(57)【要約】【課題】電極リードを半導体素子の主電極に接合する半導体装置であって、高温に対応し、電力制御に適した信頼性の高い半導体装置を得ることを目的としている。【解決手段】半導体素子４の表面側の主電極（接合領域Ｒｊ）に一端が接合され、他端が外部回路と接続される板状の電極リード５であって、半導体素子４のコーナー部４ｃとの間隔（最短距離Ｇｃ）が、所定以上になるように、半導体素子４の端部（側面４ｓ）をまたぐ部分の幅が狭くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子の表面側の主電極に一端が接合され、他端が外部回路と接続される板状の電極リードであって、
前記半導体素子の端部をまたぐ部分の幅が狭くなっていることを特徴とする電極リード。
【請求項２】
前記端部をまたぐ部分が、幅方向の両側から窪んでいることを特徴とする請求項１に記載の電極リード。
【請求項３】
前記端部をまたぐ部分が、切欠きによって狭くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電極リード。
【請求項４】
前記端部をまたぐ部分が、前記半導体素子から離れるように折り曲げることによって狭くなっていることを特徴とする請求項１または２に記載の電極リード。
【請求項５】
当該電極リードと前記半導体素子のコーナー部との最短距離が２ｍｍ以上になるように端部をまたぐ部分の幅が狭くなっていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電極リード。
【請求項６】
前記主電極に接合される部分において、先端が分岐していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電極リード。
【請求項７】
前記端部をまたぐ部分が前記主電極から離れるように、前記主電極に接合された部分から前記端部に達するまでの部分で屈曲していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電極リード。
【請求項８】
前記端部をまたぐ部分が前記主電極から離れるように、前記端部をまたぐ部分の厚みが前記主電極に接合される部分よりも薄いことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電極リード。
【請求項９】
回路基板と、
前記回路基板に接合された電力を制御するための半導体素子と、
前記半導体素子の主電極に一端が接合された請求項１から８のいずれか１項に記載の電極リードと、
前記電極リードの前記半導体素子に接合された部分を含み、前記半導体素子を封止する封止体と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体材料で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、およびダイヤモンドのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の表面側の主電極に接合される電極リード、およびこれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、絶縁基板の回路面にスイッチング素子や整流素子として機能する半導体素子を実装し、実装した半導体素子に外部回路と電気接続を行うための電極リード等の配線部材を接合後、絶縁性の樹脂（封止体）で封止したものである。一方、インバーターなどの電力の制御に用いられる半導体素子では、電力損失を低減する必要があり、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウムのようなワイドバンドギャップ半導体材料を用いた半導体素子が開発されている。
【０００３】
このような半導体素子は、従来のシリコンと較べ、動作温度が高く、例えば、動作可能温度が２００℃とも３００℃以上とも言われている。その場合、封止体内部での半導体素子や配線部材との間の熱応力はさらに大きくなる。そこで、応力緩和層を介して電極リードと半導体素子とを接合する半導体装置や、電極リードの半導体素子と接合するための先端部分をヨ字状に形成する半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１または２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１４１４５４号公報（段落００１９、図）
