JP7535909B2 - Power semiconductor device, its manufacturing method, and power conversion device - Google Patents
Power semiconductor device, its manufacturing method, and power conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7535909B2 JP7535909B2 JP2020176057A JP2020176057A JP7535909B2 JP 7535909 B2 JP7535909 B2 JP 7535909B2 JP 2020176057 A JP2020176057 A JP 2020176057A JP 2020176057 A JP2020176057 A JP 2020176057A JP 7535909 B2 JP7535909 B2 JP 7535909B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface portion
- lead
- lead frame
- sealing body
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/541—Dispositions of bond wires
- H10W72/5445—Dispositions of bond wires being orthogonal to a side surface of the chip, e.g. parallel arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
- H10W72/541—Dispositions of bond wires
- H10W72/547—Dispositions of multiple bond wires
- H10W72/5475—Dispositions of multiple bond wires multiple bond wires connected to common bond pads at both ends of the wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/753—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between laterally-adjacent chips
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本開示は、電力用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する。 This disclosure relates to a power semiconductor device, a manufacturing method thereof, and a power conversion device.
鉄道車両、自動車、FA(Factory Automation)機器等に搭載されるインバータには、電力用半導体装置が実装されている。電力用半導体装置は、インバータに実装される電子部品の全実装面積に占める比率が比較的高い。このため、電力用半導体装置を小型化することが、インバータとしての機器の小型化に繋がる。 Power semiconductor devices are mounted on inverters installed in railroad cars, automobiles, FA (Factory Automation) equipment, etc. Power semiconductor devices occupy a relatively large proportion of the total mounting area of electronic components mounted on the inverter. For this reason, miniaturizing power semiconductor devices leads to miniaturization of the equipment used as the inverter.
インバータに搭載される電力用半導体装置として、DIP(Dual In-line Package)タイプの電力用半導体装置(モジュール)は、高い信頼性を有しており、主流の電力用半導体装置とされる。このタイプの電力用半導体装置は、トランスファーモールドによって樹脂封止される。パッケージとしての樹脂の側面部には端子が配置されている。トランスファーモールドによる製造プロセスでは、モールド金型を使用して樹脂を充填し、電子部品を樹脂によって封止することでパッケージが形成される。 DIP (Dual In-line Package) type power semiconductor devices (modules) are highly reliable and are considered the mainstream power semiconductor devices to be mounted on inverters. This type of power semiconductor device is sealed with resin by transfer molding. Terminals are arranged on the side of the resin package. In the transfer molding manufacturing process, a mold die is used to fill the resin, and the electronic components are sealed with the resin to form the package.
電力用半導体装置の生産性を向上させるために、1回のモールドプロセスによって複数のパッケージを形成することが望ましい。このため、限られたモールド金型内において、パッケージサイズを小さくし、できるだけ多くのパッケージを形成することが必要とされる。なお、パッケージサイズとは、ここでは、電力用半導体装置を基板に実装した場合の基板平面に対向する電力用半導体装置の面の面積を意味する。 To improve the productivity of power semiconductor devices, it is desirable to form multiple packages in a single molding process. For this reason, it is necessary to reduce the package size and form as many packages as possible within the limited mold space. Note that package size here means the area of the surface of the power semiconductor device that faces the plane of the substrate when the power semiconductor device is mounted on the substrate.
また、インバータを搭載した産業用機器では、インバータのサイズは変更せずに、機能を増やす要望が多い。このため、限られた筺体内に電力用半導体装置を収容させるために、パッケージサイズだけでなく、パッケージの厚みを薄くすることが求められている。 In addition, for industrial equipment equipped with inverters, there is a strong demand to increase the functionality of the inverter without changing its size. For this reason, in order to accommodate power semiconductor devices within a limited housing, there is a demand to reduce not only the package size but also the package thickness.
このような要求に応えるため、たとえば、特許文献1および特許文献2には、複数のリードフレームを積層させた電力用半導体装置が提案されている。
To meet such demands, for example,
従来の電力用半導体装置では、DIPタイプの電力用半導体装置において、複数のリードフレームのそれぞれのリード端子を、パッケージの側面部における同じ高さ位置に配置させようとすると、パッケージサイズが大きくなってしまい、電力用半導体装置の小型化が阻害されることになる。 In conventional power semiconductor devices, if the lead terminals of multiple lead frames in a DIP-type power semiconductor device are arranged at the same height on the side of the package, the package size becomes large, which hinders miniaturization of the power semiconductor device.
また、複数のリードフレームのそれぞれのリード端子を、パッケージの側面部における対応するリードフレームの高さ位置に配置させようとすると、上下方向のリード端子の絶縁距離を確保するために、パッケージの厚さが厚くなってしまい、電力用半導体装置の小型化が阻害されることになる。 In addition, if each lead terminal of multiple lead frames is to be positioned at the height of the corresponding lead frame on the side of the package, the thickness of the package will increase in order to ensure the insulation distance of the lead terminals in the vertical direction, which will hinder miniaturization of the power semiconductor device.
本開示は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、一つの目的は、小型化を図ることができる電力用半導体装置を提供することであり、他の目的は、そのような電力用半導体装置の製造方法を提供することであり、さらに他の目的は、電力用半導体装置を使用した電力変換装置を提供することである。 This disclosure has been made to solve these technical problems, and one objective is to provide a power semiconductor device that can be miniaturized, another objective is to provide a method for manufacturing such a power semiconductor device, and yet another objective is to provide a power conversion device that uses a power semiconductor device.
本開示に係る電力用半導体装置は、第1リードフレームと第2リードフレームと封止体とを備えている。第1リードフレームは、第1半導体素子を搭載し、複数の第1リード端子を含む。第2リードフレームは、第1リードフレームとは第1方向に距離を隔てて対向するように配置されるとともに電気的に接続され、第2半導体素子を搭載し、複数の第2リード端子を含む。封止体は、複数の第1リード端子および複数の第2リード端子を突出させる態様で、第1リードフレームおよび第2リードフレームを封止する。封止体は、第1側面部および第2側面部と第1主面部および第2主面部とを有する。第1側面部および第2側面部は、第1方向と交差する第2方向に距離を隔てて互いに対向するように配置されるとともに、第1方向および第2方向と交差する第3方向にそれぞれ延在する。第1主面部および第2主面部は、第1方向に距離を隔てて互いに対向するように配置されるとともに、第1側面部から第2側面部にわたってそれぞれ形成されている。封止体における第1側面部は、第1側面部第1部および第1側面部第2部を含む。第1側面部第1部は、第1主面部が位置している側に位置する。第1側面部第2部は、第2主面部が位置している側に位置する。第1側面部第1部は、第1側面部第2部に対して、第2側面部が位置している側とは反対の側に距離を隔てて位置している。複数の第1リード端子は、第1側面部第1部から突出する第1リード端子を含む。複数の第2リード端子は、第1側面部第2部から突出する第2リード端子を含む。第1側面部第1部から突出する第1リード端子と、第1側面部第2部から突出する第2リード端子とは、第2方向に距離を隔てて位置している。 The power semiconductor device according to the present disclosure includes a first lead frame, a second lead frame, and a sealing body. The first lead frame carries a first semiconductor element and includes a plurality of first lead terminals. The second lead frame is arranged to face the first lead frame at a distance in a first direction and is electrically connected to the first lead frame, carries a second semiconductor element, and includes a plurality of second lead terminals. The sealing body seals the first lead frame and the second lead frame in a manner that causes the plurality of first lead terminals and the plurality of second lead terminals to protrude. The sealing body has a first side portion and a second side portion and a first main surface portion and a second main surface portion. The first side portion and the second side portion are arranged to face each other at a distance in a second direction intersecting the first direction, and each extends in a third direction intersecting the first direction and the second direction. The first main surface portion and the second main surface portion are arranged to face each other at a distance in the first direction, and are formed from the first side portion to the second side portion. The first side surface portion of the sealing body includes a first side surface portion first part and a first side surface portion second part. The first side surface portion first part is located on the side where the first main surface portion is located. The first side surface portion second part is located on the side where the second main surface portion is located. The first side surface portion first part is located on the opposite side of the first side surface portion second part from the side where the second side surface portion is located, with a distance therebetween. The first lead terminals include a first lead terminal protruding from the first side surface portion first part. The second lead terminals include a second lead terminal protruding from the first side surface portion second part. The first lead terminal protruding from the first side surface portion first part and the second lead terminal protruding from the first side surface portion second part are located with a distance therebetween in the second direction.
