JP2012124422A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用交流発電機等に搭載される半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device mounted on a vehicle alternator or the like.
従来から、樹脂製ケースに設けられた凹部にリード付きのICチップを収容し、ケース側のターミナルとICチップのターミナルとを溶接するようにした車両用交流発電機の制御器が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この制御器では、ケース側のターミナルに溶接用突起を形成し、このターミナルとICチップのリードとの間で溶接を行っていた。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a controller for an automotive alternator in which an IC chip with a lead is accommodated in a concave portion provided in a resin case and a case-side terminal and an IC chip terminal are welded. (For example, refer to Patent Document 1). In this controller, a projection for welding is formed on a terminal on the case side, and welding is performed between the terminal and the lead of the IC chip.
ところで、特許文献1で開示された車両用交流発電機の制御器では、複数のケース側ターミナルのそれぞれが異なる機能、役割を有しており、その断面形状や材質等は各ターミナルによって異なっている。例えば、大電流を通電するとともにケースの固定を行うターミナルは鉄製で板厚の厚い材料を用いて形成され、ECU等との間で通信を行うコネクタのオス側ターミナルとして接触性が良好であることが求められるターミナルは銅系の材質を用いて形成される。 By the way, in the controller of the alternator for vehicles disclosed in Patent Document 1, each of the plurality of case-side terminals has different functions and roles, and the cross-sectional shape, material, and the like differ depending on each terminal. . For example, the terminal for energizing a large current and fixing the case is made of steel and made of a thick material, and has good contact as a male terminal of a connector that communicates with an ECU or the like The terminal for which is required is formed using a copper-based material.
このように、複数のケース側ターミナルのそれぞれは断面形状や材質が異なるにもかかわらず、特許文献1に開示された制御器では、ICチップのリードと溶接するためにケース側ターミナルに溶接用突起を形成しているため、溶接時に各ターミナル毎に溶接条件(溶接電流や溶接時間等)を設定する必要があり、溶接工程が複雑になるという問題があった。また、溶接後の溶接用突起の変位(つぶれの程度)が均一にならず、溶接後のリードの高さがばらつき、リード間に歪みが発生するという問題があった。 As described above, even though each of the plurality of case-side terminals has a different cross-sectional shape and material, the controller disclosed in Patent Document 1 has a welding protrusion on the case-side terminal for welding with the lead of the IC chip. Therefore, it is necessary to set welding conditions (welding current, welding time, etc.) for each terminal during welding, and there is a problem that the welding process becomes complicated. In addition, there is a problem that the displacement (degree of crushing) of the welding projections after welding is not uniform, the height of the leads after welding varies, and distortion occurs between the leads.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、各ターミナルの溶接条件を同じにして溶接工程を簡略化することができ、IC側リード間に歪みが発生することを防止することができる半導体装置を提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and its purpose is to simplify the welding process by making the welding conditions of each terminal the same, and distortion occurs between the IC-side leads. An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can prevent this.
上述した課題を解決するために、本発明の半導体装置は、パッケージングされて複数のリードが突出するICと、ICを収容するIC収容部において複数のリードのそれぞれに対応する位置で露出する複数のケース側ターミナルを有する樹脂ケースとを備え、リードとケース側ターミナルの対応するもの同士が溶接により接合される半導体装置において、複数のリードには抵抗溶接用の凸部が形成され、複数のケース側ターミナルの少なくとも一部は、材質および断面形状の少なくとも一方が互いに異なっている。特に、ケース側ターミナルの凸部に対応する表面は、凹凸のない平面形状を有している。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor device according to the present invention includes a packaged IC in which a plurality of leads protrude, and a plurality of ICs exposed at positions corresponding to the plurality of leads in an IC housing portion that houses the IC. In a semiconductor device having a resin case having a case-side terminal and corresponding leads and case-side terminals are joined to each other by welding, a plurality of leads are formed with resistance welding convex portions. At least one part of the side terminal is different from each other in at least one of material and cross-sectional shape. In particular, the surface corresponding to the convex portion of the case-side terminal has a planar shape with no irregularities.
材質および断面形状が互いに異なる複数のケース側ターミナルではなく、ICのリード側に凸部を設けることにより、溶接条件をそろえることが可能となり、溶接工程を簡略化することができる。また、溶接後の凸部の変位(つぶれの程度)を均一にすることができ、溶接後のリードの高さのばらつきをなくし、リード間の歪みの発生を防止することができる。 By providing a convex portion on the lead side of the IC instead of a plurality of case side terminals having different materials and cross-sectional shapes, it is possible to align welding conditions and simplify the welding process. In addition, the displacement (degree of crushing) of the convex portion after welding can be made uniform, the variation in the height of the lead after welding can be eliminated, and the occurrence of distortion between the leads can be prevented.
また、上述した複数のリードは、材質および断面形状が同じであることが望ましい。一般に、ICのリードは、共通のリードフレームから切り出して成形されるため、材質および断面形状を同じにすることが容易であり、これにより複数のリードについて完全に溶接条件を同じにすることができる。 Moreover, it is desirable that the plurality of leads described above have the same material and cross-sectional shape. In general, since IC leads are cut out from a common lead frame and molded, it is easy to make the material and the cross-sectional shape the same, thereby making it possible to completely make the welding conditions the same for a plurality of leads. .
また、上述した凸部の先端は、ケース側ターミナルと点あるいは線で接触することが望ましい。これにより、先端側から溶融を進行させて、ICのリードとケース側ターミナルとを確実に抵抗溶接で接合することができる。 In addition, it is desirable that the tip of the above-described convex portion is in contact with the case-side terminal by a point or a line. Thus, melting can proceed from the tip side, and the lead of the IC and the case side terminal can be reliably joined by resistance welding.
また、上述した凸部は、凸部のないストレート形状のリードを有するICに対して追加の工程により成形されることが望ましい。これにより、汎用のICを利用することができるとともに、一般に行われるリードの切断工程と同時に凸部を成形して工程を簡略化することができ、コスト低減を図ることができる。 In addition, it is desirable that the above-described convex portion is formed by an additional process for an IC having a straight lead having no convex portion. As a result, a general-purpose IC can be used, and at the same time as the lead cutting process that is generally performed, the protrusion can be formed to simplify the process, thereby reducing costs.
また、車両用発電機の発電制御を行う車両用発電制御装置として動作し、複数のケース側ターミナルのそれぞれは、車両用発電機の異なる構成に接続されるとともに、異なる役割、機能を有することが望ましい。車両用発電制御装置に用いられるICを収容する樹脂ケースのケース側ターミナルは、異なる役割、機能を有しているため、材質や断面形状を均一にそろえることはできないが、このような場合であっても、ICのリードに凸部を設けて溶接を行うことにより溶接条件をそろえることができ、溶接工程の簡略化やリード間の歪みの発生防止が可能となる。 Also, it operates as a vehicle power generation control device that performs power generation control of the vehicle power generator, and each of the plurality of case-side terminals is connected to different configurations of the vehicle power generator and may have different roles and functions. desirable. The case-side terminal of the resin case that houses the IC used in the vehicle power generation control device has different roles and functions, so the materials and cross-sectional shape cannot be made uniform, but this is the case. However, it is possible to align the welding conditions by providing a convex portion on the IC lead and performing welding, thereby simplifying the welding process and preventing the distortion between the leads.
以下、本発明の半導体装置を適用した一実施形態の車両用発電制御装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a vehicle power generation control device according to an embodiment to which a semiconductor device of the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
図1は、一実施形態の車両用発電制御装置の断面図である。また、図2は一実施形態の車両用発電制御装置の平面図である。これらの図に示すように、本実施形態の車両用発電制御装置100は、樹脂ケース10と、パッケージングされたIC(集積回路)50を含んで構成されている。樹脂ケース10は、外部制御装置との間で信号を送受信するために用いられるコネクタターミナル20と、樹脂ケース10の固定機能を備えた外部接続用ターミナル21、22と、車両用発電機の他の構成との間で電圧や電流の入出力を行うために用いられる外部接続用ターミナル23、24とを有する。また、樹脂ケース10は、IC収容部11を有する。このIC収容部11には、上述した各種のターミナルの他方端となる複数の樹脂ケースターミナル(ケース側ターミナル)31が露出している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a vehicle power generation control device according to an embodiment. FIG. 2 is a plan view of the vehicle power generation control device according to the embodiment. As shown in these drawings, the vehicle power
IC50は、複数の樹脂ケースターミナル31のそれぞれと接続される複数のICリード51を有しており、樹脂製ケース10のIC収容部11に収容されている。また、IC50には、それ自身の発熱を放熱する冷却フィン60が組み付けられている。
