JP3519300B2 - パワーモジュールのパッケージ構造 - Google Patents
パワーモジュールのパッケージ構造Info
- Publication number
- JP3519300B2 JP3519300B2 JP00444099A JP444099A JP3519300B2 JP 3519300 B2 JP3519300 B2 JP 3519300B2 JP 00444099 A JP00444099 A JP 00444099A JP 444099 A JP444099 A JP 444099A JP 3519300 B2 JP3519300 B2 JP 3519300B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit board
- power module
- package structure
- signal terminal
- outer case
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
- H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
Landscapes
- Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
Description
パッケージ構造に関し、特にパワー半導体素子を内蔵し
たパワーモジュール、パワー半導体素子およびその制御
回路を同一パッケージに内蔵したインテリジェントパワ
ーモジュールなど、主回路用の端子のほかにパワー半導
体素子を制御する信号用端子を備えたパワーモジュール
のパッケージ構造に関する。
えばIGBT(Insuleted Gate Bipolar Transisto
r)、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor
Field Effect Transistor)などのパワー半導体素子を
搭載した主回路用のパワー回路ブロックとパワー半導体
素子を制御する制御回路ブロックとを内蔵して構成した
パワーモジュールが開発され、製品化されている。この
ようなパワーモジュールは、たとえば汎用インバータ装
置、サーボモータ制御装置、工作機械、エアコンディシ
ョナなどに適用されている。このパワーモジュールの一
例を以下に示す。
示す平面図である。図示のパワーモジュールは、セラミ
ック基板上にたとえばIGBTおよびフライホイールダ
イオードを複数組搭載したパワー回路ブロック1と、そ
の周囲三方を囲むようにして配置された回路基板2と、
これらの外周を囲うように設けられた外囲ケース3とを
備え、これらは金属ベース板上に載置されている。外囲
ケース3の額縁部上面には、パワー回路ブロック1の主
回路の外部端子を構成する端子座板4a〜4fが設けら
れ、これら端子座板4a〜4fは、内部配線用のインナ
ーリード5a〜5fと一体に形成され、外囲ケース3と
一体モールドされている。インナーリード5a〜5fの
各先端部は、パワー回路ブロック1の銅パターンにはん
だ付けにより接続固定されている。また、パワー回路ブ
ロック1と回路基板2とは、ボンディングワイヤにより
接続されている。
ク6が嵌着されており、その信号端子ブロック6には、
信号用端子である複数のリードピン7が整列状態で一体
モールドされており、リードピン7の内側先端部は回路
基板2上に形成されたランド部にそれぞれはんだ付けに
より接続固定されている。
る。信号端子ブロック6は、その長手方向に整列配置さ
れた複数のリードピン7と長手方向両端に設けられたガ
イドピン8とを保持している。リードピン7はIGBT
をドライブする制御信号入力や保護回路信号出力などに
