JP2022048552A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
半導体装置は、パワーデバイスを含み、電力変換装置として利用されている。パワーデバイスは、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)の半導体チップを含む。このような半導体装置は、少なくとも、半導体チップと当該半導体チップが配置される絶縁回路基板とを含んでいる。絶縁回路基板は、絶縁板と当該絶縁板上に形成された所定の回路パターンと当該絶縁板の裏面に形成された金属板とを備えている。さらに、半導体装置は、半導体チップが配置された絶縁回路基板が載置される金属製の基体と当該基体上に半導体チップ及び絶縁回路基板を覆って設けられたケースとケース内を封止する封止部材とを含む。この際、ケースは、基体の裏面に配置されたヒートシンクに螺合されるネジが挿通されている(例えば、特許文献1を参照)。 The semiconductor device includes a power device and is used as a power conversion device. The power device includes, for example, a semiconductor chip of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Such a semiconductor device includes at least a semiconductor chip and an insulating circuit board on which the semiconductor chip is arranged. The insulating circuit board includes an insulating plate, a predetermined circuit pattern formed on the insulating plate, and a metal plate formed on the back surface of the insulating plate. Further, the semiconductor device includes a metal substrate on which an insulating circuit board on which a semiconductor chip is arranged is placed, a case provided on the substrate so as to cover the semiconductor chip and the insulating circuit board, and a seal that seals the inside of the case. Including a stop member. At this time, a screw screwed into a heat sink arranged on the back surface of the substrate is inserted in the case (see, for example, Patent Document 1).
別の半導体装置は、絶縁回路基板に対向して離間する、半導体チップを制御するための制御基板を備える場合がある。この場合、制御基板に対する外部からの電磁波を遮蔽するために、制御基板の裏面に設けられた電磁遮蔽板と当該電磁遮蔽板及び絶縁回路基板の裏面の金属板を電気的に接続する導電性接続体とをケースに備える(例えば、特許文献2を参照)。 Another semiconductor device may include a control board for controlling the semiconductor chip, which faces and is separated from the insulating circuit board. In this case, in order to shield the electromagnetic waves from the outside to the control board, the electromagnetic shielding plate provided on the back surface of the control board is electrically connected to the metal plate on the back surface of the electromagnetic shielding plate and the insulating circuit board. A body and a case are provided (see, for example, Patent Document 2).
さらに、別の半導体装置は、半導体チップ及び絶縁回路基板がケースに収納され、絶縁回路基板の金属板の裏面を露出してケース内を封止部材で封止される場合がある。ケースにはネジ孔が形成されている。このような半導体装置の裏面に配置されたヒートシンクに対してネジ孔に挿通されたネジを螺合して、半導体装置にヒートシンクを取り付けることができる。このような半導体装置では、ケース内に金属板とネジ孔とを接続する導電性の接続部材が設けられている。したがって、金属板が接続部材及びネジを経由してヒートシンクに電気的に接続される。このため、半導体装置の部分放電の発生を抑制することができる(例えば、特許文献3を参照)。 Further, in another semiconductor device, the semiconductor chip and the insulating circuit board may be housed in a case, the back surface of the metal plate of the insulating circuit board may be exposed, and the inside of the case may be sealed with a sealing member. A screw hole is formed in the case. A heat sink can be attached to a semiconductor device by screwing a screw inserted into a screw hole into a heat sink arranged on the back surface of such a semiconductor device. In such a semiconductor device, a conductive connecting member for connecting the metal plate and the screw hole is provided in the case. Therefore, the metal plate is electrically connected to the heat sink via the connecting member and the screw. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of partial discharge of the semiconductor device (see, for example, Patent Document 3).
ところで、半導体装置は、絶縁回路基板の絶縁板として樹脂層が、樹脂層のおもて面に導電箔状の回路パターンが、樹脂層の裏面に導体板がそれぞれ用いられる場合がある。このような半導体装置では、半導体チップ及び絶縁回路基板がケースに収納され、絶縁回路板の導体板の裏面がケースの裏面に露出される。半導体装置の裏面には絶縁性の放熱グリースを介してヒートシンクが配置され、ケースにネジによりヒートシンクが螺合される。このようにして半導体装置の裏面にヒートシンクが取り付けられる。 By the way, in a semiconductor device, a resin layer may be used as an insulating plate of an insulating circuit board, a conductive foil-shaped circuit pattern may be used on the front surface of the resin layer, and a conductor plate may be used on the back surface of the resin layer. In such a semiconductor device, the semiconductor chip and the insulating circuit board are housed in a case, and the back surface of the conductor plate of the insulating circuit board is exposed on the back surface of the case. A heat sink is arranged on the back surface of the semiconductor device via an insulating heat-dissipating grease, and the heat sink is screwed into the case with screws. In this way, the heat sink is attached to the back surface of the semiconductor device.
上記のように、絶縁回路基板の絶縁板として樹脂層が、樹脂層のおもて面に導電箔状の回路パターンが、樹脂層の裏面に導体板がそれぞれ用いられる半導体装置では、半導体チップ及び絶縁回路基板がケースに収納され、導体板の裏面がケースの裏面に露出される。この半導体装置の裏面には絶縁性の放熱グリースを介してヒートシンクが配置され、ケースにネジによりヒートシンクが螺合される。このようにして半導体装置の裏面にヒートシンクが取り付けられる。この際、導体板は樹脂層、ケース、放熱グリースにより囲まれてしまい、浮遊電位となる。このような半導体装置では、温度変化による反りの発生に応じて放熱グリースがポンプアウトされ、また、長期使用による低分子成分揮発による乾燥等により放熱グリース中に空間が生じることがある。このように空間が生じた場合、パッシェン則による放電が発生してしまうおそれがある。放電が発生してしまうと、導体板、ヒートシンクに対してスパッタ現象により開口が生成されることがある。また、放電によるノイズが増大してしまうと、ゲート駆動電圧に影響し、半導体装置の誤作動に繋がる可能性が懸念される。 As described above, in a semiconductor device in which a resin layer is used as an insulating plate of an insulating circuit board, a conductive foil-like circuit pattern is used on the front surface of the resin layer, and a conductor plate is used on the back surface of the resin layer, a semiconductor chip and a semiconductor chip and The insulating circuit board is housed in the case, and the back surface of the conductor plate is exposed on the back surface of the case. A heat sink is arranged on the back surface of the semiconductor device via an insulating heat-dissipating grease, and the heat sink is screwed into the case with screws. In this way, the heat sink is attached to the back surface of the semiconductor device. At this time, the conductor plate is surrounded by the resin layer, the case, and the heat-dissipating grease, resulting in a floating potential. In such a semiconductor device, the thermal paste is pumped out in response to the occurrence of warpage due to a temperature change, and a space may be created in the thermal paste due to drying due to volatilization of low molecular weight components due to long-term use. When a space is created in this way, a discharge according to Paschen's law may occur. When an electric discharge occurs, an opening may be generated in the conductor plate and the heat sink due to a spatter phenomenon. Further, if the noise due to the discharge increases, it affects the gate drive voltage, and there is a concern that it may lead to a malfunction of the semiconductor device.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、放電の発生が防止された半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device in which the generation of electric discharge is prevented.
