JP2001525126A - セラミック基板を備えた電力用半導体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 接続素子が、プラスチックハウジングに設けられた開口に圧入されている電力用半導体モジュールが提供される。このような手段により、基板と接続素子との間の内部ボンディング結合の信頼性が改善される。なぜならば、接続素子がプラスチックハウジング内で緩んでしまう危険がもはや生じないからである。

Description

【発明の詳細な説明】 セラミック基板を備えた電力用半導体モジュール 本発明は、プラスチックハウジングを備えた電力用半導体モジュールであって 、プラスチックハウジングにハウジング底部として基板が挿入されており、該基 板がセラミックプレートから成っており、該セラミックプレートが上面と下面と に金属被覆体を備えており、該金属被覆体が、セラミックプレートの、ハウジン グ内部に面した上面で、複数の導体路を形成するために構造化もしくはパターン 化されていて、複数の半導体構成素子および結合素子を備えており、さらにプラ スチックハウジングに外部の接続部のための接続素子が導入されている形式のも のに関する。 このような形式の電力用半導体モジュールは久しく以前から知られている。こ のような電力用半導体モジュールでは、外部の接続部（端子）のための接続素子 がプラスチックハウジングに配置されている。この場合、一般に銅から成る接続 素子はプラスチックハウジングの射出成形時にプラスチック材料に埋め込まれる 。しかし、プラスチックは冷却時に、つまり射出成形後に、収縮する性質を有し ている。このことに基づき、接続素子はプラスチック内に必ずしもしっかりと固 定されているとは云えない。接続素子には、ハウジン グ内部でワイヤがボンディングされる。これらのワイヤの他方の端部は半導体構 成素子にボンディングされている。これらのワイヤは一般にアルミニウムから成 っている。しかし、プラスチックが射出成形後に収縮するので、プラスチックハ ウジング内での接続素子の機械的な位置固定が不良となることに基づき、ハウジ ング内部に存在するボンディング結合の解離が生じてしまう恐れがある。このこ とは電力用半導体モジュールの故障を招く。 したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の電力用半導体モジュールを 改良して、接続素子の機械的な位置固定が極めて良好に行われて、上で挙げた問 題が発生しないような電力用半導体モジュールを提供することである。さらに、 本発明の課題は、プラスチックハウジングの製造方法を一層簡単にすることであ る。 上記課題は、本発明によれば、接続素子が、プラスチックハウジングに設けら れた開口に圧入されていることにより解決される。 このような手段により、第１に金属部分が比較的簡単な方法でプラスチックハ ウジング内に固定される。このためには特に別個の、つまり専用の射出成形工具 、つまり各射出成形過程の前に接続素子が挿入されて、引き続きこの接続素子が 埋め込まれるようにプラスチックが射出成形されるような射出成形工具が必要と ならない。 さらに、接続素子がプラスチックハウジングの開口内に圧入されることに基づ き、接続素子の固定が著しく改善されるので、ハウジング内部における信頼性の 良いボンディング結合が可能となる。 本発明の有利な構成では、接続素子が突起を有しており、該突起が、プラスチ ックハウジングの内面に接触していて、接続素子を所定の位置に位置固定してい る。これらの突起は有利には鉤の形状を有しているので、接続素子は開口内に密 に案内され、引抜き防止されている。また、接続素子を開口内で固定する屈曲部 を接続素子に設けることも考えられる。 接続素子が、ハウジング内部でハウジング底部に対してほぼ平行に延びている 範囲を有していると有利である。これにより、ボンディングはかなり容易にされ る。 典型的には、プラスチックハウジングがフレームとカバーとから成っており、 この場合、接続素子はフレームに配置されている。 基板はハウジング内部で封止用樹脂のような封止用コンパウンドでカバーされ ており、この封止用コンパウンドは基板を湿分密にカプセル封入（Ｆｅｕｃｈｔ ｅｄｉｃｈｔｅｎｋａｐｓｅｌｕｎｇ）するために働く。 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明す る。 第１図はコンベンショナルな電力用半導体モジュールの横断面図であり、 第２図は本発明の１実施例によるプラスチックハウジングのフレームの一部を 拡大して示す拡大図である。 第１図から判るように、慣用の電力用半導体モジュール１はプラスチックハウ ジング２を有しており、このプラスチックハウジング２には、ハウジング底部３ として基板４が挿入されている。 