JP2004179492A

JP2004179492A - Semiconductor device and its mounter

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Publication number: JP2004179492A
Application number: JP2002345558A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Itani; 典孝為谷; Shiyoumei Ko; 小明孔
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP3813120B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which can easily be mounted on a substrate and its mounter. <P>SOLUTION: The semiconductor device (2) has a package body (4) including a semiconductor element and a plurality of lead wires (6) which are led out from at least two opposite sides of the package body (4). The package body (4) has one or more through holes (8), and the plurality of lead wires (6) are curved in the adjoining places of ends far from the package body (4). When the semiconductor device (2) is mounted on the substrate (10), the package body (4) and the substrate (10) are arranged opposite to each other and coupled together by making one or more screws (12) penetrate through holes (8) of the package body (4) and through holes bored in the substrate (10) to hold the package body (4) and the substrate (10) at a specified interval, thereby pressing the curved parts of the lead wires (6) against a wiring pattern (14) provided on the surface of the substrate (10). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に簡単に実装できる半導体装置およびその実装体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＤＩＰ（デュアルインラインパッケージ）型の半導体装置をプリント配線板（ＰＣＢ）に実装する際には、ＰＣＢに設けた貫通穴に半導体装置のリード線を挿入し、その挿入部分においてはんだ付けを行っていた。さらに、上記半導体装置に放熱用のフィンを取り付ける際には、半導体装置を挟んでＰＣＢと対向する位置に、半導体装置に接するように放熱フィンを配置し、ＰＣＢ、半導体装置および放熱フィンを１本のネジで固定していた。つまり、１本のネジを、ＰＣＢと半導体装置とを貫通して放熱フィンに達するように締めることによって、ＰＣＢ、半導体装置および放熱フィンを一体的に固定していた。
【０００３】
一方、従来技術においては、個々の半導体装置の構成には触れていないが、複数の半導体装置を半田付けを行わずに基板に実装した実装体が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−７９０５９号公報（第４頁、図１−図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように、ＤＩＰ型の半導体装置を放熱フィンとともに基板に実装する場合は、半導体装置のリード線を半田付けする工程と放熱フィンをネジで固定する工程とが別個に必要であり、組み立てが煩雑で、時間がかかるという問題があった。また、組み立てを誤った時や保守時の部品の取り替えが困難であるという問題があった。
【０００６】
また、リード線を半田付けする工程においては、半田付け時の熱によって半導体装置の特性が劣化するという問題があった。また、他の実装部品と半導体装置との間で熱容量が異なるため、同一温度でリフローすることが困難であり、その結果、上記リード線の半田付けを別工程で行わなければならなかった。
【０００７】
さらに、放熱フィンをネジで固定する工程においては、ネジ締めトルクによる応力で素子が割れるといった問題があった。
【０００８】
また、上記半導体装置が温度保護機能を内蔵せず、外部にサーミスタ等の温度検出素子を取り付ける場合には、その温度検出素子を放熱フィンに取り付ける必要があり、正確な温度検出が困難であるといった問題があった。さらに、その温度検出素子を取り付けるための新たなネジが必要であり、組み立てが煩雑で、時間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、基板に簡単に実装できる半導体装置およびその実装体を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、半導体素子を含むパッケージ本体とそのパッケージ本体から引き出された複数のリード線とを備える。前記のパッケージ本体は、１以上の貫通穴を有し、複数の前記のリード線は、前記のパッケージ本体の周囲のうち少なくとも対向する２辺から引き出され、かつ、その前記のパッケージ本体と離れた側の端部近傍が曲線状に折り曲げられる。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の実装体は、半導体素子を含み、かつ、１以上の貫通穴を有するパッケージ本体と、そのパッケージ本体の周囲のうち少なくとも対向する２辺から引き出され、かつ、前記のパッケージ本体と離れた側の端部近傍が曲線状に折り曲げられた複数のリード線とを備える半導体装置が基板に実装された実装体である。