(57)【要約】【課題】はんだブリッジの発生を防止するためにリード端子の先端部を回転させても、リード端子の機械的強度の低下を抑制できる半導体装置を提供する。【解決手段】矩形状の上面、上面の裏側に設けられた下面、および上面と下面とに接続された側面、を有する筐体と、側面から突出し、側面との接触部における上面に平行な方向の幅が厚さより長いリード端子１１と、を備え、リード端子１１は、上面の長辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜部１１ｂと、傾斜部１１ｂに接続され、上面に垂直な方向に屈曲して上面に垂直な方向に延伸した屈曲部１１ｃと、屈曲部１１ｃに接続され、上面の長辺に垂直な方向から傾斜部１１ｂが傾斜した方向に捩じられた捩じれ部１１ｄと、捩じれ部１１ｄに接続された先端部１１ｅと、を備える。【選択図】      図２
2018110143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の辺を有する第１の主面、前記第１の主面の裏側に設けられた第２の主面、および前記第１の主面と前記第２の主面とに接続され前記第１の辺に平行な部位を有する側面、を有する筐体と、
前記側面から突出し、前記側面との接触部における前記第１の主面に平行な方向の幅が前記幅に垂直な方向の厚さより距離が長いリード端子と、
を備え、
前記リード端子は、
前記第１の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜部と、
前記傾斜部に接続され、前記第１の主面に垂直な方向に屈曲して前記第１の主面に垂直な方向に延伸した屈曲部と、
前記屈曲部に接続され、前記第１の辺に垂直な方向から前記傾斜部が傾斜した方向に捩じられた捩じれ部と、
前記捩じれ部に接続された先端部と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記リード端子は、前記側面と前記傾斜部との間に、前記第１の辺に垂直な方向に延伸した突出部をさらに備えた請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の主面は、前記第１の辺に平行な第２の辺を有し、
前記リード端子が、前記側面から複数突出し、
複数の前記リード端子は、前記第１の辺に沿って設けられた第１のリード端子と、前記第２の辺に沿って設けられ、前記屈曲部が前記第１のリード端子と同じ方向に屈曲した第２のリード端子とを含む請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１のリード端子と前記第２のリード端子とは、それぞれの前記傾斜部が前記第１の辺に垂直な方向から傾斜した方向が互いに逆である請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の辺に垂直な方向と前記傾斜部の延伸方向との間の角度は、３０°以上６０°以下であって、前記捩じれ部が捩じられた角度は、３０°以上６０°以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１の辺に垂直な方向と前記先端部の幅方向との間の角度は、３０°以下である請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
請求項１から６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。
【請求項８】
前記電力変換装置は、前記半導体装置の前記リード端子の前記先端部が挿入されたスルーホールを有する基板を備え、
前記スルーホールは、前記半導体装置の前記筐体の前記第１の主面の前記第１の辺に垂直な方向の第１の幅が、前記第１の幅に垂直な方向の第２の幅より距離が長い請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
外周が矩形状を呈する環状の平板からなる枠体部と、
前記枠体部の前記外周の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域を有し、前記枠体部の内周に接続されたリード端子形成部と、
を備えたリードフレーム。
【請求項１０】
前記リード端子形成部は、前記枠体部を水平に配置して前記リード端子形成部が前記枠体部の前記内周に接続された側から見て、前記リード端子形成部と前記枠体部の前記外周の前記辺との間の角度が小さい側が、左側に位置する場合には時計回りに捩じられ、右側に位置する場合には反時計周りに捩じられた捩じれ領域を前記傾斜領域に有する請求項９に記載のリードフレーム。
【請求項１１】
第１の主面、前記第１の主面の裏側に設けられた第２の主面、および前記第１の主面と前記第２の主面とに接続され前記第１の主面と接続された辺を有する側面、を有する筐体の前記側面から突出し、前記辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域と、前記傾斜領域の一部が捩じられた捩じれ領域とを有するリード端子形成部を、
前記側面と前記捩じれ領域との間で、前記主面に垂直な方向に屈曲させてリード端子を形成する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を備えた半導体装置、半導体装置を用いた電力変換装置、半導体装置に用いられるリードフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、半導体素子を樹脂などの絶縁物で形成された筐体の内部に有し、筐体の側面から半導体素子に電気的に接続されたリード端子を複数突出させて構成されている。複数のリード端子は、筐体の側面から突出して互いに平行に延伸している。複数のリード端子をプリント基板にはんだ付けすることにより、半導体装置内部の半導体素子と外部の電気回路とを電気的に接続することができる。
【０００３】
従来の半導体装置では、半導体装置の筐体の側面から突出させて筐体の側面に垂直な方向に延伸する互いに平行な複数のリード端子を、リード端子の中間部から９０°捩じり、プリント基板のパッドに当接させていた。リード端子の先端部は、９０°回転されて幅の狭い方であるリード端子の厚み方向がパッドに当接されるので、リード端子の先端部が当接するプリント基板のパッドの幅を狭くすることができていた。これにより、パッドの間隔を広くしてはんだブリッジの形成を防止していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開平３−１１６０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された従来の半導体装置では、リード端子を中間部で９０°捩じっているので、リード端子を捩じる角度が大きく、リード端子の機械的強度が低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、前述のような問題を解決するためになされたもので、はんだブリッジの発生を防止するためにリード端子の先端部を回転させても、リード端子の機械的強度の低下を抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、第１の辺を有する第１の主面、第１の主面の裏側に設けられた第２の主面、および第１の主面と第２の主面とに接続され第１の辺に平行な部位を有する側面、を有する筐体と、側面から突出し、側面との接触部における第１の主面に平行な方向の幅が幅に垂直な方向の厚さより距離が長いリード端子と、を備え、リード端子は、第１の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜部と、傾斜部に接続され、第１の主面に垂直な方向に屈曲して第１の主面に垂直な方向に延伸した屈曲部と、屈曲部に接続され、第１の辺に垂直な方向から傾斜部が傾斜した方向に捩じられた捩じれ部と、捩じれ部に接続された先端部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る半導体装置によれば、はんだブリッジの発生を防止するためのリード端子の先端部の回転が、リード端子に設けられた傾斜部と捩じれ部とにより構成されるので、リード端子を捩じる角度を小さくしてリード端子の機械的強度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置を示す外観図である。
【図２】本発明の実施の形態１における半導体装置のリード端子の構成を示す外観図である。
【図３】本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造時のリードフレームの構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態１における半導体装置をプリント基板に実装した様子を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１における半導体装置のリード端子の先端部の回転角と増加する隣接リード端子の先端部の間隔との関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１における半導体装置のリード端子をプリント基板にはんだ付けする方法を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における半導体装置に用いられるリードフレームおよび比較例の半導体装置に用いられるリードフレームのモールド後の外観を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１におけるリードフレームの製造時の外観図を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における半導体装置を示す平面図ある。
【図１４】本発明の実施の形態３における電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における電力変換装置のプリント基板に半導体装置を実装した構成を示す外観図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における半導体装置を示す外観図である。図１（ａ）は、半導体装置１００の平面図であり、図１（ｂ）は半導体装置１００の側面図、図１（ｃ）は、半導体装置１００の正面図である。また、図２は、本発明の実施の形態１における半導体装置のリード端子の構成を示す外観図である。図２は、図１に示す半導体装置１００のリード端子１１を拡大して示したものである。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図１（ａ）〜（ｃ）に対応しており、図２（ａ）は、リード端子１１の平面図、図２（ｂ）はリード端子１１の側面図、図２（ｃ）はリード端子１１の正面図である。また、図１および図２では、半導体装置１００およびリード端子１１の向きを説明するためのＸＹＺ直交座標軸も示した。本発明の他の図においても同様にＸＹＺ直交座標軸を示した。
【００１１】
図１において、半導体装置１００は、エポキシ樹脂などの樹脂で構成された筐体１０と、半導体装置１００を外部のプリント基板などに接続するためのリード端子１１とを備えている。図１に示すように、半導体装置１００の筐体１０は、直方体状の形状を呈しており、Ｙ−Ｚ平面に平行な第１の主面である上面１０ａおよび第２の主面である下面１０ｂと、上面１０ａと下面１０ｂとを接続する４つの側面とを有している。
【００１２】
なお、筐体１０の形状は直方体状に限るものではなく、第１の主面と、第１の主面の裏側に設けられた第２の主面とを有し、第１の主面が少なくとも１つの直線状の第１の辺を有しており、第１の主面と第２の主面とを接続する側面が第１の辺に平行な部位を備えていればよい。
【００１３】
本発明では便宜上、図１に示すように、筐体１０の上面および下面は、リード端子１１が屈曲した方向を上面１０ａとし、上面１０ａの裏側を下面１０ｂとして呼ぶが、上面および下面の呼称を入れ替えて、リード端子１１が屈曲した側を下面、その裏側を上面と呼称してもよい。第１の主面および第２の主面の呼称も同様に入れ替えて呼称してもよい。上面１０ａおよび下面１０ｂは、好ましくは矩形状の平面であって、リード端子１１が設けられた側の辺は直線状になっている。
【００１４】
４つの側面のうち、上面１０ａおよび下面１０ｂの長辺に接続された側面は、長辺側側面１０ｃ、１０ｄであり、上面１０ａおよび下面１０ｂの短辺に接続された側面は、短辺側側面１０ｅ、１０ｆである。図１では、長辺側側面１０ｃ、１０ｄは屈曲面状に示しており、短辺側側面１０ｅ、１０ｆは平面状に示しているが、長辺側側面１０ｃ、１０ｄおよび短辺側側面１０ｅ、１０ｆは、平面状、曲面状、屈曲面状などいずれの形状の面であってよい。但し、リード端子１１が突出している長辺側側面１０ｃ、１０ｄのうち少なくとも一方は、上面１０ａまたは下面１０ｂが有する直線状の辺と平行な部位を有している。図１では、上面１０ａの長辺が直線状の辺であるので、長辺側側面１０ｃおよび長辺側側面１０ｄは、それぞれ上面１０ａとの接続部において長辺と平行な部位を有している。
【００１５】
図１に示すように、筐体１０の長辺側側面１０ｃ、１０ｄからは、複数のリード端子１１が突出しており、複数のリード端子１１は、筐体１０の上面１０ａまたは下面１０ｂの長辺に沿った方向に複数配列されている。複数のリード端子１１は、筐体１０の長辺側側面１０ｃおよび長辺側側面１０ｃの反対側に位置する長辺側側面１０ｄの両方の側面からそれぞれ複数突出しており、それぞれ筐体１０の上面１０ａまたは下面１０ｂの長辺に沿った方向に複数配列されている。なお、本発明では、複数のリード端子１１が配列された方向を配列方向と呼ぶ。配列方向は、筐体１０の上面１０ａまたは下面１０ｂの長辺に沿った方向であり、筐体１０の上面１０ａまたは下面１０ｂの長辺と平行な方向である。
【００１６】
図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、筐体１０の長辺側側面１０ｃ、１０ｄから突出した複数のリード端子１１は、筐体１０から所定距離遠ざかる方向に延伸した後、筐体１０の上面１０ａ側に屈曲している。リード端子１１は、筐体１０の内部で半導体素子が接合されたリードフレームと一体的に形成されたものであって、リード端子１１の厚さは、筐体１０内部のリードフレームの厚さと同じになっている。
【００１７】
リード端子１１の断面は、長辺と短辺とを有する矩形状となっており、長辺をリード端子１１の幅、短辺をリード端子１１の厚さと呼ぶ。リード端子１１とリード端子１１が突出している長辺側側面１０ｃ、１０ｄとの接触部では、リード端子１１の幅が上面１０ａと平行になっている。なお、図１では、リード端子１１は、長辺側側面１０ｃ、１０ｄから上面１０ａの長辺に垂直な方向に突出しているが、上面１０ａの長辺に垂直な方向から所定角度傾斜した方向に突出していてもよい。この場合には、リード端子１１の幅方向は上面１０ａの長辺と平行ではなくなるが、リード端子１１と長辺側側面１０ｃあるいは長辺側側面１０ｄとの接触点を含み、上面１０ａに平行であり、且つリード端子１１の延伸方向に垂直な方向の距離をリード端子１１の幅と定める。リード端子１１の厚さは、リード端子１１の幅に垂直な方向の距離である。なお、リード端子１１は、断面形状が矩形状に限らず幅の距離が厚さより長い楕円状など他の形状の断面であってもよい。
【００１８】
また、図１では、リード端子１１が、長辺側側面１０ｃ、１０ｄから上面１０ａに平行な方向に突出しているが、リード端子１１が、長辺側側面１０ｃ、１０ｄから突出する方向は、上面１０ａに平行な方向から所定角度傾斜した方向であってもよい。但し、リード端子１１は、筐体１０内で半導体素子等が接合されるリードフレームと一体の金属板で形成されるので、リード端子１１が長辺側側面１０ｃ、１０ｄから突出する方向を上面１０ａに平行な方向とする方が製造工程を少なくできるので好ましい。
【００１９】
次に、リード端子１１の構成について、図２を用いて詳しく説明する。図２は、図１に示した筐体１０の長辺側側面１０ｄから突出している複数のリード端子１１のうちの１本を拡大して示したものであるが、長辺側側面１０ｃから突出しているリード端子１１も同様の構成となっている。図２に示したＸＹＺ直交座標軸は、図１に示したＸＹＺ直交座標軸と同一の方向を示している。
【００２０】
図２に示すように、リード端子１１は、突出部１１ａ、傾斜部１１ｂ、屈曲部１１ｃ、捩じれ部１１ｄ、先端部１１ｅを有している。突出部１１ａは、リード端子１１が筐体１０の長辺側側面１０ｃ、１０ｄから上面１０ａの長辺に垂直な方向に突出した部位である。傾斜部１１ｂは、突出部１１ａに接続され、突出部１１ａの延伸方向である上面１０ａの長辺に垂直な方向から所定角度傾斜した方向に延伸した部位である。屈曲部は、傾斜部１１ｂに接続され、リード端子１１を上面１０ａに垂直な方向に屈曲させて上面１０ａに垂直な方向に延伸させた部位である。なお、屈曲部１１ｃの上面１０ａに垂直な方向に延伸させた部位は１ｍｍ以上ある方が好ましいが、１ｍｍ以下の極めて短い距離であってもよい。捩じれ部１１ｄは、屈曲部１１ｃに接続され、上面１０ａの長辺に垂直な方向から傾斜部１１ｂが傾斜した方向に捩じった部位である。そして、先端部１１ｅは、捩じれ部１１ｄに接続され、捩じれ部１１ｄの延伸方向に延伸した部位である。先端部１１ｅは、リード端子１１の先端に設けられ半導体装置１００の外部のプリント基板等のスルーホールに挿入されてはんだ接合される。
【００２１】
なお、ここで言う上面１０ａに垂直な方向の垂直は厳格に９０°に限るものではなく、実質的に垂直であれば良い。半導体装置１００のリード端子１１の先端部１１ｅは、プリント基板１２のスルーホールに挿入されてはんだ接合されるため、リード端子１１の先端部１１ｅが上面１０ａに垂直な方向に延伸していれば、プリント基板１２のスルーホールに容易に挿入することができる。すなわち、リード端子１１の先端部１１ｅをプリント基板１２のスルーホールに容易に挿入することができる角度であれば垂直とみなしてよく、９０°±５°であれば実質的に垂直とみなしてよく、９０°±２°であればより好ましい。
【００２２】
図２（ａ）において、一点鎖線Ａ−ＡはＺ方向から見た突出部１１ａの中心線であり突出部の延伸方向である。一点鎖線Ｂ−ＢはＺ方向から見た傾斜部１１ｂの中心線であり傾斜部１１ｂの延伸方向である。一点鎖線Ｃ−Ｃは捩じれ部１１ｄと屈曲部１１ｃとの接続部の断面の長軸側の中心線である。一点鎖線Ｄ−Ｄは捩じれ部１１ｄと先端部１１ｅとの接続部の断面の長軸側の中心線であり、先端部１１ｅの断面の長軸側の中心線でもある。なお、リード端子１１の傾斜部１１ｂの断面は、先端部１１ｅの断面と同じ形状になっており、突出部１１ａの断面も先端部１１ｅの断面と同じ形状になっていてもよい。
【００２３】
図２（ａ）において、角度θａは、一点鎖線Ａ−Ａと一点鎖線Ｂ−Ｂとの間の角度であり、突出部１１ａが上面１０ａの長辺に垂直な方向に延伸しているので、上面１０ａの長辺に垂直な方向と傾斜部１１ｂの延伸方向との間の角度である。角度θｂは、一点鎖線Ｃ−Ｃと一点鎖線Ｄ−Ｄとの間の角度であり、捩じれ部１１ｄが捩じられる角度である。以下では、角度θａおよび角度θｂは、筐体１０の上面１０ａ側から見て、時計回り方向を正の角度として説明する。
【００２４】
図２（ａ）の平面視で示すように、リード端子１１の傾斜部１１ｂの傾斜方向は、上面１０ａの長辺に垂直な方向から、時計周りの方向に角度θａ傾斜しており、リード端子１１の捩じれ部１１ｄの捩じれ方向は、角度θａと同じ方向である時計回りの方向に角度θｂ捩じられている。つまり、傾斜部１１ｂの傾斜方向と捩じれ部の捩じれ方向は、いずれも平面視で時計回りの方向であり同じ方向である。
