JP4581885B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子を一対の金属体で挟んだものをモールド樹脂にて封止してなる半導体パッケージ同士を、金属体に設けられた接続端子にて電気的に接続してなる半導体装置に関する。
従来より、半導体素子を一対の金属体で挟んだものをモールド樹脂にて封止してなる半導体パッケージとしては、半導体素子と、この半導体素子の両面を、当該半導体素子の電極および放熱部材として機能する一対の金属体にて挟み、これらをモールド樹脂にて封止したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
そして、このような半導体パッケージでは、一対の金属体のうち半導体素子と対向する面とは反対側の面をモールド樹脂から露出させて、放熱性を確保するとともに、一対の金属体の一方にモールド樹脂から露出する接続端子を設け、この接続端子を介して外部との電気的な接続を可能としている。
ここで、従来では、このような半導体パッケージ同士を上記接続端子を介して電気的に接続することで、たとえばインバータ装置などの半導体装置を構成しているが、これら両接続端子の電気的接続は、バスバーを介して行っている。
特許第３５９６３８８号公報
しかしながら、両接続端子の間にバスバーを介して接続を行っているため、バスバーを介した分、寄生インダクタンスが大きくなる。すると、このバスバーに起因するインダクタンスによって大きなサージ電圧が発生し、このサージ電圧によって半導体パッケージ内の半導体素子への負荷が大きくなってしまう。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子を一対の金属体で挟んだものをモールド樹脂にて封止してなる半導体パッケージ同士を、金属体に設けられた接続端子にて電気的に接続してなる半導体装置において、バスバーを介することなく半導体パッケージ同士を電気的に接続できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、半導体素子（１、２）を一対の金属体（３、４）で挟んだものをモールド樹脂（７）にて封止してなる半導体パッケージ（１０、２０）同士を、金属体（３、４）に設けられた接続端子（３５ａ、３５ｂ）にて電気的に接続してなる半導体装置において、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、上下を反転させて配置されたものとし、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）を、一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って配列し、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）の金属体（３、４）におけるモールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）を、同一平面上に位置させ、第１の半導体パッケージ（１０）の接続端子（３５ａ）と、第２の半導体パッケージ（２０）の接続端子（３５ｂ）とを直接接触させることにより、電気的に接続したことを特徴とする。
それによれば、両半導体パッケージ（１０、２０）の接続端子（３５ａ、３５ｂ）同士が、直接接触することにより電気的に接続されているため、従来のようなバスバーを介することなく、半導体パッケージ（１０、２０）同士を電気的に接続することができる。
ここで、請求項２のように、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）を、一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って配列し、この配列方向に沿って各接続端子（３５ａ、３５ｂ）を、相手側の半導体パッケージ（１０、２０）に向かってモールド樹脂（７）から突出させたものとしてもよい。
また、請求項３に記載の発明においては、第１の半導体パッケージ（１０）の接続端子（３５ａ）と、第２の半導体パッケージ（２０）の接続端子（３５ｂ）とが直接接触することにより、電気的に接続されており、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って、配列されており、この配列方向に沿って各接続端子（３５ａ、３５ｂ）は、相手側の前記半導体パッケージ（１０、２０）に向かってモールド樹脂（７）から突出することにより、互いに電気的に接続されており、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）の接続端子（３５ａ、３５ｂ）のそれぞれにおいて、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）の接続部側とは反対側の面が、金属体（３、４）におけるモールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）と同一平面上に位置し露出していることを特徴とする。それによれば、請求項１と同様に、従来のようなバスバーを介することなく、半導体パッケージ（１０、２０）同士を電気的に接続することができる。また、各接続端子（３５ａ、３５ｂ）における接続部側とは反対側の面を、放熱面として機能させることが可能となるため、放熱性の向上が図れる。
また、請求項４に記載の発明においては、第１の半導体パッケージ（１０）の接続端子（３５ａ）と、第２の半導体パッケージ（２０）の接続端子（３５ｂ）とが直接接触することにより、電気的に接続されており、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部が、電気絶縁性を有する絶縁部材（４０、４１、４２、４３）によって被覆されていることを特徴とする。それによれば、請求項１と同様に、従来のようなバスバーを介することなく、半導体パッケージ（１０、２０）同士を電気的に接続することができる。また、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部の電気的な絶縁を確保しやすくなる。
