JP3409591B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Description
モジュールなどを実施対象とした半導体装置、詳しくは
そのパッケージ構造に関する。
タ（例えばＩＧＢＴ）を直列に内部接続してハーフブリ
ッジ回路を構成した２個組のパワートランジスタモジュ
ールを例に、半導体装置の組立構造を図５（ａ）〜
（ｄ）に示す。図において、１は金属ベース板（銅ベー
ス板）、２は金属ベース板１の上に搭載して半田付けし
たセラミックス基板などの絶縁基板、３は絶縁基板の上
面に形成した銅箔パターン上にフリーホイーリングダイ
オードと組合せてマウントしたパワー半導体素子（例え
ばＩＧＢＴ）、４は樹脂成形品としてなる端子一体形の
外囲樹脂ケース、５，６は樹脂ケース４にインサート成
形された外部接続用の主回路端子（ねじ端子），および
補助端子（ファストン端子）、７は樹脂ケース４の上面
に被せた端子を引出した上蓋であり、金属ベース板１に
外囲樹脂ケース４を接着結合し、樹脂ケース内に封止樹
脂（図示せず）を充填した上で樹脂ケース４の上面に上
蓋７を被せ、さらに上蓋７を貫通して引出した主回路端
子５を折り曲げて（ｄ）図の製品を完成する。
の製品を冷却フィン８へ取付ねじ９でねじ止め固定する
ために、金属ベース板１，外囲樹脂ケース４の左右両端
のフランジ部には取付穴１ａ，４ａが開口しており、特
に樹脂ケース４の取付穴４ａには金属製のインサートリ
ングを樹脂ケースに埋め込み、該取付穴部の補強と併せ
て、実使用時のヒートサイクルに伴う樹脂のクリープ，
および取付ねじ９の膨張，収縮変化でねじ９の締め付け
力が低下するのを防ぎ、金属ベース板１と冷却フィン８
との間の伝熱性を良好な状態に保持するようにしてい
る。
ングとして締結ねじ９のねじ径に対応した太さの黄銅，
鉄製パイプを切削加工するか、あるいは黄銅，鉄板をリ
ング状にカーリング加工してその外周面にローレット加
工を施したリングを採用し、外囲樹脂ケース４をモール
ド成形する際に前記リングをインサート成形して樹脂ケ
ース４の取付穴部に埋設するようにしている。
来構造では次記のような難点がある。 １）ローレット加工を含めたインサートリングの加工費
が嵩むほか、半導体装置を冷却フィンに固定する取付ね
じ９の寸法は、半導体装置のパッケージの大きさにより
異なることから、内径，外形の異なる複数種のインサー
トリングを用意する必要があるために単価が高くなって
半導体装置のコストを押し上げる。
樹脂ケースは、通電に伴ってケースが高温になることか
ら一般には耐熱性に優れたＰＰＳ樹脂（ポリフェニレン
サルファイド樹脂）などが採用されているが、このＰＰ
Ｓ樹脂は硬くて脆い性質がある。このために、半導体装
置の組立工程で外囲樹脂ケース４を金属ベース板１に接
着剤で結合する際に両者の間が均一に密着してないと、
半導体装置を冷却フィンへねじ締結する際に加わる締め
付け力で外囲樹脂ケース４にクラック，割れの生じるお
それがある。そこで、従来では外囲樹脂ケース４を金属
ベース板１に接着剤で結合する際には、両者間に隙間が
生じないように治具で加圧力を加えながら接着するよう
にしているが、この方法では接着面に塗布した接着剤が
過剰に押し出され、その結果として接着剤の層厚さが極
端に薄くなって接着強度が低下して剥離したり、封止樹
脂の充填時にゲル状樹脂が漏れ出したりするなどの欠陥
が生じて信頼性が低下する。
であり、その目的は前記課題を解決し、パッケージを冷
却フィンへねじ止めする際に安定よく固定でき、併せて
外囲樹脂ケースと金属ベース板との間に適正な接着剤の
層厚さを確保できるようインサートリングを改良した半
導体装置のパッケージを提供することにある。
に、本発明によれば、絶縁基板を介してパワー半導体素
