JP2009059812A - Transfer mold type power module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ソリットステートリレーに組み込むためのパワーモジュール、特にトランスファー成形によって樹脂封止することにより構成するトランスファーモールド型パワーモジュールに関するものである。 The present invention relates to a power module to be incorporated in a solit state relay, and more particularly to a transfer mold type power module configured by resin sealing by transfer molding.
ソリットステートリレーに組み込む用途のパワーモジュールは、トランスファー成形による樹脂封止構造を持つものが広く一般的に用いられている。 As power modules for use in solit state relays, those having a resin-sealed structure by transfer molding are widely used.
そこで、従来のトランスファーモールド型パワーモジュールは、例えば、図22に示すように、セラミック等の絶緑板からなるパワーモジュール基板aと、パワーモジュール基板aの一方の面上に接合されるパワー半導体素子bと、パワー半導体素子bに対して一端側がパワーモジュール基板aの一方の面上に形成された導体層(不図示)を介して電気的に導通する一対の外部接続端子c、dと、一面側がパワーモジュール基板aの他方の面に接合配設される金属板からなるヒートプレートeとを有し、外部接続端子c、dの他端側及びヒートプレートeの他面側を外部に表出させた状態で、パワーモジュール基板a、パワー半導体素子b、外部接続端子c、d及びヒートプレートeを共に封止樹脂fを樹脂成形することにより封止して構成しており、ヒートプレートeの他面側には、ヒートシンクgが接合されている。 Therefore, as shown in FIG. 22, for example, a conventional transfer mold type power module includes a power module substrate a made of a green plate such as ceramic and a power semiconductor element bonded on one surface of the power module substrate a. b, a pair of external connection terminals c and d that are electrically connected to each other through a conductor layer (not shown) formed on one surface of the power module substrate a with respect to the power semiconductor element b; And a heat plate e made of a metal plate bonded to the other surface of the power module substrate a, and the other end side of the external connection terminals c and d and the other surface side of the heat plate e are exposed to the outside. In this state, the power module substrate a, the power semiconductor element b, the external connection terminals c and d, and the heat plate e are sealed together by molding a sealing resin f. And, on the other side of the heat plate e is the heat sink g is joined.
外部接続端子c、dは、それぞれ、一端側がパワーモジュール基板aの一方の面に沿うように接合された後、他端側が直立するように折曲されて外部に表出するようになっている。 Each of the external connection terminals c and d is joined so that one end side is along one surface of the power module substrate a, and then the other end side is bent so as to stand upright to be exposed to the outside. .
このように構成する場合、外部接続端子c、dは、パワーモジュール基板aの一方の面に沿うように形成された後、垂直状に析曲されていることから、ヒートシンクgとの絶縁距離hが小さくなってしまう。 In such a configuration, the external connection terminals c and d are formed so as to be along one surface of the power module substrate a and then bent vertically, so that the insulation distance h from the heat sink g Will become smaller.
そこで、やはり従来においては、図23に示すように、外部接続端子c、dは、パワーモジュール基板a上において先ず垂直に立ち上げた後、パワーモジュール基板a上を沿うように水平に折曲し、さらに、上方に垂直に立ち上げた状態で外部に表出するように構成していた(特許文献1参照)。
このように構成する従来のトランスファーモールド型パワーモジュールを封止樹脂により樹脂成形するには、図24乃至図26に示すようにしていた。 In order to resin-mold the conventional transfer mold type power module configured as described above with a sealing resin, it has been as shown in FIGS.
即ち、先ず、図24に示すように、トランスファーモールド型パワーモジュールは、外部接続端子c、dをパワーモジュール基板a上において先ず垂直に立ち上げた後、パワーモジュール基板a上を沿うように水平に折曲した状態となっている半製品jを作成しておき、型開き状態の上側成形型Kと下側成形型Lとの間にセットした状態で、図25に示すように、上側成形型K及び下側成形型Lを型締めして、両成形型K、Lと半製品jとの間にキャビティーを形成して、キャビティー内に流動化した封止樹脂fを充填することにより、半製品jを封止しながら製作し、その後、図26に示すように、外部接続端子c、dにおける封止樹脂fより外部に表出した部分を、例えば手作業により上方に垂直に立ち上げて完成させていた。 That is, first, as shown in FIG. 24, the transfer mold type power module first raises the external connection terminals c and d vertically on the power module substrate a, and then horizontally extends along the power module substrate a. As shown in FIG. 25, an upper mold is prepared in a state in which a semi-finished product j in a bent state is prepared and set between the upper mold K and the lower mold L in the mold open state. By closing the mold K and the lower mold L, forming a cavity between the molds K, L and the semi-finished product j, and filling the fluidized sealing resin f into the cavity Then, the semi-finished product j is manufactured while being sealed, and then, as shown in FIG. 26, the portions of the external connection terminals c and d that are exposed to the outside from the sealing resin f stand vertically upward, for example, manually. It was raised and completed.
