JPH088374A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH088374A JPH088374A JP13686594A JP13686594A JPH088374A JP H088374 A JPH088374 A JP H088374A JP 13686594 A JP13686594 A JP 13686594A JP 13686594 A JP13686594 A JP 13686594A JP H088374 A JPH088374 A JP H088374A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring terminal
- wiring
- semiconductor device
- terminal
- stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、半導体装置に関し、その目的は、各
配線端子半田付け部の応力破壊に耐えることのできる配
線端子を提供し、熱的信頼性の向上をはかることにあ
る。 【構成】図１において、１１は半導体素子、１２は配線
端子、１２ａは配線端子半田付け部、１３は冷却フィ
ン、１４はシリコーンゲル、１５はハードレジン、１６
はケース、１７は端子ブロックである。本発明の半導体
装置は、Ｃベンド先端の肉厚を薄肉化することで効果的
に配線端子の剛性を低減し、配線端子半田付け部１２ａ
にかかる応力を低減できる構造とした。 【効果】半導体装置内において、配線抵抗をほとんど増
加させることなしに温度変化により発生する配線端子半
田付け部１２ａの応力を低減できる。
配線端子半田付け部の応力破壊に耐えることのできる配
線端子を提供し、熱的信頼性の向上をはかることにあ
る。 【構成】図１において、１１は半導体素子、１２は配線
端子、１２ａは配線端子半田付け部、１３は冷却フィ
ン、１４はシリコーンゲル、１５はハードレジン、１６
はケース、１７は端子ブロックである。本発明の半導体
装置は、Ｃベンド先端の肉厚を薄肉化することで効果的
に配線端子の剛性を低減し、配線端子半田付け部１２ａ
にかかる応力を低減できる構造とした。 【効果】半導体装置内において、配線抵抗をほとんど増
加させることなしに温度変化により発生する配線端子半
田付け部１２ａの応力を低減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置においての
高性能化，熱的高信頼性に関する。
高性能化，熱的高信頼性に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来のパワーモジュール半導体装
置における断面図を示す。両面に金属板を有する絶縁板
１０と該絶縁板１０上の金属板に固着された半導体素子
１１と配線端子１２，その絶縁板下の金属板に固着され
た冷却フィン１３，それらをコーティングしているシリ
コーンゲル１４とその上を覆っているハードレジン１５
とケース１６，端子ブロック１７から成り立っている。
この種のパワーモジュールは数百アンペアの電流が流れ
るため、発生する熱による温度変化及び種々の環境にさ
らされることによる温度変化にさらされる。この場合、
シリコーンゲル１４の熱膨張係数（３００×１０-6／
℃）が他の構造体より大きくシリコーンゲル１４の膨張
収縮により半導体装置内の各配線端子１２の半田付け部
に繰返し大きな応力が加わる。これにより半田部で亀裂
の発生，進展が起こり極端な場合、剥離に至る。このた
め特開昭59−177951号公報のように配線端子１２にアル
ファベットのＣ状の蛇行部分を設けている。この蛇行部
分の設置は端子全体の剛性を小さくし、ゲルの膨張／収
縮により発生する引張力を低減し、結果として半田付け
部での応力低減を目的としたものである。
置における断面図を示す。両面に金属板を有する絶縁板
１０と該絶縁板１０上の金属板に固着された半導体素子
１１と配線端子１２，その絶縁板下の金属板に固着され
た冷却フィン１３，それらをコーティングしているシリ
コーンゲル１４とその上を覆っているハードレジン１５
とケース１６，端子ブロック１７から成り立っている。
この種のパワーモジュールは数百アンペアの電流が流れ
るため、発生する熱による温度変化及び種々の環境にさ
らされることによる温度変化にさらされる。この場合、
シリコーンゲル１４の熱膨張係数（３００×１０-6／
℃）が他の構造体より大きくシリコーンゲル１４の膨張
収縮により半導体装置内の各配線端子１２の半田付け部
に繰返し大きな応力が加わる。これにより半田部で亀裂
の発生，進展が起こり極端な場合、剥離に至る。このた
め特開昭59−177951号公報のように配線端子１２にアル
ファベットのＣ状の蛇行部分を設けている。この蛇行部
分の設置は端子全体の剛性を小さくし、ゲルの膨張／収
縮により発生する引張力を低減し、結果として半田付け
部での応力低減を目的としたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術におい
て、半導体装置内の配線端子１２はＣベンドを設けて前
述したように縦方向の引っ張り応力に対して配線端子半
田付け部の応力を緩和する構造としているが、半導体装
置の設計上、Ｃベンドの長さを十分に確保できない場合
や配線抵抗低減のため配線端子１２を厚肉にした場合、
Ｃベンドの効果が十分でなくなる。
て、半導体装置内の配線端子１２はＣベンドを設けて前
述したように縦方向の引っ張り応力に対して配線端子半
田付け部の応力を緩和する構造としているが、半導体装
置の設計上、Ｃベンドの長さを十分に確保できない場合
