WO1998008251A1 - Semi-conducteur et procede de fabrication correspondant - Google Patents

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WO1998008251A1
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mold
semiconductor device
resin
terminal
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Shigeharu Tsunoda
Junichi Saeki
Hiroshi Hozoji
Koji Serizawa
Toshio Ogawa
Tetsuo Kumazawa
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Hitachi, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device such as a power semiconductor module and a method for manufacturing the same.
  • a conventional power semiconductor module (hereinafter referred to as a power module) encloses a substrate on which components such as a power semiconductor element and a radiator plate are placed in a protective case 60, and a silicone inside the protective case. It was manufactured by injecting and curing epoxy gel and epoxy resin.
  • Figure 33 shows the process (a) of mounting each component of the power module on the heat sink, and the schematic (b) to (f) of each component at that time.
  • the insulating circuit board 4 shown in (c) is bonded to the heat sink 5 shown in (d), and the components 1, such as the power semiconductor element shown in (b), (e)
  • the terminal block 58 which will be the connection terminal with the outside shown in), is joined.
  • Each component 1 disposed on the insulating circuit board 4 is connected to a predetermined terminal by a metal wire (not shown) to form an electric circuit.
  • the terminal block 58 is connected to an electric circuit on the insulating circuit board 4 by a metal wire to complete the electric circuit of the entire power module.
  • A1 wire is used as the gold attribute wire.
  • the terminal The block 59 projects perpendicularly to the insulating circuit board 4.
  • Fig. 34 shows the step (a) of placing the protective case on the heat sink. That is, the semiconductor component mounting radiator plate 5 (c) assembled in FIG. 33 is inserted into the protective case 60 and integrated with the peripheral portion of the radiator plate 5 by bonding or fusion.
  • Fig. 35 shows the step (a) of injecting the silicone resin. That is, the silicone gel 61 is injected into the protective case 59 assembled in FIG. 34 to a position where the A1 wire is buried, and heat-cured.
  • Figure 36 shows the process (a) from injection of the epoxy resin to completion. That is, the epoxy resin 62 is further injected into the case 60 on the part (b) into which the silicone gel 61 has been injected and cured, thereby completing the resin injection step by heating and curing.
  • the appearance module and the operation test are performed to complete the power module.
  • the structure in which the external connection terminals (terminal blocks) are provided in the vertical direction is surrounded by the protective case, and is manufactured by casting resin.
  • the conventional manufacturing method using the casting resin requires the installation of a protective case and the like, and the manufacturing process is complicated. Also, the use of casting resin requires a long curing time. For this reason, the conventional method for manufacturing a power module has a limit in continuity between processes, and also has a problem in cost.
  • the inventors paid attention to manufacturing a structure in which external connection terminals are arranged in a vertical direction without using a casting resin.
  • transfer molding As a manufacturing method that does not use the injection resin for the power module, transfer molding as described in JP-A-5-226575 can be mentioned. This is to seal the power module components using a molding die. It is. Transfer molding is suitable for continuity between processes, and can achieve mass production and lower costs.
  • the conventional transfer molding method uses a transfer mold in which the external connection terminals are arranged horizontally with respect to the surface of the heat sink, which is a component, and the external connection terminals are connected to the upper die of the molding die. It is formed by being clamped by a lower mold, and does not consider how to form the non-molded portion of the vertically arranged external connection terminal of the present invention.
  • the external connection terminals are set at positions substantially perpendicular to the opening and closing direction of the mold. Cannot be directly used as the lateral tightening force of the external connection terminal.
  • the external connection terminal cannot be tightened in the lateral direction, it will be sealed with resin while leaving a gap between the external connection terminal and the concave part of the mold to be fitted with it. . Conversely, the closer the concave portion of the mold is to the dimensions of the external connection terminal so that the above-mentioned gap is not formed, the more difficult it is to absorb the dimensional error of the external connection terminal, and the more difficult it is to form a transfer transistor. And so on.
  • the distance between the unmolded portion of the external connection terminals and the heat sink is short. It can happen.
  • large-capacity power modules that generate a large amount of heat and require a radiator plate and a radiator fin that contacts the radiator plate require the external connection terminals to be arranged vertically on the radiator plate (or insulating circuit board).
  • a first object of the present invention is to establish a technology for transfer molding of terminals arranged in a vertical direction, and to manufacture a semiconductor device in which external connection terminals are arranged almost vertically by resin sealing with high reliability. Method and its semiconductor device To provide a location.
  • the external connection terminals of power modules are available in two types: the plug-in type for the plug-in connection and the screw type for the screw connection.When molding the power module by resin sealing, it is necessary to adapt to each type. There is.
  • a transfer-formed semiconductor device in which external connection terminals electrically connected to the electric circuit are arranged substantially vertically on a substrate on which a predetermined electric circuit is formed.
  • the vertical direction means that the external connection terminals are arranged from the substrate toward the upper die or lower die, and a structure that is not vertical in the middle of the external connection terminals, for example, a structure that absorbs mechanical strength is included. There is no problem if you do.
  • connection terminals By fitting the vertically arranged external connection terminal into the upper or lower recess of the mold via the auxiliary member, the vertical tightening force of the mold via the auxiliary member is reduced. Since the connection terminals are converted to tightening force, resin burrs can be prevented and stable transfer molding can be realized. A highly reliable semiconductor device can be provided.
  • the auxiliary member In order to convert the vertical tightening force of the mold into the tightening force of the external connection terminal, the auxiliary member preferably has a trapezoidal cross section or the like. With such a shape, not only is the external connection terminal fitted into the recess of the upper die by pressing the external connection terminal with the upper die (or the lower die), but also the amount of deformation of the auxiliary member at that time. Accordingly, a gap generated between the auxiliary member and the external connection terminal can be substantially eliminated, and generation of resin burrs can be prevented. However, from the viewpoint of preventing resin burr of the external connection terminal, there is no problem if the auxiliary member is in close contact with the external connection terminal. No need to convert.
  • the auxiliary member is preferably a flexible member made of polytetrafluoroethylene resin, silicone resin, or polyimide resin. With such a material, the resin expands due to heating during molding, so that the degree of adhesion between the auxiliary member and the external connection terminal is increased, and the generation of resin burrs can be prevented. In addition, with such a material, it is easy to release after molding and to remove the external connection terminal.
  • a substrate having external connection terminals arranged substantially vertically is arranged so that the external connection terminals are positioned in a concave portion provided in the cavity, and the cavity is provided.
  • the external connection terminal may be sandwiched by corresponding movable portions in the concave portion provided in the cavity, and resin may be supplied to the cavity to perform transfer molding.
  • an elastic body having an elastic modulus of 1 Mpa or more and 10 Gpa or less at a contact portion between the external connection terminal and the recess of the cavity.
  • the problem is how to align the components of the power module with the die. If the alignment accuracy cannot be ensured, the external connection terminals must be stably fitted into the upper mold recesses when the mold is in operation (when the upper and lower molds hold the power module components). Cannot be performed, and the external connection terminals will be thickened, and resin will leak from between the upper and lower dies.
  • external connection terminals electrically connected to the electric circuit are arranged substantially vertically on a substrate on which a predetermined electric circuit is formed, and the substrate is arranged on a positioning plate for forming a transfer 7. Then, the positioning plate is fitted into a concave portion provided in a predetermined portion of the upper or lower mold of the mold, and resin is supplied to the mold to perform transfer molding.
  • the external connection terminals electrically connected to the electric circuit are arranged almost vertically on the substrate on which the predetermined electric circuit including the power element is formed, and the substrate is mounted on a positioning plate for transfer molding. It provides a transfer-molded semiconductor device mounted.
  • a heat radiating fin can be provided on the molded product substrate or positioning plate.
  • a material of the positioning plate a material having good thermal conductivity is preferable.
  • the external connection terminals in order to arrange a plurality of external connection terminals, it is preferable to arrange the external connection terminals in a state where the terminals are connected. That is, it is preferable to arrange the external connection terminals on the substrate in a connected state, and to cut the connection portion between the terminals after transfer molding.
  • the plurality of external connection terminals may be cut to a predetermined length so as to include a connection portion between the terminals.
  • the upper die or lower die may be formed so as to fit to one connected side. Dimensional errors and misalignments can be absorbed.
  • the external connection terminal is manufactured as a faston type for insertion connection.
  • a screw type for screw fastening is manufactured.
  • most parts of the external connection terminal, both of the fastener type for screw connection and the screw type for screw fastening, are arranged perpendicular to the board, and the basic configuration is almost the same. They are identical.
  • an external connection terminal electrically connected to the predetermined electric circuit is disposed substantially vertically on a substrate on which the predetermined electric circuit is formed; and The exterior arranged substantially perpendicular to the substrate
  • the connection terminal is formed by bending an exposed portion that is not resin-sealed so as to be substantially horizontal with respect to the substrate, and fitting the substrate to a predetermined portion of an upper mold or a lower mold of a mold. Positioning is performed, and resin is supplied to the mold to perform transfer molding. For positioning, a positioning plate may be used as described above. Further, a concave portion of an upper die or a lower die may be provided so as to be fitted with the bent portion described above.
  • a screw mechanism serving as a joint part of the external connection terminal is formed in a bent portion of the external connection terminal, and a container forming a space necessary for fitting the screw mechanism with another screw mechanism. Transfer molding is performed in a state where is joined.
  • the screw mechanism may be formed by transfer molding with the other screws (dummy screws) mentioned above tightened.
  • Such a screw type structure can also be formed using the aforementioned Faston type. That is, after the transfer of the faston type power module, the exposed portion of the external connection terminal that is not resin-sealed may be bent so as to be substantially horizontal to the substrate.
  • a first convex portion is provided on the upper mold or the lower mold so that the bent portion of the external connection terminal is accommodated by a resin sealing portion, and a screw mechanism serving as a joint portion of the external connection terminal is provided.
  • a second convex portion is provided at a predetermined position of the first convex portion so as to accommodate the screw mechanism, and the second convex portion is formed so as to form a space necessary for fitting the screw mechanism with another screw mechanism.
  • the transfer molding may be performed using a mold having a third convex portion provided at a predetermined position of the convex portion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power semiconductor module.
  • Figure 2 shows FIG. 2 is a plan view when FIG. 1 is viewed from above by ⁇ .
  • FIG. 3 is a process chart until various components are mounted on a plate with positioning holes.
  • FIG. 4 is a process chart before resin molding.
  • Figure 5 is a process diagram from the molded product to completion.
  • FIG. 6 is an enlarged sectional view of a mold cavity portion for resin molding.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal.
  • FIG. 8 is an enlarged sectional perspective view of a part around the main terminal.
  • FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power semiconductor module.
  • Figure 2 shows FIG. 2 is a plan view when FIG. 1 is viewed from above by ⁇ .
  • FIG. 3 is a process chart until various
  • FIG. 10 is a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal.
  • FIG. 11 is a perspective view of the main terminal structure.
  • FIG. 12 is a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal.
  • FIG. 13 is a process diagram until various components are mounted on a plate with positioning holes.
  • FIG. 14 is a process chart until resin molding.
  • Figure 15 is a process diagram from the molded product to completion.
  • FIG. 16 is an enlarged sectional view of a mold cavity portion for resin molding.
  • FIG. 17 is an enlarged sectional perspective view of a main terminal portion of a molded product.
  • FIG. 18 is a schematic diagram when the main terminal is bent.
  • FIG. 19 is an enlarged sectional view of a mold cavity portion for resin molding.
  • FIG. 20 is an enlarged sectional perspective view of a main terminal portion of a molded product.
  • FIG. 21 is a schematic diagram when the main terminal is bent.
  • FIG. 22 is a perspective view of the screw component.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of the upper die main terminal insertion portion.
  • FIG. 24 is an enlarged sectional perspective view of a main terminal portion of a molded product.
  • FIG. 25 is an enlarged sectional view of a portion where the upper main terminal is inserted.
  • FIG. 26 is an enlarged sectional perspective view of a main terminal portion of a molded product.
  • FIG. 27 is an enlarged sectional view of a mold cavity portion for resin molding.
  • FIG. 28 is an enlarged cross-sectional perspective view of a main terminal portion of a molded product.
  • FIG. 21 is a schematic diagram when the main terminal is bent.
  • FIG. 22 is a perspective view of the screw component.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of
  • FIG. 29 is an enlarged sectional view of a mold cavity portion for resin molding.
  • FIG. 30 is an enlarged sectional perspective view of a main terminal portion of a molded product.
  • FIG. 31 is an enlarged sectional view of a main terminal portion.
  • FIG. 32 is an enlarged sectional view of the main terminal portion.
  • Fig. 33 is a process diagram until various components are mounted on the heat sink of the conventional power semiconductor module.
  • Figure 34 shows the protective case
  • FIG. 35 is a process chart of injecting the silicone resin into the protective case.
  • FIG. 36 is a process chart of injecting the epoxy resin into the protective case.
  • FIG. 37 is an enlarged sectional view of a mold cavity portion for resin molding.
  • FIG. 38 is an enlarged sectional view of a mold cavity portion for resin molding.
  • FIG. 39 is a schematic sectional view of a mold having a movable portion inside the cavity.
  • FIG. 40 is a schematic view of a mold having a movable portion inside the cavity.
  • FIG. 41 is an explanatory diagram of a step of moving a movable portion inside a cavity by using a guide pin.
  • FIG. 42 is an explanatory view of a step of moving a movable portion inside the cavity by using an induction pin.
  • FIG. 43 is an explanatory view of a step of moving a movable portion inside the cavity by using a guide pin.
  • FIG. 44 is an explanatory view of a step of moving a movable portion inside the cavity by using a guide pin.
  • FIG. 45 is an explanatory view of a step of moving a movable portion inside the cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 46 is an explanatory diagram of a process of moving a movable portion inside the cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 47 is an explanatory diagram of a step of moving a movable portion inside the cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 48 is an explanatory diagram of a process of moving a movable portion inside the cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 49 is an explanatory view of a step of moving a movable portion inside the cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 50 is an explanatory diagram of a step of moving a movable portion inside the cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 51 is an explanatory diagram of a process of moving a movable portion inside a cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 52 is an explanatory diagram of a process of moving a movable portion inside the cavity by an inclined portion provided in a mold.
  • FIG. 53 is a top view of a mold provided with a recess in a movable portion in the cavity.
  • FIG. 54 is a schematic diagram of a semiconductor device in which an insulating film is attached to a vertical terminal portion which is fastened by a movable portion in a cavity.
  • Fig. 55 5 is movable inside the cavity FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a semiconductor device in which an insulating film is attached to a vertical terminal portion which is fastened by the portion.
  • FIG. 56 is a top view of a mold in which an elastic body is provided in a movable portion in a cavity.
  • Fig. 57 is a diagram showing the inclination angle of the guide pin.
  • FIG. 58 is a diagram showing an inclination angle of an inclined portion formed in the upper mold.
  • FIG. 59 is a diagram illustrating an inclination angle of an inclined portion formed in the movable portion.
  • FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of the power semiconductor module.
  • the configuration of the power semiconductor module consists of components 1, such as power semiconductor elements, main terminals 2, control system terminals 3, insulating circuit board 4, radiator plate 5, and plate 6 with positioning holes for mounting these components. Is covered with resin 7 to complete the module.
  • the main terminal 2 and the control system terminal 3 are vertically arranged with respect to the insulating substrate in this manner, the unmolded portions of the main terminal 2 and the control system terminal 3 serving as external connection terminals and the heat sink 5 (insulating Since the distance from the circuit board 4) can be ensured, a discharge phenomenon is less likely to occur during this time, and the structure is less likely to be damaged by the module.
  • FIG. 2 is a plan view when FIG. 1 is viewed from above.
  • the component 1 such as a power semiconductor element is joined to a predetermined position of the electric circuit 8 arranged on the insulating circuit board 4 by soldering.
  • the main terminal 2 and the control system terminal 3 are joined to the pad 9 of the electric circuit 8 with solder 10.
  • Parts such as power semiconductor elements], electric circuit 8, main terminal 2 and control system terminal 3 are made of metal wire 1 1 To form an electric circuit 8.
  • the insulating circuit board 4 is mounted on a plate 6 with positioning holes, and these are joined by soldering.
  • the heat sink 5 is provided with mounting holes 12 for mounting components such as heat sinks. It goes without saying that the mounting holes 12 also penetrate the plate 6 with positioning holes.
  • the mounting surface is sealed with a resin 7 except for a part of the main terminal 2 and the control system terminal 3 and a back surface of the plate 6 with the positioning holes.
  • a resin 7 except for a part of the main terminal 2 and the control system terminal 3 and a back surface of the plate 6 with the positioning holes.
  • an A1 wire or the like may be used as the metal wire.
  • the heat radiating plate for example, a copper alloy or an A1 alloy may be used.
  • the plate with the positioning holes may be made of a metal material such as a copper alloy or an iron-Nigel alloy.
  • the combination of metal with the same expansion coefficient as the heat sink and the plate with positioning holes, or the combination of the plate with positioning holes with a small expansion coefficient relative to the heat sink can reduce the warpage of module products.
  • a hole for positioning may be provided in the heat sink 5 without providing the plate 6 with positioning holes.
  • main terminal 2 and the control system terminal 3 do not need to be joined in the vertical direction, and either I or a shift may be joined in the vertical direction.
  • FIG. 3 shows a process until various components are mounted on the plate 6 with positioning holes.
  • a heat sink 5 (e) is joined to a predetermined position on the plate 6 with positioning holes shown in (f) by soldering or the like. At this time, the predetermined position is determined based on the reference hole 13 on the plate 6 with the positioning hole. All subsequent manufacturing processes Leverage holes 13 are used as a base point to make each process continuous and automatic.
  • the insulating circuit board 4 (d) is joined to the heat sink 5 (e) by soldering or the like.
  • a component 1 (c) such as a power semiconductor element is joined to a predetermined position of an electric circuit (not shown) on the insulating circuit board 4 (d) by solder (not shown) or the like.
  • the main terminal 2 and the control system terminal 3 shown in (b) are joined to the pad part (not shown) on the electric circuit by soldering (not shown).
  • the plurality of main terminals 2 and the control system terminals 3 are connected by connecting portions 14 and 15, respectively.
  • the main terminal 2 and the control system terminal 3 can be stuck vertically on the insulating circuit board 4 in a stable state.
  • the order in which the components 1, such as the power semiconductor element, the main terminal 2, the control system terminal 3, the insulating circuit board 4, the radiator plate 5, and the plate with positioning holes 6 are connected is not limited to the present embodiment. Any process may be used as long as the main terminals 2 and the control system terminals 3 are joined to the insulating circuit board 4 in the vertical direction.
  • FIG. 4 shows the process up to resin molding of the product shown in FIG. 3 using a mold.
  • (A) shows the outline up to resin molding, and (b) to (f) show each component.
  • the plate 6 with the positioning holes after mounting the components shown in (b) is a connecting part 14 connecting the main terminals 2 and a connecting part connecting the control terminals 3 shown in (c). Cut off 15 and make each terminal independent. In this case, the connecting portions 14 and 15 are cut so that the main terminal 2 and the control system terminal 3 can secure a predetermined length.
  • each terminal and the electric circuit and the component 1 are connected by a metal wire (not shown) or the like as necessary to complete the electric circuit, and the cavity 19 of the mold 16 shown in (d) is completed. Install inside.
  • transfer is performed using epoxy resin, a thermosetting resin.
  • the case of molding will be described. At this time, it is needless to say that the molding die 16 is heated to a temperature at which the epoxy resin is cured.
  • a molded resin tablet (not shown) is put into a pot (not shown) in a mold and pressed by a plunger (not shown). The resin 7 pressed by the plunger is heated and melted, flows through the gate 18 from the runner 17 in the mold, flows into the cavity 19, and is cured by a curing reaction to be molded.
  • the resin 7 flows in a state where the resin 7 is set in the cavity 19, and a part of the main terminal 2 and a part of the control system terminal 3 and a part except the back surface of the plate 6 with the positioning hole are covered to complete the molding.
  • the back surface of the positioning hole plate 6 is not molded, heat generated from the component 1 such as a power semiconductor device can be released from the back surface of the positioning hole plate 6.
  • the sealing resin is not limited to the thermosetting resin, but a thermoplastic resin may be used. This is the same for the embodiment described later.
  • Fig. 5 shows the process from the molded product to the finished product shown in Fig. 4.
  • (A) shows the outline of the completed product, and (b) to (d) show its components.
  • the resin-sealed molded product 2 2 is fixed on the molded-product support fixture 2 3, and a part of the runner 17, the gate 18, and the plate 6 with the positioning holes 6 that become unnecessary after resin sealing is cut off 2 4 To make the finished product 25.
  • FIG. 6 shows an enlarged cross-sectional view of a mold cavity for resin-forming the main terminals 2 and the control system terminals 3 arranged in the vertical direction.
  • FIG. 7 (a) shows a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal. This shows a state in which a heat-resistant adhesive tape 26 is stuck to a portion of the terminal surface exposed from the resin sealing surface and is set in the upper die 20. The step of attaching the heat-resistant adhesive tape 26 is performed after cutting the terminal connecting portion shown in FIG. Fig. 7 (b) shows an enlarged part A.
  • the terminal portion 2 was inserted into the terminal housing portion 27 of the upper die 20 by a structure in which the end surface 28 of the terminal housing portion was chamfered to about R0.5 to 2.0. This makes it easier to insert the adhesive tape 26 attached to the terminal when the mold is clamped. The deformation of the adhesive tape 26 has an effect of absorbing the displacement of the terminal installation position in the mold. Further, by making the width of the terminal housing portion 27 narrower by about 0.1 to 0.2 mm than the terminal portion, the pressure-sensitive adhesive tape is compressed and deformed at the time of insertion, so that the adhesion to the terminal surface is improved.
  • a material of the heat resistant tape for example, a polyimide resin, a polytetrafluoroethylene resin, a silicone resin, or the like may be used.
  • FIG. 8 shows another embodiment of the mold.
  • Fig. 8 (a) shows a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal.
  • a flexible material 30 such as a cap is covered on the surface of the terminal exposed from the resin sealing surface, and this is set in an upper mold 20.
  • the step of attaching the flexible object 30 is performed after cutting the terminal connecting portion shown in FIG.
  • Flexible terminal 30 is attached to main terminal 20 or Has a groove corresponding to the control system terminal 21.
  • the size of the groove may be such that the mold resin does not enter the groove of the flexible member 30 when the flexible member 30 is attached to the main terminal 20 and molded.
  • the flexible object 30 is compressed and deformed, so that the adhesion to the terminal surface is improved.
  • a material of the flexible material for example, polytetrafluoroethylene resin, silicone resin or the like may be used.
  • FIG. 8 (b) is an enlarged view of the portion A shown in FIG. 8 (a).
  • the insertion portion 29 of the upper mold 20 has a structure in which a chamfer of about R 0.5 to 2.0 is formed so that insertion with the flexible object 30 is easy.
  • the terminal insertion portion 31 of the flexible object 30 has a structure in which R 0.2 to 1.0 is chamfered so that the terminal portion can be easily inserted.
  • the chamfering structure of the flexible material 30 is set to about R 0.2 to 1.0 in order to prevent the mold resin from entering the groove.
  • FIG. 8 (c) is an enlarged view of the portion A shown in FIG. 8 (a). Similar to Fig. 8 (b), the end face 32 of the terminal insertion portion has a structure with a chamfer of about R 0.2 to 1.0. At this time, it goes without saying that the terminal tip is chamfered so that it can be easily inserted into the flexible object.
  • FIG. 9 shows another embodiment of the mold.
  • FIG. 9 (a) shows a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal. This shows a state in which a trapezoidal flexible material is inserted into the terminal portion exposed from the resin sealing surface and is installed in the upper mold. As it is inserted into the upper mold 20, the trapezoidal flexible member 33 is deformed in a direction in which it comes into close contact with the terminal 2 surface side. This has the effect of improving the adhesion to the terminal surface. Furthermore, since the flexible member 33 has a trapezoidal shape, there is an effect that terminal displacement can be absorbed during mold clamping.
  • the material of the trapezoidal flexible material for example, polytetrafluoroethylene resin, silicone resin or the like may be used.
  • FIG. 9 (a) shows a partially enlarged cross-sectional perspective view around the main terminal. This shows a state in which a trapezoidal flexible material is inserted into the terminal portion exposed from the resin sealing surface and is installed in the upper mold. As it is inserted into the
  • FIG. 10 shows another embodiment of the mold.
  • FIG. 10 (a) shows a partially enlarged perspective view of the periphery of the main terminal.
  • a container 36 filled with a liquid material 38 is inserted into a terminal portion exposed from the sealing surface of the cash register, and the container 36 is placed in an upper mold 20.
  • Fig. 10 (b) is an enlarged view of part A shown in Fig. 10 (a).
  • the insertion portion 36 of 20 has a structure in which a chamfer of about 0.5 to 2.0 is chamfered so as to facilitate insertion into the liquid substance enclosing container 35.
  • the container for injecting liquid material 35 has a hole 37 for injection slightly larger than the shape of the terminal 2, and does not vaporize even when heated to a molding temperature of 180 to 200 ° C.
  • a viscous liquid material 38 that does not flow out from the inlet hole 37 is injected.
  • the liquid material a material that can be easily washed, for example, silicone oil or mineral oil is used.
  • the material of the container for injecting a liquid material is made of, for example, polytetrafluoroethylene, silicone resin, or the like, which can be easily released from a mold. Cleaning after molding has the effect of obtaining a clean terminal surface. '
  • FIG. 11 shows another embodiment of a terminal structure for connecting a plurality of main terminals or control system terminals.
  • This is a terminal structure in which a dam 37 is provided between the main terminals 2 together with the terminal connection frame 14 in forming the main terminals.
  • the cross-sectional shape of the terminal 2 and the dam 3 7 can be regarded as a single plate, and the rigidity is increased and the terminal connection
  • FIG. 12 (a) is a partially enlarged perspective view of the vicinity of the main terminal when the terminal structure shown in FIG. 11 is used. This is a state in which the flexible material 40 is inserted into a portion of the terminal exposed from the resin sealing surface up to the dumb portion, and is placed in the upper mold 20. It is shown.
  • Fig. 12 (b) is an enlarged view of part A shown in Fig. 12.
  • the insertion portion 38 of the upper mold 20 has a structure in which a chamfer of about R 0.5 to 2.0 is chamfered so that insertion with the flexible material 40 is easy.
  • the soft material is compressed and deformed, thereby improving the adhesion to the terminal surface.
  • the presence of the dam allows the thickness between the terminals to be constant and enables uniform compression.
  • the material of the flexible material for example, polytetrafluoroethylene resin, silicone resin, or the like may be used.
  • the deformation of the loop and the flexible object has the effect of absorbing the shift of the set position of the terminal.
  • each component is integrated by resin sealing, there is an effect of improving the moisture resistance reliability.
  • FIG. 13 a case where the external connection terminals (main terminals and control terminals) are manufactured as a screw type for screw fastening will be described with reference to FIGS. 13 to 32.
  • FIG. 13 a case where the external connection terminals (main terminals and control terminals) are manufactured as a screw type for screw fastening will be described with reference to FIGS. 13 to 32.
  • the manufacturing process of the screw-type semiconductor module structure for screw fastening will be described with reference to FIGS.
  • the main terminal and the control system terminal are manufactured by almost the same process as the Faston type, and then the main terminal or the control system terminal is bent.
  • FIG. 13 shows a process until various components are mounted on the plate 6 with positioning holes.
  • the manufacturing process is the same as that of the plug-in connection type fast terminal type.
  • the major difference is that a through hole 41 is provided in the main terminal 2, which is a component of the plug-in connection type, to connect to the outside with screws. Different.
  • FIG. 14 shows the steps up to resin molding of the product shown in FIG.
  • FIG. 15 shows the steps up to resin molding of the product shown in FIG. 14 using a mold.
  • (A) shows the outline up to resin molding, and (b)-
  • the cut product 44 shown in (d) is that the exposed portion of the main terminal 42 is bent into a resin sealing surface as shown in (e) to obtain a finished product 45.
  • the screw type for screw fastening how to provide the screw mechanism becomes a problem.
  • Figure 16 shows the mold for providing the screw mechanism.
  • Fig. 16 (a) shows an enlarged sectional view of the mold cavity.
  • Parts A and B in contact with the main terminal 42 and the upper mold part 20 of the control system terminal 3 have the same structure as that of the plug-in faston type already described.
  • the exposed portion of the terminal such as the main terminal 42 is bent to the surface of the molded product and becomes the same surface as the sealing surface, so that there is an effect of improving the electrical insulation.
  • the terminal part in the molded product is integrated with the resin, improving the mechanical strength of the terminal when tightening screws. There is an effect that can be done.
  • the module since the components are integrated with the resin, the module has an effect of improving the moisture resistance reliability of the module.
  • FIG. 16 (b) is an enlarged view of the portion A (main terminal 42) which is a feature of the present embodiment.
  • the main terminal storage part becomes the same surface as the surface of the molded product when the main terminal 42 is bent.
  • It has a structure including a projection 47 serving as a screw forming component storage section for storing a component forming a screw.
  • the convex portion 47 serving as a screw forming component storage portion is arranged so as to correspond to the through hole 41 when the main terminal 42 is bent.
  • the convex portion 46 serving as the main terminal storage portion is arranged so as to be able to store the main terminal when the main terminal 42 is bent.
  • FIG. 17 is an enlarged view of a main terminal portion of the molded product, which is obtained by releasing the molded product from the mold shown in FIG. This is a case where the main terminal 42 is bent inward. That is, in the molded product 22, the terminal accommodating portion 48 formed by the convex portions 46 and 47 of the upper die 20 and the concave portion of the screw forming component accommodating portion 49 are collectively formed.
