(57)【要約】【課題】半導体素子の端子から放熱板に通じる隙間が生じにくく、高い雷サージ耐量が得られる半導体装置を提供する。【解決手段】底部１２ａを放熱板１４で構成したケース１２の内底面に、端子１１ｂを素子本体１１ａより突出させた半導体素子１１が貼着され、その上方に端子１１ｂと接続されるプリント基板１６が配設されて、ケース１２内に封入樹脂１８を充填して封止した半導体装置１０において、封入樹脂１８と、放熱板１４との間には、素子本体１１ａの下部を隠す程度に、封入樹脂１８よりも粘性の高い第２の樹脂１７が充填されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部を放熱板で構成したケースの内底面に、端子を素子本体より突出させた半導体素子が貼着され、その上方に該端子と接続されるプリント基板が配設されて、該ケース内に封入樹脂を充填して封止した半導体装置において、
上記封入樹脂と、上記放熱板との間には、上記素子本体の下部を隠す程度に、上記封入樹脂よりも粘性の高い第２の樹脂が充填されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記ケースは、ケース枠体の上下開口の一方に上記放熱板を固着してなり、
上記第２の樹脂は、上記放熱板を上記ケース枠体に固着させるための接着剤で構成されている半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記半導体素子は、すくなくとも上記素子本体の底部と、該素子本体より突出された端子とを底面視で覆い隠す程度の寸法の絶縁性貼着テープによって、上記放熱板に貼着されている半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子付き半導体素子を放熱板よりなるケースの内底面に貼着し、ケースに樹脂を充填して封止してなる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の半導体装置では、ケースに内装されたトライアックなどの半導体素子が使用中に発熱するため、底部を兼ねたアルミなどからなる放熱板に取り付けられることが通例である（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
図９は、この種の半導体装置の内部構造を示す概略縦断面図である。このものは、半導体素子を内装、貼着するケースの底部が放熱板（アルミ板）で構成されたものである。
【０００４】
この半導体装置１００は、まずトライアック１０１を両面テープ１０５にて放熱板１０４に固定し、その放熱板１０４を四周壁よりなるケース枠体１０３に接着剤１０７にて接着し、そのケース１０２の上方開口１０２ａからプリント基板１０６を挿着して半田付けを行い、最後に封入樹脂１０８にて封止することで製造される。この封入樹脂１０８は、プリント基板１０６の下方など、ケース１０２内の隅々まで行き渡らせるために粘性の低いものが使用されている。
【０００５】
このような構造であるため、半導体素子１０１の本体１０１ａから突出した端子１０１ｂと、アルミ板１０４との間には所定の沿面距離が得られ、端子１０１ｂの周囲に充填された樹脂１０８によって、端子１０１ｂとアルミ板１０４との間の絶縁性は保たれている。
【特許文献１】実開平７−２２５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図９のものでは、封止のための樹脂として粘性の低いものを使用しているため、樹脂１０８の硬化時に、樹脂１０８に含まれている溶剤が揮発する際に気泡が発生し、その気泡が、硬化した樹脂層１０８内に残ってしまうことがある。このような気泡や、それが連なってできるピンホールが樹脂層１０８内に残れば、当然に端子１０１ｂと放熱板１０４との絶縁性は低くなり、気泡によってトライアック１０１の本体と、充填された樹脂１０８との間に界面隙間ができれば、十分な雷サージ耐量を得られない可能性もある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮して提案されたもので、その目的は、半導体素子の端子から放熱板に通じる隙間が生じにくく、高い雷サージ耐量が得られる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の半導体装置は、底部を放熱板で構成したケースの内底面に、端子を素子本体より突出させた半導体素子が貼着され、その上方に該端子と接続されるプリント基板が配設されて、ケース内に封入樹脂を充填して封止した半導体装置において、封入樹脂と、放熱板との間には、素子本体の下部を隠す程度に、封入樹脂よりも粘性の高い第２の樹脂が充填されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の半導体装置では、ケースはケース枠体の上下開口の一方に放熱板を固着してなり、第２の樹脂は放熱板をケース体に固着させるための接着剤で構成されている。
【００１０】
請求項３に記載の半導体装置は、半導体素子は、すくなくとも上記素子本体の底部と、素子本体より突出された端子とを底面視で覆い隠す程度の寸法の絶縁性貼着テープによって、放熱板に貼着されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の半導体装置では、封入樹脂と放熱板との間に、端子から放熱板に至る素子本体の樹脂との界面に隙間が生じないように、封入樹脂よりも粘性の高い第２の樹脂を充填するようにしている。粘性の高い第２の樹脂は、溶剤の含有率が低いため、樹脂の硬化時に溶剤の揮発により発生する気泡はすくなく、素子本体の側部に沿って気泡による隙間ができる可能性も低い。そのため、雷サージ耐量の十分に高い半導体装置を提供できる。
【００１２】
請求項２に記載の半導体装置によれば、第２の樹脂が、ケース枠体の上下開口の一方に底部として放熱板を固着させる接着剤で構成されているため、放熱板を固着する際に十分な量の接着剤を注入するだけで、素子本体と第２の樹脂との密着性の高い装置を簡易に製造できる。
