(57)【要約】【課題】  半導体素子表面の電極に接続されたリードを用いて放熱を行うことにより、放熱効率や信頼性が高く、かつ製造コストの低減ができる電力用半導体装置を提供する。【解決手段】  表面と裏面とを備えた半導体基板と、表面に設けられた第１電極と、裏面に設けられた第２電極と、表面に設けられ、第１電極と第２電極との間の電流を制御する制御電極とを備えた半導体素子と、半導体素子の第１電極に接続されたリードと、半導体素子の裏面に固着された放熱板と、少なくとも半導体素子とリードを埋込む絶縁筐体とを含む電力用半導体装置において、リードが少なくとも２箇所の接続部で第１電極に接続され、接続部の間でリードが絶縁筐体の表面に近づくように張り出す。【選択図】図１
2006190728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と裏面とを備えた半導体基板と、該表面に設けられた第１電極と、該裏面に設けられた第２電極と、該表面に設けられ、該第１電極と該第２電極との間の電流を制御する制御電極とを備えた半導体素子と、
該半導体素子の該第１電極に接続されたリードと、
該半導体素子の裏面に固着された放熱板と、
少なくとも該半導体素子と該リードを埋込む絶縁筐体とを含む電力用半導体装置であって、
該リードが少なくとも２箇所の接続部で該第１電極に接続され、該接続部の間で該リードが該絶縁筐体の表面に近づくように張り出したことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
表面と裏面とを備えた半導体基板と、該表面に設けられた第１電極と、該裏面に設けられた第２電極と、該表面に設けられ、該第１電極と該第２電極との間の電流を制御する制御電極とを備えた半導体素子と、
該半導体素子の該第１電極に接続されたリードと、
該半導体素子の裏面に固着された放熱板と、
該半導体素子と該リードを覆う絶縁筐体とを含む電力用半導体装置であって、
該リードが少なくとも２箇所の接続部で該第１電極に接続され、該接続部の間で該リードが該絶縁筐体の表面まで張り出して該絶縁筐体の表面から露出したことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項３】
上記絶縁筐体の表面から露出した上記リードが、該絶縁筐体より熱伝導率の高い樹脂層で覆われたことを特徴とする請求項２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
上記リードが、２箇所の上記接続部の間で、上記絶縁筐体の表面と略平行な放熱部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
表面と裏面とを備えた半導体基板と、該表面に設けられた第１電極と、該裏面に設けられた第２電極と、該表面に設けられ、該第１電極と該第２電極との間の電流を制御する制御電極とを備えた半導体素子と、
該半導体素子の該第１電極に接続されたリードと、
該半導体素子の裏面に固着された第１放熱板と、
該リードに固着された第２放熱板と、
少なくとも該半導体素子と該リードを埋込む絶縁筐体とを含む電力用半導体装置であって、
該リードが少なくとも２箇所の接続部で該第１電極に接続され、該接続部の間で該リードが該絶縁筐体の表面方向に張り出して、該第２放熱板に固着されたことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項６】
上記リードが、２箇所の上記接続部の間で、上記第２放熱板の裏面と略平行な放熱部を有することを特徴とする請求項５に記載の電力用半導体装置。
【請求項７】
上記放熱部の面積が、上記接続部の面積より大きいことを特徴とする請求項４または６に記載の電力用半導体装置。
【請求項８】
上記放熱部に対して略垂直な方向に該放熱部を投影した場合に、該放熱部と上記接続部とが重なる部分を有することを特徴とする請求項４、６および７のいずれかに記載の電力用半導体装置。
【請求項９】
上記リードが、１つの上記第１電極に対して少なくとも２箇所の上記接続部を有することを特徴とする請求項１〜３および５のいずれかに記載の電力用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用半導体装置に関し、特に、半導体素子と外部電極とがリードで接続された電力用半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用半導体装置を構成する半導体素子の表面電極からの配線は、半導体素子から電気信号を外部に取り出すために必要不可欠である。従来の電力用半導体装置では、半導体素子の表面電極と、外部電極につながる内部電極とをアルミニウムワイヤを用いて電気的に接続していた。
このような電力用半導体装置においては、半導体素子の動作により発生する熱は、アルミニウムワイヤが接続された面と対向する半導体素子の裏面から放出されていた。
更には、半導体素子の発熱量が増大した場合、更なる放熱が必要となるため、半導体素子の表面からも放熱することが提案されていた。半導体素子の表面からの放熱手段としては、例えば、半導体素子の表面や半導体素子が固着された放熱板に、板状の出力端子板を接続し、出力端子板を介して半導体素子の表面からも放熱させる構造が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば、半導体素子の両面に放熱板を接続して、半導体素子の両面から放熱する構造も提案されていた（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１３７８号公報
【特許文献２】特開２００３−４６０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、半導体素子が固着された放熱板に板状の出力端子板を接続しても、放熱板の熱抵抗が大きく、充分な放熱が得られなかった。一方、放熱板を厚くした場合には、熱サイクルを加えた場合の信頼性が低下した。また、半導体素子の表面との接続領域を広くすると、半導体素子に含まれる制御配線の絶縁層が破壊され、制御配線が主電極と短絡して半導体素子が破壊された。
【０００４】
また、半導体素子の両面に放熱板を接続する構造では、温度変化の大きな環境で用いる場合や長期間使用する場合、放熱板と半導体素子との熱膨張率の差によりセル構造を有する半導体素子の表面に剪断応力がかかり、半導体素子が破壊される等の問題があった。更に、熱容量の大きい放熱板を半導体素子の両面に高精度で搭載することは困難であるとともに、半導体素子と放熱板との間を絶縁する構造は複雑であり、製造工程の複雑化、製造コストの上昇を招くという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、半導体素子表面の電極に接続されたリードを用いて放熱を行うことにより、放熱効率や信頼性が高く、かつ製造コストの低減が可能な電力用半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面と裏面とを備えた半導体基板と、表面に設けられた第１電極と、裏面に設けられた第２電極と、表面に設けられ、第１電極と第２電極との間の電流を制御する制御電極とを備えた半導体素子と、半導体素子の第１電極に接続されたリードと、半導体素子の裏面に固着された放熱板と、少なくとも半導体素子とリードを埋込む絶縁筐体とを含む電力用半導体装置であって、リードが少なくとも２箇所の接続部で第１電極に接続され、接続部の間でリードが絶縁筐体の表面に近づくように張り出したことを特徴とする電力用半導体装置である。
【発明の効果】
【０００７】
このように、本発明にかかる電力用半導体装置では、半導体素子の表面からの放熱を促進し、かつ温度サイクルによる半導体素子や接続部の破壊を防止し、高い放熱効率および信頼性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「左」、「右」およびこれらの用語を含む名称を適宜使用するが、これらの方向は図面を参照した発明の理解を容易にするために用いるものであり、実施形態を上下反転、あるいは任意の方向に回転した形態も、当然に本願発明の技術的範囲に含まれる。
【０００９】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の斜視図である。また、図２は、図１の電力用半導体装置を、Ｉ−Ｉ方向に見た場合の断面図である。ただし、図１の斜視図では、構造が理解しやすいように、樹脂筐体（絶縁筐体）や電極端子の一部が省略されている。
【００１０】
