JP2015090960A - Semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リードフレーム上にパワー素子を搭載して樹脂モールドした半導体パッケージに関する。 The present invention relates to a semiconductor package in which a power element is mounted on a lead frame and resin molded.
従来から、端子曲げ加工を前提としたICモジュールにおいて、端子は狭幅部を備え、この狭幅部がモジュール本体の側面に位置するようにした構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。側面に対応する位置に、端子の狭幅部を設けることにより、この狭幅部での端子の折曲げを容易にしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an IC module premised on terminal bending, a structure has been known in which a terminal has a narrow width portion and the narrow width portion is positioned on a side surface of the module body (see, for example, Patent Document 1). ). By providing the narrow portion of the terminal at a position corresponding to the side surface, the terminal can be easily bent at the narrow portion.
ところで、特許文献1に開示されている構造では、幅狭部により端子が曲げやすくなる一方で樹脂端面に対応する位置が幅狭部となっているため、樹脂と端子(幅狭部)との境界部分の面積が小さくなり、これらの間の係合が不十分になるおそれがある。このため、端子に外力が加わったときに、面積が小さい狭幅部と境界部分とで外力を受けることになり、樹脂内部に外力が伝わりやすくなるという問題があった。 By the way, in the structure currently disclosed by patent document 1, since the terminal becomes easy to bend by a narrow part, while the position corresponding to a resin end surface is a narrow part, between resin and a terminal (narrow part) There is a possibility that the area of the boundary portion becomes small and the engagement between them becomes insufficient. For this reason, when an external force is applied to the terminal, the external force is received by the narrow portion having a small area and the boundary portion, and there is a problem that the external force is easily transmitted to the inside of the resin.
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、端子に加わった外力を樹脂内部に伝えにくくすることができる半導体パッケージを提供することにある。 The present invention was created in view of the above points, and an object thereof is to provide a semiconductor package that can make it difficult to transmit an external force applied to a terminal to the inside of a resin.
上述した課題を解決するために、本発明の半導体パッケージは、パワー素子、リードフレーム、モールド樹脂、端子を備える。リードフレームは、パワー素子が電気的かつ熱的に接続されている。モールド樹脂は、パワー素子とリードフレームを封止する。端子は、リードフレームの一部によって形成され、モールド樹脂から部分的に突出するとともに幅狭部と幅広部を有し、少なくともモールド樹脂との境界部分に幅広部が配置され、外部端子との接合部と境界部分との間に幅狭部が配置されている。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor package of the present invention includes a power element, a lead frame, a mold resin, and a terminal. The power element is electrically and thermally connected to the lead frame. The mold resin seals the power element and the lead frame. The terminal is formed by a part of the lead frame, partially protrudes from the mold resin, has a narrow part and a wide part, and the wide part is disposed at least at the boundary part with the mold resin, and is joined to the external terminal. A narrow portion is disposed between the portion and the boundary portion.
端子に外力が加わったときに、この外力が幅狭部を介して幅広部に伝わるため、面積が広い幅広部とモールド樹脂の境界部分とでこの応力を受けることができ、外力をモールド樹脂内部に伝えにくくすることができる。特に、幅広部よりも外側に幅狭部を配置することにより、端子に外力が加わったときにこの幅狭部が変形しやすくなるため、外力をモールド樹脂内部にさらに伝えにくくすることができる。 When an external force is applied to the terminal, this external force is transmitted to the wide part via the narrow part, so that this stress can be received at the wide part having a large area and the boundary part of the mold resin, and the external force is applied inside the mold resin. Can be difficult to tell. In particular, by arranging the narrow portion outside the wide portion, the narrow portion is easily deformed when an external force is applied to the terminal, so that the external force can be further prevented from being transmitted into the mold resin.
以下、本発明を適用した一実施形態の半導体パッケージについて、図面を参照しながら説明する。図1に示すように、一実施形態の半導体パッケージ100は、パワー素子110と、これらのパワー素子110が電気的かつ熱的に接続されたリードフレーム120と、パワー素子110とリードフレーム120およびその他の周辺回路(例えば制御回路130等)を封止するモールド樹脂140と、リードフレーム120の一部によって形成されるとともにモールド樹脂140から部分的に突出した端子150とを含んで構成されている。
Hereinafter, a semiconductor package according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a
図2および図3に示すように、端子150は、幅狭部150Aと幅広部150B、150Cを有する。少なくともモールド樹脂140との境界部分bに幅広部150Bが配置されている。また、外部端子200との接合部s(図4)と境界部分bとの間に幅狭部150Aが配置されている。端子150の先端部150Dは、溶接によって形成される接合部sとして用いられ、幅狭部150Aよりも狭い幅を有する。上述した幅狭部150Aは、端子150の長手方向と垂直な向きに左右対称な円弧形状を有する(図3)。また、上述した幅広部150Bは、境界部分bから端子150の板厚t(図2)以上であって幅広部150B、Cの板幅W(図3)以下の長さで連続している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、端子150は、リードフレーム120が延伸する面(図1では、紙面に平行な向きに延在する面)に対して直交する向き(紙面と垂直な向き)に、モジュール樹脂140の外部において曲げられた曲げ部150Eを有している(図2)。この曲げ部150Eは、上述した幅狭部150Aの位置において形成されていることが望ましい。この場合には、幅狭部150Aは、曲げ部150Eにおいて端子150の長手方向と垂直な向きに両側から切り欠いた円弧形状を有することが望ましい。
In addition, the
次に、上述した半導体パッケージ100の好適な適用例を説明する。図5および図6に示す車両用発電機1は、2つの固定子巻線2、3、界磁巻線4、2つの整流器モジュール群5、6、界磁制御部7を含んで構成されている。
Next, a preferred application example of the
一方の固定子巻線2は、三相巻線であって、固定子鉄心21に巻装されている。同様に、他方の固定子巻線3は、三相巻線であって、上述した固定子鉄心21に、固定子巻線2に対して電気角で30度ずらした位置に巻装されている。本実施形態では、これら2つの固定子巻線2、3と固定子鉄心21によって固定子20が構成されている。
One stator winding 2 is a three-phase winding and is wound around the
界磁巻線4は、固定子鉄心21の内周側に対向配置されたポールコア41に巻装されて回転子40を構成している。界磁巻線4に励磁電流を流すことにより、ポールコア41が磁化される。ポールコア41が磁化されたときに発生する回転磁界によって固定子巻線2、3が交流電圧を発生する。
The field winding 4 is wound around a
一方の整流器モジュール群5は、一方の固定子巻線2に接続されており、全体で三相全波整流回路が構成され、固定子巻線2に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群5は、固定子巻線2の相数に対応する数(3個)の整流器モジュール5X、5Y、5Zを備えている。同様に、他方の整流器モジュール群6は、他方の固定子巻線3に接続されており、全体で三相全波整流回路が構成され、固定子巻線3に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群6は、固定子巻線3の相数に対応する数(3個)の整流器モジュール6U、6V、6Wを備えている。
One
界磁制御部7は、界磁巻線4に流す励磁電流を整流器モジュール群5、6の出力電圧に応じて制御しており、励磁電流を調整することにより車両用発電機1の出力電圧(各整流器モジュールの出力電圧)が調整電圧Vreg になるように制御する。
The
上述した車両用発電機1に含まれる6個の整流器モジュール5X、5Y、5Z、6U、6V、6Wは、それぞれが本実施形態の半導体パッケージ100に対応する。これら6個の整流器モジュール5X等は同じ構成を有しており、以下では整流器モジュール5Xについて説明を行い、他の整流器モジュール5Y等についての説明は省略する。
Each of the six
図7に示すように、整流器モジュール5Xは、パワー素子110(図1)としての2つのMOSトランジスタ110A、110Bと、制御回路130とを備えている。一方のMOSトランジスタ110Aは、ソースがP端子を介して固定子巻線2のX相巻線に接続され、ドレインがB端子を介して充電線12を介して電気負荷10やバッテリ9の正極端子に接続された上アーム(ハイサイド側)のスイッチング素子である。他方のMOSトランジスタ110Bは、ドレインがP端子を介してX相巻線に接続され、ソースがE端子を介してバッテリ9の負極端子(アース)に接続された下アーム(ローサイド側)のスイッチング素子である。制御回路130は、X相巻線の出力電圧を整流するために、2つのMOSトランジスタ110A、110Bをオンオフ制御する。
As shown in FIG. 7, the
上述した整流器モジュール5XのP端子、B端子、E端子のそれぞれが本実施形態の半導体モジュール100の端子150に対応する。P端子は、X相巻線の端部に設けられた外部端子200に接続される。B端子は、例えば端子台(図示せず)に設けられた他の外部端子200を介して充電線12に接続される。E端子は、端子台に設けられたさらに他の外部端子200を介してバッテリ9の負極端子に接続される。
Each of the P terminal, B terminal, and E terminal of the
このように、本実施形態の半導体パッケージ100は、端子150に外力が加わったときに、この外力が幅狭部150Aを介して幅広部150Bに伝わるため、面積が広い幅広部150Bとモールド樹脂140の境界部分bとでこの応力を受けることができ、外力をモールド樹脂140の内部に伝えにくくすることができる。特に、幅広部150Bよりも外側に幅狭部150Aを配置することにより、端子150に外力が加わったときにこの幅狭部150Aが変形しやすくなるため、外力をモールド樹脂140の内部にさらに伝えにくくすることができる。
Thus, in the
また、幅狭部150Aを端子150の長手方向と垂直な向きに左右対称な形状とすることにより、幅狭部150Aにおいて左右に偏った応力集中が生じることを防止することができ、均等な外力を幅広部に伝えることができる。特に、幅狭部150Aを円弧形状とすることにより、端子150の板厚方向への偏った応力集中の発生を防止することができ、均等な外力を幅広部150Bに伝えることができる。
In addition, by forming the
また、リードフレーム120が延伸する面に対して直交する向きに、モールド樹脂140の外部において曲げられた曲げ部150Eが端子150に設けられているため、板厚t方向に外力が伝わることを回避して板厚直角方向へ外力を加えることができるため、境界部分において幅広部150Bに作用する外力を低減することができる。
In addition, since a
また、曲げ部150Eに、端子150の長手方向と垂直な向きに両側から切り欠いた円弧形状の幅狭部150Aを設けることにより、外力が加わったときに境界部分b近傍の幅広部150Bにさらに外力が伝わりにくくすることができる。また、端子の曲げ加工をしやすくする利点もある。
Further, by providing the
また、端子150の先端部150Dの幅を幅狭部150Aよりも狭くしているため、端子先端の質量を小さくして端子150に加わる振動荷重を小さくすることができる。また、接合部sが小さくなるため、溶接の際の入力エネルギーを少なくして、端子150からモールド樹脂140に伝わる熱量を減らしてモールド樹脂140の温度上昇を抑えることができ、モールド樹脂140へのストレスを低減することができる。
Further, since the width of the
また、モールド樹脂140の境界部分bから突出する幅広部150Bを、境界部分bから板厚t以上であって板幅W以下連続させている。板厚t以上の長さを確保することで、この間をジグで押さえて曲げ加工することが可能となる(図10)。幅広部150Bの長さが極端に短い(板厚t以下)と、ジグの厚さが薄くなるため、ジグで押さえきれなくなる。ジグが変形したり、そもそもジグスペースがとれないので、幅狭部150Aに生じた応力集中の影響がモールド樹脂140にも及ぶおそれがある。一方、幅広部150Bの長さが長くなる(板幅W以上)と端子150が大型化して質量も増加する。これに対し、幅広部150Bを長さを適切に設定(板厚t以上であって板幅W以下)することにより、これらの不具合を回避することができる。
Further, the
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、整流器モジュール5X等を半導体パッケージ100を用いて実現する適用例について説明したが、他の半導体パッケージに本発明を適用してもよい。例えば、界磁制御部7にも、界磁巻線4に対する励磁電流の供給を断続するパワー素子(例えばMOSトランジスタ)と、その断続タイミング等を制御する制御回路が備わっており、この界磁制御部7を半導体パッケージ100の構造を用いて実現するようにしてもよい。また、半導体パッケージ100の適用例は車両用発電機1に限定されず、少なくとも1つのパワー素子を含む他の半導体パッケージにに本発明を適用するようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. In the above-described embodiment, the application example in which the
また、上述した実施形態では、端子150の幅狭部150Aを円弧(半円)形状としたが、それ以外の形状としてもよい。例えば、円弧以外の曲線で端子150の一部を外側から切り欠いた形状としたり、一部に直線を含む形状としてもよい。また、必ずしも端子150の一部を外側から切り欠いて幅狭部150Aとするのではなく、図8に示すように、内部に貫通孔を設けることで幅狭部を形成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、端子150の幅広部150B、150Cを同一の幅Wとしたが、これらの幅を異ならせるようにしてもよい。例えば、図9に示すように、幅広部150Cの幅を幅広部150Bの幅よりも狭くして、端子150全体を軽くするようにしてもよい。
In the embodiment described above, the
上述したように、本発明によれば、端子に外力が加わったときに、この外力が幅狭部を介して幅広部に伝わるため、面積が広い幅広部とモールド樹脂の境界部分とでこの応力を受けることができ、外力をモールド樹脂内部に伝えにくくすることができる。 As described above, according to the present invention, when an external force is applied to the terminal, the external force is transmitted to the wide portion through the narrow portion, so this stress is generated between the wide portion having a large area and the boundary portion of the mold resin. The external force can be made difficult to be transmitted to the inside of the mold resin.
110 パワー素子
120 リードフレーム
140 モールド樹脂
150 端子
150A 幅狭部
150B 幅広部
150E 曲げ部
150D 先端部
200 外部端子
110
Claims (7)
前記パワー素子が電気的かつ熱的に接続されたリードフレーム(120)と、
前記パワー素子と前記リードフレームを封止するモールド樹脂(140)と、
前記リードフレームの一部によって形成され、前記モールド樹脂から部分的に突出するとともに幅狭部(150A)と幅広部(150B)を有し、少なくとも前記モールド樹脂との境界部分に前記幅広部が配置され、外部端子(200)との接合部と前記境界部分との間に前記幅狭部が配置された端子(150)と、
を備えることを特徴とする半導体パッケージ。 A power element (110);
A lead frame (120) to which the power elements are electrically and thermally connected;
A mold resin (140) for sealing the power element and the lead frame;
It is formed by a part of the lead frame, partially protrudes from the mold resin, has a narrow part (150A) and a wide part (150B), and the wide part is disposed at least at the boundary part with the mold resin. A terminal (150) in which the narrow portion is disposed between a joint portion with the external terminal (200) and the boundary portion;
A semiconductor package comprising:
前記幅狭部は、前記端子の長手方向と垂直な向きに左右対称形状を有することを特徴とする半導体パッケージ。 In claim 1,
The semiconductor package according to claim 1, wherein the narrow portion has a symmetrical shape in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the terminal.
前記幅狭部は、円弧形状を有することを特徴とする半導体パッケージ。 In claim 2,
The semiconductor package, wherein the narrow portion has an arc shape.
前記端子は、前記リードフレームが延伸する面に対して直交する向きに、前記モジュール樹脂の外部において曲げられた曲げ部(150E)を有することを特徴とする半導体パッケージ。 In any one of Claims 1-3,
The semiconductor package according to claim 1, wherein the terminal has a bent portion (150E) bent outside the module resin in a direction orthogonal to a surface on which the lead frame extends.
前記幅狭部は、前記曲げ部において前記端子の長手方向と垂直な向きに両側から切り欠いた円弧形状を有することを特徴とする半導体パッケージ。 In claim 4,
The semiconductor package according to claim 1, wherein the narrow portion has an arc shape cut out from both sides in a direction perpendicular to a longitudinal direction of the terminal in the bent portion.
前記端子の先端部(150D)は、溶接によって形成される前記接合部として用いられ、前記幅狭部よりも狭い幅を有することを特徴とする半導体パッケージ。 In any one of Claims 1-5,
The semiconductor package is characterized in that a tip end portion (150D) of the terminal is used as the joining portion formed by welding and has a width narrower than the narrow portion.
前記幅広部は、前記境界部分から板厚以上であって板幅以下連続することを特徴とする半導体パッケージ。 In any one of Claims 1-6,
The wide package has a thickness greater than or equal to a plate thickness and less than or equal to a plate width from the boundary portion.
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