JP5481104B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置等に使用される半導体装置（半導体パッケージ、半導体スイッチング素子等）の技術に関する。特に、インダクタンスを低減するための技術に関する。

従来の電力変換装置等に使用される半導体装置において、インダクタンスを低減するために、誘導電流を利用する技術がある。

従来の電力変換装置としては、例えば、特開平９−１３５５６５号公報（特許文献１）に記載されている技術のように、配線導体と並行に誘導電流を流す誘導導体を配置し、配線導体のインダクタンスを低減するものが知られている。

特開平９−１３５５６５号公報

しかしながら、従来技術では、インダクタンス低減効果が不十分である。前記特許文献１記載の技術では、出力端子の連結部が誘導導体から離れているため誘導電流が誘起されず、インダクタンス低減効果が得られにくい。また、高いインダクタンス低減効果を得るには、誘導電流が円状に閉じるように配線導体を配置する必要があるが、電源端子（プラス）と電源端子（マイナス）が離れているため、誘導電流が閉じにくく、インダクタンス低減効果が得られにくい。

本発明の主な目的は、電力変換装置等に使用される半導体装置（半導体パッケージ等）の技術に係わり、インダクタンスを低減し、サージ電圧、スイッチング損失や電磁放射ノイズを低減することができる技術を提供することである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。本発明の代表的な実施の形態は、電力変換装置等に使用される半導体装置（半導体パッケージ等）の技術であって、以下に示す構成を有することを特徴とする。

本形態の半導体装置（半導体パッケージ等）では、入力端子（プラスの電源端子）から外部出力端子を介して出力端子（マイナスの電源端子）までの電流が、円状に閉じるように流れると共に、誘導導体に誘起される構造とすることにより、インダクタンスを低減し、サージ電圧、スイッチング損失や電磁放射ノイズを低減する。

（１）本形態の半導体装置は、例えば、２つの半導体パッケージを有して成る。２つの半導体パッケージは、誘導導体の平面に対して接続される。

本半導体パッケージは、ヒートスプレッダと、前記ヒートスプレッダ上に第１の電極面が電気的に接続される半導体素子と、前記ヒートスプレッダに電気的に接続され（即ちヒートスプレッダを介して半導体素子に電気的に接続され）外部に一部（端子）が露出する第１のリードと、前記半導体素子の第２の電極面と電気的に接続されて外部に一部（端子）が露出する第２のリードと、前記ヒートスプレッダ、半導体素子、第１のリードの一部（半導体素子接続側）、及び第２のリードの一部（ヒートスプレッダ接続側）を樹脂封止するモールド材と、を有して成る。

本半導体装置は、２つの半導体パッケージとして、誘導導体の平面上、第１の方向に配置される第１の半導体パッケージと、当該第１の半導体パッケージの第１の方向に対して逆の第２の方向に第１の半導体パッケージと隣接して配置される第２の半導体パッケージと、を備える。第１及び第２の半導体パッケージにおけるヒートスプレッダの下側に、絶縁性部材を介して、誘導導体の平面を有する。

本半導体装置では、例えば、第１の半導体パッケージの第１のリードが入力端子（プラスの電源端子）となり、第２の半導体パッケージの第２のリードが出力端子（マイナスの電源端子）となる。そして、本半導体装置では、第１の半導体パッケージの第２のリードと、第２の半導体パッケージの第１のリードとを電気的に接続（連結）する第３のリードを備える。

上記構成により、例えば２つの半導体パッケージにより構成される回路（スイッチング素子）のインダクタンスが低減され、サージ電圧や損失或いはノイズが低減される。

（２）本形態の半導体装置は、上記第３のリードが、誘導導体（その平面）と略平行に配置されると共に、第３のリードが、絶縁性部材の近傍の高さに配置される。また、第３のリード上、または第３のリードから任意の方向に連続体などの形で延設される第４のリード上に、外部出力端子を備える。第３のリードと誘導導体との距離を近づけることで、誘導導体に誘起されやすい構造とする。

（３）本形態の半導体装置は、特に、上記連結側における第１のリード及び第２のリードと、第３のリード（更には第４のリード）とが、１つのリードフレームによって一体成形されたものとする。或いは、第３のリード（更には第４のリード）が、当該第１のリード及び第２のリードとは別の導体により形成される構成でもよい。

また特に、上記第１のリード及び第２のリードと、第３のリード（更には第４のリード）との連結において、リードフレームが、誘導導体の方向に折れ曲がる形状（ベント構造）として、第３のリードと誘導導体との距離を近付ける。

（４）本形態の半導体装置は、特に、上記連結側における第１のリード（端部）及び第２のリード（端部）に対して電気的に接続され絶縁性部材（誘導導体）の上に配置されるブロック（導体）を備える。当該ブロックの寸法は、少なくとも、当該第１のリード（端部）と第２のリード（端部）との間を連続的に電気的に接続する長さ、及び、絶縁性部材（誘導導体）までの厚さを有する。例えば第３のリードの下側にブロックが配置され電気的に接続される。

