JP3818899B2

JP3818899B2 - 複合半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3818899B2
Application number: JP2001365446A
Authority: JP
Inventors: 永吾福田
Original assignee: 日本インター株式会社
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003168766A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、放熱板上に搭載・固着された絶縁基板の導体パターン上に、半導体チップ等の電子部品を固着し、放熱板の周囲を絶縁ケースで覆い、絶縁ケースの側壁に端子をインサートモールドする形式の複合半導体装置の製造方法に関し、特に端子の下端部を導体パターン上に確実に位置決めできるように端子をインサートモールドすることができる複合半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の複合半導体装置の構造を図４に示す。
図において、１０は絶縁ケース全体を示す。この絶縁ケース１０は四方を側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄによって囲まれ、上面及び下面の両端は開口している。
【０００３】
絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂには、該側壁１１ａ，１１ｂと一体的に複数の主端子台１２が形成されている。一方、側壁１１ｃには図示しない補助端子台が形成され、また、側壁１１ｄは他の側壁１１ａ，１１ｂよりも厚い幅を持つ信号端子台兼用の側壁となっている。
【０００４】
上記の主端子台１２の上面１２ａからは、主端子１３の上端部分１３ａが突出し、主端子台１２の側面部分１２ｂからは、主端子１３の他端部分１３ｂが突出している。このように主端子１３の上端部分１３ａおよび他端部分１３ｂを主端子台１２から突出させるために、絶縁ケース１０を成形する際に主端子１３がインサートモールドされる。上記主端子１３の他端部分１３ｂは、所定位置で下方に向かって直角に折り曲げられ、さらにその先端部おいて水平方向に折り曲げられて下端部１３ｃを形成している。
【０００５】
絶縁ケース１０の側壁１１ｃよりも内側には、補助端子１４の他端部分１４ａが突出している。この他端部分１４ａは、所定位置で下方に向かって直角に折り曲げられ、さらにその先端部は水平方向に折り曲げられた下端部１４ｂを形成している。一方、補助端子１４の一端部分１４ｃは、側壁１１ｃを貫通し図示を省略した補助端子台に導かれ、その先端部が補助端子台の上面に突出する構成となっている。上記の補助端子１４も絶縁ケース１０の側壁１１ｃにインサートモールドされ、その両端が突出した形状となっている。
【０００６】
さらに、側壁１１ｄからは信号端子１５の他端部分１５ａが突出し、下方に向かって複数段に折り曲げられ、その先端部は水平方向に折り曲げられて下端部１５ｂを形成している。この信号端子１５についても上記と同様にインサートモールドにより両端が突出した形状となっている。
【０００７】
また、上記の主端子１３、補助端子１４、信号端子１５のそれぞれの下端部１３ｃ、１４ｂ、１５ｂは等しく同一平面内に位置するようになっている。
すなわち、それらの下端部１３ｃ、１４ｂ、１５ｂは絶縁基板１６上に形成された導体パターン１７の所定位置にいわゆるスプリングアクションによって圧接し、半田付け作業が行なえるように寸法設計されている。
【０００８】
図５は、上記複合半導体装置の断面図である。
この図において、主端子台１２の上面にはナット収納孔１８が形成され、このナット収納孔１８に図示を省略したナットが収納された後、主端子１３の上端部分１３ａを、該ナット収納孔１８を覆うように略直角に折り曲げてナットの逸脱を防ぐようにしている。
また、所定の形状の導体パターン１７が形成された絶縁基板１６の導体パターン１７上の所定の位置には半導体チップ１９（図４参照）等の電子部品が予め搭載固着されている。
【０００９】
絶縁ケース１０の下端開口端には、放熱板２１の外周に係合する段部２０と、絶縁基板１６と係合するための段部（図示省略）とが形成されている。この段部２０により、前記放熱板２１の位置決めを行うことができ、絶縁基板１６用の位置決め段部により、絶縁基板１６の位置決めを行うことができる。すなわち、絶縁基板１６は、絶縁ケース１０を放熱板２１に係合させると同時に位置決めされることになる。
【００１０】
