JP4246598B2

JP4246598B2 - 電力用半導体装置

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Publication number: JP4246598B2
Application number: JP2003361463A
Authority: JP
Inventors: 寿川藤; 保夫今村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2003-10-22
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: JP2005129606A

Description

本発明は、電力用半導体チップを樹脂パッケージにて封止して成る電力用半導体装置（樹脂封止型パワー半導体装置）に関するものである。

更に、本発明は、端子付きケース内の絶縁基板上に搭載された電力用半導体チップを有する電力用半導体装置にも関している。

従来の樹脂封止型電力用半導体装置としては、電力用半導体チップとインナーリードとをワイヤボンディングする構造のものが知られている。

特開２００１−２９１８２３号公報特開２００３−６８９６１号公報特開平１１−１４５３７７号公報特開平９−７０１８４号公報

従来の樹脂封止型電力用半導体装置においては、樹脂封止時に、樹脂の注入圧によりボンディングワイヤが流れて不良品が発生するため、この点を回避するためには樹脂の注入条件を適切に設定する必要性があった。特に、樹脂封止時に高速注入が出来ないため、結果的に生産性が低下すると共に、封止樹脂にて構成される樹脂パッケージの厚みが厚くなると言う問題点があった。

この発明は、上述の様な問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、１）電力用半導体チップの電極とインナーリードとを接続する配線導体が樹脂注入圧により流れるのを防止する点、２）樹脂パッケージの厚みの薄型化を図る点、３）電力用半導体チップの各電極に対する配線作業性を高める点にある。

この発明に係る電力用半導体装置は、ダイパッドを備えるリードフレームと、導電性接着材を介して前記ダイパッドの主面に接着された第１主電極を備える第１主面と、前記第１主面に対向する平坦な第２主面と、前記第２主面上に配設されており且つ平坦な上面を含む第２主電極とを備える電力用半導体チップと、第１インナーリード部と、前記第１インナーリード部と一体化した第１アウターリード部とを備える第１外部接続用リードと、第１表主面と前記第１表主面に対向する第１裏主面とを備える第１平板を成しており、しかも、前記第１裏主面の一端側部分は第１導電性接着材を介して前記電力用半導体チップの前記第２主電極の前記上面と接着されていると共に、前記第１裏主面の他端側部分は第２導電性接着材を介して前記第１外部接続用リードの前記第１インナーリード部の平坦主面と接着されている、電力用導電性接続板と、前記電力用半導体チップの全体と、前記ダイパッドの全体と、前記第１インナーリード部の全体と、前記電力用導電性接続板とを被覆する樹脂パッケージとを備えており、前記電力用半導体チップの前記第２主面と前記第１インナーリード部の前記平坦主面とは同一平面を成していることを特徴とする。

以下、この発明の主題の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。

この発明に係る電力用半導体装置によれば、電力用半導体チップの第２主面と第１インナーリード部の平坦主面とが共に同一平面内に含まれており、且つ、平面板を成す電力用導電性接続板の第１裏主面の両端側部分をそれぞれ第１及び第２導電性接着材によって第２主電極上面及び第１インナーリード部の平坦主面に接着されているので、配線作業時に電力用導電性接続板の位置ずれが発生することも無く、優れた配線作業性を有する電力用半導体装置を提供することが出来ると言う効果がある。そのため、本発明によって、電力用導電性接続板の製造の生産性を飛躍的に高め得る。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る樹脂封止型電力用半導体装置の内部構造を示す縦断面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線に関する構造を矢印方向に見た際の横断面図である。

図１及び図２において、電力用半導体チップ２は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）より成る。以下では、便宜上、電力用半導体チップ２を、ＩＧＢＴ２とも記載することにする。このＩＧＢＴ２の裏主面に該当する第１主面２Ｓ１上には、第１主電極に該当するコレクタ電極（図示せず）が形成されており、当該コレクタ電極は、リードフレーム１のダイパッド１ａの主面ないしは上面１ａＳと、半田層より成る導電性接着材（図示せず）によって、互いに接着されている。又、ダイパッド１ａの周辺部からは、第３外部接続用リード３のインナーリード部が、後述する第１インナーリード部５ａと平行に対峙する様に、外部に向けて導出されている。尚、そのアウターリード部もまた、樹脂パッケージ１０の外側において、Ｌ字型に折り曲げられている。更に、ダイパッド１ａの４個の周縁部の内で、第３外部接続用リード３が結合している周縁部とは対向しておらず、当該周縁部と交差する２個の周縁部の各々からは、リードフレーム１のタイバー部の残部１ｂが導出している（尚、タイバー残部１ｂは全体的に樹脂パッケージ１０内に位置している）。

