JP2009059812A - トランスファーモールド型パワーモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンクとの間で必要な絶縁距離を確保し、水平方向において小型化を図ってソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図った上で、封止樹脂の成形時に、封止樹脂が外部接続端子の外部表出側端部に付着させないようにした。
【解決手段】外部接続端子１、２をそれぞれパワーモジュール基板４に対して交差する方向に起立するように設置するとともに、外部接続端子１、２の樹脂封止側端部１−２、２−２と外部表出側端部１−１、２−１との境界部に、封止樹脂３成形時に封止樹脂３が外部表出側端部１−１、２−１側への漏出を防止する封止樹脂漏出阻止部８としての張出し顎部を一体に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソリットステートリレーに組み込むためのパワーモジュール、特にトランスファー成形によって樹脂封止することにより構成するトランスファーモールド型パワーモジュールに関するものである。

ソリットステートリレーに組み込む用途のパワーモジュールは、トランスファー成形による樹脂封止構造を持つものが広く一般的に用いられている。

そこで、従来のトランスファーモールド型パワーモジュールは、例えば、図２２に示すように、セラミック等の絶緑板からなるパワーモジュール基板ａと、パワーモジュール基板ａの一方の面上に接合されるパワー半導体素子ｂと、パワー半導体素子ｂに対して一端側がパワーモジュール基板ａの一方の面上に形成された導体層（不図示）を介して電気的に導通する一対の外部接続端子ｃ、ｄと、一面側がパワーモジュール基板ａの他方の面に接合配設される金属板からなるヒートプレートｅとを有し、外部接続端子ｃ、ｄの他端側及びヒートプレートｅの他面側を外部に表出させた状態で、パワーモジュール基板ａ、パワー半導体素子ｂ、外部接続端子ｃ、ｄ及びヒートプレートｅを共に封止樹脂ｆを樹脂成形することにより封止して構成しており、ヒートプレートｅの他面側には、ヒートシンクｇが接合されている。

外部接続端子ｃ、ｄは、それぞれ、一端側がパワーモジュール基板ａの一方の面に沿うように接合された後、他端側が直立するように折曲されて外部に表出するようになっている。

このように構成する場合、外部接続端子ｃ、ｄは、パワーモジュール基板ａの一方の面に沿うように形成された後、垂直状に析曲されていることから、ヒートシンクｇとの絶縁距離ｈが小さくなってしまう。

そこで、やはり従来においては、図２３に示すように、外部接続端子ｃ、ｄは、パワーモジュール基板ａ上において先ず垂直に立ち上げた後、パワーモジュール基板ａ上を沿うように水平に折曲し、さらに、上方に垂直に立ち上げた状態で外部に表出するように構成していた（特許文献１参照）。
特開２００１−８５６１３号公報。

このように構成する従来のトランスファーモールド型パワーモジュールを封止樹脂により樹脂成形するには、図２４乃至図２６に示すようにしていた。

即ち、先ず、図２４に示すように、トランスファーモールド型パワーモジュールは、外部接続端子ｃ、ｄをパワーモジュール基板ａ上において先ず垂直に立ち上げた後、パワーモジュール基板ａ上を沿うように水平に折曲した状態となっている半製品ｊを作成しておき、型開き状態の上側成形型Ｋと下側成形型Ｌとの間にセットした状態で、図２５に示すように、上側成形型Ｋ及び下側成形型Ｌを型締めして、両成形型Ｋ、Ｌと半製品ｊとの間にキャビティーを形成して、キャビティー内に流動化した封止樹脂ｆを充填することにより、半製品ｊを封止しながら製作し、その後、図２６に示すように、外部接続端子ｃ、ｄにおける封止樹脂ｆより外部に表出した部分を、例えば手作業により上方に垂直に立ち上げて完成させていた。

そして、上記のトランスファーモールド型パワーモジュールは、封止樹脂ｆを成形するに際して、半製品ｊの状態で、外部接続端子ｃ、ｄは、その先端部が水平状態に配置されている結果、図２５に示すように上側成形型Ｋ及び下側成形型Ｌの型締め状態で、上側成形型Ｋ及び下側成形型Ｌによって挟み込まれていることになり、型締め時における上側成形型Ｋ及び下側成形型Ｌ同士の密着度が向上し、流動化した封止樹脂ｆが外部接続端子ｃ、ｄの先端部側に漏出されにくくなり、したがって、完成したトランスファーモード型パワーモジュールにおいて、外部接続端子ｃ、ｄの外部への表出部分に封止樹脂ｆが付着することがなくなり、品質面の観点から都合がよいとともに、外部接続端子ｃ、ｄに付着した封止樹脂を後処理で剥がす作業を必要としないことから、生産効率面からも好ましいものであるといえる。

しかしながら、図２３に示す従来のトランスファーモールド型パワーモジュールにおいては、封止樹脂ｆを封止成形した後に、外部接続端子ｃ、ｄにおける封止樹脂から表出した部位を、手作業等により上方に垂直に立ち上げる製作工程を必要とすることから、この点において、生産効率が下がることになる。

また、図２３に示す従来のンスファーモールド型パワーモジュールにおいては、外部接続端子ｃ、ｄが封止樹脂ｆの側部から一旦水平状態で外部に突出した上で、上方に垂直に立ち上がるように形成されている点においで、水平方向に広がってしまうことになって、ソリッドステートリレー側の基板への設置スペースを大きくしてしまうことになる。

したがって、かかる従来のトランスモールド型パワーモジュールは、外部接続端子ｃ、ｄが封止樹脂ｆの側部から水平方向に突出した後、上方に立ち上がる構成を採っていたのでは、外部接続端子ｃ、ｄとヒートプレートｅの他面側に接合したヒートシンクｇとの間で、必要な絶縁距離を確保する観点から、小型化・省設置スペース化には限界があることになり、ソリッドステートリレー側の基板における小型化・省設置スペース化が求められている市場に対して充分答えることができないことになる。

そこで、本発明者たちは、図２７に示すように、外部接続端子１、２を封止樹脂３の上面に直立した状態で外部に表州させたトランスファーモールド型パワーモジュールを提案することにした。

このように構成するトランスファーモールド型パワーモジュールによれば、直状に形成した外部接続端子１、２が封止樹脂３の上面に直立しており、封止樹脂３内において図示しないがパワーモジュール基板に対して交叉する方向において起立設置されていることから、水平方向において小型化及びソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図ると共に、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができるものとなっている。

しかしながら、図２７に示すように、封止樹脂３を成形する際に上側成形型１１及び下側成形型１２の型締めの際に、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１を上側成形型１１の成形面上部に形成した嵌合部１１−１に嵌合した状態で、封止樹脂３を成形する必要がある。

そして、上側成形型１１と下側成形型１２との型締め時に、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１が嵌合部１１−１の内壁に当接して曲げられることなく円滑に嵌合するためには、外部表出側端部１−１、１−２に対する嵌合部１１−１の嵌合クリアランスを取る必要がある。

そして、上側成形型１１及び下側成形型１２の型締めの際に、上側成形型１１と下側成形型１２との型締め不充分により、上側成形型１１と下側成形型１２とが形成するキヤビティー１３と嵌合部１１−１とが連通することになって、封止樹脂３の成形時に嵌合部１１−１と外部接続端子１、２との間のクリアランスによって形成された隙間に流動化した封止樹脂３が矢印に示すように漏出してしまうことになる。

この結果、封止樹脂３の成形後に、上側成形型１１と下側成形型１２とを型開きする際に、外部表出側端部１−１、２−１が漏出した封止樹脂３により嵌合部１１−１に張り付いてしまい上側成形型１１と下側成形型１２との型開きをしにくくするばかりでなく、封止樹脂３が嵌合部１１−１側に漏出した結果、封止樹脂３の本体側に巣が発生する場合があり、しかも、封止樹脂３の成形後に、外部表出側端部１−１、１−２に封止樹脂３が付着してしまい、外観不良と共に外部接続端子１、２の外部機器への接続不良を起こしてしまうことから、後工程における手作業等により、外部表出側端部１−１、１−２に付着した封止樹脂３を剥がす作業が必要となってしまう。

そこで、本発明は、ヒートシンクとの間で必要な絶縁距離を確保すると共に、水平方向において小型化を図ってソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図った上で、封止樹脂の成形時に、上側成形型及び下側成形型が形成するキャビティーが、外部接続端子における外部表出側端部が嵌合する上側成形型の嵌合部に連通して封止樹脂が嵌合部に漏出しないようにして、封止樹脂の成形に際して当該封止樹脂を外部接続端子の外部表出側端部に付着させないようにしたトランスファー成形型パワーモジュールを提供することを目的としている。

本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に接合されるパワー半導体素子と、該パワー半導体素子に対して一端側の素子側接続端部が前記パワーモジュール基板の前記一方の面上に形成された導体層を介して電気的に導通する少なくとも一対の外部接続端子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板のヒートプレートとを有し、前記外部接続端子の他端側の外部表出側端部及び前記金側板の他面側をそれぞれ表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記半導体素子、前記外部接続端子の前記素子側接続端部及び前記金属板を共に樹脂成形することにより封止して構成するトランスファーモールド型パワーモジュールであって、前記外部接続端子を直状に形成してそれぞれ前記パワーモジュール基板面に対して交叉する方向に起立設置すると共に、前記外部接続端子の前記素子側接続端部と外部表出側端部との境界部に、前記封止樹脂成形時に当該封止樹脂が前記外部表出側端部側に漏出するのを防止する封止樹脂漏出阻止部を設けたことを特徴とする。

かかる構成を有することにより、外部接続端子をそれぞれ直状に形成して前記パワーモジュール基板に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化することにより、ソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子の前記素子側接続端部と前記外部表出側端部との境界部に封止樹脂漏出阻止部を形成したことにより、封止樹脂の成形時に封止樹脂漏出阻止部が封止樹脂の漏出を阻止して外部表出側端部側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部に付着した封止樹脂を剥がすことなく、外部接続端子を外部機器に正常に接続することができることになる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、前記外部接続端子の前記素子側接続端部が前記パワーモジュール基板に接続設置されるようにしてもよい。

かかる構成により、封止樹脂の成形時において上側成形型と下側成形型とを型締めした際に、外部接続端子の素子側接続端部の先端がパワーモジュール基板に当接して、封止樹脂漏出阻止部が成形型に密着させることができて、外部端子接続端子の外部表出側端部側に封止樹脂が付着するのをより完全に阻止することができることになる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部は、外部接続端子における前記境界部を一体に張出すことにより形成した張出し顎部により構成するようにしてもよい。

かかる構成により、張山し顎部が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、張出し顎部を外部接続端子に一体に形成したことにより、パワーモジュール基板への設置を容易にすることができる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部を外部接続端子における素子側接続端部を太形状に成形することにより形成された段部状顎部により構成するようにしてもよい。

かかる構成により、素子側接続端部を太形状に成形することによって形成された段部状顎部が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、太形状の素子側接続端部を有することにより、外部接続端子の電流容量を大きくすることができる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部を外部接続端子の前記境界部に付置するように別体の樹脂板または基板を設置して外部接続端子同士を連結するように構成することができる。

かかる構成により、別体の樹脂板または基板が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、別体の樹脂板を基板として利用して他の電子素子を実装することができ、トランスファー成形型パワーモジュールのより一層の小型化を図ることができる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、封止樹脂漏出阻止部を外部接続端子の境界部に一体に張出し形成した張出し顎部と、張出し顎部上に位置させて外部接続端子同士を連結する別体の樹脂板とで構成するようしてもよい。

かかる構成により、外部接続端子に一体に形成した張出し顎部及び別体の樹脂板が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる上に、別体の樹脂板を基板として利用して他の電子素子を実装することができ、トランスファー成形型パワーモジュー−ルのより一層の小型化を図ることができる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、基板上に他の電子素子を実装するように構成することができる。

かかる構成により、トランスファー成形型パワーモジュールのより一層の小型化を図ることができる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、樹脂板を前記外部端子にインサート成形により設置するように構成してもよい。

かかる構成により、封止樹脂の成形時に上側成形型と下側成形型との型締め時に外部接続端子にインサート成形された樹脂板が成形型に密着することにより、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部を封鎖することができ、封止樹脂成形後に外部表出側端部に封止樹脂が付着するのを防止することができる。

また、本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールは、前記封止樹脂漏出阻止部を前記外部接続端子の前記境界部に位置するように圧入嵌合したゴム輪等の別体の絶縁体リングにより構成するようにしてもよい。

かかる構成により、封止樹脂の成形時に上側成形型と下側成形型との型締め時に絶縁体リングが適度に摺動することにより、絶縁体リングが成形型によ密着しつつ成形型の寸法差等を吸収することができ、外部接続端子の外部表出側端部が嵌合する成形型の嵌合部をより確実に封鎖することができる。

上記のように構成する本発明によれば、外部接続端子をそれぞれ直状に形成して前記パワーモジュール基板に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化することにより、ソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子の前記素子側接続端部と前記外部表出側端部との境界部に封止樹脂漏出阻止部を形成したことにより、封止樹脂の成形時に封止樹脂漏出阻止部が封止樹脂の漏出を阻止して外部表出側端部側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部に付着した封止樹脂を剥がすことなく、外部接続端子を外部機器に正常に接続することができることになる。

次に、本発明に係る実施の形態について、図を用いて説明する。

先ず、図１乃至図４に用いて、本発明の第１の実施例を採用したトランスファー成形型パワーモジュールについて説明する。

図１は本発明に係る第１の実施例におけるトランスファー成形型パワーモジュールにヒートシンクを装着して製品化した場合の縦断面図、図２は図１におけるトランスファー成形型パワーモジュールの半製品を封止樹脂により封止成形するために型開き状態の上側成形型および下側成形型の間にセットした状態を示す縦断面図、図３は同じく上側成形型と下側成形型とを型締めすることによりトランスファー成形型パワーモジュールの半製品の周りにキャビティーを形成した状態を描画した縦断面図、図４は、図３におけるキャビティー内に封止樹脂を封入して成形した状態を描画した縦断面図である。

図１において、本発明に係る第１の実施例におけるトランスファー成形型パワーモジュールは、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板４と、パワーモジュール基板４の一方の面上に接合されるパワー半導体素子５と、パワー半導体素子５に対して一端側がパワーモジュール基板４の一方の面上に形成された導体層（不図示）を介して電気的に導通する一対の外部接続端子１、２と、一面側がパワーモジュール基板４の他方の面に接合配設される金属板（或いは銅製のパターン）からなるヒートプレート６とを有し、外部接続端子１、２の他端側及びヒートプレート６の他面側を外部に表出させた状態で、パワーモジュール基板４、パワー半導体素子５、外部接続端子１、２及びヒートプレート６を共に封止樹脂３を樹脂成形することにより封止して構成しており、ヒートプレート６の他面側には、ヒートシンク７が接合されている。

外部接続端子１、２は、それぞれ直状（直線状）に形成されて、パワーモジュール基板４に対して交叉する方向に起立するように設置されていると共に、外部接続端子１、２における封止樹脂３より表出している外部表出側端部１−１、２−１と、封止樹脂３によって封止された素子側接続端部１−２、２−２との境界部には、封止樹脂３の成形時に当該封止樹脂が外部表出側端部１−１、２−１側へ漏出されるのを防止する封止樹脂漏出阻止部８を構成する張出し顎部８−１が形成されている。

