KR101823805B1 - 전력 반도체 장치 - Google Patents

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KR101823805B1
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게이타로 이치카와
다케토시 시카노
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

방열성을 가능한 한 유지하면서, 전력 반도체 장치의 저비용화를 실현 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 전력 반도체 장치는, 리드 프레임(1a)과, 리드 프레임(1a)의 상면 상에 설치된 전력 반도체 소자(2)와, 리드 프레임(1a)의 하면 상에 설치된 절연층(6)을 구비한다. 상술한 하면에서 절연층(6)이 설치된 영역의 외주선의 적어도 일부의 선이, 상술한 상면에서 전력 반도체 소자(2)가 설치된 영역의 외주선을, 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 적어도 일부의 선과 상면에서 보아 일치한다.

Description

전력 반도체 장치{POWER SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 전력 반도체 장치, 특히 파워 칩 등의 전력용의 반도체 소자를 포함하는 전력 반도체 장치에 관한 것이다.
전력 반도체 장치로서, 절연 기판에 적층 접합된 도체판(금속판)과, 당해 도체판에 접합된 전력 반도체 소자와, 당해 전력 반도체 소자와 전기적으로 도통하는 와이어와, 이들을 덮는 몰드 수지와, 몰드 수지보다 방열성이 높은 절연 기판(절연층)을 구비한 트랜스퍼 몰드형 파워 모듈이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-206406호 공보
종래의 전력 반도체 장치에서는, 전력 반도체 소자가 탑재되어 있는 도체판의 면적보다 절연 기판의 면적을 크게 하고 있다. 이와 같이, 몰드 수지보다 방열성이 높은 절연 기판의 면적을 크게 하는 구성에 의하면, 전력 반도체 장치 전체(패키지 전체)의 방열성을 높일 수 있다.
그러나, 절연 기판은 몰드 수지와 비교하여 가격이 비싸다. 이 때문에, 절연 기판의 면적을 크게 하면, 전력 반도체 장치 전체(패키지 전체)의 비용이 높아진다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은, 상기와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 방열성을 가능한 한 유지하면서, 전력 반도체 장치의 저비용화를 실현 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 전력 반도체 장치는, 리드 프레임과, 상기 리드 프레임의 제 1 주면 상에 마련된 전력용의 반도체 소자와, 상기 리드 프레임의 상기 제 1 주면과 반대측의 제 2 주면 상에 마련된 절연 부재를 구비한다. 상기 제 2 주면에서 상기 절연 부재가 마련된 영역의 외주선인 절연 영역 외주선의 적어도 일부의 선이, 상기 제 1 주면에서 상기 반도체 소자가 마련된 영역의 외주선을 상기 리드 프레임의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 적어도 일부의 선과 상면에서 보아 일치한다.
본 발명에 의하면, 방열성을 가능한 한 유지하면서, 전력 반도체 장치의 저비용화를 실현할 수 있다.
본 발명의 목적, 특징, 형태, 및 이점은 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해, 보다 명백해진다.
도 1은 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 2는 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 소자 및 절연층의 관계를 나타내는 상면도이다.
도 5는 실시 형태 2에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 6은 실시 형태 2에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 실시 형태 2에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 8은 실시 형태 3에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9는 실시 형태 4에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 10은 실시 형태 4에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 11은 실시 형태 5에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 12는 실시 형태 5에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 13은 실시 형태 6에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 14는 실시 형태 6에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다.
<실시 형태 1>
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이고, 도 2는 당해 구성을 나타내는 XZ 평면에 따른 단면도이다. 이 전력 반도체 장치는 금속(예를 들면 구리)으로 이루어지는 리드 프레임(1a, 1b, 1c, 1d)과, 파워 칩 등의 전력용의 반도체 소자(이하 「전력 반도체 소자」라고 기재함)(2)와, IC(Integrated Circuit) 칩 등의 제어용의 반도체 소자(이하 「제어 반도체 소자」라고 기재함)(3)와, 제 1 와이어(4)와, 제 2 와이어(5)와, 절연 부재인 절연층(6)과, 도전판(7)과, 이들을 밀봉하는 몰드 수지(8)를 구비하고 있다.