前記の実装体において、前記のパッケージ本体および前記の基板を対向させて配置し、前記のパッケージ本体の前記の貫通穴および前記の基板に設けた貫通穴に１以上のネジを貫通して結合し、前記のパッケージ本体および前記の基板を所定の間隔に維持することによって、前記のリード線の曲線部分が、前記の基板の表面上に設けた配線パターンに圧接されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１の（１）は、実施の形態１による半導体装置の外観図、図１の（２）は、その半導体装置の側面図である。半導体装置２は、ＤＩＰ（デュアルインラインパッケージ）型インテリジェントパワーモジュール（以下、「ＤＩＰ−ＩＰＭ」という。）である。半導体装置２は、半導体素子を含むパッケージ本体４と、そのパッケージ本体４から引き出される複数のリード線６とを備える。パッケージ本体４は、方形であり、長方形の対向する２つの主面（上面および底面）と４つの側面とを有する。半導体装置２はＤＩＰ型であるので、リード線６は、パッケージ本体４の長辺側の対向する２つの側面から引き出される（２つの側面は、それぞれ、上記長方形の長辺を含む。）。半導体装置２のパッケージ本体４は、２つの貫通穴８を有する。図１の（１）に示されるように、それらの貫通穴８は、パッケージ本体４の長手方向における２つの端部付近に設けられる。図１の（２）において明らかなように、各々のリード線６は、パッケージ本体４の側面から上記長辺に垂直、かつ、主面に平行に引き出され、主面に垂直な方向に直角に折り曲げられる。そして、そのリード線６は、パッケージ本体４の底面に向かって内側に、曲線状に折り曲げられる。つまり、リード線６は、パッケージ本体４と離れた側の端部近傍が、パッケージ本体４の底面近くで、底面から底面に垂直な方向に離れた位置で、その底面に向かって曲線状に折り曲げられる。リード線６の先端は、パッケージ本体４の底面に近接して位置するが、リード線６の先端とその底面との間には隙間が存在する。リード線６が直角に折り曲げられた後、リード線６の形状は、好ましくは、Ｊ字型である。
【００１３】
図２は、図１に示された半導体装置２を基板に実装した実装体の側面図である。図２において、半導体装置２は、プリント配線板（以下、「ＰＣＢ」という。）１０に実装されている。ここで、半導体装置２の底面（ＰＣＢ１０に対向する主面）とＰＣＢ１０は平行に位置される。ネジ１２は、半導体装置２のパッケージ本体４（貫通穴８）およびＰＣＢ１０に設けた貫通穴（図示されない）を順に貫通し、ＰＣＢ１０の裏面に配置されたナット１６によって固定される。その際、ネジ１２を締めることによって、半導体装置２のパッケージ本体４が、ＰＣＢ１０の上方に位置される一方、半導体装置２のリード線６は、ＰＣＢ１０の表面に形成された配線パターン（電極）１４に圧接される。図２に示されるように、リード線６がＪ字型の形状を有するときは、そのＪ字型の曲線部分（配線パターン１４の方に凸に曲線状に折り曲げられた部分）が電極１４に圧接される。
【００１４】
上述の実装体においては、ネジ１２を締めて半導体装置２とＰＣＢ１０とを圧接する際に、リード線６がバネの役割を果たす。これは、リード線６の曲線部分が電極１４に接し、かつ、リード線６の先端と半導体装置２の底面との間に隙間が存在するので、リード線６が、ＰＣＢ１０に垂直な方向に可動となるからである。また、リード線６の曲線部分をＰＣＢ１０の電極１４に接触させてネジ１２を締めると、バネの弾性力により、リード線６が元の位置に戻ろうとするので、リード線６と電極１４とがより密着する。つまり、リード線６と電極１４との接続が、より安定となる。
【００１５】
本実施の形態による半導体装置およびその実装体によれば、半田付けを行うことなく、リード線とＰＣＢの配線パターンとの電気的接続を達成できる。従って、半田付け時の熱によって半導体装置の特性が劣化するといった課題を克服することができる。
【００１６】
次に、図１の半導体装置に放熱フィンを取り付けて基板に実装する場合について説明する。図３は、図１の半導体装置に放熱フィンを取り付けて基板に実装した実装体の側面図である。放熱フィン２０は、半導体装置２を挟んでＰＣＢ１０に対向するように位置される。つまり、放熱フィン２０は、半導体装置２の上面に接するように位置される。ネジ１２は、ＰＣＢ１０側から、ＰＣＢ１０および半導体装置２のパッケージ本体４を順に貫通し、放熱フィン２０のネジ穴に達する。放熱フィン２０は、ネジ１２を締めることにより、半導体装置２のパッケージ本体４に圧接される。半導体装置２のパッケージ本体４とＰＣＢ１０との間には、スペーサ２２が挿入される。このスペーサ２２は、ＰＣＢ１０のたわみを防止し、結果として、ＰＣＢ１０の損傷を防止する。
【００１７】
本実施の形態による半導体装置およびその放熱フィンが取り付けられた実装体によれば、半田付けを行うことなく、ネジを締める工程のみよって、ＰＣＢ、半導体装置および放熱フィンを固定できるので、組み立てが簡単になり、かつ、実装時間を削減できる。また、保守点検時等における部品交換が容易になり、交換部品のコスト低減も可能となる。さらに、実装にかかる全体のコストも低減できる。
【００１８】
本実施の形態による半導体装置およびその放熱フィンが取り付けられた実装体によれば、上述したように、リード線がＰＣＢに垂直な方向に可動であり、バネの役割を果たす。従って、バネの弾性力により、放熱フィンと半導体装置とをネジで締めつける際に半導体装置内部で発生する応力が弱まる。結果として、ネジの締め付けによる半導体装置の損傷を緩和できる。
【００１９】
なお、本実施の形態による半導体装置のリード線は、パッケージ本体の底面に向かって内側に、曲線状に折り曲げられる構成となっているが、半導体装置とＰＣＢ、および、半導体装置と放熱フィンの圧接に関して、リード線がバネの役割を果たすことができれば、他の任意の形状であってよい。例えば、リード線が、半導体装置の外側に曲線状に折り曲げられてもよい。その場合、リード線の先端が、半導体装置のパッケージ本体に接触することはないので、折り曲げられる形状の自由度が増す。
【００２０】
なお、本実施の形態による放熱フィンが取り付けられた実装体において、ネジは、ＰＣＢ側から、ＰＣＢおよび半導体装置のパッケージ本体を順に貫通し、放熱フィンのネジ穴に達して固定されるが、放熱フィン側から、半導体装置のパッケージ本体およびＰＣＢを順に貫通して、ＰＣＢの裏面に配置されたナットによって固定されてもよい。
【００２１】
なお、本実施の形態による放熱フィンが取り付けられた実装体において、半導体装置のパッケージ本体とＰＣＢとの間には、スペーサが挿入される。このスペーサは、半導体装置のパッケージ本体と一体化して形成されてもよい。