他方、ＩＧＢＴ２の表面（第１主面２Ｓ１に対向する平坦な第２主面）２Ｓ２の第１領域及び当該第１領域とは別領域に当たる第２領域上には、それぞれ、第２主電極に該当するエミッタ電極２ａ、及び、制御電極に該当するゲート電極２ｂが、形成されている。ここで、エミッタ電極２ａ及びゲート電極２ｂは、共に、平坦な上面を有している。

又、電力用導電性接続板４は、第１表主面４Ｓ１と、第１表主面４Ｓ１に対向する第１裏主面４Ｓ２とを備える、第１平板である。

又、第１外部接続用リード５は、樹脂パッケージ１０で全面的に被覆される部分である第１インナーリード部５ａと、第１インナーリード部５ａと一体化しておりＬ字型の縦断面構造を有する第１アウターリード部５ｂとを有している。ここで、第１インナーリード部５ａの端部は、リードフレーム１のダイパッド１ａから離隔されている。

そして、電力用導電性接続板４の第１裏主面４Ｓ２の一端側部分４ａは、例えば半田層より成る第１導電性接着材（図示せず）を介して、電力用半導体チップ２の第２主電極２ａの上記平坦上面と接着されていると共に、その第１裏主面４Ｓ２の他端側部分４ｂは、例えば半田層より成る第２導電性接着材（図示せず）を介して、第１外部接続用リード５の第１インナーリード部５ａの平坦な表主面５Ｓ１と、接着されている。この様に、平板である電力用導電性接続板４の一端４ａが半田等の導電性接着材によってエミッタ電極２ａに接着され、その他端４ｂが外部接続用リード５のインナーリード部５ａに半田等の導電性接着材によって接着されることで、エミッタ電極２ａとインナーリード部５ａ間の配線が実現されている。しかも、樹脂パッケージ１０は、電力用半導体チップ２の全体と、ダイパッド１ａの全体と、第１インナーリード部５ａの全体と、電力用導電性接続板４の全体とを、被覆しており、且つ、電力用半導体チップ２の第２主面２Ｓ２と第１インナーリード部５ａの平坦表主面５Ｓ１とは、同一平面を成している。換言すれば、両面２Ｓ２、５Ｓ１は、ある一つの平面内に含まれる様に、電力用半導体チップ２に対する第１インナーリード部５ａの位置設定が行われている。

この構造により、本実施の形態に係る樹脂封止型電力用半導体装置によれば、配線作業時に電力用導電性接続板の位置ずれが発生することも無く、優れた配線作業性を有する電力用半導体装置を提供することが出来ると言う利点が得られる。

又、制御端子を成す第２外部接続用リード７が、ＩＧＢＴ２を介在させて、第１及び第３外部接続用リード５，３とは反対側の位置に配設されている。この第２外部接続用リード７もまた、樹脂パッケージ１０によって全面的に被覆された第２インナーリード部７ａと、第２インナーリード部７ａと一体化して樹脂パッケージ１０の表面より突出した第２アウターリード部７ｂとを備える。この第２アウターリード部７ｂもまた、第２インナーリード部７ａに対してＬ字状に折り曲げられた縦断面構造を有する。

又、制御電極２ｂと上記制御端子との配線板を成す制御用導電性接続板６は、第２表主面６Ｓ１と、第２表主面６Ｓ１に対向する第２裏主面６Ｓ２とを備える第２平板を成している。そして、制御用導電性接続板６の第２裏主面６Ｓ２の一端側部分６ａは、半田等の第３導電性接着材（図示せず）を介して、電力用半導体チップ２の制御電極２ｂの平坦上面と接着されていると共に、第２裏主面６Ｓ２の他端側部分６ｂは、半田等の第４導電性接着材（図示せず）を介して、第２外部接続用リード７の第２インナーリード部７ａの平坦主面７Ｓ１と接着されている。

しかも、電力用半導体チップ２の第２主面２Ｓ２と第１インナーリード部５ａの平坦主面５Ｓ１と第２インナーリード部７ａの平坦主面７Ｓ１とは、共に、上記の同一平面を成している。換言すれば、３つの主面２Ｓ２、５Ｓ１及び７Ｓ１が一つの平面内に包含される様に、各部２，５ａ，７ａが配置されている。

以上の通り、ＩＧＢＴ２の表主面２Ｓ２の一部に形成されたゲート電極２ｂには制御用導電性接続板６の一端６ａが第３導電性接着材によって接着され、その他端６ｂは第２外部接続用リード７の第２インナーリード部７ａに第４導電性接着材によって接着されている。

この構造により、配線の平板化を完全に展開することが出来、パッケージ部の薄型化を図ることが出来る。

又、ダイパッド１ａの裏面との間で所定の隙間８を介して、金属製の放熱板９が配設されている。又、ダイパッド１ａ、ＩＧＢＴ２、電力用導線性接続板４、制御用導電性接続板６、第１インナーリード部５ａ、及び第２インナーリード部７ａ等を覆う様に、成形用樹脂を用いたトランスファーモールドを行うことで、樹脂パッケージ１０が形成されている。尚、トランスファーモールド成形の際に、隙間８に上記成型用樹脂が注入され、ダイパッド１ａの裏面と放熱板９とが互いに絶縁されている。但し、放熱板９の外側表面乃至は底面は、樹脂パッケージ１０から露出している。

ここで、既述した導電性接着材及び第１乃至第４導電性接着材の各々には、多数ないしは複数の金属球が混入されていても良い。

この様な構造を有する導電性接着材の採用により、各接続板の両端の接着領域において、対応する導電性接着材の厚みを確保することが出来る。このため、各接続板は、その単純な平板形態を保ちつつ、比較的面積が狭い上記接着領域における接着強度を安定的に確保することが出来ると言う効果を奏する。

以上の構成を具備する本装置において、リード７を介してゲート電極２ｂにしきい値以上のゲート電圧が印加されると、ＩＧＢＴ２はターンオン動作を行い、エミッタ電極２ａとコレクタ電極（図示せず）との間、即ち、リード３とリード５との間が導通する。逆に、上記ゲート電圧がしきい値以下の電圧値に制御されると、ＩＧＢＴ２はオン状態からターンオフ状態へと移行して、やがてオフ状態となる結果、リード３とリード５との間が非導通状態となる。尚、ＩＧＢＴ２がターンオンすると、ＩＧＢＴ２は発熱するが、その熱は、主に放熱板９より外部に対して放熱される。

以上の構造によれば、配線に、電力用導電性接続板４及び／又は制御用導電性接続板６を用いているので、樹脂パッケージ１０の成型時に成型用樹脂の注入圧による配線流れを防止することが出来、従って、上記成型用樹脂の注入の高速化を可能とすることが出来ると共に、ワイヤボンド構造のものと比較して、樹脂パッケージ１０の厚みを薄くすることが出来る。しかも、電力用導電性接続板４及び制御用導電性接続板６を単純な平板形状としているので、本装置の製作が容易である。

（実施の形態１の変形例）
図３の縦断面図に例示される本変形例は、図１の装置の構成に対して、第１放熱板９に加えて、金属製の第２放熱板１５Ａを更に設けたものである。即ち、本変形例に係る樹脂封止型電力用半導体装置は、電力用導電性接続板４の第１表主面４Ｓ１に接着された内側表面と、当該内側表面に対向しており且つ樹脂パッケージ１０の表面から露出している外側表面１５ＡＥＳと、上記内側表面と上記外側表面とで挟まれ且つ樹脂パッケージ１０で全面的に被覆された側面１５ＡＳＳとを備える放熱板１５Ａを、更に備えている。

この構造により、放熱板１５Ａを電力用導電性接続板４の第１表主面４Ｓ１で確実に支持することが出来、極めて簡単な構成で以ってより一層優れた放熱効果を有する電力用半導体装置を提供することが出来ると言う利点が得られる。

（実施の形態２）
本実施の形態の特徴点は、１）実施の形態１における平板状の電力用導電性接続板４及び制御用導線性接続板６に代えて、平板の両端部を折り曲げて成るスペーサーとしての、電力用導電性接続板４Ａ及び制御用導線性接続板６Ａを用いて、第１乃至第４導電性接着材による接着（具体的には半田付け）を行う構造を提供すると共に、２）実施の形態１の変形例と同様に、電力用導電性接続板４Ａの表面上に接着されて支持された第２放熱板１５を更に設ける点にある。その他の構成要素は、全て、実施の形態１における対応構成要素と同一である。従って、本例でも、チップの第２主面２Ｓ２と、一方のインナーリード部５ａの表面と、他方のインナーリード部７ａの表面とは、同一平面を構成している（図４参照）。

図４は、その様な特徴点を具備した本実施の形態の一例に係る樹脂封止型電力用半導体装置の構造を示す縦断面図であり、図１の縦断面図に対応している。尚、図４では、図１及び図２の部材と同一のものには同一の参照符合が付されている。以下、図４に基づき、本実施の形態の特徴点を中心として、本装置の構成を記載する。