  • FIG. 18 shows a schematic diagram when the main terminal is bent. That is, after inserting the screw forming part 50 into the screw forming part housing part 49, the exposed part of the main terminal 42 is bent into the terminal housing part 48 formed inside the molded part, and the main terminal 42 is located at the main terminal 42. Combine this with the through hole 4 1 to complete the shape. This has the effect of improving electrical insulation because the terminal portion is in the molded product.
  • the main terminal 42 may be bent outward as shown in FIGS. 19 to 21. Except for changing the bending direction of the main terminal, it is the same as the mold and manufacturing process described above.
  • the portion can be located outside the electric circuit surface, which has the effect of facilitating circuit design.
  • FIG. 22 shows a formation structure of the screw component 52 including the screw forming component 50.
  • a screw part 52 is formed by combining a screw forming part 50 (a) and a container 51 (b) for providing a space.
  • the container 51 is such that a screw (d) longer than the screw forming part 50 can be used. Needless to say, the use of the screw (d) longer than the screw forming component 50 improves the reliability of screw fastening.
  • the screw forming part may be made of any material as long as it is a metal, and the material of the container for providing the space is made of epoxy resin, phenol resin, other thermosetting resin, or polyphenol.
  • a heat-resistant thermoplastic resin such as dilensulphite resin, polybutylene terephthalate resin or the like may be used.
  • FIG. 23 shows the structure of the mold for applying this screw part.
  • FIG. 23 is an enlarged view of the main terminal portion of the upper mold part 20.
  • the structure has a convex portion 47 serving as a screw forming component storage portion for storing a component to be formed, and a convex portion 53 serving as a container storage portion for storing the space container 52.
  • FIG. 24 is a schematic diagram of a molded product released from the mold shown in FIG. 23 and the main terminal of the molded product being bent.
  • the main terminal 42 is bent inward. That is, the molded article 22 has a terminal storage section 48 formed by the projections 46, 47, 53 of the upper mold 20, a screw forming component storage section 49, and a concave section of the container storage section 52. It is formed in a lump. In this recess, screw parts 5 2 After the insertion, the exposed portion of the main terminal 42 is bent into a terminal storage portion 48 formed inside the molded product, and is combined with the through hole 41 in the main terminal 42 to complete the shape.
  • the main terminal 42 may be bent outward as shown in FIGS. 25 and 26. It is the same as the mold and manufacturing process described above, except that the bending direction of the main terminal was changed.
  • FIG. This is one in which the main terminals and the control system terminals are bent into desired shapes and then molded.
  • FIG. 27 is an enlarged cross-sectional view of a mold cavity portion that is formed by bending a main terminal and a control system terminal into a desired shape and then molding the same.
  • the portion B in contact with the upper mold portion 20 of the control system terminal 3 has the same structure as that of the Faston type. You may let it.
  • the part A is obtained by bonding the main terminal part 55 in a state of being bent outward to the insulating circuit board 4 and setting it in the cavity. That is, below the through-hole 41 of the main terminal part 55 bent outward, the screw part 52 shown in FIG. 22 is installed in the cavity in a state of being joined by solder or the like. At this time, the tip of the screw component 52 is in contact with the plate 6 with the positioning hole. Thereafter, resin molding is performed.
  • a concave portion may be provided in the upper die 20 to be fitted with the bent portion (horizontal portion) of the main terminal 55.
  • Fig. 28 shows an enlarged view of the main terminal part of the molded product molded with the mold of Fig. 27.
  • the exposed surface of the terminal 55 is on the same surface as the surface of the molded product 22, and the peripheral portion of the terminal is also integrated with the sealing resin.
  • the screw component 52 is also integrated with the sealing resin. Further, the distal end portion 56 of the screw component 52 is in contact with the plate 6 with the positioning hole, and has an effect of preventing deformation of the terminal portion bent by resin molding. In addition, there is an effect that the circuit design becomes easy by making the screw component storage portion outside the insulating circuit board 4.
  • the main terminal 42 may be bent inward as shown in FIGS.
  • the terminal portion and the screw component can be integrally formed with the resin, so that the mechanical strength of the screw fastening portion is improved.
  • each component is integrated with the resin, there is an effect that the moisture resistance reliability of the module is improved.
  • the exposed portion of the terminal is on the same surface as the surface of the molded product, which has the effect of improving electrical insulation.
  • the bent terminal portion may be configured as shown in FIGS. 31 and 32.
  • FIG. 31 is an enlarged view of the portion A shown in FIGS. 28 and 30 and shows a state in which a heat-resistant adhesive tape 26 is attached to the surface of the terminal 55 in contact with the upper mold 22. is there.
  • Fig. 32 is an enlarged view of part A shown in Fig. 28 and Fig. 30.
  • FIG. 37 is an enlarged cross-sectional view of the mold cavity when the external connection terminals 2 and 3 are inserted into the lower mold 21 and subjected to resin molding.
  • the lower mold structure in which the external connection terminals 2 and 3 are inserted is the same as the upper mold structure described above.
  • the positioning for installing the component parts can be performed only by the lower die 21, the positional accuracy is improved.
  • the external connection terminals 2 and 3 can be reliably inserted into the lower mold 21 before operating the upper and lower molds, stable molding is possible.
  • FIG. 38 shows a cross-sectional view of the resin flow-out section when the resin is molded. That is, a plate 6 with a positioning hole is sandwiched between the upper die 20 and the lower die 21, and the heat radiating plate 5 and other parts are set in the cavity 19. At this time, the gate 18 and the runner 17 are installed on the lower mold 21 side. In this way, the resin sealing is completed by covering all parts except for the main terminal 2 into which the resin 7 has flowed, the part of the control system terminal 3 and the back surface of the positioning hole plate 6 in the state of being installed in the cavity 19.
  • FIG. 40 shows an example of such a circuit, which is roughly composed of an upper mold 101, a lower mold 102, and an insulating circuit board 105 having vertical terminals 106 arranged in the mold. Be composed.
  • a cavity 107 for installing the insulating circuit board 105, and resin is supplied to the cavity via a runner 121. It consists of a port 120.
  • the lower mold 102 of the present invention includes a fixed portion 104 having recesses formed on both sides in the cavity 107 so as to correspond to the vertical terminals 106, and a fixed portion 104.
  • the vertical terminal 106 positioned in the concave portion is tightened by moving the movable portion 103. Therefore, it is preferable that the movable portion 103 is formed so as to fit into the concave portion of the fixed portion 104 when the vertical terminal 106 is tightened.
  • FIG. 39 in the schematic diagram of the upper and lower molds in Fig. 40, A- A when the upper and lower molds are closed after the insulating circuit board 105 is set at a predetermined position in the mold. Indicates a cross section.
  • the insulating circuit board 105 provided with the vertical terminals 106 electrically connected to the semiconductor element (not shown) comprises an upper mold 101 and a lower mold 1. It is set at a predetermined position of the cavity portion 107 for filling the resin between the portions 02.
  • the upper mold 101 may be provided with a portion that fits with the insulating circuit board 105 to perform positioning (not shown).
  • the insulating circuit board 105 is tightened by closing the upper mold 101 and the lower mold 102.
  • a terminal 106 provided vertically to the insulating circuit board 105 is inserted between the fixed part 104 of the lower mold 102 and the movable part 103.
  • the movable part 103 moves in a direction approaching the vertical terminal 106, and the vertical terminal 106 is tightened between the fixed part 104 and the movable part 103.
  • the width b of the fixed part should be almost the same as the distance a where the vertical terminal 106 is arranged. Is preferred. By making these almost the same size, the adhesion between the vertical terminal 106 and the fixed part 104 can be improved. Therefore, the occurrence of resin burrs can be suppressed. Further, since unnecessary addition by the movable portion 103 is not added to the vertical terminal 103, it is possible to suppress the occurrence of the connection failure.
  • the molten resin is filled into the cavity 107 from the port 120, and the semiconductor device is subjected to transfer molding.
  • FIGS. 41 to 44 are schematic cross-sectional views of the mold showing a state in which the movable part 103 moves as the upper and lower molds are opened and closed.
  • the same components as those in FIG. 39 are denoted by the same reference numerals including the following drawings.
  • a guide pin 108 is provided in the upper mold 101, and a movable part 103 provided in the lower mold 102 is associated with the guide pin 108.
  • Transfer molding is started using the one provided with the hole 109. That is, the terminals 106 are provided vertically to the insulating circuit board 105 and are set so as to enter the gap between the fixed part 104 and the movable part 103 of the lower mold 102.
  • the guide pin 108 extends outward.
  • the upper mold 101 and the lower mold 102 are gradually closed from the state of FIG. 41, and the guide pins 1 provided on the upper mold 101 are closed.
  • the tip of 08 starts to enter the guide hole 109 provided in the lower mold 102. In this state, the portion for tightening the vertical terminal 106 provided on the mold has not started moving.
  • FIG. 43 shows a state in which the distance between the upper and lower molds 101 and 102 is further reduced, and the tightening of the insulating circuit board portion 105 is completed.
  • the upper and lower molds tighten the insulating circuit board part 105, and at the same time, move the movable part 103 in the cavity to move the terminal part 103 vertically provided on the insulating circuit board 105. Is also completed.
  • the resin melted by heating is flown into the cavity to perform resin sealing.
  • the guide pin 108 is connected to the guide hole.
  • both the tightening and the opening of the vertical terminal can be easily realized only by using the guide pin 108 and the guide hole 109.
  • FIGS. 45 to 52 show that when the upper and lower molds are closed, the movable parts 10 3 along the inclined parts 1 1 1 and 1 1 2 provided on the molds 101 and 102 respectively.
  • a schematic cross-sectional view of a mold for moving the terminal and tightening a terminal 106 provided vertically to the insulating circuit board 105 is shown.
  • a concave portion having an inclined portion 111 formed in the upper mold 101 is provided, and the movable portion 103 provided in the lower mold 102 is formed in the inclined portion 111.
  • Transfer molding is started using the one provided with the corresponding inclined portion 1 12.
  • the terminal 106 provided vertically on the insulating circuit board 105 is set in such a way that it enters the gap between the fixed part 104 of the lower mold 102 and the movable part 103. I do.
  • the upper mold 101 and the lower mold 102 are gradually closed from the state of FIG. 45, and the inclined portion 1 1 1 provided on the upper mold 101 is formed. And the inclined portion 112 provided in the movable portion 103 comes into contact. In this state, the movable part 103 has not moved.
  • Fig. 48 the upper mold 101 and the lower mold 102 are completely closed, the upper and lower molds tighten the insulating circuit board part 105, and the upper and lower molds are inclined.
  • the movable part 103 is moved inside the cavity by the parts 111, 112, and the vertical terminal 106 provided on the insulating circuit board 105 is also tightened by the movable part 103.
  • the sealing resin heated and melted in such a state flows into the cavity to perform resin sealing, and is held in the mold until the curing reaction proceeds to a hardness at which the resin can be removed from the mold.
  • the upper and lower molds are opened.
  • FIG. 49 shows a state in which the upper mold 101 and the lower mold 102 are opened after resin sealing. In this state, the clamping force from the movable portion 103 is not applied to the terminal 106 provided vertically to the insulating circuit board 105, but the movable portion 103 remains closed.
  • FIG. 51 shows a state in which a pin 114 having an inclined portion has further entered from below the lower mold 102. At this time, the inclined portion 1 13 of the movable portion 103 is pushed along the inclined portion of the pin 114 entering from below the lower mold 102, and the movable portion 103 moves outside the cavity. The tightening force of the vertical terminal 106 is released.
  • Fig. 52 shows a pin with an inclined part that releases the tightening force of the vertical terminal 106.
  • a plurality of semiconductor devices can be continuously transfer-molded.
  • the upper mold 101 is formed by engaging the inclined portion 111 formed in the lower mold 102 with the inclined portion 111 formed in the lower mold 102.
  • the vertical terminal 106 can be tightened in conjunction with the opening and closing of the mold 101 and the lower mold 102.
  • a mechanism for driving the movable part can be omitted. Therefore, not only can the molding machine for forming the semiconductor device be miniaturized, but also the control of the driving mechanism can be simplified.
  • Fig. 53 shows a mold for clamping vertical terminals provided on an insulating circuit board, etc.
  • the movable portion 103 of the mold is provided with a recess 115 corresponding to the pitch and shape of the vertical terminals.
  • the lower mold 102 shown in FIG. 53 has the concave terminal 115 provided in the movable part 103 of the mold and the vertical terminal when the vertical terminal is tightened by the movable part of the mold in the resin sealing step. Are fitted.
  • the vertical terminals are fitted into the recesses 1 15 so that the resin does not leak from the terminals during the resin sealing process, and there is no need to provide a dam between the vertical terminals to prevent resin leakage.
  • the process can be simplified.
  • the concave portion 115 provided in such a mold may be provided in either one of the movable portion 103 and the fixed portion 104 of the mold, or both.
  • Fig. 54 shows that the vertical terminal portion 106 on the insulating circuit board 105, which is clamped by the movable part of the mold, is coated with adhesive such as polyimide or polyethylene terephthalate.
  • the insulator 1 16 is attached. Tightening the vertical terminals 106 of the insulating circuit board 105 with the movable part 103 of the shape shown in Fig. 53 using the insulating circuit board 105 and the vertical terminals 106 of Fig. 54 Insulation 1 1 6 attached to vertical terminal 106 becomes vertical terminal 106
  • an insulator since an insulator is used, it can be used in a state of being embedded in a sealing resin as shown in FIG. 55, and there is no need to remove these after sealing the resin.
  • the insulating film in addition to the above-mentioned polyimide and polyethylene terephthalate, a film of silicone, Teflon, or the like can be used. It is possible.
  • FIG. 56 shows a structure in which an elastic body 117 is provided at a portion of the movable portion 103 of the mold where a vertical terminal is tightened.
  • the elastic body 117 provided on the movable part 103 is deformed according to the shape of the vertical terminal, and there is no gap between the movable part 103 and the terminal. Sealing tree No leakage of fat.
  • the elastic modulus of the elastic body varies depending on the size of the gap between the vertical terminal and the die for clamping the vertical terminal and the tightening pressure of the vertical terminal. In the case of a gap of lmni, when the elastic modulus of the elastic body is 1 HPa or more and lOGPa or less
  • the modulus of elasticity is lower than 1 MPa, the pressure to inject the sealing resin in the resin sealing process pushes up the elastic body that fills the gap created between the vertical terminal and the tightened part, and the sealing resin flows out of the gap Easier to do.
  • the elastic modulus of the elastic body is higher than lOGPa, the elastic body cannot be sufficiently deformed in the step of tightening the vertical terminal, and the gap between the elastic body and the vertical terminal cannot be sufficiently filled. This causes problems such as leakage of the sealing resin in the resin sealing step or damage to the vertical terminals to deform the terminals.
  • the tightening of the vertical terminal by the movable part is mainly performed by the lower mold, but a similar function can be provided in the upper mold. It is also possible to provide the mechanism described in the embodiment in this mold and provide terminals vertically on both sides of the insulating circuit board.
  • a lead frame used in the manufacture of general semiconductors can be bent in advance and used.
  • the encapsulating resin used in the present invention is a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, or a polyimide resin, a filler such as silica or alumina, which is generally used for resin encapsulation of a semiconductor.
  • a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a silicone resin, or a polyimide resin, a filler such as silica or alumina, which is generally used for resin encapsulation of a semiconductor.
  • Carbon black It is also possible to use a compound containing a coloring material such as a dye, a curing accelerator, a force coupling material such as an alkoxysilane, a titanate, or an aluminum chelate, a flame retardant, and other additives. It should be noted that there is no problem even if a thermoplastic resin is used instead of the thermosetting resin.
  • a technique for transfer molding of terminals arranged in a vertical direction is established, a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor device having external connection terminals arranged almost vertically by resin sealing with high reliability, and a semiconductor device thereof. Equipment can be provided.
  • the terminals arranged in the vertical direction are transfer-molded in this way, the distance between the unmolded portion of the external connection terminals and the heat sink can be secured, and the module can be prevented from being damaged due to a discharge phenomenon during this time. .
  • the amount of heat generated by the heat sink and the heat radiation fins that come into contact with it is large.
  • the transfer molding can significantly improve the moisture resistance reliability.
  • the mechanical strength of the screw portion can be improved.

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Description

明 細 書
半導体装置とその製造方法 技術分野
本発明はパワー半導体モジュール等の半導体装置とその製造方法に関 するものである。 背景技術
従来のパワー半導体モジュール （以下、 パワーモジュールと称す） は、 図 3 4に示すようにパワー半導体素子、 放熱板等の構成部品を配置した 基板を保護ケース 6 0で囲い、 その保護ケース内にシリコーン系ゲル、 エポキシ系レジンを注入、 硬化させて製造されていた。
ここで、 従来のパワー半導体モジュールの製造工程の一例を図 3 3〜 図 3 6を用いて簡単に説明する。
図 3 3は、 パワーモジュールの各構成部品を放熱板上に搭載するまで の工程 （a ) と、 その時の各構成部品の概略 （ b ) 〜 （ f ) をモデル的 に示したものである。
すなわち、 （d ) に示す放熱板 5上に （ c ) に示す絶緣性回路基板 4 を接合し、 この絶縁性回路基板 4上に （b ) に示すパワー半導体素子等 の構成部品 1、 （ e ) に示す外部との接続端子となる端子ブロック 5 8 を接合する。 絶縁性回路基板 4上に配置された各構成部品 1は金属性ヮ ィャ （図示せず） により所定の端子と接続され電気回路を形成する。 ま た端子プロック 5 8は金属性ワイヤにより絶縁性回路基板 4上の電気回 路との接続を行ないパワーモジュール全体の電気回路を完成させる。 金 属性ワイヤとしては、 例えば A1 線などが用いられる。 この場合、 端子 プロック 5 9は絶縁性回路基板 4に対して垂直方向に突出している。 図 3 4は保護ケースを放熱板に被せる工程 （ a ) を示す。 すなわち、 図 3 3で組み立てた状態の半導体部品搭載放熱板 5 ( c ) を保護ケース 6 0の中に挿入し、 放熱板 5の周辺部と接着あるいは融着して一体化す る。
図 3 5はシリコーン系樹脂を注入する工程 （ a ) を示す。 すなわち、 図 3 4で組み立てた保護ケース 5 9内にシリコーン系ゲル 6 1を A1 線 が埋没する程度の位置まで注入し加熱硬化を行なう。
図 3 6はエポキシ系レジンの注入から完成までの工程 （ a ) を示す。 すなわち、 シリコーン系ゲル 6 1を注入硬化した部品 （b ) の上にさら にエポキシ系レジン 6 2をケース 6 0内に注入して加熱硬化を行ないレ ジン注入工程を完了する。
そして注入したレジンが硬化した後、 外観検査、 動作試験を経てパヮ 一モジュールを完成する。 このように、 従来のパワーモジュールは、 外部接続端子 （端子ブロック） を垂直方向に設けた構造を保護ケースで 囲 、注型樹脂により製造していた。
従来の注型樹脂を用いた製造方法では、 注型樹脂を用いるために保護 ケースの取り付け等が必要であり、 製造工程が複雑であった。 また注型 樹脂を用いるために、 その硬化時間も長くかかる。 そのため従来のパヮ 一モジュールの製造方法では工程間の連続化には限界があり、 コスト面 でも問題があった。
そこで、 発明者らは外部接続端子を垂直方向に配置した構造を注型樹 脂を用いずに製造することに着目した。
パワーモジュールに注系樹脂を用いない製造方法としては、 特開平 5 - 226575号公報に記載されるような、 トランスファ成形が挙げられる。 こ れは成形金型を用いてパワーモジュールの構成部品を樹脂封止するもの である。 トラ ンスファ成形は工程間の連続化に好適であり、 量産化、 そ れによる低コスト化が図れる。
し力、し、 一般に従来の卜ランスファーモールドによる製造方法は、 構 成部品である放熱板面に対して外部接続端子を水平方向に配置し、 その 外部接続端子を成形金型の上型と下型で挟持して成形したものであり、 本発明の期待する垂直に配置された外部接続端子の非モールド部分を如 何に形成するかは考慮されていない。
つまり、 本発明の期待する垂商に配置された外部接続端子をトランス ファ成形する場合、 金型の開閉方向とほぼ直角になる位置に外部接続端 子が設置されることになるので、 金型の縱方向の締め力をそのまま外部 接続端子の横方向の締め付け力とすることができない。
外部接続端子の横方向に締め付けることができなければ、 外部接続端 子とそれと嵌合する金型の凹部に間隙を残したまま樹脂封止することと なり、 外部接続端子にレジンバリが生じてしまう。 逆に前述の間隙がで きないように金型の凹部を外部接続端子の寸法に近づければ近づけるほ ど、 外部接続端子の寸法誤差を吸収できなくなり、 安定した卜ランスフ ァ成形が困難となる等の問題点がある。
一方、 従来の放熱板面に平行に外部接続端子を設置する構造では、 外 部接続端子のモールドされていない部分と放熱板との距離が近いため、 この間で放電現象が生じ、 モジュールの破壊が起きる可能性がある。 特 に放熱板並びにそれと接触する放熱フィ ンを必要とする発熱量が大きい 大容量のパワーモジュールは、 外部接続端子を放熱板 （もしくは絶縁性 回路基板） に垂直に配置する必要がある。
本発明の第一の目的は、 垂直方向に配置された端子をトランスファ成 形する技術を確立し、 外部接続端子をほぼ垂直に配置した半導体装置を 樹脂封止により高信頼に製造する半導体の製造方法およびその半導体装 置を提供することにある。
また、 一般にパワーモジュールの外部接続端子には、 差し込み接続用 のファス トンタイプと、 ネジ締結用のネジタイプがあるので、 パワーモ ジュールを樹脂封止により成形する場合、 それぞれのタイプに適合させ る必要がある。
本発明の第二の目的は、 外部接続端子をほぼ垂直に配置した半導体装 置を樹脂封止により安定して製造する製造方法およびその半導体装置を ネジ締結用のネジタイプに適用させることにある。 発明の開示
本発明は、 上記第一の目的を達成するために、 所定の電気回路を形成 した基板に対して、 該電気回路と電気的に接続する外邰接続用端子をほ ぼ垂直に配置し、 金型の上型あるいは下型の所定部分に設けられた凹部 に補助部材を介して該外部接続用端子の一部が嵌合するように該基板を 位置合わせし、 該金型に樹脂を供給してトランスファ成形するものであ る。
これにより所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回路と電 気的に接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置したトランスファ一成 形された半導体装置を提供する。
ここで垂直方向とは外部接続端子が基板から上型もしくは下型に向か つて配置されることを意味し、 外部接続端子の途中に垂直ではない構造、 たとえば機械的強度を吸収する構造が含まれても問題はない。
このように垂直に配置された外部接続用端子を補助部材を介して金型 の上型もしくは下型の凹部に嵌合すれば、 補助部材を介して金型の縦方 向の締め力が外部接続端子を締め付け力に変換されるので、 レジンバリ を防止することができるとともに安定したトランスファ成形が実現でき、 高信頼な半導体装置を提供することができる。
金型の縦方向の締め力を外部接続端子の締め付け力に変換するには、 補助部材の断面形状は台形等のものが好ましい。 このような形状を用い れば、 上型 （もしくは下型） で外部接続端子を押圧することにより、 外 部接続端子は上型の凹部と嵌合するばかりか、 その際の補助部材の変形 量により補助部材と外部接続端子とで生ずる間隙をほぼ無くすことがで き、 レジンバリの発生を防止できる。 但し、 外部接続端子のレジンバリ を防止する観点においては、 補助部材が外部接続端子に密着していれば 問題はなく、 必ずしも補助部材により金型の縦方向の締め力を外部接続 端子の締め付け力に変換する必要なない。
補助部材としては、 ポリ四ふつ化工チレン樹脂製、 シリコーン樹脂製、 ポリイ ミ ド樹脂製のいずれかの柔軟部材が好ましい。 このような材料で あれば、 成形時の加熱により樹脂が膨張するので、 補助部材と外部接続 端子との密着度は増し、 レジンバリの発生を防止できる。 また、 このよ うな材料であれば、 成形後の離型、 外部接続端子との取り外しも容易で ある。
また、 本発明の他の実施の形態によれば、 外部接続用端子をほぼ垂直 に配置した基板を、 キヤビティに設けられた凹部に該外部接続用端子が 位置決めされるように配置し、 該キヤビティに設けられた凹部を対応し た可動部分により該外部接続用端子を挟持し、 該キヤビティに樹脂を供 給してトランスファ成形しても良い。
この場合、 前記外部接続用端子と前記キヤビティの凹部との接触部分 に弾性率が 1 Mpa以上 1 0 Gpa以下の弾性体を設けることが好ましい。 これにより、 垂直に配置された外部接続端子にダメージを与えること のない、 樹脂漏れの少ない安定したトランスファ成形を実現することが できる。 一方、 成形金型により トランスファ成形するには、 金型とパワーモジ ユールの構成部品をどのように位置合わせするかが問題となる。 位置合 わせの精度が確保できなければ、 金型の稼働時 （上型と下型でパワーモ ジュールの構成部品を挟持するとき） 、 外部接続端子を安定した状態で 上型の凹部と嵌合させることができず、 外部接続端子の ¾み、 上型と下 型との間からの樹脂漏れなどが生じてしまう。
本発明では、 所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回路と 電気的に接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置し、 トランスフ 7成 形するための位置決め板に該基板を配置し、 金型の上型あるいは下型の 所定部分に設けられた凹部に該位置決め板を嵌合し、 該金型に樹脂を供 給してトランスファ成形する。
これにより、 パワー素子を含む所定の電気回路を形成した基板に対し て、 該電気回路と電気的に接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置し、 トランスファ成形するための位置決め板に該基板を搭載したトランスフ ァー成形された半導体装置を提供する。
この位置決め板は、 構成部品である放熱板であっても良く、 もしくは 位置決め用部材を別途設けても良い。 この位置決め板を用いることで、 各製造工程での部品搭載位置の設定が容易となり工程間の連続化 · 自動 化が可能となり生産性の効率向上ができる。 さらに、 レジン成形時の金 型キヤビティ内での位置決めが容易となる。
特に外部接続端子及び位置決め板を予め下型の凹部に嵌合させておけ ば、 上型と下型でパワーモジュールの構成部品を挟持する場合に、 構成 部品等を搭載した基板の平面方向での位置合わせ精度を考える必要がな いので安定した成形が期待できる。
この場合、 基板もしくは位置決め板の裏面を露出させるようにトラン スファ成形することが好ましい。 つまり、 前述の基板もしくは位置決め 板を上型もしくは下型に嵌合するように配置することで裏面を露出させ る
このように裏面を露出させれば、 成形品の基板もしくは位置決め板に 対して放熱フィ ンを設けることができる。 位置決め板の材料としては、 熱伝導率のよい材質が好ましい。
一方、 複数の外部接続端子を配置するにはその端子間を連結した状態 で配置することが好ましい。 つまり外部接続用端子間を連結した状態で 該基板に配置し、 該端子間の連結部分をトランスファ成形後に切断する ことが好ましい。 この場合、 端子間の連結部分を含むように前記複数の 外部接続用端子を所定の長さに切断すれば良い。
複数の外部接続端子を個々に独立して配置すれば、 前述の上型もしく は下型に設けられた凹部との嵌合はそれぞれの端子別にする必要があり、 寸法誤差、 位置ずれを吸収することが困難である。
これに対して外部接続端子間を連結すれば、 それぞれの端子との嵌合 は不要となり、 連結した 1つの辺に対して嵌合するように上型もしくは 下型を形成すれば良く、 前述の寸法誤差、 位置ずれを吸収することがで きる。
これまでは、 外部接続端子を差し込み接続用のファス 卜ンタイプとし て製造することについて説明したが、 次にネジ締結用のネジタイプを製 造する場合を説明する。 ただし差し込み接続用のファス トンタイプもネ ジ締結用のネジタイプも外部接続端子のモールド内部に配置されるほと んどの部分が基板に対して垂直方向に配置されており、 基本的構成はほ ぼ同一である。
つまり、 本発明は上記第二の目的を達成するために、 所定の電気回路 を形成した基板に対して、 該電気回路と電気的に接続する外部接続用端 子をほぼ垂直に配置し、 かつ前記基板にほぼ垂直に配置された前記外部 接続用端子は、 その樹脂封止されない露出部分を前記基板に対してほぼ 水平となるように折り曲げて構成しておき、 金型の上型あるいは下型の 所定部分に該基板を嵌合して位置合わせし、 該金型に樹脂を供給して卜 ランスファ成形するものである。 なお位置合わせは前述同様に位置決め 板を用いても良い。 また、 前述の折り曲げた部分と嵌合するように上型 もしくは下型の凹部を設けても良い。
このネジタイプのパワーモジュールの場合、 そのネジ機構を如何に設 けるかが問題となる。
本発明では、 前記外部接続用端子の折り曲げた部分に、 前記外部接続 用端子の接合部分となるネジ機構と、 該ネジ機構を他のネジ機構と嵌合 させるのに必要な空間を形成する容器とを接合させた状態でトランスフ ァ成形する。 なお、 ネジ機構は前述の他のネジ （ダミーネジ） を締めた 状態でトランスファ成形しても良い。
このようなネジタイプの構造は、 前述のファストンタイプを利用して 成形することもできる。 つまりファス ト ンタイプのパワーモジュールを トランスファ成形後、 前記外部接続用端子の樹脂封止されていない露出 部分を前記基板に対してほぼ水平となるように折り曲げれば良い。
この場合、 前記外部接続用端子の折り曲げた部分を樹脂封止部分で収 納するように前記上型もしくは下型に第一の凸部を設け、 前記外部接続 用端子の接合部分となるネジ機構を収納するように前記第一の凸部の所 定の位置に第二の凸部を設け、 該ネジ機構を他のネジ機構と嵌合させる のに必要な空間を形成するように該第二の凸部の所定の位置に第三の凸 部を設けた金型を用いてトランスファ成形しても良い。 図面の簡単な説明
図 1は、 パワー半導体モジュールの構造を表す断面図である。 図 2は、 図 1を上方より βたときの平面図である。 図 3は、 位置決め穴付き板上 に各種部品を搭載するまでの工程図である。 図 4は、 レジン成形するま での工程図である。 図 5は、 成形品から完成までの工程図である。 図 6 は、 レジン成形するための金型キヤビティ部の拡大断面図である。 図 7 は、 主端子周辺の部分拡大断面斜視図である。 図 8は、 主端子周辺の部 分拡大断面斜視図である。 図 9は、 主端子周辺の部分拡大断面斜視図で ある。 図 1 0は、 主端子周辺の部分拡大断面斜視図である。 図 1 1は、 主端子構造の斜視図である。 図 1 2は、 主端子周辺の部分拡大断面斜視 図である。 図 1 3は、 位置決め穴付き板上に各種部品を搭載するまでの 工程図である。 図 1 4は、 レジン成形するまでの工程図である。 図 1 5 は、 成形品から完成までの工程図である。 図 1 6は、 レジン成形するた めの金型キヤビティ部の拡大断面図である。 図 1 7は、 成形品の主端子 部分の拡大断面斜視図である。 図 1 8は、 主端子を折り曲げるときの模 式図である。 図 1 9は、 レジン成形するための金型キヤビティ部の拡大 断面図である。 図 2 0は、 成形品の主端子部分の拡大断面斜視図である。 図 2 1は、 主端子を折り曲げるときの模式図である。 図 2 2は、 ねじ部 品の斜視図である。 図 2 3は、 上型主端子挿入部分の拡大断面図である。 図 2 4は、 成形品の主端子部分の拡大断面斜視図である。 図 2 5は、 上 型主端子揷入部分の拡大断面図である。 図 2 6は、 成形品の主端子部分 の拡大断面斜視図である。 図 2 7は、 レジン成形するための金型キヤビ ティ部の拡大断面図である。 図 2 8は、 成形品の主端子部分の拡大断面 斜視図である。 図 2 9は、 レジン成形するための金型キヤビティ部の拡 大断面図である。 図 3 0は、 成形品の主端子部分の拡大断面斜視図であ る。 図 3 1は、 主端子部分の拡大断面図である。 図 3 2は、 主端子部分 の拡大断面図である。 図 3 3は、 従来のパワー半導体モジュールの放熱 板上に各種部品を搭載するまでの工程図である。 図 3 4は、 保護ケース を放熱板に被せる工程図である。 図 3 5は、 シリコーン樹脂を保護ケ一 ス内に注入する工程図である。 図 3 6は、 エポキシ系レジンを保護ケ一 ス内に注入する工程図である。 図 3 7は、 レジン成形するための金型キ ャビティ部の拡大断面図である。 図 3 8は、 レジン成形するための金型 キヤビティ部の拡大断面図である。 図 3 9は、 キヤビティ内部に可動部 分を有する金型の断面概略図である。 図 4 0は、 キヤビティ内部に可動 部分を有する金型の概略図である。 図 4 1は、 誘導ピンにより、 キヤビ ティ内部の可動部分を移動させる工程の説明図である。 図 4 2は、 誘導 ピンにより、 キヤビティ内部の可動部分を移動させる工程の説明図であ る。 図 4 3は、 誘導ピンにより、 キヤビティ内部の可動部分を移動させ る工程の説明図である。 図 4 4は、 誘導ピンにより、 キヤビティ内部の 可動部分を移動させる工程の説明図である。 図 4 5は、 金型に設けた傾 斜部によりキヤビティ内部の可動部分を移動させる工程の説明図である。 図 4 6は、 金型に設けた傾斜部によりキヤビティ内部の可動部分を移動 させる工程の説明図である。 図 4 7は、 金型に設けた傾斜部によりキヤ ビティ内部の可動部分を移動させる工程の説明図である。 図 4 8は、 金 型に設けた傾斜部によりキヤビティ内部の可動部分を移動させる工程の 説明図である。 図 4 9は、 金型に設けた傾斜部によりキヤビティ内部の 可動部分を移動させる工程の説明図である。 図 5 0は、 金型に設けた傾 斜部によりキヤビティ内部の可動部分を移動させる工程の説明図である。 図 5 1は、 金型に設けた傾斜部によりキヤビティ内部の可動部分を移動 させる工程の説明図である。 図 5 2は、 金型に設けた傾斜部によりキヤ ビティ内部の可動部分を移動させる工程の説明図である。 図 5 3は、 キ ャビティ内の可動部分に凹みを設けた金型の上面図である。 図 5 4は、 キヤビティ内可動部分により締付けられる垂直端子部分に絶縁性フィル ムを貼り付けた半導体装置概略図である。 図 5 5は、 キヤビティ内可動 部分により締付けられる垂直端子部分に絶縁性フィルムを貼り付けた半 導体装置概略図である。 図 5 6は、 キヤャビティ内の可動部分に弾性体 を設けた金型の上面図である。 図 5 7は、 誘導ピンの傾斜角を表した図 である。 図 5 8は、 上金型に形成された傾斜部分の傾斜角を表した図で ある。 図 5 9は、 可動部分に形成された傾斜部分の傾斜角を表した図で ある。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態を、 図 1〜図 5 6を用いて説明する。
まず、 外部接続端子 （主端子、 制御系端子） を差し込み接続用のファ ス トンタイプとして製造する場合を図 1から図 1 2を用いて説明する。 図 1は、 そのパワー半導体モジュール構造の概略を表す断面図である。 パワー半導体モジュールの構成は、 パワー半導体素子等の部品 1、 主端 子 2、 制御系端子 3、 絶縁性回路基板 4、 放熱板 5とそれら部品を搭載 する位置決め穴付き板 6より成り立ちこれらの部品をレジン 7で覆って モジュ一ルの完成となっている。
このように主端子 2および制御系端子 3を絶縁性基板に対して垂直に 配置すると、 外部接続端子となる主端子 2および制御系端子 3のモール ドされていない部分と放熱板 5 (絶縁性回路基板 4 ) との距離を確保で きるので、 この間で放電現象が生じにく くなり、 それによるモジュール の破壊は起きにくい構造になる。
図 2は、 図 1を上方よりみたときの平面図を示す。 パワー半導体素子 等の部品 1は、 絶縁性回路基板 4上に配置された電気回路 8の所定位置 にはんだ付けにて接合する。 また、 主端子 2及び制御系端子 3は、 電気 回路 8のパッ ド 9部にはんだ 1 0にて接合する。 パワー半導体素子等の 部品】 と電気回路 8と主端子 2及び制御系端子 3は、 金属性ワイヤ 1 1 により接続され電気回路 8を構成している。 この絶縁性回路基板 4は、 位置決め穴付き板 6上に搭載されこの両者ははんだ付けにて接合されて いる。 また、 放熱板 5には、 放熱フィ ン等の部品を取り付けるための取 り付け穴 1 2が設けられている。 この取り付け穴 1 2は、 位置決め穴付 き板 6も貫通していることは云うまでもない。 そして、 この実装面は、 主端子 2及び制御系端子 3の一部並びに位 S決め穴付き板 6裏面を除き レジン 7にて封止した形態となっている。 この時、 金属性ワイヤとして は、 例えば、 A1 線等を用いればよい。 放熱板としては、 例えば、 銅合金 や A1 合金などを用いればよい。 また、 位置決め穴付き板は、 例えば、 銅合金や鉄 -二ッゲル合金などの金属材料を用 、てもよい。
また、 放熱板と位置決め穴付き板は、 同じ膨張率の金属の組合せある いは、 放熱板に対して膨張率の小さい位置決め穴付き板の組合せがモジ ュ一ル品の反り変形を低減する効果がある。
また、 位置決め穴付き板 6を設けずに、 放熱板 5に位置決め用の穴を 設けても良い。
なお、 主端子 2及び制御系端子 3が垂直方向に接合される必要はなく、 I、ずれか一方が垂直方向に接合されたものであっても良い。
次に図 3〜図 5を用いて前述のパワー半導体モジュール構造の製造プ 口セスを説明する。
図 3は、 各種部品を位置決め穴付き板 6上に搭載するまでの工程であ る。
(a ) に各種部品を位置決め穴付き板 6上に搭載するまでのプロセスの 概略を示し、 （b) 〜 （ f ) にその各構成要素を示す。
まず （ f ) に示す位置決め穴付き板 6上の所定位置に放熱板 5 ( e ) をはんだなどにより接合する。 この時の所定位置は、 位置決め穴付き板 6上の規準穴 1 3を基点として位置決めを行なう。 以降の製造工程も全 てこの規準穴 1 3を基点として行ない各工程の連続化 · 自動化ができる ようにする。 次に、 放熱板 5 ( e ) 上に絶縁性回路基板 4 ( d ) をはん だなどにより接合する。 そして、 絶縁性回路基板 4 ( d ) 上の電気回路 (図示せず） の所定位置にパワー半導体素子等の部品 1 ( c ) をはんだ (図示せず） などにより接合する。 その後 （ b ) に示す主端子 2及び制 御系端子 3を電気回路上のパッ ド部 （図示せず） にはんだ （図示せず） などにより接合する。
ここで複数個の主端子 2及び制御系端子 3はそれぞれ連結部 1 4、 1 5で結合されている。 これにより絶縁性回路基板 4上に主端子 2及び制 御系端子 3を安定した状態で垂直方向に接銃することができる。
なお、 パワー半導体素子等の部品 1、 主端子 2、 制御系端子 3、 絶縁 性回路基板 4、 放熱板 5および位置決め穴付き板 6の接続する順番は本 実施の形態に限られるものでなく、 絶縁性回路基板 4に主端子 2および 制御系端子 3が垂直方向に接合されるプロセスであればよい。
図 4は、 図 3に示す製造物を金型を利用してレジン成形するまでのェ 程である。 （ a ) にレジン成形するまでの概略を示し、 （b) 〜 （ f ) にその各構成要素を示す。
まず、 （ b ) に示す構成部品搭載後の位置決め穴付き板 6は、 （ c ) に示す主端子 2間を連結している連結部 1 4及び制御系端子 3間を連結 している連結部 1 5を切り離し各端子を独立したものとする。 この場合、 主端子 2及び制御系端子 3が所定の長さを確保できるように連結部 1 4、 1 5を切断する。
そして、 各端子と電気回路並びに部品 1の間を必要に応じて金属性ヮ ィャ （図示せず） などにより接続し電気回路を完成し、 （ d ) に示す金 型 1 6のキヤビティ 1 9内に設置する。
ここでは、 熱硬化型樹脂であるエポキシレジンを用いてトランスファ 成形する場合について説明する。 この時、 成形金型 1 6は、 エポキシレ ジンが硬化する温度に加熱されていることは云うまでもない。 レジン成 形は、 成形加工されたレジンタブレツ 卜 （図示せず） を金型内のポッ 卜 (図示せず） 部に投入しプランジャ （図示せず） にて押圧する。 プラン ジャにて押圧されたレジン 7は加熱溶融し金型内のランナ 1 7からゲー 卜 1 8を流動しキヤビティ 1 9内へと流入し硬化反応により硬化し成形 となる。
キヤビティ 1 9内の状態を拡大図 （ e ) にて説明する。 すなわち、 上 型 2 0と下型 2 1の間に位置決め穴付き板 6を挟持し放熱板 5他の部品 をキヤビティ 1 9内に設置する。 本実施の形態では、 位置決め穴付き板
6が金型の下型 2 1にほぼ嵌合するようにし、 位置決め穴付き板 6の規 準穴 1 3と金型内の位置決めピン （図示せず） によりキヤビティ 1 9内 での位置決めを行う。 この位置決めにより、 主端子 2及び制御系端子 3 の垂直部分を上型に設けられた凹部に嵌合するようにする。
このように、 キヤビティ 1 9内に設置した状態でレジン 7を流入させ 主端子 2並びに制御系端子 3の一部及び位置決め穴付き板 6の裏面以外 を全て蓋いモールド成形を完成する。
位置決め穴付き板 6の裏面をモールドしなければ、 パワー半導体装置 等の部品 1からの発熱を位置決め穴付き板 6の裏面から放出することが できる。
なお本実施の形態では、 金型の上型 2 0に端子揷入部がある場合につ いて述べたが、 端子挿入部分が下型 2 1にあってもなんら支障はない。 また、 封止用樹脂も熱硬化性樹脂に限らず、 熱可塑性樹脂を用いてもよ い。 これは後述する実施の形態についても同様である。
図 5は、 図 4に示す成形品から完成品までの工程である。 （ a ) に完 成品ができるまでの概略を示し、 （b) 〜 （d) にその各構成要素を示す。 レジン封止した成形品 2 2は、 成形品支持固定台 2 3上に固定され、 レジン封止後不用となるランナ 1 7、 ゲート 1 8及び位置決め穴付き板 6の一部を切断刃 2 4にて切断し完成品 2 5となる。