（５）本形態の半導体装置は、特に、上記第３のリードに面する誘導導体の部分において、誘導導体の部分が、第３のリードの方向（誘導導体の平面に対する垂直方向）に近付くように突出（盛り上がり）する、誘導導体突出部を有する。誘導導体突出部と第３のリードとが略平行に配置される。

（６）本形態の半導体装置は、特に、上記誘導導体は、放熱フィンの役割を持つ。言い換えれば、放熱フィンの機能を持つ装置筐体の一部などに、上記半導体装置が構成される。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。本発明の代表的な実施の形態によれば、電力変換装置等に使用される半導体装置（半導体パッケージ等）の技術に係わり、インダクタンスを低減し、サージ電圧、スイッチング損失や電磁放射ノイズを低減することができる。

本発明の実施の形態１における半導体装置の概要構造を示す斜視図である。 実施の形態１の半導体装置の構造を示す上平面図である。 実施の形態１の図２の半導体装置のＡ−Ａ断面を示す図である。 実施の形態１の半導体装置を用いて構成される電力変換装置の一部の回路を示す図である。 本発明の実施の形態２における半導体装置の構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態３における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態４における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｃ−Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態５における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ断面図、（ｃ）Ｅ−Ｅ断面図である。 本発明の実施の形態６における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｆ−Ｆ断面図、（ｃ）Ｇ−Ｇ断面図である。 本発明の実施の形態７における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｈ−Ｈ断面図である。 本発明の実施の形態８における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｉ−Ｉ断面図である。 本発明の実施の形態９における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｋ−Ｋ断面図である。 実施の形態９の半導体装置を用いて構成される電力変換装置の一部の回路を示す図である。 本発明の実施の形態１０における半導体装置の構造を示す、（ａ）上平面図、（ｂ）Ｌ−Ｌ断面図である。 実施の形態１０の半導体装置を用いて構成される電力変換装置の一部の回路を示す図である。

以下、本発明の実施の形態（半導体装置、電力変換装置等）を図面（図１〜図１５）に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１〜図４を用いて、本発明の実施の形態１による半導体装置（電力変換装置等）について説明する。実施の形態１は、概要として、図１等に示すように、誘導導体２０１上、２つの半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）が逆向きで隣接して並列に配置され、それらの一方側のリード（１０２，１０１）同士が第３のリード１０３により連結され、第３のリード１０３が誘導導体２０１に近接するように配置された構造である。

図１において、実施の形態１の半導体装置の概要構造を斜視（（ｘ，ｙ，ｚ）方向による３次元空間）で示している。本半導体装置１００は、第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）と、第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）と、第３のリード１０３（Ｌ３）と、第４のリード１０４（Ｌ４）と、を備える構成である。各半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）は、第１のリード１０１（Ｌ１−１，Ｌ２−１）、第２のリード１０２（Ｌ１−２，Ｌ２−２）を備える。本半導体装置１００を含んで成る全体は、例えば電力変換装置（後述）となる。

半導体装置１００は、２つの半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）が、誘導導体２０１の平面（ｘ−ｙ）上に、絶縁性部材２００を介して、配置、実装されている。２つの半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）は、同じ構造であるが、配置の向きや接続部分などが異なる。２つの半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）は、誘導導体２０１の平面（ｘ−ｙ）上、側面が隣接しつつ、逆向きに配置されている。即ち、第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）は、Ｐ１単位で見てａで示す向き（第１のリード１０１（Ｌ１−１）が設けられた側面）がｘ方向の一方（左側）の向きになるように配置され、逆に、第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）は、Ｐ１が平面上１８０度回転した向き、即ちＰ２単位で見てａで示す向き（第１のリード１０１（Ｌ２−１）が設けられた側面）がｘ方向の他方（右側）の向きになるように配置される。Ｐ１単位のｂで示す方向の側面と、Ｐ２単位のｂで示す方向の側面とが、対向して隣接する。

Ｐ１の第１のリードＬ１−１と、Ｐ２の第１のリードＬ２−１とは、基本的に同じ構造（同じ第１のリード１０１）であるが、Ｐ１のＬ１−１の方は、外部に引き出されて入力端子（プラスの電源端子）となり、Ｐ２のＬ２−１の方は、第３のリード１０３（Ｌ３）と接続される。同様に、同じ第２のリード１０２に関して、Ｐ１のＬ１−２の方は、第３のリード１０３（Ｌ３）と接続され、Ｐ２のＬ２−２の方は、外部に引き出されて出力端子（マイナスの電源端子）となる。半導体装置１００全体で見たとき、入出力端子として、Ｐ１のＬ１−１は、プラスの電源端子であり、Ｐ２のＬ２−２は、マイナスの電源端子である。

