JPH05326589A - 半導体電子素子構造を製造するためのモールドおよびそれを用いて半導体電子素子構造を製造する方法 - Google Patents
半導体電子素子構造を製造するためのモールドおよびそれを用いて半導体電子素子構造を製造する方法Info
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Abstract
面取り付け用半導体素子構造を製造するためのモールド
および方法に関し、ヒートシンク上の滲み出しプラスチ
ックを除去する機械加工も、ヒートシンク縁部からプラ
スチックを除去する機械加工も省略可能にすることを目
的とする。 【構成】 2つの半型(10a,10b) により構成されるモー
ルドキャビティー(11)が、金属プレート(12)をその底面
をキャビティー(11)の底面に接触・保持して収容し且つ
所定量のプラスチックを収容し、各キャビティー(11)に
は金属プレート(12)の片面の少なくとも一部分(17)に当
接しながら金属プレート(12)をキャビティー(11)の底面
に押し付ける手段(16)が設けられており、各キャビティ
ー(11)に、プレート(12)が装入されモールドが閉じられ
た状態でプレート(12)の側面とモールドの内面とによっ
て画定される側方への張り出し部分(18)を少なくとも1
つ設けて構成する。
Description
に関し、より詳しくは互いに結合された金属プレートと
プラスチックボデーを含むタイプの、表面取り付けを意
図した半導体素子構造を製造するためのモールドおよび
製造方法に関する。
(IC)等の能動電子素子・機器は、面積数平方ミリ程
度の半導体材料のプレート(チップ)上に形成されてい
るため、外部の電気回路との接続のために特別な支持・
収容・電気的接続の構造を必要とする。この目的に適し
た典型的な基本構造は、プラスチックボデー内に収容さ
れたチップの特定部位がメタライズ(金属被覆)されて
いて、そこに半田付けされた細い配線によって、チップ
はプラスチックボデーの外部へ延びている導電体すなわ
ち電流伝達端子と接続されている。電力ICすなわち大
電流で作動するため高温になる素子を含んでいる構造の
場合には、作動中に発生する熱を構造内のチップから外
部へ逃がすために小さい金属プレートが設けられてい
る。
プレートを銅等の金属シートから打抜いた後、鉛錫合金
等の低融点合金による半田付けあるいはエポキシ系接着
剤等の適当な接着剤による接着によって、チップを金属
プレートに固定する。次に、薄い金属シートから一組の
電流伝達端子用金属ストリップを打抜くが、各ストリッ
プ間はその一部でまだ繋がった状態にしておき、金属プ
レート上に、金属プレートとは電気的に絶縁した状態で
装着する。細い配線(通常は金製)の一端を低融点合金
によりチップのメタライズ部に半田付けし、他端をいわ
ゆる「サーモソニック法」により金属ストリップ上に溶
接する。この「サーモソニック法」は熱と超音波とを同
時に負荷する方法である。次に、このアセンブリー(組
立体)を特別に用意したモールド(型)内に装入してか
ら、熱硬化性エポキシ樹脂等の液状のプラスチック材料
をこのモールド内に流し込む。この樹脂を硬化させる
と、上記金属プレートおよび金属ストリップの片面すな
わち素子の電流伝達端子側の面とその繋ぎ部分とを除い
ては上記各構成要素を固体プラスチックボデー内に封入
した構造が得られる。次に、繋ぎ部分を(他にもプレー
ト間の繋ぎ部があればそれらと一緒に)打抜き加工等に
より除去すれば、最終的な電子素子が得られる。
リント配線基板の表面上に設けた特別の金属領域に素子
のヒートシンクおよび電流伝達端子を溶接することによ
り取り付けるように意図した素子の場合には、電流伝達
端子はその自由端がヒートシンクの露出側を含む平面内
になるように曲げられている。この半田付けは、基板の
金属領域上に低融点半田の層を付与した後、個々の回路
構成要素を金属領域に接触させた状態で、また前記種類
の素子の場合にはヒートシンクの露出側をこの金属領域
に接触させた状態で、基板上に配置する。そして基板を
加熱して半田層を溶融させた後、冷却することにより、
端子およびヒートシンクはそれぞれの金属領域に半田付
けされる。
状について検査する。ヒートシンクを持つ半導体素子の
場合、ヒートシンクと半田との境界線が隠れていて見え
ないため、上記の検査はできないか、できても不完全で
ある。その上、ヒートシンクがプリント配線基板の所定
領域に配置されたか否かの検査は、境界線が見えないた
めに一層困難である。
クの金属プレートが素子構造の両側に露出している構造
が提案された。しかし、この構造を作製するには、モー
ルディング(型成形)処理中に金属プレートの周囲全体
に形成する反対向きのプラスチックのエッジを取り除く
ために、特別で微妙且つ面倒な余分な機械加工工程が必
要になる。
常必要になるもう一つの機械加工工程は、モールディン
