(57)【要約】【課題】リードに対する封止樹脂体の剥離を抑制することのできる半導体モジュールを提供する。【解決手段】半導体モジュール（１０）は、半導体装置（１２）と、中継部材（１４）とを備える。半導体装置（１２）は、電子部品（２０）と、電子部品を封止する封止樹脂体（４２）と、封止樹脂体内に配置され、電子部品と電気的に接続されるインナーリード部（３６ａ）と、インナーリード部から延びて封止樹脂体の外部に配置されるアウターリード部（３６ｂ）と、を有するリード（３６）と、を備える。中継部材（１４）は、半導体装置の接続対象と電子部品とを電気的に中継するために、アウターリード部に電気的に接続される。この中継部材が可撓性を有する。【選択図】図２
2015149363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（２０）と、
前記電子部品を封止する封止樹脂体（４２）と、
前記封止樹脂体内に配置され、前記電子部品と電気的に接続されるインナーリード部（３６ａ）と、前記インナーリード部から延びて前記封止樹脂体の外部に配置されるアウターリード部（３６ｂ）と、を有するリード（３６）と、
を備える樹脂封止型の半導体装置（１２）と、
可撓性を有し、前記半導体装置の接続対象と前記電子部品とを電気的に中継するために、前記アウターリード部に電気的に接続される中継部材（１４）と、
を備えることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記中継部材（１４）は、前記アウターリード部（３６ｂ）にかしめられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記半導体装置（１２）は、前記電子部品（２０）が生じる熱を放熱するために、前記リード（３６）とともにリードフレーム（４４）の一部として構成されるヒートシンク（２６）を有し、
前記ヒートシンクは前記リードよりも熱伝導率の高い材料を用いて形成され、前記リードは前記ヒートシンクよりも引張強さが大きい材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記半導体装置（１２）は、同一の前記封止樹脂体（４２）から延出された前記アウターリード部（３６ｂ）を複数有し、
複数の前記アウターリード部は、前記封止樹脂体の同一面から同一方向に延出されるとともに、前記封止樹脂体からの延出長さとして第１長さを有する第１アウターリード部（３６ｂ１）と、前記第１長さよりも長い第２長さを有する第２アウターリード部（３６ｂ２）と、を有し、
前記第１アウターリード部と前記第２アウターリード部が交互に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記中継部材（１４）は、前記アウターリード部（３６ｂ）にねじ締結されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記中継部材（１４）は、前記アウターリード部（３６ｂ）にはんだ接合されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記半導体装置（１２）は、同一の前記封止樹脂体（４２）から延出された前記アウターリード部（３６ｂ）を複数有し、
複数の前記アウターリード部は、前記封止樹脂体の同一面から同一方向に延出されるとともに、前記封止樹脂体からの延出長さとして第１長さを有する第１アウターリード部（３６ｂ１）と、前記第１長さよりも長い第２長さを有する第２アウターリード部（３６ｂ２）と、を有することを特徴とする請求項６に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記半導体装置（１２）は、前記電子部品（２０）が生じる熱を放熱するために、前記リード（３６）とともにリードフレーム（４４）の一部として構成されるヒートシンク（２６）を有し、
前記リードは、前記ヒートシンクよりも熱伝導率が低く、且つ、引張強さが大きい材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記接続対象は、前記電子部品（２０）の駆動を制御する制御回路が形成された回路基板（５８）であることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記半導体装置（１２）を冷却する冷却器（５４）を備え、
前記半導体装置を複数有し、
複数の前記半導体装置と前記冷却器が交互に積層され、
前記接続対象としての前記回路基板（５８）は、複数の前記半導体装置に共通とされ、
各半導体装置のアウターリード部（３６ｂ）は、前記封止樹脂体（４２）のうちの前記冷却器と対向する両面を連結する側面（４２ｃ）から、互いに同一方向に延出されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型の半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載のように、樹脂封止型の半導体モジュールが知られている。この半導体モジュールは、電子部品（半導体素子）と、電子部品を封止する封止樹脂体と、電子部品と電気的に接続されるリードと、を備えている。リードは、封止樹脂体内に配置されるインナーリード部と、インナーリード部から延びて封止樹脂体の外部に配置されるアウターリード部と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１２３０２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来の半導体モジュールでは、アウターリード部が接続対象（例えば回路基板）にはんだ付けされる。