JP6133238B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置に関し、特にパワー半導体素子を有する半導体装置に関するものである。

パワーモジュールなどの半導体装置は、通常の半導体装置よりも大きな電力を出力するため、その駆動時に発生する熱による不具合を起こす可能性が高い。そこで以下に示すように様々な対策がなされている。たとえば特開２００５−１４２１８９号公報（特許文献１）においては、金属導体と半導体素子との間の電流経路の配線長が短くなるように、金属導体と半導体素子とが配置された半導体装置が開示されている。配線長を短くすることにより、当該配線にドレイン電流などが流れたときの温度上昇が抑えられる。

その他、たとえば特開２０１２−１９１１６７号公報（特許文献２）においては、パワーモジュールの放熱性を高める観点から、パワー半導体素子から発する熱を冷却するための放熱板が屈曲されることによりパワー半導体素子を囲むように配置される。

またたとえば特開２００４−２２６０１号公報（特許文献３）においては、第１の半導体チップを載置した第１の回路と、第２の半導体チップを載置した第２の回路とがオーバーラップされることにより、半導体装置の小型化に対応されている。

特開２００５−１４２１８９号公報 特開２０１２−１９１１６７号公報 特開２００４−２２６０１号公報

特許文献１の半導体装置は、レイアウトの調整により金属導体と半導体素子との間の距離が短くなるように形成されている。このため半導体装置の構成が複雑になれば、そのようなレイアウトの調整が困難になり、金属導体と半導体素子との間隔を短くすることが困難になる可能性がある。

特許文献２の半導体装置は、放熱効果は高められるが、パワー半導体素子が発する熱自体を小さくするための工夫がなされていないため、将来的に発熱量が増大すれば放熱効果が弱くなる可能性がある。

特許文献３の半導体装置は、屈曲されたリードフレームにより外形サイズを小さくし、配線インダクタンスを小さくしているが、当該リードフレームに搭載される２つの半導体チップ同士が電気的に接続されていない。複数の半導体チップの間の配線を短くしたり抵抗を小さくしたりすることについて考慮されていないため、これらの半導体チップの間で抵抗が増加し発熱量が増加する可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のチップ間の電気抵抗を低減することが可能な半導体装置を提供することである。

本発明の半導体装置は、フレームと、第１および第２の半導体チップと、導電性部材とを備えている。第１の半導体チップと第２の半導体チップとが互いに対向して導電性部材を挟むように配置されるようにフレームが第１の屈曲部において屈曲されている。導電性部材は第１および第２の半導体チップの双方と接触することにより第１および第２の半導体チップの双方と電気的に接続されている。フレームは第１および第２の半導体チップが配置される領域の外側における、第１の屈曲部と異なる第２の屈曲部においてさらに屈曲される。導電性部材は外部導通部材に取り付けられる。フレームの第２の屈曲部の第１および第２の半導体チップと反対側の領域の主表面は、外部導通部材の主表面に沿うように延びる。
本発明の半導体装置は、フレームと、第１および第２の半導体チップと、導電性部材とを備えている。第１の半導体チップと第２の半導体チップとが互いに対向して導電性部材を挟むように配置されるようにフレームが屈曲されている。導電性部材は第１および第２の半導体チップの双方と接触することにより第１および第２の半導体チップの双方と電気的に接続されている。

本発明によれば、互いに対向する第１および第２の半導体チップの間に挟まれた導電性部材により、第１の半導体チップと第２の半導体チップとが短い距離で電気的に接続される。このため、第１の半導体チップと第２の半導体チップとの間の電気抵抗の値および発熱量を低減することができる。