図 6に、 垂直方向に配置された主端子 2及び制御系端子 3をレジン成 形するための金型キヤビティ部の拡大断面図を示す。
主端子 2並びに制御系端子 3の一部 （露出部分） は上型部 2 0の端子 挿入部分に挿入された状態でレジン成形される。 その挿入部分 A部、 B 部は、 同様の処理ができるので主端子 2側を拡大して詳細に説明する。 図 7 ( a ) に、 主端子周辺の部分拡大断面斜視図を示す。 これは、 レ ジン封止面より露出する部分の端子表面に耐熱性の粘着テープ 2 6を貼 り、 上型 2 0内に設置した状態を示したものである。 耐熱性の粘着テー プ 2 6の貼り付け工程は、 図 4に示す端子連結部の切断後に行なう。 この A部を拡大したものを図 7 ( b ) に示す。 上型 2 0の端子収納部 2 7への端子部 2の挿入は、 端子収納部端面 2 8を R 0 . 5〜 2 . 0 程度に面取りした構造とした。 これにより金型締め時に端子部へ貼った 粘着テープ 2 6を挿入しやすくする。 そして、 粘着テープ 2 6が変形す ることで金型内の端子設置位置のずれを吸収する効果がある。 さらに、 端子収納部 2 7の幅を端子部より 0 . 1〜 0 . 2 mm 程度狭くすること で挿入時に粘着テープが圧縮変形し端子面との密着性が向上する効果が ある。 この耐熱性のテープの材質としては、 例えば、 ポリイ ミ ド樹脂、 ポリ四弗つ化工チレン樹脂、 シリコーン樹脂等を用いればよい。
金型の他の実施の形態を図 8に示す。 図 8 ( a ) にその主端子周辺の 部分拡大断面斜視図を示す。 これは、 レジン封止面より露出する部分の 端子表面にキヤップのような柔軟物 3 0をかぶせ、 これを上型 2 0内に 設置したたものである。 柔軟物 3 0を取り付ける工程は、 図 4に示す端 子連結部の切断後に行なう。 柔軟物 3 0は取り付ける主端子 2 0もしく は制御系端子 2 1に対応するように溝を設ている。 この溝の大きさは主 端子 2 0に柔軟物 3 0を取り付けてモールド成形した際にモールド樹脂 が柔軟物 3 0の溝に入り込まない程度であればよい。 これにより金型締 め時に柔軟物 3 0は圧縮変形するので端子面との密着性が向 ヒする。 こ の柔軟物の材質としては、 例えば、 ポリ四弗つ化工チレン樹脂、 シリコ ーン樹脂等を用いればよい。
図 8 ( a ) に示す A部を拡大したものが図 8 (b ) である。 上型 2 0 の挿入部 2 9は、 柔軟物 3 0との挿入が容易となるように R 0. 5〜 2. 0 程度の面取りをした構造となっている。 また、 柔軟物 3 0の端子揷 入部 3 1 も端子部の挿入が容易となるように R 0. 2〜 1. 0 程度の 面取りをした構造となっている。 このように柔軟物 3 0の面取り構造を R 0. 2〜 1. 0 程度としたのはモールド樹脂が溝に人り込まないよ うにするためである。
図 8 ( a ) に示す A部を拡大したものが図 8 ( c ) である。 図 8 ( b ) と同様に端子挿入部端面 3 2は、 R 0. 2〜 1. 0 程度の面取 りをした構造となっている。 このとき、 端子先端部は、 柔軟物内への挿 入が容易となるように面取りしてあることは云うまでもない。
金型の他の実施の形態を図 9に示す。 図 9 (a ) にその主端子周辺の 部分拡大断面斜視図を示す。 これは、 レジン封止面より露出する端子部 に台形状の柔軟物を挿入し、 上型内に設置した状態を示したものである。 上型 2 0内に挿入するに伴って、 台形状の柔軟物 3 3は、 端子 2表面側 へと密着する方向で変形する。 これにより、 端子面との密着性が向上す る効果がある。 さらに、 柔軟物 3 3を台形形状としたため型締め時に端 子の位置ずれが吸収できる効果がある。 この台形状の柔軟物の材質とし ては、 例えば、 ポリ四弗つ化工チレン樹脂、 シリコーン樹脂等を用いれ ばよい。 金型の他の実施の形態を図 1 0に示す。 図 1 0 ( a ) にその主端子周 辺の部分拡大断面斜視図を示す。 これは、 レジ封止面より露出する端子 部に液状物 3 8を注入した容器 3 6を挿入し、 これを上型 2 0内に設置 したものである。
図 1 0 ( a ) に示す A部を拡大したものを図 1 0 ( b ) に示す。 上型
2 0の挿入部 3 6は、 液状物封入容器 3 5との挿入が容易となるように 0 . 5〜 2 . 0 程度の面取りをした構造となっている。 この液状物 注入用容器 3 5には端子 2形状より少し大きめな揷入用穴 3 7が開けて あり、 成形温度である 1 8 0〜 2 0 0 °Cに加熱されても気化せず、 かつ、 揷入用穴 3 7より流出しないだけの粘性のある液状物 3 8が注入されて いる。 液状物としては、 洗浄が容易なもの、 例えば、 シリコーンオイル や鉱物油が用いられる。 また、 液状物注入用容器の材質は、 例えば、 金 型からの離型が容易であるポリ四弗つ化ポエチレン、 シリコーン樹脂等 で作られている。 成形後に洗浄をすれば清浄な端子表面が得られる効果 がある。 '
複数個の主端子もしくは制御系端子を連結する端子構造の他の実施の 形態を図 1 1に示す。 ここでは、 主端子の場合について説明する。 これ は、 主端子形成において、 端子連結枠 1 4とともに主端子 2間にダム 3 7部のある端子構造としている。 これにより端子部 2とダム 3 7部での 断面形状は 1枚の板状とみなすことができ、 剛性が高くなり端子連結部
1 4を取り去るときの端子変形を防ぐ効果がある。 さらに、 ダム 3 7部 を設けることで端子間のレジン流出を防止することが容易となる効果が ある。
図 1 1に示す端子構造を用いた時の主端子周辺の部分拡大断面斜視図 を図 1 2 ( a ) に示す。 これは、 レジン封止面より露出する端子のダ厶 部までの部分に柔軟物 4 0を挿入し、 これを上型 2 0内に設置した状態 を示したものである。
図 1 2に示す A部を拡大したものを図 1 2 ( b ) に示す。 上型 2 0の 揷入部 3 8は、 柔軟物 4 0との挿入が容易となるように R 0 . 5〜 2 . 0 程度の面取りをした構造となっている。 これにより金型締め時に柔 軟物が圧縮変形することで端子面との密着性が向上する。 さらに、 ダム 部があることにより、 端子間の厚さは一定となり一様な圧縮が可能とな る。 この柔軟物の材質としては、 例えば、 ポリ四弗つ化工チレン樹脂、 シリコーン樹脂等を用いればよい。
これまで説明してきた実施の形態は、 いずれの場合もレジン成形時の レジンバリの発生を防止する効果がある。 また、 金型締め時に耐熱性テ
—プ、 柔軟物がを変形することで端子の設定位置のずれなどを吸収する 効果がある。 また、 レジン封止により各構成部品が一体化していること より、 耐湿信頼性が向上する効果がある。
次に外部接続端子 （主端子、 制御系端子） をネジ締結用のネジタイプ として製造する場合を図 1 3から図 3 2を用いて説明する。
ただしこれまで説明してきた差し込み接続用のファストンタイプもネ ジ締結用のネジタイプも外部接続端子のモールド内部に配置されるほと んどの部分が基板に対して垂直方向に配置されており、 基本的構成はほ ぼ同一である。
図 1 3〜図 1 5を用いてネジ締結用のネジタイプの半導体モジュール 構造の製造プロセスを説明する。 これは主端子及び制御系端子をファス トンタイプとほぼ同様のプロセスで製造し、 その後、 主端子もしくは制 御系端子を折り曲げたものである。
図 1 3は、 各種部品を位置決め穴付き板 6上に搭載するまでの工程で ある。
( a ) に各種部品を位置決め穴付き板 6上に搭載するまでのプロセス の概略を示し、 （b) 〜 （f ) にその各構成要素を示す。
図に示すとおり製造プロセスは差し込み接続用のファス トンタイプと 同様であり、 その構成要素である主端子 2に外部との接続をネジ締結留 めで行なうための貫通穴 4 1を設けた点が大きく相違する。
図 1 4は、 図 1 3に示す製造物をレジン成形するまでの工程である。
( a ) にレジン成形するまでの概略を示し、 （ b ) 〜 （ e ) にその各構 成要素を示す。 本工程も差し込み接続用のファストンタイプと同様であ る。
図 1 5は、 図 1 4に示す製造物を金型を利用してレジン成形するまで の工程である。 （ a ) にレジン成形するまでの概略を示し、 （b ) 〜
( e ) にその各構成要素を示す。
レジン封止した成形品 2 2の不用となるランナ 1 7、 ゲート 1 8を切 断刃 2にて切断するまでは、 差し込み接続用のファストンタイプと同様 であるが以下の工程が相違する。
つまり （ d ) に示す切断品 4 4は、 （ e ) に示すように主端子 4 2の 露出部分をレジン封止面へと折り曲げて完成品 4 5とする点である。 ネジ締結用のネジタイプについては、 そのネジ機構をいかに設けるカヽ が問題となる。
これについて図 1 6から図 3 2を用いて説明する。
ネジ機構を設けるための金型を図 1 6に示す。 図 1 6 ( a ) はその金 型キヤビティ部の拡大断面図を示す。 なお主端子 4 2並びに制御系端子 3の上型部 2 0と接触している A部、 B部は既に説明した差し込み接続 用のファストンタイプと同様の構造を取る。 このような構造であれば、 主端子 4 2等の端子露出部分は成形品表面へと折り曲げて封止面と同じ 面となるので電気絶縁性を向上させる効果がある。 また、 成形品内の端 子部分はレジンと一体化するためネジ締め時の端子の機械的強度が向上 できる効果がある。 さらに、 各部品は、 レジンにより一体化しているこ とより、 モジユールの耐湿信頼性が向上する効果がある。
本実施の形態の特徴である A部 （主端子 4 2部分） の拡大図を図 1 6 ( b ) に示す。 すなわち、 上型部 2 0の主端子 4 2付近には主端子 4 2 を折り曲げた時に成形品表面と同じ面となるように主端子収納部となる 凸部 4 6と主端子の下側にネジを形成する部品を収納するネジ形成部品 収納部となる凸部 4 7を備えた構造となっている。 これにより、 端子収 納部とネジ形成部品収納部を一括にて形成できる効果がある。 ネジ形成 部品収納部となる凸部 4 7は主端子 4 2が折り曲げられた場合にその貫 通穴 4 1に対応するように配置されている。 同様に主端子収納部となる 凸部 4 6は主端子 4 2が折り曲げられた場合に主端子を収納できるよう に配置されている。
図 1 7は、 図 1 6に示す金型より成形品を離型したものであり、 成形 品の主端子部分の拡大図である。 これは、 主端子 4 2を内側に折り曲げ る場合である。 すなわち、 成形品 2 2には、 上型 2 0の凸部 4 6、 4 7 で形成された端子収納部 4 8とネジ形成部品収納部 4 9の凹部が一括に て形成されている。
図 1 8は、 主端子折り曲げ時の模式図を示す。 すなわち、 ネジ形成部 品 5 0をネジ形成部品収納部 4 9に投入後、 主端子 4 2の露出部分を成 形品内側に形成した端子収納部 4 8へと折り曲げ、 主端子 4 2にある貫 通穴 4 1 と合わせその形状を完成させる。 これにより、 端子部分が成形 品内にあるため電気絶縁性を向上させる効果がある。
なお、 本実施の形態は図 1 9から図 2 1に示すように主端子 4 2を外 側に折り曲げても良い。 主端子の折り曲げ方向を変えた以外は前述の金 型、 製造プロセスと同様である。
このように主端子 4 2を外側に折り曲げることで、 ネジ形成部品収納 部を電気回路面の外側とすることができ回路設計が容易となる効果があ る。
次に図 2 2にネジ形成部品 5 0を含むネジ部品 5 2の形成構造を示す。 これは、 ネジ形成部品 5 0 ( a ) と空間部を設けるための容器 5 1 ( b ) を組み合わせてネジ部品 5 2を形成するものである。 この時、 容 器 5 1は、 ネジ形成部品 5 0より長いネジ （d ) を用いることができる ようにしたものである。 ネジ形成部品 5 0より長いネジ （d ) を用いる ことでネジ締結の信頼性が向上することは言うまでもない。
このネジ形成部品は、 金属であればどのような材質を用いても良く、 ま た、 空間部を設けるための容器の材質は、 エポキシ樹脂、 フエノール樹 脂他の熱硬化型樹脂、 あるいは、 ポリフエ二レンサルファイ ト樹脂、 ポ リブチレンテレフタレー ト樹脂他の耐熱性の熱可塑性の樹脂を用いても 良い。
このネジ部品を適用するための金型の構造を図 2 3に示す。 図 2 3は 金型上型部 2 0の主端子部分の拡大図である。 上型部 2 0の主端子 4 2 付近には主端子 4 2を折り曲げた時に成形品表面と同じ面となるように 主端子収納部となる凸部 4 6と i端子の下側にネジを形成する部品を収 納するネジ形成部品収納部となる凸部 4 7及び空間部容器 5 2を収納す る容器収納部となる凸部 5 3を備えた構造となっている。 これにより、 端子収納部とネジ形成部品収納部と容器収納部を一括にて形成できる効 果がある。
図 2 4は、 図 2 3に示す金型より成形品を離型し、 その成形品の主端 子折り曲げ時の模式図である。 これは、 主端子 4 2を内側に折り曲げる 場合である。 すなわち、 成形品 2 2には、 上型 2 0の凸部 4 6、 4 7、 5 3で形成された端子収納部 4 8とネジ形成部品収納部 4 9と容器収納 部 5 2の凹部が一括にて形成されている。 この凹部に、 ネジ部品 5 2を 投入後、 主端子 4 2の露出部分を成形品内側に形成した端子収納部 4 8 へと折り曲げ、 主端子 4 2にある貫通穴 4 1 と合わせその形状を完成さ せる。
なお、 本実施の形態は図 2 5、 図 2 6に示すように主端子 4 2を外側 に折り曲げても良い。 主端子の折り曲げ方向を変えた以外は前述の金型、 製造プロセスと同様である。
次に他のネジタイプの半導体モジュール構造の製造プロセスを図 2 7 〜図 3 2を用いて、 説明する。 これは主端子及び制御系端子を所望の形 状に折り曲げた後でモールド成形したものである。
図 2 7は、 主端子及び制御系端子を所望の形状に折り曲げた後でモー ルド成形する金型キヤビティ部の拡大断面図である。 本実施の形態では、 制御系端子 3の上型部 2 0と接触している B部はファストンタイプと同 様の構造を取っているが、 これについても所望の形状に折り曲げた後で モールド成形させても良い。
A部は、 外側に折り曲げた状態の主端子部 5 5を絶縁性回路基板 4上 に接合したものをキヤビティ内に設置したものである。 すなわち、 外側 に折り曲げた主端子部 5 5の貫通穴 4 1の下には、 図 2 2で示すネジ部 品 5 2をはんだ等により接合した状態でキヤビティ内に設置する。 この とき、 ネジ部品 5 2の先端は位置決め穴付き板 6上に接した状態となつ ている。 その後、 レジン成形を行なう。
また、 上型 2 0に主端子 5 5の折り曲げ部分 （水平部分） と嵌合する 凹部を設けても良い。 これにより主端子 5 5のネジ締結機構表面はモー ルドされないので、 他の端子とネジ接続する場合にネジ締結機構表面の 余分なモールドを除去する工程は不要となる。
図 2 8に、 図 2 7の金型でモールドされた成形品の主端子部分の拡大 図を示す。 成形品 2 2表面と同じ面に端子 5 5露出面がでており、 かつ、 端子周 辺部も封止レジンで一体化した状態となっている。 また、 ネジ部品 5 2 も封止レジンと一体化されている。 さらにネジ部品 5 2の先端部 5 6は 位置決め穴付き板 6上に接しておりレジン成形による折り曲げた端子部 分の変形を防ぐ効果がある。 また、 ネジ部品収納部を絶縁性回路基板 4 の外側とすることで回路設計が容易となる効果がある。
