JP7278439B1 - 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 - Google Patents

半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7278439B1
JP7278439B1 JP2022017649A JP2022017649A JP7278439B1 JP 7278439 B1 JP7278439 B1 JP 7278439B1 JP 2022017649 A JP2022017649 A JP 2022017649A JP 2022017649 A JP2022017649 A JP 2022017649A JP 7278439 B1 JP7278439 B1 JP 7278439B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
specific
semiconductor device
arms
sealing material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022017649A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023115441A (ja
Inventor
将司 酒井
昌和 谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2022017649A priority Critical patent/JP7278439B1/ja
Priority to US17/892,297 priority patent/US20230253372A1/en
Priority to CN202310101173.1A priority patent/CN116581112A/zh
Application granted granted Critical
Publication of JP7278439B1 publication Critical patent/JP7278439B1/ja
Publication of JP2023115441A publication Critical patent/JP2023115441A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/49531—Additional leads the additional leads being a wiring board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5385—Assembly of a plurality of insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/41—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of a plurality of strap connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】回路インダクタンスの増大を抑制した半導体装置を得ること。【解決手段】放熱板と、放熱板に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子に接続された金属端子と、放熱板、スイッチング素子、及び金属端子を封止した封止材とを有したアームを複数備え、複数のアームの放熱板は、同一平面に平行な第１方向に並べて設けられ、同一平面に平行であり第１方向と直交する方向を第２方向とし、第１方向に隣り合った２つの特定のアームの金属端子のそれぞれは、第２方向の一方側の封止材の部分から突出した第一突出部を有し、一方の特定のアームの第一突出部は、第２方向の一方側の封止材の部分において、第１方向の中心部よりも他方の特定のアームに近づく側に配置され、他方の特定のアームの第一突出部は、第２方向の一方側の封止材の部分において、第１方向の中心部よりも一方の特定のアームに近づく側に配置されている。【選択図】図４

Description

本願は、半導体装置及びそれを用いた電力変換装置に関するものである。
電気自動車またはプラグインハイブリッド自動車のような電動車両には、高電圧バッテリーの電力を変換するための電力変換装置が設けられる。電力変換装置には、スイッチング動作にて電力を変換する半導体装置が用いられる。
半導体装置は、放熱性を有した金属板に電気的に接続された半導体スイッチング素子を備える。半導体スイッチング素子は、電力変換用のパワー回路を形成する主端子及びスイッチング制御を行う制御回路と接続される制御端子と、ＤＬＢ（Ｄｉｒｅｃｔ－Ｌｅａｄ－Ｂｏｎｄｉｎｇ）もしくはワイヤボンディング等の方法によって接続される。半導体スイッチング素子は、樹脂またはゲル等の封止材によって封止される。同一の半導体スイッチング素子に接続された主端子及び制御端子のそれぞれが、封止材の一つの面または異なる面から突出すると共に、突出した面に沿ってこれらの端子が並んで配置されている半導体装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
開示された半導体装置は、放熱板の一方の面に配置されたスイッチング素子と、スイッチング素子の一方の面に接続された金属端子とを備え、これらは樹脂からなる封止材で封止されている。金属端子は、封止材から一部が突出した主端子と制御端子である。主端子は、封止材の一つの面及びその一つの面の反対側の面から突出している。制御端子は、主端子が突出した面とは異なる面から突出している。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれで１つの半導体装置を使用するため、３つの半導体装置が並べて設けられる。３つの半導体装置は、主端子が突出していない封止材の側面が隣り合うように同じ方向に並べられ、各半導体装置の主端子の突出する方向は同じである。
また、電力変換装置の出力の増加が求められているため、複数の半導体装置を各相に用いて電力変換装置が構成される傾向がある。このような電力変換装置においては、複数の半導体装置の出力側の主端子が、例えば、モータのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに接続される。並列に接続された２つの半導体装置を各相のそれぞれに接続する場合、各スイッチング素子の電気特性は元々ばらつきを有しているため、同じタイミングで２つの半導体装置に電流が流れても、一方の半導体装置におけるスイッチング素子のスイッチング速度が速く、他方の半導体装置におけるスイッチング素子のスイッチング速度が一方のスイッチング速度よりも遅いことがある。その場合、双方のスイッチング素子において、スイッチングのタイミングがずれることになる。
さらに、スイッチング素子と接続された主端子の長さが異なった場合、インダクタンスが２つの半導体装置で異なるため、インダクタンスが低い一方の半導体装置に電流が流れやすく、インダクタンスが高い他方の半導体装置に電流が流れにくくなる。スイッチングのタイミングのずれ、及び半導体装置の回路インダクタンスの増大に起因した一方の半導体装置における電流量の増加により、スイッチング素子の電流量が許容範囲を超えてしまうと、半導体装置は破壊されることになる。
特開２０１４－２２５７９号公報
上記特許文献１における半導体装置の構造では、金属端子である出力側の主端子を同じ方向に並べて設けることができる。しかしながら、複数の半導体装置を各相のそれぞれに接続する場合、隣り合う半導体装置の主端子の間の距離が離れるため、隣り合う半導体装置との間の配線の長さが長くなり、主端子の長さが異なることになるので、半導体装置の回路インダクタンスが増大するという課題があった。また、隣り合う半導体装置との間の配線の長さが長くなるため、半導体装置及び半導体装置を用いた電力変換装置が大型化するという課題があった。
そこで、本願は、回路インダクタンスの増大を抑制した半導体装置を得ること、及び大型化を抑制した半導体装置及び半導体装置を用いた電力変換装置を得ることを目的とする。
本願に開示される半導体装置は、板状に形成された放熱板と、放熱板の一方の面に電気的に接続された単数または複数のスイッチング素子と、スイッチング素子における放熱板の側とは反対側の面に接続された金属端子と、放熱板、スイッチング素子、及び金属端子を封止した封止材と、を有したアームを複数備え、複数のアームの放熱板は、同一平面上であって、同一平面に平行な特定の方向である第１方向に並べて設けられ、同一平面に平行であり第１方向と直交する方向を第２方向とし、同一平面に直交する方向を第３方向とし、第１方向に隣り合った２つの特定のアームの金属端子のそれぞれは、第２方向の一方側の封止材の部分から突出した第一突出部を有し、一方の特定のアームの第一突出部は、第２方向の一方側の封止材の部分において、第１方向の中心部よりも他方の特定のアームに近づく側に配置され、他方の特定のアームの第一突出部は、第２方向の一方側の封止材の部分において、第１方向の中心部よりも一方の特定のアームに近づく側に配置されているものである。
本願に開示される電力変換装置は、本願に開示された半導体装置と、半導体装置を制御する制御回路部と、半導体装置と熱的に接続された冷却器と、を備えたものである。
本願に開示される半導体装置によれば、板状に形成された放熱板と、放熱板の一方の面に電気的に接続されたスイッチング素子と、スイッチング素子における放熱板の側とは反対側の面に接続された金属端子と、これらを封止した封止材とを有したアームを複数備え、複数のアームの放熱板は、同一平面上であって、同一平面に平行な特定の方向である第１方向に並べて設けられ、同一平面に平行であり第１方向と直交する方向を第２方向とし、第１方向に隣り合った２つの特定のアームの金属端子のそれぞれは、第２方向の一方側の封止材の部分から突出した第一突出部を有し、一方の特定のアームの第一突出部は、第２方向の一方側の封止材の部分において、第１方向の中心部よりも他方の特定のアームに近づく側に配置され、他方の特定のアームの第一突出部は、第２方向の一方側の封止材の部分において、第１方向の中心部よりも一方の特定のアームに近づく側に配置されているため、２つの特定のアームのそれぞれの第一突出部を接続する配線の長さを短くすることができるので、半導体装置における２つの特定のアームの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、２つの特定のアームのそれぞれの第一突出部を接続する配線の長さが短くなるので、半導体装置の大型化の抑制をすることができる。
本願に開示される電力変換装置によれば、本願に開示された半導体装置と、半導体装置を制御する制御回路部と、半導体装置と熱的に接続された冷却器とを備えたため、半導体装置は２つの特定のアームのそれぞれの第一突出部を接続する配線の長さが短く構成され、半導体装置の大型化が抑制されるので、半導体装置を用いた電力変換装置の大型化を抑制することができる。
実施の形態１に係る半導体装置のアームの外観を示す平面図である。 実施の形態１に係る半導体装置のアームの構成の概略を示す平面図である。 実施の形態１に係る半導体装置のアームの構成の要部を示す側面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の構成の概略を示す平面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の簡易回路図である。 実施の形態１に係る半導体装置の簡易波形図である。 実施の形態１に係る電力変換装置の構成の概略を示す図である。 実施の形態１に係る別の半導体装置の構成の概略を示す平面図である。 実施の形態１に係る別の半導体装置の構成の概略を示す平面図である。 実施の形態１に係る別の半導体装置の外観を示す平面図である。 実施の形態１に係る別の半導体装置の外観を示す平面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の相アームの外観を示す斜視図である。 実施の形態２に係る半導体装置の相アームの構成の概略を示す斜視図である。 実施の形態２に係る半導体装置の相アームの構成の概略を示す平面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の相アームの構成の概略を示す側面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の相アームの構成の要部を示す側面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の構成の概略を示す平面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の簡易回路図である。 実施の形態２に係る別の半導体装置の外観を示す平面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の構成の概略を示す平面図である。 実施の形態４に係る半導体装置の構成の概略を示す平面図である。 実施の形態５に係る半導体装置の構成の概略を示す平面図である。
