導体素子30Lのゲート電極33は下アーム制御端子65と電気的に接続されている。
第1下アーム検出層24LAと第2下アーム検出層24LBとは検出層接続ワイヤ82Cによって接続されており、第2下アーム検出層24LBと第3下アーム検出層24LCとは検出層接続ワイヤ82Dによって接続されている。より詳細には、検出層接続ワイヤ82Cは、第1下アーム検出層24LAにおける第1部分24aのx方向の両端部のうち第1基板10Aの基板側面14の方の端部と、第2下アーム検出層24LBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面13の方の端部とを接続している。検出層接続ワイヤ82Dは、第2下アーム検出層24LBのx方向の両端部のうち第2基板10Bの基板側面14の方の端部と、第3下アーム検出層24LCのx方向の両端部のうち第3基板10Cの基板側面13の方の端部とを接続している。このように、第1下アーム検出層24LA、第2下アーム検出層24LBおよび第3下アーム検出層24LCは電気的に接続されている。また、第3下アーム検出層24LCと下アーム検出端子66とは、下アーム検出端子ワイヤ76Lによって接続されている。このため、各下アーム検出層24LA〜24LCと下アーム検出端子66とは電気的に接続されている。
第1下アーム搭載層21LAに搭載された複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が第1下アーム検出層24LAに電気的に接続されており、第2下アーム搭載層21LBに搭載された複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が第2下アーム検出層24LBに電気的に接続されており、第3下アーム搭載層21LCに搭載された複数の第2半導体素子30Lのソース電極32が第3下アーム検出層24LCに電気的に接続されているため、各第2半導体素子30Lのソース電極32は下アーム検出端子66と電気的に接続されている。
(温度検出素子およびその周辺の構成)
次に、図10〜図13、図15、図18および図19を用いて、温度検出素子50およびその周辺の構成について説明する。
図15および図18に示すように、温度検出素子50は、平板状のチップとして設けられている。図18に示すように、温度検出素子50は、z方向において反対側を向く素子主面50sおよび素子裏面50rを有している。本実施形態では、素子主面50sは基板主面10sと同じ方向を向き、素子裏面50rは基板裏面10rと同じ方向を向いている。温度検出素子50としては、たとえばサーミスタが用いられる。なお、温度検出素子50としてはたとえば温度検出用ダイオードを用いてもよい。
z方向から視た温度検出素子50の形状は、x方向が長辺方向であり、y方向が短辺方向となる矩形状である。温度検出素子50は、第1電極51および第2電極52を有している。第1電極51および第2電極52は、温度検出素子50のx方向の両端部に分散して設けられている。
図10に示すように、第1基板10Aに対応する温度検出端子68は、1つの第1温度検出端子68Aと複数(本実施形態では3個)の第2温度検出端子68Bとを有している。第1温度検出端子68Aおよび複数の第2温度検出端子68Bは、x方向において互いに離間して配列されている。x方向において、第1温度検出端子68Aは、複数の第2温度検出端子68Bよりも基板側面13の近くに配置されている。複数の第2温度検出端子68Bの個数は、複数の第1導体層25Aの個数と同じである。複数の第2温度検出端子68Bの個数は、第1基板10Aの温度検出素子50の個数と同じであるともいえる。
各第1導体層25Aは、第1導体部25Rおよび第2導体部25Lを有している。第1導体部25Rおよび第2導体部25Lは、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。z方向から視て、第1導体部25Rと第2導体部25Lとはy方向に沿った中心線に対して対称形状となる。各第1導体層25Aには、温度検出素子50が個別に配置されている。より詳細には、温度検出素子50は、x方向において第1導体部25Rと第2導体部25Lとの間に配置されている。第1導体部25Rおよび第2導体部25Lは、絶縁層15の厚さ方向(z方向)と交差する方向であるx方向において温度検出素子50を挟んで配置されているともいえる。温度検出素子50は、第1導体部25Rと第2導体部25Lと電気的に接続されている。
第1基板10Aに設けられた各第1導体層25Aは、第1上アーム搭載層21UAに搭載された第1半導体素子30Uとy方向において対向するように配置されている。このため、各第1導体層25Aに電気的に接続された温度検出素子50は、第1上アーム搭載層21UAに搭載された各第1半導体素子30Uとy方向において対向している。本実施形態では、温度検出素子50のx方向の中心の位置と、この温度検出素子50とy方向に対向する第1半導体素子30Uのx方向の中心の位置とが互いに揃っている。このように、複数の第1半導体素子30Uの配列方向である第3方向(x方向)とz方向とに直交する方向を第4方向とすると、第4方向において、複数の温度検出素子50は、複数の第1半導体素子30Uに対して個別に対向するように配置されているといえる。
なお、第1導体層25Aおよび温度検出素子50の配置態様は任意に変更可能である。一例では、x方向において隣り合う温度検出素子50のx方向の中心を結んだ中心間距離がx方向において隣り合う第1半導体素子30Uのx方向の中心を結んだ中心間距離よりも大きくなるように、第1導体層25Aおよび温度検出素子50が配置されてもよい。
図15に示すように、第1導体部25Rおよび第2導体部25Lはそれぞれ、素子接続部25aおよびワイヤ接続部25bを有している。本実施形態では、第1導体部25Rおよび第2導体部25Lはそれぞれ、素子接続部25aおよびワイヤ接続部25bが一体に形成された単一部品である。素子接続部25aは、x方向に沿って延びている。ワイヤ接続部25bは、素子接続部25aのx方向の両端部のうち第1半導体素子30Uから遠い方の端部からx方向に沿って延びている。第1導体部25Rのワイヤ接続部25bは、x方向において素子接続部25aに対して第2導体部25Lとは反対側に向けて延びている。第2導体部25Lのワイヤ接続部25bは、x方向において素子接続部25aに対して第1導体部25Rとは反対側に向けて延びている。
各第1導体層25Aの第1導体部25Rのワイヤ接続部25bには、温度検出ワイヤ78Aが接続されている。各温度検出ワイヤ78Aは、第1中継層26Aに接続されている。図10に示すとおり、第1基板10Aに設けられた第1中継層26Aは、y方向から視て、各第1導体層25Aと重なっている。z方向から視て、各温度検出ワイヤ78Aは、y方向に沿って延びている。
図10に示すように、第1中継層26Aには、温度検出端子ワイヤ78Bが接続されている。温度検出端子ワイヤ78Bは、第1温度検出端子68Aに接続されている。これにより、第1中継層26Aと第1温度検出端子68Aとが電気的に接続されている。
第1基板10Aに設けられた各第1導体層25Aの第2導体部25Lのワイヤ接続部25bには、温度検出端子ワイヤ78Cが接続されている。複数の温度検出端子ワイヤ78Cは、複数の第2温度検出端子68Bに個別に接続されている。これにより、各第1導体層25Aの第2導体部25Lと各第2温度検出端子68Bとが電気的に接続されている。
図10に示すとおり、第1基板10Aに設けられた各第1導体層25Aの第1導体部25Rの素子接続部25aと各第1導体層25Aの第2導体部25Lの素子接続部25aとには、温度検出素子50が接続されている。より詳細には、温度検出素子50は、第1導体層25Aの素子接続部25aと第2導体層25Bの素子接続部25aとの間に配置されている。このため、温度検出素子50は、第1上アーム搭載層21UAに搭載された第1半導体素子30Uとy方向において対向している。本実施形態では、温度検出素子50は、第1上アーム搭載層21UAに搭載された第1半導体素子30Uのx方向の中央部とy方向において対向している。
図15に示すように、z方向から視て、温度検出素子50は、y方向において第1導体部25Rおよび第2導体部25Lの素子接続部25aのうち第1半導体素子30Uの近くの部分に配置されている。本実施形態では、z方向から視て、温度検出素子50は、第1導体部25Rおよび第2導体部25Lの素子接続部25aのy方向の両端部のうち第1半導体素子30Uに近い方の端部に配置されている。
図18および図19に示すように、温度検出素子50は、第1基板10Aの基板主面10sである絶縁層15上に配置されている。より詳細には、温度検出素子50の素子裏面50rは第1基板10Aの基板主面10sである絶縁層15の表面と接触している。
第1導体層25Aは、第1基板10Aの基板主面10s上に設けられたAgペーストからなる金属層16上に設けられている。第1導体層25Aはエッチングによって形成されるため、素子接続部25aの幅方向の両側には、傾斜部25cが形成されている。傾斜部25cは、z方向において基板主面10sから離れるにつれて素子接続部25aの幅方向の内側に向けて傾斜している。ここで、素子接続部25aの幅方向は、z方向から視て、素子接続部25aが延びる方向と直交する方向である。本実施形態では、素子接続部25aの幅方向は、x方向となる。
温度検出素子50の第1電極51は第1導体部25Rに接続されており、第2電極52は第2導体部25Lに接続されている。より詳細には、温度検出素子50の第1電極51が形成されている素子側面50wrは、第1導体部25Rの素子接続部25aの2つの傾斜部25cのうち温度検出素子50に近い方の傾斜部25cとx方向において隙間を介して対向している。温度検出素子50の第2電極52が形成されている素子側面50wlは、第2導体部25Lの素子接続部25aの2つの傾斜部25cのうち温度検出素子50に近い方の傾斜部25cとx方向において隙間を介して対向している。温度検出素子50の素子側面50wrと第1導体部25Rの素子接続部25aとの隙間と、素子側面50wlと第2導体部25Lの素子接続部25aとの隙間とにはそれぞれ、導電性接合材P2が介在している。導電性接合材P2は、たとえばはんだが用いられる。このように、温度検出素子50の第1電極51は導電性接合材P2を介して第1導体部25Rに電気的に接続されており、温度検出素子50の第2電極52は導電性接合材P2を介して第2導体部25Lに電気的に接続されている。ここで、第1電極51と第1導体部25Rとを接合する導電性接合材P2は第1導電性接合材に対応しており、第2電極52と第2導体部25Lとを接合する導電性接合材P2は第2導電性接合材に対応している。なお、第1基板10Aに設けられた他の第1導体層25Aと温度検出素子50との接続関係も図18および図19と同様である。なお、導電性接合材P2として、たとえばAgペーストを用いてもよい。
本実施形態では、絶縁層15の表面から温度検出素子50の素子主面50sまで高さは、絶縁層15の表面から第1導体層25Aの素子接続部25aの上面25sまでの高さと等しい。ここで、絶縁層15の表面から温度検出素子50の素子主面50sまで高さと絶縁層15の表面から第1導体層25Aの素子接続部25aの上面25sまでの高さとの差がたとえば絶縁層15の表面から第1導体層25Aの素子接続部25aの上面25sまでの高さの10%以内であれば、絶縁層15の表面から温度検出素子50の素子主面50sまで高さが絶縁層15の表面から第1導体層25Aの素子接続部25aの上面25sまでの高さと等しいといえる。また、絶縁層15の表面から温度検出素子50の素子主面50sまで高さとは、絶縁層15の表面と温度検出素子50の素子主面50sとの間のz方向の寸法である。絶縁層15の表面から第1導体層25Aの素子接続部25aの上面25sまでの高さとは、絶縁層15の表面と第1導体層25Aの素子接続部25aの上面25sとの間のz方向の寸法である。
図11に示すように、第2基板10Bに対応する温度検出端子68は、複数(本実施形態では2個)の第2温度検出端子68Bを有している。複数の第2温度検出端子68Bは、x方向において互いに離間して配置されている。第2基板10Bに対応する複数の第2温度検出端子68Bの個数は、複数の第2導体層25Bの個数と同じである。第2基板10Bに対応する複数の第2温度検出端子68Bの個数は、第2基板10Bの温度検出素子50の個数と同じであるともいえる。
図示していないが、第2基板10Bに設けられた各温度検出素子50は、第2基板10Bの基板主面10sである絶縁層15上に配置されている。より詳細には、各温度検出素子50の素子裏面50rは第2基板10Bの基板主面10sである絶縁層15の表面と接触している。
