(57)【要約】  電力用半導体装置（１）は、樹脂パッケージ（６）の短手方向側面（６２）に、第１ゲートブレイク跡（６３）及び第２ゲートブレイク跡（６４）を有する。樹脂パッケージ（６）を成形する成形金型（１０）の上側ゲート（１１ａ）及び下側ゲート（１１ｂ）は、樹脂パッケージ（６）の短手方向側面（６２）の側に配置され、複数のキャビティ（１２）は、隣接する樹脂パッケージ（６）の長手方向側面（６１）が対向するように配置されている。これにより、一度に成形可能な電力用半導体装置（１）の数が増加し、生産性が向上する。
2020079743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に独立した複数の領域を有するリードフレームと、前記リードフレームの実装面に搭載されたスイッチング可能なパワー半導体チップと、前記パワー半導体チップと前記リードフレームとを電気的に接続する配線部材と、前記リードフレーム、前記パワー半導体チップ、及び前記配線部材を封止する樹脂パッケージとを備えた電力用半導体装置であって、
前記樹脂パッケージは、複数の側面のうち最も長い側面である長手方向側面と、前記長手方向側面に連なる短手方向側面とを有すると共に、前記短手方向側面にゲートブレイク跡を有することを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂パッケージは、前記リードフレームの前記実装面を封止する実装面側樹脂と、前記実装面の反対側の放熱面を封止する放熱面側樹脂とを含むことを特徴とする請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記ゲートブレイク跡は、第１ゲートブレイク跡と第２ゲートブレイク跡を含み、前記実装面側樹脂は前記第１ゲートブレイク跡を有し、前記放熱面側樹脂は前記第２ゲートブレイク跡を有することを特徴とする請求項２記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記第１ゲートブレイク跡と前記第２ゲートブレイク跡は、前記リードフレームの前記実装面に対して垂直な方向に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項３記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記樹脂パッケージは、４つ以上の側面を有し、前記短手方向側面は、前記長手方向側面と連なる２つの側面のうちの長い方の側面であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
前記樹脂パッケージを前記短手方向側面から透視した時、前記ゲートブレイク跡と、前記ゲートブレイク跡に最も近い前記リードフレームの角部との距離は、１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力用半導体装置。
【請求項７】
前記リードフレームは、前記樹脂パッケージの前記短手方向側面に隣接する周縁部に、前記リードフレームの他の領域よりも前記樹脂パッケージとの密着性が高い表面改質領域を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力用半導体装置。
【請求項８】
樹脂パッケージを備えた電力用半導体装置の製造方法であって、
パワー半導体チップが実装面に搭載されたリードフレームを成形金型のキャビティに配置した後、ゲートを通して前記キャビティに溶融樹脂を注入して樹脂パッケージを成形する工程を含み、
前記樹脂パッケージは、複数の側面のうち最も長い側面である長手方向側面と、前記長手方向側面に連なる短手方向側面とを有するものであり、
前記ゲートは、前記樹脂パッケージの前記短手方向側面の側に配置されていることを特徴とする電力用半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記成形金型は、複数の前記樹脂パッケージを同時に成形可能な複数の前記キャビティを備え、前記複数のキャビティは、隣接する前記樹脂パッケージの前記長手方向側面が互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項８記載の電力用半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ゲートは、前記リードフレームの前記実装面を封止する実装面側樹脂を注入する第１ゲートと、前記実装面と反対側の放熱面を封止する放熱面