(57)【要約】  パワー半導体装置（１）は、リード部材（１０）と、半導体素子（２０）と、モールド樹脂（３０）とを備えている。リード部材（１０）は複数のリード端子（１１）を含み、複数のリード端子（１１）はモールド樹脂（３０）の内側から外側まで延びる。複数のリード端子（１１）のそれぞれは、モールド樹脂（３０）の外側において、半導体素子（２０）が載置される領域側に配置されモールド樹脂（３０）から突出する方向に延びる根元部（１１Ａ）と、根元部（１１Ａ）と異なる方向に延び根元部（１１Ａ）から見て半導体素子（２０）が載置される領域の反対側に配置される先端部（１１Ｂ）とを含む。根元部（１１Ａ）の延びる長さは、複数のリード端子（１１）のうち互いに隣り合う１対のリード端子（１１）の間で互いに異なっている。複数のリード端子（１１）のそれぞれのうち少なくとも根元部（１１Ａ）の表面は、コーティング樹脂（４０）に覆われる。
2020050325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リード部材と、
前記リード部材上に載置される半導体素子と、
前記半導体素子を封止するモールド樹脂とを備え、
前記リード部材は複数のリード端子を含み、前記複数のリード端子は前記モールド樹脂の内側から外側まで延び、
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記モールド樹脂の外側において、前記半導体素子が載置される領域側に配置され前記モールド樹脂から突出する方向に延びる根元部と、前記根元部と異なる方向に延び前記根元部から見て前記半導体素子が載置される領域の反対側に配置される先端部とを含み、
前記根元部の延びる長さは、前記複数のリード端子のうち互いに隣り合う１対のリード端子の間で互いに異なっており、
前記複数のリード端子のそれぞれのうち少なくとも前記根元部の表面は、コーティング樹脂に覆われる、パワー半導体装置。
【請求項２】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記コーティング樹脂は、前記根元部の表面から、前記ダイパッド部の、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面までの少なくとも一部に形成される、請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項３】
前記コーティング樹脂は前記ダイパッド部に形成され、
前記ダイパッド部における前記コーティング樹脂は、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面に形成される、請求項２に記載のパワー半導体装置。
【請求項４】
前記ダイパッド部における前記コーティング樹脂は、前記反対側の表面のみに形成される、請求項３に記載のパワー半導体装置。
【請求項５】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記複数のリード端子のそれぞれにおける前記コーティング樹脂は、前記根元部の表面から、前記ダイパッド部よりも前記根元部側の領域までの範囲内のみに形成される、請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項６】
前記ダイパッド部の、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面上には、絶縁層を挟んで金属箔が形成される、請求項５に記載のパワー半導体装置。
【請求項７】
前記複数のリード端子は、前記モールド樹脂の内側において、前記ダイパッド部と前記根元部との間の段差部にて屈曲しており、
前記ダイパッド部は、前記根元部から見て前記先端部と反対側に配置される、請求項２〜６のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項８】
前記モールド樹脂の外表面には、前記外表面が部分的に屈曲したモールド樹脂段差部が形成され、
前記モールド樹脂段差部は、前記外表面の延び拡がる方向が前記モールド樹脂段差部の周囲の領域と異なる方向とされた領域である、請求項７に記載のパワー半導体装置。
【請求項９】
前記コーティング樹脂は、前記モールド樹脂の表面の一部を覆うように形成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１０】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記先端部に屈曲部を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１１】
回路基板を備え、
前記回路基板上には前記複数のリード端子のそれぞれと導通する配線部が形成され、
前記配線部の少なくとも一部は前記コーティング樹脂に覆われる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のパワー半導体装置を有し、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備えた電力変換装置。
【請求項１３】
リード部材上に半導体素子が載置された状態で、樹脂で封止された前記半導体素子を含む部材にコーティング樹脂を形成する工程を備え、
前記リード部材は複数のリード端子に切り分けられ、前記複数のリード端子は前記樹脂によるモールド樹脂の内側から外側まで延び、
前記複数に切り分けられたリード端子のそれぞれは、前記モールド樹脂の外側において、前記半導体素子が載置される領域側に配置され前記モールド樹脂から突出する方向に延びる根元部と、前記根元部と異なる方向に延び前記根元部から見て前記半導体素子が載置される領域の反対側に配置される先端部とを含み、
前記根元部の延びる長さは、前記複数のリード端子のうち互いに隣り合う１対のリード端子の間で互いに異なっており、
前記複数のリード端子のそれぞれのうち少なくとも前記根元部の表面は、前記コーティング樹脂を形成する工程において前記コーティング樹脂に覆われ、
前記コーティング樹脂を形成する工程においては、帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが前記根元部の表面に形成される、パワー半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記コーティング樹脂を形成する工程においては、前記ダイパッド部が接地された状態とされる、請求項１３に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記ダイパッド部の、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面上には、絶縁層を挟んで金属箔が形成され、
前記コーティング樹脂を形成する工程においては、前記金属箔と前記樹脂材料とが同極に帯電された状態とされる、請求項１３に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記コーティング樹脂を形成する工程は、前記部材の少なくとも一部が回路基板に実装された状態でなされ、
前記コーティング樹脂を形成する工程において、前記コーティング樹脂は、前記回路基板上に形成され前記複数のリード端子のそれぞれと導通する配線部の少なくとも一部の上を覆うように形成される、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワー半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置に関し、特に、リード部材上に載置される半導体素子がモールド樹脂で封止された構成を有するパワー半導体装置およびその製造方法、ならびに当該パワー半導体装置を有する電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業機器から、家電製品および情報端末まで、あらゆる製品にパワー半導体装置が普及しつつある。パワー半導体装置は、特に小型化が求められる。しかしパワー半導体装置は高電圧および大電流を扱う。このためリード端子間の絶縁距離、リード端子とパワー半導体装置の外部の冷却部材との絶縁距離、またはパワー半導体素子を搭載したダイパッド部とパワー半導体装置の外部の冷却部材との間の絶縁距離が必要である。こうしたことからパワー半導体装置は小型化に制約があった。またパワー半導体装置は、ダイパッド部から外部の冷却部材への放熱性が良好である必要がある。このため、絶縁性と放熱性との両立が求められている。【０００３】
たとえば特開平２−１６１７５９号公報（特許文献１）においては、樹脂封止型の半導体装置において、樹脂モールドから外部に露出したリード端子に樹脂がコーティングされている。コーティングされた樹脂により、隣り合う１対のリード端子間の絶縁性が確保されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１６１７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開平２−１６１７５９号公報のようにリード端子に樹脂をコーティングしたのみの特徴を有する構成では、複数のリード端子が並ぶ方向に関する、隣り合う１対のリード端子間の距離が短い可能性がある。したがって、特開平２−１６１７５９号公報のパワー半導体装置を基板に実装した際に、リード端子のはんだ付け部同士が短絡する恐れがある。【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みなされたものである。その目的は、複数のリード端子が並ぶ方向に関して隣り合う１対のリード端子間の距離が短くても、当該１対のリード端子のはんだ付け部同士の短絡が抑制されるパワー半導体装置およびその製造方法、ならびに電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のパワー半導体装置は、リード部材と、半導体素子と、モールド樹脂とを備えている。リード部材は複数のリード端子を含み、複数のリード端子はモールド樹脂の内側から外側まで延びる。複数のリード端子のそれぞれは、モールド樹脂の外側において、半導体素子が載置される領域側に配置されモールド樹脂から突出する方向に延びる根元部と、根元部と異なる方向に延び根元部から見て半導体素子が載置される領域の反対側に配置される先端部とを含む。根元部の延びる長さは、複数のリード端子のうち互いに隣り合う１対のリード端子の間で互いに異なっている。複数のリード端子のそれぞれのうち少なくとも根元部の表面は、コーティング樹脂に覆われる。【０００８】
本発明のパワー半導体装置の製造方法は、リード部材上に半導体素子が載置された状態で、半導体素子が樹脂で封止される。樹脂で封止された半導体素子を含む部材に、コーティング樹脂が形成される。リード部材は複数のリード端子に切り分けられ、複数のリード端子は樹脂によるモールド樹脂の内側から外側まで延びる。複数に切り分けられたリード端子のそれぞれは、モールド樹脂の外側において、半導体素子が載置される領域側に配置されモールド樹脂から突出する方向に延びる根元部と、根元部と異なる方向に延び根元部から見て半導体素子が載置される領域の反対側に配置される先端部とを含む。根元部の延びる長さは、複数のリード端子のうち互いに隣り合う１対のリード端子の間で互いに異なっている。複数のリード端子のそれぞれのうち少なくとも根元部の表面は、コーティング樹脂を形成する工程においてコーティング樹脂に覆われる。コーティング樹脂を形成する工程においては、帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが根元部の表面に密着される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、リード端子の根元部の延びる長さが隣り合う１対のリード端子間で互いに異なり、根元部の表面がコーティング樹脂に覆われる。このため、複数のリード端子が並ぶ方向に関して隣り合う１対のリード端子間の距離が短くても、当該１対のリード端子のはんだ付け部間の距離が長くなる。これにより当該はんだ付け部同士の短絡が抑制される。したがってパワー半導体装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。
【図２】実施の形態１に係るパワー半導体装置のリード部材の部分を抜粋した概略拡大斜視図である。
【図３】実施の形態１の第１変形例に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。
【図４】実施の形態１の第２変形例に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。
【図５】図１のパワー半導体装置を上下反転させ回路基板に実装された態様を示す概略平面図である。
【図６】図５のパワー半導体装置の、特にモールド樹脂の内部の態様を示す概略平面図である。
【図７】図１のパワー半導体装置が回路基板に実装された全体の態様を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図１１】静電噴霧法の工程において用いられる導電性部材の構成の変形例を示す概略断面図である。
【図１２】図１１の導電性部材の構成の変形例を示す概略平面図である。
【図１３】実施の形態１の比較例としてのパワー半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態１の変形例としてのパワー半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１５】実施の形態１の変形例としてのパワー半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図１６】実施の形態２に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。
【図１７】実施の形態２に係るパワー半導体装置のリード部材の部分を抜粋した概略拡大斜視図である。
【図１８】図１６のパワー半導体装置を上下反転させ回路基板に実装された態様を示す概略平面図である。
【図１９】図１６のパワー半導体装置が回路基板に実装された全体の態様を示す概略断面図である。
【図２０】実施の形態３に係るパワー半導体装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。
【図２１】図２０のパワー半導体装置が回路基板に実装された態様を示す概略平面図である。
【図２２】図２０のパワー半導体装置が回路基板に実装された全体の態様を示す概略断面図である。
【図２３】実施の形態４に係るパワー半導体装置の態様を示す概略断面図である。
【図２４】実施の形態４の変形例に係るパワー半導体装置の態様を示す概略断面図である。
【図２５】実施の形態４に係るパワー半導体装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。
【図２６】実施の形態４に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。
【図２７】実施の形態５に係るパワー半導体装置の態様を示す概略断面図である。