以下、本願の実施の形態による半導体装置及びそれを用いた電力変換装置を図に基づいて説明する。なお、各図において同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る半導体装置１００のアーム１の外観を示す平面図、図２は半導体装置１００のアーム１の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図、図３は半導体装置１００のアーム１の構成の要部を示す側面図で、封止材２の一部を取り除いて図２の左側から見た図、図４は半導体装置１００の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図、図５は半導体装置１００の簡易回路図、図６は半導体装置１００の簡易波形図、図７は電力変換装置２００の構成の概略を示す図である。半導体装置１００は複数のアーム１を備え、アーム１が有したスイッチング素子７のスイッチング動作にて電力を変換する装置である。電力変換装置２００は半導体装置１００を有する装置で、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する。
＜アーム１＞
半導体装置１００が備えるアーム１について説明する。アーム１は、一般に１ｉｎ１モジュールと呼ばれる形態である。アーム１には、図１に示すように、金属端子であるＮ端子３、放熱板の金属端子であるＰ端子４、及び制御端子６が封止材２から外部に突出して設けられる。本実施の形態では、Ｐ端子４と制御端子６は封止材２の同じ側面から外部に突出し、Ｎ端子３はＰ端子４と制御端子６が突出する側面とは反対側の側面から突出する。Ｎ端子３の突出した部分は第一突出部３ａ１であり、Ｐ端子４の突出した部分はＰ端子突出部４ａ１である。各端子の突出する封止材２の面はこれに限るものではない。これらの端子は、外部の機器と接続される端子である。封止材２は直方体状に設けられるが、封止材２の形状はこれに限るものではない。各端子を設けるＺ方向の高さは、接続される外部の機器の端子配置等に応じて同じ高さまたは異なる高さに設けられる。各端子の突出した側の部分はＺ方向に折り曲げられ、折り曲げられた部分で外部の機器に接続される。
アーム１は、図２に示すように、板状に形成された放熱板８、スイッチング素子７、Ｎ端子３、Ｐ端子４、制御端子６、及び放熱板８とスイッチング素子７とＮ端子３とＰ端子４と制御端子６とを封止した封止材２を備える。単数または複数のスイッチング素子７が放熱板８の一方の面に電気的に接続される。本実施の形態では、並列に接続した２つのスイッチング素子７１、７２が設けられるが、スイッチング素子７の個数はこれに限るものではない。Ｎ端子３は、スイッチング素子７における放熱板８の側とは反対側の面に接続される。Ｐ端子４は、放熱板８の一方の面に接続される。制御端子６は、スイッチング素子７に接続される。
アーム１は、図３に示すように、絶縁層である絶縁板１１を介して、放熱板８の他方の面に熱的に接続された放熱シート１２を備える。放熱シート１２の放熱板８の側とは反対側の面は、封止材２から露出している。絶縁板１１は、例えば、セラミクスからなる板である。絶縁層は絶縁板１１に限るものではなく、絶縁シートでも構わない。放熱シート１２は、例えば、銅からなる金属板である。このように構成することで、スイッチング素子７に生じた熱を放熱シート１２から外部に容易に放熱することができる。また、絶縁板１１を介して放熱シート１２と放熱板８とが接続されているので、放熱シート１２と放熱板８との絶縁信頼性を確保することができる。
封止材２は、例えば、モールド樹脂またはシリコンゲルである。本実施の形態では、半導体装置１００はモールド樹脂を用いてトランスファーモールド成形されたものであるがこれに限るものではなく、シリコンゲル等の封止材を用いても構わない。シリコンゲルを用いて封止する場合、例えばスイッチング素子７等を収めた樹脂ケースにシリコンゲルが注入された構成になる。モールド樹脂を用いた場合、アーム１は高温に耐えることができる。また、内部に外部から水及びごみ等が侵入しないため、内部の環境を容易に維持することができる。また、振動等の外力から内部を保護することができる。シリコンゲルを用いた場合、シリコンゲルは透明なため、封止後に目視によるアーム１の内部の検査が可能なので、アーム１の内部の検査を容易に行うことができる。
放熱板８は、熱伝導性に優れると共に、電気伝導性を備えた銅またはアルミニウム等の金属から作製される。本実施の形態では、放熱板８は矩形状に作製されるが、放熱板８の形状は矩形状に限るものではない。放熱板８は、例えば、銅製のヒートスプレッダである。放熱板８の材質はこれに限るものでなく、放熱板８は銅製のベース板に金属箔がロウ付けなどで接合された絶縁材であるセラミクス絶縁基板を接合したＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｏｎｄｅｄ Ｃｏｐｐｅｒ）基板等、その他の基板材料で作製されても構わない。
スイッチング素子７と放熱板８とを電気的に接続した接合材は、例えば、Ａｇまたははんだである。スイッチング素子７における放熱板８と接続される端子は、ドレイン端子（図示せず）である。放熱板８とスイッチング素子７１とは、図３に示すように、はんだ１０により電気的かつ熱的に接続される。放熱板８とスイッチング素子７との接続ははんだに限るものではなく、高熱伝導で低電気抵抗な特性を備えた材料であればよいので、例えば銀を主成分としたペースト材であるＡｇシンターであっても構わない。接合材にはんだを用いた場合、はんだは一般的な接合材であるため安価であり、半導体装置１００を低コスト化することができる。接合材にＡｇを用いた場合、はんだを用いた場合よりも高温で半導体装置１００を使用できるため、高温での使用における半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。スイッチング素子７で生じた熱は放熱板８を介して周囲に拡散されるので、スイッチング素子７は効果的に冷却される。
Ｎ端子３、Ｐ端子４、及び制御端子６の各端子は、電気伝導性を備えた銅またはアルミニウム等の金属から作製される。Ｎ端子３とスイッチング素子７とは、はんだ１０により電気的に接続される。スイッチング素子７におけるＮ端子３と接続される端子は、ソース端子（図示せず）である。Ｐ端子４と放熱板８とは、はんだ１０により電気的に接続される。制御端子６とスイッチング素子７とは、ボンディングワイヤ（図示せず）により電気的に接続される。スイッチング素子７における制御端子６と接続される端子は、ゲート端子（図示せず）である。ボンディングワイヤは例えばアルミ製にワイヤであるがこれに限るものではなく、銅製リボンなどその他の導電体でも構わない。制御端子６は複数設けられ、他の制御端子６は、例えば、放熱板８に設けられたサーミスタ（図示せず）に接続される。
アーム１の製造時、封止材２よる封止前は、封止材２から突出するＮ端子３、Ｐ端子４、及び制御端子６の部分は相互に接続されており、リードフレームが形成されている。Ｎ端子３、Ｐ端子４、及び制御端子６は同じリードフレームに支持された状態で、封止材２により封止される。封止後、リードフレームの部分を切断することで相互に独立したＮ端子３、Ｐ端子４、及び制御端子６が形成される。Ｎ端子３、Ｐ端子４、及び制御端子６は、このような半導体装置の一般的な製造工程により製造される。この封止工程において、リードフレームは樹脂成形金型の上型と下型により挟持される。
スイッチング素子７には、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜型電界効果トランジスタ、Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの電力制御用半導体素子、もしくは還流ダイオードなどが用いられる。スイッチング素子７はこれらに限るものではなく、バイポーラトランジスタなどのその他のスイッチング素子でも構わない。本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴを用いてＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを還流ダイオードとして使用した構成とするが、ＩＧＢＴ等の寄生ダイオードを有さないスイッチング素子を用いる場合などにおいて還流ダイオードを並列で付与する構成としても構わない。スイッチング素子７は、炭化ケイ素、シリコン、もしくは窒化ガリウムなどの材料からなる半導体基板に形成される。
＜半導体装置１００＞
複数のアーム１を備えた半導体装置１００について説明する。半導体装置の出力の増加が求められているため、並列に接続した複数のアームを負荷である電磁誘導機の各相に用いて半導体装置が構成される場合がある。複数のアーム１の放熱板８は、同一平面上であって、同一平面に平行な特定の方向である第１方向に並べて設けられる。本実施の形態では、図４に示すように、半導体装置１００は第１方向に隣り合った２つの特定のアームであるアーム１ａ、１ｂを備える。半導体装置１００が備えるアームの個数は２つに限るものではない。アーム１ａ、１ｂの放熱板８ａ、８ｂは、第１方向に並べて設けられる。ここで、同一平面に平行であり第１方向と直交する方向を第２方向とし、同一平面に直交する方向を第３方向とする。図において、第１方向をＸ方向、第２方向をＹ方向、第３方向をＺ方向とし、矢印の示す方向を一方側、矢印の示す方向の反対側を他方側とする。
アーム１ａ、１ｂのＮ端子３ａ、３ｂは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ａ１、３ｂ１を有する。一方の特定のアームであるアーム１ａの第一突出部３ａ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも他方の特定のアームであるアーム１ｂに近づく側に配置される。アーム１ｂの第一突出部３ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりもアーム１ａに近づく側に配置される。第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とは、接続端子１３により接続される。第一突出部３ａ１、３ｂ１と接続端子１３とは、例えば、ＴＩＧ溶接により接続される。このように構成することで、第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
また、本実施の形態では、アーム１ａの第一突出部３ａ１及びアーム１ｂの第一突出部３ｂ１は、アーム１ａ、１ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている。このように構成することで、中心線Ａから第一突出部３ａ１までの距離と中心線Ａから第一突出部３ｂ１までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
また、本実施の形態では、アーム１ａの第一突出部３ａ１及びアーム１ｂの第一突出部３ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分から、第２方向の一方側に突出している。このように構成することで、アーム１ａとアーム１ｂとの間からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないため、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。第一突出部３ａ１、３ｂ１の突出する方向は第２方向の一方側に限るものではなく、第３方向であっても構わない。第一突出部３ａ１、３ｂ１が第３方向に突出した場合も、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔を狭くすることができる。また、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
アーム１ａ、１ｂのＰ端子４ａ、４ｂは、第２方向の他方側の封止材２の部分から突出した放熱板の突出部であるＰ端子突出部４ａ１、４ｂ１を有する。Ｐ端子突出部４ａ１、４ｂ１は、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している。本実施の形態では、Ｐ端子突出部４ａ１、４ｂ１は第２方向の他方側に突出している。制御端子６ａ、６ｂは、第２方向の他方側の封止材２の部分から突出した制御端子突出部６ａ１、６ｂ１を有する。制御端子突出部６ａ１、６ｂ１は、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している。本実施の形態では、制御端子６ａ、６ｂは第２方向の他方側に突出している。このように構成することで、アーム１ａとアーム１ｂとの間からＰ端子４ａ、４ｂ及び制御端子６ａ、６ｂが突出しないため、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＰ端子４ａ、４ｂ及び制御端子６ａ、６ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
Ｐ端子４ａ、４ｂの配置は図４に示した配置に限るものではなく、図８に示した配置であっても構わない。図８は別の半導体装置１００の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図である。アーム１ａのＰ端子４ａ及びアーム１ｂのＰ端子４ｂは、アーム１ａ、１ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている。アーム１ａの制御端子６ａ及びアーム１ｂの制御端子６ｂは、アーム１ａ、１ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている。このように構成することで、アーム１ａにおけるＰ端子４ａからＮ端子３ａまでの配線長とアーム１ｂにおけるＰ端子４ｂからＮ端子３ｂまでの配線長とを等しくすることができる。アーム１ａとアーム１ｂの配線長が同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、スイッチング素子７ａ、７ｂのスイッチング特性が異なっていても、回路インダクタンスの増大が抑制されることで後述する電力変換装置２００への影響が小さくなるため、電力変換装置２００の信頼性を向上させることができる。
