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特開2024-24988半導体装置、半導体装置の連結構造、半導体装置の製造方法
(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】P2024024988
(43)【公開日】2024-02-26
(54)【発明の名称】半導体装置、半導体装置の連結構造、半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 25/07 20060101AFI20240216BHJP
H01L 23/48 20060101ALI20240216BHJP
H01L 23/06 20060101ALI20240216BHJP
H01L 23/28 20060101ALI20240216BHJP
【ＦＩ】
H01L25/04 C
H01L23/48 G
H01L23/06 B
H01L23/28 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022128031
(22)【出願日】2022-08-10
(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】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】田代 匠太
(72)【発明者】
【氏名】市倉 優太
(72)【発明者】
【氏名】伊東 弘晃
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 尚威
(72)【発明者】
【氏名】田多 伸光
(72)【発明者】
【氏名】大部 利春
(72)【発明者】
【氏名】丸山 裕
(72)【発明者】
【氏名】田中 翔
(72)【発明者】
【氏名】飯尾 尚隆
【テーマコード（参考）】
4M109
【Ｆターム（参考）】
4M109AA01
4M109DA10
4M109DB09
4M109EA02
(57)【要約】
【課題】電流集中を抑制し、同時に小型化および低コスト化を図ることができる半導体装置、半導体装置の連結構造、半導体装置の製造方法を提供することである。
【解決手段】実施形態の半導体装置は、複数の半導体素子と、ケースと、複数の導体と、を持つ。複数の導体の内、互いに並ぶ第一導体および第二導体の各々は、基部と、縦延出部と、横延出部と、を持つ。縦延出部は、基部の先端側から第一の方向に延びる。横延出部は、縦延出部の先端側から第二の方向に延びる。第一導体と第二導体とは、各々の横延出部の高さが互いに異なる。半導体装置の連結構造は、第一導体および第二導体の各横延出部を重ねて、一対の押さえ板により外部導体とともに挟み込んでボルトにより締結する。半導体装置の製造方法は、複数の導体および半導体素子を一体の小組体とし、この小組体を開口からケース内に収容する。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の半導体装置は、複数の半導体素子と、ケースと、複数の導体と、を持つ。複数の導体の内、互いに並ぶ第一導体および第二導体の各々は、基部と、縦延出部と、横延出部と、を持つ。縦延出部は、基部の先端側から第一の方向に延びる。横延出部は、縦延出部の先端側から第二の方向に延びる。第一導体と第二導体とは、各々の横延出部の高さが互いに異なる。半導体装置の連結構造は、第一導体および第二導体の各横延出部を重ねて、一対の押さえ板により外部導体とともに挟み込んでボルトにより締結する。半導体装置の製造方法は、複数の導体および半導体素子を一体の小組体とし、この小組体を開口からケース内に収容する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を収容して覆うケースと、
前記ケースの内側で対応する半導体素子に一端側が接続され、前記一端側から他端側に向けて延び、前記他端側が前記ケースの外側に配置される複数の導体と、を備え、
前記ケースは、外壁の一部を開口壁とし、前記開口壁に形成された開口を通じて、前記複数の導体の他端側を前記ケースの外側に至らしめ、
前記複数の導体の内、互いに並列に並ぶ第一導体および第二導体の各々は、前記ケースの内側から外側に向けて延びる基部と、前記基部の先端側から前記開口壁の仮想外面に沿う第一の方向の一側に向けて屈曲して延びる縦延出部と、前記縦延出部の先端側から前記第一の方向と交差する第二の方向の一側に向けて屈曲し、前記開口壁から突出する側に延びて外部導体を接続可能とする横延出部と、を備え、
前記第一導体と前記第二導体とは、各々の前記横延出部の前記第一の方向の高さが互いに異なる、半導体装置。
前記複数の半導体素子を収容して覆うケースと、
前記ケースの内側で対応する半導体素子に一端側が接続され、前記一端側から他端側に向けて延び、前記他端側が前記ケースの外側に配置される複数の導体と、を備え、
前記ケースは、外壁の一部を開口壁とし、前記開口壁に形成された開口を通じて、前記複数の導体の他端側を前記ケースの外側に至らしめ、
前記複数の導体の内、互いに並列に並ぶ第一導体および第二導体の各々は、前記ケースの内側から外側に向けて延びる基部と、前記基部の先端側から前記開口壁の仮想外面に沿う第一の方向の一側に向けて屈曲して延びる縦延出部と、前記縦延出部の先端側から前記第一の方向と交差する第二の方向の一側に向けて屈曲し、前記開口壁から突出する側に延びて外部導体を接続可能とする横延出部と、を備え、
前記第一導体と前記第二導体とは、各々の前記横延出部の前記第一の方向の高さが互いに異なる、半導体装置。
【請求項2】
前記複数の導体は、前記ケース内の半導体素子と同一数に設けられる、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第一の方向は、前記半導体装置を設置場所に設置した際の上下方向であり、
前記半導体装置を前記設置場所に設置した状態において、
前記第一導体の横延出部は、前記第二導体の横延出部よりも上方に位置し、
前記第一導体における前記基部の先端側の屈曲位置から前記横延出部の下面までの高さは、前記第二導体における前記基部の先端側の屈曲位置から前記横延出部の上面までの高さと等しい、請求項１に記載の半導体装置。
前記半導体装置を前記設置場所に設置した状態において、
前記第一導体の横延出部は、前記第二導体の横延出部よりも上方に位置し、
前記第一導体における前記基部の先端側の屈曲位置から前記横延出部の下面までの高さは、前記第二導体における前記基部の先端側の屈曲位置から前記横延出部の上面までの高さと等しい、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記複数の導体が並ぶ導体並び方向において、前記複数の導体を含む導体群の全幅は、前記開口壁の開口の全幅内に収まる、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第一導体および前記第二導体は、前記半導体素子のエミッタ電極に接続されるものであり、
前記第一導体および前記第二導体とは別に前記エミッタ電極に接続されて電流を検知する電流検知用導体を備え、
前記第一導体および前記第二導体における前記エミッタ電極に対向する対向面は、前記半導体素子における前記エミッタ電極を配置したエミッタ面から離隔し、前記対向面と前記エミッタ面とは、前記電流検知用導体を介して接続される、請求項３に記載の半導体装置。
前記第一導体および前記第二導体とは別に前記エミッタ電極に接続されて電流を検知する電流検知用導体を備え、
前記第一導体および前記第二導体における前記エミッタ電極に対向する対向面は、前記半導体素子における前記エミッタ電極を配置したエミッタ面から離隔し、前記対向面と前記エミッタ面とは、前記電流検知用導体を介して接続される、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記半導体素子は、エミッタ電極を前記第一の方向の一側に向けるとともに、コレクタ電極を前記第一の方向の他側に向けて配置され、
前記ケース内の前記第一の方向の他側には、前記半導体素子の前記コレクタ電極に接続されるコレクタ用導体を備え、
前記ケースは、前記第一の方向の他側の外壁を第二開口壁とし、前記第二開口壁に形成された第二開口を通じて、前記コレクタ用導体に外部導体を接続可能であり、
前記第一の方向から見て、前記コレクタ用導体および前記第二開口は、前記半導体素子のコレクタ電極よりも大きい、請求項３に記載の半導体装置。
前記ケース内の前記第一の方向の他側には、前記半導体素子の前記コレクタ電極に接続されるコレクタ用導体を備え、
前記ケースは、前記第一の方向の他側の外壁を第二開口壁とし、前記第二開口壁に形成された第二開口を通じて、前記コレクタ用導体に外部導体を接続可能であり、
前記第一の方向から見て、前記コレクタ用導体および前記第二開口は、前記半導体素子のコレクタ電極よりも大きい、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記半導体素子のゲート電極に一端側が接続され、前記一端側から他端側に向けて延び、前記他端側が前記ケースの外側に配置されるゲート用導体を備え、
前記ゲート用導体は、前記ケースの内側から外側に向けて延びる基部と、前記基部の先端側から前記第一の方向の一側に向けて屈曲して延びる縦延出部と、を備え、
前記第一の方向において、前記縦延出部の先端の高さは、前記第一導体および前記第二導体の各横延出部の何れの下面の高さよりも低い、請求項３に記載の半導体装置。
前記ゲート用導体は、前記ケースの内側から外側に向けて延びる基部と、前記基部の先端側から前記第一の方向の一側に向けて屈曲して延びる縦延出部と、を備え、
前記第一の方向において、前記縦延出部の先端の高さは、前記第一導体および前記第二導体の各横延出部の何れの下面の高さよりも低い、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第一導体および前記第二導体は、前記半導体素子のエミッタ電極に接続されるものであり、
前記第一導体および前記第二導体とは別に前記エミッタ電極に接続されて電流を検知する電流検知用導体を備え、
前記ゲート用導体は、前記第一導体および前記第二導体がそれぞれ接続される前記半導体素子に対応して一対設けられ、
前記電流検知用導体は、一対の前記ゲート用導体の間の中央位置に、前記ケースの内側から外側に向けて延びる基部と、前記基部の先端側から第一の方向の一側に向けて屈曲して延びる縦延出部と、を備え、
前記第一の方向において、前記電流検知用導体の縦延出部の先端の高さは、各ゲート用導体の縦延出部の先端の高さと同一である、請求項７に記載の半導体装置。
前記第一導体および前記第二導体とは別に前記エミッタ電極に接続されて電流を検知する電流検知用導体を備え、
前記ゲート用導体は、前記第一導体および前記第二導体がそれぞれ接続される前記半導体素子に対応して一対設けられ、
前記電流検知用導体は、一対の前記ゲート用導体の間の中央位置に、前記ケースの内側から外側に向けて延びる基部と、前記基部の先端側から第一の方向の一側に向けて屈曲して延びる縦延出部と、を備え、
前記第一の方向において、前記電流検知用導体の縦延出部の先端の高さは、各ゲート用導体の縦延出部の先端の高さと同一である、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記ケースは、金属製のケース本体と、前記ケース本体の外側を覆う絶縁樹脂製のアウタケースと、を備えている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記ケース内は、絶縁材料の充填によって封止され、
