JP2016082048A - 半導体装置 - Google Patents

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Yusuke Ishiyama
祐介 石山
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Yuji Imoto
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藤野　純司
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晋助 浅田
三紀夫 石原
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Abstract

【課題】冷熱サイクルによるリード端子の膨張収縮に伴う封止樹脂への応力を低減することで、封止樹脂へのクラックの発生を抑制し、高寿命および高信頼性を実現可能な半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】半導体装置は、下面が絶縁基板４ａ側に接合される半導体素子１と、半導体素子１の上面に接合され、水平方向に延在する部分を有する板状のリード端子３ａとを備え、リード端子３ａの水平方向に延在する部分は、半導体素子１に接合されかつ平面視で直線的に延在する部分を含み、半導体素子１をリード端子３ａの直線的に延在する部分とともに封止する封止樹脂５をさらに備え、封止樹脂５の線膨張係数は、リード端子３ａの線膨張係数と半導体素子１の線膨張係数との中間値であり、リード端子３ａは、直線的に延在する部分を水平方向に部分的に分断する凹部７ｂまたは凸部７ａを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車または電車等のモータを制御するインバータまたは回生用のコンバータに使用される半導体装置に関するものである。
ケース型パワー半導体モジュールは、Ｃｕ材などを使用し半導体素子から電力を入出力するリード端子と、半導体素子の信号を入出力する信号端子とから構成される。リード端子は、ワイヤまたははんだなどを用いて半導体素子と電気的に接合される。一方、信号端子はワイヤなどを用いて半導体素子と電気的に接続され、モジュール内部をエポキシ系などの樹脂で封止する構造が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
半導体装置が動作したときまたは半導体装置の周囲温度の変化による冷熱サイクルで、モジュール内部のリード端子と封止樹脂との線膨脹係数差によって、リード端子近傍の封止樹脂に応力が発生する。そのため、リード端子の線膨脹係数に近い線膨張係数を有する封止樹脂を使用したり、モジュール内部をシリコーン系などのヤング率の低い樹脂で封止したりすることで、リード端子の変形によって発生する樹脂応力を低減させる方法が一般的である。
特開平１−２７６６５５号公報
しかしながら、エポキシ系などの封止樹脂の線膨脹係数をＣｕ材などで構成されるリード端子の線膨張係数に近づけると、逆に半導体素子または絶縁基板の線膨張係数から離れることになる。この状態では封止樹脂と、半導体素子または絶縁基板との線膨脹係数差が大きくなり、半導体素子に接続されている信号ワイヤが冷熱サイクルで切断される可能性がある。また、多数の半導体素子を並列的に接続した半導体モジュール内のリード端子の形状は直線的となり、リード端子の端面に封止樹脂の応力が集中しやすく、封止樹脂に発生したクラックがリード端子の直線形状に伝播する可能性がある。そこで、リード端子を水平方向に蛇行させる方法も考えられるが、インダクタンスが悪化するという問題点があった。
さらに他の方法として、ヤング率の低いシリコーン系の封止樹脂を使用する方法もあるが、半導体素子の発熱などに起因して繰返し応力が発生するため、接合部の疲労が早くなるという問題点があった。
