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CN105814785B - 半导体装置、以及使用该半导体装置的交流发电机和电力变换装置 - Google Patents

半导体装置、以及使用该半导体装置的交流发电机和电力变换装置 Download PDF

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CN105814785B
CN105814785B CN201480067332.XA CN201480067332A CN105814785B CN 105814785 B CN105814785 B CN 105814785B CN 201480067332 A CN201480067332 A CN 201480067332A CN 105814785 B CN105814785 B CN 105814785B
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mosfet
chip
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森睦宏
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Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
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Abstract

本发明的半导体装置(S1)具有安装于交流发电机(Ot)的俯视观察具有圆形的外周部(101s)的第一外部电极(101)，在第一外部电极(101)上搭载有：MOSFET芯片(103)；控制电路(104)，其输入MOSFET芯片(103)的第一主端子(103d)和第二主端子(103s)的电压或电流，根据该电压或电流来生成向MOSFET芯片(103)的栅极(103g)供给的控制信号；以及电容器(105)，其向控制电路(104)供给电源，半导体装置(S1)相对于MOSFET芯片(103)在上述第一外部电极的相反侧具有第二外部电极(107)，且MOSFET芯片(103)的第一主端子(103d)与第一外部电极(101)、以及MOSFET芯片(103)的第二主端子(103s)与第二外部电极(107)电连接。

Description

半导体装置、以及使用该半导体装置的交流发电机和电力变 换装置
技术领域
本发明涉及半导体装置、以及使用该半导体装置的交流发电机和电力变换装置。
背景技术
以往，在汽车中进行发电的交流发电机中，使用二极管作为为了对电池进行充电而将所发电的交流变为直流的整流元件。
如专利文献1所示，使用二极管的整流元件将二极管芯片上表面的端子连接于引线电极(lead electrode)，将二极管芯片下表面的端子连接于基电极。将由基电极构成的封装经由焊锡或通过压入而固定于交流发电机的电极板而使用。针对每一台交流发电机，有时需要将6个或12个的多个整流元件固定于交流发电机的电极板，因此能够容易地将整流元件固定于交流发电机，在交流发电机的装配工序中变得重要。
另外，如图24所示，在二极管中存在内建电势，因此使用二极管的整流元件存在损失大的问题。
与此相对，存在使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的同步整流的整流元件，MOSFET不具有内建电势，从0V起正向电流上升，因此损失小。也就是说，MOSFET流过相同电流，但不施加电压，因此损失下降。此外，图24是表示使用本发明的MOSFET的整流元件和使用以往的二极管的整流元件的正向的电流、电压特性的图。
在专利文献2和专利文献3中记载了在交流发电机中使用的、使用MOSFET的整流元件。这些使用MOSFET的整流元件将MOSFET的芯片搭载于方形的封装中(参照专利文献2的图3、专利文献3的图7)。MOSFET除了一对主端子(源极和漏极)以外，还具有栅极端子，在形成封装的装配的布线的工序中，需要识别连接布线的栅极端子的位置。当将MOSFET的芯片搭载于方形封装内时，容易进行封装内的旋转轴圆周方向的位置对准，即，容易进行MOSFET的芯片的封装内的旋转轴圆周方向的位置对准，容易进行形成布线的工序。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-215552号公报
专利文献2：日本特开2003-33038号公报(图3)
专利文献3：日本特表2011-507468号公报(图7)
发明内容
发明要解决的课题
在交流发电机中使用利用损失小的MOSFET的整流元件的情况下，当使用以往的方形的MOSFET的封装时，在将整流元件固定于交流发电机中时，将整流元件嵌入地固定于交流发电机中设置的孔中，因此需要对MOSFET的封装(整流元件)的旋转轴圆周方向的位置进行对准。
因此，难以将大量的整流元件简便地固定于交流发电机中。
特别是，在以使用二极管的整流元件来进行最近成为主流的基于压入的固定的情况下，由于是方形的封装，因而需要严密地进行旋转轴圆周方向的位置对准，难以进行固定。并且，当使用方形的MOSFET封装时，需要准备能够压入、固定方形的MOSFET封装的特别的交流发电机，增加了开发、制造成本，并且存在阻碍通用性的问题。
即，由于两者的整流元件的形状不同，因此必须分别开发并制造使用二极管的整流元件和使用方形的MOSFET封装的整流元件。另外，也无法使用通过压入将使用二极管的整流元件固定于交流发电机的装配装置，而必须准备并使用用于将方形的MOSFET封装固定于交流发电机的其它装置。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其课题是提供一种能够简便地装配的损失小的半导体装置，以及使用该半导体装置的交流发电机和电源装置。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明的权利要求1的半导体装置的特征在于，具备：第一外部电极，其安装于交流发电机中，俯视观察具有圆形的外周部；MOSFET芯片；第二外部电极，其相对于上述MOSFET芯片配置于上述第一外部电极的相反侧；以及控制电路，其输入上述MOSFET芯片的漏电极和源电极的电压或电流，根据该电压或电流来生成向上述MOSFET芯片的栅极供给的控制信号，其中，以相互堆叠的方式配置上述第一外部电极、上述MOSFET芯片的上述漏电极、上述MOSFET芯片的上述源电极、以及上述第二外部电极，上述MOSFET芯片的上述漏电极和上述源电极中的一个与上述第一外部电极电连接，上述MOSFET芯片的上述漏电极和上述源电极中的另一个与上述第二外部电极电连接。
具体地说，例如在上述半导体装置中还具备向上述控制电路供给电源的电容器，上述MOSFET芯片、上述控制电路、以及上述电容器搭载于上述第一外部电极上，以从下向上依次堆叠的方式配置上述第一外部电极、上述MOSFET芯片的上述漏电极、上述MOSFET芯片的上述源电极、以及上述第二外部电极，上述MOSFET芯片的上述漏电极与上述第一外部电极电连接，上述MOSFET芯片的上述源电极与上述第二外部电极电连接。
或，例如在上述半导体装置中还具备向上述控制电路供给电源的电容器，上述第二外部电极具有收纳于上述第一外部电极的圆形的外周部的大小的基座，上述MOSFET芯片、上述控制电路、以及上述电容器搭载于上述第二外部电极的上述基座上，以从下向上依次堆叠的方式配置上述第二外部电极、上述MOSFET芯片的上述漏电极、上述MOSFET芯片的上述源电极、以及上述第一外部电极，上述MOSFET芯片的上述漏电极与上述第二外部电极电连接，上述MOSFET芯片的上述源电极与上述第一外部电极电连接。
本发明的权利要求18所涉及的交流发电机是具备本发明的半导体装置的交流发电机。
本发明的权利要求20所涉及的电力变换装置是具备本发明的半导体装置的电力变换装置。
发明效果
根据本发明，能够实现能够简便地装配的损失小的半导体装置，以及使用该半导体装置的交流发电机和电力变换装置。
附图说明
图1是省略地示出本发明的第一实施方式的使用同步整流MOSFET的整流元件的封装的一部分的俯视图。
图2是图1的I-I截面图。
图3是图1的II-II截面图。
图4是第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件的电路图。
图5是固定在交流发电机的散热板上的压入型的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件的侧视图。
图6是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的另一个实施方式的俯视图。