また、アウターリード部が、バスバーなどのリジッドな中継部材を介して接続対象に接続される。このため、接続対象側から振動がリードに印加されたり、接続対象と中継部材との間の熱応力がリードに印加されることにより、リード（インナーリード部）に対して封止樹脂体の剥離が生じるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、リードに対する封止樹脂体の剥離を抑制することのできる半導体モジュール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】
【０００６】
ここに開示される発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示された発明のひとつは、電子部品（２０）と、電子部品を封止する封止樹脂体（４２）と、封止樹脂体内に配置され、電子部品と電気的に接続されるインナーリード部（３６ａ）と、インナーリード部から延びて封止樹脂体の外部に配置されるアウターリード部（３６ｂ）と、を有するリード（３６）と、を備える樹脂封止型の半導体装置（１２）と、可撓性を有し、半導体装置の接続対象と電子部品とを電気的に中継するために、アウターリード部に電気的に接続される中継部材（１４）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、中継部材（１４）を介して接続対象側から伝わる振動や、接続対象と中継部材（１４）との間に生じる熱応力などの、リード（３６）に印加される外力を、可撓性を有する中継部材（１４）にて吸収することができる。そして、リード（３６）に対する封止樹脂体（４２）の剥離を抑制することができる。
【０００９】
開示された他の発明のひとつは、中継部材（１４）が、アウターリード部（３６ｂ）にかしめられていることを特徴とする。これによれば、アウターリード部（３６ｂ）と中継部材（１４）とを接続する際に、熱プロセスを不要とすることができる。したがって、リード（３６）と封止樹脂体（４２）との間に生じる熱応力を低減し、リード（３６）に対する封止樹脂体（４２）の剥離を抑制することができる。さらには、半導体モジュールの部品点数を削減することができる。
【００１０】
開示された他の発明のひとつは、半導体装置（１２）が、電子部品（２０）が生じる熱を放熱するために、リード（３６）とともにリードフレーム（４４）の一部として構成されるヒートシンク（２６）を有し、ヒートシンクはリードよりも熱伝導率の高い材料を用いて形成され、リードはヒートシンクよりも引張強さが大きい材料を用いて形成されていることを特徴とする。
【００１１】
リードフレーム（４４）全体を熱伝導率の低い材料を用いて形成すると、ヒートシンク（２６）が所望の機能を発揮することができない。一方、リードフレーム（４４）全体を引張強さの小さい材料を用いて形成すると、中継部材（１４）をかしめる際に、リード（３６）に破断等が生じる虞がある。これに対し、本発明によれば、ヒートシンク（２６）の放熱性を確保しつつ、リード（３６）にて中継部材（１４）をかしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す斜視図である。
【図２】半導体モジュールの平面図である。
【図３】半導体モジュールの側面図である。
【図４】図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】半導体モジュールの製造方法を示す図である。
【図６】半導体モジュールの製造方法を示す図である。
【図７】半導体モジュールの製造方法を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す図であり、図５に対応している。
【図９】第３実施形態に係る半導体モジュールのうち、半導体装置の概略構成を示す平面図であり、図２に対応している。
【図１０】第４実施形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す平面図であり、図２に対応している。
【図１１】第５実施形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す側面図であり、図３に対応している。
【図１２】第６実施形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す平面図であり、図２に対応している。
【図１３】第７実施形態に係る半導体モジュールの概略構成を示す側面図である。
【図１４】第７実施形態に係る半導体モジュールにおいて、半導体装置とコネクタとの接続構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態において、共通乃至関連する要素には同一の符号を付与するものとする。また、後述する半導体素子、ターミナル、及び各ヒートシンクの積層方向をＺ方向、Ｚ方向に直交し、端子部及び制御端子の延設方向をＹ方向と示す。また、Ｚ方向及びＹ方向の両方向に直交する方向をＸ方向と示す。上記したＸ方向及びＹ方向により規定されるＸＹ面が、Ｚ方向に直交する面であり、特に断わりのない限り、ＸＹ面に沿う形状を平面形状とする。
【００１４】
（第１実施形態）