そして、上記のトランスファーモールド型パワーモジュールは、封止樹脂fを成形するに際して、半製品jの状態で、外部接続端子c、dは、その先端部が水平状態に配置されている結果、図25に示すように上側成形型K及び下側成形型Lの型締め状態で、上側成形型K及び下側成形型Lによって挟み込まれていることになり、型締め時における上側成形型K及び下側成形型L同士の密着度が向上し、流動化した封止樹脂fが外部接続端子c、dの先端部側に漏出されにくくなり、したがって、完成したトランスファーモード型パワーモジュールにおいて、外部接続端子c、dの外部への表出部分に封止樹脂fが付着することがなくなり、品質面の観点から都合がよいとともに、外部接続端子c、dに付着した封止樹脂を後処理で剥がす作業を必要としないことから、生産効率面からも好ましいものであるといえる。 Then, in the transfer mold type power module described above, when the sealing resin f is molded, the external connection terminals c and d are arranged in a state of a semi-finished product j, and the tips of the external connection terminals c and d are arranged in a horizontal state. As shown in FIG. 2, the upper mold K and the lower mold L are clamped between the upper mold K and the lower mold L, and the upper mold K and the lower mold are clamped. The degree of adhesion between the molding dies L is improved, and the fluidized sealing resin f is less likely to leak to the distal end side of the external connection terminals c and d. Therefore, in the completed transfer mode type power module, the external connection terminal c The sealing resin f does not adhere to the exposed portion of d, which is convenient from the viewpoint of quality, and the sealing resin attached to the external connection terminals c and d is removed by post-processing. Since it does not require a, it can be said that it is preferable from the production efficiency.
しかしながら、図23に示す従来のトランスファーモールド型パワーモジュールにおいては、封止樹脂fを封止成形した後に、外部接続端子c、dにおける封止樹脂から表出した部位を、手作業等により上方に垂直に立ち上げる製作工程を必要とすることから、この点において、生産効率が下がることになる。 However, in the conventional transfer mold type power module shown in FIG. 23, after the sealing resin f is sealed and molded, the portions exposed from the sealing resin in the external connection terminals c and d are moved upward by manual work or the like. In this respect, the production efficiency is lowered because a manufacturing process that stands up vertically is required.
また、図23に示す従来のンスファーモールド型パワーモジュールにおいては、外部接続端子c、dが封止樹脂fの側部から一旦水平状態で外部に突出した上で、上方に垂直に立ち上がるように形成されている点においで、水平方向に広がってしまうことになって、ソリッドステートリレー側の基板への設置スペースを大きくしてしまうことになる。 Further, in the conventional spher mold type power module shown in FIG. 23, the external connection terminals c and d protrude from the side of the sealing resin f to the outside in a horizontal state and then rise vertically upward. In the point where it is formed, it spreads in the horizontal direction, which increases the installation space on the substrate on the solid state relay side.
したがって、かかる従来のトランスモールド型パワーモジュールは、外部接続端子c、dが封止樹脂fの側部から水平方向に突出した後、上方に立ち上がる構成を採っていたのでは、外部接続端子c、dとヒートプレートeの他面側に接合したヒートシンクgとの間で、必要な絶縁距離を確保する観点から、小型化・省設置スペース化には限界があることになり、ソリッドステートリレー側の基板における小型化・省設置スペース化が求められている市場に対して充分答えることができないことになる。 Therefore, the conventional transformer mold type power module has a configuration in which the external connection terminals c and d protrude upward from the side of the sealing resin f and then rises upward. From the viewpoint of securing the necessary insulation distance between d and the heat sink g joined to the other side of the heat plate e, there is a limit to downsizing and saving installation space. It is not possible to adequately answer the market demanded for downsizing and space saving on the board.
そこで、本発明者たちは、図27に示すように、外部接続端子1、2を封止樹脂3の上面に直立した状態で外部に表州させたトランスファーモールド型パワーモジュールを提案することにした。
Accordingly, the present inventors have proposed a transfer mold type power module in which
このように構成するトランスファーモールド型パワーモジュールによれば、直状に形成した外部接続端子1、2が封止樹脂3の上面に直立しており、封止樹脂3内において図示しないがパワーモジュール基板に対して交叉する方向において起立設置されていることから、水平方向において小型化及びソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図ると共に、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができるものとなっている。
According to the transfer mold type power module configured as described above, the
しかしながら、図27に示すように、封止樹脂3を成形する際に上側成形型11及び下側成形型12の型締めの際に、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1を上側成形型11の成形面上部に形成した嵌合部11−1に嵌合した状態で、封止樹脂3を成形する必要がある。
However, as shown in FIG. 27, when the
そして、上側成形型11と下側成形型12との型締め時に、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1が嵌合部11−1の内壁に当接して曲げられることなく円滑に嵌合するためには、外部表出側端部1−1、1−2に対する嵌合部11−1の嵌合クリアランスを取る必要がある。
When the
そして、上側成形型11及び下側成形型12の型締めの際に、上側成形型11と下側成形型12との型締め不充分により、上側成形型11と下側成形型12とが形成するキヤビティー13と嵌合部11−1とが連通することになって、封止樹脂3の成形時に嵌合部11−1と外部接続端子1、2との間のクリアランスによって形成された隙間に流動化した封止樹脂3が矢印に示すように漏出してしまうことになる。
When the
この結果、封止樹脂3の成形後に、上側成形型11と下側成形型12とを型開きする際に、外部表出側端部1−1、2−1が漏出した封止樹脂3により嵌合部11−1に張り付いてしまい上側成形型11と下側成形型12との型開きをしにくくするばかりでなく、封止樹脂3が嵌合部11−1側に漏出した結果、封止樹脂3の本体側に巣が発生する場合があり、しかも、封止樹脂3の成形後に、外部表出側端部1−1、1−2に封止樹脂3が付着してしまい、外観不良と共に外部接続端子1、2の外部機器への接続不良を起こしてしまうことから、後工程における手作業等により、外部表出側端部1−1、1−2に付着した封止樹脂3を剥がす作業が必要となってしまう。