本発明の一観点によれば、半導体チップと、絶縁樹脂層と前記絶縁樹脂層のおもて面に形成され、前記半導体チップが配置される回路パターンと前記絶縁樹脂層の裏面に形成された金属板とを含む絶縁回路基板と、収納おもて面から収納裏面に貫通して開口された収納領域を備える枠型を成し、前記収納領域に前記絶縁回路基板を収納する収納部と、平面視で前記収納部の外側壁部の一部に一体的に形成され、前記収納領域と同一方向に固定おもて面から固定裏面に貫通する貫通孔が形成され、前記外側壁部から前記収納領域に貫通して、一端部が前記金属板に接触し、他端部が前記貫通孔の前記固定おもて面側に配置された導電部材を含む固定部と、を含むケースと、を有する半導体装置を提供する。 According to one aspect of the present invention, the semiconductor chip is formed on the front surface of the insulating resin layer and the insulating resin layer, and is formed on the circuit pattern on which the semiconductor chip is arranged and the back surface of the insulating resin layer. An insulating circuit board including a metal plate, a frame type having a storage area opened through the storage front surface to the storage back surface, and a storage unit for storing the insulating circuit board in the storage area. A through hole is formed integrally with a part of the outer wall portion of the storage portion in a plan view and penetrates from the fixed front surface to the fixed back surface in the same direction as the storage region, and the outer wall portion is described as described above. A case that penetrates the storage area, one end of which is in contact with the metal plate, and the other end of which includes a fixing portion including a conductive member arranged on the fixing front surface side of the through hole. Provided is a semiconductor device having.
上記構成の半導体装置は、放電の発生が防止され、信頼性の低下を抑制することができる。 The semiconductor device having the above configuration can prevent the generation of electric discharge and suppress the deterioration of reliability.
以下、実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本実施の形態において、おもて面(上方)とは、図2の半導体装置10が上側を向いた面(方向)を表す。例えば、絶縁回路基板20において半導体チップ31,32が搭載された面(搭載された側)がおもて面(上方)である。裏面(下方)とは、図2の半導体装置10において、下側を向いた面(方向)を表す。例えば、絶縁回路基板20において金属ベース基板23が接合された面(搭載された側)が裏面(下方)である。図2以外でもおもて面(上方)及び裏面(下方)は同様の方向性を意味する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the front surface (upper side) represents the surface (direction) in which the
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態の半導体装置について、図1~図4を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態の半導体装置を説明するための図、図2及び図3は、第1の実施の形態の半導体装置の断面図である。図4は、第1の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。なお、図2は、図1の一点鎖線X1-X1における断面図を、図3は、図1の一点鎖線X2-X2における断面図をそれぞれ表している。また、図4は、図3の右側の固定部45の拡大図を示している。
[First Embodiment]
The semiconductor device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a diagram for explaining the semiconductor device of the first embodiment, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views of the semiconductor device of the first embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor device according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line X1-X1 of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line X2-X2 of FIG. Further, FIG. 4 shows an enlarged view of the fixed
半導体装置10は、絶縁回路基板20と半導体チップ31,32とこれらを収納するケース40とケース40内を封止する封止部材51とを含む。絶縁回路基板20は、回路パターン21a,21bとおもて面に回路パターン21a,21bが配置された絶縁樹脂層22とおもて面に絶縁樹脂層22が配置された金属ベース基板23とを有している。
The
回路パターン21a,21bは、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金等により構成されている。回路パターン21a,21bの厚さは、好ましくは、0.10mm以上、2.00mm以下であり、より好ましくは、0.20mm以上、1.00mm以下である。回路パターン21a上に、半導体チップ31,32がはんだを介して接合されている。なお、回路パターン21a,21b上には、半導体チップ31,32の他に、必要に応じて、ボンディングワイヤ、リードフレーム及び接続端子等の配線部材並びに電子部品を、適宜配置してもよい。このような回路パターン21a,21bに対して、耐食性に優れた材質によりめっき処理を行うことも可能である。このような材質は、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、ニオブ、タングステン、バナジウム、ビスマス、ジルコニウム、ハフニウム、金、銀、白金、パラジウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金等である。なお、図2及び図3に示す回路パターン21a,21bの個数、配置位置並びに形状は一例であって、この場合に限らずに、適宜設計により個数、配置位置並びに形状を選択することができる。
The
