JP3215254B2 - High power semiconductor devices - Google Patents

High power semiconductor devices

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JP3215254B2
JP3215254B2 JP3815494A JP3815494A JP3215254B2 JP 3215254 B2 JP3215254 B2 JP 3215254B2 JP 3815494 A JP3815494 A JP 3815494A JP 3815494 A JP3815494 A JP 3815494A JP 3215254 B2 JP3215254 B2 JP 3215254B2
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Abstract

PURPOSE:To enhance the lifetime in TFT test by making a groove for fitting a board in the lower part of an enclosure on the inside of the side wall, fitting a board comprising a ceramic board having a recessed cross-section and a metal part formed on the main surface on the opposite side to the recessed side into the groove and providing a bottom cover for the enclosure thereby eliminating the need of a metal heat plate and a soldering material. CONSTITUTION:A ceramic board la having cross-section protruding downward is bonded selectively with a copper plate 1b on the flat surface on the opposite side and a power element 3 is bonded to a predetermined part on the surface of the copper plate 1b through a high melting point solder 2. A terminal holder 6 built in an outer electrode is then bonded to the copper plate 1b. The ceramic board la is fitted, at the peripheral end part, in a groove 8 made in the lower board of a resin enclosure 7 and then the ceramic board 1a is urged downward by means of a stop metal 9 fixed to the upper face part of the groove 8. Furthermore, the board 1 is bonded to the enclosure 7 through an adhesive 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、大電力を制御するパワ
ー素子を搭載した大電力用半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high power semiconductor device equipped with a power element for controlling high power.

【0002】[0002]

【従来の技術】大電力を制御するパワー素子を複数個搭
載する大電力用半導体装置(以下、単にモジュールとい
う)は使用動作時にそのパワー素子部で大きな熱が発生
し、この熱を効率よく外部へ放散することはモジュール
の信頼性を向上させる上で重要な事項となっている。
2. Description of the Related Art A large power semiconductor device (hereinafter, simply referred to as a module) on which a plurality of power elements for controlling a large power is mounted generates a large amount of heat in the power element portion during operation, and this heat is efficiently removed to the outside. Dissipation to the module is an important factor in improving the reliability of the module.

【0003】これらの機能を満足させる外囲器構造を有
する従来のモジュールとしては、図11に示すものが一
般的である。
As a conventional module having an envelope structure that satisfies these functions, a module shown in FIG. 11 is generally used.

【0004】図11中の101はDBC基板であり、セ
ラミック板102の両面には選択的にパターニングされ
た銅板103が形成されている。このDBC基板は、セ
ラミック板102と銅板103との間に合金層を生成
し、それを接着剤として利用するものである。パターニ
ングされた銅板103の所定部の表面上には高融点半田
104を介してパワー素子105が固着されている。
[0006] In FIG. 11, reference numeral 101 denotes a DBC substrate, and copper plates 103 selectively patterned are formed on both surfaces of a ceramic plate 102. The DBC substrate generates an alloy layer between the ceramic plate 102 and the copper plate 103 and uses the alloy layer as an adhesive. A power element 105 is fixed on the surface of a predetermined portion of the patterned copper plate 103 via a high melting point solder 104.

【0005】また、ボンディングワイヤ106によりこ
のパワー素子105の上面からDBC基板101上の銅
板103への電極の取り出しが行われている。さらに、
低融点半田107により、DBC基板101の上面側に
おける銅板103には外部電極端子内蔵の端子ホルダ1
08が、またその下面側の銅板103には金属製放熱板
109がそれぞれ固着されている。
Also, electrodes are taken out from the upper surface of the power element 105 to the copper plate 103 on the DBC substrate 101 by bonding wires 106. further,
The terminal holder 1 with a built-in external electrode terminal is provided on the copper plate 103 on the upper surface side of the DBC substrate 101 by the low melting point solder 107.
08, and a metal heat sink 109 is fixed to the copper plate 103 on the lower surface side.

【0006】そして、これらの構成要素が樹脂ケース1
10に収納され、該樹脂ケース110が前記金属製放熱
板109に接着剤111で固定されている。さらに、樹
脂ケース110の内側の空間には下層充填物としてシリ
コン樹脂ゲル剤112が、また上層充填物としてエポキ
シ樹脂キャスティング剤113が充填され、樹脂ケース
110内部が封止されている。
[0006] These components are the resin case 1
The resin case 110 is fixed to the metal heat sink 109 with an adhesive 111. Further, the space inside the resin case 110 is filled with a silicone resin gel agent 112 as a lower layer filler and an epoxy resin casting agent 113 as an upper layer filler, and the inside of the resin case 110 is sealed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記構成のモジュール
では、該モジュールの信頼性の寿命試験(TFT試験)
の際に、DBC基板101と金属製放熱板109とを固
着している低融点半田107が疲労してクラックすると
いう問題があった。
SUMMARY OF THE INVENTION In the module having the above structure, a reliability life test (TFT test) of the module is performed.
In this case, there is a problem that the low-melting-point solder 107 fixing the DBC substrate 101 and the metal heat sink 109 is fatigued and cracked.