実施の形態１における半導体装置の概略斜視図である。 図１のフレームを屈曲する前の、フレームおよびこれの主表面上に配置される半導体チップとの態様を示す概略斜視図である。 図１のバネ構造体が外部導通部材に接続された態様を示す概略斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う、実施の形態１の第１例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う、実施の形態１の第１例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う、実施の形態１の第２例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う、実施の形態１の第２例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 実施の形態２における半導体装置の概略斜視図である。 図８の導電性平板が外部導通部材に接続された態様を示す概略斜視図である。 図８のフレームを屈曲する前の、フレームおよびこれの主表面上に配置される半導体チップとの態様を示す概略斜視図である。 図８のＣ−Ｃ線に沿う、実施の形態２の第１例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 図８のＤ−Ｄ線に沿う、実施の形態２の第１例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 図８のＣ−Ｃ線に沿う、実施の形態２の第２例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 図８のＤ−Ｄ線に沿う、実施の形態２の第２例のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。 実施の形態３における半導体装置の概略斜視図である。 図１５のフレームを屈曲する前の、フレームおよびこれの主表面上に配置される半導体チップとの態様を示す概略斜視図である。 実施の形態４における半導体装置の概略斜視図である。 図１７のフレームを屈曲する前の、フレームおよびこれの主表面上に配置される半導体チップとの態様を示す概略展開図である。 図１７のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う、実施の形態４のバネ構造体と半導体チップとの接続される態様を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１を参照して、本実施の形態のパワーモジュール１０は、パワー半導体素子を備える半導体装置である。パワーモジュール１０は、フレーム１と、パワー半導体チップ２（第１の半導体チップ）および駆動素子用チップ３（第２の半導体チップ）と、バネ構造体４（導電性部材）とを主に有している。

図２を参照して、フレーム１は、屈曲可能なたとえば銅から形成されており、屈曲する前の状態においてたとえば矩形の平面形状を有し、かつある大きさの厚みを有する平板状の部材である。フレーム１の平板形状は一の方向（図２における左右方向）において当該一の方向に交差する他の方向（図２における奥行き方向）よりも大幅に寸法が大きくなっている（たとえば図２の左右方向において図２の奥行き方向の２〜４倍程度の長さを有する）。

パワー半導体チップ２は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のようなパワー半導体素子を有している。駆動素子用チップ３は、たとえば平滑コンデンサのような駆動素子を有している。パワー半導体チップ２および駆動素子用チップ３は、フレーム１の一方の主表面上に、互いに間隔をあけて配置されている。具体的には、パワー半導体チップ２および駆動素子用チップ３は、フレーム１のなす平板の長手方向（図２の左右方向）に関して互いに間隔をあけて配置されている。

パワー半導体チップ２の表面上にはたとえば外部と接続するための３つの端子２ａ，２ｂ，２ｃが互いに間隔をあけて形成されており、駆動素子用チップ３の表面上にはたとえば外部と接続するための３つの端子３ａ，３ｂ，３ｃが互いに間隔をあけて形成されている。これらの端子はたとえばパワー半導体チップ２、駆動素子用チップ３に形成された半導体素子と電気的に接続するための電極パッドに相当する。ここでは説明の都合上、パワー半導体チップ２、駆動素子用チップ３のそれぞれに３つずつの端子が形成された構成を示しているが、当該端子の数は任意である。

図２においてはパワー半導体チップ２が図の左右方向に関する中央部に、駆動素子用チップ３が図の左右方向に関する一方（左側）の端部にそれぞれ１つずつ配置されているが、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との配置は上記と逆であってもよい。

図３を参照して、バネ構造体４は、外部導通部材５に取り付けられている。外部導通部材５はたとえば銅からなる平板状の部材であるがこれに限られない。図３においては外部導通部材５を構成する平板の一方の主表面上（のたとえば比較的下方）に３つのバネ構造体４（バネ構造体４ａ，４ｂ，４ｃ）が取り付けられているが、外部導通部材５に取り付けることが可能なバネ構造体４の数は任意である。バネ構造体４（４ａ，４ｂ，４ｃ）は、たとえば銅からなり、その延在する方向に交差する幅方向の長さがｗである長尺形状の板状部材を、その延在する方向に関してある間隔ごとに交互に反対方向（図３の上方と下方とを交互）に湾曲した部分（すなわち波状に湾曲した部分）を複数有する構成となっている。この波状に湾曲した部分により、バネ構造体４は、その板状部材がその延在方向に関してバネのように伸縮可能な構造となっている。

外部導通部材５は、たとえば銅からなり矩形の平面形状を有する板状部材である。外部導通部材５とバネ構造体４とは、たとえばはんだにより互いに接続されている。図３においてはバネ構造体４が延在する方向に交差する幅方向に関して互いに間隔をあけて、複数のバネ構造体４ａ，４ｂ，４ｃが外部導通部材５に接続されている。

再度図１および図２を参照して、フレーム１は、屈曲部１ａ，１ｂ，１ｃにおいて、その平板の長手方向の延在方向が互いに約９０°変更するように屈曲されている。この屈曲は、たとえば金型を用いて曲げるなどの一般公知の方法を用いることによりなされる。