图7是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的另一个实施方式(变形方式1)的俯视图。
图8是图7的III-III截面图。
图9是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图8的W部放大相当图。
图10是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图8的W部放大相当图。
图11是另一个实施方式(变形方式2)的搭载了齐纳二极管的芯片的整流元件的俯视图。
图12是图11的IV-IV截面图。
图13是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的俯视图。
图14是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的俯视图。
图15是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图1的I-I截面相当图。
图16是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图1的II-II截面相当图。
图17是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图1的II-II截面相当图。
图18是省略地示出第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件的封装的一部分的仰视图。
图19是图18的V-V截面图。
图20是图18的VI-VI截面图。
图21是使用利用了第一和第二实施方式的MOSFET的整流元件的交流发电机的电路图。
图22是使用了同步整流MOSFET的整流元件的交流发电机的主要部分截面图。
图23是固定了多个实施方式的同步整流MOSFET的整流元件的整流装置的平面图。
图24是表示使用本发明的MOSFET的整流元件和以往的使用二极管的整流元件的正向的电流/电压特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，在用于说明实施方式的各图中对具有相同功能的部分赋予相同的附图标记，适当地省略重复的说明。
《第一实施方式》
参照图1～图4说明本发明的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1的结构。
图1是省略地示出第一实施方式的使用同步整流MOSFET的整流元件的封装的一部分的俯视图。此外，在图1中，为了容易理解，省略地示出配置在整流元件S1的封装上部的引线电极107(参照图2)和树脂108。
图2是图1的I-I截面图，图3是图1的II-II截面图。
<整流元件S1的结构>
首先，说明第一实施方式的使用同步整流MOSFET的整流元件S1的结构要素。
如图1所示，整流元件S1具有：俯视观察具有圆形的外周部101s的基电极101、设置于基电极101的上部的基座102、安装于基座102上的MOSFET芯片103、控制电路芯片104、和电容器105、以及搭载于MOSFET芯片103上的引线电极107(参照图2)。
如图3所示，在电容器105的下方，在基电极101的基座102上铺设具有电极(112、113)的绝缘基板106，基座102和电子部件(103、104、105)由树脂108覆盖。
如图1所示，MOSFET芯片103俯视观察具有方形的形状，沿MOSFET芯片103的长边相邻地配置四角形的电容器105与控制电路芯片104。由此，能够相互接近地配置MOSFET芯片103、电容器105、以及控制电路芯片104，并且相互之间的空间窄小，因此能够以MOSFET芯片103、电容器105、以及控制电路芯片104的安装效率大的方式进行配置。
除此以外，还以控制电路芯片104的第一～第四电极104a～104d与MOSFET芯片103以及电容器105电连接的距离变得最短的方式进行配置。
由此，能够使承担控制电路芯片104与MOSFET芯片103以及电容器105的电连接的导线115的长度最短，电连接的可靠性高。另外，少量导线115即可，装配性良好，成本得以抑制。
<MOSFET芯片103的连接>
接着，说明MOSFET芯片103的连接。
如图2所示，使用焊锡109在基电极101的基座102上固定有设置于MOSFET芯片103的下表面的漏电极103d。由此，MOSFET芯片103与基电极101进行电连接且热连接。
“热连接”是指，即MOSFET芯片103的漏电极103d的延伸面经由焊锡109与基电极101的基座102的上表面(延伸面)连结而固定，因此MOSFET芯片103与基电极101的传热面积大，MOSFET芯片103的热被良好地传导到基电极101并放出。
使用焊锡109引线电极将设置在MOSFET芯片103的上表面的源电极103s固定于引线电极107。由此，MOSFET芯片103与引线电极107进行电连接且热连接。
“热连接”是指，MOSFET芯片103的源电极103s的延伸面经由焊锡109与引线电极107的下表面(延伸面)连结而固定，因此MOSFET芯片103与源电极103s的传热面积大，MOSFET芯片103的热被良好地传导到源电极103s并放出。
如图1所示，MOSFET芯片103的上表面的栅电极103g使用导线115通过引线接合法(wire bonding)与设置于控制电路芯片104的上表面的第一电极104a电连接。
这样，通过将MOSFET芯片103的栅电极103g配置于MOSFET芯片103的接近控制电路芯片104的角部，如上所述，使MOSFET芯片103的栅电极103g与控制电路芯片104的第一电极104a的距离最短，使导线115的长度最短。由此，可靠地进行基于导线115的引线接合法，连接的可靠性高。
<电容器105的连接>
接着，说明电容器105的连接。
如图3所示，电容器105经由绝缘基板106使用焊锡109固定于基电极101的基座102上。电容器105的高电压侧端子110通过焊锡109与设置于绝缘基板106的上表面的第一电极112电连接，绝缘基板106的第一电极112使用导线115通过引线接合法与设置于控制电路芯片104的上表面的第二电极104b电连接。
如图1所示，以电容器105的高电压侧端子110经由导线115以最短距离与控制电路芯片104的第二电极104b连接的方式，配置有电容器105的高电压侧端子110和控制电路芯片104的第二电极104b。由此，提高了控制电路芯片104、电容器105的安装效率，并且提高了引线接合法的可靠性。
同样地，电容器105的低电压侧端子111使用焊锡109与设置于绝缘基板106的上表面的第二电极113电连接，绝缘基板106的第二电极113使用导线115通过引线接合法与基电极101的基座102电连接。
<控制电路芯片104的连接>
接着，说明控制电路芯片104的连接。
如上所述，设置于控制电路芯片104的上表面的第一电极104a使用导线115通过引线接合法与设置于MOSFET芯片103的上表面的栅电极103g电连接。另外，设置于控制电路芯片104的芯片上表面的第二电极104b使用导线115通过引线接合法与连接于电容器105的高电压侧端子110的绝缘基板106的上表面的第一电极112电连接。
并且，如图1所示，设置于控制电路芯片104的上表面的第三电极104c使用导线115通过引线接合法与构成MOSFET芯片103的上表面的源电极103s电连接。
另外，设置于控制电路芯片104的芯片上表面的第四电极104d使用导线115通过引线接合法与基电极101的基座102电连接。
通过上述基于导线115的连接，进行MOSFET芯片103与控制电路芯片104的电连接、以及控制电路芯片104与电容器105的电连接。另外，进行控制电路芯片104和电容器105以及基电极101的电连接。
通过上述结构，能够实现正向侧的整流元件S1。
<整流元件S1的电路结构>
接着，说明整流元件S1的电路结构。
图4示出第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件的电路图。
在图4示出的电路中，L端子为基电极101，H端子为引线电极107。而且，使用图1～图3说明的MOSFET芯片103、控制电路芯片104、电容器105如上述进行电连接并布线。
MOSFET芯片103与MOSFET并联地内置有二极管103i。控制电路芯片104构成为具有：比较器116，其将L端子的电压与H端子的电压进行比较；栅极驱动器117，其对栅电极103g施加电压；以及逆流防止用二极管118。
比较器116的一方的第一输入端子116i1与H端子(引线电极107)相连接，比较器116另一方的第二输入端子116i2与L端子(基电极101)相连接，比较器116的输出端子116o与栅极驱动器117的输入端子117i相连接，栅极驱动器117的输出端子117o与MOSFET芯片103的栅电极103g相连接。