【0008】より具体的に説明すると、このTFT試験
は、一定サイクルでオン・オフを繰り返し、オン時のパ
ワー素子105の通電による温度上昇とオフ時の強制冷
却による冷却効果から受ける影響を評価する試験であ
る。熱膨張率の異なる2種類の材料に対して温度変化を
与えた場合は、その2種類の材料はそれぞれ自己の熱膨
張率に従って体積の膨脹と収縮を繰り返す。
More specifically, in this TFT test, ON / OFF is repeated in a fixed cycle, and the influence of the temperature rise due to the energization of the power element 105 when ON and the cooling effect due to forced cooling when OFF is evaluated. It is a test. When a temperature change is applied to two types of materials having different coefficients of thermal expansion, the two types of materials repeatedly expand and contract in volume according to their own coefficients of thermal expansion.

【0009】この現象は、2種類の材料が半田等の中間
物を介して接着されている場合でも基本的に同じであ
り、この場合、2種類の材料の持つ熱膨張率の差が接着
中間物に応力(歪み)として蓄積される結果となる。こ
の蓄積された応力は材料を疲労させる。特に半田材は熱
エネルギーによる疲労を受けやすい。
This phenomenon is basically the same even when two types of materials are bonded via an intermediate such as solder. In this case, the difference between the coefficients of thermal expansion of the two types of materials is determined by the bonding intermediate. The result is that the material accumulates as stress (strain). This accumulated stress causes the material to fatigue. In particular, solder materials are susceptible to fatigue due to thermal energy.

【0010】上記従来のDBC基板101と金属製放熱
板109との接着中間物である低融点半田107は、パ
ワー素子105で発生した熱がモジュール外部へ逃げる
通路に在り、かつ他の半田(パワー素子固着用の高融点
104や端子ホルダ固着用の低融点半田107)に比べ
てその接着面積が大きいため、TFT試験において最も
疲労の激しい箇所と在る。
The low-melting point solder 107, which is an intermediate between the conventional DBC substrate 101 and the metal heat sink 109, is located in a path through which heat generated by the power element 105 escapes to the outside of the module, and has another solder (power Since the bonding area is larger than that of the high melting point 104 for fixing the element and the low melting point solder 107) for fixing the terminal holder, it is the most fatigued part in the TFT test.

【0011】本発明は、上述の如き従来の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、TFT試験に
おける寿命を大幅に向上させた大電力用半導体装置を提
供することである。また、その他の目的は、耐久性に優
れた高品質の大電力用半導体装置を提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a high-power semiconductor device having a significantly improved life in a TFT test. Another object is to provide a high-quality high-power semiconductor device with excellent durability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の特徴は、断面逆凸型のセラミック板
と、そのセラミック板の凸面側と反対の主表面に形成さ
れた金属部材とから成る基板と、前記基板の金属部材の
表面に実装されたパワー素子とを備えたことにある。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, a first aspect of the present invention is a ceramic plate having an inverted convex cross section and a metal formed on a main surface opposite to the convex side of the ceramic plate. And a power element mounted on the surface of the metal member of the substrate.

【0013】上記目的を達成するために、第2の発明の
特徴は、パワー素子が実装された基板と、前記パワー素
子に電気的に接続された端子ホルダと、前記パワー素子
及び前記端子ホルダをケーシングする外囲器とを有し、
前記外囲器と前記基板とによって形成された外囲器内側
の空間に前記端子ホルダを外部に導出する形で樹脂が充
填された大電力用半導体装置において、前記外囲器の側
壁内側の下部に基板装着溝を設け、前記基板は、前記基
板装着溝に装着されて前記外囲器の底蓋となるように構
成したことにある。
[0013] In order to achieve the above object, a second aspect of the invention is characterized in that a substrate on which a power element is mounted, a terminal holder electrically connected to the power element, the power element and the terminal holder are provided. An envelope to be casing,
In a high-power semiconductor device in which a resin is filled in a space inside the envelope formed by the envelope and the substrate so as to lead the terminal holder to the outside, a lower portion inside a sidewall of the envelope is provided. A substrate mounting groove, wherein the substrate is mounted in the substrate mounting groove to serve as a bottom cover of the envelope.