【特許文献２】特開２００３−２３４４４７号公報（段落００２０〜００２７、図２〜図８）
【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、本発明者は、半導体装置におけるヒートサイクルでは、上述した特許文献で課題とされた半導体素子と電極リードとの接合部よりも、半導体素子のコーナー部での封止体との境界面での損傷を抑制する方が、重要であることに気付いた。そして、境界面での熱応力については、半導体素子に接している封止体と半導体素子の線膨張係数差の影響よりも、コーナー部の近傍にある電極リードの熱変形の影響の方が大きいことを見出した。
【０００６】
そのため、応力緩和層を設ける構造では、電極リードと半導体素子の接合部での熱応力を低減できても、電極リードの熱変形が大きくなるので、却って半導体素子のコーナー部での境界面の熱応力を増大させることになる。また、電極リードの先端部分をヨ字状に形成するだけでは、コーナー部での境界面の熱応力を抑制することは困難である。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高温に対応し、電力制御に適した信頼性の高い半導体装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電極リードは、半導体素子の表面側の主電極に一端が接合され、他端が外部回路と接続される板状の電極リードであって、前記半導体素子の端部をまたぐ部分の幅が狭くなっていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板に接合された電力を制御するための半導体素子と、前記半導体素子の主電極に一端が接合された上述した電極リードと、前記電極リードの前記半導体素子に接合された部分を含み、前記半導体素子を封止する封止体と、を備えたことを特徴とする
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電極リードによれば、半導体素子のコーナー部における封止体と半導体素子との境界に作用する熱応力を抑制できるので、高温に対応し、電力制御に適した信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電極リードおよびそれを用いた半導体装置の構成を説明するための平面図と断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる電極端子の構成を説明するための部分拡大図である。
【図３】半導体素子のコーナー部における半導体素子と封止体の境界面に発生する熱応力について説明するための断面模式図である。
【図４】半導体素子のコーナー部から電極リードまでの距離とコーナー部における半導体素子と封止体の境界面に発生する熱応力との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態１の変形例にかかる電極端子の構成を説明するための部分拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる電極端子の構成を説明するための部分拡大図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる電極端子の構成を説明するための部分拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態３の他の例にかかる電極端子の構成を説明するための部分拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる電極端子の構成を説明するための部分拡大図であって、平面図と側面図と断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５にかかる電極端子の構成を説明するための部分拡大図であって、平面図と側面図と断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図４は、本発明の実施の形態１にかかる電極リードとそれを用いた半導体装置の構成について説明するための図であり、図１（ａ）は半導体装置から封止樹脂を除いた状態の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に対応する断面図、図２は電極端子の半導体素子に接合された先端部分を拡大した平面図、図３は半導体素子のコーナー部における半導体素子と封止体の境界面に発生する熱応力について説明するためのもので、図３（ａ）は電極リードが無い場合の断面模式図、図３（ｂ）は電極リードが存在する場合の断面模式図である。