これにより、たとえば屈曲部１ｂと屈曲部１ｃとの間の領域に配置されたパワー半導体チップ２と、屈曲部１ａよりも図の左側の領域に配置された駆動素子用チップ３とが、互いに対向する配置となる。このとき、屈曲部１ｂと屈曲部１ｃとの間の領域の主表面と、屈曲部１ａよりも図の左側の領域の主表面とが互いにほぼ平行になるように配置されることにより、パワー半導体チップ２の表面と駆動素子用チップ３の表面とがほぼ平行になるように対向する。

図１においてはパワー半導体チップ２と間隔をあけてその上側（特に真上）に駆動素子用チップ３が配置されている。なおパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とは平面視において完全に重なってもよいが、少なくとも平面視における一部において互いに重なる構成であってもよい。

互いに対向するパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とが、バネ構造体４を挟むように配置されている。すなわち図４を参照して、図の上下方向に関して互いに対向するパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との間には導電性部材としてのバネ構造体４が、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との双方と電気的に接続するように配置される。

ここでは特に、たとえば図４および図５に示すように、パワー半導体チップ２に形成された端子２ｂと駆動素子用チップ３に形成された端子３ｂとが、図４の上下方向に関してこれらの間に挟まれるバネ構造体４ｂにより接続される態様となる。同様に、端子２ａと端子３ａとがバネ構造体４ａにより、端子２ｃと端子３ｃとがバネ構造体４ｃにより、それぞれ接続されている。バネ構造体４ａ，４ｂ，４ｃはチップ２，３のそれぞれと平面視において少なくとも一部が重なるように配置されるが、チップ２，３の双方の全面と平面視において重なるように配置されてもよい。

本実施の形態の第１例においては、パワー半導体チップ２および駆動素子用チップ３と、バネ構造体４とが、いわゆる圧接により互いに接続されている。つまり、たとえば図４の断面図においてはパワー半導体チップ２（端子２ｂ）と駆動素子用チップ３（端子３ｂ）との双方が、バネ構造体４（４ｂ）を挟みながら接触するように接続されている。ここでパワー半導体チップ２（の端子２ｂ）と駆動素子用チップ３（の端子３ｂ）とは、いずれもバネ構造体４側に応力を加えた状態でバネ構造体４と接続される。この応力は、熱による応力であってもよいが、熱を加えず圧力のみを加えることによる応力であってもよい。

フレーム１には一方の主表面から他方の主表面までこれを貫通するように貫通穴１ｄが形成されていてもよい。また外部導通部材５にも同様の貫通穴５ａが形成されていてもよい。フレーム１の貫通穴１ｄには、たとえばフレーム１およびこれに搭載されるパワー半導体チップ２、駆動素子用チップ３に外部から電気信号を入力するための、図示されない外部配線が接続されている。同様に外部導通部材５の貫通穴５ａにも、たとえばパワー半導体チップ２、駆動素子用チップ３から出力される電気信号を出力するための図示されない外部配線が接続されている。上記と逆に貫通穴１ｄに出力側、貫通穴５ａに入力側の外部配線が接続されてもよい。

外部導通部材５は直接、パワーモジュール１０の外部と接続するための電線などにより当該外部と接続されてもよいし、フレーム１とは別の半導体チップなどに電気的に接続されてもよい。

フレーム１に屈曲部１ｃを設け、図２におけるフレーム１の少なくとも一部の領域（すなわち屈曲部１ｃよりも右側の領域）の主表面が外部導通部材５の主表面と同じ方向に沿う（鉛直方向に延びる）ことが好ましい。このようにすれば、パワーモジュール１０の駆動時に電流が流れたときに、外部導通部材５とフレーム１との間で磁界を打ち消しあい、インダクタンスを低減することができる。

次に、本実施の形態のパワーモジュール１０の製造方法について説明する。
まず図２に示すように屈曲部１ａ，１ｂ，１ｃ（屈曲すべき部分）を有するフレーム１に、パワー半導体チップ２および駆動素子用チップ３が配置および固定される。次に、たとえば屈曲部１ｂと屈曲部１ｃとの間の領域に配置されたパワー半導体チップ２上（パワー半導体チップ２の端子２ａ〜２ｃ上）の少なくとも一部に接するようにバネ構造体４が載置される。これにより、外部導通部材５がフレーム１の一方の主表面上に載置される。