前記半導体素子は、エミッタ電極を前記第一の方向の一側に向けるとともにコレクタ電極を前記第一の方向の他側に向けて配置され、
前記半導体素子のエミッタ電極側に、前記エミッタ電極に電流検知用導体を介して接続される前記第一導体および前記第二導体が配置され、
前記半導体素子のコレクタ電極側に、前記コレクタ電極に接続されるコレクタ用導体が配置され、
前記絶縁材料は、前記コレクタ用導体から前記半導体素子までを覆い、前記第一導体および前記第二導体は覆わない高さまで充填される、請求項１に記載の半導体装置。
前記半導体素子は、エミッタ電極を前記第一の方向の一側に向けるとともにコレクタ電極を前記第一の方向の他側に向けて配置され、
前記半導体素子のエミッタ電極側に、前記エミッタ電極に電流検知用導体を介して接続される前記第一導体および前記第二導体が配置され、
前記半導体素子のコレクタ電極側に、前記コレクタ電極に接続されるコレクタ用導体が配置され、
前記絶縁材料は、前記コレクタ用導体から前記半導体素子までを覆い、前記第一導体および前記第二導体は覆わない高さまで充填される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記ケースは、金属製のケース本体を備え、
前記ケース本体は、前記半導体素子のエミッタ電極に接続される前記第一導体および前記第二導体、あるいは前記第一導体および前記第二導体とは別に前記エミッタ電極に接続される電流検知用導体、が接続される、請求項１に記載の半導体装置。
前記ケース本体は、前記半導体素子のエミッタ電極に接続される前記第一導体および前記第二導体、あるいは前記第一導体および前記第二導体とは別に前記エミッタ電極に接続される電流検知用導体、が接続される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項12】
請求項１から１１の何れか一項に記載の半導体装置を複数連結する半導体装置の連結構造であって、
一対の前記半導体装置が互いに前記開口壁を対向させて配置されたとき、前記第一導体および前記第二導体の各横延出部が前記第一の方向で互いに重なって形成される導体対と、
前記導体対に前記第一の方向で重なる外部導体と、
前記導体対と前記外部導体とを前記第一の方向で挟む一対の押さえ板と、
前記導体対、前記外部導体ならびに前記一対の押さえ板を前記第一の方向で貫通して締め込まれるボルトと、を備える、半導体装置の連結構造。
一対の前記半導体装置が互いに前記開口壁を対向させて配置されたとき、前記第一導体および前記第二導体の各横延出部が前記第一の方向で互いに重なって形成される導体対と、
前記導体対に前記第一の方向で重なる外部導体と、
前記導体対と前記外部導体とを前記第一の方向で挟む一対の押さえ板と、
前記導体対、前記外部導体ならびに前記一対の押さえ板を前記第一の方向で貫通して締め込まれるボルトと、を備える、半導体装置の連結構造。
【請求項13】
請求項１から１１の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記複数の導体および前記半導体素子を予め組み合わせて一体の小組体とし、この小組体を前記開口から前記ケース内に収容して固定する、半導体装置の製造方法。
前記複数の導体および前記半導体素子を予め組み合わせて一体の小組体とし、この小組体を前記開口から前記ケース内に収容して固定する、半導体装置の製造方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記ケースは、金属製のケース本体を備え、
前記ケース本体は、前記半導体装置の設置状態における上壁と下壁とが、一体の金属板を屈曲させることで連続して形成され、
前記上壁と前記下壁とに、または前壁と後壁とに、スリッド差し込み口が形成され、
各スリッド差し込み口に別体の金属板の端部が差し込まれ、前記金属板の端部が前記スリッド差し込み口の周縁に溶接により固定される、半導体装置の製造方法。
前記ケースは、金属製のケース本体を備え、
前記ケース本体は、前記半導体装置の設置状態における上壁と下壁とが、一体の金属板を屈曲させることで連続して形成され、
前記上壁と前記下壁とに、または前壁と後壁とに、スリッド差し込み口が形成され、
各スリッド差し込み口に別体の金属板の端部が差し込まれ、前記金属板の端部が前記スリッド差し込み口の周縁に溶接により固定される、半導体装置の製造方法。
【請求項15】
複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を収容して覆うケースと、
前記ケースの内側で対応する半導体素子に一端側が接続され、前記一端側から他端側に向けて延び、前記他端側が前記ケースの外側に配置される複数の導体と、を備え、
半導体装置を設置場所に設置した状態において、
各半導体素子は、エミッタ電極を上方に向けるとともにコレクタ電極を下方に向けて配置され、
前記ケースは、上方を向く上壁を開口壁とし、前記開口壁に形成された開口を通じて、前記複数の導体の他端側を前記ケースの外側に至らしめ、
前記複数の導体の内、互いに並列に並ぶ第一導体および第二導体の各々は、前記ケースの内側から外側に向けて上方に延び、
前記第一導体および前記第二導体は、上端高さが互いに等しい、半導体装置。
前記複数の半導体素子を収容して覆うケースと、
前記ケースの内側で対応する半導体素子に一端側が接続され、前記一端側から他端側に向けて延び、前記他端側が前記ケースの外側に配置される複数の導体と、を備え、
半導体装置を設置場所に設置した状態において、
各半導体素子は、エミッタ電極を上方に向けるとともにコレクタ電極を下方に向けて配置され、
前記ケースは、上方を向く上壁を開口壁とし、前記開口壁に形成された開口を通じて、前記複数の導体の他端側を前記ケースの外側に至らしめ、
前記複数の導体の内、互いに並列に並ぶ第一導体および第二導体の各々は、前記ケースの内側から外側に向けて上方に延び、
前記第一導体および前記第二導体は、上端高さが互いに等しい、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、半導体装置、半導体装置の連結構造、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
大容量電力変換器向けの半導体装置において、複数のＩＧＢＴ等の半導体素子を並列接続したときに流れる電流の大きさを揃える構造が知られている。
ＭＷ級の大容量向けの電力変換器では、半導体素子数が増えるため、半導体装置は大型化し、高コスト化を避けることができない。半導体素子数が増えることで、半導体素子に流れる電流はばらつき、半導体素子に電流集中することが課題となる。半導体装置では、電流集中を抑制し、大型化や高コスト化を抑制するような構成が求められる。
ＭＷ級の大容量向けの電力変換器では、半導体素子数が増えるため、半導体装置は大型化し、高コスト化を避けることができない。半導体素子数が増えることで、半導体素子に流れる電流はばらつき、半導体素子に電流集中することが課題となる。半導体装置では、電流集中を抑制し、大型化や高コスト化を抑制するような構成が求められる。
【0003】
例えば、低コストで短絡電流通電時の破壊防止性能に優れた大容量向けの半導体モジュールがある。しかし、ケース内の半導体素子の配列について述べられたものはない。また、ケースの端から導体が出ているような構成では、ケースから出た端子が片側に寄りやすい。このため、半導体素子が多並列になると電流集中する構造になっている。さらに、ケースから端子が出る構成では、端子を重ねることができない場合、以下の課題がある。すなわち、モジュール毎に端子幅を確保することになり、半導体装置同士の連結体が大型化する。
【0004】
ケースから端子が出る場合、接触面積を増やす目的で、以下の構成が考えられる。すなわち、ケースから出た端子と外部導体とのネジ止め数を増やして接触面積を増やし、接触抵抗を小さくすることが考えられる。しかし、大容量になるほどネジ数は増加し、コストを増加させる。大容量向け半導体装置は、半導体素子が破壊した場合を考慮すると、破壊時の電気エネルギーを受けきるケースを備えることが望ましい。しかし、屈強なケースであってもコストの増加を抑える工夫が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６８６０４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、電流集中を抑制し、同時に小型化および低コスト化を図ることができる半導体装置、半導体装置の連結構造、半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の半導体装置は、複数の半導体素子と、ケースと、複数の導体と、を持つ。複数の導体の内、互いに並ぶ第一導体および第二導体の各々は、基部と、縦延出部と、横延出部と、を持つ。縦延出部は、基部の先端側から第一の方向に延びる。横延出部は、縦延出部の先端側から第二の方向に延びる。第一導体と第二導体とは、各々の横延出部の高さが互いに異なる。半導体装置の連結構造は、第一導体および第二導体の各横延出部を重ねて、一対の押さえ板により外部導体とともに挟み込んでボルトにより締結する。半導体装置の製造方法は、複数の導体および半導体素子を一体の小組体とし、この小組体を開口からケース内に収容する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態の半導体装置を模式的に示す正面図。
【図4】第１の実施形態のエミッタ用導体を模式的に示す斜視図。
【図5】第１の実施形態の一対の半導体装置を対向配置した状態を模式的に示す斜視図。
【図7】第１の実施形態の電流検知用導体およびゲート用導体を模式的に示す斜視図。
【図8】（ａ）は第１の実施形態のケースの開口とエミッタ用導体との寸法関係を模式的に示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図。
【図9】第１の実施形態のエミッタ用導体の変形例を模式的に示す斜視図。
【図10】第２の実施形態の半導体装置を模式的に示す正面図。
【図13】第２の実施形態のケースの第一例を模式的に示す斜視図。
【図14】第２の実施形態のケースの第二例を模式的に示す斜視図。
【図15】第２の実施形態のケースの第三例を模式的に示す斜視図。
【図16】（ａ）～（ｃ）は第２の実施形態のケースの壁を形成する壁形成部材の例を模式的に示す斜視図。
【図17】（ａ）～（ｃ）は第２の実施形態のケースの上壁の開口の例を模式的に示す斜視図。
【図18】第２の実施形態の半導体装置の変形例を模式的に示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態の半導体装置、半導体装置の連結構造、半導体装置の製造方法を、図面を参照して説明する。
【0010】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１～図９を参照して説明する。なお、同一の又は対応する構成要素には同一の符号を付して複数回の説明を省略する場合がある。他の実施形態についても同様である。
