(57)【要約】【課題】内部における絶縁性を従来に比べて向上可能な高耐圧樹脂封止型半導体装置、及び高耐圧樹脂封止型半導体装置用金型を提供する。【解決手段】リードフレーム１に実装された電力用半導体素子２と、ワイヤ４と、樹脂材８とを有する高耐圧樹脂封止型半導体装置であって、ワイヤは、樹脂材が注入される樹脂注入口７における樹脂材の注入方向に直交して延在し、リードフレームは、樹脂注入口に対向して配置した板状の突起部材１４を有し、突起部材は、樹脂材の注入方向を変化させてワイヤを持ち上げる方向に樹脂材を流動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームに実装された電力用半導体素子と、この電力用半導体素子の電極に接続される内部配線としてのワイヤと、これらを封止した樹脂材と、を備えた高耐圧樹脂封止型半導体装置であって、
上記ワイヤは、上記樹脂材が注入される樹脂注入口における樹脂材の注入方向に直交して延在し、
上記リードフレームは、上記樹脂注入口に対向して配置した板状の突起部材を有し、
上記突起部材は、上記樹脂材の上記注入方向を変化させて上記ワイヤを持ち上げる方向に上記樹脂材を流動させる、
ことを特徴とする高耐圧樹脂封止型半導体装置。
【請求項２】
上記突起部材は、上記電力用半導体素子の電極における上記ワイヤの接続部と上記樹脂注入口の中央とを結ぶ線分に対して、当該突起部材の長手方向における中央を上記接続部からのワイヤの延在向きとは逆側に位置させて配置した、請求項１に記載の高耐圧樹脂封止型半導体装置。
【請求項３】
上記樹脂注入口は、当該高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製する金型の内、上記リードフレームの厚み方向において電力用半導体素子側に配置される上型に設けられている状態において、
上記突起部材は、上記上型において上記電力用半導体素子に対向する素子対向面との間に樹脂通路を形成する高さを有し、上記厚み方向において上記樹脂通路は０を超え１ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の高耐圧樹脂封止型半導体装置。
【請求項４】
上記突起部材は、その長手方向において隙間を介して複数に分断され、上記隙間の長さは０を超え１ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の高耐圧樹脂封止型半導体装置。
【請求項５】
リードフレームに実装された電力用半導体素子と、この電力用半導体素子の電極に接続される内部配線としてのワイヤとを樹脂材で封止して高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製する金型であって、
上記リードフレームの厚み方向において電力用半導体素子側に配置される上型と、上記厚み方向において上記リードフレームを挟み上記上型に対向して配置される下型とを備え、
上記上型は、
上記厚み方向及び上記ワイヤの延在方向に直交する注入方向へ上記樹脂材を注入する樹脂注入口と、
上記樹脂注入口と上記電力用半導体素子との間にて上記樹脂注入口に対向して配置される板状の突起部材と、を有し、
この突起部材は、当該上型において上記電力用半導体素子に対向する素子対向面から上記厚み方向に立設され、リードフレームとの間に樹脂通路を形成する高さを有し、かつ、上記電力用半導体素子の電極における上記ワイヤの接続部と上記樹脂注入口の中央とを結ぶ線分に対して当該突起部材の長手方向における中央を上記接続部からのワイヤの延在向きとは逆側に位置して配置される、
ことを特徴とする高耐圧樹脂封止型半導体装置用金型。
【請求項６】
上記突起部材は、その長手方向において隙間を介して複数に分断され、上記隙間の長さは０を超え１ｍｍ以下である、請求項５に記載の高耐圧樹脂封止型半導体装置用金型。
【請求項７】
