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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023135187
(43)【公開日】2023-09-28
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/04 20060101AFI20230921BHJP
【ＦＩ】
H01L23/04 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022040271
(22)【出願日】2022-03-15
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317011920
【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】竹田 駿
(57)【要約】
【課題】信号端子の配線のインダクタンスを削減しつつ、半導体装置の組み立てを簡易にする。
【解決手段】実施形態の半導体装置１は、ケース１０と部品２０とを含む。ケース１０は、半導体回路を備える。部品２０は、ケース１０に取り付け可能に構成される。部品２０は、信号端子ＴＧＵと、信号端子ＴＧＵと電気的に接続された配線２２とを備える。配線２２は、ケース１０に部品２０が取り付けられた場合に半導体回路に含まれた電極１４と接するコンタクト部ＣＰと、コンタクト部ＣＰの上方に設けられた第１部分を有するリード部ＬＰと、リード部ＬＰの第１部分とコンタクト部ＣＰとの間に設けられ、弾力性を有するばね部ＳＰと、を有する。
【選択図】図６
【解決手段】実施形態の半導体装置１は、ケース１０と部品２０とを含む。ケース１０は、半導体回路を備える。部品２０は、ケース１０に取り付け可能に構成される。部品２０は、信号端子ＴＧＵと、信号端子ＴＧＵと電気的に接続された配線２２とを備える。配線２２は、ケース１０に部品２０が取り付けられた場合に半導体回路に含まれた電極１４と接するコンタクト部ＣＰと、コンタクト部ＣＰの上方に設けられた第１部分を有するリード部ＬＰと、リード部ＬＰの第１部分とコンタクト部ＣＰとの間に設けられ、弾力性を有するばね部ＳＰと、を有する。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体回路を備えるケースと、
前記ケースに取り付け可能に構成され、信号端子と、前記信号端子と電気的に接続された配線とを備える部品と、を備え、
前記配線は、前記ケースに前記部品が取り付けられた場合に前記半導体回路に含まれた電極と接するコンタクト部と、前記コンタクト部の上方に設けられた第１部分を有するリード部と、前記リード部の前記第１部分と前記コンタクト部との間に設けられ、弾力性を有するばね部と、を有する、
半導体装置。
前記ケースに取り付け可能に構成され、信号端子と、前記信号端子と電気的に接続された配線とを備える部品と、を備え、
前記配線は、前記ケースに前記部品が取り付けられた場合に前記半導体回路に含まれた電極と接するコンタクト部と、前記コンタクト部の上方に設けられた第１部分を有するリード部と、前記リード部の前記第１部分と前記コンタクト部との間に設けられ、弾力性を有するばね部と、を有する、
半導体装置。
【請求項2】
前記コンタクト部は、前記ケースに前記部品が取り付けられた場合に、前記ばね部により生じる圧接力により前記電極に押しつけられる、
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記配線は、前記ばね部において、前記ケースの基板と平行な方向に突出するように折れ曲がった形状を有している。
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記配線は、前記ばね部において、ループ状に設けられた部分を有している、
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記配線の厚さは、前記ばね部よりも前記リード部の方が厚い、
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の半導体装置。
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記ケースは、ベース基板と、前記半導体回路の側部を囲み且つ前記ベース基板の上に設けられた第１絶縁部材と、を有し、
前記部品は、前記配線の前記リード部がインサート成形された第２絶縁部材を有し、
前記ケースに前記部品が取り付けられた場合に、前記第１絶縁部材と前記第２絶縁部材とが接触する、
請求項１に記載の半導体装置。
前記部品は、前記配線の前記リード部がインサート成形された第２絶縁部材を有し、
前記ケースに前記部品が取り付けられた場合に、前記第１絶縁部材と前記第２絶縁部材とが接触する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第１絶縁部材は、少なくとも１つの受け部を有し、
前記第２絶縁部材は、前記少なくとも１つの受け部と対応するように設けられた少なくとも１つの爪部を有し、
前記少なくとも１つの受け部と前記少なくとも１つの爪部とがかみ合うことによって、前記ケースに前記部品が固定される、
請求項６に記載の半導体装置。
前記第２絶縁部材は、前記少なくとも１つの受け部と対応するように設けられた少なくとも１つの爪部を有し、
前記少なくとも１つの受け部と前記少なくとも１つの爪部とがかみ合うことによって、前記ケースに前記部品が固定される、
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第１絶縁部材は、少なくとも１つの爪部を有し、
前記第２絶縁部材は、前記少なくとも１つの爪部と対応するように設けられた少なくとも１つの受け部を有し、
前記少なくとも１つの爪部と前記少なくとも１つの受け部とがかみ合うことによって、前記ケースに前記部品が固定される、
請求項６に記載の半導体装置。
前記第２絶縁部材は、前記少なくとも１つの爪部と対応するように設けられた少なくとも１つの受け部を有し、
前記少なくとも１つの爪部と前記少なくとも１つの受け部とがかみ合うことによって、前記ケースに前記部品が固定される、
請求項６に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第２絶縁部材は、板状に設けられた第２部分を有し、
前記ケースに前記部品が取り付けられた場合に、前記半導体回路は、前記ケースと、前記第１絶縁部材の前記第２部分とによって囲まれた空間に配置される、
請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記ケースに前記部品が取り付けられた場合に、前記半導体回路は、前記ケースと、前記第１絶縁部材の前記第２部分とによって囲まれた空間に配置される、
請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記半導体回路は、少なくとも１つのパワー半導体素子を備え、
前記パワー半導体素子は、トランジスタであり、
前記信号端子の前記配線は、前記トランジスタのゲート電極に接続される、
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記パワー半導体素子は、トランジスタであり、
前記信号端子の前記配線は、前記トランジスタのゲート電極に接続される、
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高出力を実現する半導体装置として、パワーモジュールが知られている。パワーモジュールは、１つのパッケージに複数のパワー半導体が搭載されたデバイスである。パワーモジュールは、パワー半導体の数に応じて、１ｉｎ１、２ｉｎ１、６ｉｎ１などと呼ばれる。パワーモジュールとしては、パワー半導体を含む半導体回路を備えるケースに、半導体回路に接続される信号端子を備える部品が取り付けられた構成が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００７－３３５７１９号公報
