WO2007142038A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2007142038A1
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bus bar
terminal
wiring board
metal wiring
semiconductor element
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Fumitomo Takano
Shinya Watanabe
Tsukasa Aiba
Hiroshi Otsuka
Joji Nakashima
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Honda Motor Co., Ltd.
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    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a power semiconductor device including an IGBT module used in a drive circuit that drives a drive motor of an electric vehicle.
  • an inverter device In an electric vehicle such as an electric vehicle, an inverter device is used to drive the drive motor.
  • This inverter device includes an electric circuit in which switching elements are connected in a bridge circuit configuration.
  • the inverter device switches the current that flows to the drive motor by appropriately switching the switching element of the bridge circuit on and off.
  • switching elements semiconductor elements for power
  • power transistors IGBT, FET, IEGT, etc. are widely used.
  • Such an inverter device usually has a modular structure in which a plurality of switching elements are housed in a single package.
  • the inverter device When operating a drive motor for an electric vehicle, a large current flows through the switching elements constituting the bridge circuit, and a surge voltage is generated due to the on / off operation. For this reason, in the inverter device, when mounting a plurality of switching elements in one package, the length of the wiring that becomes a current path is shortened as much as possible, thereby reducing the resistance of the wiring.
  • the idea is to reduce the value of inductance, which is the electrical characteristic of alternating current.
  • a semiconductor device described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 2-2 6 2 5 1 is conventionally known.
  • the semiconductor device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-0 2 6 2 5 1 has three power terminals: a high voltage external power terminal, a low voltage external power terminal, and an output external power terminal.
  • Each of these three power terminals has a plate shape with a rectangular planar shape, and is arranged in a stacked state with a gap so as to have a parallel arrangement relationship. Yes.
  • the output external power terminal is arranged between the high voltage external power terminal and the low voltage external power terminal.
  • a semiconductor chip (such as a switching element) is sandwiched between two adjacent power terminals.
  • the high-voltage external power terminal and the low-voltage external power terminal are formed to extend to the same one end side, and the output external power terminal between them extends to the other end side on the opposite side. It is configured to be installed.
  • the inverter device in the case of a three-phase motor includes a high-side (high-voltage side) semiconductor chip and a mouth-side (low-voltage side) semiconductor chip for each of the U phase, V phase, and W phase. With a total of six semiconductor chips.
  • This inverter device is equipped with a semiconductor module packaged with two semiconductor chips, high-side and one-sided, for each in-phase. In this semiconductor module, when used as a motor control, the high-side semiconductor chip and the mouth-side semiconductor chip are not short-circuited, so that no current flows simultaneously to the high-voltage power terminal and the low-voltage power terminal. Absent.
  • the current path flows from the high-voltage power terminal to the output power terminal through the semiconductor chip, or the current path flows from the output power terminal to the low-voltage power terminal through the semiconductor chip.
  • a semiconductor device used in an inverter device usually includes a plurality of bus bars such as a high-pressure bus bar, a low-pressure bus bar, and an output bus bar. These bus bars all have different shapes. For this reason, there is a problem that the number of parts constituting the semiconductor device increases when the inverter device is manufactured. This becomes complicated.
  • the inductance of the main circuit can be reduced in a semiconductor module structure in which a plurality of semiconductor chips are mounted in one package.
  • the number of parts can be reduced, the die can be saved, the yield can be improved, the number of assembly steps can be reduced, and the cost can be greatly reduced.
  • a pair of semiconductor chips having a side and a side that are included in the inverter circuit of the inverter device, and a pair of semiconductor chips juxtaposed on the same plane.
  • a high-voltage bus bar bonded to one surface of one semiconductor chip and having a high-voltage terminal, a low-voltage bus bar connected to one surface of the other semiconductor chip of the low-side by a bonding wire and having a low-voltage terminal, and one semiconductor chip
  • a first metal wiring board connected to the other surface with a bonding wire, a second metal wiring board bonded to the other surface of the other semiconductor chip, and the first metal wiring board; From the end of the second metal wiring board and the third metal wiring board, which is separated from the bonding wire connected to the other surface by a predetermined distance and parallel to the high-voltage bus bar.
  • a fourth metal wiring board which is connected back and connected to the bonding wire connected to the other semiconductor chip and spaced in parallel with the second metal wiring board and arranged in parallel with the second metal wiring board, the third metal wiring board and the fourth metal wiring board
  • An output bus bar having output terminals extending from respective ends of the metal wiring board, and a semiconductor device are provided.
  • the power semiconductor element of the semiconductor chip is an IGBT element (N-channel type)
  • one side of one semiconductor chip is the collector side
  • the other side is the emitter side
  • the other side of the semiconductor chip is The emitter side surface and the other surface are collector side surfaces.
  • the current is opposite in the high-side current path and the low-side current path. It is configured to reciprocate by flowing in the direction, and the magnetic field generated around the high-pressure bus bar and the first metal wiring board is canceled, and the same The magnetic field generated around the low-voltage bus bar and the second metal wiring board is canceled out. This reduces the inductance of the main circuit in the semiconductor module structure. In addition, the magnetic field generated around the high-voltage side bonding wire and the third metal wiring board is canceled out. Similarly, the magnetic field generated around the low-voltage side bonding wire and the fourth metal wiring board is eliminated. Be countered.
  • the high voltage terminal of the high voltage bus bar and the low voltage terminal of the low voltage bus bar are on the same side, and the output terminal of the output bus bar is disposed at an intermediate position in the current path between the high voltage terminal and the low voltage terminal.
  • the first metal wiring board and the third metal wiring board are formed as separate members, and the second metal wiring board and the fourth metal wiring board are formed as separate members, and the third metal wiring board and the fourth metal wiring are formed.
  • the output bus bar is joined to the joint with the wiring board. This configuration improves assembly and facilitates wire bonding.
  • a metal spacer is provided between the first metal wiring board and the third metal wiring board and between the second metal wiring board and the fourth metal wiring board, and the third metal wiring board and the bonder are provided.
  • the gap between the ing wire and the gap between the fourth metal wiring board and the bonding wire can be adjusted.
  • each of the pair of semiconductor chips includes a power semiconductor element and a rectifying semiconductor element, and drives a semiconductor device in which a ratio of current flowing through the power semiconductor element is larger than that of the rectifying semiconductor element.
  • the power semiconductor element of one semiconductor chip is arranged on the side closer to the high-voltage terminal by the high-voltage bus bar, and the power semiconductor element of the other semiconductor chip is arranged on the side far from the low-voltage terminal by the second metal wiring board.
  • the power semiconductor device of one semiconductor chip is a side that is far from the high-voltage terminal by the high-voltage bus bar.
  • the power semiconductor element of the other semiconductor chip is arranged on the side closer to the low-voltage terminal in the second metal wiring board.
  • a high-side and low-side semiconductor chip constituting a bridge circuit of an inverter device, a pair of semiconductor chips juxtaposed on the same plane, and one semiconductor chip
  • a high-voltage bus bar that is bonded to one surface and having a high-voltage terminal; and a low-voltage terminal that is bonded to one surface of the other semiconductor chip
  • Low voltage bus bar first metal wiring board joined to the other surface of one semiconductor chip, second metal wiring board joined to the other surface of the other semiconductor chip, first metal wiring board and second metal
  • An output bus bar having output terminals extending from respective ends of the wiring board and a semiconductor device are provided.
  • the current is opposite in both the high-side current path and the low-side current path.
  • the magnetic field generated around the high-voltage bus bar and the first metal wiring board is canceled out, and similarly, the magnetic field generated around the low-voltage bus bar and the second metal wiring board is canceled out.
  • the inductance of the main circuit in the semiconductor module structure is reduced.
  • the high voltage terminal of the high voltage bus bar and the low voltage terminal of the low voltage bus bar are arranged on the same side, and the output terminal of the output bus bar is arranged at an intermediate position in the current path between the high voltage terminal and the low voltage terminal.
  • the first metal wiring board and the second metal wiring board are formed as separate members, and the output bus bar is joined to the joint between the first metal wiring board and the second metal wiring board.
  • the length of the current path from the high voltage terminal to the output terminal via one semiconductor chip is substantially equal to the length of the current path from the low voltage terminal to the output terminal via the other semiconductor chip.
  • the electrical characteristics of the semiconductor chip on the high side and the electrical characteristics of the semiconductor chip on the mouth side are equal.
  • the semiconductor device is preferably a semiconductor device in which each of the pair of semiconductor chips further includes a power semiconductor element and a rectifying semiconductor element, and a ratio of a current flowing through the power semiconductor element is larger than that of the rectifying semiconductor element.
  • the power semiconductor element of one semiconductor chip When driving, the power semiconductor element of one semiconductor chip is arranged on the side far from the high-voltage terminal by the high-voltage bus bar, and the power semiconductor element of the other semiconductor chip is the low-voltage terminal by the second metal wiring board.
  • the power semiconductor device of one semiconductor chip When driving a semiconductor device that is arranged on the far side relative to the rectifying semiconductor element and the ratio of the current flowing through the power semiconductor element is smaller than that of the rectifying semiconductor element, the power semiconductor device of one semiconductor chip is a high-voltage bus bar. Placed on the side closer to the high-voltage terminal, and the other semiconductor chip The power semiconductor element of the top is located on the side closer to the low-voltage terminal in the second metal wiring board.
  • the current that flows to the power semiconductor element increases mainly in the case of a motor that operates in the caulking direction.
  • the parallel part is lengthened.
  • the inductance can be further reduced.
  • the current flowing to the rectifying semiconductor element increases due to regeneration, field weakening, etc. In this case, the inductance can be similarly reduced.
  • a third aspect of the present invention there is provided a power semiconductor element and a rectifying semiconductor element disposed on a predetermined plane, and a power semiconductor element and a rectifying semiconductor element that are joined to one surface of each of the power semiconductor element and the rectifying semiconductor element.
  • a first bus bar having a junction and a first terminal extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first junction, and a connection joined to the other surface of each of the power semiconductor element and the rectifying semiconductor element
  • a second bus bar having a second joint having a first part, and a second terminal extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the second joint and opposite to the first terminal.
  • the semiconductor device can be used as a basic unit element, and when configuring a bridge circuit of an inverter device, the electric circuit portion for each arm can be realized by a semiconductor device having the same structure. Become.
  • the second bus bar connects the power semiconductor element and the rectifying semiconductor element to the second terminal using a plurality of wires instead of the second junction.
  • the first terminal and the second terminal have a front surface and a back surface, respectively, and are provided such that the front surface of the first terminal and the back surface of the second terminal are in the same plane.
  • the first terminal and the second terminal have a front surface and a back surface, respectively, and the front surface of the first terminal and the back surface of the second terminal are provided along the same plane and have overlapping portions. Yes.
  • the first bus bar and the second bus bar are planar so as to be symmetrical with respect to a common longitudinal center line.
  • the power semiconductor element when driving a semiconductor device in which the proportion of the current flowing through the power semiconductor element is larger than that of the rectifying semiconductor element, the power semiconductor element is the first buffer.
  • the power semiconductor device when driving a semiconductor device that is arranged on the far side of the first terminal with a sbar and the ratio of the current flowing through the power semiconductor element is smaller than that of the rectifying semiconductor element, the power semiconductor device is Located on the side closer to the first terminal.
  • the power semiconductor element, the rectifying semiconductor element, the first arm circuit portion including the first bus bar and the second bus bar, the power semiconductor element, the rectifying semiconductor element, the first bus bar, and the second bus bar.
  • a second arm circuit section consisting of the first arm circuit section, the second bus bar second terminal of the first arm circuit section and the second arm circuit section first bus bar first terminal are electrically connected and output. Forming a terminal, the first terminal of the first bus bar of the first arm circuit section is a high voltage terminal, and the second terminal of the second bus bar of the second arm circuit section is a low voltage terminal.
  • the current on the high-side side depends on the structure of the semiconductor element module comprising the high-side (first arm circuit) and low-side (second arm circuit) semiconductor chips that constitute the bridge circuit of the inverter device.
  • the current flows in the opposite direction in each of the path and the current path on the mouth side, so that the magnetic field generated around the first bus bar of the high-pressure bus bar and the output bus bar is canceled, and the low-voltage bus bar The magnetic field generated around the second bus bar and the output bus bar is canceled out.
  • the inductance of the main circuit in the semiconductor module structure is reduced.
  • the second terminal of the second bus bar of the first arm circuit section and the first terminal of the first bus bar of the second arm circuit section each have a front surface and a back surface
  • the first arm circuit section The back surface of the second terminal of the second bus bar and the front surface of the first terminal of the first bus bar of the second bus circuit portion are located on the same plane and have an overlapping portion.
  • the terminals are electrically connected by being pressed.
  • the length of the current path to the second terminal of the second bus bar was made substantially equal.
  • the power semiconductor element of the first arm circuit unit when driving a semiconductor device in which the proportion of current flowing through the power semiconductor element is larger than that of the rectifying semiconductor element, the power semiconductor element of the first arm circuit unit is used.
  • the first bus bar is disposed on the side far from the first terminal
  • the power semiconductor element of the second arm circuit unit is disposed on the second bus bar on the side far from the second terminal.
  • the power semiconductor device in the first arm circuit section is placed closer to the first terminal on the first bus bar.
  • the power semiconductor element of the second arm circuit unit is disposed on the second bus bar on the side closer to the second terminal.
  • the current that flows to the power semiconductor element increases mainly in the case of a motor that operates in a caulking operation.
  • the parallel part is lengthened.
  • the current flowing to the rectifying semiconductor element increases due to regeneration or field weakening, but in this case, the inductance can be similarly reduced.
  • the wiring path portion from the high-voltage terminal to the high-side semiconductor chip.
  • the wiring path part from the semiconductor chip to the output terminal are arranged in parallel and the current flows in the opposite direction to reciprocate, so that the inductance of the circuit such as the high-voltage bus bar can be reduced. it can.
  • the wiring path portion from the output terminal to the mouth side semiconductor chip and the wiring path portion from the semiconductor chip to the low voltage terminal are arranged in parallel, and the current flows in the opposite direction. Therefore, the inductance of a circuit such as a low-pressure bus bar can be reduced. Since inductance in the main circuit of the semiconductor element module can be reduced as described above, surge voltage and switching loss generated during switching operation in the inverter device can be reduced.
  • the inductance of the circuit such as the high-voltage bus bar and the inductance of the circuit such as the low-voltage bus bar can be reduced as in the case of the configuration according to the first aspect. Surge voltage and switching loss generated during switching operation can be reduced.
  • a high side (first arm circuit unit) and a low side (second arm circuit) constituting the bridge circuit of the inverter device.
  • Circuit section In a semiconductor element module consisting of semiconductor chips (power semiconductor elements and rectifying semiconductor elements), the wiring path section from the high-voltage terminal to the high-side semiconductor chip and the wiring path from the semiconductor chip to the output terminal Since the parts are arranged in parallel and the current flows in the opposite direction and reciprocates, the inductance of a circuit such as a high-voltage bus bar can be reduced.
  • inductance of a circuit such as a low-voltage bus bar can be reduced, and surge voltage and switching loss generated during switching operation in the inverter device can be reduced.
  • the high-pressure bus bar, low-pressure bus bar, output bus bar, etc. that make up the semiconductor element module can use the same type of bus bar member, and can be manufactured simply by preparing two types of bus bar members.
  • the number of parts can be reduced, the mold can be omitted, the yield can be improved, the number of assembly steps can be reduced, and the cost can be greatly reduced.
  • FIG. 1 shows the appearance of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and in particular, the appearance of the module structure of the IGBT module.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in Fig. 1.
  • FIG. 4 is a circuit configuration diagram of the electric circuit of the IGB T module shown in FIG. Fig. 5 is a circuit diagram conceptually showing the characteristic relationship of the wiring of the IGBT module shown in Fig. 1.
  • FIG. 6 shows the appearance of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and in particular, the appearance of the module structure of the IGBT module.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line A 1 — A 1 in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line B 1-B 1 in FIG.
  • FIG. 9 is a circuit diagram conceptually showing the characteristic relationship of the wiring of the IGBT module shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part similar to FIG. 1, showing the structure of a main part of a modification of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is an external view of the basic structure of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, and in particular, an external view of the module structure of the IGBT module.
  • FIG. 12 is a plan view of the semiconductor device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a view taken in the direction of arrow A2 in FIG.
  • Fig. 14 is a circuit diagram conceptually showing the characteristic relationship of the wiring of the IGBT module shown in Fig. 15.
  • FIG. 15 shows the configuration of a modified example in which the semiconductor device according to the third embodiment is applied, and is the same external view as FIG.
  • FIG. 16 is a plan view of the IGBT module shown in FIG.
  • FIG. 17 is a view in the direction of arrow B 2 in FIG.
  • FIG. 18 is an end view showing features of the IGBT module shown in FIG.
  • FIG. 19 is an external view showing another modification of the IGBT module according to the third embodiment.
  • a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the semiconductor device described in the present embodiment is a power semiconductor device, typically an inverter device for driving a three-phase motor for driving an electric vehicle.
  • the IGBT module shown in Fig. 1 shows the main part of the inverter. First, the configuration of the electrical circuit of the IGBT module will be described with reference to FIG.
  • Figure 4 shows the electrical circuit part of one phase of the bridge circuit of the inverter device (one of the U, V, and W phases).
  • the electric circuit shown in FIG. 4 has a high-side IGBT element 40 2 arranged on the high-voltage terminal 400 1 side and a mouth-side IGBT element 40 0 arranged on the low-voltage terminal 400 3 side. included.
  • the semiconductor element used in the semiconductor device according to the present embodiment is not limited to the IGBT element, and any semiconductor element can be used as long as it is a power semiconductor element.
  • the bridge circuit of the above-described inverter device is composed of six power semiconductor elements, but one module is formed by a pair of upper and lower power semiconductor elements.
  • the collector (C) of the IGBT element 40 2 is connected to the high voltage terminal 4 0 1.
  • the emitter (E) of the IGBT element 40 2 is connected to the collector (C) of the IGBT element 4 04, and this connection point is It is connected to the output terminal 40 5. Further, the emitter (E) of the IGBT element 4004 is connected to the low voltage terminal 40 3.
  • Signal connectors 4 0 6 and 40 7 are connected between the gates (G) and the emitters (E) of the two I GBT elements 4 0 2 and 4 0 4, respectively.
  • a rectangular pulse signal for driving control 4 0 8 for turning on / off the IGBT elements 4 0 2 and 40 4 at an appropriate timing is input between the input terminals of the signal connectors 4 0 6 and 4 0 7 .
  • rectifier diode elements 40 9 and 4 10 are connected between the emitters (E) and collectors (C) of the two I GBT elements 4 0 2 and 404, respectively.
  • a block 1 1 indicated by a one-dot chain line indicates an external shape of a package forming the I G B T module 1 2.
  • Block 11 is essentially a resin molded part.
  • the part indicated by the solid line in Fig. 1 is the physical structure of the wiring board. Elements that are substantially the same as those of the electric circuit described in FIG. 4 are given the same reference numerals.
  • the portion denoted by reference numeral 401 is the high voltage terminal
  • the portion denoted by reference numeral 403 is the low voltage terminal
  • the portion denoted by reference numeral 400 is the output terminal.
  • Reference numerals 4 0 6 and 4 0 7 are the signal connectors described above.
  • the reference numerals 40 2 and 4 0 4 are the IGBT elements
  • the reference numerals 4 0 9 and 4 10 are the diode elements. 1 to 3
  • the IGBT elements 40 2, 4 0 4 have a vertical structure, an emitter and a gate are formed on the upper surface, a collector is formed on the lower surface, and diode elements 4 0 9, 4 1 0 Has an anode on the top surface and a force sword on the bottom surface.
  • the high voltage terminal 40 1 1 is one end of the high voltage bus bar 2 1, and is the outer end of the high voltage bus bar 2 1 extending outside the block 11.
  • the high-voltage bus bar 21 is a wiring member having a rectangular plate shape as a whole, and is a wiring member arranged on the high-voltage terminal 40 1 side.
  • the high-pressure passper 2 1 is formed in a flat plate-like shape by a predetermined distance from the high-voltage terminal 40 1, and is lowered from the middle.
  • the right half in Fig. 3 is formed into a flat plate shape. As shown in Fig.
  • a hole 2 1 a is formed at the location of the high-voltage terminal 4 0 1 of the high IE bus bar 2 1, and the right half 2 1 b is fixed on the insulating layer 2 2.
  • the insulating layer 22 is, for example, an epoxy or an insulating oxide film.
  • the low voltage terminal 40 3 constitutes one end of the low voltage bus bar 23 and is the outer end of the low bus bar 23 extended to the outside of the block 11.
  • the low-voltage bus bar 23 is a wiring member having a rectangular plate shape as a whole, and is a wiring member arranged on the low-voltage terminal 40 3 side.
  • the low-voltage bus bar 2 3 is formed in a flat plate shape by a predetermined distance from the low-voltage terminal 40 3, and is bent slightly downward from the middle. Fixed on top of 2.
  • a child L 2 3 a is formed at the location of the low voltage terminal 40 3 of the low voltage bus bar 23.
  • the output terminal 40 5 constitutes one end portion of the output bus bar 24 and is an outer end portion of the output bus bar 24 extending outside the block 11.
  • the output bus bar 24 is generally long and the main part has a Y-shaped plate shape.
  • a hole 2 4 a is formed at the location of the output terminal 4 0 5 of the output bus bar 24.
  • These first to fourth metal wiring boards are wiring elements that form the output bus bar 24.
  • the Y-shaped portion of the output bus bar 24 is formed by the third metal wiring board 24-3 and the fourth metal wiring board 24-4.
  • the plate-shaped high-voltage terminal 4 0 1 of the high-voltage bus bar 2 1 1, the plate-shaped low-voltage terminal 4 0 3 of the low-voltage bus bar 2 3, and the plate-shaped output terminal 4 0 5 of the output bus bar 2 4 are IGBTs Modules 1 and 2 are juxtaposed so that they are arranged on the same plane at the same side. Furthermore, the output terminal 40 5 is arranged so as to be located at an intermediate position in the current path between the high voltage terminal 4 0 1 and the low voltage terminal 4 0 3.
  • the plate shape of each of the high-pressure bus bar 21, the low-pressure bus bar 2 3, and the output bus bar 24 is a width of, for example, 20 mm, and a thickness of, for example, 0.
  • This connection consists of a high-pressure bus bar 2 1, a low-pressure bus bar 2 3, an output pass bar 2 4, and first to fourth metal wiring boards 2 4-1, 2-2, 2 4-3, 2 4-4 It is made by wiring with a wiring member.
  • the high-voltage side (high-side) IGBT element 40 2 and diode element 4 0 9 are mounted on the high-pressure bus bar 2 1.
  • the lower surface of each of IGBT element 4 0 2 and diode element 4 0 9, that is, the collector side surface of IGBT element 4 0 2 and the cathode side surface of diode element 4 0 9 are soldered to high voltage bus bar 2 1. Etc. are joined.
  • the diode element 4 0 9 is arranged at a position far from the high voltage terminal 4 0 1, and the I GBT element 4 0 2 is arranged at a position close to the high voltage terminal 4 0 1.
  • the high-voltage bus bar 21 is a wiring member connected to the high-voltage terminal 4 0 1.
  • the high-voltage bus bar 2 1 is electrically connected to the power sword of the diode element 4 0 9 and the collector of the IGBT element 4 0 2. It has been.
  • Third metal wiring boards 2 4-3 are arranged above the diode elements 4 0 9 and IGBT elements 4 0 2 at a required interval.
  • the third metal wiring board 24-3 has a substantially plate shape, and one end is connected to the output bus bar 24.
  • the first metal wiring board 2 4-1 is coupled to the other end of the third metal wiring board 2 4-3 by a screw 25.
  • the connecting part with the screw 25 can be other means such as ultrasonic bonding, solder bonding, force squeeze, etc. You may make it couple
  • the upper surfaces of the diode element 40 9 and the IGBT element 40 2, that is, the anode of the diode element 4 09, the emitter and the gate of the IGBT element 4 0 2 are bonded to each other. Is connected to the first metal wiring board 2 4-1 by a wiring wire 26.
  • the low-voltage side (low-side) ⁇ GBT element 4 0 and diode element 4 1 0 are mounted on the second metal wiring board 2 4 ⁇ 2 fixed on the insulating layer 2 2 as shown in FIG. It has been.
  • the lower surface of each of the IGBT element 4 0 4 and the diode element 4 1 0, that is, the surface on the collector side of the IGBT element 4 0 4 and the surface on the force sword side of the diode element 4 1 0 are the second metal wiring board 2 4 — Bonded to 2 with solder.
  • the low-voltage bus bar 2 3 is a wiring member connected to the low-voltage terminal 4 0 3.
  • the low-voltage bus bar 2 3 is an anode on the upper surface of the diode element 4 10, and an emitter gate on the upper surface of the IGBT element 4 0 4. Are connected by bonding wires 27.
  • the diode element 4 10 is arranged at a position close to the low voltage terminal 40 3, and the I GBT element 4 0 4 is arranged at a position far from the low voltage terminal 4 03.
  • the second metal wiring board 2 4-2 is electrically connected to the force source on the lower surface of the diode element 4 10, the collector and gate of the I G B T element 4 0 4.
  • One end of the second metal wiring board 2 4-2 is connected to the fourth metal wiring board 2 4-4 by a screw 28.
  • the connecting portion by the screw 28 may be connected by other means such as ultrasonic bonding, solder bonding, or force staking.
  • a connecting portion between the first metal wiring board 2 4-1 and the third metal wiring board 2 4-3 and a connecting portion between the second metal wiring board 2 4-2 and the fourth metal wiring board 2 4-4 will be described.
  • the coupling side end of the third metal wiring board 2 4-3 and the coupling side end of the fourth metal wiring board 2 4-4 are respectively It is formed as an L-shaped bend that forms a downward step.
  • the connection end of the third metal wiring board 2 4-3 and the connection end of the fourth metal wiring board 2 4-4 form an L-shape as shown in FIG. 2 or FIG. 3, respectively. It has a vertical part A-1 and a horizontal part A-2.
  • the horizontal part A-2 is the part that comes into contact with the joint end of the corresponding metal wiring board.
  • the gap between the bonding wire 26 and the third metal wiring board 2 4-3 or the bonding wire 2 can be changed.
  • An L-shaped bend that forms an upward step with respect to the coupling side end of the first metal wiring board 2 4-1 located on the lower side and the coupling side end of the second metal wiring board 2 4 1 2 When formed as a part, a gap between the horizontal part similar to the above and the heat sink 32 is widened, and it becomes easy to arrange a chip head for joining such as ultrasonic joining and caulking.
  • the arrangement relationship between the high-side IGBT element 40 2 and the diode element 4 0 9 with respect to the high-voltage terminal 4 0 1, and the arrangement relationship between the low-side IGBT element 4 0 4 and the diode element 4 1 0 with respect to the low-voltage terminal 4 0 3 Are opposite perspective positions for each terminal.
  • the IGBT element of one semiconductor chip when driving a semiconductor device in which the proportion of current flowing through the IGBT element is larger than that of the diode element, the IGBT element of one semiconductor chip is placed on the side closer to the high-voltage terminal with a high-voltage bus bar.
  • the IGBT element of the other semiconductor chip is arranged on the side far from the low-voltage terminal in the second metal wiring board.
  • the IGBT element of one semiconductor chip is arranged on the side far from the high-voltage terminal by the high-voltage pass bar.
  • the IGBT element of this semiconductor chip is placed on the second metal wiring board on the side closer to the low-voltage terminal.
  • a heat sink 3 2 is provided on the lower side of the insulating layer 2 2, that is, on the lower side of the block 11 forming the I GBT module 12.
  • the heat sink 3 2 is omitted in FIG.
  • the high voltage terminal 40 1 side IGBT element 4 0 2 and the diode element 4 0 9 form a high voltage side (high side) semiconductor chip
  • the element 40 4 and the diode element 4 10 form a low-pressure side (low-side) semiconductor chip.
  • These pair of semiconductor chips have a physical positional relationship in which they are juxtaposed on the same plane.
  • the third metal wiring board 2 4-3 is a metal wiring board that is separated from the bonding wire 26 by a predetermined distance and is arranged in parallel with the high-voltage bus bar 21.
  • the fourth metal wiring board 2 4-4 is folded and connected from the end of the second metal wiring board 24-2, and is separated from the bonding wire 27 by a predetermined distance.
  • 2 4-2 This is a metal wiring board placed in parallel with 2.
  • Fig. 5 shows the wiring path of the high-pressure bus bar 2 1, the low-pressure bus bar 2 3, the output bus bar 2 4, and the first to fourth metal wiring boards 2 4-1-2 4-1 4.
  • each of the high-voltage side semiconductor chip (IGBT element 4 0 2 and diode element 4 0 9) and the low-voltage side semiconductor chip (IGBT element 4 0 4 and diode element 4 1 0) thus, the wiring is routed so that the direction of the current flowing in the wiring path is reversed.
  • the above-mentioned wiring board path configuration in the I G B T module 1 2 greatly reduces the inductance of the main circuit and produces a non-inductive effect due to mutual inductance.
  • the high-voltage side semiconductor chip (IGBT element 4 0 2 and diode element 4 0 9) is placed in the high-voltage pass bar 2 1, and the low-voltage side semiconductor chip (IGBT element 4 0 4 and diode element 4 1 0) in the first 2Die-bond each to the metal wiring board 2 4-2 in a reflow furnace.
  • a wire pound jig is set on the upper surface of the heat sink 32, and the first metal wiring board 2 4 1 1 and the low-pressure bus bar 2 3 are arranged on the wire bond jig.
  • the signal connectors 4 0 6 and 4 0 7 are bonded to the upper surface of the heat sink 3 2.
  • the first metal wiring board 2-1 and the third metal wiring board 2 4-3 are made of different members, respectively, and the second metal wiring board 2 4-2 and the fourth metal wiring board 2 4-4 is made of different materials, so it has the advantage of easy wire bonding.
  • the power semiconductor element used in the semiconductor device is an N-channel type IGBT element.
  • the power semiconductor element of each semiconductor chip is an I G B T element.
  • one side of one semiconductor chip is the collector side, the other side is the emitter side, the other side of the other semiconductor chip is the emitter side, and the other side is the collector side. It becomes.
  • any other power semiconductor element other than the IGBT element is used as the power semiconductor element, one side and the other side thereof functionally correspond to each of the above-described surfaces of the IGBT element. It becomes a surface.
  • the collector of the I G B T element corresponds to “drain J” and the emitter of the I G B T element corresponds to “source”.
  • the semiconductor device according to the second embodiment is a power semiconductor device, and typically an inverter device for driving a three-phase motor for driving an electric vehicle.
  • Figure 6 is the same as Figure 1 described above.
  • the configuration of the electric circuit of the IGBT module according to the second embodiment also has the configuration as described in FIG.
  • An IGBT element 40 2 and a low-side IGBT element 4 0 4 disposed on the low voltage terminal 4 03 side are included.
  • the bridge circuit of the inverter device is composed of six power semiconductor elements, but one module is formed by a pair of upper and lower power semiconductor elements.
  • Signal connectors 4 0 6 and 4 0 7 are connected between the respective gates (G) and emitters (E) of the two I GBT elements 4 0 2 and 4 0 4.
  • each signal connector 4 0 6, 4 0 7 is input a rectangular pulse signal 4 0 8 for drive control for turning on and off the IGBT elements 4 0 2, 4 0 4 at an appropriate timing. Is done. Further, rectifying diode elements 4 0 9 and 4 10 are connected between the emitters (E) and collectors (C) of the two I GBT elements 4 0 2 and 4 0 4, respectively.
  • a block 1 1 1 indicated by a one-dot chain line indicates an external shape of a package forming the I GBT module 1 1 2.
  • Block 1 1 1 is essentially a resin molded part.
  • the part indicated by the solid line in Fig. 6 is the physical structure of the wiring board. Elements that are substantially the same as those of the electric circuit described in FIG. 4 are given the same reference numerals.
  • the portion denoted by reference numeral 401 is the high-voltage terminal
  • the portion denoted by reference numeral 403 is the low-voltage terminal
  • the portion denoted by reference numeral 400 is the output terminal.
  • Reference numerals 4 0 6 and 4 0 7 are the signal connectors described above.
  • the reference numerals 4 0 2 and 4 0 4 are the IGBT elements
  • the reference numerals 4 0 9 and 4 1 0 are the diode elements.
  • the IGBT elements 4 0 2 and 4 0 4 have a vertical structure, an emitter and a gate are formed on the upper surface, a collector is formed on the lower surface, and the diode elements 4 0 9 and 4 10 has a node formed on the upper surface and a force sword formed on the lower surface.
  • the high-voltage terminal 401 is one end of the high-voltage bus bar 12 and is the outer end of the high-voltage bus bar 1 2 1 extending to the outside of the block 11 1 1.
  • the wiring member has a rectangular plate shape as a whole, and is a wiring member disposed on the high-voltage terminal 401 side. As shown in FIGS.
  • the high-pressure bus bar 1 2 1 is formed into a flat plate-like shape by a predetermined distance from the high-voltage terminal 4 0 1 and is bent downward from the middle. Furthermore, the right half of Fig. 8 is formed in the shape of a flat plate. As shown in Fig. 8 etc., hole 1 2 1 a is formed at the location of high voltage terminal 4 0 1 of high voltage bus bar 1 2 1, and half 1 2 1 b is fixed on insulating layer 1 2 2 Has been.
  • the insulating layer 1 2 2 is, for example, an epoxy or an insulating oxide film.
  • the low voltage terminal 40 3 is one end of the low voltage bus bar 1 2 3 and is an outer end of the low voltage bus bar 1 2 3 extending to the outside of the block 1 1 1.
  • the low-voltage bus bar 1 2 3 is a wiring member having a rectangular plate shape as a whole, and is a wiring member arranged on the low-voltage terminal 4 0 3 side.
  • the low-pressure bus bar 1 2 3 is formed in a flat plate shape by a predetermined distance from the low-voltage terminal 4 0 3 and is bent slightly downward from the middle.
  • the middle right half of 7 is formed in a flat plate shape.
  • a hole 1 2 3 a is formed at the location of the low voltage terminal 40 3 of the low pressure bus bar 1 2 3.
  • the output terminal 4 0 5 is one end portion of the output bus bar 1 2 4 and is an outer end portion of the output bus bar 1 2 4 extended to the outside of the block 1 1 1.
  • the output bus bar 1 2 4 has a generally rectangular plate shape as a whole.
  • the output bus bar 1 24 is provided as an output end of each end portion of a first metal wiring board 1 25 and a second metal wiring board 1 26 described later.
  • a hole 1 2 4 a is formed at the output terminal 4 0 5 of the output bus bar 1 2 4.
  • the plate-shaped high-voltage terminal 4 0 1 of the high-pressure bus bar 1 2 1, the plate-shaped low-voltage terminal 4 0 3 of the low-pressure bus bar 1 2 3, and the plate-shaped output terminal 4 0 5 of the output bus bar 1 2 4 are
  • the IGBT modules 1 1 2 are juxtaposed so as to be arranged on the same plane at the same side.
  • the output terminal 40 5 is arranged so as to be positioned at an intermediate position in the current path between the high voltage terminal 4 0 1 and the low voltage terminal 4 0 3.
  • the length of the current path from the high-voltage terminal 4 0 1 to the output terminal 4 0 5 through the high-side IGBT element 4 0 2 and the low-side IGBT element 4 0 4 The length of the current path through the low voltage terminal 4 0 3 through Is almost equal.
  • the electrical characteristics of the high-pressure side and the low-pressure side are substantially equal, and the motor output characteristics are improved.
  • the output terminal 400 is to be arranged on the opposite side to the high voltage terminal 40 1 and the low voltage terminal 40 3, it is necessary to bend the output terminal 40 5 and extend it to the opposite side. For this reason, the members that form the output terminal are long, and the wiring length that is not related to the reduction in inductance becomes long, resulting in a problem of increased resistance.
  • the output terminal 405 of this embodiment has an advantage that such a problem does not occur.
  • each of the high-pressure bus bar 1 2 1, the low-pressure bus bar 1 2 3, and the output path bar 1 2 4 has a width of 20 mm, for example, and a thickness of 0.5 mm, for example.
  • the high-voltage side (high-side) IGBT element 40 2 and the diode element 409 are mounted on the high-pressure bus bar 12.
  • the lower surface of each of the IGBT element 40 2 and the diode element 40 9, that is, the collector side surface of the IGBT element 40 2 and the cathode side surface of the diode element 40 9 are soldered to the high voltage bus bar 1 2 1 Etc. are joined.
  • the diode element 409 is disposed at a position close to the high voltage terminal 40 1
  • the I GBT element 402 is disposed at a position far from the high voltage terminal 40 1.
  • Reference numeral 1 denotes a wiring member connected to the high-voltage terminal 40 1.
  • the high-voltage bus bar 1 2 1 is electrically connected to the power sword of the diode element 4 09 and the collector of the IGBT element 4 0 2. Above the diode element 4 0 9 and the IGBT element 4 0 2
  • the first metal wiring board 1 25 is arranged.
  • the first metal wiring board 1 25 has a substantially plate shape, and is connected to the anode of the diode element 409 and the emitter and gate of the IGBT element 402 by solder joints.
  • the first metal wiring board 1 2 5 and the diode element 4 0 9 are electrically connected at the side pieces 1 2 5 a on both sides bent downward, and the first metal wiring board 1 2 5 and the IGBT element It is electrically connected to 4 0 2 by an end piece 1 2 5 b bent downward.
  • One end of the first metal wiring board 1 2 5 is connected to the output bus bar 1 2 4.
  • 1st metal wiring board 1 2 5 and output bus bar 1 24 may be connected with screws or screws 1 3 1 or joined by soldering May be. Furthermore, ultrasonic bonding or force squeezing can be used for the fixing portion.
  • the first metal wiring board 1 2 5 and the output bus bar 1 2 4 can also be made of an integral metal plate.
  • the low voltage side (low side) IGBT element 4 0 4 and diode element 4 1 0 are mounted on the second metal wiring board 1 2 6 fixed on the insulating layer 1 2 2, It is also located at the lower position of the low-pressure bus bar 1 2 3.
  • the lower surface of each of the IGBT element 40 4 and the diode element 4 10, that is, the collector side surface of the IGBT element 40 4 and the cathode side surface of the diode element 4 10 are the second metal wiring board. It is joined to 1 2 6 with solder.
  • the diode element 4 10 is arranged at a position close to the low voltage terminal 40 3, and the I GBT element 4 0 4 is arranged at a position far from the low voltage terminal 4 0 3.
  • the low-voltage bus bar 1 2 3 is a wiring member connected to the low-voltage terminal 40 3.
  • the low-voltage bus bar 1 2 3 includes an anode on the upper surface of the diode element 4 10 and an emitter on the upper surface of the IGBT element 4 0 4. And the gate and the gate are connected by solder bonding or the like.
  • the low-voltage bus bar 1 2 3 and the diode element 4 1 0 are electrically connected by the side pieces 1 2 3 b on both sides bent downward, and the low-voltage bus bar 1 2 3 and the IGBT element 4 0 They are electrically connected by end pieces 1 2 3 c bent downward.
  • the second metal wiring board 26 has a substantially plate shape and is electrically connected to each of the anode of the diode element 40 and the collector of the IGBT element 40 4 by solder bonding.
  • One end of the second metal wiring board 1 2 6 is bent and connected to the output bus bar 1 2 4.
  • Second metal wiring board 1 2 6 and output bus bar 1 2 4 may be connected by screws or screws 1 3 1 or may be joined by soldering.
  • reference numeral 1 3 3 indicates the blowout of the joint when soldered.
  • ultrasonic bonding or force squeeze can be used as described above.
  • the second metal wiring board 1 2 6, the output bus bar 1 2 4, and the first metal wiring board 1 2 5 can also be made of an integral metal plate.
  • the output bus bar 1 24 is provided in a form extending from each of the first metal wiring board 1 25 and the second metal wiring board 1 26.
  • the arrangement relationship with respect to the pressure terminals 4 0 3 is the same perspective position relationship with respect to each terminal.
  • the IGBT element of one semiconductor chip is arranged on the side far from the high-voltage terminal by the high-voltage bus bar.
  • the IGBT element of the other semiconductor chip is placed on the far side of the low-voltage terminal on the second metal wiring board.
  • the IGBT element of one semiconductor chip is arranged on the side closer to the high-voltage terminal by the high-voltage bus bar, The IGBT element of this semiconductor chip is placed on the second metal wiring board on the side closer to the low-voltage terminal.
  • a heat sink 13 2 is provided below the insulating layer 1 2 2, that is, below the block 1 1 1 forming the I GBT module 1 1 2.
  • the heat sink 1 3 2 is omitted in FIG.
  • the high voltage terminal ⁇ 0 1 side IGBT element 4 0 2 and the diode element 4 0 9 form a high voltage (high side) semiconductor chip
  • the IGBT element 40 4 and the diode element 4 10 form a semiconductor chip on the low-pressure side.
  • These pair of semiconductor chips have a physical positional relationship in which they are juxtaposed on the same plane.
  • the wiring path by the high-pressure bus bar 1 2 1, the low-pressure pass bar 1 2 3, the output bus bar 1 2 4, the first metal wiring board 1 2 5 and the second metal wiring board 1 2 6 is shown in FIG. .
  • the high-voltage side semiconductor chip (IGBT element 4 0 2 and diode element 4 0 9) and the low-voltage side semiconductor chip (IGBT element 4 0 4 and diode element 4 1 0) The direction of the current flowing through the wiring path is reversed. It is wired so that.
  • the above-mentioned wiring board path configuration in the IGBT module 1 1 2 greatly reduces the inductance of the main circuit and produces a non-inductive effect due to mutual inductance.
  • the output bus bar 1 2 4 is a two-part type. Therefore, the output bus bar 1 2 4 and the output terminal 4 0 5 are formed as extended portions of the first metal wiring board 1 2 5 and the second metal wiring board 1 2 6.
  • the lower surface of the high-voltage side semiconductor chip (IGBT element 40 2 and diode element 4 0 9) and the high-voltage bus bar 1 2 are set via solder paste, and the upper surface of the semiconductor chip is also combined. Set the first metal wiring board 1 2 5 with solder paste.
  • the lower surface of the low-voltage side semiconductor chip (IGBT element 40 4 and diode element 4 10) and the second metal wiring board 1 2 6 are set via a solder paste, and the Set the upper surface of the semiconductor chip and the low-pressure bus bar 1 2 3 through the solder paste.
  • the first metal wiring board 1 2 5 and the second metal wiring board 1 2 6 are set via a solder paste. At this time, the surface positions of the lower surface of the high-voltage bus bar 1 2 1 and the lower surface of the second metal wiring board 1 2 6 are made to coincide with each other. In this case, a highly accurate pedestal is used as the setting tool.
  • the set product set as described above is put into a reflow furnace and soldered there. Each element of the set is joined.
  • the high-voltage bus bar 1 2 1 and the second metal wiring board 1 2 6 are set on the upper surface of the heat sink 1 3 2 via the insulating layer 1 2 2.
  • the signal connectors 4 0 6 and 4 0 7 are bonded to the upper surface of the heat sink 1 3 2.
  • FIG. 10 shows a modification of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram similar to FIG. 7, and the same elements as those described in the above embodiment in FIG.
  • the protruding portion 1 2 3 d protruding downward is formed on the flat portion of the low-voltage bus bar 1 2 3, and this protruding portion 1 2 3 d is used as the terminal of the diode element 4 10. Connected.
  • Other structures are the same as those described in the above embodiments.
  • the re-inductance is reduced by increasing the parallel part of the high-voltage bus bar from the high-voltage terminal etc. to the IGBT element etc., but the length of the parallel part is unlimitedly long. It is not possible and is set to the optimum length desired by design.
  • FIGS. 1-10 An example of the basic configuration of a semiconductor device according to a third example of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the semiconductor device according to the third embodiment is also used in an inverter device for driving a three-phase motor for driving an electric vehicle, as in the above-described embodiment.
  • FIGS. 1 1 A block 2 1 1 indicated by a two-dot chain line in FIGS. 11 and 12 indicates an external shape of the package forming the IGBT module 2 1 2.
  • Block 2 1 1 is actually a resin mold.
  • the part indicated by the solid line in Fig. 11 is the physical structure of the wiring board.
  • the resin mold 2 11 is shown by an imaginary line in FIGS. 11 and 12 and by a real image line in FIG.
  • the part indicated by reference numeral 2 2 1 is the input terminal, and the part indicated by reference numeral 2 2 2 is the output terminal.
  • Reference numeral 2 2 3 denotes a signal connector.
  • the part 2 4 4 represents an IGBT element
  • the part 2 2 5 represents a diode element.
  • the IGBT element 2 2 4 has a vertical structure, an emitter and a gate are formed on the upper surface, and a collector is formed on the lower surface.
  • the diode element 2 25 has an anode formed on the upper surface and a cathode formed on the lower surface.
  • the input terminal 2 2 1 constitutes one end of the input bus bar 2 2 6 and is the outer end of the input bus bar 2 6 extending outside the block 2 1 1.
  • the input bus bar 26 is a wiring member having a rectangular plate shape as a whole, and is a wiring member arranged on the input terminal side. As shown in Fig. 1 1 and Fig. 1 2, the input terminal 2 2 1 is located at one end of the input bus bar 2 2 6 and is perpendicular to the left hand side of the longitudinal direction of the input bus bar 2 2 6. It extends in the direction.
  • the input bus bar 2 2 6 is formed in a flat plate shape by the required distance from the vicinity of the input terminal 2 2 1 and is bent downward from the middle as shown in FIG. The portion 2 2 6 a beyond that is formed in a flat plate shape.
  • the hole 2 2 1 a is formed at the input terminal 2 2 1 of the input bus bar 2 2 6, and the flat plate part 2 2 6 a below is the insulating layer 2 2 7 It is fixed on the top.
  • the insulating layer 2 2 7 is, for example, an epoxy or an insulating oxide film.
  • the output terminal 2 2 2 constitutes one end portion of the output bus bar 2 3 1 and is an outer end portion of the output bus bar 2 3 1 extending to the outside of the block 2 1 1.
  • the output bus bar 2 3 1 has an almost rectangular plate shape as a whole, and is placed on the upper side of the input bus bar 2 2 6 so as to be in a substantially parallel relationship with each part of the input bus bar 2 2 6. It has been. Further, a hole 2 2 2 a is formed in the output terminal 2 2 2 of the output bus bar 2 3 1.
  • the output terminal 2 2 2 is on the one end side of the output bus bar-2 3 1, the right-hand direction perpendicular to the longitudinal direction of the output pass bar 2 3 1 It is extended to.
  • the output terminal 2 2 2 is bent to the right at the front end of the output bus bar 2 3 1 as shown in Fig. 11. Is formed.
  • the output terminal 2 2 2 of the output bus bar 2 3 1 and the input terminal 2 2 1 of the input bus bar 2 2 6 described above are formed in a substantially horizontal positional relationship as shown in FIG.
  • the flat plate-like input terminal 2 2 1 and output terminal 2 2 2 are arranged so as to be parallel to the horizontal plane 2 3 2, respectively.
  • the positional relationship in the height direction between the input terminal 2 2 1 and the output terminal 2 2 2 It is preferable that the upper surface of the input terminal 2 2 1 and the lower surface of the output terminal 2 2 2 coincide with the same plane 2 3 2.
  • the upper surface of input terminal 2 2 1 and the lower surface of output terminal 2 2 2 2 overlap in the height direction with reference to plane 2 3 2 (overlapping region) 2 3 3 It is preferably provided to occur.
  • I G B T element 2 2 4 and diode element 2 2 5 are mounted on input bus bar 2 2 6. ⁇ The lower surface of each of GBT element 2 2 4 and diode element 2 2 5, that is, the collector-side surface of IGBT element 2 2 4 and the surface of diode element 2 2 5 on the force-sord side are connected to input bus bar 2 2 6 It is joined with solder.
  • the diode element 2 2 5 is arranged at a position close to the input terminal 2 2 1, and the I GBT element 2 2 4 is arranged at a position far from the input terminal 2 2 1.
  • the input bus bar 2 2 6 is a wiring member connected to the input terminal 2 2 1, and the diode of the diode element 2 2 5 and the collector of the IGBT element 2 2 4 are electrically connected to the input bus bar 2 2 6.
  • the output bus bar 2 3 1 is arranged above the diode element 2 2 5 and the I G B T element 2 2 4.
  • the output bus bar 2 3 1 has a substantially plate shape and is connected to the diode element 2 2 5 and the IGBT element 2 2 4 emitter and gate by solder joints. Has been.
  • the output bus bar 2 3 1 and the diode element 2 2 5 are electrically connected by side pieces 2 3 1 a on both sides bent downward, and the output path bar 2 3 1 and the IGBT element 2 2 4 Are electrically connected by end pieces 2 3 1 b bent downward.
  • the input path bar 2 2 6 and the output bus bar 2 3 1 are formed so as to be symmetrical with respect to a common longitudinal center line 2 3 4 when viewed from above. , And are arranged.
  • the expressions input terminal 2 2 1 and input bus bar 2 2 6, output terminal 2 2 2 and output bus bar 2 3 1 are used, but this is for convenience of explanation. Both the two terminals and the two bus bars can be for input or output. That is, the IGBT module 21 2 of the present embodiment only needs to have the first and second bus bars, and it is only necessary that one end thereof be a terminal.
  • the 16 Kencho module 2 1 2 when manufacturing an inverter device, it can be constructed using basic unit modules, and the high voltage side arm circuit or low voltage side arm in the bridge circuit A power module having the same structure in the circuit can be used. As a result, it is possible to reduce the number of parts and reduce the number of assembling steps in manufacturing the inverter device, thereby achieving a significant cost reduction.
  • the semiconductor device (IGBT module) according to the present embodiment is configured by using the basic IGBT module 2 1 2 described above as a unit component and combining two IGBT modules 2 1 2.
  • the IGBT module 2 4 1 of the present embodiment has two IGBT modules 2 1 2 (indicated by reference numerals 2 1 2 A and 2 1 2 B in FIGS. 15 to 18) and the figure on the same plane.
  • the terminals are arranged side by side so that their longitudinal directions are parallel to each other, and the opposing and contacting terminals are overlapped and joined together.
  • the semiconductor device described in this embodiment is a power semiconductor device, typically an inverter device for driving a three-phase motor for driving an electric vehicle.
  • the configuration of the electrical circuit of the IGBT module 21 is as shown in FIG. 2007/060563 one 28 —
  • the electrical circuit for one phase of the bridge circuit of the inverter device is composed of the high-side IGBT element 40 2 disposed on the high-voltage terminal 40 1 side and the mouth side disposed on the low-voltage terminal 40 3 side.
  • Side IGBT element 40 is included.
  • the circuit portion including the high-side IGBT element 40.2 is the first arm circuit portion, and the circuit portion including the low-side IGBT element 4004 is the second arm circuit.
  • the collector (C) of the I G B T element 40 2 is connected to the high voltage terminal 40 1 and the emitter of the I G B T element 4 0 2
  • Signal connectors 40 6 and 40 7 are connected between (E). Between the input terminals of the signal connectors 4 0 6 and 4 0 7, a rectangular pulse signal 40 8 for driving control for turning on and off the IGBT elements 4 0 2 and 40 4 at an appropriate timing is input. . Rectifying diode elements 4 0 9 and 4 10 are connected between the emitters (E) and collectors (C) of the I GBT elements 40 2 and 40 4, respectively.
  • each of the IGBT modules 2 1 2 A and 2 1 2 B is arranged in parallel on the same plane so that the longitudinal directions thereof are parallel to each other. Consists of.
  • Each of the two IGBT modules 2 1 2 A and 2 1 2 B has the same structure as the IGBT module 2 1 2 described above. Therefore, each of the IGBT modules 2 1 2 A and 2 1 2 B has the above-described input terminal (2 2 1), input bus bar (2 2 6), output described with reference to FIGS. 11 to 13.
  • the IGBT module 2 4 1 corresponds to the electric circuit described in FIG. 4, the elements corresponding to the elements shown in FIG. Are denoted by the same reference numerals, and the other elements are denoted by reference numerals shown in FIGS. 11 to 13 and detailed description thereof is omitted.
  • each of the IGBT modules 2 1 2 A and 2 1 2 B It is covered with the block 2 1 1 which is the ridge part.
  • a portion denoted by reference numeral 40 1 is a high voltage terminal
  • a portion denoted by reference numeral 4003 is a low voltage terminal
  • a portion denoted by reference numeral 405 is an output terminal.
  • Reference numerals 406 and 4 07 are signal connectors.
  • the reference numerals 4 0 2 and 40 4 are IGBT elements
  • the reference numerals 4 09 and 10 are the diode elements. 1 6
  • the output terminal 40 5 is the output terminal 40 5 A on the IGBT module 2 1 2 A side and the output terminal 40 5 B on the IGBT module 2 1 2 B side (input terminal 2 2 1 on the IGBT module 2 1 2 It is made of a structure that is in contact with each other.
  • the I G B T module 2 1 2 A has a lower high-pressure bus bar 1 1 2 1 and an upper output bus bar 1 1 2 2.
  • the high-voltage bus bar 1 1 2 1 corresponds to the above-mentioned input bus bar 1 2 2 6, and the output bus bar 1 1 2 2 corresponds to the above-mentioned output bus bar 2 3 1. Therefore, the high-voltage terminal 40 1 is one end portion of the high-pressure bus bar 1 1 2 1 and is the outer end portion of the high-pressure bus bar 1 1 2 1 extending outside the block 2 1 1.
  • the output terminal 405 A is one end of the output bus bar 1 1 2 2 and is the outer end of the output bus bar 1 1 2 2 extending to the outside of the block 2 1 1.
  • the other structure of the I G B T module 2 1 2 A is the same as the I G B T module 2 1 2 described above.
  • the IGB module 2 1 2 ⁇ has an upper low pressure bus bar 1 1 3 1 and a lower output bus bar 1 1 3 2.
  • the low-pressure bus bar 1 1 3 1 corresponds to the output bus bar 2 3 1 described above
  • the output bus bar 1 1 3 2 corresponds to the input bus bar 2 2 6 described above. Therefore, the low-voltage terminal 40 3 constitutes one end portion of the low-pressure bus bar 1 1 3 1 and is an outer end portion of the low-pressure bus bar 1 1 3 1 extending outside the block 2 1 1.
  • the output terminal 4 0 5 ⁇ is one end of the output bus bar 1 1 3 2 and is the outer end of the output bus bar 1 1 3 2 extending outside the block 2 1 1.
  • the other structure of the 68 68 module 2 1 2 ⁇ is the same as the IG ⁇ ⁇ module 2 1 2 described above.
  • Two IGBT modules 2 1 2 A and 2 1 2 B with the same structure are arranged side by side, and the output terminal 40 5 A and the output terminal 40 5 B are shown in Fig. 18 as described above. As shown in the figure, because there is an overlapping part, they are connected in close contact with each other as shown in Fig. 17. In other words, the output terminal 40 5 A of the IGBT module 2 1 2 A and the output terminal 4 0 5 B of the IGBT module 2 1 2 B are overlapped, and the tightening part matches one place. As a result, there are only three external connection points, and a two-module power module can be realized without increasing the number of connection points.
  • the high voltage side and the low voltage side can be configured with IGBT modules having the same structure, the bus bar can be used in common, and the output terminals 405 are integrated. Since it can be tightened at a location, the mold can be omitted, yield can be improved, and the number of assembly steps can be reduced, resulting in a significant cost reduction.
  • the output terminals 40 5 A and 4 0 5 B from the two IGBT modules 2 1 2 A and 2 1 2 B are natural only by placing the IGBT modules 2 1 2 A and 2 1 2 B in a predetermined arrangement. The connection work becomes extremely easy.
  • the output terminal 40 5 is disposed so as to be positioned at an intermediate position in the current path between the high voltage terminal 4 0 1 and the low voltage terminal 4 0 3.
  • the length of the current path from the high-voltage terminal 40 1 through the high-side IGBT element 40 2 to the output terminal 40 5 and the one-side IGBT element 40 from the output terminal 40 5 The length of the current path from 4 to the low voltage terminal 40 3 is almost equal.
  • the electric characteristics of the high-voltage side and the low-pressure side are almost equal, and the output characteristics of the motor are improved.
  • the electrical connection relationship between the IGBT elements 40 2 and 4 04 and the diode elements 4 0 9 and 4 1 0 in the I GB module 2 1 2 A and 2 1 2 B is the same as described above.
  • the arrangement relationship between the high-side IGBT element 40 2 and the diode element 40 9 with respect to the high-voltage terminal 40 1, and the arrangement relationship between the single-side IGBT element 40 4 and the diode element 4 10 with respect to the low-voltage terminal 40 3 are respectively Are in the same perspective position relative to the other terminal.
  • the IGBT element 4 0 2 and the diode element 4 0 9 on the high voltage terminal 4 0 1 side form a semiconductor chip on the high voltage side (high side) side, that is, the first arm circuit side
  • the IGBT element 40 4 and the diode element 4 10 on the low voltage terminal 40 3 side form a semiconductor chip on the low voltage side, that is, the first arm circuit side.
  • These pair of semiconductor chips have a physical positional relationship such that they are juxtaposed on the same plane.
  • the high-pressure bus bar 1 1 2 1, the low-pressure bus bar 1 1 3 1, and the two output bus bars 1 1 2 2 and 1 1 3 2 arranged in parallel to each semiconductor chip are all in a parallel positional relationship. And their distance is also set to the minimum. For this reason, the electrical characteristics such as circuit inductance and circuit resistance are the same in both the high voltage side arm and the low voltage side arm.
  • FIG. 14 the wiring path by the high-pressure bus bar 1 1 2 1, the low-pressure bus bar 1 1 3 1, and the output bus bar 1 1 2 2, 1 1 3 2 is shown in FIG.
  • the wiring is routed so that the direction of the current flowing in the wiring path is reversed.
  • the above-mentioned wiring board path configuration in the IGBT module 2 4 1 greatly reduces the inductance of the main circuit and produces a non-inductive effect due to mutual inductance.
  • the inductance is reduced by increasing the parallel part of the high-voltage bus bar etc. from the high-voltage terminal etc. to the IGBT element etc.
  • the length of the parallel part is unlimited. It cannot be long, but is set to the optimal length desired by design.
  • FIG. 19 shows another modified embodiment of the IGBT module 2 1 2 shown in FIG.
  • the rear half of the output bus bar 2 3 1 is made by using a plurality of wires 2 5 2 instead of a plate-like member.
  • Other configurations are the same as those described in FIG. In FIG. 19, the same elements as those described in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the IGB Ding module 2 51 according to this embodiment has been described in the previous embodiment. W I 32-Effects similar to the effects occur.
  • the present invention is useful as a semiconductor element module structure of an inverter device that drives a motor for driving an electric vehicle.

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Abstract

半導体装置は、同一平面上に並置した一対の半導体チップ(402,404)と、一方の半導体チップ(402)のコレクタ側の面に接合される高圧バスバー(21)と、他方の半導体チップ(404)のエミッタ側の面にボンディングワイヤ(27)で接続される低圧バスバー(23)と、一方の半導体チップ(402)のエミッタ側の面にボンディングワイヤ(26)で接続される第1金属配線板(24-1)と、他方の半導体チップ(404)のコレクタ側の面に接合される第2金属配線板(24-2)と、第1金属配線板(24-1)に連結される第3金属配線板(24-3)と、第2金属配線板(24-2)の端部から折り返して連結される第4金属配線板(24-4)と、第3金属配線板(24-3)と第4金属配線板(24-4)のそれぞれの端部から延在する出力端子(405)を有する出力バスバー(24)と、から成る。

Description

明細書 半導体装置 技術分野
本発明は半導体装置に関し、 特に、 電動車両の駆動用モータを駆動する駆動回 路に使用される I G B Tモジュール等を含む電力用の半導体装置に関する。
背景技術
電気自動車等の電動車両では、 その駆動用モータを駆動するためインバ一タ装 置が使用されている。 このインバ一タ装置は、 スイッチング素子をブリッジ回路 構成で接続した電気回路を含んでいる。 インバ一タ装置は、 プリッジ回路のスィ ツチング素子を適宜にオン■オフ動作させ、 駆動用モータに流す電流の切リ替え を行っている。 ブリッジ回路を構成するスイッチング素子 （電力用半導体素子） としては、 パワートランジスタ、 I G B T、 F E T、 I E G T等が広く使用され ている。 かかるインバータ装置は、 通常、 複数個のスィツチング素子を 1 つのパ ッケージに収納したモジユール構造で構成される。
電動車両の駆動用モータを動作させる場合、 プリッジ回路を構成するスィツチ ング素子には大電 が流れると共に、 オン■オフ動作に起因してサージ電圧が生 じるという特性を有している。 このために、 インバ一タ装置において、 複数個の スイッチング素子を 1つのパッケージの内部に実装する際に電流経路となる配線 の長さをなるベく短くすることによって、 配線の抵抗を小さくすると共に、 交流 電流の電気的特性であるインダクタンスの値を低減するという工夫がなされてい る。
上記のインバータ装置のごときモジュール構造を有した半導体装置については、 従来、 例えば特開 2 0 0 2— 2 6 2 5 1号公報に記載された半導体装置が知られ ている。 特開 2 0 0 2— 2 6 2 5 1号公報に記載された半導体装置は、 高圧用外 部電力端子と低圧用外部電力端子と出力用外部電力端子の 3つの電力端子を有す る。 これらの 3つの電力端子は、 それぞれ平面形状が長方形であるプレート形状 を有し、 平行な配置関係になるように隙間をあけて重ねられた状態で配置されて いる。 高圧用外部電力端子と低圧用外部電力端子の間に出力用外部電力端子が配 置される。 さらに 3つの電力端子のうち、 隣り合う 2つの電力端子間に半導体チ ップ （スイッチング素子等） が挟まれる構造となっている。 高圧用外部電力端子 と低圧用外部電力端子は同じ一方の端部側に延設されるように形成され、 さらに、 これらの間の出力用外部電力端子は反対側の他方の端部側に延設されるように形 成されている。
特開 2 0 0 2— 2 6 2 5 1号公報に記載された半導体装置では、 半導体チップ と電力端子との間の接続を短距離で行うようにしたため、 内部配線に起因する電 圧降下が低減される。 また当該半導体装置では、 高圧用外部電力端子に流れる電 流の方向と低圧用外部電力端子に流れる電流の方向を反対向きにしたため、 それ ぞれの電流で生じる磁界の向きが反対になリ、 ィンダクタンスを低減できるとい う特性を有している。
ところで、 三相モータの場合のインバ一タ装置は、 U相、 V相、 W相のそれぞ れについてハイサイ ド （高圧側） の半導体チップと口一サイ ド （低圧側） の半導 体チップを備え、 合計で 6個の半導体チップを内蔵している。 このインバータ装 置では、 同相ごとに、 ハイサイ ドと口一サイ ドの 2個の半導体チップをパッケ一 ジングした半導体モジュールを備えている。 この半導体モジュールでは、 モータ 制御として使用される場合、 ハイサイ ドの半導体チップと口一サイ ドの半導体チ ップを短絡させることがないため、 高圧電力端子と低圧電力端子に同時に電流が 流れることはない。 すなわち、 ブリッジ回路において、 高圧電力端子から半導体 チップを通して出力電力端子に流れる電流経路、 また出力電力端子から半導体チ ップを通して低圧電力端子に流れる電流経路のうちのいずれかである。 このため、 三相モータのインバータ装置でモータ制御を行う場合には、 上記の特開 2 0 0 2 - 2 6 2 5 1号公報に記載された半導体装置の構成を適用しても、 ィンダクタン スを低減することは難しいという問題を提起する。
また、 インバータ装置で用いられる半導体装置では、 通常、 高圧バスバー、 低 圧バスバー、 出力バスバー等の複数のバスバーを備える。 これらのバスバ一はす ベて異なる形状を有している。 そのため、 インバータ装置を製作する上で半導体 装置をなす部品の点数が嵩むという問題が生じ、 製作作業者にとっても部品の取 リ极いが煩雑になる。
従って上記半導体装置では、 複数個の半導体チップを 1つのパッケージにて実 装する半導体モジュール構造において主回路のインダクタンスを低減することが できることが望まれる。
さらに上記半導体装置では、 部品点数を削減でき、 金型を省力でき、 歩留まり の向上、 組立工数の削減、 大幅なコストダウンを図ることができることが望まれ る。
発明の開示
本願発明の第 1の観点によれば、 ィンバータ装置のプリッジ回路を構成するハ イザイ ドと口一サイ ドの半導体チップであって、 同一平面上に並置した一対の半 導体チップと、 ハイサイ ドの一方の半導体チップの一面に接合されると共に高圧 端子を有する高圧バスバーと、 ローサイ ドの他方の半導体チップの一面にボンデ ィングワイヤで接続されると共に低圧端子を有する低圧バスバーと、 一方の半導 体チップの他面にボンディングワイヤで接続される第 1金属配線板と、 他方の半 導体チップの他面に接合される第 2金属配線板と、 第 1金属配線板に連結され、 —方の半導体チップの他面に接続されるボンディングワイヤに対して所定間隔離 間すると共に高圧バスバーに平行に配置する第 3金属配線板と、 第 2金属配線板 の端部から折り返して連結され、 他方の半導体チップに接続されるボンディング ワイヤに対して所定間隔離間すると共に第 2金属配線板に平行に配置する第 4金 属配線板と、 第 3金属配線板と第 4金属配線板のそれぞれの端部から延在する出 力端子を有する出力バスバーと、 から成る半導体装置が提供される。
上記半導体チップの電力用半導体素子が I G B T素子 （Nチャンネル型） であ る場合、 一方の半導体チップの一面はコレクタ側の面、 他面はェミッタ側の面で あり、 他方の半導体チップの一面はェミッタ側の面、 他面はコレクタ側の面であ る。
ィンバ一タ装置のプリッジ回路を構成するハイサイ ドとローサイ ドの半導体チ ップからなる半導体素子モジュールの上記構造によって、 ハイサイ ド側の電流経 路とローサイ ド側の電流経路のそれぞれで電流が反対方向に流れて往復する構成 とし、 高圧バスバーと第 1金属配線板の周りに発生する磁界が打ち消され、 同様 に低圧バスバーと第 2金属配線板の周リに発生する磁界が打ち消される。 これに よリ半導体モジュール構造における主回路のインダクタンスが低減される。 さら に、 高圧側のボンディングワイヤと第 3金属配線板との周りに発生する磁界が打 ち消され、 同様に、 低圧側のボンディングワイヤと第 4金属配線板との周りに発 生する磁界が打ち消される。
好ましくは、 高圧バスバーの高圧端子と低圧バスバーの低圧端子は同一側にあ リ、 出力バスバーの出力端子は高圧端子と低圧端子の間の電流経路の中間位置に 配置される。
望ましくは、 第 1金属配線板と第 3金属配線板を別部材として形成し、 かつ第 2金属配線板と第 4金属配線板を別部材として形成し、 第 3金属配線板と第 4金 属配線板との接合部に出力バスパーが接合される。 この構成により、 組立性が向 上し、 ワイヤボンディングが行い易くなる。
好ましくは、 第 1金属配線板と第 3金属配線板との間と、 第 2金属配線板と第 4金属配線板との間のそれぞれに金属スぺーサを備え、 第 3金属配線板とボンデ イングワイヤとの間隙および第 4金属配線板とボンディングワイヤとの間隙を調 整可能に構成する。
好ましくは、 一対の半導体チップの各々は電力用半導体素子と整流用半導体素 子を備え、 整流用半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる電流の割合が多 くなる半導体装置の駆動を行う場合、 一方の半導体チップの電力用半導体素子は 高圧バスパーで高圧端子に対して近い側に配置され、 他方の半導体チップの電力 用半導体素子は第 2金属配線板で低圧端子に対して遠い側に配置され、 また整流 用半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体 装置の駆動を行う場合、 一方の半導体チップの電力用半導体装置は高圧バスバー で高圧端子に対して遠い側に配置され、 他方の半導体チップの電力用半導体素子 は第 2金属配線板で低圧端子に対して近い側に配置されている。
本発明の第 2の観点によれば、 ィンバータ装置のプリッジ回路を構成するハイ サイ ドとローサイ ドの半導体チップであって、 同一平面上に並置した一対の半導 体チップと、 一方の半導体チップの一面に接合されると共に高圧端子を有する高 圧バスバーと、 他方の半導体チップの一面に接合されると共に低圧端子を有する 低圧バスバーと、 一方の半導体チップの他面に接合される第 1金属配線板と、 他 方の半導体チップの他面に接合される第 2金属配線板と、 第 1金属配線板と第 2 金属配線板のそれぞれの端部から延在する出力端子を有する出力バスバーと、 か ら成る半導体装置が提供される。
インバ一タ装置のプリッジ回路を構成するハイサイ ドとローサイ ドの半導体チ ップからなる半導体素子モジュールの上記構造によって、 ハイサイ ド側の電流経 路とローサイ ド側の電流経路のそれぞれで電流が反対方向に流れて往復する構成 とし、 高圧バスバーと第 1金属配線板の周りに発生する磁界が打ち消され、 同様 に低圧バスバーと第 2金属配線板の周リに発生する磁界が打ち消される。 これに よリ半導体モジュール構造における主回路のィンダクタンスが低減される。 好ましくは、 高圧バスバーの高圧端子と低圧バスバーの低圧端子は同一側に配 置され、 出力バスバーの出力端子は、 高圧端子と低圧端子の間の電流経路の中間 位置に配置される。
好ましくは、 第 1金属配線板と第 2金属配線板を別部材として形成し、 第 1金 属配線板と第 2金属配線板との接合部に出力バスバーが接合される。 この構成で は、 組立て性が向上し、 また半導体チップに応力がかからないように接合するこ とが可能となる。
好ましくは、 高圧端子から一方の半導体チップを経由した出力端子までの電流 経路の長さと、 低圧端子から他方の半導体チップを経由した出力端子までの電流 経路の長さとを実質的に等しく した。 この構成では、 ハイサイ ド側の半導体チッ プの電気的特性と口一サイ ド側の半導体チップの電気的特性が等しくなる。 上記半導体装置は、 好ましくは、 一対の半導体チップの各々は電力用半導体素 子と整流用半導体素子を更に備え、 整流用半導体素子に比べて電力用半導体素子 に流れる電流の割合が多くなる半導体装置の駆動を行う場合、 一方の半導体チッ プの電力用半導体素子は高圧バスバーで高圧端子に対して遠い側に配置され、 他 方の半導体チップの電力用半導体素子は第 2金属配線板で低圧端子に対して遠い 側に配置され、 また整流用半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる電流の 割合が少なくなる半導体装置の駆動を行う場合、 一方の半導体チップの電力用半 導体装置は高圧バスバーで高圧端子に対して近い側に配置され、 他方の半導体チ ップの電力用半導体素子は第 2金属配線板で低圧端子に対して近い側に配置され ている。 この構成では、 主にカ行運転するモータの場合に電力用半導体素子に流 れる電流が多くなるが、 高圧端子から電力用半導体素子までのバスバ一部分を長 くすることにより、 平行する部分を長く し、 インダクタンスの低減をさらに図る ことが可能となる。 また回生や弱め界磁等では整流用半導体素子へ流れる電流も 多くなるが、 この場合にも同様にインダクタンスの低減を図ることができる。 本発明の第 3の観点によれば、 所定平面の上に配置された電力用半導体素子お よび整流用半導体素子と、 電力用半導体素子および整流用半導体素子の各々の一 面に接合される第 1接合部、 および第 1接合部の長手方向に対して直角方向に延 設した第 1端子を有する第 1バスパーと、 電力用半導体素子および整流用半導体 素子の各々の他面に接合される接続片部を有する第 2接合部、 および第 2接合部 の長手方向に対して直角方向であって第 1端子とは反対側に延設した第 2端子と を有する第 2バスバーと、 から成る半導体装置が提供される。
この構成において、 第 1バスバーと第 2バスバーの周リに発生する磁界が打ち 消される。 これによリ半導体モジュール構造における主回路のィンダクタンスが 低減される。 また上記半導体装置は、 基本的な単位要素として利用でき、 インバ ータ装置のプリッジ回路を構成するとき、 各アーム用の電気回路部分を同一の構 造を有する半導体装置で実現することが可能となる。
好ましくは、 第 2バスバーは、 第 2接合部の代わりに、 複数のワイヤを用いて 電力用半導体素子および整流用半導体素子と第 2端子とを接続する。
好ましくは、 第 1端子と第 2端子は、 それぞれ表面と裏面を有し、 第 1端子の 表面と第 2端子の裏面とが同一平面になるように設けられている。
好ましくは、 第 1端子と第 2端子は、 それぞれ表面と裏面を有し、 第 1端子の 表面と第 2端子の裏面とが同一平面に沿って位置しかつ重複部分を有するように 設けられている。
好ましくは、 第 1バスバーと第 2バスバーは、 平面形状で、 共通の長手方向の 中心線に対して対称的な形状になるように配置されている。
好ましい形態において、 整流用半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる 電流の割合が多くなる半導体装置の駆動を行う場合、 電力用半導体素子は第 1バ スバーで第 1端子に対して遠い側に配置され、 整流用半導体素子に比べて電力用 半導体素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体装置の駆動を行う場合、 電力 用半導体装置は第 1バスバーで第 1端子に対して近い側に配置される。
好ましくは、 電力用半導体素子および整流用半導体素子と第 1バスバーと第 2 バスバーとから成る第 1アーム用回路部と、 電力用半導体素子および整流用半導 体素子と第 1バスバーと第 2バスバーとから成る第 2アーム用回路部とを備え、 第 1アーム用回路部の 2バスパーの第 2端子と第 2アーム用回路部の第 1バスバ 一の第 1端子は電気的に接続されて出力端子を形成し、 第 1アーム用回路部の第 1バスバーの第 1端子は高圧端子となり、 第 2アーム用回路部の第 2バスバーの 第 2端子は低圧端子となる。
上記半導体装置では、 インバータ装置のブリッジ回路を構成するハイサイ ド (第 1 アーム用回路） とローサイ ド （第 2アーム用回路） の半導体チップからな る半導体素子モジュールの構造によって、 ハイサイ ド側の電流経路と口一サイ ド 側の電流経路のそれぞれで電流が反対方向に流れて往復する構成とし、 高圧バス バーの第 1バスバーと出力バスバーの周リに発生する磁界が打ち消され、 同様に 低圧バスバーの第 2バスバーと出力バスバーの周リに発生する磁界が打ち消され る。 これによリ半導体モジュール構造における主回路のィンダクタンスが低減さ れる。
好ましくは、 第 1 アーム用回路部の第 2バスバーの第 2端子と、 第 2アーム用 回路部の第 1バスバーの第 1端子は、 それぞれ表面と裏面を有し、 第 1アーム用 回路部の第 2バスバーの第 2端子の裏面と第 2ァ一厶用回路部の第 1バスバーの 第 1端子の表面とが同一平面に沿って位置しかつ重複部分を有し、 第 2端子と第 1端子が圧接されることで電気的に接続される。
好ましくは、 第 1 アーム用回路部における第 1バスバーの第 1端子から第 2バ スバーの第 2端子までの電流経路の長さと、 第 2アーム用回路部における第 1バ スバーの第 1端子から第 2バスバーの第 2端子までの電流経路の長さとを実質的 に等しく した。
好ましくは、 整流用半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる電流の割合 が多くなる半導体装置の駆動を行う場合、 第 1アーム用回路部の電力用半導体素 子は第 1バスバーで第 1端子に対して遠い側に配置され、 第 2アーム用回路部の 電力用半導体素子は第 2バスバーで第 2端子に対して遠い側に配置され、 整流用 半導体素子に比べて電力用半導体素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体装 置の駆動を行う場合、 第 1 アーム用回路部の電力用半導体装置は第 1バスバーで 第 1端子に対して近い側に配置され、 第 2アーム用回路部の電力用半導体素子は 第 2バスバーで第 2端子に対して近い側に配置されている。
上記構成において、 主にカ行運転するモータの場合に電力用半導体素子に流れ る電流が多くなるが、 高圧端子から電力用半導体素子までのバスバー部分を長く することにより、 平行する部分を長く し、 インダクタンスの低減をさらに図るこ とが可能となる。 また回生や弱め界磁等では整流用半導体素子へ流れる電流も多 くなるが、 この場合にも同様にインダクタンスの低減を図ることができる。 本発明の第 1の観点による構成において、 ィンバータ装置のプリッジ回路を構 成するハイサイ ド側とローサイ ド側の半導体チップからなる半導体素子モジユー ルにおいて、 高圧端子からハイサイ ド側半導体チップまで配線経路部分と当該半 導体チップから出力端子までの配線経路部分を平行に配置し、 かつそれぞれでの 電流が反対方向に流れて往復する構成としたため、 高圧バスバ一等の回路のイン ダクタンスを低減することができる。 また同半導体素子モジュールにおいて、 出 力端子から口一サイ ド側半導体チップまで配線経路部分と当該半導体チップから 低圧端子までの配線経路部分を平行に配置し、 かつそれぞれでの電流が反対方向 に流れて往復する構成としたため、 低圧バスバー等の回路のィンダクタンスを低 減することができる。 上記のように半導体素子モジュールの主回路でのィンダク タンスを低減できるため、 ィンバ一タ装置でのスィツチング動作時に発生するサ —ジ電圧およびスィッチング損失を低減することができる。
本発明の第 2の観点による構成において、 第 1の観点による構成の場合と同様 に、 高圧バスバー等の回路のインダクタンス、 および低圧バスバー等の回路のィ ンダクタンスを低減することができ、 ィンバータ装置でのスィツチング動作時に 発生するサージ電圧およぴスィツチング損失を低減することができる。
さらに、 本発明の第 3の観点による構成において、 インバ一タ装置のブリッジ 回路を構成するハイサイ ド （第 1アーム用回路部） とローサイ ド （第 2アーム用 回路部） の半導体チップ （電力用半導体素子と整流用半導体素子） からなる半導 体素子モジュールにおいて、 高圧端子からハイサイ ドの半導体チップまで配線経 路部分と当該半導体チップから出力端子までの配線経路部分を平行に配置し、 か つそれぞれでの電流が反対方向に流れて往復する構成としたため、 高圧バスバー 等の回路のインダクタンスを低減することができる。
また低圧バスバー等の回路のィンダクタンスを低減することができ、 ィンバ一 タ装置でのスイッチング動作時に発生するサージ電圧およびスイッチング損失を 低減することができる。
さらに、 半導体素子モジュールを構成する高圧バスバー、 低圧バスバー、 出力 バスバ一等は同形のバスバー部材を利用することができ、 2種類のバスバー部材 を用意するだけで製作できるようにしたため、 ィンバータ装置の半導体装置を製 作する際に、 部品点数を削減でき、 金型を省略でき、 歩留まりの向上、 組立工数 の削減、 大幅なコストダウンを図ることができる。
図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の第 1の実施例に係る半導体装置の外観を示し、 特に I G B T モジュールのモジュール構造の外観図である。
図 2は、 図 1中の A— A線断面図である。
図 3は、 図 1 中の B— B線断面図である。
図 4は、 図 1で示した I G B Tモジュールの電気回路の回路構成図である。 図 5は 図 1で示した I G B Tモジュールの配線の特徴的関係をイメージ的に 示した回路図である。
図 6は、 本発明の第 2の実施例に係る半導体装置の外観を示し、 特に I G B T モジュールのモジュール構造の外観図である。
図 7は、 図 6中の A 1 — A 1線断面図である。
図 8は、 図 6中の B 1 — B 1線断面図である。
図 9は、 図 6で示した I G B Tモジュールの配線の特徴的関係をイメージ的に 示した回路図である。
図 1 0は、 第 2実施例に係る半導体装置の変形例の要部構成を示し、 図フと同 様な要部断面図である。 図 1 1は、 本発明の第 3の実施例に係る基本構成の半導体装置の外観を示し、 特に I G B Tモジュールのモジュール構造の外観図である。
図 1 2は、 第 3実施例に係る半導体装置の平面図である。
図 1 3は、 図 1 2中の A 2方向矢視図である。
図 1 4は、 図 1 5に示す I G B Tモジュールの配線の特徴的関係をイメージ的 に示した回路図である。
図 1 5は、 第 3実施例に係る半導体装置を応用して成る変形例の構成を示し、 図 1 1 と同様な外観図である。
図 1 6は、 図 1 5に示した I G B Tモジュールの平面図である。
図 1 7は、 図 1 6中の B 2方向矢視図である。
図 1 8は、 図 1 5に示した I G B Tモジュールの特徴を示す端面図である。 図 1 9は、 第 3実施例に係る I G B Tモジュールの他の変形例を示す外観図で o5る。
発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。
[実施例 1 ]
図 1〜図 5を参照して本発明に係る半導体装置の第 1の実施例を説明する。 . 本実施例で説明する半導体装置は、 電力用半導体装置であって、 代表的に電動 車両の駆動用三相モータを駆動するためのィンバータ装置である。 図 1 に示した I G B Tモジュールはインバータ装置の要部を示している。 まず、 図 4を参照し て I G B Tモジュールの電気回路の構成を説明する。
図 4はインバータ装置のブリッジ回路の一相分 （U相、 V相、 W相のうちのい ずれか 1つ） の電気回路部分を示している。 図 4に示した電気回路は、 高圧端子 4 0 1側に配置されるハイサイ ド側 I G B T素子 4 0 2と、 低圧端子 4 0 3側に 配置される口一サイ ド側 I G B T素子 4 0 とが含まれる。 なお本実施例に係る 半導体装置で使用される半導体素子は、 I G B T素子に限られず、 電力用半導体 素子であれば、 任意のものを使用することができる。 また上記インパータ装置の ブリッジ回路は、 6個の電力半導体素子で構成されるが、 上下一対の電力半導体 素子で 1つのモジュールが形成される。 I G B T素子 4 0 2のコレクタ （C〉 が高圧端子 4 0 1に接続されている。 I G B T素子 40 2のェミッタ （E) が I G B T素子 4 04のコレクタ （C) に接 続され、 この接続点が出力端子 40 5に接続されている。 さらに I G B T素子 4 04のェミッタ （E) は上記低圧端子 4 0 3に接続されている。
上記の 2つの I G B T素子 4 0 2 , 4 0 4の各々のゲート （G) とェミッタ ( E) の間に信号コネクタ 4 0 6 , 40 7が接続される。 各信号コネクタ 4 0 6 , 40 7の入力端子間には、 適宜なタイミングで I G B T素子 4 0 2 , 40 4をォ ン■オフ動作させるための駆動制御用矩形パルス信号 4 0 8が入力される。 また 2つの I G B T素子 4 0 2 , 404の各々のェミッタ （E) とコレクタ （C) の 間に整流用のダイォード素子 40 9 , 4 1 0が接続されている。
次に図 1〜図 3を参照して、 上記の電気回路構成を有する I G B Tモジュール の物理的な構造を説明する。
図 1 において、 一点鎖線で示されたプロック 1 1 は、 I G B Tモジュール 1 2 を形成するパッケージの外観形状を示している。 ブロック 1 1 は実質的には樹脂 によるモールド部分である。 図 1で実線で示されている部分が配線板の物理的構 造部分である。 なお図 4で説明した電気回路の各要素と実質的に同一の要素には 同一の符号を付している。
図 1 において、 符号 4 0 1で示す部分が上記高圧端子、 符号 40 3で示す部分 が上記低圧端子、 符号 4 0 5で示す部分が上記出力端子である。 また符号 4 0 6 , 4 0 7はそれぞれ上記の信号コネクタである。 さらに符号 40 2 , 4 0 4の部分 が上記 I G B T素子であり、 符号 4 0 9 , 4 1 0の部分が上記ダイオード素子で ある。 図 1〜図 3で、 I G B T素子 40 2 , 4 0 4は縦型構造を有し、 上面にェ ミッタとゲートが形成され、 下面にコレクタが形成され、 またダイオード素子 4 0 9 , 4 1 0は上面にアノードが形成され、 下面に力ソードが形成されている。 高圧端子 4 0 1は、 高圧バスバー 2 1 の一端部をなし、 プロック 1 1 の外側に 延設された高圧バスバー 2 1の外側端部である。 高圧バスバー 2 1は、 全体とし て長方形のプレート形状をなす配線部材であり、 高圧端子 4 0 1側に配置される 配線部材である。 高圧パスパー 2 1 は、 図 1 および図 3に示されるごとく、 高圧 端子 40 1 よリも所定距離分だけ平坦プレー卜状の形状に形成され、 途中から下 方へ折リ曲げられておリ、 さらに図 3中右半部は平坦プレート状の形状に形成さ れている。 図 3等に示されるように、 高 IEバスバ一 2 1の高圧端子 4 0 1の箇所 には孔 2 1 aが形成され、 右半部 2 1 bは絶縁層 2 2の上に固定されている。 絶 縁層 2 2は、 例えばエポキシまたは絶縁酸化膜である。
低圧端子 4 0 3は、 低圧バスバ一 2 3の一端部をなし、 ブロック 1 1の外側に 延設された低 バスバ一 2 3の外側端部である。 低圧バスバー 2 3は、 同様に全 体として長方形のプレー卜形状をなす配線部材であり、 低圧端子 4 0 3側に配置 される配線部材である。 低圧バスバー 2 3は、 図 1 および図 2に示されるごとく、 低圧端子 4 0 3よりも所定距離分だけ平坦プレート状の形状に形成され、 途中か ら若干下方へ折り曲げられており、 絶縁層 2 2の上に固定されている。 図 2等に 示されるように、 低圧バスバー 2 3の低圧端子 4 0 3の箇所には子 L 2 3 aが形成 されている。
出力端子 4 0 5は、 出力バスバー 2 4の一端部をなし、 ブロック 1 1の外側に 延設された出力バスバー 2 4の外側端部である。 出力バスバ一 2 4は、 全体とし てほぼ長形で主たる部分は Y字型のプレート形状を有している。 また出力バスバ - 2 4の出力端子 4 0 5の箇所には孔 2 4 aが形成されている。
I G B Tモジュール 1 2では、 図 1 〜図 3に示されるごとく、 配線部材として、 第 1金属配線板 2 4— 1、 第 2金属配線板 2 4— 2、 第 3金属配線板 2 4— 3、 第 4金属配線板 2 4— 4を有している。 これらの第 1から第 4の金属配線板は、 上記出力バスバー 2 4を形成する配線要素である。 特に出力バスバー 2 4の Y字 型部分は、 第 3金属配線板 2 4 - 3と第 4金属配線板 2 4— 4によって形成され ている。
上記において、 高圧バスバー 2 1のプレート形状の高圧端子 4 0 1 、 低圧バス バー 2 3のプレート形状の低圧端子 4 0 3、 出力バスバー 2 4のプレ一ト形状の 出力端子 4 0 5は、 I G B Tモジュール 1 2における同一側の箇所にて、 同一平 面上に配置されるように並置されている。 さらに出力端子 4 0 5は、 高圧端子 4 0 1 と低圧端子 4 0 3の間の電流経路における中間位置に位置するように配置さ れている。 これにより、 高圧端子 4 0 1からハイサイ ドの I G B T要素 4 0 2を 通って出力端子 4 0 5に至るまでの電流経路の長さと、 出力端子 4 0 5からロー サイ ドの I G B T素子 4 0 4を通って低圧端子 4 0 3に至るまでの電流経路の長 さとがほぼ等しくなる。 これにより、 さらに高圧側と低圧側の電気特性がほぼ等 しくなリ、 モータの出力特性が良くなるという利点が生じる。 また、 仮に出力端 子 4 0 5を、 高圧端子 4 0 1 および低圧端子 4 0 3に対して反対側に配置しょう とすると、 出力端子 4 0 5を折り曲げて反対側に延長する必要がある。 そのため、 出力端子を形成する部材が長くなり、 ィンダクタンスの低減に関係ない配線長が 長くなるため、 抵抗が大きくなるという不具合をもたらす。 本実施例の出力端子
4 0 5では、 このような不具合を生じないという利点を有する。
なお上記の高圧バスバー 2 1、 低圧バスバ一 2 3、 出力バスバー 2 4の各バス バーのプレート形状については、 幅が例えば 2 0 m mであり、 厚みは例えば 0 .
5 m mである。
次に 1 3曰丁素子4 0 2 , 4 0 4とダイオード素子 4 0 9 , 4 1 0に関する電 気的な接続関係について説明する。 この接続関係は、 高圧バスバー 2 1、 低圧バ スバ一 2 3、 出力パスパー 2 4、 および第 1から第 4の金属配線板 2 4— 1 , 2 - 2 , 2 4 - 3 , 2 4— 4の配線部材による配線によって作られる。
高圧側 （ハイサイ ド） の I G B T素子 4 0 2とダイォード素子 4 0 9は、 高圧 バスバー 2 1の上に取リ付けられている。 I G B T素子 4 0 2とダイォ一ド素子 4 0 9の各々の下面、 すなわち I G B T素子 4 0 2のコレクタ側の面とダイォ一 ド素子 4 0 9のカソード側の面は、 高圧バスバー 2 1 に半田等で接合されている。 ダイオード素子 4 0 9は高圧端子 4 0 1から遠い位置に配置され、 I G B T素子 4 0 2は高圧端子 4 0 1に近い位置に配置されている。 高圧バスバー 2 1は高圧 端子 4 0 1に接続される配線部材であり、 高圧バスバー 2 1にはダイォ一ド素子 4 0 9の力ソードと I G B T素子 4 0 2のコレクタのそれぞれが電気的に接続さ れている。
上記のダイォード素子 4 0 9と I G B T素子 4 0 2の上側には所要の間隔で第 3金属配線板 2 4— 3が配置される。 第 3金属配線板 2 4— 3はほぼプレート形 状を有し、 一端は出力バスバー 2 4につながっている。 第 3金属配線板 2 4— 3 の他端にはネジ 2 5で第 1金属配線板 2 4— 1が結合されている。 なおネジ 2 5 による当該結合部分は、 その他の手段として、 超音波接合、 半田接合、 力シメ等 を用いて結合するようにしてもよい。 さらに、 図 3に示すように、 上記のダイォ ード素子 4 0 9と I G B T素子 4 0 2の各上面、 すなわちダイオード素子 4 0 9 のアノード、 I G B T素子 4 0 2のェミッタおよびゲートのそれぞれはボンディ ングワイヤ 2 6により第 1金属配線板 2 4 - 1 に接続されている。
低圧側 （ローサイ ド） の 〖 G B T素子 4 0 とダイォード素子 4 1 0は、 図 2 に示すごとく、 絶縁層 2 2の上に固定された第 2金属配線板 2 4— 2の上に取り 付けられている。 I G B T素子 4 0 4とダイオード素子 4 1 0の各々の下面、 す なわち I G B T素子 4 0 4のコレクタ側の面とダイォード素子 4 1 0の力ソード 側の面は、 第 2金属配線板 2 4— 2に半田等で接合されている。 低圧バスバー 2 3は低圧端子 4 0 3に接続される配線部材であり、 低圧バスバー 2 3は、 ダイォ ード素子 4 1 0の上面のアノード、 I G B T素子 4 0 4の上面のェミッタおょぴ ゲートのそれぞれと、 ボンディングワイヤ 2 7により接続されている。 ダイォー ド素子 4 1 0は低圧端子 4 0 3に近い位置に配置され、 I G B T素子 4 0 4は低 圧端子 4 0 3から遠い位置に配置されている。
第 2金属配線板 2 4— 2は、 ダイォード素子 4 1 0の下面の力ソ一ド、 I G B T素子 4 0 4のコレクタおよびゲートに、 電気的に接続されている。 第 2金属配 線板 2 4— 2の一端はネジ 2 8で上記の第 4金属配線板 2 4— 4に結合されてい る。 なおネジ 2 8による当該結合部分は、 その他の手段として、 超音波接合、 半 田接合、 力シメ等を用いて結合するようにしてもよい。
第 1金属配線板 2 4— 1 と第 3金属配線板 2 4 - 3の結合部、 第 2金属配線板 2 4 - 2と第 4金属配線板 2 4— 4の結合部について説明する。
上記の各結合部に関して、 図 2または図 3に示されるように、 第 3金属配線板 2 4— 3の結合側端部と第 4金属配線板 2 4— 4の結合側端部は、 それぞれ、 下 向き段差を形作る L字状の曲げ部として形成されている。 第 3金属配線板 2 4— 3の結合側端部と第 4金属配線板 2 4— 4の結合側端部は、 それぞれ、 図 2また は図 3に示されるように、 L字を形成する縦部 A— 1 と横部 A— 2を有している。 横部 A— 2は、 対応する金属配線板の結合端部に接触し、 接合される部分である。 縦部 A— 1については、 その縦方向の長さを変えることにより、 ボンディングヮ ィャ 2 6と第 3金属配線板 2 4— 3との間の間隙、 またはボンディングワイヤ 2 7と第 4金属配線板 2 4— 4との間の間隙を変えることが可能となる。 なお、 下側に位置する第 1金属配線板 2 4 - 1の結合側端部と第 2金属配線板 2 4一 2の結合側端部のそれぞれに対して、 上向き段差を形作る L字状曲げ部と して形成すると、 上記と同様な横部とヒートシンク 3 2との間の隙間が広がり、 超音波接合、 カシメ等の接合のためのチップへッ ドを配置しやすくなる。
上記においてハイサイ ドの I G B T素子 4 0 2とダイォード素子 4 0 9の高圧 端子 4 0 1に対する配置関係、 ローサイ ドの I G B T素子 4 0 4とダイォード素 子 4 1 0の低圧端子 4 0 3に対する配置関係は、 各々の端子に対して反対の遠近 位置関係にある。
この場合に、 ダイォ一ド素子に比べて I G B T素子に流れる電流の割合が多く なる半導体装置の駆動を行う場合、 一方の半導体チップの I G B T素子は高圧バ スバーで高圧端子に対して近い側に配置され、 他方の半導体チップの I G B T素 子は第 2金属配線板で低圧端子に対して遠い側に配置される。 他方、 ダイオード 素子に比べて I G B T素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体装置の駆動を 行う場合には、 一方の半導体チップの I G B T素子は高圧パスバーで高圧端子に 対して遠い側に配置され、 他方の半導体チップの I G B T素子は第 2金属配線板 で低圧端子に対して近い側に配置されることになる。
なお図 2および図 3に示すように、 絶縁層 2 2の下側、 すなわち I G B Tモジ ユール 1 2を形成するプロック 1 1の下側にはヒ一トシンク 3 2が設けられてい る。 ヒートシンク 3 2は図 1では省略されている。
上記構造を有する I G B Tモジュール 1 2において、 高圧端子 4 0 1側の I G B T素子 4 0 2とダイオード素子 4 0 9は高圧側 （ハイサイ ド） の半導体チップ を形成し、 低圧端子 4 0 3側の I G B T素子 4 0 4とダイォ一ド素子 4 1 0は低 圧側 （ローサイ ド） の半導体チップを形成している。 これらの一対の半導体チッ プは、 物理的な位置関係として、 同一平面上に並置された関係にある。
上記構造では、 各半導体チップに対して平行に配置された高圧バスバー 2 1 お よび低圧バスバ一 2 3と、 第 1金属配線板 2 4— 1および第 3金属配線板 2 4— 3とは、 すべて平行な位置関係になり、 かつそれらの距離も最小に設定されてい る。 さらに高圧側アームのバスバー構造と低圧側アームのバスバー構造とは、 半 導体チップに対して上下関係を逆にしておリ、 対称的な配置関係になっている。 このため、 回路インダクタンスゃ回路抵抗等の電気的特性が高圧側アームと低圧 側アームで共に同じとなっている。
上記において、 第 3金属配線板 2 4— 3は、 ボンディングワイヤ 2 6に対して 所定間隔だけ離間すると共に、 高圧バスバ一 2 1に平行に配置する金属配線板で ある。 また第 4金属配線板 2 4— 4は、 第 2金属配線板 2 4— 2の端部から折り 返して連結され、 ボンディングワイヤ 2 7に対して所定間隔だけ離間すると共に、 第 2金属配線板 2 4— 2に平行に配置する金属配線板である。
+ なお上記の構造において、 第 1金属配線板 2 4— 1 および第 3金属配線板 2 4 ー3の間と、 第 2金属配線板 2 4— 2および第 4金属配線板 2 4— 4の間のそれ ぞれに任意の厚みを有する金属スぺ一サを備えることもできる。 この構成によれ ば、 第 3金属配線板 2 4— 3とボンディングワイヤ 2 6との間の間隙、 および第 4金属配線板 2 4— 4とボンディングワイヤ 2 7との間の間隙を適宜に調整する ことができる。
上記の高圧バスバ一 2 1 、 低圧バスバー 2 3、 出力バスバー 2 4、 第 1から第 4の金属配線板 2 4 - 1 - 2 4一 4による配線経路を示すと、 図 5のごとくなる。 図 5で明らかなように、 高圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 2とダイォー ド素子 4 0 9 ) と低圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 4とダイォ一ド素子 4 1 0 ) のそれぞれで、 配線経路に流れる電流の向きが逆になるように配線され ている。
I G B Tモジュール 1 2における上記の配線板経路の構成によって、 主回路の ィンダクタンスを大幅に低減し、 相互インダクタンスによる無誘導の効果を生じ させている。
次に、 上記の I G B Tモジュール 1 2の製造方法の一例を概説する。
まず高圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 2とダイォ一ド素子 4 0 9 ) を 高圧パスバー 2 1に、 低圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 4とダイォ一ド 素子 4 1 0 ) を第 2金属配線板 2 4— 2に、 それぞれ、 リフロー炉でダイボンド する。
次に、 ヒートシンク 3 2の上面に絶縁層 2 2を介して高圧バスバー 2 1 と第 2 金属配線板 2 4— 2をセッ トする。
次に、 ヒー卜シンク 3 2の上面にワイヤポンド治具をセッ 卜し、 ワイヤボンド 治具の上に第 1金属配線板 2 4一 1 および低圧バスバー 2 3を配置する。
次に、 ヒートシンク 3 2の上面に信号コネクタ 4 0 6 , 4 0 7を接着する。 次に、 主電力ワイヤと信号ワイヤをワイヤ ·ボンディングする。
次に、 端子 （高圧バスバー、 低圧バスバ一、 出力バスバー） を端子把持治具に セッ トした後、 ワイヤボンド治具を取り外す。
最後に樹脂モールド （ブロック 1 1 ) を行う。
上記の製造方法によれば、 第 1金属配線板 2 - 1 と第 3金属配線板 2 4— 3 がそれぞれ别部材で作られ、 また第 2金属配線板 2 4 - 2と第 4金属配線板 2 4 — 4がそれぞれ別部材で作られるようにしているので、 ワイヤ■ ボンディングを 行い易いという利点を有している。
また上記の実施例の説明では、 半導体装置で使用される電力用半導体素子を N チャンネル型の I G B T素子とした。 この場合、 同一平面に並置された一対の半 導体チップの関係において、 各半導体チップの電力用半導体素子が I G B T素子
( Nチャンネル型） であり、 さらに、 一方の半導体チップの一面はコレクタ側の 面、 他面はェミッタ側の面となり、 他方の半導体チップの一面はェミッタ側の面、 他面はコレクタ側の面となる。 また電力用半導体素子として I G B T素子の以外 のその他の任意の電力用半導体素子を使用する場合には、 その一面と他面は、 上 記 I G B T素子の上記の各面に対して機能的に対応する面となる。 例えば Nチヤ ンネルの M O S— F E Tの場合には、 I G B T素子のコレクタは 「ドレイン J に 対応し、 I G B T素子のェミッタは 「ソース」 に対応する。 以上の事項は、 下記 の実施例の場合にも当てはまる。
[実施例 2 ]
次に、 図 6〜図 9を参照して本発明に係る半導体装置の第 2の実施例を説明す る。
第 2実施例による半導体装置は、 第 1実施例と同様に、 電力用半導体装置であ つて、 代表的に電動車両の駆動用三相モータを駆動するためのインバータ装置で ある。 図 6は前述した図 1 と同様な図である。 第 2実施例による I G B Tモジュールの電気回路の構成についても、 図 4で説 明した通りの構成を有する。
すなわち、 インバ一タ装置のブリッジ回路の一相分 （U相、 V相、 W相のうち のいずれか 1つ） の電気回路部分において、 高圧端子 4 0 1側に配置されるハイ サイ ド側 I G B T素子 4 0 2と、 低圧端子 4 0 3側に配置されるローサイ ド側 I G B T素子 4 0 4とが含まれる。 インバータ装置のブリッジ回路は、 6個の電力 半導体素子で構成されるが、 上下一対の電力半導体素子で 1つのモジュールが形 成される。 2つの I G B T素子 4 0 2 , 4 0 4の各々のゲート （G ) とェミッタ ( E ) の間に信号コネクタ 4 0 6 , 4 0 7が接続される。 各信号コネクタ 4 0 6 , 4 0 7の入力端子間には、 適宜なタイミングで I G B T素子 4 0 2 , 4 0 4をォ ン -オフ動作させるための駆動制御用矩形パルス信号 4 0 8が入力される。 また 2つの I G B T素子 4 0 2 , 4 0 4の各々のェミッタ （E ) とコレクタ （C ) の 間に整流用のダイォ一ド素子 4 0 9 , 4 1 0が接続されている。
次に図 6〜図 8を参照して、 第 2実施例に係る I G B Tモジュールの物理的な 構造を説明する。
図 6において、 一点鎖線で示されたプロック 1 1 1 は、 I G B Tモジュール 1 1 2を形成するパッケージの外観形状を示している。 ブロック 1 1 1は実質的に は樹脂によるモールド部分である。 図 6で実線で示されている部分が配線板の物 理的構造部分である。 なお、 前述の図 4で説明した電気回路の各要素と実質的に 同一の要素には同一の符号を付している。
図 6において、 符号 4 0 1で示す部分が上記高圧端子、 符号 4 0 3で示す部分 が上記低圧端子、 符号 4 0 5で示す部分が上記出力端子である。 また符号 4 0 6 , 4 0 7はそれぞれ上記の信号コネクタである。 さらに符号 4 0 2 , 4 0 4の部分 が上記 I G B T素子であり、 符号 4 0 9 , 4 1 0の部分が上記ダイォード素子で ある。 図 6〜図 8で、 I G B T素子 4 0 2 , 4 0 4は縦型構造を有し、 上面にェ ミッタとゲー卜が形成され、 下面にコレクタが形成され、 またダイォード素子 4 0 9 , 4 1 0は上面にァノードが形成され、 下面に力ソードが形成されている。 高圧端子 4 0 1は、 高圧バスバー 1 2 の一端部をなし、 ブロック 1 1 1の外 側に延設された高圧バスバー 1 2 1の外側端部である。 高圧バスバー 1 2 1 は、 全体として長方形のプレート形状をなす配線部材であり、 高圧端子 4 0 1側に配 置される配線部材である。 高圧バスバー 1 2 1 は、 図 6および図 8に示されるご とく、 高圧端子 4 0 1 よりも所定距離分だけ平坦プレー卜状の形状に形成され、 途中から下方へ折リ曲げられており、 さらに図 8中右半部は平坦プレート状の形 状に形成されている。 図 8等に示されるように、 高圧バスバー 1 2 1 の高圧端子 4 0 1の箇所には孔 1 2 1 aが形成され、 お半部 1 2 1 bは絶縁層 1 2 2の上に 固定されている。 絶縁層 1 2 2は、 例えばエポキシまたは絶縁酸化膜である。 低圧端子 4 0 3は、 低圧バスバー 1 2 3の一端部をなし、 ブロック 1 1 1の外 側に延設された低圧バスバー 1 2 3の外側端部である。 低圧バスバー 1 2 3は、 同様に全体として長方形のプレート形状をなす配線部材であり、 低圧端子 4 0 3 側に配置される配線部材である。 低圧バスバー 1 2 3は、 図 6および図 7に示さ れるごとく、 低圧端子 4 0 3よリも所定距離分だけ平坦プレート状の形状に形成 され、 途中から若干下方へ折り曲げられており、 さらに図 7中右半部はほぼ平坦 プレート状の形状に形成されている。 図 7等に示されるように、 低圧バスバー 1 2 3の低圧端子 4 0 3の箇所には孔 1 2 3 aが形成されている。
出力端子 4 0 5は、 出力バスバー 1 2 4の一端部をなし、 ブロック 1 1 1 の外 側に延設された出力バスバー 1 2 4の外側端部である。 出力バスバ一 1 2 4は、 全体としてほぼ長方形のプレート形状を成している。 出力バスバー 1 2 4は、 後 述する第 1金属配線板 1 2 5および第 2金属配線板 1 2 6の各端部の出力端とし て設けられている。 また出力バスバー 1 2 4の出力端子 4 0 5の箇所には孔 1 2 4 aが形成されている。
上記において、 高圧バスバー 1 2 1のプレート形状の高圧端子 4 0 1、 低圧バ スバー 1 2 3のプレート形状の低圧端子 4 0 3、 出力バスバー 1 2 4のプレート 形状の出力端子 4 0 5は、 I G B Tモジュール 1 1 2における同一側の箇所にて、 同一平面上に配置されるように並置されている。 さらに出力端子 4 0 5は、 高圧 端子 4 0 1 と低圧端子 4 0 3の間の電流経路の中間位置に位置するように配置さ れている。 これにより、 高圧端子 4 0 1からハイサイ ドの I G B T素子 4 0 2を 通って出力端子 4 0 5に至るまでの電流経路の長さと、 出力端子 4 0 5からロー サイ ドの I G B T素子 4 0 4を通って低圧端子 4 0 3に至るまでの電流経路の長 さとがほぼ等しくなる。 これにより、 さらに高圧側と低圧側の電気特性がほぼ等 しくなリ、 モータの出力特性が良くなるという利点が生じる。 また、 仮に出力端 子 4 0 5を、 高圧端子 40 1 および低圧端子 4 0 3に対して反対側に配置しょう とすると、 出力端子 4 0 5を折り曲げて反対側に延長する必要がある。 そのため、 出力端子を形成する部材が長くなリ、 インダクタンスの低減に関係ない配線長が 長くなるため、 抵抗が大きくなるという不具合をもたらす。 本実施例の出力端子 40 5では、 このような不具合を生じないという利点を有する。
なお上記の高圧バスバー 1 2 1 、 低圧バスバ一 1 2 3、 出力パスバー 1 2 4の 各バスバーのプレート形状については、 幅が例えば 2 0 mmであり、 厚みは例え ぱ 0. 5 m mである。
次に I G B T素子 40 2 , 4 0 4とダイオード素子 40 9 , 4 1 0の接続関係 について説明する。
高圧側 （ハイサイ ド） の I G B T素子 40 2とダイォード素子 40 9は、 高圧 バスバー 1 2 の上に取リ付けられている。 I G B T素子 40 2とダイオード素 子 40 9の各々の下面、 すなわち I G B T素子 4 0 2のコレクタ側の面とダイォ -ド素子 40 9のカソ一ド側の面は、 高圧バスバ一 1 2 1に半田等で接合されて いる。 ダイオード素子 40 9は高圧端子 40 1 に近い位置に配置され、 I G B T 素子 402は高圧端子 40 1から遠い位置に配置されている。 高圧バスバ一 1 2
1は高圧端子 40 1 に接続される配線部材であり、 高圧バスバー 1 2 1にはダイ ォード素子 4 0 9の力ソードと I G B T素子 4 0 2のコレクタのそれぞれが電気 的に接続される。 上記のダイォード素子40 9と I G B T素子40 2の上側に第
1金属配線板 1 2 5が配置される。 第 1金属配線板 1 2 5はほぼプレー卜形状を 有し、 ダイォード素子 40 9のアノードと I G B T素子 40 2のェミッタおよび ゲートとのそれぞれに半田接合で接続されている。 第 1金属配線板 1 2 5とダイ ォード素子 4 0 9とは下方へ折り曲げられた両側の側片部 1 2 5 aで電気的に接 続され、 第 1金属配線板 1 2 5と I G B T素子 4 0 2とは下方に折り曲げられた 端部片 1 2 5 bで電気的に接続されている。 また第 1金属配線板 1 2 5の一端部 は上記の出力バスバー 1 2 4に接続されている。 第 1金属配線板 1 2 5と出カバ スバ一 1 24とは、 ビスまたはネジ 1 3 1で接続してもよいし、 半田付けで接合 してもよい。 さらに、 この固定部には超音波接合や力シメを用いることができる。 なお第 1金属配線板 1 2 5と出力バスバー 1 2 4を一体的金属板で作ることもで きる。
低圧側 （ローサイ ド） の I G B T素子 4 0 4とダイォ一ド素子 4 1 0は、 絶縁 層 1 2 2の上に固定された第 2金属配線板 1 2 6の上に取り付けられておリ、 か つ低圧バスバー 1 2 3の下側位置に配置されている。 I G B T素子 4 0 4とダイ ォード素子 4 1 0の各々の下面、 すなわち I G B T素子 4 0 4のコレクタ側の面 とダイォ一ド素子 4 1 0のカソ一ド側の面は、 第 2金属配線板 1 2 6に半田等で 接合されている。 ダイォ一ド素子 4 1 0は低圧端子 4 0 3に近い位置に配置され、 I G B T素子 4 0 4は低圧端子 4 0 3から遠い位置に配置されている。 低圧バス バー 1 2 3は低圧端子 4 0 3に接続される配線部材であり、 低圧バスバー 1 2 3 にはダイォ一ド素子 4 1 0の上面のアノードと I G B T素子 4 0 4の上面のエミ ッタおよびゲートとのそれぞれが半田接合等で接続される。 低圧バスバ一 1 2 3 とダイォ一ド素子 4 1 0とは下方へ折り曲げられた両側の側片部 1 2 3 bで電気 的に接続され、 低圧バスバ一 1 2 3と I G B T素子 4 0 とは下方に折り曲げら れた端部片 1 2 3 cで電気的に接続されている。 また第 2金属配線板 2 6はほぼ プレート形状を有し、 ダイォード素子 4 0のアノードと I G B T素子 4 0 4の コレクタのそれぞれに半田接合で電気的に接続されている。 第 2金属配線板 1 2 6の一端部は、 折り曲げられ、 上記の出力バスバー 1 2 4に接続されている。 第 2金属配線板 1 2 6と出力バスバー 1 2 4とは、 ビスまたはネジ 1 3 1で接続し てもよいし、 半田付けで接合してもよい。 なお図 6で符号 1 3 3は半田付け接合 した場合の接合部の吹き出しを示している。 またこの固定部についても、 上記と 同様に、 超音波接合や力シメを用いることができる。 なお、 第 2金属配線板 1 2 6と、 出力バスバー 1 2 4および第 1金属配線板 1 2 5とを一体的金属板で作る こともできる。
上記の構造によれば、 出力バスバー 1 2 4は、 第 1金属配線板 1 2 5と第 2金 属配線板 1 2 6の各々から延設された形で設けられている。
ハイサイ ドの I G B T素子 4 0 2とダイォード素子 4 0 9の高圧端子 4 0 1に 対する配置関係、 ローサイ ドの I G B T素子 4 0 4とダイォ一ド素子 4 1 0の低 圧端子 4 0 3に対する配置関係は、 各々の端子に対して同じ遠近位置関係にある。 この場合に、 ダイオード素子に比べて I G B T素子に流れる電流の割合が多く なる半導体装置の駆動を行う場合、 一方の半導体チップの I G B T素子は高圧バ スバーで高圧端子に対して遠い側に配置され、 他方の半導体チップの I G B T素 子は第 2金属配線板で低圧端子に対して遠い側に配置される。 他方、 ダイオード 素子に比べて I G B T素子に流れる電流の割合が少なくなる半導体装置の駆動を 行う場合には、 一方の半導体チップの I G B T素子は高圧バスバーで高圧端子に 対して近い側に配置され、 他方の半導体チップの I G B T素子は第 2金属配線板 で低圧端子に対して近い側に配置されることになる。
なお図 7および図 8に示すように、 絶縁層 1 2 2の下側、 すなわち I G B Tモ ジュール 1 1 2を形成するブロック 1 1 1の下側にはヒートシンク 1 3 2が設け られている。 ヒートシンク 1 3 2は図 6では省略されている。
上記構造を有する I G B Tモジュール 1 1 2において、 高圧端子 · 0 1側の I G B T素子 4 0 2とダイォード素子 4 0 9は高圧 （ハイサイ ド） 側の半導体チッ プを形成し、 低圧端子 4 0 3側の I G B T素子 4 0 4とダイォ一ド素子 4 1 0は 低圧 （ローサイ ド） 側の半導体チップを形成している。 これらの一対の半導体チ ップは、 物理的な位置関係として、 同一平面上に並置された関係にある。
上記構造では、 各半導体チップに対して平行に配置された高圧バスバ一 1 2 1 および低圧バスパー 1 2 3と、 第 1金属配線板 1 2 5および第 2金属配線板 1 2 6とは、 すべて平行な位置関係になり、 かつそれらの距離も最小に設定されてい る。 さらに高圧側アームのバスバー構造と低圧側アームのバスバー構造とは、 半 導体チップに対して上下関係を逆にしており、 対称的な配置関係になっている。 このため、 回路インダクタンスゃ回路抵抗等の電気的特性が高圧側アームと低圧 側アームで共に同じとなっている。
さらに、 高圧バスバー 1 2 1、 低圧パスバー 1 2 3、 出力バスバー 1 2 4、 第 1金属配線板 1 2 5、 および第 2金属配線板 1 2 6による配線経路を示すと、 図 9のごとくなる。 図 9で明らかなように、 高圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 2とダイォ一ド素子 4 0 9 ) と低圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 4 とダイオード素子 4 1 0 ) のそれぞれで、 配線経路に流れる電流の向きが逆にな るように配線されている。
I G B Tモジュール 1 1 2における上記の配線板経路の構成によって、 主回路 のインダクタンスを大幅に低減し、 相互インダクタンスによる無誘導の効果を生 じさせている。
次に、 上記の I G B Tモジュール 1 1 2の製造方法の一例を概説する。 この例 では、 出力バスバー 1 2 4が 2分割のタイプであるとする。 従って、 出力バスバ 一 1 2 4および出力端子 4 0 5は、 第 1金属配線板 1 2 5と第 2金属配線板 1 2 6の延在部分として形成される。
( 1 ) セッ ト工程
まず高圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 2とダイォ一ド素子 4 0 9 ) の 下面と高圧バスバ一 1 2 とを半田ペーストを介してセッ 卜し、 さらに併せて当 該半導体チップの上面と第 1金属配線板 1 2 5を半田ペーストを介してセッ 卜す る。
次に、 低圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 4とダイォ一ド素子 4 1 0 ) の下面と第 2金属配線板 1 2 6とを半田ペース トを介してセッ トし、 さらに併せ て当該半導体チップの上面と低圧バスバー 1 2 3を半田ペース トを介してセッ ト する。
次に、 第 1金属配線板 1 2 5と第 2金属配線板 1 2 6を半田ペース トを介して セッ トする。 このときにおいて、 高圧バスバー 1 2 1の下面と第 2金属配線板 1 2 6の下面との面位置を同一平面になるように一致させる。 この場合、 精度の高 い台座がセッ ト用ツールとして使用される。
( 2 ) 接合工程
上記のようにセッ 卜されたセッ ト物をリフロ一炉に入れ、 そこで半田付け処理 を行う。 セッ ト物の各要素は接合される。
( 3 ) 組付け '仕上げ工程
次に、 ヒートシンク 1 3 2の上面に絶縁層 1 2 2を介して高圧バスバ一 1 2 1 と第 2金属配線板 1 2 6をセッ 卜する。
次に、 ヒートシンク 1 3 2の上面に信号コネクタ 4 0 6 , 4 0 7を接着する。 次に、 信号コネクタ 4 0 6 , 4 0 7との間で所要の信号ワイヤをワイヤ■ ボン ディングする。
最後に樹脂モールド （ブロック 1 1 1 ) を行う。
図 1 0は、 第 2実施例に係る半導体装置の変形例を示す。 図 1 0は図 7と同様 な図であり、 図 1 0において上記実施例で説明した要素と同じ要素には同一の符 号を付している。 この実施例の I G B Tモジュールによれば、 低圧バスバー 1 2 3の平坦部に下方に突出する突起部 1 2 3 dを形成し、 この突起部 1 2 3 dをダ ィオード素子 4 1 0の端子に接続している。 その他の構造は上記の実施例で説明 した構造と同じである。
なお上記の実施例の説明では、 高圧端子等から I G B T素子等までの高圧バス バー等の平行部分を長くすることによリインダクタンスを低減するようにしたが、 平行部分の長さは無制限に長くできるものではなく、 設計上望ましい最適な長さ に設定される。
[実施例 3 ]
図 1 1〜図 1 3を参照して、 本発明の第 3実施例に係る半導体装置の基本的構 成についての実施例を説明する。 第 3実施例による半導体装置も、 前述の実施例 と同様に、 電動車両の駆動用三相モータを駆動するためのインバータ装置に利用 される。
図 1 1〜図 1 3を参照して I G B Tモジュールの物理的な構造を説明する。 図 1 1 および図 1 2において二点鎖線で示されたプロック 2 1 1 は、 I G B T モジュール 2 1 2を形成するパッケージの外観形状を示している。 ブロック 2 1 1は、 実際には、 樹脂によるモールド部分である。 図 1 1で実線で示されている 部分が配線板の物理的構造部分である。 なお樹脂モールド 2 1 1は、 図 1 1 と図 1 2では想像線で示され、 図 1 3では実像線で示されている。
図 1 1において、 符号 2 2 1で示す部分が入力端子、 符号 2 2 2で示す部分が 出力端子である。 また符号 2 2 3は信号コネクタは示す。 さらに符号 2 2 4の部 分は I G B T素子を示し、 符号 2 2 5の部分がダイォ一ド素子を示している。 図 1 1で、 I G B T素子 2 2 4は縦型構造を有し、 上面にェミッタとゲ一卜が 形成され、 下面にコレクタが形成されている。 またダイオード素子 2 2 5は上面 にァノードが形成され、 下面にカソードが形成されている。 上記の入力端子 2 2 1は、 入力バスバ一 2 2 6の一端部をなし、 プロック 2 1 1 の外側に延設された入力バスバー 2 6の外側端部である。 入力バスバー 2 6は、 全体として長方形のプレート形状をなす配線部材であり、 入力端子の側に配置さ れる配線部材である。 図 1 1 および図 1 2に示すごとく、 入力端子 2 2 1 は、 入 力バスバー 2 2 6の一方の端部側で、 入力バスバ一 2 2 6の長手方向に対して左 手側の直角な方向に延設されている。
入力バスバー 2 2 6は、 入力端子 2 2 1の近傍部分よリも所要の距離分だけ平 坦プレート状の形状に形成され、 図 1 1に示すごとく途中から下方へ折り曲げら れており、 さらにその先の部分 2 2 6 aは平坦プレート状の形状に形成されてい る。
図 1 1等に示されるように、 入力バスバー 2 2 6の入力端子 2 2 1の箇所には 孔 2 2 1 aが形成され、 さらに下方の平坦プレート部分 2 2 6 aは絶縁層 2 2 7 の上に固定されている。 絶縁層 2 2 7は、 例えばエポキシまたは絶縁酸化膜であ る。
出力端子 2 2 2は、 出力バスバー 2 3 1の一端部をなし、 プロック 2 1 1 の外 側に延設された出力バスバー 2 3 1の外側端部である。 出力バスバ一 2 3 1 は、 全体としてほぼ長方形のプレー卜形状をなし、 入力バスバー 2 2 6の上側にて、 入力バスバー 2 2 6の各部分に対してほぼ平行な位置関係になるように配置され ている。 また出力バスバー 2 3 1の出力端子 2 2 2の箇所には孔 2 2 2 aが形成 されている。 図 1 1 および図 1 2に示すごとく、 出力端子 2 2 2は、 出力バスバ - 2 3 1の一方の端部側で、 出力パスパー 2 3 1の長手方向に対して右手側の直 角な方向に延設されている。 さらに出力端子 2 2 2は、 特に図 1 1 に示されるご とく、 出力バスバ一 2 3 1の手前の端部で右手に折り曲げられた形状にて、 下方 に段差を形成するごとく折リ曲げられて形成されている。
出力バスバー 2 3 1の出力端子 2 2 2と、 前述した入力バスバー 2 2 6の入力 端子 2 2 1 とは、 図 1 3に示すごとく、 ほぼ水平になる位置関係にて形成されて いる。 図 1 3において、 水平な平面 2 3 2に対して、 それぞれ平坦プレート状の 入力端子 2 2 1 と出力端子 2 2 2は平行になるように配置されて設けられている。 この場合において、 入力端子 2 2 1 と出力端子 2 2 2の高さ方向の位置関係につ いて、 入力端子 2 2 1の上面と出力端子 2 2 2の下面とが同一の平面 2 3 2に一 致させることが好ましい。 さらには、 図 1 3に示すごとく入力端子 2 2 1の上面 と出力端子 2 2 2の下面とが平面 2 3 2を基準にして高さ方向で重複部分 （ォ一 バーラップ領域） 2 3 3が生じるように設けられることが好ましい。
次に、 I G B T素子 2 2 4、 ダイォード素子 2 2 5、 入力バスバー 2 2 6、 お よび出力バスバー 2 3 1の間の電気的な接続関係について説明する。 '
I G B T素子 2 2 4とダイオード素子 2 2 5は、 入力バスバー 2 2 6の上に取 リ付けられている。 〖 G B T素子 2 2 4とダイオード素子 2 2 5の各々の下面、 すなわち I G B T素子 2 2 4のコレクタ側の面とダイォード素子 2 2 5の力ソ一 ド側の面は、 入力バスバー 2 2 6に半田等で接合されている。 ダイオード素子 2 2 5は入力端子 2 2 1に近い位置に配置され、 I G B T素子 2 2 4は入力端子 2 2 1から遠い位置に配置されている。 入力バスバー 2 2 6は入力端子 2 2 1 につ ながる配線部材であり、 入力バスバ一 2 2 6にはダイォード素子 2 2 5のカソ一 ドと I G B T素子 2 2 4のコレクタのそれぞれが電気的に接続されている。 上記のダイォ一ド素子 2 2 5と I G B T素子 2 2 4の上側に前述の出力バスバ 一 2 3 1が配置される。 出力バスバー 2 3 1はほぼプレート形状を有し、 ダイォ ―ド素子 2 2 5のァノ一ドと I G B T素子 2 2 4のェミッタおよぴゲ一トとのそ れぞれに半田接合で接続されている。 出力バスバ一 2 3 1 とダイォ一ド素子 2 2 5とは下方へ折り曲げられた両側の側片部 2 3 1 aで電気的に接続され、 さらに 出力パスバー 2 3 1 と I G B T素子 2 2 4とは下方に折り曲げられた端部片 2 3 1 bで電気的に接続されている。
上記において、 ダイォード素子 2 2 5に比べて I G B T素子 2 2 4に流れる電 流の割合が多くなる半導体装置の駆動を行う場合には、 図 1 1 および図 1 2に示 されるごとく、 I G B T素子 2 2 4は入力バスバ一 2 2 6上で入力端子 2 1 に対 して遠い側に配置される。 反対に、 ダイォ一ド素子 2 2 5に比べて I G B T素子 2 2 4に流れる電流の割合が少なくなる半導体装置の駆動を行う場合には、 I G B T素子 2 2 4は入力バスバー 2 2 6上で入力端子 2 2 1に対して近い側に配置 されることになる。
なお図 1 1等の図示では省略されているが、 実際には、 絶縁層 2 2 7の下側、 すなわち I G B Tモジュール 2 1 2を形成するプロック 2 1 1の下側にはヒート シンクが設けられる。
図 1 2に示すごとく、 入力パスバー 2 2 6と出力バスバー 2 3 1は、 平面から 見た形状において、 共通の長手方向の中心線 2 3 4に対して線対称の形状になる ように形成され、 かつ配置されている。
上記の第 3実施例の説明では、 入力端子 2 2 1 および入力バスバー 2 2 6と、 出力端子 2 2 2および出力バスパー 2 3 1 という表現を使用したが、 これは説明 上の便宜的なものであり、 2つの端子および 2つのバスバ一はいずれも入力用ま たは出力用になり得る。 すなわち、 本実施例の I G B Tモジュール 2 1 2では、 第 1 および第 2の 2つのバスバーを有すればよく、 さらにそれらの一端部が端子 になっていればよい。
上記の 1 6曰丁モジュール2 1 2によれば、 ィンバータ装置を製作する場合に おいて、 基本的な単位モジュールを利用して構成することができ、 ブリッジ回路 における高圧側アーム回路または低圧側アーム回路に同一の構造を有するパワー モジュールを用いることができる。 その結果、 インバータ装置の製作上、 部品点 数が少なくなリ、 組立工数の削減ができ、 大幅なコス トダウンを達成することが できる。
次に、 図 1 4〜図 1 8を参照して本発明の第 3実施例の変形例を説明する。 本実施例に係る半導体装置 （ I G B Tモジュール） は、 前述した基本の I G B Tモジュール 2 1 2を単位の構成要素として利用し、 2つの I G B Tモジュール 2 1 2を組み合わせて構成される。 本実施例の I G B Tモジュール 2 4 1は、 2 つの I G B Tモジュール 2 1 2 (図 1 5〜図 1 8では符号 2 1 2 A , 2 1 2 Bで 示している） および図を、 同一平面上で、 その長手方向が平行になるように横に 並べて配置させ、 対向しかつ接触する端子同士を重ねて接合することによリ構成 される。
本実施例で説明する半導体装置は、 電力用半導体装置であって、 代表的に電動 車両の駆動用三相モータを駆動するためのインバータ装置である。
I G B Tモジュール 2 1の電気回路の構成は、 前述の図 4に示した通りであ る。 2007/060563 一 28 —
すなわち、 インパータ装置のブリッジ回路の一相分の電気回路は、 高圧端子 4 0 1側に配置されるハイサイ ド側 I G B T素子 4 0 2と、 低圧端子 40 3側に配 置される口一サイ ド側 I G B T素子 40 とが含まれる。 ハイサイ ド側 I G B T 素子 4 0 2を含む回路部分は第 1アーム用回路部であり、 ローサイ ド側 I G B T 素子 4 04を含む回路部分は第 2アーム用回路である。 I G B T素子 40 2のコ レクタ （C) が高圧端子 40 1 に接続され、 I G B T素子 4 0 2のェミッタ
( E) が I G B T素子 4 0 4のコレクタ （C) に接続され、 この接続点が出力端 子 40 5に接続され。 I G B T素子 40 4のェミッタ （E) は低圧端子 4 0 3に 接続される。 1 6已丁素子4 0 2 , 404の各々のゲート （G) とェミッタ
(E) の間に信号コネクタ 40 6 , 40 7が接続される。 各信号コネクタ 4 0 6 , 4 0 7の入力端子間には、 適宜なタイミングで I G B T素子 4 0 2， 40 4をォ ン -オフ動作させるための駆動制御用矩形パルス信号 40 8が入力される。 I G B T素子 40 2 , 40 4の各々のェミッタ （E) とコレクタ （C) の間に整流用 のダイオード素子 4 0 9 , 4 1 0が接続される。
次に図 1 5〜図 1 8を参照して、 上記の電気回路構成を有する I G B Tモジュ ール 2 4 1の物理的な構造を説明する。
本実施例の半導体装置に係る I G B Tモジュール 2 4 1は、 2つの I G B Tモ ジュール 2 1 2 A, 2 1 2 Bを、 長手方向が平行になるように、 同一平面上に並 ベて配置することによって構成される。 2つの I G B Tモジュール 2 1 2 A, 2 1 2 Bの各々は前述した I G B Tモジュール 2 1 2と同じ構造を有している。 従 つて I G B Tモジュール 2 1 2 A, 2 1 2 Bの各々は、 図 1 1 〜図 1 3を参照し て説明した前述の入力端子 （2 2 1 ) 、 入力バスバ一 （2 2 6 ) 、 出力端子 （2 2 2) 、 出力バスバ一 （2 3 1 ) 、 信号コネクタ （2 2 3 ) 、 I G B T素子 （ 2 2 4) 、 ダイォード素子 （ 2 2 5 ) 、 絶縁層 （ 2 2 7〉 、 およびブロック （2 1 1 ) 等を備えている。 この実施例に係る I G B Tモジュール 2 4 1は、 図 4で説 明した電気回路に対応するものであるので、 図 4に示した各要素に対応する要素 には同一の符号を付し、 その他の要素については図 1 1〜図 1 3で示した符号を 付し、 詳細な説明を省略する。
図 1 5等において、 I G B Tモジュール 2 1 2 A, 2 1 2 Bの各々は樹脂モ一 ルド部であるブロック 2 1 1で覆われている。
I G B Tモジュール 2 1 2 A , 2 1 2 Bで、 符号 40 1で示す部分が高圧端子、 符号 4 03で示す部分が低圧端子、 符号 40 5で示す部分が出力端子である。 ま た符号 406 , 4 0 7はそれぞれ信号コネクタである。 さらに符号 4 0 2 , 40 4の部分が I G B T素子であり、 符号 4 09 , 1 0の部分が上記ダイォ一ド素 子である。 1 6曰丁素子4 0 2 , 4 0 4は前述した I G B T素子 2 2 4と同じも のであり、 ダイォ一ド素子 4 0 9 , 4 1 0は前述したダイォ一ド素子 2 2 5と同 じものである。
上記において、 出力端子 40 5は、 I G B Tモジュール 2 1 2 A側の出力端子 40 5 Aと I G B Tモジュール 2 1 2 B側の出力端子 40 5 B ( I G B Tモジュ —ル 2 1 2では入力端子 2 2 1に相当する） とが重なって接触状態になった構造 により作られている。
I G B Tモジュール 2 1 2 Aは、 下側の高圧バスバ一 1 1 2 1 と上側の出カバ スバー 1 1 2 2を備える。 高圧バスバ一 1 1 2 1は前述の入力バスバ一 2 2 6に 対応しており、 出力バスバー 1 1 2 2は前述の出力バスバー 2 3 1に対応してい る。 従って、 高圧端子 40 1は、 高圧バスパー 1 1 2 1の一端部をなし、 ブロッ ク 2 1 1の外側に延設された高圧バスバー 1 1 2 1の外側端部である。 また上記 出力端子 40 5 Aは出力バスバ一 1 1 2 2の一端部をなし、 ブロック 2 1 1 の外 側に延設された出力バスバー 1 1 2 2の外側端部である。 I G B Tモジュール 2 1 2 Aのその他の構造は、 前述した I G B Tモジュール 2 1 2と同じである。
【0 0 63】
I G B Τΐジュール 2 1 2 Βは、 上側の低圧バスバー 1 1 3 1 と下側の出カバ スバ一 1 1 3 2を備える。 低圧バスバ一 1 1 3 1は前述の出力バスバ一 2 3 1に 対応しておリ、 出力バスバー 1 1 3 2は前述の入力バスバー 2 2 6に対応してい る。 従って、 低圧端子 4 0 3は、 低圧バスバー 1 1 3 1の一端部をなし、 プロッ ク 2 1 1の外側に延設された低圧バスバー 1 1 3 1の外側端部である。 また出力 端子 4 0 5 Βは出力バスバ一 1 1 3 2の一端部をなし、 ブロック 2 1 1の外側に 延設された出力バスバー 1 1 3 2の外側端部である。 1 68丁モジュ一ル2 1 2 Βのその他の構造は、 前述した I G Β Τモジュール 2 1 2と同じである。 同一構造の 2つの I G B Tモジュール 2 1 2 A, 2 1 2 Bを並べて構成された I G B Tモジュール 2 4 1 は、 それらの出力端子 40 5 Aと出力端子 40 5 Bが、 前述した通り図 1 8に示すように重複部分を有する関係にあるため、 図 1 7に示 されるごとく圧接した状態で密着した関係で接続される。 すなわち I G B Tモジ ユール 2 1 2 Aの出力端子 40 5 Aと I G B Tモジュール 2 1 2 Bの出力端子 4 0 5 Bが重なり合う位置関係になり、 締め付け部位が 1箇所に一致する。 この結 果、 外部に対する接続箇所は 3箇所だけとなり、 接続箇所を増すことなく、 2ァ ー厶のパワーモジュールを実現することができる。
さらに 2アームの回路を含むパワーモジュールを構成する際に、 高圧側と低圧 側を同じ構造の I G B Tモジュールで構成することができ、 バスバーを共通に用 いることができ、 かつ出力端子 40 5を一箇所で締め付けることができるため、 金型を省略でき、 歩留まりの向上、 組立工数を削減することができ、 大幅なコス トダウンを達成できる。 特に、 2つの I G B Tモジュール 2 1 2 A , 2 1 2 Bか らの出力端子 40 5 A, 4 0 5 Bは、 I G B Tモジュール 2 1 2 A , 2 1 2 Bを 所定の配置にするだけで自然に押圧される関係になり、 接続作業が極めて簡単に なる。
さらに上記において、 出力端子 4 0 5は、 高圧端子 4 0 1 と低圧端子 4 0 3の 間の電流経路の中間位置に位置するように配置されている。 これにより、 高圧端 子 4 0 1からハイサイ ドの I G B T素子 40 2を通って出力端子 4 0 5に至るま での電流経路の長さと、 出力端子 4 0 5から口一サイ ドの I G B T素子 40 4を 通って低圧端子 40 3に至るまでの電流経路の長さとがほぼ等しくなる。 これに より、 さらに高圧側と低圧側の電気特性がほぼ等しくなリ、 モータの出力特性が 良くなるという利点が生じる。
I G B Tモジュール 2 1 2 A , 2 1 2 Bにおける I G B T素子 40 2 , 4 04 とダイォ一ド素子 4 0 9， 4 1 0についての電気的な接続関係については前述し た通リである。
ハイサイ ドの I G B T素子 40 2とダイォード素子 4 0 9の高圧端子 40 1 に 対する配置関係、 口一サイ ドの I G B T素子 4 04とダイォード素子 4 1 0の低 圧端子 40 3に対する配置関係は、 各々の端子に対して同じ遠近位置関係にある。 上記構造を有する I G B Tモジュール 2 4 1 において、 高圧端子 4 0 1側の I G B T素子 4 0 2とダイォード素子 4 0 9は高圧 （ハイサイ ド） 側すなわち第 1 アーム用回路側の半導体チップを形成し、 低圧端子 4 0 3側の I G B T素子 4 0 4とダイオード素子 4 1 0は低圧 （ローサイ ド） 側すなわち第 1アーム用回路側 の半導体チップを形成している。 これらの一対の半導体チップは、 物理的な位置 関係として、 同一平面上に並置された関係にある。
上記構造では、 各半導体チップに対して平行に配置された高圧バスバー 1 1 2 1 、 低圧バスバー 1 1 3 1 、 2つの出力バスバー 1 1 2 2 , 1 1 3 2は、 すべて 平行な位置関係になり、 かつそれらの距離も最小に設定されている。 このため、 回路ィンダクタンスゃ回路抵抗等の電気的特性が高圧側アームと低圧側アームで 共に同じとなっている。
さらに、 高圧バスバー 1 1 2 1、 低圧バスバー 1 1 3 1、 出力バスバ一 1 1 2 2 , 1 1 3 2による配線経路を示すと、 図 1 4のごとくなる。 図 1 4で明らかな ように、 高圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 2とダイォード素子 4 0 9 ) と低圧側の半導体チップ （ I G B T素子 4 0 4とダイォード素子 4 1 0 ) のそれ ぞれで、 配線経路に流れる電流の向きが逆になるように配線されている。
I G B Tモジュール 2 4 1における上記の配線板経路の構成によって、 主回路 のインダクタンスを大幅に低減し、 相互インダクタンスによる無誘導の効果を生 じさせている。
なお上記の第 3実施例の説明では、 高圧端子等から I G B T素子等までの高圧 バスバー等の平行部分を長くすることによリィンダクタンスを低減するようにし たが、 平行部分の長さは無制限に長くできるものではなく、 設計上望ましい最適 な長さに設定される。
図 1 9には、 図 1 1で示した I G B Tモジュール 2 1 2の他の変形実施例を示 す。 この実施例に係る I G B Tモジュール 2 5 1では、 出力バスバー 2 3 1の後 半部を、 プレート状部材ではなく、 複数本のワイヤ 2 5 2を利用して作っている。 その他の構成は図 1 1で説明した構成と同じである。 図 1 9において、 図 1 1で 説明した要素と同じ要素には同一の符号を付し、 その詳細な説明を省略する。 こ の実施例による I G B丁モジュール 2 5 1であっても、 前述の実施例で説明した W 一 32 - 作用効果と同様な作用効果が生じる。
以上の実施例で説明された構成、 形状、 大きさおよび配置関係については本発 明が理解 ·実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、 また数値および各構 成の組成 （材質） については例示にすぎない。 従って本発明は、 説明された実施 例に限定されるものではなく、 特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸 脱しない限り様々な形態に変更することができる。
産業上の利用可能性
本発明は、 電動車両の駆動用モータを駆動するインバータ装置の半導体素子モ ジュール構造として有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 同一平面上に並置した一対の半導体チップと、
—方の前記半導体チップの一面に接合されると共に高圧端子を有する高圧バス バーと、
他方の前記半導体チップの一面にボンディングワイヤで接続されると共に低圧 端子を有する低圧バスバーと、
前記一方の半導体チップの他面にボンディングワイヤで接続される第 1金属配 線板と、
前記他方の半導体チップの他面に接合される第 2金属配線板と、
前記第 1金属配線板に連結され、 前記一方の半導体チップの他面に接続される 前記ボンディングワイヤに対して所定間隔離間すると共に前記高圧バスバーに平 行に配置する第 3金属配線板と、
前記第 2金属配線板の端部から折リ返して連結され、 前記他方の半導体チップ に接続される前記ボンデイングワイヤに対して所定間隔離間すると共に前記第 2 金属配線板に平行に配置する第 4金属配線板と、
前記第 3金属配線板と前記第 4金属配線板のそれぞれの端部から延在する出力 端子を有する出力バスバーと、
から成る半導体装置。
2 . 請求項 1記載の半導体装置であって、
前記高圧バスバーの前記高圧端子と前記低圧バスバーの前記低圧端子は同一側 にあり、 前記出力バスバーの前記出力端子は前記高圧端子と前記低圧端子の間の 電流経路の中間位置に配置されている。
3 . 請求項 1又は 2記載の半導体装置であって、
前記第 1金属配線板と前記第 3金属配線板とは別部材として形成され、 かつ前 記第 2金属配線板と前記第 4金属配線板とは別部材として形成され、 前記第 3金 属配線板と前記第 4金属配線板との接合部に前記出力パスバーが接合されている。
4 . 請求項 1記載の半導体装置であって、
前記第 1金属配線板および前記第 3金属配線板の間と、 前記第 2金属配線板お よび前記第 4金属配線板の間のそれぞれに金属スぺーサを備え、 前記第 3金属配 線板と前記ボンディングワイヤとの間隙、 および前記第 4金属配線板と前記ボン デイングワイヤとの間隙が調整可能に構成されている。
5 . 請求項 1記載の半導体装置であって、
前記一対の前記半導体チップの各々は、 電力用半導体素子と整流用半導体素子 を更に備え、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が多 くなる半導体装置の駆動を行う場合、 前記一方の半導体チップの前記電力用半導 体素子は前記高圧バスバーで前記高圧端子に対して近い側に配置され、 前記他方 の半導体チップの前記電力用半導体素子は前記第 2金属配線板で前記低圧端子に 対して遠い側に配置され、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が少 なくなる半導体装置の駆動を行う場合、 前記一方の半導体チップの前記電力用半 導体装置は前記高圧バスバーで前記高圧端子に対して遠い側に配置され、 前記他 方の半導体チップの前記電力用半導体素子は前記第 2金属配線板で前記低圧端子 に対して近い側に配置されている。
6 . 同一平面上に並置した一対の半導体チップと、
一方の前記半導体チップの一面に接合されると共に高圧端子を有する高圧バス バ一と、
他方の前記半導体チップの一面に接合されると共に低圧端子を有する低圧バス バーと、
前記一方の半導体チップの他面に接合される第 1金属配線板と、
前記他方の半導体チップの他面に接合される第 2金属配線板と、
前記第 1金属配線板と前記第 2金属配線板のそれぞれの端部から延在する出力 端子を有する出力バスバーと、 から成る半導体装置
7 . 請求項 6記載の半導体装置であって、
前記高圧バスバーの前記高圧端子と前記低圧バスバーの前記低圧端子は同一側 に配置され、 前記出力バスバーの前記出力端子は、 前記高圧端子と前記低圧端子 の間の電流経路の中間位置に配置されている。
8 . 請求項 6または 7記載の半導体装置であって、
前記第 1金属配線板と前記第 2金属配線板が別部材として形成され、 前記第 1 金属配線板と前記第 2金属配線板との接合部に前記出力バスバーが接合されてい る。
9 . 請求項 6記載の半導体装置であって、
前記高圧端子から前記一方の半導体チップを経由した前記出力端子までの電流 経路の長さと、 前記低圧端子から前記他方の半導体チップを経由した前記出力端 子までの電流経路の長さとが実質的に等しくなっている。
1 0 . 請求項 6記載の半導体装置であって、
前記一対の前記半導体チップの各々は、 電力用半導体素子と整流用半導体素子 を備え、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が多 <なる半導体装置の駆動を行う場合、 前記一方の半導体チップの前記電力用半導 体素子は前記高圧バスバーで前記高圧端子に対して遠い側に配置され、 前記他方 の半導体チップの前記電力用半導体素子は前記第 2金属配線板で前記低圧端子に 対して遠い側に配置され、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が少 なくなる半導体装置の駆動を行う場合、 前記一方の半導体チップの前記電力用半 導体装置は前記高圧バスバーで前記高圧端子に対して近い側に配置され、 前記他 方の半導体チップの前記電力用半導体素子は前記第 2金属配線板で前記低圧端子 に対して近い側に配置されている。
1 1 . 所定平面の上に配置された電力用半導体素子および整流用半導体素子と、 前記電力用半導体素子および前記整流用半導体素子の各々の一面に接合される 第 1接合部、 および前記第 1接合部の長手方向に対して直角方向に延設した第 1 端子を有する第 1バスバーと、
前記電力用半導体素子および前記整流用半導体素子の各々の他面に接合される 接続片部を有する第 2接合部、 および前記第 2接合部の長手方向に対して直角方 向であって前記第 1端子とは反対側に延設した第 2端子とを有する第 2バスバー から成る半導体装置。
1 2 . 請求項 1 1記載の半導体装置であって、
前記第 2パスバ一は、 前記第 2接合部の代わりに、 複数のワイヤを用いて前記 電力用半導体素子および前記整流用半導体素子と前記第 2端子とを接続する。
1 3 . 請求項 1 1又は 1 2記載の半導体装置であって、
前記第 1端子と前記第 2端子は、 それぞれ表面と裏面を有し、 前記第 1端子の 表面と前記第 2端子の裏面とが同一平面になるように設けられている。
1 4 . 請求項 1 1又は 1 2記載の半導体装置であって、
前記第 1端子と前記第 2端子は、 それぞれ表面と裏面を有し、 前記第 1端子の 表面と前記第 2端子の裏面とが同一平面に沿って位置しかつ重複部分を有するよ うに設けられている。
1 5 . 請求項 1 1記載の半導体装置であって、
前記第 1バスバーと前記第 2バスバーは、 平面形状で、 共通の長手方向の中心 線に対して対称的な形状になるように配置されている。
1 6 . 請求項 1 1記載の半導体装置であって、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が多 くなる半導体装置の駆動を行う場合、 前記電力用半導体素子は前記第 1バスバー で前記第 1端子に対して遠い側に配置され、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が少 なくなる半導体装置の駆動を行う場合、 前記電力用半導体装置は前記第 1バスバ 一で前記第 1端子に対して近い側に配置される。 7 . 請求項 1 1または 1 2記載の半導体装置であって、
前記電力用半導体素子および前記整流用半導体素子と前記第 1バスバーと前記 第 2バスバーとから成る第 1アーム用回路部と、
前記電力用半導体素子および前記整流用半導体素子と前記第 1バスバーと前記 第 2バスバーとから成る第 2アーム用回路部とを備え、
前記第 1アーム用回路部の前記 2バスバーの前記第 2端子と前記第 2ァ一厶用 回路部の前記第 1 バスバーの前記第 1端子は電気的に接続されて出力端子を形成 し、 前記第 1 アーム用回路部の前記第 1バスバーの前記第 1端子は高圧端子とな リ、 前記第 2アーム用回路部の前記第 2バスバーの前記第 2端子は低圧端子とな る。
1 8 . 請求項 1 7記載の半導体装置であって、
前記第 1アーム用回路部の前記第 2バスバーの前記第 2端子と、 前記第 2ァ一 厶用回路部の前記第 1バスバーの前記第 1端子は、 それぞれ表面と裏面を有し、 前記第 1 アーム用回路部の前記第 2バスバーの前記第 2端子の裏面と前記第 2 アーム用回路部の前記第 1バスバーの前記第 1端子の表面とが同一平面に沿って 位置しかつ重複部分を有し、 前記第 2端子と前記第 1端子が圧接されることで電 気的に接続される。
1 9 . 請求項 1 7記載の半導体装置であって、
前記第 1アーム用回路部における前記第 1バスバーの前記第 1端子から前記第 2バスバーの前記第 2端子までの電流経路の長さと、 前記第 2アーム用回路部に おける前記第 1 バスバーの前記第 1端子から前記第 2バスバーの前記第 2端子ま での電流経路の長さとが実質的に等しくなつている。
2 0 . 請求項 1 7記載の半導体装置であって、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が多 くなる半導体装置の駆動を行う場合、 前記第 1 アーム用回路部の前記電力用半導 体素子は前記第 1バスバーで前記第 1端子に対して遠い側に配置され、 前記第 2 アーム用回路部の前記電力用半導体素子は前記第 2バスバーで前記第 2端子に対 して遠い側に配置され、
前記整流用半導体素子に比べて前記電力用半導体素子に流れる電流の割合が少 なくなる半導体装置の駆動を行う場合、 前記第 1アーム用回路部の前記電力用半 導体装置は前記第 1バスバーで前記第 1端子に対して近い側に配置され、 前記第 2アーム用回路部の前記電力用半導体素子は前記第 2バスバーで前記第 2端子に 対して近い側に配置されている。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014208450A1 (ja) * 2013-06-24 2014-12-31 日産自動車株式会社 電力変換装置
WO2015121900A1 (ja) * 2014-02-11 2015-08-20 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール
CN105458091A (zh) * 2015-12-22 2016-04-06 江苏高歌机电有限公司 一种插片端子成型模具及成型工艺
US9520344B2 (en) 2012-05-16 2016-12-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor module for electric power
CN108352382A (zh) * 2015-11-27 2018-07-31 罗伯特·博世有限公司 用于电动机的功率模块
CN113764386A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 黄山谷捷散热科技有限公司 多单元功率集成模块的低寄生叠装结构及封装工艺

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010131679A1 (ja) * 2009-05-14 2010-11-18 ローム株式会社 半導体装置
US8482904B2 (en) * 2010-05-25 2013-07-09 Lear Corporation Power module with current sensing
JP5380376B2 (ja) * 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体装置
US9236330B2 (en) 2010-11-29 2016-01-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power module
US8878483B2 (en) 2011-01-14 2014-11-04 Lear Corporation Electronics unit with current sensing
JP5936310B2 (ja) * 2011-03-17 2016-06-22 三菱電機株式会社 パワー半導体モジュール及びその取り付け構造
JP5947537B2 (ja) 2011-04-19 2016-07-06 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及びその製造方法
US9036355B2 (en) * 2012-03-29 2015-05-19 Hamilton Sundstrand Corporation Printed wiring board (PWB) for high amperage circuits
US20130279119A1 (en) * 2012-04-20 2013-10-24 GM Global Technology Operations LLC Electronic assemblies and methods of fabricating electronic assemblies
EP4293714A3 (en) * 2012-09-20 2024-02-28 Rohm Co., Ltd. Power semiconductor device module
KR101890752B1 (ko) * 2012-11-01 2018-08-22 삼성전자 주식회사 균일한 병렬 스위치 특성을 갖는 파워모듈용 기판 및 이를 포함하는 파워모듈
JP2014127583A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Toyota Motor Corp 半導体モジュール
KR102034717B1 (ko) 2013-02-07 2019-10-21 삼성전자주식회사 파워모듈용 기판, 파워모듈용 터미널 및 이들을 포함하는 파워모듈
JP6065771B2 (ja) 2013-07-03 2017-01-25 株式会社デンソー 半導体装置
JP6221542B2 (ja) * 2013-09-16 2017-11-01 株式会社デンソー 半導体装置
KR101983160B1 (ko) * 2013-11-29 2019-05-28 삼성전기주식회사 전력반도체 모듈
JP6316412B2 (ja) 2014-05-20 2018-04-25 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
DE102014219585A1 (de) * 2014-09-26 2016-03-31 Robert Bosch Gmbh Kontaktanordnung mit einem Schaltungsträger und einem Verbindungselement
US11570921B2 (en) * 2015-06-11 2023-01-31 Tesla, Inc. Semiconductor device with stacked terminals
DE102015110078A1 (de) * 2015-06-23 2016-12-29 Infineon Technologies Austria Ag Elektronische Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
JP6485257B2 (ja) * 2015-07-01 2019-03-20 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6225962B2 (ja) * 2015-08-28 2017-11-08 住友電装株式会社 コネクタ
JP6326038B2 (ja) * 2015-12-24 2018-05-16 太陽誘電株式会社 電気回路装置
CN105489575B (zh) * 2016-01-04 2017-11-10 浙江华晶整流器有限公司 一种光伏防反二极管
US10347608B2 (en) * 2016-05-27 2019-07-09 General Electric Company Power module
JP6490027B2 (ja) * 2016-06-10 2019-03-27 三菱電機株式会社 半導体装置
CN109661861B (zh) * 2016-09-06 2023-05-26 三洋电机株式会社 开关装置
FR3060901B1 (fr) * 2016-12-15 2019-08-23 Valeo Systemes De Controle Moteur Module electronique de puissance
DE102017100532A1 (de) * 2017-01-12 2018-07-12 Danfoss Silicon Power Gmbh Leistungsmodul mit verbesserter Stromverteilung
JP6884624B2 (ja) * 2017-04-05 2021-06-09 富士電機株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法及びインターフェースユニット
EP3392908B1 (de) * 2017-04-20 2019-07-24 Infineon Technologies AG Leistungshalbleiteranordnung mit einem stapel von eine verbesserte geometrie aufweisenden anschlussplatten zur gemeinsamen elektrischen kontaktierungen mehrerer, gleichartiger leistungshalbleiter-schaltelemente
CN107403783B (zh) * 2017-08-30 2023-10-31 扬州国扬电子有限公司 一种平行电极组合、功率模块及功率模组
US11271491B2 (en) 2017-09-27 2022-03-08 Aisin Corporation Inverter module
JP6921794B2 (ja) * 2018-09-14 2021-08-18 株式会社東芝 半導体装置
CN111886695A (zh) 2018-10-05 2020-11-03 富士电机株式会社 半导体装置、半导体模块及车辆
US11070140B2 (en) * 2018-10-25 2021-07-20 Eaton Intelligent Power Limited Low inductance bus assembly and power converter apparatus including the same
FR3089749B1 (fr) * 2018-12-05 2020-11-27 Valeo Equip Electr Moteur Module électronique
US10741313B1 (en) 2019-02-06 2020-08-11 Eaton Intelligent Power Limited Bus bar assembly with integrated surge arrestor
US11056860B2 (en) * 2019-10-11 2021-07-06 Eaton Intelligent Power Limited Bus structure for parallel connected power switches
CN111863789B (zh) * 2020-06-22 2022-04-29 扬州国扬电子有限公司 一种低电感功率模块
JP2022006780A (ja) * 2020-06-25 2022-01-13 富士電機株式会社 半導体モジュール
DE202021004369U1 (de) * 2020-10-14 2023-12-11 Rohm Co., Ltd. Halbleitermodul
US20230307411A1 (en) 2020-10-14 2023-09-28 Rohm Co., Ltd. Semiconductor module
DE112021002452T5 (de) 2020-10-14 2023-02-09 Rohm Co., Ltd. Halbleitermodul

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308263A (ja) * 2000-04-19 2001-11-02 Denso Corp 半導体スイッチングモジュ−ル及びそれを用いた半導体装置
JP2002026251A (ja) 2000-07-11 2002-01-25 Toshiba Corp 半導体装置
JP2002206251A (ja) 2001-01-12 2002-07-26 Kubota Corp バックホウ
JP2004031590A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Hitachi Unisia Automotive Ltd 半導体装置
JP2004208411A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Denso Corp ハーフブリッジ回路用半導体モジュール
JP2006134990A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置
JP2007184525A (ja) * 2005-12-07 2007-07-19 Mitsubishi Electric Corp 電子機器装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3937045A1 (de) * 1989-11-07 1991-05-08 Abb Ixys Semiconductor Gmbh Leistungshalbleitermodul
US5956231A (en) * 1994-10-07 1999-09-21 Hitachi, Ltd. Semiconductor device having power semiconductor elements
US6054765A (en) * 1998-04-27 2000-04-25 Delco Electronics Corporation Parallel dual switch module
EP2244289B1 (en) 2000-04-19 2014-03-26 Denso Corporation Coolant cooled type semiconductor device
DE10237561C1 (de) * 2002-08-16 2003-10-16 Semikron Elektronik Gmbh Induktivitätsarme Schaltungsanordnung bzw. Schaltungsaufbau für Leistungshalbleitermodule
JP4277169B2 (ja) 2003-01-06 2009-06-10 富士電機デバイステクノロジー株式会社 電力用半導体モジュール
JP3879688B2 (ja) * 2003-03-26 2007-02-14 株式会社デンソー 半導体装置
EP2216892B1 (en) 2003-08-21 2012-01-18 Denso Corporation Mounting structure of a semiconductor device
US20050128706A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-16 Ballard Power Systems Corporation Power module with heat exchange
JP2005236108A (ja) 2004-02-20 2005-09-02 Toyota Motor Corp 半導体装置
JP4603956B2 (ja) * 2005-08-26 2010-12-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308263A (ja) * 2000-04-19 2001-11-02 Denso Corp 半導体スイッチングモジュ−ル及びそれを用いた半導体装置
JP2002026251A (ja) 2000-07-11 2002-01-25 Toshiba Corp 半導体装置
JP2002206251A (ja) 2001-01-12 2002-07-26 Kubota Corp バックホウ
JP2004031590A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Hitachi Unisia Automotive Ltd 半導体装置
JP2004208411A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Denso Corp ハーフブリッジ回路用半導体モジュール
JP2006134990A (ja) * 2004-11-04 2006-05-25 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置
JP2007184525A (ja) * 2005-12-07 2007-07-19 Mitsubishi Electric Corp 電子機器装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2028692A4

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9520344B2 (en) 2012-05-16 2016-12-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor module for electric power
CN104303297B (zh) * 2012-05-16 2017-05-17 松下知识产权经营株式会社 电力用半导体模块
WO2014208450A1 (ja) * 2013-06-24 2014-12-31 日産自動車株式会社 電力変換装置
JP6056971B2 (ja) * 2013-06-24 2017-01-11 日産自動車株式会社 電力変換装置
WO2015121900A1 (ja) * 2014-02-11 2015-08-20 三菱電機株式会社 電力用半導体モジュール
US9941255B2 (en) 2014-02-11 2018-04-10 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module
CN108352382A (zh) * 2015-11-27 2018-07-31 罗伯特·博世有限公司 用于电动机的功率模块
CN105458091A (zh) * 2015-12-22 2016-04-06 江苏高歌机电有限公司 一种插片端子成型模具及成型工艺
CN113764386A (zh) * 2021-09-09 2021-12-07 黄山谷捷散热科技有限公司 多单元功率集成模块的低寄生叠装结构及封装工艺
CN113764386B (zh) * 2021-09-09 2023-04-07 黄山谷捷股份有限公司 多单元功率集成模块的低寄生叠装结构及封装工艺

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