上記厚み方向において上記樹脂通路は、０を超え１ｍｍ以下である、請求項５又は６に記載の高耐圧樹脂封止型半導体装置用金型。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項に記載の高耐圧樹脂封止型半導体装置用金型を用いて作製されたことを特徴とする高耐圧樹脂封止型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止型半導体装置に関するもので、特にその内部において例えば数百Ｖの電位差が生じる高耐圧樹脂封止型半導体装置に関し、またこのような高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製するための金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に樹脂封止型半導体装置は、リードフレーム上にダイボンドされた半導体素子の上面と、制御基板等の端子との間を金属ワイヤによって接続する内部構造を有し、外部との接続端子を除いて一括で樹脂封止されている。
このような樹脂封止型半導体装置では、通常、上型及び下型で構成される金型で、上述の内部構造を挟み込み、金型内へ樹脂を注入して樹脂封止が行われる。このとき、注入される樹脂の圧力によってワイヤが移動し、隣り合うワイヤと接触する等の不具合が発生する場合がある。
【０００３】
このような不具合の発生を防止するために、従来、下記の提案がなされている。例えば、注入樹脂が流れる方向とワイヤの引張り方向とを平行にする（例えば特許文献１）。また、隣り合うワイヤを絶縁性の遮蔽板で区切る（例えば特許文献２）。さらには、半導体素子及びワイヤをチップ部品で囲み、樹脂の圧力を下げる（例えば特許文献３）。
【０００４】
また、パワーモジュールのような、内部に数百ボルトの電位差を有する半導体装置においては、上述したようなワイヤ間の単なる接触の問題のみならず、ワイヤの近接も問題となり、さらに半導体素子とワイヤとの間の距離についても制約が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０９４３５号広報
【特許文献２】特開２００５−２７７０９７号広報
【特許文献３】特開２０１０−１６１８５号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パワー半導体装置に代表される高耐圧樹脂封止型半導体装置は、封止される部品間の絶縁性を得るために高絶縁性の樹脂を用いている。この樹脂は高粘度であることが多く、樹脂封止時のワイヤ流れ、つまりワイヤが注入される封止樹脂の流れ方向に変形すること、が発生しやすい。特に高電圧の半導体素子では、ガードリングと呼ばれる、急激な電圧降下を緩和する構造が半導体素子の外周に設けられていることから、このガードリングとワイヤとの距離が一定以上に近づくと絶縁破壊が生じる可能性がある。
【０００７】
従来例では、特許文献１のように樹脂の流れ方向とワイヤの引張り方向とを平行にする方法が提案されているが、設計上、樹脂の流れ方向とワイヤの引張り方向とを平行にできないケースが多々存在する。
また、特許文献２のように絶縁性の遮蔽板あるいは突起を設ける構成においては、材料コスト及び組立コストが増加してしまう。
さらには、特許文献３のように半導体素子及びワイヤの周囲をチップ部品で囲んでしまうと、高粘度の樹脂は回り込みにくく内部にボイドが発生して、絶縁性を確保できない可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、内部における絶縁性を従来に比べて向上可能な高耐圧樹脂封止型半導体装置、及びこのような高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製する金型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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様における高耐圧樹脂封止型半導体装置は、リードフレームに実装された電力用半導体素子と、この電力用半導体素子の電極に接続される内部配線としてのワイヤと、これらを封止した樹脂材と、を備えた高耐圧樹脂封止型半導体装置であって、上記ワイヤは、上記樹脂材が注入される樹脂注入口における樹脂材の注入方向に直交して延在し、上記リードフレームは、上記樹脂注入口に対向して配置した板状の突起部材を有し、上記突起部材は、上記樹脂材の上記注入方向を変化させて上記ワイヤを持ち上げる方向に上記樹脂材を流動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様における高耐圧樹脂封止型半導体装置によれば、電力用半導体素子を実装したリードフレームに、樹脂注入口に対向して突起部材を設けた。