子を搭載した金属ベース板と、絶縁基板を包囲して金属
ベース板上に接着結合した端子一体形の外囲樹脂ケース
と、ケース蓋と、外囲樹脂ケース内に充填した封止樹脂
とからなり、前記外囲樹脂ケース, 金属ベース板のフラ
ンジ部に冷却フィンへねじ止めするための取付穴を設
け、かつ外囲樹脂ケースの取付穴を包囲して金属製のイ
ンサートリングを樹脂ケースと一体にインサート成形し
た半導体装置のパッケージにおいて、 １）前記インサートリングを、外形輪郭が長円形になる
ハット状体の胴部周面に括れ部を成形し、その上面に取
付ねじを通す貫通穴を穿孔した金属板の絞り加工品とし
て作成し、該インサートリングの下縁周縁部を外囲樹脂
ケースの底面より接着剤の層厚さに相応した分だけ突き
出して樹脂ケースにインサート成形する。
の胴部周面に括れ部を成形し、かつその上面に取付ねじ
を通す貫通穴を、下縁周縁部には回り止め用の凹溝を分
散形成した金属板の絞り加工品として作成し、該インサ
ートリングの下端周縁部を外囲樹脂ケースの底面より接
着剤の層厚さに相応した分だけ突き出して樹脂ケースに
インサート成形する。
の胴部周面に括れ部を成形してその胴部外周面を粗面化
するとともに、上面には取付ねじを通す貫通穴を穿孔し
た金属板の絞り加工品として作成し、該インサートリン
グの下端周縁部を外囲樹脂ケースの底面より接着剤の層
厚さに相応した分だけ突き出して樹脂ケースにインサー
ト成形する。
ースの取付穴部にインサート成形することにより、半導
体装置を冷却フィンにねじ締結するときでも、脆くて割
れ易い樹脂ケースにねじ締め付け力が直接加わることが
なく、かつリングの貫通穴周囲で曲げ弾性を有するが取
付ねじの熱膨張，収縮を吸収して安定した締め付け強度
が保持できる。さらに、インサートリングの胴部に括れ
部を形成したことで、モールド樹脂との相補作用により
強固なリングの抜け止め強度が確保される。しかも金属
板を絞り加工して製作したハット状のインサートリング
は、その外形寸法を共通として上面に開口した貫通穴の
穴径のみを取付ねじの径寸法に合わせてプレス打ち抜き
しておくことにより、異なるねじ径の取付ねじにも簡単
に対応できる。しかも、インサートリングの下端周縁部
を外囲樹脂ケースの底面より突き出したことにより、外
囲樹脂ケースの底面に接着剤を塗布して金属ベース板の
上に接合する際に、インサートリングの突出し部がスペ
ーサの役目を果たし、樹脂ケースの底面と金属ベース板
の間に強固な接着強度を得るに適正な接着剤の層厚さ
（0.2 mm）を確保できる。
操作時に連れ回りするのを防止する手段として、本発明
によれば、インサートリング下端の外形輪郭を長円形に
形成するか、リングの下端周縁部に凹溝を分散形成する
か、あるいはリングの胴部外周面を粗面化した上で、樹
脂ケースにインサート成形するようにしている。これに
より、インサートリングを樹脂ケースにインサート形成
した状態では、インサートリングの胴部に形成した括れ
部と同様なモールド樹脂との相補作用，ないしは樹脂の
投錨効果によりリングを回り止めし、ねじ止めの際にリ
ングの連れ回り, ガタつきが防げる。
いて説明する。なお、実施例の図中で図５に対応する同
一部材には同じ符号が付してある。まず、図１（ａ),
（ｂ）において、主回路端子５，補助端子６と一体成形
した外囲樹脂ケース４の左右両端のフランジ部には、取
付穴４ａを包囲するようにして該穴部に金属製のインサ
ートリング１０が樹脂ケース４と一体にインサート成形
されている。このインサートリング１０は黄銅，鉄など
の薄鋼板を素材として後記の加工法により成形されたハ
ット状体であって、その胴部には断面がＳ字状に湾曲し
た括れ部１０ａが形成されており、かつ上面には取付ね
じ９（図５参照）のねじ外径に対応した穴径φの貫通穴
１０ｂが開口している。そして、かかる構造のインサー
