JPS5999744A - プラスチックカプセルに封入された電力用半導体デバイスとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、一般に改良された半導体デバイスに係シ、特
に改良されたプラスチック・カプセル封入された電力用
デバイス及びこのようなデバイスの製造方法に関する。

背景技術 高電力半導体デバイスは広く使用されるが、それにも拘
らず高価格でおる。その高価格の原因は。

主として高価格の小部品の使用と複雑な組立手段に基因
するものである。同じ電力用デバイスの密閉ケース内に
１個以上の半導体ダイを設置することが望ましい場合に
は９価格は急激に増加する。

したがって、特に多端子（ｍｕｌｔｉｐｌｙ）半導体ダ
イを同じパッケージ内に備えねばならない場合に、簡単
な構造の低価格で堅牢な電力用半導体デバイスについて
の必要が継続して存在する。

したがって２本発明の目的は、一定の性能の定格に対し
て低価格の改良された半導体デバイスを提供することに
ある。

この発明の別の目的は、特にダイが電気的に並列接続さ
れ得る場合に、１個以上の半導体ダイを容易に収容し得
る改良された半導体デバイスを与えることにある。

この発明のもう一つの目的は、１個以上の半導体ダイを
収容し、比較すべき従来技術のデバイスよシ少い数の小
部品を有する改良された半導体電力素子を得ることにあ
る。

この発明の別の目的は、堅牢にして大型の電力用端子を
有し、また鋳型内に設置されプラスチックで射出される
場合に、予め設定された端子間隔が達成され、かつ端子
の外、部接触部分がカプセル封入なしで存続し得るよう
に鋳型面に対しセルファラインでオ見　セルフシール（
漏止愉、）である内部小部品を有する改良されたプラス
チック封入電力素子を得ることにある。

本発明のもう一つの目的は、半導体デバイスの改良され
ｆｃｊＲ造方法全方法ことにある。

本発明の別の目的は１組立てられた小部品の寸法上の変
化が調監され、かつプラスチック成型用コンパウンドの
型密閉および射出の間の成型面に対して、小部品がセル
ファラインし、また端子が自己＠ｑＪするプラスチック
封入の半導体電力素子の改良された製造方法を与えるこ
とにある。

発明の狭約 上記のおよび他の目的の達成と利点とは次の如き本発明
によって達成される。即ち本発明では接触部と、半導体
ダイを支持する絽１の面および鋳型の第１の面に対して
密閉する如く用いられる第２の面とを有する基板部材と
、鋳型の第２．０面に対して密封する如く用いられる第
１の面を有する端子部材と、端子部材を支持し、かつ端
子部材を半導体ダイの接触部に結合させる。従動（ａｔ
３ｒｎｐｌｉａｎｔ’）コネクタ部材を備えた半導体ダ
イか得られるものである。従動コネクタ部材は２半、導
体ダイもしくはダイ組立に接触する変形可能な接触手段
を含んでいる。従動コネクタ部材は、対・応する鋳型面
に対し基板部材と端子部材の外向、きの面を押圧する如
く用いら・れる。接着手段２代表、的にはろう付けは、
基板部材、半導体ダイ、従動コネクタ、部材および端子
部材を結合するように使用される。従動コネクタ部材は
、アセンブリを構成する若干の部品とそれらの部品を結
合する接着手段・との組合□せによる厚さの許容範囲の
変化よシ大きな変□形範囲を有している。変形は実、質
的に接触・手段にお・いて生ずる。　　　　　　　　　
　・。

従動コネクタ部材、端子部材および基板部材は。

鋳型内に設置された場合に、・端子部材と基□板部、材
の外表面は＠型の対応する面に向い合って・位置を占め
、また更に成型の間に射出・液状化されたプラスチック
は、従動コネクタ部材、端子部材および基板部材に及ぼ
す正味の外側に向けられたカをつくシ出し、この力によ
シ対応する成型された面に対して端子部材と基板部材の
外側面を密封し。

従ってプラスチックが実質的にこれらの外向面に侵食す
ることが防止されるようにする□。半導体ダイを含むダ
イアセンブリ（組立物）と１個又はそれ以上の電極円板
とはダイのみの代］に使用することが可能で・ある。

予め設定された高さをもつプラスチック封入の半導体デ
バイスの製造方法が完成されるのは次の段階によるもの
である。即ち基板部材、端子部材。

従動接続手段および上記したように接着用に適した１個
又はそれ以上の半導体ダイ（もしくはダイアセンブリ）
を与える段階、とれらの幾つかの構成要素を２代表的に
ははんだ付けによシ粕互に接着して、その高さが予め設
定された高さを超える可撓性変形可能なアセンブリ、を
形成す□る段階一基板部材の外向き面と端子部材の外向
き面とを係合させるのに適合した鋳型内に、変形可能ガ
アセンブリを挿入する段階；これらの外向き面を鋳型の
整合面に対向して配置させ、端子部材と基板部材を所定
の関係に配列し、カプセル封□人材に対してこれらの外
向き面の鱈出を禁止□し、他方、基□板部材及び端子部
材、従動コネクタ手段の内側部分をカプセル封人材に露
出することを可能にし、成形中に端子部材と基板部材に
作用する力の外側に向いた不平・衡を与えるようにする
段階、鋳型を閉じ。

台座を隅める・ようにコネクタ手段を圧縮するとともに
、変形可能なアセンブリの高さを予め設定した高さにま
で減少する段階；およびこれ・らの外向き面上のカプセ
ル封人材の侵食を実質的に避けるように、この・外側に
向いた力の不平衡を達成し。

端子および基板部材の外向き面を整合する成型された面
に対し維持するように、カプセル封人材を圧力を受けな
がら鋳型に射出□す□る段階とによシ達成されるのであ
る。

好適な実施例の、詳細説明 第１図は従来技術の代表的な電力用半導体デバイスの立
′体分解図を示している。電力用半導体デバイス１０は
銅基板１１．プラスチックハウジング１２およびカバー
１６を有している。端子１５α−Ｃはデバイスへの外部
接続を可能にするように与えられている。基板１１に取
付けられたのは内部小部品組立１６α−ｂである。小部
品組立１６αは下部電極組立１７．中間ストラップ１９
．半導体ダイ組立２０．および上部接触組立２１を含ん
でいる。下部電極組立１７はセラミック絶縁体１７ａ、
と銅電極パッド１７ｂを備えている。電極パッド（当て
金）１７ｂ上に取付けられたのは鋼中間ストラップ１９
と半導体ダイ組立２０である。鋼中間ストラップ１９は
隣接する小部品組立１６ｂと接光虫するラグ（耳）部分
１９（７，と。

端子１５αと接触する接続柱Ｃｐｏｓｔ）　１ｑｂとを
含んでいる。半導体ダイ組立２０は下部接触電極２０ｃ
をもった半導体ダイ２０ｃよシ構成される。モリブデン
電極円板２１αと編組銅導線２１ｂを備えた上部接触組
立２１．は、半導体ダイ組立２０の上面に付着し。

端子１５ｂに接続する。任意の制御導線２１ｃはまた上
部接触組立２１の一部として備えることができる。

このような小部品は代表的にはろう付けにより　−緒に
付着される。

小部品組立１６ｂは一般には組立１６ａに類似している
が、ラグ部分１９αがないものである。導線２６はまた
編組銅線を有している。

小部品組立１６ａ−ｂが基板１１上で組立てられた後に
、ハウジング１２は組立１６（１，−ｂ上をすベシ落ち
て。

接着剤によシ基板１１に固着される。電極１５α−Ｃは
ハウジング１２内の開孔１２α−Ｃを通って突出する。

開孔１３ａ−ｃを有するカバー１６は電極１５ａ−ｃ上
に設置され、ハウジング１２とカバー１６の間で、ハウ
ジング１２のＴｊ−ｘ上部に外、っている小さな空胴内
に入れられた接着剤と密閉剤によって密閉される。

小部品組立１６ａ−ｂを取巻くハウジング１２内の空間
はそれから引続いて密閉される注入管１４を通って璧素
ガスによシ埋戻される。

デバイス１０を製作するためには多数の小部品が必要で
あシ、また組立方法もそれに対応して複雑となることは
当該技術の専門家には容易に自明のことと思われる。そ
の上、小部品自身が高価なものである。第１図の半導体
デバイス１ｏは２個の相互接続された半導体ダイを含む
ものとして図示されている。これらはダイオード、トラ
ンジスタ。

サイリスタ、他の半導体デバイス、もしくはそれらの組
合せとすることができる。ダイか電気的に基板１１に接
続されることが望まれる場合に、セラミック絶縁体１７
αと電極１７ｂとは省略することかできる。

第２Ａ図は本発明の改良された半導体デバイスの上面図
で、第２　Ｂ−Ｃ図は１部分的側面図と断面図を示して
いる。半導体デバイス３０は、取付は用開孔３１α−ｂ
を有する２代表的には銅製の基板部材６１を備えている
。外部接続用で、その中に螺合接続用開孔３４α−ｂを
有する端子部材６６α−すはプラスチ・ツク本体５２内
に部分的に封入されている。第２Ｂ−Ｃ図の右半分にお
いて、プラスチック本体６２は切断されて端子部材６６
α−すの内部構造を示し。

また基板３１上に取付けられ、従動コネクタ部材又は手
段６９によシ端子太素３５ｂに接続された半導体ダイ組
立６１の存在を示している。ダイ組立６１の詳細は後で
説明することにする。端子部材３５ａ−ｂをフラスチツ
ク本体６２内で良好に保持するためには、端子部材３３
ａ−ｂはき゛ざぎざのついた表面領域４０を有すること
が便利である。端子部材５６ｂの内面４２は２代表的に
はろう付けによって従動コネクタ部材３９に結合されて
いる。従動コネクタ部材６９はねじ接続の開孔３４ｂの
内部端を密封することによシ、成型中にプラスチックの
入ってくるのを防止する。端子部材３３ｂの外面４１は
、基板部材３１の外■１４６と同様に、都合のよいこと
に実質的に平坦である。端子部材６６ａは同様に配列さ
れている。

第２Ｃ図は、プラスチック本体６２が２個の部品に形成
される別の実施例を示し２部品３２αは端子３６αと関
連する半導体ダイと小部品をおおい、また部品３２ｂは
端子３３ｂと関連するダイと部品とをおおっている。こ
れは本体６２か連続的に端子３６０−６間に伸長してい
る場合に発生の可能性のある。

成型の結果としてグラスチック本体６２の差動収縮によ
シ、基板部材６１の受ける曲は応力を減少する利点を有
している。

第６図は第２Ａ−Ｃ図のデバイス６ｏを製作する場合に
便オリに使用される小部品の分解図を示している。第６
図の小部品６０は基板部材３１．半導体り゛イ組立６１
．端子部材もしくは手段φ３および従動コネクタ手段６
２を具質している。基板部材６１はその中にノツチ６５
と１．プラスチック本体６２を保持スる手助けをする変
形部分６６とを有している。

イメント及び保持を容易にし、他方、小部品６０は１体
に結合される。半導体ダイアセンブリ（組立て）６１は
、各々が２個又はそれ以上の接勢領域或は電極を１その
上にもつ円形も、シ＜は方形の半導体ダイよシ選択自申
に構成され得る。半導体ダイ組立６１は半導体ダイのい
ずれかの面に接着された金属電極および／もしくは接触
円板奪合むことができ、る。これについてはもつと詳、
細に後で論することにしよう１、基板部材６１は下部（
外向き）興Ｑを有する。

第３図は、ダイ組立６１が２対の整流器（２端子の）ダ
イ組立５０α−すと５１ｃｃ−ｂとを具備する状態を図
示している。当畔技術の専門家によって１例え、ば、ト
ランジスタやサイリス・り、および付加的な導岬が与え
られれば、他の型式のダイを使、用することも可能″’
ｃ′、ｓること々Ｓ認識されるであろう。

コネクタ部材６９αと３９ｂを具備した従動コネクタ手
段、６．２畔、夫々半導体ダイ組立５１α−すと５０　
ａ　＝、ｂを端子部拐４神と４１ｂＫ接続ブ゛るために
使用される。従動コネクタ部材６９αは半導体ダイ組立
５１ａ。

を接触するだめの接触手段５４αと半導体ダイ組立５１
ｂを接触するための接触手段５４．ｂとを有している。

接触手段’５４ａと５４ｂとは都合のよいことに。

コネクぞ部材５９ａ内に、形感され、半導体ダイアセン
ブＩＪ（Ｍｉ立て）５１α−ｂに対向する凹部領域もし
くは小くぼみの脚状を有している。従動；ネクタ部材３
９ａはまた選択自由な付加的接触用中子（ｔａｎｋ）、
６４ａ、を肩し、これはプラスチック本体６２内に封止
される目的の付加的成分、もしくは外部信号導線に接続
する如く便、川し得る。中子６４ａ−ｂ　、特に小部品
、６００組立て及び結合中に従動コネクタ部材６２の配
列を助けるためにアシイメントキイとして作用するのが
便利でらｐ、従って接触部材５４α−すは２例えば半導
体ダイアセンブリ（組立て）、５０α−すの上に、か？
−触手、段５０α−を及びアセンブリ５０ｃＬ−ｂに対
して対応６して整列する。従動コネクタ部材５９ｂは、
半堺叶ダイ組立５０α−ｔに接弊するための接触手段５
６α−ｂと、接触およＵ／もしくは整列（アラインメン
ト）用の選択、自由な実子６４ｂとを有している。整列
の特、性と接触？特性とは。

別個のものであυ、および／もしくは多声接触を可能に
するように、１個以上の中子全使用することｄｆできる
。端子部材３３αの面４２αは従動コネクタ部材３９ｃ
Ｌの面５５αに接続されて臂る。端子部材５５ｂの面４
２ｂはコネクタ部材’５９ｂの面５５ｂに接続されてい
る。基板部材３１．半導体−゛イ煕音、６ｉ、従動コネ
クタ手段６２．および端す部１’６ＢＵＫ率的にはろう
付けによシー緒に接薫されている。端子部材３３α−ｂ
は、ねじ、接続ホノ、レダ３４α−すを有し、基板３１
は取付は開孔３１α−ｂを有する。、。

第４Ａ−Ｂ図は、デバイ、ス３０の製作の手柊と方法と
を図示することによシ、紹立てられた小部品６０のほぼ
半分を構成す、る部分８０を示している。

第４Ａ図は小部品６０が一緒にろう付けされた後の状態
、即ち組立てられ、モールド８１内に挿入された。しか
しモールド（鋳型、２．　ａ、１で完舎ｒ密閉す、る前
の状態を示している。組立てら９だ小部品部分８０．は
基板部旧６１．半導体、ダイ、組立５１α−す、従動コ
ネクタ部材６９αおよび端子部材５Ｆ、ａｔ＝備えてい
る？本発明の重９．．．ｆｚ　よｑは２個々の小部品の
製造の途中で生じ得る。厚みの変、化、即ち小部品６０
が一緒に接着、される時竺生じ得る変化ケ補償し得るよ
うに、従動−ネ、クイ部セー３９α；Ａ；　−１−９な
デンプライアンス（ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ＞をもつこと
である。

第４Ａ図にセいて、半尋隼タ゛イ忰立５１ｃＬ−ｂの構
成か極めて詳細に図委され千いる。半導体ダづ組立５１
α悼！ｕ　、えは矩形、も、シ＜は円形の形状をと９得
るもので、矩形９円彎も１くは他の型、状を勺シ得るゝ
す、パテ″′％−極７１“と７２“間に挿入し得る半導
、体ダイア０“を備えて′″や・半導体夕゛イアθ“と
電極７１°と、７２“、とは代表的、に恍は今だの接着
ｉ７４“と７５ａによシー緒に接！市れ否。半導体ダイ
組立Ｓ１ｂは同様の構成を有し、ダイア’Ｏｂを夫々電
極７２ｂと７１ｂＫ接続するために、接着層７４ｂと７
５ｂを用いて同様の方法で一緒に接着される。半導体ダ
イ組立５１α−すは夫々従動コネクタ部材３９αの接触
手段５４α−すと基板部材３１に対し接着手段７６α−
ｂ及び７５ａ−ｂによシ接着される。鉛−錫（９５：５
）　　のはんだ（軟ろう）は接着用手段７６α−ｂ、７
４α−す、７５α−ｂ　および７６α−ｂ用に便利に使
用される。端子部材６６αはまた代表的には同じはんだ
の接着手段７７によシ従動コネクタ部材６９αに結合さ
れている。

小部品を一緒にはんだ伺けする方法は従来技術で公知で
ある。個別の電極７１α−ｂおよび／もしくは７２α−
すは、半導体ダイア０α−ｂと共に使用されるのが便利
であるに拘わらず、それは本質的に重要でない。電極７
１α−すと７２ａ−ｂとは直接にダイアｏα−す上の接
点として形成することができ、また接着層７４α−ｂ、
７５α−ｂは除去することができる。

組立てられた小部品部分８ｏは、下部鋳型半分８１αと
上部鋳型半分８１ｂの間の鋳型８１内に設置された。型
部分８１ＣＬの面８２は基板部材６１の外面４３に一致
もしくは対応するように設計さ東ている。

上部型部分８１ｂの成型面８４は端子３６αの外面４１
αに一致もしくは対応するように設計されている。組立
てられた小部品部分８ｏの高さと型８１の寸法とは２面
８２と４６が接触している場合に、型８１が完全に閉鎖
する前に２面４１αと８４とはまた接触するように選ば
れている。

第４Ａ図の図示する状態は、製造プロセスにおける正規
の変化によって、端子部材３６αが基板部材６１に関し
て少し傾斜するように接着領域７３ｂが接着領域７３ａ
よシ大きな厚みを有し、かつ端子部材６６αの外面４１
αは対応する成型面８４に対し平行でないということで
ある。当該技術の専門家にょシ理解されることは、厚み
の変化が接着層７５ｂ内で生じているように図示されて
いるが、厚みの変化は若干の接着層のいずれかにおいて
、および／もしくは部分８０を備えだ若干の小部品のい
ずれかにおいて、換言すれは端子部材３３ｃＬにおいて
。

従動コネクタ部材５９ａにおいて、接着用手段７６α−
ｂ或は７７において、もしくはダイ組立５１αおよび／
もしくは５１ｂを形成する部材或は層のいずれかにおい
て生じ得るものであるということである。

これらの変化は型部分８１ｂの面８４に関して外面４１
αの等価的不船列を生じ得るし、および／または組立て
られた部分８０を公称値よシ高く或は短くさせることが
できる。同様にして９組立てられた小部品６０の（第４
Ａ図に図示されてない）他の半分における変化は、相互
および／もしくは基板６１に関して端子６３α−すのい
ずれかもしくは両方の不整列を生ずることができる。第
４Ａ−Ｂ図は、これらの可能性のすべてを例証すること
を意図するものである。

本発明の特徴は、従動コネクタ部材５９ａ−ｂは。

製作中にどのような厚みの変化が合理的に生じようとも
対応するような十分のコンプライアンスもしくは破砕性
を有することである。このことによシ確認できることは
２組立てられた部分８０の高さの変化や不整列があるに
も拘わらず、また型８１もしくは組立てられた部分８０
に対する永続性の損害なしに、特に半導体ダイア０α−
ｂに損害を与えることなく、型８１は閉鎖し得るもので
ある。

第４Ｂ図は第４Ａ図に示したと同じ構造を示すが、しか
し型８１　を密閉した後を示す。第４Ｂ図において、外
面４６と４１αとはし合している型面８２と８４に対し
しつかシと位置されている。組立てられた部分８０の不
整列と、型面８４に関する端子部材６６αの匍４１αの
不整列とが消滅され、また組立てられた部分８０の最大
高さ８５は、礼・閉された型の距離により決定される所
定の最終テバイス寸法にまで減少された。第４Ｂ図にお
いて、従動コネクタ部材３９αは２組立てられた部分８
０の最大高さの変化に十分に適応し、かつこの例におい
ては接着層７３（ｌｔと７３ｂの不等の厚さに帰因する
差分高さを補正する工うに十分に変形した。当該技術の
専門家は、成型後にその部分を冷却中にプラスチックの
少量の収縮が生じ得ることを認識するであろう。これは
容易に測定されて、所定の寸法値（例えは高さ）が達成
できるように型の設計において補償され得るものである
。

端子部月３３ｃＬＯ面４２αは、半導体ダイ組立５１α
−ｂの電極もしくは接点７１α−すの距離８７を超える
基体領域もしくは範囲８９を有することは重要でおる。

□端子要素６３αの面４２ａの範囲８９は半導□体ダイ
組立５′１α−すの中′心線８８α−ｂを益離する距離
９゜に近似的に対応することは都合のよいことで□あ□
る。

これにｉって確証しイＭることは、成型操作中に従動コ
ネクタ部材３９α内においておとる正相ｊは、従動コネ
クタ部材６９αの主本体部分９１のたわみによって発生
するのに対向するように、接触手段５４α−ｂにおいて
主として生じるものである。その結果として、型の密閉
に起因し、コネクタ３３ａがら接触手段５４ａ−ｂを介
して半導体ダイア０ａ−ｂに伝送される力は実質的に半
導体ダイ””７０　ａ　−ｂにおいて完全に圧部的であ
る。これらの力はまたダイア’０ａ−ｂｃｙ）ＩＱ裂を
防ぎ、および／または例えは点９２・−ｂ　において接
着層７６α−ｂの亀裂をひきおこす傾向のある著しい曲
げモーメントを避けるように。

ダイア０α−ｂの面を超えて十分な均一性をもって分布
されねばならない。□ 第４Ｂ図に図示したように、従動コネクタ部ｉ゛５９ａ
の接触手段５４ｃＬと５４ｂは２組立てられた部分８０
の層７３αと７５ｂの高さの差に適合するように種々の
量によって圧縮したもの□を示す。高さの追及組立てら
れた部分８ｏもし□くは組立てられた小部品６０の他の
位置から生じるならば、類似の結果が発生する。′ 接触手段５４α−すは内側に傾斜する側壁９３α−ｂ（
第４１図参照）をもった樽状の四本もしくはへこみをも
った形状を有することが好ましい。接触手段５４ａ’−
’ｂの側壁９６α−すは、　　９ｏ”よジ少い角度モ夫
々電極もしくは接点７１α−ｂめ表面に近接もしくは接
触することが望ましい。このような条件の乍で、接着（
結合）手段７６α−ｂ用にほんだが使用される場合に、
′接触手段５４α−ｂが半導体ダイ接点７１ａ−ｂに接
着される接触手段５４α−すの周辺部にはんだすみ肉（
７ｉ’１ｌｔｔ）　９９ａ’−ｂが形成される。これは
。

接触手段５４α−ｂと接触部７１α−すとの間ではんだ
の流出及び／又は抽出に順応させる。接触部７１α−ｂ
は、若しそうでなければ、ダイアｏα−ｂ上で或いはそ
の間で短絡を起すであろう。

接触手段５４α−ｂの初期の高さ９５ｔａ−ｂは２期待
された全体の偏向或は以下の必要なコンプライアンスを
超過するものである。即ち （１）小部品及び／又は結合手段の厚さの期待される変
化及び／又は不均一性に適合させ、著しい曲げ又は変形
が、従動コネクタ部材６９αの本体部分９１　に要求さ
れないようにすること。

（２）組立てられた部分８０および（組立てられた）小
部品６０の圧縮を最終的な所定の高さまで見越しておく
こと、である。

第５．（ｌａは、螺着された開孔１０１゛を有し、接触
部分もしくは手段１０３α−Ｃを有する従動コネクタ部
材１０２に結合された端子部材１００の上面図を示□し
ている。端子部材１００は第２Ａ−Ｃ図の端子部材３３
α−ｂｔ６機能に類似して、そのデバイスを外部接続す
る手段として用いることを意図している。実施例によれ
ば、第５Ａ図は、６個の半一体ダイ組立が、共通の端子
に固着された単一の従動コネクタ部材によって一緒に結
合される唸き萩態を回春している□。明確にするために
、半導体ダイ組立の訃細は第５Ａ図からは省略されてい
る。ダイ組立の実例は１１．５Ｂ−Ｃ図に含まれている
。コネクタ部材１０２の接触手段’ＩＯ’５ａ−’ｂは
、２端子デバイス。

例えば形流器にとって有用な′構成を示している。

従動コネクタ部材１０２の接触手段１０３Ｃは、６端子
デバイス、例えばサイリスタに対する接触構成を示し、
す□イリスタは、絶縁用スリーブ１２６によシ包囲され
る中心制舅ゲート導線１２５が接触手段１０３Ｃの中心
開孔１２７を通過するサイリスタに対して有用カ接触構
成を示して伝る。多くの□半導体ダイは、この形式にて
一□緒に結合し得ることは。

尚業技術者にとって容易に明らかになるであろう、。

多数のり一ド紛とまた適合できる。

第５Ｂ爾は、接触手段１０３αの近傍で第５Ａ図め端子
部材１００と従動コネクタ部材１０２の側面の一部を示
し、半導体ダイ′１１１及び接触部（即ち円板）　１１
’２ａ”ｂがら成る２端子半導体ダイアセンブリ（組立
て）ｉｉｏ門具える。接着（結合）手段１１５ｃＬ’−
ｃは□、接触部分１１２ｂ、半導体ダイ１１１．接触部
１１２α、および従動コネクタ部拐１０２ア接触手段１
０６αを一緒に結合させる。接着（結合）手段１１４は
、従動コネクタ部材１０２と端子部羽１００を結合する
。ここに図示されてない別の接着手段は。

例えは第４Ａ図の層７６αのように、接触部１１２ｂを
基板部材６１に結合する。

第５Ｂ図は、端子部月１００の基板部分１０８の周辺１
００αの幾つかの可能な位置を更に示している。

位置１０５は接触部１１２αの内部端１１６の右に、即
ちコネクタ部材１０２の中心に更に向かって配置されて
いる；位置１０６は、概略的には半導体ダイ組立１１０
の中心線に対応している；また位置１０７は従動コネク
タ部材１０２の外部周辺もしくは境界１１７を超えて位
置している。周辺１００αが位置１０５にある時に、そ
の従動コネクタ部材１０２は。

近似的に位置１２１において、もしくは層１１ろａ−ｂ
における対応する位置において接着層１１３Ｃの故障に
帰着する位置１２０において曲がる傾向を有することが
見出された。故障はまた半導体ダイ１１１のひび割れに
よってもおこＤｎるものである。周辺Ｉ　ＤＯｃＬが位
置１０５から外方に放射状に移動される場合に、即ち第
５Ｂ図において左方に移動される場合に、接触手段１０
６α上の荷重は増加的に均一になる。領域１２０におい
て従動コネクタ部材１０２が曲がる傾向はなくなり、接
触手段１０６αの変形によりコンプライアンスは実質的
に得られる。

半導体ダイ接触部１１２αの周辺１１６の実質的に一番
外側のいかなる位置も有用である。しカムしな妙；ら、
境界１００ａ、が１例えは位置１０６の一般的な近傍に
おけるように、接触手段１０３αを超えて一層中心的に
位置するならば、もつとよい結果７５−得られることが
見出された。周辺１１７を越えて１秒１」えば位置１０
７まで境界１００αを伸長することは、それが荷重の均
一性を更に増加し得る力１ぎり、接着（結合）の完全性
、信頼性、および／もしくは製造上の歩留シにはそれ以
上の著しい改良を生じないで、材料の価格を増加させる
結果になるのである。

第５Ｃ図は、接触手段１０３Ｃの近傍にて第５Ａ図の端
子部材１００及び従動コネクタ部材１０２の断面、側面
の一部を示し、更に６端子半導体タ°イアセンブリ（組
立て）１６０を具えている。タ゛イ組立１６０は、半導
体ダイ１６１．下方接触部１１２ｂおよび上部浬金状の
接触部１６２を備えている。絶縁スリーブによシ被われ
ている制御用導線１２５は、接触手段１０６Ｃ内の開孔
１２７αと接触部分１６２内の開孔１２７ｂ　を通過す
る。導線１２５は接着手段１６６ｂ　によりダイ１６１
の中心部分１６１αに固九している。

座金状の接触部１６２は接着層１３３ａによシダイ１３
１の周縁部分１６１ｂに固着している。接着手段１６４
は座金状接触部１５２を接触手段１０３Ｃに結合するの
に便利なように使用される。他の霜１気的に導電性の接
着手段を使用することが可能であるけれども２層１３３
Ｇ−ｂ及び１６４は、はんだから成るのが便利である。

端子部材１００は、１４０において周辺の囲みが省略さ
れている。第５Ｂ−Ｃ図から更に明らかなことは、接触
手段１０３α、Ｃ上で傾斜した側壁１０４α、Ｃを与え
ることによｐ、はんだすみ肉１２１．１４１の形成を増
進することである。側壁１０４αもしくは１０４Ｇが、
夫々ダイ接触部分１１２αもしくは１６２に結合する場
合、隅部１５０ａ或いは１５０ｂは、接触部分１１２ａ
又は１３２の周辺内にあるようにし、ダイ１１１又は１
６１間で夫々短路を引き起すはんだ又は他の接着（結合
）手段の流出を避けるようにすることが望ましい。

再び第４Ｂ図を参照ずれば、液状化プラスチックカプセ
ル月入剤が型８１内に射出される場合に。

型８１上のプラスチックによって実質的に外向きの力が
作用される。圧力は屡々極めて高く１代表的には１５０
４００７）８ｉ　（１２，８ＭＰａ）であシ、かつ波状
プラスチック材料を例えば面４１Ｇと面８４の間、およ
び面８２と４６の間のように合わせ面（ｍａｔｉｎｇｔ
ｕγｆａｃｅ）間をつき進む著しい傾向がある。型内の
尖頭（ピーク）圧力は２例えは面４１αと８４を一緒に
保持する従動コネクタ部材３９ａの供給する機械的力を
抑圧するのに十分といえる。これはプラスチックが端子
部材３３αの外側面４１α上およびタップ付開孔６４α
内に浸入することを可能にするもので、その両方とも望
１しくないものである。しかしながら端子部材３５（Ｌ
、従動コネクタ部材６９α、半導体ダイ組立５１α−ｂ
、および基板部材６１の配置は。

カプセル刺入剤それ自身が面４１ａと８４．および面４
３と８２とを緊密に接触して保持す、る傾向におる正味
の外向きの力８６！−Ｃを生ずるように、従動コネクタ
部材６９α、基板部埜３１および端子、、部材６６σに
対して不平衡な静水圧力８６ａを及ばずようになってい
る。これらの正味の外向きの力は従動コネクタ部材６９
αにより与えられた外向きの機械力に加えられるもので
ある。組合せられた時に、これらの整合面（即ち面４１
ａと８４；および面４３と８２は、成型中に一緒にしつ
かシと固定状態を維持し。

かつどのようなプラスチックもそれらの間に侵入するこ
とがないことを保証する。ここで使用されるように、「
正味の力」或は「外向きの力」の意図する所は、５組合
わせて整合面を、７緒に保持する機械的力と静水圧力の
和を云わんとすることである。

以下は本発明の方法の実際上の実施例である。

基板３１１第３図）は薄いニッケルめっきを適用した代
春的には０．１２５インチ（３，，２ｒｎｍ　）の銅板
か６形成される。。取付けυｉ〕孔６１α−す、ノツチ
６５．変形部分もしくはボス３６．および任意選択のく
ぼみ５２は。

ある槻械墓形手段によシ形成するととができる。

スタンビン、グ（圧縮成形）・は特に便第１」である。

このような手段は尚該技術分野で周知で：ある。半導体
ダイ組立１６ｊｊ；Ｊｉ必要な数、の半導体接合と適当
な接触領域を有する１代表的にはシリコンの矩形半導体
ダイを取上け、ニッケルめっきした化リブテン円板を挿
入することに、よυ便利に形成される。

これらは鉛−錫はんだを用いることによシ半導体ダイに
便利に結合される。金属電極を半導体ダイに固着する手
段は尚該技術分野で周知である。従動コネク、り部材３
９α−すは、２０ミル（０，５、ｍｍ、　）厚の銅製の
ものでおることが便利であ、る。

、第６図、第４図の従動コネクタ手段６２の接、触手段
５３α−÷、５４α−す又は第５図の１０６α−Ｃは都
合のよ３９α−ｂの厚みの、ｅＩは１ないし３倍、即ち
部材３９α−ｂか２０ミ、ル（、、Ｄ、５　ｒｎＪ厚で
ある場合に近似的に２０〜６０ミル（０，５〜１．５７
７１７Ｘ）であることが見出された。好適゛々ものとし
で厚みの１ないし１，５倍を遠んだのに対して、コネク
タ部材３９ａ−ｂの厚みの１ないし２倍の厚みの狭い領
域が便利である。圧縮成形加工はこれらの鉢形接触手段
を形成する便利な手段である。また半導体ダイ、ダイ接
触および／もしくは、接着手段に損傷を与えることなく
成型動作中に接触部分の変形成は型ずれを促進す□るよ
うに、極軟条件に対して接触手段５３α−す、５４α−
すおよび／もしくは１０３α−Ｃの形成に引続いて、従
動コネクタ手段６２（例えば６９α−ｂ）が焼なまｉシ
（ａｎｎ、ａσｌ）されることが望ましい。端子部材６
６又は１００　　は便利なことに薄いニッケル板でおお
われた真鍮から形成されている。側面はローレット切シ
されてプラスチックカプセル封入剤をよくつかむことが
でき、外部接続に便利な手段を与えるようにタップ付け
された中心貫通穴が得られる。この設計：の特徴は、端
子部材内の螺合接続穴（例えば部材６３内の穴’！ｒ４
ａ−ｂ　）は端子部材を完全に通過し得るが。

成型プロセス中はプラスチック・カプセル封入１剤で閉
塞、されていないということである。これは二つの事情
に起因する；（１）小部品６０の組立後に従動コネクタ
部材６２は完全に端子部材６３の内面４２α−ｂ。

をおおうこと、および（２）成型中は外面４１α−ｂに
対し屋智なシール（密封）が維持されることである。

貫通穴はめ・・くら穴よシも開孔をねじ山に対してはる
かに安匹ので、端子部材６３と１００：において貫通穴
を使用することは特に望ましいことである。

したがって本発明における部品の配置は小部品の低い価
格を与えるもの・である。

基板３１．半導体ダ・イ・組立６１．従動コネクタ部材
６２、および端子部材６３は、配置されたり、んだの−
吹成型のように、その間の接着手段と積層関係で組立て
られる。積層された組立は、水素炉を通過して１部１’
　３１．６１　、／）２および６３から形成されだ／ト
部品を一緒に接着（・□結合）する。この組・立の全長
はデバイスの所望の仕上は高さよシ大きいように配列さ
れる。型内において組立の圧縮の間に差□が縮められる
ことになる。従動コネクタ部材は、小部品を結合するの
に使用される個別の小部品と接着（結合）手段における
正規のルＩみの変化と１組立および接着（結合・）プロ
セスにおける位かの不規則性とを補正するのに必要な程
度にまで１組立て体（アセンブリ）が圧縮可能であシ偏
向可能であることを保証する。

接着（結合）された組立は、基板部材３１の外面４６と
端子部材３３ｉｚ−６の外面４１α−ｂ（第６図および
第４Ａ−Ｂ図参照）に螺合するように用いられる型８１
に挿入される。外面４１ａ−ｂと４６とは、端子部材５
５ａ−ｂと基板部材６１とを予め設定した関係に開動さ
せるように、かつまた外面４１α−す、４６をカプセル
封入剤に露出することを禁止し、他方成型中に端子部材
６３α−ｂ及び基板部材６１上又はそれを介して作用す
る外向きの不平衡力Ｅ３６ａ−ｃを与えるように、基板
部材６１．端子部材３６α−すおよび従動コネクタ手段
３９α−ｂをカプセル封入剤に露出させることを可能に
する。鋳型は閉じられ、従動コネクタ手段３９α−ｂを
圧縮し８組立てられた小部品６０の高さを予め設定され
た仕上げ高さ８５にまで減少させ、外面４１α−ｂと４
６の座を成型面８４と８２に対して高めるようにする。

プラスチック・カプセル封入剤は２組立°Ｃられた小部
品６０を密閉し。

製合用鋳型面８４と８２に対して、夫々端子３３α−ｂ
と基板部材３１との外面４１α−ｂと４３を維持するの
に必要な外向きの力８６ｂ−ｃを達成するように、加圧
状態でシ、Ｊ型内に射出され、したがってカプセル封入
剤の外面４１ａＪと４６上での侵食は実質的に阻止され
る。半導体デバイスをカプセル封入するのに適当な射出
成型材料は当該技術分野で周知である。使用される材料
に依存し、かつ実験によシ容易に決定され得る適当な硬
化時間の後に、＠型は開放され、仕上げられたデバイス
が取シ出される。

したがって１本発明に従って改良さ扛た半導体デバイス
、特に１個以上の半導体ダイを適応する如く用いた電力
素子が得られ、これは比較すべき従来技術の素子よシも
少い小部品を有するものであることは明瞭である。その
上２本発明によれば。

このような素子の改良された製造方法において。

最小数の小部品を使用し２組立てられ接着された小部品
が型の閉鎖中に鋳型面に対し自動的に整列して自動密封
するように小部品が配列され、またプラスチックの成型
用コンパウンドの射出中に生じた力の正味の不平衡によ
シ、自動密封が強化されるような改良された製造方法が
得られることになる。

本発明はある推奨された材料と形状によって説明された
にも拘わらす、当該技術の専門家にとって容易に明白と
思われることは２発明された構造と方法とは他の材料と
形状に対しても、また詳細には異なっても１種々の部材
間の中心の関係を維持し得る相異なる構成の広範囲の半
導体ダイに対しても有用であるということである。した
がって。

本発明の特許請求の範囲にはいるすべてのこのような変
形を包含することが意図されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術に係る電力用半導体デバイスの立体
分解図を示す。 第２Ａ図は１本発明に係る改良された半導体デバイスの
上面図である。 第２Ｂ図は、第２Ａ図のデバイスの側面図の部分断面図
である。 第２Ｃ図は、第２Ｂ図と同様の、側面図の一部断面図で
あるが２本発明の別の実施例を示している。 第６図は２本発明の半導体デバイスの好適な実施例にお
ける小部品の立体分着図を示す。 第４Ａ図は２本発明のデバイスの小部品組立の一部を極
めて詳細に、かつ鋳型内に配置され、しかも鋳型の閉鎖
前の状態を示す。 第４Ｂ図は、第４Ａ図と同じ部分であるが、しかし鋳型
閉鎖後の場合を示している。 第５Ａ図は８本発明の別の実施例に係る端子と従動コネ
クタ部材の上面図を示す。 第５Ｂ図は、第５Ａ図の端子とコネクタ部材の第１の部
分の側面図を示し、史に半導体ダイの組立て（アセンブ
リ）を含んでいる。 第５Ｃ図は、第５Ａ図の端子とコネクタ部材の第２の部
分の側面図を示し、更に半導体ダイの組立を含んでいる
。 図において、６０・・・半導体デバイス、３１・・・基
板部材、６１α、６１ｂ・・・取付は用開孔、３２・・
・プラスチック本体、６３α、ｂ・・・端子部材、３４
α、ｂ・・・螺合接続用開孔、６５・・・ノツチ、３６
・・・ボス、　　３９，３９α、ｂ・・・従動コネクタ
部材、４０．・・・表面の領域、４１・・・端子部材の
外面、　　ａ１ａ＋ｂ・・・端子部材、４２α、ｂ・・
・内面（端子部材の）、４６・・・基板部材の外面、　
　５０ａｒｂ・・・ダイ組６１・・・半導体ダイ組立、
６２・・・従動コネクタ部材（手触用中子、７０α、ｂ
・・・半導体ダイ、７１α、ｂ・・・モリブ　　　□着
領域、７４α、ｂ・・・はんだの接着層、７５α、ｂ・
・・はんだの接着層、　　７６ａ、ｂ・・・接着手段、
７７・・・接着手段。 ８０・・・小部品部分、８１α、ｂ・・・鋳型部分、′
８２・・・鋳型面、８４・・・鋳型面、８５・・・組立
部分の最大Ｑ′！。 ８７・・・電極又は接点の距離、８９・・・基体領域、
９０・・・半導体ダイの中心線分離距離、９１・・・主
本体部分。 ５４の初期の高さ、９９α、ｂ・・・はんだすみ肉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １６接触部盆を有する半導体ダイ； 上記半導体ダイを支持する第１の面と、鋳型の第１の面
   に対し密封する如く適合する第２の面とを有する基板部
   材； 上記鋳型の第２の面に対し密封する如く適合する第１の
   面を有する端子部材；　　　　。 上記端子部材を支持し、かつ前記端子部材を上記半導体
   ダイの上記接触部分に結合させ、上記鋳型の上記第１．
   の面に対し上記基板部材の上記第２の兜を押圧し、、か
   つ上記鋳型、の上記第２の面に対し上記端子部、、材の
   ：上記第１の面を、抑圧う゛る如く適合する従動コネク
   タ部材り、。 上記基板部材、上記半導体ダイ、上記従動コネクタ部材
   およ、び上記端子部材、を、積層関係にて結、合する結
   合手段、； とを具備す、ることを特徴とする成形に適合した半導体
   テバイス。 ２、上起プラネチックカプセル制人を把持する１４囮も
   しくはそれ以上のプラスチック係合手段を内部に有する
   基板部材； 第１の結合手段によフ離隔した関係にて上記基板部材に
   結合された２個もしくはそれ以上の半導体ダイ； 実質的に上記基板部材に垂直に配列された軸と。 上記軸に実知的に垂直であシ、上記基板部材に対向して
   位置する基部部分とを有する少くとも１個の端子部材；
   。 」二記離隔した半導体ダイと２．上記端子部側の上記基
   部部分とを結合させ、第２の結合用手段により上記基体
   部分に固着され、上記離隔した半導体ダイの上に整列さ
   せ、また第３の結合手段によシ上記半導体ダイに結合さ
   れた変形可能な、部分を、具備し１．また：煎、記変形
   可能々部分は圧縮可能なくほみを具備、する少くとも１
   個の従動接続用手段、どを具え、： 上記基部部分は上記離隔した半導体ダイの間で少くとも
   延長するのに十分々横方向の広さを有し。 かつ上記基板部材、上記束くとも１個の従動接続手段お
   よび上記束くとも１個の端子部材は液状化し加圧された
   プラスチックカプセル封入剤に露出する如く適合し、従
   って上記基板部材、上記束くとも１個の端子部材および
   上記基板ならびに端子部材を保持する如く用いられる鋳
   型との間で、外向きの力が上記加圧されたプラスチック
   カプセル封入剤によシつくシ出されることを％徴とする
   プラスチックカプセル封入を用いた半導体デバイス。 ６、所定の高さを有するプラスチックカプセル封入され
   た半導体デバイスの製造方法において：結合するのに適
   合した基板部材、端子部材および半導体ダイを付与する
   段階と。 結合するのに適合し、かつ結合後に上記基板部材、上記
   半導体ダイ、上記従動へコネクタ手段および上記端子部
   材の組合せによる厚み公差の変化ヲ超えた最小のコンプ
   ライアンス範囲を有する従動接続用手段を付与する段階
   と。 上記基板部材、上記半導体ダイ、上記従動コネクタ手段
   および上記端子部材をａｔ　）＠　Ｚ係にて一緒に結合
   し、その高さが上記所定の高さを超える可撓性ある変形
   可能な組立を形成する段階と。 上記基板部材の外面を第１の鋳型面に係合させ。 上記端子部材の外面を対向する第２の鋳型面に係合させ
   る如く適合した鋳型内に上記組立を挿入する段階と。 上記第１の鋳型面に対し上記基板部材を位置させ、また
   上記第２の鋳型面に対し上記端子部材を位置させること
   によシ、上記端子部材と上記基板部材を所定の関係に整
   列させ、かつ、前記基板部材と前記端子部材の外面をカ
   プセル封入剤に露出することを禁止し、他方、成型中に
   上記端子部材と上記基板部材に及ぼす力の外向きの不平
   衡を与えるように、上記基板部材の内面、上記端子部材
   の内面の緒部分と上記従動コネクタ部材を上記カプセル
   封入剤に露出することを可能にする段階と。 上記従動接続用手段を圧縮するように上記鋳型を閉鎖す
   ることによシ、上記台座を増加し、かつ上記組立の上記
   高さを実質的に前記所定の高さに減少する段階と、およ
   び 上記外向きの力の不平衡を達成し、かつ上記鋳型面に対
   して上記外面を維持するように、圧力下において上記カ
   プセル封入剤を上記鋳型内に射出する段階。 とを具備することを特徴とする所定の高さのプラスチッ
   ク封入された半導体デバイスの製造方法。