側樹脂を注入する第２ゲートとを含むことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の電力用半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１ゲートと前記第２ゲートは、前記リードフレームの前記実装面に対して垂直な方向に重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１０記載の電力用半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記実装面側樹脂と前記放熱面側樹脂は、時間をずらして注入されることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電力用半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１ゲートと前記第２ゲートとの間に、前記リードフレームの周縁部の電気配線上不要な部分を吊りピンとして配置したことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の電力用半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第１ゲートと前記第２ゲートとの間に、前記リードフレームの端子形成部を配置すると共に、前記端子形成部と前記第１ゲートとの間、及び前記端子形成部と前記第２ゲートとの間に、前記吊りピンを配置したことを特徴とする請求項１３記載の電力用半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電力用半導体装置及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力用半導体装置の構成の一つとして、配線パターン状に成形されたリードフレームにスイッチング可能なパワー半導体チップを実装し、樹脂パッケージ（モールド樹脂）で封止したものがある。その製造工程では、パワー半導体チップ等が搭載されたリードフレームをトランスファー成形法等によりモールド樹脂で封止し、成形金型から電力用半導体装置を取り出した直後に、成形金型のゲート内に残ったモールド樹脂と電力用半導体装置とを切り離すゲートブレイクが実施される。このため、電力用半導体装置の側面にはゲートブレイク跡が残る。【０００３】
上記の樹脂封止工程において、ゲートを通じて成形金型に注入された溶融樹脂は、粘度が高く濡れ性が悪くなった状態でキャビティの最終充填箇所に流れ込む。よって、最終充填箇所には空気の巻き込みによるボイド、または充填不良等の欠陥が発生し易く、歩留まり低下の原因となる。また、成形金型のゲート近傍は樹脂注入時の応力の影響が大きく、樹脂がリードフレームから剥離しやすい。【０００４】
このため、従来の樹脂封止工程においては、成形金型のゲートを樹脂パッケージの長手方向側面の側に配置し、短手方向側面と平行な方向に溶融樹脂を注入することにより、最終充填箇所までの距離が短くなるようにしていた。また、ゲートを樹脂パッケージの長手方向側面の側に配置することにより、樹脂注入時の応力の影響を低減していた。【０００５】
従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法として、例えば特許文献１には、ゲートを通じて成形金型に注入する溶融樹脂を、成形金型のキャビティに形成した凹凸面の延在方向に向け加圧注入する方法が開示されている。この特許文献１においても、ゲートは樹脂パッケージの長手方向側面の側に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１１６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、従来の電力用半導体装置は、樹脂封止工程において樹脂パッケージの長手方向側面の側にゲートが配置されていたため、長手方向側面にゲートブレイク跡を有していた。一方、成形機の金型には複数のゲートが配置され、複数の電力用半導体装置が同時に成形されるが、ゲートを樹脂パッケージの長手方向側面の側に配置した場合、短手方向側面の側に配置した場合よりも一度に成形可能な電力用半導体装置の数が少ないという課題があった。【０００８】
