(57)【要約】端子部との空間距離を確保しつつ、端子配置の狭ピッチ化に対応した小型化が可能な半導体装置を得る。半導体素子（１）と、上面に半導体素子（１）が搭載された搭載部（３ａ）と、搭載部（３ａ）の上方に設けられ間隔を空けて並列し一端に屈曲部（３ｄ）を有する複数の端子部（３ｅ）とを有し、複数の端子部（３ｅ）はそれぞれの屈曲部（３ｄ）で搭載面（３ａ）の上面側へ屈曲した金属部材（３）と、複数の端子部（３ｅ）を側面から露出し、複数の端子部（３ｅ）の間の側面は平坦で、屈曲部（３ｄ）より上方では複数の端子部（３ｅ）の内面より内側に設けられ、屈曲部（３ｄ）より下方では屈曲部（３ｄ）より下方では屈曲部（３ｄ）の下方に接して屈曲部（３ｄ）の外側まで設けられ、半導体素子（１）と金属部材（３）とを一体的に封止する封止部材（４）と、を備えた半導体装置である。
2020148879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
上面に前記半導体素子が搭載された搭載部と、前記搭載部の上方に設けられ間隔を空けて並列し一端に屈曲部を有する複数の端子部とを有し、前記複数の端子部はそれぞれの前記屈曲部で前記搭載部の前記上面側へ屈曲した金属部材と、
前記複数の端子部を側面から露出し、前記複数の端子部の間の前記側面は平坦で、前記屈曲部より上方では前記複数の端子部の内面より内側に設けられ、前記屈曲部より下方では前記屈曲部の下方に接して前記屈曲部の外側まで設けられ、前記半導体素子と前記金属部材とを一体的に封止する封止部材と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記封止部材は、前記屈曲部より下方に設けられた前記封止部材の外周位置が前記屈曲部より上方に設けられた前記封止部材の外周位置よりも前記金属部材の厚み分以上外側に配置される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記封止部材は、前記屈曲部より上方に設けられた前記封止部材の外周位置が前記屈曲部より下方に設けられた前記封止部材の外周位置よりも前記金属部材の厚み分内側に配置される、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属部材は、前記搭載部より上方に設けられた複数の平坦部と、前記搭載部と前記複数の平坦部の一端とを接続する複数の第一傾斜部とを有し、前記複数の平坦部の他端は、それぞれが前記屈曲部と接続した、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属部材は、前記搭載部より上方に設けられた複数の平坦部と、前記搭載部と前記複数の平坦部の一端とを接続する複数の第一傾斜部と、前記複数の第一傾斜部より上方に設けられ前記複数の平坦部の他端と複数の前記屈曲部とを接続する複数の第二傾斜部とを有し、前記封止部材の上面は、前記第二傾斜部の上端と同じ高さに設けられた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属部材は、前記屈曲部が前記封止部材と面する領域から前記端子部の外面にわたる領域に離型部材が設けられた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記離型部材は、めっき膜である、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記金属部材は、前記離型部材が設けられた領域に孔部が設けられた、請求項６または請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
金属部材の搭載部の上面に半導体素子を搭載する半導体素子搭載工程と、
上金型の複数の端子部を挟み込む内側壁が前記複数の端子部の間で平坦であり、前記上金型の内側壁より外側に下金型の内側壁が設けられ、前記上金型と前記下金型とを有する金型内に、前記搭載部と前記搭載部の上方に設けられ間隔を空けて並列させた複数の端子部とを有する前記金属部材を配置する金属部材配置工程と、
前記金属部材が配置された前記金型内に封止部材を充填し前記半導体素子と前記金属部材とを一体的に封止する封止工程と、
前記封止部材の側面から露出させた前記複数の端子部を屈曲部で前記搭載面の前記上面側へ屈曲させる金属部材加工工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属部材の前記複数の端子部のそれぞれの前記屈曲部を含む領域にめっき膜を形成する金属部材めっき膜形成工程をさらに備えた請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項８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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、狭ピッチで配置された複数の端子部を備えた半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧や大電流に対応する目的で通電経路を素子の縦方向としたタイプの半導体素子は、一般的にパワー半導体素子（たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  ＳｅｍＩＣｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラトランジスタ、ダイオードなど）と呼ばれている。パワー半導体素子が回路基板上に実装され、封止樹脂によりパッケージングされた半導体装置は、産業機器、自動車、鉄道など、幅広い分野において用いられている。近年、半導体装置を搭載した機器の高性能化に伴い、定格電圧および定格電流の増加、小型化といった半導体装置の高性能化への要求が高まってきている。【０００３】
従来の半導体装置のパッケージ構造には、モールド封止型があり、この半導体装置は、リードフレーム上にパワー半導体素子が実装され、パワー半導体素子とリードフレーム端子がワイヤボンディングで接合され、全体をエポキシ樹脂で封止した構造である。一般的な製造方法としては、リードフレームをモールド上下金型でクランプして、エポキシ樹脂をキャビティに注入するトランスファーモールド成型法が用いられる。モールド樹脂成型後、パッケージ側面から出ているリードフレーム端子を曲げることによって外部端子電極を形成している。【０００４】
しかし、この構造では、パッケージの下面の放熱部に平らな放熱フィンなどの放熱部材を置くと、パッケージの側面から露出したリードフレーム端子端から放熱フィンまでの沿面距離が、パッケージの上面からリードフレーム端子が出ている構造に比べると短くなるため、絶縁耐圧が低くなる問題があった。【０００５】
この問題に対して、パッケージの側面から露出したリードフレーム端子の折り曲げ部の下部にモールド樹脂を配置することで沿面距離と空間距離を確保した半導体装置が開示されている。（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２５８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の従来の半導体装置では、モールド樹脂の側面から露出した端子の折り曲げ部の下部に樹脂を配置することで空間距離を確保しているが、モールド樹脂の側面の端子配置部分のみを窪ませているので、端子数に応じた窪み部が必要となる。モールド樹脂の側面に形成された窪み部の配置は、金型の成型精度、強度に依存するので、同一側面に複数の端子を用いた場合には、任意の狭ピッチに設けられた端子に対応することができない場合があり、半導体装置の小型化が難しいという課題があった。【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、リードフレーム端子部とモールド樹脂との空間距離を確保しつつ、リードフレーム端子間隔の狭ピッチ化に対応した小型化が可能な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】