また、請求項５に記載の発明は、第１の半導体パッケージ（１０）の接続端子（３５ａ）と、第２の半導体パッケージ（２０）の接続端子（３５ｂ）とを、導電性接合部材（５１）を介して電気的に接続し、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）を、一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って配列し、この配列方向に沿って各接続端子（３５ａ、３５ｂ）を、相手側の前記半導体パッケージ（１０、２０）に向かって前記モールド樹脂（７）から突出させることにより、互いに電気的に接続し、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）の接続端子（３５ａ、３５ｂ）のそれぞれにおいて、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）の接続部側とは反対側の面を、金属体（３、４）におけるモールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）と同一平面上に位置し露出させたことを特徴とする。
それによれば、両半導体パッケージ（１０、２０）の接続端子（３５ａ、３５ｂ）同士が、導電性接合部材（５１）を介して電気的に接続されているため、従来のようなバスバーを介することなく、半導体パッケージ（１０、２０）同士を電気的に接続することができる。
また、請求項６に記載の発明においては、第１の半導体パッケージ（１０）の接続端子（３５ａ）と、第２の半導体パッケージ（２０）の接続端子（３５ｂ）とが導電性接合部材（５１）を介して電気的に接続されており、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部が、電気絶縁性を有する絶縁部材（４０、４１、４２、４３）によって被覆されていることを特徴とする。それによれば、請求項４と同様に、従来のようなバスバーを介することなく、半導体パッケージ（１０、２０）同士を電気的に接続することができる。また、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部の電気的な絶縁を確保しやすくなる。
また、上記請求項４または請求項６に記載の半導体装置においては、請求項７のように、第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）を、一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って配列し、この配列方向に沿って各接続端子（３５ａ、３５ｂ）を、相手側の半導体パッケージ（１０、２０）に向かってモールド樹脂（７）から突出させたものとしてもよい。
そして、請求項８に記載の発明は、両半導体パッケージ（１０、２０）がこのような平面的な配列をしている上記請求項１、２または請求項７の半導体装置において、両半導体パッケージ（１０、２０）の接続端子（３５ａ、３５ｂ）のそれぞれにおいて、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）の接続部側とは反対側の面が、金属体（３、４）におけるモールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）と同一平面上に位置し露出していることを特徴とする。
それによれば、各接続端子（３５ａ、３５ｂ）における接続部側とは反対側の面を、放熱面として機能させることが可能となるため、放熱性の向上が図れる。
また、請求項９に記載の発明は、上記請求項１、２、３および５のいずれか１つに記載の半導体装置において、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部を、電気絶縁性を有する絶縁部材（４０、４１、４２、４３）によって被覆したことを特徴とする。
それによれば、両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部の電気的な絶縁を確保しやすくなる。
また、本発明は、上記第１または第２の特徴を有する半導体装置において、両半導体パッケージ（１０、２０）を、一対の金属体（３、４）が隔てられている方向に沿って積層し、各半導体パッケージ（１０、２０）において、金属体（３、４）におけるモールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）のうち相手側の半導体パッケージ（１０、２０）に対向する面を、接続端子（３５ａ、３５ｂ）として構成し互いに電気的に接続したことを、第５の特徴とする。
また、請求項１２に記載の発明は、上記請求項４または請求項６の半導体装置において、両半導体パッケージ（１０、２０）を、一対の金属体（３、４）が隔てられている方向に沿って積層し、各半導体パッケージ（１０、２０）において、金属体（３、４）におけるモールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）のうち相手側の半導体パッケージ（１０、２０）に対向する面を、接続端子（３５ａ、３５ｂ）として構成し互いに電気的に接続したことを特徴とする。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略構成を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。この半導体装置１００は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用のモータを駆動するために用いられるインバータ装置として適用されるものである。
