WO2019202866A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2019202866A1
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current
slit
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transistor
terminal
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▲爽▼清 陳
紗矢香 山本
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富士電機株式会社
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    • H01L2224/29338Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107Disposition of discrete passive components off-chip wires

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device.
  • Patent Document 1 Japanese Translation of PCT International Publication No. 2016-9494 Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-153079
  • the imbalance of the current flowing through each of the plurality of semiconductor chips is eliminated.
  • a semiconductor chip In the first aspect of the present invention, a semiconductor chip, a first current input / output unit electrically connected to the semiconductor chip, a second current input / output unit electrically connected to the semiconductor chip, Between the first current input / output unit and the second current input / output unit, a current path having three or more conducting parts provided with a semiconductor chip and a current path conducting to each of the three or more conducting parts And the current path section provides a semiconductor device including a plurality of slits.
  • the conducting part may be a semiconductor chip.
  • the semiconductor device may further include an insulating substrate provided with a semiconductor chip.
  • the current path portion may be a conductive pattern provided on the insulating substrate.
  • the semiconductor device may further include a lead frame electrically connected to the semiconductor chip.
  • the current path portion may be a lead frame.
  • the semiconductor device may further include an insulating substrate provided with a semiconductor chip.
  • the conducting part may be an insulating substrate.
  • the semiconductor device may further include a terminal bar for electrically connecting the semiconductor chip and the external terminal.
  • the current path portion may be a terminal bar.
  • the first current input / output unit may be a current input unit.
  • the second current input / output unit may be a current output unit.
  • the three or more conducting parts may include a first conducting part, a second conducting part, and a third conducting part that are sequentially arranged.
  • the plurality of slits may include a first slit and a second slit. The end of the first slit may be provided between the current output unit and the first conduction unit. The end portion of the second slit may be provided between the first conduction portion and the second conduction portion.
  • the three or more conducting parts may include a first conducting part, a second conducting part, and a third conducting part.
  • the plurality of slits may include a first slit and a second slit. The end portion of the first slit may be provided between the first conduction portion and the second conduction portion. The end portion of the second slit may be provided between the second conduction portion and the third conduction portion.
  • the plurality of slits may include an L-shaped slit and an F-shaped slit.
  • the plurality of slits may include an L-shaped slit and an I-shaped slit.
  • the first current input / output unit may be a current input unit.
  • the second current input / output unit may be a current output unit.
  • the plurality of slits may be provided closer to the current input unit than the conduction unit.
  • the first current input / output unit may be a current input unit.
  • the second current input / output unit may be a current output unit.
  • the plurality of slits may be provided closer to the current output unit than the conduction unit.
  • the plurality of slits may be formed by a pattern.
  • the semiconductor device may include an insulating vibration absorbing member in the plurality of slits.
  • the three or more conducting portions constitute a bidirectional switch with a first transistor having a collector terminal connected to the P terminal, an emitter terminal connected to the N terminal, and a second transistor connected in series with the first transistor.
  • a third transistor and a fourth transistor may be provided.
  • a connection point between the emitter terminal of the first transistor and the collector terminal of the second transistor may be connected to the U terminal.
  • the bidirectional switch may have one end connected to the connection point and the other end connected to the M terminal.
  • the three or more conducting portions include a first transistor having a collector terminal connected to the P terminal, a second transistor having an emitter terminal connected to the N terminal, a third transistor connected in series with the first transistor, A fourth transistor connected in series with the third transistor and the second transistor, and two diodes provided in series between the collector terminal of the third transistor and the emitter terminal of the fourth transistor, respectively. Good.
  • a connection point between the emitter terminal of the third transistor and the collector terminal of the fourth transistor may be connected to the U terminal.
  • the connection point between the two diodes may be connected to the M terminal.
  • Either the first current input / output unit or the second current input / output unit may be provided closer to the center of the semiconductor device than the center of the region having three or more conductive portions.
  • the plurality of slits may be provided in the current path portion on the center side of the semiconductor device.
  • the semiconductor device includes a first region having a current path, a second region having three or more conductive portions arranged in parallel with the first region in the first direction, and arranged in the first direction; A third region having a current path electrically connected to the first region in a second direction perpendicular to the first direction, and a second region in the second direction along the second direction. And a fourth region that is arranged alongside the third region in the first direction and has a current path electrically connected to each of the second region and the third region.
  • the plurality of slits 40 are provided in the current path part to the conduction part arranged closest to the first area among the current path parts conducting to each of the three or more conduction parts provided in the second area. Good.
  • the semiconductor chip, the first current input / output unit and the second current input / output unit electrically connected to the semiconductor chip, the first current input / output unit and the second A plurality of conduction paths provided between the current input / output section and a plurality of current path sections having a current path that conducts to the plurality of conduction sections.
  • the section provides a semiconductor device having a plurality of current paths made of different materials.
  • FIG. 1 shows an exemplary configuration of a semiconductor device 100 according to an embodiment.
  • 2 shows an example of a configuration of a semiconductor device 500 according to a comparative example.
  • 1 shows an exemplary configuration of a semiconductor device 100 according to an embodiment.
  • 2 shows an example of a configuration of a semiconductor device 500 according to a comparative example.
  • An embodiment of a semiconductor device 100 having three conducting portions 10 will be shown.
  • 2 shows an example of a configuration of a semiconductor device 500 according to a comparative example.
  • 1 shows an exemplary configuration of a semiconductor device 100 according to an embodiment.
  • 2 shows an example of a configuration of a semiconductor device 500 according to a comparative example.
  • 1 shows an exemplary configuration of a semiconductor device 100 according to an embodiment.
  • 1 shows an exemplary configuration of a semiconductor device 100 according to an embodiment.
  • 2 shows an example of a configuration of a semiconductor device 500 according to a comparative example.
  • 1 shows an exemplary configuration of a semiconductor device 100 according to an embodiment.
  • 2 shows an example of a configuration of a semiconductor device 500 according to a comparative example.
  • 1 shows an exemplary configuration of a semiconductor device 100 according to an embodiment. 2 shows an example of a configuration of a semiconductor device 500 according to a comparative example.
  • An example of the structure of the terminal bar 34 is shown.
  • An example of the configuration of the terminal bar 34 having the vibration absorbing member 42 is shown.
  • An example of the structure of the terminal bar 34 which has a different material is shown.
  • An example of a circuit configuration for one phase of a three-level power conversion (inverter) circuit is shown.
  • An example of the structure of the terminal bar 534 which concerns on a comparative example is shown.
  • An example of the waveform of the collector current Icp which flows into the semiconductor device 500 concerning a comparative example is shown.
  • An example of the structure of the terminal bar 34 which concerns on an Example is shown.
  • An example of the waveform of the collector current Icp which flows into the semiconductor device 100 concerning an Example is shown.
  • one side in a direction parallel to the depth direction of the semiconductor substrate included in the semiconductor chip is referred to as “upper” and the other side is referred to as “lower”.
  • the upper surface is referred to as the upper surface and the other surface is referred to as the lower surface.
  • the directions of “upper”, “lower”, “front”, and “back” are not limited to the direction of gravity or the direction of mounting on a substrate or the like when the semiconductor device is mounted.
  • a plane parallel to the upper surface of the semiconductor chip is defined as an XY plane
  • a depth direction of a semiconductor substrate included in the semiconductor chip is defined as a Z axis.
  • the distance, inductance, current magnitude, and the like are equal.
  • the case where these are equal is not limited to the case where they are completely the same, and may be different within a range not departing from the invention described in this specification.
  • FIG. 1 shows an example of a perspective view of a semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the semiconductor device 100 includes a case unit 110, a base unit 120, and a plurality of terminals.
  • the semiconductor device 100 is applied to a power conditioner (PCS: Power Conditioning Subsystem).
  • PCS Power Conditioning Subsystem
  • the case unit 110 accommodates a semiconductor chip or the like included in the semiconductor device 100.
  • Case portion 110 is molded of an insulating resin.
  • the case part 110 is provided on the base part 120.
  • the case part 110 may be provided with a notch part 112 for ensuring insulation.
  • the base part 120 is fixed to the case part 110 with screws or the like.
  • the case part 110 may be provided with a hole for fixing the base part 120.
  • the base unit 120 may be set to a ground potential.
  • the base part 120 has a main surface in the XY plane.
  • the terminal arrangement surface 114 is a surface on which the terminal portion is provided on the upper surface side of the case portion 110.
  • the terminal arrangement surface 114 is provided with a first auxiliary terminal ts1 to an eleventh auxiliary terminal ts11.
  • the terminal arrangement surface 114 has a convex portion 116 in the Z-axis direction.
  • the convex portion 116 is provided near the center of the terminal arrangement surface 114.
  • the convex portion 116 is provided by extending in the longitudinal direction of the terminal arrangement surface 114 (in this example, the Y-axis direction).
  • a first external connection terminal tm1 to a fifth external connection terminal tm5 are provided on the convex portion 116.
  • the first external connection terminal tm1 to the fifth external connection terminal tm5 are provided in this order from the negative side to the positive side in the Y-axis direction in the convex portion 116, but are not limited thereto.
  • the first external connection terminal tm1 (P) is the positive terminal P of the DC power supply.
  • the second external connection terminal tm2 (M1) and the third external connection terminal tm3 (M2) are intermediate terminals M.
  • the fourth external connection terminal tm4 (N) is a negative terminal N of the DC power supply.
  • the fifth external connection terminal tm5 (U) is an AC output terminal U.
  • the first auxiliary terminal ts1 to the fifth auxiliary terminal ts5 are provided at the negative end of the terminal arrangement surface 114 in the X-axis direction.
  • the sixth auxiliary terminal ts6 to the eleventh auxiliary terminal ts11 are provided at the positive end of the terminal arrangement surface 114 in the X-axis direction.
  • the first auxiliary terminal ts1 (T1P) outputs a collector voltage of a transistor T1 described later.
  • the second auxiliary terminal ts2 (T1G) is a gate terminal that supplies the gate voltage of the transistor T1.
  • the third auxiliary terminal ts3 (T1E) outputs the emitter voltage of the transistor T1.
  • the fourth auxiliary terminal ts4 (T2G) is a gate terminal that supplies a gate voltage of a transistor T2 described later.
  • the fifth auxiliary terminal ts5 (T2E) outputs the emitter voltage of the transistor T2.
  • the sixth auxiliary terminal ts6 (T3E) outputs an emitter voltage of a transistor T3 described later.
  • the seventh auxiliary terminal ts7 (T3G) is a gate terminal that supplies the gate voltage of the transistor T3.
  • the eighth auxiliary terminal ts8 (T4E) outputs an emitter voltage of a transistor T4 described later.
  • the ninth auxiliary terminal ts9 (T4G) is a gate terminal that supplies the gate voltage of the transistor T4.
  • the tenth auxiliary terminal ts10 (TH2) and the eleventh auxiliary terminal ts11 (TH1) are terminals for thermistors that are embedded in the case part 110 at the center and connected to the thermistors that detect the internal temperature of the case part 110. is there.
  • FIG. 2 is an example of a plan view of the semiconductor device 100 according to the embodiment. The figure shows an example of the arrangement of circuits provided on the base part 120 inside the case part 110.
  • the semiconductor device 100 of this example includes six insulating substrates 50a to 50f on the base portion 120.
  • the four transistors T1 to T4 constitute a circuit for one phase of the three phases of the three-level power converter (inverter) circuit.
  • T1 and T3 are mounted on the same insulating substrate 50, and T2 and T4 are mounted on the other same insulating substrate 50.
  • T3 and T4 may be reverse blocking insulated gate bipolar transistors (IGBTs).
  • the insulating substrate 50 is bonded to the base portion 120.
  • the insulating substrate 50 has conductive patterns on both surfaces of a ceramic (for example, alumina) substrate having good heat conductivity.
  • the insulating substrate 50 adjusts the inductance of the current path by adjusting the conductive pattern 36.
  • the insulating substrate 50 is a DCB (Direct Copper Bond) substrate in which a copper circuit plate is directly bonded on a ceramic substrate.
  • the insulating substrates 50a to 50c are insulating substrates on which the transistors T1 and T3 are mounted, respectively.
  • the insulating substrates 50a to 50c are connected in parallel.
  • the insulating substrates 50e to 50f are insulating substrates on which the transistors T2 and T4 are mounted, respectively.
  • the insulating substrates 50e to 50f are connected in parallel.
  • Semiconductor device 100 includes a region DA1, a region DA2, a region DA3, and a region DA4.
  • the areas DA1 to DA4 are areas divided within the case portion 110 by the center line L1 and the center line L2.
  • the center line L1 is a straight line parallel to the Y axis
  • the center line L2 is a straight line parallel to the X axis.
  • the region DA1 is a region where the transistor T1 and the diode D1 are arranged.
  • the diode D1 is connected in antiparallel with the transistor T1.
  • the diode D1 is a freewheeling diode (FWD).
  • FWD freewheeling diode
  • the transistor T1 and the diode D1 are linearly arranged in the longitudinal direction of the base portion 120.
  • the region DA2 is a region where the transistor T2 and the diode D2 are arranged.
  • the diode D2 is connected in antiparallel with the transistor T2.
  • the diode D2 is a freewheeling diode.
  • the transistor T2 and the diode D2 are linearly arranged in the longitudinal direction of the base portion 120.
  • the area DA3 is an area where the transistor T3 is disposed.
  • the transistor T3 is a reverse-blocking insulated gate bipolar transistor as a semiconductor element that serves as a bidirectional switch element described later.
  • the transistor T3 is linearly arranged in the longitudinal direction of the base portion 120.
  • the area DA4 is an area where the transistor T4 is disposed.
  • the transistor T4 is a reverse blocking insulated gate bipolar transistor as a semiconductor element serving as a bidirectional switch element.
  • the transistor T4 is linearly arranged in the longitudinal direction of the base portion 120.
  • the conductive pattern 36a is provided at one end of each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36a is electrically connected to the third auxiliary terminal ts3 (T1E) that outputs the emitter voltage of the transistor T1.
  • the conductive pattern 36a of the insulating substrate 50c is connected to the third auxiliary terminal ts3 (T1E) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36b is provided at one end of each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36b is electrically connected to a second auxiliary terminal ts2 (T1G) serving as a gate terminal that supplies a gate voltage of the transistor T1.
  • the conductive pattern 36b is connected to the gate pad of the transistor T1 by the connection member 90.
  • the conductive pattern 36b of the insulating substrate 50c is connected to the second auxiliary terminal ts2 (T1G) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36c is provided on each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36c is disposed in the region DA1 where the transistor T1 is mounted.
  • the conductive pattern 36c is connected to the collector of the transistor T1 and the cathode of the diode D1 via a solder containing tin or a conductive paste containing a conductive material such as silver and tin.
  • the conductive pattern 36c of the insulating substrate 50b is connected to the first auxiliary terminal ts1 (T1P) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36d is provided on each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36d is disposed in the region DA1 where the transistor T1 is mounted.
  • the conductive pattern 36d is electrically connected to the emitter of the transistor T1.
  • the conductive pattern 36d is connected to the emitter of the transistor T1 and the anode of the diode D1 by the connecting member 90.
  • the conductive pattern 36h is provided on the other end of each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36h is electrically connected to the sixth auxiliary terminal ts6 (T3E) that outputs the emitter voltage of the transistor T3.
  • the conductive pattern 36h of the insulating substrate 50b is connected to the sixth auxiliary terminal ts6 (T3E) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36g is provided on the other end of each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36g is electrically connected to a seventh auxiliary terminal ts7 (T3G) serving as a gate terminal that supplies a gate voltage of the transistor T3.
  • the conductive pattern 36g is connected to the gate pad of the transistor T3 by the connecting member 90.
  • the conductive pattern 36g of the insulating substrate 50b is connected to the seventh auxiliary terminal ts7 (T3G) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36f is provided on each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36f is disposed in the region DA3 where the transistor T3 is mounted.
  • the conductive pattern 36f is connected to the collector of the transistor T3 via a solder containing tin or a conductive paste containing a conductive material such as silver and tin.
  • the conductive pattern 36f is arranged over the region DA3 and the region DA1 so that the collector of the transistor T3 and the emitter of the transistor T1 are electrically connected to each other.
  • the conductive pattern 36e is provided on each of the insulating substrates 50a to 50c.
  • the conductive pattern 36e is disposed in the region DA3 where the transistor T3 is mounted.
  • the conductive pattern 36e is electrically connected to the emitter of the transistor T3.
  • the conductive pattern 36e is connected to the emitter of the transistor T3 by the connecting member 90.
  • connection member 90 electrically connects the conductive pattern 36, the transistor T, the diode D, and the like.
  • the connection member 90 is a bonding wire.
  • the connection member 90 may connect a plurality of insulating substrates 50 to each other.
  • the conductive pattern 36i is provided at one end of each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 36i is electrically connected to the fifth auxiliary terminal ts5 (T2E) that outputs the emitter voltage of the transistor T2.
  • the conductive pattern 36i of the insulating substrate 50f is connected to the fifth auxiliary terminal ts5 (T2E) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36j is provided at one end of each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 36j is electrically connected to a fourth auxiliary terminal ts4 (T2G) serving as a gate terminal that supplies a gate voltage of the transistor T2.
  • the conductive pattern 36j is connected to the gate pad of the transistor T2 by the connecting member 90.
  • the conductive pattern 36j of the insulating substrate 50f is connected to the fourth auxiliary terminal ts4 (T2G) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36o is provided on the other end of each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 36o is electrically connected to the eighth auxiliary terminal ts8 (T4E) that outputs the emitter voltage of the transistor T4.
  • the conductive pattern 36o of the insulating substrate 50f is connected to the eighth auxiliary terminal ts8 (T4E) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36n is provided on the other end of each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 36n is electrically connected to a ninth auxiliary terminal ts9 (T4G) serving as a gate terminal that supplies a gate voltage of the transistor T4.
  • the conductive pattern 36n is connected to the gate pad of the transistor T4 by the connecting member 90.
  • the conductive pattern 36n of the insulating substrate 50f is connected to the ninth auxiliary terminal ts9 (T4G) via the connection member 90.
  • the conductive pattern 36k is provided on each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 36k is disposed in the area DA2 where the transistor T2 is mounted.
  • the conductive pattern 36k connects the collector of the transistor T2 and the cathode of the diode D2 via a solder containing tin or a conductive paste containing a conductive material such as silver and tin.
  • the conductive pattern 36k is disposed over the region DA2 and the region DA4 so that the collector of the transistor T2 and the emitter of the transistor T4 are electrically connected to each other.
  • the conductive pattern 36l is provided on each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 361 is disposed in the area DA2 where the transistor T2 is mounted.
  • the conductive pattern 36l is electrically connected to the emitter of the transistor T2.
  • the conductive pattern 36l is connected to the emitter of the transistor T2 and the anode of the diode D2 by the connecting member 90.
  • the conductive pattern 36l is connected to the conductive pattern 36i by the connection member 90.
  • a part of the conductive pattern 36m is also provided on each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 36m is disposed in a region DA4 where the transistor T4 is mounted.
  • a part of the conductive pattern 36k is also provided on each of the insulating substrates 50e to 50f.
  • the conductive pattern 36m is connected to the collector of the transistor T4 via a solder containing tin or a conductive paste containing a conductive material such as silver and tin.
  • a part of the conductive pattern 36k is electrically connected to the emitter of the transistor T4.
