電力用半導体装置
【課題】内部部品や金型の寸法を厳しく管理する必要のない、電極上出し構造の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。
【解決手段】本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の金属製ソケット電極端子８と、複数の金属製ソケット電極端子８にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０と、絶縁基板１、回路パターン６、電力用半導体７、電極端子８、一体型樹脂製スリーブ１０を覆うモールド樹脂１６と、を備える。一体型樹脂製スリーブ１０は、樹脂平板１２に複数のスリーブ部９が形成された構造である。
【解決手段】本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の金属製ソケット電極端子８と、複数の金属製ソケット電極端子８にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０と、絶縁基板１、回路パターン６、電力用半導体７、電極端子８、一体型樹脂製スリーブ１０を覆うモールド樹脂１６と、を備える。一体型樹脂製スリーブ１０は、樹脂平板１２に複数のスリーブ部９が形成された構造である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トランスファーモールド型の電力用半導体装置に関し、特に上出し電極用金属ソケット電極端子を絶縁基板に対して直立するように配置する電力用半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の半導体パッケージは、製造コストや生産性などの観点からトランスファーモールド成形（トランスファー成形）による樹脂封止で形成されることが多い。トランスファー成形では、樹脂組成物（モールド樹脂）が必要に応じて高周波加熱で溶融され、高温に保たれた金属金型内部の空洞（キャビティ）内に充填される。金属金型は、一般に上金型とこれに組み合わされる下金型からなり、キャビティは上金型と下金型の内壁により規定される。モールド樹脂の充填とその後に行われるモールド樹脂の加圧にはプランジャーが用いられ、モールド樹脂が加熱溶融しキャビティ内に充填された後、硬化される。型締めが行われた状態でキャビティへモールド樹脂が充填された後は、周知の方法によりモールド樹脂により樹脂封止された半導体装置が製造される。
【０００３】
トランスファーモールド成形では、型締めされる際にリードフレームを代表とする金属性電極端子が上下金型と接触した状態で挟まれることによって、樹脂が封止された後も金属性電極端子は樹脂外部へ露出する。ここでいう金属製電極端子は、トランスファーモールド成形後にパッケージ外部へ露出し、パッケージ外部と電気的に接続される。一般にリードフレームを金属製電極端子として用いる場合、端子はモールド樹脂で成形されたパッケージの側面周辺から外部端子として形成される。しかし、複数のパッケージを高密度にプリント基板に実装し、システム及び半導体装置を小型化する観点からは、金属製電極端子をパッケージ側面（絶縁基板の表面と並行方向）に露出させるのではなく、パッケージ上面（絶縁基板の表面と垂直な方向）に露出させる方が良い。
【０００４】
特許文献１には、金属製電極端子がパッケージ側面方向に露出する構成が開示されており、特許文献２には金属製電極端子がパッケージ上面方向に露出する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２０４０６４号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トランスファーモールド型の電力用半導体装置において、電極端子をモールド樹脂上面（絶縁基板の表面に垂直な方向）へ露出する場合、電極端子は絶縁基板に直立して実装される。電極端子はその一端が回路パターンや半導体素子の電極と接合されるが、他端はモールド樹脂の外部に露出する必要がある。よって、上金型と下金型によって半導体装置が型締めされるにあたり、金属製電極端子の絶縁基板と接合していない端部は金型の内壁に接触する必要がある。
【０００７】
ところが、絶縁基板から金属製電極端子の先端までの総厚がキャビティ内部の縦方向距離より大きいと、型締めによって内部部品が損傷を受けてしまうという問題がある。一方、上記総厚がキャビティ内部の双方向距離より小さいと、型締めの際に金属製電極端子の他端が金型の内壁に接触しない。こうなると、モールド樹脂を注入した後に金属製電極端子がモールド樹脂の外部に露出せず、外部端子を接続できないという問題があった。
【０００８】
こうした問題を回避するためには、内部部品である絶縁基板や電力用半導体、金属性電極端子、はんだや金型の寸法精度を厳しく管理する必要があり、製造コストの増加や歩留り低下の原因となる。
【０００９】
また、モールド樹脂の上部から露出するように金属製電極端子を形成した場合、モールド樹脂の側面から露出する場合に比べて、同一面上に近接して電極配置を行う事ができるため電極配置の高密度化が可能になり、電力用半導体装置の小型化に有利である。とはいえ、金属製電極端子間の沿面距離が小さくなりすぎると沿面放電が生じるため、更なる小型化は沿面距離の制約を受ける。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、内部部品や金型の寸法を厳しく管理する必要のない、電極上出し構造の電力用半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板と、絶縁基板上面に形成された回路パターンと、回路パターン上に形成された電力用半導体と、回路パターン又は電力用半導体上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子と、複数の電極端子にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部が一体となった一体型樹脂製スリーブと、絶縁基板、回路パターン、電力用半導体、電極端子、一体型樹脂製スリーブを覆う封止樹脂と、を備え、一体型樹脂製スリーブは、樹脂平板に複数のスリーブ部が形成された構造であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電力用半導体装置は、複数の電極端子にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部が一体となった一体型樹脂製スリーブを備え、一体型樹脂製スリーブは、樹脂平板に複数のスリーブ部が形成された構造である。これにより、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供可能である。また、複数のスリーブ部の相対位置を正確に定めることができるので、一体型樹脂製スリーブを電極端子に位置ずれなく嵌合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１の電力用半導体装置の断面図である。
【図２】実施の形態１の一体型樹脂製スリーブの構成図である。
【図３】実施の形態１の一体型樹脂製スリーブの鳥瞰図である。
【図４】実施の形態１の一体型樹脂製スリーブの構成図である。
【図５】金属製ソケット電極端子とスリーブ部の構成図である。
【図６】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図７】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図８】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図９】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１０】実施の形態２の電力用半導体装置の断面図である。
【図１１】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの断面図である。
【図１２】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１３】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１４】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１５】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１６】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の鳥瞰図である。
【図１７】一体型樹脂製スリーブと金属製ソケット電極端子の接合部分の拡大図である。
【図１８】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１９】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２０】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２２】実施の形態３の電力用半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、実施の形態１の電力用半導体装置の断面図の一例を示す。実施の形態１の電力用半導体装置は、回路パターン６が形成された絶縁基板１、絶縁基板１の回路パターン６上に形成される電力用半導体７及び金属製ソケット電極端子８、金属製ソケット電極端子８と嵌合する一体型樹脂製スリーブ１０を備えている。
【００１５】
絶縁基板１は、ベース板２と、ベース板２上にはんだ４を介して形成されるセラミック基板３とで構成される。ベース板２は、電力用半導体７などからの放熱を促進するヒートスプレッダとして機能し、その背面はモールド樹脂１６から露出している。材料としては、例えばＡｌ，Ｃｕ，ＡＩＳｉＣ，Ｃｕ−Ｍｏなどが用いられる。
【００１６】
すなわち、絶縁基板１は多層構造であってその最下層は金属製のベース板であり、ベース板の背面がモールド樹脂１６から露出していることを特徴とする。これにより、電力用半導体７等の放熱が促進される。
【００１７】
セラミック基板３には回路パターン６が形成され、回路パターン６上に電力用半導体７やチップ抵抗などの部品がはんだ４で接合される。電力用半導体７間や電力用半導体７と回路パターン６間は、ワイヤーボンド２２で接続される。本実施の形態において、電力用半導体７はシリコン材料からなるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やダイオードなどである。さらに回路パターン６には、絶縁基板１に対して直立するように金属製ソケット電極端子８がはんだ４で接合される。これらの構成部品は、トランスファーモールド樹脂１６で封止される。
【００１８】
図１において、金属製ソケット電極端子８はセラミック基板３の回路パターン６上に直立して接合されているが、電力用半導体７の表面に接合されていても良い。このように金属製ソケット電極端子８を配置すれば、ワイヤーボンド２２が省略でき、電力半導体装置の小型化が可能である。
【００１９】
複数の金属製ソケット電極端子８の他端には、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が夫々嵌合される。一体型樹脂製スリーブ１０は金属製ソケット電極端子８と嵌合するスリーブ部９と、各スリーブ部９を連結するランナー部１１とで構成される。図２は一体型樹脂製スリーブ１０の断面図であり、図３はその鳥瞰図である。
【００２０】
スリーブ部９は絞りばめの筒状の形状（以下、筒状）で金属製ソケット電極端子８の側面を覆うが、上面は覆わない。スリーブ部９の内径は、対応する金属製ソケット電極端子８の外径に依存する。例えば、信号等の小電圧／小電流用の金属製ソケット電極端子８の外径は小さく、これに嵌合するスリーブ部９の内径は小さい。一方、大電流を流す主端子用の金属製ソケット電極端子８は、電流容量に比例して外径が大きく設計され、これに嵌合するスリーブ部９の内径は大きい。このように、スリーブ部９の内径は、嵌合する金属製ソケット電極端子８の外径に合わせて設計される。
【００２１】
すなわち、実施の形態１の電力用半導体装置は、絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子（金属製ソケット電極端子８）と、複数の金属製ソケット電極端子８にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０と、絶縁基板１、回路パターン６、電力用半導体７、金属製ソケット電極端子８、一体型樹脂製スリーブ１０を覆う封止樹脂１６と、を備える。スリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合することによって、トランスファーモールド法で電力用半導体装置を形成するにあたり、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００２２】
また、絶縁基板１は、ベース板２と、回路パターン６が形成されたセラミック基板３で構成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００２３】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、２種類以上の異なる内径をもつスリーブ部９を有することを特徴とする。これにより、信号用や主端子用等、外径が異なる金属製ソケット電極端子の両方と嵌合することが出来る。
【００２４】
また、スリーブ部９の上面はトランスファーモールド樹脂１６から露出する。
【００２５】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９の上面は、モールド樹脂１６から露出している特徴とする。これにより、モールド樹脂１６がスリーブ部９又は金属製ソケット電極端子８へ侵入することがない。
【００２６】
スリーブ部９を連結する棒状のランナー部１１は、スリーブ部９側面の中段に設けられ、トランスファーモールド成形によってモールド樹脂１６の中に埋没する。これにより、スリーブ部９とモールド樹脂１６の接着性が向上し、スリーブ部９と金属製ソケット電極端子８の嵌合強度が向上する。
【００２７】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、複数のスリーブ部９を結合する棒状のランナー部１１を有することを特徴とする。これにより、フレキシブルな一体型樹脂製スリーブ１０が得られる。
【００２８】
また、ランナー部１１は封止樹脂（モールド樹脂１６）中に埋没することを特徴とする。これにより、スリーブ部９とモールド樹脂１６の接着性が向上し、スリーブ部９と金属製ソケット電極端子８の嵌合強度が向上する。
【００２９】
なお、図２に示した一体型樹脂製スリーブ１０の形状は一例であり、例えばスリーブ部９は、図４に示すように金属製ソケット電極端子８と嵌合する側がテーパ形状であっても良い。
【００３０】
すなわち、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８と嵌合する端部はテーパ形状であることを特徴とする。これにより、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８への挿入性が向上する。
【００３１】
一体型樹脂製スリーブ１０は、その線膨張係数がモールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の間の値である材料で形成される。例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＴ（ポリプロピレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はガラス繊維などによりそれらを補強した樹脂で形成される。補強に用いるガラス繊維などのフィラーの量は、線膨張係数が最適な値になるよう任意の量で配合する。
【００３２】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数は、モールド樹脂１６の線膨張係数と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数との中間であることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００３３】
例えば、一体型樹脂製スリーブ１０は、ＰＰＳ、ＰＰＴ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はガラス繊維によりそれらを補強した樹脂で形成されることを特徴とする。これらの材料によって一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数をモールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の中間にすることにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００３４】
また、スリーブ部９の内壁構造は、金属製ソケット電極端子８の外壁と密着するストレート構造が好ましいが、両部材の交差等の関係から、スリーブ部９内壁に円周上の突起を有し、線上で金属製ソケット電極端子８と嵌合するようにしても良い。
【００３５】
すなわち、スリーブ部９は、内壁に周上の突起を有することを特徴とする。これにより、金属製ソケット電極端子８との嵌合がより強固になる。
【００３６】
また、金属製ソケット電極端子８は細長い形状である限りにおいて様々な形状が考えられるため、金属製ソケット電極端子８は広義に解釈されるべきものである。図５は、金属製ソケット電極端子８のとり得る形状例を示したものである。金属製ソケット電極端子８は、これに挿入又は圧着される外部端子の形状により任意に選択され、円筒形状や角筒形状等を用いることが可能である。金属製ソケット電極端子８に嵌合する一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９も、これに対応して円筒、角筒形状を用いることが可能である。
【００３７】
すなわち、スリーブ部９は内部形状が円筒状であることを特徴とする。これにより、円筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００３８】
あるいは、スリーブ部９は内部形状が角筒状であることを特徴とする。これにより、角筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００３９】
また、実施の形態１の電力用半導体装置は、スリーブ部９の開口部から金属製ソケット電極端子８に向けて挿入、圧着される外部端子（図示せず）を備える。本実施の形態では、このようにして金属製ソケット電極端子８に外部端子を接続することが可能である。
【００４０】
なお、電力用半導体７はシリコン材料からなるＩＧＢＴやダイオードであるとしたが、シリコン材料の代わりに低損失で高温動作が可能なシリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やダイオードを用いても良い。
【００４１】
すなわち、電力用半導体７はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００４２】
＜製造工程＞
実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程について説明する。
【００４３】
まず、ベース基板１上に回路パターン６が施されたセラミック基板３をはんだ４で接合する。そして、セラミック基板３の回路パターン６上に電力用半導体７を形成する。次に、回路パターン６又は電力用半導体７上に金属製ソケット電極端子８を形成する。金属製ソケット電極端子８はセラミック基板３に対して垂直な方向に伸張するよう形成する。そして、アルミワイヤ２２で電力用半導体７間や回路パーンと電力用半導体の間にワイヤボンディングを行う。この状態の電力用半導体装置が図６に示される。
【００４４】
次に、金属製ソケット電極端子８に対して一体型樹脂製スリーブ１０をセットする（図７）。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合するが、嵌合は後工程の金型の型締めにおいて行うため、この段階では仮留めである。
【００４５】
そして、この状態の半完成品の電力用半導体装置を、上金型１７と下金型１８で形成される空洞、すなわちキャビティ１９（図９参照）内に設置し、金型の型締めを行う（図８）。この際、ベース板２の裏面は下金型１８の内壁と接している。ここで、金属製ソケット電極端子８の上部端からベース板２までの距離は、キャビティ１９内部の縦方向距離よりも小さい。上金型１７、下金型１８の型締め工程により一体型樹脂製スリーブ１０は下方向に押下され、スリーブ部９はそれぞれ金属製ソケット８と嵌合する。スリーブ部９は例えば筒状であり、金属製ソケット電極端子８の長手方向に圧入嵌合される。
【００４６】
図９は、上金型１７と下金型１８とで電力半導体装置が型締めされた状態を示す図である。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は金属製ソケット電極端子８に圧入嵌合されており、その上面が上金型１７の内壁と接触していると同時に、ベース板２の背面は下金型１８の内壁と接触している。
【００４７】
スリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合した後、ベース板２背面からスリーブ部９上面までの距離は、ベース板２背面から金属製ソケット電極端子８の先端までの距離より長い。換言すれば、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、金属製ソケット電極端子８単体の長手方向の長さより金属製ソケット電極端子８底部からスリーブ部９上部までの長さのほうが長くなるように、金属製ソケット電極端子８に嵌合される。
【００４８】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、電極端子（金属製ソケット電極端子８）の上面がスリーブ部９の上面より下に位置するように、金属製ソケット電極端子８に嵌合されることを特徴とする。これにより、金型を型締めした際に、絶縁基板１や金属製ソケット電極端子８等の電力半導体装置の構成部材が損傷することはない。
【００４９】
次に、上述の接触を保った状態でキャビティ１９内にモールド樹脂１６を加圧充填し、モールド樹脂１６の加熱硬化を行う。モールド樹脂１６が硬化すると、金型を外し、必要なら後硬化処理を施す。以上により、本実施の形態の電力用半導体装置が形成される。
【００５０】
すなわち、実施の形態１に係る電力用半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子８と、を備える樹脂封止前の電力用半導体装置を準備する工程と、（ｂ）複数の電極端子８の各々に対応して配設され且つ両端に開口部を有する複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０を、各スリーブ部９が対応する各電極端子（金属製ソケット電極端子８）に嵌合するよう設置する工程と、（ｃ）金型１７，１８の型締めを行うことにより一体型樹脂製スリーブ１０に下方向の力を加え、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する工程と、（ｄ）スリーブ部９の上面が金型１７の内壁に接した状態で、金型１７，１８内の空洞（キャビティ１９）にモールド樹脂１６を充填する工程と、（ｅ）モールド樹脂１６が硬化した後金型１７，１８を外す工程と、を備える。スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に嵌合させることにより、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置をトランスファーモールド法にて製造することが可能となる。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００５１】
また、（ｃ）スリーブ部９を圧入する工程において、金属製ソケット電極端子８の上面が、スリーブ部９の上面よりも下に位置するように、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する。これにより、金型の型締め工程において金属製ソケット電極端子８が損傷することがない。
【００５２】
また、（ｂ）一体型樹脂製スリーブ１０を設置する工程では、線膨張係数がモールド樹脂と電極端子の中間である一体型樹脂製スリーブ１０を用いる。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００５３】
＜効果＞
本実施の形態の電力用半導体装置では、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態１の電力用半導体装置は、絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子（金属製ソケット電極端子８）と、複数の金属製ソケット電極端子８にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０と、絶縁基板１、回路パターン６、電力用半導体７、金属製ソケット電極端子８、一体型樹脂製スリーブ１０を覆う封止樹脂１６と、を備える。金型の型締め工程において一体型樹脂製スリーブ１０が必要に応じて、キャビティ１９内部の寸法に合わせて金属製ソケット電極端子８に圧入されるため、絶縁基板１、金属製ソケット電極端子８、はんだ４の厚さを厳しくコントロールする必要がない。よって、本構造を採用することにより、電極端子が上出し構造の電力用半導体装置を製造するにあたって、厳密に製造工程を管理することによる製造コストの増加や歩留り低下を回避することができる。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００５４】
また、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９の上面は、モールド樹脂１６から露出している特徴とする。これにより、モールド樹脂１６がスリーブ部９又は金属製ソケット電極端子８へ侵入することがない。
【００５５】
さらに、絶縁基板１は多層構造であってその最下層は金属製のベース板であり、ベース板の背面がモールド樹脂１６から露出していることを特徴とする。これにより、電力用半導体７等の放熱が促進される。
【００５６】
また、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８と嵌合する端部はテーパ形状であることを特徴とする。これにより、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８への挿入性が向上する。
【００５７】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０は、２種類以上の異なる内径をもつスリーブ部９を有することを特徴とする。これにより、信号用や主端子用等、外径が異なる金属製ソケット電極端子の両方と嵌合することが出来る。
【００５８】
また、スリーブ部９は、内壁に周上の突起を有することを特徴とする。これにより、金属製ソケット電極端子８との嵌合がより強固になる。
【００５９】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０は、ＰＰＳ、ＰＰＴ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はガラス繊維によりそれらを補強した樹脂で形成されることを特徴とする。これらの材料によって一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数をモールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の中間にすることにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００６０】
また、スリーブ部９は内部形状が円筒状であることを特徴とする。これにより、円筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００６１】
あるいは、スリーブ部９は内部形状が角筒状であることを特徴とする。これにより、角筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００６２】
また、一体型樹脂製スリーブ１０は、複数のスリーブ部９を結合する棒状のランナー部１１を有することを特徴とする。これにより、フレキシブルな一体型樹脂製スリーブ１０が得られる。
【００６３】
さらに、ランナー部１１は封止樹脂（モールド樹脂１６）中に埋没することを特徴とする。これにより、スリーブ部９とモールド樹脂１６の接着性が向上し、スリーブ部９と金属製ソケット電極端子８の嵌合強度が向上する。
【００６４】
また、一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数は、モールド樹脂１６の線膨張係数と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数との中間であることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００６５】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、電極端子（金属製ソケット電極端子８）の上面がスリーブ部９の上面より下に位置するように、金属製ソケット電極端子８に嵌合されることを特徴とする。これにより、金型を型締めした際に、絶縁基板１や金属製ソケット電極端子８等の電力半導体装置の構成部材が損傷することはない。
【００６６】
また、実施の形態１の電力用半導体装置は、スリーブ部９の開口部から金属製ソケット電極端子８に向けて挿入、圧着される外部端子を備える。本実施の形態では、このようにして金属製ソケット電極端子８に外部端子を接続することが可能である。
【００６７】
また、絶縁基板１は、ベース板２と、回路パターン６が形成されたセラミック基板３で構成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００６８】
さらに、電力用半導体７はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００６９】
本実施の形態に係る電力用半導体装置の製造方法では、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態１に係る電力用半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子８と、を備える樹脂封止前の電力用半導体装置を準備する工程と、（ｂ）複数の電極端子８の各々に対応して配設され且つ両端に開口部を有する複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０を、各スリーブ部９が各電極端子（金属製ソケット電極端子８）に嵌合するよう設置する工程と、（ｃ）金型１７，１８の型締めを行うことにより一体型樹脂製スリーブ１０に下方向の力を加え、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する工程と、（ｄ）スリーブ部９の上面が金型１７の内壁に接した状態で、金型１７，１８内の空洞（キャビティ１９）にモールド樹脂１６を充填する工程と、（ｅ）モールド樹脂１６が硬化した後金型１７，１８を外す工程と、を備える。これにより、金型の型締め工程において一体型樹脂製スリーブ１０が必要に応じて、キャビティ１９内部の寸法に合わせて金属製ソケット電極端子８に圧入されるため、絶縁基板１、金属製ソケット電極端子８、はんだ４の厚さを厳しくコントロールする必要がない。よって、本構造を採用することにより、電極端子が上出し構造の電力用半導体装置を製造するにあたって、厳密に製造工程を管理することによる製造コストの増加や歩留り低下を回避することができる。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００７０】
また、（ｃ）スリーブ部９を圧入する工程において、金属製ソケット電極端子８の上面が、スリーブ部９の上面よりも下に位置するように、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する。これにより、金型の型締め工程において金属製ソケット電極端子８が損傷することがない。
【００７１】
さらに、（ｂ）一体型樹脂製スリーブ１０を設置する工程では、線膨張係数がモールド樹脂と電極端子の中間である一体型樹脂製スリーブ１０を用いる。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００７２】
（実施の形態２）
＜構成＞
図１０は、実施の形態２の電力用半導体装置の構成を示す断面図である。図１に示した実施の形態１と同様の構成要素には同一の番号を付している。実施の形態２の電力用半導体装置では、一体型樹脂製スリーブ１０の構造が実施の形態１の電力用半導体装置とは異なる。実施の形態１では棒状のランナー部１１がスリーブ部９を連結していたが、実施の形態２では、図１１に示すように、樹脂平板１２に複数個のスリーブ部９が形成されることによって一体型樹脂製スリーブ１０となる。これ以外の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７３】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、樹脂平板１２に複数のスリーブ部９が形成された構造であることを特徴とする。これにより、複数のスリーブ部９の相対位置を正確に定めることができ、対応する金属製ソケット電極端子８に位置ずれなく嵌合することができる。
【００７４】
また、樹脂平板１２で形成された一致型樹脂性スリーブ１０の絶縁基板１と反対側の面は、モールド樹脂１６から露出する。
【００７５】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面はモールド樹脂１６から露出する。これにより、樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝を設けた場合、製造工程にて当該溝内にモールド樹脂１６が侵入することを防ぐことが出来る。
【００７６】
図１１に示した一体型樹脂製スリーブ１０の形状は一例であり、他に様々な変形例が考えられる。例えば、図１２は、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８と嵌合する部位側にテーパを施した一体型樹脂製スリーブ１０の断面図である。これにより、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８への嵌合性能が向上する。
【００７７】
また、図１３に示すように、樹脂平板１２のスリーブ部９以外の絶縁基板１と対向する面に凹凸状の溝を設けても良い。
【００７８】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２において、スリーブ部９以外の絶縁基板１と対向する面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と一体型樹脂製スリーブ１０の接着性が向上する。また、仮に、一体型樹脂製スリーブ１０がモールド樹脂１６界面で剥離したとしても、凹凸状の溝により金属製ソケット電極端子８間のモールド樹脂１６上の沿面距離が長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００７９】
図１４は、樹脂平板１２の側面に凹凸状の溝が設けられている一体型樹脂製スリーブ１０の断面図である。
【００８０】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の側面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、一体型樹脂製スリーブ１０とモールド樹脂１６の接着性が向上する。
【００８１】
図１５は、モールド樹脂１６表面から露出した樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝が設けられた、一体型樹脂製スリーブ１０の断面図であり、図１６はその鳥瞰図である。
【００８２】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。樹脂平板１２に形成された凹凸状の溝により、金属製ソケット電極端子８間の樹脂平板１２上の沿面距離を長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００８３】
＜製造工程＞
実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程について説明する。
【００８４】
まず、ベース基板１上に回路パターン６が施されたセラミック基板３をはんだ４で接合する。そして、セラミック基板３の回路パターン６上に電力用半導体７を形成する。次に、回路パターン６又は電力用半導体７上に金属製ソケット電極端子８を形成する。金属製ソケット電極端子８はセラミック基板３に対して垂直な方向に伸張するよう形成する。そして、アルミワイヤ２２で電力用半導体７間や回路パターンと電力用半導体の間にワイヤボンディングを行う。この状態の電力用半導体装置が図１８に示される。
【００８５】
次に、金属製ソケット電極端子８に対して一体型樹脂製スリーブ１０をセットする（図１９）。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合するが、嵌合は後工程の金型の型締めにおいて行うため、この段階では仮留めである。
【００８６】
そして、この状態の半完成品の電力用半導体装置を、上金型１７と下金型１８で形成される空洞、すなわちキャビティ１９（図２１参照）内に設置し、金型の型締めを行う（図２０）。この際、ベース板２の裏面は下金型１８の内壁と接している。ここで、金属製ソケット電極端子８の上部端からベース板２までの距離は、キャビティ１９内部の縦方向距離よりも小さい。上金型１７、下金型１８の型締め工程により一体型樹脂製スリーブ１０は下方向に押下され、スリーブ部９はそれぞれ金属製ソケット８と嵌合する。スリーブ部９は例えば筒状であり、金属製ソケット電極端子８の長手方向に圧入嵌合される。
【００８７】
図２１は、上金型１７と下金型１８とで電力半導体装置が型締めされた状態を示す図である。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は金属製ソケット電極端子８に圧入嵌合されており、その上面が上金型１７の内壁と接触していると同時に、ベース板２の背面は下金型１８の内壁と接触している。
【００８８】
図１７は、樹脂平板１２で形成された一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合され、トランスファーモールド法でモールド樹脂１６により封止された部位の拡大図である。ベース板２背面からスリーブ部９上面までの距離は、ベース板２背面から金属製ソケット電極端子８の先端までの距離より長い。換言すれば、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、金属製ソケット電極端子８単体の長手方向の長さより金属製ソケット電極端子８底部からスリーブ部９上部までの長さのほうが長くなるように、金属製ソケット電極端子８に嵌合される。これにより、金型を型締めした際に、絶縁基板１や金属製ソケット電極端子８等の電力半導体装置の構成部材が損傷することはない。さらに、金属製ソケット電極端子８上部が半導体装置内部に陥没している本構造をとることにより、金属製ソケット電極端子８間の沿面距離が当該陥没している深さ分だけ長くなり、電力用半導体装置の小型化に有利となる。なお、本効果は、実施の形態１で採用したランナー部１１でスレッド部９を連結する構造の一体型樹脂製スリーブ１０においても実現する。
【００８９】
次に、上述の接触を保った状態でキャビティ１９内にモールド樹脂１６を加圧充填し、モールド樹脂１６の加熱硬化を行う。モールド樹脂１６が硬化すると、金型を外し、必要なら後硬化処理を施す。以上により、本実施の形態の電力用半導体装置が形成される。
【００９０】
＜効果＞
本実施の形態の電力用半導体装置は、実施の形態１の電力用半導体装置に加え、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、樹脂平板１２に複数のスリーブ部９が形成された構造であることを特徴とする。これにより、複数のスリーブ部９の相対位置を正確に定めることができ、対応する金属製ソケット電極端子８に位置ずれなく嵌合することができる。
【００９１】
また、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面はモールド樹脂１６から露出する。これにより、樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝を設けた場合、製造工程にて当該溝内にモールド樹脂１６が侵入することを防ぐことが出来る。
【００９２】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２において、スリーブ部９以外の絶縁基板１と対向する面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と一体型樹脂製スリーブ１０の接着性が向上する。また、仮に、一体型樹脂製スリーブ１０がモールド樹脂１６界面で剥離したとしても、凹凸状の溝により金属製ソケット電極端子８間のモールド樹脂１６上の沿面距離が長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００９３】
また、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の側面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、一体型樹脂製スリーブ１０とモールド樹脂１６の接着性が向上する。
【００９４】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。樹脂平板１２に形成された凹凸状の溝により、金属製ソケット電極端子８間の樹脂平板１２上の沿面距離を長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００９５】
（実施の形態３）
＜構成＞
図２２は、実施の形態３の電力用半導体装置の構成を示す断面図である。図１に示した実施の形態１と同様の構成要素には同一の番号を付している。実施の形態３の電力用半導体装置は、実施の形態１の電力用半導体装置で用いたセラミック基板３の代わりに、絶縁性熱伝導シート５を用いるものである。ベース板２と回路パターン６を、絶縁性熱伝導シート５を介して一体化する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００９６】
＜効果＞
実施の形態３の電力用半導体装置において、絶縁基板１は、ベース板２と回路パターン６が形成された絶縁性熱伝導シート５で構成されることを特徴とする。このような構成によっても、実施の形態１と同様に、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 絶縁基板、２ ベース板、３ セラミック基板、４ はんだ、５ 絶縁性熱伝導シート、６ 回路パターン部、７ 電力用半導体、８ 金属製ソケット電極端子、９ スリーブ部、１０ 一体型樹脂製スリーブ、１１ ランナー部、１２ 樹脂平板、１６ モールド樹脂、１７ 上金型、１８ 下金型、１９ キャビティ、２２ ワイヤーボンド。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トランスファーモールド型の電力用半導体装置に関し、特に上出し電極用金属ソケット電極端子を絶縁基板に対して直立するように配置する電力用半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の半導体パッケージは、製造コストや生産性などの観点からトランスファーモールド成形（トランスファー成形）による樹脂封止で形成されることが多い。トランスファー成形では、樹脂組成物（モールド樹脂）が必要に応じて高周波加熱で溶融され、高温に保たれた金属金型内部の空洞（キャビティ）内に充填される。金属金型は、一般に上金型とこれに組み合わされる下金型からなり、キャビティは上金型と下金型の内壁により規定される。モールド樹脂の充填とその後に行われるモールド樹脂の加圧にはプランジャーが用いられ、モールド樹脂が加熱溶融しキャビティ内に充填された後、硬化される。型締めが行われた状態でキャビティへモールド樹脂が充填された後は、周知の方法によりモールド樹脂により樹脂封止された半導体装置が製造される。
【０００３】
トランスファーモールド成形では、型締めされる際にリードフレームを代表とする金属性電極端子が上下金型と接触した状態で挟まれることによって、樹脂が封止された後も金属性電極端子は樹脂外部へ露出する。ここでいう金属製電極端子は、トランスファーモールド成形後にパッケージ外部へ露出し、パッケージ外部と電気的に接続される。一般にリードフレームを金属製電極端子として用いる場合、端子はモールド樹脂で成形されたパッケージの側面周辺から外部端子として形成される。しかし、複数のパッケージを高密度にプリント基板に実装し、システム及び半導体装置を小型化する観点からは、金属製電極端子をパッケージ側面（絶縁基板の表面と並行方向）に露出させるのではなく、パッケージ上面（絶縁基板の表面と垂直な方向）に露出させる方が良い。
【０００４】
特許文献１には、金属製電極端子がパッケージ側面方向に露出する構成が開示されており、特許文献２には金属製電極端子がパッケージ上面方向に露出する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２０４０６４号公報
【特許文献２】特開２００７−１８４３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トランスファーモールド型の電力用半導体装置において、電極端子をモールド樹脂上面（絶縁基板の表面に垂直な方向）へ露出する場合、電極端子は絶縁基板に直立して実装される。電極端子はその一端が回路パターンや半導体素子の電極と接合されるが、他端はモールド樹脂の外部に露出する必要がある。よって、上金型と下金型によって半導体装置が型締めされるにあたり、金属製電極端子の絶縁基板と接合していない端部は金型の内壁に接触する必要がある。
【０００７】
ところが、絶縁基板から金属製電極端子の先端までの総厚がキャビティ内部の縦方向距離より大きいと、型締めによって内部部品が損傷を受けてしまうという問題がある。一方、上記総厚がキャビティ内部の双方向距離より小さいと、型締めの際に金属製電極端子の他端が金型の内壁に接触しない。こうなると、モールド樹脂を注入した後に金属製電極端子がモールド樹脂の外部に露出せず、外部端子を接続できないという問題があった。
【０００８】
こうした問題を回避するためには、内部部品である絶縁基板や電力用半導体、金属性電極端子、はんだや金型の寸法精度を厳しく管理する必要があり、製造コストの増加や歩留り低下の原因となる。
【０００９】
また、モールド樹脂の上部から露出するように金属製電極端子を形成した場合、モールド樹脂の側面から露出する場合に比べて、同一面上に近接して電極配置を行う事ができるため電極配置の高密度化が可能になり、電力用半導体装置の小型化に有利である。とはいえ、金属製電極端子間の沿面距離が小さくなりすぎると沿面放電が生じるため、更なる小型化は沿面距離の制約を受ける。
【００１０】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、内部部品や金型の寸法を厳しく管理する必要のない、電極上出し構造の電力用半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板と、絶縁基板上面に形成された回路パターンと、回路パターン上に形成された電力用半導体と、回路パターン又は電力用半導体上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子と、複数の電極端子にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部が一体となった一体型樹脂製スリーブと、絶縁基板、回路パターン、電力用半導体、電極端子、一体型樹脂製スリーブを覆う封止樹脂と、を備え、一体型樹脂製スリーブは、樹脂平板に複数のスリーブ部が形成された構造であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電力用半導体装置は、複数の電極端子にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部が一体となった一体型樹脂製スリーブを備え、一体型樹脂製スリーブは、樹脂平板に複数のスリーブ部が形成された構造である。これにより、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供可能である。また、複数のスリーブ部の相対位置を正確に定めることができるので、一体型樹脂製スリーブを電極端子に位置ずれなく嵌合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１の電力用半導体装置の断面図である。
【図２】実施の形態１の一体型樹脂製スリーブの構成図である。
【図３】実施の形態１の一体型樹脂製スリーブの鳥瞰図である。
【図４】実施の形態１の一体型樹脂製スリーブの構成図である。
【図５】金属製ソケット電極端子とスリーブ部の構成図である。
【図６】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図７】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図８】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図９】実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１０】実施の形態２の電力用半導体装置の断面図である。
【図１１】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの断面図である。
【図１２】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１３】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１４】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１５】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の断面図である。
【図１６】実施の形態２の一体型樹脂製スリーブの変形例の鳥瞰図である。
【図１７】一体型樹脂製スリーブと金属製ソケット電極端子の接合部分の拡大図である。
【図１８】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図１９】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２０】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程を示す図である。
【図２２】実施の形態３の電力用半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、実施の形態１の電力用半導体装置の断面図の一例を示す。実施の形態１の電力用半導体装置は、回路パターン６が形成された絶縁基板１、絶縁基板１の回路パターン６上に形成される電力用半導体７及び金属製ソケット電極端子８、金属製ソケット電極端子８と嵌合する一体型樹脂製スリーブ１０を備えている。
【００１５】
絶縁基板１は、ベース板２と、ベース板２上にはんだ４を介して形成されるセラミック基板３とで構成される。ベース板２は、電力用半導体７などからの放熱を促進するヒートスプレッダとして機能し、その背面はモールド樹脂１６から露出している。材料としては、例えばＡｌ，Ｃｕ，ＡＩＳｉＣ，Ｃｕ−Ｍｏなどが用いられる。
【００１６】
すなわち、絶縁基板１は多層構造であってその最下層は金属製のベース板であり、ベース板の背面がモールド樹脂１６から露出していることを特徴とする。これにより、電力用半導体７等の放熱が促進される。
【００１７】
セラミック基板３には回路パターン６が形成され、回路パターン６上に電力用半導体７やチップ抵抗などの部品がはんだ４で接合される。電力用半導体７間や電力用半導体７と回路パターン６間は、ワイヤーボンド２２で接続される。本実施の形態において、電力用半導体７はシリコン材料からなるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やダイオードなどである。さらに回路パターン６には、絶縁基板１に対して直立するように金属製ソケット電極端子８がはんだ４で接合される。これらの構成部品は、トランスファーモールド樹脂１６で封止される。
【００１８】
図１において、金属製ソケット電極端子８はセラミック基板３の回路パターン６上に直立して接合されているが、電力用半導体７の表面に接合されていても良い。このように金属製ソケット電極端子８を配置すれば、ワイヤーボンド２２が省略でき、電力半導体装置の小型化が可能である。
【００１９】
複数の金属製ソケット電極端子８の他端には、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が夫々嵌合される。一体型樹脂製スリーブ１０は金属製ソケット電極端子８と嵌合するスリーブ部９と、各スリーブ部９を連結するランナー部１１とで構成される。図２は一体型樹脂製スリーブ１０の断面図であり、図３はその鳥瞰図である。
【００２０】
スリーブ部９は絞りばめの筒状の形状（以下、筒状）で金属製ソケット電極端子８の側面を覆うが、上面は覆わない。スリーブ部９の内径は、対応する金属製ソケット電極端子８の外径に依存する。例えば、信号等の小電圧／小電流用の金属製ソケット電極端子８の外径は小さく、これに嵌合するスリーブ部９の内径は小さい。一方、大電流を流す主端子用の金属製ソケット電極端子８は、電流容量に比例して外径が大きく設計され、これに嵌合するスリーブ部９の内径は大きい。このように、スリーブ部９の内径は、嵌合する金属製ソケット電極端子８の外径に合わせて設計される。
【００２１】
すなわち、実施の形態１の電力用半導体装置は、絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子（金属製ソケット電極端子８）と、複数の金属製ソケット電極端子８にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０と、絶縁基板１、回路パターン６、電力用半導体７、金属製ソケット電極端子８、一体型樹脂製スリーブ１０を覆う封止樹脂１６と、を備える。スリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合することによって、トランスファーモールド法で電力用半導体装置を形成するにあたり、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００２２】
また、絶縁基板１は、ベース板２と、回路パターン６が形成されたセラミック基板３で構成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００２３】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、２種類以上の異なる内径をもつスリーブ部９を有することを特徴とする。これにより、信号用や主端子用等、外径が異なる金属製ソケット電極端子の両方と嵌合することが出来る。
【００２４】
また、スリーブ部９の上面はトランスファーモールド樹脂１６から露出する。
【００２５】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９の上面は、モールド樹脂１６から露出している特徴とする。これにより、モールド樹脂１６がスリーブ部９又は金属製ソケット電極端子８へ侵入することがない。
【００２６】
スリーブ部９を連結する棒状のランナー部１１は、スリーブ部９側面の中段に設けられ、トランスファーモールド成形によってモールド樹脂１６の中に埋没する。これにより、スリーブ部９とモールド樹脂１６の接着性が向上し、スリーブ部９と金属製ソケット電極端子８の嵌合強度が向上する。
【００２７】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、複数のスリーブ部９を結合する棒状のランナー部１１を有することを特徴とする。これにより、フレキシブルな一体型樹脂製スリーブ１０が得られる。
【００２８】
また、ランナー部１１は封止樹脂（モールド樹脂１６）中に埋没することを特徴とする。これにより、スリーブ部９とモールド樹脂１６の接着性が向上し、スリーブ部９と金属製ソケット電極端子８の嵌合強度が向上する。
【００２９】
なお、図２に示した一体型樹脂製スリーブ１０の形状は一例であり、例えばスリーブ部９は、図４に示すように金属製ソケット電極端子８と嵌合する側がテーパ形状であっても良い。
【００３０】
すなわち、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８と嵌合する端部はテーパ形状であることを特徴とする。これにより、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８への挿入性が向上する。
【００３１】
一体型樹脂製スリーブ１０は、その線膨張係数がモールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の間の値である材料で形成される。例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＴ（ポリプロピレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はガラス繊維などによりそれらを補強した樹脂で形成される。補強に用いるガラス繊維などのフィラーの量は、線膨張係数が最適な値になるよう任意の量で配合する。
【００３２】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数は、モールド樹脂１６の線膨張係数と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数との中間であることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００３３】
例えば、一体型樹脂製スリーブ１０は、ＰＰＳ、ＰＰＴ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はガラス繊維によりそれらを補強した樹脂で形成されることを特徴とする。これらの材料によって一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数をモールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の中間にすることにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００３４】
また、スリーブ部９の内壁構造は、金属製ソケット電極端子８の外壁と密着するストレート構造が好ましいが、両部材の交差等の関係から、スリーブ部９内壁に円周上の突起を有し、線上で金属製ソケット電極端子８と嵌合するようにしても良い。
【００３５】
すなわち、スリーブ部９は、内壁に周上の突起を有することを特徴とする。これにより、金属製ソケット電極端子８との嵌合がより強固になる。
【００３６】
また、金属製ソケット電極端子８は細長い形状である限りにおいて様々な形状が考えられるため、金属製ソケット電極端子８は広義に解釈されるべきものである。図５は、金属製ソケット電極端子８のとり得る形状例を示したものである。金属製ソケット電極端子８は、これに挿入又は圧着される外部端子の形状により任意に選択され、円筒形状や角筒形状等を用いることが可能である。金属製ソケット電極端子８に嵌合する一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９も、これに対応して円筒、角筒形状を用いることが可能である。
【００３７】
すなわち、スリーブ部９は内部形状が円筒状であることを特徴とする。これにより、円筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００３８】
あるいは、スリーブ部９は内部形状が角筒状であることを特徴とする。これにより、角筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００３９】
また、実施の形態１の電力用半導体装置は、スリーブ部９の開口部から金属製ソケット電極端子８に向けて挿入、圧着される外部端子（図示せず）を備える。本実施の形態では、このようにして金属製ソケット電極端子８に外部端子を接続することが可能である。
【００４０】
なお、電力用半導体７はシリコン材料からなるＩＧＢＴやダイオードであるとしたが、シリコン材料の代わりに低損失で高温動作が可能なシリコンカーバイド（ＳｉＣ）からなるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やダイオードを用いても良い。
【００４１】
すなわち、電力用半導体７はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００４２】
＜製造工程＞
実施の形態１の電力用半導体装置の製造工程について説明する。
【００４３】
まず、ベース基板１上に回路パターン６が施されたセラミック基板３をはんだ４で接合する。そして、セラミック基板３の回路パターン６上に電力用半導体７を形成する。次に、回路パターン６又は電力用半導体７上に金属製ソケット電極端子８を形成する。金属製ソケット電極端子８はセラミック基板３に対して垂直な方向に伸張するよう形成する。そして、アルミワイヤ２２で電力用半導体７間や回路パーンと電力用半導体の間にワイヤボンディングを行う。この状態の電力用半導体装置が図６に示される。
【００４４】
次に、金属製ソケット電極端子８に対して一体型樹脂製スリーブ１０をセットする（図７）。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合するが、嵌合は後工程の金型の型締めにおいて行うため、この段階では仮留めである。
【００４５】
そして、この状態の半完成品の電力用半導体装置を、上金型１７と下金型１８で形成される空洞、すなわちキャビティ１９（図９参照）内に設置し、金型の型締めを行う（図８）。この際、ベース板２の裏面は下金型１８の内壁と接している。ここで、金属製ソケット電極端子８の上部端からベース板２までの距離は、キャビティ１９内部の縦方向距離よりも小さい。上金型１７、下金型１８の型締め工程により一体型樹脂製スリーブ１０は下方向に押下され、スリーブ部９はそれぞれ金属製ソケット８と嵌合する。スリーブ部９は例えば筒状であり、金属製ソケット電極端子８の長手方向に圧入嵌合される。
【００４６】
図９は、上金型１７と下金型１８とで電力半導体装置が型締めされた状態を示す図である。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は金属製ソケット電極端子８に圧入嵌合されており、その上面が上金型１７の内壁と接触していると同時に、ベース板２の背面は下金型１８の内壁と接触している。
【００４７】
スリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合した後、ベース板２背面からスリーブ部９上面までの距離は、ベース板２背面から金属製ソケット電極端子８の先端までの距離より長い。換言すれば、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、金属製ソケット電極端子８単体の長手方向の長さより金属製ソケット電極端子８底部からスリーブ部９上部までの長さのほうが長くなるように、金属製ソケット電極端子８に嵌合される。
【００４８】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、電極端子（金属製ソケット電極端子８）の上面がスリーブ部９の上面より下に位置するように、金属製ソケット電極端子８に嵌合されることを特徴とする。これにより、金型を型締めした際に、絶縁基板１や金属製ソケット電極端子８等の電力半導体装置の構成部材が損傷することはない。
【００４９】
次に、上述の接触を保った状態でキャビティ１９内にモールド樹脂１６を加圧充填し、モールド樹脂１６の加熱硬化を行う。モールド樹脂１６が硬化すると、金型を外し、必要なら後硬化処理を施す。以上により、本実施の形態の電力用半導体装置が形成される。
【００５０】
すなわち、実施の形態１に係る電力用半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子８と、を備える樹脂封止前の電力用半導体装置を準備する工程と、（ｂ）複数の電極端子８の各々に対応して配設され且つ両端に開口部を有する複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０を、各スリーブ部９が対応する各電極端子（金属製ソケット電極端子８）に嵌合するよう設置する工程と、（ｃ）金型１７，１８の型締めを行うことにより一体型樹脂製スリーブ１０に下方向の力を加え、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する工程と、（ｄ）スリーブ部９の上面が金型１７の内壁に接した状態で、金型１７，１８内の空洞（キャビティ１９）にモールド樹脂１６を充填する工程と、（ｅ）モールド樹脂１６が硬化した後金型１７，１８を外す工程と、を備える。スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に嵌合させることにより、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置をトランスファーモールド法にて製造することが可能となる。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００５１】
また、（ｃ）スリーブ部９を圧入する工程において、金属製ソケット電極端子８の上面が、スリーブ部９の上面よりも下に位置するように、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する。これにより、金型の型締め工程において金属製ソケット電極端子８が損傷することがない。
【００５２】
また、（ｂ）一体型樹脂製スリーブ１０を設置する工程では、線膨張係数がモールド樹脂と電極端子の中間である一体型樹脂製スリーブ１０を用いる。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００５３】
＜効果＞
本実施の形態の電力用半導体装置では、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態１の電力用半導体装置は、絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子（金属製ソケット電極端子８）と、複数の金属製ソケット電極端子８にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０と、絶縁基板１、回路パターン６、電力用半導体７、金属製ソケット電極端子８、一体型樹脂製スリーブ１０を覆う封止樹脂１６と、を備える。金型の型締め工程において一体型樹脂製スリーブ１０が必要に応じて、キャビティ１９内部の寸法に合わせて金属製ソケット電極端子８に圧入されるため、絶縁基板１、金属製ソケット電極端子８、はんだ４の厚さを厳しくコントロールする必要がない。よって、本構造を採用することにより、電極端子が上出し構造の電力用半導体装置を製造するにあたって、厳密に製造工程を管理することによる製造コストの増加や歩留り低下を回避することができる。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００５４】
また、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９の上面は、モールド樹脂１６から露出している特徴とする。これにより、モールド樹脂１６がスリーブ部９又は金属製ソケット電極端子８へ侵入することがない。
【００５５】
さらに、絶縁基板１は多層構造であってその最下層は金属製のベース板であり、ベース板の背面がモールド樹脂１６から露出していることを特徴とする。これにより、電力用半導体７等の放熱が促進される。
【００５６】
また、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８と嵌合する端部はテーパ形状であることを特徴とする。これにより、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８への挿入性が向上する。
【００５７】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０は、２種類以上の異なる内径をもつスリーブ部９を有することを特徴とする。これにより、信号用や主端子用等、外径が異なる金属製ソケット電極端子の両方と嵌合することが出来る。
【００５８】
また、スリーブ部９は、内壁に周上の突起を有することを特徴とする。これにより、金属製ソケット電極端子８との嵌合がより強固になる。
【００５９】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０は、ＰＰＳ、ＰＰＴ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ナイロン、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はガラス繊維によりそれらを補強した樹脂で形成されることを特徴とする。これらの材料によって一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数をモールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の中間にすることにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００６０】
また、スリーブ部９は内部形状が円筒状であることを特徴とする。これにより、円筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００６１】
あるいは、スリーブ部９は内部形状が角筒状であることを特徴とする。これにより、角筒状の金属製ソケット電極端子８に嵌合することが可能になる。
【００６２】
また、一体型樹脂製スリーブ１０は、複数のスリーブ部９を結合する棒状のランナー部１１を有することを特徴とする。これにより、フレキシブルな一体型樹脂製スリーブ１０が得られる。
【００６３】
さらに、ランナー部１１は封止樹脂（モールド樹脂１６）中に埋没することを特徴とする。これにより、スリーブ部９とモールド樹脂１６の接着性が向上し、スリーブ部９と金属製ソケット電極端子８の嵌合強度が向上する。
【００６４】
また、一体型樹脂製スリーブ１０の線膨張係数は、モールド樹脂１６の線膨張係数と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数との中間であることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００６５】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、電極端子（金属製ソケット電極端子８）の上面がスリーブ部９の上面より下に位置するように、金属製ソケット電極端子８に嵌合されることを特徴とする。これにより、金型を型締めした際に、絶縁基板１や金属製ソケット電極端子８等の電力半導体装置の構成部材が損傷することはない。
【００６６】
また、実施の形態１の電力用半導体装置は、スリーブ部９の開口部から金属製ソケット電極端子８に向けて挿入、圧着される外部端子を備える。本実施の形態では、このようにして金属製ソケット電極端子８に外部端子を接続することが可能である。
【００６７】
また、絶縁基板１は、ベース板２と、回路パターン６が形成されたセラミック基板３で構成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００６８】
さらに、電力用半導体７はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成されることを特徴とする。このような構成によっても、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずに、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【００６９】
本実施の形態に係る電力用半導体装置の製造方法では、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態１に係る電力用半導体装置の製造方法は、（ａ）絶縁基板１と、絶縁基板１上面に形成された回路パターン６と、回路パターン６上に形成された電力用半導体７と、回路パターン６又は電力用半導体７上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子８と、を備える樹脂封止前の電力用半導体装置を準備する工程と、（ｂ）複数の電極端子８の各々に対応して配設され且つ両端に開口部を有する複数のスリーブ部９が一体となった一体型樹脂製スリーブ１０を、各スリーブ部９が各電極端子（金属製ソケット電極端子８）に嵌合するよう設置する工程と、（ｃ）金型１７，１８の型締めを行うことにより一体型樹脂製スリーブ１０に下方向の力を加え、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する工程と、（ｄ）スリーブ部９の上面が金型１７の内壁に接した状態で、金型１７，１８内の空洞（キャビティ１９）にモールド樹脂１６を充填する工程と、（ｅ）モールド樹脂１６が硬化した後金型１７，１８を外す工程と、を備える。これにより、金型の型締め工程において一体型樹脂製スリーブ１０が必要に応じて、キャビティ１９内部の寸法に合わせて金属製ソケット電極端子８に圧入されるため、絶縁基板１、金属製ソケット電極端子８、はんだ４の厚さを厳しくコントロールする必要がない。よって、本構造を採用することにより、電極端子が上出し構造の電力用半導体装置を製造するにあたって、厳密に製造工程を管理することによる製造コストの増加や歩留り低下を回避することができる。また、複数のスリーブ部９を一体とした一体型樹脂製スリーブ１０とすることにより、複数のスリーブ部９を容易に、対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合することができる。
【００７０】
また、（ｃ）スリーブ部９を圧入する工程において、金属製ソケット電極端子８の上面が、スリーブ部９の上面よりも下に位置するように、スリーブ部９を金属製ソケット電極端子８に圧入する。これにより、金型の型締め工程において金属製ソケット電極端子８が損傷することがない。
【００７１】
さらに、（ｂ）一体型樹脂製スリーブ１０を設置する工程では、線膨張係数がモールド樹脂と電極端子の中間である一体型樹脂製スリーブ１０を用いる。これにより、モールド樹脂１６と金属製ソケット電極端子８の線膨張係数の差に起因して温度サイクルで電力半導体装置内に生じる応力を緩和することができる。
【００７２】
（実施の形態２）
＜構成＞
図１０は、実施の形態２の電力用半導体装置の構成を示す断面図である。図１に示した実施の形態１と同様の構成要素には同一の番号を付している。実施の形態２の電力用半導体装置では、一体型樹脂製スリーブ１０の構造が実施の形態１の電力用半導体装置とは異なる。実施の形態１では棒状のランナー部１１がスリーブ部９を連結していたが、実施の形態２では、図１１に示すように、樹脂平板１２に複数個のスリーブ部９が形成されることによって一体型樹脂製スリーブ１０となる。これ以外の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７３】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、樹脂平板１２に複数のスリーブ部９が形成された構造であることを特徴とする。これにより、複数のスリーブ部９の相対位置を正確に定めることができ、対応する金属製ソケット電極端子８に位置ずれなく嵌合することができる。
【００７４】
また、樹脂平板１２で形成された一致型樹脂性スリーブ１０の絶縁基板１と反対側の面は、モールド樹脂１６から露出する。
【００７５】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面はモールド樹脂１６から露出する。これにより、樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝を設けた場合、製造工程にて当該溝内にモールド樹脂１６が侵入することを防ぐことが出来る。
【００７６】
図１１に示した一体型樹脂製スリーブ１０の形状は一例であり、他に様々な変形例が考えられる。例えば、図１２は、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８と嵌合する部位側にテーパを施した一体型樹脂製スリーブ１０の断面図である。これにより、スリーブ部９の金属製ソケット電極端子８への嵌合性能が向上する。
【００７７】
また、図１３に示すように、樹脂平板１２のスリーブ部９以外の絶縁基板１と対向する面に凹凸状の溝を設けても良い。
【００７８】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２において、スリーブ部９以外の絶縁基板１と対向する面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と一体型樹脂製スリーブ１０の接着性が向上する。また、仮に、一体型樹脂製スリーブ１０がモールド樹脂１６界面で剥離したとしても、凹凸状の溝により金属製ソケット電極端子８間のモールド樹脂１６上の沿面距離が長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００７９】
図１４は、樹脂平板１２の側面に凹凸状の溝が設けられている一体型樹脂製スリーブ１０の断面図である。
【００８０】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の側面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、一体型樹脂製スリーブ１０とモールド樹脂１６の接着性が向上する。
【００８１】
図１５は、モールド樹脂１６表面から露出した樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝が設けられた、一体型樹脂製スリーブ１０の断面図であり、図１６はその鳥瞰図である。
【００８２】
すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。樹脂平板１２に形成された凹凸状の溝により、金属製ソケット電極端子８間の樹脂平板１２上の沿面距離を長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００８３】
＜製造工程＞
実施の形態２の電力用半導体装置の製造工程について説明する。
【００８４】
まず、ベース基板１上に回路パターン６が施されたセラミック基板３をはんだ４で接合する。そして、セラミック基板３の回路パターン６上に電力用半導体７を形成する。次に、回路パターン６又は電力用半導体７上に金属製ソケット電極端子８を形成する。金属製ソケット電極端子８はセラミック基板３に対して垂直な方向に伸張するよう形成する。そして、アルミワイヤ２２で電力用半導体７間や回路パターンと電力用半導体の間にワイヤボンディングを行う。この状態の電力用半導体装置が図１８に示される。
【００８５】
次に、金属製ソケット電極端子８に対して一体型樹脂製スリーブ１０をセットする（図１９）。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が金属製ソケット電極端子８に嵌合するが、嵌合は後工程の金型の型締めにおいて行うため、この段階では仮留めである。
【００８６】
そして、この状態の半完成品の電力用半導体装置を、上金型１７と下金型１８で形成される空洞、すなわちキャビティ１９（図２１参照）内に設置し、金型の型締めを行う（図２０）。この際、ベース板２の裏面は下金型１８の内壁と接している。ここで、金属製ソケット電極端子８の上部端からベース板２までの距離は、キャビティ１９内部の縦方向距離よりも小さい。上金型１７、下金型１８の型締め工程により一体型樹脂製スリーブ１０は下方向に押下され、スリーブ部９はそれぞれ金属製ソケット８と嵌合する。スリーブ部９は例えば筒状であり、金属製ソケット電極端子８の長手方向に圧入嵌合される。
【００８７】
図２１は、上金型１７と下金型１８とで電力半導体装置が型締めされた状態を示す図である。一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は金属製ソケット電極端子８に圧入嵌合されており、その上面が上金型１７の内壁と接触していると同時に、ベース板２の背面は下金型１８の内壁と接触している。
【００８８】
図１７は、樹脂平板１２で形成された一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９が対応する金属製ソケット電極端子８に嵌合され、トランスファーモールド法でモールド樹脂１６により封止された部位の拡大図である。ベース板２背面からスリーブ部９上面までの距離は、ベース板２背面から金属製ソケット電極端子８の先端までの距離より長い。換言すれば、一体型樹脂製スリーブ１０のスリーブ部９は、金属製ソケット電極端子８単体の長手方向の長さより金属製ソケット電極端子８底部からスリーブ部９上部までの長さのほうが長くなるように、金属製ソケット電極端子８に嵌合される。これにより、金型を型締めした際に、絶縁基板１や金属製ソケット電極端子８等の電力半導体装置の構成部材が損傷することはない。さらに、金属製ソケット電極端子８上部が半導体装置内部に陥没している本構造をとることにより、金属製ソケット電極端子８間の沿面距離が当該陥没している深さ分だけ長くなり、電力用半導体装置の小型化に有利となる。なお、本効果は、実施の形態１で採用したランナー部１１でスレッド部９を連結する構造の一体型樹脂製スリーブ１０においても実現する。
【００８９】
次に、上述の接触を保った状態でキャビティ１９内にモールド樹脂１６を加圧充填し、モールド樹脂１６の加熱硬化を行う。モールド樹脂１６が硬化すると、金型を外し、必要なら後硬化処理を施す。以上により、本実施の形態の電力用半導体装置が形成される。
【００９０】
＜効果＞
本実施の形態の電力用半導体装置は、実施の形態１の電力用半導体装置に加え、既に述べた通り以下の効果を奏する。すなわち、一体型樹脂製スリーブ１０は、樹脂平板１２に複数のスリーブ部９が形成された構造であることを特徴とする。これにより、複数のスリーブ部９の相対位置を正確に定めることができ、対応する金属製ソケット電極端子８に位置ずれなく嵌合することができる。
【００９１】
また、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面はモールド樹脂１６から露出する。これにより、樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝を設けた場合、製造工程にて当該溝内にモールド樹脂１６が侵入することを防ぐことが出来る。
【００９２】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２において、スリーブ部９以外の絶縁基板１と対向する面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、モールド樹脂１６と一体型樹脂製スリーブ１０の接着性が向上する。また、仮に、一体型樹脂製スリーブ１０がモールド樹脂１６界面で剥離したとしても、凹凸状の溝により金属製ソケット電極端子８間のモールド樹脂１６上の沿面距離が長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００９３】
また、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の側面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。これにより、一体型樹脂製スリーブ１０とモールド樹脂１６の接着性が向上する。
【００９４】
さらに、一体型樹脂製スリーブ１０の樹脂平板１２の上面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする。樹脂平板１２に形成された凹凸状の溝により、金属製ソケット電極端子８間の樹脂平板１２上の沿面距離を長くなり沿面放電を防ぐことができる。よって、金属製ソケット電極端子８をモールド樹脂１６表面に対し高密度にレイアウトすることができ、電力用半導体装置の小型化が可能になる。
【００９５】
（実施の形態３）
＜構成＞
図２２は、実施の形態３の電力用半導体装置の構成を示す断面図である。図１に示した実施の形態１と同様の構成要素には同一の番号を付している。実施の形態３の電力用半導体装置は、実施の形態１の電力用半導体装置で用いたセラミック基板３の代わりに、絶縁性熱伝導シート５を用いるものである。ベース板２と回路パターン６を、絶縁性熱伝導シート５を介して一体化する。これ以外の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００９６】
＜効果＞
実施の形態３の電力用半導体装置において、絶縁基板１は、ベース板２と回路パターン６が形成された絶縁性熱伝導シート５で構成されることを特徴とする。このような構成によっても、実施の形態１と同様に、内部部品や金型の寸法を厳しく管理せずとも、電極上出し構造の電力用半導体装置を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 絶縁基板、２ ベース板、３ セラミック基板、４ はんだ、５ 絶縁性熱伝導シート、６ 回路パターン部、７ 電力用半導体、８ 金属製ソケット電極端子、９ スリーブ部、１０ 一体型樹脂製スリーブ、１１ ランナー部、１２ 樹脂平板、１６ モールド樹脂、１７ 上金型、１８ 下金型、１９ キャビティ、２２ ワイヤーボンド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上面に形成された回路パターンと、
前記回路パターン上に形成された電力用半導体と、
前記回路パターン又は前記電力用半導体上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子と、
複数の前記電極端子にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部が一体となった一体型樹脂製スリーブと、
前記絶縁基板、前記回路パターン、前記電力用半導体、前記電極端子、前記一体型樹脂製スリーブを覆う封止樹脂と、を備え、
前記一体型樹脂製スリーブは、樹脂平板に複数の前記スリーブ部が形成された構造であることを特徴とする、
電力用半導体装置。
【請求項２】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板の上面は前記封止樹脂から露出することを特徴とする、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板において、前記スリーブ部以外の前記絶縁基板と対向する面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板の側面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板の上面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電力用半導体装置。
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上面に形成された回路パターンと、
前記回路パターン上に形成された電力用半導体と、
前記回路パターン又は前記電力用半導体上に直立して形成され、外部端子と導通する複数の電極端子と、
複数の前記電極端子にそれぞれ上部から嵌合する両端が開口した複数のスリーブ部が一体となった一体型樹脂製スリーブと、
前記絶縁基板、前記回路パターン、前記電力用半導体、前記電極端子、前記一体型樹脂製スリーブを覆う封止樹脂と、を備え、
前記一体型樹脂製スリーブは、樹脂平板に複数の前記スリーブ部が形成された構造であることを特徴とする、
電力用半導体装置。
【請求項２】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板の上面は前記封止樹脂から露出することを特徴とする、請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板において、前記スリーブ部以外の前記絶縁基板と対向する面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板の側面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記一体型樹脂製スリーブの前記樹脂平板の上面に凹凸状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電力用半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−３０７９２（Ｐ２０１３−３０７９２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０７７１０（Ｐ２０１２−２０７７１０）
【出願日】平成２４年９月２１日（２０１２．９．２１）
【分割の表示】特願２００９−１９６２２８（Ｐ２００９−１９６２２８）の分割
【原出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月２１日（２０１２．９．２１）
【分割の表示】特願２００９−１９６２２８（Ｐ２００９−１９６２２８）の分割
【原出願日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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