WO2022075003A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2022075003A1
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semiconductor
semiconductor elements
elements
semiconductor device
power terminal
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匡司 林口
健一 小野寺
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ローム株式会社
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    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1306Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
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    • H01L2924/181Encapsulation
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    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191Disposition
    • H01L2924/19101Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107Disposition of discrete passive components off-chip wires

Definitions

  • This disclosure relates to semiconductor devices.
  • MOSFETs Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors
  • IGBTs Insulated Gate Bipolar Transistors
  • a plurality of first semiconductor elements connected in parallel and a plurality of second semiconductor elements connected in parallel are provided, and each of the plurality of first semiconductor elements is provided.
  • Each of the plurality of second semiconductor elements is connected in series.
  • Each of the first and second semiconductor elements is composed of MOSFETs and has a built-in diode.
  • a surge current may flow in each of the first semiconductor elements and each second semiconductor element due to the switching operation of the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements.
  • This surge current flows through the built-in diode of each semiconductor element, and the direction of flow is the reverse direction of each semiconductor element (forward direction of the built-in diode).
  • Excessive energization of the built-in diode due to this surge current causes deterioration of the characteristics of each semiconductor element (for example, increase in on-resistance).
  • one object of the present disclosure is to provide a semiconductor device capable of suppressing excessive energization of the built-in diode of each semiconductor element and suppressing deterioration of characteristics of a plurality of semiconductor elements.
  • the semiconductor devices of the present disclosure include a plurality of first semiconductor devices, each of which performs a switching operation and is electrically connected in parallel to each other; and are electrically connected in antiparallel to the plurality of first semiconductor elements.
  • the plurality of first semiconductor elements include a first element and a second element having different lengths of the shortest conduction paths to the first power terminal.
  • the length of the shortest conduction path of the first element is shorter than the length of the shortest conduction path of the second element.
  • the first pad portion is a first portion to which at least the first element of the plurality of first semiconductor elements is bonded, and a second portion to which at least the second element of the plurality of first semiconductor elements is bonded. Includes parts and.
  • the number of the first rectifying elements is smaller than the number of the first semiconductor elements, and one of the one or more first rectifying elements is arranged in the first part.
  • the configuration based on the present disclosure it is possible to suppress excessive energization of the built-in diode of the semiconductor element and suppress deterioration of the characteristics of the semiconductor element.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment.
  • the heat sink and the case are omitted.
  • the heat sink and the case are shown by imaginary lines.
  • FIG. 4 It is a partially enlarged view which is a part of FIG. 4 enlarged.
  • It is a front view which shows the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment.
  • It is a side view (left side view) which shows the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment.
  • the semiconductor device A1 includes a plurality of semiconductor elements 10A, 10B, a plurality of rectifying elements 20A, 20B, a support member 3, a plurality of power terminals 41, 42, 43A, 43B, a pair of signal terminals 44A, 44B, and a plurality of detection terminals 45A. , 45B, 46, 47, a plurality of connecting members 51, 52, 53A, 53B, 54A, 54B, 55A, 55B, 56A, 56A, 57A, 57B, 58, a heat sink 70, and a case 71.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the semiconductor device A1.
  • FIG. 2 is a perspective view of FIG. 1 in which the heat sink 70 and the case 71 are omitted.
  • FIG. 3 is a plan view showing the semiconductor device A1.
  • FIG. 4 is a view showing the heat sink 70 and the case 71 as imaginary lines (dashed-dotted lines) in the plan view of FIG.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of a part of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of a part of FIG.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of a part of FIG. 4.
  • FIG. 8 is a front view showing the semiconductor device A1.
  • FIG. 9 is a side view (left side view) showing the semiconductor device A1.
  • FIG. 9 is a side view (left side view) showing the semiconductor device A1.
  • FIG. 10 is a side view (right side view) showing the semiconductor device A1.
  • FIG. 11 is a bottom view showing the semiconductor device A1.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG.
  • FIG. 13 is a cut end view along the line XIII-XIII of FIG.
  • FIG. 14 is a cut end view taken along the line XIV-XIV of FIG.
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the semiconductor device A1.
  • the three directions orthogonal to each other are the x direction, the y direction, and the z direction.
  • the z direction is the thickness direction of the semiconductor device A1.
  • the x direction is the left-right direction in the plan view (see FIGS. 3 and 4) of the semiconductor device A1.
  • the y direction is the vertical direction in the plan view (see FIGS. 3 and 4) of the semiconductor device A1.
  • One in the x direction is the x1 direction
  • the other in the x direction is the x2 direction.
  • one in the y direction is the y1 direction
  • the other in the y direction is the y2 direction
  • one in the z direction is the z1 direction
  • the other in the z direction is the z2 direction.
  • planar view means when viewed in the z direction.
  • the z direction is an example of the "thickness direction”.
  • the x direction is an example of the "first direction”
  • the y direction is an example of the "second direction”, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the heat radiating plate 70 has a rectangular plate shape in a plan view.
  • the heat sink 70 is made of a material having high thermal conductivity, and is made of, for example, copper or a copper alloy.
  • the surface of the heat radiating plate 70 may be nickel-plated.
  • a cooling member (for example, a heat sink) is attached to the surface of the heat radiating plate 70 on the z1 direction side, if necessary. As shown in FIG. 12, the support member 3 is placed on the heat sink 70.
  • Case 71 is approximately a rectangular parallelepiped, as can be seen from FIGS. 1 and 3.
  • the case 71 is made of a synthetic resin having electrical insulation and excellent heat resistance, and is made of, for example, PPS (polyphenylene sulfide).
  • the case 71 has a rectangular shape having approximately the same size as the heat radiating plate 70 in a plan view.
  • the case 71 includes a frame portion 73 fixed to the surface of the heat radiating plate 70 on the z2 direction side, and a top plate 72 fixed to the frame portion 73. As shown in FIGS. 1 and 12, the top plate 72 closes the opening of the frame portion 73 on the z2 direction side. As shown in FIG.
  • the top plate 72 faces the heat radiating plate 70 that closes the frame portion 73 on the z1 direction side.
  • a circuit accommodation space (a space for accommodating a plurality of semiconductor elements 10A, 10B, a plurality of rectifying elements 20A, 20B, a support member 3, etc.) is partitioned inside the case 71 by a top plate 72, a heat sink 70, and a frame portion 73. ing.
  • the frame portion 73 has a pair of side walls 731 and 732 separated in the x direction and a pair of side walls 733 and 734 separated in the y direction.
  • Each of the pair of side walls 731 and 732 extends in the y direction in a plan view.
  • the side wall 732 is located in the x2 direction with respect to the side wall 731.
  • Each of the pair of side walls 733 and 734 extends in the x direction in a plan view.
  • the side wall 734 is located in the y2 direction with respect to the side wall 733.
  • the side wall 733 is connected to each end edge portion of the pair of side walls 731 and 732 on the y1 direction side, and the side wall 734 is connected to each end edge portion of the pair of side walls 731 and 732 on the y2 direction side.
  • two terminal blocks 771 and 772 are formed on the outer surface of the side wall 731.
  • the two terminal blocks 771 and 772 are arranged along the y direction.
  • the terminal block 771 covers a part of the power terminal 43A, and a part of the power terminal 43A is arranged on the surface on the z2 direction side.
  • the terminal block 772 covers a part of the power terminal 43B, and a part of the power terminal 43B is arranged on the surface on the z2 direction side.
  • the terminal block 771 is arranged on the y2 direction side with respect to the center of the side wall 731 in the length direction (y direction), and the terminal block 772 is located at the center of the side wall 731 in the length direction (y direction). On the other hand, it is arranged on the y1 direction side.
  • These terminal blocks 771,772 are integrally formed with the side wall 731.
  • two terminal blocks 773, 774 are formed on the outer surface of the side wall 732.
  • the two terminal blocks 773, 774 are arranged along the y direction.
  • the terminal block 773 covers a part of the power terminal 41, and a part of the power terminal 41 is arranged on the surface on the z2 direction side.
  • the terminal block 774 covers a part of the power terminal 42, and a part of the power terminal 42 is arranged on the surface on the z2 direction side.
  • the terminal block 773 is arranged in the y2 direction with respect to the center in the length direction (y direction) of the side wall 732, and the terminal block 774 is arranged with respect to the center in the length direction (y direction) of the side wall 732. It is arranged on the y1 direction side.
  • These terminal blocks 773, 774 are integrally formed with the side wall 732.
  • nuts are embedded in the terminal blocks 771 to 774. The central axis of the screw hole of the nut coincides with the z direction.
  • recesses 74 are formed at each of the four corners on the surface of the frame portion 73 on the z2 direction side.
  • the bottom wall of the recess 74 is formed with a mounting through hole 75 that penetrates the bottom wall.
  • a tubular metal member 76 is fitted and fixed in the mounting through hole 75.
  • the heat radiating plate 70 is formed with a mounting through hole (see FIG. 11) that communicates with the mounting through hole 75.
  • the semiconductor device A1 is fixed at a predetermined fixed position to be mounted by a fastener (for example, a bolt) for inserting the mounting through hole 75 of the case 71 and the mounting through hole of the heat sink 70. Cooling means such as the heat sink may be attached by using these attachment through holes 75.
  • the plurality of semiconductor elements 10A and 10B are, for example, MOSFETs, respectively.
  • Each of the semiconductor elements 10A and 10B may be a field effect transistor including a MISFET (Metal-Insulator-Semiconductor FET), a bipolar transistor such as an IGBT, or the like, instead of a MOSFET.
  • Each of the semiconductor elements 10A and 10B has a built-in diode (not shown).
  • Each of the semiconductor elements 10A and 10B is made of, for example, SiC (silicon carbide).
  • the semiconductor elements 10A and 10B may be made of Si (silicon), GaAs (gallium arsenide), GaN (gallium nitride) or the like instead of SiC.
  • Each of the semiconductor elements 10A and 10B has, for example, a rectangular shape in a plan view.
  • each of the plurality of semiconductor elements 10A and 10B has an element main surface 100a and an element back surface 100b, respectively.
  • the element main surface 100a and the element back surface 100b are separated from each other in the z direction, the element main surface 100a faces the z2 direction, and the element back surface 100b faces the z1 direction.
  • the plurality of semiconductor elements 10A and 10B have a first electrode 11, a second electrode 12, a third electrode 13 and a fourth electrode 14, respectively.
  • the first electrode 11, the third electrode 13, and the fourth electrode 14 are formed on the element main surface 100a
  • the second electrode 12 is formed on the element back surface 100b.
  • the semiconductor elements 10A and 10B are MOSFETs
  • the first electrode 11 is a source electrode
  • the second electrode 12 is a drain electrode
  • the third electrode 13 is a gate electrode
  • the fourth electrode 14 is a source sense. It is an electrode (electrode for detecting source current).
  • the anode is connected to the first electrode 11 (source electrode) and the cathode is connected to the second electrode 12 (drain electrode).
  • a drive signal for example, a gate voltage
  • the conduction state and the cutoff state are switched according to the drive signal.
  • the operation of switching between the conduction state and the cutoff state is called a switching operation.
  • a current flows from the second electrode 12 (drain electrode) to the first electrode 11 (source electrode), and in the cutoff state, this current does not flow.
  • the semiconductor device A1 converts the DC voltage input between the two power terminals 41 and 42 into, for example, an AC voltage by the switching operation of the plurality of semiconductor elements 10A and 10B.
  • the semiconductor device A1 is configured as, for example, a half-bridge type switching circuit.
  • the plurality of semiconductor elements 10A form the upper arm circuit of the semiconductor device A1
  • the plurality of semiconductor elements 10B form the lower arm circuit of the semiconductor device A1. Therefore, each semiconductor element 10A and each semiconductor element 10B are connected in series to form a bridge.
  • the semiconductor device A1 includes 10 semiconductor elements 10A and 10 semiconductor elements 10B.
  • the number of the semiconductor elements 10A and 10B is not limited to this configuration, and may be appropriately changed according to the performance required for the semiconductor device A1.
  • the plurality of semiconductor elements 10A are mounted on the support member 3 as shown in FIGS. 4 to 7, 12 and 13, respectively.
  • the plurality of semiconductor elements 10A are arranged along the x direction, for example, and are separated from each other.
  • Each semiconductor element 10A is provided with a support member 3 (described later) via a conductive bonding material (for example, a sintered metal such as sintered silver or sintered copper, a metal paste material such as silver or copper, or solder) which is not shown. It is conductively bonded to the conductor 31) of.
  • a conductive bonding material for example, a sintered metal such as sintered silver or sintered copper, a metal paste material such as silver or copper, or solder
  • the plurality of semiconductor elements 10A include the first element 101A and the second element 102A.
  • the length of the shortest conduction path to the power terminal 41 is different between the first element 101A and the second element 102A.
  • the shortest conduction path of the first element 101A is shorter than that of the second element 102A.
  • the semiconductor element 10A having the shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10A is set as the first element 101A, and the shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10A.
  • the longest semiconductor element 10A is the second element 102A.
  • the one having the shortest shortest conduction path to the power terminal 41 is the first element 101A
  • the one having the longest shortest conduction path to the power terminal 41 is the second element. If it is 102A, the first element 101A does not have to be the semiconductor element 10A having the shortest conduction path to the power terminal 41, and the second element 102A is a semiconductor element having the longest shortest conduction path to the power terminal 41. It does not have to be 10A.
  • the plurality of semiconductor elements 10B are mounted on the support member 3 as shown in FIGS. 4 to 7, 12 and 14, respectively.
  • the plurality of semiconductor elements 10B are arranged along the x direction, for example, and are separated from each other.
  • Each semiconductor element 10B is provided with a support member 3 (described later) via a conductive bonding material (for example, a sintered metal such as sintered silver or sintered copper, a metal paste material such as silver or copper, or solder) which is not shown. It is conductively bonded to the conductor 32) of.
  • a conductive bonding material for example, a sintered metal such as sintered silver or sintered copper, a metal paste material such as silver or copper, or solder
  • the back surface 100b of the element faces the conductor 32.
  • the plurality of semiconductor elements 10A and the plurality of semiconductor elements 10B overlap each other when viewed in the y direction, but they do not have to overlap.
  • the plurality of semiconductor elements 10B include the third element 101B and the fourth element 102B.
  • the length of the shortest conduction path to the power terminal 41 is different between the third element 101B and the fourth element 102B.
  • the shortest conduction path of the fourth element 102B is shorter than that of the third element 101B.
  • the semiconductor element 10B having the shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10B is set as the third element 101B, and the shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10B.
  • the longest semiconductor element 10B is the fourth element 102B.
  • the one having the shortest shortest conduction path to the power terminal 41 is the third element 101B, and the one having the longest shortest conduction path to the power terminal 41 is the fourth element. If it is 102B, the third element 101B does not have to be the semiconductor element 10B having the shortest conduction path to the power terminal 41, and the fourth element 102B is a semiconductor element having the longest shortest conduction path to the power terminal 41. It does not have to be 10B.
  • the plurality of rectifying elements 20A and 20B are, for example, diodes, respectively.
  • a Schottky barrier diode is used as the diode, as shown in FIG.
  • a fast recovery diode is used when each of the semiconductor elements 10A and 10B is composed of an IGBT.
  • the rectifying elements 20A and 20B are not limited to diodes, and may be any electronic components having a rectifying action, and may be transistors that are switched according to the switching operation of the semiconductor elements 10A and 10B, for example.
  • each of the plurality of rectifying elements 20A and 20B has an element main surface 200a and an element back surface 200b, respectively.
  • the element main surface 200a and the element back surface 200b are separated from each other in the z direction, the element main surface 200a faces the z2 direction, and the element back surface 200b faces the z1 direction.
  • each rectifying element 20A and 20B has a first electrode 21 and a second electrode 22.
  • the first electrode 21 is formed on the element main surface 200a
  • the second electrode 22 is formed on the element back surface 200b.
  • the rectifying elements 20A and 20B are diodes (for example, Schottky barrier diodes)
  • the first electrode 21 is an anode electrode
  • the second electrode 22 is a cathode electrode.
  • the rectifying element 20A is electrically connected in antiparallel to each semiconductor element 10A.
  • This anti-parallel connection is a state in which the forward current of each semiconductor element 10A and the forward current of the rectifying element 20A are connected in parallel in opposite directions.
  • the first of the semiconductor elements 10A The first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20A is connected to the electrode 11 (source electrode), and the second electrode of the rectifying element 20A is connected to the second electrode 12 (drain electrode) of each semiconductor element 10A. 22 (cathode electrode) is connected.
  • the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20A conducts to the first electrode 11 (source electrode) of each semiconductor element 10A, and the second electrode 22 (cathode electrode) of the rectifying element 20A becomes each semiconductor. It conducts to the second electrode 12 (drain electrode) of the element 10A.
  • a forward current surge current
  • the rectifying element 20A is adjacent to the first element 101A.
  • the semiconductor device A1 includes one rectifying element 20A, but may include one or more rectifying elements 20A as long as the number of rectifying elements 20A is smaller than the number of a plurality of semiconductor elements 10A.
  • the rectifying element 20B is electrically connected to each semiconductor element 10B in antiparallel.
  • This anti-parallel connection is a state in which the forward current of each semiconductor element 10B and the forward current of the rectifying element 20B are connected in parallel in opposite directions.
  • the first of the semiconductor elements 10B is the first.
  • the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20B is connected to the electrode 11 (source electrode), and the second electrode of the rectifying element 20B is connected to the second electrode 12 (drain electrode) of each semiconductor element 10B. 22 (cathode electrode) is connected.
  • the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20B conducts to the first electrode 11 (source electrode) of each semiconductor element 10B, and the second electrode 22 (cathode electrode) of the rectifying element 20B becomes each semiconductor. It conducts to the second electrode 12 (drain electrode) of the element 10B.
  • a forward current surge current
  • the rectifying element 20B is adjacent to the third element 101B.
  • the semiconductor device A1 includes one rectifying element 20B, but may include one or more rectifying elements 20B as long as the number of rectifying elements 20B is smaller than that of the plurality of semiconductor elements 10B.
  • the support member 3 supports a plurality of semiconductor elements 10A and 10B and a plurality of rectifying elements 20A and 20B.
  • the support member 3 includes a plurality of semiconductor elements 10A, 10B, a plurality of rectifying elements 20A, 20B, a plurality of power terminals 41, 42, 43A, 43B, a pair of signal terminals 44A, 44B, and a plurality of detection terminals 45A, 45B. It forms a conduction path with 46 and 47.
  • the support member 3 includes an insulating substrate 30, a plurality of conductors 31 to 33, a pair of conductors 34A and 34B, a pair of conductors 35A and 35B, and a pair of conductors 36.
  • the insulating substrate 30 has electrical insulation.
  • the constituent material of the insulating substrate 30 is, for example, ceramics having excellent thermal conductivity.
  • ceramics for example, AlN (aluminum nitride), SiN (silicon nitride), Al 2 O 3 (aluminum oxide) and the like are used.
  • the insulating substrate 30 is, for example, a flat plate.
  • the insulating substrate 30 has a main surface 301 and a back surface 302.
  • the main surface 301 and the back surface 302 are separated from each other in the z direction.
  • the main surface 301 faces the z2 direction, and the back surface 302 faces the z1 direction.
  • the plurality of conductors 31 to 33, the pair of conductors 34A and 34B, the pair of conductors 35A and 35B and the pair of conductors 36 are arranged on the main surface 301 of the insulating substrate 30 as shown in FIGS. 4 and 12. Has been done.
  • the plurality of conductors 31 to 33, the pair of conductors 34A and 34B, the pair of conductors 35A and 35B, and the pair of conductors 36 are, for example, metal layers.
  • the plurality of conductors 31 to 33, the pair of conductors 34A and 34B, the pair of conductors 35A and 35B and the pair of conductors 36 are made of, for example, copper or a copper alloy.
  • the plurality of conductors 31 to 33, the pair of conductors 34A and 34B, the pair of conductors 35A and 35B and the pair of conductors 36 are made of aluminum or an aluminum alloy instead of copper or a copper alloy. good.
  • the plurality of conductors 31 to 33, the pair of conductors 34A and 34B, the pair of conductors 35A and 35B, and the pair of conductors 36 are separated from each other.
  • a plurality of semiconductor elements 10A are mounted on the conductor 31.
  • the conductor 31 conducts to the power terminal 41.
  • the conductor 31 includes a first pad portion 311 and a first joint portion 312 and an extension portion 313.
  • the first pad portion 311 and the first joint portion 312 and the extension portion 313 are connected to each other and are integrally formed.
  • a plurality of semiconductor elements 10A are bonded to the first pad portion 311, and the first pad portion 311 is electrically connected to each second electrode 12 (drain electrode) of the plurality of semiconductor elements 10A.
  • the first pad portion 311 extends from the first joint portion 312 along the x direction. In the example shown in FIG. 4 and the like, the first pad portion 311 has a strip shape in the x direction in the longitudinal direction.
  • the plurality of semiconductor elements 10A are arranged along the x direction on the first pad portion 311.
  • the first pad portion 311 has a first joint surface 311z as shown in FIGS. 4, 12 and 13.
  • the first joint surface 311z faces the z2 direction and is substantially parallel to the xy plane.
  • Each of the plurality of semiconductor elements 10A is bonded to the first bonding surface 311z.
  • the first pad portion 311 includes the first portion 311a and the second portion 311b.
  • the first part 311a and the second part 311b are connected to each other.
  • At least the first element 101A is joined to the first part 311a.
  • the first part 311a includes five semiconductor elements 10A (including the first element 101A) having a relatively short shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10A. ) Is joined.
  • a rectifying element 20A is joined to the first portion 311a.
  • the rectifying element 20A is joined so as to straddle the first portion 311a and the first joining portion 312.
  • the second element 102A is joined to the second part 311b.
  • the second part 311b includes five semiconductor elements 10A (including the second element 102A) having a relatively long shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10A. ) Is joined.
  • the rectifying element 20A is not bonded to the second part 311b.
  • the first pad portion 311 is divided into about half in the x direction, the one closer to the power terminal 41 is referred to as the first portion 311a, and the one farther from the power terminal 41 is referred to as the second portion 311b.
  • the semiconductor element 10A arranged at the center in the x direction may be joined to either the first part 311a or the second part 311b.
  • the regions of the first part 311a and the second part 311b in the first pad part 311 are not limited to the example shown in FIG. 4, and may be set as follows.
  • the region to which the semiconductor element 10A having the shortest conduction path is joined is set as the first part 311a, and the semiconductor element having the longest minimum conduction path is defined as the first part 311a.
  • the region to which the 10A is joined may be the second part 311b.
  • the region to which the semiconductor elements 10A satisfying the following conditions among the plurality of semiconductor elements 10A are joined may be referred to as the first part 311a, and the remaining region may be referred to as the second part 311b.
  • the condition is that the length of each shortest conduction path to the power terminal 41 is smaller than the average length of each of these shortest conduction paths.
  • the first joint surface 311z is composed of the upper surfaces (planes facing the z2 direction) of the first part 311a and the second part 311b.
  • the power terminal 41 is joined to the first joint portion 312.
  • the first joint portion 312 has a strip shape with the y direction as the longitudinal direction.
  • the first joint portion 312 is connected to the end edge of the first pad portion 311 on the x2 direction side. Therefore, the first element 101A is the semiconductor element 10A located most in the x2 direction among the plurality of semiconductor elements 10A.
  • the second element 102A is the semiconductor element 10A located most in the x1 direction among the plurality of semiconductor elements 10A.
  • the extending portion 313 extends in the y direction from the end portion of the first pad portion 311 on the x1 direction side.
  • the extending portion 313 is arranged so as to be sandwiched between the conductor 32 (the second joint portion 322 described later) and the conductors 34A and 35A in a plan view.
  • a plurality of semiconductor elements 10B are mounted on the conductor 32.
  • the conductor 32 conducts to each of the power terminals 43A and 43B.
  • the conductor 32 includes a second pad portion 321 and a second joint portion 322.
  • the second pad portion 321 and the second joint portion 322 are connected to each other and are integrally formed.
  • a plurality of semiconductor elements 10B are bonded to the second pad portion 321 and conduct to each second electrode 12 (drain electrode) of the plurality of semiconductor elements 10B. Further, in the second pad portion 321, a plurality of connecting members 51 are joined to each other, and the second pad portion 321 conducts to the first electrode 11 (source electrode) of each semiconductor element 10A via each connecting member 51.
  • the second pad portion 321 extends from the second joint portion 322 along the x direction. In the example shown in FIG. 4 and the like, the second pad portion 321 has a strip shape in the x direction in the longitudinal direction.
  • the plurality of semiconductor elements 10B are arranged along the x direction on the second pad portion 321.
  • the second pad portion 321 has a second joint surface 321z as shown in FIGS. 4, 12 and 14. The second joint surface 321z faces the z2 direction and is substantially parallel to the xy plane.
  • Each of the plurality of semiconductor elements 10B is bonded to the second bonding surface 321z.
  • the second pad portion 321 includes the third portion 321a and the fourth portion 321b.
  • the third part 321a and the fourth part 321b are connected to each other.
  • At least the third element 101B is joined to the third part 321a.
  • the third part 321a includes five semiconductor elements 10B (third element 101B) having a relatively short shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10B. ) Is joined.
  • a rectifying element 20B is joined to the third portion 321a.
  • the rectifying element 20B is located between the edge near the power terminal 41 and the third element 101B in the x direction of the third unit 321a in a plan view.
  • the fourth element 102B is joined to the fourth part 321b.
  • the fourth part 321b includes five semiconductor elements 10B (including the fourth element 102B) having a relatively long shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10B. ) Is joined. Further, the rectifying element 20B is not joined to the fourth part 321b.
  • the second pad portion 321 is divided into about half in the x direction, the one closer to the power terminal 41 is referred to as the third portion 321a, and the one farther from the power terminal 41 is referred to as the fourth portion 321b.
  • the semiconductor element 10B arranged at the center in the x direction may be joined to either the third part 321a or the fourth part 321b.
  • the regions of the third part 321a and the fourth part 321b in the second pad part 321 are not limited to the example shown in FIG. 4, and may be set as follows.
  • the region to which the semiconductor element 10B having the shortest conduction path is joined is defined as the third part 321a, and the semiconductor element having the longest minimum conduction path is defined as the third part 321a.
  • the region to which the 10B is joined may be the fourth part 321b.
  • the region to which the semiconductor elements 10B satisfying the following conditions among the plurality of semiconductor elements 10B are joined may be referred to as the third part 321a, and the remaining region may be referred to as the fourth part 321b.
  • the condition is that the length of each shortest conduction path to the power terminal 41 is smaller than the average length of each of these shortest conduction paths.
  • the second joint surface 321z is composed of the upper surfaces (planes facing the z2 direction) of the third part 321a and the fourth part 321b.
  • a pair of power terminals 43A and 43B are joined to the second joint portion 322.
  • the second joint portion 322 has a strip shape with the y direction as the longitudinal direction.
  • the second joint portion 322 is connected to the end edge of the second pad portion 321 on the x1 direction side.
  • the conductor 33 conducts to the power terminal 42. As shown in FIG. 4, the conductor 33 includes a third pad portion 331 and a third joint portion 332. The third pad portion 331 and the third joint portion 332 are connected to each other and are integrally formed.
  • a plurality of connecting members 52 are joined to the third pad portion 331, and the third pad portion 331 conducts to the first electrode 11 (source electrode) of each semiconductor element 10B via each connecting member 52.
  • the third pad portion 331 extends from the third joint portion 332 along the x direction.
  • the third pad portion 331 has a strip shape in the longitudinal direction in the x direction.
  • the third pad portion 331 has a third joint surface 331z as shown in FIGS. 4 and 12.
  • the third joint surface 331z faces the z2 direction and is substantially parallel to the xy plane.
  • Each of the plurality of connecting members 52 is joined to the third joint surface 331z.
  • the third pad portion 331 includes a pair of separating portions 331a, a connecting portion 331b, and a slit 331c.
  • the pair of separation portions 331a are separated in the y direction by the slit 331c.
  • a plurality of connecting members 52 are joined to one of the pair of separating portions 331a, and the other of the pair of separating portions 331a is connected to the third joining portion 332.
  • the pair of separation portions 331a overlap the first portion 311a and the third portion 321a when viewed in the y direction. That is, the slit 331c overlaps the first portion 311a and the third portion 321a when viewed in the y direction.
  • the connecting portion 331b is connected to each of the pair of separating portions 331a, and connects the pair of separating portions 331a.
  • a plurality of connecting members 52 are joined to the connecting portion 331b.
  • the third joint surface 331z is composed of a pair of separation portions 331a and upper surfaces of each connection portion 331b (planes facing the z2 direction).
  • the power terminal 42 is joined to the third joint portion 332.
  • the third joint portion 332 has a strip shape with the y direction as the longitudinal direction.
  • the third joint portion 332 is connected to the end edge of the third pad portion 331 on the x2 direction side.
  • the third joint portion 332 is connected to one of the pair of separation portions 331a of the third pad portion 331 (in the example shown in FIG. 5, the separation portion 331a on the y1 direction side).
  • the pair of conductors 34A and 34B conduct to the third electrode 13 (gate electrode) of each of the semiconductor elements 10A and 10B, respectively. As shown in FIGS. 5 to 7, the conductor 34A conducts to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10A via each connecting member 54A. As shown in FIGS. 5 to 7, the conductor 34B conducts to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10B via each connecting member 54B.
  • the pair of conductors 35A and 35B are electrically connected to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each of the semiconductor elements 10A and 10B, respectively. As shown in FIGS. 5 to 7, the conductor 35A conducts to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10A via each connecting member 55A. As shown in FIGS. 5 to 7, the conductor 35B conducts to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10B via each connecting member 55B.
  • a thermistor (not shown) is connected.
  • the thermistor is arranged so as to straddle the pair of conductors 36.
  • a part of each of the plurality of power terminals 41, 42, 43A, 43B, the pair of signal terminals 44A, 44B, and the plurality of detection terminals 45A, 45B, 46, 47 is exposed from the case 71.
  • the two power terminals 41 and 42 are connected to a power source, and a power source voltage (for example, a DC voltage) is applied.
  • a power source voltage for example, a DC voltage
  • the power terminal 41 is a positive electrode (P terminal)
  • the power terminal 42 is a negative electrode (N terminal).
  • the two power terminals 41 and 42 are separated from each other and are arranged along the y direction. Therefore, the plurality of semiconductor elements 10A and the plurality of semiconductor elements 10B are arranged in the direction (x direction) orthogonal to the direction (y direction) in which the power terminal 41 and the power terminal 42 are arranged, respectively.
  • the power terminal 41 conducts to a plurality of semiconductor elements 10A.
  • the power terminal 41 includes a tip portion 411, a base portion 412, and a rising portion 413, as shown in FIGS. 2 and 4.
  • the tip portion 411 is formed along the surface of the terminal block 773 on the z2 direction side.
  • the base portion 412 is arranged in parallel with the tip portion 411 on the z1 direction side of the tip portion 411.
  • the rising portion 413 connects the y1 direction side edge portion of the tip portion 411 and the y1 direction side end edge portion of the base portion 412. Most of the base 412 and the rise 413 are embedded inside the side wall 732 and the terminal block 773.
  • a comb tooth portion 414 protruding inward of the case 71 is formed at the end edge portion on the x2 direction side of the base portion 412. As shown in FIGS. 4 to 6, the comb tooth portion 414 is joined to the first joint portion 312 of the conductor 31.
  • This bonding may be any method such as bonding using a conductive bonding material (for example, solder or sintered metal), laser bonding, or ultrasonic bonding.
  • the power terminal 41 conducts to each of the plurality of semiconductor elements 10A via the conductor 31.
  • the power terminal 42 conducts to a plurality of semiconductor elements 10B as shown in FIG.
  • the power terminal 42 includes a tip portion 421, a base portion 422, and a rising portion 423.
  • the tip portion 421 is formed along the surface of the terminal block 774 on the z2 direction side.
  • the base portion 422 is arranged in parallel with the tip portion 421 on the z1 direction side of the tip portion 421.
  • the rising portion 423 connects the y2 direction side edge portion of the tip portion 411 and the y2 direction side end edge portion of the base portion 422. Most of the base 422 and the rise 423 are embedded inside the side wall 732 and the terminal block 774.
  • a comb tooth portion 424 protruding inward of the case 71 is formed at the end edge portion on the x2 direction side of the base portion 422. As shown in FIGS. 4 to 6, the comb tooth portion 424 is joined to the third joint portion 332 of the conductor 33.
  • This bonding may be any method such as bonding using a conductive bonding material (for example, solder or sintered metal), laser bonding, or ultrasonic bonding.
  • the power terminal 42 conducts to each of the plurality of semiconductor elements 10B via the conductor 33.
  • the pair of power terminals 43A and 43B are conductive to the connection points between each of the plurality of semiconductor elements 10A and each of the plurality of semiconductor elements 10B. From the pair of power terminals 43A and 43B, an AC voltage converted into power by a plurality of semiconductor elements 10A and 10B is output. In a configuration different from that of the semiconductor device A1, only one of the pair of power terminals 43A and 43B may be provided. In this case, one of the pair of power terminals 43A and 43B may be arranged at the center in the y direction.
  • the pair of power terminals 43A and 43B include a tip portion 431, a base portion 432, and a rising portion 433, respectively.
  • the tip portion 431 is formed along the surface of the terminal block 771 on the z2 direction side.
  • the base portion 432 is arranged in parallel with the tip portion 431 on the z1 direction side of the tip portion 431.
  • the rising portion 433 connects the y1 direction side edge portion of the tip portion 431 and the y1 direction side end edge portion of the base portion 432. Most of the base 432 and the rise 433 are embedded inside the side wall 731 and the terminal block 771.
  • a comb tooth portion 434 protruding inward of the case 71 is formed at the end edge portion on the x1 direction side of the base portion 432. As shown in FIGS. 4 and 7, the comb tooth portion 434 is joined to the second joint portion 322 of the conductor 32.
  • This bonding may be any method such as bonding using a conductive bonding material (for example, solder or sintered metal), laser bonding, or ultrasonic bonding.
  • the power terminal 43B conducts to each of the plurality of semiconductor elements 10A and each of the plurality of semiconductor elements 10B via the conductor 32.
  • the tip portion 431 is formed along the surface of the terminal block 772 on the z2 direction side.
  • the base portion 432 is arranged in parallel with the tip portion 431 on the z1 direction side of the tip portion 431.
  • the rising portion 433 connects the y2 direction side edge portion of the tip portion 431 and the y2 direction side end edge portion of the base portion 432.
  • Most of the base 432 and the rise 433 are embedded inside the side wall 731 and the terminal block 772.
  • a comb tooth portion 434 protruding inward of the case 71 is formed at the end edge portion on the x1 direction side of the base portion 432. As shown in FIGS. 4 and 7, the comb tooth portion 434 is joined to the second joint portion 322 of the conductor 32.
  • This bonding may be any method such as bonding using a conductive bonding material (for example, solder or sintered metal), laser bonding, or ultrasonic bonding.
  • a conductive bonding material for example, solder or sintered metal
  • laser bonding or ultrasonic bonding.
  • insertion holes are formed in each of the plurality of power terminals 41, 42, 43A, and 43B.