や配線抵抗低減のため配線端子１２を厚肉にした場合、
Ｃベンドの効果が十分でなくなる。
【０００４】本発明の目的は、素子の高性能化に伴い、
上記の課題である配線端子の配線抵抗をほとんど増加さ
せることなく、ベンド効果を高める応力緩和構造とし、
熱的信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
上記の課題である配線端子の配線抵抗をほとんど増加さ
せることなく、ベンド効果を高める応力緩和構造とし、
熱的信頼性の高い半導体装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は配線端子を１ヶ
所薄肉化し、効果的に端子の剛性低減したものである。
所薄肉化し、効果的に端子の剛性低減したものである。
【０００６】
【作用】本発明による配線端子は、一部の肉厚を薄くし
ただけなので配線抵抗はほとんど増加しない。一方で端
子の剛性低減に効果的な場所に肉薄部があるのでゲルの
膨張／収縮による配線端子半田付け部１２ａの応力を飛
躍的に低減できる。また、配線端子半田付け部１２ａの
応力を従来の値と変えずに設計した場合、配線端子薄肉
部以外の厚肉化が可能であり、これにより配線抵抗の低
減をすることもでき、高性能化に対応した熱的信頼性の
高い半導体装置を実現できる。
ただけなので配線抵抗はほとんど増加しない。一方で端
子の剛性低減に効果的な場所に肉薄部があるのでゲルの
膨張／収縮による配線端子半田付け部１２ａの応力を飛
躍的に低減できる。また、配線端子半田付け部１２ａの
応力を従来の値と変えずに設計した場合、配線端子薄肉
部以外の厚肉化が可能であり、これにより配線抵抗の低
減をすることもでき、高性能化に対応した熱的信頼性の
高い半導体装置を実現できる。
【０００７】
【実施例】図１に、本発明の実施例を示す。両面に金属
板を有する絶縁板１０と該絶縁板１０上の金属板に固着
された半導体素子１１と配線端子１２，その絶縁板下の
金属板に固着された冷却フィン１３，それらをコーティ
ングしているシリコーンゲル１４とその上を覆っている
ハードレジン１５とケース１６，端子ブロック１７から
成り立っているパワーモジュールにおいて、配線端子１
２の応力集中箇所１の断面積を薄くしたことを特徴とす
る構成となっている。全断面を薄くすると応力緩和構造
としての機能は向上するが配線抵抗は増加する。また厚
くすると、配線抵抗は低減できるが、配線端子半田付け
部１２ａに大きな応力が発生し配線端子半田付け部１２
ａでの亀裂の原因となる。そこで本発明ではＣベンドの
先端１の断面２次モーメント低減が端子全体の剛性低減
に効果的であることを構造解析より明らかにし、この箇
所の肉厚を他の配線端子肉厚より薄くすることで、配線
端子全体の剛性を低減し、配線端子半田付け部１２ａの
応力を緩和する構造としたものである。そこで本構造に
対してモデルを作りシミュレーション解析した。モデル
は端子平面に対して垂直な方向の断面２次モーメントを
大きくさせ、合わせて端子平面と平行方向の断面２次モ
ーメントの減少ができるような最適な厚さを決め、応力
集中箇所のみをその必要な厚さとし、応力のかからない
ところはより厚くし、できるだけ配線抵抗の増加しない
構造とした。計算は、応力集中箇所を通常の形である従
来モデル(図３−(ａ)）横４mm，縦１.２mmの厚さ，ベン
ド長１２mmの端子をつくり、それに対してＣベンド部先
端を１／２に薄くしたもの（図３−(ｂ)）、その他のサ
イズについては同様としたもので比較検討を行った。条
件はゲルが膨張したと仮定しＣベンド上部（図３−(ａ)
３）から１００μｍ縦方向に引張ったものとする。ま
た、材質については電気抵抗が小さいこと、表面酸化が
少ないこと、引っ張り強度が強いこと、半田とのぬれ性
等を考慮した中で銅が上記条件のなかで一番有利な為、
従来通り無酸素銅を使用したものとする。
板を有する絶縁板１０と該絶縁板１０上の金属板に固着
された半導体素子１１と配線端子１２，その絶縁板下の
金属板に固着された冷却フィン１３，それらをコーティ
ングしているシリコーンゲル１４とその上を覆っている
ハードレジン１５とケース１６，端子ブロック１７から
成り立っているパワーモジュールにおいて、配線端子１
２の応力集中箇所１の断面積を薄くしたことを特徴とす
る構成となっている。全断面を薄くすると応力緩和構造
としての機能は向上するが配線抵抗は増加する。また厚
くすると、配線抵抗は低減できるが、配線端子半田付け
部１２ａに大きな応力が発生し配線端子半田付け部１２
ａでの亀裂の原因となる。そこで本発明ではＣベンドの
先端１の断面２次モーメント低減が端子全体の剛性低減
に効果的であることを構造解析より明らかにし、この箇
所の肉厚を他の配線端子肉厚より薄くすることで、配線
端子全体の剛性を低減し、配線端子半田付け部１２ａの
応力を緩和する構造としたものである。そこで本構造に
対してモデルを作りシミュレーション解析した。モデル
は端子平面に対して垂直な方向の断面２次モーメントを
大きくさせ、合わせて端子平面と平行方向の断面２次モ
ーメントの減少ができるような最適な厚さを決め、応力
集中箇所のみをその必要な厚さとし、応力のかからない
ところはより厚くし、できるだけ配線抵抗の増加しない
構造とした。計算は、応力集中箇所を通常の形である従
来モデル(図３−(ａ)）横４mm，縦１.２mmの厚さ，ベン
ド長１２mmの端子をつくり、それに対してＣベンド部先
端を１／２に薄くしたもの（図３−(ｂ)）、その他のサ
イズについては同様としたもので比較検討を行った。条
件はゲルが膨張したと仮定しＣベンド上部（図３−(ａ)
３）から１００μｍ縦方向に引張ったものとする。ま
た、材質については電気抵抗が小さいこと、表面酸化が