【特許文献2】特開２０１２－２４８９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
信号端子の配線のインダクタンスを削減しつつ、半導体装置の組み立てを簡易にする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の半導体装置は、ケースと部品とを含む。ケースは、半導体回路を備える。部品は、ケースに取り付け可能に構成される。部品は、信号端子と、信号端子と電気的に接続された配線とを備える。配線は、ケースに部品が取り付けられた場合に半導体回路に含まれた電極と接するコンタクト部と、コンタクト部の上方に設けられた部分を有するリード部と、リード部の第１部分とコンタクト部との間に設けられ、弾力性を有するばね部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態に係る半導体装置の回路構成の一例を示す回路図。
【図2】第１実施形態に係る半導体装置が備えるケースの平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図3】第１実施形態に係る半導体装置が備える部品の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図4】第１実施形態に係る半導体装置の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図6】第１実施形態に係る半導体装置の組み立て前後の断面構造を示す断面図。
【図7】第１実施形態の変形例に係る半導体装置の断面構造の一例を示す断面図。
【図8】第２実施形態に係る半導体装置の断面構造の一例を示す断面図。
【図9】第２実施形態に係る半導体装置の組み立て前後の断面構造を示す断面図。
【図10】第３実施形態に係る半導体装置が備える部品の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図11】第３実施形態に係る半導体装置の組み立て前後の断面構造を示す断面図。
【図12】第３実施形態の変形例に係る半導体装置の組み立て前後の断面構造を示す断面図。
【0007】
以下に、実施形態について図面を参照して説明する。図面の寸法や比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。図面の説明における“上側”、“下側”、“左側”及び“右側”は、参照している図面の上側、下側、左側、及び右側をそれぞれ示している。本明細書において、略同一の機能及び構成を有する構成要素には、同一の符号が付加されている。参照符号に付加された数字や文字は、同じ参照符号により参照され、且つ類似した要素同士を区別するために使用される。
【0008】
［１］第１実施形態
第１実施形態に係る半導体装置１は、パワーモジュールである。半導体装置１は、例えば、鉄道車両用の電力変換装置や、再生可能エネルギー発電システム用の産業用機器などに適用される。そして、半導体装置１は、ケース内の半導体回路と信号端子との接続に、弾力性（ばね性）を有する配線（リード）が使用された構成を備える。以下に、第１実施形態について、半導体装置１が２ｉｎ１のパワーモジュールである場合を例に説明する。
第１実施形態に係る半導体装置１は、パワーモジュールである。半導体装置１は、例えば、鉄道車両用の電力変換装置や、再生可能エネルギー発電システム用の産業用機器などに適用される。そして、半導体装置１は、ケース内の半導体回路と信号端子との接続に、弾力性（ばね性）を有する配線（リード）が使用された構成を備える。以下に、第１実施形態について、半導体装置１が２ｉｎ１のパワーモジュールである場合を例に説明する。
【0009】
［１－１］半導体装置１の回路構成
図１は、第１実施形態に係る半導体装置１の回路構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、半導体装置１は、例えば、端子ＴＰ及びＴＮ、端子ＴＯＵＴ、端子ＴＧＵ及びＴＧＬ、トランジスタＮＭＵ及びＮＭＬ、インダクタンスＬ１及びＬ２、ダイオードＤＵ及びＤＬ、端子ＴＭＶＵ、ＴＭＶＬ、ＴＭＣＵ及びＴＭＣＬを備える。
図１は、第１実施形態に係る半導体装置１の回路構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、半導体装置１は、例えば、端子ＴＰ及びＴＮ、端子ＴＯＵＴ、端子ＴＧＵ及びＴＧＬ、トランジスタＮＭＵ及びＮＭＬ、インダクタンスＬ１及びＬ２、ダイオードＤＵ及びＤＬ、端子ＴＭＶＵ、ＴＭＶＬ、ＴＭＣＵ及びＴＭＣＬを備える。
【0010】
端子ＴＰ及びＴＮのそれぞれは、半導体装置１の入力端子である。端子ＴＰ及びＴＮは、半導体装置１の回路構成において、それぞれ正極性及び負極性を有する。端子ＴＰは、“正極端子”と呼ばれてもよい。端子ＴＮは、“負極端子”と呼ばれてもよい。
【0011】
端子ＴＯＵＴは、半導体装置１の出力端子である。端子ＴＯＵＴは、“ＡＣ（Alternating Current）端子”と呼ばれてもよい。
【0012】
端子ＴＧＵ及びＴＧＬのそれぞれは、半導体装置１の制御端子である。制御端子は、半導体装置１に含まれたパワー半導体の素子を駆動するか否かの制御に使用される信号端子に対応する。端子ＴＧＵは、“上ゲート端子”と呼ばれてもよい。端子ＴＧＬは、“下ゲート端子”と呼ばれてもよい。
【0013】
トランジスタＮＭＵ及びＮＭＬのそれぞれは、例えば、Ｎ型のＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタである。トランジスタＮＭＵ及びＮＭＬは、端子ＴＰ及びＴＮの間に直列に接続される。トランジスタＮＭＵは、端子ＴＰに接続されたドレイン端と、端子ＴＧＵに接続されたゲート端と、ノードＮ１に接続されたソース端とを有する。トランジスタＮＭＬは、ノードＮ２に接続されたドレイン端と、端子ＴＧＬに接続されたゲート端と、ノードＮ３に接続されたソース端とを有する。トランジスタＮＭＵは、“上トランジスタ”と呼ばれてもよい。トランジスタＮＭＬは、“下トランジスタ”と呼ばれてもよい。
【0014】
インダクタンスＬ１及びＬ２のそれぞれは、例えば、半導体装置１の回路構成における寄生インダクタンスである。インダクタンスＬ１は、トランジスタＮＭＵ及びＮＭＬの間に接続される。具体的には、インダクタンスＬ１の第１端は、ノードＮ１に接続される。インダクタンスＬ１の第２端は、ノードＮ２に接続される。インダクタンスＬ２は、トランジスタＮＭＬ及び端子ＴＮの間に接続される。具体的には、インダクタンスＬ２の第１端は、ノードＮ３に接続される。インダクタンスＬ２の第２端は、ノードＮ４に接続される。ノードＮ４は、端子ＴＮに接続される。
【0015】
ダイオードＤＵは、例えば、トランジスタＮＭＵの寄生ダイオードである。ダイオードＤＬは、例えば、トランジスタＮＭＬの寄生ダイオードである。端子ＴＰ及びＴＮの間において、ダイオードＤＵはトランジスタＮＭＵと並列に接続され、ダイオードＤＬはトランジスタＮＭＬと並列に接続される。ダイオードＤＵ及びＤＬのそれぞれは、還流ダイオード（ＦＷＤ：Free Wheeling Diode）として機能する。
【0016】
端子ＴＭＶＵ、ＴＭＶＬ、ＴＭＣＵ及びＴＭＣＬのそれぞれは、半導体装置１のモニタ端子である。モニタ端子は、半導体装置１の回路構成の電気的特性（例えば、電圧や電流）のモニタに使用される信号端子に対応する。
【0017】
端子ＴＭＶＵ及びＴＭＶＬのそれぞれは、トランジスタのソース電位のモニタ端子である。端子ＴＭＶＵ及びＴＭＶＬは、それぞれノードＮ１及びＮ３に接続される。すなわち、端子ＴＭＶＵは、トランジスタＮＭＵのソース端の電圧のモニタに使用される。端子ＴＭＶＬは、トランジスタＮＭＬのソース端の電圧のモニタに使用される。端子ＴＭＵは、“上ソースモニタ（センス）端子”と呼ばれてもよい。端子ＴＭＬは、“下ソースモニタ（センス）端子”と呼ばれてもよい。
【0018】