【００２５】
また、図２（ｂ）において、一点鎖線Ｅ−ＥはＸ方向から見た突出部１１ａの中心線、一点鎖線Ｆ−ＦはＸ方向から見た先端部１１ｅの中心線である。一点鎖線Ｆ−Ｆは、捩じれ部１１ｄ、先端部１１ｅの延伸方向であり、上面１０ａに垂直な方向である。リード端子１１が、長辺側側面１０ｃ、１０ｄから上面１０ａと平行に突出している場合には、一点鎖線Ｅ−Ｅと一点鎖線Ｆ−Ｆとは直交するが、リード端子１１は、上面１０ａと平行な方向から傾斜して突出してもよく、その場合には一点鎖線Ｆ−Ｆとの間の角度が８０°〜１００°となるようにする方がリード端子１１の機械的強度の低下を抑制できるので好ましい。
【００２６】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、突出部１１ａは、筐体１０の長辺側側面１０ｄから、上面１０ａの長辺に垂直な方向に突出している。突出部１１ａの一端は、筐体１０の長辺側側面１０ｄに接している。突出部１１ａの長辺側側面１０ｄから遠い側の他端は、傾斜部１１ｂに接続されている。図２（ａ）に示すように、傾斜部１１ｂは、Ｘ−Ｙ平面に平行な方向、すなわち筐体１０の上面１０ａあるいは下面１０ｂに平行な方向に、突出部１１ａから角度θａ傾斜して設けられている。つまり、突出部１１ａの中心線である一点鎖線Ａ−Ａに対し、傾斜部１１ｂの中心線である一点鎖線Ｂ−Ｂは、角度θａ傾斜している。換言すれば、傾斜部１１ｂの中心線である一点鎖線Ｂ−Ｂは、長辺側側面１０ｄが接続された筐体１０の上面１０ａあるいは下面１０ｂの長辺に垂直な方向から、角度θａ傾斜している。角度θａは、＋３０°以上＋６０°以下、あるいは、−６０°以上−３０°以下であってよく、＋４５°、あるいは、−４５°が好ましい。
【００２７】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、リード端子１１の傾斜部１１ｂは、屈曲部１１ｃで、筐体１０の上面１０ａ側に屈曲されている。屈曲部１１ｃでの屈曲は、一点鎖線Ｂ−Ｂで示した傾斜部１１ｂの中心線に垂直な直線、すなわち傾斜部１１ｂの幅方向の直線を折り曲げ線として屈曲される。従って、図２（ａ）で示した一点鎖線Ｂ−Ｂと一点鎖線Ｃ−Ｃとは直交している。一点鎖線Ｃ−Ｃは、筐体１０の上面１０ａの長辺に対して時計回り方向に角度θａ傾いた直線となる。図２（ａ）に示すように、角度θａおよび角度θｂの回転方向は同じであり、捩じれ部１１ｄは、傾斜部１１ｂが上面１０ａの長辺に垂直な方向から傾斜した方向に捩じられている。
【００２８】
捩じれ部１１ｄは、屈曲部１１ｃにより上面１０ａに垂直な方向に屈曲されたリード端子１１を、上面１０ａに平行に時計回り方向に角度θｂ回転させることで形成された屈曲部１１ｃと先端部１１ｅとの間の部位である。捩じれ部１１ｄでは、リード端子１１の表面の幅方向および厚さ方向の面は曲面となっている。捩じれ部１１ｄのうち屈曲部１１ｃに最も近い位置では、リード端子１１の断面の長軸側の中心線は図２（ａ）の一点鎖線Ｃ−Ｃであり、先端部１１ｅに最も近い位置では、リード端子１１の断面の長軸側の中心線は図２（ａ）の一点鎖線Ｄ−Ｄとなっている。角度θｂは、角度θａと符号が同じであって絶対値が９０°未満であり、＋３０°以上＋６０°以下、あるいは、−６０°以上−３０°以下であってよく、＋４５°、あるいは、−４５°が好ましい。また、角度θａと角度θｂとの和、すなわちθａ＋θｂは、＋９０°±３０°、あるいは、−９０°±３０°が好ましく、θａ＋θｂは、＋９０°あるいは−９０°であるのが最も好ましい。
【００２９】
先端部１１ｅは、プリント基板に形成されたスルーホールに挿入されてはんだ付けされる部位であり、捩じれ部１１ｄよりもリード端子１１の先端側に位置する。先端部１１ｅでは、リード端子１１の表面の幅方向および厚さ方向の面は平面となっている。
【００３０】
以上のように本発明の半導体装置１００のリード端子１１は、傾斜部１１ｂが角度θａ傾斜し、捩じれ部１１ｄが角度θｂ捩じられるため、図２（ｂ）に示すように、先端部１１ｅの回転角度はθａ＋θｂとなり、θａ＋θｂ＝９０°とすることで、先端部１１ｅの断面形状は、厚さ方向である短辺がＸ方向である筐体１０の上面１０ａの長辺に平行になり、幅方向である長辺がＹ方向である筐体１０の上面１０ａの長辺に垂直になる。つまり、リード端子１１の先端である先端部１１ｅの断面は、複数のリード端子１１の配列方向の方が、配列方向に垂直な方向よりも短くなる。この結果、複数のリード端子１１における先端部１１ｅの間隔が、リード端子１１が傾斜部１１ｂと捩じれ部１１ｄとを共に有さない場合よりも広くなるので、リード端子１１をプリント基板にはんだ付けした場合に、リード端子間にはんだブリッジが形成されるのを抑制することができる。
【００３１】
そして、傾斜部１１ｂを設け、傾斜部１１ｂの延伸方向を上面１０ａの長辺に垂直な方向、換言すれば、リード端子１１の配列方向に垂直な方向から角度θａ傾斜させたので、捩じれ部１１ｄを捩じる角度を９０°よりも小さくしても、先端部１１ｅを９０°回転させることができるので、捩じれ部１１ｄによりリード端子１１に加わる応力を低減でき、リード端子１１の機械的強度の低下を抑制することができる。
【００３２】
本発明の半導体装置１００の構成についてさらに詳しく説明する。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す断面図である。
【００３４】
半導体装置１００は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ―Ｏｘｉｄｅ―Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ―Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）、ＦｗＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：還流ダイオード）などの電力用の半導体素子やＩＣチップやダイオードなどの電力用の半導体素子を駆動制御する制御用の半導体素子を内部に備えている。
【００３５】
図３に示すように、電力用の半導体素子であるＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３が、接合材４ａおよび接合材４ｂによってリードフレーム１ａに接合され、制御用の半導体素子である制御用素子８が、接合材４ｃによってリードフレーム１ｂに接合されている。また、ＩＧＢＴ２とＦｗＤ３との間や、各半導体素子とリードフレーム１ａ、１ｂとの間には、アルミニウム線や金線からなるワイヤ５が超音波接合されており、ワイヤ５を介して、ＩＧＢＴ２、ＦｗＤ３、制御用素子８、およびリードフレーム１ａ、１ｂがそれぞれ電気的に接続されている。なお、半導体装置１００は、ＩＧＢＴ２に代えてＭＯＳＦＥＴが設けられていてもよい。
【００３６】
リードフレーム１ａおよびリードフレーム１ｂは、リード端子１１と一体に形成されており、銅板あるいはアルミニウム板などの導電率が大きい金属板で形成されている。リードフレーム１ａおよびリードフレーム１ｂの厚さは、例えば、０．７ｍｍであってよい。リードフレーム１ａにＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３を接合する接合材４ａおよび接合材４ｂは、はんだであってよく、リードフレーム１ａのＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３が接合される領域に、はんだの濡れ性を良くするためにＡｇ（銀）などの難酸化性材料からなる金属膜を形成しておくのが好ましい。また、接合材４ａ、４ｂは、はんだに限らず、粒径がナノメートルからサブミクロン程度のＡｇ粒子が混合されてＡｇ粒子間での焼結反応による金属結合を形成させた導電性接着剤であってもよい。リードフレーム１ｂに制御用素子８を接合する接合材４ｃは、はんだであってもよいが、Ａｇ粒子などの導電性の金属粒子がエポキシ樹脂に混合された導電性接着剤であってもよい。
【００３７】
ＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３が接合されたリードフレーム１ａは、絶縁層６を介してヒートシンク７に接合されている。絶縁層６は、熱伝導性と絶縁性とを両立する層であって、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウムなどの熱伝導率が大きい絶縁物粒子をエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂に混合して形成される。ヒートシンク７は、ＩＧＢＴ２やＦｗＤ３で発熱した熱を拡散させて半導体装置１００の外部に放熱するために設けられ、銅やアルミニウムなどの熱伝導率が大きい金属で形成される。ＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３とヒートシンク７とは絶縁層６により電気的に絶縁されているが、ＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３での発熱は、絶縁層６を介してヒートシンク７に熱伝導し、ヒートシンク７に接合される外部の放熱器を通じて放熱される。
【００３８】