As a result, when the upper molding die 11 and the
そこで、本発明は、ヒートシンクとの間で必要な絶縁距離を確保すると共に、水平方向において小型化を図ってソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図った上で、封止樹脂の成形時に、上側成形型及び下側成形型が形成するキャビティーが、外部接続端子における外部表出側端部が嵌合する上側成形型の嵌合部に連通して封止樹脂が嵌合部に漏出しないようにして、封止樹脂の成形に際して当該封止樹脂を外部接続端子の外部表出側端部に付着させないようにしたトランスファー成形型パワーモジュールを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention secures a necessary insulation distance from the heat sink and reduces the installation space on the substrate on the solid state relay side by reducing the size in the horizontal direction. During molding, the cavity formed by the upper molding die and the lower molding die communicates with the fitting portion of the upper molding die to which the externally exposed end of the external connection terminal is fitted, and the sealing resin is fitted into the fitting portion. It is an object of the present invention to provide a transfer molding type power module that prevents the sealing resin from adhering to the externally exposed side end portion of the external connection terminal when molding the sealing resin.
本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に接合されるパワー半導体素子と、該パワー半導体素子に対して一端側の素子側接続端部が前記パワーモジュール基板の前記一方の面上に形成された導体層を介して電気的に導通する少なくとも一対の外部接続端子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板のヒートプレートとを有し、前記外部接続端子の他端側の外部表出側端部及び前記金側板の他面側をそれぞれ表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記半導体素子、前記外部接続端子の前記素子側接続端部及び前記金属板を共に樹脂成形することにより封止して構成するトランスファーモールド型パワーモジュールであって、前記外部接続端子を直状に形成してそれぞれ前記パワーモジュール基板面に対して交叉する方向に起立設置すると共に、前記外部接続端子の前記素子側接続端部と外部表出側端部との境界部に、前記封止樹脂成形時に当該封止樹脂が前記外部表出側端部側に漏出するのを防止する封止樹脂漏出阻止部を設けたことを特徴とする。 A transfer mold type power module according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, a power semiconductor element bonded on one surface of the power module substrate, and one end side with respect to the power semiconductor element At least one pair of external connection terminals in which the element side connection end portion is electrically connected via a conductor layer formed on the one surface of the power module substrate, and the one surface side is on the other surface of the power module substrate A power plate of a metal plate to be joined and disposed, and the power module in a state where the externally exposed end portion on the other end side of the external connection terminal and the other surface side of the gold side plate are respectively exposed. The substrate, the semiconductor element, the element-side connection end of the external connection terminal, and the metal plate are sealed together by resin molding to form a transfer module. A power module having the external connection terminals formed in a straight shape and erected in a direction crossing the surface of the power module substrate; A sealing resin leakage prevention portion for preventing the sealing resin from leaking to the external exposed side end side at the time of molding the sealing resin is provided at a boundary portion with the exposed side end portion. To do.
かかる構成を有することにより、外部接続端子をそれぞれ直状に形成して前記パワーモジュール基板に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化することにより、ソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子の前記素子側接続端部と前記外部表出側端部との境界部に封止樹脂漏出阻止部を形成したことにより、封止樹脂の成形時に封止樹脂漏出阻止部が封止樹脂の漏出を阻止して外部表出側端部側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部に付着した封止樹脂を剥がすことなく、外部接続端子を外部機器に正常に接続することができることになる。 By having such a configuration, the external connection terminals are each formed in a straight shape and installed so as to stand up in a direction crossing the power module substrate. It is possible to reduce the installation space on the board on the side, secure a sufficient insulation distance from the heat sink, and respond sufficiently to market requirements, and connect the external connection terminals to the element side By forming the sealing resin leakage prevention part at the boundary between the end part and the external exposed side end part, the sealing resin leakage prevention part prevents leakage of the sealing resin when molding the sealing resin. Since it can be prevented from adhering to the exposed end portion side, there is no appearance defect, and the sealing resin adhering to the external exposed end portion is peeled off in a later process. Ku, will be able to successfully connect the external connection terminal to an external device.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、前記外部接続端子の前記素子側接続端部が前記パワーモジュール基板に接続設置されるようにしてもよい。 In the transfer mold type power module according to the present invention, the element side connection end of the external connection terminal may be connected to the power module substrate.