另外，电容器105的高电压侧端子110与比较器116的电源端子116v和栅极驱动器117的电源端子117v相连接，电容器105的低电压侧端子111与L端子相连接。并且，在电容器105与H端子之间连接有用于防止电容器105的电荷逆流的二极管118。
<整流元件S1的电路的动作>
图4示出的整流元件S1的电路如下述进行动作。
当H端子(引线电极107)的电压变得低于L端子(基电极101)的电压时，比较器116将高电压(或低电压)的信号输出到栅极驱动器117。被输入高电压(或低电压)的信号的栅极驱动器117使MOSFET芯片103的栅电极103g的电压升高而使MOSFET芯片103处于接通状态。
相反地，当H端子(引线电极107)的电压变得高于L端子(基电极101)的电压时，比较器116将低电压(或高电压)的信号输出到栅极驱动器117。被输入低电压(或高电压)的信号的栅极驱动器117使MOSFET芯片103的栅电极103g的电压下降而使MOSFET芯片103处于断开状态。
即，比较器116比较H端子(引线电极107)与L端子(基电极101)的电压的大小关系，通过栅极驱动器117使MOSFET芯片103接通/断开。电容器105通过所蓄积的电荷，分别经由电源端子116v、117v向比较器116和栅极驱动器117供给电源电压。
此外，图4示出的电路为实现本发明的整流元件S1的控制电路的一例，并不限定于此。代替比较器116，可以使用检测并放大输入信号的差的差动放大器，也可以通过流向MOSFET芯片103的电流流向来控制接通/断开。
另外，代替图4示出的电容器105，也可以从外部供给电源。
<整流元件S1的特征及其效果>
接着，说明使用图1～图4说明的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1的特征及其效果。
图5示出固定在交流发电机的散热板上的压入型的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件的侧视图。
如图5所示，使用MOSFET芯片103的整流元件S1，将基电极101压入到交流发电机Ot(参照图22)的散热板119的安装孔119h中，或通过焊接固定于散热板119。
在通过压入来固定的情况下，如图5所示，在基电极101的外周部101s上形成俯视观察具有凹凸状的(在径向方向上设置凹凸)滚花101r。
另一方面，在通过焊接来固定的情况下，在基电极101的外周部101s上不需要形成滚花101r。而且，在交流发电机的散热板119中形成的安装孔119h内铺设焊片。然后，将整流元件S1的基电极101嵌入到散热板119的安装孔119h内，并将整流元件S1的基电极101与安装孔119h内的焊片压焊，利用焊锡炉使焊片熔化，将整流元件S1的基电极101经由焊锡固定于散热板119的安装孔119h内。
在进行固定作业时，整流元件S1通过将MOSFET芯片103安装于具有圆形的外周部101s的基电极101上，使整流元件S1的基电极101的圆形外周部101s的中心(中心轴O)与交流发电机的散热板119的孔119h的中心对准，由此，不需要进行整流元件S1封装的旋转轴(图1的基电极101的圆形外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准，能够容易地将使用MOSFET芯片103的整流元件S1固定于交流发电机Ot的散热板119的安装孔119h内。
也就是说，将整流元件S1的基电极101压入到比设置于散热板119的基电极101的外周部101s的直径小的圆形的安装孔119h并固定。在这样的压入型的整流元件S1的情况下，通过具有圆形外周部101s的基电极101，使基电极101的外周部101s的中心(中心轴O)与孔119h的中心对准，由此，不需要旋转轴(中心轴O)圆周方向的位置对准。即，不需要进行基电极101的外周部101s与设置于散热板119的安装孔119h的严密的位置对准，向散热板119固定整流元件S1变得简单。
在交流发电机Ot的散热板119上需要安装多个MOSFET芯片103的整流元件S1，因此能够容易地将MOSFET芯片103的整流元件S1固定于交流发电机Ot，使交流发电机Ot的制造工序简化，实现低成本化。
在图1示出的实施例中将基电极101的基座102设为圆形。基座102的形状也可以不是圆形，而为图6所示那样的方形。此外，图6是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的另一个实施方式的俯视图。
在将基座102设为俯视观察为圆形的情况下，能够使基座面的端部均匀化，能够提高通过热疲劳试验测定的耐热疲劳性、通过温度循环试验测定的耐温度特性的可靠性。
另一方面，在将基座102设为俯视观察为方形的情况下，成为沿矩形的MOSFET芯片103、电容器105、以及控制电路芯片104的形状的形状，能够以高的面积效率将电子部件(103、104、105)搭载于基座上。因此，与基座102俯视观察为圆形的情况相比，能够搭载更大的形状的MOSFET芯片103、电容器105。
另外，通过针对俯视观察为方形的基座102的四边设置曲率来使形状的变化变得平稳，能够抑制通过热疲劳试验测定的耐热疲劳性、通过温度循环试验测定的耐温度特性的可靠性劣化。
与俯视观察为正方形相比，期望MOSFET芯片103为长方形，在与长方形的长边相邻的位置处配置电容器105和控制电路芯片104。由此，能够以高的面积效率将电子部件(103、104、105)搭载于基座102上，并能够使用更大尺寸的MOSFET芯片103、电容器105。
设MOSFET芯片103为俯视观察位于基电极101和基座102的中心轴O(旋转轴)上，并将与MOSFET芯片103的上表面相连接的引线电极107(参照图2)的端子位置也配置在基电极101和基座102的中心轴O上。由此，在使用以往的利用了二极管的整流元件的交流发电机中，能够原样直接使用本发明的利用了的同步整流MOSFET的整流元件S1，连接引线电极107。
除此以外，通过将引线电极107的端子俯视观察配置在整流元件S1的封装的中心轴O上，能够实现该封装中引线电极107的对称性，并提高针对向引线电极107施加的弯曲力的耐性(刚性)。
并且，通过将引线电极107的端子俯视观察配置在整流元件S1的封装的中心轴O上，不需要进行MOSFET芯片10的俯视观察的旋转轴(中心轴O)圆周的位置对准。也就是说，通过进行整流元件S1的封装的定心，能够进行整流元件S1的定位。
MOSFET芯片103的源电极103s或漏电极103d的电连接并非使用导线，而是如上述在两个电极103s、103d表面上使用焊锡109而分别连接引线电极107(的延伸面)、基电极101(的延伸面)。由此，能够将在整流时由MOSFET芯片103产生的热，经由焊锡109通过大的传热面积释放到基电极101和引线电极107两者，并能够抑制MOSFET芯片103的温度上升。
MOSFET芯片103具有栅极氧化膜，因此与二极管相比更难确保在高温下的可靠性。并且，MOSFET芯片103具有温度越高则载流子迁移率越小的特性，因此接通电压变大，与二极管相反地损失变大。因此，在MOSFET芯片103中，散热特别重要，从MOSFET芯片103的上下两表面(源电极103s、漏电极103d)进行良好的散热对省电是有效的。
如图1所示，MOSFET芯片103的栅电极103g的位置配置在MOSFET芯片103的上表面最接近控制电路芯片104的第一电极104a的角部或边部。由此，能够缩短将MOSFET芯片103与控制电路芯片104的第一电极104a电连接的导线115的长度，并能够提高布线对通过热疲劳试验得到的热疲劳或通过温度循环试验得到的温度劣化的可靠性。
将电容器105安装于搭载在基电极101的基座102上的绝缘基板106上，而固定于基电极101上。而且，以长方形的电容器105的长边与长方形的MOSFET芯片103的长边平行的方式来配置电容器105。
配置电容器105的朝向，将电容器105的高电压侧端子110配置为靠近控制电路芯片104，将电容器105的低电压侧端子111配置成远离控制电路芯片104。由此，能够提高电子部件安装的面积效率。另外，通过缩短布线长度，能够提高布线对通过热疲劳试验得到的热疲劳或通过温度循环试验得到的温度劣化的可靠性。
作为绝缘基板106的绝缘材料，使用绝缘树脂、氧化铝、氮化铝等。这些绝缘材料的导热率小于基电极101的材料即Cu的导热率400Wm-1K-1，绝缘树脂为0.3～3Wm-1K-1，氧化铝为20～30Wm-1K-1，氮化铝为200Wm-1K-1左右。
通过将导热率低于基电极101的绝缘基板106置于到基电极101与电容器105之间，能够抑制在整流时由MOSFET芯片103产生的热传递到电容器105，并能够抑制由电容器105变得高温而引起的可靠性下降。