【0014】また、好ましくは、前記第2の発明におい
て、前記基板は、その周端部の下側を切欠いて断面逆凸
型に構成し、その基板の周端部を前記基板装着溝に装着
するようにする。
Preferably, in the second invention, the substrate is formed to have an inverted convex cross-section by cutting off a lower portion of a peripheral end thereof, and the peripheral end of the substrate is mounted in the substrate mounting groove. To do it.

【0015】好ましくは、前記第2の発明において、前
記基板装着溝に前記基板を押圧する押え金具を設ける。
[0015] Preferably, in the second aspect of the present invention, a holding member for pressing the substrate is provided in the substrate mounting groove.

【0016】好ましくは、前記第2の発明において、前
記基板は、前記断面逆凸型のセラミック部材と、そのセ
ラミック部材の凸面側と反対の主表面に形成された金属
部材とで構成され、該金属部材の表面に前記パワー素子
を実装する。
Preferably, in the second invention, the substrate is composed of the ceramic member having an inverted convex cross section and a metal member formed on a main surface of the ceramic member opposite to the convex surface. The power element is mounted on a surface of a metal member.

【0017】好ましくは、前記第2の発明において、前
記基板装着溝の下部側に位置するように金属製ガイドを
前記外囲器の側壁に埋設する。
Preferably, in the second invention, a metal guide is embedded in a side wall of the envelope so as to be located below the substrate mounting groove.

【0018】好ましくは、前記第2の発明において、前
記外囲器の外壁面より前記基板とは逆方向に延設された
外囲器外延部に、外部筐体固定用のネジ孔を穿設する。
Preferably, in the second invention, a screw hole for fixing an outer casing is formed in an outer extension of the envelope extending from an outer wall surface of the envelope in a direction opposite to the substrate. I do.

【0019】上記目的を達成するために、第3の発明の
特徴は、パワー素子が実装された基板と、前記パワー素
子に電気的に接続された端子ホルダと、前記パワー素子
及び前記端子ホルダをケーシングする外囲器とを有し、
前記外囲器と前記基板とによって形成された外囲器内側
の空間に前記端子ホルダを外部に導出する形で樹脂が充
填された大電力用半導体装置において、前記基板は、前
記外囲器の底蓋となるように該外囲器と一体的に形成さ
れたことにある。
To achieve the above object, a third aspect of the present invention is characterized in that a substrate on which a power element is mounted, a terminal holder electrically connected to the power element, the power element and the terminal holder are provided. An envelope to be casing,
In a high-power semiconductor device in which a resin is filled into a space inside the envelope formed by the envelope and the substrate so as to lead the terminal holder to the outside, the substrate may be a package of the envelope. That is, it is formed integrally with the envelope so as to be a bottom cover.

【0020】上記目的を達成するために、第4の発明の
特徴は、パワー素子が実装された基板と、前記パワー素
子に電気的に接続された端子ホルダと、前記パワー素子
及び端子ホルダをケーシングする外囲器とを有し、前記
外囲器と前記基板とによって形成された外囲器内側の空
間に前記端子ホルダを外部に導出する形で樹脂が充填さ
れた大電力用半導体装置において、前記基板は、その上
面側に前記外囲器を搭載する形で該外囲器よりも大型に
構成し、且つその外囲器より外部へ延設された外延部に
外部筐体固定用のネジ孔が穿設されたことにある。
In order to achieve the above object, a fourth aspect of the invention is characterized by a substrate on which a power element is mounted, a terminal holder electrically connected to the power element, and a casing comprising the power element and the terminal holder. A high-power semiconductor device in which a resin is filled into a space inside the envelope formed by the envelope and the substrate so as to lead the terminal holder to the outside. The substrate is configured to be larger than the envelope so that the envelope is mounted on the upper surface side thereof, and a screw for fixing an external housing is provided on an extension portion extending to the outside from the envelope. A hole has been drilled.

【0021】[0021]

【作用】上述の如き構成によれば、本発明は、外囲器を
用いた場合には基板の固定を該外囲器により行うので、
従来、基板の固定のために使用していた金属製放熱板
と、これと基板とを固着する半田材とを省略することが
できる。
According to the construction as described above, according to the present invention, when an envelope is used, the substrate is fixed by the envelope.
Conventionally, it is possible to omit a metal heat radiating plate used for fixing a substrate and a solder material for fixing the heat radiating plate to the substrate.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の第1実施例に係る大電力用半
導体装置の構成を示す断面図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a high-power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0023】このモジュールは、断面逆凸型のセラミッ
ク板1aと銅板1bとで構成される高熱伝導性基板1を
有している。そのセラミック板1aの主表面側、つまり
セラミック板1aの凸面側と反対の平らな表面には、銅
板1bが選択的に配置固着されている。前記銅板1bの
所定部の表面上には高融点半田2を介してパワー素子3
が固着されている。
This module has a high thermal conductive substrate 1 composed of a ceramic plate 1a and a copper plate 1b having an inverted convex cross section. On the main surface side of the ceramic plate 1a, that is, on the flat surface opposite to the convex side of the ceramic plate 1a, a copper plate 1b is selectively disposed and fixed. A power element 3 is provided on the surface of a predetermined portion of the copper plate 1b with a high melting point solder 2 interposed therebetween.
Is fixed.