次に、上記のように構成された絶縁ケース１０を使用した複合半導体装置の組立順序について説明する。先ず、放熱板２１の所定の位置にソルダクリームを予め塗布し、この塗布したソルダクリームの上に絶縁基板１６を搭載する。次いで、放熱板２１の外周に絶縁ケース１０を被せると、該絶縁ケース１０の段部２０により放熱板２１の外周が位置決めされる。同時に各端子１３，１４，１５の下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂが若干上方へ押し戻されるようにして導体パターン１７上の所定の位置に圧接する。
【００１１】
上記の場合に、各端子１３，１４，１５は、絶縁ケース１０の各側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにインサートモールドされているために、特別の治具を使用することなく、導体パターン１７の所定の位置に位置決めされることになる。また、各端子１３，１４，１５の下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂも導体パターン１７上にスプリングアクションにより圧接しているため、位置ずれが防止される。
【００１２】
なお、上記導体パターン１７の圧接部分には予めソルダクリームが塗布されており、熱板上等で所定の温度に加熱することによりソルダが熔融し、各端子１３，１４，１５の下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂと導体パターン１７とが半田固着され本固定される。
【００１３】
その後、絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄよりも内側に封止用樹脂を充填・硬化させることにより該絶縁ケース１０と放熱板２１とが強固に固着される。なお、絶縁ケース１０と放熱板２１とは接着剤で固着されるようにしても良く、また、絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄよりも内側には封止用樹脂を充填せず図示を省略した蓋体により上端開口部を閉塞するようにしても良い。
【００１４】
ところで、前記インサートモールドにより形成される絶縁ケース１０は、下金型の所定の位置に主端子１３、補助端子１４、信号端子１５が配置された後、上金型と下金型とが型締めされ、樹脂が所定部分に注入されることによって形成される。この様子を図５（イ）の部分を拡大して、図６（ａ），（ｂ）に示す。なお、図６（ａ）は、（イ）の拡大断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１５】
また、図６（ａ）は、下金型Ｃａの所定の位置に補助端子１４が配置され、上金型Ｃｂと下金型Ｃａとが型締めされ、補助端子１４の一端部分側にモールド用樹脂２４が注入される様子を示している。
図６（ｂ）は、下金型Ｃａの凹部Ｃ１に補助端子１４が搭載され、上金型Ｃｂの凸部Ｃ２により補助端子１４が押さえ付けるように型締めがされている様子を示している。
【００１６】
上記のように形成された絶縁ケース１０は、図７に示すように、モールド用樹脂２４の樹脂注入時における応力により、補助端子１４に「波打ち現象」乃至「うねり」が発生するおそれがある。
すなわち、補助端子１４の略中間位置は、下金型Ｃａの凹部Ｃ１に挿入され、上金型Ｃｂの凸部Ｃ２で押さえられた状態で、モールド用樹脂２４が注入されるが、該補助端子１４の板厚が薄いこと、凹凸部Ｃ１，Ｃ２の嵌合誤差、モールド用樹脂の注入圧力の大きさ等の要因により、図７に示すように、補助端子１４の下端部１４ｂが傾斜した状態でインサートモールドされ、後に導体パターン１７に密着しない現象が生じる。
【００１７】
前記の補助端子１４の下端部１４ｂは、導体パターン１７に該下端部１４ｂ自体のスプリングアクションによって密着させるように設計するが、上記のようなモールド用樹脂の注入圧力等、種々の要因により該下端部１４ｂの導体パターン１７との密着不十分状態が生じる。以下の説明では、かかる現象を端子の「波打ち現象」乃至「うねり」と表現する。
【００１８】
上記補助端子１４の「波打ち現象」乃至「うねり」の発生により、導体パターン１７との間に位置ずれが生じ、スプリングアクションによる圧接が設計通りに行かず、半田付け後の補助端子１４と導体パターン１７との半田状態にムラが生じたりする場合がある。
上記の現象は、補助端子１４ばかりではなく、主端子１３、信号端子１５においても同様に発生することが分かった。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の複合半導体装置の製造方法では、上記のように端子をインサートモールドした絶縁ケースを形成する場合、金型へのモールド用樹脂の注入時の応力により端子に「波打ち現象」乃至「うねり」が発生するおそれがあり、補助端子等の端子と導体パターンとの隙間、位置ずれにより半田接触にムラが生じたりする場合があり、組立完成後の複合半導体装置の電気的特性に悪影響を与えるなどの解決すべき課題があった。
【００２０】