本実施形態の半導体装置１は、半導体素子２や金属ブロックなどからなる構造物を、開口面を持つ金属ケース（ケース本体）１１で覆い、さらに金属ケース１１を樹脂ケース１８（アウタケース）１８で覆う構成である。図１は、第１の実施形態の半導体装置１を模式的に示した正面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。
第１の実施形態を図１～図９を参照して説明する。なお、同一の又は対応する構成要素には同一の符号を付して複数回の説明を省略する場合がある。他の実施形態についても同様である。
本実施形態の半導体装置１は、半導体素子２や金属ブロックなどからなる構造物を、開口面を持つ金属ケース（ケース本体）１１で覆い、さらに金属ケース１１を樹脂ケース１８（アウタケース）１８で覆う構成である。図１は、第１の実施形態の半導体装置１を模式的に示した正面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図である。
【0011】
本実施形態の半導体装置１は、ＭＷ級等の大容量電力変換器向けの半導体装置である。半導体装置１は、複数のＩＧＢＴ等の半導体素子２を並列に配置して電流量を確保している。例えば、半導体装置１は、設備内の水平な床面Ｇ（設置場所Ｇ）に設置される。半導体装置１は、ケース１０の下面を床面Ｇと平行にして設置される。図中矢印Ｚは、半導体装置１を設置場所Ｇに設置した際の上下方向（鉛直方向、第一の方向）を示す。矢印Ｚ方向は、設置場所Ｇの法線方向であり、設置場所Ｇが傾斜していれば矢印Ｚ方向も傾斜する。以下の説明における上下、前後、左右の向きは、特に記載が無ければ、半導体装置１を設置場所Ｇに設置した状態の向きと同一とする。図中矢印Ｙは前後方向、図中矢印Ｘは左右方向をそれぞれ示す。
【0012】
半導体装置１は、複数（一対）の半導体素子２と、複数の半導体素子２を収容して覆うケース１０と、ケース１０の内側で対応する半導体素子２の表面のエミッタ電極３に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１０の外側に配置される複数（一対）のエミッタ用導体２０と、エミッタ用導体２０とは別にエミッタ電極３に接続されて電流を検知する単一の電流検知用導体３０と、ケース１０の内側で対応する半導体素子２のゲート電極５に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１０の外側に配置される複数（一対）のゲート用導体３５と、各半導体素子２の裏面のコレクタ電極４に接続される単一のコレクタ用導体４０と、を備えている。
【0013】
複数のエミッタ用導体２０の内、左右方向で互いに並列に並ぶ一対のエミッタ用導体２０を、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂということがある。第一導体２０ａは、第二導体２０ｂよりも上下方向の高さが高い。
複数の半導体素子２の内、左右方向で並ぶ一対の半導体素子２を、第一半導体素子２ａおよび第二半導体素子２ｂということがある。第一半導体素子２ａには第一導体２０ａが接続され、第二半導体素子２ｂには第二導体２０ｂが接続される。
複数の半導体素子２の内、左右方向で並ぶ一対の半導体素子２を、第一半導体素子２ａおよび第二半導体素子２ｂということがある。第一半導体素子２ａには第一導体２０ａが接続され、第二半導体素子２ｂには第二導体２０ｂが接続される。
【0014】
各半導体素子２は、エミッタ電極３およびゲート電極５を上方に向けるとともに、コレクタ電極４を下方に向けて水平に配置されている。
各半導体素子２のエミッタ電極３側には、エミッタ用導体２０、電流検知用導体３０およびゲート用導体３５が配置されている。エミッタ用導体２０およびゲート用導体３５は、それぞれケース１０内の半導体素子２と同一数に設けられている。各半導体素子２のコレクタ電極４側には、コレクタ用導体４０が配置されている。
各半導体素子２のエミッタ電極３側には、エミッタ用導体２０、電流検知用導体３０およびゲート用導体３５が配置されている。エミッタ用導体２０およびゲート用導体３５は、それぞれケース１０内の半導体素子２と同一数に設けられている。各半導体素子２のコレクタ電極４側には、コレクタ用導体４０が配置されている。
【0015】
ケース１０は、直方体状の外形を有し、上下壁１２，１３を水平にして配置されている。ケース１０は、前後壁１４，１５を左右方向に沿わせ、左右側壁１６，１７を前後方向に沿わせて配置されている。ケース１０は、金属ケース１１および樹脂ケース１８で構成されている。金属ケース１１の上下壁１２，１３、前後壁１４，１５および左右側壁１６，１７がケース１０の上下壁１２，１３、前後壁１４，１５および左右側壁１６，１７に相当し、ケース１０の外壁を構成する。
【0016】
ケース１０の内部は、エポキシ等の絶縁材料の充填によって封止されてもよい。例えば、絶縁材料は、少なくとも上下方向でコレクタ用導体４０の途中（下面４０ａよりも上方）から半導体素子２の上方（電流検知用導体３０の連結部３１の途中）までの範囲Ｈ１に充填されるとよい。この範囲Ｈ１は最小限の充填範囲を示し、材料費を抑えながらコレクタおよびエミッタ間を絶縁可能である。
コレクタ用導体４０の下面４０ａと、各エミッタ用導体２０の少なくとも縦延出部２２の先端側（上部）とは、絶縁材料で被覆されずにケース１０外部に露出し、外部導体２９（図６参照）を接続可能とする。絶縁材料は、例えばＰＰＳ（polyphenylenes ulfide）などの樹脂を使用することができる。実施形態では、エミッタ用導体２０（第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂ）を絶縁材料で覆わない構成とすることで、材料費を抑えてコストダウンを図ることができる。
コレクタ用導体４０の下面４０ａと、各エミッタ用導体２０の少なくとも縦延出部２２の先端側（上部）とは、絶縁材料で被覆されずにケース１０外部に露出し、外部導体２９（図６参照）を接続可能とする。絶縁材料は、例えばＰＰＳ（polyphenylenes ulfide）などの樹脂を使用することができる。実施形態では、エミッタ用導体２０（第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂ）を絶縁材料で覆わない構成とすることで、材料費を抑えてコストダウンを図ることができる。
【0017】
ケース１０は、外壁の一部（実施形態では前壁１４）を開口壁とし、開口壁に形成された開口１４ａを通じて、複数のエミッタ用導体２０の他端側をケース１０の外側に至らしめる。
ケース１０は、下壁１３を第二開口壁とし、第二開口壁に形成された第二開口１３ａを通じて、コレクタ用導体４０の下面４０ａをケース１０の外側に露出させる。コレクタ用導体４０は、ケース１０の内側に配置されるが、第二開口１３ａを通じて、不図示の外部導体を接続可能である。
ケース１０は、下壁１３を第二開口壁とし、第二開口壁に形成された第二開口１３ａを通じて、コレクタ用導体４０の下面４０ａをケース１０の外側に露出させる。コレクタ用導体４０は、ケース１０の内側に配置されるが、第二開口１３ａを通じて、不図示の外部導体を接続可能である。
【0018】
コレクタ電極４とコレクタ用導体４０とは、例えばはんだにより接続される。エミッタ電極３と電流検知用導体３０とは、例えばはんだにより接続される。ゲート電極５とゲート用導体３５とは、例えばボンディングワイヤ３８を介して接続される。ボンディングワイヤ３８は、例えばはんだによりゲート電極５およびゲート用導体３５の各々に接続される。電流検知用導体３０とエミッタ用導体２０とは、例えばはんだにより接続される。各導体は、ともに銅ブロックで構成されている。各半導体素子２は、互いに同様の構成とする。
【0019】
図４は、エミッタ用導体２０の外観を示す。
図１～図４を参照し、各エミッタ用導体２０は、ケース１０の内側から外側に向けて前後方向に沿って直線的に延びる基部２１と、基部２１の先端側から上方に向けて屈曲し、上下方向に沿って直線状に延びる縦延出部２２と、縦延出部２２の先端側から前方に向けて屈曲し、前後方向に沿って直線状に延びる横延出部２３と、を一体に備えている。基部２１は、電流検知用導体３０の連結部３１と重なるように左右方向に延びてもよい（図１参照）。
図１～図４を参照し、各エミッタ用導体２０は、ケース１０の内側から外側に向けて前後方向に沿って直線的に延びる基部２１と、基部２１の先端側から上方に向けて屈曲し、上下方向に沿って直線状に延びる縦延出部２２と、縦延出部２２の先端側から前方に向けて屈曲し、前後方向に沿って直線状に延びる横延出部２３と、を一体に備えている。基部２１は、電流検知用導体３０の連結部３１と重なるように左右方向に延びてもよい（図１参照）。
【0020】
縦延出部２２は、開口壁の仮想外面に沿って上方に延びる。前記「仮想外面」とは、実施形態では前後方向と直交する平面であり、前後方向から見て開口１４ａの周縁に囲まれる平面である。
横延出部２３は、前後方向で開口壁と反対側に突出するように延び、外部導体２９等を接続可能とする。
横延出部２３は、前後方向で開口壁と反対側に突出するように延び、外部導体２９等を接続可能とする。
【0021】
第一導体２０ａと第二導体２０ｂとは、各々の横延出部２３の上下方向の位置（高さ）が互いに異なる。第一導体２０ａの横延出部２３は、第二導体２０ｂの横延出部２３よりも上方に位置している。図１、図２では、半導体装置１の図中左側に、高さの高い第一導体２０ａが配置され、半導体装置１の図中右側に、高さの低い第二導体２０ｂが配置される。
【0022】
第一導体２０ａにおける基部２１の先端側の屈曲位置２１ａから横延出部２３の下面２３ａまでの高さを図中符号Ａ１で示す。
第二導体２０ｂにおける基部２１の先端側の屈曲位置２１ａから横延出部２３の上面２３ｂまでの高さを図中符号Ａ２で示す。
第二導体２０ｂにおける基部２１の先端側の屈曲位置２１ａから横延出部２３の上面２３ｂまでの高さを図中符号Ａ２で示す。
【0023】
第一導体２０ａにおける基部２１の先端側の屈曲位置２１ａは、基部２１の下面２１ｂと同じ高さにある。基部２１の下面２１ｂは、ケース１０の内側において、第一半導体素子２ａの表面のエミッタ電極３に接続される。基部２１の下面２１ｂは、エミッタ電極３に対し、電流検知用導体３０の連結部３１を介して接続される。基部２１におけるエミッタ電極３に対向する下面２１ｂ（対向面、接続面）は、第一半導体素子２ａにおけるエミッタ電極３を配置した表面（エミッタ面）から上方に離隔している。
【0024】
第二導体２０ｂにおける基部２１の先端側の屈曲位置２１ａは、基部２１の下面２１ｂと同じ高さにある。基部２１の下面２１ｂは、ケース１０の内側において、第二半導体素子２ｂの表面（エミッタ電極３）に接続される。基部２１の下面２１ｂは、エミッタ電極３に対し、電流検知用導体３０の連結部３１を介して接続される。基部２１におけるエミッタ電極３に対向する下面２１ｂ（対向面、接続面）は、第二半導体素子２ｂにおけるエミッタ電極３を配置した表面（エミッタ面）から上方に離隔している。
【0025】
第一導体２０ａの高さＡ１と第二導体２０ｂの高さＡ２とは、互いに等しい。一対の半導体装置１を設置場所Ｇに載置し、各々のエミッタ用導体２０を互いに対向させて近付けると、以下の作用がある。すなわち、第一導体２０ａの横延出部２３の下方に、第二導体２０ｂの横延出部２３を入り込ませ、各横延出部２３を互いに上下方向で重ねることが可能である。上下方向で重なる一対の横延出部２３上には、外部導体２９が重なって接続される（図６参照）。第一半導体素子２ａから外部導体２９までの電流経路と、第二半導体素子２ｂから外部導体２９までの電流経路とは、上下方向の長さが互いに等しい。