少ないこと、引っ張り強度が強いこと、半田とのぬれ性
等を考慮した中で銅が上記条件のなかで一番有利な為、
従来通り無酸素銅を使用したものとする。
【０００８】比較計算結果を図４−(ｂ)に示した。図４
−(ｂ)の配線端子半田付け部１２ａにかかる圧縮引っ張
り応力は従来比、５６％に低減でき、この結果より配線
抵抗をほとんど増加させることなしに応力緩和効果を増
加させ応力を低下させることを確認した。
−(ｂ)の配線端子半田付け部１２ａにかかる圧縮引っ張
り応力は従来比、５６％に低減でき、この結果より配線
抵抗をほとんど増加させることなしに応力緩和効果を増
加させ応力を低下させることを確認した。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、半導体素子等の動作に
よる発熱でシリコーンゲルと端子の伸び量との差によっ
て発生する応力を、配線抵抗をほとんど増加することな
しに低減する機能を提供でき、半田接合部が破壊される
ということが解消されるという利点がある。
よる発熱でシリコーンゲルと端子の伸び量との差によっ
て発生する応力を、配線抵抗をほとんど増加することな
しに低減する機能を提供でき、半田接合部が破壊される
ということが解消されるという利点がある。
【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図２】従来構造の断面図である。
【図３】（ａ）従来の端子及び（ｂ）本発明の端子を３
次元的に示した図である。
次元的に示した図である。
【図４】（ａ）半田接合部及び（ｂ）従来と本発明の端
子の応力計算結果比較を示す図である。
子の応力計算結果比較を示す図である。
１…応力集中箇所、１０…絶縁板、１１…半導体素子、
１２…配線端子、12ａ…配線端子半田付け部、１３…冷
却フィン、１４…シリコーンゲル、１５…ハードレジ
ン、１６…ケース、１７…端子ブロック。
１２…配線端子、12ａ…配線端子半田付け部、１３…冷
却フィン、１４…シリコーンゲル、１５…ハードレジ
ン、１６…ケース、１７…端子ブロック。
Claims (5)
- 【請求項１】枠体が固着された金属基板と、前記金属基
板上に固着された、導体層を表面に有する絶縁基板と、
前記導体層上に半導体素子及び配線端子が半田付けさ
れ、前記枠体内部にゲル状封止体と封止樹脂を充填して
成り、前記配線端子は中間部にＣ字形形状を有する半導
体装置において、前記配線端子の少なくとも一部の厚さ
を減少させた構造とすることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記配線端子は、厚さ
を減少させる部分をＣ字形形状先端部とすることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記配線端子は、板金
加工により形成されたもので厚さを減少させる部分は塑
性加工により形成することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４】請求項１において、前記配線端子は、金属
材料が銅であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】請求項１において、前記配線端子は、ニッ
ケル被膜が施されていることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13686594A JPH088374A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13686594A JPH088374A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088374A true JPH088374A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15185337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13686594A Pending JPH088374A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088374A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258649A (ja) * | 2008-06-06 | 2008-10-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2013077688A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
-
1994
- 1994-06-20 JP JP13686594A patent/JPH088374A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008258649A (ja) * | 2008-06-06 | 2008-10-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JP4694594B2 (ja) * | 2008-06-06 | 2011-06-08 | 三洋電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP2013077688A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
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