次に、たとえば金型を用いてフレーム１が屈曲される。これにより、バネ構造体４の少なくとも一部に、たとえば駆動素子用チップ３（駆動素子用チップ３の端子３ａ〜３ｃ）が接触するように設置される。

次にこの状態で、たとえば熱またはフレーム１の上方からの圧力が加えられる工程（圧接）がなされる。これにより、パワー半導体チップ２（端子２ａ〜２ｃ）および駆動素子用チップ３（端子３ａ〜３ｃ）が、バネ構造体４側に応力を加えた状態で、バネ構造体４と接合される。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
まず図２のようにフレーム１の一方の主表面上に、フレーム１の平面視における長手方向に関して間隔をあけてパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とが配置され、フレーム１が折り曲げられることなくパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とを電気的に接続する場合を考える。この場合、パワー半導体チップ２の端子と駆動素子用チップ３の端子とがワイヤまたは銅リードフレームなどにより接続される。このとき、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との間隔が大きければ、当該ワイヤなどの配線が長くなり、配線による電気抵抗およびインダクタンスの値が大きくなる。配線の電気抵抗などの値が大きくなれば、配線の発熱量が大きくなる。

そこで本実施の形態においては、図１に示すようにパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とが互いに対向するように配置され、これら双方のチップの端子と接触するように導電性のバネ構造体４が挟まれる。これにより、パワー半導体チップ２のたとえば端子２ｂと駆動素子用チップ３のたとえば端子３ｂとを結ぶ配線（バネ構造体４ｂ）上での（バネ構造体４ｂに沿う方向での）最短距離は、図４における点Ｐ１と点Ｐ２との距離となる。ここで点Ｐ１は端子３ｂとバネ構造体４ｂとの交点の１つであり、点Ｐ２は端子２ｂとバネ構造体４ｂとの交点の１つである。

このように本実施の形態によれば、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との距離を近づけることができるため、端子２ｂと端子３ｂとを結ぶバネ構造体４ｂの長さは、フレーム１が屈曲されない場合の端子２ｂと端子３ｂとを結ぶ配線よりも短くなる。このため、端子２ｂと端子３ｂとの間の配線の電気抵抗およびインダクタンスの値を小さくすることができる。具体的には、フレーム１の主表面に沿う方向に関するパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との間隔を変更しなくても、本実施の形態のようにフレーム１を屈曲させれば、フレーム１を屈曲させない場合に比べて、端子２ｂと端子３ｂとを結ぶ導電性部材の最短距離を１／２以下にすることができる。

またパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との間に挟まれる導電性部材が、その延在する方向に関して伸縮可能なバネ構造を有することから、当該バネ構造体４はパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とがたとえば圧接により接続された際に、チップ２，３がバネ構造体４に加える応力を緩和させることができる。

したがって、熱によりパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とが圧接される場合には、熱応力による端子２ｂなどの伸縮が、バネ構造体４の伸縮により緩和される。圧力によりパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とが圧接される場合においても同様に、各チップ２，３がバネ構造体４に加える応力による端子２ｂなどの伸縮が、バネ構造体４の伸縮により緩和される。各チップ２，３に加わる応力が緩和されることにより、各チップ２，３の寿命を延ばすことができる。

また本実施の形態においては圧接によりチップ２，３とバネ構造体４とが接続されるため、たとえば熱を加えずに、またはんだなどの接合材を用いずに、圧力を用いてチップ２，３とバネ構造体４とを接続することができる。このため、チップ２，３とバネ構造体４との接続箇所において熱疲労または熱劣化による損傷の発生が排除されることにより、各チップ２，３の寿命を延ばすことができる。さらにチップ２，３とバネ構造体４との接続にはんだを用いないことにより、パワーモジュール１０の製造コストを削減することができる。

ただし図６および図７を参照して、本実施の形態の変形例（第２例）として、チップ２，３とバネ構造体４とが圧接の代わりにはんだ６により接続されてもよい。はんだ６は、端子２ｂ，３ｂとバネ構造体４ｂとの間に挟まれ、端子２ｂ，３ｂとバネ構造体４ｂとの少なくとも一部に接するように配置される。なおはんだ６は端子２ｂ，３ｂの表面（側面を含む）の全面を覆い端子２ｂ，３ｂを埋めるように配置されてもよい。このはんだ６により端子２ｂ，３ｂとバネ構造体４ｂとが電気的に接続されている。図７に示すように、はんだ６はバネ構造体４と同じ幅方向の長さｗを有することが好ましいが、このような態様を有していなくてもよい。なお端子２ａ，３ａとバネ構造体４ａとの間、および端子２ｃ，３ｃとバネ構造体４ｃとの間についても同様にはんだ６により接続されてもよい。