【0026】
第一導体２０ａの横延出部２３および第二導体２０ｂの横延出部２３には、それぞれ上下方向に沿うネジ孔（ネジ挿通孔）２４が形成されている。各横延出部２３を互いに上下方向で重ね合わせたとき、各横延出部２３のネジ孔２４は、上下方向で互いに同軸に並ぶ（図５参照）。これらのネジ孔２４にボルト２５を挿通して締め込むことで（図６参照）、以下の作用がある。すなわち、互いに対向する第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂ同士を連結可能である。
【0027】
各横延出部２３は、上下方向で重なって導体対２６を構成する。導体対２６には、上方から板状の外部導体２９が重なるとともに、外部導体２９の上方から上押さえ板２７が重なる。導体対２６には、下方から下押さえ板２８が重なる。導体対２６と外部導体２９とは、上下の押さえ板２７，２８に上下方向で挟み込まれる。外部導体２９および上下の押さえ板２７，２８には、各横延出部２３のネジ孔２４と上下方向で重なるネジ孔２７ａ，２８ａが形成されている。
【0028】
導体対２６、外部導体２９ならびに上下の押さえ板２７，２８は、これらを上下方向で貫通するボルト２５を用いて締め込まれて固定される。
上述のように一対の半導体装置１を組み合わせて連結すると、左右一対の導体対２６の上下方向位置（高さ）が実質同一となり、電流集中が抑えられる。
上述のように一対の半導体装置１を組み合わせて連結すると、左右一対の導体対２６の上下方向位置（高さ）が実質同一となり、電流集中が抑えられる。
【0029】
図５は、本実施形態の半導体装置１を一対用意し、これら一対の半導体装置１のエミッタ用導体２０側を互いに対向させて配置して組み合わせた図である。このとき、前述したように、一方の半導体装置１が有する左右一対のエミッタ用導体２０の先端部（横延出部２３）と、他方の半導体装置１が有する左右一対のエミッタ用導体２０の先端部（横延出部２３）とが、それぞれ上下方向で重なる。これにより、各半導体装置１において、左右一対の半導体素子２のインダクタンスが揃うことになる。
【0030】
例えば、図中奥側の第一半導体素子２ａは、コレクタ用導体４０（図１参照）、第一半導体素子２ａ、電流検知用導体３０、高さの高いエミッタ用導体２０（第一導体２０ａ）、の順に電流経路が形成される。図中手前側の第二半導体素子２ｂは、コレクタ用導体４０（図１参照）、第二半導体素子２ｂ、電流検知用導体３０、高さの低いエミッタ用導体２０（第二導体２０ｂ）、の順に電流経路が形成される。
【0031】
高さの低い第二導体２０ｂの横延出部２３上方に、高さの高い第一導体２０ａの横延出部２３が重なる。各横延出部２３が形成する導体対２６上に、外部導体２９を配置して接続すると、以下の作用がある。すなわち、第一半導体素子２ａから外部導体２９までの電流経路の長さと、第二半導体素子２ｂから外部導体２９までの電流経路の長さと、が互いに等しくなる。電流経路の長さが揃うと、各半導体素子２に接続されるエミッタ用導体２０の間で、インダクタンスの大きさに差がなくなる。インダクタンスの大きさの差をなくすことで、電流集中を抑制することができる。
【0032】
図６は、図５の状態から導体対２６と外部導体２９とを接続する構造の一例を示す説明図である。
左右一対の導体対２６は、上面２６ｂの高さが互いに同一面上にある。左右一対の導体対２６の内、図中奥側の導体対２６の上面２６ｂは、図中左側の半導体装置１のエミッタ用導体２０の横延出部２３の上面２３ｂで構成される。図中手前側の導体対２６の上面２６ｂは、図中右側の半導体装置１のエミッタ用導体２０の横延出部２３の上面２３ｂで構成される。
左右一対の導体対２６は、上面２６ｂの高さが互いに同一面上にある。左右一対の導体対２６の内、図中奥側の導体対２６の上面２６ｂは、図中左側の半導体装置１のエミッタ用導体２０の横延出部２３の上面２３ｂで構成される。図中手前側の導体対２６の上面２６ｂは、図中右側の半導体装置１のエミッタ用導体２０の横延出部２３の上面２３ｂで構成される。
【0033】
左右一対の導体対２６の上面２６ｂには、板状の外部導体２９が配置され、外部導体２９の上方には、上押さえ板２７が配置される。左右一対の導体対２６の下面２６ａには、下押え板が配置される。上下押え板および外部導体２９には、導体対２６を貫通するネジ孔２４と重なるネジ孔２７ａ，２８ａ，２９ａが形成されている。導体対２６、外部導体２９ならびに上下の押さえ板２７，２８は、各ネジ孔に挿通したボルト２５により締め込まれて一体に結合される。
【0034】
例えば、押え板を使用せずに、一箇所につき一本のボルト２５でエミッタ用導体２０と外部導体２９とをネジ止めした場合、以下の課題がある。すなわち、エミッタ用導体２０と外部導体２９とが点で接触することになり、接触抵抗が大きくなる。押え板を使用してエミッタ用導体２０と外部導体２９とをネジ止めすることで、以下の作用がある。すなわち、ボルト２５の数によらずエミッタ用導体２０と外部導体２９とが面で接触することになり、接触抵抗が増大することを回避する。
【0035】
例えば、押し板を使用せず、一箇所に用いるボルト２５を二本等の複数本として、エミッタ用導体２０と外部導体２９とをネジ止めする構成も考えられる。この構成では、ボルト２５の本数および作業工数が増加してしまい、半導体素子２の数や並列に並べる半導体装置１の数に比例してコストを増加させてしまう。
【0036】
本実施形態によれば、一対の半導体装置１の連結において、エミッタ用導体２０が４本に対して、ボルト２５は２本となり、コストダウンに貢献することができる。半導体素子２や半導体装置１の数が増加しても、押さえ板２７，２８は共通とすることが可能であり、コスト面で優れている。押さえ板２７，２８や外部導体２９は、アルミや銅などの導体で構成されている。
【0037】
図７は、電流検知用導体３０およびゲート用導体３５の構成を示す説明図である。
電流検知用導体３０は、各半導体素子２のゲート電極５を避けた上で、なるべく広い面積で半導体素子２の表面（エミッタ電極３）と接触する。電流検知用導体３０の縦延出部３４の高さは、エミッタ用導体２０の高さより低くする（図１、図３参照）。
電流検知用導体３０は、各半導体素子２のゲート電極５を避けた上で、なるべく広い面積で半導体素子２の表面（エミッタ電極３）と接触する。電流検知用導体３０の縦延出部３４の高さは、エミッタ用導体２０の高さより低くする（図１、図３参照）。
【0038】
電流検知用導体３０の高さをエミッタ用導体２０の高さより低くすることで、エミッタ用導体２０の先端部（横延出部２３）と干渉せずに、電流検知用導体３０に接続する外部導体２９を配置することができる。電流検知用導体３０は、半導体素子２の表面より高い位置に配置される。半導体素子２の裏面（コレクタ面）は、コレクタ電極４のため高電圧となり、数ｋＶの電位差が生まれることがある。半導体素子２の裏面（コレクタ面）は、金属ケース１１内を絶縁材料により絶縁する場合も、所定の空間距離や沿面距離を確保する必要がある。
【0039】
電流検知用導体３０は、一対の半導体素子２の表面に渡って左右方向に延びる連結部３１と、連結部３１の左右中央から前上方に延びる端子部３２と、を備えている。端子部３２は、一対のゲート用導体３５の間の中央に位置している。端子部３２は、ケース１０の内側から外側に向けて前後方向に沿って直線状に延びる基部３３と、基部３３の先端側から上方に向けて屈曲し、上下方向に沿って直線状に延びる縦延出部３４と、を備えている。
【0040】
ゲート用導体３５は、ケース１０の内側から外側に向けて前後方向に沿って直線状に延びる基部３６と、基部３６の先端側から上方に向けて屈曲し、上下方向に沿って直線状に延びる縦延出部３７と、を備えている。
電流検知用導体３０の基部３３の下面と、各ゲート用導体３５の基部３６の下面とは、互いに同一高さにある。
電流検知用導体３０の縦延出部３４の先端と、各ゲート用導体３５の縦延出部３７の先端とは、互いに同一高さにある。
電流検知用導体３０の基部３３の下面と、各ゲート用導体３５の基部３６の下面とは、互いに同一高さにある。
電流検知用導体３０の縦延出部３４の先端と、各ゲート用導体３５の縦延出部３７の先端とは、互いに同一高さにある。
【0041】
電流検知用導体３０の縦延出部３４と、各ゲート用導体３５の縦延出部３７とは、互いに左右方向で並列に並んでいる。電流検知用導体３０の縦延出部３４と、各ゲート用導体３５の縦延出部３７とは、左右方向で各エミッタ用導体２０の縦延出部２２の間に配置されている。図中線Ｌ１は、ケース１０の内外の境界線を示し、各縦延出部３４，３７はケース１０の外側に位置することを示す。
【0042】
図１、図３を併せて参照し、各縦延出部３４，３７の先端の高さＡ３は、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の何れの下面２３ａの高さよりも低い。すなわち、高さの低い第二導体２０ｂの横延出部２３の下面２３ａの高さＡ４よりも低い。これにより、各縦延出部３４，３７に接続する外部導体を配置しやすくなる。
【0043】
図８（ａ）は、ケース１０の開口１４ａとエミッタ用導体２０との寸法関係を示す斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ矢視図である。
一対のエミッタ用導体２０、単一の電流検知用導体３０、一対のゲート用導体３５、および単一のコレクタ用導体４０は、導体の塊として予め一体に組み立てられる。この導体の塊に、一対の半導体素子２等が実装されて、ケース１０内に収容可能な小組体が形成される。小組体は、例えばケース１０の第二開口壁（下壁１３）の第二開口１３ａからケース１０内に挿入され、ボルト２５等を用いた締結あるいは金属ケース１１への溶接等によってケース１０内に固定される。小組体は、例えばケース１０の開口壁（前壁１４）の開口１４ａからケース１０内に挿入される構成でもよい。ケース１０内に小組体が入った後、開口１４ａは金属板で塞いだり樹脂で封止したりせず、樹脂製のアウタケース（樹脂ケース１８）で金属ケース１１全体を覆う対応としてもよい。
一対のエミッタ用導体２０、単一の電流検知用導体３０、一対のゲート用導体３５、および単一のコレクタ用導体４０は、導体の塊として予め一体に組み立てられる。この導体の塊に、一対の半導体素子２等が実装されて、ケース１０内に収容可能な小組体が形成される。小組体は、例えばケース１０の第二開口壁（下壁１３）の第二開口１３ａからケース１０内に挿入され、ボルト２５等を用いた締結あるいは金属ケース１１への溶接等によってケース１０内に固定される。小組体は、例えばケース１０の開口壁（前壁１４）の開口１４ａからケース１０内に挿入される構成でもよい。ケース１０内に小組体が入った後、開口１４ａは金属板で塞いだり樹脂で封止したりせず、樹脂製のアウタケース（樹脂ケース１８）で金属ケース１１全体を覆う対応としてもよい。
【0044】
半導体装置１毎にエミッタ用導体２０の高さを揃えると、一対の半導体装置１を対向配置して各々の横延出部２３を上下に重ねるには、以下の課題がある。すなわち、一対の半導体装置１の間でエミッタ用導体２０の高さが異なってしまう。例えば、一方の半導体装置１では高さの高い第一導体２０ａが二つ並び、他方の半導体装置１では高さの低い第二導体１０ｂが二つ並ぶ態様となる。このように、半導体装置１毎に高さを揃えたエミッタ用導体２０を用いて小組体を作ると、２種類の小組工程が必要となる。また、小組体を金属ケース１１に入れてエミッタ用導体２０まで樹脂ケース１８で覆うためには、２種類の樹脂ケース１８の型が必要となる。このように、半導体装置１毎にエミッタ用導体２０の高さを揃えると、工程およびコストを増加させることが考えられる。実施形態のように、半導体装置１毎に高さの異なるエミッタ用導体２０を用いて共通の小組体を作ると、小組工程や樹脂ケース１８の型を共通にして工程およびコストの増加が抑えられる。
【0045】
図８（ａ）を参照し、ケース１０の前壁１４の開口１４ａの左右幅Ｗ１は、左右一対のエミッタ用導体２０を含む左右対の全体の左右幅Ｗ２よりも広い。例えば、左右対の左右幅Ｗ２は、基部２１から横延出部２３まで一定である。これにより、前壁１４の開口１４ａを通じて、左右一対のエミッタ用導体２０をケース１０内側からケース１０外側へ出すことが可能である。
【0046】
図８（ｂ）を参照し、ケース１０の下壁１３（第二開口壁）の第二開口１３ａは、金属ケース１１内の一対の半導体素子２の裏面（コレクタ電極４）の合計面積よりも広い。第二開口１３ａは、下方から見て、金属ケース１１内の一対の半導体素子２の配置領域よりも広い。第二開口１３ａは、下方から見て、コレクタ用導体４０よりも広いとよい。コレクタ用電極の上面には、一対の半導体素子２が実装されている。一対の半導体素子２は、下方から見て、第二開口１３ａの内側に配置されている。第二開口１３ａを広くすることで、コレクタ電極４側で電流経路が絞られず、電流抵抗の増加がおさえられる。
【0047】
金属ケース１１は、ステンレス、アルミニウム、鉄などの金属で形成されている。金属ケース１１は、つなぎ部分に必要に応じて溶接を行って製作される。金属ケース１１は、ケース１０内側からケース１０外側に向けて広がろうとする力に強くなるように製作される。金属ケース１１は、半導体素子２が破壊した時に金属ケース１１内部の部品が飛び散らないように工夫されている。
【0048】
図９は、第１の実施形態のエミッタ用導体２０の変形例を示す。この変形例のエミッタ用導体２０は、第１の実施形態において前後方向で対向した一対のエミッタ用導体２０を一体化した態様である。説明都合上、第１の実施形態のエミッタ用導体２０の形状および符号を残している。変形例のエミッタ用導体２０は、左右方向から見た側面視でハット形をなす一体の金属ブロックとして構成されている。
【0049】
この変形例では、高さ違いのエミッタ用導体２０を個別に製作する必要がなく、エミッタ用導体２０の製作工程を少なくすることができる。変形例では、一体のエミッタ用導体２０の上部にネジ孔２４を貫通形成すればよい。一対のエミッタ用導体２０の先端部にそれぞれネジ孔２４をあける場合に比べて、製造工程を少なくしてコストを抑えることができる。
【0050】
半導体装置１における高電圧がかかる部位の間は、所定の空間距離や沿面距離が確保される。金属ケース１１内は、必要に応じて、半導体素子２の高さを越える高さまで絶縁材で封止することが考えられる。さらに、必要に応じて、金属ケース１１の電位を固定するために、エミッタ用導体２０あるいは電流検知用導体３０と接続することが考えられる。図１中符号７は電流検知用導体３０と金属ケース１１とを接続する電位固定線を示す。これにより、金属ケース１１の電位を固定し、後述するように、予期せぬ電圧が発生することによる半導体素子２の破壊を抑制する。金属ケース１１に電位を付与する導体は、電流検知用導体３０に限らず、同じく半導体素子２のエミッタ電極３に接続される第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂであってもよい。
【0051】
第１の実施形態の半導体装置１では、複数の半導体素子２と、複数の半導体素子２を収容して覆うケース１０と、ケース１０の内側で対応する半導体素子２に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１０の外側に配置される複数のエミッタ用導体２０と、を備える。ケース１０は、外壁の一部（前壁１４）を開口壁とし、開口壁に形成された開口１４ａを通じて、複数のエミッタ用導体２０の他端側をケース１０の外側に至らしめる。複数のエミッタ用導体２０の内、互いに並列に並ぶ第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各々は、ケース１０の内側から外側に向けて延びる基部２１と、基部２１の先端側から開口壁の仮想外面に沿う第一の方向（上下方向）の一側に向けて屈曲して延びる縦延出部２２と、縦延出部２２の先端側から第一の方向と交差する第二の方向（前後方向）の一側に向けて屈曲し、開口壁から突出する側に延びて外部導体２９を接続可能とする横延出部２３と、を備える。第一導体２０ａと第二導体２０ｂとは、各々の横延出部２３の上下方向の位置（高さ）が互いに異なる。
【0052】
この構成によれば、第一導体２０ａの横延出部２３と第二導体２０ｂの横延出部２３とが、開口壁に沿う上下方向で互いに高さを異ならせることで、以下の作用がある。すなわち、一対の半導体装置１を互いに開口壁を対向させて配置したとき、一方の半導体装置１の高さの高い横延出部２３と他方の半導体装置１の高さの低い横延出部２３とは、導体並び方向（左右方向）の一側に配置される。一方の半導体装置１の高さの低い横延出部２３と他方の半導体装置１の高さの高い横延出部２３とは、導体並び方向の他側に配置される。一対の半導体装置１の各々の横延出部２３を、上下方向で互いを避けるように配置可能となる。一対の半導体装置１を対向配置したときに各々の横延出部２３が互いに突き当たる構成に比べて、一対の半導体装置１同士を互いに近付けてコンパクトに配置することができる。
高位置にある横延出部２３の下方に、低位置にある横延出部２３が入り込んで重なる構成とすれば、以下の作用がある。すなわち、導体並び方向の一側および他側の各々で、高位置の横延出部２３と低位置の横延出部２３とが上下方向で互いに重なり合う。一対の半導体装置１の各々の横延出部２３を、一体的な締結等によってまとめて外部導体２９に接続することができ、コストダウンを図ることができる。各半導体装置１の半導体素子２から外部導体２９までの電流経路の長さの均等化を図り、電流集中を抑制することができる。
高位置にある横延出部２３の下方に、低位置にある横延出部２３が入り込んで重なる構成とすれば、以下の作用がある。すなわち、導体並び方向の一側および他側の各々で、高位置の横延出部２３と低位置の横延出部２３とが上下方向で互いに重なり合う。一対の半導体装置１の各々の横延出部２３を、一体的な締結等によってまとめて外部導体２９に接続することができ、コストダウンを図ることができる。各半導体装置１の半導体素子２から外部導体２９までの電流経路の長さの均等化を図り、電流集中を抑制することができる。
【0053】
第１の実施形態の半導体装置１において、複数のエミッタ用導体２０は、ケース１０内の半導体素子２と同一数に設けられている。
この構成によれば、エミッタ用導体２０と半導体素子２とが同一数に設けられることで、各半導体素子２から個別のエミッタ用導体２０を通じて電流が流れる。各半導体素子２からの電流のバラツキを抑え、電流集中を抑制することができる。
この構成によれば、エミッタ用導体２０と半導体素子２とが同一数に設けられることで、各半導体素子２から個別のエミッタ用導体２０を通じて電流が流れる。各半導体素子２からの電流のバラツキを抑え、電流集中を抑制することができる。
【0054】
第１の実施形態の半導体装置１において、第一導体２０ａの横延出部２３は、第二導体２０ｂの横延出部２３よりも上方に位置し、第一導体２０ａにおける基部２１の先端側の屈曲位置２１ａから横延出部２３の下面２３ａまでの高さは、第二導体２０ｂにおける基部２１の先端側の屈曲位置２１ａから横延出部２３の上面２３ｂまでの高さと等しい。
この構成によれば、半導体装置１の設置時に、第一導体２０ａにおける高位置にある横延出部２３の下面２３ａまでの高さと、第二導体２０ｂにおける低位置にある横延出部２３の上面２３ｂまでの高さとが、互いに等しくなる。一対の半導体装置１を対向配置したとき、高位置にある横延出部２３と低位置にある横延出部２３とが、上下方向で互いに重なり合う。一対の半導体装置１の各々の横延出部２３が互いに突き当たる構成に比べて、一対の半導体装置１同士を互いに近付けてコンパクトに配置することができる。一対の半導体装置１の各々の横延出部２３を、一体的な締結等によってまとめて外部導体２９に接続することができる。各半導体装置１の半導体素子２から外部導体２９までの電流経路の長さの均等化を図り、電流集中を抑制することができる。
この構成によれば、半導体装置１の設置時に、第一導体２０ａにおける高位置にある横延出部２３の下面２３ａまでの高さと、第二導体２０ｂにおける低位置にある横延出部２３の上面２３ｂまでの高さとが、互いに等しくなる。一対の半導体装置１を対向配置したとき、高位置にある横延出部２３と低位置にある横延出部２３とが、上下方向で互いに重なり合う。一対の半導体装置１の各々の横延出部２３が互いに突き当たる構成に比べて、一対の半導体装置１同士を互いに近付けてコンパクトに配置することができる。一対の半導体装置１の各々の横延出部２３を、一体的な締結等によってまとめて外部導体２９に接続することができる。各半導体装置１の半導体素子２から外部導体２９までの電流経路の長さの均等化を図り、電流集中を抑制することができる。
【0055】
第１の実施形態の半導体装置１において、複数のエミッタ用導体２０が並ぶ導体並び方向（左右方向）において、複数のエミッタ用導体２０を含む導体群の全幅は、開口壁の開口１４ａの全幅内に収まる。
この構成によれば、複数の導体を含む導体群の全幅が開口１４ａの全幅内に収まることで、複数の導体をケース１０内側から外側へ出しやすくなる。複数の導体を備えて電流量を確保する構成としながら、複数の導体をケース１０外側に取り回しやすくすることができる。
この構成によれば、複数の導体を含む導体群の全幅が開口１４ａの全幅内に収まることで、複数の導体をケース１０内側から外側へ出しやすくなる。複数の導体を備えて電流量を確保する構成としながら、複数の導体をケース１０外側に取り回しやすくすることができる。
【0056】
第１の実施形態の半導体装置１において、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂとは別にエミッタ電極３に接続されて電流を検知する電流検知用導体３０を備え、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂにおけるエミッタ電極３に対向する対向面は、半導体素子２におけるエミッタ電極３を配置したエミッタ面から上方に離隔し、対向面とエミッタ面とは、電流検知用導体３０の連結部３１を介して接続される。
この構成によれば、電流を検知する電流検知用導体３０（小電流用導体）を介して、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂ（何れも大電流用導体）が半導体素子２のエミッタ電極３に接続される。小電流用導体を介することで、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの電流バラツキを抑え、電力集中を抑制することができる。
この構成によれば、電流を検知する電流検知用導体３０（小電流用導体）を介して、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂ（何れも大電流用導体）が半導体素子２のエミッタ電極３に接続される。小電流用導体を介することで、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの電流バラツキを抑え、電力集中を抑制することができる。
【0057】
第１の実施形態の半導体装置１において、半導体素子２は、エミッタ電極３を上方に向けるとともに、コレクタ電極４を下方に向けて配置され、ケース１０内の下方には、半導体素子２のコレクタ電極４に接続されるコレクタ用導体４０を備え、ケース１０は、下壁１３を第二開口壁とし、第二開口壁に形成された第二開口１３ａを通じて、コレクタ用導体４０に外部導体２９を接続可能であり、上下方向から見て、コレクタ用導体４０および第二開口１３ａは、複数の半導体素子２のコレクタ電極４の合計面積よりも大きい。
この構成によれば、コレクタ電極４に接続されるコレクタ用導体４０、およびケース１０におけるコレクタ電極４側の第二開口１３ａが、複数のコレクタ電極４の合計面積よりも大きい。コレクタ電極４側の第二開口１３ａで電流経路が絞られることを抑え、電流抵抗の増加を抑えることができる。
この構成によれば、コレクタ電極４に接続されるコレクタ用導体４０、およびケース１０におけるコレクタ電極４側の第二開口１３ａが、複数のコレクタ電極４の合計面積よりも大きい。コレクタ電極４側の第二開口１３ａで電流経路が絞られることを抑え、電流抵抗の増加を抑えることができる。
【0058】
第１の実施形態の半導体装置１において、半導体素子２のゲート電極５に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１０の外側に配置されるゲート用導体３５を備え、ゲート用導体３５は、ケース１０の内側から外側に向けて延びる基部３６と、基部３６の先端側から上方に向けて屈曲して延びる縦延出部３７と、を備え、上下方向において、縦延出部３７の先端の高さは、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の何れの下面２３ａの高さよりも低い。
この構成によれば、ゲート用導体３５の先端高さを、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の何れの下面２３ａの高さよりも低く設定することで、以下の作用がある。すなわち、ゲート用導体３５に接続するゲート回路を、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の下方に配置することが可能となる。これにより、ゲート回路を含む半導体装置１アッセンブリの小型化を図ることができる。
この構成によれば、ゲート用導体３５の先端高さを、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の何れの下面２３ａの高さよりも低く設定することで、以下の作用がある。すなわち、ゲート用導体３５に接続するゲート回路を、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の下方に配置することが可能となる。これにより、ゲート回路を含む半導体装置１アッセンブリの小型化を図ることができる。
【0059】
第１の実施形態の半導体装置１において、ゲート用導体３５は、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂがそれぞれ接続される半導体素子２に対応して一対設けられ、電流検知用導体３０は、一対のゲート用導体３５の間の中央位置に、ケース１０の内側から外側に向けて延びる基部３３と、基部３３の先端側から上方に向けて屈曲して延びる縦延出部３４と、を備え、上下方向において、電流検知用導体３０の縦延出部３４の先端の高さは、各ゲート用導体３５の縦延出部３７の先端の高さと同一である。
この構成によれば、小電流のゲート用導体３５および電流検知用導体３０の先端高さを互いに同一に設定することで、以下の作用がある。すなわち、ゲート回路を含む制御回路を、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の下方に配置することが可能となる。これにより、制御回路を含む半導体装置１アッセンブリの小型化を図ることができる。
この構成によれば、小電流のゲート用導体３５および電流検知用導体３０の先端高さを互いに同一に設定することで、以下の作用がある。すなわち、ゲート回路を含む制御回路を、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３の下方に配置することが可能となる。これにより、制御回路を含む半導体装置１アッセンブリの小型化を図ることができる。
【0060】
第１の実施形態の半導体装置１において、ケース１０は、金属製のケース本体（金属ケース１１）と、ケース本体の外側を覆う絶縁樹脂製のアウタケース（樹脂ケース１８）と、を備えてもよい。
この構成によれば、金属製のケース本体内を絶縁樹脂で封止する工程をなくすことが可能となる。製造工程を簡略化して製造コストの低減を図ることができる。
この構成によれば、金属製のケース本体内を絶縁樹脂で封止する工程をなくすことが可能となる。製造工程を簡略化して製造コストの低減を図ることができる。
【0061】
第１の実施形態の半導体装置１において、ケース１０内は、絶縁材料の充填によって封止され、絶縁材料は、コレクタ用導体４０から半導体素子２までを覆い、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂは覆わない高さまで充填されてもよい。
この構成によれば、絶縁材料のケース１０内への充填高さを、半導体素子２を覆う最小限の高さに抑えることが可能となる。材料費を抑えてコストダウンを図ることができる。
この構成によれば、絶縁材料のケース１０内への充填高さを、半導体素子２を覆う最小限の高さに抑えることが可能となる。材料費を抑えてコストダウンを図ることができる。
【0062】
第１の実施形態の半導体装置１において、金属ケース１１は、半導体素子２のエミッタ電極３に接続される第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂ、あるいは第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂとは別にエミッタ電極３に接続される電流検知用導体３０、が接続されてもよい。
この構成によれば、金属ケース１１に規定の電位を付与することで、半導体装置１の破壊防止に貢献することができる。
この構成によれば、金属ケース１１に規定の電位を付与することで、半導体装置１の破壊防止に貢献することができる。
【0063】
すなわち、金属ケース１１の電位を固定することで、金属ケース１１の電位が不定の状態になることを抑えることができる。金属ケース１１の電位が不定の場合、金属ケース１１が予期せぬ電圧を持ってしまうことがある。すると、前記「予期せぬ電圧」と半導体素子２との間で、絶縁不良を起こす可能性がある。これに対し、金属ケース１１の電位を固定することで、前記「予期せぬ電圧」の発生を抑え、絶縁不良による半導体素子２の破壊が起こることを抑えることができる。特に、金属ケース１１の電位をエミッタ電位に固定することで、金属ケース１１の内側から外側に延びるエミッタ用導体２０と金属ケース１１との間の絶縁を簡易とし、安全を確保しながらコンパクトな半導体装置１を構成することができる。
【0064】
第１の実施形態の半導体装置１を複数連結するための半導体装置の連結構造では、一対の半導体装置１が互いに開口壁を対向させて配置されたとき、第一導体２０ａおよび第二導体２０ｂの各横延出部２３が上下方向で互いに重なって形成される導体対２６と、導体対２６に上下方向で重なる外部導体２９と、導体対２６と外部導体２９とを上下方向で挟む一対の押さえ板２７，２８と、導体対２６、外部導体２９ならびに一対の押さえ板２７，２８を上下方向で貫通して締め込まれるボルト２５と、を備えている。
この構成によれば、一対の半導体装置１の各々の横延出部２３が、上下方向で互いを避けるように配置される。一対の半導体装置１同士を互いに近付けてコンパクトに配置することができる。
導体対２６および外部導体２９が一対の押さえ板２７，２８を介して締め込まれることで、以下の作用がある。すなわち、少ない本数のボルト２５で導体対２６と外部導体２９との接触面積を確保することができる。ネジ止め箇所を減らしてコストを抑えるとともに、導体対２６と外部導体２９との間の接触抵抗を小さくして電流バラツキを抑えることができる。
この構成によれば、一対の半導体装置１の各々の横延出部２３が、上下方向で互いを避けるように配置される。一対の半導体装置１同士を互いに近付けてコンパクトに配置することができる。
導体対２６および外部導体２９が一対の押さえ板２７，２８を介して締め込まれることで、以下の作用がある。すなわち、少ない本数のボルト２５で導体対２６と外部導体２９との接触面積を確保することができる。ネジ止め箇所を減らしてコストを抑えるとともに、導体対２６と外部導体２９との間の接触抵抗を小さくして電流バラツキを抑えることができる。
【0065】
第１の実施形態の半導体装置の製造方法では、複数の導体および半導体素子２を予め組み合わせて一体の小組体とし、この小組体を開口（前壁１４の開口１４ａまたは下壁１３の第二開口１３ａ）からケース１０内に収容して固定する。
この構成によれば、複数の導体および半導体素子２を一体の小組体としてケース１０内に収容することで、以下の作用がある。すなわち、複数の導体を備えて電流量を確保する構成としながら、製造工程の自由度を向上させることができる。
この構成によれば、複数の導体および半導体素子２を一体の小組体としてケース１０内に収容することで、以下の作用がある。すなわち、複数の導体を備えて電流量を確保する構成としながら、製造工程の自由度を向上させることができる。
【0066】
（第２の実施形態）
第２の実施形態を図１０～図１８を参照して説明する。
第２の実施形態の半導体装置１０１は、第１の実施形態の半導体装置１に対して、一対のエミッタ用導体１２０がケース１１０の上方に向けて延び、上端高さを互いに同一にする点で特に異なる。その他の、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。
第２の実施形態を図１０～図１８を参照して説明する。
第２の実施形態の半導体装置１０１は、第１の実施形態の半導体装置１に対して、一対のエミッタ用導体１２０がケース１１０の上方に向けて延び、上端高さを互いに同一にする点で特に異なる。その他の、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。
【0067】
図１０は、第２の実施形態の半導体装置１０１を模式的に示した正面図である。図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ断面図、図１２は、図１０のＸＩＩ－ＸＩＩ断面図である。
半導体装置１０１は、複数（一対）の半導体素子２と、複数の半導体素子２を収容して覆うケース１１０と、ケース１１０の内側で対応する半導体素子２のエミッタ電極３に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１１０の外側に配置される複数（一対）のエミッタ用導体１２０と、エミッタ用導体１２０とは別にエミッタ電極３に接続されて電流を検知する単一の電流検知用導体１３０と、ケース１１０の内側で半導体素子２のゲート電極５に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１１０の外側に配置される単一のゲート用導体１３５と、各半導体素子２のコレクタ電極４に接続される単一のコレクタ用導体１４０と、を備えている。