【０００９】
この発明に係る半導体装置は、半導体素子と、上面に半導体素子が搭載された搭載部と、搭載部の上方に設けられ間隔を空けて並列し一端に屈曲部を有する複数の端子部とを有し、複数の端子部はそれぞれの屈曲部で搭載部の上面側へ屈曲した金属部材と、複数の端子部を側面から露出し、複数の端子部の間の側面は平坦で、屈曲部より上方では複数の端子部の内面より内側に設けられ、屈曲部より下方では屈曲部の下方に接して屈曲部の外側まで設けられ、半導体素子と金属部材とを一体的に封止する封止部材とを備えた半導体装置である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、封止部材は、露出した屈曲部より上方では複数の端子部の間の側面は平坦であり複数の端子部の内面より内側に設けられ、屈曲部より下方では屈曲部の下方に接して屈曲部の外側まで設けたので、空間距離がなくかつ沿面距離が拡大したまま、封止部材の側面から露出する複数の端子の間隔を狭ピッチ化ができ、半導体装置の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１における半導体装置の外周端部を拡大した断面構造模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１における他の半導体装置の外周端部を拡大した断面構造模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す外周端部を拡大した断面構造模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す外周端部を拡大した断面構造模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す外周端部を拡大した断面構造模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態１における半導体装置の他の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態２における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１６】この発明の実施の形態２における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１７】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図１８】この発明の実施の形態３における電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
はじめに、本発明の半導体装置の全体構成について、図面を参照しながら説明する。なお、図は模式的なものであり、示された構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。また、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における半導体装置を示す平面構造模式図である。図２は、この発明の実施の形態１における半導体装置を示す断面構造模式図である。図１は、半導体装置１００を上面から見た平面図である。図１中の一点鎖線ＡＡにおける断面構造模式図が図２である。図において、半導体装置１００は、半導体素子１、電子部品２、金属部材であるリードフレーム３、封止部材４、ボンディングワイヤ６を備えている。ここで、リードフレーム３は、上面と下面とを有し、リードフレーム３が備える複数の部材も同様に上面と下面とを有している。なお、リードフレーム３の端子部３ｅにおいては、構造上、上面が内面、下面が外面にそれぞれ対応する。
【００１４】
図１において、封止部材４は、リードフレーム３の上面側と下面側とで外形の大きさが異なっている。リードフレーム３の下面側の封止部材４の外形は、リードフレーム３の上面側の封止部材４の外形よりもリードフレーム３の端子部３ｅが露出（突出）する側面側で大きくなっている。言い換えると、リードフレーム３の端子部３ｅが露出する封止部材４の側面側において、封止部材４は、リードフレーム３の下面側では、リードフレーム３の端子部３ｅの外面よりも外側へ突出して設けられる。また、封止部材４は、リードフレーム３の上面側では、リードフレーム３の端子部３ｅの内面よりも内側に設けられる。リードフレーム３の端子部３ｅが露出する封止部材４の側面は、リードフレーム３の端子部３ｅの配置方向に対して、平坦な（凹凸のない）形状である。リードフレーム３の複数の端子部３ｅは、間隔を空けて並列して設けられる。リードフレーム３の複数の端子部３ｅの隣接する端子部３ｅの間の封止部材４の側面は平坦面である。リードフレーム３の端子部３ｅは、封止部材４の同一側面から、同じ高さで複数本が露出している。
【００１５】
このため、リードフレーム３の複数の端子部３ｅを封止部材４の側面側から封止部材４の外部へ露出する場合、リードフレーム３の複数の端子部３ｅの間には、リードフレーム３の複数の端子部３ｅの間を絶縁するための封止部材４が設けられていない。しかしながら、隣接するリードフレーム３の端子部３ｅの間の絶縁距離だけを考慮して、リードフレーム３の複数の端子部３ｅの間隔を決定することができるので、半導体装置１００の小型化が可能となる。なお、リードフレーム３は、原則として一つであるが、分離していてもよい（複数でもよい）。また、リードフレーム３の複数の端子部３ｅは、封止部材４の対向する両側面から露出しているが、必ずしも封止部材４の対向する両側面から露出する必要はなく、少なくとも封止部材４の１側面からリードフレーム３の複数の端子部３ｅが露出していればよい。
【００１６】
図２において、リードフレーム３は、複数の部材を備えている。リードフレーム３は、搭載部３ａ、傾斜部（第一傾斜部）３ｂ、平坦部３ｃ、屈曲部３ｄおよび端子部３ｅを備えている。リードフレーム３の搭載部３ａの上面には、半導体素子１が搭載される。リードフレーム３の搭載部３ａから連続してリードフレーム３の上方へ伸びる領域が傾斜部（第一傾斜部）３ｂである。リードフレーム３の搭載部３ａとの接続部の反対側の第一傾斜部３ｂの上端部に接続し、封止部材４の外部へ向かって伸びる領域が平坦部３ｃである。リードフレーム３の封止部材４から露出しリードフレーム３が屈曲する部分が屈曲部３ｄである。リードフレーム３の屈曲部３ｄから延在し、リードフレーム３の先端部（他端）までの領域が端子部３ｅである。リードフレーム３の端子部３ｅは、リードフレーム３の搭載部３ａの上方に設けられている。リードフレーム３の屈曲部３ｄは、リードフレーム３の端子部３ｅの一端にあるため、リードフレーム３の端子部３ｅと同数の複数個備えている。
【００１７】
リードフレーム３の平坦部３ｃは、リードフレーム３の搭載部３ａの上方に設けられている。リードフレーム３の平坦部３ｃの一端はリードフレーム３の第一傾斜部３ｂの上端部に接続している。リードフレーム３の端子部３ｅの一端には、屈曲部が設けられている。リードフレーム３の屈曲部３ｄは、リードフレーム３の平坦部３ｃの他端と接続している。リードフレーム３の端子部３ｅは、屈曲部でリードフレーム３の搭載部３ａの上面側へ屈曲している。