  • the power supply terminals and loads provided for the mounting target of the semiconductor device A1 are equipped with power terminals 41, 42, 43A, respectively. 43B can be connected.
  • a control signal for controlling the switching operation of each of the semiconductor elements 10A and 10B is input to the pair of signal terminals 44A and 44B.
  • the signal terminal 44A is conductive to each third electrode 13 (gate electrode) of the plurality of semiconductor elements 10A, and a control signal for controlling the switching operation of each semiconductor element 10A is transmitted to the signal terminal 44A.
  • the signal terminal 44B is conductive to each third electrode 13 (gate electrode) of the plurality of semiconductor elements 10B, and a control signal for controlling the switching operation of each semiconductor element 10B is transmitted to the signal terminal 44B. Entered.
  • each of the pair of signal terminals 44A and 44B includes a pad portion 441 and a terminal portion 442, respectively.
  • the pad portion 441 of each signal terminal 44A and 44B is housed in a case 71 (frame portion 73).
  • the pad portion 441 of the signal terminal 44A is joined to the connecting member 56A and conducts to the conductor 34A via the connecting member 56A.
  • the pad portion 441 of the signal terminal 44B is joined to the connecting member 56B and conducts to the conductor 34B via the connecting member 56B.
  • the terminal portions 442 of the signal terminals 44A and 44B are exposed from the case 71.
  • the portion of the signal terminal 44A connecting the pad portion 441 and the terminal portion 442 penetrates the side wall 734. With this configuration, the signal terminal 44A is supported by the case 71 (frame portion 73). The portion of the signal terminal 44B that connects the pad portion 441 and the terminal portion 442 penetrates the side wall 733. With this configuration, the signal terminal 44B is supported by the case 71 (frame portion 73).
  • the pair of detection terminals 45A and 45B output a detection signal (source signal) indicating the operating state of each of the semiconductor elements 10A and 10B.
  • the detection terminal 45A is conductive to each fourth electrode 14 (source sense electrode) of the plurality of semiconductor elements 10A, and the voltage applied to the fourth electrode 14 of each semiconductor element 10A. (Voltage corresponding to the source current) is output.
  • the detection terminal 45B is conductive to each fourth electrode 14 (source sense current) of the plurality of semiconductor elements 10B, and is a voltage applied to the fourth electrode 14 of each semiconductor element 10B. (Voltage corresponding to the source current) is output.
  • the pair of detection terminals 45A and 45B include a pad portion 451 and a terminal portion 452, respectively.
  • the pad portions 451 of the detection terminals 45A and 45B are housed in the case 71 (frame portion 73).
  • the pad portion 451 of the detection terminal 45A is joined to the connecting member 57A and conducts to the conductor 35A via the connecting member 57A.
  • the pad portion 451 of the detection terminal 45B conducts to the conductor 35B via the connecting member 57A.
  • the terminal portions 452 of the detection terminals 45A and 45B are exposed from the case 71.
  • the pair of detection terminals 46 are terminals for detecting the temperature inside the case 71 when the thermistor is connected to the pair of conductors 36. In the example shown in FIG. 5, since the thermistor is not connected to the pair of conductors 36, each of the pair of detection terminals 46 is a dummy terminal.
  • each pair of detection terminals 46 includes a pad portion 461 and a terminal portion 462, respectively.
  • the pad portion 461 of each detection terminal 46 is housed in a case 71 (frame portion 73).
  • the terminal portion 462 of each detection terminal 46 is exposed from the case 71.
  • a portion of each detection terminal 46 connecting the pad portion 461 and the terminal portion 462 penetrates the side wall 734. With this configuration, each detection terminal 46 is supported by the case 71 (frame portion 73).
  • each detection terminal 46 detects the temperature inside the case 71 by joining a connecting member (for example, a bonding wire) to each pad portion 461 and each conductor 36. It becomes a temperature detection terminal for this.
  • the detection terminal 47 outputs a detection signal (power supply voltage signal) corresponding to the DC voltage applied to the second electrode 12 (drain electrode) of each semiconductor element 10A.
  • a detection signal power supply voltage signal
  • the detection terminal 47 is conductive to each second electrode 12 (drain electrode) of the plurality of semiconductor elements 10A, and the voltage applied to the second electrode 12 of each semiconductor element 10A ( Power supply voltage) is output.
  • the detection terminal 47 includes a pad portion 471 and a terminal portion 472.
  • the pad portion 471 is housed in a case 71 (frame portion 73).
  • the pad portion 471 is joined to the connecting member 58 and conducts to the extending portion 313 (conductor 31) via the connecting member 58.
  • the terminal portion 472 is exposed from the case 71.
  • the portion of the detection terminal 47 connecting the pad portion 471 and the terminal portion 472 penetrates the side wall 734. With this configuration, the detection terminal 47 is supported by the case 71 (frame portion 73).
  • the plurality of connecting members 51, 52, 53A, 53B, 54A, 54B, 55A, 55B, 56A, 56A, 57A, 57B, 58 each conduct two portions separated from each other.
  • the plurality of connecting members 51 and 52 are metal plates, respectively.
  • Each constituent material of the plurality of connecting members 51 and 52 is, for example, copper or a copper alloy.
  • Each of the connecting members 51 and 52 may be a plate-shaped laminated material or a plate-shaped composite material instead of a metal plate.
  • each connecting member 51 conducts the first electrode 11 of each semiconductor element 10A and the second pad portion 321.
  • each connecting member 51 has a strip shape extending in the y direction in a plan view.
  • each connecting member 52 is joined to the first electrode 11 (source electrode) of each semiconductor element 10B and the third pad portion 331 of the conductor 33, respectively. ..
  • Each connecting member 52 conducts the first electrode 11 of each semiconductor element 10B and the third pad portion 331.
  • each connecting member 52 has a strip shape extending in the y direction in a plan view.
  • the plurality of connecting members 53A, 53B, 54A, 54B, 55A, 55B, 56A, 56A, 57A, 57B, 58 are bonding wires, respectively.
  • the constituent materials of the plurality of connecting members 53A, 53B, 54A, 54B, 55A, 55B, 56A, 56A, 57A, 57B, 58 are aluminum, gold, copper, or an alloy containing any of these. be.
  • the connecting member 53A is joined to the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20A and the second pad portion 321 of the conductor 32 to conduct them. Therefore, the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20A and the first electrode 11 (source electrode) of each semiconductor element 10A are conductive via the connecting member 53A, the conductor 32, and each connecting member 51.
  • the connecting member 53B is joined to the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20B and the third pad portion 331 of the conductor 33 to conduct them. Therefore, the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20B and the first electrode 11 (source electrode) of each semiconductor element 10B are conductive via the connecting member 53B, the conductor 33, and each connecting member 52.
  • the plurality of connecting members 54A are joined to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10A and the conductor 34A to conduct them.
  • the plurality of connecting members 54B are joined to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10B and the conductor 34B to conduct them.
  • the plurality of connecting members 55A are joined to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10A and the conductor 35A to conduct them.
  • each of the plurality of connecting members 55B is joined to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10B and the conductor 35B to conduct them.
  • the connecting member 56A is joined to the conductor 34A and the pad portion 441 of the signal terminal 44A to conduct them. Since the conductor 34A conducts to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10A via each connecting member 54A, the signal terminal 44A passes through the connecting member 56A, the conductor 34A, and each connecting member 54A. , Conducts to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10A. Therefore, the signal terminal 44A serves as an input terminal for a control signal to be input to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10A. As shown in FIG. 5, the connecting member 56B is joined to the conductor 34B and the pad portion 441 of the signal terminal 44B to conduct them.
  • the signal terminal 44B passes through the connecting member 56B, the conductor 34B, and each connecting member 54B. , Conducts to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10B. Therefore, the signal terminal 44B serves as an input terminal for a control signal to be input to the third electrode 13 (gate electrode) of each semiconductor element 10B.
  • the connecting member 57A is joined to the conductor 35A and the pad portion 451 of the detection terminal 45A to conduct them. Since the conductor 35A conducts to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10A via each connecting member 55A, the detection terminal 45A passes through the connecting member 57A, the conductor 35A, and each connecting member 55A. Then, it conducts to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10A. Therefore, the source current output from the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10A is detected from the detection terminal 45A. As shown in FIG. 5, the connecting member 57B is joined to the conductor 35B and the pad portion 451 of the detection terminal 45B to conduct them.
  • the detection terminal 45B passes through the connecting member 57B, the conductor 35B, and each connecting member 55B. Then, it conducts to the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10B. Therefore, the source current output from the fourth electrode 14 (source sense electrode) of each semiconductor element 10B is detected from the detection terminal 45B.
  • the connecting member 58 is joined to the extending portion 313 of the conductor 31 and the pad portion 471 of the detection terminal 47 to conduct them. Since the conductor 31 conducts to the second electrode 12 (drain electrode) of each semiconductor element 10A, the detection terminal 47 is connected to the second electrode 12 (drain) of each semiconductor element 10A via the connecting member 58 and the conductor 31. Conducts to the electrode).
  • a connecting member for connecting each conductor 36 and each detection terminal 46 is further provided. May be good.
  • the actions and effects of the semiconductor device A1 are as follows.
  • the semiconductor device A1 includes a plurality of first semiconductor elements (semiconductor element 10A or semiconductor element 10B) and one or more first rectifying elements (rectifying element 20A or rectifying element 20B).
  • the first rectifying element is electrically connected in antiparallel to a plurality of first semiconductor elements. According to this configuration, even if a surge current is generated by each switching operation of the plurality of first semiconductor elements, the current flowing through the built-in diodes of the plurality of first semiconductor elements is reduced by energizing the first rectifying element. Ru. That is, the semiconductor device A1 can suppress the energization of each first semiconductor element to the built-in diode and suppress the deterioration of the characteristics of each first semiconductor element.
  • the plurality of semiconductor elements 10A include a first element 101A and a second element 102A having different lengths of the shortest conduction paths to the power terminal 41.
  • the length of the shortest conduction path of the first element 101A is shorter than the length of the shortest conduction path of the second element 102A.
  • the rectifying element 20A is arranged at least in the first portion 311a to which the first element 101A is joined. According to the research of the inventor, in a semiconductor device not provided with the rectifying element 20A, when a surge current is generated by each switching operation of the plurality of semiconductor elements 10A, the shortest conduction path to the power terminal 41 of the plurality of semiconductor elements 10A.
  • the semiconductor element 10A the larger the current flowing through the built-in diode of the semiconductor element 10A. That is, the semiconductor element 10A (first element 101A) having a short shortest conduction path to the power terminal 41 has a longer current flowing through the built-in diode than the semiconductor element 10A (second element 102A) having a long shortest path to the power terminal 41. It became large and there was a high possibility that excessive energization would occur. Therefore, in the semiconductor device A1, by arranging the rectifying element 20A in the first part 311a of the first pad part 311, it flows to the built-in diode of the semiconductor element 10A (first element 101A) in which excessive energization is likely to occur. The current is reduced.
  • the semiconductor device A1 can suppress excessive energization of the built-in diode of the first element 101A and suppress deterioration of the characteristics of the first element 101A.
  • the number of rectifying elements 20A is smaller than the number of semiconductor elements 10A, and the deterioration of the characteristics of the plurality of semiconductor elements 10A is suppressed without providing the same number of rectifying elements 20A as the plurality of semiconductor elements 10A. be able to.
  • the plurality of semiconductor elements 10B include a third element 101B and a fourth element 102B having different lengths of the shortest conduction paths to the power terminal 41.
  • the length of the shortest conduction path of the third element 101B is shorter than the length of the shortest conduction path of the fourth element 102B.
  • the rectifying element 20B is arranged at least in the third portion 321a to which the third element 101B is joined.
  • the semiconductor element 10B having the shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10B is the semiconductor element. It was found that the current flowing through the built-in diode of 10B increased.
  • the semiconductor element 10B (third element 101B) having a short shortest conduction path to the power terminal 41 has a longer current flowing through the built-in diode than the semiconductor element 10B (fourth element 102B) having a long shortest path to the power terminal 41. It became large and there was a high possibility that excessive energization would occur. Therefore, in the semiconductor device A1, by arranging the rectifying element 20B in the third unit 321a of the second pad unit 321, it flows to the built-in diode of the semiconductor element 10B (third element 101B) in which excessive energization is likely to occur. The current is reduced.
  • the semiconductor device A1 can suppress excessive energization of the built-in diode of the third element 101B and suppress deterioration of the characteristics of the third element 101B.
  • the number of rectifying elements 20B is smaller than the number of semiconductor elements 10B, and the deterioration of the characteristics of the plurality of semiconductor elements 10B is suppressed without providing the same number of rectifying elements 20B as the plurality of semiconductor elements 10B. be able to.
  • the first element 101A is the semiconductor element 10A having the shortest shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10A.
  • the rectifying element 20A is adjacent to the first element 101A. According to this configuration, the rectifying element 20A can further suppress excessive energization of the built-in diode of the first element 101A.
  • the rectifying element 20A is arranged between the edge connected to the first junction portion 312 to which the power terminal 41 of the first portion 311a is joined and the first element 101A. According to the research of the inventor, arranging the rectifying element 20A at such a position was most effective in reducing the current flowing through the built-in diode of the first element 101A.
  • the first element 101A Since the first element 101A has the shortest shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10A, there is a high possibility that excessive energization of the built-in diode will occur. Therefore, in the semiconductor device A1, the first element 101A, which is likely to generate excessive energization, can suppress the excessive energization of the built-in diode. Therefore, such an arrangement of the rectifying element 20A is such that the plurality of semiconductor elements 10A are arranged. It is preferable in suppressing deterioration of characteristics.
  • the third element 101B is the semiconductor element 10B having the shortest shortest conduction path to the power terminal 41 among the plurality of semiconductor elements 10B. Further, the rectifying element 20B is adjacent to the third element 101B. According to this configuration, the rectifying element 20B can further suppress excessive energization of the built-in diode of the third element 101B. Therefore, in the semiconductor device A1, the third element 101B, which is likely to generate excessive energization, can suppress the excessive energization of the built-in diode. Therefore, such an arrangement of the rectifying element 20B is such that the plurality of semiconductor elements 10B are arranged. It is preferable in suppressing deterioration of characteristics.
  • the plurality of semiconductor elements 10A are arranged along a direction (x direction) orthogonal to the direction (y direction) in which the power terminal 41 and the power terminal 42 are arranged.
  • a large distance difference occurs in each shortest conduction path from the power terminal 41 to the plurality of semiconductor elements 10A. This is a factor that increases the energization of the built-in diode of the first element 101A. Therefore, in the semiconductor device A1, arranging the rectifying element 20A in the vicinity of the first element 101A is effective in suppressing deterioration of the characteristics of each semiconductor element 10A.
  • the plurality of semiconductor elements 10B are arranged along a direction (x direction) orthogonal to the direction (y direction) in which the power terminal 41 and the power terminal 42 are arranged. Therefore, in the semiconductor device A1, disposing the rectifying element 20B in the vicinity of the third element 101B is effective in suppressing deterioration of the characteristics of each semiconductor element 10B.
  • FIG. 16 shows the semiconductor device A2 according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a plan view showing the semiconductor device A2, and the heat sink 70 and the case 71 are omitted.
  • the semiconductor device A2 is different from the semiconductor device A1 in that it includes a plurality of rectifying elements 20A and a plurality of rectifying elements 20B.
  • the semiconductor device A2 shown in FIG. 16 includes three rectifying elements 20A and three rectifying elements 20B. Each of the three rectifying elements 20A is joined to the first portion 311a of the first pad portion 311. Therefore, also in the semiconductor device A2, like the semiconductor device A1, none of the rectifying elements 20A is joined to the second part 311b.
  • the rectifying element 20A and the semiconductor element 10A (first) along the x-direction from the edge of the first part 311a on the x2 direction side (the side closer to the power terminal 41) to the edge on the x1 direction side.
  • the element 101A), the semiconductor element 10A, the rectifying element 20A, the semiconductor element 10A, the semiconductor element 10A, the rectifying element 20A, and the semiconductor element 10A are arranged in this order.
  • the arrangement of the plurality of rectifying elements 20A is an example, and is not limited to the example shown in FIG.
  • a plurality of rectifying elements 20A may be arranged together around the first element 101A.
  • Each of the three rectifying elements 20B is joined to the third portion 321a of the second pad portion 321. Therefore, in the semiconductor device A2 as well, none of the rectifying elements 20B is joined to the fourth portion 321b, as in the semiconductor device A1.
  • the rectifying element 20B and the semiconductor element 10B (third) along the x direction from the edge of the third part 321a on the x2 direction side (the side closer to the power terminal 41) to the edge on the x1 direction side.
  • Element 101B semiconductor element 10B, rectifying element 20B, semiconductor element 10B, semiconductor element 10B, rectifying element 20B, and semiconductor element 10B are arranged in this order.
  • the arrangement of the plurality of rectifying elements 20B is an example, and is not limited to the example shown in FIG.
  • a plurality of rectifying elements 20B may be arranged together around the third element 101B.
  • the semiconductor device A2 can also have the same effect as the semiconductor device A1.
  • one of the plurality of rectifying elements 20A is joined at the same position as the rectifying element 20A of the semiconductor device A1. Therefore, also in the semiconductor device A2, as in the semiconductor device A1, the first element 101A (semiconductor element 10A), which is likely to generate excessive energization, can suppress the excessive energization of the built-in diode.
  • the semiconductor device A2 one of the plurality of rectifying elements 20B is joined at the same position as the rectifying element 20B of the semiconductor device A1. Therefore, also in the semiconductor device A2, as in the semiconductor device A1, the third element 101B (semiconductor element 10B), which is likely to generate excessive energization, can suppress the excessive energization of the built-in diode.