【図２８】実施の形態５に係るパワー半導体装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。
【図２９】実施の形態６にかか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】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
まず本実施の形態のパワー半導体装置の構成について図１〜図７を用いて説明する。なお、説明の便宜のため、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。図１〜図７の各図のＺ軸が示す通り、図１においては下側がＺ方向正側であるのに対し、図２および図７においては上側がＺ方向正側である。また図５および図６においては紙面手前側すなわち平面視における上側がＺ方向正側である。
【００１３】
図１は、実施の形態１に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。図２は、実施の形態１に係るパワー半導体装置のリード部材の部分を抜粋した概略拡大斜視図である。図３は、実施の形態１の第１変形例に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。図４は、実施の形態１の第２変形例に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。図５は、図１のパワー半導体装置を上下反転させ回路基板に実装された態様を示す概略平面図である。図６は、図５のパワー半導体装置の、特にモールド樹脂の内部の態様を示す概略平面図である。図７は、図１のパワー半導体装置が回路基板に実装された全体の態様を示す概略断面図である。まず図１〜図７を用いて、本実施の形態のパワー半導体装置の構成について概略的に説明する。
【００１４】
図１を参照して、本実施の形態のパワー半導体装置１は、リード部材１０と、半導体素子２０と、モールド樹脂３０とを主に備えている。リード部材１０は、元々はリードフレームとして形成された部材である。つまりリード部材１０は平板形状の部材が部分的に屈曲された導電性部材である。リード部材１０は、リード端子としてのパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２を含んでいる。なおこれらを以下において単にリード端子１１、リード端子１２と記載する場合がある。パワーリード端子１１および集積回路リード端子１２はいずれも、単一のパワー半導体装置１に複数ずつ設けられている。また半導体素子２０は、リード部材１０上に載置される部材である。半導体素子２０は、パワー半導体素子２１と、集積回路素子２２とを含んでいる。なおパワー半導体素子２１は、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）などの大電力用の半導体素子を搭載する半導体チップである。集積回路素子２２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）などの、ＩＧＢＴを駆動させる機能を有する素子を搭載する半導体チップである。モールド樹脂３０は、半導体素子２０を内部に封止し、かつ半導体素子２０を搭載するリード部材１０の一部を封止する部材である。
【００１５】
パワーリード端子１１および集積回路リード端子１２は、いずれもモールド樹脂３０の内側から外側まで延びている。すなわちパワーリード端子１１は、モールド樹脂３０の内側に配置されたインナーリード部１１ＩＬと、モールド樹脂３０の外側に配置されたアウターリード部１１ＯＬとを有している。また集積回路リード端子１２は、モールド樹脂３０の内側に配置されたインナーリード部１２ＩＬと、モールド樹脂３０の外側に配置されたアウターリード部１２ＯＬとを有している。
【００１６】
パワーリード端子１１のインナーリード部１１ＩＬには、ダイパッド部１１ＤＰと、段差部１１ＳＰとが形成されている。リード部材１０のダイパッド部１１ＤＰの表面上には、パワー半導体素子２１が載置されている。具体的には、ダイパッド部１１ＤＰは概ねＸＹ平面に沿う表面を有するように配置されている。図１におけるダイパッド部１１ＤＰの上側の表面（Ｚ方向負側の表面）上に、パワー半導体素子２１が、導電性接着剤５１により接合されている。
【００１７】
集積回路リード端子１２のインナーリード部１２ＩＬには、ダイパッド部１２ＤＰを含んでいる。リード部材１０のダイパッド部１２ＤＰの表面上には、集積回路素子２２が載置されている。具体的には、ダイパッド部１２ＤＰは概ねＸＹ平面に沿う表面を有するように配置されている。図１におけるダイパッド部１２ＤＰの上側の表面（Ｚ方向負側の表面）上に、集積回路素子２２が、導電性接着剤５２により接合されている。このように、複数のリード端子１１のそれぞれは、パワー半導体素子２１が載置されるダイパッド部１１ＤＰを有している。複数のリード端子１２のそれぞれは、集積回路素子２２が載置されるダイパッド部１２ＤＰを有している。
【００１８】
インナーリード部１１ＩＬのダイパッド部１１ＤＰはインナーリード部１２ＩＬのダイパッド部１２ＤＰよりも図１の下方、すなわち後述のコーティング樹脂４０が形成され外部冷却部材７０が配置される側、に配置される。集積回路リード端子１２には比較的低電圧が印加されるか、あるいは接地されている。これに対し、パワーリード端子１１は集積回路リード端子１２よりも高電圧が印加される。このため、上記のような構成とすることにより、パワーリード端子１１と集積回路リード端子１２との距離を広くすることができる。これにより、リード端子１１とリード端子１２との間の短絡を抑制し両者間の絶縁性を向上することができる。またパワーリード端子１１にはより高い電圧を印加することができる。
【００１９】
ただしインナーリード部１１ＩＬのダイパッド部１１ＤＰと、インナーリード部１２ＩＬのダイパッド部１２ＤＰとをＺ方向に関してほぼ同じ高さの位置に配置する構成が適用されてもよい。このようにすれば、パワーリード端子１１に段差部１１ＳＰを設けるべくこれを曲げる工程を削減できることにより、低コスト化が期待できる。
【００２０】
複数のパワーリード端子１１のアウターリード部１１ＯＬは、根元部１１Ａと、先端部１１Ｂと、転換部１１Ｃとを有している。根元部１１Ａはアウターリード部１１ＯＬのうち最もインナーリード部１１ＩＬに近い側である。つまり根元部１１Ａは、モールド樹脂３０の外側において、パワー半導体素子２１が載置される領域側すなわちその延びる方向に関してインナーリード部１１ＯＬに近い側に配置される。根元部１１Ａは、モールド樹脂３０の最外部と接するように、すなわちモールド樹脂３０を付根部とするように延びている。そして根元部１１Ａは、モールド樹脂３０から突出する方向すなわち平面視においてモールド樹脂３０の外側に露出する方向に延びている。図１に示すように、パワーリード端子１１は、段差部１１ＳＰにおいてＸＹ平面に対して傾斜する平面を有している。しかしパワーリード端子１１は、段差部１１ＳＰを挟む両側すなわち図１の左側および右側においては、いずれもＸＹ平面に沿う平面を有している。すなわち段差部１１ＳＰのパワー半導体素子２１と反対側に隣接する領域（平面視における外側に隣接する領域）がそのまま屈曲せずモールド樹脂３０の内側から外側まで延びている。この領域のうちモールド樹脂３０の外側の領域が根元部１１Ａである。
【００２１】
パワーリード端子１１が段差部１１ＳＰを有するため、インナーリード部１１ＩＬの特にダイパッド部１１ＤＰと、アウターリード部１１ＯＬの根元部１１ＡとのＺ方向に関する位置が異なっている。具体的には、複数のパワーリード端子１１のそれぞれは、モールド樹脂３０の内側のインナーリード部１１ＩＬにおいて、ダイパッド部１１ＤＰと根元部１１Ａとの間に段差部１１ＳＰを有している。複数のパワーリード端子１１のそれぞれは、段差部１１ＳＰにて屈曲している。複数のパワーリード端子１１の屈曲により、図１においてダイパッド部１１ＤＰは、根元部１１Ａよりも、根元部１１Ａから見て後述する先端部１１Ｂと反対側、すなわち図１での低い位置に配置されている。ダイパッド部ＤＰは根元部１１Ａよりも、パワー半導体素子２１が載置される図１の上側の表面と反対側の表面側であるＺ方向の下側つまり正側に配置されている。これにより、たとえばダイパッド部１１ＤＰと根元部１１ＡとのＺ方向の位置がほぼ等しい場合に比べて、ダイパッド部１１ＤＰと根元部１１Ａとの沿面距離を長くすることができる。このため後述するダイパッド部１１ＤＰに接触する他の部材すなわち外部冷却部材７０などと、アウターリード部１１ＯＬとの絶縁性能が向上される。
【００２２】
また上記の段差部１１ＳＰに隣接するモールド樹脂３０の外表面には、モールド樹脂段差部３１が形成されていてもよい。モールド樹脂段差部３１は、モールド樹脂３０の外表面が部分的に屈曲している。モールド樹脂段差部３１は、その外表面の延び拡がる方向が、モールド樹脂３０の外表面が部分的に屈曲する領域すなわちモールド樹脂段差部３１の周囲の領域とは異なる方向とされた領域である。モールド樹脂段差部３１が形成されることにより、これが形成されない場合に比べて、モールド樹脂３０の外表面の、アウターリード部１１ＯＬから後述する外部冷却部材７０などとの沿面距離が長くなる。このためパワーリード端子１１のアウターリード部１１ＯＬと、外部冷却部材７０などとの絶縁性能を更に向上させることができる。
【００２３】
モールド樹脂段差部３１は、段差部１１ＳＰすなわちパワーリード端子１１に隣接するモールド樹脂３０の表面部分に形成されている。ただしこれに限らず、集積回路リード端子１２に隣接するモールド樹脂３０の表面部分にモールド樹脂段差部３１が形成されてもよい。この場合、集積回路リード端子１２にも段差部１１ＳＰと同様の段差部が形成されてもよい。
【００２４】
先端部１１Ｂは、アウターリード部１１ＯＬのうち、根元部１１Ａに対してパワー半導体素子２１が載置される領域すなわちダイパッド部１１ＤＰの反対側に配置される。先端部１１Ｂはアウターリード部１１ＯＬのうち根元部１１Ａよりもインナーリード部１１ＩＬから遠い側である。先端部１１Ｂは図１においては概ねＹＺ平面に沿う平面を有している。つまり先端部１１Ｂは根元部１１Ａとは異なる方向に延びている。先端部１１Ｂと根元部１１Ａとの延び拡がる方向が転換される部分が転換部１１Ｃである。転換部１１Ｃは、根元部１１Ａと先端部１１Ｂとの境界に位置する、アウターリード部１１ＯＬの延び拡がる方向が転換されるべく屈曲された部分すなわち方向転換部である。アウターリード部１１ＯＬのうち、転換部１１Ｃよりもインナーリード部１１ＩＬ側でありパワー半導体素子２１が配置される側に配置されるのが根元部１１Ａである。逆にアウターリード部１１ＯＬのうち、転換部１１Ｃよりも根元部１１Ａに対してパワー半導体素子２１が載置される領域の反対側に配置されるのが先端部１１Ｂである。言い換えれば、根元部１１Ａが延びるＸＹ平面に沿う方向と異なる方向すなわちたとえばＺ方向に沿う方向に延び、根元部１１Ａから見てパワー半導体素子２１が載置される領域の反対側に配置されるのが先端部１１Ｂである。
【００２５】
複数の集積回路リード端子１２のアウターリード部１２ＯＬは、根元部１２Ａと、先端部１２Ｂと、転換部１２Ｃとを有している。根元部１２Ａはアウターリード部１２ＯＬのうち最もインナーリード部１２ＩＬに近い側である。つまり根元部１２Ａは、モールド樹脂３０の外側において、集積回路素子２２が載置される領域側すなわちインナーリード部１２ＯＬ側に配置される。根元部１２Ａは、モールド樹脂３０の最外部と接するように、すなわちモールド樹脂３０を付根部とするように延びている。そして根元部１２Ａは、モールド樹脂３０から突出する方向すなわち平面視においてモールド樹脂３０の外側に向かう方向に延びている。図１に示すように、集積回路リード端子１２は、インナーリード部１２ＩＬから根元部１２Ａまで、屈曲することなくＸＹ平面に沿う平面を有する領域が延びている。すなわちインナーリード部１２ＩＬの集積回路素子２２と反対側に隣接する領域（平面視における外側に隣接する領域）がそのまま屈曲せずモールド樹脂３０の内側から外側まで延びている。この領域のうちモールド樹脂３０の外側の領域が根元部１２Ａである。
【００２６】
先端部１２Ｂは、アウターリード部１２ＯＬのうち、根元部１２Ａに対して集積回路素子２２が載置される領域すなわちダイパッド部１２ＤＰの反対側に配置される。先端部１２Ｂはアウターリード部１２ＯＬのうち根元部１２Ａよりもインナーリード部１２ＩＬから遠い側である。先端部１２Ｂは図１においては概ねＹＺ平面に沿う平面を有している。つまり先端部１２Ｂは根元部１２Ａとは異なる方向に延びている。先端部１２Ｂと根元部１２Ａとの延び拡がる方向が転換される部分が転換部１２Ｃである。転換部１２Ｃは、根元部１２Ａと先端部１２Ｂとの境界に位置する、アウターリード部１２ＯＬの延び拡がる方向が転換されるべく屈曲された部分である。アウターリード部１２ＯＬのうち、転換部１２Ｃよりもインナーリード部１２ＩＬ側であり集積回路素子２２が配置される側に配置されるのが根元部１２Ａである。逆にアウターリード部１２ＯＬのうち、転換部１２Ｃよりも根元部１２Ａに対して集積回路素子２２が載置される領域の反対側に配置されるのが先端部１２Ｂである。言い換えれば、根元部１２Ａが延びるＸＹ平面に沿う方向と異なる方向すなわちたとえばＺ方向に沿う方向に延び、根元部１２Ａから見て集積回路素子２２が載置される領域の反対側に配置されるのが先端部１２Ｂである。
【００２７】
図１および図２を参照して、複数ずつ配置されるパワーリード端子１１のそれぞれは、Ｙ方向に関して互いに間隔Ｗ１をあけて配置されている。Ｙ方向に間隔Ｗ１をあけて互いに隣り合う１対のパワーリード端子１１の間で、根元部１１ＡがＸ方向に延びる長さが、互いに異なっている。図２においては、Ｙ方向に関して最も手前側のパワーリード端子１１に比べて、それに隣接するパワーリード端子１１の根元部１１Ａは長い。根元部１１Ａが長いパワーリード端子１１のＹ方向奥側に隣接するパワーリード端子１１は、根元部１１Ａが短い。その長さは、Ｙ方向の最も手前側のパワーリード端子１１の根元部１１Ａの長さとほぼ同じである。これにより、Ｙ方向に関して互いに間隔Ｗ１をあけて隣接する１対のパワーリード端子１１の先端部１１Ｂの距離Ｄ１は、間隔Ｗ１より広い。以上は集積回路リード端子１２についても同様である。
【００２８】
複数のパワーリード端子１１のそれぞれのうち、少なくとも根元部１１Ａの表面は、コーティング樹脂４０に覆われている。つまり図２に示すように、パワーリード端子１１の根元部１１Ａおよび転換部１１Ｃの表面、および先端部１１Ｂのうち根元部１１Ａに近い側の領域の表面は、コーティング樹脂４０に覆われた被覆部１３となっている。一方、パワーリード端子１１の先端部１１Ｂのうち、根元部１１Ａから離れた側の領域の表面は、コーティング樹脂４０に覆われない露出部１４となっている。以上は集積回路リード端子１２についても同様である。
【００２９】
