JP3651333B2 - 半導体素子の実装構造 - Google Patents
半導体素子の実装構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3651333B2 JP3651333B2 JP31942699A JP31942699A JP3651333B2 JP 3651333 B2 JP3651333 B2 JP 3651333B2 JP 31942699 A JP31942699 A JP 31942699A JP 31942699 A JP31942699 A JP 31942699A JP 3651333 B2 JP3651333 B2 JP 3651333B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor element
- element module
- conductive film
- connection member
- electrode
- 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 - Fee Related
Links
Images
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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- 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
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- 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
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
-
- 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
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- 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
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、とくにモジュール化された半導体素子を備える半導体装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置として、例えば図７に示すような実装構造を採用する半導体装置がある。図７の（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
この半導体装置では、電極を設けたベースプレート上にモジュール化された半導体素子（以下、半導体素子モジュールと呼ぶ）を装着している。
ベースプレート２２は金属板などの導電板で、その長手方向の両端部の表面上にそれぞれ絶縁層７３を介して電極４、５が接着、積層されている。
絶縁層７３に電極４、５を重ねた電極部７９、８０に挟まれたスペースに、半導体素子モジュール７０が配置されている。
【０００３】
半導体素子モジュール７０は、絶縁基板３１の上面に第１導電膜７２、下面に第２導電膜７６を備え、第１導電膜７２上にハンダ７４でダイオードその他の半導体素子３４が接合されている。そして、下面の第２導電膜７６は、上記スペース内においてその全面をハンダなどの接合材７７を介してベースプレート２２に接合され、これにより、半導体素子モジュール７０が電極部７９、８０の間に挟まれた状態で配置、固定される。
【０００４】
半導体素子３４の上面と一方の電極５とはそれぞれに溶着される複数のワイヤ７５により接続され、また第１導電膜７２の上面と他方の電極４もそれぞれに溶着される複数のワイヤ７８により接続されている。
これにより、半導体素子３４の１つの端子としての上面がワイヤ７５で電気的に一方の電極５に接続されるとともに、半導体素子３４の他の端子としての下面がハンダ７４、第１導電膜７２およびワイヤ７８を経て他方の電極４に電気的に接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体装置では、半導体素子３４の上面と電極５との間、および第１導電膜７２の上面と他方の電極４との間がそれぞれ複数のワイヤ７５、７８により接続されているので、半導体素子モジュール７０を構成する部品に何らかの故障が発生して交換しようとした場合、電極４および電極５と接続している複数のワイヤ７８、７５の双方を外さなければならず、その作業にはかなりの手間がかかってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、この手間を省くため、半導体素子モジュール７０に故障が発生した場合はベースプレート２２ごと交換することも多く行なわれているが、それでは補修にかかるコストが高くなってしまう。
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、半導体装置において半導体素子モジュールに故障が発生した場合、当該半導体素子モジュールのみを簡単に交換することができるようにした半導体素子の実装構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、半導体素子を積層した半導体素子モジュールを第１および第２の電極を取り付けたベース部に装着する半導体素子の実装構造であって、半導体素子モジュールは絶縁基板と、該絶縁基板上に少なくも第１および第２の領域にパターン化されて形成された導電膜と、該導電膜の第１の領域の所定部位上に積層された半導体素子を備え、該半導体素子の表面と導電膜の第２の領域がワイヤで接続されており、該半導体素子モジュールがベース部上に配置され、第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第１の領域との間に延びる導電性の第１の保持接続部材、および第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域との間に延びる導電性の第２の保持接続部材がそれぞれねじによりベース部に固定されて、半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材によりベース部に保持されるものとした。
【０００８】
そして上記のねじは、第１の保持接続部材および第２の保持接続部材のそれぞれと半導体素子モジュールとを貫通してベース部にねじ込まれるねじと、第１の保持接続部材および第２の保持接続部材と第１の電極および第２の電極とを貫通してベース部にねじ込まれるねじとで構成するとともに、第１の保持接続部材および第２の保持接続部材と半導体素子モジュールにおけるねじの貫通部には絶縁スペーサが介装されるものとした。
【０００９】
請求項２の発明は、第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第１の領域との間に弾性を有するとともに導電性の第１の保持接続部材、および第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域との間に弾性を有するとともに導電性の第２の保持接続部材がそれぞれ設けられ、半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材の弾性によりベース部に押圧保持されるものとした。
【００１０】
そして、とくに第１の保持接続部材および第２の保持接続部材はそれぞれ第１の電極および第２の電極に移動可能に支持された押圧板と、該押圧板と各電極との間に設けられたスプリングを備え、第１の電極および第２の電極をベース部にねじ固定することにより、上記スプリングの弾性力で押圧板が半導体素子モジュールをベース部に押圧するものとした。
【００１１】