半導体装置１０１は、複数（一対）の半導体素子２と、複数の半導体素子２を収容して覆うケース１１０と、ケース１１０の内側で対応する半導体素子２のエミッタ電極３に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１１０の外側に配置される複数（一対）のエミッタ用導体１２０と、エミッタ用導体１２０とは別にエミッタ電極３に接続されて電流を検知する単一の電流検知用導体１３０と、ケース１１０の内側で半導体素子２のゲート電極５に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１１０の外側に配置される単一のゲート用導体１３５と、各半導体素子２のコレクタ電極４に接続される単一のコレクタ用導体１４０と、を備えている。
【0068】
複数のエミッタ用導体１２０の内、左右方向で互いに並列に並ぶ一対のエミッタ用導体１２０を、第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂということがある。第一導体１２０ａは図中左側に位置し、第二導体１２０ｂは図中右側に位置する。
複数の半導体素子２の内、左右方向で並ぶ一対の半導体素子２を、第一半導体素子２ａおよび第二半導体素子２ｂということがある。第一半導体素子２ａは図中左側に位置し、第二半導体素子２ｂは図中右側に位置する。第一半導体素子２ａには第一導体１２０ａが接続され、第二半導体素子２ｂには第二導体１２０ｂが接続される。
複数の半導体素子２の内、左右方向で並ぶ一対の半導体素子２を、第一半導体素子２ａおよび第二半導体素子２ｂということがある。第一半導体素子２ａは図中左側に位置し、第二半導体素子２ｂは図中右側に位置する。第一半導体素子２ａには第一導体１２０ａが接続され、第二半導体素子２ｂには第二導体１２０ｂが接続される。
【0069】
ケース１１０は、直方体状の外形を有し、上下壁１２，１３を水平にして配置されている。ケース１１０は、前後壁１４，１５を左右方向に沿わせ、左右側壁１６，１７を前後方向に沿わせて配置されている。ケース１１０は、金属ケース１１１および樹脂ケース１１８で構成されている。
ケース１１０の内部は、エポキシ等の絶縁材料の充填によって封止されてもよい。例えば、絶縁材料は、少なくとも上下方向でコレクタ用導体１４０の途中（下面１４０ａよりも上方）から半導体素子２の上方（電流検知用導体１３０の連結部１３１の途中）までの範囲Ｈ２に充填されるとよい。
ケース１１０の内部は、エポキシ等の絶縁材料の充填によって封止されてもよい。例えば、絶縁材料は、少なくとも上下方向でコレクタ用導体１４０の途中（下面１４０ａよりも上方）から半導体素子２の上方（電流検知用導体１３０の連結部１３１の途中）までの範囲Ｈ２に充填されるとよい。
【0070】
ケース１１０は、外壁の一部（実施形態では上壁１２）を開口壁とし、開口壁に形成された開口を通じて、複数のエミッタ用導体１２０の他端側をケース１１０の外側に至らしめる。すなわち、ケース１１０の上壁１２に形成された開口から、第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂが上方に突出して延びている。
コレクタ用導体１４０と半導体素子２との接続は、第１の実施形態と同様である。その他、エミッタ電極３と電流検知用導体１３０との接続、ゲート電極５とゲート用導体１３５との接続、電流検知用導体１３０とエミッタ用導体１２０との接続も、第１の実施形態と同様である。
コレクタ用導体１４０と半導体素子２との接続は、第１の実施形態と同様である。その他、エミッタ電極３と電流検知用導体１３０との接続、ゲート電極５とゲート用導体１３５との接続、電流検知用導体１３０とエミッタ用導体１２０との接続も、第１の実施形態と同様である。
【0071】
各エミッタ用導体１２０（第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂ）は、ケース１１０の内側から外側に向けて上下方向に沿って直線的に延びる。第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂの各上端高さは、互いに等しい。第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂの各上端には、不図示の外部導体が接続される。第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂの各下端は、はんだ（図１０参照）を介して電流検知用導体１３０の連結部１３１の上面に接続される。電流検知用導体１３０の連結部１３１の下面は、各半導体素子２の上面（エミッタ面）にはんだ（図１０参照）を介して接続される。
【0072】
第一半導体素子２ａから外部導体までの電流経路の長さと、第二半導体素子２ｂから外部導体までの電流経路の長さと、が互いに等しくなる。電流経路の長さが揃うと、各半導体素子２に接続されるエミッタ用導体１２０の間で、インダクタンスの大きさに差がなくなる。インダクタンスの大きさの差をなくすことで、電流集中を抑制することができる。
【0073】
電流検知用導体１３０の縦延出部１３４の高さは、エミッタ用導体１２０の上端高さより低い。電流検知用導体１３０に接続される不図示の外部導体は、エミッタ用導体１２０に接続される外部導体との干渉が抑えられる。
ゲート用導体１３５は、一対の半導体素子２の表面に渡って左右方向に延びる連結部１３１と、連結部１３１の左右中央から前上方に延びる端子部１３２と、を備えている。端子部１３２は、前方に向けて前後方向に沿って直線状に延びる基部１３３と、基部１３３の先端側から上方に向けて屈曲し、上下方向に沿って直線状に延びる縦延出部１３４と、を備えている。
ゲート用導体１３５は、一対の半導体素子２の表面に渡って左右方向に延びる連結部１３１と、連結部１３１の左右中央から前上方に延びる端子部１３２と、を備えている。端子部１３２は、前方に向けて前後方向に沿って直線状に延びる基部１３３と、基部１３３の先端側から上方に向けて屈曲し、上下方向に沿って直線状に延びる縦延出部１３４と、を備えている。
【0074】
ゲート用導体１３５は、一対の半導体素子２のゲート端子に渡って左右方向に延びる連結部１３６と、連結部１３６の左右中央から上方に延びる縦延出部１３７と、を備えている。縦延出部１３７は、上下方向に沿って直線状に延びる。縦延出部１３７は、電流検知用導体１３０の縦延出部１３４の前方に位置し、縦延出部１３４と並列に並ぶ。ゲート用導体１３５の縦延出部１３７の上端と電流検知用導体１３０の縦延出部１３４の上端とは、互いに同一高さにある。
【0075】
以下、金属ケース１１１の構成について図１３～図１７を参照して説明する。
図１３は、金属ケース１１１の製作パターンの第一例を示す。図１３の金属ケース１１１は、上壁１２と下壁１３とが、一体の金属板をＵ字状（コ字状）に屈曲させることで連続して形成される。上壁１２および下壁１３を含む一体の金属板部品を屈曲体１１１ａと称する。
上壁１２および下壁１３の左右両側には、前後方向に沿って延びるスリッド差し込み口１１１ｂが形成される。金属ケース１１１の左右側壁１６，１７は、屈曲体１１１ａとは別体の金属板（スリッド板１１１ｃ）を溶接固定することで形成される。
図１３は、金属ケース１１１の製作パターンの第一例を示す。図１３の金属ケース１１１は、上壁１２と下壁１３とが、一体の金属板をＵ字状（コ字状）に屈曲させることで連続して形成される。上壁１２および下壁１３を含む一体の金属板部品を屈曲体１１１ａと称する。
上壁１２および下壁１３の左右両側には、前後方向に沿って延びるスリッド差し込み口１１１ｂが形成される。金属ケース１１１の左右側壁１６，１７は、屈曲体１１１ａとは別体の金属板（スリッド板１１１ｃ）を溶接固定することで形成される。
【0076】
スリッド板１１１ｃは、上下端部が上壁１２および下壁１３のスリッド差し込み口１１１ｂにそれぞれ嵌め込まれる。この状態で、スリッド板１１１ｃの上下端部が上壁１２および下壁１３にそれぞれ溶接結合される。スリッド板１１１ｃは、屈曲体１１１ａに溶接で固定しやすいように、上下端部を折り曲げてもよい。スリッド板１１１ｃの数を増やすことで、金属ケース１１１をより強固にすることができる。スリッド板１１１ｃは、金属ケース１１１の外壁のみならず、金属ケース１１１内側の隔壁や筋交いとして利用することもできる。
【0077】
例えば、金属ケース１１１の前壁１４は、前方に向けて開放されて開口１４ａを形成してもよい。上壁１２には、左右一対のエミッタ用導体１２０、ゲート用導体１３５および電流検知用導体１３０の各縦延出部１３４，１３７を上方に突出させる上壁開口１２ａが形成される。下壁１３には、コレクタ用導体１４０を下方に露出させる第二開口１３ａが形成される。
この金属ケース１１１の構成は、第２の実施形態のみならず、上壁開口１２ａを無くす又は変更することで、第１の実施形態でも使用可能である。
この金属ケース１１１の構成は、第２の実施形態のみならず、上壁開口１２ａを無くす又は変更することで、第１の実施形態でも使用可能である。
【0078】
図１４は、金属ケース１１１の製作パターンの第二例を示す。図１４の例は、図１３の例に対し、スリッド差し込み口１１１ｂが上壁１２および下壁１３から前壁１４および後壁１５に移動した構成を示す。図１４の例では、屈曲体１１１ａに前壁１４の左右側部を設けている。前壁１４および後壁１５には、上下方向に沿って延びるスリッド差し込み口１１１ｂが形成される。スリッド板１１１ｃは、前後端部が前壁１４および後壁１５のスリッド差し込み口１１１ｂに嵌め込まれる。この状態で、スリッド板１１１ｃの前後端部が前壁１４および後壁１５にそれぞれ溶接結合される。
この金属ケース１１１の構成も、第２の実施形態のみならず、上壁開口１２ａの変更等により、第１の実施形態でも使用可能である。
この金属ケース１１１の構成も、第２の実施形態のみならず、上壁開口１２ａの変更等により、第１の実施形態でも使用可能である。
【0079】
図１５は、金属ケース１１１の製作パターンの第三例を示す。図１５の例は、図１３の例に対し、スリッド差し込み口１１１ｂが上壁１２および下壁１３から左右側壁１６，１７に移動した構成を示す。図１５の例では、左右側壁１６，１７が、一体の金属板をＵ字状（コ字状）に屈曲させることで連続して形成される。左右側壁１６，１７を含む一体の金属板部品を屈曲体１１１ｄと称する。
左右側壁１６，１７の上部および下部には、前後方向に沿って延びるスリッド差し込み口１１１ｂが形成される。金属ケース１１１の上壁１２および下壁１３は、屈曲体１１１ｄとは別体の金属板（スリッド板１１１ｃ）を溶接固定することで形成される。
左右側壁１６，１７の上部および下部には、前後方向に沿って延びるスリッド差し込み口１１１ｂが形成される。金属ケース１１１の上壁１２および下壁１３は、屈曲体１１１ｄとは別体の金属板（スリッド板１１１ｃ）を溶接固定することで形成される。
【0080】
スリッド板１１１ｃは、左右端部が左右側壁１６，１７のスリッド差し込み口１１１ｂにそれぞれ嵌め込まれる。この状態で、スリッド板１１１ｃの左右端部が左右側壁１６，１７にそれぞれ溶接結合される。スリッド板１１１ｃは、屈曲体１１１ｄに溶接で固定しやすいように、左右端部を折り曲げてもよい。上壁１２となるスリッド板１１１ｃには上壁開口１２ａが形成され、下壁１３となるスリッド板１１１ｃには第二開口１３ａが形成される。
