JP3997927B2 - Method of soldering semiconductor element - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子のパッケージから導出された所定のリードを共通接続板に半田付けする半導体素子の半田付け方法および該半田付け方法を用いた半導体装置の半田付けの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の半導体素子の半田付け方法および該半田付け方法を用いた半導体装置においては、表面実装型の整流素子やブスバーに接続する外部端子をヒートシンクとしての金属ベースプリント配線板上に配列してその導体パターンに半田付け実装すると共に、前記ブスバーと前記外部端子とを半田付けするように構成している。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−279592号公報 (請求項1、図1、段落番号0012)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1ものにおいては、その構造上外部端子とブスバーとは個々に半田付けするもので、また外部端子の金属ベースプリント配線板上の半田付けはリフロー半田付けするものであり、外部端子とブスバーとは個々に半田付けするために生産性が悪いと言う問題があった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第1の目的は、複数の半導体素子のパッケージから導出した所定のリードの共通接続板への半田付けの生産性の向上を図るだけでなく、前記共通接続板の前記半田付け領域から延在した非半田付け領域への半田付着を防止するものである。
【0006】
また、第2の目的は、複数の半導体素子のパッケージから導出した所定のリードの共通接続板への半田付けと、他のリードの制御基板への半田付けとが必要なものにおいて、半田付けの生産性の向上、共通接続版への無用な半田付着の防止を図るものである。
【0007】
さらに、第3の目的は、共通接続板へのリードの半田付け作業性の向上を図るものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明は、パッケージからリードを導出した複数の半導体素子の所定のリードを共通接続板を貫通させ、該リードの先端を前記共通接続板の半田付け面に半田付けすると共に、前記半田付け面より突出する前記共通接続板の一端には半田が付着しないようにした半導体素子の半田付け方法において、前記半田付け面より前記一端側に延在する前記共通接続板を前記半田付け面より凹むように第1の中間部より折り曲げる第1の折り曲げ工程と、その後前記一端が半田槽に非浸漬状態で前記リードの先端と前記半田付け面とを前記半田槽の上面部に浸漬させ半田付けする浸漬半田付け工程と、その後前記共通接続板の前記第1の中間部より先端側の第2の中間部より、その先端が前記半田付け面より突出するように折り曲げる第2の折り曲げ工程とからなるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1乃至図4に基づき実施の形態1について説明する。図1は周知の3相インバータの回路図で、U相用、V相用、W相用の樹脂封止型のパワーモジュールからなる半導体素子PMuと、PMvと、PMwとを用い構成してなるものである。図2は半導体素子PMuの平面図、図3は半導体素子PMuの右側面図、図4は半導体素子PMuと、PMvと、PMwとを用いた半導体装置の構成および半田付け方法の説明図である。
【0015】
次に図1について詳細に説明する。図において半導体素子PMuは、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタの意味で以下単にIGBTと称す)1と該IGBT1と逆並列に接続されたフリーホイルダイオード2とから半導体素子群3と、IGBT4と該IGBT4と逆並列に接続されたフリーホイルダイオード5とからなる半導体素子群6とを直列接続してなるもので、これらを封止樹脂で構成されるパッケージ7内に封止してなるもので、パッケージ7の周縁部に半導体素子群3、4の外部接続用のリードL1乃至L7が導出されてなるものである。なお半導体素子PMvおよびPMwの構成はPMuと同じにつき各符号の詳細な説明は省略する。なお、符号10、13、17および20は半導体素子群3、6に相当する半導体素子群を示すものである。また、Pは直流電源(図示せず)の正極に接続される端子で、リードL1、L8およびL15に接続され、本発明の共通接続板となるものである。Nは端子Pと対をなすもので、前記直流電源の負極に接続される端子で、リードL6、L13およびL20に接続され、本発明の共通接続板となるものである。
【0016】
