WO2025257937A1

WO2025257937A1 - 半導体装置および電力変換装置

Info

Publication number: WO2025257937A1
Application number: PCT/JP2024/021203
Authority: WO
Inventors: 翔太森; 穂隆六分一; 和弘多田; 達志森貞
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2024-06-11
Filing date: 2024-06-11
Publication date: 2025-12-18
Anticipated expiration: 2026-12-11

Abstract

ボイドの発生が抑制された半導体装置が得られる。半導体装置（１００）は、支持体（１）と、リードフレーム（３）とを備える。支持体（１）は、搭載面（１３）を有する。リードフレーム（３）は搭載面（１３）に接続されている。リードフレーム（３）は、第１部分（３ａ）と、第２部分（３ｂ）と、段差部（３ｃ）とを含む。第１部分（３ａ）は、搭載面（１３）に接続されている。第２部分（３ｂ）は、搭載面（１３）に対して離間して配置されている。段差部（３ｃ）は、第１部分（３ａ）と第２部分（３ｂ）とを接続する。支持体（１）から第２部分（３ｂ）までの距離（ｔ２）は、リードフレーム（３）の厚み（ｔ１）の１／２倍未満である。段差部（３ｃ）には、第１貫通孔（Ｈ１）が設けられている。

Description

半導体装置および電力変換装置

　本開示は、半導体装置および電力変換装置に関する。

　従来、段差が設けられているリードフレームを備えた半導体装置が知られている（たとえば、特開平１１－１０３００３号公報）。特開平１１－１０３００３号公報に記載の半導体装置において、リードフレームは曲げ加工によって形成されている。

特開平１１－１０３００３号公報

　半導体装置の小型化のために、互いに異なる方向（たとえば、ｘ方向と、ｘ方向に垂直なｙ方向）に延在するリードフレームは抜き加工を用いて加工されてもよい。しかし、抜き加工を用いてリードフレームを加工する場合、薄いリードフレームが使用される。そのため、段差が形成される領域は小さく、当該段差に封止樹脂が十分に充填されず、ボイドが発生するおそれがある。

　本開示は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、本開示の目的は、ボイドの発生が抑制された半導体装置を提供することである。

　本開示に従った半導体装置は、支持体と、リードフレームとを備える。支持体は、搭載面を有する。リードフレームは搭載面に接続されている。リードフレームは、第１部分と、第２部分と、段差部とを含む。第１部分は、搭載面に接続されている。第２部分は、搭載面に対して離間して配置されている。段差部は、第１部分と第２部分とを接続する。支持体から第２部分までの距離は、リードフレームの厚みの１／２倍未満である。段差部には、第１貫通孔が設けられている。

　本開示に従った電力変換装置は、主変換回路と、制御回路とを備える。主変換回路は、上記半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する。制御回路は、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力する。

　上記によれば、ボイドの発生が抑制された半導体装置を得ることができる。

実施の形態１に係る半導体装置の概略平面図である。図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける概略断面図である。抜き加工によって加工されたリードフレームの概略平面図である。実施の形態２に係る半導体装置の概略平面図である。実施の形態３に係る半導体装置の概略平面図である。実施の形態４に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。

　以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、特に言及しない限り、以下の図面において同一または対応する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

　実施の形態１．
　＜半導体装置の構成＞
　図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００の概略平面図である。図２は、図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける概略断面図である。

　図１および図２に示された半導体装置１００は、たとえば、電力変換装置用の半導体装置１００であって、支持体１と、リードフレーム３と、半導体素子４と、金属ワイヤ５と、接合部６と、封止部７とを備える。なお、図１および図２において封止部７は点線で示されている。

　支持体１は、冷却体１１と、絶縁シート１２とを有する。冷却体１１は、半導体素子４にて発生した熱を外部へ放出する。冷却体１１はヒートシンク等の構造体を有してもよい。具体的には、冷却体１１は、内部に液体が通過する流路が形成された水冷構造を有してもよく、内部に空気が通過する流路が形成された空冷構造を有してもよい。冷却体１１を構成する材料は、アルミニウムおよび銅等の金属材料であってもよい。

　絶縁シート１２は、冷却体１１の上に配置されている。支持体１は、搭載面１３を有する。搭載面１３には、リードフレーム３が接続される。搭載面１３は、リードフレーム３の下面ｓ２に対向する。絶縁シート１２の表面（上面）が、搭載面１３を形成してもよい。絶縁シート１２の裏面（下面）が、冷却体１１に接続されている。

　絶縁シート１２は、電気的絶縁性を有する。つまり、絶縁シート１２は、冷却体１１とリードフレーム３とを絶縁する。絶縁シート１２は、高い放熱性を有してもよい。そのため、絶縁シート１２は、半導体素子４にて発生した熱を冷却体１１へ伝える。

　絶縁シート１２を構成する材料は、たとえば、無機セラミック材料であってもよく、樹脂材料であってもよい。樹脂材料には、微粒子およびフィラーの少なくともいずれかの粉末が含まれていてもよい。樹脂材料に当該粉末が分散されている。

　微粒子およびフィラーの少なくともいずれかの粉末を構成する材料は、たとえば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、窒化ホウ素（ＢＮ）、ダイヤモンド（Ｃ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、および酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）のいずれかの無機セラミックス材料であってもよい。

　微粒子およびフィラーの少なくともいずれかの粉末を構成する材料は、シリコーン樹脂およびアクリル樹脂のいずれかの樹脂材料であってもよい。微粒子およびフィラーの少なくともいずれかの粉末が分散されている樹脂材料は、電気的絶縁性を有している。微粒子およびフィラーの少なくともいずれかの粉末が分散されている樹脂材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、およびアクリル樹脂のいずれかが主成分として構成された材料であってもよい。

　図１および図２に示されているように、搭載面１３が延在する方向をｘ方向およびｙ方向とする。搭載面１３に対して垂直な方向をｚ方向とする。ｙ方向は、ｘ方向に対して垂直な方向である。ｚ方向は、ｘ方向およびｙ方向に対して垂直な方向である。

　リードフレーム３は、第１リードフレーム３１ａと、第２リードフレーム３１ｂと、複数の第３リードフレーム３１ｃと、第４リードフレーム３１ｄとを含む。第１リードフレーム３１ａと、第２リードフレーム３１ｂと、複数の第３リードフレーム３１ｃと、第４リードフレーム３１ｄとは、ｙ方向に互いに離間している。複数の第３リードフレーム３１ｃは、ｘ方向に互いに離間している。複数の第３リードフレーム３１ｃは、ｘ方向に等間隔に配置されていてもよい。第３リードフレーム３１ｃは１つであってもよく、２つ以上であってもよい。

　第１リードフレーム３１ａおよび第４リードフレーム３１ｄは、ｘ方向に延在している。第２リードフレーム３１ｂは、第１リードフレーム３１ａおよび第４リードフレーム３１ｄが延在する方向（ｘ方向）に対して反対の方向（－ｘ方向）に沿って延在する。第３リードフレーム３１ｃは、搭載面１３の平面視において、第１リードフレーム３１ａが延在する方向（ｘ方向）に対して垂直な方向（ｙ方向）に沿って延在する。

　第１リードフレーム３１ａ、第２リードフレーム３１ｂ、複数の第３リードフレーム３１ｃ、および第４リードフレーム３１ｄの各々の一部は、支持体１から封止部７の外側へ延在している。図示しないが、第１リードフレーム３１ａ、第２リードフレーム３１ｂ、複数の第３リードフレーム３１ｃ、および第４リードフレーム３１ｄの各々が封止部７の外側に延在している部分において、たとえばフォーミングにより屈曲していてもよい。

　リードフレーム３は、搭載面１３上に配置されている。リードフレーム３は、上面ｓ１と、下面ｓ２と、側面ｓ３とを有する。リードフレーム３は、第１部分３ａにおける下面ｓ２にて搭載面１３に接続されている。上面ｓ１は、ｚ方向において下面ｓ２の反対に位置する面である。側面ｓ３は、上面ｓ１と下面ｓ２とに連なる面である。

　図２に示されているように、リードフレーム３は、第１部分３ａと、第２部分３ｂと、段差部３ｃとを含む。第１部分３ａは、搭載面１３に接続されている。第２部分３ｂは、ｚ方向において搭載面１３に対して離間して配置されている。段差部３ｃは、第１部分３ａと第２部分３ｂとを接続する。段差部３ｃは、ｚ方向に延在する。

　第２部分３ｂにおける下面ｓ２は、搭載面１３に対向しており、搭載面１３に対してｚ方向に離間している。このようにして、搭載面１３（絶縁シート１２の上面）と第２部分３ｂとに挟まれることによって形成された隙間が存在する。当該隙間は、第２部分３ｂと、段差部３ｃと、搭載面１３とによって形成されている領域である。

　第２リードフレーム３１ｂおよび第４リードフレーム３１ｄの各々の第１部分３ａの上面ｓ１上に、２つの半導体素子４が接合部６を介して接続されている。２つの半導体素子４は、ｘ方向に互いに離間して配置されている。第２リードフレーム３１ｂに搭載されている半導体素子４および第４リードフレーム３１ｄに搭載されている半導体素子４は、互いにｘ方向およびｙ方向に離間して配置されている。

　リードフレーム３を構成する材料は、たとえば銅（Ｃｕ）である。
　半導体素子４は、電力を制御するいわゆる電力用の半導体素子４である。半導体素子４を構成する材料は、シリコン（Ｓｉ）であってもよく、ワイドバンドギャップ半導体材料として炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）、またはダイヤモンドであってもよい。

　半導体素子４の種類としては、特に限定する必要はないが、入力された交流電力を直流電力に変換するコンバータに用いるダイオード、直流電力を交流電力に変換するバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｇａｔｅ　Ｂｉｐｏｌａｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ　Ｔｕｒｎ　Ｏｆｆ　ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）を用いることができる。

　半導体素子４の裏面には電極（図示せず）が形成されており、当該電極が接合部６を介して上面ｓ１に接合されている。接合部６を構成する材料は、たとえば、ダイボンド材である。ダイボンド材は、たとえば、はんだであってもよく、焼結性を有する銀（Ａｇ）粒子を含む接合材であってもよく、銀ペーストであってもよい。

　複数の金属ワイヤ５は、半導体素子４とリードフレーム３の上面ｓ１とを接続する。具体的には、第２リードフレーム３１ｂの上に搭載された２つの半導体素子４の各々の表面と、第１リードフレーム３１ａの上面ｓ１とを複数の金属ワイヤ５が接続している。第４リードフレーム３１ｄの上に搭載された２つの半導体素子４の各々の表面と、第２リードフレーム３１ｂの上面ｓ１とを複数の金属ワイヤ５が接続している。金属ワイヤ５を構成する材料は、金属であればよく、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）あるいは銅（Ｃｕ）であってもよい。

　封止部７は、支持体１と、半導体素子４と、接合部６と、リードフレーム３の一部とを覆うように内部に配置している。封止部７は、部材間の絶縁性を確保する。封止部７は、半導体装置１００のケースとして機能する。封止部７は、トランスファー成型、射出成型、コンプレッション成型などを用いて形成されてもよい。封止部７を構成する材料は、絶縁性を有する樹脂材料であってもよい。絶縁性を有する樹脂材料は、たとえば、充填材を含有したエポキシ樹脂、フェノール樹脂などであってもよい。

　電極を半導体装置１００の３辺から取り出す場合、曲げ加工を用いて形成されたリードフレーム３を用いると、当該半導体装置１００が占める面積が大きくなってしまう。また、曲げ加工において、リードフレーム３間の距離を確保すると、リードフレーム３間の距離が大きくなってしまう。そのため、曲げ加工でなく、抜き加工によってリードフレーム３を形成することで、当該半導体装置１００の大型化を抑制しつつ、電極を半導体装置１００の３辺から取り出すことができる。

　ただし、抜き加工によって加工できるリードフレーム３は薄い。そのため、抜き加工によって段差部３ｃを設けたリードフレーム３において、ｚ方向における支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２がリードフレーム３の厚みｔ１の１／２倍未満になる。このように、隙間が形成されている領域（第２部分３ｂと、段差部３ｃと、搭載面１３とによって形成されている領域）が小さいと、封止部７を用いて当該半導体装置１００をパッケージ化する際に、第２部分３ｂと、段差部３ｃと、搭載面１３とによって形成されている領域（隙間）に封止部７が十分充填されず、ボイドが形成されるおそれがある。ボイドが形成されると、封止部７における電気絶縁性が低下してしまう。

　ここで、本実施の形態１に係る半導体装置１００の特徴は、図１および図２に示されるように、段差部３ｃに第１貫通孔Ｈ１が設けられている点である。第１貫通孔Ｈ１は、第２部分３ｂの上面ｓ１から第１部分３ａの下面ｓ２にまで到達するように形成されている。第１貫通孔Ｈ１は、第２部分３ｂと、段差部３ｃと、搭載面１３とによって形成されている領域（隙間）に連通している。

　第１貫通孔Ｈ１は、ｙ方向において一対の側面ｓ３に挟まれている。段差部３ｃに第１貫通孔Ｈ１が設けられていない場合、リードフレーム３のｙ方向における幅Ｗ１が、ｚ方向における支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍超えであると、隙間に封止部７が十分充填されず、ボイドが形成されるおそれがある。

　なお、リードフレーム３のｙ方向における幅は、ｘ方向において第１貫通孔Ｈ１が形成されている領域における一対の側面ｓ３間の距離である。

　そのため、側面ｓ３から第１貫通孔Ｈ１までの距離Ｗ３は、支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍以下となるように、第１貫通孔Ｈ１を段差部３ｃに配置してもよい。このようにすることで、リードフレーム３の幅Ｗ１が大きい場合でも、隙間に封止部７が十分充填され、ボイドの発生が抑制される。その結果、封止部７における電気絶縁性の低下を抑制することができる。

　なお、ここでいう「封止部７が十分充填されている」とは、最大径が５０μｍ以上のボイドが確認されていないことを言う。つまり、封止部７に形成されているボイドの最大径が５０μｍ未満であれば、封止部７は十分充填されていると言える。

　側面ｓ３から第１貫通孔Ｈ１までの距離Ｗ３は、支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍以下となるように、本実施の形態１に係る半導体装置１００において、第１貫通孔Ｈ１は、リードフレーム３のｙ方向における中央に配置されている。

　２つの第１貫通孔Ｈ１の各々がリードフレーム３のｙ方向における両端に形成されてもよく、いずれか一方端に１つの第１貫通孔Ｈ１が形成されてもよい。第１貫通孔Ｈ１の数は３以上の任意の数でもよい。複数の第１貫通孔Ｈ１のサイズおよび形状はそれぞれ同じでもよいが異なっていてもよい。

　第１貫通孔Ｈ１は、一対の側面ｓ３の一方が開口するように１つ形成されてもよい。具体的には、第１貫通孔Ｈ１は、一方の側面ｓ３に形成されており、他方の側面ｓ３に形成されていなくてもよい。このようにすることで、他方の側面ｓ３と、第１貫通孔Ｈ１の内周面との間の距離が、支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍以下であってもよい。

　第１貫通孔Ｈ１は、一対の側面ｓ３の両方が開口するように２つ形成されてもよい。２つの第１貫通孔Ｈ１の各々の内周面間の距離が、支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍以下であってもよい。

　一対の側面ｓ３間に複数の第１貫通孔Ｈ１が設けられてもよい。隣合う第１貫通孔Ｈ１の内周面間の距離が、支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍以下になるように設定されてもよい。複数の第１貫通孔Ｈ１が等間隔に設けられてもよい。

　搭載面１３の平面視において、第１貫通孔Ｈ１の形状は、矩形状であってもよく、円状であってもよく、楕円状であってもよい。

　搭載面１３の平面視において、第１貫通孔Ｈ１は、第１部分３ａに部分的に重なるように配置されてもよく、第２部分３ｂに部分的に重なるように配置されてもよい。

　１つあたりのリードフレーム３から得られるサンプルとれ数を増やせるように、封止部７を形成する際に段差部３ｃが延在する方向（ｚ方向）に対して垂直な方向から封止部７を形成する樹脂材料を注入してもよい。たとえば、－ｘ方向に沿って樹脂材料を注入してもよい。この場合、第１リードフレーム３１ａにおける隙間に樹脂材料が直接充填される。一方、第２リードフレーム３１ｂにおける隙間に樹脂材料が充填されづらい。

　そのため、第１貫通孔Ｈ１は、少なくとも第２リードフレーム３１ｂの段差部３ｃに設けられていてもよい。また、第２リードフレーム３１ｂのｙ方向における幅Ｗ２は、第１リードフレーム３１ａのｙ方向における幅Ｗ１以上であってもよい。このようにすれば、第２リードフレーム３１ｂが延在する方向（たとえば、－ｘ方向）に沿って樹脂材料が注入されても、第２リードフレーム３１ｂにおける隙間に樹脂材料が十分充填される。

　封止部７を形成する際に樹脂材料は、ｘ方向に沿って注入されてもよく、－ｘ方向に沿って注入されてもよく、－ｙ方向に沿って注入されてもよい。

　第２部分３ｂに第２貫通孔Ｈ２（図５参照）が設けられてもよい。このようにすれば、封止部７を形成する際に樹脂材料が－ｚ方向に沿って注入されることで、第２部分３ｂから封止部７が剥離されることが抑制される。

　＜半導体装置の製造方法＞
　次に、本実施の形態１に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。図３は、抜き加工によって加工されたリードフレーム３の概略平面図である。

　まず、支持体１と、リードフレーム３と、半導体素子４とを準備する工程（Ｓ１）が実施される。この工程（Ｓ１）では、冷却体１１上に絶縁シート１２が配置されている支持体１と、抜き加工を用いて加工されたリードフレーム３と、半導体素子４とを準備する。図３に示されているように、準備されるリードフレーム３は、抜き加工によってｘ方向に延在する第１リードフレーム３１ａおよび第４リードフレーム３１ｄと、－ｘ方向に沿って延在する第２リードフレーム３１ｂと、ｙ方向に沿って延在する複数の第３リードフレーム３１ｃとを含む。第１リードフレーム３１ａ、第２リードフレーム３１ｂ、複数の第３リードフレーム３１ｃ、および第４リードフレーム３１ｄの各々の一部は、支持体１の外周側に配置されている型枠部（図示せず）にて互いに接続されていてもよい。

　次に、支持体１と、リードフレーム３と、半導体素子４とを接続する工程（Ｓ２）が実施される。具体的には、支持体１の上に配置されたリードフレーム３の上面ｓ１に半導体素子４を接合部６を介して接合する。次に、ワイヤボンディング法を用いて、リードフレーム３の上面ｓ１と半導体素子４とを接続する金属ワイヤ５を形成する。

　次に、封止部７を形成する工程（Ｓ３）が実施される。この工程（Ｓ３）では、搭載面１３にリードフレーム３が配置された上記の支持体１を封止部７を用いて封止する。封止部７は、トランスファー成型、射出成型、コンプレッション成型などを用いて形成されてもよい。具体的には、搭載面１３にリードフレーム３が配置された上記の支持体１を金型の内部に配置する。次に、金型の内部に樹脂材料を注入する。このようにして、支持体１と、半導体素子４と、接合部６と、リードフレーム３とを封止する封止部７を形成する。第１リードフレーム３１ａ、第２リードフレーム３１ｂ、複数の第３リードフレーム３１ｃ、および第４リードフレーム３１ｄの各々の一部が接続されている型枠部は、封止部７の外側に配置されている。次に、第１リードフレーム３１ａ、第２リードフレーム３１ｂ、複数の第３リードフレーム３１ｃ、および第４リードフレーム３１ｄの各々の一部が接続されている型枠部を切断する。このようにして、第１リードフレーム３１ａ、第２リードフレーム３１ｂ、複数の第３リードフレーム３１ｃ、および第４リードフレーム３１ｄを分離する。この結果、図１および図２に示されている半導体装置１００を得ることができる。

　＜作用効果＞
　本開示に従った半導体装置１００は、支持体１と、リードフレーム３とを備える。支持体１は、搭載面１３を有する。リードフレーム３は搭載面１３に接続されている。リードフレーム３は、第１部分３ａと、第２部分３ｂと、段差部３ｃとを含む。第１部分３ａは、搭載面１３に接続されている。第２部分３ｂは、搭載面１３に対して離間して配置されている。段差部３ｃは、第１部分３ａと第２部分３ｂとを接続する。支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２は、リードフレーム３の厚みｔ１の１／２倍未満である。段差部３ｃには、第１貫通孔Ｈ１が設けられている。

　このようにすることで、封止部７を形成する際に、第２部分３ｂと、段差部３ｃと、搭載面１３とによって形成されている領域（隙間）に封止部７が充填される。その結果、抜き加工によって段差部３ｃが形成されたリードフレーム３を加工した場合であっても、当該半導体装置１００においてボイドの形成が抑制され、封止部７における電気絶縁性の低下を防ぐことができる。

　上記半導体装置１００によれば、リードフレーム３は、下面ｓ２と、側面ｓ３とを有する。下面ｓ２は、搭載面１３に接続される。側面ｓ３は、下面ｓ２に連なる。側面ｓ３から第１貫通孔Ｈ１までの距離Ｗ３は、支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍以下である。

　このようにすれば、リードフレーム３の幅Ｗ１が大きい場合でも、隙間に封止部７が十分充填される。その結果、抜き加工によって段差部３ｃが形成されたリードフレーム３を加工した場合であっても、当該半導体装置１００においてボイドの形成が抑制され、封止部７における電気絶縁性の低下を防ぐことができる。

　上記半導体装置１００によれば、リードフレーム３は、第１リードフレーム３１ａと、第２リードフレーム３１ｂとを含む。第２リードフレーム３１ｂは、第１リードフレーム３１ａが延在する方向（ｘ方向）に対して反対の方向（－ｘ方向）に沿って延在する。第２リードフレーム３１ｂの幅Ｗ２は、第１リードフレーム３１ａの幅Ｗ１以上である。第１貫通孔Ｈ１は、第２リードフレーム３１ｂの段差部３ｃに設けられている。

　このようにすれば、第２リードフレーム３１ｂが延在する方向（たとえば、－ｘ方向）に沿って樹脂材料が注入されても、第２リードフレーム３１ｂにおける隙間に樹脂材料が十分充填される。

　上記半導体装置１００によれば、リードフレーム３は、第３リードフレーム３１ｃを含む。第３リードフレーム３１ｃは、第１リードフレーム３１ａが延在する方向（ｘ方向）に対して垂直な方向（ｙ方向）に沿って延在する。

　このようにすれば、リードフレーム３を抜き加工によって第３リードフレーム３１ｃを加工することができる。抜き加工を用いてリードフレーム３を加工することで、当該半導体装置１００の大型化を抑制しつつ、電極を半導体装置１００の３辺に配置することができる。

　上記半導体装置１００は、封止部７を備える。封止部７は、支持体１が内部に配置されている。封止部７は、第２部分３ｂと、段差部３ｃと、搭載面１３とによって形成されている領域に充填されている。領域（隙間）において封止部７に形成されているボイドの最大径は５０μｍ未満である。

　このように、ボイドの最大径が５０μｍ未満であれば、当該ボイドが十分小さいため、封止部７における電気絶縁性の低下を防ぐことができる。つまり、封止部７が隙間に十分充填されていると認められる。

　実施の形態２．
　＜半導体装置の構成＞
　図４は、実施の形態２に係る半導体装置１００の概略平面図である。図４は、図１に対応する。図４に示された半導体装置１００は、基本的には図１および図２に示された半導体装置１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、ｙ方向における第１貫通孔Ｈ１の位置が異なる。

　具体的には、第１リードフレーム３１ａ、第２リードフレーム３１ｂ、第４リードフレーム３１ｄの各々における段差部３ｃに、第１貫通孔Ｈ１が２つ形成されている。第１貫通孔Ｈ１は、側面ｓ３が開口するように形成されている。

　図４に示されているように、２つの第１貫通孔Ｈ１の各々の内周面間の距離Ｗ５が、支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２の２５倍以下であってもよい。このようにすることで、リードフレーム３の幅Ｗ１が大きい場合でも、隙間に封止部７が十分充填される。その結果、段差部３ｃが形成されたリードフレーム３を抜き加工によって加工した場合であっても、当該半導体装置１００においてボイドの形成が抑制され、封止部７における電気絶縁性が低下を防ぐことができる。

　実施の形態３．
　＜半導体装置の構成＞
　図５は、実施の形態３に係る半導体装置１００の概略平面図である。図５は、図１に対応する。図５に示された半導体装置１００は、基本的には図１および図２に示された半導体装置１００と同様の構成を備え、同様の効果を得ることができるが、第２部分３ｂに第２貫通孔Ｈ２が設けられている点で異なる。このようにすれば、封止部７を形成する際に、半導体装置１００においてボイドの形成がさらに抑制される。

　第２貫通孔Ｈ２は、第２部分３ｂの上面ｓ１から第２部分３ｂの下面ｓ２にまで到達するように形成されている。第２貫通孔Ｈ２は、第２部分３ｂと、段差部３ｃと、搭載面１３とによって形成されている領域（隙間）に連通していてもよい。搭載面１３の平面視において、第２貫通孔Ｈ２の形状は、矩形状であってもよく、円状であってもよく、楕円状であってもよい。搭載面１３の平面視において、第２貫通孔Ｈ２は、段差部３ｃに重なってなくてもよい。

　封止部７はフィラーを含んでいる。第２貫通孔Ｈ２の内周幅は、封止部７に含まれるフィラーの径の４倍以上であってもよい。第２貫通孔Ｈ２の内周幅は、搭載面１３の平面視における第２貫通孔Ｈ２の最大径である。封止部７に含まれるフィラーの径は、当該フィラーの最大径である。

　＜作用効果＞
　上記半導体装置１００によれば、第２部分３ｂに第２貫通孔Ｈ２が形成されている。

　このようにすれば、封止部７を形成する際に、半導体装置１００においてボイドの形成がさらに抑制される。

　上記半導体装置１００によれば、封止部７はフィラーを含む。第２貫通孔Ｈ２の内周幅は、封止部７に含まれるフィラーの径の４倍以上である。

　上記のような本実施の形態１から３に係る半導体装置１００の効果を検証するために隙間に形成されている封止部７の充填性を確認した。

　（サンプル）
　実施例１から実施例１９および比較例１から比較例１３に係る半導体装置１００の各々において、封止部７の充填性を確認した。実施例１から実施例１９および比較例１から比較例１３に係る半導体装置１００は、モールド型半導体装置である。モールド型半導体装置は、冷却体１１および絶縁シート１２から構成される支持体１と、リードフレーム３と、半導体素子４と、封止部７とを有する。支持体１の搭載面１３にリードフレーム３が接続されている。当該リードフレーム３の上面ｓ１に半導体素子４が接合されている。封止部７は、支持体１と、リードフレーム３と、半導体素子４と、を封止している。

　半導体素子４は、縦１５ｍｍ×横１５ｍｍ×厚さ３ｍｍの半導体素子である。リードフレーム３を構成する材料は、放熱性を有する銅である。絶縁シート１２を構成する材料は、エポキシ樹脂である。

　封止部７を構成する材料は、エポキシ樹脂である。当該エポキシ樹脂のガラス転移点Ｔｇは、約１８０℃である。当該エポキシ樹脂に、５８質量パーセントのシリカが含有されている。封止部７の熱膨張係数κは、１９ｐｐｍ／Ｋである。封止部７の弾性係数Ｅは、１２ＧＰａである。

　実施例１から実施例１９および比較例１から比較例１３に係る半導体装置１００において、封止部７はトランスファー成型を用いて形成された。具体的には、金型にリードフレーム３、半導体素子４が搭載されている支持体１を金型の内部に配置し、トランスファー成型を約１８０℃で１８０秒間行った。金型からリードフレーム３および半導体素子４が搭載されている支持体１を取り出し、オーブンを用いてモールドアフターキュアを４時間行った。

　（評価方法）
　モールドアフターキュアを行った後に得られた実施例１から実施例１９および比較例１から比較例１３に係る半導体装置１００の各々に対して、超音波探傷測定を実施することで封止部７の充填性を評価した。具体的には、段差部３ｃが延在する方向（ｚ方向）に対して水平な方向に封止部７を研磨することで、ｘ方向に対して垂直な方向からみた断面を露出させた。超音波探傷測定を用いて、当該断面におけるボイドの最大径を測定した。当該断面におけるボイドの最大径は、日立パワーソリューションズ社製（型番：ＦＳ３００　ＩＩＩ）の超音波映像装置を用いて計測する。

　封止部７の充填性は、超音波探傷測定を用いて検知できるボイドの最大径によって評価される。超音波探傷測定にて使用される検知装置は、最大径が５０μｍ未満のボイドを検知することができない。ただし、最大径が５０μｍ以上のボイドが確認されない半導体装置１００において、封止部７における絶縁性および半導体装置１００における耐圧性の基準値を満たすことが確認されている。

　一方で、最大径が５０μｍ以上のボイドが確認された半導体装置１００において、封止部７における絶縁性および半導体装置１００における耐圧性の基準値を満たさないことが確認されている。つまり、超音波探傷測定を用いて５０μｍ以上のボイドが検知されない場合、当該半導体装置１００において封止部７は十分充填していると言える。

　（評価結果）

　実施例１から実施例１９に係る評価結果を表１および表２に示す。比較例１から比較例１３に係る半導体装置１００に評価結果を表３および表４に示す。表１から表４において、上側から封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度、段差部３ｃの高さ（ｚ方向における支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２）、幅比Ｗ３／ｔ２（側面ｓ３から第１貫通孔Ｈ１までの距離Ｗ３を支持体１から第２部分３ｂまでの距離ｔ２で割った値）、超音波探傷測定を用いて検知されたボイドの最大径である。

　表１に示されているように、実施例１に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１ｍｍ／ｓであった。実施例１に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例２に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１ｍｍ／ｓであった。実施例２に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例２に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例３に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１ｍｍ／ｓであった。実施例３に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例３に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例４に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。実施例４に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例４に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例５に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。実施例５に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例５に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例６に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。実施例６に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例６に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例７に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。実施例７に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例７に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例８に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。実施例８に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例８に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表１に示されているように、実施例９に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。実施例９に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２５なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例９に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１０に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。実施例１０に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１０に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１１に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。実施例１１に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１１に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１２に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。実施例１２に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１２に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１３に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。実施例１３に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１３に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１４に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。実施例１４に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１４に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１５に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。実施例１５に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１５に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１６に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。実施例１６に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１６に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１７に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。実施例１７に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１７に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１８に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。実施例１８に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。実施例１８に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表２に示されているように、実施例１９に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。実施例１９に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。主端子部分として第２部分３ｂには内周幅（径）が１ｍｍ以上の第２貫通孔Ｈ２が設けられている。実施例１９に係る半導体装置１００において、隙間にボイドは検知されなかった。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていることが分かった。

　表３に示されているように、比較例１に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。比較例１に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例１に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１１４μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表３に示されているように、比較例２に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。比較例２に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が３０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例２に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１５２μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表３に示されているように、比較例３に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。比較例３に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例３に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１２３μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表３に示されているように、比較例４に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。比較例４に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例４に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が６１μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表３に示されているように、比較例５に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。比較例５に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が３０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例５に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１７２μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表３に示されているように、比較例６に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。比較例６に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が３０なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例６に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１２５μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表３に示されているように、比較例７に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。比較例７に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例７に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が９１μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表４に示されているように、比較例８に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。比較例８に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例８に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１０４μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表４に示されているように、比較例９に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。比較例９に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．２５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例９に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が７４μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表４に示されているように、比較例１０に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。比較例１０に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例１０に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１２２μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表４に示されているように、比較例１１に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は０．５ｍｍ／ｓであった。比較例１１に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例１１に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１４０μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表４に示されているように、比較例１２に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．５ｍｍ／ｓであった。比較例１２に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。比較例１２に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が１１１μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　表４に示されているように、比較例１３に係る半導体装置１００において、封止部７を形成する際の樹脂材料の射出速度は１．０ｍｍ／ｓであった。比較例１３に係る半導体装置１００におけるリードフレーム３の段差部３ｃの高さ（距離ｔ２）は０．３５ｍｍである。段差部３ｃには、幅比Ｗ３／ｔ２が２６なるように第１貫通孔Ｈ１が設けられている。主端子部分として第２部分３ｂには内周幅（径）が１ｍｍ以上の第２貫通孔Ｈ２が設けられている。比較例１３に係る半導体装置１００において、隙間に最大径が９２μｍのボイドが検知された。つまり、封止部７は十分隙間に充填されていないことが分かった。

　実施の形態４．
　ここでは、上述した実施の形態１から３において説明した半導体装置１００を適用した電力変換装置について説明する。本開示は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態４として、三相のインバータに本開示を適用した場合について説明する。

　図６は、本実施の形態に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。図６に示す電力変換システムは、電源４００、電力変換装置２００、負荷３００から構成される。電源４００は、直流電源であり、電力変換装置２００に直流電力を供給する。電源４００は種々のものにより構成することが可能であり、たとえば、直流系統、太陽電池、蓄電池により構成することができる。また、交流系統に接続された整流回路またはＡＣ／ＤＣコンバータにより構成してもよい。また、電源４００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してもよい。

　電力変換装置２００は、電源４００と負荷３００の間に接続された三相のインバータであり、電源４００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に交流電力を供給する。電力変換装置２００は、図６に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２０１と、主変換回路２０１を制御する制御信号を主変換回路２０１に出力する制御回路２０３とを備えている。

　負荷３００は、電力変換装置２００から供給された交流電力によって駆動する三相の電動機である。なお、負荷３００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り、たとえば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、または、空調機器向けの電動機として用いられる。

　以下、電力変換装置２００の詳細について説明する。主変換回路２０１は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えている（いずれも図示せず）。スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源４００から供給される直流電力が交流電力に変換されて、負荷３００に供給される。主変換回路２０１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る主変換回路２０１は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードから構成することができる。

　主変換回路２０１の各スイッチング素子および各還流ダイオードの少なくともいずれかに、上述した実施の形態１から３の少なくともいずれかに係る半導体装置１００を、半導体モジュール２０２として構成する。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され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２０１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。

　また、主変換回路２０１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示せず）を備えているが、駆動回路は半導体モジュール２０２に内蔵されていてもよいし、半導体モジュール２０２とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２０１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２０１のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２０３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。

　制御回路２０３は、負荷３００に所望の電力が供給されるように、主変換回路２０１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２０１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。たとえば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２０１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スイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるように、主変換回路２０１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、各スイッチング素子の制御電極にオン信号またはオフ信号を駆動信号として出力する。

　本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２０１の各スイッチング素子および各還流ダイオードの少なくともいずれかに、上述した実施の形態１から３に係る半導体装置１００を、半導体モジュール２０２として適用するため、電気的な絶縁性を向上させて、電力変換装置の信頼性を向上させることができる。

　本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本開示を適用する例について説明したが、本開示は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが、３レベルまたはマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には、単相のインバータに本発明を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータに本開示を適用することも可能である。

　また、本開示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、たとえば、放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器または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または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。

　なお、各実施の形態において説明した半導体装置については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。また、請求の範囲に記載の従属請求項についても、その組み合わせに対応した従属態様が予定される。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

　１　支持体、３　リードフレーム、３ａ　第１部分、３ｂ　第２部分、３ｃ　段差部、４　半導体素子、５　金属ワイヤ、６　接合部、７　封止部、１１　冷却体、１２　絶縁シート、１３　搭載面、３１ａ　第１リードフレーム、３１ｂ　第２リードフレーム、３１ｃ　第３リードフレーム、３１ｄ　第４リードフレーム、１００　半導体装置、２００　電力変換装置、２０１　主変換回路、２０２　半導体モジュール、２０３　制御回路、３００　負荷、４００　電源、Ｅ　弾性係数、Ｈ１　第１貫通孔、Ｈ２　第２貫通孔、ｓ１　上面、ｓ２　下面、ｓ３　側面、ｔ１　厚み、ｔ２　距離、Ｔｇ　ガラス転移点、Ｗ１　幅、Ｗ２　幅、Ｗ３　距離、Ｗ３　幅比、Ｗ５　距離、κ　熱膨張係数。

Claims

　搭載面を有する支持体と、
　前記搭載面に接続されているリードフレームとを備え、
　前記リードフレームは、前記搭載面に接続されている第１部分と、前記搭載面に対して離間して配置されている第２部分と、前記第１部分と前記第２部分とを接続する段差部とを含み、
　前記支持体から前記第２部分までの距離は、前記リードフレームの厚みの１／２倍未満であり、
　前記段差部には、第１貫通孔が設けられている、半導体装置。
　前記リードフレームは、前記搭載面に接続される下面と、前記下面に連なる側面とを有し、
　前記側面から前記第１貫通孔までの距離は、前記支持体から前記第２部分までの距離の２５倍以下である、請求項１に記載の半導体装置。
　前記リードフレームは、第１リードフレームと、前記第１リードフレームが延在する方向に対して反対の方向に沿って延在する第２リードフレームとを含み、
　前記第２リードフレームの幅は、前記第１リードフレームの幅以上であり、
　前記第１貫通孔は、前記第２リードフレームの前記段差部に設けられている、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
　前記リードフレームは、前記第１リードフレームが延在する方向に対して垂直な方向に沿って延在する第３リードフレームを含む、請求項３に記載の半導体装置。
　前記支持体が内部に配置された封止部を備え、
　前記封止部は、前記第２部分と、前記段差部と、前記搭載面とによって形成されている領域に充填されており、
　前記領域において前記封止部に形成されているボイドの最大径は５０μｍ未満である、請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の半導体装置。
　前記第２部分に第２貫通孔が形成されている、請求項５に記載の半導体装置。
　前記封止部はフィラーを含み、
　前記第２貫通孔の内周幅は、前記封止部に含まれる前記フィラーの径の４倍以上である、請求項６に記載の半導体装置。
　請求項１から請求項７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。