使用され、ガイドピン8はこの信号端子ブロック6にコ
ネクタを接続するときのガイドに使用される。
属ベース板9に接着された回路基板2上の対応するラン
ド部にそれぞれはんだ付けされている。これにより、外
部装置から供給されるドライブ信号は、リードピン7で
受け、回路基板2の銅パターンおよびボンディングワイ
ヤを介してパワー回路ブロック1に伝えられ、それぞれ
のIGBTをドライブ制御する。
ディングおよび回路基板2と複数のリードピン7とのは
んだ付けが行われた後、外囲ケース3内にシリコーンゲ
ルを注入し、キャップ10で上部開口部を閉蓋すること
によって、パワーモジュールが完成する。
パワーモジュールでは、その内部配線の接続は、ワイヤ
ボンディングまたははんだ付けのいずれかであり、いず
れも、ボンディング装置が1本ずつワイヤボンディング
を行い、はんだ付けロボットが接続箇所を一つずつはん
だ付けを行っていくため、組み立てに時間がかかってし
まうという問題点があった。
のであり、信号端子ブロックにおける内部配線接続を短
時間に行うことができるパワーモジュールのパッケージ
構造を提供することを目的とする。
決するために、パワー半導体素子および前記パワー半導
体素子との内部配線を行う回路基板が金属ベース板に搭
載され、主回路用および信号用の端子を保持した外囲ケ
ースで囲われてなるパワーモジュールのパッケージ構造
において、前記外囲ケースに保持されて前記回路基板と
の接続を行う信号用端子を、前記回路基板の側の先端部
がその軸線方向に伸縮可能なばね材で構成し、前記外囲
ケースを前記金属ベース板に実装することによって前記
回路基板に加圧接触させるようにしたことを特徴とする
パワーモジュールのパッケージ構造が提供される。
構造によれば、信号用端子が保持された外囲ケースを金
属ベース板に実装することによって、信号用端子が回路
基板に加圧接触し、信号用端子と回路基板との電気的接
続が行われる。これにより、信号用端子と回路基板との
接合部をはんだ付けまたはワイヤボンディングにより行
う必要がなく、しかも外囲ケースの実装により複数の信
号用端子を一括して同時に回路基板に接続することがで
きるため、組み立て時間を大幅に短縮することが可能に
なる。
を参照して詳細に説明する。図1は実装前の信号端子ブ
ロックの断面を示す図である。図1において、従来のパ
ワーモジュールの構成要素と同じまたは同等の構成要素
については同じ符号を付してある。外囲ケース3を金属
ベース板に実装するとき、信号端子ブロック6は図示の
ように外囲ケース3に嵌着された状態にある。ここで、
リードピン7において、これを保持している部分から外
部に導出されている部分はストレートに形成され、保持
している部分から下の部分ではばね効果が得られるよう
屈曲部7aが形成されている。すなわち、リードピン7
のパッケージ内の形状は、その下の部分の中央部が外囲
ケース3の内壁面側にコの字またはUの字状に屈曲さ
れ、そこから外囲ケース3の内壁面から離れる方向にス
トレート部分の延長線よりもさらに伸びたところで先端
部がストレート部分の延長線に平行な方向に伸びた形を
している。これにより、リードピン7は、その軸線方向
の荷重に対して屈曲部7aがたわむことにより伸縮可能
となり、ばね効果が得られる。
位置から先端部までの長さ、すなわちリードピン7に荷
重がかけられていない状態での自由長はL1であるとす
る。次に、信号端子ブロック6とともに外囲ケース3を
金属ベース板に装着する場合について説明する。
示す図である。外囲ケース3の金属ベース板9への装着
は、外囲ケース3の下部段差部を金属ベース板9の周縁
部に接着することによって行われる。この外囲ケース3
が金属ベース板9に装着される過程では、まず、信号端
