KR950001142B1 - 표면 장착용 전력 반도체 장치 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

표면 장착용 전력 반도체 장치
제1a는 공지 기술에 따른 예비절단된 테이프의 정면도.
제1b는 공지 기술에 따라 레그를 벤딩한 후의 예비절단된 테이프의 A-A위치에서의 단면도.
제2도는 제1a도 및 제1b도에 도시된 테이프로 제조된, 공지 기술에 따라 봉입된 전력 반도체 장치의 사시도.
제3a도는 제1a도의 예비절단된 테이프로부터 얻어진, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 봉입된 전력 반도체 장치의 사시도.
제3b도는 절단된 중앙 핀의 나머지 부분은 보이지 않고, 남아있는 핀이 보이는, 제3a도의 길이 방향 단면도.
제4도는 제3a도에 도시된 장치를 웨이브 용접에 의해 장착한 설비의 측단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 예비절단 테이프 2 : 중앙핀
3 : 측면핀 8 : 확산판
20 : 절연 봉입체 43 : 땜납
50 : 기판
본 발명은 절연 봉입체에 의해 봉입되고 중앙 금속 표면과 열 접촉 및 전기 접촉되는 적어도 하나의 반도체 웨이퍼를 구비하는 전력 반도체 장치에 관한 것으로서 상기 중앙표면은 상기 절연 봉입체의 한쪽 측면으로부터 길이 방향으로 연장되고 절단성형된 레그를 갖는 열-확산 금속판에 의해 연장되는 동시에 상기 측면과 대향하는 다른쪽 측면은 표면은 길이 방향으로 연장되는 도전성 핀을 가진다.
상기 장치는 예를 들면 하우징 Tc 220에 수납되는 부품의 형태로 광범위하게 사용되고 있으며, 핀이 인쇄회로의 구멍을 횡단하여 그 자유단부에 납땜되는 통상적인 장착기술에 적합하다.
현재 이러한 기술의 개발방향은 특히 웨이브 납땜에 의한 표면 장착쪽으로 집중되고 있다.
전력 부품들은 실제로 표면 장착으로부터 배제되는데, 이것은 하이브리드 마이크로 회로가 서로 다른 기술에 의해 부분적으로 장착되게 한다.
표면 장착 기술의 특수 성질로 인해, 당해 기술분야의 숙련자들은 표면 장착용 장치가 이미 알려진 표면 장착용 장치로부터 시작함으로써 얻어질 수 있다고 믿는 경향이 있다.
이에 반하여, 본 발명의 목적은 장치의 구조를 가능한 한 적게 변형시키면서 종래 사용되어 왔던 하우징을 동일 공구로 제조할 수 있도록 그 구조의 성능을 변경시키므로써 상술의 장치를 웨이브 납땜에 의해 표면장착 기법에 적용시키는데 따라 발생되는 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명에 따른 장치는 높은 열확산 성능을 제공하도록 설계된다.
본 발명의 기본 사상은, 모세관 효과에 기인하여 기판 금속부와의 전기적 및 열적 결합을 얻기 위해 확산판이 얇은 납땜층에 의해 기판의 주요 표면위에 용접된다는 점에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전력 반도체 장치는 핀과 레그가 상기 절연 봉입체의 하부표면과 확산판의 하부표면으로부터 돌출되는 방식으로 상기 절연 봉입체의 하부표면의 방향으로 굽혀지며, 레그가 확산판의 하부표면으로부터 돌출되는 거리는 기판상의 웨이브 납땜에 의한 장치의 표면 장착 작업중 다량의 땜납이 모세관 효과에 의해 판 아래로 봉입되는 동시에 상기 땜납이 판의 표면의 주요 부분 위에서 기판의 금속부와 전기 및 열 접촉 상태로 되도록 설정된다는 점을 특징으로 한다.
레그의 단부가 확산판의 하부표면으로부터 돌출되는 거리는 0.1 내지 0.2mm의 사이의 거리가 양호하다.
양호한 실시예에 따르면, 확산판은 절연 봉입체의 하부표면과 실제로 동일 평면인 하부표면을 구비한다.
확산판이 기판의 금속부상에 납땜되므로 확산판은 전기출력부로서 사용될 수 있고, 다른 전기 출력부를 구성하는 핀은 상기 금속부와 비접촉상태가 된다.
본 발명은 첨부도면을 참조한 예시적인 실시예와 하기의 상세한 설명에 의해 더욱 명료하게 이해될 것이다.
제1a도에 도시된 바와 같이, 본 출원인에 의해 판매된 표준 하우징 TO 220을 얻기 위한 공지의 예비절단된 도전성 테이프는, 길이 방향으로 반복되고 그위에 전력 반도체 웨이퍼가 납땜될 중앙표면(4)을 구비한다. 일반적으로 사다리꼴 형태인 상기 중앙표면(4)은, 기계식 고정용의 중앙구멍(6)을 갖는 확산판(8)의 근처에 위치된 오목부(5)를 지나서 연장된다. 중앙표면(4)은 확산판(8)의 반대측에 단부에 중앙핀(2)을 갖는다. 중앙표면(4)의 반대측에 위치된 중앙핀(2)의 단부는, 중앙핀(2)을 에워싸고 중앙핀(2)보다 짧은 여러쌍의 측면핀(3)을 이송하는 길이방향 테이프(1)에 의해 기계적으로 서로 결합된다. 또한, 확산판(8)은 돌기부(7)에 의해 상호 연결된다. 확산판(8)의 단부에서 연장하는 돌기부(7)와 핀(10)은 역T자 형태의 절단부(9)에 의해 제한된다.
예비절단된 테이프는, 이중두꼐의 라미네이트 테이프로부터 얻어지는데, 이에 의해 중앙핀(2)과 측면핀(3)과 길이방향 테이프(1)의 두께가 더욱 얇아지게 된다.
봉입장치는 제1a도에 도시된 예비절단된 테이프로부터 하기와 같은 방법에 따라 형성된다 :
* 중앙핀(2)의 평면과 측면핀(3)의 평면이 중앙표면(4)의 평면에 대하여 변위되도록 중앙핀(2)을 도면번호 12로 표시된 방향으로 90°, 그리고 도면번호 14로 표시된 방향으로 90°로 벤딩한다(제1b도 참조) :
* 전력 반도체 웨이퍼를 중앙표면(4)상에 납땜하여 중앙표면과 열 접촉 상태로 유지시키고 각각의 웨이퍼와 측면핀(3) 사이에 연결 와이어를 납땜한다 :
* 중앙핀(2)와 측면핀(3)과 확산판(8)의 단부들을 돌출시킴으로써 반도체 웨이퍼와 연결 와이어와 중앙표면(4)을 절연시키면서 완전히 봉입한다 :
* 제2도에 도시된 장치가 형성되도록 돌기부(7)와 테이프(1)를 제거하면서 각 부품들을 절단한다.
따라서 상기 장치는, 한쪽 측면(15)이 중앙핀(2)과 두개의 측면핀(3)을 가지면 반대쪽 측면(16)이 절단부 (11)와 핀(10)을 구비한 확산판(8)을 갖는 절연 봉입체(20)를 포함한다.
이러한 장치는 인쇄 회로상에 대한 통상적인 형태의 장착을 위해 사용된다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 장치를 최소한도로 변경시켜 표면 설치에 적합하게 하는 것으로서, 이에 따라 초기재료(starting material)는 공지 기술에 따라 사용된 재료와 동일한 예비절단 테이프일 수도 있다(제1a도 참조).
제3a도 및 제3b도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 장치는 각 장치들을 전개하고 절단하는 단계들 이후에 부가적인 벤딩 단계를 도입하므로써 즉, 다시 말하면 표준 하우징 TO 220에서 제2도의 이미 존재하는 부품을 가지고 시작함으로써, 그리고 표준 장비를 사용함으로써 표면 장착에 대한 적용성이 매우 유용하다.
본 발명의 기본 사상은 공지 기술에서의 절단단계중 돌기부(7)로의 접근 기능만을 갖는 핀(10)을 유용하게 이용한다는 점에 있다.
상기 핀(10)(제3a도 내지 제4도에서는 도면부호 40으로 표시됨)들은 절연 봉입체(20)의 하부표면(17)으로부터 돌출되는 방식으로 굽혀진다. 핀(10)들은 후술되는 웨이퍼 납땜 작업붕 확산판(8)의 주요 부분의 아래에서 다량의 땜납(43)의 모세관 효과에 의한 축적(accumulaition)을 허용하는 거리만큼 확산판(8)으로부터 돌출된다. 상기 축적이 모세관 효과에 의해 땜납의 방울보다 크게 표면상에 얻어진다는 사실에 기인하여 땜납(43)은 얇은 층을 형성한다. 또한 중앙핀 및 측면핀(2, 3)은, 레그(40)의 단부와 동일한 평면에 배치되도록 절연 봉입체(20)의 하부표면(17)으로부터 돌출되는 방식으로 도면부호 18 및 19의 위치에서 각각 45°로 두번의 벤딩작업을 받게 된다. 측면핀(3)은 용접될 단부(35)와, 벤딩 영역(18, 19)들 사이의 평탄부(34)및 부분적으로 봉입되는 단부(32)를 갖는다.
벤딩 작업은 제2도에 도시된 부품으로부터 양호하게 실시된다. 표준장비는 가능한한 절연 봉입체(20)에 가깝게(약 1mm의 거리에서) 핀을 지지한다. 그리고, 핀은 절연 봉입체(20)로부터 약 5 내지 6mm의 거리에서 굽혀진다. 중앙핀(2)의 전기 접촉이 확산판(8)의 레벨에서 형성되므로, 고객이 하우징의 동일 측면상에 모든 접점의 전기 출력부가 위치될 것을 요구하지 않는 한 이들 핀들을 지지하는 것이 더이상 필요치 않다. 절단 작업은 벤딩 작업과 함께 그리고 또한 표준 재료와 함께 동시에 수행되는데, 상기 절단 작업은 중앙핀(2)이 제거되고 이 핀이 가능한 한 절연 봉입체(20)에 가까운 곳에서 절단하는 방식으로 실시된다. 따라서, 제3a도 및 제3b도에 도시된 양호한 실시예가 얻어진다. 반도체 웨이퍼, 즉 절연 봉입체(20)와 전기 접촉 및 열 접촉하는 확산판(8)은 전기 출력부를 구성하며, 측면핀(3)은 절연 봉입체(20)와 전기적으로 접촉하지 않는 다른 전기 출력부를 구성한다. 측면핀(3)은 연결 와이어(26)에 의해 확산판(8)상에 납땜된 절연 봉입체(20)의 전기 접점부에 접속된다.
제4도에 따르면, 절연 봉입체(20)는 예를 들어 금속부(41, 42)를 이송하는 인쇄 회로 기판(50)의 표면 온도를 견딜 수 있는 아교(49)에 의해 중앙표면(4)의 높이에서 고정된다. 아교(49)에 의한 이러한 임시 고정은 공지의 방식으로 회로가 역전된 일련의 웨이브 납땜 작업중 장치를 정위치에서 지지하는 것을 허용한다.
이러한 작업중, 측면핀(3)의 단부(35)는 금속부(42)에 납땜되고, 확산판(8)과 대향하고 확산판을 지나서 연장되는 금속부(41)에 용접된다.
확산판(8)의 하부표면(30)에 대한 레그(40)의 단부의 돌출 거리(d)는, 상술한 바와 같이, 웨이브 납땜 작업중 얇은 층의 납땜(43)이 모세관 효과에 의해 금속부(41)의 평행한 판의 주요 부분 아래로 봉입되도록 설정된다. 이것은 양호한 전기 접촉 이외에도 납땜 두께가 얇다는 사실 때문에 확산판(8)과 금속부(41)의 사이에 양호한 전기 접촉 및 열 접촉을 제공한다. 이렇게 촉진된 칼로리의 배출은 땜납(43)이 더욱 큰 표면적으로 연장할때 더욱 양호해질 것이다. 실제로, 장치와 기판(50) 사이의 얇은 공기층은 단열 효과를 갖는다. 예를 들어, 0.1 내지 0.2mm의 돌출부 거리(d)는 관찰된 모세관 효과 및 열 특성에 대해 가장 훌륭한 결과를 제공한다.
그러나, 웨이브 납땜 작업중, 확산판(8)과 금속부(41) 사이에 존재하는 소량의 공기는 땜납(43)을 위한 공간이 남겨지도록 배출되어야만 한다는 점에 주목한다. 중앙구멍(6)은 중앙구멍이 확산판(8)의 하부표면(30)에 접근하는 부가적인 방법을 제공한다는 사실에 기인하여 땜납(43)의 방울(the drop of solder)의 형성을 강력하게 촉진한다.
다른 실시예로서 중앙구멍(6)이 제공되지 않은 예비절단된 테이프를 사용할 수도 있지만, 이것은 공기가 확산판(8)과 금속부(41)와의 사이에 봉입된 채로 남아 있을 수 있기 때문에, 땜납(43)이 불충분하게 분배될 수 있다는 위험을 수반하게 된다.
게다가 이러한 변화는 공지 기술의 테이프와는 다른 예비절단된 테이프의 사용을 요구할 것이다.

Claims (5)

  1. 절연 봉입체에 의해 봉입되어 중앙의 금속표면과 열 접촉 및 전기 접촉되는 적어도 하나의 반도체 웨이퍼를 구비하며, 상기 중앙 금속표면은 금속 열확산판에 의해 연장되고 상기 절연 봉입체의 한쪽 측면으로부터 길이 방향으로 연장되며 절단성형된 핀을 가지며, 상기 한쪽 측면의 반대쪽에 있는 다른쪽 측면은 길이방향으로 연장되는 도전성 핀을 갖는 표면 장착용 전력 반도체 장치에 있어서, 중앙핀 및 측면핀(2, 3)과 레그(40)는 상기 절연 봉입체(20)의 하부표면(17)과 확산판(8)의 하부표면(30)을 지나서 돌출되도록 상기 절연 봉입체(20)의 하부표면(17)의 방향으로 굽혀지며, 하부표면(30)에 대한 레그(40)의 돌출거리(d)는 기판(50)상에 웨이브 납땜에 의한 장치의 표면 장착 작업중 다량의 땜납(43)이 모세관 효과에 의해 확산판(8)아래로 봉입되어 확산판(8)의 하부표면(30)의 주요부분 위에서 상기 기판(50)의 금속부(41)와 전기 접촉 및 열 접촉되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 표면 장착용 전력 반도체 장치.
  2. 제1항에 있어서, 확산판(8)의 하부표면(30)에 대한 레그(40)의 돌출거리(d)는 0.1 내지 0.2mm사이인 것을 특징으로 하는 표면 장착용 전력 반도체 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 확산판(8)은 웨이브 납땜 작업중 땜납(43)의 형성을 촉진시키는 중앙구멍(6)을 갖는 것을 특징으로 하는 표면 장착용 전력 반도체 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 확산판(8)의 하부표면(30)은 절연 봉입체(20)의 하부표면(17)과 동일평면상에 위치되는 것을 특징으로 하는 표면 장착용 전력 반도체 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 확산판(8)은 전기 출력부를 구성하며, 측면핀(3)은 확산판(8)과 접촉하지 않는 다른 전기 출력부를 구성하는 것을 특징으로 하는 표면 장착용 전력 반도체 장치.
KR1019860008151A 1985-10-01 1986-09-29 표면 장착용 전력 반도체 장치 KR950001142B1 (ko)

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