JP6166701B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、第1の実施形態に係る半導体装置を模式的に表す斜視図である。
図2は、第1の実施形態に係る半導体装置の一部を模式的に表す斜視図である。
図1及び図2に表すように、半導体装置10は、ベースプレート11と、ケース12と、基板13と、半導体チップ14と、制御端子15と、第1正極端子板21(第1端子板)と、第1負極端子板22(第2端子板)と、第2正極端子板31(第3端子板)と、第2負極端子板32(第4端子板)と、を備える。
図3は、1/3モデルTMを模式的に表す。
図3に表すように、基板13は、基板本体13aと、第1配線パターン13bと、第2配線パターン13cと、を有する。基板本体13aは、略矩形の板状である。基板本体13aは、絶縁性を有する。また、基板本体13aは、高い熱伝導性を有する。基板本体13aには、例えば、セラミクスが用いられる。
図4(a)は、第1正極端子板21を模式的に表す。
図4(b)は、第1負極端子板22を模式的に表す。
図4(c)は、第2正極端子板31を模式的に表す。
図4(d)は、第2負極端子板32を模式的に表す。
図5(a)は、1/3モデルTMをX軸方向に見たときの側面図である。
図5(b)は、図5(a)の仮想円CR内を拡大して表す部分拡大図である。
なお、仮想円CRは、図示において便宜的に付与したものであり、1/3モデルTMに実在する物体ではない。
図6(a)は、シミュレーションに用いたモデルを模式的に表す。
図6(b)は、図6(a)に表すモデルのインダクタンスの計算結果の一例を模式的に表す。
図6(a)に表したように、モデルは、互いに平行に配置された2つの導体CDR1、CDR2を有する。矢線Cr1、Cr2で表すように、シミュレーションにおいて、各導体CDR1、CDR2に流れる電流の向きは、互いに逆向きである。このように、シミュレーションでは、逆向きに電流が流れる平行平板のインダクタンスを求める。
Lself=μ0(Pt/Wd) ・・・ (1)
(1)式において、μ0は、真空の透磁率(H/m)である。μ0は、一般的に、4π×10−7H/mである。そして、各導体CDR1、CDR2の片側分の実効インダクタンスLeff(nH/m)は、各導体CDR1、CDR2の自己インダクタンスLselfと、各導体CDR1、CDR2の相互インダクタンスMと、の差で求めることができる。すなわち、Leff=Lself−Mで求めることができる。なお、各導体CDR1、CDR2の相互インダクタンスMの計算方法については、電気工学ハンドブックなどに掲載されている周知の計算方法を用いればよい。シミュレーションでは、間隔Ptと幅Wdとの比率Pt/Wdを変化させ、複数の比率Pt/Wdのそれぞれについて、実効インダクタンスLeffを計算した。
図6(b)の横軸は、比率Pt/Wdであり、縦軸は、実効インダクタンスLeffである。
図6(b)に表したように、逆向きに電流が流れる平行平板において、実効インダクタンスLeffは、概ね比率Pt/Wdと比例関係にある。実効インダクタンスLeffは、例えば、間隔Ptを狭くする程、小さくすることができる。
図7(a)及び図7(b)は、第2の実施形態に係る半導体装置の一部を模式的に表す部分断面図である。
図7(a)に表したように、この例では、第2正極端子板31及び第2負極端子板32が複数設けられる。この例では、第2正極端子板31と第2負極端子板32と絶縁部材35とを含む積層体SBが、複数設けられる。各積層体SBは、間隔を空けてY軸方向に並べられている。この例では、2つの積層体SBを設けている。すなわち、この例では、並列に接続された3つの配線経路が形成される。積層体SBの数は、2つに限ることなく、3つ以上でもよい。積層体SBの数は、例えば、設置空間の許す範囲において、なるべく多くすることが好ましい。
各端子板31、32は、図7(a)のように間隔を空けて並べてもよいし、図7(b)のように絶縁部材35を介して交互に並べてもよい。
図8は、第3の実施形態に係る半導体装置の一部を模式的に表す斜視図である。
図8に表したように、この例において、第2正極端子板31は、複数の屈曲部31dを有する。複数の屈曲部31dは、本体部31aと複数の接続部31bのそれぞれとの間に設けられる。各屈曲部31dは、X軸方向を軸に屈曲する。各屈曲部31dは、例えば、使用時の温度変化にともなう弾性変形により、各接続部31bに加わる応力を低減させる。各屈曲部31dは、例えば、各接続部31bの接合信頼性を向上させる。この例において、各屈曲部31dは、U字状に屈曲したベンド形状である。各屈曲部31dの形状は、これに限ることなく、任意の形状でよい。
図9(a)及び図9(b)は、第4の実施形態に係る半導体装置の一部を模式的に表す斜視図である。
図9(a)及び図9(b)に表したように、この例では、第2正極端子板31の本体部31aに複数の開口31hが設けられている。同様に、第2負極端子板32の本体部32aに複数の開口32hが設けられている。各開口31h、32hは、四角形状である。各開口31h、32hの形状は、四角形状に限ることなく、任意の形状でよい。各開口31h、32hは、X軸方向及びZ軸方向に二次元マトリクス状に並べられている。各本体部31a、32aは、例えば、エキスパンドメタルのようなメッシュ状でもよい。
図10(a)及び図10(b)は、第5の実施形態に係る半導体装置の一部を模式的に表す斜視図である。
図10(a)に表したように、この例では、第2負極端子板32が、絶縁部材36を介して第1正極端子板21の本体部21aの上に重ねて設けられている。換言すれば、第2負極端子板32が、絶縁部材36を介して本体部21aに貼り付けられている。第2負極端子板32は、図示を省略した配線などにより、各基板13のそれぞれの第2配線パターン13cと電気的に接続されるとともに、第1負極端子板22と電気的に接続される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (8)
- 支持面を有するベースプレートと、
前記支持面の上に設けられ、第1電極と第2電極とを有するスイッチング素子を含む半導体チップと、
前記支持面の上に設けられ、前記半導体チップを覆う絶縁性のケースと、
前記支持面に対して垂直な方向に延びる第1本体部と、前記第1本体部の前記垂直な方向の一端に設けられ前記第1電極と電気的に接続された第1接続部と、前記第1本体部の前記垂直な方向の他端に設けられ前記ケースの外側に突出する第1端子部と、を有する第1端子板と、
所定の間隔を空けて前記第1本体部と対向する第2本体部と、前記第2本体部の前記垂直な方向の一端に設けられ前記第2電極と電気的に接続された第2接続部と、前記第2本体部の前記垂直な方向の他端に設けられ前記ケースの外側に突出する第2端子部と、を有する第2端子板と、
所定の間隔を空けて前記第1本体部及び前記第2本体部と対向する第3本体部と、前記第3本体部の前記垂直な方向の一端に設けられ前記第1電極と電気的に接続された第3接続部と、前記第3本体部の前記垂直な方向の他端に設けられ前記第1端子板と電気的に接続された配線部と、を有する第3端子板と、
所定の間隔を空けて前記第3本体部と対向する第4本体部と、前記第4本体部の前記垂直な方向の一端に設けられ前記第2電極と電気的に接続された第4接続部と、前記第4本体部の前記垂直な方向の他端に設けられ前記第2端子板と電気的に接続された配線部と、を有する第4端子板と、
前記第3本体部と前記第4本体部との間に設けられた絶縁部材と、
を備え、
前記第3本体部の厚さは、前記第1本体部の厚さよりも薄く、
前記第4本体部の厚さは、前記第2本体部の厚さよりも薄く、
前記第3本体部と前記第4本体部との間の前記間隔は、前記第1本体部と前記第2本体部との間の前記間隔よりも狭い半導体装置。 - 前記支持面の上に設けられた基板をさらに備え、
前記基板は、絶縁性の基板本体と、前記基板本体の上に設けられた第1配線パターンと、前記基板本体の上に前記第1配線パターンと離間して設けられた第2配線パターンと、を有し、
前記半導体チップは、前記基板の前記第1配線パターンの上に設けられ、
前記第1電極は、前記第1配線パターンと電気的に接続され、
前記第2電極は、前記第2配線パターンと電気的に接続され、
前記第1接続部及び前記第3接続部は、前記第1配線パターンを介して前記第1電極と電気的に接続され、
前記第2接続部及び前記第4接続部は、前記第2配線パターンを介して前記第2電極と電気的に接続される請求項1記載の半導体装置。 - 前記基板及び前記半導体チップのそれぞれは、複数設けられ、
前記複数の基板は、前記支持面の上に第1方向に並べて設けられ、
前記複数の半導体チップは、前記複数の基板のそれぞれの前記第1配線パターンの上に設けられ、
前記複数の半導体チップのそれぞれの前記第1電極は、前記複数の第1配線パターンのそれぞれと電気的に接続され、
前記複数の半導体チップのそれぞれの前記第2電極は、前記複数の第2配線パターンのそれぞれと電気的に接続され、
前記第1本体部、前記第2本体部、前記第3本体部及び前記第4本体部のそれぞれは、前記第1方向に延び、
前記第1接続部及び前記第3接続部のそれぞれは、複数設けられ、前記複数の第1配線パターンのそれぞれと電気的に接続され、
前記第2接続部及び前記第4接続部のそれぞれは、複数設けられ、前記複数の第2配線パターンのそれぞれと電気的に接続される請求項2記載の半導体装置。 - 前記第3端子板と前記第4端子板と前記絶縁部材とは、複数設けられ、
前記第3端子板と前記第4端子板と前記絶縁部材とを含む積層体が、間隔を空けて並べられる請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第3端子板と前記第4端子板と前記絶縁部材とは、複数設けられ、
前記複数の第3端子板と前記複数の第4端子板とは、前記絶縁部材を介して交互に積層される請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第3端子板は、前記第3本体部と前記第3接続部との間に設けられた屈曲部を有し、
前記第4端子板は、前記第4本体部と前記第4接続部との間に設けられた屈曲部を有する請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置。 - 前記第3本体部及び前記第4本体部は、複数の開口を有する請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置。
- 支持面を有するベースプレートと、
前記支持面の上に設けられ、第1電極と第2電極とを有するスイッチング素子を含む半導体チップと、
前記支持面の上に設けられ、前記半導体チップを覆う絶縁性のケースと、
前記支持面に対して垂直な方向に延びる第1本体部と、前記第1本体部の前記垂直な方向の一端に設けられ前記第1電極と電気的に接続された第1接続部と、前記第1本体部の前記垂直な方向の他端に設けられ前記ケースの外側に突出する第1端子部と、を有する第1端子板と、
所定の間隔を空けて前記第1本体部と対向する第2本体部と、前記第2本体部の前記垂直な方向の一端に設けられ前記第2電極と電気的に接続された第2接続部と、前記第2本体部の前記垂直な方向の他端に設けられ前記ケースの外側に突出する第2端子部と、を有する第2端子板と、
絶縁部材を介して前記第2本体部の上に重ねて設けられ、前記第1電極及び前記第1端子板と電気的に接続された第3端子板と、
絶縁部材を介して前記第1本体部の上に重ねて設けられ、前記第2電極及び前記第2端子板と電気的に接続された第4端子板と、
を備え、
前記第3端子板の厚さは、前記第1本体部の厚さよりも薄く、
前記第4端子板の厚さは、前記第2本体部の厚さよりも薄く、
前記第1本体部と前記第4端子板との間の間隔は、前記第1本体部と前記第2本体部との間の前記間隔よりも狭く、
前記第2本体部と前記第3端子板との間の間隔は、前記第1本体部と前記第2本体部との間の前記間隔よりも狭い半導体装置。
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