【0024】また、ボンディングワイヤ4によりこのパ
ワー素子3の上面から銅板1b表面への電極の取り出し
が行われている。さらに、低融点半田5を介して、外部
電極端子内蔵の端子ホルダ6が銅板1bに固着されて立
設されている。
The electrodes are taken out from the upper surface of the power element 3 to the surface of the copper plate 1b by the bonding wires 4. Further, a terminal holder 6 with a built-in external electrode terminal is fixedly mounted on the copper plate 1b via the low melting point solder 5 to be erected.

【0025】セラミック板1aの周端部は、樹脂材から
成る樹脂ケース(外囲器)7の下部に設けられた基板装
着溝8に装着され、加えて装着されたセラミック板1a
は基板装着溝8の上面部に取り付けられた押え金具9に
より下方に押圧されている。そして、基板1と樹脂ケー
ス7とは接着剤10によって固着されている。
The peripheral end of the ceramic plate 1a is mounted in a substrate mounting groove 8 provided in a lower part of a resin case (envelope) 7 made of a resin material.
Is pressed downward by a holding member 9 attached to the upper surface of the substrate mounting groove 8. Then, the substrate 1 and the resin case 7 are fixed by an adhesive 10.

【0026】さらに、樹脂ケース7と前記基板1とによ
って形成された樹脂ケース内側の空間には、下層充填物
としてシリコン樹脂ゲル剤11が、また上層充填物とし
てエポキシ樹脂キャスティング剤12が充填され、これ
によって樹脂ケース7内部が封止されている。なお、シ
リコン樹脂ゲル剤11及びエポキシ樹脂キャスティング
剤12は共に硬化性の樹脂である。
Further, the space inside the resin case formed by the resin case 7 and the substrate 1 is filled with a silicone resin gel agent 11 as a lower layer filler and an epoxy resin casting agent 12 as an upper layer filler. Thus, the inside of the resin case 7 is sealed. The silicone resin gel agent 11 and the epoxy resin casting agent 12 are both curable resins.

【0027】また、樹脂ケース7の外壁面より前記基板
1とは逆方向に延設された外延部に、外付け放熱板等を
固定するためのネジ孔13が穿設されている。ここで外
付け放熱板は、モジュールに外付けされる熱容量の大き
な放熱板である。
A screw hole 13 for fixing an external radiator plate or the like is formed in an extension extending from the outer wall surface of the resin case 7 in a direction opposite to the substrate 1. Here, the external radiator plate is a radiator plate having a large heat capacity and externally attached to the module.

【0028】次に、図1の各構成部品を具体的に説明す
る。図2は、図1の高熱伝導性基板1の断面図を示すも
のであり、上述したように断面逆凸型のセラミック板1
aとその表面に選択的に固着された銅板1bとで構成さ
れている。
Next, each component of FIG. 1 will be described specifically. FIG. 2 is a cross-sectional view of the high thermal conductive substrate 1 of FIG.
a and a copper plate 1b selectively fixed to the surface thereof.

【0029】図3は、図1の樹脂ケース7の形状を示す
斜視図であり、四角形状の箱型を成し、図示の樹脂ケー
ス7は前面横蓋(基板差し込み方向の横蓋)を取り外し
た状態を示している。同図に示すように、樹脂ケース7
の側壁内側の下部には、その側壁に沿って基板1を差し
込むための基板装着溝8が突設されており、さらにその
基板装着溝8の上面に沿って押え金具9が取り付けられ
ている。また、樹脂ケース7の左右の側壁の2か所の外
延部には、それぞれ外部筐体固定用のネジ孔13が穿設
されている。
FIG. 3 is a perspective view showing the shape of the resin case 7 shown in FIG. 1. The resin case 7 has a rectangular box shape. The illustrated resin case 7 has a front side lid (a side lid in a board insertion direction) removed. It shows the state where it was turned on. As shown in FIG.
A substrate mounting groove 8 for inserting the substrate 1 along the side wall is provided at a lower portion on the inner side of the side wall, and a holding member 9 is attached along an upper surface of the substrate mounting groove 8. In addition, screw holes 13 for fixing the outer housing are formed in two externally extending portions of the left and right side walls of the resin case 7, respectively.