なお、 本実施の形態は図 2 9、 図 3 0に示すように主端子 4 2を内側 に折り曲げても良い。
いずれの場合も、 端子部、 ねじ部品ともレジンと一体成形化ができる のでネジ締結部の機械的強度が向上する効果がある。 また、 各部品は、 レジンにより一体化していることより、 モジュールの耐湿信頼性が向上 する効果がある。 さらに、 端子露出部分は成形品表面と同じ面となるの で電気絶縁性を向上させる効果がある。
主端子及び制御系端子を所望の形状に折り曲げた後でモールド成形す る場合、 その折り曲げた端子部を図 3 1、 図 3 2のように構成しても良 い。
図 3 1は、 図 2 8、 図 3 0に示す A部を拡大したものであり、 上型 2 2と接する端子 5 5表面に耐熱性の粘着テープ 2 6を貼った状態を示し たものである。
図 3 2は、 図 2 8、 図 3 0に示す A部を拡大したものであり、 上型 2
2と接する端子 5 5表面に外部との接続に用いるとき同様のダミーネジ 5 8を締め込んだ状態を示したものである。 ダミーネジ 5 8を締め込む ことにより、 成形圧力によるネジ締め部の変形を防ぐ効果がある。 この 場合、 金型の上型 2 2にダミーネジ 5 8と嵌合する凹部を設ける必要が ある。
図 3 1、 図 3 2のようにすることで、 レジン成形時に生じやすい主端 子 （水平部分） 表面のレジンバリの発生を防止できる効果がある。
次に、 外部接続端子 2、 3を下型 2 1側に設置した場合について図 3 8、 3 9を用いて説明する。 外部接続端子 2、 3を下型 2 1側に設置す る以外はその他の実施の形態と同様である。 また、 ファストンタイプの パワーモジュールについて説明するが、 この成形方法は、 ネジタイプの パワーモジュールにも適用できることは言うまでもない。
図 3 7は、 外部接続端子 2、 3部分を下型 2 1に挿入した状態でレジ ン成形したときの金型キヤビティ部の拡大断面図である。 外部接続端子 2、 3が挿入される部分の下型構造は、 これまでに述べてきた上型構造 と同様である。 また、 構成部品を設置するための位置合わせは下型 2 1 のみでできるため位置精度は向上する。 さらに上下金型を稼働させる以 前に外部接続端子 2、 3部分を下型 2 1内に確実に挿入できるため安定 した成形が可能となる。
図 3 8にそのレジン成形するときのレジン流露部の断面図を示す。 す なわち、 上型 2 0と下型 2 1の間に位置決め穴付き板 6を挟持し、 放熱 板 5他の部品をキヤビティ 1 9内に設置する。 この時、 ゲート 1 8並び にランナ 1 7は下型 2 1側に設置してある。 このようにキヤビティ 1 9 内に設置した状態でレジン 7を流入させた主端子 2並びに制御系端 子 3の一部及び位置決め穴付き板 6の裏面以外を全て蓋いレジン封止を 完成する。
次に、 樹脂封止するキヤビティ内に可動部を設けて垂直端子の締め付 けを行うことでトランスファ成形する場合を説明する。
図 4 0は、 その一例であり、 大まかに上金型 1 0 1、 下金型 1 0 2、 金型内に設置される垂直端子 1 0 6を備えた絶縁性回路基板 1 0 5とか ら構成される。 下金型 1 0 2には、 絶縁性回路基板 1 0 5を設置するキ ャビティ 1 0 7、 該キヤビティへランナ 1 2 1を介して樹脂を供給する ポッ ト 1 2 0とから構成されている。
特に、 本発明の下金型 1 0 2は、 垂直端子 1 0 6に対応するようにキ ャビティ 1 0 7内の両側に凹部が形成された固定部分 1 0 4と、 固定部 分 1 0 4の凹部内を可動する可動部分 1 0 3とから構成されており、 該 凹部に位置合わせされた垂直端子 1 0 6を可動部分 1 0 3を移動させる ことで締め付ける。 従って、 可動部分 1 0 3は、 垂直端子 1 0 6を締め 付けた状態において、 固定部分 1 0 4の凹部と嵌合するよう形成するこ とが好ましい。
図 3 9に、 図 4 0の上下金型概略図に於いて、 絶縁性回路基板 1 0 5 を金型内の所定位置にセッ トした後、 上下の金型を閉じた時の A— A断 面を示す。
図 3 9に示すように、 半導体素子 （図示せず） と電気的に接続した垂 直端子 1 0 6を設けた絶縁性回路基板 1 0 5は、 上金型 1 0 1と下金型 1 0 2の間の樹脂充填を行うキヤビティ部分 1 0 7の所定の場所にセッ 卜される。 この場合、 上金型 1 0 1に絶縁性回路基板 1 0 5と嵌合する ような 部を設けることで位置合わせをしても良い （図示せず） 。
そして、 絶縁性回路基板 1 0 5は上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2を閉じ ることにより締付けられる。
キヤビティ 1 0 7内では絶縁性回路基板 1 0 5に対して垂直に設けた 端子 1 0 6カ^ 下金型 1 0 2の固定部分 1 0 4と可動部分 1 0 3との間 に入る状態となる。 そして、 可動部分 1 0 3が垂直端子 1 0 6に近づく 方向に移動して、 固定部分 1 0 4と可動部分 1 0 3の間で垂直端子 1 0 6が締付けられる。 この場合、 固定部分 1 0 4 と可動部分 1 0 3とで垂 直端子を安定した状態で締め付けるには、 固定部分の幅 b を垂直端子 1 0 6を配置した距離 a とほぼ同様にすることが好ましい。 これらをほぼ 同等の寸法にすることで、 垂直端子 1 0 6と固定部分 1 0 4との密着性 を高めることができるのでレジンバリの発生を抑制することができる。 また、 可動部分 1 0 3による必要以上の付加が垂直端子 1 0 3に加わら ないので、 その接続不良の発生を抑制することもできる。
その後、 ポッ ト 1 2 0からキヤビティ 1 0 7内に加熱溶融した樹脂が 充填され、 半導体装置がトランスファ成形される。
このように、 金型に垂直端子を締め付けるための機構を設けることで、 単純に垂直端子と嵌合する凹部を有するものに比べて、 各部品の寸法バ ラツキの影響を受けることなく安定したトランスファ成形を実現するこ とができる。
次に、 前述の可動部分 1 0 3の移動を上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2の 開閉を利用して同時に行う例を図 4 1から図 4 4を用いて説明する。 図 4 1から図 4 4には、 上下金型の開閉に伴い可動部分 1 0 3が移動する 状態を示す金型の断面概略図が示されている。 なお、 図 3 9と同様の構 成については、 以下の図面も含めて同様の番号を付けている。
まず、 図 4 1に示すように、 上金型 1 0 1に誘導ピン 1 0 8を設け、 下金型 1 0 2の備える可動部分 1 0 3に該誘導ピン 1 0 8に対応させた ガイ ド穴 1 0 9を設けたものを用いてトランスファ成形を始める。 つま り、 絶縁性回路基板 1 0 5に垂直に設けられた端子 1 0 6カ^ 下金型 1 0 2の固定部分 1 0 4と可動部分 1 0 3の隙間に入るようにセッ 卜する。 なお、 誘導ピン 1 0 8は外側方向に延出させる。
次に、 図 4 2に示すように、 図 4 1の状態から上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2が徐々に閉じられて、 上金型 1 0 1に設けられた誘導ピン 1 0 8 の先端が、 下金型 1 0 2に設けられたガイ ド穴 1 0 9に入り始める。 こ の状態では、 金型に設けられた垂直端子 1 0 6を締付けする部分は移動 を始めていない。
さらに金型が閉じられ、 上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2の距離が短くな ると、 誘導ピン 1 0 8がガイ ド穴 1 0 9へ徐々に進入していく。
この時、 誘導ピン 1 0 8は外側方向に延出するように固定されている ため、 金型内の垂直端子 1 0 6の締付け部分となる可動部分 1 0 3が誘 導ピン 1 0 8によってキヤビティの内側に移動する。
図 4 3では、 上下金型 1 0 1、 1 0 2の距離がさらに短くなり絶縁性 回路基板部分 1 0 5の締付けが完了した状態を示す。 この段階で、 上下 金型による絶縁性回路基板部分 1 0 5の締付けと同時に、 キヤビティ内 の可動部分 1 0 3の移動により絶縁性回路基板 1 0 5に垂直に設けた端 子部分 1 0 6の締付けも完了する。 そして、 絶縁性回路基板 1 0 5に垂 直に設けた端子 1 0 6が締付けられた状態で加熱溶融された樹脂をキヤ ビティ内に流入させ樹脂封止を行う。
図 4 4では、 絶縁性回路基板部分 1 0 5、 垂直端子部分 1 0 6の締付 け完了後、 封止樹脂 1 1 0をキヤビティ内に移送し樹脂封止が完了した 後、 上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2が再び開き始めた状態を示す。 樹脂封 止後、 上下金型が開かれ絶縁性回路基板部分 1 0 5の締付けが開放され ると同時に誘導ピン 1 0 8がガイ ド穴 1 0 9から引き抜かれる。 この時、 誘導ピン 1 0 8により可動部分 1 0 3がキヤビティの外側に向けて移動 し、 垂直端子部分 1 0 6の締付け力が開放され、 樹脂封止した製品の取 り出しが可能となる。
なお、 可動部分 1 0 3により垂直端子 1 0 6を安定して締め付けるに は、 図 4 2の状態から図 4 3の状態になるまで、 可動部分 1 0 3を移動 させる必要がある。 従って、 誘導ピン 1 0 8は、 可動部分 1 0 3を距離 1 1だけ移動させるように、 図 5 7に示すように所定の傾斜 tan θ 1 ( = 1 1 / h i ) を持たせて形成しなければならない。
以上説明したように、 本実施の形態では、 誘導ピン 1 0 8をガイ ド穴
1 0 9に挿入することで、 誘導ピン 1 0 8の挿入状態に応じて可動部分 1 0 3を移動させて （上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2の開閉に連動させ て） 垂直端子 1 0 6を締め付けることができる。 このように、 上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2の開閉に連動させて可動部分 1 0 3の移動を行うこ とができれば、 可動部分を駆動させるための機構を省略することができ るので、 該半導体装置を成形する成型機を小型化することができるばか り力、、 駆動機構の制御も簡便にすることができる。
また、 誘導ピン 1 0 8とガイ ド穴 1 0 9を用いるだけで垂直端子の締 付けと開放との両方を簡単に実現することができる。
次に、 前述の可動部分 1 0 3の移動を上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2の 開閉を利用して同時に行う他の例を図 4 5から図 5 2を用いて説明する。 図 4 5から図 5 2には、 上下金型を閉じる際、 金型 1 0 1、 1 0 2にそ れぞれ設けた傾斜部 1 1 1、 1 1 2に沿って可動部分 1 0 3を移動させ 絶縁性回路基板 1 0 5に垂直に設けた端子 1 0 6を締付ける金型断面概 略図を示す。
まず、 図 4 5に示すように、 上金型 1 0 1に傾斜部 1 1 1を形成した 凹部を設け、 下金型 1 0 2の備える可動部分 1 0 3に該傾斜部 1 1 1に 対応させた傾斜部 1 1 2を設けたものを用いてトランスファ成形を始め る。 つまり、 絶縁性回路基板 1 0 5に垂直に設けられた端子 1 0 6力、'、 下金型 1 0 2の固定部分 1 0 4と可動部分 1 0 3の隙間に入るようにセ ッ 卜する。
次に、 図 4 6に示すように、 図 4 5の状態から上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2が徐々に閉じられ、 上金型 1 0 1に設けた傾斜部 1 1 1 と可動部 分 1 0 3に設けた傾斜部 1 1 2が接触した状態となる。 この状態では、 可動部分 1 0 3は移動していない。
図 4 7では、 さらに上下の金型 1 0 1、 1 0 2が閉じられ、 上金型 1
0 1の設けた傾斜部 1 1 1に沿って下金型 1 0 2の可動部分 1 0 3に設 けた傾斜部 1 1 2が下金型の固定部側に押されてキヤビティ内側に移動 する。
図 4 8では上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2が完全に閉じた状態となり、 上下の金型により絶縁性回路基板部分 1 0 5が締付けられ、 さらに上下 金型に設けた傾斜部分 1 1 1、 1 1 2によって可動部分 1 0 3がキヤビ ティ内側に移動し、 絶縁性回路基板 1 0 5に設けた垂直端子 1 0 6も可 動部分 1 0 3によって締付けられている。 このような状態で加熱溶融し た封止樹脂をキヤビティ内に流入し樹脂封止を行い、 樹脂が金型から取 り出し可能な硬度に硬化反応が進行するまで金型内で保持した後、 上金 型と下金型が開かれる。
図 4 9は樹脂封止後上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2が開かれた状態を示 したものである。 この状態では絶縁性回路基板 1 0 5に垂直に設けた端 子 1 0 6に可動部分 1 0 3からの締付力は加わっていないが、 可動部分 1 0 3は閉じたままである。
図 5 0は下金型 1 0 2が下降し、 可動部分 1 0 3の垂直端子 1 0 6の 締付けを開放させるため、 可動部分 1 0 3に設けた傾斜部 1 1 3にピン 1 1 4が下金型 1 0 2の開口部より挿入され、 傾斜部 1 1 3とピン 1 1 4の両方の傾斜部分が接触する直前の状態を示した。 なお、 ピン 1 1 4 の先端は必ずしも傾斜させる必要はない。
図 5 1は、 下金型 1 0 2の下方より傾斜部を持ったピン 1 1 4が更に 進入した状態を示したものである。 このとき下金型 1 0 2の下方から進 入するピン 1 1 4の傾斜部に沿って可動部分 1 0 3の傾斜部 1 1 3が押 され、 可動部分 1 0 3がキヤビティの外側へ移動し垂直端子部分 1 0 6 の締付け力が開放される。
図 5 2は、 垂直端子 1 0 6の締付け力を開放する傾斜部を設けたピン
] 1 4を金型の可動部分 1 0 3の傾斜部 1 1 3から離した状態である。 この状態で樹脂封止後の半導体装置が金型より取り出し可能となり、 次 の絶縁性回路基板 1 0 5の樹脂封止工程に入ることができる。
なお、 可動部分 1 0 3により垂直端子 1 0 6を安定して締め付けるに は、 図 4 6の状態から図 4 8の状態になるまで、 可動部分 1 0 3を移動 させる必要がある。 従って、 傾斜部 1 1 1は、 可動部分 1 0 3を距離 1
2だけ移動させるように、 図 5 8に示すように所定の傾斜 tan Θ 2
1 2 / h 2 ) を持たせて形成しなければならない。 可動部分の傾斜部 1 1 2についても同様である。
また、 可動部分 1 0 3による垂直端子 1 0 6の締付けを開放させるに は、 図 4 9の状態から図 5 2の状態になるまで、 可動部分 1 0 3を移動 させる必要がある。 従って、 傾斜部 1 1 3は、 可動部分 1 0 3を距離 1 3だけ移動させるように、 図 5 8に示すように所定の傾斜 tan Θ 3 ( =
1 3 / h 3 ) を持たせて形成しなければならない。 ピン 1 1 4の傾斜部 についても同様である。
