(57)【要約】【課題】端子に加わった外力を樹脂内部に伝えにくくすることができる半導体パッケージを提供すること。【解決手段】半導体パッケージ１００は、パワー素子１１０、リードフレーム１２０、モールド樹脂１４０、端子１５０を備える。リードフレーム１２０は、パワー素子１１０が電気的かつ熱的に接続されている。モールド樹脂１４０は、パワー素子１１０とリードフレーム１２０を封止する。端子１５０は、リードフレーム１２０の一部によって形成され、モールド樹脂１４０から部分的に突出するとともに幅狭部１５０Ａと幅広部１５０Ｂを有する。少なくともモールド樹脂１４０との境界部分ｂに幅広部１５０Ｂが配置され、外部端子２００との接合部ｓと境界部分ｂとの間に幅狭部１５０Ａが配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー素子（１１０）と、
前記パワー素子が電気的かつ熱的に接続されたリードフレーム（１２０）と、
前記パワー素子と前記リードフレームを封止するモールド樹脂（１４０）と、
前記リードフレームの一部によって形成され、前記モールド樹脂から部分的に突出するとともに幅狭部（１５０Ａ）と幅広部（１５０Ｂ）を有し、少なくとも前記モールド樹脂との境界部分に前記幅広部が配置され、外部端子（２００）との接合部と前記境界部分との間に前記幅狭部が配置された端子（１５０）と、
を備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
請求項１において、
前記幅狭部は、前記端子の長手方向と垂直な向きに左右対称形状を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
請求項２において、
前記幅狭部は、円弧形状を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項において、
前記端子は、前記リードフレームが延伸する面に対して直交する向きに、前記モジュール樹脂の外部において曲げられた曲げ部（１５０Ｅ）を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項５】
請求項４において、
前記幅狭部は、前記曲げ部において前記端子の長手方向と垂直な向きに両側から切り欠いた円弧形状を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項において、
前記端子の先端部（１５０Ｄ）は、溶接によって形成される前記接合部として用いられ、前記幅狭部よりも狭い幅を有することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項において、
前記幅広部は、前記境界部分から板厚以上であって板幅以下連続することを特徴とする半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リードフレーム上にパワー素子を搭載して樹脂モールドした半導体パッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、端子曲げ加工を前提としたＩＣモジュールにおいて、端子は狭幅部を備え、この狭幅部がモジュール本体の側面に位置するようにした構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。側面に対応する位置に、端子の狭幅部を設けることにより、この狭幅部での端子の折曲げを容易にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１４７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示されている構造では、幅狭部により端子が曲げやすくなる一方で樹脂端面に対応する位置が幅狭部となっているため、樹脂と端子（幅狭部）との境界部分の面積が小さくなり、これらの間の係合が不十分になるおそれがある。このため、端子に外力が加わったときに、面積が小さい狭幅部と境界部分とで外力を受けることになり、樹脂内部に外力が伝わりやすくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、端子に加わった外力を樹脂内部に伝えにくくすることができる半導体パッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の半導体パッケージは、パワー素子、リードフレーム、モールド樹脂、端子を備える。リードフレームは、パワー素子が電気的かつ熱的に接続されている。モールド樹脂は、パワー素子とリードフレームを封止する。端子は、リードフレームの一部によって形成され、モールド樹脂から部分的に突出するとともに幅狭部と幅広部を有し、少なくともモールド樹脂との境界部分に幅広部が配置され、外部端子との接合部と境界部分との間に幅狭部が配置されている。
