JP6787118B2 - Manufacturing methods for semiconductor devices, power converters, lead frames, and semiconductor devices - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子を備えた半導体装置、半導体装置を用いた電力変換装置、半導体装置に用いられるリードフレームに関する。 The present invention relates to a semiconductor device including a semiconductor element, a power conversion device using the semiconductor device, and a lead frame used in the semiconductor device.

半導体装置は、半導体素子を樹脂などの絶縁物で形成された筐体の内部に有し、筐体の側面から半導体素子に電気的に接続されたリード端子を複数突出させて構成されている。複数のリード端子は、筐体の側面から突出して互いに平行に延伸している。複数のリード端子をプリント基板にはんだ付けすることにより、半導体装置内部の半導体素子と外部の電気回路とを電気的に接続することができる。 The semiconductor device has a semiconductor element inside a housing made of an insulating material such as resin, and is configured by projecting a plurality of lead terminals electrically connected to the semiconductor element from the side surface of the housing. The plurality of lead terminals project from the side surface of the housing and extend in parallel with each other. By soldering a plurality of lead terminals to the printed circuit board, the semiconductor element inside the semiconductor device and the external electric circuit can be electrically connected.

従来の半導体装置では、半導体装置の筐体の側面から突出させて筐体の側面に垂直な方向に延伸する互いに平行な複数のリード端子を、リード端子の中間部から90°捩じり、プリント基板のパッドに当接させていた。リード端子の先端部は、90°回転されて幅の狭い方であるリード端子の厚み方向がパッドに当接されるので、リード端子の先端部が当接するプリント基板のパッドの幅を狭くすることができていた。これにより、パッドの間隔を広くしてはんだブリッジの形成を防止していた(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional semiconductor device, a plurality of parallel lead terminals that protrude from the side surface of the semiconductor device housing and extend in a direction perpendicular to the side surface of the housing are twisted 90 ° from the middle portion of the lead terminals and printed. It was in contact with the pad of the board. Since the tip of the lead terminal is rotated by 90 ° and the thickness direction of the lead terminal, which is the narrower one, comes into contact with the pad, the width of the pad of the printed circuit board to which the tip of the lead terminal abuts should be narrowed. Was made. As a result, the distance between the pads is widened to prevent the formation of a solder bridge (see, for example, Patent Document 1).

実開平3−116050号公報Jikkenhei 3-116050

しかしながら、特許文献1に記載された従来の半導体装置では、リード端子を中間部で90°捩じっているので、リード端子を捩じる角度が大きく、リード端子の機械的強度が低下するという問題点があった。 However, in the conventional semiconductor device described in Patent Document 1, since the lead terminal is twisted by 90 ° at the intermediate portion, the lead terminal is twisted at a large angle and the mechanical strength of the lead terminal is lowered. There was a problem.

本発明は、前述のような問題を解決するためになされたもので、はんだブリッジの発生を防止するためにリード端子の先端部を回転させても、リード端子の機械的強度の低下を抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and even if the tip of the lead terminal is rotated to prevent the occurrence of a solder bridge, it is possible to suppress a decrease in the mechanical strength of the lead terminal. An object of the present invention is to provide a semiconductor device.

本発明に係る半導体装置は、第1の辺を有する第1の主面、第1の主面の裏側に設けられた第2の主面、および第1の主面と第2の主面とに接続され第1の辺に平行な部位を有する側面、を有する筐体と、側面から突出し、側面との接触部における第1の主面に平行な方向の幅が幅に垂直な方向の厚さより距離が長いリード端子と、を備え、リード端子は、第1の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜部と、傾斜部に接続され、第1の主面に垂直な方向に屈曲して第1の主面に垂直な方向に延伸した屈曲部と、屈曲部に接続され、第1の辺に垂直な方向から傾斜部が傾斜した方向に捩じられた捩じれ部と、捩じれ部に接続された先端部と、を備える。 The semiconductor device according to the present invention includes a first main surface having a first side, a second main surface provided on the back side of the first main surface, and a first main surface and a second main surface. A housing having a side surface connected to and having a portion parallel to the first side, and a thickness in a direction in which the width in the direction parallel to the first main surface at the contact portion with the side surface protrudes from the side surface and is perpendicular to the width. A lead terminal having a longer distance is provided, and the lead terminal is connected to an inclined portion extending in a direction inclined from a direction perpendicular to the first side and an inclined portion, and is connected to the inclined portion in a direction perpendicular to the first main surface. A bent portion that is bent and extended in a direction perpendicular to the first main surface, a twisted portion that is connected to the bent portion and twisted in a direction in which the inclined portion is inclined from a direction perpendicular to the first side, and a twist. It is provided with a tip portion connected to the portion.

本発明に係る半導体装置によれば、はんだブリッジの発生を防止するためのリード端子の先端部の回転が、リード端子に設けられた傾斜部と捩じれ部とにより構成されるので、リード端子を捩じる角度を小さくしてリード端子の機械的強度の低下を抑制することができる。 According to the semiconductor device according to the present invention, the rotation of the tip of the lead terminal for preventing the occurrence of a solder bridge is composed of an inclined portion and a twisted portion provided on the lead terminal, so that the lead terminal is twisted. The twist angle can be reduced to suppress a decrease in the mechanical strength of the lead terminal.

本発明の実施の形態1における半導体装置を示す外観図である。It is an external view which shows the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置のリード端子の構成を示す外観図である。It is an external view which shows the structure of the lead terminal of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置の製造時のリードフレームの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the lead frame at the time of manufacturing of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lead forming process in the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す平面図である。It is a top view which shows the lead forming process in the manufacturing method of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における半導体装置をプリント基板に実装した様子を示す図である。It is a figure which shows the appearance of mounting the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention on a printed circuit board. 本発明の実施の形態1における半導体装置のリード端子の先端部の回転角と増加する隣接リード端子の先端部の間隔との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation angle of the tip of the lead terminal of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention, and the interval of the tip of the adjacent lead terminal which increases. 本発明の実施の形態1における半導体装置のリード端子をプリント基板にはんだ付けする方法を示す図である。It is a figure which shows the method of soldering the lead terminal of the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention to a printed circuit board. 本発明の実施の形態1における半導体装置に用いられるリードフレームおよび比較例の半導体装置に用いられるリードフレームのモールド後の外観を示す平面図である。It is a top view which shows the appearance after molding of the lead frame used for the semiconductor device in Embodiment 1 of this invention, and the lead frame used for the semiconductor device of a comparative example. 本発明の実施の形態1におけるリードフレームの製造時の外観図を示す平面図である。It is a top view which shows the external view at the time of manufacturing of the lead frame in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における半導体装置を示す平面図ある。It is a top view which shows the semiconductor device in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3における電力変換システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power conversion system in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における電力変換装置のプリント基板に半導体装置を実装した構成を示す外観図である。FIG. 5 is an external view showing a configuration in which a semiconductor device is mounted on a printed circuit board of the power conversion device according to the third embodiment of the present invention.

実施の形態1.
まず、本発明の実施の形態1における半導体装置の構成を説明する。図1は、本発明の実施の形態1における半導体装置を示す外観図である。図1(a)は、半導体装置100の平面図であり、図1(b)は半導体装置100の側面図、図1(c)は、半導体装置100の正面図である。また、図2は、本発明の実施の形態1における半導体装置のリード端子の構成を示す外観図である。図2は、図1に示す半導体装置100のリード端子11を拡大して示したものである。図2(a)〜(c)は、それぞれ図1(a)〜(c)に対応しており、図2(a)は、リード端子11の平面図、図2(b)はリード端子11の側面図、図2(c)はリード端子11の正面図である。また、図1および図2では、半導体装置100およびリード端子11の向きを説明するためのXYZ直交座標軸も示した。本発明の他の図においても同様にXYZ直交座標軸を示した。
Embodiment 1.
First, the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an external view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 1 (a) is a plan view of the semiconductor device 100, FIG. 1 (b) is a side view of the semiconductor device 100, and FIG. 1 (c) is a front view of the semiconductor device 100. Further, FIG. 2 is an external view showing the configuration of lead terminals of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the lead terminal 11 of the semiconductor device 100 shown in FIG. 2 (a) to 2 (c) correspond to FIGS. 1 (a) to 1 (c), respectively, FIG. 2 (a) is a plan view of the lead terminal 11, and FIG. 2 (b) is a lead terminal 11. 2 (c) is a front view of the lead terminal 11. In addition, FIGS. 1 and 2 also show XYZ orthogonal coordinate axes for explaining the orientation of the semiconductor device 100 and the lead terminal 11. Similarly, the XYZ orthogonal coordinate axes are shown in the other figures of the present invention.

図1において、半導体装置100は、エポキシ樹脂などの樹脂で構成された筐体10と、半導体装置100を外部のプリント基板などに接続するためのリード端子11とを備えている。図1に示すように、半導体装置100の筐体10は、直方体状の形状を呈しており、Y−Z平面に平行な第1の主面である上面10aおよび第2の主面である下面10bと、上面10aと下面10bとを接続する4つの側面とを有している。 In FIG. 1, the semiconductor device 100 includes a housing 10 made of a resin such as an epoxy resin, and a lead terminal 11 for connecting the semiconductor device 100 to an external printed circuit board or the like. As shown in FIG. 1, the housing 10 of the semiconductor device 100 has a rectangular parallelepiped shape, and has an upper surface 10a which is a first main surface parallel to a YY plane and a lower surface which is a second main surface. It has 10b and four side surfaces connecting the upper surface 10a and the lower surface 10b.

なお、筐体10の形状は直方体状に限るものではなく、第1の主面と、第1の主面の裏側に設けられた第2の主面とを有し、第1の主面が少なくとも1つの直線状の第1の辺を有しており、第1の主面と第2の主面とを接続する側面が第1の辺に平行な部位を備えていればよい。 The shape of the housing 10 is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and has a first main surface and a second main surface provided on the back side of the first main surface, and the first main surface has a first main surface. It suffices to have at least one linear first side, and the side surface connecting the first main surface and the second main surface may have a portion parallel to the first side.

本発明では便宜上、図1に示すように、筐体10の上面および下面は、リード端子11が屈曲した方向を上面10aとし、上面10aの裏側を下面10bとして呼ぶが、上面および下面の呼称を入れ替えて、リード端子11が屈曲した側を下面、その裏側を上面と呼称してもよい。第1の主面および第2の主面の呼称も同様に入れ替えて呼称してもよい。上面10aおよび下面10bは、好ましくは矩形状の平面であって、リード端子11が設けられた側の辺は直線状になっている。 In the present invention, for convenience, as shown in FIG. 1, the upper surface and the lower surface of the housing 10 are referred to as the upper surface 10a in the direction in which the lead terminal 11 is bent and the back side of the upper surface 10a as the lower surface 10b. The side where the lead terminal 11 is bent may be referred to as a lower surface, and the back side thereof may be referred to as an upper surface. The names of the first main surface and the second main surface may be interchanged in the same manner. The upper surface 10a and the lower surface 10b are preferably rectangular flat surfaces, and the side on the side where the lead terminal 11 is provided is linear.

4つの側面のうち、上面10aおよび下面10bの長辺に接続された側面は、長辺側側面10c、10dであり、上面10aおよび下面10bの短辺に接続された側面は、短辺側側面10e、10fである。図1では、長辺側側面10c、10dは屈曲面状に示しており、短辺側側面10e、10fは平面状に示しているが、長辺側側面10c、10dおよび短辺側側面10e、10fは、平面状、曲面状、屈曲面状などいずれの形状の面であってよい。但し、リード端子11が突出している長辺側側面10c、10dのうち少なくとも一方は、上面10aまたは下面10bが有する直線状の辺と平行な部位を有している。図1では、上面10aの長辺が直線状の辺であるので、長辺側側面10cおよび長辺側側面10dは、それぞれ上面10aとの接続部において長辺と平行な部位を有している。 Of the four side surfaces, the side surfaces connected to the long sides of the upper surface 10a and the lower surface 10b are the long side side surfaces 10c and 10d, and the side surfaces connected to the short sides of the upper surface 10a and the lower surface 10b are the short side side surfaces. 10e and 10f. In FIG. 1, the long side side surfaces 10c and 10d are shown as bent surfaces, and the short side side surfaces 10e and 10f are shown as flat surfaces, but the long side side surfaces 10c and 10d and the short side side surfaces 10e, 10f may be a surface having any shape such as a flat surface, a curved surface, and a bent surface. However, at least one of the long side side surfaces 10c and 10d on which the lead terminal 11 protrudes has a portion parallel to the linear side of the upper surface 10a or the lower surface 10b. In FIG. 1, since the long side of the upper surface 10a is a straight side, the long side side surface 10c and the long side side surface 10d each have a portion parallel to the long side at the connection portion with the upper surface 10a. ..

図1に示すように、筐体10の長辺側側面10c、10dからは、複数のリード端子11が突出しており、複数のリード端子11は、筐体10の上面10aまたは下面10bの長辺に沿った方向に複数配列されている。複数のリード端子11は、筐体10の長辺側側面10cおよび長辺側側面10cの反対側に位置する長辺側側面10dの両方の側面からそれぞれ複数突出しており、それぞれ筐体10の上面10aまたは下面10bの長辺に沿った方向に複数配列されている。なお、本発明では、複数のリード端子11が配列された方向を配列方向と呼ぶ。配列方向は、筐体10の上面10aまたは下面10bの長辺に沿った方向であり、筐体10の上面10aまたは下面10bの長辺と平行な方向である。 As shown in FIG. 1, a plurality of lead terminals 11 project from the long side side surfaces 10c and 10d of the housing 10, and the plurality of lead terminals 11 are the long sides of the upper surface 10a or the lower surface 10b of the housing 10. Multiple are arranged in the direction along. A plurality of lead terminals 11 project from both side surfaces of the long side side surface 10c of the housing 10 and the long side side surface 10d located on the opposite side of the long side side surface 10c, and each of the plurality of lead terminals 11 projects from the upper surface of the housing 10. A plurality of 10a or the lower surface 10b are arranged in the direction along the long side. In the present invention, the direction in which the plurality of lead terminals 11 are arranged is referred to as the arrangement direction. The arrangement direction is a direction along the long side of the upper surface 10a or the lower surface 10b of the housing 10, and is a direction parallel to the long side of the upper surface 10a or the lower surface 10b of the housing 10.

図1(b)、(c)に示すように、筐体10の長辺側側面10c、10dから突出した複数のリード端子11は、筐体10から所定距離遠ざかる方向に延伸した後、筐体10の上面10a側に屈曲している。リード端子11は、筐体10の内部で半導体素子が接合されたリードフレームと一体的に形成されたものであって、リード端子11の厚さは、筐体10内部のリードフレームの厚さと同じになっている。 As shown in FIGS. 1B and 1C, the plurality of lead terminals 11 projecting from the long side side surfaces 10c and 10d of the housing 10 are extended in a direction away from the housing 10 by a predetermined distance, and then the housing. It is bent toward the upper surface 10a of 10. The lead terminal 11 is integrally formed with a lead frame to which a semiconductor element is bonded inside the housing 10, and the thickness of the lead terminal 11 is the same as the thickness of the lead frame inside the housing 10. It has become.

リード端子11の断面は、長辺と短辺とを有する矩形状となっており、長辺をリード端子11の幅、短辺をリード端子11の厚さと呼ぶ。リード端子11とリード端子11が突出している長辺側側面10c、10dとの接触部では、リード端子11の幅が上面10aと平行になっている。なお、図1では、リード端子11は、長辺側側面10c、10dから上面10aの長辺に垂直な方向に突出しているが、上面10aの長辺に垂直な方向から所定角度傾斜した方向に突出していてもよい。この場合には、リード端子11の幅方向は上面10aの長辺と平行ではなくなるが、リード端子11と長辺側側面10cあるいは長辺側側面10dとの接触点を含み、上面10aに平行であり、且つリード端子11の延伸方向に垂直な方向の距離をリード端子11の幅と定める。リード端子11の厚さは、リード端子11の幅に垂直な方向の距離である。なお、リード端子11は、断面形状が矩形状に限らず幅の距離が厚さより長い楕円状など他の形状の断面であってもよい。 The cross section of the lead terminal 11 has a rectangular shape having a long side and a short side, and the long side is called the width of the lead terminal 11 and the short side is called the thickness of the lead terminal 11. At the contact portion between the lead terminal 11 and the side surfaces 10c and 10d on the long side on which the lead terminal 11 protrudes, the width of the lead terminal 11 is parallel to the upper surface 10a. In FIG. 1, the lead terminal 11 projects from the long side side surfaces 10c and 10d in a direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a, but is inclined by a predetermined angle from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. It may be protruding. In this case, the width direction of the lead terminal 11 is not parallel to the long side of the upper surface 10a, but includes the contact point between the lead terminal 11 and the long side side surface 10c or the long side side surface 10d, and is parallel to the upper surface 10a. The width of the lead terminal 11 is defined as the distance in the direction perpendicular to the extending direction of the lead terminal 11. The thickness of the lead terminal 11 is a distance in the direction perpendicular to the width of the lead terminal 11. The lead terminal 11 is not limited to having a rectangular cross section, and may have a cross section having another shape such as an ellipse having a width distance longer than the thickness.