【００２２】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２による半導体装置の外観図である。この半導体装置３２が、図１の（１）に示される半導体装置２と異なる点は、リード線が、パッケージ本体の４つの側面から４方向に引き出されること、および、貫通穴が、パッケージ本体の中央部に１つだけ設けられていることである。図４において、半導体装置３２は、パッケージ本体３４と、そのパッケージ本体３４から引き出された複数のリード線３６とを備える。パッケージ本体３４は、方形であり、長方形または正方形の対向する２つの主面（上面および底面）と４つの側面とを有する。リード線３６は、パッケージ本体３４の４つの側面から４方向に引き出される。リード線３６の形状は、実施の形態１で説明したリード線６の形状と同一である。この場合において、半導体装置３２のパッケージ本体３４は、パッケージ本体の３４の中央部に、１つの貫通穴３８を有する。
【００２３】
図５は、図４の半導体装置３２に放熱フィンを取り付けて基板に実装した実装体の側面図である。図５において、半導体装置３２は、ＰＣＢ１０に実装されている。ここで、ネジ１２は、ＰＣＢ１０側から、ＰＣＢ１０の貫通穴および半導体装置３２のパッケージ本体３４（貫通穴３８）を順に貫通し、放熱フィン２０のネジ穴に達して固定される。ネジ１２を締めることによって、半導体装置３２がＰＣＢ１０に圧接され、放熱フィン２０は半導体装置３２のパッケージ本体３４に圧接される。半導体装置３２のリード線３６は、ＰＣＢ１０の表面に形成された配線パターン（電極）１４に接続される。図４および図５に示されるように、リード線３６の形状がＪ字型であるときは、そのＪ字型の曲線部分が電極１４に圧接される。ネジ１２は、貫通穴３８を通って半導体装置３２のパッケージ本体３４を貫通する。
【００２４】
パワーモジュールのように高圧部のリード線と低圧部のリード線が存在する半導体装置においては、複数のリード線の間の絶縁距離を確保する必要がある。図４の半導体装置３２においては、リード線３６をパッケージ本体３４から４方向に引き出しているので、リード線の数を減らすことなく、リード線の間の距離を確保することができる。また、リード線の数を減らす必要がないので、パッケージの小型化が可能となり、半導体装置をＰＣＢに１本のネジで取り付けることが可能となる。
【００２５】
なお、本実施の形態による半導体装置およびその放熱フィンが取り付けられた実装体においても、実施の形態１による半導体装置およびその実装体と同様の効果が得られる。
【００２６】
また、本実施の形態による半導体装置のリード線は、パッケージ本体の底面に向かって内側に、曲線状に折り曲げられる構成となっているが、半導体装置とＰＣＢ、および、半導体装置と放熱フィンの圧接に関して、リード線がバネの役割を果たすことができれば、他の任意の形状であってよい。例えば、リード線が、半導体装置の外側に曲線状に折り曲げられてもよい。その場合、リード線の先端が、半導体装置のパッケージ本体に接触することはないので、折り曲げられる形状の自由度が増す。
【００２７】
なお、本実施の形態による放熱フィンが取り付けられた実装体において、ネジは、ＰＣＢ側から、ＰＣＢおよび半導体装置のパッケージ本体を順に貫通し、放熱フィンのネジ穴に達して固定されるが、放熱フィン側から、半導体装置のパッケージ本体およびＰＣＢを順に貫通して、ＰＣＢの裏面に配置されたナットによって固定されてもよい。
【００２８】
また、半導体装置のパッケージ本体とＰＣＢとの間に、実施の形態１において説明されたスペーサが挿入されてもよい。
【００２９】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３による半導体装置の実装体の構成を示す分解図である。本実施の形態による実装体においては、半導体装置３２（図４）をＰＣＢ１０に実装する際に、同時に、半導体装置３２に放熱フィン２０およびサーミスタ４０を取り付ける。この構成は、半導体装置３２が、例えば、温度保護機能を内蔵しないパワーモジュールである場合に有効である。
【００３０】
図６において、ネジ１２は、放熱フィン２０側から、放熱フィン２０、サーミスタ４０、半導体装置３２のパッケージ本体３４、および、ＰＣＢ１０を順に貫通して、ＰＣＢ１０の裏面に配置されたナット１６によって固定される。従って、ネジ１２を締めることにより、半導体装置３２が、ＰＣＢ１０に圧接され、同時に、放熱フィン２０およびサーミスタ４０が、半導体装置３２に圧接される。つまり、半導体装置３２、サーミスタ４０および放熱フィン２０が一体となって、ＰＣＢ１０に実装される。このとき、サーミスタ４０は、半導体装置３２の貫通穴３８、および、放熱フィン２０の貫通穴４２に合わせて、貫通穴４４を有する。ネジ１２は、それらの貫通穴４２、貫通穴４４および貫通穴３８を貫通する。
【００３１】
また、半導体装置３２のパッケージ本体３４は、サーミスタ４０と接する表面にサーミスタ４０の形状に合わせた溝４６を備える。このような溝４６を用いれば、放熱フィン２０とパッケージ本体３４との間にサーミスタ４０を挿入して圧接を行っても、サーミスタ４０は、その溝４６によって半導体装置３２のパッケージ本体３４に埋め込まれ、放熱フィン２０と半導体装置３２との間に隙間が形成されない。
【００３２】
本実施の形態による半導体装置およびその実装体によれば、半導体装置のパッケージ本体に温度検出器の形状に合わせた溝を設けているので、温度検出器が半導体装置に接した状態で取り付けられ、半導体装置の正確な温度検出が可能である。また、温度検出器を挿入しても、半導体装置と放熱フィンとの間に隙間が形成されず、それらが密着するので、放熱フィンによる放熱の効果が維持される。
【００３３】
また、本実施の形態による実装体によれば、温度検出器を、放熱フィンと同時に同じネジで取り付けるので、組み立てが簡単になり、実装時間も短縮できる。
【００３４】
なお、本実施の形態による半導体装置およびその実装体においても、実施の形態１による半導体装置およびその実装体と同様の効果が得られる。
【００３５】
また、本実施の形態による半導体装置およびその実装体においても、実施の形態２による半導体装置およびその実装体と同様の効果が得られる。
【００３６】
また、本実施の形態による実装体において、図１に示された半導体装置を用いても同様の効果が得られる。
【００３７】
なお、本実施の形態による実装体において、ネジは、放熱フィン側から、放熱フィン、サーミスタ、半導体装置のパッケージ本体およびＰＣＢを貫通して、ＰＣＢの裏面に配置されたナットによって固定されるが、ＰＣＢ側から、ＰＣＢ、半導体装置のパッケージ本体およびサーミスタを貫通し、放熱フィンのネジ穴に達した状態で固定されてもよい。また、ＰＣＢ側から、ＰＣＢ、半導体装置のパッケージ本体、サーミスタおよび放熱フィンを貫通し、ナットによって固定されてもよい。
【００３８】
また、半導体装置のパッケージ本体とＰＣＢとの間に、実施の形態１において説明されたスペーサが挿入されてもよい。
【００３９】
実施の形態４．
図７は、実施の形態４による半導体装置の外観図である。実施の形態２の半導体装置３２と同一の構成要素には、図４と同一の符号を付している。図７の半導体装置５２が、図４の半導体装置３２と異なる点は、位置決め端子５４を備える点である。半導体装置５２において、位置決め端子５４は、パッケージ本体３４の１つの側面から引き出された２本のダミーのリード線である。
【００４０】
図８は、図７の半導体装置５２をＰＣＢに実装した実装体の側面図である。この場合、ＰＣＢ１０には、所定の位置に貫通穴が設けられており、２本の位置決め端子５４は、それらの貫通穴を貫通する。ここで、半導体装置５２の底面（ＰＣＢ１０に対向する主面）とＰＣＢ１０は平行に位置される。ネジ１２は、半導体装置５２のパッケージ本体３４（貫通穴３８）およびＰＣＢ１０に設けた貫通穴（図示されない）を順に貫通し、ＰＣＢ１０の裏面に配置されたナット１６によって固定される。その際、ネジ１２を締めることによって、半導体装置５２のパッケージ本体３４が、ＰＣＢ１０の上方に位置される一方、半導体装置５２のリード線３６は、ＰＣＢ１０の表面に形成された配線パターン（電極）１４に圧接される。図８に示されるように、リード線３６がＪ字型の形状を有するときは、そのＪ字型の曲線部分が電極１４に圧接される。
【００４１】
本実施の形態による半導体装置およびその実装体によれば、位置決め端子５４を、ＰＣＢ１０の所定の位置に設けられた貫通穴（図示されない）に挿入することにより、半導体装置５２をＰＣＢ１０に実装する場合に、半導体装置５２をＰＣＢ１０に容易に位置決めできる。また、この位置決め端子５４の挿入部分で半田付けを行うことができる。
【００４２】
半導体装置を固定するネジが１本の場合、半導体装置のリード線とＰＣＢ上の配線パターンとがずれる場合がある。本実施の形態による半導体装置およびその実装体によれば、位置決め端子を、ＰＣＢの所定の位置に設けられた貫通穴に挿入するので、ネジが１本の場合であっても、半導体装置をＰＣＢに容易に位置決めできる。
【００４３】
なお、本実施の形態による半導体装置においては、位置決め端子として、ダミーのリード線を用いているが、リード線に限らず、パッケージ本体に設けられた別の端子であってよい。また、半導体装置がＰＣＢに容易に位置決めできれば、半導体装置における位置決め端子の位置および本数は、それぞれ、任意の位置および本数であってよい。
【００４４】
なお、本実施の形態による半導体装置およびその実装体においても、実施の形態１による半導体装置およびその実装体と同様の効果が得られる。
【００４５】
なお、本実施の形態による半導体装置においても、実施の形態２による半導体装置と同様の効果が得られる。
【００４６】
なお、本実施の形態による実装体においても、半導体装置に放熱フィンを取り付けることが可能である。その場合には、実施の形態２による実装体と同様の効果が得られる。
【００４７】
また、本実施の形態による実装体において、図１に示された半導体装置を用いても同様の効果が得られる。
【００４８】
なお、本実施の形態による半導体装置およびその実装体においても、半導体装置のパッケージ本体に温度検出器の形状に合わせた溝を設け、半導体装置に放熱フィンと温度検出器とを同時に取り付けることができる。その場合には、実施の形態３による半導体装置およびその実装体と同様の効果が得られる。
【００４９】
また、半導体装置のパッケージ本体とＰＣＢとの間に、実施の形態１において説明されたスペーサが挿入されてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明による半導体装置によれば、半導体素子を含むパッケージ本体とそのパッケージ本体から引き出された複数のリード線とを備え、パッケージ本体は、１以上の貫通穴を有し、複数のリード線は、パッケージ本体の周囲のうち少なくとも対向する２辺から引き出され、かつ、そのパッケージ本体と離れた側の端部近傍が曲線状に折り曲げられるので、基板に簡単に実装できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１）は、実施の形態１による半導体装置の外観図、（２）は、（１）に示された半導体装置の側面図。
【図２】図１に示された半導体装置を基板に実装した実装体の側面図。
【図３】図２の半導体装置に放熱フィンを取り付けて基板に実装した実装体の側面図。
【図４】実施の形態２による半導体装置の外観図。
【図５】図４の半導体装置に放熱フィンを取り付けて基板に実装した実装体の側面図。
【図６】実施の形態３による半導体装置の実装体の構成を示す分解図。
【図７】実施の形態４による半導体装置の外観図。
【図８】図７の半導体装置を基板に実装した実装体の側面図。
【符号の説明】
２半導体装置、４パッケージ本体、６リード線、８貫通穴、１０プリント配線板（ＰＣＢ）、１２ネジ、１４電極、１６ナット。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device that can be easily mounted on a substrate and a mounted body thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when mounting a DIP (dual inline package) type semiconductor device on a printed wiring board (PCB), a lead wire of the semiconductor device is inserted into a through hole provided in the PCB, and soldering is performed at the inserted portion. I was Further, when attaching a heat dissipation fin to the semiconductor device, a heat dissipation fin is arranged at a position facing the PCB with the semiconductor device interposed therebetween so as to be in contact with the semiconductor device. Was fixed with screws. That is, the PCB, the semiconductor device, and the heat radiation fins are integrally fixed by tightening one screw so as to penetrate the PCB and the semiconductor device to reach the heat radiation fins.