【０００７】
端子に外力が加わったときに、この外力が幅狭部を介して幅広部に伝わるため、面積が広い幅広部とモールド樹脂の境界部分とでこの応力を受けることができ、外力をモールド樹脂内部に伝えにくくすることができる。特に、幅広部よりも外側に幅狭部を配置することにより、端子に外力が加わったときにこの幅狭部が変形しやすくなるため、外力をモールド樹脂内部にさらに伝えにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態の半導体パッケージの概略的な構造を示す図である。
【図２】モールド樹脂から突出した端子の形状を示す斜視図である。
【図３】端子の折り曲げ前の形状を示す図である。
【図４】端子と外部端子との接続状態を示す図である。
【図５】半導体パッケージが一部に用いられる車両用発電機の断面図を示す図である。
【図６】半導体パッケージが一部に用いられる車両用発電機の構成を示す図である。
【図７】半導体パッケージとしての整流器モジュールの構成を示す図である。
【図８】内部に貫通孔を設けた端子の変形例を示す図である。
【図９】一方の幅広部の幅を他方の幅広部の幅よりも狭くした端子の変形例を示す図である。
【図１０】ジグを用いて端子を曲げ加工する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を適用した一実施形態の半導体パッケージについて、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、一実施形態の半導体パッケージ１００は、パワー素子１１０と、これらのパワー素子１１０が電気的かつ熱的に接続されたリードフレーム１２０と、パワー素子１１０とリードフレーム１２０およびその他の周辺回路（例えば制御回路１３０等）を封止するモールド樹脂１４０と、リードフレーム１２０の一部によって形成されるとともにモールド樹脂１４０から部分的に突出した端子１５０とを含んで構成されている。
【００１０】
図２および図３に示すように、端子１５０は、幅狭部１５０Ａと幅広部１５０Ｂ、１５０Ｃを有する。少なくともモールド樹脂１４０との境界部分ｂに幅広部１５０Ｂが配置されている。また、外部端子２００との接合部ｓ（図４）と境界部分ｂとの間に幅狭部１５０Ａが配置されている。端子１５０の先端部１５０Ｄは、溶接によって形成される接合部ｓとして用いられ、幅狭部１５０Ａよりも狭い幅を有する。上述した幅狭部１５０Ａは、端子１５０の長手方向と垂直な向きに左右対称な円弧形状を有する（図３）。また、上述した幅広部１５０Ｂは、境界部分ｂから端子１５０の板厚ｔ（図２）以上であって幅広部１５０Ｂ、Ｃの板幅Ｗ（図３）以下の長さで連続している。
【００１１】
また、端子１５０は、リードフレーム１２０が延伸する面（図１では、紙面に平行な向きに延在する面）に対して直交する向き（紙面と垂直な向き）に、モジュール樹脂１４０の外部において曲げられた曲げ部１５０Ｅを有している（図２）。この曲げ部１５０Ｅは、上述した幅狭部１５０Ａの位置において形成されていることが望ましい。この場合には、幅狭部１５０Ａは、曲げ部１５０Ｅにおいて端子１５０の長手方向と垂直な向きに両側から切り欠いた円弧形状を有することが望ましい。
【００１２】
次に、上述した半導体パッケージ１００の好適な適用例を説明する。図５および図６に示す車両用発電機１は、２つの固定子巻線２、３、界磁巻線４、２つの整流器モジュール群５、６、界磁制御部７を含んで構成されている。
【００１３】
一方の固定子巻線２は、三相巻線であって、固定子鉄心２１に巻装されている。同様に、他方の固定子巻線３は、三相巻線であって、上述した固定子鉄心２１に、固定子巻線２に対して電気角で３０度ずらした位置に巻装されている。本実施形態では、これら２つの固定子巻線２、３と固定子鉄心２１によって固定子２０が構成されている。
【００１４】
界磁巻線４は、固定子鉄心２１の内周側に対向配置されたポールコア４１に巻装されて回転子４０を構成している。界磁巻線４に励磁電流を流すことにより、ポールコア４１が磁化される。ポールコア４１が磁化されたときに発生する回転磁界によって固定子巻線２、３が交流電圧を発生する。
【００１５】
一方の整流器モジュール群５は、一方の固定子巻線２に接続されており、全体で三相全波整流回路が構成され、固定子巻線２に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群５は、固定子巻線２の相数に対応する数（３個）の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚを備えている。同様に、他方の整流器モジュール群６は、他方の固定子巻線３に接続されており、全体で三相全波整流回路が構成され、固定子巻線３に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群６は、固定子巻線３の相数に対応する数（３個）の整流器モジュール６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを備えている。
【００１６】
界磁制御部７は、界磁巻線４に流す励磁電流を整流器モジュール群５、６の出力電圧に応じて制御しており、励磁電流を調整することにより車両用発電機１の出力電圧（各整流器モジュールの出力電圧）が調整電圧Ｖreg になるように制御する。
【００１７】
上述した車両用発電機１に含まれる６個の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは、それぞれが本実施形態の半導体パッケージ１００に対応する。これら６個の整流器モジュール５Ｘ等は同じ構成を有しており、以下では整流器モジュール５Ｘについて説明を行い、他の整流器モジュール５Ｙ等についての説明は省略する。
【００１８】
図７に示すように、整流器モジュール５Ｘは、パワー素子１１０（図１）としての２つのＭＯＳトランジスタ１１０Ａ、１１０Ｂと、制御回路１３０とを備えている。一方のＭＯＳトランジスタ１１０Ａは、ソースがＰ端子を介して固定子巻線２のＸ相巻線に接続され、ドレインがＢ端子を介して充電線１２を介して電気負荷１０やバッテリ９の正極端子に接続された上アーム（ハイサイド側）のスイッチング素子である。他方のＭＯＳトランジスタ１１０Ｂは、ドレインがＰ端子を介してＸ相巻線に接続され、ソースがＥ端子を介してバッテリ９の負極端子（アース）に接続された下アーム（ローサイド側）のスイッチング素子である。制御回路１３０は、Ｘ相巻線の出力電圧を整流するために、２つのＭＯＳトランジスタ１１０Ａ、１１０Ｂをオンオフ制御する。
【００１９】
上述した整流器モジュール５ＸのＰ端子、Ｂ端子、Ｅ端子のそれぞれが本実施形態の半導体モジュール１００の端子１５０に対応する。Ｐ端子は、Ｘ相巻線の端部に設けられた外部端子２００に接続される。Ｂ端子は、例えば端子台（図示せず）に設けられた他の外部端子２００を介して充電線１２に接続される。Ｅ端子は、端子台に設けられたさらに他の外部端子２００を介してバッテリ９の負極端子に接続される。
【００２０】
このように、本実施形態の半導体パッケージ１００は、端子１５０に外力が加わったときに、この外力が幅狭部１５０Ａを介して幅広部１５０Ｂに伝わるため、面積が広い幅広部１５０Ｂとモールド樹脂１４０の境界部分ｂとでこの応力を受けることができ、外力をモールド樹脂１４０の内部に伝えにくくすることができる。特に、幅広部１５０Ｂよりも外側に幅狭部１５０Ａを配置することにより、端子１５０に外力が加わったときにこの幅狭部１５０Ａが変形しやすくなるため、外力をモールド樹脂１４０の内部にさらに伝えにくくすることができる。
【００２１】
また、幅狭部１５０Ａを端子１５０の長手方向と垂直な向きに左右対称な形状とすることにより、幅狭部１５０Ａにおいて左右に偏った応力集中が生じることを防止することができ、均等な外力を幅広部に伝えることができる。特に、幅狭部１５０Ａを円弧形状とすることにより、端子１５０の板厚方向への偏った応力集中の発生を防止することができ、均等な外力を幅広部１５０Ｂに伝えることができる。
【００２２】
また、リードフレーム１２０が延伸する面に対して直交する向きに、モールド樹脂１４０の外部において曲げられた曲げ部１５０Ｅが端子１５０に設けられているため、板厚ｔ方向に外力が伝わることを回避して板厚直角方向へ外力を加えることができるため、境界部分において幅広部１５０Ｂに作用する外力を低減することができる。
【００２３】
また、曲げ部１５０Ｅに、端子１５０の長手方向と垂直な向きに両側から切り欠いた円弧形状の幅狭部１５０Ａを設けることにより、外力が加わったときに境界部分ｂ近傍の幅広部１５０Ｂにさらに外力が伝わりにくくすることができる。また、端子の曲げ加工をしやすくする利点もある。
【００２４】
また、端子１５０の先端部１５０Ｄの幅を幅狭部１５０Ａよりも狭くしているため、端子先端の質量を小さくして端子１５０に加わる振動荷重を小さくすることができる。また、接合部ｓが小さくなるため、溶接の際の入力エネルギーを少なくして、端子１５０からモールド樹脂１４０に伝わる熱量を減らしてモールド樹脂１４０の温度上昇を抑えることができ、モールド樹脂１４０へのストレスを低減することができる。
【００２５】
また、モールド樹脂１４０の境界部分ｂから突出する幅広部１５０Ｂを、境界部分ｂから板厚ｔ以上であって板幅Ｗ以下連続させている。板厚ｔ以上の長さを確保することで、この間をジグで押さえて曲げ加工することが可能となる（図１０）。幅広部１５０Ｂの長さが極端に短い（板厚ｔ以下）と、ジグの厚さが薄くなるため、ジグで押さえきれなくなる。ジグが変形したり、そもそもジグスペースがとれないので、幅狭部１５０Ａに生じた応力集中の影響がモールド樹脂１４０にも及ぶおそれがある。一方、幅広部１５０Ｂの長さが長くなる（板幅Ｗ以上）と端子１５０が大型化して質量も増加する。これに対し、幅広部１５０Ｂを長さを適切に設定（板厚ｔ以上であって板幅Ｗ以下）することにより、これらの不具合を回避することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、整流器モジュール５Ｘ等を半導体パッケージ１００を用いて実現する適用例について説明したが、他の半導体パッケージに本発明を適用してもよい。例えば、界磁制御部７にも、界磁巻線４に対する励磁電流の供給を断続するパワー素子（例えばＭＯＳトランジスタ）と、その断続タイミング等を制御する制御回路が備わっており、この界磁制御部７を半導体パッケージ１００の構造を用いて実現するようにしてもよい。また、半導体パッケージ１００の適用例は車両用発電機１に限定されず、少なくとも１つのパワー素子を含む他の半導体パッケージにに本発明を適用するようにしてもよい。
【００２７】
また、上述した実施形態では、端子１５０の幅狭部１５０Ａを円弧（半円）形状としたが、それ以外の形状としてもよい。例えば、円弧以外の曲線で端子１５０の一部を外側から切り欠いた形状としたり、一部に直線を含む形状としてもよい。また、必ずしも端子１５０の一部を外側から切り欠いて幅狭部１５０Ａとするのではなく、図８に示すように、内部に貫通孔を設けることで幅狭部を形成するようにしてもよい。
【００２８】
また、上述した実施形態では、端子１５０の幅広部１５０Ｂ、１５０Ｃを同一の幅Ｗとしたが、これらの幅を異ならせるようにしてもよい。例えば、図９に示すように、幅広部１５０Ｃの幅を幅広部１５０Ｂの幅よりも狭くして、端子１５０全体を軽くするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
上述したように、本発明によれば、端子に外力が加わったときに、この外力が幅狭部を介して幅広部に伝わるため、面積が広い幅広部とモールド樹脂の境界部分とでこの応力を受けることができ、外力をモールド樹脂内部に伝えにくくすることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１０  パワー素子
１２０  リードフレーム
１４０  モールド樹脂
１５０  端子
１５０Ａ  幅狭部
１５０Ｂ  幅広部
１５０Ｅ  曲げ部
１５０Ｄ  先端部
２００  外部端子
【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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