また、図1では、リード端子11が、長辺側側面10c、10dから上面10aに平行な方向に突出しているが、リード端子11が、長辺側側面10c、10dから突出する方向は、上面10aに平行な方向から所定角度傾斜した方向であってもよい。但し、リード端子11は、筐体10内で半導体素子等が接合されるリードフレームと一体の金属板で形成されるので、リード端子11が長辺側側面10c、10dから突出する方向を上面10aに平行な方向とする方が製造工程を少なくできるので好ましい。 Further, in FIG. 1, the lead terminal 11 projects in a direction parallel to the upper surface 10a from the long side side surfaces 10c and 10d, but the direction in which the lead terminal 11 projects from the long side side surface 10c and 10d is the upper surface. The direction may be inclined by a predetermined angle from the direction parallel to 10a. However, since the lead terminal 11 is formed of a metal plate integrated with a lead frame to which a semiconductor element or the like is bonded in the housing 10, the lead terminal 11 is projected from the long side side surfaces 10c and 10d on the upper surface 10a. It is preferable that the direction is parallel to the above because the manufacturing process can be reduced.

次に、リード端子11の構成について、図2を用いて詳しく説明する。図2は、図1に示した筐体10の長辺側側面10dから突出している複数のリード端子11のうちの1本を拡大して示したものであるが、長辺側側面10cから突出しているリード端子11も同様の構成となっている。図2に示したXYZ直交座標軸は、図1に示したXYZ直交座標軸と同一の方向を示している。 Next, the configuration of the lead terminal 11 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view of one of the plurality of lead terminals 11 projecting from the long side side surface 10d of the housing 10 shown in FIG. 1, but projects from the long side side surface 10c. The lead terminal 11 has the same configuration. The XYZ orthogonal coordinate axes shown in FIG. 2 indicate the same direction as the XYZ orthogonal coordinate axes shown in FIG.

図2に示すように、リード端子11は、突出部11a、傾斜部11b、屈曲部11c、捩じれ部11d、先端部11eを有している。突出部11aは、リード端子11が筐体10の長辺側側面10c、10dから上面10aの長辺に垂直な方向に突出した部位である。傾斜部11bは、突出部11aに接続され、突出部11aの延伸方向である上面10aの長辺に垂直な方向から所定角度傾斜した方向に延伸した部位である。屈曲部は、傾斜部11bに接続され、リード端子11を上面10aに垂直な方向に屈曲させて上面10aに垂直な方向に延伸させた部位である。なお、屈曲部11cの上面10aに垂直な方向に延伸させた部位は1mm以上ある方が好ましいが、1mm以下の極めて短い距離であってもよい。捩じれ部11dは、屈曲部11cに接続され、上面10aの長辺に垂直な方向から傾斜部11bが傾斜した方向に捩じった部位である。そして、先端部11eは、捩じれ部11dに接続され、捩じれ部11dの延伸方向に延伸した部位である。先端部11eは、リード端子11の先端に設けられ半導体装置100の外部のプリント基板等のスルーホールに挿入されてはんだ接合される。 As shown in FIG. 2, the lead terminal 11 has a protruding portion 11a, an inclined portion 11b, a bent portion 11c, a twisted portion 11d, and a tip portion 11e. The protruding portion 11a is a portion where the lead terminal 11 protrudes from the long side side surface 10c and 10d of the housing 10 in the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. The inclined portion 11b is a portion connected to the protruding portion 11a and extended in a direction inclined by a predetermined angle from a direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a, which is the extending direction of the protruding portion 11a. The bent portion is a portion connected to the inclined portion 11b, in which the lead terminal 11 is bent in a direction perpendicular to the upper surface 10a and extended in a direction perpendicular to the upper surface 10a. The portion of the bent portion 11c that is stretched in the direction perpendicular to the upper surface 10a is preferably 1 mm or more, but may be an extremely short distance of 1 mm or less. The twisted portion 11d is a portion connected to the bent portion 11c and twisted in a direction in which the inclined portion 11b is inclined from a direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. The tip portion 11e is a portion connected to the twisted portion 11d and stretched in the stretching direction of the twisted portion 11d. The tip portion 11e is provided at the tip of the lead terminal 11 and is inserted into a through hole such as an external printed circuit board of the semiconductor device 100 and solder-bonded.

なお、ここで言う上面10aに垂直な方向の垂直は厳格に90°に限るものではなく、実質的に垂直であれば良い。半導体装置100のリード端子11の先端部11eは、プリント基板12のスルーホールに挿入されてはんだ接合されるため、リード端子11の先端部11eが上面10aに垂直な方向に延伸していれば、プリント基板12のスルーホールに容易に挿入することができる。すなわち、リード端子11の先端部11eをプリント基板12のスルーホールに容易に挿入することができる角度であれば垂直とみなしてよく、90°±5°であれば実質的に垂直とみなしてよく、90°±2°であればより好ましい。 The verticality in the direction perpendicular to the upper surface 10a referred to here is not strictly limited to 90 °, and may be substantially vertical. Since the tip portion 11e of the lead terminal 11 of the semiconductor device 100 is inserted into the through hole of the printed circuit board 12 and solder-bonded, if the tip portion 11e of the lead terminal 11 extends in a direction perpendicular to the upper surface 10a, It can be easily inserted into the through hole of the printed circuit board 12. That is, if the tip portion 11e of the lead terminal 11 can be easily inserted into the through hole of the printed circuit board 12, it may be regarded as vertical, and if it is 90 ° ± 5 °, it may be regarded as substantially vertical. , 90 ° ± 2 ° is more preferable.

図2(a)において、一点鎖線A−AはZ方向から見た突出部11aの中心線であり突出部の延伸方向である。一点鎖線B−BはZ方向から見た傾斜部11bの中心線であり傾斜部11bの延伸方向である。一点鎖線C−Cは捩じれ部11dと屈曲部11cとの接続部の断面の長軸側の中心線である。一点鎖線D−Dは捩じれ部11dと先端部11eとの接続部の断面の長軸側の中心線であり、先端部11eの断面の長軸側の中心線でもある。なお、リード端子11の傾斜部11bの断面は、先端部11eの断面と同じ形状になっており、突出部11aの断面も先端部11eの断面と同じ形状になっていてもよい。 In FIG. 2A, the alternate long and short dash line AA is the center line of the protruding portion 11a seen from the Z direction and is the extending direction of the protruding portion. The alternate long and short dash line BB is the center line of the inclined portion 11b viewed from the Z direction and is the extending direction of the inclined portion 11b. The alternate long and short dash line CC is the center line on the long axis side of the cross section of the connecting portion between the twisted portion 11d and the bent portion 11c. The alternate long and short dash line DD is the center line on the long axis side of the cross section of the connecting portion between the twisted portion 11d and the tip portion 11e, and is also the center line on the long axis side of the cross section of the tip portion 11e. The cross section of the inclined portion 11b of the lead terminal 11 may have the same shape as the cross section of the tip portion 11e, and the cross section of the protruding portion 11a may also have the same shape as the cross section of the tip portion 11e.

図2(a)において、角度θaは、一点鎖線A−Aと一点鎖線B−Bとの間の角度であり、突出部11aが上面10aの長辺に垂直な方向に延伸しているので、上面10aの長辺に垂直な方向と傾斜部11bの延伸方向との間の角度である。角度θbは、一点鎖線C−Cと一点鎖線D−Dとの間の角度であり、捩じれ部11dが捩じられる角度である。以下では、角度θaおよび角度θbは、筐体10の上面10a側から見て、時計回り方向を正の角度として説明する。 In FIG. 2A, the angle θa is the angle between the alternate long and short dash line AA and the alternate long and short dash line BB, and the protruding portion 11a extends in a direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. It is an angle between the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a and the extending direction of the inclined portion 11b. The angle θb is an angle between the alternate long and short dash line CC and the alternate long and short dash line DD, and is the angle at which the twisted portion 11d is twisted. In the following, the angle θa and the angle θb will be described with the clockwise direction as a positive angle when viewed from the upper surface 10a side of the housing 10.

図2(a)の平面視で示すように、リード端子11の傾斜部11bの傾斜方向は、上面10aの長辺に垂直な方向から、時計周りの方向に角度θa傾斜しており、リード端子11の捩じれ部11dの捩じれ方向は、角度θaと同じ方向である時計回りの方向に角度θb捩じられている。つまり、傾斜部11bの傾斜方向と捩じれ部の捩じれ方向は、いずれも平面視で時計回りの方向であり同じ方向である。 As shown in the plan view of FIG. 2A, the inclined portion 11b of the lead terminal 11 is inclined at an angle θa in the clockwise direction from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a, and the lead terminal is inclined. The twisting direction of the twisted portion 11d of 11 is an angle θb twisted in a clockwise direction which is the same direction as the angle θa. That is, the inclination direction of the inclined portion 11b and the twisting direction of the twisted portion are both clockwise in a plan view and are the same direction.

また、図2(b)において、一点鎖線E−EはX方向から見た突出部11aの中心線、一点鎖線F−FはX方向から見た先端部11eの中心線である。一点鎖線F−Fは、捩じれ部11d、先端部11eの延伸方向であり、上面10aに垂直な方向である。リード端子11が、長辺側側面10c、10dから上面10aと平行に突出している場合には、一点鎖線E−Eと一点鎖線F−Fとは直交するが、リード端子11は、上面10aと平行な方向から傾斜して突出してもよく、その場合には一点鎖線F−Fとの間の角度が80°〜100°となるようにする方がリード端子11の機械的強度の低下を抑制できるので好ましい。 Further, in FIG. 2B, the alternate long and short dash line EE is the center line of the protruding portion 11a seen from the X direction, and the alternate long and short dash line FF is the center line of the tip end portion 11e seen from the X direction. The alternate long and short dash line FF is the extending direction of the twisted portion 11d and the tip portion 11e, and is the direction perpendicular to the upper surface 10a. When the lead terminal 11 projects from the long side side surface 10c and 10d in parallel with the upper surface 10a, the alternate long and short dash line EE and the alternate long and short dash line FF are orthogonal to each other, but the lead terminal 11 has the upper surface 10a. It may be inclined and protrude from the parallel direction. In that case, it is better to set the angle between the alternate long and short dash line FF to 80 ° to 100 ° to suppress the decrease in the mechanical strength of the lead terminal 11. It is preferable because it can be done.

図1および図2(a)、(b)に示すように、突出部11aは、筐体10の長辺側側面10dから、上面10aの長辺に垂直な方向に突出している。突出部11aの一端は、筐体10の長辺側側面10dに接している。突出部11aの長辺側側面10dから遠い側の他端は、傾斜部11bに接続されている。図2(a)に示すように、傾斜部11bは、X−Y平面に平行な方向、すなわち筐体10の上面10aあるいは下面10bに平行な方向に、突出部11aから角度θa傾斜して設けられている。つまり、突出部11aの中心線である一点鎖線A−Aに対し、傾斜部11bの中心線である一点鎖線B−Bは、角度θa傾斜している。換言すれば、傾斜部11bの中心線である一点鎖線B−Bは、長辺側側面10dが接続された筐体10の上面10aあるいは下面10bの長辺に垂直な方向から、角度θa傾斜している。角度θaは、+30°以上+60°以下、あるいは、−60°以上−30°以下であってよく、+45°、あるいは、−45°が好ましい。 As shown in FIGS. 1 and 2 (a) and 2 (b), the protruding portion 11a protrudes from the long side side surface 10d of the housing 10 in a direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. One end of the protruding portion 11a is in contact with the long side side surface 10d of the housing 10. The other end of the protruding portion 11a on the side far from the long side side surface 10d is connected to the inclined portion 11b. As shown in FIG. 2A, the inclined portion 11b is provided at an angle θa from the protruding portion 11a in a direction parallel to the XY plane, that is, a direction parallel to the upper surface 10a or the lower surface 10b of the housing 10. Has been done. That is, the alternate long and short dash line BB, which is the center line of the inclined portion 11b, is inclined at an angle θa with respect to the alternate long and short dash line AA, which is the center line of the protruding portion 11a. In other words, the alternate long and short dash line BB, which is the center line of the inclined portion 11b, is inclined by an angle θa from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a or the lower surface 10b of the housing 10 to which the long side side surface 10d is connected. ing. The angle θa may be + 30 ° or more and + 60 ° or less, or −60 ° or more and −30 ° or less, and is preferably + 45 ° or −45 °.

図2(a)、(b)、(c)に示すように、リード端子11の傾斜部11bは、屈曲部11cで、筐体10の上面10a側に屈曲されている。屈曲部11cでの屈曲は、一点鎖線B−Bで示した傾斜部11bの中心線に垂直な直線、すなわち傾斜部11bの幅方向の直線を折り曲げ線として屈曲される。従って、図2(a)で示した一点鎖線B−Bと一点鎖線C−Cとは直交している。一点鎖線C−Cは、筐体10の上面10aの長辺に対して時計回り方向に角度θa傾いた直線となる。図2(a)に示すように、角度θaおよび角度θbの回転方向は同じであり、捩じれ部11dは、傾斜部11bが上面10aの長辺に垂直な方向から傾斜した方向に捩じられている。 As shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, the inclined portion 11b of the lead terminal 11 is a bent portion 11c and is bent toward the upper surface 10a of the housing 10. The bending at the bent portion 11c is performed by bending a straight line perpendicular to the center line of the inclined portion 11b shown by the alternate long and short dash line BB, that is, a straight line in the width direction of the inclined portion 11b as a bending line. Therefore, the alternate long and short dash line BB shown in FIG. 2A and the alternate long and short dash line CC are orthogonal to each other. The alternate long and short dash line CC is a straight line inclined at an angle θa in the clockwise direction with respect to the long side of the upper surface 10a of the housing 10. As shown in FIG. 2A, the rotation directions of the angle θa and the angle θb are the same, and the twisted portion 11d is twisted in the direction in which the inclined portion 11b is inclined from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. There is.

捩じれ部11dは、屈曲部11cにより上面10aに垂直な方向に屈曲されたリード端子11を、上面10aに平行に時計回り方向に角度θb回転させることで形成された屈曲部11cと先端部11eとの間の部位である。捩じれ部11dでは、リード端子11の表面の幅方向および厚さ方向の面は曲面となっている。捩じれ部11dのうち屈曲部11cに最も近い位置では、リード端子11の断面の長軸側の中心線は図2(a)の一点鎖線C−Cであり、先端部11eに最も近い位置では、リード端子11の断面の長軸側の中心線は図2(a)の一点鎖線D−Dとなっている。角度θbは、角度θaと符号が同じであって絶対値が90°未満であり、+30°以上+60°以下、あるいは、−60°以上−30°以下であってよく、+45°、あるいは、−45°が好ましい。また、角度θaと角度θbとの和、すなわちθa+θbは、+90°±30°、あるいは、−90°±30°が好ましく、θa+θbは、+90°あるいは−90°であるのが最も好ましい。 The twisted portion 11d includes a bent portion 11c and a tip portion 11e formed by rotating a lead terminal 11 bent in a direction perpendicular to the upper surface 10a by the bent portion 11c in a clockwise direction by an angle θb in parallel with the upper surface 10a. The part between. In the twisted portion 11d, the surface of the lead terminal 11 in the width direction and the thickness direction is a curved surface. At the position closest to the bent portion 11c of the twisted portion 11d, the center line on the long axis side of the cross section of the lead terminal 11 is the alternate long and short dash line CC in FIG. 2A, and at the position closest to the tip portion 11e, The center line on the long axis side of the cross section of the lead terminal 11 is the alternate long and short dash line DD in FIG. 2A. The angle θb has the same sign as the angle θa and has an absolute value of less than 90 °, may be + 30 ° or more and + 60 ° or less, or -60 ° or more and -30 ° or less, and is + 45 ° or −. 45 ° is preferable. Further, the sum of the angle θa and the angle θb, that is, θa + θb is preferably + 90 ° ± 30 ° or −90 ° ± 30 °, and θa + θb is most preferably + 90 ° or −90 °.

先端部11eは、プリント基板に形成されたスルーホールに挿入されてはんだ付けされる部位であり、捩じれ部11dよりもリード端子11の先端側に位置する。先端部11eでは、リード端子11の表面の幅方向および厚さ方向の面は平面となっている。 The tip portion 11e is a portion that is inserted into a through hole formed in the printed circuit board and soldered, and is located on the tip side of the lead terminal 11 with respect to the twisted portion 11d. At the tip portion 11e, the surfaces of the surface of the lead terminal 11 in the width direction and the thickness direction are flat.