【0030】図3の矢印の方向から基板1を樹脂ケース
7に装着した状態で図3のX−X´ライン部の断面をと
ると図4(a)のようになる。また、図4(a)のA部
分を拡大したものを図4(b)に示す。
FIG. 4A shows a cross section taken along line XX ′ of FIG. 3 in a state where the substrate 1 is mounted on the resin case 7 in the direction of the arrow in FIG. FIG. 4B is an enlarged view of the portion A in FIG.

【0031】ここで、前記押え金具9は、差し込んだ後
の基板1と樹脂ケース7とのガタつきを無くし、かつ外
付け放熱板にネジで固定する場合に、セラミック板1の
放熱面1cを外付け放熱板に対して一定以上の圧力をも
って接触させるために必要である。また、同じくこのよ
うな接触を目的に基板1の突出面部1dに対し、樹脂ケ
ース7における基板装着溝8の下端部の肉厚7cを小さ
くする。なお、押え金具9は、樹脂ケース7を金型成型
する際に埋め込むことにより樹脂ケース7に取り付け
る。
Here, the presser fitting 9 removes the backlash between the board 1 and the resin case 7 after being inserted and fixes the heat radiating surface 1c of the ceramic plate 1 to the external heat radiating plate with screws. It is necessary to contact the external heat sink with a certain pressure or more. Similarly, the thickness 7c of the lower end of the substrate mounting groove 8 in the resin case 7 is reduced with respect to the protruding surface 1d of the substrate 1 for such contact. The presser fitting 9 is attached to the resin case 7 by embedding it when the resin case 7 is molded.

【0032】図5(a),(b)は図1の樹脂ケース7
の前面横蓋7aの形状を示す図であり、同図(a)はそ
の上面図であり、同図(b)はその横面図である。図5
(a)に示すように、前面横蓋7aの両端部は、前記樹
脂ケース7の左右側壁の基板装着溝8の一端面が係合す
る切欠き部7bが形成され、また図5(b)に示すよう
に前面横蓋7aの下部は、当該樹脂ケース7の基板装着
溝8と同様に基板装着溝8aが設けられ、さらにその上
面に沿って同様に押え金具9aが取り付けられている。
FIGS. 5A and 5B show the resin case 7 of FIG.
3A is a diagram showing the shape of the front lateral lid 7a, FIG. 3A is a top view thereof, and FIG. 3B is a lateral view thereof. FIG.
As shown in FIG. 5A, cutouts 7b are formed at both ends of the front side lid 7a so that one end surfaces of the substrate mounting grooves 8 on the left and right side walls of the resin case 7 are engaged. As shown in the figure, a lower portion of the front side lid 7a is provided with a substrate mounting groove 8a in the same manner as the substrate mounting groove 8 of the resin case 7, and a holding metal 9a is similarly mounted along the upper surface thereof.

【0033】次に、これら構成部品を使用したモジュー
ルの組み立て方法を説明する。まず、基板1における銅
板1bのパターン表面上にパワー素子3を高融点半田2
を介して固着し、超音波ボンディング技術等を用いて、
ボンディングワイヤ4により、このパワー素子3の上面
から銅板1bの表面への電極の取り出しを行う。ここま
での処理は、DBC基板を使った従来例と基板の種類が
異なる点を除いて同様である。
Next, a method of assembling a module using these components will be described. First, the power element 3 is placed on the pattern surface of the copper plate 1b on the
And fixed using ultrasonic bonding technology, etc.
The electrode is taken out from the upper surface of the power element 3 to the surface of the copper plate 1b by the bonding wire 4. The processing up to this point is the same as the conventional example using the DBC substrate except that the type of the substrate is different.

【0034】その後、パワー素子3が実装された基板1
と端子ホルダ6とを位置合せ用治工具を用いて低融点半
田5で固着する。そして、その基板1と端子ホルダ6と
が一体となった構体を、図3に示す樹脂ケース7に基板
装着溝8より差し込んで装着する(図4(a)参照)。
Thereafter, the substrate 1 on which the power element 3 is mounted
And the terminal holder 6 are fixed with a low melting point solder 5 using a positioning jig. Then, the structure in which the substrate 1 and the terminal holder 6 are integrated is inserted into the resin case 7 shown in FIG. 3 from the substrate mounting groove 8 and mounted (see FIG. 4A).

