JP7341212B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本開示は、半導体装置に関するものである。

半導体装置において、半導体素子が短絡故障する場合がある。この場合、その短絡故障に伴って、装置の一部分が剥がれて当該装置の周囲に飛散するおそれがある。

ところで、特許文献１には、半導体素子の短絡故障によって、装置内部に発生する亀裂の伸長を抑制可能とする半導体装置が、開示されている。

特開２０１９－２１６８２号公報

半導体素子が短絡故障して、半導体装置の一部分が当該装置の周囲に飛散すると、その飛散した飛散物が、他の半導体装置又は他の機器等に落下し、それらを破損させるおそれがある。

これに対して、特許文献１に開示された半導体装置は、半導体素子の短絡故障によって、装置内部に発生する亀裂の伸長を抑えるものであり、半導体素子の短絡故障による飛散物の飛散を抑えるものではない。特許文献１に開示された半導体装置は、半導体素子の短絡故障による飛散物の飛散を抑えるという問題を解決できるものではない。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる半導体装置を提供することを目的とする。

本開示に係る半導体装置は、半導体素子と、半導体素子と接続する第１電極端子及び第２電極端子とを有する半導体部品と、半導体部品の周囲を覆うように設けられる保護部材とを備え、保護部材は、半導体部品における第１電極端子が露出する第１面の反対側に位置する第２面と対向し、第２面よりも大きく形成されるカバー部を有し、カバー部は、第１電極端子と接続する第１バスバ、又は、第１バスバに熱的に接続する冷却器に固定され、半導体部品における第２電極端子が露出する面の反対側の面と対向するものである。

本開示によれば、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる。

実施の形態１に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態１に係る他の半導体装置の縦断面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態２に係る他の半導体装置の縦断面図である。 実施の形態３に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態４に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態５に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態６に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態６に係る他の半導体装置の縦断面図である。 実施の形態６に係る更に他の半導体装置の縦断面図である。 実施の形態７に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態８に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態９に係る半導体装置の縦断面図である。 実施の形態９に係る他の半導体装置の縦断面図である。 実施の形態１０に係る半導体装置の上方斜視図である。 実施の形態１０に係る半導体装置の平面図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
実施の形態１に係る半導体装置１０１について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の縦断面図である。

図１に示す半導体装置１０１は、例えば、高電圧バッテリの電圧を低電圧まで調整可能とするＤＣ／ＤＣコンバータ等の電力変換装置に適用されるものである。この電力変換装置は、プラグインハイブリッド車両及び電気自動車等の電動車両に搭載される。

図１に示すように、半導体装置１０１は、１つ以上の半導体部品１０、接合材２１、第１バスバ３１、第２バスバ３２、及び、保護部材４０Ａを備えている。

半導体部品１０は、１つ以上の半導体素子（図示省略）、第１電極端子１１、及び、第２電極端子１２を有している。半導体素子は、例えば、ダイオード及びトランジスタ等に相当する半導体チップである。第１電極端子１１及び第２電極端子１２は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、及び、アルミニウム合金等の金属材料で形成されている。

第１電極端子１１の一端は、半田、Ａｇペースト、及び、金属ワイヤ等によって、半導体素子と接続されている。第１電極端子１１の他端は、接合材２１を介して、第１バスバ３１と電気的に接続されている。また、第２電極端子１２の一端は、半田、Ａｇペースト、及び、金属ワイヤ等によって、半導体素子と接続されている。第２電極端子１２の他端は、接合材２１を介して、第２バスバ３２と電気的に接続されている。

ここで、半導体部品１０は、全ての半導体素子、第１電極端子１１、及び、第２電極端子１２等を、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂材料によって、一体成形したものである。このとき、第１電極端子１１は、半導体部品１０の下面１０ｂから、少なくとも、その他端が露出するように、樹脂材料によって固定されている。また、第２電極端子１２は、半導体部品１０の１つの側面１０ｃから、少なくとも、その他端が露出するように、樹脂材料によって固定されている。

なお、半導体部品１０は、第２面を構成する上面１０ａ、第１面を構成する下面１０ｂ、及び、第３面を構成する複数の側面１０ｃを有している。上面１０ａと下面１０ｂとは、互いに対向する面である。各側面１０ｃは、上面１０ａと下面１０ｂとに隣接する面である。

上述したように、接合材２１は、第１電極端子１１と第１バスバ３１とを電気的に接続するものである。また、接合材２１は、第２電極端子１２と第２バスバ３２とを電気的に接続するものである。このような接合材２１は、例えば、すず、銀、及び、銅等からなる合金製の半田である。接合材２１は、リフロー工程において溶融することで、第１電極端子１１と第１バスバ３１との間、及び、第２電極端子１２と第２バスバ３２との間を、電気的に接続する。

第１バスバ３１及び第２バスバ３２は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、及び、アルミニウム合金等の金属材料で形成されている。第１バスバ３１の一方の面は、接合材２１と接続されている。第１バスバ３１の他方の面は、電力変換装置を構成する他の電子部品と電気的に接続されている。また、第２バスバ３２の一方の面は、接合材２１と接触している。第２バスバ３２の他方の面は、電力変換装置を構成する他の電子部品と電気的に接続されている。

保護部材４０Ａは、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方及び側方から覆うように設けられている。このように、保護部材４０Ａは、半導体部品１０の周囲を上方から覆うように設けられることで、半導体素子の短絡故障による半導体部品１０からの飛散物の飛散を抑えるものである。