以上のように本発明の半導体装置100のリード端子11は、傾斜部11bが角度θa傾斜し、捩じれ部11dが角度θb捩じられるため、図2(b)に示すように、先端部11eの回転角度はθa+θbとなり、θa+θb=90°とすることで、先端部11eの断面形状は、厚さ方向である短辺がX方向である筐体10の上面10aの長辺に平行になり、幅方向である長辺がY方向である筐体10の上面10aの長辺に垂直になる。つまり、リード端子11の先端である先端部11eの断面は、複数のリード端子11の配列方向の方が、配列方向に垂直な方向よりも短くなる。この結果、複数のリード端子11における先端部11eの間隔が、リード端子11が傾斜部11bと捩じれ部11dとを共に有さない場合よりも広くなるので、リード端子11をプリント基板にはんだ付けした場合に、リード端子間にはんだブリッジが形成されるのを抑制することができる。 As described above, in the lead terminal 11 of the semiconductor device 100 of the present invention, the inclined portion 11b is inclined at an angle θa and the twisted portion 11d is twisted at an angle θb. Therefore, as shown in FIG. 2B, the tip portion 11e The rotation angle is θa + θb, and θa + θb = 90 °, so that the cross-sectional shape of the tip portion 11e becomes parallel to the long side of the upper surface 10a of the housing 10 in which the short side in the thickness direction is in the X direction and the width. The long side in the direction is perpendicular to the long side of the upper surface 10a of the housing 10 in the Y direction. That is, the cross section of the tip portion 11e, which is the tip of the lead terminal 11, is shorter in the arrangement direction of the plurality of lead terminals 11 than in the direction perpendicular to the arrangement direction. As a result, the distance between the tip portions 11e of the plurality of lead terminals 11 is wider than when the lead terminals 11 do not have both the inclined portion 11b and the twisted portion 11d. Therefore, the lead terminals 11 are soldered to the printed circuit board. In this case, it is possible to prevent the formation of a solder bridge between the lead terminals.

そして、傾斜部11bを設け、傾斜部11bの延伸方向を上面10aの長辺に垂直な方向、換言すれば、リード端子11の配列方向に垂直な方向から角度θa傾斜させたので、捩じれ部11dを捩じる角度を90°よりも小さくしても、先端部11eを90°回転させることができるので、捩じれ部11dによりリード端子11に加わる応力を低減でき、リード端子11の機械的強度の低下を抑制することができる。 Then, the inclined portion 11b is provided, and the extending direction of the inclined portion 11b is inclined by an angle θa from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a, in other words, the direction perpendicular to the arrangement direction of the lead terminals 11, so that the twisted portion 11d Since the tip portion 11e can be rotated by 90 ° even if the twisting angle is smaller than 90 °, the stress applied to the lead terminal 11 by the twisted portion 11d can be reduced, and the mechanical strength of the lead terminal 11 can be reduced. The decrease can be suppressed.

本発明の半導体装置100の構成についてさらに詳しく説明する。 The configuration of the semiconductor device 100 of the present invention will be described in more detail.

図3は、本発明の実施の形態1における半導体装置の構成を示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

半導体装置100は、IGBT(Insulated Gate Insulated Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、MOSFET(Metal―Oxide―Semiconductor Field―Effect Transistor:金属酸化物半導体電界効果トランジスタ)、FwD(Free Wheeling Diode:還流ダイオード)などの電力用の半導体素子やICチップやダイオードなどの電力用の半導体素子を駆動制御する制御用の半導体素子を内部に備えている。 The semiconductor device 100 includes an IGBT (Insulated Gate Insulated Bipolar Transistor: Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOSFET (Metal-Oxide-Semicondutor Field-Effective Transistor: Metal Oxide Semiconductor Electricity Effect Transistor, etc.), FWD (Free It is internally provided with a semiconductor element for power and a semiconductor element for control that drives and controls a semiconductor element for power such as an IC chip and a diode.

図3に示すように、電力用の半導体素子であるIGBT2およびFwD3が、接合材4aおよび接合材4bによってリードフレーム1aに接合され、制御用の半導体素子である制御用素子8が、接合材4cによってリードフレーム1bに接合されている。また、IGBT2とFwD3との間や、各半導体素子とリードフレーム1a、1bとの間には、アルミニウム線や金線からなるワイヤ5が超音波接合されており、ワイヤ5を介して、IGBT2、FwD3、制御用素子8、およびリードフレーム1a、1bがそれぞれ電気的に接続されている。なお、半導体装置100は、IGBT2に代えてMOSFETが設けられていてもよい。 As shown in FIG. 3, the IGBTs 2 and FwD3, which are semiconductor elements for electric power, are bonded to the lead frame 1a by the bonding material 4a and the bonding material 4b, and the control element 8 which is a semiconductor element for control is bonded to the bonding material 4c. It is joined to the lead frame 1b by. Further, a wire 5 made of an aluminum wire or a gold wire is ultrasonically bonded between the IGBT 2 and FwD3 and between each semiconductor element and the lead frames 1a and 1b, and the IGBT 2 and the wire 5 are used for ultrasonic bonding. The FwD3, the control element 8, and the lead frames 1a and 1b are electrically connected to each other. The semiconductor device 100 may be provided with a MOSFET instead of the IGBT 2.

リードフレーム1aおよびリードフレーム1bは、リード端子11と一体に形成されており、銅板あるいはアルミニウム板などの導電率が大きい金属板で形成されている。リードフレーム1aおよびリードフレーム1bの厚さは、例えば、0.7mmであってよい。リードフレーム1aにIGBT2およびFwD3を接合する接合材4aおよび接合材4bは、はんだであってよく、リードフレーム1aのIGBT2およびFwD3が接合される領域に、はんだの濡れ性を良くするためにAg(銀)などの難酸化性材料からなる金属膜を形成しておくのが好ましい。また、接合材4a、4bは、はんだに限らず、粒径がナノメートルからサブミクロン程度のAg粒子が混合されてAg粒子間での焼結反応による金属結合を形成させた導電性接着剤であってもよい。リードフレーム1bに制御用素子8を接合する接合材4cは、はんだであってもよいが、Ag粒子などの導電性の金属粒子がエポキシ樹脂に混合された導電性接着剤であってもよい。 The lead frame 1a and the lead frame 1b are integrally formed with the lead terminal 11, and are formed of a metal plate having a high conductivity such as a copper plate or an aluminum plate. The thickness of the lead frame 1a and the lead frame 1b may be, for example, 0.7 mm. The joining material 4a and the joining material 4b for joining the IGBTs 2 and FwD3 to the lead frame 1a may be solder, and in order to improve the wettability of the solder in the region where the IGBTs 2 and FwD3 of the lead frame 1a are joined, Ag ( It is preferable to form a metal film made of a refractory material such as silver). Further, the bonding materials 4a and 4b are not limited to solder, but are conductive adhesives in which Ag particles having a particle size of about nanometer to submicron are mixed to form a metal bond by a sintering reaction between the Ag particles. There may be. The bonding material 4c for joining the control element 8 to the lead frame 1b may be solder, or may be a conductive adhesive in which conductive metal particles such as Ag particles are mixed with an epoxy resin.

IGBT2およびFwD3が接合されたリードフレーム1aは、絶縁層6を介してヒートシンク7に接合されている。絶縁層6は、熱伝導性と絶縁性とを両立する層であって、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が大きい絶縁物粒子をエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂に混合して形成される。ヒートシンク7は、IGBT2やFwD3で発熱した熱を拡散させて半導体装置100の外部に放熱するために設けられ、銅やアルミニウムなどの熱伝導率が大きい金属で形成される。IGBT2およびFwD3とヒートシンク7とは絶縁層6により電気的に絶縁されているが、IGBT2およびFwD3での発熱は、絶縁層6を介してヒートシンク7に熱伝導し、ヒートシンク7に接合される外部の放熱器を通じて放熱される。 The lead frame 1a to which the IGBTs 2 and FwD3 are bonded is bonded to the heat sink 7 via the insulating layer 6. The insulating layer 6 is a layer having both thermal conductivity and insulating properties, and is formed by mixing insulating particles having high thermal conductivity such as silica, alumina, and aluminum nitride with an insulating resin such as an epoxy resin. To. The heat sink 7 is provided to diffuse the heat generated by the IGBT 2 and FwD3 and dissipate the heat to the outside of the semiconductor device 100, and is made of a metal having a high thermal conductivity such as copper or aluminum. Although the IGBT 2 and FwD3 and the heat sink 7 are electrically insulated by the insulating layer 6, the heat generated by the IGBT 2 and FwD3 is electrically conducted to the heat sink 7 via the insulating layer 6 and is bonded to the heat sink 7. Heat is dissipated through the radiator.

図3に示すように、IGBT2およびFwD3が接合されたリードフレーム1aは、制御用素子8が接合されたリードフレーム1bよりも底面の位置が低くなるように折り曲げられており、絶縁層6およびヒートシンク7がリードフレーム1aのみに接合されている。そして、リードフレーム1a、1b、IGBT2、FwD3、絶縁層6、ヒートシンク7、制御用素子8、およびワイヤ5が、筐体10により封止されている。筐体10は、絶縁性のシリカ粒子が混合されたエポキシ樹脂により直方体状に形成される。ヒートシンク7の絶縁層6に接合された側とは反対側の面は、筐体10の外側に露出しており、筐体10の下面10bを構成している。下面10bには、半導体装置100の外部の放熱器などが接合される。下面10bの反対側には上面10aが設けられる。 As shown in FIG. 3, the lead frame 1a to which the IGBT 2 and FwD3 are bonded is bent so that the position of the bottom surface is lower than that of the lead frame 1b to which the control element 8 is bonded, and the insulating layer 6 and the heat sink are formed. 7 is joined only to the lead frame 1a. Then, the lead frames 1a and 1b, IGBT2, FwD3, the insulating layer 6, the heat sink 7, the control element 8 and the wire 5 are sealed by the housing 10. The housing 10 is formed in a rectangular parallelepiped shape with an epoxy resin mixed with insulating silica particles. The surface of the heat sink 7 opposite to the side joined to the insulating layer 6 is exposed to the outside of the housing 10, and constitutes the lower surface 10b of the housing 10. A radiator or the like outside the semiconductor device 100 is joined to the lower surface 10b. An upper surface 10a is provided on the opposite side of the lower surface 10b.

筐体10の上面10aと下面10bとの間には長辺側側面10c、10dが設けられており、リードフレーム1a、1bのうち、それぞれの一部が長辺側側面10c、10dから突出するように、筐体10の外部に設けられ、リードフレーム1aおよびリードフレーム1bのうち、筐体10の外側に露出した部位がリード端子11となっている。従って、リード端子11とリードフレーム1a、1bとは一体に形成されたものであり、リード端子11の厚さとリードフレーム1a、1bの厚さは同じになっている。リード端子11は、筐体10の上面10a側に屈曲され、リード端子11の先端をプリント基板に接続し易くしている。リード端子11は、プリント基板を通じて外部の電気回路に電気的に接続され、リード端子11を介して、IGBT2、FwD3、および制御用素子8に外部の電気回路から通電される。なお、リード端子11は、前述のように突出部11a、傾斜部11b、屈曲部11c、捩じれ部11d、および先端部11eを有している。 Long side side surfaces 10c and 10d are provided between the upper surface 10a and the lower surface 10b of the housing 10, and a part of the lead frames 1a and 1b protrudes from the long side side surfaces 10c and 10d. As described above, of the lead frame 1a and the lead frame 1b provided outside the housing 10, the portion exposed to the outside of the housing 10 is the lead terminal 11. Therefore, the lead terminal 11 and the lead frames 1a and 1b are integrally formed, and the thickness of the lead terminal 11 and the thickness of the lead frames 1a and 1b are the same. The lead terminal 11 is bent toward the upper surface 10a of the housing 10 so that the tip of the lead terminal 11 can be easily connected to the printed circuit board. The lead terminal 11 is electrically connected to an external electric circuit through a printed circuit board, and the IGBT 2, FwD3, and the control element 8 are energized from the external electric circuit via the lead terminal 11. As described above, the lead terminal 11 has a protruding portion 11a, an inclined portion 11b, a bent portion 11c, a twisted portion 11d, and a tip portion 11e.

次に、半導体装置100の製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the semiconductor device 100 will be described.

図4は、本発明の実施の形態1における半導体装置の製造時のリードフレームの構成を示す図である。図4(a)は、半導体装置100の製造時のリードフレーム20を示す平面図である。図4(b)、(c)は、図4(a)の破線G−Gにおけるリード端子形成部21の断面図であり、図4(b)は、リード端子形成部21を捩じり加工する前、図4(c)は、リード端子形成部21の捩じり加工した後の断面図である。リード端子形成部21は、リードフレーム20において、完成した半導体装置100のリード端子11となる部位である。なお、ここではリードフレーム20が銅で形成される場合について説明するが、アルミニウムで形成される場合も同様の製造方法により製造することができる。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a lead frame at the time of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4A is a plan view showing a lead frame 20 at the time of manufacturing the semiconductor device 100. 4 (b) and 4 (c) are cross-sectional views of the lead terminal forming portion 21 in the broken line GG of FIG. 4 (a), and FIG. 4 (b) shows the lead terminal forming portion 21 being twisted. FIG. 4 (c) is a cross-sectional view of the lead terminal forming portion 21 after being twisted. The lead terminal forming portion 21 is a portion of the lead frame 20 that serves as the lead terminal 11 of the completed semiconductor device 100. Although the case where the lead frame 20 is made of copper will be described here, the case where the lead frame 20 is made of aluminum can also be manufactured by the same manufacturing method.

まず、図4に示す形状のリードフレーム20を形成する。リードフレーム20は、例えば、幅広の銅条部品から金型を用いて所望の形状を打ち抜くパンチング加工により形成することができる。図4(a)に示すように、パンチング加工により銅条部品を打ち抜くことで、IGBT2およびFwD3が接合されるリードフレーム1a、制御用素子8が接合されるリードフレーム1b、および加工後にリード端子11となるリード端子形成部21が、タイバ22と枠体部23で繋がったリードフレーム20が形成される。 First, the lead frame 20 having the shape shown in FIG. 4 is formed. The lead frame 20 can be formed, for example, by punching a wide copper strip part by punching a desired shape using a mold. As shown in FIG. 4A, the lead frame 1a to which the IGBT 2 and FwD3 are bonded by punching the copper strip component by punching, the lead frame 1b to which the control element 8 is bonded, and the lead terminal 11 after processing. A lead frame 20 is formed in which the lead terminal forming portion 21 is connected to the tie bar 22 by a frame body portion 23.

枠体部23は、外周が矩形状を呈しており環状の平板からなり、枠体部23の内周にリード端子形成部21が接続されている。完成した半導体装置100のリード端子11の傾斜部11bの傾斜角度θaは、このパンチング加工の工程で形成され、図4に示すように、枠体部23の外周の辺に垂直な方向から傾斜した傾斜領域を有するリード端子形成部21が形成される。なお、パンチング加工直後では、リード端子形成部21の断面形状は、図4(b)に示すようにリード端子形成部21の厚さ方向がZ方向になっている。 The frame body portion 23 has a rectangular outer circumference and is made of an annular flat plate, and a lead terminal forming portion 21 is connected to the inner circumference of the frame body portion 23. The inclination angle θa of the inclined portion 11b of the lead terminal 11 of the completed semiconductor device 100 was formed in this punching process, and was inclined from a direction perpendicular to the outer peripheral side of the frame portion 23 as shown in FIG. A lead terminal forming portion 21 having an inclined region is formed. Immediately after the punching process, the cross-sectional shape of the lead terminal forming portion 21 is such that the thickness direction of the lead terminal forming portion 21 is the Z direction as shown in FIG. 4 (b).

その後、金型を用いたプレス加工により、IGBT2とFwD3が接合されるリードフレーム1aが、図3に示したようにZ方向に折り曲げられるとともに、リード端子形成部21に捩じれ領域24が形成される。捩じれ領域24は、図4(a)の破線G−Gの場所において、図4(c)に示すように、リード端子形成部21の中心線を回転軸として角度θb回転させた形状に形成される。より詳しく説明すると、枠体部23が水平になるようにリードフレーム20を配置してリード端子形成部21が枠体部23の内周に接続された側から見て、リード端子形成部21と枠体部23の外周の辺との間の角度が小さい側が左側に位置する場合には、捩じれ領域24は時計回りに角度θb捩じられ、リード端子形成部21と枠体部23の外周の辺との間の角度が小さい側が右側に位置する場合には、捩じれ領域24は反時計周りに角度θb捩じられる。 After that, the lead frame 1a to which the IGBT 2 and the FwD3 are joined is bent in the Z direction as shown in FIG. 3 by press working using a die, and a twisted region 24 is formed in the lead terminal forming portion 21. .. The twisted region 24 is formed at the location of the broken line GG in FIG. 4A in a shape rotated by an angle θb with the center line of the lead terminal forming portion 21 as the rotation axis as shown in FIG. 4C. To. More specifically, the lead frame 20 is arranged so that the frame 23 is horizontal, and the lead terminal forming portion 21 and the lead terminal forming portion 21 are viewed from the side connected to the inner circumference of the frame 23. When the side with a small angle between the outer peripheral side of the frame portion 23 is located on the left side, the twisted region 24 is twisted clockwise at an angle θb, and the lead terminal forming portion 21 and the outer peripheral side of the frame portion 23 are twisted. When the side with a small angle between the sides is located on the right side, the twisted region 24 is twisted at an angle θb counterclockwise.