先ず、図１〜図４に基づき、半導体モジュールの概略構成について説明する。図１〜図３に示すように、半導体モジュール１０は、半導体装置１２と、撚り線１４と、を備えている。
【００１５】
半導体装置１２は、所謂１ｉｎ１パッケージとして構成されている。この半導体装置１２は、例えば車両のインバータ回路に組み入れられ、負荷をＰＷＭ制御するための装置として適用される。
【００１６】
半導体装置１２は、２つの半導体素子２０，２２を備えている。半導体素子２０は、半導体チップに絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が形成されてなる。本実施形態では、一例としてＮチャネル型のＩＧＢＴが形成されている。半導体素子２２は、半導体チップに転流ダイオード（ＦＷＤ）が形成されてなる。なお、転流ダイオードは、還流ダイオードともいう。この半導体素子２０が、特許請求の範囲に記載の電子部品に相当する。
【００１７】
半導体素子２０，２２は、ともにＺ方向に電流が流れるように所謂縦型構造をなしており、Ｚ方向両面に電極を有している。半導体素子２０は、ターミナル３０と対向する面側に、エミッタ電極、ゲート電極、制御用パッドなどを有し、反対の面側に、コレクタ電極を有している。一方、半導体素子２２は、半導体素子２０のエミッタ電極形成面と同一面側にアノード電極を有し、コレクタ電極形成面と同一面側にカソード電極を有している。
【００１８】
半導体素子２０のコレクタ電極は、はんだ２４を介して、第１ヒートシンク２６と電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。同じく、半導体素子２２のカソード電極も、図示しないはんだを介して、第１ヒートシンク２６と電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。この第１ヒートシンク２６が、特許請求の範囲に記載のヒートシンクに相当する。
【００１９】
第１ヒートシンク２６は、半導体素子２０，２２の生じた熱を半導体装置１２の外部に放熱する機能を果たす。また、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。例えば、銅、銅合金、アルミ合金などの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料からなる。第１ヒートシンク２６の表面のうち、半導体素子２０，２２との対向面であってはんだ付けされない領域と、側面とは、後述する封止樹脂体４２により被覆されている。一方、対向面と反対の面は、図４に示すように、封止樹脂体４２の一面４２ａから露出された放熱面２６ａとなっている。
【００２０】
第１ヒートシンク２６は、半導体素子２０に構成されたＩＧＢＴのコレクタ端子と、半導体素子２２に構成されたＦＷＤのカソード端子を兼ねる端子部２６ｂを有している。端子部２６ｂは、Ｙ方向に延設されている。そして、その一部が、封止樹脂体４２の側面４２ｃから外部に突出している。このように、端子部２６ｂは、外部機器との電気的な接続が可能となっている。
【００２１】
エミッタ電極は、半導体素子２０のターミナル３０側の面の一部分に形成されており、はんだ２８を介して、ターミナル３０と電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。同じく、半導体素子２２のアノード電極も、図示しないはんだを介して、図２に破線で示すターミナル３２と、電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。
【００２２】
ターミナル３０，３２は、後述する第２ヒートシンク４０と各半導体素子２０，２２との熱伝導、電気伝導経路の途中に位置するため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成されている。例えば、銅やモリブデンなどの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料からなる。
【００２３】
また、半導体素子２０のターミナル３０との対向面には、エミッタ電極の形成領域を除く外周領域の一部に、図示しない制御用パッドが形成されている。この制御用パッドには、ボンディングワイヤ３４を介して、制御端子３６が電気的に接続されている。
【００２４】
制御端子３６は、Ｙ方向に延設されている。そして、その全長の一部が封止樹脂体４２によって封止され、残りの部分が封止樹脂体４２から外部に突出している。したがって、制御端子３６は、封止樹脂体４２内に配置されるインナーリード部３６ａと、インナーリード部３６ａから延びて封止樹脂体４２の外部に配置されるアウターリード部３６ｂと、をそれぞれ有している。上記したボンディングワイヤ３４は、インナーリード部３６ａに接続されている。この制御端子３６が、特許請求の範囲に記載のリードに相当する。
【００２５】
本実施形態では、さらに、アウターリード部３６ｂが撚り線１４をかしめるためのかしめ部３６ｃを有している。かしめ部３６ｃは、アウターリード部３６ｂのうち、突出先端からの一部分に設けられている。そして、かしめ部３６ｃにて、撚り線１４がかしめられ、これにより、制御端子３６と撚り線１４とが電気的に接続されている。そして、このような制御端子３６が、第１ヒートシンク２６と同じ材料を用いて形成されている。また、温度センス用が２本、ゲート電極用が１本、電流センス用が１本、ケルビンエミッタ用が１本の計５本の制御端子３６を有している。
【００２６】
ターミナル３０における半導体素子２０との対向面と反対の面には、はんだ３８を介して、第２ヒートシンク４０が電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。第２ヒートシンク４０には、はんだを介して半導体素子２２側のターミナル３２も接続されてる。この第２ヒートシンク４０は、第１ヒートシンク２６同様、半導体素子２０，２２の生じた熱を半導体装置１２の外部に放熱する機能を果たす。
【００２７】
このような第２ヒートシンク４０は、第１ヒートシンク２６同様、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。例えば、銅、銅合金、アルミ合金などの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料からなる。また、第２ヒートシンク４０の表面のうち、ターミナル３０，３２との対向面であってはんだ付けされない領域と、側面とは、封止樹脂体４２により被覆されている。一方、対向面と反対の面は、封止樹脂体４２における一面４２ａと反対の裏面４２ｂから露出された放熱面４０ａとなっている。
【００２８】
また、第２ヒートシンク４０は、半導体素子２０のエミッタ端子と半導体素子２２のアノード端子を兼ねる端子部４０ｂを有している。端子部４０ｂは、制御端子３６とＸ方向にずれた位置において、Ｙ方向に延設されている。そして、その一部が、封止樹脂体４２の側面４２ｃのうち、制御端子３６が突出する面と反対の面から外部に突出している。このように、端子部４０ｂは、外部機器との電気的な接続が可能となっている。
【００２９】
そして、半導体素子２０，２２、第１ヒートシンク２６の一部、ターミナル３０，３２、制御端子３６の一部、ボンディングワイヤ３４、はんだ２４，２８，３８、及び第２ヒートシンク４０の一部が、封止樹脂体４２にて封止されている。封止樹脂体４２は、金型内に樹脂を注入し、成形してなるものであり、平面略矩形状をなしている。樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂を採用することができる。
【００３０】
上記したように、封止樹脂体４２の一面４２ａから第１ヒートシンク２６の放熱面２６ａが露出されており、放熱面２６ａは一面４２ａと略面一となっている。また、一面４２ａと反対の裏面４２ｂから第２ヒートシンク４０の放熱面４０ａが露出されており、放熱面４０ａは裏面４２ｂと略面一となっている。さらには、側面４２ｃのひとつから制御端子３６が突出しており、制御端子３６が突出する面と反対の側面４２ｃから端子部２６ｂ，４０ｂがそれぞれ突出している。
【００３１】
一方、撚り線１４は、複数本の導体を撚り合わせ、絶縁被覆してなるものであり、特許請求の範囲の中継部材に相当する。この撚り線１４は、複数の導体１４ａを撚り合わせているため、柔軟性に優れ、曲げやねじれに強い特性を有している。すなわち、撚り線１４は可撓性を有している。そして、撚り線１４の端部において絶縁被覆から導体１４ａが露出され、この露出部分が、かしめ部３６ｃにてかしめられている。なお、以下において、撚り線１４が制御端子３６（アウターリード部３６ｂ）に接続とは、撚り線１４の導体１４ａが接続されていると同義である。
【００３２】
次に、図５〜図７に基づき、上記した半導体モジュール１０の製造方法について説明する。
【００３３】
先ず、図５に示すリードフレーム４４を準備する。リードフレーム４４は、銅板を打ち抜き、部分的に曲げ加工して形成されており、第１ヒートシンク２６と、制御端子３６と、を一体的に有している。制御端子３６が、懸架部４６を介して第１ヒートシンク２６に連結されている。このリードフレーム４４は酸化防止などを目的としてメッキなどの表面処理が施されている場合もある。
【００３４】
また、リードフレーム４４とは別に、半導体素子２０，２２及びターミナル３０，３２を準備する。本実施形態では、ターミナル３０，３２に迎えはんだを施しておく。具体的には、ターミナル３０の一面上にはんだ２８、反対の面上にはんだ３８を迎えはんだしておく。ターミナル３２についても同様である。
【００３５】
そして、第１リフロー工程を実施する。第１リフロー工程では、リードフレーム４４の第１ヒートシンク２６上に、はんだ２４（例えばはんだ箔）を介して半導体素子２０を積層配置し、半導体素子２０上に、はんだ２８が対向するようにターミナル３０を積層配置する。そして、この積層状態で、はんだ２４，２８，３８をリフローする。なお、第１リフロー工程では、第１ヒートシンク２６上に、はんだ（例えばはんだ箔）を介して半導体素子２２を積層配置し、半導体素子２２上に、迎えはんだが施されたターミナル３２を積層配置する。そして、半導体素子２２及びターミナル３２に接するはんだについてもリフローする。
【００３６】
はんだ３８については、接続対象である第２ヒートシンク４０がまだ無いので、表面張力により、ターミナル３２の中心を頂点として盛り上がった形状となる。この第１リフロー工程では、半導体素子２０を第１ヒートシンク２６にはんだ付けし、ターミナル３０を半導体素子２０にはんだ付けする。また、半導体素子２２を第１ヒートシンク２６にはんだ付けし、ターミナル３２を半導体素子２２にはんだ付けする。なお、図５では、ターミナル３０上のはんだ３８及びターミナル３２上のはんだの図示を省略している。
【００３７】
次に、ワイヤボンディング工程を実施する。ワイヤボンディング工程では、制御端子３６と半導体素子２０の制御用パッドとを、ボンディングワイヤ３４により接続する。
【００３８】
