JP7435417B2 - 半導体装置用インサートケースの製造方法及び半導体装置 - Google Patents

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Description

本開示は、半導体装置用インサートケースの製造方法及び半導体装置に関する。
半導体装置用のケースとして、金型の内部に端子をセットして樹脂を充填して成形するインサートケースが用いられている。このインサート成形時に、金型に設けられたガイドピンで端子の端部を保持する技術が開示されている（例えば、特許文献１（図１０及び図１１）参照）。
特開２００４－２２８１１号公報
従来技術では、金型で固定する端子の端部が樹脂流動により移動又は変形するのを防ぐことができる。しかし、金型で固定されない端子の中央部が樹脂流動の影響を受けて移動又は変形し、インサートケースの成型性が安定しなかった。このため、端子間の絶縁距離不足による半導体装置の誤動作が生じるなど、信頼性が低下するという問題があった。
本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は信頼性を向上することができる半導体装置用インサートケースの製造方法及び半導体装置を得るものである。
本開示に係る半導体装置用インサートケースの製造方法は、端子を金型の内部にセットし、スライドコアを移動して前記端子の中央部に接触させて前記端子の中央部を固定する工程と、前記スライドコアで前記端子の中央部を固定した状態で前記金型の内部に樹脂を充填してインサートケースを成形する工程と、前記端子から前記スライドコアを離し、前記金型から前記インサートケースを取り出す工程とを備え、前記端子に切り欠きが設けられ、前記スライドコアを前記切り欠きに挿入することを特徴とする。
本開示では、スライドコアを端子の中央部に接触させて端子の中央部を固定した状態でインサート成形を行う。これにより、樹脂流動による端子の変形と移動を抑制することができ、インサートケースの成型性が安定する。この結果、インサートケース及び半導体装置の信頼性を向上することができる。
実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。 実施の形態１に係るインサートケースを示す斜視図である。 実施の形態１に係るインサートケースの内側面を拡大した斜視図である。 実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す斜視図である。 実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す斜視図である。 実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す断面図である。 実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す斜視図である。 実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す斜視図である。 実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す斜視図である。 実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す斜視図である。 実施の形態２に係る端子とインサートケースの内側面を拡大した側面図である。 実施の形態２に係るインサートケースの内側面を拡大した斜視図である。 実施の形態３に係る端子を示す斜視図である。 実施の形態３に係るインサートケースの一部を拡大した斜視図である。 実施の形態３に係るインサートケースの成形時の様子を示す斜視図である。 実施の形態３に係るインサートケースの成形時の様子を示す斜視図である。 比較例に係るインサートケースの一部を拡大した斜視図である。 比較例に係るインサートケースの一部を拡大した斜視図である。
実施の形態に係る半導体装置用インサートケースの製造方法及び半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置を示す断面図である。図２は、実施の形態１に係るインサートケースを示す斜視図である。インサートケース１は、複数の端子２と、複数の端子２の中央部２ａを覆う樹脂３とを有する。複数の端子２は互いに平行に並んでいる。端子２はＬ字状に折れ曲がっている。端子２の一方の端部２ｂがインサートケース１の上側に突出している。端子２の他方の端部２ｃがインサートケース１の内側に突出している。