【発明の目的】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、金型にモールド用樹脂を注入する場合に、樹脂注入時の応力による端子下端部に「波打ち現象」乃至「うねり」を発生させず、端子下端部と導体パターンとの隙間、位置ずれによる半田接触のムラを防止する複合半導体装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、絶縁基板上に形成された導体パターン上に電子部品を搭載することにより電気回路を構成し、前記絶縁基板を放熱板上に搭載し、絶縁ケースの側壁に端子をインサートモールドし、前記絶縁ケースを前記放熱板上に被せ、前記端子の下端部を前記導体パターン上に固着し、前記端子の他端部を前記絶縁ケースの前記側壁よりも外側または上側に導出する複合半導体装置の製造方法において、前記端子の前記下端部と前記他端部との間の中間位置に少なくとも１つの貫通孔を形成し、前記端子のインサートモールド時に、下金型の凸部を前記端子の前記貫通孔に挿入すると共に、下金型の上面の一部と上金型の下面の一部とによって前記端子の中間位置を狭持することにより、インサートモールドされた後に前記端子の前記下端部が前記導体パターンに対して傾斜してしまうのを防止することを特徴とする複合半導体装置の製造方法が提供される。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、前記貫通孔を前記絶縁ケースの前記側壁よりも外側あるいは内側に形成することを特徴とする請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法が提供される。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、前記端子として主端子、信号端子および補助端子を設け、前記主端子、前記信号端子および前記補助端子の全部若しくは一部に、前記貫通孔および切欠部を形成することを特徴とする請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法が提供される。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、前記端子として主端子を設け、前記主端子とは別個に他の端子として信号端子および補助端子を設け、前記主端子には前記貫通孔および切欠部を形成し、前記信号端子および前記補助端子には切欠部のみを形成し、前記信号端子および前記補助端子の前記切欠部を前記絶縁ケースの前記側壁よりも内側に配置することを特徴とする請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法が提供される。
【００２５】
【作用】
請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法では、端子の他端部と下端部との間の中間位置に少なくとも１つの貫通孔が形成され、端子のインサートモールド時に、下金型の凸部が端子の貫通孔に挿入されると共に、下金型の上面の一部と上金型の下面の一部とによって端子の中間位置が狭持される。
【００２６】
更に、請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法では、下金型の凸部、下金型の上面の一部、および、上金型の下面の一部によって端子の中間位置が確実に押さえられているので、上記の状態で金型の内部（キャビティ内）にモールド用樹脂を充填しても端子の下端部の傾きが生じないと共に、樹脂注入時の膨張・収縮に伴う応力を貫通孔で吸収できるため、端子の下端部の「波打ち現象」乃至「うねり」を防止できる。このため後に、導体パターンとの間に半田ムラを作らず、組立完成後の複合半導体装置の電気的特性に悪影響を与えることもない。
【００２７】
また、請求項２に記載の複合半導体装置の製造方法では、貫通孔が絶縁ケースの側壁よりも外側あるいは内側に形成されるので、端子の下端部の「波打ち現象」乃至「うねり」が防止される。
【００２８】
更に、請求項３に記載の複合半導体装置の製造方法では、前記端子として主端子、信号端子および補助端子が設けられ、主端子、信号端子および補助端子の全部若しくは一部に、貫通孔および切欠部が形成されるので、貫通孔が形成されることによる効果の他に次の作用効果が加重される。すなわち、特に絶縁ケースの側壁の内側に封止用樹脂を充填・硬化させる場合に、封止用樹脂の膨張・収縮に伴う各端子に加わる機械的ストレスを切欠部で吸収できるため、端子の下端部と導体パターンとの接合状態を良好に保持することができる。
【００２９】
また、請求項４に記載の複合半導体装置の製造方法では、前記端子として主端子が設けられ、主端子とは別個に他の端子として信号端子および補助端子が設けられ、主端子には貫通孔および切欠部が形成され、信号端子および補助端子には切欠部のみが形成され、信号端子および補助端子の切欠部が絶縁ケースの側壁よりも内側に配置されるので、絶縁ケースの側壁の内側に封止用樹脂を充填・硬化させる場合に、封止用樹脂の膨張・収縮に伴う信号端子および補助端子に加わる機械的ストレスを切欠部で吸収できるため、信号端子の下端部と導体パターンとの接合状態、および、補助端子の下端部と導体パターンとの接合状態を良好に保持することができる。