第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）の第２のリード１０２（Ｌ１−２）と、第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）の第１のリード１０１（Ｌ２−１）とが、連結部となる第３のリード１０３（Ｌ３）により電気的に接続されている。また、第４のリード１０４（Ｌ４）が、第３のリード１０３（Ｌ３）の、例えば中央から外部へ連続体として延設されている。そして、第３のリード１０３（Ｌ３）は、平面（ｘ−ｙ）に対する垂直方向（ｚ方向）で、誘導導体２０１に近接するように配置されている。

図２において、実施の形態１の半導体装置１０の構造及び動作を示すために、上平面（ｘ−ｙ）構造を示している。半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）は、ヒートスプレッダ１１０（Ｈ１，Ｈ２）と、半導体素子１（Ｔ１，Ｔ２）と、第１のリード１０１（Ｌ１−１，Ｌ２−１）と、第２のリード１０２（Ｌ１−２，Ｌ２−２）と、それらを樹脂封止するモールド材１７０と、を有する。

ヒートスプレッダ１１０（Ｈ１，Ｈ２）は、厚板の金属（放熱材かつ導体）である。半導体素子１（Ｔ１，Ｔ２）は、ＩＣチップである。第１のリード１０１（Ｌ１−１，Ｌ２−１）、及び、第２のリード１０２（Ｌ１−２，Ｌ２−２）は、半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）の端子部となる導体である。第３のリード１０３（Ｌ３），第４のリード１０４（Ｌ４）は、第１のリード１０１、第２のリード１０２と同様に導体である。第３のリード１０３（Ｌ３）は、Ｐ１（Ｌ１−２）とＰ２（Ｌ２−１）との間の連結部となる。第４のリード１０４（Ｌ４）は、それ自体または一方端部が、本半導体装置１００の外部への出力端子（または当該外部出力端子が設けられる部位）となる。

実施の形態１では、２つの半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）の連結側において、各リード（リードフレーム）、即ちＰ２のＬ２−１，Ｐ１のＬ１−２，Ｌ３，及びＬ４は、連続体によって１つの部材（導体）として形成されるモジュールである。

図３において、図２の半導体装置１００における、例として第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）の方における、Ａ−Ａ断面（ｘ−ｚ）構造を示している。半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）は、ヒートスプレッダ１１０（Ｈ１，Ｈ２）、半導体素子１（Ｔ１，Ｔ２）、第１のリード１０１（Ｌ１−１，Ｌ２−１）の一部（内部接続側）、及び第２のリード１０２（Ｌ１−２，Ｌ２−２）の一部（内部接続側）がモールド材１７０で覆われた、樹脂封止パッケージである。

２つの半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）は、ヒートスプレッダ１１０（Ｈ１，Ｈ２）の放熱面（下面）の下に絶縁性部材２００を介して、誘導導体２０１上に実装される。半導体素子１（Ｔ２）の第１の電極面Ｓ１（図３中の下面側）は、接続層を介してヒートスプレッダ１１０（Ｈ２）（上面）と電気的に接続されている。また、第１のリード１０１（Ｌ２−１）は、ヒートスプレッダ１１０（Ｈ２）と電気的に接続されて、モールド材１７０の外部に一部が露出している。半導体素子１（Ｔ２）の第２の電極面Ｓ２（図３中の上面側）は、接続層を介して第２のリード１０２（Ｔ２の場合はＬ２−２）と電気的に接続されている。

実施の形態１では、第３のリード１０３（Ｌ３）（その下側平面）は、誘導導体２０１平面（ｘ−ｙ）と略並行に配置されると共に、絶縁性部材２００に接触（当接）して配置されている。また、２つのパッケージ（Ｐ１，Ｐ２）の連結側、即ち（Ｌ２−１，Ｌ１−２）とＬ３との接続付近において、上記当接のために、リードが折り曲げられた構造（ベント構造）となっている。即ち、Ｐ１の第２のリード１０２（Ｌ１−２）、及びＰ２の第１のリード１０１（Ｌ２−１）は、ｘ方向からｚ方向下側（誘導導体２０１の方向）に折り曲げられて第３のリードＬ３につながっている。

また、入出力端子側、即ちＰ１の第１のリード１０１（Ｌ１−１）及びＰ２の第２のリード１０２（Ｌ２−２）は、例えば、ｘ方向からｚ方向上側に折り曲げられている。また、第４のリード１０４（Ｌ４）は、ｚ方向上側に伸び、更に例えば図１のようにｘ方向に折り曲げられている。このような形状は一例であり、外部との接続関係などに応じて適宜設計される。

誘導導体２０１は、例えば電力変換装置の筐体の一部である。筐体は、例えばアルミニウム製であり、放熱フィンの機能を持つ。この放熱フィンの機能を持つ筐体の一部を、誘導導体２０１として利用するものである。

図４において、本半導体装置１００を用いて構成される電力変換装置の一部の回路構成を示している。２つの半導体素子１（半導体パッケージ１０）を１対として、１相のスイッチング装置（スイッチング素子）が構成される。なお更に、本半導体装置１０（スイッチング装置）を複数用いて複数相のスイッチング装置を構成することも可能である。

