JP5175989B1

JP5175989B1 - 平板形状の半導体装置

Info

Publication number: JP5175989B1
Application number: JP2012053841A
Authority: JP
Inventors: 本田剛; 小藪繁信
Original assignee: 福島双羽電機株式会社
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: JP2013187511A

Abstract

【課題】半導体装置の薄型化と剥離強度の維持をした平板形状の半導体装置を提供する。
【解決手段】平板形状のカソード電極１の一端に底部が平坦な椀形状部１２を形成し、前記椀形状部１２の内部にダイオード素子３をはんだ付けし、前記ダイオード素子３の上面に、平板形状のアノード電極２の一端２１をはんだ付けし、前記椀形状部の内部を絶縁樹脂で充填した。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関する。

半導体装置は、一般にカソード電極、ダイオード素子、アノード電極からなり、上記３つの部品がはんだ付け等により一体化されて半導体装置となる。電子機器等の薄型化に伴い、半導体装置自体も薄型化が要求されるようになっている。通常はカソード電極と、ダイオード素子と、アノード電極とが一体化された部分が絶縁樹脂によりモールドされている。

平板形状の半導体装置を薄型化するための構成として、特許文献１に記載の半導体装置が知られている。この半導体装置では、ダイオード素子の上面に形成されたカソード電極に、平板状のカソードリードを接続し、ダイオード素子の側面部分に形成されたアノード電極に、平板状のアノードリードをろう付けしている。カソードリード、カソード電極、ダイオード素子、アノード電極、アノードリードを接続した部分をトランスファーモールド等により絶縁樹脂で封止する。

この半導体装置の厚さは、カソード電極上の絶縁樹脂の厚さ、カソードリード及びカソード電極の厚さ、カソードリードとカソード電極とのろう付け部分の厚さ、ダイオード素子の厚さ、アノード電極の厚さ、アノード電極下の絶縁樹脂の厚さからなる。この半導体装置では、絶縁樹脂のモールド部分の厚さによって半導体装置全体の厚さが決まるため、半導体装置全体として薄型化が困難である。

一方、特許文献２記載の半導体装置が知られている。この半導体装置では、２枚のフレキシブル・リードの間にアニュラリングを介在させてフレキシブル・リードの間に空間を形成する。そして、下方のフレキシブル・リードとダイオード素子とをろうでろう付けし、上方のフレキシブル・リードとダイオード素子とをろうでろう付けして接続し、当該空間内にダイオード素子を収納している。この半導体装置は、それぞれのフレキシブル・リードとダイオード素子とをろう付け等により接続している。そのため、フレキシブル・リード及びアニュラリングの外側部分のモールドは行われていない。

この半導体装置の厚さは、下方のフレキシブル・リードの厚さ、下方のフレキシブル・リードとダイオード素子の間のろうの厚さ、ダイオード素子の厚さ、ダイオード素子と上方のフレキシブル・リードの間のろうの厚さ、上方のフレキシブル・リードの厚さからなる。そのため、特許文献２記載の半導体装置は、絶縁樹脂のモールド部分の厚さを省略することができ、特許文献１記載の半導体装置よりも薄型化が可能である。

しかしながら、特許文献２記載の半導体装置では、上方部材及び下方部材がそれぞれのフレキシブル・リードとダイオード素子とをろう付け等により接続しているのみである。そのため、一体化した２枚のフレキシブル・リードとダイオード素子との間の剥離強度を強くすることができない。

この半導体装置がソーラーパネル装置に直接取り付けられた場合、半導体装置が高温から低温まで変化する外部環境におかれるため、フレキシブル・リードが膨張及び収縮する度合いが大きい。そのため、ろう付けのみで一体化した２枚のフレキシブル・リードとダイオード素子とが剥離してしまうという問題が生じやすい。

特開２００２−２３１９７２号公報特開２０１０−５２２４４５号公報

本発明は、このような従来技術の状況に鑑み、薄型で剥離強度を向上した半導体装置を提供するものである。

本発明の半導体装置は、平板形状のカソード電極の一端部に底部が平坦な椀形状部を形成し、前記椀形状部の内部にダイオード素子をはんだ付けし、前記ダイオード素子の上面に、平板形状のアノード電極の一端部をはんだ付けし、前記椀形状部の内部を絶縁樹脂で充填して前記ダイオード素子、前記アノード電極及び前記カソード電極が一体に固着され、前記ダイオード素子を覆う前記アノード電極の一端部を前記ダイオード素子の外側で前記ダイオード素子の厚さ方向に屈曲して、外方に延びる埋め込み片を形成し、前記埋め込み片が前記絶縁樹脂に埋め込まれていることを特徴とする（第１発明）。

これによれば、椀形状部の内部のみを絶縁樹脂で充填したため、椀形状部の外側を絶縁樹脂でモールドする必要がなく、半導体装置全体の厚さを減らすことができる。また、ダイオード素子とアノード電極及びカソード電極が、椀形状部内の絶縁樹脂により固着されているため、単にはんだ付けにより固着された場合よりも剥離強度が向上している。さらに、絶縁樹脂とアノード電極とが埋め込み片によって結合され、アノード電極の剥離強度が向上している。

上記第１発明の半導体装置において、前記アノード電極の一端部の前記ダイオード素子の外側に位置するばり穴を設け、前記ばり穴のばりが前記絶縁樹脂に埋め込まれていることを特徴とする（第２発明）。

これによれば、絶縁樹脂とアノード電極とがばり穴のばりによって結合され、アノード電極の剥離強度が向上している。

上記第１又は第２発明の半導体装置において、前記椀形状部と前記カソード電極の平板状のリード部との境界に、長手方向に直角に屈曲部が設けられ、前記アノード電極に長手方向に直角に屈曲部が設けられていることを特徴とする（第３発明）。

これによれば、カソード電極又はアノード電極が、外部温度変化によって軸線方向に収縮又は膨張しても、屈曲部がその収縮又は膨張を吸収する。そのため、基板に固定された際に、剥離強度が向上する。

上記第３発明の半導体装置において、前記椀形状部と前記カソード電極の平板状リード部との境界の前記屈曲部の中央に向かって前記椀形状部の側壁の一部が突出成形されていることを特徴とする（第４発明）。

屈曲部を設けた半導体装置は、前記椀形状部と前記カソード電極の平板状のリード部との境界で屈曲するよう形成されている。そのため、前記椀形状部と前記カソード電極の平板状リード部との境界で折れ曲がりやすい。この折れ曲がりが何度も起こると、前記椀形状部と前記カソード電極の平板状リード部との境界で金属疲労を起こし切断するおそれがある。

そこで、第４発明の半導体装置は、前記椀形状部と前記カソード電極の平板状リード部との境界の前記屈曲部の中央に向かって前記椀形状部分の側壁の一部が突出成形されている。これによれば、突出成形される部分があるため、前記椀形状部と前記カソード電極の平板状リード部との境界でカソード電極の過度な折れ曲がりを防止できる。

本発明に係る半導体装置の分解斜視図である。本発明に係るカソード電極の平面図である。図２のA-A’線断面図である。本発明に係るアノード電極の平面図である。本発明に係る半導体装置の平面図である。図５のＡ−Ａ’線断面の部分拡大図である。

以下、図１〜６を参照して本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明に係る半導体装置の分解図である。図１に示すように、本件発明に係る半導体装置は、平板形状のカソード電極１と、平板形状のアノード電極２と、ダイオード素子３と、カソード電極１とダイオード素子３とを接合する第１のはんだ４１と、アノード電極２とダイオード素子３とを接合する第２のはんだ４２と、絶縁樹脂５とからなる。カソード電極１の椀形状部１２の内部に、ダイオード素子３を第１のはんだ４１によりはんだ付けし、ダイオード素子３の上部に、平板形状のアノード電極２の先端部２１を第２のはんだ４２によりはんだ付けし、椀形状部１２の内部を絶縁樹脂５で充填する。椀形状部１２の内部を絶縁樹脂５で充填するとカソード電極１、ダイオード素子３及びアノード電極２が一体に固着する。

図２は本発明に係るカソード電極１の平面図である。カソード電極１は、平板状リード部１１及び椀形状部１２とからなる。椀形状部１２は、平坦な底部と側壁とからなる。椀形状部１２の底部の平面視の形状は略矩形であり、ダイオード素子３がはんだ付けにより接着する部分である。椀形状部１２の側壁のうち、平板状リード部１１側の側壁以外の側壁は底部からほぼ垂直に立ち上がり、さらに外方に延びる。椀形状部１２の側壁のうち、平板状リード部１１側の側壁は、底部から平板状リード部１１方向に傾斜しながら立ち上がり、平板状リード部１１につながっている。椀形状部１２の内側の底面及び側壁は、絶縁樹脂５との接合度が高くなるように、ＣＺ処理等により粗面加工がされている。

椀形状部１２の側壁のうち、平板状リード部１１とは反対側の側壁の高さは、アノード電極２の一端部２１がはんだ付けされた際に一端部２１が側壁と接触しないように、他の側壁の高さよりも低い。
図２及び図３に示すように、平板状リード部１１と椀形状部１２との境界には、突出成形されている部分１３が設けられている。突出成形されている部分１３は、椀形状部１２の側壁のうち平板状リード部１１側の側壁を半円状に突出成形することにより設けられている。
平板状リード部１１には目印としての切欠き１５を設けてもよい。切欠きが設けられた電極はカソード電極１であり、切欠きが設けられていない電極はアノード電極２となるため、半導体装置を組み立てる際に、電極の平板状部分を見れば一目でカソード電極１とアノード電極２とが識別できる。

図３に示すように、平板状リード部１１と椀形状部１２との境界には、長手方向に直角に屈曲部１４が設けられている。屈曲部１４は椀形状部１２の平板状リード部１１側の側壁の上側縁から屈曲し、水平に延びる平板状リード部１１につながっている。

図４に示すように、アノード電極２は全体が平板形状であり、一端部２１を有する。アノード電極２の一端部２１には、埋め込み片２１１及びばり穴２１２が形成されている。一端部２１の横幅は、埋め込み片２１１の外方へ伸びる部分の幅も含めて、椀形状部１２の縁に触れないような幅となっている。一端部２１はカソード電極１及びダイオード素子３と一体化した時にダイオード素子３の上部をすべて覆う大きさである。

埋め込み片２１１は、一端部２１の両縁に形成されている。埋め込み片２１１は、組み立て時にダイオード素子３に触れないように、ダイオード素子３の外側で厚さ方向に屈曲し、外方に延びている。埋め込み片２１１は、図４では一端部２１の両縁に形成されているが、さらに一端部２１の先端縁に設けられてもよい。図５及び図６に示すように、一端部２１の埋め込み片２１１は、組み立てた際に絶縁樹脂５の中に埋め込まれている。埋め込み片２１１は、ダイオード素子３と厚さ方向で重ならないように、ダイオード素子３の外側で厚さ方向に屈曲し、さらに外方に広がっている。一端部２１の埋め込み片２１１は平面視で絶縁樹脂５中に存在するため、図５では点線で示されている。

一端部２１のばり穴２１２は、一端部２１の平板部分に設けられている。ばり穴２１２は平面視で、ダイオード素子３の外側に設けられている。図５では、ばり穴２１２の数は３つであるが、その数は限定されない。図６に示すように、ばり穴２１２の下側には、ばり２１３が設けられている。ばり穴２１２は、正面視でダイオード素子３の外周をはさむように、一端部２１のカソード電極１側に１つ、一端部２１のアノード電極２側に２つ形成されている。アノード電極２には長手方向に直角に屈曲部２２が形成される。屈曲部２２は一端部２１の縁から屈曲し、アノード電極２の平板状リード部２３に延びている。平板状リード部２３は平面視で矩形である。

本実施例では、椀形状部１２の内部のみを絶縁樹脂５で充填したため、椀形状部１２の外側を絶縁樹脂５でモールドする必要がなくなる。そのため、半導体装置全体の厚さを減らすことができる。カソード電極１と、ダイオード素子３と、アノード電極２とを椀形状部１２の内部で絶縁樹脂５により一体に固着させたため、カソード電極１、ダイオード素子３、アノード電極２との相互間の剥離強度が向上する。

椀形状部１２のアノード電極２がはんだ付けされる側の側壁の高さは、アノード電極２の一端部２１がはんだ付けされた際に一端部２１が側壁と接触しないように、他の側壁の高さよりも低い。この構成によって、アノード電極２は、椀形状部１２のアノード電極２がはんだ付けされる側の側壁の上縁よりも高い位置で、かつ、椀形状部１２のアノード電極２がはんだ付けされる側の側壁以外の側壁と同じ高さ以下の位置に固定される。そのため、本実施例の半導体装置は、アノード電極２の板厚が半導体装置全体の厚さに影響せず、半導体装置全体の厚さを減らすことができる。

また、図６に示すように、椀形状部１２のアノード電極２がはんだ付けされる側の側壁の上縁とアノード電極２との間には絶縁樹脂５が充填されている。そのため、アノード電極２が上下に屈曲しても、椀形状部１２の側壁の縁とアノード電極２とを確実に絶縁できる。カソード電極１、アノード電極２、ダイオード素子３が一体化した際に、埋め込み片２１１は、椀形状部１２内で絶縁樹脂５に埋め込まれる。そのため、アノード電極２と絶縁樹脂５との接合力が増す。埋め込み片２１１は、ダイオード素子３の外側で屈曲し外方に延びた形状で絶縁樹脂５に埋め込まれているため、埋め込み片２１１が半導体装置全体の厚さに影響せず、半導体装置全体の厚さを減らすことができる。

カソード電極１、アノード電極２、ダイオード素子３が一体化した際に、絶縁樹脂５がばり穴２１２の穴を充填するため、ばり穴２１２のばり２１３が絶縁樹脂５に埋め込まれる。そのため、アノード電極２と絶縁樹脂５との接合力が増す。ばり穴２１２は、正面視でダイオード素子３をはさむように、一端部２１のカソード電極１側に１つ、一端部２１のアノード電極２側に２つ形成されている。そのため、ダイオード素子３とアノード電極２とが第２のはんだ４２を介して一体化されている部分が剥離しにくい形状となっており、はんだ付け部分が強固に固着されている。

平板状リード部１１が、熱応力によって長手方向に収縮または膨張しても、その収縮または膨張を屈曲部１４で吸収することができる。また、アノード電極２が熱応力によって長手方向に収縮または膨張しても、その収縮または膨張を屈曲部２２で吸収することができる。

平板状リード部１１が椀形状部１２との境界の屈曲部で折れ曲がろうとする際に、突出成形される部分１３の円弧状の部分が力を受ける。これにより、平板状リード部１１が、熱応力によって収縮または膨張して平板状リード部１１が椀形状部１２との境界で過剰に折れ曲がるのを防止できる。

１・・・カソード電極、１１・・・平板状リード部、１２・・・椀形状部、１３・・・突出成形される部分、１４・・・屈曲部、１５・・・切欠き、２・・・アノード電極、２１・・・一端部、２１１・・・埋め込み片、２１２・・・ばり穴、２１３・・・ばり、２２・・・屈曲部、２３・・・平板状リード部、３・・・ダイオード素子、４１・・・第１のはんだ、４２・・・第２のはんだ、５・・・絶縁樹脂

Claims

平板形状のカソード電極の一端部に底部が平坦な椀形状部を形成し、
前記椀形状部の内部にダイオード素子をはんだ付けし、
前記ダイオード素子の上面に、平板形状のアノード電極の一端部をはんだ付けし、
前記椀形状部の内部を絶縁樹脂で充填して前記ダイオード素子、前記アノード電極及び前記カソード電極が一体に固着され、
前記ダイオード素子を覆う前記アノード電極の一端部を前記ダイオード素子の外側で前記ダイオード素子の厚さ方向に屈曲して、外方に延びる埋め込み片を形成し、前記埋め込み片が前記絶縁樹脂に埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
前記アノード電極の一端部には前記ダイオード素子の外側に位置するばり穴を形成し、前記ばり穴のばりが前記絶縁樹脂に埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
前記椀形状部と前記カソード電極の平板状のリード部との境界に、長手方向に直角に屈曲部が設けられ、前記アノード電極に長手方向に直角に屈曲部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置。
前記椀形状部と前記カソード電極の平板状リード部との境界の前記屈曲部の中央に向かって前記椀形状部の側壁の一部が突出成形されていることを特徴とする請求項３記載の半導体装置。