JP2018113326A - 電力用半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の端子のそれぞれが樹脂に覆われることなく、大電流の印加を容易とする電力用半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】電力用半導体装置１０１は、リードフレーム１と、パワー半導体素子４と、端子７と、封止樹脂１０とを備える。端子７はパワー半導体素子４の主表面に交差する方向に延びる。封止樹脂１０はリードフレーム１、パワー半導体素子４および端子７を封止する。リードフレーム１は封止樹脂１０から少なくとも部分的に露出した配線部分を含む。端子７は封止樹脂１０から少なくとも部分的に露出するように配置される。端子７は、パワー半導体素子４の主表面に交差する方向に延びる端子本体部と、平面視において端子本体部の周囲を囲むようにパワー半導体素子４の主表面に沿う方向に延びる端子台に含まれる段差部分とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は電力用半導体装置およびその製造方法に関し、特に、トランスファーモールド法を用いて形成される、車載機器用の電力用半導体装置およびその製造方法に関するものである。

電力用半導体装置、すなわちパワー半導体装置としては、従来からたとえば特開２０１１−１６５８３６号公報（特許文献１）に開示されるようなものが提案されている。特開２０１１−１６５８３６号公報においては、筒状電極と、樹脂筐体と、外部電極とを備えた電力用半導体装置が開示されている。筒状電極は、半導体素子が実装される回路パターン上に固定されている。樹脂筐体は半導体素子および筒状電極を封止し、筒状電極の端部を露出している。外部電極は張出部を含み、張出部は筒状電極の樹脂筐体から露出する端部側に樹脂筐体の外側から挿入されている。

以上の構成により、筒状電極と外部電極との配列ピッチがずれて存在し、外部電極が変形した状態であっても、張出部が筒状電極の露出された端部または樹脂筐体に支持されており、樹脂筐体と外部電極との界面に作用する応力を緩和することができる。このため外部電極が大電流を流し高温環境で長時間使用されるなど、電力用半導体装置が過酷な環境下で使用された場合における、電力用半導体装置としての信頼性を向上させている。

また、上記張出部を筒状電極の端部または樹脂筐体に当接させることにより、樹脂筐体の成形金型との位置決め精度を緩和することができ、さらに外部電極の高さを張出部によって規定することができる。よって複数の外部電極の高さを揃えることが容易とされている。

特開２０１１−１６５８３６号公報

特開２０１１−１６５８３６号公報においてトランスファーモールド法により樹脂封止する際、上記筒状電極を成形金型と接触させることにより、筒状電極内への樹脂の侵入が防がれている。しかし筒状電極の精度ばらつきによっては成形金型と筒状電極の上端との間に生じた隙間に流動化した樹脂が漏出してしまうことになる。結果として、筒状電極および外部電極の表面に樹脂が付着し、筒状電極と外部電極とを電気的に接続させることが困難となる。

さらに、特開２０１１−１６５８３６号公報においては筒状電極に外部電極が挿入することにより両電極が接触する構成を有している。このため車載用の電力用半導体装置として使用する場合に必要な１００Ａ以上の大電流の印加が困難となる。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、複数の端子のそれぞれが樹脂に覆われることなく、大電流の印加を容易とする電力用半導体装置およびその製造方法を提供することである。

本発明の電力用半導体装置は、リードフレームと、パワー半導体素子と、端子と、封止樹脂とを備える。端子はパワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる。封止樹脂はリードフレーム、パワー半導体素子および端子を封止する。リードフレームは封止樹脂から少なくとも部分的に露出した配線部分を含む。端子は封止樹脂から少なくとも部分的に露出するように配置される。端子は、パワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる端子本体部と、平面視において端子本体部の周囲を囲むようにパワー半導体素子の主表面に沿う方向に延びる端子台に含まれる段差部分とを含む。

本発明の電力用半導体装置の製造方法は、リードフレーム上にパワー半導体素子が接合される。リードフレーム上にパワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる端子が接合される。パワー半導体素子およびリードフレームがトランスファーモールド法により樹脂封止される。リードフレームは樹脂封止する工程における封止樹脂から少なくとも部分的に露出した配線部分を含むように形成される。端子は封止樹脂から少なくとも部分的に露出するように配置される。端子は、パワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる端子本体部と、平面視において端子本体部の周囲を囲むようにパワー半導体素子の主表面に沿う方向に延びる端子台に含まれる段差部分とを含む。トランスファーモールド法により樹脂封止する工程においては、段差部分に接触可能な金型が端子本体部の周囲を囲むように設置された状態で、金型内に封止樹脂が充填される。

本発明によれば、端子と配線部分とを有することにより大電流の印加が容易となる。また端子が段差部分を含むことにより、端子の表面への樹脂の付着を抑制することができる。

実施の形態１に係るパワー半導体装置の外観を示す概略斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の概略断面図である。 図２において一部省略している部分を含めて図示した、実施の形態１のパワー半導体装置の内部構造の概略断面図である。 図３中点線で囲まれた部分ＩＶの端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第４工程を示す概略断面図である。 図８に示すリードフレームに端子を接合する工程を詳細に示すための概略断面図である。 図８に示すリードフレームに端子を接合する工程のうち図９に続く工程を詳細に示すための概略断面図である。 図８に示すリードフレームに端子を接合する工程のうち図１０に続く工程を詳細に示すための概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第５工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第６工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第７工程を示す概略断面図である。 実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第８工程を示す概略断面図である。 実施の形態１のトランスファーモールド法による樹脂封止工程における、端子本体収納部内への封止樹脂の侵入態様を示す拡大概略断面図である。 実施の形態１の変形例に係る端子を有するパワー半導体装置の製造方法の、図１５に対応する工程を示す概略断面図である。 図１７に示す実施の形態１の変形例のトランスファーモールド法による樹脂封止工程における、端子本体収納部内への封止樹脂の侵入態様を示す拡大概略断面図である。 実施の形態２に係るパワー半導体装置の、実施の形態１の図２に対応する概略断面図である。 図１９中点線で囲まれた部分ＸＸの端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。 実施の形態１の変形例に係る、図２０に相当する端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。 実施の形態２において図２０の端子を用いた場合におけるパワー半導体装置の製造方法のうち、トランスファーモールド法により樹脂封止工程を示す、概略断面図である。 実施の形態２において図２１の端子を用いた場合におけるパワー半導体装置の製造方法のうち、トランスファーモールド法により樹脂封止工程を示す、概略断面図である。 実施の形態２のトランスファーモールド法による樹脂封止工程における、端子本体収納部内への封止樹脂の侵入態様を示す拡大概略断面図である。 実施の形態２の変形例に係るトランスファーモールド法による樹脂封止工程における、端子本体収納部内への封止樹脂の侵入態様を示す拡大概略断面図である。 実施の形態３の第１例に係るパワー半導体装置の、実施の形態１の図２に対応する概略断面図である。 図２６中点線で囲まれた部分ＸＸＶＩＩの端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。 実施の形態３の第１例におけるパワー半導体装置の製造方法のうち、外部接続用端子を挿入する工程を示す、概略断面図である。 実施の形態３の第２例に係るパワー半導体装置の、実施の形態１の図２に対応する概略断面図である。 実施の形態３の第３例に係るパワー半導体装置の、実施の形態１の図２に対応する概略断面図である。 図３０中点線で囲まれた部分ＸＸＸＩの端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。 実施の形態３の作用効果を説明するための、外部接続用端子の態様の変形例を示す概略断面図である。 実施の形態３の第４例に係るパワー半導体装置の、実施の形態１の図２に対応する概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るパワー半導体装置１０１の外観を示す概略斜視図であり、図２は実施の形態１に係るパワー半導体装置１０１の内部構造を示す概略断面図である。また図３は、図２において一部省略している部分を含めて図示したパワー半導体装置１０１の内部構造の概略断面図である。図４は図３中点線で囲まれた部分ＩＶの端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。以下、図１〜図４を用いて、本実施の形態のパワー半導体装置１０１の構成について説明する。