この金属ケース１１１の構成も、第２の実施形態のみならず、上壁開口１２ａの変更等により、第１の実施形態でも使用可能である。
この金属ケース１１１の構成も、第２の実施形態のみならず、上壁開口１２ａの変更等により、第１の実施形態でも使用可能である。
【0081】
図１３～図１５の金属ケース１１１は、屈曲体１１１ａ，１１１ｄが形成する外壁の一部とスリッド板１１１ｃとを溶接すればよく、製作コストを抑えた金属ケース１１１となる。スリッド板１１１ｃを増やせば、半導体素子２の破壊にも強くすることができる。電流が流れる方向の両側に位置する上壁１２と下壁１３とを一体の金属板で連続して形成することで、破壊に対してより強くすることができる。スリッド板１１１ｃの形は、図１６に示すように、様々な形が考えられる。
【0082】
図１６（ａ）のスリッド板１１１ｃは、例えば、上壁１２および下壁１３に形成された各開口を避けるように溶接フランジｆ１を延ばした例である。上壁１２および下壁１３と溶接する部分を長くすることで、スリッド板１１１ｃの固定力を高めることができる。
図１６（ｂ）のスリッド板１１１ｃは、上壁１２および下壁１３と溶接する部分の少なくとも一方を、溶接フランジｆ１よりも短く、スリッド板１１１ｃの端部に沿って長い長方形状ｆ２とした例である。
図１６（ｃ）のスリッド板１１１ｃは、スリッド板１１１ｃの一部の溶接フランジｆ１の曲げる向きを、他の溶接フランジｆ１に対して反転させた例である。
金属ケース１１１におけるスリッド板１１１ｃの溶接は、金属ケース１１１の外壁の固定力と製造コストにかかわるため、製造設備に合わせて作りこむとよい。
図１６（ｂ）のスリッド板１１１ｃは、上壁１２および下壁１３と溶接する部分の少なくとも一方を、溶接フランジｆ１よりも短く、スリッド板１１１ｃの端部に沿って長い長方形状ｆ２とした例である。
図１６（ｃ）のスリッド板１１１ｃは、スリッド板１１１ｃの一部の溶接フランジｆ１の曲げる向きを、他の溶接フランジｆ１に対して反転させた例である。
金属ケース１１１におけるスリッド板１１１ｃの溶接は、金属ケース１１１の外壁の固定力と製造コストにかかわるため、製造設備に合わせて作りこむとよい。
【0083】
スリッド板１１１ｃを増やして金属ケース１１１の外壁の固定力を上げることで、左右方向のみならず上下方向等においても、金属ケース１１１の強度を高めることができる。すなわち、金属ケース１１１を内側から押し上げたり押し下げたりする力にも強くすることができる。スリッド板１１１ｃの端部を折り曲げて溶接することで、スリッド板１１１ｃを平坦なまま用いる場合に比べて、スリッド板１１１ｃが外力に対して強くなる。スリッド板１１１ｃが外力に強くなることで、半導体装置１０１が破壊したときに、金属ケース１１１の内側から部品等が飛び出すことを防ぐことができる。スリッド板１１１ｃと屈曲体１１１ａ，１１１ｄとが触れる部分のみ溶接することで、溶接部分を最小限にして製作コストを抑えることができる。
【0084】
金属ケース１１１の上壁開口１２ａの形は、図１７に示すように、各導体の形や配置に応じて変更することができる。
図１７（ａ）の上壁開口１２ａは、左右一対のエミッタ用導体１２０が通過する大開口１２ｂと、電流検知用導体１３０およびゲート用導体１３５の各々における左右中央の縦延出部１３４，１３７が通過する小開口１２ｃと、を一体に形成した例である。
開口面が同じでも、各導体が同じように金属ケース１１１の開口を通過するとは限らない。
例えば、図１７（ｂ）の上壁開口１２ａは、大開口１２ｂと小開口１２ｃとを別体に形成した例である。この場合、大電流が流れる経路と小電流が流れる経路とを別々にする（分離させる）ことができる。上壁開口１２ａを分割する他の例として、例えば電位が異なるゲート用導体１３５が通過する小開口１２ｃのみ、エミッタ用導体１２０および電流検知用導体１３０が通過する大開口１２ｂと別体に設けることもできる。
図１７（ｃ）の上壁開口１２ａは、第一開口を左右に分割した例である。この例は、第２の実施形態のように、半導体素子２毎に左右別体のエミッタ用導体１２０を備える場合に適用可能である。
これらの上壁開口１２ａのパターンは、コストと強度とを加味して選択することができる。
図１７（ａ）の上壁開口１２ａは、左右一対のエミッタ用導体１２０が通過する大開口１２ｂと、電流検知用導体１３０およびゲート用導体１３５の各々における左右中央の縦延出部１３４，１３７が通過する小開口１２ｃと、を一体に形成した例である。
開口面が同じでも、各導体が同じように金属ケース１１１の開口を通過するとは限らない。
例えば、図１７（ｂ）の上壁開口１２ａは、大開口１２ｂと小開口１２ｃとを別体に形成した例である。この場合、大電流が流れる経路と小電流が流れる経路とを別々にする（分離させる）ことができる。上壁開口１２ａを分割する他の例として、例えば電位が異なるゲート用導体１３５が通過する小開口１２ｃのみ、エミッタ用導体１２０および電流検知用導体１３０が通過する大開口１２ｂと別体に設けることもできる。
図１７（ｃ）の上壁開口１２ａは、第一開口を左右に分割した例である。この例は、第２の実施形態のように、半導体素子２毎に左右別体のエミッタ用導体１２０を備える場合に適用可能である。
これらの上壁開口１２ａのパターンは、コストと強度とを加味して選択することができる。
【0085】
図１８は、第２の実施形態の半導体装置１０１の変形例を示している。この変形例は、図１０の構成に対し、左右一対のエミッタ用導体１２０（第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂ）と電流検知用導体１３０（連結部１３１および端子部１３２）とを一体化した点で特に異なる。同電位のエミッタ用導体１２０および電流検知用導体１３０を一体化することにより、部品点数を削減し、かつエミッタ用導体１２０の強度を高めることができる。
【0086】
第２の実施形態の半導体装置１０１では、複数の半導体素子２と、複数の半導体素子２を収容して覆うケース１１０と、ケース１１０の内側で対応する半導体素子２に一端側が接続され、一端側から他端側に向けて延び、他端側がケース１１０の外側に配置される複数の導体と、を備える。半導体装置１０１を設置場所Ｇに設置した状態において、各半導体素子２は、エミッタ電極３を上方に向けるとともにコレクタ電極４を下方に向けて配置される。ケース１１０は、上方を向く上壁１２を開口壁とし、開口壁に形成された開口を通じて、複数の導体の他端側をケース１１０の外側に至らしめる。複数の導体の内、互いに並列に並ぶ第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂの各々は、ケース１１０の内側から外側に向けて上方に延びる。第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂは、上端高さが互いに等しい。
【0087】
この構成によれば、半導体装置１０１を設置場所Ｇに設置した状態において、複数の導体がケース１１０の上壁１２から上方に延びることで、以下の作用がある。すなわち、複数の半導体装置１０１を設置場所Ｇに並べて配置したとき、複数の半導体装置１０１同士を互いに近付けてコンパクトに配置することができる。
各半導体素子２のエミッタ電極３から第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂをストレートに上方に延ばすことで、電流経路の変化を抑えて電流集中を抑制することができる。
第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂの上端高さを互いに等しくすることで、各半導体素子２から外部導体までの電流経路の長さの均等化を図り、電流集中を抑制することができる。
各半導体素子２のエミッタ電極３から第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂをストレートに上方に延ばすことで、電流経路の変化を抑えて電流集中を抑制することができる。
第一導体１２０ａおよび第二導体１２０ｂの上端高さを互いに等しくすることで、各半導体素子２から外部導体までの電流経路の長さの均等化を図り、電流集中を抑制することができる。
【0088】
第２の実施形態の半導体装置の製造方法では、金属ケース１１１は、半導体装置１０１の設置状態における上壁１２と下壁１３とが、一体の金属板を屈曲させることで連続して形成される。上壁１２と下壁１３とに、または前壁１４と後壁１５とに、スリッド差し込み口１１１ｂが形成される。各スリッド差し込み口１１１ｂに別体の金属板（スリッド板１１１ｃ）の端部が差し込まれ、金属板の端部がスリッド差し込み口１１１ｂの周縁に溶接により固定される。
この構成によれば、金属ケース１１１における各半導体素子２の電流が流れる方向（上下方向）に位置する上壁１２および下壁１３を、一体の金属板で形成することで、破壊に対する強度を高めることができる。別体の金属板（スリッド板１１１ｃ）の端部がスリッド差し込み口１１１ｂに差し込まれて溶接結合されることで、金属ケース１１１を箱状に形成する際の溶接長さを抑えることができる。
この構成によれば、金属ケース１１１における各半導体素子２の電流が流れる方向（上下方向）に位置する上壁１２および下壁１３を、一体の金属板で形成することで、破壊に対する強度を高めることができる。別体の金属板（スリッド板１１１ｃ）の端部がスリッド差し込み口１１１ｂに差し込まれて溶接結合されることで、金属ケース１１１を箱状に形成する際の溶接長さを抑えることができる。
【0089】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、複数の半導体素子２と、ケース１０と、複数の導体２０と、を持つことにより、一対の半導体装置１同士を互いに近付けてコンパクトに配置することができる。一体的な締結等によってまとめて外部導体２９に接続することができ、コストダウンを図ることができる。各半導体装置１の半導体素子２から外部導体２９までの電流経路の長さの均等化を図り、電流集中を抑制することができる。
【0090】
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、変更を行うことができる。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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【0091】
１，１０１…半導体装置、２…半導体素子、３…エミッタ電極、４…コレクタ電極、５…ゲート電極、１０，１１０…ケース、１１，１１１…金属ケース、１２…上壁、１３…下壁、１４…前壁、１５…後壁、２０…エミッタ用導体（導体）、２０ａ，１２０ａ…第一導体、２０ｂ，１２０ｂ…第二導体、２１…基部、２２…縦延出部、２３…横延出部、２３ａ…下面、２３ｂ…上面、２５…ボルト、２６…導体対、２７…上押さえ板、２８…下押さえ板、２９…外部導体、３０，１３０…電流検知用導体、３３，１３３…基部、３４，１３４…縦延出部、３５，１３５…ゲート用導体、３６…基部、３７，１３７…縦延出部、４０，１４０…コレクタ用導体、４０ａ，１４０ａ…下面、Ｇ…設置場所、Ｈ１，Ｈ２…範囲
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】