  • FIG. 3 shows an example of a circuit configuration for one phase of a three-level power conversion (inverter) circuit.
  • the circuit configuration for the U phase is shown.
  • the circuit configuration for one phase includes four transistors T1 to T4 and two diodes D1 and D2.
  • Each of three or more conducting portions 10 to be described later may include four transistors T1 to T4 and two diodes D1 and D2.
  • the transistors T1 to T4 in this example are insulated gate bipolar transistors.
  • Transistors T1 and T2 are connected in series.
  • the diode D1 is connected in antiparallel with the transistor T1.
  • the diode D2 is connected in antiparallel with the transistor T2.
  • the collector of the transistor T1 is connected to a first external connection terminal tm1 (P) as a positive terminal connected to the positive electrode side of the DC power supply.
  • the emitter of the transistor T2 is connected to a fourth external connection terminal tm4 (N) as a negative terminal connected to the negative electrode side of the DC power supply.
  • connection point C1 is connected to the emitter of the transistor T1 and the collector of the transistor T2.
  • the connection point C1 is connected to a fifth external connection terminal tm5 (U) as an AC output terminal.
  • Transistors T3 and T4 constitute a bidirectional switch element 12.
  • the bidirectional switch element 12 has one end connected to the connection point C1 and the other end connected to the M terminal.
  • Transistors T3 and T4 are connected to node C1.
  • the M terminal may include a second external connection terminal tm2 (M1) and a third external connection terminal tm3 (M2).
  • connection point C2 is a connection point between the emitter of the transistor T3 and the collector of the transistor T4.
  • the connection point C2 is connected to a second external connection terminal tm2 (M1) which is an intermediate terminal M1 constituting the main circuit terminal.
  • the connection point C2 is connected to the third external connection terminal tm3 (M2).
  • the third external connection terminal tm3 (M2) has the same potential as the second external connection terminal tm2 (M1).
  • a T-type three-level power conversion circuit is shown as a circuit configuration of an inverter included in the semiconductor device 100.
  • the semiconductor device 100 may include an I-type three-level power conversion circuit.
  • FIG. 4A shows an example of the configuration of the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the semiconductor device 100 includes a conduction unit 10, a current input / output unit 20, a current path unit 30, and an insulating substrate 50.
  • the insulating substrate 50 has a conductive pattern 36 provided with slits 40.
  • the conducting portion 10 is a member that conducts current.
  • the conduction part 10 is a semiconductor chip 60 provided on the insulating substrate 50.
  • the conduction part 10 of this example includes two conduction parts 10a and a conduction part 10b.
  • the conduction part 10a is an example of a first conduction part
  • the conduction part 10b is an example of a second conduction part.
  • the conducting part 10 a includes a semiconductor chip 60-1 and a semiconductor chip 60-2 as the semiconductor chip 60.
  • the conducting part 10a includes a transistor part A1 as the semiconductor chip 60-1.
  • the conducting part 10a has a diode part A2 as the semiconductor chip 60-2.
  • the transistor part A1 is an IGBT and the diode part A2 is an FWD.
  • the conducting part 10 b includes a semiconductor chip 60-1 and a semiconductor chip 60-2 as the semiconductor chip 60.
  • the conducting part 10b has a transistor part B1 as the semiconductor chip 60-1.
  • the conducting part 10b has a diode part B2 as the semiconductor chip 60-2.
  • the transistor part B1 is an IGBT and the diode part B2 is an FWD.
  • the semiconductor chip 60 may include any of the transistors T1 to T4 shown in FIG. Further, the semiconductor chip 60 may include the diode D1 and the diode D2 shown in FIG.
  • the semiconductor chip 60-2 of this example is connected in series with the semiconductor chip 60-1.
  • the diode part A2 is connected in series with the transistor part A1.
  • the diode part B2 is connected in series with the transistor part B1.
  • the semiconductor chip 60-1 and the semiconductor chip 60-2 may be RC-IGBTs provided on the same chip.
  • the current input / output unit 20 is electrically connected to the semiconductor chip 60.
  • the current input / output unit 20 includes a current input unit E and a current output unit D.
  • a conduction unit 10 is provided between the current input unit E and the current output unit D.
  • the current input unit E is an example of a first current input / output unit
  • the current output unit D is an example of a second current input / output unit.
  • the current input / output unit 20 of this example has two current input units E1 and E2 and one current output unit D.
  • the current input / output unit 20 is a bonding wire.
  • the current input / output unit 20 is not limited to this as long as it can input and output currents such as terminals and ribbons.
  • the current input part E1 and the current input part E2 are provided corresponding to the conduction part 10a and the conduction part 10b, respectively.
  • the current input unit E1 and the current input unit E2 are provided such that the distance between the current input unit E1 and the conduction unit 10a is equal to the distance between the current input unit E2 and the conduction unit 10b.
  • the current output part D of this example is provided near the conduction part 10a rather than the conduction part 10b.
  • the current input / output unit 20 may have a current input unit E common to the conduction unit 10a and the conduction unit 10b.
  • the current path portion 30 has a current path that is conducted to each of the plurality of conduction portions 10.
  • the current path unit 30 of this example has two current paths corresponding to the two conduction units 10.
  • the current path unit 30 has a slit 40 for adjusting the inductance of the current path.
  • the current path portion 30 has a conductive pattern 36 provided on the upper surface of the insulating substrate 50. That is, the conductive pattern 36 is an example of the current path portion 30.
  • the current path portion 30 of this example includes a conductive pattern 36a and a conductive pattern 36b.
  • the magnitude of the current flowing through the current path section 30 changes according to the inductance of the current path.
  • Increasing the inductance of the current path makes it difficult for current to flow through the current path.
  • the inductance can be increased.
  • the current path becomes longer and the inductance increases.
  • the inductance increases, the current flowing through the current path decreases, and the chip temperature decreases.
  • the reliability is improved.
  • the conductive pattern 36 a is provided on the upper surface of the insulating substrate 50.
  • the semiconductor pattern 60 is mounted on the conductive pattern 36a.
  • the conductive pattern 36a is a collector pattern.
  • the conductive pattern 36 b is provided on the upper surface of the insulating substrate 50.
  • the conductive pattern 36b is connected to the semiconductor chip 60-2 by the connecting member 90.
  • the conductive pattern 36 b has a slit 40.
  • the conductive pattern 36b is an emitter pattern.
  • the conductive pattern 36 has a pattern formed of a conductive material such as copper.
  • the conductive pattern 36 may be formed by any method such as laser processing, etching, or die cutting.
  • the manufacturing method of the conductive pattern 36 is not particularly limited as long as a predetermined slit 40 can be formed.
  • the slit 40 has a material having a smaller electric conductivity than the conductive pattern 36.
  • the slit 40 is provided by cutting the conductive pattern 36.
  • the slit 40 adjusts the length of the current path passing through the transistor part A1 and the diode part A2.
  • the slit 40 may adjust the length of a current path passing through the transistor part B1 and the diode part B2.
  • the slit 40 in this example has an L shape.
  • One slit 40 in this example is provided in the conductive pattern 36. By providing the slit 40, the current path becomes longer and the inductance increases.
  • the slit 40 of this example is adjusted so that the current path passing through the transistor part A1 and the diode part A2 and the length of the current path passing through the transistor part B1 and the diode part B2 are the same.
  • the shape of the slit 40 is not limited to this example as long as the length of the current path is adjusted.
  • the shape of the slit 40 is any one of a linear type such as I type, a broken line type such as L type, a branch type such as F type, a curved type such as U type, or a combination thereof.
  • the width of the slit 40 may be adjusted to an appropriate size in order to adjust the inductance of the conductive pattern 36.
  • By increasing the width of the slit 40 the width of the current path is reduced and the inductance is easily increased. Further, by reducing the width of the slit 40, the width of the current path is increased, and the amount of increase in inductance can be adjusted.
  • the width of the slit 40 is 0.8 mm to 1.0 mm.
  • the slit 40 is not only formed by cutting the current path part 30, but the member of the current path part 30 itself may have the same pattern as that using the slit 40. That is, the case where the current path portion 30 has the slit 40 may include the case where the current path portion 30 is formed in an arbitrary pattern.
  • the inductance is adjusted on the current output portion D side of the semiconductor chip 60. That is, the slit 40 of this example is provided in the conductive pattern 36 on the current output part D side with respect to the conduction part 10. The slit 40 may be provided in the conductive pattern 36 closer to the current input unit E than the conducting unit 10. Moreover, the slit 40 may be provided in both the conductive patterns 36 on the current input unit E side and the current output unit D side of the conduction unit 10.
  • the current Ia is input to the current input unit E1 and passes through the conduction unit 10a.
  • the current Ia is output from the current output unit D through the conductive pattern 36b. That is, the current path through which the current Ia flows has an inductance La corresponding to the path passing through E1-A1-A2-D.
  • the current Ib is input to the current input unit E2 and passes through the conduction unit 10b.
  • the current Ia is output from the current output unit D through the conductive pattern 36b. That is, the current path through which the current Ib flows has the inductance Lb corresponding to the path passing through E2-B1-B2-D.
  • the semiconductor device 100 of this example increases the inductance La by providing the slit 40.
  • the inductance La in this example is equal to the inductance Lb.
  • the current Ia becomes equal to the current Ib, and the current imbalance is improved. Therefore, the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor unit A1 and the diode unit A2 included in the semiconductor chip 60.
  • the semiconductor device 100 may be provided with the current input / output unit 20 at an arbitrary position.
  • the semiconductor device 100 can adjust the inductance of the current path unit 30 by changing the shape of the slit 40 according to the position of the current input / output unit 20.
  • the degree of freedom of wiring can be improved.
  • the semiconductor device 100 will be described as including the conduction unit 10, the current input / output unit 20, and the current path unit 30.
  • the semiconductor device 100 of this example includes the semiconductor chip 60 as the conducting portion 10, the connection member 90 as the current input / output portion 20, and the conductive pattern 36 as the current path portion 30.
  • the specific configurations of the conduction unit 10, the current input / output unit 20, and the current path unit 30 may be different in each embodiment. That is, the conduction part 10 may be the insulating substrate 50 having the semiconductor chip 60.
  • the current path portion 30 may be a lead frame 32 or a terminal bar 34 to be described later.
  • FIG. 4B shows an example of the configuration of the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the semiconductor device 500 of this example is different from the semiconductor device 100 according to the example of FIG. 4A in that the conductive pattern 536 does not have the slit 40.
  • the semiconductor device 500 does not have the slit 40, the length of the current path passing through the transistor part A1 and the diode part A2 and the length of the current path passing through the transistor part B1 and the diode part B2 cannot be adjusted. Thus, in the semiconductor device 500, since the inductances of the plurality of current paths are not the same, current imbalance is likely to occur. When current imbalance occurs, current easily flows through a specific semiconductor chip 60, and the temperature of the chip increases. A chip having a high temperature has a shorter lifetime than other chips.
  • the inductance La is smaller than the inductance Lb. Therefore, the current Ia is larger than the current Ib. Therefore, the heat generation of the transistor part A1 and the diode part A2 is larger than the heat generation of the transistor part B1 and the diode part B2. Thereby, the lifetimes of the transistor part A1 and the diode part A2 are shortened and are easily destroyed.
  • FIG. 5A shows an example of the configuration of the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the semiconductor device 100 of this example is different from the semiconductor device 100 according to FIG. 4A in that the inductance is adjusted on the current input unit E side of the conduction unit 10.
  • the slit 40 may be provided on the current input portion E side of the conducting portion 10 as in this example.
  • the conductive pattern 36 a has a slit 40.
  • the conductive pattern 36a has a current input portion E closer to the conductive portion 10a than to the conductive portion 10b. Therefore, the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current input part E is smaller than the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current input part E.
  • the conductive pattern 36b may not have the slit 40.
  • the conductive pattern 36b has a current output portion D at a position where the distance between the conductive portion 10a and the conductive portion 10b is equal. Thereby, the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current output part D becomes equal to the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current output part D.
  • the semiconductor device 100 of this example increases the inductance La by providing the slit 40.
  • the inductance La in this example is equal to the inductance Lb.
  • the current Ia becomes equal to the current Ib, and the current imbalance is improved. Therefore, the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor unit A1 and the diode unit A2 included in the semiconductor chip 60.
  • FIG. 5B shows an example of the configuration of the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the semiconductor device 500 of this example is different from the semiconductor device 100 according to the example of FIG. 5A in that the conductive pattern 536 does not have the slit 40.
  • the semiconductor device 500 does not have the slit 40, the length of the current path passing through the transistor part A1 and the diode part A2 and the length of the current path passing through the transistor part B1 and the diode part B2 cannot be adjusted.
  • the inductance La is smaller than the inductance Lb. Therefore, the current Ia is larger than the current Ib. Therefore, the heat generation of the transistor part A1 and the diode part A2 is larger than the heat generation of the transistor part B1 and the diode part B2. Thereby, the lifetimes of the transistor part A1 and the diode part A2 are shortened and are easily destroyed.
  • FIG. 6A shows an embodiment of a semiconductor device 100 having three conducting portions 10.
  • the semiconductor device 100 of this example is different from the semiconductor device 100 according to FIG. 4A in that it includes three conductive portions 10a to 10c. In this example, a difference from the semiconductor device 100 according to FIG. 4A will be particularly described.
  • the semiconductor device 100 of this example includes a semiconductor chip 60 as the conducting part 10.
  • the conducting part 10a, the conducting part 10b, and the conducting part 10c each include a semiconductor chip 60-1 and a semiconductor chip 60-2 as the semiconductor chip 60.
  • the current path section 30 has a current path that is conducted to each of the plurality of conduction sections 10 between the current input section E and the current output section D.
  • the current path portion 30 of this example has three current paths that are conducted to the conduction portions 10a to 10c.
  • the current path unit 30 electrically connects the current input / output unit 20 and the conduction unit 10.
  • the current path unit 30 adjusts the current path by changing the shape and material.
  • the current path unit 30 adjusts the inductance of each current path by providing one or a plurality of slits 40.
  • the current path unit 30 may adjust the inductance by changing the current path pattern.
  • the current path unit 30 electrically connects the current input / output unit 20 and the three or more conduction units 10.
  • the current path portion 30 of this example has a plurality of slits 40.
  • the plurality of slits 40 means that the end portions of the plurality of slits are provided at the end portions of the current path portion 30. That is, each slit 40 may be provided in a branched manner in the current path portion 30.
  • the semiconductor device 100 includes three or more conducting portions 10. Even when the semiconductor device 100 includes three or more conducting portions 10, the inductance corresponding to each conducting portion 10 may be adjusted by similarly providing the slits 40.
  • the three conducting portions 10a to 10c are provided in this order from the positive side to the negative side in the Y-axis direction.
  • the three conducting portions 10a to 10c are provided at equal intervals, but may be provided at different intervals.
  • the three conducting portions 10a to 10c are not limited to the Y-axis direction, and may be arranged in any direction on the XY plane.
  • the current Ic is input to the current input unit E3 and passes through the conduction unit 10c.
  • the current Ic is output from the current output unit D through the conductive pattern 36b. That is, the current path through which the current Ic flows has an inductance Lc corresponding to the path passing through E3-C1-C2-D.
  • the current output portion D of this example is provided at the positive end portion in the Y-axis direction in the conductive pattern 36b.
  • the conductive pattern 36a does not need to have the slit 40.
  • the conductive pattern 36a has current input portions E1 to E3 at positions corresponding to the conductive portions 10a to 10c. Therefore, the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current input part E1, the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current input part E2, and the gap between the conduction part 10c and the current input part E3.
  • the inductance of the current path becomes equal.
  • the current input portion E1 to the current input portion E3 of this example are provided at the negative end portion in the X-axis direction in the conductive pattern 36a.
  • the current input unit E1 to the current input unit E3 of this example are provided in this order from the positive side to the negative side in the Y-axis direction.
  • the conductive pattern 36 b has a slit 40.
  • the conductive pattern 36b has a current output part D in the vicinity of the conductive part 10a rather than the conductive part 10b and the conductive part 10c. Therefore, if the slit 40 is not provided, the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current output part D is the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current output part D, and the conduction part 10c and the current output. It becomes smaller than the inductance of the current path between the part D.
  • the conductive pattern 36b of this example is provided adjacent to the positive side of the conductive pattern 36a in the X-axis direction.
  • the slit 40 has two slits 40a and a slit 40b.
  • the slit 40 can increase the inductance La of the path through which the current Ia flows by combining the slit 40a and the slit 40b.
  • the slit 40a has two ends, one end is open at the end of the conductive pattern 36b, that is, the positive end in the Y-axis direction, and the other end is closed inside the conductive pattern 36b.
  • the slit 40b has two ends, one end is open at the end of the conductive pattern 36b, that is, the negative end in the X-axis direction, and the other end is closed inside the conductive pattern 36b. ing.
  • the slit 40a is, for example, an I-type slit.
  • the end of the slit 40a is provided between the current output part D and the current path of the conduction part 10a. That is, the slit 40a extends from the end of the conductive pattern 36b provided between the current output part D and the conductive part 10a to the inside of the conductive pattern 36b and moves away from the current output part D.
  • the slit 40a of this example extends into the conductive pattern 36b from the positive side to the negative side in the Y-axis direction, and becomes an I-type slit.
  • the slit 40a is an example of a first slit.
  • the slit 40b is an L-shaped slit as an example.
  • the end of the slit 40b is provided between the current path of the conduction part 10a and the current path of the conduction part 10b. That is, the slit 40b extends from the end portion of the conductive pattern 36b provided between the current path of the conductive portion 10a and the current path of the conductive portion 10b to the inside of the conductive pattern 36b, and the current output portion D It is provided toward.
  • the slit 40b of the present example extends into the conductive pattern 36b from the negative side in the X-axis direction to the positive side, and extends from the negative side in the Y-axis direction to the positive side. Become.
  • the slit 40b is disposed between the slit 40a and the conductive portions 10a and 10b in a top view.
  • the slit 40b is an example of a second slit.
  • the semiconductor device 100 of this example increases the inductance La by providing the slit 40.
  • the inductance La in this example may be equal to the inductance Lc.
  • the current Ia becomes equal to the current Ic, and the current imbalance is improved. Therefore, the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor unit A1 and the diode unit A2 included in the semiconductor chip 60.
  • the inductance La and the inductance Lc in this example may be larger than the inductance Lb.
  • FIG. 6B shows an example of the configuration of the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the semiconductor device 500 of this example is different from the semiconductor device 100 according to the example of FIG. 6A in that the conductive pattern 536 does not have the slit 40.
  • the semiconductor device 500 does not have the slit 40, the length of the current path that passes through the transistor part A1 and the diode part A2 and the length of the current path that passes through the transistor part C1 and the diode part C2 cannot be adjusted.
  • Lc> Lb> La holds. Therefore, the current Ia becomes larger than the current Ib, and the current Ib becomes larger than the current Ic. Therefore, the heat generation of the transistor part A1 is larger than the heat generation of the transistor part B1 and the transistor part C1. Further, the heat generation of the diode part A2 is larger than the heat generation of the diode part B2 and the diode part C2. Thereby, the lifetimes of the transistor part A1 and the diode part A2 are shortened and are easily destroyed.
  • FIG. 7A shows an example of the configuration of the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the semiconductor device 100 of this example is different from the semiconductor device 100 according to FIG. 6A in that the three inductances La to Lc are adjusted to be the same. In this example, points different from FIG. 6A will be particularly described.