一度に成形可能な電力用半導体装置の数を増やすためには、金型の長手方向の寸法を大きくする必要があるが、金型面内の温度ばらつきが大きくなるため樹脂の成形性の制御が難しくなる。このように、一度に成形可能な電力用半導体装置の数を増やすことは容易ではなく、従来の電力用半導体装置は生産性が低いという課題があった。【０００９】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、一度に成形可能な電力用半導体装置の数を増加することができ、生産性の向上を図ることが可能な電力用半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願に開示される電力用半導体装置は、電気的に独立した複数の領域を有するリードフレームと、リードフレームの実装面に搭載されたスイッチング可能なパワー半導体チップと、パワー半導体チップとリードフレームとを電気的に接続する配線部材と、リードフレーム、パワー半導体チップ、及び配線部材を封止する樹脂パッケージとを備えた電力用半導体装置であって、樹脂パッケージは、複数の側面のうち最も長い側面である長手方向側面と、長手方向側面に連なる短手方向側面とを有すると共に、短手方向側面にゲートブレイク跡を有するものである。【００１１】
また、本願に開示される電力用半導体装置の製造方法は、樹脂パッケージを備えた電力用半導体装置の製造方法であって、パワー半導体チップが実装面に搭載されたリードフレームを成形金型のキャビティに配置した後、ゲートを通してキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂パッケージを成形する工程を含み、樹脂パッケージは、複数の側面のうち最も長い側面である長手方向側面と、長手方向側面に連なる短手方向側面とを有するものであり、ゲートは、樹脂パッケージの短手方向側面の側に配置されているものである。
【発明の効果】
【００１２】
本願に開示される電力用半導体装置によれば、樹脂パッケージの短手方向側面にゲートブレイク跡を有することにより、樹脂パッケージを成形する工程において一度に成形可能な数が多くなり、生産性が高く安価な電力用半導体装置を提供することが可能となる。【００１３】
また、本願に開示される電力用半導体装置の製造方法によれば、樹脂パッケージを成形する工程において、成形金型のゲートを樹脂パッケージの短手方向側面の側に配置することにより、一度に成形可能な電力用半導体装置の数を増加することができ、生産性の向上が図られる。
本願の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１による電力用半導体装置を示す平面図及び側面図である。
【図２】実施の形態１による電力用半導体装置を示す断面図である。
【図３】実施の形態１による電力用半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図４】実施の形態１による電力用半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図５】実施の形態１による電力用半導体装置の製造方法と、従来の電力用半導体装置の製造方法とを説明する模式図である。
【図６】実施の形態１による電力用半導体装置を用いた制御装置一体型回転電機と、従来の電力用半導体装置を用いた制御装置一体型回転電機とを説明する模式図である。
【図７】実施の形態２による電力用半導体装置の製造方法を説明する平面図である。
【図８】実施の形態２による電力用半導体装置の製造方法を説明する平面図である。
【図９】実施の形態３による電力用半導体装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下に、実施の形態１による電力用半導体装置について、図面に基づいて説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、実施の形態１による電力用半導体装置を示す平面図及び側面図、図２は、図１（ａ）中、Ａ−Ａで示す部分の断面図である。各図において、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１６】
実施の形態１による電力用半導体装置１は、図１（ａ）に示すように、金属製のリードフレーム２、スイッチング可能なパワー半導体チップ３ａ、３ｂ、電流検出用の抵抗器４、金属製の配線部材であるインナーリード５ａ、５ｂ、及びこれらを覆うモールド樹脂である樹脂パッケージ６を備えている。リードフレーム２は、銅またはアルミニウム等を基材とした合金の板材であり、エッチング加工またはプレス加工により配線パターン状に成形されている。リードフレーム２の表面は、基材の金属が露出していてもよいし、少なくとも一部が金、銀、ニッケル、及びスズ等の金属めっきで覆われていてもよい。