本開示に係る電力用半導体装置の製造方法は、以下の工程を備えている。複数の第1リード端子を含む第1リードフレームと、複数の第2リード端子を含む第2リードフレームとを用意する。第1リードフレームに第1半導体素子を搭載し、第2リードフレームに第2半導体素子を搭載する。第1リードフレームに対し、第1方向に距離を隔てて対向するように第2リードフレームを配置する。モールド金型を用意する。第1方向に距離を隔てて対向する第1リードフレームおよび第2リードフレームをモールド金型内に配置する。モールド金型内にモールド樹脂を充填することにより、複数の第1リード端子および複数の第2リード端子をそれぞれ突出させる態様で、第1リードフレームおよび第2リードフレームを封止する封止体を形成する。封止体を、モールド金型から取り出す。封止体から突出する複数の第1リード端子と複数の第2リード端子とを、それぞれ第1方向に向けて屈曲させる。封止体を形成する工程では、第1方向と交差する第2方向に距離を隔てて互いに対向するように配置され、第1方向および第2方向と交差する第3方向にそれぞれ延在する第1側面部および第2側面部と、第1方向に距離を隔てて互いに対向するように配置され、第1側面部から第2側面部にわたってそれぞれ位置する第1主面部および第2主面部とが形成される。第1側面部は、第1主面部が位置している側に位置する第1側面部第1部と、第2主面部が位置している側に位置する第1側面部第2部とが形成される。第1側面部第1部は、第1側面部第2部に対して、第2側面部が位置している側とは反対の側に距離を隔てて位置するように形成される。封止体から突出する複数の第1リード端子が、第1側面部第1部から突出する第1リード端子を含むように形成される。封止体から突出する複数の第2リード端子が、第1側面部第2部から突出する第2リード端子を含むように形成される。封止体から突出する複数の第1リード端子と複数の第2リード端子とを、それぞれ第1方向に向けて屈曲させる工程では、第1側面部第1部から突出する第1リード端子と、第1側面部第2部から突出する第2リード端子とが、第2方向に距離を隔てて位置するように屈曲される。 The method for manufacturing a power semiconductor device according to the present disclosure includes the following steps: Prepare a first lead frame including a plurality of first lead terminals and a second lead frame including a plurality of second lead terminals. Mount a first semiconductor element on the first lead frame, and mount a second semiconductor element on the second lead frame. Arrange the second lead frame so as to face the first lead frame at a distance in a first direction. Prepare a molding die. Arrange the first lead frame and the second lead frame facing each other at a distance in the first direction in the molding die. Fill the molding die with molding resin to form a sealing body that seals the first lead frame and the second lead frame in a manner that causes the plurality of first lead terminals and the plurality of second lead terminals to protrude, respectively. Remove the sealing body from the molding die. Bend the plurality of first lead terminals and the plurality of second lead terminals protruding from the sealing body in the first direction, respectively. In the step of forming the sealing body, a first side portion and a second side portion are formed, the first side portion and the second side portion are arranged to face each other at a distance in a second direction intersecting the first direction, and extend in a third direction intersecting the first and second directions, and a first main surface portion and a second main surface portion are arranged to face each other at a distance in the first direction, and are located from the first side portion to the second side portion. The first side portion is formed with a first side portion first portion located on the side where the first main surface portion is located, and a first side portion second portion located on the side where the second main surface portion is located. The first side portion first portion is formed to be located at a distance on the side opposite to the side where the second side portion is located with respect to the first side portion second portion. A plurality of first lead terminals protruding from the sealing body are formed to include a first lead terminal protruding from the first side portion first portion. A plurality of second lead terminals protruding from the sealing body are formed to include a second lead terminal protruding from the first side portion second portion. In the process of bending the multiple first lead terminals and multiple second lead terminals protruding from the sealing body in the first direction, the first lead terminal protruding from the first part of the first side surface and the second lead terminal protruding from the second part of the first side surface are bent so as to be spaced apart in the second direction.
本開示に係る電力変換装置は、上記電力用半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力する制御回路とを備えている。 The power conversion device according to the present disclosure has the above-mentioned power semiconductor device, and is equipped with a main conversion circuit that converts and outputs the input power, and a control circuit that outputs a control signal to the main conversion circuit to control the main conversion circuit.
本開示に係る電力用半導体装置によれば、第1方向に距離を隔てて対向するように配置された第1リードフレームと第2リードフレームとを封止する封止体は、互いに対向する第1側面部と第2側面部とを有し、第1側面部は、第1側面部第1部および第1側面部第2部を含み、第1側面部第1部は、第1側面部第2部に対して、第2側面部が位置している側とは反対の側に距離を隔てて位置している。封止体から突出する複数の第1リード端子および複数の第2リード端子のうち、第1側面部第1部から突出する第1リード端子と、第1側面部第2部から突出する第2リード端子とは、第2方向に距離を隔てて位置している。これにより、絶縁耐性を確保しながら、第1リードフレームと第2リードフレームとを積層した電力用半導体装置の小型化に寄与することができる。 According to the power semiconductor device of the present disclosure, the sealing body that seals the first lead frame and the second lead frame arranged to face each other at a distance in the first direction has a first side portion and a second side portion that face each other, the first side portion includes a first side portion first part and a first side portion second part, and the first side portion first part is located at a distance from the side opposite to the side where the second side portion is located with respect to the first side portion second part. Of the multiple first lead terminals and multiple second lead terminals that protrude from the sealing body, the first lead terminal that protrudes from the first side portion first part and the second lead terminal that protrudes from the first side portion second part are located at a distance in the second direction. This contributes to miniaturization of the power semiconductor device in which the first lead frame and the second lead frame are stacked while ensuring insulation resistance.
本開示に係る電力用半導体装置の製造方法によれば、第1方向に距離を隔てて対向するように配置された第1リードフレームと第2リードフレームとを封止する封止体を形成する工程では、封止体は、互いに対向する第1側面部と第2側面部とを有し、第1側面部は、第1側面部第1部および第1側面部第2部を含み、第1側面部第1部は、第1側面部第2部に対して、第2側面部が位置している側とは反対の側に距離を隔てて位置するように形成される。また、複数の第1リード端子は、第1側面部第1部から突出する第1リード端子を含み、複数の第2リード端子は、第1側面部第2部から突出する第2リード端子を含み、第1側面部第1部から突出する第1リード端子と、第1側面部第2部から突出する第2リード端子とは、第2方向に距離を隔てて位置するように形成される。これにより、絶縁耐性を確保しながら、第1リードフレームと第2リードフレームとを積層した小型化に寄与する電力用半導体装置を製造することができる。 According to the manufacturing method of the power semiconductor device of the present disclosure, in the step of forming a sealing body that seals the first lead frame and the second lead frame arranged to face each other at a distance in the first direction, the sealing body has a first side portion and a second side portion that face each other, the first side portion includes a first side portion first part and a first side portion second part, and the first side portion first part is formed to be located at a distance from the side opposite to the side where the second side portion is located with respect to the first side portion second part. In addition, the multiple first lead terminals include a first lead terminal that protrudes from the first side portion first part, and the multiple second lead terminals include a second lead terminal that protrudes from the first side portion second part, and the first lead terminal that protrudes from the first side portion first part and the second lead terminal that protrudes from the first side portion second part are formed to be located at a distance in the second direction. This makes it possible to manufacture a power semiconductor device that contributes to miniaturization by stacking the first lead frame and the second lead frame while ensuring insulation resistance.
本開示に係る電力変換装置は、上記電力用半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、主変換回路を制御する制御信号を主変換回路に出力する制御回路とを備えている。これにより、電力変換装置の小型化に寄与することができる。 The power conversion device according to the present disclosure includes the above-mentioned power semiconductor device, a main conversion circuit that converts and outputs the input power, and a control circuit that outputs a control signal to the main conversion circuit to control the main conversion circuit. This can contribute to the miniaturization of the power conversion device.
実施の形態1.
ここでは、インバータ回路およびコンバータ回路を有する電力用半導体装置の一例について説明する。
Here, an example of a power semiconductor device having an inverter circuit and a converter circuit will be described.
図1、図2および図3に、電力用半導体装置1の外観を示す。図4に、電力用半導体装置の内部構造の一例を示す。説明の便宜上、互いに直交するX軸、Y軸およびZ軸を用いる。Z軸が第1方向に対応し、X軸が第2方向に対応し、Y軸が第3方向に対応する。
Figures 1, 2, and 3 show the external appearance of the
図1、図2、図3および図4に示すように、電力用半導体装置1では、第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とが、封止体51(封止樹脂)によって封止されている。第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とは、第1方向としてのZ軸方向に距離を隔てて対向するように配置されている。第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とは、接続部材39としての接続リード39aによって電気的に接続されている。
As shown in Figures 1, 2, 3 and 4, in the
封止体51は、第2方向としてのX軸方向に互いに対向するように位置し、第3方向としてのY軸方向にそれぞれ延在する第1側面部51aと第2側面部51bとを有する。また、封止体51は、Z軸方向に距離を隔てて互いに対向するように配置されるとともに、第1側面部51aから第2側面部51bにわたってそれぞれ延在するように形成された第1主面部51cと第2主面部51dとを有する。
The sealing
第1側面部51aは、第1側面部第1部52aと第1側面部第2部52bとを含む。第1側面部第1部52aは、第1主面部51cが位置している側に位置している。第1側面部第2部52bは、第2主面部51dが位置している側に位置している。第1側面部第2部52bは、第1側面部第1部52aに対して、第2側面部51bが位置している側に位置している。封止体51は、第1リードフレーム3を封止する第1封止体部53と、第2リードフレーム25を封止する第2封止体部55とを有している。第1封止体部53が、第1側面部第1部52aを有する。第2封止体部55が、第1側面部第2部52bを有する。
The first
第1リードフレーム3は、複数の第1リード端子5を有している。複数の第1リード端子5は、Y軸方向に互いに距離を隔てて配置されている。複数の第1リード端子5は、第1封止体部53における第1側面部第1部52aから突出している複数の第1リード端子5を含む。第1リード端子5は、第1根元部7と第1先端部9とを有する。第1側面部第1部52aから突出する第1リード端子5の第1根元部7は、第1側面部第1部52aからX軸正方向に向かって突出している。第1先端部9は、第1根元部7からZ軸正方向に向かって屈曲している。
The
第2リードフレーム25は、複数の第2リード端子27を有している。複数の第2リード端子27は、Y軸方向に互いに距離を隔てて配置されている。複数の第2リード端子27は、第2封止体部55における第1側面部第2部52bから突出している複数の第2リード端子27を含む。第2リード端子27は、第2根元部29と第2先端部31とを有する。第1側面部第2部52bから突出する第2リード端子27の第2根元部29は、第1側面部第2部52bからX軸正方向に向かって突出している。第2先端部31は、第2根元部29からZ軸正方向に向かって屈曲している。
The
第1リード端子5が突出する第1側面部第1部52aは、第2リード端子27が突出する第1側面部第2部52bに対して、第2側面部51bが位置している側とは反対の側に離れた位置に位置している。また、第1側面部第1部52aから突出する複数の第1リード端子5と、第1側面部第2部52bから突出する複数の第2リード端子27とは、Z軸方向に距離を隔てて配置されている。
The first side surface portion
さらに、図2に示すように、封止体51(電力用半導体装置1)をZ軸方向(正側から負側)から見た平面視において、複数の第1リード端子5と複数の第2リード端子27とは、互いに重ならないように配置されている。 Furthermore, as shown in FIG. 2, in a plan view of the sealing body 51 (power semiconductor device 1) seen from the Z-axis direction (from the positive side to the negative side), the multiple first lead terminals 5 and the multiple second lead terminals 27 are arranged so as not to overlap with each other.