【００３０】
【実施例】
以下に本発明の実施例を、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の複合半導体装置の組立図であり、従来の複合半導体装置を示す図４と同一部分には同一符号を付してある。本発明の複合半導体装置の製造方法では、絶縁基板１６の導体パターン１７上に半導体チップ１９等の電子部品を搭載し、所定の電気回路を構成する。この絶縁基板１６は放熱板２１上に搭載される。この放熱板２１には、絶縁ケース１０が被せられる。絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄには、主端子１３、補助端子１４および信号端子１５がインサートモールドされる。主端子１３、補助端子１４および信号端子１５の下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂは、導体パターン１７上の所定位置に固着される。主端子１３、補助端子１４および信号端子１５の他端部は絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの外側または上側に導出される。主端子１３、補助端子１４および信号端子１５の下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂと他端部との間の中間位置には、少なくとも１つの貫通孔２２が形成される。
【００３１】
そして、図３（ａ），（ｂ）に示すように、該貫通孔２２を介して一対の上金型Ｃｂ及び下金型Ｃａの凹凸部Ｃ４，Ｃ３を嵌合させて前記主端子１３、補助端子１４、信号端子１５の中間位置を押圧・保持する。詳細には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、主端子１３、補助端子１４および信号端子１５のインサートモールド時に、下金型Ｃａの凸部（Ｃ３）を主端子１３、補助端子１４および信号端子１５の貫通孔２２に挿入すると共に、下金型Ｃａの上面の一部と上金型Ｃｂの下面の一部とによって主端子１３、補助端子１４および信号端子１５の中間位置を狭持する。その後、上金型Ｃｂと下金型Ｃａとによって画定されるキャビティ内にモールド用樹脂２４を充填し、硬化させる。このようにすることにより樹脂注入時の膨張・収縮に伴う応力を前記貫通孔２２で吸収し、前記主端子１３、補助端子１４、信号端子１５の「波打ち現象」乃至「うねり」、すなわち、それら端子の下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂの導体パターン１７に対する傾斜を防止したものである。
【００３２】
その結果、端子下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂと導体パターン１７との密着が図られ、半田ムラの生じるのを防ぎ、組立完成後の複合半導体装置の電気的特性に悪影響を与えることもなくなる。
なお、前記の貫通孔２２の形状は特に限定されることなく、丸形、楕円形、正方形、長方形、三角形などいずれの形状であっても良い。
また、貫通孔２２を設ける位置は、前記主端子１３、補助端子１４、信号端子１５の他端部及び下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂの中間位置であれば、特に限定されないが、導体パターンと平行な前記端子の水平面に設けることによって、前記の「波打ち現象」乃至「うねり」をより効果的に防止することができるので、かかる水平面に設けるのが好ましい。
【００３３】
図１〜図３に示す実施例では、補助端子１４に貫通孔２２が形成され、主端子１３に切欠部２３が形成されるが、図示しない他の実施例では、主端子１３に貫通孔２２および切欠部２３を形成し、補助端子１４および信号端子１５に切欠部２３のみを形成することも可能である。図１に示すように、切欠部２３は絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄよりも内側に配置される。この切欠部２３は、絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄよりも内側に封止用樹脂（図示せず）を充填し、硬化させた場合に、封止用樹脂の膨張・収縮に伴うそれら各端子１３，１４，１５に加わる機械的ストレスを吸収し、導体パターン１７と各端子の下端部１３ｃ，１４ｂ，１５ｂとの接合状態を良好に保持する役割を果たす。