JPH0778909A - 半導体素子の封止構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】基板上の半導体素子を保護するための封止構造
において、基板と封止ケースとを隙間なく取付固定する
ことを可能とする。 【構成】基板１には、複数の配線２が設けられ、各配線
２は基板１の外端から該基板１の中央に向かって形成さ
れている。基板１の外端における各配線２には図示しな
いリード線を半田付けするためのランド６が配線２の幅
よりも大きく形成されている。基板１上の略中央にはＳ
ＩＴ等のパワー半導体素子１０が搭載され、配線２と電
気的に接続されている。そして、基板１上のパワー半導
体素子１０を囲むようにシリコン接着剤３が塗布され、
エポキシ樹脂等で形成された保護ケース４がその接着剤
３上に載置されている。保護ケース４の下面全周には、
シリコン樹脂５が設けられており、該シリコン樹脂５は
軟質材料であるため配線２による段差を吸収し、変形し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の封止構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子を基板上に搭載し、こ
の半導体素子を保護するために封止が行われている。

【０００３】図５，図６に示すように、半導体素子８の
封止構造は次のようになっている。基板１の上面には複
数の配線２が設けられ、各配線２は基板１の外端から基
板１の中央に向かって形成されている。また、基板１の
外端における各配線２には図示しないリード線を半田付
けするためのランド６が配線２の幅より大きく形成され
ている。そして、基板１の略中央には１チップの半導体
素子８が搭載され、該半導体素子８は基板１の各配線２
と電気的に接続されている。

【０００４】前記半導体素子８を囲むように基板１の上
面には略四角形状となるようにシリコン接着剤３が塗布
されている。そして、シリコン接着剤３が塗布された基
板１の上面には同じく略四角形状の保護ケース４が載置
され、該保護ケース４はシリコン接着剤３によって基板
１に対し取付固定されている。前記保護ケース４によっ
て半導体素子８が囲まれ、この保護ケース４内には半導
体素子８を外界から保護するためにシリコンゲル等の封
止剤９が注入されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、基板１に対
してシリコン接着剤３により保護ケース４が取付固定さ
れているが、図７に示すように、シリコン接着剤３が基
板１の配線２間に十分充填されていないと、その表面に
窪みが発生する。そのため、保護ケース４の下面とシリ
コン接着剤３の表面の窪みとにより隙間７が形成され
る。

【０００６】この状態で、保護ケース４に封止剤９を注
入すると、隙間７から、封止剤９が漏れ出てしまい、保
護ケース４内の気密性を十分確保することができず、半
導体素子８の封止を行うことができなくなってしまう問
題がある。また、隙間７から漏れ出た封止剤９が配線２
のランド６の上面に載ってしまうと、ランド６とリード
線との半田付けが困難になってしまう恐れもある。

【０００７】この対策として、隙間７を形成しないよう
にシリコン接着剤３の塗布量を増やすと、配線２間にお
けるシリコン接着剤３の表面の窪みを抑えて、隙間７を
形成しないようにすることができる。

【０００８】この場合、保護ケース４をシリコン接着剤
３により基板１に取付固定すると、保護ケース４の厚さ
方向に余分なシリコン接着剤３がはみ出してしまう。こ
のはみ出した不純物の多いシリコン接着剤３が半導体素
子８に付着し、半導体素子８の信頼性が低下してしまう
恐れがある。また、はみ出したシリコン接着剤３が、ラ
ンド６の上面に載ってしまうと、ランド６とリード線と
の半田付けが困難になってしまう恐れもある。

【０００９】特に、基板１に搭載される半導体素子８に
大電流を流す必要がある場合、導通抵抗により発熱しな
いように配線２に厚みを持たせているので、上記問題が
重要視される。

【００１０】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は基板と封止ケースとを隙
間なく接着する封止構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため、請求項１記載の発明は、基板上に形成され
た配線と電気的に接続された半導体素子を保護するた
め、該半導体素子を囲む封止ケースにより封止する半導
体素子の封止構造において、基板と封止ケースとの接合
部に接着剤層と配線段差を吸収する吸収部材とを設けた
ことをその要旨とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において吸収部材は予め配線の形状に合わせて形成さ
れていることをその要旨とする。請求項３記載の発明
は、請求項１記載の発明において吸収部材の厚みは、配
線の厚み以上であって、その配線の厚みに１ｍｍを加え
た厚みの間であることをその要旨とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において吸収部材は基板と封止ケースとの接合部のう
ち配線段差の存在する部分にのみ設けられたことをその
要旨とする。