第2基板10Bに設けられた各第2導体層25Bは、第2上アーム搭載層21UBに搭載された第1半導体素子30Uとy方向において対向するように配置されている。各第2導体層25Bの構成および各第2導体層25Bと温度検出素子50との接続構成は、図10、図15、図18および図19に示す第1基板10Aに設けられた各第1導体層25Aの構成および各第1導体層25Aと温度検出素子50との接続構成と同じである。
第2基板10Bに設けられた各第2導体層25Bは、第2上アーム搭載層21UBに搭載された第1半導体素子30Uとy方向において対向するように配置されている。このため、各第2導体層25Bに電気的に接続された温度検出素子50は、第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uとy方向において対向している。本実施形態では、温度検出素子50のx方向の中心の位置と、この温度検出素子50とy方向に対向する第1半導体素子30Uのx方向の中心の位置とが互いに揃っている。
なお、第2導体層25Bおよび温度検出素子50の配置態様は任意に変更可能である。一例では、x方向において隣り合う温度検出素子50のx方向の中心を結んだ中心間距離がx方向において隣り合う第1半導体素子30Uのx方向の中心を結んだ中心間距離よりも大きくなるように、第2導体層25Bおよび温度検出素子50が配置されてもよい。
各第2導体層25Bの第1導体部25Rのワイヤ接続部25bには、温度検出ワイヤ78Aが接続されている。z方向から視て、各温度検出ワイヤ78Aは、y方向に沿って延びている。各温度検出ワイヤ78Aは、第2中継層26Bに接続されている。これにより、各第2導体層25Bの第1導体部25Rと第2中継層26Bとが電気的に接続されている。
各第2導体層25Bの第2導体部25Lのワイヤ接続部25bには、温度検出端子ワイヤ78Cが接続されている。各温度検出端子ワイヤ78Cは、第2基板10Bに対応する第2温度検出端子68Bに個別に接続されている。これにより、各第2導体層25Bの第2導体部25Lと各第2温度検出端子68Bとが電気的に接続されている。
図12に示すように、第3基板10Cに対応する温度検出端子68は、複数(本実施形態では3個)の第2温度検出端子68Bを有している。第3基板10Cに対応する複数の第2温度検出端子68Bは、x方向において互いに離間して配置されている。第3基板10Cに対応する複数の第2温度検出端子68Bの個数は、複数の第3導体層25Cの個数と同じである。第3基板10Cに対応する複数の第2温度検出端子68Bの個数は、第3基板10Cの温度検出素子50の個数と同じであるともいえる。
図示していないが、第3基板10Cに設けられた各温度検出素子50は、第3基板10Cの基板主面10sである絶縁層15上に配置されている。より詳細には、各温度検出素子50の素子裏面50rは第3基板10Cの基板主面10sである絶縁層15の表面と接触している。
第3基板10Cに設けられた各第3導体層25Cは、第3上アーム搭載層21UCに搭載された第1半導体素子30Uとy方向において対向するように配置されている。各第3導体層25Cの構成および各第3導体層25Cと温度検出素子50との接続構成は、図10、図15、図18おおよび図19に示す第1基板10Aに設けられた各第1導体層25Aの構成および各第1導体層25Aと温度検出素子50との接続構成と同じである。
第3基板10Cに設けられた各第3導体層25Cは、第3上アーム搭載層21UCに搭載された第1半導体素子30Uとy方向において対向するように配置されている。このため、各第3導体層25Cに電気的に接続された温度検出素子50は、第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uとy方向において対向している。本実施形態では、温度検出素子50のx方向の中心の位置と、この温度検出素子50とy方向に対向する第1半導体素子30Uのx方向の中心の位置とが互いに揃っている。
なお、第3導体層25Cおよび温度検出素子50の配置態様は任意に変更可能である。一例では、x方向において隣り合う温度検出素子50のx方向の中心を結んだ中心間距離がx方向において隣り合う第1半導体素子30Uのx方向の中心を結んだ中心間距離よりも大きくなるように、第3導体層25Cおよび温度検出素子50が配置されてもよい。
各第3導体層25Cの第1導体部25Rのワイヤ接続部25bには、温度検出ワイヤ78Aが接続されている。z方向から視て、各温度検出ワイヤ78Aは、y方向に沿って延びている。各温度検出ワイヤ78Aは、第3中継層26Cに接続されている。これにより、各第3導体層25Cの第1導体部25Rと第3中継層26Cとが電気的に接続されている。
各第3導体層25Cの第2導体部25Lのワイヤ接続部25bには、温度検出端子ワイヤ78Cが接続されている。各温度検出端子ワイヤ78Cは、第3基板10Cに対応する第2温度検出端子68Bに個別に接続されている。これにより、各第3導体層25Cの第2導体部25Lと各第2温度検出端子68Bとが電気的に接続されている。
図13に示すように、第1中継層26Aと第2中継層26Bとは中継層接続ワイヤ83Aによって接続されており、第2中継層26Bと第3中継層26Cとは中継層接続ワイヤ83Bによって接続されている。これにより、各中継層26A〜26Cは互いに電気的に接続されている。このため、各基板10A〜10Cにおける各導体層25A〜25Cの第1導体部25Rは、第1温度検出端子68Aと電気的に接続されている。
(半導体装置の製造方法)
図20〜図25を参照して、半導体装置1の製造方法の一例について説明する。
半導体装置1の製造方法は、基板10を準備する工程を有している。より詳細には、図20に示すように、この工程では、第1基板10A、第2基板10Bおよび第3基板10Cを準備する。この工程において、第1基板10Aには、第1上アーム搭載層21UA、第1下アーム搭載層21LA、第1導電層22A、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、第1中継層26A、第1下アーム制御層23LAおよび第1下アーム検出層24LAが形成されている。第2基板10Bには、第2上アーム搭載層21UB、第2下アーム搭載層21LB、第2導電層22B、第2上アーム制御層23UB、第2上アーム検出層24UB、第2中継層26B、第2下アーム制御層23LBおよび第2下アーム検出層24LBが形成されている。第3基板10Cには、第3上アーム搭載層21UC、第3下アーム搭載層21LC、第3導電層22C、第3上アーム制御層23UC、第3上アーム検出層24UC、第3中継層26C、第3下アーム制御層23LCおよび第3下アーム検出層24LCが形成されている。このように、基板10を準備する工程では、第1導体部25Rおよび第2導体部25Lを有する各導体層25A〜25Cを各基板10A〜10Cの絶縁層15上に形成する導体層形成工程を有している。
半導体装置1の製造方法は、放熱板100(図6参照)、ケース110および基板10を組み付ける工程を有している。より詳細には、図20に示すように、まず、放熱板100に各基板10A〜10Cを取り付ける。各基板10A〜10Cは、たとえばAgペーストやはんだなどの導電性接合材によって放熱板100に取り付けられる。なお、導電性接合材に限られず、電気絶縁性を有する接合材によって放熱板100に各基板10A〜10Cが取り付けられてもよい。次に、放熱板100にケース110が取り付けられる。放熱板100の支持孔101(図6参照)とケース110の取付孔113aとにボルトなどの締結部材を取り付けることによって放熱板100にケース110が取り付けられる。
半導体装置1の製造方法は、各基板10A〜10C同士や各基板10A〜10Cと端子60とを電気的に接続する第1ワイヤ形成工程を有している。より詳細には、図21に示すように、入力端子61Aと第1上アーム搭載層21UAとを接続するワイヤ71A、入力端子61Bと第1導電層22Aとを接続するワイヤ71B、および、出力端子62A,62Bと第3下アーム搭載層21LCとを接続するワイヤ71Cを形成する。第1上アーム搭載層21UAと第2上アーム搭載層21UBとを接続する搭載層接続ワイヤ79A、第2上アーム搭載層21UBと第3上アーム搭載層21UCとを接続する搭載層接続ワイヤ79B、第1下アーム搭載層21LAと第2下アーム搭載層21LBとを接続する搭載層接続ワイヤ79C、第2下アーム搭載層21LBと第3下アーム搭載層21LCとを接続する搭載層接続ワイヤ79D、第1導電層22Aと第2導電層22Bとを接続する導電層接続ワイヤ79E、および、第2導電層22Bと第3導電層22Cとを接続する導電層接続ワイヤ79Fを形成する。
また、第3上アーム制御層23UCと上アーム制御端子63とを接続する上アーム制御端子ワイヤ75U、第3上アーム検出層24UCと上アーム検出端子64とを接続する上アーム検出端子ワイヤ76U、第2下アーム制御層23LBと下アーム制御端子65とを接続する下アーム制御端子ワイヤ75L、および、第1下アーム検出層24LAと下アーム検出端子66とを接続する下アーム検出端子ワイヤ76Lを形成する。
また、第1上アーム制御層23UAと第2上アーム制御層23UBとを接続する制御層接続ワイヤ81A、第2上アーム制御層23UBと第3上アーム制御層23UCとを接続する制御層接続ワイヤ81B、第1上アーム検出層24UAと第2上アーム検出層24UBとを接続する検出層接続ワイヤ82A、第2上アーム検出層24UBと第3上アーム検出層24UCとを接続する検出層接続ワイヤ82B、第1中継層26Aと第2中継層26Bとを接続する中継層接続ワイヤ83A、および、第2中継層26Bと第3中継層26Cとを接続する中継層接続ワイヤ83Bを形成する。
また、第1下アーム制御層23LAと第2下アーム制御層23LBとを接続する制御層接続ワイヤ81C、第2下アーム制御層23LBと第3下アーム制御層23LCとを接続する制御層接続ワイヤ81D、第1下アーム検出層24LAと第2下アーム検出層24LBとを接続する検出層接続ワイヤ82C、および、第2下アーム検出層24LBと第3下アーム検出層24LCとを接続する検出層接続ワイヤ82Dを形成する。これらワイヤは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられ、たとえばワイヤボンディング装置によって形成される。
半導体装置1の製造方法は、各半導体素子30U,30Lおよび各ダイオード40を各基板10A〜10Cに実装する実装工程を有している。より詳細には、図22に示すように、第1基板10Aの第1上アーム搭載層21UAに3個の第1半導体素子30Uおよび3個のダイオード40が実装される。第2基板10Bの第2上アーム搭載層21UBに2個の第1半導体素子30Uおよび2個のダイオード40が実装される。第3基板10Cの第3上アーム搭載層21UCに3個の第1半導体素子30Uおよび3個のダイオード40が実装される。
また、第1基板10Aの第1下アーム搭載層21LAに3個の第2半導体素子30Lおよび3個のダイオード40が実装される。第2基板10Bの第2下アーム搭載層21LBに2個の第2半導体素子30Lおよび3個のダイオード40が実装される。第3基板10Cの第3下アーム搭載層21LCに3個の第2半導体素子30Lおよび3個のダイオード40が実装される。
各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40は、導電性接合材P1(図9参照)によって各上アーム搭載層21UA〜21UCに接合される。また各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40は、導電性接合材P1によって各下アーム搭載層21LA〜21LCに接合される。導電性接合材P1としては、たとえばはんだが用いられる。具体的には、まず、各上アーム搭載層21UA〜21UCおよび各下アーム搭載層21LA〜21LCのうち各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40が搭載される箇所に導電性接合材P1が塗布される。次に、各上アーム搭載層21UA〜21UCの各導電性接合材P1上に各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40を個別に配置し、各下アーム搭載層21LA〜21LCの各導電性接合材P1上に各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40を個別に配置する。次に、リフロー処理によって各導電性接合材P1を溶融させる。最後に、各導電性接合材P1を冷却して固化することによって各第1半導体素子30Uおよび各ダイオード40が各上アーム搭載層21UA〜21UCに接合され、各第2半導体素子30Lおよび各ダイオード40が各下アーム搭載層21LA〜21LCに接合される。
