JPH0336753A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0336753A JP1172606A JP17260689A JPH0336753A JP H0336753 A JPH0336753 A JP H0336753A JP 1172606 A JP1172606 A JP 1172606A JP 17260689 A JP17260689 A JP 17260689A JP H0336753 A JPH0336753 A JP H0336753A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、絶縁型電力用半導体装置に関する。
〈従来技術〉 従来のソリッドステートリレー回路を有する絶縁型電力
半導体装置の一例を第6図ないし第8図に示す。
第8図はソリッドステートリレーの回路図である。入力
端子a、b間に電流を流すことによりフォトトライアッ
クl内の発光ダイオード2が発光し、この発光ダイオー
ド2の光はトライアック3を励起しフォトトライアック
lを導通させる。トライアック3は、主トライアック4
のゲートG、T2間に接続され、ゲートGにトリガー電
流を与えることにより主トライアック4を導通させ、負
荷器5に交流電源6を印加する。
なお、第8図中、7は定電流源、8はスイッチである。
第6.7図に従来の絶縁型電力用半導体装置の構造を示
す。
主トライアック4は、リードフレーム10の肉厚部A上
に半田によりグイボンドされている。主トライアック4
が肉厚部Aに載置されるのは、導通時の発熱が大きいの
で放熱効果を上げるためである。また、肉厚部Aの絶縁
封止樹脂11の厚みは、外部放熱板12の取り付は時に
熱伝導を向上させるため極力薄く設けられている。
主トライアック4のTlおよびゲートGは、アルミニウ
ム線等のボンディングワイヤー13で夫々リード端子C
およびフォトトライアックlと接続され、フォトトライ
アックlは、半田によりリードフレーム10およびリー
ド端子a、bへ接続されている。
〈 発明が解決しようとする課題 〉 上記半導体装置には、以下に示す欠点が指摘されている
(1)第6.7図中、Bはトランスファモールド時に上
部位置を位置決めするためのタイバーカット部であり、
このタイバーカット部Bは主トライアック4のT2と同
電位となっており、図示の如く、−次側の活電部(タイ
バーカット部B)が絶縁封止樹脂11から露出している
場合、外部放熱板12を取り付けたとき安全規格等で規
定された絶縁距離を確保することが非常に困難となり、
放熱板の取付方法等に大きな制約を受けている。
(2)肉厚部Aは、主トライアック4からの発熱を効率
よく放熱するために肉厚部Aの絶縁封止掛脂+1の厚み
を極力薄くする必要がある。しかし、樹脂+1の厚みを
薄くすることにより、トランスファモールド時に肉厚部
Aへの樹脂IIの流れが他の部分に比べ悪くなリポイド
(空隙)、ピンホール(小孔)等の発生が起こり易くな
る。また、肉厚部Aの電位は主トライアック4のT2と
同電位であり、ボイド、ピンホール等が発生した場合、
次側活電部(タイバーカット部B)と放熱板12との間
の絶縁距離を確保できなくなる。
そこで、本発明は、上記に鑑み、絶縁封止樹脂表面と半
導体素子搭載部(内部活電部)との絶縁距離を確実に確
保でき、放熱板の取付方法に制約を与えない半導体装置
の提供を目的とする。
く 課題を解決するための手段 〉 本発明の課題解決手段は、第1,2図の如く、半導体素
子20.21と、該半導体素子20.21を搭載する回
路パターン22が形成固着されたプリント配線板23と
、該プリント配線板23の回路パターン22の端部に接
続されるリード端子28.29,30.31とを備え、
前記プリント配線板23とリード端子28,29,30
.31の一部とが絶縁封止樹脂32により樹脂封止され
、前記プリント配線板23の厚みDが、放熱板50の取
付時に放熱板50側の絶縁封止樹脂32の表面と半導体
素子20.21の搭載部との絶縁距離を確保できるよう
設定されたものである。
〈作用〉 上記課題解決手段において、プリント配線板23の回路
パターン22の端部と、リード端子2829.30.3
1とを接続し、回路パターン22上に半導体素子20.