金属のベース板４の上面にインサートケース１が接合されている。インサートケース１の内側においてベース板４の上に絶縁基板５が設けられている。絶縁基板５は、セラミック板６と、セラミック板６の下側に設けられた金属パターン７と、セラミック板６の上側に設けられた回路パターン８とを有する。絶縁基板５の金属パターン７ははんだ９によりベース板４に接合されている。
半導体チップ１０が絶縁基板５の回路パターン８にはんだ１１により接合され、インサートケース１に搭載されている。半導体チップ１０の上面電極は、樹脂３から露出した端子２の端部２ｃにワイヤ１２により接続されている。インサートケース１の内部において、絶縁基板５、半導体チップ１０及びワイヤ１２は、ゲルなどの封止材１３により封止されている。インサートケース１の上に蓋１４が設けられている。
図３は、実施の形態１に係るインサートケースの内側面を拡大した斜視図である。端子２は隣接する端子２に対向する側面２ｄを有する。２つ穴１５が、１つの端子２の中央部２ａを挟むようにインサートケース１の内側面に設けられている。端子２の側面２ｄが穴１５により樹脂３から露出している。穴１５は外側面に達しておらず、インサートケース１の側壁を貫通していない。
続いて、本実施の形態に係る半導体装置用インサートケースの製造方法を説明する。図４，５，７～１０は実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す斜視図である。図６は実施の形態１に係るインサートケースの製造工程を示す断面図である。
まず、図４に示すように、複数の端子２を金型１６の内部にセットする。次に、図５に示すように、金型１６の上に金型１７を載せ、金型１６，１７を閉める。この際に、図６及び７に示すように、金型１６，１７内においてスライドコア１８が端子２に向かって横に移動する。そして、図８に示すように、スライドコア１８の先端の２つの突起で端子２の中央部２ａを挟み、スライドコア１８を端子２の中央部２ａの側面２ｄに接触させて端子２の中央部２ａを固定する。この状態で金型１６，１７の内部に樹脂３を充填してインサートケース１を成形する。
次に、図９に示すように、金型１６，１７を開ける際にスライドコア１８を横に移動させて端子２からスライドコア１８を離す。そして、図１０に示すように、金型１６からインサートケース１を取り出す。なお、スライドコア１８は、金型１６，１７の開閉、即ち上側の金型１７の上下移動と同時に移動する構成となっている。
上述のインサート成形において、端子２を金型１６，１７の内部にセットした際に端子２の端部２ｂ，２ｃを金型１６，１７で固定する。ただし、インサートケース１の側壁の厚みが薄い場合、どのような位置に金型１６，１７の樹脂注入口を設けても、端子２の端部２ｂ，２ｃを固定しただけでは樹脂流動によって端子２の中央部２ａが変形又は移動してしまう。
そこで、本実施の形態では、スライドコア１８を端子２の中央部２ａに接触させて端子２の中央部２ａを固定した状態でインサート成形を行う。これにより、樹脂流動による端子２の変形と移動を抑制することができ、インサートケースの成型性が安定する。この結果、インサートケース１及び半導体装置の信頼性を向上することができる。なお、スライドコア１８を端子２に接触させてインサート成形を行うため、成形後のインサートケース１の内側面には穴１５が設けられる。
また、スライドコア１８の先端の２つの突起は隣接する端子２の間に挿入される。これにより、端子２間の間隔方向の移動が制限されるため、端子２間の絶縁距離不足による半導体装置の誤動作を防ぐことができる。
実施の形態２
図１１は、実施の形態２に係る端子とインサートケースの内側面を拡大した側面図である。図１２は、実施の形態２に係るインサートケースの内側面を拡大した斜視図である。端子２の中央部２ａに切り欠き２ｅが設けられている。切り欠き２ｅに沿うように穴１５が設けられている。インサート成形時にスライドコア１８を切り欠き２ｅに挿入する。これにより強固に端子２を固定できるため、樹脂流動による端子２の変形を抑制する効果を高めることができる。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。
実施の形態３．
図１３は、実施の形態３に係る端子を示す斜視図である。図１４は、実施の形態３に係るインサートケースの一部を拡大した斜視図である。端子２の切り欠き２ｅが設けられた部分がインサートケース１の樹脂３の外側まで及んでいる。切り欠き２ｅに沿うように設けられた穴１５がインサートケース１の外側の溝を構成する。
図１５及び図１６は、実施の形態３に係るインサートケースの成形時の様子を示す斜視図である。図１５に示すようにスライドコア１８を切り欠き２ｅに挿入した状態で金型１６，１７の内部に樹脂３を充填してインサートケース１を成形する。金型１６，１７を開ける際に、図１６に示すようにスライドコア１８を横に移動させて端子２からスライドコア１８を離す。
本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図１７及び図１８は、比較例に係るインサートケースの一部を拡大した斜視図である。図１８は端子２を折り曲げた状態を示す。比較例では、インサート成形時にスライドコア１８を切り欠き２ｅに挿入しないため、図１７に示すように切り欠き２ｅに樹脂３が充填される。従って、樹脂取りの後処理作業が必要となる。これに対して、本実施の形態では、スライドコア１８を切り欠き２ｅに挿入することにより、切り欠き２ｅに樹脂３が充填されることを防ぐことができる。このため、後処理作業の手間を省くことができる。その他の構成及び効果は実施の形態２と同様である。
なお、半導体チップ１０は、珪素によって形成されたものに限らず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成されたものでもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、例えば、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、又はダイヤモンドである。このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成された半導体チップは、耐電圧性や許容電流密度が高いため、小型化できる。この小型化された半導体チップを用いることで、この半導体チップを組み込んだ半導体装置も小型化・高集積化できる。また、半導体チップの耐熱性が高いため、ヒートシンクの放熱フィンを小型化でき、水冷部を空冷化できるので、半導体装置を更に小型化できる。また、半導体チップの電力損失が低く高効率であるため、半導体装置を高効率化できる。
また、炭化珪素によって形成された半導体チップ１０を用いた場合、短絡保護回路を搭載したＰＣＢ基板を半導体装置に内蔵することが多い。従って、ＰＣＢ基板に接続するためにケースにインサートされる端子２の数が増える。このため、上記の実施の形態により端子２間の絶縁距離不足による半導体装置の誤動作を防ぐことが更に有効である。
１ インサートケース、２ 端子、２ａ 中央部、２ｂ，２ｃ 端部、２ｅ 切り欠き、３ 樹脂、１０ 半導体チップ、１５ 穴、１６，１７ 金型、１８ スライドコア

Claims (7)

  1. 端子を金型の内部にセットし、スライドコアを移動して前記端子の中央部に接触させて前記端子の中央部を固定する工程と、
    前記スライドコアで前記端子の中央部を固定した状態で前記金型の内部に樹脂を充填してインサートケースを成形する工程と、
    前記端子から前記スライドコアを離し、前記金型から前記インサートケースを取り出す工程とを備え、
    前記端子に切り欠きが設けられ、
    前記スライドコアを前記切り欠きに挿入することを特徴とする半導体装置用インサートケースの製造方法。
  2. 前記端子を金型の内部にセットした際に前記端子の端部を前記金型で固定することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置用インサートケースの製造方法。
  3. 前記端子は、互いに平行に並んだ複数の端子を有し、
    前記スライドコアは、隣接する端子の間に挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置用インサートケースの製造方法。
  4. 前記端子の前記切り欠きが設けられた部分は前記インサートケースの前記樹脂の外側まで及ぶことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の半導体装置用インサートケースの製造方法。
  5. 互いに平行に並んだ複数の端子と、前記複数の端子の中央部を覆う樹脂とを有するインサートケースと、
    前記インサートケースに搭載され、前記樹脂から露出した前記端子の端部に接続された半導体チップとを備え、
    前記端子は隣接する端子に対向する側面を有し、
    前記インサートケースに穴が設けられ、
    前記端子の前記側面が前記穴により前記樹脂から露出し、
    前記端子に切り欠きが設けられ、
    前記切り欠きに沿うように前記穴が設けられていることを特徴とする半導体装置。
  6. 前記端子の前記切り欠きが設けられた部分は前記インサートケースの前記樹脂の外側まで及び、
    前記穴は前記インサートケースの外側の溝を構成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
  7. 前記半導体チップはワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置。
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