JP2022021719A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームが安定して接合された半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、第１主電極３１と、第１主電極とは板厚方向において反対の面に形成されている第２主電極３２とを有する半導体素子３０を備えている。半導体装置は、第１主端子１１と第２主端子１２とを含むベースフレーム１０と、ベースフレームとは板厚方向において反対側に設けられ、主電極用架橋部材５２を含む架橋フレーム５０とを有するリードフレーム５を備えている。半導体装置は、板厚方向におけるベースフレームと架橋フレームとの間の距離であるフレーム間距離が短くなる方向に突起している突起部４、７と、突起部を含むようにベースフレームと架橋フレームとを接合している接合部２４、２７とを備えている。このため、リードフレームが安定して接合された半導体装置を得ることができる。【選択図】図１

Description

この明細書における開示は、半導体装置に関する。

特許文献１は、ドレイン電極とパッドとを接続するクリップを備えている電子装置を開示している。ドレイン電極とクリップとは、はんだなどの接合部材で接合されている。また、パッドとクリップとは、はんだなどの接合部材で接合されている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２０１６－１４６４５０号公報

先行技術文献の構成では、はんだ内に金属ボールを配置することで、ドレイン電極と接続部との対向領域全域の間隔を規定している。これにより、リードフレームにおける接合を安定させている。しかしながら、半導体装置のサイズや構成の制約によっては、上述の方法を採用できない場合がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、半導体装置にはさらなる改良が求められている。

開示される１つの目的は、リードフレームが安定して接合された半導体装置を提供することにある。

ここに開示された半導体装置は、第１主電極（３１）と、第１主電極とは板厚方向において反対の面に形成されている第２主電極（３２）とを有する半導体素子（３０）と、板厚方向において第１主電極に対向している第１主端子（１１）と第１主電極に対向していない第２主端子（１２）とを含むベースフレーム（１０）と、ベースフレームとは板厚方向において反対側に設けられ、第２主電極と第２主端子とを架橋している主電極用架橋部材（５２）を含む架橋フレーム（５０）とを有するリードフレーム（５）と、板厚方向におけるベースフレームと架橋フレームとの間の距離であるフレーム間距離が短くなる方向に突起している突起部（４、７、２０４、２０７）と、突起部を含むようにベースフレームと架橋フレームとを接合している接合部（２４、２７）とを備えている。

開示された半導体装置によると、突起部を含むようにベースフレームと架橋フレームとを接合している接合部を備えている。このため、突起部を含まないようにベースフレームと架橋フレームとを接合する場合に比べて、ベースフレームと架橋フレームとを強固に接合することができる。したがって、リードフレームが安定して接合された半導体装置を提供できる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

半導体装置の内部構成を示す断面図である。 半導体装置の内部構成を示す部分拡大断面図である。 半導体装置の完成前のベースフレームを示す上面図である。 半導体装置の完成前の架橋フレームを示す下面図である。 半導体装置の製造過程における準備工程を説明するための説明図である。 半導体装置の製造過程における載置工程を説明するための説明図である。 半導体装置の製造過程におけるリフロー工程を説明するための説明図である。 第２実施形態における半導体装置の内部構成を示す断面図である。 第２実施形態における半導体装置の完成前のベースフレームを示す上面図である。 第３実施形態における半導体装置の内部構成を示す断面図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。以下において、互いに直交する３つの方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とする。

第１実施形態
半導体装置１は、電流のオンオフを切り替えることでインバータやコンバータとして機能するパワーモジュールに利用可能である。半導体装置１は、例えば車両に搭載されている補機用モータを駆動するための電力を制御するパワーモジュールに利用可能である。ただし、半導体装置１を利用可能な製品は、車両などの移動体に搭載されるパワーモジュールに限られない。半導体装置１は、定置型のパワーモジュールやパワーモジュール以外の電子製品などに幅広く利用可能である。

図１において、半導体装置１は、半導体素子３０を備えている。半導体素子３０は、矩形板状の部品である。半導体素子３０の板厚方向は、Ｚ方向に沿った方向である。言い換えると、半導体素子３０の表面および裏面の法線方向は、Ｚ方向に沿った方向である。半導体素子３０は、電流のオンオフを電気的に切り替えるための素子であり、スイッチング素子とも呼ばれる。半導体素子３０としては、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワー素子を採用可能である。

半導体素子３０には、第１主電極３１と第２主電極３２と信号電極３５とが設けられている。第１主電極３１は、半導体素子３０の一方の面に設けられている。第１主電極３１は、ＭＯＳＦＥＴにおけるドレイン電極として機能する電極である。また、第１主電極３１は、ＩＧＢＴにおけるコレクタ電極として機能する電極である。

第２主電極３２は、半導体素子３０の第１主電極３１とは板厚方向であるＺ方向において反対側の面に設けられている。第２主電極３２は、ＭＯＳＦＥＴにおけるソース電極として機能する電極である。また、第２主電極３２は、ＩＧＢＴにおけるエミッタ電極として機能する電極である。半導体素子３０は、２つの主電極が互いに反対の面に設けられており、縦型素子と呼ばれる素子である。