回路インダクタンスの増大を抑制する理由を、図５及び図６を用いて説明する。図５において、電流経路ＩＡを実線矢印で示し、電流経路ＩＢを破線矢印で示す。アーム１ａにおいて、Ｐ端子４ａからスイッチング素子７ａのドレイン端子Ｄを経由してソース端子Ｓを通過し、Ｎ端子３ａに至る電流経路である電流経路ＩＢが理想的な電流経路である。同様に、アーム１ｂにおいて、Ｐ端子４ｂからスイッチング素子７ｂのドレイン端子Ｄを経由してソース端子Ｓを通過し、Ｎ端子３ｂに至る電流経路である電流経路ＩＢが理想的な電流経路である。ゲート端子Ｇは後述する電力変換装置２００が有した制御回路部に接続されている。
しかしながら、アーム１ａとアーム１ｂにおいて内部配線の配置、長さ、太さに差異があると、回路インダクタンスに差が生じる。回路インダクタンスに差が生じた場合、アーム１ａとアーム１ｂのスイッチングのタイミングがずれることになる。また、スイッチング素子７のゲート閾値電圧（Ｖｔｈ）にばらつきがある場合、Ｖｔｈのばらつきに起因して、アーム１ａとアーム１ｂのスイッチングのタイミングがずれることになる。
図６（ａ）はアーム１ａとアーム１ｂのスイッチングのタイミングの例を示した図で、実線がアーム１ａ、破線がアーム１ｂである。図６（ｂ）はアーム１ａとアーム１ｂのゲートソース電圧（ＶＧＳ）の時間変化の例を示した図で、実線がアーム１ａ、破線がアーム１ｂである。図６（ｃ）はアーム１ａとアーム１ｂのドレインソース電圧（ＶＤＳ）の時間変化の例を示した図で、実線がアーム１ａ、破線がアーム１ｂである。図６（ａ）において、丸で示した時間において、アーム１ａ及びアーム１ｂのそれぞれはスイッチングしている。図６（ａ）に示した例ではアーム１ａの方がアーム１ｂよりも電流が流れやすいため、アーム１ａの方がアーム１ｂよりも早いタイミングでスイッチングし、時間Ｘの後、アーム１ｂがスイッチングしている。
このようにスイッチングのタイミングがアーム１ａとアーム１ｂでずれた場合、図５に示した電流経路ＩＢにはならない。図６（ａ）のようにアーム１ａのスイッチング素子７ａがオンになりアーム１ａのスイッチング波形１ａ－ＳＷが上昇しても、アーム１ｂのスイッチング素子７ｂがオフでアーム１ｂのスイッチング波形１ｂ－ＳＷが上昇しない時間Ｘが生じた場合、図６（ｃ）に示すように、アーム１ａにおけるＶＤＳがアーム１ｂのＶＤＳよりも高くなる。このとき、電流経路ＩＡに電流が流れるため、スイッチング素子７ａが充電されるので、アーム１ａのゲート電圧の浮きが発生する。ゲート電圧の浮きが発生すると、図６（ｂ）に示すように、アーム１ａのＶＧＳがアーム１ｂよりもＹだけ高くなるため、半導体装置１００は耐圧を超え、半導体装置１００は破壊されることになる。
上述した構成により、第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００におけるアーム１ａとアーム１ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。回路インダクタンスの増大が抑制されるので、Ｎ端子３ａ、３ｂに電流が流れやすくなるので、電流経路ＩＡに流れる電流が抑制される。電流経路ＩＡに流れる電流が抑制されるので、スイッチング素子７ａへの充電が防止され、半導体装置１００の破壊が防止される。半導体装置１００の破壊が防止されるので、半導体装置１００の信頼性が向上する。また、距離Ｈが短くなるので、半導体装置１００の大型化の抑制をすることができる。
＜電力変換装置２００＞
半導体装置１００を用いた電力変換装置２００について説明する。電力変換装置２００は、図７に示すように、上述した半導体装置１００と、半導体装置１００を制御する制御回路部１０１と、半導体装置１００と熱的に接続された冷却器１０２とを備える。半導体装置１００は、例えば、アーム１ａとアーム１ｂとから構成される。制御回路部１０１とアーム１ａとは制御端子６ａにより接続され、制御回路部１０１とアーム１ｂとは制御端子６ｂにより接続される。半導体装置１００は冷却器１０２により冷却される。冷却器１０２は、例えば、冷却板からなるヒートシンクである。冷却器１０２は、内部に冷却流体が流れる構成であっても構わない。半導体装置１００が放熱シート１２を有した場合、放熱シート１２と冷却器１０２とを熱的に接続することで、半導体装置１００は冷却器１０２により効率よく冷却される。上述した半導体装置１００は距離Ｈが短く構成されるため半導体装置１００の大型化が抑制されるので、半導体装置１００を用いた電力変換装置２００の大型化を抑制することができる。
＜変形例１＞
半導体装置１００の変形例について説明する。図９は実施の形態１に係る別の半導体装置１００の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図である。図４と同様に、半導体装置１００は第１方向に隣り合った２つの特定のアームであるアーム１ａ、１ｂを備える。アーム１ａのＮ端子３ａは、封止材２の内部で２つに分岐した後、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ａ１と第二突出部３ａ２とを有する。アーム１ｂのＮ端子３ｂは、封止材２の内部で２つに分岐した後、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ｂ１と第二突出部３ｂ２とを有する。第一突出部３ａ１、３ｂ１は、図４に示した構成と同様に配置されている。アーム１ａの第二突出部３ａ２は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、アーム１ｂから離れる側に配置される。アーム１ｂの第二突出部３ｂ２は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、アーム１ａから離れる側に配置されている。
このように構成することで、Ｎ端子３ａ、３ｂにおける外部との接続に係る配線の断面積を拡大することができる。そのため、図４に示した構成と比較して、半導体装置１００におけるアーム１ａとアーム１ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。回路インダクタンスの増大が抑制されるので、Ｎ端子３ａ、３ｂに電流が流れやすくなるので、図５に示した電流経路ＩＡに流れる電流が抑制される。電流経路ＩＡに流れる電流が抑制されるので、スイッチング素子７ａ、７ｂへの充電が防止され、半導体装置１００の破壊が防止される。半導体装置１００の破壊が防止されるので、半導体装置１００の信頼性が向上する。また、配線の断面積が拡大するため、通電時におけるＮ端子３ａ、３ｂの発熱を抑制することができる。
また、本実施の形態では、アーム１ａにおいて、第一突出部３ａ１及び第二突出部３ａ２はアーム１ａの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置され、アーム１ｂにおいて、第一突出部３ｂ１及び第二突出部３ｂ２は、アーム１ｂの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置されている。このように構成することで、中心線Ｂから第一突出部３ａ１までの距離と中心線Ｂから第二突出部３ａ２までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができ、中心線Ｂから第一突出部３ｂ１までの距離と中心線Ｂから第二突出部３ｂ２までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
＜変形例２＞
半導体装置１００の別の変形例について説明する。図１０は実施の形態１に係る別の半導体装置１００の外観を示す平面図で、制御端子は省略している。変形例２では、半導体装置１００は第１方向に隣り合った３つの特定のアームであるアーム１ａ、１ｂ、１ｃを備える。第１方向の一方側の特定のアームをアーム１ａとし、第１方向の他方側の特定のアームをアーム１ｃとし、中央の特定のアームをアーム１ｂとする。アーム１ａ、１ｂ、１ｃのＮ端子３ａ、３ｂ、３ｃは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ａ１、３ｂ１、３ｃ１を有する。
アーム１ａの第一突出部３ａ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりもアーム１ｂに近づく側に配置される。アーム１ｃの第一突出部３ｃ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりもアーム１ｂに近づく側に配置される。アーム１ｂの第一突出部３ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部に配置される。このように構成することで、第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、第一突出部３ｂ１と第一突出部３ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを短くすることができる。距離Ｈ１と距離Ｈ２を短くできるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
また、本実施の形態では、アーム１ａの第一突出部３ａ１及びアーム１ｃの第一突出部３ｃ１は、アーム１ｂの第１方向における中心線Ａに対して線対称に配置され、アーム１ｂの第一突出部３ｂ１は、中心線Ａ上に配置されている。このように構成することで、第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、第一突出部３ｂ１と第一突出部３ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを等しくすることができる。距離Ｈ１と距離Ｈ２が等しいので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
図１１は実施の形態１に係るさらに別の半導体装置１００の外観を示す平面図である。図１１では、半導体装置１００は第１方向に隣り合った４つの特定のアームであるアーム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備える。アーム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄのＮ端子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ａ１、３ｂ１、３ｃ１、３ｄ１を有する。４つのアームを第１方向に並べて設ける場合は、図１１に示すように、図４に示した半導体装置１００を第１方向に並べる構成になる。このように構成することで、アーム１ａとアーム１ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができ、アーム１ｃとアーム１ｄとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
以上のように、実施の形態１による半導体装置１００において、板状に形成された放熱板８と、放熱板８の一方の面に電気的に接続されたスイッチング素子７と、スイッチング素子７における放熱板８の側とは反対側の面に接続されたＮ端子３と、これらを封止した封止材２とを有したアーム１を複数備え、複数のアーム１の放熱板８は、同一平面上であって、同一平面に平行な特定の方向である第１方向に並べて設けられ、同一平面に平行であり第１方向と直交する方向を第２方向とし、第１方向に隣り合った２つの特定のアーム１ａ、１ｂのＮ端子３のそれぞれは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ａ１、３ｂ１を有し、一方の特定のアーム１ａの第一突出部３ａ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも他方の特定のアーム１ｂに近づく側に配置され、他方の特定のアーム１ｂの第一突出部３ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも一方の特定のアーム１ａに近づく側に配置されているため、第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００におけるアーム１ａとアーム１ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、距離Ｈが短くなるので、半導体装置１００の大型化の抑制をすることができる。
アーム１ａの第一突出部３ａ１及びアーム１ｂの第一突出部３ｂ１がアーム１ａ、１ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている場合、中心線Ａから第一突出部３ａ１までの距離と中心線Ａから第一突出部３ｂ１までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
２つの特定のアーム１ａ、１ｂのそれぞれの第一突出部３ａ１、３ｂ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分から、第２方向の一方側または第３方向に突出している場合、アーム１ａとアーム１ｂとの間からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないため、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈが短くなり、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