半導体装置1の製造方法は、各温度検出素子50を絶縁層15に配置する配置工程を有している。より詳細には、図22に示すように、各基板10A〜10Cの絶縁層15のうち各導体層25A〜25Cの第1導体部25Rと第2導体部25Lとのx方向の間の部分に個別に配置する。このように、配置工程は、上述の導体層形成工程よりも後の工程となる。
半導体装置1の製造方法は、温度検出素子50の第1電極51と第1導体部25Rとの間を跨るように第1導電性接合材を塗布し、第2電極52と第2導体部25Lとの間を跨るように第2導電性接合材を塗布する接合材塗布工程を有している。より詳細には、図23に示すように、板状の導電性接合材P2(第1導電性接合材)を用意し、温度検出素子50の第1電極51と第1導体部25Rとの隙間を跨ぐように導電性接合材P2を配置する。具体的には、導電性接合材P2は、第1電極51と第1導体部25Rとの隙間を跨ぐ状態で温度検出素子50の素子主面50sと第1導体部25Rの上面25sとに配置される。また、板状の導電性接合材P2(第2導電性接合材)を用意し、温度検出素子50の第2電極52と第2導体部25Lとの隙間を跨ぐように導電性接合材P2を配置する。具体的には、第1電極51と第1導体部25Rとの隙間を跨ぐ状態で温度検出素子50の素子主面50sと第2導体部25Lの上面25sとに配置される。導電性接合材P2としてたとえば板状のはんだが用いられる。ここで、図23に示すとおり、第1基板10Aの絶縁層15の表面から第1導体部25Rの上面25sまでの高さと、絶縁層15の表面から温度検出素子50の素子主面50sまでの高さとが等しいため、導電性接合材P2は、絶縁層15の表面と平行となるように配置される。また、第1基板10Aの絶縁層15の表面から第2導体部25Lの上面25sまでの高さと、絶縁層15の表面から温度検出素子50の素子主面50sまでの高さとが等しいため、導電性接合材P2は、絶縁層15の表面と平行となるように配置される。
半導体装置1の製造方法は、導電性接合材P2(第1導電性接合材)を溶融して第1電極51と第1導体部25Rとの間に導電性接合材P2を介在させ、導電性接合材P2(第2導電性接合材)を溶融して第2電極52と第2導体部25Lとの間に導電性接合材P2を介在させる接合工程を有している。より詳細には、図24に示すように、基板10を加熱することによって各導電性接合材P2を溶融させる。本実施形態では、基板10の基板裏面10r側から基板10を加熱する。これにより、加熱された基板10の熱が各導電性接合材P2に伝わることによって、各導電性接合材P2が溶融する。温度検出素子50の第1電極51と第1導体部25Rとの隙間を跨ぐ各導電性接合材P2(第1導電性接合材)は、溶融することによって第1導体部25Rと温度検出素子50の第1電極51との間に進入する。これにより、第1電極51と第1導体部25Rとの隙間に導電性接合材P2が充填される。また、温度検出素子50の第2電極52と第2導体部25Lとの隙間を跨ぐ各導電性接合材P2(第2導電性接合材)は、溶融することによって第2導体部25Lと温度検出素子50の第2電極52との間に進入する。これにより、第2電極52と第2導体部25Lとの隙間に導電性接合材P2が充填される。その後、各導電性接合材P2を冷却して固化することによって温度検出素子50の第1電極51と第1導体部25Rとが接合され、温度検出素子50の第2電極52と第2導体部25Lとが接合される。これにより、第1電極51と第1導体部25Rとが電気的に接続され、第2電極52と第2導体部25Lとが電気的に接続される。
温度検出素子50は、絶縁層15の表面に配置されているため、導電性接合材P2が温度検出素子50の第1電極51および第2電極52と絶縁層15との間に入り込みにくくなる。このため、温度検出素子50は、絶縁層15から離れにくく、絶縁層15の表面に接した状態で、絶縁層15上に固定される。
なお、各導電性接合材P2を溶融させる工程は、各半導体素子30U,30Lおよび各ダイオード40を各上アーム搭載層21UA〜21UCおよび各下アーム搭載層21LA〜21LCに接合するときのリフロー処理として行ってもよい。すなわち、リフロー処理によって各導電性接合材P2が加熱されて溶融する。
半導体装置1の製造方法は、各半導体素子30U,30Lおよび各ダイオード40と端子60とを電気的に接続する第2ワイヤ形成工程を有している。より詳細には、図25に示すように、第1上アーム搭載層21UAに実装された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42と第1下アーム搭載層21LAとを接続する上アーム駆動ワイヤ72Uを形成する。第2上アーム搭載層21UBに実装された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42と第2下アーム搭載層21LBとを接続する上アーム駆動ワイヤ72Uを形成する。第3上アーム搭載層21UCに実装された各第1半導体素子30Uのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42と第3下アーム搭載層21LCとを接続する上アーム駆動ワイヤ72Uを形成する。これら上アーム駆動ワイヤ72Uは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられる。
第1下アーム搭載層21LAに実装された各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42と第1導電層22Aとを接続する下アーム駆動ワイヤ72Lを形成する。第2下アーム搭載層21LBに実装された各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42と第2導電層22Bとを接続する下アーム駆動ワイヤ72Lを形成する。第3下アーム搭載層21LCに実装された各第2半導体素子30Lのソース電極32および各ダイオード40のアノード電極42と第3導電層22Cとを接続する下アーム駆動ワイヤ72Lを形成する。これら下アーム駆動ワイヤ72Lは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられ、たとえばワイヤボンディング装置によって形成される。
第1上アーム搭載層21UAに実装された各第1半導体素子30Uのゲート電極33と第1上アーム制御層23UAとを接続する上アーム制御ワイヤ73Uが形成される。第2上アーム搭載層21UBに実装された各第1半導体素子30Uのゲート電極33と第2上アーム制御層23UBとを接続する上アーム制御ワイヤ73Uが形成される。第3上アーム搭載層21UCに実装された各第1半導体素子30Uのゲート電極33と第3上アーム制御層23UCとを接続する上アーム制御ワイヤ73Uが形成される。これら上アーム制御ワイヤ73Uは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられ、たとえばワイヤボンディング装置によって形成される。
第1上アーム搭載層21UAに実装された各第1半導体素子30Uのソース電極32と第1上アーム検出層24UAとを接続する上アーム検出ワイヤ74Uが形成される。第2上アーム搭載層21UBに実装された各第1半導体素子30Uのソース電極32と第2上アーム検出層24UBとを接続する上アーム検出ワイヤ74Uが形成される。第3上アーム搭載層21UCに実装された各第1半導体素子30Uのソース電極32と第3上アーム検出層24UCとを接続する上アーム検出ワイヤ74Uが形成される。これら上アーム検出ワイヤ74Uは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられ、たとえばワイヤボンディング装置によって形成される。
第1下アーム搭載層21LAに実装された各第2半導体素子30Lのゲート電極33と第1下アーム制御層23LAとを接続する下アーム制御ワイヤ73Lが形成される。第2下アーム搭載層21LBに実装された各第2半導体素子30Lのゲート電極33と第2下アーム制御層23LBとを接続する下アーム制御ワイヤ73Lが形成される。第3下アーム搭載層21LCに実装された各第2半導体素子30Lのゲート電極33と第3下アーム制御層23LCとを接続する下アーム制御ワイヤ73Lが形成される。これら下アーム制御ワイヤ73Lは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられ、たとえばワイヤボンディング装置によって形成される。
第1下アーム搭載層21LAに実装された各第2半導体素子30Lのソース電極32と第1下アーム検出層24LAとを接続する下アーム検出ワイヤ74Lが形成される。第2下アーム搭載層21LBに実装された各第2半導体素子30Lのソース電極32と第2下アーム検出層24LBとを接続する下アーム検出ワイヤ74Lが形成される。第3下アーム搭載層21LCに実装された各第2半導体素子30Lのソース電極32と第3下アーム検出層24LCとを接続する下アーム検出ワイヤ74Lが形成される。これら下アーム検出ワイヤ74Lは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられ、たとえばワイヤボンディング装置によって形成される。
半導体装置1の製造方法は、各導体層25A〜25Cと端子60とを電気的に接続する第3ワイヤ形成工程を有している。より詳細には、図示していないが、各第1導体層25Aの第1導体部25Rと第1中継層26Aとを接続する温度検出ワイヤ78Aが形成される。各第2導体層25Bの第1導体部25Rと第2中継層26Bとを接続する温度検出ワイヤ78Aが形成される。各第3導体層25Cの第1導体部25Rと第3中継層26Cとを接続する温度検出ワイヤ78Aが形成される。また、各導体層25A〜25Cの第2導体部25Lとこの第2導体部25Lに対応する第2温度検出端子68Bとを接続する温度検出端子ワイヤ78Cを形成する。また、第1中継層26Aと第1温度検出端子68Aとを接続する温度検出端子ワイヤ78Bを形成する。これらワイヤ78A〜78Cは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかが用いられ、たとえばワイヤボンディング装置によって形成される。
半導体装置1の製造方法は、封止樹脂90を充填する工程を有している。より詳細には、図示していないが、封止樹脂90は、各半導体素子30U,30L、各ダイオード40および第1〜第3ワイヤ形成工程によって形成されたワイヤを封止するように形成される。封止樹脂90は、たとえば電気絶縁性の樹脂材料からなり、エポキシ樹脂が用いられる。各基板10A〜10Cおよび放熱板100とケース110とによって形成された内部領域に封止樹脂90が充填される。
半導体装置1の製造方法は、天板116を取り付ける工程を有している。天板116は、ケース110の側壁111A,111Bに取り付けられる。これにより、上記内部領域が封止される。以上の工程を経て、半導体装置1が製造される。
なお、半導体装置1の製造方法の工程順序は上記記載した工程順序に限られない。たとえば、各基板10A〜10Cに各半導体素子30U,30Lおよび各ダイオード40を実装した後に各基板10A〜10Cを放熱板100に取り付けてもよい。各基板10A〜10Cを放熱板100に取り付ける前に、第2ワイヤ形成工程を実施してもよい。また、第1ワイヤ形成工程を実施する前に、第2ワイヤ形成工程および第3ワイヤ形成工程の少なくとも一方を実施してもよい。
(作用)
図26および図27を参照して、本実施形態の作用について説明する。
図26は、比較例の半導体装置1Xの温度検出素子50の搭載構造を示している。図26では、第1基板10A、第1導体層25X、温度検出素子50、第1上アーム搭載層21UAおよび第1半導体素子30Uを、z方向およびy方向に沿う平面で切った断面構造を示している。第1導体層25Xの構成は、本実施形態の第1導体層25Aの構成と同じである。
