JP3140903U - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
【課題】支持電極体を放熱体の嵌合孔に圧入する際に生じる半導体チップに対する応力を低減し、電気的特性の劣化を防止して信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】この半導体装置は支持電極体に半導体チップ２が固着されている。支持電極体は外部放熱板に形成された嵌合孔に圧入により装着される。該支持電極体の底面６には穴部７が形成されている。これにより半導体チップの平行方向からかかる応力は効果的に低減され、さらにベース部１を銅で形成できるため安価で信頼性の高い半導体装置を提供する事を可能とする。
【選択図】図１A semiconductor device having high reliability by reducing stress on a semiconductor chip generated when a support electrode body is press-fitted into a fitting hole of a heat radiating body to prevent deterioration of electrical characteristics.
In this semiconductor device, a semiconductor chip 2 is fixed to a support electrode body. The support electrode body is mounted by press-fitting into a fitting hole formed in the external heat radiating plate. A hole 7 is formed in the bottom surface 6 of the support electrode body. Thereby, the stress applied from the parallel direction of the semiconductor chip is effectively reduced, and furthermore, since the base portion 1 can be formed of copper, it is possible to provide an inexpensive and highly reliable semiconductor device.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は半導体装置にかかり、特に半導体装置を放熱板に圧入する際に半導体チップに発生する応力が低減された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device in which stress generated in a semiconductor chip when the semiconductor device is press-fitted into a heat sink is reduced.
半導体チップを固着したベース部が放熱体の嵌合孔に圧入して装着される半導体装置は、例えば下記特許文献１により公知の技術である。このような構造の半導体装置は上部に凹部を有するベース部と、ベース部の凹部の底面上に半田によって底面に固着された半導体チップと、半導体チップの上面に半田によって固着された棒状のリードと、ベース部の凹部内に充填され半導体チップおよびリードの保護膜として被覆する樹脂被覆体を有する半導体装置である。
A semiconductor device in which a base portion to which a semiconductor chip is fixed is press-fitted into a fitting hole of a radiator is a known technique, for example, from
この半導体装置は半導体チップの固着されたベース部が放熱体の嵌合孔に圧入されて使用される。すなわち、ベース部の底面を冶具により押圧して、半導体装置をリード側から放熱体の嵌合孔に圧入する。このとき、ベース部の外径を放熱体の嵌合孔の内径よりも大きくし、重なりしろを大きく取ることによって、ベース部を放熱体の嵌合孔に圧入したときに、ベース部が放熱体の嵌合孔の内壁面に掘削されて装着されるため、ベース部と放熱体との嵌合強度が十分に得られる。
上述のように、ベース部の外径を放熱体の嵌合孔の内径よりも大きくし、重なりしろを大きく取ることによってベース部と放熱体との嵌合強度が十分に得ることが出来た。しかしこの際に重なりしろを大きく取るほど放熱体から半導体チップへ向かう応力がベース部に生じてベース部が変形し、その変形によるたわみ応力がベース部に固着された半導体チップおよび半田に応力が伝達される。この応力は半導体チップの電気的特性を劣化させ、半田にクラックを生じさせる原因となり結果として該半導体装置の信頼性を劣化させる原因となっていた。 As described above, by making the outer diameter of the base portion larger than the inner diameter of the fitting hole of the heat radiating member and taking a large overlap, the fitting strength between the base portion and the heat radiating member can be sufficiently obtained. However, in this case, the larger the overlap, the more stress from the radiator to the semiconductor chip is generated in the base part and the base part is deformed, and the bending stress due to the deformation is transmitted to the semiconductor chip and the solder fixed to the base part. Is done. This stress deteriorates the electrical characteristics of the semiconductor chip and causes cracks in the solder. As a result, the reliability of the semiconductor device is deteriorated.
これらの問題を解決するために上記特許文献１においてはベース部の素材をジルコニウム銅、放熱体の素材を銅とし、ベース部の硬度を放熱体の硬度よりも高くした。これによりベース部は放熱体を掘削しながら圧入されるため半導体チップや半田に伝達される応力が緩和され、信頼性の向上を図ることが出来た。
In order to solve these problems, in
しかしジルコニウム銅からなるベース部は、銅からなるベース部に対して比較的高価であるという点からコスト面での問題を抱えていた。よって本考案はより安価な方法でベース部の圧入時に発生する応力の緩和を図ることを目的とする。 However, the base portion made of zirconium copper has a problem in terms of cost because it is relatively expensive compared to the base portion made of copper. Therefore, an object of the present invention is to alleviate the stress generated when the base portion is press-fitted by a cheaper method.
本考案においてはベース部１に穴部７を形成することで上記の問題を解決する。穴部７はベース部１の底面６から形成される。該穴部はベース部１の高さｈに対し例えば２５％以上の高さｄにまで形成されることが望ましく、半導体チップ２が固着されている高さまで達している事が本考案の趣旨からも望ましい。
In the present invention, the
また穴部の個数は例えば4箇所以上が望ましく、樹脂被覆体４のリード３側の反対方向の延長線上の中心点に対して対称に形成されることで本考案の効果はより好ましく発揮される。これは本考案の属する技術分野がベース部１の底面６を冶具により押圧して、半導体装置をリード３側から放熱体の嵌合孔に圧入するという半導体装置であり、圧入される際に発生する圧縮応力はベース部１の外周円の全方向から掛かるものであり、例えば１箇所のみに穴部７を形成したとした場合は圧縮応力の低減という目的を達成する事が困難である。
Further, the number of holes is desirably four or more, for example, and the effect of the present invention is more preferably exhibited by being formed symmetrically with respect to the center point on the extension line in the opposite direction of the
本考案によれば、ベース部１の底面側から上方に向かって形成された穴部７のさらに内側のベース部１の領域に半導体チップ２を配置しているためベース部１を放熱体の嵌合孔に圧入したときに、放熱体からの押圧力によってベース部１に生じるたわみ応力が半導体チップ２および半田５に伝達する事を低減でき、半導体チップ２の電気的特性が劣化することが防止される。
According to the present invention, since the
本考案による半導体装置では、図１に示すように凹部状の形状を有するベース部１とベース部１の上面に設けられた凹部底面に半田５を介して固着された一方の電極面を有する半導体チップ２と半導体チップ２の他方の電極面に半田を介して固着されたリード３と、ベース部１の凹部に充填され半導体チップ２およびリード３の保護膜として被覆する樹脂被覆体４とを備えている。ここでリード３は銅などの導電性金属材料によって形成されており、樹脂被覆体４は例えばエポキシ樹脂により形成されている。本考案の属する技術分野においては半導体装置は主に自動車用オルタネーター用ダイオードとして使用されるため、該半導体装置は高温下で使用される。そのため樹脂被覆体４は高温に耐える事が必要であり本考案においても樹脂被覆体４は高温の雰囲気下においても品質の劣化が進みにくい樹脂を選択する。
In the semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 1, a semiconductor having a
ベース部１は銅から形成されており、底面６側から上方に向かって形成された穴部７を有する。穴部７の形成される高さｄはベース部１の全体の高さｈに対して２５％以上である事が応力緩和の点から望ましく、半導体チップ２が固着されているベース部１の高さまで達している事、さらに望ましくは凹部よりも穴部７が外側に配置される場合、半導体チップ２の上面の高さよりも高い事が本考案の趣旨から望ましい。これによりベース部１の圧入時に放熱体から半導体チップ２へ向かう応力が生じても、ベース部１の変形を穴部７が緩和してベース部１又は樹脂封止体４を介して半導体チップ２および半田５に伝達される 半導体チップ２および半田５に発生する応力を低減でき、半導体チップ２の電気的特性が劣化する事および半田５にクラックが発生することが防止される。さらに嵌合孔に圧入してもベース部１が穴部７を起点として切断されない高さ、例えばベース部１の全体の高さ例えばベース部１の全体の高さｈに対して９０％以下とする事が望ましい。ここで高さとはベース部の底面６を基準とする。
The
穴部７の個数は複数、例えば図２で示すように4箇所以上が望ましく、ベース部１の中心軸Ａ−Ａに対して対称に形成されることで本考案の効果はより好ましく発揮される。穴部を形成すべき場所としては半田５と固着される半導体チップ２の底面に相当する領域よりも外側のベース部１の領域である領域ｃの外側に形成する。図２で示すように半導体チップ２の領域ｃよりも外側に穴部を形成する事により半導体チップ２に平行する方向からの圧縮応力が半導体チップ２に伝達する事が抑制される。また穴部７の半径は円形に形成されているリードの直径以下である事が望ましい。
The number of the
本考案を実施するために穴部７を形成する方法には様々な方法を用いる事が出来る。本考案においては製造方法を特に限定するものではないが例えばベース部１の成型と同時に形成する型による成形方法やベース部１を形成した後に穴を掘って形成する方法などが挙げられる。穴部７の断面形状は加工の工程の簡略化という観点から底面６に対して垂直である事が望ましいが底面６に対して斜傾した角度であっても本考案は効果を発揮する。
Various methods can be used to form the
図３は本考案における変形例である。ベース部１との上面に突起部８を有し、突起部８上に半導体チップ２が固着されたベース部１が放熱体の嵌合孔に圧入して装着される半導体装置である。このような構造の半導体装置は半導体チップ２の上面に固着された棒状のリード３と、ベース部１の突起部８の外側を周囲するように環状に形成された円筒形外筒９と、円筒形外筒９の内側に充填されて半導体チップ２及びリード３の保護膜として突起部８の上面、半導体チップ２の露出部、及びリード３の半導体チップ２側を被覆する樹脂被覆体４とを備えた半導体装置である。該半導体装置においては本考案の趣旨より円筒形外筒９を含めた半導体装置全体の高さを高さｈとするのではなく、ベース部１の最上部、つまり突起部８の最上部の位置を高さｈとするべきである。このような半導体装置においても本考案は下方向からのたわみ応力を緩和する事が可能であり半導体チップ２及び半田５の信頼性の向上に寄与する事が出来る。
FIG. 3 shows a modification of the present invention. This is a semiconductor device that has a
１、ベース部
２、半導体チップ
３、リード
４、樹脂被覆体
５、半田
６、底面
７、穴部
８、突起部
９、円筒形外筒
DESCRIPTION OF
Claims (4)
Priority Applications (1)
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| JP2007009574U JP3140903U (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2007009574U Expired - Lifetime JP3140903U (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3140903U (en) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2020107750A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | 株式会社 日立パワーデバイス | Semiconductor device and alternator using the same |
-
2007
- 2007-12-13 JP JP2007009574U patent/JP3140903U/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2020107750A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | 株式会社 日立パワーデバイス | Semiconductor device and alternator using the same |
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