なお、 距離 1 2と距離 1 3とを等しくすることで、 連続的に複数個の 半導体装置をトランスファ成形することができる。
以上説明したように、 本実施の形態では、 上金型 1 0 1に形成した傾 斜部 1 1 1を下金型 1 0 2に形成した傾斜部 1 1 2と係合させることで、 上金型 1 0 1 と下金型 1 0 2の開閉に連動させて垂直端子 1 0 6を締め 付けることができる。 このように、 上金型 1 0 1と下金型 1 0 2の開閉 に連動させて可動部分 1 0 3の移動を行うことができれば、 可動部分を 駆動させるための機構を省略することができるので、 該半導体装置を成 形する成型機を小型化することができるばかり力、、 駆動機構の制御も簡 便にすることができる。
次に、 下金型 1 0 2の他の実施の形態を説明する。
図 5 3は絶縁性回路基板等に設けた垂直端子を締付ける金型を示した ものであり、 金型の可動部分 1 0 3に垂直端子のピッチ、 形状に合わせ た凹部 1 1 5を設けたものである。 つまり、 図 5 3に示す下金型 1 0 2 は、 樹脂封止工程の金型可動部による垂直端子の締付けにおいて、 金型 の可動部分 1 0 3に設けた凹部 1 1 5と垂直端子とが嵌合する構造とな つている。 これにより、 垂直端子部分は凹部 1 1 5と嵌合するので、 樹 脂封止工程で端子問から樹脂の漏出がおこらず、 垂直端子間に樹脂漏れ 出し防止のためのダムを設ける必要が無くなり工程の簡略化が可能とな る。 なお、 このような金型に設ける凹部 1 1 5は、 金型の可動部分 1 0 3あるいは固定部分 1 0 4の何れか一方でも、 両方に設けても構わない。 さらに、 図 5 4は金型可動部で締付ける絶縁性回路基板 1 0 5上の垂 直端子部分 1 0 6に、 ポリイミ ド、 ポリェチレンテレフタレ一ト等のフ イルムに接着剤を塗布した絶縁物 1 1 6を貼り付けたものである。 図 5 4の絶縁性回路基板 1 0 5および垂直端子 1 0 6を用いて図 5 3に示す 形状の可動部分 1 0 3で絶縁性回路基板 1 0 5の垂直端子 1 0 6の締付 けを行う時、 垂直端子 1 0 6に張り付けた絶縁物 1 1 6が垂直端子 1 0
6と金型の隙間に入り込み、 樹脂封止工程での封止樹脂の漏れ出しを抑 える効果がある。 また絶縁物を用いるため、 図 5 5に示したように封止 樹脂の中に埋めこまれた状態で使用可能であり、 樹脂封止後にこれらの 除去を行う必要が無い。 絶縁物フィルムとしては、 前述のポリイミ ド、 ポリエチレンテレフ夕レートの他にシリコーン、 テフロン等のフィルム も使用可能であり、 さらにエポキシ樹脂、 フエノール樹脂等をガラスク ロスに含浸させフィルム状にしたものも使用可能である。
図 5 6は金型の可動部分 1 0 3の垂直端子の締付けを行う部分に弾性 体 1 1 7を設けた構造を示したものである。 垂直端子の締付けを行う際、 可動部分 1 0 3に設けた弾性体 1 1 7が垂直端子の形状に合わせて変形 し、 可動部分 1 0 3と端子間に隙間がなくなり、 樹脂封止工程で封止樹 脂の漏出を起こさなくなる。
弾性体の弾性率は、 垂直端子とこれを締付ける金型との間に生じる隙 間の大きさおよび垂直端子の締付け圧力によつて異なるが、 従来の樹脂 封止型半導体の製造装置で約 0. lmni の隙間の場合、 弾性体の弾性率が 1 HPa以上 lOGPa以下の範囲で
あれば使用可能である。
弾性率が 1 MPa より低い場合には、 樹脂封止工程で封止樹脂を注入さ せる圧力により垂直端子と締付け部に生じた隙間を埋めた弾性体を押し 広げて封止樹脂が隙間から流出し易くなる。 一方、 弾性体の弾性率が lOGPa より高い場合には、 垂直端子を締付ける工程で弾性体が十分に変 形できず、 弾性体が垂直端子との間に生じる隙間を十分に充填すること ができず、 樹脂封止工程で封止樹脂が流出したりあるいは垂直端子にダ メージを与えて端子が変形する等の問題が生じる。
よって、 弾性率が 1 MPa以上 lOGPa以下の弾性体を垂直端子の締付け 部に用いることにより、 垂直端子にダメージを与えず締付け部と垂直端 子の隙間からの樹脂漏れ等を起こさず樹脂封止が可能となる。
本発明では、 可動部分による垂直端子の締付けを、 下金型によって行 う場合を中心に行ったが、 同様な機能は上金型にも設けることが可能で あり、 さらに必要に応じて上下両方の金型に実施例で述べた機構を設け、 絶縁性回路基板の両面に垂直に端子を設けることも可能である。
さらに絶縁性回路基板に設けた垂直な端子の代わりに、 一般の半導体 の製造に使用されているリー ドフレームを、 予め折り曲げて使用するこ とも可能である。
本発明に使用する封止樹脂は、 一般に半導体の樹脂封止に用いられて いる、 エポキシ樹脂、 フヱノール樹脂、 シリコーン樹脂、 ポリイミ ド樹 脂等の熱硬化性樹脂にシリカ、 アルミナ等の充填材、 カーボンブラック 等の着色材あるいは染料、 硬化促進材、 アルコキシシラン、 チタネー ト、 アルミキレー卜等の力ップリング材、 難燃剤その他の添加剤を配合した ものが使用可能である。 なお、 熱硬化性樹脂に限らず、 熱可塑性樹脂を 用いても問題はない。
以上、 本発明について実施の形態を用いて具体的に説明したが、 本発 明は前記実施の形態に限定されるものではなく、 その要旨を逸脱しない 範囲で種々変更可能である。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 垂直方向に配置された端子をトランスファ成形する 技術を確立し、 外部接続端子をほぼ垂直に配置した半導体装置を樹脂封 止により高信頼に製造する半導体の製造方法およびその半導体装置を提 供することができる。
このように垂直方向に配置された端子をトランスファ成形するので、 外部接続端子のモールドされていない部分と放熱板との距離が確保でき、 この間での放電現象によるモジュールの破壊を防止することができる。 特に放熱板並びにそれと接触する放熱フィ ンを必要とする発熱量が大き ぃ大容量のパワーモジュールでの効果は大きい。
また位置決め穴付き板を用いてトランスファ成形するので製造工程を 自動化でき生産性の向上、 低価格化を図ることができる。
また、 トランスファ成形することで耐湿信頼性の大幅な向上が図れる。 本発明によれば、 外部接続端子をほぼ垂直に配置した半導体装置を樹 脂封止により安定して製造する製造方法およびその半導体装置をネジ締 結用のネジタイプに適用することができる。 また、 主端子におけるネジ 形成部を成形品と一体化することでネジ部の機械的強度の向上ができる。

Claims

請求の範囲
1 . 所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回路と電気的に 接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置し、
金型の上型あるいは下型の所定部分に設けられた凹部に補助部材を介 して該外部接続用端子の一部が嵌合するように該基板を位 a合わせし、 該金型に樹脂を供給してトランスファ成形することを特徴とする半導 体装置の製造方法。
2 . 前記基板の裏面を露出させるようにトランスファ成形したことを 特徴とする請求項 1記載の半導体装置の製造方法。
3 . 所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回路と電気的に 接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置し、
トランスファ成形するための位置決め板に該基板を配置し、
金型の上型あるいは下型の所定部分に設けられた凹部に補助部材を介 して該外部接続用端子の一部が嵌合するように該位置決め板を位置合わ せし、
該金型に樹脂を供給してトランスファ成形することを特徴とする半導 体装置の製造方法。
4 . 前記位置決め板を放熱板もしくは放熱板及び位置決め用部材から 形成することを特徴とする請求項 3記載の半導体装置の製造方法。
5 . 前記位置決め板の裏面を露出させるようにトランスファ成形した ことを特徴とする請求項 3または 4記載の半導体装置の製造方法。
6 . 前記補助部材は断面形状が台形であることを特徴とする請求項 1 から 5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7 . 前記補助部材はポリ四ふつ化工チレン樹脂製、 シリコーン樹脂製、 ポリイミ ド樹脂製のし、ずれかであることを特徴とする請求項 6記載の半 導体装置の製造方法。
8 . 前記外部接続用端子は複数配置されており、
該複数の外部接続用端子はその端子間を連結した状態で該基板に配置 され、
該端子間の連結部分はトランスファ成形後に切断されることを特徴と する請求項 1から 7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
9 . 前記トランスファ成形後の切断は、 前記端子間の連結部分を含む ように前記複数の外部接続用端子を所定の長さに切断することを特徴と する請求項 8記載の半導体装置の製造方法。
1 0 . トラ ンスファ成形後、 前記外部接続用端子の樹脂封止されてい ない露出部分を前記基板に対してほぼ水平となるように折り曲げること を特徴とする請求項 1から 9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
1 1 . 前記外部接続用端子の折り曲げた部分を樹脂封止部分で収納す るように前記上型もしくは下型に第一の凸部を設け、 前記外部接続用端 子の接合部分となるネジ機構を収納するように前記第一の凸部の所定の 位置に第二の凸部を設け、 該ネジ機構を他のネジ機構と嵌合させるのに 必要な空間を形成するように該第二の凸部の所定の位置に第三の凸部を 設けた金型を用いてトランスファ成形することを特徴とする請求項 1 0 記載の半導体装置の製造方法。
1 2 . 前記基板にほぼ垂直に配置された前記外部接続用端子は、 その 樹脂封止されな 、露出部分を前記基板に対してほぼ水平となるように構 成しておき、
前記金型の上型あるいは下型の所定部分に設けられた凹部に該外部接 続用端子の水平部分が嵌合するようにしてトランスファ成形したことを 特徴とする請求項 1から 9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
1 3 . 前記外部接続用端子の折り曲げた部分に、 前記外部接続用端子 の接合部分となるネジ機構と、 該ネジ機構を他のネジ機構と嵌合させる のに必要な空間を形成する容器とを接合しておき、
前記金型の上型あるいは下型の所定部分に設けられた凹部に該外部接 続用端子の水平部分が嵌合するようにしてトランスファ成形したことを 特徴とする請求項 1から 9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
1 4 . 所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回路と電気的 に接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置し、 かつ前記基板にほぼ垂 直に配置された前記外部接続用端子は、 その樹脂封止されない露出部分 を前記基板に対してほぼ水平となるように折り曲げて構成しておき、 金型の上型あるいは下型の所定部分に該基板を位置合わせし、 該金型に樹脂を供給してトランスファ成形することを特徴とする半導 体装置の製造方法。
1 5 . 所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回路と電気的 に接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置し、 かつ前記基板にほぼ垂 直に配置された前記外部接続用端子は、 その樹脂封止されない露出部分 を前記基板に対してほぼ水平となるように折り曲げて構成しておき、 トランスファ成形するための位置決め板に該基板を配置し、 金型の上型あるいは下型の所定部分に該位置決め板を位置合わせし、 該金型に樹脂を供給してトランスファ成形することを特徴とする半導 体装置の製造方法。
1 6 . 前記位置決め板を放熱板もしくは放熱板及び位置決め用部材か ら形成することを特徴とする請求項 1 5記載の半導体装置の製造方法。
1 7 . 前記外部接続用端子の折り曲げた部分に、 前記外部接続用端子 の接合部分となるネジ機構と、 該ネジ機構を他のネジ機構と嵌合させる のに必要な空間を形成する容器とを接合してさせた状態でトランスファ 成形したことを特徴とする請求項 1 4から 1 6のいずれかに記載の半導 体装置の製造方法。
1 8 . トランスファ一成形された半導体装置であって、
所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回路と電気的に接続 する外部接続用端子をほぼ垂直に配置したことを特徴とする半導体装置。
1 9 . 卜ランスファー成形された半導体装置であって、
パワー素子を含む所定の電気回路を形成した基板に対して、 該電気回 路と電気的に接続する外部接続用端子をほぼ垂直に配置し、
トランスファ成形するための位置決め板に該基板を搭載したことを特 徴とする半導体装置。
2 0 . 前記位置決め板は放熱板もしくは放熱板及び位置決め用部材と を含むことを特徴とする請求項 1 9記載の半導体装置。
2 1 . 前記外部接続用端子の一部および前記位置決め板の裏面を露出 させてトランスファ成形したことを特徴とする請求項 1 8から 2 0記載 の半導体装置。
2 2 . 前記外部接続用端子の樹脂封止されていない露出部分を前記基 板に対してほぼ水平となるように折り曲げて構成したことを特徴とする 請求項 1 8から 2 1記載の半導体装置。
2 3 . 前記外部接続用端子の折り曲げた部分に、 前記外部接続用端子 の接合部分となるネジ機構と、 該ネジ機構を他のネジ機構と嵌合させる のに必要な空間を形成する容器とを接合させてトランスファ成形したこ とを特徴とする請求項 2 2記載の半導体装置。
2 4 . 外部接続用端子をほぼ垂直に配置した基板を、 キヤビティ に設 けられた凹部に該外部接続用端子が位置決めされるように配置し、 該キヤビティに設けられた凹部を対応した可動部分により該外部接続 用端子を挟持し、
該キヤビティに樹脂を供給してトランスファ成形することを特徴とす る半導体装置の製造方法。
2 5 . 前記外部接続端子は、 前記キヤビティを有する金型の開閉に合 わせて可動する可動部分により挟持されることを特徴とする請求項 2 4 記載の半導体装置の製造方法。
2 6 . 前記金型に設けた誘導ピンを前記可動部分の一部と係合させる ことで前記可動部分を可動させることを特徴とする請求項 2 5記載の半 導体装置の製造方法。
2 7 . 前記金型に設けた傾斜部を前記可動部分の一部と係合させるこ とで前記可動部分を可動させることを特徴とする請求項 2 5記載の半導 体装置の製造方法。
2 8 . トランスファ成形後、 所定の部材を前記可動部分の一部と係合 させることで前記可動部分を可動させて前記外部接続端子を開放状態と することを特徴とする請求項 2 7記載の半導体装置の製造方法。
2 9 . 前記外部接続用端子と前記キヤビティの凹部との接触部分に弾 性率が 1 Mpa以上 1 0 Gpa以下の弾性体を設けることを特徴とする請求 項 2 4から 2 8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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