また、請求項３の発明は、とくに半導体素子モジュールの下面を放熱グリースを介してベース部に当接させるものとした。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ベース部の第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第１の領域との間に延びる導電性の第１の保持接続部材、および第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域との間に延びる導電性の第２の保持接続部材をそれぞれねじによりベース部に固定して、半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材によりベース部に保持されるものとしたので、半導体素子モジュールに故障が発生した場合、ねじを外すだけで簡単に半導体素子モジュールを交換することができる。
【００１３】
また、半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域と第２の電極の間のワイヤ配線は導電性の第２の保持接続部材で置き換わるので、ワイヤボンディングにおける歩留まりも向上できる。
そして、半導体素子モジュールをハンダ接合によってベース部に取り付けないから、両者の線膨張係数の相違による接合部の破断の問題も発生せず、長期にわたり高い安定性を有する。
【００１４】
そしてさらに、各保持接続部材と半導体素子モジュールとを貫通してねじでベース部に固定するとともに、各保持接続部材と各電極をも貫通してねじでベース部に固定するので、半導体素子モジュールは確実にベース部に固定される。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明と同じ効果を有するとともに、さらに第１の保持接続部材および第２の保持接続部材が導電性のほか弾性を有するものとし、半導体素子モジュールが各保持接続部材の弾性によりベース部に押圧保持されるものとしたので、半導体素子モジュールを常時最適な力でベース部に押圧するとともに、その結果両者間の熱抵抗も小さくなり、効果的に放熱されるという効果を有する。
【００１６】
そして、とくに各保持接続部材が押圧板とスプリングを備え、各電極をベース部にねじ固定することにより、スプリングの弾性力で押圧板が半導体素子モジュールをベース部に押圧するものとしたので、ねじを外すだけで簡単に半導体素子モジュールを交換することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、上記各発明において半導体素子モジュールの下面とベース部の間に放熱グリースを介在させたので、当接面から空気が排除され、半導体素子の発熱が効率よくベース部へ伝達され放熱される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について実施例により説明する。
図１は第１の実施例における半導体装置を示す図である。図１の（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
導電板からなるベースプレート２の長手方向の両端部の表面上に、それぞれ絶縁層３が接着されてベース部１を構成している。そして、絶縁層３上に電極４、５が接着で積層され、電極部９、１０を形成している。
ベースプレート２は放熱性の高いものが望ましく、ベースプレート２を形成する導電板材料として、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ−ＳｉＣ（アルミニウム−炭化シリコン）、Ｃｕ−Ｍｏ（銅−モリブデン）等が用いられる。
【００１９】
電極４、５は電気伝導率の高いＣｕ等で形成され、それぞれ絶縁層３に積層される基面６と、外部配線との接続片７とからなり、接続片７はベースプレート２の両端縁において基面６の端縁から上方へ立ち上がっている。また、各電極部９、１０には電極の基面６から絶縁層３にまで及ぶねじ孔８が２個ずつ設けられている。
ベースプレート２にそって、その中間には電極部９、１０に挟まれたスペースが形成されている。
【００２０】
半導体素子モジュール３０は、絶縁基板３１の上面に第１の領域３２Ａと第２の領域３２Ｂの分割パターンをもって第１導電膜３２が形成され、第１の領域３２Ａ上に接合材３３で半導体素子３４が接合されている。
絶縁基板３１はＡＬＮ（アルミナ）あるいはＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）などで形成され、電気的な絶縁性とともに、高い放熱性と低線膨張係数を有する。
第１導電膜３２は、ＣｕあるいはＡｌの金属箔として形成される。
また接合材３３としては、その融点が半導体素子３４の作動時に発生する最大温度より高いハンダを用いている。
【００２１】
第１の領域３２Ａと第２の領域３２Ｂは互いに電気的に分離されるとともに、第１の領域３２Ａ上の半導体素子３４が絶縁基板３１の略中央に位置するようになっている。
第２の領域３２Ｂの第１の領域３２Ａに隣接する辺近傍と半導体素子３４の上面とが、両端がそれぞれに溶着される複数のＡｌ製ワイヤ３５により接続されている。
【００２２】
絶縁基板３１の下面には当該絶縁基板の周縁にそって所定の余白部分を残して第２導電膜３６が形成され、この下面の第２導電膜３６にはその全面に放熱グリース３７を塗布して、上記スペース内においてベースプレート２表面に当接させてある。放熱グリース３７は、半導体素子モジュール３０の下面（第２導電膜３６）とベースプレート２表面間の空気を排除できればよく、できるだけ薄いほうが好ましい。
【００２３】
なお、第２導電膜３６は、第１導電膜３２と同様に、ＣｕあるいはＡｌの金属箔として形成される。
第２導電膜３６をベースプレート２に当接させた状態で、第１導電膜の第１の領域３２Ａおよび第２の領域３２Ｂの上面は各電極４、５の基面６の上面と略同じ高さとなっている。
【００２４】
第１導電膜３２の第１の領域３２Ａ、および第２の領域３２Ｂの半導体素子３４がハンダ接合されていない面には、それぞれ第１導電膜３２、絶縁基板３１および第２導電膜３６を貫通する２個ずつの貫通穴３８が形成されている。
また、ベースプレート２には貫通穴３８に対応するねじ孔１１が形成されている。
【００２５】
そして、電極４の基面６と第１導電膜の第１の領域３２Ａにわたって導電性（例えばＣｕなどの金属製）の接続プレート１５が載置され、同様に電極５の基面６と第１導電膜の第２の領域３２Ｂにわたっても接続プレート１５が載置される。
接続プレート１５には、電極４、５の基面６のねじ孔８に整合する穴１６と、半導体素子モジュール３０の貫通穴３８に整合する穴１７とが設けられている。
【００２６】
接続プレート１５の穴１７には半導体素子モジュール３０の貫通穴３８にわたる絶縁スペーサ１２が挿入され、絶縁スペーサ１２を貫通するねじ１８がベースプレート２のねじ孔１１にねじ込まれて、これにより、半導体素子モジュール３０は接続プレート１５とともに押圧され、ベースプレート２に固定される。
【００２７】
絶縁スペーサ１２は円筒部１３とフランジ１４とを備え、上記の状態において、上端のフランジ１４はねじ１８のヘッドと接続プレート１５上面の間に挟まれ、円筒部１３の下端は半導体素子モジュール３０の第２導電膜３６の下面に達している。これにより、接続プレート１５および第１導電膜３２がねじ１８によってベースプレート２と導通することはない。
【００２８】
さらに、接続プレート１５の他方の穴１６にねじ１９を挿入し、電極部９、１０のねじ孔８にねじ込むことにより、接続プレート１５が電極４、５の基面１６上に固定される。
こうして、半導体素子３４の１つの端子としての上面は、ワイヤ３５、第１導電膜の第２の領域３２Ｂおよび接続プレート１５を介して電極５に電気的に接続され、半導体素子３４の他の端子としての下面は、接合材３３、第１導電膜の第１の領域３２Ａおよび接続プレート１５を経て他方の電極４に電気的に接続される。
電極４、５が半導体装置としての入出力端子となる。
【００２９】