次に図1の回路の動作について説明する。端子P、N間に前記直流電源より直流電圧を印加した状態で、駆動回路(図示せず)よりリードL2、L4、L9、L11、L16およびL18にインバータ制御のための所定のゲート信号を供給することで、IGBT1、4、8、11、15および18が所定のスイッチング動作を行いリードL7、L14およびL21から3相交流電圧を負荷(図示せず)に出力し、前記負荷のインバータ制御が行なわれる。なお、フリーホイルダイオード2、5、9、12、16および19の動作については周知の通りであるので説明を省略する。
【0017】
次に半導体素子PMu、PMvおよびPMwの構造をPMuを代表例として、特にリードL1乃至L7のパッケージ7からの導出について図2および図3について説明する。図2は半導体素子PMuの平面図で、リードL1乃至L7の配置を示すものである。図3は図2の平面図に対する右側面図で、パッケージ7からのリードL1乃至L7の導出形状を示すもので、所謂周知のDIP型ICと同様な構成である。
【0018】
次に、半導体素子PMu、PMvおよびPMwのリードの半田付け方法および該半田付け方法を用いた半導体装置を図4に基づき説明する。図において板状の端子Pは、該端子Pの表主面に載置された半導体素子PMu、PMvおよびPMwのリードL1、L8およびL15が端子Pを貫通し、その先端が端子Pの裏主面に半田付けされ、リードL1、L8およびL15の共通接続板となるもので、その半田付け方法は半田付けが必要な端子を半田槽27内の溶融半田28に浸漬し、所謂半田ディップによる半田付けを行なうものである。この場合、端子Pの半田付け領域より延在した一端の非半田付け領域は、半田付けに際し、図4に破線で示すように、前記非半田付け領域を前記裏主面よりパッケージ7、14、21側に一旦後退するように折り曲げる折り曲げ部22および23を設け、半田付けが完了した後矢印Aの方向に折り曲げ実線で示す形状に折り曲げる折り曲げ部24を設けたものである。また、図4においては図示されていないが端子Nと、リードL6、L13、L20との半田付けについても端子Pと、リードL1、L8、L15との半田付けと同様の半田付けがなされたものである。なお半田付けが不要なその他の端子については、半田槽27内の溶融半田28に浸漬しないように配置されてなるものである。
【0019】
このような半田付け方法によると、リードや端子の非半田領域の半田付着の防止を図り得ると共に、端子Pと、リードL1、L8およびL15との半田付け、および端子Nと、リードL6、L13、L20との半田付けを夫々同時に行なうことができ、半田付けの生産性向上をも図り得る効果がある。
【0020】
実施の形態2.
図5に基づき実施の形態2について説明する。なお、図5は実施の形態2における半導体素子の半田付け方法および該半田付けを用いた半導体装置の構成を示すものである。図において、25は制御基板で、半導体素子PMuの制御用リードL2乃至L5、半導体素子PMvの制御用リードL9乃至L12、および半導体素子PMwの制御用リードL16乃至L19が表主面から裏主面へ貫通し、その先端が前記裏主面に形成された所定の回路パターン(図示せず)と半田付けされてなるものである。26は制御基板25の表主面に実装され電気回路を構成する抵抗等からなる電気部品である。そして、端子P、Nの半田付け領域部の表主面と制御基板25の裏主面とは互いに対向するように配置されてなるものである。なお、その他の符号の説明は実施の形態1の符号と同一若しくは相当するものであるため説明を省略する。また、この実施の形態2は実施の形態1に制御基板25を付加したもので、回路の動作も実施の形態1と実質的に同一であるため説明を省略する。
【0021】
次に半導体素子PMu、PMvおよびPMwの半田付け方法について説明する。半田付けに備え、先ず、実施の形態1と同じ要領で半導体素子PMu、PMvおよびPMwのリードL1、L8、L15は制御基板25を貫通させ、且つ端子Pの表主面から裏主面へ、またリードL6、L13、L20は制御基板25を貫通させ、且つ端子Nの表主面から裏主面へ夫々貫通させ、それらの先端が端子P、Nの裏主面から所定量突出するように実装すると共に、半導体素子PMu、PMvおよびPMwの制御用リードL2乃至L5、L9乃至L12、L16乃至L19を制御基板25の表主面から裏主面へ夫々貫通させ、それらの先端が制御基板25の裏主面から所定量突出するように実装する。
【0022】
次に、端子PおよびNが破線の形状において、半田槽27内に溶解半田28の表面に制御基板25の裏主面が接するように浸漬し、その後、半田槽27から引き上げることで、リードL1、L8、L15の先端が端子Pの裏主面へ、リードL6、L13、L20の先端が端子Nの裏主面へ、制御用リードL2乃至L5、L9乃至L12、L16乃至L19の先端が制御基板25の裏主面の所定の回路パターンへ夫々半田付けされる。その後、端子Pを折り曲げ部24で折り曲げることで、端子Pの一端の非半田付け領域への半田付着が防止される。なお、端子Nの一端の非半田付け領域に関しても、端子Pと同様に半田付着を防止することができる。
【0023】
このように、端子P、Nのみならず、制御基板25を備えた半導体装置においても半導体素子PMu、PMvおよびPMwのリードと、端子P、Nおよび制御用基板との半田付けを同時に行なうことができ、その結果、リードや端子P、Nの非半田付け領域への半田付着の防止を図り得ると共に、半田付けの生産性向上を図ることができ、さらには、端子P、Nの半田付け領域部の表主面と、制御基板25の裏主面とを対向させたことで、半導体装置の平面寸法の小型化をもは図り得る効果がある。