図３に示すように、ＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３が接合されたリードフレーム１ａは、制御用素子８が接合されたリードフレーム１ｂよりも底面の位置が低くなるように折り曲げられており、絶縁層６およびヒートシンク７がリードフレーム１ａのみに接合されている。そして、リードフレーム１ａ、１ｂ、ＩＧＢＴ２、ＦｗＤ３、絶縁層６、ヒートシンク７、制御用素子８、およびワイヤ５が、筐体１０により封止されている。筐体１０は、絶縁性のシリカ粒子が混合されたエポキシ樹脂により直方体状に形成される。ヒートシンク７の絶縁層６に接合された側とは反対側の面は、筐体１０の外側に露出しており、筐体１０の下面１０ｂを構成している。下面１０ｂには、半導体装置１００の外部の放熱器などが接合される。下面１０ｂの反対側には上面１０ａが設けられる。
【００３９】
筐体１０の上面１０ａと下面１０ｂとの間には長辺側側面１０ｃ、１０ｄが設けられており、リードフレーム１ａ、１ｂのうち、それぞれの一部が長辺側側面１０ｃ、１０ｄから突出するように、筐体１０の外部に設けられ、リードフレーム１ａおよびリードフレーム１ｂのうち、筐体１０の外側に露出した部位がリード端子１１となっている。従って、リード端子１１とリードフレーム１ａ、１ｂとは一体に形成されたものであり、リード端子１１の厚さとリードフレーム１ａ、１ｂの厚さは同じになっている。リード端子１１は、筐体１０の上面１０ａ側に屈曲され、リード端子１１の先端をプリント基板に接続し易くしている。リード端子１１は、プリント基板を通じて外部の電気回路に電気的に接続され、リード端子１１を介して、ＩＧＢＴ２、ＦｗＤ３、および制御用素子８に外部の電気回路から通電される。なお、リード端子１１は、前述のように突出部１１ａ、傾斜部１１ｂ、屈曲部１１ｃ、捩じれ部１１ｄ、および先端部１１ｅを有している。
【００４０】
次に、半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００４１】
図４は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造時のリードフレームの構成を示す図である。図４（ａ）は、半導体装置１００の製造時のリードフレーム２０を示す平面図である。図４（ｂ）、（ｃ）は、図４（ａ）の破線Ｇ−Ｇにおけるリード端子形成部２１の断面図であり、図４（ｂ）は、リード端子形成部２１を捩じり加工する前、図４（ｃ）は、リード端子形成部２１の捩じり加工した後の断面図である。リード端子形成部２１は、リードフレーム２０において、完成した半導体装置１００のリード端子１１となる部位である。なお、ここではリードフレーム２０が銅で形成される場合について説明するが、アルミニウムで形成される場合も同様の製造方法により製造することができる。
【００４２】
まず、図４に示す形状のリードフレーム２０を形成する。リードフレーム２０は、例えば、幅広の銅条部品から金型を用いて所望の形状を打ち抜くパンチング加工により形成することができる。図４（ａ）に示すように、パンチング加工により銅条部品を打ち抜くことで、ＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３が接合されるリードフレーム１ａ、制御用素子８が接合されるリードフレーム１ｂ、および加工後にリード端子１１となるリード端子形成部２１が、タイバ２２と枠体部２３で繋がったリードフレーム２０が形成される。
【００４３】
枠体部２３は、外周が矩形状を呈しており環状の平板からなり、枠体部２３の内周にリード端子形成部２１が接続されている。完成した半導体装置１００のリード端子１１の傾斜部１１ｂの傾斜角度θａは、このパンチング加工の工程で形成され、図４に示すように、枠体部２３の外周の辺に垂直な方向から傾斜した傾斜領域を有するリード端子形成部２１が形成される。なお、パンチング加工直後では、リード端子形成部２１の断面形状は、図４（ｂ）に示すようにリード端子形成部２１の厚さ方向がＺ方向になっている。
【００４４】
その後、金型を用いたプレス加工により、ＩＧＢＴ２とＦｗＤ３が接合されるリードフレーム１ａが、図３に示したようにＺ方向に折り曲げられるとともに、リード端子形成部２１に捩じれ領域２４が形成される。捩じれ領域２４は、図４（ａ）の破線Ｇ−Ｇの場所において、図４（ｃ）に示すように、リード端子形成部２１の中心線を回転軸として角度θｂ回転させた形状に形成される。より詳しく説明すると、枠体部２３が水平になるようにリードフレーム２０を配置してリード端子形成部２１が枠体部２３の内周に接続された側から見て、リード端子形成部２１と枠体部２３の外周の辺との間の角度が小さい側が左側に位置する場合には、捩じれ領域２４は時計回りに角度θｂ捩じられ、リード端子形成部２１と枠体部２３の外周の辺との間の角度が小さい側が右側に位置する場合には、捩じれ領域２４は反時計周りに角度θｂ捩じられる。
【００４５】
前述のように、角度θｂは、＋３０°以上＋６０°以下、あるいは、−６０°以上−３０°以下となるようにプレス加工用の金型が形成されている。このように、本発明の半導体装置１００のリードフレーム２０では、リード端子形成部２１に設けられた捩じれ領域２４の捩じり角が、リードフレーム２０の枠体部２３やリードフレーム１ａ、１ｂに対して垂直ではなく、傾斜した角度θｂで捩じられているため、プレス加工により捩じれ領域２４を形成することができる。つまり、リードフレーム２０のリードフレーム１ａを所望の形状に加工する工程と、リード端子形成部２１に捩じれ領域２４を形成する工程とを同時に行うプレス加工により形成することができるので、製造工数を増加させずに本発明の半導体装置１００を製造することができる。
【００４６】
次に、リードフレーム１ａのＩＧＢＴ２とＦｗＤ３が接合される領域にはんだの濡れ性を良くするために銀めっきを施す。なお、銀めっきは、リードフレーム１ａの折り曲げと捩じれ領域２４とを形成するプレス加工の前に行ってもよく、はんだの濡れ性を良くする難酸化性の金属膜は、銀めっきに限らず、スパッタや蒸着などの方法により形成してもよい。
【００４７】
次に、リードフレーム２０に半導体素子を接合し、筐体１０で封止し、ワイヤ５で半導体素子とリードフレーム２０とを電気的に接続し、タイバ２２と枠体部２３とをタイバーカットして除去する。図５は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法を示す図である。図５（ａ）は、リードフレーム２０に半導体素子を接合する工程を示す図であり、図５（ｂ）は、ワイヤ５を超音波接合する工程を示す図である。また、図５（ｃ）は、筐体１０で封止する工程を示す図であり、図５（ｄ）は、タイバ２２と枠体部２３とをタイバーカットする工程を示す図である。
【００４８】
まず、図５（ａ）に示すように、図４で示したパンチング加工とプレス加工とにより形成したリードフレーム２０のリードフレーム１ａにＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３を接合する。ＩＧＢＴ２およびＦｗＤ３は、例えば、はんだ接合によりリードフレーム１ａに接合される。また、リードフレーム２０のリードフレーム１ｂに制御用素子８を接合する、制御用素子８は、例えば、導電性接着剤により接合される。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＩＧＢＴ２、ＦｗＤ３、および制御用素子８と、リードフレーム１ａ、１ｂとをアルミニウム線や金（Ａｕ）線からなるワイヤ５を用いて超音波接合する。次に、リードフレーム１ａの裏面を熱硬化性のエポキシ樹脂からなる絶縁層６を介してヒートシンク７の上に配置した後、加熱により絶縁層６を硬化させて、リードフレーム１ａとヒートシンク７とを絶縁層６を介して一体化する。
【００５０】
次に、図５（ｃ）に示すように、トランスファーモールドにより筐体１０を形成する。図５（ｂ）に示す封止前の状態を金型で覆い、金型の内部に熱硬化性のエポキシ樹脂を注入した後、加熱処理によりエポキシ樹脂を硬化させて筐体１０を形成する。その後、図５（ｄ）に示すように、リードフレーム２０のタイバ２２と枠体部２３とをタイバーカット工程で切断する。この際、リード端子形成部２１は、切断面の形状が図４（ｃ）に示したように角度θｂ捩じられた形状となる位置で切断される。その後、ディッピングやめっきによりリード端子形成部２１にはんだをコーティングする。
【００５１】
次に、リード端子形成部２１を屈曲させるリードフォーミング工程を行い、図２に示した形状のリード端子１１を形成する。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す斜視図である。また、図７は、本発明の実施の形態１における半導体装置の製造方法のうちリードフォーミング工程を示す平面図である。
【００５３】
リードフォーミングでは、トランスファーモールドにより形成された筐体１０の、矩形状の上面１０ａおよび下面１０ｂに接続されて上面１０ａの長辺に平行な部位を有する側面１０ｃあるいは側面１０ｄから突出し、上面１０ａの長辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域を有し、傾斜領域に捩じれ領域２４を有するリード端子形成部２１を、側面１０ｃあるいは側面１０ｄとの接触部と、捩じれ領域２４との間で、上面１０ａに垂直な方向に屈曲させてリード端子１１を形成する。
【００５４】
図２に示したようにリード端子１１の傾斜部１１ｂの延伸方向に対して垂直な幅方向に平行にリード端子１１を屈曲させる。すなわち、図２で示したように、屈曲部１１ｃのリード端子１１先端側の断面の長軸が、傾斜部１１ｂの延伸方向に垂直になるように形成される。このため、リードフォーミングには、傾斜部１１ｂの延伸方向に垂直な幅方向に平行な端面２５ｂと、リード端子１１が接続された筐体１０の上面１０ａに平行な当接面２５ｃとを有する突起部２５ａを備えた上側治具２５と、傾斜部１１ｂの延伸方向に垂直な幅方向に平行であって上側治具２５の端面２５ｂに平行な端面２６ｂと、リード端子１１が接続された筐体１０の上面１０ａに平行な当接面２６ｃとを有する突起部２６ａを備えた下側治具２６とを用いる。