また、図１に示される半導体装置１００は、第１の半導体パッケージ１０と第２の半導体パッケージ２０とを備えているが、図２は、この図１中の半導体装置１００における第１の半導体パッケージ１０におけるモールド樹脂７内の各部の平面配置構成を示す図である。
なお、第２の半導体パッケージ２０は、図２に示される第１の半導体パッケージ１０と同様の構成であり、図１（ｂ）に示されるように、当該図１（ｂ）中にて、第１の半導体パッケージ１０とは上下を反転させて配置されたものである。
図１、図２に示されるように、第１および第２の半導体パッケージ１０、２０は、平面的に配置された２個の半導体素子１、２を備える。本例では、第１の半導体素子１はＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）１であり、第２の半導体素子２は、ＦＷＤ（フライホイールダイオード）２である。
そして、これら両半導体素子１、２の両面は、半導体素子１、２の電極および放熱部材として機能する一対の金属体３、４にて挟まれている。これら金属体３、４は、銅合金もしくはアルミ合金等の熱伝導性および電気伝導性の良い金属板にて構成されている。
ここで、図１（ｂ）中の第１の半導体パッケージ１０において、一対の金属体３、４のうち下側に位置する金属体３を、第１の金属体３とし、上側に位置する金属体４を、第２の金属体４とする。
図１（ｂ）に示されるように、両半導体パッケージ１０、２０において、両半導体素子１、２の一面と第２の金属体４の内面との間は、はんだや導電性接着剤などの導電性接合部材５によって電気的・熱的に接続されている。また、両半導体素子１、２の他面と第１の金属体３との間には、両金属体３、４と同様の材質からなるヒートシンクブロック６が介在している。
そして、各半導体素子１、２とヒートシンクブロック６との間、および、ヒートシンクブロック６と第１の金属体３の内面との間は、導電性接合部材５によって電気的・熱的に接続されている。
そして、図１、図２に示されるように、両半導体パッケージ１０、２０においては、半導体素子１、２を挟み込んだ一対の金属体３、４が、モールド樹脂７にて封止されている。このモールド樹脂７はエポキシ系樹脂などからなり、型成形によって形成されたものである。
また、図１（ｂ）に示されるように、一対の金属体３、４のそれぞれにおいて、半導体素子１、２と対向する内面とは反対側の外面３ａ、４ａが、モールド樹脂７から露出している。
これにより、両半導体パッケージ１０、２０においては、第１および第２の半導体素子１、２の両面のそれぞれにて、第２の金属体４、ヒートシンクブロック６および第１の金属体３を介した放熱が行われる構成となっている。
また、一対の金属板３、４は、導電性接合部材５やヒートシンクブロック６を介して、縦型パワー素子である両半導体素子１、２の各面の図示しない電極に電気的に接続されている。
ここで、図１、図２に示されるように、第１の金属体３および第２の金属体４には、その端面からモールド樹脂７の外側に突出して露出する外部端子３１、３２、３３、３４、３５が、設けられている。本例では、これら外部端子３１〜３５は、プレス加工などにより金属体３、４に一体成形されている。
第１の半導体パッケージ１０において第１の金属体３に設けられている外部端子３１は、本半導体装置１００において上記モータに接続される出力端子３１である。
また、第１の半導体パッケージ１０において第２の金属体４に設けられている外部端子３２、および、第２の半導体パッケージ２０において第２の金属体４に設けられている外部端子３３は、本半導体装置１００における電源端子３２、３３である。ここでは、第１の半導体パッケージ１０側の電源端子３２が高電圧側、第２の半導体パッケージ２０側の電源端子３３がＧＮＤ側となる。
ここで、出力端子３１は、インバータ装置においては、いわゆるＵ，Ｖ，Ｗ端子のいずれか１つとなるものであり、高電圧側の電源端子３２はいわゆるＰ端子、ＧＮＤ側の電源端子３３はいわゆるＮ端子といわれるものである。
また、図１において、第２の半導体パッケージ２０において第１の金属体３に設けられている外部端子３４は、同一の両半導体パッケージ１０、２０を用いた構成を採用したため存在するものであるが、実際の構成上は不要なものであり、図示のように、残してもよいが、カットして除去してもよい。
また、対向する両半導体パッケージ１０、２０の間に存在する外部端子３５は、これら両半導体パッケージ１０、２０を電気的に接続するため接続端子３５である。そして、第１の半導体パッケージ１０の接続端子３５ａと第２の半導体パッケージ２０の接続端子３５ｂとは、電気的に接続されている。
本実施形態では、図１に示されるように、第１および第２の半導体パッケージ１０、２０は、一対の金属体３、４が隔てられている方向とは直交する平面に沿って配列されている。なお、この平面は、図１（ａ）では紙面であり、図１（ｂ）では紙面と垂直な平面である。
ここでは、図１（ｂ）に示されるように、第１の半導体パッケージ１０および第２の半導体パッケージ２０は、これら両半導体パッケージ１０、２０の間で第１の金属体３と第２の金属体４の位置が逆になるように、互いに１８０°反転した形で配置されている。
そして、第１の半導体パッケージ１０の接続端子３５ａは、当該パッケージ１０における第１の金属体３に設けられ、第２の半導体パッケージ２０の接続端子３５ｂは、当該パッケージ１０における第１の金属体３に設けられている。
そして、各接続端子３５ａ、３５ｂは、相手側の半導体パッケージ１０、２０に向かってモールド樹脂７から突出し、モールド樹脂７から露出している。そして、両接続端子３５ａ、３５ｂは、途中で折り曲げられることで重なり合い、互いに接触するようになっている。