本実施例は以上のように構成され、半導体素子３４の端子を絶縁基板３１上の分割パターンとされた第１導電膜３２に電気的に接続した半導体素子モジュール３０を電極４、５を備えるベースプレート２上に配置し、第１導電膜３２と電極４、５にわたって載置した接続プレート１５とねじ１８、１９で半導体素子モジュール３０をベースプレート２に押圧固定することにより、半導体素子モジュール３０と電極４、５間の電気的接続を得るとともに半導体素子モジュール３０が固定されるようにしたので、半導体素子モジュール３０に故障が発生した場合、従来のような半導体素子モジュールと電極間の複数のワイヤを取り外すという多大な手間を要する作業は必要がなく、ねじ１８、１９を外すだけで簡単に半導体素子モジュール３０を交換することができる。
【００３０】
また、ワイヤも半導体素子３４上面と第１導電膜の第２の領域３２Ｂを接続するワイヤ３５のみであるため、溶着本数が従来に比べて半減し、ワイヤボンディングにおける歩留まりも向上できる。
さらに、半導体素子モジュール３０がベースプレート２に押圧され、しかも放熱グリース３７により第２導電膜３６とベースプレート２表面間の空気が排除されているので、半導体素子３４の発熱は効率よくベースプレート２へ伝達され放熱される。
【００３１】
また、半導体素子モジュール３０とベースプレート２は一般に線膨張係数が相違するので、ハンダ接合の場合には熱サイクルによる応力が生じて接合部にクラックが発生し破断に至ることがあるが、本実施例では半導体素子モジュール３０は放熱グリース３７を挟んでベースプレート２に押圧して固定されているので、接合部の破断がなく、長期にわたり高い安定性を有する。
【００３２】
なお、実施例では絶縁基板３１の下面に第２導電膜３６が形成されているが、従来ハンダ付けを必要とした半導体素子モジュールの基本構成をそのまま用いたものであって、第２導電膜３６はなくてもよい。ただ、半導体素子モジュールの積層構造を従来の積層工程により作成して第２導電膜を備えるものとなってもそのまま使用できる。 後述する他の実施例においても同様である。
【００３３】
また、実施例では放熱グリース３７を第２導電膜３６に塗布してベースプレート２表面に当接させているが、これに限らず、ベースプレート２表面に放熱グリース３７を塗布しておき、その上に半導体素子モジュール３０を置くことによって第２導電膜３６とベースプレート２間に放熱グリース層を形成してもよい。他の実施例においても同様である。
【００３４】
つぎに、図２、図３は第２の実施例を示す。
図２の（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図３は図２の（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
ベースプレート２２の長手方向の両端部に、それぞれ絶縁層２３が形成されてベース部２１を構成し、絶縁層２３の上面に電極２４、２５が取り付けられるようになっている。
【００３５】
電極２４、２５は電気伝導率の高いＣｕ等で形成され、絶縁層２３に重なる基面２６と、外部配線との接続片７とからなり、接続片７はベースプレート２２の両端縁において基面２６の端縁から上方へ立ち上がっている。
ベースプレート２２上の両絶縁層２３、２３に挟まれたスペースには、半導体素子モジュール４０が配置されている。
【００３６】
半導体素子モジュール４０は、絶縁基板４１の上面に第１の領域４２Ａと第２の領域４２Ｂの分割パターンをもって第１導電膜４２が形成され、第１の領域４２Ａ上に接合材３３で半導体素子３４が接合されている。
第１の領域４２Ａと第２の領域４２Ｂは互いに電気的に分離されるとともに、第１の領域４２Ａ上の半導体素子３４が絶縁基板４１の略中央に位置するようになっている。
第２の領域４２Ｂの第１の領域４２Ａに隣接する辺近傍と半導体素子３４の上面とが、両端がそれぞれに溶着される複数のＡｌ製ワイヤ３５により接続されている。
【００３７】
絶縁基板４１の下面には当該絶縁基板の周縁にそって所定の余白部分を残して第２導電膜４６が形成され、この下面の第２導電膜４６は、上記スペース内においてその全面を放熱グリース３７を介してベースプレート２２表面に当接させてある。
半導体素子モジュール４０のここまでの構成は、第１の実施例における半導体素子モジュール３０と同じである。半導体素子モジュール３０と異なるのは、ねじ用の貫通穴３８が設けられていない点である。
【００３８】
つぎに、半導体素子モジュール４０の第２導電膜４６をベースプレート２２に当接させた状態で、第１導電膜４２の上面とベース部２１の絶縁層２３の上面との間には所定の高さ距離を設定してある。
電極２４、２５の基面２６には絶縁層２３に対応する部分に２個の穴２７が設けられ、絶縁層２３の上面には穴２７に整合させてねじ孔２８が形成されて、穴２７を通したねじ１９をねじ孔２８にねじ込むことにより、電極２４、２５が絶縁層２３の上面に取り付けられている。
基面２６のスペース上に張り出す部分には後述する支柱を通す２個の支柱穴２９が設けられている。
【００３９】
電極２４、２５は半導体素子モジュール４０をベースプレート２２に押圧するサポータ５０を支持する。
サポータ５０は、押圧板５２と押圧板に固定された２本の支柱５３からなる押圧部材５１と、押圧部材５１を半導体素子モジュール４０の第１導電膜４２へ付勢するスプリング５６を有する。
２本の支柱５３にはそれぞれその先端部にピン孔５４が形成され、２つのピン孔５４、５４はその軸方向を互いに整合させている。
【００４０】
各支柱５３にスプリング５６とワッシャ５７が順次に通され、支柱５３の先端は基面２６の支柱穴２９を貫通して基面の上方に突出している。そして、基面２６の上面側において、支柱５３に形成された２つのピン孔５４にピン５５が挿通され、電極２４、２５に対する支柱５３の抜け止めとなっている。
押圧部材５１、スプリング５６およびワッシャ５７はＣｕを含む電気伝導率の高い材質で形成される。
【００４１】
組立てに際しては、上記サポータ５０と電極２４、２５をあらかじめ図４に示すように組み立ててサブアセンブリＳとしておく。そして、半導体素子モジュール４０の第２導電膜４６の下面全面に放熱グリース３７を塗布してベースプレート２２表面に載置する。
そのあと、サブアセンブリの押圧板５２を半導体素子モジュール４０の第１導電膜４２上に位置させて、電極２４、２５を絶縁層２３にねじ１９で取り付ける。
【００４２】
電極２４、２５が絶縁層２３に固定された状態で、一方のサポータ５０の押圧板５２は半導体素子モジュール４０の第１導電膜の第１の領域４２Ａに当接し、他方のサポータの押圧板５２は第１導電膜の第２の領域４２Ｂに当接する。押圧板５２とワッシャ５７の間に挟まれたスプリング５６はその自由長より圧縮され、したがって押圧板５２を第１導電膜４２に押圧させている。これにより、半導体素子モジュール４０はベースプレート２２に押圧され固定される。
【００４３】
同時に、半導体素子３４の１つの端子としての上面は、ワイヤ３５、第１導電膜の第２の領域４２Ｂおよび押圧部材５１、スプリング５６、ワッシャ５７を介して電極２５に電気的に接続され、半導体素子３４の他の端子としての下面は、接合材３３、第１導電膜の第１の領域４２Ａおよび押圧部材５１、スプリング５６、ワッシャ５７を経て他方の電極２４に電気的に接続される。
【００４４】
本実施例は以上のように構成され、第１の実施例と同様に、半導体素子モジュール４０に故障が発生した場合、従来のような半導体素子モジュールと電極間の複数のワイヤを取り外すという多大な手間を要する作業は必要がなく、ねじ１９を外すだけで簡単に半導体素子モジュール４０を交換することができる。
また、ワイヤボンディングにおける歩留まりの向上、良好な放熱性、線膨張係数の相違による接合部破断の解消等の効果も同じである。
【００４５】
そしてさらに、半導体素子モジュール４０をスプリング５６の弾性力で押圧可能のサポータ５０をあらかじめ電極２４、２５とのサブアセンブリＳとしておき、電極２４、２５を絶縁層２３に取り付けることにより同時に半導体素子モジュール４０を押圧固定するものとしたので、第１の実施例に比較して半導体素子モジュール固定のためのねじが半減し、半導体素子モジュール交換の際の作業が一層簡単となるという利点を有する。
また、スプリング５６の弾性力で半導体素子モジュール４０を固定するので、半導体素子モジュール４０を常時最適な力でベースプレート２２に押圧するとともに、その結果両者間の熱抵抗も小さくなり、一層効果的に放熱される。
【００４６】
図５は上記実施例と同様の効果を狙った参考例を示す。