  • the semiconductor device 100 of this example includes a semiconductor chip 60 as the conducting part 10.
  • the conductive pattern 36a does not need to have the slit 40.
  • the conductive pattern 36a has current input portions E1 to E3 at positions corresponding to the conductive portions 10a to 10c. Therefore, the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current input part E1, the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current input part E2, and the gap between the conduction part 10c and the current input part E3.
  • the inductance of the current path becomes equal.
  • the conductive pattern 36 b has a slit 40.
  • the current output portion D of the present example is provided at the positive end in the X-axis direction and near the center in the Y-axis direction in the conductive pattern 36b.
  • the conductive pattern 36b has a current output portion D in the vicinity of the conductive portion 10b rather than the conductive portion 10a and the conductive portion 10c. Therefore, if the slit 40 is not provided, the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current output part D is the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current output part D, and the conduction part 10c and the current output. It becomes smaller than the inductance of the current path between the part D.
  • the slit 40 has two slits 40a and a slit 40b.
  • the slit 40 can increase the inductance Lb of the path through which the current Ib flows by combining the slit 40a and the slit 40b.
  • the plurality of slits 40 are provided between the current paths of the plurality of conducting portions 10, so that the inductance of the current path of the current flowing through the plurality of conducting portions 10 can be adjusted uniformly.
  • the slit 40a is an L-shaped slit as an example.
  • the end of the slit 40a is provided between the current path of the conduction part 10a and the current path of the conduction part 10b. That is, the slit 40a is provided extending from the end of the conductive pattern 36b provided between the conductive portion 10a and the conductive portion 10b to the inside of the conductive pattern 36b.
  • the slit 40a extends from the negative side in the X-axis direction to the positive side and extends into the conductive pattern 36b, and extends from the positive side in the Y-axis direction to the negative side.
  • the slit 40a has two ends, one end is open at the end of the conductive pattern 36b, that is, the negative end in the X-axis direction, and the other end is closed inside the conductive pattern 36b. ing.
  • the slit 40b is, for example, an F-type slit.
  • the end of the slit 40b is provided between the current path of the conduction part 10b and the current path of the conduction part 10c. That is, the slit 40b is provided to extend from the end of the conductive pattern 36b provided between the current path of the conductive portion 10b and the current path of the conductive portion 10c into the conductive pattern 36b.
  • the slit 40b in this example extends into the conductive pattern 36b from the negative side to the positive side in the X-axis direction.
  • the slit 40b has two slits that branch and extend from the negative side to the positive side in the Y-axis direction.
  • the shape of the slit 40b becomes F type.
  • the slit 40b has three ends, one end is open at the end of the conductive pattern 36b, that is, the negative end in the X-axis direction, and the other two ends are inside the conductive pattern 36b. Closed with.
  • the first other end of the slit 40b, the other end of the slit 40a, and the second other end of the slit 40b are sequentially arranged in the X-axis direction between the conduction portions 10a to 10c and the current output portion D.
  • the inductance Lb can be increased by providing the slit 40a and the slit 40b across the current path passing through the conducting portion 10b.
  • the inductance Lb in this example may be equal to the inductance La and the inductance Lc.
  • the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor unit B1 and the diode unit B2 included in the semiconductor chip 60.
  • FIG. 7B shows an example of the configuration of the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the semiconductor device 500 of this example is different from the semiconductor device 100 according to the example of FIG. 7A in that the conductive pattern 536 does not have the slit 40.
  • the semiconductor device 500 does not have the slit 40, the length of the current path passing through the transistor part B1 and the diode part B2 cannot be adjusted.
  • Lc La> Lb holds. Therefore, current Ib becomes larger than current Ia and current Ic. Therefore, the heat generation of the transistor portion B1 is larger than the heat generation of the transistor portion A1 and the transistor portion C1. Further, the heat generation of the diode part B2 is larger than the heat generation of the diode part A2 and the diode part C2. Thereby, the lifetimes of the transistor part B1 and the diode part B2 are shortened and are easily destroyed.
  • FIG. 8A shows an example of the configuration of the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the semiconductor device 100 of this example has a lead frame 32.
  • the current path portion 30 is a lead frame 32.
  • the three conducting parts 10a to 10c each have a semiconductor chip 60.
  • the three conducting portions 10a to 10c are provided in this order from the positive side to the negative side in the Y-axis direction.
  • the three conducting portions 10a to 10c are provided at equal intervals, but may be provided at different intervals.
  • the three conducting portions 10a to 10c are not limited to the Y-axis direction, and may be arranged in any direction on the XY plane.
  • the conductive pattern 36 has current input portions E1 to E3 at positions corresponding to the conductive portions 10a to 10c. Therefore, the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current input part E1, the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current input part E2, and the gap between the conduction part 10c and the current input part E3. The inductance of the current path becomes equal.
  • the current input portion E1 to the current input portion E3 of this example are provided at the positive end of the conductive pattern 36 in the X-axis direction.
  • the current input unit E1 to the current input unit E3 of this example are provided in this order from the positive side to the negative side in the Y-axis direction.
  • the lead frame 32 is provided between the semiconductor chip 60 and the current output unit D.
  • the lead frame 32 electrically connects the semiconductor chip 60 and the current output unit D.
  • the lead frame 32 has a slit 40.
  • the lead frame 32 is electrically connected to the semiconductor chip 60 on the negative side of the semiconductor chip 60 in the X-axis direction.
  • the current output portion D of this example is provided at the negative end of the lead frame 32 in the X-axis direction.
  • the current output part D is provided on the positive side in the Y-axis direction with respect to the conduction part 10a.
  • the slit 40 has a slit 40a and a slit 40b.
  • the slit 40 can increase the inductance La of the path through which the current Ia flows by combining the slit 40a and the slit 40b.
  • the slit 40a is, for example, an I-type slit.
  • the end of the slit 40a is provided between the current output part D and the current path of the conduction part 10a. That is, the slit 40a is provided to extend from the end of the lead frame 32 provided between the current output part D and the conduction part 10a into the lead frame 32.
  • the slit 40a of this example extends into the lead frame 32 from the positive side to the negative side in the Y-axis direction, and becomes an I-type slit.
  • the slit 40b is an L-shaped slit as an example.
  • the end of the slit 40b is provided between the current path of the conduction part 10a and the current path of the conduction part 10b. That is, the slit 40b extends from the end of the lead frame 32 provided between the current path of the conduction part 10a and the current path of the conduction part 10b to the inside of the lead frame 32.
  • the slit 40b in this example extends into the lead frame 32 from the positive side in the X-axis direction toward the negative side, and extends from the negative side in the Y-axis direction toward the positive side to form an L-shaped slit. .
  • the semiconductor device 100 of this example can increase the inductance La by providing the slit 40.
  • the inductance La in this example may be equal to the inductance Lc.
  • the current Ia and the current Ic become equal, and the current imbalance is improved. Therefore, the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor portion A1 included in the semiconductor chip 60.
  • the current Ib in this example may be larger than the currents Ia and Ic.
  • FIG. 8B shows an example of the configuration of the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the pattern of the slits 40 provided in the lead frame 32 is different from the example of FIG. 8A.
  • points different from FIG. 8A will be particularly described.
  • the lead frame 32 has a slit 40.
  • the lead frame 32 has a current output part D in the vicinity of the conducting part 10b rather than the conducting part 10a and the conducting part 10c. Therefore, if the slit 40 is not provided, the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current output part D is the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current output part D, and the conduction part 10c and the current output. It becomes smaller than the inductance of the current path between the part D.
  • the slit 40 has a slit 40a and a slit 40b.
  • the slit 40 can increase the inductance Lb of the path through which the current Ib flows by combining the slit 40a and the slit 40b.
  • the slit 40a is an F-type slit as an example.
  • the end of the slit 40a is provided between the current path of the conduction part 10a and the current path of the conduction part 10b. That is, the slit 40a is provided to extend from the end of the lead frame 32 provided between the conductive portion 10a and the conductive portion 10b to the inside of the lead frame 32.
  • the slit 40a of this example extends into the lead frame 32 from the positive side to the negative side in the X-axis direction.
  • the slit 40a has two slits that branch and extend from the positive side to the negative side in the Y-axis direction. Thereby, the shape of the slit 40a becomes F type.
  • the slit 40b is an L-shaped slit as an example.
  • the end of the slit 40b is provided between the current path of the conduction part 10b and the current path of the conduction part 10c. That is, the slit 40b extends from the end of the lead frame 32 provided between the current path of the conducting part 10b and the current path of the conducting part 10c to the inside of the lead frame 32.
  • the slit 40b in this example extends into the lead frame 32 from the positive side in the X-axis direction toward the negative side, and extends from the negative side in the Y-axis direction toward the positive side to form an L-shaped slit. .
  • the semiconductor device 100 of this example can increase the inductance Lb by providing the slit 40.
  • the inductance Lb in this example may be equal to the inductance La and the inductance Lc.
  • the currents Ia to Ic become equal, and the current imbalance is improved. Therefore, the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor portion B1 included in the semiconductor chip 60.
  • FIG. 8C shows an example of the configuration of the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the semiconductor device 500 of this example is different from the semiconductor device 100 according to the example of FIGS. 8A and 8B in that the lead frame 532 does not have the slit 40.
  • the semiconductor device 500 does not have the slit 40, the length of the current path passing through the transistor part A1 cannot be adjusted. For example, Lc> Lb> La holds. Therefore, the current Ia becomes larger than the current Ib, and the current Ib becomes larger than the current Ic. Therefore, the heat generation of the transistor part A1 is larger than the heat generation of the transistor part B1 and the transistor part C1. As a result, the lifetime of the transistor portion A1 is shortened and easily broken.
  • FIG. 9A shows an example of the configuration of the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the semiconductor device 100 of this example has a terminal bar 34.
  • the current path portion 30 is a terminal bar 34 and a conductive pattern 36.
  • the conduction part 10 of this example is an insulating substrate 50.
  • FIG. 9A shows the current path expanded on the same plane for easy understanding, but actually, the insulating substrate 50 and the terminal bar 34 may be provided on different planes.
  • the terminal bar 34 is provided in a direction perpendicular to the insulating substrate 50 provided on the XY plane. That is, the terminal bar 34 of this example has a main surface in the ZY plane.
  • the conducting portion 10a to the conducting portion 10c have an insulating substrate 50a to an insulating substrate 50c, respectively. That is, in the semiconductor device 100 of this example, the slit 40 eliminates the imbalance of the currents Ia to Ic flowing through the insulating substrate 50a to the insulating substrate 50c.
  • the three conducting portions 10a to 10c are provided in this order from the negative side to the positive side in the Y-axis direction.
  • the three conducting portions 10a to 10c are provided at equal intervals, but may be provided at different intervals.
  • the three conducting portions 10a to 10c are not limited to the Y-axis direction, and may be arranged in any direction on the XY plane.
  • the insulating substrate 50a to the insulating substrate 50c have a conductive pattern 36a and a conductive pattern 36b, respectively.
  • the conductive pattern 36 a may not have the slit 40.
  • the conductive patterns 36a included in the insulating substrate 50a to the insulating substrate 50c have current input portions E1 to E3 at positions corresponding to the conductive portions 10a to 10c, respectively. Therefore, the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current input part E1, the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current input part E2, and the gap between the conduction part 10c and the current input part E3. The inductance of the current path becomes equal.
  • the conductive pattern 36b of this example is provided adjacent to the positive side of the conductive pattern 36a in the X-axis direction.
  • the current input portions E1 to E3 in this example are provided at the negative end in the X-axis direction in the conductive pattern 36a of the insulating substrate 50a to the insulating substrate 50c.
  • the current input unit E1 to the current input unit E3 in this example are provided in this order from the negative side to the positive side in the Y-axis direction.
  • the terminal bar 34 is provided between the insulating substrate 50 and the current output part D.
  • the terminal bar 34 electrically connects the insulating substrate 50 and the current output part D.
  • the current output unit D of this example functions as an external terminal connected to the outside of the semiconductor device 100.
  • the terminal bar 34 electrically connects the semiconductor chip 60 and the external terminal.
  • the terminal bar 34 has the current output part D in the vicinity of the conducting part 10a rather than the conducting part 10b and the conducting part 10c.
  • the current output portion D of the present example is provided at the positive end of the terminal bar 34 in the Z-axis direction. Further, the current output portion D is provided at the negative end of the terminal bar 34 in the Y-axis direction.
  • the current output terminal D may be provided by being bent in the X-axis direction as shown in FIG.
  • the slit 40 is provided in the terminal bar 34.
  • the slit 40 has a slit 40a and a slit 40b.
  • the slit 40 can increase the inductance La of the path through which the current Ia flows by combining the slit 40a and the slit 40b.
  • the slit 40a is, for example, an I-type slit.
  • the end of the slit 40a is provided between the current output part D and the current path of the conduction part 10a. That is, the slit 40a extends from the end of the terminal bar 34 provided between the current output part D and the conduction part 10a to the inside of the terminal bar 34.
  • the slit 40a of this example extends into the terminal bar 34 from the negative side to the positive side in the Y-axis direction to form an I-type slit.
  • the slit 40 a has two ends, one end is open at the end of the terminal bar 34, that is, the negative end in the Y-axis direction, and the other end is closed inside the terminal bar 34. .
  • the slit 40b is an L-shaped slit as an example.
  • the end of the slit 40b is provided between the current path of the conduction part 10a and the current path of the conduction part 10b. That is, the slit 40b extends from the end of the terminal bar 34 provided between the current path of the conduction part 10a and the current path of the conduction part 10b to the inside of the terminal bar 34.
  • the slit 40b of this example extends into the terminal bar 34 from the negative side in the Z-axis direction toward the positive side, and extends from the positive side in the Y-axis direction toward the negative side to form an L-shaped slit. .
  • the slit 40 b has two ends, one end is open at the end of the terminal bar 34, that is, the negative end in the Z-axis direction, and the other end is closed inside the terminal bar 34. .
  • the slit 40b is disposed between the slit 40a and the conductive portions 10a and 10b in a top view.
  • the semiconductor device 100 of this example can increase the inductance La by providing the slit 40.
  • the inductance La in this example may be equal to the inductance Lc.
  • the current Ia and the current Ic become equal, and the current imbalance is improved. Therefore, the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor unit A1 and the diode unit A2 included in the semiconductor chip 60.
  • the current Ib in this example may be larger than the currents Ia and Ic.
  • FIG. 9B shows an example of the configuration of the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the semiconductor device 500 of this example is different from the semiconductor device 100 according to the example of FIG. 9A in that the terminal bar 534 does not have the slit 40.
  • the semiconductor device 500 does not have the slit 40, the length of the current path passing through the transistor part A1 and the diode part A2 cannot be adjusted.
  • Lc> Lb> La holds. Therefore, the current Ia becomes larger than the current Ib, and the current Ib becomes larger than the current Ic. Therefore, the heat generation of the transistor part A1 is larger than the heat generation of the transistor part B1 and the transistor part C1. Further, the heat generation of the diode part A2 is larger than the heat generation of the diode part B2 and the diode part C2. Thereby, the lifetimes of the transistor part A1 and the diode part A2 are shortened and are easily destroyed.
  • FIG. 10A shows an example of the configuration of the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the semiconductor device 100 of this example has a terminal bar 34.
  • the semiconductor device 100 of this example differs from the case of FIG. 9A in the position where the current output unit D of the current input / output unit 20 is provided. In this example, points different from FIG. 9A will be particularly described.
  • the terminal bar 34 is provided between the insulating substrate 50 and the current output part D.
  • the terminal bar 34 electrically connects the insulating substrate 50 and the current output part D.
  • the current output portion D of the present example is provided on the terminal bar 34 on the positive end in the Z-axis direction and near the center in the Y-axis direction.
  • the terminal bar 34 has the current output part D in the vicinity of the conducting part 10b rather than the conducting part 10a and the conducting part 10c. Therefore, if the slit 40 is not provided, the inductance of the current path between the conduction part 10b and the current output part D is the inductance of the current path between the conduction part 10a and the current output part D, and the conduction part 10c and the current output. It becomes smaller than the inductance of the current path between the part D.
  • the slit 40 is provided in the terminal bar 34.
  • the slit 40 has a slit 40a and a slit 40b.
  • the slit 40 can increase the inductance Lb of the path through which the current Ib flows by combining the slit 40a and the slit 40b.
  • the slit 40a is an F-type slit as an example.
  • the end of the slit 40a is provided between the current output part D and the current path of the conduction part 10b. That is, the slit 40a extends from the end portion of the terminal bar 34 provided between the conducting portion 10a and the conducting portion 10b to the inside of the terminal bar 34.
  • the slit 40a of this example extends into the terminal bar 34 from the negative side to the positive side in the Z-axis direction.
  • the slit 40a has two slits that branch and extend from the negative side to the positive side in the Y-axis direction. Thereby, the shape of the slit 40a becomes F type.
  • the slit 40 a has three ends, one end is open at the end of the terminal bar 34, that is, the negative end in the Z-axis direction, and the other end is closed inside the terminal bar 34. ing.
  • the first other end of the slit 40a, the other end of the slit 40b, and the second other end of the slit 40a are sequentially arranged in the Z-axis direction between the conduction portions 10a to 10c and the current output portion D.
  • the slit 40b is an L-shaped slit as an example.
  • the end of the slit 40b is provided between the current path of the conduction part 10b and the current path of the conduction part 10c. That is, the slit 40b extends from the end of the terminal bar 34 provided between the current path of the conduction part 10b and the current path of the conduction part 10c to the inside of the terminal bar 34.
  • the slit 40b of this example extends into the terminal bar 34 from the negative side in the Z-axis direction toward the positive side, and extends from the positive side in the Y-axis direction toward the negative side to form an L-shaped slit.
  • the slit 40 b has two ends, one end is open at the end of the terminal bar 34, that is, the negative end in the Z-axis direction, and the other end is closed inside the terminal bar 34. .
  • the semiconductor device 100 of this example can increase the inductance Lb by providing the slit 40.
  • the inductance Lb in this example may be equal to the inductance La and the inductance Lc.
  • the currents Ia to Ic become equal, and the current imbalance is improved. Therefore, the semiconductor device 100 can improve the reliability of the transistor portion B1 and the diode portion B2 included in the insulating substrate 50.
  • FIG. 10B shows an example of the configuration of the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the semiconductor device 500 of this example is different from the semiconductor device 100 according to the example of FIG. 10A in that the terminal bar 534 does not have the slit 40.
  • the semiconductor device 500 does not have the slit 40, the length of the current path passing through the transistor part B1 and the diode part B2 cannot be adjusted.
  • Lc La> Lb holds. Therefore, current Ib becomes larger than current Ia and current Ic. Therefore, the heat generation of the transistor portion B1 is larger than the heat generation of the transistor portion A1 and the transistor portion C1. Further, the heat generation of the diode part B2 is larger than the heat generation of the diode part A2 and the diode part C2. Thereby, the lifetimes of the transistor part B1 and the diode part B2 are shortened and are easily destroyed.
  • FIG. 11A is an example of current peak characteristics of the semiconductor device 100 according to the embodiment of FIG. 9A.
  • the vertical axis represents the current peak Ip [A], and the horizontal axis represents the power supply voltage Vcc [V].
  • a black circle indicates a peak of the current Ia.
