JPH1126666A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPH1126666A JPH1126666A JP9177886A JP17788697A JPH1126666A JP H1126666 A JPH1126666 A JP H1126666A JP 9177886 A JP9177886 A JP 9177886A JP 17788697 A JP17788697 A JP 17788697A JP H1126666 A JPH1126666 A JP H1126666A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】半導体装置にヒートサイクルが作用しても、金
属との熱膨張係数の差から半導体チップを搭載した絶縁
基板にクラックが生じないようにする。 【解決手段】金属ベース板１の上に絶縁基板２を介して
半導体チップ３を搭載した回路組立体と、該回路組立体
を包囲して金属ベース板との間を固着した上蓋７ａ付き
の外囲樹脂ケース７と、樹脂ケースに組み込んで回路組
立体との間をワイヤ６で接続した外部導出端子５とから
なり、かつ樹脂ケースの内部を充填材８で封止した半導
体装置において、外部導出端子の先端脚部５ａを、絶縁
基板２と並置して金属ベース板上に固着せずに配置した
別な絶縁板９の上に固定し、この状態で外部導出端子の
先端脚部と半導体チップ，絶縁基板の導体パターンとの
間をワイヤ６で接続した構成とし、外部導出端子の膨
張，収縮に起因して絶縁基板２，絶縁板９に応力が加わ
らないようにし、クラックの発生防止を図る。
属との熱膨張係数の差から半導体チップを搭載した絶縁
基板にクラックが生じないようにする。 【解決手段】金属ベース板１の上に絶縁基板２を介して
半導体チップ３を搭載した回路組立体と、該回路組立体
を包囲して金属ベース板との間を固着した上蓋７ａ付き
の外囲樹脂ケース７と、樹脂ケースに組み込んで回路組
立体との間をワイヤ６で接続した外部導出端子５とから
なり、かつ樹脂ケースの内部を充填材８で封止した半導
体装置において、外部導出端子の先端脚部５ａを、絶縁
基板２と並置して金属ベース板上に固着せずに配置した
別な絶縁板９の上に固定し、この状態で外部導出端子の
先端脚部と半導体チップ，絶縁基板の導体パターンとの
間をワイヤ６で接続した構成とし、外部導出端子の膨
張，収縮に起因して絶縁基板２，絶縁板９に応力が加わ
らないようにし、クラックの発生防止を図る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＩＧＢＴモジュ
ールなどを実施対象とした半導体装置、詳しくは外部導
出端子の組立て構造に関する。
ールなどを実施対象とした半導体装置、詳しくは外部導
出端子の組立て構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、頭記した半導体装置の従来におけ
る組立構造を図３に示す。図において、１は放熱用の金
属ベース板、２は金属ベース板１の上に載置して接合し
た絶縁基板（セラミックス基板）、２ａは絶縁基板２の
上面に形成した導体パターン、３は絶縁基板２の導体パ
ターン２ａにマウントした半導体チップ（ＩＧＢＴ，フ
リーホイーリングダイオードなど）、４は抵抗チップな
どの外付け素子、５は主回路の外部導出端子、６は外部
導出端子５と半導体チップ３との間を接続する内部配線
用のボンディングワイヤ、７は樹脂成形品で作られた外
囲樹脂ケース、７ａはその上蓋、８は樹脂ケース７の内
部に充填して半導体チップ３，ワイヤ６などを封止する
シリコーンゲルなどの充填材である。
る組立構造を図３に示す。図において、１は放熱用の金
属ベース板、２は金属ベース板１の上に載置して接合し
た絶縁基板（セラミックス基板）、２ａは絶縁基板２の
上面に形成した導体パターン、３は絶縁基板２の導体パ
ターン２ａにマウントした半導体チップ（ＩＧＢＴ，フ
リーホイーリングダイオードなど）、４は抵抗チップな
どの外付け素子、５は主回路の外部導出端子、６は外部
導出端子５と半導体チップ３との間を接続する内部配線
用のボンディングワイヤ、７は樹脂成形品で作られた外
囲樹脂ケース、７ａはその上蓋、８は樹脂ケース７の内
部に充填して半導体チップ３，ワイヤ６などを封止する
シリコーンゲルなどの充填材である。
【０００３】ここで、外部導出端子５はＬ字形に屈曲し
た先端脚部５ａを絶縁基板２の導体パターン２ａにはん
だ接合し、外囲樹脂ケース７の上蓋７ａを貫通して外部
に引き出すように組み込まれている。
た先端脚部５ａを絶縁基板２の導体パターン２ａにはん
だ接合し、外囲樹脂ケース７の上蓋７ａを貫通して外部
に引き出すように組み込まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した組
立構造の半導体装置では、信頼性試験である温度サイク
ルテストを実施すると、金属ベース板１，絶縁基板２，
外部導出端子５の材質による熱膨張係数の差から絶縁基
板２に内部応力が加わり、これが基で絶縁基板２にクラ
ック，割れが生じるといった重大な欠陥が発生すること
がある。
立構造の半導体装置では、信頼性試験である温度サイク
ルテストを実施すると、金属ベース板１，絶縁基板２，
外部導出端子５の材質による熱膨張係数の差から絶縁基
板２に内部応力が加わり、これが基で絶縁基板２にクラ
ック，割れが生じるといった重大な欠陥が発生すること
がある。
【０００５】この点について発明者等が考察したところ
によれば、図４で示すように、絶縁基板２に対してクラ
ックｃが外部導出端子５をはんだ付けした導体パターン
２ａの端部から水平方向に生じている場合が多く見ら
れ、その原因はヒートサイクルに伴う外部導出端子５の
熱膨張，収縮などにより、絶縁基板２に局部的に応力が
繰り返し加わることにあることが判明した。
によれば、図４で示すように、絶縁基板２に対してクラ
ックｃが外部導出端子５をはんだ付けした導体パターン
２ａの端部から水平方向に生じている場合が多く見ら
れ、その原因はヒートサイクルに伴う外部導出端子５の
熱膨張，収縮などにより、絶縁基板２に局部的に応力が
繰り返し加わることにあることが判明した。
【０００６】この発明は上記の点に鑑みなされたもので
あり、その目的は前記課題を解決し、過酷なヒートサイ
クルが加わっても、金属との熱膨張係数の差から絶縁基
板にクラックなどの欠陥が生じないようにその組立構造
を改良した半導体装置を提供することにある。
あり、その目的は前記課題を解決し、過酷なヒートサイ
クルが加わっても、金属との熱膨張係数の差から絶縁基
板にクラックなどの欠陥が生じないようにその組立構造
を改良した半導体装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
より次記のような組立構造を採用することで達成され
る。すなわち、金属ベース板上に絶縁基板を介して半導
体チップを搭載した回路組立体と、該回路組立体を包囲
して金属ベース板との間を固着した上蓋付きの外囲樹脂
ケースと、樹脂ケースに組み込んで回路組立体との間を
ワイヤで接続した外部導出端子とからなり、かつ樹脂ケ
ースの内部を充填材で封止した半導体装置において、 解決手段１：外部導出端子の先端脚部を、前記絶縁基板
と並置して金属ベース板に固着せずに搭載した別な絶縁
板の上に固定し、この状態で外部導出端子の先端脚部と
半導体チップ，絶縁基板の導体パターンとの間をワイヤ
接続する（請求項１）。
より次記のような組立構造を採用することで達成され
る。すなわち、金属ベース板上に絶縁基板を介して半導
体チップを搭載した回路組立体と、該回路組立体を包囲
して金属ベース板との間を固着した上蓋付きの外囲樹脂
ケースと、樹脂ケースに組み込んで回路組立体との間を
ワイヤで接続した外部導出端子とからなり、かつ樹脂ケ
ースの内部を充填材で封止した半導体装置において、 解決手段１：外部導出端子の先端脚部を、前記絶縁基板
と並置して金属ベース板に固着せずに搭載した別な絶縁
板の上に固定し、この状態で外部導出端子の先端脚部と
半導体チップ，絶縁基板の導体パターンとの間をワイヤ
接続する（請求項１）。
【０００８】ここで、外部導出端子の先端脚部を固定し
た絶縁板を金属ベース板上の所定位置に位置決め保持す
るために、前記絶縁板を金属ベース板の上面一部に形成
した凹所内に埋設して位置決め保持する（請求項２）構
成がある。かかる構成においては、外部導出端子と金属
ベース板との間の絶縁は、半導体チップを搭載した絶縁
基板とは別な絶縁板で確保される。また、この状態でヒ
ートサイクルに伴って外部導出端子が膨張，収縮を繰り
返しても、その影響が絶縁基板に及ぶことは全くなく、
かつ外部導出端子に固定した絶縁板自身も金属ベース板
との間が固着されてないので、金属との熱膨張差に起因
する応力を自由に逃がすことがてきて絶縁体にクラック
などの欠陥が発生するのを確実に防げる。
た絶縁板を金属ベース板上の所定位置に位置決め保持す
るために、前記絶縁板を金属ベース板の上面一部に形成
した凹所内に埋設して位置決め保持する（請求項２）構
成がある。かかる構成においては、外部導出端子と金属
ベース板との間の絶縁は、半導体チップを搭載した絶縁
基板とは別な絶縁板で確保される。また、この状態でヒ
ートサイクルに伴って外部導出端子が膨張，収縮を繰り
返しても、その影響が絶縁基板に及ぶことは全くなく、
かつ外部導出端子に固定した絶縁板自身も金属ベース板
との間が固着されてないので、金属との熱膨張差に起因
する応力を自由に逃がすことがてきて絶縁体にクラック
などの欠陥が発生するのを確実に防げる。
【０００９】解決手段２：外部導出端子の先端脚部を、
絶縁基板と分離し、かつ金属ベース板から浮かすように
して端子導体を外囲樹脂ケースから内方に張り出した支
持梁に固定支持し、この状態で外部導出端子の先端脚部
と半導体チップ，および絶縁基板の導体パターンとの間
をワイヤ接続する（請求項３）ものとし、具体的には外
部導出端子の端子導体を外囲樹脂ケースから内方に張り
出した支持梁にインサート成形して固定支持する（請求
項４）。
絶縁基板と分離し、かつ金属ベース板から浮かすように
して端子導体を外囲樹脂ケースから内方に張り出した支
持梁に固定支持し、この状態で外部導出端子の先端脚部
と半導体チップ，および絶縁基板の導体パターンとの間
をワイヤ接続する（請求項３）ものとし、具体的には外
部導出端子の端子導体を外囲樹脂ケースから内方に張り
出した支持梁にインサート成形して固定支持する（請求
項４）。
【００１０】かかる構成においては、外部導出端子と金
属ベース板との間の絶縁は、外囲樹脂ケース内に充填し
た充填材で確保される。また、この状態でヒートサイク
ルに伴って外部導出端子が膨張，収縮を繰り返しても、
外部導出端子と絶縁基板との間が完全に切り離されてい
るので、その熱膨張差の影響が絶縁基板に及ぶことはな
く、これにより絶縁基板の熱応力に起因するクラック発
生が防止できる。
属ベース板との間の絶縁は、外囲樹脂ケース内に充填し
た充填材で確保される。また、この状態でヒートサイク
ルに伴って外部導出端子が膨張，収縮を繰り返しても、
外部導出端子と絶縁基板との間が完全に切り離されてい
るので、その熱膨張差の影響が絶縁基板に及ぶことはな
く、これにより絶縁基板の熱応力に起因するクラック発
生が防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
１，図２の各実施例で説明する。なお、図示の各実施例
で図３に対応する同一部材には同じ符号が付してある。 〔実施例１〕図１(a),(b) は請求項１，２に対応する実
施例を示すものである。この実施例においては、金属ベ
ース板１の上面が左右二つの領域に区分けされており、
その一方の領域には半導体チップ３をマウントした絶縁
基板２が搭載され、はんだ付けなどにより固着してい
る。これに対して他方の領域には上面より一段引っ込ん
だ凹所１ａを形成しておき、外部導出端子５を起立姿勢
に載せてその先端脚部５ａを接着剤などで固着した絶縁
板９が、前記凹所１ａ内に接着剤などを使わずに嵌合し
て所定位置に位置決め保持されている。さらに、この状
態で外部導出端子５の脚部５ａと半導体チップ３，絶縁
基板２の導体パターン２ａとの間に接続ワイヤ６をボン
ディングして内部配線している。
１，図２の各実施例で説明する。なお、図示の各実施例
で図３に対応する同一部材には同じ符号が付してある。 〔実施例１〕図１(a),(b) は請求項１，２に対応する実
施例を示すものである。この実施例においては、金属ベ
ース板１の上面が左右二つの領域に区分けされており、
その一方の領域には半導体チップ３をマウントした絶縁
基板２が搭載され、はんだ付けなどにより固着してい
る。これに対して他方の領域には上面より一段引っ込ん
だ凹所１ａを形成しておき、外部導出端子５を起立姿勢
に載せてその先端脚部５ａを接着剤などで固着した絶縁
板９が、前記凹所１ａ内に接着剤などを使わずに嵌合し
て所定位置に位置決め保持されている。さらに、この状
態で外部導出端子５の脚部５ａと半導体チップ３，絶縁
基板２の導体パターン２ａとの間に接続ワイヤ６をボン
ディングして内部配線している。
【００１２】なお、実際の製品組立工程では、金属ベー
ス板１に対して絶縁基板２を固着する工程，絶縁基板２
に半導体チップ３をはんだマウントする工程，絶縁板９
を載置する工程，および絶縁板９に外部導出端子５を固
着する工程を同時，ないし連続して行い、続いて接続ワ
イヤ６をボンディングし、その後に外囲樹脂ケース７を
被せて金属ベース板１の周縁に接着剤で固着した状態で
樹脂ケース７内にシリコーンゲルなどの充填材８を注入
して半導体チップ３，接続ワイヤ６などを封止し、最後
に樹脂ケース７に上蓋７ａを被着して製品が完成する。
ス板１に対して絶縁基板２を固着する工程，絶縁基板２
に半導体チップ３をはんだマウントする工程，絶縁板９
を載置する工程，および絶縁板９に外部導出端子５を固
着する工程を同時，ないし連続して行い、続いて接続ワ
イヤ６をボンディングし、その後に外囲樹脂ケース７を
被せて金属ベース板１の周縁に接着剤で固着した状態で
樹脂ケース７内にシリコーンゲルなどの充填材８を注入
して半導体チップ３，接続ワイヤ６などを封止し、最後
に樹脂ケース７に上蓋７ａを被着して製品が完成する。
【００１３】おな、図示実施例では金属ベース板１に凹
所１ａを形成して絶縁板９を埋設しているが、この凹所
１ａは必ずしも必要ではなく、凹所を形成せずに外部導
出端子５を固着した絶縁板９を金属ベース１の所定位置
に載置し、後工程で樹脂ケース７に注入した充填材８に
より絶縁板９を定位置に保持するようにして組立てるこ
ともできる。
所１ａを形成して絶縁板９を埋設しているが、この凹所
１ａは必ずしも必要ではなく、凹所を形成せずに外部導
出端子５を固着した絶縁板９を金属ベース１の所定位置
に載置し、後工程で樹脂ケース７に注入した充填材８に
より絶縁板９を定位置に保持するようにして組立てるこ
ともできる。
【００１４】〔実施例２〕図２(a),(b) は請求項３，４
に対応する実施例を示すものである。この実施例におい
ては、先記の実施例１と同様に金属ベース板１の上面が
二つの領域に区分けされており、その一方の領域に半導
体チップ３をマウントした絶縁基板２が固着して搭載さ
れ、他方の領域には凹所１ａが形成されている。一方、
外部導出端子５は金属ベース板１，および絶縁基板２か
ら切り離し、かつ図示の組立状態では先端脚部５ａが金
属ベース板１の凹所１ａから浮いた上方位置に保持され
るように、外囲樹脂ケース７と一体にケース内方に張り
出した支持梁７ｂにインサート成形して固定されてい
る。
に対応する実施例を示すものである。この実施例におい
ては、先記の実施例１と同様に金属ベース板１の上面が
二つの領域に区分けされており、その一方の領域に半導
体チップ３をマウントした絶縁基板２が固着して搭載さ
れ、他方の領域には凹所１ａが形成されている。一方、
外部導出端子５は金属ベース板１，および絶縁基板２か
ら切り離し、かつ図示の組立状態では先端脚部５ａが金
属ベース板１の凹所１ａから浮いた上方位置に保持され
るように、外囲樹脂ケース７と一体にケース内方に張り
出した支持梁７ｂにインサート成形して固定されてい
る。
【００１５】そして、製品の組立工程では、金属ベース
板１に半導体チップ３をマウントした絶縁基板２を搭載
し、さらに外部導出端子５を固定した外囲樹脂ケース７
を被せて金属ベース板１に接着した状態で、外部導出端
子５の先端脚部５ａと半導体チップ３，絶縁基板２の導
体パターン２ａとの間に接続ワイヤ９をボンディングす
る。その後に樹脂ケース７内に充填材８を充填し、最後
に上蓋７ａを被着して製品が完成する。なお、金属ベー
ス板１に形成した前記した凹所１ａは必ずしも必要では
なく、凹所を形成せずに実施してもよい。
板１に半導体チップ３をマウントした絶縁基板２を搭載
し、さらに外部導出端子５を固定した外囲樹脂ケース７
を被せて金属ベース板１に接着した状態で、外部導出端
子５の先端脚部５ａと半導体チップ３，絶縁基板２の導
体パターン２ａとの間に接続ワイヤ９をボンディングす
る。その後に樹脂ケース７内に充填材８を充填し、最後
に上蓋７ａを被着して製品が完成する。なお、金属ベー
ス板１に形成した前記した凹所１ａは必ずしも必要では
なく、凹所を形成せずに実施してもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、この発明の構成によ
れば、外部導出端子を半導体チップをマウントした絶縁
基板から分離した上で、金属ベース板の上に固着せずに
載置した別な絶縁板，もしくは外囲樹脂ケースから内方
に張り出した支持梁に固定されている。したがって、外
部導出端子の熱膨張，収縮の影響が絶縁基板に及ぶこと
がなく、これにより過酷なヒートサイクルが加わっても
絶縁基板にクラックの生じない信頼性の高い半導体装置
を提供できる。
れば、外部導出端子を半導体チップをマウントした絶縁
基板から分離した上で、金属ベース板の上に固着せずに
載置した別な絶縁板，もしくは外囲樹脂ケースから内方
に張り出した支持梁に固定されている。したがって、外
部導出端子の熱膨張，収縮の影響が絶縁基板に及ぶこと
がなく、これにより過酷なヒートサイクルが加わっても
絶縁基板にクラックの生じない信頼性の高い半導体装置
を提供できる。
【図１】この発明の実施例１に対応する半導体装置の構
成図であり、(a) は側視断面図、(b) は平面図
成図であり、(a) は側視断面図、(b) は平面図
【図２】この発明の実施例２に対応する半導体装置の構
成図であり、(a) は側視断面図、(b) は平面図
成図であり、(a) は側視断面図、(b) は平面図
【図３】この発明の実施対象となる半導体装置の従来の
組立構成図であり、(a) は側視断面図、(b) は平面図
組立構成図であり、(a) は側視断面図、(b) は平面図
【図４】図３の絶縁基板に生じたクラックの発生状況を
表す部分拡大図
表す部分拡大図
１ 金属ベース板 １ａ 凹所 ２ 絶縁基板 ２ａ 導体パターン ３ 半導体チップ ５ 外部導出端子 ５ａ 先端脚部 ６ 接続ワイヤ ７ 外囲樹脂ケース ７ａ 上蓋 ７ｂ 支持梁 ８ 充填材 ９ 絶縁板
Claims (4)
- 【請求項１】金属ベース板上に絶縁基板を介して半導体
チップを搭載した回路組立体と、該回路組立体を包囲し
て金属ベース板との間を固着した上蓋付きの外囲樹脂ケ
ースと、樹脂ケースに組み込んで回路組立体との間をワ
イヤで接続した外部導出端子とからなり、かつ樹脂ケー
スの内部を充填材で封止した半導体装置において、外部
導出端子の先端脚部を、前記絶縁基板と並置して金属ベ
ース板上に固着せずに配置した別な絶縁板の上に固定
し、この状態で外部導出端子の先端脚部と半導体チッ
プ，絶縁基板の導体パターンとの間をワイヤ接続したこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体装置において、外部
導出端子の先端脚部を固定した絶縁板を、金属ベース板
の上面一部に形成した凹所内に埋設して位置決め保持し
たことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】金属ベース板上に絶縁基板を介して半導体
チップを搭載した回路組立体と、該回路組立体を包囲し
て金属ベース板との間を固着した上蓋付きの外囲樹脂ケ
ースと、樹脂ケースに組み込んで回路組立体との間をワ
イヤで接続した外部導出端子とからなり、かつ樹脂ケー
スの内部を充填材で封止した半導体装置において、外部
導出端子の先端脚部を絶縁基板から分離し、かつ金属ベ
ース板から浮かすようにして端子導体を外囲樹脂ケース
から内方に張り出した支持梁に固定支持し、この状態で
外部導出端子の先端脚部と半導体チップ，および絶縁基
板の導体パターンとの間をワイヤ接続したことを特徴と
する半導体装置。 - 【請求項４】請求項３記載の半導体装置において、外部
導出端子の端子導体を外囲樹脂ケースから内方に張り出
した支持梁にインサート成形して固定支持したことを特
徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9177886A JPH1126666A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9177886A JPH1126666A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126666A true JPH1126666A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16038786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9177886A Pending JPH1126666A (ja) | 1997-07-03 | 1997-07-03 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126666A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102254895A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 株式会社东芝 | 半导体装置,半导体单元和电力用半导体装置 |
| DE102017207727B4 (de) | 2016-07-01 | 2022-02-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleiteranordnung |
-
1997
- 1997-07-03 JP JP9177886A patent/JPH1126666A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102254895A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 株式会社东芝 | 半导体装置,半导体单元和电力用半导体装置 |
| US9041052B2 (en) | 2010-05-21 | 2015-05-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device, semiconductor unit, and power semiconductor device |
| DE102017207727B4 (de) | 2016-07-01 | 2022-02-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleiteranordnung |
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