図１および図２を参照して、本実施の形態の電力用半導体装置としてのパワー半導体装置１０１は、リードフレーム１と、パワー半導体素子４と、端子７と、封止樹脂１０とを主に有している。

リードフレーム１は、基本的にパワー半導体素子４などの主表面に沿う方向に広がる配線パターン形状を有するように形成されている。このためリードフレーム１は、たとえば互いに間隔をあけて複数形成された配線パターン形状としてのリードフレーム部分１ａ，１ｂ，１ｃを有している。また図３を参照して、図２においては省略されているが、実際にはリードフレーム１は、たとえば絶縁層２０および放熱部材３０からなる土台の主表面上に、平面視において配線パターン形状を有するように形成されている。その配線パターン形状が、互いに間隔をあけて複数形成されたリードフレーム部分１ａ，１ｂ，１ｃに相当する。なおパワー半導体装置１０１においては、リードフレーム１のパワー半導体素子４が接合される側と反対側すなわち図２の下側の面に、放熱性および絶縁性を有する絶縁シートまたは放熱グリースなどが接合されていてもよいし、当該下側の面にはんだの溶融層が接合されていてもよい。またこれらの他、リードフレーム１は、リードフレーム部分１ｃと一体として連続するように、パワー端子１ｄを含んでいる。

パワー半導体素子４は、たとえばスイッチング可能なＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）およびＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などを搭載する、チップ状の部材である。パワー半導体素子４のチップは、シリコンなどの半導体材料により形成されている。パワー半導体素子４はその裏側の主表面が導電性接合剤１３によりリードフレーム１（図２においてはたとえばリードフレーム部分１ｂ）上に接合されている。導電性接合剤１３は、はんだ、導電性ペーストなどの導電性および接着性を有する材料により構成されている。

またパワー半導体素子４は、そのリードフレーム１と接合される側と反対側すなわち上側において、導電性接合剤１３により、配線部材１６と電気的に接合されている。配線部材１６はさらに導電性接合剤１３を介してリードフレーム部分１ｃおよびパワー端子１ｄと電気的に接合されている。このようにしてパワー半導体素子４とパワー端子１ｄとは電気的に接続されている。言い換えれば配線部材１６はリードフレーム１（パワー端子１ｄ）とパワー半導体素子４とを電気的に接続している。その他図示されないが、たとえば配線部材１６は複数のリードフレーム１の間を電気的に接続するように配置されていてもよい。

端子７は、リードフレーム１（図２においてはたとえばリードフレーム部分１ａ）上に、導電性接合剤１３を介して接合されている。端子７は、パワー半導体素子４の主表面に交差する、図２などの上下方向に延びている。

以上のリードフレーム１、パワー半導体素子４、および端子７は封止樹脂１０により封止されている。ただし封止樹脂１０はリードフレーム１、パワー半導体素子４、および端子７のそれぞれの少なくとも一部を覆うように封止しているものの、特にリードフレーム１および端子７の少なくとも一部を封止樹脂１０から露出するように封止している。すなわちリードフレーム１は、封止樹脂１０から少なくとも部分的に露出した配線部分としてのパワー端子１ｄを含み、端子７は封止樹脂１０から少なくとも部分的に露出するように配置されている。なお本実施の形態においては、端子台７ｂ１の上面すなわち段差部分７ｃ２は、封止樹脂１０の最上面と同一高さすなわち同一平面となるように配置されている。

端子７は封止樹脂１０内において、たとえばボンディングワイヤ１９によりパワー半導体素子４と電気的に接続されている。しかしボンディングワイヤ１９の代わりにたとえば上記の配線部材１６、または配線用のリードフレームにより端子７とパワー半導体素子４とが電気的に接続されてもよい。

以上より、本実施の形態のパワー半導体装置１０１は、封止樹脂１０から露出するパワー端子１ｄと端子７との２種類の、パワー半導体装置１０１の外部と電気的に接続される端子部分を含んでいる。

パワー端子１ｄは、パワー半導体装置１０１からその外部へ、パワー半導体装置１０１を駆動させるためのメイン電流である１００Ａ以上の大電流を流す、出力用の端子である。図示されないがパワー端子１ｄは中継部材を介して、パワー半導体装置１０１の外部にある電力供給装置およびバッテリなどの電源と電気的に接続されている。これに対して端子７はパワー半導体素子４のＭＯＳＦＥＴなどに含まれるゲート信号線およびセンサ信号線などの制御用の信号端子と接続されている、パワー半導体装置１０１への入力用の端子である。端子７はその外側の図示されない制御基板からの入力信号を受け、その信号がパワー半導体素子４のゲート信号線に伝わる。これによりパワー半導体素子４のＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング機能が働く。このスイッチング機能により、出力用のパワー端子１ｄに通電する電流量が制御される。すなわち端子７に通常流れる電流はパワー端子１ｄに流れる電流に比べて非常に小さく、パワー半導体素子４のＭＯＳＦＥＴのゲート電極などのオン／オフ制御に用いられる。

本実施の形態のパワー半導体装置１０１においては、１００Ａ以上の大電流が流れるパワー端子１ｄが以下の特徴を有している。すなわちリードフレーム１は、パワー端子１ｄと、パワー端子１ｄ以外の部分としてのリードフレーム部分１ｃとの間の領域において、たとえば図２および図３に示すようにほぼ直角に屈曲されている。基本的には上記のようにリードフレーム１のリードフレーム部分１ａ，１ｂ，１ｃはパワー半導体素子４などの主表面に沿う図の水平方向に沿って拡がっているが、パワー端子１ｄはリードフレーム部分１ｃから屈曲されることにより、図の鉛直方向に沿うように（図２の上下方向に沿って延びるように）配置されている。すなわちリードフレーム１は、概ねパワー半導体素子４などの主表面に沿って拡がるリードフレーム部分１ａ，１ｂ，１ｃは封止樹脂１０に封止されているが、リードフレーム１の屈曲によりそれらとほぼ直交するパワー端子１ｄは封止樹脂１０から露出している。リードフレーム１が屈曲していることにより、パワー端子１ｄと端子７との双方が図２などの上方向きに延びるように配置されている。

また本実施の形態のパワー半導体装置１０１は、端子７が以下の特徴を有している。図４を参照して、端子７は、端子本体部７ａと、端子台７ｂと、段差部分７ｃと、突起部分７ｄとを有している。端子本体部７ａは、パワー半導体素子４の主表面に交差する図２〜図４の上下方向に延びる部分であり、端子７が電気信号を伝えるために主要な役割を有する部分である。端子本体部７ａは図２〜図４の左右方向に関して（平面視において）は端子７全体の中央部に配置されている。端子台７ｂは、端子７全体を支持する土台となる部分であり、端子本体部７ａの下方に配置される。