子ブロック6のリードピン7の先端部が回路基板2のラ
ンド部に当接され、さらに続けて外囲ケース3が金属ベ
ース板9まで押圧されると、屈曲部7aがたわみ、リー
ドピン7がその軸線方向に圧縮される。このとき、リー
ドピン7の屈曲開始位置から先端部までの長さ、すなわ
ちリードピン7の圧縮状態での圧縮長はL2(<L1)
になる。この自由長L1と圧縮長L2との差が回路基板
2のランド部に対する加圧力となり、リードピン7の先
端部を常時加圧接触させるばね効果となる。
である。この断面図は、説明のため誇張して示してあ
る。リードピン7は、一辺がたとえば0.635ミリメ
ートルの断面正方形の角柱であり、その先端部が截頭四
角錐に加工されている。このため、先端部の端面は、
0.1〜0.4mm2 の面積を有し、これが回路基板2
との接触面となる。また、ばね効果によるリードピン7
の先端部の加圧力は1本当たり50〜200グラム程度
にされている。
鍮であり、その表面に2重のめっき層12,13が施さ
れている。めっき層12はニッケル、めっき層13は金
である。リードピン7が加圧接触される回路基板2側に
おいても同じ処理が施されている。すなわち、回路基板
2では、たとえばガラスエポキシ基板14上に形成され
た銅のランド部15にニッケルのめっき層16および金
のめっき層17が施されている。
は、その双方の接触面が金めっきされており、リードピ
ン7のばね効果により接触面の金のめっき層12,17
が常時加圧接触状態にあることにより、この接合部にお
ける接触抵抗は大きくなることはない。
角錐形状にして加圧接触させる構造のため、接触不良に
なることなく接続が確実に行われ、絶縁および内部保護
の目的で入れられるシリコーンゲルで封止したとして
も、絶縁性のゲルが接合部の接触面の中に入り込んで接
触不良を引き起こすこともない。
けるリードピン7の先端部および回路基板2のランド部
15の接触面を金によるめっき層17で被覆したが、金
と同様に、材質が柔らかく加圧接触により電気的接合が
良好なはんだめっきで被覆するようにしてもよい。
ー半導体素子を内蔵したパワーモジュールの信号用端子
を、その軸線方向に伸縮可能なばね材とし、回路基板と
の接続を加圧接触により行うようなパッケージ構造とし
た。これにより、信号用端子と回路基板との接合部に対
してはんだ付けまたはワイヤボンディングを行う工程が
不要となり、組み立て時間を短縮することができる。
る。
る。
である。
Claims (6)
- 【請求項1】 パワー半導体素子および前記パワー半導
体素子との内部配線を行う回路基板が金属ベース板に搭
載され、主回路用および信号用の端子を保持した外囲ケ
ースで囲われてなるパワーモジュールのパッケージ構造
において、 前記外囲ケースに保持されて前記回路基板との接続を行
う信号用端子を、前記回路基板の側の先端部がその軸線
方向に伸縮可能なばね材で構成し、前記外囲ケースを前
記金属ベース板に実装することによって前記回路基板に
加圧接触させるようにしたことを特徴とするパワーモジ
ュールのパッケージ構造。 - 【請求項2】 前記信号用端子は、前記外囲ケースに保
持された部分と前記回路基板と接触する先端部との間を
コの字またはUの字状に曲げた屈曲部を有し、前記屈曲
部の屈曲開始位置から前記先端部までの距離は、前記外
囲ケース実装後の圧縮長よりも前記外囲ケース実装前の
自由長の方が長くなるように設定したことを特徴とする
請求項1記載のパワーモジュールのパッケージ構造。 - 【請求項3】 前記信号用端子の前記先端部は、截頭角
錐状の形状を有していることを特徴とする請求項1記載
のパワーモジュールのパッケージ構造。 - 【請求項4】 前記信号用端子の前記先端部は、前記回
路基板と接触される端面の面積が0.1mm2から0.