在图1～图3示出的实施例中，在电容器105的高电压侧端子110和低电压侧端子111两者下方放置有一个导热率低的绝缘基板106。由此，能够降低向电容器105的导热性而充分抑制MOSFET芯片103的发热向电容器105的热传递，并且高电压侧端子110与低电压侧端子111的高度调整。
<变形方式1的整流元件S11>
图7是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的另一个实施方式(变形方式1)的俯视图。此外，在图7中，省略地示出放置于MOSFET芯片103上的引线电极107、树脂108等。
与此相对，如图7的俯视图、图7的III-III截面图的图8所示，也可以仅在电容器105的高电压侧端子110的下方配置绝缘基板106，在电容器105的低电压侧端子111的下方配置金属板120等，并将基电极101与电容器105的低电压侧端子111电连接。由此，能够减小基电极101与电容器105的低电压侧端子111的连接所需的面积。
图9、图10是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图8的W部放大相当图。
此外，如图9所示，可以设为以下结构：不使用金属板120，而通过焊锡109来支撑电容器105的低电压侧端子111，或，如图10所示，也可以设为以下结构：代替金属板120而在基电极101的基座102上设置凸部102t，通过该凸部102t并经由焊锡109支撑电容器105的低电压侧端子111。
通过图9、图10的结构，减少部件个数，并能够实现低成本化。
以覆盖基座102和基座102上的电子部件(103、104、105)以及电极(103g、103s、104a～104d等)的方式，通过传递模塑或浇注封装来形成树脂108。树脂108能够抑制基座102、电子部件(103、104、105)、电极(103g、103s、104a～104d等)由升温引起的膨胀，并能够抑制由基座102或基座102上的电子部件(103、104、105)的热膨胀率的差而产生的热疲劳试验中的热疲劳或温度循环试验中的温度劣化引起的不良。
并且，为了防止树脂108从基电极101剥离的不良，如图8所示，可以在基电极101的基座102的侧部形成槽101m，并设槽101m为俯视观察从下部起随着接近基座102的表面为变大的形状。由此，树脂108浸入于基电极101的槽101m内而固定于基电极101中，并能够抑制树脂108从基电极101剥离。
树脂108与MOSFET芯片103、控制电路芯片104之间的密合性不好，换言之容易剥离，因此，在形成树脂108之前，将与半导体芯片(103、104)之间的密合性比树脂108高的被称为JCR(Junction Coating Resin：结合涂层树脂)的涂层材料(第二树脂)涂敷于MOSFET芯片103与控制电路芯片104的侧壁，形成JCR薄膜。
通过将JCR涂敷于电容器105、绝缘基板106、引线电极107，还能够提高这些(105、106、107)与树脂108的密合性。
由此，MOSFET芯片103和控制电路芯片104与树脂108之间的密合性提高，并能够抑制在热疲劳试验或温度循环试验中产生的焊锡裂纹、芯片裂纹等不良的发生，提高整流元件S1的可靠性。
此外，也可以将槽101m或/和JCR应用于实施方式的整流元件S1、后述的整流元件S12、S2中。
<变形方式2的整流元件S12>
接着，说明变形方式2的整流元件S12。
图11和图12示出另一个实施方式(变形方式2)的搭载了齐纳二极管的芯片的整流元件的俯视图和图11的IV-IV截面图。
为了使整流元件S12具有浪涌吸收的功能，也可以将齐纳二极管搭载于整流元件S12中。
在变形方式2的整流元件S12中，在基座102上在与MOSFET芯片103相邻的位置处配置有齐纳二极管的芯片121。而且，如图12所示，与MOSFET芯片103同样地，使用焊锡109，将齐纳二极管的芯片121下表面的阴极电极121c与基电极101电连接，将齐纳二极管的芯片121上表面的阳极电极121a与引线电极107电连接。
由此，齐纳二极管的芯片121下表面的阴极电极121c的延伸面与上表面的阳极电极121a的延伸面，分别经由焊锡109通过大的传热面积而与基电极101的基座102的延伸面和引线电极107下表面(延伸面)连接(连结)，并能够将齐纳二极管的芯片121的热良好地释放到基电极101和引线电极107。
将齐纳二极管的芯片121的俯视观察的面积在浪涌吸收时不会使芯片温度上升而导致芯片121上下方的焊锡109中发生不良的范围内扩大。将齐纳二极管的芯片121的上下方通过焊锡109分别连接于引线电极107、基电极101，能够将在浪涌吸收时由齐纳二极管的芯片121产生的热释放到引线电极107和基电极101。由此，能够抑制齐纳二极管的芯片121的温度上升，并提高齐纳二极管的芯片121的可靠性。
也可以将齐纳二极管的芯片121搭载于MOSFET芯片103中。通过将齐纳二极管的芯片121搭载于MOSFET芯片103的内部，与其它芯片的情况相比，能够将在浪涌吸收时产生的热释放到MOSFET芯片103内，并能够抑制芯片121的温度上升。
因此，能够以比俯视观察更小的齐纳二极管的芯片121的面积，具有相等的浪涌吸收的功能。即，能够减小MOSFET 103与齐纳二极管121的俯视观察的合计芯片面积，并能够提高两个芯片121、103的安装的面积效率。
另一方面，如图11所示，在将齐纳二极管的芯片121设为与MOSFET芯片103不同的芯片的情况下，能够减小昂贵的MOSFET芯片103的面积，因此，与将两个芯片121、103搭载于同一芯片的情况相比，能够廉价地具有浪涌吸收功能。
在图1～图3的实施例中，MOSFET芯片103的漏电极103d与基电极101、以及MOSFET芯片103的源电极103s与引线电极107通过焊锡109进行连接，但是也可以通过压焊方式进行连接。在压焊方式中，在将MOSFET芯片103放置在基电极101与引线电极107之间的状态下在基电极101与引线电极107之间施加数kN/cm2左右的力，不使用焊锡，将MOSFET芯片103的漏电极103d与基电极101、以及MOSFET芯片103的源电极103s与基电极107进行电连接且热连接。
如上所述，“热连接”是指，MOSFET芯片103的漏电极103d的延伸面与基电极101的延伸面、以及MOSFET芯片103的源电极103s的延伸面与基电极107的延伸面分别压焊而接触而通过大的传热面积进行连接，因此能够将由MOSFET芯片103产生的热良好地释放到基电极101和引线电极107。
以上，说明了本发明的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1(S11、S12)的特征及其效果，但是也可以不具有所说明的特征的全部。如果具有一部分特征，则能得到其效果。
<整流元件S1的装配法>
接着，说明装配本发明第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1的方法。
在装配中，首先，使用用于将构成整流元件S1的部件固定于预定位置的碳夹具(Carbon jig)。在碳夹具的基座102的固定位置处放入基电极101，在其上盖上碳夹具的盖。
在盖上开通放入其它部件的孔，在放入MOSFET的孔内依次重叠(堆叠)地放入焊片(109)、MOSFET芯片103、焊片(109)、以及引线电极107。另外，在放入控制电路芯片104的孔内依次重叠地放入焊片(109)、控制电路芯片104，另外，在放入电容器105的孔内依次重叠地放入焊片(109)、绝缘基板106、焊片(109)、以及电容器105。
接着，通过焊锡炉来烘烤放入部件后的碳夹具，并将MOSFET芯片103、引线电极107、控制电路芯片104、绝缘基板106、以及电容器105通过焊锡109固定于基电极101的基座102上。
接着，将从碳夹具取出的构成整流元件S1的装配品，使用引线接合装置利用导线115连接在控制电路芯片104与MOSFET芯片103、控制电路芯片104与基座102、控制电路芯片104与绝缘基板106、绝缘基板106与基座102上的电极之间。
之后，在MOSFET芯片103、控制电路芯片104的侧壁上涂敷JCR，并在底座上利用传递模塑方式或浇注封装方式通过树脂108覆盖基座102和基座上的部件(103、104、105)。
之后，通过固化炉进行树脂108的固化，完成整流元件S1的装配。
此外，也可以不在第一次的焊接工序中进行MOSFET芯片103与引线电极107、绝缘基板106与电容器105之间的焊接工序，，而在进行引线接合工序之后进行。
与仅具有芯片的上表面和下表面两个电极的二极管不同，如图1所示，MOSFET芯片103除了具有芯片上表面的源电极103s和芯片下表面的漏电极103d以外，在芯片上表面上还具有栅电极103g。因此，在将MOSFET芯片103安装于具有圆形的外周部101s的封装中的情况下，在形成栅电极103g的布线的工序中旋转轴(图1的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准成为问题。
图13、图14是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的俯视图。
在形成栅电极103g的布线的工序中，作为进行旋转轴(图13、图14的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准的方法，在基电极101的外周部101s的圆形形状的一部分上设置图13的俯视图所示那样的缺口122或图14的俯视图所示那样的定位边(OrientationFlat)123(以下，称为定位边123)。
在交流发电机Ot(参照图22)中压入而固定的整流元件S1的情况下，在图5示出的基电极101的外周部101s的侧壁上设置有被称为滚花101r的峰(高处)与槽在上下方向上分布的凹凸(在朝向径向(外周向外)的方向上形成有凹凸)，但是旋转轴(图13、图14的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准用的缺口122或定位边123变得大于滚花101r(参照图5)的槽。此外，在图13、图14中省略示出滚花101r。
设在装配中使用的碳夹具中形成的对基电极101进行固定的孔的形状，与具有缺口122或定位边123的基电极101的形状相符，在某旋转轴圆周方向的位置上仅基电极101进入孔。
并且，设在引线接合装置中，能够与缺口122或定位边123的方向一致地固定基电极101。由此，在MOSFET的整流元件S1中也能够明确地进行整流元件S1内的电子部件(103、104、105等)的配置，因此，能够在焊接时不需要进行旋转轴圆周的位置对准地，将基电极101的外周部101s容易地装配于圆形封装中。
图15是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图1的I-I截面相当图。
并且，作为进行旋转轴(图15的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准的又一个方法，在基电极101的底部处设置图15所示那样的凹部124。
关于凹部124，如果从下面观察基电极101(从图15的下侧观察基电极101)，凹部124不针对外周部101s的圆的中心O对称，则凹部124在仰视观察的平面上的形状可以是圆、可以是正方形、也可以是长方形，凹部124的深度方向的形状可以是柱状、也可以是球状，凹部124的位置可以在中心O上，也可以从中心偏离。另外，凹部124的个数可以是一个也可以是多个。此外，凹部124在仰视观察的平面上的形状优选为圆形，原因是容易进行旋转轴圆周方向的位置对准。
设在装配中使用的碳夹具上固定基电极101的固定用孔中设置与凹部124的形状相符的位置对准的突起(凸起)，并在现有的旋转轴(图15的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置上，仅使基电极101进入固定用孔。
并且，设在引线接合装置的设置用孔内，也在基电极101的固定部上设置与凹部124的形状相符的固定用突起，并在现有的旋转轴圆周方向的位置上，仅使基电极101进入于设置用孔。由此，在使用MOSFET的整流元件S1中，也能够容易地将外周部101s装配于圆形封装中。
作为进行旋转轴(图15的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准的又一个方法，使引线接合装置具有进行旋转轴圆周方向的位置对准的机构。
例如，进行旋转轴圆周方向的位置对准的机构具有：对电容器105等部件的配置进行确认的CCD等视觉辨认装置、控制旋转位置的电机、其减速机构、通过减速机构进行转动并进行位置对准的旋转部件、旋转位置传感器、以及控制这些而对引线接合法的位置对准进行控制的控制装置。
而且，通过视觉辨认装置观察在基座102上通过焊锡109固定的MOSFET芯片103、控制电路芯片104、电容器105等部件的配置，在通过上述机构进行了旋转轴圆周方向的位置对准之后，进行所需的引线接合。在该情况下，为了不需要碳夹具上的位置对准，设在一次的焊接工序中进行引线接合以外的电连接。
图16是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图1的II-II截面相当图。
作为进行旋转轴(图16的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准的又一个方法，如图16所示，代替通过引线接合法形成的导线，通过焊锡球或焊锡凸块126来固定并连接形成为可连接形状的铜板或铜线125。
例如，设在图1中通过导线115连接的布线还包括并未在图16中示出的部分，全部通过形成为可连接形状的铜板或铜线125利用焊锡球或焊锡凸块126进行连接。而且，与连接MOSFET 103、引线电极107、控制电路芯片104、绝缘基板106、电容器105的焊接工序同时地，进行铜板或铜线125的焊接工序。
即，在一次的焊接工序中进行所有部件的电连接。通过在一次工序中进行所有电连接，能够消除进行旋转轴(图16的外周部101s的中心轴O)圆周方向的位置对准的必要性。
此外，作为进行连接的导体，例示了铜板或铜线125，但是也可以使用铜以外的导体。
图17是使用第一实施方式的MOSFET的整流元件的又一个实施方式的图1的II-II截面相当图。
在图16中，示出通过焊锡连接铜板或铜线125的示例，但是如图17所示，也可以使用具有弹簧机构的铜销这样的带弹簧的销146A、146B、148A、148B，通过带弹簧的销146A、146B、148A、148B的弹簧的弹力进行电连接。
作为具体的结构，通过铜棒147a固定带弹簧的销146A和带弹簧的销146B。
带弹簧的销146A在下部具有端子146a1，在中央具有弹簧146b1，在上部具有固定部146c1。另外，带弹簧的销146B在下部具有端子146a2，在中央具有弹簧146b2，在上部具有固定部146c2。
然后，分别通过弹簧146b1、146b2的弹力，将端子146a1、146a2按压到绝缘基板106的电极113和基电极101的基座102，无焊锡地将绝缘基板106的电极113与基电极101的基座102进行电连接。
通过铜棒147b固定带弹簧的销148A和带弹簧的销148B。
带弹簧的销148A在下部具有端子148a1，在中央具有弹簧148b1，在上部具有固定部148c1。另外，带弹簧的销148B在下部具有端子148a2，在中央具有弹簧148b2，在上部具有固定部148c2。
然后，分别通过弹簧148b1、148b2的弹力，将端子148a1、148a2按压到绝缘基板106的电极112和控制电路芯片104的第二电极104b，无焊锡地将绝缘基板106的电极112与控制电路芯片104的第二电极104b(参照图1)进行电连接。
此外，使用未图示的螺栓等分别将铜棒147a、147b暂时固定于绝缘基板106等，之后，如图17所示，通过树脂108进行密封而固定。
如上所述，通过使用上述带弹簧的销146A、146B、148A、148B等代替布线中的导线115，能够提高针对布线的连接不良的可靠性。
<第二实施方式>
参照图18～图20说明本发明的第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S2的结构。
图18是省略地示出第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件的封装的一部分的仰视图(在以后的第二实施方式的说明中，与第一实施方式相反地，将引线电极107设为下方，将基电极101设为上方而称为上表面、下表面)。此外，在图18中，为了容易理解，省略地示出将基电极101、MOSFET芯片103与基电极101进行连接的后述的电极块127(参照图19)、树脂108。
图19是图18的V-V截面图，图20是图18的VI-VI截面图。
图21是使用第一和第二实施方式的独立型同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的交流发电机Ot的整流电路的电路图。
参照图1～图3说明的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1是在被称为正向侧(forward side)的交流发电机Ot的整流电路的上臂(参照图21)中使用的整流元件，如图2所示，MOSFET芯片103的漏电极103d与基电极101连接，MOSFET芯片103的源电极103s与引线电极107连接。
与此相对，参照图18～图20说明的本发明的第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S2是在被称为反向侧(reverse side)的交流发电机Ot的整流电路的下臂(参照图21)中使用的整流元件，如图19所示，MOSFET芯片103的漏电极103d与引线电极107连接，MOSFET芯片103的源电极103s经由电极块127与基电极101连接。