その他に、前記切欠部２３は各端子１３，１４，１５自体の可撓性を助長させる効果もあるので、絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄよりも内側に封止用樹脂を充填しない場合でも設けて良い。また、前記切欠部２３を設ける位置を絶縁ケース１０の側壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄよりも外側に設けるようにしても良い。なお、上記の実施例では、貫通孔２２及び切欠部２３の数については言及しなかったが、少なくとも各端子に１個あれば良い。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、主端子、補助端子、信号端子の中間位置に貫通孔を設け、この貫通孔介して下金型及び上金型の凹凸部によりそれら端子の中間位置を押圧・保持した後、上下金型内にモールド用樹脂を充填するようにしたので、樹脂注入時の膨張・収縮に伴う応力を前記貫通孔で吸収でき、前記端子の「波打ち現象」乃至「うねり」を防止し、導体パターンとの密着により半田ムラを作らず、組立完成後の複合半導体装置の電気的特性に悪影響を与えることもないなどの効果を有する。また、絶縁ケースにインサートモールドされる各端子に切欠部を形成し、その切欠部を絶縁ケースの側壁よりも内側に配置するようにしたので、特に絶縁ケースの側壁よりも内側に封止用樹脂を充填・硬化させた場合に、封止用樹脂の膨張・収縮に伴う機械的ストレスを吸収し、各端子の導体パターンとの接合状態を良好に保持できる効果も併有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す複合半導体装置の組立図である。
【図２】上記複合半導体装置の断面図である。
【図３】上記複合半導体装置に使用する端子の中間位置に貫通孔を設け、この貫通孔に下金型及び上金型の凹凸部を嵌合させて型締めした状態を示し、同図（ａ）は、図２における（イ）部分の拡大断面図、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】従来の複合半導体装置の組立図である。
【図５】従来の複合半導体装置の断面図である。
【図６】上記従来の複合半導体装置に使用する端子を用いて下金型及び上金型の凹凸部を嵌合させて型締めした状態を示し、同図（ａ）は、図５における（イ）部分の拡大断面図、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】従来の端子を用いて上金型及び下金型により型締めし、金型内にモールド用樹脂を充填・硬化させた場合の端子の「波打ち現象」乃至「うねり」を説明するための図である。
【符号の説明】
１０絶縁ケース
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ側壁
１２主端子台
１３主端子
１４補助端子
１３ｃ，１４ｂ，１５ｂ下端部
１５信号端子
１６絶縁基板
１７導体パターン
１８ナット収納孔
１９半導体チップ
２０段部
２１放熱板
２２貫通孔
２３切欠部
２４モールド用樹脂
Ｃａ下金型
Ｃｂ上金型
Ｃ１，Ｃ４凹部
Ｃ２，Ｃ３凸部

Claims

絶縁基板上に形成された導体パターン上に電子部品を搭載することにより電気回路を構成し、前記絶縁基板を放熱板上に搭載し、絶縁ケースの側壁に端子をインサートモールドし、前記絶縁ケースを前記放熱板上に被せ、前記端子の下端部を前記導体パターン上に固着し、前記端子の他端部を前記絶縁ケースの前記側壁よりも外側または上側に導出する複合半導体装置の製造方法において、
前記端子の前記下端部と前記他端部との間の中間位置に少なくとも１つの貫通孔を形成し、前記端子のインサートモールド時に、下金型の凸部を前記端子の前記貫通孔に挿入すると共に、下金型の上面の一部と上金型の下面の一部とによって前記端子の中間位置を狭持することにより、インサートモールドされた後に前記端子の前記下端部が前記導体パターンに対して傾斜してしまうのを防止することを特徴とする複合半導体装置の製造方法。
前記貫通孔を前記絶縁ケースの前記側壁よりも外側あるいは内側に形成することを特徴とする請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法。
前記端子として主端子、信号端子および補助端子を設け、前記主端子、前記信号端子および前記補助端子の全部若しくは一部に、前記貫通孔および切欠部を形成することを特徴とする請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法。
前記端子として主端子を設け、前記主端子とは別個に他の端子として信号端子および補助端子を設け、前記主端子には前記貫通孔および切欠部を形成し、前記信号端子および前記補助端子には切欠部のみを形成し、前記信号端子および前記補助端子の前記切欠部を前記絶縁ケースの前記側壁よりも内側に配置することを特徴とする請求項１に記載の複合半導体装置の製造方法。