  • the square indicates the peak of the current Ic.
  • the triangle indicates the peak of the current Ib.
  • the currents Ia to Ic correspond to the currents flowing through the conducting parts 10a to 10c, respectively.
  • the currents Ia to Ic have uniform current peak values by adjusting the inductance of the current path section 30. That is, current imbalance is eliminated.
  • FIG. 11B is an example of current peak characteristics of the semiconductor device 500 according to the comparative example of FIG. 9B.
  • the vertical axis represents the current peak Ip [A], and the horizontal axis represents the power supply voltage Vcc [V].
  • a black circle indicates a peak of the current Ia.
  • the square indicates the peak of the current Ic.
  • the triangle indicates the peak of the current Ib.
  • the current Ia has a large current peak Ip compared to the currents Ib and Ic. That is, in the semiconductor device 500, since the inductance La is smaller than the inductance Lb and the inductance Lc, the current peak value of the current Ia cannot be suppressed. Therefore, the conduction part 10a is easily destroyed.
  • FIG. 12 shows an example of the configuration of the terminal bar 34.
  • the terminal bar 34 of this example may be used for the N terminal.
  • the terminal bar 34 has a plurality of slits 40.
  • the terminal bar 34 of this example is an example of the current path portion 30 that adjusts the inductance of the current path that is conducted to the conduction portion 10 by the plurality of slits 40.
  • the terminal bar 34 includes a plurality of current input units E and one current output unit D as the current input / output unit 20.
  • the terminal bar 34 of this example has the three current input parts E, it is not restricted to this.
  • the three current input units E are an example of the current input / output unit 20 and are electrically connected to the conduction unit 10.
  • the slit 40a has an I shape.
  • the slit 40a of this example extends into the terminal bar 34 from the negative side to the positive side in the Y-axis direction to form an I-type slit.
  • the slit 40b has an L shape.
  • the slit 40b of this example extends into the terminal bar 34 from the negative side in the Z-axis direction toward the positive side, and extends from the positive side in the Y-axis direction toward the negative side to form an L-shaped slit. .
  • the three legs (current input part E) of the terminal bar 34 may be connected to the insulating substrate 50 and the lead frame 32 using ultrasonic waves or solder.
  • the slit 40 a has two ends, one end is open at the end of the terminal bar 34, that is, the negative end in the Y-axis direction, and the other end is closed inside the terminal bar 34.
  • the slit 40 b has two ends, one end is open at the end of the terminal bar 34, that is, the negative end in the Z-axis direction, and the other end is closed inside the terminal bar 34.
  • One end of the slit 40b may be disposed between the first leg and the second leg from the side closer to the current output part D among the three legs.
  • the width in the Z-axis direction of the terminal bar 34 in which the first leg portion is disposed may be larger than the width in the Z-axis direction of the terminal bar 34 in which the second leg portion and the third leg portion are disposed. .
  • the terminal bar 34 is electrically connected to one of the first external connection terminal tm1 to the fifth external connection terminal tm5 shown in FIG.
  • each of the current output units D functions as one of the first external connection terminal tm1 to the fifth external connection terminal tm5.
  • the current output unit D since the terminal bar 34 is used as the N terminal, the current output unit D functions as the fourth external connection terminal tm4 (N).
  • the current output portion D of this example is provided at the end of the terminal bar 34 on the positive side in the Z-axis direction and on the negative side in the Y-axis direction.
  • the position of the current output part D is not limited to this as long as the positive terminal P, the intermediate terminal M, the negative terminal N, and the AC output terminal U do not interfere with each other.
  • FIG. 13 shows an example of the configuration of the terminal bar 34 having the vibration absorbing member 42.
  • the terminal bar 34 of this example may be used for the N terminal.
  • the terminal bar 34 of this example has a plurality of slits 40.
  • the terminal bar 34 of this example is different from the terminal bar 34 disclosed in FIG. 12 in that the slit 40 has a vibration absorbing member 42. In this example, the difference from the terminal bar 34 according to FIG. 12 will be particularly described.
  • the terminal bar 34 of this example is an example of the current path portion 30 that adjusts the inductance of the current path that is conducted to the conduction portion 10 by the plurality of slits 40.
  • the vibration absorbing member 42 preferably has an insulating material.
  • the vibration absorbing member 42 is made of a material having an electric conductivity smaller than that of the terminal bar 34. Thereby, even when the vibration absorbing member 42 is provided in the slit 40, the inductance of the current path of the terminal bar 34 can be adjusted in the same manner as in the case of the slit 40.
  • the vibration absorbing member 42 includes a material that is compatible with the silicon gel filled in the semiconductor device 100.
  • the vibration absorbing member 42 preferably has a material that absorbs vibration.
  • the terminal bar 34 is connected to a corresponding terminal using ultrasonic waves.
  • the shape of the terminal bar 34 may change or the vibration may be amplified by ultrasonic vibration when the terminal bar 34 is connected. Since the terminal bar 34 of the present example includes the vibration absorbing member 42, the influence of ultrasonic vibration can be reduced.
  • the terminal bar 34 is electrically connected to one of the first external connection terminal tm1 to the fifth external connection terminal tm5 shown in FIG.
  • each of the current output units D functions as one of the first external connection terminal tm1 to the fifth external connection terminal tm5.
  • the current output unit D functions as the fourth external connection terminal tm4 (N).
  • FIG. 14 shows an example of the configuration of the terminal bar 34 having different materials.
  • the terminal bar 34 of this example adjusts the inductance of the current path by using a plurality of different materials.
  • the terminal bar 34 has a number of materials corresponding to the number of the conductive portions 10.
  • the terminal bar 34 of this example has three different materials.
  • the terminal bar 34 of this example is an example of the current path portion 30 that adjusts the inductance of the current path that is conducted to the conduction portion 10 with a different material.
  • the terminal bar 34 includes three terminal bars 34 a to 34 c that are electrically connected to the three conducting portions 10.
  • the distance to the current output part D of the terminal bar 34a is longer than the distance to the current output part D of the terminal bar 34b. Further, the distance of the terminal bar 34b to the current output part D is longer than the distance of the terminal bar 34c to the current output part D.
  • the terminal bar 34 adjusts the inductance of the terminal bars 34a to 34c by forming the three terminal bars 34a to 34c from different materials.
  • the terminal bar 34a is formed of a material having a smaller inductance than the terminal bar 34b.
  • the terminal bar 34b may be formed of a material having a smaller inductance than the terminal bar 34c.
  • the inductances of the terminal bars 34a to 34c can be equalized.
  • a material with low inductance is a material with high electrical conductivity.
  • the material of the terminal bar 34 is a conductive material such as silver, silver alloy, copper, copper alloy, gold, gold alloy, aluminum, and aluminum alloy.
  • the terminal bar 34 is preferably selected in consideration of cost, strength and ease of handling.
  • the semiconductor device 100 adjusts the inductance and adjusts the current imbalance by providing the slit 40 in the current path portion 30.
  • the semiconductor device 100 may adjust the inductance also in an external circuit of the semiconductor device 100. For example, when a plurality of semiconductor devices 100 constitute a semiconductor system, the plurality of semiconductor devices 100 are arranged so that the inductance of an external circuit connecting the plurality of semiconductor devices 100 is constant.
  • FIG. 15 is an example of a plan view of a semiconductor device 100 according to another embodiment.
  • the figure shows an example of the arrangement of circuits provided on the base part 120 inside the case part 110.
  • the semiconductor device 100 is different from the semiconductor device 100 of FIG. 2 in that it forms an I-type three-level power conversion circuit described later. In this example, points different from the configuration shown in FIG. 2 will be particularly described.
  • transistors T1 to T4 are connected in series.
  • the transistor T1, the transistor T3, the transistor T4, and the transistor T2 are connected in series in this order.
  • Each of the transistors T1 to T4 may be composed of three parallel elements.
  • the areas DA1 to DA4 may have three or more conducting portions 10 arranged side by side in the Y-axis direction.
  • three transistors T1 are arranged side by side along the Y-axis direction.
  • the Y-axis direction is an example of a first direction
  • the X-axis direction is an example of a second direction perpendicular to the first direction.
  • the area DA1 is provided on the negative side in the Y-axis direction from the area DA2.
  • the area DA1 has a current path.
  • the area DA3 and the area DA4 are arranged side by side in the Y-axis direction.
  • the area DA3 is provided on the negative side in the Y-axis direction from the area DA4.
  • Area DA1 and area DA3 are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the area DA1 is provided on the negative side in the X-axis direction from the area DA3.
  • Region DA3 has a current path electrically connected to region DA1.
  • Area DA2 and area DA4 are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the area DA2 is provided on the negative side in the X-axis direction from the area DA4.
  • the area DA2 has a current path.
  • the area DA4 is arranged side by side with the area DA3 in the Y-axis direction.
  • Region DA4 has a current path electrically connected to each of current paths in regions DA2 and DA3. As a result, a current path connected in this order may occur in the region DA1, the region DA3, the region DA4, and the region DA2.
  • a short-circuit current may flow in a U-shape or a C-shape between the plurality of regions DA.
  • the second external connection terminal tm2 (M1) and the third external connection terminal tm3 (M2) are short-circuited with the fourth external connection terminal tm4 (N)
  • the regions DA1, DA3, and DA4 The current flows in a U shape in the order of the area DA2.
  • the fourth external connection terminal tm4 (N) is provided in the area DA2.
  • the fourth external connection terminal tm4 (N) of this example is provided on the center side of the XY plane of the semiconductor device 100.
  • the fourth external connection terminal tm4 (N) is provided on the negative side in the Y-axis direction from the center of the area DA2.
  • the fourth external connection terminal tm4 (N) may be disposed across the area DA2 and the area DA1 in the XY plane.
  • a difference in current path may occur depending on the distance from the center of the short-circuit current as described later. .
  • the arrows shown in FIG. 15 indicate the current path of the short-circuit current from the second external connection terminal tm2 (M1) and the third external connection terminal tm3 (M2) to the fourth external connection terminal tm4 (N). ing.
  • the short-circuit current flows from the second external connection terminal tm2 (M1) and the third external connection terminal tm3 (M2) to the fourth external connection terminal through the transistor T3, the transistor T4, and the transistor T2. It flows to tm4 (N). That is, the short-circuit current flows in a U-shape or C-shape in the areas DA1 to DA4.
  • the current path for the circuit portion arranged on the circuit center side of the current is more than the current path for the circuit unit arranged away from the circuit center. It tends to be shorter.
  • a difference occurs in the current path, a difference occurs in the inductance of each current path. For this reason, a short circuit current peak or di / dt which should be the same in each phase is caused, which may be a cause of module destruction.
  • the fourth external connection terminal tm4 (N) is arranged on the center side of the module. For this reason, the current path of the insulating substrate on the module center side close to the fourth external connection terminal tm4 (N) is shorter than the outer current path.
  • the semiconductor device 100 of the present example by providing the slit 40, the current path of the circuit unit arranged near the rotation center can be increased, so that the overall balance of the current path length is improved. Can do.
  • any one of the current input unit E and the current output unit D may be provided closer to the center of the semiconductor device 100 than the center of the region having three or more conducting units 10.
  • the center side of the semiconductor device 100 refers to a side closer to the intersection of the center line L1 and the center line L2 than the center of the region having three or more conducting portions 10.
  • One or a plurality of slits 40 may be provided in the current path portion 30 on the center side of the semiconductor device 100.
  • one or a plurality of slits 40 is a current path to the conduction part 10 that is disposed closest to the area DA1 among the current path parts 30 that conduct to each of the three or more conduction parts 10 provided in the area DA2. Provided in the unit 30.
  • FIG. 16 shows an example of a circuit configuration for one phase of a three-level power conversion (inverter) circuit.
  • the internal circuit of this example is a circuit for one phase (U phase) among the three phases (U phase, V phase, W phase) of the three-level power conversion circuit.
  • the circuit configuration for one phase includes four transistors T1 to T4 and six diodes D1 to D6.
  • the three or more conducting portions 10 may include four transistors T1 to T4 and six diodes D1 to D6, respectively.
  • the transistors T1 to T4 in this example are insulated gate bipolar transistors.
  • the transistor T1, the transistor T3, the transistor T4, and the transistor T2 are connected in series in this order between the first external connection terminal tm1 (P) and the fourth external connection terminal tm4 (N).
  • Each of the transistors is connected in parallel in FIG. 15, but is shown as one transistor in the circuit of FIG.
  • a plurality of transistors T1 are connected in parallel to each other, and a plurality of transistors T4 are connected in parallel to each other.
  • a plurality of transistors T4 and a plurality of transistors T1 are connected in series.
  • Diodes D1 to D4 are connected in antiparallel to the transistors T1 to T4.
  • connection point C1 is a connection point between the emitter terminal of the transistor T3 and the collector terminal of the transistor T4.
  • the connection point C1 is connected to a fifth external connection terminal tm5 (U) as an AC output terminal.
  • the fifth external connection terminal tm5 (U) is an example of a U terminal.
  • the collector terminal of the transistor T3 and the emitter terminal of the transistor T4 are connected via two diodes D5 and D6 provided in series.
  • the diodes D5 and D6 are arranged such that the direction from the emitter terminal of the transistor T4 to the collector terminal of the transistor T3 is the forward direction. Diodes D5 and D6 are omitted in FIG.
  • the diodes D5 and D6 may be provided on the conductive pattern 36, may be provided in the region DA1 or the region DA2, or may be provided in another place.
  • connection point C2 is a connection point between the two diodes D5 and D6.
  • the connection point C2 is connected to the second external connection terminal tm2 (M1) and the third external connection terminal tm3 (M2).
  • the external connection terminal tm2 (M1) and the third external connection terminal tm3 (M2) are examples of the M terminal.
  • the internal circuit operates as an I-type three-level power conversion circuit in which four transistors T1 to T4 are connected in series.
  • FIG. 17A shows an example of the configuration of the terminal bar 534 according to the comparative example.
  • the terminal bar 534 does not have the slit 40.
  • the three insulating substrates 550 are provided, but the present invention is not limited to this.
  • the current input / output unit 520 is connected to the fourth external connection terminal tm4 (N).
  • the current flowing through the terminal bar 534 is input from the three insulating substrates 550 and is output from the current input / output unit 520 provided on the negative side in the Y-axis direction. Therefore, the current path length of the insulating substrate 550d provided on the most negative side in the Y-axis direction is shortened.
  • a difference occurs in the peak of the short-circuit current, which can be a cause of destruction.
  • FIG. 17B shows an example of a waveform of the collector current Icp flowing in the semiconductor device 500 according to the comparative example.
  • the vertical axis represents the collector current Icp flowing through the semiconductor device 500, and the horizontal axis represents time.
  • the A phase waveform of the semiconductor device 500 is indicated by a solid line
  • the B phase waveform is indicated by a one-dot chain line.
  • the A-phase waveform is a waveform of the collector current that flows in the current path closer to the fourth external connection terminal tm4 (N) than the B-phase waveform. Therefore, the A phase waveform indicates that a collector current Icp larger than the B phase waveform flows.
  • FIG. 18A shows an example of the configuration of the terminal bar 34 according to the embodiment.
  • the terminal bar 34 has a slit 40.
  • the terminal bar 34 of this example has a slit 40 having the same shape as the terminal bar 34 shown in FIG.
  • the shape of the slit 40 is not limited to this example as long as the length of the current path of the current input from each current input / output unit 20 is adjusted.
  • the current imbalance can be improved in consideration of the length of the current path of the entire module. Therefore, the length of each current path may be different inside the terminal bar 34.
  • the current path of the current input from the insulating substrate 50d may be longer than the current path of the current input from the insulating substrate 50e and the insulating substrate 50f.
  • the current path of the current input from the insulating substrate 50e may be longer than the current path of the current input from the insulating substrate 50f.
  • FIG. 18B shows an example of the waveform of the collector current Icp flowing in the semiconductor device 100 according to the embodiment.
  • the vertical axis represents the collector current Icp flowing through the semiconductor device 100, and the horizontal axis represents time.
  • the A phase waveform of the semiconductor device 100 is indicated by a solid line
  • the B phase waveform is indicated by a one-dot chain line.
  • the A phase waveform of the semiconductor device 500 according to the comparative example is indicated by a broken line.
  • the A-phase waveform of the semiconductor device 100 is a waveform of the collector current flowing in the current path closer to the fourth external connection terminal tm4 (N) than the B-phase waveform.
  • the semiconductor device 100 can reduce the difference between the A-phase waveform and the B-phase waveform by providing the terminal bar 34 with the slit 40.
  • the semiconductor device 100 of this example can improve the current imbalance in consideration of the length of the current path inside the terminal bar 34 by providing the slit 40 in the terminal bar 34. Further, the semiconductor device 100 can improve the current imbalance in consideration of the length of the current path of the entire module by providing the slit 40 in the terminal bar 34 connected to the N terminal.