端子ＴＭＣＵ及びＴＭＣＬのそれぞれは、半導体装置１を流れる電流のモニタ端子であり、端子ＴＭＶＵ及びＴＭＶＬと合わせて使用される。端子ＴＭＣＵ及びＴＭＣＬは、それぞれノードＮ２及びＮ４に接続される。トランジスタＮＭＵを流れる電流は、インダクタンスＬ１に発生する電位差（すなわち、端子ＴＭＶＵ及びＴＭＣＵの間の電位差）を検出し、検出した電位差を逆算することによって算出され得る。トランジスタＮＭＬを流れる電流は、インダクタンスＬ２に発生する電位差（すなわち、端子ＴＭＶＬ及びＴＭＣＬの間の電位差）を検出し、検出した電位差を逆算することによって算出され得る。
【0019】
なお、半導体装置１において、トランジスタＮＭＵ及びＮＭＬのそれぞれは、ＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）であってもよい。端子ＴＰ及びノードＮ１の間には、複数のトランジスタＮＭＵが並列に接続されてもよい。端子ＴＮ及びノードＮ３の間には、複数のトランジスタＮＭＬが並列に接続されてもよい。半導体装置１は、端子ＴＧＵ、ＴＧＬ、ＴＭＶＵ、ＴＭＶＬ、ＴＭＣＵ及びＴＭＣＬ以外の信号端子を備えていてもよい。端子ＴＭＶＵ、ＴＭＶＬ、ＴＭＣＵ及びＴＭＣＬは、半導体装置１から省略されてもよい。各端子の数は、複数であってもよい。
【0020】
［１－２］半導体装置１の構造
以下に、半導体装置１の構造について説明する。半導体装置１は、ケース１０及び部品２０の組み合わせを有する。ケース１０は、パワー半導体を含む半導体回路を備える。部品２０は、少なくとも１つの制御端子及び配線（リード）を備える。以下の説明では、上トランジスタ（ＮＭＵ）に対応して設けられた信号端子のことを、“端子ＴＭＵ”と呼び、下トランジスタ（ＮＭＬ）に対応して設けられた信号端子のことを、“端子ＴＭＬ”と呼ぶ。端子ＴＭＵの構造は、端子ＴＭＶＵ及びＴＭＣＵのいずれにも適用され得る。端子ＴＭＬの構造は、端子ＴＭＶＬ及びＴＭＣＬのいずれにも適用され得る。以下では、半導体装置１が１組の端子ＴＭＵ及びＴＭＬを備える場合について例示する。
以下に、半導体装置１の構造について説明する。半導体装置１は、ケース１０及び部品２０の組み合わせを有する。ケース１０は、パワー半導体を含む半導体回路を備える。部品２０は、少なくとも１つの制御端子及び配線（リード）を備える。以下の説明では、上トランジスタ（ＮＭＵ）に対応して設けられた信号端子のことを、“端子ＴＭＵ”と呼び、下トランジスタ（ＮＭＬ）に対応して設けられた信号端子のことを、“端子ＴＭＬ”と呼ぶ。端子ＴＭＵの構造は、端子ＴＭＶＵ及びＴＭＣＵのいずれにも適用され得る。端子ＴＭＬの構造は、端子ＴＭＶＬ及びＴＭＣＬのいずれにも適用され得る。以下では、半導体装置１が１組の端子ＴＭＵ及びＴＭＬを備える場合について例示する。
【0021】
［１－２－１］ケース１０の平面レイアウト
図２は、第１実施形態に係る半導体装置１が備えるケース１０の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図２に示すように、ケース１０は、例えば、絶縁部材１１、絶縁基板１２ａ及び１２ｂ、導電体１３ａ及び１３ｂ、導電体１４ａ及び１４ｂ、導電体１５ａ及び１５ｂ、導電体１６ａ及び１６ｂ、導電体１７ａ及び１７ｂ、並びに導電体１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄを備える。さらに、ケース１０は、図示が省略されたベース基板ＳＵＢを備える。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置１が備えるケース１０の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図２に示すように、ケース１０は、例えば、絶縁部材１１、絶縁基板１２ａ及び１２ｂ、導電体１３ａ及び１３ｂ、導電体１４ａ及び１４ｂ、導電体１５ａ及び１５ｂ、導電体１６ａ及び１６ｂ、導電体１７ａ及び１７ｂ、並びに導電体１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄを備える。さらに、ケース１０は、図示が省略されたベース基板ＳＵＢを備える。
【0022】
ベース基板ＳＵＢは、半導体装置１の支持体である。ベース基板ＳＵＢは、平板形状を有する。ベース基板ＳＵＢは、半導体装置１の容器の下部に対応する。ベース基板ＳＵＢは、例えば、四隅にネジ穴を有する。ベース基板ＳＵＢは、ネジ穴を介して、半導体装置１の外部の機器（図示せず）に対して固定され得る。ベース基板ＳＵＢは、例えば、銅（Ｃｕ）又はセラミックスを含む。
【0023】
絶縁部材１１は、ベース基板ＳＵＢの上に設けられる。絶縁部材１１は、例えば、角筒形状を有する絶縁体である。絶縁部材１１は、半導体装置１の容器の側部に対応し、ベース基板ＳＵＢに固定される。絶縁部材１１は、例えば、樹脂部品であり、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＣ：Poly-Phenylene Sulfide）を含む。本明細書では、ベース基板ＳＵＢと絶縁部材１１との接触面に平行な平面を、ＸＹ平面と定義する。ＸＹ平面において、ベース基板ＳＵＢの長辺方向及び短辺方向を、それぞれＸ方向及びＹ方向と定義する。Ｚ方向は、ＸＹ平面に対する鉛直方向に対応する。
【0024】
また、絶縁部材１１は、受け部１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ及び１１２ｂを有する。受け部１１１及び１１２のそれぞれは、例えば、絶縁部材１１の内壁に形成された凹形状の部分である。受け部１１１及び１１２のそれぞれは、ケース１０と部品２０との固定に使用され、部品２０が備える爪部が引っかかることが可能な形状であればよい。受け部１１１ａ及び１１１ｂは、絶縁部材１１の内壁の上側において、Ｘ方向に並んでいる。受け部１１２ａ及び１１２ｂは、絶縁部材１１の内壁の下側において、Ｘ方向に並んでいる。受け部１１１ａ及び１１２ａは、左側に配置され、Ｙ方向に向かい合っている。受け部１１１ｂ及び１１２ｂは、右側に配置され、Ｙ方向に向かい合っている。
【0025】
絶縁基板１２ａ及び１２ｂは、半導体装置１の回路構成を支持する絶縁性の基板である。絶縁基板１２は、ベース基板ＳＵＢの上に設けられ、平面視において絶縁部材１１によって囲まれている。つまり、絶縁部材１１は、絶縁基板１２の側部を囲っている。絶縁基板１２ａ及び１２ｂは、Ｘ方向に並んでおり、それぞれ左側及び右側に配置される。絶縁基板１２は、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）を含む。
【0026】
導電体１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ及び１７ａは、絶縁基板１２ａの上に設けられる。導電体１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ及び１７ａは、互いに離れている。また、導電体１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ及び１７ａのそれぞれは、Ｘ方向に沿って延伸した部分を有する。導電体１３ａ、１４ａ、１５ａ、１６ａ及び１７ａのそれぞれのＸ方向に沿って延伸した部分は、この順番に、Ｙ方向に沿って並んでいる。また、導電体１５ａは、Ｙ方向に延伸した部分をさらに有する。導電体１５ａのＹ方向に延伸した部分は、例えば、導電体１３ａ、１４ａ、１６ａ及び１７ａの左側に設けられた部分を有する。
【0027】
導電体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ及び１７ｂは、絶縁基板１２ｂの上に設けられる。導電体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ及び１７ｂは、互いに離れている。また、導電体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ及び１７ｂのそれぞれは、Ｘ方向に沿って延伸した部分を有する。導電体１３ｂ、１４ｂ、１５ｂ、１６ｂ及び１７ｂのそれぞれのＸ方向に沿って延伸した部分は、この順番に、Ｙ方向に沿って並んでいる。また、導電体１３ｂは、Ｙ方向に延伸した部分を有する。導電体１３ｂのＹ方向に延伸した部分は、例えば、導電体１４ｂの右側に設けられた部分を有する。導電体１５ｂは、Ｙ方向に延伸した部分を有する。導電体１５ｂのＹ方向に延伸した部分は、例えば、導電体１６ｂの右側に設けられた部分を有する。