２つの特定のアーム１ａ、１ｂのＮ端子３ａ、３ｂが、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ａ１、３ｂ１と第二突出部３ａ２、３ｂ２とを有し、アーム１ａの第二突出部３ａ２は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、アーム１ｂから離れる側に配置され、アーム１ｂの第二突出部３ｂ２は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、アーム１ａから離れる側に配置されている場合、Ｎ端子３ａ、３ｂにおける外部との接続に係る配線の断面積を拡大することができるので、半導体装置１００におけるアーム１ａとアーム１ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、配線の断面積が拡大するため、通電時におけるＮ端子３ａ、３ｂの発熱を抑制することができる。
アーム１ａにおいて、第一突出部３ａ１及び第二突出部３ａ２がアーム１ａの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置され、アーム１ｂにおいて、第一突出部３ｂ１及び第二突出部３ｂ２がアーム１ｂの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置されている場合、中心線Ｂから第一突出部３ａ１までの距離と中心線Ｂから第二突出部３ａ２までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができ、中心線Ｂから第一突出部３ｂ１までの距離と中心線Ｂから第二突出部３ｂ２までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
２つの特定のアーム１ａ、１ｂのそれぞれがＰ端子４ａ、４ｂと制御端子６ａ、６ｂとを備え、Ｐ端子突出部４ａ１、４ｂ１が、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出し、制御端子突出部６ａ１、６ｂ１が、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している場合、アーム１ａとアーム１ｂとの間からＰ端子４ａ、４ｂ及び制御端子６ａ、６ｂが突出しないため、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈを短くすることができ、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＰ端子４ａ、４ｂ及び制御端子６ａ、６ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
アーム１ａのＰ端子４ａ及びアーム１ｂのＰ端子４ｂが、アーム１ａ、１ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置され、アーム１ａの制御端子６ａ及びアーム１ｂの制御端子６ｂが、アーム１ａ、１ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている場合、アーム１ａにおけるＰ端子４ａからＮ端子３ａまでの配線の長さとアーム１ｂにおけるＰ端子４ｂからＮ端子３ｂまでの配線の長さとを等しくすることができ、アーム１ａとアーム１ｂの配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
半導体装置１００が第１方向に隣り合った３つの特定のアーム１ａ、１ｂ、１ｃを備え、第１方向の一方側の特定のアームをアーム１ａとし、第１方向の他方側の特定のアームをアーム１ｃとし、中央の特定のアームをアーム１ｂとしたとき、アーム１ａの第一突出部３ａ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりもアーム１ｂに近づく側に配置され、アーム１ｃの第一突出部３ｃ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりもアーム１ｂに近づく側に配置され、アーム１ｂの第一突出部３ｂ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部に配置される場合、第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、第一突出部３ｂ１と第一突出部３ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
アーム１ａの第一突出部３ａ１及びアーム１ｃの第一突出部３ｃ１がアーム１ｂの第１方向における中心線Ａに対して線対称に配置され、アーム１ｂの第一突出部３ｂ１が中心線Ａ上に配置されている場合、第一突出部３ａ１と第一突出部３ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、第一突出部３ｂ１と第一突出部３ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを等しくすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
半導体装置１００が、絶縁板１１を介して放熱板８の他方の面に熱的に接続された放熱シート１２を備え、放熱シート１２の放熱板８の側とは反対側の面が封止材２から露出している場合、スイッチング素子７に生じた熱を放熱シート１２から外部に容易に放熱することができる。また、封止材２がモールド樹脂からなる場合、半導体装置１００は高温に耐えることができ、内部に外部から水及びごみ等が侵入しないため、内部の環境を容易に維持することができる。また、封止材２がシリコンゲルからなる場合、シリコンゲルは透明なため、封止後に目視によるアーム１の内部の検査が可能なので、アーム１の内部の検査を容易に行うことができる。
スイッチング素子７と放熱板８とを電気的に接続した接合材がＡｇである場合、はんだを用いた場合よりも高温で半導体装置１００を使用できるため、高温での使用における半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。また、スイッチング素子７と放熱板８とを電気的に接続した接合材がはんだである場合、はんだは一般的な接合材であるため安価であり、半導体装置１００を低コスト化することができる。
電力変換装置２００が、本実施の形態で示した半導体装置１００と、半導体装置１００を制御する制御回路部１０１と、半導体装置１００と熱的に接続された冷却器１０２とを備えた場合、本実施の形態で示した半導体装置１００は距離Ｈが短く構成されるため半導体装置１００の大型化が抑制されるので、半導体装置１００を用いた電力変換装置２００の大型化を抑制することができる。
実施の形態２．
実施の形態２に係る半導体装置１００について説明する。図１２は実施の形態２に係る半導体装置１００の相アーム２０の外観を示す斜視図、図１３は半導体装置１００の相アーム２０の構成の概略を示す斜視図で、封止材２を取り除いて示した図、図１４は半導体装置１００の相アーム２０の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図、図１５は半導体装置１００の相アーム２０の構成の概略を示す側面図で、封止材２の一部を取り除いて図１４の左側から見た図、図１６は半導体装置１００の相アーム２０の構成の要部を示す側面図で、図１５の一部を拡大して示した図、図１７は半導体装置１００の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図、図１８は半導体装置１００の簡易回路図である。実施の形態２に係る半導体装置１００は、二組のアームを有した相アーム２０を複数備えた構成になっている。
＜相アーム２０＞
半導体装置１００が備える相アーム２０について説明する。相アーム２０は、正と負の２組のアームを有し、正と負のアームは直列に接続されている。相アーム２０は、一般に２ｉｎ１モジュールと呼ばれる形態である。相アーム２０には、図１２に示すように、第二金属端子である交流端子５、第四金属端子であるＰ端子４、第三金属端子であるＮ端子３、及び制御端子６が封止材２から外部に突出して設けられる。本実施の形態では、Ｐ端子４、Ｎ端子３、及び制御端子６１は封止材２の同じ側面から外部に突出し、交流端子５と制御端子６２はＰ端子４、Ｎ端子３、及び制御端子６１が突出する側面とは反対側の側面から突出する。各端子の突出する封止材２の面はこれに限るものではない。正と負の２組のアームは、図１３に示すように、第一金属端子である中継端子９により接続されている。
相アーム２０は、板状に形成された放熱板８と、放熱板８の一方の面に電気的に接続された単数または複数のスイッチング素子７と、を有するアームを二組備える。図１４において、第２方向他方側のアームを第一組のアームとし、第２方向一方側のアームを第二組のアームとする。第一組のアームが正のアーム、第二組のアームが負のアームである。本実施の形態では、並列に接続した第一組のスイッチング素子である２つのスイッチング素子７１、７２が第一組の放熱板である放熱板８１に設けられ、並列に接続した第二組のスイッチング素子である２つのスイッチング素子７３、７４が第二組の放熱板である放熱板８２に設けられる。スイッチング素子７の個数はこれに限るものではない。スイッチング素子７と放熱板８とは、例えばはんだにより接続される。相アーム２０は、さらに、Ｎ端子３、Ｐ端子４、交流端子５、制御端子６、中継端子９、及び放熱板８とスイッチング素子７とＮ端子３とＰ端子４と交流端子５と制御端子６と中継端子９とを封止した封止材２を備える。
中継端子９は、スイッチング素子７１、７２における放熱板８１の側とは反対側の面と、放熱板８２の一方の面とを接続する。交流端子５は、放熱板８２の一方の面に接続される。Ｎ端子３は、スイッチング素子７３、７４における放熱板８２の側とは反対側の面に接続される。Ｐ端子４は、放熱板８１の一方の面に接続される。制御端子６は、スイッチング素子７に接続される。スイッチング素子７における放熱板８と接続される端子は、ドレイン端子（図示せず）である。スイッチング素子７３、７４におけるＮ端子３と接続される端子、及びスイッチング素子７１、７２における中継端子９と接続される端子は、ソース端子（図示せず）である。ソース端子とＮ端子３、及びソース端子と中継端子９は、例えばはんだにより接続される。Ｎ端子３の封止材２から突出した部分は第一突出部３ａ１であり、Ｐ端子４の封止材２から突出した部分はＰ端子突出部４ａ１であり、交流端子５の封止材２から突出した部分は交流端子第一突出部５ａ１であり、制御端子６の封止材２から突出した部分は制御端子突出部６１ａ１、６２ａ１である。
放熱板８１と放熱板８２とは同一平面上に配置される。放熱板８１と放熱板８２とは第２方向に並べて設けられる。スイッチング素子７１、７２は、相アーム２０の第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置される。スイッチング素子７３、７４は、相アーム２０の第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置される。スイッチング素子７１、７２とスイッチング素子７３、７４は、放熱板８１と放熱板８２との間の中心線Ｃに対して線対称に配置される。このように構成することで、放熱板８に接続されたスイッチング素子７の構成が正と負のアームで同じになるので、半導体装置１００の生産性を向上させることができる。
制御端子６１とスイッチング素子７１、７２とは、ボンディングワイヤ（図示せず）により電気的に接続される。制御端子６２とスイッチング素子７３、７４とは、ボンディングワイヤ（図示せず）により電気的に接続される。スイッチング素子７における制御端子６と接続される端子は、ゲート端子（図示せず）である。相アーム２０は、図１５に示すように、絶縁層である絶縁板１１（図１５において図示せず）を介して、放熱板８１、８２の他方の面に熱的に接続された放熱シート１２を備える。放熱シート１２の放熱板８の側とは反対側の面は、封止材２から露出している。相アーム２０は、例えば、樹脂モールドからなる封止材２により一体成形されている。
相アーム２０の製造時、封止材２よる封止前は、封止材２から突出するＮ端子３、Ｐ端子４、交流端子５、及び制御端子６の部分は相互に接続されており、リードフレームが形成されている。Ｎ端子３、Ｐ端子４、交流端子５、及び制御端子６は同じリードフレームに支持された状態で、封止材２により封止される。封止後、リードフレームの部分を切断することで相互に独立したＮ端子３、Ｐ端子４、交流端子５、及び制御端子６が形成される。Ｎ端子３、Ｐ端子４、交流端子５、及び制御端子６は、このような半導体装置の一般的な製造工程により製造される。この封止工程において、リードフレームは樹脂成形金型の上型と下型により挟持される。
＜半導体装置１００＞
複数の相アーム２０を備えた半導体装置１００について説明する。半導体装置の出力の増加が求められているため、並列に接続した複数の相アームを負荷である電磁誘導機の各相に用いて半導体装置が構成される場合がある。複数の相アーム２０は、同一平面上であって、同一平面に平行な第１方向に並べて設けられる。本実施の形態では、図１７に示すように、半導体装置１００は第１方向に隣り合った２つの特定の相アームである相アーム２０ａ、２０ｂを備える。半導体装置１００が備える相アームの個数は２つに限るものではない。
相アーム２０ａ、２０ｂの交流端子５ａ、５ｂは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第二の第一突出部である交流端子第一突出部５ａ１、５ｂ１を有する。一方の特定の相アームである相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも他方の特定の相アームである相アーム２０ｂに近づく側に配置される。相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも相アーム２０ａに近づく側に配置されている。交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とは、接続端子１３により接続される。交流端子第一突出部５ａ１、５ｂ１と接続端子１３とは、例えば、ＴＩＧ溶接により接続される。このように構成することで、交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
図１８において、半導体装置１００における２つの正アームを上アームＵと称し、２つの負アームを下アームＬと称する。また図１８において、電流経路ＩＡＵ、ＩＡＬを実線矢印で示し、電流経路ＩＢを破線矢印で示す。相アーム２０ａにおいて、Ｐ端子４ａからスイッチング素子７ａ１のドレイン端子Ｄを経由してソース端子Ｓを通過した後、中継端子９ａからスイッチング素子７ａ２のドレイン端子Ｄを経由してソース端子Ｓを通過し、Ｎ端子３ａに至る電流経路である電流経路ＩＢが理想的な電流経路である。同様に相アーム２０ｂにおいても、電流経路ＩＢが理想的な電流経路である。
半導体装置１００における回路インダクタンスが増大した場合、上アームＵにおいては電流経路ＩＡＵに電流が流れ、下アームＬにおいては電流経路ＩＡＬに電流が流れる。そのため、理想的な電流経路である電流経路ＩＢに電流が流れない。図１７に示した構成では、交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。回路インダクタンスの増大が抑制されるので、交流端子５ａ、５ｂに電流が流れやすくなるので、電流経路ＩＡＵ、ＩＡＬに流れる電流が抑制される。電流経路ＩＡＵ、ＩＡＬに流れる電流が抑制されるので、スイッチング素子７ａ１、７ａ２、７ｂ１、７ｂ２への充電が防止され、半導体装置１００の破壊が防止される。半導体装置１００の破壊が防止されるので、半導体装置１００の信頼性が向上する。また、スイッチング素子７ａ１、７ａ２、７ｂ１、７ｂ２のスイッチング特性が異なっていても、回路インダクタンスの増大が抑制されることで電力変換装置２００への影響が小さくなるため、電力変換装置２００の信頼性を向上させることができる。また、距離Ｈが短くなるので、半導体装置１００及び半導体装置１００を用いた電力変換装置２００の大型化を抑制することができる。
また、本実施の形態では、相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１及び相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１は、相アーム２０ａ、２０ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている。このように構成することで、中心線Ａから交流端子第一突出部５ａ１までの距離と中心線Ａから交流端子第一突出部５ｂ１までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
また、本実施の形態では、相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１及び相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分から、第２方向の一方側に突出している。このように構成することで、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間から交流端子５ａ、５ｂが突出しないため、アーム１ａとアーム１ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。交流端子第一突出部５ａ１、５ｂ１の突出する方向は第２方向の一方側に限るものではなく、第３方向であっても構わない。交流端子第一突出部５ａ１、５ｂ１が第３方向に突出した場合も、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側から交流端子５ａ、５ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
相アーム２０ａ、２０ｂのＮ端子３ａ、３ｂは、第２方向の他方側の封止材２の部分から突出した第三の第一突出部である第一突出部３ａ１、３ｂ１を有する。第一突出部３ａ１、３ｂ１は、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している。本実施の形態では、第一突出部３ａ１、３ｂ１は第２方向の他方側に突出している。このように構成することで、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないため、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
相アーム２０ａ、２０ｂのＰ端子４ａ、４ｂは、第２方向の他方側の封止材２の部分から突出した第四の突出部であるＰ端子突出部４ａ１、４ｂ１を有する。Ｐ端子突出部４ａ１、４ｂ１は、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している。本実施の形態では、Ｐ端子突出部４ａ１、４ｂ１は第２方向の他方側に突出している。このように構成することで、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間からＰ端子４ａ、４ｂが突出しないため、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＰ端子４ａ、４ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
制御端子６１ａ、６１ｂは、第２方向の他方側の封止材２の部分から突出した制御端子突出部６１ａ１、６１ｂ１を有し、制御端子６２ａ、６２ｂは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した制御端子突出部６２ａ１、６２ｂ１を有する。制御端子突出部６１ａ１、６１ｂ１は、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している。本実施の形態では、制御端子突出部６１ａ１、６１ｂ１は第２方向の他方側に突出している。制御端子突出部６２ａ１、６２ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分から、第２方向の一方側または第３方向に突出している。本実施の形態では、制御端子突出部６２ａ１、６２ｂ１は第２方向の一方側に突出している。このように構成することで、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間から制御端子６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂが突出しないため、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈを短くすることができる。距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側から制御端子６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
＜変形例＞
半導体装置１００の変形例について説明する。図１９は実施の形態２に係る別の半導体装置１００の外観を示す平面図で、制御端子は省略している。変形例では、半導体装置１００は第１方向に隣り合った３つの特定の相アームである相アーム２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備える。第１方向の一方側の特定の相アームを相アーム２０ａとし、第１方向の他方側の特定の相アームを相アーム２０ｃとし、中央の特定の相アームを相アーム２０ｂとする。相アーム２０ａ、２０ｂ、２０ｃの交流端子５ａ、５ｂ、５ｃは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した交流端子第一突出部５ａ１、５ｂ１、５ｃ１を有する。
相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも相アーム２０ｂに近づく側に配置される。相アーム２０ｃの交流端子第一突出部５ｃ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも相アーム２０ｂに近づく側に配置される。相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部に配置される。このように構成することで、交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、交流端子第一突出部５ｂ１と交流端子第一突出部５ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを短くすることができる。距離Ｈ１と距離Ｈ２を短くできるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
また、本実施の形態では、相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１及び相アーム２０ｃの交流端子第一突出部５ｃ１は、相アーム２０ｂの第１方向における中心線Ａに対して線対称に配置され、相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１は、中心線Ａ上に配置されている。このように構成することで、交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、交流端子第一突出部５ｂ１と交流端子第一突出部５ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを等しくすることができる。距離Ｈ１と距離Ｈ２が等しいので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
以上のように、実施の形態２による半導体装置１００において、板状に形成された放熱板８と、放熱板８の一方の面に電気的に接続されたスイッチング素子７と、を有するアームの二組と、スイッチング素子７１、７２における放熱板８１の側とは反対側の面と、放熱板８２の一方の面とを接続した中継端子９と、放熱板８２の一方の面に接続された交流端子５と、これらを封止した封止材２と、を有した相アーム２０を複数備え、放熱板８１と放熱板８２とは同一平面上に配置され、放熱板８１と放熱板８２とは第２方向に並べて設けられ、複数の相アーム２０は、同一平面上であって、第１方向に並べて設けられ、第１方向に隣り合った２つの特定の相アーム２０ａ、２０ｂの交流端子５のそれぞれは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した交流端子第一突出部５ａ１、５ｂ１を有し、一方の特定の相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも他方の特定の相アーム２０ｂに近づく側に配置され、他方の特定の相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも一方の特定の相アーム２０ａに近づく側に配置されているため、交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈを短くすることができるので、半導体装置１００における相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、距離Ｈが短くなるので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１及び相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１が相アーム２０ａ、２０ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている場合、中心線Ａから交流端子第一突出部５ａ１までの距離と中心線Ａから交流端子第一突出部５ｂ１までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
２つの特定の相アーム２０ａ、２０ｂのそれぞれの交流端子第一突出部５ａ１、５ｂ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分から、第２方向の一方側または第３方向に突出している場合、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間から交流端子５ａ、５ｂが突出しないため、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈが短くなり、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側から交流端子５ａ、５ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