The IC 50 has a plurality of IC leads 51 connected to each of the plurality of
図3は、樹脂ケース10のIC収容部11を示す図である。また、図4はIC50の平面図である。図5は、IC50の側面図である。本実施形態では、IC収容部11内に5本の樹脂ケースターミナル31が露出し、IC50からは5本のICリード51が突出している。5本のICリード51のそれぞれは、樹脂ケース10と一体成型されて外部に露出したこれら5本の樹脂ケースターミナル31のそれぞれと溶接される。具体的な溶接方法としては、抵抗溶接としてのプロジェクション溶接が用いられる。
FIG. 3 is a view showing the
また、5本の樹脂ケースターミナル31のそれぞれは、異なる役割、機能を持っている。例えばコネクタターミナル20と一体になった樹脂ケースターミナル31では、外部制御装置との接続用ハーネスの端部に設けられたコネクタ部(図示せず)との接触性をよくするため銅系の材料が使用される。また、樹脂ケース10との固定機能を備えた外部接続用ターミナル21、22と一体になった樹脂ケースターミナル31では、強度を保つため、板厚が厚い鉄系の材料が使用される。さらに、車両用発電機の他の構成との間で電圧や電流の入出力を行うために用いられる外部接続用ターミナル23、24と一体になった樹脂ケースターミナル31では、比較的板厚が薄い鉄系の材料が使用される。一方、5本のICリード51は、IC50を製造する際に一枚の板材(リードフレーム)から成形され、5本すべてが同一材料、同一断面形状となっている。
Each of the five
ところで、本実施形態では、ICリード51には、その先端近傍にプロジェクション溶接用の凸部53が形成されている。この凸部53は、溶接相手となる樹脂ケースターミナル31に先端が線または点で接触できる突起形状を有し、凸部のないストレート形状(平板形状、平面形状)のICリード51’の一部をプレス加工することにより追加される。なお、溶接相手となる樹脂ケースターミナル31の凸部53に対応する表面は、凹凸のない平面形状を有している。
By the way, in this embodiment, the
図6は、ストレート形状のICリード51’を有するIC50’の側面図である。このIC50’は、本発明による改良を加える前の従来品をそのまま用いることができる。この従来品としてのIC50’のICリード51’の一部を加工することにより、凸部53が形成されたICリード51を有するIC50(図5)となる。同一材料、同一断面形状のICリード51’に凸部53を追加することにより、溶接時に溶接条件を変えて溶接手順を複雑にすることなく、また溶接後の凸部53のつぶれ状態を均一にすることができることから、従来構造では溶接後にICリードのつぶれの程度のばらつきによる変位の差から発生していた歪みを防止することが可能となる。
FIG. 6 is a side view of an IC 50 'having a straight IC lead 51'. As this IC 50 ', a conventional product before the improvement according to the present invention can be used as it is. By processing a part of the
図7は、ICリードに追加成形で形成される凸部53の具体例を示す図である。図7(A)には、断面が半円形状の突形状である凸部53が示されている。図7(B)には、断面が尖頭形状の突形状である凸部53が示されている。図7(C)には、半球形状の突形状である凸部53が示されている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of the
本実施形態では、主に鉄系の材料を用いる樹脂ケースターミナル31側ではなく、銅系の材料を用いるICリード51側に凸部53を追加している。このように、熱伝導率の高い材料側に凸部53を設けることで、熱伝導率が高く溶接時の熱が逃げやすい材料側の発熱を増大し、溶接時の温度を均一化でき、溶接の安定性が得られる。
In this embodiment, the
また、一般にICリード51’(図6)は長く成形されたものを切断して所定の長さにして使用する。したがって、凸部53を成形する工程を、この切断工程と同時に行うようにすれば、従来単独で行っていた樹脂ケースターミナル31側への凸部成形工程を廃止することができるため、工程の簡略化によりコスト低減を図ることができる。
In general, the IC lead 51 '(FIG. 6) is used by cutting a long one to a predetermined length. Therefore, if the step of forming the
図8は、樹脂ケース10に備わったコネクタターミナル20および外部接続用ターミナル21〜24を用いた具体的な接続例を示す車両用発電機の構成を示す図である。図8に示すように、車両用発電機200は、この車両用発電機200の発電制御を行う車両用発電制御装置200を内蔵しているとともに、外部制御装置としてのECU300に接続用ハーネスを用いて接続されている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a vehicular generator that illustrates a specific connection example using the
車両用発電制御装置100とECU300や車両用発電機200内の各構成との間の接続が、上述したコネクタターミナル20および外部接続用ターミナル21〜24を用いて行われる。具体的には、コネクタターミナル20がECU300との接続に用いられ、コネクタターミナル20を介して通信信号の送受信が行われる。外部接続用ターミナル21が車両用発電機200の出力端子(B端子)との接続に用いられる。外部接続用ターミナル22がグランド電位となる車両用発電機200の他の部位(例えば整流器の負極側放熱フィン)との接続に用いられる。外部接続用ターミナル23が車両用発電機200の固定子巻線のいずれかの相巻線との接続用に用いられ、相電圧の検出が行われる。外部接続用ターミナル24が車両用発電機200の界磁巻線の一方端との接続に用いられ、励磁電流の供給や環流が行われる。
Connection between the vehicle power
このように、本実施形態の車両用発電制御装置100では、材質および断面形状の少なくとも一部が互いに異なる複数の樹脂ケースターミナル31ではなく、IC50のICリード51側に凸部53を設けることにより、溶接条件をそろえることが可能となり、溶接工程を簡略化することができる。また、溶接後の凸部53の変位(つぶれの程度)を均一にすることができ、溶接後のICリード51の高さのばらつきをなくし、ICリード51間の歪みの発生を防止することができる。
As described above, in the vehicle power
また、一般に、IC50のICリード51は、共通のリードフレームから切り出して成形されるため、材質および断面形状を同じにすることが容易であり、これにより複数のICリード51について完全に溶接条件を同じにすることができる。
In general, since the
また、凸部53の先端を樹脂ケースターミナル31に点あるいは線で接触させることにより、先端側から溶融を進行させて、IC50のICリード51と樹脂ケースターミナル31とを確実に抵抗溶接(プロジェクション溶接)で接合することができる。
Further, by causing the tip of the
また、凸部のないストレート形状のリードを有するIC(図6)に対して追加の工程により凸部53を形成することにより、汎用のICを利用することができるとともに、一般に行われるリードの切断工程と同時に凸部53を成形して工程を簡略化することができ、コスト低減を図ることができる。
Further, by forming the
また、車両用発電制御装置100に用いられるIC50を収容する樹脂ケース10の樹脂ケースターミナル31は、異なる役割、機能を有しているため、材質や断面形状を均一にそろえることはできないが、このような場合であっても、IC50のICリード51に凸部53を設けて溶接を行うことにより溶接条件をそろえることができ、溶接工程の簡略化やリード間の歪みの発生防止が可能となる。
In addition, since the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、車両用発電制御装置100に本発明を適用したが、車両用発電制御装置100以外の半導体装置に本発明を適用してもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the vehicle power
また、上述した実施形態では、IC50のICリード51が、外部接続用ターミナル21〜24を介して車両用発電機200の異なる構成に接続されるとともに、コネクタターミナル20を介してECU300に接続される場合について説明したが、ICリード51の接続先は適宜変更するようにしてもよい。例えば、車両用発電機200の異なる構成のみに接続され、ECU300とは接続しない場合などが考えられる。
In the embodiment described above, the
また、上述した実施形態では、凸部53を別工程で追加する場合について説明したが、IC50を製造する際、例えば、ICリード51をリードフレームから切り出す際に凸部53を成形するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
上述したように、本発明によれば、材質および断面形状が互いに異なる複数の樹脂ケースターミナル31ではなく、IC50のICリード51側に凸部53を設けることにより、溶接条件をそろえることが可能となり、溶接工程を簡略化することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to align the welding conditions by providing the
10 樹脂ケース
11 IC収容部
20 コネクタターミナル
21、22、23、24 外部接続用ターミナル
31 樹脂ケースターミナル
50 IC(集積回路)
51 ICリード
53 凸部
60 冷却フィン
100 車両用発電制御装置
200 車両用発電機
300 ECU
DESCRIPTION OF
51
Claims (6)
前記複数のリードには抵抗溶接用の凸部が形成され、
前記複数のケース側ターミナルの少なくとも一部は、材質および断面形状の少なくとも一方が互いに異なっていることを特徴とする半導体装置。 An IC in which a plurality of leads are packaged and a resin case having a plurality of case-side terminals exposed at positions corresponding to each of the plurality of leads in an IC housing portion that houses the IC; In the semiconductor device in which the corresponding ones of the case side terminals are joined by welding,
Protrusions for resistance welding are formed on the plurality of leads,
At least some of the plurality of case-side terminals are different from each other in at least one of material and cross-sectional shape.
前記ケース側ターミナルの前記凸部に対応する表面は、凹凸のない平面形状を有していることを特徴とする半導体装置。 In claim 1,
The surface corresponding to the convex part of the case side terminal has a planar shape without unevenness, The semiconductor device characterized by things.
前記複数のリードは、材質および断面形状が同じであることを特徴とする半導体装置。 In claim 1 or 2,
The plurality of leads are the same in material and cross-sectional shape.
前記凸部の先端は、前記ケース側ターミナルと点あるいは線で接触することを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-3,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a tip of the convex portion is in contact with the case-side terminal by a point or a line.
前記凸部は、前記凸部のないストレート形状の前記リードを有する前記ICに対して追加の工程により成形されることを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-4,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the convex portion is formed by an additional process with respect to the IC having the straight lead having no convex portion.
車両用発電機の発電制御を行う車両用発電制御装置として動作し、
前記複数のケース側ターミナルのそれぞれは、前記車両用発電機の異なる構成に接続されるとともに、異なる役割、機能を有することを特徴とする半導体装置。 In any one of Claims 1-5,
Operates as a vehicle power generation control device that performs power generation control of a vehicle generator,
Each of the plurality of case-side terminals is connected to a different configuration of the vehicular generator and has a different role and function.
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