かかる構成により、封止樹脂の成形時において上側成形型と下側成形型とを型締めした際に、外部接続端子の素子側接続端部の先端がパワーモジュール基板に当接して、封止樹脂漏出阻止部が成形型に密着させることができて、外部端子接続端子の外部表出側端部側に封止樹脂が付着するのをより完全に阻止することができることになる。 With this configuration, when the upper molding die and the lower molding die are clamped at the time of molding the sealing resin, the tip of the element side connection end of the external connection terminal comes into contact with the power module substrate, and the sealing resin The leakage preventing portion can be brought into close contact with the mold, and the sealing resin can be more completely prevented from adhering to the external exposed side end portion of the external terminal connection terminal.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部は、外部接続端子における前記境界部を一体に張出すことにより形成した張出し顎部により構成するようにしてもよい。 Further, in the transfer mold type power module according to the present invention, the sealing resin leakage prevention portion may be constituted by a protruding jaw portion formed by integrally extending the boundary portion of the external connection terminal.
かかる構成により、張山し顎部が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、張出し顎部を外部接続端子に一体に形成したことにより、パワーモジュール基板への設置を容易にすることができる。 With this configuration, the zippered jaw portion is in close contact with the molding die, so that the fitting portion of the molding die into which the externally exposed side end portion of the external connection terminal is fitted can be sealed. In addition to preventing the sealing resin from adhering to the external exposed side end, the overhanging jaw is formed integrally with the external connection terminal to facilitate installation on the power module substrate. it can.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部を外部接続端子における素子側接続端部を太形状に成形することにより形成された段部状顎部により構成するようにしてもよい。 Further, in the transfer mold type power module according to the present invention, the sealing resin leakage preventing portion is constituted by a stepped jaw portion formed by molding the element side connection end portion of the external connection terminal into a thick shape. May be.
かかる構成により、素子側接続端部を太形状に成形することによって形成された段部状顎部が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、太形状の素子側接続端部を有することにより、外部接続端子の電流容量を大きくすることができる。 With such a configuration, the stepped jaw formed by molding the element-side connection end portion into a thick shape is in close contact with the molding die, so that the externally exposed end portion of the external connection terminal is fitted. The sealing portion can be sealed, the sealing resin can be prevented from adhering to the external exposed side end after molding of the sealing resin, and a thick element side connection end portion is provided. As a result, the current capacity of the external connection terminal can be increased.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部を外部接続端子の前記境界部に付置するように別体の樹脂板または基板を設置して外部接続端子同士を連結するように構成することができる。 In the transfer mold type power module according to the present invention, the external connection terminals are connected by installing a separate resin plate or substrate so that the sealing resin leakage prevention portion is attached to the boundary portion of the external connection terminals. It can be constituted as follows.
かかる構成により、別体の樹脂板または基板が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、別体の樹脂板を基板として利用して他の電子素子を実装することができ、トランスファー成形型パワーモジュールのより一層の小型化を図ることができる。 With this configuration, a separate resin plate or substrate can be brought into close contact with the molding die, so that the fitting portion of the molding die into which the externally exposed terminal of the external connection terminal is fitted can be sealed. In addition to preventing the sealing resin from adhering to the external exposed side end after molding, other electronic elements can be mounted using a separate resin plate as a substrate. The power module can be further reduced in size.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部を外部接続端子の境界部に一体に張出し形成した張出し顎部と、張出し顎部上に位置させて外部接続端子同士を連結する別体の樹脂板とで構成するようしてもよい。 In addition, the transfer mold type power module according to the present invention includes a protruding jaw portion in which a sealing resin leakage prevention portion is integrally extended to the boundary portion of the external connection terminal, and the external connection terminals are positioned on the extension jaw portion. You may make it comprise with the separate resin board connected.
かかる構成により、外部接続端子に一体に形成した張出し顎部及び別体の樹脂板が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、別体の樹脂板を基板として利用して他の電子素子を実装することができ、トランスファー成形型パワーモジュー−ルのより一層の小型化を図ることができる。 With this configuration, the projecting jaw portion integrally formed with the external connection terminal and the separate resin plate are in close contact with the molding die, so that the externally exposed end portion of the external connection terminal fits. The sealing resin can be prevented from adhering to the outer exposed side end after molding the sealing resin, and other electronic elements can be used by using a separate resin plate as a substrate. Thus, the transfer mold power module can be further miniaturized.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、基板上に他の電子素子を実装するように構成することができる。 In addition, the transfer mold type power module according to the present invention can be configured to mount other electronic elements on a substrate.
かかる構成により、トランスファー成形型パワーモジュールのより一層の小型化を図ることができる。 With this configuration, the transfer mold power module can be further reduced in size.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、樹脂板を前記外部端子にインサート成形により設置するように構成してもよい。 In addition, the transfer mold type power module according to the present invention may be configured to install a resin plate on the external terminal by insert molding.
かかる構成により、封止樹脂の成形時に上側成形型と下側成形型との型締め時に外部接続端子にインサート成形された樹脂板が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる。 With this configuration, when the sealing resin is molded, the resin plate, which is insert-molded to the external connection terminal when the upper mold and the lower mold are clamped, is brought into close contact with the mold so that the externally exposed side of the external connection terminal The fitting part of the molding die into which the end part fits can be sealed, and the sealing resin can be prevented from adhering to the externally exposed end part after molding the sealing resin.
また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、前記封止樹脂漏出阻止部を前記外部接続端子の前記境界部に位置するように圧入嵌合したゴム輪等の別体の絶縁体リングにより構成するようにしてもよい。 Further, the transfer mold type power module according to the present invention is constituted by a separate insulator ring such as a rubber ring press-fitted so that the sealing resin leakage prevention portion is positioned at the boundary portion of the external connection terminal. You may make it do.
かかる構成により、封止樹脂の成形時に上側成形型と下側成形型との型締め時に絶縁体リングが適度に摺動することにより、絶縁体リングが成形型によ密着しつつ成形型の寸法差等を吸収することができ、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部をより確実に封鎖することができる。 With this configuration, when the sealing resin is molded, the insulator ring appropriately slides when the upper mold and the lower mold are clamped, so that the dimensions of the mold are maintained while the insulator ring is in close contact with the mold. A difference etc. can be absorbed and the fitting part of the shaping | molding die which the external display side edge part of an external connection terminal fits can be sealed more reliably.
上記のように構成する本発明によれば、外部接続端子をそれぞれ直状に形成して前記パワーモジュール基板に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化することにより、ソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子の前記素子側接続端部と前記外部表出側端部との境界部に封止樹脂漏出阻止部を形成したことにより、封止樹脂の成形時に封止樹脂漏出阻止部が封止樹脂の漏出を阻止して外部表出側端部側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部に付着した封止樹脂を剥がすことなく、外部接続端子を外部機器に正常に接続することができることになる。 According to the present invention configured as described above, the external connection terminals are each formed in a straight shape and installed so as to stand in a direction crossing the power module substrate, thereby reducing the size in the horizontal direction. This reduces the installation space on the board on the solid-state relay side, secures a sufficient insulation distance from the heat sink, and can fully respond to market demands. By forming a sealing resin leakage prevention portion at the boundary between the element side connection end portion and the external exposure side end portion, the sealing resin leakage prevention portion leaks the sealing resin during molding of the sealing resin. Can be prevented from adhering to the external exposed side end side, so that there is no appearance defect and the sealing resin adhering to the external exposed side end part is peeled off in a later process. It not, will be able to successfully connect to the external connection terminal to an external device.
次に、本発明に係る実施の形態について、図を用いて説明する。 Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、図1乃至図4に用いて、本発明の第1の実施例を採用したトランスファー成形型パワーモジュールについて説明する。 First, a transfer mold type power module employing the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明に係る第1の実施例におけるトランスファー成形型パワーモジュールにヒートシンクを装着して製品化した場合の縦断面図、図2は図1におけるトランスファー成形型パワーモジュールの半製品を封止樹脂により封止成形するために型開き状態の上側成形型および下側成形型の間にセットした状態を示す縦断面図、図3は同じく上側成形型と下側成形型とを型締めすることによりトランスファー成形型パワーモジュールの半製品の周りにキャビティーを形成した状態を描画した縦断面図、図4は、図3におけるキャビティー内に封止樹脂を封入して成形した状態を描画した縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a transfer mold type power module according to the first embodiment of the present invention when a heat sink is mounted on a product and FIG. 2 is a semi-finished product of the transfer mold type power module in FIG. Fig. 3 is a longitudinal sectional view showing a state where the mold is set between the upper mold and the lower mold in the mold open state for sealing molding with resin, and Fig. 3 shows that the upper mold and the lower mold are similarly clamped. FIG. 4 is a longitudinal sectional view illustrating a state in which a cavity is formed around a semi-finished product of a transfer mold power module. FIG. 4 is a longitudinal section illustrating a state in which a sealing resin is sealed in the cavity in FIG. FIG.
図1において、本発明に係る第1の実施例におけるトランスファー成形型パワーモジュールは、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板4と、パワーモジュール基板4の一方の面上に接合されるパワー半導体素子5と、パワー半導体素子5に対して一端側がパワーモジュール基板4の一方の面上に形成された導体層(不図示)を介して電気的に導通する一対の外部接続端子1、2と、一面側がパワーモジュール基板4の他方の面に接合配設される金属板(或いは銅製のパターン)からなるヒートプレート6とを有し、外部接続端子1、2の他端側及びヒートプレート6の他面側を外部に表出させた状態で、パワーモジュール基板4、パワー半導体素子5、外部接続端子1、2及びヒートプレート6を共に封止樹脂3を樹脂成形することにより封止して構成しており、ヒートプレート6の他面側には、ヒートシンク7が接合されている。
Referring to FIG. 1, a transfer mold type power module according to a first embodiment of the present invention includes a
外部接続端子1、2は、それぞれ直状(直線状)に形成されて、パワーモジュール基板4に対して交叉する方向に起立するように設置されていると共に、外部接続端子1、2における封止樹脂3より表出している外部表出側端部1−1、2−1と、封止樹脂3によって封止された素子側接続端部1−2、2−2との境界部には、封止樹脂3の成形時に当該封止樹脂が外部表出側端部1−1、2−1側へ漏出されるのを防止する封止樹脂漏出阻止部8を構成する張出し顎部8−1が形成されている。
The
また、外部接続端子1、2の素子側接続端部1−2、2−2の先端部は,パワーモジュール基板4に当接した状態で半田付け等により接続設置されている。
The tip ends of the element side connection ends 1-2 and 2-2 of the
張出し顎部8−1は、外部接続端子1、2の一部を板状に膨出形成することにより構成している。
The overhanging jaw 8-1 is configured by bulging and forming a part of the
かかる構成により、封止樹脂3を成形するには、図2に示すように、予め、外部接続端子1、2を、素子側接続端部1−2、2−2の先端部をパワーモジュール基板4上に形成した導体パターン(不図示)に当接した状態で、パワーモジュール基板4に半田付け等により起立設置することにより半製品9を作成しておき、当該半製品9を型開き状態の上側成形型11と下側成形型12との間にセットし、その後半製品9を囲繞するようにキャビティー13を形成する。
With this configuration, in order to mold the sealing
このとき、外部接続端子1、2の素子側接続端部1−2はパワーモジュール基板4に設置されていることから、張出し顎部8−1が上側成形型11の成形面11bに密着して、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1が嵌合した嵌合部11aを閉塞していることになる。
At this time, since the element side connection ends 1-2 of the
したがって、このような状態から、図4に示すように、キャビティー13内に封止樹脂3を流し込むことにより半製品9を封止すべく成形した場合、封止樹脂3は、張出し顎部8−1により阻止されて、嵌合部11a内に漏出することがない。
Therefore, when the semifinished product 9 is molded from such a state by pouring the sealing
この結果、図1に示すように、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1に封止樹脂3が付着されない状態で、トランスファー成形型パワーモジュールが製作されることになり、その後、ヒートプレート6における外部に表出している面にヒートシンク7を接合することになる。
As a result, as shown in FIG. 1, the transfer mold type power module is manufactured in a state where the sealing
上記のように構成することによりトランスファー成形型パワーモジュールは、外部接続端子1、2をそれぞれパワーモジュール基板4に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化及びソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンク7との絶縁距離も充分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子1、2の素子側接続端部1−2、2−2と外部表出側端部1−1、2−1との境界部に封止樹脂漏出阻止部8としての張出し顎部8−1を形成したことにより、封止樹脂3の成形時に張出し顎部8−1が封止樹脂3の漏出を阻止して外部表出側端部1−1、2−1側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部1一1、2−1に付着した封止樹脂3を剥がす必要がなくなり、外部接続端子1、2を外部機器に正常に接続することができることになる。
With the configuration as described above, the transfer molding type power module can be reduced in size and solid in the horizontal direction by installing the
また、封止樹脂3の成形時において上側成形型11と下側成形型12とを型締めした際に、外部接続端子1、2の素子側接続端部1−2、2−2の先端がパワーモジュール基板4の導体パターンに当接して、張出し顎部8−1が上側成形型11の成形面に密着させることができて、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1側に封止樹脂3が付着するのをより完全に阻止することができることになる。
Further, when the upper molding die 11 and the lower molding die 12 are clamped at the time of molding the sealing
また、張出し顎部8−1は、外部接続端子1、2に一体に形成したことにより、パワーモジュール基板4への設置を容易にすることができる。
Further, since the overhanging jaw portion 8-1 is formed integrally with the
さらに、張出し顎部8−1は、その肉厚寸法を適宜選択することにより、共に成形型を構成する上側成形型11及び下側成形型12の型締め時に、図5に示すように、上側成形型11の型締め力により下側成形型12側に圧力をかけた場合に、図6に示すように中央部から両端部にかけて下向きV字状に変形可能となるように構成することができ、上側成形型11の成形面への密着度を高めることができ、その上、顎部8−1が変形することにより成形型や部品の寸法精度を吸収することができ、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1が嵌合する成形型の嵌合部11aをより確実に封鎖することができる。
Further, the overhanging jaw portion 8-1 can be selected by appropriately selecting the thickness dimension thereof, as shown in FIG. 5, when the
さらにまた、張出し顎部8−1が上側成形型11の成形面に当接することによって嵌合部11aを封鎖することができることから、図示しないが、嵌合部11aを孔状ではなく凹状に大きく形成することができ、型締め時において外部接続端子1、2の逃げ部を大きく確保することができる。
Furthermore, since the
なお、本発明に係る外部端子接続端子1、2に形成する封止樹脂漏出阻止部8の形状は、上記した一体形成した板状の張出し顎部8−1に限定されるものではなく、図7乃至図11に示すような種々の態様が考えられる。
In addition, the shape of the sealing resin
例えば、図7に示すように、板状の張出し顎部8−1の先端部における上下両部にテーパー部8−1aを形成することによって、上側成形型11と下側成形型12とを型締めした際に両成形型11、12の型締め力Pにより水平方向Qへ移動しながらセンタリングされることになって、外部端子接続端子1、2における型締め時におけるセット位置の精度を上げることにより信頼性を高めることができる。
For example, as shown in FIG. 7, the upper molding die 11 and the lower molding die 12 are formed by forming tapered portions 8-1a at the upper and lower portions at the tip of the plate-like protruding jaw portion 8-1. When clamped, the centering is performed while moving in the horizontal direction Q by the clamping force P of both molding dies 11 and 12, thereby increasing the accuracy of the set position when clamping the external
このような観点から、封止樹脂漏出阻止部8は、図8に示すような山型形状や図9に示す傘型形状に形成することができる。
From such a viewpoint, the sealing resin
また、封止樹脂漏出阻止部8は、図10及び図11に示すように、素子側接続端部1−2(2−2)全体を太形状に成形することにより形成された段部状顎部8−2により構成するようにしてもよい。
Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the sealing resin
この場合、図10に示す段部状顎部8−2は、先端が山形状に形成されており、また、図11に示す段部状顎部8−2は、先端が傘状に形成されていて、いずれも、素子側接続端部1−2(2−2)全体が太形状に形成されている結果、外部接続端子1(2)の電流容量を増加させることが可能となる。 In this case, the stepped jaw portion 8-2 shown in FIG. 10 has a tip formed in a mountain shape, and the stepped jaw portion 8-2 shown in FIG. 11 has a tip formed in an umbrella shape. In either case, as a result of the entire element side connection end 1-2 (2-2) being thick, the current capacity of the external connection terminal 1 (2) can be increased.