図４において、電力用導電性接続板４Ａは、平板構造をその中心部の構造としつつ、１）その一端部をＬ字型に折り曲げて成る第１折り曲げ部４ｃと、２）上記中心部を挟んで上記一端部と対向しており、且つ、その他端部をＬ字型に折り曲げて成る第２折り曲げ部４ｄとを、有している。ここで、第１及び第２折り曲げ部４ｃ，４ｄの折り曲げ寸法は、略同一である。これらの折り曲げ部４ｃ，４ｄは、それぞれ、電力用導電性接続板４の一端部とエミッタ電極２ａ（図２参照）とを接合する第１半田層（第１導電性接着材）１１の厚み、及び、電力用導電性接続板４の他端部と第１インナーリード部５ａの表主面５Ｓ１とを接合する第２半田層（第２導電性接着材）１２の厚みを、共に、所定の厚みに確保するためのものである。即ち、第１外部接続用リード５を「主端子」を成すものと改めて定義すると、第１導電性接着材１１は、電力用導電性接続板４Ａの一端部４ａにおける裏主面４Ｓ２の内で、第１折り曲げ部４ｃの存在により第２主電極２ａ（図２参照）の直上方に位置する第１部分４Ｓ２１と、第１部分４Ｓ２１の直下に位置する第２主電極２ａとの間のスペースを充填しつつ、両部４Ｓ２１，２ａとを互いに接着している。この場合、第１折り曲げ部４ｃの周縁は、直接に、チップ表面２Ｓ２と当接している。他方、第２導電性接着材１２は、電力用導電性接続板４Ａの他端部４ｂにおける裏主面４Ｓ２の内で、第２折り曲げ部４ｄの存在により、主端子５の被覆部側における一端部５ａの表主面５Ｓ１よりも直上方に位置する第２部分４Ｓ２２と、第２部分４Ｓ２２の直下に位置する主端子５の一端部５ａの表主面５Ｓ１との間のスペースを充填しつつ、両部４Ｓ２２，５ａを互いに接着している。

上記構成により、導電性接着材として特殊なもの（例えば金属球が混入した半田層）を用いることなく、第１及び第２導電性接着材１１，１２の厚みを所定の厚みに確実に設定することが出来ると言う利点が得られる。

同様に、制御用導電性接続板６Ａは、平板構造をその中心部の構造としつつ、１）その一端部６ａをＬ字型に折り曲げて成る第３折り曲げ部６ｃと、２）上記中心部を挟んで上記一端部６ａと対向しており、且つ、その他端部６ｂをＬ字型に折り曲げて成る第４折り曲げ部６ｄとを、有している。ここで、第３及び第４折り曲げ部６ｃ，６ｄの折り曲げ寸法は、略同一である。これらの折り曲げ部６ｃ，６ｄは、それぞれ、制御用導電性接続板６Ａの一端部６ａとゲート電極２ｂ（図２参照）とを接合する第３半田層（第３導電性接着材）１３の厚み、及び、制御用導電性接続板６Ａの他端部６ｂと第２インナーリード部７ａの表主面７Ｓ１とを接合する第４半田層（第４導電性接着材）１４の厚みを、共に、所定の厚みに確保するためのものである。即ち、第２外部接続用リード７を「制御端子」を成すものと改めて定義すると、第３導電性接着材１３は、制御用導電性接続板６Ａの一端部６ａにおける裏主面６Ｓ２の内で、第３折り曲げ部６ｃの存在により制御電極２ｂ（図２参照）の直上方に位置する第３部分６Ｓ２３と、第３部分６Ｓ２３の直下に位置する制御電極２ｂとの間のスペースを充填しつつ、両部６Ｓ２３，２ｂとを互いに接着している。この場合、第３折り曲げ部６ｃの周縁は、直接に、チップ表面２Ｓ２と当接している。他方、第４導電性接着材１４は、制御用導電性接続板６Ａの他端部６ｂにおける裏主面６Ｓ２の内で、第４折り曲げ部６ｄの存在により、制御端子７の被覆部側における一端部７ａの表主面７Ｓ１よりも直上方に位置する第４部分６Ｓ２４と、第４部分６Ｓ２４の直下に位置する制御端子７の一端部７ａの表主面７Ｓ１との間のスペースを充填しつつ、両部６Ｓ２４，７ａを互いに接着している。

上記構成により、導電性接着材として特殊なもの（例えば金属球が混入した半田層）を用いることなく、第３及び第４導電性接着材１３，１４の厚みを所定の厚みに確実に設定することが出来ると言う利点が得られる。

更に、電力用導電性接続板４Ａの外側表面４Ｓ１上に、例えば金属性の放熱板１５が接着ないしは固着されており、同板１５の全面中、その外側表面１５ＥＳのみが、樹脂パッケージ１０から露出している。

尚、その他の符号の記載は、実施の形態１の記載を援用することとして、割愛する。

この様に構成された本装置における動作自体は実施の形態１に係る装置のそれと同じであるので、当該動作についても、その記載を割愛する。

本装置の採用により、第１乃至第４半田層１１乃至１４の厚みが所定の厚みに確保されるので、接着の確実化を図ることが可能である。

更に、既述した通り、電力用導電性接続板４Ａの外側面４Ｓ１上に第２の放熱板１５が固定されているので、実施の形態１の装置よりも放熱性の向上を図ることが出来る。しかも、電力用導電性接続板４Ａが放熱板１５を支持することで、放熱板１５を配設するに当たり構造の簡略化を図ることが出来る。

更に、各折り曲げ部４ｃ，４ｄ，６ｃ及び６ｄが単純なＬ字状折り曲げ構造を有するため、それらの製作が容易であると言う利点も得られる。そして、第１及び第２折り曲げ部４ｃ，４ｄを電力用導電性接続板４Ａの両端に、第３及び第４折り曲げ部６ｃ，６ｄを制御用導電性接続板６Ａの両端に、夫々設けているので、既述の通り、第１乃至第４半田層１１乃至１４の厚み確保の確実化を図ることが出来る。

（実施の形態２の変形例）
図４に示される通り、実施の形態２においては、電力用導電性接続板４Ａの両端に第１及び第２折り曲げ部４ｃ，４ｄを夫々設けると共に、制御用導電性接続板６Ａの両端に第３及び第４折り曲げ部６ｃ，６ｄを夫々設けると言う構成を採用している。しかしながら、本実施の形態における「折り曲げ部を配線用接続板の端部に設ける」と言う発想は、この様な一例に限定されるものではない。即ち、配線用接続板の両端の各々を折り曲げることに代えて、配線用接続板の各端部の途中で折り曲げて上記機能を呈する各折り曲げ部を実現することとしても良い。

その様な変形を電力用導電性接続板４Ａに適用した場合の一構成例を、図５の縦断面図に示す。図５に拡大して示す様に、電力用導電性接続板４Ａの一端部４ａの中間部をＬ字型に折り曲げることで第１折り曲げ部４ｃが形成されており、且つ、電力用導電性接続板４Ａの一端部４ａの内で第１折り曲げ部４ｃよりも外側の第１周縁部分４ｐ１における裏主面４Ｓ２ないしは周縁部分４ｐ１の底面４ｐ１ＢＳは、電力用半導体チップ２の第２主面２Ｓ２に当接している（底面４ｐ１ＢＳは第２主面２Ｓ２に略平行である）。尚、図５中の参照符号２ｃは、電力用半導体チップ２の第１主電極（ＩＧＢＴの場合にはコレクタ電極に相当）を表している。

この構造の採用により、次の利点が得られる。即ち、電力用導電性接続板４Ａの一端部４ａの裏面４Ｓ２１を第１導電性接着材１１によって電力用半導体チップ２の表主面（第２主面）２Ｓ２上の第２電極２ａの上面に接着させても、電力用導電性接続板４Ａの一端部４ａが電力用半導体チップ２の表主面２Ｓ２を損傷させることは無い。この様に、一端部４ａの内で、Ｌ字型の第１折り曲げ部４ｃよりも外側に第１周縁部分４ｐ１を設ける構造は、電力用半導体チップ２の表主面２Ｓ２の損傷防止にとって有効な技術である。

更に、図５に示す通り、電力用導電性接続板４Ａの他端部４ｂの中間部を同様にＬ字型に折り曲げることで第２折り曲げ部４ｄが形成されており、且つ、電力用導電性接続板４Ａの他端部４ｂの内で第２折り曲げ部４ｄよりも外側の第２周縁部分４ｐ２における裏主面４Ｓ２ないしは第２周縁部分４ｐ２の底面４ｐ２ＢＳは、第１外部接続用リード５の第１インナーリード部５ａの平坦表面５Ｓ１に当接している（底面４ｐ２ＢＳは平坦表面５Ｓ１に略平行である）。

又、図５に示される構造の特徴点を、図４の制御用導電性接続板６Ａに置換適用しても良い（その図示化を割愛する）。この場合にも、制御用導電性接続板６Ａの一端部６ｃに関して、既述した利点（接着時のチップ表面の損傷防止）が成立する。

尚、半田層１１乃至１４に代えて、導電性の接着材層を用いても良いことは言うまでも無い。

（実施の形態３）
本実施の形態の特徴点は、実施の形態２におけるスペーサー型の導電性配線板４Ａ，６Ａを、端子付きケース内の絶縁基板上に搭載された電力用半導体チップを有する装置（樹脂封止されていない装置）にも適用する点にある。

図６は、本実施の形態の一例に係る電力用半導体装置の縦断面構造図である。図６に示されている通り、ケース１００の樹脂部１００ＲＰ内には、第１主端子５Ｔ、第２主端子（図示せず）及び制御端子７Ｔが挿入・取り付けられており、各端子５Ｔ，７Ｔの一端部５ＴＥＰ，７ＴＥＰはケース１００内の空間に対して露出している。勿論、第２主端子の一端部（図示せず）も同様の構造を有している。そして、ケース１００の底面の一部を成す金属ベース板（放熱板）９Ａの上面と、絶縁基板２０の裏面上に形成された半田付け用回路パターン（図示せず）とは、半田層２１によって、互いに接着されており、且つ、絶縁基板２０の表面上に形成された半田付け用回路パターン（図示せず）と、電力用半導体チップ（例えばＩＧＢＴ）２の裏主面上に形成された半田付け用回路パターン（図示せず）とは、半田層（図示せず）によって、互いに接着されている。これに対して、電力用半導体チップ２の表主面上には、全ての電極（第１乃至第３電極）（図示せず）が形成されている。

そして、実施の形態２と同様に、第１電力用導電性接続板４Ａの第１及び第２折り曲げ部４ｃ，４ｄが、それぞれ、第１及び第２半田層１１，１２によって、第１電極（例えばＩＧＢＴのエミッタ電極）の上面及び第１主端子５Ｔの一端部５ＴＥＰの平坦表面に固着されており、制御用導電性接続板６Ａの第３及び第４折り曲げ部６ｃ，６ｄが、それぞれ、第３及び第４半田層１３，１４によって、第２電極（例えばＩＧＢＴのゲート電極）の上面及び制御端子７Ｔの一端部７ＴＥＰの平坦表面に固着されている。同様に、図６には図示されてはいないが、第２電力用導電性接続板の第５及び第６折り曲げ部が、それぞれ、第５及び第６半田層によって、第３電極（例えばＩＧＢＴのコレクタ電極）の上面及び第２主端子の上記一端部の平坦表面に固着されている。

又、電力用半導体チップ２は、ゲル等の保護層（図示せず）によって被覆されている。

本実施の形態によっても、実施の形態２と同様に、金属球混入材の様な特殊な材質の導電性接着材を採用することなく、各導電性接着材（例えば第１乃至第６半田層）の厚みを、所定の値に確保することが出来ると言う利点が得られる。

尚、図５に例示した技術的構成を、図６の各導電性接続板４Ａ，６Ａの両端部に適用しても良い。この変形においても、図５の記載において述べた利点（接着時のチップ表面の損傷防止）が同様に得られる。

（実施の形態４）
本実施の形態に係る樹脂封止型電力用半導体装置の縦断面構造を図１に対応する図７に、その横断面構造を図２に対応する図８に、それぞれ示す。本実施の形態に係る本装置の特徴点を列挙すれば、次の通りである。

両図７，８に示される通り、平面型電力用半導体チップ（例えばＩＧＢＴ）２の裏主面上に形成された半田付け用回路パターン（図示せず）は、絶縁基板２０の表主面上に形成された半田付け用回路パターン（図示せず）と半田層（図示せず）によって接着されており、絶縁基板２０の裏主面上に形成された半田付け用回路パターン（図示せず）は、金属性の放熱板９の表面に半田層２１によって固着されている。又、平面型電力用半導体チップ２の表主面上には、第１電極（例えばエミッタ電極）２ａ、第２電極（制御電極）２ｂ及び第３電極（例えばコレクタ電極）２ｃの全てが、形成されている。そして、トランスファーモールド法によって形成される樹脂パッケージ１０は、平面型電力用半導体チップ２を全面的に被覆して同チップ１０及びその他の部材を封止している。

そして、導電性の第１配線平板４Ｂは、１）第１導電性接着材（図示せず）によって第１電極２ａの平坦上面と接着されており且つ樹脂パッケージ１０で被覆された第１一端部４Ｂａと、２）樹脂パッケージ１０で完全に被覆された平坦中央部４Ｂｃと、３）平坦中央部４Ｂｃと一体的に繋がっており且つ樹脂パッケージ１０の表面より突出してＬ字型の第１外部接続リードを成す第１他端部４Ｂｂとを、備える。

又、導電性の第２配線平板６Ｂは、１）第２導電性接着材によって（図示せず）第２電極２ｂの平坦上面と接着されており且つ樹脂パッケージ１０で被覆された第２一端部６Ｂａと、２）樹脂パッケージ１０で完全に被覆された平坦中央部６Ｂｃと、３）平坦中央部６Ｂｃと一体的に繋がっており且つ樹脂パッケージ１０の表面より突出してＬ字型の第２外部接続リードを成す第２他端部６Ｂｂとを、備える。

又、導電性の第３配線平板３Ｂは、１）第３導電性接着材によって（図示せず）第３電極２ｃの平坦上面と接着されており且つ樹脂パッケージ１０で被覆された第３一端部３Ｂａと、２）樹脂パッケージ１０で完全に被覆された平坦中央部３Ｂｃと、３）平坦中央部３Ｂｃと一体的に繋がっており且つ樹脂パッケージ１０の表面より突出してＬ字型の第３外部接続リードを成す第３他端部３Ｂｂとを、備える。

本実施の形態に係る配線構造によれば、樹脂パッケージの厚みの効果的な薄型化を図り得ると言う利点がある。

本装置の製造方法について記載すれば、次の通りである。即ち、１）各一端部の裏面が電力用半導体チップ２の表主面上の対応電極に導電性接着材を介して接着される複数の配線平板の各他端部を、タイバー部で相互に連結して成る、リードフレームを製作し、その上で、２）各配線平板の一端部を対応するチップ電極と接着し、３）その後、各配線平板の一端部及び平坦中央部と、電力用半導体チップ２とを、トランスファーモールド法によって形成される樹脂パッケージ１０内に封止し、４）その後、各タイバー部を切断して、複数の配線平板を互いに分離する。

この様な製造方法を用いるときには、組立時においては複数の配線平板が互いに一体化されているので、複数の配線平板を個々に取り扱う場合と比較して、作業を簡略化することが出来る。

尚、図８の電力用半導体装置に対しても、図３に例示した放熱板１５Ａに相当する様な、金属の薄板より成る放熱板を第１配線平板４Ｂ上に固着することで、本装置の放熱性を更に高め得る改良を施しても良い。

（まとめ）
以上の通り、この発明に係る電力用半導体装置においては、配線に、電力用導電性接続板及び／又は制御用導電性接続板を用いているので、樹脂パッケージ成形時に成形用樹脂の注入圧による配線流れを防止することが出来、従って、成形用樹脂の注入の高速化を可能とすることが出来るだけでなく、ワイヤボンド構造と比較して樹脂パッケージの厚みを薄くすることが出来ると言う、実用上極めて優れた基本的利点を奏する電力用半導体装置を提供することが出来る。

（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。

例えば、本発明における「電力用半導体チップ」としては、各実施の形態で例示したＩＧＢＴの他に、パワーＭＯＳＦＥＴが適用可能である。この場合、パワーＭＯＳＦＥＴのドレイン電極及びソース電極が、例えば、それぞれ「第１主電極」及び「第２主電極」に対応することとなる。

又、本発明における「各導電性接着材」とは、導電性の半田層の他に、その他の導電性の接着剤をも含む広義の技術概念として、理解されるべきである。

この発明に係る電力用半導体装置は、例えば、インテリジェントパワーモジュールに適用可能である。

本発明の実施の形態１に係る樹脂封止型電力用半導体装置を示す縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る樹脂封止型電力用半導体装置を示す横断面図である。実施の形態１の変形例に係る樹脂封止型電力用半導体装置を示す縦断面図である。本発明の実施の形態２に係る樹脂封止型電力用半導体装置を示す縦断面図である。実施の形態２の変形例に係る樹脂封止型電力用半導体装置の一部を拡大して示す縦断面図である。本発明の実施の形態３に係る樹脂封止型電力用半導体装置を示す縦断面図である。本発明の実施の形態４に係る樹脂封止型電力用半導体装置を示す縦断面図である。本発明の実施の形態４に係る樹脂封止型電力用半導体装置を示す横断面図である。

符号の説明

１リードフレーム、１ａダイパッド、２電力用半導体チップ、４，４Ａ電力用導電性接続板、４ｃ第１折り曲げ部、４ｂ第２折り曲げ部、５第１外部接続用リード、５ａ第１インナーリード部、６，６Ａ制御用導電性接続板、６ｃ第３折り曲げ部、６ｄ第４折り曲げ部、７第２外部接続用リード、７ａ第２インナーリード部、１０樹脂パッケージ、１１〜１４導電性接着材層、１５，１５Ａ放熱板、３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ配線平板。

Claims

ダイパッドを備えるリードフレームと、
導電性接着材を介して前記ダイパッドの主面に接着された第１主電極を備える第１主面と、前記第１主面に対向する平坦な第２主面と、前記第２主面上に配設されており且つ平坦な上面を含む第２主電極とを備える電力用半導体チップと、
第１インナーリード部と、前記第１インナーリード部と一体化した第１アウターリード部とを備える第１外部接続用リードと、
第１表主面と前記第１表主面に対向する第１裏主面とを備える第１平板を成しており、しかも、前記第１裏主面の一端側部分は第１導電性接着材を介して前記電力用半導体チップの前記第２主電極の前記上面と接着されていると共に、前記第１裏主面の他端側部分は第２導電性接着材を介して前記第１外部接続用リードの前記第１インナーリード部の平坦主面と接着されている、電力用導電性接続板と、
前記電力用半導体チップの全体と、前記ダイパッドの全体と、前記第１インナーリード部の全体と、前記電力用導電性接続板とを被覆する樹脂パッケージとを備えており、
前記電力用半導体チップの前記第２主面と前記第１インナーリード部の前記平坦主面とは同一平面を成していることを特徴とする、
電力用半導体装置。
請求項１記載の電力用半導体装置であって、
前記電力用半導体チップは、
前記第２主面の別の領域上に配設されており且つ平坦な上面を含む制御電極を更に備えており、
前記電力用半導体装置は、
前記樹脂パッケージによって全面的に被覆された第２インナーリード部と、前記第２インナーリード部と一体化した第２アウターリード部とを備える第２外部接続用リードと、
第２表主面と前記第２表主面に対向する第２裏主面とを備える第２平板を成しており、しかも、前記第２裏主面の一端側部分は第３導電性接着材を介して前記電力用半導体チップの前記制御電極の前記上面と接着されていると共に、前記第２裏主面の他端側部分は第４導電性接着材を介して前記第２外部接続用リードの前記第２インナーリード部の平坦主面と接着されている、制御用導電性接続板とを更に備えており、
前記電力用半導体チップの前記第２主面と前記第１インナーリード部の前記平坦主面と前記第２インナーリード部の前記平坦主面とは前記同一平面を成していることを特徴とする、
電力用半導体装置。
請求項２に記載の電力用半導体装置であって、
前記第１乃至第４導電性接着材の各々は複数の金属球を混入していることを特徴とする、
電力用半導体装置。
請求項１乃至３の何れかに記載の電力用半導体装置であって、
前記電力用導電性接続板の前記第１表主面に接着された内側表面と、前記内側表面に対向しており且つ前記樹脂パッケージから露出している外側表面と、前記内側表面と前記外側表面とで挟まれ且つ前記樹脂パッケージで全面的に被覆された側面とを備える放熱板を更に備えることを特徴とする、
電力用半導体装置。
主面上に配設されている主電極を備える電力用半導体チップと、
主端子と、
一端部と他端部とを備える電力用導電性接続板と、
前記電力用導電性接続板の前記一端部と前記主電極とを接着する第１導電性接着材と、
前記電力用導電性接続板の前記他端部と前記主端子の一端部とを接着する第２導電性接着材とを備えており、
前記電力用導電性接続板の前記一端部は第１折り曲げ部を備えており、
前記電力用導電性接続板の前記他端部は第２折り曲げ部を備えており、
前記第１導電性接着材は、前記電力用導電性接続板の前記一端部における裏主面の内で、前記第１折り曲げ部の存在により前記主電極の直上方に位置する第１部分と、当該第１部分直下に位置する前記主電極とを互いに接着しており、
前記第２導電性接着材は、前記電力用導電性接続板の前記他端部における前記裏主面の内で、前記第２折り曲げ部の存在により前記主端子の前記一端部の表主面よりも直上方に位置する第２部分と、当該第２部分直下に位置する前記主端子の前記一端部の前記表主面とを互いに接着していることを特徴とする、
電力用半導体装置。
請求項５に記載の電力用半導体装置であって、
前記電力用導電性接続板の前記一端部の内で前記第１折り曲げ部よりも外側の周縁部分における前記裏主面は、前記電力用半導体チップの前記主面に当接していることを特徴とする、
電力用半導体装置。
請求項５又は６に記載の電力用半導体装置であって、
前記主端子は、前記一端部を含むインナーリード部と、前記インナーリード部と一体化されたアウターリード部とを備えており、
前記電力用半導体装置は、
前記電力用半導体チップの全体と、前記電力用導電性接続板と、前記インナーリード部の全体と、前記第１及び第２導電性接着材の全体とを被覆する樹脂パッケージと、
前記電力用導電性接続板の表主面に固着された内側表面と、前記内側表面に対向しており且つ前記樹脂パッケージから露出している外側表面と、前記内側表面と前記外側表面とで挟まれ且つ前記樹脂パッケージで全面的に被覆された側面とを備える放熱板とを更に備えることを特徴とする、
電力用半導体装置。
その上に第１乃至第３電極の全てが配設された表主面を備える平面型電力用半導体チップと、
前記平面型電力用半導体チップを封止する樹脂パッケージと、
第１導電性接着材によって前記第１電極の平坦上面と接着されており且つ前記樹脂パッケージで被覆された第１一端部と、前記樹脂パッケージの表面より突出して第１外部接続リードを成す第１他端部とを備える、導電性の第１配線平板と、
第２導電性接着材によって前記第２電極の平坦上面と接着されており且つ前記樹脂パッケージで被覆された第２一端部と、前記樹脂パッケージの前記表面より突出して第２外部接続リードを成す第２他端部とを備える、導電性の第２配線平板と、
第３導電性接着材によって前記第３電極の平坦上面と接着されており且つ前記樹脂パッケージで被覆された第３一端部と、前記樹脂パッケージの前記表面より突出して第３外部接続リードを成す第３他端部とを備える、導電性の第３配線平板とを備えることを特徴とする、
電力用半導体装置。