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Abstract

半導体チップと、半導体チップと電気的に接続された第1の電流入出力部と、半導体チップと電気的に接続された第2の電流入出力部と、第1の電流入出力部と第2の電流入出力部との間において、半導体チップが設けられた3以上の導通部と、3以上の導通部のそれぞれに導通する電流の経路を有する電流経路部と、を備え、電流経路部は、複数のスリットを含む半導体装置を提供する。

Description

半導体装置
 本発明は、半導体装置に関する。
 従来、複数の半導体チップを有し、複数の半導体チップのそれぞれに電流が流れる半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1 特表2016-9496号公報
 特許文献2 特開2002-153079号公報
解決しようとする課題
 半導体装置では、複数の半導体チップのそれぞれに流れる電流の不均衡が解消されることが好ましい。
一般的開示
 本発明の第1の態様においては、半導体チップと、半導体チップと電気的に接続された第1の電流入出力部と、半導体チップと電気的に接続された第2の電流入出力部と、第1の電流入出力部と第2の電流入出力部との間において、半導体チップが設けられた3以上の導通部と、3以上の導通部のそれぞれに導通する電流の経路を有する電流経路部と、を備え、電流経路部は、複数のスリットを含む半導体装置を提供する。
 導通部は、半導体チップであってよい。
 半導体装置は、半導体チップが設けられた絶縁基板をさらに備えてよい。電流経路部は、絶縁基板上に設けられた導電性パターンであってよい。
 半導体装置は、半導体チップと電気的に接続されたリードフレームをさらに備えてよい。電流経路部は、リードフレームであってよい。
 半導体装置は、半導体チップが設けられた絶縁基板をさらに備えてよい。導通部は、絶縁基板であってよい。
 半導体装置は、半導体チップと外部端子とを電気的に接続するための端子バーをさらに備えてよい。電流経路部は、端子バーであってよい。
 第1の電流入出力部は、電流入力部であってよい。第2の電流入出力部は、電流出力部であってよい。3以上の導通部は、順に配置された第1の導通部と、第2の導通部と、第3の導通部とを有してよい。複数のスリットは、第1のスリットおよび第2のスリットを有してよい。第1のスリットの端部は、電流出力部と第1の導通部との間に設けられてよい。第2のスリットの端部は、第1の導通部と第2の導通部との間に設けられてよい。
 3以上の導通部は、第1の導通部と、第2の導通部と、第3の導通部とを有してよい。複数のスリットは、第1のスリットおよび第2のスリットを有してよい。第1のスリットの端部は、第1の導通部と第2の導通部との間に設けられてよい。第2のスリットの端部は、第2の導通部と第3の導通部との間に設けられてよい。
 複数のスリットは、L型のスリットおよびF型のスリットを含んでよい。
 複数のスリットは、L型のスリットおよびI型のスリットを含んでよい。
 第1の電流入出力部は、電流入力部であってよい。第2の電流入出力部は、電流出力部であってよい。複数のスリットは導通部よりも電流入力部側に設けられてよい。
 第1の電流入出力部は、電流入力部であってよい。第2の電流入出力部は、電流出力部であってよい。複数のスリットは、導通部よりも電流出力部側に設けられてよい。
 複数のスリットは、パターンにより形成されていてよい。
 半導体装置は、複数のスリットにおいて、絶縁性の振動吸収部材を備えてよい。
 3以上の導通部は、コレクタ端子がP端子に接続された第1トランジスタと、エミッタ端子がN端子に接続され、第1トランジスタと直列に接続された第2トランジスタと、双方向スイッチを構成する第3トランジスタおよび第4トランジスタとをそれぞれ備えてよい。第1トランジスタのエミッタ端子と、第2トランジスタのコレクタ端子との接続点は、U端子に接続されてよい。双方向スイッチは、一端が接続点と接続され、他端がM端子に接続されてよい。
 3以上の導通部は、コレクタ端子がP端子に接続された第1トランジスタと、エミッタ端子がN端子に接続された第2トランジスタと、第1トランジスタと直列に接続された第3トランジスタと、第3トランジスタおよび第2トランジスタと直列に接続された第4トランジスタと、第3トランジスタのコレクタ端子と、第4トランジスタのエミッタ端子との間において、直列に設けられた2つのダイオードと、をそれぞれ備えてよい。第3トランジスタのエミッタ端子と、第4トランジスタのコレクタ端子との接続点は、U端子に接続されてよい。2つのダイオードの間の接続点は、M端子に接続されてよい。
 第1の電流入出力部または第2の電流入出力部のいずれかは、3以上の導通部を有する領域の中央よりも、半導体装置の中心側に設けられてよい。複数のスリットは、半導体装置の中心側の電流経路部に設けられてよい。
 半導体装置は、電流の経路を有する第1領域と、第1領域と第1方向に並んで配置されており、第1方向に並んで配置された3以上の導通部を有する第2領域と、第1方向と垂直な第2方向において第1領域と並んで配置され、第1領域と電気的に接続された電流の経路を有する第3領域と、 第2方向において第2領域と並んで配置され、且つ、第1方向において第3領域と並んで配置され、第2領域と第3領域のそれぞれと電気的に接続された電流の経路を有する第4領域とを備えてよい。複数のスリット40は、第2領域に備えられた3以上の導通部のそれぞれに導通する電流経路部のうち、最も第1領域の近くに配置された導通部までの電流経路部に設けられてよい。
 本発明の第2の態様においては、半導体チップと、半導体チップと電気的に接続された第1の電流入出力部および第2の電流入出力部と、第1の電流入出力部と第2の電流入出力部との間に設けられ、半導体チップが設けられた複数の導通部と、複数の導通部に導通する電流の経路を有する複数の電流経路部と、を備え、複数の電流経路部は、材料の異なる複数の電流経路を有する半導体装置を提供する。
 なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
実施例に係る半導体装置100の斜視図の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の平面図の一例である。 3レベル電力変換(インバータ)回路の1相分の回路構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。 比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。 比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。 3つの導通部10を有する半導体装置100の実施例を示す。 比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。 比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。 比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。 比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。 比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。 図9Aの実施例に係る半導体装置100の電流ピーク特性の一例である。 図9Bの比較例に係る半導体装置500の電流ピーク特性の一例である。 端子バー34の構成の一例を示す。 振動吸収部材42を有する端子バー34の構成の一例を示す。 異種材料を有する端子バー34の構成の一例を示す。 他の実施例に係る半導体装置100の平面図の一例である。 3レベル電力変換(インバータ)回路の1相分の回路構成の一例を示す。 比較例に係る端子バー534の構成の一例を示す。 比較例に係る半導体装置500に流れるコレクタ電流Icpの波形の一例を示す。 実施例に係る端子バー34の構成の一例を示す。 実施例に係る半導体装置100に流れるコレクタ電流Icpの波形の一例を示す。
 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
 本明細書においては、半導体チップが有する半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の2つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」、「おもて」、「裏」の方向は重力方向、または、半導体装置の実装時における基板等への取り付け方向に限定されない。
 本明細書では、X軸、Y軸およびZ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書では、半導体チップの上面と平行な面をXY面とし、半導体チップが有する半導体基板の深さ方向をZ軸とする。
 また、本明細書において、距離、インダクタンス、電流の大きさ等について、等しいと説明する場合がある。これらが等しい場合とは、完全に同一である場合に限られず、本明細書に記載の発明を逸脱しない範囲で異なっていてもよい。
 図1は、実施例に係る半導体装置100の斜視図の一例を示す。半導体装置100は、ケース部110と、ベース部120と、複数の端子とを備える。一例において、半導体装置100は、パワーコンディショナー(PCS:Power Conditioning Subsystem)に適用される。
 ケース部110は、半導体装置100が有する半導体チップ等を収容する。ケース部110は、絶縁性の樹脂で成型されている。ケース部110は、ベース部120上に設けられる。ケース部110には、絶縁性を確保するための切込部112が設けられてよい。
 ベース部120は、ねじ等によりケース部110に固定されている。ケース部110には、ベース部120を固定するための穴部が設けられてよい。ベース部120は、接地電位に設定されてよい。ベース部120は、XY平面に主面を有する。
 端子配置面114は、ケース部110の上面側において、端子部が設けられる面である。端子配置面114には、第1の補助端子ts1~第11の補助端子ts11が設けられている。端子配置面114は、Z軸方向に凸部116を有する。
 凸部116は、端子配置面114の中央付近に設けられる。凸部116は、端子配置面114の長手方向(本例ではY軸方向)に延伸して設けられる。凸部116上には、第1の外部接続端子tm1~第5の外部接続端子tm5が設けられている。第1の外部接続端子tm1~第5の外部接続端子tm5は、凸部116において、Y軸方向の負側から正側に向けてこの順で設けられているが、これに限られない。
 第1の外部接続端子tm1(P)は、直流電源の正側端子Pである。第2の外部接続端子tm2(M1)および第3の外部接続端子tm3(M2)は、中間端子Mである。第4の外部接続端子tm4(N)は、直流電源の負側端子Nである。第5の外部接続端子tm5(U)は、交流出力端子Uである。
 第1の補助端子ts1~第5の補助端子ts5は、端子配置面114のX軸方向の負側の端部に設けられる。第6の補助端子ts6~第11の補助端子ts11は、端子配置面114のX軸方向の正側の端部に設けられる。
 第1の補助端子ts1(T1P)は、後述するトランジスタT1のコレクタ電圧を出力する。第2の補助端子ts2(T1G)は、トランジスタT1のゲート電圧を供給するゲート端子である。第3の補助端子ts3(T1E)は、トランジスタT1のエミッタ電圧を出力する。
 第4の補助端子ts4(T2G)は、後述するトランジスタT2のゲート電圧を供給するゲート端子である。第5の補助端子ts5(T2E)は、トランジスタT2のエミッタ電圧を出力する。
 第6の補助端子ts6(T3E)は、後述するトランジスタT3のエミッタ電圧が出力される。第7の補助端子ts7(T3G)は、トランジスタT3のゲート電圧を供給するゲート端子である。
 第8の補助端子ts8(T4E)は、後述するトランジスタT4のエミッタ電圧が出力される。第9の補助端子ts9(T4G)は、トランジスタT4のゲート電圧を供給するゲート端子である。
 第10補助端子ts10(TH2)および第11の補助端子ts11(TH1)は、中央部にケース部110内に埋設されてケース部110の内部温度を検出するサーミスタに接続されたサーミスタ用の端子である。
 図2は、実施例に係る半導体装置100の平面図の一例である。同図は、ケース部110の内部において、ベース部120上に設けられた回路の配置例を示す。
 本例の半導体装置100は、ベース部120上に、6枚の絶縁基板50a~絶縁基板50fを備える。4つのトランジスタT1~T4は、3レベル電力変換装置(インバータ)回路の3相のうちの1相分の回路を構成する。4つのトランジスタT1~T4のうち、T1とT3が同一の絶縁基板50に、T2とT4が他の同一の絶縁基板50に実装されている。トランジスタT1~T4のうち、T3およびT4は、逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)であってよい。
 絶縁基板50は、ベース部120に接合されている。絶縁基板50は、伝熱性の良いセラミックス(例えばアルミナ)基板の両面に導体性のパターンを有する。絶縁基板50は、導電性パターン36を調整することにより、電流経路のインダクタンスを調整する。例えば、絶縁基板50は、セラミックス基板上に銅回路版を直接接合したDCB(Direct Copper Bond)基板である。
 絶縁基板50a~50cは、それぞれ、トランジスタT1およびT3を実装した絶縁基板である。各絶縁基板50a~50cは、並列に接続されている。
 絶縁基板50e~50fは、それぞれ、トランジスタT2およびT4を実装した絶縁基板である。各絶縁基板50e~50fは、並列に接続されている。
 半導体装置100は、領域DA1と、領域DA2と、領域DA3と、領域DA4とを含む。領域DA1~領域DA4は、中央線L1および中央線L2によってケース部110の内部において、分割された領域である。中央線L1は、Y軸に平行な直線であり、中央線L2は、X軸に平行な直線である。
 領域DA1は、トランジスタT1およびダイオードD1が配置された領域である。ダイオードD1は、トランジスタT1と逆並列に接続されている。一例において、ダイオードD1は、還流ダイオード(FWD:Freewheeling Diode)である。本例では、トランジスタT1およびダイオードD1は、ベース部120の長手方向に直線状に配置されている。
 領域DA2は、トランジスタT2およびダイオードD2が配置された領域である。ダイオードD2は、トランジスタT2と逆並列に接続されている。一例において、ダイオードD2は、還流ダイオードである。本例では、トランジスタT2およびダイオードD2は、ベース部120の長手方向に直線状に配置されている。
 領域DA3は、トランジスタT3が配置された領域である。トランジスタT3は、後述する双方向スイッチ素子となる半導体素子としての逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。トランジスタT3は、ベース部120の長手方向に直線状に配置されている。
 領域DA4は、トランジスタT4が配置された領域である。トランジスタT4は、双方向スイッチ素子となる半導体素子としての逆阻止型絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。トランジスタT4は、ベース部120の長手方向に直線状に配置されている。
 導電性パターン36aは、各絶縁基板50a~50cの一端に設けられる。導電性パターン36aは、トランジスタT1のエミッタ電圧を出力する第3の補助端子ts3(T1E)と電気的に接続する。絶縁基板50cの導電性パターン36aは、第3の補助端子ts3(T1E)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36bは、各絶縁基板50a~50cの一端に設けられる。導電性パターン36bは、トランジスタT1のゲート電圧を供給するゲート端子となる第2の補助端子ts2(T1G)と電気的に接続される。導電性パターン36bは、トランジスタT1のゲートパッドと、接続部材90により接続されている。絶縁基板50cの導電性パターン36bは、第2の補助端子ts2(T1G)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36cは、各絶縁基板50a~50cに設けられる。導電性パターン36cは、トランジスタT1を実装した領域DA1に配置されている。導電性パターン36cは、トランジスタT1のコレクタとダイオードD1のカソードとを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続される。絶縁基板50bの導電性パターン36cは、第1の補助端子ts1(T1P)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36dは、各絶縁基板50a~50cに設けられる。導電性パターン36dは、トランジスタT1を実装した領域DA1に配置されている。導電性パターン36dは、トランジスタT1のエミッタと電気的に接続される。導電性パターン36dは、トランジスタT1のエミッタおよびダイオードD1のアノードと、接続部材90により接続されている。
 導電性パターン36hは、各絶縁基板50a~50cの他端に設けられる。導電性パターン36hは、トランジスタT3のエミッタ電圧を出力する第6の補助端子ts6(T3E)と電気的に接続する。絶縁基板50bの導電性パターン36hは、第6の補助端子ts6(T3E)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36gは、各絶縁基板50a~50cの他端に設けられる。導電性パターン36gは、トランジスタT3のゲート電圧を供給するゲート端子となる第7の補助端子ts7(T3G)と電気的に接続される。導電性パターン36gは、トランジスタT3のゲートパッドと、接続部材90により接続されている。絶縁基板50bの導電性パターン36gは、第7の補助端子ts7(T3G)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36fは、各絶縁基板50a~50cに設けられる。導電性パターン36fは、トランジスタT3を実装した領域DA3に配置されている。導電性パターン36fは、トランジスタT3のコレクタに、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続される。ここで、導電性パターン36fは、トランジスタT3のコレクタとトランジスタT1のエミッタとが互いに電気的に接続されるように、領域DA3と領域DA1に亘って配置される。
 導電性パターン36eは、各絶縁基板50a~50cに設けられる。導電性パターン36eは、トランジスタT3を実装した領域DA3に配置されている。導電性パターン36eは、トランジスタT3のエミッタと電気的に接続される。導電性パターン36eは、トランジスタT3のエミッタと、接続部材90により接続されている。
 接続部材90は、導電性パターン36や、トランジスタT、ダイオードD等を電気的に接続する。例えば、接続部材90は、ボンディングワイヤである。接続部材90は、複数の絶縁基板50同士を接続してもよい。
 導電性パターン36iは、各絶縁基板50e~50fの一端に設けられる。導電性パターン36iは、トランジスタT2のエミッタ電圧を出力する第5の補助端子ts5(T2E)と電気的に接続する。絶縁基板50fの導電性パターン36iは、第5の補助端子ts5(T2E)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36jは、各絶縁基板50e~50fの一端に設けられる。導電性パターン36jは、トランジスタT2のゲート電圧を供給するゲート端子となる第4の補助端子ts4(T2G)と電気的に接続する。導電性パターン36jは、トランジスタT2のゲートパッドと、接続部材90により接続されている。絶縁基板50fの導電性パターン36jは、第4の補助端子ts4(T2G)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36oは、各絶縁基板50e~50fの他端に設けられる。導電性パターン36oは、トランジスタT4のエミッタ電圧を出力する第8の補助端子ts8(T4E)と電気的に接続する。絶縁基板50fの導電性パターン36oは、第8の補助端子ts8(T4E)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36nは、各絶縁基板50e~50fの他端に設けられる。導電性パターン36nは、トランジスタT4のゲート電圧を供給するゲート端子となる第9の補助端子ts9(T4G)と電気的に接続する。導電性パターン36nは、トランジスタT4のゲートパッドと、接続部材90により接続されている。絶縁基板50fの導電性パターン36nは、第9の補助端子ts9(T4G)と、接続部材90を介して接続されている。
 導電性パターン36kは、各絶縁基板50e~50fに設けられる。導電性パターン36kは、トランジスタT2を実装した領域DA2に配置されている。導電性パターン36kは、トランジスタT2のコレクタとダイオードD2のカソードとを、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続する。ここで、導電性パターン36kは、トランジスタT2のコレクタとトランジスタT4のエミッタとが互いに電気的に接続されるように、領域DA2と領域DA4に亘って配置される。
 導電性パターン36lは、各絶縁基板50e~50fに設けられる。導電性パターン36lは、トランジスタT2を実装した領域DA2に配置されている。導電性パターン36lは、トランジスタT2のエミッタと電気的に接続する。導電性パターン36lは、トランジスタT2のエミッタおよびダイオードD2のアノードと、接続部材90により接続されている。導電性パターン36lは、導電性パターン36iと、接続部材90により接続される。
 導電性パターン36mの一部は、各絶縁基板50e~50fにも設けられる。導電性パターン36mは、トランジスタT4を実装した領域DA4に配置されている。
 導電性パターン36kの一部は、各絶縁基板50e~50fにも設けられる。導電性パターン36mは、トランジスタT4のコレクタに、錫を含む半田、または銀および錫などの導電性材料を含む導電ペーストを介して接続される。導電性パターン36kの一部は、トランジスタT4のエミッタと電気的に接続される。
 図3は、3レベル電力変換(インバータ)回路の1相分の回路構成の一例を示す。本例では、U相分の回路構成が示されている。1相分の回路構成は、4つのトランジスタT1~T4と、2つのダイオードD1、D2で構成される。後述する3以上の導通部10のそれぞれは、4つのトランジスタT1~T4と、2つのダイオードD1、D2を有してよい。本例のトランジスタT1~T4は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
 トランジスタT1およびT2は、直列に接続されている。ダイオードD1は、トランジスタT1と逆並列で接続されている。ダイオードD2は、トランジスタT2と逆並列で接続されている。トランジスタT1のコレクタは、直流電源の正極側に接続される正側端子としての第1の外部接続端子tm1(P)に接続されている。トランジスタT2のエミッタは、直流電源の負極側に接続される負側端子としての第4の外部接続端子tm4(N)に接続されている。
 接続点C1は、トランジスタT1のエミッタおよびトランジスタT2のコレクタと接続されている。接続点C1は、交流出力端子としての第5の外部接続端子tm5(U)に接続されている。