そこで、本発明は、冷熱サイクルによるリード端子の膨張収縮に伴う封止樹脂への応力を低減することで、封止樹脂へのクラックの発生を抑制し、高寿命および高信頼性を実現可能な半導体装置を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置は、下面が基板側に接合される半導体素子と、前記半導体素子の上面に接合され、水平方向に延在する部分を有する板状のリード端子とを備え、前記リード端子の前記水平方向に延在する部分は、前記半導体素子に接合されかつ平面視で直線的に延在する部分を含み、前記半導体素子を前記リード端子の前記直線的に延在する部分とともに封止する封止樹脂をさらに備え、前記封止樹脂の線膨張係数は、前記リード端子の線膨張係数と前記半導体素子の線膨張係数との中間値であり、前記リード端子は、前記直線的に延在する部分を水平方向に部分的に分断する凹部または凸部を備えるものである。
本発明によれば、リード端子は、直線的に延在する部分を水平方向に部分的に分断する凹部または凸部を備えるため、リード端子に発生する直線的な応力を分散させることで封止樹脂への応力を抑制でき、封止樹脂へのクラックの発生を抑制することができる。また、リード端子は凹部または凸部を備えることで、クラックが発生した場合の連続的な伝搬を抑制することができる。さらに、封止樹脂の線膨張係数は、リード端子の線膨張係数と半導体素子の線膨張係数との中間値であるため、封止樹脂と半導体素子との線膨張係数差が大きくなることを抑制でき、リード端子に応力が発生した場合に半導体素子に接続されている信号配線が切断されることを抑制することができる。以上より、半導体装置の高寿命および高信頼性を実現することが可能となる。
実施の形態１に係る半導体装置の概略平面図である。 実施の形態１に係る半導体装置の部分平面図である。 実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の概略平面図である。 実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の概略平面図である。 実施の形態２に係る半導体装置の部分平面図である。 実施の形態３に係る半導体装置のリード端子のベンド部の部分斜視図である。 実施の形態４に係る半導体装置のリード端子の部分斜視図である。 実施の形態４の変形例１に係る半導体装置のリード端子の部分斜視図である。 実施の形態４の変形例２に係る半導体装置のリード端子の部分斜視図である。 実施の形態５に係る半導体装置の部分平面図である。 実施の形態５に係る半導体装置の部分断面図である。 実施の形態６に係る半導体装置の部分平面図である。 実施の形態６に係る半導体装置のリード端子の構造を示す部分斜視図である。 実施の形態６の変形例に係る半導体装置のリード端子の構造を示す部分斜視図である。 実施の形態６に係る半導体装置においてボンディング動作を行っている状態を示す部分平面図である。 実施の形態６に係る半導体装置においてボンディング動作を行っている状態を示す部分断面図である。 実施の形態６に係る半導体装置において凹み部を設けない場合にボンディング動作を行っている状態を示す部分断面図である。 実施の形態７に係る半導体装置の部分斜視図である。 実施の形態７に係る半導体装置の部分断面図である。 実施の形態８に係る半導体装置の部分断面図である。 前提技術に係る半導体装置の概略平面図である。 図２１のA-A断面図である。
＜前提技術＞
最初に、前提技術に係る半導体装置について説明する。図２１は、前提技術に係る半導体装置の概略平面図であり、図２２は、図２１のA-A断面図である。図２１と図２２に示すように、半導体装置は、半導体素子１と、リード端子３，３ａと、封止樹脂５とを備えている。半導体装置はさらに、絶縁基板４ａと、ケース４ｂとを備えている。半導体素子１の下面は、絶縁基板４ａの上面に設けられた配線パターン上にはんだなどのロウ材２で接合されている。リード端子３，３ａは、Ｃｕ材を用いて板状に形成され、水平方向に延在する部分を有する形状に形成されている。リード端子３，３ａは、半導体素子１の上面にロウ材２で接続されている。
ケース４ｂは、樹脂などを用いて構成され、絶縁基板４ａ上に配置されている半導体素子１およびリード端子３，３ａの周囲を囲むように絶縁基板４ａの側面に設けられている。ケース４ｂの上面に端子２０が設けられ、端子２０はケース４ｂ内を通る配線を用いて半導体素子１と接続されている。封止樹脂５は、エポキシ樹脂などであり、ケース４ｂ内に配置され、半導体素子１をリード端子３，３ａとともに封止している。