前述のように、角度θbは、+30°以上+60°以下、あるいは、−60°以上−30°以下となるようにプレス加工用の金型が形成されている。このように、本発明の半導体装置100のリードフレーム20では、リード端子形成部21に設けられた捩じれ領域24の捩じり角が、リードフレーム20の枠体部23やリードフレーム1a、1bに対して垂直ではなく、傾斜した角度θbで捩じられているため、プレス加工により捩じれ領域24を形成することができる。つまり、リードフレーム20のリードフレーム1aを所望の形状に加工する工程と、リード端子形成部21に捩じれ領域24を形成する工程とを同時に行うプレス加工により形成することができるので、製造工数を増加させずに本発明の半導体装置100を製造することができる。 As described above, the press working die is formed so that the angle θb is + 30 ° or more and + 60 ° or less, or −60 ° or more and −30 ° or less. As described above, in the lead frame 20 of the semiconductor device 100 of the present invention, the twist angle of the twist region 24 provided in the lead terminal forming portion 21 is set on the frame body portion 23 of the lead frame 20 and the lead frames 1a and 1b. Since it is twisted at an inclined angle θb rather than perpendicular to it, the twisted region 24 can be formed by press working. That is, it can be formed by press working in which the step of processing the lead frame 1a of the lead frame 20 into a desired shape and the step of forming the twisted region 24 in the lead terminal forming portion 21 are performed at the same time, so that the manufacturing man-hours are increased. The semiconductor device 100 of the present invention can be manufactured without the above.

次に、リードフレーム1aのIGBT2とFwD3が接合される領域にはんだの濡れ性を良くするために銀めっきを施す。なお、銀めっきは、リードフレーム1aの折り曲げと捩じれ領域24とを形成するプレス加工の前に行ってもよく、はんだの濡れ性を良くする難酸化性の金属膜は、銀めっきに限らず、スパッタや蒸着などの方法により形成してもよい。 Next, silver plating is applied to the region where the IGBT 2 and FwD3 of the lead frame 1a are joined in order to improve the wettability of the solder. The silver plating may be performed before the bending of the lead frame 1a and the press working to form the twisted region 24, and the non-oxidizing metal film for improving the wettability of the solder is not limited to the silver plating. It may be formed by a method such as sputtering or vapor deposition.

次に、リードフレーム20に半導体素子を接合し、筐体10で封止し、ワイヤ5で半導体素子とリードフレーム20とを電気的に接続し、タイバ22と枠体部23とをタイバーカットして除去する。図5は、本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法を示す図である。図5(a)は、リードフレーム20に半導体素子を接合する工程を示す図であり、図5(b)は、ワイヤ5を超音波接合する工程を示す図である。また、図5(c)は、筐体10で封止する工程を示す図であり、図5(d)は、タイバ22と枠体部23とをタイバーカットする工程を示す図である。 Next, the semiconductor element is joined to the lead frame 20, sealed by the housing 10, the semiconductor element and the lead frame 20 are electrically connected by the wire 5, and the tie bar 22 and the frame body portion 23 are tie bar cut. To remove. FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5A is a diagram showing a step of bonding a semiconductor element to the lead frame 20, and FIG. 5B is a diagram showing a process of ultrasonically bonding the wire 5. Further, FIG. 5C is a diagram showing a process of sealing with the housing 10, and FIG. 5D is a diagram showing a process of tie-bar cutting the tie bar 22 and the frame body portion 23.

まず、図5(a)に示すように、図4で示したパンチング加工とプレス加工とにより形成したリードフレーム20のリードフレーム1aにIGBT2およびFwD3を接合する。IGBT2およびFwD3は、例えば、はんだ接合によりリードフレーム1aに接合される。また、リードフレーム20のリードフレーム1bに制御用素子8を接合する、制御用素子8は、例えば、導電性接着剤により接合される。 First, as shown in FIG. 5A, the IGBTs 2 and FwD3 are joined to the lead frame 1a of the lead frame 20 formed by the punching process and the press process shown in FIG. The IGBTs 2 and FwD3 are joined to the lead frame 1a by, for example, soldering. Further, the control element 8 for joining the control element 8 to the lead frame 1b of the lead frame 20 is joined by, for example, a conductive adhesive.

次に、図5(b)に示すように、IGBT2、FwD3、および制御用素子8と、リードフレーム1a、1bとをアルミニウム線や金(Au)線からなるワイヤ5を用いて超音波接合する。次に、リードフレーム1aの裏面を熱硬化性のエポキシ樹脂からなる絶縁層6を介してヒートシンク7の上に配置した後、加熱により絶縁層6を硬化させて、リードフレーム1aとヒートシンク7とを絶縁層6を介して一体化する。 Next, as shown in FIG. 5B, the IGBT 2, FwD3, the control element 8, and the lead frames 1a and 1b are ultrasonically bonded to each other by using a wire 5 made of an aluminum wire or a gold (Au) wire. .. Next, the back surface of the lead frame 1a is placed on the heat sink 7 via an insulating layer 6 made of a thermosetting epoxy resin, and then the insulating layer 6 is cured by heating to separate the lead frame 1a and the heat sink 7. It is integrated via the insulating layer 6.

次に、図5(c)に示すように、トランスファーモールドにより筐体10を形成する。図5(b)に示す封止前の状態を金型で覆い、金型の内部に熱硬化性のエポキシ樹脂を注入した後、加熱処理によりエポキシ樹脂を硬化させて筐体10を形成する。その後、図5(d)に示すように、リードフレーム20のタイバ22と枠体部23とをタイバーカット工程で切断する。この際、リード端子形成部21は、切断面の形状が図4(c)に示したように角度θb捩じられた形状となる位置で切断される。その後、ディッピングやめっきによりリード端子形成部21にはんだをコーティングする。 Next, as shown in FIG. 5C, the housing 10 is formed by a transfer mold. The state before sealing shown in FIG. 5B is covered with a mold, a thermosetting epoxy resin is injected into the mold, and then the epoxy resin is cured by heat treatment to form a housing 10. After that, as shown in FIG. 5D, the tie bar 22 of the lead frame 20 and the frame body portion 23 are cut in a tie bar cutting step. At this time, the lead terminal forming portion 21 is cut at a position where the shape of the cut surface is twisted at an angle θb as shown in FIG. 4C. After that, the lead terminal forming portion 21 is coated with solder by dipping or plating.

次に、リード端子形成部21を屈曲させるリードフォーミング工程を行い、図2に示した形状のリード端子11を形成する。 Next, a lead forming step of bending the lead terminal forming portion 21 is performed to form the lead terminal 11 having the shape shown in FIG.

図6は、本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す斜視図である。また、図7は、本発明の実施の形態1における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す平面図である。 FIG. 6 is a perspective view showing a lead forming step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. Further, FIG. 7 is a plan view showing a lead forming step in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

リードフォーミングでは、トランスファーモールドにより形成された筐体10の、矩形状の上面10aおよび下面10bに接続されて上面10aの長辺に平行な部位を有する側面10cあるいは側面10dから突出し、上面10aの長辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域を有し、傾斜領域に捩じれ領域24を有するリード端子形成部21を、側面10cあるいは側面10dとの接触部と、捩じれ領域24との間で、上面10aに垂直な方向に屈曲させてリード端子11を形成する。 In lead forming, the housing 10 formed by the transfer mold protrudes from the side surface 10c or the side surface 10d which is connected to the rectangular upper surface 10a and the lower surface 10b and has a portion parallel to the long side of the upper surface 10a, and is the length of the upper surface 10a. A lead terminal forming portion 21 having an inclined region extending from a direction perpendicular to the side to an inclined direction and having a twisted region 24 in the inclined region is placed between a contact portion with the side surface 10c or the side surface 10d and the twisted region 24. Then, the lead terminal 11 is formed by bending in a direction perpendicular to the upper surface 10a.

図2に示したようにリード端子11の傾斜部11bの延伸方向に対して垂直な幅方向に平行にリード端子11を屈曲させる。すなわち、図2で示したように、屈曲部11cのリード端子11先端側の断面の長軸が、傾斜部11bの延伸方向に垂直になるように形成される。このため、リードフォーミングには、傾斜部11bの延伸方向に垂直な幅方向に平行な端面25bと、リード端子11が接続された筐体10の上面10aに平行な当接面25cとを有する突起部25aを備えた上側治具25と、傾斜部11bの延伸方向に垂直な幅方向に平行であって上側治具25の端面25bに平行な端面26bと、リード端子11が接続された筐体10の上面10aに平行な当接面26cとを有する突起部26aを備えた下側治具26とを用いる。 As shown in FIG. 2, the lead terminal 11 is bent parallel to the width direction perpendicular to the stretching direction of the inclined portion 11b of the lead terminal 11. That is, as shown in FIG. 2, the long axis of the cross section of the bent portion 11c on the tip end side of the lead terminal 11 is formed so as to be perpendicular to the extending direction of the inclined portion 11b. Therefore, the lead forming has a protrusion having an end surface 25b parallel to the width direction perpendicular to the extending direction of the inclined portion 11b and a contact surface 25c parallel to the upper surface 10a of the housing 10 to which the lead terminal 11 is connected. A housing in which an upper jig 25 having a portion 25a, an end surface 26b parallel to the width direction perpendicular to the extending direction of the inclined portion 11b and parallel to the end surface 25b of the upper jig 25, and a lead terminal 11 are connected. A lower jig 26 having a protrusion 26a having a contact surface 26c parallel to the upper surface 10a of the 10 is used.

まず、図6に示すように、リード端子11の傾斜部11bに上側治具25の突起部25aに設けられた当接面25cを当接させ、リード端子11の傾斜部11bの当接面25cが当接された側の裏側に下側治具26の突起部26aに設けられた当接面26cを当接させて、リード端子11の傾斜部11bを上側治具25と下側治具26とで挟む。この際、図7に示すように、上側治具25の端面25bと下側治具26の端面26bとは、平面視で所定の間隔を空けて配置される。この間隔は、リード端子11の厚さより大きい距離であって、リード端子11を屈曲させた後に、屈曲部11cの曲率が小さくなり過ぎて破損し易くならないように調整される。上側治具25の端面25bおよび下側治具26の端面26bは、傾斜部11bの延伸方向に垂直になるように配置される。 First, as shown in FIG. 6, the contact surface 25c provided on the protrusion 25a of the upper jig 25 is brought into contact with the inclined portion 11b of the lead terminal 11, and the contact surface 25c of the inclined portion 11b of the lead terminal 11 is brought into contact with the inclined portion 11b. The contact surface 26c provided on the protrusion 26a of the lower jig 26 is brought into contact with the back side of the side with which the lead terminal 11 is in contact, and the inclined portion 11b of the lead terminal 11 is brought into contact with the upper jig 25 and the lower jig 26. Sandwich with. At this time, as shown in FIG. 7, the end surface 25b of the upper jig 25 and the end surface 26b of the lower jig 26 are arranged at a predetermined distance in a plan view. This distance is larger than the thickness of the lead terminal 11, and is adjusted so that the curvature of the bent portion 11c does not become too small and is easily damaged after the lead terminal 11 is bent. The end face 25b of the upper jig 25 and the end face 26b of the lower jig 26 are arranged so as to be perpendicular to the stretching direction of the inclined portion 11b.

次に、図6に示すように、リード端子11を屈曲させる方向に下側治具26を移動させる。すなわち、下側治具26を上方に移動させる。これにより、リード端子11の傾斜部11bが、上方に屈曲され屈曲部11cが形成されて、リード端子11は、傾斜部11bとほぼ直角に屈曲される。リード端子11の屈曲部11cよりも先端側には、すでに角度θb捩じれた捩じれ部11dが形成されており、リード端子11が屈曲部11cで傾斜部11bに対して90°屈曲することにより、捩じれ部11dの捩じれ角度θbの向きが筐体10の上面10aに平行になる。傾斜部11bの傾斜角度θaの向きも、筐体10の上面10aに平行であるため、リード端子11の先端部11eは、θa+θbの角度で回転されることになる。従って、θa+θbが90°となるように、角度θaおよび角度θbを設定することで、リード端子11の先端部11eを90°回転させて、先端部11eの幅方向をリード端子11の配列方向と垂直にし、先端部11eの厚さ方向をリード端子11の配列方向と平行にして、複数配列されたリード端子11の先端部11eの間隔を広げた半導体装置100が製造される。 Next, as shown in FIG. 6, the lower jig 26 is moved in the direction in which the lead terminal 11 is bent. That is, the lower jig 26 is moved upward. As a result, the inclined portion 11b of the lead terminal 11 is bent upward to form the bent portion 11c, and the lead terminal 11 is bent substantially at a right angle to the inclined portion 11b. A twisted portion 11d twisted at an angle θb is already formed on the tip side of the lead terminal 11 with respect to the bent portion 11c, and the lead terminal 11 is twisted by bending 90 ° with respect to the inclined portion 11b at the bent portion 11c. The direction of the twist angle θb of the portion 11d is parallel to the upper surface 10a of the housing 10. Since the direction of the inclination angle θa of the inclined portion 11b is also parallel to the upper surface 10a of the housing 10, the tip end portion 11e of the lead terminal 11 is rotated at an angle of θa + θb. Therefore, by setting the angle θa and the angle θb so that θa + θb is 90 °, the tip portion 11e of the lead terminal 11 is rotated by 90 °, and the width direction of the tip portion 11e is set to the arrangement direction of the lead terminals 11. A semiconductor device 100 is manufactured in which the tip portions 11e are made vertical and the thickness direction of the tip portions 11e is parallel to the arrangement direction of the lead terminals 11, and the distance between the tip portions 11e of the plurality of arranged lead terminals 11 is widened.

次に、本発明の半導体装置100の作用効果について説明する。 Next, the effects of the semiconductor device 100 of the present invention will be described.

図8は、本発明の実施の形態1における半導体装置をプリント基板に実装した様子を示す図である。図8(a)は、半導体装置100をプリント基板12に実装した状態を示す正面図であり、図8(b)は、半導体装置100が実装されたプリント基板12の一部を裏面側から見た部分下面図である。また、図8(c)は、リード端子11の先端部11eの断面図である。図8において、プリント基板12は、例えば、半導体装置100が用いられる電力変換装置の主変換回路のプリント基板である FIG. 8 is a diagram showing a state in which the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is mounted on a printed circuit board. FIG. 8A is a front view showing a state in which the semiconductor device 100 is mounted on the printed circuit board 12, and FIG. 8B is a rear view of a part of the printed circuit board 12 on which the semiconductor device 100 is mounted. It is a partial bottom view. Further, FIG. 8C is a cross-sectional view of the tip end portion 11e of the lead terminal 11. In FIG. 8, the printed circuit board 12 is, for example, the printed circuit board of the main conversion circuit of the power conversion device in which the semiconductor device 100 is used.

図8(a)に示すように、半導体装置100のリード端子11は、先端部11eがプリント基板12に形成されたスルーホールに挿入され、スルーホール内に形成された金属膜と一体にプリント基板12の表面および裏面にも形成された金属膜からなるランド13に、はんだ14によってはんだ付けされる。この結果、半導体装置100は、プリント基板12に固定され、リード端子11を通じてプリント基板12に設けられた電気回路に電気的に接続される。 As shown in FIG. 8A, the lead terminal 11 of the semiconductor device 100 is a printed circuit board in which the tip portion 11e is inserted into a through hole formed in the printed circuit board 12 and integrally with the metal film formed in the through hole. It is soldered by the solder 14 to the land 13 made of a metal film also formed on the front surface and the back surface of the 12. As a result, the semiconductor device 100 is fixed to the printed circuit board 12 and electrically connected to the electric circuit provided on the printed circuit board 12 through the lead terminal 11.

図8(b)に示すように、リード端子11の先端部11eは、傾斜部11bの傾斜角度θaおよび捩じれ部11dの捩じれ角度θbとが合わさって、ほぼ90°回転した状態となるので、先端部11eの矩形状の断面のリード端子11の配列方向の長さを、配列方向に垂直な長さよりも短くすることができる。この結果、隣接するリード端子11の先端部11eの間隔を増大することができる。 As shown in FIG. 8B, the tip portion 11e of the lead terminal 11 is in a state of being rotated by approximately 90 ° due to the combination of the tilt angle θa of the tilt portion 11b and the twist angle θb of the twist portion 11d. The length of the lead terminals 11 having a rectangular cross section of the portion 11e in the arrangement direction can be made shorter than the length perpendicular to the arrangement direction. As a result, the distance between the tip portions 11e of the adjacent lead terminals 11 can be increased.

定格電流が、例えば、75Aを超えるような半導体装置では、通電時のリード端子におけるジュール発熱を低減し、良好なはんだ付け性を確保するためにもリード端子の断面積を大きくする必要がある。しかし、リード端子が含まれるリードフレームを前述のようにパンチング加工で行う場合には、適切な寸法精度を得るために、リード端子の打ち抜き幅は、打ち抜かれる金属板の板厚以上とすることが望ましく、リード端子の幅を板厚未満としたリードフレームを量産することは困難である。従って、パンチング加工により製造した半導体装置では、リード端子の先端部の幅方向の長さは、板厚方向の長さよりも長くなる。 In a semiconductor device having a rated current exceeding, for example, 75 A, it is necessary to increase the cross-sectional area of the lead terminal in order to reduce Joule heat generation at the lead terminal when energized and to ensure good solderability. However, when the lead frame including the lead terminal is punched as described above, the punching width of the lead terminal may be larger than the thickness of the metal plate to be punched in order to obtain appropriate dimensional accuracy. Desirably, it is difficult to mass-produce lead frames having a lead terminal width of less than the plate thickness. Therefore, in the semiconductor device manufactured by punching, the length of the tip of the lead terminal in the width direction is longer than the length in the plate thickness direction.

一方、パンチング加工以外にも、エッチング加工によりリードフレームを製造することも可能であるが、エッチング加工は化学反応に基づく加工法であり、パンチング加工に比べて生産性が劣るため、少数試作向けであればよいが、数量の多い量産製品への適用には不向きである。 On the other hand, in addition to punching, it is possible to manufacture lead frames by etching, but etching is a processing method based on a chemical reaction and is inferior in productivity to punching, so it is suitable for a small number of prototypes. However, it is not suitable for application to mass-produced products with a large quantity.

このため、定格電流が大きい半導体装置では、パンチング加工により幅方向の長さをより長くしたリード端子が用いられている。リード端子の断面積と定格電流との関係は、リード端子のジュール損失を小さくして過度の温度上昇を防ぐため、50A/mm以上であることが望ましいが、リード端子の断面積を大きくすると、リード端子の配列方向に平行な幅が広くなる。半導体装置の外観サイズを変更しない場合、リード端子の幅が広くなるとリード端子のピッチが狭くなり、リード端子の先端部の間隔が狭くなるため、リード端子の先端部とプリント基板とのはんだ付け部にはんだブリッジが発生し易く、十分な信頼性を得るのが困難になってくる。 For this reason, in semiconductor devices having a large rated current, lead terminals having a longer length in the width direction by punching are used. The relationship between the cross-sectional area of the lead terminal and the rated current is preferably 50 A / mm 2 or more in order to reduce the Joule loss of the lead terminal and prevent an excessive temperature rise, but if the cross-sectional area of the lead terminal is increased, , The width parallel to the arrangement direction of the lead terminals becomes wider. If the external size of the semiconductor device is not changed, the wider the lead terminal width, the narrower the lead terminal pitch and the narrower the distance between the lead terminal tips. Therefore, the soldered portion between the lead terminal tip and the printed circuit board. Soldering bridges are likely to occur, making it difficult to obtain sufficient reliability.

例えば、リード端子の断面が一辺0.7mmの正方形の場合、はんだブリッジの発生を抑制するには、隣接する2つのリード端子のそれぞれの中心線の間隔、すなわちリード端子のピッチは2.5mm以上であることが望ましく、互いに隣接するリード端子の間隔は、1.8mm以上必要である。従って、リード端子の配列方向の幅が0.7mmを超えるような場合には、リード端子のピッチは2.5mmより大きくする必要があり、半導体装置の外観サイズを大きくしなければならなかった。しかし、本発明の半導体装置100では、リード端子11の先端部11eが90°回転しているので、リードフレームの板厚を、配列方向の先端部11eの幅とすることができ、リード端子のピッチを大きくせずに板厚と直交する先端部11eの幅を大きくすることができ、半導体装置100の外観サイズを大きくしなくても、十分に大きな断面積のリード端子11を得ることができる。 For example, when the cross section of the lead terminal is a square with a side of 0.7 mm, in order to suppress the occurrence of solder bridge, the distance between the center lines of the two adjacent lead terminals, that is, the pitch of the lead terminals is 2.5 mm or more. It is desirable that the distance between the lead terminals adjacent to each other is 1.8 mm or more. Therefore, when the width of the lead terminals in the arrangement direction exceeds 0.7 mm, the pitch of the lead terminals needs to be larger than 2.5 mm, and the appearance size of the semiconductor device must be increased. However, in the semiconductor device 100 of the present invention, since the tip portion 11e of the lead terminal 11 is rotated by 90 °, the plate thickness of the lead frame can be set to the width of the tip portion 11e in the arrangement direction, and the lead terminal can be used. The width of the tip portion 11e orthogonal to the plate thickness can be increased without increasing the pitch, and the lead terminal 11 having a sufficiently large cross-sectional area can be obtained without increasing the external size of the semiconductor device 100. ..

図9は、本発明の実施の形態1における半導体装置のリード端子の先端部の回転角と増加する隣接リード端子の先端部の間隔との関係を示す図である。図9において、回転角90degは、図8(c)の実線で示すように、リード端子11の先端部11eが、傾斜部11bの傾斜角度θaと捩じれ部11dの捩じれ角度θbとの合計により、筐体10の上面10aに平行な方向に90°回転した状態を示す。また、例えば、傾斜部11bの傾斜角度θaが0°であって、捩じれ部11dの捩じり角度θbも0°である場合には、図9の横軸の値は0degとなる。図9は、図4(c)において、リード端子11の先端部11eの幅方向の長さWaを2.0mm、先端部11eの厚さ方向の長さTaを0.7mm、隣接するリード端子11のピッチDbを2.5mmとし、角度θcを−60°から+60°まで変化させた場合の、リード端子11間の最短距離が、角度θcが−90°の場合、すなわち、傾斜角度θaも捩じれ角度θbも0°であって先端部11eの回転角が0°の場合と比べてどれだけ増加するか示したものである。角度θcが0°、すなわち、リード端子11の先端部11eが傾斜角度θaと捩じれ角度θbとにより90°回転している場合のリード端子11間の最短距離は、図4(c)の距離Daであるが、角度θcが0°でない場合は、リード端子11間の最短距離は、図4(c)の距離Dcである。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the rotation angle of the tip of the lead terminal of the semiconductor device and the increasing spacing of the tip of the adjacent lead terminal in the first embodiment of the present invention. In FIG. 9, the rotation angle 90deg is determined by the sum of the inclination angle θa of the inclination portion 11b and the twist angle θb of the twist portion 11d at the tip end portion 11e of the lead terminal 11 as shown by the solid line in FIG. 8C. A state of being rotated by 90 ° in a direction parallel to the upper surface 10a of the housing 10 is shown. Further, for example, when the inclination angle θa of the inclined portion 11b is 0 ° and the twisting angle θb of the twisted portion 11d is also 0 °, the value on the horizontal axis in FIG. 9 is 0 deg. 9 shows, in FIG. 4C, the length Wa of the tip portion 11e of the lead terminal 11 in the width direction is 2.0 mm, the length Ta of the tip portion 11e in the thickness direction is 0.7 mm, and the adjacent lead terminals are adjacent to each other. When the pitch Db of 11 is 2.5 mm and the angle θc is changed from −60 ° to + 60 °, the shortest distance between the lead terminals 11 is −90 °, that is, the inclination angle θa is also The twist angle θb is also 0 °, and it shows how much the rotation angle of the tip portion 11e increases as compared with the case of 0 °. The shortest distance between the lead terminals 11 when the angle θc is 0 °, that is, when the tip portion 11e of the lead terminal 11 is rotated by 90 ° due to the inclination angle θa and the twist angle θb, is the distance Da in FIG. 4 (c). However, when the angle θc is not 0 °, the shortest distance between the lead terminals 11 is the distance Dc in FIG. 4 (c).

図9に示すように、リード端子11の先端部11eの回転角が90°(θc=0°)の場合には、隣接するリード端子11の先端部11eの間隔を1.3mm増加することができ、隣接する先端部11eの間隔を最も大きくすることができる。この回転角90°は、リード端子11の傾斜部11bの傾斜角度θaと、捩じれ部11dの捩じれ角度θbとの合計θa+θbを90°とすることで実現できる。傾斜角度θaと捩じれ角度θbとは、ともに45°であるのが好ましいが、傾斜角度θaが30°〜60°、捩じれ角度θbが30°〜60°であって、θa+θbが90°であればよい。なお、ここで言う角度は、絶対値であって正の角度であっても負の角度であってもよいが、角度θaと角度θbとの符号は同じである。 As shown in FIG. 9, when the rotation angle of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is 90 ° (θc = 0 °), the distance between the tip portions 11e of the adjacent lead terminals 11 may be increased by 1.3 mm. The distance between the adjacent tip portions 11e can be maximized. This rotation angle of 90 ° can be realized by setting the total θa + θb of the tilt angle θa of the tilted portion 11b of the lead terminal 11 and the twisting angle θb of the twisted portion 11d to 90 °. The inclination angle θa and the twist angle θb are both preferably 45 °, but if the inclination angle θa is 30 ° to 60 °, the twist angle θb is 30 ° to 60 °, and θa + θb is 90 °. Good. The angle referred to here may be an absolute value and may be a positive angle or a negative angle, but the signs of the angle θa and the angle θb are the same.

また、図9に示すように、リード端子11の先端部11eの回転角が60°〜120°(θc=−30°〜+30°)の場合には、隣接するリード端子11の先端部11eの間隔を0.96mm以上増加することができる。これは、リード端子11の先端部11eの回転角が90°の場合の1.3mmの74%以上に相当する。さらに、リード端子11の先端部11eの回転角が75°〜105°(θc=−15°〜+15°)の場合には、隣接するリード端子11の先端部11eの間隔を1.2mm以上増加することができる。これは、リード端子11の先端部11eの回転角が90°の場合の1.3mmの93%以上に相当する。つまり、傾斜部11bの傾斜角度θaと捩じれ部11dの捩じれ角度θbとの合計であるθa+θbの絶対値は60°以上120°以下であれば、隣接するリード端子の先端部の間隔を増大させる効果を十分に得ることができるので好ましく、θa+θbの絶対値が75°以上105°以下であれば、実質的にθa+θbの絶対値が90°である場合と同等の効果を得ることができるのでさらに好ましい。 Further, as shown in FIG. 9, when the rotation angle of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is 60 ° to 120 ° (θc = −30 ° to + 30 °), the tip portion 11e of the adjacent lead terminal 11 The spacing can be increased by 0.96 mm or more. This corresponds to 74% or more of 1.3 mm when the rotation angle of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is 90 °. Further, when the rotation angle of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is 75 ° to 105 ° (θc = −15 ° to + 15 °), the distance between the tip portions 11e of the adjacent lead terminals 11 is increased by 1.2 mm or more. can do. This corresponds to 93% or more of 1.3 mm when the rotation angle of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is 90 °. That is, if the absolute value of θa + θb, which is the sum of the inclination angle θa of the inclined portion 11b and the twist angle θb of the twisted portion 11d, is 60 ° or more and 120 ° or less, the effect of increasing the distance between the tips of the adjacent lead terminals. Is preferable because the absolute value of θa + θb is 75 ° or more and 105 ° or less, and it is more preferable because the same effect as when the absolute value of θa + θb is 90 ° can be obtained. ..

前述のように、リード端子11の先端部11eの回転角は90°が最も好ましいが、屈曲部11cの屈曲角度の誤差や、捩じれ部11dの捩じれ角度θbの誤差は、傾斜部11bの傾斜角度θaの誤差よりも製造時や取扱時に生じやすく、先端部11eの回転角が90°からずれる場合がある。しかし、図9に示すように、先端部11eの回転角が90°の場合を基準とした回転角のずれθcは、−15°以上+15°以下であれば、実質的に先端部11eの回転角が90°の場合と同等の効果を得ることができるので、屈曲部11cの屈曲角度や捩じれ部11dの捩じれ角度θbに多少の誤差を生じる製造方法や取り扱い方法であっても、隣接するリード端子11の先端部11eの間隔を十分に増加できる半導体装置を製造できるので製造コストを低減することができる。 As described above, the rotation angle of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is most preferably 90 °, but the error of the bending angle of the bending portion 11c and the error of the twisting angle θb of the twisted portion 11d are the tilt angles of the inclined portion 11b. It is more likely to occur during manufacturing or handling than the error of θa, and the rotation angle of the tip portion 11e may deviate from 90 °. However, as shown in FIG. 9, if the deviation θc of the rotation angle based on the case where the rotation angle of the tip portion 11e is 90 ° is −15 ° or more and + 15 ° or less, the rotation of the tip portion 11e is substantially. Since the same effect as when the angle is 90 ° can be obtained, even if the manufacturing method or the handling method causes a slight error in the bending angle of the bending portion 11c or the twisting angle θb of the twisted portion 11d, the adjacent leads can be obtained. Since a semiconductor device capable of sufficiently increasing the distance between the tip portions 11e of the terminals 11 can be manufactured, the manufacturing cost can be reduced.

図10は、本発明の実施の形態1における半導体装置のリード端子をプリント基板にはんだ付けする方法を示す図である。図10は、リード端子11の先端部11eをプリント基板12のスルーホールに挿入して、スルーホールに設けられたランド13と先端部11eとをフローはんだ付けによりはんだ付けされる様子を示したものである。 FIG. 10 is a diagram showing a method of soldering a lead terminal of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention to a printed circuit board. FIG. 10 shows a state in which the tip portion 11e of the lead terminal 11 is inserted into the through hole of the printed circuit board 12, and the land 13 and the tip portion 11e provided in the through hole are soldered by flow soldering. Is.

図10に示すように、半導体装置のリード端子11の先端部11eがスルーホールに挿入されたプリント基板12が、噴流はんだ装置17の上部まで搬送されると、噴流はんだ装置17は、プリント基板12側、すなわち上方に移動する。噴流はんだ装置17からは、高温に熱せられた溶融はんだ16が噴出しており、溶融はんだ16が、リード端子11の先端部11eおよびプリント基板12のランド13に接触する。これにより、先端部11eおよびランド13が加熱され、溶融はんだ16が先端部11eおよびランド13に濡れることで、リード端子11の先端部11eとプリント基板12のランド13とがはんだ付けされる。 As shown in FIG. 10, when the printed circuit board 12 in which the tip end portion 11e of the lead terminal 11 of the semiconductor device is inserted into the through hole is conveyed to the upper part of the jet soldering device 17, the jet soldering device 17 is transferred to the printed circuit board 12. Move to the side, that is, upward. The molten solder 16 heated to a high temperature is ejected from the jet soldering apparatus 17, and the molten solder 16 comes into contact with the tip portion 11e of the lead terminal 11 and the land 13 of the printed circuit board 12. As a result, the tip portion 11e and the land 13 are heated, and the molten solder 16 gets wet with the tip portion 11e and the land 13, so that the tip portion 11e of the lead terminal 11 and the land 13 of the printed circuit board 12 are soldered.

図10に示すように、噴流はんだ装置17を用いてはんだ付けを行う場合、隣接するリード端子11の先端部11e間に、溶融はんだ16によるはんだブリッジ15が形成されることがある。隣接するリード端子の間隔daが狭い場合には、その後の冷却で、はんだブリッジ15がそのまま凝固してリード端子11間を短絡する欠陥として残る場合がある。 As shown in FIG. 10, when soldering is performed using the jet soldering apparatus 17, a solder bridge 15 made of molten solder 16 may be formed between the tip portions 11e of adjacent lead terminals 11. If the distance da between adjacent lead terminals is narrow, the solder bridge 15 may solidify as it is and remain as a defect short-circuiting between the lead terminals 11 in the subsequent cooling.

本発明の半導体装置100では、リード端子11の先端部11eを回転させて、先端部11eの厚さ方向が、リード端子11の配列方向になるようにしたので、隣接する隣接するリード端子11の先端部11eの間隔daを十分に広くすることができる。先端部11eの間隔daが十分に広い場合には、はんだブリッジ15にかかる重力やリード端子11の先端部11eへの濡れ力によって、はんだブリッジ15を分離する方向に力が働き、はんだブリッジ15を形成していた溶融はんだが分離されて、はんだブリッジ15が無くなる。この結果、プリント基板12の裏面のはんだ接合部では、スルーホールに設けられたランド13とリード端子11の先端部11eとが、はんだ14によってはんだ接合される。 In the semiconductor device 100 of the present invention, the tip portion 11e of the lead terminal 11 is rotated so that the thickness direction of the tip portion 11e is the arrangement direction of the lead terminals 11, so that the adjacent lead terminals 11 are adjacent to each other. The distance da of the tip portion 11e can be sufficiently widened. When the distance da of the tip portion 11e is sufficiently wide, the force acts in the direction of separating the solder bridge 15 due to the gravity applied to the solder bridge 15 and the wetting force of the lead terminal 11 on the tip portion 11e, so that the solder bridge 15 is separated. The formed molten solder is separated, and the solder bridge 15 disappears. As a result, at the solder joint portion on the back surface of the printed circuit board 12, the land 13 provided in the through hole and the tip end portion 11e of the lead terminal 11 are solder-bonded by the solder 14.

つまり、リード端子11の先端部11eを回転させなければ、はんだブリッジが発生し得るようなピッチでリード端子11が設けられた半導体装置であっても、本実施の形態で説明したようにリード端子11の先端部11eを90°回転させることで、はんだブリッジの発生を防止することができる。また、リード端子11の先端部11eの回転角は、90°でなくても、回転角を90°±15°とすることで、回転角が90°の場合と同等にはんだブリッジの発生を防止することができる。さらに、回転角を90°±30°としても、はんだブリッジの発生を防止する効果を得ることができる。 That is, even in a semiconductor device in which the lead terminals 11 are provided at a pitch at which solder bridges can occur unless the tip portion 11e of the lead terminals 11 is rotated, the lead terminals are as described in the present embodiment. By rotating the tip portion 11e of 11 by 90 °, the occurrence of a solder bridge can be prevented. Further, even if the rotation angle of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is not 90 °, by setting the rotation angle to 90 ° ± 15 °, the occurrence of a solder bridge is prevented as in the case where the rotation angle is 90 °. can do. Further, even if the rotation angle is 90 ° ± 30 °, the effect of preventing the occurrence of the solder bridge can be obtained.

そして、本発明の半導体装置100では、リード端子11の先端部11eを筐体10の上面10aに平行に90°回転させているが、これは傾斜部11bの傾斜角度θaと、捩じれ部11dの捩じれ角度θbとの合計により実現している。従って、傾斜角度θaの絶対値を30°以上60°以下とすることで、捩じれ角度θbの絶対値を30°以上60°以下としても、先端部11eを90°回転させることができる。この結果、特許文献1に記載された半導体装置よりもリード端子の捩じれ角度を小さくすることができるので、リード端子の機械的強度の低下を抑制することができる。 Then, in the semiconductor device 100 of the present invention, the tip end portion 11e of the lead terminal 11 is rotated by 90 ° in parallel with the upper surface 10a of the housing 10, which is the inclination angle θa of the inclined portion 11b and the twisted portion 11d. It is realized by the sum of the twist angle θb. Therefore, by setting the absolute value of the inclination angle θa to 30 ° or more and 60 ° or less, the tip portion 11e can be rotated by 90 ° even if the absolute value of the twist angle θb is 30 ° or more and 60 ° or less. As a result, since the twist angle of the lead terminal can be made smaller than that of the semiconductor device described in Patent Document 1, it is possible to suppress a decrease in the mechanical strength of the lead terminal.

さらに、本発明の半導体装置100は、特許文献1に記載された半導体装置に比べてリード端子11の捩じれ部11dの捩じれ角度θbが小さいので、捩じれ部11dの長さを短くすることができる。リード端子11の先端部11eは、プリント基板のスルーホールに挿入されてはんだ付けされるため所定の長さを要する。従って、リード端子11の屈曲部11cよりも先端側の捩じれ部11dの長さが長いと、リード端子11全体の長さが長くなり、リードフレームを形成するために必要な金属板の面積が大きくなり、材料コストが増大する。しかし、本発明の半導体装置100は、リード端子11の捩じれ部11dの捩じれ角度θbの絶対値が30°以上60°以下であって小さいので、捩じれ部11dの長さを短くすることができ、材料コストの増大を抑制することができ省資源化が図れる。 Further, in the semiconductor device 100 of the present invention, the twist angle θb of the twisted portion 11d of the lead terminal 11 is smaller than that of the semiconductor device described in Patent Document 1, so that the length of the twisted portion 11d can be shortened. The tip portion 11e of the lead terminal 11 needs a predetermined length because it is inserted into the through hole of the printed circuit board and soldered. Therefore, if the length of the twisted portion 11d on the tip side of the lead terminal 11 is longer than that of the bent portion 11c, the length of the entire lead terminal 11 becomes longer, and the area of the metal plate required to form the lead frame is large. Therefore, the material cost increases. However, in the semiconductor device 100 of the present invention, since the absolute value of the twist angle θb of the twisted portion 11d of the lead terminal 11 is 30 ° or more and 60 ° or less and small, the length of the twisted portion 11d can be shortened. It is possible to suppress the increase in material cost and save resources.

リード端子11の捩じれ部11dの捩じれ角度θbは小さい方が、機械的強度の低下を抑制し、捩じれ部11dの長さを短くすることができるが、捩じれ角度θbを小さくすると、傾斜部11bの傾斜角度θaを大きくする必要がある。リード端子11の突出部11aの間隔が同じ場合、傾斜部11bの傾斜角度θaを大きくすると、隣接する傾斜部11bの間隔が小さくなる。このため、傾斜角度θaを大きくし過ぎると隣接するリード端子11間の絶縁耐電圧が低下する。従って、傾斜角度θaと捩じれ角度θbは、リード端子11の絶縁耐電圧と機械的強度とを考慮して設計するのがよく、傾斜角度θaおよび捩じれ角度θbの絶対値をともに45°とすれば、絶縁耐電圧と機械的強度とを両立できるので好ましい。 When the twist angle θb of the twisted portion 11d of the lead terminal 11 is small, the decrease in mechanical strength can be suppressed and the length of the twisted portion 11d can be shortened. However, when the twist angle θb is reduced, the inclined portion 11b It is necessary to increase the inclination angle θa. When the distance between the protruding portions 11a of the lead terminals 11 is the same, if the inclination angle θa of the inclined portion 11b is increased, the distance between the adjacent inclined portions 11b becomes smaller. Therefore, if the inclination angle θa is made too large, the withstand voltage of insulation between the adjacent lead terminals 11 decreases. Therefore, the inclination angle θa and the twist angle θb should be designed in consideration of the withstand voltage of the lead terminal 11 and the mechanical strength, and if the absolute values of the inclination angle θa and the twist angle θb are both 45 °. , It is preferable because it can achieve both insulation withstand voltage and mechanical strength.

なお、本発明の半導体装置100では、リード端子11が筐体10の長辺側側面10c、10dから、上面10aの長辺と垂直な方向に突出する突出部11aを備えているが、突出部11aは必ずしも備えていなくてもよい。すなわち、筐体の側面から突出するリード端子の部位が、筐体の上面の長辺あるいは短辺に対して所定の傾斜角度θaで傾斜した方向に延伸していてもよい。つまり、図1、図2を用いて説明すれば、リード端子11に突出部11aが無く、傾斜部11bが筐体10の長辺側側面10c、10dに接していてもよい。 In the semiconductor device 100 of the present invention, the lead terminal 11 includes a protruding portion 11a that protrudes from the long side side surfaces 10c and 10d of the housing 10 in a direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. 11a does not necessarily have to be provided. That is, the portion of the lead terminal protruding from the side surface of the housing may extend in a direction inclined with respect to the long side or the short side of the upper surface of the housing at a predetermined inclination angle θa. That is, to explain with reference to FIGS. 1 and 2, the lead terminal 11 may not have a protruding portion 11a, and the inclined portion 11b may be in contact with the long side side surfaces 10c and 10d of the housing 10.

しかしながら、本実施の形態1で説明したように、半導体装置100のリード端子11が筐体10の長辺側側面10c、10dから、上面10aの長辺と垂直な方向に突出する突出部11aを備えている方が、長辺側側面10c、10dと接触する部位のリード端子11の間隔を広くすることができるので、長辺側側面10c、10dに沿ってリード端子11間で放電する沿面放電の耐電圧を向上できるので好ましい。また、突出部11aを備えている方が、図6および図7で示したリードフォーミング時の、上側治具25によりリード端子11を押さえ易くなるので好ましい。 However, as described in the first embodiment, the lead terminal 11 of the semiconductor device 100 projects from the long side side surfaces 10c and 10d of the housing 10 in a direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. Since it is possible to widen the distance between the lead terminals 11 at the portions that come into contact with the long side side surfaces 10c and 10d, the creeping discharge that discharges between the lead terminals 11 along the long side side surfaces 10c and 10d. It is preferable because the withstand voltage of the above can be improved. Further, it is preferable to provide the protruding portion 11a because the lead terminal 11 can be easily pressed by the upper jig 25 at the time of lead forming shown in FIGS. 6 and 7.

また、本発明の半導体装置100によれば、リード端子11の先端部11eの板厚に垂直な方向の幅を広く形成しても、先端部11eを90°回転させて、リード端子11の板厚方向とリード端子11の配列方向とを平行にするので、隣接するリード端子11の先端部11eの間隔を大きくすることができる。このため、先端部11eの表面積を増大させて、はんだ接合時のリード端子11への入熱量を増大させ、リード端子11の温度上昇不足によるはんだ付け不良を防止しつつ、はんだブリッジ不良を防止することができる。この結果、大電流に対応し、はんだ付け部の信頼性が高く、リード端子の機械的強度も高い半導体装置が得られる。 Further, according to the semiconductor device 100 of the present invention, even if the width in the direction perpendicular to the plate thickness of the tip portion 11e of the lead terminal 11 is formed to be wide, the tip portion 11e is rotated by 90 ° to form the plate of the lead terminal 11. Since the thickness direction and the arrangement direction of the lead terminals 11 are parallel to each other, the distance between the tip portions 11e of the adjacent lead terminals 11 can be increased. Therefore, the surface area of the tip portion 11e is increased to increase the amount of heat input to the lead terminal 11 at the time of solder joining, and while preventing soldering failure due to insufficient temperature rise of the lead terminal 11, solder bridge failure is prevented. be able to. As a result, it is possible to obtain a semiconductor device that can handle a large current, has high reliability of the soldered portion, and has high mechanical strength of the lead terminal.

例えば、本発明の半導体装置100では、リード端子11の断面が、幅2mm、厚さ0.7mmであっても、先端部11eを90°回転させてプリント基板に実装するので、隣接する先端部11eの間隔を、リード端子の断面が幅0.7mm、厚さ0.7mmの半導体装置と同じにしつつ、リード端子11の断面積を2.8倍以上とすることができる。従って、本発明の半導体装置100では、リード端子11の断面積を容易に増大することができるので、リード端子11の電気抵抗を大幅に小さくしてジュール損失を低減することが容易に行える。 For example, in the semiconductor device 100 of the present invention, even if the cross section of the lead terminal 11 is 2 mm in width and 0.7 mm in thickness, the tip portion 11e is rotated by 90 ° and mounted on the printed circuit board. The distance between the lead terminals 11 can be 2.8 times or more the cross-sectional area of the lead terminals 11 while making the distance between the lead terminals the same as that of a semiconductor device having a width of 0.7 mm and a thickness of 0.7 mm. Therefore, in the semiconductor device 100 of the present invention, since the cross-sectional area of the lead terminal 11 can be easily increased, the electrical resistance of the lead terminal 11 can be significantly reduced to easily reduce the Joule loss.

また、厚さよりも幅の距離が長い金属板は厚さ方向の外力に対する剛性が低く、厚さ方向の外力が加わると容易に変形するが、本発明の半導体装置100では、図1および図2に示すように、リード端子11の屈曲部11cから先端部11eに至る部位のリード端子11の厚さ方向が、リード端子11の配列方向に垂直な方向とは異なる方向となっているため、リード端子11の配列方向に垂直な方向から外力が加わってもリード端子11が変形しにくくなっている。つまり、半導体装置100をプリント基板に実装する際に、筐体10の長辺側側面10c、10dに設けられたリード端子11を挟むように外力が加えられても、リード端子11は変形しにくいので、リード端子11の変形によるプリント基板のスルーホールへの挿入位置ずれ不良を防止することができ、本発明の半導体装置を備えた電力変換装置の信頼性を高くすることができる。 Further, a metal plate having a width longer than the thickness has low rigidity against an external force in the thickness direction and is easily deformed when an external force in the thickness direction is applied. However, in the semiconductor device 100 of the present invention, FIGS. 1 and 2 As shown in the above, since the thickness direction of the lead terminal 11 at the portion extending from the bent portion 11c to the tip portion 11e of the lead terminal 11 is different from the direction perpendicular to the arrangement direction of the lead terminals 11, the lead Even if an external force is applied from the direction perpendicular to the arrangement direction of the terminals 11, the lead terminals 11 are less likely to be deformed. That is, when the semiconductor device 100 is mounted on the printed circuit board, the lead terminals 11 are not easily deformed even if an external force is applied so as to sandwich the lead terminals 11 provided on the long side side surfaces 10c and 10d of the housing 10. Therefore, it is possible to prevent a defective insertion position of the printed circuit board into the through hole due to deformation of the lead terminal 11, and it is possible to improve the reliability of the power conversion device provided with the semiconductor device of the present invention.

図11は、本発明の実施の形態1における半導体装置に用いられるリードフレームおよび比較例の半導体装置に用いられるリードフレームのモールド後の外観を示す平面図である。図11(a)は、本発明の半導体装置に用いられるリードフレーム20aであって、リード端子となるリード端子形成部21が、枠体部23の外周の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域を有している。図11(b)は、比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム20bであって、リード端子となるリード端子形成部21が、枠体部23の外周の辺に垂直な方向に延伸している。図11(a)に示す本発明の半導体装置100のリードフレーム20aと、図11(b)に示す比較例の半導体装置のリードフレーム20bとは、リード端子形成部21の長さが同等になっている。 FIG. 11 is a plan view showing the appearance of the lead frame used in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention and the lead frame used in the semiconductor device of the comparative example after molding. FIG. 11A shows a lead frame 20a used in the semiconductor device of the present invention, in which the lead terminal forming portion 21 serving as a lead terminal is inclined from a direction perpendicular to the outer peripheral side of the frame body portion 23. It has a stretched inclined region. FIG. 11B shows a lead frame 20b used in a semiconductor device of a comparative example, in which a lead terminal forming portion 21 serving as a lead terminal extends in a direction perpendicular to the outer peripheral side of the frame body portion 23. .. The lead frame 20a of the semiconductor device 100 of the present invention shown in FIG. 11A and the lead frame 20b of the semiconductor device of the comparative example shown in FIG. 11B have the same length of the lead terminal forming portion 21. ing.

図11に示すように、リード端子形成部21が設けられた筐体10と枠体部23との間の距離は、本発明の半導体装置100に用いられるリードフレーム20aでは距離Laであり、比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム20bでは距離Lbである。距離La、距離Lbは、それぞれリード端子形成部21の長さをL、リード端子形成部21の延伸方向とリード端子形成部21が接続された側の外周の辺に垂直な方向との間の角度をθaとすると、L・cosθaで表される。比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム20bでは、θa=0°であるので、Lb=Lとなるが、本発明の半導体装置100に用いられるリードフレーム20aでは、θaは0°ではないので、cosθa<1となり、La<Lbの関係が成立する。つまり、本発明の半導体装置100に用いられるリードフレーム20aは、リード端子形成部21が設けられる部位の距離Laを、比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム20bよりも短くすることができるので、リード端子形成部21の配列方向に垂直な方向のリードフレームの幅を小さくすることができる。 As shown in FIG. 11, the distance between the housing 10 provided with the lead terminal forming portion 21 and the frame body portion 23 is the distance La in the lead frame 20a used in the semiconductor device 100 of the present invention, and is compared. In the lead frame 20b used in the semiconductor device of the example, the distance is Lb. The distance La and the distance Lb are such that the length of the lead terminal forming portion 21 is L, and the length of the lead terminal forming portion 21 is between the extending direction of the lead terminal forming portion 21 and the direction perpendicular to the outer peripheral side of the side to which the lead terminal forming portion 21 is connected. If the angle is θa, it is represented by L · cos θa. In the lead frame 20b used in the semiconductor device of the comparative example, θa = 0 °, so Lb = L. However, in the lead frame 20a used in the semiconductor device 100 of the present invention, θa is not 0 °. When cosθa <1, the relationship of La <Lb is established. That is, in the lead frame 20a used in the semiconductor device 100 of the present invention, the distance La of the portion where the lead terminal forming portion 21 is provided can be made shorter than the lead frame 20b used in the semiconductor device of the comparative example. The width of the lead frame in the direction perpendicular to the arrangement direction of the lead terminal forming portions 21 can be reduced.

本発明の半導体装置100に用いられるリードフレーム20aは、リード端子形成部21の配列方向に垂直な方向のリードフレームの幅を小さくすることができるので、リードフレームを形成するのに必要な金属板の面積が小さくなり材料コストを低減できる。また、金属板1枚あたりのリードフレームの取れ台数を多くすることで、リードフレームの製造工程における1台あたりの搬送時間を短くすることができるのでリードフレームの加工コストも低減できる。 Since the lead frame 20a used in the semiconductor device 100 of the present invention can reduce the width of the lead frame in the direction perpendicular to the arrangement direction of the lead terminal forming portions 21, the metal plate required for forming the lead frame can be reduced. The area of the material can be reduced and the material cost can be reduced. Further, by increasing the number of lead frames taken per metal plate, it is possible to shorten the transport time per lead frame in the lead frame manufacturing process, so that the processing cost of the lead frame can be reduced.

図12は、本発明の実施の形態1におけるリードフレームの製造時の外観図を示す平面図である。図12に示すリードフレーム20は、本発明の半導体装置100の4台分のリードフレームであり、それぞれの枠体部23a〜23dが連結されたものである。 FIG. 12 is a plan view showing an external view of the lead frame according to the first embodiment of the present invention at the time of manufacture. The lead frame 20 shown in FIG. 12 is a lead frame for four units of the semiconductor device 100 of the present invention, and the frame body portions 23a to 23d are connected to each other.