  • the number and arrangement of the plurality of rectifying elements 20A are not limited to the example shown in FIG. As long as at least one of the plurality of rectifying elements 20A is bonded to the first part 311a, the other rectifying elements 20A may be bonded to the first part 311a or bonded to the second part 311b. May be. However, joining all of the plurality of rectifying elements 20A to the first portion 311a has a greater effect of suppressing deterioration of the characteristics of the plurality of semiconductor elements 10A. Similarly, the number and arrangement of the plurality of rectifying elements 20B is not limited to the example shown in FIG.
  • the other rectifying elements 20B may be bonded to the third part 321a or may be bonded to the fourth part 321b. May be. However, joining all of the plurality of rectifying elements 20B to the third portion 321a has a greater effect of suppressing deterioration of the characteristics of the plurality of semiconductor elements 10B.
  • FIG. 17 shows the semiconductor device A3 according to the third embodiment.
  • FIG. 17 is a plan view showing the semiconductor device A3, and the heat sink 70 and the case 71 are omitted.
  • the semiconductor device A3 is different from the semiconductor device A1 in the arrangement and connection method of the rectifying element 20A and the rectifying element 20B.
  • the rectifying element 20A of the present embodiment is arranged in the y2 direction with respect to the first element 101A. Further, as shown in FIG. 17, the connecting member 51 joined to the first element 101A partially overlaps the rectifying element 20A in a plan view, and the overlapping portion is the first electrode 21 of the rectifying element 20A ( It is bonded to the anode electrode). As a result, the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20A and the first electrode 11 (source electrode) of the first element 101A are conducting with each other via the connecting member 51.
  • the rectifying element 20B of this embodiment is arranged in the y2 direction with respect to the third element 101B. Further, as shown in FIG. 17, the connecting member 52 joined to the third element 101B partially overlaps the rectifying element 20B in a plan view, and the overlapping portion is the first electrode 21 of the rectifying element 20B ( It is bonded to the anode electrode). As a result, the first electrode 21 (anode electrode) of the rectifying element 20B and the first electrode 11 (source electrode) of the third element 101B are conducting with each other via the connecting member 52.
  • the semiconductor device A3 can also have the same effect as the semiconductor device A1.
  • the rectifying element 20A is arranged in the y2 direction with respect to the first element 101A is shown, but the rectifying element 20A may be arranged in the y1 direction with respect to the first element 101A.
  • the example in which the rectifying element 20B is arranged in the y2 direction with respect to the third element 101B is shown, but even if the rectifying element 20B is arranged in the y1 direction with respect to the third element 101B. good.
  • the semiconductor device A3 includes one rectifying element 20A and one rectifying element 20B is shown, but similarly to the semiconductor device A2, a plurality of rectifying elements 20A and a plurality of rectifying elements 20B are provided. You may. However, the number of rectifying elements 20A is smaller than the number of semiconductor elements 10A, and the number of rectifying elements 20B is smaller than the number of semiconductor elements 10B.
  • FIG. 18 shows the semiconductor device A4 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 18 is a plan view showing the semiconductor device A4, and the heat sink 70 and the case 71 are shown by an imaginary line (dashed-dotted line).
  • the semiconductor device A4 is different from the semiconductor device A1 in that the slit 331c is not formed in the third pad portion 331 of the conductor 33.
  • the third pad portion 331 is formed in a band shape extending in the x direction from the third joint portion 332. Since the slit 331c is not formed in the third pad portion 331, it is not separated into the pair of separating portions 331a.
  • the semiconductor device A4 can also have the same effect as the semiconductor device A1.
  • the semiconductor devices A1 to A4 include both one or more rectifying elements 20A and one or more rectifying elements 20B.
  • a semiconductor device different from these examples may not include either the rectifying element 20A or the rectifying element 20B.
  • each arrangement and shape of a plurality of power terminals 41, 42, 43A, 43B, each arrangement and each shape of a plurality of conductors 31, 32, 33, and a plurality of semiconductor elements 10A and a plurality of semiconductor elements 10B may be small.
  • Such a semiconductor device may not include the rectifying element 20A because excessive energization of the built-in diode of each semiconductor element 10A may not occur.
  • the distance difference of the shortest conduction path from the power terminal 41 to each semiconductor element 10B may be small.
  • Such a semiconductor device may not include the rectifying element 20B because excessive energization of the built-in diode of each semiconductor element 10B may not occur.
  • FIG. 19 shows the semiconductor device A5 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 19 is a plan view showing the semiconductor device A5, and the heat sink 70 and the case 71 are shown by an imaginary line (dashed-dotted line).
  • the semiconductor device A5 is different from the semiconductor device A1 in that it does not include the rectifying element 20A and the rectifying element 20B.
  • the slit 331c is formed in the third pad portion 331 (conductor 33) as in the semiconductor device A1. According to this configuration, the difference between the shortest conduction paths from the plurality of semiconductor elements 10B to the power terminal 42 can be reduced. As a result, the semiconductor device A5 can reduce the internal inductance as compared with the case where the slit 331c is not formed in the third pad portion 331. This also applies to the semiconductor devices A1 to A3 in which the slit 331c is formed in the third pad portion 331.
  • the semiconductor device according to the present disclosure is not limited to the above-described embodiment.
  • the specific configuration of each part of the semiconductor device of the present disclosure can be freely redesigned.
  • the semiconductor devices of the present disclosure include embodiments described in the following appendix. Appendix 1.
  • the plurality of first semiconductor elements include a first element and a second element having different lengths of the shortest conduction paths to the first power terminal.
  • the length of the shortest conduction path of the first element is shorter than the length of the shortest conduction path of the second element.
  • the first pad portion is a first portion to which at least the first element of the plurality of first semiconductor elements is bonded, and a second portion to which at least the second element of the plurality of first semiconductor elements is bonded.
  • the number of the first rectifying elements is smaller than the number of the first semiconductor elements.
  • One of the one or more first rectifying elements is a semiconductor device arranged in the first part. Appendix 2. The semiconductor device according to Appendix 1, wherein the number of the first rectifying elements is one.
  • Appendix 3 A plurality of second semiconductor devices, each of which performs a switching operation and is electrically connected in parallel to each other.
  • a second conductor including a second pad portion to which the plurality of second semiconductor elements are bonded and separated from the first conductor, and a second conductor.
  • Appendix 4 A second power terminal conducting on each of the plurality of second semiconductor elements, A third power terminal conducting a connection point between each of the plurality of first semiconductor elements and each of the plurality of second semiconductor elements, The semiconductor device according to Appendix 3, further comprising. Appendix 5.
  • the first power terminal is joined to the first conductor and is joined to the first conductor.
  • the second power terminal is joined to the third conductor, and the second power terminal is joined to the third conductor.
  • the semiconductor device according to Appendix 4 wherein the third power terminal is joined to the second conductor.
  • Appendix 6. A plurality of first connecting members, each of which conducts each of the plurality of first semiconductor elements and the second conductor,
  • a plurality of second connecting members each of which conducts each of the plurality of second semiconductor elements and the third conductor, Is further equipped with Each of the plurality of first connecting members is further joined to the second pad portion.
  • the semiconductor device wherein the third conductor includes a third pad portion to which each of the plurality of second connecting members is joined.
  • one or more second rectifying elements connected electrically in antiparallel to the plurality of second semiconductor elements are provided.
  • the plurality of second semiconductor elements include a third element and a fourth element having different lengths of the shortest conduction paths to the first power terminal.
  • the length of the shortest conduction path of the third element is shorter than the length of the shortest conduction path of the fourth element.
  • the second pad portion is a third portion to which at least the third element of the plurality of second semiconductor elements is bonded and a fourth portion to which at least the fourth element of the plurality of second semiconductor elements is bonded.
  • the number of the second rectifying elements is smaller than the number of the second semiconductor elements.
  • the first conductor further includes a first joining portion that is connected to the first pad portion and to which the first power terminal is joined.
  • the first pad portion has a first joint surface to which each of the plurality of first semiconductor elements is bonded, and is viewed from the first joint portion in a thickness direction perpendicular to the first joint surface.
  • the semiconductor device according to any one of Supplementary note 7 or Supplementary note 8, which extends along a first direction orthogonal to the thickness direction.
  • Appendix 10. The plurality of first semiconductor elements are arranged along the first direction. The first element is the closest to the first junction among the plurality of first semiconductor elements, and the shortest conduction path to the first power terminal among the plurality of first semiconductor elements is the shortest.