4mm2の範囲であることを特徴とする請求項3記載の
パワーモジュールのパッケージ構造。 - 【請求項5】 前記信号用端子の少なくとも前記先端部
および前記回路基板の前記先端部と加圧接触される部分
は、金めっきされていることを特徴とする請求項1記載
のパワーモジュールのパッケージ構造。 - 【請求項6】 前記信号用端子の少なくとも前記先端部
および前記回路基板の前記先端部と加圧接触される部分
は、はんだめっきされていることを特徴とする請求項1
記載のパワーモジュールのパッケージ構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00444099A JP3519300B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | パワーモジュールのパッケージ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00444099A JP3519300B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | パワーモジュールのパッケージ構造 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000208686A JP2000208686A (ja) | 2000-07-28 |
JP3519300B2 true JP3519300B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=11584287
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00444099A Expired - Lifetime JP3519300B2 (ja) | 1999-01-11 | 1999-01-11 | パワーモジュールのパッケージ構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3519300B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4066644B2 (ja) * | 2001-11-26 | 2008-03-26 | 株式会社豊田自動織機 | 半導体装置、半導体装置の配線方法 |
JP4052061B2 (ja) * | 2002-08-23 | 2008-02-27 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
JP4476592B2 (ja) * | 2003-10-15 | 2010-06-09 | 株式会社デンソー | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
US8169069B2 (en) | 2006-12-05 | 2012-05-01 | Infineon Technologies Ag | Integrated semiconductor outline package |
DE102006058695B4 (de) * | 2006-12-13 | 2009-06-25 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungshalbleitermodul mit stumpf gelötetem Anschlusselement |
WO2012066833A1 (ja) | 2010-11-16 | 2012-05-24 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP5861711B2 (ja) * | 2011-08-25 | 2016-02-16 | 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 |
JP5939041B2 (ja) * | 2012-06-01 | 2016-06-22 | 住友電気工業株式会社 | 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法 |
WO2016163237A1 (ja) | 2015-04-10 | 2016-10-13 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP6485257B2 (ja) * | 2015-07-01 | 2019-03-20 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
WO2017122471A1 (ja) * | 2016-01-15 | 2017-07-20 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP6841291B2 (ja) * | 2019-02-20 | 2021-03-10 | 富士電機株式会社 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
JP7203141B2 (ja) * | 2021-04-15 | 2023-01-12 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
US20230327350A1 (en) * | 2022-04-07 | 2023-10-12 | Semiconductor Components Industries, Llc | Transfer molded power modules and methods of manufacture |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01157445U (ja) * | 1988-04-06 | 1989-10-30 | ||
JPH0760877B2 (ja) * | 1990-10-25 | 1995-06-28 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
JPH0645515A (ja) * | 1992-07-27 | 1994-02-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 混成集積回路装置 |
JPH087956A (ja) * | 1994-06-23 | 1996-01-12 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置の端子組立構造 |
JP3285177B2 (ja) * | 1994-08-04 | 2002-05-27 | 株式会社デンソー | コネクタピン接続装置及びその組立方法 |
-
1999
- 1999-01-11 JP JP00444099A patent/JP3519300B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000208686A (ja) | 2000-07-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6153924A (en) | Multilayered lead frame for semiconductor package | |
JP3519300B2 (ja) | パワーモジュールのパッケージ構造 | |
JP2001156253A (ja) | 半導体電力モジュール及びその製造方法 | |
JPH0455341B2 (ja) | ||
JPS62202548A (ja) | 半導体装置 | |
JPH03142847A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
US5324890A (en) | Direct bond copper-output footprint | |
JPH10335368A (ja) | ワイヤボンディング構造及び半導体装置 | |
JPS61258458A (ja) | 樹脂封止ic | |
JPH10335366A (ja) | 半導体装置 | |
KR100244826B1 (ko) | 반도체장치 및 그 제조방법 | |
JP3234614B2 (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JPH08125092A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2000323646A (ja) | 絶縁材料ケース及び半導体装置 | |
JP2001102518A (ja) | 電力用半導体装置 | |
JP3172393B2 (ja) | 混成集積回路装置 | |
JP2000183278A (ja) | パワーモジュールの組立方法 | |
JPS5847709Y2 (ja) | 樹脂封止形半導体素子 | |
KR100321149B1 (ko) | 칩사이즈 패키지 | |
JP3127948B2 (ja) | 半導体パッケージ及びその実装方法 | |
JPS61194861A (ja) | 樹脂封止型半導体装置 | |
JPH0366150A (ja) | 半導体集積回路装置 | |
JPH08250624A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JPS615535A (ja) | 半導体装置 | |
JP4246598B2 (ja) | 電力用半導体装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040120 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040128 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040205 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080206 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090206 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100206 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100206 Year of fee payment: 6 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100206 Year of fee payment: 6 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110206 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110206 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 8 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120206 Year of fee payment: 8 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130206 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |