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公開番号2025002206
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023102221
出願日2023-06-22
発明の名称半導体装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H01L 25/07 20060101AFI20241226BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体素子の熱抵抗の増加を抑制すると共に、小型化及び低コスト化した半導体装置を得ること。
【解決手段】第1のリードフレームと、第1のリードフレームに接続された第1の半導体素子と、第3の第1面を設けた第3のリードフレームと、第2のリードフレームと、第2のリードフレームに接続された第2の半導体素子と、第1の半導体素子に接合された第1接続部、第3の第1面に接合された第2接続部、及び第1接続部と第2接続部とを連結した第1連結部を設けた第1の板状リードと、第2の半導体素子に接合された第3接続部、第3の第1面に接合された第4接続部、及び第3接続部と第4接続部とを連結した第2連結部を設けた第2の板状リードとを備え、Z方向に見て、第1の半導体素子のY方向の位置範囲と第2の半導体素子のY方向の位置範囲とが少なくとも一部で重複しており、第2接続部と第4接続部とはY方向に並べられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
導電性を有した第１のリードフレームと、
前記第１のリードフレームが有した第１の第１面に、電気的かつ熱的に接続された第１の半導体素子と、
前記第１のリードフレームとは間隔を空けて並べて配置され、前記第１の第１面と同じ側に第３の第１面を設け、導電性を有した第３のリードフレームと、
前記第３のリードフレームに対して前記第１のリードフレームの側とは反対側に、前記第３のリードフレームとは間隔を空けて並べて配置され、前記第１の第１面と同じ側に第２の第１面を設け、導電性を有した第２のリードフレームと、
前記第２のリードフレームが有した前記第２の第１面に、電気的かつ熱的に接続された第２の半導体素子と、
前記第１の半導体素子の前記第１のリードフレームの側とは反対側の面に接合部材を介して接合された第１接続部、前記第３の第１面に接合部材を介して接合された第２接続部、及び前記第１接続部と前記第２接続部とを連結した第１連結部を設け、導電性を有した第１の板状リードと、
前記第２の半導体素子の前記第２のリードフレームの側とは反対側の面に接合部材を介して接合された第３接続部、前記第３の第１面に接合部材を介して接合された第４接続部、及び前記第３接続部と前記第４接続部とを連結した第２連結部を設け、導電性を有した第２の板状リードと、を備え、
前記第１のリードフレーム、前記第３のリードフレーム、前記第２のリードフレームが並べられた方向をＸ方向とし、前記第３の第１面に平行で、前記Ｘ方向に垂直な方向をＹ方向とし、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向に垂直な方向をＺ方向とし、
前記Ｚ方向に見て、
前記第１の半導体素子の前記Ｙ方向の位置範囲と前記第２の半導体素子の前記Ｙ方向の位置範囲とが少なくとも一部で重複しており、
前記第２接続部と前記第４接続部とは、前記Ｙ方向に並べられている半導体装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記Ｚ方向に見て、
前記第１の半導体素子の前記Ｙ方向の中心部と前記第２の半導体素子の前記Ｙ方向の中心部との前記Ｙ方向の位置が一致している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の板状リードと前記第２の板状リードとが同形状である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記Ｚ方向に見て、
前記第１接続部における前記Ｙ方向の中心部と前記第２接続部における前記Ｙ方向の中心部との前記Ｙ方向の位置が一致し、前記第１連結部が前記Ｘ方向に延出している、
又は、前記第３接続部における前記Ｙ方向の中心部と前記第４接続部における前記Ｙ方向の中心部との前記Ｙ方向の位置が一致し、前記第２連結部が前記Ｘ方向に延出している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
複数の前記第１の半導体素子、及び複数の前記第２の半導体素子を備え、