絶縁樹脂層22は、熱抵抗が低く、絶縁性が高い樹脂により構成されている。このような樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂には、熱伝導性フィラーが含有されていてもよい。これにより、絶縁樹脂層22の熱抵抗をより低減することができ、金属ベース基板23との熱膨張係数の差を小さくすることができる。このような熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド(PA)樹脂のうちの少なくとも1種が挙げられる。熱伝導性フィラーは、酸化物、窒化物のうち少なくとも一方により構成される。酸化物は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウムであり、窒化物は、例えば、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素である。さらには、熱伝導性フィラーとして、六方晶窒化ホウ素でもよい。このような絶縁樹脂層22の厚さは、半導体装置10の定格電圧に依存する。すなわち、半導体装置10の定格電圧が高いほど、絶縁樹脂層22の厚さを増加させることが望まれる。一方で、絶縁樹脂層22をできる限り薄くして、熱抵抗を下げることも望まれる。このような絶縁樹脂層22の厚さは、例えば、0.05mm以上、0.50mm以下である。
The insulating
金属ベース基板23は、熱伝導性に優れた金属により構成されている。この金属は、例えば、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの1種を含む合金が挙げられる。この際の合金の例として、アルミニウム-窒化珪素(Al-SiC)またはマグネシウム-窒化珪素(Mg-SiC)等の金属複合材でもよい。また、耐食性を向上させるために、例えば、めっき膜をめっき処理により金属ベース基板23の表面に形成してもよい。めっき膜の材料は、例えば、ニッケル、ニッケル-リン合金、ニッケル-ボロン合金が挙げられる。めっき膜の厚さは、1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。さらに、この場合の冷却ユニットは、例えば、熱伝導性に優れた金属により構成される。金属は、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの1種を含む合金等である。また、冷却ユニットは、1以上のフィンを備えるヒートシンクまたは水冷による冷却装置等である。また、金属ベース基板23は、このような冷却ユニットと一体化されてもよい。その場合は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの1種を含む合金により構成される。そして、耐食性を向上させるために、めっき膜をめっき処理により冷却ユニットと一体化された金属ベース基板23の表面に形成してもよい。めっき膜の材料は、例えば、ニッケル、ニッケル-リン合金、ニッケル-ボロン合金が挙げられる。なお、金属ベース基板23の厚さは、2mm以上、5mm以下が好ましい。
The
上記部品により構成される絶縁回路基板20は、例えば、次のようにして形成される。まず、金属ベース基板23と絶縁樹脂層22と回路パターン21a,21bを含む導電板とを順に積層して、加熱及び積層方向に加圧することでそれぞれを圧着させる。このような圧着は、活性化ガス雰囲気中または真空中で行われる。その後、導電板を所定のパターンに合わせて、感光性レジストマスクでマスキングを行い、エッチングによりパターンを形成して、感光性レジストマスクを除去することで、回路パターン21a,21bが形成される。このようにして形成されたものを個片化して絶縁回路基板20が得られる。
The insulating
半導体チップ31,32は、シリコン、炭化シリコンまたは窒化ガリウムから構成されるパワーデバイスである。半導体チップ31は、スイッチング素子を含む。スイッチング素子は、パワーMOSFET、IGBT等である。このような半導体チップ31は、例えば、裏面に主電極としてドレイン電極(正極電極、IGBTではコレクタ電極)を、おもて面に、主電極としてゲート電極(制御電極)及びソース電極(負極電極、IGBTではエミッタ電極)をそれぞれ備えている。また、半導体チップ32は、ダイオード素子を含む。ダイオード素子は、SBD(Schottky Barrier Diode)、PiN(P-intrinsic-N)ダイオード等のFWD(Free Wheeling Diode)である。このような半導体チップ32は、裏面に主電極としてカソード電極を、おもて面に主電極としてアノード電極をそれぞれ備えている。
The semiconductor chips 31 and 32 are power devices composed of silicon, silicon carbide, or gallium nitride. The
半導体チップ31,32は、その裏面側が所定の回路パターン21a上にはんだ(図示を省略)により接合されている。なお、はんだは、所定の合金を主成分とする鉛フリーはんだにより構成される。所定の合金とは、例えば、錫-銀-銅からなる合金、錫-亜鉛-ビスマスからなる合金、錫-銅からなる合金、錫-銀-インジウム-ビスマスからなる合金、錫-アンチモンのうち少なくともいずれかの合金である。はんだには、添加物が含まれていてもよい。添加物は、例えば、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコンである。なお、はんだに代わり、焼結材を用いた焼結により接合させてもよい。この場合の焼結材は、例えば、銀、鉄、銅、金、白金、アルミニウム、チタン、ニッケル、タングステン、モリブデンの粉末である。半導体チップ31,32の厚さは、例えば、80μm以上、500μm以下であって、平均は、200μm程度である。また、半導体チップ31,32に代わり、IGBT及びFWDが1チップ内に構成されたRC-IGBTのスイッチング素子を含む半導体チップを配置してもよい。なお、図2に示す絶縁回路基板20上に一組の半導体チップ31,32を配置した場合を例示している。この一例の場合に限らずに、適宜設計により複数組を配置してもよい。
The back surfaces of the semiconductor chips 31 and 32 are joined to a
ボンディングワイヤ33は、半導体チップ31,32と回路パターン21a,21bとの間、半導体チップ31,32の間、回路パターン21a,21bとリード端子44との間を適宜電気的に接続する。このようなボンディングワイヤ33は、導電性に優れた材質により構成されている。当該材質として、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金により構成されている。また、ボンディングワイヤ33の径は、例えば、110μm以上、500μm以下である。なお、図2では、回路パターン21a及び後述するリード端子44の間、半導体チップ31,32の間、半導体チップ32及び回路パターン21bの間、回路パターン21b及びリード端子44の間がボンディングワイヤ33により電気的に接続されている場合を示している。これにより、半導体チップ31,32が、回路パターン21a,21b及びボンディングワイヤ33を経由して、リード端子44と電気的に接続される。また、回路パターン21a,21bとリード端子44との電気的な接続は、ボンディングワイヤ33に限らずに、リードフレームを用いてもよい。または、リード端子44のケース40内の一端部を延伸して回路パターン21a,21bに直接接続してもよい。
The
ケース40は、収納部41と平面視で収納部41の外側壁部の一部に一体的に形成された固定部45とを備えている。収納部41は、おもて面(収納おもて面)から裏面(収納裏面)に貫通して開口された上部開口部42a及び下部開口部43a(収納領域)を備える枠型を成している。上部開口部42aは、収納部41のおもて面から収納部41の高さに対して5分の3程度の深さの直方体状を成す開口である。また、上部開口部42aは、下部開口部43aと連通している。上部開口部42aは、平面視で、短手方向の対向する上部内壁面42bと長手方向の対向する上部内壁面42cとで囲まれている。上部開口部42aの対向する上部内壁面42bの下端から突出部42dが上部開口部42aの中心側に突出している。突出部42dは、上部内壁面42bの幅に沿って、図示は省略するものの、平面視で矩形状を成している。突出部42dのおもて面が段差部42eであり、裏面が突出裏面42fである。
The
下部開口部43aは、収納部41の裏面から収納部41の高さに対して5分の2程度の深さ(収納部41の裏面から突出裏面42fまでに対応)の直方体状を成す開口である。下部開口部43aは、平面視で、短手方向の対向する下部内壁面43bと長手方向の対向する下部内壁面43cとで囲まれている。また、下部開口部43aは、平面視で、その面積が上部開口部42aよりも小さく、絶縁回路基板20の面積に対応している。下部開口部43aは、対向する突出部42dの間の空間を経由して、上部開口部42aに連通している。このような下部開口部43aに対して、半導体チップ31,32が配置された絶縁回路基板20が設けられている。絶縁回路基板20の側周面が接着部材52により下部開口部43aの下部内壁面43b,43cにそれぞれ固着されている。接着部材52の厚さは、絶縁回路基板20と下部内壁面43b,43cとの隙間Gによる(図4を参照)。この隙間Gは、例えば、500μm以上、1mm以下である。接着部材52は、例えば、熱硬化性樹脂系接着部材または有機系接着部材が用いられる。熱硬化性樹脂系接着部材は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂を主成分とする。有機系接着部材は、例えば、シリコーンゴム、クロロプレンゴムを主成分とするエラストマー系接着剤である。また、絶縁回路基板20の回路パターン21a,21b及び半導体チップ31,32が突出部42dの間に位置している。また、絶縁回路基板20の金属ベース基板23の裏面は収納部41の裏面と同一平面を成している。
The
また、収納部41は、リード端子44が一体成形されている。リード端子44は、図2に示されるように、側面視でL字型を成している。リード端子44は収納部41の上部内壁面42bの背面の2か所にそれぞれ合わせて4つ埋設されている。リード端子44の一端部は収納部41のおもて面から上方に延伸している。リード端子44の他端部は段差部42eから露出されている。このようなリード端子44は、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金が挙げられる。リード端子44の厚さは、好ましくは、1.00mm以上、2.00mm以下であり、より好ましくは、1.20mm以上、1.50mm以下である。リード端子44の段差部42eから露出される他端部には、ボンディングワイヤ33が電気的、かつ、機械的に接続されている。リード端子44の表面にもまた、耐食性に優れた材質によりめっき処理を行ってめっき膜を形成することも可能である。このような材質は、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、ニオブ、タングステン、バナジウム、ビスマス、ジルコニウム、ハフニウム、金、銀、白金、パラジウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金が挙げられる。
Further, the
このような収納部41の上部開口部42aの内部及び絶縁回路基板20のおもて面側が封止部材51により封止されている。封止部材51は、熱硬化性樹脂と当該熱硬化性樹脂に含有される充填材とを含んでいる。熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、マレイミド樹脂、ポリエステル樹脂である。封止部材51の一例として、エポキシ樹脂があり、エポキシ樹脂にフィラーとして充填材を含んでいる。充填材は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化ホウ素または窒化アルミニウムである。または、封止部材51は、熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂、PA樹脂、または、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂が挙げられる。
The inside of the
このような封止部材51でケース40内を封止するには、溶融状態の封止部材51をケース40内に注入する。この際、溶融状態の封止部材51の粘度を維持させるために、封止部材51、ケース40、半導体チップ31,32を所定の温度が維持されるように加熱した状態とする。また、真空中で封止部材51を注入することで、ケース40内の隅々までボイドが発生することなく行き渡る。また、このような封止部材51は、注入する前に、真空中でボイドを除く脱泡が行われる。当該脱泡後、真空中で溶融状態の封止部材51を撹拌し、完全に脱泡することでさらなるボイドの発生を抑制することができる。または、溶融状態の封止部材51を注入する際に、ケース40並びに絶縁回路基板20等に超音波振動を与えることで、封止部材51のボイドの発生をより確実に抑制することができる。
In order to seal the inside of the
固定部45は、収納部41の外側壁部の一部であって、4つの角部にそれぞれ一体的に形成されている。なお、固定部45の収納部41に対する形成位置はこの場合に限らない。固定部45は、収納部41の外側壁部の一部であって、後述するヒートシンクに固定することができればよい。固定部45の裏面(固定裏面)は、収納部41の裏面と同一平面を成している。固定部45はおもて面(固定おもて面)から裏面に貫通する貫通孔45aがそれぞれ形成されている。貫通孔45aは、上部開口部42a及び下部開口部43aと同方向に貫通している。また、貫通孔45aには、スリーブ部46が嵌合している。スリーブ部46は、円筒形の本体部と本体部の両端の開口に沿って形成されたフランジとを含む。スリーブ部46の径は貫通孔45aの径に対応している。また、スリーブ部46は、貫通孔45aの両端の開口から端部(フランジ)がそれぞれ露出している。スリーブ部46は、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金等により構成されている。このようなスリーブ部46の表面に対して、耐食性に優れた材質によりめっき処理を行ってめっき膜を形成することも可能である。このような材質は、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、ニオブ、タングステン、バナジウム、ビスマス、ジルコニウム、ハフニウム、金、銀、白金、パラジウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金が挙げられる。このようなスリーブ部46は後述するネジ71の貫通孔45aに対する挿通を容易にする。
The fixing
また、収納部41及び固定部45には、さらに、導電部材47が設けられている。導電部材47は、図4に示されるように、固定部45のおもて面側に一体成形されており、収納部41の外側壁部から下部開口部43aに貫通している。導電部材47の一端部は絶縁回路基板20の金属ベース基板23に接着部材52を貫通して接触し、他端部は固定部45の貫通孔45aのおもて面側に配置されている。この際、導電部材47(に含まれる配線部47b)の一端部は、収納部41側に折り曲げられた状態で、接着部材52を突き抜けて金属ベース基板23に接触している。導電部材47は、導電性に優れた材質により構成されている。このような材質として、例えば、銅、アルミニウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金が挙げられる。このような導電部材47の表面に対して、耐食性に優れた材質によりめっき処理を行ってめっき膜を形成することも可能である。このような材質は、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、タンタル、ニオブ、タングステン、バナジウム、ビスマス、ジルコニウム、ハフニウム、金、銀、白金、パラジウム、または、少なくともこれらの1種を含む合金が挙げられる。導電部材47の詳細については後述する。
Further, the
このようなケース40は以下のような射出成形により製造される。まず、収納部41及び固定部45の形状に対応した金型にリード端子44とスリーブ部46と導電部材47とをセットする。次いで、当該金型を加熱しながら、当該金型内に溶融した熱可塑性樹脂を充填する。この際も用いられる樹脂として、PPS樹脂、PBT樹脂、PBS樹脂、PA樹脂、または、ABS樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂の充填後、熱可塑性樹脂に圧力を調整しながら加えて、熱可塑性樹脂を冷却する。冷却後、金型から成形品を取り出して、成形されたケース40が得られる。
Such a
次に、導電部材47について、図5を用いて説明する。図5は、第1の実施の形態の半導体装置の導電部材を説明するための図である。図5(A)は、スリーブ部46に対する導電部材47の斜視図を、図5(B)は、図3における固定部45の拡大図をそれぞれ示している。また、図5(B)では、ケース40のみを示している。
Next, the
導電部材47は、座金部47aと配線部47bとを含んでいる。座金部47aは、スリーブ部46のフランジ並びに貫通孔45aの開口に対応した形状を成している。座金部47aは、すなわち、環状を成している。配線部47bは、一方向に延伸しており、他端が座金部47aに接続されている。配線部47bは、座金部47aに一体的に形成されている。また、このような導電部材47は、全体の厚さが均一である。その厚さは、例えば、0.1mm以上、0.5mm以下である。
The
このような導電部材47は、図5(B)に示されるように、座金部47aはスリーブ部46のフランジ上に配置されるように固定部45に一体成形される。配線部47bは座金部47aから下部開口部43aに向けて延伸している。配線部47bは、収納部41の外側壁部までは固定部45のおもて面を延伸している。配線部47bは、収納部41の外側壁部から下部内壁面43bを貫通して、先端部が下部開口部43aに突き出している。この際の突き出し長さSは、隙間Gによるものの、例えば、1.1mm以上、1.5mm以下である。
As shown in FIG. 5B, such a
したがって、導電部材47の配線部47bが下部開口部43aに突き出しているケース40の下部開口部43aにケース40の裏面側から絶縁回路基板20を接着部材52を介して取り付ける。この際、導電部材47の配線部47bの下部開口部43aに突き出された部分が絶縁回路基板20により収納部41側に押される。このため、図4に示されるように、導電部材47の配線部47bの一端部は、収納部41側に折り曲げられた状態で、接着部材52を突き抜けて金属ベース基板23に接触する。
Therefore, the insulating
なお、導電部材47の座金部47aは、スリーブ部46のフランジに電気的、機械的に接触する形状であれば環状に限らない。座金部47aは、例えば、U字状、配線部47bに対して直交する棒状であってもよい。また、座金部47aは、環状であるために、後述する、スリーブ部46に挿通されるネジとスリーブ部46とで挟持されやすい。
The
次に、このような半導体装置10が放熱ユニットとしてヒートシンクが取り付けられた場合について、図6を用いて説明する。図6は、第1の実施の形態のヒートシンクが取り付けられた半導体装置の断面図である。なお、図6では、符号を一部省略している。
Next, a case where a heat sink is attached to such a
図6に示すヒートシンク60は、放熱板61と複数のフィン62とを備えている。また、放熱板61と複数のフィン62とは一体的に接続されている。放熱板61は、平板状であって、平面視で半導体装置10の裏面の面積よりも広い。また、放熱板61は、おもて面の所定の位置にネジ孔61aが形成されている。複数のフィン62は、放熱板61の主面(図6では半導体装置10が取り付けられるおもて面に対する裏面)に対して図6中、鉛直下方に延伸してそれぞれ取り付けられている。このようなヒートシンク60は、熱伝導性に優れた金属により構成される。金属は、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの1種を含む合金が挙げられる。また、耐食性を向上させるために、ヒートシンク60の表面にめっき膜をめっき処理により形成してもよい。この場合のめっき材は、例えば、ニッケル、ニッケル-リン合金、ニッケル-ボロン合金が挙げられる。めっき膜の厚さは、1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましい。また、上記金属で構成されるヒートシンク60は、導電性も備えることになる。
The
また、半導体装置10の裏面に絶縁部材70を介してヒートシンク60を取り付ける。絶縁部材70は、例えば、放熱グリース、絶縁放熱シートが挙げられる。放熱グリースは、例えば、熱伝導性に優れた材質で構成されるフィラーが混入されたシリコーンである。この際のフィラー材料は、例えば、一般的な金属が用いられる。または、別のフィラー材料は、酸化物、窒化物が用いられる。酸化物は、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素であり、窒化物は、例えば、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素である。
Further, the
絶縁放熱シートは、絶縁性が高い樹脂により構成されている。このような樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂には、熱伝導性フィラーが含有されていてもよい。これにより、絶縁シートの熱抵抗をより低減することができる。このような熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、マレイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂のうちの少なくとも1種が用いられる。熱伝導性フィラーは、酸化物または窒化物のうち少なくとも一方により構成される。なお、酸化物は、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウムである。窒化物は、例えば、窒化硼素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素である。さらには、熱伝導性フィラーとして、六方晶窒化ホウ素でもよい。但し、絶縁放熱シートは、温度変化により発生する半導体装置10の反りに追従できない場合がある。このため、絶縁部材70には放熱グリースを用いることが好ましい。
The heat insulating sheet is made of a resin having high insulating properties. Such a resin is, for example, a thermosetting resin. The thermosetting resin may contain a thermally conductive filler. This makes it possible to further reduce the thermal resistance of the insulating sheet. As such a thermosetting resin, for example, at least one of epoxy resin, cyanate resin, benzoxazine resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, melamine resin, silicone resin, maleimide resin, acrylic resin, and polyamide resin is used. Used. The thermally conductive filler is composed of at least one of an oxide or a nitride. The oxide is, for example, silicon oxide or aluminum oxide. The nitride is, for example, boron nitride, silicon nitride, aluminum nitride, or boron nitride. Further, hexagonal boron nitride may be used as the thermally conductive filler. However, the heat-insulating heat-dissipating sheet may not be able to follow the warp of the
半導体装置10の裏面に絶縁部材70を介してヒートシンク60を取り付けて、半導体装置10の固定部45にネジ71を挿通して、ネジ71をヒートシンク60のネジ孔61aに螺合する。これにより半導体装置10にヒートシンク60が固定される。なお、ネジ71は、導電性を有する金属により構成されている。
A
このようにしてヒートシンク60が取り付けられた半導体装置10において、金属ベース基板23はおもて面が絶縁樹脂層22で、側周面が収納部41の下部内壁面43b,43c(接着部材52)で、そして、裏面が絶縁部材70でそれぞれ覆われる。しかしながら、金属ベース基板23は、導電部材47及びネジ71を経由して、ヒートシンク60に機械的、電気的に接続されている。このため、金属ベース基板23はヒートシンク60と同電位となる。すなわち、金属ベース基板23は、ヒートシンク60に対して電気的に接続されている状態である。なお、この状態となるためには、ケース40はスリーブ部46が無くても、固定部45の貫通孔45aのおもて面に導電部材47の座金部47aが配置されて、ネジ71が座金部47aに接触してヒートシンク60に螺合していればよい。
In the
ここで、参考例として、半導体装置10において導電部材47を含まない半導体装置について、図7を用いて説明する。図7は、参考例のヒートシンクが取り付けられた半導体装置の断面図である。なお、図7に示す半導体装置100は、導電部材47を含まない半導体装置10であるため、導電部材47以外は半導体装置10と同様の構成を含む。
Here, as a reference example, a semiconductor device that does not include the
半導体装置100は、金属ベース基板23はおもて面が絶縁樹脂層22で、側面が収納部41の下部内壁面43b,43c(接着部材52)で、そして、裏面が絶縁部材70でそれぞれ覆われている。このように金属ベース基板23は、ヒートシンク60が取り付けられた半導体装置100において絶縁されて浮遊電位となる。半導体装置100において、回路パターン21a,21bと金属ベース基板23との間には、半導体装置100の定格電圧またはそれ以上の電圧が発生する場合がある。このような電圧が発生した場合、金属ベース基板23は絶縁されているため、放電することができない。また、この際、絶縁部材70で厚さが薄い箇所、または、絶縁部材70中に、低分子成分揮発による乾燥で空間が生じている場合がある。すると、それらの箇所を起点に放電が発生するおそれがある。放電が発生すると、スパッタ現象により金属ベース基板23に孔が空いてしまう場合がある。
In the
一方、半導体装置10は、半導体チップ31,32と、絶縁樹脂層22と絶縁樹脂層22のおもて面に形成され、半導体チップ31,32が配置される回路パターン21a,21bと絶縁樹脂層22の裏面に形成された金属ベース基板23とを含む絶縁回路基板20と、を有する。さらに、半導体装置10は、収納部41と固定部45とを含むケース40を備える。収納部41は、おもて面(収納おもて面)から裏面(収納裏面)に貫通して開口された上部開口部42a及び下部開口部43a(収納領域)を備える枠型を成し、下部開口部43aに絶縁回路基板20を収納する。固定部45は、平面視で収納部41の外側壁部の一部に一体的に形成され、下部開口部43aと同一方向におもて面(固定おもて面)から裏面(固定裏面)に貫通する貫通孔45aが形成され、外側壁部から下部内壁面43bに貫通して、一端部が金属ベース基板23に接触し、他端部が貫通孔45aのおもて面側に配置された導電部材47を含む。そして、半導体装置10の裏面に絶縁部材70を介してヒートシンク60をセットして、固定部45の貫通孔45aにネジ71を挿通させてヒートシンク60に螺合してヒートシンク60を取り付ける。このような半導体装置10において、金属ベース基板23は、絶縁樹脂層22と下部開口部43aの下部内壁面43b,43cと絶縁部材70により覆われても、導電部材47及びネジ71を経由してヒートシンク60に電気的に接続されている。このため、半導体装置10は、回路パターン21a,21bと金属ベース基板23との間には、半導体装置10の定格電圧またはそれ以上の電圧が発生しても、金属ベース基板23はヒートシンク60と同電位であるため、ヒートシンク60から外部に電圧を放出することができる。したがって、放電の発生が抑制されて、金属ベース基板23に対する孔の発生を抑制することができる。このため、半導体装置10の信頼性の低下を防止することができる。
On the other hand, the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、第1の実施の形態のケース40と異なる形状の場合について、図8を用いて説明する。図8は、第2の実施の形態の半導体装置のケースを説明するための図である。なお、図8(A)は、固定部45の周囲の断面図である。すなわち、図8(A)は、図5(B)に対応しており、絶縁回路基板20の図示を省略している。図8(B)は、図8(A)の下部内壁面43b側から見た平面図である。なお、第2の実施の形態の半導体装置は、ケース40a以外は、半導体装置10と同様の構成を有している。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, the case where the shape is different from the
第2の実施の形態のケース40aでは、収納部41の下部内壁面43bに溝部43dが形成されている。さらに、溝部43dは、下部内壁面43bから延伸する導電部材47の配線部47bの幅に対応して、収納部41の裏面側に形成されている。なお、溝部43dの幅は、配線部47bの幅以上あればよい。
In the
次に、このようなケース40aの製造方法について、図9及び図10を用いて説明する。図9は、第2の実施の形態の半導体装置に含まれるケースの製造方法における金型内に充填された樹脂を説明するための図である。図10は、第2の実施の形態の半導体装置に含まれるケースの製造方法における金型を取り外したケースを説明するための図である。なお、図10(A)は、金型を取り外した固定部45の周囲の断面図である。図10(B)は、図10(A)の固定部45の下部内壁面43b側から見た平面図である。
Next, a method for manufacturing such a
このようなケース40aは以下のような射出成形により製造される。まず、収納部41及び固定部45の形状に対応した金型81,82を用意する。金型81は、収納部41の突出部42d、下部開口部43a、下部内壁面43bに形成された溝部43dに対応している。また、金型81は凹部811を含む。金型82は、収納部41の上部開口部42aに対応する。金型81,82を組み合わせて、リード端子44とスリーブ部46と導電部材47とをセットする。この際、導電部材47の配線部47bは屈曲しており、先端部は、金型81の凹部811に対応している。すなわち、配線部47bの先端部は、成形されたケース40aの裏面側に向くように、配線部47bは屈曲している。
Such a
次いで、当該金型81,82を加熱しながら、当該金型81,82に沿って、溶融した熱可塑性樹脂を充填する。熱可塑性樹脂の充填後、熱可塑性樹脂に圧力を調整しながら加えて、熱可塑性樹脂を冷却する。冷却後、図9に示されるように、金型81,82に対応した形状のケース40aの収納部41及び固定部45が成形される。金型82はケース40のおもて面(図9中上)側に引き抜かれ、金型81は、ケース40aの裏面(図9中下)側に引き抜かれる。この際、配線部47bの先端部はケース40aの裏面(図9中下)側を向いているために、金型81を単に図9中下側に移動させるだけで、離脱させることができる。このようにして金型81,82を離脱させることで、図10(A)に示されるケース40aが得られる。このケース40aでは、下部開口部43aの下部内壁面43bに溝部43dが形成されている。また、導電部材47の配線部47bの屈曲した部分がこの溝部43dに収納されている。この後、配線部47bの屈曲した部分を元の位置に戻して、配線部47bを真っすぐにすることで、図8に示したケース40aが得られる。
Next, while heating the
次に、このようなケース40aに対して絶縁回路基板20が取り付けられた半導体装置について、図11を用いて説明する。図11は、第2の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。なお、図11は、第2の実施の形態の半導体装置の固定部45の断面図を示している。
Next, a semiconductor device in which the insulating
ケース40aが得られた後、絶縁回路基板20の側周面または下部開口部43aの下部内壁面43b,43cのいずれかに接着部材52を塗布して、半導体チップ31,32が配置された絶縁回路基板20をケース40aの裏面から下部開口部43aに取り付ける。この際、導電部材47の配線部47bの下部開口部43aに突き出された部分が絶縁回路基板20により収納部41側に押される。このため、図11に示されるように、導電部材47の配線部47bの一端部は、収納部41側に折り曲げられた状態で、接着部材52を突き抜けて金属ベース基板23に接触する。なお、接着部材52を塗布する際に、溝部43dは接着部材52の逃げとなり、接着部材52の下部開口部43aからのはみ出しが防止される。
After the
第2の実施の形態のケース40aに対する参考例として、溝部がない場合のケース40の製造方法について、図12を用いて説明する。図12は、参考例の半導体装置に含まれるケースの製造方法における金型内に充填された樹脂を説明するための図である。なお、図12は、ケース40に溝部43dが形成されない場合の図9の場合に対応している。
As a reference example for the
この場合、収納部41及び固定部45の形状に対応した金型81a,81b,82が用いられる。金型82は、図9と同様に、収納部41の上部開口部42aに対応する。ここでは、収納部41の下部開口部43aに対応する金型81aと収納部41の突出部42dに対応する金型81bとを用意する。また、金型81aは、凹部812を含む。金型81a,81b,82を組み合わせて、リード端子44とスリーブ部46と導電部材47とをセットする。この際、導電部材47の配線部47bは真っすぐに延伸した状態を維持している。このような配線部47bの先端部は金型81aの凹部812に対応する。
In this case, dies 81a, 81b, 82 corresponding to the shapes of the
次いで、当該金型81a,81b,82を加熱しながら、当該金型81a,81b,82に沿って、溶融した熱可塑性樹脂を充填する。熱可塑性樹脂の充填後、熱可塑性樹脂に圧力を調整しながら加えて、熱可塑性樹脂を冷却する。冷却後、図12に示されるように、金型81a,81b,82に対応した形状のケース40の収納部41及び固定部45が成形される。金型82はケース40のおもて面(図12中上)側に引き抜くことができる。金型81aは、ケース40の裏面(図12中下)側に引き抜くことができる。しかしながら、金型81bは、配線部47bの先端部を避けるために、一端、図12中左側にスライドしてから、ケース40の裏面(図12中下)側に引き抜くことができる。このため、特に、金型81bを外す工程で余計な動作を要し、また、金型81a,81b,82の構造も複雑になってしまい、ケース40の製造コストが増加してしまう。
Next, while heating the
したがって、第2の実施の形態のケース40aは、図8に示されたように、導電部材47の配線部47bの先端部が収納可能な溝部43dを下部内壁面43bに形成することで、ケース40aの製造コストの増加を抑制することができる。また、このような溝部43dが形成されたケース40aの収納部41の下部開口部43aに絶縁回路基板20を収納する際に塗布される接着部材52が溝部43dに入り込む。このため、接着部材52の下部開口部43aからのはみ出しを防止することができる。
Therefore, in the
ここで、第2の実施の形態の半導体装置に含まれるケース40aの変形例について、図13を用いて説明する。図13は、第2の実施の形態の変形例の半導体装置の要部断面図である。なお、図13に示すケース40aでは、導電部材47の配線部47bの突き出し箇所を図11の場合よりもケース40aの裏面側に移動させている。
Here, a modified example of the
図11において、金属ベース基板23の高さが最小の2mmであって、導電部材47の配線部47bの突き出し長さSが十分長く、隙間Gが狭い場合について説明する。この場合、ケース40aの下部開口部43aに絶縁回路基板20を取り付けると、配線部47bの収納部41側に折り曲げられた部分が絶縁回路基板20よりも収納部41側に突き抜けてしまうおそれがある。この場合、導電部材47が金属ベース基板23に対して確実に電気的に接続できなくなるおそれがある。
In FIG. 11, a case where the height of the
そこで、このような場合には、図13に示されるように、ケース40aにて、導電部材47の配線部47bを図11の場合よりもケース40aの裏面側で突き出させる。これにより、ケース40aの下部開口部43aに絶縁回路基板20を取り付けた際に、配線部47bの突き出し箇所が折り曲げられても、折り曲げられた部分が絶縁回路基板20よりも収納部41側に突き抜けることが防止される。この結果、絶縁回路基板20(金属ベース基板23)を薄くする場合でも、導電部材47が金属ベース基板23に対して確実に電気的に接続されるようになる。なお、これは、第1の実施の形態のケース40の場合でも、導電部材47の配線部47bの突き出し箇所を図4の場合よりもケース40の裏面側に移動させることができる。
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 13, in the
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、導電部材47の取り付け位置を第1の実施の形態の場合に対して異ならせた場合について図14及び図15を用いて説明する。図14は、第3の実施の形態のヒートシンクが取り付けられた半導体装置の断面図である。図15は、第3の実施の形態の半導体装置の要部断面図である。なお、図15は、第3の実施の形態の半導体装置10bの固定部45の断面図を示している。半導体装置10bは、導電部材47の配置位置以外の構成は、半導体装置10と同様である。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, the case where the mounting position of the
半導体装置10bは、第1の実施の形態の半導体装置10において、導電部材47をケース40bの裏面側に設けて、固定部45の裏面側に一体成形している。すなわち、導電部材47の座金部47aは、固定部45のスリーブ部46の裏面側のフランジ上に配置される。配線部47bは、座金部47aからケース40bの裏面を延伸して先端部が下部開口部43aに突き出されている。なお、この場合の導電部材47の座金部47aもまた、スリーブ部46のフランジに電気的、機械的に接触する形状であれば環状に限らない。
In the
このようなケース40bの下部開口部43aに絶縁回路基板20を取り付けると、配線部47bの収納部41側に突き出された部分が絶縁回路基板20によりケース40bの収納部41側に押される。このため、図15に示されるように、導電部材47の配線部47bの一端部は、収納部41側に折り曲げられた状態で、金属ベース基板23に接触する。絶縁回路基板20は接着部材52により下部開口部43aに固着される。
When the insulating
そして、半導体装置10bの裏面に絶縁部材70を介してヒートシンク60を取り付けて、半導体装置10bの固定部45にネジ71を挿通して、ネジ71をヒートシンク60のネジ孔61aに螺合する。これにより半導体装置10bにヒートシンク60が固定される。
Then, the
このようにしてヒートシンク60が取り付けられた半導体装置10bにおいても、金属ベース基板23は、導電部材47とネジ71を経由して、ヒートシンク60に機械的、電気的に接続されている。このため、金属ベース基板23はヒートシンク60と同電位となる。
Even in the
次に、このようなケース40bの製造方法について、図16を用いて説明する。図16は、第3の実施の形態の半導体装置に含まれるケースの製造工程を説明するための図である。なお、図16は、いずれも、固定部45の周囲の断面図である。図16(A)は、ケース40bの製造方法における金型内に充填された樹脂を説明するための図であり、図9に対応する。図16(B)は、金型を取り外した固定部45を示している。
Next, a method for manufacturing such a
このようなケース40bは以下のような射出成形により製造される。まず、収納部41及び固定部45の形状に対応した金型81c,82を用意する。金型81cは、収納部41の突出部42d及び下部開口部43aに対応している。金型82は、図9と同様である。金型81c,82を組み合わせて、リード端子44とスリーブ部46と導電部材47とをセットする。この際、導電部材47の配線部47bの先端部は、ケース40bの裏面(図16下)側に向いている。すなわち、配線部47bの先端部は、成形されたケース40bの裏面に対応する方向を向くように、配線部47bは屈曲している。
Such a
次いで、当該金型81c,82を加熱しながら、当該金型81c,82に沿って、溶融した熱可塑性樹脂を充填する。熱可塑性樹脂の充填後、熱可塑性樹脂に圧力を調整しながら加えて、熱可塑性樹脂を冷却する。冷却後、図16(A)に示されるように、金型81c,82に対応した形状のケース40bの収納部41及び固定部45が成形される。金型82はケース40のおもて面(図16中上)側に引き抜かれ、金型81cは、ケース40の裏面(図9中下)側に引き抜かれる。この際、配線部74bの先端部はケース40の裏面(図16中下)側を向いているために、金型81cを単に図16中下側に移動させるだけで、離脱させることができる。そして、配線部47bの屈曲した部分を元の位置に戻して、配線部47bを真っすぐにすることで、図16(B)に示したケース40bが得られる。
Next, while heating the
なお、この後、絶縁回路基板20の側周面または下部開口部43aの下部内壁面43b,43cのいずれかに接着部材52を塗布して、半導体チップ31,32が配置された絶縁回路基板20を下部開口部43aに取り付ける。これにより、絶縁回路基板20の金属ベース基板23に導電部材47の配線部47bが接触する。
After that, the
したがって、第3の実施の形態のケース40bでは、導電部材47の配線部47bの先端部をケース40bの下方向に向けさせることで、金型81c,82の構成及び離脱を容易にできる。これによりケース40bの製造コストの増加を抑制することができる。
Therefore, in the
10,10b 半導体装置
20 絶縁回路基板
21a,21b 回路パターン
22 絶縁樹脂層
23 金属ベース基板
31,32 半導体チップ
33 ボンディングワイヤ
40,40a,40b ケース
41 収納部
42a 上部開口部
42b,42c 上部内壁面
42d 突出部
42e 段差部
42f 突出裏面
43a 下部開口部
43b,43c 下部内壁面
43d 溝部
44 リード端子
45 固定部
45a 貫通孔
46 スリーブ部
47 導電部材
47a 座金部
47b 配線部
51 封止部材
52 接着部材
60 ヒートシンク
61 放熱板
61a ネジ孔
62 フィン
70 絶縁部材
71 ネジ
81,81a,81b,81c,82 金型
811 凹部
10,
Claims (10)
絶縁樹脂層と前記絶縁樹脂層のおもて面に形成され、前記半導体チップが配置される回路パターンと前記絶縁樹脂層の裏面に形成された金属板とを含む絶縁回路基板と、
収納おもて面から収納裏面に貫通して開口された収納領域を備える枠型を成し、前記収納領域に前記絶縁回路基板を収納する収納部と、平面視で前記収納部の外側壁部の一部に一体的に形成され、前記収納領域と同一方向に固定おもて面から固定裏面に貫通する貫通孔が形成され、前記外側壁部から前記収納領域に貫通して、一端部が前記金属板に接触し、他端部が前記貫通孔の前記固定おもて面側に配置された導電部材を含む固定部と、を含むケースと、
を有する半導体装置。 With semiconductor chips
An insulating circuit board formed on the front surface of the insulating resin layer and the insulating resin layer, and including a circuit pattern on which the semiconductor chip is arranged and a metal plate formed on the back surface of the insulating resin layer.
A frame type having a storage area opened from the front surface of the storage to the back surface of the storage is formed, and the storage portion for storing the insulating circuit board in the storage area and the outer wall portion of the storage portion in a plan view. A through hole is formed integrally with a part of the above and penetrates from the front surface to the fixed back surface in the same direction as the storage area, and the outer wall portion penetrates the storage area and one end thereof is formed. A case including a fixing portion including a conductive member which is in contact with the metal plate and whose other end is arranged on the fixing front surface side of the through hole.
Semiconductor device with.
請求項1に記載の半導体装置。 The metal plate of the insulating circuit board is stored in the storage area so as to be flush with the back surface of the storage.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項2に記載の半導体装置。 The fixed portion forms the same plane with respect to the fixed back surface and the storage back surface, and is formed in the storage portion.
The semiconductor device according to claim 2.
請求項3に記載の半導体装置。 A conductive sleeve portion is provided in the through hole.
The semiconductor device according to claim 3.
請求項4に記載の半導体装置。 Both ends of the sleeve portion are exposed from the through openings at both ends of the through hole.
The semiconductor device according to claim 4.
請求項5に記載の半導体装置。 The other end of the conductive member is in contact with the sleeve portion exposed on the fixed front surface side.
The semiconductor device according to claim 5.
請求項2乃至6のいずれか一項に記載の半導体装置。 The conductive member has a concave groove formed at least corresponding to the width of the conductive member from one end thereof penetrating the storage region of the storage portion toward the back surface of the storage.
The semiconductor device according to any one of claims 2 to 6.
請求項7に記載の半導体装置。 The portion of the conductive member exposed from the storage area is bent, and one end thereof faces the back surface of the storage.
The semiconductor device according to claim 7.
前記貫通孔を挿通し、前記放熱部に螺合する導電性のネジと、
をさらに有する請求項3乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置。 A heat radiating part provided on the back surface of the storage via an insulating member,
A conductive screw through which the through hole is inserted and screwed into the heat radiating portion,
The semiconductor device according to any one of claims 3 to 8.
前記ネジは前記他端部及び前記貫通孔を挿通して前記放熱部に螺合している、
請求項9に記載の半導体装置。 The other end is annular and is arranged corresponding to the through hole.
The screw is screwed into the heat radiating portion through the other end portion and the through hole.
The semiconductor device according to claim 9.
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