由此，能够实现反向侧的整流元件S2。
整流元件S2的结构要素与图1示出的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1基本相同。
如图18～图20所示，第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S2具有：具有四角形的外周部107s的引线电极107(参照图18)；设置于引线电极107的载置电子部件的基座107d；载置在基座107d上的MOSFET芯片103和控制电路芯片104以及电容器105；铺设在电容器105下方的具有电极112、113的绝缘基板106；载置在MOSFET芯片103上方的电极块127(参照图19)和基电极101；以及设置于基电极101的基座102和覆盖电子部件(103、104、105)的树脂108。
关于反向侧的整流元件S2的MOSFET芯片103、控制电路芯片104、电容器105、绝缘基板106，使用与在第一实施方式中示出的正向侧的整流元件S1(参照图1～图3)相同的部件。这样，通过在正向侧的整流元件S1和反向侧的整流元件S2中使用相同的部件，能够通过批量生产部件降低部件成本。
从基电极101的基座102的上表面观察到的图18示出的引线电极107的基座107d的形状，仰视观察为四角形，但是也可以是圆形。通过设为四角形，形成沿相同的四角形的MOSFET芯片103、控制电路芯片104以及电容器105的形状的形状，因此能够减小基座107d的面积。另一方面，设引线电极107的基座107d仰视观察为圆形，由此能够避免应力集中而使基座107d端部的应力更小。
第二实施方式的图18～图20示出的各部件的连接、配置，除了将芯片(103～106)切换地连接基电极101和引线电极107，并在MOSFET芯片103与基电极101之间放入电极块127这一点以外，与图1示出的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1相同。
如图19所示，MOSFET芯片103下表面的漏电极103d使用焊锡109与引线电极107的基座107d电连接。由此，MOSFET芯片103下表面的漏电极103d的延伸面与引线电极107的延伸面经由焊锡109通过大的传热面积而连接(连结)。另一方面，MOSFET芯片103上表面的源电极103s使用焊锡109经由电极块127与基电极101的基座102电连接。
由此，MOSFET芯片103上表面的源电极103s的延伸面与基电极101的基座102的延伸面经由电极块127通过大的传热面积而连接(连结)。
电极块127是用于设置基电极101与引线电极107的基座107d之间的间隔的部件，也可以在基电极101上一体地形成电极块127。或，也可以不使用电极块127，而使用焊锡109将MOSFET芯片103的源电极103s与基电极101直接进行连接。
而且，如图18所示，MOSFET芯片103上表面的栅电极103g通过导线115与控制电路芯片104上表面的第一电极104a电连接。
如图20所示，电容器105通过焊锡109固定于绝缘基板106上，绝缘基板106通过焊锡109固定于引线电极107的基座107d上。电容器105的高电压侧端子110通过焊锡109与绝缘基板106的上表面的电极113电连接，绝缘基板106的上表面的电极113通过导线115与设置于控制电路芯片104的上表面的第二电极104b(参照图18)电连接。
另外，同样地，电容器105的低电压侧端子111通过焊锡109与绝缘基板106的上表面的电极112电连接，绝缘基板106的上表面的电极112通过导线115与引线电极107的基座107d电连接。
如上所述，如图18所示，关于反向侧的整流元件S2，控制电路芯片104的上表面的电极之一即第一电极104a通过导线115与MOSFET芯片103的栅电极103g电连接，控制电路芯片104的芯片上表面的另一个电极即第二电极104b通过导线115与连接于电容器105的高电压侧端子110的绝缘基板106的上表面的电极113电连接。
并且，控制电路芯片104的上表面的另一个电极即第三电极104c与MOSFET芯片103的源电极103s电连接，控制电路芯片104的芯片上表面的另一个即第四电极104d通过导线115与引线电极107的基座107d电连接。
第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S2的电路结构和电路动作，与使用图4说明的第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S2的电路结构和电路动作相同。通过在第二实施方式的反向侧的整流元件S2中使用与第一实施方式的正向侧的整流元件S1相同的部件、相同的电路，能够降低设计成本、开发成本，并且还能够实施相同的测试而降低测试成本。另外，还通过批量生产相同的部件、相同的电路来实现成本降低。
关于第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S2的特征和效果，具有与上述第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1相同的特征，能够得到相同的效果。
装配第二实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S2的方法基本上与第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1相同。作为不同点，并非基电极101的基座102，而是如图19、图20所示，在引线电极107的基座107d上载置并连接电子部件(103、104、105)。
而且，在MOSFET芯片103与基电极101之间设置兼作电极和间隔件的电极块127。并且，不需要设引线电极107的基座107d仰视观察为圆形，因此可以不采用如在第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1中进行的，在装配时进行旋转轴方向的位置对准的方法。例如，在将引线电极107的基座107d设为仰视观察为图18示出的方形的情况下，使用其边进行电子部件(103、104、105)的位置定位。
与此相对，在将引线电极107的基座107d设为仰视观察为圆形的情况下，难以确定基座107d上的配置，因此需要与第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1的情况相同地，应用图13、14、15所示这样的旋转轴(中心轴O)圆周方向的位置对准的方法。
此外，也可以在第二实施方式的整流元件S2中，适当选择地组合在第一实施方式中说明的整流元件S1、S11、S12的各种结构而构成。
<交流发电机Ot的整流电路的结构>
参照图21说明使用本发明的独立型的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的交流发电机Ot(参照图22)的整流电路的结构。图22示出使用同步整流MOSFET的整流元件的交流发电机的主要部分截面图。
交流发电机Ot通过6个换向器构成进行六相整流的三相全波整流电路。图22示出的转子的线圈128、定子的进行Δ接线后的三个线圈129构成发电部，从定子的线圈129接线的点引出图21示出的U相、V相、W相的中点布线。代替Δ状的Δ接线，定子的线圈129的接线也可以是U相、V相、W相的布线(线圈129)形成Y字状的Y接线。
在U相、V相、W相的中点布线的高端(高压侧)连接有第一实施方式的同步整流MOSFET的正向侧的整流元件S1，在低端连接有第二实施方式的同步整流MOSFET的反向侧的整流元件S2。并且，在高端的同步整流MOSFET的整流元件S1上连接有电池132的高电压侧端子132h，在低端的同步整流MOSFET的整流元件S2上连接有电池132的低电压侧端子132I。
同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的电路结构为图4示出的电路结构，由MOSFET芯片103、控制电路芯片104和电容器105构成。高端的整流元件S1和低端的整流元件S2使用相同的MOSFET芯片103、控制电路芯片104和电容器105。
关于低端的整流元件S2，从接近交流发电机Ot本体的外部向控制电路芯片104的电源供给是容易的，因此还能够设为，仅对低端的整流元件S2，不使用电容器105而从外部供给电源。能够以不使用电容器的量相应地，降低整流元件S2的成本。
关于同步整流MOSFET的整流元件S1、S2，通过将端子数设为2个，如图21所示，能够设为与使用以往的二极管的整流元件的交流发电机相同的整流电路的结构。
<交流发电机Ot的整流电路的动作>
说明使用图21示出的本发明的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的交流发电机Ot的整流电路的动作。
通过转子的线圈129在定子的线圈128中进行旋转，由图22示出的交流发电机Ot进行发电。此时，在U相、V相、W相的各相线圈中产生交流电力。通过该交流电力，U相的中点布线的电压Vu周期性地上升下降。
观察U相的中点布线的电压Vu上升且高端的整流元件S1进行整流动作的情况。当U相的中点布线的电压Vu上升，且U相的中点布线的电压Vu即高端的MOSFET芯片103的源极端子103s的电压达到电池132的高电压侧端子132h的电压VB时，相比于与图4示出的MOSFET芯片103的漏极端子103d相连接的比较器116的第一输入端子116i1的电压，比较器116的第二输入端子116i2的电压变大，比较器116的输出端子116o的电压从低电压状态上升至高电压状态。
由此，栅极驱动器117进行驱动而提高MOSFET芯片103的栅极端子103g的电压，使MOSFET芯片103处于接通状态。由此，从MOSFET芯片103的源极端子103s到漏极端子103d流过电流，完成整流。
当图21示出的U相的中点布线的电压Vu下降且U相的中点布线的电压Vu达到高端的MOSFET芯片103的漏极端子103d的电压的VB时，比较器116的两个输入端子(116i1、116i2)的电压的大小反转，比较器116的输出端子116o的电压从高电压状态向低电压状态下降。由此，栅极驱动器117使MOSFET芯片103的栅极端子103g的电压下降，将MOSFET芯片103设为断开状态、即切断源极端子103s与漏极端子103d的电连接。
低端的整流元件S2的整流动作也与上述高端的整流元件S1的动作相同，当U相的中点布线的电压Vu进一步下降而到达电池的低电压侧端子的电压时，MOSFET芯片103处于接通状态，当U相的中点布线的电压Vu再次上升而到达电池的低电压侧端子的电压时，MOSFET芯片103处于断开状态，进行整流。
参照图22和图23说明使用同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的交流发电机Ot。图23示出固定了多个本实施方式(本发明)的同步整流MOSFET的整流元件的整流装置的平面图。
固定了图23示出的本实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的整流装置Os构成为具有：多个第一实施方式的同步整流MOSFET的正向侧的整流元件S1；压入而固定了这些多个正向侧的整流元件S1(参照图5)的散热部件的正极侧散热板119a；多个第二实施方式的同步整流MOSFET的反向侧的整流元件S2；压入而固定了这些多个反向侧的整流元件S2的散热部件的负极侧散热板119b；以及连接端子133，其与正向侧的整流元件S1和反向侧的整流元件S2电连接，并为了在正极侧散热板119a与负极侧散热板119b之间保持固定的绝缘距离而设置。
在图22的结构中，相对地配置正向侧的整流元件S1的引线电极107和反向侧的整流元件S2的引线电极107，并与连接端子133连接。
如上所述，第一实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2具备具有圆形的外周部101s的基电极101，由此，能够分别将多个整流元件S1、S2简易地压入并固定于散热板119a、119b中。
另外，关于高端的U相、V相、W相的整流元件，MOSFET芯片103的漏极端子103d与共用的端子电连接，因此，在高端使用漏极端子103d与散热性高的基电极101电连接的正向侧的整流元件S1。由此，能够将高端的U相、V相、W相的整流元件固定于一个散热板119a，通过使用更大的散热板而能够得到更大的散热效果。
另一方面，关于低端的U相、V相、W相的整流元件，MOSFET芯片103的源极端子103s与共用的端子进行电连接，因此，在低端使用源极端子103s与散热性高的基电极101电连接的反向侧的整流元件S2。由此，能够将低端的U相、V相、W相的整流元件固定于一个散热板119b，通过使用更大的散热板，能够得到更大的散热效果。
并且，高端的U相、V相、W相的整流元件的MOSFET芯片103的源极端子103s、和低端的U相、V相、W相的整流元件的MOSFET芯片103的漏极端子103d，与各相的定子129的端子电连接。通过在高端使用正向侧的整流元件S1，在低端使用反向侧的整流元件S2，相对地配置正向侧的整流元件S1的细的引线电极107和反向侧的整流元件S2的细的引线电极107，容易地进行整流元件的引线电极107与定子129的电连接。除此以外，能够进一步缩小正极侧散热板119a与负极侧散热板119b之间的间隔，能够使交流发电机进一步小型。
整流元件S1、S2通过具备：具有圆形的外周部101s的基电极101、和在基电极101的上部的引线电极107，能够使用通用性更高的散热板119a、119b。
图22示出的使用本实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的交流发电机Ot由如下部件构成：前框134；后框135；在多个的第一和第二实施方式中说明的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2压入而固定的整流装置Os；转子128；定子129；刷子137；IC调节器138；以及保护盖139。
这些还包括散热板119a、119b，是与使用通常使用的二极管的整流元件的交流发电机相同的结构，通过使用同步整流MOSFET的整流元件S1、S2，不需要变更交流发电机本身的构造，因此能够实现更进一步的低成本化和通用性的提高。
关于图22示出的交流发电机Ot，当励磁绕组141经由刷子137、集电环140接收励磁电流时，各转子芯142被励磁。在各转子芯142被励磁的状态下，当来自车辆的引擎(未图示)的旋转驱动力经由带轮143传递至轴144而使转子128旋转时，通过电磁感应，在定子129中产生交流电力。如图21所示，在定子129中产生的交流电力通过正向侧的整流元件S1和反向侧的整流元件S2进行整流，经由输出端子145作为搭载于车辆的电气设备的驱动和电池132用的直流电力而输出。
在图24中，将使用本实施方式的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2时的正向的电压/电流特性(在图24中，用实线表示)，与使用以往的二极管的整流元件时的特性(在图24中，用虚线表示)进行比较。以往的二极管使用PN接合型的二极管。电压/电流特性为室温下的特性。
二极管的电压/电流特性，当将电压施加到0.7～0.8V时正向电流开始流动。这是由于，二极管具有内建电势，通过施加相当于内建电势的电压，能够流动正向电流。与此相对，第一和第二实施方式(本发明)的同步整流MOSFET的整流元件S1、S2的电压/电流特性，从0V起电流开始流动。这是没有内建电势的MOSFET的特性，因此，能够在低电压下流动大电流，并能够大大降低整流动作时的损失。
以上，根据上述实施方式的结构，设由基电极101形成的整流元件S1、S2的封装的外形俯视观察呈圆形，将该圆形的封装固定于交流发电机Ot的电极板的散热板119a、119b而使用。通过使用圆形的封装，能够不进行基电极101的旋转轴(中心轴O)圆周方向的位置对准地，进行定心而将整流元件S1、S2固定于交流发电机Ot的电极板的散热板119a、119b。因此，容易地装配交流发电机Ot的整流装置Os。
由此，可提供能够简便地固定于交流发电机Ot的、使用损失低的MOSFET的整流元件S1、S2。特别是，能够简便地进行装配，能够通过压入而简便地固定于交流发电机Ot。
通过能够容易地将整流元件S1、S2固定于交流发电机Ot，能够使交流发电机Ot的装配工序简化，实现低成本化。
《其它实施方式》
1.第一和第二实施方式的基电极101例示了俯视观察为圆形的圆筒状的外周部101s，但是也可以设为俯视观察具有圆形的曲率、例如具有球状的外周部101s的结构。
2.此外，代替图15示出的凹部124，也可以构成为，在基电极101的外周部101s或底面部上形成定位用凸部，在基电极101的外侧的设置侧处形成用于嵌入定位用凸部的凹部，将基电极101的定位用凸部嵌入到设置侧的凹部中，进行整流元件S1(S11、S12)、S2的定位。
3.在上述第二实施方式中，例示了将整流元件S1、S2和整流装置Os使用于交流发电机Ot的情况，但是也可以使用于其它电力变换装置。在使用于其它电力变换装置的情况下，也具有与上述效果相同的效果。
4.此外，本发明并不限定于上述实施例(方式)，包含各种实施例。例如，上述实施例是为了使本发明更容易理解而说明的，不一定必须限定于具备所说明的全部结构。例如，也可以包含所说明的结构的一部分。
另外，可以将某实施例的一部分替换为另一个实施例的结构，另外，还可以在某实施例的结构中追加其它实施例的结构。另外，还可以对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、替换。例如，也可以适当地选择组合而构成所说明的整流元件S1、S11、S12、S2的各种结构。
符号说明
101：基电极(第一外部电极、第二外部电极)；101s：外周部；102：基座(第一外部电极的一部分)；103：MOSFET芯片；103d：漏电极(第一主端子)；103g：栅电极(栅极)；103s：源电极(第二主端子)；104：控制电路芯片(控制电路)；104a：第一电极(电极)；104b：第二电极(电极)；104c：第三电极(电极)；104d：第四电极(电极)；105：电容器；106：绝缘基板；107：引线电极(第二外部电极、第一外部电极)；107d：基座；108：树脂(第一树脂)；109：焊锡；112、113：电极；115：导线；121：齐纳二极管；122：缺口(凹部)；123：定位边(凹部)；124：凹部；125：铜线或铜板(导体)；146A、146B、148A、148B：带弹簧的销(导体机构)；146b1、146b2、148b1、148b2：弹簧；O：中心轴(外周部的中心线)；Os：整流装置；Ot：交流发电机(电力变换装置)；S1：正向侧的整流元件(半导体装置)；S2：反向侧的整流元件(半导体装置)。

Claims (18)

1.一种半导体装置，其特征在于，
上述半导体装置具备：
第一外部电极，其安装于交流发电机中，该第一外部电极具有俯视观察为圆形的外周部；
MOSFET芯片；
第二外部电极，其相对于上述MOSFET芯片配置于上述第一外部电极的相反侧；以及
控制电路，其输入上述MOSFET芯片的漏电极和源电极的电压或电流，并根据该电压或电流来生成向上述MOSFET芯片的栅极供给的控制信号，
电容器，其向上述控制电路供给电源，
以彼此堆叠的方式配置上述第一外部电极、上述MOSFET芯片的上述漏电极、上述MOSFET芯片的上述源电极、以及上述第二外部电极，
上述MOSFET芯片的上述漏电极和上述源电极中的一个与上述第一外部电极电连接，
上述MOSFET芯片的上述漏电极和上述源电极中的另一个与上述第二外部电极电连接，
上述MOSFET芯片、上述控制电路搭载于上述第一外部电极上，
以从下向上依次堆叠的方式配置上述第一外部电极、上述MOSFET芯片的上述漏电极、上述MOSFET芯片的上述源电极、以及上述第二外部电极，
上述MOSFET芯片的上述漏电极与上述第一外部电极电连接，
上述MOSFET芯片的上述源电极与上述第二外部电极电连接，
上述电容器经由绝缘基板搭载在上述第一外部电极上，
上述绝缘基板具有比作为基电极的上述第一外部电极低的导热率，并且在上述电容器的高电压侧端子和低电压侧端子两者下方配置有一个上述绝缘基板。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
在上述第一外部电极的上述圆形的外周部或底面部具有：围绕上述圆形的外周部的中心线的定位用的凹部或凸部。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
在上述圆形的外周部的中心线上配置上述MOSFET芯片和上述第二外部电极。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述MOSFET芯片的上述漏电极的延伸面与上述第一外部电极的延伸面经由焊锡或进行压焊而连结，并且上述MOSFET芯片的上述源电极的延伸面与上述第二外部电极的延伸面经由焊锡或进行压焊而连结。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述MOSFET芯片与上述控制电路、以及上述控制电路与上述电容器通过导线而电连接。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述MOSFET芯片与上述控制电路、以及上述控制电路与上述电容器通过形成为能够分别连接上述MOSFET芯片与上述控制电路、以及上述控制电路与上述电容器的形状的导体或具有弹簧的导体机构而电连接，
上述导体经由焊锡固定于电极，上述导体机构通过基于上述弹簧的弹力的按压而固定于电极。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述MOSFET芯片的形状为长方形，在与上述长方形的长边相邻的位置配置上述电容器和上述控制电路。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述半导体装置还具备齐纳二极管，
上述齐纳二极管的第一主端子与上述第一外部电极电连接，并且彼此的延伸面相连结，
上述齐纳二极管的第二主端子与上述第二外部电极电连接，并且彼此的延伸面相连结。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
在上述MOSFET芯片内内置齐纳二极管。
10.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述第一外部电极具有收纳于上述圆形的外周部的大小的基座，
在上述第一外部电极的上述基座上搭载上述MOSFET芯片、上述控制电路、以及上述电容器，
上述第一外部电极的上述基座、上述MOSFET芯片、上述控制电路、以及上述电容器由第一树脂覆盖。
11.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
上述第一外部电极具有收纳于上述圆形的外周部的大小的基座，
在上述第一外部电极的上述基座上搭载上述MOSFET芯片、上述控制电路、以及上述电容器，
上述第一外部电极的上述基座、上述MOSFET芯片、上述控制电路、以及上述电容器由第一树脂覆盖，
在上述第一树脂内由第二树脂覆盖上述MOSFET芯片和上述控制电路的半导体芯片的侧壁，
与上述第一树脂相比，上述第二树脂与上述两个芯片的密合性高。
12.一种半导体装置，其特征在于，
上述半导体装置具备：
第一外部电极，其安装于交流发电机中，该第一外部电极具有俯视观察为圆形的外周部；
MOSFET芯片；
第二外部电极，其相对于上述MOSFET芯片配置于上述第一外部电极的相反侧；以及
控制电路，其输入上述MOSFET芯片的漏电极和源电极的电压或电流，并根据该电压或电流来生成向上述MOSFET芯片的栅极供给的控制信号，
以彼此堆叠的方式配置上述第一外部电极、上述MOSFET芯片的上述漏电极、上述MOSFET芯片的上述源电极、以及上述第二外部电极，
上述MOSFET芯片的上述漏电极和上述源电极中的一个与上述第一外部电极电连接，
上述MOSFET芯片的上述漏电极和上述源电极中的另一个与上述第二外部电极电连接，
上述半导体装置还具备：向上述控制电路供给电源的电容器，
上述第二外部电极具有收纳于上述第一外部电极的圆形的外周部的大小的基座，
上述MOSFET芯片、上述控制电路搭载于上述第二外部电极的上述基座上，
以从下向上依次堆叠的方式配置上述第二外部电极、上述MOSFET芯片的上述漏电极、上述MOSFET芯片的上述源电极、以及上述第一外部电极，
上述MOSFET芯片的上述漏电极与上述第二外部电极电连接，
上述MOSFET芯片的上述源电极与上述第一外部电极电连接，
上述电容器经由绝缘基板搭载在上述第二外部电极上，
上述绝缘基板具有比作为基电极的上述第二外部电极低的导热率，并且在上述电容器的高电压侧端子和低电压侧端子两者下方配置有一个上述绝缘基板。
13.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，
在上述第一外部电极的上述圆形的外周部或底面部具有：围绕上述圆形的外周部的中心线的定位用的凹部或凸部。
14.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，
上述MOSFET芯片的上述漏电极的延伸面与上述第二外部电极的延伸面经由焊锡或进行压焊而连结，并且上述MOSFET芯片的上述源电极的延伸面与上述第一外部电极的延伸面经由焊锡或进行压焊而连结。
15.根据权利要求12所述的半导体装置，其特征在于，
上述第一外部电极具有收纳于上述圆形的外周部的大小的基座，
上述第一外部电极的上述基座、上述第二外部电极的上述基座、上述MOSFET芯片、上述控制电路、以及上述电容器由第一树脂覆盖。
16.一种交流发电机，具备权利要求1～15中任一项所述的半导体装置。
17.一种交流发电机，具备整流电路，该整流电路分别在高端使用权利要求2～11中任一项所述的半导体装置作为整流装置，在低端使用权利要求12～15中任一项所述的半导体装置作为整流装置。
18.一种电力变换装置，具备权利要求1～15中任一项所述的半导体装置。
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