JP2004134624A

JP2004134624A - Power semiconductor device

Info

Publication number: JP2004134624A
Application number: JP2002298629A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Oguri; 小栗　慶久
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2004-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP4141789B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which simplifies a mold structure for case molding, dispenses with processes given to an electrode surface, and eliminates air accumulation causing bubbling. <P>SOLUTION: An electrode (2) is disposed in a case (1) so as to pass therethrough with an inner lead (2b) positioned at the inner side of the case (1). When embedding the inner lead (2b) with a fixing bed (7), the wire bonding surface (2c) of the inner lead (2b) and the upper surface of the fixing bed (7) are positioned at the same level so as to expose the wire bonding surface (2c). The end face (2e) of the inner lead (2b) is withdrawn from the end face (7e) of the fixing bed (7), and a notch (7a) is formed in the fixing bed (7), allowing a portion of the end face (2e) to be exposed. This notch (7a) is a trace of a portion of a mold involved in molding the case (1). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力用半導体素子を有し、その電極がケースにインサート成型されている電力用半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の半導体装置は、公知の放熱板上にはんだを介して、導電性の板材を上面に有した絶縁性のセラミック基板が構成されたものであり、基板導電材上にはんだを介してスイッチング用素子が構成され、各素子は、公知のワイヤー配線を用いて結線されている。そして、半導体装置を構成するケース外からケースへ貫通して設けられる電極（出力および接続用電極）のケース内側の端部は、ケース内の底面に形成した“ピンガイド”や“電極つぶし構造”により、保持されている。
【０００３】
また、ケース内に位置する電極を長手方向に２分し、一方の部分に対して段差を形成し、その段差部に樹脂を形成することで電極を固定しているが（例えば、特許文献１参照）、電極に微細な加工が必要となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３４９２１９号「電力用半導体装置」（実施の形態１、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記内部電極は、ケース成型時にピンガイド構造や電極つぶし構造が形成されるため、ケース成型用金型の構造が複雑となり、高価となった。また、ピンガイド構造では、成型後に残るピン穴からの気泡流出により、絶縁不具合を発生させていた。また、電極つぶし構造では十分な電極保持ができないためにワイヤーボンドで不具合を起こしていた。更に、従来のケース内部前面と、電極内部前面が同一面で構成されていたため、電極底面とケース樹脂間に生じたスキマの空気が電極内部前面より気泡として発生し品質の安定化が困難であった。
【０００６】
この発明は、ケース成形用金型構造を単純にでき、また、電極面への加工をなくし、かつ気泡発生の要因となる空気溜まりをなくした半導体装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
基板およびこれに実装した半導体装置をケースに収納後、ケース内部をゲル状樹脂で充填してなる電力用半導体装置において、上記課題を解決すべく、本発明は、ケースに貫通するようにして設けられた電極のケース内側に位置する内部リードを固定用ベッドで埋め込み固定する際、前記内部リードにおけるワイヤボンディング面が露出するように、ワイヤボンディング面と前記固定用ベッドの上面と同一面とし、そして、前記内部リードの端面（２ｅ）を、固定用ベッドの端面（７ｅ）から退避させ、かつ、前記端面（２ｅ）の一部が露出するように、固定用ベッドに切り欠きが形成されており、この切り欠きは、ケース成型時に、金型の一部が入り込んだものによるものであることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に半導体装置の平面図を示し、ケース１内に収納した回路基板４上に、半導体素子５が設けられ、その半導体素子５はワイヤ６により他のデバイスなどに接続されている。放熱板３はケース１の底板を兼ねる。外部引き出し用の電極２部分の拡大斜視図を図２に示し、その電極２の全体図を図３に示す。また、図２中のＡ−Ｂ方向およびＣ−Ｄ方向での垂直断面図を図４および図５に示す。
【０００９】
Ｌ字形状の電極２は、ケース１を貫通するようにして設けられ、外部リード２ａはケース外に引き出され、内部リード２ｂは、ケース内にて固定用ベッド７に埋め込まれることにより保持されるが、その内部リード２ｂの上面部であるワイヤボンディング面２ｃは、固定用ベッド７の上面と同一平面にされ、ワイヤボンディング面２ｃが露出される。
【００１０】
電極２のケース内側の端面２ｅ（図３）は、図２、図４に示すように、固定用ベッド７の端面７ｅより退避しており、かつ、端面２ｅの一部が露出するように、固定用ベッド７の上端面部に切り欠き７ａが形成されている。
【００１１】
図４において示した矢印（→）は、電極２をケース１および固定用ベッド７に埋め込み成型する際の金型（不図示）による押圧面を示している。切り欠き７ａで示した個所に対しても金型が入り込むことによって、そのような切り欠き７ａが固定用ベッド７に形成される。このとき、切り欠き７ａに入り込んだ金型の端面が、電極２の端面２ｅに当接するため、前記埋め込み成型の際に、電極２が正確な位置で保持されるようになる。
【００１２】
ここで用いた金型の形状もシンプルなため、金型を安価に形成できる。また、成型の際に、金型内面と、電極２を含むケース１および固定用ベッド７との間に隙間が生じないため、上述したような気泡発生も生じない。
【００１３】
更に図３に示したように、電極２のワイヤボンディング面２ｃの周囲に、プレス加工時の塑性変形である“ダレ”２ｄが生じている。このような電極２を、ワイヤボンディング面２ｃのみが露出するように、固定用ベッド７に埋め込んだ時、図２中のＡ−Ｂ方向での垂直断面図である図４に示されるように、ダレ２ｄの部分が樹脂で覆われることにより、ダレ２ｄが無い場合に比べて電極２の保持強度が増す。
【００１４】
【発明の効果】
この発明は、ケース内の固定用ベッドに電極を成型固定する際、電極の端面を金型で保持するようにしたので、金型の形状もシンプルなため、金型を安価に形成でき、また、成型の際に、金型内面と、電極を含むケースおよび固定用ベッドとの間に隙間が生じないため、上述したような気泡発生も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示した電力用半導体装置の内部平面図
【図２】電極における内部リード部の詳細斜視図
【図３】電極の全体斜視図
【図４】図２中のＡ−Ｂ方向での垂直断面を示した図
【図５】図２中のＣ−Ｄ方向での垂直断面を示した図
【符号の説明】
１　ケース、２　電極、２ａ　外部リード、２ｂ　内部リード、２ｃ　ワイヤボンディング面、２ｄ　ダレ、２ｅ　端面、３　放熱板、４　回路基板、５　半導体素子、６　ワイヤ、７　固定用ベッド、７ａ　切り欠き[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power semiconductor device having a power semiconductor element, and an electrode thereof is insert-molded in a case.
[0002]
[Prior art]
This type of semiconductor device has a configuration in which an insulating ceramic substrate having a conductive plate material on an upper surface is formed on a known heat sink via solder, and switching is performed on the substrate conductive material via solder. Elements are configured, and each element is connected using a known wire wiring. The inner end of an electrode (output and connection electrode) provided from the outside of the case to the case constituting the semiconductor device is formed in a “pin guide” or “electrode crush structure” formed on the bottom surface in the case. Is held by
[0003]
Further, an electrode located in a case is divided into two in the longitudinal direction, a step is formed in one part, and a resin is formed in the step to fix the electrode (for example, Patent Document 1). ), The electrode requires fine processing.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-349219 "Power semiconductor device" (Embodiment 1, FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Since the internal electrode has a pin guide structure and an electrode crushing structure formed at the time of case molding, the structure of the case molding die becomes complicated and expensive. Further, in the pin guide structure, an insulation failure has occurred due to outflow of bubbles from the pin holes remaining after molding. In addition, since the electrode crushing structure does not allow sufficient electrode holding, a problem has occurred with wire bonding. Furthermore, since the conventional front surface inside the case and the front surface inside the electrode are formed on the same surface, the gap air generated between the bottom surface of the electrode and the case resin is generated as bubbles from the front surface inside the electrode, and it is difficult to stabilize the quality. Was.
[0006]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device in which a case-forming mold structure can be simplified, processing on an electrode surface is eliminated, and air pockets which cause air bubble generation are eliminated.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in a power semiconductor device in which a substrate and a semiconductor device mounted thereon are housed in a case and then the inside of the case is filled with a gel resin, the present invention is provided so as to penetrate the case. When embedding and fixing the internal lead located inside the case of the provided electrode with a fixing bed, the wire bonding surface of the internal lead is exposed so that the wire bonding surface and the upper surface of the fixing bed are flush with each other, and A notch is formed in the fixing bed so that the end face (2e) of the internal lead is retracted from the end face (7e) of the fixing bed and a part of the end face (2e) is exposed. The notch is characterized in that a part of the mold enters during the molding of the case.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a plan view of a semiconductor device. A semiconductor element 5 is provided on a circuit board 4 housed in a case 1, and the semiconductor element 5 is connected to another device by wires 6. The heat radiating plate 3 also serves as a bottom plate of the case 1. FIG. 2 is an enlarged perspective view of an external lead electrode 2 and FIG. 3 is an overall view of the electrode 2. 4 and 5 are vertical sectional views in the AB direction and the CD direction in FIG.
[0009]
The L-shaped electrode 2 is provided so as to penetrate the case 1, the external lead 2a is drawn out of the case, and the internal lead 2b is held by being embedded in the fixing bed 7 in the case. However, the wire bonding surface 2c, which is the upper surface of the internal lead 2b, is flush with the upper surface of the fixing bed 7, exposing the wire bonding surface 2c.
[0010]
The end face 2e (FIG. 3) inside the case of the electrode 2 is retracted from the end face 7e of the fixing bed 7 as shown in FIGS. 2 and 4, and a part of the end face 2e is exposed. A notch 7 a is formed in the upper end surface of the fixing bed 7.
[0011]
An arrow (→) shown in FIG. 4 indicates a pressing surface by a mold (not shown) when the electrode 2 is embedded and molded in the case 1 and the fixing bed 7. The notch 7a is formed in the fixing bed 7 by the mold entering the location indicated by the notch 7a. At this time, since the end face of the mold that has entered the notch 7a abuts on the end face 2e of the electrode 2, the electrode 2 is held at an accurate position during the embedding molding.
[0012]
Since the shape of the mold used here is simple, the mold can be formed at low cost. Further, at the time of molding, no gap is generated between the inner surface of the mold and the case 1 including the electrode 2 and the fixing bed 7, so that the above-described generation of bubbles does not occur.
[0013]
Further, as shown in FIG. 3, "drip" 2d, which is a plastic deformation at the time of press working, occurs around the wire bonding surface 2c of the electrode 2. When such an electrode 2 is embedded in the fixing bed 7 so that only the wire bonding surface 2c is exposed, as shown in FIG. 4 which is a vertical cross-sectional view in the AB direction in FIG. By covering the portion of the sag 2d with the resin, the holding strength of the electrode 2 is increased as compared with the case where the sag 2d is not provided.
[0014]
【The invention's effect】
In the present invention, when the electrode is molded and fixed to the fixing bed in the case, the end face of the electrode is held by a mold, so that the shape of the mold is simple, so that the mold can be formed at low cost, and At the time of molding, there is no gap between the inner surface of the mold and the case including the electrodes and the fixing bed, so that the above-described generation of bubbles does not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an internal plan view of a power semiconductor device showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a detailed perspective view of an internal lead portion of an electrode. FIG. 3 is an overall perspective view of an electrode. FIG. FIG. 5 is a diagram showing a vertical cross section in the AB direction of FIG. 5. FIG. 5 is a diagram showing a vertical cross section in the CD direction in FIG.
1 case, 2 electrodes, 2a external lead, 2b internal lead, 2c wire bonding surface, 2d sagging, 2e end surface, 3 heat sink, 4 circuit board, 5 semiconductor element, 6 wires, 7 fixing bed, 7a cutout

Claims

After accommodating the substrate and the semiconductor device mounted thereon in a case, in a power semiconductor device in which the inside of the case is filled with a gel resin,
When the internal lead positioned inside the case of the electrode provided so as to penetrate the case is embedded and fixed by the fixing bed, the wire bonding surface and the fixing bed are exposed so that the wire bonding surface of the internal lead is exposed. And the end surface (2e) of the internal lead is retracted from the end surface (7e) of the fixing bed, and a part of the end surface (2e) is exposed. A power semiconductor device, characterized in that a notch is formed in the case when a part of the mold is inserted during the molding of the case.

2. The power semiconductor device according to claim 1, wherein a portion of a sag on an upper edge of the electrode generated when the electrode is pressed is covered with a resin of a fixing bed to increase the fixing strength of the electrode.