この突起部材は、樹脂材の注入方向を変化させてワイヤを持ち上げる方向に樹脂材を流動させる。よって、ガードリングを設けた電力用半導体素子を有する高耐圧樹脂封止型半導体装置においても、樹脂材の注入によってガードリングとワイヤとの間の距離が一定以上に接近するのを抑制、防止することができる。したがって、高耐圧樹脂封止型半導体装置の内部における絶縁性を従来に比べて向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における高耐圧樹脂封止型半導体装置の内部構造、及び当該高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製するための金型を示す上面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ部における断面図である。
【図３】図１に示すＢ−Ｂ部における断面図である。
【図４】図１の高耐圧樹脂封止型半導体装置に備わる電力用半導体素子へのワイヤボンド部を示す、Ａ−Ａ部における断面図である。
【図５】図１に示す金型における樹脂注入口と電力用半導体素子のワイヤボンド部との位置関係を示す図である。
【図６】図１に示す金型における樹脂注入口とワイヤと突起部材との位置関係を示す図である。
【図７】高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製する樹脂材における、流路の短辺側長さと流速との関係を示すグラフである。
【図８】図１に示す金型で作製された高耐圧樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２における高耐圧樹脂封止型半導体装置について、当該高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製するための金型とともに示した上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における高耐圧樹脂封止型半導体装置を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における樹脂封止型半導体装置の内部構造、及び当該高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製するための金型を示す上面図である。
【図１２】図１１に示す高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製するための金型の変形例について、高耐圧樹脂封止型半導体装置の内部構造とともに示した上面図である。
【図１３】図１２に示す突起部材の詳細を説明するための図である。
【図１４】本発明の実施の形態４における高耐圧樹脂封止型半導体装置について、当該高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製するための金型とともに示した上面図である。
【図１５】図１４に示す高耐圧樹脂封止型半導体装置の変形例について、高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製する金型とともに示した上面図である。
【図１６】図１５に示す突起部材の詳細を説明するための図である。
【図１７】本発明の実施の形態４における高耐圧樹脂封止型半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態である高耐圧樹脂封止型半導体装置、及び該高耐圧樹脂封止型半導体装置を作製するための金型について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。また、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け当業者の理解を容易にするため、既によく知られた事項の詳細説明及び実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。また、以下の説明及び添付図面の内容は、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１３】