図５の（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
導電板からなるベースプレート２２の長手方向の両端部の表面上に、それぞれ絶縁層４９が接着されてベース部４８を構成している。そして、絶縁層４９上に電極４、５が接着で積層され、電極部５９、６０を形成している。電極４、５は第１の実施例における電極と同じである。
各電極部５９、６０には基面６から絶縁層４９にまで及ぶねじ孔８が２個ずつ設けられている。
ベースプレート２２にそって、その中間には電極部５９、６０に挟まれたスペースが形成され、このスペースに半導体素子モジュール４０が配置されている。
【００４７】
半導体素子モジュール４０は、第２の実施例における半導体素子モジュールと同じで、その第２導電膜４６の下面全面を放熱グリース３７を介してベースプレート２２表面に当接させてある。
半導体素子モジュール４０の第２導電膜４６をベースプレート２２に当接させた状態で、第１導電膜４２の上面と電極４、５の上面との間には所定の高さ距離を設定してある。
【００４８】
電極４、５の基面６の上面には、リン青銅、ベリリウム銅、洋白等の電気伝導率が高くばね性を有する金属製のばねプレート６１がそれぞれ取り付けられている。
すなわち、ばねプレート６１には電極部５９、６０のねじ孔８に整合する２個の穴６６が設けられ、その穴６６に通したねじ１９をねじ孔８にねじ込むことにより、ばねプレート６１は電極部５９、６０に固定される。
【００４９】
ばねプレート６１はそれぞれ先端に弧状部６２を備えるとともに、とくに図６に示すように、弧状部６２には複数のスリット６３が形成されている。一方のばねプレート６１は弧状部６２の終端近傍の外周面を半導体素子モジュール４０の第１導電膜の第１の領域４２Ａに当接させ、他方のばねプレート６１は弧状部６２の終端近傍の外周面を第１導電膜の第２の領域４２Ｂに当接させている。各ばねプレート６１はこの当接状態でその弧状部６２が撓んでおり、したがって、そのばね性により半導体素子モジュール４０をベースプレート２２に押圧している。
その他の構成は第２の実施例と同じである。
【００５０】
これにより、半導体素子３４の１つの端子としての上面は、ワイヤ３５、第１導電膜の第２の領域４２Ｂおよびばねプレート６１を介して電極５に電気的に接続され、半導体素子３４の他の端子としての下面は、接合材３３、第１導電膜の第１の領域４２Ａおよびばねプレート６１を経て他方の電極４に電気的に接続される。
【００５１】
この参考例は以上のように構成され、第２の実施例と同じ効果を有する。
そしてさらに、弧状部６２を備えるばねプレート６１を電極部５９、６０に固定するだけで同時に半導体素子モジュール４０を押圧固定するものとしたので、第２の実施例のサポータ５０に比較してサブアセンブリも不要できわめて構造簡単であり、製作容易、低コストである。
【００５２】
そして、ばねプレート６１の弧状部６２にはスリット６３が形成されて櫛歯状となっているので、半導体素子モジュール４０の第１導電膜４２との接触部ではスリット６３で分割された各細片がそれぞれ独立しており、第１導電膜４２との間に異物が介在している場合や第１導電膜４２の表面が平滑でない場合にもその部分だけ個別に順応し、全体として大きな接触面積を確保できるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例における半導体装置を示す図である。
【図２】 第２の実施例を示す図である。
【図３】 図２におけるＡ−Ａ部断面図である。
【図４】 サポータと電極のサブアセンブリ状態を示す斜視図である。
【図５】 参考例を示す図である。
【図６】 ばねプレートの詳細を示す斜視図である。
【図７】 従来例を示す図である。
【符号の説明】
１、２１、４８ ベース部
２、２２ ベースプレート
３、２３、４９、７３ 絶縁層
４、２４ 電極（第１の電極）
５、２５ 電極（第２の電極）
６、２６ 基面
７ 接続片
８ ねじ孔
９、１０、５９、６０、７９、８０ 電極部
１１ ねじ孔
１２ 絶縁スペーサ
１３ 円筒部
１４ フランジ
１５ 接続プレート（第１の保持接続部材、第２の保持接続部材）
１６、１７ 穴
１８、１９ ねじ
２７ 穴
２８ ねじ孔
２９ 支柱穴
３０、４０、７０ 半導体素子モジュール
３１、４１ 絶縁基板
３２、４２、７２ 第１導電膜（導電膜）
３２Ａ、４２Ａ 第１の領域
３２Ｂ、４２Ｂ 第２の領域
３３、７７ 接合材
３４ 半導体素子
３５、７５、７８ ワイヤ
３６、４６、７６ 第２導電膜
３７ 放熱グリース
３８ 貫通穴
５０ サポータ（第１の保持接続部材、第２の保持接続部材）
５１ 押圧部材
５２ 押圧板
５３ 支柱
５４ ピン孔
５５ ピン
５６ スプリング
５７ ワッシャ
６１ ばねプレート
６２ 弧状部
６３ スリット
６６ 穴
７４ ハンダ
Ｓ サブアセンブリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、とくにモジュール化された半導体素子を備える半導体装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体装置として、例えば図７に示すような実装構造を採用する半導体装置がある。図７の（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
この半導体装置では、電極を設けたベースプレート上にモジュール化された半導体素子（以下、半導体素子モジュールと呼ぶ）を装着している。
ベースプレート２２は金属板などの導電板で、その長手方向の両端部の表面上にそれぞれ絶縁層７３を介して電極４、５が接着、積層されている。
絶縁層７３に電極４、５を重ねた電極部７９、８０に挟まれたスペースに、半導体素子モジュール７０が配置されている。
【０００３】
半導体素子モジュール７０は、絶縁基板３１の上面に第１導電膜７２、下面に第２導電膜７６を備え、第１導電膜７２上にハンダ７４でダイオードその他の半導体素子３４が接合されている。そして、下面の第２導電膜７６は、上記スペース内においてその全面をハンダなどの接合材７７を介してベースプレート２２に接合され、これにより、半導体素子モジュール７０が電極部７９、８０の間に挟まれた状態で配置、固定される。
【０００４】
半導体素子３４の上面と一方の電極５とはそれぞれに溶着される複数のワイヤ７５により接続され、また第１導電膜７２の上面と他方の電極４もそれぞれに溶着される複数のワイヤ７８により接続されている。
これにより、半導体素子３４の１つの端子としての上面がワイヤ７５で電気的に一方の電極５に接続されるとともに、半導体素子３４の他の端子としての下面がハンダ７４、第１導電膜７２およびワイヤ７８を経て他方の電極４に電気的に接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体装置では、半導体素子３４の上面と電極５との間、および第１導電膜７２の上面と他方の電極４との間がそれぞれ複数のワイヤ７５、７８により接続されているので、半導体素子モジュール７０を構成する部品に何らかの故障が発生して交換しようとした場合、電極４および電極５と接続している複数のワイヤ７８、７５の双方を外さなければならず、その作業にはかなりの手間がかかってしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、この手間を省くため、半導体素子モジュール７０に故障が発生した場合はベースプレート２２ごと交換することも多く行なわれているが、それでは補修にかかるコストが高くなってしまう。