２つの特定の相アーム２０ａ、２０ｂがＮ端子３ａ、３ｂを備え、Ｎ端子３ａ、３ｂの第一突出部３ａ１、３ｂ１が、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している場合、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないため、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈが短くなり、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＮ端子３ａ、３ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
２つの特定の相アーム２０ａ、２０ｂがＰ端子４ａ、４ｂを備え、Ｐ端子４ａ、４ｂのＰ端子突出部４ａ１、４ｂ１が、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出している場合、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間からＰ端子４ａ、４ｂが突出しないため、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈが短くなり、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側からＰ端子４ａ、４ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
２つの特定の相アーム２０ａ、２０ｂが制御端子６１ａ、６２ａ、６１ｂ、６２ｂを備え、制御端子６１ａ、６１ｂの制御端子突出部６１ａ１、６１ｂ１が、第２方向の他方側の封止材２の部分から、第２方向の他方側または第３方向に突出し、制御端子６２ａ、６２ｂの制御端子突出部６２ａ１、６２ｂ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分から、第２方向の一方側または第３方向に突出している場合、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間から制御端子６１ａ、６２ａ、６１ｂ、６２ｂが突出しないため、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔を狭くすることができるので、距離Ｈが短くなり、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、相アーム２０ａと相アーム２０ｂとの間隔が狭くなると共に、第１方向の両側から制御端子６１ａ、６２ａ、６１ｂ、６２ｂが突出しないので、半導体装置１００の大型化を抑制することができる。
半導体装置１００が第１方向に隣り合った３つの特定の相アーム２０ａ、２０ｂ、２０ｃを備え、第１方向の一方側の特定の相アームを相アーム２０ａとし、第１方向の他方側の特定の相アームを相アーム２０ｃとし、中央の特定の相アームを相アーム２０ｂとしたとき、相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも相アーム２０ｂに近づく側に配置され、相アーム２０ｃの交流端子第一突出部５ｃ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも相アーム２０ｂに近づく側に配置され、相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１が、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部に配置される場合、交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、交流端子第一突出部５ｂ１と交流端子第一突出部５ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを短くすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
相アーム２０ａの交流端子第一突出部５ａ１及び相アーム２０ｃの交流端子第一突出部５ｃ１が相アーム２０ｂの第１方向における中心線Ａに対して線対称に配置され、相アーム２０ｂの交流端子第一突出部５ｂ１が中心線Ａ上に配置されている場合、交流端子第一突出部５ａ１と交流端子第一突出部５ｂ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ１と、交流端子第一突出部５ｂ１と交流端子第一突出部５ｃ１とを接続する配線の長さである距離Ｈ２とを等しくすることができるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
実施の形態３．
実施の形態３に係る半導体装置１００について説明する。図２０は実施の形態３に係る半導体装置１００の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図である。実施の形態３に係る半導体装置１００は、Ｎ端子３ｂとＰ端子４ｂの配置が実施の形態２とは異なる構成になっている。
相アーム２０ａのＮ端子３ａ及び相アーム２０ｂのＮ端子３ｂは、相アーム２０ａ、２０ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている。このように構成することで、中心線ＡからＮ端子３ａまでの距離と中心線ＡからＮ端子３ｂまでの距離とが等しくなり、Ｎ端子３ａとＮ端子３ｂとを接続する配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
相アーム２０ａのＰ端子４ａ及び相アーム２０ｂのＰ端子４ｂは、相アーム２０ａ、２０ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置され、相アーム２０ａの制御端子６１ａ、６２ａ及び相アーム２０ｂの制御端子６１ｂ、６２ｂは、相アーム２０ａ、２０ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている。このように構成することで、中心線ＡからＰ端子４ａまでの距離と中心線ＡからＰ端子４ｂまでの距離とが等しくなり、Ｐ端子４ａとＰ端子４ｂとを接続する配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。また、中心線Ａから制御端子６１ａまでの距離と中心線Ａから制御端子６１ｂまでの距離、及び中心線Ａから制御端子６２ａまでの距離と中心線Ａから制御端子６２ｂまでの距離が等しくなり、制御端子６１ａと制御端子６２ａとを接続する配線の長さ、及び制御端子６１ｂと制御端子６２ｂとを接続する配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができる。
相アーム２０ａ、２０ｂにおける、Ｎ端子３ａ、３ｂ、Ｐ端子４ａ、４ｂ、交流端子５ａ、５ｂ、及び中継端子９ａ、９ｂの全てが相アーム２０ａ、２０ｂの間の中心線Ａに対して線対称に配置されている場合、相アーム２０ａと相アーム２０ｂの内部の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。スイッチング素子７ａ１、７ａ２、７ｂ１、７ｂ２のスイッチング特性が異なっていても、回路インダクタンスの増大が抑制されることで電力変換装置２００への影響が小さくなるため、電力変換装置２００の信頼性を向上させることができる。
実施の形態４．
実施の形態４に係る半導体装置１００について説明する。図２１は実施の形態４に係る半導体装置１００の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図である。実施の形態４に係る半導体装置１００は、相アーム２０ａ、２０ｂのそれぞれが２つの交流端子５を備えた構成になっている。
相アーム２０ａは、２つの交流端子５ａ、５ｄを備える。相アーム２０ｂは、２つの交流端子５ｂ、５ｅを備える。相アーム２０ａの交流端子５ａは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した交流端子第一突出部５ａ１を有する。相アーム２０ａの交流端子５ｄは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した第二の第二突出部である交流端子第二突出部５ｄ１を有する。相アーム２０ｂの交流端子５ｂは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した交流端子第一突出部５ｂ１を有する。相アーム２０ｂの交流端子５ｅは、第２方向の一方側の封止材２の部分から突出した交流端子第二突出部５ｅ１を有する。相アーム２０ａの交流端子第二突出部５ｄ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、相アーム２０ｂから離れる側に配置される。相アーム２０ｂの交流端子第二突出部５ｅ１は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、相アーム２０ａから離れる側に配置されている。
実施の形態３に示した半導体装置１００において、相アーム２０ａ、２０ｂのそれぞれが有した端子の配置は、相アーム２０ａ、２０ｂのそれぞれにおいて異なっていた。そのため、相アーム２０ａ、２０ｂをそれぞれ個別に製造して管理しなければならないので、生産工程が増加していた。半導体装置１００を図２１のように構成することで、相アーム２０ａ、２０ｂのそれぞれが有した端子の配置の構成が同じになるため、相アーム２０ａ、２０ｂをそれぞれ個別に製造して管理する必要がないので、相アーム２０ａ、２０ｂの生産性を向上させることができる。また、部品の種類が削減されるので、部品の単価を低減することができる。
また、このように構成することで、２つの交流端子５から外部に電流が分流して出力され、交流端子５における外部との接続に係る配線の断面積を拡大することができる。配線の断面積が拡大するため、通電時における交流端子５ａ、５ｂ、５ｄ、５ｅの発熱を抑制することができる。
また、本実施の形態では、相アーム２０ａにおいて、交流端子第一突出部５ａ１及び交流端子第二突出部５ｄ１は相アーム２０ａの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置され、相アーム２０ｂにおいて、交流端子第一突出部５ｂ１及び交流端子第二突出部５ｅ１は、相アーム２０ｂの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置されている。このように構成することで、中心線Ｂから交流端子第一突出部５ａ１までの距離と中心線Ｂから交流端子第二突出部５ｄ１までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大を抑制することができ、中心線Ｂから交流端子第一突出部５ｂ１までの距離と中心線Ｂから交流端子第二突出部５ｅ１までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
実施の形態５．
実施の形態５に係る半導体装置１００について説明する。図２２は実施の形態５に係る半導体装置１００の構成の概略を示す平面図で、封止材２の一部を取り除いて示した図である。実施の形態５に係る半導体装置１００は、相アーム２０ａの有したＮ端子３ａ、及び相アーム２０ｂの有したＮ端子３ｂのそれぞれが分岐した構成になっている。
相アーム２０ａのＮ端子３ａは、封止材２の内部で２つに分岐した後、第２方向の他方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ａ１と第三の第二突出部である第二突出部３ａ２とを有する。相アーム２０ｂのＮ端子３ｂは、封止材２の内部で２つに分岐した後、第２方向の他方側の封止材２の部分から突出した第一突出部３ｂ１と第三の第二突出部である第二突出部３ｂ２とを有する。相アーム２０ａの第一突出部３ａ１は、第２方向の他方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、相アーム２０ｂに近づく側に配置され、相アーム２０ｂの第一突出部３ｂ１は、第２方向の他方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも相アーム２０ａに近づく側に配置される。相アーム２０ａの第二突出部３ａ２は、第２方向の他方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、相アーム２０ｂから離れる側に配置され、相アーム２０ｂの第二突出部３ｂ２は、第２方向の一方側の封止材２の部分において、第１方向の中心部よりも、相アーム２０ａから離れる側に配置される。
このように構成することで、Ｎ端子３ａ、３ｂにおける外部との接続に係る配線の断面積を拡大することができる。そのため、図２１に示した構成と比較して、Ｎ端子３ａにおけるスイッチング素子７ａ２と外部との間の回路インダクタンスの増大を抑制することができ、Ｎ端子３ｂにおけるスイッチング素子７ｂ２と外部との間の回路インダクタンスの増大を抑制することができる。回路インダクタンスの増大が抑制されるので、Ｎ端子３ａ、３ｂに電流が流れやすくなるので、図１８に示した電流経路ＩＡＵ、ＩＡＬに流れる電流が抑制される。電流経路ＩＡＵ、ＩＡＬに流れる電流が抑制されるので、スイッチング素子７ａ１、７ａ２、７ｂ１、７ｂ２への充電が防止され、半導体装置１００の破壊が防止される。半導体装置１００の破壊が防止されるので、半導体装置１００の信頼性が向上する。また、Ｎ端子３ａ、３ｂから外部に電流が分流して流れ、Ｎ端子３ａ、３ｂの配線の断面積が拡大するため、通電時におけるＮ端子３ａ、３ｂの発熱を抑制することができる。
