JPH0446456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は実装時絶縁処理を施すことなく直接実
装できる絶縁型半導体装置に関する。

〔背景技術〕

従来、半導体装置のパツケージング技術とし
て、量産性に優れたトランスフアレジンモールド
（モールド）技術が多用されている。また、レジ
ンパツケージ型の半導体装置の一つとして、電子
材料，1981年，11月号，42〜46頁における横沢等
による“パワートランジスタ用封止樹脂”と題す
る文献において論じられるように、絶縁型半導体
装置が知られている。この絶縁型半導体装置は、
従来のこの種（TO220型）の半導体装置におけ
る実装作業の煩わしさを軽減するべく開発された
ものであつて、実装時、ヘツダに設けられた取付
孔に絶縁管を挿入する手間暇を削減するために取
付孔の内周面をレジンで被うとともに、ヘツダの
裏面にマイカ等の絶縁板を介在させて取付板に半
導体装置を固定する手間暇を削減するために、ヘ
ツダの裏面をレジンで被つた構造となつている。
また、この絶縁型半導体装置におけるヘツダ裏面
側のレジン厚みは、所望絶縁破壊電圧を維持する
ことを限度として放熱性を良好とするために、で
きる限り薄いことが望ましく、前記文献にも記載
されているように、その厚みはたとえば、0.35〜
0.45mm程度となつている。さらに、この絶縁型半
導体装置は、ヘツダとレジンとの界面を伝わつて
侵入する酸化性物質（水分，酸素等のガス）の侵
入を阻止させるために、出来得る限りのヘツダ部
分をレジンで被つた構造となつている。

一方、本出願人も同様な絶縁型半導体装置を開
発しているが、この場合、第１図に示すように、
絶縁型半導体装置はその製造において、ヘツダ１
の主面および裏面側におけるレジンの充填速度が
同等になるようにして良好なパツケージが行われ
るようにするため、ヘツダ１の主面側のパツケー
ジ２のレジン厚さは、チツプ３を被うパツケージ
部分は厚く（たとえば、２mm程度）、ネジ挿入孔
４を有する部分のパツケージの厚さは薄く（0.6
mm前後）形成される。なお、図中、５はリードで
ある。

しかし、ネジ６を挿入するネジ挿入孔４を構成
する部分のレジンの厚さが薄いことは、絶縁型半
導体装置を取付板７にネジ６およびナツト８を用
いて実装する際、必要以上の大きさ力でネジ６を
締め付けたりすると、薄いレジン部分は押し潰さ
れてクラツク等が発生したり、部分的に剥離した
りして耐湿性が低下することが本発明者によりあ
きらかとされた。このため、絶縁型半導体装置の
実装時には加減をしてネジ締めをしなければなら
ない等の注意が必要となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、絶縁型半導体装置の実装時の
ネジ締め付けによる半導体チツプへのストレス緩
和およびレジン本体に設けられた溝の底部でのレ
ジンクラツクを防止することが可能な技術を提供
することにある。

本発明の他の目的は、実装時の絶縁型半導体装
置の信頼性を向上することが可能な技術を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な
特徴は、本明細書の記述および添付図面からあき
らかになるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

すなわち、金属ヘツダの一主面上に半導体チツ
プが固定され、前記金属ヘツダの一主面に近接し
た位置に複数本のリードのそれぞれの一端が配置
され、それぞれのリードと前記半導体チツプに設
けられた電極とがワイヤーで電気的に接続され、
前記リードの他端が露出され、前記ワイヤ、半導
体チツプおよび金属ヘツダ全体が、前記他の主面
側のレジンの厚みが前記一主面側よりも薄くなる
ようにレジンで覆われた絶縁型半導体装置であつ
て、前記レジンのリード導出方向とは反対側にお
いて前記半導体ペレツトから離間してネジ挿入穴
が設けられ、前記半導体ペレツトと前記ネジ挿入
穴との間で前記ヘツダの一主面上に位置し、前記
リードと交差する方向に溝が設けられ、この溝の
両端部に残つたリブの高さは、前記レジンの一主
面と同一平面から前記溝の底面よりも高い平面ま
での間である。