【００５５】
まず、図６に示すように、リード端子１１の傾斜部１１ｂに上側治具２５の突起部２５ａに設けられた当接面２５ｃを当接させ、リード端子１１の傾斜部１１ｂの当接面２５ｃが当接された側の裏側に下側治具２６の突起部２６ａに設けられた当接面２６ｃを当接させて、リード端子１１の傾斜部１１ｂを上側治具２５と下側治具２６とで挟む。この際、図７に示すように、上側治具２５の端面２５ｂと下側治具２６の端面２６ｂとは、平面視で所定の間隔を空けて配置される。この間隔は、リード端子１１の厚さより大きい距離であって、リード端子１１を屈曲させた後に、屈曲部１１ｃの曲率が小さくなり過ぎて破損し易くならないように調整される。上側治具２５の端面２５ｂおよび下側治具２６の端面２６ｂは、傾斜部１１ｂの延伸方向に垂直になるように配置される。
【００５６】
次に、図６に示すように、リード端子１１を屈曲させる方向に下側治具２６を移動させる。すなわち、下側治具２６を上方に移動させる。これにより、リード端子１１の傾斜部１１ｂが、上方に屈曲され屈曲部１１ｃが形成されて、リード端子１１は、傾斜部１１ｂとほぼ直角に屈曲される。リード端子１１の屈曲部１１ｃよりも先端側には、すでに角度θｂ捩じれた捩じれ部１１ｄが形成されており、リード端子１１が屈曲部１１ｃで傾斜部１１ｂに対して９０°屈曲することにより、捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂの向きが筐体１０の上面１０ａに平行になる。傾斜部１１ｂの傾斜角度θａの向きも、筐体１０の上面１０ａに平行であるため、リード端子１１の先端部１１ｅは、θａ＋θｂの角度で回転されることになる。従って、θａ＋θｂが９０°となるように、角度θａおよび角度θｂを設定することで、リード端子１１の先端部１１ｅを９０°回転させて、先端部１１ｅの幅方向をリード端子１１の配列方向と垂直にし、先端部１１ｅの厚さ方向をリード端子１１の配列方向と平行にして、複数配列されたリード端子１１の先端部１１ｅの間隔を広げた半導体装置１００が製造される。
【００５７】
次に、本発明の半導体装置１００の作用効果について説明する。
【００５８】
図８は、本発明の実施の形態１における半導体装置をプリント基板に実装した様子を示す図である。図８（ａ）は、半導体装置１００をプリント基板１２に実装した状態を示す正面図であり、図８（ｂ）は、半導体装置１００が実装されたプリント基板１２の一部を裏面側から見た部分下面図である。また、図８（ｃ）は、リード端子１１の先端部１１ｅの断面図である。図８において、プリント基板１２は、例えば、半導体装置１００が用いられる電力変換装置の主変換回路のプリント基板である
【００５９】
図８（ａ）に示すように、半導体装置１００のリード端子１１は、先端部１１ｅがプリント基板１２に形成されたスルーホールに挿入され、スルーホール内に形成された金属膜と一体にプリント基板１２の表面および裏面にも形成された金属膜からなるランド１３に、はんだ１４によってはんだ付けされる。この結果、半導体装置１００は、プリント基板１２に固定され、リード端子１１を通じてプリント基板１２に設けられた電気回路に電気的に接続される。
【００６０】
図８（ｂ）に示すように、リード端子１１の先端部１１ｅは、傾斜部１１ｂの傾斜角度θａおよび捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂとが合わさって、ほぼ９０°回転した状態となるので、先端部１１ｅの矩形状の断面のリード端子１１の配列方向の長さを、配列方向に垂直な長さよりも短くすることができる。この結果、隣接するリード端子１１の先端部１１ｅの間隔を増大することができる。
【００６１】
定格電流が、例えば、７５Ａを超えるような半導体装置では、通電時のリード端子におけるジュール発熱を低減し、良好なはんだ付け性を確保するためにもリード端子の断面積を大きくする必要がある。しかし、リード端子が含まれるリードフレームを前述のようにパンチング加工で行う場合には、適切な寸法精度を得るために、リード端子の打ち抜き幅は、打ち抜かれる金属板の板厚以上とすることが望ましく、リード端子の幅を板厚未満としたリードフレームを量産することは困難である。従って、パンチング加工により製造した半導体装置では、リード端子の先端部の幅方向の長さは、板厚方向の長さよりも長くなる。
【００６２】
一方、パンチング加工以外にも、エッチング加工によりリードフレームを製造することも可能であるが、エッチング加工は化学反応に基づく加工法であり、パンチング加工に比べて生産性が劣るため、少数試作向けであればよいが、数量の多い量産製品への適用には不向きである。
【００６３】
このため、定格電流が大きい半導体装置では、パンチング加工により幅方向の長さをより長くしたリード端子が用いられている。リード端子の断面積と定格電流との関係は、リード端子のジュール損失を小さくして過度の温度上昇を防ぐため、５０Ａ／ｍｍ２以上であることが望ましいが、リード端子の断面積を大きくすると、リード端子の配列方向に平行な幅が広くなる。半導体装置の外観サイズを変更しない場合、リード端子の幅が広くなるとリード端子のピッチが狭くなり、リード端子の先端部の間隔が狭くなるため、リード端子の先端部とプリント基板とのはんだ付け部にはんだブリッジが発生し易く、十分な信頼性を得るのが困難になってくる。
【００６４】
例えば、リード端子の断面が一辺０．７ｍｍの正方形の場合、はんだブリッジの発生を抑制するには、隣接する２つのリード端子のそれぞれの中心線の間隔、すなわちリード端子のピッチは２．５ｍｍ以上であることが望ましく、互いに隣接するリード端子の間隔は、１．８ｍｍ以上必要である。従って、リード端子の配列方向の幅が０．７ｍｍを超えるような場合には、リード端子のピッチは２．５ｍｍより大きくする必要があり、半導体装置の外観サイズを大きくしなければならなかった。しかし、本発明の半導体装置１００では、リード端子１１の先端部１１ｅが９０°回転しているので、リードフレームの板厚を、配列方向の先端部１１ｅの幅とすることができ、リード端子のピッチを大きくせずに板厚と直交する先端部１１ｅの幅を大きくすることができ、半導体装置１００の外観サイズを大きくしなくても、十分に大きな断面積のリード端子１１を得ることができる。
【００６５】
図９は、本発明の実施の形態１における半導体装置のリード端子の先端部の回転角と増加する隣接リード端子の先端部の間隔との関係を示す図である。図９において、回転角９０ｄｅｇは、図８（ｃ）の実線で示すように、リード端子１１の先端部１１ｅが、傾斜部１１ｂの傾斜角度θａと捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂとの合計により、筐体１０の上面１０ａに平行な方向に９０°回転した状態を示す。また、例えば、傾斜部１１ｂの傾斜角度θａが０°であって、捩じれ部１１ｄの捩じり角度θｂも０°である場合には、図９の横軸の値は０ｄｅｇとなる。図９は、図４（ｃ）において、リード端子１１の先端部１１ｅの幅方向の長さＷａを２．０ｍｍ、先端部１１ｅの厚さ方向の長さＴａを０．７ｍｍ、隣接するリード端子１１のピッチＤｂを２．５ｍｍとし、角度θｃを−６０°から＋６０°まで変化させた場合の、リード端子１１間の最短距離が、角度θｃが−９０°の場合、すなわち、傾斜角度θａも捩じれ角度θｂも０°であって先端部１１ｅの回転角が０°の場合と比べてどれだけ増加するか示したものである。角度θｃが０°、すなわち、リード端子１１の先端部１１ｅが傾斜角度θａと捩じれ角度θｂとにより９０°回転している場合のリード端子１１間の最短距離は、図４（ｃ）の距離Ｄａであるが、角度θｃが０°でない場合は、リード端子１１間の最短距離は、図４（ｃ）の距離Ｄｃである。
【００６６】
図９に示すように、リード端子１１の先端部１１ｅの回転角が９０°（θｃ＝０°）の場合には、隣接するリード端子１１の先端部１１ｅの間隔を１．３ｍｍ増加することができ、隣接する先端部１１ｅの間隔を最も大きくすることができる。この回転角９０°は、リード端子１１の傾斜部１１ｂの傾斜角度θａと、捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂとの合計θａ＋θｂを９０°とすることで実現できる。傾斜角度θａと捩じれ角度θｂとは、ともに４５°であるのが好ましいが、傾斜角度θａが３０°〜６０°、捩じれ角度θｂが３０°〜６０°であって、θａ＋θｂが９０°であればよい。なお、ここで言う角度は、絶対値であって正の角度であっても負の角度であってもよいが、角度θａと角度θｂとの符号は同じである。
【００６７】
また、図９に示すように、リード端子１１の先端部１１ｅの回転角が６０°〜１２０°（θｃ＝−３０°〜＋３０°）の場合には、隣接するリード端子１１の先端部１１ｅの間隔を０．９６ｍｍ以上増加することができる。これは、リード端子１１の先端部１１ｅの回転角が９０°の場合の１．３ｍｍの７４％以上に相当する。さらに、リード端子１１の先端部１１ｅの回転角が７５°〜１０５°（θｃ＝−１５°〜＋１５°）の場合には、隣接するリード端子１１の先端部１１ｅの間隔を１．２ｍｍ以上増加することができる。これは、リード端子１１の先端部１１ｅの回転角が９０°の場合の１．３ｍｍの９３％以上に相当する。つまり、傾斜部１１ｂの傾斜角度θａと捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂとの合計であるθａ＋θｂの絶対値は６０°以上１２０°以下であれば、隣接するリード端子の先端部の間隔を増大させる効果を十分に得ることができるので好ましく、θａ＋θｂの絶対値が７５°以上１０５°以下であれば、実質的にθａ＋θｂの絶対値が９０°である場合と同等の効果を得ることができるのでさらに好ましい。
【００６８】
前述のように、リード端子１１の先端部１１ｅの回転角は９０°が最も好ましいが、屈曲部１１ｃの屈曲角度の誤差や、捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂの誤差は、傾斜部１１ｂの傾斜角度θａの誤差よりも製造時や取扱時に生じやすく、先端部１１ｅの回転角が９０°からずれる場合がある。しかし、図９に示すように、先端部１１ｅの回転角が９０°の場合を基準とした回転角のずれθｃは、−１５°以上＋１５°以下であれば、実質的に先端部１１ｅの回転角が９０°の場合と同等の効果を得ることができるので、屈曲部１１ｃの屈曲角度や捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂに多少の誤差を生じる製造方法や取り扱い方法であっても、隣接するリード端子１１の先端部１１ｅの間隔を十分に増加できる半導体装置を製造できるので製造コストを低減することができる。
【００６９】
図１０は、本発明の実施の形態１における半導体装置のリード端子をプリント基板にはんだ付けする方法を示す図である。図１０は、リード端子１１の先端部１１ｅをプリント基板１２のスルーホールに挿入して、スルーホールに設けられたランド１３と先端部１１ｅとをフローはんだ付けによりはんだ付けされる様子を示したものである。
【００７０】
図１０に示すように、半導体装置のリード端子１１の先端部１１ｅがスルーホールに挿入されたプリント基板１２が、噴流はんだ装置１７の上部まで搬送されると、噴流はんだ装置１７は、プリント基板１２側、すなわち上方に移動する。噴流はんだ装置１７からは、高温に熱せられた溶融はんだ１６が噴出しており、溶融はんだ１６が、リード端子１１の先端部１１ｅおよびプリント基板１２のランド１３に接触する。これにより、先端部１１ｅおよびランド１３が加熱され、溶融はんだ１６が先端部１１ｅおよびランド１３に濡れることで、リード端子１１の先端部１１ｅとプリント基板１２のランド１３とがはんだ付けされる。
【００７１】
図１０に示すように、噴流はんだ装置１７を用いてはんだ付けを行う場合、隣接するリード端子１１の先端部１１ｅ間に、溶融はんだ１６によるはんだブリッジ１５が形成されることがある。隣接するリード端子の間隔ｄａが狭い場合には、その後の冷却で、はんだブリッジ１５がそのまま凝固してリード端子１１間を短絡する欠陥として残る場合がある。
【００７２】
本発明の半導体装置１００では、リード端子１１の先端部１１ｅを回転させて、先端部１１ｅの厚さ方向が、リード端子１１の配列方向になるようにしたので、隣接する隣接するリード端子１１の先端部１１ｅの間隔ｄａを十分に広くすることができる。先端部１１ｅの間隔ｄａが十分に広い場合には、はんだブリッジ１５にかかる重力やリード端子１１の先端部１１ｅへの濡れ力によって、はんだブリッジ１５を分離する方向に力が働き、はんだブリッジ１５を形成していた溶融はんだが分離されて、はんだブリッジ１５が無くなる。この結果、プリント基板１２の裏面のはんだ接合部では、スルーホールに設けられたランド１３とリード端子１１の先端部１１ｅとが、はんだ１４によってはんだ接合される。
【００７３】
つまり、リード端子１１の先端部１１ｅを回転させなければ、はんだブリッジが発生し得るようなピッチでリード端子１１が設けられた半導体装置であっても、本実施の形態で説明したようにリード端子１１の先端部１１ｅを９０°回転させることで、はんだブリッジの発生を防止することができる。また、リード端子１１の先端部１１ｅの回転角は、９０°でなくても、回転角を９０°±１５°とすることで、回転角が９０°の場合と同等にはんだブリッジの発生を防止することができる。さらに、回転角を９０°±３０°としても、はんだブリッジの発生を防止する効果を得ることができる。
【００７４】
そして、本発明の半導体装置１００では、リード端子１１の先端部１１ｅを筐体１０の上面１０ａに平行に９０°回転させているが、これは傾斜部１１ｂの傾斜角度θａと、捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂとの合計により実現している。従って、傾斜角度θａの絶対値を３０°以上６０°以下とすることで、捩じれ角度θｂの絶対値を３０°以上６０°以下としても、先端部１１ｅを９０°回転させることができる。この結果、特許文献１に記載された半導体装置よりもリード端子の捩じれ角度を小さくすることができるので、リード端子の機械的強度の低下を抑制することができる。
【００７５】
さらに、本発明の半導体装置１００は、特許文献１に記載された半導体装置に比べてリード端子１１の捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂが小さいので、捩じれ部１１ｄの長さを短くすることができる。リード端子１１の先端部１１ｅは、プリント基板のスルーホールに挿入されてはんだ付けされるため所定の長さを要する。従って、リード端子１１の屈曲部１１ｃよりも先端側の捩じれ部１１ｄの長さが長いと、リード端子１１全体の長さが長くなり、リードフレームを形成するために必要な金属板の面積が大きくなり、材料コストが増大する。しかし、本発明の半導体装置１００は、リード端子１１の捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂの絶対値が３０°以上６０°以下であって小さいので、捩じれ部１１ｄの長さを短くすることができ、材料コストの増大を抑制することができ省資源化が図れる。
【００７６】
リード端子１１の捩じれ部１１ｄの捩じれ角度θｂは小さい方が、機械的強度の低下を抑制し、捩じれ部１１ｄの長さを短くすることができるが、捩じれ角度θｂを小さくすると、傾斜部１１ｂの傾斜角度θａを大きくする必要がある。リード端子１１の突出部１１ａの間隔が同じ場合、傾斜部１１ｂの傾斜角度θａを大きくすると、隣接する傾斜部１１ｂの間隔が小さくなる。このため、傾斜角度θａを大きくし過ぎると隣接するリード端子１１間の絶縁耐電圧が低下する。従って、傾斜角度θａと捩じれ角度θｂは、リード端子１１の絶縁耐電圧と機械的強度とを考慮して設計するのがよく、傾斜角度θａおよび捩じれ角度θｂの絶対値をともに４５°とすれば、絶縁耐電圧と機械的強度とを両立できるので好ましい。
【００７７】
なお、本発明の半導体装置１００では、リード端子１１が筐体１０の長辺側側面１０ｃ、１０ｄから、上面１０ａの長辺と垂直な方向に突出する突出部１１ａを備えているが、突出部１１ａは必ずしも備えていなくてもよい。すなわち、筐体の側面から突出するリード端子の部位が、筐体の上面の長辺あるいは短辺に対して所定の傾斜角度θａで傾斜した方向に延伸していてもよい。つまり、図１、図２を用いて説明すれば、リード端子１１に突出部１１ａが無く、傾斜部１１ｂが筐体１０の長辺側側面１０ｃ、１０ｄに接していてもよい。
【００７８】
しかしながら、本実施の形態１で説明したように、半導体装置１００のリード端子１１が筐体１０の長辺側側面１０ｃ、１０ｄから、上面１０ａの長辺と垂直な方向に突出する突出部１１ａを備えている方が、長辺側側面１０ｃ、１０ｄと接触する部位のリード端子１１の間隔を広くすることができるので、長辺側側面１０ｃ、１０ｄに沿ってリード端子１１間で放電する沿面放電の耐電圧を向上できるので好ましい。また、突出部１１ａを備えている方が、図６および図７で示したリードフォーミング時の、上側治具２５によりリード端子１１を押さえ易くなるので好ましい。
【００７９】
また、本発明の半導体装置１００によれば、リード端子１１の先端部１１ｅの板厚に垂直な方向の幅を広く形成しても、先端部１１ｅを９０°回転させて、リード端子１１の板厚方向とリード端子１１の配列方向とを平行にするので、隣接するリード端子１１の先端部１１ｅの間隔を大きくすることができる。このため、先端部１１ｅの表面積を増大させて、はんだ接合時のリード端子１１への入熱量を増大させ、リード端子１１の温度上昇不足によるはんだ付け不良を防止しつつ、はんだブリッジ不良を防止することができる。この結果、大電流に対応し、はんだ付け部の信頼性が高く、リード端子の機械的強度も高い半導体装置が得られる。
【００８０】
例えば、本発明の半導体装置１００では、リード端子１１の断面が、幅２ｍｍ、厚さ０．７ｍｍであっても、先端部１１ｅを９０°回転させてプリント基板に実装するので、隣接する先端部１１ｅの間隔を、リード端子の断面が幅０．７ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの半導体装置と同じにしつつ、リード端子１１の断面積を２．８倍以上とすることができる。従って、本発明の半導体装置１００では、リード端子１１の断面積を容易に増大することができるので、リード端子１１の電気抵抗を大幅に小さくしてジュール損失を低減することが容易に行える。
【００８１】
また、厚さよりも幅の距離が長い金属板は厚さ方向の外力に対する剛性が低く、厚さ方向の外力が加わると容易に変形するが、本発明の半導体装置１００では、図１および図２に示すように、リード端子１１の屈曲部１１ｃから先端部１１ｅに至る部位のリード端子１１の厚さ方向が、リード端子１１の配列方向に垂直な方向とは異なる方向となっているため、リード端子１１の配列方向に垂直な方向から外力が加わってもリード端子１１が変形しにくくなっている。つまり、半導体装置１００をプリント基板に実装する際に、筐体１０の長辺側側面１０ｃ、１０ｄに設けられたリード端子１１を挟むように外力が加えられても、リード端子１１は変形しにくいので、リード端子１１の変形によるプリント基板のスルーホールへの挿入位置ずれ不良を防止することができ、本発明の半導体装置を備えた電力変換装置の信頼性を高くすることができる。
【００８２】
図１１は、本発明の実施の形態１における半導体装置に用いられるリードフレームおよび比較例の半導体装置に用いられるリードフレームのモールド後の外観を示す平面図である。図１１（ａ）は、本発明の半導体装置に用いられるリードフレーム２０ａであって、リード端子となるリード端子形成部２１が、枠体部２３の外周の辺に垂直な方向から傾斜した方向に延伸した傾斜領域を有している。図１１（ｂ）は、比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム２０ｂであって、リード端子となるリード端子形成部２１が、枠体部２３の外周の辺に垂直な方向に延伸している。図１１（ａ）に示す本発明の半導体装置１００のリードフレーム２０ａと、図１１（ｂ）に示す比較例の半導体装置のリードフレーム２０ｂとは、リード端子形成部２１の長さが同等になっている。
【００８３】
図１１に示すように、リード端子形成部２１が設けられた筐体１０と枠体部２３との間の距離は、本発明の半導体装置１００に用いられるリードフレーム２０ａでは距離Ｌａであり、比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム２０ｂでは距離Ｌｂである。距離Ｌａ、距離Ｌｂは、それぞれリード端子形成部２１の長さをＬ、リード端子形成部２１の延伸方向とリード端子形成部２１が接続された側の外周の辺に垂直な方向との間の角度をθａとすると、Ｌ・ｃｏｓθａで表される。比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム２０ｂでは、θａ＝０°であるので、Ｌｂ＝Ｌとなるが、本発明の半導体装置１００に用いられるリードフレーム２０ａでは、θａは０°ではないので、ｃｏｓθａ＜１となり、Ｌａ＜Ｌｂの関係が成立する。つまり、本発明の半導体装置１００に用いられるリードフレーム２０ａは、リード端子形成部２１が設けられる部位の距離Ｌａを、比較例の半導体装置に用いられるリードフレーム２０ｂよりも短くすることができるので、リード端子形成部２１の配列方向に垂直な方向のリードフレームの幅を小さくすることができる。
【００８４】
本発明の半導体装置１００に用いられるリードフレーム２０ａは、リード端子形成部２１の配列方向に垂直な方向のリードフレームの幅を小さくすることができるので、リードフレームを形成するのに必要な金属板の面積が小さくなり材料コストを低減できる。また、金属板１枚あたりのリードフレームの取れ台数を多くすることで、リードフレームの製造工程における１台あたりの搬送時間を短くすることができるのでリードフレームの加工コストも低減できる。
【００８５】
図１２は、本発明の実施の形態１におけるリードフレームの製造時の外観図を示す平面図である。図１２に示すリードフレーム２０は、本発明の半導体装置１００の４台分のリードフレームであり、それぞれの枠体部２３ａ〜２３ｄが連結されたものである。
【００８６】
本発明の半導体装置１００に用いられるリードフレームは、前述のように銅条部品のパンチング加工により製造されるので、図１２に示すように複数のリードフレームが連結された状態で製造される。つまり、本発明の半導体装置１００に用いられるリードフレーム２０のように、リード端子形成部２１を傾斜させてリード端子形成部２１の配列方向に垂直な方向のリードフレームの幅を小さくすることで、１つの金型によってパンチングできるリードフレームの取れ台数を増加することができるので製造コストを低減できる。
【００８７】
また、半導体装置の製造工程では、筐体１０で封止した後にタイバーカットにより半導体装置が個片化される。このため、タイバーカットまでの半導体装置の製造工程においては、複数台分のリードフレームが連結された状態で搬送が行われる。半導体装置の製造装置は、適用可能なリードフレームのサイズに限界があるので、本発明を適用することで、リードフレーム1枚当たりの半導体装置の取れ台数を増加させ、半導体装置1台当たりの搬送時間を短くすることができるため、製造コストを低減できる。
【００８８】
なお、ここでは半導体装置４台分のリードフレームが縦に連結された構造について説明したが、横方向やマトリックス状に連結された構造であっても良く、半導体装置で必要となるリードフレームのサイズに合わせて適切な台数が連結された構造とすることで、同等の効果を得ることができる。
【００８９】
実施の形態２．
図１３は、本発明の実施の形態２における半導体装置を示す平面図ある。図１３において、図１と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。また、本発明の実施の形態２では、本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一または対応する部分については実施の形態１に記載した通りであり、説明は省略する。本発明の実施の形態１とは、筐体１０の上面１０ａの対向する２つの辺に沿って第１のリード端子１１ｐと第２のリード端子１１ｑとが設けられた構成が相違している。
【００９０】
図１３に示すように、実施の形態２の半導体装置２００は、実施の形態１の半導体装置１００と同様、直方体状の筐体１０を有し、筐体１０には上面１０ａ、下面１０ｂ、長辺側側面１０ｃ、１０ｄ、短辺側側面１０ｅ、１０ｆが設けられている。上面１０ａの長辺側側面１０ｃに接続された長辺と長辺側側面１０ｄに接続された長辺とは平行であって対向している。長辺側側面１０ｃからは、第１のリード端子１１ｐが突出しており、長辺側側面１０ｃに接続された上面１０ａの長辺に沿って複数配列されている。また、長辺側側面１０ｄからは、第２のリード端子１１ｑが突出しており、長辺側側面１０ｄに接続された上面１０ａの長辺に沿って複数配列されている。
【００９１】
図１３に示すように、第１のリード端子１１ｐと第２のリード端子１１ｑとは、傾斜部の傾斜方向が互いに逆となっている。すなわち、図１３において、第１のリード端子１１ｐの傾斜部の延伸方向は、上面１０ａの長辺に垂直な方向から反時計回りの方向に傾斜しているが、第２のリード端子１１ｑの傾斜部の延伸方向は、上面１０ａの長辺に垂直な方向から時計回りの方向に傾斜している。
【００９２】
また、第１のリード端子１１ｐの捩じれ部は、上面１０ａの長辺に垂直な方向から第１のリード端子１１ｐの傾斜部の延伸方向が傾斜した方向に捩じられており、第２のリード端子１１ｑの捩じれ部は、上面１０ａの長辺に垂直な方向から第２のリード端子１１ｑの傾斜部の延伸方向が傾斜した方向に捩じられている。つまり、図１３の平面視において、第１のリード端子１１ｐの捩じれ部は反時計周りの方向に捩じられており、第２のリード端子１１ｑの捩じれ部は時計回りの方向に捩じられている。すなわち、第１のリード端子１１ｐの捩じれ部の捩じられた方向と、第２のリード端子１１ｑの捩じれ部の捩じられた方向とは逆となっている。
【００９３】
本発明の実施の形態２の半導体装置２００は、実施の形態１に説明した半導体装置１００と同じ効果を有するが、さらにリード端子の配列方向に垂直な方向から傾斜した方向からの外力に対しても変形しにくいといった効果を奏する。
【００９４】
図１に示した本発明の実施の形態１の半導体装置１００では、筐体１０の長辺側側面１０ｃから突出しているリード端子１１の傾斜部は、上面１０ａの長辺に垂直な方向から平面視で時計回りの方向に傾斜しており、筐体１０の長辺側側面１０ｄから突出しているリード端子１１の傾斜部も、上面１０ａの長辺に垂直な方向から平面視で時計回りの方向に傾斜している。つまり、長辺側側面１０ｃから突出したリード端子１１と長辺側側面１０ｄから突出したリード端子１１とは同じ向きに傾斜した傾斜部を有している。この結果、リード端子１１の屈曲部の断面の厚さ方向も、長辺側側面１０ｃから突出したリード端子１１と長辺側側面１０ｄから突出したリード端子１１とで同じ向きになっているため、屈曲部の厚さ方向、すなわち、リード端子１１の傾斜部の延伸方向の外力に対してリード端子１１が変形し易くなっている。図１（ａ）においては、紙面左下から紙面右上に向かう力あるいはその逆向きの力に対して、リード端子１１が変形し易くなっている。
【００９５】
これに対して、本実施の形態２の半導体装置２００は、図１３に示すように、長辺側側面１０ｃから突出した第１のリード端子１１ｐの傾斜部の延伸方向と、長辺側側面１０ｄから突出した第２のリード端子１１ｑの傾斜部の延伸方向とが異なるので、第１のリード端子１１ｐの傾斜部の延伸方向から外力が加わったとしても、第２のリード端子１１ｑが変形しにくいので、結果として第１のリード端子１１ｐも変形しにくく、第２のリード端子１１ｑの傾斜部の延伸方向から外力が加わったとしても、第１のリード端子１１ｐが変形しにくいので、結果として第２のリード端子１１ｑも変形しにくい。
【００９６】
以上のように、本発明の実施の形態２の半導体装置２００は、実施の形態１で説明したように第１のリード端子１１ｐ、第２のリード端子１１ｑの配列方向に垂直な方向からの外力に加えて、第１のリード端子１１ｐの傾斜部の延伸方向、および第２のリード端子１１ｑの傾斜部の延伸方向のそれぞれの方向からの外力に対しても変形しにくいので、リード端子が変形し易い特定の方向がなく、より一層リード端子の変形を抑制し、リード端子の変形によるプリント基板のスルーホールへの挿入位置ずれ不良を防止することができ、本発明の半導体装置を備えた電力変換装置の信頼性をより一層高くすることができる。
【００９７】
実施の形態３．
図１４は、本発明の実施の形態３における電力変換システムの構成を示すブロック図である。図１４の電力変換システムは、実施の形態１で説明した半導体装置１００を備えた電力変換装置１１０を用いた電力変換システムであるが、電力変換システムに用いられる電力変換装置は、半導体装置１００の代わりに実施の形態２で説明した半導体装置２００を備えた電力変換装置であってもよい。
【００９８】