Ｐ１の第１のリード１０１（Ｌ１−１）は、電流が流れる閉ループ（３０３）における入力端子（プラスの電源端子）となり、Ｐ２の第２のリード１０２（Ｌ２−２）は閉ループ（３０３）における出力端子（マイナスの電源端子）となる。

第１の半導体素子Ｔ１（パッケージＰ１）の出力（ソース）側の第２のリード１０２（Ｌ１−２）と、第２の半導体素子Ｔ２（パッケージＰ２）の入力（ドレイン）側の第１のリード１０１（Ｌ２−１）とが、第３リード１０３（Ｌ３）により接続されている。

また、物理構造上は、第１の半導体素子Ｔ１（Ｐ１）の入力（ドレイン）側の第１のリードＬ１−１（閉ループの入力側）と、第２の半導体素子Ｔ２（Ｐ２）の出力（ソース）側の第２のリードＬ２−２（閉ループの出力側）とが、近隣になるように配置されている（図２）。

平滑コンデンサ３０２は、電源３０１から電力の供給を受けて電力を蓄え、半導体装置１００に電力を供給する。半導体装置１００は、２つの半導体素子１（Ｔ１，Ｔ２）によるスイッチング素子のスイッチング動作により、パルス状の電流が流れる。各半導体素子１は、スイッチングのオン、オフの際に急峻な電流変化（ｄｉ／ｄｔ）を伴う。電流が流れる配線はインダクタンスＬを有するため、スイッチングの際には（Ｌｄｉ／ｄｔ）で表されるサージ電圧が半導体素子１に印加されると共に、スイッチング損失を増加させる。サージ電圧に起因するインダクタンスＬは、閉ループ３０３の配線インダクタンスＬによって決まるため、サージ電圧抑制のためには閉ループ３０３のインダクタンスＬを下げる必要がある。

閉ループ３０３の電流が流れる半導体装置１００のエリアは、経路の順に、第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）の第１のリード１０１（Ｌ１−１）（入力端子）、Ｐ１の第２のリード１０２（Ｌ１−２）、第３のリード１０３（Ｌ３）、第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）の第１のリードＰ２−１、Ｐ２の第２のリード（Ｌ２−２）（出力端子）である。

実施の形態１では、閉ループ３０３の経路の中で、特に第３のリード１０３（Ｌ３）を絶縁性部材２００に接触させて（即ち誘導導体２０１に近接させて）、誘導導体２０１に誘導電流を誘起させやすい構造となっており、これにより、インダクタンスを低減できる。

また、閉ループ３０３の入出力端子（電源端子）にあたる、第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）の第１のリード１０１（Ｌ１−１）（入力端子、プラスの電源端子）と、第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）の第２のリード１０２（Ｌ２−２）（出力端子、マイナスの電源端子）とが、図２のようなパッケージ同士の隣接配置によって、誘導電流が円状に流れやすくなるように隣接配置されている。これにより、インダクタンス低減効率を向上することができる。

上述のように、実施の形態１によれば、半導体パッケージ１０のスイッチング素子に印加されるサージ電圧、スイッチング損失を軽減でき、電圧や電流の振動を抑制して低ノイズ化し、電磁放射ノイズを低減することができる。

具体的には、半導体パッケージ１０及び出力端子にはパルス状の電流が流れるので、誘導導体２０１に誘導電流が流れる。誘導電流はパルス状の電流とは方向が逆になるため、パルス状の電流が作る磁界とは逆向きの磁界を作り出す。このため、誘導電流はパルス状の電流が作る磁界を弱める働きを持つため、インダクタンスを低減する効果が得られる。

更に、出力端子が折り曲げられたベント構造となることで、半導体パッケージ１０や出力端子の応力を緩和し、繰返し応力等によって受けるダメージを軽減する効果が得られる。

更に、出力端子があらかじめ連結されているため、本半導体装置１００（半導体パッケージ１０）実装時の接続工数を低減する効果が得られる。

なお、変形例として、連結側の複数のリードは、複数に分割されて構成されていてもよい。例えば、Ｌ２−１とＬ１−２が、Ｌ３とは分離された別の部材であり、それらが電気的に接続される構成としてもよい（後述の実施の形態３）。また、Ｌ３とＬ４が、分離された別の部材であり、それらが電気的に接続される構成としてもよい。

また上記では、２つの半導体素子１（Ｔ１，Ｔ２）を個別にモールド材１７０により封止した２つのパッケージ（Ｐ１，Ｐ２）を有する構成であるが、上記２つの半導体素子１（Ｔ１，Ｔ２）を含む部分の全体を、１つのモールド材１７０により１つのパッケージに封止する形態も可能である。