【００１７】
また、リードフレーム２は、電気的に独立した複数の領域を有しており、図１に示す例では、パワー半導体チップ３ａを搭載したＰ電位リード２１、パワー半導体チップ３ｂを搭載したＡＣ電位リード２２、及びパワー半導体チップを搭載しないＮ電位リード２３を有している。パワー半導体チップ３ｂを搭載したＡＣ電位リード２２は、パワー半導体チップを搭載しないＡＣ電位リード２２と、シャント抵抗等の抵抗器４によって電気的に接続されている。ただし、リードフレーム２の複数の領域の数、形状、及び配置、パワー半導体チップの数及び配置等は、これに限定されるものではない。
【００１８】
図２に示すように、リードフレーム２は、相対する主面の一方を実装面２ａ、他方を放熱面２ｂとし、実装面２ａにはパワー半導体チップ３ａ、３ｂ、インナーリード５ａ、５ｂ、及び抵抗器４等が搭載される。また、リードフレーム２の放熱面２ｂには、放熱面側樹脂６ｂ及び熱伝導率の高い絶縁性接着剤を介してヒートシンク（図示省略）が接合される。
【００１９】
パワー半導体チップ３ａ、３ｂとしては、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられるが、これに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  ｇａｔｅ  ｂｉｐｏｌａｒ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。パワー半導体チップ３ａ、３ｂの基材には、シリコン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ガリウム、及びヒ化ガリウム等が用いられる。
【００２０】
パワー半導体チップ３ａ、３ｂは、チップ上面に上面電極であるソース電極、ゲート部、及びゲート電極を備え、チップ下面に下面電極を有している（いずれも図示省略）。図１（ａ）に示す例では、パワー半導体チップ３ａの上面電極は、インナーリード５ａによりＡＣ電位リード２２と電気的に接続され、パワー半導体チップ３ｂの上面電極は、インナーリード５ｂによりＮ電位リード２３と電気的に接続されている。また、ゲート電極は、リードフレーム２の一部で構成されたゲート端子とワイヤボンド（図示省略）により接続される。
【００２１】
パワー半導体チップ３ａ、３ｂの上面電極とインナーリード５ａ、５ｂの間、インナーリード５ａ、５ｂとリードフレーム２の間、及び下面電極とリードフレーム２の間は、導電性接合部材であるはんだ７により接続される。これら複数の接合箇所のはんだ７は、リフロー装置等による一括の熱処理で接合可能である。
【００２２】
なお、電力用半導体装置１の使用時に温度変化等に起因したひずみが生じ、複数の接合箇所に耐久性の差が生じる場合は、接合箇所毎に異なる組成のはんだ７を使用してもよい。また、導電性接合部材は、はんだ７に限定されるものではなく、導電性樹脂ペーストまたはシンタリングペースト等であってもよい。上面電極とインナーリード５ａ、５ｂをはんだ７で接合する場合、上面電極にはニッケルめっきが施され、はんだ付け仕様となる。
【００２３】
これらのリードフレーム２、パワー半導体チップ３ａ、３ｂ、抵抗器４、及びインナーリード５ａ、５ｂ等は、樹脂パッケージ６により封止されている。樹脂パッケージ６は、相対する主面と、これらを繋ぐ４つ以上の側面を有する略直方体である。図１（ａ）に示す樹脂パッケージ６は、５つの側面を有しているため直方体ではないが、図１（ａ）中、Ｒで示す点線は、樹脂パッケージ６を直方体とみなした場合の外形を示している。複数の側面は、樹脂パッケージ６の主面に対して略垂直である。
【００２４】
また、樹脂パッケージ６は、複数の側面のうち最も長い側面である長手方向側面６１と、長手方向側面６１に連なる短手方向側面６２とを有している。樹脂パッケージ６が直方体の場合、長手方向側面６１と短手方向側面６２とを二組有する。さらに、樹脂パッケージ６は、短手方向側面６２に第１ゲートブレイク跡６３と第２ゲートブレイク跡６４（総称してゲートブレイク跡という）を有している。なお、図１（ａ）に示す例では、長手方向側面６１と連なる２つの側面のうちの長い方の側面である短手方向側面６２に、ゲートブレイク跡を有している。
【００２５】
