JP7103279B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、半導体装置に関する。

特許文献１には、半導体装置が開示されている。半導体装置は、第１主電極及び第２主電極を有する半導体素子と、半導体素子を封止する封止樹脂体と、対応する主電極と電気的に接続された主端子（端子部）を備えている。

特開２０１５－８２６１４号公報

特許文献１の半導体装置は、主端子として、第１主電極に接続された第１主端子と、第２主電極に接続された第２主端子を、ひとつずつ有している。インダクタンスのさらなる低減が求められている。

半導体装置において、すべての主端子が、封止樹脂体の一面から封止樹脂体の外へ突出している。したがって、通電による主端子の温度上昇が問題となる虞がある。

開示されるひとつの目的は、インダクタンスを低減しつつ、主端子の温度上昇を抑制できる半導体装置を提供することにある。

ここに開示された半導体装置は、
主電極（４１）として第１主電極（４１Ｃ）及び第１主電極との間に主電流が流れる第２主電極（４２Ｅ）を有する少なくともひとつの半導体素子（４０）と、
半導体素子を封止する封止樹脂体（３０）と、
封止樹脂体の内部において対応する主電極と電気的に接続され、他の部材との接続のために封止樹脂体の外へ延設された複数の主端子（７１）であって、第１主電極と電気的に接続された第１主端子（７１Ｃ）、及び、第２主電極と電気的に接続された第２主端子（７１Ｅ）と、
を備えている。

すべての主端子は、封止樹脂体の一面（３０２）から突出している。

そして、第１主端子及び第２主端子は、半導体素子の厚み方向に直交する一方向において、側面（７１０Ｃ，７１０Ｅ）が互いに対向するように交互に配置され、
主端子の突出部分における一方向の幅は、封止樹脂体との境界部（７１３Ｃ，７１３Ｅ）よりも他の部材が接続される外部接続部（７１２Ｃ，７１２Ｅ）のほうが広くされている。

開示された半導体装置によると、側面が互いに対向するように、第１主端子と第２主端子とが交互に配置されている。半導体装置は、第１主端子と第２主端子との対向する側面の組を複数有している。これにより、インダクタンスを低減することができる。

一方、すべての主端子が封止樹脂体の一面から引き出される構成において、すべての端子が配置される領域の幅は、境界部において、一面の幅未満とされる。従来の主端子は、封止樹脂体の内外にわたって、一方向と直交する方向に延設されている。このため、インダクタンスを低減すべく主端子の本数を増やすほど、端子間のギャップが占める割合が大きくなる。主端子の通電領域が小さくなるため、たとえばＤＣ電流が流れにくくなり、通電による主端子の温度上昇が問題となる虞がある。ＤＣ電流は、半導体素子がオンしている定常時に流れる電流である。

開示された半導体装置では、主端子の突出部分において、境界部の幅よりも、外部接続部の幅のほうが広くされている。主端子が封止樹脂体の一面から同一幅で引き出される構成に較べて、主端子の通電領域が大きい。また、封止樹脂体の外において、主端子による放熱面積が大きくされている。したがって、主端子の温度上昇を抑制することができる。

以上により、インダクタンスを低減しつつ、主端子の温度上昇を抑制できる半導体装置を提供することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、及び効果は、後続の詳細な説明、及び添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態の半導体装置が適用される電力変換装置の概略構成を示す図である。 半導体装置を示す平面図である。 図２をＡ方向から見た平面図である。 図２のV-V線に沿う断面図である。 図２において、主端子周辺を拡大した図である。 参考例において、主端子の本数と、インダクタンス、端子温度との関係を示す図である。 近接効果を示す図である。 第２実施形態の半導体装置において、主端子周辺を拡大した図である。 半導体モジュール及び積層体を示す平面図である。 第３実施形態の半導体装置を備えた半導体モジュールにおいて、主端子周辺を拡大した図である。 第４実施形態の半導体装置を示す図である。 図１１のVII-VII線に沿う断面図である。 図１１のVIII-VIII線に沿う断面図である。 図１１に示す領域XIVを拡大した図である。

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

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

＜電力変換装置＞
図１に示す電力変換装置１は、たとえば電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される。電力変換装置１は、直流電源２とモータジェネレータ３との間で電力変換を行う。

直流電源２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの充放電可能な二次電池である。モータジェネレータ３は、三相交流方式の回転電機である。モータジェネレータ３は、車両の走行駆動源、すなわち電動機として機能する。モータジェネレータ３は、回生時に発電機として機能する。

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

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

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

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

＜半導体装置の概略構造＞
次いで、図２～図４に基づき、半導体装置２０の概略構造について説明する。図２～図４に示すように、半導体装置２０は、封止樹脂体３０と、半導体素子４０と、ヒートシンク５０と、ターミナル６０と、主端子７１及び信号端子７３を含むリードフレーム７０を備えている。図４では、便宜上、主端子７１Ｅについても図示している。

封止樹脂体３０は、半導体装置２０を構成する他の要素の一部を封止している。他の要素の残りは、封止樹脂体３０の外に露出されている。封止樹脂体３０は、たとえば半導体素子４０を封止している。封止樹脂体３０は、半導体装置２０を構成する他の要素間に形成された接続部分を封止している。たとえば、封止樹脂体３０は、半導体素子４０とヒートシンク５０との接続部分を封止している。封止樹脂体３０は、半導体素子４０とターミナル６０との接続部分を封止している。封止樹脂体３０は、ターミナル６０とヒートシンク５０との接続部分を封止している。封止樹脂体３０は、ヒートシンク５０と主端子７１との接続部分を封止している。

封止樹脂体３０は、たとえばエポキシ系樹脂からなる。封止樹脂体３０は、たとえばトランスファモールド法により成形されている。封止樹脂体３０は、モールド樹脂と称されることがある。図２及び図３などに示すように、封止樹脂体３０は、Ｚ方向において、一面３００と、一面３００とは反対の裏面３０１を有している。一面３００及び裏面３０１は、たとえば平坦面となっている。

封止樹脂体３０は、一面３００と裏面３０１とをつなぐ側面を有している。図２に示すように、本実施形態の封止樹脂体３０は、平面略矩形状をなしている。封止樹脂体３０は、主端子７１が外部に突出する側面３０２と、信号端子７３が外部に突出する側面３０３を有している。側面３０３は、Ｙ方向において側面３０２とは反対の面である。

半導体素子４０は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの半導体基板に、素子が形成されてなる。半導体装置２０は、少なくともひとつの半導体素子４０を備えている。半導体素子４０は、ゲート電極と、主電流が流れる主電極４１を有している。半導体素子４０は、上記したアームのひとつを構成する。半導体素子４０は、半導体チップと称されることがある。

本実施形態では、半導体基板に、上記したＩＧＢＴ６ｉ及びＦＷＤ６ｄが形成されている。このように、半導体素子４０として、ＲＣ（Reverse Conducting）－ＩＧＢＴを採用している。また、半導体基板に形成された素子が、Ｚ方向に主電流が流れるように縦型構造をなしている。図示を省略するが、ゲート電極は、たとえばトレンチ構造をなしている。図４に示すように、半導体素子４０は、自身の厚み方向、すなわちＺ方向の両面に主電極を有している。

具体的には、主電極４１として、一面側にコレクタ電極４１Ｃを有し、一面とは反対の裏面側にエミッタ電極４１Ｅを有している。コレクタ電極４１Ｃは、ＦＷＤ６ｄのカソード電極を兼ねている。エミッタ電極４１Ｅは、ＦＷＤ６ｄのアノード電極を兼ねている。コレクタ電極４１Ｃは、一面のほぼ全域に形成されている。エミッタ電極４１Ｅは、裏面の一部に形成されている。コレクタ電極４１Ｃが第１主電極に相当し、エミッタ電極４１Ｅが第２主電極に相当する。

図２及び図４に示すように、半導体素子４０は、エミッタ電極４１Ｅの形成面に、信号用の電極であるパッド４２を有している。パッド４２は、エミッタ電極４１Ｅとは別の位置に形成されている。パッド４２は、エミッタ電極４１Ｅと電気的に分離されている。半導体素子４０は、平面略矩形状をなしている。パッド４２は、Ｙ方向において、エミッタ電極４１Ｅの形成領域とは反対側の端部に形成されている。