つまり、前記溝の両端部に残つたリブの高さ
は、レジンの一主面と同一平面である。

また、前記溝の両端部残つたリブの高さは、レ
ジン本体の一主面よりも低く、前記溝の底面より
も高い。

〔実施例〕

第２図は本発明にかかる絶縁型半導体装置の斜
視図である。この絶縁型半導体装置は、ネジ挿入
孔４が設けられるパツケージ２部分のレジンの厚
さを厚くした構造となつていて、実装時のネジ６
の締め付けによつてレジンが損傷を起こさないよ
うになつている。また、パツケージ２において、
レジンモールド時のヘツダ１の主面側と裏面側と
における注入レジンの流速が同一となるように、
ヘツダ１の主面側にはモールド時絞り部分が設け
られるため、モールド後には、パツケージ２の上
部には溝９が生じる。そして、前記ネジ挿入孔４
はネジ取付け側パツケージ部分１０の略中央に設
けられている。また、このネジ取付け側パツケー
ジ部分１０には、モールド時、ヘツダ１がモール
ド型のキヤビテイの底から浮くようにさせるため
にモールド型に配置された支持突子のために、モ
ールド後はパツケージ２に孔１１が存在してしま
う。

この絶縁型半導体装置において、ヘツダ１の裏
面のパツケージ厚さは0.5〜0.6mm程度、ヘツダ１
の主面のパツケージ厚さは前記溝９の底のパツケ
ージ厚さは薄く他の部分は２mm程度となつてい
る。

このような絶縁型半導体装置は、チツプ固定側
とネジ挿入孔形成側との間のヘツダ主面側パツケ
ージ部分には溝が設けられ、ネジ挿入孔が設けら
れたネジ取付け側パツケージ部分はチツプを被う
パツケージ部分と同様にレジンの厚さが厚く設け
られていることから、ネジの締め付け時のレジン
の押し潰し破損が防止できる。

（第１実施例） 第３図は本発明の第１実施例による絶縁型半導
体装置の斜視図、第４図は同じく絶縁型半導体装
置の製造状態を示す斜視図、第５図は第４図の
−線における部分的な断面図、第６図は第４図
の−線における部分的な断面図である。

この実施例の絶縁型半導体装置は実装の信頼性
をさらに向上させたものである。すなわち、前記
本発明にかかる例の構造の絶縁型半導体装置で
は、実装時に用いられる取付板の平坦度が悪いよ
うな場合、前記溝９部分に対応するヘツダ１の主
面側のレジンの厚さが、たとえば、0.5〜0.6mm程
度と薄いため、ネジ６の締め付けによつて、溝９
に対応するヘツダ１の主面側のレジンにクラツク
が入つたりすることもある。そこで、この実施例
では、前記溝９に対応するパツケージ部分の補強
が図られた絶縁型半導体装置を提供するものであ
る。

本実施例の絶縁型半導体装置（絶縁型パワート
ランジスタ）は、第３図に示されるように、レジ
ンからなるパツケージ２と、このパツケージ２の
一端面から突出する３本のリード５と、からなつ
ている。前記パツケージ２はその中間に両端が有
限の溝９が設けられている。この溝９はパツケー
ジ２の幅員方向に沿つて設けられ、後述するよう
に、チツプ取付け（チツプ固定）領域とネジ挿入
孔が設けられた領域とを区分けするような位置に
設けられている。また、前記溝９の両端部分はチ
ツプ取付け領域と同様に厚く形成され、補強部材
としてのリブ１２を構成している。また、ネジ取
付け側パツケージ部分１０の略中央には、ネジ挿
入孔４が設けられている。また、このネジ取付け
側パツケージ部分１０にはモールド時に生じてし
まう孔１１が存在している。この孔１１はモール
ド時にヘツダ１を支持する突子がモールド後に取
り除かれることによつて生じることから、ヘツダ
１の主面および裏面側にそれぞれ発生する。実施
例ではパツケージ２の主面および裏面にそれぞれ
二つ宛存在している。

つぎに、第４図〜第６図を参照しながら、この
トランジスタの製造方法について説明し、さら
に、トランジスタの細部について説明する。

このトランジスタの組立にあつては、第４図で
示すようなリードフレーム１３が用いられる。こ
のリードフレーム１３は放熱性の優れた金属板、
たとえば、鉄−ニツケル系合金，銅系合金等の
0.1〜0.25mm程度の厚さの薄い金属板をエツチン
グあるいはプレス等によつて所望パターンに形成
するとともに、プレス成型することによつて得ら
れる。すなわち、リードフレーム１３は細い枠部
１４と、この枠部１４の一側から平行に延在する
３本のリード５を有している。３本のリード５は
前記枠部１４と平行に延在する細いダム片１５に
よつて連結されている。このダム片１５はリード
フレーム１３の取扱時には補強部材の役割を果た
し、レジンモールド時には注入されたレジンの流
出を防ぐダムの役割を果たす。両側のリード５の
先端部分は両側に僅かに張り出して幅広となり、
ワイヤ接続部１６を構成している。ワイヤ接続部
１６の張り出しはパツケージ２のレジン部分に張
り出し部分が喰い込んでパツケージ２からリード
５が抜けないようにするためである。

一方、中央のリード５は下方に一段折れ曲が
り、幅広のヘツダ１に連結されている。このヘツ
ダ１のリード５との連結側はチツプ（半導体素
子）３を固定するチツプ取付領域１７となつてい
る。また、ヘツダ１の他端部分はその両端から細
いアーム１８を有している。このアーム１８は途
中から階段状に一段高く延在し、モールド時のヘ
ツダ１のモールド高さを規定する高さ規定片１９
となつている。なお、一対のアーム１８間の空間
部分にはネジ挿入孔形成用空間２０となつてい
る。

このようなリードフレーム１３を用いてトラン
ジスタを組み立てる場合には、第４図に示すよう
に、リードフレーム１３のチツプ取付領域（チツ
プ固定領域）１７にチツプ３が最初に固定され
る。つぎに、チツプ３の電極と各リード５とはワ
イヤ２１で接続される。その後、このリードフレ
ーム１３は、第５図および第６図に示されるよう
に、モールド型２２の上型２３と下型２４との間
に挟持される。上型２３と下型２４とによつて形
成されるキヤビテイ２５内には、リードフレーム
１３のダム片１５よりも先端となる部分、すなわ
ち、ヘツダ１，ワイヤ接続部１６等が納まる。そ
して、ヘツダ１端に位置するゲート２６から溶け
たレジン２７がキヤビテイ２５内に圧入される。
この際、レジン２７はヘツダ１の裏面側にも確実
に注入する必要があることから、ヘツダ１から延
在する高さ規定片１９は上型２３および下型２４
から突出する支持突子２８，２９によつて支持さ
れる。キヤビテイ２５の底面とヘツダ１の裏面と
の間隔は、製造された絶縁型トランジスタが所望
の耐絶縁破壊電圧を維持できるように、たとえ
ば、0.4mmとなつている。また、一対のアーム１
８間のキヤビテイ２５部分には円柱体３０が位置
している。この円柱体３０はモールド型２２の上
型２３あるいは下型２４の一方あるいは両方に分
けて設けられている（この実施例では円柱体３０
は上型２３に設けられている。）。この円柱体３０
が位置する部分はモールド後には、ネジ挿入孔４
となる。したがつて、モールド時、前記ネジ挿入
孔４の内周には耐絶縁破壊層が形成されるよう
に、この円柱体３０はヘツダ１の何れの部分にも
接触しないようになつている。また、その離反距
離はヘツダ１の裏面に形成されるレジン２７の厚
さと同一あるいはそれ以上厚くなつている。

一方、この実施例では、第６図に示すように、
前記ヘツダ１の主面側中央に対応するキヤビテイ
２５部分にレジン２７の流れ抵抗が大きくなるよ
うな絞り部３１が設けられている。この絞り部３
１は上型２３に突出形成された板状のオリフイス
板３２の先端（下端）とヘツダ１の主面とによつ
て形成されている。また、第５図に示すように、
このオリフイス板３２はキヤビテイ２５の両側部
分には、たとえば、数mmの幅に渡つて設けられて
いない。このオリフイス板３２が設けられていな
い部分はレジン２７が注入され、リブ１２を構成
するようになる。前記絞り部３１の開口高さは、
ヘツダ１の裏面側の空間に比較してヘツダ１の主
面側に空間が遥かに大きいことから、ヘツダ１の
主面側には大量にレジン２７を流し込む必要があ
るため、ヘツダ１の裏面における空間の高さ（厚
さ）の0.4mmよりも大きくなるが、ヘツダ１の裏
面側にレジン２７が充満しないうちに、ヘツダ１
の主面側に流れ込んだレジン２７がヘツダ１の裏
面側に流れ込むことのないよう、絞り部３１で流
入するレジン２７の流れを規定する必要がある。
したがつて、このモールド型２２によれば、ヘツ
ダ１の裏面側全域にレジン２７が流れ込んだ時点
では、ヘツダ１の主面側には引き続いてレジン２
７が流入し続ける状態にある。この結果、絶縁破
壊が生じては困るヘツダ１の裏面側のレジン部分
には、レジン２７が流れ合つて来て相互に衝突し
て接触してできるレジン２７の流れの突き当たり
部分が存在しなくなる。このレジンの流れの突き
当たり部分は、微視的にはその衝突界面は〓間が
存在するため、耐絶縁性の信頼性は低いことが本
発明者によつて明らかとされている。

つぎに、モールドが終了した後は、リードフレ
ーム１３の不用となる部分、すなわち、ダム片１
５、枠部１４は切断除去され、第３図に示される
ようなトランジスタが製造される。

（実施例 ２） 第７図は本発明の第２実施例の絶縁型半導体装
置の斜視図である。

同図において特徴的なことは、リブ１２の高さ
が溝９の底面とパツケージ２上面との間になつて
いて、その高さがチツプ固定側パツケージ部およ
びネジ挿入孔形成側パツケージ部の高さよりも低
くなつているということである。これにより前記
実施例同様の効果、すなわち、レジンクラツクに
強くさらに高信頼性のトランジスタが提供でき
る。さらに注目すべきは、リブ１２の高さの選択
によつて、キヤビテイ２５内のチツプ取付領域１
７上に充填されるレジン２７の充填速度の調節を
行なつている。これによつてさらに信頼性の高い
製品が得られる。

また、以上で説明した実施例において、リブ１
２の形状は、立方体又は直方体で構成されている
が、それには限定されず、台形状円弧状であつて
もよい。

以上の説明からわかるように、前記第１および
第２実施例によれば、以下の作用効果を奏する。

１ 本発明の絶縁型のパワートランジスタはネジ
挿入孔４が設けられたパツケージ部分のレジン
の厚さは、２mm程度と厚いことから、パワート
ランジスタの実装時、ネジ６を強く締め付けて
も、レジン部分は締付力によつて押し潰され
て、クラツクが発生したりあるいはレジンが剥
離したりすることがなく、実装の信頼性が高く
なるという効果が得られる。

２ 本発明のトランジスタはパツケージに溝が設
けられるが、この溝の溝端にリブが設けられる
構造では、このリブが機械的補強部材として作
用するため、溝９が位置するレジン部分の強度
が向上し、トランジスタの実装時のネジ６の締
め付けによつても薄いレジン部分が損傷するよ
うなことはなくなり、実装の信頼性が高くなる
という効果が得られる。たとえば、パツケージ
２の下面の両側部分にリード５と平行にそれぞ
れ100μｍの直径のピアノ線を置き、ネジ６を
10Kg−cmの締め付けトルクで締め付けても前記
溝９に沿うパツケージ２部分にクラツクは発生
しないことが実験により確められた（従来の製
品の場合には、50μｍの直径のピアノ線を用い
た締め付け試験で溝９に沿うパツケージ２部分
にクラツクが発生した。）。

３ 上記１および２から、本発明のパワートラン
ジスタはその実装時、ネジの締付にそれほど注
意を払わなくとも良くなることから、実装作業
の作業性の向上が図れるという効果が得られ
る。

４ 本発明のパワートランジスタはモールド型の
構造によつて、絶縁破壊が生じては困るヘツダ
１の裏面側のレジン部分には、レジン２７が流
れ合つて来て相互に衝突して接触してできるレ
ジン２７の流れの突き当たり部分が存在しなく
なるため、耐絶縁破壊電圧を常に高く維持で
き、耐絶縁性の信頼性が高くなるという効果が
得られる。

５ 上記４から、本発明のパワートランジスタは
ヘツダ１の裏面のレジン部分に極めて小さな〓
間等も存在しないことから、耐湿性も高くなる
という効果が得られる。

６ 本発明においてリブの高さが溝底よりも高く
かつパツケージ面よりも低い構造にあつては、
その製造におけるモールド時、モールド型の形
状を変更し、前記リブの高さを規定するオリフ
イス板の突出長さを選択すれば、所望のレジン
充填速度を得ることができ、信頼性の高いモー
ルドが行なえる。すなわち、前記オリフイス板
の突出長さを適当に選択することによつてレジ
ンでパツケージを形成する際、ヘツダのチツプ
固定側の主面および裏面に充填されるレジンの
充填速度が調節でき、ヘツダ裏面にレジンが流
れ合つて来て相互に衝突して接触する結果生じ
てしまうレジンの流れの突き当たり部分を発生
させることがなくなり、耐絶縁破壊強度が向上
する。

７ 上記１〜６により、本発明によれば、耐湿
性，耐絶縁性が優れかつ実装の信頼性が高いパ
ワートランジスタを提供することができるとい
う相乗効果が得られる。

以上本発明者によつてなされた発明を実施例
に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲で種々変更可能であることはいう
までもない。たとえば、前記高さ規定片がモー
ルド後にパツケージの表面部分で切断される構
造の絶縁型半導体装置等においても、本発明は
前記実装と同様に適用でき同様な効果が得られ
る。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその背景となつた利用分野である絶縁
型半導体装置の技術に適用した場合について説明
したが、それに限定されるものではなく、たとえ
ば、前記同様の構造をした集積回路装置の製造技
術などに適用できる。

〔効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、絶縁
型半導体装置の実装時のネジ締め付けによる半導
体チツプへのストレス緩和およびレジン本体に設
けられた溝の底部でのレジンクラツクを防止する
ことができる。これにより、実装時の絶縁型半導
体装置の信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶縁型半導体装置の概要を示す
断面図、第２図は本発明にかかる絶縁型半導体装
置の斜視図、第３図は本発明の第２実施例による
絶縁型半導体装置の斜視図、第４図は同じく絶縁
型半導体装置の製造状態を示す斜視図、第５図は
第４図の−線における部分的な断面図、第６
図は第４図の−線における部分的な断面図、
第７図は本発明の第２実施例の絶縁型半導体装置
の斜視図である。 １…ヘツダ、２…パツケージ、３…チツプ、４
…ネジ挿入孔、５…リード、６…ネジ、７…取付
板、８…ナツト、９…溝、１０…ネジ取付け側パ
ツケージ部分、１１…孔、１２…リブ、１３…リ
ードフレーム、１４…枠部、１５…ダム片、１６
…ワイヤ接続部、１７…チツプ取付領域、１８…
アーム、１９…高さ規定片、２０…ネジ挿入孔形
成用空間、２１…ワイヤ、２２…モールド型、２
３…上型、２４…下型、２５…キヤビテイ、２６
…ゲート、２７…レジン、２８，２９…支持突
子、３０…円柱体、３１…絞り部、３２…オリフ
イス板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属ヘツダの一主面上に半導体チツプが固定
   され、前記金属ヘツダの一主面に近接した位置に
   複数本のリードのそれぞれの一端が配置され、そ
   れぞれのリードと前記半導体チツプに設けられた
   電極とがワイヤーで電気的に接続され、前記リー
   ドの他端が露出され、前記ワイヤ，半導体チツプ
   および金属ヘツダ全体が、前記他の主面側のレジ
   ンの厚みが前記一主面側よりも薄くなるようにレ
   ジンで覆われた絶縁型半導体装置であつて、前記
   レジンのリード導出方向とは反対側において前記
   半導体ペレツトから離間してネジ挿入穴が設けら
   れ、前記半導体ペレツトと前記ネジ挿入穴との間
   で前記ヘツダの一主面上に位置し、前記リードと
   交差する方向に溝が設けられ、この溝の両端部に
   残つたリブの高さは、前記レジンの一主面と同一
   平面から前記溝の底面よりも高い平面までの間で
   あることを特徴とする絶縁型半導体装置。 ２ 前記溝の両端部に残つたリブの高さは、レジ
   ンの一主面と同一平面であること特徴とする請求
   １項に記載の絶縁型半導体装置。 ３ 前記溝の両端部に残つたリブの高さは、レジ
   ン本体の一主面よりも低く、前記溝の底面よりも
   高いことを特徴とすると請求１項に記載の絶縁型
   半導体装置。