本実施の形態３では、本発明の半導体装置を適用した電力変換装置として、三相のインバータについて説明するが、本発明の半導体装置が適用される電力変換装置は、三相のインバータに限るものではなく、単相のインバータ、昇圧コンバータや降圧コンバータなどのＤＣ／ＤＣコンバータなど他の電力変換装置であってもよい。
【００９９】
図１４に示す電力変換システムは、電源１２０、電力変換装置１１０、負荷１３０から構成される。電源１２０は、直流電源であり、電力変換装置１１０に直流電力を供給する。電源１２０は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また、電源１２０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することとしてもよい。
【０１００】
電力変換装置１１０は、電源１２０と負荷１３０との間に接続された三相のインバータであり、電源１２０から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷１３０に交流電力を供給する。図１４に示すように、電力変換装置１１０は、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路１１１と、主変換回路１１１を制御する制御信号を主変換回路１１１に出力する制御回路１１２とを備えている。
【０１０１】
負荷１３０は、電力変換装置１１０から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷１３０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ってよく、例えば、ハイブリッド電気自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けとして用いられる電動機であってよい。
【０１０２】
以下、電力変換装置１１０の詳細を説明する。主変換回路１１１は、本発明の半導体装置１００を備えており、半導体装置１００は、実施の形態１で説明したようにＩＧＢＴ２とＦｗＤ３とを備えている、電力変換装置１１０は、ＩＧＢＴ２がスイッチングすることによって、電源１２０から供給される直流電力を三相の交流電力に変換して負荷１３０に供給する。主変換回路１１１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３に係る主変換回路１１１は、２レベルの三相フルブリッジ回路であり、半導体装置１００の筐体１０の内部に設けられた６つのＩＧＢＴ２とそれぞれのＩＧＢＴ２に逆並列された６つのＦｗＤ３とから構成することができる。６つのＩＧＢＴ２は２つのＩＧＢＴ２毎に直列接続されて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１１１の３つの出力端子は、負荷１３０に接続される。
【０１０３】
実施の形態１で説明したように、半導体装置１００は、各ＩＧＢＴ２を駆動する駆動回路として制御用素子８を備えているが、半導体装置は、駆動回路を内蔵しない半導体装置であってもよく、その場合には、主変換回路１１１が駆動回路を備えていてもよい。駆動回路は、主変換回路１１１に設けられた半導体装置１００内のＩＧＢＴ２を駆動する駆動信号を生成し、半導体装置１００のＩＧＢＴ２のゲート電極に供給する。具体的には、後述する制御回路１１２からの制御信号に従い、ＩＧＢＴ２をオン状態にする駆動信号とＩＧＢＴ２をオフ状態にする駆動信号とを各ＩＧＢＴ２のゲート電極に出力する。ＩＧＢＴ２をオン状態に維持する場合、駆動信号はＩＧＢＴ２の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、ＩＧＢＴ２をオフ状態に維持する場合、駆動信号はＩＧＢＴ２の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。
【０１０４】
制御回路１１２は、負荷１３０に所望の電力が供給されるよう主変換回路１１１の半導体装置１００内のＩＧＢＴ２を制御する。具体的には、負荷１３０に供給すべき電力に基づいて主変換回路１１１の各ＩＧＢＴ２がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてＩＧＢＴ２のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路１１１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ＩＧＢＴ２にはオン信号を、オフ状態となるべきＩＧＢＴ２にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路１１１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ＩＧＢＴ２のゲート電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。
【０１０５】
次に、電力変換装置１１０の主変換回路１１１と本発明の半導体装置１００との実装部の構成についてさらに詳しく説明する。
【０１０６】
図１５は、本発明の実施の形態３における電力変換装置のプリント基板に半導体装置を実装した構成を示す外観図である。図１５（ａ）は、電力変換装置１１０の主変換回路１１１のプリント基板１２に半導体装置１００を実装した正面図、図１５（ｄ）は電力変換装置１１０の主変換回路１１１のプリント基板１２に半導体装置１００を実装した状態の一部を裏面側から見た部分下面図である。図１５は、実施の形態１で説明した図８に相当し、図８と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。
【０１０７】
図１５に示すように、電力変換装置１１０の主変換回路１１１のプリント基板１２は、半導体装置１００のリード端子１１の先端部１１ｅが挿入されたスルーホールの形状が、半導体装置１００の筐体１０の上面１０ａの長辺に垂直な方向のＹ方向の幅が、Ｙ方向の幅に垂直な方向のＸ方向の幅より距離が長くなっている。そして、半導体装置１００は、実施の形態１で説明したように、リード端子１１の先端部１１ｅでは、筐体１０の上面１０ａの長辺に垂直な方向にリード端子１１の幅方向が、上面１０ａの長辺に平行な方向にリード端子１１の厚さ方向が向いているので、図１５（ｂ）に示す上面１０ａの長辺に垂直な方向の幅の方が長いスルーホールにリード端子１１の先端部１１ｅを挿入することができる。この結果、本発明の実施の形態３の電力変換装置１１０では、半導体装置１００が実装されるプリント基板１２の隣接するランド１３間の距離を広げている。
【０１０８】
電力変換装置１１０に接続された電源１２０からは、６００Ｖあるいは１２００Ｖといった高電圧が印加される場合がある。高電圧によって発生する放電による絶縁破壊は、空間中を放電する空間放電よりも面に沿って発生する沿面放電の方が起こり易い。本発明の電力変換装置１１０では、半導体装置１００のリード端子１１を挿入するプリント基板１２のスルーホールの形状をリード端子１１の配列方向に平行な幅が配列方向に垂直な幅よりも短い構成としたので、隣接するスルーホールのランド１３間の間隔を大きくすることができ、ランド１３間での沿面放電を発生しにくくして絶縁耐電圧を向上させることができる。
【０１０９】
プリント基板には耐トラッキング性と呼ばれる沿面放電が発生する電圧を示した指標があり、耐トラッキング性に優れるプリント基板は高価であり、製品の材料コスト増大を招く。しかし、本発明の電力変換装置１１０は、本発明の半導体装置１００を実装することで、プリント基板１２に形成されたスルーホールのランド１３の間隔を大きくすることができるため、安価なプリント基板であっても沿面放電が発生する電圧を上昇させることができるので、製品の材料コストを低減できる。
【０１１０】
なお、本発明の半導体装置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、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や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や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。また、電力変換装置に用いられる半導体装置がスイッチング素子としてＩＧＢＴを備えた場合について説明したが、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを備えた半導体装置を用いて電力変換装置を構成してもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  筐体、１０ａ  上面、１０ｂ  下面、１０ｃ、１０ｄ  長辺側側面
１１  リード端子、１１ａ  突出部、１１ｂ  傾斜部、１１ｃ  屈曲部、１１ｄ  捩じれ部、１１ｅ  先端部、１１ｐ  第１のリード端子、１１ｑ  第２のリード端子
１２  プリント基板、１３  ランド、１４  はんだ、１５  はんだブリッジ
２０  リードフレーム、２１  リード端子形成部、２３  枠体部、２４  捩じれ領域
１００、２００  半導体装置
１１０  電食変換装置、１１１  主変換回路、１１２  制御回路
【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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【図１４】
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【図１５】
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