(57)【要約】      （修正有）【課題】ボイドの発生を抑制可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、平面上の第１の方向に配列された複数の半導体素子１０、２０、３１、３２と、半導体素子を封止する封止樹脂５０と、半導体素子と電気的に接続され、平面に垂直な方向から見た時に、封止樹脂の所定の面から第１の方向と直交する方向に突出する部分を備えた複数の端子４１ｂ、４３ｂ、４６、４７と、半導体素子側に窪んだ形状であって、封止樹脂となる樹脂を充填する際の樹脂注入口の両側に設けられた第１、第２の凹部５１、５２を有し、第１、第２の凹部は、平面に垂直な方向から視て、各々一の半導体素子と対向する位置であって、かつ、樹脂注入口の一の半導体素子側において突出する端子間に設けられ、封止樹脂を平面に垂直な方向に貫通する貫通部と、貫通部の半導体素子側に形成され封止樹脂の上面から平面に垂直な方向に所定の深さだけ窪んだ段差部と、を備えている。【選択図】図７
2014154780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上の第１の方向に配列された複数の半導体素子と、
前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と、
前記複数の半導体素子と電気的に接続され、前記平面に垂直な方向から視て、前記封止樹脂の所定の面から前記第１の方向と直交する方向に突出する部分を備えた複数の端子と、
前記平面に垂直な方向から視て、前記所定の面から前記半導体素子側に窪んだ形状であって、前記封止樹脂となる樹脂を充填する際の樹脂注入口の位置の両側に設けられた第１の凹部及び第２の凹部と、を有し、
前記第１の凹部は、前記平面に垂直な方向から視て、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と対向する位置であって、かつ、前記樹脂注入口の前記一の半導体素子側において前記所定の面から突出する端子間に設けられ、
前記第２の凹部は、前記平面に垂直な方向から視て、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と対向する位置であって、かつ、前記樹脂注入口の前記他の半導体素子側において前記所定の面から突出する端子間に設けられ、
前記第１の凹部及び前記第２の凹部は、それぞれ、前記平面に垂直な方向から視て、前記所定の面側に形成され前記封止樹脂を前記平面に垂直な方向に貫通する貫通部と、前記貫通部の前記半導体素子側に形成され前記封止樹脂の上面から前記平面に垂直な方向に所定の深さだけ窪んだ段差部と、を備えている半導体装置。
【請求項２】
前記複数の半導体素子は、金属板上に実装されており、
前記金属板の端部は、前記所定の面から突出して前記複数の端子の一部をなす請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記複数の半導体素子の前記金属板と反対側の面上には、他の金属板が配置されている請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹部の長手方向は、前記凹部に隣接する端子の長手方向と同一方向である請求項１乃至３の何れか一項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記封止樹脂内において、前記複数の端子の少なくとも一部は、金属線を介して、前記半導体素子に設けられた電極と電気的に接続されている請求項１乃至４の何れか一項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の半導体素子の上下面に金属板を電気的・熱的に接続し、樹脂封止した半導体装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような半導体装置の一例としては、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）やダイオード等の半導体素子が縦横に配列された半導体装置を挙げることができる。
【０００３】