信号電極３５は、半導体素子３０の第１主電極３１とは板厚方向であるＺ方向において反対側の面に設けられている。言い換えると、信号電極３５は、半導体素子３０の第２主電極３２が設けられている面と同じ面に設けられている。信号電極３５は、ＭＯＳＦＥＴおよびＩＧＢＴにおいてゲート電極として機能する電極である。ただし、信号電極３５は、素子の温度を計測するための感温ダイオードのアノードやカソードとして機能する電極を含んでいてもよい。あるいは、信号電極３５を素子に流れる電流を計測するための電極を含んでいてもよい。まとめると、信号電極３５は、ゲート電極を含む複数の電極によって構成可能である。信号電極３５に流れる電流は、第１主電極３１に流れる電流および第２主電極３２に流れる電流よりも小さい。

第１主電極３１は、第２主電極３２および信号電極３５よりも面積の大きな電極である。また、第２主電極３２は、信号電極３５よりも面積の大きな電極である。半導体素子３０は、シリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの材料を採用可能である。

半導体装置１は、リードフレーム５を備えている。リードフレーム５は、半導体素子３０の各電極に接続されている複数の電流経路を備えている。リードフレーム５は、銅などの金属材料を主成分としている。リードフレーム５は、ベースフレーム１０と架橋フレーム５０とを備えている。

ベースフレーム１０は、半導体素子３０の第１主電極３１が設けられている面に対向して設けられている。一方、架橋フレーム５０は、半導体素子３０の第２主電極３２が設けられている面に対向して設けられている。まとめると、ベースフレーム１０と架橋フレーム５０とは、Ｚ方向において半導体素子３０を中心に互いに反対側に設けられている。

ベースフレーム１０は、第１主端子１１と第２主端子１２と信号端子１５とを備えている。第１主端子１１は、第１主電極３１と接続する端子である。第２主端子１２は、第２主電極３２と接続する端子である。信号端子１５は、信号電極３５と接続する端子である。第１主端子１１と第２主端子１２と信号端子１５とは、互いに離間してＸ方向に沿って一列に並んでいる。

架橋フレーム５０は、主電極用架橋部材５２と信号用架橋部材５５とを備えている。主電極用架橋部材５２は、第２主電極３２と第２主端子１２とを架橋して接続するための部材である。信号用架橋部材５５は、信号電極３５と信号端子１５とを架橋して接続するための部材である。主電極用架橋部材５２と信号用架橋部材５５とは、互いに離間してＸ方向に沿って一列に並んでいる。主電極用架橋部材５２と信号用架橋部材５５とは、クリップとも呼ばれる。

第２主端子１２は、主電極用架橋部材５２に近づく方向に突起している主電極用ベース突起部１４を備えている。主電極用架橋部材５２は、第２主端子１２に近づく方向に突起している主電極用架橋突起部５４を備えている。主電極用ベース突起部１４と主電極用架橋突起部５４とは、互いに板厚方向であるＺ方向に重なる位置に設けられている。ただし、主電極用ベース突起部１４と主電極用架橋突起部５４との全体が重なるのではなく、一部が重なる構成であってもよい。主電極用ベース突起部１４と主電極用架橋突起部５４とは、主電極用突起部４を構成している。主電極用突起部４は、突起部の一例を提供する。主電極用ベース突起部１４は、ベース突起部の一例を提供する。主電極用架橋突起部５４は、架橋突起部の一例を提供する。

第２主端子１２のうち主電極用架橋部材５２に最も近い部分は、主電極用ベース突起部１４の先端部分である。主電極用架橋部材５２のうち第２主端子１２に最も近い部分は、主電極用架橋突起部５４の先端部分である。言い換えると、主電極用突起部４が形成されている部分のフレーム間距離は、主電極用突起部４が形成されていない部分のフレーム間距離よりも短い。ここで、フレーム間距離とは、Ｚ方向におけるベースフレーム１０と架橋フレーム５０との間の距離のことである。

信号端子１５は、信号用架橋部材５５に近づく方向に突起している信号用ベース突起部１７を備えている。信号用架橋部材５５は、信号端子１５に近づく方向に突起している信号用架橋突起部５７を備えている。信号用ベース突起部１７と信号用架橋突起部５７とは、互いに板厚方向であるＺ方向に重なる位置に設けられている。ただし、信号用ベース突起部１７と信号用架橋突起部５７との全体が重なるのではなく、一部が重なる構成であってもよい。信号用ベース突起部１７と信号用架橋突起部５７とは、信号用突起部７を構成している。信号用突起部７は、突起部の一例を提供する。信号用ベース突起部１７は、ベース突起部の一例を提供する。信号用架橋突起部５７は、架橋突起部の一例を提供する。

信号端子１５のうち信号用架橋部材５５に最も近い部分は、信号用ベース突起部１７の先端部分である。信号用架橋部材５５のうち信号端子１５に最も近い部分は、信号用架橋突起部５７の先端部分である。言い換えると、信号用突起部７が形成されている部分のフレーム間距離は、信号用突起部７が形成されていない部分のフレーム間距離よりも短い。

主電極用突起部４と信号用突起部７とは、各部品をプレス加工することで形成可能である。主電極用突起部４と信号用突起部７とをプレス加工により形成することで、主電極用突起部４と信号用突起部７との反対側に凹み部が形成されることとなる。また、主電極用ベース突起部１４をプレス加工により形成することで、主電極用ベース突起部１４を第２主端子１２と連続して一体に形成することができる。ただし、主電極用ベース突起部１４を第２主端子１２とは別部品で形成してもよい。主電極用ベース突起部１４以外の各突起部についても同様に、一体部品とする方法と別部品とする方法とを適宜選択して採用可能である。

半導体装置１は、第１接合部２１と第２接合部２２と主電極用架橋接合部２４と信号用接合部２５と信号用架橋接合部２７とを備えている。各接合部を構成する材料としては、はんだや銀ペーストや金属焼結体などを採用可能である。以下では、各接合部を構成する材料としてリフローはんだを採用するものとする。

第１接合部２１は、第１主電極３１と第１主端子１１を接合している。第２接合部２２は、第２主電極３２と主電極用架橋部材５２とを接合している。主電極用架橋接合部２４は、主電極用架橋部材５２と第２主端子１２とを接合している。信号用接合部２５は、信号電極３５と信号用架橋部材５５とを接合している。信号用架橋接合部２７は、信号用架橋部材５５と信号端子１５とを接合している。主電極用架橋接合部２４と信号用架橋接合部２７とは、接合部の一例を提供する。

主電極用架橋接合部２４は、主電極用ベース突起部１４と主電極用架橋突起部５４とを含むように接合している。これにより、主電極用突起部４を含まないように接合する場合に比べて、主電極用架橋接合部２４が第２主端子１２および主電極用架橋部材５２に接触する面積を大きく確保できる。また、主電極用突起部４を含まないように接合する場合に比べて、必要な主電極用架橋接合部２４の量を少なくすることができる。

信号用架橋接合部２７は、信号用ベース突起部１７と信号用架橋突起部５７とを含むように接合している。これにより、信号用突起部７を含まないように接合する場合に比べて、信号用架橋接合部２７が信号端子１５および信号用架橋部材５５に接触する面積を大きく確保できる。また、信号用突起部７を含まないように接合する場合に比べて、必要な信号用架橋接合部２７の量を少なくすることができる。

第１主電極３１と第１主端子１１とは、第１接合部２１を介して通電可能に接続されている。第２主電極３２と第２主端子１２とは、第２接合部２２と主電極用架橋部材５２と主電極用架橋接合部２４とを介して通電可能に接続されている。信号電極３５と信号端子１５とは、信号用接合部２５と信号用架橋部材５５と信号用架橋接合部２７とを介して通電可能に接続されている。

半導体装置１は、封止樹脂７０を備えている。封止樹脂７０は、半導体素子３０を封止することで、半導体素子３０に外部環境が影響することを抑制し、保護している。封止樹脂７０は、リードフレーム５の少なくとも一部を封止している。より詳細には、架橋フレーム５０と各接合部とを封止しており、ベースフレーム１０の一部が露出するようにベースフレーム１０を封止している。ベースフレーム１０の一部が封止樹脂７０から露出している。これにより、半導体素子３０で発生した熱は、第１接合部２１を介してベースフレーム１０に伝達され、ベースフレーム１０から外部に放熱される。言い換えると、ベースフレーム１０は、通電機能と放熱機能との２つの機能を備えている。

図２において、第１主端子１１から半導体素子３０までの距離が接合距離Ｔｓとして示されている。また、主電極用ベース突起部１４の突起量がベース突起量Ｔｂとして示されている。また、主電極用架橋突起部５４の突起量が架橋突起量Ｔｋとして示されている。第２主端子１２は、主電極用架橋接合部２４にベース突起量Ｔｂ分だけ食い込んでいる状態である。主電極用架橋部材５２は、主電極用架橋接合部２４に架橋突起量Ｔｋ分だけ食い込んでいる状態である。

ベース突起量Ｔｂと架橋突起量Ｔｋとは、略等しい大きさである。これにより、主電極用架橋接合部２４が第２主端子１２と主電極用架橋部材５２とに対して、同程度の接触面積で接触して両部材を接合することとなる。また、ベース突起量Ｔｂおよび架橋突起量Ｔｋの大きさは、接合距離Ｔｓよりも小さい。

半導体装置１の製造工程について、以下に説明する。最初に半導体装置１が完成する前のベースフレーム１０および架橋フレーム５０の状態について説明する。図３において、ベースフレーム１０は、第１主端子１１と第２主端子１２と信号端子１５との３つの部品がベース吊りリード１９によって連結されている。また、第１主端子１１と第２主端子１２と信号端子１５との３つの部品で構成されている１組の部品群がＸ方向とＹ方向とに沿って複数並んで設けられている。言い換えると、第１主端子１１と第２主端子１２と信号端子１５とを含む複数の部品群がベース吊りリード１９によって互いにつながっている状態である。

主電極用ベース突起部１４と信号用ベース突起部１７とは、ともに上面から見た形状が矩形状である。主電極用ベース突起部１４と信号用ベース突起部１７とは、Ｘ方向の大きさが互いに等しい大きさである。また、主電極用ベース突起部１４と信号用ベース突起部１７とは、Ｙ方向の大きさが互いに等しい大きさである。

図４において、架橋フレーム５０は、主電極用架橋部材５２と信号用架橋部材５５との２つの部品が架橋吊りリード５９によって連結されている。また、主電極用架橋部材５２と信号用架橋部材５５との２つの部品で構成されている１組の部品群がＸ方向とＹ方向とに沿って複数並んで設けられている。言い換えると、主電極用架橋部材５２と信号用架橋部材５５とを含む複数の部品群が架橋吊りリード５９によって互いにつながっている状態である。

主電極用架橋突起部５４と信号用架橋突起部５７とは、ともに下面から見た形状が矩形状である。主電極用架橋突起部５４と信号用架橋突起部５７とは、Ｘ方向の大きさが互いに等しい大きさである。また、主電極用架橋突起部５４と信号用架橋突起部５７とは、Ｙ方向の大きさが互いに等しい大きさである。

半導体装置１の製造工程は、準備工程と載置工程とリフロー工程と封止工程とダイシング工程とを含んでいる。準備工程においては、各接合部が印刷されたベースフレーム１０を準備する。図５において、第１主端子１１には、第１接合部２１が印刷されている。第２主端子１２には、主電極用架橋接合部２４が印刷されている。主電極用架橋接合部２４は、主電極用ベース突起部１４を覆うように設けられている。信号端子１５には、信号用架橋接合部２７が印刷されている。信号用架橋接合部２７は、信号用ベース突起部１７を覆うように設けられている。

主電極用ベース突起部１４は、主電極用架橋接合部２４を印刷する位置を示す目印として機能する。また、信号用ベース突起部１７は、信号用架橋接合部２７を印刷する位置を示す目印として機能する。準備工程の完了後、載置工程に進む。

載置工程では、各部品同士が適切な位置関係となるように部品を載置する。より詳細には、ベースフレーム１０上に半導体素子３０と架橋フレーム５０とを載置する。ベースフレーム１０は、ベース吊りリード１９で互いにつながっている状態である。また、架橋フレーム５０は、架橋吊りリード５９で互いにつながっている状態である。このため、１つの架橋フレーム５０の位置を適切に調整することで、互いにつながっている他の架橋フレーム５０についても適切な位置に調整されることとなる。したがって、架橋吊りリード５９でつながっていない状態の架橋フレーム５０を１つずつ載置する場合に比べて、効率的に載置工程を行うことができる。

図６において、主電極用架橋部材５２には、第２接合部２２と主電極用架橋接合部２４とが印刷されている。主電極用架橋接合部２４は、主電極用架橋突起部５４を覆うように設けられている。信号用架橋部材５５には、信号用接合部２５と信号用架橋接合部２７とが印刷されている。信号用架橋接合部２７は、信号用架橋突起部５７を覆うように設けられている。

第１主電極３１は、第１接合部２１に接触している状態である。第２主電極３２は、第２接合部２２に接触している状態である。信号電極３５は、信号用接合部２５に接触している状態である。主電極用架橋部材５２に印刷されている主電極用架橋接合部２４は、第２主端子１２に印刷されている主電極用架橋接合部２４に接触している状態である。信号用架橋部材５５に印刷されている信号用架橋接合部２７は、信号端子１５に印刷されている信号用架橋接合部２７に接触している状態である。載置工程の完了後、各部品が適切な位置で接触した状態を維持して、リフロー工程に進む。

リフロー工程では、各接合部での接合を行うために加熱処理を行う。これにより、溶融したはんだが部品同士を接合することとなる。図７において、互いに接触していた主電極用架橋接合部２４同士は、リフロー工程によって一体となっている。また、各接合部に含まれていたフラックスが揮発して抜けることで、各接合部の体積が印刷時に比べて減少している。

主電極用架橋接合部２４は、第２主端子１２や主電極用架橋部材５２に接触している部分に比べて、主電極用架橋接合部２４の中央部分が細くなっている。言い換えると、主電極用架橋接合部２４は、Ｚ方向の中央部分がくびれた形状をなしている。主電極用架橋接合部２４は、主電極用突起部４を含んだ状態を維持して中央部分がくびれた円柱状をなしている。また、互いに接触していた信号用架橋接合部２７同士についても同様に、リフロー工程によって互いに一体化し、中央部分がくびれた円柱状をなしている。

リフロー工程によって適切に接合がなされている場合、ベースフレーム１０と架橋フレーム５０とは、互いに平行となる。しかしながら、信号用架橋接合部２７や主電極用架橋接合部２４の体積が小さすぎる場合など、ベースフレーム１０に対して架橋フレーム５０が傾いてしまうことがある。ベースフレーム１０に対する架橋フレーム５０の傾きが大きくなると、主電極用ベース突起部１４と主電極用架橋突起部５４とが接触している状態、あるいは、信号用ベース突起部１７と信号用架橋突起部５７とが接触している状態となる。仮に、主電極用突起部４と信号用突起部７とが形成されていなければ、ベースフレーム１０に対して架橋フレーム５０がさらに傾くことが想定される。このため、主電極用突起部４と信号用突起部７とは、ベースフレーム１０に対して架橋フレーム５０が傾きすぎることを抑制しているといえる。リフロー工程の完了後、封止工程に進む。

封止工程では、封止樹脂７０を用いて全体を封止する。封止工程では、液体の封止樹脂７０が隅々に流れ込むことで半導体装置１を構成する各部品に応力が加えられることとなる。また、封止樹脂７０が冷えて固まることで体積が減少し、半導体装置１を構成する各部品に張力や応力が加えられることなる。

主電極用架橋接合部２４と信号用架橋接合部２７とがくびれた形状をなしていることで、封止工程において封止樹脂７０に加えられる力を分散できる。このため、主電極用架橋接合部２４と信号用架橋接合部２７とが適切に各部品を接合した状態を維持しやすい。封止工程の完了後、ダイシング工程に進む。

ダイシング工程では、ベース吊りリード１９および架橋吊りリード５９を切り離す。これにより、リードフレーム５における複数の部品群を適切に切り離すとともに、完成品として不要な部分を除去する。ダイシング工程が完了することで、半導体装置１の製造が完了する。

上述した実施形態によると、主電極用架橋接合部２４は、主電極用突起部４を含むように第２主端子１２と主電極用架橋部材５２とを接合している。また、信号用架橋接合部２７は、信号用突起部７を含むように信号端子１５と信号用架橋部材５５とを接合している。まとめると、接合部は、突起部を含むようにベースフレーム１０と架橋フレーム５０とを接合している。このため、接合部が突起部を含んだ状態でベースフレーム１０と架橋フレーム５０とを強固に接合することができる。したがって、リードフレーム５が安定して接合された半導体装置１を提供できる。

また、接合部が突起部を含んでいるため、接合部の少なくとも一部を突起部よりも太い形状とすることができる。言い換えると、接合部が細すぎることで電流経路として必要な太さを確保できないといった事態を抑制しやすい。さらに、接合部とリードフレーム５との接触面積を大きく確保できる。さらに、接合部にリードフレーム５の一部が食い込んだ状態となるため、半導体装置１に外力が加えられた場合であっても適切に接合された状態を維持しやすい。このような複数の理由から接合部がベースフレーム１０と架橋フレーム５０との接合が強固なものとなる。

また、接合部が突起部を含んでいるため、接合部が突起部を含んでいない場合に比べてはんだなどの接合材料の使用量を少なくしやすい。したがって、フラックスが抜ける前後での体積変化を小さくすることができる。よって、フラックスの抜け方などによる接合部のばらつきによってリードフレーム５の位置や傾きが最適な状態からずれてしまうことを抑制しやすい。

ベース突起量Ｔｂおよび架橋突起量Ｔｋの大きさは、接合距離Ｔｓよりも小さい。言い換えると、突起部のリードフレーム５からの突起量は、板厚方向におけるリードフレーム５と半導体素子３０との間の距離である接合距離未満である。このため、主電極用架橋接合部２４を含むように適切に印刷しやすい。したがって、主電極用ベース突起部１４や主電極用架橋突起部５４の突起量が大き過ぎることで主電極用架橋接合部２４が適切に接合できないことを抑制できる。

主電極用架橋突起部５４は、Ｚ方向において主電極用ベース突起部１４と少なくとも一部が重なる位置に設けられている。また、信号用架橋突起部５７は、Ｚ方向において信号用ベース突起部１７と少なくとも一部が重なる位置に設けられている。言い換えると、架橋突起部は、板厚方向においてベース突起部と少なくとも一部が重なる位置に設けられている。このため、架橋突起部がベース突起部と板厚方向に重ならない場合に比べて、架橋突起部からベース突起部までの距離を短くできる。したがって、接合部として必要な接合材料の使用量を少なくできる。

主電極用ベース突起部１４は、第２主端子１２から連続して一体に設けられている。主電極用架橋突起部５４は、主電極用架橋部材５２から連続して一体に設けられている。信号用ベース突起部１７は、信号端子１５から連続して一体に設けられている。信号用架橋突起部５７は、信号用架橋部材５５から連続して一体に設けられている。まとめると、突起部は、リードフレーム５から連続して一体に設けられている。このため、突起部をリードフレーム５とは異なる別部品で構成した場合に比べて、リードフレーム５全体の部品点数を少なくできる。したがって、半導体装置１の製造性を高めやすい。また、突起量が微小な突起部を形成しやすい。

接合部は、主電極用ベース突起部１４と主電極用架橋突起部５４とを含むように接合している主電極用架橋接合部２４を備えている。このため、信号電極３５よりも大きな電流が流れやすい第１主電極３１と第２主電極３２とを含む電流経路において、接合部の接合を安定させることができる。

接合部は、信号用ベース突起部１７と信号用架橋突起部５７とを含むように接合している信号用架橋接合部２７を備えている。このため、半導体素子３０のスイッチングに必要な信号を安定して送ることができる。したがって、半導体素子３０のスイッチングを安定させやすい。特に、信号電極３５は、第１主電極３１や第２主電極３２よりも小さな面積の電極で構成される場合がある。この場合、接合部を含む電流経路全体をコンパクトに設計することが好ましい。したがって、接合部のばらつきを抑えて接合部の接合を安定させることは、微小な電極を有する半導体装置１において非常に重要である。

また、接合部は、主電極用架橋接合部２４と信号用架橋接合部２７とを備えている。このため、第１主電極３１と第２主電極３２と信号電極３５とを備える半導体素子３０の各電極に対して、接合部の接合を安定させることができる。したがって、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワー素子の接合を安定させやすい。

接合部が突起部を完全に覆っている場合を例に説明したが、接合部が突起部を完全に覆っていない状態でもよい。言い換えると、接合部は、突起部の一部を覆っていればよく、突起部の一部が接合部からはみ出していてもよい。

信号電極３５が架橋フレーム５０に対向する場合を例に説明を行ったが、信号電極３５の配置は、上述の例に限られない。例えば、信号電極３５を第１主電極３１と同じ面に設けてもよい。この場合、架橋フレーム５０は、信号電極３５と信号端子１５とを架橋する部材を省略できる。このため、リードフレーム５の部品点数を少なくしやすい。信号電極３５を第１主電極３１と同じ面に設ける場合には、第１主電極３１の面積を第２主電極３２の面積よりも小さな面積とすることが好ましい。

第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、ベースフレーム１０のみに突起部が形成されている。

図８において、第２主端子１２は、主電極用架橋部材５２に近づく方向に突起している主電極用ベース突起部２１４を備えている。一方、主電極用架橋部材５２は、第２主端子１２に近づく方向に突起する部分を備えていない平坦な板部材である。主電極用ベース突起部２１４は、単独で主電極用突起部２０４を構成している。主電極用突起部２０４は、突起部の一例を提供する。主電極用ベース突起部２１４は、ベース突起部の一例を提供する。

第２主端子１２のうち主電極用架橋部材５２に最も近い部分は、主電極用ベース突起部２１４の先端部分である。言い換えると、主電極用突起部２０４が形成されている部分のフレーム間距離は、主電極用突起部２０４が形成されていない部分のフレーム間距離よりも短い。

信号端子１５は、信号用架橋部材５５に近づく方向に突起している信号用ベース突起部２１７を備えている。信号用架橋部材５５は、信号端子１５に近づく方向に突起する部分を備えていない平坦な板部材である。信号用ベース突起部２１７は、単独で信号用突起部２０７を構成している。信号用突起部２０７は、突起部の一例を提供する。信号用ベース突起部２１７は、ベース突起部の一例を提供する。

信号端子１５のうち信号用架橋部材５５に最も近い部分は、信号用ベース突起部２１７の先端部分である。言い換えると、信号用突起部２０７が形成されている部分のフレーム間距離は、信号用突起部２０７が形成されていない部分のフレーム間距離よりも短い。

主電極用架橋接合部２４は、主電極用ベース突起部２１４を含むように接合している。これにより、主電極用突起部２０４を含まないように接合する場合に比べて、主電極用架橋接合部２４が第２主端子１２に接触する面積を大きく確保できる。また、主電極用突起部２０４を含まないように接合する場合に比べて、必要な主電極用架橋接合部２４の量を少なくすることができる。

信号用架橋接合部２７は、信号用ベース突起部２１７を含むように接合している。これにより、信号用突起部２０７を含まないように接合する場合に比べて、信号用架橋接合部２７が信号端子１５に接触する面積を大きく確保できる。また、信号用突起部２０７を含まないように接合する場合に比べて、必要な信号用架橋接合部２７の量を少なくすることができる。

封止樹脂７０は、架橋フレーム５０の一部が露出するように架橋フレーム５０を封止している。さらに、ベースフレーム１０の一部が露出するようにベースフレーム１０を封止している。まとめると、ベースフレーム１０の一部と架橋フレーム５０の一部が封止樹脂７０から露出している。これにより、半導体素子３０で発生した熱は、第１接合部２１を介してベースフレーム１０に伝達されて、ベースフレーム１０から外部に放熱される。また、半導体素子３０で発生した熱は、第２接合部２２と信号用接合部２５とを介して架橋フレーム５０に伝達されて、架橋フレーム５０から外部に放熱される。言い換えると、ベースフレーム１０と架橋フレーム５０とは、通電機能と放熱機能との２つの機能を備えている。

架橋フレーム５０に突起が形成されていない。このため、封止樹脂７０は、架橋フレーム５０の周囲に均一に流れ込みやすい。また、架橋フレーム５０に突起が形成されている場合に比べて、封止樹脂７０が固まる際に発生する収縮力が集中してしまう部分が少ない。したがって、封止樹脂７０にクラックが発生しにくい。

図９において、半導体装置１が完成する前のベースフレーム１０は、第１主端子１１と第２主端子１２と信号端子１５とがベース吊りリード１９によって連結されている。主電極用ベース突起部２１４は、上面から見た形状が円形状である。主電極用ベース突起部２１４は、Ｚ方向に膨出している半球状である。主電極用ベース突起部２１４は、Ｙ方向に並んで２つ設けられている。主電極用架橋接合部２４は、２つの主電極用ベース突起部２１４の両方を含むように印刷されることとなる。

信号用ベース突起部２１７は、上面から見た形状が円形状である。信号用ベース突起部２１７は、Ｚ方向に膨出している半球状である。信号用ベース突起部２１７は、Ｙ方向に並んで２つ設けられている。信号用架橋接合部２７は、２つの信号用ベース突起部２１７の両方を含むように印刷されることとなる。

主電極用ベース突起部２１４および信号用ベース突起部２１７の構成は、上述の例に限られない。例えば、突起部の数が３つ以上であってもよい。突起部の数が３つ以上ある場合に、各突起部を規則的に等間隔に配置してもよく、ランダムに配置してもよい。例えば、突起部を上面から見た形状がＹ方向を長手方向とする楕円形状であってもよい。例えば、突起部の並び方向がＸ方向に沿う方向であってもよい。

上述した実施形態によると、主電極用突起部２０４が主電極用ベース突起部２１４のみで構成されている。また、信号用突起部２０７が信号用ベース突起部２１７のみで構成されている。言い換えると、ベースフレーム１０のみに突起部が形成されている。このため、ベースフレーム１０と架橋フレーム５０との両方に突起部を形成する場合に比べて、突起部を形成する工程を簡略化できる。

主電極用ベース突起部２１４は、複数の突起部を備えている。また、信号用ベース突起部２１７は、複数の突起部を備えている。このため、接合部がベースフレーム１０と接触する面積を大きく確保しやすい。特に、半導体装置１の板厚が小さく突起量を大きく確保できない場合には、突起部の数を増やすことは非常に有用である。

第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、信号電極３５と信号端子１５とを接続している架橋ワイヤ３９５を備えている。また、リードフレーム５は、接合部が周囲に広がることを規制する規制溝３２９を備えている。

図１０において、架橋フレーム５０は、主電極用架橋部材５２のみを備えており、信号用架橋部材５５を備えていない。半導体装置１は、架橋ワイヤ３９５を備えている。架橋ワイヤ３９５は、端部同士が通電可能な状態に構成された導線部材である。架橋ワイヤ３９５は、信号電極３５と信号端子１５とを架橋している。

架橋ワイヤ３９５は、主電極用架橋部材５２よりも体積が小さい。言い換えると、架橋ワイヤ３９５を用いて信号電極３５と信号端子１５とを架橋することで、信号用架橋部材５５を用いて信号電極３５と信号端子１５とを架橋する場合に比べて、小さな部品で架橋することができる。

半導体装置１の製造過程においては、リフロー工程後、封止工程前にワイヤボンディング工程を実施することとなる。ワイヤボンディング工程においては、架橋ワイヤ３９５の一端を信号電極３５に接合し、架橋ワイヤ３９５の他端を信号端子１５に接合する。これにより、架橋ワイヤ３９５が信号電極３５と信号端子１５とを架橋した状態となる。

リードフレーム５には、規制溝３２９が形成されている。規制溝３２９は、接合部をなすはんだなどが周囲に広がることを規制するための溝である。規制溝３２９は、第１主端子１１において、第１接合部２１と接触している部分の周囲に連続して環状に形成されている。規制溝３２９は、主電極用架橋部材５２において、第２接合部２２と接触している部分の周囲に連続して環状に形成されている。規制溝３２９は、主電極用架橋部材５２において、主電極用架橋接合部２４と接触している部分の周囲に連続して環状に形成されている。規制溝３２９は、第２主端子１２において、主電極用架橋接合部２４と接触している部分の周囲に連続して環状に形成されている。規制溝３２９のＺ方向における大きさは、ベース突起量Ｔｂおよび架橋突起量Ｔｋよりも小さい。

規制溝３２９は、レーザ加工により形成することができる。より詳細には、リードフレーム５のうち、規制溝３２９を形成したい部分にレーザ光を照射する。これにより、リードフレーム５においてレーザ光が照射された部分の組成が変化し、酸化物となる。この酸化物の部分がはんだをはじくことで、規制溝３２９を越えてはんだが濡れ広がることを規制できる。

上述した実施形態によると、信号電極３５と信号端子１５とを架橋している架橋ワイヤ３９５を備えている。このため、信号用架橋部材５５を用いて信号電極３５と信号端子１５とを架橋する場合に比べて、架橋に用いる部品の体積を小さくできる。したがって、封止工程における封止樹脂７０の充填性を高めることができる。

第２主端子１２は、主電極用架橋接合部２４が周囲に広がることを規制する規制溝３２９を備えている。また、主電極用架橋部材５２は、主電極用架橋接合部２４が周囲に広がることを規制する規制溝３２９を備えている。言い換えると、リードフレーム５は、接合部が周囲に広がることを規制する規制溝３２９を備えている。このため、接合部がリードフレーム５表面上に広がり過ぎることを規制できる。したがって、接合部の太さが細くなり過ぎることを抑制しやすい。また、接合部がリードフレーム５表面上に広がり過ぎた結果、接合部が本来接合すべきでない部分を含んで接合してしまうことを抑制できる。

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。

１ 半導体装置、 ４ 主電極用突起部（突起部）、 ５ リードフレーム、 ７ 信号用突起部（突起部）、 １０ ベースフレーム、 １１ 第１主端子、 １２ 第２主端子、 １４ 主電極用ベース突起部（ベース突起部）、 １５ 信号端子、 １７ 信号用ベース突起部（ベース突起部）、 ２４ 主電極用架橋接合部（接合部）、 ２７ 信号用架橋接合部（接合部）、 ３０ 半導体素子、 ３１ 第１主電極、 ３２ 第２主電極、 ３５ 信号電極、 ５０ 架橋フレーム、 ５２ 主電極用架橋部材、 ５４ 主電極用架橋突起部（架橋突起部）、 ５５ 信号用架橋部材、 ５７ 信号用架橋突起部（架橋突起部）、 ７０ 封止樹脂、 ２０４ 主電極用突起部（突起部）、 ２０７ 信号用突起部（突起部）、 ２１４ 主電極用ベース突起部（ベース突起部）、 ２１７ 信号用ベース突起部（ベース突起部）、 ３２９ 規制溝、 ３９５ 架橋ワイヤ

Claims (8)

1. 第１主電極（３１）と、前記第１主電極とは板厚方向において反対の面に形成されている第２主電極（３２）とを有する半導体素子（３０）と、
   前記板厚方向において前記第１主電極に対向している第１主端子（１１）と前記第１主電極に対向していない第２主端子（１２）とを含むベースフレーム（１０）と、前記ベースフレームとは前記板厚方向において反対側に設けられ、前記第２主電極と前記第２主端子とを架橋している主電極用架橋部材（５２）を含む架橋フレーム（５０）とを有するリードフレーム（５）と、
   前記板厚方向における前記ベースフレームと前記架橋フレームとの間の距離であるフレーム間距離が短くなる方向に突起している突起部（４、７、２０４、２０７）と、
   前記突起部を含むように前記ベースフレームと前記架橋フレームとを接合している接合部（２４、２７）とを備えている半導体装置。
2. 前記突起部の前記リードフレームからの突起量（Ｔｋ、Ｔｂ）は、
   前記板厚方向における前記リードフレームと前記半導体素子との間の距離である接合距離（Ｔｓ）未満である請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記突起部は、
   前記ベースフレームに設けられているベース突起部（１４、１７）と、
   前記架橋フレームに設けられている架橋突起部（５４、５７）とを備え、
   前記架橋突起部は、前記板厚方向において前記ベース突起部と少なくとも一部が重なる位置に設けられている請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記突起部は、前記リードフレームから連続して一体に設けられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
5. 前記突起部は、
   前記第２主端子に設けられている主電極用ベース突起部（１４）と、
   前記主電極用架橋部材に設けられている主電極用架橋突起部（５４）とを備え、
   前記接合部は、前記主電極用ベース突起部と前記主電極用架橋突起部とを含むように接合している主電極用架橋接合部（２４）を備えている請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
6. 前記半導体素子は、前記第２主電極と同じ面に設けられている信号電極（３５）を備え、
   前記ベースフレームは、信号端子（１５）を備え、
   前記架橋フレームは、前記信号電極と前記信号端子とを架橋している信号用架橋部材（５５）を備え、
   前記突起部は、
   前記信号端子に設けられている信号用ベース突起部（１７）と、
   前記信号用架橋部材に設けられている信号用架橋突起部（５７）とを備え、
   前記接合部は、前記信号用ベース突起部と前記信号用架橋突起部とを含むように接合している信号用架橋接合部（２７）を備えている請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
7. 前記半導体素子は、前記第２主電極と同じ面に設けられている信号電極（３５）を備え、
   前記ベースフレームは、信号端子（１５）を備え、
   前記信号電極と前記信号端子とを架橋している架橋ワイヤ（３９５）を備えている請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
8. 前記リードフレームは、前記接合部が周囲に広がることを規制する規制溝（３２９）を備えている請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体装置。

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