이하 도 1 및 도 2 등을 이용하여, 트랜스퍼 몰드형의 패키지가 적용된 전력 반도체 장치의 구성 요소에 대해 상세히 설명한다. 또, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니며, 트랜스퍼 몰드형이면, 다른 구조의 패키지가 적용된 전력 반도체 장치이어도 좋다.
리드 프레임(1a~1d) 중, 리드 프레임(1a, 1b)은 평판 모양으로 형성되고, 상면(+Z측의 면) 및 하면(-Z측의 면) 모두 평탄화되어 있다. 리드 프레임(1c, 1d)은 L자 모양으로 형성된다. 리드 프레임(1a~1d)은, 예를 들면 0.5㎜의 두께를 가지도록 형성된다.
전력 반도체 소자(2)는 리드 프레임(1a)의 상면(제 1 주면) 상에 마련(접합)되어 있다. 여기서는, 2개의 전력 반도체 소자(2)가, 리드 프레임(1a)이 가지는 다이 패드의 상면 상에 마련되어 있다.
제어 반도체 소자(3)는 리드 프레임(1b)이 가지는 다이 패드의 상면 상에 마련(접합)되어 있다. 이 제어 반도체 소자(3)는, 예를 들면 외부로부터 리드 프레임(1d)에 입력된 제어 신호에 따라 전력 반도체 소자(2)의 동작을 제어한다.
제 1 와이어(4)는, 전력 반도체 소자(2)끼리의 사이, 및 전력 반도체 소자(2)와 리드 프레임(1c)의 사이를 전기적으로 접속한다. 이 제 1 와이어(4)는 가는 금속선이고, 제 1 와이어(4)의 재질로는, 예를 들면 알루미늄이 이용된다.
제 2 와이어(5)는, 전력 반도체 소자(2)와 제어 반도체 소자(3)의 사이, 및 제어 반도체 소자(3)와 리드 프레임(1d)의 사이를 전기적으로 접속한다. 이 제 2 와이어(5)는 제 1 와이어(4)보다 가는 금속선이며, 제 2 와이어(5)의 재질로는, 예를 들면 금 등이 이용된다.
절연층(6)은 리드 프레임(1a)의 상면과 반대측의 하면(제 2 주면) 상에 마련(접합)되어 있다. 도 1에서는, 절연층(6)은 2점 쇄선(가상선; imaginary line)으로 나타내어져 있다. 또, 이후의 도면에서도 마찬가지로 절연층(6)을 2점 쇄선으로 나타내는 것이 있다. 절연층(6)은 비교적 높은 열전도성을 가지고 있고, 절연층(6)의 재질로는, 예를 들면 고전도성 필러를 함유하는 에폭시 수지 등이 이용된다. 또, 절연층(6) 대신에, 다른 절연 부재(예를 들면 절연 시트 또는 절연 기판)를 구비하여도 좋다.
도전판(7)은 절연층(6)의 하면 상에 마련(접합)되어 일체화되어 있다. 도전판(7)은, 절연층(6)과 동일한 형상으로 형성되어 있고, 절연층(6) 및 도전판(7)의 X 방향에서의 폭은 서로 동일하고, Y 방향에 있어서의 폭은 서로 동일하게 되어 있다. 도전판(7)은 방열판으로서 이용되고, 도전판(7)의 재질로는, 예를 들면 구리, 알루미늄 등의 금속이 이용된다.
몰드 수지(8)는, 리드 프레임(1c, 1d)의 일부 및 도전판(7)의 하면을 제외하고, 리드 프레임(1a~1d), 전력 반도체 소자(2), 제어 반도체 소자(3), 제 1 와이어(4), 제 2 와이어(5), 절연층(6) 및 도전판(7)을 덮고 있다. 리드 프레임(1c, 1d)의 일부를 몰드 수지(8)로 덮지 않는 이유는 전력 반도체 소자(2) 등을 외부와 전기적으로 접속하기 위해서이다. 도전판(7)의 하면을 몰드 수지(8)로 덮지 않는 이유는 도시하지 않은 외부의 방열 핀 등과 열적으로 접속하기 위해서이다. 트랜스퍼 몰드 방식의 관점에서, 몰드 수지(8)의 재질로는, 몰드 수지(8)의 형성시(수지 밀봉시)에 유동성을 갖고, 그 후에 경화성을 가지는, 열경화성을 포함하는 부재가 이용된다. 또 여기서는, 도전판(7)의 하면과 몰드 수지(8)의 하면의 사이에 단차가 없도록, 몰드 수지(8)가 형성되어 있다.