図２に示すように、樹脂パッケージ６は、リードフレーム２の実装面２ａを封止する実装面側樹脂６ａと、実装面２ａの反対側の放熱面２ｂを封止する放熱面側樹脂６ｂを含む。実装面側樹脂６ａと放熱面側樹脂６ｂは、いずれもエポキシ樹脂等のモールド樹脂である。実装面側樹脂６ａには、一般的な集積回路のモールド樹脂が用いられる。また、放熱面側樹脂６ｂには、実装面側樹脂６ａよりも熱伝導率が高い（例えば３Ｗ／ｍ・Ｋから１２Ｗ／ｍ・Ｋ程度）高放熱樹脂が用いられる。実装面側樹脂６ａは第１ゲートブレイク跡６３を有し、放熱面側樹脂６ｂは第２ゲートブレイク跡６４を有している。
【００２６】
第１ゲートブレイク跡６３と第２ゲートブレイク跡６４は、リードフレーム２の主面（例えば実装面２ａ）に対して垂直な方向に重ならないように配置されている。また、図１（ｂ）に示すように、樹脂パッケージ６を短手方向側面６２から透視した時、第１ゲートブレイク跡６３と、第１ゲートブレイク跡６３に最も近いリードフレーム２の角部２ｃとの距離Ｗ１は、１ｍｍ以上である（Ｗ１≧１ｍｍ）。
【００２７】
同様に、第２ゲートブレイク跡６４と、第２ゲートブレイク跡６４に最も近いリードフレーム２の角部２ｄとの距離Ｗ２は、１ｍｍ以上である（Ｗ２≧１ｍｍ）。このように、ゲート位置をリードフレーム２の角部２ｃ、２ｄから所定距離以上離すことにより、樹脂注入時の角部２ｃ、２ｄへの応力集中を防ぐことが可能となり、モールド樹脂の剥離を抑制することができる。なお、実施の形態１では所定距離を１ｍｍとしたが、リードフレーム２の厚さ及び幅、または樹脂注入時の圧力等によって所定距離は適宜変更される。
【００２８】
電力用半導体装置１の製造方法について、図３、図４、図５（ａ）及び図５（ｂ）を用いて説明する。図３及び図４は、実施の形態１による電力用半導体装置の製造方法を説明する図であり、パワー半導体チップが実装面に搭載されたリードフレーム（回路組立体という）を成形金型のキャビティに配置した後、溶融樹脂が注入される前の状態を示している。なお、図３に示す回路組立体は、図１（ａ）中、Ｂ−Ｂで示す部分の断面であり、図４に示す回路組立体は、図１（ａ）中、Ｃ−Ｃで示す部分の断面である。
【００２９】
また、図５（ａ）は、実施の形態１による電力用半導体装置の製造方法を説明する模式図であり、電力用半導体装置１が成形金型１０から取り出される前の状態を示している。また、比較例として、図５（ｂ）は、従来の電力用半導体装置の製造方法を説明する模式図であり、従来の電力用半導体装置１００が、従来の成形金型１０Ａから取り出される前の状態を示している。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）では、樹脂パッケージ６の形状を直方体としている。
【００３０】
実施の形態１による電力用半導体装置１の製造方法は、パワー半導体チップ３ａ、３ｂ及びインナーリード５ａ、５ｂ等がリードフレーム２の実装面２ａに搭載された回路組立体を、成形金型１０のキャビティ１２の所定位置に配置した後、ゲートを通してキャビティ１２に溶融樹脂を注入して樹脂パッケージ６を成形する工程を含んでいる。
【００３１】
成形金型１０は、第１ゲートである上側ゲート１１ａと、第２ゲートである下側ゲート１１ｂを有している（これらを総称してゲートという）。上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂは、リードフレーム２の実装面２ａに対して垂直な方向に重ならないように配置されている。また、上述のように、ゲートの位置は、キャビティ１２の所定位置に配置されたリードフレーム２の角部から所定距離（実施の形態では１ｍｍ）以上離れている。
【００３２】
図３に示すように、上側ゲート１１ａは、リードフレーム２の実装面２ａを封止する溶融樹脂（実装面側樹脂６ａ）をキャビティ１２に注入する。また、図４に示すように、下側ゲート１１ｂは、放熱面２ｂを封止する溶融樹脂（放熱面側樹脂６ｂ）をキャビティ１２に注入する。これらのゲートは、樹脂パッケージ６の短手方向側面６２に対応する成形金型１０の内壁１３に開口している。
【００３３】
また、実装面側樹脂６ａと放熱面側樹脂６ｂは、それぞれ上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂから、時間をずらして別々に注入される。これにより、実装面側樹脂６ａと放熱面側樹脂６ｂとで異なる樹脂を用いることが可能となり、放熱面側樹脂６ｂとして、実装面側樹脂６ａよりも高放熱性の樹脂を用いることができる。また、１回目の樹脂注入の後、上側ゲート１１ａに残った実装面側樹脂６ａを除去することなく、下側ゲート１１ｂから２回目の樹脂注入をすることができる。
【００３４】
樹脂パッケージ６を成形後、成形金型１０から電力用半導体装置１を取り出した直後に、ゲート内に残ったモールド樹脂と電力用半導体装置１とを切り離すゲートブレイクが実施される。ゲートブレイク後の電力用半導体装置１の樹脂パッケージ６には、ゲートブレイク跡が残る。その後、リードフレーム２の電気配線上不要な部分が除去される。これにより、リードフレーム２は切り離され、電気的に独立したＰ電位リード２１、ＡＣ電位リード２２、Ｎ電位リード２３、及び信号端子２４等が形成される。
【００３５】
なお、成形金型１０は、複数の樹脂パッケージ６を同時に成形可能な複数のキャビティ１２を備えている。実施の形態１による成形金型１０の場合、図５（ａ）に示すように、複数のキャビティ１２は、隣接する樹脂パッケージ６の長手方向側面６１が互いに対向するように配置されている。すなわち、樹脂パッケージ６の長手方向側面６１に対応する成形金型１０の内壁１４が互いに対向している。
【００３６】
一方、比較例として、図５（ｂ）に示す従来の電力用半導体装置１００を製造する成形金型１０Ａの場合、複数のキャビティ１２は、隣接する樹脂パッケージ６の短手方向側面６２が互いに対向するように配置されている。すなわち、樹脂パッケージ６の短手方向側面６２に対応する内壁１３が互いに対向している。
【００３７】
樹脂パッケージ６の長手方向側面６１の寸法をＬ１、短手方向側面６２の寸法をＬ２（Ｌ１＞Ｌ２）、成形金型１０の長手方向の寸法をＬ３とするとき、図５（ａ）に示す成形金型１０では、単純に計算して約（Ｌ２／Ｌ３×２）個の電力用半導体装置１を一度に成形可能である。また、図５（ｂ）に示す従来の成形金型１０Ａでは、一度に成形可能な電力用半導体装置１００の数は、単純に計算して約（Ｌ１／Ｌ３×２）個である。このように、電力用半導体装置１は、樹脂パッケージ６の短手方向側面６２の側にゲートが配置されることにより、成形金型１０内に効率的に配列することが可能となり、従来の電力用半導体装置１００よりも一度に成形可能な数が多くなる。
【００３８】
また、実施の形態１による電力用半導体装置１を制御装置一体型回転電機の制御装置に用いた場合、短手方向側面６２にゲートブレイク跡を有することを利用した効率的な配列が可能となり、制御装置の小型化が図られる。図６（ａ）は、実施の形態１による電力用半導体装置を用いた制御装置一体型回転電機を説明する模式図、図６（ｂ）は、従来の電力用半導体装置を用いた制御装置一体型回転電機を説明する模式図である。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）では、樹脂パッケージの形状を直方体とし、信号端子等は図示を省略している。また、電力用半導体装置以外の部品の図示を省略している。
【００３９】
制御装置一体型回転電機は、回転電機（図示省略）と、回転電機を制御するための制御装置３０とを一体化したものであり、制御装置３０は、固定子巻線に通電するためのスイッチング素子を有する電力用半導体装置１（パワーモジュール）と、回転子の界磁巻線に通電するためのスイッチング素子を有する界磁モジュールと、それらを制御する制御基板とを備えている。電力用半導体装置１及び界磁モジュールは、ヒートシンクに搭載され、樹脂製のケース３２に内包されている。ケース３２のシャフト３１の周辺は、中空となるように構成されている。なお、制御装置３０の詳細な構成については、本願には直接関係がないため説明を省略する。
【００４０】
図６（ａ）に示すように、電力用半導体装置１を６個配列した制御装置３０では、制御装置３０のケース３２の径方向の寸法は、図中、Ｌ４で示すようになる。一方、図６（ｂ）に示すように、従来の電力用半導体装置１００を６個配列した制御装置３０Ａの場合、制御装置３０Ａのケース３２Ａの径方向の寸法は、図中、Ｌ５で示すようになり、Ｌ４＜Ｌ５である。なお、図６（ａ）に示す電力用半導体装置１の配列方法は一例であり、制御装置３０における電力用半導体装置１の数及び配列方法はこれに限定されるものではない。
【００４１】
以上のように、実施の形態１によれば、樹脂パッケージ６の短手方向側面６２にゲートブレイク跡を有することにより、樹脂パッケージ６を成形する工程において一度に成形可能な数が多くなり、生産性が高く安価な電力用半導体装置１を提供することが可能となる。また、ゲートブレイク跡と、ゲートブレイク跡に最も近いリードフレーム２の角部との距離を所定距離（１ｍｍ）以上とすることにより、樹脂注入時のリードフレーム２の角部への応力集中によるモールド樹脂の剥離を抑制することができ、信頼性の高い電力用半導体装置１が得られる。
【００４２】