図２１においては、１２個の半導体素子１が配置されており、６個の半導体素子１は３つのリード端子３でそれぞれ２個ずつ接続されている。残り６個の半導体素子１は、水平方向に延在する部分が平面視で直線的に延在する１つのリード端子３ａで接続されている。
半導体素子１の動作または半導体装置の周囲温度の変化による冷熱サイクルでリード端子３ａが膨張収縮すると図２２に示すように、リード端子３ａの端部に接触している封止樹脂５へ応力が集中し、封止樹脂５にクラック８が発生する可能性がある。特に、リード端子３ａが平面視で直線的に延在するように構成されていると、応力が直線的に発生するため、リード端子３ａに沿ってクラック８が伝播しやすい状態となる。本発明の半導体装置においては、冷熱サイクルによるリード端子３ａの膨張収縮に伴う封止樹脂５への応力を低減することで、封止樹脂５へのクラック８の発生を抑制している。
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置の概略平面図である。なお、実施の形態１において、前提技術で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
実施の形態１に係る半導体装置は、電力用半導体装置であり、車両のモータを制御するインバータまたは回生用のコンバータに使用される。また、半導体素子１は、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）などで構成されるワイドバンドギャップ半導体素子である。
図１に示すように、実施の形態１に係る半導体装置においては、前提技術と比較してリード端子３ａの形状が異なっている。具体的には、リード端子３ａは、直線部６と、凸部７ａと、凹部７ｂとを備えている。直線部６は、リード端子３ａにおける水平方向に延在する部分が平面視で直線的に延在する部分である。凸部７ａは、直線部６の幅方向外側に突出するように略矩形形状に形成されている。凹部７ｂは、リード端子３ａのうち凸部７ａに連続する部分に設けられ、直線部６の幅方向内側に凹むように略矩形形状に形成されている。直線部６は、凸部７ａおよび凹部７ｂによって直線部６の幅方向（水平方向）に部分的に分断される。
半導体素子１を多数個接続するリード端子３ａは、連続した直線部６を極力減少させるため、一組以上の凸部７ａおよび凹部７ｂを備えている。半導体素子１の動作または半導体装置の周囲温度の変化によってリード端子３ａが膨張収縮した場合にも、リード端子３ａに凸部７ａおよび凹部７ｂを設けることで、直線部６が部分的に分断され、封止樹脂５に発生する応力が分散され、クラック８（図２２参照）の伝播を抑制できる。
また、リード端子３，３ａはＣｕ材を用いて構成され、半導体素子１はＳｉＣまたはＧａＮなどで構成されている。線膨張係数がリード端子３，３ａの線膨張係数と半導体素子１の線膨張係数との中間値となるような樹脂が封止樹脂５として採用されている。封止樹脂５は、例えばエポキシ樹脂である。これにより、封止樹脂５と半導体素子１との線膨張係数差が大きくなることを抑制し、リード端子３ａに応力が発生した場合に半導体素子１に接続されている信号配線が切断されることを抑制可能である。
次に、図２を用いて、凸部７ａおよび凹部７ｂの寸法について説明する。図２は、実施の形態１に係る半導体装置の部分平面図であり、凸部７ａおよび凹部７ｂの幅寸法ｘと奥行き寸法ｙと、リード端子３ａの板厚ｔとの関係を示している。凸部７ａおよび凹部７ｂは、リード端子３ａの板厚ｔ以上の幅寸法ｘおよび奥行き寸法ｙで構成されている。幅寸法ｘまたは奥行き寸法ｙを板厚ｔ以上の寸法とすることで、プレス成型などでの外形造形工程において、形状安定性および製造容易性を確保することができる。
なお、ロウ材２として代表的にはんだを使用しているが、Ａｇペーストまたはその他の導電性接続材を使用することも可能である。また、リード端子３，３ａとしてＣｕ材以外にもＡｌ材などを使用することも可能である。
