JP7156105B2 - 半導体モジュール - Google Patents

Description

この明細書における開示は、半導体モジュールに関する。

特許文献１には、両面に主電極が形成された半導体素子、導電部材、及び主端子を備える半導体モジュールが開示されている。半導体モジュールは、導電部材として第１導電部材及び第２導電部材を備えている。第１導電部材及び第２導電部材は、半導体素子を挟むように配置されている。主端子は、導電部材から延設されている。第１導電部材に第１主端子が連なり、第２導電部材に第２主端子が連なっている。

特開２０１５－８２６１４号公報

上記した半導体モジュールでは、第１主端子及び第２主端子が、幅方向において横並びで配置されている。第１主端子と第２主端子とは、板面同士ではなく、側面同士が対向するように配置されている。インダクタンスのさらなる低減が望まれている。

本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、インダクタンスを低減できる半導体モジュールを提供することを目的とする。

本開示は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、括弧内の符号は、ひとつの態様として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ものであって、技術的範囲を限定するものではない。

本開示の半導体モジュールは、
一面側に第１主電極（３１Ｅ）を有し、一面とは反対の裏面側に第２主電極（３１Ｃ）を有する少なくともひとつの半導体素子（３０）と、
半導体素子を挟むように配置された導電部材（４０）であって、一面側に配置され、第１主電極と接続された第１導電部材（４０Ｅ）、及び、裏面側に配置され、第２主電極と接続された第２導電部材（４０Ｃ）と、
導電部材から延設された主端子（６０）であって、第１導電部材に連なる第１主端子（６０Ｅ）、及び、第２導電部材に連なる第２主端子（６０Ｃ）と、を備えている。
そして、主端子は、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置され、第１主端子と第２主端子との板面同士が離間して対向する部分である対向部（６１）と、第１導電部材側とは反対で、第１主端子の対向部に連なる非対向部（６２Ｅ）と、主端子の板面に形成された外部との接続部（６３）であって、第１主端子の非対向部に形成された第１接続部（６３Ｅ）、及び、第１主端子の対向部と非対向部との並び方向に直交する幅方向において形成位置が第１接続部と重複するように、第１主端子との対向面とは反対の板面であって第２主端子の少なくとも対向部に形成された第２接続部（６３Ｃ）と、を有している。

本開示のひとつにおいて、導電部材それぞれの少なくとも一部、主端子それぞれの一部、及び半導体素子を一体的に封止する封止樹脂体（２０）をさらに備え、
封止樹脂体は、対向部を構成する第１主端子と第２主端子との間に介在し、
第２主端子は、幅方向において第１主端子を跨ぐように配置され、
主端子は、第１主端子に設けられた非対向部としての第１非対向部とは別に、幅方向において第２主端子の対向部の両側にそれぞれ連なる第２非対向部（６２Ｃ）をさらに有し、
接続部は、外部との接続領域として、主端子の板面が封止樹脂体から露出された部分である。
本開示の他のひとつにおいて、主端子の接続部に接続されたバスバー（９０）であって、第１主端子に接続された第１バスバー（９０Ｅ）、及び、第２主端子に接続された第２バスバー（９０Ｃ）をさらに備え、
バスバーは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置され、第１バスバーと第２バスバーとが離間して対向する部分である対向部（９１）と、第２バスバーの対向部に連なり、第２接続部に接続された非対向部（９２Ｃ）と、を有し、
バスバーは、絶縁被膜（９５）によって覆われており、
絶縁被膜は、バスバーにおける主端子との接続部位及び該接続部位の裏面部位を露出させる開口部（９５Ｃ，９５Ｅ）を有している。

この半導体モジュールによれば、対向部において、第１主端子及び第２主端子の板面同士が離間しつつ対向している。板面同士の対向により、インダクタンスを低減することができる。

また、第１主端子に非対向部が設けられ、非対向部に第１接続部が形成されている。これにより、上記した対向部を確保しつつ、幅方向において接続部の形成位置を、第１接続部と第２接続部とで重複させることができる。第１接続部と第２接続部との重複により、重複しない構成に較べてインダクタンスを低減することができる。

第１実施形態に係る半導体モジュールが適用される電力変換装置の概略構成を示す図である。 半導体モジュールを示す斜視図である。 半導体モジュールを示す斜視図である。 半導体モジュールを主端子側から見た平面図である。 半導体モジュールの側面図である。 図２のVI-VI線に沿う断面図である。 主端子及び露出部の位置関係を示す平面図である。 封止樹脂体を成形する型を示す斜視図である。 電流経路角θとインダクタンスとの関係を示す図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す断面図である。 変形例を示す平面図である。 変形例を示す平面図である。 第２実施形態に係る半導体モジュールにおいて、主端子の形状及び位置関係を示す平面図である。 第３実施形態に係る半導体モジュールを示す断面図であり、図６に対応している。 主端子とバスバーとの接続部周辺を示す平面図である。 電流経路を示す模式図である。 変形例を示す断面図である。 変形例を示す断面図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的に及び／又は構造的に対応する部分には同一の参照符号を付与する。以下において、半導体素子の厚み方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する一方向をＸ方向と示す。また、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と示す。特に断わりのない限り、上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。

（第１実施形態）
先ず、図１に基づき、半導体モジュールが適用される電力変換装置について説明する。

＜電力変換装置の概略構成＞
図１に示す電力変換装置１は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。電力変換装置１は、車両に搭載された直流電源２から供給される直流電圧を、三相交流に変換して、三相交流方式のモータ３に出力する。モータ３は、車両の走行駆動源として機能する。電力変換装置１は、モータ３により発電された電力を、直流に変換して直流電源２に充電することもできる。電力変換装置１は、双方向の電力変換が可能となっている。

電力変換装置１は、平滑コンデンサ４と、電力変換器であるインバータ５を有している。平滑コンデンサ４の正極側端子は、直流電源２の高電位側の電極である正極に接続され、負極側端子は、直流電源２の低電位側の電極である負極に接続されている。インバータ５は、入力された直流電力を所定周波数の三相交流に変換し、モータ３に出力する。インバータ５は、モータ３により発電された交流電力を、直流電力に変換する。インバータ５は、ＤＣ－ＡＣ変換部である。

インバータ５は、三相分の上下アーム回路６を備えて構成されている。各相の上下アーム回路６は、正極側の電源ラインである高電位電源ライン７と、負極側の電源ラインである低電位電源ライン８の間で、２つのアームが直列に接続されてなる。各相の上下アーム回路６において、上アームと下アームの接続点は、モータ３への出力ライン９に接続されている。

本実施形態では、各アームを構成するスイッチング素子として、ｎチャネル型の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ６ｉ（以下、ＩＧＢＴ６ｉと示す）を採用している。ＩＧＢＴ６ｉのそれぞれには、還流用のダイオードであるＦＷＤ６ｄが逆並列に接続されている。一相分の上下アーム回路６は、２つのＩＧＢＴ６ｉを有して構成されている。上アームにおいて、ＩＧＢＴ６ｉのコレクタ電極が、高電位電源ライン７に接続されている。下アームにおいて、ＩＧＢＴ６ｉのエミッタ電極が、低電位電源ライン８に接続されている。そして、上アームにおけるＩＧＢＴ６ｉのエミッタ電極と、下アームにおけるＩＧＢＴ６ｉのコレクタ電極が相互に接続されている。

電力変換装置１は、上記した平滑コンデンサ４及びインバータ５に加えて、インバータ５とは別の電力変換器であるコンバータ、インバータ５やコンバータを構成するスイッチング素子の駆動回路などを備えてもよい。コンバータは、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換部である。

＜半導体モジュールの概略構成＞
次に、図２～図６に基づき、半導体モジュールの概略構成について説明する。

図２～図６に示すように、半導体モジュール１０は、封止樹脂体２０、半導体素子３０、ヒートシンク４０、ターミナル５０、主端子６０、及び信号端子７０を備えている。図４では、封止樹脂体２０を簡素化して図示している。

封止樹脂体２０は、本体部２１と、本体部２１に連なる端子被覆部２２を有している。本体部２１は、半導体素子３０を封止している。本体部２１は、ヒートシンク４０それぞれの少なくとも一部を封止している。端子被覆部２２は、主端子６０の一部を封止している。本体部２１と端子被覆部２２とは、一体的に成形されてもよい。本体部２１を一次成形体とし、端子被覆部２２を本体部２１に対する二次成形体としてもよい。

本実施形態では、本体部２１と端子被覆部２２とが、同じ材料を用いて一体的に成形されている。封止樹脂体２０は、たとえばエポキシ系樹脂からなる。封止樹脂体２０は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。

本体部２１は、平面略矩形状をなしている。本体部２１は、Ｚ方向において、一面２１ａと、一面２１ａと反対の裏面２１ｂを有している。一面２１ａ及び裏面２１ｂは、たとえば平坦面となっている。本体部２１は、一面２１ａと裏面２１ｂとをつなぐ側面を有している。本体部２１は、主端子６０が外部に突出する側面２１ｃと、信号端子７０が外部に突出する側面２１ｄを有している。側面２１ｄは、側面２１ｃとは反対の面である。端子被覆部２２は、側面２１ｃに連なっている。端子被覆部２２の詳細については後述する。

半導体素子３０は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの半導体基板に、素子が形成されてなる。半導体素子３０は、一対のヒートシンク４０の間に配置される。半導体モジュール１０は、少なくともひとつの半導体素子３０を備えている。本実施形態では、ＩＧＢＴ６ｉ及びＦＷＤ６ｄが、同じ半導体基板に形成されている。このように、半導体素子３０として、ＲＣ（Reverse Conducting）－ＩＧＢＴを採用している。半導体素子３０は、上記したアームのひとつを構成する。半導体素子３０は、半導体チップと称されることがある。

半導体素子３０は、Ｚ方向に主電流が流れるように縦型構造をなしている。図示を省略するが、半導体素子３０は、ゲート電極を有している。ゲート電極は、たとえばトレンチ構造をなしている。また、半導体素子３０は、自身の厚み方向、すなわちＺ方向における両面に主電極３１を有している。具体的には、主電極３１として、一面側にエミッタ電極３１Ｅを有し、一面と反対の裏面側にコレクタ電極３１Ｃを有している。エミッタ電極３１Ｅは、ＦＷＤ６ｄのアノード電極も兼ねている。コレクタ電極３１Ｃは、ＦＷＤ６ｄのカソード電極も兼ねている。エミッタ電極３１Ｅが第１主電極に相当し、コレクタ電極３１Ｃが第２主電極に相当する。

半導体素子３０は、平面略矩形状をなしている。半導体素子３０において、エミッタ電極３１Ｅの形成面には、信号用の電極であるパッド３２が形成されている。パッド３２は、エミッタ電極３１Ｅとは別の位置に形成されている。パッド３２は、エミッタ電極３１Ｅと電気的に分離されている。パッド３２は、Ｙ方向において、エミッタ電極３１Ｅの形成領域とは反対側の端部に形成されている。

半導体素子３０は、たとえば５つのパッド３２を有している。具体的には、５つのパッド３２として、ゲート電極用、エミッタ電極３１Ｅの電位を検出するケルビンエミッタ用、電流センス用、半導体素子３０の温度を検出する温度センサ（感温ダイオード）のアノード電位用、同じくカソード電位用を有している。５つのパッド３２は、平面略矩形状の半導体素子３０において、Ｙ方向の一端側にまとめて形成されるとともに、Ｘ方向に並んで形成されている。

ヒートシンク４０は、Ｚ方向において半導体素子３０を挟むように配置された導電部材である。ヒートシンク４０は、半導体素子３０の熱を半導体モジュール１０の外部に放熱する機能を果たす。ヒートシンク４０は、主電極３１の配線としての機能も果たす。このため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成されている。ヒートシンク４０としては、たとえば金属板、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板などを採用することができる。ヒートシンク４０は、Ｚ方向からの投影視において、半導体素子３０を内包するように設けられている。ヒートシンク４０は、平面略矩形状をなしている。ヒートシンク４０の厚みはほぼ一定とされ、その板厚方向はＺ方向に略平行とされている。

ヒートシンク４０は、半導体素子３０を挟むように対をなして設けられている。半導体モジュール１０は、一対のヒートシンク４０として、エミッタ電極３１Ｅ側に配置されたヒートシンク４０Ｅと、コレクタ電極３１Ｃ側に配置されたヒートシンク４０Ｃを有している。ヒートシンク４０Ｅが第１導電部材に相当し、ヒートシンク４０Ｃが第２導電部材に相当する。ヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅは、Ｚ方向からの投影視において、互いにほぼ一致している。

ヒートシンク４０Ｅは、Ｚ方向において、半導体素子３０側の接続面４１Ｅと、接続面４１Ｅとは反対の放熱面４２Ｅを有している。ヒートシンク４０Ｃは、Ｚ方向において、半導体素子３０側の接続面４１Ｃと、接続面４１Ｃとは反対の放熱面４２Ｃを有している。

ヒートシンク４０Ｅの接続面４１Ｅには、はんだ８０を介してターミナル５０が接続されている。ターミナル５０は、半導体素子３０とヒートシンク４０Ｅとの間に介在している。ターミナル５０は、半導体素子３０のエミッタ電極３１Ｅとヒートシンク４０Ｅとの熱伝導、電気伝導経路の途中に位置するため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成されている。ターミナル５０は、エミッタ電極３１Ｅに対向配置されている。ターミナル５０は、平面略矩形状をなしている。ターミナル５０におけるヒートシンク４０Ｅ側の面とは反対の面に、はんだ８１を介してエミッタ電極３１Ｅが接続されている。ヒートシンク４０Ｃの接続面４１Ｃには、はんだ８２を介して半導体素子３０のコレクタ電極３１Ｃが接続されている。

ヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅそれぞれの少なくとも一部は、封止樹脂体２０の本体部２１によって封止されている。本実施形態では、ヒートシンク４０Ｅの放熱面４２Ｅが、封止樹脂体２０から露出されている。放熱面４２Ｅは、一面２１ａと略面一となっている。ヒートシンク４０Ｅの表面のうち、はんだ８０との接続部と、放熱面４２Ｅと、主端子６０の連なる部分と、を除く部分が、封止樹脂体２０によって覆われている。同様に、ヒートシンク４０Ｃの放熱面４２Ｃが、封止樹脂体２０から露出されている。放熱面４２Ｃは、裏面２１ｂと略面一となっている。ヒートシンク４０Ｃの表面のうち、はんだ８２との接続部と、放熱面４２Ｃと、主端子６０の連なる部分と、を除く部分が、封止樹脂体２０によって覆われている。

主端子６０は、半導体モジュール１０と外部機器とを電気的に接続するための外部接続端子のうち、主電流が流れる端子である。主端子６０は、対応するヒートシンク４０に連なっている。本実施形態では、主端子６０が、封止樹脂体２０の本体部２１の内部でヒートシンク４０に連なっている。主端子６０は、対応するヒートシンク４０から延設され、本体部２１の外へ突出している。

主端子６０は、半導体素子３０の主電極３１と電気的に接続された端子である。半導体モジュール１０は、主端子６０として、エミッタ電極３１Ｅと電気的に接続された主端子６０Ｅと、コレクタ電極３１Ｃと電気的に接続された主端子６０Ｃを有している。主端子６０Ｅが第１主端子に相当し、主端子６０Ｃが第２主端子に相当する。主端子６０Ｅはエミッタ端子、主端子６０Ｃはコレクタ端子と称されることがある。

主端子６０Ｅは、ヒートシンク４０Ｅに連なっている。主端子６０Ｅは、ヒートシンク４０ＥからＹ方向に延設され、側面２１ｃから本体部２１の外へ突出している。主端子６０Ｃは、ヒートシンク４０Ｃに連なっている。主端子６０Ｃは、ヒートシンク４０ＣからＹ方向であって主端子６０Ｅと同じ方向に延設され、主端子６０Ｅと同じ側面２１ｃから本体部２１の外へ突出している。

本実施形態では、主端子６０Ｃ，６０Ｅが、対応するヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅの側面４３Ｃ，４３Ｅにそれぞれ連なっている。側面４３Ｃ，４３Ｅは、Ｙ方向において側面２１ｃ側の面である。主端子６０Ｃ，６０Ｅは、Ｙ方向において互いに同じ側で、ヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅに連なっている。主端子６０Ｃ，６０Ｅは、その全長においてほぼ同じ方向に延設されている。

主端子６０は、たとえば、同一の金属板を加工することで対応するヒートシンク４０と一体的に設けられている。主端子６０は、接合によって、対応するヒートシンク４０に連なってもよい。主端子６０Ｅは、ヒートシンク４０Ｅよりも厚みが薄くされている。主端子６０Ｃは、ヒートシンク４０Ｃよりも厚みが薄くされている。主端子６０Ｃ，６０Ｅの板厚は全域でほぼ一定とされており、主端子６０Ｃ，６０Ｅでほぼ同じ板厚とされている。主端子６０の詳細については後述する。

信号端子７０は、外部接続端子のうち、半導体素子３０のパッド３２と電気的に接続された端子である。本実施形態の信号端子７０は、ボンディングワイヤ８３を介して、パッド３２に接続されている。信号端子７０は、本体部２１の内部でボンディングワイヤ８３と接続されている。信号端子７０は、側面２１ｄから本体部２１（封止樹脂体２０）の外へ突出している。信号端子７０は、半導体素子３０に対し、Ｙ方向であって主端子６０とは反対方向に延設されている。なお、符号７１は、吊りリードである。タイバー除去前のリードフレームにおいて、信号端子７０は、図示しないタイバーを介して、吊りリード７１に固定されている。

以上のように構成される半導体モジュール１０では、封止樹脂体２０により、半導体素子３０、ヒートシンク４０それぞれの一部、ターミナル５０、主端子６０それぞれの一部、及び信号端子７０の一部が、一体的に封止されている。すなわち、ひとつのアームを構成する要素が封止されている。このため、半導体モジュール１０は、１ｉｎ１パッケージと称されることがある。

また、ヒートシンク４０Ｅの放熱面４２Ｅが、封止樹脂体２０の本体部２１の一面２１ａと略面一とされている。ヒートシンク４０Ｃの放熱面４２Ｃが、本体部２１の裏面２１ｂと略面一とされている。半導体モジュール１０は、放熱面４２Ｃ，４２Ｅがともに封止樹脂体２０から露出された両面放熱構造をなしている。このような半導体モジュール１０は、たとえば、ヒートシンク４０を、封止樹脂体２０とともに切削加工することで形成することができる。また、封止樹脂体２０を成形する型のキャビティ壁面に放熱面４２Ｃ，４２Ｅを接触させた状態で、封止樹脂体２０を成形してもよい。

＜主端子及び端子被覆部＞
次に、図２～図８に基づき、主端子６０及び端子被覆部２２について、詳細に説明する。図７は、露出部を含む主端子の位置関係を示す模式的な平面図である。図７では、素子的中心と露出部との位置関係を示すために、便宜上、半導体素子３０も図示している。

図３、図４、図６、及び図７に示すように、主端子６０Ｃ，６０Ｅは、Ｚ方向において互いに異なる位置に配置されている。主端子６０Ｅは、主端子６０Ｃよりも本体部２１の一面２１ａに近い位置に配置され、主端子６０Ｃは本体部２１の裏面２１ｂに近い位置に配置されている。主端子６０は、対向部６１と、非対向部６２と、露出部６３を有している。

対向部６１は、主端子６０Ｃ，６０Ｅの板面同士が離間して対向する部分である。図７において、二点鎖線で囲まれた部分が、対向部６１である。以下において、対向部６１を構成する主端子６０Ｃ，６０Ｅの部分を、対向部６１Ｃ，６１Ｅと示すことがある。対向部６１Ｃ，６１Ｅは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置されている。磁束打ち消しの効果を高めるには、主電流の向きが略逆向きとなるように配置するとよい。すなわち、主端子６０Ｃ，６０Ｅの延設の向きを、対向部６１において略一致させるとよい。板面とは、主端子６０それぞれの板厚方向の面である。対向部６１は、Ｚ方向の投影視において主端子６０Ｃ，６０Ｅが互いにオーバーラップする部分である。対向部６１は、重なり部（オーバーラップ部）、積層部と称されることがある。

本実施形態では、対向部６１Ｃ，６１Ｅにおける主端子６０Ｃ，６０Ｅの延設方向が、いずれもＹ方向に略平行とされている。主端子６０Ｃ，６０Ｅと対応するヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅとの境界は、Ｙ方向において互いにほぼ同じ位置とされている。対向部６１Ｃ，６１Ｅは対応するヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅに連なっており、対向部６１Ｃ，６１Ｅとヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅと間に、非対向部が存在していない。すなわち、ヒートシンク４０に隣接して対向部６１が設けられている。

主端子６０は屈曲部を有している。対向部６１の主たる部分において、対向部６１Ｃ，６１ＥのＺ方向に沿う対向距離は、ヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅの対向距離、すなわち接続面４１Ｃ，４１Ｅ間の距離より短くされている。本実施形態では、主端子６０Ｃ，６０Ｅが、２つの屈曲部をそれぞれ有している。屈曲部は、いずれも本体部２１内に配置されている。互いにオーバーラップする部分であって、ヒートシンク４０に対して遠い側の屈曲部６４Ｃ，６４Ｅより突出先端側の部分が、対向部６１の主たる部分とされている。屈曲部６４Ｃ，６４Ｅより突出先端側において、主端子６０Ｃ，６０Ｅの板厚方向はＺ方向に略平行とされており、主端子６０Ｃ，６０Ｅ間のギャップは、ほぼ一定とされている。

屈曲部の他のひとつは、ヒートシンク４０側の端部に設けられている。主端子６０Ｃ，６０Ｅは、接続面４１Ｃ，４１Ｅと略面一で、対応するヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅに連なっている。これにより、互いにオーバーラップする部分であって、ヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅから屈曲部６４Ｃ，６４Ｅまでの部分も、対向部６１Ｃ，６１Ｅの対向距離がヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅの対向距離以下とされている。

非対向部６２は、主端子６０において、板面同士が対向しない部分である。非対向部６２は、Ｚ方向の平面視において、主端子６０Ｃ，６０Ｅの一方のみが配置された部分である。非対向部６２は、非重なり部、非積層部と称されることがある。非対向部６２は、対向部６１に連なっている。

主端子６０は、非対向部６２として、対向部６１Ｅに連なる非対向部６２Ｅを少なくとも有している。非対向部６２Ｅは、ヒートシンク４０Ｅ側とは反対で、対向部６１Ｅに連なっている。非対向部６２Ｅが、第１主端子の非対向部、第１非対向部に相当する。図７では、主端子６０Ｅ上であって一点鎖線で囲まれた部分が、非対向部６２Ｅである。

Ｚ方向において、非対向部６２Ｅの直上には、主端子６０Ｃが配置されていない。主端子６０Ｅは、主端子６０Ｃと対向しない領域まで延びている。非対向部６２Ｅは、対向部６１ＥからＹ方向に延設されている。対向部６１Ｅと非対向部６２Ｅとの並び方向は、Ｙ方向に略平行とされている。対向部６１Ｅと非対向部６２Ｅとの並び方向は、主端子６０Ｅの延設方向に一致している。非対向部６２Ｅの板厚方向は、Ｚ方向に略平行とされている。主端子６０Ｅは、幅がほぼ一定で延設されている。主端子６０Ｅは、平面略矩形状をなしている。主端子６０Ｅにおいて、ヒートシンク４０Ｅ側の部分は対向部６１Ｅを構成し、残りの部分である突出先端側の部分は非対向部６２Ｅを構成している。図７に示すように、主端子６０Ｅの延設長さＬｅは、主端子６０Ｃの延設長さＬｃよりも長くされている。

本実施形態では、主端子６０が、対向部６１Ｃに連なる非対向部６２Ｃを有している。非対向部６２Ｃは、対向部６１を挟むように、幅方向において対向部６１Ｃの両側に連なっている。幅方向とは、対向部６１Ｅと非対向部６２Ｅとの並び方向に直交する方向である。本実施形態では、幅方向がＸ方向に略平行とされている。非対向部６２Ｃのひとつは、Ｘ方向において対向部６１Ｃの一端側に連なっており、非対向部６２Ｃの他のひとつは、対向部６１Ｃの他端側に連なっている。図７では、主端子６０Ｃ上であって一点鎖線で囲まれた部分が、非対向部６２Ｃである。

Ｚ方向において、非対向部６２Ｃの直上には、主端子６０Ｅが配置されていない。非対向部６２Ｃは、対向部６１Ｃの両端からＸ方向に延びている。非対向部６２Ｃの板厚方向は、Ｚ方向に略平行とされている。Ｙ方向において、非対向部６２Ｃの一端は、ヒートシンク４０Ｃに連なっている。Ｙ方向において、非対向部６２Ｃの延設長さは、対向部６１Ｃと延設長さと略等しくされている。主端子６０Ｃは、幅がほぼ一定で延設されている。主端子６０Ｃは、平面略矩形状をなしている。主端子６０Ｃにおいて、Ｘ方向の中央部分が対向部６１Ｃを構成し、残りの部分である両端部分が非対向部６２Ｃを構成している。図７に示すように、主端子６０Ｃの幅Ｗｃは、主端子６０Ｅの幅Ｗｅよりも長くされている。

露出部６３は、主端子６０の板面に形成された外部との接続部分である。露出部６３は、主端子６０のうち、封止樹脂体２０の端子被覆部２２から局所的に露出され、外部との接続領域とされている。主端子６０は、露出部６３として、主端子６０Ｅに形成された露出部６３Ｅと、主端子６０Ｃに形成された露出部６３Ｃを有している。半導体素子３０が上アームを構成する場合、露出部６３Ｃに高電位電源ライン７を構成するバスバーが接続され、露出部６３Ｅに出力ライン９に対応するバスバーが接続される。半導体素子３０が下アームを構成する場合、露出部６３Ｃに出力ライン９を構成するバスバーが接続され、露出部６３Ｅに低電位電源ライン８に対応するバスバーが接続される。露出部６３が接続部に相当する。露出部６３Ｅが第１接続部に相当し、露出部６３Ｃが第２接続部に相当する。

露出部６３Ｅは、非対向部６２Ｅの板面に形成されている。露出部６３Ｅは、主端子６０Ｃと重ならない位置に形成されている。Ｙ方向において、露出部６３Ｅは、露出部６３Ｃよりも半導体素子３０に対して離れた位置に形成されている。本実施形態では、非対向部６２Ｅのうち、主端子６０Ｅの突出先端から所定範囲の部分が露出部６３Ｅとされ、対向部６１Ｅ側の残りの部分が、端子被覆部２２によって覆われている。露出部６３Ｅは、裏面２１ｂ側の板面に形成されている。露出部６３Ｅの幅は、非対向部６２Ｅの幅、すなわち主端子６０Ｅの幅と略一致している。

露出部６３Ｃは、主端子６０Ｃにおいて、少なくとも対向部６１Ｃの板面に形成されている。露出部６３Ｃは、対向部６１Ｃの板面のうち、主端子６０Ｅとの対向面とは反対の板面に形成されている。Ｙ方向において、露出部６３Ｃは、露出部６３Ｅよりも半導体素子３０に近い位置に形成されている。露出部６３Ｃは、幅方向であるＸ方向の形成位置、換言すればＸ座標が、露出部６３Ｅと重複するように形成されている。

本実施形態では、露出部６３Ｃが、露出部６３Ｅ同様、裏面２１ｂ側の板面に形成されている。主端子６０Ｃのうち、突出先端から所定範囲の部分が露出部６３Ｃとされ、ヒートシンク４０Ｃ側の残りの部分が、端子被覆部２２によって覆われている。露出部６３Ｃは、対向部６１Ｃだけでなく、両端の非対向部６２Ｃにわたって一体的に形成されている。露出部６３Ｃの幅は、主端子６０Ｃの幅と略一致している。

Ｚ方向からの投影視において、露出部６３Ｃは、Ｘ方向に対向部６１Ｅを跨いでいる。すなわち、露出部６３ＣのＸ方向の形成位置は、露出部６３ＥのＸ方向の形成位置と重複している。特に本実施形態では、Ｘ方向において、露出部６３Ｅの幅の中心位置と、露出部６３Ｃの幅の中心位置とが略一致している。さらには、露出部６３Ｅの幅の中心位置と、露出部６３Ｃの幅の中心位置とが、半導体素子３０の素子的中心を通る中心線ＣＬ上に位置している。素子的中心とは、本実施形態のように半導体素子３０がひとつの場合、半導体素子３０の中心である。半導体素子３０がたとえば２つの場合、２つの半導体素子３０の並び方向において中心間の中央位置である。中心線ＣＬは、幅方向に直交し、素子的中心を通る仮想線である。

端子被覆部２２は、上記したように、主端子６０の一部を覆っている。端子被覆部２２を含む封止樹脂体２０は、少なくとも対向部６１Ｃ，６１Ｅの間に介在している。封止樹脂体２０は、対向部６１Ｃ，６１Ｅの対向領域全域に配置されている。対向部６１は、対向部６１Ｃ，６１Ｅと封止樹脂体２０との積層体とされている。主端子６０のうち、突出先端側の部分が端子被覆部２２によって覆われ、ヒートシンク４０側の根元部分が本体部２１によって覆われている。

露出部６３Ｃ，６３Ｅは、端子被覆部２２から露出されている。端子被覆部２２は、一面２２ａと、Ｚ方向において一面２２ａと反対の裏面２２ｂを有している。一面２２ａは、Ｚ方向において放熱面４２Ｅ側の面であり、裏面２２ｂは放熱面４２Ｃ側の面である。端子被覆部２２は裏面２２ｂ側に開口しており、この開口部を介して露出部６３Ｃ，６３Ｅが外部と接続可能に露出されている。露出部６３Ｃ，６３Ｅは、裏面２２ｂに対して略面一で露出されている。

端子被覆部２２は、上記した開口部とは別に、凹部２３を有している。凹部２３は、露出部６３が開口する裏面２２ｂとは反対の一面２２ａに開口し、一面２２ａに対して凹んでいる。凹部２３は、封止樹脂体２０を成形する際に、型のクランプによって生じるクランプ痕である。本実施形態の凹部２３は、主端子６０における露出部６３が形成された面と反対の板面が底部をなすように形成されている。底部をなす板面の部分は、凹部２３を介して外部に露出されている。凹部２３は、孔、又は、切り欠きである。

図２及び図５に示すように、端子被覆部２２は、凹部２３として、主端子６０Ｅの非対向部６２Ｅ上に設けられた凹部２３Ｅと、主端子６０Ｃの非対向部６２Ｃ上に設けられた凹部２３Ｃを有している。凹部２３Ｅが第１凹部に相当し、凹部２３Ｃが第２凹部に相当する。凹部２３Ｅは、一面２２ａに開口し、非対向部６２Ｅが底部をなすように形成されている。凹部２３Ｅは、幅方向であるＸ方向において、非対向部６２Ｅの両端付近にそれぞれ設けられている。凹部２３Ｅは、切り欠きとして提供されており、端子被覆部２２の側面にも開口している。

凹部２３Ｃは、一面２２ａに開口し、非対向部６２Ｃが底部をなすように形成されている。凹部２３Ｃは、幅方向であるＸ方向において、非対向部６２Ｅのそれぞれに設けられている。凹部２３Ｃは、Ｘ方向において、主端子６０Ｃの両端付近にそれぞれ設けられている。凹部２３Ｃは、切り欠きとして提供されており、端子被覆部２２の側面にも開口している。

端子被覆部２２は、Ｚ方向において段差を有している。端子被覆部２２は、主端子６０Ｅを保持する第１保持部２４と、主端子６０Ｃを保持する第２保持部２５を有している。第１保持部２４は、本体部２１の側面２１ｃに連なっている。第１保持部２４は、側面２１ｃからＹ方向に延設されている。第１保持部２４は、半導体素子３０を基準として第２保持部２５よりも遠い位置まで延設されている。第１保持部２４は、幅がほぼ一定で延設されている。第１保持部２４の厚みは、ほぼ一定とされている。第１保持部２４は、平面略矩形状をなしている。第１保持部２４の幅は、主端子６０Ｅの幅よりも広く、且つ、主端子６０Ｃの幅よりも細くされている。非対向部６２Ｃのそれぞれの一部が、第１保持部２４よりもＸ方向において外側に位置している。第１保持部２４は、主端子６０Ｅの露出部６３Ｅとは反対側の板面と、側面とを覆っている。

第１保持部２４において、一面２２ａは、本体部２１の一面２１ａと略面一とされている。第１保持部２４において、裏面２２ｂは、本体部２１の裏面２１ｂよりもＺ方向において一面２１ａに近い位置とされている。第１保持部２４の裏面２２ｂは、主端子６０Ｅの露出部６３Ｅ側の板面と略面一とされている。露出部６３Ｅは、第１保持部２４の裏面２２ｂに対して略面一で露出されている。

第２保持部２５も、本体部２１の側面２１ｃに連なっている。第２保持部２５は、裏面２１ｂ側において第１保持部２４上に設けられている。第２保持部２５は、側面２１ｃからＹ方向に延設されている。第２保持部２５は、幅がほぼ一定で延設されている。第２保持部２５の厚みは、ほぼ一定とされている。第２保持部２５は、平面略矩形状をなしている。第２保持部２５の延設長さは、第１保持部２４の延設長さよりも短くされている。第２保持部２５の突出先端位置は、露出部６３Ｅのヒートシンク４０Ｅ側の端部と一致している。第２保持部２５によって、主端子６０Ｅの露出部６３Ｅ側の板面の一部が覆われている。

第２保持部２５の幅は、第１保持部２４及び主端子６０Ｃの幅よりも広くされている。第２保持部２５は、主端子６０Ｃの露出部６３Ｃとは反対側の板面と、側面とを覆っている。第２保持部２５において、一面２２ａは、第１保持部２４の裏面２２ｂと略面一とされている。第２保持部２５において、裏面２２ｂは、Ｚ方向において本体部２１の裏面２１ｂと第１保持部２４の裏面２２ｂとの間に設けられている。第２保持部２５の裏面２２ｂは、主端子６０Ｃの露出部６３Ｃ側の板面と略面一とされている。露出部６３Ｃは、第２保持部２５の裏面２２ｂに対して略面一で露出されている。露出部６３Ｃは、Ｚ方向において露出部６３Ｅとは異なる位置に設けられている。

図８は、封止樹脂体２０を成形する型の一例である。図８（ａ）はヒートシンク４０Ｃ側の下型１００、図８（ｂ）はヒートシンク４０Ｅ側の上型１１０を示している。下型１００及び上型１１０を用いて、端子被覆部２２を含む封止樹脂体２０が成形される。

下型１００は、凹部１０１と、支持部１０２～１０４を有している。凹部１０１には、ヒートシンク４０Ｃが配置される。ヒートシンク４０Ｃの放熱面４２Ｃを凹部１１１の底面に接触させてもよいし、底面に対して離れた状態としてもよい。離れた状態の場合、成形後にたとえば切削することで放熱面４２Ｃを露出させればよい。支持部１０２は、信号端子７０、吊りリード７１の一部、及び図示しないタイバーを支持する。

支持部１０３は、凹部１０１の底面から突出した部分である。支持部１０３は、凹部１０１のうち、段差によって底面が高い部分である。支持部１０３は、凹部１０１の周辺部分よりも低い位置とされている。支持部１０３は、端子被覆部２２の第２保持部２５に対応して設けられている。支持部１０３に対して、主端子６０Ｃの露出部６３Ｃが接触配置される。支持部１０３は、露出部６３Ｃ（主端子６０Ｃ）よりも広い幅とされている。支持部１０４は、凹部１０１の周辺であって、延設方向において支持部１０３に隣接する部分である。支持部１０４に対して、主端子６０Ｅの露出部６３Ｅが接触配置される。

上型１１０は、凹部１１１，１１２と、凸部１１３，１１４を有している。凹部１１１には、ヒートシンク４０Ｅが配置される。ヒートシンク４０Ｅの放熱面４２Ｅを凹部１１１の底面に接触させてもよいし、底面に対して離れた状態としてもよい。離れた状態の場合、成形後にたとえば切削することで放熱面４２Ｅを露出させればよい。凹部１１２は、凹部１１１に連なっている。凹部１１２は、端子被覆部２２の第１保持部２４に対応して設けられている。凹部１１２の深さは、凹部１１１とほぼ同じである。凹部１１２の底面は、凹部１１１の底面と略面一で連なっている。凹部１１２の幅は、凹部１１１の幅よりも狭くされている。

凸部１１３は、凹部１１２の底面から突出している。凸部１１３は、端子被覆部２２の凹部２３Ｅに対応して設けられている。上型１１０は、２つの凸部１１３を有している。凸部１１３は、主端子６０Ｅの非対向部６２Ｅを、露出部６３Ｅと反対の板面側から押さえる部分である。型締め状態において、凸部１１３は、Ｚ方向からの投影視で支持部１０４と重なる位置に設けられている。成形時において、支持部１０４と凸部１１３とにより、板厚方向の両側から主端子６０Ｅがクランプされる。

凸部１１４は、凹部１１１，１１２の周辺部分から突出している。凸部１１４は、幅方向において凹部１１２の両サイドにそれぞれ設けられている。上型１１０は、２つの凸部１１４を有している。凸部１１４は、主端子６０Ｃの非対向部６２Ｃを、露出部６３Ｃと反対の板面側から押さえる部分である。型締め状態において、凸部１１４は、Ｚ方向からの投影視で支持部１０３の両端付近と重なる位置に設けられている。成形時において、支持部１０３と凸部１１４とにより、板厚方向の両側から主端子６０Ｃがクランプされる。

なお、成形時において主端子６０を押さえる（クランプする）ために、固定式の凸部１１３，１１４に代えて、可動式のピンを用いてもよい。

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態では、主端子６０が対向部６１を有している。対向部６１では、主端子６０Ｃ，６０Ｅの板面同士が離間しつつ対向している。離間配置、すなわち所定のギャップを有した配置としているため、主端子６０Ｃ，６０Ｅ間の絶縁を確保することができる。板面同士が対向するため、主電流が流れたときに生じる磁束を互いに打ち消す効果が高い。これにより、インダクタンスを低減することができる。

図９は、上下アーム回路６を構成するひとつのアームのインダクタンス、具体的には、主端子６０Ｃ，６０Ｅ間のインダクタンスの磁場解析結果である。図９は、主端子６０Ｃ，６０Ｅを対向配置させたときの磁場解析結果である。この磁場解析では、電流経路角θを３水準設けた。電流経路角θとは、Ｚ方向からの平面視において、露出部６３Ｃ、半導体素子３０、露出部６３Ｅの間で形成される電流経路の角度である。

図９に示すように、電流経路角θが小さいほど、インダクタンスを低減できることが明らかとなった。対向配置によりインダクタンスを低減できるものの、電流経路角θが大きいほど低減の効果が弱まることが明らかとなった。

本実施形態では、主端子６０Ｅが、ヒートシンク４０Ｅとは反対側で対向部６１Ｅに連なる非対向部６２Ｅを有している。すなわち、主端子６０Ｅを、主端子６０Ｃよりも遠くまで延設している。そして、非対向部６２Ｅに、外部との接続部である露出部６３Ｅが形成されている。主端子６０Ｃの露出部６３Ｃは、対向部６１Ｃに形成されている。露出部６３Ｃ，６３Ｅの位置を、主端子６０の延設方向においてずらしたため、対向部６１を確保しつつ、露出部６３Ｃ，６３Ｅの幅方向の形成位置を、露出部６３Ｃ，６３Ｅとで重複させることができる。露出部６３Ｃ，６３Ｅの重複により、重複しない構成に較べて、上記した電流経路角θを小さくすることができる。

以上により、本実施形態に係る半導体モジュール１０によれば、インダクタンスを低減することができる。

図１０に示す変形例のように、露出部６３Ｃ，６３Ｅを、幅方向であるＸ方向にずらしてもよい。図１０は、図７をさらに簡素化しており、露出部６３Ｃ，６３Ｅと半導体素子３０のみを示している。図１０に示す破線矢印が、幅方向において露出部６３Ｃ，６３Ｅが重複している領域である。重複により、電流経路角θを小さくすることができる。図１０では、幅方向において、露出部６３Ｅの中心位置と、露出部６３Ｃの中心位置とがずれている。また、一例として、露出部６３Ｃの中心位置が中心線ＣＬから外れた位置とされている。

これに対し、本実施形態では、幅方向において、露出部６３Ｅの中心位置と、露出部６３Ｃの中心位置とが略一致している。これにより、中心位置がずれて設けられる構成に較べて、電流経路角θを小さくすることができる。したがって、インダクタンスを効果的に低減することができる。

特に、本実施形態では、露出部６３Ｅの幅の中心位置と、露出部６３Ｃの幅の中心位置とが、半導体素子３０の素子的中心を通る中心線ＣＬ上に位置している。これにより、電流経路角θが理想的には、ほぼ０（°）となる。したがって、インダクタンスをより効果的に低減することができる。

図１１に示す変形例のように、露出部６３Ｃ，６３Ｅを、主端子６０Ｃ，６０Ｅにおいて互いに異なる側の板面に設けてもよい。第２主端子に相当する主端子６０Ｃにおいて、露出部６３Ｃは、主端子６０Ｅとの対向面とは反対の板面に形成されている。図１１では、露出部６３Ｅについても、主端子６０Ｃとの対向面とは反対の板面に形成されている。露出部６３Ｅは、非対向部６２Ｅにおいて、放熱面４２Ｅ側の板面に形成されている。露出部６３Ｃ，６３Ｅを互いに異なる側の板面に設けた場合にも、露出部６３Ｃ，６３Ｅの形成位置の重複により、インダクタンスを低減することができる。

これに対し、本実施形態では、露出部６３Ｃ，６３Ｅが、主端子６０Ｃ，６０Ｅにおいて互いに同じ側の板面、具体的には放熱面４２Ｃ側の板面にそれぞれ形成されている。たとえば、露出部６３Ｃ，６３Ｅのそれぞれについて、Ｚ方向の同じ側からたとえばバスバーを接続することができる。したがって、主端子６０と外部との接続性を向上することができる。また、封止樹脂体２０を備える構成において、封止樹脂体２０を成形する型の構造を簡素化することができる。

図示を省略するが、たとえば端子被覆部２２を設けず、対向部６１において、主端子６０Ｃ，６０Ｅの対向面間に空気（気体）が介在する構成としてもよい。この場合、主端子６０Ｃ，６０Ｅ間の絶縁のために、対向面間に所定のギャップ（空間距離）を確保することとなる。使用する電圧領域によっては適用が可能である。

これに対し、本実施形態では、半導体モジュール１０が、封止樹脂体２０を備えている。そして、対向部６１を構成する主端子６０Ｃ，６０Ｅの間に、封止樹脂体２０が介在している。このように、対向面間に樹脂が充填されている、空間絶縁ではなく、層間絶縁となるため、樹脂の絶縁能力により、主端子６０Ｃ，６０Ｅの対向面を近づけることができる。したがって、インダクタンスをさらに低減することができる。

図１２に示す変形例のように、第２主端子である主端子６０Ｃが、非対向部６２Ｃを備えない構成としてもよい。図１２では、主端子６０Ｃの幅が、主端子６０Ｅの幅と略等しくされている。そして、露出部６３Ｃの幅も、露出部６３Ｅの幅と略等しくされている。幅方向において、露出部６３Ｃ，６３Ｅの形成位置がほぼ一致している。電流経路角θが小さくなり、インダクタンスを低減することができる。端子被覆部２２を含む封止樹脂体２０を成形する際、主端子６０Ｃを両面側からクランプするには、主端子６０Ｅの対向部６１Ｅに貫通孔を設ければよい。

これに対し、本実施形態では、主端子６０Ｃが、対向部６１Ｃを挟むように、幅方向において対向部６１Ｃの両側にそれぞれ連なる非対向部６２Ｃを有している。成形時において、露出部６３Ｃの形成面とは反対の板面を、非対向部６２において押さえることができる。したがって、主端子６０Ｅだけでなく、主端子６０Ｃについても両面側からクランプすることができる。これにより、樹脂漏れなどが生じるのを抑制することができる。すなわち、封止樹脂体２０の成形性を向上することができる。

本実施形態では、成形時に露出部６３の形成面とは反対の板面を押さえている痕跡として、端子被覆部２２が、一面２２ａ側に開口する凹部２３Ｃ，２３Ｅを有している。これに代えて、凹部２３（２３Ｃ，２３Ｅ）の少なくともひとつを、二次的に封止してもよい。また、主端子６０の板面が底をなすように凹部２３が形成されている例を示したが、これに限定されない。凹部２３の底を樹脂がなし、板面が露出しない構成としてもよい。たとえば可動式のピンを引き抜いた後に、完全に硬化する前の樹脂が流れ込み、板面におけるピンの接触部分が覆われると、凹部２３を有しつつ、板面が露出されない構成となる。

本実施形態では、露出部６３Ｃ，６３Ｅが、Ｚ方向において互いに異なる位置に設けられる例を示したが、これに限定されない。たとえば図１３に示す変形例のように、露出部６３Ｃ，６３Ｅが略面一とされてもよい。図１３では、非対向部６２Ｅが、露出部６３Ｅと対向部６１Ｅとの間に屈曲部を有している。この屈曲部により、露出部６３ＥのＺ方向の位置が、露出部６３ＣのＺ方向の位置と略等しくされている。

本実施形態では、主端子６０Ｅが主端子６０Ｃよりも遠くまで延設される例を示したが、これに限定されない。図示を省略するが、逆の構成としてもよい。この場合、主端子６０Ｃが主端子６０Ｅよりも遠くまで延設される。主端子６０Ｃは、ヒートシンク４０Ｃとは反対側で対向部６１Ｃに連なる非対向部６２Ｃを有する。露出部６３Ｃは、非対向部６２Ｃの板面に形成される。主端子６０Ｅは、幅方向の両側で対向部６１Ｅに連なる非対向部６２Ｅを有する。露出部６３Ｅは、幅方向の形成位置が露出部６３Ｃと重複するように、少なくとも対向部６１Ｅにおいて主端子６０Ｃとの対向面とは反対の板面に形成される。

この構成では、コレクタ電極３１Ｃが第１主電極に相当し、エミッタ電極３１Ｅが第２主電極に相当する。ヒートシンク４０Ｃが第１導電部材に相当し、ヒートシンク４０Ｅが第２導電部材に相当する。主端子６０Ｃが第１端子、主端子６０Ｅが第２端子に相当する。非対向部６２Ｃが第１主端子の非対向部、第１非対向部に相当し、非対向部６２Ｅが第２非対向部に相当する。露出部６３Ｃが第１接続部に相当し、露出部６３Ｅが第２接続部に相当する。

はんだ８０，８１，８２を用いる例を示したが、接合部材としてはこれに限定されない。たとえばＡｇペーストを用いてもよい。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第２主端子が、幅をほぼ一定として延設されている。これに代えて、第２非対向部に切り欠きを設けてもよい。

図１４は、本実施形態の半導体モジュール１０のうち、主端子６０を示している。先行実施形態同様、主端子６０Ｅは、ヒートシンク４０Ｅとは反対側で、対向部６１Ｅに連なる非対向部６２Ｅを有している。主端子６０Ｃは、幅方向において対向部６１Ｃの両側にそれぞれ連なる非対向部６２Ｃを有している。すなわち、主端子６０Ｅが第１主端子に相当し、主端子６０Ｃが第２主端子に相当する。

そして、第２非対向部に相当する非対向部６２Ｃに、切り欠き６５Ｃが形成されている。図１４では、非対向部６２Ｃのそれぞれに、切り欠き６５Ｃが形成されている。切り欠き６５Ｃは、主端子６０Ｃの幅方向の端部に形成されている。切り欠き６５Ｃは、Ｙ方向において、半導体素子３０に近い位置に形成されている。切り欠き６５Ｃは、平面略円弧状とされている。

＜第２実施形態のまとめ＞
スイッチング時に流れる電流、すなわちＡＣ電流は、表皮効果の影響により、主端子６０の表面、たとえば幅方向の表面に集中しやすい。周波数が高くなるほど、電流が表面に集中する。幅方向の端部に非対向部６２Ｃを有する構成では、非対向部６２Ｃにおいて電流が集中するため、磁束打ち消しの効果が弱まる虞がある。

これに対し、本実施形態では、非対向部６２Ｃに切り欠き６５Ｃが形成されている。これにより、切り欠き６５Ｃが形成された部分において、主端子６０Ｃの端部は、主端子６０Ｅ（対向部６１Ｅ）の端部に近づいている。これにより、切り欠き６５Ｃを有さない構成に較べて、表皮効果の影響を低減することができる。すなわち、磁束打ち消しの効果を高めることができる。

特に本実施形態では、半導体素子３０寄りに、切り欠き６５Ｃが形成されている。これにより、半導体素子３０の電流経路において、表皮効果の影響をより低減することができる。

本実施形態では、幅方向の両端に切り欠き６５Ｃが形成される例を示したが、これに限定されない。非対向部６２Ｃの一方のみに、切り欠き６５Ｃが形成されてもよい。

切り欠き６５Ｃの形状は、上記した例に限定されるものではない。切り欠きが主端子６０Ｃに形成される例を示したが、これに限定されない。主端子６０Ｅを第２主端子とする構成では、主端子６０Ｅに切り欠きが形成されることとなる。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、半導体モジュール１０が、主端子６０の接続対象を備えていない。これに代えて、半導体モジュール１０が、接続対象であるバスバーを備えてもよい。

図１５及び図１６に示すように、本実施形態の半導体モジュール１０は、バスバー９０をさらに備えている。半導体モジュール１０は、バスバー９０として、主端子６０Ｅに接続されたバスバー９０Ｅと、主端子６０Ｃに接続されたバスバー９０Ｃを備えている。半導体モジュール１０のうち、バスバー９０を除く部分について、半導体装置と称されることがある。バスバー９０Ｅが第１バスバーに相当し、バスバー９０Ｃが第２バスバーに相当する。バスバー９０と対応する主端子６０との接続には、溶接、はんだなどの接合部材を用いた接合、超音波接合、摩擦撹拌接合などを用いることができる。

バスバー９０は、対向部９１と、非対向部９２Ｃを有している。対向部９１は、バスバー９０Ｃ，９０Ｅが離間して対向する部分である。バスバー９０Ｃ，９０Ｅは、板面同士が対向している。以下において、対向部９１を構成するバスバー９０Ｃ，９０Ｅの部分を、対向部９１Ｃ，９１Ｅと示すことがある。対向部９１Ｃ，９１Ｅは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置されている。非対向部９２Ｃは、バスバー９０Ｃの対向部９１Ｃに連なっている。非対向部９２Ｃは、主端子６０Ｃの露出部６３Ｃに接続されている。

本実施形態では、バスバー９０のそれぞれが、主端子６０側の端部から所定の範囲において、Ｙ方向に延設されている。バスバー９０の板厚方向は、Ｚ方向に略平行とされている。バスバー９０は、Ｚ方向からの投影視において、半導体装置の外側までＹ方向に沿って延びている。対向部９１Ｃ，９１Ｅの間には、バスバー９０Ｃ，９０Ｅ間を電気的絶縁する絶縁部材９３が介在している。絶縁部材９３としては、絶縁紙、ＰＥＥＫなどの樹脂シートなどを用いることができる。対向部９１において、バスバー９０Ｅ、絶縁部材９３、バスバー９０Ｃの順に積層されている。

バスバー９０Ｅは、対向部９１を有している。バスバー９０Ｅの主端子６０Ｅ側の端部は、対向部９１Ｅとされている。Ｚ方向からの投影視において、対向部９１Ｅの端部は、主端子６０Ｅの露出部６３Ｅと重なっている。主端子６０Ｅとバスバー９０Ｅは、板面同士が対向している。バスバー９０Ｅは、対向部９１Ｅにて、露出部６３Ｅに接続されている。対向部９１Ｅは、露出部６３Ｅとの接続部位から、Ｙ方向であって半導体素子３０から離反する方向に延びている。このように、バスバー９０Ｅは、露出部６３Ｅに接続される非対向部を有していない。

バスバー９０Ｃは、上記したように、対向部９１Ｃと、非対向部９２Ｃを有している。Ｚ方向からの投影視において、対向部９１Ｃは、バスバー９０Ｅと対向している。対向部９１Ｃも、Ｚ方向からの投影視において、露出部６３Ｅと重なっている。対向部９１Ｃは、対向部９１Ｅ同様、露出部６３Ｅと重なる部位から、Ｙ方向であって半導体素子３０から離反する方向に延びている。

非対向部６２Ｃは、Ｚ方向においてバスバー９０Ｅと対向していない部分である。バスバー９０Ｃの主端子６０Ｃ側の端部は、非対向部６２Ｃとされている。非対向部６２Ｃは、Ｙ方向において、対向部９１Ｃにおける主端子６０Ｃ側の端部に連なっている。非対向部９２Ｃは、主端子６０Ｃの露出部６３Ｃと重なっている。主端子６０Ｃとバスバー９０Ｃは、板面同士が対向している。バスバー９０Ｃは、非対向部９２Ｃにて、露出部６３Ｃに接続されている。バスバー９０Ｃは、露出部６３Ｃとの接続部位から、Ｙ方向であって半導体素子３０から離反する方向に延びている。バスバー９０Ｃは、Ｚ方向からの投影視において、主端子６０Ｅの非対向部６２Ｃと重なっている。

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態では、バスバー９０が、対向部９１を有しつつ、非対向部９２Ｃを有している。したがって、先行実施形態に示した構造の主端子６０の効果を損なうことなく、バスバー９０を接続することができる。また、対向部９１を有することで、バスバー９０Ｃ，９０Ｅに主電流が流れたときに生じる磁束を互いに打ち消すことができる。これにより、バスバー９０を含めた主回路配線のインダクタンスを低減することができる。

図示を省略するが、バスバー９０において、主端子６０の露出部６３からの引き出し方向は、特に限定されない。たとえば、露出部６３Ｅとの接続部からＸ方向に引き出してもよい。

これに対し、本実施形態では、バスバー９０Ｃにおいて、非対向部９２Ｃ、及び、対向部９１Ｃにおける非対向部９２Ｃ側の端部から少なくとも一部が、Ｙ方向に沿って延設されている。そして、Ｚ方向からの投影視において、バスバー９０Ｃは、主端子６０Ｅの非対向部６２Ｃと重なっている。すなわち、主端子６０Ｃが対向していない非対向部６２Ｃに対して、バスバー９０Ｃを対向させている。したがって、図１７に示すように、主端子６０Ｅの非対向部６２Ｃとバスバー９０Ｃとの間に逆向きの主電流が流れ、主電流が流れたときに生じる磁束を互いに打ち消すことができる。これにより、主回路配線のインダクタンスを効果的に低減することができる。

図１８に示す変形例のように、半導体モジュール１０に、二次封止体９４を設けてもよい。二次封止体９４は、主端子６０とバスバー９０との接続部の周辺を封止している。二次封止体９４が、封止部材に相当する。二次封止体９４としては、封止樹脂体２０を成形した後に、形成されている。二次封止体９４は、封止樹脂体２０の端子被覆部２２に連なっている。このような構成では、封止樹脂体２０が一次封止体と称されることがある。

二次封止体９４としては、エポキシ系やシリコーン系などの樹脂、ゲルを用いることができる。二次封止体９４として、封止樹脂体２０と異なる材料を用いてもよい。主端子６０、バスバー９０に対する剥離を抑制するには、封止樹脂体２０よりも弾性率の低い材料を用いるとよい。剥離抑制のために、主端子６０、バスバー９０における接続部の周辺に、粗化処理やプライマー処理を施してもよい。粗化処理としては、レーザー照射、ショットブラストなどがある。プライマー処理としては、ポリアミド、ポリイミドなどの被膜形成がある。

上記では、絶縁紙などの絶縁部材９３を、バスバー９０Ｃ，９０Ｅの対向面間に配置する例を示したが、これに限定されない。図１９に示す変形例のように、エナメルなどの絶縁被膜９５によって覆われたバスバー９０を用いてもよい。絶縁被膜９５の厚みは、たとえば数μｍ～数百μｍの範囲内とされている。

絶縁被膜９５は、バスバー９０における主端子６０との接続部位及びその裏面部位を露出させる開口部を有している。バスバー９０Ｅを覆う絶縁被膜９５は、開口部９５Ｅを有している。バスバー９０Ｃを覆う絶縁被膜９５は、開口部９５Ｃを有している。図１９に示す符号９６Ｅは、バスバー９０Ｅと主端子６０Ｅとの接合部を示し、符号９６Ｃは、バスバー９０Ｅと主端子６０Ｅとの接合部を示している。接合部９６Ｃ，９６Ｅは、主端子６０とバスバー９０の金属接合によって形成されている。

図１９に示す構造では、開口部９５Ｃ，９５Ｅの周りに絶縁被膜９５が存在している。これにより、Ｅ（エミッタ）電位とＣ（コレクタ）電位との間の沿面距離が、厚みＴｍと、長さＬｍとの和によって決定される。厚みＴｍは、主端子６０Ｅの露出部６３Ｅから、バスバー９０Ｃを覆う絶縁被膜９５までの、Ｚ方向に沿う長さである。換言すれば、第２保持部２５の厚みである。長さＬｍは、主端子６０Ｃの露出部６３Ｃから、第２保持部２５の先端位置までの長さである。開口部９５Ｃ，９５Ｅは、Ｙ方向においてずれて設けられ、Ｚ方向からの投影視において互いに重ならない位置とされている。よって、主端子６０側の距離で、バスバー９０を含めた半導体モジュール１０全体の沿面距離を決定することができる。沿面距離を確保したい場合には、たとえば長さＬｍを長くすればよい。これによれば、インダクタンス低減の効果が弱まるのを抑制することができる。

第３実施形態及びその変形例として示した構成を、先行実施形態及びその変形例として示した構成とを組み合わせることができる。

（他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば開示は、実施形態において示された部品及び／又は要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品及び／又は要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品及び／又は要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

半導体モジュール１０をインバータ５に適用する例を示したが、これに限定されない。たとえばコンバータに適用することもできる。また、インバータ５及びコンバータの両方に適用することもできる。

半導体素子３０に、ＩＧＢＴ６ｉとＦＷＤ６ｄとが一体的に形成される例を示したが、これに限定されない。ＩＧＢＴ６ｉとＦＷＤ６ｄとを別チップとしてもよい。

半導体素子３０に形成されたスイッチング素子としてＩＧＢＴ６ｉの例を示したが、これに限定されない。たとえばＭＯＳＦＥＴを採用することもできる。

両面放熱構造の半導体モジュール１０として、ターミナル５０を備える例を示したが、これに限定されない。ターミナル５０を備えない構成としてもよい。たとえば、ターミナル５０の代わりに、ヒートシンク４０Ｅに、エミッタ電極３１Ｅに向けて突出する凸部を設けてもよい。

また、放熱面４２Ｃ，４２Ｅが、封止樹脂体２０から露出される例を示したが、封止樹脂体２０から露出されない構成としてもよい。

ヒートシンク４０Ｃ，４０Ｅ間に配置される半導体素子３０がひとつの例を示したが、これに限定されない。複数の半導体素子３０が配置されてもよい。たとえば、複数のＩＧＢＴ６ｉが並列接続されてひとつのアームが構成されてもよい。

１…電力変換装置、２…直流電源、３…モータ、４…平滑コンデンサ、５…インバータ、６…上下アーム回路、６ｄ…ダイオード、６ｉ…ＩＧＢＴ、７…高電位電源ライン、８…低電位電源ライン、９…出力ライン、１０…半導体モジュール、２０…封止樹脂体、２１…本体部、２１ａ…一面、２１ｂ…裏面、２１ｃ，２１ｄ…側面、２２…端子被覆部、２２ａ…一面、２２ｂ…裏面、２３，２３Ｃ，２３Ｅ…凹部、２４…第１保持部、２５…第２保持部、３０…半導体素子、３１…主電極、３１Ｃ…コレクタ電極、３１Ｅ…エミッタ電極、３２…パッド、４０，４０Ｃ，４０Ｅ…ヒートシンク、４１Ｃ，４１Ｅ…接続面、４２Ｃ，４２Ｅ…放熱面、４３Ｃ，４３Ｅ…側面、５０…ターミナル、６０，６０Ｃ，６０Ｅ…主端子、６１，６１Ｃ，６１Ｅ…対向部、６２Ｃ，６２Ｅ…非対向部、６３Ｃ，６３Ｅ…露出部、６４Ｃ，６４Ｅ…屈曲部、６５Ｃ…切り欠き、７０…信号端子、７１…吊りリード、８０，８１，８２…はんだ、８３…ボンディングワイヤ、９０，９０Ｃ，９０Ｅ…バスバー、９１，９１Ｃ，９１Ｅ…対向部、９２Ｃ…非対向部、９３…絶縁部材、９４…二次封止体、９５…絶縁被膜、９５Ｃ，９５Ｅ…開口部、９６Ｃ，９６Ｅ…接続部、１００…下型、１０１…凹部、１０２，１０３，１０４…支持部、１１０…上型、１１１，１１２…凹部、１１３，１１４…凸部

Claims (12)

1. 一面側に第１主電極（３１Ｅ）を有し、前記一面とは反対の裏面側に第２主電極（３１Ｃ）を有する少なくともひとつの半導体素子（３０）と、
   前記半導体素子を挟むように配置された導電部材（４０）であって、前記一面側に配置され、前記第１主電極と接続された第１導電部材（４０Ｅ）、及び、前記裏面側に配置され、前記第２主電極と接続された第２導電部材（４０Ｃ）と、
   前記導電部材から延設された主端子（６０）であって、前記第１導電部材に連なる第１主端子（６０Ｅ）、及び、前記第２導電部材に連なる第２主端子（６０Ｃ）と、を備え、
   前記主端子は、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置され、前記第１主端子と前記第２主端子との板面同士が離間して対向する部分である対向部（６１）と、前記第１導電部材側とは反対で、前記第１主端子の前記対向部に連なる非対向部（６２Ｅ）と、前記主端子の板面に形成された外部との接続部（６３）であって、前記第１主端子の前記非対向部に形成された第１接続部（６３Ｅ）、及び、前記第１主端子の前記対向部と前記非対向部との並び方向に直交する幅方向において、形成位置が前記第１接続部と重複するように、前記第１主端子との対向面とは反対の板面であって前記第２主端子の少なくとも前記対向部に形成された第２接続部（６３Ｃ）と、を有し、
   前記導電部材それぞれの少なくとも一部、前記主端子それぞれの一部、及び前記半導体素子を一体的に封止する封止樹脂体（２０）をさらに備え、
   前記封止樹脂体は、前記対向部を構成する前記第１主端子と前記第２主端子との間に介在し、
   前記第２主端子は、前記幅方向において前記第１主端子を跨ぐように配置され、
   前記主端子は、前記第１主端子に設けられた前記非対向部としての第１非対向部とは別に、前記幅方向において前記第２主端子の前記対向部の両側にそれぞれ連なる第２非対向部（６２Ｃ）をさらに有し、
   前記接続部は、前記外部との接続領域として、前記主端子の板面が前記封止樹脂体から露出された部分である半導体モジュール。
2. 前記封止樹脂体は、前記接続部側の面とは反対の面に開口する凹部（２３）であって、前記第１非対向部上に設けられた第１凹部（２３Ｅ）、及び、前記第２非対向部上に設けられた第２凹部（２３Ｃ）を有している請求項１に記載の半導体モジュール。
3. 前記第２主端子は、前記第２非対向部に切り欠き（６５Ｃ）を有している請求項１又は請求項２に記載の半導体モジュール。
4. 前記主端子の前記接続部に接続されたバスバー（９０）であって、前記第１主端子に接続された第１バスバー（９０Ｅ）、及び、前記第２主端子に接続された第２バスバー（９０Ｃ）をさらに備え、
   前記バスバーは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置され、前記第１バスバーと前記第２バスバーとが離間して対向する部分である対向部（９１）と、前記第２バスバーの前記対向部に連なり、前記第２接続部に接続された非対向部（９２Ｃ）と、を有している請求項１～３いずれか１項に記載の半導体モジュール。
5. 前記第２バスバーにおいて、前記非対向部、及び、前記対向部における前記非対向部側の端部から少なくとも一部が、前記並び方向に沿って延設されており、
   前記並び方向及び前記幅方向に直交する方向からの投影視において、前記第２バスバーは、前記第１主端子の前記非対向部と重なっている請求項４に記載の半導体モジュール。
6. 前記主端子と前記バスバーとの接続部の周辺を封止する封止部材（９４）をさらに備える請求項４又は請求項５に記載の半導体モジュール。
7. 前記バスバーは、絶縁被膜（９５）によって覆われており、
   前記絶縁被膜は、前記バスバーにおける前記主端子との接続部位及び該接続部位の裏面部位を露出させる開口部（９５Ｃ，９５Ｅ）を有している請求項４又は請求項５に記載の半導体モジュール。
8. 一面側に第１主電極（３１Ｅ）を有し、前記一面とは反対の裏面側に第２主電極（３１Ｃ）を有する少なくともひとつの半導体素子（３０）と、
   前記半導体素子を挟むように配置された導電部材（４０）であって、前記一面側に配置され、前記第１主電極と接続された第１導電部材（４０Ｅ）、及び、前記裏面側に配置され、前記第２主電極と接続された第２導電部材（４０Ｃ）と、
   前記導電部材から延設された主端子（６０）であって、前記第１導電部材に連なる第１主端子（６０Ｅ）、及び、前記第２導電部材に連なる第２主端子（６０Ｃ）と、を備え、
   前記主端子は、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置され、前記第１主端子と前記第２主端子との板面同士が離間して対向する部分である対向部（６１）と、前記第１導電部材側とは反対で、前記第１主端子の前記対向部に連なる非対向部（６２Ｅ）と、前記主端子の板面に形成された外部との接続部（６３）であって、前記第１主端子の前記非対向部に形成された第１接続部（６３Ｅ）、及び、前記第１主端子の前記対向部と前記非対向部との並び方向に直交する幅方向において、形成位置が前記第１接続部と重複するように、前記第１主端子との対向面とは反対の板面であって前記第２主端子の少なくとも前記対向部に形成された第２接続部（６３Ｃ）と、を有し、
   前記主端子の前記接続部に接続されたバスバー（９０）であって、前記第１主端子に接続された第１バスバー（９０Ｅ）、及び、前記第２主端子に接続された第２バスバー（９０Ｃ）をさらに備え、
   前記バスバーは、主電流が流れたときに生じる磁束をお互いに打ち消すように配置され、前記第１バスバーと前記第２バスバーとが離間して対向する部分である対向部（９１）と、前記第２バスバーの前記対向部に連なり、前記第２接続部に接続された非対向部（９２Ｃ）と、を有し、
   前記バスバーは、絶縁被膜（９５）によって覆われており、
   前記絶縁被膜は、前記バスバーにおける前記主端子との接続部位及び該接続部位の裏面部位を露出させる開口部（９５Ｃ，９５Ｅ）を有している半導体モジュール。
9. 前記第２バスバーにおいて、前記非対向部、及び、前記対向部における前記非対向部側の端部から少なくとも一部が、前記並び方向に沿って延設されており、
   前記並び方向及び前記幅方向に直交する方向からの投影視において、前記第２バスバーは、前記第１主端子の前記非対向部と重なっている請求項８に記載の半導体モジュール。
10. 前記導電部材それぞれの少なくとも一部、前記主端子それぞれの一部、及び前記半導体素子を一体的に封止する封止樹脂体（２０）をさらに備え、
    前記封止樹脂体は、前記対向部を構成する前記第１主端子と前記第２主端子との間に介在している請求項８又は請求項９に記載の半導体モジュール。
11. 前記幅方向において、前記第１接続部の中心と前記第２接続部の中心とが一致している請求項１～１０いずれか１項に記載の半導体モジュール。
12. 前記第１接続部と前記第２接続部とは、同じ側の前記板面に形成されている請求項１～１１いずれか１項に記載の半導体モジュール。

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