그런데, 종래의 전력 반도체 장치에서는, 절연층의 면적을 도전판의 면적보다 크게 하고 있다. 일반적으로, 절연층의 방열성은 몰드 수지보다 높기 때문에, 절연층의 면적을 크게 하는 것에 의해 전력 반도체 장치 전체(패키지 전체)의 방열성을 높일 수 있다. 그러나, 절연층은, 몰드 수지와 비교하여 가격이 비싸기 때문에, 절연층의 면적을 크게 하면 전력 반도체 장치 전체(패키지 전체)의 비용이 높아진다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 장치에서는, 절연층(6)의 면적을 방열성이 가능한 한 유지되도록 적절히 작게 하여, 절연층(6)을 소형화하는 것에 의해, 전력 반도체 장치의 비용을 저감하는 것이 실현되어 있다. 이 실현을 위해서, 발명자는 방열에 관한 열전도의 메카니즘에 대해 검토하였다.
그리고, 발명자는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 전력 반도체 소자(2)의 열이 리드 프레임(1a)의 상면으로부터 내부를 거쳐서 하면으로 전해지는 경로의 폭은 상면으로부터 하면으로 향하는 방향에 대해 약 45도 기울어져 확대되어 간다고 생각하였다. 이 생각에 따르면, 전력 반도체 소자(2)의 열은 전력 반도체 소자(2)가 마련된 영역(도 3에서는 폭 L 내의 영역)을, 리드 프레임(1a)의 두께 t만큼 외측으로 넓힌 확대 영역(도 3에서는 L+2t 내의 영역)만큼, 리드 프레임(1a)의 하면에 전해지게 된다.
그래서, 본 실시 형태 1에서는, 상면에서 보아(도 1 및 후술하는 도 4), 리드 프레임(1a)의 하면에서 절연층(6)이 마련된 영역의 외주선의 일부의 선이, 리드 프레임(1a)의 상면에서 전력 반도체 소자(2)가 마련된 영역의 외주선을, 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 일부의 선과 일치하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 방열성을 가능한 한 유지하면서, 가격이 비싼 절연층(6)의 소형화, 나아가서는 전력 반도체 장치의 저비용화를 도모할 수 있다. 또 이하에서는, 리드 프레임(1a)의 하면에서 절연층(6)이 마련된 영역을 「절연층 영역」이라고 기재하는 경우도 있으며, 절연층 영역의 외주선을 「절연 영역 외주선」이라고 기재하는 경우도 있다. 또한, 이하에서는, 리드 프레임(1a)의 상면에서 전력 반도체 소자(2)가 마련된 영역을 「반도체 소자 영역」이라고 기재하는 경우도 있다.
도 4는 본 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 소자(2) 및 절연층(6)의 관계, 즉 반도체 소자 영역 및 절연층 영역의 관계를 나타내는 상면도이다. 실제로는, 전력 반도체 소자(2)와 절연층(6)의 사이에는 리드 프레임(1a)이 존재하지만, 이 도 4에서는, 전력 반도체 소자(2)와 절연층(6)을 제외하고 도시하고 있다.
이하, 전력 반도체 소자(2)의 반도체 소자 영역의 X 방향 및 Y 방향의 길이가 각각 10㎜이고, 2개의 전력 반도체 소자(2)의 반도체 소자 영역끼리의 간격이 3㎜이고, 리드 프레임(1a)의 두께가 0.5㎜인 구성을 예로 하여 설명한다.
또 본 실시 형태 1에서는, 1개의 절연층(6)이, 1개의 리드 프레임(1a)에 마련된 복수(2개)의 전력 반도체 소자(2)의 모두와 대응하고, 당해 1개의 리드 프레임(1a)의 하면 상에 마련되어 있다. 즉, 1개의 절연층(6)의 절연층 영역이 2개의 전력 반도체 소자(2)의 반도체 소자 영역에 걸쳐 마련되어 있다. 이 결과, 2개의 전력 반도체 소자(2)끼리의 간격 부분에도 절연층(6)이 마련되어 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 절연 영역 외주선 중 -Y측의 선은 2개의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께분(0.5㎜)만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 -Y측의 선과 일치하고 있다. 마찬가지로, 절연 영역 외주선 중 +Y측의 선은 2개의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께분(0.5㎜)만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 +Y측의 선과 일치하고 있다.
절연 영역 외주선 중 -X측의 선은 -X측의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께분(0.5㎜)만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 -X측의 선과 일치하고 있다. 마찬가지로, 절연 영역 외주선 중 +X측의 선은 +X측의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께분(0.5㎜)만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 +X측의 선과 일치하고 있다.
이상과 같이 본 실시 형태 1에서는, 확대 외주선은 1개의 리드 프레임(1a)의 상면 상에서 복수(2개)의 전력 반도체 소자(2)의 모두가 마련된 영역의 외주선을, 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 것으로 되어 있다. 또, 2개의 전력 반도체 소자(2)의 모두가 마련된 영역의 외주선에는, 예를 들면 2개의 전력 반도체 소자(2)의 반도체 소자 영역의 모두를 둘러싸고, 또한 당해 외주선이 둘러싸는 면적이 가장 작아지는 외주선이 적용된다.
또한, 절연 영역 외주선 중 상술한 선 이외의 선은 확대 외주선 중 상술한 선 이외의 선보다 상면에서 보아 외측에 위치하고 있다. 즉, 절연 영역 외주선의 일부의 선만이, 확대 외주선의 일부의 선하고만 상면에서 보아 일치하고 있고, 절연 영역 외주선의 나머지의 선이, 확대 외주선의 나머지의 선보다 상면에서 보아 외측에 위치하고 있다.
이상의 결과로서, 절연층(6)의 절연층 영역의 형상은 X 방향의 길이가 24㎜, Y 방향의 길이가 11㎜인 직사각형으로 된다. 또, 도 4에 나타낸 구성은, 본 실시 형태 1의 일례이며, 전력 반도체 소자(2)의 치수(X 방향 및 Y 방향의 길이), 복수의 전력 반도체 소자(2)끼리의 간격, 리드 프레임(1a)의 두께가 변경된 경우에는, 절연층(6)의 치수(X 방향 및 Y 방향의 길이)도 변경된다.
이상과 같은 본 실시 형태 1에 따른 전력 반도체 장치에 의하면, 절연 영역 외주선의 일부의 선이, 반도체 소자 영역의 외주선을, 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 일부의 선과 상면에서 보아 일치한다. 이것에 의해, 방열성을 가능한 한 유지하면서, 가격이 비싼 절연층(6)을 소형화할 수 있다. 즉, 방열성을 가능한 한 유지하면서, 전력 반도체 장치의 저비용화를 실현할 수 있다.
<실시 형태 2>
도 5는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이고, 도 6은 당해 구성을 나타내는 XZ 평면에 따른 단면도이다. 또, 본 실시 형태 2에 따른 전력 반도체 장치에서, 이상에서 설명한 구성 요소와 동일 또는 유사한 것에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 다른 점을 중심으로 이하에 설명한다.
도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태 2에서는, 전력 반도체 소자(2)의 개수(2개)와 동일한 개수의 절연층(6)이 마련되어 있다. 구체적으로는, 복수(2개)의 절연층(6)이, 1개의 리드 프레임(1a)에 마련된 복수(2개)의 전력 반도체 소자(2)와 1대1로 대응하고, 1개의 리드 프레임(1a)의 하면 상에 마련되어 있다.