次に、第２リフロー工程を実施する。第２リフロー工程では、図示しない台座に第２ヒートシンク４０を配置し、はんだ３８が第２ヒートシンク４０と対向するように、第２ヒートシンク４０上に、半導体素子２０，２２及びターミナル３０，３２が接続されたリードフレーム４４を配置する。そして、Ｚ方向において第１ヒートシンク２６側から加圧しつつ、はんだ３８をリフローする。これにより、はんだ３８を介して第２ヒートシンク４０とターミナル３０が接続される。この第２リフロー工程では、ターミナル３２と第２ヒートシンク４０の接続もなされる。
【００３９】
次に、封止樹脂体４２を成形する成形工程を実施する。この成形工程では、第２リフロー工程で得られた接続構造体を、図示しない金型に配置し、金型のキャビティ内に樹脂を注入して、封止樹脂体４２を成形する。本実施形態では、エポキシ樹脂を用いたトランスファーモールド法により、封止樹脂体４２を成形する。また、後述する切削工程において各ヒートシンク２６，４０の放熱面２６ａ，４０ａ側を切削するため、ヒートシンク２６，４０の少なくとも一方が封止樹脂体４２から露出されないように、封止樹脂体４２を成形する。
【００４０】
次に、切削工程を実施する。この切削工程では、図示しない刃具により、封止樹脂体４２の一面４２ａ側から、封止樹脂体４２とともに第１ヒートシンク２６を切削する。この切削により、第１ヒートシンク２６のうち、放熱面２６ａのみが封止樹脂体４２から露出されるとともに、放熱面２６ａは一面４２ａとほぼ面一となる。同様に、封止樹脂体４２の裏面４２ｂ側から、封止樹脂体４２とともに第２ヒートシンク４０を切削する。この切削により、第２ヒートシンク４０のうち、放熱面４０ａのみが封止樹脂体４２から露出されるとともに、放熱面４０ａは裏面４２ｂとほぼ面一となる。この両面切削により、放熱面２６ａ，４０ａの平面度、及び、放熱面２６ａ，４０ａ同士の平行度を確保することができる。
【００４１】
切削工程後、図６に示すように、リードフレーム４４の不要部分を除去し、第１ヒートシンク２６と制御端子３６を分離する。図６に示す一点鎖線は、リードフレーム４４の切断位置である。このように、封止樹脂体４２から突出する懸架部４６の部分を除去する。このとき、切断後の各制御端子３６において、図７に示すように、アウターリード部３６ｂの先端に幅広のかしめ部３６ｃが形成されるように、リードフレーム４４を切断する。
【００４２】
リードフレーム４４の切断後、かしめ部３６ｃにて撚り線１４をかしめる。これにより、撚り線１４が半導体素子２０（半導体装置１２）と電気的に接続される。なお、リードフレーム４４の切断は、成形工程後であって切削工程の前に実施することもできる。以上の工程を経ることで、半導体モジュール１０を得ることができる。
【００４３】
次に、上記した半導体モジュール１０の効果について説明する。
【００４４】
本実施形態では、制御端子３６のアウターリード部３６ｂに撚り線１４が接続されており、半導体素子２０が、この撚り線１４を介して接続対象である図示しない回路基板と電気的に接続されるようになっている。なお、回路基板には、ＰＷＭ信号生成回路など、ＩＧＢＴの駆動を制御する制御回路が形成されている。したがって、回路基板側から伝わる振動や、回路基板と撚り線１４との間に生じる熱応力などの、制御端子３６に印加される外力を、可撓性を有する撚り線１４にて吸収することができる。このため、制御端子３６に対する封止樹脂体４２の剥離を抑制することができる。また、回路基板と制御端子３６との電気的な接続信頼性を向上することもできる。
【００４５】
また、本実施形態では、撚り線１４がアウターリード部３６ｂのかしめ部３６ｃにてかしめられている。これによれば、アウターリード部３６ｂと撚り線１４とを接続する際に、熱プロセスを不要とすることができる。したがって、制御端子３６と封止樹脂体４２との間に生じる熱応力を低減し、制御端子３６に対する封止樹脂体４２の剥離を抑制することができる。さらには、半導体モジュール１０の部品点数を削減することができる。
【００４６】
（第２実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した半導体モジュール１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００４７】
本実施形態に係る半導体モジュール１０の構造は、第１実施形態に示した半導体モジュール１０と同じである。しかしながら、図８に示すように、同一のリードフレーム４４からなる第１ヒートシンク２６及び制御端子３６が、同一材料を用いて形成されるのではなく、互いに異なる材料を用いて形成されている。第１ヒートシンク２６は、制御端子３６よりも熱伝導率の高い材料を用いて形成されており、制御端子３６は、第１ヒートシンク２６よりも引張強さが大きい材料を用いて形成されている。この制御端子３６は酸化防止やハンダによる接合などを目的としてメッキなどの表面処理が施されている場合もある。
【００４８】
図８に示すように、リードフレーム４４の状態で、各制御端子３６は連結部４８によって一体化されており、この連結部４８が、第１ヒートシンク２６と一体化された懸架部４６と接続されている。懸架部４６と連結部４８の接続は、例えばはんだ接合やかしめなどを採用することができる。
【００４９】
一例として、本実施形態では、第１ヒートシンク２６が無酸素銅を用いて形成され、制御端子３６が黄銅を用いて形成されている。無酸素銅は黄銅よりも熱伝導率が高く、黄銅は無酸素銅よりも引張強さが大きい。このように、母材となる金属が同じでも、異種金属の添加により、上記した熱伝導率、引張強さの関係を満たすことができる。しかしながら、銅以外の金属、合金を用いることもできる。また、異なる合金同士の組合せ、母材となる金属が異なる合金同士の組み合わせとしても良い。
【００５０】
なお、ヴィーデマン・フランツ則として知られるように、金属の熱伝導率Ｋと電気伝導率σの比は温度に比例する。その関係を次式に示す。
【００５１】
（数１）Ｋ／σ＝ＬＴ
ここで、Ｌはローレンツ数である。このローレンツ数Ｌは、理論的には次式に示す関係を満たす。ＫＢはボルツマン定数、ｅは電気素量である。
【００５２】
（数２）Ｌ＝π２／３×（ｋＢ／ｅ）２＝２．４４×１０−８ＷΩＫ−２
すなわち、数式１，２より、熱伝導率と電気伝導率の比は、金属の種類によらず一定であり、熱伝導率の高い材料は電気伝導率も高い。したがって、大電流が流れる第１ヒートシンク２６について、高い放熱性と良好な電気伝導性を確保することができる。
【００５３】
次に、上記した半導体モジュール１０の効果について説明する。
【００５４】
本実施形態においても、制御端子３６のアウターリード部３６ｂに、可撓性を有する撚り線１４が接続される。したがって、第１実施形態に示した効果を奏することができる。
【００５５】
ところで、リードフレーム４４全体を熱伝導率の低い材料を用いて形成すると、第１ヒートシンク２６が所望の機能を発揮することができない。一方、リードフレーム４４全体を引張強さの小さい材料を用いて形成すると、撚り線１４をかしめる際に、制御端子３６に破断等が生じる虞がある。
【００５６】
これに対し、本実施形態では、第１ヒートシンク２６及び制御端子３６が同一のリードフレーム４４からなるものの、第１ヒートシンク２６は、制御端子３６よりも熱伝導率の高い材料を用いて形成されている。一方、制御端子３６は、第１ヒートシンク２６よりも引張強さが大きい材料を用いて形成されている。したがって、第１ヒートシンク２６の放熱性及び電気伝導性を確保しつつ、制御端子３６にて撚り線１４をかしめることができる。
【００５７】
（第３実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した半導体モジュール１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００５８】
本実施形態では、半導体装置１２の構成、特にアウターリード部３６ｂに特徴がある。本実施形態においても、封止樹脂体４２の同じ側面４２ｃから、５本の制御端子３６が同一方向に延出されている。しかしながら、図９に示すように、各制御端子３６の側面４２ｃからの突出長さが全て等しいのではなく、２種類の長さに分類されている。すなわち、複数のアウターリード部３６ｂは、側面４２ｃからの延出長さとして第１長さを有する第１アウターリード部３６ｂ１と、第１長さよりも長い第２長さを有する第２アウターリード部３６ｂ２と、を有している。そして、第１アウターリード部３６ｂ１と第２アウターリード部３６ｂ２とが、Ｘ方向において交互に配置されている。詳しくは、Ｘ方向両端のアウターリード部３６ｂと真ん中のアウターリード部３６ｂが、第１アウターリード部３６ｂ１となっている。
【００５９】
また、隣り合うアウターリード部３６ｂにおいて、かしめ部３６ｃの一部がオーバーラップするように、かしめ部３６ｃのＸ方向に沿う幅が設定されている。すなわち、本実施形態に係るかしめ部３６ｃの幅は、第１実施形態に示すアウターリード部３６ｂよりも広くなっている。なお、かしめ部３６ｃの幅は、第１アウターリード部３６ｂ１と第２アウターリード部３６ｂ２とで等しくなっている。
【００６０】
次に、上記した半導体モジュール１０の効果について説明する。
【００６１】
本実施形態においても、制御端子３６のアウターリード部３６ｂに、可撓性を有する撚り線１４がかしめられる。したがって、第１実施形態に示した効果を奏することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態では、封止樹脂体４２からの突出長さが異なる第１アウターリード部３６ｂ１及び第２アウターリード部３６ｂ２を交互に設ける。これにより、Ｘ方向における複数のアウターリード部３６ｂの配置領域及びかしめ部３６ｃを除くアウターリード部３６ｂの幅を代えることなく、かしめ部３６ｃの幅を広くとることができる。したがって、十分なかしめ代を確保することができるため、撚り線１４をより安定的にかしめることができる。また、撚り線１４（中継部材）としてより太いものを採用することもできる。
【００６３】
なお、Ｘ方向の両端を第１アウターリード部３６ｂ１とする例を示したが、Ｘ方向の両端を第２アウターリード部３６ｂ２としても良い。また、本実施形態に示す構成を、第２実施形態に示した構成と組み合わせることもできる。
【００６４】
（第４実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した半導体モジュール１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００６５】
第１実施形態では、撚り線１４が制御端子３６のアウターリード部３６ｂにかしめられる例を示した。これに対して、本実施形態では、図１０に示すように、撚り線１４がアウターリード部３６ｂにねじ締結されていることを特徴とする。図１０では、螺子５０によって、撚り線１４の導体１４ａが螺子５０の頭部とアウターリード部３６ｂとの間で挟持されている。
【００６６】
次に、上記した半導体モジュール１０の効果について説明する。
【００６７】
本実施形態においても、制御端子３６のアウターリード部３６ｂに撚り線１４が接続されており、半導体素子２０が、この撚り線１４を介して接続対象である回路基板と電気的に接続されるようになっている。したがって、第１実施形態同様、制御端子３６に印加される外力を、可撓性を有する撚り線１４にて吸収することができる。このため、制御端子３６に対する封止樹脂体４２の剥離を抑制することができる。また、回路基板と制御端子３６との電気的な接続信頼性を向上することもできる。
【００６８】
また、螺子５０により、撚り線１４とアウターリード部３６ｂとを電気的に接続する。したがって、第１実施形態に示したかしめ同様、アウターリード部３６ｂと撚り線１４とを接続する際に、熱プロセスを不要とすることができる。したがって、制御端子３６と封止樹脂体４２との間に生じる熱応力を低減し、制御端子３６に対する封止樹脂体４２の剥離を抑制することができる。
【００６９】
なお、本実施形態に示す構成を、第３実施形態に示した構成と組み合わせることもできる。これによれば、螺子５０による締結のために締結部分の幅が必要な場合、第１アウターリード部３６ｂ１と第２アウターリード部３６ｂ２を交互に設けることで、幅を稼ぐことができる。
【００７０】
（第５実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した半導体モジュール１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００７１】
第１実施形態では、撚り線１４が制御端子３６のアウターリード部３６ｂにかしめられる例を示した。これに対して、本実施形態では、図１１に示すように、撚り線１４がアウターリード部３６ｂにはんだ接合されていることを特徴とする。図１１では、撚り線１４の導体１４ａが、はんだ５２を介して、アウターリード部３６ｂに接続されている。
【００７２】
次に、上記した半導体モジュール１０の効果について説明する。
【００７３】
本実施形態においても、制御端子３６のアウターリード部３６ｂに撚り線１４が接続されており、半導体素子２０が、この撚り線１４を介して接続対象である回路基板と電気的に接続されるようになっている。したがって、第１実施形態同様、制御端子３６に印加される外力を、可撓性を有する撚り線１４にて吸収することができる。このため、制御端子３６に対する封止樹脂体４２の剥離を抑制することができる。また、回路基板と制御端子３６との電気的な接続信頼性を向上することもできる。
【００７４】
また、はんだ５２により、撚り線１４とアウターリード部３６ｂとを電気的に接続する。したがって、撚り線１４とアウターリード部３６ｂとの接続信頼性を高めることができる。
【００７５】
なお、本実施形態に示す構成を、第２実施形態に示した構成と組み合わせることもできる。すなわち、同一のリードフレーム４４からなる第１ヒートシンク２６及び制御端子３６が、互いに異なる材料を用いて形成されても良い。その際、制御端子３６は、第１ヒートシンク２６よりも熱伝導率が低く、且つ、引張強さが大きい材料を用いて形成されると良い。このような関係を満たす材料の組み合わせの一例としてとしては、第２実施形態同様、第１ヒートシンク２６として無酸素銅、制御端子３６として黄銅を採用することができる。これによれば、第１ヒートシンク２６の放熱性及び電気伝導性を確保しつつ、はんだ接合する際の熱が、制御端子３６から封止樹脂体４２に伝達されるのを抑制することができる。すなわち、封止樹脂体４２の剥離を抑制することができる。
【００７６】
（第６実施形態）
本実施形態において、第５実施形態に示した半導体モジュール１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００７７】
本実施形態においても、封止樹脂体４２の同じ側面４２ｃから、５本の制御端子３６が同一方向に延出されている。そして、第５実施形態同様、撚り線１４がアウターリード部３６ｂにはんだ接合されている。しかしながら、図１２に示すように、各制御端子３６の側面４２ｃからの突出長さが全て等しいのではなく、第３実施形態同様、２種類の長さに分類されている。すなわち、複数のアウターリード部３６ｂは、側面４２ｃからの延出長さとして第１長さを有する第１アウターリード部３６ｂ１と、第１長さよりも長い第２長さを有する第２アウターリード部３６ｂ２と、を有している。
【００７８】
図１２に示す例では、５本の制御端子３６のうち、両端が第２アウターリード部３６ｂ２とされ、残りが第１アウターリード部３６ｂ１とされている。
【００７９】
次に、上記した半導体モジュール１０の効果について説明する。
【００８０】
本実施形態においても、はんだ５２を介して、制御端子３６のアウターリード部３６ｂに、可撓性を有する撚り線１４が接続される。したがって、第５実施形態に示した効果を奏することができる。
【００８１】
さらに、本実施形態では、複数のアウターリード部３６ｂの一部を第１アウターリード部３６ｂ１とし、残りを第２アウターリード部３６ｂ２としている。これにより、全てのアウターリード部３６ｂの長さを等しくする構成、換言すれば、はんだ接合部分がＸ方向に沿って一列とされる構成に較べて、はんだ５２の接合部分が分散する。これにより、はんだ５２をリフローする際の熱マスが分散し、熱によって封止樹脂体４２が剥離しにくくなる。このように、封止樹脂体４２の剥離を抑制することができる。
【００８２】