【0024】
なお、半導体素子PMu、PMvおよびPMwのリードの半田付けに先立つ端子P、N、制御基板25への実装順序が特定されるものではないことは言うまでもない。
【0025】
実施の形態3.
図6に基づき実施の形態3について説明する。なお、図6は実施の形態3における半導体素子の半田付け方法および該半田付けを用いた半導体装置の構成を示すものである。この実施の形態3が実施の形態2と異なる点は、端子P、Nの裏主面と、制御基板25の裏主面とを同一平面としたことである。その他の構成は実施の形態2と同一につき説明を省略する。
【0026】
このように構成されたものにおいては、端子P、Nの表主面への無用な半田付着を防止することができる。
【0027】
なお、端子P、Nの裏主面と、制御基板25の裏主面とは全く同一平面でなく、ほぼ同一平面であっても良い。
【0028】
実施の形態4.
図7に基づき実施の形態4について説明する。図は端子P、Nに対するリードL1、L8、L15およびリードL6、L13、L20の実装の変形例について説明するためのもので、代表例として端子Pと、半導体素子PMuのリードL1との関係について例示するものである。図において、Paは端子Pをプレス加工により表主面から裏主面へ貫通するように部分的にうち抜き形成された打ち抜き部で、該打ち抜き部PaにリードL1を嵌入させ、即ち、リードL1が端子Pの裏主面に沿って配置された状態において、半田槽27の溶融半田28に浸漬し、その後、引き上げることで半田付けを行なうものである。
【0029】
このように構成されたものにおいては、端子P、Nを溶融半田に浸漬時の反力を低減することができ、従って、特に手作業による半田付け作業の前記反力による不安定性を低減できる効果がある。
【0030】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、パッケージからリードを導出した複数の半導体素子の所定のリードを共通接続板を貫通させ、該リードの先端を前記共通接続板の半田付け面に半田付けすると共に、前記半田付け面より突出する前記共通接続板の一端には半田が付着しないようにした半導体素子の半田付け方法において、前記半田付け面より前記一端側に延在する前記共通接続板を前記半田付け面より凹むように第1の中間部より折り曲げる第1の折り曲げ工程と、その後前記一端が半田槽に非浸漬状態で前記リードの先端と前記半田付け面とを前記半田槽の上面部に浸漬させ半田付けする浸漬半田付け工程と、その後前記共通接続板の前記第1の中間部より先端側の第2の中間部より、その先端が前記半田付け面より突出するように折り曲げる第2の折り曲げ工程とからなることにより、前記共通接続板の一端への半田付着の防止を図り、しかも生産性に優れた半田付けを行い得る半導体素子の半田付け方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における回路図と半導体素子の関係を示す図である。
【図2】 本発明の実施の形態1における半導体素子の平面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1における半導体素子の右側面図である。
【図4】 本発明の実施の形態1における半導体装置の構成および半田付け方法の説明図である。
【図5】 本発明の実施の形態2における半導体装置の構成および半田付け方法の説明図である。
【図6】 本発明の実施の形態3における半導体装置の構成および半田付け方法の説明図である。
【図7】 本発明の実施の形態4における半導体素子半田付け方法の説明図である。
【符号の説明】
PMu 半導体素子、 PMv 半導体素子、 PMw 半導体素子、 7パッケージ、 14 パッケージ、 21 パッケージ、 P 端子、 Pa 打ち抜き部、 N 端子、 L1 リード、 L2 リード、 L3 リード、L4 リード、 L5 リード、 L6 リード、 L8 リード、 L9 リード、 L10 リード、 L11 リード、 L12 リード、 L13 リード、 L15 リード、 L16 リード、 L17 リード、 L18 リード、 L19 リード、 L20 リード、 22 折り曲げ部、 23 折り曲げ部、 24 折り曲げ部、 25 制御基板、 27 半田槽、 28溶融半田。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for soldering a semiconductor element in which a predetermined lead derived from a package of the semiconductor element is soldered to a common connection plate, and an improvement in soldering of a semiconductor device using the soldering method.
[0002]
[Prior art]
In a conventional soldering method of this type of semiconductor element and a semiconductor device using the soldering method, external terminals connected to a surface mount type rectifying element or bus bar are arranged on a metal base printed wiring board as a heat sink. In addition, the bus bar and the external terminal are soldered and mounted on the conductor pattern.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-279592 (Claim 1, FIG. 1, paragraph number 0012)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In Patent Document 1, the external terminals and bus bars are individually soldered because of their structure, and the external terminals are soldered on the metal base printed wiring board by reflow soldering. There is a problem that productivity is poor because of individual soldering.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object thereof is to improve the productivity of soldering a predetermined lead derived from a package of a plurality of semiconductor elements to a common connection plate. In addition to the above, solder adhesion to the non-soldering area extending from the soldering area of the common connection plate is prevented.
[0006]
A second object is to solder a predetermined lead derived from a package of a plurality of semiconductor elements to a common connection plate and to solder another lead to a control board. It is intended to improve productivity and prevent unnecessary solder adhesion to the common connection plate.
[0007]
Furthermore, the third object is to improve the soldering workability of the leads to the common connection plate.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, predetermined leads of a plurality of semiconductor elements from which leads are led out from a package are passed through a common connection plate, and tips of the leads are soldered to a soldering surface of the common connection plate. In a method of soldering a semiconductor element in which solder does not adhere to one end of the protruding common connection plate, the common connection plate extending from the soldering surface to the one end side is recessed from the soldering surface. a first bending step of bending than the first intermediate portion, then dipping solder the end soldered is immersed and the tip with the soldering surface of the lead on the upper surface of the solder bath in a non-immersed state in a solder bath An attaching step, and then a second bending of the common connecting plate from the second intermediate portion on the tip side of the first intermediate portion so that the tip protrudes from the soldering surface. It is made of the extent.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of a known three-phase inverter, which is configured using semiconductor elements PMu, PMv, and PMw composed of resin-sealed power modules for U phase, V phase, and W phase. Is. 2 is a plan view of the semiconductor element PMu, FIG. 3 is a right side view of the semiconductor element PMu, and FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of a semiconductor device using the semiconductor elements PMu, PMv, and PMw and a soldering method. .
[0015]
Next, FIG. 1 will be described in detail. In the figure, a semiconductor element PMu includes a
[0016]
Next, the operation of the circuit of FIG. 1 will be described. A predetermined gate signal for inverter control is supplied to leads L2, L4, L9, L11, L16 and L18 from a drive circuit (not shown) in a state where a DC voltage is applied between the terminals P and N from the DC power supply. As a result, the
[0017]
Next, the structure of the semiconductor elements PMu, PMv, and PMw will be described with reference to FIG. 2 and FIG. FIG. 2 is a plan view of the semiconductor element PMu and shows the arrangement of the leads L1 to L7. FIG. 3 is a right side view with respect to the plan view of FIG. 2 and shows a lead-out shape of the leads L1 to L7 from the
[0018]
Next, a method of soldering leads of the semiconductor elements PMu, PMv and PMw and a semiconductor device using the soldering method will be described with reference to FIG. In the figure, a plate-like terminal P has leads L1, L8 and L15 of the semiconductor elements PMu, PMv and PMw placed on the front main surface of the terminal P passing through the terminal P, and the tip thereof is the back main of the terminal P. Soldered to the surface to be a common connection plate for the leads L1, L8, and L15. The soldering method involves immersing a terminal that needs to be soldered in the
[0019]
According to such a soldering method, it is possible to prevent the solder from adhering to the non-solder area of the lead and the terminal, to solder the terminal P to the leads L1, L8 and L15, and to the terminal N and the leads L6 and L13. , L20 can be soldered at the same time, and the productivity of soldering can be improved.
[0020]
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a method of soldering a semiconductor element and a configuration of a semiconductor device using the soldering in the second embodiment. In the figure,
[0021]
Next, a method for soldering the semiconductor elements PMu, PMv, and PMw will be described. In preparation for soldering, first, the leads L1, L8, and L15 of the semiconductor elements PMu, PMv, and PMw are penetrated through the
[0022]
Next, when the terminals P and N are in the shape of broken lines, the lead L1 is immersed in the
[0023]
As described above, not only the terminals P and N but also the semiconductor device including the
[0024]
Needless to say, the order of mounting the terminals P and N and the
[0025]
A third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a method of soldering a semiconductor element and a configuration of a semiconductor device using the soldering in the third embodiment. The difference between the third embodiment and the second embodiment is that the back main surfaces of the terminals P and N and the back main surface of the
[0026]
In such a configuration, it is possible to prevent unnecessary solder adhesion to the front main surfaces of the terminals P and N.
[0027]
Note that the back main surface of the terminals P and N and the back main surface of the
[0028]
Embodiment 4 FIG.
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. The figure is for explaining a modified example of mounting the leads L1, L8, L15 and the leads L6, L13, L20 with respect to the terminals P, N. As a representative example, the relationship between the terminal P and the lead L1 of the semiconductor element PMu. This is just an example. In the drawing, Pa is a punched portion that is partially punched out so as to penetrate the terminal P from the front main surface to the back main surface by pressing, and the lead L1 is inserted into the punched portion Pa, that is, the lead L1. Is placed in the
[0029]
In such a configuration, the reaction force when the terminals P and N are immersed in the molten solder can be reduced, and thus the instability due to the reaction force in the soldering work by manual work in particular can be reduced. There is.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, the present invention allows a predetermined lead of a plurality of semiconductor elements derived from a package to pass through a common connection plate, and solders the tip of the lead to the soldering surface of the common connection plate. In the method of soldering a semiconductor element in which solder does not adhere to one end of the common connection plate protruding from the soldering surface, the common connection plate extending from the soldering surface to the one end side is soldered. a first bending step of bending than the first intermediate portion so as to be recessed from the surface causes a subsequent tip and the soldering surface of the lead said one end in a non-immersed state in a solder bath immersion in an upper surface portion of the solder bath Immersion soldering step for soldering, and then bending so that the tip protrudes from the soldering surface from the second intermediate portion of the common connection plate on the tip side of the first intermediate portion. A second bending step, which prevents solder adhesion to one end of the common connection plate, and provides a soldering method for a semiconductor element capable of performing soldering with excellent productivity. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a circuit diagram and a semiconductor element in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the semiconductor element in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a right side view of the semiconductor element in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of a semiconductor device and a soldering method according to the first embodiment of the present invention.
5 is an explanatory diagram of a configuration of a semiconductor device and a soldering method according to a second embodiment of the present invention. FIG.
6 is an explanatory diagram of a configuration of a semiconductor device and a soldering method according to a third embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a semiconductor element soldering method according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
PMu semiconductor element, PMv semiconductor element, PMw semiconductor element, 7 package, 14 package, 21 package, P terminal, Pa punched part, N terminal, L1 lead, L2 lead, L3 lead, L4 lead, L5 lead, L6 lead, L8 Lead, L9 lead, L10 lead, L11 lead, L12 lead, L13 lead, L15 lead, L16 lead, L17 lead, L18 lead, L19 lead, L20 lead, 22 bent part, 23 bent part, 24 bent part, 25
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