JP6763246B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本開示は、半導体装置に関する。

従来、インバータなどの電力変換装置に用いられる半導体装置として、半導体素子の下面側に放熱用のヒートシンクが設けられ、その反対側の上面に電極部材が接合されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、電極部材は、接続端子を介して、他の半導体素子や、外部部品に接続される。

特開２００４−４０８７７号公報

しかしながら、上記のような従来の半導体装置にあっては、電極部材を、接続端子を介してコンデンサ、コイルなどの外部部品のような他部品と接続する際に、接続端子および電極部材を介して半導体素子の上面に過大な荷重が加えられるおそれがあった。

本開示は、上記問題に着目してなされたもので、半導体素子の上面に接合された電極部材に結合された接続端子に他部品を接続する際に半導体素子に加えられる荷重を低減可能な半導体装置を提供することを目的とする。

本開示の一実施の形態の半導体装置は、半導体素子の上面に接合され、他部品に接続端子を介して接続される電極部材と、半導体素子の下面を主面で支持する金属部材と、を備えた半導体装置である。そして、電極部材が、半導体素子の上面よりも外側に延在されるとともに、この延在部分が、金属部材の主面に支持部を介して支持されていることを特徴とする。

本開示の半導体装置にあっては、接続端子を他部品に接続する際に、電極部材から半導体素子側に加えられる荷重が支持部に分散される。これにより、半導体素子に加えられる荷重が低減可能である。

実施の形態１の半導体装置を示す断面図であって、図２のＳ１−Ｓ１線の位置での断面を示す。 実施の形態１の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態２の半導体装置を示す断面図であって、図４のＳ３−Ｓ３線の位置での断面を示す。 実施の形態２の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態３の半導体装置を示す断面図であって、図６のＳ５−Ｓ５線の位置の断面を示す。 実施の形態３の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態４の半導体装置示す断面図であって、図８のＳ７−Ｓ７線の位置の断面を示す。 実施の形態４の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態５の半導体装置を示す断面図である。 実施の形態６の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態７の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態８の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態９の半導体装置を示す断面図であって、図１４のＳ１３−Ｓ１３線の位置での断面を示す。 実施の形態９の半導体装置を示す平面図である。 実施の形態１０の半導体装置を示す断面図であって、図１６のＳ１５−Ｓ１５線の位置での断面を示す。 実施の形態１０の半導体装置を示す平面図である。

以下、本開示の半導体装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず、実施の形態１の半導体装置について説明する。

図１は実施の形態１の半導体装置を示す断面図であって、図２のＳ１−Ｓ１線の位置での断面を示す。図２は実施の形態１の半導体装置を示す平面図である。

図１に示す実施の形態１の半導体装置は、半導体素子１と、金属部材２と、支持部としての支持部材３と、電極部材４と、接続端子５と、を備える。

半導体素子１は、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの半導体デバイスであり、略直方体形状を成し、横型、縦型のいずれでもよいが、本実施の形態１では、上面１ａと下面１ｂとの間を電流経路として作動する縦型とする。なお、各図において矢印Ｚの方向を上下方向とする。

半導体素子１の下面１ｂは、金属部材２の上面（主面）２ａに接合されている。なお、この金属部材２は、この実施の形態１では、導電性部材および放熱用部材として用いられている。また、半導体素子１の下面１ｂと金属部材２の上面２ａとの接合としては、圧接やはんだ付けなどの金属接合や、導電性の樹脂ペースト樹脂による接合や、グリースによる接合を用いることができる。

さらに、金属部材２の上面２ａには、半導体素子１と間隔を空けて支持部材（絶縁部材）３が半導体素子１と並列に設けられている。この支持部材３は、半導体素子１と略同じ大きさの矩形形状を成し、下面３ｂが金属部材２の上面２ａに接合されている。また、支持部材３は、絶縁性を有し、かつ、熱伝導性に優れた素材により形成されている。その素材としては、樹脂ブロックやＳｉＮ（チッ化ケイ素）、ＡＩＮ（チッ化アルミ）を用いることができる。また、支持部材３は、これらの素材により形成された薄板を積層してもよいし、一体形成してもよい。

