JPH09289270A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH09289270A JPH09289270A JP12259196A JP12259196A JPH09289270A JP H09289270 A JPH09289270 A JP H09289270A JP 12259196 A JP12259196 A JP 12259196A JP 12259196 A JP12259196 A JP 12259196A JP H09289270 A JPH09289270 A JP H09289270A
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- Japan
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- resin coating
- semiconductor element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度サイクルによって保護樹脂被覆体の剥離
が生じ難い半導体装置を提供する。 【解決手段】 凹状金属支持板１に対して半導体素子２
をろう材３で固着し、半導体素子２の上面にリード部材
５を固着し、保護樹脂被覆体８を設ける。保護樹脂被覆
体８の組成を エポキシ樹脂２０〜３０重量％ フィラー７０〜８０重量％ シリコーンゲル０．３〜５重量％ とする。
が生じ難い半導体装置を提供する。 【解決手段】 凹状金属支持板１に対して半導体素子２
をろう材３で固着し、半導体素子２の上面にリード部材
５を固着し、保護樹脂被覆体８を設ける。保護樹脂被覆
体８の組成を エポキシ樹脂２０〜３０重量％ フィラー７０〜８０重量％ シリコーンゲル０．３〜５重量％ とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、皿状の金属支持板に半
導体素子が固着された構造の整流ダイオード等の半導体
装置に関する。
導体素子が固着された構造の整流ダイオード等の半導体
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】整流ダイオードを図１に示すように構成
することがある。この図１において、皿状金属支持板１
の一方の主面に半導体素子２がろう材３で固着されてお
り、半導体素子２の上面にはヘッダ部４を有する棒状リ
ード部材５がろう材６で固着されている。支持板１の一
方の主面には、半導体素子２及びヘッダ部４を含むよう
にシリコンラバーから成る保護樹脂被覆体７が設けれて
いる。
することがある。この図１において、皿状金属支持板１
の一方の主面に半導体素子２がろう材３で固着されてお
り、半導体素子２の上面にはヘッダ部４を有する棒状リ
ード部材５がろう材６で固着されている。支持板１の一
方の主面には、半導体素子２及びヘッダ部４を含むよう
にシリコンラバーから成る保護樹脂被覆体７が設けれて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の半
導体装置では、実使用に耐えられるか否かを検査するた
めにいわゆる実働寿命試験が行われる。この試験は、例
えば５０〜２００℃程度まで変化する温度サイクルを多
数回繰り返して印加する試験である。従来のシリコ−ン
ラバーから成る保護樹脂被覆体７を設けた半導体装置で
は、温度サイクルが２０００回程度で特性劣化が生じる
ものがみられた。かかる問題点を解決する手段として、
フィラー６０％、残りエポキシ樹脂からなる樹脂を被覆
体７に用いることが考えられた。このような保護樹脂被
覆体によれば、実働寿命試験時に保護樹脂被覆体が素子
を押え付けるため、寿命向上が期待された。しかしなが
ら、実際には期待する程の効果が得られなかった。即
ち、この種の半導体装置は、外付けフィンに対して支持
板をろう付けして使用されるが、このフィンのろう付け
時に支持板１は３００℃程度に加熱される。この加熱に
よって保護樹脂が支持板１から剥離し易い。この剥離が
生じるとその後の実働又は実働試験において保護樹脂被
覆体７による素子の押え付け効果が十分に発揮されない
ためと考えられる。
導体装置では、実使用に耐えられるか否かを検査するた
めにいわゆる実働寿命試験が行われる。この試験は、例
えば５０〜２００℃程度まで変化する温度サイクルを多
数回繰り返して印加する試験である。従来のシリコ−ン
ラバーから成る保護樹脂被覆体７を設けた半導体装置で
は、温度サイクルが２０００回程度で特性劣化が生じる
ものがみられた。かかる問題点を解決する手段として、
フィラー６０％、残りエポキシ樹脂からなる樹脂を被覆
体７に用いることが考えられた。このような保護樹脂被
覆体によれば、実働寿命試験時に保護樹脂被覆体が素子
を押え付けるため、寿命向上が期待された。しかしなが
ら、実際には期待する程の効果が得られなかった。即
ち、この種の半導体装置は、外付けフィンに対して支持
板をろう付けして使用されるが、このフィンのろう付け
時に支持板１は３００℃程度に加熱される。この加熱に
よって保護樹脂が支持板１から剥離し易い。この剥離が
生じるとその後の実働又は実働試験において保護樹脂被
覆体７による素子の押え付け効果が十分に発揮されない
ためと考えられる。
【０００４】そこで本発明は、この様な問題を解決でき
る新規な構造の半導体装置を提供することを目的とす
る。
る新規な構造の半導体装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、金属製の支持体と、前記支持体に固着され
た半導体素子と、前記半導体素子及び前記支持体の前記
半導体素子の周辺の領域を覆うように配設された保護被
覆体とを備えた半導体装置において、前記保護被覆体
が、２０〜３０重量％のエポキシ樹脂と、７０〜８０重
量％のフィラーと、０．３〜５重量％のシリコーン系応
力緩和剤とから成り、且つ前記保護被覆体が、１．０×
１０-5〜２．０×１０-5ｄｅｇ-1即ち℃-1の線膨張係数
を有し、且つ前記保護被覆体が、５００〜１５００kgf
／ｍ2 の弾性率を有していることを特徴とする半導体装
置に係わるものである。
の本発明は、金属製の支持体と、前記支持体に固着され
た半導体素子と、前記半導体素子及び前記支持体の前記
半導体素子の周辺の領域を覆うように配設された保護被
覆体とを備えた半導体装置において、前記保護被覆体
が、２０〜３０重量％のエポキシ樹脂と、７０〜８０重
量％のフィラーと、０．３〜５重量％のシリコーン系応
力緩和剤とから成り、且つ前記保護被覆体が、１．０×
１０-5〜２．０×１０-5ｄｅｇ-1即ち℃-1の線膨張係数
を有し、且つ前記保護被覆体が、５００〜１５００kgf
／ｍ2 の弾性率を有していることを特徴とする半導体装
置に係わるものである。
【０００６】
【発明の作用及び効果】本発明によれば、温度サイクル
による劣化の少ない半導体装置を提供することができ
る。
による劣化の少ない半導体装置を提供することができ
る。
【０００７】
【実施例】次に、図２を参照して本発明の実施例に係わ
る半導体装置（整流ダイオード）を説明する。図２の半
導体装置は、図１と同様に、支持体としての銅を主成分
とした皿状金属支持板１と、この支持板１の一方の主面
の中央にろう材３で固着されたダイオード素子からなる
半導体素子２と、この半導体素子２の上面の電極（図示
せず）にろう材６で固着されたヘッダ部４を有する棒状
リード５とを備え、更に本発明に従う保護樹脂被覆体８
を備えている。図２の保護樹脂被覆体８は、図１と同様
に半導体素子２とリード５の一部と支持板１の半導体素
子２の周辺領域とを覆うように設けられているが、その
組成において図１と異なる。なお、半導体素子２はｐｎ
接合を有する半導体基板とこの基板の上下の主面に形成
された一対の電極とから成る。
る半導体装置（整流ダイオード）を説明する。図２の半
導体装置は、図１と同様に、支持体としての銅を主成分
とした皿状金属支持板１と、この支持板１の一方の主面
の中央にろう材３で固着されたダイオード素子からなる
半導体素子２と、この半導体素子２の上面の電極（図示
せず）にろう材６で固着されたヘッダ部４を有する棒状
リード５とを備え、更に本発明に従う保護樹脂被覆体８
を備えている。図２の保護樹脂被覆体８は、図１と同様
に半導体素子２とリード５の一部と支持板１の半導体素
子２の周辺領域とを覆うように設けられているが、その
組成において図１と異なる。なお、半導体素子２はｐｎ
接合を有する半導体基板とこの基板の上下の主面に形成
された一対の電極とから成る。
【０００８】即ち、保護樹脂被覆体８は、２１重量％の
エポキシ樹脂と、７８重量％のフィラーと、１重量％の
シリコ−ン系応力緩和剤としてのシリコーンゲルとから
成る。なお、フィラー（充填剤）は、例えばシリカ、ア
ルミナ等から成る。上記組成の保護樹脂の線膨張係数は
１．３×１０-5℃-1程度であってこの値は従来のシリコ
−ンラバーから成る保護樹脂やフィラー含有率が６０％
であるエポキシ・フィラー混合樹脂材から成る保護樹脂
に比べて小さく、且つ銅を主材とする支持板１の線膨張
係数（約１．６×１０-5〜１．７×１０-5℃-1）に非常
に近い。なお、シリコ−ンラバーから成る保護樹脂の線
膨張係数は２１０×１０-5℃-1程度、フィラー含有率６
０％のエポキシフィラー混合樹脂の線膨張係数は２．３
×１０-5〜２．５×１０-5℃-1である。また、保護樹脂
被覆体８の弾性率は約１３００kgf ／ｍ2 であり、シリ
コ−ンラバーから成る保護樹脂被覆体７に比べて十分に
小さい。
エポキシ樹脂と、７８重量％のフィラーと、１重量％の
シリコ−ン系応力緩和剤としてのシリコーンゲルとから
成る。なお、フィラー（充填剤）は、例えばシリカ、ア
ルミナ等から成る。上記組成の保護樹脂の線膨張係数は
１．３×１０-5℃-1程度であってこの値は従来のシリコ
−ンラバーから成る保護樹脂やフィラー含有率が６０％
であるエポキシ・フィラー混合樹脂材から成る保護樹脂
に比べて小さく、且つ銅を主材とする支持板１の線膨張
係数（約１．６×１０-5〜１．７×１０-5℃-1）に非常
に近い。なお、シリコ−ンラバーから成る保護樹脂の線
膨張係数は２１０×１０-5℃-1程度、フィラー含有率６
０％のエポキシフィラー混合樹脂の線膨張係数は２．３
×１０-5〜２．５×１０-5℃-1である。また、保護樹脂
被覆体８の弾性率は約１３００kgf ／ｍ2 であり、シリ
コ−ンラバーから成る保護樹脂被覆体７に比べて十分に
小さい。
【０００９】このような線膨張係数と弾性率を有する保
護樹脂被覆体８を有する半導体装置の支持板１をフイン
に約３００℃でろう付けし、その後に５０〜２００℃程
度で変化する実働寿命試験を施したが、特性の低下がほ
とんど見れなかった。つまり、この様な過酷な試験を施
しても、保護樹脂被覆体８は支持板１から剥離せず、半
導体素子２の押え付け効果が温度サイクルの多数回印加
後においても良好に維持され、半導体素子２の支持板１
からの剥離が生じなかった。この理由は必ずしも明確で
ないが、次のように考えることができる。本発明に従う
保護樹脂被覆体８は、エポキシ樹脂とフィラーを主成分
としているために従来のシリコ−ンラバーから成る保護
樹脂被覆体７よりも硬質である。従って、支持板１が膨
張して半田にクラックが生じても保護樹脂被覆体８が半
導体素子２を支持板１に押え付けるように働く。また、
本発明に従う保護樹脂被覆体８は、シリコーンゲルを特
定された範囲で含有する。従って、従来のエポキシ樹脂
とフィラーのみの保護樹脂被覆体に比べて本発明に従う
保護樹脂被覆体８の線膨張係数が支持板１のそれに近い
値になる。この結果、保護樹脂被覆体８の支持板１に対
する密着性が良好になり、且つ適度な柔軟性を有して支
持板１の熱膨張に良好に追従し、フィン（図示せず）に
対する支持板１のろう付け時等において高温加熱状態が
生じても保護樹脂被覆体８の支持板１からの剥離が生じ
ない。
護樹脂被覆体８を有する半導体装置の支持板１をフイン
に約３００℃でろう付けし、その後に５０〜２００℃程
度で変化する実働寿命試験を施したが、特性の低下がほ
とんど見れなかった。つまり、この様な過酷な試験を施
しても、保護樹脂被覆体８は支持板１から剥離せず、半
導体素子２の押え付け効果が温度サイクルの多数回印加
後においても良好に維持され、半導体素子２の支持板１
からの剥離が生じなかった。この理由は必ずしも明確で
ないが、次のように考えることができる。本発明に従う
保護樹脂被覆体８は、エポキシ樹脂とフィラーを主成分
としているために従来のシリコ−ンラバーから成る保護
樹脂被覆体７よりも硬質である。従って、支持板１が膨
張して半田にクラックが生じても保護樹脂被覆体８が半
導体素子２を支持板１に押え付けるように働く。また、
本発明に従う保護樹脂被覆体８は、シリコーンゲルを特
定された範囲で含有する。従って、従来のエポキシ樹脂
とフィラーのみの保護樹脂被覆体に比べて本発明に従う
保護樹脂被覆体８の線膨張係数が支持板１のそれに近い
値になる。この結果、保護樹脂被覆体８の支持板１に対
する密着性が良好になり、且つ適度な柔軟性を有して支
持板１の熱膨張に良好に追従し、フィン（図示せず）に
対する支持板１のろう付け時等において高温加熱状態が
生じても保護樹脂被覆体８の支持板１からの剥離が生じ
ない。
【００１０】保護樹脂被覆体８の組成を特定範囲で変え
ても同様な作用効果が得られることを確かめるために、
保護樹脂の組成を種々変えて半導体装置を図２と同様に
作り、特性及び作業性を調べた。この結果、保護樹脂被
覆体８を次の組成範囲にすることが好ましいことが分っ
た。 エポキシ樹脂 ：２０〜３０重量％ フィラー ：７０〜８０重量％ シリコーンゲル：０．３〜５重量％ なお、エポキシ樹脂の含有率が２０重量％未満、フィラ
ーの含有率が８０重量％を越えると保護樹脂被覆体８の
支持板１に対する密着性が低下すると共に流動性が低下
し作業性が悪くなる。また、エポキシ樹脂の含有率が３
０重量％を越え、フィラーの含有率を７０重量％未満に
なると保護樹脂被覆体８の線膨張係数が増大し、支持板
１の線膨張係数との差が大きくなる。また、シリコーン
ゲルの含有率が５重％を越えると、保護樹脂被覆体８の
柔軟性が増大しすぎて半導体素子２の押え付け効果が発
揮されない。一方、シリコーンゲルの含有率が０．３重
量％未満となると、保護樹脂被覆体８の低弾性化が達成
されず、加熱時に保護樹脂被覆体８が支持板１の熱膨張
に追従できず望ましくない。
ても同様な作用効果が得られることを確かめるために、
保護樹脂の組成を種々変えて半導体装置を図２と同様に
作り、特性及び作業性を調べた。この結果、保護樹脂被
覆体８を次の組成範囲にすることが好ましいことが分っ
た。 エポキシ樹脂 ：２０〜３０重量％ フィラー ：７０〜８０重量％ シリコーンゲル：０．３〜５重量％ なお、エポキシ樹脂の含有率が２０重量％未満、フィラ
ーの含有率が８０重量％を越えると保護樹脂被覆体８の
支持板１に対する密着性が低下すると共に流動性が低下
し作業性が悪くなる。また、エポキシ樹脂の含有率が３
０重量％を越え、フィラーの含有率を７０重量％未満に
なると保護樹脂被覆体８の線膨張係数が増大し、支持板
１の線膨張係数との差が大きくなる。また、シリコーン
ゲルの含有率が５重％を越えると、保護樹脂被覆体８の
柔軟性が増大しすぎて半導体素子２の押え付け効果が発
揮されない。一方、シリコーンゲルの含有率が０．３重
量％未満となると、保護樹脂被覆体８の低弾性化が達成
されず、加熱時に保護樹脂被覆体８が支持板１の熱膨張
に追従できず望ましくない。
【００１１】保護樹脂被覆体８の線膨張係数は１．０×
１０-5〜２．０×１０-5℃-1の範囲とすることが望まし
い。１．０×１０-5℃-1未満、及び２．０×１０-5℃-1
を越えると、支持板１の線膨張係数との差が大きくなる
ため、ろう付け時に剥離が生じ易く、その後の実働寿命
試験で特性低下が生じ易い。保護樹脂被覆体８の弾性率
は半導体素子２の押え付け効果が十分に発揮されるよう
に５００kgf ／ｍ2 以上にすることが望ましく、また、
加熱時に支持板１の熱膨張に良好に追従できるように１
５００kgf ／ｍ2 以下とすることが望ましい。
１０-5〜２．０×１０-5℃-1の範囲とすることが望まし
い。１．０×１０-5℃-1未満、及び２．０×１０-5℃-1
を越えると、支持板１の線膨張係数との差が大きくなる
ため、ろう付け時に剥離が生じ易く、その後の実働寿命
試験で特性低下が生じ易い。保護樹脂被覆体８の弾性率
は半導体素子２の押え付け効果が十分に発揮されるよう
に５００kgf ／ｍ2 以上にすることが望ましく、また、
加熱時に支持板１の熱膨張に良好に追従できるように１
５００kgf ／ｍ2 以下とすることが望ましい。
【００１２】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 支持板１と半導体素子２の間に両者の中間の線
膨張係数を有する台座を介在させることができる。 （２） 整流ダイオードに限ることなく、サイリスタ等
の別の半導体装置にも本発明を適用することができる。 （３） シリコ−ン系応力緩和剤としてシリコ−ンオイ
ルを使用してもよい。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 支持板１と半導体素子２の間に両者の中間の線
膨張係数を有する台座を介在させることができる。 （２） 整流ダイオードに限ることなく、サイリスタ等
の別の半導体装置にも本発明を適用することができる。 （３） シリコ−ン系応力緩和剤としてシリコ−ンオイ
ルを使用してもよい。
【図１】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例の半導体装置を示す断面図であ
る。
る。
１ 支持板 ２ 半導体素子 ８ 保護樹脂被覆体
Claims (1)
- 【請求項１】 金属製の支持体と、前記支持体に固着さ
れた半導体素子と、前記半導体素子及び前記支持体の前
記半導体素子の周辺の領域を覆うように配設された保護
被覆体とを備えた半導体装置において、 前記保護被覆体が、 ２０〜３０重量％のエポキシ樹脂と、 ７０〜８０重量％のフィラーと、 ０．３〜５重量％のシリコーン系応力緩和剤とから成
り、且つ前記保護被覆体が、１．０×１０-5〜２．０×
１０-5ｄｅｇ-1の線膨張係数を有し、且つ前記保護被覆
体が、５００〜１５００kgf ／ｍ2 の弾性率を有してい
ることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12259196A JPH09289270A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12259196A JPH09289270A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09289270A true JPH09289270A (ja) | 1997-11-04 |
Family
ID=14839725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12259196A Pending JPH09289270A (ja) | 1996-04-19 | 1996-04-19 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09289270A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011199160A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS649214A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-12 | Ube Industries | Epoxy resin composition for sealing semiconductor |
| JPH03277651A (ja) * | 1990-03-27 | 1991-12-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPH04108852A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-09 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその組成物で封止した半導体装置 |
| JPH04261461A (ja) * | 1991-02-15 | 1992-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
-
1996
- 1996-04-19 JP JP12259196A patent/JPH09289270A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS649214A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-12 | Ube Industries | Epoxy resin composition for sealing semiconductor |
| JPH03277651A (ja) * | 1990-03-27 | 1991-12-09 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
| JPH04108852A (ja) * | 1990-08-28 | 1992-04-09 | Hitachi Chem Co Ltd | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物及びその組成物で封止した半導体装置 |
| JPH04261461A (ja) * | 1991-02-15 | 1992-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011199160A (ja) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
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