図１に示すように、コーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、パワーリード端子１１のうちパワー半導体素子２１が載置されるダイパッド部１１ＤＰの、パワー半導体素子２１が載置される図１の上側の表面と反対側すなわち下側の表面にまで連なるように形成されている。したがってコーティング樹脂４０はダイパッド部１１ＤＰに形成される。このことを可能にする観点から、ダイパッド部１１ＤＰの図１下側の表面は、モールド樹脂３０から露出している。ダイパッド部１１ＤＰにおけるコーティング樹脂４０は、パワー半導体素子２１が載置される表面と反対側の図１下側の表面に形成されている。図１のように、ダイパッド部１１ＤＰにおけるコーティング樹脂４０は、ダイパッド部１１ＤＰの、パワー半導体素子２１が載置される表面と反対側の下側の表面のみに形成されていてもよい。ただしダイパッド部１１ＤＰにおけるコーティング樹脂４０は、ダイパッド部１１ＤＰの、パワー半導体素子２１が載置される表面側である図１上側の表面にも形成されてもよい。コーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの下側の表面からダイパッド部１１ＤＰの下側の表面まで連なっていてもよい。根元部１１Ａの下側の表面とダイパッド部１１ＤＰの下側の表面との間の部分においては、コーティング樹脂４０は、パワーリード端子１１の下側の表面上を伝うように、すなわち覆うように、配置されてもよい。ただし図１のように、根元部１１Ａの下側の表面とダイパッド部１１ＤＰの下側の表面との間の部分においては、モールド樹脂３０の表面上を覆うように、コーティング樹脂４０が配置されてもよい。図１においては以上のように、リード端子１１の表面上にコーティング樹脂４０が配置されてもよい。このことは次に述べる図３、図４の例においても同様である。
【００３０】
図３を参照して、コーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、ダイパッド部１１ＤＰのパワー半導体素子２１が載置される上側の表面と反対側の下側の表面までの、少なくとも一部に形成されればよい。つまりコーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、ダイパッド部１１ＤＰのパワー半導体素子２１が載置される上側の表面と反対側の下側の表面までの領域にて、連続せず断続的に形成されてもよい。しかしコーティング樹脂４０は、図１のように、根元部１１Ａの表面から、ダイパッド部１１ＤＰのパワー半導体素子２１が載置される上側の表面と反対側の下側の表面までの領域にて、連続的に形成されてもよい。なお図３でも図１と同様に、根元部１１Ａの下側の表面とダイパッド部１１ＤＰの下側の表面との間の部分においては、コーティング樹脂４０は、パワーリード端子１１の下側の表面上を伝うように、すなわち覆うように、配置されてもよい。ただし図１のように、根元部１１Ａの下側の表面とダイパッド部１１ＤＰの下側の表面との間の部分においては、モールド樹脂３０の表面上を覆うように、コーティング樹脂４０が配置されてもよい。
【００３１】
またダイパッド部１１ＤＰの図１の下側の表面は、モールド樹脂３０の図１の下側の表面と同一の面すなわちいわゆるツライチとなるように配置されている。したがって、コーティング樹脂４０は、モールド樹脂３０の表面の一部、特に図１の下側の表面を覆うように形成されている。この表面上には、図１に示すようにたとえば外部冷却部材７０が固定されてもよい。ただし図４を参照して、特に図３のように根元部１１Ａからダイパッド部１１ＤＰまでの領域の一部のみに断続的にコーティング樹脂４０が形成される場合、ダイパッド部１１ＤＰと外部冷却部材７０との間に放熱部材５３が挟まれてもよい。図１のように根元部１１Ａからダイパッド部１１ＤＰまでの領域の全体に連続的にコーティング樹脂４０が形成される例においても、図４と同様に放熱部材５３が挟まれてもよい。放熱部材５３は放熱グリスなどからなる薄い層である。
【００３２】
図１、図２および図５を参照して、図１にて上側を向き、図２にて下側を向くリード部材１０すなわちパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２の先端部は、図５に示す回路基板８０の複数のスルーホール８１を貫通するように挿入される。すなわち図２のように下側を向く先端部１１Ｂおよび先端部１２Ｂが、図５の回路基板８０の平面視における上側から下側に挿入される。すなわち本実施の形態のパワー半導体装置１は、回路基板８０を備えている。言い換えればパワー半導体装置１においては、リード部材１０、半導体素子２０およびモールド樹脂３０などからなる部分が、回路基板８０上に実装されている。つまりここでは回路基板８０はパワー半導体装置１に含まれるものとする。
【００３３】
そして上記のようにリード端子１１，１２の先端部１１Ｂ，１２Ｂがスルーホール８１に挿入され、はんだにより固定される。このはんだは、先端部１１Ｂ，１２Ｂのうちコーティング樹脂４０に覆われない露出部１４の表面に濡れることにより、回路基板８０とリード部材１０とを固定する。回路基板８０のスルーホール８１は、複数のリード端子１１，１２が挿入され、はんだ等により接合されることにより、複数のリード端子１１，１２のそれぞれと導通する。これにより、パワー半導体装置１のモールド樹脂３０などからなる部分は回路基板８０に実装される。
【００３４】
なお複数のリード端子１１，１２は（少なくとも一部において）、互いに隣り合う根元部１１Ａ，１２Ａの延びる長さが異なっている。このためこれらが挿入されるスルーホール８１は、回路基板８０の平面視において、いわゆる千鳥形状を有するように形成されている。すなわち複数のスルーホール８１のうち互いに隣接するもの同士を結ぶ直線は、Ｘ方向およびＹ方向の双方に対して斜め方向に延びる。このため当該直線を複数繋げばジグザグ形状となる。
【００３５】
図５の平面図におけるコーティング樹脂４０に覆われたモールド樹脂３０の内部の平面態様を示すものが、図６である。図５、図６および図１を参照して、パワー半導体素子２１が接合された複数のパワーリード端子１１は、Ｙ方向に関して互いに隣接するものの根元部１１Ａの長さが異なる。そして複数のうち１つのパワーリード端子１１に接合されたパワー半導体素子２１と、それに隣接するパワーリード端子１１とは、細線状の導電性部材であるワイヤ６０により電気的に接続されている。このワイヤ６０は図１のパワー半導体素子２１から右側に延びるワイヤ６０に相当する。
【００３６】
なお図６のＹ方向負側には、パワー半導体素子２１が接合されない端子が３つ、互いに間隔をあけて並んでいる。これらの端子はすべてパワー半導体素子２１が接合されるパワーリード端子１１と同様に図６のＸ方向の右側の領域に並び、ワイヤ６０を介してパワー半導体素子２１と電気的に接続される。このためここではこれらの端子も、パワー半導体素子２１が接合されたパワーリード端子１１と同様に、パワーリード端子１１と考えることとする。
【００３７】
また集積回路素子２２が接合された集積回路リード端子１２は１つしかないが、集積回路素子２２とワイヤ６０により接続された端子が複数配置されている。このワイヤ６０は図１の集積回路素子２２から左側に延びるワイヤ６０に相当する。これらの複数の端子はすべて集積回路素子２２が接合される集積回路リード端子１２と同様に図６のＸ方向の左側の領域に並び、ワイヤ６０を介して集積回路素子２２と電気的に接続される。このためここではこれらの端子も、集積回路素子２２が接合された集積回路リード端子１２と同様に、集積回路リード端子１２と考えることとする。このように考えれば、特にＹ方向正側半分の領域の複数の集積回路リード端子１２は、Ｙ方向に関して互いに隣接するもの同士の根元部１１Ａの長さが異なる。
【００３８】
またパワー半導体素子２１と集積回路素子２２とはワイヤ６０により電気的に接続される。このワイヤ６０は図１のパワー半導体素子２１と集積回路素子２２とを結ぶワイヤ６０に相当する。
【００３９】
なお図２、図５および図６においては、リード端子１１，１２の根元部１１Ａ，１２Ａのそれぞれの長さは２種類のみである。すなわち根元部が比較的長いものと比較的短いものとが交互に並んでいる。比較的長い根元部１１Ａ，１２Ａはすべてほぼ同じ長さであり、比較的短い根元部１１Ａ，１２Ａもすべてほぼ同じ長さである。しかしこれに限らず、根元部１１Ａ，１２Ａのそれぞれの長さの種類は３種類以上あってもよい。ただし根元部１１Ａ，１２Ａの長さの種類をたとえば２種類など少なくすることによって、リード端子１１，１２の曲げ加工に使用する装置を単純な構成とすることが可能となる。したがって当該装置の製造コストを低減することができる。
【００４０】
図７を参照して、ここには最終的に回路基板８０に実装された、パワー半導体装置１のリード部材１０、半導体素子２０およびモールド樹脂３０などからなる部分に、図１に示す外部冷却部材７０が固定された態様が示されている。なおここでは外部冷却部材７０はパワー半導体装置１の外部の部材であり、パワー半導体装置１には含まれないものとして説明するが、含めるものと考えてもよい。
【００４１】
外部冷却部材７０はたとえば矩形の平板形状を有しており、Ｙ方向に関するパワー半導体装置１の一方端および他方端に隣接する領域に、１対のネジ穴７１を有している。回路基板８０には、外部冷却部材７０を重ねたときに１対のネジ穴７１が配置される位置と平面的に重なる位置に、１対のネジ穴８２が形成されている。すなわち外部冷却部材７０のネジ穴７１と回路基板８０のネジ穴８２とはほぼ同じ大きさを有している。さらにモールド樹脂３０のＹ方向に関する一方端および他方端に隣接する領域に、１対の半円の柱状の空間部であるネジ締め穴部３２が形成されている。ネジ締め穴部３２の内壁面がネジ穴７１，８２の壁面にほぼ接触する位置となるよう、外部冷却部材７０が回路基板８０に重ねられている。この状態で、ネジ穴７１とネジ穴８２とが平面的に重なりネジ締め穴部３２がネジ穴７１，８２とほぼ接触する状態となったところで、ネジ穴７１とネジ穴８２とを貫通するようにボルトなどのオスねじを有する固定部材８３が貫通される。これにより、モールド樹脂３０などからなるパワー半導体装置１の一部分が、Ｚ方向に関して外部冷却部材７０および回路基板８０に挟まれた態様となる。外部冷却部材７０は、パワー半導体素子２１の発生する熱をパワー半導体装置１の外部に放出することでパワー半導体装置１を冷却する部材である。
【００４２】
ダイパッド部１１ＤＰおよびモールド樹脂３０の表面、すなわち図１のモールド樹脂３０の最下面に接するように、たとえば平板形状の外部冷却部材７０が設置される。
【００４３】
次に、以上に述べた、パワー半導体装置１を構成する各部材（外部冷却部材７０を含む）の材質等について説明する。
【００４４】
図１において、リード部材１０、すなわちパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２は、銅などの金属材料が平板形状に加工されたものである。パワーリード端子１１とパワー半導体素子２１とを接合する導電性接着剤５１、および集積回路リード端子１２と集積回路素子２２とを接合する導電性接着剤５２は、はんだまたは銀ペーストからなることが好ましい。なお以下では導電性接着剤５１と導電性接着剤５２とを合わせて導電性接着剤５０と考えることとする。また各部材間を電気的に接続するワイヤ６０は、金または銀などの金属材料からなる。リード部材１０、半導体素子２０、導電性接着剤５０およびワイヤ６０が互いに接続されることにより電気回路が形成される。なお図１および図６に示す各部分のワイヤ６０の材質および、その断面がなす円形状の径は同一であっても異なっていてもよい。
【００４５】
上記の電気回路を封止するモールド樹脂３０は、エポキシ樹脂など熱硬化性樹脂からなることが好ましい。またモールド樹脂３０の表面の一部を覆うコーティング樹脂４０も熱硬化性の樹脂であることが好ましい。
【００４６】
コーティング樹脂４０の材料は、モールド樹脂３０の材料と同じであっても異なっていてもよい。コーティング樹脂４０がモールド樹脂３０と同じ材料であり同様の成分であれば、両者の線膨張係数がほぼ同じとなる。このため、コーティング樹脂４０とモールド樹脂３０との密着性が良好となり、両者を合わせた部材の絶縁性が向上する。なお両者の材料が同一であっても、断面観察により両者を見分けることは可能である。モールド樹脂３０とその表面上のコーティング樹脂４０との境界部に界面が生じるためである。
【００４７】
なおたとえばモールド樹脂３０がエポキシ樹脂であり、コーティング樹脂４０がポリイミド樹脂など、モールド樹脂３０とは異なる材料であっても、高信頼性を有するパワー半導体装置１を得ることができる。安価なエポキシ樹脂に比べてポリイミド樹脂は耐熱性が高いためである。
【００４８】
また後述するように、パワー半導体装置１の製造工程においては、モールド樹脂３０が形成された後、コーティング樹脂４０の薄膜が形成される。このため後から形成されるコーティング樹脂４０の材料は、先に形成されるモールド樹脂３０の材料よりも低い温度で完全に硬化することがより好ましい。仮にコーティング樹脂４０の樹脂材料の硬化温度がモールド樹脂３０の樹脂材料の硬化温度を上回ると、コーティング樹脂４０を完全硬化させる際にモールド樹脂３０が劣化する可能性がある。このためコーティング樹脂４０は、１８０℃程度で完全硬化するエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂などにより形成されることが好ましい。
【００４９】
外部冷却部材７０は、アルミニウムなどの放熱性に優れた金属材料により形成されることが好ましい。なお図示されないが、外部冷却部材７０とコーティング樹脂４０との間に放熱グリースが挟み込まれてもよい。このようにすれば、外部冷却部材７０と、これが接触するコーティング樹脂４０との接着性が向上する。
【００５０】
次に、本実施の形態のパワー半導体装置１の製造方法について、図８〜図１１を用いて説明する。
【００５１】
図８は、実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。図８を参照して、まずリード部材１０としてのパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２が準備される。具体的には、銅などの金属材料が平板形状に加工されたものが準備される。その後、当該金属材料がエッチング加工または打ち抜き加工によってリード端子１１，１２としての形状に加工される。すなわちダイパッド部１１ＤＰ，１２ＤＰ、根元部１１Ａ，１２Ａおよび先端部１１Ｂ，１２Ｂなどが形成される。次に曲げ金型を用いた曲げ加工によって段差部１１ＳＰが形成される。なおこの時点では、リード端子１１とリード端子１２との全体を外側から枠状に囲むことで、リード端子１１とリード端子１２との全体を一体としたリードフレームとして形成されてもよい。
【００５２】
次に、ダイパッド部１１ＤＰの一方の表面上に、導電性接着剤５１を用いて、パワー半導体素子２１が接合され載置される。またダイパッド部１２ＤＰの一方の表面上に、導電性接着剤５２を用いて、集積回路素子２２が接合され載置される。次に図６に示すように、各リード端子１１，１２と半導体素子２０とがワイヤ６０により接続される。またパワー半導体素子２１と集積回路素子２２とがワイヤ６０により接続される。
【００５３】
次に、上記のようにリード部材１０上に半導体素子２０が載置された状態で、半導体素子２０が樹脂で封止される。具体的には、半導体素子２０が載置されたリード部材１０（リードフレーム）が、図８に示すように成形装置１００に設置される。成形装置１００は、トランスファーモールド法により半導体素子２０などを樹脂材料で封止するための装置である。
【００５４】
