JPS6254944A - 密閉構造形半導体樹脂容器 - Google Patents
密閉構造形半導体樹脂容器Info
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- JPS6254944A JPS6254944A JP19641085A JP19641085A JPS6254944A JP S6254944 A JPS6254944 A JP S6254944A JP 19641085 A JP19641085 A JP 19641085A JP 19641085 A JP19641085 A JP 19641085A JP S6254944 A JPS6254944 A JP S6254944A
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- JP
- Japan
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- resin
- metal
- cover
- vessel
- thermal expansion
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
- H01L23/18—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
- H01L23/24—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device solid or gel at the normal operating temperature of the device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/06—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties
- H01L23/08—Containers; Seals characterised by the material of the container or its electrical properties the material being an electrical insulator, e.g. glass
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、密閉構造の樹脂容器を有する半導体装置、
特に半導体パワーモジュールの、より改良された密閉構
造形半導体樹脂容器に関するものである。
特に半導体パワーモジュールの、より改良された密閉構
造形半導体樹脂容器に関するものである。
半４体パワーモジュール（以下／ｆ ワ−モ０ニールと
記述する）は、パワーエレクトロニクス応用技術の進展
ともあいまってその市場を急速に広げている。
記述する）は、パワーエレクトロニクス応用技術の進展
ともあいまってその市場を急速に広げている。
このパワーモジュールは、電流容量が大きいものでは２
００〜３００Ａと大きく、かつ１個の容器内に複数個の
半導体チップを収納しているため、従来の電流容量１０
Ａ以下の樹脂封止形パワートランジスタ、サイリスクに
比較してノド常に大きく、したがってボッティング剤の
エボキン樹脂等と金属との熱膨脹係数アンマツチングの
影響を受は易い。その影響は、単に金属ペース板の変形
（曲り）に止まらず、内部の絶縁基板や半導体チップの
破壊にいたる場合もある。このため、シリコーンゲル等
のＮｍ材を半導体チップ周囲に充填する等の構造が一般
的になっているが、この場合も、緩衝材のシリコーンゲ
ルの熱膨脹係数がエポキシ樹唱ボッティング剤よりさら
に１０倍近い大きさであり、容器内にシリコーンゲル、
エポキシとも含めたポツティング樹！脂がフルに充填さ
れていると、シリコーンゲルの膨張によって、金属間や
金属と容器の間の接合部に引張力が作用し、ろう材の疲
労につながる可能性がある。
００〜３００Ａと大きく、かつ１個の容器内に複数個の
半導体チップを収納しているため、従来の電流容量１０
Ａ以下の樹脂封止形パワートランジスタ、サイリスクに
比較してノド常に大きく、したがってボッティング剤の
エボキン樹脂等と金属との熱膨脹係数アンマツチングの
影響を受は易い。その影響は、単に金属ペース板の変形
（曲り）に止まらず、内部の絶縁基板や半導体チップの
破壊にいたる場合もある。このため、シリコーンゲル等
のＮｍ材を半導体チップ周囲に充填する等の構造が一般
的になっているが、この場合も、緩衝材のシリコーンゲ
ルの熱膨脹係数がエポキシ樹唱ボッティング剤よりさら
に１０倍近い大きさであり、容器内にシリコーンゲル、
エポキシとも含めたポツティング樹！脂がフルに充填さ
れていると、シリコーンゲルの膨張によって、金属間や
金属と容器の間の接合部に引張力が作用し、ろう材の疲
労につながる可能性がある。
この問題点を解決するため、容器内に空間を作る構造が
提案されているが、内部空間に水分を浸入させないよう
にするため、完全な密閉構造となっており、温度サイク
ル（−４０℃〜１５０℃）によって容器自体が内部空間
の圧力によって凹凸を繰り返し、容器割れを生じる危険
がある。
提案されているが、内部空間に水分を浸入させないよう
にするため、完全な密閉構造となっており、温度サイク
ル（−４０℃〜１５０℃）によって容器自体が内部空間
の圧力によって凹凸を繰り返し、容器割れを生じる危険
がある。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、容器割れの生じない密閉構造形半導体樹脂
容器を得ることを目的とするものである。
れたもので、容器割れの生じない密閉構造形半導体樹脂
容器を得ることを目的とするものである。
この発明に係る密閉構造形半導体樹脂容器にあっては、
内部空間を有する密閉構造の樹脂容器に空気孔を形成し
、この空気孔を閉塞するように、かつ樹脂容器の樹脂よ
り熱膨脹係数の小さい金属を樹脂容器より露出しないよ
うに設けたものである。
内部空間を有する密閉構造の樹脂容器に空気孔を形成し
、この空気孔を閉塞するように、かつ樹脂容器の樹脂よ
り熱膨脹係数の小さい金属を樹脂容器より露出しないよ
うに設けたものである。
この発明においては、密閉構造の樹脂容器の樹脂と樹脂
容器内に形成された空気孔を閉塞する金属との熱膨脹係
数の違いによゆ、常温以下の低温では樹脂が金属を収縮
により締め付けるので密閉状態を保ち、樹脂容器が加熱
され高温になると金属と樹脂との間に空隙が形成され、
この空隙を介して圧力を逃し、内部空間の圧力上昇を防
ぐ。
容器内に形成された空気孔を閉塞する金属との熱膨脹係
数の違いによゆ、常温以下の低温では樹脂が金属を収縮
により締め付けるので密閉状態を保ち、樹脂容器が加熱
され高温になると金属と樹脂との間に空隙が形成され、
この空隙を介して圧力を逃し、内部空間の圧力上昇を防
ぐ。
第１図はパワーモジュールの概略的な断面図である。こ
の図で、内部空間は、ペース板１上に載置された半導体
素子（図示せず）、絶縁基板２゜端子３上に充填された
シリコーンゲル４と、樹脂ケース５およびこの樹脂ケー
ス５上に接着剤で固定された細胞製蓋（以下単に蓋とい
う）６によって囲まれて形成され、密閉構造の樹脂容器
が構成されている。そして、例えば蓋６の一部に蓋６の
外部側から内部空間７に連通す冠空気孔８が開けられて
いるが、この空気孔８は、蓋６の内部側に貫通するまで
に、金属９によって閉塞されている。
の図で、内部空間は、ペース板１上に載置された半導体
素子（図示せず）、絶縁基板２゜端子３上に充填された
シリコーンゲル４と、樹脂ケース５およびこの樹脂ケー
ス５上に接着剤で固定された細胞製蓋（以下単に蓋とい
う）６によって囲まれて形成され、密閉構造の樹脂容器
が構成されている。そして、例えば蓋６の一部に蓋６の
外部側から内部空間７に連通す冠空気孔８が開けられて
いるが、この空気孔８は、蓋６の内部側に貫通するまで
に、金属９によって閉塞されている。
この部分拡大断面図を第２図に示す。この場合、蓋６の
材質は、金属９より熱膨脹係数が大きいものである乙と
が必要である。
材質は、金属９より熱膨脹係数が大きいものである乙と
が必要である。
例えば、蓋６と金属９との組合せは以下のような例が考
えられろ。
えられろ。
（第１例）
蓋 ６：ポリブチレンテレフタレート系樹胞熱膨脹係数
α＝ ３Ｘ １０″″Ｓ″″Ｗ″／℃金属９：銅 ゛ 熱膨脹係数ａ ＝ １．６７Ｘ １０−１ｍ＋ａ／℃（
第２例） 蓋 ６：ポリフェニレンサルファイド 熱膨脹係数ａ ＝ １．８Ｘ １（１−””／ ℃金属
９：鉄 熱膨脹係数α＝ １．１８Ｘ １０″″Ｓ″′″″７℃
第１例の場合、蓋６と金属９との熱膨脹係数の差ハ１．
３３Ｘ １０−”−／ ℃テ、ｙ、す、温度が室温から
１２５℃まで上昇したとするとその差は約１００℃とな
り、金属９の大きさが２０ ｍ’ｍの場合、蓋６と金属
９との空隙は約２６μｍとなる。これは、内部空間７の
圧力上昇を防ぐのに充分な空隙である。しかし金属９が
小さい場合は、空隙は小さくなり、圧力を逃すのに不充
分となる。
α＝ ３Ｘ １０″″Ｓ″″Ｗ″／℃金属９：銅 ゛ 熱膨脹係数ａ ＝ １．６７Ｘ １０−１ｍ＋ａ／℃（
第２例） 蓋 ６：ポリフェニレンサルファイド 熱膨脹係数ａ ＝ １．８Ｘ １（１−””／ ℃金属
９：鉄 熱膨脹係数α＝ １．１８Ｘ １０″″Ｓ″′″″７℃
第１例の場合、蓋６と金属９との熱膨脹係数の差ハ１．
３３Ｘ １０−”−／ ℃テ、ｙ、す、温度が室温から
１２５℃まで上昇したとするとその差は約１００℃とな
り、金属９の大きさが２０ ｍ’ｍの場合、蓋６と金属
９との空隙は約２６μｍとなる。これは、内部空間７の
圧力上昇を防ぐのに充分な空隙である。しかし金属９が
小さい場合は、空隙は小さくなり、圧力を逃すのに不充
分となる。
また金属９が樹脂ケース５．または蓋６の外部に露出す
ると端子３どうしの空間距離が狭くなったり、あるいは
樹脂ケース５の汚染等により余分な電流パスを作る可能
性もあり、外部に露出しないことが必要である。
ると端子３どうしの空間距離が狭くなったり、あるいは
樹脂ケース５の汚染等により余分な電流パスを作る可能
性もあり、外部に露出しないことが必要である。
第３図〜第４図はこの発明の金属９部分の他の例をそれ
ぞれ示す断面拡大図であり、第３図は金属９の両側に空
気孔８を形成したものであり、第４図は蓋６の樹脂内に
金属９を埋め込んだ形状例を示したものである。前述の
ように金属９が樹脂容器より露出しないという理由から
は第４図に示すように金属９を蓋６の樹脂内に埋め込ん
だものが望ましい。
ぞれ示す断面拡大図であり、第３図は金属９の両側に空
気孔８を形成したものであり、第４図は蓋６の樹脂内に
金属９を埋め込んだ形状例を示したものである。前述の
ように金属９が樹脂容器より露出しないという理由から
は第４図に示すように金属９を蓋６の樹脂内に埋め込ん
だものが望ましい。
なお、上記の実施例はいずれも蓋６に空気孔８と金属９
とを設けたが、これは樹脂ケース５であってもよく、要
は樹脂容器の適所に設ければよい。
とを設けたが、これは樹脂ケース５であってもよく、要
は樹脂容器の適所に設ければよい。
この発明は以上説明したとおり、内部空間を有する密Ｉ
！Ａ構造の樹脂容器に、前記内部空間と外部とを連通ず
る空気孔を形成し、この空気孔を閉塞ずろように、前記
樹脂容器の樹脂より熱膨脹係数の小さい金属を前記樹脂
容器の外部に露出しないように設けたので、高温になる
と熱膨脹係数の違いにより樹脂と金属との間に空隙が生
じて内部空間の温度上昇による圧力増大を防ぎ、また常
温以下の低高では逆に、樹脂が金属を収縮により締め付
けて外部からの水分等の浸入を防ぐ密閉容器構造とする
ことができる。
！Ａ構造の樹脂容器に、前記内部空間と外部とを連通ず
る空気孔を形成し、この空気孔を閉塞ずろように、前記
樹脂容器の樹脂より熱膨脹係数の小さい金属を前記樹脂
容器の外部に露出しないように設けたので、高温になる
と熱膨脹係数の違いにより樹脂と金属との間に空隙が生
じて内部空間の温度上昇による圧力増大を防ぎ、また常
温以下の低高では逆に、樹脂が金属を収縮により締め付
けて外部からの水分等の浸入を防ぐ密閉容器構造とする
ことができる。
したがって、温度サイクル等で樹脂容器が割れる等の問
題点を防止する乙とができる効果が得られる。
題点を防止する乙とができる効果が得られる。
第１図はこの発明の一実施例を示す半導体パワーモジュ
ールの概略的な断面図、第２図は第１図の要部の拡大断
面図、第３図、第４図はこの発明の金属部分の他の例を
それぞれ示す拡大断面図である。 図において、１はベース板、２は絶縁基板、３は端子、
４はンリコーンゲル、５は樹ｊ指）１−ス、６は樹脂製
蓋、７は内部空間、８は空気孔、９は金属である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
ールの概略的な断面図、第２図は第１図の要部の拡大断
面図、第３図、第４図はこの発明の金属部分の他の例を
それぞれ示す拡大断面図である。 図において、１はベース板、２は絶縁基板、３は端子、
４はンリコーンゲル、５は樹ｊ指）１−ス、６は樹脂製
蓋、７は内部空間、８は空気孔、９は金属である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (2)
- （１）内部空間を有する密閉構造の樹脂容器に前記内部
空間と外部とを連通する空気孔を形成し、この空気孔を
閉塞するように、前記樹脂容器の樹脂より熱膨脹係数の
小さい金属を前記樹脂容器の外部に露出しないように設
けたことを特徴とする密閉構造形半導体樹脂容器。 - （２）空気孔を閉塞する金属は、樹脂容器の樹脂内に埋
め込まれたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載の密閉構造形半導体樹脂容器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19641085A JPS6254944A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 密閉構造形半導体樹脂容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19641085A JPS6254944A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 密閉構造形半導体樹脂容器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6254944A true JPS6254944A (ja) | 1987-03-10 |
Family
ID=16357392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19641085A Pending JPS6254944A (ja) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | 密閉構造形半導体樹脂容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6254944A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0444551A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-14 | Misawa Homes Co Ltd | 組立式寄棟屋根構造およびその施工方法 |
| EP0706221A3 (en) * | 1994-10-07 | 1997-11-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements |
-
1985
- 1985-09-03 JP JP19641085A patent/JPS6254944A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0444551A (ja) * | 1990-06-11 | 1992-02-14 | Misawa Homes Co Ltd | 組立式寄棟屋根構造およびその施工方法 |
| EP0706221A3 (en) * | 1994-10-07 | 1997-11-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements |
| US5956231A (en) * | 1994-10-07 | 1999-09-21 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having power semiconductor elements |
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