図６および図７の第２例の構成は、はんだ６が配置される点を除き、図４および図５の第１例の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

はんだ６を用いれば、端子２ｂ，３ｂとバネ構造体４ｂとが接合される面積が広くなる。これにより、端子２ｂ，３ｂとバネ構造体４ｂとの伝導性が良好になり両者間の電気抵抗および発熱量を低減することができる。

はんだ６を用いる場合のパワーモジュール１０の製造方法は、基本的に圧接によるパワーモジュール１０の製造方法と同様であるが、フレーム１が屈曲された後にパワー半導体チップ２（端子２ａ〜２ｃ）とバネ構造体４との間、および駆動素子用チップ３（端子３ａ〜３ｃ）とバネ構造体４との間にはんだ６が挟まれる。この状態で形成物が炉に投入され、加熱によりはんだ６が溶融することにより、パワー半導体チップ２（端子２ａ〜２ｃ）および駆動素子用チップ３（端子３ａ〜３ｃ）がバネ構造体４と電気的に接続するように接合される。

（実施の形態２）
図８を参照して、本実施の形態のパワーモジュール２０は、外部導通部材５に、導電性部材として、バネ構造体４の代わりに平板形状を有する導電性平板７が１枚取り付けられている。導電性平板７は、銅などの摺動性が高い導電性の材質からなる、平面視において矩形状の平板である。

図９を参照して、導電性平板７は、外部導通部材５を構成する平板の一方の主表面上（のたとえば比較的下方）に、外部導通部材５の主表面と導電性平板７の主表面とが互いに交差（直交）するように固定されている。外部導通部材５は導電性平板７と、たとえばはんだにより互いに接続されている。

図１０を参照して、本実施の形態においてもフレーム１は、実施の形態１の図２のフレーム１と同様に屈曲部１ａ，１ｂ，１ｃを有しており、その一方の主表面上にパワー半導体チップ２および駆動素子用チップ３が、上記屈曲部で屈曲することにより互いに対向するように配置されている。

図８においては、互いに対向するパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とが、導電性平板７を挟むように配置されている。すなわち図１１を参照して、図の上下方向に関して互いに対向するパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との間には導電性部材としての導電性平板７が、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との双方と電気的に接続するように配置される。

本実施の形態の第１例においては、たとえば図１１および図１２に示すように、パワー半導体チップ２に形成された端子２ｄと駆動素子用チップ３に形成された端子３ｄとが、図１１の上下方向に関してこれらの間に挟まれる導電性平板７により接続される態様となる。端子２ｄ，３ｄと導電性平板７との接続は、実施の形態１の第１例と同様に圧接によりなされる。

なおここでは単一の導電性平板７が配置されるため、チップ２，３のそれぞれには単一の端子２ｄ，３ｄのみが形成され、これが導電性平板７に接続されているが、導電性平板７が複数配置される場合には、チップ２，３のそれぞれに複数の、すなわち導電性平板７の数に等しい数の端子が形成されてもよい。

導電性平板７は、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との少なくとも一部において平面視において重なるように配置されるが、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との双方の全面と平面視において重なるように配置されてもよい。

図１２を参照して、導電性平板７の幅方向の長さｗは、たとえば実施の形態１のバネ構造体４の幅方向の長さｗよりも長いことが好ましく、たとえば外部導通部材５および導電性平板７の幅方向の長さｗが、フレーム１の延在方向に交差する幅方向の長さとほぼ同じであってもよい。

実施の形態２の構成は、上記のように導電性平板７が配置される点を除き、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態のパワーモジュール２０のように、導電性部材としてバネ構造体４の代わりに導電性平板７が用いられた場合、導電性平板７が、互いに対向するパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３と（特に端子２ｄと端子３ｄと）を接続する。これにより、パワー半導体チップ２のたとえば端子２ｄと駆動素子用チップ３のたとえば端子３ｄとの（導電性平板７内における）最短距離は図４における点Ｐ３と点Ｐ４との距離となる。特に端子２ｄと端子３ｄとが平面視において少なくとも部分的に重なれば、点Ｐ３とＰ４との最短距離は導電性平板７の（図１１および図１２における上下方向の）厚みに等しくなる。

したがって本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、フレーム１を屈曲させてパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とを対向させ、両者間の距離を近づけることにより、端子２ｄと端子３ｄとの距離は、フレーム１が屈曲されない場合に端子２ｂと端子３ｂとを結ぶ配線よりも短くなる。このため、端子２ｄと端子３ｄとの間の電気抵抗およびインダクタンスの値を小さくすることができる。

なお本実施の形態の導電性平板７は、通常は幅方向の長さｗがバネ構造体４に比べて長いため、電流が流れる方向に交差する断面の面積が大きくなる。このため導電性平板７はバネ構造体４よりも電気抵抗の値が小さくなり、電流が流れたときの発熱量が低減される。また導電性平板７は、バネ構造体４のように波状に湾曲した形状の部分を有さない。この観点からも導電性平板７は、バネ構造体４よりも電気抵抗の値が小さくなり、電流が流れたときの発熱量が低減される。

また導電性平板７として銅からなる平板を用いることにより、他の金属材料を用いた場合よりも導電性平板７の電気抵抗の値をいっそう低減させることができる。

図１３および図１４を参照して、本実施の形態の変形例（第２例）として、実施の形態１の第２例と同様に、端子２ｄ，３ｄと導電性平板７とが圧接の代わりにはんだ６により接続されてもよい。本実施の形態においても、はんだ６は端子２ｂ，３ｂの表面（側面を含む）の全面を覆い端子２ｂ，３ｂを埋めるように配置されてもよい。

（実施の形態３）
図１５および図１６を参照して、本実施の形態のパワーモジュール３０は、フレーム１の一方の主表面上にパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とがそれぞれ複数（たとえば２つ）ずつ、平面視において互いに間隔をあけて配置されている。

具体的には、図１６に示すように、屈曲部１ｂと屈曲部１ｃとの間の領域には２つのパワー半導体チップ２が、屈曲部１ａよりも図の左側の領域には２つの駆動素子用チップ３が、それぞれ配置されている。ただしパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３との配置は上記と逆であってもよい。

図１５を参照して、本実施の形態においては、図の奥行き方向に関して互いに間隔をあけて２つの外部導通部材５およびバネ構造体４が配置されている。具体的には、図１６の奥行き方向の手前側のチップ２，３に挟まれるように図１５の手前側のバネ構造体４が、図１６の奥行き方向の奥側のチップ２，３に挟まれるように図１５の奥側のバネ構造体４が配置され、バネ構造体４がチップ２，３（の端子）に接続される。なお図１５においては外部導通部材５にバネ構造体４が固定されているが、バネ構造体４の代わりに導電性平板７が固定されてもよい。また導電性部材（バネ構造体４または導電性平板７）とチップ２，３とは圧接により接続されてもよいし、はんだ６により接続されてもよい。

パワーモジュール３０に示すように、本実施の形態の適用にあたっては、パワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３の数については不問である。

（実施の形態４）
図１７〜図１９を参照して、本実施の形態のパワーモジュール４０は、フレーム１が、平面視における長手方向に交差する短手方向に関して、当該短手方向の延在方向が約９０°変更するように屈曲する屈曲部１ｅを有し、かつ屈曲部１ｅにより形成される曲げ戻り防止部１ｆを有している。この点においてパワーモジュール４０は、実施の形態１のパワーモジュール１０などとは異なっている。

曲げ戻り防止部１ｆは、たとえば図１８の屈曲部１ａよりも左側の駆動素子用チップ３が配置される領域の、図１７の奥行き方向に関する一方および他方の端部１ｇから延びている。ただしこれに限らず、曲げ戻り防止部１ｆは、たとえば図１８の屈曲部１ｂと屈曲部１ｃとの間の領域の、図１７の奥行き方向に関する一方および他方の端部から延びていてもよい。