[0003]
On the other hand, the prior art does not mention the configuration of each semiconductor device, but discloses a mounted body in which a plurality of semiconductor devices are mounted on a substrate without performing soldering (for example, see Patent Document 1). ).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-79059 (page 4, FIG. 1 to FIG. 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, when the DIP type semiconductor device is mounted on the substrate together with the radiating fins, a step of soldering the lead wires of the semiconductor device and a step of fixing the radiating fins with screws are required separately. There was a problem that assembling was complicated and time-consuming. In addition, there is a problem that it is difficult to replace parts during erroneous assembly or maintenance.
[0006]
Further, in the step of soldering the lead wires, there is a problem that the characteristics of the semiconductor device are degraded by the heat at the time of soldering. In addition, since the heat capacity is different between the other mounted components and the semiconductor device, it is difficult to perform reflow at the same temperature, and as a result, the lead wires have to be soldered in another process.
[0007]
Further, in the step of fixing the radiation fins with a screw, there is a problem that the element is cracked by a stress due to a screw tightening torque.
[0008]
Further, when the semiconductor device does not have a built-in temperature protection function and a temperature detecting element such as a thermistor is externally mounted, it is necessary to mount the temperature detecting element on a radiation fin, which makes accurate temperature detection difficult. There was a problem. Furthermore, a new screw for attaching the temperature detecting element is required, and there is a problem that assembly is complicated and time is required.
[0009]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device which can be easily mounted on a substrate and a mounting body thereof.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor device according to the present invention includes a package body including a semiconductor element and a plurality of lead wires drawn from the package body. The package body has one or more through holes, and the plurality of lead wires are drawn out from at least two opposing sides of the periphery of the package body, and are separated from the package body. The vicinity of the side end is bent in a curved shape.
[0011]
A package of a semiconductor device according to the present invention includes a package body including a semiconductor element and having at least one through hole, and a package body drawn out from at least two opposing sides of a periphery of the package body, and A semiconductor device having a plurality of lead wires bent in a curved shape in the vicinity of an end on the side away from the main body is a mounted body mounted on a substrate. In the mounting body, the package body and the substrate are arranged so as to face each other, and one or more screws are passed through the through-holes provided in the package body and the through-holes provided in the substrate to be connected. By maintaining the package body and the substrate at a predetermined distance, the curved portion of the lead wire is pressed against the wiring pattern provided on the surface of the substrate.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is an external view of the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 1B is a side view of the semiconductor device. The semiconductor device 2 is a DIP (dual in-line package) type intelligent power module (hereinafter, referred to as “DIP-IPM”). The semiconductor device 2 includes a package body 4 including a semiconductor element, and a plurality of lead wires 6 drawn from the package body 4. The package body 4 is rectangular and has two opposing rectangular main surfaces (upper and lower surfaces) and four side surfaces. Since the semiconductor device 2 is a DIP type, the lead wires 6 are drawn out from two opposing side surfaces on the long side of the package body 4 (the two side surfaces each include the long side of the rectangle). The package body 4 of the semiconductor device 2 has two through holes 8. As shown in FIG. 1A, the through holes 8 are provided near two ends of the package body 4 in the longitudinal direction. As is apparent from FIG. 1B, each lead wire 6 is drawn from the side surface of the package body 4 perpendicularly to the long side and parallel to the main surface, and perpendicular to the direction perpendicular to the main surface. Bendable. Then, the lead wire 6 is bent in a curved shape inward toward the bottom surface of the package body 4. In other words, the lead wire 6 is bent in a curved shape toward the bottom surface at a position near the end of the package body 4 on the side away from the package body 4 and near the bottom surface of the package body 4 in a direction perpendicular to the bottom surface. Can be Although the tip of the lead wire 6 is located close to the bottom surface of the package body 4, a gap exists between the tip of the lead wire 6 and the bottom surface. After the lead wire 6 is bent at a right angle, the shape of the lead wire 6 is preferably J-shaped.
[0013]
FIG. 2 is a side view of a mounted body in which the semiconductor device 2 shown in FIG. 1 is mounted on a substrate. In FIG. 2, the semiconductor device 2 is mounted on a printed wiring board (hereinafter, referred to as “PCB”) 10. Here, the bottom surface of the semiconductor device 2 (the main surface facing the PCB 10) and the PCB 10 are positioned in parallel. The screw 12 sequentially passes through the package body 4 (through hole 8) of the semiconductor device 2 and a through hole (not shown) provided in the PCB 10, and is fixed by a nut 16 arranged on the back surface of the PCB 10. At this time, by tightening the screw 12, the package body 4 of the semiconductor device 2 is positioned above the PCB 10, while the lead wires 6 of the semiconductor device 2 are connected to the wiring patterns (electrodes) 14 formed on the surface of the PCB 10. Is pressed against. As shown in FIG. 2, when the lead wire 6 has a J-shaped shape, the J-shaped curved portion (the portion bent in a convex shape toward the wiring pattern 14) is formed on the electrode 14. It is pressed.
[0014]
In the above-described mounted body, the lead wire 6 plays a role of a spring when the screw 12 is tightened to press the semiconductor device 2 and the PCB 10 against each other. This is because the curved portion of the lead wire 6 is in contact with the electrode 14 and a gap exists between the tip of the lead wire 6 and the bottom surface of the semiconductor device 2, so that the lead wire 6 is movable in a direction perpendicular to the PCB 10. This is because When the curved portion of the lead wire 6 is brought into contact with the electrode 14 of the PCB 10 and the screw 12 is tightened, the lead wire 6 tends to return to the original position by the elastic force of the spring. Adhere more closely. That is, the connection between the lead wire 6 and the electrode 14 becomes more stable.