【００１４】

【作用】従って、請求項１記載の発明によれば、接着剤
層と封止ケースとの間に吸収部材を設けたので、封止ケ
ースを基板に接着した際に、該吸収部材が配線の形状に
応じて追従し、変形するので、封止ケースと基板との間
を隙間なく取付固定させることができる。

【００１５】請求項２記載の発明によれば、吸収部材が
予め配線の形状に形成されているので、封止ケースと基
板との間をさらに確実に、隙間なく取付固定することが
できる。

【００１６】請求項３記載の発明によれば、吸収部材の
厚みを配線の厚み以上とすることにより吸収部材が配線
段差に対して十分に追従変形し、基板と封止ケースとの
間を隙間なく取付固定させる。又、吸収部材の厚みを配
線の厚みに１ｍｍを加えた厚み以下とすることにより、
吸収部材が面内方向に変形することがなく、封止ケース
が基板に確実に固着される。

【００１７】請求項４記載の発明によれば、基板と封止
ケースとの接合部に設けられる吸収部材が少量で済む。

【００１８】

【実施例】以下、本発明をパワー半導体素子の封止構造
に具体化した一実施例を図１〜図３に従って説明する。

【００１９】基板１には、複数の配線２が設けられ、各
配線２は基板１の外端から該基板１の中央に向かって形
成されている。また、基板１の外端における各配線２に
は図示しないリード線を半田付けするためのランド６が
配線２の幅よりも大きく形成されている。そして、基板
１上の略中央にはＳＩＴ等のパワー半導体素子１０が搭
載され、配線２と電気的に接続されている。そのため、
基板１上の配線２は大電流を流す必要があり、０．３ｍ
ｍ厚程度と、小電流を流すのみの半導体素子の場合と比
べて厚いものとなっている。

【００２０】そして、基板１上のパワー半導体素子１０
を囲むようにシリコン接着剤３が塗布され、エポキシ樹
脂等で形成された保護ケース４がその接着剤３上に載置
されている。保護ケース４の下面全周には、シリコン樹
脂５が設けられており、該シリコン樹脂５は軟質材料で
あるため配線２による段差を吸収し、変形している。そ
の結果、基板１上に塗布されているシリコン接着剤３と
シリコン樹脂５とにより、基板１と保護ケース４との間
を隙間なく埋めている。

【００２１】次に、上記した封止構造の作成方法につい
て説明する。配線２と電気的に接続されたパワー半導体
素子１０が搭載された基板１上に、パワー半導体素子１
０を囲むようにシリコン接着剤３を塗布する。保護ケー
ス４には予め、シリコン樹脂５を塗布し、凝固させてお
く。なお、シリコン樹脂５はあまり厚いと面内方向に力
が加わって変形してしまい、保護ケース４を基板１に確
実に固着できなくなる。逆に薄いと、シリコン樹脂５が
配線２による段差に十分に追従変形できず、基板１と保
護ケース４との間の隙間を埋めることができない。従っ
て、シリコン樹脂５の厚みとしては、配線２の厚み以上
で、配線２の厚みに１ｍｍを加えた厚み以下が好まし
い。そして、保護ケース４をシリコン接着剤３上に載置
したときに、図示しない治具を用いて保護ケース４と基
板１をクランプする。このとき、シリコン樹脂５の配線
２への接合部分に圧力が加わり、シリコン樹脂５が配線
２の段差形状に追従して変形する。その結果、保護ケー
ス４と基板１との間は隙間なく取付固定される。そし
て、図２に示すように保護ケース４内にパワー半導体素
子１０を外界から保護するためにシリコンゲル等の封止
剤９が注入される。

【００２２】上記したように、保護ケース４と基板１と
の間には隙間が生じていないので、封止剤９が漏れ出る
ことはなく、気密性が保たれる。また、シリコン接着剤
３も適量を塗布するだけでよいので、余分なシリコン接
着剤３がはみ出し、パワー半導体素子１０に付着し、パ
ワー半導体素子１０の信頼性を低下させる恐れもなく、
またランド６の上面に載りリード線との半田付けが困難
になってしまう恐れもない。

【００２３】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、例
えば次のように変更してもよい。 （１） 上記実施例では保護ケース４に塗布するシリコ
ン樹脂５は、全周にわたって均一に塗布されているが、
予め、基板１上の配線２の段差形状に合わせて、シリコ
ン樹脂５を形成しておいてもよい。