また、本実施の形態では、相アーム２０ａにおいて、第一突出部３ａ１及び第二突出部３ａ２は相アーム２０ａの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置され、相アーム２０ｂにおいて、第一突出部３ｂ１及び第二突出部３ｂ２は、相アーム２０ｂの第１方向における中心線Ｂに対して線対称に配置されている。このように構成することで、中心線Ｂから第一突出部３ａ１までの距離と中心線Ｂから第二突出部３ａ２までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができ、中心線Ｂから第一突出部３ｂ１までの距離と中心線Ｂから第二突出部３ｂ２までの距離とが等しくなり、この部分の配線の長さが同じになるので、半導体装置１００における回路インダクタンスの増大をさらに抑制することができる。
以上では、１ｉｎ１モジュール、及び２ｉｎ１モジュールの構成について説明したが、本願に示した構成は１ｉｎ１モジュール、及び２ｉｎ１モジュールの構成に限るものではない。本願に示した構成を、６ｉｎ１モジュール、または４ｉｎ１モジュールに用いても構わない。
また本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ アーム、２ 封止材、３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ Ｎ端子、３ａ１、３ｂ１、３ｃ１、３ｄ１ 第一突出部、３ａ２、３ｂ２ 第二突出部、４、４ａ、４ｂ Ｐ端子、４ａ１、４ｂ１ Ｐ端子突出部、５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ 交流端子、５ａ１、５ｂ１、５ｃ１ 交流端子第一突出部、５ｄ１、５ｅ１ 交流端子第二突出部、６、６ａ、６ｂ、６１、６２、６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ 制御端子、６ａ１、６ｂ１、６１ａ１、６２ａ１、６１ｂ１、６２ｂ１ 制御端子突出部、７、７ａ、７ｂ、７１、７２、７３、７４、７ａ１、７ａ２、７ｂ１、７ｂ２ スイッチング素子、８、８ａ、８ｂ、８１、８２ 放熱板、９、９ａ、９ｂ 中継端子、１０ はんだ、１１ 絶縁板、１２ 放熱シート、１３ 接続端子、２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 相アーム、１００ 半導体装置、１０１ 制御回路部、１０２ 冷却器、２００ 電力変換装置、Ｇ ゲート端子、Ｓ ソース端子、Ｄ ドレイン端子、ＩＡ、ＩＡＵ、ＩＡＬ、ＩＢ 電流経路、Ｈ、Ｈ１、Ｈ２ 距離、Ａ 中心線、Ｂ 中心線、Ｃ 中心線、Ｕ 上アーム、Ｌ 下アーム

Claims (26)

  1. 板状に形成された放熱板と、
    前記放熱板の一方の面に電気的に接続された単数または複数のスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子における前記放熱板の側とは反対側の面に接続された金属端子と、
    前記放熱板、前記スイッチング素子、及び前記金属端子を封止した封止材と、を有したアームを複数備え、
    複数の前記アームの前記放熱板は、同一平面上であって、前記同一平面に平行な特定の方向である第１方向に並べて設けられ、
    前記同一平面に平行であり前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、前記同一平面に直交する方向を第３方向とし、
    前記第１方向に隣り合った２つの特定の前記アームの前記金属端子のそれぞれは、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から突出した第一突出部を有し、一方の前記特定のアームの前記第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも他方の前記特定のアームに近づく側に配置され、前記他方の特定のアームの前記第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも前記一方の特定のアームに近づく側に配置されている半導体装置。
  2. 前記一方の特定のアームの前記第一突出部及び前記他方の特定のアームの前記第一突出部は、前記２つの特定のアームの間の中心線に対して線対称に配置されている請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記２つの特定のアームのそれぞれの前記第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から、前記第２方向の一方側または前記第３方向に突出している請求項１または２に記載の半導体装置。
  4. 前記２つの特定のアームの前記金属端子のそれぞれは、前記封止材の内部で２つに分岐した後、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から突出した前記第一突出部と第二突出部とを有し、
    前記一方の特定のアームの前記第二突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも、前記他方の特定のアームから離れる側に配置され、前記他方の特定のアームの前記第二突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも、前記一方の特定のアームから離れる側に配置されている請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  5. 前記２つの特定のアームのそれぞれにおいて、前記第一突出部及び前記第二突出部は、前記アームの前記第１方向における中心線に対して線対称に配置されている請求項４に記載の半導体装置。
  6. 前記２つの特定のアームのそれぞれは、前記放熱板の一方の面に接続された放熱板の金属端子と、前記スイッチング素子に接続された制御端子と、を備え、
    前記放熱板の金属端子は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から突出した放熱板の突出部を有し、前記放熱板の突出部は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から、前記第２方向の他方側または前記第３方向に突出し、
    前記制御端子は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から突出した制御端子突出部を有し、前記制御端子突出部は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から、前記第２方向の他方側または前記第３方向に突出している請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体装置。
  7. 前記一方の特定のアームの前記放熱板の金属端子及び前記他方の特定のアームの前記放熱板の金属端子は、前記２つの特定のアームの間の中心線に対して線対称に配置され、
    前記一方の特定のアームの前記制御端子及び前記他方の特定のアームの前記制御端子は、前記２つの特定のアームの間の中心線に対して線対称に配置されている請求項６に記載の半導体装置。
  8. 板状に形成された放熱板と、
    前記放熱板の一方の面に電気的に接続された単数または複数のスイッチング素子と、
    前記スイッチング素子における前記放熱板の側とは反対側の面に接続された金属端子と、
    前記放熱板、前記スイッチング素子、及び前記金属端子を封止した封止材と、を有したアームを複数備え、
    複数の前記アームの前記放熱板は、同一平面上であって、前記同一平面に平行な特定の方向である第１方向に並べて設けられ、
    前記同一平面に平行であり前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、前記同一平面に直交する方向を第３方向とし、
    前記第１方向に隣り合った３つの特定の前記アームの前記金属端子のそれぞれは、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から突出した第一突出部を有し、前記第１方向の一方側の前記特定のアームの前記第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも中央の前記特定のアームに近づく側に配置され、前記第１方向の他方側の前記特定のアームの前記第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも前記中央の特定のアームに近づく側に配置され、前記中央の特定のアームの前記第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部に配置されている半導体装置。
  9. 前記第１方向の前記一方側の特定のアームの前記第一突出部、及び前記第１方向の前記他方側の特定のアームの前記第一突出部は、前記中央の特定のアームの前記第１方向における中心線に対して線対称に配置され、前記中央の特定のアームの前記第一突出部は、前記中心線上に配置されている請求項８に記載の半導体装置。
  10. 板状に形成された放熱板と、前記放熱板の一方の面に電気的に接続された単数または複数のスイッチング素子と、を有するアームの二組と、
    第一組の前記スイッチング素子における第一組の前記放熱板の側とは反対側の面と、第二組の前記放熱板の一方の面とを接続した第一金属端子と、
    前記第二組の放熱板の一方の面に接続された第二金属端子と、
    前記放熱板、前記スイッチング素子、前記第一金属端子、及び前記第二金属端子を封止した封止材と、を有した相アームを複数備え、
    前記第一組の放熱板と前記第二組の放熱板とは同一平面上に配置され、
    前記同一平面に平行な一つの方向を第１方向とし、前記同一平面に平行であり前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、前記同一平面に直交する方向を第３方向とし、
    前記第一組の放熱板と前記第二組の放熱板とは前記第２方向に並べて設けられ、
    複数の前記相アームは、前記同一平面上であって、前記第１方向に並べて設けられ、
    前記第１方向に隣り合った２つの特定の前記相アームの前記第二金属端子のそれぞれは、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から突出した第二の第一突出部を有し、一方の前記特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも他方の前記特定の相アームに近づく側に配置され、前記他方の特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも前記一方の特定の相アームに近づく側に配置されている半導体装置。
  11. 前記一方の特定の相アームの前記第二の第一突出部及び前記他方の特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記２つの特定の相アームの間の中心線に対して線対称に配置されている請求項１０に記載の半導体装置。
  12. 前記２つの特定の相アームのそれぞれの前記第二の第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から、前記第２方向の一方側または前記第３方向に突出している請求項１０または１１に記載の半導体装置。
  13. 前記２つの特定の相アームのそれぞれは、２つの前記第二金属端子を備え、
    前記２つの特定の相アームのそれぞれにおける、一方の前記第二金属端子は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から突出した前記第二の第一突出部を有し、他方の前記第二金属端子は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から突出した第二の第二突出部を有し、
    前記一方の特定の相アームの前記第二の第二突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも、前記他方の特定の相アームから離れる側に配置され、前記他方の特定の相アームの前記第二の第二突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも、前記一方の特定の相アームから離れる側に配置されている請求項１０から１２のいずれか１項に記載の半導体装置。
  14. 前記２つの特定の相アームのそれぞれにおいて、前記第二の第一突出部及び前記第二の第二突出部は、前記相アームの前記第１方向における中心線に対して線対称に配置されている請求項１３に記載の半導体装置。
  15. 前記２つの特定の相アームのそれぞれは、第二組の前記スイッチング素子における前記第二組の放熱板の側とは反対側の面に接続された第三金属端子を備え、
    前記第三金属端子は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から突出した第三の第一突出部を有し、前記第三の第一突出部は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から、前記第２方向の他方側または前記第３方向に突出している請求項１０から１４のいずれか１項に記載の半導体装置。
  16. 前記一方の特定の相アームの前記第三金属端子及び前記他方の特定の相アームの前記第三金属端子は、前記２つの特定の相アームの間の中心線に対して線対称に配置されている請求項１５に記載の半導体装置。