トリング１０は、その下端部の先端が外囲樹脂ケース４
の底面より下方へ高さｈ≒0.2 mm程度突き出すように金
型へセットしてインサート成形されている。
したインサートリング１０は、その胴部に形成した括れ
部１０ａの周面を埋めた樹脂により強固な抜け止め強度
が得られる。さらに、外囲樹脂ケース４の底面に接着剤
を塗布して金属ベース板１と接合する際には、インサー
トリング１０の樹脂ケース底面より突き出した先端部分
がスペーサの役目を果たして0.2 mm程度の接着剤の層厚
さを確保する。したがって、樹脂ケース４と金属ベース
板１を上下から加圧した状態でも接着剤が接合面から過
剰にはみ出すことがなく、これにより樹脂ケース４と金
属ベース板１との間で良好な接着強度が得られる。ま
た、半導体装置を冷却フィンにねじ締結した状態では、
インサートリング１０に穿孔した貫通穴１０ｂの周囲の
鍔状部分が取付ねじの締めつけ荷重により湾曲し、この
部分が取付ねじの熱膨張，収縮を吸収するので安定した
締め付け状態を維持できる。
良実施例を図２，図３に示す。図２の構成ではインサー
トリング１０の下端部外形の輪郭を長円形に整形し、図
３ではインサートリング１０の下端部周縁に凹溝１０ｃ
が形成されている。かかる構成により、インサートリン
グ１０を外囲樹脂ケースの取付穴部にインサート成形し
た状態では、前記した長円形の輪郭，あるいは凹溝１０
ｃがリングの回り止めとして機能し、樹脂ケースとの結
合強度を高める。なお、図示されてないが、別な実施例
ではインサートリング１０の胴部外周面を粗面化し、樹
脂ケース４へインサート形成した状態で樹脂の投錨効果
でインサートリング１０を回り止めすることもできる。
工法を図４（ａ),（ｂ）により説明する。図４におい
て、１１はインサートリング１０の素材である黄銅板，
鋼板などのフープ材であり、該フープ材１１をプレス機
に送り込み、次記のようなプレス工程を経てインサート
リング１０を絞り加工する。すなわち、第１の工程Ｉで
はフープ材１１に円盤状ワーク１２を残して残材１３を
打ち抜き、続く第２の工程IIで円盤状ワーク１２を絞り
加工してハット状のワーク１４に成形する。次に第３の
工程III ではハット状ワーク１４を上下から多少押し潰
してワーク１４の胴部に湾曲状の括れ部１０ａ（図１
（ｂ）参照）を形成するようにフラットニング加工す
る。その後に、第４の工程IVでワーク１４の底面に取付
ねじ９（図５参照）のねじ外径に相応した貫通穴１０ｂ
（図１（ｂ）参照）を打ち抜き、最後の第５の工程Ｖ
で、ワーク１４の周縁を残してインサートリング１０
（図１参照）を打ち抜いて一連のプレス工程が終了す
る。
グ１０を製造することにより、従来の切削加工，カーリ
ング加工法と比べて加工時間が大幅に短縮して、インサ
ートリングの加工コストを従来の半分以下に低減でき
る。なお、インサートリングの外形寸法は変えずに、前
記した第４の工程IVでワーク１４の底面に打ち抜く貫通
穴１０ｂの穴径を変えることで、ねじ径の異なる取付ね
じにも対応できる。
ば、パッケージの取付穴部に金属板の絞り加工品として
なるハット状のインサートリングを外囲樹脂ケースと一
体にインサート成形し、かつインサートリングの下端周
縁部を外囲樹脂ケースの底面より0.2 mm程度下方に突き
出して樹脂ケースにインサート成形したことにより、半
導体装置を冷却フィンにねじ締結して取付けるに際し
て、樹脂ケースに不要な応力を加えることなく、また温
度変化に伴う取付ねじの膨張，収縮に左右されずに、常
に安定した締め付け状態を保持して冷却フィンとの間に
良好な伝熱性を確保することができるほか、インサート
リングの胴部に形成した括れ部がリングの抜け止め部と
して機能する。さらに、外囲樹脂ケースを金属ベース板
上に接着剤で接合する際には、樹脂ケースの底面から0.