また、図１においては、リード端子３ａは、凸部７ａおよび凹部７ｂを備えているが、図３に示すように、リード端子３ａは凸部７ａのみを備えていてもよい。この場合、一対の凸部７ａは、直線部６の幅方向外側に突出するように略矩形形状にそれぞれ形成されており、リード端子３ａは一対の凸部７ａを一組以上備えている。図３は、実施の形態１の変形例１に係る半導体装置の概略平面図である。
さらに、図４に示すように、リード端子３ａは凹部７ｂのみを備えていてもよい。この場合、一対の凹部７ｂは、直線部６の幅方向内側に凹むように略矩形形状にそれぞれ形成されており、リード端子３ａは一対の凹部７ｂを一組以上備えている。図４は、実施の形態１の変形例２に係る半導体装置の概略平面図である。
また、凸部７ａおよび凹部７ｂは、略矩形形状に形成されていると説明したが、多段形状、台形形状、半円弧形状、またはこれらを組み合わせた形状であってもよい。
以上のように、実施の形態１に係る半導体装置では、リード端子３ａは、直線的に延在する部分を水平方向に部分的に分断する凹部７ｂまたは凸部７ａを備えるため、リード端子３ａに発生する直線的な応力を分散させることで封止樹脂５への応力を抑制でき、封止樹脂５へのクラック８の発生を抑制することができる。また、リード端子３ａは凹部７ｂまたは凸部７ａを備えることで、クラック８が発生した場合の連続的な伝搬を抑制することができる。さらに、封止樹脂５の線膨張係数は、リード端子３ａの線膨張係数と半導体素子１の線膨張係数との中間値であるため、封止樹脂５と半導体素子１との線膨張係数差が大きくなることを抑制でき、リード端子３ａに応力が発生した場合に半導体素子１に接続されている信号配線が切断されることを抑制することができる。以上より、半導体装置の高寿命および高信頼性を実現することが可能となる。
凹部７ｂまたは凸部７ａは、リード端子３ａの板厚ｔ以上の幅寸法ｘおよび奥行き寸法ｙで構成されるため、直線的に延在する部分の部分的な分断にメリハリがつくことに加え、プレス加工における形状容易性が得られるとともに打ち抜き金型の寿命を延ばすことが可能となる。
半導体素子１は高温動作可能なワイドバンドギャップ半導体素子であるため、半導体素子１からの発熱による電極の膨張に対し、封止樹脂５への応力を緩和することができ、一層高温での製品対応が可能となる。
半導体装置は、車両のモータを制御するインバータまたは回生用のコンバータに使用される電力用半導体装置であるため、高品質および高信頼性が要求される半導体装置において、封止樹脂５へのダメージを軽減することができ、所定の品質および信頼性を確保することができる。
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体装置について説明する。図５は、実施の形態２に係る半導体装置の部分平面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図５に示すように、実施の形態２においては、リード端子３ａのうち凸部７ａまたは凹部７ｂに連続する部分にスリット９が設けられている。より具体的には、スリット９は、リード端子３ａのうち凸部７ａの側方部分と、凹部７ｂに連続するリード端子３ａの幅方向内側部分にそれぞれ設けられている。また、スリット９は、略矩形形状に形成され、リード端子３ａの板厚ｔ以上の幅寸法で構成されている。
リード端子３ａにスリット９をさらに設けたことで、封止樹脂５に生じる直線的な応力の伝播をさらに分断することができる。また、リード端子３ａの熱膨張による平面的な動きを吸収することが容易となる。なお、スリット９は、略矩形形状に形成されていると説明したが、多段形状、台形形状、円弧形状、またはこれらを組み合わせた形状であってもよい。この場合にも、上記と同様の効果が得られる。
以上のように、実施の形態２に係る半導体装置では、リード端子３ａは、リード端子３ａのうち凹部７ｂまたは凸部７ａに連続する部分に、リード端子３ａの板厚ｔ以上の幅寸法で構成されるスリット９をさらに備える。したがって、リード端子３ａの熱膨張によってリード端子３ａにおける長手方向の変形が発生した場合、スリット９によってリード端子３ａの動きを吸収することができ、封止樹脂５に生じる直線的な応力の伝播をさらに分断することができる。これにより、封止樹脂５に発生する応力を緩和することができる。また、スリット９をリード端子３ａに設ける場合にもプレス加工において加工容易性を確保することができる。