前記複数の第１の半導体素子の個数と、前記複数の第２の半導体素子の個数は、同数である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記複数の第１の半導体素子、及び前記複数の第２の半導体素子のそれぞれは、前記Ｙ方向に並べられている請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２接続部における前記Ｙ方向の中心部は、前記第１接続部における前記Ｙ方向の中心部から前記Ｙ方向の一方側に、前記第２接続部の前記Ｙ方向の幅の１／２以上離間して配置され、前記第４接続部における前記Ｙ方向の中心部は、前記第３接続部における前記Ｙ方向の中心部から前記Ｙ方向の他方側に、前記第４接続部の前記Ｙ方向の幅の１／２以上離間して配置されている、
又は、前記第２接続部における前記Ｙ方向の中心部は、前記第１接続部における前記Ｙ方向の中心部から前記Ｙ方向の他方側に、前記第２接続部の前記Ｙ方向の幅の１／２以上離間して配置され、前記第４接続部における前記Ｙ方向の中心部は、前記第３接続部における前記Ｙ方向の中心部から前記Ｙ方向の一方側に、前記第４接続部の前記Ｙ方向の幅の１／２以上離間して配置されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１接続部及び前記第２接続部と、前記第１連結部との前記Ｚ方向の位置が異なり、前記第３接続部及び前記第４接続部と、前記第２連結部との前記Ｚ方向の位置が異なっている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記Ｚ方向に見て、
前記第１の板状リードの前記第１連結部及び前記第２の板状リードの前記第２連結部の外縁は、前記Ｙ方向に変化する少なくとも一つの段差を有している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第２接続部の面積は前記第１接続部の面積よりも小さく、前記第４接続部の面積は前記第３接続部の面積よりも小さい請求項１に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の自動車を取りまく環境規制及び技術の進歩により、さまざまな車格において電気自動車又はハイブリット自動車が開発され、普及が進んでいる。ハイブリッド自動車又は電気自動車のように、駆動源にモータが用いられている電動車両には、入力電流を直流から交流、交流から直流、または入力電圧を異なる電圧に変換する装置が複数搭載されている。
【０００３】
例えば、上述した装置の一つであるＤＣ／ＤＣコンバータは、高電圧のリチウムイオンバッテリから低電圧の鉛バッテリを充電するために電動車両に搭載されている。高電圧のリチウムイオンバッテリは、電圧からの保護を目的として、シャーシあるいは低電圧系統から絶縁されている。ＤＣ／ＤＣコンバータにおいても、一般的には絶縁トランスにより、高電圧の入力側と低電圧の出力側との絶縁が必要になる。ＤＣ／ＤＣコンバータにおいては、直流の入力電圧を半導体素子等でスイッチングして交流等の信号に変換し、変換された信号が絶縁トランスの一次側に入力される。絶縁トランスの二次側の出力は、半導体素子等で整流され、平滑リアクトルにて平滑化した後、直流の出力電圧としてＤＣ／ＤＣコンバータから出力される。
【０００４】
電気自動車又はハイブリッド自動車に搭載される絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータは、ｋＷクラス以上になり大電流を扱うことから、整流に使用する半導体素子は複数個使用されることが一般的である。整流に使用する半導体素子が接続された絶縁トランスの構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。絶縁トランスは、巻線が同一コアを周回するように構成され、コアの中心から左右に広がった位置に配置されたコイル端子を有する。半導体素子は、左右に伸びたコイル端子の広い領域に横並び配置される。また、絶縁トランス等に接続される、複数の半導体素子を一体化して小型化した半導体装置の構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。半導体装置では、２本の下面電極Ｍのそれぞれの外側に下面電極Ｐが設けられ、下面電極Ｐに実装された半導体素子から下面電極Ｍに直線状の配線が延出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９８７１９６号公報