グ処理中にプラスチックがしみ出してヒートシンクの外
縁部に形成した薄いプラスチック層を除去することであ
る。このしみ出しを防止するための公知のモールドは、
素子構造のプラスチックボデーが成形されるモールド中
空部の底に金属プレートを押しつけるための部材を提供
するようなモールド内部形状にしてある。
ク上へしみ出したプラスチックを除去するための機械加
工による後処理も、ヒートシンクの縁部からプラスチッ
クを除去するための面倒な機械加工も必要とせずに、前
記の構造を製造するためのモールドおよび方法を提供す
ることを目的とする。
めに、本発明のモールドは、金属プレートと該金属プレ
ートを少なくともその底面は露出させて封入しているプ
ラスチックボデーとを含んで成る半導体電子素子構造を
製造するためのモールドであって、組み合わせることに
より少なくとも1つのモールドキャビティーを構成する
2つの重ね合わせ可能な半型を含んで成り、上記キャビ
ティーは上記構造を形成するために上記金属プレートを
上記底面を該キャビティーの底面に接触させて保持した
状態で収容し且つ所定量のプラスチックを収容し、個々
の該キャビティーには該金属プレートの片面の少なくと
も一部分に当接しながら該金属プレートを該キャビティ
ーの底面に押し付ける手段が設けられているモールドに
おいて、個々の上記キャビティーに、上記プレートが上
記キャビティー内に装入され上記モールドが閉じられた
状態で上記プレートの側面と上記モールドの内面とによ
って画定される側方への張り出し部分を少なくとも1つ
設けたことを特徴とする。
トの一方の面によってそれぞれ画定される該プレートの
表面の2つの部分に作用する2つの部材であること、上
記一方の面の側面によって画定される2つの側方張り出
し部を有することが望ましい。上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体電子素子を製造する方法は、金属
プレートと該金属プレートを少なくともその底面は露出
させて封入しているプラスチックボデーとを含んで成る
半導体電子素子構造を、上記本発明のモールドを用いて
製造する方法であって、下記の工程:上記金属プレート
を含むブランク材を上記モールドの少なくとも1つのキ
ャビティー内に装入する工程、上記キャビティー内に液
状のプラスチックを注入する工程、上記プラスチックを
硬化させる工程、および上記金属プレートと上記硬化に
より得られたプラスチックボデーとから成る新たなブラ
ンク材を上記モールドから取り出す工程を含んで成る方
法において、上記キャビティーの前記側方張り出し部内
に形成されたプラスチック部分をそれぞれ上記プレート
の側面から分離することにより除去する工程を更に含む
ことを特徴とする。
張り出した2つのウィング状張り出し部(12a)を有
するほぼ4角形の金属プレート(12)から作られ、上
記ウィング状張り出し部の端面が上記プレートの上記側
面を規定していることが望ましい。以下に、添付図面を
参照して、非制限的な実施例により本発明を更に詳細に
説明する。
号10で表示する)は、重ね合わせることができる上下
の半型10aおよび10bを含んで構成される。これら
の半型を重ね合わせると、図示しない適当な流路を介し
て注入口に接続されるモールドキャビティーが構成され
る。熱硬化性エポキシ樹脂等の液状のプラスチックを、
加圧下でこの流路からキャビティー内に注入・充填する
ことができる。
キャビティーは2つの半型の2つの中空室によって構成
される。金属プレート12と、このプレートに取り付け
られた半導体材料のチップと、このチップに電気的に接
続された電流伝達端子14の枠組とを含むブランク材を
下型の中空室内に装入する。図に示したように、プレー
ト12は、長方形の広い部分と、この長方形の短辺から
張り出しプレート上面から少し低くなった2つのウィン
グ12aとから成る。上半型10aには2つの押圧部1
6があり、キャビティー内にブランク材を装入しモール
ドを閉じた状態で、押圧部16の自由端がプレートの表
面部17に当たりこれをキャビティー底面に押し付けて
保持するようになっている。
り出した2つの窪み18は、プレート12が下半型10
bの受容部に収まったときにウィング12aの厚み(特
にウィング先端の側面)によって覆われ、そして下半型
内に張り出し、その上面は上半型10aの平坦部によっ
て覆われる。窪み18は図示しない溝を介して樹脂注入
口に連絡している。
側方張り出し部18を含め完全にキャビティー内を充填
する。硬化後、図3に示したような構造をモールドから
取り出す。この構造は、固化したプラスチックボデー2
0から素子の電流伝達端子となる金属ストリップ14が
突き出ており、金属ストリップ14同士は枠組13によ
って一緒に保持されており、プレート12は底面(図示
せず。型成形処理中にキャビティー底面に接して保持さ