大電流に対応した半導体装置では、例えばSiCMOSFETが用いられる各半導体素子が高速にスイッチング動作することによって高精度な電力供給を実現でき、かつ電力消費を低減している。一方、大電流が流れる半導体素子が高速にスイッチング動作するため、半導体素子の発熱量が多くなり、高温化し易い。そこで、温度検出素子によって半導体素子の温度を検出することによって半導体素子の温度を管理している。ここで、半導体装置の信頼性を向上させるため、半導体素子の温度を正確に管理する必要があり、温度検出素子による半導体素子の温度検出の精度の向上が求められている。
図26に示すように、比較例の半導体装置1Xでは、温度検出素子50は、第1導体層25Xの素子接続部25a上に配置されている。すなわち、温度検出素子50は、第1基板10Aの基板主面10sからz方向において離間して配置されている。この場合、第1半導体素子30Uと温度検出素子50との間の伝熱経路は、図26の太線矢印で示すように、第1半導体素子30U、導電性接合材P1、第1上アーム搭載層21UA、金属層16、絶縁層15、金属層16、第1導体層25Xおよび温度検出素子50となる。
一方、本実施形態では、図27に示すように、温度検出素子50は、第1基板10Aの基板主面10s上(絶縁層15上)に配置されている。この場合、第1半導体素子30Uと温度検出素子50との間の伝熱経路は、図27の太線矢印で示すように、第1半導体素子30U、導電性接合材P1、第1上アーム搭載層21UA、金属層16、絶縁層15および温度検出素子50となる。すなわち、本実施形態の伝熱経路は、図26の比較例の伝熱経路と比較して、第1導体層25Xと、第1導体層25Xと基板主面10sとの間の金属層16とを有していない。このため、本実施形態の伝熱経路は、比較例の伝熱経路よりも短い。したがって、本実施形態の温度検出素子50は、比較例の温度検出素子50よりも第1半導体素子30Uの温度を高精度に検出することができる。
(効果)
本実施形態の半導体装置1によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1基板10Aに設けられた温度検出素子50は第1基板10Aの基板主面10sに配置されており、第2基板10Bに設けられた温度検出素子50は第2基板10Bの基板主面10sに配置されており、第3基板10Cに設けられた温度検出素子50は第3基板10Cの基板主面10sに配置されている。この構成によれば、各基板10A〜10Cについて、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の伝熱経路が短くなるため、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
(2)半導体装置1は、第1基板10Aに設けられた第1導体層25Aと、第2基板10Bに設けられた第2導体層25Bと、第3基板10Cに設けられた第3導体層25Cと、を備えている。各導体層25A〜25Cは、第1導体部25Rおよび第2導体部25Lを有している。各導体層25A〜25Cに電気的に接続される温度検出素子50は、温度検出素子50の第1電極51が第1導体部25Rとx方向に対向しており、温度検出素子50の第2電極52が第2導体部25Lとx方向に対向するように各基板10A〜10Cの基板主面10sに配置されている。この構成によれば、温度検出素子50の第1電極51と第1導体部25Rとのx方向の間の距離を短くし、第2電極52と第2導体部25Lとのx方向の間の距離を短くすることによって、温度検出素子50と各導体層25A〜25Cとの間の電気抵抗の増加を抑制できる。
(3)温度検出素子50の第1電極51は、x方向において第1導体部25Rの側面と対向しており、導電性接合材P2によって接合されている。温度検出素子50の第2電極52は、x方向において第2導体部25Lの側面と対向しており、導電性接合材P2によって接合されている。この構成によれば、基板主面10sに温度検出素子50を配置した状態で第1電極51と第1導体部25Rとを電気的に接続することができ、第2電極52と第2導体部25Lとを電気的に接続することができる。
(4)第1導体部25Rのうち温度検出素子50の第1電極51と対向する部分は傾斜部25cを有しており、第2導体部25Lのうち温度検出素子50の第2電極52と対向する部分は傾斜部25cを有している。この構成によれば、第1導体部25Rのうち第1電極51と対向する部分がz方向に沿って延びる面であり、第2導体部25Lのうち第2電極52と対向する部分がz方向に沿って延びる面である場合と比較して、導電性接合材P2が接触する面積が大きくなる。したがって、各導体層25A〜25Cと温度検出素子50との接合強度を向上させることができる。
また、z方向において基板主面10sに向かうにつれて第1導体部25Rと第1電極51とのx方向の間の隙間が小さくなり、z方向において基板主面10sに向かうにつれて第2導体部25Lと第2電極52とのx方向の間の隙間が小さくなる。このため、半導体装置1の製造方法において、導電性接合材P2を溶融して上記の各隙間に入り込ませる場合、z方向において基板主面10sに近づくにつれて導電性接合材P2による温度検出素子50を各導体部25R,25Lに向けて引っ張る力が大きくなり、その結果、温度検出素子50が基板主面10sに押し付けられるようになる。これにより、温度検出素子50の素子裏面50rと基板主面10sとが密着するため、基板主面10sから温度検出素子50に効率よく伝熱することができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を一層向上させることができる。
(5)絶縁層15から温度検出素子50の素子主面50sまでの高さは、絶縁層15から各導体部25R,25Lの上面25sまでの高さと等しい。この構成によれば、半導体装置1の製造方法において温度検出素子50の第1電極51と第1導体部25Rとを導電性接合材P2で接合し、第2電極52と第2導体部25Lとを導電性接合材P2で接合する工程において、板状の導電性接合材P2を温度検出素子50の素子主面50sと第1導体部25Rの上面25sとに安定して配置でき、別の板状の導電性接合材P2を素子主面50sと第2導体部25Lの上面25sとに安定して配置できる。
(6)第1基板10Aの絶縁層15上に配置された各温度検出素子50は、第1上アーム搭載層21UAと近接するように配置されている。第2基板10Bの絶縁層15上に配置された各温度検出素子50は、第2上アーム搭載層21UBと近接するように配置されている。第3基板10Cの絶縁層15上に配置された各温度検出素子50は、第3上アーム搭載層21UCと近接するように配置されている。この構成によれば、各基板10A〜10Cについて、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の距離を短くすることができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
(7)第1基板10Aの絶縁層15上に配置された各温度検出素子50と、第1上アーム搭載層21UAに搭載された各第1半導体素子30Uとは、y方向において互いに離間して配列されている。第2基板10Bの絶縁層15上に配置された各温度検出素子50と、第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uとは、y方向において互いに離間して配列されている。第3基板10Cの絶縁層15上に配置された各温度検出素子50と、第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uとは、y方向において互いに離間して配置されている。z方向から視て、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの配列方向は、複数の第1半導体素子30Uの配列方向と直交する方向であり、各上アーム搭載層21UA〜21UCが延びる方向と直交する方向である。この構成によれば、温度検出素子50を第1半導体素子30Uの近くに配置するために各上アーム搭載層21UA〜21UCに、温度検出素子50の配置のためのスペース(切欠)を設ける必要がないため、各上アーム搭載層21UA〜21UCの電気抵抗の増加を抑制できる。このように、各上アーム搭載層21UA〜21UCに上記スペース(切欠)を設けなくても温度検出素子50が第1半導体素子30Uの近くに配置することができるため、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
(8)各第1導体層25Aは第1上アーム制御層23UAと第1上アーム搭載層21UAとのy方向の間に配置されており、各第2導体層25Bは第2上アーム制御層23UBと第2上アーム搭載層21UBとのy方向の間に配置されており、各第3導体層25Cは第3上アーム制御層23UCと第3上アーム搭載層21UCとのy方向の間に配置されている。このため、第1基板10Aの各温度検出素子50は第1上アーム制御層23UAと第1上アーム搭載層21UAとのy方向の間に配置されており、第2基板10Bの各温度検出素子50は第2上アーム制御層23UBと第2上アーム搭載層21UBとのy方向の間に配置されており、第3基板10Cの各温度検出素子50は第3上アーム制御層23UCと第3上アーム搭載層21UCとのy方向の間に配置されている。この構成によれば、z方向から視て、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の距離を短くすることができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
また、各第1導体層25Aは第1上アーム検出層24UAと第1上アーム搭載層21UAとのy方向の間に配置されており、各第2導体層25Bは第2上アーム検出層24UBと第2上アーム搭載層21UBとのy方向の間に配置されており、各第3導体層25Cは第3上アーム検出層24UCと第3上アーム搭載層21UCとのy方向の間に配置されている。このため、第1基板10Aの各温度検出素子50は第1上アーム検出層24UAと第1上アーム搭載層21UAとのy方向の間に配置されており、第2基板10Bの各温度検出素子50は第2上アーム検出層24UBと第2上アーム搭載層21UBとのy方向の間に配置されており、第3基板10Cの各温度検出素子50は第3上アーム検出層24UCと第3上アーム搭載層21UCとのy方向の間に配置されている。この構成によれば、z方向から視て、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の距離を短くすることができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
(9)第1基板10Aの各温度検出素子50はy方向において第1上アーム制御層23UAよりも第1上アーム搭載層21UAに寄せて配置されており、第2基板10Bの各温度検出素子50はy方向において第2上アーム制御層23UBよりも第2上アーム搭載層21UBに寄せて配置されており、第3基板10Cの各温度検出素子50はy方向において第3上アーム制御層23UCよりも第3上アーム搭載層21UCに寄せて配置されている。この構成によれば、z方向から視て、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の距離を一層短くすることができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を一層向上させることができる。
また、第1基板10Aの各温度検出素子50はy方向において第1上アーム検出層24UAよりも第1上アーム搭載層21UAに寄せて配置されており、第2基板10Bの各温度検出素子50はy方向において第2上アーム検出層24UBよりも第2上アーム搭載層21UBに寄せて配置されており、第3基板10Cの各温度検出素子50はy方向において第3上アーム検出層24UCよりも第3上アーム搭載層21UCに寄せて配置されている。この構成によれば、z方向から視て、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の距離を一層短くすることができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を一層向上させることができる。
(10)各導体層25A〜25Cに接続される温度検出素子は、y方向において素子接続部25aのうち第1半導体素子30Uに近い部分に配置されている。この構成によれば、z方向から視て、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の距離を一層短くすることができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を一層向上させることができる。