[0015]
According to the semiconductor device and its mounting body of the present embodiment, electrical connection between the lead wire and the wiring pattern of the PCB can be achieved without performing soldering. Therefore, it is possible to overcome the problem that the characteristics of the semiconductor device are deteriorated by the heat at the time of soldering.
[0016]
Next, the case where the heat radiation fins are attached to the semiconductor device of FIG. 1 and mounted on a substrate will be described. FIG. 3 is a side view of a mounting body in which heat radiation fins are attached to the semiconductor device of FIG. 1 and mounted on a substrate. The heat radiation fins 20 are located to face the PCB 10 with the semiconductor device 2 interposed therebetween. That is, the radiation fins 20 are located so as to be in contact with the upper surface of the semiconductor device 2. The screw 12 penetrates the PCB 10 and the package body 4 of the semiconductor device 2 sequentially from the PCB 10 side, and reaches a screw hole of the radiation fin 20. The radiation fin 20 is pressed against the package body 4 of the semiconductor device 2 by tightening the screw 12. A spacer 22 is inserted between the package body 4 of the semiconductor device 2 and the PCB 10. The spacers 22 prevent the PCB 10 from bending, and consequently prevent the PCB 10 from being damaged.
[0017]
According to the semiconductor device according to the present embodiment and the mounting body to which the heat radiation fins are attached, the PCB, the semiconductor device, and the heat radiation fins can be fixed only by the step of tightening the screws without soldering, so that the assembly is easy. And the mounting time can be reduced. In addition, parts can be easily replaced at the time of maintenance and inspection, and the cost of replacement parts can be reduced. Further, the overall cost for mounting can be reduced.
[0018]
According to the semiconductor device according to the present embodiment and the mounting body to which the heat radiation fins are attached, as described above, the lead wire is movable in the direction perpendicular to the PCB, and serves as a spring. Therefore, the stress generated inside the semiconductor device when the radiation fin and the semiconductor device are tightened with the screw is reduced by the elastic force of the spring. As a result, damage to the semiconductor device due to tightening of the screw can be reduced.
[0019]
The lead wires of the semiconductor device according to the present embodiment are configured to be bent in a curved shape toward the bottom of the package body, but the semiconductor device and the PCB, and the semiconductor device and the radiation fin are pressed against each other. With respect to, any other shape may be used as long as the lead wire can serve as a spring. For example, the lead wire may be bent in a curved shape outside the semiconductor device. In this case, since the tip of the lead wire does not contact the package body of the semiconductor device, the degree of freedom of the bent shape is increased.
[0020]
In the mounted body with the radiation fins according to the present embodiment, the screws penetrate the PCB and the package body of the semiconductor device in order from the PCB side, reach the screw holes of the radiation fins, and are fixed. The package body of the semiconductor device and the PCB may be sequentially penetrated from the fin side and fixed by a nut arranged on the back surface of the PCB.
[0021]
In the mounted body with the heat radiation fins according to the present embodiment, a spacer is inserted between the package body of the semiconductor device and the PCB. This spacer may be formed integrally with the package body of the semiconductor device.
[0022]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 4 is an external view of the semiconductor device according to the second embodiment. This semiconductor device 32 is different from the semiconductor device 2 shown in FIG. 1A in that the lead wires are drawn out from the four sides of the package body in four directions, and the through holes are formed in the package body. That is, only one is provided at the center. In FIG. 4, the semiconductor device 32 includes a package body 34 and a plurality of lead wires 36 drawn from the package body 34. The package body 34 is rectangular and has two opposing main surfaces (top and bottom) and four side surfaces of a rectangle or a square. The lead wires 36 are drawn in four directions from the four side surfaces of the package body 34. The shape of the lead wire 36 is the same as the shape of the lead wire 6 described in the first embodiment. In this case, the package body 34 of the semiconductor device 32 has one through hole 38 at the center of the package body 34.
[0023]
FIG. 5 is a side view of a mounting body in which heat radiation fins are attached to the semiconductor device 32 of FIG. 4 and mounted on a substrate. In FIG. 5, the semiconductor device 32 is mounted on the PCB 10. Here, the screw 12 passes through the through-hole of the PCB 10 and the package body 34 (the through-hole 38) of the semiconductor device 32 in order from the PCB 10 side, reaches the screw hole of the radiation fin 20, and is fixed. By tightening the screw 12, the semiconductor device 32 is pressed against the PCB 10, and the radiation fin 20 is pressed against the package body 34 of the semiconductor device 32. The lead wire 36 of the semiconductor device 32 is connected to a wiring pattern (electrode) 14 formed on the surface of the PCB 10. As shown in FIGS. 4 and 5, when the shape of the lead wire 36 is J-shaped, the J-shaped curved portion is pressed against the electrode 14. The screw 12 passes through the package body 34 of the semiconductor device 32 through the through hole 38.
[0024]
In a semiconductor device such as a power module in which a lead wire of a high voltage part and a lead wire of a low voltage part exist, it is necessary to secure an insulation distance between a plurality of lead wires. In the semiconductor device 32 of FIG. 4, since the lead wires 36 are drawn out of the package body 34 in four directions, the distance between the lead wires can be secured without reducing the number of lead wires. Further, since it is not necessary to reduce the number of lead wires, the size of the package can be reduced, and the semiconductor device can be mounted on the PCB with one screw.
[0025]
Note that the same effects as those of the semiconductor device and the package according to the first embodiment can be obtained in the semiconductor device according to the present embodiment and the package to which the heat radiation fins are attached.