또한, 상면에서 보아(도 5), -X측의 절연 영역 외주선은 -X측의 반도체 소자 영역의 외주선으로부터 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선과 대체로 일치하고 있다. 그리고, +X측의 절연 영역 외주선은 +X측의 반도체 소자 영역의 외주선으로부터 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선과 대체로 일치하고 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태 2에 따른 전력 반도체 장치에 의하면, 2개의 절연층(6)이 2개의 전력 반도체 소자(2)와 1대1로 대응하고, 1개의 리드 프레임(1a)의 하면 상에 마련된다. 이것에 의해, 실시 형태 1과 동일한 효과가 얻어진다. 또한, 그 뿐만 아니라, 실시 형태 1에서는 절연층(6)이 2개의 전력 반도체 소자(2)끼리의 간격 부분에도 마련되어 있던 것에 반해, 본 실시 형태 2에 의하면 절연층(6)을 당해 간격 부분에 마련하지 않아도 된다. 따라서, 전력 반도체 장치의 저비용화를 보다 확실히 실현하는 것을 기대할 수 있다.
또, 본 실시 형태 2는 이상의 설명에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 7에 나타내는 바와 같이, 절연 영역 외주선의 코너를 곡선 형상으로 해도 좋다. 즉, 상면에서 보아, -X측의 절연 영역 외주선은 -X측의 반도체 소자 영역의 외주선으로부터 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선과 완전히 일치하고 있어도 좋다. 마찬가지로, +X측의 절연 영역 외주선은 +X측의 반도체 소자 영역의 외주선으로부터 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선과 완전히 일치하고 있어도 좋다.
<실시 형태 3>
도 8은 본 발명의 실시 형태 3에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 XZ 평면에 따른 단면도이다. 또, 본 실시 형태 3에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도는 실시 형태 1, 2의 구성을 나타낸 상면도(도 1, 도 5)와 동일하다. 본 실시 형태 3에 따른 전력 반도체 장치에서, 이상에서 설명한 구성 요소와 동일 또는 유사한 것에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 다른 점을 중심으로 이하에 설명한다.
도 8에 나타내는 전력 반도체 장치에서는, 전력 반도체 소자(2) 및 절연층(6)이 리드 프레임(1a)의 단부(端部)보다 안쪽에 마련되어 있다. 그리고, 리드 프레임(1a)의 단부(다이 패드의 단부)가, 절연층(6)측(-Z측)으로부터 전력 반도체 소자(2)측(+Z측)으로 향해 구부러져 있다.
이상과 같은 본 실시 형태 3에 따른 전력 반도체 장치에 의하면, 실시 형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 그 뿐만 아니라, 몰드 수지(8)로 되는 수지의 유동성을 고려한 설계가 가능해진다. 이것에 의해, 예를 들면 전력 반도체 장치의 몰드 수지(8)의 형성시에, 리드 프레임(1a)의 하면과, 절연층(6) 및 도전판(7)의 측면에 인접하는 공간에서의 수지의 유동성을 높일 수 있다.
<실시 형태 4>
도 9는 본 발명의 실시 형태 4에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이고, 도 10은 당해 구성을 나타내는 XZ 평면에 따른 단면도이다. 또, 본 실시 형태 4에 따른 전력 반도체 장치에 있어서, 이상에서 설명한 구성 요소와 동일 또는 유사한 것에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 다른 점을 중심으로 이하에 설명한다.
도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태 4에서는, 전력 반도체 소자(2)가 설치되어 있지 않은 위치의 상면과, 절연층(6)이 설치되어 있지 않은 위치의 하면을 관통하는 스루홀(11)이 리드 프레임(1a)에 마련되어 있다. 여기서는, 6개의 스루홀(11)의 리드 프레임(1a)이 마련되어 있지만, 스루홀(11)의 개수는 이것에 한정되는 것이 아니다.
이상과 같은 본 실시 형태 4에 따른 전력 반도체 장치에 의하면, 실시 형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 그 뿐만 아니라, 몰드 수지(8)로 되는 수지의 유동성을 고려한 설계가 가능해진다. 이것에 의해 예를 들면, 전력 반도체 장치의 몰드 수지(8)의 형성시에, 리드 프레임(1a)의 하면과, 절연층(6) 및 도전판(7)의 측면에 인접하는 공간에서의 수지의 유동성을 높일 수 있다.
또, 몰드 수지(8)로 되는 수지의 유동성을 보다 높이는 것이 요구되는 경우에는, 본 실시 형태 4와, 상술한 실시 형태 3의 구성을 조합해도 좋다.
<실시 형태 5>
도 11은 본 발명의 실시 형태 5에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다. 본 실시 형태 5에 따른 전력 반도체 장치에 있어서, 이상에서 설명한 구성 요소와 동일 또는 유사한 것에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 다른 점을 중심으로 이하에 설명한다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태 5에서는, 복수(2개)의 리드 프레임(1a)이 Y 방향을 따라 배열되어 있고, 복수(2개)의 열 단위의 전력 반도체 소자(2)가, 당해 복수(2개)의 리드 프레임(1a)에 설치되어 있다. 구체적으로는, 1개의 열 단위의 전력 반도체 소자(2)로서, X 방향으로 이웃하는 2개의 전력 반도체 소자(2)가 각 리드 프레임(1a)에 설치되어 있다. 또, 각 열 단위의 전력 반도체 소자(2)에 대해서는, 실시 형태 1에서 설명한 구성과 동일한 구성이 적용되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태 5에 따른 전력 반도체 장치의 각 열 단위에 따른 단면도는 실시 형태 1의 구성을 나타낸 단면도(도 1)와 동일하게 되어 있다.
단, 본 실시 형태 5에서는, 복수의 절연층(6)이 설치되는 것이 아니라, 1개의 절연층(6)이 설치된다. 구체적으로는, 1개의 절연층(6)이, 복수(2개)의 열 단위의 전력 반도체 소자(2)의 모두와 대응하여, 복수(2개)의 리드 프레임(1a)의 하면 상에 설치되어 있다. 즉, 1개의 절연층(6)의 절연층 영역이 4개의 전력 반도체 소자(2)의 반도체 소자 영역에 걸쳐 설치되어 있다.
또한, 본 실시 형태 5에서는, 상면에서 보아(도 11), 절연 영역 외주선 중 -Y측의 선은 -Y측의 2개의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 -Y측의 선과 일치하고 있다. 그리고, 절연 영역 외주선 중 +Y측의 선은 +Y측의 2개의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 +Y측의 선과 일치하고 있다.
또한, 상면에서 보아(도 11), 절연 영역 외주선 중 -X측의 선은 -X측의 2개의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 -X측의 선과 일치하고 있다. 그리고, 절연 영역 외주선 중 +X측의 선은 +X측의 2개의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 +X측의 선과 일치하고 있다.
이상과 같이 본 실시 형태 5에서는, 확대 외주선은, 복수(2개)의 리드 프레임(1a)의 상면 상에서, 복수(2개)의 열 단위의 전력 반도체 소자(2)의 모두가 설치된 영역의 외주선을, 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 것으로 되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태 5에 따른 전력 반도체 장치에 의하면, 전력 반도체 소자(2)가 복수열로 배열된 구성에서도, 실시 형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 전력 반도체 소자(2)의 열 단위의 수는 2개로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 도 12에 나타내는 바와 같이 전력 반도체 소자(2)의 열 단위의 수는 6개이더라도 좋고, 3~5개, 또는 7개 이상 중 어느 하나의 자연수이더라도 좋다. 또한, 도시하지 않지만, 실시 형태 3 및 실시 형태 4의 적어도 하나를 본 실시 형태 5에 적용해도 좋다.
<실시 형태 6>
도 13은 본 발명의 실시 형태 6에 따른 전력 반도체 장치의 구성을 나타내는 상면도이다. 본 실시 형태 6에 따른 전력 반도체 장치에 있어서, 이상에서 설명한 구성 요소와 동일 또는 유사한 것에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여하고, 다른 점을 중심으로 이하에 설명한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태 6에서는 실시 형태 5와 마찬가지로, 복수(2개)의 리드 프레임(1a)이 Y 방향을 따라 배열되어 있고, 복수(2개)의 열 단위의 전력 반도체 소자(2)가 당해 복수(2개)의 리드 프레임(1a)에 설치되어 있다.