なお、金属部材２の上面２ａと支持部材３の下面３ｂとの接合としては、圧接やはんだ付けなどの金属接合や、導電性の樹脂ペースト樹脂による接合や、グリースによる接合を用いることができる。また、支持部材３は、絶縁性を有しているが、他部品との接続のために、その表面に金属電極を設けてもよい。

また、半導体素子１の上面１ａには、半導体素子１に対して電力の入力あるいは出力を行う電極部材４が接続されている。この電極部材４は、図１、図２に示すように、半導体素子１の上面１ａから、この上面１ａの外側であって支持部材３の上面３ａ上まで延在されている。そして、電極部材４が、半導体素子１の上面１ａと支持部材３の上面３ａとに接合されている。なお、この接合にも、圧接やはんだ付けなどの金属接合や、導電性の樹脂ペースト樹脂による接合や、グリースによる接合を用いることができる。

さらに、電極部材４は、接続端子５を介して外部部品６に接続される。なお、外部部品６は、例えば、コンデンサやコイルであり、接続端子５は、いわゆるバスバーなど、金属板により形成されている。また、接続端子５は、その重心位置（点線Ｇ１により示す）が、図１に示すように、半導体素子１と支持部材３との間の位置に配置されている。

なお、図１に示すように、金属部材２の下面２ｂに、冷却器７を設けてもよい。この冷却器７としては、周知のように空冷構造やオイル、水などの液体冷却構造などを用いることができる。また、冷却器７と金属部材２の下面２ｂとの間に、絶縁シート（図示省略）を介在させてもよい。この絶縁シートとしては、前述のＳｉＮ（チッ化ケイ素）、ＡＩＮ（チッ化アルミ）などを用いることができる。あるいは、特許文献１に記載されているように、金属部材２、それ自体に冷却構造を設けてもよい。

（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の半導体装置の作用を説明する。
半導体装置の接続端子５に対して外部部品６を接続する際に、接続端子５から電極部材４にかかる荷重は、電極部材４から半導体素子１と支持部材３とに分散される。

したがって、電極部材４を、半導体素子１のみに接合した場合と比較して、半導体素子１に作用する荷重を低減することができる。なお、電極部材４と支持部材３との接合面積あるいは支持部材３と金属部材２との接合面積を、電極部材４と半導体素子１との接合面積あるいは半導体素子１と金属部材２との接合面積よりも広く形成することで、荷重の支持部材３への分散割合をより大きくできる。これにより、半導体素子１へ作用する荷重をさらに低減することができる。
また、半導体素子１は、下面１ｂから金属部材２に至る放熱経路に加え、電極部材４、支持部材３を介して金属部材２に至る放熱経路を有し、電極部材４を半導体素子１のみに接合した場合と比較して、放熱性を向上できる。

（実施の形態１の効果）
以下に、実施の形態１の半導体装置の効果を列挙する。
１）実施の形態１の半導体装置は、
半導体素子１と、
半導体素子１の上面１ａに接合され、他部品としての外部部品６に接続端子５を介して接続される導電性および熱伝導性を有した電極部材４と、
半導体素子１の下面を１ｂ主面としての上面２ａで支持する金属部材２と、
を備え、
電極部材４が、金属部材２の上面２ａよりも外側に延在されるとともに、この延在部分が、金属部材２の主面２ａに支持部としての支持部材３を介して支持されていることを特徴とする。
したがって、接続端子５に外部部品６を接続する際に、接続端子５を介して電極部材４から半導体素子１にかかる荷重を支持部材３とに分散させ、半導体素子１にかかる荷重を低減することができる。よって、この荷重により半導体素子１に不具合が生じるのを抑制できる。

２）実施の形態１の半導体装置は、
支持部材３が、金属部材２および電極部材４とは別体に形成され、絶縁性を有する絶縁部材であることを特徴とする。
したがって、電極部材４を、支持部材３を介して金属部材２により支持しても、両者の絶縁性を確保できる。

３）実施の形態１の半導体装置は、
絶縁部材としての支持部材が、熱伝導性を有することを特徴とする。
したがって、半導体素子１で発生した熱が、電極部材４および支持部材３を介して金属部材２に伝達され、半導体素子１の放熱性が向上する。