また、図４は本実施の形態１にかかる電極端子による応力緩和の効果を説明するための図で、半導体素子のコーナー部から電極リードまでの距離とコーナー部における半導体素子と封止体の境界面に発生する熱応力との関係を示すグラフである。また、図５（ａ）と（ｂ）は、変形例にかかる電極端子の構成を説明するためのもので、それぞれ、電極端子の半導体素子に接合された先端部分を拡大した平面図である。
【００１３】
本実施の形態１にかかる半導体装置１は、図１に示すように、絶縁基材３ｉの両面に配線パターン３ａ、３ｂが形成された絶縁基板３と、絶縁基板３の一方の面（配線パターン３ａ側）に、接合材７を介して接合された矩形板状の半導体素子４Ａ、４Ｂ（まとめて半導体素子４）と、一端側が、各半導体素子４の表面に形成された主電極にそれぞれ接合材８を介して接合され、他端が外部回路と電気的に接続される銅（Ｃｕ）製の電極リード５とを備えている。なお、絶縁基板３の他方の面（配線パターン３ｂ側）には、接合材６を介してベース板２が接合されている。そして、半導体素子４と電極リード５の少なくとも半導体素子４と接合された一端部を含み、絶縁基板３に形成された回路部材を包むように、ベース板２側の面を封止するモールド樹脂で形成された封止体９とを備えている。
【００１４】
半導体素子４は、例えば、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、整流素子としては、ダイオードなどを用いることができる。なお、半導体素子４のうち、上述したスイッチング素子の表面には、主電極の他に、制御電極も形成されることになるが、説明を簡略化するため、主電極のみが形成されているように記載している。
【００１５】
なお、本実施の形態１にかかる半導体装置１の特徴は、図２に示すように、電極リード５の半導体素子４をまたぐ部分に窪み部５ｎが形成されていることにある。しかし、その特徴的な構造自体の説明の前に、その構造を必要とする、半導体装置の動作について説明する。なお、半導体装置内の部材については、一般的な半導体装置についてのものでも、説明をわかりやすくするため、本実施の形態にかかる半導体装置１と同様の符号を付している。ただし、電極リード５については、一般的な半導体装置に用いられているものも含む場合は、ダイレクトリード５Ｃと称することとする。
【００１６】
半導体装置では、例えば、絶縁基板３や半導体素子４のような部材は封止体９よりも線膨張係数が低く、ベース板２やダイレクトリード５Ｃのような金属部材は封止体９よりも線膨張係数が高い、というように線膨張係数が異なる部材が集合したものである。そのため、起動停止等に伴い、温度変化が生ずると、変形量の差（変形差）により、絶縁基板３および半導体素子４と封止体９との境界や、ベース板２およびダイレクトリード５Ｃと封止体９との境界で熱応力が発生する。そして、これらが起動停止に伴い、繰り返されることにより、半導体素子４や絶縁基板３の破壊や、封止体９の回路部材との境界面でのはく離といった、封止体９の回路部材との界面での損傷が生じる場合がある。
【００１７】
そのため、封止体９を構成するモールド樹脂の線膨張係数を半導体素子４や絶縁基板３（の絶縁基材３ｉ）などの線膨張係数と、ベース板２やダイレクトリード５Ｃなどの線膨張係数の間の値に調整することで、封止体９の回路部材との境界面で生じる熱変形差を小さくして、境界面での封止体９の損傷を防止している。
【００１８】
例えば、シリコン（Ｓｉ）や炭化珪素（ＳｉＣ）などを半導体材料として用いた半導体素子４の線膨張係数は３〜５ｐｐｍ／Ｋになる。また、窒化珪素（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、高強度アルミナ（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）等を絶縁基材３ｉに用いた場合の絶縁基板３の線膨張係数は２〜９ｐｐｍ／Ｋになる。そして、銅（Ｃｕ）等の材料を用いたダイレクトリード５Ｃの線膨張係数は１７ｐｐｍ／Ｋとなる。その場合、封止体９を構成するモールド樹脂の線膨張係数は２〜１７ｐｐｍ／Ｋの範囲内の値に調整することになる。
【００１９】
しかし、上述した範囲内の値に調整しても、物理的に絶縁基板３、半導体素子４、ダイレクトリード５Ｃおよびベース板２と封止体９間の熱変形差をすべて同時にゼロにすることはできず、封止体９といずれかの部材との境界面には必ず熱変形差が生じることになる。そのため、ＳｉＣからなる半導体素子４を用いるなどして、温度変化が大きくなる場合には、モールド樹脂の線膨張係数を調整しても損傷が生じる場合がある。
【００２０】
このとき、ダイレクトリード５Ｃやベース板２の材料に、線膨張係数が低い（半導体素子４に近い）部材を用いれば、熱変形差を小さくすることができる。しかし、そのような材料は、例えば、モリブデン系の銅合金（ＣｕＭｏ：７〜１３ｐｐｍ／Ｋ）のように、熱伝導率が銅に比べて低く、コストも増加する。そのため、ダイレクトリード５Ｃにそのような材料を適用すると、コスト増に限らず、効率が低下し、放熱量が低下して、逆に熱変形差が大きくなるといった弊害も懸念される。なお、このような課題は、回路基板として絶縁基板３を用いた構造に限ることはない。例えば、絶縁基板３を用いず、銅や銅合金（ＣｕＭｏ）、銅積層体の材料を用いたベース板２等を回路基板として用い、半導体素子４を接合する半導体装置についても同様に生ずることは言うまでもない。
【００２１】
そこで、本発明者は上述した課題を解決するため、ダイレクトリード５Ｃを用いた半導体装置における封止体９の損傷の原因について検討を行った。
図３（ａ）は、絶縁基板３に接合された半導体素子４に、ダイレクトリード５Ｃのような配線部材を接合せず、そのまま封止体９で封止した場合（仮定）の、封止体９の半導体素子４に対する変形差を表すための半導体素子４の対角線で切断した模式図である。図中、半導体素子４上の直線は、半導体素子４に接している封止体９の、半導体素子４の位置に対応する部分（領域）を示している。例えば、半導体素子４の中央に対応する中央部Ｐｃｃ、コーナー部４ｃに対応する端部Ｐｃｅ、および中央部Ｐｃｃと端部Ｐｃｅの中間部分に対応する中間部Ｐｃｍである。そして、上述した直線を根元とする矢印の数は、その領域における封止体９の半導体素子４に対する熱変形差ΔＲの大きさを示すものである。
【００２２】
このような半導体装置が動作を停止すると、発熱がなくなって温度が下がり、半導体素子４上の封止体９を構成するモールド樹脂が、半導体素子４の中央部Ｐｃｃ方向に向かって収縮する。このとき、半導体素子４とモールド樹脂の熱変形差ΔＲは、中央部Ｐｃｃからの距離に比例して大きくなり、中央部Ｐｃｃから最も遠い端部Ｐｃｅでの熱変形差ΔＲが最大になる。
【００２３】
一方、図３（ｂ）は、ダイレクトリード５Ｃを用いた半導体装置における熱変形を示した図である。このような半導体装置が動作を停止し、温度が下がった場合、封止体９よりも収縮量が大きいダイレクトリード５Ｃの熱変形差ΔＬに、ダイレクトリード５Ｃに接するモールド樹脂が追従する。そのため、端部Ｐｃｅでの半導体素子４に対する実質的な熱変形差ΔＲｐは、ダイレクトリード５Ｃがない場合の熱変形差ΔＲと比較して、大きくなる。そのため、半導体素子４のコーナー部４ｃにおいて、モールド樹脂が半導体素子４の中央に向かう相対変位が大きくなり、半導体素子４の破壊や半導体素子４からのはく離といった、半導体素子４表面と封止体９との境界面での損傷が生じる。
【００２４】
つまり、半導体素子４の表面側の主電極と外部回路とを電気接続するために、ダイレクトリード５Ｃを用いた半導体装置の半導体素子４上では、ダイレクトリード５Ｃ（および接合材８）の熱変形差ΔＬに封止体９が追従して実質的な熱変形差ΔＲｐが増大する。これにより、半導体素子４のコーナー部４ｃにおいて、封止体９と半導体素子４間の熱応力が大きくなり、接合部自体よりも、むしろ半導体素子４と封止体９との境界面での損傷の方が問題となってくる。
【００２５】
そこで、本発明者は、端部Ｐｃｅでの熱応力を低減するため、ダイレクトリード５Ｃと半導体素子４のコーナー部４ｃとの最短距離Ｇｃをパラメータとして、端部Ｐｃｅでの熱応力の大きさについて検討を行った。対角長が１０ｍｍの半導体素子４に対して検討した結果を図４に示す。図中横軸は半導体素子４のコーナー部４ｃからの（主電極に平行な方向における）最短距離Ｇｃ、縦軸は半導体素子４と封止体９（モールド樹脂）間にかかるせん断応力を示す。なお、せん断応力としては、ダイレクトリード５Ｃを半導体素子４に垂直に投影した範囲が、半導体素子４の主電極の接合領域Ｒｊの範囲全体にわたるように構成した際（最短距離Ｇｃ＝０．５ｍｍ）に生ずる、せん断応力を１とした比で示している。