2 mm程度突き出したインサートリングの突き出し部がス
ペーサの役目を果たし、樹脂ケースと金属ベース板との
間に高い接着強度を得るに適正な接着剤の層厚さを確保
することができる。
にする、リング周縁部に凹溝を形成する、あるいはリン
グの胴部外周面を粗面化して樹脂ケースにインサート成
形することでインサートリングの回り止めが確保され、
ねじ止め時にリングが連れ回りしたり、ガタついたりす
るのを防止できる。
構造を示し、（ａ）は外囲樹脂ケースの一部断面側視
図、（ｂ）はインサートリングを埋設した外囲樹脂ケー
スの取付穴部の拡大断面図
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図
構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図
法の説明図であり、（ａ),（ｂ）は加工ワークの平面
図，側面図
あり、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ上蓋，端子一体形の外
囲樹脂ケース，半導体素子を搭載した金属ベース板の斜
視図、（ｄ）は組立状態の外観斜視図
Claims (3)
- 【請求項１】絶縁基板を介してパワー半導体素子を搭載
した金属ベース板と、絶縁基板を包囲して金属ベース板
上に接着結合した外囲樹脂ケースと、ケース蓋と、外囲
樹脂ケース内に充填した封止樹脂との組立体よりなり、
前記外囲樹脂ケース, 金属ベース板のフランジ部に冷却
フィンへねじ止めするための取付穴を設け、かつ外囲樹
脂ケースの取付穴部には金属製のインサートリングを埋
設した半導体装置において、前記インサートリングを、
外形輪郭が長円形になるハット状体の胴部周面に括れ部
を成形し、その上面に取付ねじを通す貫通穴を穿孔した
金属板の絞り加工品として作成し、該インサートリング
の下縁周縁部を外囲樹脂ケースの底面より接着剤の層厚
さに相応した分だけ突き出して樹脂ケースにインサート
成形したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】絶縁基板を介してパワー半導体素子を搭載
した金属ベース板と、絶縁基板を包囲して金属ベース板
上に接着結合した外囲樹脂ケースと、ケース蓋と、外囲
樹脂ケース内に充填した封止樹脂との組立体よりなり、
前記外囲樹脂ケース, 金属ベース板のフランジ部に冷却
フィンへねじ止めするための取付穴を設け、かつ外囲樹
脂ケースの取付穴部には金属製のインサートリングを埋
設した半導体装置において、前記インサートリングを、
ハット状体の胴部周面に括れ部を成形し、かつその上面
に取付ねじを通す貫通穴を、下縁周縁部には回り止め用
の凹溝を分散形成した金属板の絞り加工品として作成
し、該インサートリングの下端周縁部を外囲樹脂ケース
の底面より接着剤の層厚さに相応した分だけ突き出して
樹脂ケースにインサート成形したことを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項３】絶縁基板を介してパワー半導体素子を搭載
した金属ベース板と、絶縁基板を包囲して金属ベース板
上に接着結合した外囲樹脂ケースと、ケース蓋と、外囲
樹脂ケース内に充填した封止樹脂との組立体よりなり、
前記外囲樹脂ケース, 金属ベース板のフランジ部に冷却
フィンへねじ止めするための取付穴を設け、かつ外囲樹
脂ケースの取付穴部には金属製のインサートリングを埋
設した半導体装置において、前記インサートリングを、
ハット状体の胴部周面に括れ部を成形してその胴部外周
面を粗面化するとともに、上面には取付ねじを通す貫通
穴を穿孔した金属板の絞り加工品として作成し、該イン
サートリングの下端周縁部を外囲樹脂ケースの底面より
接着剤の層厚さに相応した分だけ突き出して樹脂ケース
にインサート成形したことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16354196A JP3409591B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16354196A JP3409591B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012813A JPH1012813A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3409591B2 true JP3409591B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=15775853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16354196A Expired - Lifetime JP3409591B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3409591B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007034847B4 (de) * | 2007-07-26 | 2019-06-13 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungshalbleitermodul mit einem Kunststoffgehäuse mit Verbindungseinrichtungen |
| JP6946698B2 (ja) | 2017-03-31 | 2021-10-06 | 富士電機株式会社 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP16354196A patent/JP3409591B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1012813A (ja) | 1998-01-16 |
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