基板４はセラミックプレート５から成っており、このセラミックプレート５は 上面６と下面７とに金属被覆体を備えている。上面６に設けられた金属被覆体は ハウジング内部に面していて、複数の導体路を形成するためにパターン化されて いる。セラミックプレート５のこの上面６には、半導体構成素子１０が被着され ている。これらの半導体構成素子１０は一般に電力用半導体構成素子、たとえば ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔ ｏｒ）、ＭＣＴ（ＭＯＳ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、電力 用トランジスタまたは電力用ダイオードである。さらに、セラミックプレート５ の上面６には、複数の結合素子８が設けられており、これらの結合素子８はアル ミニウムワイヤの形を有している。これらの結合素子８はボンディング法により 半導体構成素子１０に被着される。 プラスチックハウジング２は、フレーム９とカバー１０とから成っている。公 知先行技術では、フレーム９に外部の接続部のための接続素子１１が、フレーム ９の射出成形時にプラスチック内部に埋め込まれている。 これらの接続素子１１はこの場合、プラスチックから成るフレーム９を別個の 専用の射出成形工具を用いて射出成形する際にこのフレーム９内に埋め込まれる 。この射出成形工具には、各射出成形過程の前に当該接続素子が挿入され、引き 続きこの接続素子を取り囲むようにプラスチックが射出成形される。 第２図には、本発明によるプラスチックフレームが示されている。このプラス チックフレームでは、接続素子１１が、プラスチックフレーム９に設けられた開 口１２に圧入されている。接続素子１１はこの場合、突起１３を有しており、こ れらの突起１３はプラスチックハウジング２の内側に接触している。これにより 、接続素子１１は所定の位置に位置固定される。これらの突起１３は、接続素子 １１が不本意に引き抜かれることを阻止する「鉤」の機能を有している。これに より、接続素子１１と半導体構成素子１０もしくは結合素子８との間のボンディ ング結合の破壊が防止されている。 接続素子１１はハウジング内部でハウジング底部３ に対してほぼ平行に延びている。図示のプラスチックハウジング２はプラスチッ クフレームとカバーとから成っている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゴットフリート フェルバー ドイツ連邦共和国 ヴアルシユタイン ズ ュルマンスホルト ３ (72)発明者 アルフレート ケムパー ドイツ連邦共和国 ヴアルシユタイン シ ュプリングヴィーゼ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プラスチックハウジング（２）を備えた電力用半導体モジュール（１）で あって、プラスチックハウジング（２）にハウジング底部（３）として基板（４ ）が挿入されており、該基板（４）がセラミックプレート（５）から成っており 、該セラミックプレート（５）が上面（６）と下面（７）とに金属被覆体を備え ており、該金属被覆体が、セラミックプレート（５）の、ハウジング内部に面し た上面（６）で、複数の導体路を形成するためにパターン化されていて、複数の 半導体構成素子（１０）および結合素子（８）を備えており、さらにプラスチッ クハウジング（２）に外部の接続部のための接続素子（１１）が導入されている 形式のものにおいて、接続素子（１１）が、プラスチックハウジング（２）に設 けられた開口に圧入されていることを特徴とする、セラミック基板を備えた電力 用半導体モジュール。 ２．接続素子（１１）が突起（１３）を有しており、該突起（１３）が、プラ スチックハウジング（２）の内面に接触していて、接続素子（１１）を所定の位 置に位置固定している、請求項１記載の電力用半導体モジュール。 ３．接続素子（１１）が、ハウジング内部でハウジング底部（３）に対してほ ぼ平行に延びている、請求 項１または２記載の電力用半導体モジュール。 ４．プラスチックハウジング（２）が、フレームとカバーとから成っている、 請求項１から３までのいずれか１項記載の電力用半導体モジュール。 ５．接続素子（１１）が前記フレームに配置されている、請求項１から４まで のいずれか１項記載の電力用半導体モジュール。 ６．基板（４）が封止用コンパウンドでカバーされている、請求項１から５ま でのいずれか１項記載の電力用半導体モジュール。 ７．封止用コンパウンドとして、軟質封止用コンパウンドおよび該軟質封止用 コンパウンドに被着された硬質封止用コンパウンドが設けられている、請求項６ 記載の電力用半導体モジュール。