れていた面)の他はプラスチックボデー20内に封入さ
れている。2つの突き出し部22は窪み18内に流入し
た樹脂によって形成されたもので、全体の構造の他の部
分とは金属プレート12のウィング12aの先端のみで
繋がっている。本発明においては、この後で突き出し部
22を適当な工具により全体構造の他の部分から分離す
る。その後、電流伝達端子を一緒い保持していた、枠組
13の部分を剪断により切り離す。最後に、図4に示し
たように電流伝達端子に曲げ加工を施し、端子の先端部
分が構造の底面と同一面内になるようにする。これによ
り得られた素子は、プリント配線基板の表面に半田付け
できる状態になっている。
によって得られる素子は、押圧部16をプレート12に
押し付けたことによりヒートシンクの表面に滲み出し樹
脂の残留が発生することが無くなり、また構造全体から
突き出し部22を分離する面をプレート12のウィング
12aの先端だけに限定したことによりプレート12の
それ以外の縁部は樹脂と接触することが無くなったの
で、突き出し部22を分離する単純な工程以外には型成
形後の機械加工を必要とせずに直ちに表面取り付け可能
な状態にすることができる。
2のそれ以外の部分よりも薄くすることにより、突き出
し部22の分離をより容易にすると同時にプラスチック
ボデー20とプレート12との機械的な掛け留め(アン
カー)作用を大きくすることができる。以上、本発明を
一実施例について説明したが、本発明の技術思想の範囲
内で種々の変更および改変が可能なことは勿論である。
例えば、押圧部16を、これと接触するプレート12の
部分17を図示した以外の形状・寸法とし、それに伴っ
てウィング12aを図示した以外の形状・寸法とするよ
うに構成することもできるし、極端な場合には押圧部1
6をプレート12の幅全体にまで広げることもできる。
る。
る。
半導体素子構造の完成品を示す斜視図である。
た2つの窪み 20…固化したプラスチックボデー
Claims (4)
- 【請求項1】 金属プレート(12)と該金属プレート
(12)を少なくともその底面は露出させて封入してい
るプラスチックボデー(20)とを含んで成る半導体電
子素子構造を製造するためのモールドであって、組み合
わせることにより少なくとも1つのモールドキャビティ
ー(11)を構成する2つの重ね合わせ可能な半型(1
0a,10b)を含んで成り、上記キャビティー(1
1)は上記構造を形成するために上記金属プレート(1
2)を上記底面を該キャビティー(11)の底面に接触
させて保持した状態で収容し且つ所定量のプラスチック
を収容し、個々の該キャビティー(11)には該金属プ
レート(12)の片面の少なくとも一部分(17)に当
接しながら該金属プレート(12)を該キャビティー
(11)の底面に押し付ける手段(16)が設けられて
いるモールドにおいて、 個々の上記キャビティー(11)に、上記プレート(1
2)が上記キャビティー(11)内に装入され上記モー
ルドが閉じられた状態で上記プレート(12)の側面と
上記モールドの内面とによって画定される側方への張り
出し部分(18)を少なくとも1つ設けたことを特徴と
するモールド。 - 【請求項2】 前記プレート(12)を押し付ける手段
は該プレートの一方の面によってそれぞれ画定される該
プレートの表面の2つの部分(17)に作用する2つの
部材(16)であること、上記一方の面の側面によって
画定される2つの側方張り出し部(18)を有すること
を特徴とする請求項1記載のモールド。 - 【請求項3】 金属プレート(12)と該金属プレート
(12)を少なくともその底面は露出させて封入してい
るプラスチックボデー(20)とを含んで成る半導体電
子素子構造を、請求項1または2に記載のモールドを用
いて製造する方法であって、下記の工程:上記金属プレ
ート(12)を含むブランク材を上記モールド(10)
の少なくとも1つのキャビティー(11)内に装入する
工程、 上記キャビティー(11)内に液状のプラスチックを注
入する工程、 上記プラスチックを硬化させる工程、および上記金属プ
レート(12)と上記硬化により得られたプラスチック
ボデー(20)とから成る新たなブランク材を上記モー
ルド(10)から取り出す工程を含んで成る方法におい
て、 上記キャビティーの前記側方張り出し部(18)内に形
成されたプラスチック部分(22)をそれぞれ上記プレ
ート(12)の側面から分離することにより除去する工
程を更に含むことを特徴とする半導体電子素子の製造方
法。 - 【請求項4】 前記ブランク材は、対向する2つの側面
に張り出した2つのウィング部(12a)を有するほぼ
4角形の金属プレート(12)から作られ、上記ウィン
グ部の端面が上記プレートの上記側面を規定しているこ
とを特徴とする請求項3記載の半導体電子素子の製造方
法。
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