また、封止体51における第1側面部51aでは、第1側面部第1部52aが、第1側面部第2部52bの位置まで後退した第1切り欠き部59が形成されている。封止体51をZ軸方向(正側から負側)から見た平面視において、第1切り欠き部59は、第2リード端子27と重なる位置に形成されている。
In addition, a
封止体51の内部構造について説明する。図4および図5に示すように、第1リードフレーム3には、インバータ回路用およびコンバータ回路用の第1半導体素子として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated gate Bipolar Transistor)15、フリーホイールダイオード(FWR:Free Wheel Diode)17および整流ダイオード19が搭載されている。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15、フリーホイールダイオード17および整流ダイオード19は、たとえば、アルミニウムワイヤ23によって、第1リード端子5等に電気的に接続されている。
The internal structure of the
第1リードフレーム3における絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等が搭載されている側と反対の側には、第1接着樹脂13によって銅板11が貼り付けられている。銅板11は、封止体51の第1主面部51cの表面に露出している。第1リードフレーム3における絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等が搭載されている部分では、第1リード端子5から銅板11が位置する側に曲げられている。
A
第1接着樹脂13としては、熱伝達率が高い無機材料と、接着性および絶縁性を有する樹脂とから構成される。熱伝達率が高い無機材料として、たとえば、二酸化ケイ素(SiO2)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)等がある。接着性および絶縁性を有する樹脂として、たとえば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂がある。なお、第1接着樹脂13としては、高い熱伝達率、接着性および絶縁性を有する材料であれば、これらの材料に限られない。
The first
図4および図6に示すように、第2リードフレーム25には、第2半導体素子として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等の動作を制御する制御用IC(Integrated Circuit)33が搭載されている。制御用IC33は、銀ペースト35によって第2リードフレーム25に搭載されている。制御用IC33は、金ワイヤ37によって、第2リード端子27に電気的に接続されている。
As shown in Figures 4 and 6, the
第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とを電気的に接続する接続リード39aは、第2リードフレーム25の一部を、第1リードフレームに向かって折り曲げることによって配置されている。接続リード39aは、はんだ41によって第1リードフレーム3に接合されている。実施の形態1に係る電力用半導体装置1は、上記のように構成される。
The connection lead 39a that electrically connects the
次に、上述した電力用半導体装置1の製造方法の一例について説明する。まず、複数の第1リード端子5を有する第1リードフレーム3と、複数の第2リード端子27を有する第2リードフレーム25とを用意する(図7および図8参照)。次に、第1リードフレーム3に、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15、フリーホイールダイオード17、整流ダイオード19を、鉛フリーはんだ21によって接合する。また、接続リード39aを屈曲させた第2リードフレーム25に、銀ペースト35によって、制御用IC33を接合する。なお、制御用IC33を接合した後に、接続リード39aを屈曲させてもよい。
Next, an example of a method for manufacturing the
次に、アルミニウムワイヤ23によって、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等と第1リード端子5等とを電気的に接続する。また、金ワイヤ37によって、制御用IC33と第1リード端子5等と電気的に接続する(図5および図6参照)。第1リードフレーム3における絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等が搭載されている側と反対の側に、第1接着樹脂13によって銅板11を接合する。次に、屈曲させた接続リード39aを、はんだ41によって第1リードフレーム3に接合する。これにより、第2リードフレーム25は、第1リードフレーム3の上方(Z軸方向)に距離を隔てて保持された状態になる。
Next, the insulated gate
次に、トランスファーモールドによって、第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とを樹脂によって封止する。図7に示すように、モールド金型として、上金型71と下金型73とを用意する。第1リードフレーム3および第2リードフレーム25を、下金型73に載置する。下金型73には、第1切り欠き部59(図1および図2参照)を成型するための凸部75が設けられている。第2リードフレーム25は、凸部75に載置される。
Next, the
このとき、図9に示すように、第2リードフレーム25は、凸部75からわずかに上方に離れた状態にある。下金型73から第2リードフレーム25までの高さ(距離)L2は、凸部75の高さL1よりも高くなるように設計されている。すなわち、高さL1<高さL2となるように設計されている。高さL1≧高さL2の高さ関係では、樹脂の充填によって、接続リード39aが第1リードフレーム3に接合されている箇所(はんだ41)に対し、接続リード39aを引き剥がそうとする応力が生じる。このため、高さL1<高さL2の高さ関係にすることが望ましい。
At this time, as shown in FIG. 9, the
次に、下金型73と対向するように、上金型71を配置する。上金型71は、下金型73の凸部75が嵌るように、櫛刃状の形状を有する。次に、図8に示すように、上金型71を下降(矢印参照)させて、第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とを、下金型73と上金型71とで挟み込む。
Next, the
このとき、図10に示すように、第2リードフレーム25が、上金型71によって上方から押し付けられて、接続リード39aが撓むことになる。接続リード39aが撓むことで、第2リードフレームに搭載された制御用IC33または金ワイヤ37等に作用する応力を緩和させることができる。第1リードフレーム3に対して接続リード39aを配置する角度(勾配角度)としては、90°よりも小さい勾配角度にすることが望ましい。これにより、接続リード39aを変形させやすくすることができる。
At this time, as shown in FIG. 10, the
なお、第1リードフレーム3と第2リードフレーム25との間を電気的に接続する接続部材39としては、弾性力を有する部材であればよく、図11に示すように、板バネ39bでもよい。また、図12に示すように、ワイヤ39cでもよい。
The connecting member 39 that electrically connects the
次に、トランスファーモールドにより、下金型73と上金型71によって形成されたキャビティ(図示せず)内に樹脂(図示せず)を充填することで、第1リードフレーム3および第2リードフレーム25を、樹脂によって封止する。
Next, the cavity (not shown) formed by the
次に、図13に示すように、第1リードフレーム3および第2リードフレーム25を樹脂によって封止した封止体51を、下金型73および上金型71(図8参照)から取り出す。封止体51の第1側面部51aからX軸正方向に、第1リード端子5と第2リード端子27とが突出している。封止体の第2側面部51bからX軸負方向に、第1リード端子5と第2リード端子27とが突出している。封止体51における第1側面部51aでは、下金型73の凸部75によって、第1側面部第1部52aが第1側面部第2部52bの位置まで後退した第1切り欠き部59(後退部)が形成されている。
Next, as shown in FIG. 13, the sealing
次に、封止体51から突出した第1リード端子5と第2リード端子27を屈曲させるリードフォーミングを行う。図14、図15および図16に示すように、リードフォーミングを行う上ダイ81と下ダイ83を用意し、上ダイ81と下ダイ83とで、第1リード端子5を挟み込むとともに、第2リード端子27を挟み込む。
Next, lead forming is performed to bend the first lead terminal 5 and the second lead terminal 27 protruding from the sealing
次に、加工刃85を上昇させて、第1リード端子5と第2リード端子27を屈曲させる。加工刃85として、第1リード端子5を屈曲させる加工刃85aと第2リード端子27を屈曲させる加工刃85bとが一体化された加工刃85を使用する。加工刃85bの長さは、加工刃85aの長さよりも長い。
Next, the
下方から加工刃85aおよび加工刃85bを上昇させる。このとき、第2リード端子27を屈曲させる加工刃85bを、封止体51の第1切り欠き部59(図13参照)に配置させて上昇させる。これにより、加工刃85aが第1リード端子5に当接するとともに、加工刃85bが第2リード端子27に当接し、第1リード端子5および第2リード端子27のそれぞれが、上方に向けて同時に屈曲される。その後、上ダイ81および下ダイ83から封止体51を取り出す。こうして、図1等に示す電力用半導体装置1が完成する。
The
上述した電力用半導体装置1では、複数の第1リード端子5を含む第1リードフレーム3と、複数の第2リード端子27を含む第2リードフレーム25とが、Z軸方向に距離を隔てて対向するように配置されている。第1リードフレーム3には、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等が搭載されている。第2リードフレーム25には、制御用IC33が搭載されている。複数の第1リード端子5と複数の第2リード端子27を突出させる態様で、第1リードフレーム3および第2リードフレーム25が封止体51によって封止されている。
In the
封止体51は、第1リードフレーム3を封止する第1封止体部53と、第2リードフレーム25を封止する第2封止体部55とを有している。第1封止体部53と第2封止体部とは、Z軸方向に積層されるように形成されている。封止体51は、X軸方向に距離を隔てて対向する第1側面部51aと第2側面部51bとを有する。
The sealing
第1側面部51aは、第1側面部第1部52aと第1側面部第2部52bとを含む。第1側面部第1部52aは、第1主面部51cが位置している側に位置している。第1側面部第2部52bは、第2主面部51dが位置している側に位置している。第1封止体部53が、第1側面部第1部52aを有する。第2封止体部55が、第1側面部第2部52bを有する。
The first
複数の第1リード端子5は、第1側面部第1部52aから突出する複数の第1リード端子5を含む。複数の第2リード端子27は、第1側面部第2部52bから突出する複数の第2リード端子27を含む。第1側面部第1部52aから突出する複数の第1リード端子5と、第1側面部第2部52bから突出する複数の第2リード端子27とは、Z軸方向に距離を隔てて配置されている。
The multiple first lead terminals 5 include multiple first lead terminals 5 protruding from the first side surface portion
これにより、まず、積層された複数のリードフレームのそれぞれのリード端子を、パッケージの側面部における同じ高さ位置に配置させた電力用半導体装置の場合と比べると、側面部の厚さを厚くする必要がなくなる。 First, this eliminates the need to make the side surface thicker than in the case of a power semiconductor device in which the lead terminals of each of the stacked lead frames are positioned at the same height on the side surface of the package.