保護部材４０Ａは、その内面が半導体部品１０の上面１０ａ及び全ての側面１０ｃと対向するように、設けられている。言い換えれば、保護部材４０Ａは、その内面が、半導体部品１０の全ての外面のうち、下面１０ｂ以外の外面と対向するように設けられている。

このような、保護部材４０Ａは、例えば、カバー部５１及び保護壁６１を有している。カバー部５１と保護壁６１とは、別部材であり、互いに接合されている。

カバー部５１は、平板状に形成されている。また、カバー部５１は、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方から覆っている。このカバー部５１の下面は、半導体部品１０の上面１０ａと対向するように配置されている。更に、カバー部５１の下面は、その上面１０ａよりも大きく形成されている。このような、カバー部５１は、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、及び、鉄合金等の金属材料で形成されている。

保護壁６１は、半導体装置１０１の周囲を囲むように設けられている。この保護壁６１は、半導体部品１０の設置高さよりも高くなるように形成されている。このため、保護壁６１は、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を側方から覆っている。また、保護壁６１に内面は、半導体部品１０の全ての側面１０ｃと対向するように配置されている。このような、保護壁６１は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の樹脂材料で形成されている。

更に、保護壁６１の下部は、第１バスバ３１及び第２バスバ３２に一体的に固定されている。なお、保護壁６１の下部は、第１バスバ３１及び第２バスバ３２のうち、少なくともいずれか一方のバスバに一体的に固定されていれば良い。このため、保護壁６１の固定強度は、向上される。この結果、保護部材４０Ａは、半導体素子の短絡故障による飛散物が衝突しても、破損することが防止される。また、保護壁６１と、第１バスバ３１及び第２バスバ３２とを、互いに一体成形することで、半導体装置１０１の部品点数が少なくなり、組み立てが容易となる。この結果、半導体装置１０１の製造コストを低減することができる。

また、カバー部５１は、位置決め孔５１ａを有している。この位置決め孔５１ａは、カバー部５１をその厚さ方向に貫通する貫通孔である。

これに対して、保護壁６１は、カバー取付面６１ａ及び位置決め突起６１ｂを有している。カバー取付面６１ａは、保護壁６１の上面を構成しており、カバー部５１を保護壁６１に取り付けるための面である。位置決め突起６１ｂは、そのカバー取付面６１ａに設けられている。この位置決め突起６１ｂは、カバー取付面６１ａから上方に向けて延びるように形成されている。位置決め突起６１ｂは、位置決め孔５１ａに対して嵌合可能となっている。

従って、位置決め突起６１ｂは、カバー取付面６１ａに取り付けられたカバー部５１の位置決め孔５１ａと嵌合する。このため、カバー部５１と保護壁６１とは、互いに位置決めされる。

なお、半導体装置１０１においては、カバー部５１が位置決め孔５１ａを有し、保護壁が６１が位置決め突起６１ｂを有しているが、カバー部５１が位置決め突起を有し、保護壁６１が位置決め孔を有しても良い。

以上、実施の形態１に係る半導体装置１０１は、半導体素子と、半導体素子と接続する第１電極端子１１とを有する半導体部品１０と、半導体部品１０の周囲を覆うように設けられる保護部材４０Ａとを備え、保護部材４０Ａは、半導体部品１０における第１電極端子１１が露出する下面１０ｂの反対側に位置する上面１０ａと対向し、当該上面１０ａよりも大きく形成されるカバー部５１を有する。このため、半導体装置１０１は、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる。

半導体装置１０１においては、保護部材４０Ａは、半導体部品１０における上面１０ａと下面１０ｂとを繋ぐ側面１０ｃと対向する保護壁６１を有する。このため、半導体装置１０１は、上方外部への飛散物の飛散を、カバー部５１によって抑えると共に、側方外部への飛散物の飛散を、保護壁６１によって抑えることができる。

半導体装置１０１においては、半導体部品１０は、半導体素子と接続する第２電極端子１２を有し、保護壁６１は、第１電極端子１１と接続する第１バスバ３１と、第２電極端子１２と接続する第２バスバ３２とのうち、少なくともいずれか一方のバスバに固定されている。このため、保護部材４０Ａは、半導体素子の短絡故障による飛散物の衝突に耐え得る強度を有することができる。

半導体装置１０１においては、半導体部品１０における第１電極端子１１が露出する下面１０ｂと、半導体部品１０における第２電極端子１２が露出する側面１０ｃとは、互いに異なる面である。このため、半導体装置１０１においては、第１電極端子１１が第１バスバ３１に容易に接続でき、第２電極端子１２が第２バスバ３２に容易に接続できる。よって、半導体装置１０１は、第１電極端子１１及び第２電極端子１２を、それぞれの電位ごとに、異なるバスバに接続させることができる。

半導体装置１０１においては、保護壁６１は、カバー部５１が取り付けられるカバー取付面６１ａと、カバー取付面６１ａに設けられる位置決め突起６１ｂとを有し、カバー部５１は、位置決め突起６１ｂと嵌合する位置決め孔５１ａを有する。このため、保護部材４０Ａにおいては、カバー部５１と保護壁６１とを、互いに精度良く組み付けることができる。よって、半導体装置１０１は、カバー部５１と保護壁６１との間のがた付きを抑えることができるので、保護部材４０Ａの強度低下を抑えることができる。

半導体装置１０１においては、カバー部５１は、金属材料で形成される。このため、カバー部５１は、半導体素子の短絡故障による飛散物の衝突に耐え得る強度を有することができる。