【００２４】例えば、図４に示すような型１１を用いて
シリコン樹脂５を形成する。ここで、型１１にはシリコ
ン樹脂５を流し込む溝１２が設けられ、溝１２内には、
基板１上の配線２と同形状、あるいは、少し大きめの、
矩形突状部１３が形成されている。そして、シリコン樹
脂５を型１１の溝１２に流し込み、その上から保護ケー
ス４を載置する。シリコン樹脂５を凝固させた後、型１
１より保護ケース４を外すと、基板１上の配線２に接合
する部分が凹状であるシリコン樹脂５が形成される。以
後は上記実施例と同様に、シリコン接着剤３を塗布した
基板１上に取付固定する。本実施例では、シリコン樹脂
５の基板１の配線２に接合する部分に無理な圧力をかけ
なくとも、シリコン樹脂５は配線段差に追従するので、
さらに基板１と保護ケース４との接着性が上がり、気密
性が保たれる。

【００２５】（２） 上記実施例では、シリコン樹脂５
を保護ケース４下面全周に設けていたが、図１に示すよ
うに実際には、配線２に接続し、外端に形成されるラン
ド６は、基板１外端の一組の対辺に設けられているのみ
なので、シリコン樹脂５も対応する保護ケース４の一組
の対辺にのみ設けてもよい。

【００２６】すなわち、配線２上に接着する保護ケース
４の一組の対辺を、シリコン樹脂５を塗布する分だけ切
削し、そこにシリコン樹脂５を設けた状態で下面全周を
面一とし、基板１へ接着する。このとき、配線２と接合
しない方の一組の対辺はシリコン接着剤３のみにより接
着され、配線２と接合する方の一組の対辺は上記実施例
と同様にシリコン樹脂５により配線２の段差が吸収さ
れ、隙間なく接着される。したがって、本実施例では、
使用するシリコン樹脂５が少量で済み、コスト減が望ま
れる。

【００２７】（３） 上記実施例では保護ケース４側に
シリコン樹脂５を設けた後、接着を行っていたが、シリ
コン樹脂５を予め、基板１側に設け、その上にシリコン
接着剤３を塗布し、保護ケース４との接着を行っても良
い。

【００２８】（４） 上記実施例では吸収部材としてシ
リコン樹脂５を用いたが、弾力性に富み、絶縁性があれ
ば良いので、例えば、シリコン接着剤、軟質のエポキシ
樹脂、フッ素樹脂等であってもよい。特に、シリコン接
着剤であれば保護ケース４と基板１を接着する際に、接
合する部分が互いに同じ材料であるので、接着性が良く
なり、さらに気密性が良くなる。

【００２９】（５） 上記実施例では保護ケース４の材
質にエポキシ樹脂を用いた場合であるが、他にも、ＰＰ
Ｓ樹脂，ＰＢＴ樹脂等の場合に適用してもよい。 （６） 上記実施例では基板１に保護ケース４を設け、
シリコンゲル等の樹脂で封止をする封止構造を想定して
いるが、封止ケースとしてキャップを設ける気密封止形
のパッケージに適用してもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、封
止ケースと配線基板との間を隙間なく取付固定すること
ができ、気密性、信頼性を高めることができる優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の半導体素子の封止方法を示す図であ
る。

【図２】本実施例の半導体素子の封止構造を示す図であ
る。

【図３】保護ケースと基板との接合面の拡大断面図であ
る。

【図４】吸収部材形成方法を示す図である。

【図５】従来の半導体素子の封止方法を示す図である。

【図６】従来の半導体素子の封止構造を示す図である。

【図７】保護ケースと基板との接合面の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１…基板、２…配線、３…シリコン接着剤、４…保護ケ
ース、５…シリコン樹脂、６…ランド、７…隙間、８…
半導体素子、９…封止剤、１０…ＳＩＴ等のパワー半導
体素子、１１…型、１２…溝、１３…矩形突状部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に形成された配線と電気的に接続
   された半導体素子を保護するため、該半導体素子を囲む
   封止ケースにより封止する半導体素子の封止構造におい
   て、 前記基板と前記封止ケースとの接合部に接着剤層と配線
   段差を吸収する吸収部材とを設けた半導体素子の封止構
   造。
2. 【請求項２】 吸収部材は予め配線の形状に合わせて形
   成されている請求項１記載の半導体素子の封止構造。
3. 【請求項３】 吸収部材の厚みは、配線の厚み以上であ
   って、その配線の厚みに１ｍｍを加えた厚みの間である
   請求項１又は２記載の半導体素子の封止構造。
4. 【請求項４】 吸収部材は基板と封止ケースとの接合部
   のうち配線段差の存在する部分にのみ設けられた請求項
   １ないし３いずれか一つ記載の半導体素子の封止構造。