JPH06151700A - Intelligent transistor module - Google Patents
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- JPH06151700A JPH06151700A JP4300698A JP30069892A JPH06151700A JP H06151700 A JPH06151700 A JP H06151700A JP 4300698 A JP4300698 A JP 4300698A JP 30069892 A JP30069892 A JP 30069892A JP H06151700 A JPH06151700 A JP H06151700A
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- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明はインテリジェントトラ
ンジスタモジュールの構造に係り、特にモジュール内の
ゲル状樹脂の膨脹による外部導出端子への応力が発生し
ないようにしたものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an intelligent transistor module, and more particularly to an intelligent transistor module in which stress is not generated on an external lead terminal due to expansion of gel-like resin in the module.
【０００２】[0002]
【従来の技術】トランジスタモジュールを使用する機器
は高信頼性化、小型化、薄型化が進んでいる。これに伴
い、トランジスタモジュールは内部に搭載している素子
に対する保護機能とコントロール機能を設けた、いわゆ
るインテリジェント化が進んだインテリジェントトラン
ジスタモジュールとなっている。インテリジェントトラ
ンジスタモジュールはインテリジェント化のために、素
子を搭載する基板上にパワー半導体素子だけではなく、
ＩＣ、抵抗、コンデンサー等の電気素子も搭載してい
る。2. Description of the Related Art High reliability, miniaturization, and thinning of devices using transistor modules have been advanced. Along with this, the transistor module has become a so-called intelligent transistor module with a so-called intelligent function, which is provided with a protection function and a control function for the elements mounted inside. The intelligent transistor module is not only a power semiconductor element on the board on which the element is mounted, but also an intelligent transistor module.
It is also equipped with electric elements such as ICs, resistors and capacitors.
【０００３】図２は従来のインテリジェントトランジス
タモジュールの断面図である。図において、20はヒート
シンクであり、ヒートシンク上には絶縁基板21が半田層
22により接合されている。23は絶縁基板21上に形成され
た回路パターンであり、回路パターン上にはヒートスプ
レッダー24を介して半導体素子25が搭載されている。26
はボンディングワイヤーであり、半導体素子25上に形成
されている電極と回路パターン23とを接続している。さ
らに、回路パターン23には、図示していないが抵抗、コ
ンデンサ等の電気素子が接続されている。27は半導体素
子25の表面を保護する表面保護樹脂である。28は外部導
出端子であり、回路パターン23に半田で接続されてい
る。29は樹脂ケースであり、外部導出端子28を通す穴が
上部に開いており、ヒートシンク20にシリコン樹脂接着
剤で接着されている。30はゲル状樹脂であり、ヒートシ
ンク20と樹脂ケース29によってできる空洞部にボンディ
ングワイヤー26が隠れる程度の厚さに充填されている。
31はエポキシ樹脂であり、上記空洞部にゲル状樹脂30を
充填した後のゲル状樹脂30の上部に残った空洞部に充填
されている。したがって、樹脂ケース29内の回路パター
ン23および半導体素子25を含む電気素子はゲル状樹脂30
とエポキシ樹脂31により気密封止されることになる。FIG. 2 is a sectional view of a conventional intelligent transistor module. In the figure, 20 is a heat sink, and an insulating substrate 21 is provided on the heat sink with a solder layer.
Joined by 22. Reference numeral 23 denotes a circuit pattern formed on the insulating substrate 21, and the semiconductor element 25 is mounted on the circuit pattern via the heat spreader 24. 26
Is a bonding wire, which connects the electrode formed on the semiconductor element 25 and the circuit pattern 23. Further, although not shown, electric elements such as resistors and capacitors are connected to the circuit pattern 23. 27 is a surface protection resin that protects the surface of the semiconductor element 25. Reference numeral 28 is an external lead terminal, which is connected to the circuit pattern 23 by soldering. Reference numeral 29 denotes a resin case, which has a hole through which the external lead-out terminal 28 passes and which is bonded to the heat sink 20 with a silicone resin adhesive. 30 is a gel-like resin, and is filled with a thickness such that the bonding wire 26 is hidden in the cavity formed by the heat sink 20 and the resin case 29.
Reference numeral 31 denotes an epoxy resin, which is filled in the cavity remaining above the gel resin 30 after the gel resin 30 is filled in the cavity. Therefore, the electric element including the circuit pattern 23 and the semiconductor element 25 in the resin case 29 is made of the gel resin 30.