 トランジスタT3およびT4は、双方向スイッチ素子12を構成する。双方向スイッチ素子12は、一端が接続点C1に接続され、他端がM端子に接続されている。トランジスタT3およびT4は、接続点C1に接続される。M端子は、第2の外部接続端子tm2(M1)および第3の外部接続端子tm3(M2)を含んでよい。
 接続点C2は、トランジスタT3のエミッタと、トランジスタT4のコレクタとの接続点である。接続点C2は、主回路端子を構成する中間端子M1となる第2の外部接続端子tm2(M1)に接続されている。また、接続点C2は、第3の外部接続端子tm3(M2)に接続されている。第3の外部接続端子tm3(M2)は、第2の外部接続端子tm2(M1)と同電位となっている。
 本例では、半導体装置100が有するインバータの回路構成として、T型の3レベル電力変換回路について示されている。但し、半導体装置100は、I型の3レベル電力変換回路を有してもよい。
 図4Aは、実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。半導体装置100は、導通部10と、電流入出力部20と、電流経路部30と、絶縁基板50とを備える。絶縁基板50は、スリット40が設けられた導電性パターン36を有する。
 導通部10は、電流が導通する部材である。一例において、導通部10は、絶縁基板50上に設けられた半導体チップ60である。本例の導通部10は、2つの導通部10aおよび導通部10bを備える。導通部10aは、第1の導通部の一例であり、導通部10bは、第2の導通部の一例である。
 導通部10aは、半導体チップ60として、半導体チップ60-1および半導体チップ60-2を有する。導通部10aは、半導体チップ60-1として、トランジスタ部A1を有する。導通部10aは、半導体チップ60-2として、ダイオード部A2を有する。例えば、トランジスタ部A1がIGBTであり、ダイオード部A2がFWDである。
 導通部10bは、半導体チップ60として、半導体チップ60-1および半導体チップ60-2を有する。導通部10bは、半導体チップ60-1として、トランジスタ部B1を有する。導通部10bは、半導体チップ60-2として、ダイオード部B2を有する。例えば、トランジスタ部B1がIGBTであり、ダイオード部B2がFWDである。
 また、半導体チップ60は、図2で示したトランジスタT1~トランジスタT4のいずれかを含んでよい。また、半導体チップ60は、図2で示したダイオードD1およびダイオードD2を含んでもよい。本例の半導体チップ60-2は、半導体チップ60-1と直列に接続されている。例えば、ダイオード部A2は、トランジスタ部A1と直列に接続されている。また、ダイオード部B2は、トランジスタ部B1と直列に接続されている。なお、半導体チップ60-1および半導体チップ60-2は、同一チップ上に設けられたRC-IGBTであってもよい。
 電流入出力部20は、半導体チップ60と電気的に接続されている。電流入出力部20は、電流入力部Eおよび電流出力部Dを有する。電流入力部Eと電流出力部Dとの間には、導通部10が設けられる。電流入力部Eは、第1の電流入出力部の一例であり、電流出力部Dは、第2の電流入出力部の一例である。本例の電流入出力部20は、2つの電流入力部E1およびE2と、1つの電流出力部Dを有する。例えば、電流入出力部20は、ボンディングワイヤである。但し、電流入出力部20は、端子やリボン等の電流を入出力できるものであれば、これに限られない。
 電流入力部E1および電流入力部E2は、導通部10aおよび導通部10bにそれぞれ対応して設けられる。電流入力部E1および電流入力部E2は、電流入力部E1と導通部10aとの距離が、電流入力部E2と導通部10bとの距離と等しくなるように設けられる。本例の電流出力部Dは、導通部10bよりも、導通部10aの近傍に設けられる。なお、電流入出力部20は、導通部10aおよび導通部10bに共通の電流入力部Eを有してもよい。
 電流経路部30は、複数の導通部10のそれぞれに導通する電流の経路を有する。本例の電流経路部30は、2つの導通部10に対応した2つの電流経路を有する。電流経路部30は、電流経路のインダクタンスを調整するためのスリット40を有する。電流経路部30は、絶縁基板50の上面に設けられた導電性パターン36を有する。即ち、導電性パターン36は、電流経路部30の一例である。本例の電流経路部30は、導電性パターン36aおよび導電性パターン36bを有する。
 ここで、電流経路部30に流れる電流の大きさは、電流経路のインダクタンスに応じて変化する。電流経路のインダクタンスを大きくすることにより、電流経路に電流が流れにくくなる。電流経路を長くすることにより、インダクタンスを増加させることができる。電流経路部30は、スリットやパターンを設けることにより、電流経路が長くなり、インダクタンスが増加する。インダクタンスが増加すると、電流経路に流れる電流が小さくなり、チップ温度が低下する。チップ温度が低下すると、信頼性が向上する。
 導電性パターン36aは、絶縁基板50の上面に設けられる。導電性パターン36aは、半導体チップ60を搭載する。一例において、導電性パターン36aは、コレクタパターンである。
 導電性パターン36bは、絶縁基板50の上面に設けられる。導電性パターン36bは、半導体チップ60-2と接続部材90で接続される。導電性パターン36bは、スリット40を有する。一例において、導電性パターン36bは、エミッタパターンである。
 導電性パターン36は、銅等の導電性の材料で形成されたパターンを有する。導電性パターン36は、レーザー加工、エッチング、型抜き等の任意の方法により、形成されてよい。導電性パターン36の製造方法は、予め定められたスリット40を形成できるものであれば、特に限定されない。
 スリット40は、導電性パターン36よりも電気伝導率の小さな材料を有する。例えば、スリット40は、導電性パターン36に切り込みを入れることにより設けられる。スリット40は、トランジスタ部A1およびダイオード部A2を通過する電流経路の長さを調整する。スリット40は、トランジスタ部B1およびダイオード部B2を通過する電流経路の長さを調整してもよい。
 本例のスリット40は、L字型の形状を有する。本例のスリット40は、導電性パターン36に1つ設けられている。スリット40を設けることにより、電流経路が長くなり、インダクタンスが増加する。本例のスリット40は、トランジスタ部A1およびダイオード部A2を通過する電流経路と、トランジスタ部B1およびダイオード部B2を通過する電流経路の長さが同一となるように調整されている。なお、スリット40の形状は、電流経路の長さを調整するものであれば、本例に限られない。例えば、スリット40の形状は、I型等の直線型、L型等の折れ線型、F型等の枝分かれ型、U型等の曲線型、又はこれらの組み合わせのいずれかである。
 スリット40の幅は、導電性パターン36のインダクタンスを調整するために適当な大きさに調整されてよい。スリット40の幅を大きくすることにより、電流経路の幅が小さくなり、インダクタンスを大きくしやすくなる。また、スリット40の幅を小さくすることにより、電流経路の幅が大きくなり、インダクタンスの増加量を調整することができる。例えば、スリット40の幅は、0.8mm~1.0mmである。
 スリット40は、電流経路部30に切り込みを入れることにより形成される場合だけでなく、電流経路部30の部材自体がスリット40を用いたと同様のパターンを有してもよい。即ち、電流経路部30がスリット40を有する場合とは、電流経路部30が任意のパターンで形成される場合を含んでよい。
 本例の半導体装置100は、半導体チップ60の電流出力部D側でインダクタンスを調整している。即ち、本例のスリット40は、導通部10よりも電流出力部D側の導電性パターン36に設けられている。スリット40は、導通部10よりも電流入力部E側の導電性パターン36に設けられてもよい。また、スリット40は、導通部10の電流入力部E側および電流出力部D側の両方の導電性パターン36に設けられてもよい。
 電流Iaは、電流入力部E1に入力され、導通部10aを通過する。また、電流Iaは、導電性パターン36bを介して電流出力部Dから出力される。即ち、電流Iaが流れる電流経路は、E1-A1-A2-Dを通過する経路に対応するインダクタンスLaを有する。
 電流Ibは、電流入力部E2に入力され、導通部10bを通過する。また、電流Iaは、導電性パターン36bを介して電流出力部Dから出力される。即ち、電流Ibが流れる電流経路は、E2-B1-B2-Dを通過する経路に対応するインダクタンスLbを有する。
 本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、インダクタンスLaを大きくする。本例のインダクタンスLaは、インダクタンスLbと等しい。これにより、電流Iaが電流Ibと等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、半導体チップ60が有するトランジスタ部A1およびダイオード部A2の信頼性を向上することができる。
 また、半導体装置100は、任意の位置に電流入出力部20を設けてよい。半導体装置100は、電流入出力部20の位置に応じて、スリット40の形状を変更することにより、電流経路部30のインダクタンスを調整することができる。このように、本例の半導体装置100は、電流入出力部20を自由に配置できるので、配線の自由度を向上することができる。
 なお、本明細書において、半導体装置100は、導通部10と、電流入出力部20と、電流経路部30とを備えるものとして説明する。本例の半導体装置100は、導通部10として半導体チップ60を有し、電流入出力部20として接続部材90を有し、電流経路部30として導電性パターン36を有する。但し、導通部10、電流入出力部20および電流経路部30の具体的な構成は各実施例において異なっていてよい。即ち、導通部10は、半導体チップ60を有する絶縁基板50であってよい。電流経路部30は、後述するリードフレーム32や端子バー34であってよい。
 図4Bは、比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。本例の半導体装置500は、導電性パターン536にスリット40を有さない点で図4Aの実施例に係る半導体装置100と相違する。
 半導体装置500は、スリット40を有さないので、トランジスタ部A1およびダイオード部A2を通過する電流経路と、トランジスタ部B1およびダイオード部B2を通過する電流経路の長さを調整することができない。このように、半導体装置500では、複数の電流経路のインダクタンスが同じではないので、電流アンバランスが生じやすい。電流アンバランスが生じると、特定の半導体チップ60に電流が流れやすくなり、チップの温度が高くなる。高温となったチップは、他のチップよりも寿命が短くなる。
 例えば、インダクタンスLaは、インダクタンスLbよりも小さい。そのため、電流Iaが電流Ibよりも大きくなる。よって、トランジスタ部A1およびダイオード部A2の発熱が、トランジスタ部B1およびダイオード部B2の発熱よりも大きくなる。これにより、トランジスタ部A1およびダイオード部A2の寿命が短くなり、破壊されやすくなる。
 図5Aは、実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。本例の半導体装置100は、導通部10の電流入力部E側でインダクタンスを調整している点で図4Aに係る半導体装置100と相違する。本例では、図4Aと相違する点について特に説明する。なお、他の実施例においても、本例のように導通部10の電流入力部E側にスリット40が設けられてよい。
 導電性パターン36aは、スリット40を有する。導電性パターン36aは、導通部10bよりも導通部10aの近傍に電流入力部Eを有する。そのため、導通部10aと電流入力部Eとの間の電流経路のインダクタンスが、導通部10bと電流入力部Eとの間の電流経路のインダクタンスよりも小さくなる。
 導電性パターン36bは、スリット40を有さなくてよい。導電性パターン36bは、導通部10aおよび導通部10bとの距離が均等となる位置に電流出力部Dを有する。これにより、導通部10aと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスが、導通部10bと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスと等しくなる。
 本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、インダクタンスLaを大きくする。本例のインダクタンスLaは、インダクタンスLbと等しい。これにより、電流Iaが電流Ibと等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、半導体チップ60が有するトランジスタ部A1およびダイオード部A2の信頼性を向上することができる。
 図5Bは、比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。本例の半導体装置500は、導電性パターン536にスリット40を有さない点で図5Aの実施例に係る半導体装置100と相違する。
 半導体装置500は、スリット40を有さないので、トランジスタ部A1およびダイオード部A2を通過する電流経路と、トランジスタ部B1およびダイオード部B2を通過する電流経路の長さを調整することができない。例えば、インダクタンスLaは、インダクタンスLbよりも小さい。そのため、電流Iaが電流Ibよりも大きくなる。よって、トランジスタ部A1およびダイオード部A2の発熱が、トランジスタ部B1およびダイオード部B2の発熱よりも大きくなる。これにより、トランジスタ部A1およびダイオード部A2の寿命が短くなり、破壊されやすくなる。
 図6Aは、3つの導通部10を有する半導体装置100の実施例を示す。本例の半導体装置100は、3つの導通部10a~導通部10cを備える点で、図4Aに係る半導体装置100と相違する。本例では、図4Aに係る半導体装置100と相違する点について特に説明する。本例の半導体装置100は、導通部10として半導体チップ60を備える。導通部10a、導通部10bおよび導通部10cはそれぞれ、半導体チップ60として、半導体チップ60-1および半導体チップ60-2を有する。
 電流経路部30は、電流入力部Eと電流出力部Dとの間において、複数の導通部10のそれぞれに導通する電流の経路を有する。本例の電流経路部30は、導通部10a~導通部10cのそれぞれに導通する3つの電流の経路を有する。電流経路部30は、電流入出力部20と導通部10とを電気的に接続する。一例において、電流経路部30は、形状や材質を変更することにより、電流経路を調整する。例えば、電流経路部30は、1又は複数のスリット40を設けることにより、それぞれの電流経路のインダクタンスを調整する。また、電流経路部30は、電流経路のパターンを変更することにより、インダクタンスを調整してもよい。電流経路部30は、電流入出力部20と3以上の導通部10とを電気的に接続する。
 本例の電流経路部30は、複数のスリット40を有する。複数のスリット40とは、電流経路部30の端部に、複数のスリットの端部が設けられることを指す。即ち、各スリット40は、電流経路部30において枝分かれして設けられていてもよい。
 半導体装置100は、3以上の導通部10を備える。半導体装置100は、3以上の導通部10を備える場合であっても、同様にスリット40を設けることにより、それぞれの導通部10に対応するインダクタンスを調整してよい。
 本例において、3つの導通部10a~導通部10cは、Y軸方向の正側から負側に向けてこの順で設けられている。3つの導通部10a~導通部10cは、等間隔に設けられているが、異なる間隔で設けられてもよい。なお、3つの導通部10a~導通部10cは、Y軸方向に限らず、XY平面上において、いずれの方向に配置されてもよい。
 電流Icは、電流入力部E3に入力され、導通部10cを通過する。また、電流Icは、導電性パターン36bを介して電流出力部Dから出力される。即ち、電流Icが流れる電流経路は、E3-C1-C2-Dを通過する経路に対応するインダクタンスLcを有する。本例の電流出力部Dは、導電性パターン36bにおいて、Y軸方向の正側の端部に設けられる。
 導電性パターン36aは、スリット40を有さなくてよい。導電性パターン36aは、導通部10a~導通部10cのそれぞれと対応した位置に電流入力部E1~電流入力部E3を有する。そのため、導通部10aと電流入力部E1との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10bと電流入力部E2との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10cと電流入力部E3との間の電流経路のインダクタンスとが等しくなる。本例の電流入力部E1~電流入力部E3は、導電性パターン36aにおいて、X軸方向の負側の端部に設けられる。また、本例の電流入力部E1~電流入力部E3は、Y軸方向の正側から負側に向けてこの順で設けられている。
 導電性パターン36bは、スリット40を有する。導電性パターン36bは、導通部10bおよび導通部10cよりも、導通部10aの近傍に電流出力部Dを有する。そのため、スリット40を設けなければ、導通部10aと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスが、導通部10bと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスおよび導通部10cと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスよりも小さくなる。本例の導電性パターン36bは、導電性パターン36aのX軸方向の正側に隣接して設けられる。
 スリット40は、2つのスリット40aおよびスリット40bを有する。スリット40は、スリット40aとスリット40bを組み合わせることにより、電流Iaが流れる経路のインダクタンスLaを大きくすることができる。スリット40aは2つの端部を有しており、一端は導電性パターン36bの端部で、つまりY軸方向の正側の端部において開いており、他端は導電性パターン36bの内部で閉じている。スリット40bは2つの端部を有しており、一端は導電性パターン36bの端部で、つまりX軸方向の負側の端部において開いており、他端は導電性パターン36bの内部で閉じている。
 スリット40aは、一例として、I型のスリットである。スリット40aの端部は、電流出力部Dと導通部10aの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40aは、電流出力部Dと導通部10aとの間に設けられた導電性パターン36bの端部から、導電性パターン36bの内部に延伸し、電流出力部Dから離れる方向に向かって設けられる。本例のスリット40aは、Y軸方向の正側から負側に向けて導電性パターン36bの内部に延伸して、I型のスリットとなる。スリット40aは、第1のスリットの一例である。
 スリット40bは、一例として、L型のスリットである。スリット40bの端部は、導通部10aの電流経路と、導通部10bの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40bは、導通部10aの電流経路と、導通部10bの電流経路との間に設けられた導電性パターン36bの端部から、導電性パターン36bの内部に延伸し、電流出力部Dに向かって設けられる。本例のスリット40bは、X軸方向の負側から正側に向けて導電性パターン36bの内部に延伸し、Y軸方向の負側から正側に向けて延伸して、L型のスリットとなる。スリット40bは、上面視において、スリット40aと導通部10a、10bの間に配置される。スリット40bは、第2のスリットの一例である。
 本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、インダクタンスLaを大きくする。本例のインダクタンスLaは、インダクタンスLcと等しくてよい。これにより、電流Iaが電流Icと等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、半導体チップ60が有するトランジスタ部A1およびダイオード部A2の信頼性を向上することができる。なお、本例のインダクタンスLaおよびインダクタンスLcは、インダクタンスLbよりも大きくてよい。
 図6Bは、比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。本例の半導体装置500は、導電性パターン536にスリット40を有さない点で図6Aの実施例に係る半導体装置100と相違する。
 半導体装置500は、スリット40を有さないので、トランジスタ部A1およびダイオード部A2を通過する電流経路と、トランジスタ部C1およびダイオード部C2を通過する電流経路の長さを調整することができない。例えば、Lc>Lb>Laが成り立つ。そのため、電流Iaが電流Ibよりも大きくなり、電流Ibが電流Icよりも大きくなる。よって、トランジスタ部A1の発熱が、トランジスタ部B1およびトランジスタ部C1の発熱よりも大きくなる。また、ダイオード部A2の発熱が、ダイオード部B2およびダイオード部C2の発熱よりも大きくなる。これにより、トランジスタ部A1およびダイオード部A2の寿命が短くなり、破壊されやすくなる。
 図7Aは、実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。本例の半導体装置100は、3つのインダクタンスLa~Lcを同一に調整している点で、図6Aに係る半導体装置100と相違する。本例では、図6Aと相違する点について特に説明する。本例の半導体装置100は、導通部10として半導体チップ60を備える。
 導電性パターン36aは、スリット40を有さなくてよい。導電性パターン36aは、導通部10a~導通部10cのそれぞれと対応した位置に電流入力部E1~電流入力部E3を有する。そのため、導通部10aと電流入力部E1との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10bと電流入力部E2との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10cと電流入力部E3との間の電流経路のインダクタンスとが等しくなる。
 導電性パターン36bは、スリット40を有する。本例の電流出力部Dは、導電性パターン36bにおいて、X軸方向の正側の端部であって、Y軸方向における中央付近に設けられる。導電性パターン36bは、導通部10aおよび導通部10cよりも、導通部10bの近傍に電流出力部Dを有する。そのため、スリット40を設けなければ、導通部10bと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスが、導通部10aと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスおよび導通部10cと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスよりも小さくなる。
 スリット40は、2つのスリット40aおよびスリット40bを有する。スリット40は、スリット40aとスリット40bを組み合わせることにより、電流Ibが流れる経路のインダクタンスLbを大きくすることができる。特に、複数のスリット40は、複数の導通部10のそれぞれの電流経路の間に設けられることにより、複数の導通部10に流れる電流の電流経路のインダクタンスを均一に調整することができる。
 スリット40aは、一例として、L型のスリットである。スリット40aの端部は、導通部10aの電流経路と導通部10bの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40aは、導通部10aと導通部10bとの間に設けられた導電性パターン36bの端部から、導電性パターン36bの内部に延伸して設けられる。本例のスリット40aは、X軸方向の負側から正側に向けて導電性パターン36bの内部に延伸し、Y軸方向の正側から負側に向けて延伸して、L型のスリットとなる。スリット40aは2つの端部を有しており、一端は導電性パターン36bの端部で、つまりX軸方向の負側の端部において開いており、他端は導電性パターン36bの内部で閉じている。
 スリット40bは、一例として、F型のスリットである。スリット40bの端部は、導通部10bの電流経路と、導通部10cの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40bは、導通部10bの電流経路と、導通部10cの電流経路との間に設けられた導電性パターン36bの端部から、導電性パターン36bの内部に延伸して設けられる。本例のスリット40bは、X軸方向の負側から正側に向けて導電性パターン36bの内部に延伸する。また、スリット40bは、Y軸方向の負側から正側に向けて分岐して延伸する2本のスリットを有する。これにより、スリット40bの形状がF型となる。スリット40bは3つの端部を有しており、一端は導電性パターン36bの端部で、つまりX軸方向の負側の端部において開いており、2つの他端は導電性パターン36bの内部で閉じている。スリット40bの第1の他端、スリット40aの他端およびスリット40bの第2の他端は、導通部10a~10cと電流出力部Dの間において、X軸方向に順に配置されている。
 本例の半導体装置100は、導通部10bを通過する電流経路を挟んでスリット40aおよびスリット40bを設けることにより、インダクタンスLbを大きくできる。本例のインダクタンスLbは、インダクタンスLaおよびインダクタンスLcと等しくてよい。これにより、電流Ia~電流Icが等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、半導体チップ60が有するトランジスタ部B1およびダイオード部B2の信頼性を向上することができる。
 図7Bは、比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。本例の半導体装置500は、導電性パターン536にスリット40を有さない点で図7Aの実施例に係る半導体装置100と相違する。
 半導体装置500は、スリット40を有さないので、トランジスタ部B1およびダイオード部B2を通過する電流経路の長さを調整することができない。例えば、Lc=La>Lbが成り立つ。そのため、電流Ibが電流Iaおよび電流Icよりも大きくなる。よって、トランジスタ部B1の発熱が、トランジスタ部A1およびトランジスタ部C1の発熱よりも大きくなる。また、ダイオード部B2の発熱が、ダイオード部A2およびダイオード部C2の発熱よりも大きくなる。これにより、トランジスタ部B1およびダイオード部B2の寿命が短くなり、破壊されやすくなる。
 図8Aは、実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。本例の半導体装置100は、リードフレーム32を有する。本例において、電流経路部30は、リードフレーム32である。
 3つの導通部10a~導通部10cは、それぞれ半導体チップ60を有する。3つの導通部10a~導通部10cは、Y軸方向の正側から負側に向けてこの順で設けられている。3つの導通部10a~導通部10cは、等間隔に設けられているが、異なる間隔で設けられてもよい。なお、3つの導通部10a~導通部10cは、Y軸方向に限らず、XY平面上において、いずれの方向に配置されてもよい。
 導電性パターン36は、導通部10a~導通部10cのそれぞれと対応した位置に電流入力部E1~電流入力部E3を有する。そのため、導通部10aと電流入力部E1との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10bと電流入力部E2との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10cと電流入力部E3との間の電流経路のインダクタンスとが等しくなる。本例の電流入力部E1~電流入力部E3は、導電性パターン36において、X軸方向の正側の端部に設けられる。また、本例の電流入力部E1~電流入力部E3は、Y軸方向の正側から負側に向けてこの順で設けられている。
 リードフレーム32は、半導体チップ60と電流出力部Dとの間に設けられる。リードフレーム32は、半導体チップ60と電流出力部Dとを電気的に接続する。リードフレーム32は、スリット40を有する。リードフレーム32は、半導体チップ60のX軸方向の負側において、半導体チップ60と電気的に接続されている。本例の電流出力部Dは、リードフレーム32において、X軸方向の負側の端部に設けられる。また、電流出力部Dは、導通部10aよりもY軸方向の正側に設けられる。
 スリット40は、スリット40aおよびスリット40bを有する。スリット40は、スリット40aとスリット40bを組み合わせることにより、電流Iaが流れる経路のインダクタンスLaを大きくすることができる。
 スリット40aは、一例として、I型のスリットである。スリット40aの端部は、電流出力部Dと、導通部10aの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40aは、電流出力部Dと導通部10aとの間に設けられたリードフレーム32の端部から、リードフレーム32の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40aは、Y軸方向の正側から負側に向けてリードフレーム32の内部に延伸して、I型のスリットとなる。
 スリット40bは、一例として、L型のスリットである。スリット40bの端部は、導通部10aの電流経路と、導通部10bの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40bは、導通部10aの電流経路と、導通部10bの電流経路との間に設けられたリードフレーム32の端部から、リードフレーム32の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40bは、X軸方向の正側から負側に向けてリードフレーム32の内部に延伸し、Y軸方向の負側から正側に向けて延伸して、L型のスリットとなる。
 本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、インダクタンスLaを大きくできる。本例のインダクタンスLaは、インダクタンスLcと等しくてよい。これにより、電流Iaおよび電流Icが等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、半導体チップ60が有するトランジスタ部A1の信頼性を向上することができる。但し、本例の電流Ibは、電流Iaおよび電流Icよりも大きくてよい。
 図8Bは、実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。本例の半導体装置100は、リードフレーム32に設けられたスリット40のパターンが、図8Aの実施例と相違する。本例では、図8Aと相違する点について特に説明する。
 リードフレーム32は、スリット40を有する。リードフレーム32は、導通部10aおよび導通部10cよりも、導通部10bの近傍に電流出力部Dを有する。そのため、スリット40を設けなければ、導通部10bと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスが、導通部10aと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスおよび導通部10cと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスよりも小さくなる。
 スリット40は、スリット40aおよびスリット40bを有する。スリット40は、スリット40aとスリット40bを組み合わせることにより、電流Ibが流れる経路のインダクタンスLbを大きくすることができる。
 スリット40aは、一例として、F型のスリットである。スリット40aの端部は、導通部10aの電流経路と、導通部10bの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40aは、導通部10aと導通部10bとの間に設けられたリードフレーム32の端部から、リードフレーム32の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40aは、X軸方向の正側から負側に向けてリードフレーム32の内部に延伸する。また、スリット40aは、Y軸方向の正側から負側に向けて分岐して延伸する2本のスリットを有する。これにより、スリット40aの形状がF型となる。
 スリット40bは、一例として、L型のスリットである。スリット40bの端部は、導通部10bの電流経路と、導通部10cの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40bは、導通部10bの電流経路と、導通部10cの電流経路との間に設けられたリードフレーム32の端部から、リードフレーム32の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40bは、X軸方向の正側から負側に向けてリードフレーム32の内部に延伸し、Y軸方向の負側から正側に向けて延伸して、L型のスリットとなる。
 本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、インダクタンスLbを大きくできる。本例のインダクタンスLbは、インダクタンスLaおよびインダクタンスLcと等しくてよい。これにより、電流Ia~電流Icが等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、半導体チップ60が有するトランジスタ部B1の信頼性を向上することができる。
 図8Cは、比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。本例の半導体装置500は、リードフレーム532にスリット40を有さない点で図8Aおよび図8Bの実施例に係る半導体装置100と相違する。
 半導体装置500は、スリット40を有さないので、トランジスタ部A1を通過する電流経路の長さを調整することができない。例えば、Lc>Lb>Laが成り立つ。そのため、電流Iaが電流Ibよりも大きくなり、電流Ibが電流Icよりも大きくなる。よって、トランジスタ部A1の発熱が、トランジスタ部B1およびトランジスタ部C1の発熱よりも大きくなる。これにより、トランジスタ部A1の寿命が短くなり、破壊されやすくなる。
 図9Aは、実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。本例の半導体装置100は、端子バー34を有する。本例において、電流経路部30は、端子バー34および導電性パターン36である。また、本例の導通部10は、絶縁基板50である。図9Aは、電流経路を分かりやすくするために、同一平面上に展開して図示しているが、実際は絶縁基板50と端子バー34とで異なる平面に設けられてよい。例えば、端子バー34は、XY平面上に設けられた絶縁基板50と垂直な方向に設けられる。即ち、本例の端子バー34は、ZY平面に主面を有する。
 導通部10a~導通部10cは、それぞれ絶縁基板50a~絶縁基板50cを有する。即ち、本例の半導体装置100は、スリット40により、絶縁基板50a~絶縁基板50cに流れる電流Ia~Icのアンバランスを解消する。
 本例において、3つの導通部10a~導通部10cは、Y軸方向の負側から正側に向けてこの順で設けられている。3つの導通部10a~導通部10cは、等間隔に設けられているが、異なる間隔で設けられてもよい。なお、3つの導通部10a~導通部10cは、Y軸方向に限らず、XY平面上において、いずれの方向に配置されてもよい。
 絶縁基板50a~絶縁基板50cは、それぞれ導電性パターン36aおよび導電性パターン36bを有する。導電性パターン36aは、スリット40を有さなくてよい。絶縁基板50a~絶縁基板50cが有する導電性パターン36aは、導通部10a~導通部10cのそれぞれと対応した位置に電流入力部E1~電流入力部E3を有する。そのため、導通部10aと電流入力部E1との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10bと電流入力部E2との間の電流経路のインダクタンスと、導通部10cと電流入力部E3との間の電流経路のインダクタンスとが等しくなる。本例の導電性パターン36bは、導電性パターン36aのX軸方向の正側に隣接して設けられる。
 本例の電流入力部E1~電流入力部E3は、絶縁基板50a~絶縁基板50cが有する導電性パターン36aにおいて、X軸方向の負側の端部に設けられる。また、本例の電流入力部E1~電流入力部E3は、Y軸方向の負側から正側に向けてこの順で設けられている。
 端子バー34は、絶縁基板50と電流出力部Dとの間に設けられる。端子バー34は、絶縁基板50と電流出力部Dとを電気的に接続する。本例の電流出力部Dは、半導体装置100の外部と接続する外部端子として機能する。端子バー34は、半導体チップ60と外部端子とを電気的に接続する。端子バー34は、導通部10bおよび導通部10cよりも、導通部10aの近傍に電流出力部Dを有する。本例の電流出力部Dは、端子バー34において、Z軸方向の正側の端部に設けられる。また、電流出力部Dは、端子バー34において、Y軸方向の負側の端部に設けられる。なお、電流出力端子Dは、図1で示したようにX軸方向へ折り曲げられて設けられてよい。
 スリット40は、端子バー34に設けられる。スリット40は、スリット40aおよびスリット40bを有する。スリット40は、スリット40aとスリット40bを組み合わせることにより、電流Iaが流れる経路のインダクタンスLaを大きくすることができる。
 スリット40aは、一例として、I型のスリットである。スリット40aの端部は、電流出力部Dと、導通部10aの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40aは、電流出力部Dと導通部10aとの間に設けられた端子バー34の端部から、端子バー34の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40aは、Y軸方向の負側から正側に向けて端子バー34の内部に延伸して、I型のスリットとなる。スリット40aは2つの端部を有しており、一端は端子バー34の端部で、つまりY軸方向の負側の端部において開いており、他端は端子バー34の内部で閉じている。
 スリット40bは、一例として、L型のスリットである。スリット40bの端部は、導通部10aの電流経路と、導通部10bの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40bは、導通部10aの電流経路と、導通部10bの電流経路との間に設けられた端子バー34の端部から、端子バー34の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40bは、Z軸方向の負側から正側に向けて端子バー34の内部に延伸し、Y軸方向の正側から負側に向けて延伸して、L型のスリットとなる。スリット40bは2つの端部を有しており、一端は端子バー34の端部で、つまりZ軸方向の負側の端部において開いており、他端は端子バー34の内部で閉じている。スリット40bは、上面視において、スリット40aと導通部10a、10bの間に配置される。
 本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、インダクタンスLaを大きくできる。本例のインダクタンスLaは、インダクタンスLcと等しくてよい。これにより、電流Iaおよび電流Icが等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、半導体チップ60が有するトランジスタ部A1およびダイオード部A2の信頼性を向上することができる。なお、本例の電流Ibは、電流Iaおよび電流Icよりも大きくてよい。
 図9Bは、比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。本例の半導体装置500は、端子バー534にスリット40を有さない点で図9Aの実施例に係る半導体装置100と相違する。
 半導体装置500は、スリット40を有さないので、トランジスタ部A1およびダイオード部A2を通過する電流経路の長さを調整することができない。例えば、Lc>Lb>Laが成り立つ。そのため、電流Iaが電流Ibよりも大きくなり、電流Ibが電流Icよりも大きくなる。よって、トランジスタ部A1の発熱が、トランジスタ部B1およびトランジスタ部C1の発熱よりも大きくなる。また、ダイオード部A2の発熱が、ダイオード部B2およびダイオード部C2の発熱よりも大きくなる。これにより、トランジスタ部A1およびダイオード部A2の寿命が短くなり、破壊されやすくなる。
 図10Aは、実施例に係る半導体装置100の構成の一例を示す。本例の半導体装置100は、端子バー34を有する。本例の半導体装置100は、電流入出力部20の電流出力部Dを設ける位置が図9Aの場合と相違する。本例では、図9Aと相違する点について特に説明する。
 端子バー34は、絶縁基板50と電流出力部Dとの間に設けられる。端子バー34は、絶縁基板50と電流出力部Dとを電気的に接続する。本例の電流出力部Dは、端子バー34において、Z軸方向の正側の端部であって、Y軸方向における中央付近に設けられる。端子バー34は、導通部10aおよび導通部10cよりも、導通部10bの近傍に電流出力部Dを有する。そのため、スリット40を設けなければ、導通部10bと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスが、導通部10aと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスおよび導通部10cと電流出力部Dとの間の電流経路のインダクタンスよりも小さくなる。
 スリット40は、端子バー34に設けられる。スリット40は、スリット40aおよびスリット40bを有する。スリット40は、スリット40aとスリット40bを組み合わせることにより、電流Ibが流れる経路のインダクタンスLbを大きくすることができる。
 スリット40aは、一例として、F型のスリットである。スリット40aの端部は、電流出力部Dと、導通部10bの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40aは、導通部10aと導通部10bとの間に設けられた端子バー34の端部から、端子バー34の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40aは、Z軸方向の負側から正側に向けて端子バー34の内部に延伸する。また、スリット40aは、Y軸方向の負側から正側に向けて分岐して延伸する2本のスリットを有する。これにより、スリット40aの形状がF型となる。スリット40aは3つの端部を有しており、一端は端子バー34の端部で、つまりZ軸方向の負側の端部において開いており、2つの他端は端子バー34の内部で閉じている。スリット40aの第1の他端、スリット40bの他端およびスリット40aの第2の他端は、導通部10a~10cと電流出力部Dの間において、Z軸方向に順に配置されている。
 スリット40bは、一例として、L型のスリットである。スリット40bの端部は、導通部10bの電流経路と、導通部10cの電流経路との間に設けられる。即ち、スリット40bは、導通部10bの電流経路と、導通部10cの電流経路との間に設けられた端子バー34の端部から、端子バー34の内部に延伸して設けられる。本例のスリット40bは、Z軸方向の負側から正側に向けて端子バー34の内部に延伸し、Y軸方向の正側から負側に向けて延伸して、L型のスリットとなる。スリット40bは2つの端部を有しており、一端は端子バー34の端部で、つまりZ軸方向の負側の端部において開いており、他端は端子バー34の内部で閉じている。
 本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、インダクタンスLbを大きくできる。本例のインダクタンスLbは、インダクタンスLaおよびインダクタンスLcと等しくてよい。これにより、電流Ia~電流Icが等しくなり、電流アンバランスが改善される。したがって、半導体装置100は、絶縁基板50が有するトランジスタ部B1およびダイオード部B2の信頼性を向上することができる。
 図10Bは、比較例に係る半導体装置500の構成の一例を示す。本例の半導体装置500は、端子バー534にスリット40を有さない点で図10Aの実施例に係る半導体装置100と相違する。
 半導体装置500は、スリット40を有さないので、トランジスタ部B1およびダイオード部B2を通過する電流経路の長さを調整することができない。例えば、Lc=La>Lbが成り立つ。そのため、電流Ibが電流Iaおよび電流Icよりも大きくなる。よって、トランジスタ部B1の発熱が、トランジスタ部A1およびトランジスタ部C1の発熱よりも大きくなる。また、ダイオード部B2の発熱が、ダイオード部A2およびダイオード部C2の発熱よりも大きくなる。これにより、トランジスタ部B1およびダイオード部B2の寿命が短くなり、破壊されやすくなる。
 図11Aは、図9Aの実施例に係る半導体装置100の電流ピーク特性の一例である。縦軸は電流のピークIp[A]を示し、横軸は電源電圧Vcc[V]を示す。黒丸は、電流Iaのピークを示す。四角は、電流Icのピークを示す。三角は、電流Ibのピークを示す。
 電流Ia~Icは、それぞれ導通部10a~導通部10cに流れる電流に対応する。本例では、電流Ia~Icは、電流経路部30のインダクタンスを調整したことにより、電流ピーク値が均一な値を有する。即ち、電流アンバランスが解消されている。
 図11Bは、図9Bの比較例に係る半導体装置500の電流ピーク特性の一例である。縦軸は電流のピークIp[A]を示し、横軸は電源電圧Vcc[V]を示す。黒丸は、電流Iaのピークを示す。四角は、電流Icのピークを示す。三角は、電流Ibのピークを示す。
 電流Iaは、電流Ibおよび電流Icと比較して大きな電流のピークIpを有する。即ち、半導体装置500では、インダクタンスLaが、インダクタンスLbおよびインダクタンスLcよりも小さいので、電流Iaの電流ピーク値を抑制することができない。そのため、導通部10aが破壊されやすくなる。
 図12は、端子バー34の構成の一例を示す。本例の端子バー34は、N端子に用いられてよい。
 端子バー34は、複数のスリット40を有する。本例の端子バー34は、導通部10に導通する電流経路のインダクタンスを複数のスリット40で調整する電流経路部30の一例である。また、端子バー34は、電流入出力部20として、複数の電流入力部Eと1つの電流出力部Dとを有する。本例の端子バー34は、3つの電流入力部Eを有するが、これに限られない。3つの電流入力部Eは、電流入出力部20の一例であり、導通部10と電気的に接続される。
 スリット40aは、I型の形状を有する。本例のスリット40aは、Y軸方向の負側から正側に向けて端子バー34の内部に延伸して、I型のスリットとなる。スリット40bは、L型の形状を有する。本例のスリット40bは、Z軸方向の負側から正側に向けて端子バー34の内部に延伸し、Y軸方向の正側から負側に向けて延伸して、L型のスリットとなる。端子バー34の3つの脚部(電流入力部E)は、超音波やはんだを用いて、絶縁基板50やリードフレーム32に接続されてよい。スリット40aは2つの端部を有しており、一端は端子バー34の端部で、つまりY軸方向の負側の端部において開いており、他端は端子バー34の内部で閉じている。スリット40bは2つの端部を有しており、一端は端子バー34の端部で、つまりZ軸方向の負側の端部において開いており、他端は端子バー34の内部で閉じている。スリット40bの一端は、3つの脚部のうち、電流出力部Dに近い方から第1脚部と第2脚部の間に配置されてよい。図示するように、第1脚部が配置された端子バー34のZ軸方向の幅は、第2脚部および第3脚部が配置された端子バー34のZ軸方向の幅より大きくてよい。
 例えば、端子バー34は、図2で示した第1の外部接続端子tm1~第5の外部接続端子tm5のいずれかと電気的に接続される。この場合、電流出力部Dは、それぞれ第1の外部接続端子tm1~第5の外部接続端子tm5のいずれかとして機能する。本例では、端子バー34がN端子として用いられるので、電流出力部Dが第4の外部接続端子tm4(N)として機能する。本例の電流出力部Dは、端子バー34において、Z軸方向の正側であって、Y軸方向の負側の端部に設けられる。但し、電流出力部Dの位置は、正側端子P、中間端子M、負側端子Nおよび交流出力端子Uのそれぞれが干渉しない位置であればこれに限定されない。
 図13は、振動吸収部材42を有する端子バー34の構成の一例を示す。本例の端子バー34は、N端子に用いられてよい。本例の端子バー34は、複数のスリット40を有する。本例の端子バー34は、スリット40に振動吸収部材42を有する点で、図12で開示された端子バー34と相違する。本例では、図12に係る端子バー34と相違する点について特に説明する。本例の端子バー34は、導通部10に導通する電流経路のインダクタンスを複数のスリット40で調整する電流経路部30の一例である。
 振動吸収部材42は、絶縁性の材料を有することが好ましい。振動吸収部材42は、端子バー34よりも電気伝導率の小さな材料を有する。これにより、スリット40に振動吸収部材42が設けられた場合であっても、端子バー34の電流経路のインダクタンスをスリット40の場合と同様に調整することができる。例えば、振動吸収部材42は、半導体装置100に充填されるシリコンゲルとの相性がよい材料を有する。
 また、振動吸収部材42は、振動を吸収する材料を有することが好ましい。例えば、端子バー34は、超音波を用いて、対応する端子に接続される。端子バー34がスリット40を有する場合、端子バー34の接続時の超音波振動により、端子バー34の形状が変化したり、振動が増幅されたりする場合がある。本例の端子バー34は、振動吸収部材42を有することにより、超音波振動の影響を低減することができる。
 例えば、端子バー34は、図2で示した第1の外部接続端子tm1~第5の外部接続端子tm5のいずれかと電気的に接続される。この場合、電流出力部Dは、それぞれ第1の外部接続端子tm1~第5の外部接続端子tm5のいずれかとして機能する。本例では、端子バー34がN端子として用いられるので、電流出力部Dが第4の外部接続端子tm4(N)として機能する。
 図14は、異種材料を有する端子バー34の構成の一例を示す。本例の端子バー34は、異なる複数の材料を有することにより、電流経路のインダクタンスを調整している。一例において、端子バー34は、導通部10の個数に応じた数の材料を有する。本例の端子バー34は、3つの異なる材料を有する。本例の端子バー34は、導通部10に導通する電流経路のインダクタンスを異なる材料で調整する電流経路部30の一例である。
 端子バー34は、3つの導通部10と電気的に接続された3つの端子バー34a~34cを含む。端子バー34aの電流出力部Dまでの距離は、端子バー34bの電流出力部Dまでの距離よりも長い。また、端子バー34bの電流出力部Dまでの距離は、端子バー34cの電流出力部Dまでの距離よりも長い。
 端子バー34は、3つの端子バー34a~34cを異なる材料で形成することにより、端子バー34a~34cのインダクタンスを調整する。一例において、端子バー34aは、端子バー34bよりもインダクタンスが小さくなる材料で形成されている。また、端子バー34bは、端子バー34cよりもインダクタンスが小さくなる材料で形成されてよい。これにより、端子バー34a~34cのインダクタンスを均等にすることができる。例えば、インダクタンスが小さくなる材料とは、電気伝導率の大きな材料である。
 端子バー34の材料は、銀、銀合金、銅、銅合金、金、金合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電材料である。端子バー34は、コスト面、強度面および取扱い易さなどを考慮して選択されることが好ましい。
 以上の通り、半導体装置100は、電流経路部30にスリット40を設けることにより、インダクタンスを調整し、電流のアンバランスを調整する。なお、半導体装置100は、半導体装置100の外部回路においても、インダクタンスを調整してよい。例えば、複数の半導体装置100が半導体システムを構成する場合、複数の半導体装置100を接続する外部の回路のインダクタンスが一定となるように、複数の半導体装置100が配置される。
 図15は、他の実施例に係る半導体装置100の平面図の一例である。同図は、ケース部110の内部において、ベース部120上に設けられた回路の配置例を示す。半導体装置100は、後述するI型の3レベル電力変換回路を構成する点で図2の半導体装置100と相違する。本例では、図2で示した構成と相違する点について特に説明する。
 I型の3レベル電力変換回路では、トランジスタT1~T4が直列に接続されている。本例では、トランジスタT1、トランジスタT3、トランジスタT4およびトランジスタT2がこの順番で直列に接続されている。トランジスタT1~T4は、それぞれ3並列の素子で構成されてよい。領域DA1~領域DA4は、Y軸方向に並んで配置された3以上の導通部10を有してよい。例えば、領域DA1では、3つのトランジスタT1がY軸方向に沿って並んで配置されている。なお、本例では、Y軸方向が第1方向の一例であり、X軸方向が第1方向と垂直な第2方向の一例である。
 領域DA1は、領域DA2よりもY軸方向の負側に設けられる。領域DA1は、電流経路を有する。領域DA3および領域DA4は、Y軸方向に並んで配置されている。領域DA3は、領域DA4よりもY軸方向の負側に設けられる。
 領域DA1および領域DA3は、X軸方向に並んで配置されている。領域DA1は、領域DA3よりもX軸方向の負側に設けられる。領域DA3は、領域DA1と電気的に接続された電流の経路を有する。
 領域DA2および領域DA4は、X軸方向に並んで配置されている。領域DA2は、領域DA4よりもX軸方向の負側に設けられる。領域DA2は、電流の経路を有する。領域DA4は、Y軸方向において領域DA3と並んで配置されている。領域DA4は、領域DA2および領域DA3の電流経路のそれぞれと電気的に接続された電流の経路を有する。これにより、領域DA1、領域DA3、領域DA4、および領域DA2において、この順に接続された電流の経路が生じる場合がある。
 ここで、半導体装置100においては、複数の領域DAの間で、U字またはC字状に短絡電流が流れる場合がある。例えば、第2の外部接続端子tm2(M1)および第3の外部接続端子tm3(M2)と、第4の外部接続端子tm4(N)との間が短絡すると、領域DA1、領域DA3、領域DA4、領域DA2の順番に電流がU字状に流れる。
 第4の外部接続端子tm4(N)は、領域DA2に設けられている。本例の第4の外部接続端子tm4(N)は、半導体装置100のXY平面の中心側に設けられている。例えば、第4の外部接続端子tm4(N)は、領域DA2の中央よりも、Y軸方向の負側に設けられる。また、第4の外部接続端子tm4(N)は、XY平面において、領域DA2と領域DA1にまたがって配置されてよい。第4の外部接続端子tm4(N)が半導体装置100のXY平面の中心側に設けられると、後述する通り、短絡電流の周回中心との距離に応じて、電流経路に差が生じる場合がある。
 図15で示された矢印は、第2の外部接続端子tm2(M1)および第3の外部接続端子tm3(M2)から第4の外部接続端子tm4(N)への短絡電流の電流経路を示している。この場合、短絡電流は、第2の外部接続端子tm2(M1)および第3の外部接続端子tm3(M2)から、トランジスタT3と、トランジスタT4と、トランジスタT2とを通って第4の外部接続端子tm4(N)へと流れる。即ち、短絡電流は、領域DA1~DA4において、U字またはC字状に電流が流れる。
 電流が、U字またはC字のように内部回路を回って流れると、電流の周回中心側に配置された回路部に対する電流経路が、周回中心から離れて配置された回路部に対する電流経路よりも短くなりやすい。そして、電流経路に差が生じると、各電流経路のインダクタンスに差が生じる。そのため、本来は各相で同じになるべき短絡電流ピークやdi/dtに差が生じ、モジュールの破壊要因となりうる。
 ここで、領域DA2に着目すると、第4の外部接続端子tm4(N)がモジュールの中心側に配置されている。そのため、第4の外部接続端子tm4(N)に近いモジュール中心側の絶縁基板の電流経路が外側の電流経路よりも短くなる。本例の半導体装置100は、スリット40を設けることにより、周回中心の近くに配置された回路部の電流経路を増大させることができるので、全体的な電流経路の長さのバランスを改善することができる。
 電流入力部Eおよび電流出力部Dのいずれかは、3以上の導通部10を有する領域の中央よりも、半導体装置100の中心側に設けられてよい。例えば、半導体装置100の中心側とは、3以上の導通部10を有する領域の中央よりも、中央線L1および中央線L2の交点に近い側を指す。1又は複数のスリット40は、半導体装置100の中心側の電流経路部30に設けられてよい。例えば、1又は複数のスリット40は、領域DA2に備えられた3以上の導通部10のそれぞれに導通する電流経路部30のうち、最も領域DA1の近くに配置された導通部10までの電流経路部30に設けられる。これにより、電流入力部Eおよび電流出力部Dのいずれかが、半導体装置100の中心側に設けられる場合であっても、全体的な電流経路の長さのバランスを改善することができる。
 図16は、3レベル電力変換(インバータ)回路の1相分の回路構成の一例を示す。本例の内部回路は、3レベル電力変換回路の3相(U相、V相、W相)のうちの、1相分(U相)の回路である。1相分の回路構成は、4つのトランジスタT1~T4と、6つのダイオードD1~D6で構成される。3以上の導通部10は、4つのトランジスタT1~T4と、6つのダイオードD1~D6をそれぞれ有してよい。本例のトランジスタT1~T4は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。
 第1の外部接続端子tm1(P)と、第4の外部接続端子tm4(N)との間に、トランジスタT1、トランジスタT3、トランジスタT4およびトランジスタT2がこの順番で直列に接続されている。それぞれのトランジスタは、図15では並列に複数接続されているが、図16の回路では一つのトランジスタとして示している。例えば、複数のトランジスタT1が互いに並列に接続されており、複数のトランジスタT4が互いに並列に接続されている。また、複数のトランジスタT4と複数のトランジスタT1とがそれぞれ直列に接続されている。それぞれのトランジスタT1~T4には、ダイオードD1~ダイオードD4が逆並列に接続されている。
 接続点C1は、トランジスタT3のエミッタ端子と、トランジスタT4のコレクタ端子との接続点である。接続点C1は、交流出力端子としての第5の外部接続端子tm5(U)に接続されている。第5の外部接続端子tm5(U)は、U端子の一例である。
 トランジスタT3のコレクタ端子と、トランジスタT4のエミッタ端子とは、直列に設けられた2つのダイオードD5およびD6を介して接続されている。ダイオードD5およびD6は、トランジスタT4のエミッタ端子から、トランジスタT3のコレクタ端子に向かう方向が順方向となるように配置されている。なお、ダイオードD5およびD6は、図15においては省略している。ダイオードD5およびD6は、導電性パターン36上に設けられていてよく、領域DA1または領域DA2に設けられていてよく、他の場所に設けられていてもよい。
 接続点C2は、2つのダイオードD5およびD6の間の接続点である。接続点C2は、第2の外部接続端子tm2(M1)と、第3の外部接続端子tm3(M2)に接続されている。外部接続端子tm2(M1)および第3の外部接続端子tm3(M2)は、M端子の一例である。このような構成により、内部回路は、4つのトランジスタT1~T4が直列に接続されたI型の3レベル電力変換回路として動作する。
 図17Aは、比較例に係る端子バー534の構成の一例を示す。端子バー534は、スリット40を有さない。本例では、3つの絶縁基板550を有するが、これに限られない。電流入出力部520は、第4の外部接続端子tm4(N)に接続される。端子バー534を流れる電流は、3つの絶縁基板550から入力され、Y軸方向の負側に設けられた電流入出力部520から出力される。そのため、最もY軸方向の負側に設けられた絶縁基板550dの電流経路長が短くなる。このように、電流経路長のばらつきが生じると、短絡電流のピークに差が生じて破壊要因となりうる。
 図17Bは、比較例に係る半導体装置500に流れるコレクタ電流Icpの波形の一例を示す。縦軸は半導体装置500に流れるコレクタ電流Icpを示し、横軸は時間を示す。本例では、半導体装置500のA相波形を実線で示し、B相波形を一点鎖線で示している。A相波形は、B相波形よりも第4の外部接続端子tm4(N)に近い側の電流経路に流れるコレクタ電流の波形である。そのため、A相波形は、B相波形よりも大きなコレクタ電流Icpが流れていることを示している。
 図18Aは、実施例に係る端子バー34の構成の一例を示す。端子バー34は、スリット40を有する。本例の端子バー34は、図12で示した端子バー34と同様の形状のスリット40を有する。但し、それぞれの電流入出力部20から入力される電流の電流経路の長さを調整するものであれば、スリット40の形状は本例に限られない。
 本例では、N端子に接続された端子バー34にスリット40を設けることにより、モジュール全体の電流経路の長さを考慮して、電流アンバランスを改善することができる。そのため、端子バー34の内部では、各電流経路の長さが異なっていてもよい。例えば、端子バー34においては、絶縁基板50dから入力される電流の電流経路が、絶縁基板50eおよび絶縁基板50fから入力される電流の電流経路よりも長くてもよい。また、端子バー34においては、絶縁基板50eから入力される電流の電流経路が、絶縁基板50fから入力される電流の電流経路よりも長くてもよい。
 図18Bは、実施例に係る半導体装置100に流れるコレクタ電流Icpの波形の一例を示す。縦軸は半導体装置100に流れるコレクタ電流Icpを示し、横軸は時間を示す。本例では、半導体装置100のA相波形を実線で示し、B相波形を一点鎖線で示している。また、比較例に係る半導体装置500のA相波形を破線で示している。半導体装置100のA相波形は、B相波形よりも第4の外部接続端子tm4(N)に近い側の電流経路に流れるコレクタ電流の波形である。但し、半導体装置100は、端子バー34にスリット40を設けることにより、A相波形とB相波形との差を小さくすることができる。
 本例の半導体装置100は、端子バー34にスリット40を設けることにより、端子バー34の内部の電流経路の長さを考慮して、電流アンバランスを改善することができる。また、半導体装置100は、N端子に接続された端子バー34にスリット40を設けることにより、モジュール全体の電流経路の長さを考慮して、電流アンバランスを改善することができる。
 以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
 請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10・・・導通部、12・・・双方向スイッチ素子、20・・・電流入出力部、30・・・電流経路部、32・・・リードフレーム、34・・・端子バー、36・・・導電性パターン、40・・・スリット、42・・・振動吸収部材、50・・・絶縁基板、60・・・半導体チップ、90・・・接続部材、100・・・半導体装置、110・・・ケース部、112・・・切込部、114・・・端子配置面、116・・・凸部、120・・・ベース部、500・・・半導体装置、520・・・電流入出力部、532・・・リードフレーム、534・・・端子バー、536・・・導電性パターン、550・・・絶縁基板

Claims (19)

  1.  半導体チップと、
     前記半導体チップと電気的に接続された第1の電流入出力部と、
     前記半導体チップと電気的に接続された第2の電流入出力部と、
     前記第1の電流入出力部と前記第2の電流入出力部との間において、前記半導体チップが設けられた3以上の導通部と、
     前記3以上の導通部のそれぞれに導通する電流の経路を有する電流経路部と、
     を備え、
     前記電流経路部は、複数のスリットを含む
     半導体装置。
  2.  前記導通部は、前記半導体チップである
     請求項1に記載の半導体装置。
  3.  前記半導体チップが設けられた絶縁基板をさらに備え、
     前記電流経路部は、前記絶縁基板上に設けられた導電性パターンである
     請求項2に記載の半導体装置。
  4.  前記半導体チップと電気的に接続されたリードフレームをさらに備え、
     前記電流経路部は、前記リードフレームである
     請求項2に記載の半導体装置。
  5.  前記半導体チップが設けられた絶縁基板をさらに備え、
     前記導通部は、前記絶縁基板である
     請求項1に記載の半導体装置。
  6.  前記半導体チップと外部端子とを電気的に接続するための端子バーをさらに備え、
     前記電流経路部は、端子バーである
     請求項5に記載の半導体装置。
  7.  前記第1の電流入出力部は、電流入力部であり、
     前記第2の電流入出力部は、電流出力部であり、
     前記3以上の導通部は、順に配置された第1の導通部と、第2の導通部と、第3の導通部とを有し、
     前記複数のスリットは、第1のスリットおよび第2のスリットを有し、
     前記第1のスリットの端部は、前記電流出力部と前記第1の導通部との間に設けられ、
     前記第2のスリットの端部は、前記第1の導通部と前記第2の導通部との間に設けられる
     請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8.  前記3以上の導通部は、順に配置された第1の導通部と、第2の導通部と、第3の導通部とを有し、
     前記複数のスリットは、第1のスリットおよび第2のスリットを有し、
     前記第1のスリットの端部は、前記第1の導通部と前記第2の導通部との間に設けられ、
     前記第2のスリットの端部は、前記第2の導通部と前記第3の導通部との間に設けられる
     請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9.  前記複数のスリットは、L型のスリットおよびF型のスリットを含む
     請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10.  前記複数のスリットは、L型のスリットおよびI型のスリットを含む
     請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11.  前記第1の電流入出力部は、電流入力部であり、
     前記第2の電流入出力部は、電流出力部であり、
     前記複数のスリットは前記導通部よりも前記電流入力部側に設けられる
     請求項1から10のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12.  前記第1の電流入出力部は、電流入力部であり、
     前記第2の電流入出力部は、電流出力部であり、
     前記複数のスリットは、前記導通部よりも前記電流出力部側に設けられる
     請求項1から11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13.  前記複数のスリットは、パターンにより形成されている
     請求項1から12のいずれか一項に記載の半導体装置。
  14.  前記複数のスリットにおいて、絶縁性の振動吸収部材を備える
     請求項1から13のいずれか一項に記載の半導体装置。
  15.  前記3以上の導通部は、
     コレクタ端子がP端子に接続された第1トランジスタと、
     エミッタ端子がN端子に接続され、前記第1トランジスタと直列に接続された第2トランジスタと、
     双方向スイッチを構成する第3トランジスタおよび第4トランジスタと
     をそれぞれ備え、
     前記第1トランジスタのエミッタ端子と、前記第2トランジスタのコレクタ端子との接続点は、U端子に接続され、
     前記双方向スイッチは、一端が前記接続点と接続され、他端がM端子に接続されている
     請求項1から14のいずれか一項に記載の半導体装置。
  16.  前記3以上の導通部は、
     コレクタ端子がP端子に接続された第1トランジスタと、
     エミッタ端子がN端子に接続された第2トランジスタと、
     前記第1トランジスタと直列に接続された第3トランジスタと、
     前記第3トランジスタおよび前記第2トランジスタと直列に接続された第4トランジスタと、
     前記第3トランジスタのコレクタ端子と、前記第4トランジスタのエミッタ端子との間において、直列に設けられた2つのダイオードと、
     をそれぞれ備え、
     前記第3トランジスタのエミッタ端子と、前記第4トランジスタのコレクタ端子との接続点は、U端子に接続され、
     前記2つのダイオードの間の接続点は、M端子に接続されている
     請求項1から14のいずれか一項に記載の半導体装置。
  17.  前記第1の電流入出力部または前記第2の電流入出力部のいずれかは、前記3以上の導通部を有する領域の中央よりも、前記半導体装置の中心側に設けられ、
     前記複数のスリットは、前記半導体装置の中心側の前記電流経路部に設けられる
     請求項1から16のいずれか一項に記載の半導体装置。
  18.  電流の経路を有する第1領域と、
     前記第1領域と第1方向に並んで配置されており、前記第1方向に並んで配置された前記3以上の導通部を有する第2領域と、
     前記第1方向と垂直な第2方向において前記第1領域と並んで配置され、前記第1領域と電気的に接続された電流の経路を有する第3領域と、 
     前記第2方向において前記第2領域と並んで配置され、且つ、前記第1方向において前記第3領域と並んで配置され、前記第2領域と前記第3領域のそれぞれと電気的に接続された電流の経路を有する第4領域と
     を備え、
     前記複数のスリットは、前記第2領域に備えられた前記3以上の導通部のそれぞれに導通する前記電流経路部のうち、最も前記第1領域の近くに配置された導通部までの前記電流経路部に設けられる
     請求項1から17のいずれか一項に記載の半導体装置。
  19.  半導体チップと、
     前記半導体チップと電気的に接続された第1の電流入出力部および第2の電流入出力部と、
     前記第1の電流入出力部と前記第2の電流入出力部との間に設けられ、前記半導体チップが設けられた複数の導通部と、
     前記複数の導通部に導通する電流の経路を有する複数の電流経路部と、
     を備え、
     前記複数の電流経路部は、材料の異なる複数の電流経路を有する
     半導体装置。
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