また、外部接続端子１、２の素子側接続端部１−２、２−２の先端部は，パワーモジュール基板４に当接した状態で半田付け等により接続設置されている。

張出し顎部８−１は、外部接続端子１、２の一部を板状に膨出形成することにより構成している。

かかる構成により、封止樹脂３を成形するには、図２に示すように、予め、外部接続端子１、２を、素子側接続端部１−２、２−２の先端部をパワーモジュール基板４上に形成した導体パターン（不図示）に当接した状態で、パワーモジュール基板４に半田付け等により起立設置することにより半製品９を作成しておき、当該半製品９を型開き状態の上側成形型１１と下側成形型１２との間にセットし、その後半製品９を囲繞するようにキャビティー１３を形成する。

このとき、外部接続端子１、２の素子側接続端部１−２はパワーモジュール基板４に設置されていることから、張出し顎部８−１が上側成形型１１の成形面１１ｂに密着して、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１が嵌合した嵌合部１１ａを閉塞していることになる。

したがって、このような状態から、図４に示すように、キャビティー１３内に封止樹脂３を流し込むことにより半製品９を封止すべく成形した場合、封止樹脂３は、張出し顎部８−１により阻止されて、嵌合部１１ａ内に漏出することがない。

この結果、図１に示すように、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１に封止樹脂３が付着されない状態で、トランスファー成形型パワーモジュールが製作されることになり、その後、ヒートプレート６における外部に表出している面にヒートシンク７を接合することになる。

上記のように構成することによりトランスファー成形型パワーモジュールは、外部接続端子１、２をそれぞれパワーモジュール基板４に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化及びソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンク７との絶縁距離も充分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子１、２の素子側接続端部１−２、２−２と外部表出側端部１−１、２−１との境界部に封止樹脂漏出阻止部８としての張出し顎部８−１を形成したことにより、封止樹脂３の成形時に張出し顎部８−１が封止樹脂３の漏出を阻止して外部表出側端部１−１、２−１側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部１一１、２−１に付着した封止樹脂３を剥がす必要がなくなり、外部接続端子１、２を外部機器に正常に接続することができることになる。

また、封止樹脂３の成形時において上側成形型１１と下側成形型１２とを型締めした際に、外部接続端子１、２の素子側接続端部１−２、２−２の先端がパワーモジュール基板４の導体パターンに当接して、張出し顎部８−１が上側成形型１１の成形面に密着させることができて、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１側に封止樹脂３が付着するのをより完全に阻止することができることになる。

また、張出し顎部８−１は、外部接続端子１、２に一体に形成したことにより、パワーモジュール基板４への設置を容易にすることができる。

さらに、張出し顎部８−１は、その肉厚寸法を適宜選択することにより、共に成形型を構成する上側成形型１１及び下側成形型１２の型締め時に、図５に示すように、上側成形型１１の型締め力により下側成形型１２側に圧力をかけた場合に、図６に示すように中央部から両端部にかけて下向きＶ字状に変形可能となるように構成することができ、上側成形型１１の成形面への密着度を高めることができ、その上、顎部８−１が変形することにより成形型や部品の寸法精度を吸収することができ、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１が嵌合する成形型の嵌合部１１ａをより確実に封鎖することができる。

さらにまた、張出し顎部８−１が上側成形型１１の成形面に当接することによって嵌合部１１ａを封鎖することができることから、図示しないが、嵌合部１１ａを孔状ではなく凹状に大きく形成することができ、型締め時において外部接続端子１、２の逃げ部を大きく確保することができる。

なお、本発明に係る外部端子接続端子１、２に形成する封止樹脂漏出阻止部８の形状は、上記した一体形成した板状の張出し顎部８−１に限定されるものではなく、図７乃至図１１に示すような種々の態様が考えられる。

例えば、図７に示すように、板状の張出し顎部８−１の先端部における上下両部にテーパー部８−１ａを形成することによって、上側成形型１１と下側成形型１２とを型締めした際に両成形型１１、１２の型締め力Ｐにより水平方向Ｑへ移動しながらセンタリングされることになって、外部端子接続端子１、２における型締め時におけるセット位置の精度を上げることにより信頼性を高めることができる。

このような観点から、封止樹脂漏出阻止部８は、図８に示すような山型形状や図９に示す傘型形状に形成することができる。

また、封止樹脂漏出阻止部８は、図１０及び図１１に示すように、素子側接続端部１−２（２−２）全体を太形状に成形することにより形成された段部状顎部８−２により構成するようにしてもよい。

この場合、図１０に示す段部状顎部８−２は、先端が山形状に形成されており、また、図１１に示す段部状顎部８−２は、先端が傘状に形成されていて、いずれも、素子側接続端部１−２（２−２）全体が太形状に形成されている結果、外部接続端子１（２）の電流容量を増加させることが可能となる。

さらに本発明は、図１２乃至図１４に示すように、封止樹脂漏出阻止部８について、絶縁性を有する樹脂板または基板８−３により構成することができる。

すなわち、先ず、図１２に示すように、封止樹脂３を成形するには、予め、外部接続端子１、２における外部表出側端部１−１、２−１と素子側接続端部１−２、２−２との境界部に張出し顎部８−１を形成すると共に、張出し顎部８−１上に樹脂板または基板８−３を位置させた状態で、樹脂板または基板８−３を外部接続端子１、２に圧入又は半田付けにより固定して、封止樹脂漏出阻止部８を構成することにより半製品９を作成しておき、半製品９を型開き状態の上側成形型１１と下側成形型１２との間にセットし、その後、図１３に示すように、上側成形型１１と下側成形型１２と半製品９を囲繞するようにキャビティー１３を形成する。

このとき、外部接続端子１、２の素子側接続端部１−２（２−２）の先端部がパワーモジュール基板４に当接していることもあり、樹脂板または基板８−３の肩部が上側成形型１１の成形面１１ｂに密着して、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１が嵌合した上側成形型１１の嵌合部１１ａを閉塞していることになる。

したがって、このような状態から、図１４に示すように、キャビティー１３内に封止樹脂または基板３を流し込むことにより半製品９を封止すべく成形した場合、封止樹脂３は、樹脂板または基板８−３により阻止されて嵌合部１１ａ内に漏出することがない。

この結果、図１に示すように、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１に封止樹脂３が付着されない状態で、トランスファー成形型パワーモジュールが製作することになり、その後、ヒートプレート６における外部に表出している面にヒートシンク７を接合することになる。

しかも、樹脂板または基板８−３は、基板として利用することにより、不図示の他の電子素子を実装することができ、結果的に、トランスファー成形型パワーモジュールのより一層の小型化を図ることができる。

さらに、樹脂板または基板８−３は、その肩部が上側成形型１１の成形面１１ｂに当接することにより、上側成形型１１における嵌合部１１ａを封鎖することができることから、嵌合凹部１１ａを孔状ではなく凹状に大きく形成することができ、型締め時において外部接続端子１、２の逃げ部を大きく確保することができる。

なお、樹脂板または基板８−３における外部接続端子１、２への装着は、上記した張出し顎部８−１上に配置した樹脂板または基板８−３をパワーモジュール基板４に圧入又は半田付けにより固定する場合に限らず、例えば、図１５に示すように、張出し顎部８−１を用いずに樹脂板または基板８−３をパワーモジュール基板４に圧入或いは半田付けにより固定する場合や、図１６に示すように、樹脂封止側胸部１−２、２−２全体を太形状に成形することにより形成された段部状顎郎８−２の上に樹脂板または基板８−３を位置させた状態で、樹脂板または基板８−３を外部接続端子１、２に圧入又は半田付けにより固定することにより、封止樹脂漏出阻止部８を構成する場合や、図１７に示すように、比較的肉厚に形成した張出し顎部８−１上に樹脂板または基板８−３を位置させた状態で、樹脂板または基板８−３を外部接続端子１、２に圧入又は半田付けにより固定することにより、封止樹脂漏出阻止部８を構成する場合が考えられる。

このような場合、段部状顎部８−２や張出し顎部８−１の形状は、平面視において、図１８に示すように、略井桁状に形成することや、或いは、図１９に示すように、星型に形成するようにしてもよい。