電力用半導体装置１００は、放熱ブロック（放熱板）１を含む。放熱ブロック１は、電気伝導率、熱伝導率が高いものが好ましく、例えば厚さ３ｍｍのＣｕからなる。放熱ブロック１の上には、ＩＧＢＴ２およびダイオード３がはんだ４Ａによって、電気的かつ機械的に接続されている。ＩＧＢＴ２は、例えば厚さが０．２５ｍｍ、縦横の長さがそれぞれ１２ｍｍであり、ダイオード３は、例えば厚さが０．２５ｍｍ、縦の長さが１３．５ｍｍ、横の長さが１２ｍｍである。また、はんだ４Ａには、例えば厚さが０．１５ｍｍのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだが用いられる。放熱ブロック１はＩＧＢＴ２およびダイオード３の放熱手段と、両素子の裏面側の電極との双方を兼ねる。
【００１１】
ＩＧＢＴ２およびダイオード３には、例えば厚さ０．３ｍｍ、幅１０ｍｍのＣｕからなるリード５が、はんだ４Ｂを用いて接合されている。具体的には、リード５が引き出し電極部５Ａを含み、引き出し電極部５ＡとＩＧＢＴ２およびダイオード３の電極（図示せず）がそれぞれ電気的に接続されている。はんだ４Ｂには、例えば厚さが０．２ｍｍのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだが用いられる。
【００１２】
放熱ブロック１およびリード５は、リードフレームによって構成されている電極端子７Ａ、７Ｂにそれぞれ固着されて、外部との電流の入出力が行われる。リード５と電極端子７Ａとは、例えば超音波溶接などの手法により接続される。
ＩＧＢＴ２のゲート電極（図示せず）と、電極端子７Ａ、７Ｂと共にリードフレームで構成された電極端子７Ｃとは、例えばアルミニウムのボンディングワイヤ６を用いて接続される。
放熱ブロック１、ＩＧＢＴ２、ダイオード３、リード５等は、熱硬化性樹脂を用いたトランスファモールドにより樹脂封止され、樹脂筐体８中に収納される。
【００１３】
樹脂封止後、リードフレームが切断され、それぞれの電極端子７Ａ、７Ｂ、７Ｃの樹脂から露出した部分が外部端子として機能する。
【００１４】
また、放熱ブロック１の裏面には、例えば、厚さが０．２ｍｍの、樹脂筐体８よりも熱伝導性に優れたエポキシ系材料を主とする絶縁層１１が固着されており、電力用半導体装置１００と、裏面に取り付けられる放熱フィン（後述する図４参照）等との間の絶縁を保つ。
【００１５】
図３は、ＩＧＢＴ２の表面の電極形状を表した平面図であり、図３の上方向が、図１の左下方向に該当する。ＩＧＢＴ２の表面には、制御電極であるゲート電極９と、エミッタ電極（第１電極）１０とが設けられている。ゲート電極９にはエミッタ電極１０を分割するように配置された、制御配線であるゲート配線９Ａが接続されている。ゲート配線９Ａは、例えば厚さが４μｍのＡｌ−Ｓｉ合金等からなり、例えばＳｉナイトライド等からなる厚さ１μｍの絶縁層で覆われている。エミッタ電極１０は、例えば厚さが４μｍのＡｌ−Ｓｉ合金等からなり、ゲート配線９Ａとエミッタ電極１０とは絶縁されている。ゲート配線９Ａとエミッタ電極１０との間隔は約５μｍである。
【００１６】
ＩＧＢＴ２の裏面には、コレクタ電極（第２電極）が設けられており（図示せず）、放熱ブロック１とはんだ４Ａで接合するために、Ａｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ａｕの多層金属層が真空蒸着によって表面に形成されている。
【００１７】
エミッタ電極１０の表面には、はんだ４Ｂが濡れるように、下から順にＡｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造からなる金属層が真空蒸着により形成されている。この金属層は、はんだ接合時に最表面のＡｕがはんだ中に溶解し、金属層中のＮｉとはんだ中のＳｎが合金化する。なお、ダイオード３の表面にも同様に、はんだ４Ｂが濡れるようにかかる金属層が形成されている。
【００１８】
リード５の引き出し電極部５Ａは、図１、２に示すように波形に成型されている。例えば、波形のピッチは２．５ｍｍであり、高さは２ｍｍである。引き出し電極部５Ａの成型には、通常のリード加工で用いられているプレス成型が用いられる。
引き出し電極部５Ａの波形の谷に当たる、ＩＧＢＴ２に近接する部分がエミッタ電極１０とはんだ４Ｂを介して接合され、接続部（あるいは接合部）５Ｂとなっている。接続部５Ｂは、リード５の引き出し電極部５Ａのうち、はんだ４Ｂと接合された部分をいう。接続部５Ｂに挟まれた引き出し電極部５Ａは、ゲート配線９Ａを跨ぎ、波形の山に当たる部分が、樹脂筐体８の表面近傍まで張り出すようになっている。引き出し電極部５Ａと樹脂筐体８の表面との距離は、波形の山に当たる部分で０．３ｍｍ程度となり、周囲に比べて薄くなっている。