特開２０２１－１４１２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１における絶縁トランスの構造では、絶縁トランスが有したコイル端子に半導体素子を接続することができる。しかしながら、コアの中心から左右の側の広い領域に半導体素子を配置してコイル端子に半導体素子が接続されるため、装置全体のサイズが大型化するという課題があった。
【０００７】
上記特許文献２における半導体装置の構造では、隣接した２本の電極に半導体素子を配置することができる。しかしながら、下面電極Ｐに実装された半導体素子から配線が直線状に伸びているため、配線により接続される下面電極Ｍが２本に枝分かれしているので、半導体装置のサイズが大型化するという課題があった。この配線構造では、２本の下面電極Ｍを１本にしたとしても、左右の半導体素子から伸びる配線に接続された接続部のそれぞれを配置する必要があるため、接続部２つ分以上の幅に下面電極Ｍが拡大されるので、半導体装置のサイズが大型化するという課題があった。また、半導体素子を千鳥状に配置にすることで配線に接続された接続部も千鳥状の配置になるので、下面電極Ｍの幅の拡大を抑制することはできる。しかしながら、千鳥状の配置の端側に位置する半導体素子が下面電極の端側に寄ることで、冷却に寄与する下面電極の十分な面積が確保できず、半導体素子の熱抵抗が増加するという課題があった。また、これらの課題により、半導体素子とその接続部品を含む系全体のサイズが大型化し、それに伴いコスト増加するという課題があった。
【０００８】
そこで、本願は、半導体素子の熱抵抗の増加を抑制すると共に、小型化及び低コスト化した半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示される半導体装置は、導電性を有した第１のリードフレームと、第１のリードフレームが有した第１の第１面に、電気的かつ熱的に接続された第１の半導体素子と、第１のリードフレームとは間隔を空けて並べて配置され、第１の第１面と同じ側に第３の第１面を設け、導電性を有した第３のリードフレームと、第３のリードフレームに対して第１のリードフレームの側とは反対側に、第３のリードフレームとは間隔を空けて並べて配置され、第１の第１面と同じ側に第２の第１面を設け、導電性を有した第２のリードフレームと、第２のリードフレームが有した第２の第１面に、電気的かつ熱的に接続された第２の半導体素子と、第１の半導体素子の第１のリードフレームの側とは反対側の面に接合部材を介して接合された第１接続部、第３の第１面に接合部材を介して接合された第２接続部、及び第１接続部と第２接続部とを連結した第１連結部を設け、導電性を有した第１の板状リードと、第２の半導体素子の第２のリードフレームの側とは反対側の面に接合部材を介して接合された第３接続部、第３の第１面に接合部材を介して接合された第４接続部、及び第３接続部と第４接続部とを連結した第２連結部を設け、導電性を有した第２の板状リードと、を備え、第１のリードフレーム、第３のリードフレーム、第２のリードフレームが並べられた方向をＸ方向とし、第３の第１面に平行で、Ｘ方向に垂直な方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向をＺ方向とし、Ｚ方向に見て、第１の半導体素子のＹ方向の位置範囲と第２の半導体素子のＹ方向の位置範囲とが少なくとも一部で重複しており、第２接続部と第４接続部とは、Ｙ方向に並べられているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示される半導体装置によれば、Ｚ方向に見て、第１の半導体素子のＹ方向の位置範囲と第２の半導体素子のＹ方向の位置範囲とが少なくとも一部で重複しており、第２接続部と第４接続部とはＹ方向に並べられているため、第３のリードフレームの幅が、第２接続部又は第４接続部の幅の一つ分が接続できる幅まで縮小できるので、半導体装置を小型化及び低コスト化することができる。また、第１の半導体素子と第２の半導体素子との間隔が縮小されるので、半導体装置を小型化及び低コスト化することができる。また、半導体素子とリードフレームの端部との距離、及び同じリードフレーム上に配置された半導体素子同士の距離が大きく短縮されることがないため、半導体素子の配置ごとの半導体素子の熱抵抗（リードフレームへの放熱）の差がなくなり、他の半導体素子からの熱干渉の影響を低減することができるので、第１の半導体素子と第２の半導体素子の熱抵抗の増加を抑制することができる。第１の半導体素子と第２の半導体素子の熱抵抗の増加が抑制されるので、安価な小さいサイズの半導体素子への変更、及びリードフレームの小型化により半導体装置を小型化及び低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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