なお、Ｘ方向の両端を第２アウターリード部３６ｂ２とする例を示したが、第１アウターリード部３６ｂ１と第２アウターリード部３６ｂ２の配置は上記例に限定されるものではない。第３実施形態同様、第１アウターリード部３６ｂ１と第２アウターリード部３６ｂ２を交互に設けても良い。また、Ｘ方向の両端を第１アウターリード部３６ｂ１としても良い。また、本実施形態に示す構成を、第２実施形態に示した構成と組み合わせることもできる。すなわち、同一のリードフレーム４４からなる第１ヒートシンク２６及び制御端子３６において、制御端子３６が、第１ヒートシンク２６よりも熱伝導率が低く、且つ、引張強さが大きい材料を用いて形成されても良い。
【００８３】
（第７実施形態）
本実施形態において、第１実施形態に示した半導体モジュール１０と共通する部分についての説明は割愛する。
【００８４】
本実施形態の半導体モジュール１０は、図１３に示すように、半導体装置１２及び撚り線１４に加え、半導体装置１２（半導体素子２０，２２）を冷却するための冷却器５４を備えている。また、半導体装置１２を複数有しており、複数の半導体装置１２と冷却器５４とが交互に積層されている。
【００８５】
各半導体装置１２のアウターリード部３６ｂは、封止樹脂体４２のうちの冷却器５４と対向する両面を連結する側面４２ｃから、互いに同一方向に延出されている。そして、各アウターリード部３６ｂは、撚り線１４を介して、接続対象としての回路基板５８と電気的に接続されている。この回路基板５８は、複数の半導体装置１２に共通となっている。
【００８６】
図１３及び図１４に示すように、一端がアウターリード部３６ｂに接続された撚り線１４の他端には、半導体装置１２単位でコネクタ６０が接続されている。そして、コネクタ６０を介して、撚り線１４が回路基板５８に接続されている。
【００８７】
次に、上記した半導体モジュール１０の効果について説明する。
【００８８】
半導体装置と冷却器とを交互に積層し、半導体装置を冷却する構造においては、各半導体装置の厚みのばらつきが重畳されて、回路基板との接続に影響する。リジッドな中継部材を用いる場合、厚みのばらつきにより回路基板の接続部分との間に位置ずれが生じ、組み付けの応力が発生して封止樹脂体に剥離が生じる虞がある。
【００８９】
これに対し、本実施形態では、可撓性の撚り線１４（中継部材）を用いるため、上記した冷却のための積層構造を採用しても、組み付けの応力を抑制し、ひいては封止樹脂体４２の剥離を効果的に抑制することができる。
【００９０】
なお、本実施形態では、コネクタ６０を介して、撚り線１４と回路基板５８を接続する例を示したが、それ以外の接続構造を採用することもできる。また、回路基板５８に予め固定されたコネクタ６０に対して撚り線１４を接続しても良いし、撚り線１４に固定したコネクタ６０を、回路基板５８に実装しても良い。さらには、撚り線１４に固定したコネクタ６０と、回路基板５８に実装されらコネクタを嵌合させるようにしても良い。
【００９１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００９２】
制御端子３６の本数は、上記例に限定されるものではない。
【００９３】
半導体装置１２の構成は上記例に限定されるものではない。１ｉｎ１パッケージの例を示したが、上下アーム１組分の半導体素子を有する２ｉｎ１パッケージや、三相分の上下アームの半導体素子を有する６ｉｎ１パッケージにも適用することができる。少なくとも、電子部品と、該電子部品を封止する封止樹脂体と、電子部品と電気的に接続されるとともに封止樹脂体の外部に突出するリードと、を備えるものであれば、上記した構成を適用することができる。
【００９４】
中継部材は撚り線１４に限定されるものではない。可撓性を有する中継部材であれば採用することができる。
【００９５】
リードは制御端子３６に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９６】
１０・・・半導体モジュール、１２・・・半導体装置、１４・・・撚り線、１４ａ・・・導体、２０，２２・・・半導体素子、２４・・・はんだ、２６・・・第１ヒートシンク、２６ａ・・・放熱面、２６ｂ・・・端子部、２８・・・はんだ、３０，３２・・・ターミナル、３４・・・ボンディングワイヤ、３６・・・制御端子、３６ａ・・・インナーリード部、３６ｂ・・・アウターリード部、３６ｂ１・・・第１アウターリード部、３６ｂ２・・・第２アウターリード部、３６ｃ・・・かしめ部、３８・・・はんだ、４０・・・第２ヒートシンク、４０ａ・・・放熱面、４０ｂ・・・端子部、４２・・・封止樹脂体、４２ａ・・・一面、４２ｂ・・・裏面、４２ｃ・・・側面、４４・・・リードフレーム、４６・・・懸架部、４８・・・連結部、５０・・・螺子、５２・・・はんだ、５４・・・冷却器、５６・・・絶縁シート、５８・・・回路基板、６０・・・コネクタ
【図１】
2015149363.tif 000003
【図２】
2015149363.tif 000004
【図３】
2015149363.tif 000005
【図４】
2015149363.tif 000006
【図５】
2015149363.tif 000007
【図６】
2015149363.tif 000008
【図７】
2015149363.tif 000009
【図８】
2015149363.tif 000010
【図９】
2015149363.tif 000011
【図１０】
2015149363.tif 000012
【図１１】
2015149363.tif 000013
【図１２】
2015149363.tif 000014
【図１３】
2015149363.tif 000015
【図１４】
2015149363.tif 000016