JP4052061B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に係り、特に、内部絶縁型の半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の半導体装置の構造を図２に示す。
【０００３】
この図において、１は半導体素子、２ａ，２ｂ，２ｃはソルダー、３は絶縁基板、４ａ，４ｂは金属層、５ａ，５ｂはろう材、６は支持基板、７はゲル、８は金属ワイヤ、９ａ，９ｂ，９ｃは配線端子、１０ｃは樹脂体、１１は空隙部、１２は接着剤、１３は外部冷却フィン、１４ａ，１４ｂはネジ、１５は外部配線である。
【０００４】
絶縁基板３は、アルミナなどの絶縁材で作られ、その一方の面には、配線パターンが形成された金属層４ａがろう材５ａにより接合され、他方の面には、半田などによる接合を可能とする為の金属層４ｂがろう材５ｂにより接合されている。そして、複数個の半導体素子１は、絶縁基板３の一方の面に形成されている金属層４ａの所定の部分にソルダー２ａにより接合され、絶縁基板３のもう一方の面に形成されている金属層４ｂが支持基板６にソルダー２ｂにより積層される。そして、これらの半導体素子１は、金属ワイヤ８により、金属層４ａの所定の部分に対して配線が施されている。
【０００５】
支持基板６は、半導体素子１で発生した熱を拡散させるヒートシンクを兼ねている。ゲル７は半導体素子１で発生した熱を拡散させるとともに、電位の異なる配線端子９ａと配線端子９ｂとの絶縁を保つ役目もする。
【０００６】
電流入出力用の電位の異なる配線端子９ａおよび配線端子９ｂと電流制御用の信号入力用の配線端子９ｃは、支持基板６と接着剤１２により固着されている樹脂体１０ｃ内部に埋め込まれており、金属層４ａに形成されている配線パターンの所定の部分とソルダー２ｃにより接続され、外部装置(図示せず)との電流，電圧の入出力を行う。空隙部１１は半導体素子１の通電時の発熱によるゲル７の膨張による応力を緩和するものである。樹脂体１０ｃと支持基板６は、ネジ１４ａにより外部冷却フィン１３へ取り付けられる。配線端子９ａ及び９ｂはネジ14ｂにより外部配線１５へ取り付けられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、複数個の配線端子を絶縁基板の金属層の配線パターンの所定部分に接続する際、ソルダーを配線端子の金属層側の面に確実に付着させる必要があるため、複数個の配線端子の金属層側の面と金属層との間隔を同じ高さにする必要があった。
【０００８】
さらには、複数個の配線端子を外部配線に取り付ける際、配線端子に半導体素子の上方向に力が加わる為、配線端子が絶縁基板の金属層から剥離するという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために成されたもので、その目的は配線端子と絶縁基板上の金属層との接続を容易とすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、上記課題を解決するために、絶縁基板と、該絶縁基板の一方の面にろう材を介して接合された配線パターンが形成されている第１の金属層と、前記絶縁基板の他方の面にろう材を介して接合された第２の金属層と、前記第１の金属層の所定の部分に第１のソルダーを介して接合された複数個の半導体素子と、前記第２の金属層を第２のソルダーを介して接合支持する支持基板と、前記各半導体素子と第１の金属層を接続する金属ワイヤと、前記支持基板の側面及び上面に配置された第１の樹脂体と、前記第１のソルダーに一端が接続され、他端が外部からの電流の入出力を行う外部配線に接続された複数個の配線端子とを備えた半導体装置において、前記複数個の配線端子の途中を第２の樹脂体に埋め込み一体に成形して端子ブロックを構成すると共に、前記第１の樹脂体に設けられ、かつ開口部が形成されている位置決め部を有し、該位置決め部の開口部には、前記端子ブロックが水平方向は位置決めされるが、垂直方向は固着されないように挿入され、該端子ブロックの自重により前記複数個の配線端子の一端が前記第１のソルダーに接するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例である比較的大電流容量のパッケージ型パワー半導体モジュールに好的な半導体装置について説明する。
【００１２】
本実施例は、半導体素子の固着された絶縁基板上の金属層に接続された複数個の電位の異なる配線端子を有する樹脂体が、半導体素子の側面を形成する樹脂体に形成された位置決め部に挿入されていることにより、配線端子を有する樹脂体の自重により絶縁基板上の金属層と配線端子とのソルダーによる接続を確実に行える。
【００１３】
図１に本実施例の半導体装置を示す。１は半導体素子、２ａ，２ｂ，２ｃはソルダー、３は絶縁基板、４ａ，４ｂは金属層、５ａ，５ｂはろう材、６は支持基板、７はゲル、８は金属ワイヤ、９ａ，９ｂ，９ｃは配線端子、１０ａ，１０ｂ，１０ｃは樹脂体、１０ｄは位置決め部、１１は空隙部、１２は接着剤、１３は外部冷却フィン、１４ａ，１４ｂはネジ、１５は外部配線、１６は端子ブロックである。
【００１４】
絶縁基板３は、アルミナなどの絶縁材で作られ、その一方の面には、配線パターンが形成された金属層４ａがろう材５ａにより接合され、他方の面には、半田などによる接合を可能とする為の金属層４ｂがろう材５ｂにより接合されている。
【００１５】
そして、複数個の半導体素子１は、絶縁基板３の一方の面に形成されている金属層４ａの所定の部分にソルダー２ａにより接合され、絶縁基板３のもう一方の面に形成されている金属層４ｂが支持基板６にソルダー２ｂにより積層される。そして、これらの半導体素子１は、金属ワイヤ８により、金属層４ａの所定の部分に対して配線が施されている。
【００１６】
支持基板６は、半導体素子１で発生した熱を拡散させるヒートシンクを兼ねている。
【００１７】
ゲル７は、半導体素子１で発生した熱を拡散させるとともに、電位の異なる配線端子９ａと配線端子９ｂとの絶縁を保つ役目もする。
【００１８】
空隙部１１は、半導体素子１の通電時の発熱によるゲル７の膨張による応力を緩和するものである。
【００１９】
樹脂体１０ｃおよび支持基板６は、ネジ１４ａにより外部冷却フィン１３へ取り付けられる。
【００２０】
配線端子９ａおよび９ｂは、外部と電流の入出力を行う配線端子で配線端子９ａと９ｂの間には素子の耐圧が印加される。配線端子９ａおよび９ｂは、樹脂体１０ａ内部に埋め込み一体で成形して端子ブロック１６を構成している。配線端子９ａと９ｂと絶縁基板３上の金属層４ａとの接続は金属層４ａの所定部分にソルダー２ｃを置き、樹脂体１０ｃの所定の位置に凸状に形成された位置決め部１０ｄの開口部に端子ブロック１６を挿入して行う。この場合、端子ブロック１６と位置決め部１０ｄは支持基板６の垂直方向の面で接するが固着されていない為、支持基板６の水平方向の位置決めが行われるととともに、高さ方向については、端子ブロック１６の自重により配線端子９ａ，９ｂはソルダー２ｃに接するため、確実に金属層４ａに固着することができる。
【００２１】
また、半導体素子の電流容量が大きく１台の素子で複数の端子ブロックが必要な場合にも、各々の端子ブロックで同様の効果が出るとともに各端子ブロックの配線端子の高さを個別に揃えればよいので調整が容易になる。
【００２２】
また、半導体素子の容量が大きく絶縁基板，配線端子を有する樹脂体が複数個ある場合も、単体の樹脂体内だけで配線端子の高さを揃えれば良いので調整が容易にできる。なお位置決め部１０ｄは、樹脂体１０ｃと一体に成形しても良いし、別体でも良い。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【００２４】
本実施例は、電位の異なる配線端子を有する樹脂体と半導体素子の側面を形成する樹脂体に形成された取付け穴の絶縁基板の垂直方向の面について絶縁基板側が広がる角度で傾斜をつけたことにより、配線端子の外部配線への取付けの際、半導体装置上面方向に加わる力を半導体素子の側面を形成する樹脂体に形成された取付け穴で支えることができる。よって、配線端子が絶縁基板上の金属層から剥がれるのを防ぐことができる。
【００２５】
以下、図３を用いて説明する。
【００２６】
樹脂体１０ｃの位置決め部１０ｄは樹脂体１０ａを挿入する開口部を有しているが、位置決め部１０ｄの開口部は樹脂体１０ｂ側よりも半導体素子１側に対して広がっており、また樹脂体１０ａの幅も半導体素子１側に広がっている。
【００２７】
この場合、配線端子９ａおよび９ｂを外部配線１５にネジ１４ｂにより取り付ける際、配線端子９ａおよび９ｂに絶縁基板３と反対方向に引っ張る力が加わるが、端子ブロック１６と位置決め部１０ｄの接合面で力を受け、配線端子９ａおよび９ｂと絶縁基板３上の金属層４ａとを接続するソルダー２ｃに力が加わらない為、配線端子９ａおよび９ｂが絶縁基板３上の金属層から剥離するのを防ぐことができる。なお位置決め部１０ｄは、樹脂体１０ｃと一体に成形しても良いし、別体でも良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、絶縁基板上の金属層と配線端子とのソルダーによる接続を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の一実施例を示す模式図である。
【図２】従来の半導体装置の模式図である。
【図３】本発明の半導体装置の他の実施例を示す模式図である。
【符号の説明】
１…半導体素子、２ａ，２ｂ，２ｃ…ソルダー、３…絶縁基板、４ａ，４ｂ…金属層、５ａ，５ｂ…ろう材、６…支持基板、７…ゲル、８…金属ワイヤ、９ａ，９ｂ，９ｃ…配線端子、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…樹脂体、１０ｄ…位置決め部、１１…空隙部、１２…接着剤、１３…外部冷却フィン、１４ａ，１４ｂ…ネジ、１５…外部配線、１６…端子ブロック。
Claims (2)
- 絶縁基板と、該絶縁基板の一方の面にろう材を介して接合された配線パターンが形成されている第１の金属層と、前記絶縁基板の他方の面にろう材を介して接合された第２の金属層と、前記第１の金属層の所定の部分に第１のソルダーを介して接合された複数個の半導体素子と、前記第２の金属層を第２のソルダーを介して接合支持する支持基板と、前記各半導体素子と第１の金属層を接続する金属ワイヤと、前記支持基板の側面及び上面に配置された第１の樹脂体と、前記第１のソルダーに一端が接続され、他端が外部からの電流の入出力を行う外部配線に接続された複数個の配線端子とを備えた半導体装置において、
前記複数個の配線端子の途中を第２の樹脂体に埋め込み一体に成形して端子ブロックを構成すると共に、前記第１の樹脂体に設けられ、かつ開口部が形成されている位置決め部を有し、該位置決め部の開口部には、前記端子ブロックが水平方向は位置決めされるが、垂直方向は固着されないように挿入され、該端子ブロックの自重により前記複数個の配線端子の一端が前記第１のソルダーに接するように構成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記位置決め部の開口部は前記半導体素子側に向って広がっており、該位置決め部の開口部に挿入される前記端子ブロックの第２の樹脂体も前記半導体素子側に向って広がっていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
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