And the epoxy resin 31 hermetically seals.
【０００４】ところで、電源電圧が供給され上記半導体
素子が発熱すると、全体が熱膨脹により伸びる。このと
き、回路パターンにボンディングされているワイヤー26
を動かそうとする。このとき、ワイヤー26が固定されて
いると、ワイヤーに応力が集中して亀裂が生じる原因と
なる。このため、インテリジェントトランジスタモジュ
ールではワイヤーは流動性のあるゲル状樹脂30で気密封
止して自由に動けるようにしている。When a power supply voltage is supplied and the semiconductor element generates heat, the entire semiconductor element expands due to thermal expansion. At this time, the wire 26 bonded to the circuit pattern
Try to move. At this time, if the wire 26 is fixed, stress concentrates on the wire and causes cracks. Therefore, in the intelligent transistor module, the wire is hermetically sealed with the fluid gel-like resin 30 so that the wire can move freely.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】また、半導体素子の発
熱によりゲル状樹脂30は熱膨脹する。このため、ゲル状
樹脂30上にあるエポキシ樹脂31はゲル状樹脂により樹脂
ケース29の内側に押し付けられ、圧縮される。ただし、
樹脂ケース29には外部導出端子28を通す穴が開いてお
り、この穴の部分のエポキシ樹脂31は樹脂ケースに押さ
え付けられることがないためにゲル状樹脂30により押し
上げられる。この穴の部分の押し上げられたエポキシ樹
脂31は外部導出端子28に接着しているために、外部導出
端子28を引き上げるように作用する。ところが、外部導
出端子28も引き上げられる方向に熱膨張するため、ゲル
状樹脂30と同程度に膨脹すれば端子28は引き上げられる
作用を受けない。しかし、ゲル状樹脂30の線膨脹率７０
×１０-6／℃に対して端子28の線膨脹率は１６．５×１
０-6／℃というように大幅に低いために膨脹の差が大き
くなり、結局端子28は引き上げられる作用を受けてしま
う。したがって、外部導出端子28を回路パターン23と接
続している半田部分に引っ張り応力が加わる。そして、
電気素子の電源のオン／オフが繰り返されるとゲル状樹
脂30の熱膨張と弛緩が繰り返されるために、上記半田部
分に引っ張り応力が繰り返し加えられることになり、半
田部に亀裂が発生する場合がある。The gel-like resin 30 thermally expands due to the heat generated by the semiconductor element. Therefore, the epoxy resin 31 on the gel-like resin 30 is pressed and compressed inside the resin case 29 by the gel-like resin. However,
The resin case 29 has a hole through which the external lead-out terminal 28 passes, and the epoxy resin 31 in this hole is pushed up by the gel resin 30 because it is not pressed against the resin case. Since the epoxy resin 31 pushed up in this hole portion is adhered to the external lead-out terminal 28, it acts so as to pull up the external lead-out terminal 28. However, since the external lead-out terminal 28 also thermally expands in the pulling-up direction, if the gelling resin 30 expands to the same degree, the terminal 28 is not pulled up. However, the linear expansion coefficient of the gel resin 30 is 70
The linear expansion coefficient of the terminal 28 is 16.5 × 1 with respect to × 10 -6 / ° C.
Since it is as low as 0 -6 / ° C, the difference in expansion becomes large, and the terminal 28 is eventually pulled up. Therefore, tensile stress is applied to the solder portion connecting the external lead-out terminal 28 to the circuit pattern 23. And
When the power of the electric element is repeatedly turned on / off, the gel-like resin 30 is repeatedly expanded and relaxed, so that tensile stress is repeatedly applied to the solder portion, which may cause a crack in the solder portion. is there.
【０００６】上記のように、従来のインテリジェントト
ランジスタモジュールはゲル状樹脂の熱膨張により外部
導出端子と回路パターンの接続部に亀裂が発生しやす
く、信頼性に問題があった。As described above, the conventional intelligent transistor module has a problem in reliability because the thermal expansion of the gel-like resin tends to cause cracks in the connecting portion between the external lead terminal and the circuit pattern.