また、実施の形態１による電力用半導体装置の製造方法によれば、成形金型１０のゲートを樹脂パッケージ６の短手方向側面６２の側に配置することにより、複数のキャビティ１２を、隣接する樹脂パッケージ６の長手方向側面６１が互いに対向するように配置することが可能である。これにより、一度に成形可能な電力用半導体装置１の数が増加し、生産性が向上する。また、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂは、リードフレーム２の実装面２ａに対して垂直な方向に重ならないように配置されているため、樹脂注入時のリードフレーム２の応力集中を分散することができ、モールド樹脂の剥離を抑制することができる。
【００４３】
また、実装面側樹脂６ａと放熱面側樹脂６ｂを、それぞれ上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂから時間をずらして注入するようにしたので、放熱面側樹脂６ｂとして高放熱性の樹脂を選択することが可能となり、放熱性の高い電力用半導体装置１を提供することができる。さらに、１回目の樹脂注入の後、上側ゲート１１ａに残った実装面側樹脂６ａを除去することなく、下側ゲート１１ｂから２回目の樹脂注入をすることができるため、少ない工程数で製造可能であり、生産性の向上が図られる。
【００４４】
実施の形態２．
図７及び図８は、実施の形態２による電力用半導体装置の製造方法を説明する平面図である。図７及び図８に示す電力用半導体装置１Ａ、１Ｂは、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂの内部に残ったモールド樹脂が切り離される前の状態を示している。なお、実施の形態２による電力用半導体装置１Ａ、１Ｂは、上記実施の形態１による電力用半導体装置１の変形例であるので、各構成要素についての説明は省略し、相違点のみを説明する。
【００４５】
一般に、樹脂パッケージを成形する成形金型内において、溶融樹脂は、粘度が高く濡れ性が悪くなった状態で最終充填箇所に流れ込むため、最終充填箇所には空気の巻き込みによるボイドが発生し易い。このため、ゲートから最終充填箇所までの距離が短い方が好ましいが、上記実施の形態１のように成形金型１０のゲートを樹脂パッケージ６の短手方向側面６２の側に配置した場合、ゲートから最終充填箇所までの距離が従来よりも長くなる。
【００４６】
上記実施の形態１においてボイドの発生を防ぐためには、従来よりも成形圧力を上げる必要があるが、成形圧力を上げることによりゲートからの樹脂漏れが起こり易くなる。また、ゲートを樹脂パッケージ６の短手方向側面６２の側に配置した場合、長手方向側面６１の側に配置した場合よりも樹脂注入時の応力の影響が大きくなり、さらに、成形圧力を上げることによっても樹脂注入時の応力の影響が大きくなる。すなわち、ゲートを樹脂パッケージ６の短手方向側面６２の側に配置した場合、樹脂注入時の樹脂漏れの影響及び応力の影響を抑制する必要がある。
【００４７】
そこで、実施の形態２による電力用半導体装置１Ａは、図７に示すように、成形金型１０の上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂとの間に、リードフレーム２の周縁部の電気配線上不要な部分を吊りピン２５として配置している。吊りピン２５は、樹脂パッケージ６を成形する工程において成形金型１０に固定され、リードフレーム２の半導体チップ搭載部を支持する。これにより、樹脂注入時にリードフレーム２にかかる応力を低減することができ、モールド樹脂の剥離を抑制することができる。
【００４８】
また、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂとの間に吊りピン２５を配置することにより、上側ゲート１１ａから漏れた実装面側樹脂６ａが下側ゲート１１ｂに侵入するのを防ぐことができる。すなわち、吊りピン２５は、上側ゲート１１ａから漏れた溶融樹脂を塞き止めるダムの機能を果たす。これにより、下側ゲート１１ｂの詰まりを防止することができ、生産性が向上する。さらに、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂとの間に信号端子が存在しない構成であるため、ゲート内に残ったモールド樹脂と吊りピン２５を同時にカットすることができ、成形金型１０の構造が簡便な形状となる。
【００４９】
また、図８に示す電力用半導体装置１Ｂは、成形金型１０の上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂとの間に、リードフレーム２の周縁部の端子となる部分である端子形成部２４Ａを配置すると共に、端子形成部２４Ａと上側ゲート１１ａとの間、及び端子形成部２４Ａと下側ゲート１１ｂとの間に、それぞれ吊りピン２５を配置している。図８に示す構成の場合、成形直後にゲート内に残ったモールド樹脂をカットし、後工程で吊りピン２５をカットする。
【００５０】
電力用半導体装置１Ｂでは、端子形成部２４Ａの両側に吊りピン２５を配置することにより、両側のゲートからの樹脂漏れが端子形成部２４Ａに付着するのを防ぐことができる。また、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂとの間に、２本の吊りピン２５と１本の端子形成部２４Ａを有しているので、図７に示す電力用半導体装置１Ａよりもさらに、樹脂注入時にリードフレーム２にかかる応力を低減することができる。
【００５１】
実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂとの間に吊りピン２５を配置することにより、樹脂注入時の樹脂漏れの影響及び応力の影響を抑制することが可能となる。これにより、製造工程が簡略化されると共にモールド樹脂の剥離が抑制されるため、生産性及び信頼性が向上する。
【００５２】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３による電力用半導体装置を示す平面図である。図９に示す電力用半導体装置１Ｃは、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂの内部に残ったモールド樹脂が切り離される前の状態を示している。なお、実施の形態３による電力用半導体装置１Ｃは、上記実施の形態１による電力用半導体装置１の変形例であるので、各構成要素についての説明は省略し、相違点のみを説明する。
【００５３】
上記実施の形態２では、上側ゲート１１ａと下側ゲート１１ｂとの間に吊りピン２５を配置することにより、樹脂注入時の応力の影響を抑制し、モールド樹脂の剥離を抑制するようにしたが、実施の形態３による電力用半導体装置１Ｃは、図９に示すように、樹脂パッケージ６の短手方向側面６２に隣接するリードフレーム２の周縁部に、リードフレーム２の他の領域よりも樹脂パッケージ６との密着性が高い表面改質領域２６を設けたものである。
【００５４】
表面改質領域２６は、例えばレーザ処理または化学処理等の表面処理により、リードフレーム２の表面を粗面化することによって得られる。また、リードフレーム２の表面に凹部を設け、アンカー効果が得られるようにしてもよい。あるいは、表面改質領域２６には金属めっきを配置せず、リードフレーム２の基材である銅を露出させてもよい。
【００５５】
実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、リードフレーム２が、樹脂パッケージ６の短手方向側面６２に隣接する周縁部に表面改質領域２６を有することにより、樹脂注入時の応力によるモールド樹脂の剥離を抑制することができ、生産性及び信頼性が向上する。
【００５６】
本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５７】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１００  電力用半導体装置、２  リードフレーム、２ａ  実装面、２ｂ  放熱面、２ｃ、２ｄ  角部、３ａ、３ｂ  パワー半導体チップ、４  抵抗器、５ａ、５ｂ  インナーリード、６  樹脂パッケージ、６ａ  実装面側樹脂、６ｂ  放熱面側樹脂、７  はんだ、１０、１０Ａ  成形金型、１１ａ  上側ゲート、１１ｂ  下側ゲート、１２  キャビティ、１３、１４  内壁、２１  Ｐ電位リード、２２  ＡＣ電位リード、２３  Ｎ電位リード、２４  信号端子、２４Ａ  端子形成部、２５  吊りピン、２６  表面改質領域、３０、３０Ａ  制御装置、３１  シャフト、３２、３２Ａ  ケース、６１  長手方向側面、６２  短手方向側面、６３  第１ゲートブレイク跡、６４  第２ゲートブレイク跡
【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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【国際調査報告】
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