  • One of the one or more first rectifying elements is arranged between the edge connected to the first joint portion of the first portion and the first element when viewed in the thickness direction.
  • the semiconductor device according to Appendix 9.
  • the second conductor further includes a second junction portion connected to the second pad portion and to which the third power terminal is bonded.
  • the semiconductor device according to Appendix 10 wherein the second pad portion extends from the second joint portion along the first direction when viewed in the thickness direction.
  • Appendix 12. The semiconductor device according to Appendix 11, wherein the plurality of second semiconductor elements are arranged along the first direction.
  • Appendix 13. The third conductor further includes a third joint portion connected to the third pad portion and to which the second power terminal is bonded.
  • the semiconductor device according to Appendix 12, wherein the third pad portion extends from the third joint portion along the first direction when viewed in the thickness direction.
  • Appendix 14 The first pad portion, the second pad portion, and the third pad portion overlap each other when viewed in the thickness direction and the second direction orthogonal to the first direction.
  • the semiconductor device according to Appendix 13 wherein the first pad portion and the third pad portion are located on opposite sides of the second pad portion in the second direction.
  • Appendix 15. The semiconductor device according to Appendix 14, wherein the first power terminal and the second power terminal are arranged along the second direction.
  • Appendix 16. The first power terminal, the second power terminal, and the third power terminal sandwich the first pad portion, the second pad portion, and the third pad portion in the first direction.
  • Appendix 17. When viewed in the second direction, the plurality of first semiconductor elements and the plurality of second semiconductor elements overlap each other. Each of the plurality of first connecting members extends along the second direction when viewed in the thickness direction.
  • each of the plurality of second connecting members extends along the second direction when viewed in the thickness direction.
  • the first element and the third element overlap each other and are overlapped with each other.
  • the third element has the shortest shortest conduction path to the first power terminal among the plurality of second semiconductor elements.
  • One of the one or more second rectifying elements has an edge close to the first power terminal and the third element in the first direction of the third part when viewed in the thickness direction.
  • the third pad portion includes a slit extending in the first direction when viewed in the thickness direction and a pair of separation portions separated in the second direction by the slit.
  • each of the pair of separation portions overlaps with the third portion when viewed in the second direction.
  • Appendix 20 Each of the plurality of first semiconductor elements and each of the plurality of second semiconductor elements are MOSFETs.
  • A1 to A5 Semiconductor devices 10A, 10B: Semiconductor element 100a: Element main surface 100b: Element back surface 101A: First element 102A: Second element 101B: Third element 102B: Fourth element 11: First electrode 12: Second Electrode 13: 3rd electrode 14: 4th electrode 20A, 20B: rectifying element 200a: element main surface 200b: element back surface 21: 1st electrode 22: 2nd electrode 3: support member 30: insulating substrate 301: main surface 302: Back surface 31: Conductor 311: First pad part 311a: First part 311b: Second part 311z: First joint surface 312: First joint part 313: Extension part 32: Conductor 321: Second pad part 321a: Part 3 321b: Part 4 321z: Second joint surface 322: Second joint part 33: Conductor 331: Third pad part 331a: Separation part 331b: Connection part 331c: Slit 331z: Third joint surface 332: First 3 Joints 34A, 34B:

Abstract

半導体装置は、互いに並列接続された複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子に逆並列に接続された整流素子と、前記複数の半導体素子に導通する電力端子と、前記複数の半導体素子が接合されたパッド部を含み且つ前記電力端子および前記複数の半導体素子に導通する導電体と、を備える。前記複数の半導体素子は、第1素子および第2素子を含む。前記第1素子の前記電力端子までの最短導通経路は、前記第2素子の前記電力端子までの最短導通経路よりも短い。前記パッド部は、前記第1素子が接合された第1部と、前記第2素子が接合された第2部とを含む。前記整流素子は、前記パッド部の前記第1部に配置されている。

Description

半導体装置
 本開示は、半導体装置に関する。
 近年、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体素子を備える半導体装置が知られている。たとえば、2つの半導体素子(第1半導体素子および第2半導体素子)を直列に接続し、各半導体素子のスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換する構成が知られている。また、このような半導体装置において、大きな許容電流を確保するために、複数の第1半導体素子を並列に接続し、かつ、複数の第2半導体素子を並列に接続した構成が知られている(たとえば特許文献1)。特許文献1に記載された構成では、並列に接続された複数の第1半導体素子と、並列に接続された複数の第2半導体素子とが備えられており、複数の第1半導体素子の各々と複数の第2半導体素子の各々とは直列に接続されている。各第1、第2半導体素子は、MOSFETで構成され、内蔵ダイオードを有している。
特開2016-225493号公報
 特許文献1に記載の半導体装置において、複数の第1半導体素子および複数の第2半導体素子のスイッチング動作に伴い、各第1半導体素子および各第2半導体素子にサージ電流が流れることがある。このサージ電流は、各半導体素子の内蔵ダイオードに流れ、流れの方向は、各半導体素子の逆方向(内蔵ダイオードの順方向)である。このサージ電流による内蔵ダイオードへの過剰な通電は、各半導体素子の特性悪化(たとえばオン抵抗の増大)を招く。
 上記事情に鑑み、本開示は、各半導体素子の内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制し、複数の半導体素子の特性悪化を抑制可能な半導体装置を提供することを一の課題とする。
 本開示の半導体装置は、各々がスイッチング動作を行い、かつ、互いに電気的に並列接続された複数の第1半導体素子と;前記複数の第1半導体素子に対して電気的に逆並列に接続された1つ以上の第1整流素子と;前記複数の第1半導体素子の各々に導通する第1電力端子と;前記複数の第1半導体素子が接合された第1パッド部を含み、かつ、前記第1電力端子および前記複数の第1半導体素子に導通する第1導電体と、を備える。前記複数の第1半導体素子は、前記第1電力端子までの最短導通経路の長さが互いに異なる第1素子および第2素子を含む。前記第1素子の前記最短導通経路の長さは、前記第2素子の前記最短導通経路の長さよりも短い。前記第1パッド部は、前記複数の第1半導体素子のうち少なくとも前記第1素子が接合された第1部と、前記複数の第1半導体素子のうち少なくとも前記第2素子が接合された第2部と、を含む。前記第1整流素子の数は、前記第1半導体素子の数よりも少なく、前記1つ以上の第1整流素子のうちの1つは、前記第1部に配置されている。
 本開示に基づく構成によれば、半導体素子の内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制し、半導体素子の特性悪化を抑制することができる。
第1実施形態にかかる半導体装置を示す斜視図である。 図1の斜視図において、放熱板およびケースを省略した図である。 第1実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。 図3の平面図において、放熱板およびケースを想像線で示した図である。 図4の一部を拡大した部分拡大図である。 図5の一部を拡大した部分拡大図である。 図4の一部を拡大した部分拡大図である。 第1実施形態にかかる半導体装置を示す正面図である。 第1実施形態にかかる半導体装置を示す側面図(左側面図)である。 第1実施形態にかかる半導体装置を示す側面図(右側面図)である。 第1実施形態にかかる半導体装置を示す底面図である。 図4のXII-XII線に沿う断面図である。 図6のXIII-XIII線に沿う切断端面図である。 図6のXIV-XIV線に沿う切断端面図である。 第1実施形態にかかる半導体装置の回路構成の一例を示す回路図である。 第2実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。 第3実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。 第4実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。 第5実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。
 本開示の半導体装置の好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。以下の説明において、同一あるいは類似の構成要素に、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
 図1~図15は、第1実施形態にかかる半導体装置A1を示している。半導体装置A1は、複数の半導体素子10A,10B、複数の整流素子20A,20B、支持部材3、複数の電力端子41,42,43A,43B、一対の信号端子44A,44B、複数の検出端子45A,45B,46,47、複数の接続部材51,52,53A,53B,54A,54B,55A,55B,56A,56A,57A,57B,58、放熱板70およびケース71を備えている。
 図1は、半導体装置A1を示す斜視図である。図2は、図1の斜視図において、放熱板70およびケース71を省略した図である。図3は、半導体装置A1を示す平面図である。図4は、図3の平面図において、放熱板70およびケース71をそれぞれ想像線(二点鎖線)で示した図である。図5は、図4の一部を拡大した部分拡大図である。図6は、図5の一部を拡大した部分拡大図である。図7は、図4の一部を拡大した部分拡大図である。図8は、半導体装置A1を示す正面図である。図9は、半導体装置A1を示す側面図(左側面図)である。図10は、半導体装置A1を示す側面図(右側面図)である。図11は、半導体装置A1を示す底面図である。図12は、図4のXII-XII線に沿う断面図である。図13は、図6のXIII-XIII線に沿う切断端面図である。図14は、図6のXIV-XIV線に沿う切断端面図である。図15は、半導体装置A1の回路構成の一例を示す回路図である。
 説明の便宜上、互いに直交する3つの方向を、x方向、y方向、z方向とする。z方向は、半導体装置A1の厚さ方向である。x方向は、半導体装置A1の平面図(図3,4参照)における左右方向である。y方向は、半導体装置A1の平面図(図3,4参照)における上下方向である。x方向の一方をx1方向、x方向の他方をx2方向とする。同様に、y方向の一方をy1方向、y方向の他方をy2方向とし、z方向の一方をz1方向、z方向の他方をz2方向とする。以下の説明において、「平面視」とは、z方向に見たときをいう。z方向は「厚さ方向」の一例である。また、x方向は「第1方向」の一例であり、y方向は「第2方向」の一例であるが、本開示がこれに限定されるわけではない。
 放熱板70は、図11および図12に示すように、平面視矩形状の板状である。放熱板70は、熱伝導率の高い材料で構成されており、たとえば、銅または銅合金からなる。放熱板70の表面にニッケルめっきが施されていてもよい。放熱板70のz1方向側の表面には、必要に応じて、冷却部材(たとえばヒートシンク)が取り付けられる。図12に示すように、支持部材3は、当該放熱板70上に載置されている。
 ケース71は、図1および図3から理解されるように、およそ直方体である。ケース71は、電気絶縁性を有し、かつ耐熱性に優れた合成樹脂から構成されており、たとえばPPS(ポリフェニレンサルファイド)からなる。ケース71は、平面視において放熱板70とおよそ同じ大きさの矩形状である。ケース71は、放熱板70のz2方向側の表面に固定された枠部73と、この枠部73に固定された天板72とを備えている。天板72は、図1および図12に示すように、枠部73のz2方向側の開口を閉鎖する。天板72は、図12に示すように、枠部73のz1方向側を閉鎖する放熱板70と対向している。天板72、放熱板70および枠部73によって、回路収容空間(複数の半導体素子10A,10B、複数の整流素子20A,20Bおよび支持部材3などを収容する空間)がケース71の内部に区画されている。
 枠部73は、図3に示すように、x方向に離間した一対の側壁731,732およびy方向に離間した一対の側壁733,734を有する。一対の側壁731,732はそれぞれ、平面視において、y方向に延びる。側壁732は、側壁731よりもx2方向に位置する。一対の側壁733,734はそれぞれ、平面視において、x方向に延びる。側壁734は、側壁733よりもy2方向に位置する。側壁733は、一対の側壁731,732のy1方向側の各端縁部に繋がり、側壁734は、一対の側壁731,732のy2方向側の各端縁部に繋がる。
 側壁731の外面には、図1、図3および図9に示すように、2つの端子台771,772が形成されている。2つの端子台771,772は、y方向に沿って配置されている。端子台771は、電力端子43Aの一部を覆っており、かつ、z2方向側の表面に電力端子43Aの一部が配置されている。端子台772は、電力端子43Bの一部を覆っており、かつ、z2方向側の表面に電力端子43Bの一部が配置されている。平面視において、端子台771は、側壁731の長さ方向(y方向)中央に対して、y2方向側に配置されており、端子台772は、側壁731の長さ方向(y方向)中央に対して、y1方向側に配置されている。これらの端子台771,772は、側壁731と一体的に形成されている。
 側壁732の外面には、図1、図3および図10に示すように、2つの端子台773,774が形成されている。2つの端子台773,774は、y方向に沿って配置されている。端子台773は、電力端子41の一部を覆っており、かつ、z2方向側の表面に電力端子41の一部が配置されている。端子台774は、電力端子42の一部を覆っており、かつ、z2方向側の表面に電力端子42の一部が配置されている。平面視において、端子台773は、側壁732の長さ方向(y方向)中央に対して、y2方向に配置されており、端子台774は、側壁732の長さ方向(y方向)中央に対して、y1方向側に配置されている。これらの端子台773,774は、側壁732と一体的に形成されている。各端子台771~774には、たとえばナット(図示略)が埋設されている。当該ナットは、そのネジ穴の中心軸線がz方向に一致する。
 図1、図3および図8~10に示すように、枠部73のz2方向側の表面における4つの角部分にはそれぞれ、凹部74が形成されている。凹部74の底壁は、底壁を貫通する取付用貫通孔75が形成されている。取付用貫通孔75には、筒状金属部材76が嵌め込まれた状態で固定されている。放熱板70には、取付用貫通孔75に連通する取付用貫通孔(図11参照)が形成されている。半導体装置A1は、ケース71の取付用貫通孔75および放熱板70の取付用貫通孔を挿通する締結具(たとえばボルト)によって、取付対象の所定の固定位置に固定される。これらの取付用貫通孔75を利用して、上記ヒートシンクなどの冷却手段が取り付けられてもよい。
 複数の半導体素子10A,10Bはそれぞれ、図15に示すように、たとえばMOSFETである。各半導体素子10A,10Bは、MOSFETではなく、MISFET(Metal-Insulator-Semiconductor FET)を含む電界効果トランジスタ、あるいは、IGBTのようなバイポーラトランジスタなどであってもよい。各半導体素子10A,10Bは、図示しない内蔵ダイオードを有している。各半導体素子10A,10Bは、たとえばSiC(炭化ケイ素)からなる。各半導体素子10A,10Bは、SiCの代わりに、Si(シリコン)、GaAs(ヒ化ガリウム)あるいはGaN(窒化ガリウム)などから構成されていてもよい。各半導体素子10A,10Bは、平面視において、たとえば矩形状である。
 複数の半導体素子10A,10Bはそれぞれ、図13および図14に示すように、素子主面100aおよび素子裏面100bを有する。各半導体素子10A,10Bにおいて、素子主面100aと素子裏面100bとは、z方向に離間する、素子主面100aは、z2方向を向き、素子裏面100bは、z1方向を向く。
 複数の半導体素子10A,10Bはそれぞれ、図6、図13および図14に示すように、第1電極11、第2電極12、第3電極13および第4電極14を有する。各半導体素子10A,10Bにおいて、第1電極11、第3電極13および第4電極14は、素子主面100aに形成されており、第2電極12は、素子裏面100bに形成されている。各半導体素子10A,10BがMOSFETである例において、第1電極11はソース電極であり、第2電極12はドレイン電極であり、第3電極13はゲート電極であり、第4電極14はソースセンス電極(ソース電流検出用電極)である。各半導体素子10A,10Bが有する内蔵ダイオードは、アノードが第1電極11(ソース電極)に接続され、カソードが第2電極12(ドレイン電極)に接続される。各半導体素子10A,10Bは、第3電極13(ゲート電極)に駆動信号(たとえばゲート電圧)が入力されると、この駆動信号に応じて導通状態と遮断状態とが切り替わる。この導通状態と遮断状態とが切り替わる動作をスイッチング動作という。導通状態では、第2電極12(ドレイン電極)から第1電極11(ソース電極)に電流が流れ、遮断状態では、この電流が流れない。半導体装置A1は、複数の半導体素子10A,10Bのスイッチング動作により、2つの電力端子41,42間に入力される直流電圧をたとえば交流電圧に変換する。
 半導体装置A1は、たとえばハーフブリッジ型のスイッチング回路として構成される。この場合、複数の半導体素子10Aは、半導体装置A1の上アーム回路を構成し、複数の半導体素子10Bは、半導体装置A1の下アーム回路を構成する。よって、各半導体素子10Aと各半導体素子10Bとは、直列に接続され、ブリッジを構成する。図2、図4および図15に示す例では、半導体装置A1は、10個の半導体素子10Aと10個の半導体素子10Bとを含む。半導体素子10A,10Bの数は、本構成に限定されず、半導体装置A1に要求される性能に応じて適宜変更される。
 複数の半導体素子10Aはそれぞれ、図4~図7、図12および図13に示すように、支持部材3に搭載されている。図4に示す例では、複数の半導体素子10Aは、たとえばx方向に沿って配置され、互いに離間している。各半導体素子10Aは、図示しない導電性接合材(たとえば焼結銀や焼結銅などの焼結金属、銀や銅などの金属ペースト材、あるいは、はんだなど)を介して、支持部材3(後述の導電体31)に導通接合されている。各半導体素子10Aは、導電体31に接合された際、素子裏面100bが導電体31に対向する。