ＩＧＢＴは、バイポーラトランジスタのベースを電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のゲートで置換したものであり、電流駆動方式であるバイポーラトランジスタの高速性や耐電力性と、電圧駆動方式である電界効果トランジスタの省電力性を兼備しているため、上記のような半導体装置は、スイッチング動作を行うパワー半導体装置として用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−７３７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような半導体装置の製造工程において、半導体素子等を樹脂封止する際には、例えば、金型から樹脂を注入するゲートの位置を、最外列において隣接する半導体素子の間に設定する。
【０００６】
この場合、最外列において隣接する半導体素子間の中央部分から流れ込む樹脂の流れと、最外列において隣接する各々の半導体素子の外側から流れ込む樹脂の流れが存在し、両者は最外列において隣接する半導体素子と、その内側に配列された半導体素子との間の部分で合流する。合流する部分の上下は金属板で挟まれているため、空気の逃げ場がなくなり、ボイドが発生する問題が生じる。
【０００７】
このような問題は、複数の半導体素子が縦横に配列された半導体装置のみならず、例えば、２つの半導体装置を配列した半導体装置においても発生する。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ボイドの発生を抑制可能な半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本半導体装置は、平面上の第１の方向に配列された複数の半導体素子と、前記複数の半導体素子を封止する封止樹脂と、前記複数の半導体素子と電気的に接続され、前記平面に垂直な方向から視て、前記封止樹脂の所定の面から前記第１の方向と直交する方向に突出する部分を備えた複数の端子と、前記平面に垂直な方向から視て、前記所定の面から前記半導体素子側に窪んだ形状であって、前記封止樹脂となる樹脂を充填する際の樹脂注入口の位置の両側に設けられた第１の凹部及び第２の凹部と、を有し、前記第１の凹部は、前記平面に垂直な方向から視て、前記複数の半導体素子のうちの一の半導体素子と対向する位置であって、かつ、前記樹脂注入口の前記一の半導体素子側において前記所定の面から突出する端子間に設けられ、前記第２の凹部は、前記平面に垂直な方向から視て、前記複数の半導体素子のうちの他の半導体素子と対向する位置であって、かつ、前記樹脂注入口の前記他の半導体素子側において前記所定の面から突出する端子間に設けられ、前記第１の凹部及び前記第２の凹部は、それぞれ、前記平面に垂直な方向から視て、前記所定の面側に形成され前記封止樹脂を前記平面に垂直な方向に貫通する貫通部と、前記貫通部の前記半導体素子側に形成され前記封止樹脂の上面から前記平面に垂直な方向に所定の深さだけ窪んだ段差部と、を備えていることを要件とする。
【発明の効果】
【００１０】
開示の技術によれば、ボイドの発生を抑制可能な半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体装置の回路構成を例示する図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る半導体装置の内部構造を例示する平面図である。
【図６】図５の凹部近傍を拡大して例示する図である。
【図７】第１の実施の形態に係る半導体装置において凹部を設ける位置を説明するための平面図である。
【図８】凹部が貫通部のみから形成され段差部を有しない場合の樹脂の流れについて説明するための斜視図（比較例）である。
【図９】第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図である。
【図１０】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図（その１）である。
【図１１】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図（その２）である。
【図１２】第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図（その３）である。
【図１３】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の内部構造を例示する平面図（その１）である。
【図１４】第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の内部構造を例示する平面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１３】
〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態に係る半導体装置は、複数の半導体素子が配列されたものであれば、例えば、２つの半導体素子が配列された形態や、４つの半導体素子が縦横に配列された形態や、更に多くの半導体素子が縦横に配列された形態等のどのような形態でもよいが、
ここでは、４つの半導体素子（２つのＩＧＢＴ及び２つのダイオード）が縦横に配列された半導体装置を例にして以下の説明を行う。
【００１４】
まず、第１の実施の形態に係る半導体装置の回路構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置の回路構成を例示する図である。図１を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体装置１は、ＩＧＢＴ１０及び２０並びにダイオード３１及び３２を有するインバータ回路である。
【００１５】
半導体装置１において、ＩＧＢＴ１０は、コレクタ電極１１と、エミッタ電極１２と、ゲート電極１３とを有する。又、ＩＧＢＴ２０は、コレクタ電極２１と、エミッタ電極２２と、ゲート電極２３とを有する。
【００１６】
ＩＧＢＴ１０のコレクタ電極１１は、ダイオード３１のカソード及び高位側電源端子４１ａと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１２は、ダイオード３１のアノードと電気的に接続されている。つまり、ダイオード３１は、ＩＧＢＴ１０と逆並列に接続されている。ＩＧＢＴ１０のゲート電極１３は、制御電極端子４６のうちの少なくとも１つと電気的に接続されている。
【００１７】
ＩＧＢＴ２０のエミッタ電極２２は、ダイオード３２のアノード及び低位側電源端子４２ａと電気的に接続されている。ＩＧＢＴ２０のコレクタ電極２１は、ダイオード３２のカソードと電気的に接続されている。つまり、ダイオード３２は、ＩＧＢＴ２０と逆並列に接続されている。ＩＧＢＴ２０のゲート電極１３は、制御電極端子４７のうちの少なくとも１つと電気的に接続されている。
【００１８】
又、ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１２はＩＧＢＴ２０のコレクタ電極２１と電気的に接続され、更に出力端子４３ａと電気的に接続されている。
【００１９】
次に、第１の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する斜視図である。図３は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図５は、第１の実施の形態に係る半導体装置の内部構造を例示する平面図である。図６は、図５の凹部近傍を拡大して例示する図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【００２０】
なお、本願では、半導体装置１において、金属板４４及び４５が露出する面を上面、金属板４１及び４３が露出する面を下面とする。又、高位側電源端子４１ａ、低位側電源端子４２ａ、及び出力端子４３ａが突出する面を正面とする。又、吊りリード端子４１ｂ、吊りリード端子４３ｂ、制御電極端子４６、及び制御電極端子４７が突出する面を背面とする。又、その他の面を側面とする。
【００２１】
図２〜図６を参照するに、半導体装置１において、高位側電源端子４１ａ及び吊りリード端子４１ｂを含む金属板４１、低位側電源端子４２ａを含む金属板４２、並びに出力端子４３ａ及び吊りリード端子４３ｂを含む金属板４３が、長手方向が略同一方向（Ｙ方向）を向くように、所定の間隔を開けて並設されている。
【００２２】
又、複数の金属製のリード端子が、長手方向を金属板４１の長手方向と略同一方向（Ｙ方向）を向くように所定の間隔を開けて並設された制御電極端子４６が設けられている。又、複数の金属製のリード端子が、長手方向を金属板４３の長手方向と略同一方向（Ｙ方向）を向くように所定の間隔を開けて並設された制御電極端子４７が設けられている。
【００２３】
金属板４１、４２、及び４３、並びに、制御電極端子４６及び４７の材料としては、各々、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。金属板４１、４２、及び４３、並びに、制御電極端子４６及び４７の各々の表面に銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）等のめっき処理を施してもよい。
【００２４】
金属板４１の上面には、コレクタ電極１１が錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して金属板４１と導通するように、ＩＧＢＴ１０が実装されている。なお、コレクタ電極１１はＰ型であるため、コレクタ電極１１と接続される金属板４１をＰ側と称する場合がある。又、金属板４１の上面には、カソードが錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して金属板４１と導通するように、ダイオード３１が実装されている。ＩＧＢＴ１０及びダイオード３１は、金属板４１の長手方向（Ｙ方向）に配列されている。
【００２５】
金属板４３の上面には、コレクタ電極２１が錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して金属板４３と導通するように、ＩＧＢＴ２０が実装されている。又、金属板４３の上面には、カソードが錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して金属板４３と導通するように、ダイオード３２が実装されている。ＩＧＢＴ２０及びダイオード３２は、金属板４３の長手方向（Ｙ方向）に配列されている。
【００２６】
金属板４１のＩＧＢＴ１０及びダイオード３１を実装する部分の厚さ（高位側電源端子４１ａ及び吊りリード端子４１ｂを除く部分の厚さ）は、例えば、２〜３ｍｍ程度とすることができる。金属板４３のＩＧＢＴ２０及びダイオード３２を実装する部分の厚さ（出力端子４３ａ及び吊りリード端子４３ｂを除く部分の厚さ）は、例えば、２〜３ｍｍ程度とすることができる。金属板４１のＩＧＢＴ１０及びダイオード３１を実装する部分の厚さと、金属板４３のＩＧＢＴ２０及びダイオード３２を実装する部分の厚さとを、略同一の厚さとしてもよい。
【００２７】
金属板４１の高位側電源端子４１ａ及び吊りリード端子４１ｂの厚さは、金属板４１のＩＧＢＴ１０及びダイオード３１を実装する部分の厚さよりも薄くてもよく、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。金属板４３の出力端子４３ａ及び吊りリード端子４３ｂの厚さは、金属板４３のＩＧＢＴ２０及びダイオード３２を実装する部分の厚さよりも薄くてもよく、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００２８】
ＩＧＢＴ１０及びダイオード３１上には、導電性のスペーサ６１及び錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して、ＩＧＢＴ１０のエミッタ電極１２及びダイオード３１のアノードと導通するように、金属板４４が配置されている。金属板４４は、錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して、金属板４３と電気的に接続されている。
【００２９】
ＩＧＢＴ２０及びダイオード３２上には、導電性のスペーサ６２及び錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して、ＩＧＢＴ２０のエミッタ電極２２及びダイオード３２のアノードと導通するように、金属板４５が配置されている。金属板４５は、錫系のはんだ等の導電性の接合材（図示せず）を介して、金属板４２と電気的に接続されている。なお、エミッタ電極２２はＮ型であるため、エミッタ電極２２と接続される金属板４２をＮ側と称する場合がある。
【００３０】
金属板４４の厚さは、例えば、２〜３ｍｍ程度とすることができる。金属板４５の厚さは、例えば、２〜３ｍｍ程度とすることができる。金属板４４と金属板４５とを、略同一の厚さとしてもよい。金属板４４及び４５の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）等を用いることができる。金属板４４及び４５の表面に銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）等のめっき処理を施してもよい。
【００３１】
制御電極端子４６を構成する各金属製のリード端子は、ボンディングワイヤを介して、ＩＧＢＴ１０のゲート電極１３や温度センサ（図示せず）等と電気的に接続されている。制御電極端子４７を構成する各金属製のリード端子は、ボンディングワイヤを介して、ＩＧＢＴ２０のゲート電極２３や温度センサ（図示せず）等と電気的に接続されている。制御電極端子４６及び４７を構成する各金属製のリード端子の厚さは、例えば、０．５ｍｍ程度とすることができる。ボンディングワイヤとしては、例えば、金線や銅線等の金属線を用いることができる。
【００３２】
ＩＧＢＴ１０及び２０、ダイオード３１及び３２、金属板４１〜４５、制御電極端子４６及び４７、並びにボンディングワイヤは、封止樹脂５０により封止されている。但し、金属板４１及び４３の下面の少なくとも一部は、封止樹脂５０の下面から露出している。又、金属板４４及び４５の上面の少なくとも一部は、封止樹脂５０の上面から露出している。
【００３３】
又、金属板４１の高位側電源端子４１ａ、金属板４２の低位側電源端子４２ａ、及び金属板４３の出力端子４３ａの各々の少なくとも一部は、封止樹脂５０の正面から突出している。又、金属板４１の端部に形成された吊りリード端子４１ｂ、金属板４３の端部に形成された吊りリード端子４３ｂ、制御電極端子４６、及び制御電極端子４７の各々の少なくとも一部は、封止樹脂５０の背面から突出している。
【００３４】
ＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０が配列されている第１の方向（略Ｘ方向）と、吊りリード端子４１ｂ及び４３ｂ並びに制御電極端子４６及び４７が突出する第２の方向（略Ｙ方向）とは、直交している。但し、本願における直交は、厳密な意味での直交ではなく、おおよそ直交していることを意味する。例えば、製造上のばらつき等により第１の方向と第２の方向とが９０度から１０数度程度ずれた場合も直交に含めるものとする。
【００３５】
封止樹脂５０の材料としては、例えば、フィラーを含有したエポキシ系樹脂等を用いることができる。封止樹脂５０の厚さは、例えば、５ｍｍ程度とすることができる。
【００３６】
金属板４１〜４５の封止樹脂５０から露出する部分は、ＩＧＢＴ１０及び２０等が発する熱の外部への放出に寄与することができる。金属板４１〜４５は、例えば、リードフレームから作製できる。なお、吊りリード端子４１ｂ及び４３ｂは、金属板４１及び４３をリードフレームから作製する際にはリードフレームの本体（図示せず）と接続されており、封止樹脂５０で封止後にリードフレームの本体（図示せず）から切断された部分である。
【００３７】
封止樹脂５０には、平面視において、背面から背面と対向するＩＧＢＴ１０の一辺側に窪んだ形状の凹部５１、及び背面から背面と対向するＩＧＢＴ２０の一辺側に窪んだ形状の凹部５２が形成されている。凹部５１は本発明に係る第１の凹部、凹部５２は本発明に係る第２の凹部の代表的な一例である。なお、本願において、平面視とは、図２等のＺ方向（複数の半導体素子が配列された平面に垂直な方向）から視ることをいう。
【００３８】
凹部５１は、封止樹脂５０の背面側に形成され封止樹脂５０を貫通する貫通部５３と、貫通部５３のＩＧＢＴ１０側に形成され封止樹脂５０の上面から下面側に向って所定の深さＴだけ窪んだ段差部５４とを有する。同様に、凹部５２は、封止樹脂５０の背面側に形成され封止樹脂５０を貫通する貫通部５５と、貫通部５５のＩＧＢＴ２０側に形成され封止樹脂５０の上面から下面側に向って所定の深さＴだけ窪んだ段差部５６とを有する。
【００３９】
凹部５１及び５２の幅（Ｘ方向）は、例えば、２〜３ｍｍ程度とすることができる。封止樹脂５０の背面に対する凹部５１及び５２の窪み量（Ｙ方向）は、例えば、５ｍｍ程度とすることができる。封止樹脂５０の背面に対するに対する貫通部５３及び５５の窪み量（Ｙ方向）は、例えば、２〜３ｍｍ程度とすることができる。段差部５４及び５６の所定の深さＴ（Ｚ方向）は、例えば、２〜３ｍｍ程度とすることができる。
【００４０】
凹部５１及び５２の長手方向は、金属板４１〜４３の長手方向（Ｙ方向）、並びに制御電極端子４６及び４７を構成する複数の金属製のリード端子の長手方向と略同一方向とされている。なお、第１の実施の形態では、凹部５１及び５２の平面形状は、長手方向をＹ方向とする矩形状であるが、これには限定されず、例えば、長手方向をＹ方向とする半楕円形状や、長手方向をＹ方向とする半多角形状（半八角形状等）としても構わない。
【００４１】
貫通部５３及び段差部５４を有する凹部５１、並びに貫通部５５及び段差部５６を有する凹部５２を形成するためには、封止樹脂５０を形成する際に用いる金型の凹部５１及び５２を形成したい位置に、凹部５１及び５２に対応する形状の凸部を形成しておけばよい。
【００４２】
なお、便宜上、図５等において、金属板４１及び４３の上側の封止樹脂５０に関しては、各半導体素子の側面部を囲む部分のみを図示している。
【００４３】
図７は、第１の実施の形態に係る半導体装置において凹部を設ける位置を説明するための平面図である。凹部５１は、平面視において、封止樹脂５０の背面側の最外列に配置された一の半導体素子の一辺と対向する位置であって、かつ、樹脂注入口の一の半導体素子側において封止樹脂５０の背面から突出する端子間に設けられている（図７のＤの範囲内）。
【００４４】
同様に、凹部５２は、平面視において、封止樹脂５０の背面側の最外列に配置された他の半導体素子の一辺と対向する位置であって、かつ、樹脂注入口の他の半導体素子側において封止樹脂５０の背面から突出する端子間に設けられている（図７のＥの範囲内）。なお、本実施の形態において、封止樹脂５０の背面側の最外列に配置された半導体素子は、ＩＧＢＴ１０及び２０である。
【００４５】
凹部５１及び５２は、平面視において、封止樹脂５０となる樹脂を充填する際のゲート（樹脂注入口）の位置の両側に設けられている。なお、本実施の形態では、凹部５１及び５２をゲートの位置に対して対称な位置に設けているが、非対称な位置に設けてもよい。又、ゲートの位置の両側に各々２つ以上の凹部を設けてもよい。なお、ゲートＧは、例えば、封止樹脂５０の背面側のＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０との間の中央部分に配置することができる。
【００４６】
ここで、封止樹脂５０に、図６に示す凹部５１及び５２を設けることにより得られる特有の効果について説明する。
【００４７】
図８は、凹部が貫通部のみから形成され段差部を有しない場合の樹脂の流れについて説明するための斜視図（比較例）である。図８では、図５等の凹部５１の位置には貫通部５３のみが形成され、段差部５４は形成されていない。同様に、図５等の凹部５２の位置には貫通部５５のみが形成され、段差部５６は形成されていない。
【００４８】
図８のように、ＩＧＢＴ１０及び２０並びにダイオード３１及び３２が縦横に配列された半導体素子において、リード端子が突出する背面側のＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０との間の中央部分に配置されたゲートＧから樹脂を注入する場合を考える。この場合、図８（ａ）に示すようにゲートＧから注入された樹脂は、図８（ｂ）に示すようにＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０との間の中央部分から流れ込む流れと、図８（ｃ）に示すようにＩＧＢＴ１０及び２０の外側から流れ込む流れが存在する。
【００４９】
そして、両者の流速が同程度であるため、図８（ｄ）に示すように両者はＩＧＢＴ１０とダイオード３１の間の部分及びＩＧＢＴ２０とダイオード３２の間の部分で合流する。つまり、ＩＧＢＴ１０とダイオード３１の間の部分及びＩＧＢＴ２０とダイオード３２の間の部分が合流部Ｉ（ウェルドライン）となる。
【００５０】
その後、図８（ｅ）に示すように樹脂が更に流れ、図８（ｆ）に示すようにダイオード３１のＩＧＢＴ１０とは反対側、及びダイオード３２のＩＧＢＴ２０とは反対側で合流し、合流部Ｊ（ウェルドライン）となる。
【００５１】
合流部ＩやＪ（ウェルドライン）では、ボイドや、樹脂と金属板との界面の剥離が発生し易くなる。特に、ＩＧＢＴやダイオード等の半導体素子の上下に金属板を配置した両面放熱構造の場合には、半導体素子で挟まれた空間である合流部Ｉではエアーが抜けないため、このような問題が発生し易くなる。
【００５２】
リード端子が突出する背面側と直交する側（側面側）であるＩＧＢＴ１０とダイオード３１との間や、ＩＧＢＴ２０とダイオード３２との間にゲートＧを配置することも考えられるが、この場合には、上記問題に加えて、樹脂のランナー部にリードフレームがないため、金型の型開き時に樹脂のランナーが折れる懸念が生じる。
【００５３】
又、ゲートＧを図８とは反対の正面側に設けることも考えられるが、この場合には、ボンディングワイヤの部分が合流部（ウェルドライン）となり、ボンディングワイヤの倒れが発生するおそれがあり、好ましくない。
【００５４】
一方、本実施の形態のように、ゲートＧの両側に、図６に示すような段差部を有する凹部を、平面視において、封止樹脂５０の背面から突出する端子間であって、かつ、封止樹脂５０の背面側の最外列に配置された半導体素子の一辺と対向する位置に設けることにより、樹脂の合流部（ウェルドライン）を半導体素子間ではなく、半導体素子の外側に持って行くことができる。
【００５５】
図９は、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図である。この場合、図９（ａ）に示すようにゲートＧから注入された樹脂は、図９（ｂ）に示すようにＩＧＢＴ１０とＩＧＢＴ２０との間の中央部分から流れ込む流れと、図９（ｃ）に示すようにＩＧＢＴ１０及び２０の外側から流れ込む流れが存在する。しかし、凹部の段差部で樹脂の流動経路が狭くなるため、外側から流れ込む樹脂の流速を中央部分から流れ込む樹脂の流速よりも遅くできる。
【００５６】
その結果、図９（ｄ）に示すように両者はＩＧＢＴ１０とダイオード３１の間の部分の外側及びＩＧＢＴ２０とダイオード３２の間の部分の外側で合流する。つまり、ＩＧＢＴ１０とダイオード３１の間の部分の外側及びＩＧＢＴ２０とダイオード３２の間の部分の外側が合流部Ｋ（ウェルドライン）となる。
【００５７】
その後、図９（ｅ）に示すように樹脂が更に流れ、図９（ｆ）に示すようにダイオード３１のＩＧＢＴ１０とは反対側の部分の外側、及びダイオード３２のＩＧＢＴ２０とは反対側の部分の外側で合流し、合流部Ｌ（ウェルドライン）となる。
【００５８】
このとき、合流部ＫやＬにはエアーが抜けることを妨げる壁等が存在しないため、エアーを外側に押し出すことができ、エアーの巻き込みを抑制することができる。これにより、ボイドの発生や、樹脂と金属板との界面の剥離の発生を抑制することができ、耐久性が高く信頼性の高い半導体装置１を実現できる。
【００５９】
このように、第１の実施の形態では、ゲートの両側に、段差部を有する凹部を、平面視において、封止樹脂の背面から突出する端子間であって、かつ、封止樹脂の背面側の最外列に配置された半導体素子の一辺と対向する位置に設ける。これにより、半導体素子の外側から流れ込む樹脂の流速を中央部分から流れ込む樹脂の流速よりも遅くできるため、樹脂の合流部（ウェルドライン）を半導体素子間ではなく、半導体素子の外側に持って行くことが可能となる。その結果、ボイドの発生や、樹脂と金属板との界面の剥離の発生を抑制することが可能となり、耐久性が高く信頼性の高い半導体装置を実現できる。
【００６０】
又、封止樹脂の背面から突出する端子間に、封止樹脂の背面から半導体素子側に窪んだ形状の凹部を設けることにより、半導体装置の大型化をともなうことなく隣接する端子間の沿面距離を確保することが可能となり、絶縁性を高めることができる。つまり、本実施の形態において、段差部を有する凹部は、樹脂の流速を制御する（遅くする）機能と、沿面距離を確保する機能とを兼ね備えている。
【００６１】
又、ボンディングワイヤの方向と略同一方向から樹脂が注入することにより、ボンディングワイヤの部分が合流部（ウェルドライン）とならないため、ボンディングワイヤの倒れが発生するおそれを低減できる。
【００６２】
なお、平面視において、封止樹脂５０の高位側電源端子４１ａと低位側電源端子４２ａとの間の部分、及び低位側電源端子４２ａと出力端子４３ａとの間の部分にも凹部が形成されているが、これは隣接する端子間の沿面距離を確保することで絶縁性を高めるために設けられたものであり、樹脂の流動には影響しない。
【００６３】
〈第１の実施の形態の変形例１〉
第１の実施の形態の変形例１では、半導体素子の大きさ、及び、隣接する半導体素子の間隔により樹脂の流動が変化するか否かを検討する。なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
【００６４】
図１０は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図（その１）であり、半導体素子の大きさが大、隣接する半導体素子の間隔が小である場合の解析結果である。
【００６５】
図１０（ａ）〜（ｃ）に示す樹脂流動解析結果のように、第１の実施の形態の場合と同様に、半導体素子の外側から流れ込む樹脂の流速を中央部分から流れ込む樹脂の流速よりも遅くできるため、樹脂の合流部（ウェルドライン）を半導体素子間ではなく、半導体素子の外側に持って行くことが可能となる。その結果、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００６６】
図１１は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図（その２）であり、半導体素子の大きさが中、隣接する半導体素子の間隔が中である場合の解析結果である。
【００６７】
図１１（ａ）〜（ｄ）に示す樹脂流動解析結果のように、第１の実施の形態の場合と同様に、半導体素子の外側から流れ込む樹脂の流速を中央部分から流れ込む樹脂の流速よりも遅くできるため、樹脂の合流部（ウェルドライン）を半導体素子間ではなく、半導体素子の外側に持って行くことが可能となる。その結果、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００６８】
図１２は、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程において、溶解した樹脂を金型に流入させてモールド成形を行う際の樹脂流動解析結果を例示する図（その３）であり、半導体素子の大きさが小、隣接する半導体素子の間隔が大である場合の解析結果である。
【００６９】
図１２（ａ）〜（ｃ）に示す樹脂流動解析結果のように、第１の実施の形態の場合と同様に、半導体素子の外側から流れ込む樹脂の流速を中央部分から流れ込む樹脂の流速よりも遅くできるため、樹脂の合流部（ウェルドライン）を半導体素子間ではなく、半導体素子の外側に持って行くことが可能となる。その結果、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００７０】
このように、第１の実施の形態の変形例１によれば、半導体素子の大きさや隣接する半導体素子の間隔の広狭にかかわらず、ゲートの両側に、段差部を有する凹部を、平面視において、封止樹脂の背面から突出する端子間であって、かつ、封止樹脂の背面側の最外列に配置された半導体素子の一辺と対向する位置に設けることにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏することが確認された。
【００７１】
〈第１の実施の形態の変形例２〉
第１の実施の形態の変形例２では、凹部５１及び５２を第１の実施の形態とは異なる位置に設ける例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
【００７２】
図１３は、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の内部構造を例示する平面図（その１）である。図１４は、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の内部構造を例示する平面図（その２）である。
【００７３】
前述のように、凹部５１及び５２は、平面視において、封止樹脂５０の背面から突出する端子間であって、かつ、封止樹脂５０の背面側の最外列に配置された半導体素子の一辺と対向する位置（図７のＤ又はＥの範囲内）に設けることができる。第１の実施の形態では、凹部５１を吊りリード端子４１ｂと制御電極端子４６のうちの１つとの間に設け、凹部５２を吊りリード端子４３ｂと制御電極端子４７のうちの１つとの間に設けた。
【００７４】
しかし、図７のＤ又はＥの範囲内であれば、図１３や図１４に示すように、凹部５１を隣接する制御電極端子４６の間に設け、凹部５２を隣接する制御電極端子４７の間に設けてもよい。この場合にも、第１の実施の形態や変形例１と同様の効果を奏する。
【００７５】
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００７６】
例えば、上記実施の形態では、複数の半導体素子（ＩＧＢＴ及びダイオード）が縦横に配列された半導体装置を例示したが、本発明は、ＩＧＢＴ及びダイオードが一体化された半導体素子が２つ配列された半導体装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  半導体装置
１０、２０  ＩＧＢＴ
１１、２１  コレクタ電極
１２、２２  エミッタ電極
１３、２３  ゲート電極
３１、３２  ダイオード
４１ａ  高位側電源端子
４１ｂ、４３ｂ  吊りリード端子
４１、４２、４３、４４、４５  金属板
４２ａ  低位側電源端子
４３ａ  出力端子
４６、４７  制御電極端子
５０  封止樹脂
５１、５２  凹部
５３、５５  貫通部
５４、５６  段差部
６１、６２  スペーサ
【図１】
2014154780.tif 000003
【図２】
2014154780.tif 000004
【図３】
2014154780.tif 000005
【図４】
2014154780.tif 000006
【図５】
2014154780.tif 000007
【図６】
2014154780.tif 000008
【図７】
2014154780.tif 000009
【図８】
2014154780.tif 000010
【図９】
2014154780.tif 000011
【図１０】
2014154780.tif 000012
【図１１】
2014154780.tif 000013
【図１２】
2014154780.tif 000014
【図１３】
2014154780.tif 000015
【図１４】
2014154780.tif 000016