段差部分７ｃは端子台７ｂに含まれる一部の領域である。具体的には、段差部分７ｃは端子台７ｂの上面に相当し、端子台７ｂの平面視における最外縁からその中央側の端子本体部７ａに向けて、パワー半導体素子４の主表面に沿う方向に延びる領域である。図４においては段差部分７ｃは２つの段差部分７ｃ１，７ｃ２を含んでおり、段差部分７ｃ１と段差部分７ｃ２との間には図の上下方向に関する位置の差を有している。段差部分７ｃ２は段差部分７ｃ１よりも、パワー半導体素子４の主表面に沿う方向の寸法が小さく、段差部分７ｃ１より端子本体部７ａに近い領域に配置されている。上記のように段差部分７ｃは平面視において端子本体部７ａの外側の領域に配置される。このため段差部分７ｃは端子本体部７ａの周囲を囲むように形成されている。言い換えれば端子本体部７ａは、段差部分７ｃを含む端子台７ｂよりも図２〜図４の左右方向に関する幅が小さくなっている。

図４のように２つの段差部分７ｃ１，７ｃ２を有する端子７においては、段差部分７ｃ１の外縁部から端子本体部７ａに向かう水平部分の寸法Ａと、段差部分７ｃ１から段差部分７ｃ２まで立ち上がるよう鉛直方向に延びる寸法Ｂとの合計が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。なお上記寸法Ａ，Ｂの和と、さらに段差部分７ｃ１の外縁部から端子本体部７ａに向かう水平部分の寸法Ｃとの総和が５ｍｍ以上であることがより好ましい。

なお段差部分７ｃを含む端子台７ｂを上方から見た形状は円筒形状であっても四角柱状であってもよく、端子７を実装するリードフレーム１のレイアウトとの兼ね合いを考慮の上、場合によって上記の両形状が使い分けられる。

突起部分７ｄは、端子台７ｂの下面から下方に突起するように形成された領域であり、端子台７ｂの下面上に互いに間隔をあけて複数形成されている。すなわち突起部分７ｄは端子７全体の最下部に配置されており、リードフレーム１（リードフレーム部分１ａ）との接合面を含むように形成されている。すなわち端子７とリードフレーム１との接合面は突起部分７ｄの表面の一部となっている。

突起部分７ｄは、図４に示すようにたとえば半球状を含む形状であることが好ましい。個々の突起部分７ｄの半球状のサイズは直径２ｍｍ以下であり、形成される数は３つ以上であり、その配置位置は端子台７ｂの最下面であり、端子７が実装されるリードフレーム部分１ａの主表面との平衡が保てる位置であることが好ましい。具体的には、たとえば端子台７ｂの最下面に３つの突起部分７ｄを設ける場合には、それらを直線状に３つ並べるよりも、三角形状に３つ並べることが好ましい。またたとえば端子台７ｂの最下面に４つの突起部分７ｄを設ける場合には、それらを直線状に４つ並べるよりも、四角形状に４つ並べることが好ましい。

また突起部分７ｄが端子台７ｂの最下面から下方に突起する寸法は、パワー半導体装置１０１全体の高さ方向の寸法の制限およびレイアウトにより変化するが、通常は５ｍｍ以下とすることが好ましい。すなわち仮に突起部分７ｄが直径２ｍｍの半球状を含みその高さ方向の寸法が５ｍｍである場合には、端子台７ｂの最下面から３ｍｍ分まっすぐ円柱状に下降する平面視にて直径２ｍｍの円形の領域と、その下側の直径２ｍｍの半球状の領域とを含むことが好ましい。

次に、図５〜図１５を用いて、本実施の形態のパワー半導体装置１０１の製造方法について説明する。

図５を参照して、たとえば平面視において互いに間隔をあけて複数形成された配線パターン形状としてのリードフレーム部分１ａ，１ｂ，１ｃを含むリードフレーム１が準備される。

図６を参照して、当該リードフレーム１が、たとえば基板状の放熱部材３０の主表面上に絶縁層２０が接着された基板部材の上に接合される。ここで放熱部材３０は銅などの熱伝導性に優れる材料により形成されていることが好ましい。また絶縁層２０は熱伝導性かつ電気的絶縁性を兼ね備える材料であり、たとえばエポキシ樹脂に熱伝導性フィラーとしてアルミナなどの比較的熱伝導率の高い絶縁性材料を混合した部材であることが好ましい。ただしリードフレーム１が接合される部材は図６に示す構成に限られないため、図７以降においては図２と同様に、リードフレーム１の下側の領域の各部材は省略される。

図７を参照して、リードフレーム１上、特にたとえばリードフレーム部分１ｂの主表面の上に、たとえば導電性接合剤１３により、パワー半導体素子４が接合される。

図８を参照して、リードフレーム１上、特にたとえばリードフレーム部分１ａの主表面の上に、パワー半導体素子４の主表面に交差する図の上下方向に延びる端子７が接合される。端子７の構成は上記の図４に示すとおりであり、端子本体部７ａと、端子台７ｂと、段差部分７ｃと、突起部分７ｄとを有している。またパワー半導体素子４のリードフレーム１と反対側の主表面すなわち上側の主表面上、およびリードフレーム部分１ｃの上側の主表面上に導電性接合剤１３が塗布され、これらによりパワー半導体素子４とリードフレーム部分１ｃとの上には配線部材１６が接合される。さらにリードフレーム部分１ａの上側の主表面上とパワー半導体素子４の上側の主表面上とにボンディングワイヤ１９が接合される。ボンディングワイヤ１９はアルミニウムまたは銅からなる円形断面または矩形断面を有する線材であり、超音波接合により端子７とパワー半導体素子４とを電気的に接続可能である。

ここで端子７は上記のようにリードフレーム１（リードフレーム部分１ａ）との接合面に突起部分７ｄを含んでいる。端子７のリードフレーム部分１ａへの接続は以下のようになされる。図９を参照して、リードフレーム部分１ａの上側の主表面上に導電性接合剤１３（接合剤）が塗布される。

図１０を参照して、リードフレーム１上に載置された導電性接合剤１３が硬化されながら、導電性接合剤１３の厚みと突起部分７ｄの厚みとがほぼ等しくなるように、端子７が導電性接合剤１３側すなわち下側に加圧される。すなわち導電性接合剤１３がリードフレーム１のうち端子７が実装されるリードフレーム部分１ａの表面上に塗布された後、端子７の全体がその導電性接合剤１３の上に乗せられる。その状態で導電性接合剤１３が硬化されながら、端子７に対して図１０中に矢印で示す一定の圧力Ｆが下向きに加えられる。導電性接合剤１３が冷却により硬化する部材である場合には導電性接合剤１３が冷却されながら、導電性接合剤１３が加熱により硬化する部材である場合には導電性接合剤１３が加熱されながら、端子７に対して下向きの圧力が加えられる。

図１１を参照して、上記のようにすれば、圧力Ｆの印加が始まる時点では導電性接合剤１３の厚みｈが突起部分７ｄの厚みＤよりも大きくても、加圧により導電性接合剤１３は漸次その厚みｈが薄くなるように変形する。このように導電性接合剤１３を加圧変形させながら導電性接合剤１３が硬化されれば、導電性接合剤１３が硬化された時点では、突起部分７ｄの最上部が導電性接合剤１３の最上部と高さ方向の位置が等しくなり、突起部分７ｄの最下部が導電性接合剤１３の最下部と高さ方向の位置が等しくなるようにその変形が終了する。これは導電性接合剤１３はその最上部および最下部が突起部分７ｄの最上部および最下部の位置に追随するように変形するが、突起部分７ｄが固形でありその厚みＤを維持するために、導電性接合剤１３の厚みｈが突起部分７ｄの厚みＤに等しくなればそれ以上薄くなるよう変形することはできなくなるためである。すなわち突起部分７ｄの最下部が実装されるリードフレーム部分１ａの表面に達したところで導電性接合剤１３が突起部分７ｄから厚みの変化を阻止されるためである。このようにするためには、導電性接合剤１３がそれ以上変形できないほど固化する前に、導電性接合剤１３の厚みが突起部分７ｄの厚みＤに等しくなるように圧力が加えられることが望ましい。

以上により端子７は、端子台７ｂの最下面とリードフレーム部分１ａの表面との間隔が突起部分７ｄの厚みＤに等しくなるように、リードフレーム部分１ａ上に接合される。

図１２を参照して、パワー半導体素子４および端子７などが接合されたリードフレーム１が、金型４０にセットされる。金型４０は、リードフレーム１などを図１２の上側から覆う上側金型４１と、リードフレーム１などを図１２の下側から覆う下側金型４２とを有している。

上側金型４１は、リードフレーム１などを収納する上側キャビティ４１ａと、下側金型４２と嵌合する上側嵌合部４１ｂとを有している。また下側金型４２は、リードフレーム１などを収納する下側キャビティ４２ａと、上側金型４１と嵌合する下側嵌合部４２ｂとを有している。なお図１２においては下側キャビティ４２ａは図の上下方向に深さを有さず下側嵌合部４２ｂと同一平面上となるような形状となっているが、このような形状に限られない。また下側キャビティ４２ａはその一部にスペーサ形成部４２ｃを含んでいてもよい。スペーサ形成部４２ｃは、パワー半導体素子４などを上記放熱部材３０（図６参照）上などの冷却媒体上に実装する際にリードフレーム１との電気的な絶縁を確保するためのスペーサを封止樹脂１０により形成することを可能とする領域である。

また上側キャビティ４１ａはその一部に上側突起部４１ｃおよび端子本体収納部４１ｄを有することが好ましい。上側突起部４１ｃは上側キャビティ４１ａの表面から部分的に下側に向けて突起するように延びている領域であり、端子本体収納部４１ｄの平面視における周囲に（たとえば端子本体収納部４１ｄの周囲を一周するように）形成されている。また上側突起部４１ｃの平面視における形状およびサイズは、基本的に収納される端子７の段差部分７ｃの平面視における形状（円筒形状または四角柱状など）およびサイズと同様となるように形成されていることが好ましい。

端子本体収納部４１ｄは上側キャビティ４１ａの下側キャビティ４２ａと対向する表面の一部に形成された凹部状の領域である。端子本体収納部４１ｄは、端子本体部７ａを収納可能とすべく、上側キャビティ４１ａの深さ方向すなわち鉛直方向に細長く延びた形状を有している。

図１３を参照して、下側キャビティ４２ａに図１１以前の各工程で準備されたリードフレーム１などがセットされ、上側金型４１の上側嵌合部４１ｂと下側金型４２の下側嵌合部４２ｂとが互いに嵌合される。これによりリードフレーム１などは、上側キャビティ４１ａおよび下側キャビティ４２ａにより形成される空間内に収納される。端子台７ｂ１の上面すなわち段差部分７ｃ２は、上側キャビティ４１ａの最上面と同一高さすなわち同一平面となるように配置されている。なおリードフレーム１の特にリードフレーム部分１ｃの一部は、上記空間の外側にはみ出るように配置され、たとえば上側嵌合部４１ｂと下側嵌合部４２ｂとにより締め付けられる。

この工程により、基本的に上側キャビティ４１ａの上側突起部４１ｃは、端子７の段差部分７ｃ１の表面上に接触するようにセットされることが好ましい。

図１３および図１４を参照して、この状態で、上記空間内に封止用の樹脂として一般公知のシリコーンゲルなどの流動性のある材料がトランスファーモールド法により充填される。これによりリードフレーム１およびパワー半導体素子４などが樹脂封止される。図１３においては図の左側から樹脂材料が供給され、図１４においては上記空間内のほぼ全体が封止樹脂１０により充填され、封止樹脂１０が硬化される。封止樹脂１０はスペーサ形成部４２ｃ内も充填し、当該領域にも硬化された封止樹脂１０が形成される。

ただしトランスファーモールド法により樹脂封止する工程においては、封止樹脂１０を形成する樹脂材料は、基本的に、端子本体部７ａの周囲を囲むように設置された端子本体収納部４１ｄ内には侵入しない。これは上側金型４１の上側突起部４１ｃが段差部分７ｃ１に接触すれば、端子本体収納部４１ｄはその外側からの封止樹脂１０の流入を受けることができなくなるよう区画されるためである。このため図１４に示すように、端子本体収納部４１ｄ内の領域は封止樹脂１０が充填しないように、金型４０のキャビティ内には封止樹脂１０が充填される。

図１５を参照して、トランスファーモールド法による封止樹脂１０の充填工程の後、上側金型４１が下側金型４２から外され、封止樹脂１０により封止されたもの全体がパワー半導体装置１０１として形成される。

これにより図１５に示すように、端子７は封止樹脂１０から少なくとも部分的に露出するように配置される。具体的にはパワー半導体装置１０１においては端子本体部７ａが封止樹脂１０から露出するように形成される。またリードフレーム１は封止樹脂１０から少なくとも部分的に露出した配線部分としてのパワー端子１ｄを含むように樹脂封止がなされる。これはリードフレーム部分１ｃの一部は、上記空間の外側にはみ出るように配置され、その部分には封止樹脂１０が供給されなかったためである。

次に、本願発明の背景技術を補足説明しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。

電力用半導体装置、すなわちパワー半導体装置には、以下のようなものがある。たとえばパワー半導体装置としては、配線がパターニングされた絶縁性の基板上にパワー半導体素子がはんだ付けされ、さらにその基板に配線部材が接続されたものがシリコーンゲルなどにより封止されることで形成されたケース型パワー半導体装置がある。また他のパワー半導体装置としては、ダイオードおよびＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子をトランスファー成形したディスクリート型のパワー半導体装置がある。従来より、車載機器用のパワー半導体装置は、以上のパワー半導体装置のそれぞれとして、または以上の各パワー半導体装置等を組み合わせたものとして製造されている。

車載機器用のパワー半導体装置は、その搭載スペースが狭いため、サイズを小型化する必要がある。しかしながら、車載用電装品に搭載されるスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴおよびＩＧＢＴなどの半導体素子は、高電圧環境下で使用される。このためこれらの半導体素子はたとえばトランスファーモールド法により樹脂封止された状態で外部接続することにより使用される場合がある。

一方、ダイオードおよびＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子が用いられたディスクリート型のパワー半導体装置においては、その製造時の外部接続のための配線の加工により、封止用の樹脂と基板との間に応力が加わり、剥離が発生する場合がある。