各導体層25A〜25Cに接続される温度検出素子は、y方向において素子接続部25aのうち第1半導体素子30Uに近い端部に配置されている。この構成によれば、z方向から視て、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間の距離をより一層短くすることができる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度をより一層向上させることができる。
(11)第1上アーム搭載層21UAに搭載された各第1半導体素子30Uは、y方向において第1上アーム搭載層21UAのうち第1導体層25Aの近くに配置されている。第2上アーム搭載層21UBに搭載された各第1半導体素子30Uは、y方向において第2上アーム搭載層21UBのうち第2導体層25Bの近くに配置されている。第3上アーム搭載層21UCに搭載された各第1半導体素子30Uは、y方向において第3上アーム搭載層21UCのうち第3導体層25Cの近くに配置されている。この構成によれば、z方向から視て、第1半導体素子30Uと温度検出素子50との間の距離が短くなる。しtがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
(12)第1上アーム搭載層21UAには第1半導体素子30Uおよびダイオード40が搭載されており、y方向において第1半導体素子30Uはダイオード40よりも第1導体層25Aの近くに配置されている。第2上アーム搭載層21UBには第1半導体素子30Uおよびダイオード40が搭載されており、y方向において第1半導体素子30Uはダイオード40よりも第2導体層25Bの近くに配置されている。第3上アーム搭載層21UCには第1半導体素子30Uおよびダイオード40が搭載されており、y方向において第1半導体素子30Uはダイオード40よりも第3導体層25Cの近くに配置されている。この構成によれば、z方向から視て、第1半導体素子30Uと温度検出素子50との間の距離が短くなる。したがって、温度検出素子50による第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
(13)各基板10A〜10Cの温度検出素子50は、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。各基板10A〜10Cの第1半導体素子30Uは、y方向において互いに揃った状態でx方向において互いに離間して配置されている。この構成によれば、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとのy方向の間の距離が等しくなる。したがって、第1半導体素子30Uの温度の検出精度のばらつきを抑制できる。
(14)各基板10A〜10Cの複数の温度検出素子50は、各基板10A〜10Cの複数の第1半導体素子30Uに対して個別に対向するように配置されている。この構成によれば、y方向において第1半導体素子30Uに対向する温度検出素子50がその第1半導体素子30Uの温度を検出する。これにより、各第1半導体素子30Uの温度の検出精度を向上させることができる。
(15)たとえば第1半導体素子30Uと温度検出素子50とはy方向に配列されており、第1導体部25Rと第2導体部25Lとをy方向に配列した場合、温度検出素子50と第1半導体素子30Uとの間に第1導体部25Rと第2導体部25Lとの一方が配置されることになる。これにより、第1半導体素子30Uと温度検出素子50とのy方向の間には、第1導体部25Rと第2導体部25Lとの一方を配置するスペースと、第1導体部25Rと第2導体部25Lとの一方と各上アーム搭載層21UA〜21UCとを電気的に絶縁するためのスペースとが必要となり、y方向において温度検出素子50を第1半導体素子30Uに近づけにくくなる。
この点、本実施形態では、第1半導体素子30Uと温度検出素子50とはy方向に配列されており、温度検出素子50を電気的に接続する第1導体部25Rと第2導体部25Lとはx方向に配列されている。このため、第1半導体素子30Uと温度検出素子50とのy方向の間には、第1導体部25Rと第2導体部25Lが配置されていない。したがって、第1半導体素子30Uと温度検出素子50とはy方向に配列されており、第1導体部25Rと第2導体部25Lとをy方向に配列した場合と比較して、温度検出素子50をより第1半導体素子30Uに近づけることができる。
[変更例]
上記実施形態は本開示に関する半導体装置および半導体装置の製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に関する半導体装置および半導体装置の製造方法は、上記実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、上記実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または上記実施形態に新たな構成を付加した形態である。また、以下の各変更例は、技術的に矛盾しない限り、互いに組み合わせることができる。以下の各変更例において、上記実施形態と共通する部分については、上記実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
・上記実施形態において、各導体層25A〜25Cの個数はそれぞれ任意に変更可能である。すなわち、第1基板10Aの第1半導体素子30Uの個数と第1導体層25Aの個数とが異なってもよく、第2基板10Bの第1半導体素子30Uの個数と第2導体層25Bの個数とが異なってもよく、第3基板10Cの第1半導体素子30Uの個数と第3導体層25Cの個数とが異なってもよい。第1例では、図28に示すように、第1基板10Aでは、3個の第1半導体素子30Uに対して1個の第1導体層25Aが設けられている。第2基板10Bでは、2個の第1半導体素子30Uに対して1個の第2導体層25Bが設けられている。第3基板10Cでは、3個の第1半導体素子30Uに対して1個の第3導体層25Cが設けられている。このため、第1基板10Aでは、3個の第1半導体素子30Uに対して1個の温度検出素子50が配置されている。第2基板10Bでは、2個の第1半導体素子30Uに対して1個の温度検出素子50が配置されている。第3基板10Cでは、3個の第1半導体素子30Uに対して1個の温度検出素子50が配置されている。このように、第1基板10Aの温度検出素子50は、第1上アーム搭載層21UAに搭載された3個の第1半導体素子30Uの温度を検出する。第2基板10Bの温度検出素子50は、第2上アーム搭載層21UBに搭載された2個の第1半導体素子30Uの温度を検出する。第3基板10Cの温度検出素子50は、第3上アーム搭載層21UCに搭載された3個の第1半導体素子30Uの温度を検出する。
換言すると、第1導体層25Aは第1基板10Aに1個設けられており、第2導体層25Bは第2基板10Bに1個設けられており、第3導体層25Cは第3基板10Cに1個設けられている。導体層は、各基板に1個ずつ設けられているともいえる。このため、温度検出素子は、各基板の第1半導体素子30Uの温度を検出する。
第1導体層25Aおよび第1基板10Aの温度検出素子50は、第1上アーム搭載層21UAに搭載された3個の第1半導体素子30Uのうちx方向の中央に配置された第1半導体素子30Uとy方向において対向するように配置されている。
第2導体層25Bおよび第2基板10Bの温度検出素子50は、第2上アーム搭載層21UBに搭載された2個の第1半導体素子30Uのx方向の間に配置されている。図示された例においては、第2導体層25Bの一部は、y方向から視て第2上アーム搭載層21UBに搭載された2個の第1半導体素子30Uと重なっている。
第3導体層25Cおよび第3基板10Cの温度検出素子50は、第3上アーム搭載層21UCに搭載された3個の第1半導体素子30Uのうちx方向の中央に配置された第1半導体素子30Uとy方向において対向するように配置されている。
なお、x方向における各導体層25A〜25Cの配置位置は任意に変更可能である。x方向における各導体層25A〜25Cの配置位置が変更された場合、その変更にともない温度検出素子50の配置位置が変更される。
また、各基板10A〜10Cにおける温度検出端子68の第2温度検出端子68Bの個数は、各導体層25A〜25Bの個数(温度検出素子50の個数)に応じて変更される。図示された例においては、第1基板10Aに対応する第2温度検出端子68Bの個数は1個であり、第2基板10Bに対応する第2温度検出端子68Bの個数は1個であり、第3基板10Cに対応する第2温度検出端子68Bの個数は1個である。
第2例では、図29に示すように、第1基板10Aでは、3個の第1半導体素子30Uに対して2個の第1導体層25Aが設けられている。第2基板10Bでは、2個の第1半導体素子30Uに対して1個の第2導体層25Bが設けられている。第3基板10Cでは、3個の第1半導体素子30Uに対して2個の第3導体層25Cが設けられている。このため、第1基板10Aでは、3個の第1半導体素子30Uに対して2個の温度検出素子50が配置されている。第2基板10Bでは、2個の第1半導体素子30Uに対して1個の温度検出素子50が配置されている。第3基板10Cでは、3個の第1半導体素子30Uに対して2個の温度検出素子50が配置されている。
2個の第1導体層25Aおよび第1基板10Aの2個の温度検出素子50は、第1上アーム搭載層21UAに搭載された3個の第1半導体素子30Uのうちx方向において隣り合う第1半導体素子30Uの間に配置されている。
第2導体層25Bおよび第2基板10Bの温度検出素子50は、第2上アーム搭載層21UBに搭載された2個の第1半導体素子30Uのx方向の間に配置されている。図示された例においては、第2導体層25Bの一部は、y方向から視て第2上アーム搭載層21UBに搭載された2個の第1半導体素子30Uと重なっている。
2個の第3導体層25Cおよび第3基板10Cの2個の温度検出素子50は、第3上アーム搭載層21UCに搭載された3個の第1半導体素子30Uのうちx方向において隣り合う第1半導体素子30Uの間に配置されている。
なお、x方向における各導体層25A〜25Cの配置位置は任意に変更可能である。x方向における各導体層25A〜25Cの配置位置が変更された場合、その変更にともない温度検出素子50の配置位置が変更される。
また、各基板10A〜10Cにおける温度検出端子68の第2温度検出端子68Bの個数は、各導体層25A〜25Bの個数(温度検出素子50の個数)に応じて変更される。図示された例においては、第1基板10Aに対応する第2温度検出端子68Bの個数は2個であり、第2基板10Bに対応する第2温度検出端子68Bの個数は1個であり、第3基板10Cに対応する第2温度検出端子68Bの個数は2個である。
・上記実施形態において、各導体層25A〜25Cの第1導体部25Rの構成は任意に変更可能である。一例では、図30に示すように、第1導体層25Aの第1導体部25Rは、x方向において互いに離間した3個の素子接続部25aと、これら素子接続部25aを互いに連結する連結部25dと、を有している。各素子接続部25aは、y方向に沿って延びている。連結部25dは、各素子接続部25aのy方向の両端部のうち第1上アーム検出層24UAに近い方の端部を互いに連結している。連結部25dは、x方向に沿って延びている。連結部25dには、温度検出端子ワイヤ78Dが接続されている。温度検出端子ワイヤ78Dは、第1温度検出端子68Aに接続されている。これにより、第1導体部25Rと第1温度検出端子68Aとが電気的に接続されている。z方向から視て、温度検出端子ワイヤ78Dは、y方向に沿って延びている。温度検出端子ワイヤ78Dは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。この場合、各中継層26A〜26Cおよび中継層接続ワイヤ83A,83Bは省略される。また温度検出ワイヤ78Aが省略される。
・上記実施形態において、第1温度検出端子68Aのx方向の位置は任意に変更可能である。
・上記実施形態において、第2温度検出端子68Bのx方向の位置は任意に変更可能である。一例では、第1基板10Aに対応する第2温度検出端子68Bは、第1導体層25Aの第2導体部25Lのワイヤ接続部25bとy方向において対向するように配置されてもよい。第2基板10Bに対応する第2温度検出端子68Bは、第2導体層25Bの第2導体部25Lのワイヤ接続部25bとy方向において対向するように配置されてもよい。第3基板10Cに対応する第2温度検出端子68Bは、第3導体層25Cの第2導体部25Lのワイヤ接続部25bとy方向において対向するように配置されてもよい。
・上記実施形態において、各導体層25A〜25Cにおける各導体部25R,25Lの厚さは任意に変更可能である。一例では、各導体部25R,25Lの厚さは、各上アーム制御層23UA〜23UCの厚さ、各上アーム検出層24UA〜24UCの厚さおよび各中継層26A〜26Cの厚さよりも厚くてもよい。また、各導体部25R,25Lの厚さは、各上アーム搭載層21UA〜21UCの厚さよりも厚くてもよい。この構成によれば、第1導体部25Rと温度検出素子50の第1電極51との接合面積および第2導体部25Lと温度検出素子50の第2電極52との接合面積がそれぞれ増加するため、各導体層25A〜25Cと温度検出素子50との接合強度を向上させることができる。
・上記実施形態では、各導体層25A〜25Cの各導体部25R,25Lの基板主面10sからの高さが温度検出素子50の基板主面10sからの高さと等しかったが、これに限られない。これらの高さの関係は任意に変更可能である。一例では、温度検出素子50の基板主面10sからの高さが各導体部25R,25Lの基板主面10sからの高さよりも高くてもよい。
・上記実施形態において、各中継層26A〜26Cのy方向の位置は任意に変更可能である。一例では、各中継層26A〜26Cは、y方向において、各上アーム制御層23UA〜23UCおよび各上アーム検出層24UA〜24UCよりも各導体層25A〜25Cの近くに配置されてもよい。また別例では、各中継層26A〜26Cは、各上アーム制御層23UA〜23UCと各上アーム検出層24UA〜24UCとのy方向の間に配置されてもよい。
・上記実施形態において、各中継層26A〜26Cの幅の大きさは任意に変更可能である。一例では、各中継層26A〜26Cの幅の大きさは、各上アーム制御層23UA〜23UCの幅の大きさおよび各上アーム検出層24UA〜24UCの幅の大きさよりも大きくてもよい。また別例では、各中継層26A〜26Cの幅の大きさは、各上アーム制御層23UA〜23UCの幅の大きさおよび各上アーム検出層24UA〜24UCの幅の大きさよりも小さくてもよい。
・上記実施形態において、各中継層26A〜26Cのx方向の長さは任意に変更可能である。一例では、各中継層26A〜26Cのx方向の長さは、各上アーム制御層23UA〜23UCのx方向の長さおよび各上アーム検出層24UA〜24UCのx方向の長さよりも長くてもよい。また別例では、各中継層26A〜26Cのx方向の長さは、各上アーム制御層23UA〜23UCのx方向の長さおよび各上アーム検出層24UA〜24UCのx方向の長さよりも短くてもよい。
・上記実施形態において、各下アーム制御層23LA〜23LCおよび各下アーム検出層24LA〜24LCのy方向の位置は任意に変更可能である。一例では、各下アーム制御層23LA〜23LCおよび各下アーム検出層24LA〜24LCは、各導電層22A〜22Cよりも各基板10A〜10Cの基板側面12の近くに配置されてもよい。
・上記実施形態において、ダイオード40を省略してもよい。
・上記実施形態において、第1半導体素子30Uおよび第1半導体素子30Uに逆並列に接続されたダイオード40の個数は任意に変更可能である。これら第1半導体素子30Uおよびダイオード40の個数の変更にともない、第2半導体素子30Lおよび第2半導体素子30Lに逆並列に接続されたダイオード40の個数が第1半導体素子30Uおよびダイオード40の個数と同じとなるように変更される。これら半導体素子30U,30Lおよびダイオード40の個数は、たとえば半導体装置1の仕様に応じて変更される。
また、各半導体素子30U、30Lおよびダイオード40の個数の変更にともない基板10の個数を変更してもよい。各半導体素子30U,30Lおよびダイオード40の個数が少ない場合、たとえば各半導体素子30U,30Lがそれぞれ6個およびダイオード40が12個の場合、基板10から第2基板10Bを省略する。
・上記実施形態において、図31に示すように、半導体装置1に対して1個の導体層25が設けられる構成であってもよい。すなわち半導体装置1は、1個の温度検出素子50を備えている。この場合、温度検出素子50は、半導体装置1の装置内部の温度を検出するといえる。導体層25は、第1基板10Aに形成されている。より詳細には、導体層25は、y方向において第1上アーム搭載層21UAよりも基板側面11の近くに配置されている。導体層25は、y方向において第1上アーム制御層23UAおよび第1上アーム検出層24UAと揃っている。導体層25は、x方向において第1上アーム制御層23UAおよび第1上アーム検出層24UAと、第1上アーム搭載層21UAの端子接続部21bとの間に配置されている。導体層25は、上記実施形態と同様に、第1導体部25Rおよび第2導体部25Lを有している。第1導体部25Rおよび第2導体部25Lの形状および構成は、上記実施形態と同様である。
図32に示すように、温度検出素子50は、上記実施形態と同様に、第1導体部25Rの素子接続部25aと第2導体部25Lの素子接続部25aとのx方向の間に配置されている。温度検出素子50は、y方向において各導体部25R,25Lの素子接続部25aのうち第1半導体素子30Uの近くの端部に配置されている。
第1導体部25Rのワイヤ接続部25bと第1温度検出端子68Aとは、温度検出端子ワイヤ78Eによって接続されている。これにより、第1導体部25Rと第1温度検出端子68Aとが電気的に接続されている。温度検出端子ワイヤ78Eは、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。
図31および図32の温度検出素子50の各導体部25R,25Lに対する配置構成および温度検出素子50と各導体部25R,25Lとの接続構成は、図18および図19に示す上記実施形態と同様である。すなわち、第1基板10Aの基板主面10s上(絶縁層15上)に配置されている。温度検出素子50の第1電極51はx方向において第1導体部25Rの素子接続部25aと対向しており、第2電極52はx方向において第2導体部25Lの素子接続部25aと対向している。第1電極51と第1導体部25Rの素子接続部25aとははんだなどの導電性接合材P2によって接合されており、第2電極52と第2導体部25Lの素子接続部25aとは導電性接合材P2によって接合されている。この構成によれば、上記実施形態の(1)〜(6)と同様の効果が得られる。
・半導体装置1に対して1個の導体層25が設けられる構成の別例として、たとえば図33に示す半導体装置1の構成であってもよい。
図33に示す半導体装置1は、第1基板10Aおよび第3基板10Cを備えている。すなわち半導体装置1から第2基板10Bが省略されている。図33に示す半導体装置1は、図31に示す半導体装置1と比較して、次の点が主に異なる。
図33に示すように、第1下アーム制御層23LAおよび第1下アーム検出層24LAはそれぞれ、第1下アーム搭載層21LAよりも基板側面12の近くに配置されている。第3下アーム制御層23LCおよび第3下アーム検出層24LCはそれぞれ、第3下アーム搭載層21LCよりも基板側面12の近くに配置されている。
また第1上アーム搭載層21UAと第3上アーム搭載層21UCとは、板状の搭載層接続部材121によって接続されている。第1下アーム搭載層21LAと第3下アーム搭載層21LCとは、板状の搭載層接続部材122によって接続されている。第1導電層22Aと第3導電層22Cとは、板状の導電層接続部材123によって接続されている。搭載層接続部材121,122および導電層接続部材123は、同一形状であり、z方向から視てH字状に形成されている。搭載層接続部材121,122および導電層接続部材123は、たとえばCuからなる。
入力端子61Aは、第1上アーム搭載層21UAに直接的に接続されている。入力端子61Bは、第1導電層22Aに直接的に接続されている。出力端子62A,62Bは、第3下アーム搭載層21LCに直接的に接続されている。すなわち、半導体装置1からワイヤ71A,71Bが省略されている。
第1上アーム制御層23UAと第3上アーム制御層23UCとは、複数本の制御層接続ワイヤ81Eによって接続されている。これにより、第1上アーム制御層23UAと第3上アーム制御層23UCとが電気的に接続されている。
第1上アーム検出層24UAと第3上アーム検出層24UCとは、複数本の検出層接続ワイヤ82Eによって接続されている。これにより、第1上アーム検出層24UAと第3上アーム検出層24UCとが電気的に接続されている。
第1下アーム制御層23LAと第3下アーム制御層23LCとは、複数本の制御層接続ワイヤ81Fによって接続されている。これにより、第1下アーム制御層23LAと第3下アーム制御層23LCとが電気的に接続されている。
第1下アーム検出層24LAと第3下アーム検出層24LCとは、複数本の検出層接続ワイヤ82Fによって接続されている。これにより、第1下アーム検出層24LAと第3下アーム検出層24LCとが電気的に接続されている。
制御層接続ワイヤ81E,81Fおよび検出層接続ワイヤ82E,82Fはそれぞれ、たとえばAu、Auを含む合金、Cu、Cuを含む合金、Al、およびAlを含む合金のいずれかである。なお、制御層接続ワイヤ81E,81Fおよび検出層接続ワイヤ82E,82Fの本数はそれぞれ、任意に変更可能である。たとえば、制御層接続ワイヤ81E,81Fおよび検出層接続ワイヤ82E,82Fの本数はそれぞれ、1本であってもよい。
図34に示すように、温度検出素子50は、上記実施形態と同様に、第1導体部25Rの素子接続部25aと第2導体部25Lの素子接続部25aとのx方向の間に配置されている。温度検出素子50は、y方向において各導体部25R,25Lの素子接続部25aのうち第1半導体素子30Uの近くの端部に配置されている。
図33および図34の温度検出素子50の各導体部25R,25Lに対する配置構成および温度検出素子50と各導体部25R,25Lとの接続構成は、図18および図19に示す上記実施形態と同様である。すなわち、第1基板10Aの基板主面10sに配置されている。温度検出素子50の第1電極51はx方向において第1導体部25Rの素子接続部25aと対向しており、第2電極52はx方向において第2導体部25Lの素子接続部25aと対向している。第1電極51と第1導体部25Rの素子接続部25aとははんだなどの導電性接合材P2によって接合されており、第2電極52と第2導体部25Lの素子接続部25aとは導電性接合材P2によって接合されている。この構成によれば、上記実施形態の(1)〜(6)と同様の効果が得られる。
・上記実施形態において、各基板10A〜10Cの構成は任意に変更可能である。一例では、各基板10A〜10Cの構成は、たとえばセラミックスなどの電気絶縁部材の主面および裏面のそれぞれにCu箔が接合されたDBC(Direct Bonding Copper)基板を用いることもできる。DBC基板では、電気絶縁部材の主面に形成されたCu箔の表面が基板主面10sを構成し、電気絶縁部材の裏面に形成されたCu箔の表面が基板裏面10rを構成している。DBC基板を用いる場合、基板主面10sのCu箔をパターニングすることによって搭載層、導電層、制御層および検出層などを容易に形成できる。また、基板裏面10rのCu箔は、各基板10A〜10Cから放熱板100に向けて伝熱する伝熱層とすることができる。
DBC基板の一例として、図35に示すように、第1基板10Aは、z方向において互いに反対側を向く主面130sおよび裏面130rを有する電気絶縁性の絶縁層130を有する。絶縁層130の主面130sには、第1上アーム搭載層21UA、図示していないが第1下アーム搭載層21LA、第1導電層22A、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、第1導体層25A、第1中継層26A、第1下アーム制御層23LAおよび第1下アーム検出層24LAが形成されている。これら層は、Cu箔からなる。このように、第1上アーム搭載層21UA、第1下アーム搭載層21LA、第1導電層22A、第1上アーム制御層23UA、第1上アーム検出層24UA、第1下アーム制御層23LA、第1下アーム検出層24LA、複数の第1導体層25Aおよび第1中継層26Aはそれぞれ、絶縁層130の主面130sよりも上に形成されているともいえる。
第1上アーム搭載層21UA上には、導電性接合材P1を介して第1半導体素子30Uが搭載されている。
絶縁層130の主面130s上には、温度検出素子50が配置されている。温度検出素子50と第1導体層25Aとの配置および接続関係は、上記実施形態の温度検出素子50と第1導体層25Aとの配置および接続関係と同じである。