【０００７】この発明は上記問題点を解決すべくなされ
たものであり、その目的はゲル状樹脂の熱膨張により外
部導出端子と回路パターンの接続部に応力が加わらない
構造をもった、信頼性の向上するインテリジェントトラ
ンジスタモジュールを提供することである。The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a structure in which stress is not applied to the connecting portion between the external lead-out terminal and the circuit pattern due to the thermal expansion of the gel-like resin. It is to provide an intelligent transistor module that improves.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明のインテリジェ
ントトランジスタモジュールはヒートシンクと、上記ヒ
ートシンク上に接合された回路パターンの形成された基
板と、上記回路パターンに接続された電気素子と、上記
電気素子の周囲を囲む、少なくとも上記電気素子よりも
高さのある絶縁物で形成された枠と、上記枠の内側に流
し込まれたゲル状樹脂と、上記枠の外側と上部を覆うよ
うに上記ヒートシンクに接着された樹脂ケースと、上記
枠の外側の上記回路パターンに接続され、少なくとも上
記樹脂ケースの高さよりも長い外部導出端子と、上記外
部導出端子が通る上記樹脂ケースに開孔された穴と、上
記樹脂ケースとヒートシンクとによりできる空洞部に充
填されたエポキシ樹脂とを備えたことを特徴とする。An intelligent transistor module of the present invention includes a heat sink, a substrate on which a circuit pattern is formed, which is bonded on the heat sink, an electric element connected to the circuit pattern, and an electric element of the electric element. A frame that surrounds the periphery and is formed of an insulator that is at least higher than the electric element, a gel-like resin that is cast inside the frame, and adheres to the heat sink so as to cover the outside and the top of the frame. A resin case, an external lead-out terminal connected to the circuit pattern outside the frame and longer than at least the height of the resin case, a hole formed in the resin case through which the external lead-out terminal passes, and It is characterized by comprising an epoxy resin with which a cavity formed by a resin case and a heat sink is filled.
【０００９】[0009]
【作用】上記のような構造のインテリジェントトランジ
スタモジュールにおいては、枠が電気素子を覆うゲル状
樹脂の外部導出端子部への流れ出しを防ぐように作用す
る。In the intelligent transistor module having the above structure, the frame acts to prevent the gel-like resin covering the electric element from flowing out to the external lead-out terminal portion.
【００１０】[0010]
【実施例】図１はこの発明の一実施例に係るインテリジ
ェントトランジスタモジュールの断面図であり、前記図
２に対応している。この発明のインテリジェントトラン
ジスタモジュールが図２のインテリジェントトランジス
タモジュールと異なる点は回路パターン上に搭載された
半導体素子やコンデンサ等の電気素子を囲む枠が備えら
れ、ゲル状樹脂とエポキシ樹脂が充填される場所が変わ
ったことであり、その他は図２と同様である。図１にお
いて、10はゲル状樹脂流れ止め用の枠であり、絶縁基板
21上の回路パターン23に接続されている図示していない
電気素子と半導体素子25およびボンディングワイヤー26
を囲むように、しかも外部導出端子28よりも内側に設置
されている。また、枠10は半導体素子25を回路パターン
23に接続しているボンディングワイヤー26よりも高く、
樹脂またはセラミックの絶縁物で成形されたものであ
り、シリコーン樹脂接着剤で絶縁基板21上に接着されて
いる。11はゲル状樹脂であり、枠10の中にボンディング
ワイヤー26を略覆う程度に、かつ枠10の外側に流れ出さ
ないように流し込まれている。12はエポキシ樹脂であ
り、樹脂ケース29と枠10との間から樹脂ケース29とゲル
状樹脂11との間にできる連続した空洞部に流し込まれて
いる。このため、枠10と樹脂ケース29との間にある外部
導出端子28は従来ゲル状樹脂とエポキシ樹脂で封止され
ていたが、この実施例ではエポキシ樹脂12にのみで封止
されている。そして、この流し込まれたエポキシ樹脂12
が硬化することにより、樹脂ケース29内の回路パターン
23及び半導体素子25を含む電気素子がゲル状樹脂11とエ
ポキシ樹脂12より気密封止されることになる。1 is a sectional view of an intelligent transistor module according to an embodiment of the present invention and corresponds to FIG. The intelligent transistor module of the present invention is different from the intelligent transistor module of FIG. 2 in that a frame surrounding an electric element such as a semiconductor element or a capacitor mounted on a circuit pattern is provided and a place where the gel resin and the epoxy resin are filled. Has been changed, and the other points are the same as in FIG. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a frame for blocking the gel-like resin flow, which is an insulating substrate
Electrical elements (not shown) connected to the circuit pattern 23 on 21 and semiconductor element 25 and bonding wire 26
And is installed inside the external lead-out terminal 28. In addition, the frame 10 includes the semiconductor element 25 in a circuit pattern.