図１に示される例では、第１の半導体パッケージ１０の接続端子３５ａと第２の半導体パッケージ２０の接続端子３５ｂとが直接接触することにより、電気的に接続されている。ここでは、図１（ａ）中の複数の溶接点Ｋに示されるように、互いの接続端子３５ａ、３５ｂが重なり合ってスポット溶接されることで電気的に接続されている。
また、これら両接続端子３５ａ、３５ｂが接続されている接続部は、電気絶縁性を有する絶縁部材４０によって被覆されている。ここでは、絶縁部材４０は、エポキシ系樹脂などを用いた型成形や塗布などにより形成されたものである。
また、図１、図２に示されるように、両半導体パッケージ１０、２０では、モールド樹脂７の内部にて、ＩＧＢＴ１の周囲には、リードフレームなどからなる制御端子８が設けられている。
この制御端子８は、ＩＧＢＴ１を制御する信号の入出力を行うためのもので、モールド樹脂７からの突出先端部が図示しない回路基板に接続されるようになっている。そして、ＩＧＢＴ１は、ヒートシンクブロック６側の面にてボンディングワイヤ９を介して、制御端子８と電気的に接続されている。
なお、上記ヒートシンクブロック６は、このＩＧＢＴ１と制御端子８とのワイヤボンディングを行うにあたって、ワイヤ９の高さを維持するために、ＩＧＢＴ１のワイヤボンディング面と第１の金属体３との間の高さを確保している。
このような半導体装置１００においては、制御端子８を上記回路基板に接続し当該回路基板の制御回路によってＩＧＢＴを制御するとともに、電源端子３２、３３を介して図示しないコンバータから直流電圧を入力し、これを交流に変換して、出力端子３１から図示しない上記モータへ出力するようになっている。このように、本半導体装置１００は上記インバータ装置として機能する。
また、この半導体装置１００は、各半導体パッケージ１０、２０を従来と同様の方法にて作製した後、両接続端子３５ａと３５ｂとを溶接して接続し、さらに、絶縁部材４０を成形することにより製造することができる。
ところで、本実施形態の半導体装置１００は、第１の半導体パッケージ１０と第２の半導体パッケージ２０とを備え、これら第１および第２の半導体パッケージ１０、２０が、半導体素子１、２の両面を一対の金属体３、４にて挟んだものをモールド樹脂７にて封止し、各金属体３、４の外面３ａ、４ａをモールド樹脂７から露出させるとともに、一対の金属体３、４の一方にモールド樹脂７から露出する接続端子３５ａ、３５ｂを設けた構成を有している。
そして、本実施形態では、このような半導体装置１００において、第１の半導体パッケージ１０の接続端子３５ａと、第２の半導体パッケージ２０の接続端子３５ｂとが直接接触することにより、電気的に接続されたものとしているため、従来のようなバスバーを介することなく半導体パッケージ１０、２０同士を電気的に接続できる。
そのため、バスバーに起因するインダクタンスによって発生するサージ電圧により、半導体パッケージ１０、２０内の半導体素子１、２への負荷が大きくなってしまうという問題は、回避される。
また、寄生インダクタンスを小さくするためには、１つの半導体パッケージ内部に、より多くの半導体素子を配置し、これらを接続することも考えられるが、この場合、多数の半導体素子の歩留まりや、モールド体格の大型化に伴うパッケージの反りやモールドの歩留まりなどの問題がある。
その点、本実施形態によれば、このようなモールド体格を大きくすることなく、寄生インダクタンスの小さなパッケージ接続構造を実現することができる。
ここで、上記図１に示される例では、両半導体パッケージ１０、２０の接続端子３５ａ、３５ｂ同士は、直接接触し溶接されることにより電気的に接続されていたが、両接続端子３５ａ、３５ｂの直接接触による電気接続は、溶接以外にも、たとえば、ネジ止めや嵌合であってもよい。
図３（ａ）はネジ止めの例、図３（ｂ）は嵌合の例を示す部分断面図である。このように、両接続端子３５ａ、３５ｂを直接接触させてネジ５０によるネジ止めを行ったり、両接続端子３５ａ、３５ｂを嵌合形状として直接接触させることにより、電気的な接続を行ってもよい。
なお、ネジ止めは１箇所でもよいが、たとえば上記図１に示される溶接点Ｋと同様の位置に複数箇所、行う方が接続強度の点では好ましい。また、ネジ止めの場合、ネジ５０の取り外しが可能なため、一方の半導体パッケージ１０、２０が故障した場合などに、半導体パッケージ１０、２０の交換や修理が容易である。
また、上記図１に示される例では、溶接やネジ止めあるいは嵌合などにより、両接続端子３５ａ、３５ｂの直接接触による電気接続を行ったが、両接続端子３５ａ、３５ｂの電気的な接続は、はんだや導電性接着剤などの導電性接合部材を介して接触させることにより行ってもよい。
図４は、導電性接合部材としてのはんだ５１による両接続端子３５ａ、３５ｂの接続構成を示す部分断面図である。はんだ５１としては、通常のはんだ材料を採用できる。また、はんだ以外にも、たとえば一般的な導電性接着剤でもよいし、あるいは、ろう材などを導電性接合部材として採用してもよい。
このように、両接続端子３５ａ、３５ｂ同士を、導電性接合部材５１を介して電気的に接続した場合にも、従来のようなバスバーを介することなく、半導体パッケージ１０、２０同士を電気的に接続することができる。
また、上記図１に示した構成では、第１および第２の半導体パッケージ１０、２０は、一対の金属体３、４が隔てられている方向とは直交する平面に沿って配列されている。本実施形態では、このような平面的な両半導体パッケージ１０、２０の配列構成に関連して、次のような幾つかの変形例を採用できる。
図５（ａ）は、本実施形態の第１の変形例としての半導体装置１０１の概略平面図であり、図５（ｂ）は（ａ）中の接続端子３５ａ、３５ｂの近傍部を示す斜視図である。なお、図５では、絶縁部材４０は省略してある。この例では、半導体装置１０１の上記出力端子３１が、第２の半導体パッケージ２０における接続端子３５ｂを延ばした部分として構成されている。
図６は、本実施形態の第２の変形例としての半導体装置１０２の概略断面図である。本例では、第１および第２の半導体パッケージ１０、２０の接続端子３５ａ、３５ｂのそれぞれにおいて、上記図１に示されるものよりも、両接続端子３５ａ、３５ｂを厚くしている。