絶縁層130の裏面130rには、Cu箔からなる金属層131が形成されている。金属層131は、Agペースト等の導電性接合材を介して放熱板100の放熱主面100sに取り付けられている。すなわち、金属層131と放熱板100の放熱主面100sとの間には、接合層18が形成されている。
なお、第2基板10Bおよび第3基板10Cについても、図35に示す第1基板10Aと同様の構成に変更することができる。この場合、図示していないが、各上アーム搭載層21UB,21UC、各下アーム搭載層21LB,21LC、各導電層22B,22C、各上アーム制御層23UB,23UC、各上アーム検出層24UB,24UC、各下アーム制御層23LB,23LC、各下アーム検出層24LB,24LC、複数の各導体層25B,25Cおよび各中継層26B,26Cはそれぞれ、絶縁層130の主面130s上に形成されているため、絶縁層130の主面130sよりも上に形成されているともいえる。また、各基板10B,10Cの絶縁層130の主面130s上に温度検出素子50が配置される。温度検出素子50と第2導体層25Bとの配置および接続関係は、上記実施形態の温度検出素子50と第2導体層25Bとの配置および接続関係と同じである。また、温度検出素子50と第3導体層25Cとの配置および接続関係は、上記実施形態の温度検出素子50と第3導体層25Cとの配置および接続関係と同じである。
また、各基板10A〜10Cは、DBC基板に限られず、シリコン基板やガラスエポキシ基板等に変更することができる。この場合も、シリコン基板およびガラスエポキシ基板等における絶縁層の主面上に温度検出素子が配置される。
・上記実施形態において、金属層16を省略してもよい。この場合、各上アーム搭載層21UA〜21UC、各下アーム搭載層21LA〜21LC、各導電層22A〜22C、各上アーム制御層23UA〜23UC、各上アーム検出層24UA〜24UC、各中継層26A〜26C、各下アーム制御層23LA〜23LCおよび各下アーム検出層24LA〜24LCは絶縁層15上に形成される。
(付記)
上記実施形態および上記変更例から把握できる技術的思想について以下に説明する。
(付記A1)厚さ方向において反対側を向く基板主面および基板裏面を有する電気絶縁性の基板と、前記基板主面に形成された導電性の搭載層と、前記搭載層に搭載された複数の半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出する複数の温度検出素子と、を備え、前記複数の温度検出素子は、前記基板主面の平面方向において前記複数の半導体素子に対して個別に対向して配置されている、半導体装置。この構成によれば、複数の温度検出素子が複数の半導体素子の温度を個別に検出することができる。
(付記A2)前記厚さ方向から視て、前記複数の半導体素子の配列方向を第1方向とし、前記厚さ方向および前記第1方向と直交する方向を第2方向とすると、前記温度検出素子は、前記第2方向において前記半導体素子と対向している、付記A1に記載の半導体装置。
(付記A3)前記複数の第1半導体素子と、前記複数の第1半導体素子と前記第2方向において対向する前記複数の温度検出素子との前記第2方向の間の距離は、互いに等しい、付記A2に記載の半導体装置。この構成によれば、複数の半導体素子の温度の検出精度のばらつきを抑制することができる。
(付記A4)前記基板主面に形成されており、前記温度検出素子と電気的に接続する複数の導体層を備え、前記複数の導体層は、前記複数の温度検出素子に対して個別に設けられている、付記A1〜A3のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記A5)前記厚さ方向から視て、前記複数の半導体素子の配列方向を第1方向とし、前記厚さ方向および前記第1方向と直交する方向を第2方向とすると、前記複数の導体層は、前記第2方向において互いに揃った状態で前記第1方向において互いに離間して配列されている、付記A4に記載の半導体装置。
(付記A6)前記複数の温度検出素子はそれぞれ、第1電極および第2電極を有しており、前記複数の導体層はそれぞれ、前記第1電極と電気的に接続される第1導体部と、前記第2電極と電気的に接続される第2導体部と、を有しており、前記第1方向において、前記複数の導体層のそれぞれの前記第1導体部および前記第2導体部は互いに離間して配列されており、前記複数の温度検出素子は、前記複数の導体層に対して個別に、前記第1導体部と前記第2導体部と前記第1方向の間において、前記第1電極および前記第2電極が前記第1方向に配列された状態で配置されている、付記A5に記載の半導体装置。
(付記A7)前記第1導体部および前記第2導体部は、前記温度検出素子の両側に分散して配置されており、前記温度検出素子は、前記厚さ方向から視て、前記第1導体部の近くに前記第1電極が位置し、前記第2導体部の近くに前記第2電極が位置するように配置されている、付記A6に記載の半導体装置。
(付記A8)前記厚さ方向から視て、前記複数の半導体素子の配列方向を第1方向とすると、前記第1導体部および前記第2導体部は、前記第1方向において互いに離間して配列されている、付記A7に記載の半導体装置。
(付記A9)前記第1導体部および前記第2導体部はそれぞれ、前記第2方向に延びる部分を有しており、前記温度検出素子は、前記第1導体部および前記第2導体部のうち前記第2方向において前記半導体素子に近い部分に配置されている、付記A6〜A8のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記A10)前記複数の半導体素子はそれぞれ、制御電極を有しており、前記基板主面に形成されており、ワイヤによって前記複数の半導体素子のそれぞれの制御電極と電気的に接続された制御層を備え、前記制御層は、前記第1方向に向けて延びており、前記第2方向において前記搭載層から離間して配置されており、前記複数の導電層はそれぞれ、前記第2方向において前記搭載層と前記制御層との間に配置されている、付記A6〜A9のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記A11)ワイヤによって前記第1導体部および前記第2導体部のうち一方と接続される中継層を有しており、前記複数の導電層の前記第1導体部および前記第2導体部のうち一方はそれぞれ、個別の前記ワイヤを介して前記中継層に接続されている、付記A10に記載の半導体装置。
(付記A12)前記第2方向において、前記中継層は、前記制御層に対して前記導電層とは反対側に配置されている、付記A11に記載の半導体装置。
(付記A13)前記複数の半導体素子はそれぞれ、第1駆動電極および第2駆動電極をさらに有しており、前記複数の半導体素子の第1駆動電極はそれぞれ、前記搭載層と電気的に接続されており、ワイヤによって前記複数の半導体素子の前記第2駆動電極とそれぞれ接続された検出層を備え、前記検出層は、前記第2方向において前記制御層と前記導体層との間に配置されている、付記A4〜A12のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記A14)前記複数の半導体素子はそれぞれ、トランジスタであり、前記複数の半導体素子に対して個別に逆並列に接続されるように前記搭載層に配置された複数のダイオードを有しており、前記複数のダイオードは、前記第2方向において前記複数の半導体素子に対して前記複数の温度検出素子とは反対側に配置されている、付記A1〜A13のいずれか1つに記載の半導体装置。
(付記A15)前記複数のダイオードは、前記第2方向において互いに揃った状態で前記配列方向において互いに離間して配列されている、付記A14に記載の半導体装置。
(付記A16)前記厚さ方向から視て、前記複数の半導体素子の配列方向を第1方向とし、前記厚さ方向および前記第1方向と直交する方向を第2方向とすると、前記複数の温度検出素子は、前記第2方向において前記搭載層と近接するように配置されている、付記A1〜A15のいずれか1つに記載の半導体装置。
上記付記Aに関する課題を以下に説明する。
従来の半導体装置は、1個の温度検出素子を備えている。このため、互いに並列接続された複数の半導体素子に対して1個の温度検出素子を用いて半導体素子の温度を測定している。この構成では、複数の半導体素子の発熱に起因する半導体装置内の温度を検出することができるものの、半導体素子の個別の温度を検出することは困難である。そこで、本開示の目的は、半導体素子の個別の温度を検出できる半導体装置を提供することにある。
(付記B1)半導体装置であって、電気絶縁性を有する絶縁層と、前記絶縁層よりも上に形成された導電性の搭載層と、前記搭載層に搭載された複数の半導体素子と、装置内部の温度を検出する温度検出素子と、を備え、前記温度検出素子は、前記絶縁層上に配置されている、半導体装置。
(付記B2)前記絶縁層の厚さ方向から視て、前記温度検出素子は、前記複数の半導体素子の配列方向と直交する方向において前記複数の半導体素子のうち1つの半導体素子と対向するように配置されている、付記B1に記載の半導体装置。
(付記B3)前記絶縁層よりも上において前記搭載層とは分離して形成されており、前記温度検出素子と電気的に接続する導体層を備え、前記温度検出素子は、第1電極および第2電極を有しており、前記導体層は、前記第1電極と電気的に接続される第1導体部と、前記第2電極と電気的に接続される第2導体部と、を有しており、前記第1導体部および前記第2導体部は、前記絶縁層の厚さ方向と交差する方向において前記温度検出素子を挟んで配置されており、前記温度検出素子は、前記厚さ方向から視て、前記第1導体部の近くに前記第1電極が位置し、前記第2導体部の近くに前記第2電極が位置するように配置されている、付記B1またはB2に記載の半導体装置。
(付記B4)前記第1導体部と前記第2導体部とが配列される方向を第1方向とすると、前記第1電極は、前記第1方向において前記第1導体部の側面と対向しており、導電性接合材によって前記第1導体部の側面と接合されており、前記第2電極は、前記第1方向において前記第2導体部の側面と対向しており、導電性接合材によって前記第2導体部の側面と接合されている、付記B3に記載の半導体装置。
(付記B5)前記第1導体部のうち前記温度検出素子と対向する部分は、前記厚さ方向において前記絶縁層から離れるにつれて前記温度検出素子から離れるように傾斜する第1傾斜部を有しており、前記第2導体部のうち前記温度検出素子と対向する部分は、前記厚さ方向において前記絶縁層から離れるにつれて前記温度検出素子から離れるように傾斜する第2傾斜部を有している、付記B4に記載の半導体装置。
1…半導体装置
10…基板
10A…第1基板(基板)
10B…第2基板(基板)
10C…第3基板(基板)
10s…基板主面
10r…基板裏面
15…絶縁層
16…金属層
21UA…第1上アーム搭載層(搭載層)
21UB…第2上アーム搭載層(搭載層)
21UC…第3上アーム搭載層(搭載層)
23UA…第1上アーム制御層(制御層)
23UB…第2上アーム制御層(制御層)
23UC…第3上アーム制御層(制御層)
25…導体層
25A…第1導体層(導体層)
25B…第2導体層(導体層)
25C…第3導体層(導体層)
25R…第1導体部
25L…第2導体部
25a…素子接続部
25b…ワイヤ接続部
25c…傾斜部(第1傾斜部、第2傾斜部)
26A…第1中継層(中継層)
26B…第2中継層(中継層)
26C…第3中継層(中継層)
30…半導体素子
30U…第1半導体素子(半導体素子)
31…ドレイン電極(第1駆動電極)
32…ソース電極(第2駆動電極)
33…ゲート電極(制御電極)
40…ダイオード
50…温度検出素子
51…第1電極
52…第2電極
68…温度検出端子
73U…上アーム制御ワイヤ(ワイヤ)
74U…上アーム検出ワイヤ(ワイヤ)
79C…温度検出端子ワイヤ(ワイヤ)
130…絶縁層
130s…主面
130r…裏面
P2…導電性接合材(第1導電性接合材、第2導電性接合材)

Claims (37)

  1. 電気絶縁性を有する絶縁層と、
    前記絶縁層よりも上に形成された導電性の搭載層と、
    前記搭載層に搭載された半導体素子と、
    前記半導体素子の温度を検出する温度検出素子と、
    を備え、
    前記温度検出素子は、前記絶縁層上に配置されている
    半導体装置。
  2. 前記絶縁層よりも上において前記搭載層とは分離して形成されており、前記温度検出素子と電気的に接続する導体層を備え、
    前記温度検出素子は、第1電極および第2電極を有しており、