半導体素子４０は、たとえば５つのパッド４２を有している。具体的には、パッド４２として、ゲート電極用、エミッタ電極４１Ｅの電位検出用、電流センス用、半導体素子４０の温度検出用を有している。温度検出用のパッド４２として、温度検出素子である感温ダイオードのアノード電位用と、カソード電位用を有している。５つのパッド４２は、Ｘ方向に並んで形成されている。

半導体素子４０において、主電極４１、パッド４２などの電極の構成材料としては、たとえばＡｌ系の材料を用いることができる。はんだなどによって接合される場合には、材料としてＣｕを含むとよい。たとえばＡｌＣｕＳｉを用いることができる。

ヒートシンク５０は、Ｚ方向において半導体素子４０を挟むように配置されている。ヒートシンク５０は、少なくとも半導体素子４０の生じた熱を放熱する機能を果たす。このため、ヒートシンク５０は、放熱部材と称されることがある。本実施形態のヒートシンク５０は、半導体素子４０と主端子７１との間を電気的に接続する配線としても機能する。ヒートシンク５０は、インバータ５の主回路を構成する。このため、ヒートシンク５０は、配線部材と称されることがある。

ヒートシンク５０としては、たとえば金属板、樹脂やセラミックスなどの電気絶縁体と金属体との複合材、を採用することができる。ヒートシンク５０Ｃとヒートシンク５０Ｅとで、同じ種類の部材を用いてもよいし、互いに異なる部材を用いてもよい。本実施形態では、Ｃｕを含む金属板を用いて、ヒートシンク５０が形成されている。

ヒートシンク５０は、半導体素子４０を挟むように対をなして設けられている。半導体装置２０は、一対のヒートシンク５０として、コレクタ電極４１Ｃ側に配置されたヒートシンク５０Ｃと、エミッタ電極４１Ｅ側に配置されたヒートシンク５０Ｅを有している。ヒートシンク５０が放熱部材に相当する。ヒートシンク５０Ｃが第１放熱部材に相当し、ヒートシンク５０Ｅが第２放熱部材に相当する。

ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅは、Ｚ方向からの平面視において、半導体素子４０を内包するように設けられている。ヒートシンク５０Ｃは、Ｚ方向において、半導体素子４０側の実装面５００Ｃと、実装面５００Ｃとは反対の放熱面５０１Ｃを有している。同様に、ヒートシンク５０Ｅは、実装面５００Ｅと、放熱面５０１Ｅを有している。実装面５００Ｃ，５００Ｅは、Ｚ方向において互いに対向している。実装面５００Ｃ，５００Ｅは、互いに略平行とされている。本実施形態のヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅは、平面略矩形状をなしている。ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅは、互いにほぼ同じ形状及び大きさをなしている。ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅは、Ｚ方向からの平面視において互いにほぼ一致するように配置されている。

ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅそれぞれの少なくとも一部は、封止樹脂体３０によって封止されている。本実施形態では、ヒートシンク５０Ｃの放熱面５０１Ｃが、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５０１Ｃは、一面３００と略面一とされている。ヒートシンク５０Ｃの表面のうち、コレクタ電極４１Ｃとの接続部、放熱面５０１Ｃ、対応する主端子７１Ｃとの接続部、を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。同様に、ヒートシンク５０Ｅの放熱面５０１Ｅが、封止樹脂体３０から露出されている。放熱面５０１Ｅは、裏面３０１と略面一とされている。ヒートシンク５０Ｅの表面のうち、ターミナル６０との接続部、放熱面５０１Ｅ、対応する主端子７１Ｅとの接続部、を除く部分が、封止樹脂体３０によって覆われている。

ヒートシンク５０Ｃの実装面５００Ｃには、接合部材８０を介して、半導体素子４０のコレクタ電極４１Ｃが接続されている。ヒートシンク５０Ｅの実装面５００Ｅには、接合部材８０を介して、ターミナル６０が接続されている。接合部材８０として、はんだや、Ａｇなどを含む導電性ペーストを用いることができる。本実施形態では、接合部材８０として、はんだを用いている。

ターミナル６０は、エミッタ電極４１Ｅとヒートシンク５０Ｅとを電気的に接続する配線として機能する。ターミナル６０は、半導体素子４０の生じた熱を放熱する機能を果たす。ターミナル６０は、導電性及び熱伝導性に優れる材料、たとえばＣｕなどの金属材料を用いて形成されている。ターミナル６０は、Ｚ方向の平面視において、エミッタ電極４１Ｅとほぼ一致するように設けられている。ターミナル６０は、略直方体状をなしている。ターミナル６０において、ヒートシンク５０Ｅとの接続面と反対の面には、接合部材８０を介して半導体素子４０のエミッタ電極４１Ｅが接続されている。

リードフレーム７０は、外部接続端子として、主端子７１と、信号端子７３を有している。リードフレーム７０は、ヒートシンク５０とは別部材として構成されている。リードフレーム７０は、Ｃｕなどを材料とする金属板を、プレスなどによって加工してなる。

主端子７１は、主電流が流れる外部接続端子である。リードフレーム７０は、複数の主端子７１を有している。主端子７１は、半導体素子４０の対応する主電極と電気的に接続されている。半導体装置２０は、主端子７１として、コレクタ電極４１Ｃに対応する主端子７１Ｃと、エミッタ電極４１Ｅに対応する主端子７１Ｅを有している。主端子７１Ｃが第１主端子に相当し、主端子７１Ｅが第２主端子に相当する。主端子７１Ｃは、コレクタ端子と称されることがある。主端子７１Ｅは、エミッタ端子と称されることがある。

主端子７１のそれぞれは、封止樹脂体３０の内外にわたって延設されている。主端子７１は、封止樹脂体３０内から、Ｙ方向であって半導体素子４０に対して遠ざかる方向に延びている。すべての主端子７１は、封止樹脂体３０の側面３０２から外部に突出している。主端子７１において、少なくとも突出部分は、Ｘ方向に並んでいる。主端子７１の詳細については、後述する。

信号端子７３は、対応する半導体素子４０のパッド４２に接続されている。リードフレーム７０は、複数の信号端子７３を有している。信号端子７３は、封止樹脂体３０の内部でパッド４２に接続されている。各パッド４２に接続された５つの信号端子７３は、それぞれＹ方向であって半導体素子４０から離れる方向に延びている。信号端子７３は、Ｘ方向に並んで配置されている。すべての信号端子７３は、封止樹脂体３０の側面３０３から外部に突出している。本実施形態の信号端子７３は、ボンディングワイヤ８１を介してパッド４２に接続されている。なお、ボンディングワイヤ８１に代えて、接合部材８０を用いてもよい。

以上のように構成される半導体装置２０では、封止樹脂体３０により、半導体素子４０、ヒートシンク５０それぞれの一部、ターミナル６０、主端子７１それぞれの一部、及び信号端子７３それぞれの一部が、一体的に封止されている。すなわち、ひとつのアームを構成する要素が封止されている。このような半導体装置２０は、１ｉｎ１パッケージと称されることがある。

＜主端子＞
次いで、図２～図５に基づき、半導体装置２０の主端子７１及びその周辺構造について説明する。図５には、便宜上、タイバー７２を参考線で示している。

図４に示すように、主端子７１は、対応するヒートシンク５０に接続されている。主端子７１において、ヒートシンク５０との接続部分は、封止樹脂体３０によって封止されている。半導体装置２０は、主端子７１Ｃ，７１Ｅの少なくとも一方を複数有している。半導体装置２０は、３本以上の主端子７１を備えている。

図２、図４、及び図５に示すように、主端子７１Ｃ，７１Ｅは、並び方向であるＸ方向において、交互に配置されている。交互とは、並び方向において、主端子７１Ｃと主端子７１Ｅとが隣り合う配置である。隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅにおいて、側面７１０Ｃ，７１０Ｅが互いに対向している。主端子７１Ｃ，７１Ｅは、板面同士が対向するのではなく、側面７１０Ｃ，７１０Ｅ同士が対向するように配置されている。図３に示すように、半導体装置２０は、対向する側面７１０Ｃ，７１０Ｅを複数組有している。

隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅは、その全長の一部において対向している。隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅは、板厚方向の少なくとも一部において対向している。たとえば板厚方向にずれた配置としてもよい。好ましくは、対向する側面７１０Ｃ，７１０Ｅのひとつが、他のひとつと厚み方向の全域で対向する配置がよい。

交互の最小構成は、２本の主端子７１Ｃと１本の主端子７１Ｅの組み合わせ、又は、１本の主端子７１Ｃと２本の主端子７１Ｅの組み合わせである。たとえば２本の主端子７１Ｃと１本の主端子７１Ｅの場合、並び方向において、主端子７１Ｃ、主端子７１Ｅ、主端子７１Ｃの順の配置となる。この場合、互いに対向する側面７１０Ｃ，７１０Ｅが２組形成される。

本実施形態では、半導体装置２０が、７本の主端子７１を備えている。半導体装置２０は、３本の主端子７１Ｃと、４本の主端子７１Ｅを備えている。半導体装置２０は、対向する側面７１０Ｃ，７１０Ｅを８組有している。主端子７１の板厚は、全長でほぼ均一とされている。主端子７１Ｃの板厚と主端子７１Ｅの板厚は、互いに略等しくされている。主端子７１の突出部分は、Ｚ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。突出部分において、隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅは、厚み方向のほぼ全域で対向している。

主端子７１は、図４に示すように、封止樹脂体３０内に屈曲部分を有している。屈曲部分よりも半導体素子４０から離れた部分において、隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅが対向している。主端子７１Ｃ，７１Ｅは、Ｚ方向において実装面５００Ｃ，５００Ｅの間の位置で、封止樹脂体３０から突出している。主端子７１Ｃ，７１Ｅは、ＹＺ平面においてクランク形状をなしている。

図５に示すように、主端子７１Ｃは、内部接続部７１１Ｃと、外部接続部７１２Ｃと、境界部７１３Ｃと、狭幅部７１４Ｃと、拡幅部７１５Ｃと、繋ぎ部７１６Ｃを有している。同様に、主端子７１Ｅは、内部接続部７１１Ｅと、外部接続部７１２Ｅと、境界部７１３Ｅと、狭幅部７１４Ｅと、拡幅部７１５Ｅと、繋ぎ部７１６Ｅを有している。

内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅ及び外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅは、主端子７１Ｃ，７１Ｅにおいて、別の部材が接続される端子部である。内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅは、封止樹脂体３０内に設けられた接続部である。内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅは、対応するヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅに接続されている。外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅは、封止樹脂体３０の外に設けられた接続部である。外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅには、半導体装置２０を構成する要素とは別の要素、すなわち、他の部材が接続される。

たとえば半導体装置２０が上アームを構成する場合、外部接続部７１２Ｃには高電位電源ライン７を構成するバスバーが接続され、外部接続部７１２Ｅには出力ライン９を構成するバスバーが接続される。半導体装置２０が下アームを構成する場合、外部接続部７１２Ｃには出力ライン９を構成するバスバーが接続され、外部接続部７１２Ｅには低電位電源ライン８を構成するバスバーが接続される。

本実施形態では、延設方向において、主端子７１Ｃ，７１Ｅの一端に内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅが設けられ、他端に外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅが設けられている。図４に示すように、内部接続部７１１Ｃは、接合部材８０を介して、ヒートシンク５０Ｃの実装面５００Ｃに接続されている。内部接続部７１１Ｅは、接合部材８０を介して、ヒートシンク５０Ｅの実装面５００Ｅに接続されている。内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅは、ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅにおいて信号端子７３とは反対側の端部付近に接続されている。

境界部７１３Ｃ，７１３Ｅは、主端子７１Ｃ，７１Ｅにおいて、側面３０２から封止樹脂体３０の外へ突出した部分と、封止樹脂体３０により被覆された部分との境界部分である。境界部７１３Ｃ，７１３Ｅは、突出部分の根元の部分といえる。境界部７１３Ｃ，７１３Ｅは、内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅと外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅとの間に設けられている。

図５に示すように、主端子７１Ｃ，７１Ｅにおいて、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅をＷ１、境界部７１３Ｃ、７１３Ｅの幅をＷ２と定義する。図５では、幅Ｗ１，Ｗ２を、ひとつの主端子７１Ｅについて例示している。幅Ｗ１，Ｗ２は、ひとつの主端子７１内において、異なる部分の長さである。幅とは、主端子７１において、並び方向であるＸ方向に沿う長さである。主端子７１Ｃのそれぞれにおいて、外部接続部７１２Ｃの幅Ｗ１は、境界部７１３Ｃの幅Ｗ２よりも広くされている。主端子７１Ｅのそれぞれにおいて、外部接続部７１２Ｅの幅Ｗ１は、境界部７１３Ｅの幅Ｗ２よりも広くされている。また、すべての主端子７１において、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅Ｗ１が互いに略等しくされている。すべての主端子７１において、境界部７１３Ｃ，７１３Ｅの幅Ｗ２が互いに略等しくされている。

狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ及び拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅは、主端子７１Ｃ，７１Ｅにおいて、並び方向に対して直交する方向、すなわちＹ方向に延設された部分である。主端子７１Ｃのそれぞれにおいて、狭幅部７１４Ｃは、境界部７１３Ｃを含み、封止樹脂体３０の内外にわたって延設された部分である。同様に、主端子７１Ｅのそれぞれにおいて、狭幅部７１４Ｅは、境界部７１３Ｅを含み、封止樹脂体３０の内外にわたって延設された部分である。主端子７１Ｃのそれぞれにおいて、拡幅部７１５Ｃは、外部接続部７１２Ｃを含み、狭幅部７１４Ｃよりも幅が広くされた部分である。主端子７１Ｅのそれぞれにおいて、拡幅部７１５Ｅは、外部接続部７１２Ｅを含み、狭幅部７１４Ｅよりも幅が広くされた部分である。拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅの一端に、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅが設けられている。

本実施形態では、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅが、対応する内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅを含んでいる。狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅの一端に、内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅが設けられている。よって、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅの幅が上記した幅Ｗ２とされ、拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅの幅が上記した幅Ｗ１とされている。狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅは、幅Ｗ２で延設されている。拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅは、幅Ｗ１で延設されている。また、すべての主端子７１において、拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅの幅Ｗ１が互いに略等しくされている。すべての主端子７１において、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅの幅Ｗ２が互いに略等しくされている。

繋ぎ部７１６Ｃは、一端が狭幅部７１４Ｃに連なり、他端が拡幅部７１５Ｃに連なっている。同様に、繋ぎ部７１６Ｅは、一端が狭幅部７１４Ｅに連なり、他端が拡幅部７１５Ｅに連なっている。繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅは、対応する狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅと拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅとを繋いでいる。繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅは、境界部７１３Ｃ，７１３Ｅよりも幅の広い部分を含んでいる。主端子７１それぞれの境界部７１３Ｃ，７１３Ｅから外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅまでの延設部分において、任意の第１位置の幅Ｗ１１が、任意の第２位置の幅Ｗ１２以上とされている。第２位置は、第１位置よりも封止樹脂体３０の側面３０２に近い位置である。図５では、ひとつの主端子７１Ｅにおいて、幅Ｗ１１，Ｗ１２を例示している。

本実施形態では、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅの幅が、拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅに近づくほど広くされている。繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅは、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ側から拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅ側に向けて徐々に幅が広くなっている。繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅにおいて、幅Ｗ１１は幅Ｗ１２よりも広くなっている。

隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅ間のギャップ７１Ｇは、対向領域の全長でほぼ一定とされている。隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅにおいて、境界部７１３Ｃ，７１３Ｅ間のギャップ７１Ｇと、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅ間のギャップ７１Ｇとは、互いに略等しくされている。ギャップ７１Ｇは、主端子７１Ｃ，７１Ｅの間で電気的な絶縁を確保できる所定の間隔とされている。ギャップ７１Ｇは、複数の主端子７１において一定とされている。