また上記では、パッケージ（モールド材１７０）の外に第３のリード１０３（Ｌ３）が出ている構成であるが、パッケージ（モールド材１７０）の中にＬ３を含ませる構成、含ませない構成のいずれも可能である。

また上記で、入出力端子となるリード同士（Ｌ１−１とＬ２−２）を、更に近付けて配置する形態（パッケージ側面（ｂ方向）寄りに当該リードを配置する設計）も可能である。

また上記では、連結部のリード（Ｌ３付近）においてベント構造としているが、実装詳細などに応じて、当該リードを折り曲げない構成としてもよい。その場合も、Ｌ３と誘導導体２０１との距離が十分に近ければ、その距離に応じて相応のインダクタンス低減効果がある。

（実施の形態２）
次に、図５を用いて、実施の形態２による半導体装置１００について説明する。図５において、実施の形態２の半導体装置１００の断面（例えば第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）の断面）を示している。上平面構造については図２と同様なので省略する。

実施の形態２（図５）で、前述の実施の形態１と異なる点は、第３のリード１０３（Ｌ３）と絶縁性部材２００との間に、第２の絶縁性部材２０２が挟まれている点である。第２の絶縁性部材２０２は、第３のリード１０３（Ｌ３）が外力を受けた際に、Ｌ３が（第１の）絶縁性部材２００を破壊したり、Ｌ３と誘導導体２０１が接触したりすることを防ぐ。これにより、実装信頼性が向上する。

実施の形態２では、第３のリード１０３（Ｌ３）と誘導導体２０１との距離が十分に短ければ、誘導導体２０１に誘導電流を誘起可能となるため、インダクタンスを低減できる。また、前述の形態と同様に、閉ループ３０３の入出力部（Ｐ１のＬ１−１、Ｐ２のＬ２−２）は、誘導電流が円状に流れやすくなるように隣接配置されているので、インダクタンス低減効率を向上できる。

また、上記第２の絶縁性部材２０２を設ける代わりに、第３のリード１０３（Ｌ３）と（第１の）絶縁性部材２００との距離（ｚ方向）を、図５の第２の絶縁性部材２０２の厚さ分だけ離した構成としてもよい。

（実施の形態３）
次に、図６を用いて、実施の形態３による半導体装置１００について説明する。図６（ａ）は、実施の形態３の半導体装置１００の上平面構造を、図６（ｂ）は、そのＢ−Ｂ（Ｐ２）断面を示している。

実施の形態３（図６（ａ），（ｂ））で、前述の形態と異なる点は、第３のリード１０３（Ｌ３）が、第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）の第２のリード１０２（Ｌ１−２）及び第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）の第１のリード１０１（Ｌ２−１）とは別の導体で形成されている点である。

第３のリード１０３（Ｌ３）は、Ｐ１のＬ１−２及びＰ２のＬ２−１と、例えばリベット（鋲）のような接合部材３００によって接合される構造となっている。なお、Ｐ１のＬ１−２及びＰ２のＬ２−１は、接合のために、Ｌ３の面上に重なる延設部分を有する。

上記のような構成により、前述の形態と同様に、第３のリード１０３（Ｌ３）を絶縁性部材２００に接触させ、誘導導体２０１に誘導電流を誘起させやすい構造となるため、インダクタンスを低減できる。また、前述の形態と同様に、閉ループ３０３の入出力部（Ｌ１−１，Ｌ２−２）の隣接配置により、インダクタンス低減効率を向上できる。なお、前述の形態と同様に、Ｌ３と絶縁性部材２００の間に第２の絶縁性部材２０２を挟んでもよい。

（実施の形態４）
次に、図７を用いて、実施の形態４による半導体装置１００について説明する。図７（ａ）は、実施の形態４の半導体装置１００の上平面構造を、図７（ｂ）は、そのＣ−Ｃ（Ｐ２）断面を示している。

実施の形態４（図７）で、前述の形態と異なる点は、第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）の第２のリード１０２（Ｌ１−２）と第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）の第１のリード１０１（Ｌ２−１）とが、誘導導体２０１とは逆の方向（ｚ方向上側）に折り曲げられると共に、第３のリード１０３（Ｌ３）と、例えばリベット（鋲）のような接合部材４００によって接合する構造となっている点である。

実施の形態４では、連結側（Ｌ１−２，Ｌ２−１，Ｌ３）において、Ｌ１−２とＬ２−１が第３のリード１０３（Ｌ３）と隣接している面接触部４０１を有する。面接触部４０１では、Ｐ１のＬ１−２とＰ２のＬ２−１に流れる電流の向きが、Ｌ３に流れる電流の向きと逆向きとなる。そのため、インダクタンス増加が抑制される。また、前述の形態と同様に、Ｌ３を絶縁性部材２００に接触させ、誘導導体２０１に誘導電流を誘起させやすい構造となるため、インダクタンスを低減でき、かつ、閉ループ３０３の入出力部が隣接配置されているので、インダクタンス低減効率を向上できる。なお、Ｌ３と絶縁性部材２００との間に第２の絶縁性部材２０２を挟んでもよい。

（実施の形態５）
次に、図８を用いて、実施の形態５による半導体装置１００について説明する。図８（ａ）は、実施の形態５の半導体装置１００の上平面構造を、図８（ｂ）は、そのＤ−Ｄ（Ｐ２）断面を、図８（ｃ）は、Ｅ−Ｅ断面を示している。

実施の形態５（図８）で、前述の形態と異なる点は、前述の第３リード１０３（Ｌ３）相当が、金属ブロック５００を用いて構成されている点である。金属ブロック５００は、誘導導体２０１の上に絶縁性部材２００を介して実装される。

特に本例では、板状のＬ３の下側に、概略直方体状の金属ブロック５００が配置されている。金属ブロック５００の大きさは、ｙ方向長さが、例えば、少なくともＰ１の第２のリード（Ｌ１−２）端部とＰ２の第１のリード（Ｌ２−１）端部との間を連続的に接続できる分を有し、ｘ方向長さがＬ３幅以上を有し、厚さ（ｚ方向長さ）が、Ｌ３と絶縁性部材２００との距離の分を有する。また、内側のネジ５０３の対を用いて、Ｌ１−２端部及びＬ２−１端部が、第３のリード１０３（Ｌ３）と共に、金属ブロック５００上面に対し固定（電気的に接続）される。

更に、金属ブロック５００は、外側のネジ５０２の対により誘導導体２０１側へ固定されると共に、ネジ５０２の位置に対応して、絶縁性部材２００側に面する一部がくりぬかれた構造となっている。また、ネジ５０２は、絶縁カラー５０１に覆われる構造となっている。誘導導体２０１には、絶縁カラー５０１を埋め込む穴とネジ５０２のネジ穴が設けられている。

本装置でのスイッチング動作に伴う高周波電流成分は、金属ブロック５００の表面を流れ、誘導導体２０１に誘導電流を誘起させやすい構造となるため、インダクタンスを低減でき、かつ、前述と同様に、閉ループ３０３の入出力部は、隣接配置されているので、インダクタンス低減効率を向上できる。

また、ネジ５０２と絶縁カラー５０１による金属ブロック５００の固定構造と、金属ブロック５００のくりぬき構造により、誘導導体２０１と金属ブロック５００の沿面距離を確保し、絶縁信頼性を向上することができる。

なお本例では、連結側におけるＬ１−２，Ｌ２−１は、Ｌ３や金属ブロック５００の高さと合わせて、折り曲げではなく真っ直ぐに伸びた形状となっている。

（実施の形態６）
次に、図９を用いて、実施の形態６による半導体装置１００について説明する。図９（ａ）は、実施の形態６の半導体装置１００の上平面構造を、図９（ｂ）は、そのＦ−Ｆ（Ｐ２）断面を、図９（ｃ）は、Ｇ−Ｇ断面を示している。

実施の形態６（図９）で、前述の形態と異なる点は、Ｐ１の第２のリード１０２（Ｌ２−１）及びＰ２の第１のリード１０１（Ｐ２−１）の端部と、それに対応する第３のリード１０３（Ｌ３）の両端部とが、誘導導体２０１とは逆の方向（ｚ方向上側）に折り曲げられると共に、それぞれ接合部材４００によって接合（実施の形態４と同様）され、第３のリード１０３（Ｌ３）が金属ブロック５００に接続（実施の形態５と同様）される構造となっている点である。

本構造では、前述の形態と同様の低インダクタンス化に加え、接合部材４００によって接合（連結）する際の遊び（余裕）を設けることが可能となり（ｚ方向上下の微小なズレを許容）、Ｐ１のＬ１−２とＰ２のＬ２−１に対して余計な残留応力を残すことなく、当該リード（Ｌ１−２，Ｌ２−１，Ｌ３）同士を接続することができる。

また、特に本例では、金属ブロック５００の固定に、絶縁性ネジ６０１を用いている。これにより、前述（図８）の絶縁カラー５０１を用いることなく、絶縁信頼性を得ることができる。

（実施の形態７）
次に、図１０を用いて、実施の形態７による半導体装置１００について説明する。図１０（ａ）は、実施の形態７の半導体装置１００の上平面構造を、図１０（ｂ）は、そのＨ−Ｈ（Ｐ２）断面を示している。

実施の形態７（図１０）で、前述の形態と異なる点は、第３のリード１０３（Ｌ３）の下面側に位置する誘導導体２０１部分が、Ｌ３に近づくように、誘導導体２０１側に誘導導体突出部７００を設けた点である。また、Ｌ１−２，Ｌ２−１は真っ直ぐの形状の場合である。

本構成により、前述の形態と同様に、Ｌ３を絶縁性部材２００に接触させ、誘導導体２０１及び誘導導体突出部７００に誘導電流を誘起させやすい構造となるため、インダクタンスを低減できる。また前述と同様に、閉ループ３０３の入出力部は、隣接配置されているので、インダクタンス低減効率を向上できる。なお、本例では、Ｌ３は絶縁性部材２００に接触させているが、前述の形態と同様に、Ｌ３と絶縁性部材２００との間に第２の絶縁性部材２０２を挟んでもよい。

（実施の形態８）
次に、図１１を用いて、実施の形態８による半導体装置１００について説明する。図１１（ａ）は、実施の形態８の半導体装置１００の上平面構造を、図１１（ｂ）は、そのI−I（Ｐ２）断面を示している。

実施の形態８（図１１）で、前述の形態と異なる点は、半導体パッケージ１０（Ｐ１，Ｐ２）を、メタル基板８００に実装した点である。メタル基板８００は、薄膜導体８０１と絶縁性部材８０２とメタル層８０３とから構成されている。薄膜導体８０１は、電気的に絶縁された２つの島で構成されており、１つは第１の半導体パッケージ１０（Ｐ１）のヒートスプレッダ１１０（Ｈ１）と接触する位置に、もう１つは第２の半導体パッケージ１０（Ｐ２）のヒートスプレッダ１１０（Ｈ２）と接触する位置に設けられている（図１１（ａ）では破線で示す）。また、メタル基板８００は、放熱グリース８０４を介して誘導導体２０１と接触されている。

本構造では、第３のリード１０３（Ｌ３）をメタル基板８００の絶縁性部材８０２に接触させ、メタル層８０３に誘導電流を誘起させやすい構造となるため、インダクタンスを低減できる。また前述と同様に、閉ループ３０３の入出力部は、隣接配置されているので、インダクタンス低減効率を向上できる。なお、前述と同様に、第３のリード１０３（Ｌ３）と絶縁性部材８０２との間に、第２の絶縁性部材２０２を挟んでもよい。

（実施の形態９）
次に、図１２，図１３を用いて、実施の形態９による半導体装置９００について説明する。図１２（ａ）は、実施の形態９の半導体装置９００の上平面構造を、図１２（ｂ）は、そのＫ−Ｋ（１０−２，Ｐ２）断面を示している。図１３は、本半導体装置９００を用いて構成される電力変換装置の回路を示している。

実施の形態９（図１２，図１３）で、前述の形態と異なる点は、本半導体装置９００においては、前述した半導体装置１００相当を２個（対）用いて、これらを平面（ｘ−ｙ）上同じ向きに並列配置すると共に、これら２個（対）の半導体装置１００が図１３のように並列回路を構成している点である。

本半導体装置９００において、第１の半導体装置１００−１の第３のリード１０３（Ｌ３−１）と、第２の半導体装置１００−２の第３のリード１０３（Ｌ３−２）とが、更に、第５のリード１０５（Ｌ５）によって電気的に接続される。Ｌ５は、前述の形態におけるＬ３，Ｌ４と同様の役割（半導体装置１００単位の連結、外部出力端子など）を持つ。各入出力端子側のリードは平滑コンデンサ３０２等に接続される。

第１の半導体装置１００−１の第３のリード１０３（Ｌ３−１）は、前述の形態と同様に、絶縁性部材２００に接触させ、誘導導体２０１に誘導電流経路となる閉ループ９０１を形成するため、インダクタンスを低減できる。同様に、第２の半導体装置１００−２の第３のリード１０３（Ｌ３−２）も、絶縁性部材２００に接触させ、誘導導体２０１に誘導電流経路となる閉ループ９０２を形成するため、インダクタンスを低減できる。なお前述の形態と同様に、第３のリード１０３と絶縁性部材２００との間に、第２の絶縁性部材２０２を挟んでもよい。

（実施の形態１０）
次に、図１４，図１５を用いて、実施の形態１０による半導体装置１０００について説明する。図１４（ａ）は、実施の形態１０の半導体装置１０００の上平面構造を、図１４（ｂ）は、そのＬ−Ｌ（Ｐ２）断面を示している。図１５は、本半導体装置１０００を用いて構成される電力変換装置の回路を示している。

実施の形態１０（図１４，図１５）で、前述の形態と異なる点は、本半導体装置１０００においては、前述した半導体装置１００相当を２個（対）用いて、これらを、平面（ｘ−ｙ）上、対向する向き（逆向き）で、連結側のリード同士をつき合わせて、直列的に配置すると共に、これら２個（対）の半導体装置１００が図１５のように並列回路を構成している点である。

第１の半導体装置１００−１の第３のリード１０３（Ｌ３−１）と、第２の半導体装置１００−２の第３のリード１０３（Ｌ３−２）とが、第５のリード１０５（Ｌ５）によって電気的に接続される。Ｌ５は、前述の形態のＬ３，Ｌ４と同様の役割を持つ。各入出力端子側のリードは平滑コンデンサ３０２等に接続される。

第１の半導体装置１００−１の第３のリード１０３（Ｌ３−１）は、前述の形態と同様に、絶縁性部材２００に接触させ、誘導導体２０１に誘導電流経路となる閉ループ１００１を形成するため、インダクタンスを低減できる。同様に、第２の半導体装置１００−２の第３のリード１０３（Ｌ３−２）も、絶縁性部材２００に接触させ、誘導導体２０１に誘導電流経路となる閉ループ１００２を形成するため、インダクタンスを低減できる。なお前述の形態と同様に、第３のリード１０３と絶縁性部材２００との間に第２の絶縁性部材２０２を挟んでもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前述のメタル基板実装方式（実施の形態８）と金属ブロック実装方式（実施の形態５等）とを組み合わせてもよい。

また、前述の各実施の形態の半導体装置（電力変換装置等）は、ゲートターンオフサイリスタ等の他のパワー半導体素子を用いた電力変換装置などにも適用することができる。

本発明は、電力変換装置などに利用可能である。

１（Ｔ１，Ｔ２）…半導体素子、１０（Ｐ１，Ｐ２）…半導体パッケージ、１００，１００−１，１００−２…半導体装置、１０１（Ｌ１−１，Ｌ２−１）…第１のリード、１０２（Ｌ１−２，Ｌ２−２）…第２のリード、１０３（Ｌ３，Ｌ３−１，Ｌ３−２）…第３のリード、１０４（Ｌ４）…第４のリード、１１０（Ｈ１，Ｈ２）…ヒートスプレッダ、１７０…モールド材、２００…絶縁性部材、２０１…誘導導体、２０２…第２の絶縁性部材、３００…接合部材、３０１…電源、３０２…平滑コンデンサ、３０３…閉ループ、４００…接合部材、４０１…面接触部、５００…金属ブロック、５０１…絶縁カラー、５０２…ネジ、５０３…ネジ、６０１…絶縁性ネジ、７００…誘導導体突出部、８００…メタル基板、８０１…薄膜導体、８０２…絶縁性部材、８０３…メタル層、８０４…放熱グリース、９００，１０００…半導体装置、９０１，９０２，１００１，１００２…閉ループ、Ｓ１…第１の電極面、Ｓ２…第２の電極面。

Claims (9)

1. 少なくとも２つの半導体パッケージと、主面に前記２つの半導体パッケージが搭載された誘導導体と、を有する半導体装置であって、
   前記半導体パッケージは、ヒートスプレッダ上に第１の電極面が電気的に接続される半導体素子と、前記ヒートスプレッダに電気的に接続されて外部に一部が露出する第１のリードと、前記半導体素子の第２の電極面に電気的に接続されて外部に一部が露出する第２のリードと、前記ヒートスプレッダの一部、前記半導体素子、前記第１のリードの一部、及び前記第２のリードの一部を樹脂封止するモールド材と、を有し、
   前記２つの半導体パッケージは、前記誘導導体の前記主面上に、絶縁性部材を介して配置され、第１の半導体パッケージは、前記誘導導体の前記主面上において、第１の方向に配置され、第２の半導体パッケージは、前記第１の半導体パッケージに対し、逆向きとなる第２の方向に隣接して配置され、
   前記第１の半導体パッケージの前記第２のリードと、前記第２の半導体パッケージの前記第１のリードとを電気的に接続する第３のリードを備え、
   前記第３のリードの一部が前記絶縁性部材と接触していることにより、前記第３のリードは、前記誘導導体と近接して配置された構造となっている半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第３のリードは、前記第１の半導体パッケージの前記第２のリードおよび前記第２の半導体パッケージの前記第１のリードのそれぞれと接合部材を介して電気的に接続されている半導体装置。
3. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第１の半導体パッケージの前記第２のリードおよび前記第２の半導体パッケージの前記第１のリードのそれぞれは前記誘導導体に向かう下方向に折り曲げられている半導体装置。
4. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第１の半導体パッケージの前記第１のリードおよび前記第２の半導体パッケージの前記第２のリードのそれぞれは前記誘導導体から離れる上方向に折り曲げられている半導体装置。
5. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記誘導導体は、アルミニウムから成る半導体装置。
6. 請求項５に記載の半導体装置において、
   前記半導体パッケージの前記ヒートスプレッダは、前記モールド材から露出し、前記絶縁性部材と接触している半導体装置。
7. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第３のリードと電気的に接続された第４のリードをさらに有し、
   前記第４のリードは、その端部が前記誘導導体から離れる上方向に折り曲げられている半導体装置。
8. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第１および第２のリードは、外部電源が接続可能なリードであって、
   前記第１のリードは、電流が流れる閉ループにおける入力端子であり、
   前記第２のリードは、電流が流れる閉ループにおける出力端子である半導体装置。
9. 請求項８に記載の半導体装置において、
   前記第１のリードは、前記半導体素子のドレイン電極と電気的に接続され、
   前記第２のリードは、前記半導体素子のソース電極と電気的に接続されている半導体装置。

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