【0035】このように基板1を樹脂ケース7に差し込
んだ後の組み立ては、図5に示す横蓋7aで樹脂ケース
7に蓋をする。その際、図5(a),(b)の矢印の面
が樹脂ケース7の内側に入り、樹脂ケース7の基板装着
溝8と同様に横蓋7aの基板装着溝8aに基板1が差し
込まれることとなる。
In the assembly after inserting the substrate 1 into the resin case 7 as described above, the resin case 7 is covered with the side cover 7a shown in FIG. At this time, the surfaces of the arrows in FIGS. 5A and 5B enter the inside of the resin case 7, and the substrate 1 is inserted into the substrate mounting groove 8 a of the lateral lid 7 a in the same manner as the substrate mounting groove 8 of the resin case 7. It will be.

【0036】その後、基板1と樹脂ケース7とを、及び
樹脂ケース7と横蓋7aとをそれぞれ接着剤10を用い
て接着固定する。
Thereafter, the substrate 1 and the resin case 7 and the resin case 7 and the side lid 7a are bonded and fixed using an adhesive 10, respectively.

【0037】これ以降は、従来例と同様に、下層充填物
としてシリコン樹脂ゲル剤11を、また上層充填物とし
てエポキシ樹脂キャスティング剤12を充填し、樹脂ケ
ース7内部を封止する。
Thereafter, as in the conventional example, the silicone resin gel agent 11 is filled as the lower layer filler and the epoxy resin casting agent 12 is filled as the upper layer filler, and the inside of the resin case 7 is sealed.

【0038】図6は、本発明の第2実施例に係る大電力
用半導体装置の要部構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a main part of a high power semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【0039】本実施例が上記第1実施例と異なる点は、
前記樹脂ケース7の下部に設けられた基板装着溝8の下
端部の機械的な強度アップを目的として、この部分にス
チール等の金属製ガイド21を埋設した点である。この
金属製ガイド21は、押え金具9と同様に樹脂ケース7
を金型成型する際に埋め込むようにする。
This embodiment is different from the first embodiment in that:
In order to increase the mechanical strength of the lower end of the substrate mounting groove 8 provided in the lower part of the resin case 7, a metal guide 21 made of steel or the like is embedded in this portion. The metal guide 21 is used for the resin case 7 in the same manner as the presser fitting 9.
Is embedded in the mold.

【0040】図7は、本発明の第3実施例に係る大電力
用半導体装置の要部構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a main part of a high power semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【0041】本実施例が上記第1実施例と異なる点は、
樹脂ケース7の内側を横断する押さえ棒31を設けた点
であり、基板1の押えを樹脂ケース7の内側周囲でのみ
行うのではなく、該押え棒31によっても行うものであ
る。これによって樹脂ケース7の強度が向上する。
This embodiment is different from the first embodiment in that
This is a point in which a holding bar 31 is provided to cross the inside of the resin case 7. The holding of the substrate 1 is performed not only around the inside of the resin case 7 but also by the holding bar 31. Thereby, the strength of the resin case 7 is improved.

【0042】図8は、本発明の第4実施例に係る大電力
用半導体装置の要部構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a main part of a high power semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【0043】本実施例は、基板1を従来と同様のDBC
基板41に代えたものであり、このように従来の基板を
使用して実施することも可能である。
In this embodiment, the substrate 1 is made of the same DBC as the conventional one.
Instead of the substrate 41, it is possible to use a conventional substrate as described above.

【0044】図9は、本発明の第5実施例に係る大電力
用半導体装置の構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a high power semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【0045】本実施例は、ケース材として樹脂を使用せ
ずにセラミック材を使用するものであり、この場合、基
板のセラミック材と同一の素材を使うことで、基板とケ
ースが一体となった外囲器51を作製する。これによ
り、前記押え金具は不要となる。
In this embodiment, a ceramic material is used as a case material without using a resin. In this case, the substrate and the case are integrated by using the same material as the ceramic material of the substrate. The envelope 51 is manufactured. Thereby, the press fitting becomes unnecessary.

【0046】図10は、本発明の第6実施例に係る大電
力用半導体装置の構成を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a high power semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【0047】外付け放熱板へモジュールを取り付けるに
当たり、ネジによる固定が必要であるが、上述の第1〜
第5実施例では、全てこのネジによる固定部分は樹脂ケ
ース7側にある。これと異なり本実施例は、基板のセラ
ミックをネジで固定する構造を有する。すなわち、基板
1Aは、その上面側に樹脂ケース7を搭載する形で該樹
脂ケース7よりも大型にセラミックで構成し、且つその
樹脂ケース7より外部へ延設された外延部に外付け放熱
板固定用のネジ孔13Aが穿設されている。
To attach the module to the external heat sink, it is necessary to fix it with screws.
In the fifth embodiment, all the fixing parts by the screws are on the resin case 7 side. In contrast to this, the present embodiment has a structure in which the ceramic of the substrate is fixed with screws. That is, the substrate 1A is made of ceramic larger than the resin case 7 with the resin case 7 mounted on the upper surface side thereof, and an external radiator plate is provided on an extension extending from the resin case 7 to the outside. A fixing screw hole 13A is formed.

【0048】また、パワー素子3直下の基板1Aの厚さ
61は、放熱に対して抵抗成分となるため、一定の厚さ
以下に薄く設定する。さらに、基板1Aにおけるネジで
圧縮される部分(外延部)62の厚さは機械的強度を強
化するため、パワー素子3直下とは逆に厚く設定する。
Further, the thickness 61 of the substrate 1A immediately below the power element 3 is set to be thinner than a certain thickness because it becomes a resistance component against heat radiation. Further, the thickness of the portion (extended portion) 62 of the substrate 1A that is compressed by the screw is set to be thicker than that just below the power element 3 in order to enhance the mechanical strength.

【0049】なお、上記第1〜第6実施例では、外囲器
として樹脂ケース7を設ける構成としたが、例えばこの
樹脂ケース7を省略した構成のモジュールにも、本発明
は適用可能である。
In the first to sixth embodiments, the resin case 7 is provided as the envelope. However, the present invention is also applicable to a module in which the resin case 7 is omitted, for example. .

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳細に説明したように第1乃至第4
の発明によれば、従来、基板の固定のために使用してい
た金属製放熱板とこれと基板とを固着する半田材とを省
略することができるので、TFT試験での寿命を大幅に
向上させることが可能となる。また、耐久性が優れてい
るので、実用時の信頼性が向上する。
As described in detail above, the first to fourth embodiments are described.
According to the invention of the present invention, the metal heat radiating plate conventionally used for fixing the substrate and the solder material for fixing the heat radiating plate to the substrate can be omitted, so that the life in the TFT test is greatly improved. It is possible to do. Further, since the durability is excellent, the reliability in practical use is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係る大電力用半導体装置
の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a high-power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の高熱伝導性基板1の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the high thermal conductive substrate 1 of FIG.

【図3】図1の樹脂ケース7の形状を示す斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view showing a shape of a resin case 7 of FIG.

【図4】基板1を樹脂ケース7に装着した状態を示す図
である。
FIG. 4 is a view showing a state where the substrate 1 is mounted on a resin case 7;

【図5】図1の樹脂ケース7の前面横蓋7aの形状を示
す図である。
FIG. 5 is a view showing a shape of a front side cover 7a of the resin case 7 of FIG.

【図6】本発明の第2実施例に係る大電力用半導体装置
の要部構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a high-power semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例に係る大電力用半導体装置
の要部構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a configuration of a main part of a high-power semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例に係る大電力用半導体装置
の要部構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a main part of a high power semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5実施例に係る大電力用半導体装置
の構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a configuration of a high power semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6実施例に係る大電力用半導体装
置の構成を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of a high-power semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】従来のモジュールを示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a conventional module.

【符号の説明】 1a セラミック板 1b 銅板 1,1A 基板 3 パワー素子 6 端子ホルダ 7 樹脂ケース 8 基板装着溝 9,9a 押え金具 11 シリコン樹脂ゲル剤 12 エポキシ樹脂キャスティング剤 13,13A ネジ孔 21 金属製ガイド 31 押え棒 41 DBC基板 51 外囲器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Ceramic plate 1b Copper plate 1, 1A board 3 Power element 6 Terminal holder 7 Resin case 8 Board mounting groove 9, 9a Holding metal 11 Silicon resin gel agent 12 Epoxy resin casting agent 13, 13A Screw hole 21 Metal Guide 31 Presser bar 41 DBC board 51 Envelope

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−142166(JP,A) 特開 平2−110962(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 25/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-142166 (JP, A) JP-A-2-110962 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 25/04

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 断面逆凸型のセラミック板と、そのセラ
ミック板の凸面側と反対の主表面に形成された金属部材
とから成る基板と、 前記基板の金属部材の表面に実装されたパワー素子とを
備えたことを特徴とする大電力用半導体装置。
1. A substrate comprising a ceramic plate having an inverted convex cross section and a metal member formed on a main surface opposite to the convex side of the ceramic plate; and a power element mounted on a surface of the metal member of the substrate. A high-power semiconductor device comprising:
【請求項2】 パワー素子が実装された基板と、前記パ
ワー素子に電気的に接続された端子ホルダと、前記パワ
ー素子及び前記端子ホルダをケーシングする外囲器とを
有し、前記外囲器と前記基板とによって形成された外囲
器内側の空間に前記端子ホルダを外部に導出する形で樹
脂が充填された大電力用半導体装置において、 前記外囲器の側壁内側の下部に基板装着溝を設け、 前記基板は、前記基板装着溝に装着されて前記外囲器の
底蓋となるように構成したことを特徴とする大電力用半
導体装置。
2. The package according to claim 1, further comprising a substrate on which the power element is mounted, a terminal holder electrically connected to the power element, and an envelope for casing the power element and the terminal holder. A high-power semiconductor device in which a resin is filled in a space formed inside the envelope formed by the substrate and the terminal holder so as to lead the terminal holder to the outside, wherein a substrate mounting groove is formed at a lower portion inside the side wall of the envelope. Wherein the substrate is mounted in the substrate mounting groove to serve as a bottom cover of the envelope.
【請求項3】 前記基板は、その周端部の下側を切欠い
て断面逆凸型に構成し、 その基板の周端部を前記基板装着溝に装着するようにし
たことを特徴とする請求項2記載の大電力用半導体装
置。
3. The substrate according to claim 1, wherein a lower end of a peripheral end of the substrate is cut out to form an inverted convex cross section, and a peripheral end of the substrate is mounted in the substrate mounting groove. Item 3. A high-power semiconductor device according to item 2.
【請求項4】 前記基板装着溝の上面部に前記基板を押
圧する押え金具を設けたことを特徴とする請求項2また
は請求項3記載の大電力用半導体装置。
4. The high-power semiconductor device according to claim 2, wherein a holding member for pressing the substrate is provided on an upper surface of the substrate mounting groove.
【請求項5】 前記基板は、前記断面逆凸型のセラミッ
ク部材と、そのセラミック部材の凸面側と反対の主表面
に形成された金属部材とで構成され、 該金属部材の表面に前記パワー素子を実装したことを特
徴とする請求項2乃至請求項4記載の大電力用半導体装
置。
5. The substrate comprises: a ceramic member having an inverted convex cross section; and a metal member formed on a main surface of the ceramic member opposite to the convex surface, wherein the power element is provided on a surface of the metal member. The high power semiconductor device according to claim 2, wherein the device is mounted.
【請求項6】 前記基板装着溝の下部側に位置するよう
に金属製ガイドを前記外囲器の側壁に埋設したことを特
徴とする請求項2乃至請求項5記載の大電力用半導体装
置。
6. The high-power semiconductor device according to claim 2, wherein a metal guide is buried in a side wall of the envelope so as to be located below the substrate mounting groove.
【請求項7】 前記外囲器の外壁面より前記基板とは逆
方向に延設された外囲器外延部に、外部筐体固定用のネ
ジ孔を穿設したことを特徴とする請求項2乃至請求項6
記載の大電力用半導体装置。
7. A screw hole for fixing an outer casing is formed in an outer extension of the envelope extending from an outer wall surface of the envelope in a direction opposite to the substrate. 2 to claim 6
The high-power semiconductor device according to claim 1.
【請求項8】 パワー素子が実装された基板と、前記パ
ワー素子に電気的に接続された端子ホルダと、前記パワ
ー素子及び前記端子ホルダをケーシングする外囲器とを
有し、前記外囲器と前記基板とによって形成された外囲
器内側の空間に前記端子ホルダを外部に導出する形で樹
脂が充填された大電力用半導体装置において、 前記基板は、前記外囲器の底部となるように該外囲器と
一体的に形成されたことを特徴とする大電力用半導体装
置。
8. A package comprising a substrate on which a power element is mounted, a terminal holder electrically connected to the power element, and an envelope casing the power element and the terminal holder. A high-power semiconductor device in which a resin is filled in a space formed inside the envelope formed by the substrate and the terminal holder so as to lead the terminal holder to the outside, wherein the substrate is a bottom portion of the envelope. A high-power semiconductor device formed integrally with the envelope.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3491481B2 (en) * 1996-08-20 2004-01-26 株式会社日立製作所 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2000228491A (en) * 1999-02-09 2000-08-15 Toshiba Corp Semiconductor module and power converter
JP2003023137A (en) * 2001-07-09 2003-01-24 Sansha Electric Mfg Co Ltd Power semiconductor module
JP5467933B2 (en) * 2010-05-21 2014-04-09 株式会社東芝 Semiconductor device
JP5626087B2 (en) * 2011-04-13 2014-11-19 三菱電機株式会社 Semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130021754A1 (en) * 2011-07-20 2013-01-24 Lite-On Technology Corp. Circuit board device and manufacturing method thereof and power supply having the circuit board device
US9131628B2 (en) * 2011-07-20 2015-09-08 Lite-On Electronics (Guangzhou) Limited Circuit board device and manufacturing method thereof and power supply having the circuit board device

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