  17. 前記２つの特定の相アームの前記第三金属端子のそれぞれは、前記封止材の内部で２つに分岐した後、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から突出した前記第三の第一突出部と第三の第二突出部とを有し、
    前記一方の特定の相アームの前記第三の第一突出部は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも、他方の前記特定の相アームに近づく側に配置され、前記他方の特定の相アームの前記第三の第一突出部は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも前記一方の特定の相アームに近づく側に配置され、
    前記一方の特定の相アームの前記第三の第二突出部は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも、前記他方の特定の相アームから離れる側に配置され、前記他方の特定の相アームの前記第三の第二突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも、前記一方の特定の相アームから離れる側に配置されている請求項１５または１６に記載の半導体装置。
  18. 前記２つの特定の相アームのそれぞれにおいて、前記第三の第一突出部及び前記第三の第二突出部は、前記アームの前記第１方向における中心線に対して線対称に配置されている請求項１７に記載の半導体装置。
  19. 前記２つの特定の相アームのそれぞれは、前記第一組の放熱板の一方の面に接続された第四金属端子と、前記スイッチング素子に接続された制御端子と、を備え、
    前記第四金属端子は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から突出した第四の突出部を有し、前記第四の突出部は、前記第２方向の他方側の前記封止材の部分から、前記第２方向の他方側または前記第３方向に突出し、
    前記制御端子は、前記第２方向の一方側及び他方側の前記封止材の部分から突出した制御端子突出部を有し、前記制御端子突出部は、前記第２方向の一方側及び他方側の前記封止材の部分から、前記第２方向の一方側及び他方側または前記第３方向に突出している請求項１０から１８のいずれか１項に記載の半導体装置。
  20. 前記一方の特定の相アームの前記第四金属端子及び前記他方の特定の相アームの前記第四金属端子は、前記２つの特定の相アームの間の中心線に対して線対称に配置され、
    前記一方の特定の相アームの前記制御端子及び前記他方の特定の相アームの前記制御端子は、前記２つの特定の相アームの間の中心線に対して線対称に配置されている請求項１９に記載の半導体装置。
  21. 板状に形成された放熱板と、前記放熱板の一方の面に電気的に接続された単数または複数のスイッチング素子と、を有するアームの二組と、
    第一組の前記スイッチング素子における第一組の前記放熱板の側とは反対側の面と、第二組の前記放熱板の一方の面とを接続した第一金属端子と、
    前記第二組の放熱板の一方の面に接続された第二金属端子と、
    前記放熱板、前記スイッチング素子、前記第一金属端子、及び前記第二金属端子を封止した封止材と、を有した相アームを複数備え、
    前記第一組の放熱板と前記第二組の放熱板とは同一平面上に配置され、
    前記同一平面に平行な一つの方向を第１方向とし、前記同一平面に平行であり前記第１方向と直交する方向を第２方向とし、前記同一平面に直交する方向を第３方向とし、
    前記第一組の放熱板と前記第二組の放熱板とは前記第２方向に並べて設けられ、
    複数の前記相アームは、前記同一平面上であって、前記第１方向に並べて設けられ、
    前記第１方向に隣り合った３つの特定の前記相アームの前記第二金属端子のそれぞれは、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分から突出した第二の第一突出部を有し、前記第１方向の一方側の前記特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも中央の前記特定の相アームに近づく側に配置され、前記第１方向の他方側の前記特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部よりも前記中央の特定の相アームに近づく側に配置され、前記中央の特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記第２方向の一方側の前記封止材の部分において、前記第１方向の中心部に配置されている半導体装置。
  22. 前記第１方向の前記一方側の特定の相アームの前記第二の第一突出部、及び前記第１方向の前記他方側の特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記中央の特定の相アームの前記第１方向における中心線に対して線対称に配置され、前記中央の特定の相アームの前記第二の第一突出部は、前記中心線上に配置されている請求項２１に記載の半導体装置。
  23. 絶縁層を介して、前記放熱板の他方の面に熱的に接続された放熱シートを備え、
    前記放熱シートの前記放熱板の側とは反対側の面は、前記封止材から露出している請求項１から２２のいずれか１項に記載の半導体装置。
  24. 前記封止材は、エポキシ樹脂またはシリコンゲルからなる請求項１から２３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  25. 前記スイッチング素子と前記放熱板とを電気的に接続した接合材は、Ａｇまたははんだである請求項１から２４のいずれか１項に記載の半導体装置。
  26. 請求項１から２５のいずれか１項に記載の半導体装置と、
    前記半導体装置を制御する制御回路部と、
    前記半導体装置と熱的に接続された冷却器と、を備えた電力変換装置。
JP2022017649A 2022-02-08 2022-02-08 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置 Active JP7278439B1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022017649A JP7278439B1 (ja) 2022-02-08 2022-02-08 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置
US17/892,297 US20230253372A1 (en) 2022-02-08 2022-08-22 Semiconductor device and power conversion device using same
CN202310101173.1A CN116581112A (zh) 2022-02-08 2023-01-28 半导体装置和使用该半导体装置的功率转换装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022017649A JP7278439B1 (ja) 2022-02-08 2022-02-08 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP7278439B1 true JP7278439B1 (ja) 2023-05-19
JP2023115441A JP2023115441A (ja) 2023-08-21

Family

ID=86382597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022017649A Active JP7278439B1 (ja) 2022-02-08 2022-02-08 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230253372A1 (ja)
JP (1) JP7278439B1 (ja)
CN (1) CN116581112A (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015207685A (ja) 2014-04-22 2015-11-19 日産自動車株式会社 半導体モジュール及び半導体装置
JP2015230913A (ja) 2014-06-03 2015-12-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法ならびに電子制御装置
JP2018117048A (ja) 2017-01-18 2018-07-26 株式会社デンソー 半導体装置
WO2019082373A1 (ja) 2017-10-27 2019-05-02 日産自動車株式会社 半導体装置
JP2021184406A (ja) 2020-05-21 2021-12-02 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4581885B2 (ja) * 2005-07-22 2010-11-17 株式会社デンソー 半導体装置
JP2015095560A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 株式会社デンソー パワーモジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015207685A (ja) 2014-04-22 2015-11-19 日産自動車株式会社 半導体モジュール及び半導体装置
JP2015230913A (ja) 2014-06-03 2015-12-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法ならびに電子制御装置
JP2018117048A (ja) 2017-01-18 2018-07-26 株式会社デンソー 半導体装置
WO2019082373A1 (ja) 2017-10-27 2019-05-02 日産自動車株式会社 半導体装置
JP2021184406A (ja) 2020-05-21 2021-12-02 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US20230253372A1 (en) 2023-08-10
CN116581112A (zh) 2023-08-11
JP2023115441A (ja) 2023-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10490494B2 (en) Semiconductor device
US9437508B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device
CN111599796B (zh) 半导体模块、及使用该半导体模块的电力变换装置
CN111146160A (zh) 半导体模块和车辆
JP2015099846A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US11127695B2 (en) Power conversion device for reducing an inductance difference between control signal wires of a power semiconductor and suppressing a current unbalancing of the control signals
CN110771027B (zh) 功率半导体装置及使用该装置的电力转换装置
CN116134716A (zh) 开关部件
JP2017054842A (ja) 配線基板、半導体装置、及び半導体パッケージ
US11694948B2 (en) Semiconductor device and semiconductor module using same
JP7278439B1 (ja) 半導体装置及びそれを用いた電力変換装置
CN116072624A (zh) 半导体装置
JP2015186438A (ja) 半導体装置
CN113707625A (zh) 电力用半导体模块
CN114730748A (zh) 用于消耗装置的可控电功率供应的具有被封装的功率半导体的功率模块及用于生产该功率模块的方法
JP7118204B1 (ja) 半導体装置
JP7428679B2 (ja) パワー半導体装置および電力変換装置
JP7142784B2 (ja) 電気回路装置
JP2019067950A (ja) 半導体装置の製造方法
US11894348B2 (en) Power semiconductor device
JP7159609B2 (ja) 半導体装置
KR20230095546A (ko) 전력반도체모듈 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220208

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230411

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230509

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7278439

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151