JPH05175382A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH05175382A JPH05175382A JP3340928A JP34092891A JPH05175382A JP H05175382 A JPH05175382 A JP H05175382A JP 3340928 A JP3340928 A JP 3340928A JP 34092891 A JP34092891 A JP 34092891A JP H05175382 A JPH05175382 A JP H05175382A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁特性および冷却性を向上させる。
【構成】 絶縁基板２２上に、シリコンチップ２７，ア
ルミニウムワイヤ２８，２９を覆う絶縁ケース３０を接
着する。この絶縁ケース３０内に、高絶縁性ガスおよび
ヘリウムガスを封入した。高絶縁性ガスによりアルミニ
ウムワイヤ２８，２９間やパターン上での絶縁性を確保
できシリコンゲルが不要となる。そのため電極３２，３
３を直線的に形成して製造コストを低く抑えれ、アルミ
ニウムワイヤ２８，２９が接触し難くなり設計上，組立
上の自由度が増える。高絶縁性ガスで封止されて絶縁特
性が向上し、ヘリウムガス封入で冷却効果も向上する。
ルミニウムワイヤ２８，２９を覆う絶縁ケース３０を接
着する。この絶縁ケース３０内に、高絶縁性ガスおよび
ヘリウムガスを封入した。高絶縁性ガスによりアルミニ
ウムワイヤ２８，２９間やパターン上での絶縁性を確保
できシリコンゲルが不要となる。そのため電極３２，３
３を直線的に形成して製造コストを低く抑えれ、アルミ
ニウムワイヤ２８，２９が接触し難くなり設計上，組立
上の自由度が増える。高絶縁性ガスで封止されて絶縁特
性が向上し、ヘリウムガス封入で冷却効果も向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
電子機器などに使用される電力用半導体モジュールのシ
リコンゲルの膨張、収縮に伴なう応力を受けないように
した半導体装置に関するものである。
電子機器などに使用される電力用半導体モジュールのシ
リコンゲルの膨張、収縮に伴なう応力を受けないように
した半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の発展は著しく、また、
その信頼性向上が要求されている。従来の半導体装置を
図２によって説明する。
その信頼性向上が要求されている。従来の半導体装置を
図２によって説明する。
【０００３】図２は従来の半導体装置としてのトランジ
スタモジュールの断面図であり、放熱板１上に、絶縁基
板（セラミック基板または窒化アルミナ基板）２を搭載
させる。絶縁基板２は表側にベース電極３，コレクタ電
極４，エミッタ電極５が、裏側には放熱用電極６が付い
た厚銅箔基板を一例として示した。
スタモジュールの断面図であり、放熱板１上に、絶縁基
板（セラミック基板または窒化アルミナ基板）２を搭載
させる。絶縁基板２は表側にベース電極３，コレクタ電
極４，エミッタ電極５が、裏側には放熱用電極６が付い
た厚銅箔基板を一例として示した。
【０００４】絶縁基板２のコレクタ電極４上にシリコン
チップ７を搭載させ、放熱板１，絶縁基板２，シリコン
チップ７を同時にはんだ付けする。（はんだは図示せ
ず）。その後、アルミニウムワイヤ８，９のボンディン
グを行ない、Ｓベンド状に形成されたベース電極（外部
電極端子）１０およびエミッタ電極（外部電極端子）１
１を絶縁基板２上のベース電極３とエミッタ電極５上に
はんだ付け（はんだは図示せず）して取り出す。その
後、ケース１２を放熱板１の接着剤（図示せず）を使用
して接着する。
チップ７を搭載させ、放熱板１，絶縁基板２，シリコン
チップ７を同時にはんだ付けする。（はんだは図示せ
ず）。その後、アルミニウムワイヤ８，９のボンディン
グを行ない、Ｓベンド状に形成されたベース電極（外部
電極端子）１０およびエミッタ電極（外部電極端子）１
１を絶縁基板２上のベース電極３とエミッタ電極５上に
はんだ付け（はんだは図示せず）して取り出す。その
後、ケース１２を放熱板１の接着剤（図示せず）を使用
して接着する。
【０００５】ベース電極１０およびエミッタ電極１１
は、ケースまたは蓋（図示せず）にアウトサートまたは
インサートして固定してもよい。蓋に前記各電極１０，
１１をインサートまたはアウトサートしている場合は、
治具（図示せず）で蓋の外周を固定して各電極１０，１
１をはんだ付けする。その後、ケース１２を放熱板１に
接着剤（図示せず）を使用して接着する。
は、ケースまたは蓋（図示せず）にアウトサートまたは
インサートして固定してもよい。蓋に前記各電極１０，
１１をインサートまたはアウトサートしている場合は、
治具（図示せず）で蓋の外周を固定して各電極１０，１
１をはんだ付けする。その後、ケース１２を放熱板１に
接着剤（図示せず）を使用して接着する。
【０００６】ケース１２に前記各電極１０，１１をイン
サートまたはアウトサートしている場合は、各電極１
０，１１のはんだ付けをすると同時にケース１２も接着
剤（図示せず）を使用して接着する。その後、シリコン
ゲル１３をＳベンド形状のベース電極１０，エミッタ電
極１１のＳベンド上部まで注入しキュアを行なう。引き
続きエポキシ樹脂１４を注入しキュアを行なう。
サートまたはアウトサートしている場合は、各電極１
０，１１のはんだ付けをすると同時にケース１２も接着
剤（図示せず）を使用して接着する。その後、シリコン
ゲル１３をＳベンド形状のベース電極１０，エミッタ電
極１１のＳベンド上部まで注入しキュアを行なう。引き
続きエポキシ樹脂１４を注入しキュアを行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上述したよ
うに構成された従来の半導体装置では、シリコンゲル１
３の熱膨張係数はエポキシ樹脂１４の熱膨張係数よりも
１桁大きく、エポキシ樹脂１４に固定されたベース電極
１０およびエミッタ電極１１のはんだ付け部がシリコン
ゲル１３の熱膨張に伴い引っ張られて外れる可能性があ
る。
うに構成された従来の半導体装置では、シリコンゲル１
３の熱膨張係数はエポキシ樹脂１４の熱膨張係数よりも
１桁大きく、エポキシ樹脂１４に固定されたベース電極
１０およびエミッタ電極１１のはんだ付け部がシリコン
ゲル１３の熱膨張に伴い引っ張られて外れる可能性があ
る。
【０００８】また、モジュールの実使用およびヒートサ
イクル等により、各電極１０，１１のはんだ付け面に引
張り，圧縮の力が加わりはんだの疲労等につながりはん
だ付け面が剥がれる等の問題が生じる。
イクル等により、各電極１０，１１のはんだ付け面に引
張り，圧縮の力が加わりはんだの疲労等につながりはん
だ付け面が剥がれる等の問題が生じる。
【０００９】これらの問題点を解決するために一般的に
Ｓ字形の電極を用いるが、電極が高価になりアルミワイ
ヤ等の接触および設計的にはスペースの制約，組立上種
々の問題点が生じ易くなる。
Ｓ字形の電極を用いるが、電極が高価になりアルミワイ
ヤ等の接触および設計的にはスペースの制約，組立上種
々の問題点が生じ易くなる。
【００１０】本発明は、上述した問題点を解消するため
になされたもので、シリコンゲルの熱膨張の影響を受け
難くすると共に、電極の形状をシンプルにし、かつ安価
となる他、組立上、電極とワイヤとの接触等の組立およ
び設計上の制約をなくし、さらに、チップ周辺の絶縁特
性や放熱性を向上させ、高信頼性が得られる半導体装置
を得ることを目的とする。
になされたもので、シリコンゲルの熱膨張の影響を受け
難くすると共に、電極の形状をシンプルにし、かつ安価
となる他、組立上、電極とワイヤとの接触等の組立およ
び設計上の制約をなくし、さらに、チップ周辺の絶縁特
性や放熱性を向上させ、高信頼性が得られる半導体装置
を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、絶縁基板上に、シリコンチップおよびワイヤボンデ
ィング部分を覆う絶縁材製気密封止用ケースを接着し、
このケース内に、高絶縁性ガスおよびヘリウムガスを封
入したものである。
は、絶縁基板上に、シリコンチップおよびワイヤボンデ
ィング部分を覆う絶縁材製気密封止用ケースを接着し、
このケース内に、高絶縁性ガスおよびヘリウムガスを封
入したものである。
【００１２】
【作用】高絶縁性ガスによりボンディングワイヤ間やパ
ターン上での絶縁性を確保できシリコンゲルが不要とな
る。また、ケース内のボンディングワイヤやパターンが
ヘリウムガスに触れるためにそれらの熱が放熱され易く
なる。
ターン上での絶縁性を確保できシリコンゲルが不要とな
る。また、ケース内のボンディングワイヤやパターンが
ヘリウムガスに触れるためにそれらの熱が放熱され易く
なる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１によって詳細
に説明する。図１は本発明に係る半導体装置としてのト
ランジスタモジュールの断面図である。図１において、
２１は放熱板で、この放熱板２１上に絶縁基板（セラミ
ック基板または窒化アルミナ基板）２２が搭載されてい
る。絶縁基板２２は、表側にベース電極２３，コレクタ
電極２４，エミッタ電極２５が形成され、裏側に放熱用
電極２６が形成されている。
に説明する。図１は本発明に係る半導体装置としてのト
ランジスタモジュールの断面図である。図１において、
２１は放熱板で、この放熱板２１上に絶縁基板（セラミ
ック基板または窒化アルミナ基板）２２が搭載されてい
る。絶縁基板２２は、表側にベース電極２３，コレクタ
電極２４，エミッタ電極２５が形成され、裏側に放熱用
電極２６が形成されている。
【００１４】絶縁基板２２上のコレクタ電極２４上には
シリコンチップ２７が搭載され、放熱板２１，絶縁基板
２２，シリコンチップ２７が同時にはんだ付けされてい
る（はんだは図示せず）。
シリコンチップ２７が搭載され、放熱板２１，絶縁基板
２２，シリコンチップ２７が同時にはんだ付けされてい
る（はんだは図示せず）。
【００１５】２８はベース用のアルミニウムワイヤ、２
９はエミッタ用のアルミニウムワイヤである。
９はエミッタ用のアルミニウムワイヤである。
【００１６】３０はシリコンチップ２７およびワイヤボ
ンディング部分を覆うための絶縁ケースで、この絶縁ケ
ース３０はセラミックまたは窒化アルミなどの絶縁材か
らなり、箱蓋状に形成されている。そして、この絶縁ケ
ース３０は絶縁基板２２上に接着剤（図示せず）によっ
て熱接着されている。なお、絶縁基板２２とこの絶縁ケ
ース３０の接着部は気密を保つように接着されている。
ンディング部分を覆うための絶縁ケースで、この絶縁ケ
ース３０はセラミックまたは窒化アルミなどの絶縁材か
らなり、箱蓋状に形成されている。そして、この絶縁ケ
ース３０は絶縁基板２２上に接着剤（図示せず）によっ
て熱接着されている。なお、絶縁基板２２とこの絶縁ケ
ース３０の接着部は気密を保つように接着されている。
【００１７】３１は前記絶縁ケース３０の上部ガス導入
口を塞ぐためのキャップで、このキャップ３１は、絶縁
ケース３０内に高絶縁性ガスとヘリウムガスを導入した
後に上部ガス導入口に嵌入されて絶縁ケース３０に固着
されている。
口を塞ぐためのキャップで、このキャップ３１は、絶縁
ケース３０内に高絶縁性ガスとヘリウムガスを導入した
後に上部ガス導入口に嵌入されて絶縁ケース３０に固着
されている。
【００１８】前記高絶縁性ガスとしては、本実施例では
６フッ化硫黄ガスを用いた。なお、６フッ化硫黄ガスと
ヘリウムガスとの混合割合としては、ヘリウムガスを６
０％〜９０％とすると、双方のガスの特性をより確実に
活用できる。混合ガスを図中符号Ａで示す。
６フッ化硫黄ガスを用いた。なお、６フッ化硫黄ガスと
ヘリウムガスとの混合割合としては、ヘリウムガスを６
０％〜９０％とすると、双方のガスの特性をより確実に
活用できる。混合ガスを図中符号Ａで示す。
【００１９】３２は前記ベース電極２３にはんだ付けさ
れたベース電極、３３は前記エミッタ電極２５にはんだ
付けされたエミッタ電極で、これらの電極３２，３３は
直線的に形成されている。
れたベース電極、３３は前記エミッタ電極２５にはんだ
付けされたエミッタ電極で、これらの電極３２，３３は
直線的に形成されている。
【００２０】３４は半導体装置の外囲器を構成するケー
スで、このケース３４は放熱板２１に接着されており、
その内部には、エポキシ樹脂３５が注入されキュアされ
ている。
スで、このケース３４は放熱板２１に接着されており、
その内部には、エポキシ樹脂３５が注入されキュアされ
ている。
【００２１】このように構成された半導体装置を組立て
るには、先ず、絶縁ケース３０を絶縁基板２２に接着し
た後に絶縁ケース３０内に高絶縁性ガスとヘリウムガス
を封入し、その後、ケース３４を放熱板２１に接着剤に
よって接着する。
るには、先ず、絶縁ケース３０を絶縁基板２２に接着し
た後に絶縁ケース３０内に高絶縁性ガスとヘリウムガス
を封入し、その後、ケース３４を放熱板２１に接着剤に
よって接着する。
【００２２】次に、エポキシ樹脂３５をケース３４内に
注入し、キュアさせる。このようにして樹脂封止された
半導体装置が得られる。
注入し、キュアさせる。このようにして樹脂封止された
半導体装置が得られる。
【００２３】したがって、高絶縁性ガスによりアルミニ
ウムワイヤ２８，２９間やパターン上での絶縁性を確保
できるから、本発明に係る半導体装置では熱膨張係数の
大きなシリコンゲルが不要となる。また、絶縁ケース３
０内のアルミニウムワイヤ２８，２９やパターンがヘリ
ウムガスに触れるためにそれらの熱が放熱され易くな
る。
ウムワイヤ２８，２９間やパターン上での絶縁性を確保
できるから、本発明に係る半導体装置では熱膨張係数の
大きなシリコンゲルが不要となる。また、絶縁ケース３
０内のアルミニウムワイヤ２８，２９やパターンがヘリ
ウムガスに触れるためにそれらの熱が放熱され易くな
る。
【００２４】なお、本実施例では絶縁ケース３０をセラ
ミックあるいは窒化アルミによって形成した例について
説明したが、絶縁ケース３０の材質は、ファインセラミ
ックスまたはエンジニアリングプラスチック等でもよ
い。
ミックあるいは窒化アルミによって形成した例について
説明したが、絶縁ケース３０の材質は、ファインセラミ
ックスまたはエンジニアリングプラスチック等でもよ
い。
【００２５】また、本実施例では絶縁ケース３０をエポ
キシ樹脂３５で覆った例を示したが、エポキシ樹脂３５
は必ずしも必要とするものではなく、外囲器となるケー
ス３４が絶縁ケースを兼ねるように形成し、そのケース
３４内に高絶縁性ガスとヘリウムガスの混合ガスを封入
したものであっても同等の効果が得られる。
キシ樹脂３５で覆った例を示したが、エポキシ樹脂３５
は必ずしも必要とするものではなく、外囲器となるケー
ス３４が絶縁ケースを兼ねるように形成し、そのケース
３４内に高絶縁性ガスとヘリウムガスの混合ガスを封入
したものであっても同等の効果が得られる。
【００２６】さらに、封入ガスの圧力としては、外部か
らの水分やガスの浸入を完全に防止できるように、大気
圧より高くすることもできる。なお、高絶縁性ガスとし
ては、空気とすることもできる。
らの水分やガスの浸入を完全に防止できるように、大気
圧より高くすることもできる。なお、高絶縁性ガスとし
ては、空気とすることもできる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る半導体
装置は、絶縁基板上に、シリコンチップおよびワイヤボ
ンディング部分を覆う絶縁材製気密封止用ケースを接着
し、このケース内に、高絶縁性ガスおよびヘリウムガス
を封入したため、高絶縁性ガスによりボンディングワイ
ヤ間やパターン上での絶縁性を確保できシリコンゲルが
不要となる。
装置は、絶縁基板上に、シリコンチップおよびワイヤボ
ンディング部分を覆う絶縁材製気密封止用ケースを接着
し、このケース内に、高絶縁性ガスおよびヘリウムガス
を封入したため、高絶縁性ガスによりボンディングワイ
ヤ間やパターン上での絶縁性を確保できシリコンゲルが
不要となる。
【００２８】したがって、外部電極を直線的に形成して
その製造コストを低く抑えることができると共に、ボン
ディングワイヤが接触し難くなって設計上，組立上の自
由度が増えるようになる。また、高絶縁性ガスでシリコ
ンチップやワイヤボンディング部分が封止されるため
に、絶縁特性が著しく向上するという効果も得られる。
その製造コストを低く抑えることができると共に、ボン
ディングワイヤが接触し難くなって設計上，組立上の自
由度が増えるようになる。また、高絶縁性ガスでシリコ
ンチップやワイヤボンディング部分が封止されるため
に、絶縁特性が著しく向上するという効果も得られる。
【００２９】さらに、ケース内のボンディングワイヤや
パターンがヘリウムガスに触れるためにそれらの熱が放
熱され易くなるので、上述した絶縁特性向上効果に加え
て冷却効果をも向上できるから、信頼性が向上すると共
に、半導体装置の大容量化を図ることができる。
パターンがヘリウムガスに触れるためにそれらの熱が放
熱され易くなるので、上述した絶縁特性向上効果に加え
て冷却効果をも向上できるから、信頼性が向上すると共
に、半導体装置の大容量化を図ることができる。
【図１】本発明に係る半導体装置としてのトランジスタ
モジュールの断面図である。
モジュールの断面図である。
【図２】従来の半導体装置としてのトランジスタモジュ
ールの断面図である。
ールの断面図である。
２１ 放熱板 ２２ 絶縁基板 ２４ シリコンチップ ２８ アルミニウムワイヤ ２９ アルミニウムワイヤ ３０ 絶縁ケース ３２ ベース電極 ３３ エミッタ電極
Claims (1)
- 【請求項１】 放熱板上に絶縁基板が接着され、前記絶
縁基板上にシリコンチップと、このシリコンチップにボ
ンディングワイヤを介して接続された外部接続用電極と
が搭載された半導体装置において、前記絶縁基板上に、
シリコンチップおよびワイヤボンディング部分を覆う絶
縁材製気密封止用ケースを接着し、このケース内に、高
絶縁性ガスおよびヘリウムガスを封入したことを特徴と
する半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3340928A JP2621722B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3340928A JP2621722B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175382A true JPH05175382A (ja) | 1993-07-13 |
| JP2621722B2 JP2621722B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=18341590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3340928A Expired - Lifetime JP2621722B2 (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621722B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014033119A (ja) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4769973B2 (ja) * | 2005-07-28 | 2011-09-07 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | 回路装置 |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP3340928A patent/JP2621722B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014033119A (ja) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2621722B2 (ja) | 1997-06-18 |
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