 複数の半導体素子10Aは、図4~図7に示すように、第1素子101Aおよび第2素子102Aを含む。第1素子101Aと第2素子102Aとは、電力端子41までの最短導通経路の長さが互いに異なる。第1素子101Aは、当該最短導通経路が第2素子102Aよりも短い。半導体装置A1では、複数の半導体素子10Aのうち、電力端子41までの最短導通経路が最も短い半導体素子10Aを第1素子101Aとし、複数の半導体素子10Aのうち、電力端子41までの最短導通経路が最も長い半導体素子10Aを第2素子102Aとしている。なお、複数の半導体素子10Aのうちの2つの半導体素子10Aにおいて、電力端子41までの最短導通経路が短い方を第1素子101Aとし、電力端子41までの最短導通経路が長い方を第2素子102Aとすれば、第1素子101Aは電力端子41までの最短導通経路が最も短い半導体素子10Aでなくてもよく、また、第2素子102Aは電力端子41までの最短導通経路が最も長い半導体素子10Aでなくてもよい。
 複数の半導体素子10Bはそれぞれ、図4~図7、図12および図14に示すように、支持部材3に搭載されている。図4に示す例では、複数の半導体素子10Bは、たとえばx方向に沿って配置され、互いに離間している。各半導体素子10Bは、図示しない導電性接合材(たとえば焼結銀や焼結銅などの焼結金属、銀や銅などの金属ペースト材、あるいは、はんだなど)を介して、支持部材3(後述の導電体32)に導通接合されている。各半導体素子10Bは、導電体32に接合された際、素子裏面100bが導電体32に対向する。図4および図5に示す例では、y方向に見て、複数の半導体素子10Aと複数の半導体素子10Bとは重なっているが、これらが重なっていなくてもよい。
 複数の半導体素子10Bは、図4~図7に示すように、第3素子101Bおよび第4素子102Bを含む。第3素子101Bと第4素子102Bとは、電力端子41までの最短導通経路の長さが互いに異なる。第4素子102Bは、当該最短導通経路が第3素子101Bよりも短い。半導体装置A1では、複数の半導体素子10Bのうち、電力端子41までの最短導通経路が最も短い半導体素子10Bを第3素子101Bとし、複数の半導体素子10Bのうち、電力端子41までの最短導通経路が最も長い半導体素子10Bを第4素子102Bとしている。なお、複数の半導体素子10Bのうちの2つの半導体素子10Bにおいて、電力端子41までの最短導通経路が短い方を第3素子101Bとし、電力端子41までの最短導通経路が長い方を第4素子102Bとすれば、第3素子101Bは電力端子41までの最短導通経路が最も短い半導体素子10Bでなくてもよく、また、第4素子102Bは電力端子41までの最短導通経路が最も長い半導体素子10Bでなくてもよい。
 複数の整流素子20A,20Bはそれぞれ、たとえばダイオードである。各半導体素子10A,10BがMOSFETで構成された例においては、当該ダイオードとしては、図15に示すように、たとえばショットキーバリアダイオードが用いられる。また、各半導体素子10A,10BがIGBTで構成された場合には、ファーストリカバリダイオードが用いられる。各整流素子20A,20Bは、ダイオードに限定されず、整流作用のある電子部品であればよく、たとえば各半導体素子10A,10Bのスイッチング動作に合わせてスイッチング動作されるトランジスタであってもよい。
 複数の整流素子20A,20Bはそれぞれ、図13および図14に示すように、素子主面200aおよび素子裏面200bを有する。各整流素子20A,20Bにおいて、素子主面200aと素子裏面200bとは、z方向に離間する、素子主面200aは、z2方向を向き、素子裏面200bは、z1方向を向く。
 各整流素子20A,20Bは、図13および図14に示すように、第1電極21および第2電極22を有する。第1電極21は、素子主面200aに形成されており、第2電極22は、素子裏面200bに形成されている。各整流素子20A,20Bがダイオード(たとえばショットキーバリアダイオード)である例において、第1電極21はアノード電極であり、第2電極22はカソード電極である。
 整流素子20Aは、図15に示すように、各半導体素子10Aに対して、電気的に逆並列に接続されている。この逆並列接続とは、各半導体素子10Aの順方向電流と、整流素子20Aの順方向電流とが逆向きで並列に接続された状態であり、具体的には、各半導体素子10Aの第1電極11(ソース電極)に対して、整流素子20Aの第1電極21(アノード電極)が接続され、各半導体素子10Aの第2電極12(ドレイン電極)に対して、整流素子20Aの第2電極22(カソード電極)が接続されている。これにより、整流素子20Aの第1電極21(アノード電極)は、各半導体素子10Aの第1電極11(ソース電極)に導通し、整流素子20Aの第2電極22(カソード電極)は、各半導体素子10Aの第2電極12(ドレイン電極)に導通する。各半導体素子10Aのスイッチング動作に伴いサージ電圧が発生した際、整流素子20Aに順方向電流(サージ電流)が流れ、各半導体素子10Aに印加されるサージ電圧が抑制される。図4に示す例では、整流素子20Aは、第1素子101Aに隣接している。半導体装置A1は、1つ整流素子20Aを備えているが、整流素子20Aの数が複数の半導体素子10Aの数よりも少なければ、1つ以上の整流素子20Aを備えていてもよい。
 整流素子20Bは、図15に示すように、各半導体素子10Bに対して、電気的に逆並列に接続されている。この逆並列接続とは、各半導体素子10Bの順方向電流と、整流素子20Bの順方向電流とが逆向きで並列に接続された状態であり、具体的には、各半導体素子10Bの第1電極11(ソース電極)に対して、整流素子20Bの第1電極21(アノード電極)が接続され、各半導体素子10Bの第2電極12(ドレイン電極)に対して、整流素子20Bの第2電極22(カソード電極)が接続されている。これにより、整流素子20Bの第1電極21(アノード電極)は、各半導体素子10Bの第1電極11(ソース電極)に導通し、整流素子20Bの第2電極22(カソード電極)は、各半導体素子10Bの第2電極12(ドレイン電極)に導通する。各半導体素子10Bのスイッチング動作に伴いサージ電圧が発生した際、整流素子20Bに順方向電流(サージ電流)が流れ、各半導体素子10Bに印加されるサージ電圧が抑制される。図4に示す例では、整流素子20Bは、第3素子101Bに隣接している。半導体装置A1は、1つの整流素子20Bを備えているが、整流素子20Bの数が複数の半導体素子10Bよりも少なければ、1つ以上の整流素子20Bを備えていてもよい。
 支持部材3は、複数の半導体素子10A,10Bおよび複数の整流素子20A,20Bを支持する。支持部材3は、複数の半導体素子10A,10Bおよび複数の整流素子20A,20Bと、複数の電力端子41,42,43A,43B、一対の信号端子44A,44Bおよび複数の検出端子45A,45B,46,47との導通経路をなす。支持部材3は、絶縁基板30、複数の導電体31~33、一対の導電体34A,34B、一対の導電体35A,35Bおよび一対の導電体36を含む。
 絶縁基板30は、電気絶縁性を有する。絶縁基板30の構成材料は、たとえば熱伝導性に優れたセラミックスである。このようなセラミックスとしては、たとえばAlN(窒化アルミニウム)、SiN(窒化ケイ素)、Al23(酸化アルミニウム)などが用いられる。絶縁基板30は、たとえば平板状である。
 絶縁基板30は、図12~図14に示すように、主面301および裏面302を有する。主面301と裏面302とは、z方向において離間している。主面301は、z2方向を向き、裏面302は、z1方向を向く。
 複数の導電体31~33、一対の導電体34A,34B、一対の導電体35A,35Bおよび一対の導電体36は、図4および図12に示すように、絶縁基板30の主面301に配置されている。複数の導電体31~33、一対の導電体34A,34B、一対の導電体35A,35Bおよび一対の導電体36は、たとえば金属層である。複数の導電体31~33、一対の導電体34A,34B、一対の導電体35A,35Bおよび一対の導電体36は、たとえば銅または銅合金からなる。複数の導電体31~33、一対の導電体34A,34B、一対の導電体35A,35Bおよび一対の導電体36は、銅または銅合金の代わりに、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで構成されていてもよい。複数の導電体31~33、一対の導電体34A,34B、一対の導電体35A,35Bおよび一対の導電体36は、互いに離間している。
 導電体31は、複数の半導体素子10Aが搭載される。導電体31は、電力端子41に導通する。導電体31は、第1パッド部311、第1接合部312および延出部313を含む。第1パッド部311、第1接合部312および延出部313は、互いに繋がっており、一体的に形成されている。
 第1パッド部311は、複数の半導体素子10Aが接合され、複数の半導体素子10Aの各第2電極12(ドレイン電極)に導通する。第1パッド部311は、第1接合部312からx方向に沿って延びている。図4などに示す例では、第1パッド部311は、x方向が長手方向の帯状である。複数の半導体素子10Aは、当該第1パッド部311上において、x方向に沿って配置されている。第1パッド部311は、図4、図12および図13に示すように、第1接合面311zを有する。第1接合面311zは、z2方向を向き、x-y平面に略平行する。第1接合面311zは、複数の半導体素子10Aの各々が接合される。
 第1パッド部311は、第1部311aおよび第2部311bを含む。第1部311aと第2部311bとは互いに繋がる。第1部311aは、少なくとも第1素子101Aが接合されている。図4~図7に示す例では、第1部311aには、複数の半導体素子10Aのうち、電力端子41までの最短導通経路が相対的に短い5つの半導体素子10A(第1素子101Aを含む)が接合されている。また、第1部311aには、整流素子20Aが接合されている。特に、図5に示す例では、整流素子20Aは、第1部311aと第1接合部312とに跨って接合されている。第2部311bは、少なくとも第2素子102Aが接合されている。図4~図7に示す例では、第2部311bには、複数の半導体素子10Aのうち、電力端子41までの最短導通経路が相対的に長い5つの半導体素子10A(第2素子102Aを含む)が接合されている。また、第2部311bには、整流素子20Aが接合されていない。図4に示す例では、第1パッド部311をx方向におよそ半分に分け、電力端子41に近い方を第1部311aとし、電力端子41から遠い方を第2部311bとしている。なお、複数の半導体素子10Aの数が、奇数である場合、x方向中央に配置される半導体素子10Aは、第1部311aまたは第2部311bのいずれに接合されていてもよい。第1パッド部311における第1部311aと第2部311bとの各領域は、図4に示す例に限定されず、次のように設定してもよい。電力端子41までの最短導通経路が相対的に異なる2つの半導体素子10Aのうち、当該最短導通経路が短い半導体素子10Aが接合される領域を第1部311aとして、当該最短導通経路が長い半導体素子10Aが接合される領域を第2部311bとしてもよい。あるいは、複数の半導体素子10Aのうちの次の条件を満たす半導体素子10Aが接合された領域を第1部311aとして、残りの領域を第2部311bとしてもよい。その条件とは、電力端子41までの各最短導通経路の長さが、これらの各最短導通経路の長さの平均よりも小さいものである。第1接合面311zは、第1部311aおよび第2部311bの各上面(z2方向を向く面)により構成される。
 第1接合部312は、図4~図6などに示すように、電力端子41が接合されている。第1接合部312は、y方向を長手方向とする帯状である。第1接合部312は、第1パッド部311のx2方向側の端縁に繋がっている。このため、第1素子101Aは、複数の半導体素子10Aのうち最もx2方向に位置する半導体素子10Aである。一方、第2素子102Aは、複数の半導体素子10Aのうち最もx1方向に位置する半導体素子10Aである。
 延出部313は、図7に示すように、第1パッド部311のx1方向側の端部からy方向に延びている。図7に示す例では、延出部313は、平面視において、導電体32(後述の第2接合部322)と導電体34Aおよび導電体35Aとの間に挟まれて配置されている。
 導電体32は、複数の半導体素子10Bが搭載される。導電体32は、各電力端子43A,43Bに導通する。導電体32は、第2パッド部321および第2接合部322を含む。第2パッド部321および第2接合部322は、互いに繋がっており、一体的に形成されている。
 第2パッド部321は、複数の半導体素子10Bが接合され、複数の半導体素子10Bの各第2電極12(ドレイン電極)に導通する。また、第2パッド部321は、複数の接続部材51がそれぞれ接合されており、各接続部材51を介して各半導体素子10Aの第1電極11(ソース電極)に導通する。第2パッド部321は、第2接合部322からx方向に沿って延びている。図4などに示す例では、第2パッド部321は、x方向が長手方向の帯状である。複数の半導体素子10Bは、当該第2パッド部321上において、x方向に沿って配置されている。第2パッド部321は、図4、図12および図14に示すように、第2接合面321zを有する。第2接合面321zは、z2方向を向き、x-y平面に略平行する。第2接合面321zは、複数の半導体素子10Bの各々が接合される。
 第2パッド部321は、第3部321aおよび第4部321bを含む。第3部321aと第4部321bとは互いに繋がる。第3部321aは、少なくとも第3素子101Bが接合されている。図4~図7に示す例では、第3部321aには、複数の半導体素子10Bのうち、電力端子41までの最短導通経路が相対的に短い5つの半導体素子10B(第3素子101Bを含む)が接合されている。また、第3部321aには、整流素子20Bが接合されている。特に、整流素子20Bは、平面視において、第3部321aのうちのx方向において電力端子41に近い端縁と第3素子101Bとの間に位置する。第4部321bは、少なくとも第4素子102Bが接合されている。図4~図7に示す例では、第4部321bには、複数の半導体素子10Bのうち、電力端子41までの最短導通経路が相対的に長い5つの半導体素子10B(第4素子102Bを含む)が接合されている。また、第4部321bには、整流素子20Bが接合されていない。図4に示す例では、第2パッド部321をx方向におよそ半分に分け、電力端子41に近い方を第3部321aとし、電力端子41から遠い方を第4部321bとしている。なお、複数の半導体素子10Bの数が、奇数である場合、x方向中央に配置される半導体素子10Bは、第3部321aまたは第4部321bのいずれに接合されていてもよい。第2パッド部321における第3部321aと第4部321bとの各領域は、図4に示す例に限定されず、次のように設定してもよい。電力端子41までの最短導通経路が相対的に異なる2つの半導体素子10Bのうち、当該最短導通経路が短い半導体素子10Bが接合される領域を第3部321aとし、当該最短導通経路が長い半導体素子10Bが接合される領域を第4部321bとしてもよい。あるいは、複数の半導体素子10Bのうちの次の条件を満たす半導体素子10Bが接合された領域を第3部321aとし、残りの領域を第4部321bとしてもよい。その条件とは、電力端子41までの各最短導通経路の長さが、これらの各最短導通経路の長さの平均よりも小さいものである。第2接合面321zは、第3部321aおよび第4部321bの各上面(z2方向を向く面)により構成される。
 第2接合部322は、図4および図7に示すように、一対の電力端子43A,43Bが接合されている。第2接合部322は、y方向を長手方向とする帯状である。第2接合部322は、第2パッド部321のx1方向側の端縁に繋がっている。
 導電体33は、電力端子42に導通する。図4に示すように、導電体33は、第3パッド部331および第3接合部332を含む。第3パッド部331および第3接合部332は、互いに繋がっており、一体的に形成されている。
 第3パッド部331は、複数の接続部材52がそれぞれ接合されており、各接続部材52を介して各半導体素子10Bの第1電極11(ソース電極)に導通する。第3パッド部331は、第3接合部332からx方向に沿って延びている。図4に示す例では、第3パッド部331は、x方向が長手方向の帯状である。第3パッド部331は、図4および図12に示すように、第3接合面331zを有する。第3接合面331zは、z2方向を向き、x-y平面に略平行する。第3接合面331zは、複数の接続部材52の各々が接合される。
 第3パッド部331は、図5~図7に示すように一対の分離部331a、連結部331bおよびスリット331cを含む。一対の分離部331aは、スリット331cによってy方向に分離されている。一対の分離部331aの一方には、複数の接続部材52が接合されており、一対の分離部331aの他方は、第3接合部332に繋がっている。一対の分離部331aは、y方向に見て、第1部311aおよび第3部321aに重なる。つまり、スリット331cは、y方向に見て、第1部311aおよび第3部321aに重なる。連結部331bは、一対の分離部331aにそれぞれ繋がっており、一対の分離部331aを連結する。連結部331bには、複数の接続部材52が接合されている。第3接合面331zは、一対の分離部331aおよび連結部331bの各上面(z2方向を向く面)により構成される。
 第3接合部332は、図5および図6に示すように、電力端子42が接合されている。第3接合部332は、y方向を長手方向とする帯状である。第3接合部332は、第3パッド部331のx2方向側の端縁に繋がっている。特に、第3接合部332は、第3パッド部331の一対の分離部331aの一方(図5に示す例ではy1方向側の分離部331a)に繋がっている。
 一対の導電体34A,34Bはそれぞれ、各半導体素子10A,10Bの第3電極13(ゲート電極)に導通する。導電体34Aは、図5~図7に示すように、各接続部材54Aを介して、各半導体素子10Aの第3電極13(ゲート電極)に導通する。導電体34Bは、図5~図7に示すように、各接続部材54Bを介して、各半導体素子10Bの第3電極13(ゲート電極)に導通する。
 一対の導電体35A,35Bはそれぞれ、各半導体素子10A,10Bの第4電極14(ソースセンス電極)に導通する。導電体35Aは、図5~図7に示すように、各接続部材55Aを介して、各半導体素子10Aの第4電極14(ソースセンス電極)に導通する。導電体35Bは、図5~図7に示すように、各接続部材55Bを介して、各半導体素子10Bの第4電極14(ソースセンス電極)に導通する。
 図4~図6に示す例では、一対の導電体36はそれぞれ、何も接続されていないが、半導体装置A1と異なる構成において、たとえばサーミスタ(図示略)が接続される。当該サーミスタは、一対の導電体36を跨って配置される。
 複数の電力端子41,42,43A,43B、一対の信号端子44A,44B、複数の検出端子45A,45B,46,47はそれぞれ、一部がケース71から露出する。
 2つの電力端子41,42は、電源に接続され、電源電圧(たとえば直流電圧)が印加される。たとえば、電力端子41は正極(P端子)であり、電力端子42は負極(N端子)である。2つの電力端子41,42は、互いに離間し、y方向に沿って配置されている。よって、複数の半導体素子10Aおよび複数の半導体素子10Bはそれぞれ、電力端子41と電力端子42とが並ぶ方向(y方向)に直交する方向(x方向)に配列されている。
 電力端子41は、図15に示すように、複数の半導体素子10Aに導通する。電力端子41は、図2および図4に示すように、先端部411、基部412および立上部413を含む。先端部411は、端子台773のz2方向側の表面に沿って形成されている。基部412は、先端部411のz1方向側において先端部411と平行に配置されている。立上部413は、先端部411のy1方向側端縁部と基部412のy1方向側端縁部とを連結している。基部412の大部分と立上部413とは、側壁732および端子台773の内部に埋め込まれている。基部412のx2方向側端縁部には、ケース71の内方に向かって突出する櫛歯部414が形成されている。櫛歯部414は、図4~図6に示すように、導電体31の第1接合部312に接合されている。この接合は、導電性接合材(たとえばはんだまたは焼結金属など)を用いた接合、レーザ接合、あるいは、超音波接合などのいずれの手法であってもよい。この接合により、電力端子41は、導電体31を介して、複数の半導体素子10Aの各々に導通する。
 電力端子42は、図15に示すように複数の半導体素子10Bに導通する。電力端子42は、図2および図4に示すように、先端部421、基部422および立上部423を含む。先端部421は、端子台774のz2方向側の表面に沿って形成されている。基部422は、先端部421のz1方向側において、先端部421と平行に配置されている。立上部423は、先端部411のy2方向側端縁部と基部422のy2方向側端縁部とを連結している。基部422の大部分と立上部423とは、側壁732および端子台774の内部に埋め込まれている。基部422のx2方向側端縁部には、ケース71の内方に向かって突出する櫛歯部424が形成されている。櫛歯部424は、図4~図6に示すように、導電体33の第3接合部332に接合されている。この接合は、導電性接合材(たとえばはんだまたは焼結金属など)を用いた接合、レーザ接合、あるいは、超音波接合などのいずれの手法であってもよい。この接合により、電力端子42は、導電体33を介して、複数の半導体素子10Bの各々に導通する。
 一対の電力端子43A,43Bは、図15に示すように、複数の半導体素子10Aの各々と複数の半導体素子10Bの各々との接続点に導通する。一対の電力端子43A,43Bから、複数の半導体素子10A,10Bにより電力変換された交流電圧が出力される。半導体装置A1と異なる構成において、一対の電力端子43A,43Bのいずれか一方のみを備えていてもよい。この場合、当該一対の電力端子43A,43Bの一方は、y方向の中央に配置されていてもよい。
 一対の電力端子43A,43Bはそれぞれ、図2および図4に示すように、先端部431、基部432および立上部433を含む。電力端子43Aにおいて、先端部431は、端子台771のz2方向側の表面に沿って形成されている。基部432は、先端部431のz1方向側において、先端部431と平行に配置されている。立上部433は、先端部431のy1方向側端縁部と基部432のy1方向側端縁部とを連結している。基部432の大部分と立上部433とは、側壁731および端子台771の内部に埋め込まれている。基部432のx1方向側端縁部には、ケース71の内方に向かって突出する櫛歯部434が形成されている。櫛歯部434は、図4および図7に示すように、導電体32の第2接合部322に接合されている。この接合は、導電性接合材(たとえばはんだまたは焼結金属など)を用いた接合、レーザ接合、あるいは、超音波接合などのいずれの手法であってもよい。この接合により、電力端子43Bは、導電体32を介して、複数の半導体素子10Aの各々および複数の半導体素子10Bの各々に導通する。一方、電力端子43Bにおいて、先端部431は、端子台772のz2方向側の表面に沿って形成されている。基部432は、先端部431のz1方向側において、先端部431と平行に配置されている。立上部433は、先端部431のy2方向側端縁部と基部432のy2方向側端縁部とを連結している。基部432の大部分と立上部433とは、側壁731および端子台772の内部に埋め込まれている。基部432のx1方向側端縁部には、ケース71の内方に向かって突出する櫛歯部434が形成されている。櫛歯部434は、図4および図7に示すように、導電体32の第2接合部322に接合されている。この接合は、導電性接合材(たとえばはんだまたは焼結金属など)を用いた接合、レーザ接合、あるいは、超音波接合などのいずれの手法であってもよい。この接合により、電力端子43Bは、導電体32を介して、複数の半導体素子10Aの各々および複数の半導体素子10Bの各々に導通する。
 複数の電力端子41,42,43A,43Bのそれぞれには、図2および図4に示すように、挿通孔が形成されている。これらの挿通孔に、ボルト(図示略)を挿通し、当該ボルトを上記ナットに嵌めることにより、半導体装置A1の取付対象に備えられる電源装置や負荷などに、各電力端子41,42,43A,43Bを接続できる。
 一対の信号端子44A,44Bは、各半導体素子10A,10Bのスイッチング動作を制御する制御信号が入力される。信号端子44Aは、図15に示すように、複数の半導体素子10Aの各第3電極13(ゲート電極)に導通しており、各半導体素子10Aのスイッチング動作を制御する制御信号が信号端子44Aに入力される。信号端子44Bは、図15に示すように、複数の半導体素子10Bの各第3電極13(ゲート電極)に導通しており、各半導体素子10Bのスイッチング動作を制御する制御信号が信号端子44Bに入力される。
 一対の信号端子44A,44Bはそれぞれ、図5および図7に示すように、パッド部441および端子部442を含む。各信号端子44A,44Bのパッド部441は、ケース71(枠部73)に収容されている。信号端子44Aのパッド部441は、図7に示すように、接続部材56Aが接合され、接続部材56Aを介して導電体34Aに導通する。信号端子44Bのパッド部441は、図5に示すように、接続部材56Bが接合され、接続部材56Bを介して導電体34Bに導通する。各信号端子44A,44Bの端子部442は、ケース71から露出する。信号端子44Aのうちパッド部441と端子部442とを連結する部位は、側壁734を貫通している。この構成により、信号端子44Aは、ケース71(枠部73)に支持されている。信号端子44Bのうちパッド部441と端子部442とを連結する部位は、側壁733を貫通している。この構成により、信号端子44Bは、ケース71(枠部73)に支持されている。
