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公開番号2024043990
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2022149271
出願日2022-09-20
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20240326BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電流センサを含んで薄型化する。
【解決手段】筐体20は、平面視で枠型を成し、開口されたユニット収納部21gに絶縁回路基板を収納して天板31に配置され、W相出力端子24cとユニット収納部21gから挿通されて外部に延伸される枠部21と枠部21に埋設されて、W相出力端子24cを通電する出力電流を検出する電流センサ40とを含んでいる。電流センサ40は、電流センサ40の外形寸法の最も短い部分である高さbが天板31に対する鉛直方向に平行を成して枠部21に埋設されている。電流センサ40を含む枠部21を薄く構成することができるため、筐体20の薄型化を図り、半導体装置1の小型化を図ることができる。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
おもて面に出力電極を備える半導体チップと、
前記半導体チップが配置される絶縁回路基板と、
前記出力電極に電気的に接続される出力端子と、
前記絶縁回路基板が設けられる冷却面を備える天板を含む冷却装置と、
平面視で枠型を成し、開口された収納領域に前記絶縁回路基板を収納して前記天板に配置され、前記出力端子が前記収納領域から挿通されて外部に延伸される枠部と前記枠部に埋設されて、前記出力端子を通電する出力電流を検出する電流検出部とを含む筐体と、
を含み、
前記電流検出部は、前記電流検出部の外形寸法の最も短い部分が前記天板に対する鉛直方向に平行を成して前記枠部に埋設されている、
半導体装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記絶縁回路基板は、前記半導体チップが配置される第１配線板と前記半導体チップの前記出力電極が電気的に接続される第２配線板とをおもて面に含み、
前記出力端子の一端部が前記第２配線板に接続されて、前記出力端子の他端部は、前記枠部から前記鉛直方向に対する直交方向に外部に延伸している、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記電流検出部は、平面視でＣ字状を成し隙間を空けて前記鉛直方向に貫通された貫通部を含む磁気コアと前記隙間に設けられたホール素子とを含む、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記出力端子は、前記磁気コアの前記貫通部を前記鉛直方向に挿通される中間部分を含む、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記出力端子は、前記電流検出部の前記天板に対向する下面の反対側の上面側を延伸し、前記出力端子の前記中間部分は前記上面から前記下面に向かって挿通し、前記出力端子の他端部は前記下面側を外部に向かって延伸する、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記冷却装置は、
前記天板の前記冷却面の反対側に対向配置され、前記枠部に対応する箇所に冷媒の流入口及び流出口が形成された冷却底板と、
平面視で前記冷却面の前記絶縁回路基板が配置される領域に対応して前記天板及び前記冷却底板の間に設けられた複数の放熱フィンと、
前記天板及び前記冷却底板の間に設けられ、平面視で、前記複数の放熱フィン及び前記流入口及び前記流出口を取り囲む側壁と、
をさらに含む、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記天板の前記冷却面の反対側に対向配置され、平面視で前記冷却面の前記絶縁回路基板が配置される領域に対応して、冷媒の流入口及び流出口が形成された冷却底板と、
平面視で前記冷却面の前記絶縁回路基板が配置される領域に対応して前記天板及び前記冷却底板の間に設けられた複数の放熱フィンと、
をさらに含み、
前記天板は、前記複数の放熱フィンが設けられている冷却領域と前記冷却領域の周りであって、前記冷却領域よりも下位に位置し、前記枠部が配置される枠部領域とを含む、
請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記電流検出部は、前記天板の前記枠部領域の上部に配置されている、
請求項７に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、半導体モジュールと冷却装置とを含む。半導体モジュールは、パワーデバイスを含み、例えば、インバータを構成する。パワーデバイスは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が挙げられる。半導体モジュールは、パワーデバイスを含む半導体チップと半導体チップが配置された絶縁回路基板とを含み、これらがケースに収納されている。冷却装置は、内部に冷媒が流通する。これにより、冷却装置は、発熱する半導体モジュールを冷却して半導体モジュールの信頼性を保つ（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、半導体モジュールのケース内に電流センサ（電流検出部）が含まれている。電流センサは、半導体チップに電気的に接続されて、半導体チップから出力される出力電流が通電される外部端子から当該出力電流を検出する（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－０９２２５０号公報
特開２０１８－１２１４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の小型化を図るために、例えば、半導体モジュールの薄型化を要する。しかし、半導体モジュールのケースは電流検出部を含んでいるため、薄型化が制限されてしまう。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電流検出部を含んで薄型化された半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、おもて面に出力電極を備える半導体チップと、前記半導体チップが配置される絶縁回路基板と、前記出力電極に電気的に接続される出力端子と、前記絶縁回路基板が設けられる冷却面を備える天板を含む冷却装置と、平面視で枠型を成し、開口された収納領域に前記絶縁回路基板を収納して前記天板に配置され、前記出力端子が前記収納領域から挿通されて外部に延伸される枠部と前記枠部に埋設されて、前記出力端子を通電する出力電流を検出する電流検出部とを含む筐体と、を含み、前記電流検出部は、前記電流検出部の外形寸法の最も短い部分が前記天板に対する鉛直方向に平行を成して前記枠部に埋設されている、半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、電流検出部を含んで薄型化を図り、半導体装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１の実施の形態の半導体装置の平面図である。
第１の実施の形態の半導体装置の側面図である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる半導体ユニットの平面図である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる半導体ユニットの断面図（その１）である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる半導体ユニットの断面図（その２）である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる冷却装置の斜視図（その１）である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる冷却装置の斜視図（その２）である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる冷却装置の天板の裏面図である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる冷却装置における冷媒の流れを説明する図である。
第１の実施の形態の半導体装置の断面図である。
第１の実施の形態の半導体装置に含まれる電流センサを示す図である。
参考例の半導体装置の断面図である。
第２の実施の形態の半導体装置の断面図である。
第２の実施の形態の半導体装置に含まれる冷却装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、以下の説明において、「おもて面」及び「上面」とは、図１の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「上」とは、図１の半導体装置１において、上側（＋Ｚ方向）の方向を表す。「裏面」及び「下面」とは、図１の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）を向いたＸ－Ｙ面を表す。同様に、「下」とは、図１の半導体装置１において、下側（－Ｚ方向）の方向を表す。必要に応じて他の図面でも同様の方向性を意味する。「おもて面」、「上面」、「上」、「裏面」、「下面」、「下」、「側面」は、相対的な位置関係を特定する便宜的な表現に過ぎず、本発明の技術的思想を限定するものではない。例えば、「上」及び「下」は、必ずしも地面に対する鉛直方向を意味しない。つまり、「上」及び「下」の方向は、重力方向に限定されない。また、以下の説明において「主成分」とは、８０ｖｏｌ％以上含む場合を表す。また、「略同一」とは、±１０％以内の範囲であればよい。また、「垂直」、「平行」とは、±１０°以内の範囲であればよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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