JP2013211556A

JP2013211556A - 電子部品

Info

Publication number: JP2013211556A
Application number: JP2013086593A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Yashima; 克憲八島; Kenji Miyagawa; 健志宮川; Kenji Miyata; 建治宮田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-10-10

Abstract

【課題】絶縁性のさらなる向上がなされた電子部品を提供する。
【解決手段】電子部品を、半導体チップ１と、該半導体チップ１に電気的に接続された２つのリードフレーム２、３と、該半導体チップ１と該リードフレーム２、３の接続部分を封止するモールド樹脂４と、該リードフレーム２、３の一方に面接触される絶縁シート５と、該絶縁シート５のリードフレーム面接触側とは反対側の面に積層される金属シート６で形成し、該絶縁シート５と該モールド樹脂４の双方の素材は、移行していない状態で保持することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、モールド樹脂で成形された電子部品に関する。

モールド樹脂で成形された電子部品としては、特許文献１や特許文献２がある。これら電子部品は、近年の電子部品のハイパワー化に対応するための絶縁性の向上、放熱性の向上が図られている。

特開２００５−１５０５９５公報特開２００４−１６５２８１公報

本発明は、絶縁性のさらなる向上がなされた電子部品である。

本発明は、半導体チップと、半導体チップに電気的に接続された２つのリードフレームと、半導体チップとリードフレームの接続部分を封止するモールド樹脂と、リードフレームの一方に面接触される絶縁シートと、絶縁シートのリードフレーム面接触側とは反対側の面に積層される金属シートを有し、絶縁シートとモールド樹脂の双方の素材が移行していない電子部品である。

絶縁シートは、エポキシ樹脂と無機フィラーからなり、無機フィラーの配合比が４５体積％以上８５体積％以下であり、絶縁シートの熱伝導率が１．８Ｗ／ｍＫ以上１５Ｗ／ｍＫ以下であるのが好ましい。

絶縁シートとリードフレームを固定する際の絶縁シートのリードフレーム固定側の面は、示差走査型熱量計を用い発熱ピークから計算した硬化率が４０％以上７５％以下であるのが好ましい。

本発明の実施例に係る電子部品の断面の模式図である。本発明の実施例に係る電子部品の断面の模式図である。本発明の実施例に係る電子部品の断面の模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本発明において、「絶縁シートとモールド樹脂の双方の素材が移行していない」とは、互いの素材が製造時や製造後に相手側に移行にしない状態をいう。通常、電子部品の絶縁シートとモールド樹脂は、双方を固着させる際、高温・高圧の環境下に置かれ、これにより、双方の素材が相手側に移行し合う。本発明は、この移行を無くしたことによりモールド樹脂と絶縁シートの間の絶縁性を高めることができた。

絶縁シートを構成する合成樹脂としては、フェノール樹脂、イミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を使用することができる。エポキシ樹脂を採用する場合、エポキシ樹脂と無機フィラー、エポキシ樹脂と硬化剤及び無機フィラーを含有するものを採用すると、放熱性向上と耐電圧特性の向上を図ることができる。

これら合成樹脂には、カップリング剤、分散剤等の添加剤、溶剤等の粘度調整助剤などの各種助剤を添加することが好ましい。

上述のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂があり、具体的には、ナフタレン型、フェニルメタン型、テトラキスフェノールメタン型、ビフェニル型、ビスフェノールＡアルキレンオキサイド付加物型のエポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型の水素添加エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ポリテトラメチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリサルファイド変性エポキシ樹脂があり、これらを複数組み合わせて用いることもできる。

エポキシ樹脂には、硬化反応を制御するために、硬化剤や触媒を添加するのが好ましい。

硬化剤としては、芳香族アミン系樹脂、酸無水物系樹脂、フェノール系樹脂及びジシアンアミドからなる群から選ばれる硬化剤の単体又は混合体がある。

触媒としては、イミダゾール化合物、有機リン酸化合物、第三級アミン、第四級アンモニウムの単体又は混合体がある。配合する際の配合比は、エポキシ樹脂１００質量部に対して０．０１質量部以上５質量部以下が好ましい。