それにより、両接続端子３５ａ、３５ｂの接続部側とは反対側の面を、金属体３、４におけるモールド樹脂７から露出する外面３ａ、４ａと同一平面上に位置させ、露出したものとしている。この場合、各接続端子３５ａ、３５ｂにおける接続部側とは反対側の面を、放熱面として機能させることが可能となるため、放熱性の向上が図れる。
図７は、本実施形態の第３の変形例としての半導体装置１０３の要部を示す図であり、（ａ）は両半導体パッケージ１０、２０の組み付け前の状態を示す図、（ｂ）は組み付け後の状態を示す図である。図７では、モールド樹脂７および接続端子３５ａ、３５ｂのみを示してある。
上記図１に示される例では、絶縁部材４０は、接続端子３５ａ、３５ｂを接続した後、エポキシ系樹脂などを用いた型成形や塗布などにより形成されるものであった。この図７に示される例では、第１および第２の半導体パッケージ１０、２０において、モールド樹脂７の成型時において絶縁部材４１を形成しておく。
すなわち、図７に示されるように、各半導体パッケージ１０、２０において、両接続端子３５ａ、３５ｂが接続されている接続部を覆うように突出した突出部４１を、モールド樹脂７に一体に形成しておく。
そして、両半導体パッケージ１０、２０の組み付け後は、この絶縁部材としての突出部４１が両接続端子３５ａ、３５ｂの接続部を被覆した形となる。なお、本例の場合、両接続端子３５ａ、３５ｂの接続は、嵌合や上記はんだ５１などの導電性接合部材により行うが、可能ならば溶接などでもよい。
また、図７に示される例では、両半導体パッケージ１０、２０のそれぞれに突出部４１を１個形成したが、図７に示される２個の突出部４１を、どちらか一方の半導体パッケージにのみ形成してもよい。その場合にも両半導体パッケージ１０、２０の組み付け後は、図７と同じように、接続端子３５ａ、３５ｂの被覆がなされる。
図８（ａ）は、本実施形態の第４の変形例としての絶縁部材４２を示す斜視図であり、図８（ｂ）はこの絶縁部材４２による接続端子３５ａ、３５ｂの接続部の被覆状態を示す概略断面図である。
この絶縁部材４２は、ゴムや樹脂などからなる略Ｕ字形状のもので、その内側に両接続端子３５ａ、３５ｂが接続されている接続部を挟み込むものである。それによって、当該接続部が被覆される。また、この絶縁部材４２は、それ自身の弾性によって装着されるため、取り外し可能なものである。
また、図９は、本実施形態の第５の変形例としての半導体装置１０４を示す概略平面図である。このように、接続端子３５ａ、３５ｂの接続部だけでなく、装置全体を、絶縁部材としてのエポキシなどからなる絶縁樹脂４３により封止してもよい。ただし、絶縁樹脂４３による封止は、外部と接続を要する端子８、３１〜３４およびモールド樹脂７から露出する金属体３、４の外面３ａ、４ａは露出する形で行う。
また、上記のように平面的に配列された両半導体パッケージ１０、２０において、上記各例では、各接続端子３５ａ、３５ｂは、相手側の半導体パッケージ１０、２０に向かってモールド樹脂７から突出していたが、接続端子３５ａ、３５ｂの突出方向は、これ以外のものであってもよい。
図１０は、接続端子３５ａ、３５ｂの突出方向の変形例を示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、接続端子３５ａ、３５ｂは、相手側の半導体パッケージ１０、２０とは対向していないパッケージの端部から突出し、途中で曲がって相手側へ向かうような形状であってもよい。このとき、接続端子３５ａ、３５ｂは、直角に曲がるよりも、図１０に示されるように、端子の長さを短くすべく斜めに曲がった方が、寄生インダクタンスの低減効果が大きい。
さらに、上記のように両半導体パッケージ１０、２０が平面的に配列された半導体装置１００においては、モールド樹脂７から露出する金属体３、４の外面３ａ、４ａに、冷却器を接触させて、放熱の促進を図る場合がある。
図１１は、上記半導体装置１００に、このような冷却器２００を装着した例を示す概略断面図である。
ここで、冷却器２００は、一般的に知られたもので、内部に冷却水が流通可能な流路を有するアルミやＣｕなどの板材であり、この冷却器２００は、半導体装置１００をサンドイッチ状に挟んだ状態でネジ締めなどにより、半導体装置１００に装着される。
本例では、冷却器２００における接続端子３５ａ、３５ｂの接続部に相当する位置に、穴を開け、その穴に対して、あらかじめ樹脂などからなる絶縁部材４０を圧入などにより固定しておく。すると、その後、冷却器２００を半導体装置１００に装着する際に、この絶縁部材４０が目印となって、半導体装置１００の位置決めが容易になる。
（第２実施形態）
上記実施形態では、第１および第２の半導体パッケージ１０、２０は、一対の金属体３、４が隔てられている方向とは直交する平面に沿って、配列されており、各接続端子３５ａ、３５ｂをモールド樹脂７から突出したものとしていた。
図１２は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置１１０の概略的な側面構成を示す図である。図１２に示されるように、本実施形態では、第１および第２の半導体パッケージ１０、２０は、一対の金属体３、４が隔てられている方向に沿って積層されている。
そして、両半導体パッケージ１０、２０において、金属体３、４におけるモールド樹脂７から露出する外面３ａ、４ａのうち相手側の半導体パッケージ１０、２０に対向する面３ａが、接続端子３５ａ、３５ｂとして構成されている。ここでは、両半導体パッケージ１０、２０ともに、第１の金属体３の外面３ａが、接続端子３５ａ、３５ｂとして構成されている。
こうして、各半導体パッケージ１０、２０において、もともとモールド樹脂７から露出している金属体３の外面３ａを利用して、両半導体パッケージ１０、２０の接続を行える。そして、本実施形態では、接続端子３５ａ、３５ｂとしての上記両外面３ａ同士は、導電性接合部材としてのはんだ５１を介して電気的に接続されている。