【００２６】
その結果、コーナー部４ｃからの最短距離Ｇｃが２ｍｍになるまでは、最短距離Ｇｃの増加に対してせん断応力が大きく減少し、２ｍｍを超えると減少量が小さくなることがわかった。つまり、コーナー部４ｃからの最短距離Ｇｃが２ｍｍ以上になるように、ダイレクトリード５Ｃを調整すれば、せん断応力を効果的に低減できることが分かった。なお、図４では、対角長が１０ｍｍの半導体素子４に対しての結果を示したものであるが、ダイレクトリード５Ｃを用いるサイズである７〜１５ｍｍ角（対角長１０〜２０ｍｍ）の半導体素子４に対しても、同様に２ｍｍ以上で効果があることが分かっている。
【００２７】
ここで、最短距離Ｇｃを長くする構成としては、ダイレクトリード５Ｃの幅を狭くすることが考えられるが、幅全体を単純に狭くすると、接合部の面積や電流経路における断面積が減少して電気抵抗が増加することになる。そこで、本実施の形態１にかかる電極リード５では、図２に示すように、半導体素子４の側面４ｓをまたぐ部分が、幅方向の両側から窪むように、窪み部５ｎを形成するようにした。さらに、側面４ｓに達しない端部についても、近傍のコーナー部４ｃから最短距離Ｇｃがコーナー部４ｃと接合領域Ｒｊの角部Ｒｊｃ間の距離より広くなるように窪み部５ｎを設けた。
【００２８】
なお、窪み部５ｎとしては、板材を切り欠くようにして形成してもよいが、主電極に垂直な方向から見たときに窪んだように見える形状を実現するのであれば、例えば、上方に折り曲げてＵ字状にする、あるいは折り返して重ねるなど、折り曲げによって形成してもよい。そして、窪み部５ｎの主電極に垂直な方向から見たときの形状は、図２に示すような矩形に限ることはなく、例えば円弧状でもよい。その場合、コーナー部４ｃを中心とする円弧状に形成すれば、窪む面積を最小限にして、コーナー部４ｃからの最短距離Ｇｃを確保することができる
【００２９】
また、本実施の形態１では、接合領域Ｒｊが素子表面のほぼ全面に設定された場合を想定して、最短距離Ｇｃが、「接合領域Ｒｊの角部Ｒｊｃとコーナー部４ｃ間の距離よりも長くなるように」と記載した。しかし、半導体素子４によっては、半導体素子４のコーナー部４ｃから２ｍｍ以上離れた角部Ｒｊｃを有するように接合領域Ｒｊが設定（主電極が形成）される場合もある。そのようなコーナー部４ｃから一定以上の距離を有する角部Ｒｊｃに対しては、必ずしも、接合領域Ｒｊの角部Ｒｊｃとコーナー部４ｃ間の距離よりも長くなる必要はなく、コーナー部４ｃに対して所定以上の最短距離Ｇｃを確保できればよい。また、本実施の形態１では、幅方向の両側から窪み部５ｎを設ける例を示したが、コーナー部４ｃからの距離が確保できるのであれば、片側のみに設けるようにしてもよい。
【００３０】
なお、図５（ａ）と（ｂ）に示す変形例のように、封止体９の損傷を防止する窪み部５ｎに加え、接合部での応力を緩和するように、半導体素子４と接合される部分に貫通孔５ｈを設けるようにしてもよい。
【００３１】
電極リード５に窪み部５ｎを設けることで、半導体素子４の主電極に平行な方向において、半導体素子４のコーナー部４ｃから一定距離（例えば、２ｍｍ）未満の範囲には、電極リード５が存在しないようになった。これにより、半導体素子４のコーナー部４ｃと電極リード５間の最短距離Ｇｃが長くなり、封止体９の端部Ｐｃｅの、電極リード５に追随した実質的な熱変形差ΔＲｐが低減されるので、半導体素子４と封止体９との境界面での損傷が生じない。一方で、電極リード５と半導体素子４の接合面積が小さくなると、電極リード５の接合部の信頼性が低下する懸念がある。しかし、本発明の実施の形態１にかかる電極リード５およびそれを用いた半導体装置１では、半導体素子４のコーナー部４ｃ近くの部分を選択的に窪ませているので、接合部の信頼性の低下も最小限にとどめることができる。
【００３２】
なお、スイッチング素子としては、ＩＧＢＴ以外にも、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）でもよい。また、ダイオードとしては、ショットキー（バリア）ダイオード（Schottky Diode）など、様々な種類の素子を用いることができる。また、素子数も２個に限ることはなく、それ以上でも、１個でもよい。
【００３３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、半導体素子の４つのコーナー部のすべてに対応して窪み部を設ける例について説明した。本実施の形態２にかかる電極リードでは、端部に位置する部分を各コーナーではなく、半導体素子の辺から後退させるようにした。図６（ａ）と（ｂ）は、本発明の実施の形態２にかかる電極端子の構成を説明するためのもので、それぞれ、電極端子の半導体素子に接合された先端部分を拡大した平面図である。なお、本実施の形態２においては、電極リード以外の構成については、実施の形態１で説明したものと同様であるので説明を省略する。また、図中、実施の形態１で説明したものと同様のものには同じ符号を付しており、重複する部分についての詳細な説明は省略する。
【００３４】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態２による半導体装置１においては、電極リード５のうち、半導体素子４側の端部５ｅについては、窪み部５ｎを形成せず、半導体素子４の接合領域Ｒｊの外周Ｒｊｓから後退させている。一方、半導体素子４の側面４ｓをまたぐ部分については、実施の形態１と同様に窪み部５ｎを設けている。また、図６（ｂ）に示す電極リード５においては、実施の形態１で説明したように、コーナー部４ｃを中心とする円弧を形成するようにして窪み部５ｎを形成している。この構造によれば、電極リード５の加工が容易になるため、コスト低減の効果がある。
【００３５】
なお、本実施の形態２でも、接合領域Ｒｊが素子表面のほぼ全面に設定された場合を想定して、「端部５ｅを接合領域Ｒｊの外周Ｒｊｓから後退させた」構成を示した。しかし、外周Ｒｊｓ自体が、コーナー部４ｃから２ｍｍ以上離れるように、半導体素子４の外周から内側の位置に設定されている場合には、端部５ｅを外周Ｒｊｓに一致させるようにしてもよい。
【００３６】
以上のように、本実施の形態１あるいは実施の形態２にかかる電極リード５によれば、（矩形をなす）半導体素子４の表面側の主電極（接合領域Ｒｊ）に一端が接合され、他端が外部回路と接続される板状の電極リード５であって、（例えば、半導体素子４のコーナー部４ｃとの間隔（最短距離Ｇｃ）が、コーナー部４ｃと主電極間（接合領域Ｒｊの角部Ｒｊｃ）の距離よりも広くなるように、）半導体素子４の端部（側面４ｓ）をまたぐ部分の幅が狭くなっている（窪み部５ｎを形成している）ように構成したので、半導体素子４のコーナー部４ｃにおける封止体９と半導体素子４との境界に作用する熱応力を抑制でき、高温に対応し、電力制御に適した信頼性の高い半導体装置１を得ることができる。
【００３７】
とくに、端部（側面４ｓ）をまたぐ部分が、幅方向の両側から窪んでいるので、またいだ側面の両端のコーナー部４ｃに対して距離を確保できる。
【００３８】
端部（側面４ｓ）をまたぐ部分を、切欠きによって狭く（窪み部５ｎを形成）しているので、容易にコーナー部４ｃに対して距離を確保できる。
【００３９】
あるいは、端部（側面４ｓ）をまたぐ部分を、半導体素子４から離れるように折り曲げることによって狭く（窪み部５ｎを形成）しているので、材料の無駄なく、容易にコーナー部４ｃに対して距離を確保できる。
【００４０】
当該電極リード５と半導体素子４のコーナー部４ｃとの最短距離Ｇｃが２ｍｍ以上になるように端部（側面４ｓ）をまたぐ部分を狭く（窪み部５ｎを形成）したので、半導体素子４のコーナー部４ｃにおける封止体９と半導体素子４との境界に作用する熱応力を確実に抑制することができる。
【００４１】
また、本実施の形態１あるいは２にかかる半導体装置１は、回路基板（絶縁基板３）と、回路基板（絶縁基板３）に接合された電力を制御するための半導体素子４と、半導体素子４の主電極（接合領域Ｒｊ）に一端が接合された上述した電極リード５と、電極リード５の半導体素子４に接合された部分を含み、半導体素子４を封止する封止体９と、を備えたので、高温に対応し、電力制御に適した信頼性の高い半導体装置１を得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
上記実施の形態１または２では、電極リードの半導体素子の側面をまたぐ部分に窪み部を設ける例について説明した。本実施の形態３にかかる電極リードでは、窪み部に加え、主電極に接合された部分の先端が分岐するようにした。図７（ａ）と（ｂ）、および図８（ａ）と（ｂ）は、本発明の実施の形態３にかかる電極端子の構成を説明するためのもので、それぞれ、電極端子の半導体素子に接合された先端部分を拡大した平面図である。なお、本実施の形態３においては、電極リード以外の構成については、実施の形態１で説明したものと同様であるので説明を省略する。また、図中、実施の形態１あるいは２で説明したものと同様のものには同じ符号を付しており、重複する部分についての詳細な説明は省略する。
【００４３】
図７（ａ）と（ｂ）、図８（ａ）と（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態３による半導体装置１においては、電極リード５には、側面４ｓをまたぐ部分に窪み部５ｎが形成されているだけでなく、主電極に接合される部分の先端に分岐部５ｂを形成している。なお、図８（ａ）と（ｂ）に示す例は、実施の形態２で説明したように外周Ｒｊｓから後退させた端部５ｅに、分岐部５ｂを設けたものである。このような分岐部５ｂを設けた構成によれば、電極リード５と半導体素子４を接合する接合部に作用する負荷が小さくなるので、接合部の信頼性をも向上させることができる。
【００４４】
以上のように、本実施の形態３にかかる電極リードによれば、主電極（接合領域Ｒｊ）に接合される部分において、先端が分岐している（分岐部５ｂを形成している）ので、電極リード５と半導体素子４を接合する接合部に作用する負荷が小さくなり、接合部の信頼性をも向上させることができる。
【００４５】
実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、電極リードの半導体素子に対向する部分が平坦である場合について説明した。本実施の形態４にかかる電極リードでは、半導体素子に対向する部分が、接合面に垂直な面内で屈曲するようにした。図９（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態４にかかる電極端子の半導体素子に接合された先端部分を拡大した部分拡大図であって、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は側面図、そして図９（ｃ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ線による断面図である。なお、本実施の形態４においても、電極リード以外の構成については、実施の形態１で説明したものと同様であるので説明を省略する。また、図中、実施の形態１で説明したものと同様のものには同じ符号を付しており、重複する部分についての詳細な説明は省略する。
【００４６】
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態４による半導体装置１においては、電極リード５には、側面４ｓをまたぐ部分に窪み部５ｎが形成されているだけでなく、側面４ｓの手前の部分に半導体素子４の接合面に垂直な面内で屈曲する屈曲部５ｓを設けた。つまり、電極リード５を長尺方向で屈曲した形状になるようにした。この構造により、電極リード５の半導体素子４から離れる側の最短距離となる部分Ｐｆについては、コーナー部４ｃからの距離を窪み部５ｎにより確保した距離Ｇｃよりもさらに広げた距離Ｇｃａにすることができ、より一層応力緩和が可能になる。また、封止体９の外部に露出した電極リード５の他端に加わる外力の接合部側への伝達を緩和することができ、半導体素子４のコーナー部４ｃ近傍の封止体９の変形を抑制できる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態４にかかる電極リード５によれば、半導体素子４の端部（側面４ｓ）をまたぐ部分が主電極から離れるように、主電極（接合領域Ｒｊ）に接合された部分から側面４ｓに達するまでの部分で屈曲しているので、コーナー部４ｃからの実質的な距離Ｇｃａが、窪み部５ｎにより確保した（水平方向の）最短距離Ｇｃよりもさらに広がり、より一層応力緩和が可能になる。また、封止体９の外部に露出した電極リード５の他端に加わる外力の接合部側への伝達を緩和することができ、半導体素子４のコーナー部４ｃ近傍の封止体９の変形を抑制できる。
【００４８】
実施の形態５．
上記実施の形態４では、電極リードの半導体素子に対応する部分を屈曲させる例について説明した。本実施の形態５にかかる電極リードでは、半導体素子に接合される部分と外部に連なる部分の厚みを変化させるようにした。図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態５にかかる電極端子の半導体素子に接合された先端部分を拡大した部分拡大図であって、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は側面図、そして図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線による断面図である。なお、本実施の形態５においても、電極リード以外の構成については、実施の形態１で説明したものと同様であるので説明を省略する。また、図中、実施の形態１あるいは４で説明したものと同様のものには同じ符号を付しており、重複する部分についての詳細な説明は省略する。
【００４９】
図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態５による半導体装置１においては、電極リード５には、窪み部５ｎが形成されているだけでなく、半導体素子４と接合される部分５ｊの厚みが、側面４ｓをまたぐ部分５ｕの厚みよりも厚くなるようにした。そして、側面４ｓをまたぐ部分５ｕが、半導体素子４の接合面から離れるようにした。この構造により、電極リード５の半導体素子４から離れる側の最短距離となる部分Ｐｆについては、コーナー部４ｃからの距離を窪み部５ｎにより確保した距離Ｇｃよりもさらに広げた距離Ｇｃａにすることができ、より一層応力緩和が可能になる。また、図では外部に連なる部分５ｕが半導体素子４の接合面から離れていることを示すために極端に記載している。しかし、実際の加工において、実施の形態４のように、曲げ加工で作製する場合と比較して、電極リード５の高さを低くできるため、半導体装置１を小型化できる利点がある。
【００５０】
以上のように、本実施の形態５にかかる電極リード５によれば、半導体素子４の端部（側面４ｓ）をまたぐ部分が主電極（接合領域Ｒｊ）から離れるように、側面４ｓをまたぐ部分５ｕの厚みが主電極に接合される部分５ｊよりも薄くなるように構成した。これにより、コーナー部４ｃからの実質的な距離Ｇｃａが、窪み部５ｎにより確保した距離Ｇｃよりもさらに広がり、より一層応力緩和が可能になる。さらに、曲げ加工を用いないので、電極リード５の高さを低くでき、半導体装置１を小型化できる。
【００５１】
なお、上記各実施の形態においては、半導体素子４には、ワイドバンドギャップ半導体材料であるＳｉＣを用いることを想定しているが、一般的なシリコンを用いた素子にも適用できることは言うまでもない。しかし、ＳｉＣをはじめ、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料、あるいはダイヤモンドといったシリコンと較べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料を用い、電流許容量が高く、高温動作が想定される場合に、特に顕著な効果があらわれる。それは、電極リード５に必要とされる厚み（断面積）が厚くなるので、剛性が高くなるとともに、運転温度が高くなるため線膨張係数差による変位が大きくなる。そのため、上記のように、電極リード５の半導体素子４のコーナー部４ｃからの最短距離Ｇｃを確保するように、少なくとも半導体素子４とその素子の外へ連なる部分に窪み部５ｎを設けた構成により、高温に対応し、電力制御に適した信頼性の高い半導体装置１を得るという効果をより発揮することができる。つまり、本発明の各実施の形態にかかる電極リード５を用いることで、ワイドバンドギャップ半導体の特性を生かした高性能な半導体装置１を得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１：半導体装置、  ２：ベース板、  ３：絶縁基板（回路基板）、  ３ａ，３ｂ：導電層、  ３ｉ：絶縁基材、  ４：半導体素子、  ４ｃ：コーナー部、  ４ｓ：半導体素子の側面（端部）、  ５：電極リード、  ５ｎ：窪み部、  ６、７、８：はんだ（接合材）、
９：封止体、
Ｇｃ：電極リードとコーナー部との最短距離、  Ｒｊ：接合領域、  Ｒｊｃ：接合領域の角部、  Ｒｊｓ：接合領域の外周。
【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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