また、上記した張出し顎部８−１は、外部接続端子１、２の境界部を一体に膨出させることによって形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、図２０に示すように、ゴム輪等の別体の絶縁体リング８−４を外部接続端子１、２の境界部に圧入嵌合することにより、構成することができる。

この場合、封止樹脂３の成形時に上側成形型１１と下側成形型１２との型締め時に絶縁体リング８−４が絶縁体リング８−３が適度に摺動することにより、絶縁体リング８−４が成形型に密着しつつ成形型の寸法差等を吸収することができ、外部接続端子１、２の外部表出側端部１−１、２−１が嵌合部１１ａより確実に封鎖されることができる。

また、上記実施の例においては、樹脂板または基板８−３は、外部接続端子１、２に圧入又は半田付けにより固定装着したが、これに限定されるものではなく、図２１に示すように、外部接続端子１、２にインサート成形により形成するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、外部接続端子をそれぞれ直状に形成して前記パワーモジュール基板に対して交叉する方向に起立するように設置したことにより、水平方向において小型化することにより、ソリッドステートリレー側の基板への省設置スペース化を図るとともに、ヒートシンクとの絶縁距離も十分確保することができ、市場の要求に対して充分答えることができることになり、しかも、外部接続端子の前記素子側接続端部と前記外部表出側端部との境界部に封止樹脂漏出阻止部を形成したことにより、封止樹脂の成形時に封止樹脂漏出阻止部が封止樹脂の漏出を阻止して外部表出側端部側に付着するのを防止することができることから、外観不良がなく、しかも後工程において外部表出側端部に付着した封止樹脂を剥がすことなく、外部接続端子を外部機器に正常に接続することができることになるために、ソリットステートリレーに組み込むためのパワーモジュール、特にトランスファー成形によって樹脂封止することにより構成するトランスファーモールド型パワーモジュール等に好適であるといえる。

本発明に係る第１の実施例におけるトランスファー成形型パワーモジュールにヒートシンクを装着して製品化した場合の縦断面図である。 図１におけるトランスファー成形型パワーモジュールの半製品に封止樹脂を封止成形するために型開き状態の上側成形型および下側成形型にセットした状態を示す縦断面図である。 同じく上側成形型と下側成形型とを型締めすることによりトランスファー成形型パワーモジュールの半製品の周りにキャビティーを形成した状態を描画した縦断面図である。 図３におけるキャビティー内に封止樹脂を封入して成形した状態を描画した縦断面図である。 図１におけるトランスファー成形型パワーモジュールに使用する外部接続端子と型締め時における上側成形型および下側成形型との関係を説明する図である。 同じく、上側成形型および下側成形型の型締め時における外部接続端子の作用を説明する図である。 図１におけるトランスファー成形型パワーモジュールに使用する外部接続端子の第２の実施例形状を示す正面図である。 同じく外部接続端子の第３の実施例形状を示す正面図である。 同じく外部接続端子の第４の実施例形状を示す正面図である。 同じく外部接続端子の第５の実施例形状を示す正面図である。 同じく外部接続端子の第６の実施例形状を示す正面図である。 本発明に係る他の実施形態におけるトランスファー成形型パワーモジュールの半製品に封止樹脂を封止成形するために型開き状態の上側成形型および下側成形型にセットした状態を示す縦断面図である。 同じく上側成形型と下側成形型とを型締めすることによりトランスファー成形型パワーモジュールの半製品の周りにキャビティーを形成した状態を描画した縦断面図である。 図１３におけるキャビティー内に封止樹脂を封入して成形した状態を描画した縦断面図である。 本発明のトランスファー成形型パワーモジュールの半製品に係る他の実施例における樹脂板を外部接続端子に設置する態様を描画した縦断面図である。 本発明のトランスファー成形型パワーモジュールの半製品に係る他の実施例における樹脂板を外部接続端子に設置する他の態様を描画した縦断面図である。 本発明のトランスファー成形型パワーモジュールの半製品に係る他の実施例における樹脂板を外部接続端子に設置する更に他の態様を描画した縦断面図である。 図１６又は図１７に描両した外部接続端子の実施例を描画した平面図である。 図１６又は図１７に描画した外部接続端子の他の実施例を描画した平面図である。 図１におけるトランスファー成形型パワーモジュールに使用する外部接続端子の第７の実施例形状を示す正面図である。 図１におけるトランスファー成形型パワーモジュールに使用する外部接続端子の第８の実施例形状を示す正面図である。 従来技術の一例におけるトランスファー成形型パワーモジュールにヒートシンクを装着して製品化した場合の縦断面図である。 従来技術の他の例におけるトランスファー成形型パワーモジュールにヒ一トシンクを装着して製品化した場合の縦断面図である。 図２３におけるトランスファー成形型パワーモジュールの半製品に封止樹脂を封止成形するために型開き状態の上側成形型および下側成形型にセットした状態を示す縦断面図である。 同じく上側成形型と下側成形型とを型締めすることによりトランスファー成形型パワーモジュールの半製品の周りにキャビティーを形成した状態を描画した縦断面図である。 同じく封止樹脂を成形した後の図２５におけるトランスファー成形型パワーモジュールを描画した縦断面図である。 本発明に係るトランスファー成形型パワーモジュールを完成する事前段階の成形状態を描画した縦断面図である。

符号の説明

１、２ 外部接続端子
１−１、２−１ 外部表出側端部
１−２、２−２ 素子側接続端部
３ 封止樹脂
４ パワーモジュール基板
５ パワー半導体素子
６ ヒートプレート
８ 封止樹脂漏出阻止部
８−１ 張出し顎部
８−２ 段部状顎部
８−３ 樹脂板
８−４ 絶縁体リング
１１ 上側成形型
１１ａ 嵌合部
１２ 下側成形型
１３ キャビティー

Claims (9)

1. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に接合されるパワー半導体素子と、該パワー半導体素子に対して一端側の素子側接続端部が前記パワーモジュール基板の前記一方の面上に形成された導体層を介して電気的に導通する少なくとも一対の外部接続端子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板のヒートプレートとを有し、前記外部接続端子の他端側の外部表出側端部及び前記金側板の他面側をそれぞれ表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記半導体素子、前記外部接続端子の前記素子側接続端部及び前記金属板を共に樹脂成形することにより封止して構成するトランスファーモールド型パワーモジュールであって、
   前記外部接続端子を直状に形成してそれぞれ前記パワーモジュール基板面に対して交叉する方向に起立設置すると共に、前記外部接続端子の前記素子側接続端部と外部表出側端部との境界部に、前記封止樹脂成形時に当該封止樹脂が前記外部表出側端部側に漏出するのを防止する封止樹脂漏出阻止部を設けたことを特徴とするトランスファーモールド型パワーモジュール。
2. 前記外部接続端子の前記素子側接続端部が前記パワーモジュール基板に接続設置されたことを特徴とする請求項１記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
3. 前記封止樹脂漏出阻止部は、前記外部接続端子における前記境界部を一体に張出することにより形成した張出し顎部により構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
4. 前記封止樹脂漏出阻止部は、前記外部接続端子における素子側接続端部を太形状に成形することにより形成された段部状顎部により構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
5. 前記封止樹脂漏出阻止部は、前記外部接続端子の前記境界部に位置するように別体の樹脂板または基板を設置して前記外部接続端子同士を連結したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
6. 前記封止樹脂漏出阻止部は、前記外部接続渦子の前記境界部に一体に張出し形成した張出し顎部と、該張出し顎部上に位置させて前記外部接続端子同士を連結する別体の樹脂板とで構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
7. 前記樹脂板上に他の電子素子を実装したことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
8. 前記樹脂板は、前記外部接続端子にインサート成形により設置したことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
9. 前記封止樹脂漏出阻止部は、前記外部接続端子の前記境界部に位置するように圧入嵌合したゴム輪等の別体の絶縁体リングにより構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
   
   

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