さらに本発明は、図12乃至図14に示すように、封止樹脂漏出阻止部8について、絶縁性を有する樹脂板または基板8−3により構成することができる。
Furthermore, as shown in FIGS. 12 to 14, the present invention can be configured with a resin plate or substrate 8-3 having an insulating property for the sealing resin
すなわち、先ず、図12に示すように、封止樹脂3を成形するには、予め、外部接続端子1、2における外部表出側端部1−1、2−1と素子側接続端部1−2、2−2との境界部に張出し顎部8−1を形成すると共に、張出し顎部8−1上に樹脂板または基板8−3を位置させた状態で、樹脂板または基板8−3を外部接続端子1、2に圧入又は半田付けにより固定して、封止樹脂漏出阻止部8を構成することにより半製品9を作成しておき、半製品9を型開き状態の上側成形型11と下側成形型12との間にセットし、その後、図13に示すように、上側成形型11と下側成形型12と半製品9を囲繞するようにキャビティー13を形成する。
That is, first, as shown in FIG. 12, in order to mold the sealing
このとき、外部接続端子1、2の素子側接続端部1−2(2−2)の先端部がパワーモジュール基板4に当接していることもあり、樹脂板または基板8−3の肩部が上側成形型11の成形面11bに密着して、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1が嵌合した上側成形型11の嵌合部11aを閉塞していることになる。
At this time, the tip of the element side connection end 1-2 (2-2) of the
したがって、このような状態から、図14に示すように、キャビティー13内に封止樹脂または基板3を流し込むことにより半製品9を封止すべく成形した場合、封止樹脂3は、樹脂板または基板8−3により阻止されて嵌合部11a内に漏出することがない。
Therefore, from this state, as shown in FIG. 14, when the semifinished product 9 is molded by pouring the sealing resin or the
この結果、図1に示すように、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1に封止樹脂3が付着されない状態で、トランスファー成形型パワーモジュールが製作することになり、その後、ヒートプレート6における外部に表出している面にヒートシンク7を接合することになる。
As a result, as shown in FIG. 1, the transfer mold type power module is manufactured in a state where the sealing
しかも、樹脂板または基板8−3は、基板として利用することにより、不図示の他の電子素子を実装することができ、結果的に、トランスファー成形型パワーモジュールのより一層の小型化を図ることができる。 In addition, by using the resin plate or substrate 8-3 as a substrate, other electronic elements (not shown) can be mounted, and as a result, the transfer mold type power module can be further reduced in size. Can do.
さらに、樹脂板または基板8−3は、その肩部が上側成形型11の成形面11bに当接することにより、上側成形型11における嵌合部11aを封鎖することができることから、嵌合凹部11aを孔状ではなく凹状に大きく形成することができ、型締め時において外部接続端子1、2の逃げ部を大きく確保することができる。
Furthermore, since the resin plate or the substrate 8-3 can block the
なお、樹脂板または基板8−3における外部接続端子1、2への装着は、上記した張出し顎部8−1上に配置した樹脂板または基板8−3をパワーモジュール基板4に圧入又は半田付けにより固定する場合に限らず、例えば、図15に示すように、張出し顎部8−1を用いずに樹脂板または基板8−3をパワーモジュール基板4に圧入或いは半田付けにより固定する場合や、図16に示すように、樹脂封止側胸部1−2、2−2全体を太形状に成形することにより形成された段部状顎郎8−2の上に樹脂板または基板8−3を位置させた状態で、樹脂板または基板8−3を外部接続端子1、2に圧入又は半田付けにより固定することにより、封止樹脂漏出阻止部8を構成する場合や、図17に示すように、比較的肉厚に形成した張出し顎部8−1上に樹脂板または基板8−3を位置させた状態で、樹脂板または基板8−3を外部接続端子1、2に圧入又は半田付けにより固定することにより、封止樹脂漏出阻止部8を構成する場合が考えられる。
The resin plate or board 8-3 is attached to the
このような場合、段部状顎部8−2や張出し顎部8−1の形状は、平面視において、図18に示すように、略井桁状に形成することや、或いは、図19に示すように、星型に形成するようにしてもよい。 In such a case, the shape of the stepped jaw portion 8-2 and the overhanging jaw portion 8-1 is formed in a substantially cross-beam shape as shown in FIG. 18 in plan view, or as shown in FIG. Thus, it may be formed in a star shape.
また、上記した張出し顎部8−1は、外部接続端子1、2の境界部を一体に膨出させることによって形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、図20に示すように、ゴム輪等の別体の絶縁体リング8−4を外部接続端子1、2の境界部に圧入嵌合することにより、構成することができる。
Moreover, although the above-mentioned overhanging jaw part 8-1 was formed by expanding the boundary part of the
この場合、封止樹脂3の成形時に上側成形型11と下側成形型12との型締め時に絶縁体リング8−4が絶縁体リング8−3が適度に摺動することにより、絶縁体リング8−4が成形型に密着しつつ成形型の寸法差等を吸収することができ、外部接続端子1、2の外部表出側端部1−1、2−1が嵌合部11aより確実に封鎖されることができる。
In this case, when the sealing
また、上記実施の例においては、樹脂板または基板8−3は、外部接続端子1、2に圧入又は半田付けにより固定装着したが、これに限定されるものではなく、図21に示すように、外部接続端子1、2にインサート成形により形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the resin plate or substrate 8-3 is fixedly attached to the
以上説明したように、本発明は、外部接続端子をそれぞれ直状に形成して前記パワーモジュール基板に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化することにより、ソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子の前記素子側接続端部と前記外部表出側端部との境界部に封止樹脂漏出阻止部を形成したことにより、封止樹脂の成形時に封止樹脂漏出阻止部が封止樹脂の漏出を阻止して外部表出側端部側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部に付着した封止樹脂を剥がすことなく、外部接続端子を外部機器に正常に接続することができることになるために、ソリットステートリレーに組み込むためのパワーモジュール、特にトランスファー成形によって樹脂封止することにより構成するトランスファーモールド型パワーモジュール等に好適であるといえる。 As described above, the present invention can be reduced in size in the horizontal direction by forming the external connection terminals in a straight shape and installing the external connection terminals so as to stand in a direction crossing the power module substrate. In addition to reducing the installation space on the board on the solid state relay side, the insulation distance from the heat sink can also be secured sufficiently, so that it can fully respond to market demands, and the external connection terminal By forming the sealing resin leakage prevention part at the boundary between the element side connection end and the external exposure side end, the sealing resin leakage prevention part prevents the sealing resin from leaking when molding the sealing resin. Since it can be prevented from adhering to the external exposed side end portion side, there is no appearance defect and the sealing resin adhering to the external exposed side end portion is peeled off in a later process. In addition, since the external connection terminal can be normally connected to the external device, the power module to be incorporated in the solit state relay, particularly a transfer mold type power module configured by resin sealing by transfer molding, etc. It can be said that it is preferable.
1、2 外部接続端子
1−1、2−1 外部表出側端部
1−2、2−2 素子側接続端部
3 封止樹脂
4 パワーモジュール基板
5 パワー半導体素子
6 ヒートプレート
8 封止樹脂漏出阻止部
8−1 張出し顎部
8−2 段部状顎部
8−3 樹脂板
8−4 絶縁体リング
11 上側成形型
11a 嵌合部
12 下側成形型
13 キャビティー
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記外部接続端子を直状に形成してそれぞれ前記パワーモジュール基板面に対して交叉する方向に起立設置すると共に、前記外部接続端子の前記素子側接続端部と外部表出側端部との境界部に、前記封止樹脂成形時に当該封止樹脂が前記外部表出側端部側に漏出するのを防止する封止樹脂漏出阻止部を設けたことを特徴とするトランスファーモールド型パワーモジュール。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, a power semiconductor element bonded on one surface of the power module substrate, and an element side connection end on one end side of the power semiconductor element. At least a pair of external connection terminals that are electrically connected via a conductor layer formed on the one surface of the metal plate, and a heat plate of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate. The power module substrate, the semiconductor element, and the external connection terminal of the external connection terminal in a state in which the external surface side end portion on the other end side of the external connection terminal and the other surface side of the gold side plate are respectively exposed. A transfer mold type power module configured by sealing the element side connection end and the metal plate by resin molding,
The external connection terminals are formed in a straight shape and are erected in a direction crossing the power module substrate surface, respectively, and a boundary between the element side connection end and the external exposure side end of the external connection terminal A transfer mold type power module characterized in that a sealing resin leakage preventing portion for preventing the sealing resin from leaking to the outer exposed side end portion side at the time of molding the sealing resin is provided in the portion.
The said sealing resin leakage prevention part is comprised by the separate insulator rings, such as a rubber ring press-fitted and fitted so that it may be located in the said boundary part of the said external connection terminal. 3. The transfer mold type power module according to 2.
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