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公開番号2025029805
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023134642
出願日2023-08-22
発明の名称半導体装置
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20250228BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】装置設計上の想定を超えた過電圧が印加されることによる半導体装置内の半導体素子の破壊をより確実に防止する。
【解決手段】半導体装置(1)は、配線板と配線板の第1の面上に配置された半導体素子とを含む回路板(2A、2B)と、記回路板を収容する中空部(710)を有するケース(7)と、ケースに取り付けられ、各々が、ケースの中空部に向けて露出する内部接続部(721、731)と中空部とは異なる方向に向けて露出する外部接続部とを有する、第1の導電端子(720)及び第2の導電端子(730)と、を備え、第1の導電端子と第2の導電端子とは、ケースの中空部内で内部接続部同士の第1の間隙(G1)よりも狭い第2の間隙(G2)で対向する放電部(1210、1310/722、732)をそれぞれ有し、第1の導電端子の放電部と第2の導電端子の放電部とは、他の部材から離間した位置に突出し、気体を介して対向する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
配線板と前記配線板の第１の面上に配置された半導体素子とを含む回路板と、
前記回路板を収容する中空部を有するケースと、
前記ケースに取り付けられ、各々が、前記ケースの前記中空部に向けて露出する内部接続部と前記中空部とは異なる方向に向けて露出する外部接続部とを有する、第１の導電端子及び第２の導電端子と、
を備え、
前記第１の導電端子と前記第２の導電端子とは、前記ケースの前記中空部内で前記内部接続部同士の第１の間隙よりも狭い第２の間隙で対向する放電部をそれぞれ有し、前記第１の導電端子の前記放電部と前記第２の導電端子の前記放電部とは、他の部材から離間した位置に突出し、気体を介して対向する
半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１の導電端子は、前記回路板に形成された回路の第１の端子に電気的に接続され、前記第２の導電端子は、前記回路の第２の端子に電気的に接続されており、
前記第１の導電端子の前記放電部と前記第２の導電端子の前記放電部との間隙は、前記第１の導電端子と前記第２の導電端子との電位差が前記回路の動作電圧に基づいて設定される電位差以上になった場合に放電する大きさである
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記回路板には、インバータ回路が形成されており、前記第１の導電端子は、前記インバータ回路の第１の入力端に接続され、前記第２の導電端子は、前記インバータ回路の第２の入力端に接続される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
絶縁基板の第１の面に第１の導体パターンと第２の導体パターンとが前記所定の間隙で対向するように配置された放電用配線板、をさらに備え、
前記絶縁基板は、前記第１の面が開口した開口部を有し、
前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンは、前記開口部上に延伸して他の部材から離間した位置に突出し、前記気体を介して前記所定の間隙で対向する放電部をそれぞれ有し、
前記放電用配線板は、前記ケースの前記中空部内で、前記絶縁基板における前記第１の面とは反対側の第２の面を前記ケースと向い合せて前記ケースに取り付けられており、
前記第１の導体パターンが、前記第１の導体端子の前記放電部として前記第１の導体端子と電気的に接続され、前記第２の導体パターンが、前記第２の導体端子の前記放電部として前記第２の導体端子と電気的に接続される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の導体端子の前記内部接続部と前記第２の導体端子の前記内部接続部とが、前記ケースにおける前記中空部に面した単一の面に配置されており、
前記第１の導体端子の前記放電部と前記第２の導体端子の前記放電部とは、前記単一の面の面内方向で対向している
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記配線板における前記第１の面とは反対側の第２の面と向かい合う位置に配置され、前記配線板と熱的に接続される冷却器、をさらに備える
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１の導電端子の前記放電部と前記第２の導電端子の前記放電部とが前記他の部材から離間した位置に突出し、前記気体を介して対向するように前記回路板を封止する封止材、をさらに備える
請求項１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 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ装置等の電力変換装置に用いられる半導体装置には、落雷等により装置内の半導体素子への印加電圧が過電圧となり半導体素子が破壊することを回避するために、放電により半導体素子への印加電圧が過電圧となることを防ぐようにした半導体装置がある（例えば、特許文献１、２を参照）。また、正極端子及び負極端子の寄生インダクタンスを抑制することや、正極端子と負極端子間の寄生容量を大きくすることによりサージ電圧を低減させる半導体装置がある（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－１５３８９号公報
特開平６－２２４３６７号公報
特開２０２２－６７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体素子の破壊を放電により回避する半導体装置では、放電に用いる端子の間隙（ギャップ）に個体差が生じて放電する電圧が変動しやすい。寄生インダクタンスや寄生容量によりサージ電圧を低減させる半導体装置では、印加電圧の上昇等の影響を十分に抑制できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、装置設計上の想定を超えた過電圧が印加されることによる半導体装置内の半導体素子の破壊をより確実に防止することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る半導体装置は、配線板と前記配線板の第１の面上に配置された半導体素子とを含む回路板と、前記回路板を収容する中空部を有するケースと、前記ケースに取り付けられ、各々が、前記ケースの前記中空部に向けて露出する内部接続部と前記中空部とは異なる方向に向けて露出する外部接続部とを有する、第１の導電端子及び第２の導電端子と、を備え、前記第１の導電端子と前記第２の導電端子とは、前記ケースの前記中空部内で前記内部接続部同士の第１の間隙よりも狭い第２の間隙で対向する放電部をそれぞれ有し、前記第１の導電端子の前記放電部と前記第２の導電端子の前記放電部とは、他の部材から離間した位置に突出し、前記気体を介して対向する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、装置設計上の想定を超えた過電圧が印加されることによる半導体装置内の半導体素子の過電圧による破壊をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。
図１の半導体装置の断面構成を模式的に示した断面図である。
図１の半導体装置における放電部の拡大上面図である。
図３のＡ－Ａ’線断面図である。
図１の半導体装置の等価回路図である。
放電部の間隙の設定方法を説明するグラフ図である。
放電部の間隙の設定例を説明するテーブル図である。
放電用配線板の製造方法の一例を説明する斜視図（その１）である。
放電用配線板の製造方法の一例を説明する斜視図（その２）である。
放電用配線板の製造方法の一例を説明する斜視図（その３）である。
放電用配線板の変形例を示す拡大上面図である。
図１１のＢ－Ｂ’線断面図である。
放電部の別の構成例を説明する斜視図である。
図１３の放電部のＣ矢視図である。
半導体装置の別の構成例を示す上面図である。
図１５に例示した半導体装置を用いたインバータ回路の例を説明する等価回路図である。
放電用配線板の接続方法の別の例を説明する断面図である。
図１８Ａ及び図１８Ｂは、放電部の形状の変形例を説明する部分上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、参照する各図におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、例示する半導体装置等における平面や方向を定義する目的で示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交し、右手系を成している。以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向は、図示されるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の矢印（正負）の方向と関連付ける場合には、「正側」又は「負側」が付される。
【００１０】
本明細書では、Ｚ方向を上下方向と呼ぶことがある。本明細書において、「上」や「上方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向正側であることを意図し、「下」や「下方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向負側であることを意図する。例えば、「部材Ａの上に部材Ｂが配置される」と記載されるとき、部材Ｂは、部材ＡからみてＺ方向正側に配置される。また、「部材Ａの上面」と記載されるとき、その面は、部材ＡにおけるＺ方向正側の端に位置し、Ｚ方向正側を向いた面である。本明細書において、「上面視」は、対象となる物品（例えば、半導体装置等）をＺ方向正側からみたときの平面視を意図する。本明細書において、「側面視」は、対象となる物品をＸ方向負側又はＸ方向正側からみたときの平面視を意図し、Ｘ方向負側からみたときの平面視を「左側面視」と呼び、Ｘ方向正側からみたときの平面視を「右側面視」と呼ぶこともある。これらの方向や面は、説明の便宜上用いる文言であり、半導体装置の取付姿勢等によっては、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の方向のそれぞれとの対応関係が変わることがある。例えば、本明細書では、半導体素子における配線板と向かい合う面を下面と呼び、下面とは反対側の面を上面と呼ぶが、これに限らず、配線板と向かい合う面が上面と呼ばれ、その反対側の面が下面と呼ばれてもよい。半導体素子における下面及び上面は、側面と呼ばれてもよい。また、各図における縦横比や各部材同士の大小関係は、あくまで模式的に表されており、実際に製造される半導体装置等における関係とは必ずしも一致しない。説明の便宜上、各部材同士の大小関係を誇張して表現している場合も想定される。また、断面図のいくつかは、説明の便宜上、上面図（平面図）に正確に示すことができない仮想的な切断線によって切断した半導体装置の断面構成を示している。更に、断面図のいくつかは、その断面の奥方に位置する半導体装置の部位を簡略的に示している。
（【００１１】以降は省略されています）

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