無機フィラーとしては、電気絶縁性と熱伝導性に優れたものが好ましく、具体的には、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、酸化マグネシウム、窒化珪素の単体又は混合体がある。

無機フィラーの配合比は、絶縁シートを構成する組成物の合計量に対して４５体積％以上〜８０体積％以下が好ましい。無機フィラーの配合比があまりに少ないと放熱性が不十分になり、あまりに多いと絶縁シートが堅くなって成形が難しくなる傾向にある。

エポキシ樹脂の配合にあっては、不純物の少ないことが好ましい。不純物として塩素が入っていると、高温高湿下でプリント配線板に電気を印加した際にマイグレーションを起こす。そのため、加水分解性塩素濃度は、１０００ｐｐｍ以下が好ましい。

絶縁シートとリードフレームを固定する際の絶縁シートのリードフレーム固定側の面は、示差走査型熱量計を用い発熱ピークから計算した硬化率が４０％以上７５％以下であるのが好ましい。硬化率が低いと固定する際の圧力により部分的に絶縁層が薄くなるという傾向にあり、硬化率が高いとリードフレームと接着することができず剥がれてしまう。

絶縁シートは、複数層にして厚みを調整することにより、絶縁性を調整することができる。

本発明の金属シートの材質は、鉄、銅、アルミニウムやその合金、アルミニウム−炭素合金、アルミニウム−炭化珪素−黒鉛複合体があり、絶縁シートとの密着性を高めるために、絶縁シートとの接触面に、サンドブラスト、エッチング、メッキ処理、カップリング剤処理等をするのが好ましい。

金属シートの厚みは、０．００５ｍｍ〜６.０ｍｍが好ましい。あまりに薄いと取扱が難しくなり、あまりに厚いと重量とコストの問題から好ましくない。

リードフレームの素材は、銅又は銅を用いた合金が好ましい。リードフレームと絶縁シートとの密着性を改良するため、リードフレームの絶縁シートとの接触面に、サンドブラスト、エッチング、メッキ処理、カップリング剤処理といった表面処理をするのが好ましい。

モールド樹脂の素材は、電子部品の安定化のために絶縁シートと熱収縮率の近いものか同一のものが好ましい。モールド樹脂には、無機フィラーを充填したもの、フィラー材料の熱伝導化した放熱性を向上させたモールド樹脂を用いることが好ましい。

絶縁シートと金属シートは、必ずしも面積が同じである必要はない。金属板より絶縁シートの面積を大きくした場合は、リードフレームから、金属板までの距離を長くすることができ、絶縁性に有利となるし、逆に絶縁シートを金属板の面積より小さくした場合は、モールド樹脂の露出部分が増えるので放熱性が高まる。

他の発明は、金属シートの上に絶縁シートを積層する積層工程と、絶縁シートにリードフレームを固定する固定工程と、リードフレームに半導体チップを固定するチップ固定工程と、当該半導体チップにもう一つのリードフレームをモールド樹脂で封止する封止工程とを有し、積層工程後の絶縁シートの表面の「示差走査型熱量計を用い発熱ピークから計算した硬化率」が４０％以上７５％以下とした電子部品の製造方法である。

絶縁シートの製造方法にあっては、積層工程後の絶縁シートの表面の「示差走査型熱量計を用い発熱ピークから計算した硬化率」が４０％以上７５％以下としたことにより、絶縁シートとモールド樹脂の双方の素材が移行していないことを達成できた。

本発明に係る実施例を、比較例と対比して、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

本発明の実施例１に係る電子部品は、図１に示すように、半導体チップ１と、半導体チップ１に電気的に接続された２つのリードフレーム２、３と、半導体チップ１とリードフレーム３の接続部分を封止するモールド樹脂４と、リードフレーム２の一方に面接触される絶縁シート５と、絶縁シート５のリードフレーム面接触側とは反対側の面に積層される金属シート６を有し、絶縁シート５とモールド樹脂４の双方の素材が移行していない電子部品である。図１の符号７は半導体チップ１とリードフレーム３を電気的につなぐリード線であり、符号８は半導体チップ１とリードフレーム２を電気的につなぐハンダである。

絶縁シート５は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、「ＥＰ−８２８」）に、硬化剤としてのフェノールノボラック（大日本インキ化学工業社製、「ＴＤ−２１３１」）を加え、破砕状粗粒子の酸化アルミニウム（住友化学社製、「ＡＫＰ３０」）と破砕状粗粒子の酸化アルミニウム（昭和電工社製、「ＡＳ５０」）を合わせて絶縁層中５１体積％（球状粗粒子と球状微粒子は質量比が８：２）となるように配合した液を、ポリエチレンテレフタレートのセパレーター上に、硬化した際の厚みが１５０μｍなるように塗布したものである。この硬化にあっては、１３０℃で加熱硬化し、絶縁シート５の硬化率を６０％にした。硬化率の測定にあっては、示差走査型熱量計を用い、発熱ピークから硬化率を計算した。

金属シート６は、厚さ０．５ｍｍの５０５２材のアルミニウムを用いた。絶縁シート５を金属シート６の外形より１．５ｍｍ小さく配置し、予め半導体チップ１を実装したリードフレーム（図示省略）に加熱、接合した後、硬化させた。このときの絶縁シート５の硬化率は、９５％であった。

絶縁性の評価は、半導体チップ１と接合しているリードフレーム２と金属シート６の耐電圧をＪＩＳＣ２１１０に規定された段階昇圧法で、電子部品を絶縁オイル中に入れ評価した。この結果、耐電圧は７．５ｋＶと良好であった。耐電圧は３．０ｋＶ以上が好ましい。

（実施例２）
実施例２は、金属シート６の面積を絶縁シート５の大きさより１．５ｍｍ小さく配置した以外は、実施例１と同様のものである。

実施例２の電子部品も耐電圧７．５ｋＶと良好な絶縁性を有していた。

実施例３は、金属シート６の面積と絶縁シート５の面積とを同じにし、半導体チップ１を接合しているリードフレーム２の露出部（図の左下の部分）の大きさより０．５ｍｍ大きく配置した以外は実施例１と同様のものである。

実施例３の電子部品も耐電圧７．０ｋＶと良好な絶縁性を有していた。

実施例４として、実施例１の電子部品を作成する際、絶縁シートの硬化率を３５％として電子部品を作成した。実施例４の耐電圧は、５．０ｋＶであり、好ましい耐電圧であった。

実施例５として、実施例１の電子部品を作成する際、絶縁シートの硬化率を８０％として電子部品を作成した。実施例５の耐電圧は、６．５ｋＶであり、好ましい耐電圧であった。

実施例４及び５により、絶縁シートの硬化率は、４０％以上８０％以下が好ましいことが分かる。

比較例１として、実施例１の電子部品を作成する際、絶縁シート５とモールド樹脂４の界面が互いに溶融させた電子部品を作成した。比較例１の耐電圧は、２．５ｋＶであり、好ましい電子部品を得ることができなかった。

１半導体チップ
２リードフレーム
３リードフレーム
４モールド樹脂
５絶縁シート
６金属シート

Claims

半導体チップと、半導体チップに電気的に接続された２つのリードフレームと、半導体チップとリードフレームの接続部分を封止するモールド樹脂と、リードフレームの一方に面接触される絶縁シートと、絶縁シートのリードフレーム面接触側とは反対側の面に積層される金属シートを有する電子部品であって、
（ａ）絶縁シートと前記モールド樹脂の双方の素材が移行おらず、
（ｂ）絶縁シートが、エポキシ樹脂と無機フィラーからなり、
（ｃ）絶縁シートの無機フィラーの配合比が４５体積％以上８５体積％以下であり、
（ｄ）絶縁シートの熱伝導率が１．８Ｗ／ｍＫ以上１５Ｗ／ｍＫ以下であり、
（ｅ）絶縁シートのリードフレーム固定側の面における硬化率を、示差走査型熱量計を用いた発熱ピークから計算した際に、該硬化率が４０％以上７５％以下であることを特徴とする電子部品。