21を搭載して回路形威し、プリント配線板23とリー
ド端子28,29,30゜31の一部とを絶縁封止樹脂
32により樹脂封止する。
その後、絶縁封止樹脂32の表面に放熱板50が取り付
けられる。
このとき、プリント配線板23の厚みDを、放熱板50
の取付時に放熱板50側の絶縁封止樹脂32の表面と半
導体素子20.21の搭載部との絶縁距離を確保できる
よう設定しているので、放熱板50を取り付けた際にモ
ールド時のボイド(空隙)、ピンホール(小孔)等が生
じていても放熱板50と半導体素子20.21の搭載部
との絶縁距離が確保できると共に放熱効果の良好な半導
体装置が得られる。
また、回路パターン22が形成固着されたプリント配線
板23を用い、プリント配線板23の回路パターン22
の端部とリード端子28,29,30.31とを接続し
、絶縁封止樹脂32によりプリント配線板23とリード
端子28,29,3031の一部とが樹脂封止すること
により、従来のように位置決め用タイバーのカット部の
樹脂表面への露出がなくなり、放熱板50との沿面距離
、空間距離を考慮した取り付けを必要としなくて済み、
放熱板50の取付方法に制約を与えない。
〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第5図に基づい
て説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す半導体装置の横断面図
、第2図は同じくその縦断面図、第3図は樹脂封止後の
状態を示す平面図、第4図は絶縁封止樹脂の粘度と成形
時間との関係を示す図、第5図は樹脂封止する状態を示
す断面図である。
第1.2図の如く、本実施例の絶縁型電力用半導体装置
は、半導体素子20.21(主トライアック201点弧
用半導体素子21)と、該半導体素子20.21が搭載
され電気設計に基づく回路パターン22が形成固着され
たプリント配線板23と、該プリント配線板23の回路
パターン22の端部に接続されるリード端子28,29
,30.31とを備え、前記プリント配線板23とリー
ド端子28.29.30.31の一部とが絶縁封止樹脂
32により樹脂封止され、前記プリント配線板23の厚
みDが、放熱板50の取付時に放熱板50側の絶縁封止
樹脂32の表面と半導体素子20.21の搭載部(内部
活電部)との絶縁距離を確保できるよう設定されたもの
である。
前記プリント配線板23は、第2図の如く、基板33と
該基板33の表面に導電性材料が積層された回路パター
ン22とから構成されている。前記基板33は、放熱性
および絶縁性に優れた素材(例えば、セラミック)によ
り長方形に形成されており、その厚みDは、安全規格等
で定められた絶縁距離以」二(例えば、0.4mm)に
設けられている。
前記回路パターン22は、第1図の如く、一端34gが
点弧用半導体素子2Iの一例端子と接続され他端34b
がリード端子28と接続される第一回路パターン部34
と、一端35aが点弧用半導体素子21の一側端子と接
続され他端35bがリード端子29と接続される第二回
路パターン部35と、一端37aがアルミニウム線等の
ボンディングワイヤー36を介して主トライアック20
と接続され他端37bにリード端子30と接続される第
三回路パターン部37と、主トライアック20がダイボ
ンドされ一端38aが点弧用半導体素子21の他側端子
と接続され他端38bにリード端子31と接続される第
四回路パターン部38と、一端39aが点弧用半導体索
子21の他側端子と接続され他端39bがボンディング
ワイヤー36を介して主トライアック20と接続される
第五回路パターン部39とから構成されている。すなわ
ち、回路パターン部34,35,38.39に点弧用半
導体素子21が夫々接続されることにより基板33上に
二次側回路が形成され、回路パターン部37.38 3
9に主トライアック20が夫々接続されることにより基
板33上に一次側回路が形成されている。
前記リード端子28,29,30.31は、第3図の如
く、その一端がクレードル40により片持ち支持され、
その中間部がタイバー41により連結支持されており、
これによりリードフレーム42が構成されている。
前記絶縁封止樹脂32は、加熱することにより粘度が下
がり流動性を持ちさらに加熱を続けると硬化が始まり次
第に粘度が増し硬化する樹脂が使用されており、回路形
成後、第5図のようにリードフレーム42を上下モール
ド金型43.44により挟み込んで注入され、放熱板5
0が装着される樹脂32の表面と半導体索子搭載部との
距離Eは1.Om+++に設定されている。
なお、第1.2図中、51は放熱板50を固定するビン
の挿入孔である。
以下、上記半導体装置の製造方法について詳述する。
ここで、プリント配線板23の基板33に、放熱性およ
び絶縁性に優れたセラミックを使用し、その厚みDを安
全規格等で定められた絶縁距離以上、すなわち放熱板5
0の取付時に放熱板50側の絶縁封止樹脂32の表面と
半導体素子20,21の搭載部との絶縁距離を確保でき
るように設定する。
まず、第1図の如く、リード端子28,29,30.3
1と、プリント配線板23の回路パターン22の端部3
4b、35b、37b、38bとを半田付けして接続す
る。この接続方法は、電気的、機械的な性能を満足する
ものであれば溶接等による方法でも可能である。また、
先にリード端子28゜29.30.31とプリント配線
板23とを接続するのは、後工程で主トライアック20
の搭載、点弧用半導体素子21の搭載、およびボンデイ
ングワイヤー36のボンディング等を自動装置により連
続して処理するためである。
次に、主トライアック20および点弧用半導体素子21
をグイボンダー自動搭載機により搭載し、ワイアボング
ーによりボンディングワイヤー36を主トライアック2
0および回路パターン22(回路パターン部37.39
)間にワイボンデイングし一次回路および二次回路を形
成する。
しかる後、第3図の如く、複数個のプリント配線板23
を連ねたリードフレーム42をトランスファモールド成
形機により絶縁封止樹脂32を射出して樹脂封止する。
ここで、従来のように回路形成部およびリード部を一枚
の金属板から金型による打ち抜きにより形成されたリー
ドフレーム方式の場合は、その寸法公差は数十ミクロン
単位に抑えられるが、本実施例では次の問題が発生する
可能性がある。
(1)プリント配線板23の基板33の材料であるセラ
ミックは、アルミナ、ベリリア等を高温で焼成して製造
するため、寸法公差は±0 、1 mm以上である。
(2)金属フレームに比べもろいため、モールド金型で
押えて位置決めしようとする場合、基板33が割れてし
まう。
そこで、上記問題を考慮したモールド方法を説明する。
絶縁封止樹脂32は、第4図の如く、加熱することによ
り粘度が下がり流動性を持ち更に加熱を続けると硬化が
始まり次第に粘度が増し硬化する。
第5図は、本方式によるモールド金型断面図であり、4
3は上面金型、44は下面金型、45は可動ビン、46
はゲートである。金型43,44内の回路形成部の一方
は、リードフレーム42を金型43,44で挾み込むこ
とにより位置決めされる。一方、プリント配線板23の
端部は、可動ビン45により位置決めされており、ゲー
ト46より樹脂32が流入し金型43,44内を満たす
まで樹脂33の流れによるプリント配線板23の位置ず
れを防ぐ。第4図において、0〜tlは金型43.44
内への樹脂32の注入が完了するまでの時間を示してお
り、t1〜t2は樹脂32の注入が完了した後樹脂32
に流動性がある期間である。
このt1〜t2内に可動ピン45を金型43,44の表
面まで移動させる。
こうすることにより、位置決めのため金型43゜44内
に挿入されていた可動ピン45の間隙は、絶縁封止樹脂
32で満たされ外装が形成される。
なお、可動ピン45は、樹脂硬化後成品取り出しのため
のエジェクタビンとしても共用することが可能である。
そして、樹脂封止完了後、クレードル40.タイバー4
1をカッティングマシンにより切離すことにより完成す
る。
しかる後、絶縁封止樹脂32の表面に放熱板50が取り
付けられるが、プリント配線板23の厚みDを、安全規
格の要求する絶縁距離に合わせる、すなわち放熱板50
の取付時に放熱板50側の絶縁封止樹11132の表面
と半導体素子20.21の搭載部との絶縁距離を確保で
きるよう設定しているので、放熱板50を取り付けた際
にモールド時のボイド(空隙)、ピンホール(小孔)等
が生じていても放熱板50と一次側部品、二次側部品間
(半導体素子20.21の搭載部(内部活電部))との
絶縁距離が確保できると共に放熱効果の良好な半導体装
置が得られる。
また、回路パターン22が形成固着されたプリント配線
板23を用い、プリント配線板23の回路パターン22
の端部とリード端子2 B、29,30.31とを接続
し、絶縁封止樹脂32によりプリ9ント配線板23とリ
ード端子28,29,30゜31の一部とが樹脂封止す
ることにより、従来のように位置決め用タイバーのカッ
ト部の樹脂表面への露出がなくなり、放熱板50との沿
面距離、空間距離を考慮した取り付けを必要としなくて
済み、放熱板50の取付方法に制約を与えない。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。
例えば、上記実施例では、−次側回路、二次側回路を含
む半導体装置について説明したが、本発明を一次側回路
のみに使用されるトライアック、パワートランジスタ、
MOS形FET等に利用しても同様の効果が得られる。
〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、プリン
ト配線板の厚みを、放熱板の取付時に放熱板側の絶縁封
止樹脂の表面と半導体素子の搭載部との絶縁距離を確保
できるよう設定しているので、放熱板を取り付けた際に
モールド時のボイド(空隙)、ピンホール(小孔)等が
生じていても放熱板と半導体素子の搭載部との絶縁距離
が確保できると共に放熱効果の良好な半導体装置が得ら
れる。
また、回路パターンが形成固着されたプリント配線板を
用い、プリント配線板の回路パターンの端部とリード端
子とを接続し、絶縁封止樹脂によりプリント配線板とリ
ード端子の一部とが樹脂封止することにより、従来のよ
うに位置決め用タイバーのカット部の樹脂表面への露出
がなくなり、放熱板との沿面距離、空間距離を考慮した
取り付けを必−要としなくて済み、放熱板の取付方法に
制約を与えない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す半導体装置の横断面図
、第2図は同じくその縦断面図、第3図は樹脂封止後の
状態を示す平面図、第4図は絶縁封止樹脂の粘度と成形
時間との関係を示す図、第5図は樹脂封止する状態を示
す断面図、第6図は従来の半導体装置の横断面図、第7
図は同じくその縦断面図、第8図はその内部回路図であ
る。 20.21:半導体素子、22;回路パターン、23ニ
ブリント配線板、28,29,30.31 :リード端
子、32:絶縁封止樹脂、50:放熱板、D:厚み。 出 願 人  シャープ株式会社 代 理 人 中村恒久 第 図 D:厚み

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体素子と、該半導体素子を搭載する回路パターンが
    形成固着されたプリント配線板と、該プリント配線板の
    回路パターンの端部に接続されるリード端子とを備え、
    前記プリント配線板とリード端子の一部とが絶縁封止樹
    脂により樹脂封止され、前記プリント配線板の厚みが、
    放熱板の取付時に放熱板側の絶縁封止樹脂の表面と半導
    体素子の搭載部との絶縁距離を確保できるよう設定され
    たことを特徴とする半導体装置。
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