以下に説明する各実施の形態では、内部において例えば数百Ｖの電位差が生じる高耐圧樹脂封止型半導体装置を例に採る。これは、高電圧を扱う半導体装置では絶縁距離の確保が重要であり、以下に説明する構成はその確保を容易にするからである。しかしながら、以下に説明する構成は、高電圧を扱う半導体装置に限定されるものではなく、それ以外の通常電圧で作動する半導体装置にも適用可能である。
【００１４】
実施の形態１．
図１から図８を参照して、本発明の実施の形態１における高耐圧樹脂封止型半導体装置用の金型、及び該金型によって作製される高耐圧樹脂封止型半導体装置について説明する。尚、上記金型では、内側にセットした半導体構成部品に対して樹脂材を注入して、図８に示すような高耐圧樹脂封止型半導体装置５０が作製される。
まず、高耐圧樹脂封止型半導体装置５０について説明する。
【００１５】
高耐圧樹脂封止型半導体装置５０は、基本的部品として、リードフレーム１に実装された電力用半導体素子２と、この電力用半導体素子２の電極に接続される内部配線としてのワイヤ４と、これらを封止した樹脂材８とを有する。ここで電力用半導体素子２は、はんだ層３を介してリードフレーム１に接続されおり、また電力用半導体素子２の上面にはワイヤ４の一端部４ａが接続されている。ワイヤ４の他端部４ｂは、基板５と接続されている。
【００１６】
また、電力用半導体素子２は上面の外周にガードリング２ａを設けている。このガードリング２ａは、電力用半導体素子２の内側における能動部と外側との間に作用する例えば数百Ｖの電源電圧に対して放電破壊を防ぐための電界強度緩和の機能を有する。即ち、例えば、電力用半導体素子２がスイッチとして用いられ、通電と無通電とを適宜切り替えることで、任意の周波数の交流電力に直流電力を変換するなどの機能を有する場合、これを実現する回路において、電力用半導体素子２には直流電源の電圧が印加される。これは無通電時に直流電源の電圧が電力用半導体素子２の表裏に印加されることを意味する。電力用半導体素子２では無通電を維持することが、電力用半導体装置が正常に動作するためには必要である。このためには、電力用半導体素子２は直流電源の電源電圧である数百Ｖでは絶縁破壊しない例えば数千Ｖという高い耐電圧特性を備える必要がある。これを実現するために、半導体装置５０に用いられる電力用半導体素子２は、そのボディが耐電圧を有していること、及び、表面の沿面放電を防ぐ、電界強度緩和の機能を有するガードリング２ａを備えている。ガードリング２ａでは、電力用半導体素子２の外周部に電界強度がおおよそ均等になるように、等電圧の複数のリング状の領域が配置されている。電界強度が集中的に作用する部分があると、その部分で優先的に絶縁破壊してしまうからである。均等な電界強度を半導体素子２の外周に設けることで、無通電時の絶縁破壊を防止している。
【００１７】
以上説明したような高耐圧樹脂封止型半導体装置５０を作製するための金型について説明する。
図１から図３に示すように、金型６は、上型６ａと下型６ｂとを有し、上述の高耐圧樹脂封止型半導体装置５０に含まれる、リードフレーム１に実装した電力用半導体素子２、ワイヤ４、基板５等から構成される内部構造を内側にセットする。本実施の形態１では、リードフレーム１の厚み方向１ａにおいて、例えば、電力用半導体素子２側に上型６ａを、リードフレーム１を挟み上型６ａに対向して下型６ｂを配置している。上型６ａは樹脂注入口７を有し、この樹脂注入口７は、ワイヤ４の平面視における延在方向４ｃ及び厚み方向１ａに直交する方向である注入方向７ａに沿って設けられている。このような金型６では、加熱等の方法で液体状になったモールド用の樹脂材８が樹脂注入口７から注入され、加熱による架橋反応によって硬化させる。
【００１８】
図１等では、ワイヤ４は１本のみで示されているが、電力用半導体素子２には複数のワイヤが接続される場合もある。このように複数のワイヤ４が存在する場合でも、その内の少なくとも１本のワイヤ４と樹脂注入口７における注入方向７ａとは、上述のような直交する関係にある。
【００１９】
さらに金型６は、注入される樹脂材８の流動によりワイヤ４が移動して、ワイヤ４とガードリング２ａとの間の絶縁距離が規定よりも短くなり絶縁破壊するのを防止するため、板状の突起部材９を、本実施の形態１では上型６ａに設けている。これについて以下に詳しく説明する。
ここで図５を参照して、電力用半導体素子２の電極との接続部であるワイヤ４の一端部４ａと、樹脂注入口７の中央７ｂとを結ぶ線分１０を設定し、線分１０に沿って樹脂材８が流れる方向をＹ軸とし、右手系でＸ軸とする座標系を設定し、一端部４ａを原点とする。このとき、ワイヤ４がＸ軸と平行な角度に配置されているときに、樹脂材８の流動による粘性抵抗が最も大きくワイヤ４に働き、Ｙ軸に平行なときに最も小さくなる。そしてワイヤ４がＸ軸に平行な方向に近いほど、粘性抵抗によって、ワイヤ４は根本近傍が塑性変形する。よって、粘性抵抗を受けるまではＸ、Ｙ軸に直交な、不図示のＺ軸方向に向かって弧が張られた形状であったものが、Ｙ軸方向側へ倒れる変形が生じる。この変形は、ワイヤ４の弧全体が流動方向へ分布荷重を受けた合計の力を、ワイヤ４を拘束している根本近傍で支えることになるため、ワイヤ４の根本で変形が生じるような状況に相当する。このときワイヤ４は、Ｚ軸方向へ弧を描いていた状態から、両端の接合部を固定して、Ｙ軸方向へ倒れた形状に変形し、結果としてＺ軸方向の弧が低くなりＹ軸方向にワイヤ４の弧の中心が最大に撓むように変形する。このように、樹脂材８の流動によってワイヤ４は押し下げられることになる。
【００２０】
ワイヤ４が押し下げられた場合、電力用半導体素子２に設けている、上述したガードリング２ａと、ワイヤ４との絶縁距離が規定よりも小さくなり、絶縁破壊の発生が懸念される。具体的には、図４に示すように、ワイヤ４とガードリング２ａとの距離１２が一定距離、例えば１０〜５０μｍ程度、以内に近づくと、樹脂材８にかかる電界強度が大きくなり、樹脂材８の耐電圧特性を超える電圧が作用するため、絶縁破壊を起こしてしまう。換言すると、樹脂材８の樹脂圧により、当初設定されていた規定の高さからワイヤ４が押し下げられた場合には、絶縁破壊による不良が発生し、その後の検査工程での歩留まりが低下することが懸念される。一方、このような絶縁破壊を回避するために、距離１２を大きく設定してもよいが、高耐圧樹脂封止型半導体装置が大型化してしまうという問題が生じる。
【００２１】
これらの問題を解決するために、電力用半導体素子２におけるワイヤ４の一端部４ａと、樹脂注入口７との間には、樹脂注入口７に対向して板状の突起部材９を、本実施の形態１では金型６の上型６ａに設けている。図２及び図３を参照して詳しく説明すると、突起部材９は、樹脂材８の注入方向７ａを変化させてワイヤ４を持ち上げる方向に樹脂材８を流動させる部材であり、上型６ａにおいて電力用半導体素子２に対向する素子対向面６ｃから厚み方向１ａに沿って立設され、リードフレーム１との間に樹脂通路７ｃを形成する高さｈ２を有する。つまり、突起部材９の高さｈ２は、上型６ａのキャビティ高さｈ１よりも低く、キャビティ高さｈ１との差が１ｍｍ以下である。つまり厚み方向１ａにおける樹脂通路７ｃの高さｈ３が１ｍｍ以下である。この１ｍｍについては後述する。
【００２２】
さらに突起部材９は、次のように配置される。即ち、図６に示すように、線分１０が突起部材９と交わる交点１１は、長手方向９ｅにおける突起部材９の中央（中点）９ｆを、ワイヤ４の一端部４ａからのワイヤ４の延在向き４ｃ１とは逆側に位置して配置される。
【００２３】
尚、本実施の形態１では、突起部材９は上型６ａに設けているが、突起部材９は、下型６ｂからリードフレーム１に設けた貫通穴を通して突出させて配置することも可能である。しかしながらこの場合、下型６ｂの削り代が大きくなりすぎ、コスト高となる懸念がある。また高耐圧樹脂封止型半導体装置では、一般的に、リードフレームの底面に接して絶縁層、例えば樹脂絶縁層あるいはセラミック絶縁層、を配置する。よって、絶縁層のない領域にしか下型６ｂから突起部材９を配置できないという制約が生じる。これらのことから、上型６ａに設けるのが現実的と言える。
【００２４】
次に、上述の高さｈ３に関する「１ｍｍ」について説明する。
樹脂材８としての高絶縁性の樹脂の粘度は、変化するものの、最低でも１００ＰａＳ程度と高粘度である。出願人の実験によれば、長方形の断面積を有する流路において、その短辺長さを変化させながら、一定圧力の下、流速を測定したところ、図７に示すように、短辺長さが１ｍｍ以下となると、流速が急激に低下することを見出した。
この結果によれば、厚み方向１ａにおける樹脂通路７ｃの高さｈ３が１ｍｍ以下になるように突起部材９の高さｈ２を調整することで、樹脂注入口７から注入された樹脂材８が突起部材９とリードフレーム１との隙間（つまり「ｈ３」の部分）に充填されるのは、金型６内の他の部分に樹脂材８が充填された後になる。
すなわち突起部材９の存在により樹脂材８の流入速度が変化し、ワイヤ４の近傍を樹脂材８が通り抜ける際には、突起部材９の裏側の空間を満たす流れと、Ｙ軸方向に向かう流れとが生じる。そのため、流動する際に通過する断面積が見かけ増大したような効果を呈する。すなわち突起部材９の背後の空間において、樹脂材８の流動速が低下し、それに応じて粘性抵抗が小さくなる。これによってワイヤ４の変形量が小さくなるという効果が生じる。
【００２５】
以上説明したように構成した金型６について、高耐圧樹脂封止型半導体装置５０を作製するときの金型６の作用について説明する。
上述のように調整した突起部材９を上型６ａに設けることで、図１に示すように、樹脂注入口７において注入方向７ａに注入された樹脂材８は、突起部材９によって流れる方向が２方向に分かれる。２つの流れのうち、ワイヤ４の延在向き４ｃ１への流れ８ａは、突起部材９のワイヤ延伸側端部９ａを通過する。この樹脂流れ８ａは、突起部材９のワイヤ延伸逆側端部９ｂを通過するもう一方の流れ８ｂに比べると、電力用半導体素子２におけるワイヤ４の一端部４ａまでの距離が短いことから、一端部４ａに先に到達する。このような樹脂材８の流れを実現するためには、突起部材９は次の範囲に設置すればよい。つまり、線分１０に対して、突起部材９の長手方向９ｅが線分１０と平行となり、突起部材９のワイヤ延伸側端部９ａが樹脂注入口７側に向いた状態を−９０°、ワイヤ延伸側端部９ａがワイヤ４の延在向き４ｃ１に沿う状態を＋９０°とした場合、突起部材９は−９０°から＋９０°の範囲にあれば良い。
【００２６】
以上説明したような条件にて突起部材９を設けることで、ワイヤ４の延在向き４ｃ１にほぼ沿うようにして樹脂材８が注入され、先に説明したようにワイヤ４に作用する抵抗が小さくなり、ワイヤ４の変形量を小さくすることができる。したがって、ワイヤ４とガードリング２ａとの間の距離が一定以上に小さくなることは無く、絶縁破壊による不良を防止することができる。また、高耐圧樹脂封止型半導体装置５０を不必要に大型化させることを回避でき、高耐圧樹脂封止型半導体装置５０の小型化にも寄与できている。
【００２７】
本実施の形態１では、千数百Ｖ耐圧の電力用半導体装置の例を示したが、樹脂材８の絶縁特性に応じた距離を確保する前提で、突起部材９を用いた構成は、他の耐電圧領域の半導体装置にも使用可能であることは言うまでもない。
尚、本実施の形態１によれば、封止により形成した筐体の表面に突起部材９を転写した凹み形状が残ることになる。これにより樹脂材８の必要な容積が削減でき、若干であるが軽量、低コスト化に資することが可能となる。また、筐体上面の絶縁距離が長くなるため、図示しない表面電極がある場合には、高耐圧樹脂封止型半導体装置としてのサイズをコンパクト化できるという効果もある。
【００２８】
実施の形態２．
上述の実施の形態１では、突起部材９を金型６に設けた構成を説明した。一方、本実施の形態２では、図９に示すように、リードフレーム１に、突起部材９に相当する突起部材１４を設ける構成について説明する。
突起部材１４について、樹脂注入口７に対する相対的な設置場所は、実施の形態１における突起部材９の場合と同じであり、また、その他の構成についても、実施の形態１における構成と変わるところはなく、ここでの詳しい説明は省略する。よって以下では、相違部分についてのみ説明を行う。
また、図９及び図１０は、リードフレーム１に突起部材１４を設けた、本実施の形態２における高耐圧樹脂封止型半導体装置５２を示し、図９では、この高耐圧樹脂封止型半導体装置５２を作製する金型６２と共に図示している。ここで金型６２は、上述の金型６から突起部材９を削除したものであり、その他の構成は金型６に同じである。
【００２９】
本実施の形態２における高耐圧樹脂封止型半導体装置５２においても、平面視において実施の形態１における突起部材９と同様に、金型６２の樹脂注入口７と関連した位置に突起部材１４が配置される。つまり、突起部材１４は、樹脂材８の注入方向７ａを変化させてワイヤ４を持ち上げる方向に樹脂材８を流動させる部材であり、突起部材１４において、図９に示すように、線分１０が突起部材１４と交わる交点１１は、長手方向１４ｅにおける突起部材１４の中央（中点）１４ｆを、ワイヤ４の一端部４ａからのワイヤ４の延在向き４ｃ１とは逆側に位置して配置される。
【００３０】
本実施の形態２では、突起部材１４としてチップ部品を使用している。よって、高耐圧樹脂封止型半導体装置５２は、平面視において上述の突起部材９に相当する位置に、厚み方向１ａにおいて、金型６２の上型６ａにおけるキャビティ高さｈ１よりも低い高さｈ２の突起部材１４がリードフレーム１に設けられている。このように突起部材１４を設けたリードフレーム１を有し、高耐圧樹脂封止型半導体装置５２となる内部構造を金型６２内に設置した場合、本実施の形態２においても、図１０に示すように、キャビティ高さｈ１と突起部材１４の高さｈ２との差は１ｍｍ以下である。よって金型６２の素子対向面６ｃと、突起部材１４としてのチップ部品との間には、厚み方向１ａにおいて１ｍｍ以下の高さｈ３を有する樹脂通路７ｃが形成される。
【００３１】
以上説明したようなリードフレーム１に突起部材１４を設けた内部構造を金型６２内にセットし、樹脂注入口７から樹脂材８を注入して高耐圧樹脂封止型半導体装置５２を作製する場合における突起部材１４の作用について以下に説明する。
突起部材１４によって、注入された樹脂材８の流れは、実施の形態１の場合と同様に、流れ８ａ、８ｂの２つに分かれる。そして、ワイヤ４の延在向き４ｃ１にほぼ沿った流れ８ａが、流れ８ｂに比べて先に、ワイヤ４の一端部４ａに到達する。
その結果、ワイヤ４は、樹脂材８の樹脂圧によって持ち上げられるため、ワイヤ４とガードリング２ａとが一定以上に近づくことは無く、絶縁破壊による、高耐圧樹脂封止型半導体装置５２の不良を防止することができる。また高耐圧樹脂封止型半導体装置５２が不必要に大型化することを回避することができる。
【００３２】
突起部材１４に相当するチップ部品としては、シャント抵抗、サーミスタなどの略直方体形状の部品によって良好な結果が得られた。また、これらのチップ部品を、本来の電気的な役割を担わせられる回路構成として、適宜、適切な位置に配置した場合においても、ワイヤ４とガードリング２ａとの間の規定距離を維持する作用を発揮することができ、また不要に大型化するのも回避できた。
【００３３】
このようなチップ部品のリードフレーム１への固定には、はんだ付けを用いることができる。電力用半導体素子２のリードフレーム１への固定にもはんだ付けを用いることから、チップ部品及び電力用半導体素子２を同時にはんだ付けすることで、比較的低コストにて本実施の形態２の構造が実現可能である。
【００３４】
また、電力用半導体装置は、様々な電力容量、電圧に対して、同じパッケージを適用することで生産コストを抑制する行為が行われており、チップ部品についても使用する耐電圧あるいは電力量に応じて変更することができる。本実施の形態２では、金型に突起部材を設ける形態ではなく、高耐圧樹脂封止型半導体装置を形成する内部構造において、封止樹脂材８の流れをコントロールする。したがって、実施の形態２の構成は、実施の形態１に比べて、より汎用性の高い高耐圧樹脂封止型半導体装置を提供することが可能となる。
【００３５】
実施の形態３．
上述の実施の形態１では、金型６に設けた突起部材９は一つの板材で構成している。これに対して本実施の形態３では、図１１から図１３に示すように、突起部材９の長手方向において、突起部材９を複数に分断したものを金型６−３に配置する構成を説明する。
実施の形態３において、その他の構成については、実施の形態１における構成と変わるところはなく、ここでの詳しい説明は省略する。よって以下では、相違部分についてのみ説明を行う。また、本実施の形態３において、金型６−３によって作製される半導体装置を高耐圧樹脂封止型半導体装置５３とする。
【００３６】
図１１では、突起部材９をその長手方向９ｅにおける中央部分で２つに分割し、突起部材９−１、９−２を構成した形態を示している。ここで長手方向９ｅにおける突起部材９−１と突起部材９−２との隙間ｄは、１ｍｍ以下に設定されている。また突起部材９−１、９−２は共に、実施の形態１で説明したように、厚み方向１ａにおいて上型６ａの素子対向面６ｃに対して１ｍｍ以下の樹脂通路７ｃを形成している。
【００３７】
このように突起部材９−１、９−２を設けた金型６−３の作用について説明する。
実施の形態１で説明したように、樹脂注入口７から注入された樹脂材８は、突起部材９−１によって、流れ８ａと流れ８ｂとに分かれる。ここで、２つの突起部材９−１と突起部材９−２との隙間ｄは１ｍｍ以下としていることから、隙間ｄに樹脂材８が流れ込むのは、流れ８ａが先にワイヤ４の一端部４ａに到達した後となる。その結果、ワイヤ４は樹脂材８の樹脂圧によって持ち上げられるため、ワイヤ４とガードリング２ａとが一定以上の距離に近づくことは無く、絶縁破壊による不良を防止することができる。
【００３８】
また図１２では、突起部材９−１と突起部材９−２とは、長手方向９ｅにおいて各軸をずらせて配置した形態を示す。このような形態であっても、図１３に示すように、突起部材９−１の角９−１ａと突起部材９−２の角９−２ｂとの距離ｇ、又は、突起部材９−１の角９−１ｂと突起部材９−２の角９−２ａとの距離ｇが１ｍｍ以下であれば、絶縁破壊による不良を防止することができる。
【００３９】
さらにまた、突起部材９を３個以上に分断する場合でも、本実施の形態３の構成を採ることができ、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
実施の形態４．
上述の実施の形態２が実施の形態１の構成をリードフレーム１に適用した構成であるように、本実施の形態４は、上述した実施の形態３における構成をリードフレーム１に設けた構成を有する。よって以下では、実施の形態３との相違部分のみについて説明を行う。
図１４及び図１５は、実施の形態４による樹脂封止型電力用半導体装置５４の内部構造を示す上面図である。また、図１７は、本実施の形態４における高耐圧樹脂封止型半導体装置５４を示している。
【００４１】
この樹脂封止型電力用半導体装置５４では、実施の形態２で説明した突起部材１４をその長手方向１４ｅにおける中央部分で２つに分割した突起部材１４−１、１４−２をリードフレーム１に構成した形態を示している。また、突起部材１４−１が樹脂注入口７に対向して配置されている。実施の形態２で説明したように、突起部材１４−１、１４−２としてチップ部品を使用することができる。
ここで長手方向１４ｅにおける突起部材１４−１と突起部材１４−２との隙間ｄは、１ｍｍ以下に設定されている。また突起部材１４−１、１４−２は共に、実施の形態２で説明したように、厚み方向１ａにおいて上型６ａの素子対向面６ｃに対して１ｍｍ以下の樹脂通路７ｃを形成している。
【００４２】
このようにリードフレーム１に設けた突起部材１４−１、１４−２の作用について説明する。
実施の形態２で説明したように、樹脂注入口７から注入された樹脂材８は、突起部材１４−１によって、流れ８ａと流れ８ｂとに分かれる。また、実施の形態３で説明したように、２つの突起部材１４−１と突起部材１４−２との隙間ｄは１ｍｍ以下としていることから、樹脂材８の注入によりワイヤ４は樹脂材８の樹脂圧によって持ち上げられるため、ワイヤ４とガードリング２ａとが一定以上の距離に近づくことは無く、絶縁破壊による不良を防止することができる。
【００４３】
また図１５に示すように、突起部材１４−１と突起部材１４−２とは、長手方向１４ｅにおいて各軸をずらせて配置した形態を採ることができる。このような形態であっても、実施の形態３で説明し、また図１６に示すように、突起部材１４−１の角１４−１ａと突起部材１４−２の角１４−２ｂとの距離ｇ、又は、突起部材１４−１の角１４−１ｂと突起部材１４−２の角１４−２ａとの距離ｇが１ｍｍ以下であれば、絶縁破壊による不良を防止することができる。
また、突起部材１４−１、１４−２として複数のチップ部品の配置で所定の壁を構成できることから、不必要に大きな部品を選ばなくてもよく、高耐圧樹脂封止型半導体装置５４の小型化が可能である。
【００４４】
さらにまた、突起部材１４を３個以上に分断する場合でも、本実施の形態４の構成を採ることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  リードフレーム、２  電力用半導体素子、４  ワイヤ、
４ａ  一端部、４ｃ１  延在向き、６  金型、６ａ  上型、６ｂ  下型、
７  樹脂注入口、７ｃ  樹脂通路、８  樹脂材、９  突起部材、９ｆ  中央、
１４  突起部材、１４ｆ  中央、
５０、５２、５３、５４  高耐圧樹脂封止型半導体装置。
【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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【図１６】
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【図１７】
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