さらに、第1リード端子5が突出する第1側面部第1部52aは、第2リード端子27が突出する第1側面部第2部52bに対して、第2側面部51bが位置している側とは反対の側に離れた位置に位置している。すなわち、第2リード端子27(第2根元部29)のZ軸負方向側には、第1封止体部53が位置することになる。
Furthermore, the first side surface portion
これにより、Z軸方向に距離を隔てて配置されている第1側面部第1部52aから突出する複数の第1リード端子5と、第1側面部第2部52bから突出する複数の第2リード端子27とが、X軸方向にも距離を隔てられることになる。このため、封止体の厚さ(Z軸方向)を厚くすることなく、第1側面部第1部52aから突出する複数の第1リード端子5と第1側面部第2部52bから突出する複数の第2リード端子27との沿面距離(絶縁距離)が確保される。その結果、リードフレームに搭載する部品を増やしても、絶縁耐性を確保することができる。しかも、第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とを積層して部品の密度を高めた状態においても、パッケージサイズを小さくすることができ、電力用半導体装置1の小型化に寄与することができる。
As a result, the first lead terminals 5 protruding from the
また、一般的に、電力用半導体装置において、大電流化に対応させようとしてリード端子の幅を広げようとすると、リード端子の幅を広げた分だけパッケージサイズを大きくする必要があるのに対して、上述した電力用半導体装置1では、積層された第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とが封止体51に封止されている。これにより、第1リードフレーム3の第1リード端子5と第2リードフレーム25の第2リード端子27とに、電流を分流させることができ、封止体51における第1側面部51a等の面積を大きくすることなく、大電流化に対応することができる。
In addition, in general, when trying to increase the width of the lead terminals in a power semiconductor device to accommodate larger currents, it is necessary to increase the package size by the amount of the increased width of the lead terminals. However, in the
さらに、封止体51をZ軸方向(正側から負側)から見た平面視において、複数の第1リード端子5と複数の第2リード端子27とは、互いに重ならないように配置されている。さらに、封止体51における第1側面部51aには、第1側面部第1部52aが第1側面部第2部52bの位置まで後退した第1切り欠き部59が形成されている。第1切り欠き部59は、封止体51をZ軸方向から平面視において、第2リード端子27と重なる位置に形成されている。
Furthermore, in a plan view of the sealing
第1切り欠き部59が形成されていることで、リードフォーミングを行う工程において、第2リード端子27を屈曲させる加工刃85bを第1切り欠き部59に配置させることができる。これにより、加工刃85aを第1リード端子5に当接させるとともに、加工刃85bを第2リード端子27に当接させて、第1リード端子5および第2リード端子27のそれぞれを、上方に向けて同時に屈曲させることができる。その結果、第1リード端子5と第2リード端子27とを別々に分けて加工する場合と比べて、リードフォーミングに要する加工時間を短縮させることができ、生産性の向上に寄与することができる。
By forming the
なお、上述した電力用半導体装置1では、第1リードフレーム3に搭載される第1半導体素子として、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15、フリーホイールダイオード17および整流ダイオード19を挙げた。絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等の半導体材料としては、シリコンの他に、シリコンのバンドギャップよりもバンドギャップが広いワイドバンドギャップ半導体材料を適用してもよい。ワイドバンドギャップ半導体材料としては、たとえば、炭化ケイ素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)またはダイヤモンド(C)等がある。
In the above-mentioned
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15およびフリーホイールダイオード17の双方が、ワイドバンドギャップ半導体材料によって形成されていてもよい。また、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15およびフリーホイールダイオード17のいずれか一方が、ワイドバンドギャップ半導体材料によって形成されていてもよい。
Both the insulated gate
実施の形態2.
ここでは、インバータ回路およびコンバータ回路に加えて、ブレーキ回路を有する電力用半導体装置について説明する。ブレーキ回路とは、減速時に生じる電力を消費させることで、減速時間を短縮するための回路である。
Embodiment 2.
Here, a power semiconductor device having a brake circuit in addition to an inverter circuit and a converter circuit will be described. The brake circuit is a circuit for reducing the deceleration time by consuming the power generated during deceleration.
図17に示すように、第1リードフレーム3には、インバータ回路用およびコンバータ回路用の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等が搭載されている。第2リードフレーム25には、ブレーキ回路用のブレーキ回路部品34が鉛フリーはんだ22によって接合されている。ブレーキ回路部品34には、たとえば、IGBT等がある。ブレーキ回路部品34と第2リード端子等とが、アルミニウムワイヤ24によって電気的に接続されている。
As shown in FIG. 17, the
第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とは、第1リードフレーム3において絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等が搭載されている側と、第2リードフレーム25においてブレーキ回路部品34が搭載されている側とが互いに向かい合う態様で、配置されている。
The
第2リードフレーム25におけるブレーキ回路部品34が搭載されている側とは反対の側には、第2接着樹脂79によってアルミニウムブロック77が接合されている。アルミニウムブロック77は、第2主面部51dに露出している。第2接着樹脂79は、高い放熱性と絶縁性とを有する。なお、これ以外の構成については、図4等に示す電力用半導体装置1の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
An
次に、上述した電力用半導体装置の製造方法について説明する。まず、複数の第1リード端子5を有する第1リードフレーム3に、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等を鉛フリーはんだ21によって接合する。アルミニウムワイヤ23によって、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等と第1リード端子5等とを電気的に接続する(図18参照)。
Next, a method for manufacturing the above-mentioned power semiconductor device will be described. First, the insulated gate
複数の第2リード端子27を有する第2リードフレーム25に、ブレーキ回路部品34を鉛フリーはんだ22によって接合する。第2リードフレーム25におけるブレーキ回路部品34が搭載されている側とは反対の側に、第2接着樹脂79によってアルミニウムブロック77を接合する。アルミニウムワイヤ24によって、ブレーキ回路部品34と第2リード端子27等とを電気的に接続する(図18参照)。
The
次に、図18に示すように、第1リードフレーム3において絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等が搭載されている側に対し、第2リードフレーム25においてブレーキ回路部品34が搭載されている側を向かい合わせる。屈曲させた接続リード39aを、はんだ41によって第1リードフレーム3に接合する。これにより、第2リードフレーム25は、第1リードフレーム3の上方(Z軸方向)に距離を隔てて保持された状態になる。
Next, as shown in FIG. 18, the side of the
次に、トランスファーモールドによって、第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とを樹脂によって封止する。図19に示すように、第1リードフレーム3および第2リードフレーム25を、下金型73に載置する。この状態において、第2リードフレーム25(第2リード端子27)と上金型71との間隔を距離L3とする。アルミニウムブロック77と上金型71との間隔を距離L4とする。このとき、距離L3が距離L4よりも長くなるように、配置関係が設定される。
Next, the
次に、図20に示すように、上金型71を下降させる。上金型71が下降すると、上金型71は、まず、アルミニウムブロック77に接触する。その後、アルミニウムブロック77に接触した状態で、アルミニウムブロック77を押し下げながら、上金型71は、上金型71が下金型73に当接するまで下降する。
Next, as shown in FIG. 20, the
アルミニウムブロック77が押し下げられることで、アルミニウムブロック77は、第2リードフレーム25(接続リード39a)からの反発力(弾性力)を受けて、上金型71に向かって付勢されることになる(矢印参照)。
When the
次に、その状態で、下金型73と上金型71によって形成されたキャビティ(図示せず)内に樹脂(図示せず)を充填することで、第1リードフレーム3および第2リードフレーム25を、樹脂によって封止する。このとき、アルミニウムブロック77が上金型71に向かって付勢されていることで、アルミニウムブロック77と上金型71との間に樹脂が流れ込むのを阻止することができる。
Next, in this state, the cavity (not shown) formed by the
次に、第1リードフレーム3および第2リードフレーム25を樹脂によって封止した封止体51を、下金型73および上金型71から取り出す。その後、図14~図16に示す工程と同様に、リードフォーミングを行うことによって、図17に示す電力用半導体装置1が完成する。
Next, the sealing
上述した電力用半導体装置1では、実施の形態1に係る電力用半導体装置について説明したのと同様に、絶縁耐性を確保しながら、第1リードフレーム3と第2リードフレーム25とを積層した電力用半導体装置1の小型化に寄与することができる。
In the above-described
さらに、上述した電力用半導体装置1では、トランスファーモールドによって第1リードフレーム3および第2リードフレーム25を樹脂によって封止する際に、アルミニウムブロック77と上金型71との間に樹脂が流れ込むのを阻止することができる。これにより、封止体51の第2主面部51dに露出するアルミニウムブロック77の表面に樹脂が付着するのを防止することができる。その結果、封止体51内で発生する熱をアルミニウムブロック77から安定に放熱させることができる。
Furthermore, in the
アルミニウムブロック77の表面に樹脂を付着させないためには、アルミニウムブロック77の厚さは、第2リードフレーム25の厚さよりも厚いことが望ましい。一般的に、リードフレームでは、電子部品を搭載するプロセスまたはワイヤ等を接続するプロセス等の影響を受けて、リードフレームには凹凸が形成されることがある。リードフレームに凹凸が形成された場合において、アルミニウムブロックの厚さが薄い場合には、アルミニウムブロックには、リードフレームの形状(凹凸)を反映した凹凸が形成されることが想定される。
To prevent resin from adhering to the surface of the
凹凸が形成されたアルミニウムブロックでは、アルミニウムブロックと上金型との間に樹脂が流れ込み、アルミニウムブロックの表面に樹脂が付着することがある。したがって、たとえ、第2リードフレーム25に凹凸が形成されたとしても、その凹凸の形状をアルミニウムブロック77に反映させないために、アルミニウムブロック77の厚さは、第2リードフレーム25の厚さよりも厚いことが望ましい。
When an aluminum block has irregularities formed therein, resin may flow into the gap between the aluminum block and the upper die, resulting in the resin adhering to the surface of the aluminum block. Therefore, even if irregularities are formed in the
次に、アルミニウムブロック77が露出した電力用半導体装置1を、外部基板65に実装した状態の一例について説明する。図21に示すように、外部基板65は、たとえば、ガラスエポキシ製である。外部基板65には、複数のスルーホール65aが形成されている。外部基板65には、銅に金めっきを施した金属板67が埋め込まれている。
Next, an example of the
封止体51からそれぞれ突出する複数の第1リード端子5と複数の第2リード端子27とが、対応するスルーホール65aにそれぞれ挿通されて、はんだによって接合されている。封止体51の第2主面部51dに露出するアルミニウムブロック77が、グリス69を介在させて、金属板67に接触している。封止体51の第1主面部51cに露出する銅板11には、グリス63を介在させてヒートシンク61が固定されている。
The first lead terminals 5 and the second lead terminals 27 each protruding from the sealing
上述した外部基板65に実装された電力用半導体装置1では、封止体51の第2主面部51dに露出するアルミニウムブロック77が、グリス69を介在させて金属板67に接触している。これにより、第2リードフレーム25に搭載されたブレーキ回路部品34において発生する熱を、金属板67に放熱させることができる。その結果、ブレーキ回路部品34の温度上昇を抑制することができる。
In the
また、封止体51の第1主面部51cに露出する銅板11に、グリス63を介在させてヒートシンク61が固定されている。これにより、第1リードフレーム3に搭載された絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等において発生する熱を、ヒートシンク61に放熱させることができる。その結果、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等の温度上昇を抑制することができる。
The
また、第1リードフレーム3に搭載される絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等の半導体材料および第2リードフレーム25に搭載されるブレーキ回路部品34の半導体材料として、ワイドバンドギャップ半導体材料を適用してもよい。ワイドバンドギャップ半導体材料としては、たとえば、炭化ケイ素(SiC)が好適である。
In addition, wide band gap semiconductor materials may be used as the semiconductor materials of the insulated gate
ワイドバンドギャップ半導体材料によって形成された絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ15等の電子部品では、シリコンによって形成された場合と比べて、電流の許容量が増える。また、耐熱性が高く高温動作が可能になる。さらに、電力損失が抑えられる。さらに、耐電圧が向上する。
Electronic components such as insulated gate
このことにより、ワイドバンドギャップ半導体材料によって形成された電子部品では、電子部品としての機能の高効率化を図ることができる。また、ワイドバンドギャップ半導体材料によって形成された電子部品では、シリコンによって形成された電子部品と同程度の機能であれば、シリコンによって形成された電子部品と比べて、電子部品を小型化することができ、電力用半導体装置の小型化に寄与することができる。 As a result, electronic components made of wide band gap semiconductor materials can function more efficiently as electronic components. Furthermore, electronic components made of wide band gap semiconductor materials can be made smaller than electronic components made of silicon if they have the same functionality as electronic components made of silicon, which can contribute to the miniaturization of power semiconductor devices.
さらに、ワイドバンドギャップ半導体材料によって形成された電子部品では、シリコンによって形成された電子部品と同程度のサイズであれば、さらなる大電流化に対応することができる。また、耐熱性が高く高温動作が可能になることで、ヒートシンク61(放熱フィン)の小型化に寄与することができる。また、空冷の他に、水冷化も可能になり、外部基板65に実装された電力用半導体装置1を含む機器の小型化と大電流化を図ることができる。
Furthermore, electronic components made of wide band gap semiconductor materials can handle even larger currents if they are about the same size as electronic components made of silicon. In addition, their high heat resistance allows for high temperature operation, which contributes to the miniaturization of the heat sink 61 (heat dissipation fins). In addition to air cooling, water cooling is also possible, allowing for the miniaturization and high current of equipment including the
実施の形態3.
ここでは、第1リードフレームおよび第2リードフレームに加えて、第3リードフレームを備えた電力用半導体装置の一例について説明する。
Here, an example of a power semiconductor device including a third lead frame in addition to a first lead frame and a second lead frame will be described.
図22および図23に示すように、Z軸方向に距離を隔てて対向するように配置された第1リードフレーム3と第2リードフレーム25との間に、第3リードフレーム43が配置されている。封止体51は、第3リードフレーム43を封止する第3封止体部57を含む。第3封止体部57は、第1封止体部53と第2封止体部55との間に位置する。
As shown in Figures 22 and 23, the
封止体51における第1側面部51aは、第1側面部第1部52aおよび第1側面部第2部52bに加えて、第1側面部第3部52cを含む。第1側面部第3部52cは、第1側面部第1部52aに対して第2側面部51bが位置している側に位置する。第1側面部第3部52cは、第1側面部第2部52bに対して第2側面部51bが位置している側とは反対の側に位置する。第3封止体部57が、第1側面部第3部52cを有する。
The first
第3リードフレーム43は、複数の第3リード端子45を有する。複数の第3リード端子45は、Y軸方向に互いに距離を隔てて配置されている。複数の第3リード端子45は、第3封止体部57における第1側面部第3部52cから突出している複数の第3リード端子45を含む。
The
第3リード端子45は、第3根元部47と第3先端部49とを有する。第1側面部第3部52cから突出する複数の第3リード端子45の第3根元部47は、第1側面部第3部52cからX軸正方向に向かって突出している。第3先端部49は、第3根元部47からZ軸正方向に向かって屈曲している。
The third lead terminal 45 has a
第1側面部第3部52cから突出する複数の第3リード端子45は、第1側面部第2部52bから突出する複数の第2リード端子27と、第1側面部第2部52bから突出する第2リード端子27とは、それぞれX軸方向に距離を隔てられるとともにZ軸方向に距離を隔てられた位置に位置している。
The multiple third lead terminals 45 protruding from the first side surface portion
封止体51(電力用半導体装置1)をZ軸方向(正側から負側)から見た平面視において、複数の第1リード端子5、複数の第2リード端子27および複数の第3リード端子45は、互いに重ならないように配置されている。 In a plan view of the sealing body 51 (power semiconductor device 1) seen from the Z-axis direction (from the positive side to the negative side), the multiple first lead terminals 5, the multiple second lead terminals 27, and the multiple third lead terminals 45 are arranged so as not to overlap one another.
封止体51の第1側面部51aでは、第1側面部第1部52aが、第1側面部第3部52cの位置まで後退した第2切り欠き部60が形成されている。封止体51をZ軸方向(正側から負側)から見た平面視において、第2切り欠き部60は、第3リード端子45と重なる位置に形成されている。
A
第1リードフレーム3には、たとえば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ等(図示せず)が搭載されている。第2リードフレーム25には、たとえば、ブレーキ回路部品等(図示せず)が搭載されている。第3リードフレーム43には、たとえば、制御用IC等(図示せず)が搭載されている。
The
なお、これ以外の構成については、図1~図3等に示す電力用半導体装置の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。 Other than this, the configuration is the same as that of the power semiconductor device shown in Figures 1 to 3, etc., so the same components are given the same reference numerals and their descriptions will not be repeated unless necessary.
上述した電力用半導体装置1では、第1リードフレーム3および第2リードフレーム25に加えて、第3リードフレーム43を有する。これにより、封止体51に封止される電子部品等の数を増やすことができ、電力用半導体装置1の高機能化に寄与することができる。
The
第1側面部51aは、第1側面部第1部52aおよび第1側面部第2部52bに加えて、第1側面部第3部52cを含む。第1側面部第3部52cは、第1側面部第1部52aに対して第2側面部51bが位置している側に位置する。第1側面部第3部52cは、第1側面部第2部52bに対して第2側面部51bが位置している側とは反対の側に位置する。第3封止体部57が、第1側面部第3部52cを有する。
The first
第1側面部第3部52cから突出する複数の第3リード端子45は、第1側面部第2部52bから突出する複数の第2リード端子27と、第1側面部第2部52bから突出する第2リード端子27とは、それぞれX軸方向に距離を隔てられるとともにZ軸方向に距離を隔てられた位置に位置している。
The multiple third lead terminals 45 protruding from the first side surface portion
これにより、積層された複数のリードフレームのそれぞれのリード端子を、パッケージの側面部における同じ高さ位置に配置させた電力用半導体装置の場合と比べると、側面部の厚さを厚くする必要がなくなる。 This eliminates the need to make the side surface thicker than in the case of a power semiconductor device in which the lead terminals of multiple stacked lead frames are positioned at the same height on the side surface of the package.
また、第1リード端子5が突出する第1側面部第1部52aは、第3リード端子45が突出する第1側面部第3部52cに対して、第2側面部51bが位置している側とは反対の側に離れた位置に位置している。すなわち、第3リード端子45(第3根元部47)のZ軸負方向側には、第1封止体部53が位置することになる。
The first side surface portion
これにより、封止体の厚さ(Z軸方向)を厚くすることなく、第1側面部第1部52aから突出する複数の第1リード端子5と第1側面部第3部52cから突出する複数の第3リード端子45との沿面距離(絶縁距離)が確保される。その結果、絶縁耐性を確保しながら、第3リードフレーム43を含む電力用半導体装置1の小型化に寄与することができる。
This ensures a creepage distance (insulation distance) between the multiple first lead terminals 5 protruding from the first side portion
さらに、第1切り欠き部59に加えて第2切り欠き部60が形成されていることで、実施の形態1において説明したのと同様に、リードフォーミングを行う工程において、第1リード端子5、第2リード端子27および第3リード端子45を、加工刃によって同時に屈曲させることができる。
Furthermore, by forming the
なお、上述した電力用半導体装置1では、必要に応じて、さらに、第4リードフレーム等を積層させてもよい。そのような電力半導体装置においては、さらなる高機能化を図りながら、電力用半導体装置の小型化に寄与することができる。
In addition, in the above-mentioned
また、各実施の形態に係る電力用半導体装置1では、封止体51に第1切り欠き部59等が形成された構造を例に挙げて説明した。絶縁耐性を確保しながら、電力用半導体装置の高機能化を図る観点からでは、図24に示すように、第1切り欠き部が形成されていない電力用半導体装置1であってもよい。この場合には、たとえば、金型が横方向にも駆動するインジェクションモールドによって封止体が形成されることになる。
In addition, in the
実施の形態4.
ここでは、上述した実施の形態1~3において説明した電力用半導体装置を適用した電力変換装置について説明する。本開示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4として、三相のインバータに本開示を適用した場合について説明する。
Embodiment 4.
Here, a power conversion device will be described that applies the power semiconductor device described in the above-mentioned
図25は、本実施の形態に係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25に示す電力変換システムは、電源100、電力変換装置200、負荷300から構成される。電源100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100は種々のもので構成することが可能であり、たとえば、直流系統、太陽電池、蓄電池により構成することができる。また、交流系統に接続された整流回路またはAC/DCコンバータにより構成してもよい。また、電源100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してもよい。
Figure 25 is a block diagram showing the configuration of a power conversion system to which the power conversion device according to this embodiment is applied. The power conversion system shown in Figure 25 is composed of a
電力変換装置200は、電源100と負荷300との間に接続された三相のインバータであり、電源100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25に示すように、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。
The
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、たとえば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、または、空調機器向けの電動機として用いられる。
The
以下、電力変換装置200の詳細について説明する。主変換回路201は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えている(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100から供給される直流電力が交流電力に変換されて、負荷300に供給される。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から構成することができる。
The
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の少なくともいずれかは、上述した実施の形態1~3の少なくともいずれかに係る電力用半導体装置1に相当する半導体装置202が有するスイッチング素子または還流ダイオードである。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た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。
At least one of the switching elements and free wheel diodes of the
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)を備えているが、駆動回路は半導体装置202に内蔵されていてもよいし、半導体装置202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201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201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。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。
The
制御回路203は、負荷300に所望の電力が供給されるように、主変換回路201のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷300に供給すべき電力に基づいて主変換回路201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。たとえば、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201を制御することができる。そして、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、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路201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またはオフ信号を駆動信号として出力する。
The
本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路201を構成する半導体装置202として実施の形態1~3に係る電力用半導体装置を適用するため、絶縁耐性を確保しながら、電力用半導体装置の高機能化と小型化を図ることができる。その結果、電力変換装置の高機能化および小型化に貢献することができる。
In the power conversion device according to this embodiment, the power semiconductor device according to
本実施の形態では、2レベルの三相インバータに本開示を適用する例について説明したが、本開示は、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レベルまたはマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、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開示を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはDC/DCコンバータまたはAC/DCコンバータに本開示を適用することも可能である。 In the present embodiment, an example of applying the present disclosure to a two-level three-phase inverter has been described, but the present disclosure is not limited to this and can be applied to various power conversion devices. In the present embodiment, a two-level power conversion device is used, but a three-level or multi-level power conversion device may also be used, and when supplying power to a single-phase load, the present disclosure may be applied to a single-phase inverter. In addition, when supplying power to a DC load, etc., the present disclosure can also be applied to a DC/DC converter or an AC/DC converter.
また、本開示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、たとえば、放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器または非接触給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには、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ることも可能である。 In addition, the power conversion device to which the present disclosure is applied is not limited to the case where the load described above is an electric motor, but can also be used, for example, as a power supply device for an electric discharge machine, a laser processing machine, an induction heating cooker, or a non-contact power supply system, and can also be used as a power conditioner for a solar power generation system or a power storage system, etc.
なお、各実施の形態において説明した電力用半導体装置については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。 The power semiconductor devices described in each embodiment can be combined in various ways as needed.
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本開示は上記で説明した範囲ではなく、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および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein are illustrative and are not intended to be limiting. The scope of the present disclosure is defined by the claims, not by the scope described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.
本開示は、積層させた複数のリードフレームを封止体によって封止した電力用半導体装置に有効に利用される。 This disclosure can be effectively used in power semiconductor devices in which multiple stacked lead frames are sealed with a sealant.
1 電力用半導体装置、3 第1リードフレーム、5 第1リード端子、7 第1根元部、9 第1先端部、11 銅板、13 第1接着樹脂、15 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、17 フリーホイールダイオード、19 整流ダイオード、21、22 鉛フリーはんだ、23、24 アルミニウムワイヤ、25 第2リードフレーム、27 第2リード端子、29 第2根元部、31 第2先端部、33 制御用IC、34 ブレーキ回路部品、35 銀ペースト、37 金ワイヤ、39 接続部材、39a リード、39b 板ばね、39c ワイヤ、41 はんだ、43 第3リードフレーム、45 第3リード端子、47 第3根元部、49 第3先端部、51 封止体、51a 第1側面部、51b 第2側面部、51c 第1主面部、51d 第2主面部、52a 第1側面部第1部、52b 第1側面部第2部、52c 第2側面部第3部、53 第1封止体部、55 第2封止体部、57 第3封止体部、59 第1切り欠き部、60 第2切り欠き部、61 ヒートシンク、63 グリス、65 外部基板、65a スルーホール、67 金属板、69 グリス、71 上金型、73 下金型、75 凸部、77 アルミニウムブロック、79 第2接着樹脂、81 上ダイ、83 下ダイ、85、85a、85b 加工刃、100 電源、200 電力変換装置、201 主変換回路、202 半導体モジュール、203 制御回路、300 負荷。 1 Power semiconductor device, 3 First lead frame, 5 First lead terminal, 7 First root portion, 9 First tip portion, 11 Copper plate, 13 First adhesive resin, 15 Insulated gate bipolar transistor, 17 Free wheel diode, 19 Rectifier diode, 21, 22 Lead-free solder, 23, 24 Aluminum wire, 25 Second lead frame, 27 Second lead terminal, 29 Second root portion, 31 Second tip portion, 33 Control IC, 34 Brake circuit component, 35 Silver paste, 37 Gold wire, 39 Connection member, 39a Lead, 39b Leaf spring, 39c Wire, 41 Solder, 43 Third lead frame, 45 Third lead terminal, 47 Third root portion, 49 Third tip portion, 51 Sealing body, 51a First side portion, 51b Second side portion, 51c First main surface portion, 51d Second main surface portion, 52a, first side portion first portion, 52b, first side portion second portion, 52c, second side portion third portion, 53, first sealing body portion, 55, second sealing body portion, 57, third sealing body portion, 59, first notch portion, 60, second notch portion, 61, heat sink, 63, grease, 65, external board, 65a, through hole, 67, metal plate, 69, grease, 71, upper die, 73, lower die, 75, convex portion, 77, aluminum block, 79, second adhesive resin, 81, upper die, 83, lower die, 85, 85a, 85b, processing blade, 100, power source, 200, power conversion device, 201, main conversion circuit, 202, semiconductor module, 203, control circuit, 300, load.
Claims (17)
前記第1リードフレームとは第1方向に距離を隔てて対向するように配置されるとともに電気的に接続され、第2半導体素子を搭載し、複数の第2リード端子を含む第2リードフレームと、
複数の前記第1リード端子および複数の前記第2リード端子を突出させる態様で、前記第1リードフレームおよび前記第2リードフレームを封止する封止体と
を備え、
前記封止体は、
前記第1方向と交差する第2方向に距離を隔てて互いに対向するように配置されるとともに、前記第1方向および前記第2方向と交差する第3方向にそれぞれ延在する第1側面部および第2側面部と、
前記第1方向に距離を隔てて互いに対向するように配置されるとともに、前記第1側面部から前記第2側面部にわたってそれぞれ形成された第1主面部および第2主面部と
を有し、
前記封止体における前記第1側面部は、第1側面部第1部および第1側面部第2部を含み、
前記第1側面部第1部は、前記第1主面部が位置している側に位置し、
前記第1側面部第2部は、前記第2主面部が位置している側に位置し、
前記第1側面部第1部は、前記第1側面部第2部に対して、前記第2側面部が位置している側とは反対の側に距離を隔てて位置し、
複数の前記第1リード端子は、前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子を含み、
複数の前記第2リード端子は、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子を含み、
前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子と、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子とは、前記第2方向に距離を隔てて位置している、電力用半導体装置。 a first lead frame carrying a first semiconductor element and including a plurality of first lead terminals;
a second lead frame that is disposed to face the first lead frame at a distance in a first direction and is electrically connected to the first lead frame, the second lead frame having a second semiconductor element mounted thereon and including a plurality of second lead terminals;
a sealing body that seals the first lead frame and the second lead frame in a manner that causes the first lead terminals and the second lead terminals to protrude,
The sealing body is
a first side portion and a second side portion that are disposed to face each other at a distance in a second direction intersecting the first direction and that extend in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
a first main surface portion and a second main surface portion that are disposed to face each other at a distance in the first direction and are formed from the first side surface portion to the second side surface portion,
the first side surface portion of the sealing body includes a first side surface portion first part and a first side surface portion second part,
the first side surface portion first portion is located on the side where the first main surface portion is located,
the first side surface portion second portion is located on the side where the second main surface portion is located,
the first side surface portion first portion is located at a distance from the first side surface portion second portion on a side opposite to a side on which the second side surface portion is located,
the first lead terminals include the first lead terminals protruding from the first portion of the first side surface portion,
the second lead terminals include the second lead terminals protruding from the first side surface portion second portion,
A power semiconductor device, wherein the first lead terminal protruding from the first portion of the first side surface and the second lead terminal protruding from the second portion of the first side surface are positioned at a distance in the second direction.
前記封止体を前記第1方向から見た平面視において、
前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子と、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子とは、互いに重ならないように配置され、
前記第1切り欠き部は、前記第2リード端子と重なる位置に形成された、請求項1記載の電力用半導体装置。 a first cutout portion is formed in the first side surface portion of the sealing body, the first portion being recessed to a position of the second portion of the first side surface portion;
In a plan view of the sealing body seen from the first direction,
the first lead terminal protruding from the first portion of the first side surface portion and the second lead terminal protruding from the second portion of the first side surface portion are arranged so as not to overlap with each other;
2. The power semiconductor device according to claim 1, wherein said first cutout portion is formed at a position overlapping said second lead terminal.
前記第2リードフレームに対し、前記第2半導体素子が搭載されている側と反対側に第2接合材を介して第2金属板が配置された、請求項1~6のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。 a side of the first lead frame on which the first semiconductor element is mounted and a side of the second lead frame on which the second semiconductor element is mounted face each other;
A power semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, wherein a second metal plate is arranged on the second lead frame on the side opposite to the side on which the second semiconductor element is mounted, via a second bonding material.
前記封止体における前記第1側面部は、前記第1側面部第1部に対して前記第2側面部が位置している側に位置するとともに、前記第1側面部第2部に対して前記第2側面部が位置している側とは反対側に位置する第1側面部第3部を含み、
複数の前記第3リード端子は、前記第1側面部第3部から突出する前記第3リード端子を含み、
前記封止体を前記第1方向から見た平面視において、前記第1側面部第3部から突出する前記第3リード端子と、前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子と、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子とは、互いに重ならないように配置され、
前記第1側面部第3部から突出する前記第3リード端子は、前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子と、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子とは、それぞれ前記第2方向に距離を隔てて位置している、請求項1~8のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。 a third lead frame disposed between the first lead frame and the second lead frame spaced apart in the first direction, the third lead frame including a plurality of third lead terminals;
the first side surface portion of the sealing body includes a first side surface portion third portion located on a side where the second side surface portion is located with respect to the first side surface portion first portion and located on an opposite side to the side where the second side surface portion is located with respect to the first side surface portion second portion,
the third lead terminals include the third lead terminals protruding from a third portion of the first side surface portion,
the third lead terminal protruding from the first side surface portion third portion, the first lead terminal protruding from the first side surface portion first portion, and the second lead terminal protruding from the first side surface portion second portion are arranged so as not to overlap with one another in a plan view of the sealing body seen from the first direction,
A power semiconductor device as described in any one of claims 1 to 8, wherein the third lead terminal protruding from the first side portion third portion, the first lead terminal protruding from the first side portion first portion, and the second lead terminal protruding from the first side portion second portion are each positioned at a distance in the second direction.
前記封止体を前記第1方向から見た平面視において、前記第2切り欠き部は、前記第3リード端子と重なる位置に形成された、請求項9記載の電力用半導体装置。 a second cutout portion is formed in the first side surface portion of the sealing body, the second cutout portion being formed by receding the first portion of the first side surface portion to a position of the third portion of the first side surface portion;
10. The power semiconductor device according to claim 9, wherein the second cutout portion is formed at a position overlapping with the third lead terminal in a plan view of the sealing body seen from the first direction.
前記電力用半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体材料によって形成された、請求項1~10のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。 the first semiconductor device includes a power semiconductor device,
11. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the power semiconductor element is made of a wide band gap semiconductor material.
前記第1リードフレームに第1半導体素子を搭載し、前記第2リードフレームに第2半導体素子を搭載する工程と、
前記第1リードフレームに対し、第1方向に距離を隔てて対向するように前記第2リードフレームを配置する工程と、
モールド金型を用意する工程と、
前記第1方向に距離を隔てて対向する前記第1リードフレームおよび前記第2リードフレームを前記モールド金型内に配置する工程と、
前記モールド金型内にモールド樹脂を充填することにより、複数の前記第1リード端子および複数の前記第2リード端子をそれぞれ突出させる態様で、前記第1リードフレームおよび前記第2リードフレームを封止する封止体を形成する工程と、
前記封止体を、前記モールド金型から取り出す工程と、
前記封止体から突出する複数の前記第1リード端子と複数の前記第2リード端子とを、それぞれ前記第1方向に向けて屈曲させる工程と
を備え、
前記封止体を形成する工程では、
前記第1方向と交差する第2方向に距離を隔てて互いに対向するように配置され、前記第1方向および前記第2方向と交差する第3方向にそれぞれ延在する第1側面部および第2側面部と、
前記第1方向に距離を隔てて互いに対向するように配置され、前記第1側面部から前記第2側面部にわたってそれぞれ位置する第1主面部および第2主面部と
が形成され、
前記第1側面部は、
前記第1主面部が位置している側に位置する第1側面部第1部と、
前記第2主面部が位置している側に位置する第1側面部第2部と
が形成され、
前記第1側面部第1部は、前記第1側面部第2部に対して、前記第2側面部が位置している側とは反対の側に距離を隔てて位置するように形成され、
前記封止体から突出する複数の前記第1リード端子が、前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子を含むように形成され、
前記封止体から突出する複数の前記第2リード端子が、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子を含むように形成され、
前記封止体から突出する複数の前記第1リード端子と複数の前記第2リード端子とを、それぞれ前記第1方向に向けて屈曲させる工程では、前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子と、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子とが、前記第2方向に距離を隔てて位置するように屈曲される、電力用半導体装置の製造方法。 preparing a first lead frame including a plurality of first lead terminals and a second lead frame including a plurality of second lead terminals;
mounting a first semiconductor element on the first lead frame and a second semiconductor element on the second lead frame;
disposing the second lead frame opposite to and spaced apart from the first lead frame in a first direction;
Providing a mold;
placing the first lead frame and the second lead frame, opposed to each other and spaced apart in the first direction, in the molding die;
forming a sealing body that seals the first lead frame and the second lead frame in such a manner that the first lead terminals and the second lead terminals are each protruded by filling the molding die with a molding resin;
removing the encapsulated body from the molding die;
bending the first lead terminals and the second lead terminals protruding from the sealing body in the first direction,
In the step of forming the sealing body,
a first side portion and a second side portion arranged to face each other at a distance in a second direction intersecting the first direction and extending in a third direction intersecting the first direction and the second direction;
a first main surface portion and a second main surface portion are disposed to face each other at a distance in the first direction and positioned from the first side surface portion to the second side surface portion,
The first side surface portion is
a first side surface portion first part located on the side where the first main surface portion is located;
a first side surface portion second portion located on the side where the second main surface portion is located;
the first side surface portion first portion is formed to be located at a distance from the first side surface portion second portion on a side opposite to a side on which the second side surface portion is located,
the first lead terminals protruding from the sealing body are formed to include the first lead terminal protruding from the first portion of the first side surface portion,
the second lead terminals protruding from the sealing body are formed to include the second lead terminal protruding from the first side surface portion second portion,
A method for manufacturing a power semiconductor device, wherein in the process of bending the multiple first lead terminals and the multiple second lead terminals protruding from the sealing body toward the first direction, the first lead terminals protruding from the first part of the first side surface portion and the second lead terminals protruding from the second part of the first side surface portion are bent so as to be positioned at a distance from each other in the second direction.
前記モールド金型を用意する工程は、
前記封止体において、前記第1リード端子が突出する前記第1側面部第1部を成型することになる部分から前記第2リード端子が突出する前記第1側面部第2部を成型することになる部分へ向かって突出した凸部を含む下金型と、
前記下金型と対向する上金型と
を用意する工程を含み、
前記封止体を形成する工程では、前記凸部によって、前記封止体における前記第1側面部に、前記第1側面部第1部から前記第1側面部第2部の位置まで後退した第1切り欠き部が形成され、
前記封止体から突出する複数の前記第1リード端子と複数の前記第2リード端子とを、それぞれ前記第1方向に向けて屈曲させる工程では、
前記第1リード端子を屈曲する第1加工刃と、
前記第2リード端子を加工する第2加工刃と
が用意され、
前記第1加工刃は、前記第1側面部第1部から突出する前記第1リード端子を屈曲する前記第1加工刃を含み、
前記第2加工刃は、前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子を屈曲する前記第2加工刃を含み、
前記第1側面部第2部から突出する前記第2リード端子を屈曲する前記第2加工刃は、前記第1切り欠き部に配置され、
前記第1切り欠き部に配置された前記第1加工刃を、前記第2加工刃とともに、前記第3方向に移動させることによって、前記第1リード端子と前記第2リード端子とが屈曲される、請求項13記載の電力用半導体装置の製造方法。 In the step of arranging the second lead frame so as to face the first lead frame at a distance in the first direction, the first lead terminals and the second lead terminals are arranged so as not to overlap each other in a plan view seen from the third direction,
The step of preparing the mold includes:
a lower die including a convex portion protruding from a portion of the sealing body that will form the first side surface portion first portion from which the first lead terminal protrudes toward a portion of the sealing body that will form the first side surface portion second portion from which the second lead terminal protrudes;
preparing an upper die facing the lower die,
In the step of forming the sealing body, a first cutout portion is formed in the first side surface portion of the sealing body by the protrusion, the first cutout portion being recessed from a position of the first side surface portion first part to a position of the first side surface portion second part,
In the step of bending the first lead terminals and the second lead terminals protruding from the sealing body in the first direction,
a first processing blade for bending the first lead terminal;
a second processing blade for processing the second lead terminal is provided;
the first processing blade includes a first processing blade configured to bend the first lead terminal protruding from the first portion of the first side surface portion,
the second processing blade includes a second processing blade that bends the second lead terminal protruding from the first side surface portion second part,
the second processing blade that bends the second lead terminal protruding from the first side surface portion second part is disposed in the first cutout portion,
14. The method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 13, wherein the first lead terminal and the second lead terminal are bent by moving the first processing blade arranged in the first cutout portion together with the second processing blade in the third direction.
前記第1方向に距離を隔てて対向する前記第1リードフレームおよび前記第2リードフレームを前記モールド金型内に配置する工程では、前記上金型によって、前記第2リードフレームを上方から押さえ付けることによって、前記接続リードを変形させる、請求項14記載の電力用半導体装置の製造方法。 In the step of disposing the second lead frame so as to face the first lead frame at a distance in the first direction, a connection lead is attached to electrically connect the first lead frame and the second lead frame,
15. A method for manufacturing a power semiconductor device as described in claim 14, wherein in the process of placing the first lead frame and the second lead frame, which face each other at a distance in the first direction, in the molding die, the upper die presses the second lead frame from above, thereby deforming the connection leads.
前記第1リードフレームにおいて前記第1半導体素子が搭載されている側と、前記第2リードフレームにおいて前記第2半導体素子が搭載されている側とが対向する態様で、前記第1リードフレームと前記第2リードフレームとを配置する工程と、
前記第2リードフレームに対し、前記第2半導体素子が搭載されている側とは反対側に金属板を配置する工程と
を含み、
前記第1方向に距離を隔てて対向する前記第1リードフレームおよび前記第2リードフレームを前記モールド金型内に配置する工程では、前記上金型を、前記第2リードフレームよりも先に前記金属板に接触させる、請求項15記載の電力用半導体装置の製造方法。 The step of disposing the second lead frame so as to face the first lead frame at a distance in the first direction includes:
a step of arranging the first lead frame and the second lead frame such that a side of the first lead frame on which the first semiconductor element is mounted faces a side of the second lead frame on which the second semiconductor element is mounted;
and arranging a metal plate on the second lead frame on a side opposite to a side on which the second semiconductor element is mounted,
16. The method for manufacturing a power semiconductor device as described in claim 15, wherein in the process of placing the first lead frame and the second lead frame, which face each other at a distance in the first direction, in the molding die, the upper die is brought into contact with the metal plate before the second lead frame.
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。
A main conversion circuit having the power semiconductor device according to any one of claims 1 to 12, which converts input power and outputs the converted power;
a control circuit that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit to the main conversion circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020176057A JP7535909B2 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Power semiconductor device, its manufacturing method, and power conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020176057A JP7535909B2 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Power semiconductor device, its manufacturing method, and power conversion device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022067375A JP2022067375A (en) | 2022-05-06 |
| JP7535909B2 true JP7535909B2 (en) | 2024-08-19 |
Family
ID=81390594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020176057A Active JP7535909B2 (en) | 2020-10-20 | 2020-10-20 | Power semiconductor device, its manufacturing method, and power conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7535909B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2024247739A1 (en) * | 2023-05-29 | 2024-12-05 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004022601A (en) | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JP2004039700A (en) | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor power module |
| JP2010245248A (en) | 2009-04-06 | 2010-10-28 | Denso Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2012186370A (en) | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
| JP2013098199A (en) | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device and manufacturing method therefor |
| WO2015173862A1 (en) | 2014-05-12 | 2015-11-19 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor device and method for manufacturing same |
| JP2017028195A (en) | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
| WO2020148879A1 (en) | 2019-01-18 | 2020-07-23 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device, production method for semiconductor device, and power conversion device |
-
2020
- 2020-10-20 JP JP2020176057A patent/JP7535909B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004022601A (en) | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
| JP2004039700A (en) | 2002-06-28 | 2004-02-05 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor power module |
| JP2010245248A (en) | 2009-04-06 | 2010-10-28 | Denso Corp | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP2012186370A (en) | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Denso Corp | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
| JP2013098199A (en) | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device and manufacturing method therefor |
| WO2015173862A1 (en) | 2014-05-12 | 2015-11-19 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor device and method for manufacturing same |
| JP2017028195A (en) | 2015-07-27 | 2017-02-02 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
| WO2020148879A1 (en) | 2019-01-18 | 2020-07-23 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device, production method for semiconductor device, and power conversion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022067375A (en) | 2022-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7196815B2 (en) | Semiconductor module and power converter | |
| US20190131210A1 (en) | Semiconductor module, method for manufacturing the same and electric power conversion device | |
| JP7561677B2 (en) | Power semiconductor device, method for manufacturing the power semiconductor device, and power conversion device | |
| JP6575739B1 (en) | Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and power conversion device | |
| WO2019216161A1 (en) | Power semiconductor module, method for producing same and electric power converter | |
| US20150035132A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device | |
| US11217514B2 (en) | Power semiconductor device, method for manufacturing power semiconductor device, and power conversion device | |
| CN111052325B (en) | Semiconductor modules and power conversion devices | |
| JP2018073923A (en) | Power semiconductor device, method for manufacturing power semiconductor device, and power conversion device | |
| JP7053897B2 (en) | Semiconductor devices, manufacturing methods for semiconductor devices, and power conversion devices | |
| JP2024013570A (en) | Semiconductor device, semiconductor device manufacturing method, and power conversion device | |
| CN117438404A (en) | Semiconductor device, manufacturing method of semiconductor device, and power conversion device | |
| JP7535909B2 (en) | Power semiconductor device, its manufacturing method, and power conversion device | |
| JP7479771B2 (en) | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and power conversion device | |
| JP7584668B2 (en) | Power module and power conversion device | |
| JP7693094B2 (en) | Power module semiconductor package and semiconductor device | |
| CN115280496B (en) | Semiconductor device and power conversion device | |
| JP2024138858A (en) | POWER SEMICONDUCTOR DEVICE, POWER CONVERSION DEVICE, AND METHOD FOR MANUFACTURING POWER SEMICONDUCTOR DEVICE | |
| JP7851410B2 (en) | Semiconductor device, power converter, and method for manufacturing a semiconductor device | |
| WO2022138200A1 (en) | Power semiconductor device, method for making same, and electric power converting device | |
| US20250285946A1 (en) | Semiconductor device and power conversion device | |
| JP7651289B2 (en) | Power semiconductor module, its manufacturing method, and power conversion device | |
| JP2025115059A (en) | Semiconductor Module | |
| JP2023110389A (en) | Semiconductor device, power conversion device, and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2025044428A (en) | Semiconductor device, power conversion device, and method for manufacturing the semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230906 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240613 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240709 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240806 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7535909 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |