JPH0468558A - 半導体モジュール - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は半導体モジュールに係り、特にその構造に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の半導体モジュールとして、複数の半導体
チップをパッケージ内に収納してなるモジュールが知ら
れている。

即ち、このモジュールは第１１．１２図に示すように、
金属基板としてのカソード電極板２１を備え、その上面
には２枚のモリブデン板２２が半田付けされ、各モリブ
デン板２２の上面には半導体チップとしての複数のダイ
オードチップ２３か接合されている。両モリブデン板２
２の間においてカソード電極板２１の上面には、絶縁板
２４を介して帯状のアノード電極板２５の基端側か半田
付けされている。そして、このアノード電極板２５と各
ダイオードチップ２３とがアルミワイヤ２６を介して電
気的に接続されている。

又、カソード電極板２１の外周縁接着領域Ｅには、樹脂
等の絶縁材料よりなる四角枠状の枠体２７が接着材によ
って接着され、その枠体２７内にはゲルよりなるインナ
ーコーテイング材２８及びモールド樹脂材２９がそれぞ
れ層をなすように充填されている。更に、枠体２７の上
面はカバー３０で覆われている。そして、インナーコー
テイング材２８及びモールド樹脂材２９を貫通して上方
へ延びるアノード電極板２５の先端側が、カバー３０の
貫通してその上面に突出して設けられている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記従来の半導体モジュールでは、枠体２７
がカソード電極板２１の接着領域Ｅに塗布された接着材
によりカソード電極板２１に接着されているだけであっ
た。このため、モジュールの長期間使用に伴い、接着部
分が温度変化や湿度変化に起因するストレスの影響を受
けて劣化する虞があった。又、通電使用時におけるモジ
ュール自体の温度上昇に伴い、枠体２７内のインナーコ
ーテイング材２８やモールド樹脂材２９が熱膨張するこ
とにより、枠体２７とカソード電極板２１との接着部分
を引き剥がそうとする剪断力が働き、枠体２７がカソー
ド電極板２１から剥がれ易くなる虞があった。その結果
として、モジュール自体の信頼性を損なう虞があった。

この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって
、その目的は、枠体と金属基板との接着強度を増大させ
ることが可能で、金属基板からの枠体の剥がれを防止す
ることが可能な半導体モジュールを提供することにある
。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、この発明においては、上
面に半導体チップを接合した金属基板と、その金属基板
の上面に接合されると共に半導体チップと電気的に接続
された電極板と、半導体チップと電極板とを囲うように
金属基板に接着された枠体と、その枠体内に充填されて
半導体チップを被覆するモールド樹脂材とを備えた半導
体モジュールにおいて、金属基板の枠体との接着領域に
対応して同金属基板を貫通して設けられた係止穴と、枠
体が金属基板に接着された状態において、係止穴に注入
されて枠体と接着する樹脂材よりなる係止片とを備えて
いる。

［作用］ 上記の構成によれば、枠体が金属基板に接着されている
状態において、金属基板の枠体との接着領域に対応して
設けられた係止穴に樹脂材を注入することにより、その
樹脂材は係止穴に注入された状態で硬化して枠体及び金
属基板に対して接着する係止片となる。従って、接着材
による枠体と金属基板との接着部分が劣化したり、枠体
内のモールド樹脂材が熱膨張して枠体と金属基板との接
着部分を引き剥がそうとする剪断力が働いたりしても、
係止片と枠体との接着力が保たれると共に係止片が金属
基板の係止穴にて接着係止されることから、枠体と金属
基板との接着性が確保される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図〜第６図
に基づいて詳細に説明する。

第１図はこの実施例の半導体モジュールの一部を破断し
て示す側面図、第２図は同じく半導体モジュールを示す
平面図、第３図はその実装状態を示す平面図、第４図は
同じく実装状態を示す側面図、第５図は半導体モジュー
ルの内部を示す側断面図である。

第１，２図に示すように、この半導体モジュールは外観
的には金属基板としてのカソード電極板１と、そのカソ
ード電極板１の上面に設けられて絶縁材料としてのＰＢ
Ｔ　（ポリブチレンテレフタレート）よりなる枠体２と
、その枠体２の上側を覆うカバー３と、カバー３を貫通
するアノード電極板４とを備えている。

その内部について説明すると、第３〜５図に示すように
、カソード電極板１の上面には２枚のモリブデン板５が
半田付けされている。各モリブデン板５の上面には、半
導体チップとしての合計６個のダイオードチップ６が半
田付けされている。

第３，４図にはアノード電極板４を展開した状態を示し
、帯状をなすアノード電極板４はその基端側４Ａが幅狭
に、残りの先端側４Ｂが幅広に形成されている。このア
ノード電極板４には、三箇所に肉厚の薄い折曲部４ａ、
４ｂか形成されている。又、アノード電極板４の幅広な
先端側４Ｂには長穴４ｃが形成されている。そして、両
モリブデン板５の間においてカソード電極板１の上面に
は、アノード電極板４の基端側４Ａが絶縁板７を介して
接合されている。又、このアノード電極板４の先端側４
Ｂは、その折曲部４ａにて上方へ屈曲され、カソード電
極板１に対して立設されている。更に、アノード電極板
４とカソード電極板１との接合部分においては、ワイヤ
ボンディングによるアルミワイヤ８を介して各ダイオー
ドチップ６とアノード電極板４とが電気的に接続されて
いる。

第５図に示すように、枠体２内にはゲル状のインナーコ
ーテイング材９及びエポキシ樹脂よりなるモールド樹脂
材１０がそれぞれ層をなすように充填されている。又、
枠体２の上面を覆うカバー３には、アノード電極板４の
゛先端側４Ｂが貫通する孔３ａが形成されている。そし
て、インナーコーテイング材９及びモールド樹脂材１０
を貫通して上方へ延びるアノード電極４の先端側４Ｂが
、孔３ａを貫通して上方へ突出して設けられている。

又、その突出したアノード電極板４の先端側４Ｂは、折
曲部４ｂにてカバー３の上面へ折り返えされている。

このカバー３の上面には、ナツト挿入用凹部３ｂが形成
され、同凹部３ｂには六角ナツト１１が装着されている
。そして、アノード電極板４の先端側４Ｂが折り返され
た状態で、その先端側４Ｂの長穴４ｃが六角ナツト１１
のネジ孔１１ａに対応して配置されている。

第３図に２点鎖線で示すように、カソード電極板１の外
周縁において、ダイオードチップ６とアノード電極板４
との接合部分を囲う領域が、枠体２との接着領域Ｅとな
っている。この接着領域Ｅには、枠体２との接着に先立
って、第６図に示すように接着材１２が塗布されている
。

そして、この実施例では、接着領域Ｅに対応して、カソ
ード電極板１には同電極板１を貫通する係止穴１３が形
成されている。第１〜５図に示すように、この係止穴１
３は枠体２の四隅に対応するように合計４個形成されて
いる。第６図に拡大して示すように、この係止穴１３に
はカソード電極板１の裏側が大径になるように段差部１
３ａが形成されている。そして、第１，６図に示すよう
に、この係止穴１３には枠体２とカソード電極板ｌとが
接着された状態において、エポキシ樹脂よりなる係止片
１４が設けられている。この係止片１４はエポキシ樹脂
が注入された際に、その先端面が枠体２の底面に接着し
ている。

次に、この半導体モジュールの組立て手順を説明する。

先ず、第３，４図に示すように、カソード電極板ｌ上に
モリブデン板５を介してダイオードチップ６を半田付け
する。又、延ばした状態のアノード電極板４の基端側４
Ａを絶縁板７を介してカソード電極板ｌに半田付けする
。そして、各ダイオードチップ６とアノード電極板４の
基端側４Ａをアルミワイヤ８で接続する。

次に、アノード電極板４をその折曲部４ａにて折り曲げ
て先端側４Ｂを立設し、更にカソード電極板１の接着領
域Ｅに接着材１２を塗布して枠体２を接着する。

枠体２を接着した後、モジュール全体を裏返して、係止
穴１３に係止片１４を設けるべくエポキシ樹脂を注入し
、同樹脂及び接着材１２が硬化するのを待つ。この際、
注入された樹脂は、硬化しながら枠体２の底面に強固に
接着して係止片１４となる。又、係止穴１３にも係止片
１４か接着すると共に係止され、段差部１３ａが係止片
１４の抜は止めとして作用することになる。

その後、係止片１４及び接着材１２か硬化したところで
再びモジュール全体を表へ返し、枠体２の内部にインナ
ー二−ティンク材９を注入する。

そして、そのインナーコーテイング材９か硬化したとこ
ろで、更にモールド樹脂材ｌＯを注入して硬化させる。

続いて、アノード電極板４の先端側４Ｂを孔３ａに通し
ながらカバー３を枠体２の上側に取り付け、そのカバー
３の凹部３ｂに六角ナツト１１を装着した後、アノード
電極板４の先端側４Ｂをその折曲部４ｂにて折り曲げて
、半導体モジュールの組立てを完了する。

以上のように組立てられた半導体モジュールにおいては
、係止片１４と枠体２との接着が強固に保持されており
、しかも係止片１４がカソード電極板ｌの係止穴１３に
接着して抜は止めされており、カソード電極板１と枠体
２との接着強度を増大させることができる。

従って、モジュールの長期間使用に伴い、カソード電極
板１と枠体２との接着材１２による接着部分か温度変化
や湿度変化に起因するストレスの影響を受けて劣化して
接着力が低下しても、係止片１４による接着力によって
、両者１．２の剥がれを防止することができる。