このような剥離が発生した場合、不良品として廃棄するため、歩留り向上が阻害される。さらに上記剥離を抑制するため、配線の加工位置と封止用の樹脂との距離をより大きくする必要があるが、そのことによりパワー半導体装置の小型化が阻害される。

そこで、外部接続のための配線が部分的に封止樹脂の外側に端子として配置されることにより、封止樹脂が不必要に多くの領域を封止しその装置全体が大きくなることを抑制し、パワー半導体装置の小型化が図れる。しかしこの場合、たとえばトランスファーモールド法による樹脂封止の工程中に、封止樹脂の外側に配置された配線に封止樹脂が付着すれば、当該配線が装置内外間の電気的接触を妨げる不具合を生じる。

このような不具合を抑制するため、本実施の形態のリードフレーム１はパワー端子１ｄの部分において、端子７は端子本体部７ａの部分において、封止樹脂１０から露出するように配置されている。そして端子７の端子台７ｂの部分が段差部分７ｃ１，７ｃ２を有するように形成されている。

これにより、トランスファーモールド法による樹脂封止工程時には、段差部分７ｃ１に金型４０の上側突起部４１ｃが接触可能な構成を有する金型４０が用いられ、端子本体部７ａの周囲が端子本体収納部４１ｄに囲まれるように設置される。このため、仮に上側突起部４１ｃが段差部分７ｃ１に接触すれば、上記のように端子本体収納部４１ｄ内はその外側領域と明確に区画され閉じられた領域となるため外側からの封止樹脂１０の流入を受けない。

図１６はトランスファーモールド法による樹脂封止時において段差部分７ｃ１と上側突起部４１ｃとの間に隙間ＧＰが生じた場合の態様を示している。図１６を参照して、この場合、図中の矢印に示すように、端子本体収納部４１ｄの外側の領域から封止樹脂１０が端子本体収納部４１ｄ内に侵入し得る。しかしながら、たとえば図１６中の段差部分の寸法Ａと寸法Ｂとの和が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、封止樹脂１０の侵入距離が１ｍｍ以下であれば、少なくとも侵入した封止樹脂１０は端子本体部７ａの表面には到達し得ないこととなる。このため電気伝導に直接影響する端子本体部７ａへの封止樹脂１０の付着を抑制し、端子本体部７ａの導電性を確保することができる。

つまり、本来は段差部分７ｃ１に上側突起部４１ｃが接触することにより上側突起部４１ｃと段差部分７ｃ１との間には隙間ＧＰが生じないことが理想である。そのようにすることが可能であれば端子本体収納部４１ｄ内には封止樹脂１０は侵入せず、端子本体部７ａに樹脂材料が付着することはない。しかし金型４０などの加工精度上やむを得ず当該隙間ＧＰが生じることがあり得る。本発明はこのような隙間ＧＰが生じた場合においても、寸法Ａと寸法Ｂとの和が、隙間ＧＰに侵入した封止樹脂１０の進行可能な距離よりも長ければ、端子本体部７ａに樹脂材料が到達し得なくなるという点にて、実益がある。このほか段差部分７ｃ１，７ｃ２は、端子本体収納部４１ｄ内への封止樹脂１０などのバリの侵入を抑制する役割も有している。

また図１６のように２つの段差部分７ｃ１，７ｃ２を有することにより、図１７および図１８のように１つの段差部分７ｃ１のみを有する場合に比べて、図中の寸法Ｂに示す上下方向の寸法分だけ、端子本体収納部４１ｄ内に侵入した樹脂が端子本体部７ａに達するまでに進行すべき距離を長くすることができる。この意味で２つ以上の段差部分を形成することは、単一の段差部分のみを形成する場合に比べて実益がある。

ただし図１７および図１８に示すように、段差部分７ｃとして単一の段差部分７ｃ１のみを有する構成としてもよい。この場合においても、段差部分７ｃが水平方向に寸法Ａ（Ａ＋Ｃ）を有している。このため、たとえば端子本体部７ａの表面と端子本体収納部４１ｄの内壁面との間に水平方向の距離がほとんど存在しない場合に比べて、隙間ＧＰから端子本体収納部４１ｄ内に侵入した樹脂が端子本体部７ａに到達する可能性を低減することができる。

次に、封止樹脂の外側に向かう端子が複数形成される場合には、たとえば成形金型による樹脂筐体の成形後に張出部の高さを調整することにより、複数の外部電極のそれぞれの高さを揃えることを可能としている。しかし複数の筒状電極の実装時の高さが不揃いである場合、それら複数の筒状電極のうち最も高くなったものに合わせるように張出部の高さを調整する必要が生じる。このため、外部電極を含めた電力用半導体装置の高さが高くなる。結果として、パワー半導体装置の小型化に背反することとなる。

そこで本実施の形態においては、上記のように端子７が突起部分７ｄを有し、上記の接続方法を適用することにより、端子台７ｂの最下面のリードフレーム１に対する高さ方向の距離が一定となるようにしている。このためリードフレーム１から、端子台７ｂの最上面までの高さ方向の寸法を一定にすることができ、上記のような実装時高さの不ぞろいを調整する観点から、樹脂封止工程後に後付けで高さ調整等を行なう必要がなくなる。このためパワー半導体装置１０１をより小型化することができる。

さらに、本実施の形態においては、外部と電気的に接続可能な端子として、パワー端子１ｄと端子７との２種類が設けられ、そのうちパワー端子１ｄが１００Ａ以上の大電流の通電を可能としている。このため電力用半導体装置としてパワー半導体装置１０１を機能させることができる。

パワー端子１ｄはリードフレーム１が部分的に屈曲され、その屈曲された部分よりもリードフレーム１の外側の領域が配線部分として形成されたものである。このため当該パワー端子１ｄは、たとえば筒状電極に外部電極が挿入されることにより両電極が接触することで構成された端子に比べ、１００Ａ以上の大電流の通電が容易である。パワー端子１ｄはリードフレーム部分１ｃなどと一体として構成されているためである。

なお端子７は、上記のようにパワー半導体素子４のオン／オフ制御に用いられる信号用の電流を流すための領域である。しかし端子７も、端子本体部７ａと端子台７ｂとが一体として形成されており、たとえば筒状電極に外部電極が挿入されることにより両電極が接触することで構成されたものではない。このため端子７にもパワー端子１ｄと同様に、１００Ａ以上の大電流を通電させることができる。

またパワー端子１ｄはもともとリードフレーム部分１ｃなどと同様にパワー半導体素子４の主表面に沿う水平方向に延びる成分であるが、リードフレーム１が屈曲しているため上方すなわち鉛直方向に沿う方向に延びている。また端子７もパワー端子１ｄと同様に上方に延びている。これにより、これらの端子が水平方向に延びる場合に比べて水平方向に関するリードフレーム１および端子７の専有面積を小さくすることができ、パワー半導体装置１０１全体をより小型化することができる。

実施の形態２．
図１９は実施の形態２に係るパワー半導体装置２０１の外観を示す概略斜視図であり、図２０は図１９中点線で囲まれた部分ＸＸの端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。図２１は図２０の端子の構成の変形例をより詳細に示す拡大概略断面図である。なお図１９などにおいても図２などと同様に、リードフレーム１の下方の領域については図示省略している。以下、図１９〜図２１を用いて、本実施の形態のパワー半導体装置２０１の構成について説明する。

図１９を参照して、本実施の形態の電力用半導体装置としてのパワー半導体装置２０１は、基本的に実施の形態１のパワー半導体装置１０１と同様の構成を有している。このため本実施の形態において実施の形態１と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。ただしパワー半導体装置２０１は、制御用の信号端子と接合される端子として、パワー半導体装置１０１の端子７に代わって端子１７が配置されている。

具体的には図２０および図２１を参照して、パワー半導体装置２０１における端子１７は、端子本体部１７ａは図の上下方向に関して上側の端子本体部１７ａ１と下側の端子本体部１７ａ２との２つの領域に分かれており、端子台１７ｂは図の上下方向に関して上側の端子台１７ｂ１と下側の端子台１７ｂ２との２つの領域に分かれている。これらは上側から下側へ、端子本体部１７ａ１、端子台１７ｂ１、端子本体部１７ａ２、端子台１７ｂ２の順に並ぶように配置されている。端子本体部１７ａ１は実施の形態１の端子本体部７ａと同様の役割を有する領域である。端子本体部１７ａ２は端子本体部１７ａ１と同様の電気的配線としての役割と、端子台１７ｂ１を支える支柱としての役割との双方を有する領域である。

端子台１７ｂの上面には段差部分７ｃが形成されている。図２０の段差部分７ｃは単一の段差部分７ｃ１のみを有しているが、図２１の段差部分７ｃは、実施の形態１の段差部分７ｃと同様に、２つの段差部分７ｃ１，７ｃ２を含んでいる。また下側の端子台１７ｂ２の下面から下方に突起するように突起部分７ｄが形成されている。

図２０および図２１の端子１７の、端子本体部１７ａの延びる方向すなわち図の上方に沿って延びる端子本体部１７ａの側面には、凹凸構造１７ｅ，１７ｆが形成されている。凹凸構造１７ｅは、端子本体部１７ａ１において、凸部１７ｅ１と、凹部１７ｅ２とが、図の上下方向に関して一定の間隔ごとに交互に並ぶように配置されている。凸部１７ｅ１は、端子本体部１７ａの側面に対して外側に突起した領域である。凹部１７ｅ２は、内外方向に関して端子本体部１７ａの側面と同じ位置に配置され、凸部１７ｅ１に対して内側に配置される領域である。同様に、凹凸構造１７ｆは、端子本体部１７ａ２において、凸部１７ｆ１と、凹部１７ｆ２とが、図の上下方向に関して一定の間隔ごとに交互に並ぶように配置されている。

図２０および図２１に示すように、図の左右方向に関する凸部１７ｅ１の最外部と端子台１７ｂ１の最外部との間隔をＡとし、図の上下方向に関する端子台１７ｂ１の厚みをＢとする。また図の左右方向に関する凸部１７ｅ１の最外部と凹部１７ｅ２の表面との間隔をＣとする。さらに図の上下方向に関する凸部１７ｅ１、凹部１７ｅ２の寸法をそれぞれＤ，Ｅとする。このとき、寸法Ａ＋Ｃの値は１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、寸法Ｂの値は図２０においては０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下、図２１においては３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。また寸法Ｄと寸法Ｅとの値はほぼ等しいことが好ましい。

図１９を再度参照して、端子台１７ｂ１の上面すなわち段差部分７ｃ１は、封止樹脂１０の最上面と同一高さすなわち同一平面となるように配置されている。

次に、図２２〜図２３を用いて、本実施の形態のパワー半導体装置２０１の製造方法について説明する。

図２２を参照して、たとえばリードフレーム部分１ａの主表面上に、端子７の代わりに端子１７が接合されるという相違点があるが、基本的に図５〜図１１と同様の処理がなされることにより、リードフレーム１上に端子１７、パワー半導体素子４、配線部材１６などが接合される。そして金型４０に、実施の形態１と同様に上記リードフレーム１などがセットされ、上側金型４１の上側嵌合部４１ｂと下側金型４２の下側嵌合部４２ｂとが互いに嵌合される。これによりリードフレーム１などは、上側キャビティ４１ａおよび下側キャビティ４２ａにより形成される空間内に収納される。なお端子本体収納部４１ｄには端子本体部１７ａのうち特に上側の端子本体部１７ａ１が収納される。端子台１７ｂ１の上面すなわち段差部分７ｃ１は、上側キャビティ４１ａの最上面と同一高さすなわち同一平面となるように配置されている。

金型４０は、基本的に実施の形態１の図１２，１３などの金型４０と同様の構成を有するため同一の構成要素の説明を省略するが、上側突起部４１ｃが設けられておらず、上側キャビティ４１ａの一部、具体的には上側キャビティ４１ａの端子本体収納部４１ｄに隣接する領域の表面が上側接触部４１ｅとして配置されている。上側接触部４１ｅは上側キャビティ４１ａと同一平面上にあり、図２２のように上側金型４１と下側金型４２とが互いに嵌合された状態において、端子１７の段差部分７ｃ１の表面に接触可能となっている。すなわちこの工程により、基本的に上側キャビティ４１ａの上側接触部４１ｅは、端子１７の段差部分７ｃ１の表面上に接触するようにセットされることが好ましい。

そして図１４の工程と同様に、この状態で、上記空間内に封止用の樹脂として一般公知のシリコーンゲルなどの流動性のある材料がトランスファーモールド法により充填される。

図２３を参照して、これは図２２と基本的に同様であるが、図２０の端子１７ではなく図２１のように２つの段差部分７ｃ１，７ｃ２を有する端子１７がリードフレーム１に接合された場合の、パワー半導体装置２０１の製造工程を示している。この場合も、図２２の場合と同様に、上側接触部４１ｅは上側キャビティ４１ａと同一平面上にあり、図２３のように上側金型４１と下側金型４２とが互いに嵌合された状態において、端子１７の段差部分７ｃ１の表面に接触可能となっている。すなわちこの工程により、基本的に上側キャビティ４１ａの上側接触部４１ｅは、端子１７の段差部分７ｃ１の表面上に接触するようにセットされることが好ましい。

トランスファーモールド法による封止樹脂１０の充填工程の後の処理については、図１５に示す工程と同様であるため、その説明を省略する。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
図２４および図２５は実施の形態２において図１６および図１８と同様に、トランスファーモールド法による樹脂封止時に段差部分７ｃ１と上側接触部４１ｅとの間に隙間ＧＰが生じた場合の態様を示している。このとき、たとえば図２４における段差部分７ｃ１の水平方向に関する寸法Ａ＋Ｃの値が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、封止樹脂１０の侵入距離が１ｍｍ以下であれば、少なくとも侵入した封止樹脂１０は端子本体部７ａの表面には到達し得ないこととなる。また図２５におけるＡ＋Ｂ＋Ｃの値が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、封止樹脂１０の侵入距離が１ｍｍ以下であれば、少なくとも侵入した封止樹脂１０は端子本体部７ａの表面には到達し得ないこととなる。このため電気伝導に直接影響する端子本体部７ａへの封止樹脂１０の付着を抑制し、端子本体部７ａの導電性を確保することができる。

また本実施の形態のように端子本体部１７ａ１が凹凸構造１７ｅを有することにより、たとえ段差部分７ｃ１と上側接触部４１ｅとの隙間ＧＰから封止樹脂１０が侵入して端子本体部１７ａ１に到達したとしても、そこから端子本体部１７ａ１の表面上を図の下方から上方に向けて濡れるように封止樹脂１０が進行することを抑制することができる。凹凸構造１７ｅの存在により、これが存在しない場合に比べて、封止樹脂１０が端子本体部１７ａ１の表面上を進むべき距離が増加するためである。このため端子本体部１７ａ１の全体が封止樹脂１０で覆われ、端子１７による外部との電気的接続が困難となる不具合を抑制することができる。

また本実施の形態においては、端子本体部１７ａ２に凹凸構造１７ｆを有する。これにより、トランスファーモールド法による樹脂封止工程において封止樹脂１０に覆われる端子本体部１７ａ２の表面において、その樹脂封止後、周辺の環境変化に起因する温度変化等による封止樹脂１０と端子台１７ｂとの線膨張係数差により発生する応力に起因する剥離に対し、凹凸構造１７ｆのアンカー効果による剥離の発生、進展が阻止される。その結果、パワー半導体装置２０１の信頼性を向上させることができる。

さらにたとえば図２２および図２３のように、上側突起部４１ｃの代わりに上側接触部４１ｅを有することにより、金型４０の設計が簡素化されている。

実施の形態３．
図２６は実施の形態３の第１例に係るパワー半導体装置３０１の外観を示す概略斜視図であり、図２７は図２６中点線で囲まれた部分ＸＸＶＩＩの端子の構成をより詳細に示す拡大概略断面図である。図２８は図２６に示すパワー半導体装置３０１の製造方法の一工程を示している。以下、図２６〜図２８を用いて、本実施の形態の第１例のパワー半導体装置３０１について説明する。

図２６を参照して、本実施の形態の第１例の電力用半導体装置としてのパワー半導体装置３０１は、基本的に実施の形態１のパワー半導体装置１０１と同様の構成を有している。このため本実施の形態の第１例において実施の形態１と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。ただしパワー半導体装置３０１においては、パワー半導体装置１０１の端子７に代わって端子２７が配置されている。

具体的には、端子２７は大筋では端子７と同様の構成であるが、端子台７ｂの最上面において、すなわち段差部分７ｃ２としての表面において、孔部２７ｈが形成されている。孔部２７ｈは平面視における端子台７ｂの最上面の中央部に形成されることが好ましい。孔部２７ｈは図の上下方向、すなわち他の各実施の形態における端子本体部７ａ，１７ａの延びる方向と同じ方向に沿って延びている。

孔部２７ｈ内には、端子本体部としての外部接続用端子２７ａが挿入されている。外部接続用端子２７ａは他の各実施の形態における端子本体部７ａ，１７ａの延びる方向と同じ方向に沿って延びている。このため孔部２７ｈは本実施の形態の端子本体部としての外部接続用端子２７ａの延びる方向に沿って延びている。外部接続用端子２７ａの図２６の上下方向の長さは孔部２７ｈよりも長いため、外部接続用端子２７ａは部分的に孔部２７ｈの外側にはみ出る。このはみ出た部分が実施の形態１などの端子本体部７ａと同様に機能する。そして外部接続用端子２７ａは端子台７ｂと電気的に接続されている。なお図２７に示す寸法Ａ，Ｂ，Ｃは、たとえば実施の形態１の図４に示す寸法Ａ，Ｂ，Ｃと同様とすることができる。また孔部２７ｈは、図の上下方向の深さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

その他、孔部２７ｈは平面視において円形状を有し、全体として円柱形状を有することが好ましい。また孔部２７ｈの内壁面はたとえば滑らかな円筒形状を有していることが好ましい。

図２８を参照して、パワー半導体装置３０１の製造方法においては、まず上記のように端子台７ｂの最上面に孔部２７ｈが形成される。そのような端子台７ｂを含む端子２７がリードフレーム部分１ａに接合され、金型４０にセットされて実施の形態１と同様にトランスファーモールド法による樹脂封止工程がなされる。樹脂封止工程が終了した後、孔部２７ｈ内に端子本体部としての外部接続用端子２７ａが挿入される。これにより、外部接続用端子２７ａが端子台７ｂと電気的に接続される。なお外部接続用端子２７ａはプレスフィットにより形成されてもよい。

図２９を参照して、本実施の形態の第２例の電力用半導体装置としてのパワー半導体装置３０２は、同第１例のパワー半導体装置３０１と基本的に同様の構成を有するため、パワー半導体装置３０１と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。ただしパワー半導体装置３０２においては、端子２７において、外部接続用端子２７ａと端子台２７ｂとの接続される部分を補強する補強部２７ｅをさらに備えている点において、パワー半導体装置３０１と異なっている。

補強部２７ｅは、上記図２８の工程と同様に封止樹脂の工程後に外部接続用端子２７ａを孔部２７ｈ内に挿入された後に、補強部２７ｅとしての接着剤、金属、または樹脂材料等が供給される。補強部２７ｅとしての素材は、外部接続用端子２７ａの段差部分７ｃ２との接触部、および段差部分７ｃ２と段差部分７ｃ１とを含む端子台７ｂの表面とその周辺の封止樹脂１０の表面との間の空間領域に供給される。その結果、たとえば上記空間領域は補強部２７ｅとしての素材により充填される。その後、上記補強部２７ｅとしての素材が固化されることにより補強部２７ｅが形成される。

図３０および図３１を参照して、本実施の形態の第３例の電力用半導体装置としてのパワー半導体装置３０３は、同第１例のパワー半導体装置３０１と基本的に同様の構成を有するため、パワー半導体装置３０１と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない。ただしパワー半導体装置３０２においては、端子２７の端子本体部としての外部接続用端子２７ａは孔部２７ｈに挿入されてはおらず、また封止樹脂１０の最上面とほぼ同じ高さの位置においてほぼ直角に屈曲している。そして外部接続用端子２７ａは、図３０において水平方向に延びる領域において、その水平方向に延びる主表面間を貫通する貫通孔２７ａｈを有している。

一方、図３１に示すように、端子台７ｂの最上面に形成される孔部２７ｈの内壁面にはメスねじ２７ｓが形成されている。そして図３０に示すように、外部接続用端子２７ａは、メスねじ２７ｓを貫通しメスねじ２７ｓと締結するオスねじ２７ｉにより、端子台７ｂの外側に固定されている。なお図３１に示す寸法Ａ，Ｂ，Ｃは、たとえば実施の形態１の図４に示す寸法Ａ，Ｂ，Ｃと同様とすることができる。また孔部２７ｈは、図の上下方向の深さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

次に、上記本実施の形態の各例の作用効果について説明する。
図２６〜図２８の第１例のような外部接続用端子２７ａを有する端子２７を適用することにより、外部接続用端子２７ａを、パワー半導体装置３０１の封止樹脂１０を形成した後に取り付けることが可能となる。このため、樹脂封止工程において端子本体部としての外部接続用端子２７ａの表面に封止樹脂１０が付着する可能性を排除することができる。また上記のように外部接続用端子２７ａを樹脂封止工程後に後付けすることにより、外部接続用端子２７ａの形状を自由に変更することが可能となる。たとえば図３２を参照して、外部接続用端子２７ａを図２６のような直線状の部材に応力緩和機構となるばね構造２７ｒが形成された構成とすることができる。このようにすれば、外部接続用端子２７ａおよび端子台７ｂに加わる応力を低減し、応力による外部接続用端子２７ａのパワー半導体装置３０１本体からの剥離または破断などの不具合の発生を抑制することができる。

あるいは図３３を参照して、パワー半導体装置３０４はパワー半導体装置３０１と基本的に同一の構成を有しているが、外部接続用端子２７ａが屈曲されている点においてのみパワー半導体装置３０１と異なっている。上記のように後付けの外部接続用端子２７ａは、任意の形状とすることができるため、外部接続用端子２７ａの外側に接続される配線のレイアウトを任意に変更することができる。その結果、パワー半導体装置３０４、およびそれに接続される配線回路の大型化を阻止することができる。

また本実施の形態においても端子２７が図２７および図３１に示すように寸法Ａ，Ｂ，Ｃを有する部分により形成された段差部分７ｃ１，７ｃ２を有する。これにより、実施の形態１などと同様の理論に基づき、トランスファーモールド法による樹脂封止工程時に、端子２７の孔部２７ｈ内に封止樹脂１０が侵入する可能性を抑制することができる。このため樹脂封止工程後におけるパワー半導体装置３０１〜３０４において、外部接続用端子２７ａと端子台７ｂとの電気的接続を確保することができ、外部接続用端子２７ａの外部との電気的に接続を可能とすることができる。

また図２９のパワー半導体装置３０２のように補強部２７ｅを有する構成とすることにより、外部接続用端子２７ａの端子台７ｂとの接続箇所などを補強することができるため、パワー半導体装置３０２の信頼性をいっそう向上させることができる。

さらに図３０のパワー半導体装置３０３のようにメスねじ２７ｓおよびオスねじ２７ｉを用いた締結機構とすることにより、パワー半導体装置３０３の外部との電気的接続の確保を容易にすることができる。また外部接続用端子２７ａの端子台７ｂとの接続箇所などを補強することができるため、パワー半導体装置３０３の信頼性をいっそう向上させることができる。

なお本実施の形態の端子２７の構成は、端子台７ｂに外部接続用端子２７ａを接続させる構成であり、たとえば筒状電極に外部電極が挿入されることにより両電極が接触することで構成された端子と同様の構成であるともいえる。しかし特に本実施の形態においては、１００Ａ以上の大電流はもっぱらパワー端子１ｄに通電させ、端子２７はもっぱら信号送信用の微弱な電流のみを通電させるため特に問題はない。

以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ リードフレーム、１ａ，１ｂ，１ｃ リードフレーム部分、１ｄ パワー端子、４ パワー半導体素子、７，１７，２７ 端子、７ａ，１７ａ，１７ａ１，１７ａ２ 端子本体部、７ｂ，１７ｂ，１７ｂ１，１７ｂ２ 端子台、７ｃ，７ｃ１，７ｃ２ 段差部分、７ｄ 突起部分、１０ 封止樹脂、１３ 導電性接合剤、１６ 配線部材、１７ｅ，１７ｆ 凹凸構造、１７ｅ１，１７ｆ１ 凸部、１７ｅ２，１７ｆ２ 凹部、１９ ボンディングワイヤ、２０ 絶縁層、２７ａ 外部接続用端子、２７ａｈ 貫通孔、２７ｅ 補強部、２７ｈ 孔部、２７ｉ オスねじ、２７ｒ ばね構造、２７ｓ メスねじ、３０ 放熱部材、４０ 金型、４１ 上側金型、４１ａ 上側キャビティ、４１ｂ 上側嵌合部、４１ｃ 上側突起部、４１ｄ 端子本体収納部、４１ｅ 上側接触部、４２ 下側金型、４２ａ 下側キャビティ、４２ｂ 下側嵌合部、４２ｃ スペーサ形成部、１０１，２０１，３０１，３０２，３０３，３０４ パワー半導体装置。

Claims (11)

1. リードフレームと、
   前記リードフレーム上に接合されるパワー半導体素子と、
   前記リードフレーム上に接合され、前記パワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる端子と、
   前記リードフレーム、前記パワー半導体素子および前記端子を封止する封止樹脂とを備え、
   前記リードフレームは前記封止樹脂から少なくとも部分的に露出した配線部分を含み、
   前記端子は前記封止樹脂から少なくとも部分的に露出するように配置され、
   前記端子は、前記パワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる端子本体部と、平面視において前記端子本体部の周囲を囲むように前記パワー半導体素子の主表面に沿う方向に延びる端子台に含まれる段差部分とを含む、電力用半導体装置。
2. 前記リードフレームは前記配線部分と前記配線部分以外の部分との間の領域において屈曲されている、請求項１に記載の電力用半導体装置。
3. 前記端子は、前記リードフレームとの接合面に突起部分を含んでいる、請求項１または２に記載の電力用半導体装置。
4. 前記端子本体部の延びる方向に沿って延びる側面には凹凸構造が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
5. 前記端子台の最上面には、前記端子本体部の延びる方向に沿って延びる孔部が形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
6. 前記端子本体部は前記孔部内に挿入されるように配置された外部接続用端子であり、
   前記外部接続用端子は前記端子台と電気的に接続されている、請求項５に記載の電力用半導体装置。
7. 前記外部接続用端子と前記端子台との接続される部分を補強する補強部をさらに備える、請求項６に記載の電力用半導体装置。
8. 前記端子本体部は貫通孔を有する外部接続用端子であり、
   前記孔部の内壁面にはメスねじが形成されており、
   前記外部接続用端子は前記メスねじを貫通するオスねじにより前記端子台の外側に固定されている、請求項５に記載の電力用半導体装置。
9. リードフレーム上にパワー半導体素子を接合する工程と、
   前記リードフレーム上に、前記パワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる端子を接合する工程と、
   前記パワー半導体素子および前記リードフレームをトランスファーモールド法により樹脂封止する工程とを備え、
   前記リードフレームは前記樹脂封止する工程における封止樹脂から少なくとも部分的に露出した配線部分を含むように形成され、
   前記端子は前記封止樹脂から少なくとも部分的に露出するように配置され、
   前記端子は、前記パワー半導体素子の主表面に交差する方向に延びる端子本体部と、平面視において前記端子本体部の周囲を囲むように前記パワー半導体素子の主表面に沿う方向に延びる端子台に含まれる段差部分とを含み、
   前記トランスファーモールド法により樹脂封止する工程においては、前記段差部分に接触可能な金型が前記端子本体部の周囲を囲むように設置された状態で、前記金型内に封止樹脂が充填される、電力用半導体装置の製造方法。
10. 前記端子は、前記リードフレームとの接合面に突起部分を含み、
    前記リードフレーム上に端子を接合する工程においては、前記リードフレーム上に載置された接合剤が硬化されながら、前記接合剤の厚みと前記突起部分の厚みとがほぼ等しくなるように、前記端子が前記接合剤側に加圧される、請求項９に記載の電力用半導体装置の製造方法。
11. 前記端子台の最上面には、前記端子本体部の延びる方向に沿って延びる孔部が形成されており、
    前記樹脂封止する工程の後に、前記孔部内に前記端子本体部としての外部接続用端子を挿入することにより、前記外部接続用端子を前記端子台と電気的に接続する工程をさらに備える、請求項９または１０に記載の電力用半導体装置の製造方法。
    

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