Higher than the bonding wire 26 connected to 23,
It is molded from a resin or ceramic insulator, and is bonded onto the insulating substrate 21 with a silicone resin adhesive. Reference numeral 11 denotes a gel-like resin, which is poured into the frame 10 so as to substantially cover the bonding wire 26 and so as not to flow outside the frame 10. Reference numeral 12 denotes an epoxy resin, which is poured into a continuous cavity formed between the resin case 29 and the frame 10 between the resin case 29 and the frame 10. Therefore, the external lead-out terminal 28 between the frame 10 and the resin case 29 has conventionally been sealed with a gel resin and an epoxy resin, but in this embodiment, it is sealed only with the epoxy resin 12. And this poured epoxy resin 12
As the resin hardens, the circuit pattern inside the resin case 29
Electrical elements including 23 and the semiconductor element 25 are hermetically sealed with the gel resin 11 and the epoxy resin 12.
【００１１】ところで、半導体素子25等の電気素子が発
熱するとゲル状樹脂11は熱膨脹しようとするが、横方向
は枠10があるために膨脹できず、上下方向は絶縁基板21
とエポキシ樹脂12を介した樹脂ケース29に挟まれている
ため、エポキシ樹脂12が圧縮される分だけ僅かに膨脹で
きる。この結果、ゲル状樹脂11は殆ど膨脹できないため
に内部応力が増加するが、従来のように外部導出端子28
と回路パターン23を接続している半田部分にはゲル状樹
脂11の膨脹による応力が加わることがなくなった。とこ
ろが、外部導出端子28はエポキシ樹脂12で封止されてい
るために導出端子よりもエポキシ樹脂の膨脹が大きい
と、従来技術のゲル状樹脂と同様にエポキシ樹脂は導出
端子を引き上げるように作用する。このエポキシ樹脂12
の線膨脹係数は３０×１０-6／℃であるのに対して外部
導出端子28の線膨脹係数は１６．５×１０-6である。し
たがって、エポキシ樹脂12は外部導出端子28よりも膨脹
して外部導出端子28を引き上げるように作用する。しか
し、従来技術のゲル状樹脂と外部導出端子の線膨脹係数
の差よりもエポキシ樹脂12と外部導出端子28の線膨脹係
数の差は小さいため、実施例では外部導出端子が引き上
げられる作用は従来よりも小さくなっている。したがっ
て、実施例では外部導出端子28を回路パターン23と接続
している半田部分に加わる引っ張り応力も従来に較べて
小さくなり、この半田部分の亀裂発生に対する信頼性が
向上している。実際、温度サイクルテストにおいては従
来のインテリジェントトランジスタモジュールでは１０
０サイクルで上記半田部分に亀裂が発生したのに対し
て、実施例のモジュールでは３００サイクルでもまった
く異常がないとの結果が得られている。By the way, when an electric element such as the semiconductor element 25 generates heat, the gel-like resin 11 tries to expand thermally, but it cannot expand due to the frame 10 in the lateral direction, and the insulating substrate 21 in the vertical direction.
Since the epoxy resin 12 is sandwiched between the resin case 29 and the epoxy resin 12, the epoxy resin 12 can be slightly expanded by the amount of compression. As a result, the gel-like resin 11 hardly expands, so that the internal stress increases.
The stress due to the expansion of the gel-like resin 11 is no longer applied to the solder portion connecting the circuit pattern 23 with. However, since the external lead-out terminal 28 is sealed with the epoxy resin 12, if the expansion of the epoxy resin is larger than that of the lead-out terminal, the epoxy resin acts to pull up the lead-out terminal like the gel resin of the prior art. . This epoxy resin 12
Has a linear expansion coefficient of 30 × 10 -6 / ° C., whereas the external expansion terminal 28 has a linear expansion coefficient of 16.5 × 10 -6 . Therefore, the epoxy resin 12 expands more than the external lead-out terminal 28 and acts so as to pull up the external lead-out terminal 28. However, since the difference in the linear expansion coefficient between the epoxy resin 12 and the external lead-out terminal 28 is smaller than the difference in the linear expansion coefficient between the gel-like resin and the external lead-out terminal of the prior art, the effect of pulling up the external lead-out terminal in the embodiment is Is smaller than. Therefore, in the embodiment, the tensile stress applied to the solder portion connecting the external lead-out terminal 28 to the circuit pattern 23 is smaller than that in the conventional case, and the reliability of cracking of the solder portion is improved. In fact, the conventional intelligent transistor module is 10 in the temperature cycle test.