【００１９】
このように、ゲート配線９Ａと引き出し電極部５Ａを離して配置することにより、トランスファモールド時などに引き出し電極部５Ａがゲート配線９Ａに押し付けられて絶縁膜が破壊され、ＩＧＢＴ２が故障するのを防止できる。
【００２０】
また、接続部５Ｂに挟まれた引き出し電極部５Ａの、波形の山に当たる部分が、樹脂筐体８の表面近傍まで張り出すようになっているため、エミッタ電極１０と樹脂筐体８の表面との間に複数の熱伝達経路が形成される。このため、空冷フィンや水冷フィンなどの放熱部品を樹脂筐体８の表面に設けることにより、ＩＧＢＴ２から発生する熱を、ＩＧＢＴ２の表面側から放熱することが可能となる。
【００２１】
図４は、電力用半導体装置１００の表面と裏面に、例えばアルミニウムからなる放熱フィン２０を設けた場合の断面図である。放熱フィン２０は、例えばシリコングリースのような放熱グリース２１を介して樹脂筐体８に取り付けられる。図４中、図１、２と同一符号は、同一または相当箇所を表す。
かかる構造を用いることにより、エミッタ電極１０に接続されるリード５や引き出し電極部５Ａの板厚を厚くすることなく放熱効率を高くすることができる。このため、温度サイクルや電流サイクルなど、ＩＧＢＴ２に温度変化が加えられた場合でも、ＩＧＢＴ２の主材料であるＳｉと、リード５の主材料であるＣｕとの熱膨張率差に起因する熱応力によって発生するはんだ４Ｂの亀裂を抑制し、耐温度サイクル信頼性を向上させることが可能となる。なお、リード５を薄くするほど信頼性は向上するが、リード５にＣｕを用いた場合には、電流密度は２００Ａ／ｍｍ２以下にすることが望ましい。
【００２２】
また、リード形状を順送プレス加工による成型が可能な波形形状とすることにより、リードの生産性を落とすこと無く、安価で放熱性の高い樹脂封止型モジュールを提供できる。加えて、ゲート配線９Ａの絶縁層の破壊によるＩＧＢＴ２の破壊を防止しながら、ＩＧＢＴ２表面から放熱を行う樹脂封止型モジュールを作製できる。
【００２３】
この場合、アセンブリ性やリードの成型精度、ＩＧＢＴ２から樹脂筐体８表面への熱抵抗を考慮すると、引き出し電極部５ＡのＩＧＢＴ２と接合される接続部５Ｂと、樹脂筐体８の表面近傍に張り出した部分は、概ね平行になるのが望ましい。本実施の形態１に記載した構造によれば、接合層が２層のみで構成されるため、多層接合構造を用いた場合に比べて、生産性を低下させること無く、このような平行な配置を容易に行える。
【００２４】
以上で述べたようなＩＧＢＴ２とリード５との接合は、ＩＧＢＴ２だけでなくダイオード３にも適用でき、ダイオード３との接続部分においても、リード５が波形に成型されることが望ましい。また、ダイオード３については、ゲート配線９Ａが形成されていないため、接続部５Ｂの位置ずれに対しては許容量が大きい。従って、リード５を接合する際には、位置ずれの許容量が小さいＩＧＢＴ２と併せて接合することが有効である。
【００２５】
また、はんだ４Ａ、４Ｂの材料としてＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを示したが、これに限定するものでなく、Ｓｎ−Ｐｂ系はんだやＡｕ−Ｓｎ系、Ａｕ−Ｓｉ系はんだ等を用いてもかまわない。また、Ａｇペーストなどの比較的熱伝導率の高い導電性接着剤を用いることも可能である。
【００２６】
濡れ性を向上させるために、エミッタ電極１０上に形成する金属膜として、Ａｌ／Ｍｏ／Ｎｉ／Ａｕの積層構造を用いたが、金属製のマスクパターンを用いた真空蒸着やスパッタリング、ウェハ上に形成した有機系材料からなるレジストパターンを用いた無電解メッキによるＡｌ／Ｎｉ／Ａｕ等も用いることができる。
なお、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｕ、はんだなど最表面にはんだがぬれる金属層を形成していれば構わない。
導電性接着剤を用いる場合には、はんだが濡れる金属膜を必ずしも形成する必要はないが、金属層の酸化によって電気抵抗が増加するため、Ａｕなどの酸化防止層を形成することが望ましい。
【００２７】
本実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００は、放熱ブロック１の裏面にエポキシ系の絶縁層１１が固着され、リード５や引き出し電極部５Ａが樹脂筐体８に封止された構造となっている。このように、放熱ブロック１、リード５、引き出し電極部５Ａを樹脂筐体８中に封止した絶縁構造とすることで、複数の電力用半導体装置を近接配置する場合に、絶縁を必要とする部分の沿面距離を小さくすることが可能となり、冷却フィンの小型化が可能となる。特に、数百ボルトから数キロボルトの絶縁耐圧が要求される場合等に有効である。
このように、外部に対して絶縁構造を有する電力用半導体装置１００を用いることにより、電力用半導体装置１００を組み込んだシステム全体の小型、軽量化、低コスト化が可能となる。
【００２８】
外部との絶縁構造は、トランスファモールド時に放熱ブロック１の裏面も覆うように樹脂筐体８を形成することによっても行える。
【００２９】
図５は、全体が２００で表される、本実施の形態１にかかる他の電力用半導体装置の断面図である。図５中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
電力用半導体装置２００では、リード５の接続部５Ｂの間で樹脂筐体８の表面方向に張り出した引き出し電極部５Ａが、樹脂筐体８より熱伝導率の高いエポキシ系樹脂からなる絶縁層（樹脂層）１２で覆われている。かかる構造を用いることにより、引き出し電極部５Ａと樹脂筐体８表面との熱抵抗が軽減でき、放熱効率を高くできる。
【００３０】
なお、上述した材料は、以下で述べる他の電力用半導体装置にも適用可能である。
【００３１】
実施の形態２．
図６は、全体が３００で表される、本実施の形態２にかかる電力用半導体装置の断面図である。図６中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
本実施の形態２にかかる電力用半導体装置３００では、ＩＧＢＴ２の１つのエミッタ電極１０Ａに対して、リード５に含まれる引き出し電極部５Ａが、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ４Ｂにより２箇所で接合され、接続部５Ｂとなっている。それぞれの接続部５Ｂの間では、引き出し電極部５Ａが波形形状となり、樹脂筐体８の表面近傍に張り出した構造となっている。
なお、図６では、１つのエミッタ電極１０Ａに対して引き出し電極部５Ａが２箇所で接合される場合について説明したが、３箇所以上とすることも可能である。
【００３２】
かかる電力用半導体装置３００では、ＩＧＢＴ２から樹脂筐体８表面近傍まで張り出した引き出し電極部５Ａの断面積が増加し、放熱効率を高めることができる。
【００３３】
また、エミッタ電極１０上の接続部５Ｂの幅（図５では、左右方向の長さ）は、上述の電力用半導体装置１００に比較して減少する。
ここで、電力用半導体装置３００の周囲の温度の変化や、ＩＧＢＴ２やダイオード３の発熱による温度変化により、ＩＧＢＴ２やダイオード３と引き出し電極部５Ａとの接合材であるはんだ４Ｂには、剪断応力が発生する。具体的には、半導体素子３の主材料であるＳｉ（線膨張係数：２．５ｐｐｍ／℃）と、リード５の主材料であるＣｕ（線膨張係数：１６ｐｐｍ／℃）やＡｌ（線膨張係数：２３ｐｐｍ／℃）の間の熱変形の差により、剪断応力が発生する。熱変形は、両者の接続部の幅が大きくなることによるほど大きくなり、疲労破壊が速く発生する。
従って、電力用半導体装置３００のように接続部５Ｂの幅を小さくすることにより、接続部５Ｂにおける破壊を防止し、更に信頼性の高い電力用半導体装置を得ることができる。
【００３４】
実施の形態３．
図７は、全体が４００で表される、本実施の形態３にかかる電力用半導体装置の断面図である。図７中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
電力用半導体装置４００では、波形形状の引き出し電極部５Ａが、接続部５Ｂと平坦な放熱部５Ｃを有する。平坦な接続部５Ｂは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ４ＢによりＩＧＢＴ２表面のエミッタ電極１０に接合されている。
放熱部５Ｃは、樹脂筐体８に封止されて表面近傍に位置し、樹脂筐体８の表面と略平行な放熱部からなる。
【００３５】
かかる構造では、エミッタ電極１０と接続部５Ｂとを略一定の厚みのはんだ４Ｂで接合することができ、ＩＧＢＴ２と引き出し電極部５Ａとの間の熱抵抗を低減することが可能となる。
【００３６】
また、放熱部５Ｃと樹脂筐体８の表面とを略平行することができ、引き出し電極部５Ａと樹脂筐体８表面との間の熱抵抗を軽減することができ、半導体素子３からの放熱効率を向上させることが可能となる。