したがって本発明は、上記の問題点に鑑み、半導体装置において半導体素子モジュールに故障が発生した場合、当該半導体素子モジュールのみを簡単に交換することができるようにした半導体素子の実装構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の本発明は、半導体素子を積層した半導体素子モジュールを第１および第２の電極を取り付けたベース部に装着する半導体素子の実装構造であって、半導体素子モジュールは絶縁基板と、該絶縁基板上に少なくも第１および第２の領域にパターン化されて形成された導電膜と、該導電膜の第１の領域の所定部位上に積層された半導体素子を備え、該半導体素子の表面と導電膜の第２の領域がワイヤで接続されており、該半導体素子モジュールがベース部上に配置され、第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第１の領域との間に延びる導電性の第１の保持接続部材、および第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域との間に延びる導電性の第２の保持接続部材がそれぞれねじによりベース部に固定されて、半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材によりベース部に保持されるものとした。
【０００８】
そして上記のねじは、第１の保持接続部材および第２の保持接続部材のそれぞれと半導体素子モジュールとを貫通してベース部にねじ込まれるねじと、第１の保持接続部材および第２の保持接続部材と第１の電極および第２の電極とを貫通してベース部にねじ込まれるねじとで構成するとともに、第１の保持接続部材および第２の保持接続部材と半導体素子モジュールにおけるねじの貫通部には絶縁スペーサが介装されるものとした。
【０００９】
請求項２の発明は、第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第１の領域との間に弾性を有するとともに導電性の第１の保持接続部材、および第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域との間に弾性を有するとともに導電性の第２の保持接続部材がそれぞれ設けられ、半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材の弾性によりベース部に押圧保持されるものとした。
【００１０】
そして、とくに第１の保持接続部材および第２の保持接続部材はそれぞれ第１の電極および第２の電極に移動可能に支持された押圧板と、該押圧板と各電極との間に設けられたスプリングを備え、第１の電極および第２の電極をベース部にねじ固定することにより、上記スプリングの弾性力で押圧板が半導体素子モジュールをベース部に押圧するものとした。
【００１１】
また、請求項３の発明は、とくに半導体素子モジュールの下面を放熱グリースを介してベース部に当接させるものとした。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ベース部の第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第１の領域との間に延びる導電性の第１の保持接続部材、および第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域との間に延びる導電性の第２の保持接続部材をそれぞれねじによりベース部に固定して、半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材によりベース部に保持されるものとしたので、半導体素子モジュールに故障が発生した場合、ねじを外すだけで簡単に半導体素子モジュールを交換することができる。
【００１３】
また、半導体素子モジュールの導電膜の第２の領域と第２の電極の間のワイヤ配線は導電性の第２の保持接続部材で置き換わるので、ワイヤボンディングにおける歩留まりも向上できる。
そして、半導体素子モジュールをハンダ接合によってベース部に取り付けないから、両者の線膨張係数の相違による接合部の破断の問題も発生せず、長期にわたり高い安定性を有する。
【００１４】
そしてさらに、各保持接続部材と半導体素子モジュールとを貫通してねじでベース部に固定するとともに、各保持接続部材と各電極をも貫通してねじでベース部に固定するので、半導体素子モジュールは確実にベース部に固定される。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１の発明と同じ効果を有するとともに、さらに第１の保持接続部材および第２の保持接続部材が導電性のほか弾性を有するものとし、半導体素子モジュールが各保持接続部材の弾性によりベース部に押圧保持されるものとしたので、半導体素子モジュールを常時最適な力でベース部に押圧するとともに、その結果両者間の熱抵抗も小さくなり、効果的に放熱されるという効果を有する。
【００１６】
そして、とくに各保持接続部材が押圧板とスプリングを備え、各電極をベース部にねじ固定することにより、スプリングの弾性力で押圧板が半導体素子モジュールをベース部に押圧するものとしたので、ねじを外すだけで簡単に半導体素子モジュールを交換することができる。
【００１７】
請求項３の発明は、上記各発明において半導体素子モジュールの下面とベース部の間に放熱グリースを介在させたので、当接面から空気が排除され、半導体素子の発熱が効率よくベース部へ伝達され放熱される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について実施例により説明する。
図１は第１の実施例における半導体装置を示す図である。図１の（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
導電板からなるベースプレート２の長手方向の両端部の表面上に、それぞれ絶縁層３が接着されてベース部１を構成している。そして、絶縁層３上に電極４、５が接着で積層され、電極部９、１０を形成している。
ベースプレート２は放熱性の高いものが望ましく、ベースプレート２を形成する導電板材料として、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ−ＳｉＣ（アルミニウム−炭化シリコン）、Ｃｕ−Ｍｏ（銅−モリブデン）等が用いられる。
【００１９】
電極４、５は電気伝導率の高いＣｕ等で形成され、それぞれ絶縁層３に積層される基面６と、外部配線との接続片７とからなり、接続片７はベースプレート２の両端縁において基面６の端縁から上方へ立ち上がっている。また、各電極部９、１０には電極の基面６から絶縁層３にまで及ぶねじ孔８が２個ずつ設けられている。
ベースプレート２にそって、その中間には電極部９、１０に挟まれたスペースが形成されている。
【００２０】
半導体素子モジュール３０は、絶縁基板３１の上面に第１の領域３２Ａと第２の領域３２Ｂの分割パターンをもって第１導電膜３２が形成され、第１の領域３２Ａ上に接合材３３で半導体素子３４が接合されている。
絶縁基板３１はＡＬＮ（アルミナ）あるいはＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）などで形成され、電気的な絶縁性とともに、高い放熱性と低線膨張係数を有する。
第１導電膜３２は、ＣｕあるいはＡｌの金属箔として形成される。
また接合材３３としては、その融点が半導体素子３４の作動時に発生する最大温度より高いハンダを用いている。
【００２１】
第１の領域３２Ａと第２の領域３２Ｂは互いに電気的に分離されるとともに、第１の領域３２Ａ上の半導体素子３４が絶縁基板３１の略中央に位置するようになっている。
第２の領域３２Ｂの第１の領域３２Ａに隣接する辺近傍と半導体素子３４の上面とが、両端がそれぞれに溶着される複数のＡｌ製ワイヤ３５により接続されている。
【００２２】
絶縁基板３１の下面には当該絶縁基板の周縁にそって所定の余白部分を残して第２導電膜３６が形成され、この下面の第２導電膜３６にはその全面に放熱グリース３７を塗布して、上記スペース内においてベースプレート２表面に当接させてある。放熱グリース３７は、半導体素子モジュール３０の下面（第２導電膜３６）とベースプレート２表面間の空気を排除できればよく、できるだけ薄いほうが好ましい。
【００２３】
なお、第２導電膜３６は、第１導電膜３２と同様に、ＣｕあるいはＡｌの金属箔として形成される。
第２導電膜３６をベースプレート２に当接させた状態で、第１導電膜の第１の領域３２Ａおよび第２の領域３２Ｂの上面は各電極４、５の基面６の上面と略同じ高さとなっている。
【００２４】
第１導電膜３２の第１の領域３２Ａ、および第２の領域３２Ｂの半導体素子３４がハンダ接合されていない面には、それぞれ第１導電膜３２、絶縁基板３１および第２導電膜３６を貫通する２個ずつの貫通穴３８が形成されている。
また、ベースプレート２には貫通穴３８に対応するねじ孔１１が形成されている。
【００２５】
そして、電極４の基面６と第１導電膜の第１の領域３２Ａにわたって導電性（例えばＣｕなどの金属製）の接続プレート１５が載置され、同様に電極５の基面６と第１導電膜の第２の領域３２Ｂにわたっても接続プレート１５が載置される。
接続プレート１５には、電極４、５の基面６のねじ孔８に整合する穴１６と、半導体素子モジュール３０の貫通穴３８に整合する穴１７とが設けられている。
【００２６】
接続プレート１５の穴１７には半導体素子モジュール３０の貫通穴３８にわたる絶縁スペーサ１２が挿入され、絶縁スペーサ１２を貫通するねじ１８がベースプレート２のねじ孔１１にねじ込まれて、これにより、半導体素子モジュール３０は接続プレート１５とともに押圧され、ベースプレート２に固定される。
【００２７】
絶縁スペーサ１２は円筒部１３とフランジ１４とを備え、上記の状態において、上端のフランジ１４はねじ１８のヘッドと接続プレート１５上面の間に挟まれ、円筒部１３の下端は半導体素子モジュール３０の第２導電膜３６の下面に達している。これにより、接続プレート１５および第１導電膜３２がねじ１８によってベースプレート２と導通することはない。
【００２８】
さらに、接続プレート１５の他方の穴１６にねじ１９を挿入し、電極部９、１０のねじ孔８にねじ込むことにより、接続プレート１５が電極４、５の基面１６上に固定される。
こうして、半導体素子３４の１つの端子としての上面は、ワイヤ３５、第１導電膜の第２の領域３２Ｂおよび接続プレート１５を介して電極５に電気的に接続され、半導体素子３４の他の端子としての下面は、接合材３３、第１導電膜の第１の領域３２Ａおよび接続プレート１５を経て他方の電極４に電気的に接続される。
電極４、５が半導体装置としての入出力端子となる。
【００２９】
本実施例は以上のように構成され、半導体素子３４の端子を絶縁基板３１上の分割パターンとされた第１導電膜３２に電気的に接続した半導体素子モジュール３０を電極４、５を備えるベースプレート２上に配置し、第１導電膜３２と電極４、５にわたって載置した接続プレート１５とねじ１８、１９で半導体素子モジュール３０をベースプレート２に押圧固定することにより、半導体素子モジュール３０と電極４、５間の電気的接続を得るとともに半導体素子モジュール３０が固定されるようにしたので、半導体素子モジュール３０に故障が発生した場合、従来のような半導体素子モジュールと電極間の複数のワイヤを取り外すという多大な手間を要する作業は必要がなく、ねじ１８、１９を外すだけで簡単に半導体素子モジュール３０を交換することができる。
【００３０】
また、ワイヤも半導体素子３４上面と第１導電膜の第２の領域３２Ｂを接続するワイヤ３５のみであるため、溶着本数が従来に比べて半減し、ワイヤボンディングにおける歩留まりも向上できる。
さらに、半導体素子モジュール３０がベースプレート２に押圧され、しかも放熱グリース３７により第２導電膜３６とベースプレート２表面間の空気が排除されているので、半導体素子３４の発熱は効率よくベースプレート２へ伝達され放熱される。
【００３１】
また、半導体素子モジュール３０とベースプレート２は一般に線膨張係数が相違するので、ハンダ接合の場合には熱サイクルによる応力が生じて接合部にクラックが発生し破断に至ることがあるが、本実施例では半導体素子モジュール３０は放熱グリース３７を挟んでベースプレート２に押圧して固定されているので、接合部の破断がなく、長期にわたり高い安定性を有する。
【００３２】
なお、実施例では絶縁基板３１の下面に第２導電膜３６が形成されているが、従来ハンダ付けを必要とした半導体素子モジュールの基本構成をそのまま用いたものであって、第２導電膜３６はなくてもよい。ただ、半導体素子モジュールの積層構造を従来の積層工程により作成して第２導電膜を備えるものとなってもそのまま使用できる。 後述する他の実施例においても同様である。
【００３３】
また、実施例では放熱グリース３７を第２導電膜３６に塗布してベースプレート２表面に当接させているが、これに限らず、ベースプレート２表面に放熱グリース３７を塗布しておき、その上に半導体素子モジュール３０を置くことによって第２導電膜３６とベースプレート２間に放熱グリース層を形成してもよい。他の実施例においても同様である。
【００３４】
つぎに、図２、図３は第２の実施例を示す。
図２の（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、図３は図２の（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
ベースプレート２２の長手方向の両端部に、それぞれ絶縁層２３が形成されてベース部２１を構成し、絶縁層２３の上面に電極２４、２５が取り付けられるようになっている。
【００３５】
電極２４、２５は電気伝導率の高いＣｕ等で形成され、絶縁層２３に重なる基面２６と、外部配線との接続片７とからなり、接続片７はベースプレート２２の両端縁において基面２６の端縁から上方へ立ち上がっている。
ベースプレート２２上の両絶縁層２３、２３に挟まれたスペースには、半導体素子モジュール４０が配置されている。
【００３６】
半導体素子モジュール４０は、絶縁基板４１の上面に第１の領域４２Ａと第２の領域４２Ｂの分割パターンをもって第１導電膜４２が形成され、第１の領域４２Ａ上に接合材３３で半導体素子３４が接合されている。
第１の領域４２Ａと第２の領域４２Ｂは互いに電気的に分離されるとともに、第１の領域４２Ａ上の半導体素子３４が絶縁基板４１の略中央に位置するようになっている。
第２の領域４２Ｂの第１の領域４２Ａに隣接する辺近傍と半導体素子３４の上面とが、両端がそれぞれに溶着される複数のＡｌ製ワイヤ３５により接続されている。
【００３７】
絶縁基板４１の下面には当該絶縁基板の周縁にそって所定の余白部分を残して第２導電膜４６が形成され、この下面の第２導電膜４６は、上記スペース内においてその全面を放熱グリース３７を介してベースプレート２２表面に当接させてある。
半導体素子モジュール４０のここまでの構成は、第１の実施例における半導体素子モジュール３０と同じである。半導体素子モジュール３０と異なるのは、ねじ用の貫通穴３８が設けられていない点である。
【００３８】
つぎに、半導体素子モジュール４０の第２導電膜４６をベースプレート２２に当接させた状態で、第１導電膜４２の上面とベース部２１の絶縁層２３の上面との間には所定の高さ距離を設定してある。
電極２４、２５の基面２６には絶縁層２３に対応する部分に２個の穴２７が設けられ、絶縁層２３の上面には穴２７に整合させてねじ孔２８が形成されて、穴２７を通したねじ１９をねじ孔２８にねじ込むことにより、電極２４、２５が絶縁層２３の上面に取り付けられている。
基面２６のスペース上に張り出す部分には後述する支柱を通す２個の支柱穴２９が設けられている。
【００３９】
電極２４、２５は半導体素子モジュール４０をベースプレート２２に押圧するサポータ５０を支持する。
サポータ５０は、押圧板５２と押圧板に固定された２本の支柱５３からなる押圧部材５１と、押圧部材５１を半導体素子モジュール４０の第１導電膜４２へ付勢するスプリング５６を有する。
２本の支柱５３にはそれぞれその先端部にピン孔５４が形成され、２つのピン孔５４、５４はその軸方向を互いに整合させている。
【００４０】
各支柱５３にスプリング５６とワッシャ５７が順次に通され、支柱５３の先端は基面２６の支柱穴２９を貫通して基面の上方に突出している。そして、基面２６の上面側において、支柱５３に形成された２つのピン孔５４にピン５５が挿通され、電極２４、２５に対する支柱５３の抜け止めとなっている。
押圧部材５１、スプリング５６およびワッシャ５７はＣｕを含む電気伝導率の高い材質で形成される。
【００４１】
組立てに際しては、上記サポータ５０と電極２４、２５をあらかじめ図４に示すように組み立ててサブアセンブリＳとしておく。そして、半導体素子モジュール４０の第２導電膜４６の下面全面に放熱グリース３７を塗布してベースプレート２２表面に載置する。
そのあと、サブアセンブリの押圧板５２を半導体素子モジュール４０の第１導電膜４２上に位置させて、電極２４、２５を絶縁層２３にねじ１９で取り付ける。
【００４２】
電極２４、２５が絶縁層２３に固定された状態で、一方のサポータ５０の押圧板５２は半導体素子モジュール４０の第１導電膜の第１の領域４２Ａに当接し、他方のサポータの押圧板５２は第１導電膜の第２の領域４２Ｂに当接する。押圧板５２とワッシャ５７の間に挟まれたスプリング５６はその自由長より圧縮され、したがって押圧板５２を第１導電膜４２に押圧させている。これにより、半導体素子モジュール４０はベースプレート２２に押圧され固定される。
【００４３】
同時に、半導体素子３４の１つの端子としての上面は、ワイヤ３５、第１導電膜の第２の領域４２Ｂおよび押圧部材５１、スプリング５６、ワッシャ５７を介して電極２５に電気的に接続され、半導体素子３４の他の端子としての下面は、接合材３３、第１導電膜の第１の領域４２Ａおよび押圧部材５１、スプリング５６、ワッシャ５７を経て他方の電極２４に電気的に接続される。
【００４４】
本実施例は以上のように構成され、第１の実施例と同様に、半導体素子モジュール４０に故障が発生した場合、従来のような半導体素子モジュールと電極間の複数のワイヤを取り外すという多大な手間を要する作業は必要がなく、ねじ１９を外すだけで簡単に半導体素子モジュール４０を交換することができる。
また、ワイヤボンディングにおける歩留まりの向上、良好な放熱性、線膨張係数の相違による接合部破断の解消等の効果も同じである。
【００４５】
そしてさらに、半導体素子モジュール４０をスプリング５６の弾性力で押圧可能のサポータ５０をあらかじめ電極２４、２５とのサブアセンブリＳとしておき、電極２４、２５を絶縁層２３に取り付けることにより同時に半導体素子モジュール４０を押圧固定するものとしたので、第１の実施例に比較して半導体素子モジュール固定のためのねじが半減し、半導体素子モジュール交換の際の作業が一層簡単となるという利点を有する。
また、スプリング５６の弾性力で半導体素子モジュール４０を固定するので、半導体素子モジュール４０を常時最適な力でベースプレート２２に押圧するとともに、その結果両者間の熱抵抗も小さくなり、一層効果的に放熱される。
【００４６】
図５は上記実施例と同様の効果を狙った参考例を示す。
図５の（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
導電板からなるベースプレート２２の長手方向の両端部の表面上に、それぞれ絶縁層４９が接着されてベース部４８を構成している。そして、絶縁層４９上に電極４、５が接着で積層され、電極部５９、６０を形成している。電極４、５は第１の実施例における電極と同じである。
各電極部５９、６０には基面６から絶縁層４９にまで及ぶねじ孔８が２個ずつ設けられている。
ベースプレート２２にそって、その中間には電極部５９、６０に挟まれたスペースが形成され、このスペースに半導体素子モジュール４０が配置されている。
【００４７】
半導体素子モジュール４０は、第２の実施例における半導体素子モジュールと同じで、その第２導電膜４６の下面全面を放熱グリース３７を介してベースプレート２２表面に当接させてある。
半導体素子モジュール４０の第２導電膜４６をベースプレート２２に当接させた状態で、第１導電膜４２の上面と電極４、５の上面との間には所定の高さ距離を設定してある。
【００４８】
電極４、５の基面６の上面には、リン青銅、ベリリウム銅、洋白等の電気伝導率が高くばね性を有する金属製のばねプレート６１がそれぞれ取り付けられている。
すなわち、ばねプレート６１には電極部５９、６０のねじ孔８に整合する２個の穴６６が設けられ、その穴６６に通したねじ１９をねじ孔８にねじ込むことにより、ばねプレート６１は電極部５９、６０に固定される。
【００４９】
ばねプレート６１はそれぞれ先端に弧状部６２を備えるとともに、とくに図６に示すように、弧状部６２には複数のスリット６３が形成されている。一方のばねプレート６１は弧状部６２の終端近傍の外周面を半導体素子モジュール４０の第１導電膜の第１の領域４２Ａに当接させ、他方のばねプレート６１は弧状部６２の終端近傍の外周面を第１導電膜の第２の領域４２Ｂに当接させている。各ばねプレート６１はこの当接状態でその弧状部６２が撓んでおり、したがって、そのばね性により半導体素子モジュール４０をベースプレート２２に押圧している。
その他の構成は第２の実施例と同じである。
【００５０】
これにより、半導体素子３４の１つの端子としての上面は、ワイヤ３５、第１導電膜の第２の領域４２Ｂおよびばねプレート６１を介して電極５に電気的に接続され、半導体素子３４の他の端子としての下面は、接合材３３、第１導電膜の第１の領域４２Ａおよびばねプレート６１を経て他方の電極４に電気的に接続される。
【００５１】
この参考例は以上のように構成され、第２の実施例と同じ効果を有する。
そしてさらに、弧状部６２を備えるばねプレート６１を電極部５９、６０に固定するだけで同時に半導体素子モジュール４０を押圧固定するものとしたので、第２の実施例のサポータ５０に比較してサブアセンブリも不要できわめて構造簡単であり、製作容易、低コストである。
【００５２】
そして、ばねプレート６１の弧状部６２にはスリット６３が形成されて櫛歯状となっているので、半導体素子モジュール４０の第１導電膜４２との接触部ではスリット６３で分割された各細片がそれぞれ独立しており、第１導電膜４２との間に異物が介在している場合や第１導電膜４２の表面が平滑でない場合にもその部分だけ個別に順応し、全体として大きな接触面積を確保できるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例における半導体装置を示す図である。
【図２】 第２の実施例を示す図である。
【図３】 図２におけるＡ−Ａ部断面図である。
【図４】 サポータと電極のサブアセンブリ状態を示す斜視図である。
【図５】 参考例を示す図である。
【図６】 ばねプレートの詳細を示す斜視図である。
【図７】 従来例を示す図である。
【符号の説明】
１、２１、４８ ベース部
２、２２ ベースプレート
３、２３、４９、７３ 絶縁層
４、２４ 電極（第１の電極）
５、２５ 電極（第２の電極）
６、２６ 基面
７ 接続片
８ ねじ孔
９、１０、５９、６０、７９、８０ 電極部
１１ ねじ孔
１２ 絶縁スペーサ
１３ 円筒部
１４ フランジ
１５ 接続プレート（第１の保持接続部材、第２の保持接続部材）
１６、１７ 穴
１８、１９ ねじ
２７ 穴
２８ ねじ孔
２９ 支柱穴
３０、４０、７０ 半導体素子モジュール
３１、４１ 絶縁基板
３２、４２、７２ 第１導電膜（導電膜）
３２Ａ、４２Ａ 第１の領域
３２Ｂ、４２Ｂ 第２の領域
３３、７７ 接合材
３４ 半導体素子
３５、７５、７８ ワイヤ
３６、４６、７６ 第２導電膜
３７ 放熱グリース
３８ 貫通穴
５０ サポータ（第１の保持接続部材、第２の保持接続部材）
５１ 押圧部材
５２ 押圧板
５３ 支柱
５４ ピン孔
５５ ピン
５６ スプリング
５７ ワッシャ
６１ ばねプレート
６２ 弧状部
６３ スリット
６６ 穴
７４ ハンダ
Ｓ サブアセンブリ
Claims (3)
- 半導体素子を積層した半導体素子モジュールを第１および第２の電極を取り付けたベース部に装着する半導体素子の実装構造であって、
半導体素子モジュールは絶縁基板と、該絶縁基板上に少なくも第１および第２の領域にパターン化されて形成された導電膜と、該導電膜の第１の領域の所定部位上に積層された半導体素子を備え、該半導体素子の表面と導電膜の第２の領域がワイヤで接続されており、
該半導体素子モジュールがベース部上に配置され、
前記第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の前記第１の領域との間に延びる導電性の第１の保持接続部材が、当該第１の保持接続部材と半導体素子モジュールとを貫通して前記ベース部にねじ込まれるねじにより前記ベース部に固定され、前記第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の前記第２の領域との間に延びる導電性の第２の保持接続部材が、当該第２の保持接続部材と半導体素子モジュールとを貫通して前記ベース部にねじ込まれるねじにより前記ベース部に固定されて、
前記半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材により前記ベース部に保持され、
前記第１の保持接続部材および第２の保持接続部材と半導体素子モジュールにおけるねじの貫通部には絶縁スペーサが介装されていることを特徴とする半導体素子の実装構造。 - 半導体素子を積層した半導体素子モジュールを第１および第２の電極を取り付けたベース部に装着する半導体素子の実装構造であって、
半導体素子モジュールは絶縁基板と、該絶縁基板上に少なくも第１および第２の領域にパターン化されて形成された導電膜と、該導電膜の第１の領域の所定部位上に積層された半導体素子を備え、該半導体素子の表面と導電膜の第２の領域がワイヤで接続されており、
該半導体素子モジュールがベース部上に配置され、
前記第１の電極と半導体素子モジュールの導電膜の前記第１の領域との間に弾性を有するとともに導電性の第１の保持接続部材、および前記第２の電極と半導体素子モジュールの導電膜の前記第２の領域との間に弾性を有するとともに導電性の第２の保持接続部材がそれぞれ設けられ、
前記半導体素子モジュールが第１の保持接続部材および第２の保持接続部材の弾性により前記ベース部に押圧保持され、
前記第１の保持接続部材および第２の保持接続部材は、それぞれ第１の電極および第２の電極に移動可能に支持された押圧板と、該押圧板と各電極との間に設けられたスプリングを備え、前記第１の電極および第２の電極を前記ベース部にねじ固定することにより、前記スプリングの弾性力で前記押圧板が半導体素子モジュールをベース部に押圧するものであることを特徴とする半導体素子の実装構造。 - 前記半導体素子モジュールはその下面を放熱グリースを介して前記ベース部に当接させていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体素子の実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31942699A JP3651333B2 (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 半導体素子の実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31942699A JP3651333B2 (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 半導体素子の実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135762A JP2001135762A (ja) | 2001-05-18 |
| JP3651333B2 true JP3651333B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=18110071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31942699A Expired - Fee Related JP3651333B2 (ja) | 1999-11-10 | 1999-11-10 | 半導体素子の実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651333B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4640089B2 (ja) * | 2005-10-03 | 2011-03-02 | 日産自動車株式会社 | 電力変換装置 |
| JP4400662B2 (ja) | 2007-09-12 | 2010-01-20 | 株式会社デンソー | 電子回路部品実装構造 |
| 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 |
| KR102152014B1 (ko) | 2020-03-03 | 2020-09-04 | 제엠제코(주) | 가압형 반도체 패키지 및 이의 제조방법 |
-
1999
- 1999-11-10 JP JP31942699A patent/JP3651333B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001135762A (ja) | 2001-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5933327A (en) | Wire bond attachment of a integrated circuit package to a heat sink | |
| JP5701377B2 (ja) | パワー半導体モジュール及びパワーユニット装置 | |
| KR101444550B1 (ko) | 반도체 모듈 | |
| US5767576A (en) | Semiconductor module with snap line | |
| EP3093885B1 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
| KR20060040727A (ko) | 열방출 전자장치 | |
| JP2006295158A (ja) | 材料結合式で配設された端子要素を有するパワー半導体モジュール | |
| JP2001156219A (ja) | 半導体装置 | |
| JP5665729B2 (ja) | 電力用半導体装置 | |
| JP3533317B2 (ja) | 圧接型半導体装置 | |
| JP2000124398A (ja) | パワー半導体モジュール | |
| JP3881502B2 (ja) | 電力用半導体モジュール | |
| JP2007123579A (ja) | 半導体装置およびその製造方法ならびにその実装構造 | |
| JP2000349353A (ja) | ペルチェモジュールおよびそれを備えた光通信用モジュール | |
| JP3651333B2 (ja) | 半導体素子の実装構造 | |
| JP2002009217A (ja) | 樹脂封止型半導体装置 | |
| JP4046623B2 (ja) | パワー半導体モジュールおよびその固定方法 | |
| JP4715283B2 (ja) | 電力変換装置及びその製造方法 | |
| JP2002289630A (ja) | パワー半導体モジュール | |
| JP3994945B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
| JP2010021410A (ja) | サーモモジュール | |
| US5233503A (en) | Pressure-contact type semiconductor device | |
| JP6220265B2 (ja) | 半導体実装構造およびその実装方法 | |
| US20230245948A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JPS627145A (ja) | 電力半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040802 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041026 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041216 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20041228 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050201 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050214 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |