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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025014321
(43)【公開日】2025-01-30
(54)【発明の名称】半導体装置、及び車両
(51)【国際特許分類】
H01L 25/07 20060101AFI20250123BHJP
H01L 21/52 20060101ALI20250123BHJP
【ＦＩ】
H01L25/04 C
H01L21/52 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023116797
(22)【出願日】2023-07-18
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110004185
【氏名又は名称】インフォート弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100121083
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 宏義
(74)【代理人】
【識別番号】100138391
【弁理士】
【氏名又は名称】天田 昌行
(74)【代理人】
【識別番号】100132067
【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 喜雅
(72)【発明者】
【氏名】磯野 友寛
【テーマコード（参考）】
5F047
【Ｆターム（参考）】
5F047AA17
5F047BA06
5F047CA00
(57)【要約】
【課題】半導体素子の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐ。
【解決手段】半導体装置（１）は、配線板（２）と、配線板上に配置された半導体素子（３Ａ）と、半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材（９０１、９０２）により接合されたリード（４Ａ）と、を備え、半導体素子の主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層（３０６）により分割された第１のパッド（３０３）と第２のパッド（３０４）とを有し、リードは、半導体素子の主電極と向かい合う接合面（４０１）のうちの絶縁層と向かい合う位置に、上面側に変位した底面（４１３）を有し、第１の方向（Ｙ方向）に延伸する凹部（４１０）が形成されており、リードの凹部は、第１の方向の少なくとも一端が、接合面の平面視においてリードの第１の方向の端に位置し、底面における接合材と接触していない領域が凹部の第１の方向の一端から他端まで連続している。
【選択図】図１０Ｃ
【解決手段】半導体装置（１）は、配線板（２）と、配線板上に配置された半導体素子（３Ａ）と、半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材（９０１、９０２）により接合されたリード（４Ａ）と、を備え、半導体素子の主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層（３０６）により分割された第１のパッド（３０３）と第２のパッド（３０４）とを有し、リードは、半導体素子の主電極と向かい合う接合面（４０１）のうちの絶縁層と向かい合う位置に、上面側に変位した底面（４１３）を有し、第１の方向（Ｙ方向）に延伸する凹部（４１０）が形成されており、リードの凹部は、第１の方向の少なくとも一端が、接合面の平面視においてリードの第１の方向の端に位置し、底面における接合材と接触していない領域が凹部の第１の方向の一端から他端まで連続している。
【選択図】図１０Ｃ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
配線板と、前記配線板上に配置された半導体素子と、前記半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材により接合されたリードと、を備え、
前記半導体素子の前記主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層により分割された第１のパッドと第２のパッドとを有し、
前記リードは、前記半導体素子の前記主電極と向かい合う接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面とは反対の上面側に変位した底面を有し、前記第１の方向に延伸する凹部が形成されており、
前記リードの前記凹部は、前記第１の方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向の端に位置し、前記底面における前記接合材と接触していない領域が前記凹部の前記第１の方向の一端から他端まで連続している
半導体装置。
前記半導体素子の前記主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層により分割された第１のパッドと第２のパッドとを有し、
前記リードは、前記半導体素子の前記主電極と向かい合う接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面とは反対の上面側に変位した底面を有し、前記第１の方向に延伸する凹部が形成されており、
前記リードの前記凹部は、前記第１の方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向の端に位置し、前記底面における前記接合材と接触していない領域が前記凹部の前記第１の方向の一端から他端まで連続している
半導体装置。
【請求項2】
前記半導体素子は、前記上面に配置された、前記第１のパッドと前記第２のパッドとを分割する前記絶縁層の内部で前記第１の方向に延伸する導電性のランナー部と、前記ランナー部の前記第１の方向の一端に接続され、前記上面に露出している制御電極と、をさらに有し、
前記制御電極は、前記リードの前記凹部を前記第１の方向に延長した位置で露出している
請求項１に記載の半導体装置。
前記制御電極は、前記リードの前記凹部を前記第１の方向に延長した位置で露出している
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記リードの前記凹部は、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向での一端から他端まで延伸している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記絶縁層は、前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間隙が第１の間隙となる第１の区間と第３の区間との間に、前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間隙が前記第１の間隙よりも大きい第２の間隙となる第２の区間が存在するように、前記第１のパッドと前記第２のパッドとを分割しており、
前記リードの前記接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面の平面視において一端が前記第２の区間内にあり、他端が前記リードの前記第１の方向での端まで延伸した別個の凹部を有する
請求項１に記載の半導体装置。
前記リードの前記接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面の平面視において一端が前記第２の区間内にあり、他端が前記リードの前記第１の方向での端まで延伸した別個の凹部を有する
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記接合面の平面視における前記リードの前記凹部の幅が、前記第１の間隙以上である、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記リードの凹部が、前記リードのうちの前記絶縁層と向かい合う部分を半抜き加工により変位させて形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記半導体素子の前記絶縁層上に、前記第１のパッド上の第１の接合材、及び前記第２のパッド上の第２の接合材と連結しており、かつ前記リードの前記凹部の底面から離間している接合材のブリッジを有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記配線板の前記半導体素子が配置された面とは反対側の面に熱的に接続される冷却器をさらに備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体装置を備える、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置、及び車両に関する。
【背景技術】
【0002】
インバータ装置等の電力変換装置に用いられる半導体装置には、はんだ等の接合材により半導体素子の主電極と導体板とを接合したものがある。この種の半導体装置には、接合信頼性の向上を目的として、導体板にはんだを収容する凹部を形成したものがある（例えば、特許文献１、２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開２０１９／２４４４９２号
【特許文献2】特開２０１２－１０４７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した半導体装置では、接合材により半導体素子の主電極と導体板とを接合するときに、溶融した接合材が飛散し、半導体素子表面の意図しない部位に付着して残留することにより、半導体装置の動作不良の原因になることがある。
【0005】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、半導体素子の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐことを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る半導体装置は、配線板と、前記配線板上に配置された半導体素子と、前記半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材により接合されたリードと、を備え、前記半導体素子の前記主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層により分割された第１のパッドと第２のパッドとを有し、前記リードは、前記半導体素子の前記主電極と向かい合う接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面とは反対の上面側に変位した底面を有し、前記第１の方向に延伸する凹部が形成されており、前記リードの前記凹部は、前記第１の方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向の端に位置し、前記底面における前記接合材と接触していない領域が前記凹部の前記第１の方向の一端から他端まで連続している。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、半導体素子の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。
【図4】半導体素子の上面電極の構成例を示す上面図である。
【図6A】半導体素子の上面の主電極と接合するリードの従来例を示す断面図である。
【図6B】溶融した接合材の平面形状の好ましい例を示す部分上面図である。
【図6C】溶融した接合材に生じるブリッジの例を示す部分上面図である。
【図7】一実施の形態に係るリードの形状を例示する斜視図である。
【図8】一実施の形態に係るリードの形状を説明する断面図である。
【図9】一実施の形態に係るリードの形成方法の一例を説明する断面図である。
【図10A】一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
【図10B】一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
【図10C】一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
【図11A】リードの形状の変形例を示す上面図である。
【図12】本発明に係る半導体装置を適用した車両の一例を示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、参照する各図におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、例示する半導体装置等における平面や方向を定義する目的で示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交し、右手系を成している。以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向をＸ方向と呼び、Ｙ軸に平行な方向をＹ方向と呼び、Ｚ軸に平行な方向をＺ方向と呼ぶ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の各方向は、図示されるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の矢印（正負）の方向と関連付ける場合には、「正側」又は「負側」が付される。
【0010】
本明細書では、Ｚ方向を上下方向と呼ぶことがある。本明細書において、「上」や「上方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向正側であることを意図し、「下」や「下方」は、基準となる面、部材、位置等よりもＺ方向負側であることを意図する。例えば、「部材Ａの上に部材Ｂが配置される」と記載されるとき、部材Ｂは、部材ＡからみてＺ方向正側に配置される。また、「部材Ａの上面」と記載されるとき、その面は、部材ＡにおけるＺ方向正側の端に位置し、Ｚ方向正側を向いた面である。本明細書において、「上面視」は、対象となる物品（例えば、半導体装置等）をＺ方向正側からみたときの平面視を意図する。本明細書において、「側面視」は、対象となる物品をＸ方向負側又はＸ方向正側からみたときの平面視を意図し、Ｘ方向負側からみたときの平面視を「左側面視」と呼び、Ｘ方向正側からみたときの平面視を「右側面視」と呼ぶこともある。これらの方向や面は、説明の便宜上用いる文言であり、半導体装置の取付姿勢等によっては、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の方向のそれぞれとの対応関係が変わることがある。例えば、本明細書では、半導体素子における配線板と向かい合う面を下面と呼び、下面とは反対側の面を上面と呼ぶが、これに限らず、配線板と向かい合う面が上面と呼ばれ、その反対側の面が下面と呼ばれてもよい。半導体素子における下面及び上面は、側面と呼ばれてもよい。また、各図における縦横比や各部材同士の大小関係は、あくまで模式的に表されており、実際に製造される半導体装置等における関係とは必ずしも一致しない。説明の便宜上、各部材同士の大小関係を誇張して表現している場合も想定される。
【0011】
また、以下の説明で例示する半導体装置は、例えば、産業用又は電装用（例えば、車載用モータ）のインバータ装置等の電力変換装置に適用されるものであってよい。このため、以下の説明では、既知の半導体装置と同一の、又は類似した構成、機能、動作、製造方法等についての詳細な説明を省略する。
【0012】
図１は、一実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す上面図である。図２は、図１のＡ－Ａ’線で切断した半導体装置の構成例を示す断面側面図である。図２の断面側面図は、図１のＡ－Ａ’線で切断した半導体装置のうちのＡ－Ａ’線よりも左側の部分の右側面視を示している。また、図２では、半導体素子等を封止する封止材の断面であることを示すハッチングを省略している。
【0013】
【0014】
配線板２は、絶縁基板２００と、絶縁基板２００の上面に設けられた第１の導体パターン２１１及び第２の導体パターン２１２と、絶縁基板２００の下面に設けられた第３の導体パターン２１３とを含む。配線板２は、例えば、ＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｏｐｐｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板やＡＭＢ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍｅｔａｌ Ｂｒａｚｉｎｇ）基板であり得る。配線板２は、積層基板、絶縁回路基板等と呼ばれてもよい。
【0015】
絶縁基板２００は、特定の基板に限定されない。絶縁基板２００は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）と酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）との複合材料等のセラミックス材料によって形成されたセラミックス基板であってよい。絶縁基板２００は、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂を成形した基板、ガラス繊維等の基材に絶縁樹脂を含侵させた基板、平板状の金属コアの表面を絶縁樹脂でコーティングした基板等であってもよい。
【0016】
絶縁基板２００の上面に設けられた第１の導体パターン２１１及び第２の導体パターン２１２は、配線部品として機能するものであり、例えば、銅やアルミニウム等の金属板又は金属箔等によって形成される。第１の導体パターン２１１及び第２の導体パターン２１２は、導体層、導体板、導電層、配線パターン等と呼ばれてもよい。
【0017】
配線板２の上面に配置された２つの半導体素子３Ａ及び３Ｂは、それぞれ、例えば、スイッチング素子であるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子と、ＩＧＢＴ素子に逆並列に接続されるＦＷＤ（Ｆｒｅｅ Ｗｈｅｅｌｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）素子等のダイオード素子の機能とを一体化したＲＣ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）－ＩＧＢＴ素子で構成される。この種の半導体素子３Ａ及び３Ｂは、それぞれ、下面に第１の主電極（図示せず）が設けられ、上面に第２の主電極３０３、３０４及び制御電極（ゲート電極）３０５が設けられている。半導体素子３Ａ及び３Ｂのスイッチング素子がＩＧＢＴ素子である場合、下面側の第１の主電極がコレクタ電極と呼ばれ、上面側の第２の主電極３０３、３０４がエミッタ電極と呼ばれてもよい。また、半導体素子３Ａ及び３Ｂにおけるスイッチング素子及びダイオード素子を形成する基板は、シリコン基板に限らず、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板等であってもよい。以下の説明では、２つの半導体素子３Ａ及び３Ｂを区別する場合には、第１の半導体素子３Ａ、第２の半導体素子３Ｂと記載する。また、２つの半導体素子を区別しない場合には、「半導体素子３」と記載することもある。また、以下の説明では、単一の半導体素子３の上面に設けられた２つの第２の主電極３０３、３０４を第１のパッド３０３、第２のパッド３０４と記載することがある。
【0018】
図１及び図２の半導体装置１では、第１の半導体素子３Ａが第１の導体パターン２１１の上面に配置されており、第２の半導体素子３Ｂが第２の導体パターン２１２の上面に配置されている。第１の導体パターン２１１は、第１の半導体素子３Ａの下面に設けられた第１の主電極（図示せず）と接合材（図示せず）により接合されている。また、第２の導体パターン２１２は、第２の半導体素子３Ｂの下面に設けられた第１の主電極（図示せず）と接合材（図示せず）により接合されている。接合材は、はんだ等の周知の接合材であってよい。
【0019】
第１の半導体素子３Ａの下面に設けられた第１の主電極は、第１の導体パターン２１１を介して、ケース６に設けられた第１の主端子６１０と電気的に接続されている。第１の導体パターン２１１と第１の主端子６１０とを電気的に接続する方法は、特定の方法に限定されない。第１の導体パターン２１１と第１の主端子６１０とは、例えば、第１の導体パターン２１１の上面に設けられたブロック状の導体部材（導体ブロック）を介して電気的に接続される。第１の半導体素子３Ａの上面に設けられた第２の主電極３０３、３０４は、第１のリード４Ａを介して、第２の導体パターン２１２と電気的に接続されている。第１のリード４Ａは、銅板等の導体板を折り曲げて形成したものであり、リードフレーム等と呼ばれてもよい。第１のリード４Ａは、一部分がはんだ等の周知の接合材９０１、９０２（図１０Ａ参照）により第１の半導体素子３Ａの第２の主電極３０３、３０４と接合され、別の一部分がはんだ等の周知の接合材（図示せず）により第２の導体パターン２１２と接合されている。以下の説明では、接合材９０１を第１のはんだ９０１と記載し、接合材９０２を第２のはんだ９０２と記載する。また、第１の半導体素子３Ａの上面に設けられた制御電極３０５は、ボンディングワイヤ５Ａにより、ケース６に設けられた制御端子６４０と電気的に接続されている。制御電極３０５は、１つに限らず、２つ以上配置されていてもよい。
【0020】
第２の半導体素子３Ｂの下面に設けられた第１の主電極は、第２の導体パターン２１２を介して、ケース６に設けられた第３の主端子６３０と電気的に接続されている。第２の導体パターン２１２と第３の主端子６３０とを電気的に接続する方法は、特定の方法に限定されない。第２の導体パターン２１２と第３の主端子６３０とは、例えば、第２の導体パターン２１２の上面に設けられたブロック状の導体部材（導体ブロック）２２２を介して電気的に接続される。第２の半導体素子３Ｂの上面に設けられた第２の主電極３０３、３０４は、第２のリード４Ｂを介して、ケース６に設けられた第２の主端子６２０と電気的に接続されている。第２のリード４Ｂは、第１のリード４Ａと同様、銅板等の導体板を折り曲げて形成したものであり、リードフレーム等と呼ばれてもよい。第２のリード４Ｂは、一部分がはんだ等の周知の接合材９Ｂにより第２の半導体素子３Ｂの第２の主電極３０３、３０４と接合され、別の一部分が第２の主端子６２０と接合されている。第２のリード４Ｂと第２の主端子６２０とを電気的に接続する方法は、特定の方法に限定されない。第２のリード４Ｂは、例えば、レーザ溶接、超音波接合等により第２の主端子６２０と接合される。また、第２の半導体素子３Ｂの上面に設けられた制御電極３０５は、ボンディングワイヤ５Ｂにより、ケース６に設けられた制御端子６４５と電気的に接続されている。
【0021】
なお、半導体装置１における２つの導電部材間を電気的に接続する方法は、上述した方法とは異なる方法であってもよい。例えば、配線板２の第１の導体パターン２１１とケース６の第１の主端子６１０との電気的な接続や、第２の導体パターン２１２と第３の主端子６３０との電気的な接続は、はんだ等の接合材を利用して行われてもよい。また、第２のリード６Ｂと第２の主端子６２０とは、例えば、配線板２（絶縁基板２００）の上面に設けられる、第１の導体パターン２１１及び第２の導体パターン２１２とは別の導体パターンを介して電気的に接続されてもよい。
【0022】
絶縁基板２００の下面に設けられた第３の導体パターン２１３は、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂが発した熱を冷却器７に伝導する熱伝導部材として機能するものであり、例えば、銅やアルミニウム等の金属板又は金属箔等によって形成される。第３の導体パターン２１３は、はんだ等の接合材（図示せず）によって冷却器７の上面に接合される。冷却器７は、複数のフィンが配置された冷媒の流路を内部に有し、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂからの熱により温度が上昇したフィンと流路を流れる冷媒との間での熱交換を行う。冷却器７は、本実施の形態の半導体装置１において任意の構成要素であってよい。本実施の形態の半導体装置１は、例えば、冷却器７とは別の放熱ベースの上面に配線板２が接合されたものであって、放熱ベースを半導体装置１とは別体の冷却器７と熱的に接続したものであってもよい。この種の半導体装置１において、放熱ベースと冷却器７とは、例えば、サーマルグリスやサーマルコンパウンド等の熱伝導材料により密着させてもよい。
【0023】
ケース６は、冷却器７の上面に配置された配線板２、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂ、第１のリード４Ａ及び第２のリード４Ｂ、ボンディングワイヤ５Ａ、５Ｂ等を収容可能な収容部６５０を有するケース部材６００と、上述した第１の主端子６１０、第２の主端子６２０、第３の主端子６３０、制御端子６４０、及び制御端子６４５と、を含む。
【0024】
図１及び図２に例示したケース６のケース部材６００は、上端及び下端が開口した収容部（中空部）６５０を有する上面視で概略環形状であり、収容部６５０に配線板２等が収容される。上述した第１の主端子６１０、第２の主端子６２０、第３の主端子６３０、制御端子６４０、及び制御端子６４５は、それぞれ、ケース部材６００の収容部６５０内に露出した内方端子部と、ケース部材６００の上面から露出した外方端子部とを有し、ケース部材６００と一体的に設けられている。この種のケース６は、インサート成形を利用した方法等の、周知の製造方法により製造される。第１の主端子６１０、第２の主端子６２０、第３の主端子６３０、制御端子６４０、及び制御端子６４５の形状は、図１及び図２に例示した形状に限定されない。例えば、第１の主端子６１０、第２の主端子６２０、及び第３の主端子６３０は、それぞれ、ケース部材６００の上面から露出した外方端子部がケース部材６００の上面に沿うように折り曲げられていてもよい。
【0025】
ケース６は、例えば、接着材によりケース部材６００が冷却器７（又は放熱ベース）の上面に接着される。ケース６の収容部６５０には、配線板２、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂ、第１のリード４Ａ及び第２のリード４Ｂ、ボンディングワイヤ５Ａ、５Ｂ等を封止する封止材８が充填される。封止材８は、例えば、エポキシ樹脂又はシリコーンゲル等であってよい。封止材８は、２種類以上の絶縁材料の組み合わせであってもよい。ケース６の収容部６５０は、例えば、上端側の開口が蓋で覆われてもよい。
【0026】
【0027】
【0028】
図３には、インバータ装置１１の回路構成例として、電圧形の三相インバータ装置における回路構成の一例を示している。インバータ装置１１は、３つの単相インバータ回路１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、及び１１０１（Ｗ）と、平滑コンデンサ１１０２と、制御回路１１０３とを含む。単相インバータ回路１１０１（Ｕ）は、直流を交流に変換し、Ｕ相の交流として出力する。単相インバータ回路１１０１（Ｖ）は、直流を交流に変換し、Ｖ相の交流として出力する。単相インバータ回路１１０１（Ｗ）は、直流を交流に変換し、Ｗ相の交流として出力する。本明細書では三相交流における３つの相をＵ相、Ｖ相、Ｗ相と呼ぶが、他の呼び方であってもよい。
【0029】
インバータ装置１１は、３つの単相インバータ回路１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、及び１１０１（Ｗ）と、平滑コンデンサ１１０２とが並列に接続されている。図３に等価回路で例示した、３つの単相インバータ回路１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、及び１１０１（Ｗ）の各々の回路構成は、図１及び図２を参照して上述した１つの半導体装置１に形成される回路と対応する。
【0030】
インバータ装置１１は、直流電源１２の正極を接続する第１の入力端ＩＮ（Ｐ）と、直流電源１２の負極を接続する第２の入力端ＩＮ（Ｎ）と、三相交流を出力する出力端ＯＵＴ（Ｕ）、ＯＵＴ（Ｖ）、ＯＵＴ（Ｗ）とを有する。第１の入力端ＩＮ（Ｐ）は、半導体装置１の第１の主端子６１０に接続され、第２の入力端ＩＮ（Ｎ）は、半導体装置１の第２の主端子６２０に接続される。出力端ＯＵＴ（Ｕ）、ＯＵＴ（Ｖ）、ＯＵＴ（Ｗ）は、半導体装置１の第３の主端子６３０に接続される。
【0031】
図３に例示した単相インバータ回路１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、及び１１０１（Ｗ）の各々は、ハーフブリッジインバータ回路である。単相インバータ回路１１０１（Ｕ）は、上アームと呼ばれることがある第１の入力端ＩＮ（Ｐ）と出力端ＯＵＴ（Ｕ）との間に接続された第１の半導体素子３Ａにおけるスイッチング素子３２０（例えば、ＩＧＢＴ素子）のコレクタ電極が、第１の主端子６１０を介して第１の入力端ＩＮ（Ｐ）に接続される。また、単相インバータ回路１１０１（Ｕ）は、下アームと呼ばれることがある第２の入力端ＩＮ（Ｎ）と出力端ＯＵＴ（Ｕ）との間に接続された第２の半導体素子３Ｂにおけるスイッチング素子３２２のエミッタ電極が、第２の主端子６２０を介して第２の入力端ＩＮ（Ｎ）に接続される。単相インバータ回路１１０１（Ｕ）における上アームのスイッチング素子３２０のエミッタ電極と下アームのスイッチング素子３２２のコレクタ電極は、第３の主端子６３０を介して、三相交流におけるＵ相の交流を出力する出力端ＯＵＴ（Ｕ）に接続される。また、上アームのスイッチング素子３２０にはダイオード素子３２１が逆並列に接続されており、下アームのスイッチング素子３２２にはダイオード素子３２３が逆並列に接続されている。他の２つの単相インバータ回路１１０１（Ｖ）及び１１０１（Ｗ）は、それぞれ、上述した単相インバータ回路１１０１（Ｕ）における出力端ＯＵＴ（Ｕ）を、出力端ＯＵＴ（Ｖ）及びＯＵＴ（Ｗ）に置き換えた構成である。
【0032】
各単相インバータ回路１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、及び１１０１（Ｗ）が出力する交流は、制御回路１１０３から、制御端子６４０を介して上アームのスイッチング素子３２０のゲート（第１の半導体素子３Ａの制御電極３０５）に印加される制御信号、及び制御端子６４５を介して下アームのスイッチング素子３２２のゲート（第２の半導体素子３Ｂの制御電極３０５）に印加される制御信号により、位相が互いに１２０度ずつずれるように制御される。インバータ装置１１の出力端ＯＵＴ（Ｕ）、ＯＵＴ（Ｖ）、ＯＵＴ（Ｗ）には、交流で動作する負荷（例えば、交流モータ）１３が接続される。
【0033】
なお、本実施の形態の半導体装置１を含むインバータ装置１１の回路構成は、図３に例示した回路構成に限定されない。また、本実施の形態の半導体装置１を含むインバータ装置１１の動作も特定の動作に限定されない。例えば、１つの半導体装置１が、図３に例示した３つの単相インバータ回路１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、及び１１０１（Ｗ）を含む構成になっていてもよい。言い換えると、半導体装置１は、図１及び図２に例示した配線板２、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂ、第１のリード４Ａ及び第２のリード４Ｂ、ボンディングワイヤ５Ａ及び５Ｂの組が、１つのケース６に３組収容された構成になっていてもよい。また、例えば、半導体装置１に含まれるインバータ回路は、図３を参照して上述したハーフブリッジのものに限らず、フルブリッジインバータ回路であってもよい。
【0034】
更に、図３を参照して上述したインバータ装置１１は、本実施の形態に係る半導体装置１が適用される装置の例示に過ぎない。
【0035】
第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂのスイッチング素子３２０及び３２２は、上述したＩＧＢＴ素子に限らず、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＢＪＴ（Ｂｉｐｏｌａｒ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等で構成されてもよい。スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴ素子の場合、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂの下面側の主電極がドレイン電極と呼ばれ、上面側の主電極３０３、３０４がソース電極と呼ばれてもよい。また、ダイオード素子３２１及び３２３は、例えば、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｄｉｏｄｅ）、ＪＢＳ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）ダイオード、ＭＰＳ（Ｍｅｒｇｅｄ ＰＮ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ）ダイオード、ＰＮダイオード等で構成されてもよい。また、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂの上面に設けられる制御電極３０５は、ゲート電極と、補助電極とを含んでもよい。例えば、補助電極は、上面側の主電極と電気的に接続され、ゲート電位に対する基準電位となる補助エミッタ電極あるいは補助ソース電極であってよい。また、補助電極は、インバータ装置１１等に含まれることがある温度センス部と電気的に接続され、第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂの温度を測定する温度センス電極であってよい。第１の半導体素子３Ａ及び第２の半導体素子３Ｂの上面に形成されたこれらの電極（第２の主電極３０３、３０４、並びにゲート電極及び補助電極を含む制御電極３０５）は、総じて上面電極と呼ばれてもよい。また、スイッチング素子３２０及び３２２、ダイオード素子３２１及び３２３を形成する基板は、シリコン基板に限らず、例えば、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）基板、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板等であってもよい。
【0036】
また、図３を参照して上述した単相インバータ回路において１つの半導体素子に含まれるものとして説明されるスイッチング素子とダイオード素子とは、別個の半導体素子により提供されてもよい。例えば、上アームのスイッチング素子３２０とダイオード素子３２１とは、スイッチング素子３２０が形成された半導体素子と、ダイオード素子３２１が形成された半導体素子とにより提供されてもよい。半導体素子の形状、配置数、配置箇所等は適宜変更が可能である。配線板２の上面側に設けられる配線部品としての導体パターンのレイアウトは、半導体素子の種類、形状、配置する数、配置箇所等に応じて変更される。
【0037】
本実施の形態に係る半導体装置１では、単一の半導体素子３の上面に設けられるエミッタ電極（又はソース電極）等の第２の主電極が、図１に例示したように第１のパッド３０３と第２のパッド３０４とに分割されている。
【0038】
【0039】
本実施の形態の半導体装置１に用いられる半導体素子３は、例えば、図４及び図５に示すように、半導体基板３００の下面に第１の主電極３０１（コレクタ電極又はドレイン電極）が形成されている。また、半導体基板３００の上面には、第２の主電極３０３、３０４（エミッタ電極又はソース電極）と、ゲート電極としての制御電極３０５とが形成されている。制御電極３０５は、例えば、ゲート絶縁膜と呼ばれることがある絶縁膜３０２を介して、半導体基板３００の上面に形成されている。第２の主電極は、第１のパッド３０３と第２のパッド３０４とに分割されており、半導体基板３００の上面における第１のパッド３０３と第２のパッド３０４との間には、制御電極３０５から半導体基板３００の上面に沿って延伸するランナー部３０５ａが通っている。ランナー部３０５ａは、絶縁層３０６で覆われている。
【0040】
第１のパッド３０３及び第２のパッド３０４の上面には、接合材との接合信頼性を向上させるめっき層３０７が形成されている。めっき層３０７もまた、制御電極３０５のランナー部３０５ａを覆う絶縁層３０６によって分割されている。
【0041】
【0042】
図４及び図５を参照して上述した半導体素子３を用いて半導体装置１を製造した場合、半導体素子３の第２の主電極とリードとを接合する接合材の飛散により半導体素子３の動作不良が発生し得る。図６Ａ～図６Ｆを参照して、接合材の飛散と動作不良について説明する。
【0043】
図６Ａは、半導体素子の上面の主電極と接合するリードの従来例を示す断面図である。図６Ｂは、溶融した接合材の平面形状の好ましい例を示す部分上面図である。図６Ｃは、溶融した接合材に生じるブリッジの例を示す部分上面図である。図６Ｄは、図６ＣのＣ－Ｃ’線の位置における接合材の状態を例示する断面図である。図６Ｅは、図６ＣのＤ－Ｄ’線の位置における接合材の状態を例示する断面図である。図６Ｆは、図６ＣのＥ－Ｅ’線の位置における接合材の状態を例示する断面図である。
【0044】
図６Ａには、半導体素子３の上面の主電極（第１のパッド３０３及び第２のパッド３０４）と接合するリードの従来例として、接合面４０１（半導体素子３の上面と向かい合う面）が平坦なリード４Ｃを示している。半導体素子３の上面の第１のパッド３０３及び第２のパッド３０４とリード４Ｃとを接合するときには、半導体素子３の上面とリード４Ｃとの間に板状はんだ９を配置し、板状はんだ９を加熱溶融させる。加熱溶融させる前、板状はんだ９は、第１のパッド３０３と第２のパッド３０４とを分離する絶縁層３０６上（言い換えると、絶縁層３０６とリード４Ｃの接合面４０１との間）にも存在している。しかしながら、絶縁層３０６の表面は、第１のパッド３０３及び第２のパッド３０４の表面に形成されためっき層３０７と比べてはんだの濡れ性が低いので、板状はんだ９を加熱溶融させると絶縁層３０６上の溶融したはんだが第１のパッド３０３上及び第２のパッド３０４上に流れる。このため、加熱溶融させたはんだ９は、図６Ｂ及び図６Ｃに例示したように、第１のパッド３０３上の第１のはんだ９０１と第２のパッド３０４上の第２のはんだ９０２に分離する。言い換えると、半導体素子３とリード４との間に絶縁層３０６の延伸方向に沿ってはんだ層を貫通する空洞が生じる。
【0045】
ところで、図６Ｂに例示したように、第１のパッド３０３と第２のパッド３０４との間を通る絶縁層３０６には、第１のパッド３０３と第２のパッド３０４との間隙が第１の間隙Ｇ１である第１の区間３０６ａ及び第３の区間３０６ｃと、第１の間隙Ｇ１よりも大きい第２の間隙Ｇ２である第２の区間３０６ｂとが存在する。第２の区間３０６ｂは、絶縁層３０６で覆われる制御電極３０５のランナー部３０５ａの延伸方向（Ｙ方向）で第１の区間３０６ａと第３の区間３０６ｃとの間に位置する。第１の間隙Ｇ１及び第２の間隙Ｇ２は、特定の値に限定されない。第１の間隙Ｇ１は、例えば、１６６μｍであってよい。第１のパッド３０３と第２のパッド３０４とがこのような平面形状である場合に接合面４０１が平坦なリード４Ｃを用いると、例えば、図６Ｄ、図６Ｅ、及び図６Ｆに例示したように、第１の区間３０６ａ及び第３の区間３０６ｃに、第１のパッド３０３上の第１のはんだ９０１と第２のパッド３０４上の第２のはんだ９０２とを連結するブリッジ９０３～９０５が生じることがある。
【0046】
ブリッジ９０３～９０５は、例えば、図６Ｅ及び図６Ｆに例示したように、絶縁層３０６の上面及びリード４Ｃの下面（接合面４０１）と接触した状態になることがある。このような状態のブリッジ９０３～９０５が存在する場合、ブリッジによって外部空間から遮断された空間（空隙部）に残留した空気が熱膨張し、ブリッジ部分のはんだが絶縁層３０６（制御電極３０５のランナー部３０５ａ）の延伸方向に沿って外方に押し出されて飛散することがある。絶縁層３０６の延伸方向に沿って外方に飛散したはんだは、例えば、制御電極３０５の表面等に付着することがある。制御電極３０５の表面に付着したはんだは、例えば、ボンディングワイヤを接続する際の接続不良の原因や、制御電極３０５と電気的に絶縁されるべき別の導体とが電気的に接続されてしまうことの原因になり得る。
【0047】
また、特許文献１及び特許文献２のようなリードの接合面（半導体素子と向かい合う面）に形成された溝内にはんだが充填される構成の場合、加熱溶融したはんだが溝内に充填されるときにはんだ層内に空隙が生じ、空隙の膨張によるはんだの飛散が起こり得る。
【0048】
【0049】
図７及び図８には、図１及び図２を参照して上述した半導体装置１において第１の半導体素子３Ａの第２の主電極（第１のパッド３０３及び第２のパッド３０４）と接続される第１のリード４Ａのうちの、第１のパッド３０３及び第２のパッド３０４と向かい合う接合面４０１を有する端子部４００の形状の例を示している。端子部４００は、第１の半導体素子３Ａと向かい合う下面（接合面）４０１のうちの第１の半導体素子３Ａの絶縁層３０６と向かい合う部分が上方に変位し、かつ絶縁層３０６の延伸方向に沿って延伸する凹部４１０が形成されている。凹部４１０の幅Ｗ１は、第１の半導体素子３Ａにおける第１のパッド３０３と第２のパッド３０４との第１の間隙Ｇ１以上であればよい。例えば、第１の間隙Ｇ１が１６６μｍの場合、凹部４１０の幅Ｗ１は１６６μｍ以上であればよい。凹部４１０の深さＤは、端子部４００の厚さＴと対応する深さよりも小さく、かつ、溶融したはんだが凹部４１０内を充満することがないような深さにする。
【0050】
第１のリード４Ａの端子部４００の凹部４１０は、図７及び図８に例示したように、端子部４００における凹部４１０を形成する部分（言い換えると、半導体素子３の絶縁層３０６と向かい合う部分）のみが上方に変位して突出したような形状にすることが好ましい。更に、凹部４１０は、互いに向かい合う第１の壁面４１１及び第２の壁面４１２のそれぞれが、端子部４００の下面（凹部４１０の底面４１３）と直交するような形状にすることが好ましい。このような形状の凹部４１０は、例えば、溶融したはんだの凹部４１０内への流入を抑制し、凹部４１０内がはんだで充満することを抑制することができる。
【0051】
図７及び図８に例示した端子部４００の凹部４１０を形成する方法は、特定の方法に限定されない。凹部４１０は、例えば、図９に示したような、金型（抜き型）を利用した半抜き加工（ハーフカット）により形成することができる。半抜き加工は、ダイ１４０１とストリッパ１４０２とで第１のリード４Ａの端子部４００を挟んだ状態にし、端子部４００が抜けない程度にパンチ１４０３を端子部４００に押し込んで端子部を変形させる加工である。端子部４００は、パンチ１４０３で押された部分だけが下方に変位して凹部４１０と反対側の凸部４２０が形成される。
【0052】
図１０Ａは、一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。図１０Ｂは、一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。図１０Ｃは、一実施の形態に係るリードを接合する工程における溶融した接合材の状態を例示する断面図である。
【0053】
図６Ａに例示したリード４Ｃの代わりに図７及び図８に例示した第１のリード４Ａを用いた場合、第１の半導体素子３Ａと第１のリード４Ａとの間に板状はんだ９を配置すると、板状はんだ９の上面のうちの凹部４１０と向かい合う部分は、第１のリード４Ａに接していない。言い換えると、板状はんだ９の上面は、平面視で第１の半導体素子３Ａの第１のパッド３０３と重なる領域と、第２のパッド３０４と重なる領域の２つの別個の領域が第１のリード４Ａと接する。このため、板状はんだ９を加熱溶融させたときには、溶融したはんだの表面張力及び絶縁層３０６に対する濡れ性の低さ等により、例えば、図１０Ａに示すように、第１のパッド３０３上の第１のはんだ９０１と、第２のパッド３０４上の第２のはんだ９０２とに分離する。
【0054】
また、凹部４１０を有する第１のリード４Ａを用いた場合にも、溶融したはんだが第１のはんだ９０１と第２のはんだ９０２とに分離する過程で、上述したブリッジ９０３～９０５が絶縁層３０６上に生じることがある。しかしながら、第１のリード４Ａの端子部４００の下面における絶縁層３０６と向かい合う位置に、上方に変位した底面４１３を有する凹部４１０が形成されている。このため、ブリッジ９０３～９０５が絶縁層３０６上に生じたときに、例えば、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、ブリッジ９０３の上面９０３ａと第１のリード４Ａの凹部４１０の壁面４１１、４１２及び底面４１３とによって、ブリッジ９０３により隔てられる２つの空間を連通する穴が形成される。言い換えると、凹部４１０の底面４１３おけるはんだと接触していない領域が、凹部４１０の延伸方向における一端から他端まで連続した状態になる。これにより、本実施の形態の半導体装置１では、加熱溶融させたはんだの内部に空隙が生じて空気が膨張することによる溶融した接合材の飛散を防ぐことができる。従って、本実施の形態の半導体装置１では、半導体素子３の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐことができる。
【0055】
また、図を参照した詳細な説明は省略するが、第２の半導体素子３Ｂの上面の第２の主電極３０３、３０４と電気的に接続する第２のリード４Ｂも、第１のリード４Ａと同様の構成にすることで、接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐことができる。具体的には、第２のリード４Ｂのうちの第２の半導体素子３Ｂの上面の第２の主電極３０３、３０４と向かい合う接合面を有する端子部は、平面視（上面視）でのランナー部３０５ａの延伸方向となる、第１のパッド３０３と第２のパッド３０４とを分離する絶縁層３０６の延伸方向（図１のＹ方向）に延伸する凹部４１０を形成する。これにより、絶縁層３０６上に残留してブリッジ９０３～９０５となったはんだが飛散して絶縁層３０６を延長した方向に配置された制御電極３０５に付着することを防げる。
【0056】
なお、本実施の形態に係る半導体素子３の上面電極のレイアウトは、図１及び図４等を参照して上述したようなレイアウトに限定されない。半導体素子３の上面に第２の主電極として配置されるエミッタ電極又はソース電極は、例えば、２つに限らず、３つ以上に分割されていてもよい。３つ以上に分割された第２の主電極と電気的に接続するリードの端子部は、例えば、第２の主電極を分割する絶縁層３０６（ランナー部３０５ａ）のうちの、延伸方向を延長した位置に飛散したはんだが付着することを望まない制御電極が配置されている絶縁層と平面視で重なる位置にのみ凹部を形成してもよい。
【0057】
また、上述した凹部４１０は、半導体素子３の第２の主電極を分割する絶縁層３０６（ランナー部３０５ａ）の延伸方向に沿って、平面視における端子部４００の一端から他端まで延伸している。しかしながら、半導体素子３の第２の主電極を分割する絶縁層３０６は、図６Ｂを参照して上述したように、延伸方向における中央部分にその両側の区間（第１の区間３０６ａ及び第３の区間３０６ｃ）よりも幅が広い部分（第２の区間３０６ｂ）が存在することがある。このような半導体素子３を用いた場合、絶縁層３０６の幅が広い第２の区間では加熱溶融したはんだによるブリッジが生じない。したがって、リード４Ａの端子部４００に形成する凹部４１０は、半導体素子３の第２の主電極を分割する絶縁層３０６（ランナー部３０５ａ）のうちの、加熱溶融したはんだによるブリッジが生じやすい区間に断続的に形成されてもよい。
【0058】
【0059】
図１１Ａ及び図１１Ｂに例示したリード４Ａにおける端子部４００の接合面４０１には、太い点線で示したような、平面視で絶縁層３０６の第１の区間３０６ａと重なる第１の凹部４１０Ａと、絶縁層３０６の第３の区間３０６ｃと重なる第２の凹部４１０Ｂとが形成されている。第１の凹部４１０Ａにおける平面視で端子部４００の中心に近いほうの端部、及び第２の凹部４１０Ｂにおける平面視で端子部４００の中心に近いほうの端部は、それぞれ、第２の区間３０６ｂ内に延伸しており、かつ延伸方向の長さＬの区間で分離されている。
【0060】
このような第１の凹部４１０Ａ及び第２の凹部４１０Ｂを形成すると、例えば、図１１Ｂに太い点線で示したように、第１の区間のうちの第２の区間に最も近い位置、及び第３の区間のうちの第２の区間に最も近い位置に溶融したはんだによるブリッジが生じた場合にも、各凹部の底面におけるはんだと接触しない領域が、延伸方向における一端から他端まで連続する。このため、溶融したはんだのブリッジにより生じた空隙内の空気が膨張してはんだが飛散することを防げる。
【0061】
また、本実施の形態のリード４Ａは、半導体素子３の第２の主電極と接続される端子部４００の上面に、下面に形成した凹部４１０と対応した凸部４２０が生じる。このため、ケース６の収容部６５０内に封止材８を充填したときに、リード４Ａの端子部４００の上面と封止材８との接触面積が増大し、端子部４００の上面における封止材８の剥離が生じにくくなる。また、図１１Ｂに例示したように、端子部４００の上面に生じる凸部が２つに分割されることにより、リード４Ａの端子部４００の上面と封止材８との接触面積が更に増大し、端子部４００の上面における封止材の剥離が生じにくくなる。また、端子部４００の上面に生じる凸部が２つに分割されることにより、例えば、熱膨張率の違いにより端子部４００の上面と封止材と界面で生じる熱応力を緩和する効果が増し、端子部４００の上面における封止材の剥離をより生じにくくすることができる。
【0062】
上述した実施の形態の半導体装置１は、特定の用途に限定されないが、冷却器７を備えた半導体装置１は、特に、高温度の環境下で使用することに適している。例えば、上述した実施の形態の半導体装置１は、車載用モータのインバータ装置等の電力変換装置に適用され得る。図１２を参照して、本発明に係る半導体装置１が適用された車両について説明する。
【0063】
図１２は、本発明に係る半導体装置を適用した車両の一例を示す平面模式図である。図１２に示す車両１５０１は、例えば、４つの車輪１５０２を備えた四輪車で構成される。車両１５０１は、例えば、モータ等によって車輪を駆動させる電気自動車、モータの他に内燃機関の動力を用いたハイブリッド車であってもよい。また、半導体装置１を適用する車両は、四輪車に限らず、二輪車や鉄道車両等であってもよい。
【0064】
車両１５０１は、車輪１５０２に動力を付与する駆動部１５０３と、駆動部１５０３を制御する制御装置１５０４と、を備える。駆動部１５０３は、例えば、エンジン、モータ、エンジンとモータのハイブリッドの少なくとも１つで構成されてよい。
【0065】
制御装置１５０４は、駆動部１５０３の制御（例えば、電力制御）を実施する。制御装置１５０４は、上述した実施の形態の冷却器７を含む半導体装置１を備える。半導体装置１は、駆動部１５０３に対する電力制御を実施するように構成され得る。
【0066】
本発明に係る半導体装置１の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらに、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【0067】
以下、上述した実施の形態における特徴点を整理する。
【0068】
上述した実施の形態に係る半導体装置は、配線板と、前記配線板上に配置された半導体素子と、前記半導体素子の上面に設けられた主電極と接合材により接合されたリードと、を備え、前記半導体素子の前記主電極は、第１の方向に延伸する絶縁層により分割された第１のパッドと第２のパッドとを有し、前記リードは、前記半導体素子の前記主電極と向かい合う接合面のうちの前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面とは反対の上面側に変位した底面を有し、前記第１の方向に延伸する凹部が形成されており、前記リードの前記凹部は、前記第１の方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向の端に位置し、前記底面における前記接合材と接触していない領域が前記凹部の前記第１の方向の一端から他端まで連続している。
【0069】
上記実施の形態に係る半導体装置において、前記半導体素子は、前記上面に配置された、前記第１のパッドと前記第２のパッドとを分割する前記絶縁層の内部で前記第１の方向に延伸する導電性のランナー部と、前記ランナー部の前記第１の方向の一端に接続され、前記上面に露出している制御電極と、をさらに有し、前記制御電極は、前記リードの前記凹部を前記第１の方向に延長した位置で露出している。
【0070】
上記実施の形態に係る半導体装置において、前記リードの前記凹部は、前記接合面の平面視において前記リードの前記第１の方向での一端から他端まで延伸している。
【0071】
上記実施の形態に係る半導体装置において、前記絶縁層は、前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間隙が第１の間隙となる第１の区間と第３の区間との間に、前記第１のパッドと前記第２のパッドとの間隙が前記第１の間隙よりも大きい第２の間隙となる第２の区間が存在するように、前記第１のパッドと前記第２のパッドとを分割しており、前記リードの前記接合面の内の前記絶縁層と向かい合う位置に、前記接合面の平面視において一端が前記第２の区間内にあり、他端が前記リードの前記第１の方向での端まで延伸した別個の凹部を有する。
【0072】
上記実施の形態に係る半導体装置において、前記接合面の平面視における前記リードの前記凹部の幅が、前記第１の間隙以上である。
【0073】
上記実施の形態に係る半導体装置において、前記リードの前記凹部が、前記リードのうちの前記絶縁層と向かい合う部分を半抜き加工により変位させて形成されている。
【0074】
上記実施の形態に係る半導体装置において、前記半導体素子の前記絶縁層上に、前記第１のパッド上の第１の接合材、及び前記第２のパッド上の第２の接合材と連結しており、かつ前記リードの前記凹部の底面から離間している接合材のブリッジを有する。
【0075】
上記実施の形態に係る半導体装置は、前記配線板の前記半導体素子が配置された面とは反対側の面に熱的に接続される冷却器をさらに備える。
【0076】
上述の実施の形態に係る車両は、上記実施の形態に係る半導体装置を備える。
【産業上の利用可能性】
【0077】
以上説明したように、本発明は、半導体素子の主電極と導体板とを接合する接合材の飛散による半導体装置の動作不良の発生を防ぐことができ、特に、電力変換装置として用いられる産業用又は電装用の半導体装置、及び車両に有用である。
【符号の説明】
【0078】
１ 半導体装置
２ 配線板
２００ 絶縁基板
２１１、２１２、２１３ 導体パターン
２２２ 導体ブロック
３、３Ａ、３Ｂ 半導体素子
３００ 半導体基板
３０１ 第１の主電極
３０２ 絶縁膜
３０３ 第２の主電極（第１のパッド）
３０４ 第２の主電極（第２のパッド）
３０５ 制御電極
３０５ａ ランナー部
３０６ 絶縁層
３０７ めっき層
３２０、３２２ スイッチング素子
３２１、３２３ ダイオード素子
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ リード
４００ 端子部
４０１ 接合面
４１０、４１０Ａ、４１０Ｂ 凹部
４１１、４１２ 壁面
４１３ 底面
４２０ 凸部
５Ａ、５Ｂ ボンディングワイヤ
６ ケース
６００ ケース部材
６１０、６２０、６３０ 主端子
６４０、６４５ 制御端子
６５０ 収容部
７ 冷却器
８ 封止材
９、９０１、９０２ はんだ
９０３、９０４、９０５ ブリッジ
１１ インバータ装置
１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、１１０１（Ｗ） 単相インバータ回路
１１０２ 平滑コンデンサ
１１０３ 制御回路
１２ 直流電源
１３ 負荷
１４０１ ダイ
１４０２ ストリッパ
１４０３ パンチ
１５０１ 車両
１５０２ 車輪
１５０３ 駆動部
１５０４ 制御装置
２ 配線板
２００ 絶縁基板
２１１、２１２、２１３ 導体パターン
２２２ 導体ブロック
３、３Ａ、３Ｂ 半導体素子
３００ 半導体基板
３０１ 第１の主電極
３０２ 絶縁膜
３０３ 第２の主電極（第１のパッド）
３０４ 第２の主電極（第２のパッド）
３０５ 制御電極
３０５ａ ランナー部
３０６ 絶縁層
３０７ めっき層
３２０、３２２ スイッチング素子
３２１、３２３ ダイオード素子
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ リード
４００ 端子部
４０１ 接合面
４１０、４１０Ａ、４１０Ｂ 凹部
４１１、４１２ 壁面
４１３ 底面
４２０ 凸部
５Ａ、５Ｂ ボンディングワイヤ
６ ケース
６００ ケース部材
６１０、６２０、６３０ 主端子
６４０、６４５ 制御端子
６５０ 収容部
７ 冷却器
８ 封止材
９、９０１、９０２ はんだ
９０３、９０４、９０５ ブリッジ
１１ インバータ装置
１１０１（Ｕ）、１１０１（Ｖ）、１１０１（Ｗ） 単相インバータ回路
１１０２ 平滑コンデンサ
１１０３ 制御回路
１２ 直流電源
１３ 負荷
１４０１ ダイ
１４０２ ストリッパ
１４０３ パンチ
１５０１ 車両
１５０２ 車輪
１５０３ 駆動部
１５０４ 制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図12】