このため、並び方向において主端子７１の中心から遠ざかるほど、Ｙ方向に対する繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅの傾斜角が大きくなっている。換言すれば、中心から遠ざかるほど、対応する狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅと拡幅部７１５Ｃ，７１５ＥとのＸ方向の位置のずれが大きくなっている。Ｘ方向の位置のずれとは、幅の中心位置のずれである。傾斜角とは、幅の中心位置を通る仮想線とＹ方向に沿う仮想線とがなす角度である。そして、主端子７１の配置領域の幅Ｗ２１が、ヒートシンク５０（金属体）の幅Ｗ２２よりも広くされている。主端子７１の配置領域とは、主端子７１の並び方向において両端の主端子７１の外－外間の領域であり、以下において、端子領域と示す。端子領域は、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅを含む部分において、ヒートシンク５０よりも幅広とされている。上記した主端子７１の中心とは、端子領域の中心である。

主端子７１の中心は、半導体素子４０の素子的中心を通る中心線ＣＬと略一致している。主端子７１Ｃ，７１Ｅは、図５に示すように、中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。素子的中心とは、本実施形態のように半導体素子４０がひとつの場合、半導体素子４０の中心である。半導体素子４０がたとえば２つの場合、２つの半導体素子４０の並び方向において中心間の中央位置である。中心線ＣＬは、Ｘ方向に直交し、素子的中心を通る仮想線である。図５に示す中心線ＣＬは、図３において断面指示の一点鎖線位置に設けられる。

さらに主端子７１Ｃ，７１Ｅは、タイバー痕７２０Ｃ，７２０Ｅを有している。タイバー痕７２０Ｃ，７２０Ｅは、タイバー７２の連結部分及びその近傍に形成されている。タイバー痕７２０Ｃ，７２０Ｅは、タイバー７２の切断痕である。タイバー７２は、封止樹脂体３０の成形後に、リードフレーム７０の不要部分として除去される。タイバー７２の除去により、半導体装置２０において、主端子７１Ｃと主端子７１Ｅとが電気的に分離されている。

図５に参考線で示すように、切断前の状態で、タイバー７２は、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅに連なっている。タイバー７２は、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅを、互いに連結するとともに、リードフレーム７０の図示しない外周フレームに固定している。繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅの一端は狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅに連なっており、他端は拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅに連なっている。タイバー７２は、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅの一端よりも他端に近い位置に設けられ、他端よりも一端に近い位置に設けられている。タイバー７２は、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ及び拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅとは離れて設けられている。

これにより、タイバー痕７２０Ｃ，７２０Ｅも、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅの一端よりも他端に近い位置に設けられ、他端よりも一端に近い位置に設けられている。タイバー痕７２０Ｃ，７２０Ｅは、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ及び拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅとは離れて設けられている。

＜第１実施形態のまとめ＞
本実施形態の半導体装置２０によると、主端子７１Ｃ，７１Ｅが、交互に配置されている。そして、隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅの側面７１０Ｃ，７１０Ｅ同士が対向している。主端子７１Ｃと主端子７１Ｅとで、主電流の向きは略逆向きとなる。これにより、主電流が流れたときに生じる磁束を互いに打ち消し、インダクタンスを低減することができる。側面は、板厚方向の面である板面に較べて小さいが、主端子７１は、対向する側面７１０Ｃ，７１０Ｅを、複数組有している。したがって、インダクタンスを効果的に低減することができる。また、同じ種類の主端子７１Ｃ，７１Ｅをそれぞれ複数本にして並列化している。これによっても、インダクタンスを低減することができる。

図６は、参考例について、主端子の合計本数と、インダクタンス、端子温度との関係を示している。参考例では、主端子７１の幅を全長で等しいものとした。また、端子領域の幅を一定とした。図６より、主端子の本数が増える、すなわち対向する側面の組が増えるほど、インダクタンスを低減できることが明らかである。

本実施形態では、主端子７１Ｃを３本、主端子７１Ｅを４本有している。よって、インダクタンスを効果的に低減することができる。これにより、ＩＧＢＴ６ｉのスイッチングにともなって生じるサージ電圧を低減することができる。

一方、すべての主端子が封止樹脂体の一面から引き出される構成において、端子領域の幅は、境界部において、一面の幅未満とされる。上記したように、従来の主端子は、幅一定で封止樹脂体の内から外に引き出されている。このため、インダクタンスを低減すべく主端子の本数を増やすほど、端子間のギャップが占める割合が大きくなる。これにより、主端子それぞれの断面積が小さくなり、同電位の主端子において通電領域が小さくなる。したがって、たとえばＤＣ電流が流れにくくなる。よって、図６に示すように、主端子の本数が増えるほど、主端子の温度が高くなる。端子温度の上昇により、たとえば封止樹脂体の剥離が生じる虞がある。

なお、ＤＣ電流は、半導体素子（スイッチング素子）がオンしている定常時に流れる電流（直流電流）である。ＡＣ電流は、半導体素子のスイッチング時に流れる電流（交流電流）である。半導体装置２０の発熱の大部分は、ＤＣ電流によって生じる。

これに対し、本実施形態では、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅Ｗ１が、境界部７１３Ｃ，７１３Ｅの幅Ｗ２より広くされている。主端子が同一幅で引き出される構成に較べて、主端子７１の通電領域が大きいため、主端子７１の発熱を抑制することができる。主にＤＣ電流による発熱を抑制することができる。また、封止樹脂体３０の外において、主端子７１による放熱面積が大きいため、生じた熱を効果的に放熱することができる。よって、主端子７１の温度上昇を抑制することができる。図６に破線矢印で示すように、主端子の本数が同じでも、実線で示す参考例に対して端子温度を低下させることができる。

以上により、本実施形態の半導体装置２０によれば、インダクタンスを低減しつつ、主端子７１の温度上昇を抑制することができる。

主端子７１の形状は、特に限定されるものではない。上記したように、少なくとも幅Ｗ１＞幅Ｗ２を満たせばよい。本実施形態では、主端子７１が、境界部７１３Ｃ，７１３Ｅと外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅとの間に、幅Ｗ２より広い部分を有している。また、境界部７１３Ｃ，７１３Ｅから外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅまでにおいて、第１位置の幅Ｗ１１が、第１位置よりも側面３０２に近い第２位置の幅Ｗ１２以上とされている。主端子７１は、幅Ｗ１＞幅Ｗ２の関係を満たしつつ、境界部７１３Ｃ，７１３Ｅから外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅに向けて幅が広くされている。したがって、主端子７１の温度上昇を効果的に抑制することができる。

ヒートシンク５０に対する主端子７１の配置は、特に限定されるものではない。本実施形態では、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅにおける端子領域の幅Ｗ２１が、ヒートシンク５０の幅Ｗ２２よりも広くされている。境界部７１３Ｃ，７１３Ｅにおける端子領域の幅は、側面３０２、ひいてはヒートシンク５０の幅Ｗ２２よりも狭くされている。このように、主端子７１は、封止樹脂体３０の側面３０２から引き出され、側面３０２から離れた位置で幅がより広くされている。したがって、主端子７１の温度上昇を、より効果的に抑制することができる。なお、幅Ｗ２１を幅Ｗ２２と略等しくしてもよい。ギャップ７１Ｇを一定とすると、幅Ｗ２１＜幅Ｗ２２を満たす構成に較べて、主端子７１の温度上昇を効果的に抑制することができる。

リードフレーム７０において、主端子７１に対するタイバー７２の連結位置は、特に限定されるものではない。本実施形態では、主端子７１が、Ｙ方向に延設され、互いに幅の異なる狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ及び拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅと、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅを有している。この構成では、主端子７１の中心から遠ざかるほど、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅと拡幅部７１５Ｃ，７１５ＥとのＸ方向の位置ずれが大きくなる。繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅと狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅとの連結部分、及び、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅと拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅとの連結部分は、幅の両側で屈曲している。

本実施形態では、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅにおいて、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ及び拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅとは離れた位置に、タイバー痕７２０Ｃ，７２０Ｅが形成されている。この構成によれば、屈曲部分を含まないように、タイバー７２を切断することができる。主端子７１の突出部分において、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅや拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅの長さを長くし、タイバー７２を、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅや拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅに連結させることも可能である。しかしながら、インダクタンスが増加してしまう。本実施形態によれば、構造上、生じる繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅを利用することで、インダクタンスの増加を抑制しつつ、容易にタイバー７２を除去することができる。

本実施形態では、主端子７１Ｃ，７１Ｅが、半導体素子４０の中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。これにより、主電流は、中心線ＣＬに対して線対称となるように流れる。主電流は、中心線ＣＬの左右でほぼ均等に流れる。これにより、インダクタンスをさらに低減することができる。また局所的な発熱を抑制することができる。

主端子７１Ｃを３本、主端子７１Ｅを４本有する例を示したが、これに限定されない。主端子７１Ｃの本数を、主端子７１Ｅの本数より多くしてもよい。たとえば主端子７１Ｃを４本、主端子７１Ｅを３本としてもよい。この場合、主端子７１Ｃが、並び方向の両端に配置されることとなる。

信号端子７３が、ボンディングワイヤ８１を介してパッド４２に接続される例を示したが、これに限定されない。たとえば、信号端子７３が、接合部材８０を介してパッド４２に接続される構成を採用してもよい。半導体装置２０が、ターミナル６０を備える例を示したが、これに限定されない。ターミナル６０を備えない構成とすることも可能である。実装面５００Ｅ側に凸部を有するヒートシンク５０Ｅを採用することで、ボンディングワイヤ８１を採用しつつ、ターミナル６０を備えない構成とすることも可能である。

ヒートシンク５０に対する主端子７１の接続位置は、上記した例に限定されない。たとえば、主端子７１が、対応するヒートシンク５０の側面に接続されてもよい。

主端子７１及び信号端子７３がリードフレーム７０の一部として構成される例を示したが、これに限定されない。主端子７１Ｃ，７１Ｅの少なくとも一方が、ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅに対して一体的に連なる構成としてもよい。

（第２実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、奇数本の主端子７１において、すべての外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅を、互いに略等しくしていた。これに代えて、両端の主端子７１の幅を、中央の主端子７１の幅より狭くしてもよい。

スイッチング時に流れる電流、すなわちＡＣ電流は、スイッチング周波数が高くなるほど、表皮効果、近接効果の影響が大きくなる。図７に示す例では、内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅの幅が、互いに略等しくされている。また、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅が、互いに略等しくされている。両端に位置する主端子７１Ｅに対して、外側に主端子７１Ｃは配置されておらず、内側にのみ主端子７１Ｃが配置されている。近接効果により、両端に位置する主端子７１Ｅの内側の領域にＡＣ電流が流れる。両端の主端子７１Ｅのうち、外側の領域７１ａには、ＡＣ電流がほとんど流れない。図７に示す実線矢印は、所定タイミングでのＡＣ電流の流れを示している。なお、図７は、図５に対応している。

奇数本の主端子７１を備える構成では、主端子７１Ｃと主端子７１Ｅとで本数が異なるため、通電領域に差が生じる。具体的には、本数の少ない主端子の通電領域が、本数の多い主端子の通電領域よりも小さくなる。図７に示す構成では、主端子７１Ｃの通電領域が、主端子７１Ｅの通電領域よりも小さくなる。

図８は、本実施形態の半導体装置２０のうち、主端子７１の周辺を示しており、図５に対応している。図７同様、半導体装置２０は、３本の主端子７１Ｃと、４本の主端子７１Ｅを備えている。ギャップ７１Ｇは、先行実施形態と同様、各端子７１間で略等しくされている。所定のギャップを介して、主端子７１Ｃと主端子７１Ｅとが交互に配置されている。両端に位置する主端子７１Ｅは、図７に較べて、幅が狭くされている。

両端の内部接続部７１１Ｅの幅は、両端に挟まれた中央の内部接続部７１１Ｃ，７１１Ｅの幅よりも狭くされている。両端の外部接続部７１２Ｅの幅は、中央の外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅よりも狭くされている。両端に配置された主端子７１Ｅは、図７に示した主端子７１Ｅに対して、領域７１ａの分、幅が狭くなっている。両端の主端子７１Ｅは、中央の主端子７１Ｃ，７１Ｅに較べて、Ｙ方向の同じ位置における幅が全長にわたって狭くされている。

＜第２実施形態のまとめ＞
本実施形態では、奇数本の主端子７１のうち、両端の主端子７１Ｅの幅が、中央の主端子７１Ｃ，７１Ｅの幅よりも狭くされている。ＡＣ電流が主として流れる内側の部分を残しているため、主端子７１のインダクタンスについては、両端の主端子７１Ｅの幅を狭めない構成と同レベルを確保することができる。また、領域７１ａの分、両端の主端子７１Ｅの幅を狭くしているため、本数が少ない主端子７１Ｃの通電領域を、本数が多い主端子７１Ｅの通電領域に近づけることができる。これにより、主端子７１の発熱を、主端子７１Ｃと主端子７１Ｅとで近づけることができる。たとえば、均等化することができる。なお、記載を省略するが、本実施形態の半導体装置２０は、第１実施形態に記載した半導体装置２０と同等構成の部分において、同等の効果を奏することができる。

主端子７１として、主端子７１Ｃを３本、主端子７１Ｅを４本有する例を示したが、これに限定されない。主端子７１Ｃの本数を、主端子７１Ｅの本数より多くしてもよい。主端子７１の本数が、３本以上の奇数であれば、本実施形態に示した構成を適用することができる。なお、奇数本の主端子７１とは、互いに対向する側面７１０Ｃ，７１０Ｅを偶数組有することと等価である。

（第３実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、主端子７１の本数を奇数としていた。これに代えて、主端子７１の本数を偶数としてもよい。

図９及び図１０に示すように、本実施形態の半導体装置２０は、偶数本の主端子７１を備えている。図９は、積層体２１を示している。積層体２１は、半導体モジュール２１０と、冷却器２１１を備えている。

半導体モジュール２１０は、一相分の上下アーム回路６を構成する２つの半導体装置２０を備えて構成されている。以下において、上下アーム回路６のうち、上アームを構成する半導体装置２０を、半導体装置２０Ｕと称することがある。下アームを構成する半導体装置２０を、半導体装置２０Ｌと称することがある。積層体２１は、三相分の半導体モジュール２１０を備えている。積層体２１は、Ｕ相の上下アーム回路６を構成する半導体モジュール２１０（Ｕ）と、Ｖ相の上下アーム回路６を構成する半導体モジュール２１０（Ｖ）と、Ｗ相の上下アーム回路６を構成する半導体モジュール２１０（Ｗ）を備えている。積層体２１は、６つの半導体装置２０を備えている。

半導体モジュール２１０と冷却器２１１は、Ｚ方向において交互に配置されている。半導体モジュール２１０のそれぞれは、冷却器２１１により挟まれている。ひとつの半導体モジュール２１０を構成する半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、Ｘ方向に並んで配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、たとえば放熱面５０１Ｃが同じ冷却器２１１と対向するように配置されている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、３本以上であって、複数本の主端子７１を備えている。たとえば半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、それぞれ６本の主端子７１を備えている。すなわち、３本の主端子７１Ｃと、３本の主端子７１Ｅをそれぞれ備えている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌは、偶数本であることを除けば、先行実施形態（図５参照）と同じ構成となっている。半導体装置２０Ｕ，２０Ｌの主端子７１は、Ｙ方向であって互いに同じ側に引き出されている。

冷却器２１１は、熱交換部と称されることがある。冷却器２１１の内部には、冷媒が流通する流路が形成されている。冷却器２１１には、冷媒導入管２１２及び冷媒排出管２１３が接続されている。冷媒導入管２１２及び冷媒排出管２１３は、その内部に流路が形成された筒状の部材である。冷媒導入管２１２及び冷媒排出管２１３は、Ｚ方向に延設されている。冷却器２１１のそれぞれにおいて、Ｘ方向の一端側に冷媒導入管２１２が接続され、他端側に冷媒排出管２１３が接続されている。冷却器２１１の流路と、冷媒導入管２１２及び冷媒排出管２１３の流路は、一体的に連なっている。冷媒導入管２１２から導入された冷媒は、冷却器２１１それぞれの流路を流れ、冷媒排出管２１３から外へ排出されるようになっている。

なお、冷媒としては、水やアンモニアなどの相変化する冷媒や、エチレングリコール系などの相変化しない冷媒を用いることができる。冷却器２１１は、主として半導体装置２０を冷却するものである。しかしながら、冷却機能に加えて、環境温度が低い場合に温める機能を持たせてもよい。この場合、冷却器２１１は温度調節器と称される。また、冷媒は熱媒体と称される。

＜第３実施形態のまとめ＞
本実施形態では、半導体モジュール２１０を構成する半導体装置２０Ｕ，２０Ｌが、主端子７１の引き出し方向を同じにして、Ｘ方向に並んで配置されている。この横並び配置により、図１０に示すように、半導体装置２０Ｕの端部に位置する主端子７１Ｅと、半導体装置２０Ｌの端部に位置する主端子７１Ｃとが、Ｘ方向において隣り合っている。以下では、端部に位置し、互いに隣り合う主端子７１Ｃ，７１Ｅを、主端子７１Ｃ１，７１Ｅ１と示す。また、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅が広くなっているため、主端子７１Ｃ１，７１Ｅ１が互いに近接している。

よって、近接効果により、主端子７１Ｅ１において主端子７１Ｃ１側の部分、すなわち外側の部分にもＡＣ電流が流れる。同様に、近接効果により、主端子７１Ｃ１において主端子７１Ｅ１側の部分、すなわち外側の部分にもＡＣ電流が流れる。ひとつの半導体モジュール２１０として、インダクタンスをさらに低減することができる。なお、記載を省略するが、本実施形態の半導体装置２０は、第１実施形態に記載した半導体装置２０と同等構成の部分において、同等の効果を奏することができる。

主端子７１として、主端子７１Ｃ，７１Ｅを３本ずつ有する例を示したが、これに限定されない。なお、偶数本の主端子７１とは、互いに対向する側面７１０Ｃ，７１０Ｅを奇数組有することと等価である。

（第４実施形態）
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、主端子７１Ｅが、ヒートシンク５０Ｅを介してエミッタ電極４１Ｅに接続されていた。これに代えて、主端子７１Ｅを、ヒートシンク５０Ｅを介さずにエミッタ電極４１Ｅに接続してもよい。

図１１～図１３に示すように、本実施形態の半導体装置２０は、先行実施形態とは異なり、ターミナル６０を備えていない。図１１では、便宜上、タイバーカット前の状態を示している。リードフレーム７０を構成する主端子７１Ｅは、接合部材８０を介してエミッタ電極４１Ｅに接続されている。ヒートシンク５０Ｅは、接合部材８０を介して、主端子７１Ｅに接続されている。図１２に示すように、信号端子７３も、接合部材８０を介して、パッド４２に接続されている。

本実施形態のヒートシンク５０も、平面略矩形状をなしている。Ｘ方向の長さは、ヒートシンク５０Ｅのほうがヒートシンク５０Ｃよりも若干長い。Ｙ方向の長さは、ヒートシンク５０Ｃのほうがヒートシンク５０Ｅよりも長い。ヒートシンク５０Ｃは、Ｙ方向においてヒートシンク５０Ｅを跨いでいる。ヒートシンク５０Ｃは、ヒートシンク５０Ｅを横切っている。ヒートシンク５０Ｃは、対向部５１Ｃと、非対向部５２Ｃを有している。対向部５１Ｃは、Ｚ方向においてヒートシンク５０Ｅの実装面５００Ｅと対向する部分である、対向部５１Ｃは、Ｚ方向からの平面視において、実装面５００Ｅと重なる部分である。非対向部５２Ｃは、対向部５１Ｃに対して、Ｙ方向であって主端子７１側に連なっている。非対向部５２Ｃは、ヒートシンク５０Ｅと対向していない部分である。

本実施形態では、ヒートシンク５０として、ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板を採用している。ヒートシンク５０は、絶縁体５０ｘと、絶縁体５０ｘを挟むように配置された金属体５０ｙ，５０ｚをそれぞれ有している。絶縁体５０ｘは、樹脂やセラミックスなどの基板である。金属体５０ｙ，５０ｚは、たとえばＣｕを含んで形成されている。金属体５０ｙ，５０ｚは、絶縁体５０ｘに対して直接的に接合されている。ヒートシンク５０は、半導体素子４０側から、金属体５０ｙ、絶縁体５０ｘ、金属体５０ｚの順に積層されている。ヒートシンク５０は、３層構造をなしている。

金属体５０ｙ，５０ｚの平面形状及び大きさは、互いに略一致している。中間層である絶縁体５０ｘの平面形状は、金属体５０ｙ，５０ｚと相似とされている。絶縁体５０ｘの大きさは、金属体５０ｙ，５０ｚよりも大きくされている。絶縁体５０ｘは、全周で金属体５０ｙ，５０ｚよりも外側まで延設されている。ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅにおいて、金属体５０ｙの一面が、実装面５００Ｃ，５００Ｅをなしている。ヒートシンク５０Ｃ，５０Ｅにおいて、金属体５０ｚの一面が、放熱面５０１Ｃ，５０１Ｅをなしている。

コレクタ電極４１Ｃは、接合部材８０を介して、ヒートシンク５０の対向部５１Ｃに接続されている。コレクタ電極４１Ｃは、対向部５１Ｃにおいて、ヒートシンク５０Ｃの金属体５０ｙに接続されている。主端子７１Ｃは、非対向部５２Ｃにおいて、ヒートシンク５０Ｃの金属体５０ｙに接続されている。主端子７１Ｃは、接合部材８０を介して、ヒートシンク５０Ｃに接続されてもよい。主端子７１Ｃは、超音波接合、摩擦撹拌接合、レーザ溶接などにより、ヒートシンク５０Ｃに直接的に接続されてもよい。

主端子７１Ｅは、図１１及び図１３に示すように、電極接続部７１７Ｅと、延設部７１８Ｅを有している。主端子７１Ｅは、ヒートシンク５０Ｅに接続された内部接続部７１１Ｅに代えて、電極接続部７１７Ｅを有している。電極接続部７１７Ｅも、封止樹脂体３０の内部に形成された接続部である。電極接続部７１７Ｅは、主端子７１Ｅのうち、エミッタ電極４１Ｅとの接続部分である。電極接続部７１７Ｅは、接合部材８０を介して、エミッタ電極４１Ｅに接続されている。電極接続部７１７Ｅは、Ｚ方向からの平面視において、エミッタ電極４１Ｅと重なる部分である。主端子７１Ｅは、電極接続部７１７Ｅを含んで、ヒートシンク５０Ｅに接続されている。電極接続部７１７Ｅにおいて、板面の両方に接合部材８０が配置されている。

延設部７１８Ｅは、電極接続部７１７Ｅから延設された部分である。延設部７１８Ｅは、電極接続部７１７Ｅに一体的に連なっている。延設部７１８Ｅは、先行実施形態同様、外部接続部７１２Ｅと、境界部７１３Ｅを含んでいる。また、狭幅部７１４Ｅと、拡幅部７１５Ｅと、繋ぎ部７１６Ｅを含んでいる。延設部７１８Ｅは、さらに連結部７１９Ｅを含んでいる。

狭幅部７１４Ｅは、境界部７１３Ｅを含んでいる。狭幅部７１４Ｅにおける封止樹脂体３０内の端部は、ヒートシンク５０Ｅに接続されていない。すなわち、狭幅部７１４Ｅは、内部接続部７１１Ｅを含んでいない。狭幅部７１４Ｅの一端には、連結部７１９Ｅが連なっている。連結部７１９Ｅは、延設部７１８Ｅにおいて、電極接続部７１７Ｅとの境界から狭幅部７１４Ｅまでの部分である。このように、延設部７１８Ｅは、電極接続部７１７Ｅ側から、連結部７１９Ｅ、境界部７１３Ｅを含む狭幅部７１４Ｅ、繋ぎ部７１６Ｅ、外部接続部７１２Ｅを含む拡幅部７１５Ｅを有している。