【００３７】
更に、実施の形態１で述べたような、ゲート配線９Ａの破壊によるＩＧＢＴ２の破壊を防止することができると共に、温度サイクルに対する信頼性も向上する。
【００３８】
実施の形態４．
図８は、全体が５００で表される、本実施の形態４にかかる電力用半導体装置の断面図である。図８中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
電力用半導体装置５００は、波形形状の引き出し電極部５Ａが、平坦な接続部５Ｂと放熱部５Ｃを有するとともに、平坦な放熱部５Ｃの幅（図８の左右方向の長さ）が、平坦な接続部５Ｂの幅より大きくなっている。具体的には、引き出し電極部５Ａのエミッタ電極１０への接続部５Ｂの幅が約０．５ｍｍ、引き出し電極部５Ａの樹脂筐体８の表面近傍における放熱部５Ｃの幅が約１ｍｍ、それぞれを接続する部分の幅が約０．５ｍｍとなっている。他の実施の形態と同様に、引き出し電極部５Ａはエミッタ電極１０にはんだ付けされ、樹脂筐体８によって封止されている。
【００３９】
かかる電力用半導体装置５００では、熱伝導率の低い樹脂近傍の引き出し電極部５Ａの面積を拡大することが可能となるため、接続部５Ｂと放熱部５Ｃとが同一の幅で形成された場合よりも熱抵抗を低減することができ、放熱性が向上するため、電力用半導体装置の小型、低コスト化が可能となる。
【００４０】
更に、リード５をＩＧＢＴ２上、ダイオード３上にはんだ付けする際にも、接続部５Ｂと放熱部５Ｃとが同一の幅で形成された場合よりも、ゲート配線部９Ａと引き出し電極部５Ａの距離が大きくなるため、引き出し電極部５Ａとエミッタ電極１０とを接合する際の位置精度に余裕ができるため、生産性が向上し、電力用半導体装置の低コスト化が可能となる。
【００４１】
実施の形態５．
図９は、全体が６００で表される、本実施の形態５にかかる電力用半導体装置の断面図である。図９中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
電力用半導体装置６００では、引き出し電極部５Ａの接続部５Ｂと、平坦な放熱部５Ｃとがオーバーラップするようになっている。即ち、放熱部５Ｃに対して略垂直な方向に放熱部５Ｃを投影した場合に、放熱部５Ｃと接続部５Ｂとが重なる部分を有するようになっている。
【００４２】
リードの成型方法としては、プレス加工の他に、アルミニウムのフィン等の成型に用いられる押し出し、引き抜き等が用いられる。かかる方法を用いることにより、後述する図１０のような形状も容易に形成できる。
一方、押し出し等を用いた場合には、材質はＡｌ系材料を使用する方が成形性に優れるが、はんだ付け性がＣｕよりも劣るため、Ｓｎメッキ、Ｎｉ／Ａｕメッキ、Ａｇメッキなどを表面に形成することが望ましい。
【００４３】
電力用半導体装置６００においては、接続部５Ｂの幅を大きくすること無く、放熱部５Ｃの面積を大きくすることができ、ＩＧＢＴ２からの放熱効率を向上させることができる。
【００４４】
この場合、引き出し電極部５Ａは、接続部５Ｂの幅よりも、樹脂筐体８の表面に近接する放熱部５Ｃの幅が大きく形成され、隣り合う接続部５Ｂ、放熱部５Ｃそれぞれの間隔は、接続部５Ｂの方が広いことが好ましい。これは、ＩＧＢＴ２内のゲート配線部９Ａの破壊を防止するためと、樹脂筐体８の表面への熱抵抗に影響する、樹脂筐体８の表面近傍の放熱部５Ｃの面積を大きくするためである。
【００４５】
図１０は、全体が７００で表される、本実施の形態５にかかる他の電力用半導体装置の断面図である。図１０中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
電力用半導体装置７００では、引き出し電極部５Ａの接続部５Ｂと放熱部５Ｃとがオーバーラップするとともに、引き出し電極部５Ａの放熱部５Ｃに加えて、接続部５Ｂも平坦になっている。かかる構造では、ＩＧＢＴ２からの放熱効率を更に向上させることができる。
【００４６】
図１１、１２は、全体が８００で表される、本実施の形態５にかかる他の電力用半導体装置の断面図である。図１１、１２中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
図１１は、電力用半導体装置８００の製造中における断面図であり、電力用半導体装置８００の製造工程では、リード５の引き出し電極部５Ａが露出させるように、トランスファモールドにより樹脂封止を行う。続いて、図１２では、封止樹脂８を除去した部分に、エポキシ系の絶縁層１２を固着する。
なお、図１２のように、リード５が絶縁層１２で覆われた絶縁構造の方が使い易いので一般的に用いられるが、図１１のように、リード５が露出した非絶縁構造のものも用いることができる。
【００４７】
かかる工程においてモールド金型で型締めする際、引き出し電極部５Ａを押さえ、封止樹脂が入り込まないようにする必要があるが、本実施の形態５で示した引き出し電極部５Ａの形状を用いることにより、引き出し電極部５Ａが撓むことによって、ＩＧＢＴ２やダイオード３に過大な型締めの応力をかけることなく樹脂封止することができる。
【００４８】
実施の形態６．
図１３は、全体が９００で表された、本発明の実施の形態６にかかる電力用半導体装置の断面図である。図１３中、図１、２と同一の符号は同一または相当箇所を示す。
電力用半導体装置９００では、リード５の引き出し電極部５Ａに厚さ１ｍｍよりなるＣｕの放熱板（第２放熱板）１３が、比較的熱伝導性、電気伝導性に優れた銀ペースト１４を用いて接続されている。放熱板１３の上部は、樹脂筐体８で覆われている。
【００４９】
このように銀ペーストを用いた場合、接着剤のキュア温度１３０℃程度の加熱によって接合でき、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ４Ｂを溶融させること無く放熱板１３を固着することができる。
【００５０】
引き出し電極部５Ａと放熱板１３との接続手段として、導電性接着剤である銀ペーストを示したが、１８０℃以下の低融点組成のＳｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだを用いることによっても、はんだ４Ａ、４Ｂを再溶融させること無く、放熱板１３を固着することが可能である。
【００５１】
かかる構造を用いることにより、電力用半導体装置９００においては、はんだ接続部に発生する熱応力を増大させること無く、ＩＧＢＴ２などの半導体素子からの放熱経路を増大させて放熱効率を大きくできる。
更に、熱容量を増加させることによって、大きな熱変化に対しても、半導体素子の温度上昇を抑制することが可能となる。
また、放熱板１３は導電性を有するため、引き出し電極部５Ａの電気抵抗を軽減することもでき、電力用半導体装置の抵抗損失を軽減することができる。
【００５２】
以上に実施の形態１〜６では、封止樹脂８の形成に、熱硬化性樹脂を用いたトランスファモールド法を使用したが、熱可塑性樹脂を用いたインジェクションモールド法を使用することもできる。
また、実施の形態１〜６で述べたリード５の形状は、ＩＧＢＴ２だけでなくダイオード３にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかるＩＧＢＴの平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる放熱フィンを有する電力用半導体装置の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる他の電力用半導体装置の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５にかかる他の電力用半導体装置の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態５にかかる他の電力用半導体装置の製造工程中の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかる他の電力用半導体装置の断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  放熱ブロック、２  ＩＧＢＴ、３  ダイオード、４Ａ、４Ｂ  はんだ、５  リード、５Ａ  引き出し電極部、５Ｂ  接続部、５Ｃ  放熱部、６  アルミニウムワイヤ、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ  電極端子、８  樹脂筐体、９  ゲート電極、９Ａ  ゲート配線、１０  エミッタ電極、１０Ａ  金属層、１１、１２  絶縁層、１３  放熱板、１４  銀ペースト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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