 一対の検出端子45A,45Bは、各半導体素子10A,10Bの動作状態を示す検出信号(ソース信号)が出力される。検出端子45Aは、図15から理解されるように、複数の半導体素子10Aの各第4電極14(ソースセンス電極)に導通しており、各半導体素子10Aの第4電極14に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が出力される。検出端子45Bは、図15から理解されるように、複数の半導体素子10Bの各第4電極14(ソースセンス電流)に導通しており、各半導体素子10Bの第4電極14に印加される電圧(ソース電流に対応した電圧)が出力される。
 一対の検出端子45A,45Bはそれぞれ、図5および図7に示すように、パッド部451および端子部452を含む。各検出端子45A,45Bのパッド部451は、ケース71(枠部73)に収容されている。検出端子45Aのパッド部451は、図7に示すように、接続部材57Aが接合され、接続部材57Aを介して導電体35Aに導通する。検出端子45Bのパッド部451は、図5に示すように、接続部材57Aを介して導電体35Bに導通する。各検出端子45A,45Bの端子部452は、ケース71から露出する。検出端子45Aのうちパッド部451と端子部452とを連結する部位は、側壁734を貫通している。この構成により、検出端子45Aは、ケース71(枠部73)に支持されている。検出端子45Bのうちパッド部451と端子部452とを連結する部位は、側壁733を貫通している。この構成により、検出端子45Bは、ケース71(枠部73)に支持されている。
 一対の検出端子46は、一対の導電体36にサーミスタが接続された場合には、ケース71内部の温度を検出するための端子となる。図5に示す例では、一対の導電体36にサーミスタが接続されていないため、一対の検出端子46はそれぞれ、ダミー端子である。
 一対の検出端子46はそれぞれ、図5に示すように、パッド部461および端子部462を含む。各検出端子46のパッド部461は、ケース71(枠部73)に収容されている。各検出端子46の端子部462は、ケース71から露出する。各検出端子46のうちパッド部461と端子部462とを連結する部位は、側壁734を貫通している。この構成により、各検出端子46は、ケース71(枠部73)に支持されている。一対の導電体36にサーミスタが接続された場合において、各パッド部461と各導電体36とに接続部材(たとえばボンディングワイヤ)を接合することで、各検出端子46がケース71内部の温度を検出するための温度検出端子となる。
 検出端子47は、各半導体素子10Aの第2電極12(ドレイン電極)に印加される直流電圧に応じた検出信号(電源電圧信号)が出力される。検出端子47は、図15から理解されるように、複数の半導体素子10Aの各第2電極12(ドレイン電極)に導通しており、各半導体素子10Aの第2電極12に印加される電圧(電源電圧)が出力される。
 検出端子47は、図7に示すように、パッド部471および端子部472を含む。パッド部471は、ケース71(枠部73)に収容されている。パッド部471は、図7に示すように、接続部材58が接合され、接続部材58を介して延出部313(導電体31)に導通する。端子部472は、ケース71から露出する。検出端子47のうちパッド部471と端子部472とを連結する部位は、側壁734を貫通している。この構成により、検出端子47は、ケース71(枠部73)に支持されている。
 複数の接続部材51,52,53A,53B,54A,54B,55A,55B,56A,56A,57A,57B,58はそれぞれ、互いに離間する2つの部位を導通させる。
 複数の接続部材51,52はそれぞれ、金属板である。複数の接続部材51,52の各構成材料は、たとえば銅または銅合金である。各接続部材51,52は、金属板ではなく板状の積層材あるいは板状の複合材であってもよい。
 複数の接続部材51はそれぞれ、図4~図7および図12に示すように、各半導体素子10Aの第1電極11(ソース電極)と導電体32の第2パッド部321とに接合されている。各接続部材51は、各半導体素子10Aの第1電極11と第2パッド部321とを導通させる。各接続部材51は、図4~図7に示すように、平面視においてy方向に延びる帯状である。
 複数の接続部材52はそれぞれ、図4~図7および図12に示すように、各半導体素子10Bの第1電極11(ソース電極)と導電体33の第3パッド部331とに接合されている。各接続部材52は、各半導体素子10Bの第1電極11と第3パッド部331とを導通させる。各接続部材52は、図4~図7に示すように、平面視においてy方向に延びる帯状である。
 複数の接続部材53A,53B,54A,54B,55A,55B,56A,56A,57A,57B,58はそれぞれ、ボンディングワイヤである。複数の接続部材53A,53B,54A,54B,55A,55B,56A,56A,57A,57B,58の各構成材料は、アルミニウム、金あるいは銅のいずれか、または、これらのいずれかを含む合金である。
 接続部材53Aは、図6に示すように、整流素子20Aの第1電極21(アノード電極)と導電体32の第2パッド部321とに接合され、これらを導通させる。よって、整流素子20Aの第1電極21(アノード電極)と各半導体素子10Aの第1電極11(ソース電極)とが、接続部材53A、導電体32および各接続部材51を介して導通する。接続部材53Bは、図6に示すように、整流素子20Bの第1電極21(アノード電極)と導電体33の第3パッド部331とに接合され、これらを導通させる。よって、整流素子20Bの第1電極21(アノード電極)と各半導体素子10Bの第1電極11(ソース電極)とが、接続部材53B、導電体33および各接続部材52を介して導通する。
 複数の接続部材54Aは、図5~図7に示すように、各半導体素子10Aの第3電極13(ゲート電極)と導電体34Aとに接合され、これらを導通させる。複数の接続部材54Bは、図5~図7に示すように、各半導体素子10Bの第3電極13(ゲート電極)と導電体34Bとに接合され、これらを導通させる。
 複数の接続部材55Aは、図5~図7に示すように、各半導体素子10Aの第4電極14(ソースセンス電極)と導電体35Aとに接合され、これらを導通させる。複数の接続部材55Bはそれぞれ、図5~図7に示すように、各半導体素子10Bの第4電極14(ソースセンス電極)と導電体35Bとに接合され、これらを導通させる。
 接続部材56Aは、図7に示すように、導電体34Aと信号端子44Aのパッド部441とに接合され、これらを導通させる。導電体34Aが各接続部材54Aを介して各半導体素子10Aの第3電極13(ゲート電極)に導通することから、信号端子44Aは、接続部材56A、導電体34Aおよび各接続部材54Aを介して、各半導体素子10Aの第3電極13(ゲート電極)に導通する。よって、信号端子44Aは、各半導体素子10Aの第3電極13(ゲート電極)に入力する制御信号の入力端子となる。接続部材56Bは、図5に示すように、導電体34Bと信号端子44Bのパッド部441とに接合され、これらを導通させる。導電体34Bが各接続部材54Bを介して各半導体素子10Bの第3電極13(ゲート電極)に導通することから、信号端子44Bは、接続部材56B、導電体34Bおよび各接続部材54Bを介して、各半導体素子10Bの第3電極13(ゲート電極)に導通する。よって、信号端子44Bは、各半導体素子10Bの第3電極13(ゲート電極)に入力する制御信号の入力端子となる。
 接続部材57Aは、図7に示すように、導電体35Aと検出端子45Aのパッド部451とに接合され、これらを導通させる。導電体35Aが各接続部材55Aを介して各半導体素子10Aの第4電極14(ソースセンス電極)に導通することから、検出端子45Aは、接続部材57A、導電体35Aおよび各接続部材55Aを介して、各半導体素子10Aの第4電極14(ソースセンス電極)に導通する。よって、検出端子45Aから、各半導体素子10Aの第4電極14(ソースセンス電極)から出力されるソース電流が検出される。接続部材57Bは、図5に示すように、導電体35Bと検出端子45Bのパッド部451とに接合され、これらを導通させる。導電体35Bが各接続部材55Bを介して各半導体素子10Bの第4電極14(ソースセンス電極)に導通することから、検出端子45Bは、接続部材57B、導電体35Bおよび各接続部材55Bを介して、各半導体素子10Bの第4電極14(ソースセンス電極)に導通する。よって、検出端子45Bから、各半導体素子10Bの第4電極14(ソースセンス電極)から出力されるソース電流が検出される。
 接続部材58は、図7に示すように、導電体31の延出部313と検出端子47のパッド部471とに接合され、これらを導通させる。導電体31が各半導体素子10Aの第2電極12(ドレイン電極)に導通することから、検出端子47は、接続部材58および導電体31を介して、各半導体素子10Aの第2電極12(ドレイン電極)に導通する。
 半導体装置A1と異なる構成において、一対の導電体36にサーミスタが接続されている場合には、各導電体36と各検出端子46(パッド部461)とをそれぞれ接続する接続部材をさらに備えていてもよい。
 半導体装置A1の作用・効果は、次の通りである。
 半導体装置A1は、複数の第1半導体素子(半導体素子10Aまたは半導体素子10B)と、1つ以上の第1整流素子(整流素子20Aまたは整流素子20B)とを備えている。第1整流素子は、複数の第1半導体素子に対して電気的に逆並列に接続されている。この構成によれば、複数の第1半導体素子の各スイッチング動作によってサージ電流が発生しても、第1整流素子が通電することで、複数の第1半導体素子の内蔵ダイオードに流れる電流が低減される。つまり、半導体装置A1は、各第1半導体素子の内蔵ダイオードへの通電を抑制し、各第1半導体素子の特性悪化を抑制することができる。
 半導体装置A1では、複数の半導体素子10Aは、電力端子41までの最短導通経路の長さが互いに異なる第1素子101Aおよび第2素子102Aを含む。第1素子101Aの当該最短導通経路の長さは、第2素子102Aの当該最短導通経路の長さよりも短い。そして、整流素子20Aは、少なくとも第1素子101Aが接合された第1部311aに配置されている。発明者の研究によれば、整流素子20Aを備えない半導体装置において、複数の半導体素子10Aの各スイッチング動作によってサージ電流が発生した場合、複数の半導体素子10Aのうち電力端子41までの最短導通経路が短い半導体素子10Aほど、当該半導体素子10Aの内蔵ダイオードに流れる電流が大きくなることが分かった。つまり、電力端子41までの最短導通経路が短い半導体素子10A(第1素子101A)は、電力端子41までの最短経路が長い半導体素子10A(第2素子102A)よりも、内蔵ダイオードに流れる電流が大きくなり、過剰な通電が生じる可能性が高かった。そこで、半導体装置A1では、整流素子20Aを第1パッド部311の第1部311aに配置することで、過剰な通電が生じる可能性が高い半導体素子10A(第1素子101A)の内蔵ダイオードに流れる電流を低減している。つまり、半導体装置A1は、第1素子101Aの内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制し、第1素子101Aの特性悪化を抑制できる。特に、半導体装置A1では、整流素子20Aの数は、半導体素子10Aの数よりも少なく、複数の半導体素子10Aと同数の整流素子20Aを備えることなく、複数の半導体素子10Aの特性悪化を抑制することができる。
 半導体装置A1では、複数の半導体素子10Bは、電力端子41までの最短導通経路の長さが互いに異なる第3素子101Bおよび第4素子102Bを含む。第3素子101Bの当該最短導通経路の長さは、第4素子102Bの当該最短導通経路の長さよりも短い。そして、整流素子20Bは、少なくとも第3素子101Bが接合された第3部321aに配置されている。発明者の研究によれば、複数の半導体素子10Aと同様に、複数の半導体素子10Bにおいても、複数の半導体素子10Bのうち電力端子41までの最短導通経路が短い半導体素子10Bほど、当該半導体素子10Bの内蔵ダイオードに流れる電流が大きくなることが分かった。つまり、電力端子41までの最短導通経路が短い半導体素子10B(第3素子101B)は、電力端子41までの最短経路が長い半導体素子10B(第4素子102B)よりも、内蔵ダイオードに流れる電流が大きくなり、過剰な通電が生じる可能性が高かった。そこで、半導体装置A1では、整流素子20Bを第2パッド部321の第3部321aに配置することで、過剰な通電が生じる可能性が高い半導体素子10B(第3素子101B)の内蔵ダイオードに流れる電流を低減している。つまり、半導体装置A1は、第3素子101Bの内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制し、第3素子101Bの特性悪化を抑制できる。特に、半導体装置A1では、整流素子20Bの数は、半導体素子10Bの数よりも少なく、複数の半導体素子10Bと同数の整流素子20Bを備えることなく、複数の半導体素子10Bの特性悪化を抑制することができる。
 半導体装置A1では、第1素子101Aは、複数の半導体素子10Aのうち電力端子41までの最短導通経路が最も短い半導体素子10Aである。また、整流素子20Aは、第1素子101Aに隣接している。この構成によれば、整流素子20Aによって、第1素子101Aの内蔵ダイオードへの過剰な通電をさらに抑制できる。特に、半導体装置A1では、第1部311aのうちの電力端子41が接合された第1接合部312に繋がる端縁と、第1素子101Aとの間に整流素子20Aを配置されている。発明者の研究によると、このような位置に整流素子20Aを配置することで、第1素子101Aの内蔵ダイオードに流れる電流を低減させる上で最も効果的であった。第1素子101Aは、複数の半導体素子10Aのうち電力端子41までの最短導通経路が最も短いため、内蔵ダイオードへの過剰な通電が生じる可能性が高い。したがって、半導体装置A1では、過剰な通電が生じる可能性が高い第1素子101Aにおいて、内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制できるので、このような整流素子20Aの配置は、複数の半導体素子10Aの特性悪化を抑制する上で好ましい。
 半導体装置A1では、第3素子101Bは、複数の半導体素子10Bのうち電力端子41までの最短導通経路が最も短い半導体素子10Bである。また、整流素子20Bは、第3素子101Bに隣接している。この構成によれば、整流素子20Bによって、第3素子101Bの内蔵ダイオードへの過剰な通電をさらに抑制できる。したがって、半導体装置A1では、過剰な通電が生じる可能性が高い第3素子101Bにおいて、内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制できるので、このような整流素子20Bの配置は、複数の半導体素子10Bの特性悪化を抑制する上で好ましい。
 半導体装置A1では、複数の半導体素子10Aは、電力端子41と電力端子42とが並ぶ方向(y方向)に直交する方向(x方向)に沿って配列されている。この構成においては、電力端子41から複数の半導体素子10Aまでの各最短導通経路に、大きな距離差が生じる。これは、第1素子101Aの内蔵ダイオードへの通電を大きくする要因である。よって、半導体装置A1において、第1素子101Aの付近に整流素子20Aが配置されることは、各半導体素子10Aの特性悪化を抑制する上で有効である。同様に、半導体装置A1では、複数の半導体素子10Bは、電力端子41と電力端子42とが並ぶ方向(y方向)に直交する方向(x方向)に沿って配列されている。よって、半導体装置A1において、第3素子101Bの付近に整流素子20Bが配置されることは、各半導体素子10Bの特性悪化を抑制する上で有効である。
 図16は、第2実施形態にかかる半導体装置A2を示している。図16は、半導体装置A2を示す平面図であって、放熱板70およびケース71を省略している。半導体装置A2は、半導体装置A1と比較して、複数の整流素子20Aおよび複数の整流素子20Bを備えている点で異なる。
 図16に示す半導体装置A2は、3つの整流素子20Aと3つの整流素子20Bとを備えている。3つの整流素子20Aはそれぞれ、第1パッド部311の第1部311aに接合されている。よって、半導体装置A2においても、半導体装置A1と同様に、各整流素子20Aはいずれも、第2部311bに接合されていない。
 図16に示す例では、第1部311aのx2方向側(電力端子41に近い側)の端縁からx1方向側の端縁にx方向に沿って、整流素子20A、半導体素子10A(第1素子101A)、半導体素子10A、整流素子20A、半導体素子10A、半導体素子10A、整流素子20A、半導体素子10Aの順に配置されている。なお、このような複数の整流素子20Aの配置は一例であって、図16に示す例に限定されない。たとえば、図16に示す例とは異なり、複数の整流素子20Aが第1素子101Aの周囲にまとまって配置されていてもよい。
 3つの整流素子20Bはそれぞれ、第2パッド部321の第3部321aに接合されている。よって、半導体装置A2においても、半導体装置A1と同様に、各整流素子20Bはいずれも、第4部321bに接合されていない。
 図16に示す例では、第3部321aのx2方向側(電力端子41に近い側)の端縁からx1方向側の端縁にx方向に沿って、整流素子20B、半導体素子10B(第3素子101B)、半導体素子10B、整流素子20B、半導体素子10B、半導体素子10B、整流素子20B、半導体素子10Bの順に配置されている。なお、このような複数の整流素子20Bの配置は一例であって、図16に示す例に限定されない。たとえば、図16に示す例とは異なり、複数の整流素子20Bが第3素子101Bの周囲にまとまって配置されていてもよい。
 半導体装置A2においても、半導体装置A1と同様の効果を奏することができる。特に、半導体装置A2において、複数の整流素子20Aのうちの1つは、半導体装置A1の整流素子20Aと同じ位置に接合されている。よって、半導体装置A2においても、半導体装置A1と同様に、過剰な通電が生じる可能性が高い第1素子101A(半導体素子10A)において、内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制できる。同様に、半導体装置A2において、複数の整流素子20Bのうちの1つは、半導体装置A1の整流素子20Bと同じ位置に接合されている。よって、半導体装置A2においても、半導体装置A1と同様に、過剰な通電が生じる可能性が高い第3素子101B(半導体素子10B)において、内蔵ダイオードへの過剰な通電を抑制できる。
 第2実施形態において、複数の整流素子20Aの数および配置は、図16に示す例に限定されない。複数の整流素子20Aのうちの少なくとも1つが、第1部311aに接合されていれば、その他の整流素子20Aは、第1部311aに接合されていてもよいし、第2部311bに接合されていてもよい。ただし、複数の整流素子20Aのすべてを第1部311aに接合した方が、複数の半導体素子10Aの特性悪化を抑制する効果が大きくなる。同様に、複数の整流素子20Bの数および配置は、図16に示す例に限定されない。複数の整流素子20Bのうちの少なくとも1つが、第3部321aに接合されていれば、その他の整流素子20Bは、第3部321aに接合されていてもよいし、第4部321bに接合されていてもよい。ただし、複数の整流素子20Bのすべてを第3部321aに接合した方が、複数の半導体素子10Bの特性悪化を抑制する効果が大きくなる。
 図17は、第3実施形態にかかる半導体装置A3を示している。図17は、半導体装置A3を示す平面図であって、放熱板70およびケース71を省略している。半導体装置A3は、半導体装置A1と比較して、整流素子20Aおよび整流素子20Bの配置および接続方法が異なる。
 本実施形態の整流素子20Aは、第1素子101Aよりもy2方向に配置されている。また、図17に示すように、第1素子101Aに接合された接続部材51は、平面視において一部が整流素子20Aに重なっており、当該重なった部分が整流素子20Aの第1電極21(アノード電極)に接合されている。これにより、整流素子20Aの第1電極21(アノード電極)と第1素子101Aの第1電極11(ソース電極)とが接続部材51を介して導通している。
 本実施形態の整流素子20Bは、第3素子101Bよりもy2方向に配置されている。また、図17に示すように、第3素子101Bに接合された接続部材52は、平面視において一部が整流素子20Bに重なっており、当該重なった部分が整流素子20Bの第1電極21(アノード電極)に接合されている。これにより、整流素子20Bの第1電極21(アノード電極)と第3素子101Bの第1電極11(ソース電極)とが接続部材52を介して導通している。
 半導体装置A3においても、半導体装置A1と同様の効果を奏することができる。
 第3実施形態では、整流素子20Aが第1素子101Aよりもy2方向に配置されている例を示したが、整流素子20Aが第1素子101Aよりもy1方向に配置されていてもよい。同様に、第3実施形態では、整流素子20Bが第3素子101Bよりもy2方向に配置されている例を示したが、整流素子20Bが第3素子101Bよりもy1方向に配置されていてもよい。
 第3実施形態では、半導体装置A3が1つの整流素子20Aおよび1つの整流素子20Bを備える例を示したが、半導体装置A2と同様に、複数の整流素子20Aおよび複数の整流素子20Bを備えていてもよい。ただし、整流素子20Aの数は、半導体素子10Aの数よりも少なく、整流素子20Bの数は、半導体素子10Bの数よりも少ない。
 図18は、第4実施形態にかかる半導体装置A4を示している。図18は、半導体装置A4を示す平面図であって、放熱板70およびケース71を想像線(二点鎖線)で示している。半導体装置A4は、半導体装置A1と比較して、導電体33の第3パッド部331にスリット331cが形成されていない点で異なる。
 半導体装置A4において、第3パッド部331は、第3接合部332からx方向に延びる帯状に形成されている。第3パッド部331には、スリット331cが形成されていないことから、一対の分離部331aに分離されない。
 半導体装置A4においても、半導体装置A1と同様の効果を奏することできる。
 第1実施形態ないし第4実施形態において、各半導体装置A1~A4は、1つ以上の整流素子20Aおよび1つ以上の整流素子20Bの両方を備えている。これらの例と異なる半導体装置において、整流素子20A、または、整流素子20Bのいずれかを備えていなくてもよい。たとえば、複数の電力端子41,42,43A,43Bの各配置および各形状と、複数の導電体31,32,33の各配置および各形状と、複数の半導体素子10Aおよび複数の半導体素子10Bの各配置とによって、電力端子41から各半導体素子10Aまでの最短導通経路の距離差が小さくなることがある。このような半導体装置は、各半導体素子10Aの内蔵ダイオードへの過剰な通電が生じないことがあるので、整流素子20Aを備えていなくてもよい。同様に、電力端子41から各半導体素子10Bまでの最短導通経路の距離差が小さくなることがある。このような半導体装置は、各半導体素子10Bの内蔵ダイオードへの過剰な通電が生じないことがあるので、整流素子20Bを備えていなくてもよい。
 図19は、第5実施形態にかかる半導体装置A5を示している。図19は、半導体装置A5を示す平面図であって、放熱板70およびケース71を想像線(二点鎖線)で示している。半導体装置A5は、半導体装置A1と比較して、整流素子20Aおよび整流素子20Bを備えていない点で異なる。
 半導体装置A5においても、半導体装置A1と同様に、第3パッド部331(導電体33)にスリット331cが形成されている。この構成によると、複数の半導体素子10Bから電力端子42までの各最短導通経路の差を小さくできる。これにより、半導体装置A5は、第3パッド部331にスリット331cが形成されていない場合と比較して、内部インダクタンスを低減させることができる。このことは、第3パッド部331にスリット331cが形成されている半導体装置A1~A3においても同様である。
 第1実施形態ないし第5実施形態では、複数の半導体素子10A,10Bおよび支持部材3などが放熱板70およびケース71に収容された例を示したが、これに限定されず、たとえばエポキシ樹脂からなる樹脂パッケージで覆われていてもよい。
 本開示にかかる半導体装置は、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、本開示の半導体装置は、以下の付記に記載された実施形態を含む。
付記1.
