特許 7603571 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/28 20060101AFI20241213BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20241213BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20241213BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

H01L23/28 J

H01L25/04 C

H01L23/36 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021193302

(22)【出願日】2021-11-29

(65)【公開番号】P2023079704

(43)【公開日】2023-06-08

【審査請求日】2023-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大曲 湧也

(72)【発明者】

【氏名】横山 脩平

【審査官】花田 尚樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０８３９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１４４９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３４０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０６５０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５８３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７５４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１２４４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６１９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／２８

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

パワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子を封止しているモールド樹脂とを備え、
前記モールド樹脂は、平面視において、第１方向に沿って延びている第１辺及び第２辺と前記第１方向に直交する第２方向に沿って延びている第３辺及び第４辺とにより構成されている矩形状であり、
前記第１辺の長さは、前記第３辺の長さよりも大きく、
前記モールド樹脂には、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に沿って前記モールド樹脂を貫通している第１ねじ穴及び第２ねじ穴が形成されており、
前記第１ねじ穴の前記第２方向における中央及び前記第２ねじ穴の前記第２方向における中央を通る第１仮想直線は、前記第１方向に沿って延びており、かつ前記第２方向における前記モールド樹脂の中央よりも前記第２辺側にあり、
前記パワー半導体素子の前記第２方向における中央を通り、かつ前記第１方向に沿って延びている第２仮想直線と前記第１仮想直線との間の距離は、２ｍｍ以下であり、
前記モールド樹脂により封止されているブートストラップダイオード、第１端子及び第２端子をさらに備え、
前記第１端子の一部は、前記第１辺から前記第２方向に沿って突出しており、
前記第２端子の一部は、前記第３辺から前記第１方向に沿って突出しており、
前記第１端子及び前記第２端子は、前記ブートストラップダイオードを介して互いに電気的に接続されている、半導体装置。

【請求項2】

前記第２端子と前記第１仮想直線との間の距離は、３ｍｍ以上である、請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記モールド樹脂は、硬化収縮系の樹脂材料により形成されている、請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。

【請求項4】

パワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子を封止しているモールド樹脂とを備え、
前記モールド樹脂は、平面視において、第１方向に沿って延びている第１辺及び第２辺と前記第１方向に直交する第２方向に沿って延びている第３辺及び第４辺とにより構成されている矩形状であり、
前記第１辺の長さは、前記第３辺の長さよりも大きく、
前記モールド樹脂には、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に沿って前記モールド樹脂を貫通している第１ねじ穴及び第２ねじ穴が形成されており、
前記第１ねじ穴の前記第２方向における中央及び前記第２ねじ穴の前記第２方向における中央を通る第１仮想直線は、前記第１方向に沿って延びており、かつ前記第２方向における前記モールド樹脂の中央よりも前記第２辺側にあり、
前記パワー半導体素子の前記第２方向における中央を通り、かつ前記第１方向に沿って延びている第２仮想直線と前記第１仮想直線との間の距離は、２ｍｍ以下であり、
放熱板と、
前記放熱板上に配置されている絶縁シートと、
前記絶縁シート上に配置されているダイパッドを有するリードフレームと、
前記ダイパッド上に配置されている接合材とをさらに備え、
前記放熱板、前記絶縁シート及び前記リードフレームは、前記放熱板が前記モールド樹脂の底面から露出するように前記モールド樹脂により封止されており、
前記パワー半導体素子は、前記接合材上に配置されており、
前記放熱板の前記第２方向における中央を通り、かつ前記第１方向に沿っている第３仮想直線と前記第１仮想直線との間の距離は、２ｍｍ以下である、半導体装置。

【請求項5】

パワー半導体素子と、
前記パワー半導体素子を封止しているモールド樹脂とを備え、
前記モールド樹脂は、平面視において、第１方向に沿って延びている第１辺及び第２辺と前記第１方向に直交する第２方向に沿って延びている第３辺及び第４辺とにより構成されている矩形状であり、
前記第１辺の長さは、前記第３辺の長さよりも大きく、
前記モールド樹脂には、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向に沿って前記モールド樹脂を貫通している第１ねじ穴及び第２ねじ穴が形成されており、
前記第１ねじ穴の前記第２方向における中央及び前記第２ねじ穴の前記第２方向における中央を通る第１仮想直線は、前記第１方向に沿って延びており、かつ前記第２方向における前記モールド樹脂の中央よりも前記第２辺側にあり、
前記パワー半導体素子の前記第２方向における中央を通り、かつ前記第１方向に沿って延びている第２仮想直線と前記第１仮想直線との間の距離は、２ｍｍ以下であり、
放熱板と、
前記放熱板上に配置されている絶縁層と、
前記絶縁層上に配置されている導体パターンと、
前記導体パターン上に配置されている接合材とをさらに備え、
前記放熱板、前記絶縁層及び前記導体パターンは、前記放熱板が前記モールド樹脂の底面から露出するように前記モールド樹脂により封止されており、
前記パワー半導体素子は、前記接合材上に配置されており、
前記放熱板の前記第２方向における中央を通り、かつ前記第１方向に沿っている第３仮想直線と前記第１仮想直線との間の距離は、２ｍｍ以下である、半導体装置。

【請求項6】

前記パワー半導体素子は、逆導通ＩＧＢＴである、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特開２０１８－１０７３６４号公報（特許文献１）には、半導体装置が記載されている。特許文献１に記載の半導体装置は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、フリーホイールダイオードと、封止体とを有している。

【0003】

ＩＧＢＴ及びフリーホールダイオードは、封止体により封止されている。封止体は、平面視において、第１方向に沿って延びている第１辺及び第２辺と第１方向に直交する第２方向に沿って延びている第３辺及び第４辺とにより構成されている矩形状になっている。封止体には、第１ねじ穴及び第２ねじ穴が形成されている。第１ねじ穴の第２方向における中央及び第２ねじ穴の第２方向における中央を通る仮想直線（第１仮想直線）は、第１方向に沿っており、かつ第２方向における封止体の中央を通っている。特許文献１に記載の半導体装置は、第１ねじ穴及び第２ねじ穴にねじが通されるとともに、ねじが放熱装置に螺合されることにより、放熱装置に取り付けられる。

【0004】

ＩＧＢＴは、平面視において、第１仮想直線の近傍に配置されている。他方で、フリーホールダイオードは、平面視において、ＩＧＢＴよりも第１仮想直線から第２辺側に離れた位置にある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－１０７３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＩＧＢＴ及びフリーホイールダイオードは、１チップ化されることがある。すなわち、ＩＧＢＴ及びフリーホールダイオードに代えて、逆導通ＩＧＢＴ（Reverse Conducting ＩＧＢＴ：ＲＣ－ＩＧＢＴ）が用いられることがある。この場合、特許文献１に記載の半導体装置は、逆導通ＩＧＢＴの第２方向における中央を通り、かつ第１方向に沿っている仮想直線（第２仮想直線）が第１仮想直線からずれてしまい、放熱装置にねじ止めされた際の放熱性が不十分となるおそれがある。

【0007】

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、放熱装置にねじ止めされた際の放熱性を改善可能な半導体装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の半導体装置は、パワー半導体素子と、パワー半導体素子を封止しているモールド樹脂とを備えている。モールド樹脂は、平面視において、第１方向に沿って延びている第１辺及び第２辺と第１方向に直交する第２方向に沿って延びている第３辺及び第４辺とにより構成されている矩形状である。第１辺の長さは、第３辺の長さよりも大きい。モールド樹脂には、第１方向及び第２方向に直交する第３方向に沿ってモールド樹脂を貫通している第１ねじ穴及び第２ねじ穴が形成されている。第１ねじ穴の第２方向における中央及び第２ねじ穴の第２方向における中央を通る第１仮想直線は、第１方向に沿って延びており、かつ第２方向におけるモールド樹脂の中央よりも第２辺側にある。パワー半導体素子の第２方向における中央を通り、かつ第１方向に沿って延びている第２仮想直線と第１仮想直線との間の距離は、２ｍｍ以下である。

【発明の効果】

【0009】

本開示の半導体装置によると、放熱装置にねじ止めされた際の放熱性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】半導体装置１００の概略構成図である。

【図2】半導体装置１００の平面図である。

【図3】図２中のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。

【図4】半導体装置２００の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施の形態１．
実施の形態１に係る半導体装置を説明する。実施の形態１に係る半導体装置を、半導体装置１００とする。

【0012】

（半導体装置１００の構成）
以下に、半導体装置１００の構成を説明する。

【0013】

図１は、半導体装置１００の概略構成図である。図１に示されるように、半導体装置１００は、インバータ回路１０と、制御素子２０と、制御素子３０と、複数のブートストラップダイオード４０とを有している。

【0014】

インバータ回路１０は、例えば３相インバータ回路である。インバータ回路１０は、複数の逆導通ＩＧＢＴ１１を有している。図１に示される例では、逆導通ＩＧＢＴ１１の数は、６つである。逆導通ＩＧＢＴ１１は、ＩＧＢＴ１２と、フリーホイールダイオード１３とを有している。ＩＧＢＴ１２及びフリーホイールダイオード１３は、１つの半導体基板にモノリシックに形成されている。フリーホイールダイオード１３は、ＩＧＢＴ１２に逆バイアスされるように接続されている。

【0015】

インバータ回路１０は、インバータ電源端子１０ａと、出力端子１０ｂ、出力端子１０ｃ及び出力端子１０ｄと、出力端子１０ｅ、出力端子１０ｆ及び出力端子１０ｇとを有している。インバータ回路１０が有している６つの逆導通ＩＧＢＴ１１を、それぞれ、逆導通ＩＧＢＴ１１ａ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｃ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｄ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆとする。逆導通ＩＧＢＴ１１ａのコレクタ電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂのコレクタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃのコレクタ電極は、インバータ電源端子１０ａに接続されている。

【0016】

逆導通ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｄのコレクタ電極は、出力端子１０ｂに接続されている。逆導通ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｅのコレクタ電極は、出力端子１０ｃに接続されている。逆導通ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆのコレクタ電極は、出力端子１０ｄに接続されている。

【0017】

逆導通ＩＧＢＴ１１ｄのエミッタ電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅのエミッタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆのエミッタ電極は、それぞれ、出力端子１０ｅ、出力端子１０ｆ及び出力端子１０ｇに接続されている。なお、出力端子１０ｂ及び出力端子１０ｅは例えばＵ相の出力端子であり、出力端子１０ｃ及び出力端子１０ｆは例えばＶ相の出力端子であり、出力端子１０ｄ及び出力端子１０ｇはＷ相の出力端子である。

【0018】

逆導通ＩＧＢＴ１１ａのゲート電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂのゲート電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃのゲート電極は、制御素子２０に接続されている。逆導通ＩＧＢＴ１１ｄのゲート電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅのゲート電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆのゲート電極は、制御素子３０に接続されている。このことを別の観点から言えば、制御素子２０は高圧側の制御回路であり、制御素子３０は低圧側の制御回路である。

【0019】

制御素子２０は、制御電源端子２０ａと、駆動電源端子２０ｂ、駆動電源端子２０ｃ及び駆動電源端子２０ｄとを有している。制御電源端子２０ａからは、制御素子２０の制御電源電圧が供給される。駆動電源端子２０ｂ、駆動電源端子２０ｃ及び駆動電源端子２０ｄからは、制御素子２０の駆動電源電圧が供給される。駆動電源端子２０ｂ、駆動電源端子２０ｃ及び駆動電源端子２０ｄは、それぞれＵ相用、Ｖ相用及びＷ相用である。なお、制御素子２０のその他の端子及び制御素子３０の端子は、図示を省略している。

【0020】

制御素子２０は、レベルシフト回路及びゲート駆動回路を有しており、各端子からの入力に基づいて、逆導通ＩＧＢＴ１１ａ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃへのゲート駆動信号を出力する。制御素子３０は、レベルシフト回路及びゲート駆動回路を有しており、各端子からの入力に基づいて、逆導通ＩＧＢＴ１１ｄ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆへのゲート駆動信号を出力する。

【0021】

図１に示される例では、ブートストラップダイオード４０の数は、３つである。これら３つのブートストラップダイオード４０を、ブートストラップダイオード４０ａ、ブートストラップダイオード４０ｂ及びブートストラップダイオード４０ｃとする。ブートストラップダイオード４０ａは、制御電源端子２０ａと駆動電源端子２０ｂとの間に接続されている。ブートストラップダイオード４０ｂは、制御電源端子２０ａと駆動電源端子２０ｃとの間に接続されている。ブートストラップダイオード４０ｃは、制御電源端子２０ａと駆動電源端子２０ｄとの間に接続されている。

【0022】

図２は、半導体装置１００の平面図である。図２中では、モールド樹脂５０が点線により示されている。図２中では、放熱板７０が一点鎖線により示されている。図３は、図２中のＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。図２及び図３に示されるように、半導体装置１００は、モールド樹脂５０と、リードフレーム６０と、放熱板７０と、絶縁シート８０とを有している。

【0023】

モールド樹脂５０は、複数の逆導通ＩＧＢＴ１１、制御素子２０、制御素子３０、複数のブートストラップダイオード４０、リードフレーム６０、放熱板７０及び絶縁シート８０を封止している。モールド樹脂５０は、樹脂材料により形成されている。モールド樹脂５０は、好ましくは、硬化収縮系の樹脂材料により形成されている。硬化収縮系の樹脂材料は、硬化に伴い収縮する樹脂材料である。硬化収縮系の樹脂材料の具体例としては、エポキシ樹脂が挙げられる。

【0024】

モールド樹脂５０は、平面視において、第１方向ＤＲ１に沿って延びている第１辺５０ａ及び第２辺５０ｂと第２方向ＤＲ２に沿って延びている第３辺５０ｃ及び第４辺５０ｄとから構成されている矩形状である。第２方向ＤＲ２は、第１方向ＤＲ１に直交する方向である。第１辺５０ａの長さ及び第２辺５０ｂの長さは、第３辺５０ｃの長さよりも大きく、第４辺５０ｄの長さよりも大きい。

【0025】

モールド樹脂５０には、第１ねじ穴５１及び第２ねじ穴５２が形成されている。第１ねじ穴５１及び第２ねじ穴５２は、第３方向ＤＲ３に沿ってモールド樹脂５０を貫通している。このことを別の観点から言えば、第１ねじ穴５１及び第２ねじ穴５２は、厚さ方向に沿ってモールド樹脂５０を貫通している。第３方向ＤＲ３は、第１方向ＤＲ１及び第２方向ＤＲ２に直交する方向である。第１ねじ穴５１は、第３辺５０ｃの近くに配置されている。第１ねじ穴５１は、第３辺５０ｃに達していてもよい。第２ねじ穴５２は、第４辺５０ｄの近くに配置されている。第２ねじ穴５２は、第４辺５０ｄに達していてもよい。

【0026】

第１ねじ穴５１の第２方向ＤＲ２における中央及び第２ねじ穴５２の第２方向ＤＲ２における中央を通る仮想直線を、第１仮想直線Ｌ１とする。第１仮想直線Ｌ１は、第１方向ＤＲ１に沿っている。第１仮想直線Ｌ１は、第２方向ＤＲ２におけるモールド樹脂５０の中央よりも第２辺５０ｂ側にある。

【0027】

リードフレーム６０は、複数のフレーム６１を有している。フレーム６１は、ダイパッド部６２と、リード部６３とを有している。リードフレーム６０は、さらに、複数のリード６４を有している。逆導通ＩＧＢＴ１１ａ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃが配置されるフレーム６１を、フレーム６１ａとする。

【0028】

逆導通ＩＧＢＴ１１ｄが配置されるフレーム６１、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅが配置されるフレーム６１及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆが配置されるフレーム６１を、それぞれ、フレーム６１ｂ、フレーム６１ｃ及びフレーム６１ｄとする。制御素子２０及び制御素子３０が配置されるフレーム６１を、フレーム６１ｅとする。ブートストラップダイオード４０ａが配置されるフレーム６１、ブートストラップダイオード４０ｂが配置されるフレーム６１及びブートストラップダイオード４０ｃが配置されるフレーム６１を、それぞれ、フレーム６１ｆ、フレーム６１ｇ及びフレーム６１ｈとする。

【0029】

フレーム６１ａのダイパッド部６２上には、逆導通ＩＧＢＴ１１ａ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃが配置されている。フレーム６１ａのダイパッド部６２と逆導通ＩＧＢＴ１１ａとの間、フレーム６１ａのダイパッド部６２と逆導通ＩＧＢＴ１１ｂとの間及びフレーム６１ａのダイパッド部６２と逆導通ＩＧＢＴ１１ｃとの間には、接合材６５が配置されている。これにより、逆導通ＩＧＢＴ１１ａのコレクタ電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂのコレクタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃのコレクタ電極は、フレーム６１ａのダイパッド部６２に接続される。接合材６５は、例えば、はんだ合金により形成されている。

【0030】

なお、フレーム６１ａのリード部６３は、インバータ電源端子１０ａに対応している。フレーム６１ａのリード部６３は、平面視において、第２辺５０ｂから突出している。

【0031】

フレーム６１ｂ、フレーム６１ｃ及びフレーム６１ｄのダイパッド部６２上には、それぞれ逆導通ＩＧＢＴ１１ｄ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆが配置されている。フレーム６１ｂのダイパッド部６２と逆導通ＩＧＢＴ１１ｄとの間、フレーム６１ｃのダイパッド部６２と逆導通ＩＧＢＴ１１ｅとの間及びフレーム６１ｄのダイパッド部６２と逆導通ＩＧＢＴ１１ｆとの間には、接合材６５が配置されている。これにより、逆導通ＩＧＢＴ１１ｄのコレクタ電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅのコレクタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆのコレクタ電極は、それぞれ、フレーム６１ｂ、フレーム６１ｃ及びフレーム６１ｄのダイパッド部６２に接続される。

【0032】

逆導通ＩＧＢＴ１１ａのエミッタ電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂのエミッタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃのエミッタ電極は、それぞれ、図示しないボンディングワイヤにより、フレーム６１ｂ、フレーム６１ｃ及びフレーム６１ｄに接続されている。

【0033】

なお、フレーム６１ｂ、フレーム６１ｃ及びフレーム６１ｄのリード部６３は、それぞれ、出力端子１０ｂ、出力端子１０ｃ及び出力端子１０ｄに対応している。フレーム６１ｂ、フレーム６１ｃ及びフレーム６１ｄのリード部６３は、平面視において、第２辺５０ｂから突出している。

【0034】

逆導通ＩＧＢＴ１１ａ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｃ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｄ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｅは、第１方向ＤＲ１に沿って列をなすように並んでいる。逆導通ＩＧＢＴ１１ａ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｃ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｄ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｅの第２方向ＤＲ２における中央を通る仮想直線を、第２仮想直線Ｌ２とする。第２仮想直線Ｌ２は、第１方向ＤＲ１に沿っている。第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２との間の距離は、２ｍｍ以下である。第１仮想直線Ｌ１及び第２仮想直線Ｌ２は、同一直線上にあることが好ましい。

【0035】

フレーム６１ｅのダイパッド部６２上には、制御素子２０及び制御素子３０が配置されている。制御素子２０及び制御素子３０は、平面視において、第１方向ＤＲ１に沿って並んでいる。制御素子２０及び制御素子３０は、平面視において、第１仮想直線Ｌ１よりも第１辺５０ａ側にある。フレーム６１のリード部６３は、平面視において、第１辺５０ａから突出している。

【0036】

フレーム６１ｆ、フレーム６１ｇ及びフレーム６１ｈのダイパッド部６２上には、それぞれ、ブートストラップダイオード４０ａ、ブートストラップダイオード４０ｂ及びブートストラップダイオード４０ｃが配置されている。ブートストラップダイオード４０ａ、ブートストラップダイオード４０ｂ及びブートストラップダイオード４０ｃは、平面視において、第１方向ＤＲ１に沿って並んでいる。ブートストラップダイオード４０ａ、ブートストラップダイオード４０ｂ及びブートストラップダイオード４０ｃは、平面視において、制御素子２０及び制御素子３０よりも第１辺５０ａ側にある。

【0037】

図示されていないが、フレーム６１ｆのダイパッド部６２とブートストラップダイオード４０ａとの間、フレーム６１ｇのダイパッド部６２とブートストラップダイオード４０ｂとの間及びフレーム６１ｈのダイパッド部６２とブートストラップダイオード４０ｃとの間には、接合材６５が配置されている。これにより、ブートストラップダイオード４０ａのアノード電極、ブートストラップダイオード４０ｂのアノード電極及びブートストラップダイオード４０ｃのアノード電極は、それぞれ、フレーム６１ｆ、フレーム６１ｇ及びフレーム６１ｈのダイパッド部６２に接続される。

【0038】

なお、フレーム６１ｆ、フレーム６１ｇ及びフレーム６１ｈのリード部６３は、それぞれ、駆動電源端子２０ｂ、駆動電源端子２０ｃ及び駆動電源端子２０ｄに対応している。フレーム６１ｆ、フレーム６１ｇ及びフレーム６１ｈのリード部６３は、平面視において第１辺５０ａから突出している。

【0039】

リード６４の一部は、平面視において、第１辺５０ａ、第２辺５０ｂ又は第３辺５０ｃから突出している。複数のリード６４のうちの平面視において第２辺５０ｂから突出しているものを、リード６４ａ、リード６４ｂ及びリード６４ｃとする。逆導通ＩＧＢＴ１１ｄのエミッタ電極、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅのエミッタ電極及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆのエミッタ電極は、それぞれ、図示しないボンディングワイヤにより、リード６４ａ、リード６４ｂ及びリード６４ｃに接続されている。リード６４ａ、リード６４ｂ及びリード６４ｃは、それぞれ、出力端子１０ｅ、出力端子１０ｆ及び出力端子１０ｇに対応している。

【0040】

複数のリード６４のうちの１つを、リード６４ｄとする。リード６４ｄは、平面視において第１方向ＤＲ１に沿って延びている第１部分６４ｄａと、平面視において第２方向ＤＲ２に沿って延びている第２部分６４ｄｂとを有している。第１部分６４ｄａは、平面視においてフレーム６１ｆ、フレーム６１ｇ及びフレーム６１ｈとフレーム６１ｅとの間を通過している。第２部分６４ｄｂとは反対側の第１部分６４ｄａの端部は、平面視において、第３辺５０ｃから突出している。第１部分６４ｄａとは反対側の第２部分６４ｄｂの端部は、平面視において第１辺５０ａから突出している。

【0041】

リード６４ｄは、図示しないボンディングワイヤにより、制御素子２０に接続されている。リード６４ｄは、図示しないボンディングワイヤにより、ブートストラップダイオード４０ａのカソード電極、ブートストラップダイオード４０ｂのカソード電極及びブートストラップダイオード４０ｃのカソード電極にも接続されている。モールド樹脂５０から突出している第１部分６４ｄａの端部は、制御電源端子２０ａに対応している。

【0042】

モールド樹脂５０から突出している第１部分６４ｄａの端部（制御電源端子２０ａ）と第１仮想直線Ｌ１との間の距離を、距離ＤＩＳとする。距離ＤＩＳは、３ｍｍ以上であることが好ましい。

【0043】

放熱板７０は、熱伝導率の高い材料により形成されている。放熱板７０は、例えば、銅（Ｃｕ）又は銅合金により形成されている。放熱板７０の第２方向ＤＲ２における中央を通り、かつ第１方向ＤＲ１に沿って延びている仮想直線を、第３仮想直線Ｌ３とする。第３仮想直線Ｌ３と第１仮想直線Ｌ１との間の距離は、２ｍｍ以下であることが好ましい。第３仮想直線Ｌ３は、第１仮想直線Ｌ１と同一直線上にあることがさらに好ましい。

【0044】

放熱板７０は、第１主面７０ａと、第２主面７０ｂとを有している。第１主面７０ａ及び第２主面７０ｂは、放熱板７０の第３方向ＤＲ３における端面である。第２主面７０ｂは、第１主面７０ａの反対面である。放熱板７０は、第２主面７０ｂがモールド樹脂５０の底面から露出した状態で、モールド樹脂５０に封止されている。なお、第２主面７０ｂは、半導体装置１００が放熱フィン等の放熱装置に取り付けられた状態で、放熱装置に接触する。

【0045】

絶縁シート８０は、放熱板７０上に配置されている。より具体的には、絶縁シート８０は、第１主面７０ａ上に配置されている。絶縁シート８０は、電気絶縁性の材料により形成されている。絶縁シート８０は、例えば、セラミック製のフィラーが混ぜられたシリコーン樹脂等により形成されている。絶縁シート８０上には、フレーム６１ａ、フレーム６１ｂ、フレーム６１ｃ及びフレーム６１ｄが配置されている。

【0046】

（半導体装置１００の効果）
以下に、半導体装置１００の効果を説明する。

【0047】

半導体装置１００は、第１ねじ穴５１及び第２ねじ穴にねじが通されるとともに、ねじが放熱装置に螺合されることにより、放熱装置に取り付けられる。そのため、半導体装置１００と放熱装置との間の密着性は、第１仮想直線Ｌ１上において、最も高くなる。半導体装置１００では、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２との間の距離が２ｍｍ以下になっているため、逆導通ＩＧＢＴ１１の第２方向ＤＲ２における中央が、平面視において、半導体装置１００と放熱装置との間の密着性が最も高くなる箇所に重なることになる。このように、半導体装置１００によると、放熱装置にねじ止めされた際の放熱性を改善することができる。

【0048】

第１仮想直線Ｌ１と第３仮想直線Ｌ３との間の距離が２ｍｍ以下である場合、放熱板７０の第２方向ＤＲ２における中央が、平面視において、半導体装置１００と放熱装置との間の密着性が最も高くなる箇所に重なることになる。そのため、この場合には、放熱板７０と放熱装置との密着性が高まり、放熱装置にねじ止めされた際の放熱性をさらに改善することができる。

【0049】

モールド樹脂５０が硬化収縮系の樹脂材料により形成されている場合には、硬い材料により形成されている逆導通ＩＧＢＴ１１を中心として、半導体装置１００が反ってしまうことがある。半導体装置１００では、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２との間の距離が２ｍｍ以下となっているため、モールド樹脂５０に硬化収縮系の樹脂材料が用いられても半導体装置１００の反りが放熱装置へのねじ止めに際して矯正されるため、放熱装置にねじ止めされた際の放熱性を改善することができる。

【0050】

第１部分６４ｄａの端部を第３辺５０ｃから突出させて制御電源端子２０ａとすることにより、半導体装置１００の小型化が可能になる。しかしながら、制御電源端子２０ａには正の電圧が印加されるため、制御電源端子２０ａ、すなわちモールド樹脂５０から露出している第１部分６４ｄａの端部と第１ねじ穴５１に通されるねじとの間の空間距離及び沿面距離を確保する必要がある。半導体装置１００では、第１仮想直線Ｌ１がモールド樹脂５０の第２方向ＤＲ２における中央よりも第２辺５０ｂ側にずれているため、３ｍｍ以上の距離ＤＩＳを確保することができる。そのため、半導体装置１００によると、制御電源端子２０ａと第１ねじ穴５１に通されるねじとの間の絶縁性を確保することができる。

【0051】

（変形例）
上記の例では、半導体装置１００が有するパワー半導体素子が逆導通ＩＧＢＴ１１である場合を説明した。しかしながら、半導体装置１００は、逆導通ＩＧＢＴ１１に代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を有していてもよい。また、ブートストラップダイオード４０に代えて、コンデンサが用いられてもよい。

【0052】

実施の形態２．
実施の形態２に係る半導体装置を説明する。実施の形態２に係る半導体装置を、半導体装置２００とする。ここでは、半導体装置１００と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0053】

（半導体装置２００の構成）
以下に、半導体装置２００の構成を説明する。

【0054】

半導体装置２００は、半導体装置１００と同様に、複数の逆導通ＩＧＢＴ１１と、制御素子２０と、制御素子３０と、複数のブートストラップダイオード４０と、モールド樹脂５０と、放熱板７０とを有している。また、半導体装置１００でも、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２と間の距離が２ｍｍ以下になっており、第１仮想直線Ｌ１と第３仮想直線Ｌ３との間の距離が２ｍｍ以下になっている。

【0055】

図４は、半導体装置２００の断面図である。図４には、図２中のＩＩＩ－ＩＩＩに対応する位置における断面が示されている。図４に示されるように、半導体装置２００は、リードフレーム６０及び絶縁シート８０に代えて、複数の導体パターン６６と、絶縁層８１とを有している。この点に関して、半導体装置２００の構成は、半導体装置１００の構成と異なっている。

【0056】

絶縁層８１は、放熱板７０上に配置されている。より具体的には、絶縁層８１は、第１主面７０ａ上に配置されている。絶縁層８１は、第１主面８１ａと、第２主面８１ｂとを有している。第１主面８１ａ及び第２主面８１ｂは、第３方向ＤＲ３における絶縁層８１の端面である。第２主面８１ｂは、第１主面８１ａの反対面であり、放熱板７０に対向している。絶縁層８１は、電気絶縁性の材料により形成されている。絶縁層８１は、例えばセラミックにより形成されている。

【0057】

導体パターン６６は、絶縁層８１上に配置されている。より具体的には、導体パターン６６は、第１主面８１ａ上に配置されている。複数の導体パターン６６のうちの逆導通ＩＧＢＴ１１ａ、逆導通ＩＧＢＴ１１ｂ及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｃが配置されるものを、導体パターン６６ａとする。複数の導体パターン６６のうちの逆導通ＩＧＢＴ１１ｄが配置されるもの、逆導通ＩＧＢＴ１１ｅが配置されるもの及び逆導通ＩＧＢＴ１１ｆが配置されるものを、それぞれ、導体パターン６６ｂ、導体パターン６６ｂ及び導体パターン６６ｃとする。

【0058】

導体パターン６６ａと逆導通ＩＧＢＴ１１ａとの間、導体パターン６６ａと逆導通ＩＧＢＴ１１ｂとの間及び導体パターン６６ａと逆導通ＩＧＢＴ１１ｃとの間には、接合材６５が配置されている。導体パターン６６ｂと逆導通ＩＧＢＴ１１ｄとの間、導体パターン６６ｃと逆導通ＩＧＢＴ１１ｅとの間及び導体パターン６６ｄと逆導通ＩＧＢＴ１１ｆとの間にも、接合材６５が配置されている。

【0059】

（半導体装置２００の効果）
以下に、半導体装置２００の効果を説明する。

【0060】

半導体装置２００では、第１仮想直線Ｌ１と第２仮想直線Ｌ２と間の距離が２ｍｍ以下になっており、第１仮想直線Ｌ１と第３仮想直線Ｌ３との間の距離が２ｍｍ以下になっている。そのため、半導体装置２００でも、逆導通ＩＧＢＴ１１の第２方向ＤＲ２における中央及び放熱板７０の第２方向ＤＲ２における中央が、平面視において半導体装置２００と放熱装置との間の密着性が最も高くなる箇所に重なることになる。このように、半導体装置２００によっても、放熱装置にねじ止めされた際の放熱性を改善することができる。

【0061】

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の基本的な範囲は、上記の実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0062】

１００，２００ 半導体装置、１０ インバータ回路、１０ａ インバータ電源端子、１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ 出力端子、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ 逆導通ＩＧＢＴ、１２ ＩＧＢＴ、１３ フリーホイールダイオード、２０，３０ 制御素子、２０ａ 制御電源端子、２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 駆動電源端子、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ ブートストラップダイオード、５０ モールド樹脂、５０ａ 第１辺、５０ｂ 第２辺、５０ｃ 第３辺、５０ｄ 第４辺、５１ 第１ねじ穴、５２ 第２ねじ穴、６０ リードフレーム、６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆ，６１ｇ，６１ｈ フレーム、６２ ダイパッド部、６３ リード部、６４，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ リード、６４ｄａ 第１部分、６４ｄｂ 第２部分、６５ 接合材、６６，６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ 導体パターン、７０ 放熱板、７０ａ 第１主面、７０ｂ 第２主面、８０ 絶縁シート、８１ 絶縁層、８１ａ 第１主面、８１ｂ 第２主面、ＤＲ１ 第１方向、ＤＲ２ 第２方向、ＤＲ３ 第３方向、Ｌ１ 第１仮想直線、Ｌ２ 第２仮想直線、Ｌ３ 第３仮想直線、ＤＩＳ 距離。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】