【0028】
導電体１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄのそれぞれは、端子部とリードとを有し、例えば、絶縁部材１１にインサート成形される。導電体１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄのそれぞれの端子部は、絶縁部材１１の上方に露出した部分を有する。導電体１８ａ及び１８ｂのそれぞれは、端子ＴＯＵＴに対応する。導電体１８ａ及び１８ｂのそれぞれは、絶縁部材１１の左側において、Ｙ方向に並んでいる。導電体１８ａ及び１８ｂのそれぞれのリードは、導電体１５ａに接続される。導電体１８ｃ及び１８ｄは、それぞれ端子ＴＰ及びＴＮに対応する。導電体１８ｃ及び１８ｄのそれぞれは、絶縁部材１１の右側において、Ｙ方向に並んでいる。導電体１８ｃのリードは、導電体１３ｂに接続される。導電体１８ｄのリードは、導電体１７ｂに接続される。
【0029】
半導体装置１が備えるトランジスタＮＭＵ及びＮＭＬのそれぞれは、例えば、縦型トランジスタである。図２において、トランジスタＮＭＵ及びＮＭＬのそれぞれは、ハッチングが付加されていない四角形状の領域により示されている。当該領域の底面（ベース基板ＳＵＢ側）が、トランジスタのドレイン端に対応する。当該領域でＸ方向に沿って２つ並んだドットが、ソース端に対応する。当該領域の下方に１つ配置されたドットが、ゲート端に対応する。
【0030】
導電体１３ａの上に、Ｘ方向に並んだ複数のトランジスタＮＭＵが設けられる。以下では、導電体１３ａの上のトランジスタＮＭＵのことを、“トランジスタＮＭＵａ”と呼ぶ。各トランジスタＮＭＵａのドレイン端は、導電体１３ａに接続される。各トランジスタＮＭＵａのゲート端は、導電体１４ａに接続される。各トランジスタＮＭＵａのソース端は、導電体１５ａに接続される。
【0031】
導電体１３ｂの上に、Ｘ方向に並んだ複数のトランジスタＮＭＵが設けられる。以下では、導電体１３ｂの上のトランジスタＮＭＵのことを、“トランジスタＮＭＵｂ”と呼ぶ。各トランジスタＮＭＵｂのドレイン端は、導電体１３ｂに接続される。各トランジスタＮＭＵｂのゲート端は、導電体１４ｂに接続される。各トランジスタＮＭＵｂのソース端は、導電体１５ｂに接続される。
【0032】
導電体１５ａの上に、Ｘ方向に並んだ複数のトランジスタＮＭＬが設けられる。以下では、導電体１５ａの上のトランジスタＮＭＬのことを、“トランジスタＮＭＬａ”と呼ぶ。トランジスタＮＭＬａのドレイン端は、導電体１５ａに接続される。トランジスタＮＭＬａのゲート端は、導電体１６ａに接続される。トランジスタＮＭＬａのソース端は、導電体１７ａに接続される。
【0033】
導電体１５ｂの上に、Ｘ方向に並んだ複数のトランジスタＮＭＬが設けられる。以下では、導電体１５ｂの上のトランジスタＮＭＬのことを、“トランジスタＮＭＬｂ”と呼ぶ。トランジスタＮＭＬｂのドレイン端は、導電体１５ｂに接続される。トランジスタＮＭＬｂのゲート端は、導電体１６ｂに接続される。トランジスタＮＭＬｂのソース端は、導電体１７ｂに接続される。
【0034】
そして、トランジスタＮＭＵａ及びＮＭＵｂのそれぞれのドレインは、電気的に接続される。トランジスタＮＭＵａ及びＮＭＵｂのそれぞれのソースと、トランジスタＮＭＬａ及びＮＭＬｂのそれぞれのドレインとは、電気的に接続される。トランジスタＮＭＬａ及びＮＭＬｂのそれぞれのソースは、電気的に接続される。具体的には、導電体１３ａ及び１３ｂの間と、導電体１５ａ及び１５ｂの間と、導電体１７ａ及び１７ｂの間とのそれぞれは、例えば、ワイヤーボンディングによって接続される。
【0035】
なお、導電体１３ａ及び１３ｂは、それぞれトランジスタＮＭＵａ及びＮＭＵｂのドレイン電極と呼ばれてもよい。導電体１４ａ及び１４ｂは、それぞれトランジスタＮＭＵａ及びＮＭＵｂのゲート電極と呼ばれてもよい。導電体１５ａ及び１５ｂは、それぞれトランジスタＮＭＵａ及びＮＭＵｂのソース電極、又は、トランジスタＮＭＬａ及びＮＭＬｂのドレイン電極と呼ばれてもよい。導電体１６ａ及び１６ｂは、それぞれトランジスタＮＭＬａ及びＮＭＬｂのゲート電極と呼ばれてもよい。導電体１７ａ及び１７ｂは、それぞれトランジスタＮＭＬａ及びＮＭＬｂのソース電極と呼ばれてもよい。
【0036】
［１－２－２］部品２０の平面レイアウト
図３は、第１実施形態に係る半導体装置１が備える部品２０の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図３は、半導体装置１の組み立て後に部品２０と重なって配置されるケース１０の構成の一部を二点鎖線の領域により示している。図３に示すように、部品２０は、例えば、絶縁部材２１、導電体２２、２３、２４及び２５を備える。
図３は、第１実施形態に係る半導体装置１が備える部品２０の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図３は、半導体装置１の組み立て後に部品２０と重なって配置されるケース１０の構成の一部を二点鎖線の領域により示している。図３に示すように、部品２０は、例えば、絶縁部材２１、導電体２２、２３、２４及び２５を備える。
【0037】
絶縁部材２１は、例えば、角筒形状を有する絶縁体である。絶縁部材２１のＸ方向の幅は、例えば、ケース１０の絶縁部材１１のＸ方向の幅よりも狭い。絶縁部材２１のＹ方向の幅は、例えば、ケース１０の絶縁部材１１のＹ方向の幅と同じである。絶縁部材２１は、例えば、樹脂部品であり、ポリフェニレンサルファイドを含む。
【0038】
また、絶縁部材２１は、爪部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ及び２１２ｂを有する。爪部２１１及び２１２のそれぞれは、部品２０をケース１０に取り付けるための爪形構造を有する。具体的には、爪部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ及び２１２ｂのそれぞれは、ケース１０の絶縁部材１１の内壁よりも内側に突出した部分を有する。そして、これらの部分は、Ｚ方向に沿ってケース１０側に延伸してから、外側に曲がった形状を有する。爪部２１１及び２１２のそれぞれは、ケース１０と部品２０との固定に使用され、ケース１０が備える受け部に引っかかることが可能な形状であればよい。部品２０の爪部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ及び２１２ｂは、ケース１０の受け部１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ及び１１２ｂとそれぞれ対向して配置可能に設けられる。
【0039】
導電体２２、２３、２４及び２５のそれぞれは、絶縁部材２１にインサート成形される。導電体２２、２３、２４及び２５は、互いに離れている。導電体２２、２３、２４及び２５は、それぞれ端子ＴＧＵ、ＴＭＵ、ＴＧＬ及びＴＭＬに対応する。すなわち、絶縁部材２１は、複数の信号端子を保持している。導電体２２、２３、２４及び２５のそれぞれの端子部は、絶縁部材２１の上方に露出した部分に対応する。また、導電体２２、２３、２４及び２５のそれぞれは、リード部ＬＰ、及びコンタクト部ＣＰを有する。各リード部ＬＰは、関連付けられた端子と電極（導電体）とを接続するための配線（リード）に対応する。各コンタクト部ＣＰは、電極（導電体）と接触する部分に対応する。
【0040】
導電体２２のリード部ＬＰは、導電体１４ａ及び１４ｂとそれぞれ重なる２つの部分を有し、当該２つの部分とそれぞれ重なるように導電体２２の２つのコンタクト部ＣＰが設けられる。導電体２３のリード部ＬＰは、導電体１５ａと重なる部分を有し、当該部分と重なるように導電体２３のコンタクト部ＣＰが設けられる。導電体２４のリード部ＬＰは、導電体１６ａ及び１６ｂとそれぞれ重なる２つの部分を有し、当該２つの部分とそれぞれ重なるように導電体２４の２つのコンタクト部ＣＰが設けられる。導電体２５のリード部ＬＰは、導電体１７ａと重なる部分を有し、当該部分と重なるように導電体２５のコンタクト部ＣＰが設けられる。なお、信号端子に対応する導電体は、端子部とリード部ＬＰとが一体で形成されてもよいし、分割されて形成されてもよい。信号端子に対応する導電体は、少なくとも、端子部とリード部ＬＰとが電気的に接続されていればよい。
【0041】
［１－２－３］半導体装置１の平面レイアウト
図４は、第１実施形態に係る半導体装置１の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図４は、ケース１０に部品２０が取り付けられた状態の平面レイアウトに対応し、ケース１０内のワイヤーボンディングなどの配線を省略して示している。図４に示すように、半導体装置１は、例えば、かみ合わせ部ＥＰＵａ、ＥＰＵｂ、ＥＰＬａ及びＥＰＬｂを備える。
図４は、第１実施形態に係る半導体装置１の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図４は、ケース１０に部品２０が取り付けられた状態の平面レイアウトに対応し、ケース１０内のワイヤーボンディングなどの配線を省略して示している。図４に示すように、半導体装置１は、例えば、かみ合わせ部ＥＰＵａ、ＥＰＵｂ、ＥＰＬａ及びＥＰＬｂを備える。
【0042】
かみ合わせ部ＥＰＵａ、ＥＰＵｂ、ＥＰＬａ及びＥＰＬｂのそれぞれでは、対向して配置されたケース１０の受け部と部品２０の爪部とがかみ合っている。具体的には、かみ合わせ部ＥＰＵａでは、受け部１１１ａと爪部２１１ａとがかみ合っている。かみ合わせ部ＥＰＵｂでは、受け部１１１ｂと爪部２１１ｂとがかみ合っている。かみ合わせ部ＥＰＬａでは、受け部１１２ａと爪部２１２ａとがかみ合っている。かみ合わせ部ＥＰＬｂでは、受け部１１２ｂと爪部２１２ｂとがかみ合っている。これにより、部品２０がケース１０に取り付けられ、部品２０がケース１０に固定される。
【0043】
部品２０がケース１０に取り付けられると、導電体２２（端子ＴＧＵ）の２つのコンタクト部ＣＰが、それぞれ導電体１４ａ及び１４ｂに圧接される。同様に、導電体２３（端子ＴＭＵ）のコンタクト部ＣＰが、導電体１５ａに圧接される。同様に、導電体２４（端子ＴＧＬ）の２つのコンタクト部ＣＰが、それぞれ導電体１６ａ及び１６ｂに圧接される。同様に、導電体２５（端子ＴＭＬ）のコンタクト部ＣＰが、導電体１７ｂに圧接される。そして、半導体装置１は、コンタクト部ＣＰと導電体とを圧接するための圧力（以下、圧接力と呼ぶ）を得るために、弾力性（ばね性）を有する配線を利用する。
【0044】
なお、図示が省略されているが、部品２０の上には、蓋が設けられ得る。蓋は、例えば、部品２０に対して固定され、半導体装置１の回路が設けられた空間を密閉する。蓋は、絶縁体であり、例えば、ポリフェニレンサルファイドを含む。
【0045】
［１－２－４］半導体装置１の断面構造
図５は、第１実施形態に係る半導体装置１の断面構造の一例を示す、図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。図５は、第１実施形態の信号端子の構造の一例として、導電体２２（端子ＴＧＵ）に対応する領域を抽出して示している。図５に示すように、ケース１０の上に、部品２０が取り付けられている。ベース基板ＳＵＢの上に、絶縁部材１１と、絶縁基板１２とのそれぞれが設けられる。絶縁基板１２の上に、導電体１３及び１４のそれぞれが設けられる。絶縁部材１１の高さは、絶縁基板１２及び導電体１３の合計の高さよりも高い。ケース１０の絶縁部材１１の上に、部品２０の絶縁部材２１が設けられる。
図５は、第１実施形態に係る半導体装置１の断面構造の一例を示す、図４のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。図５は、第１実施形態の信号端子の構造の一例として、導電体２２（端子ＴＧＵ）に対応する領域を抽出して示している。図５に示すように、ケース１０の上に、部品２０が取り付けられている。ベース基板ＳＵＢの上に、絶縁部材１１と、絶縁基板１２とのそれぞれが設けられる。絶縁基板１２の上に、導電体１３及び１４のそれぞれが設けられる。絶縁部材１１の高さは、絶縁基板１２及び導電体１３の合計の高さよりも高い。ケース１０の絶縁部材１１の上に、部品２０の絶縁部材２１が設けられる。
【0046】
導電体２２は、端子部（端子ＴＧＵ）と、リード部ＬＰと、コンタクト部ＣＰと、ばね部ＳＰとを有する。端子ＴＧＵと、リード部ＬＰと、ばね部ＳＰと、コンタクト部ＣＰとは、この順番に、連続的に設けられる。なお、端子ＴＧＵとリード部ＬＰとの間は、電気的に接続されていればよく、別々に形成されてもよい。導電体２２において、リード部ＬＰとばね部ＳＰとコンタクト部ＣＰとが連続的に設けられた部分が、“信号端子の配線（リード）”と呼ばれてもよい。リード部ＬＰは、“配線の梁部分”と呼ばれてもよい。
【0047】
端子ＴＧＵ及びリード部ＬＰは、絶縁部材２１にインサート成形された部分を有する。端子ＴＧＵは、Ｚ方向に延伸した部分を有し、例えば、絶縁部材２１から上方に突出している。リード部ＬＰは、Ｙ方向に延伸した板状の部分を有する。コンタクト部ＣＰは、導電体１４と面で接触可能な板状に設けられる。コンタクト部ＣＰは、リード部ＬＰの端部と、Ｚ方向に重なった部分を有する。リード部ＬＰの端部とコンタクト部ＣＰとの間は、Ｚ方向に沿って延伸した板状の部分を介して繋がっている。
【0048】
ばね部ＳＰは、リード部ＬＰの端部とコンタクト部ＣＰとの間の部分に設けられる。ばね部ＳＰは、屈曲部と呼ばれてもよい。ばね部ＳＰにおいて導電体２２は、ＸＹ平面と平行な方向に突出するように折れ曲がった形状を有している。具体的には、ばね部ＳＰにおいて導電体２２は、例えば、半楕円の円周に沿って折れ曲がった形状を有している。ばね部ＳＰは、弾力性（ばね性）を有している。半導体装置１では、コンタクト部ＣＰが、ばね部ＳＰの弾力性に基づいた圧力より、導電体１４に圧接されている。
【0049】
以上の説明では、信号端子の構造の一例として導電体２２（端子ＴＧＵ）について説明したが、その他の信号端子も端子ＴＧＵと同様の構造を有している。なお、リード部ＬＰは、ケース１０に部品２０が取り付けられた際に、ばね部ＳＰよりも変形を抑制可能に構成されることが好ましい。リード部ＬＰは、Ｚ方向に変形した部分を有していてもよい。ばね部ＳＰの形状は、曲がった板状に限定されず、ばね性を有していればよい。
【0050】
［１－３］半導体装置１の組み立て前後の断面構造
図６は、第１実施形態に係る半導体装置１の組み立て前後の断面構造を示す断面図である。図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれは、半導体装置１の組み立て前及び組み立て後に対応する。また、図６は、ケース１０の受け部と部品２０の爪部とがかみ合う様子と、図３に示された部品２０の上側及び下側にそれぞれ配置された端子ＴＧＵ及びＴＧＬが電極に接続される様子とを表現するために、半導体装置１の構造を概略的に示している。
図６は、第１実施形態に係る半導体装置１の組み立て前後の断面構造を示す断面図である。図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれは、半導体装置１の組み立て前及び組み立て後に対応する。また、図６は、ケース１０の受け部と部品２０の爪部とがかみ合う様子と、図３に示された部品２０の上側及び下側にそれぞれ配置された端子ＴＧＵ及びＴＧＬが電極に接続される様子とを表現するために、半導体装置１の構造を概略的に示している。
【0051】
なお、以下では、ケース１０の絶縁部材１１のうち、図２に示されたケース１０の上側に配置された部分を“絶縁部材１１Ｕ”と呼び、図２に示されたケース１０の下側に配置された部分を“絶縁部材１１Ｌ”と呼ぶ。同様に、部品２０の絶縁部材２１のうち、図３に示された部品２０の上側に配置された部分を“絶縁部材２１Ｕ”と呼び、図３に示された部品２０の下側に配置された部分を“絶縁部材２１Ｌ”と呼ぶ。
【0052】
図６の（Ａ）に示すように、絶縁部材１１Ｕに設けられた受け部１１１と、絶縁部材２１Ｕに設けられた爪部２１１とは、Ｚ方向に向かい合って配置されている。絶縁部材１１Ｌに設けられた受け部１１２と、絶縁部材２１Ｌに設けられた爪部２１２とは、Ｚ方向に向かい合って配置されている。絶縁部材２１Ｕにインサート成形された導電体２２（端子ＴＧＵ）のばね部ＳＰは、外部から加重がかかっていない状態である。同様に、絶縁部材２１Ｌにインサート成形された導電体２４（端子ＴＧＬ）のばね部ＳＰは、外部から加重がかかっていない状態である。部品２０は、ベース基板ＳＵＢ側に押し込まれると、ケース１０に取り付けられる。
【0053】
図６の（Ｂ）に示すように、ケース１０に部品２０が取り付けられると、受け部１１１と爪部２１１とがかみ合い、かみ合わせ部ＥＰＵが形成される。同様に、受け部１１２と爪部２１２とがかみ合い、かみ合わせ部ＥＰＬが形成される。これにより、部品２０が、ケース１０に固定される。また、部品２０がケース１０に取り付けられる過程において、導電体２２のコンタクト部ＣＰが導電体１４に接触すると、導電体２２のばね部ＳＰは、導電体２２のリード部ＬＰを介してＺ方向の圧力が加えられることにより変形する。そして、部品２０がケース１０に取り付けられると、導電体２２のばね部ＳＰの弾力性に基づいた圧接力が、導電体２２のコンタクト部ＣＰに加えられる。言い換えると、導電体２２のコンタクト部ＣＰが、導電体１４（電極）の上に押しつけられる。その結果、導電体２２のコンタクト部ＣＰの底面が、導電体１４の上面に対して圧接され、導電体１４と電気的に接続される。同様に、導電体２４のコンタクト部ＣＰの底面が、導電体１６の上面に対して圧接され、導電体１６と電気的に接続される。
【0054】
［１－４］第１実施形態の効果
信号端子と半導体回路が備えるゲート端子との接続方法としては、ワイヤーボンディング、超音波接合、はんだ接合などが知られている。しかしながら、ワイヤーボンディングが使用された場合、ゲート配線の配線が長くなり、配線のインダクタンスが大きくなるおそれがある。また、ワイヤーボンディングのために設けられた領域が、デッドスペースになり得る。超音波接合は、ベース基板としてセラミック基板が使用された場合に、セラミック基板が割れるおそれがある。また、超音波接合は、ベース基板として樹脂基板が使用された場合に、利用できない。はんだ接合の場合、ケースがリフロー温度に耐えられないため、製造プロセスが増えるおそれがある。
信号端子と半導体回路が備えるゲート端子との接続方法としては、ワイヤーボンディング、超音波接合、はんだ接合などが知られている。しかしながら、ワイヤーボンディングが使用された場合、ゲート配線の配線が長くなり、配線のインダクタンスが大きくなるおそれがある。また、ワイヤーボンディングのために設けられた領域が、デッドスペースになり得る。超音波接合は、ベース基板としてセラミック基板が使用された場合に、セラミック基板が割れるおそれがある。また、超音波接合は、ベース基板として樹脂基板が使用された場合に、利用できない。はんだ接合の場合、ケースがリフロー温度に耐えられないため、製造プロセスが増えるおそれがある。
【0055】
そこで、第１実施形態に係る半導体装置１は、信号端子がインサート成型された部品２０を備える。そして、半導体装置１では、部品２０がケース１０にはめ込まれると、信号端子の配線（リード）が、ばね部ＳＰの圧接力により内部回路に押しつけられ、内部回路と電気的に接続される。つまり、半導体装置１の製造プロセスでは、信号端子と内部回路との接続のための、ワイヤーボンディング、超音波接合、はんだ接合などの追加プロセスが不要であり、ケース１０と部品２０との組み立てに要する工程が削減される。
【0056】
これにより、半導体装置１では、組み立ての難易度が抑制され、製造コストが抑制され得る。また、半導体装置１では、信号端子と内部回路との接続のためのワイヤーボンディングなどの領域が不要となるため、信号端子の配線が、コンパクトに設計され得る。信号端子の配線がコンパクトに設計されることによって、インダクタンスが削減され得る。従って、第１実施形態に係る半導体装置１は、信号配線をコンパクトにすることで主配線のエリアを拡大し、信号端子及び主配線のインダクタンスと配線抵抗とを削減しつつ、半導体装置１の組み立てを簡易にすることができる。
【0057】
なお、半導体装置１において、信号端子と内部回路との間は、圧着が利用されるため、応力フリーで固定され得る。その結果、半導体装置１は、信号端子と内部回路との接続の信頼性を向上させることができる。
【0058】
なお、パワーモジュールでは、外部端子が規格で定められている。このため、信号端子として独自の規格が使用された場合に、汎用性が失われてしまう。これに対して、第１実施形態に係る半導体装置１では、単純な配線構造で信号端子と電極とが電気的に接続されるため、規格に合わせた設計が可能となる。従って、第１実施形態に係る半導体装置１は、パワーモジュールを用いるシステム側の設計コストなどを抑制することができる。
【0059】
［１－５］第１実施形態の変形例
第１実施形態で説明された信号端子の配線の厚さは、略均一でなくてもよい。
第１実施形態で説明された信号端子の配線の厚さは、略均一でなくてもよい。
【0060】
図７は、第１実施形態の変形例に係る半導体装置１ａの断面構造の一例を示す断面図である。図７に示すように、第１実施形態の変形例に係る半導体装置１ａは、ケース１０及び部品２０ａを備える。部品２０ａは、第１実施形態の部品２０における導電体２２（端子ＴＧＵ）が、導電体２２ａに置き換えられた構成を有する。
【0061】
導電体２２ａは、端子部（端子ＴＧＵ）と、リード部ＬＰａと、コンタクト部ＣＰと、ばね部ＳＰとを有する。リード部ＬＰａにおける導電体２２ａは、その他の配線部分（例えば、ばね部ＳＰ及びコンタクト部ＣＰ）よりも厚く設けられている。言い換えると、導電体２２ａ（信号端子の配線）の厚さは、ばね部ＳＰよりもリード部ＬＰａの方が厚い。これにより、リード部ＬＰａは、第１実施形態のリード部ＬＰよりも高い剛性を有している。なお、第１実施形態の変形例における端子ＴＧＵ以外の信号端子の構造は、導電体２２ａと類似しているため、説明を省略する。第１実施形態の変形例に係る半導体装置１ａのその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【0062】
リード部ＬＰの変形は、コンタクト部ＣＰと電極との接点が点接点になる要因となり得る。つまり、リード部ＬＰの変形は、コンタクト部ＣＰの接触状態のばらつきの要因となり得る。これに対して、第１実施形態の変形例に係る半導体装置１は、ケース１０に部品２０ａが取り付けられた際のリード部ＬＰの変形を、第１実施形態よりも抑制することができる。従って、第１実施形態の変形例に係る半導体装置１は、コンタクト部ＣＰの接触状態に基づくパワーモジュールの特性のばらつきを第１実施形態よりも抑制することができる。
【0063】
［２］第２実施形態
第２実施形態に係る半導体装置１ｂは、第１実施形態に係る半導体装置１と異なる構造のばね部ＳＰを介して、半導体回路と信号端子とが接続される構成を有する。以下に、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を説明する。
第２実施形態に係る半導体装置１ｂは、第１実施形態に係る半導体装置１と異なる構造のばね部ＳＰを介して、半導体回路と信号端子とが接続される構成を有する。以下に、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を説明する。
【0064】
［２－１］半導体装置１の断面構造
図８は、第２実施形態に係る半導体装置１ｂの断面構造の一例を示す断面図である。図８に示すように、第２実施形態に係る半導体装置１ｂは、ケース１０及び部品２０ｂを備える。部品２０ｂは、第１実施形態の部品２０における導電体２２（端子ＴＧＵ）が、導電体２２ｂに置き換えられた構成を有する。
図８は、第２実施形態に係る半導体装置１ｂの断面構造の一例を示す断面図である。図８に示すように、第２実施形態に係る半導体装置１ｂは、ケース１０及び部品２０ｂを備える。部品２０ｂは、第１実施形態の部品２０における導電体２２（端子ＴＧＵ）が、導電体２２ｂに置き換えられた構成を有する。
【0065】
導電体２２ｂは、端子部（端子ＴＧＵ）と、リード部ＬＰと、コンタクト部ＣＰと、ばね部ＳＰａとを有する。ばね部ＳＰａは、リード部ＬＰの端部とコンタクト部ＣＰとの間の部分に設けられる。ばね部ＳＰａにおいて、導電体２２ｂは、ループ形状を有している。言い換えると、導電体２２ｂにおいて、リード部ＬＰの端部とコンタクト部ＣＰとの間は、ループ状に設けられた部分を介して連続的に設けられている。ばね部ＳＰａは、弾力性（ばね性）を有している。半導体装置１ｂでは、コンタクト部ＣＰが、ばね部ＳＰａの弾力性に基づいた圧力より、導電体１４に圧接されている。なお、第２実施形態における端子ＴＧＵ以外の信号端子の構造は、導電体２２ｂと類似しているため、説明を省略する。第２実施形態に係る半導体装置１ｂのその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【0066】
［２－２］半導体装置１の組み立て前後の断面構造
図９は、第２実施形態に係る半導体装置１ｂの組み立て前後の断面構造を示す断面図である。図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれは、半導体装置１ｂの組み立て前及び組み立て後に対応する。また、図９は、ケース１０の受け部と部品２０の爪部とがかみ合う様子と、部品２０ｂの端子ＴＧＵ及びＴＧＬが電極に接続される様子とを表現するために、半導体装置１ｂの構造を概略的に示している。
図９は、第２実施形態に係る半導体装置１ｂの組み立て前後の断面構造を示す断面図である。図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれは、半導体装置１ｂの組み立て前及び組み立て後に対応する。また、図９は、ケース１０の受け部と部品２０の爪部とがかみ合う様子と、部品２０ｂの端子ＴＧＵ及びＴＧＬが電極に接続される様子とを表現するために、半導体装置１ｂの構造を概略的に示している。
【0067】
図９の（Ａ）に示すように、絶縁部材２１Ｕにインサート成形された導電体２２ｂ（端子ＴＧＵ）のばね部ＳＰａは、外部から加重がかかっていない状態である。同様に、絶縁部材２１Ｌにインサート成形された導電体２４ｂ（端子ＴＧＬ）のばね部ＳＰａは、外部から加重がかかっていない状態である。
【0068】
図９の（Ｂ）に示すように、ケース１０に部品２０ｂが取り付けられると、第１実施形態と同様に、かみ合わせ部ＥＰＵ及びＥＰＬが形成され、部品２０が、ケース１０に固定される。また、部品２０ｂがケース１０に取り付けられる過程において、導電体２２ｂのコンタクト部ＣＰａが導電体１４に接触すると、導電体２２ｂのばね部ＳＰａは、導電体２２ｂのリード部ＬＰによりＺ方向の圧力が加えられることにより変形する。そして、部品２０ｂがケース１０に取り付けられると、導電体２２ｂのばね部ＳＰａの弾力性に基づいた圧接力が、導電体２２ｂのコンタクト部ＣＰに加えられる。その結果、導電体２２ｂのコンタクト部ＣＰａの底面が、導電体１４の上面に対して略均一に圧接され、導電体１４と電気的に接続される。同様に、導電体２４のコンタクト部ＣＰａの底面が、導電体１６の上面に対して略均一に圧接され、導電体１６と電気的に接続される。
【0069】
［２－３］第２実施形態の効果
以上で説明されたように、第２実施形態に係る半導体装置１ｂでは、信号端子のリードに設けられたばね部ＳＰａが、ループ形状を有している。これにより、ケース１０と部品２０ｃとが組み立てられた際にコンタクト部ＣＰに加わる圧力が、ループ形状が潰れることによって、第１実施形態よりも均等になり得る。従って、第２実施形態に係る半導体装置１ｃは、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、且つ、コンタクト部ＣＰの接触状態に基づくパワーモジュールの特性のばらつきを第１実施形態よりも抑制することができる。
以上で説明されたように、第２実施形態に係る半導体装置１ｂでは、信号端子のリードに設けられたばね部ＳＰａが、ループ形状を有している。これにより、ケース１０と部品２０ｃとが組み立てられた際にコンタクト部ＣＰに加わる圧力が、ループ形状が潰れることによって、第１実施形態よりも均等になり得る。従って、第２実施形態に係る半導体装置１ｃは、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、且つ、コンタクト部ＣＰの接触状態に基づくパワーモジュールの特性のばらつきを第１実施形態よりも抑制することができる。
【0070】
［３］第３実施形態
第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、ケース１０に対する蓋としての機能が追加された部品２０ｃを備える。以下に、第３実施形態について、第１及び第２実施形態と異なる点を説明する。
第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、ケース１０に対する蓋としての機能が追加された部品２０ｃを備える。以下に、第３実施形態について、第１及び第２実施形態と異なる点を説明する。
【0071】
［３－１］部品２０ａの平面レイアウト
図１０は、第３実施形態に係る半導体装置１ｃが備える部品２０ｃの平面レイアウトの一例を示す平面図である。図１０は、部品２０ｃの内部又は底部に設けられる部分を、破線により示している。図１０に示すように、部品２０ｃは、例えば、絶縁部材２１ａ、導電体２２、２３、２４及び２５を備える。
図１０は、第３実施形態に係る半導体装置１ｃが備える部品２０ｃの平面レイアウトの一例を示す平面図である。図１０は、部品２０ｃの内部又は底部に設けられる部分を、破線により示している。図１０に示すように、部品２０ｃは、例えば、絶縁部材２１ａ、導電体２２、２３、２４及び２５を備える。
【0072】
絶縁部材２１ａは、例えば、板状の絶縁体である。絶縁部材２１ａは、絶縁部材２１と同様に、爪部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ及び２１２ｂを有する。絶縁部材２１ａの爪部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ及び２１２ｂのそれぞれは、ケース１０と部品２０ｃとの固定に使用され、ケース１０が備える受け部に引っかかることが可能な形状に設けられる。そして、部品２０ｃの爪部２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ及び２１２ｂは、ケース１０の受け部１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ及び１１２ｂとそれぞれ対向して配置可能に設けられる。
【0073】
部品２０ｃの導電体２２、２３、２４及び２５のそれぞれの端子部は、絶縁部材２１ａの上方に露出した部分に対応する。部品２０ｃの導電体２２、２３、２４及び２５のそれぞれは、絶縁部材２１ａにインサート成形される。部品２０ｃの導電体２２、２３、２４及び２５のそれぞれのリード部ＬＰは、例えば、絶縁部材２１ａの中に設けられている。第３実施形態に係る半導体装置１ｃのその他の構成は、第１実施形態と同様である。
【0074】
［３－２］半導体装置１の組み立て前後の断面構造
図１１は、第３実施形態に係る半導体装置１ｃの組み立て前後の断面構造を示す断面図である。図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれは、半導体装置１ｃの組み立て前及び組み立て後に対応する。また、図１１は、ケース１０の受け部と部品２０ｃの爪部とがかみ合う様子と、部品２０ｃの端子ＴＧＵ及びＴＧＬが電極に接続される様子とを表現するために、半導体装置１ｃの構造を概略的に示している。
図１１は、第３実施形態に係る半導体装置１ｃの組み立て前後の断面構造を示す断面図である。図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれは、半導体装置１ｃの組み立て前及び組み立て後に対応する。また、図１１は、ケース１０の受け部と部品２０ｃの爪部とがかみ合う様子と、部品２０ｃの端子ＴＧＵ及びＴＧＬが電極に接続される様子とを表現するために、半導体装置１ｃの構造を概略的に示している。
【0075】
図１１の（Ａ）に示すように、絶縁部材２１ａにインサート成形された導電体２２（端子ＴＧＵ）のばね部ＳＰは、外部から加重がかかっていない状態である。同様に、絶縁部材２１ａにインサート成形された導電体２４（端子ＴＧＬ）のばね部ＳＰは、外部から加重がかかっていない状態である。
【0076】
図１１の（Ｂ）に示すように、ケース１０に部品２０ｃが取り付けられると、第１実施形態と同様に、かみ合わせ部ＥＰＵ及びＥＰＬが形成され、部品２０ｃが、ケース１０に固定される。また、部品２０ｃがケース１０に取り付けられると、導電体２２のばね部ＳＰの弾力性に基づいた圧接力が、導電体２２のコンタクト部ＣＰに加えられる。その結果、導電体２２のコンタクト部ＣＰの底面が、導電体１４の上面に対して圧接され、導電体１４と電気的に接続される。同様に、導電体２４のコンタクト部ＣＰの底面が、導電体１６の上面に対して圧接され、導電体１６と電気的に接続される。
【0077】
［３－３］第３実施形態の効果
以上で説明されたように、第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、信号端子を保持する絶縁部材２１ａが、ケース１０の蓋と一体化された構成を有している。ケース１０と部品２０ｃとが組み立てられると、ケース１０と絶縁部材２１ａとによって囲まれた空間に、半導体回路が配置される。すなわち、絶縁部材２１ａが半導体装置１ｃの蓋としても使用される。その結果、第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、部品点数を削減し、且つ組み立て工数を削減することができる。従って、第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、且つ、パワーモジュールの製造コストをさらに抑制することができる。
以上で説明されたように、第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、信号端子を保持する絶縁部材２１ａが、ケース１０の蓋と一体化された構成を有している。ケース１０と部品２０ｃとが組み立てられると、ケース１０と絶縁部材２１ａとによって囲まれた空間に、半導体回路が配置される。すなわち、絶縁部材２１ａが半導体装置１ｃの蓋としても使用される。その結果、第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、部品点数を削減し、且つ組み立て工数を削減することができる。従って、第３実施形態に係る半導体装置１ｃは、第１実施形態と同様の効果を得ることができ、且つ、パワーモジュールの製造コストをさらに抑制することができる。
【0078】
［３－４］第３実施形態の変形例
第３実施形態に係る半導体装置１ｃでは、ケース１０の受け部が爪部に置き換えられ、且つ部品２０ｃの爪部が受け部に置き換えれてもよい。すなわち、部品２０を固定するための爪部は、ケース１０側に形成されてもよい。
第３実施形態に係る半導体装置１ｃでは、ケース１０の受け部が爪部に置き換えられ、且つ部品２０ｃの爪部が受け部に置き換えれてもよい。すなわち、部品２０を固定するための爪部は、ケース１０側に形成されてもよい。
【0079】
図１２は、第３実施形態の変形例に係る半導体装置１ｄの組み立て前後の断面構造を示す断面図である。図１２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれは、半導体装置１ｄの組み立て前及び組み立て後に対応する。また、図１２は、ケース１０ａの爪部と部品２０ｄの受け部とがかみ合う様子と、部品２０ｄの端子ＴＧＵ及びＴＧＬが電極に接続される様子とを表現するために、半導体装置１ｄの構造を概略的に示している。
【0080】
図１２に示すように、ケース１０ａは、第１実施形態のケース１０において、絶縁部材１１Ｕ及び１１Ｌが、それぞれ絶縁部材１１ａＵ及び１１ａＬに置き換えられた構成を有する。絶縁部材１１ａＵ及び１１ａＬは、それぞれ爪部１１３及び１１４を有する。部品２０ｄは、第３実施形態の部品２０ｃにおいて、絶縁部材２１ａが、絶縁部材２１ｂに置き換えられた構成を有する。絶縁部材２１ｂは、爪部１１３に対応してれ受け部２１３を有し、爪部１１４に対応して受け部２１４を有する。
【0081】
図１２の（Ａ）に示すように、絶縁部材１１ａＵに設けられた爪部１１３と、絶縁部材２１ｂに設けられた受け部２１３とは、Ｚ方向に向かい合って配置されている。絶縁部材１１ａＬに設けられた爪部１１３と、絶縁部材２１ｂに設けられた受け部２１４とは、Ｚ方向に向かい合って配置されている。部品２０ｄは、ベース基板ＳＵＢ側に押し込まれると、ケース１０ａに取り付けられる。
【0082】
図１２の（Ｂ）に示すように、ケース１０ａに部品２０ｃが取り付けられると、第１実施形態と同様に、かみ合わせ部ＥＰＵ及びＥＰＬが形成され、部品２０ｄが、ケース１０ａに固定される。また、部品２０ｄがケース１０に取り付けられることによって、導電体２２のコンタクト部ＣＰの底面が、導電体１４の上面に対して圧接され、導電体１４と電気的に接続される。同様に、導電体２４のコンタクト部ＣＰの底面が、導電体１６の上面に対して圧接され、導電体１６と電気的に接続される。
【0083】
以上で説明された第３実施形態の変形例に係る半導体装置１ｄは、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0084】
［４］その他
各実施形態では、半導体装置１が２ｉｎ１のパワーモジュールである場合を例に説明したが、これに限定されない。各実施形態の構成は、１ｉｎ１や６ｉｎ１など、その他のパワーモジュールにも適用され得る。各実施形態では、信号端子の配線が絶縁部材２１にインサート成型されている場合を例に説明したが、これに限定されない。信号端子の配線は、絶縁部材２１にアウトサート成型されてもよい。各実施形態は、適宜組み合わされてもよい。例えば、第２実施形態で説明されたばね部ＳＰａは、第２及び第３実施形態のいずれと組み合わされてもよい。第３実施形態の変形例で説明された絶縁部材１１ａ及び２１ｂのそれぞれの構造は、第１及び第２実施形態のいずれと組み合わされてもよい。なお、半導体装置１は、複数の端子ＴＭＵを備えていてもよいし、複数の端子ＴＭＬを備えていてもよい。端子ＴＭＵ及びＴＭＬの数は、異なっていてもよい。半導体装置１が備える信号端子の数は、半導体装置１の設計に応じて適宜変更され得る。
各実施形態では、半導体装置１が２ｉｎ１のパワーモジュールである場合を例に説明したが、これに限定されない。各実施形態の構成は、１ｉｎ１や６ｉｎ１など、その他のパワーモジュールにも適用され得る。各実施形態では、信号端子の配線が絶縁部材２１にインサート成型されている場合を例に説明したが、これに限定されない。信号端子の配線は、絶縁部材２１にアウトサート成型されてもよい。各実施形態は、適宜組み合わされてもよい。例えば、第２実施形態で説明されたばね部ＳＰａは、第２及び第３実施形態のいずれと組み合わされてもよい。第３実施形態の変形例で説明された絶縁部材１１ａ及び２１ｂのそれぞれの構造は、第１及び第２実施形態のいずれと組み合わされてもよい。なお、半導体装置１は、複数の端子ＴＭＵを備えていてもよいし、複数の端子ＴＭＬを備えていてもよい。端子ＴＭＵ及びＴＭＬの数は、異なっていてもよい。半導体装置１が備える信号端子の数は、半導体装置１の設計に応じて適宜変更され得る。
【0085】
本明細書において“接続”は、電気的に接続されている事を示し、間に別の素子を介することを除外しない。“電気的に接続される”は、電気的に接続されたものと同様に動作することが可能であれば、絶縁体を介していてもよい。“平面視”は、例えば、ベース基板ＳＵＢの表面に対して鉛直な方向に対象物を見ることに対応している。“厚さ”は、例えば、配線の延伸方向に対して垂直な方向の長さのことを示している。“爪形構造”及び“爪部”は、ケース１０に部品２０が取り付けられる際に、弾性変形し得る。
【0086】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0087】
１…半導体装置、１０…ケース、１１…絶縁部材、１２…絶縁基板、１３～１８…導電体、２０…部品、２１…絶縁部材、２２～２５…導電体、１１１，１１２，２１３，２１４…受け部、１１３，１１４，２１１，２１２…爪部、ＮＭＵ，ＮＭＬ…トランジスタ、ＤＵ，ＤＬ…ダイオード、Ｌ…インダクタンス、ＴＰ，ＴＮ，ＴＯＵＴ，ＴＧＵ，ＴＧＬ，ＴＭＵ，ＴＭＬ，ＴＭＶＵ，ＴＭＶＬ，ＴＭＣＵ，ＴＭＣＬ…端子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