４）実施の形態１の半導体装置は、
金属部材２の上面２ａと対向する下面１ｂに冷却器７を有することを特徴とする。
したがって、半導体素子１の冷却性能がさらに向上する。

（他の実施の形態）
次に、本開示の他の実施の形態について説明する。
なお、他の実施の形態の説明において、他の実施の形態と共通する構成には当該実施の形態と同じ符号を付して説明を省略し、当該実施の形態との相違点のみ説明する。

（実施の形態２）
図３は実施の形態２の半導体装置を示す断面図であって、図４のＳ３−Ｓ３線の位置での断面を示し、図４は実施の形態２の半導体装置を示す平面図である。

実施の形態２は、電極部材２４を半導体素子１と並列に支持する支持部の構成が実施の形態１と異なり、電極部材２４に一体に支持部２４ｃを形成した例である。
図３に示すように、金属部材２の上面３ａの広い範囲に亘って、絶縁部材２３の下面２３ｂが接合されている。そして、この実施の形態２では、半導体素子１として横型のものが用いられ、この半導体素子１の下面１ｂが絶縁部材２３の上面２３ａに接合されている。

また、電極部材２４は、半導体素子１の上面１ａの外側に延在された部位に、絶縁部材２３の上面２３ａに接合するまで下方に凸形状となった支持部２４ｃが形成されており、全体で略Ｌ字断面形状に形成されている。そして、支持部２４ｃが絶縁部材２３の上面２３ａに接合されている。

なお、上述した接合は、実施の形態１と同様に、金属部材どうしの圧接やはんだ付けなどの金属接合や、導電性の樹脂ペースト樹脂による接合や、グリースによる接合を用いることができる。

また、接続端子５は、点線Ｇ１により示す重心位置を、半導体素子１と支持部２４ｃとの間の位置に配置して、電極部材２４と外部部品６とを接続している。

したがって、半導体装置の接続端子５に対して外部部品６を接続する際に、接続端子５を介して半導体素子１側に荷重がかかった場合、その荷重は、電極部材２４から半導体素子１と支持部２４ｃとに分散されて、絶縁部材２３を介して金属部材２に伝達される。

よって、電極部材２４を、半導体素子１のみに接続した場合と比較して、半導体素子１に作用する荷重を低減することができる。

（実施の形態２の作用）
外部部品６の接続時に、接続端子５から電極部材２４を介して半導体素子１にかかる荷重は、支持部２４ｃから絶縁部材２３に分散される。したがって、荷重が支持部２４ｃから絶縁部材２３に分散されない場合と比較して、半導体素子１にかかる荷重を低減することができる。

また、半導体素子１の熱は、下面１ｂから絶縁部材２３を介して金属部材２に至る放熱経路と、電極部材２４、絶縁部材２３を介して金属部材２に至る放熱経路とを有し、放熱性に優れる。

以上説明した実施の形態２の半導体装置は、上記１）４）の効果に加え、下記の効果を奏する。
2-1）実施の形態２の半導体装置は、
支持部２４ｃが、電極部材２４と一体に形成されていることを特徴とする。
したがって、電極部材２４と別体の支持部材を備えるものと比較して部品点数を削減可能である。

（実施の形態３）
図５は実施の形態３の半導体装置を示す断面図であって、図６のＳ５−Ｓ５線の位置の断面を示し、図６は実施の形態３の半導体装置を示す平面図である。

実施の形態３は、実施の形態１の変形例であり、接続端子５の配置が実施の形態１と異なる。すなわち、実施の形態３では、接続端子５の重心位置（点線Ｇ３の位置）が、電極部材４と支持部材３との接合面の上方（図５の矢印Ｚ方向）位置に配置されている。

（実施の形態３の作用）
外部部品６の接続時に、接続端子５から電極部材４を介して半導体素子１にかかる荷重は、支持部材３とに分散される。そして、接続端子５の重心位置（点線Ｇ３の位置）が、金属部材２と支持部材３との接合面の上方に配置されているため、この接続時の荷重は、半導体素子１よりも支持部材３により多く分散される。したがって、半導体素子１にかかる荷重をさらに低減することができる。

以上説明した実施の形態３は、上述の１）〜４）の効果に加え、下記の効果を奏する。
3-1）実施の形態３の半導体装置は、
接続端子５の重心が、電極部材４および支持部材３の上方に位置することを特徴とする。
したがって、外部部品６の接続時に、接続端子５を介してかかる荷重の支持部材３へ分散される割合をさらに増大させ、半導体素子１にかかる荷重をさらに低減することができる。

（実施の形態４）

図７は実施の形態４の半導体装置示す断面図であって、図８のＳ７−Ｓ７線の位置の断面を示し、図８は実施の形態４の半導体装置を示す平面図である。
この実施の形態４の半導体装置は、半導体素子４１と並列に２個の支持部材４３ａ，４３ｂを設けた例である。

半導体素子４１は、横型のものであり、上面１ａに高電位側端子(コレクタ、ドレインなど)および低電位側端子（エミッタ、ソースなど）を有する。

金属部材２の上面２ａには、その長手方向である矢印Ｘ方向で半導体素子１を間に挟んでその両側に、第１の支持部材４３ａと第２の支持部材４３ｂとが設けられている。なお、両支持部材４３ａ，４３ｂは、実施の形態１の支持部材３と同様に、直方体形状を成すとともに、絶縁性および高熱伝動性を有する。

そして、半導体素子４１の上面１ａに接合された第１の電極部材４４ａは、第１の支持部材４３ａの上面まで延在され、半導体素子４１と第１の支持部材４３ａとに跨って設けられている。また、半導体素子４１の上面１ａに接合された導電性および熱伝導性を有した第２の電極部材４４ｂは、第２の支持部材４３ｂの上面まで延在され、半導体素子４１と第２の支持部材４３ｂとに跨って設けられている。ここで、第１の電極部材４４ａが半導体素子１の高電位側端子となり、第２の電極部材４４ｂが半導体素子１の低電位側端子となる。

なお、実施の形態４では、第１の電極部材４４ａと半導体素子１との接合面積よりも、第１の電極部材４４ａと第１の支持部材４３ａとの支持面積（接合面積）が大きく設定されている。同様に、第２の電極部材４４ｂと半導体素子１との接合面積よりも、第２の電極部材４４ｂと第２の支持部材４３ｂとの支持面積（接合面積）が大きく設定されている。

また、第１の電極部材４４ａは、半導体素子４１の高電位側端子として接続端子５を介して外部部品６に接続されている。なお、接続端子５の重心位置は、第１の支持部材４３ａと第１の電極部材４４ａとの接合面上に配置されている。

一方、第２の電極部材４４ｂは、半導体素子４１の低電位側端子として、他の部品に接続されている。なお、両支持部材４３ａ，４３ｂは、実施の形態１と同様に、他部品との電気的接続のために、表面に金属電極を有していてもよい。

したがって、実施の形態４では、外部部品６の接続時に、接続端子５を介して半導体素子１にかかる荷重を、半導体素子４１と第１の支持部材４３ａに分散させ半導体素子１にかかる荷重を低減することができる。また、この場合、第１の電極部材４４ａと第１の支持部材４３ａとの接合面積が、第１の電極部材４４ａと半導体素子１との接合面積よりも大きいため、上記荷重の第１の支持部材４３ａへの分散割合をより大きくすることができる。さらに、上記実施の形態３と同様に、接続端子５の重心位置を第１の電極部材４４ａと第１の支持部材４３ａとの接合面上に配置したことによって、上記荷重の第１の支持部材４３ａへの分散割合をより大きくすることができる。

また、半導体素子４１で発生した熱は、第１の電極部材４４ａおよび第１の支持部材４３ａを介して金属部材２に至る放熱経路と、第２の電極部材４４ｂおよび第２の支持部材４３ｂを介して金属部材２に至る放熱経路とにより、放熱することができる。よって、半導体素子４１の放熱性能がさらに向上する。

以上説明した実施の形態４の半導体装置は、上述の１）〜４）3-1）の効果に加え、下記の効果を奏する。
4-1）実施の形態４の半導体装置は、
第１の電極部材４４ａと半導体素子１との接合面積よりも、第１の支持部材４３ａによる第１の電極部材４４ａの支持面積が大きいことを特徴とする。
したがって、外部部品６の接続時に、接続端子５を介して半導体素子１にかかる荷重の第１の支持部材４３ａへの分散割合をより大きくし、半導体素子１にかかる荷重をより低減することができる。

