JPH09129797A - パワー半導体装置 - Google Patents
パワー半導体装置Info
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- JPH09129797A JPH09129797A JP7280118A JP28011895A JPH09129797A JP H09129797 A JPH09129797 A JP H09129797A JP 7280118 A JP7280118 A JP 7280118A JP 28011895 A JP28011895 A JP 28011895A JP H09129797 A JPH09129797 A JP H09129797A
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
- H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
- H05K3/341—Surface mounted components
- H05K3/3421—Leaded components
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- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】複数の内部平板導電リード端子を備えた樹脂封
止型パワー半導体装置の、熱応力による絶縁基板の割れ
を防止する。 【解決手段】内部平板導電リード端子のＳ字型ベンド部
のリード幅をリード端子直線部より大きくし、その厚さ
を薄くし、実質的にリード端子直線部と同じ導電容量を
有する形状とする。
止型パワー半導体装置の、熱応力による絶縁基板の割れ
を防止する。 【解決手段】内部平板導電リード端子のＳ字型ベンド部
のリード幅をリード端子直線部より大きくし、その厚さ
を薄くし、実質的にリード端子直線部と同じ導電容量を
有する形状とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の平板導電リー
ドを有する樹脂封止型パワー半導体装置における内部平
板導電リード構造及びその製造方法に関する。
ドを有する樹脂封止型パワー半導体装置における内部平
板導電リード構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の樹脂封止型パワー半導体装置は、
特開平4−321259 号公報に開示されているように、半導
体装置の内部導電リード端子の形状が同寸法幅，厚さと
なっていた。また内部導電リード端子と外部パッケージ
樹脂との熱膨張係数の差、すなわち熱的な膨張・収縮に
よる絶縁基板への引張りや圧縮応力を緩和するため、内
部導電リード中間にＵ字型ベンド構造を設けていた。ま
た、特開平5−21641号公報に開示されているように、樹
脂封止型パワー半導体の内部導電リード端子の接続部直
下の絶縁基板パターンを浮かした構造として端子接続部
の応力を緩和する工夫がなされていた。
特開平4−321259 号公報に開示されているように、半導
体装置の内部導電リード端子の形状が同寸法幅，厚さと
なっていた。また内部導電リード端子と外部パッケージ
樹脂との熱膨張係数の差、すなわち熱的な膨張・収縮に
よる絶縁基板への引張りや圧縮応力を緩和するため、内
部導電リード中間にＵ字型ベンド構造を設けていた。ま
た、特開平5−21641号公報に開示されているように、樹
脂封止型パワー半導体の内部導電リード端子の接続部直
下の絶縁基板パターンを浮かした構造として端子接続部
の応力を緩和する工夫がなされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で、樹脂
パッケージした汎用半導体モジュールやパワー半導体モ
ジュールは、導電容量の関係から同寸法幅，厚さでＵ字
型ベンド構造を設けた導電リード端子形状となっている
ため、図１３に示すように高さ方向２２では僅かながら
の変形緩和能はあるものの、前後左右方向２３における
大きな変形に対する緩和能は期待できない。このため、
図１４に示すように左右変形においては導電リード端子
接続部の絶縁基板端部１６に応力が集中し、絶縁基板の
割れ１７発生の原因となるなどの問題があった。また、
導電リード端子接続部においては、導電リード端子と絶
縁基板間で熱膨張係数の差による熱応力が発生するが、
その熱応力緩和構造がなく、従って絶縁基板端部に応力
集中が生じ、絶縁基板の割れ発生原因となる問題があっ
た。これらの絶縁基板の割れ発生部ではコロナ放電が発
生し、さらに半導体モジュール全体を破壊させることに
つながる問題を抱えていた。
パッケージした汎用半導体モジュールやパワー半導体モ
ジュールは、導電容量の関係から同寸法幅，厚さでＵ字
型ベンド構造を設けた導電リード端子形状となっている
ため、図１３に示すように高さ方向２２では僅かながら
の変形緩和能はあるものの、前後左右方向２３における
大きな変形に対する緩和能は期待できない。このため、
図１４に示すように左右変形においては導電リード端子
接続部の絶縁基板端部１６に応力が集中し、絶縁基板の
割れ１７発生の原因となるなどの問題があった。また、
導電リード端子接続部においては、導電リード端子と絶
縁基板間で熱膨張係数の差による熱応力が発生するが、
その熱応力緩和構造がなく、従って絶縁基板端部に応力
集中が生じ、絶縁基板の割れ発生原因となる問題があっ
た。これらの絶縁基板の割れ発生部ではコロナ放電が発
生し、さらに半導体モジュール全体を破壊させることに
つながる問題を抱えていた。
【０００４】また、特開平5−21641号公報には、導電リ
ード端子接合部の応力緩和のためセラミックス基板の銅
回路板を、セラミックス基板より浮かす構成が開示され
ている。しかしこの構成では導電リード端子接合部の応
力緩和ができたとしても前記の浮いた部分の下の空洞部
内部に空間が発生することが多く、したがって電圧印加
した場合にこの空洞部分にコロナ放電が発生し半導体モ
ジュールの破壊につながる。
ード端子接合部の応力緩和のためセラミックス基板の銅
回路板を、セラミックス基板より浮かす構成が開示され
ている。しかしこの構成では導電リード端子接合部の応
力緩和ができたとしても前記の浮いた部分の下の空洞部
内部に空間が発生することが多く、したがって電圧印加
した場合にこの空洞部分にコロナ放電が発生し半導体モ
ジュールの破壊につながる。
【０００５】本発明の目的は、複数の内部平板導電リー
ド端子を備えた樹脂封止型パワー半導体装置において、
外部樹脂パッケージ材と内部平板導電リード端子並びに
絶縁基板間の熱膨張係数の相違による応力集中による絶
縁基板の割れを防止した樹脂封止型パワー半導体とその
製造方法の提供である。
ド端子を備えた樹脂封止型パワー半導体装置において、
外部樹脂パッケージ材と内部平板導電リード端子並びに
絶縁基板間の熱膨張係数の相違による応力集中による絶
縁基板の割れを防止した樹脂封止型パワー半導体とその
製造方法の提供である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、樹脂封止型パワー半導体装置の複数の内部平板導リ
ード端子のＳ字型ベンド形状部の構造を、リード幅をリ
ード端子直線部より大きくし、またその厚さを薄くし実
質的にリード端子直線部と同じ導電容量を有する平板ベ
ンド形状とした。
に、樹脂封止型パワー半導体装置の複数の内部平板導リ
ード端子のＳ字型ベンド形状部の構造を、リード幅をリ
ード端子直線部より大きくし、またその厚さを薄くし実
質的にリード端子直線部と同じ導電容量を有する平板ベ
ンド形状とした。
【０００７】また、樹脂封止型パワー半導体装置の平板
導電リード端子構造を、導電リードの両端部を集合体と
した複数本のフレキシブル線形リードで構成された形状
としたものである。
導電リード端子構造を、導電リードの両端部を集合体と
した複数本のフレキシブル線形リードで構成された形状
としたものである。
【０００８】また、複数の平板導電リード端子構造の絶
縁基板側の導電パターン接続リード端子の端部を、Ｊ字
型ベンドあるいはＶ字型ベンド構造としたものである。
縁基板側の導電パターン接続リード端子の端部を、Ｊ字
型ベンドあるいはＶ字型ベンド構造としたものである。
【０００９】また、樹脂封止型パワー半導体装置の平板
導電リード端子を、導電性が良くかつ加工性のよいＣｕ
又はＡｇあるいはＣｕ合金又はＡｇ合金の少なくとも１
種で形成した。
導電リード端子を、導電性が良くかつ加工性のよいＣｕ
又はＡｇあるいはＣｕ合金又はＡｇ合金の少なくとも１
種で形成した。
【００１０】また、平板導電リード端子の表面のうち、
全部または一部にＡｕ，Ｓｎ，Ｎｉ又はＡｕ合金，Ｓｎ
合金，Ｎｉ合金の少なくとも１種の組成のメタライズ層
が形成されるようにした。
全部または一部にＡｕ，Ｓｎ，Ｎｉ又はＡｕ合金，Ｓｎ
合金，Ｎｉ合金の少なくとも１種の組成のメタライズ層
が形成されるようにした。
【００１１】さらに、複数のＳ字型ベンド形状の平板導
電リード端子構造及びＪ字型あるいはＶ字型リード端子
の端部を備えた樹脂封止型パワー半導体装置内部導電リ
ード端子を製造するため、平板形状のリード端子用素材
から打ち抜き加工工程，リード端子の圧延加工工程，ベ
ンド加工工程，リード端子の端部成形加工工程，メッキ
処理工程を経るようにした。
電リード端子構造及びＪ字型あるいはＶ字型リード端子
の端部を備えた樹脂封止型パワー半導体装置内部導電リ
ード端子を製造するため、平板形状のリード端子用素材
から打ち抜き加工工程，リード端子の圧延加工工程，ベ
ンド加工工程，リード端子の端部成形加工工程，メッキ
処理工程を経るようにした。
【００１２】本発明では、樹脂封止型のパワー半導体装
置などが、熱サイクル等の負荷により、熱膨張係数の大
きい外部樹脂パッケージ材９と外部樹脂パッケージ材９
より熱膨張係数の小さい内部平板導電リード端子５，内
部平板導電リード端子５と絶縁基板２との間などに熱膨
張係数の相違による絶縁基板への応力集中が発生する。
外部樹脂パッケージ材９と内部平板導電リード端子５と
の間の応力は、内部平板導電リード端子のＳ字型ベンド
形状部６の厚さを他の内部平板導電リード端子部より薄
くしてあるため、上下方向の変形及び前後左右の変形に
ついても追従できるので緩和される。また導電リード端
子の端部７と金属ベース基板１上の絶縁基板２間の応力
は、導電リード端子の端部７をＪ字型又はＶ字型に構成
することによりそれぞれ分散され、半田８を介して絶縁
基板２にかかる応力は分散して小さくなる。従って、絶
縁基板の割れを発生させることがない。
置などが、熱サイクル等の負荷により、熱膨張係数の大
きい外部樹脂パッケージ材９と外部樹脂パッケージ材９
より熱膨張係数の小さい内部平板導電リード端子５，内
部平板導電リード端子５と絶縁基板２との間などに熱膨
張係数の相違による絶縁基板への応力集中が発生する。
外部樹脂パッケージ材９と内部平板導電リード端子５と
の間の応力は、内部平板導電リード端子のＳ字型ベンド
形状部６の厚さを他の内部平板導電リード端子部より薄
くしてあるため、上下方向の変形及び前後左右の変形に
ついても追従できるので緩和される。また導電リード端
子の端部７と金属ベース基板１上の絶縁基板２間の応力
は、導電リード端子の端部７をＪ字型又はＶ字型に構成
することによりそれぞれ分散され、半田８を介して絶縁
基板２にかかる応力は分散して小さくなる。従って、絶
縁基板の割れを発生させることがない。
【００１３】また、樹脂封止型パワー半導体装置の平板
導電リード端子の材質を、Ｃｕ又はＡｇあるいはこれら
の合金の少なくとも１種とすることのより、導電性が良
くかつリード端子を容易に加工できる。また、平板導電
リード端子の表面の全面または一部にＡｕ，Ｓｎ，Ｎｉ
又はＡｕ合金，Ｓｎ合金，Ｎｉ合金の少なくとも１種の
組成のメタライズ層を形成することにより、前記導電リ
ード端子表面の耐食性や半田の濡れ性を向上させること
ができる。また、平板導電リード端子を、導電リードの
中間部の両端部を集合体化させた複数本のフレキシブル
な線形リードで構成した形状とすることにより、熱サイ
クルなどが付加されても前記線形リードがフレキシブル
に変形し応力を緩和できる。
導電リード端子の材質を、Ｃｕ又はＡｇあるいはこれら
の合金の少なくとも１種とすることのより、導電性が良
くかつリード端子を容易に加工できる。また、平板導電
リード端子の表面の全面または一部にＡｕ，Ｓｎ，Ｎｉ
又はＡｕ合金，Ｓｎ合金，Ｎｉ合金の少なくとも１種の
組成のメタライズ層を形成することにより、前記導電リ
ード端子表面の耐食性や半田の濡れ性を向上させること
ができる。また、平板導電リード端子を、導電リードの
中間部の両端部を集合体化させた複数本のフレキシブル
な線形リードで構成した形状とすることにより、熱サイ
クルなどが付加されても前記線形リードがフレキシブル
に変形し応力を緩和できる。
【００１４】さらに、複数のＳ字型ベンド形状部を備え
た平板導電リード端子構造及びＪ字型あるいはＶ字型リ
ード端子の端部構造を備えた樹脂封止型パワー半導体装
置は以下の方法で製造できる。先ず第一工程で、平板形
状の平板リード金属素材から必要とする導電容量を満す
サイズに、タイバー付きとした打ち抜き加工を、次いで
平板リードのＳ字型ベンド加工部を圧延により８０〜６
０％の厚さまで加工し、該加工部分をＳ字型にベンド加
工する。厚さが８０％より厚いと応力の緩和が不十分で
ある。また、厚さを６０％より薄くすることは圧延加工
では困難である。次に、導電リード端子の端部をＪ字型
あるいはＶ字型に成形加工する。所望の形状に加工した
後、リード端子の全面もしくは一部にメッキ処理を施す
ことで、導電リード端子の端部をＪ字型あるいはＶ字型
としたＳ字型ベンド形状の平板導電リード端子が得られ
る。
た平板導電リード端子構造及びＪ字型あるいはＶ字型リ
ード端子の端部構造を備えた樹脂封止型パワー半導体装
置は以下の方法で製造できる。先ず第一工程で、平板形
状の平板リード金属素材から必要とする導電容量を満す
サイズに、タイバー付きとした打ち抜き加工を、次いで
平板リードのＳ字型ベンド加工部を圧延により８０〜６
０％の厚さまで加工し、該加工部分をＳ字型にベンド加
工する。厚さが８０％より厚いと応力の緩和が不十分で
ある。また、厚さを６０％より薄くすることは圧延加工
では困難である。次に、導電リード端子の端部をＪ字型
あるいはＶ字型に成形加工する。所望の形状に加工した
後、リード端子の全面もしくは一部にメッキ処理を施す
ことで、導電リード端子の端部をＪ字型あるいはＶ字型
としたＳ字型ベンド形状の平板導電リード端子が得られ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図８により説明する。
図８により説明する。
【００１６】（実施例１）図１は、本発明の一実施例の
樹脂封止型パワー半導体装置を説明するための斜視図で
あり、図２は図１の内部リード端子のＳ字型ベンド形状
部の拡大斜視図である。図３は、図１に示す樹脂封止型
パワー半導体装置に熱サイクルが付加されたときの各部
材の膨張方向を示した斜視図である。図４は、各部材の
熱膨張係数の値である。
樹脂封止型パワー半導体装置を説明するための斜視図で
あり、図２は図１の内部リード端子のＳ字型ベンド形状
部の拡大斜視図である。図３は、図１に示す樹脂封止型
パワー半導体装置に熱サイクルが付加されたときの各部
材の膨張方向を示した斜視図である。図４は、各部材の
熱膨張係数の値である。
【００１７】図１は、外部樹脂パッケージ材９で封止さ
れ、Ｓ字型ベンド形状部６を加工した内部平板導電リー
ド端子５を、金属ベース基板１（例えばＮｉメッキを施
したＣｕあるいはＭｏからなる金属板）上にあらかじめ
半田４などで接合されたＣｕパターン３を形成した絶縁
基板２（例えばＡＩＮあるいはアルミナからなる絶縁基
板）上に半田８（例えば共晶半田）等で接続した構造の
パワー半導体装置の斜視図である。本発明の最も特徴と
するところは、内部平板導電リード端子５のＳ字型ベン
ド形状部６を、図２に示すように、Ｓ字型ベンド形状部
６をリード端子直線部１９よりも幅広でかつ薄くし、Ｓ
字型ベンド形状部が柔軟に変形できる構造とし、その導
電容量すなわち断面積を実質的に前記リード端子直線部
と同じ（５Ａ＝６Ａ）としたことである。図３は、本発
明による樹脂封止型パワー半導体装置が熱サイクルなど
の負荷により、それぞれの部品における膨張収縮方向を
示した図である。
れ、Ｓ字型ベンド形状部６を加工した内部平板導電リー
ド端子５を、金属ベース基板１（例えばＮｉメッキを施
したＣｕあるいはＭｏからなる金属板）上にあらかじめ
半田４などで接合されたＣｕパターン３を形成した絶縁
基板２（例えばＡＩＮあるいはアルミナからなる絶縁基
板）上に半田８（例えば共晶半田）等で接続した構造の
パワー半導体装置の斜視図である。本発明の最も特徴と
するところは、内部平板導電リード端子５のＳ字型ベン
ド形状部６を、図２に示すように、Ｓ字型ベンド形状部
６をリード端子直線部１９よりも幅広でかつ薄くし、Ｓ
字型ベンド形状部が柔軟に変形できる構造とし、その導
電容量すなわち断面積を実質的に前記リード端子直線部
と同じ（５Ａ＝６Ａ）としたことである。図３は、本発
明による樹脂封止型パワー半導体装置が熱サイクルなど
の負荷により、それぞれの部品における膨張収縮方向を
示した図である。
【００１８】また、図４は、それぞれの部品における線
膨張係数の値である。図３の構造において、半導体装置
の外部樹脂パッケージ材９は線膨張係数の値が大きく、
内部平板導電リード端子５の線膨張係数は小さい。この
線膨張係数の差により、内部平板リード端子５に高さ方
向や幅方向で圧縮や引張り、他曲げモーメントなどが働
く。
膨張係数の値である。図３の構造において、半導体装置
の外部樹脂パッケージ材９は線膨張係数の値が大きく、
内部平板導電リード端子５の線膨張係数は小さい。この
線膨張係数の差により、内部平板リード端子５に高さ方
向や幅方向で圧縮や引張り、他曲げモーメントなどが働
く。
【００１９】図６〜図８は、図５に示す従来構造の銅製
リード端子構造における長さＬ，幅Ｗ，厚さＴとｙ方向
へ１００μｍ変位させた場合の応力の関係を示したもの
である。図９は、図１の内部リード端子のＳ字型ベンド
形状部の一変形方向を示した説明図である。
リード端子構造における長さＬ，幅Ｗ，厚さＴとｙ方向
へ１００μｍ変位させた場合の応力の関係を示したもの
である。図９は、図１の内部リード端子のＳ字型ベンド
形状部の一変形方向を示した説明図である。
【００２０】内部平板導電リード端子５に作用する高さ
方向や幅方向で圧縮や引張り、曲げモーメントなどの変
形すなわち応力を緩和する方法について図５に示すリー
ド端子でリードの長さ：Ｌ，幅：Ｗおよびリード厚さ：
Ｔと応力の関係を調べた。長さＬを長くし、端子幅Ｗを
狭くし、厚さＴを薄くすることによりリード端子に生じ
る応力が小さくなる。しかし、長さＬを長くすることは
半導体装置の形状を大きくするので好ましくない。図７
において端子幅Ｗを１５mmから５mmへと１／３にすると
応力は１.２kgf／mm2から１.０kgf／mm2へと約８３％に
減少する。また図８に示すように厚さＴを３.６mmから
１.２mmへと１／３にすると応力は１.５kgf／mm2から１
kgf／mm2へと約６７％に減少する。このことから厚さの
変化（図８）においては応力変化の依存性が大きい。こ
のことからリード端子直線部１９よりも幅広でかつ厚さ
を薄くしたＳ字型ベンド形状部６をリード端子に備える
ことが有効であり、特に図９のように、内部平板導電リ
ード端子５が上下に変形できることから高さ方向からく
る絶縁基板２への応力集中が緩和される。
方向や幅方向で圧縮や引張り、曲げモーメントなどの変
形すなわち応力を緩和する方法について図５に示すリー
ド端子でリードの長さ：Ｌ，幅：Ｗおよびリード厚さ：
Ｔと応力の関係を調べた。長さＬを長くし、端子幅Ｗを
狭くし、厚さＴを薄くすることによりリード端子に生じ
る応力が小さくなる。しかし、長さＬを長くすることは
半導体装置の形状を大きくするので好ましくない。図７
において端子幅Ｗを１５mmから５mmへと１／３にすると
応力は１.２kgf／mm2から１.０kgf／mm2へと約８３％に
減少する。また図８に示すように厚さＴを３.６mmから
１.２mmへと１／３にすると応力は１.５kgf／mm2から１
kgf／mm2へと約６７％に減少する。このことから厚さの
変化（図８）においては応力変化の依存性が大きい。こ
のことからリード端子直線部１９よりも幅広でかつ厚さ
を薄くしたＳ字型ベンド形状部６をリード端子に備える
ことが有効であり、特に図９のように、内部平板導電リ
ード端子５が上下に変形できることから高さ方向からく
る絶縁基板２への応力集中が緩和される。
【００２１】一方、これまでは樹脂封止型パワー半導体
装置の外部樹脂パッケージ材９と内部平板導電リード端
子５との応力緩和方法を重点に述べてきたが、従来例の
構造（図１３）に見られるように、導電リード端子の端
部７が平坦な内部平板導電リード端子５を、金属ベース
基板１（例えばＮｉメッキを施したＭｏ金属板）上に半
田４で接合したＣｕパターン３形成の絶縁基板２（例え
ばＡＩＮ絶縁基板）上に半田８で接続した場合、熱膨張
係数の小さい絶縁基板２と絶縁基板よりも熱膨張係数の
大きい導電リード端子の端部７との間で、前述した応力
集中が起こる。 （実施例２）図１０は、図１の導電リード端子の端部７
を、Ｊ字型ベンド形状とした場合の応力分配状態を示
す。図１１は、図１の内部平板導電リード端子５がＳ字
型ベンド形状部６で導電リード端子の端部７がＪ字型ベ
ンド形状とした場合の熱膨張状態を示す。図１２は、図
１１の内部平板導電リード端子５をＳ字型ベンド形状部
６とした時の内部平板導電リード端子の変形方向を示す
説明図である。
装置の外部樹脂パッケージ材９と内部平板導電リード端
子５との応力緩和方法を重点に述べてきたが、従来例の
構造（図１３）に見られるように、導電リード端子の端
部７が平坦な内部平板導電リード端子５を、金属ベース
基板１（例えばＮｉメッキを施したＭｏ金属板）上に半
田４で接合したＣｕパターン３形成の絶縁基板２（例え
ばＡＩＮ絶縁基板）上に半田８で接続した場合、熱膨張
係数の小さい絶縁基板２と絶縁基板よりも熱膨張係数の
大きい導電リード端子の端部７との間で、前述した応力
集中が起こる。 （実施例２）図１０は、図１の導電リード端子の端部７
を、Ｊ字型ベンド形状とした場合の応力分配状態を示
す。図１１は、図１の内部平板導電リード端子５がＳ字
型ベンド形状部６で導電リード端子の端部７がＪ字型ベ
ンド形状とした場合の熱膨張状態を示す。図１２は、図
１１の内部平板導電リード端子５をＳ字型ベンド形状部
６とした時の内部平板導電リード端子の変形方向を示す
説明図である。
【００２２】図１０に示すように、導電リード端子の端
部７を局率半径２０が１０mm以下のＪ字型ベンド形状と
することによって、これまでの絶縁基板２との剪断応力
が点接触部１５だけとなり、従って絶縁基板２への応力
集中の発生がなくなり基板割れを起こすことがない。こ
の場合、導電リード端子の端部７の膨張は曲率半径側と
なるものである。なお、半田８の接合部の奥行き方向で
は線接触となるが、この部分の応力は半田フイレットが
夜和できるものである。
部７を局率半径２０が１０mm以下のＪ字型ベンド形状と
することによって、これまでの絶縁基板２との剪断応力
が点接触部１５だけとなり、従って絶縁基板２への応力
集中の発生がなくなり基板割れを起こすことがない。こ
の場合、導電リード端子の端部７の膨張は曲率半径側と
なるものである。なお、半田８の接合部の奥行き方向で
は線接触となるが、この部分の応力は半田フイレットが
夜和できるものである。
【００２３】図１１の樹脂封止型パワー半導体装置の内
部平板導電リード端子５の構造ではこれまで述べたよう
に、絶縁基板２上での応力集中は解消され、また、Ｓ字
型ベンド形状部６が図１２に示すように変形可能とな
る。
部平板導電リード端子５の構造ではこれまで述べたよう
に、絶縁基板２上での応力集中は解消され、また、Ｓ字
型ベンド形状部６が図１２に示すように変形可能とな
る。
【００２４】（実施例３）図１５は、本発明の装置の内
部平板導電リード端子の製造工程図である。図１６は内
部平板導電リード端子の素材を打ち抜いた状態を示す図
である。図１７はリード端子のベンド部２１を圧延加工
した状態を示す図である。
部平板導電リード端子の製造工程図である。図１６は内
部平板導電リード端子の素材を打ち抜いた状態を示す図
である。図１７はリード端子のベンド部２１を圧延加工
した状態を示す図である。
【００２５】図１７に示すようにタイバー１８を付けた
状態で打ち抜くことによって、量産性良く打ち抜きが可
能でかつリード端子のベンド部２１の寸法のバラツキが
ない。次に導電リード端子の端部７をＪまたはＶ字型ベ
ンドに金型加工する。次で圧延加工したリード端子のベ
ンド部２１を金型加工でＳ字型に成形する。そしてリー
ド端子表面にメッキを施す。本発明の製造工程によっ
て、応力緩和が十分にできる内部リード端子構造とする
ことができる。
状態で打ち抜くことによって、量産性良く打ち抜きが可
能でかつリード端子のベンド部２１の寸法のバラツキが
ない。次に導電リード端子の端部７をＪまたはＶ字型ベ
ンドに金型加工する。次で圧延加工したリード端子のベ
ンド部２１を金型加工でＳ字型に成形する。そしてリー
ド端子表面にメッキを施す。本発明の製造工程によっ
て、応力緩和が十分にできる内部リード端子構造とする
ことができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、外部樹脂パッケージ材
と内部平板導電リード端子間の膨張係数の差により生じ
る応力を緩和し、また、内部平板導電リード端子と絶縁
基板間における応力集中が生じない。従って、絶縁基板
の割れによるコロナ放電の問題がない高い信頼性の樹脂
封止型パワー半導体装置が得られる。
と内部平板導電リード端子間の膨張係数の差により生じ
る応力を緩和し、また、内部平板導電リード端子と絶縁
基板間における応力集中が生じない。従って、絶縁基板
の割れによるコロナ放電の問題がない高い信頼性の樹脂
封止型パワー半導体装置が得られる。
【図１】本発明の一実施例の樹脂封止型パワー半導体装
置を説明するための斜視図。
置を説明するための斜視図。
【図２】本発明実施例の内部リード端子のＳ字型ベンド
形状部の拡大斜視図。
形状部の拡大斜視図。
【図３】本発明実施例の樹脂封止型パワー半導体装置に
熱サイクルが付加されたときの各部材の膨張方向を示す
斜視図。
熱サイクルが付加されたときの各部材の膨張方向を示す
斜視図。
【図４】各部材の熱膨張係数値。
【図５】従来構造の導電リード端子構造を示す斜視図。
【図６】従来構造リード線の長さと応力の関係を示す
図。
図。
【図７】従来構造リード線の端子幅と応力の関係を示す
図。
図。
【図８】従来構造リード線の厚さと応力の関係を示す
図。
図。
【図９】本発明実施例の内部平板導電リード端子のＳ字
型ベンド形状部の一変形方向を示す説明図である。
型ベンド形状部の一変形方向を示す説明図である。
【図１０】本発明実施例の内部平板導電リード端子の端
部を、Ｊ字型ベンド形状とした場合の応力分配状態を示
す説明図。
部を、Ｊ字型ベンド形状とした場合の応力分配状態を示
す説明図。
【図１１】本発明実施例の内部平板導電リード端子がＳ
字型ベンド形状部であり、導電リード端子の端部がＪ字
型ベンド形状である場合の、樹脂封止型パワー半導体装
置での熱膨張状態を示す説明図。
字型ベンド形状部であり、導電リード端子の端部がＪ字
型ベンド形状である場合の、樹脂封止型パワー半導体装
置での熱膨張状態を示す説明図。
【図１２】本発明実施例の内部平板導電リード端子がＳ
字型ベンド形状部とした時のリードの変形方向を示す説
明図。
字型ベンド形状部とした時のリードの変形方向を示す説
明図。
【図１３】従来例の構造による内部平板導電リード端子
の接続状態図。
の接続状態図。
【図１４】応力集中による絶縁基板の割れのモデル図。
【図１５】本発明実施例の樹脂封止型パワー半導体装置
の内部平板導電リード端子の製造工程。
の内部平板導電リード端子の製造工程。
【図１６】本発明実施例の樹脂封止型パワー半導体装置
のリード端子素材を打ち抜いた状態を示す説明図。
のリード端子素材を打ち抜いた状態を示す説明図。
【図１７】本発明実施例の樹脂封止型パワー半導体装置
のリード部を圧延加工したリードベンド部を示す説明
図。
のリード部を圧延加工したリードベンド部を示す説明
図。
１…金属ベース基板、２…絶縁基板、３…Ｃｕパター
ン、４…半田、５…内部平板導電リード端子、５Ａ…導
電リード断面、６…Ｓ字型ベンド形状部、６Ａ…Ｓ字型
ベンド形状部断面、７…導電リード端子の端部、８…半
田、９…外部樹脂パッケージ材、１０…外部樹脂パッケ
ージ材の膨張矢図、１１…金属ベースの膨張矢図、１２
…絶縁基板の膨張矢図、１３…内部導電リード端子の膨
張矢図、１４…内部導電リード端子の変形矢図、１５…
点接触部、１６…導電リード端子接続部の絶縁基板端
部、１７…絶縁基板の割れ、１８…タイバー、１９…リ
ード端子直線部、２０…曲率半径、２１…リード端子の
ベンド部、２２…高さ方向の変形、２３…前後左右方向
の変形。
ン、４…半田、５…内部平板導電リード端子、５Ａ…導
電リード断面、６…Ｓ字型ベンド形状部、６Ａ…Ｓ字型
ベンド形状部断面、７…導電リード端子の端部、８…半
田、９…外部樹脂パッケージ材、１０…外部樹脂パッケ
ージ材の膨張矢図、１１…金属ベースの膨張矢図、１２
…絶縁基板の膨張矢図、１３…内部導電リード端子の膨
張矢図、１４…内部導電リード端子の変形矢図、１５…
点接触部、１６…導電リード端子接続部の絶縁基板端
部、１７…絶縁基板の割れ、１８…タイバー、１９…リ
ード端子直線部、２０…曲率半径、２１…リード端子の
ベンド部、２２…高さ方向の変形、２３…前後左右方向
の変形。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 英雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 斉藤 隆一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 井上 広一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 栗原 保敏 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山田 一二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】外部樹脂パッケージ材と絶縁基板と核絶縁
基板の上に積層した導電パターンと該導電パターンに接
続された内部平板導電リード端子とを備えた樹脂封止型
パワー半導体装置において、該内部平板導電リード端子
がＳ字型ベンド形状部を備え、該Ｓ字型ベンド形状部が
前記内部平板導電リード端子のリード端子直線部より厚
さが薄くかつ幅広で、前記リード端子直線部と実質的に
同等の導電容量を有する平板リード形状であることを特
徴とする樹脂封止型パワー半導体装置。 - 【請求項２】請求項１記載の樹脂封止型パワー半導体装
置において、前記内部平板導電リード端子が両端部を集
合体とした複数本のフレキシブル線形リードからなる端
子構造を備えていることを特徴とする樹脂封止型パワー
半導体装置。 - 【請求項３】請求項１記載の樹脂封止型パワー半導体装
置において、前記内部平板導電リード端子の端部がＪま
たはＶ字型リード形状端子であることを特徴とする樹脂
封止型パワー半導体装置。 - 【請求項４】前記内部平板導電リード端子が、Ｃｕ，Ａ
ｇあるいはＣｕ合金，Ａｇ合金の少なくとも１種からな
ることを特徴とする請求項１，２，３のいずれかに記載
の樹脂封止型パワー半導体装置。 - 【請求項５】前記内部平板導電リード端子の表面の全面
または一部にＡｕ，Ｓｎ，ＮｉあるいはＡｕ合金，Ｓｎ
合金，Ｎｉ合金の少なくとも１種のメタライズ層が形成
されていることを特徴とする請求項１，２，３，４のい
ずれかに記載の樹脂封止型パワー半導体装置。 - 【請求項６】前記Ｓ字型ベンド形状部の厚さが、前記リ
ード端子直線部の厚さの８０〜６０％であり、前記Ｓ字
型ベンド形状部の曲率半径Ｒが１０mm以下であることを
特徴とする請求項１または３のいずれかに記載の樹脂封
止型パワー半導体装置。 - 【請求項７】Ｓ字型ベンド形状部を備えたパワー半導体
装置用内部導電リード端子の製造方法において、金属平
板を内部端子幅に、タイバーが接続された形状に打ち抜
き加工する工程と、次にリード端子のベンド部を冷間圧
延加工する工程と、次にリード端子のベンド部を曲率半
径Ｒが１０mm以下のＳ字型に成形加工する工程を含むこ
とを特徴とした樹脂封止型パワー半導体装置用内部導電
リード端子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7280118A JPH09129797A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | パワー半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7280118A JPH09129797A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | パワー半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09129797A true JPH09129797A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17620589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7280118A Pending JPH09129797A (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | パワー半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09129797A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR3137489A1 (fr) * | 2022-06-30 | 2024-01-05 | Valeo Siemens Eautomotive France Sas | Condensateur |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP7280118A patent/JPH09129797A/ja active Pending
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