JPS615529A - 絶縁型半導体装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は実験時絶縁処置を施すことなく直接実装できる
絶縁型半導体装置に関する。

〔背景技術〕

従来、半導体装置のパッケージング技術として、量産性
に優れたトランスファレジンモールド（モールド）技術
が多用されている。また、レジンパッケージ型の半導体
装置の一つとして、電子材料。

１９８１年、１１月号、４２〜４６頁における横浜等に
よる″パワートランジスタ用封止樹脂″と題する文献に
おいて論じられるように、絶縁型半導体装置が知られて
いる。この絶縁型半導体装置は、従来のこの種（ＴＯ２
２０型）の半導体装置における実装作業の煩わしさを軽
減するべく開発されたものであって、実装時、ヘッダに
設けられた取付孔に絶縁管を挿入する手間暇を削減する
ために取付孔の内周面をレジンで被うとともに、ヘッダ
の裏面にマイカ等の絶縁板を介在させて取付板に半導体
装置を固定する手間暇を削減するために、ヘッダの裏面
をレジンで被った構造となっている。また、この絶縁型
半導体装置におけるヘッダ裏面側のレジン厚みは、所望
絶縁破壊電圧を維持することを限度として放熱性を良好
とするために、できる限り薄いことが望ましく、前記文
献にも記載されているように、その厚みはたとえば、０
．３５′〜０．４５ｍ程度となっている。さらに。

この絶縁型半導体装置、は、ヘッダとレジンとの界面を
伝わって侵入する酸化性物質（水分、酸素等のガ幻の侵
入を阻止さ竺るために・出来得る限りのヘッダ部分をレ
ジンモ被った構造となっている。

一方、本出願人も同様な絶縁型半導体装置を開発してい
るが、この場合、第１図に示すように、絶縁型半導体装
置はその製造において、、ヘッダ１の主面および裏面側
におけるレジンの充填速度が同等になるようにして良好
なパッケー゛ジが行われるようにするため、ヘッダ１の
主面側のパッケージ２のレジン厚さは、チップ３を被う
パッケージ部分は厚く（たとえば、２ｍ程度）、ネジ挿
入孔４を有する部分のパッケージの厚さは薄＜　（０，
６閣前後）形成される。なお、図中−５はリードである
。

しかし、ネジ６を挿入するネジ挿入孔４を構成する部分
のレジンの厚さが薄いことは、絶縁型半導体装置を取付
板７にネジ６およびナツト８を用いて実装する際゛、必
要以上の大きな力でネジ６を締め付けたりすると、薄い
レジン部分は押し潰されてクラック等が発生したり、部
分的に剥離したすして耐湿性が低下することが本発明者
によりあきらかとされた。このため、絶縁型半導体装置
の実装時には加減をしてネジ締めをしなければならない
等の注意が必要となる。

そこで、本出願人は第２図に示すように、実装時のネジ
６の締め付けによってレジンが損傷を起こさないように
するために、ネジ挿入孔４が設けられるパッケージ２部
分のレジンの厚さを厚くした構造の絶縁型半導体装置を
開発している。なお、同図に示されるパッケージにおい
て、レジンモールド時のヘッダ１の裏面側と主面側とに
おける注入レジンの流速が同一となるように、ヘッダ１
の主面側には絞り部分が設けられるため、モールド　　
　　　　　　φ後には、パッケージ２の上部には溝９が
生じる。　　　　　　　　１前記ネジ゛挿入孔４はネジ
取付は側パッケージ部分１０の略中夫に設けられている
。また、このネジ取付は側パッケージ部分１０には、モ
ールド時、ヘッダｌがモールド型のキャビティの底から
浮くようにさせるためにモールド型に配置された支持突
子のために、モールド後はパッケージ２に孔１１が存在
してしまう。

しかし、このような絶縁型半導体装置は、実装時に用い
られる取付板の平坦度が悪いような場合。

ｋｍｍ溝部部分対応するヘッダ１の主面側のレジνの厚
さが、たとえば、０．５〜ｏ、ｅｍｍ度と薄いため、ネ
ジ６の締め付けによって、溝９に対応するヘッダ１の主
面側のレジンにクラックが入ったりすることが考えられ
、実装の信頼性が低くなるということが本発明者によっ
て明らかにされた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は実装の信頼性が高い絶縁型半導体装置を
提供する□ことにある。

本発明の前記外らθにそのほかの目的と新規な特徴は１
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の絶縁型半導体装置は、ネジ挿入孔が
設けられたネジ取付は側パッケージ部分はチップを被う
パッケージ部分と同様にレジンの厚さが厚く設けられ、
ネジの締め付は時のレジンの押し潰し破損が防止できる
とともに、チップを被うパッケージ部分とネジ取付は側
パッケージ部分との間に延在する薄いレジン部分の両端
は機械的強度向上のために、部分的に厚くしてリブが設
けられていることから、実装時のネジの締め付けによる
曲げ応力に対する薄い部分の破壊が起き難くなり、実装
の信頼性向上が達成できる。

〔実施例〕

第３図は本発明の一実施例による絶縁型半導体装置の斜
視図、第４図は同じく絶縁型半導体装置製造状態を示す
斜視図、第２５図は第４図の■−■線における部分的な
断面図、第６図は第４図の■−Ｖｌ線における部分的な
断面図である。

本実施例の絶縁型半導体装置（絶縁型パワートランジス
タ）は、第３図に示されるように、レジンからなるパッ
ケージ２と、このパッケージ２の一端面から突出する３
本のり−ド５と、からなっている。前記パッケージ２は
その中間に両端が有限の溝９が設けられている。この溝
９はパッケージ２の幅員方向に沿って設けられ、後述す
るように、チップ取付け（チップ固定）領域とネジ挿入
孔が設けられた領域とを区分けするような位置に設けら
れている。また、前記溝９の両端部分はチップ取付は領
域と同様に厚く形成され、補強部材としてのリブ１２を
構成している。また、ネジ取付は側パッケージ部分１０
の略中夫には、ネジ挿入孔４が設けられている。また、
このネジ取付は側パッケージ部分１０にはモールド時に
生じてしまう孔１１が存在している。この孔１１はモー
ルド時にヘッダ１を支持する突子がモールド後に取り除
かれることによって生じることから、ヘッダ１の主面お
よび裏面側にそれぞれ発生する。実施例ではパッケージ
２の主面および裏面にそれぞれ二つ宛存在している。

つぎに、第４図〜第６図を参照しながら、このトランジ
スタの製造方法について説明し、さらに、トランジスタ
の細部について説明する。

このトランジスタの組立にあっては、第４図で示すよう
なリードフレーム１３が用いられる。このり一ドフレー
ム１３は放熱性の優れた金属板、たとえば、鉄−ニッケ
ル系合金、銅系合金等の０．１〜０．２５ｍｎ程度の厚
さの酵い金属板をエツチングあるいはプレス等によって
所望パターンに形成するとともに、プレス成型すること
によって得られる。すなわち、リードフレーム１３は細
い枠部１４と、この枠部１４の一側から平行に延在する
３本のリード５を有している。３本のリード５は前記枠
部１４と平行に延在する細いダム１５によって連結され
ている。このダム片１５はり一ドフレーム１３の取扱時
には補強部材の役′割を果　　　　　　１゜たし、レジ
ンモールド時には注入されたレジンの流出を防ぐダムの
役割を果たす。両側のり−ド５の先端部分は両側に僅か
に張り出して幅広となり、ワイヤ接続部１６を構成して
いる。ワイヤ接続部１６の張り出しはパッケージ２のレ
ジン部分に張り出し部分が喰い込んでパッケージ２から
リード５が抜けないようにするためである。

一方、中央のり−ド５は下方に一段折れ曲がり、幅広の
へラダ１に連結されている。このヘッダ１のリード５と
の連結側はチップ（半導体素子）３を固定するチップ取
付領域１７どなっている。また、ヘッダ１の他端部分は
その両端から細いアーム１８を有している。このアーム
１８は途中から階段状に一段高く延在し、モールド時の
へラダ１のモールド高さを規定する高さ規定片１９とな
っている。なお、一対のアーム１８間の空間部分にはネ
ジ挿入孔形成用空間２０となっている。

このようなリードフレーム１３を用いてトランジスタを
組み立てる場合には、第４図に示すように、リードフレ
ーム１３のチップ取付領域（チップ固定領域）１７にチ
ップ３が最初に固定される。

つぎに、チップ３の電極と各リード５とはワイヤ２１で
接続される。その後、このリードフレーム１３は、第５
図および第６図に示されるように、モールド型２２の上
型２３と下型２４との間に挟持される。上型２３と下型
２４とによって形成されるキャビティ２５内には、リー
ドフレーム１３のダム片１５よりも先端となる部分、す
なわち、ヘッダ１．ワイヤ接続部１６等が納まる。そし
て、ヘッダ１端に位置するゲート２６から溶けたレジン
２７がキャビティ２５内に圧入される。この際、レジン
２７はヘッダ１の裏面側にも確実に注入する必要がある
ことから、ヘッダ１から延在する高さ規定片１９は上型
２３および下型２４から突出する支持突子２８．’２９
によって支持される。キャビティ２５の底面とへラダ１
の裏面との間隔は、製造された絶縁型トランジスタが所
望の耐絶縁破壊電圧を維持できるように、たとえば、０
．４ｍとなって″いる。また、一対のアーム１８間のキ
ャビティ２５部分には円柱体３０が位置している。

この円柱体３０はモールド型２２の上型２３あるいは下
型２４の一方あるいは両方に分けて設けられている（こ
の実施例では円柱体３０は上型２３に設けられている。

、）。この円柱体３０が位置する部分はモールド後には
、ネジ挿入孔４となる。

したがって、モールド時、前記ネジ挿入孔４の内周には
耐絶縁破壊層が形成されるように、この円柱体３０はへ
ラダ１の何れの部分にも接触しないようになっている。

また、その離反距離はへラダｌの裏面に形成されるレジ
ン２７の厚さと同一あるいはそれ以上厚くなっている。

一方、この実施例では、第６図に示すように、前記へラ
ダ１の主面側中央に対応するキャビティ２５部分にレジ
ン２７の流れ抵抗が大きくなるような絞り部３１が設け
られている。この絞り部３１は上型２３に突出形成され
た板状のオリフィス板３２Φ先端（下端）とへラダｌの
主面とによって形成されている。また、第５図に示すよ
うに。

このオリフィス板３２はキャビティ２５の両側部分には
、たとえば、数−の幅に渡って設けられていない。この
オリフィス板３２が設けられていない部分はレジン２７
が注入され、リブ１２を構成するようになる。前記絞り
部３１の開口高さは。

ヘッダｌの裏面側の空間に比較してヘッダｌの主面側の
空間が遥かに大きいことから、ヘッダ１の主面側には大
量にレジン２７を流し込む必要かあるため、ヘッダ１の
裏面における空間の高さく厚さ）、の０．４ｍｍよりも
大きくなるが、ヘッダ１の裏面“側にレジン２７が充満
しないうちに、ヘッダ■の主面側に流れ込んだレジン２
７がヘッダ１の裏面側に流れ込むことのないよう、絞り
部３１で流入するレジン２７の流れを規定する必要があ
る。

したがって、このモールド型２２によれば、ヘッダ１の
裏面側全域にレジン２７が流れ込んだ時点では、ヘッダ
１の主面側には引き続いてレジン２７が流入し続ける状
態にある。この結果、絶縁破壊が生じては困るヘッダ１
の裏面側のレジン部分には、レジン２７が流れ合って来
て相互に衝突して接触してできるレジン２７の流れの突
き当だり部分が存在しなくなる。このレジンの流れの突
き当たり部分は、微視的にはその衝突界面は隙間　　　
　　　　　對が存在するため、耐絶縁性の信頼性は低％
Ｎことが本発明によって明らかとされてｂする。

つぎに、モールドが終了した後巻よ、１ノードフレーム
１３の不用となる部分、すなわち１、ダム片１５、′枠
部１４は切断除去され、第３図し；示されるようなトラ
ンジスタが製造される。

第７図は、本発明の他の実施例の斜視図を示す。

同図において特徴的なこと番よ、リブ１２の高さ力蒐溝
９の底面とパッケージ２上面との関しこなってｂ）ると
いうことである、これにより前記実施例同様の効果、す
なわち、レジンクラック＆こ強くさらし；高信頼性のト
ランジスタが提供できる。さらしこ注目すべきは、リブ
１２の高さの調ｓ１こよって、キャビティ２５内のチッ
プ取付領域１７上番こ充填されるレジン２７の充填速度
の調節を行なって％Ｎるにれによってさらに信頼性の高
ＩＡ製品力１得られる。

また、以上で説明した実施例しこおり）で、１ノブ１２
の形状は、立方体又は直方体で構成されてｂするが、そ
れには限定されず、台形状円弧状であってもよい。

（効果） １、本発明の絶縁型のパワートランジスタはネジ挿入孔
４が設けられたバラ阿−ジ部分のレジンの厚さは、２１
程度と厚いこと力鴫、パワートランジスタの実装時、ネ
ジ６を強く締め付けても、レジン部分は締付力によって
押し潰されて、クラックが今生したりあるいはレジンが
剥離したりすることがなく、実装の信頼性が高くなると
いう効果が得られる。

２、上記１から、本発明のパワートランジスタはその実
装時、ネジの締付にそれほど注意を払わなくとも良くな
ることから、実装作業の作業性の向上が図れるという効
果が得られる。

３、本発明のパワートランジスタはモールド型の構造に
よって、絶縁破壊が生じては困るヘッダｌの裏面側のレ
ジン部分には、レジン２７が流れ合って来て相互に衝突
して接触してできるし、ジン２７の流れの突き当たり部
分が存在しなく超るため、耐絶縁破壊電圧を常に高く維
持でき、耐絶縁性の信頼性が高くなるという効果が得ら
れる。

４、上記３から、本発明のパワートランジスタはヘッダ
１の裏面のレジン部分に極めて小さな隙間等も存在しな
いことから、耐湿性も高くなるという効果が得られる。

５、本発明のトランジスタはその製造において必然的に
生じてしまう溝９はパッケージ２の中央の両側部分に進
達していない。したがって、溝９の両端の肉厚の厚いレ
ジン部分、すなわち、リブ１２部分は機械的補強部材と
して作用するため。

溝９が位置するレジン部分の強度が向上し、トランジス
タの実装時のネジ６の締め付けによっても薄いレジン部
分が損傷するようなことはなくなり、実装の信頼性が高
くなるという効果が得られる。

たとえば、パッケージ２の下面の両側部分にり−ド５と
平行にそれぞれ１００μｍの直径のピアノ線を置き、ネ
ジ６を１０ｋｇ−ａｎの締め付はトルクで締め付けても
前記溝９に沿うパッケージ２部分にクラックは発生しな
いことが実験により確められた（従来の製品の場合には
、５０μｍの直径のピアノ線を用いた締め付は試験で溝
９に沿うパッケージ２部分にクラックが発生した。）。

６、上記１〜５により、本発明によれば、耐湿性。

耐絶縁性が優れかつ実装の信頼性が高いパワートランジ
スタを提供することができるという相乗効果が得られる
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、前記高さ規定
片がモールド後にパッケージの表′面部分で切断される
構造の絶縁型半導体装置等においても、本発明は前記実
装と同様に適用でき同様な効果が得られる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなさ九だ発明
をその背景となった利用分野である絶縁型半導体装置の
技術に適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、たとえば、前記同様の構造をした集
積回路装置の製造技　　　　　　　”１術などに適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の絶縁型半導体装置の概要を示す断面図、 第２図は本出願人の開発による絶縁型半導体装置の斜視
図。 第３図は本発明の一実施例による絶縁型半導体装置の斜
視図、 第４図は同じく絶縁型半導体装置の製造状態を示す斜視
図、 第５図は第４図の■−■線における部分的な断面図。 第６図は第４図のＶｌ−Ｖｌ線における部分的な断面図
、 第７図は本発明の他の一実施例による絶縁型半導体装置
の斜視図である。 １・・・ヘッダ、２・・・パッケージ、３・・・チップ
、４・・・ネジ挿入孔、５・・・リード、６・・・ネジ
、７・・・取付板、８・・・ナツト、９・・・溝、１０
・・・ネジ取付は側パッケージ部分、１１・・・孔、１
２・・・リブ５１３・・・リードフレーム、１４・・・
枠部、１５・・・ダム片、１６・・・ワイヤ接続部、１
７・・・チップ取付領域、１８・・・アーム、１９・・
・高さ規定片、２０・・・ネジ挿入孔形成用空間、２１
・・・ワイヤ、２２・・・モールド型、２３・・・上型
、２４・・・下型、２５・・・キャビティ、２６・・・
ゲート、２７・・・レジン、２８．２９・・・支持突子
、３０・・・円柱体、３１・・・絞り部、３２・・・オ
リフィス板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、主面にチップを固定したヘッダと、このヘッダに設
   けられたネジ挿入孔形成用空間領域と、前記ヘッダの主
   面および裏面を被うレジンからなるパッケージと、この
   パッケージに設けられたネジ挿入孔と、前記パッケージ
   の内外に亘って延在しかつ内端は前記チップの対応電極
   にワイヤを介して電気的に接続されてなるリードと、を
   有し、かつ前記ネジ挿入孔はヘッダに接触することなく
   前記ネジ挿入孔形成用空間領域を貫通して設けられてい
   ることを特徴とする絶縁型半導体装置であった、前記チ
   ップ固定側とネジ挿入孔形成側を区分するようにヘッダ
   主面側パッケージ部分には、両端が肉厚のリブで遮られ
   た溝が設けられていることを特徴とする絶縁型半導体装
   置。