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る半導体装置について説明する。図６は、実施の形態３に係る半導体装置のリード端子３ａのベンド部１０の部分斜視図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図６に示すように、実施の形態３においては、リード端子３ａは、凹部７ｂに対応する部分にベンド部１０を備えている。ベンド部１０は、凹部７ｂに連続するリード端子３ａの幅方向内側部分を上向きに曲げられて形成されている。
凹部７ｂに連続するリード端子３ａの幅方向内側部分に、上向きに曲げられたベンド部１０を設けることで、リード端子３ａの直線部６を水平方向および垂直方向に部分的に分断することができる。そのため、封止樹脂５に発生する応力を分散することができる。また、リード端子３ａにベンド部１０を設けることで、リード端子３ａの熱膨張による変位量を低減することができ、上記同様に封止樹脂５に発生する応力を低減することができる。さらに、上側に曲げてベンド部１０を形成することで、リード端子３ａの下側の空間を広くすることができ、樹脂封止時において樹脂を半導体装置に注入する際に樹脂の流動性が向上する。そのため、封止樹脂５においてボイド滞留および充填不良を解消することができる。
なお、リード端子３ａの凹部７ｂは略矩形形状としたが、実施形態１，２で説明した多段形状、台形形状、円弧形状、またはこれらを組み合わせた形状であっても同様の効果が得られる。また、図６では、凹部７ｂに連続するリード端子３ａの幅方向内側部分にベンド部１０を設けることとして説明したが、図３に示す凸部７ａに対応する部分、すなわち、一対の凸部７ａと、これらに連続するリード端子３ａの幅方向内側部分を上側に曲げることでベンド部１０を形成することも可能である。
以上のように、実施の形態３に係る半導体装置では、リード端子３ａは、凹部７ｂまたは凸部７ａに対応する部分に、上向きに曲げられたベンド部１０をさらに備えるため、リード端子３ａの直線部６を水平方向および垂直方向に部分的に分断することができ、封止樹脂５に発生する応力が直線状に連鎖することを抑制できる。また、ベンド部１０によって熱膨張によるリード端子３ａの変形を一層吸収することができる。また、上側に曲げてベンド部１０を形成することで、設計の自由度を大きくすることができる。これにより、封止樹脂５の流動経路を確保することができ、封止樹脂５による封止品質を向上させることができる。
＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４に係る半導体装置について説明する。図７は、実施の形態４に係る半導体装置のリード端子３ａの部分斜視図である。なお、実施の形態４において、実施の形態１から３で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図７に示すように、実施の形態４においては、リード端子３ａの長手方向の端部１１は段付き形状に形成されている。より具体的には、リード端子３ａの直線部の長手方向の端部１１は、上側部分よりも下側部分の長手方向の長さが短くなる一段の段付き形状に形成されている。
リード端子３ａの直線部６の長手方向の端部１１を段付き形状とすることで、リード端子３ａの長手方向端部の角部に集中する応力を、段付き形状の端部１１の角部に分散することができ、封止樹脂５に発生する応力を減少させることができる。
以上のように、実施の形態４に係る半導体装置では、リード端子３ａの長手方向の端部１１は段付き形状に形成されるため、リード端子３ａの長手方向端部の角部に集中する応力に起因して封止樹脂５に発生する応力を緩和することができる。また、リード端子３ａの直線部６の長手方向の端部１１を段付き形状とすることで、リード端子３ａの端部１１において所定の樹脂厚みを確保することができるため、封止樹脂５の樹脂強度を向上させるとともに、樹脂封止時においてリード端子３ａの端部１１への樹脂の流動性を確保することができる。
なお、図７では、一段の段付き形状を例示したが、多段であってもよい。また、図８に示すように、リード端子３ａの直線部６の長手方向の端部１１が円弧形状、または図９に示すように、面取り形状に形成されていてもよい。ここで、図８は、実施の形態４の変形例１に係る半導体装置のリード端子３ａの部分斜視図であり、図９は、実施の形態４の変形例２に係る半導体装置のリード端子３ａの部分斜視図である。これらの場合にも上記と同様の効果が得られる。
＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５に係る半導体装置について説明する。図１０は、実施の形態５に係る半導体装置の部分平面図であり、図１１は、実施の形態５に係る半導体装置の部分断面図である。なお、実施の形態５において、実施の形態１から４で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図１０に示すように、実施の形態５においては、リード端子３ａは、半導体素子１の上面のうち信号配線１２が接続される部分であるワイヤボンドパッド１３を除く全上面を覆うように形成されている。より具体的には、実施の形態５においてリード端子３ａは、実施の形態１から４の場合よりも平面視輪郭が大きくなるように形成されている。また、リード端子３ａのうち、ワイヤボンドパッド１３に対応する位置には、ワイヤボンドパッド１３が露出するように凹部７ｃが設けられている。
図１０に示すように、半導体素子１の上面をリード端子３ａで覆うことで、リード端子３ａの熱膨張によってリード端子３ａの端部から封止樹脂５へ応力が加わる。図１１に示すように、万が一クラック８が発生したとしても、半導体素子１上への伝播を避けることができる。また、ワイヤボンドパッド１３を限定的に露出させるべく、リード端子３ａのうちワイヤボンドパッド１３に対応する位置に凹部７ｃを設けたため、リード端子３ａの直線部６を水平方向に部分的に一層分断することができる。
以上のように、実施の形態５に係る半導体装置では、リード端子３ａは、半導体素子１の上面のうち信号配線１２が接続される部分を除く全上面を覆うように形成されるため、リード端子３ａの熱膨張による応力で封止樹脂５にクラック８が発生した場合でも、リード端子３ａによって半導体素子１の上面側にクラック８が進展することを抑制し、半導体素子１へのダメージを抑制できる。また、実施の形態１から４の場合と比較してリード端子３ａを大きくすることで、電流密度を下げて、リード端子３ａの発熱を低減し熱膨張による影響を軽減することができる。
＜実施の形態６＞
次に、実施の形態６に係る半導体装置について説明する。図１２は、実施の形態６に係る半導体装置の部分平面図であり、図１３は、実施の形態６に係る半導体装置のリード端子３ａの構造を示す部分斜視図である。なお、実施の形態６において、実施の形態１から５で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図１２と図１３に示すように、実施の形態６においては、リード端子３ａは、半導体素子１の上面のうち信号配線１２が接続される部分（ワイヤボンドパッド１３が存在する部分）に隣接する上面の側へ段付き状に凹んで設けられる凹み部１４をさらに備えている。より具体的には、凹み部１４は、リード端子３ａのうちワイヤボンドパッド１３が露出する部分である凹部７ｃに隣接する位置に段付き状に凹んで設けられている。
図１３においては、リード端子３ａのうち凹み部１４となる平面部のみを凹ませて凹み部１４を形成したが、図１４に示すように、ハーフカットを行うことで段付き状の凹み部１４を形成してもよい。ここで、図１４は、実施の形態６の変形例に係る半導体装置のリード端子３ａの構造を示す部分斜視図である。なお、図１３と図１４においては、図面を見やすくするためにリード端子３ａのうち凹み部１４から凹部７ｃ側の部分を省略し図示していない。
次に、実施の形態６に係る半導体装置の作用、効果について説明する。図１５は、実施の形態６に係る半導体装置においてボンディング動作を行っている状態を示す部分平面図であり、図１６は、実施の形態６に係る半導体装置においてボンディング動作を行っている状態を示す部分断面図であり、図１７は、実施の形態６に係る半導体装置において凹み部１４を設けない場合にボンディング動作を行っている状態を示す部分断面図である。
図１５と図１６に示すように、ウェッジツール１６によるボンディング動作を行っている状態では、ウェッジツール１６の側部がリード端子３ａに設けられた段付き状の凹み部１４に位置するため、リード端子３ａとウェッジツール１６との干渉を回避することができる。
他方、図１７に示すように、リード端子３ａに凹み部１４を設けない場合、リード端子３ａの側面からワイヤボンドパッド１３までの距離の関係はｃ＜ｄとなる。すなわち、凹み部１４を設けた場合と同様の位置関係ではウェッジツール１６がリード端子３ａに干渉することを示している。ここで、ｃは、凹み部１４を設けた場合におけるリード端子３ａの側面からワイヤボンドパッド１３までの距離であり、ｄは、凹み部１４を設けない場合におけるリード端子３ａの側面からワイヤボンドパッド１３までの距離である。
リード端子３ａに凹み部１４を設けることで、リード端子３ａとウェッジツール１６との干渉を回避することができるため、凹部７ｃを最小限の大きさにすることができ、半導体素子１をリード端子３ａで覆う面積を広くすることができる。また、凹み部１４によってリード端子３ａの直線部６を部分的に分断することができ、封止樹脂５に発生する応力の伝播を分断することができる。
以上のように、実施の形態６に係る半導体装置では、リード端子３ａは、半導体素子１の上面のうち信号配線１２が接続される部分に隣接する上面の側へ段付き状に凹んで設けられる凹み部１４をさらに備える。したがって、凹部７ｃを最小限の大きさにすることができる。また、凹み部１４にハーフカットを行った場合はリード端子３ａ全体を絶縁基板４ａから離すことができるため、リード端子３ａと絶縁基板４ａのクリアランスが広がることで樹脂流動性を確保することができる。
＜実施の形態７＞
次に、実施の形態７に係る半導体装置について説明する。図１８は、実施の形態７に係る半導体装置の部分斜視図であり、図１９は、実施の形態７に係る半導体装置の部分断面図である。なお、実施の形態７において、実施の形態１から６で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図１８に示すように、実施の形態７においては、リード端子３ａのうち半導体素子１に接続される部分の側面にロウ材２の濡れ性を向上させる表面処理が施されている。この表面処理は、例えばＮｉめっきによる処理であり、リード端子３ａのうち半導体素子１に接続される部分の側面にはＮｉ薄膜１７が形成されている。ここで、表面処理は、Ｎｉめっきによる処理以外に、Ａｕめっき、Ａｇめっきまたはフラックスなどによる処理であってもよい。さらに、表面処理は、化学研磨などの表面改質による処理であってもよい。
図１９に示すように、リード端子３ａのうち半導体素子１に接続される部分の側面の濡れ性を向上させることで、半導体素子１を接合するためのロウ材２が当該側面に濡れ上がる。ロウ材２と封止樹脂５は密着性が低いため、ロウ材２と封止樹脂５との間に界面１８が発生し、これにより、封止樹脂５に生じる応力を分散することができる。
以上のように、実施の形態７に係る半導体装置では、リード端子３ａのうち半導体素子１に接続される部分の側面に濡れ性を向上させる表面処理が施されるため、半導体素子１を接合するためのロウ材２が当該側面に濡れ上がり、リード端子３ａの当該側面と封止樹脂５との密着性が低下する。これにより、リード端子３ａの熱膨張による変位から封止樹脂５が分離され、封止樹脂５に応力が発生することを低減できる。
＜実施の形態８＞
次に、実施の形態８に係る半導体装置について説明する。図２０は、実施の形態８に係る半導体装置の部分断面図である。なお、実施の形態８において、実施の形態１から７で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
図２０に示すように、実施の形態８においては、半導体装置は、リード端子３ａのうち半導体素子１に接続される部分の側面を覆う端子カバー１９をさらに備えている。より具体的には、端子カバー１９は、テフロン（登録商標）樹脂でＵ字形状に形成され、リード端子３ａのうち半導体素子１に接続される部分の側面を含む側部に取り付けられている。ここで、端子カバー１９は、テフロン（登録商標）樹脂以外にも、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＳまたはＰＰＳなどの熱可塑性樹脂、またはＳＵＳ３０４などの金属材料を用いて構成することができる。
リード端子３ａの側部に端子カバー１９を取り付けた後、封止樹脂５を充填することでリード端子３ａの熱膨張または収縮の変位を封止樹脂５から分離させることができる。そのため、封止樹脂５に伝播する応力を最小限にすることができる。よって、封止樹脂５のクラック８の発生を抑制する効果が得られる。また、シリコンカーバイトを主とする半導体装置は、一層高温での作動が可能である。すなわち、封止樹脂５を良好な封止状態とすることができるため、一層信頼性の優れた半導体装置を提供することができる。
以上のように、実施の形態８に係る半導体装置は、リード端子３ａのうち半導体素子１に接続される部分の側面を覆う端子カバー１９をさらに備えるため、リード端子３ａと封止樹脂５との間に界面を意図的に作ることで、封止樹脂５に働く応力を減少させることができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１ 半導体素子、３，３ａ リード端子、５ 封止樹脂、７ａ 凸部、７ｂ 凹部、９スリット、１０ ベンド部、１２ 信号配線、１４ 凹み部、１９ 端子カバー。

Claims (11)

  1. 下面が基板側に接合される半導体素子と、
    前記半導体素子の上面に接合され、水平方向に延在する部分を有する板状のリード端子とを備え、
    前記リード端子の前記水平方向に延在する部分は、前記半導体素子に接合されかつ平面視で直線的に延在する部分を含み、
    前記半導体素子を前記リード端子の前記直線的に延在する部分とともに封止する封止樹脂をさらに備え、
    前記封止樹脂の線膨張係数は、前記リード端子の線膨張係数と前記半導体素子の線膨張係数との中間値であり、
    前記リード端子は、前記直線的に延在する部分を水平方向に部分的に分断する凹部または凸部を備える、半導体装置。
  2. 前記凹部または前記凸部は、前記リード端子の厚さ以上の幅および奥行きで構成される、請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記リード端子は、前記リード端子のうち前記凹部または前記凸部に連続する部分に、前記リード端子の厚さ以上の幅で構成されるスリットをさらに備える、請求項１または請求項２記載の半導体装置。
  4. 前記リード端子は、前記凹部または前記凸部に対応する部分に、上向きに曲げられたベンド部をさらに備える、請求項１から３のいずれか１つに記載の半導体装置。
  5. 前記リード端子の長手方向の端部は段付き形状に形成される、請求項１から４のいずれか１つに記載の半導体装置。
  6. 前記リード端子は、前記半導体素子の前記上面のうち信号配線が接続される部分を除く全上面を覆うように形成される、請求項１から５のいずれか１つに記載の半導体装置。
  7. 前記リード端子は、前記半導体素子の前記上面のうち信号配線が接続される部分に隣接する前記上面の側へ段付き状に凹んで設けられる凹み部をさらに備える、請求項６記載の半導体装置。
  8. 前記リード端子のうち前記半導体素子に接続される部分の側面に濡れ性を向上させる表面処理が施される、請求項１から７のいずれか１つに記載の半導体装置。
  9. 前記リード端子のうち前記半導体素子に接続される部分の側面を覆う端子カバーをさらに備える、請求項１から７のいずれか１つに記載の半導体装置。
  10. 前記半導体素子はワイドバンドギャップ半導体素子である、請求項１から９のいずれか１つに記載の半導体装置。
  11. 前記半導体装置は、車両のモータを制御するインバータまたは回生用のコンバータに使用される電力用半導体装置である、請求項１から１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
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