JP2009010252A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁基板20上に少なくとも一つの半導体素子30,31を搭載し、屈曲部60a,61aを備えたリードフレームの一端を半導体素子30,31表面に配設された制御電極に電気的に接続し、半導体素子30,31並びにリードフレームを樹脂ケース40により包容し、樹脂ケース40内に充填された樹脂により屈曲部60a,61aを被覆し、樹脂ケース40の内側及び外側、または樹脂ケース40の内側もしくは外側のいずれかに少なくとも一つのプリント基板71を配置し、リードフレームの別の一端をプリント基板71に形成された回路パターンに電気的に接続するようにした。これにより、プリント基板71が取り付けられた、信頼性の高い半導体装置を実現させることができる。
【選択図】図1
Description
このような半導体装置は、一般的に、樹脂ケースによってパワー半導体素子等がパッケージングされたものが主流になっている。また、最近では、半導体装置の小型化等の要請から、外部接続用端子や制御端子を樹脂ケース内から樹脂ケース外に直接延出する構造のものがみられる(例えば、特許文献1参照)。その構造を図4に示す。図4は半導体装置の要部断面模式図である。
また、IGBT素子103と、FWD素子104の表(おもて)面側の主電極が、回路パターン101dまたは外部接続用端子106にワイヤ108によって接続されている。
また、半導体装置100では、上記部材を樹脂ケース109によってパッケージングし、樹脂ケース109内に封止樹脂110を充填して、半導体装置100を構成している。
しかし、制御端子107と、プリント基板111との接合部において、半田112が疲労によってクラック(図(B)の矢印Bで示す部分)が生じている。このため、制御端子107とプリント基板111に配設した回路パターン111aが短絡し、半導体装置としての機能が失墜する場合があった。
このような外部接続用端子もしくは制御端子の構成によれば、屈曲部において、上述した振動等が吸収されて、当該接合部に過剰な応力が印加されなくなり、当該接合部における半田の疲労やクラック発生が抑制できると期待される。
従って、このような構造では、外部からの振動、或いは、熱サイクルによる膨張と伸縮は、当該屈曲部において吸収することができず、当該接合部に過剰な応力が印加され、接合部の劣化を防止することができない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、プリント基板が取り付けられた、信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
図1は本実施の形態に係る半導体装置の要部断面模式図である。
図示する半導体装置1は、板厚が数ミリの金属ベース板10を基体とし、当該金属ベース板10上に、錫(Sn)−銀(Ag)系の鉛フリー半田層(図示しない)を介して絶縁基板20が接合されている。絶縁基板20上層には、複数の半導体素子30,31が実装されている。そして、半導体装置1は、樹脂ケース40により、半導体素子30,31等がパッケージングされ、汎用IGBTモジュールとして機能する。
また、半導体装置1にあっては、金属ベース板10の上端縁に、例えば、PPS(ポリ・フェニレン・サルファイド)製の樹脂ケース40を構成する外枠部40aを固設されている。
そして、この外枠部40a、蓋部40b及び金属ベース板10で取り囲まれた空間には、半導体素子30,31、金属ワイヤ21等の保護を目的としてゲル42が充填されている。ここで、ゲル42の材質は、例えば、シリコーンを主たる成分により構成されている。
また、半導体装置1にあっては、蓋部40bに対向するように、支柱70を介しプリント基板71(例えば、制御用基板)が取り付けられている。そして、制御端子60,61の上端がプリント基板71内を貫通し、当該上端とプリント基板71の主面に配設された複数の回路パターン(図示しない)とが、半田層72を介して接合されている。これにより、プリント基板71の主面に配設された回路パターンと、制御端子60との電気的な接続が確保されている。また、プリント基板71の主面に配設された別の回路パターンと、制御端子61との電気的な接続が確保されている。なお、プリント基板71には、IC回路部、コンデンサ部、抵抗部等が実装されている。
図示するように、半導体装置2では、外枠部40a並びに蓋部40bによって取り囲まれた領域内に、プリント基板73を配置している。
また、図1に示す半導体装置1では、屈曲部60a,61aがクランク状の制御端子60,61を備えているが、屈曲部60a,61aの構造においては、特に、クランク状に限ることはない。
また、半導体装置1,2が外部から振動、衝撃を受けても、制御端子60,61,62,63,64が屈曲部60a,61a,62a,63a,64aを備えているので、その弾性により、当該振動、衝撃が容易に吸収・緩和される。
このように、半導体装置1,2は、上記接合部における疲労劣化やクラックが発生し難くなり、耐久性が大きく向上する効果を有する。
例えば、半田付けにて、上記接合部を形成させる場合、半田付け工程にて発生する熱が制御端子60,61,62,63,64の中途で放熱し易い。
10 金属ベース板
20 絶縁基板
20a 絶縁板
20b,20c,20d 金属箔
21 金属ワイヤ
30,31 半導体素子
40 樹脂ケース
40a 外枠部
40b 蓋部
41,74 貫通孔
42 ゲル
50,51,52 外部接続用端子
60,61,62,63,64 制御端子
60a,61a,62a,63a,64a 屈曲部
70 支柱
71,73 プリント基板
72 半田層
Claims (7)
- 絶縁基板上に搭載された、少なくとも一つの半導体素子と、
屈曲部を備え、一端が前記半導体素子表面に配設された電極に電気的に接続されているリードフレームと、
前記半導体素子並びに前記リードフレームを包容する樹脂ケースと、
前記樹脂ケース内に充填され、前記屈曲部を被覆する樹脂と、
前記樹脂ケースの内側及び外側、または前記樹脂ケースの内側もしくは外側のいずれかに配置された、少なくとも一つのプリント基板と、
を備え、前記リードフレームの別の一端が前記プリント基板に形成された回路パターンに電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記電極が制御電極であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記電極が主電極であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記屈曲部の断面形状がクランク状、U字状、S字状またはジグザク状のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記樹脂ケースに前記リードフレームを貫通させる貫通孔が設けられ、前記樹脂ケースと、前記リードフレームとが接触しないことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記プリント基板に前記リードフレームを貫通させる貫通孔が設けられ、前記樹脂ケースと、前記プリント基板とが接触しないことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
- 前記樹脂がシリコーンを主成分とするゲルであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
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