【００１８】
また、上面に半導体素子１が搭載されたリードフレーム３の搭載部３ａから連続しているリードフレーム３の端子部３ｅが露出した側面の反対側（対向する辺側）には、リードフレーム３の半導体素子１が搭載されたリードフレーム３の搭載部３ａと分離されて、リードフレーム３の搭載部３ａの上方に、電子部品２が搭載された平坦部３ｃが設けられている。リードフレーム３の端子部３ｅの一端には、リードフレーム３の屈曲部３ｄが設けられている。リードフレーム３の屈曲部３ｄは、リードフレーム３の平坦部３ｃの他端と接続している。リードフレーム３の端子部３ｅは、リードフレーム３の屈曲部３ｄでリードフレーム３の搭載部３ａの上面側へ屈曲している。これらのリードフレーム３の領域は、必要に応じて、ボンディングワイヤ６等を用いて電気的に接続されている。なお、リードフレーム３の平坦部３ｃは、リードフレーム３の複数の端子部３ｅに対応して複数設けられている。また、リードフレーム３の平坦部３ｃの一端は、必ずしも、リードフレーム３の第一傾斜部３ｂと接続されているわけではないため、リードフレーム３の第一傾斜部３ｂの数は、リードフレーム３の平坦部３ｃの数未満である。さらに、リードフレーム３の構成としては、リードフレーム３の第一傾斜部３ｂを設けずに、リードフレーム３の搭載部３ａが、リードフレーム３の平坦部３ｃと直接接続された構成でもよい。
【００１９】
リードフレーム３は、リードフレーム３の端子部３ｅを、リードフレーム３の搭載部３ａの両側である封止部材４の両側面から露出し、リードフレーム３のそれぞれの端子部３ｅが封止部材４の上面側へ向いて屈曲している。そして、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部には、封止部材４が設けられている。
【００２０】
リードフレーム３の材質としては、一般的に銅が用いられる。リードフレーム３の厚さは、リードフレーム３を安定してプレスで製造し、端子部３ｅに流れる電流値に合わせて、０．１ｍｍから１ｍｍの間で適宜選択可能である。リードフレーム３の厚みは、基本的に板状の部材をプレスして製造するため、各部材では均一な厚みである。しかしながら、リードフレーム３の複数の部材においては、その部材の機能に応じて、リードフレーム３の厚みは異なる厚みでもよい。特に、封止部材４の外周位置の規定に関する厚みは、リードフレーム３の端子部３ｅの厚みである。リードフレーム３の端子部３ｅの厚みは、均一な厚みである。
【００２１】
半導体素子１としては、一般的にパワー半導体素子、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタまたはダイオード等を用いることができる。半導体素子１の材料としては、シリコン（Ｓｉ：Ｓｉｌｉｃｏｎ）あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ：Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）等を用いることができる。半導体素子１は、接合部材であるはんだ等（図示せず）を用いてリードフレーム３の搭載部３ａの所定の位置に接合される。
【００２２】
電子部品２としては、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）素子、抵抗およびコンデンサ等を用いることができる。電子部品２は、接合部材である樹脂ペースト等（図示せず）を用いてリードフレーム３の平坦部３ｃの所定の位置に接合される。
【００２３】
ボンディングワイヤ６は、リードフレーム３と半導体素子１とを接続する。また、ボンディングワイヤ６は、複数の半導体素子１同士を接続する。さらに、ボンディングワイヤ６は、半導体素子１と電子部品２とを接続する。
【００２４】
また、ボンディングワイヤ６を半導体素子１との接続に用いる場合、半導体素子１の大電流が流れる部材との接続には、ボンディングワイヤ６の材質としては、一般的に、電気伝導度は高くないが、安価なアルミニウム（Ａｌ）を選択して、直径は０．１から０．５ｍｍ程度であり、リードフレーム３上のパッドと半導体素子１の接合部に超音波で接合する。また、ボンディングワイヤ６を半導体素子１大電流が流れる以外の部材または電子部品２との接続に用いる場合、ボンディングワイヤ６の材質としては、金、銀、銅の電気伝導度が高いものを選択して、直径０．０５ｍｍ以下に細く加工して、半導体素子１または電子部品２上の小さなパッド上にワイヤボンディングする。
【００２５】
封止部材４は、封止した部材間の絶縁性を確保するとともに、半導体装置１００のケースとしても機能する。封止部材４は、リードフレーム３に搭載された半導体素子１、リードフレーム３に搭載された電子部品２、ボンディングワイヤ６およびリードフレーム３を一体的に封止している。上述のように、封止部材４の外周位置（大きさ）は、リードフレーム３の上面側とリードフレーム３の下面側とで異なっている。リードフレーム３の上面側の封止部材４の外周位置は、封止部材４の対向するそれぞれの側面から露出した対向するリードフレーム３のそれぞれ（両側）の端子部３ｅに挟まれた位置である。すなわち、リードフレーム３の上面側の封止部材４の外周位置は、封止部材４の対向するそれぞれの側面から露出した対向するリードフレーム３のそれぞれの端子部３ｅの内面よりも内周側（内側）である。また、リードフレーム３の下面側の封止部材４の外周位置は、封止部材４の対向するそれぞれの側面から露出した対向するリードフレーム３のそれぞれの端子部３ｅの外面よりも外周側（外側）である。
【００２６】
言い換えると、リードフレーム３の端子部３ｅが露出する封止部材４の側面側において、封止部材４は、リードフレーム３の屈曲部３ｄより下方では、リードフレーム３の端子部３ｅの外面よりリードフレーム３の厚み分以上外側へ突出して設けられる。また、封止部材４は、リードフレーム３の屈曲部３ｄより上方では、リードフレーム３の端子部３ｅの内面より内側に設けられる。さらに、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部には、封止部材４が直接接して、リードフレーム３の屈曲部３ｄの外側まで設けられている。また、封止部材４の上面は、リードフレーム３の平坦部３ｃの上面より上方に設けられている。なお、リードフレーム３の屈曲部３ｄをリードフレーム３の平坦部３ｃと置き換えて見た場合でも、封止部材４は同様の配置関係である。
【００２７】
封止部材４の材料としては、一般的に、熱硬化性エポキシ樹脂が用いられる。この熱硬化性エポキシ樹脂には、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が充填され、線膨張係数を銅に近づけている。
【００２８】
リードフレーム３の搭載部３ａの下面の下側には、封止部材４ではなく、絶縁性放熱材料として、高放熱フィラーである窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）または二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を充填したエポキシ樹脂で、厚みが０．１ｍｍから０．３ｍｍのシート体を適用して絶縁性を維持したまま放熱性を高めることもできる。また、高放熱絶縁材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、または、これら高放熱絶縁材料を組み合わせて形成されたＤＢＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  ｂｏｎｄｅｄ  Ｃｏｐｐｅｒ）基板を適用することもできる。さらに、ＡＭＢ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｂｒａｚｉｎｇ)基板またはＤＢＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ）基板を適用しても同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図３は、この発明の実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。図において、半導体装置２００は、半導体素子１、電子部品２、金属部材であるリードフレーム３、封止部材４、ボンディングワイヤ６を備えている。
【００３０】
図２に示した半導体装置１００と半導体装置２００との違いは、リードフレーム３の下面側の封止部材４の外周端部の位置である。半導体装置２００においては、リードフレーム３の屈曲部３ｄより下方の封止部材４の外周端部位置が、リードフレーム３の屈曲部３ｄにおいてリードフレーム３の端子部３ｅの外面と同じ位置に設けられている。言い換えると、リードフレーム３の屈曲部３ｄより上方の封止部材４の外周端部位置は、リードフレーム３の屈曲部３ｄより下方の封止部材４の外周端部よりもリードフレーム３の厚み分だけ内側に設けられている。なお、その他の点については、半導体装置１００と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００３１】
次に、上述のような構造を有する半導体装置１００，２００の効果について説明する。
【００３２】
図４は、この発明の実施の形態１における半導体装置の外周端部を拡大した断面構造模式図である。図５は、この発明の実施の形態１における他の半導体装置の外周端部を拡大した断面構造模式図である。図４、図５において、リードフレーム３の下面側の封止部材４の下面側には放熱部材９が設けられている。放熱部材９は、一般的には、銅やアルミニウム等の金属材料が用いられる。また、図４、図５において矢印で示した経路が、リードフレーム３と放熱部材９との間が沿面距離８である。
【００３３】
図４、図５に示したように、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下面には、封止部材４が直接接して設けられている。このため、半導体装置１００，２００を放熱部材９上に、ネジ等で締め付けて配置する場合でも、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部から放熱部材９の上面までの空間距離を無くすことができ、封止部材４により絶縁保護が可能となる。また、このような構成としたので、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部から放熱部材９の上面までの沿面距離８だけが半導体装置の絶縁設計上の制約となり、リードフレーム３の屈曲部３ｄから放熱部材９間の絶縁耐圧が向上し、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に絶縁シート等の絶縁部材を追加して絶縁保護する手間がなく、インバータ設計を容易にすることができる。
【００３４】
さらに、沿面距離８も長くしたので、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部領域から放熱部材９までの間にほこり、汚染物質または水分が侵入した場合においても、トラッキングの絶縁不具合に耐えることができ、国際規格であるＩＥＣ６０６６４−１に準じた高汚染耐性を達成することができ、半導体装置の信頼性寿命が向上する。また、半導体装置の絶縁特性と汚染度とを、外部接続ための端子がケース部材にインサートまたはアウトサートされたケース型半導体装置と同等とすることができる。
【００３５】
このように構成された半導体装置１００，２００では、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に封止部材４を接して配置したので、半導体装置１００，２００の下面側に放熱部材９を配置した場合に空間距離を無くし、かつ沿面距離を確保することができる。また、半導体装置１００，２００は、露出したリードフレーム３の端子部３ｅの間の封止部材４の側面をリードフレーム３の端子部３ｅの配置方向に平坦に（凹凸なく）したので、複数のリードフレーム３の端子部３ｅ間の距離を短くすることができ、半導体装置１００，２００の小型化が可能となる。
【００３６】
次に、上述のように構成された本実施の形態１の半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００３７】
図６から図９は、この発明の実施の形態１における半導体装置の各製造工程を示す断面構造模式図である。図６は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。図７は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図８は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。図９は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。これらの工程を経ることで、図２に記載の半導体装置１００を製造することができる。
【００３８】
はじめに、半導体素子１と電子部品２とを準備し、図６に示すように、所定の形状に加工された、上面と下面とを有するリードフレーム３の上面側の搭載部３ａの所定の位置に半導体素子１を搭載し、リードフレーム３の平坦部３ｃの所定の位置に電子部品２を搭載する。半導体素子１は、はんだを介してリードフレーム３の搭載部３ａに接合される。電子部品２は、樹脂ペーストを介してリードフレーム３の平坦部３ｃに接合される。そして、リードフレーム３の搭載部３ａまたは平坦部３ｃの所定の位置に設けられた半導体素子１、電子部品２およびリードフレーム３を目的に応じた径のボンディングワイヤ６で接続し、配線する（半導体素子搭載工程）。
【００３９】
次に、図７に示すように、半導体素子１および電子部品２が搭載されたリードフレーム３を金型２０内へ配置する（金属部材配置工程）。金型２０は、上金型１０と下金型１１とを備えている。上金型１０と下金型１１とでリードフレーム３の平坦部３ｃから端子部３ｅ側（封止部材４から露出させる領域）を挟み込むことで、リードフレーム３を金型２０内の空間４０で保持している。上金型１０は、少なくともリードフレーム３の平坦部３ｃから端子部３ｅを挟み込む側面（内側壁）が、リードフレーム３の端子部３ｅの配置方向に平坦（凹凸なし）である。特に、リードフレーム３の複数の端子部３ｅの間になる上金型１０の内側壁は平坦である。また、上金型１０の内側壁は、下金型１１の内側壁よりも内側に設けられている。言い換えると、下金型１１の内側壁は、上金型１０の内側壁よりも外側に設けられている。上金型１０の内側壁と下金型１１の内側壁との差は、リードフレーム３の厚み分以上である。上金型１０の内側壁と下金型１１の内側壁との差が、リードフレーム３の厚み分未満である場合は、封止部材４の外周領域からリードフレーム３の屈曲部３ｄが突出（の下面側が露出）するため、空間距離が発生してしまう。しかしながら、上金型１０の内側壁が、下金型１１の内側壁よりも内側になるので、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に封止部材４を配置でき、空間距離の発生を抑制できる。
【００４０】
次に、図８に示すように、リードフレーム３が配置された金型２０の空間４０内に封止部材４を充填し、リードフレーム３を一体的に封止する（封止工程）。封止部材４は、金型２０の形状に合わせて金型２０内に充填される。一般的には、トランスファーモールド成型法を用いて成型される。金型２０内に、封止部材４を充填後、充填された封止部材４の硬化処理を行う。ここで、封止部材４の上面は、上金型１０の内側壁の下端と接する周囲に形成されるリードフレーム３の屈曲部３ｄより上方に設けられる。
【００４１】
次に、図９に示すように、金型２０から封止部材４で封止されたリードフレーム３を取り出す（金属部材取出工程）。金型２０から取り出し後、封止部材４の側面側から露出したリードフレーム３のそれぞれの端子部３ｅをリードフレーム３の上面側が対向するようにリードフレーム３の両側に設けられた屈曲部３ｄで屈曲（折り曲げ）させる（金属部材加工工程）。
【００４２】
以上の工程を経ることで、図２に記載の半導体装置１００を製造することができる。
【００４３】
図１０は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す外周端部を拡大した断面構造模式図である。図１１は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す外周端部を拡大した断面構造模式図である。図１２は、この発明の実施の形態１における半導体装置の他の製造工程を示す外周端部を拡大した断面構造模式図である。図１３は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図１４は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図１０、図１１、図１２は、上述の金属部材加工工程の一実施例をしている。図１３、図１４は封止部材４からリードフレーム３が露出した半導体装置１００の側面側を示している。
【００４４】
図１０、図１１、図１２、図１３において、リードフレーム３の下面側の平坦部３ｃの他端から端子部３ｅの間で、屈曲部３ｄを含む領域のリードフレーム３の下面側に離型部材であるめっき膜１２が設けられている。図１０においては、リードフレーム３の下面側のめっき膜１２は、封止部材４に接する領域に設けられている。めっき膜１２の配置位置に対応するリードフレーム３の上面側には、封止部材４がなく、リードフレーム３の上面が露出している。図１１においては、リードフレーム３は、屈曲部３ｄでリードフレーム３の搭載部３ａの上面側へ屈曲している。めっき膜１２は、リードフレーム３の端子部３ｅの外面側では封止部材４から剥離するが、リードフレーム３の屈曲部３ｄのリードフレーム３の厚みに対応する領域は、封止部材４と接したままである。図１３においては、めっき膜１２は、リードフレーム３の幅と同じ幅で、封止部材４から露出したリードフレーム３の下面側に設けられ、封止部材４に接している。
【００４５】
図１１、図１２において、リードフレーム３の上面側の封止部材４の側面から露出したリードフレーム３の領域（平坦部３ｃの一部から端子部３ｅまで）を屈曲部３ｄでリードフレーム３の搭載部３ａの上面側へ（リードフレーム３の端子部３ｅを封止部材４の側面へ向かって）屈曲させる。このとき、リードフレーム３の下面側であった領域には、めっき膜１２が形成されているため、リードフレーム３の下面側のめっき膜１２が形成された領域と封止部材４との密着力は、めっき膜１２を形成していない領域の密着力よりも弱くなるため、リードフレーム３と封止部材４とを容易に剥離させることができる。このため、リードフレーム３の封止部材４からの剥離に伴う樹脂バリの発生も低減することができる。この封止部材４からリードフレーム３の剥離処理は、封止部材４の成型直後で、封止部材４の硬化が十分でなく、封止部材４が高温の状態のリードフレーム３と封止部材４との接着力が小さいときに行うことが有効である。
【００４６】
なお、図１２に示すように、リードフレーム３を屈曲部３ｄで屈曲させるときに、リードフレーム３の上面側を抑える抑え冶具を用いる場合があるが、この場合には、封止部材４の上面側の側面とリードフレーム３の上面側との間に抑え冶具の大きさ（厚み）に対応した隙間３ｇが形成される。この場合、リードフレーム３の上面側のリードフレーム３が露出する封止部材４の側面（外周端部）の位置は、リードフレーム３の端子部３ｅの内面よりも、隙間３ｇ分だけ内側に設けられる。
【００４７】
リードフレーム３の下面側にめっき膜１２を形成するためには、リードフレーム３を金型２０内に配置する前に、リードフレーム３の下面側の対応する位置にめっき膜を形成する処理（金属部材めっき膜形成工程）を行うことで対応可能である。
【００４８】
また、図１４に示すように、リードフレーム３のめっき膜１２が形成された領域にリードフレーム３とめっき膜１２を貫通する孔部である孔１３を設けてもよい。このように、孔１３を設けることで、めっき膜１２を形成した領域の封止部材４との接着力を低下することができ、容易に封止部材４からリードフレーム３を剥離することができる。このようにすることで、半導体装置１００の機能を損なうことなく、リードフレーム３を加工することができる。なお、孔１３は、めっき膜１２を設けずに孔１３だけを設けてもよい。
【００４９】
さらに、半導体装置２００は、図７に示した上金型１０の内壁の位置を下金型１１の内壁の位置に近づけた（外周側へ拡げた）上金型１０を用いることで製造することが可能である。下金型１１の内側壁は、上金型１０の内側壁よりもリードフレーム３の厚み分だけ外側に設けられる。
【００５０】
以上のように構成された半導体装置１００，２００においては、封止部材４はリードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に設けられ、封止部材４から露出したリードフレーム３の複数の端子部３ｅの間の封止部材４の側面を平坦にしたので、空間距離がなくかつ沿面距離を拡大しながら、封止部材４の側面から露出するリードフレーム３の端子部３ｅの間隔の狭ピッチ化ができ、半導体装置１００，２００の小型化が可能となる。
【００５１】
また、封止部材４は、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に設けられ、封止部材４から露出したリードフレーム３の複数の端子部３ｅの間の封止部材４の側面を平坦にしたので、空間距離がなくかつ沿面距離が拡大でき、リードフレーム３の封止部材４からの露出部分から放熱部材９までの絶縁耐圧が向上するため、絶縁シートを追加してリードフレーム３と放熱部材９とをシールドする手間がなく、インバータ設計を容易にすることができる。
【００５２】
さらに、封止部材４は、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に配置したので、沿面距離８も長くすることができ、リードフレーム３の露出部分から放熱部材９までの間にほこりや汚染物質や水分が侵入してもトラッキングの絶縁不具合に耐えることができ、半導体装置１００，２００の信頼性を向上することができる。
【００５３】
実施の形態２．
本実施の形態２においては、実施の形態１で用いたリードフレーム３の上面側の封止部材４の高さである封止部材４の上面の高さを低くし、リードフレーム３に第二傾斜部３ｆを設けた点が異なる。このように、リードフレーム３の上面側である封止部材４の上面の高さを低くし、リードフレーム３に第二傾斜部３ｆを設けたので、半導体装置の空間距離がなくかつ沿面距離が拡大しながら、半導体装置の小型化が可能となる。なお、その他の点については、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００５４】
このような場合においても、封止部材４は、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に設けられ、封止部材４から露出したリードフレーム３の複数の端子部３ｅの間の封止部材４の側面を平坦にしたので、空間距離がなくかつ沿面距離が拡大しながら、封止部材４の側面から露出するリードフレーム３の端子部３ｅの間隔の狭ピッチ化ができ、半導体装置の小型化が可能となる。
【００５５】
図１５は、この発明の実施の形態２における半導体装置を示す断面構造模式図である。図において、半導体装置３００は、半導体素子１、電子部品２、金属部材であるリードフレーム３、封止部材４、ボンディングワイヤ６を備えている。
【００５６】
図１５において、リードフレーム３は、複数の部材を備えている。リードフレーム３は、搭載部３ａ、傾斜部（第一傾斜部）３ｂ、平坦部３ｃ、屈曲部３ｄ、端子部３ｅおよび傾斜部（第二傾斜部）３ｆを備えている。リードフレーム３の搭載部３ａの上面には、半導体素子１が搭載される。リードフレーム３の搭載部３ａから連続してリードフレーム３の上方へ伸びる領域が傾斜部（第一傾斜部）３ｂである。リードフレーム３の搭載部３ａとの接続部の反対側の第一傾斜部３ｂの上端部と接続し、封止部材４の外部へ向かって伸びる領域が平坦部３ｃである。リードフレーム３の平坦部３ｃから連続して封止部材４の上面側へ向かって伸びる領域が傾斜部（第二傾斜部）３ｆである。リードフレーム３の第二傾斜部３ｆの上端部に接続して封止部材４から露出し、リードフレーム３が屈曲する部分が屈曲部３ｄである。リードフレーム３の屈曲部３ｄから延在し、リードフレーム３の先端部（他端）までの領域が端子部３ｅである。リードフレーム３の端子部３ｅは、リードフレーム３の搭載部３ａの上方に設けられている。リードフレーム３の屈曲部３ｄは、リードフレーム３の端子部３ｅの一端にあるため、リードフレーム３の端子部３ｅと同数の複数個備えている。
【００５７】
リードフレーム３の平坦部３ｃは、リードフレーム３の搭載部３ａの上方に設けられている。リードフレーム３の平坦部３ｃの一端はリードフレーム３の第一傾斜部３ｂの上端部に接続している。リードフレーム３の平坦部３ｃの他端は、リードフレーム３の平坦部３ｃの上方に設けられたリードフレーム３の第二傾斜部３ｆの下端部に接続している。リードフレーム３の端子部３ｅの一端には、リードフレーム３の屈曲部３ｄが設けられている。リードフレーム３の屈曲部３ｄは、リードフレーム３の第二傾斜部３ｆの上端部と接続している。リードフレーム３の端子部３ｅは、リードフレーム３の屈曲部３ｄでリードフレーム３の搭載部３ａの上面側へ屈曲している。
【００５８】
また、上面に半導体素子１が搭載されたリードフレーム３の搭載部３ａから連続しているリードフレーム３の端子部３ｅが露出した側面の反対側（対向する辺側）には、リードフレーム３の半導体素子１が搭載された搭載部３ａと分離されて、リードフレーム３の搭載部３ａの上方に、電子部品２が搭載された平坦部３ｃが設けられている。リードフレーム３の平坦部３ｃの他端は、リードフレーム３の平坦部３ｃの上方に設けられたリードフレーム３の第二傾斜部３ｆの下端部に接続している。リードフレーム３の端子部３ｅの一端には、リードフレーム３の屈曲部３ｄが設けられている。リードフレーム３の端子部３ｅの一端には、リードフレーム３の屈曲部３ｄが設けられている。リードフレーム３の屈曲部３ｄは、リードフレーム３の第二傾斜部３ｆの上端部と接続している。リードフレーム３の端子部３ｅは、リードフレーム３の屈曲部３ｄでリードフレーム３の搭載部３ａの上面側へ屈曲している。これらのリードフレーム３の領域は、必要に応じて、ボンディングワイヤ６等を用いて電気的に接続されている。なお、リードフレーム３の平坦部３ｃは、リードフレーム３の複数の端子部３ｅに対応して複数設けられている。また、リードフレーム３の平坦部３ｃの一端は、必ずしも、リードフレーム３の第一傾斜部３ｂと接続されているわけではないため、リードフレーム３の第一傾斜部３ｂの数は、リードフレーム３の平坦部３ｃの数未満である。さらに、リードフレーム３の第二傾斜部３ｆは、リードフレーム３の複数の端子部３ｅに対応して複数設けられている。
【００５９】
リードフレーム３は、リードフレーム３の端子部３ｅを、リードフレーム３の搭載部３ａの両側である封止部材４の両側面から露出し、リードフレーム３のそれぞれの端子部３ｅが封止部材４の上面側へ向いて屈曲している。そして、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下方には、封止部材４が設けられている。
リードフレーム３の端子部３ｅが露出する封止部材４の側面側において、封止部材４は、リードフレーム３の屈曲部３ｄより下方では、リードフレーム３の端子部３ｅの外面より外側へ突出して設けられている。また、封止部材４は、リードフレーム３の屈曲部３ｄより上方では、リードフレーム３の端子部３ｅの内面より内側に設けられる。さらに、リードフレーム３の屈曲部３ｄの下部には、封止部材４が直接接してリードフレーム３の屈曲部３ｄの外側まで設けられている。また、封止部材４の上面は、リードフレーム３の第二傾斜部３ｆの上端部と同じ高さに設けられている。
【００６０】
図１６は、この発明の実施の形態２における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。図において、半導体装置３００は、半導体素子１、電子部品２、金属部材であるリードフレーム３、封止部材４、ボンディングワイヤ６を備えている。
【００６１】
図１６に示した半導体装置４００と半導体装置３００の違いは、リードフレーム３の屈曲部３ｄより下方の封止部材４の外周端部の位置である。半導体装置４００においては、リードフレーム３の屈曲部３ｄより下方の封止部材４の外周端部位置が、リードフレーム３の端子部３ｅの外面と同じ位置に設けられている。このため、リードフレーム３の端子部３ｅの内面は、リードフレーム３の屈曲部３ｄより下方の封止部材４の外周端部より、リードフレーム３の厚み分である０．１ｍｍから１ｍｍの内側にある構造である。なお、その他の点については、半導体装置３００と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００６２】
次に、半導体装置３００，４００の製造方法について説明する。基本的には、実施の形態１で説明した半導体装置１００，２００の製造方法と同様の工程を経ることで製造することができる。ただし、封止部材４の成型に用いる金型の形状が異なる。
【００６３】
図１７は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式である。図において、金型３０は、上金型３１と下金型３２とを備えている。
【００６４】
図１７に示すように、本実施の形態２で用いる上金型３１は、下金型３２とでリードフレーム３を挟み込み金型３０内でリードフレーム３を保持するための蓋的な役割である。このため、上金型３１には、封止部材４が充填される空間４０（キャビティ）はない。一方、下金型３２には、リードフレーム３の全体が配置されるキャビティ４０を有する。このキャビティ４０にリードフレーム３を配置するためにリードフレーム３には、第二傾斜部３ｆを設けている。この場合、封止部材４の上面は、上金型１０の底面と接する周囲に形成されるリードフレーム３の屈曲部３ｄと同じ高さとなる。
このように、下金型３２にのみにキャビティ４０を形成しているので、上金型３１に対してもキャビティ４０形成する場合に比べて、金型作製のコストが低減し、金型清掃や金型部品交換のメンテナンス作業を効率よく実施できる。
【００６５】
以上のように構成された半導体装置３００，４００においては、封止部材４はリードフレーム３の屈曲部３ｄの下部側に設けられ、封止部材４から露出したリードフレーム３の複数の端子部３ｅの間の封止部材４の側面を平坦にしたので、空間距離がなくかつ沿面距離が拡大しながら、封止部材４の側面から露出するリードフレーム３の端子部３ｅの間隔の狭ピッチ化ができ、半導体装置３００，４００の小型化が可能となる。
【００６６】
また、封止部材４はリードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に設けられ、封止部材４から露出したリードフレーム３の複数の端子部３ｅの間の封止部材４の側面を平坦にしたので、空間距離がなくかつ沿面距離が拡大でき、リードフレーム３の露出部分から放熱部材９間の絶縁耐圧が向上するので、絶縁シートを追加してシールドする手間がなく、インバータ設計を容易にすることができる。
【００６７】
さらに、封止部材４はリードフレーム３の屈曲部３ｄの下部に配置したので、リードフレーム３の屈曲部３ｄから放熱部材９との間の沿面距離８も長くすることができ、リードフレーム３の露出部分から放熱部材９までの間にほこりや汚染物質や水分が侵入してもトラッキングの絶縁不具合に耐えることができ、半導体装置３００，４００の信頼性を向上することができる。
【００６８】
また、リードフレーム３に第二傾斜部３ｆを設けたので、封止部材４から露出したリードフレーム３の沿面距離を拡大することができ、半導体装置３００，４００の信頼性を向上することができる。
【００６９】
実施の形態３．
本実施の形態３は、上述した実施の形態１または２にかかる半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態３として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
【００７０】
図１８は、この発明の実施の形態３における電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【００７１】
図１８に示す電力変換システムは、電源１０００、電力変換装置２０００、負荷３０００を備えている。電源１０００は、直流電源であり、電力変換装置２０００に直流電力を供給する。電源１０００は種々のもので構成することができ、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、ＡＣ／ＤＣコンバータなどで構成することとしてもよい。また、電源１０００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。
【００７２】
電力変換装置２０００は、電源１０００と負荷３０００との間に接続された三相のインバータであり、電源１０００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に交流電力を供給する。電力変換装置２０００は、図１８に示すように、電源１０００から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２００１と、主変換回路２００１を制御する制御信号を主変換回路２００１に出力する制御回路２００３とを備えている。
【００７３】
負荷３０００は、電力変換装置２０００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３０００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り、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、空調機器向けの電動機等として用いられる。
【００７４】
以下、電力変換装置２０００の詳細を説明する。主変換回路２００１は、半導体装置２００２に内蔵されたスイッチング素子と還流ダイオードとを備えており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１０００から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に供給する。主変換回路２００１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態にかかる主変換回路２００１は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列に接続された６つの還流ダイオードとから構成することができる。主変換回路２００１は、各スイッチング素子、各還流ダイオードなどを内蔵する上述した実施の形態１から５のいずれかに相当する半導体装置２００２によって構成される。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され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。各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２００１の３つの出力端子は、負荷３０００に接続される。
【００７５】
また、主変換回路２００１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示なし）を備えている。駆動回路は半導体装置２００２に内蔵されていてもよいし、半導体装置２００２とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２００１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２００１のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２００３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。
【００７６】
制御回路２００３は、負荷３０００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２００１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３０００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２００１の各スイッチング素子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スイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２００１を制御することができる。また、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を出力し、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号を出力されるように、主変換回路２００１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、各スイッチング素子の制御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。
【００７７】
以上のように構成された本実施の形態３に係る電力変換装置においては、主変換回路２００１の半導体装置２００２として実施の形態１または２にかかる半導体装置を適用するため、信頼性向上を実現することができる。
【００７８】
本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベル、マルチレベルの電力変換装置であってもよいし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本発明を適用してもよい。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータなどに本発明を適用することもできる。
【００７９】
また、本発明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、レーザー加工機、誘導加熱調理器、非接触器給電システムの電源装置等として用いることもでき、さらには、太陽光発電システム、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できる。
【００８０】
特に、半導体素子１として、ＳｉＣを用いた場合、電力半導体素子はその特徴を生かすために、Ｓｉの時と比較してより高温で動作させることになる。ＳｉＣデバイスを搭載する半導体装置においては、より高い信頼性が求められるため、高信頼の半導体装置を実現するという本発明のメリットはより効果的なものとなる。
【００８１】
上述した実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上述した実施形態の範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより発明を形成してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１  半導体素子、２  電子部品、３  リードフレーム、３ａ  搭載部、３ｂ  傾斜部（第一傾斜部）、３ｃ  平坦部、３ｄ  屈曲部、３ｅ  端子部、３ｆ  傾斜部（第二傾斜部）、３ｇ  隙間、４  封止部材、６  ボンディングワイヤ、８  沿面距離、９  放熱部材、２０，３０  金型、１０，３１  上金型、１１，３２  下金型、１２  めっき膜、１３  孔、４０  空間（キャビティ）、１００，２００，３００，４００，２００２  半導体装置、１０００  電源、２０００  電力変換装置、２００１  主変換回路、２００３  制御回路、３０００  負荷。
【図１】
2020148879.tif 000003
【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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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月12日(2021.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、
上面に前記半導体素子が搭載された搭載部と、前記搭載部の上方に設けられ間隔を空けて並列し一端に屈曲部を有する複数の端子部とを有し、前記複数の端子部はそれぞれの前記屈曲部で前記搭載部の前記上面側へ屈曲した金属部材と、
前記複数の端子部を側面から露出し、前記複数の端子部の間の前記側面は平坦で、前記屈曲部より上方では前記複数の端子部の内面より内側に設けられ、前記屈曲部より下方では前記屈曲部の下方に接して前記屈曲部の外側まで設けられ、前記半導体素子と前記金属部材とを一体的に封止する封止部材と、
を備え、
前記封止部材は、前記屈曲部より上方に設けられた前記封止部材の外周位置が前記屈曲部より下方に設けられた前記封止部材の外周位置よりも前記金属部材の厚み分内側に配置される、半導体装置。
【請求項２】
前記封止部材は、前記屈曲部より下方に設けられた前記封止部材の外周位置が前記屈曲部より上方に設けられた前記封止部材の外周位置よりも前記金属部材の厚み分以上外側に配置される、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記金属部材は、前記搭載部より上方に設けられた複数の平坦部と、
前記搭載部と前記複数の平坦部の一端とを接続する複数の第一傾斜部とを有し、前記複数の平坦部の他端は、それぞれが前記屈曲部と接続した、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属部材は、前記搭載部より上方に設けられた複数の平坦部と、
前記搭載部と前記複数の平坦部の一端とを接続する複数の第一傾斜部と、前記複数の第一傾斜部より上方に設けられ前記複数の平坦部の他端と複数の前記屈曲部とを接続する複数の第二傾斜部とを有し、前記封止部材の上面は、前記第二傾斜部の上端と同じ高さに設けられた、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属部材は、前記屈曲部が前記封止部材と面する領域から前記端子部の外面にわたる領域に離型部材が設けられた、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記離型部材は、めっき膜である、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属部材は、前記離型部材が設けられた領域に孔部が設けられた、請求項５または請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
金属部材の搭載部の上面に半導体素子を搭載する半導体素子搭載工程と、
上金型の複数の端子部を挟み込む内側壁が前記複数の端子部の間で平坦であり、前記上金型の内側壁より外側に下金型の内側壁が設けられ、前記上金型と前記下金型とを有する金型内に、前記搭載部と前記搭載部の上方に設けられ間隔を空けて並列させた前記複数の端子部とを有する前記金属部材を配置する金属部材配置工程と、
前記金属部材が配置された前記金型内に封止部材を充填し前記半導体素子と前記金属部材とを一体的に封止する封止工程と、
前記封止部材の側面から露出させた前記複数の端子部を屈曲部で前記搭載部の前記上面側へ屈曲させる金属部材加工工程と、
を備え、
前記封止部材は、前記屈曲部より上方に設けられた前記封止部材の外周位置が前記屈曲部より下方に設けられた前記封止部材の外周位置よりも前記金属部材の厚み分内側に配置される、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属部材の前記複数の端子部のそれぞれの前記屈曲部を含む領域にめっき膜を形成する金属部材めっき膜形成工程をさらに備えた請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項７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。
【国際調査報告】
2020148879.tif 000021
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