延設部７１８Ｅの一部は、実装面５００Ｅよりも近い位置で、ヒートシンク５０Ｃの実装面５００Ｃに対向している。延設部７１８Ｅのそれぞれにおいて、連結部７１９Ｅの少なくとも一部と、狭幅部７１４Ｅの一部が、実装面５００Ｃに対向している。延設部７１８Ｅは、ヒートシンク５０の対向部５１Ｃに対向する部分と、非対向部５２Ｃに対向する部分を有している。図１３に示すように、主端子７１Ｅの延設部７１８Ｅと実装面５００Ｃとの対向距離Ｄ１は、実装面５００Ｃ，５００Ｅ間の対向距離Ｄ２よりも短くなっている。本実施形態の主端子７１Ｅは、屈曲部を有さずに、延設されている。対向距離Ｄ１は、一定とされている。主端子７１Ｃの屈曲部より先端側の部分において、主端子７１Ｃ，７１Ｅが互いに対向している。

リードフレーム７０は、タイバーカット前の状態で、先行実施形態に示したタイバー７２に加え、外周フレーム７５と、タイバー７６と、吊りリード７７を有している。外周フレーム７５は、外周枠体と称されることがある。タイバー７２は、Ｘ方向に延設されており、その両端で外周フレーム７５に連なっている。複数の主端子７１は、タイバー７２によって外周フレーム７５に支持されている。図１４に示すように、タイバー７２は、繋ぎ部７１６Ｃ，７１６Ｅに連なっている。タイバー７２は、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ及び拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅとは離れて設けられている。このため、図示しないタイバー痕７２０Ｃ，７２０Ｅは、先行実施形態同様、狭幅部７１４Ｃ，７１４Ｅ及び拡幅部７１５Ｃ，７１５Ｅとは離れて設けられる。

タイバー７６は、半導体素子４０を基準として、タイバー７２とは反対側に設けられている。タイバー７６は、Ｘ方向に延設されており、その両端で外周フレーム７５に連なっている。複数の信号端子７３は、タイバー７６によって外周フレーム７５に支持されている。吊りリード７７の一端は電極接続部７１７Ｅに連なり、他端はタイバー７６に連なっている。Ｘ方向において信号端子７３を挟むように、２本の吊りリード７７が設けられている。

主端子７１Ｃ，７１Ｅの突出部分の先端は、Ｙ方向において外周フレーム７５に連なっている。電極接続部７１７Ｅは、延設部７１８Ｅを介してタイバー７２に連なり、吊りリード７７を介してタイバー７６に連なっている。封止樹脂体３０の成形後、外周フレーム７５及びタイバー７２，７６など、リードフレーム７０の不要部分が除去される。これにより、半導体装置２０において、主端子７１Ｃ，７１Ｅは、互いに電気的に分離される。また、複数の信号端子７３も電気的に分離される。半導体装置２０は、リードフレーム７０として、外周フレーム７５及びタイバー７２，７６を有さず、主端子７１、信号端子７３、及び吊りリード７７を有している。

＜主端子の延設部＞
次に、図１１に基づき、主端子７１Ｅの延設部７１８Ｅについて説明する。半導体装置２０は、３本の主端子７１Ｃと、４本の延設部７１８Ｅを有している。４本の延設部７１８Ｅは、ひとつの電極接続部７１７Ｅから延びている。そして、封止樹脂体３０の外において、主端子７１Ｃと主端子７１Ｅの延設部７１８Ｅとが交互に配置されている。本実施形態において、延設部７１８Ｅにより、主端子７１Ｃと交互に配置される主端子７１Ｅの本数が定義される。

４本の延設部７１８Ｅは、Ｘ方向に並んで配置されている。狭幅部７１４Ｅから先端部分において、延設部７１８Ｅと主端子７１Ｃとが、交互に配置されている。本実施形態においても、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅにおける端子領域の幅Ｗ２１が、ヒートシンク５０の幅Ｗ２２よりも広くされている。ＤＢＣ基板の場合、幅Ｗ２２は、実装面５００Ｃ，５００Ｅをなす金属体５０ｙのうち、幅の広い側により定義される。端子領域の幅Ｗ２１は、実装面５００Ｅをなす金属体５０ｙの幅Ｗ２２よりも広くされている。

連結部７１９Ｅは、間に主端子７１Ｃを介さずに、Ｘ方向に並んで配置されている。４本の延設部７１８Ｅにおいて、狭幅部７１４Ｅの端部の位置は、Ｙ方向において互いにほぼ同じ位置とされている。図１１に示すように、Ｘ方向において、両端に配置された連結部７１９Ｅの幅は、両端の間の中央に配置された連結部７１９Ｅの幅よりも広くされている。中央に配置された２本の連結部７１９Ｅの幅は、全長において狭幅部７１４Ｅとほぼ同じ幅とされている。一方、端部に配置された２本の連結部７１９Ｅの幅は、全長において狭幅部７１４Ｅの幅よりも広くされている。全長において幅が広いとは、Ｙ方向において同じ位置を対比したときに幅が広い関係が、全長において成立して状態である。

４本の連結部７１９Ｅ（延設部７１８Ｅ）は、電極接続部７１７Ｅから放射状に延びている。電極接続部７１７Ｅは、平面略矩形状をなしている。端部の連結部７１９Ｅは、電極接続部７１７Ｅにおける隣り合う２つの隅部から延びている。中央の連結部７１９Ｅは、側面３０２側の辺の中央付近から延びている。中心線ＣＬの図示を省略するが、本実施形態においても、主端子７１Ｃ，７１Ｅは、Ｘ方向において、半導体素子４０の中心線ＣＬに対して線対称配置とされている。

＜第４実施形態のまとめ＞
本実施形態では、主端子７１Ｅが、ヒートシンク５０Ｅと半導体素子４０との間に配置され、エミッタ電極４１Ｅに接続されている。これにより、図１３に示すように、ヒートシンク５０Ｃと対向するエミッタ電極４１Ｅと同電位の部分として、主端子７１Ｅがもっとも近くなる。これにより、磁束打ち消しの効果を高めて、インダクタンスを低減することができる。

信号端子７３が、先行実施形態に示したように、ボンディングワイヤ８１を介してパッド４２に接続される場合、電極接続部７１７Ｅの板厚、すなわちリードフレーム７０の板厚を厚くすることで、ボンディングワイヤ８１の高さを稼ぐこととなる。電極接続部７１７Ｅは、スペーサとしての機能を果たす。これに対し、本実施形態では、信号端子７３が、接合部材８０を介してパッド４２に接続されている。これにより、電極接続部７１７Ｅの板厚を薄くできるため、実装面５００Ｅが実装面５００Ｃに近づく。これによっても、インダクタンスを低減することができる。

電極接続部７１７Ｅから複数の延設部７１８Ｅが延びる構成では、主端子７１の並び方向（Ｘ方向）において、並びの中心から遠ざかるほど、電極接続部７１７Ｅから狭幅部７１４Ｅまでの距離、すなわち連結部７１９Ｅによる通電経路が長くなる。よって、互いに幅が等しいと、連結部７１９Ｅの長い延設部７１８Ｅほど、たとえばＤＣ電流が流れにくくなる。

これに対し、本実施形態では、主端子７１Ｅが、４本の延設部７１８Ｅを有している。そして、両端の連結部７１９Ｅの幅が、中央の連結部７１９Ｅの幅よりも広くされている。通電経路の長い連結部７１９Ｅの幅が広くされている。したがって、ＤＣ電流が偏って流れるのを抑制することができる。すなわち、局所的な発熱を抑制することができる。また、両端の連結部７１９Ｅの幅が広いことで、延設部７１８Ｅと実装面５００Ｃとの対向面積を増やすことができる。これにより、インダクタンスを低減することができる。

記載を省略するが、本実施形態の半導体装置２０は、第１実施形態に記載した半導体装置２０と同等構成の部分において、同等の効果を奏することができる。

主端子７１の本数は、上記した例に限定されない。奇数本でもよいし、偶数本でもよい。延設部７１８Ｅの本数は、４本に限定されない。主端子７１Ｃと主端子７１Ｅの延設部７１８Ｅとの合計本数が３本以上であればよい。

本実施形態の構成と、第２実施形態の構成とを組み合わせてもよい。主端子７１Ｃと交互に配置されている部分の幅を、両端の延設部７１８Ｅにおいて中央の延設部７１８Ｅより広くする。その上で、連結部７１９Ｅの幅を、両端の延設部７１８Ｅにおいて中央の延設部７１８Ｅより広くすればよい。

本実施形態の構成と、第３実施形態の構成とを組み合わせてもよい。

ひとつの電極接続部７１７Ｅにすべての延設部７１８Ｅが連なる例を示したが、これに限定されない。たとえば、主端子７１Ｅが、Ｘ方向に二分割され、電極接続部７１７Ｅのそれぞれに延設部７１８Ｅが連なる構成としてもよい。

端部の連結部７１９Ｅが中央の連結部７１９Ｅよりも、全長で幅が広くされる例を示したが、これに限定されない。電極接続部７１７Ｅに連なる端部から一部の範囲において、端部の連結部７１９Ｅの幅が中央の連結部７１９Ｅの幅よりも広ければよい。

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

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

半導体装置２０をインバータ５に適用する例を示したが、これに限定されない。たとえばコンバータに適用することもできる。また、インバータ５及びコンバータの両方に適用することもできる。

半導体素子４０に、ＩＧＢＴ６ｉとＦＷＤ６ｄが形成される例を示したが、これに限定されない。ＦＷＤ６ｄを別チップとしてもよい。

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

放熱面５０１Ｃ，５０１Ｅが、封止樹脂体３０から露出される例を示したが、これに限定されない。放熱面５０１Ｃ，５０１Ｅの少なくとも一方が、封止樹脂体３０によって覆われた構成としてもよい。封止樹脂体３０とは別の図示しない絶縁部材によって覆われた構成としてもよい。

図示を省略するが、リードフレーム７０において、ヒートシンク５０との対向部分に貫通孔を設けてもよい。これにより、成形不良を抑制することができる。たとえば主端子７１に貫通孔を設けてもよい。信号端子７３に貫通孔を設けてもよい。吊りリード７７に貫通孔を設けてもよい。

半導体装置２０として、両面放熱構造の例を示したが、これに限定されない。封止樹脂体３０の側面３０２からすべての主端子７１が引き出される構造であれば適用が可能である。片面放熱構造において、主端子７１Ｃ，７１Ｅが交互に配置され、外部接続部７１２Ｃ，７１２Ｅの幅Ｗ１が境界部７１３Ｃ，７１３Ｅの幅Ｗ２よりも広くされた構成としてもよい。

１…電力変換装置、２…直流電源、３…モータ、４…平滑コンデンサ、５…インバータ、６…上下アーム回路、６ｄ…ＦＷＤ、６ｉ…ＩＧＢＴ、７…高電位電源ライン、８…低電位電源ライン、９…出力ライン、２０，２０Ｌ，２０Ｕ…半導体装置、２１…積層体、２１０…半導体モジュール、２１１…冷却器、２１２…冷媒導入管、２１３…冷媒排出管、３０…封止樹脂体、３００…一面、３０１…裏面、３０２，３０３…側面、４０…半導体素子、４１…主電極、４１Ｃ…コレクタ電極、４１Ｅ…エミッタ電極、４２…パッド、５０，５０Ｃ，５０Ｅ…ヒートシンク、５０ｘ…絶縁体、５０ｙ，５０ｚ…金属体、５００Ｃ，５００Ｅ…実装面、５０１Ｃ，５０１Ｅ…放熱面、５１Ｃ…対向部、５２Ｃ…非対向部、６０…ターミナル、７０…リードフレーム、７１，７１Ｃ，７１Ｅ…主端子、７１ａ…領域、７１０Ｃ，７１０Ｅ…側面、７１１Ｃ，７１１Ｅ…内部接続部、７１２Ｃ，７１２Ｅ…外部接続部、７１３Ｃ，７１３Ｅ…境界部、７１４Ｃ，７１４Ｅ…狭幅部、７１５Ｃ，７１５Ｅ…拡幅部、７１６Ｃ，７１６Ｅ…繋ぎ部、７１７Ｅ…電極接続部、７１８Ｅ…延設部、７１９Ｅ…連結部、７２…タイバー、７２０Ｃ，７２０Ｅ…タイバー痕、７３…信号端子、７５…外周フレーム、７６…タイバー、７７…吊りリード、８０…接合部材、８１…ボンディングワイヤ

Claims (8)

1. 主電極（４１）として第１主電極（４１Ｃ）及び前記第１主電極との間に主電流が流れる第２主電極（４１Ｅ）を有する少なくともひとつの半導体素子（４０）と、
   前記半導体素子を封止する封止樹脂体（３０）と、
   前記封止樹脂体の内部において対応する前記主電極と電気的に接続され、他の部材との接続のために前記封止樹脂体の外へ延設された複数の主端子（７１）であって、前記第１主電極と電気的に接続された第１主端子（７１Ｃ）、及び、前記第２主電極と電気的に接続された第２主端子（７１Ｅ）と、
   を備え、
   すべての前記主端子は、前記封止樹脂体の一面（３０２）から突出しており、
   前記第１主端子及び前記第２主端子は、前記半導体素子の厚み方向に直交する一方向において、側面（７１０Ｃ，７１０Ｅ）が互いに対向するように交互に配置され、
   前記主端子の突出部分における前記一方向の幅は、前記封止樹脂体との境界部（７１３Ｃ，７１３Ｅ）よりも前記他の部材が接続される外部接続部（７１２Ｃ，７１２Ｅ）のほうが広くされている半導体装置。
2. 前記主端子は、前記境界部と前記外部接続部との間に、前記境界部よりも幅に広い部分を有し、且つ、前記境界部から前記外部接続部までの延設部分において、任意の第１位置の幅が、前記第１位置よりも前記封止樹脂体に近い任意の第２位置の幅以上とされている請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記主端子を奇数本備え、
   前記第１主端子及び前記第２主端子は、所定のギャップを介して、交互に配置されており、
   前記一方向において、両端に配置された前記主端子の幅が、前記両端の間の中央に配置された前記主端子の幅よりも狭くされている請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第２主電極は、前記第１主電極とは反対の面に形成されており、
   前記半導体素子を挟むように配置された放熱部材（５０）であって、前記第１主電極と電気的に接続された第１放熱部材（５０Ｃ）、及び、前記第２主電極と電気的に接続された第２放熱部材（５０Ｅ）をさらに備えている請求項１～３いずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記第２主端子は、前記第２主電極に接続された電極接続部（７１７Ｅ）と、前記境界部及び前記外部接続部を含み、前記封止樹脂体の内外にわたって延設された延設部（７１８Ｅ）と、を有し、
   前記主端子は、前記第１主端子と、前記第２主端子の前記延設部との少なくとも一方を複数有しており、
   前記第１主端子と前記延設部とが、前記一方向において交互に配置され、
   前記第１主端子は、前記第１放熱部材を介して、前記第１主電極に接続され、
   前記第２放熱部材は、前記第２主端子を介して、前記第２主電極に接続されている請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記第２主端子は、前記延設部を３本以上有しており、
   前記電極接続部から前記封止樹脂体の内部における所定の延設領域において、両端に配置された前記延設部の幅が、前記両端の間の中央に配置された前記延設部の幅よりも広くされている請求項５に記載の半導体装置。
7. すべての前記外部接続部を含む端子領域の幅が、前記放熱部材の幅よりも広くされている請求項４～６いずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記主端子は、前記一方向に対して直交する方向に延びる部分としての、前記境界部を含み、前記封止樹脂体の内外にわたって配置された狭幅部（７１４Ｃ，７１４Ｅ）、及び、前記外部接続部を含み、前記狭幅部よりも幅が広くされた拡幅部（７１５Ｃ，７１５Ｅ）と、前記狭幅部と前記拡幅部とを繋いでおり、前記拡幅部に近づくほど幅が広くされた繋ぎ部（７１６Ｃ，７１６Ｅ）と、前記繋ぎ部において前記狭幅部及び前記拡幅部とは離れて形成されたタイバー痕（７２０Ｃ，７２０Ｅ）と、を有している請求項１～７いずれか１項に記載の半導体装置。

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