半導体装置１０１においては、保護壁６１は、樹脂材料で形成される。このため、半導体装置１０１は、保護部材４０Ａの軽量化を図りながら、当該保護部材４０Ａにおいて、半導体素子の短絡故障による飛散物の衝突に耐え得る強度を有することができる。

なお、半導体装置１０１においては、半導体部品１０における第１電極端子１１が露出する下面１０ｂと、半導体部品１０における第２電極端子１２が露出する側面１０ｃとは、互いに異なる面となっているが、半導体部品１０における第１電極端子１１が露出する面と、半導体部品１０における第２電極端子１２が露出する面とは、同じ面であっても良い。図２は、実施の形態１に係る他の半導体装置１０１Ａの縦断面図である。この図２は、第１電極端子１１と第２電極端子１２とが、半導体部品１０の下面１０ｂから露出する例である。

実施の形態２．
実施の形態２に係る半導体装置１０２について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態２に係る半導体装置１０２の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３に示すように、実施の形態２に係る半導体装置１０２は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の保護部材４０Ａに替えて、保護部材４０Ｂを備えている。保護部材４０Ｂは、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方及び側方から覆うように設けられている。

保護部材４０Ｂは、カバー部５２及び保護壁６２を有している。この保護部材４０Ｂは、樹脂材料で形成されている。カバー部５２と保護壁６２とは、互いに一体成形されている。カバー部５２の下面は、半導体部品１０の上面１０ａよりも大きく形成されている。保護部材４０Ｂと、第１バスバ３１及び第２バスバ３２とは、別部材である。

以上、実施の形態２に係る半導体装置１０２においては、カバー部５２及び保護壁６２を有する保護部材４０Ｂを備えることにより、半導体装置１０２の部品点数が少なくなり、組み立てが容易となる。この結果、半導体装置１０２の製造コストを低減することができる。

なお、上述したように、半導体装置１０２においては、保護部材４０Ｂを、カバー部５２と保護壁６２との一体成形部品としているが、カバー部５２と保護壁６２とは、一体成形されていなくても良い。この場合、例えば、図３に示すように、保護壁６２は、カバー部５２の外周部が嵌合する嵌合凹部６２ａを有している。このため、カバー部５２の外周部は、保護壁６２の嵌合凹部６２ａに嵌合可能となっている。カバー部５１と保護壁６１とは、別部材であり、互いに接合される。

図４は、実施の形態２に係る他の半導体装置１０２Ａの縦断面図である。この図４に示すように、保護部材４１Ｂは、カバー部５２Ａ及び保護壁６２を有している。カバー部５２Ａと保護壁６２とは、共に樹脂材料で形成されるものの、別部材である。カバー部５２Ａの外周部は、下方に向けて曲げられた曲げ形状となっている。このカバー部５２Ａは、保護壁６２の内側に設けられている。

このとき、カバー部５２Ａの外周曲げ部５２ｂと、保護壁６２の内面との間には、隙間が形成されてしまう。しかしながら、保護部材４１Ｂにおいては、カバー部５２Ａと保護壁６２との間に、隙間が生じても、カバー部５２Ａの外周部に外周曲げ部５２ｂが形成されているため、その隙間は、迷路構造となる。このため、半導体装置１０２Ａは、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる。また、半導体装置１０２においては、カバー部５２Ａの外周部に外周曲げ部５２ｂが形成されているため、当該カバー部５２Ａを保護壁６２の内側に差し込み易くなり、保護部材４１Ｂの組み立てが容易となる。この結果、半導体装置１０２Ａの製造コストを低減することができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る半導体装置１０３について、図５を用いて説明する。図５は、実施の形態３に係る半導体装置１０３の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、実施の形態３に係る半導体装置１０３は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の保護部材４０Ａに替えて、保護部材４０Ｃを備えている。保護部材４０Ｂは、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方及び側方から覆うように設けられている。また、保護部材４０Ｃは、金属材料で形成されるカバー部５３、及び、樹脂材料で形成される保護壁６３を有している。

カバー部５３は、平板部５３ａ及び傾斜部５３ｂを有している。平板部５３ａは、平板状に形成されている。この平板部５３ａの下面は、半導体部品１０の上面１０ａと対向するように配置されている。また、平板部５３ａの下面は、その上面１０ａよりも大きく形成されている。更に、平板部５３ａの一端側には、位置決め孔５１ａが形成されている。一方、平板部５３ａの他端は、傾斜部５３ｂの一端と接続している。

傾斜部５３ｂは、その一端から他端に向かうに従って、下方に向けて徐々に傾斜している。このため、カバー部５３は、全体として、一端側が高く形成される一方、他端側が低く形成されている。なお、カバー部５３の一端側とは、第２バスバ３２が配置される側であり、カバー部５３の他端とは、第１バスバ３１が配置される側である。

傾斜部５３ｂの他端には、位置決め孔５１ａが形成されている。また、傾斜部５３ｂの内面は、半導体部品１０の側面１０ｃと対向するように配置されている。その傾斜部５３ｂの内面と対向する側面１０ｃは、第２電極端子１２の他端が露出する側面１０ｃの反対側に位置する側面である。なお、傾斜部５３ｂは、略上下方向に延びる縦壁部であっても良い。

保護壁６３は、カバー部５３の構成及びその形状に応じて形成されている。即ち、保護壁６３は、全体として、一端側が高く形成される一方、他端側が低く形成されている。

具体的には、保護壁６３は、高壁部６３ａ及び低壁部６３ｂを有している。高壁部６３ａは、保護壁６３の一端側に配置されている。この高壁部６３ａは、半導体部品１０の設置高さよりも高くなるように形成されている。低壁部６３ｂは、保護壁６３の他端側に配置されている。この低壁部６３ｂは、半導体部品１０の設置高さよりも低くなるように形成されている。即ち、高壁部６３ａは、低壁部６３ｂよりも高く形成されている。このとき、傾斜部５３ｂの内面と低壁部６３ｂの内面とは、隙間なく接続した状態となっている。このため、半導体素子の短絡故障による飛散物が、傾斜部５３ｂの内面と低壁部６３ｂの内面との間に、侵入することは無い。

また、高壁部６３ａの下部は、第２バスバ３２に固定されている。低壁部６３ｂの下部は、第１バスバ３１に固定されている。このため、保護壁６３の固定強度は、向上される。この結果、保護部材４０Ｃは、半導体素子の短絡故障による飛散物が衝突しても、破損することが防止される。

高壁部６３ａ及び低壁部６３ｂの各上面は、カバー取付面６１ａを構成している。これらのカバー取付面６１ａには、位置決め突起６１ｂがそれぞれ設けられている。高壁部６３ａのカバー取付面６１ａには、カバー部５３の平板部５３ａが取り付けられている。高壁部６３ａの位置決め突起６１ｂは、平板部５３ａの位置決め孔５１ａに嵌合している。また、低壁部６３ｂのカバー取付面６１ａには、カバー部５３の傾斜部５３ｂが取り付けられている。低壁部６３ｂの位置決め突起６１ｂは、傾斜部５３ｂの位置決め孔５１ａに嵌合している。

以上、実施の形態３に係る半導体装置１０３は、半導体素子と、半導体素子と接続する第１電極端子１１とを有する半導体部品１０と、半導体部品１０の周囲を覆うように設けられる保護部材４０Ｃとを備え、保護部材４０Ｃは、半導体部品１０における第１電極端子１１が露出する下面１０ｂの反対側に位置する上面１０ａと対向し、当該上面１０ａよりも大きく形成されるカバー部５３を有する。このため、半導体装置１０１は、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る半導体装置１０４について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態４に係る半導体装置１０４の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６に示すように、実施の形態４に係る半導体装置１０４は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の保護部材４０Ａに替えて、保護部材４０Ｄを備えている。保護部材４０Ｄは、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方及び側方から覆うように設けられている。また、保護部材４０Ｄは、金属材料で形成されるカバー部５４、及び、樹脂材料で形成される保護壁６４を有している。

カバー部５４は、平板部５４ａ及び２つの傾斜部５４ｂを有している。平板部５４ａは、平板状に形成されている。この平板部５４ａの下面は、半導体部品１０の上面１０ａと対向するように配置されている。また、平板部５４ａの下面は、その上面１０ａよりも大きく形成されている。更に、平板部５４ａの一端及び他端は、各傾斜部５４ｂの一端とそれぞれ接続している。

一方の傾斜部５４ｂは、第２バスバ３２側に配置されている。他方の傾斜部５４ｂは、第１バスバ３１側に配置されている。各傾斜部５４ｂは、その一端から他端に向かうに従って、下方に向けて徐々に傾斜している。このため、カバー部５４は、全体として、中央部から外側に向かうに従って、下方に向けて徐々に傾斜するような、凸形状をなしている。

各傾斜部５４ｂの他端には、位置決め孔５１ａが形成されている。また、各傾斜部５４ｂの内面は、半導体部品１０の側面１０ｃと対向するようにそれぞれ配置されている。一方の傾斜部５４ｂの内面と対向する側面１０ｃは、第２電極端子１２の他端が露出する側面である。一方、他方の傾斜部５４ｂの内面と対向する側面１０ｃは、第２電極端子１２の他端が露出する側面１０ｃの反対側に位置する側面である。なお、傾斜部５４ｂは、略上下方向に延びる縦壁部であっても良い。

保護壁６４の上面は、カバー取付面６１ａを構成している。このカバー取付面６１ａには、位置決め突起６１ｂが設けられている。保護壁６４のカバー取付面６１ａには、カバー部５４の各傾斜部５４ｂが取り付けられている。保護壁６４の位置決め突起６１ｂは、傾斜部５４ｂの位置決め孔５１ａに嵌合している。このとき、各傾斜部５４ｂの内面と保護壁６４の内面とは、隙間なく接続した状態となっている。このため、半導体素子の短絡故障による飛散物が、各傾斜部５４ｂの内面と保護壁６４の内面との間に、侵入することは無い。

また、保護壁６４の下部は、第１バスバ３１及び第２バスバ３２に固定されている。このため、保護壁６４の固定強度は、向上される。この結果、保護部材４０Ｄは、半導体素子の短絡故障による飛散物が衝突しても、破損することが防止される。

以上、実施の形態４に係る半導体装置１０４は、半導体素子と、半導体素子と接続する第１電極端子１１とを有する半導体部品１０と、半導体部品１０の周囲を覆うように設けられる保護部材４０Ｄとを備え、保護部材４０Ｄは、半導体部品１０における第１電極端子１１が露出する下面１０ｂの反対側に位置する上面１０ａと対向し、当該上面１０ａよりも大きく形成されるカバー部５４を有する。このため、半導体装置１０１は、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる。

実施の形態５．
実施の形態５に係る半導体装置１０５について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態５に係る半導体装置１０５の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図７に示すように、実施の形態５に係る半導体装置１０５は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の保護部材４０Ａに替えて、保護部材４０Ｅを備えている。保護部材４０Ｅは、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方及び側方から覆うように設けられている。

保護部材４０Ｅは、金属材料のみで形成されており、例えば、実施の形態４に係るカバー５４相当のものとして良い。この場合、保護部材４０Ｅは、平板部５４ａ及び２つの傾斜部５４ｂから構成される。このため、保護部材４０Ｅは、全体として、中央部から外側に向かうに従って、下方に向けて徐々に傾斜するような、凸形状をなしている。

以上、実施の形態５に係る半導体装置１０５は、半導体素子と、半導体素子と接続する第１電極端子１１とを有する半導体部品１０と、半導体部品１０の周囲を覆うように設けられる保護部材４０Ｅとを備え、保護部材４０Ｅは、半導体部品１０における第１電極端子１１が露出する下面１０ｂの反対側に位置する上面１０ａと対向し、当該上面１０ａよりも大きく形成される。このため、半導体装置１０１は、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる。

実施の形態６．
実施の形態６に係る半導体装置１０６について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態６に係る半導体装置１０６の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８に示すように、実施の形態６に係る半導体装置１０６は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の保護部材４０Ａに替えて、保護部材４０Ｆを備えている。保護部材４０Ｆは、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方及び側方から覆うように設けられている。保護部材４０Ｆは、金属材料で形成されるカバー部５６、及び、樹脂材料で形成される保護壁６６を有している。また、半導体装置１０６は、冷却器８１を備えている。

カバー部５６は、平板部５６ａ及び傾斜部５６ｂを有している。平板部５６ａは、平板状に形成されている。この平板部５６ａの下面は、半導体部品１０の上面１０ａと対向するように配置されている。また、平板部５６ａの下面は、その上面１０ａよりも大きく形成されている。更に、平板部５６ａの一端側には、位置決め孔５１ａが形成されている。一方、平板部５３ａの他端は、傾斜部５６ｂの一端と接続している。

傾斜部５６ｂは、その一端から他端に向かうに従って、下方に向けて徐々に傾斜している。このため、カバー部５６は、全体として、一端側が高く形成される一方、他端側が低く形成されている。なお、カバー部５６の一端側とは、第２バスバ３２が配置される側であり、カバー部５６の他端とは、第１バスバ３１が配置される側である。

傾斜部５６ｂの他端は、第１バスバ３１に固定されている。また、傾斜部５６ｂの内面は、半導体部品１０の側面１０ｃと対向するように配置されている。その傾斜部５６ｂの内面と対向する側面１０ｃは、第２電極端子１２の他端が露出する側面１０ｃの反対側に位置する側面である。なお、傾斜部５６ｂは、略上下方向に延びる縦壁部であっても良い。

保護壁６６は、１つの壁部等から構成されており、半導体部品１０の設置高さよりも高くなるように形成されている。この保護壁６６は、第２バスバ３２側に配置されている。保護壁６６の上面は、カバー取付面６１ａを構成している。このカバー取付面６１ａには、位置決め突起６１ｂが設けられている。保護壁６６のカバー取付面６１ａには、カバー部５６の平板部５６ａが取り付けられている。保護壁６６の位置決め突起６１ｂは、傾斜部５６ｂの位置決め孔５１ａに嵌合している。

冷却器８１は、半導体部品１０を冷却するためのものである。この冷却器８１は、第１バスバ３１の下面に設けられている。即ち、冷却器８１は、第１バスバ３１における半導体部品１０が接続される上面の反対側に位置する下面に接続している。そして、傾斜部５６ｂの他端（平坦部）と、第１バスバ３１、及び、冷却器８１は、ねじ８２を用いて、１箇所以上で共締めされている。このため、カバー部５６の固定強度は、向上される。この結果、保護部材４０Ｄは、半導体素子の短絡故障による飛散物が衝突しても、破損することが防止される。

従って、半導体部品１０から発せられた熱は、第１電極端子１１、接合材２１、及び、第１バスバ３１を介して、冷却器８１に吸収される。この結果、半導体部品１０は、冷却される。また、半導体装置１０６は、半導体部品１０からその周囲に放出される熱を、冷却器８１によって冷却されたカバー部５６によって吸収するようにしても良い。このため、半導体装置１０６は、半導体部品１０から発せられた熱の装置外部への漏れを防止することができる。

半導体装置１０６においては、冷却器８１を固定するために、ねじ８２を用いているが、半田及び接着剤等の接合材を用いても良い。

以上、実施の形態６に係る半導体装置１０６は、第１バスバ３１に設けられる冷却器８１を備える。このため、半導体装置１０６は、半導体部品１０を、第１バスバ３１を介して、冷却することができる。

半導体装置１０６においては、カバー部５６の傾斜部５６ｂと第１バスバ３１と冷却器８１とは、ねじ８２によって共締めされる。このため、半導体装置１０６は、冷却器８１の取り付けを利用して、カバー部５６の固定強度の向上を図ることができる。

なお、半導体装置１０６は、冷却器８１を備えているが、半導体部品１０に対する放熱性を更に向上させたい場合には、放熱性を有する放熱部材を設けても良い。

図９は、実施の形態６に係る他の半導体装置１０６Ａの縦断面図である。この図９は、放熱部材８５を第１バスバ３１と冷却器８１との間に介在させた例である。放熱部材８５は、例えば、シリコングリース等の放熱材で形成されている。この場合、第１バスバ３１は、カバー部５６の傾斜部５６ｂ及び冷却器８１と共締めされなくても良い。傾斜部５６ｂと冷却器８１とが、ねじ８２を用いて、互いに固定されている。このように、半導体装置１０６は、放熱部材８５を設けることにより、半導体部品１０に対する放熱性を向上させることができる。このとき、第１バスバ３１と冷却器８１との間を絶縁したい場合には、半導体装置１０６Ａは、絶縁性を有する放熱材で形成された放熱部材８５を、用いれば良い。

また、図１０は、実施の形態６に係る更に他の半導体装置１０６Ｂの縦断面図である。この図１０は、放熱部材８５を第１バスバ３１と冷却器８１との間に介在させると共に、カバー部５６の傾斜部５６ｂと第１バスバ３１と樹脂部材８６とを、ねじ８２によって共締めする例である。このため、半導体装置１０６Ｂにおいては、半導体部品１０と冷却器８１との間を、絶縁性を有する放熱部材８５によって絶縁した状態で、カバー部５６の傾斜部５６ｂが保護壁６６の役割を果たすことができる。

実施の形態７．
実施の形態７に係る半導体装置１０７について、図１１を用いて説明する。図１１は、実施の形態７に係る半導体装置１０７の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１１に示すように、実施の形態７に係る半導体装置１０７は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の保護部材４０Ａに替えて、保護部材４０Ｇを備えている。保護部材４０Ｇは、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方及び側方から覆うように設けられている。また、保護部材４０Ｇは、金属材料で形成されるカバー部５７、及び、樹脂材料で形成される保護壁６７を有している。

カバー部５７は、平板状に形成されている。また、カバー部５７は、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を上方から覆っている。このカバー部５７の下面は、半導体部品１０の上面１０ａと対向するように配置されている。更に、カバー部５７の下面は、その上面１０ａよりも大きく形成されている。

保護壁６７は、半導体部品１０の設置高さよりも高くなるように形成されている。このため、保護壁６７は、半導体部品１０、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２の周囲を側方から覆っている。また、保護壁６７に内面は、半導体部品１０の全ての側面１０ｃと対向するように配置されている。更に、保護壁６７の下部は、第１バスバ３１及び第２バスバ３２に固定されている。このため、保護壁６７の固定強度は、向上される。この結果、保護部材４０Ｇは、半導体素子の短絡故障による飛散物が衝突しても、破損することが防止される。

また、カバー部５７は、係止孔５７ａを有している。この係止孔５７ａは、カバー部５７をその厚さ方向に貫通する貫通孔である。

これに対して、保護壁６７は、カバー取付面６１ａ及び係止突起６７ａを有している。カバー取付面６１ａは、保護壁６７の上面を構成しており、カバー部５７を保護壁６７に取り付けるための面である。係止突起６７ａは、そのカバー取付面６１ａに設けられている。この係止突起６７ａは、カバー取付面６１ａから上方に向けて延びるように形成されている。係止突起６７ａは、係止孔５７ａに対して係止可能となっている。

従って、係止突起６７ａは、カバー取付面６１ａに取り付けられたカバー部５７の係止孔５７ａに係止する。このため、カバー部５７と保護壁６７とは、互いに係止される。

なお、半導体装置１０７においては、カバー部５７が係止孔５７ａを有し、保護壁６７が係止突起６７ａを有しているが、カバー部５７が係止突起を有し、保護壁６７が係止孔を有しても良い。

以上、実施の形態７に係る半導体装置１０７においては、保護壁６７は、カバー部５７が取り付けられるカバー取付面６１ａと、カバー取付面６１ａに設けられる係止突起６７ａとを有し、カバー部５７は、係止突起６７ａが係止する係止孔５７ａを有する。このため、保護部材４０Ｇにおいては、カバー部５７と保護壁６７とを、互いに精度良く組み付けることができる。よって、半導体装置１０７は、カバー部５７と保護壁６７との間のがた付きを抑えることができるので、保護部材４０Ｇの強度低下を抑えることができる。

実施の形態８．
実施の形態８に係る半導体装置１０８について、図１２を用いて説明する。図１２は、実施の形態８に係る半導体装置１０８の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１２に示すように、実施の形態８に係る半導体装置１０８は、実施の形態６に係る半導体装置１０６に、ばね８３を加えたものである。ばね８３は、カバー部５６の下面に設けられている。このばね８３は、半導体部品１０の上面１０ａを押圧可能となっている。

以上、実施の形態８に係る半導体装置１０８は、カバー部５６に設けられ、半導体部品１０を押圧可能とするばね８３を備える。このため、半導体装置１０８は、半導体素子の短絡故障による飛散物の飛散に伴う、半導体部品１０の浮き上がり及び位置ずれを、抑えることができる。また、半導体装置１０８は、ばね８３を備えているため、半導体部品１０から発せられた熱は、ばね８３、カバー部５６、及び、第１バスバ３１を介して、冷却器８１に吸収される。このため、半導体装置１０８は、半導体部品１０に対する放熱を十分に行うことができる。この結果、半導体装置１０８は、半導体部品１０を、放熱性が劣る安価な半導体部品とすることができ、製造コストを抑制することができる。

実施の形態９．
実施の形態９に係る半導体装置１０９について、図１３を用いて説明する。図１３は、実施の形態９に係る半導体装置１０９の縦断面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１３に示すように、実施の形態９に係る半導体装置１０９は、実施の形態１に係る半導体装置１０１における第１電極端子１１、第２電極端子１２、第１バスバ３１、及び、第２バスバ３２に替えて、第１電極端子１１ａ、第２電極端子１２ａ、第１バスバ３１ａ、及び、第２バスバ３２ａを備えている。この半導体装置１０９においては、接合材２１が用いられていない。

第１電極端子１１ａは、半導体部品１０の側面１０ｃから、少なくとも、その他端が露出するように、樹脂材料によって固定されている。また、第２電極端子１２ａは、半導体部品１０の側面１０ｃから、少なくとも、その他端が露出するように、樹脂材料によって固定されている。このとき、第１電極端子１１ａと第２電極端子１２ａとは、同じ側面１０ｃから露出している。

第１電極端子１１ａの他端は、第１バスバ３１ａを介して、保護壁６１の内面に固定されている。また、第２電極端子１２ａの他端は、第２バスバ３２ａを介して、保護壁６１の内面に固定されている。このとき、第１バスバ３１ａと第２バスバ３２ａとは、同じ保護壁６１の内面に固定されている。言い換えれば、第１電極端子１１ａと第２電極端子１２ａとは、同じ保護壁６１の内面に固定されている。

第１電極端子１１ａと第１バスバ３１ａは、例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接及び超音波接合等の接合を用いて、電気的に接合されている。また、第２電極端子１２ａと第２バスバ３２ａは、例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接及び超音波接合等の接合を用いて、電気的に接合されている。

以上、実施の形態９に係る半導体装置１０９は、半導体素子と、半導体素子と接続する第１電極端子１１ａ及び第２電極端子１２ａとを有する半導体部品１０と、半導体部品１０の周囲を覆うように設けられる保護部材４０Ａとを備え、保護部材４０Ａは、半導体部品１０における第１電極端子１１ａが露出し、且つ、半導体部品１０における第２電極端子１２ａが露出する側面１０ｃと対向する保護壁６１を有する。このため、このため、半導体装置１０１は、半導体素子の短絡故障による飛散物の装置外部への飛散を抑えることができる。

半導体装置１０９は、第１電極端子１１ａに接続する第１バスバ３１ａと、第２電極端子１２ａに接続する第２バスバ３２ａとを備え、第１バスバ３１ａ及び第２バスバ３２ａは、保護部材４０Ａに固定されている。このため、半導体装置１０９は、保護部材４０Ａの固定強度を向上させることができる。よって、カバー部５１は、半導体素子の短絡故障による飛散物の衝突に耐え得る強度を有することができる。

なお、半導体装置１０９においては、第１バスバ３１ａと第２バスバ３２ａとが、同じ保護壁６１の内面に固定されているが、互いに異なる面に固定されても良い。図１４は、実施の形態９に係る他の半導体装置１０９Ａの縦断面図である。この図１４は、第１バスバ３１ａと第２バスバ３２ａとが、互いに異なる保護壁６１の内面に固定される例である。このため、半導体装置１０９Ａは、電力変換装置を構成する他の電子部品が配置される位置に応じて、第１バスバ３１ａ及び第２バスバ３２ａの各固定位置を設定することができる。

実施の形態１０．
実施の形態１０に係る半導体装置１１０について、図１５及び図１６を説明する。図１５は、実施の形態１０に係る半導体装置１１０の上方斜視図である。図１６は、実施の形態１０に係る半導体装置１１０の平面図である。なお、上述した実施の形態で説明した構成と同様の機能を有する構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図１５及び図１６に示す半導体装置１１０においては、保護部材及び接合材２１が省略されている。この半導体装置１１０に保護部材を適用する場合、その保護部材は、上記保護部材４０Ａ～４０Ｇのうち、いずれか１つの保護部材を適用することができる。

図１５及び図１６に示すように、実施の形態１０に係る半導体装置１１０は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の第２バスバ３２に替えて、第２バスバ３３を備えている。

半導体装置１１０は、複数の半導体部品１０、１つの第１バスバ３１、及び、１つの第２バスバ３３を備えている。各半導体部品１０は、第１電極端子１１及び接合材２１（図示省略）を介して、第１バスバ３１に接続されている。また、各半導体部品１０は、第２電極端子１２及び接合材２１（図示省略）を介して、第２バスバ３３に接続されている。

第２バスバ３３は、平坦部３３ａ及びコイル部３３ｂを有している。平坦部３３ａは、第２バスバ３３の一端側に設けられている。この平坦部３３ａには、各半導体部品１０が、第２電極端子１２及び接合材２１を介して、接続されている。コイル部３３ｂは、第２バスバ３３の他端側に設けられている。このコイル部３３ｂは、平坦部３３ａからコイル状に形成されている。

これに対して、半導体装置１１０は、磁性体コア８４を備えている。この磁性体コア８４は、第２バスバ３３の他端側に設けられている。また、磁性体コア８４は、２つのコア部材８４ａ及び中心柱８４ｂを有している。磁性体コア８４は、２つのコア部材８４ａが、中心柱８４ｂを上下両側からそれぞれ挟み込むような、構造となっており、その内部に閉磁路を形成している。そして、中心柱８４ｂには、第２バスバ３３のコイル部３３ｂが当該中心柱８４ｂの外周面に沿って設けられている。このような磁性体コア８４は、例えば、フェライト、センダスト、アモルファス、電磁材料等で形成されている。

また、保護壁６１～６７は、第２バスバ３３のコイル部３３ｂ及び磁性体コア８４のうち、少なくとも一方に固定されている。このため、コイル部３３ｂを固定するためのコイル部固定用部材、又は、磁性体コア８４を固定するための磁性体コア固定用部材が、削減されている。

以上、実施の形態１０に係る半導体装置１１０においては、第２バスバ３３は、第２電極端子１２が接続する平坦部３３ａと、平坦部３３ａからコイル状に形成され、磁性体コア８４の内部に設けられるコイル部３３ｂとを有する。このため、半導体装置１１０においては、第２バスバ３３にコイル部３３ｂを形成することで、別部品となるコイル部品を備える必要が無い。よって、半導体装置１１０は、製造コストを抑えることができる。また、半導体装置１１０を電力変換装置に適用した場合、当該半導体装置１１０は、その電力変換装置の小型化に貢献することができる。

半導体装置１１０においては、保護壁６１～６７は、第２バスバ３３のコイル部３３ｂ及び磁性体コア８４のうち、少なくとも一方に固定されている。このため、半導体装置１１０は、コイル部固定用部材又は磁性体コア固定用部材を削減することができる。よって、半導体装置１１０は、製造コストを抑えることができる。また、半導体装置１１０を電力変換装置に適用した場合、当該半導体装置１１０は、その電力変換装置の小型化に貢献することができる。

なお、本開示は、その開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、或いは、各実施の形態における任意の構成要素の変形、若しくは、各実施の形態における任意の構成要素の省略が可能である。

１０１～１１０，１０１Ａ，１０２Ａ，１０６Ａ，１０６Ｂ，１０９Ａ 半導体装置、１０ 半導体部品、１０ａ 上面、１０ｂ 下面、１０ｃ 側面、１１，１１ａ 第１電極端子、１２，１２ａ 第２電極端子、２１ 接合材、３１，３１ａ 第１バスバ、３２，３２ａ，３３ 第２バスバ、３３ａ 平坦部、３３ｂ コイル部、４０Ａ～４０Ｇ，４１Ｂ 保護部材、５１，５２，５２Ａ，５３，５４，５６，５７ カバー部、５１ａ 位置決め孔、５２ｂ 外周曲げ部、５３ａ，５４ａ，５６ａ 平板部、５３ｂ，５４ｂ，５６ｂ 傾斜部、５７ａ 係止孔、６１，６２，６３，６４，６６，６７ 保護壁、６１ａ カバー取付面、６１ｂ 位置決め突起、６２ａ 嵌合凹部、６３ａ 高壁部、６３ｂ 低壁部、６７ａ 係止突起、８１ 冷却器、８２ ねじ、８３ ばね、８４ 磁性体コア、８４ａ コア部材、８４ｂ 中心柱、８５ 放熱部材、８６ 樹脂部材。

Claims (14)

1. 半導体素子と、前記半導体素子と接続する第１電極端子及び第２電極端子とを有する半導体部品と、
   前記半導体部品の周囲を覆うように設けられる保護部材とを備え、
   前記保護部材は、
   前記半導体部品における前記第１電極端子が露出する第１面の反対側に位置する第２面と対向し、前記第２面よりも大きく形成されるカバー部を有し、
   前記カバー部は、
   前記第１電極端子と接続する第１バスバ、又は、前記第１バスバに熱的に接続する冷却器に固定され、
   前記半導体部品における前記第２電極端子が露出する面の反対側の面と対向する
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 前記保護部材は、
   前記半導体部品における前記第１面と前記第２面とを繋ぐ第３面と対向する保護壁を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記保護壁は、前記第１バスバと、前記第２電極端子と接続する第２バスバとのうち、少なくともいずれか一方のバスバと、互いに固定される
   ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
4. 前記半導体部品における前記第１電極端子が露出する前記第１面と、前記半導体部品における第２電極端子が露出する面とは、互いに異なる面である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の半導体装置。
5. 前記保護壁又は前記カバー部に設けられる位置決め突起と、
   前記カバー部又は前記保護壁に設けられ、前記位置決め突起と嵌合する位置決め孔とを備える
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の半導体装置。
6. 前記保護壁又は前記カバー部に設けられる係止突起と、
   前記カバー部又は前記保護壁に設けられ、前記係止突起が係止する係止孔とを備える
   ことを特徴とする請求項２、請求項３、請求項５のうちのいずれか１項記載の半導体装置。
7. 前記保護壁は、前記カバー部の外周部が嵌合する嵌合凹部を有する
   ことを特徴とする請求項２、請求項３、請求項５、請求項６のうちのいずれか１記載の半導体装置。
8. 前記カバー部に設けられ、前記半導体部品を押圧可能とするばねを備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の半導体装置。
9. 前記カバー部と前記第１バスバと前記冷却器とは、ねじによって共締めされる
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の半導体装置。
10. 前記第１バスバと前記冷却器との間に配置される放熱部材を備える
    ことを特徴とする請求項１から請求項９のうちのいずれか１項記載の半導体装置。
11. 前記第２バスバは、前記第２電極端子が接続する平坦部と、前記平坦部からコイル状に形成され、磁性体コアの内部に設けられるコイル部とを有する
    ことを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
12. 前記保護壁は、前記コイル部及び前記磁性体コアのうち、少なくともいずれか一方に固定される
    ことを特徴とする請求項１１記載の半導体装置。
13. 前記カバー部は、金属材料で形成される
    ことを特徴とする請求項１から請求項１２のうちのいずれか１項記載の半導体装置。
14. 前記保護壁は、樹脂材料で形成される
    ことを特徴とする請求項２、請求項３、請求項５から請求項７、請求項１２のうちのいずれか１項記載の半導体装置。

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