図１８の屈曲部１ａよりも左側の駆動素子用チップ３が配置される領域の１対の端部１ｇから延びる曲げ戻り防止部１ｆは、屈曲部１ｂと屈曲部１ｃとの間の領域の１対の端部１ｇにまで延びている。図１９に示すように、曲げ戻り防止部１ｆは、たとえば屈曲部１ｂと屈曲部１ｃとの間の領域の１対の端部１ｇに接触するように固定されている。この固定は、たとえばはんだによりなされてもよいし、フレーム１の端部１ｇに形成された浅い凹部に曲げ戻り防止部１ｆが嵌合するようになされてもよい。あるいはフレーム１の端部１ｇに達した曲げ戻り防止部１ｆがそこでさらに屈曲され、図１７において図示されない底部に回り込む態様を有することにより固定されてもよい。さらにたとえば曲げ戻り防止部１ｆの表面に図示されない孔を設け、端部１ｇの表面に図示されない突起を設け、当該孔に突起が嵌合することにより曲げ戻り防止部１ｆが屈曲された状態を維持するよう固定されてもよい。

図１７および図１８における曲げ戻り防止部１ｆは、平面視において矩形状を有しているが、これに限らずたとえば台形状など任意の形状とすることができる。

なお図１７においては導電性部材としてバネ構造体４が用いられ、図１９においてはバネ構造体４ａ，４ｂ，４ｃとチップ２，３とは圧接により接続されている。しかし本実施の形態においても他の実施の形態と同様に、導電性部材として導電性平板７が用いられてもよいし、導電性部材とチップ２，３とがはんだにより接続されてもよい。

実施の形態４の構成は、上記のように曲げ戻り防止部１ｆが配置される点を除き、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
仮に実施の形態１のようにフレーム１に曲げ戻り防止部１ｆが配置されない場合、屈曲部１ａ，１ｂにおいて図１の態様となるようにフレーム１が折り曲げられても、パワーモジュール１０の駆動時の発熱による熱応力に起因して、屈曲部１ａ，１ｂが屈曲された状態を保てなくなり、再度屈曲されない展開された状態となる可能性がある。つまりたとえばフレーム１の図１８における左側の（駆動素子用チップ３が形成された）領域が、図１７における上側に浮き上がろうとする。このようになれば、たとえばパワー半導体チップ２と駆動素子用チップ３とを接続するバネ構造体４が大きな応力を受けて切断されるなどの不具合が発生する可能性がある。

そこで本実施の形態のパワーモジュール４０においては、フレーム１に曲げ戻り防止部１ｆが形成され、これがフレーム１の屈曲時に曲げ戻り防止部１ｆが形成される部分に対向する部分に固定される。これにより、たとえ駆動時にフレーム１に屈曲部１ａ，１ｂが屈曲されない状態に戻ろうとする熱応力が加わったとしても、フレーム１のパワー半導体チップ２が形成される領域と駆動素子用チップ３が形成される領域とが対向した状態を維持することができ、フレーム１が屈曲部１ａ，１ｂにおいて屈曲された状態を維持することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ フレーム、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｅ 屈曲部、１ｄ，５ａ 貫通穴、１ｆ 曲げ戻り防止部、１ｇ 端部、２ パワー半導体チップ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 端子、３ 駆動素子用チップ、４，４ａ，４ｂ，４ｃ バネ構造体、５ 外部導通部材、６ はんだ、７ 導電性平板、１０，２０，３０，４０ パワーモジュール。

Claims (6)

1. 屈曲可能な材質からなる平板状のフレームと、
   前記フレームの一方の主表面上に、互いに間隔をあけて配置された第１および第２の半導体チップと、
   導電性部材とを備え、
   前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが互いに対向して前記導電性部材を挟むように配置されるように前記フレームが第１の屈曲部において屈曲され、
   前記導電性部材は前記第１および第２の半導体チップの双方と接触することにより前記第１および第２の半導体チップの双方と電気的に接続され、さらに
   前記フレームは前記第１および第２の半導体チップが配置される領域の外側における、前記第１の屈曲部と異なる第２の屈曲部においてさらに屈曲され、
   前記導電性部材は外部導通部材に取り付けられ、
   前記フレームの前記第２の屈曲部の前記第１および第２の半導体チップと反対側の領域の主表面は、前記外部導通部材の主表面に沿うように延びる、半導体装置。
2. 前記導電性部材はバネ構造を有する、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記導電性部材は平板形状を有する、請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記第１および第２の半導体チップが前記導電性部材側に応力を加えた状態で前記導電性部材と接合される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記第１および第２の半導体チップと前記導電性部材とははんだにより互いに接合される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 前記フレームは、屈曲された状態を維持するための曲げ戻り防止部を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。

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