また、このようにモールド樹脂７から露出する金属体３の外面３ａ同士の接続を行うことにより、上記実施形態のように接続端子３５ａ、３５ｂを突出させなくてもよいため、その分、接続部の距離が短くなり、インダクタンスの低減効果が大きくなることが期待される。
また、本実施形態の半導体装置１１０も、上記第１実施形態のものと同様に、両半導体パッケージ１０、２０においては、第１の金属体３同士を電気的に接続しているが、半導体装置の構成等によっては、両半導体パッケージ１０、２０における第２の金属体４の外面４ａ同士を対向させ、接続してもよい。
さらには、両半導体パッケージ１０、２０を積層するにあたって、一方の半導体パッケージの第１の金属体３の外面３ａと他方の半導体パッケージの第２の金属体４の外面４ａとを対向させ、電気的な接続を行ってもよい。
また、本実施形態において、接続端子３５ａ、３５ｂとしての金属体３、４の外面３ａ、４ａ同士の電気的な接続は、直接接触した状態でも行える。たとえば、接続すべき金属体３、４同士において、各々の端部の一部をネジ止め用の部分としてモールド樹脂７から突出させ、その部分にて金属体３、４同士をネジ止めすればよい。また、可能ならば、溶接を行ってもよい。
また、図１２に示される半導体装置１１０において、積層された両半導体パッケージ１０、２０の隙間に、たとえば樹脂を充填し当該隙間の封止を行えば、この樹脂が絶縁部材として構成される。
（他の実施形態）
なお、上記の各半導体装置において、出力端子３１、電源端子３２、３３の突出位置は、上記の図示例に限定されるものではない。
また、上記図１に示される例では、第１の半導体パッケージ１０に対して第２の半導体パッケージ２０を１８０°反転させた配置としたが、反転させなくてもよい。この場合にも、両半導体パッケージ１０、２０間の第１の金属体３の端部から接続端子３５ａ、３５ｂを引き出すことにより、同様の接続が可能になる。
また、上述したように、ヒートシンクブロック６は、ＩＧＢＴ１と第１の金属体３との間に介在し、これら両部材１、３との間の高さを確保する役割を有するものであるが、可能であるならば、上記各実施形態において、ヒートシンクブロック６は存在しないものであってもよい。
また、半導体パッケージ１０、２０において一対の金属体３、４に挟まれる半導体素子としては、両面に配置される一対の金属体３、４を電極として用いることが可能なものであれば、上記したＩＧＢＴ１やＦＷＤ２でなくてもよい。また、半導体素子は１個でもよいし、３個以上でもよい。
また、本発明は、第１の半導体パッケージと第２の半導体パッケージとが接続されてなる半導体装置に適用されるが、互いに接続される半導体パッケージ同士の一方を第１、他方を第２としているものである。つまり、本発明の半導体装置は、半導体パッケージが２個接続されたものに限らず、３個以上接続されたものであってもよい。
本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ概略断面図である。 図１中の半導体装置における第１の半導体パッケージにおけるモールド樹脂内の各部の平面配置構成を示す図である。 （ａ）はネジ止め、（ｂ）は嵌合による接続端子の接続例を示す部分断面図である。 はんだによる接続端子の接続例を示す部分断面図である。 （ａ）は、上記第１実施形態の第１の変形例としての半導体装置の概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）中の接続端子の近傍部を示す斜視図である。 上記第１実施形態の第２の変形例としての半導体装置の概略平面図である。 上記第１実施形態の第３の変形例としての半導体装置の要部を示す図である。 （ａ）は、上記第１実施形態の第４の変形例としての絶縁部材を示す斜視図であり、（ｂ）はこの絶縁部材による接続端子の接続部の被覆状態を示す概略断面図である。 上記第１実施形態の第５の変形例としての半導体装置を示す概略平面図である。 接続端子の突出方向の変形例を示す図である。 半導体装置に冷却器を装着した例を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略側面図である。
符号の説明
１…半導体素子としてのＩＧＢＴ、２…半導体素子としてのＦＷＤ、
３、４…金属体、３ａ、４ａ…金属体の外面、７…モールド樹脂、
１０…第１の半導体パッケージ、２０…第２の半導体パッケージ、
３５ａ…第１の半導体パッケージの接続端子、
３５ｂ…第２の半導体パッケージの接続端子、４０、４２…絶縁部材、
４１…絶縁部材としての突出部、４３…絶縁部材としての絶縁樹脂、
５１…導電性接合部材としてのはんだ。

Claims (12)

  1. 第１の半導体パッケージ（１０）と第２の半導体パッケージ（２０）とを備え、
    これら第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、半導体素子（１、２）の両面を、前記半導体素子（１、２）の電極および放熱部材として機能する一対の金属体（３、４）にて挟んでなり、前記半導体素子（１、２）および前記一対の金属板（３、４）をモールド樹脂（７）にて封止したものであって、前記一対の金属体（３、４）のうち前記半導体素子（１、２）と対向する面とは反対側の面（３ａ、４ａ）を前記モールド樹脂（７）から露出させるとともに、前記一対の金属体（３、４）の一方に前記モールド樹脂（７）から露出する接続端子（３５ａ、３５ｂ）を設けたものであり、
    前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）同士が電気的に接続されてなる半導体装置において、
    前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、同形状であって上下を反転させて配置されたものであり、
    前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、前記一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って、配列されており、
    前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記金属体（３、４）における前記モールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）は、同一平面上に位置しており、
    前記第１の半導体パッケージ（１０）の前記接続端子（３５ａ）と、前記第２の半導体パッケージ（２０）の前記接続端子（３５ｂ）とが直接接触することにより、電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）の配列方向に沿って前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記各接続端子（３５ａ、３５ｂ）は、相手側の前記半導体パッケージ（１０、２０）に向かって前記モールド樹脂（７）から突出することにより、互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 第１の半導体パッケージ（１０）と第２の半導体パッケージ（２０）とを備え、
    これら第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、半導体素子（１、２）の両面を、前記半導体素子（１、２）の電極および放熱部材として機能する一対の金属体（３、４）にて挟んでなり、前記半導体素子（１、２）および前記一対の金属板（３、４）をモールド樹脂（７）にて封止したものであって、前記一対の金属体（３、４）のうち前記半導体素子（１、２）と対向する面とは反対側の面（３ａ、４ａ）を前記モールド樹脂（７）から露出させるとともに、前記一対の金属体（３、４）の一方に前記モールド樹脂（７）から露出する接続端子（３５ａ、３５ｂ）を設けたものであり、
    前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）同士が電気的に接続されてなる半導体装置において、
    前記第１の半導体パッケージ（１０）の前記接続端子（３５ａ）と、前記第２の半導体パッケージ（２０）の前記接続端子（３５ｂ）とが直接接触することにより、電気的に接続されており、
    前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、前記一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って、配列されており、この配列方向に沿って前記各接続端子（３５ａ、３５ｂ）は、相手側の前記半導体パッケージ（１０、２０）に向かって前記モールド樹脂（７）から突出することにより、互いに電気的に接続されており、
    前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）のそれぞれにおいて、前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）の接続部側とは反対側の面が、前記金属体（３、４）における前記モールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）と同一平面上に位置し露出していることを特徴とする半導体装置。
  4. 第１の半導体パッケージ（１０）と第２の半導体パッケージ（２０）とを備え、
    これら第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、半導体素子（１、２）の両面を、前記半導体素子（１、２）の電極および放熱部材として機能する一対の金属体（３、４）にて挟んでなり、前記半導体素子（１、２）および前記一対の金属板（３、４）をモールド樹脂（７）にて封止したものであって、前記一対の金属体（３、４）のうち前記半導体素子（１、２）と対向する面とは反対側の面（３ａ、４ａ）を前記モールド樹脂（７）から露出させるとともに、前記一対の金属体（３、４）の一方に前記モールド樹脂（７）から露出する接続端子（３５ａ、３５ｂ）を設けたものであり、
    前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）同士が電気的に接続されてなる半導体装置において、
    前記第１の半導体パッケージ（１０）の前記接続端子（３５ａ）と、前記第２の半導体パッケージ（２０）の前記接続端子（３５ｂ）とが直接接触することにより、電気的に接続されており、
    前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部が、電気絶縁性を有する絶縁部材（４０、４１、４２、４３）によって被覆されていることを特徴とする半導体装置。
  5. 第１の半導体パッケージ（１０）と第２の半導体パッケージ（２０）とを備え、
    これら第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、半導体素子（１、２）の両面を、前記半導体素子（１、２）の電極および放熱部材として機能する一対の金属体（３、４）にて挟んでなり、前記半導体素子（１、２）および前記一対の金属板（３、４）をモールド樹脂（７）にて封止したものであって、前記一対の金属体（３、４）のうち前記半導体素子（１、２）と対向する面とは反対側の面（３ａ、４ａ）を前記モールド樹脂（７）から露出させるとともに、前記一対の金属体（３、４）の一方に前記モールド樹脂（７）から露出する接続端子（３５ａ、３５ｂ）を設けたものであり、
    前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）同士が電気的に接続されてなる半導体装置において、