成形装置１００は、下金型１０１と、上金型１０２と、プランジャ１０３と、樹脂注入口１０４とを有している。下金型１０１は図８における下側（Ｚ方向正側）に配置される金型の一部分であり、上金型１０２は図８における上側（Ｚ方向負側）に配置される金型の一部分である。下金型１０１と上金型１０２とに挟まれた領域が、封止すべき半導体素子２０などを配置する領域であり、樹脂が供給されることでモールド樹脂を形成する領域である。したがって、モールド樹脂から露出させたい領域、たとえばアウターリードとして形成すべき領域が上記下金型１０１と上金型１０２とに挟まれた領域の外側に配置されるように、リード端子１１，１２が設置される。
【００５５】
なお成形装置１００は、モールド樹脂を形成する領域の外側に、プランジャ１０３を有している。プランジャ１０３は、モールド樹脂を形成する材料としてのタブレット樹脂３０Ａを設置するための部材である。また成形装置１００は、モールド樹脂を形成する領域の入口付近に、樹脂注入口１０４を有している。樹脂注入口１０４からモールド樹脂を形成する領域内に、タブレット樹脂３０Ａが注入される。
【００５６】
プランジャ１０３の上に、エポキシ樹脂などからなる有形状のタブレット樹脂３０Ａが搭載される。半導体素子２０の接合された部分を含むリード部材１０（リードフレーム）が、下金型１０１および上金型１０２により型閉めされる。型閉めの際、ダイパッド部１１ＤＰに下金型１０１の樹脂で充填される部分の最下面が接触するように設置されることが好ましい。このようにすれば、モールド工程後の取り出し時に、ダイパッド部１１ＤＰのパワー半導体素子２１が接合された側と反対側の表面をモールド樹脂から露出させることができる。
【００５７】
その後、プランジャ１０３が図８の上方（Ｚ方向負側）に押し上げられる。これにより、タブレット樹脂３０Ａが樹脂注入口１０４から、半導体素子２０の配置された空間内に注入される。タブレット樹脂３０Ａは有形状だが変形により容易に流動性となる。
【００５８】
注入されたタブレット樹脂３０Ａは流動性となって半導体素子２０の配置された空間内を充填する。その後、下金型１０１および上金型１０２を加熱し、いわゆるアフターキュア工程がなされる。これによりタブレット樹脂３０Ａが完全に硬化し、半導体素子２０などを封止する固体状のモールド樹脂３０となる。その後、モールド樹脂３０の外側に露出しているパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２の部分、すなわちアウターリードの表面に、錫などの薄膜が、めっき法により形成されてもよい。
【００５９】
図９は、実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。図９を参照して、まず成形装置１００から固化されたモールド樹脂３０が取り出される。この時点ではアウターリードとして形成すべき領域が上記の下金型１０１と上金型１０２とに挟まれた領域の外側に配置されるように、リードフレームが配置される。リードフレームが切り取られることにより、複数のリード端子としてのパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２に切り分けられた態様となる。すなわち、リード部材１０は切り分けられた複数のリード端子１１，１２を含み、当該複数のリード端子１１，１２は、樹脂（タブレット樹脂３０Ａ）によるモールド樹脂３０の内側から外側まで延び、インナーリード部１１ＩＬ，１２ＩＬとアウターリード部１１ＯＬ，１２ＯＬとを有するように形成される。
【００６０】
パワーリード端子１１は転換部１１Ｃにて折り曲げられる。これによりアウターリード部１１ＯＬが根元部１１Ａと先端部１１Ｂとに分けられる。集積回路リード端子１２は転換部１２Ｃにて折り曲げられる。これによりアウターリード部１２ＯＬが根元部１２Ａと先端部１２Ｂとに分けられる。すなわち、リードフレームが切り取られることにより複数に切り分けられたリード端子１１，１２のそれぞれは、モールド樹脂３０の外側において、根元部１１Ａ，１２Ａと、先端部１１Ｂ，１２Ｂとを含んでいる。根元部１１Ａ，１２Ａは、その延びる方向に関してパワー半導体素子２１および集積回路素子２２が載置される領域に近い側に配置される。根元部１１Ａ，１２Ａはモールド樹脂３０から突出する方向、すなわちＸＹ平面に沿う、Ｘ方向またはＹ方向などに延びる。一方、先端部１１Ｂ，１２Ｂは、転換部１１Ｃよりも根元部１１Ａに対してパワー半導体素子２１および集積回路素子２２が載置される領域の反対側すなわち半導体素子２０が載置される領域から遠い側に配置される。言い換えれば、先端部１１Ｂ，１２Ｂは、根元部１１Ａ，１２Ａとは異なる方向に延び、根元部１１Ａ，１２Ａから見てパワー半導体素子２１および集積回路素子２２が載置される領域の反対側すなわち半導体素子２０が載置される領域から遠い側に配置される。
【００６１】
また本実施の形態にて形成される根元部１１Ａ，１２Ａの延びる長さは、上記のように、複数のパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２のうち互いに隣り合う１対のパワーリード端子１１または集積回路リード端子１２の間で互いに異なっている。
【００６２】
次に、樹脂すなわちモールド樹脂３０で封止された半導体素子２０を含む部材、すなわち最終的にパワー半導体装置１となるべき部材のたとえば一部分に、コーティング樹脂４０が形成される。具体的には、図８のトランスファーモールド工程と比較して上下反転された状態で、パワー半導体装置１となるべき部材のたとえば一部が、導電性部材９０上に設置される。この状態で、図９の上方すなわちＺ方向正側から、静電噴霧機構１１０により、コーティング樹脂４０となるべき樹脂材料が、モールド樹脂３０の表面上などに供給される。
【００６３】
たとえば矩形の平板形状を有するステージ１２０の上に、導電性部材９０が設置される。ステージ１２０は導電性材料からなり、地絡部ＧＮＤに接続されて地絡されている。導電性部材９０は、たとえば矩形の平板形状を有する。導電性部材９０は、リード部材１０を構成する銅よりも硬度が低い材質により構成される。すなわち導電性部材９０は、たとえば導電ゴムにより形成される。上下反転により先端部が図９の下側を向くパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２の特に先端部１１Ｂの少なくとも端部側の一部の領域の表面が、導電性部材９０に包みこまれる。これにより、露出部１４となるべき領域にコーティング樹脂４０が形成されないようにされる。そのために、たとえば導電性部材９０の最上面から内部に向けて形成された溝部９１内に、パワーリード端子１１の先端部１１Ｂおよび集積回路リード端子１２の先端部１２Ｂの少なくとも一部（先端側）が挿入される。
【００６４】
パワーリード端子１１の先端部１１Ｂおよび集積回路リード端子１２の先端部１２Ｂの少なくとも一部（先端側）にコーティング樹脂４０が付着しないように、先端部１１Ｂ，１２Ｂのうち被覆部１３となるべき領域と露出部１４となるべき領域との境界部９５が導電性部材９０の本体によりほぼ隙間なく覆われていることが好ましい。
【００６５】
ステージ１２０、導電性部材９０、パワーリード端子１１および集積回路リード端子１２がほぼ同電位で地絡していることが好ましい。これは、後述する静電噴霧法を用いて、効率良く均一なコーティング樹脂４０を形成する観点に基づく。ただしパワーリード端子１１および集積回路リード端子１２の露出部１４となるべき領域の全体が導電性部材９０に密着している必要はない。当該露出部１４となるべき領域の少なくとも一部のみが導電性部材９０に接していればよい。
【００６６】
静電噴霧機構１１０は、ノズル口１１２が形成されたノズル１１１と、圧縮空気流入口１１３と、パイプ１１４と、圧力調整機構１１５と、圧縮空気供給口１１６とを有している。ノズル１１１は中空状の部材であり、高圧電源ＰＷＲが接続されている。このためノズル１１１には地絡部ＧＮＤに対して高電圧を印加できる。ノズル１１１の最下部に開口としてのノズル口１１２が形成されている。ノズル１１１の内壁面の一部には、当該内壁面が開口された圧縮空気流入口１１３が形成されている。この圧縮空気流入口１１３にはパイプ１１４が繋がれている。パイプ１１４は中空である。このためノズル１１１の内部空間とパイプ１１４の中空の部分とは、圧縮空気流入口１１３により連なっている。さらにパイプ１１４につながれた圧力調整機構１１５および圧縮空気供給口１１６も中空状の部材であり、パイプ１１４の中空の部分と連なっている。したがって圧縮空気供給口１１６、圧力調整機構１１５、パイプ１１４およびノズル１１１は、静電噴霧機構１１０の装置の内部空間がすべて一体として連なっている。
【００６７】
以上のような静電噴霧機構１１０を用いて、静電噴霧法により、帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが、最終的にパワー半導体装置１となるべき部材の少なくとも一部の表面に密着される。ここでは特に、上記帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが、根元部１１Ａの表面に供給される。これにより、上記帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが、根元部１１Ａの表面にたとえば密着される。このようにして、上記帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが、根元部１１Ａの表面に形成される。具体的には以下の方法に基づく。金属製のノズル１１１の内部に、コーティング樹脂４０として形成すべき材料である液体状または粉粒状の樹脂材料４０Ａが供給される。この状態で、圧縮空気供給口１１６内には圧縮空気が供給される。圧力調整機構１１５により調整された圧力が、圧縮空気供給口１１６内の圧縮空気に加えられる。これにより圧縮空気は、圧縮空気供給口１１６から圧力調整機構１１５およびパイプ１１４側へ流れる。さらに当該圧縮空気は、パイプ１１４内から圧縮空気流入口１１３を通りノズル１１１内に流入される。なお圧力調整機構１１５による調整により、当該圧縮空気の圧力が調整される。
【００６８】
ノズル１１１内に流入された圧縮空気は、ノズル１１１内の液体状または粉粒状の樹脂材料４０Ａをノズル口１１２から放出するように押し出す。このとき、ノズル１１１には高圧電源ＰＷＲにより、２ｋＶ以上５ｋＶ以下の高電圧が印加される。この高電圧により、樹脂材料４０Ａが帯電され、これがノズル口１１２から霧状に放散される。なお圧縮空気の圧力が圧力調整機構１１５により調整されることで、ノズル口１１２から放散される樹脂材料４０Ａの噴出速度が調整される。またノズル口１１２からの樹脂材料４０Ａの液ダレを抑制する観点から、ノズル口１１２の開口部は、平面視においてほぼ円形状であり、その直径が１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００６９】
放散された樹脂材料４０ＡはそのＺ方向下側に配置された部材の表面に付着される。特に図９におけるモールド樹脂３０の表面、ダイパッド部１１ＤＰのパワー半導体素子２１が載置される面と反対側の面、リード端子１１，１２の根元部１１Ａ，１２Ａおよび先端部１１Ｂ，１２Ｂの表面の一部に、高電圧に帯電された霧状の樹脂材料４０Ａが付着する。これにより当該樹脂材料４０Ａは、均一な薄膜状のコーティング樹脂４０として形成される。したがって、複数のリード端子１１，１２のそれぞれのうち少なくとも根元部１１Ａ，１２Ａの表面は、当該コーティング樹脂４０を形成する工程においてコーティング樹脂４０に覆われる。以上のように霧状の樹脂材料４０Ａの噴出によりコーティング樹脂４０を形成する方法がいわゆる静電噴霧法である。
【００７０】
なお以上の各領域に均一に霧状の樹脂材料４０Ａを供給する観点から、ノズル１１１は、図９中に矢印Ｍで示すように、導電性部材９０にセットされたパワー半導体装置１となるべき部材に対して、移動可能であることが好ましい。すなわちノズル１１１は、図示されない駆動機構により、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動することができる。
【００７１】
図１０は、実施の形態１に係るパワー半導体装置の製造方法の第３工程を示す概略断面図である。図１０を参照して、静電噴霧機構１１０のノズル１１１に印加する高電圧により、ノズル１１１から地絡部ＧＮＤに向かって電気力線１１７が発生する。電気力線１１７は、ノズル口１１２から、ノズル口１１２に対向する図１０の上側の表面と反対側の死角部９３まで湾曲するように延びる。このためノズル口１１２から放出される樹脂材料４０Ａは、当該電気力線１１７に沿って進むことにより、図１０の上側を向く表面のみならず、死角部９３のような図１０の下側を向きかつ他の部材に囲まれる領域にも付着可能となる。したがって、ノズル１１１をたとえばＸ方向に移動させることにより、電気力線１１７に沿う霧状の樹脂材料４０Ａを死角部９３に成膜するように回り込ませることができる。したがって静電噴霧法を用いれば、静電噴霧法を用いない場合に比べて、コーティング樹脂４０を成膜可能な領域が広くなる。このため静電噴霧法を用いれば、静電噴霧法を用いない場合に比べて、形成されるパワー半導体装置１（図１参照）全体の絶縁性が向上される。たとえばリード端子１１，１２の根元部１１Ａ，１２Ａの表面の全体にコーティング樹脂４０を形成させることができる。
【００７２】
以上の静電噴霧法を用いてモールド樹脂３０、ダイパッド部１１ＤＰ、リード端子１１，１２の表面にコーティング樹脂４０が形成された後、キュア工程により形成されたコーティング樹脂４０が１８０℃程度に加熱される。これによりコーティング樹脂４０が完全に硬化される。
【００７３】
なお本実施の形態においては、半導体素子２０を樹脂で封止し、その後に樹脂で封止された当該半導体素子２０を含む部材にコーティング樹脂４０が形成されてもよい。あるいは本実施の形態においては、たとえば樹脂で封止された半導体素子２０を外部から購入し、当該半導体素子２０を含む部材にコーティング樹脂４０が形成されてもよい。
【００７４】
図１１は、静電噴霧法の工程において用いられる導電性部材の構成の変形例を示す概略断面図である。図１２は、図１１の導電性部材の構成の変形例を示す概略平面図である。なお説明の便宜上、図１２には図５と同様のパワー半導体装置１の一部分が併せて図示されている。図９および図１０においては、アウターリードの先端部１１Ｂ，１２Ｂは、導電性部材９０の最上面から内部が部分的に除去された溝部９１内に挿入される構成を有している。これに対し、図１１および図１２を参照して、当該変形例の導電性部材９０は、３つのパーツである第１の導電性部材９０Ａ、第２の導電性部材９０Ｂおよび第３の導電性部材９０Ｃを含んでいる。これらの３つのパーツの集合体として導電性部材９０を構成している。
【００７５】
第２の導電性部材９０Ｂは、図１１および図１２中の導電性部材９０の平面視における中心をなす部材であり、Ｘ方向の中央部に位置している。第２の導電性部材９０Ｂ上にはコーティング樹脂４０を形成すべき、最終的にパワー半導体装置１となるべき部材の一部（図１２にて参照符号１で示す）が載置される。このため図１２の平面図においては第２の導電性部材９０Ｂはパワー半導体装置１となるべき部材の下側に隠れている。
【００７６】
第１の導電性部材９０Ａは第２の導電性部材９０Ｂに設置されたアウターリードの先端部１１Ｂ，１２Ｂを図の左側から挟み込むための部材である。また第３の導電性部材９０Ｃは第２の導電性部材９０Ｂに設置されたアウターリードの先端部１１Ｂ，１２Ｂを図の右側から挟み込むための部材である。
【００７７】
パワー半導体装置となるべき部材のアウターリードの先端部１１Ｂ，１２Ｂの表面の一部は、第２の導電性部材９０ＢのＸ方向の端面として形成された第２の溝部９１Ｂに接触する。一方、第２の導電性部材９０ＢはそのＸ方向の外側から、第１の導電性部材９０Ａおよび第３の導電性部材９０Ｃに挟まれる。第１の導電性部材９０Ａおよび第３の導電性部材９０Ｃは、Ｘ方向に関して第２の導電性部材９０Ｂに近づいたり離れたりするように移動させることが可能な構成を有している。
【００７８】
第１の導電性部材９０Ａおよび第３の導電性部材９０Ｃが第２の導電性部材９０Ｂに接近する。これにより、第２の導電性部材９０Ｂに設置されたパワー半導体装置となるべき部材の先端部１１Ｂが、第１の導電性部材９０ＡのＸ方向の端面として形成された第１の溝部９１Ａと、上記の第２の溝部９１Ｂとに接触する。すなわち第１の溝部９１Ａと第２の溝部９１Ｂとが繋がり合い、図９の溝部９１と同様の構成を有する単一の溝部として形成される。その第１の溝部９１Ａと第２の溝部９１Ｂとからなる溝部９１の内部に先端部１１Ｂが挿入された態様となる。またこれにより、第２の導電性部材９０Ｂに設置されたパワー半導体装置となるべき部材の先端部１２Ｂが、第３の導電性部材９０ＣのＸ方向の端面として形成された第３の溝部９１Ｃと、上記の第２の溝部９１Ｂとに接触する。すなわち第３の溝部９１Ｃと第２の溝部９１Ｂとが繋がり合い、図９の溝部９１と同様の構成を有する単一の溝部として形成される。その第３の溝部９１Ｃと第２の溝部９１Ｂとからなる溝部９１の内部に先端部１２Ｂが挿入された態様となる。
【００７９】
言い換えれば、第２の溝部９１Ｂに接触する先端部１１Ｂ，１２Ｂには、そのＸ方向の外側から、第１の導電性部材９０Ａに形成された第１の溝部９１Ａ、および第３の導電性部材９０Ｃに形成された第３の溝部９１Ｃが接触する。以上のように３つのパーツの集合体としての構成を有する導電性部材９０を用いても、図９および図１０のように単体としての構成を有する導電性部材９０を用いた場合と同様の機能を奏する。
【００８０】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００８１】
本実施の形態のパワー半導体装置１においては、複数のリード端子１１，１２の根元部１１Ａ，１２Ａの延びる長さが、互いに隣り合う１対のリード端子１１，１２の間で互いに異なっている。すなわち当該リード端子１１，１２の先端部、およびこれを挿入する回路基板８０のスルーホール８１が平面視にて千鳥形状を有している。このためたとえば根元部１１Ａ，１２Ａの長さがすべてほぼ等しい場合に比べて、隣り合うリード端子１１，１２間の距離および隣り合うスルーホール８１間の距離Ｄ１（図５参照）を広くすることができる。またコーティング樹脂を形成する工程においてはリード端子１１，１２のうち少なくとも根元部１１Ａ，１２Ａの表面に樹脂材料４０Ａ（図９参照）が密着され、少なくとも根元部１１Ａ，１２Ａの表面がコーティング樹脂４０に覆われる。このため、隣り合う１対のリード端子１１，１２間の距離Ｗ１（図５参照）を狭くすることができる。本実施の形態ではこれらの相乗効果により、たとえ距離Ｗ１を狭くしても、距離Ｄ１を広くできる効果と、コーティング樹脂４０による隣接リード端子間の電気的絶縁効果とが得られる。したがって、たとえ距離Ｗ１を狭くしても隣接リード端子間の短絡が十分抑制できるため、パワー半導体装置１を小型化できる。
【００８２】
図１３は、実施の形態１の比較例としてのパワー半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。図１３を参照して、当該比較例におけるトランスファーモールド工程は、図８の実施の形態１におけるトランスファーモールド工程と大筋で同様である。このため図１３において図８と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図１３の比較例のパワー半導体装置の製造方法においては、モールド樹脂３０のみが形成され、その上のコーティング樹脂４０は形成されない。この場合、図１３のダイパッド部１１ＤＰの表面全体を最終的にモールド樹脂３０の内部に封止させる観点から、以下のようにされる。型締めの際、ダイパッド部１１ＤＰと下金型１０１の樹脂で充填される部分の最下面との間に間隔ＧＰが確保されるように、ダイパッド部１１ＤＰが設置される。一般的に上記間隔ＧＰは３５０μｍ程度であるが、ダイパッド部１１ＤＰからモールド樹脂３０の外部への高い放熱性を確保するためには間隔ＧＰは１００μｍ以下とすることが好ましい。さらにその中でも、間隔ＧＰを５０μｍ以上７０μｍ以下とすることができれば、ダイパッド部１１ＤＰとモールド樹脂３０の外部との間の絶縁性を確保しつつ、ダイパッド部１１ＤＰからモールド樹脂３０への放熱性を向上できる。
【００８３】
しかしながら、このようにすれば、トランスファーモールド工程時のタブレット樹脂３０Ａの移動に伴いダイパッド部１１ＤＰが流動する。特に通常のトランスファーモールド工程にて間隔ＧＰを１００μｍ程度以下に制御すると、流動性のタブレット樹脂３０Ａが半導体素子２０の配置された空間内に注入される際にダイパッド部１１ＤＰの下側に回り込む。このタブレット樹脂３０Ａの回り込みにより、ダイパッド部１１ＤＰが動いて水平方向に対して傾く。このためダイパッド部１１ＤＰが下金型１０１の底面に対して傾く。これにより、図１３に示すようにダイパッド部１１ＤＰの下側に回り込むタブレット樹脂３０Ａの厚みが一定でなくなる。このことはダイパッド部１１ＤＰに対するモールド樹脂３０の封止による信頼性を低下させる。このように間隔ＧＰを狭くすれば、間隔ＧＰを全体にてほぼ一定となるように制御することが困難となる場合が多い。
【００８４】
これに対し、本実施の形態においては、モールド樹脂３０の他にコーティング樹脂４０が形成される。このため図８のようにダイパッド部１１ＤＰを下金型１０１の内底面に接触させることでモールド樹脂３０に対しダイパッド部１１ＤＰの裏面を露出させることで、その裏面上にコーティング樹脂４０を均一に成膜できる。たとえば当該コーティング樹脂４０を厚みが５０μｍ以上７０μｍ以下となるように均一に成膜できる。これにより、ダイパッド部１１ＤＰとその真下に配置される外部冷却部材７０との間の絶縁性を確保し、同時にダイパッド部１１ＤＰから外部冷却部材７０への冷却性能を安定させることができる。
【００８５】
図１４は、実施の形態１の変形例としてのパワー半導体装置の製造方法の第１工程を示す概略断面図である。図１４を参照して、当該変形例におけるトランスファーモールド工程は、図１３の比較例のトランスファーモールド工程と概ね同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図１４の工程においては、ダイパッド１１ＤＰまたは根元部１１Ａの表面にモールド樹脂３０Ａが滲み出している。一般的に、トランスファーモールド工程でダイパッド１１ＤＰの変形を防ぐための可動ピン１０５が設けられる技術が知られているが、ダイパッド１１ＤＰに大きな荷重をかけて樹脂の滲み出しまでも抑制することは難しい。その結果図１４では、たとえば下金型１０１からモールド樹脂３０Ａを離型した後に、モールド樹脂３０Ａの一部が樹脂バリ３０Ｂおよび樹脂バリ３０Ｃとして残存する場合がある。この場合、たとえば樹脂バリ３０Ｂがダイパッド１１ＤＰを上方に押し上げる。このため、ダイパッド１１ＤＰの最下面と、下金型１０１の半導体素子２０が配置された空間内壁面との間隔ＧＰの部分において、ダイパッド１１ＤＰの最下面に露出部ＥＰが形成されることがある。露出部ＥＰは、ダイパッド１１ＤＰの下部にモールド樹脂３０Ａが配置されない領域である。露出部ＥＰが形成されたままの状態であれば、ダイパッド部１１ＤＰに対するモールド樹脂３０の封止による信頼性を低下させる場合がある。
【００８６】
図１５は、実施の形態１の変形例としてのパワー半導体装置の製造方法の第２工程を示す概略断面図である。図１５を参照して、この工程は図９の実施の形態１の静電噴霧法によるコーティング樹脂４０の形成と同様である。図１５においては、複数のリード端子１１のそれぞれは、パワー半導体素子２１が載置されるダイパッド部１１ＤＰを有し、複数のリード端子１２のそれぞれは、集積回路素子２２が載置されるダイパッド部１２ＤＰを有する。図１５のコーティング樹脂４０を形成する工程においては、ダイパッド部１１ＤＰ，１２ＤＰが接地された状態とされる。
【００８７】
すなわちダイパッド１１ＤＰ，１２ＤＰと連続するアウターリード部１１ＯＬ，１２ＯＬは、導電性部材９０および導電性のステージ１２０とともに、地絡部ＧＮＤにより、すべてほぼ同電位である接地電位とされている。これにより、図１５に示すように、接地されたダイパッド１１ＤＰの表面上に選択的に樹脂材料４０Ａが吸着する。このため、露出部ＥＰの上にコーティング樹脂４０が形成される。露出部ＥＰの上のコーティング樹脂４０が覆うことにより、樹脂バリ３０Ｂ，３０Ｃにより凹凸が形成された表面の上もコーティング樹脂４０が流れ出して覆われる。このため樹脂バリ３０Ｂ，３０Ｃにより凹凸が形成された表面上が平坦化される。当該コーティング樹脂４０が覆うことにより、図１５のダイパッド１１ＤＰ，１２ＤＰの上側における表面を平坦化できる。その結果、ダイパッド１１ＤＰ，１２ＤＰからモールド樹脂３０の外側への放熱性、およびダイパッド１１ＤＰ，１２ＤＰとモールド樹脂３０外部との絶縁性が良好となる。
【００８８】
コーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、複数のリード端子１１のうちのダイパッド部１１ＤＰの図１の下側の表面、すなわち半導体素子２０が載置される表面と反対側の表面、にまで連なるように形成される。ただし本実施の形態において、コーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、ダイパッド部１１ＤＰの図１の下側の表面までの少なくとも一部に形成されればよい。これによりダイパッド１１ＤＰとモールド樹脂３０の外側との間の領域での、最低限の絶縁性は確保できる。その中でもコーティング樹脂４０はダイパッド部１１ＤＰに形成され、ダイパッド部１１ＤＰにおけるコーティング樹脂４０は、半導体素子２０が載置される表面と反対側の図１下側の表面に形成されることが好ましい。このようにすれば上記のように、ダイパッド部１１ＤＰの下側の表面上に、均一な厚みの絶縁層としてのコーティング樹脂４０を形成される。このためダイパッド部１１ＤＰに搭載された半導体素子２０からモールド樹脂３０の外部への放熱が、コーティング樹脂４０によりスムーズになされる。したがって当該コーティング樹脂４０により、半導体素子２０からの放熱性を高めることができる。また当該コーティング樹脂４０により、半導体素子２０とモールド樹脂３０の外部との間の絶縁性を高めることができる。
【００８９】
さらにダイパッド部１１ＤＰにおけるコーティング樹脂４０は、図１のようにダイパッド部１１ＤＰの図１下側の表面のみに形成されることが好ましい。このようにすれば、コーティング樹脂４０を形成する領域を最低限必要な領域に限定することにより、樹脂材料４０Ａを削減でき、製造コストを削減できる。
【００９０】
次に、本実施の形態においては、モールド樹脂３０には、その内部からリード端子１１，１２が突出する部分において、リード端子１１，１２を通すための孔部が形成されている。当該孔部により、モールド樹脂３０と、そこから突出するリード端子１１，１２との間には、小さな隙間が形成されている。この隙間の部分が、根元部１１Ａの表面からダイパッド部１１ＤＰの表面にまで連なるように覆われるコーティング樹脂４０により塞がれる。このため当該隙間の部分からモールド樹脂３０の内部への水分の侵入が抑制される。またモールド樹脂３０の劣化および膨張による寸法変化が抑制される。これにより、パワー半導体装置１の信頼性が向上する。
【００９１】
さらに、本実施の形態においては、モールド樹脂３０と、そこから突出するリード端子１１，１２との間の隙間の少なくとも一部が、コーティング樹脂４０により埋められる。このため、コーティング樹脂４０を有さない場合に比べて、モールド樹脂３０とリード端子１１，１２との接着強度が向上する。これにより、実装工程時にリード端子１１，１２に加わる振動ストレスに対するパワー半導体装置１の信頼性が向上する。
【００９２】
また上記のように本実施の形態においては、モールド樹脂３０の外表面にはモールド樹脂段差部３１が形成されている。この場合、モールド樹脂段差部３１が設けられない場合に比べてモールド樹脂３０によるパワー半導体装置１のパッケージ部分の強度が低くなり、ネジ穴７１，８２を貫通する固定部材８３（図５参照）によりネジ締め穴部３２からモールド樹脂３０が割れやすくなる懸念がある。しかし本実施の形態ではモールド樹脂３０の表面の一部を覆うようにコーティング樹脂４０が形成される。このため全体が強化され、ネジ締め穴部３２からモールド樹脂３０が割れる可能性を低下することができる。
【００９３】
これは以下の理由に基づく。コーティング樹脂４０がないモールド樹脂３０は、硬化後において弾性率がたとえば２０ＧＰａ程度である。これに対し、硬化後のコーティング樹脂４０は、その弾性率が４ＧＰａ程度であり、モールド樹脂３０のそれに比べて非常に低い。このため、コーティング樹脂４０を有するモールド樹脂３０のネジ締め穴部３２に接するように、ネジ穴７１，８２を貫通する固定部材８３による固定（図５参照）がなされれば、コーティング樹脂４０を有さないモールド樹脂３０に比べ、その締め付け接着時の応力が小さくなる。このためにコーティング樹脂４０が表面の一部を覆うモールド樹脂３０は、そうでないモールド樹脂３０に比べて、パッケージ部分が割れるなどの不具合を抑制することができる。このためパワー半導体装置１の信頼性が向上される。
【００９４】
その他、さらに本実施の形態のパワー半導体装置１は以下の作用効果を有する。当該パワー半導体装置１は、リード端子１１，１２の先端部１１Ｂ，１２Ｂの特に先端側に、回路基板８０とはんだ付けするための、コーティング樹脂４０に覆われない露出部１４が形成される。このために露出部１４となるべき、コーティング樹脂４０に覆われるべきでない領域を導電性部材９０（図１３照）の溝部９１内に挿入したうえでコーティング樹脂４０の形成がなされる。このようにすることにより、たとえばリード端子１１，１２の表面全体にコーティング樹脂４０を形成した後に、先端部１１Ｂ，１２Ｂの不要な部分のコーティング樹脂４０を熱で除去する方法を適用した際に想定される、除去されず残存するコーティング樹脂４０がはんだ付け時に気化しはんだ付け性が低下する問題を回避できる。また本実施の形態のコーティング樹脂４０は、ポリイミド樹脂などの、はんだ付け温度では分解しない材料により構成される。このためはんだ付け時にコーティング樹脂４０が気化する問題は発生しない。以上により本実施の形態によれば、リード端子１１，１２の回路基板８０に対するはんだ付け性が向上される。
【００９５】
また本実施の形態のリード端子１１，１２は、先端部１１Ｂ，１２Ｂが、平面視においてモールド樹脂３０のパッケージの部分よりも外側に位置する。これにより、導電性部材９０のＺ方向の位置を自由に調整することができる。またコーティング樹脂４０の面積を容易に調整することができる。
【００９６】
さらに、本実施の形態のパワー半導体装置の製造方法においては、リード部材１０上に半導体素子２０が載置された状態で、モールド樹脂３０で封止された半導体素子２０を含む部材にコーティング樹脂４０が形成される。コーティング樹脂４０を形成する工程にて静電噴霧法が用いられる。これにより、他の手法を用いる場合に比べてリード端子１１に薄く均一にコーティング樹脂４０を形成できる。このため形成工程後に廃棄される樹脂材料４０Ａの量を削減でき、低コストにパワー半導体装置５を形成できる。
【００９７】
実施の形態２．
図１６は、実施の形態２に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。図１７は、実施の形態２に係るパワー半導体装置のリード部材の部分を抜粋した概略拡大斜視図である。図１８は、図１６のパワー半導体装置を上下反転させ回路基板に実装された態様を示す概略平面図である。図１９は、図１６のパワー半導体装置が回路基板に実装された全体の態様を示す概略断面図である。すなわち図１６、図１７、図１８、図１９はそれぞれ実施の形態１の図１、図２、図５、図７に対応する。以下図１６〜図１９を用いて、本実施の形態のパワー半導体装置の構成について概略的に説明する。
【００９８】
図１６を参照して、本実施の形態のパワー半導体装置２は、大筋で実施の形態１のパワー半導体装置１と同様の構成を有している。このため図１と同一の構成要素には同一の符号を付し、内容が重複する場合はその説明を繰り返さない場合がある。ただし本実施の形態においては、パワーリード端子１１および集積回路リード端子１２の特に先端部１１Ｂ，１２Ｂの形状において実施の形態１と異なっている。
【００９９】
具体的には、パワー半導体装置２においては、複数のリード端子１１，１２のそれぞれは、先端部１１Ｂ，１２Ｂに屈曲部を有している。すなわちパワーリード端子１１が転換部１１Ｃとして、第１の転換部１１Ｃ１および、屈曲部としての第２の転換部１１Ｃ２を有している。同様に、集積回路リード端子１２が転換部１２Ｃとして、第１の転換部１２Ｃ１および、屈曲部としての第２の転換部１２Ｃ２を有している。
【０１００】
パワーリード端子１１の第１の転換部１１Ｃ１は、実施の形態１の転換部１１Ｃと同様に、根元部１１Ａと先端部１１Ｂとの境界における転換部である。これに対しパワーリード端子１１の第２の転換部１１Ｃ２は、先端部１１Ｂを二分するように設けられた屈曲部である。このため先端部１１Ｂは、第１の転換部１１Ｃ１と第２の転換部１１Ｃ２との間の第１の先端部１１Ｂ１と、第２の転換部１１Ｃ２よりもパワー半導体素子２１から離れた側すなわち先端側の第２の先端部１１Ｂ２とを含んでいる。図１６の上側すなわちＺ方向負側の面をパワーリード端子１１の表側の面とした場合、第１の転換部１１Ｃ１においては、表側の面が凹形状となるようにパワーリード端子１１が屈曲している。これに対し、第２の転換部１１Ｃ２においては、表側の面が凸形状となるようにパワーリード端子１１が屈曲している。
【０１０１】
同様に、集積回路リード端子１２の第１の転換部１２Ｃ１は、実施の形態１の転換部１２Ｃと同様に、根元部１２Ａと先端部１２Ｂとの境界における転換部である。これに対し集積回路リード端子１２の第２の転換部１２Ｃ２は、先端部１２Ｂを二分するように設けられた屈曲部である。このため先端部１２Ｂは、第１の転換部１２Ｃ１と第２の転換部１２Ｃ２との間の第１の先端部１２Ｂ１と、第２の転換部１２Ｃ２よりも集積回路素子２２から離れた側すなわち先端側の第２の先端部１２Ｂ２とを含んでいる。図１６の上側すなわちＺ方向負側の面を集積回路リード端子１２の表側の面とした場合、第１の転換部１２Ｃ１においては、表側の面が凹形状となるように集積回路リード端子１２が屈曲している。これに対し、第２の転換部１２Ｃ２においては、表側の面が凸形状となるように集積回路リード端子１２が屈曲している。
【０１０２】
図１６および図１７を参照して、本実施の形態においても、Ｙ方向に間隔Ｗ１をあけて互いに隣り合う１対のパワーリード端子１１の間で、根元部１１ＡがＸ方向に延びる長さが、互いに異なっている。このためＹ方向に関して互いに間隔Ｗ１をあけて隣接する１対のパワーリード端子１１の先端部１１Ｂの距離Ｄ１は、間隔Ｗ１より広い。以上は集積回路リード端子１２についても同様である。
【０１０３】
パワーリード端子１１の根元部１１Ａの表面、および先端部１１Ｂのうち根元部１１Ａに近い側の領域の表面はコーティング樹脂４０に覆われた被覆部１３である。一方、パワーリード端子１１の先端部１１Ｂのうち、根元部１１Ａから離れた側の領域の表面は、コーティング樹脂４０に覆われない露出部１４となっている。図１６においては、第１の先端部１１Ｂ１はほぼ全体が被覆部１３となっており、第２の先端部１１Ｂ２はほぼ全体が露出部１４となっている。このような態様でもよいが、図１７のように、第１の先端部１１Ｂ１の根元部１１Ａ側が被覆部１３であり、第１の先端部１１Ｂ１の第２の先端部１１Ｂ２側、および第２の先端部１１Ｂ２の全体が露出部１４である態様でもよい。以上は集積回路リード端子１２についても同様である。
【０１０４】
図１７、図１８および図１９を参照して、本実施の形態においては、回路基板８０の図１７の上側の主表面上に、複数のはんだパターン８９が配置されている。これらにより、回路基板８０の第２の先端部１１Ｂ２が回路基板８０の図１７の上側の主表面上に接合されている。したがって本実施の形態においては、回路基板８０には、リード端子１１，１２を挿入するスルーホール８１（図５参照）は形成されていない。回路基板８０の主表面に対して、接合された第２の先端部１１Ｂ２の表面は８°以下の傾斜角度を有することが好ましい。なお当該傾斜角度は５°以下であってもよいし、当該傾斜角度はゼロであってもよい。すなわち第２の先端部１１Ｂ２の表面は回路基板８０の主表面に沿うように接続されてもよい。以上は集積回路リード端子１２の第２の先端部１２Ｂ２についても同様である。
【０１０５】
本実施の形態においては、図１７〜図１９に示すように、回路基板８０の主表面上にあらかじめはんだパターン８９が供給される。はんだパターン８９上に第２の先端部１１Ｂ２，１２Ｂ２が載置される。このとき回路基板８０の主表面上には、他の表面実装部品もはんだパターンなどを介して載置される。第２の先端部１１Ｂ２，１２Ｂ２、およびモールド樹脂３０などを有するパワー半導体装置２の一部分が、他の表面実装部品と同時に、リフローはんだ付け法により、はんだパターン８９上に接合される。
【０１０６】
なお本実施の形態においても実施の形態１と同様に、静電噴霧法によりコーティング樹脂４０が形成される。
【０１０７】
以上の各点において本実施の形態は実施の形態１と異なる。しかし他の各点については基本的に本実施の形態は実施の形態１と同様である。
【０１０８】
本実施の形態の作用効果は実施の形態１と基本的に同様である。しかしそれに加え、本実施の形態では以下の作用効果を奏する。
【０１０９】
本実施の形態のパワー半導体装置２においては、回路基板８０上に、リード部材１０、半導体素子２０およびモールド樹脂３０などからなる部分が、他の表面実装部品と同時にリフローはんだ付け法により接合される。実施の形態１のパワー半導体装置１のリード部材１０などの部分はいわゆるＤＩＰ（Dual  Inline  Package）構造といわれる回路基板８０のスルーホール８１に対してリード端子１１，１２が主に人の手で挿入されはんだ付けされる。これに対して実施の形態２のパワー半導体装置２はいわゆるＳＯＰ（Small  Outline  Package）といわれる、他の表面実装部品等と同時にリフローはんだ付けされることを前提とした構成である。すなわちパワー半導体装置２はパワー半導体装置１よりも、自動化ラインにより製造することに適した構造である。このためたとえば回路基板８０上にパワー半導体装置２の一部と他の表面実装部品とが別工程で接合される場合に比べて、回路基板８０上に各部材を実装する工程を簡略化することができる。
【０１１０】
その他、本実施の形態のリード端子１１，１２は、図１７に示すように、第１の先端部１１Ｂ１が、根元部１１Ａおよび第２の先端部１１Ｂ２に対して直交せず、直角よりもやや大きい角度を保つように回路基板８０に接合されていることが好ましい。このようにすれば、静電噴霧法を用いる際に電気力線が裏側に回り込みやすくなり、裏側にも成膜させる効果を高めることができる。また回路基板８０の主表面に対して、接合された第２の先端部１１Ｂ２の表面はたとえば８°以下の傾斜角度を有することが好ましい。これにより、第２の先端部１１Ｂ２にいっそう、電気力線が回り込みやすくなる。このことから第２の先端部１１Ｂ２上へのコーティング樹脂４０の成膜効果がいっそう高められる。
【０１１１】
なおリフローはんだ付け法を用いる本実施の形態のパワー半導体装置２は、リフロー工程中にモールド樹脂３０が吸湿する。このためモールド樹脂３０が、モールド樹脂３０内に封止されるダイパッド部１１ＤＰなどの各部材の表面に対してはく離する可能性がある。しかし本実施の形態においては、実施の形態１と同様に、たとえばダイパッド部１１ＤＰがモールド樹脂３０から露出した表面が、コーティング樹脂４０に覆われる。このためモールド樹脂３０はコーティング樹脂４０に覆われた部分からの吸湿が抑制される。またダイパッド部１１ＤＰがモールド樹脂３０から露出した部分において、隣接するモールド樹脂３０に対してはく離する可能性を低減することができる。
【０１１２】
実施の形態３．
図２０は、実施の形態３に係るパワー半導体装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図２１は、図２０のパワー半導体装置が回路基板に実装された態様を示す概略平面図である。図２２は、図２０のパワー半導体装置が回路基板に実装された全体の態様を示す概略断面図である。すなわち図２０、図２１、図２２はそれぞれ実施の形態１の図９、図５、図７に対応する。なお以下の説明においても、実施の形態１，２と同一の構成要素には同一の符号を付し、内容が重複する場合はその説明を繰り返さない場合がある。
【０１１３】
図２０を参照して、本実施の形態におけるパワー半導体装置の製造方法においても、基本的に実施の形態１の図９に示す工程と同様の処理がなされる。すなわち最終的にパワー半導体装置３となるべき部材の少なくとも一部（図２０にて参照符号３で示す）に、静電噴霧法を用いて霧状の樹脂材料４０Ａが供給される。これにより図９と同様に、モールド樹脂３０の表面、ダイパッド部１１ＤＰのパワー半導体素子２１が載置される面と反対側の面、リード端子１１，１２の根元部１１Ａ，１２Ａおよび先端部１１Ｂ，１２Ｂの表面の一部に、高電圧に帯電された霧状の樹脂材料４０Ａが付着する。これにより上記部分にコーティング樹脂４０が形成される。ただし図２０においては、コーティング樹脂４０を形成する工程が、部材すなわちパワー半導体装置３となるべき部材の少なくとも一部が回路基板８０に実装された状態でなされる。これにより最終的に、回路基板８０を含むパワー半導体装置３が形成される。この点において、回路基板８０にパワー半導体装置１となるべき部材の少なくとも一部が実装される前の状態でコーティング樹脂４０が形成される実施の形態１と異なっている。
【０１１４】
図２０に示すように、図の上側（Ｚ方向正側）から回路基板８０、導電性部材９０およびステージ１２０の順に平面的に重なるように設置される。回路基板８０のスルーホール８１と、導電性部材９０の溝部９１とが平面視において重なるように配置されている。なお導電性部材９０は図９のように一体として形成されたものであってもよいが、図１１のように３つのパーツの集合体として形成されたものであってもよい。
【０１１５】
たとえば実施の形態１のパワー半導体装置１と同様にリード端子１１，１２が屈曲されたパワー半導体装置３となるべき部材のリード端子１１，１２のアウターリード部１１ＯＬ，１２ＯＬが、スルーホール８１およびその真下の溝部９１内に挿入される。すなわちここではアウターリード部１１ＯＬ，１２ＯＬが、スルーホール８１を貫通し、かつ溝部９１内に挿入される。この時点でリード端子１１，１２ははんだによりスルーホール８１に固定されてもよい。
【０１１６】
回路基板８０の上側の主表面上には、複数の配線部８４が形成されている。これらの配線部８４は、回路基板８０上に実装されるパワー半導体装置３の複数のリード端子１１，１２のそれぞれと導通する。このため配線部８４は、回路基板８０において、たとえばスルーホール８１に隣接する領域に形成されることが好ましい。
【０１１７】
実施の形態１と同様の静電噴霧法による樹脂材料４０Ａの噴霧の際には、回路基板８０の配線部８４が形成される側、すなわち図２０の上側に重なるように、マスク８８が設けられる。マスク８８は、パワー半導体装置３となるべき部材の中央部、および配線部８４の少なくとも一部の領域の真上を除く領域を、図２０の上側から覆うように、配置される。マスク８８に覆われる領域は、静電噴霧法により樹脂材料４０Ａが供給されない領域である。逆に言えば、マスク８８に覆われる領域以外の領域には、樹脂材料４０Ａが供給される。これにより、回路基板８０上に形成され複数のリード端子１１，１２のそれぞれと導通する配線部８４の少なくとも一部の上を覆うように、回路基板８０上にはコーティング樹脂４０が形成される。
【０１１８】
なお以上においては実施の形態１のパワー半導体装置１と同様にリード端子１１，１２が屈曲されたパワー半導体装置３となるべき部材の一部が回路基板８０に固定され、回路基板８０上の配線部８４にコーティング樹脂４０が形成されている。しかしこれに限らず本実施の形態では、実施の形態２のパワー半導体装置２と同様にリード端子１１，１２が屈曲されたパワー半導体装置３となるべき部材の一部が回路基板８０にたとえばはんだパターン８９で固定され、回路基板８０上の配線部８４にコーティング樹脂４０が形成されてもよい。実施の形態２のパワー半導体装置２と同様のパワー半導体装置３となるべき部材が固定される場合も、実施の形態１のパワー半導体装置１と同様のパワー半導体装置３となるべき部材が固定される場合と同様に、配線部８４はリード端子１１，１２と導通可能となる。なお実施の形態２のパワー半導体装置２はスルーホール８１に貫通される構成ではないため、静電噴霧法の工程において導電性部材９０およびステージ１２０は用いられなくてもよい。
【０１１９】
図２１および図２２を参照して、図２０の工程により形成されるパワー半導体装置３は、モールド樹脂３０、リード端子１１，１２などの真上、および配線部８４の少なくとも一部が、コーティング樹脂４０に覆われる。
【０１２０】
以上の各点において本実施の形態は実施の形態１，２と異なる。しかし他の各点については基本的に本実施の形態は実施の形態１，２と同様である。
【０１２１】
本実施の形態の作用効果は実施の形態１，２と基本的に同様である。しかしそれに加え、本実施の形態では以下の作用効果を奏する。
【０１２２】
本実施の形態によれば、パワーリード端子１１および集積回路リード端子１２のみならず、それらに隣接する配線部８４もその少なくとも一部がコーティング樹脂４０で覆われる。これにより、境界部９５（図２２参照）に隣接する領域など、リード端子１１，１２がはんだで回路基板８０に固定される領域などがコーティング樹脂４０に覆われる。このためはんだによる接合部同士の短絡が抑制され、複数のリード端子１１，１２間の絶縁性が良好になる。このことから複数のリード端子１１，１２の距離をより小さくすることができるため、パワー半導体装置３を小型化することができる。
【０１２３】
また図２１などに示すように、配線部８４の少なくとも一部が、コーティング樹脂４０に覆われる。このため配線部８４がコーティング樹脂４０に覆われない場合に比べて配線部８４からの放熱性が良好になる。コーティング樹脂４０を構成するポリイミド樹脂は熱伝導率が１．０Ｗ／ｍＫ程度である。これに対して空気の熱伝導率は０．０２Ｗ／ｍＫ程度である。したがってコーティング樹脂４０に覆われることにより、これに覆われない場合に比べて、配線部８４の発熱を外部に逃がしやすくなる。このため回路基板８０を小型化しても十分に放熱が可能となる。したがってパワー半導体装置３を小型化することができる。
【０１２４】
さらに、回路基板８０の表面上からリード端子１１，１２の表面上まで連なるように、コーティング樹脂４０が覆うことが好ましい。これにより、回路基板８０とリード端子１１，１２との接着強度が増加する。このため、パワー半導体装置３の使用時に振動および熱サイクルが起こっても、回路基板８０とリード端子１１，１２とを固定するはんだの剥離を抑制することができる。
【０１２５】
実施の形態４．
図２３は、実施の形態４に係るパワー半導体装置の態様を示す概略断面図である。以降の各例においても、既述の各例と同一の構成要素には同一の符号を付し、内容が重複する場合にはその説明を繰り返さない場合がある。図２３を参照して、本実施の形態のパワー半導体装置４は、他の各例と同様に、複数のリード端子１１のそれぞれは、パワー半導体素子２１が載置されるダイパッド部１１ＤＰを有している。複数のリード端子１１のそれぞれにおけるコーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、ダイパッド部１１ＤＰよりも根元部１１Ａ側の領域までの範囲内の少なくとも一部の領域のみに形成される。つまりコーティング樹脂４０は、ダイパッド部１１ＤＰの表面上には形成されていない。ここでも上記各他の例と同様に、根元部１１Ａの下側の表面とダイパッド部１１ＤＰの下側の表面との間の部分においては、モールド樹脂３０の表面上を覆うように、コーティング樹脂４０が配置されてもよい。
【０１２６】
図２３では、ダイパッド部１１ＤＰのパワー半導体素子２１が載置される表面と反対側の図２３の下側の表面が、モールド樹脂３０の内側に埋まっている。つまり図２３では、ダイパッド部１１ＤＰの下側の表面が、モールド樹脂３０から露出していない。このダイパッド部１１ＤＰの下側の表面上に、絶縁層１３１を挟んで、金属箔としてのたとえば銅箔１３２が形成されている。このため概ね、銅箔１３２の下側の表面がモールド樹脂３０から露出している。
【０１２７】
絶縁層１３１および銅箔１３２の存在により、パワー半導体装置４では、複数のリード端子１１のそれぞれにおけるコーティング樹脂４０は、ダイパッド部１１ＤＰの表面上には形成されることができない。このためリード端子１１のコーティング樹脂４０は、ダイパッド部１１ＤＰよりも根元部１１Ａ側の領域を端部とするように形成されている。なおコーティング樹脂４０は、モールド樹脂３０から露出している銅箔１３２の表面上にも形成されていない。
【０１２８】
図２４は、実施の形態４の変形例に係るパワー半導体装置の態様を示す概略断面図である。図２４を参照して、当該パワー半導体装置４は基本的に図２３と同様の構成を有する。ただし図２４においては、複数のリード端子１１のそれぞれが、ダイパッド部１１ＤＰを有していない。ダイパッド部１１ＤＰの代わりに、ＤＢＣ基板１３０がモールド樹脂３０内に配置されている。ＤＢＣ基板１３０は、絶縁層１３１と、これを挟むように配置される１対の銅板１３３とからなる。具体的には、１対の銅板１３３は銅板１３３Ａと銅板１３３Ｂとを含んでいる。なお絶縁層１３１はアルミナなどのセラミック材料により形成されている。このようにすれば、絶縁層１３１は放熱性と絶縁性とを兼ね備える。銅板１３３Ａは絶縁層１３１の一方すなわち図２４の上側の主表面上に配置される。銅板１３３Ｂは絶縁層１３１の他方すなわち図２４の下側の主表面上に配置される。パワー半導体素子２１はＤＢＣ基板１３０に載置されている。具体的には図２４の銅板１３３Ａの上側の表面上に、パワー半導体素子２１が載置されている。したがって銅板１３３Ａが上記各例のダイパッド部１１ＤＰと同様に機能している。
【０１２９】
複数のリード端子１１のそれぞれは、アウターリード１１ＯＬと反対側の端部すなわちモールド樹脂３０内側の端部が、はんだなどの導電性部材１３４により、銅板１３３Ａ上に接着されている。図２４においても図２３と同様に、ダイパッド部１１ＤＰと同様に機能する銅板１３３Ａ上、およびこれを含むＤＢＣ基板１３０にはコーティング樹脂４０が形成されていない。すなわちコーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、銅板１３３Ａよりも根元部１１Ａ側の領域までの範囲内の少なくとも一部の領域のみに形成される。
【０１３０】
以上のようにパワー半導体装置４は、ダイパッド部１１ＤＰの表面がモールド樹脂３０から露出せず、そこにコーティング樹脂４０が形成されない。この点においてパワー半導体装置４はパワー半導体装置１，２，３と異なっている。
【０１３１】
なお図２３および図２４においては説明の都合上、外部冷却部材７０の図示が省略されるが、これらにおいても実施の形態１の図１などと同様に外部冷却部材７０が設置されてもよい。
【０１３２】
次に、図２３のパワー半導体装置４の製造方法について、図２５を用いて説明する。図２５は、実施の形態４に係るパワー半導体装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図２５は実施の形態１の図９の工程に対応する。図２５を参照して、本実施の形態におけるパワー半導体装置の製造方法においては、まずパワー半導体素子２１が載置されるダイパッド部１１ＤＰを有する複数のリード端子１１が準備される。ダイパッド部１１ＤＰの、パワー半導体素子２１が載置される側と反対側の図２５の上側の表面上に、絶縁層１３１を挟んで銅箔１３２が形成される。
【０１３３】
その後、図９の工程と同様に、静電噴霧法により、帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが、部材すなわち最終的にパワー半導体装置４となるべき部材の少なくとも一部の表面に密着される。これによりコーティング樹脂４０が形成される。ここで、銅箔１３２の図２５の上側の表面はモールド樹脂３０から露出している。図２５の工程においては、この露出している銅箔１３２の表面に、電源ＰＷＲ２の正極が接続される。またコーティング樹脂４０としてコーティングされる前の樹脂材料４０Ａには電源ＰＷＲの正極が接続される。これにより、銅箔１３２は、樹脂材料４０Ａと同極である正極に帯電された状態となる。この状態で静電噴霧法による処理が行われ、コーティング樹脂４０が形成される。
【０１３４】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
【０１３５】
本実施の形態によれば、複数のリード端子１１のそれぞれにおけるコーティング樹脂４０は、根元部１１Ａの表面から、ダイパッド部１１ＤＰよりも根元部１１Ａ側の領域までの範囲内のみに形成される。このため、ダイパッド部１１ＤＰは、コーティング樹脂４０よりも放熱性の高い金属材料を用いて、パワー半導体素子２１の発熱をより効率的に外部に放出できる。具体的には、ダイパッド部１１ＤＰからその下方のたとえば外部冷却部材７０への放熱が、金属箔としての銅箔１３２によりなされる。これによりコーティング樹脂４０よりも放熱性が高められる。なおダイパッド部１１ＤＰと外部冷却部材７０との間の絶縁性については、絶縁層１３１により確保される。
【０１３６】
図２６は、実施の形態４に係るパワー半導体装置に冷却部材が設置された態様を示す概略断面図である。図２６を参照して、具体的には、パワー半導体装置４における銅箔１３２は、はんだなどの導電性部材５４を介して外部冷却部材７０に接続される。これにより、パワー半導体素子２１からダイパッド部１１ＤＰ、銅箔１３２および導電性部材５４を介した外部冷却部材７０への放熱ルートの放熱性が著しく向上される。
【０１３７】
本実施の形態の製造方法においては、コーティング樹脂４０を形成する工程において、金属箔としての銅箔１３２と樹脂材料４０Ａとが同極に帯電された状態とされる。このようにすれば、静電噴霧法によるコーティング樹脂４０の形成時に、樹脂材料４０Ａは、銅箔１３２を避けて銅箔１３２以外の領域の表面上のみにコーティングされる。このためコーティング樹脂４０は、銅箔１３２上以外の領域上のみに形成される。これにより上記のように銅箔１３２による、コーティング樹脂４０よりも高い放熱性が得られる。また本実施の形態によれば銅箔１３２を避けて樹脂材料４０Ａがコーティングされるため、樹脂材料４０Ａのコーティング用のマスクが不要となる。このマスクは１度コーティングするごとに廃棄し交換する必要があるため製作費が高騰する。したがって当該マスクが不要である本実施の形態によれば、より低コストでパワー半導体装置４を製造できる。
【０１３８】
実施の形態５．
図２７は、実施の形態５に係るパワー半導体装置の態様を示す概略断面図である。図２７を参照して、本実施の形態のパワー半導体装置５は、ダイパッド部１１ＤＰの図２７の下側の表面が、モールド樹脂３０の内側に埋まっており、モールド樹脂３０から露出していない。この点においては図２３の実施の形態４と同様である。図２７においてはモールド樹脂３０の下側の表面と、モールド樹脂３０の最下面との間隔ＧＰが３５０μｍ以上であることが好ましい。また図２７のダイパッド部１１ＤＰの下側の表面と、モールド樹脂３０の最下面とがほぼ平行となるように配置されることが好ましい。このようにすれば図１３の比較例に示すようなダイパッド部１１ＤＰの傾斜などによるパワー半導体装置の信頼性の低下を抑制できる。
【０１３９】
図２７においては、根元部１１Ａの下側の表面とダイパッド部１１ＤＰの下側の表面との間の部分においては、ダイパッド部１１ＤＰの表面上およびモールド樹脂３０の表面上のいずれにも、コーティング樹脂４０が形成されていない。図２７においては、アウターリード部１１ＯＬ，１２ＯＬのうち根元部１１Ａ，１２Ａの表面と、被覆部１３の表面とのみに、コーティング樹脂４０が形成されている。したがってインナーリード部１１ＩＬ，１２ＩＬの表面と、モールド樹脂３０の表面とにはコーティング樹脂４０は全く形成されていない。
【０１４０】
図２８は、実施の形態５に係るパワー半導体装置の製造方法の一工程を示す概略断面図である。図２８は実施の形態１の図９の工程に対応する。図２８を参照して、本実施の形態におけるパワー半導体装置の製造方法においては、コーティング工程の際に、モールド樹脂３０の表面上にマスク８８が載置される。この状態で他例と同様に静電噴霧法により樹脂材料４０Ａがパワー半導体装置となるべき部材上に供給される。これにより、マスク８８で覆われたモールド樹脂３０以外の領域、すなわちアウターリード１１ＯＬ，１２ＯＬの根元部１１Ａ，１２Ａの表面および被覆部１３の表面に、コーティング樹脂４０が形成される。なおアウターリード１１ＯＬ，１２ＯＬのうち露出部１４は、図２８のように導電性部材９０の溝部９１内に挿入されるためコーティングされない。
【０１４１】
本実施の形態において最低限必要な作用効果は、隣り合う１対のリード端子間の距離が短くても、当該１対のリード端子のはんだ付け部間の短絡を抑制することである。この観点からは、最低限、複数のリード端子１１のうち根元部１１Ａの表面にコーティング樹脂４０が形成されていればよい。本実施の形態によれば、上記の観点から最低限コーティング樹脂４０が必要な領域のみに効率よくコーティングすることができる。このため使用する樹脂材料４０Ａの量を最小限にして、低コストでパワー半導体装置５を製造できる。
【０１４２】
実施の形態６．
本実施の形態は、上述した実施の形態１〜５にかかるパワー半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本発明はある種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６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。
【０１４３】
図２９は、実施の形態６にかか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。図２９に示す電力変換システムは、電源４００、電力変換装置２００、負荷３００から構成される。電源４００は、直流電源であり、電力変換装置２００に直流電力を供給する。電源４００は、特に限定されないが、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やＡＣ／ＤＣコンバータで構成されてもよい。電源４００は、直流系統から出力される直流電力を意図する電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成されてもよい。
【０１４４】
電力変換装置２００は、電源４００と負荷３００の間に接続された三相のインバータであり、電源４００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に交流電力を供給する。電力変換装置２００は、図２９に示すように、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２０１と、主変換回路２０１を制御する制御信号を主変換回路２０１に出力する制御回路２０３とを備えている。
【０１４５】
負荷３００は、電力変換装置２００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３００はある１つ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や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。
【０１４６】
以下、電力変換装置２００の詳細を説明する。主変換回路２０１は、スイッチング素子（図示せず）と還流ダイオード（図示せず）とを備えている。スイッチング素子が電源４００から供給される電圧をスイッチングすることによって、主変換回路２０１は、電源４００から供給される直流電力を交流電力に変換して、負荷３００に供給する。主変換回路２０１の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態に係る主変換回路２０１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された６つの還流ダイオードとから構成され得る。主変換回路２０１の各スイッチング素子および各還流ダイオードとして、上述した実施の形態１〜５のいずれかのパワー半導体装置１〜５に含まれるＩＧＢＴ２１および集積回路素子２２が適用され得る。主変換回路２０１を構成するパワー半導体モジュール２０２として、上述した実施の形態１〜５のいずれかのパワー半導体装置１〜５が適用され得る。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。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２０１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。
【０１４７】
また、主変換回路２０１は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示せず）を備えている。駆動回路は、パワー半導体モジュール２０２に内蔵されていてもよいし、パワー半導体モジュール２０２の外部に設けられてもよい。駆動回路は、主変換回路２０１に含まれるスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成して、主変換回路２０１のスイッチング素子の制御電極に駆動信号を供給する。具体的には、制御回路２０３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。
【０１４８】
上記のように本実施の形態に係る電力変換装置２００では、主変換回路２０１に含まれるパワー半導体モジュール２０２として、実施の形態１〜５のいずれかに係るパワー半導体装置１〜５が適用される。このため、本実施の形態に係る電力変換装置２００は、パワー半導体装置１〜５の小型化に伴い、小型化させることができる。
【０１４９】
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レベルの電力変換装置であってもよい。あるいはマルチレベルの電力変換装置であってもよい。電力変換装置が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が適用されてもよい。電力変換装置が直流負荷等に電力を供給する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータに本発明が適用されてもよい。
【０１５０】
本発明が適用された電力変換装置は、負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機もしくはレーザー加工機の電源装置、または、誘導加熱調理器もしくは非接触器給電システムの電源装置に組み込まれ得る。本発明が適用された電力変換装置は、太陽光発電システムまたは蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いられ得る。
【０１５１】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。
【０１５２】
今回開示され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考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５３】
１，２，３，４，５  パワー半導体装置、１０  リード部材、１１  パワーリード端子、１１Ａ，１２Ａ  根元部、１１Ｂ，１２Ｂ  先端部、１１Ｃ，１２Ｃ  転換部、１１Ｃ１，１２Ｃ１  第１の転換部、１１Ｃ２，１２Ｃ２  第２の転換部、１１ＤＰ，１２ＤＰ  ダイパッド部、１１ＩＬ，１２ＩＬ  インナーリード部、１１ＯＬ，１２ＯＬ  アウターリード部、１１ＳＰ  段差部、１２  集積回路リード端子、１３  被覆部、１４，ＥＰ  露出部、２０  半導体素子、２１  パワー半導体素子、２２  集積回路素子、３０  モールド樹脂、３０Ａ  タブレット樹脂、３０Ｂ，３０Ｃ  樹脂バリ、３１  モールド樹脂段差部、３２  ネジ締め穴部、４０  コーティング樹脂、４０Ａ  樹脂材料、５０，５１，５２  導電性接着剤、５３  放熱部材、５４，１３４  導電性部材、６０  ワイヤ、７０  外部冷却部材、７１，８２  ネジ穴、８０  回路基板、８１  スルーホール、８３  固定部材、８４  配線部、８８  マスク、８９  はんだパターン、９０  導電性部材、９０Ａ  第１の導電性部材、９０Ｂ  第２の導電性部材、９０Ｃ  第３の導電性部材、９１  溝部、９１Ａ  第１の溝部、９１Ｂ  第２の溝部、９１Ｃ  第３の溝部、９３  死角部、９５  境界部、１００  成形装置、１０１  下金型、１０２  上金型、１０３  プランジャ、１０４  樹脂注入口、１０５  可動ピン、１１０  静電噴霧機構、１１１  ノズル、１１２  ノズル口、１１３  圧縮空気流入口、１１４  パイプ、１１５  圧力調整機構、１１６  圧縮空気供給口、１１７  電気力線、１２０  ステージ、１３０  ＤＢＣ基板、１３１  絶縁層、１３２  銅箔、１３３，１３３Ａ，１３３Ｂ  銅板、２００  電力変換装置、２０１  主変換回路、２０２  パワー半導体モジュール、２０３  制御回路、３００  負荷、４００  電源、ＧＮＤ  地絡部、ＧＰ  間隔、ＰＷＲ  高圧電源。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月1日(2021.2.1)
【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】
リード部材と、
前記リード部材上に載置される半導体素子と、
前記半導体素子を封止するモールド樹脂とを備え、
前記リード部材は複数のリード端子を含み、前記複数のリード端子は前記モールド樹脂の内側から外側まで延び、
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記モールド樹脂の外側において、前記半導体素子が載置される領域側に配置され前記モールド樹脂から突出する方向に延びる根元部と、前記根元部と異なる方向に延び前記根元部から見て前記半導体素子が載置される領域の反対側に配置される先端部とを含み、
前記根元部の延びる長さは、前記複数のリード端子のうち互いに隣り合う１対のリード端子の間で互いに異なっており、
前記複数のリード端子のそれぞれのうち少なくとも前記根元部の表面は、コーティング樹脂に覆われる、パワー半導体装置。
【請求項２】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記コーティング樹脂は、前記根元部の表面から、前記ダイパッド部の、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面までの少なくとも一部に形成される、請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項３】
前記コーティング樹脂は前記ダイパッド部に形成され、
前記ダイパッド部における前記コーティング樹脂は、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面に形成される、請求項２に記載のパワー半導体装置。
【請求項４】
前記ダイパッド部における前記コーティング樹脂は、前記反対側の表面のみに形成される、請求項３に記載のパワー半導体装置。
【請求項５】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記複数のリード端子のそれぞれにおける前記コーティング樹脂は、前記根元部の表面から、前記ダイパッド部よりも前記根元部側の領域までの範囲内のみに形成される、請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項６】
前記ダイパッド部の、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面上には、絶縁層を挟んで金属箔が形成される、請求項５に記載のパワー半導体装置。
【請求項７】
前記複数のリード端子は、前記モールド樹脂の内側において、前記ダイパッド部と前記根元部との間の段差部にて屈曲しており、
前記ダイパッド部は、前記根元部から見て前記先端部と反対側に配置される、請求項２〜６のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項８】
前記モールド樹脂の外表面には、前記外表面が部分的に屈曲したモールド樹脂段差部が形成され、
前記モールド樹脂段差部は、前記外表面の延び拡がる方向が前記モールド樹脂段差部の周囲の領域と異なる方向とされた領域である、請求項７に記載のパワー半導体装置。
【請求項９】
前記コーティング樹脂は、前記モールド樹脂の表面の一部を覆うように形成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１０】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記先端部に屈曲部を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１１】
回路基板を備え、
前記回路基板上には前記複数のリード端子のそれぞれと導通する配線部が形成され、
前記配線部の少なくとも一部は前記コーティング樹脂に覆われる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１２】
前記コーティング樹脂の熱伝導率は空気の熱伝導率よりも高い、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のパワー半導体装置を有し、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備えた電力変換装置。
【請求項１４】
リード部材上に半導体素子が載置された状態で、樹脂で封止された前記半導体素子を含む部材にコーティング樹脂を形成する工程を備え、
前記リード部材は複数のリード端子に切り分けられ、前記複数のリード端子は前記樹脂によるモールド樹脂の内側から外側まで延び、
前記複数に切り分けられたリード端子のそれぞれは、前記モールド樹脂の外側において、前記半導体素子が載置される領域側に配置され前記モールド樹脂から突出する方向に延びる根元部と、前記根元部と異なる方向に延び前記根元部から見て前記半導体素子が載置される領域の反対側に配置される先端部とを含み、
前記根元部の延びる長さは、前記複数のリード端子のうち互いに隣り合う１対のリード端子の間で互いに異なっており、
前記複数のリード端子のそれぞれのうち少なくとも前記根元部の表面は、前記コーティング樹脂を形成する工程において前記コーティング樹脂に覆われ、
前記コーティング樹脂を形成する工程においては、帯電された樹脂材料が霧状に放散されたものが前記根元部の表面に形成される、パワー半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記コーティング樹脂を形成する工程においては、前記ダイパッド部が接地された状態とされる、請求項１４に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記複数のリード端子のそれぞれは、前記半導体素子が載置されるダイパッド部を有し、
前記ダイパッド部の、前記半導体素子が載置される表面と反対側の表面上には、絶縁層を挟んで金属箔が形成され、
前記コーティング樹脂を形成する工程においては、前記金属箔と前記樹脂材料とが同極に帯電された状態とされる、請求項１４に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記コーティング樹脂を形成する工程は、前記部材の少なくとも一部が回路基板に実装された状態でなされ、
前記コーティング樹脂を形成する工程において、前記コーティング樹脂は、前記回路基板上に形成され前記複数のリード端子のそれぞれと導通する配線部の少なくとも一部の上を覆うように形成される、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記コーティング樹脂を形成する工程において、前記樹脂材料を放散する静電噴霧機構は、前記モールド樹脂から前記複数のリード端子のそれぞれが突出する方向に移動しながら前記樹脂材料を放散する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
複数の集積回路リード端子１２のアウターリード部１２ＯＬは、根元部１２Ａと、先端部１２Ｂと、転換部１２Ｃとを有している。根元部１２Ａはアウターリード部１２ＯＬのうち最もインナーリード部１２ＩＬに近い側である。つまり根元部１２Ａは、モールド樹脂３０の外側において、集積回路素子２２が載置される領域側すなわちインナーリード部１２ＩＬ側に配置される。根元部１２Ａは、モールド樹脂３０の最外部と接するように、すなわちモールド樹脂３０を付根部とするように延びている。そして根元部１２Ａは、モールド樹脂３０から突出する方向すなわち平面視においてモールド樹脂３０の外側に向かう方向に延びている。図１に示すように、集積回路リード端子１２は、インナーリード部１２ＩＬから根元部１２Ａまで、屈曲することなくＸＹ平面に沿う平面を有する領域が延びている。すなわちインナーリード部１２ＩＬの集積回路素子２２と反対側に隣接する領域（平面視における外側に隣接する領域）がそのまま屈曲せずモールド樹脂３０の内側から外側まで延びている。この領域のうちモールド樹脂３０の外側の領域が根元部１２Ａである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
また集積回路素子２２が接合された集積回路リード端子１２は１つしかないが、集積回路素子２２とワイヤ６０により接続された端子が複数配置されている。このワイヤ６０は図１の集積回路素子２２から左側に延びるワイヤ６０に相当する。これらの複数の端子はすべて集積回路素子２２が接合される集積回路リード端子１２と同様に図６のＸ方向の左側の領域に並び、ワイヤ６０を介して集積回路素子２２と電気的に接続される。このためここではこれらの端子も、集積回路素子２２が接合された集積回路リード端子１２と同様に、集積回路リード端子１２と考えることとする。このように考えれば、特にＹ方向正側半分の領域の複数の集積回路リード端子１２は、Ｙ方向に関して互いに隣接するもの同士の根元部１２Ａの長さが異なる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2020050325.tif 000032
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２４】
2020050325.tif 000033
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２５】
2020050325.tif 000034
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２６】
2020050325.tif 000035
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２７】
2020050325.tif 000036
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２８】
2020050325.tif 000037
【国際調査報告】
2020050325.tif 000038
2020050325.tif 000039
2020050325.tif 000040
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