又、通電使用時におけるモジュール自体の温度上昇に伴
い、枠体２内のインナーコーテイング材９やモールド樹
脂材１０が熱膨張して、枠体２とカソード電極板ｌとの
接着部分を引き剥がそうとする剪断力が働いても、係止
片１４と枠体２との接着力が保たれており、しかも係止
片１４がカソード電極板１の係止穴１３にて接着係止さ
れていることから、両者１．　２の剥がれを防止するこ
とができる。

つまり、カソード電極板１と枠体２との間の接着材１２
による接着力が低下しても、係止片１４による強固な接
着と、係止穴１３における係止片１４の抜は止めとによ
って、両者１，２の接着力を保持することができ、全体
として両者１．　２の接着強度を増大させることができ
、両者１．　２の剥がれを防止することができる。

尚、この発明は前記実施例に限定されるものではな（、
発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の一部を適宜
に変更して次のように実施することもできる。

（１）前記実施例では、第６図に示すように、カソード
電極板１のみに形成した係止穴１３にエポキシ樹脂を注
入して係止片１４を設け、その係止片１４の先端面を枠
体２の底面に接着するようにしたが、第７図に示すよう
に、枠体２の底面にも係止穴１３に対応する凹部１５を
形成し、その凹部１５及び係止穴１３に樹脂材を注入し
て係止片１４Ａを設け、枠体２に対する係止片１４Ａの
接着面積を増大させると共に、係止作用を持たせるよう
にしてもよい。

この場合には、係止片１４Ａによる接着力を更に増大さ
せることができると共に、接着部分における剪断応力を
高めることができる。

（２）前記実施例では、第６図に示すように、カソード
電極板ｌのみに形成した係止穴１３にエポキシ樹脂を注
入して係止片１４を設け、その係止片１４の先端面を枠
体２の底面に接着するようにしたが、第８図に示すよう
に、枠体２の底面にも係止穴１３に対応する凹部１５を
形成すると共にその凹部１５の内周に雌ネジ１６を形成
したり、第９図に示すように、凹部１５に段差部１７を
形成したりして、その凹部１５及び係止穴１３に樹脂材
を注入して係止片１４Ｂ、１４ｃを設け、枠体２に対す
る各係止片１４Ｂ、１４Ｃの接着面積を増大させると共
に、係止作用を持たせるようにしてもよい。

この場合には、各係止片１４Ｂ、１４Ｃによる接着力を
更に増大させることができると共に、接着部分における
剪断応力及び引張応力を高めることができる。

（３）前記実施例では、第６図に示すように、係止穴１
３に段差部１３ａを形成し、エポキシ樹脂を注入して係
止片１４を設けたが、第１Ｏ図に示すように、上方へ収
束するテーパ状の係止穴１８を形成し、その係止穴１８
に樹脂材を注入して係止片１９を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、枠体と金属基板
との接着強度を増大させることかでき、金属基板からの
枠体の剥がれを防止することができるという優れた効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図はこの発明を具体化した一実施例におけ
る図面であって、第１図は半導体モジュールの一部を破
断して示す側面図、第２図は同じく半導体モジュールを
示す平面図、第３図はその実装状態を示す平面図、第４
図は同じく実装状態を示す側面図、第５図は半導体モジ
ュールの内部を示す側断面図、第６図は係止穴における
係止片を拡大して示す断面図である。第７図〜第１Ｏ図
はこの発明を具体化した別の実施例の係止穴における係
止片を拡大して示す断面図である。第１１図は従来例に
おける半導体モジュールの実装状態を示す平面図、第１
２図は同じ〈従来例における半導体モジュールの内部を
示す側断面図である。 図中、１は金属基板としてのカソード電極板、２は枠体
、４はアノード電極板、６は半導体チップとしてのダイ
オードチップ、ｌＯはモールド樹脂材、１３．１８は係
止穴、１４．１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ，１９は係止片、
Ｅは接着領域である。 特許出願人　　株式会社　豊田自動織機製作所代理人　
弁理士　　恩　１）博　宣（ほか１名）第２図 第９図 １４ｃ　１３　＋３ａ 第６１！！ ３ａ １８１！！ １４Ｂ　１３１３ａ 第４図 ！ｉ−，４Ｂ と−４ｂ ’ｒ−４ 第５１！１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　上面に半導体チップを接合した金属基板と、前記金
   属基板の上面に接合されると共に前記半導体チップと電
   気的に接続された電極板と、前記半導体チップと前記電
   極板とを囲うように前記金属基板に接着された枠体と、 前記枠体内に充填されて前記半導体チップを被覆するモ
   ールド樹脂材と を備えた半導体モジュールにおいて、 前記金属基板の前記枠体との接着領域に対応して同金属
   基板を貫通して設けられた係止穴と、前記枠体が前記金
   属基板に接着された状態において、前記係止穴に注入さ
   れて前記枠体と接着する樹脂材よりなる係止片と を備えた半導体モジュール。