 各々がスイッチング動作を行い、かつ、互いに電気的に並列接続された複数の第1半導体素子と、
 前記複数の第1半導体素子に対して電気的に逆並列に接続された1つ以上の第1整流素子と、
 前記複数の第1半導体素子の各々に導通する第1電力端子と、
 前記複数の第1半導体素子が接合された第1パッド部を含み、かつ、前記第1電力端子および前記複数の第1半導体素子に導通する第1導電体と、
を備えており、
 前記複数の第1半導体素子は、前記第1電力端子までの最短導通経路の長さが互いに異なる第1素子および第2素子を含み、
 前記第1素子の前記最短導通経路の長さは、前記第2素子の前記最短導通経路の長さよりも短く、
 前記第1パッド部は、前記複数の第1半導体素子のうち少なくとも前記第1素子が接合された第1部と、前記複数の第1半導体素子のうち少なくとも前記第2素子が接合された第2部と、を含み、
 前記第1整流素子の数は、前記第1半導体素子の数よりも少なく、
 前記1つ以上の第1整流素子のうちの1つは、前記第1部に配置されている、半導体装置。
付記2.
 前記第1整流素子の数は、1つである、付記1に記載の半導体装置。
付記3.
 各々がスイッチング動作を行い、かつ、互いに電気的に並列に接続された複数の第2半導体素子と、
 前記複数の第2半導体素子が接合された第2パッド部を含み、かつ、前記第1導電体から離間する第2導電体と、
をさらに備えており、
 前記複数の第1半導体素子の各々と前記複数の第2半導体素子の各々とは、電気的に直列に接続されている、付記1または付記2のいずれかに記載の半導体装置。
付記4.
 前記複数の第2半導体素子の各々に導通する第2電力端子と、
 前記複数の第1半導体素子の各々と前記複数の第2半導体素子の各々との接続点に導通する第3電力端子と、
をさらに備える、付記3に記載の半導体装置。
付記5.
 前記第1導電体および前記第2導電体から離間する第3導電体をさらに含み、
 前記第1電力端子は、前記第1導電体に接合され、
 前記第2電力端子は、前記第3導電体に接合され、
 前記第3電力端子は、前記第2導電体に接合されている、付記4に記載の半導体装置。
付記6.
 各々が前記複数の第1半導体素子の各々と前記第2導電体とを導通させる複数の第1接続部材と、
 各々が前記複数の第2半導体素子の各々と前記第3導電体とを導通させる複数の第2接続部材と、
をさらに備えており、
 前記第2パッド部は、前記複数の第1接続部材の各々がさらに接合され、
 前記第3導電体は、前記複数の第2接続部材の各々が接合される第3パッド部を含む、付記5に記載の半導体装置。
付記7.
 前記複数の第2半導体素子に対して電気的に逆並列に接続された1つ以上の第2整流素子をさらに備えており、
 前記複数の第2半導体素子は、前記第1電力端子までの最短導通経路の長さが互いに異なる第3素子および第4素子を含み、
 前記第3素子の前記最短導通経路の長さは、前記第4素子の前記最短導通経路の長さよりも短く、
 前記第2パッド部は、前記複数の第2半導体素子のうち少なくとも前記第3素子が接合された第3部と、前記複数の第2半導体素子のうち少なくとも前記第4素子が接合された第4部と、を含み、
 前記第2整流素子の数は、前記第2半導体素子の数よりも少なく、
 前記1つ以上の第2整流素子のうちの1つは、前記第3部に配置されている、付記6に記載の半導体装置。
付記8.
 前記第2整流素子の数は、1つである、付記7に記載の半導体装置。
付記9.
 前記第1導電体は、前記第1パッド部に繋がり、かつ、前記第1電力端子が接合される第1接合部をさらに含み、
 前記第1パッド部は、前記複数の第1半導体素子の各々が接合される第1接合面を有し、前記第1接合面に垂直な厚さ方向に見て、前記第1接合部から前記厚さ方向に直交する第1方向に沿って延びる、付記7または付記8のいずれかに記載の半導体装置。
付記10.
 前記複数の第1半導体素子は、前記第1方向に沿って配置されており、
 前記第1素子は、前記複数の第1半導体素子のうち前記第1接合部に最も近く、かつ、前記複数の第1半導体素子のうち前記第1電力端子までの最短導通経路が最も短く、
 前記1つ以上の第1整流素子のうちの1つは、前記厚さ方向に見て、前記第1部のうちの前記第1接合部に繋がる端縁と前記第1素子との間に配置される、付記9に記載の半導体装置。
付記11.
 前記第2導電体は、前記第2パッド部に繋がり、かつ、前記第3電力端子が接合される第2接合部をさらに含み、
 前記第2パッド部は、前記厚さ方向に見て、前記第2接合部から前記第1方向に沿って延びる、付記10に記載の半導体装置。
付記12.
 前記複数の第2半導体素子は、前記第1方向に沿って配置されている、付記11に記載の半導体装置。
付記13.
 前記第3導電体は、前記第3パッド部に繋がり、かつ、前記第2電力端子が接合される第3接合部をさらに含み、
 前記第3パッド部は、前記厚さ方向に見て、前記第3接合部から前記第1方向に沿って延びる、付記12に記載の半導体装置。
付記14.
 前記第1パッド部、前記第2パッド部および前記第3パッド部は、前記厚さ方向および前記第1方向に直交する第2方向に見て、互いに重なり、
 前記第1パッド部および前記第3パッド部は、前記第2方向において前記第2パッド部を挟んで、互いに反対側に位置する、付記13に記載の半導体装置。
付記15.
 前記第1電力端子と前記第2電力端子とは、前記第2方向に沿って配置されている、付記14に記載の半導体装置。
付記16.
 前記第1電力端子および前記第2電力端子と、前記第3電力端子とは、前記第1方向において、前記第1パッド部、前記第2パッド部、および、前記第3パッド部を挟んで、互いに反対側に位置する、付記15に記載の半導体装置。
付記17.
 前記第2方向に見て、前記複数の第1半導体素子と前記複数の第2半導体素子とは、互いに重なっており、
 前記複数の第1接続部材の各々は、前記厚さ方向に見て、前記第2方向に沿って延びており、
 前記複数の第2接続部材の各々は、前記厚さ方向に見て、前記第2方向に沿って延びている、付記16に記載の半導体装置。
付記18.
 前記第2方向に見て、前記第1素子と前記第3素子とは、互いに重なり、
 前記第3素子は、前記複数の第2半導体素子のうち前記第1電力端子までの最短導通経路が最も短く、
 前記1つ以上の第2整流素子のうちの1つは、前記厚さ方向に見て、前記第3部のうちの前記第1方向において前記第1電力端子に近い端縁と前記第3素子との間に配置される、付記17に記載の半導体装置。
付記19.
 前記第3パッド部は、前記厚さ方向に見て前記第1方向に延びるスリットおよび当該スリットにより前記第2方向に分離された一対の分離部を含み、
 前記一対の分離部の各々は、前記第2方向に見て、前記第3部に重なる、付記18に記載の半導体装置。
付記20.
 前記複数の第1半導体素子の各々および前記複数の第2半導体素子の各々は、MOSFETであり、
 前記1つ以上の第1整流素子および前記1つ以上の第2整流素子は、ショットキーバリアダイオードである、付記7ないし付記19のいずれかに記載の半導体装置。
A1~A5:半導体装置    10A,10B:半導体素子
100a:素子主面    100b:素子裏面
101A:第1素子    102A:第2素子
101B:第3素子    102B:第4素子
11:第1電極    12:第2電極
13:第3電極    14:第4電極
20A,20B:整流素子    200a:素子主面
200b:素子裏面    21:第1電極
22:第2電極    3:支持部材
30:絶縁基板    301:主面
302:裏面    31:導電体
311:第1パッド部    311a:第1部
311b:第2部    311z:第1接合面
312:第1接合部    313:延出部
32:導電体    321:第2パッド部
321a:第3部    321b:第4部
321z:第2接合面    322:第2接合部
33:導電体    331:第3パッド部
331a:分離部    331b:連結部
331c:スリット    331z:第3接合面
332:第3接合部    34A,34B:導電体
35A,35B:導電体    36:導電体
41:電力端子    411:先端部
412:基部    413:立上部
414:櫛歯部    42:電力端子
421:先端部    422:基部
423:立上部    424:櫛歯部
43A,43B:電力端子    431:先端部
432:基部    433:立上部
434:櫛歯部    44A,44B:信号端子
441:パッド部    442:端子部
45A,45B:検出端子    451:パッド部
452:端子部    46:検出端子
461:パッド部    462:端子部
47:検出端子    471:パッド部
472:端子部
51,52,53A,53B,54A,54B:接続部材
55A,55B,56A,56B,57A,57B,58:接続部材
70:放熱板    71:ケース
72:天板    73:枠部
731~734:側壁    74:凹部
75:取付用貫通孔    76:筒状金属部材
771~774:端子台

Claims (20)

  1.  各々がスイッチング動作を行い、かつ、互いに電気的に並列接続された複数の第1半導体素子と、
     前記複数の第1半導体素子に対して電気的に逆並列に接続された1つ以上の第1整流素子と、
     前記複数の第1半導体素子の各々に導通する第1電力端子と、
     前記複数の第1半導体素子が接合された第1パッド部を含み、かつ、前記第1電力端子および前記複数の第1半導体素子に導通する第1導電体と、
    を備えており、
     前記複数の第1半導体素子は、前記第1電力端子までの最短導通経路の長さが互いに異なる第1素子および第2素子を含み、
     前記第1素子の前記最短導通経路の長さは、前記第2素子の前記最短導通経路の長さよりも短く、
     前記第1パッド部は、前記複数の第1半導体素子のうち少なくとも前記第1素子が接合された第1部と、前記複数の第1半導体素子のうち少なくとも前記第2素子が接合された第2部と、を含み、
     前記第1整流素子の数は、前記第1半導体素子の数よりも少なく、
     前記1つ以上の第1整流素子のうちの1つは、前記第1部に配置されている、半導体装置。
  2.  前記第1整流素子の数は、1つである、請求項1に記載の半導体装置。
  3.  各々がスイッチング動作を行い、かつ、互いに電気的に並列に接続された複数の第2半導体素子と、
     前記複数の第2半導体素子が接合された第2パッド部を含み、かつ、前記第1導電体から離間する第2導電体と、
    をさらに備えており、
     前記複数の第1半導体素子の各々と前記複数の第2半導体素子の各々とは、電気的に直列に接続されている、請求項1または請求項2のいずれかに記載の半導体装置。
  4.  前記複数の第2半導体素子の各々に導通する第2電力端子と、
     前記複数の第1半導体素子の各々と前記複数の第2半導体素子の各々との接続点に導通する第3電力端子と、
    をさらに備える、請求項3に記載の半導体装置。
  5.  前記第1導電体および前記第2導電体から離間する第3導電体をさらに含み、
     前記第1電力端子は、前記第1導電体に接合され、
     前記第2電力端子は、前記第3導電体に接合され、
     前記第3電力端子は、前記第2導電体に接合されている、請求項4に記載の半導体装置。
  6.  各々が前記複数の第1半導体素子の各々と前記第2導電体とを導通させる複数の第1接続部材と、
     各々が前記複数の第2半導体素子の各々と前記第3導電体とを導通させる複数の第2接続部材と、
    をさらに備えており、
     前記第2パッド部は、前記複数の第1接続部材の各々がさらに接合され、
     前記第3導電体は、前記複数の第2接続部材の各々が接合される第3パッド部を含む、請求項5に記載の半導体装置。
  7.  前記複数の第2半導体素子に対して電気的に逆並列に接続された1つ以上の第2整流素子をさらに備えており、
     前記複数の第2半導体素子は、前記第1電力端子までの最短導通経路の長さが互いに異なる第3素子および第4素子を含み、
     前記第3素子の前記最短導通経路の長さは、前記第4素子の前記最短導通経路の長さよりも短く、
     前記第2パッド部は、前記複数の第2半導体素子のうち少なくとも前記第3素子が接合された第3部と、前記複数の第2半導体素子のうち少なくとも前記第4素子が接合された第4部と、を含み、
     前記第2整流素子の数は、前記第2半導体素子の数よりも少なく、
     前記1つ以上の第2整流素子のうちの1つは、前記第3部に配置されている、請求項6に記載の半導体装置。
  8.  前記第2整流素子の数は、1つである、請求項7に記載の半導体装置。
  9.  前記第1導電体は、前記第1パッド部に繋がり、かつ、前記第1電力端子が接合される第1接合部をさらに含み、
     前記第1パッド部は、前記複数の第1半導体素子の各々が接合される第1接合面を有し、前記第1接合面に垂直な厚さ方向に見て、前記第1接合部から前記厚さ方向に直交する第1方向に沿って延びる、請求項7または請求項8のいずれかに記載の半導体装置。
  10.  前記複数の第1半導体素子は、前記第1方向に沿って配置されており、
     前記第1素子は、前記複数の第1半導体素子のうち前記第1接合部に最も近く、かつ、前記複数の第1半導体素子のうち前記第1電力端子までの最短導通経路が最も短く、
     前記1つ以上の第1整流素子のうちの1つは、前記厚さ方向に見て、前記第1部のうちの前記第1接合部に繋がる端縁と前記第1素子との間に配置される、請求項9に記載の半導体装置。
  11.  前記第2導電体は、前記第2パッド部に繋がり、かつ、前記第3電力端子が接合される第2接合部をさらに含み、
     前記第2パッド部は、前記厚さ方向に見て、前記第2接合部から前記第1方向に沿って延びる、請求項10に記載の半導体装置。
  12.  前記複数の第2半導体素子は、前記第1方向に沿って配置されている、請求項11に記載の半導体装置。
  13.  前記第3導電体は、前記第3パッド部に繋がり、かつ、前記第2電力端子が接合される第3接合部をさらに含み、
     前記第3パッド部は、前記厚さ方向に見て、前記第3接合部から前記第1方向に沿って延びる、請求項12に記載の半導体装置。
  14.  前記第1パッド部、前記第2パッド部および前記第3パッド部は、前記厚さ方向および前記第1方向に直交する第2方向に見て、互いに重なり、
     前記第1パッド部および前記第3パッド部は、前記第2方向において前記第2パッド部を挟んで、互いに反対側に位置する、請求項13に記載の半導体装置。
  15.  前記第1電力端子と前記第2電力端子とは、前記第2方向に沿って配置されている、
    請求項14に記載の半導体装置。
  16.  前記第1電力端子および前記第2電力端子と、前記第3電力端子とは、前記第1方向において、前記第1パッド部、前記第2パッド部、および、前記第3パッド部を挟んで、互いに反対側に位置する、請求項15に記載の半導体装置。
  17.  前記第2方向に見て、前記複数の第1半導体素子と前記複数の第2半導体素子とは、互いに重なっており、
     前記複数の第1接続部材の各々は、前記厚さ方向に見て、前記第2方向に沿って延びており、
     前記複数の第2接続部材の各々は、前記厚さ方向に見て、前記第2方向に沿って延びている、請求項16に記載の半導体装置。
  18.  前記第2方向に見て、前記第1素子と前記第3素子とは、互いに重なり、
     前記第3素子は、前記複数の第2半導体素子のうち前記第1電力端子までの最短導通経路が最も短く、
     前記1つ以上の第2整流素子のうちの1つは、前記厚さ方向に見て、前記第3部のうちの前記第1方向において前記第1電力端子に近い端縁と前記第3素子との間に配置される、請求項17に記載の半導体装置。
  19.  前記第3パッド部は、前記厚さ方向に見て前記第1方向に延びるスリットおよび当該スリットにより前記第2方向に分離された一対の分離部を含み、
     前記一対の分離部の各々は、前記第2方向に見て、前記第3部に重なる、請求項18に記載の半導体装置。
  20.  前記複数の第1半導体素子の各々および前記複数の第2半導体素子の各々は、MOSFETであり、
     前記1つ以上の第1整流素子および前記1つ以上の第2整流素子は、ショットキーバリアダイオードである、請求項7ないし請求項19のいずれか一項に記載の半導体装置。
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