    前記導体層は、
    前記第1電極と電気的に接続される第1導体部と、
    前記第2電極と電気的に接続される第2導体部と、
    を有しており、
    前記第1導体部および前記第2導体部は、前記絶縁層の厚さ方向と交差する方向において前記温度検出素子を挟んで配置されており、
    前記温度検出素子は、前記厚さ方向から視て、前記第1導体部の近くに前記第1電極が位置し、前記第2導体部の近くに前記第2電極が位置するように配置されている
    請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記第1導体部と前記第2導体部とが配列される方向を第1方向とすると、
    前記第1電極は、前記第1方向において前記第1導体部の側面と対向しており、導電性接合材によって前記第1導体部の側面と接合されており、
    前記第2電極は、前記第1方向において前記第2導体部の側面と対向しており、導電性接合材によって前記第2導体部の側面と接合されている
    請求項2に記載の半導体装置。
  4. 前記第1導体部のうち前記温度検出素子と対向する部分は、前記厚さ方向において前記絶縁層から離れるにつれて前記温度検出素子から離れるように傾斜する第1傾斜部を有しており、
    前記第2導体部のうち前記温度検出素子と対向する部分は、前記厚さ方向において前記絶縁層から離れるにつれて前記温度検出素子から離れるように傾斜する第2傾斜部を有している
    請求項3に記載の半導体装置。
  5. 前記厚さ方向および前記第1方向と直交する方向を第2方向とすると、
    前記温度検出素子および前記半導体素子は、前記第2方向において配列されている
    請求項3または4に記載の半導体装置。
  6. 前記温度検出素子は、前記搭載層と近接するように配置されている
    請求項5に記載の半導体装置。
  7. 前記絶縁層から前記温度検出素子までの高さは、前記絶縁層から前記第1導体部および前記第2導体部までの高さと等しい
    請求項2〜6のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 前記半導体素子は、制御電極を有しており、
    前記絶縁層よりも上に形成されており、ワイヤによって前記制御電極と電気的に接続された制御層を備え、
    前記制御層は、前記第2方向において前記搭載層から離間して配置されており、
    前記温度検出素子は、前記第2方向において前記搭載層と前記制御層との間に配置されている
    請求項5に記載の半導体装置。
  9. 前記第2方向において、前記温度検出素子は、前記制御層よりも前記搭載層に寄せて配置されている
    請求項8に記載の半導体装置。
  10. 前記第1導体部および前記第2導体部はそれぞれ、前記第2方向に延びる部分を有しており、
    前記温度検出素子は、前記第1導体部および前記第2導体部のうち前記第2方向において前記半導体素子に近い部分に配置されている
    請求項8または9に記載の半導体装置。
  11. 前記温度検出素子の検出情報を外部に取り出すための温度検出端子を備え、
    前記第1導体部および前記第2導体部は、ワイヤによって前記温度検出端子と接続されており、
    前記第2方向において、前記温度検出端子は、前記第1導体部および前記第2導体部に対して前記半導体素子とは反対側に配置されており、
    前記第1導体部および前記第2導体部はそれぞれ、前記第2方向に向けて延びる素子接続部と、前記第2方向における前記素子接続部の両端部のうち前記半導体素子から遠い側の端部から前記第1方向に延びるワイヤ接続部と、を有しており、
    前記ワイヤ接続部は、前記第2方向において前記温度検出素子よりも前記半導体素子から離れている
    請求項8〜10のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12. 前記半導体素子は、第1駆動電極および第2駆動電極をさらに有しており、
    前記第1駆動電極は、前記搭載層と電気的に接続されており、
    ワイヤによって前記第2駆動電極と接続された検出層を備え、
    前記検出層は、前記制御層と前記導体層との間に配置されている
    請求項8〜11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13. 厚さ方向において前記絶縁層上に形成された金属層を有しており、
    前記搭載層および前記導体層はそれぞれ、前記金属層上に形成されている
    請求項9〜12のいずれか一項に記載の半導体装置。
  14. 前記第2方向における前記搭載層の大きさは、前記第2方向における前記半導体素子の大きさよりも大きく、
    前記半導体素子は、前記第2方向において前記温度検出素子に近接するように前記搭載層に配置されている
    請求項5,6,8〜12のいずれか一項に記載の半導体装置。
  15. 前記半導体素子は、トランジスタであり、
    前記トランジスタと逆並列に接続されるように前記搭載層に配置されたダイオードを有しており、
    前記ダイオードは、前記第2方向において前記半導体素子に対して前記温度検出素子とは反対側に配置されている
    請求項14に記載の半導体装置。
  16. 前記厚さ方向から視て、前記温度検出素子、前記半導体素子および前記ダイオードは、前記第1方向において揃った状態で前記第2方向において互いに離間して配列されている
    請求項15に記載の半導体装置。
  17. 前記半導体素子として、複数の半導体素子を有しており、
    前記温度検出素子として、前記複数の半導体素子に対して個別に設けられた複数の温度検出素子を有している
    請求項1〜5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  18. 前記複数の半導体素子は、前記搭載層の面方向のうち第3方向に配列されており、
    前記絶縁層の厚さ方向および前記第3方向と直交する方向を第4方向とすると、
    前記第4方向において、前記複数の温度検出素子は、前記複数の半導体素子に対して個別に対向するように配置されている
    請求項17に記載の半導体装置。
  19. 前記絶縁層よりも上に形成されており、前記温度検出素子と電気的に接続する複数の導体層を備え、
    前記複数の導体層は、前記複数の温度検出素子に対して個別に設けられている
    請求項18に記載の半導体装置。
  20. 前記複数の導体層は、前記第4方向において互いに揃った状態で前記第3方向において互いに離間して配列されている
    請求項19に記載の半導体装置。
  21. 前記複数の温度検出素子は、前記第4方向において互いに揃った状態で前記第3方向において互いに離間して配列されている
    請求項20に記載の半導体装置。
  22. 前記複数の温度検出素子はそれぞれ、第1電極および第2電極を有しており、
    前記複数の導体層はそれぞれ、
    前記第1電極と電気的に接続される第1導体部と、
    前記第2電極と電気的に接続される第2導体部と、
    を有しており、
    前記第3方向において、前記複数の導体層のそれぞれの前記第1導体部および前記第2導体部は互いに離間して配列されており、
    前記複数の温度検出素子は、前記複数の導体層に対して個別に、前記第1導体部と前記第2導体部との前記第3方向の間において、前記第1電極および前記第2電極が前記第3方向に配列された状態で配置されている
    請求項21に記載の半導体装置。
  23. 前記複数の半導体素子はそれぞれ、制御電極を有しており、
    前記絶縁層よりも上に形成されており、ワイヤによって前記複数の半導体素子のそれぞれの制御電極と電気的に接続された制御層を備え、
    前記制御層は、前記第3方向に向けて延びており、前記第4方向において前記搭載層から離間して配置されており、
    前記複数の導体層はそれぞれ、前記第4方向において前記搭載層と前記制御層との間に配置されている
    請求項22に記載の半導体装置。
  24. 前記絶縁層よりも上に形成されており、ワイヤによって前記第1導体部および前記第2導体部のうち一方と接続される中継層を有しており、
    前記複数の導体層の前記第1導体部および前記第2導体部のうち一方はそれぞれ、個別の前記ワイヤを介して前記中継層に接続されている
    請求項23に記載の半導体装置。
  25. 前記第4方向において、前記中継層は、前記制御層に対して前記導体層とは反対側に配置されている
    請求項24に記載の半導体装置。
  26. 前記複数の半導体素子はそれぞれ、第1駆動電極および第2駆動電極をさらに有しており、
    前記複数の半導体素子の第1駆動電極はそれぞれ、前記搭載層と電気的に接続されており、
    前記絶縁層よりも上に形成されており、ワイヤによって前記複数の半導体素子の前記第2駆動電極とそれぞれ接続された検出層を備え、
    前記検出層は、前記第4方向において前記制御層と前記導体層との間に配置されている
    請求項23〜25のいずれか一項に記載の半導体装置。
  27. 厚さ方向において前記絶縁層上に形成された金属層を有しており、
    前記搭載層および前記導体層はそれぞれ、前記金属層上に形成されている
    請求項19〜26のいずれか一項に記載の半導体装置。
  28. 前記複数の半導体素子はそれぞれ、トランジスタであり、
    前記複数の半導体素子に対して個別に逆並列に接続されるように前記搭載層に配置された複数のダイオードを有しており、
    前記複数のダイオードは、前記第4方向において前記複数の半導体素子に対して前記複数の温度検出素子とは反対側に配置されている
    請求項17〜27のいずれか一項に記載の半導体装置。
  29. 前記複数の半導体素子は、前記搭載層の面方向のうち第3方向に配列されており、
    前記絶縁層の厚さ方向および前記第3方向と直交する方向を第4方向とすると、
    前記複数のダイオードは、前記第4方向において互いに揃った状態で前記第3方向において互いに離間して配列されている
    請求項28に記載の半導体装置。
  30. 前記絶縁層は、アルミナを含む
    請求項1〜29のいずれか一項に記載の半導体装置。
  31. 前記金属層は、Agを含み、
    前記絶縁層は、アルミナを含む
    請求項13または27に記載の半導体装置。
  32. 前記温度検出素子は、サーミスタである
    請求項1〜31のいずれか一項に記載の半導体装置。
  33. 前記半導体素子は、SiCMOSFETである
    請求項1〜32のいずれか一項に記載の半導体装置。
  34. 電気絶縁性を有する絶縁層と、
    前記絶縁層よりも上に形成された導電性の搭載層と、
    前記搭載層に搭載された半導体素子と、
    前記半導体素子の温度を検出する温度検出素子と、
    を備える半導体装置の製造方法であって、
    前記絶縁層上に前記温度検出素子を配置する配置工程を備える
    半導体装置の製造方法。
  35. 前記温度検出素子は、第1電極および第2電極を有しており、
    前記第1電極と電気的に接続される第1導体部、および前記第2電極と電気的に接続される第2導体部を有する導体層を前記絶縁層上に形成する導体層形成工程を備え、
    前記配置工程は、前記導体層形成工程よりも後であり、
    前記配置工程では、前記第1電極が前記第1導体部と対向し、前記第2電極が前記第2導体部と対向するように前記絶縁層のうち前記第1導体部と前記第2導体部との間の部分に前記温度検出素子を配置する
    請求項34に記載の半導体装置の製造方法。
  36. 前記第1電極と前記第1導体部との間を跨るように第1導電性接合材を塗布し、前記第2電極と前記第2導体部との間を跨るように第2導電性接合材を塗布する接合材塗布工程と、
    前記第1導電性接合材を溶融して前記第1電極と前記第1導体部との間に前記第1導電性接合材を介在させ、前記第2導電性接合材を溶融して前記第2電極と前記第2導体部との間に前記第2導電性接合材を介在させる接合工程と、
    をさらに備える
    請求項35に記載の半導体装置の製造方法。
  37. 前記絶縁層から前記温度検出素子までの高さは、前記絶縁層から前記第1導体部および前記第2導体部までの高さと等しい
    請求項36に記載の半導体装置の製造方法。
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