While the crack was generated in the solder portion at 0 cycle, the module of the example has the result that no abnormality is found even after 300 cycles.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
ゲル状樹脂の熱膨張により外部導出端子と回路パターン
の接続部に応力が加わらない構造をもった、信頼性の向
上するインテリジェントトランジスタモジュールを提供
することができる。As described above, according to the present invention, the intelligent transistor module having the structure in which the stress is not applied to the connection portion between the external lead-out terminal and the circuit pattern due to the thermal expansion of the gel-like resin, and the reliability is improved. Can be provided.
【図１】この発明の一実施例に係るインテリジェントト
ランジスタモジュールの断面図。FIG. 1 is a sectional view of an intelligent transistor module according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来のインテリジェントトランジスタモジュー
ルの断面図。FIG. 2 is a sectional view of a conventional intelligent transistor module.
10…ゲル状樹脂流れ止め用枠、11…ゲル状樹脂、12…エ
ポキシ樹脂、20…ヒートシンク、21…絶縁基板、23…回
路パターン、25…半導体素子、26…ボンディングワイヤ
ー、28…外部導出端子、29…樹脂ケース。10 ... Gel resin flow stop frame, 11 ... Gel resin, 12 ... Epoxy resin, 20 ... Heat sink, 21 ... Insulating substrate, 23 ... Circuit pattern, 25 ... Semiconductor element, 26 ... Bonding wire, 28 ... External lead-out terminal , 29… Resin case.
Claims (3)
れた基板と、 上記回路パターンに接続された電気素子と、 上記電気素子の周囲を囲む、少なくとも上記電気素子よ
りも高さのある絶縁物で形成された枠と、 上記枠の内側に流し込まれたゲル状樹脂と、 上記枠の外側と上部を覆うように上記ヒートシンクに接
着された樹脂ケースと、 上記枠の外側の上記回路パターンに接続され、少なくと
も上記樹脂ケースの高さよりも長い外部導出端子と、 上記外部導出端子が通る上記樹脂ケースに開孔された穴
と、 上記樹脂ケースとヒートシンクとによりできる空洞部に
充填されたエポキシ樹脂とを備えたことを特徴とするイ
ンテリジェントトランジスタモジュール。1. A heat sink, a substrate on which a circuit pattern is formed, which is bonded onto the heat sink, an electric element connected to the circuit pattern, and a periphery of the electric element, which is at least higher than the electric element. A frame formed of a thick insulator, a gel-like resin poured into the inside of the frame, a resin case bonded to the heat sink so as to cover the outside and the top of the frame, and the outside of the frame. An external lead terminal that is connected to the circuit pattern and is longer than at least the height of the resin case, a hole formed in the resin case through which the external lead terminal passes, and a cavity formed by the resin case and a heat sink. An intelligent transistor module, characterized by comprising:
する請求項１に記載のインテリジェントトランジスタモ
ジュール。2. The intelligent transistor module according to claim 1, wherein the frame is made of resin.
特徴とする請求項１に記載のインテリジェントトランジ
スタモジュール。3. The intelligent transistor module according to claim 1, wherein the frame is made of ceramic.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4300698A JPH06151700A (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Intelligent transistor module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4300698A JPH06151700A (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Intelligent transistor module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151700A true JPH06151700A (en) | 1994-05-31 |
Family
ID=17888010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4300698A Withdrawn JPH06151700A (en) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | Intelligent transistor module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06151700A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5301155A (en) * | 1990-03-20 | 1994-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Multiblock semiconduction storage device including simultaneous operation of a plurality of block defect determination circuits |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP4300698A patent/JPH06151700A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5301155A (en) * | 1990-03-20 | 1994-04-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Multiblock semiconduction storage device including simultaneous operation of a plurality of block defect determination circuits |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000201 |