[0026]
Further, the lead wire of the semiconductor device according to the present embodiment is configured to be bent in a curved shape inward toward the bottom surface of the package body, but the semiconductor device and the PCB, and the semiconductor device and the radiation fin are pressed against each other. With respect to, any other shape may be used as long as the lead wire can serve as a spring. For example, the lead wire may be bent in a curved shape outside the semiconductor device. In this case, since the tip of the lead wire does not contact the package body of the semiconductor device, the degree of freedom of the bent shape is increased.
[0027]
In the mounted body with the radiation fins according to the present embodiment, the screws penetrate the PCB and the package body of the semiconductor device in order from the PCB side, reach the screw holes of the radiation fins, and are fixed. The package body of the semiconductor device and the PCB may be sequentially penetrated from the fin side and fixed by a nut arranged on the back surface of the PCB.
[0028]
Further, the spacer described in the first embodiment may be inserted between the package body of the semiconductor device and the PCB.
[0029]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 6 is an exploded view showing a configuration of a semiconductor device mounted body according to the third embodiment. In the package according to the present embodiment, when semiconductor device 32 (FIG. 4) is mounted on PCB 10, radiation fins 20 and thermistor 40 are attached to semiconductor device 32 at the same time. This configuration is effective when the semiconductor device 32 is, for example, a power module without a built-in temperature protection function.
[0030]
In FIG. 6, the screw 12 passes through the heat radiation fin 20, the thermistor 40, the package body 34 of the semiconductor device 32, and the PCB 10 in this order from the heat radiation fin 20 side, and is fixed by the nut 16 disposed on the back surface of the PCB 10. You. Therefore, by tightening the screw 12, the semiconductor device 32 is pressed against the PCB 10, and at the same time, the radiation fins 20 and the thermistor 40 are pressed against the semiconductor device 32. That is, the semiconductor device 32, the thermistor 40, and the radiation fins 20 are integrally mounted on the PCB 10. At this time, the thermistor 40 has a through hole 44 in accordance with the through hole 38 of the semiconductor device 32 and the through hole 42 of the radiation fin 20. The screw 12 penetrates the through hole 42, the through hole 44, and the through hole 38.
[0031]
In addition, the package body 34 of the semiconductor device 32 includes a groove 46 that matches the shape of the thermistor 40 on the surface that contacts the thermistor 40. If such a groove 46 is used, the thermistor 40 is embedded in the package body 34 of the semiconductor device 32 by the groove 46 even when the thermistor 40 is inserted between the heat radiation fins 20 and the package body 34 to perform pressure contact. Therefore, no gap is formed between the radiation fin 20 and the semiconductor device 32.
[0032]
According to the semiconductor device and the mounting body thereof according to the present embodiment, since the groove corresponding to the shape of the temperature detector is provided in the package body of the semiconductor device, the temperature detector is mounted in contact with the semiconductor device, Accurate temperature detection of the semiconductor device is possible. Further, even when the temperature detector is inserted, no gap is formed between the semiconductor device and the radiating fins, and they are in close contact with each other, so that the heat radiation effect of the radiating fins is maintained.
[0033]
Further, according to the mounting body of the present embodiment, since the temperature detector is attached with the same screw at the same time as the radiation fin, the assembly is simplified and the mounting time can be shortened.
[0034]
The same effects as those of the semiconductor device and the package according to the first embodiment can be obtained in the semiconductor device and the package according to the present embodiment.
[0035]
Further, also in the semiconductor device and its mounted body according to the present embodiment, the same effects as those of the semiconductor device and its mounted body according to the second embodiment can be obtained.
[0036]
Further, in the package according to the present embodiment, similar effects can be obtained by using the semiconductor device shown in FIG.
[0037]
In the package according to the present embodiment, the screw passes through the radiation fin, the thermistor, the package body of the semiconductor device and the PCB from the radiation fin side, and is fixed by a nut arranged on the back surface of the PCB. From the PCB side, the PCB, the package body of the semiconductor device, and the thermistor may be penetrated, and may be fixed so as to reach the screw holes of the radiation fins. Further, the PCB, the package body of the semiconductor device, the thermistor, and the heat radiation fin may be penetrated from the PCB side and fixed by a nut.
[0038]
Further, the spacer described in the first embodiment may be inserted between the package body of the semiconductor device and the PCB.
[0039]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 7 is an external view of a semiconductor device according to the fourth embodiment. The same components as those of the semiconductor device 32 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals as in FIG. The semiconductor device 52 shown in FIG. 7 differs from the semiconductor device 32 shown in FIG. In the semiconductor device 52, the positioning terminals 54 are two dummy lead wires drawn from one side surface of the package body 34.
[0040]
FIG. 8 is a side view of a mounted body in which the semiconductor device 52 of FIG. 7 is mounted on a PCB. In this case, the PCB 10 is provided with through holes at predetermined positions, and the two positioning terminals 54 pass through those through holes. Here, the bottom surface of the semiconductor device 52 (the main surface facing the PCB 10) and the PCB 10 are positioned in parallel. The screw 12 sequentially passes through the package body 34 (through hole 38) of the semiconductor device 52 and a through hole (not shown) provided in the PCB 10, and is fixed by the nut 16 arranged on the back surface of the PCB 10. At this time, by tightening the screw 12, the package body 34 of the semiconductor device 52 is positioned above the PCB 10, while the lead wires 36 of the semiconductor device 52 are connected to the wiring patterns (electrodes) 14 formed on the surface of the PCB 10. Is pressed against. As shown in FIG. 8, when the lead wire 36 has a J-shape, the J-shaped curved portion is pressed against the electrode 14.
[0041]
According to the semiconductor device and its mounting body of the present embodiment, when semiconductor device 52 is mounted on PCB 10 by inserting positioning terminals 54 into through holes (not shown) provided at predetermined positions of PCB 10. In addition, the semiconductor device 52 can be easily positioned on the PCB 10. Further, soldering can be performed at the insertion portion of the positioning terminal 54.
[0042]
When a single screw is used to fix the semiconductor device, the lead wire of the semiconductor device may be displaced from the wiring pattern on the PCB. According to the semiconductor device and the mounting body thereof according to the present embodiment, the positioning terminal is inserted into the through hole provided at a predetermined position of the PCB, so that the semiconductor device can be connected to the PCB even with one screw. Can be easily positioned.
[0043]
In the semiconductor device according to the present embodiment, a dummy lead wire is used as a positioning terminal. However, the present invention is not limited to the lead wire, and another terminal provided on the package body may be used. Further, as long as the semiconductor device can be easily positioned on the PCB, the position and the number of the positioning terminals in the semiconductor device may be arbitrary positions and the number, respectively.
[0044]
The same effects as those of the semiconductor device and the package according to the first embodiment can be obtained in the semiconductor device and the package according to the present embodiment.
[0045]
In the semiconductor device according to the present embodiment, the same effects as those of the semiconductor device according to the second embodiment can be obtained.
[0046]
Note that, also in the package according to the present embodiment, it is possible to attach a radiation fin to the semiconductor device. In that case, the same effect as that of the mounting body according to the second embodiment can be obtained.
[0047]
Further, in the package according to the present embodiment, similar effects can be obtained by using the semiconductor device shown in FIG.
[0048]
In the semiconductor device and its mounting body according to the present embodiment, a groove corresponding to the shape of the temperature detector is provided in the package body of the semiconductor device, and the radiation fin and the temperature detector can be attached to the semiconductor device at the same time. . In this case, the same effects as those of the semiconductor device and the package according to the third embodiment can be obtained.
[0049]
Further, the spacer described in the first embodiment may be inserted between the package body of the semiconductor device and the PCB.
[0050]
【The invention's effect】
According to the semiconductor device of the present invention, the semiconductor device includes a package body including a semiconductor element and a plurality of lead wires drawn from the package body, the package body has one or more through holes, and the plurality of lead wires are Since it is pulled out from at least two opposing sides of the periphery of the package body and the vicinity of the end on the side remote from the package body is bent in a curved shape, it can be easily mounted on the substrate.
[Brief description of the drawings]
1A is an external view of a semiconductor device according to a first embodiment, and FIG. 1B is a side view of the semiconductor device shown in FIG.
FIG. 2 is a side view of a mounting body in which the semiconductor device shown in FIG. 1 is mounted on a substrate.
FIG. 3 is a side view of a mounting body in which a radiation fin is attached to the semiconductor device of FIG. 2 and mounted on a substrate.
FIG. 4 is an external view of a semiconductor device according to a second embodiment.
FIG. 5 is a side view of a mounting body in which heat radiation fins are attached to the semiconductor device of FIG. 4 and mounted on a substrate;
FIG. 6 is an exploded view showing a configuration of a semiconductor device mounted body according to a third embodiment;
FIG. 7 is an external view of a semiconductor device according to a fourth embodiment.
8 is a side view of a mounting body in which the semiconductor device of FIG. 7 is mounted on a substrate.
[Explanation of symbols]
2 semiconductor device, 4 package body, 6 lead wire, 8 through hole, 10 printed wiring board (PCB), 12 screws, 14 electrodes, 16 nut.

Claims

A package body including a semiconductor element and a plurality of lead wires drawn from the package body,
The package body has one or more through holes;
A semiconductor device in which a plurality of the lead wires are drawn out from at least two opposing sides of a periphery of the package main body, and the vicinity of an end on a side remote from the package main body is bent in a curved shape.

The package body has a first surface facing a wiring pattern to be connected;
The vicinity of the end of the lead wire remote from the package body is near the first surface, at a position away from the first surface in a direction perpendicular to the first surface, and at the first position. Toward the surface, it is bent in a curved shape convex toward the wiring pattern,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a gap is provided between the bent front end of the lead wire and the first surface.

3. The semiconductor device according to claim 1, wherein one or more positioning terminals are drawn out of the package body.

A package body including a semiconductor element and having at least one through hole; and a periphery of the package body drawn out from at least two opposing sides and near an end on a side remote from the package body has a curved shape. A semiconductor device having a plurality of lead wires bent into a mounting body mounted on a substrate,
The package body and the substrate are arranged to face each other, and the package body and the through hole provided in the substrate are connected to each other through one or more screws.
A package of a semiconductor device, wherein a curved portion of the lead wire is pressed against a wiring pattern provided on a surface of the substrate by maintaining the package body and the substrate at a predetermined distance.

5. The semiconductor device package according to claim 4, wherein the lead wire is bent in a curved shape toward the package body.

Further, a heat radiator is located to face the substrate with the package body interposed therebetween,
The screw is also passed through the inside of the heat sink,
6. The semiconductor device package according to claim 4, wherein the heat radiator is coupled to the semiconductor device by the screw so as to be pressed against the semiconductor device.

Further, a temperature detection element is located between the package body and the heat radiator,
The temperature detecting element has a through hole, the screw passes through the through hole,
The semiconductor device package according to claim 6, wherein the temperature detection element is coupled to the package body so as to be pressed against the package body by the screw.

The package body has a groove on the surface in contact with the temperature detection element, the groove conforming to the shape of the temperature detection element,
The semiconductor device package according to claim 7, wherein the temperature detecting element is embedded in the groove.

The semiconductor device package according to claim 4, wherein a spacer is inserted between the substrate and the package body.

One or more positioning terminals are pulled out of the package body,
10. The semiconductor device package according to claim 4, wherein the positioning terminal is inserted into a hole provided at a predetermined position on the substrate.