4-2）実施の形態４の半導体装置は、
半導体素子１は横型素子であり、
半導体素子１の上面１ａに接合された導電性および熱伝導性を有する第２の電極部材４４ｂが、半導体素子１の上面１ａよりも外側に延在されるとともに、この延在部分が、金属部材２の上面２ａに第２の支持部４３ｂを介して支持され、
第１の電極部材４４ａが半導体素子１の高電位側端子となり、第２の電極部材４４ｂが半導体素子１の低電位側端子となることを特徴とする。
したがって、半導体素子１の熱は、直接、金属部材２に放熱されるのに加え、両電極部材４４ａ，４４ｂおよび両支持部材４３ａ，４３ｂを介した２つの放熱経路により金属部材２に放熱される。よって、半導体素子１の放熱性能がさらに向上する。

（実施の形態５）
図９は実施の形態５の半導体装置を示す断面図である。
この実施の形態５は、実施の形態４の変形例である。

第２の電極部材４４ｂは、外部部品６と接続する第２の接続端子５５を有し、この第２の接続端子５５に流れる電流の向きと、接続端子５に流れる電流の向きが反対のベクトル成分を有するように構成されている。

したがって、実施の形態５では、外部部品６の接続時に、接続端子５および第２の接続端子５５を介して半導体装置にかかる荷重を、半導体素子４１と両支持部材４３ａ、４３ｂに分散させ、半導体素子４１にかかる荷重をさらに低減することができる。

また、半導体素子４１の熱の放熱経路として、実施の形態４で説明した放熱経路に、第２電極部材４４ｂおよび第２の接続端子５５を介して外部部品６に至る放熱経路が加わるため、半導体素子４１の放熱性能が、さらに向上する。

加えて、接続端子５と第２の接続端子５５との相互インダクタンス効果により、外部部品６と半導体素子４１との間の経路のインダクタンスを低減することができる。

以上説明した実施の形態５の半導体装置は、上述の１）〜４）3-1）4-1）4-2）の効果に加え、下記の効果を奏する。
5-1）実施の形態５の半導体装置は、
第２の電極部材４４ｂは、外部部品６に接続される第２の接続端子５５を有し、
第２の接続端子５５に流れる電流の向きと接続端子５に流れる電流の向きとが反対のベクトル成分を有することを特徴とする。
したがって、接続端子５と第２の接続端子５５との相互インダクタンス効果により、外部部品６と半導体素子１との間経路のインダクタンスを低減することができる。

（実施の形態６）
図１０は実施の形態６の半導体装置を示す平面図である。
この実施の形態６の半導体装置は、実施の形態５の変形例であり、実施の形態５における第１の支持部材４３ａと第２の支持部材４３ｂとを一体とした支持部材６３を備える。

すなわち、支持部材６３は、上面３ａに沿う方向の中央に、半導体素子４１を内側に収容可能に半導体素子４１の平面面積よりも大きな開口面積を備えた矩形の貫通穴６３ｈが形成されている。なお、支持部材６３の厚さ寸法は、半導体素子４１と略同寸法である。

そして、第１の電極部材４４ａおよび第２の電極部材４４ｂは、実施の形態５と同様の位置に配置され、それぞれ、半導体素子４１の上面１ａと支持部材６３の上面３ａとに跨って配置されている。また、各電極部材４４ａ、４４ｂは、実施の形態５と同様に、図１０では図示を省略した外部部品６に接続されている。

したがって、実施の形態６では、支持部材６３の下面３ｂと金属部材２の上面２ａとの接合面積が広くなり、外部部品６の接続時に、接続端子５および第２の接続端子５５を介してかかる荷重の支持部材６３から金属部材２への分散割合が増加する。これにより、さらに半導体素子４１にかかる荷重を低減することができる。また、２つの電極部材４４ａ，４４ｂを支持する支持部材６３として１部材で済むため、部品点数を削減できる。

以上説明した実施の形態６の半導体装置は、上述の１）〜４）3-1）4-1）4-2）5-1）の効果に加え、下記の効果を奏する。
6-1）実施の形態６の半導体装置は、
第１の電極部材４４ａを半導体素子１と並列に支持する第１の支持部と第２の電極部材４４ｂを半導体素子１と並列に支持する第２の支持部とは、金属部材２、第１の電極部材４４ａおよび第２の電極部材４４ｂとは別体に形成されているとともに、絶縁材料により一体に形成された支持部材６３であることを特徴とする。
２つの電極部材４４ａ，４４ｂを１つの支持部材６３で支持するため、部品点数を削減できる。

（実施の形態７）
図１１は実施の形態７の半導体装置を示す平面図である。
この実施の形態７の半導体装置は、実施の形態５の変形例であり、半導体素子７１としてハーフブリッジ出力回路を形成する横型素子を用いた例である。

半導体素子７１の上面１ａには、電極部材４４ａ，４４ｂに加え、導電性および熱伝導性を有する第３の電極部材４４ｃが、半導体素子７１のハーフブリッジ出力端子となるように接合されている。

また、金属部材２の上面２ａには、半導体素子７１と並列に、第１の支持部材４３ａ、第２の支持部材４３ｂに加え、両支持部材４３ａ，４３ｂと同様の絶縁性、高熱伝動性を備えた第３の支持部材４３ｃが設けられている。そして、第３の電極部材４４ｃは、半導体素子１の上面１ａよりも外側であって、第３の支持部材４３ｃ上の位置まで延長されている。そして、第３の電極部材４４ｃの延長部分が第３の支持部材４３ｃに接合され、第３の電極部材４４ｃは、半導体素子７１と第３の支持部材４３ｃとに跨って設けられている。

なお、第３の電極部材４４ｃは、支持部材４３ｃとの接合部分の面積が、半導体素子７１との接合部分よりも幅広に形成されて、平面視略Ｔ字形状に形成されている。また、第３の支持部材４３ｃは、他の支持部材４３ａ，４３ｂと同様に、他部品と金属接合する場合に、その表面に金属電極を有していてもよい。

以上説明した実施の形態７の半導体装置では、実施の形態５と同様に、外部部品６との接続時に、接続端子５および第２の接続端子５５を介してかかる荷重を、半導体素子７１と第１支持部材４３ａおよび第２支持部材４３ｂに分散させることができる。これにより、半導体素子１にかかる荷重を低減することができる。

また、半導体素子７１の熱は、前述した第１の電極部材４４ａを介した放熱経路、第２の電極部材４４ｂを介した経路に加え、第３の電極部材４４ｃおよび第３の支持部材４３ｃを介して金属部材２に至る放熱経路を備える。よって、半導体素子７１の放熱性能がさらに向上する。
さらに、第３の支持部材４３ｃによりハーフブリッジ出力端子外部から熱を金属部材２側に分散させ、半導体素子７１への受熱を低減することができる。

以上説明した実施の形態７の半導体装置は、上述の１）〜４）3-1）4-1）4-2）5-1）の効果に加え、下記の効果を奏する。
7-1）実施の形態７の半導体装置は、
横型素子の半導体素子７１はハーフブリッジ出力回路を形成し、
半導体素子７１の上面１ａに、ハーフブリッジ出力端子となる導電性および熱伝導性を有する第３の電極部材４４ｃが接合され、
第３の電極部材４４ｃが、半導体素子７１の上面１ａよりも外側に延在されるとともに、この延在部分が、金属部材２の上面２ａに第３の支持部材４３ｃを介して支持されていることを特徴とする。
したがって、半導体素子７１は、第１〜第３の電極部材４４ａ〜４４ｃ、第１〜第３の支持部材４３ａ〜４３ｃを介して金属部材２に至る放熱経路を備え、半導体素子７１の放熱性能がさらに向上する。また、第３の支持部材４３ｃにより、ハーフブリッジ出力端子外部から半導体素子７１への受熱を低減することができる。

（実施の形態８）
図１２は実施の形態８の半導体装置を示す平面図である。
この実施の形態８の半導体装置は、実施の形態７の変形例であり、半導体素子７１と並列に、実施の形態７で示した第１〜第３の支持部材４３ａ〜４３ｃを一体とした支持部材８３を用いた例である。なお、支持部材８３には、実施の形態６と同様の貫通穴６３ｈが開口されている。また、支持部材８３以外の半導体素子７１、各電極部材４４ａ，４４ｂ，４４ｃ、各接続端子５，５５については、実施の形態７と同様である。

したがって、３つの電極部材４４ａ，４４ｂ，４４ｃを支持する支持部材６３として１部材で済むため、部品点数を削減できる。

以上説明した実施の形態８の半導体装置は、上述の１）〜４）3-1）4-1）4-2）5-1）7-1）の効果に加え、下記の効果を奏する。
8-1）実施の形態８の半導体装置は、
第１の電極部材４４ａを半導体素子７１と並列に支持する第１の支持部と第２の電極部材４４ｂを半導体素子７１と並列に支持する第２の支持部と第３の電極部材４４ｃを半導体素子７１と並列に支持する第３の支持部は、金属部材２、第１〜第３の電極部材４４ａ〜４４ｃとは別体に形成されているとともに、絶縁材料により一体形成された支持部材８３であることを特徴とする。
したがって、３つの電極部材４４ａ，４４ｂ，４４ｃを支持する支持部材６３として１部材で済むため、部品点数を削減できる。

（実施の形態９）
図１３は実施の形態９の半導体装置を示す断面図であって、図１４のＳ１３−Ｓ１３線の位置での断面を示す。図１４は実施の形態９の半導体装置を示す平面図である。
この実施の形態９の半導体装置は、実施の形態３の変形例である。

半導体素子１は縦型素子であり、上面１ａに高電位側端子(コレクタ、ドレインなど)を有し、下面１ｂに低電位側端子（エミッタ、ソースなど）を有するものである。そして、半導体素子１の下面１ｂが、金属部材２および接続端子９５を介して外部部品６に接続されている。なお、接続端子９５に流れる電流の向きと、接続端子５に流れる電流の向きが反対のベクトル成分を有するように構成されている。

したがって、実施の形態９の半導体装置では、接続端子５と接続端子９５の相互インダクタンス効果により、外部部品６と半導体素子１との間の経路のインダクタンスを低減することができる。

以上説明した実施の形態９の半導体装置は、上述の１）〜４）3-1）4-1）の効果に加え、下記の効果を奏する。
9-1）実施の形態８の半導体装置は、
半導体素子１は縦型素子であり、
半導体素子１の下面１ｂと外部部品６との接続用の第２の接続端子９５を有し、
接続端子５に流れる電流の向きと第２の接続端子９５に流れる電流の向きとが反対のベクトル成分を有することを特徴とする。
したがって、接続端子５と接続端子９５との相互インダクタンス効果により、外部部品６と半導体素子１との間の経路のインダクタンスを低減することができる。

（実施の形態１０）
図１５は実施の形態１０の半導体装置を示す断面図であって、図１６のＳ１５−Ｓ１５線の位置での断面を示す。図１６は実施の形態１０の半導体装置を示す平面図である。
この実施の形態１０の半導体装置は、実施の形態２の変形例である。

金属部材２の上面２ａに絶縁基板１０３が接合されている。そして、絶縁基板１０３の上面３ａに、下側電極部材１０４が接合されている。また、この下側電極部材１０４は、半導体素子１の下面１ｂに接合された矩形板状の電極部１０４ａと、外部部品６に接続される接続端子部１０５とが一体的に設けられている。

以上の構成の実施の形態１０の半導体装置では、実施の形態３の作用効果に加え、接続端子５と接続端子部１０５の相互インダクタンス効果により、外部部品６と半導体素子１との間の経路のインダクタンスを低減することができる。

以上、本開示の半導体装置および電動車両の制御装置を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、接続端子の重心の位置は、半導体素子と支持部との間に配置した例および支持部の上方に配置した例を示したが、これらに限定されることは無く、半導体素子の上方に配置してもよい。この場合でも、上述の荷重を分散する効果を得ることができる。
また、実施の形態では、電極部材の半導体素子の接合面積と、電極部材の支持部による支持面積とは、略等しい例および後者の方が大きい例を示したが、これに限定されるものではなく、前者の方向が大きくても、上記の荷重を分散する効果を得ることができる。
また、実施の形態では、電極部材に対して接続端子を介して接続する他部品として、外部部品を示したが、これに限定されず、半導体装置内の他の半導体素子などであってもよい。

１ 半導体素子
１ａ 上面
１ｂ 下面
２ 金属部材
２ａ 上面（主面）
２ｂ 下面
３ 支持部材（絶縁部材）
３ａ 上面
３ｂ 下面
４ 電極部材
５ 接続端子
６ 外部部品
２４ 電極部材
２４ｃ 支持部
４１ 半導体素子
４３ａ （第１の）支持部材（絶縁部材）
４３ｂ （第２の）支持部材（絶縁部材）
４３ｃ （第３の）支持部材（絶縁部材）
４４ａ （第１の）電極部材
４４ｂ （第２の）電極部材
４４ｃ （第３の）電極部材
５５ （第２の）接続端子
６３ 支持部材（絶縁部材）
７１ 半導体素子
９５ 接続端子

Claims (13)

1. 半導体素子と、
   前記半導体素子の上面に接合された導電性および熱伝導性を有した電極部材と、
   前記電極部材の上方から前記電極部材に接続され、前記半導体素子に他部品を接続する接続端子と、
   前記半導体素子の下面を主面で支持する金属部材と、
   を備え、
   前記電極部材が、前記半導体素子の前記上面よりも外側に延在されるとともに、この延在部分が、前記金属部材の前記主面に支持部を介して支持されていることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記支持部が、前記金属部材および前記電極部材とは別体に形成され、絶縁性を有する絶縁部材であることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項２に記載の半導体装置において、
   前記絶縁部材が、熱伝導性を有することを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記支持部が、前記電極部材と一体に形成されていることを特徴とする半導体装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記接続端子の重心が、前記電極部材および前記支持部の上方に位置することを特徴とする半導体装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記電極部材と前記半導体素子との接合面積よりも前記支持部による前記電極部材の支持面積が大きいことを特徴とする半導体装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置において、
   前記半導体素子は横型素子であり、
   前記半導体素子の上面に接合された導電性および熱伝導性を有する第２の電極部材が、前記半導体素子の前記上面よりも外側に延在されるとともに、この延在部分が、前記金属部材の前記主面に第２の支持部を介して支持され、
   前記電極部材が前記半導体素子の高電位側端子となり、前記第２の電極部材が前記半導体素子の低電位側端子となることを特徴とする半導体装置。
8. 請求項７に記載の半導体装置において、
   前記第２の電極部材は、外部部品に接続される第２の接続端子を有し、
   前記第２の接続端子に流れる電流の向きと前記接続端子に流れる電流の向きとが反対のベクトル成分を有することを特徴とする半導体装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の半導体装置において、
   前記支持部と前記第２の支持部とは、前記金属部材、前記電極部材および前記第２の電極部材とは別体に形成されているとともに、絶縁材料により一体に形成されていることを
   特徴とする半導体装置。
10. 請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置において、
    前記横型素子の前記半導体素子はハーフブリッジ出力回路を形成し、
    前記半導体素子の上面に、ハーフブリッジ出力端子となる導電性および熱伝導性を有する第３の電極部材が接合され、
    前記第３の電極部材が、前記半導体素子の前記上面よりも外側に延在されるとともに、この延在部分が、前記金属部材の前記主面に第３の支持部を介して支持されていることを特徴とする半導体装置。
11. 請求項１０に記載の半導体装置において、
    前記支持部、前記第２の支持部および前記第３の支持部は、前記金属部材、前記電極部材、前記第２の電極部材および前記第３の電極部材とは別体に形成されているとともに、絶縁材料により一体に形成されていることを特徴とする半導体装置。
12. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置において、
    前記半導体素子は縦型素子であり、
    前記半導体素子の下面と外部部品との接続用の第２の接続端子を有し、
    前記接続端子に流れる電流の向きと前記第２の接続端子に流れる電流の向きとが反対のベクトル成分を有することを特徴とする半導体装置。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の半導体装置において、
    前記金属部材の主面と対向する面に冷却器を有することを特徴とする半導体装置。