本発明の半導体装置100に用いられるリードフレームは、前述のように銅条部品のパンチング加工により製造されるので、図12に示すように複数のリードフレームが連結された状態で製造される。つまり、本発明の半導体装置100に用いられるリードフレーム20のように、リード端子形成部21を傾斜させてリード端子形成部21の配列方向に垂直な方向のリードフレームの幅を小さくすることで、1つの金型によってパンチングできるリードフレームの取れ台数を増加することができるので製造コストを低減できる。 Since the lead frame used in the semiconductor device 100 of the present invention is manufactured by punching a copper strip component as described above, it is manufactured in a state where a plurality of lead frames are connected as shown in FIG. That is, like the lead frame 20 used in the semiconductor device 100 of the present invention, the lead terminal forming portion 21 is tilted to reduce the width of the lead frame in the direction perpendicular to the arrangement direction of the lead terminal forming portions 21. Since the number of lead frames that can be punched by one die can be increased, the manufacturing cost can be reduced.

また、半導体装置の製造工程では、筐体10で封止した後にタイバーカットにより半導体装置が個片化される。このため、タイバーカットまでの半導体装置の製造工程においては、複数台分のリードフレームが連結された状態で搬送が行われる。半導体装置の製造装置は、適用可能なリードフレームのサイズに限界があるので、本発明を適用することで、リードフレーム1枚当たりの半導体装置の取れ台数を増加させ、半導体装置1台当たりの搬送時間を短くすることができるため、製造コストを低減できる。 Further, in the manufacturing process of the semiconductor device, the semiconductor device is separated into individual pieces by tie bar cutting after sealing with the housing 10. Therefore, in the manufacturing process of the semiconductor device up to the tie bar cut, the lead frames for a plurality of units are transported in a connected state. Since there is a limit to the size of the lead frame that can be applied to the semiconductor device manufacturing device, by applying the present invention, the number of semiconductor devices that can be taken per lead frame can be increased, and the number of semiconductor devices that can be taken per semiconductor device can be increased. Since the time can be shortened, the manufacturing cost can be reduced.

なお、ここでは半導体装置4台分のリードフレームが縦に連結された構造について説明したが、横方向やマトリックス状に連結された構造であっても良く、半導体装置で必要となるリードフレームのサイズに合わせて適切な台数が連結された構造とすることで、同等の効果を得ることができる。 Although the structure in which the lead frames for four semiconductor devices are vertically connected has been described here, the structure may be connected in the horizontal direction or in a matrix, and the size of the lead frame required for the semiconductor device. The same effect can be obtained by forming a structure in which an appropriate number of units are connected according to the above.

実施の形態2.
図13は、本発明の実施の形態2における半導体装置を示す平面図ある。図13において、図1と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。また、本発明の実施の形態2では、本発明の実施の形態1と相違する部分について説明し、同一または対応する部分については実施の形態1に記載した通りであり、説明は省略する。本発明の実施の形態1とは、筐体10の上面10aの対向する2つの辺に沿って第1のリード端子11pと第2のリード端子11qとが設けられた構成が相違している。
Embodiment 2.
FIG. 13 is a plan view showing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 13, those having the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding configurations, and the description thereof will be omitted. Further, in the second embodiment of the present invention, the parts different from the first embodiment of the present invention will be described, and the same or corresponding parts are as described in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. The configuration in which the first lead terminal 11p and the second lead terminal 11q are provided along two opposite sides of the upper surface 10a of the housing 10 is different from the first embodiment of the present invention.

図13に示すように、実施の形態2の半導体装置200は、実施の形態1の半導体装置100と同様、直方体状の筐体10を有し、筐体10には上面10a、下面10b、長辺側側面10c、10d、短辺側側面10e、10fが設けられている。上面10aの長辺側側面10cに接続された長辺と長辺側側面10dに接続された長辺とは平行であって対向している。長辺側側面10cからは、第1のリード端子11pが突出しており、長辺側側面10cに接続された上面10aの長辺に沿って複数配列されている。また、長辺側側面10dからは、第2のリード端子11qが突出しており、長辺側側面10dに接続された上面10aの長辺に沿って複数配列されている。 As shown in FIG. 13, the semiconductor device 200 of the second embodiment has a rectangular parallelepiped housing 10 like the semiconductor device 100 of the first embodiment, and the housing 10 has an upper surface 10a, a lower surface 10b, and a length. Side sides 10c and 10d and short side sides 10e and 10f are provided. The long side connected to the long side side surface 10c of the upper surface 10a and the long side connected to the long side side surface 10d are parallel and opposed to each other. The first lead terminals 11p project from the long side side surface 10c, and a plurality of first lead terminals 11p are arranged along the long side of the upper surface 10a connected to the long side side surface 10c. Further, a second lead terminal 11q protrudes from the long side side surface 10d, and a plurality of second lead terminals 11q are arranged along the long side of the upper surface 10a connected to the long side side surface 10d.

図13に示すように、第1のリード端子11pと第2のリード端子11qとは、傾斜部の傾斜方向が互いに逆となっている。すなわち、図13において、第1のリード端子11pの傾斜部の延伸方向は、上面10aの長辺に垂直な方向から反時計回りの方向に傾斜しているが、第2のリード端子11qの傾斜部の延伸方向は、上面10aの長辺に垂直な方向から時計回りの方向に傾斜している。 As shown in FIG. 13, the inclination directions of the first lead terminal 11p and the second lead terminal 11q are opposite to each other. That is, in FIG. 13, the extending direction of the inclined portion of the first lead terminal 11p is inclined in the counterclockwise direction from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a, but the inclination of the second lead terminal 11q. The stretching direction of the portion is inclined in the clockwise direction from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a.

また、第1のリード端子11pの捩じれ部は、上面10aの長辺に垂直な方向から第1のリード端子11pの傾斜部の延伸方向が傾斜した方向に捩じられており、第2のリード端子11qの捩じれ部は、上面10aの長辺に垂直な方向から第2のリード端子11qの傾斜部の延伸方向が傾斜した方向に捩じられている。つまり、図13の平面視において、第1のリード端子11pの捩じれ部は反時計周りの方向に捩じられており、第2のリード端子11qの捩じれ部は時計回りの方向に捩じられている。すなわち、第1のリード端子11pの捩じれ部の捩じられた方向と、第2のリード端子11qの捩じれ部の捩じられた方向とは逆となっている。 Further, the twisted portion of the first lead terminal 11p is twisted in a direction in which the extending direction of the inclined portion of the first lead terminal 11p is inclined from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a, and the second lead is twisted. The twisted portion of the terminal 11q is twisted in a direction in which the extending direction of the inclined portion of the second lead terminal 11q is inclined from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. That is, in the plan view of FIG. 13, the twisted portion of the first lead terminal 11p is twisted in the counterclockwise direction, and the twisted portion of the second lead terminal 11q is twisted in the clockwise direction. There is. That is, the twisted direction of the twisted portion of the first lead terminal 11p is opposite to the twisted direction of the twisted portion of the second lead terminal 11q.

本発明の実施の形態2の半導体装置200は、実施の形態1に説明した半導体装置100と同じ効果を有するが、さらにリード端子の配列方向に垂直な方向から傾斜した方向からの外力に対しても変形しにくいといった効果を奏する。 The semiconductor device 200 of the second embodiment of the present invention has the same effect as the semiconductor device 100 described in the first embodiment, but further with respect to an external force from a direction inclined from a direction perpendicular to the arrangement direction of the lead terminals. Has the effect of being hard to deform.

図1に示した本発明の実施の形態1の半導体装置100では、筐体10の長辺側側面10cから突出しているリード端子11の傾斜部は、上面10aの長辺に垂直な方向から平面視で時計回りの方向に傾斜しており、筐体10の長辺側側面10dから突出しているリード端子11の傾斜部も、上面10aの長辺に垂直な方向から平面視で時計回りの方向に傾斜している。つまり、長辺側側面10cから突出したリード端子11と長辺側側面10dから突出したリード端子11とは同じ向きに傾斜した傾斜部を有している。この結果、リード端子11の屈曲部の断面の厚さ方向も、長辺側側面10cから突出したリード端子11と長辺側側面10dから突出したリード端子11とで同じ向きになっているため、屈曲部の厚さ方向、すなわち、リード端子11の傾斜部の延伸方向の外力に対してリード端子11が変形し易くなっている。図1(a)においては、紙面左下から紙面右上に向かう力あるいはその逆向きの力に対して、リード端子11が変形し易くなっている。 In the semiconductor device 100 of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the inclined portion of the lead terminal 11 protruding from the long side side surface 10c of the housing 10 is flat from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. The inclined portion of the lead terminal 11 which is inclined in the clockwise direction in the visual direction and protrudes from the long side side surface 10d of the housing 10 is also in the clockwise direction in the plan view from the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a. It is inclined to. That is, the lead terminal 11 protruding from the long side side surface 10c and the lead terminal 11 protruding from the long side side surface 10d have inclined portions inclined in the same direction. As a result, the thickness direction of the cross section of the bent portion of the lead terminal 11 is also the same direction between the lead terminal 11 protruding from the long side side surface 10c and the lead terminal 11 protruding from the long side side surface 10d. The lead terminal 11 is easily deformed with respect to an external force in the thickness direction of the bent portion, that is, in the extending direction of the inclined portion of the lead terminal 11. In FIG. 1A, the lead terminal 11 is easily deformed by a force from the lower left of the paper surface toward the upper right of the paper surface or a force in the opposite direction.

これに対して、本実施の形態2の半導体装置200は、図13に示すように、長辺側側面10cから突出した第1のリード端子11pの傾斜部の延伸方向と、長辺側側面10dから突出した第2のリード端子11qの傾斜部の延伸方向とが異なるので、第1のリード端子11pの傾斜部の延伸方向から外力が加わったとしても、第2のリード端子11qが変形しにくいので、結果として第1のリード端子11pも変形しにくく、第2のリード端子11qの傾斜部の延伸方向から外力が加わったとしても、第1のリード端子11pが変形しにくいので、結果として第2のリード端子11qも変形しにくい。 On the other hand, in the semiconductor device 200 of the second embodiment, as shown in FIG. 13, the extending direction of the inclined portion of the first lead terminal 11p protruding from the long side side surface 10c and the long side side surface 10d Since the extending direction of the inclined portion of the second lead terminal 11q protruding from the above is different, the second lead terminal 11q is unlikely to be deformed even if an external force is applied from the extending direction of the inclined portion of the first lead terminal 11p. Therefore, as a result, the first lead terminal 11p is also hard to be deformed, and even if an external force is applied from the extending direction of the inclined portion of the second lead terminal 11q, the first lead terminal 11p is hard to be deformed. The lead terminal 11q of 2 is also hard to be deformed.

以上のように、本発明の実施の形態2の半導体装置200は、実施の形態1で説明したように第1のリード端子11p、第2のリード端子11qの配列方向に垂直な方向からの外力に加えて、第1のリード端子11pの傾斜部の延伸方向、および第2のリード端子11qの傾斜部の延伸方向のそれぞれの方向からの外力に対しても変形しにくいので、リード端子が変形し易い特定の方向がなく、より一層リード端子の変形を抑制し、リード端子の変形によるプリント基板のスルーホールへの挿入位置ずれ不良を防止することができ、本発明の半導体装置を備えた電力変換装置の信頼性をより一層高くすることができる。 As described above, the semiconductor device 200 according to the second embodiment of the present invention has an external force from a direction perpendicular to the arrangement direction of the first lead terminal 11p and the second lead terminal 11q as described in the first embodiment. In addition, the lead terminal is deformed because it is not easily deformed by external forces from the extending direction of the inclined portion of the first lead terminal 11p and the extending direction of the inclined portion of the second lead terminal 11q. There is no specific direction that is easy to do, it is possible to further suppress the deformation of the lead terminal, prevent the insertion position deviation of the printed circuit board into the through hole due to the deformation of the lead terminal, and prevent the power supply provided with the semiconductor device of the present invention. The reliability of the conversion device can be further improved.

実施の形態3.
図14は、本発明の実施の形態3における電力変換システムの構成を示すブロック図である。図14の電力変換システムは、実施の形態1で説明した半導体装置100を備えた電力変換装置110を用いた電力変換システムであるが、電力変換システムに用いられる電力変換装置は、半導体装置100の代わりに実施の形態2で説明した半導体装置200を備えた電力変換装置であってもよい。
Embodiment 3.
FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the power conversion system according to the third embodiment of the present invention. The power conversion system of FIG. 14 is a power conversion system using the power conversion device 110 provided with the semiconductor device 100 described in the first embodiment, but the power conversion device used in the power conversion system is the semiconductor device 100. Instead, it may be a power conversion device including the semiconductor device 200 described in the second embodiment.

本実施の形態3では、本発明の半導体装置を適用した電力変換装置として、三相のインバータについて説明するが、本発明の半導体装置が適用される電力変換装置は、三相のインバータに限るものではなく、単相のインバータ、昇圧コンバータや降圧コンバータなどのDC/DCコンバータなど他の電力変換装置であってもよい。 In the third embodiment, a three-phase inverter will be described as a power conversion device to which the semiconductor device of the present invention is applied, but the power conversion device to which the semiconductor device of the present invention is applied is limited to the three-phase inverter. Instead, it may be a single-phase inverter or another power conversion device such as a DC / DC converter such as a boost converter or a step-down converter.

図14に示す電力変換システムは、電源120、電力変換装置110、負荷130から構成される。電源120は、直流電源であり、電力変換装置110に直流電力を供給する。電源120は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やAC/DCコンバータで構成することとしてもよい。また、電源120を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するDC/DCコンバータによって構成することとしてもよい。 The power conversion system shown in FIG. 14 includes a power supply 120, a power conversion device 110, and a load 130. The power source 120 is a DC power source, and supplies DC power to the power conversion device 110. The power supply 120 can be configured with various things, for example, it can be configured with a DC system, a solar cell, a storage battery, or it can be configured with a rectifier circuit or an AC / DC converter connected to an AC system. May be good. Further, the power supply 120 may be configured by a DC / DC converter that converts the DC power output from the DC system into a predetermined power.

電力変換装置110は、電源120と負荷130との間に接続された三相のインバータであり、電源120から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷130に交流電力を供給する。図14に示すように、電力変換装置110は、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路111と、主変換回路111を制御する制御信号を主変換回路111に出力する制御回路112とを備えている。 The power conversion device 110 is a three-phase inverter connected between the power supply 120 and the load 130, converts the DC power supplied from the power supply 120 into AC power, and supplies AC power to the load 130. As shown in FIG. 14, the power conversion device 110 converts DC power into AC power and outputs the main conversion circuit 111, and a control circuit 112 that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit 111 to the main conversion circuit 111. And have.

負荷130は、電力変換装置110から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷130は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であってよく、例えば、ハイブリッド電気自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けとして用いられる電動機であってよい。 The load 130 is a three-phase electric motor driven by AC power supplied from the power converter 110. The load 130 is not limited to a specific application, and may be an electric motor mounted on various electric devices. For example, the load 130 is used for a hybrid electric vehicle, an electric vehicle, a railroad vehicle, an elevator, or an air conditioner. It may be an electric motor.

以下、電力変換装置110の詳細を説明する。主変換回路111は、本発明の半導体装置100を備えており、半導体装置100は、実施の形態1で説明したようにIGBT2とFwD3とを備えている、電力変換装置110は、IGBT2がスイッチングすることによって、電源120から供給される直流電力を三相の交流電力に変換して負荷130に供給する。主変換回路111の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態3に係る主変換回路111は、2レベルの三相フルブリッジ回路であり、半導体装置100の筐体10の内部に設けられた6つのIGBT2とそれぞれのIGBT2に逆並列された6つのFwD3とから構成することができる。6つのIGBT2は2つのIGBT2毎に直列接続されて上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相(U相、V相、W相)を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路111の3つの出力端子は、負荷130に接続される。 The details of the power conversion device 110 will be described below. The main conversion circuit 111 includes the semiconductor device 100 of the present invention, the semiconductor device 100 includes the IGBT 2 and the FwD3 as described in the first embodiment, and the power conversion device 110 is switched by the IGBT 2. As a result, the DC power supplied from the power supply 120 is converted into three-phase AC power and supplied to the load 130. Although there are various specific circuit configurations of the main conversion circuit 111, the main conversion circuit 111 according to the third embodiment is a two-level three-phase full bridge circuit, and is a housing 10 of the semiconductor device 100. It can be composed of six IGBTs 2 provided inside and six FwD3s antiparalleled to each IGBT 2. The six IGBTs 2 are connected in series to each of the two IGBTs 2 to form an upper and lower arm, and each upper and lower arm constitutes each phase (U phase, V phase, W phase) of the full bridge circuit. Then, the output terminals of the upper and lower arms, that is, the three output terminals of the main conversion circuit 111 are connected to the load 130.