단, 본 실시 형태 6에서는, 1개의 절연층(6)이 설치되는 것이 아니라, 복수(2개)의 절연층(6)이, 상술한 복수(2개)의 열 단위의 전력 반도체 소자(2)와 1대1로 대응하여, 2개의 리드 프레임(1a)의 하면 상에 설치되어 있다. 즉, 각 절연층(6)의 절연층 영역이, 각 열 단위의 전력 반도체 소자(2)의 반도체 소자 영역에 걸쳐 설치되어 있다.
또한, 본 실시 형태 6에서는, 상면에서 보아(도 13), 각 열의 절연 영역 외주선 중 -Y측의 선은 각 열의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 -Y측의 선과 일치하고 있다. 마찬가지로, 각 열의 절연 영역 외주선 중 +Y측의 선은 각 열의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 +Y측의 선과 일치하고 있다.
또한, 각 열의 절연 영역 외주선 중 -X측의 선은 각 열의 -X측의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 -X측의 선과 일치하고 있다. 마찬가지로, 각 열의 절연 영역 외주선 중 +X측의 선은 각 열의 +X측의 반도체 소자 영역의 외주선을 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 +X측의 선과 일치하고 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태 6에서는, 확대 외주선은, 각 리드 프레임(1a)의 상면 상에서, 각 열 단위의 전력 반도체 소자(2)가 설치된 영역의 외주선을, 리드 프레임(1a)의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 것으로 되어 있다.
이상과 같이 구성된 본 실시 형태 6에 따른 전력 반도체 장치에 의하면, 실시 형태 5와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 그 뿐만 아니라, 실시 형태 5에서는 절연층(6)을, 이웃하는 2열의 전력 반도체 소자(2)끼리의 간격 부분에도 설치하고 있었지만, 본 실시 형태 6에 의하면 절연층(6)을 당해 간격 부분에 설치하지 않아도 된다. 따라서, 전력 반도체 장치의 저비용화를 보다 확실히 실현하는 것을 기대할 수 있다.
또, 전력 반도체 소자(2)의 열 단위의 수는 2개로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 도 14에 나타내는 바와 같이 전력 반도체 소자(2)의 열 단위의 수는 6개이더라도 좋고, 3~5개, 또는 7개 이상 중 어느 하나의 자연수이더라도 좋다. 또한, 도시하지 않지만, 실시 형태 3 및 실시 형태 4의 적어도 하나를 본 실시 형태 6에 적용해도 좋다.
또, 본 발명은, 그 발명의 범위 내에서, 각 실시 형태를 자유롭게 조합하거나, 각 실시 형태를 적절히 변형, 생략하거나 하는 것이 가능하다.
본 발명은 상세히 설명되었지만, 상기한 설명은 모든 형태에서 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것으로 해석된다.
1a: 리드 프레임
2: 전력 반도체 소자
6: 절연층
11: 스루홀

Claims (8)

  1. 리드 프레임과,
    상기 리드 프레임의 제 1 주면(主面) 상에 설치된 전력용의 반도체 소자와,
    상기 리드 프레임의 상기 제 1 주면과 반대측의 제 2 주면 상에 설치된 절연 부재
    를 구비하고,
    상기 제 2 주면에서 상기 절연 부재가 설치된 영역의 외주선인 절연 영역 외주선의 모든 선은,
    상기 제 1 주면에서 상기 반도체 소자가 설치된 영역의 외주선을, 상기 리드 프레임의 두께만큼 넓힌 경우에 얻어지는 확대 외주선의 모든 선과 상면(上面)에서 보아 일치하는
    전력 반도체 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 절연 부재는, 1개의 상기 리드 프레임에 설치된 복수의 상기 반도체 소자와 1대1로 대응하여, 상기 1개의 리드 프레임의 상기 제 2 주면 상에 설치되어 있는 전력 반도체 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 단부는 상기 절연 부재측으로부터 상기 반도체 소자측으로 향해 구부러져 있는 전력 반도체 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 반도체 소자가 설치되어 있지 않은 위치의 상기 제 1 주면과, 상기 절연 부재가 설치되어 있지 않은 위치의 상기 제 2 주면을 관통하는 스루홀이 상기 리드 프레임에 설치되어 있는 전력 반도체 장치.
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