【手続補正書】
【提出日】平成16年4月20日(2004.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
次に、熱伝導の主たる阻害要因となる絶縁層７を通過する熱について詳細に説明する。図２及び図３は、電力用チップ１で発生した熱が伝導する様子を示した図であって、図２は、上述の従来技術における電力用半導体装置の熱伝導の様子を示しており、図３は、前提技術に係る半導体装置の熱伝導の様子を示している。図２の熱拡散方向３０で示すように、従来技術では、電力用チップ１で発生した熱はリードフレーム２０で若干水平方向に拡散されるが、リードフレーム２０の厚みが薄いため、十分な拡散が行われない。そのため、従来技術において熱伝導の主たる阻害要因であった樹脂絶縁層２７を熱が通過する面積３２は、ほぼ電力用チップ１の面積と同じである。一方、図３の熱の拡散方向３１で示すように、前提技術では、電力用チップ１で発生した熱はリードフレーム２０ａで若干水平方向に拡散され、さらに十分厚みを持つ金属ブロック５で拡散される。そのため、絶縁層７を熱が通過する面積３３は、電力用チップ１の面積よりも十分大きい。つまり、前提技術における熱の主たる阻害要因は、従来技術におけるそれよりも小さい。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図４はこのような電力半導体装置の構造を示す断面図である。同図に電力用チップ４１および集積回路チップ４２はそれぞれダイボンディング技術によりリードフレーム２ａおよび２ｃの一方主面上に接合材４６によってそれぞれ接合される。そして、ワイヤボンディング技術によって電力用チップ４１とリードフレーム２ａ、２ｃ内の所定の内部リードの一部とがアルミニウム線４４により電気的に接続される。また、集積回路チップ４２とリードフレーム２ｃ内の所定の内部リードとは金線４３により電気的に接続される。なお、アルミニウム線４４を適用するのは電力用チップでは大電流を扱うからである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
モールド工程において、樹脂流動による粘性力が、電力用チップ４１のリードフレーム２ａに加えられる。前述したようにリードフレーム２ａは片持ち梁状態となっているため、剛性が低く、リードフレーム２ａは変形、変位しやすくなり、より具体的には、モールド樹脂４５の流動方向に傾きが生じやすくなる問題があった。その結果、リードフレーム２ａが傾くことにより電力用チップ４１下のモールド樹脂４５のモールド厚さが不均一になる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
このため、モールド樹脂４５の薄い部位と厚い部位が発生することになる。金属ブロック４７下のモールド樹脂４５が薄い部位４５ａでは絶縁不良が懸念される。そのため、モールド樹脂の厚さを十分厚くしてモールド加工する必要があるが、その場合には、モールド厚さが厚い部位では必要以上に厚くなってしまい、熱抵抗が増大することにより放熱性が妨げられてしまうという問題点があった。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図５で示す電力用チップ４１のリードフレーム２ａにおいて、モールド樹脂の注入方向Ｄ１に対して斜めに延びている領域２ｒが存在する場合、モールド樹脂の流れ方向に対して垂直に曲げられるように変形し、隣接するリードフレーム２ａ，２ａ間に接触不良が懸念される。これを防止するには、リードフレーム２ａの形成幅を太くして剛性を上げる必要があった。しかし、リードフレーム２ａの形成幅を太くすると隣接するリードフレーム２ａ，２ａとの絶縁距離ｄ２が短くなり、絶縁性の劣化の問題が生じる。絶縁性を保つためには、リードフレーム２ａ，２ａ間のピッチを拡げる必要があり、装置を大型化しなければならない問題点があった。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図８は実施の形態１の電力用半導体装置の樹脂封止後の断面構造を模式的に示す断面図である。また、図９は実施の形態１の電力用半導体装置の樹脂封止後の側面構造を示す断面図である。なお、図９は図７のＡ−Ａ断面に相当し、図８は図７をリード端子２ｄ側から見た側面に相当する。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
電力用チップ４１および集積回路チップ４２をそれぞれ接合材４６を用いてダイボンディング技術によりリードフレーム２ａ及び２ｃの一方主面上に搭載する。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
金属ブロック４７は、たとえばアルミニウムや銅などの材料から形成されており、電力用チップ４１で発生した熱は、接合材４６、リードフレーム２ａ、接合材４８、金属ブロック４７、絶縁層４５ａ（モールド樹脂４５の一部）を通って、外部へ放出される。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
すなわち、金属ブロック４７は接合材４８の反対側に接合材４８に接する面よりも広い面を有する。これにより、電力用チップ４１とほぼ同様の最小限の面積で金属ブロック４７と接合して熱を伝え、チップの周辺部分ではリードフレーム２ａで電気回路を形成できるため、小型化を図りつつ、電力用チップ４１の熱を接合材４８から金属ブロック４７にかけて半導体装置の外形寸法程度まで広げることができ、その結果、絶縁層４５ａにより広い面積の熱を通過させることができ、放熱性が向上する。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
実施の形態１と同様に接合材４６を用いてダイボンディング技術により複数の電力用チップ４１及び集積回路チップ４２がリードフレーム２ａ及び２ｃの一方主面上に搭載する。この際、図１１に示すように、複数に分離された（部分）リードフレーム２ａｐはそれぞれ少なくとも一つの電力用チップ４１を搭載する。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
その後、トランスファーモールドにより全体を封止する。部分金属ブロック４７ｐの間隙はモールド樹脂４５に充填されており、部分金属ブロック４７ｐ，４７ｐ間は絶縁されている。これにより、部分金属ブロック４７ｐ，４７ｐ間の絶縁状態を維持しつつ、複数の電力用チップ４１をひとつの電力用半導体装置内に具備することができる。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
実施の形態１と同様に複数の部分金属ブロック４７ｐは、それぞれたとえばアルミニウムや銅等の材料から形成されており、各電力用チップ４１で発生した熱は、接合材４６、リードフレーム２ａ、接合材４８、部分金属ブロック４７ｐ、絶縁層４５ａを通って、外部へ放出される。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
接合材４８は、実施の形態１と同様、リードフレーム２ａｐと金属ブロック４７ｐとの電気的絶縁性を確保する必要がないため、絶縁耐圧を考慮することなく、その材料を選択することができる。そのため、接合材４８は、絶縁層４５ａよりも熱伝導の良好な材料、例えば半田などを使用することができる。その結果、電力用チップ４１で発生した熱は、リードフレーム２ａｐから金属ブロック４７ｐへ良好に伝導される。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
複数の部分金属ブロック４７ｐを用いることにより、流れの粘性力の増大や流れの複雑さ等が要因となり、電力用チップ４１のリードフレーム２ａｐ下の樹脂の厚さにばらつきが生じることが懸念される。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
しかしながら、実施の形態２の半導体装置は、実施の形態１と同様、電力用チップ用の各（部分）リードフレーム２ａｐには実施の形態１同様に、吊りリード部２ｅが設けられることにより、モールド加工時には複数の吊りリード部（２ｂ，２ｅ）により支えることができる。


【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
その結果、リードフレーム２ａｐの変形を低減することにより、部分金属ブロック４７ｐ下のモールド厚さを均一にできる分、絶縁性を保ちながら高放熱性を実現できる。


【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図１２は隣接する部分金属ブロック４７ｐ間の状態を模式的に示した説明図である。同図に示すように、電力用チップ４１のリードフレーム２ａｐは細長く、モールド樹脂の注入方向に対して斜めに延びている。そのため、樹脂の流れ方向に対して垂直方向に曲げられるように変形し、隣接するリードフレーム２ａｐ，２ａｐ間に接触不良が起こる。


【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
しかし、上述したように吊りリード部２ｅを設けた構造によりモールド加工時におけるリードフレーム２ａの変形は大幅に低減され、隣接する部分金属ブロック４７ｐ，４７ｐ間のリードフレーム２ａｐ等の接触を確実に防ぐことができる。したがって、部分金属ブロック４７ｐ，４７ｐ間のモールド樹脂４５の形成幅も薄くできるため、より高い放熱性を実現でき、電力用半導体装置の小型化を図ることができる。


【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
また、複数の部分金属ブロック４７ｐは複数の電力用チップ４１に対して１対１に対応し、かつ対応する電力用チップ４１に対向するように配置されているため、各電力用チップ４１に対応して各金属ブロックを採用することができ、その結果、それぞれの電力用チップ４１の温度を均一にできるため、電力用半導体装置の動作保証を設定しやすくなり、電力用チップ４１の寿命も長くすることができる。


【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
＜実施の形態４＞
図１４はこの発明の実施の形態４である電力用半導体装置の吊りリード部の周辺構造を模式的に示す平面図である。同図に示すように、実施の形態３と同様、吊りリード部２ｅの先端部はモールド樹脂４５の凹部５６に配置され、かつモールド樹脂４５の凹部５６内に収まるように切断される。


【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
このように、吊りリード部２ｅがモールド樹脂４５の凹部５６内に収まる構造の実施の形態４の電力用半導体装置は、実施の形態３の効果に加え、梱包およびハンドリング時におけるひっかかり不具合を防止し、取り扱いを容易にすることができる効果を奏する。


【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
請求項４記載の半導体装置は、複数の部分金属ブロックを複数の第１の半導体チップと１対１に対応させ、かつ対向して配置することにより、複数の第１の半導体チップそれぞれ発生する熱を対応する複数の部分金属ブロックから効率的に放熱することができる。


【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2003124437.tif 000001
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１５】
2003124437.tif 000002