実施の形態1で説明したように、半導体装置100は、各IGBT2を駆動する駆動回路として制御用素子8を備えているが、半導体装置は、駆動回路を内蔵しない半導体装置であってもよく、その場合には、主変換回路111が駆動回路を備えていてもよい。駆動回路は、主変換回路111に設けられた半導体装置100内のIGBT2を駆動する駆動信号を生成し、半導体装置100のIGBT2のゲート電極に供給する。具体的には、後述する制御回路112からの制御信号に従い、IGBT2をオン状態にする駆動信号とIGBT2をオフ状態にする駆動信号とを各IGBT2のゲート電極に出力する。IGBT2をオン状態に維持する場合、駆動信号はIGBT2の閾値電圧以上の電圧信号(オン信号)であり、IGBT2をオフ状態に維持する場合、駆動信号はIGBT2の閾値電圧以下の電圧信号(オフ信号)となる。 As described in the first embodiment, the semiconductor device 100 includes a control element 8 as a drive circuit for driving each IGBT 2, but the semiconductor device may be a semiconductor device having no built-in drive circuit. In that case, the main conversion circuit 111 may include a drive circuit. The drive circuit generates a drive signal for driving the IGBT 2 in the semiconductor device 100 provided in the main conversion circuit 111, and supplies the drive signal to the gate electrode of the IGBT 2 of the semiconductor device 100. Specifically, according to the control signal from the control circuit 112 described later, a drive signal for turning on the IGBT 2 and a drive signal for turning on the IGBT 2 are output to the gate electrode of each IGBT 2. When the IGBT 2 is kept in the on state, the drive signal is a voltage signal (on signal) equal to or higher than the threshold voltage of the IGBT 2, and when the IGBT 2 is kept in the off state, the drive signal is a voltage signal (off signal) equal to or lower than the threshold voltage of the IGBT 2. ).

制御回路112は、負荷130に所望の電力が供給されるよう主変換回路111の半導体装置100内のIGBT2を制御する。具体的には、負荷130に供給すべき電力に基づいて主変換回路111の各IGBT2がオン状態となるべき時間(オン時間)を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてIGBT2のオン時間を変調するPWM制御によって主変換回路111を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきIGBT2にはオン信号を、オフ状態となるべきIGBT2にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路111が備える駆動回路に制御指令(制御信号)を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各IGBT2のゲート電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。 The control circuit 112 controls the IGBT 2 in the semiconductor device 100 of the main conversion circuit 111 so that the desired power is supplied to the load 130. Specifically, the time (on time) at which each IGBT 2 of the main conversion circuit 111 should be in the on state is calculated based on the power to be supplied to the load 130. For example, the main conversion circuit 111 can be controlled by PWM control that modulates the ON time of the IGBT 2 according to the voltage to be output. Then, a control command (control signal) is output to the drive circuit provided in the main conversion circuit 111 so that an on signal is output to the IGBT 2 that should be turned on at each time point and an off signal is output to the IGBT 2 that should be turned off. To do. The drive circuit outputs an on signal or an off signal as a drive signal to the gate electrode of each IGBT 2 according to this control signal.

次に、電力変換装置110の主変換回路111と本発明の半導体装置100との実装部の構成についてさらに詳しく説明する。 Next, the configuration of the mounting portion of the main conversion circuit 111 of the power conversion device 110 and the semiconductor device 100 of the present invention will be described in more detail.

図15は、本発明の実施の形態3における電力変換装置のプリント基板に半導体装置を実装した構成を示す外観図である。図15(a)は、電力変換装置110の主変換回路111のプリント基板12に半導体装置100を実装した正面図、図15(d)は電力変換装置110の主変換回路111のプリント基板12に半導体装置100を実装した状態の一部を裏面側から見た部分下面図である。図15は、実施の形態1で説明した図8に相当し、図8と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。 FIG. 15 is an external view showing a configuration in which a semiconductor device is mounted on a printed circuit board of the power conversion device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 15A is a front view in which the semiconductor device 100 is mounted on the printed circuit board 12 of the main conversion circuit 111 of the power conversion device 110, and FIG. 15D is the printed circuit board 12 of the main conversion circuit 111 of the power conversion device 110. It is a partial bottom view which saw a part of the state which mounted the semiconductor device 100 from the back surface side. FIG. 15 corresponds to FIG. 8 described in the first embodiment, and those having the same reference numerals as those in FIG. 8 show the same or corresponding configurations, and the description thereof will be omitted.

図15に示すように、電力変換装置110の主変換回路111のプリント基板12は、半導体装置100のリード端子11の先端部11eが挿入されたスルーホールの形状が、半導体装置100の筐体10の上面10aの長辺に垂直な方向のY方向の幅が、Y方向の幅に垂直な方向のX方向の幅より距離が長くなっている。そして、半導体装置100は、実施の形態1で説明したように、リード端子11の先端部11eでは、筐体10の上面10aの長辺に垂直な方向にリード端子11の幅方向が、上面10aの長辺に平行な方向にリード端子11の厚さ方向が向いているので、図15(b)に示す上面10aの長辺に垂直な方向の幅の方が長いスルーホールにリード端子11の先端部11eを挿入することができる。この結果、本発明の実施の形態3の電力変換装置110では、半導体装置100が実装されるプリント基板12の隣接するランド13間の距離を広げている。 As shown in FIG. 15, in the printed circuit board 12 of the main conversion circuit 111 of the power conversion device 110, the shape of the through hole into which the tip end 11e of the lead terminal 11 of the semiconductor device 100 is inserted is the housing 10 of the semiconductor device 100. The width in the Y direction in the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a is longer than the width in the X direction in the direction perpendicular to the width in the Y direction. Then, as described in the first embodiment, in the semiconductor device 100, at the tip end portion 11e of the lead terminal 11, the width direction of the lead terminal 11 is the upper surface 10a in the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a of the housing 10. Since the thickness direction of the lead terminal 11 is oriented in the direction parallel to the long side of the lead terminal 11, the lead terminal 11 has a longer width in the direction perpendicular to the long side of the upper surface 10a shown in FIG. 15 (b). The tip portion 11e can be inserted. As a result, in the power conversion device 110 of the third embodiment of the present invention, the distance between the adjacent lands 13 of the printed circuit board 12 on which the semiconductor device 100 is mounted is increased.

電力変換装置110に接続された電源120からは、600Vあるいは1200Vといった高電圧が印加される場合がある。高電圧によって発生する放電による絶縁破壊は、空間中を放電する空間放電よりも面に沿って発生する沿面放電の方が起こり易い。本発明の電力変換装置110では、半導体装置100のリード端子11を挿入するプリント基板12のスルーホールの形状をリード端子11の配列方向に平行な幅が配列方向に垂直な幅よりも短い構成としたので、隣接するスルーホールのランド13間の間隔を大きくすることができ、ランド13間での沿面放電を発生しにくくして絶縁耐電圧を向上させることができる。 A high voltage such as 600V or 1200V may be applied from the power supply 120 connected to the power conversion device 110. Dielectric breakdown due to discharge generated by a high voltage is more likely to occur in creepage discharge generated along a surface than in space discharge discharged in space. In the power conversion device 110 of the present invention, the shape of the through hole of the printed circuit board 12 into which the lead terminal 11 of the semiconductor device 100 is inserted has a configuration in which the width parallel to the arrangement direction of the lead terminals 11 is shorter than the width perpendicular to the arrangement direction. Therefore, the distance between the lands 13 of the adjacent through holes can be increased, the creepage discharge between the lands 13 is less likely to occur, and the insulation withstand voltage can be improved.

プリント基板には耐トラッキング性と呼ばれる沿面放電が発生する電圧を示した指標があり、耐トラッキング性に優れるプリント基板は高価であり、製品の材料コスト増大を招く。しかし、本発明の電力変換装置110は、本発明の半導体装置100を実装することで、プリント基板12に形成されたスルーホールのランド13の間隔を大きくすることができるため、安価なプリント基板であっても沿面放電が発生する電圧を上昇させることができるので、製品の材料コストを低減できる。 The printed circuit board has an index called tracking resistance, which indicates the voltage at which creeping discharge occurs, and the printed circuit board having excellent tracking resistance is expensive, which causes an increase in the material cost of the product. However, the power conversion device 110 of the present invention can increase the spacing between the lands 13 of the through holes formed on the printed circuit board 12 by mounting the semiconductor device 100 of the present invention, so that the printed circuit board can be inexpensive. Even if there is, the voltage at which creeping discharge occurs can be increased, so that the material cost of the product can be reduced.

なお、本発明の半導体装置を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。また、電力変換装置に用いられる半導体装置がスイッチング素子としてIGBTを備えた場合について説明したが、スイッチング素子としてMOSFETを備えた半導体装置を用いて電力変換装置を構成してもよい。 The power conversion device to which the semiconductor device of the present invention is applied is not limited to the case where the above-mentioned load is an electric motor, and is, for example, an electric discharge machine, a laser machine, an induction heating cooker, or a non-contact power supply. It can be used as a power supply device for a system, and can also be used as a power conditioner for a photovoltaic power generation system, a power storage system, or the like. Further, although the case where the semiconductor device used in the power conversion device includes the IGBT as the switching element has been described, the power conversion device may be configured by using the semiconductor device provided with the MOSFET as the switching element.

10 筐体、10a 上面、10b 下面、10c、10d 長辺側側面
11 リード端子、11a 突出部、11b 傾斜部、11c 屈曲部、11d 捩じれ部、11e 先端部、11p 第1のリード端子、11q 第2のリード端子
12 プリント基板、13 ランド、14 はんだ、15 はんだブリッジ
20 リードフレーム、21 リード端子形成部、23 枠体部、24 捩じれ領域
100、200 半導体装置
110 電食変換装置、111 主変換回路、112 制御回路
10 housing, 10a upper surface, 10b lower surface, 10c, 10d long side side surface 11 lead terminal, 11a protruding part, 11b inclined part, 11c bent part, 11d twisted part, 11e tip part, 11p first lead terminal, 11qth 2 lead terminals 12 printed circuit boards, 13 lands, 14 solders, 15 solder bridges 20 lead frames, 21 lead terminal forming parts, 23 frame parts, 24 twisted regions 100, 200 semiconductor devices 110 electrolytic corrosion conversion devices, 111 main conversion circuits , 112 control circuit

Claims (11)

第1の辺を有する第1の主面、前記第1の主面の裏側に設けられた第2の主面、および前記第1の主面と前記第2の主面とに接続され前記第1の辺に平行な部位を有する側面、を有する筐体と、
前記側面から突出し、前記側面との接触部における前記第1の主面に平行な方向の幅が前記幅に垂直な方向の厚さより距離が長いリード端子と、
を備え、
前記リード端子は、
前記第1の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜部と、
前記傾斜部に接続され、前記第1の主面に垂直な方向に屈曲して前記第1の主面に垂直な方向に延伸した屈曲部と、
前記屈曲部に接続され、前記第1の辺に垂直な方向から前記傾斜部が傾斜した方向に捩じられた捩じれ部と、
前記捩じれ部に接続された先端部と、
を備えた半導体装置。
The first main surface having a first side, the second main surface provided on the back side of the first main surface, and the first main surface connected to the first main surface and the second main surface. A housing having a side surface having a portion parallel to one side,
A lead terminal that protrudes from the side surface and whose width in the direction parallel to the first main surface at the contact portion with the side surface is longer than the thickness in the direction perpendicular to the width.
With
The lead terminal is
An inclined portion extending in a direction inclined from a direction perpendicular to the first side, and an inclined portion.
A bent portion connected to the inclined portion, bent in a direction perpendicular to the first main surface, and extended in a direction perpendicular to the first main surface, and a bent portion.
A twisted portion connected to the bent portion and twisted in a direction in which the inclined portion is inclined from a direction perpendicular to the first side.
The tip connected to the twisted part and
Semiconductor device equipped with.
前記リード端子は、前記側面と前記傾斜部との間に、前記第1の辺に垂直な方向に延伸した突出部をさらに備えた請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the lead terminal further includes a protruding portion extending in a direction perpendicular to the first side between the side surface and the inclined portion. 前記第1の主面は、前記第1の辺に平行な第2の辺を有し、
前記リード端子が、前記側面から複数突出し、
複数の前記リード端子は、前記第1の辺に沿って設けられた第1のリード端子と、前記第2の辺に沿って設けられ、前記屈曲部が前記第1のリード端子と同じ方向に屈曲した第2のリード端子とを含む請求項1または2に記載の半導体装置。
The first main surface has a second side parallel to the first side.
A plurality of the lead terminals project from the side surface,
The plurality of lead terminals are provided along a first lead terminal provided along the first side and along the second side, and the bent portion is provided in the same direction as the first lead terminal. The semiconductor device according to claim 1 or 2, further comprising a bent second lead terminal.
前記第1のリード端子と前記第2のリード端子とは、それぞれの前記傾斜部が前記第1の辺に垂直な方向から傾斜した方向が互いに逆である請求項3に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 3, wherein the first lead terminal and the second lead terminal are inclined in directions opposite to each other from a direction in which the inclined portion is inclined from a direction perpendicular to the first side. 前記第1の辺に垂直な方向と前記傾斜部の延伸方向との間の角度は、30°以上60°以下であって、前記捩じれ部が捩じられた角度は、30°以上60°以下である請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置。 The angle between the direction perpendicular to the first side and the extending direction of the inclined portion is 30 ° or more and 60 ° or less, and the angle at which the twisted portion is twisted is 30 ° or more and 60 ° or less. The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4. 前記第1の辺に垂直な方向と前記先端部の幅方向との間の角度は、30°以下である請求項5に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 5, wherein the angle between the direction perpendicular to the first side and the width direction of the tip portion is 30 ° or less. 請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、を備えた電力変換装置。
A main conversion circuit having the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6 and converting and outputting input power.
A power conversion device including a control circuit that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit to the main conversion circuit.
前記電力変換装置は、前記半導体装置の前記リード端子の前記先端部が挿入されたスルーホールを有する基板を備え、
前記スルーホールは、前記半導体装置の前記筐体の前記第1の主面の前記第1の辺に垂直な方向の第1の幅が、前記第1の幅に垂直な方向の第2の幅より距離が長い請求項7に記載の電力変換装置。
The power conversion device includes a substrate having a through hole into which the tip of the lead terminal of the semiconductor device is inserted.
The through hole has a first width in a direction perpendicular to the first side of the first main surface of the housing of the semiconductor device, and a second width in a direction perpendicular to the first width. The power conversion device according to claim 7, which has a longer distance.
外周が矩形状を呈する環状の平板からなる枠体部と、
前記枠体部の前記外周の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域を有し、前記枠体部の内周に接続されたリード端子形成部と、
を備え
前記リード端子形成部に、前記リード端子形成部の中心線を回転軸として回転させた形状に形成された捩じれ領域を有するリードフレーム。
A frame body made of an annular flat plate having a rectangular outer circumference,
A lead terminal forming portion having an inclined region extending in a direction inclined from a direction perpendicular to the outer peripheral side of the frame body portion and connected to the inner circumference of the frame body portion.
Equipped with a,
A lead frame having a twisted region formed in the lead terminal forming portion in a shape rotated around the center line of the lead terminal forming portion as a rotation axis .
外周が矩形状を呈する環状の平板からなる枠体部と、
前記枠体部の前記外周の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域を有し、前記枠体部の内周に接続されたリード端子形成部と、
を備え、
前記リード端子形成部は、前記枠体部を水平に配置して前記リード端子形成部が前記枠体部の前記内周に接続された側から見て、前記リード端子形成部と前記枠体部の前記外周の前記辺との間の角度が小さい側が、左側に位置する場合には時計回りに捩じられ、右側に位置する場合には反時計周りに捩じられた捩じれ領域を前記傾斜領域に有するリードフレーム。
A frame body made of an annular flat plate having a rectangular outer circumference,
A lead terminal forming portion having an inclined region extending in a direction inclined from a direction perpendicular to the outer peripheral side of the frame body portion and connected to the inner circumference of the frame body portion.
With
In the lead terminal forming portion, the lead terminal forming portion and the frame body portion are viewed from the side in which the frame body portion is arranged horizontally and the lead terminal forming portion is connected to the inner circumference of the frame body portion. When the side having a small angle between the outer circumference and the side of the outer circumference is located on the left side, the twisted region is twisted clockwise, and when the side is located on the right side, the twisted region twisted counterclockwise is the inclined region. Ruri over de frames Yusuke to.
第1の主面、前記第1の主面の裏側に設けられた第2の主面、および前記第1の主面と前記第2の主面とに接続され前記第1の主面と接続された辺を有する側面、を有する筐体の前記側面から突出し、前記辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域と、前記傾斜領域の一部が捩じられた捩じれ領域とを有するリード端子形成部を、
前記側面と前記捩じれ領域との間で、前記第1の主面に垂直な方向に屈曲させてリード端子を形成する半導体装置の製造方法。
The first main surface, the second main surface provided on the back side of the first main surface, and the first main surface and the second main surface are connected to each other and connected to the first main surface. It has an inclined region that protrudes from the side surface of the housing having a side surface and extends from a direction perpendicular to the side to an inclined direction, and a twisted region in which a part of the inclined region is twisted. Lead terminal forming part,
A method for manufacturing a semiconductor device, which forms a lead terminal by bending between the side surface and the twisted region in a direction perpendicular to the first main surface.
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