    前記第１の半導体パッケージ（１０）の前記接続端子（３５ａ）と、前記第２の半導体パッケージ（２０）の前記接続端子（３５ｂ）とが導電性接合部材（５１）を介して電気的に接続されており、
    前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、前記一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って、配列されており、この配列方向に沿って前記各接続端子（３５ａ、３５ｂ）は、相手側の前記半導体パッケージ（１０、２０）に向かって前記モールド樹脂（７）から突出することにより、互いに電気的に接続されており、
    前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）のそれぞれにおいて、前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）の接続部側とは反対側の面が、前記金属体（３、４）における前記モールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）と同一平面上に位置し露出していることを特徴とする半導体装置。
  6. 第１の半導体パッケージ（１０）と第２の半導体パッケージ（２０）とを備え、
    これら第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、半導体素子（１、２）の両面を、前記半導体素子（１、２）の電極および放熱部材として機能する一対の金属体（３、４）にて挟んでなり、前記半導体素子（１、２）および前記一対の金属板（３、４）をモールド樹脂（７）にて封止したものであって、前記一対の金属体（３、４）のうち前記半導体素子（１、２）と対向する面とは反対側の面（３ａ、４ａ）を前記モールド樹脂（７）から露出させるとともに、前記一対の金属体（３、４）の一方に前記モールド樹脂（７）から露出する接続端子（３５ａ、３５ｂ）を設けたものであり、
    前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）同士が電気的に接続されてなる半導体装置において、
    前記第１の半導体パッケージ（１０）の前記接続端子（３５ａ）と、前記第２の半導体パッケージ（２０）の前記接続端子（３５ｂ）とが導電性接合部材（５１）を介して電気的に接続されており、
    前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部が、電気絶縁性を有する絶縁部材（４０、４１、４２、４３）によって被覆されていることを特徴とする半導体装置。
  7. 前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、前記一対の金属体（３、４）が隔てられている方向とは直交する平面に沿って、配列されており、この配列方向に沿って前記各接続端子（３５ａ、３５ｂ）は、相手側の前記半導体パッケージ（１０、２０）に向かって前記モールド樹脂（７）から突出することにより、互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項４または６に記載の半導体装置。
  8. 前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）の前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）のそれぞれにおいて、前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）の接続部側とは反対側の面が、前記金属体（３、４）における前記モールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）と同一平面上に位置し露出していることを特徴とする請求項１、２および７のいずれか１つに記載の半導体装置。
  9. 前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部が、電気絶縁性を有する絶縁部材（４０、４１、４２、４３）によって被覆されていることを特徴とする請求項１、２、３および５のいずれか１つに記載の半導体装置。
  10. 前記第１および前記第２の半導体パッケージ（１０、２０）において、前記モールド樹脂（７）は、前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部を覆うように突出した前記絶縁部材としての突出部（４１）を有しており、
    この突出部（４１）が前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）の接続部を被覆していることを特徴とする請求項４、６および９のいずれか１つに記載の半導体装置。
  11. 前記絶縁部材（４２）は、前記両接続端子（３５ａ、３５ｂ）が接続されている接続部を挟み込むように被覆するものであって、取り外し可能なものであることを特徴とする請求項４、６および９のいずれか１つに記載の半導体装置。
  12. 前記第１および第２の半導体パッケージ（１０、２０）は、前記一対の金属体（３、４）が隔てられている方向に沿って積層されており、
    前記第１の半導体パッケージ（１０）と前記第２の半導体パッケージ（２０）において、前記金属体（３、４）における前記モールド樹脂（７）から露出する面（３ａ、４ａ）のうち相手側の前記半導体パッケージ（１０、２０）に対向する面が、前記接続端子（３５ａ、３５ｂ）として構成され互いに電気的に接続されていることを特徴とする請求項４または６に記載の半導体装置。
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