【００１３】
請求項３に記載の半導体装置によれば、半導体素子は、すくなくとも素子本体の底部と、素子本体より突出された端子とを底面視で覆い隠す程度の寸法の絶縁性貼着テープによって、上記放熱板に貼着されているため、端子と放熱板との沿面距離を長くとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図３は、本発明の第１の実施形態を示す半導体装置の外観斜視図である。図１は図３のＡ−Ａ線矢視縦断面図であり、図２は同半導体装置の分解斜視図である。
【００１６】
この半導体装置１０は、底部１２ａをアルミ放熱板１４で構成したケース１２内にトライアックなどの半導体素子１１を配設し、さらにその上に、その半導体素子１１に接続されるプリント基板１６を内装し、２種の樹脂１７，１８で封止した構造となっている。なお、図２に示されている１２ｅはネジ孔であり、対向する短辺側にはネジ着用の切欠き（図７を参照）が形成されている。
【００１７】
この放熱板１４は、半導体素子１１の使用中に発する熱を放出する作用を有しているとともに、アースとしても作用する。
【００１８】
半導体素子１１の３本の端子１１ｂは、素子本体１１ａの側面より、ケース内底面１２ｂにほぼ平行に突出し、途中で折曲して上方に向いた形状とされる。また、素子本体１１ａは、その底面が両面テープ１５Ａを介して放熱板１４よりなる底部１２ａ（内底面１２ｂ）に貼着されている。この両面テープ１５Ａは、製造段階において半導体素子１１を底部１２ａに仮固定するもので、素子本体１１ａの底部のほぼ全面に対して貼り付けされることが望ましい。
【００１９】
ケース１２内には、この半導体素子１１の上方に、電子部品（図示省略）を実装したプリント基板１６がケース１２内に設けた台座部１２ｃに載置されて装着されている。半導体素子１１の３本の端子１１ｂは、プリント基板１６のスルーホール１６ａの内壁に形成した導電パターンに接続されて、スルーホール１６ａから突出している。なお、プリント基板１６には、後述する封入樹脂１８の充填路を構成する開口１６ｂが形成されているとともに、４本の外部端子１６ｃが突出形成されており、その上端はケース１２の開口１２ｄより突出している。
【００２０】
また、ケース１２内には、これらの半導体素子１１、プリント基板１６を封止するために、ケース１２の上方開口１２ｄを塞ぐ封入樹脂１８と、その下方に充填される第２の樹脂１７とによる２層の樹脂層が形成されている。内底面１２ｂを覆う樹脂層１７は、粘性の高いペースト状の樹脂を充填して硬化させたもので、例えば放熱板１４をケース枠体１３に固着させるための接着剤を使用できるが、それには限定されない。この第２の樹脂１７による樹脂層は、底面全体を覆うとともに、素子本体１１ａの下部をも覆い隠して、端子１１ｂの突出部１１ｂａのやや下の位置から放熱板１４に至るまでの素子本体１１ａの側面部と密着している。
【００２１】
なお図例では、第２の樹脂１７を端子１１ｂの突出部１１ｂａのやや下方の高さまで充填しているが、端子１１ｂの水平部１１ｂｂが埋まる程度に多量の第２の樹脂１７を注入してもよい。
【００２２】
一方、上部の樹脂層を形成する封入樹脂１８は、遮光性のエポキシ系の樹脂などよりなる。この封入樹脂１８は、すべての内装部材をケース１２内に装着させてから注入され、注入された樹脂１８がプリント基板１６の下方など隅々まで行き渡るように、第２の樹脂１７よりも粘性の低い液状（溶剤含有量の多い）のものが好適に使用される。
【００２３】
なお、この半導体装置１０の製造手順については、後述の第２の実施形態において説明する。
【００２４】
このように、この半導体装置１０は、ケース１２内に充填された樹脂層が２層であり、内底面１２ｂに貼着された半導体素子１１の本体１１ａの側面の途中まで充填された樹脂層が粘性の高い第２の樹脂１７によるものであるため、端子１１ｂと放熱板１４との間には、硬化の際に揮発する溶剤による気泡の発生はすくない。そのため、樹脂層内に気泡が残る可能性も低く、第２の樹脂１７と素子本体１１ａとの密着性がよく、第２の樹脂１７と素子本体１１ａとの界面には気泡による隙間は形成されにくい。その結果、絶縁耐電圧が大きく、雷サージ耐量の十分に高い半導体装置１０を構成できる。
【００２５】
ついで、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置について説明する。
【００２６】
図４は、図３のＡ−Ａ線に対応した同半導体装置の概略縦断面図である。図５は、同半導体装置の分解斜視図である。
【００２７】
本実施形態においては、半導体素子１１は絶縁性貼着テープ１５Ｂ（以下、絶縁テープという。）によって放熱板１４に貼着されており、その絶縁テープ１５Ｂは、素子本体１１ａの底部に加えて、素子本体１１ａの側面から突出する端子１１ｂを底面視で覆い隠す程度の寸法のものが使用される。つまり、平面視では、端子１１ｂを含む半導体素子１１全体が絶縁テープ１５Ｂに内包されている。
【００２８】
また、ケース１２内には、第１の実施形態と同様に、封入樹脂１８と第２の樹脂１７とが充填されている。なお、他の構成については、第１の実施形態と同様であるため、それらについては同一の符号を付して、それらの説明は省略する。
【００２９】
このような構造によれば、素子本体１１ａの突出部１１ｂａの下方側で、樹脂層との間の界面に隙間ができても、突出部１１ｂａの鉛直下方を覆うように絶縁テープ１５Ｂが貼着されているため、沿面距離を十分に長くとることができ、高い雷サージ耐量が得られる。
【００３０】
また、絶縁テープ１５Ｂは、底面視で端子１１ｂの水平部１１ｂｂ全体を隠すように放熱板１４に貼着されているため、第２の樹脂１７による効果とあいまって、端子１１ｂと放熱板１４との間の絶縁性を高めることができる。
【００３１】
つぎに、図４に示した半導体装置１０の製造工程について説明する。
【００３２】
図６は、同半導体装置１０の製造工程（第２の樹脂１７を注入するまで）の一例を示す図である。また、図７は第２の樹脂１７を注入した状態を示す平面図であり、図８はプリント基板１６を取り付けた状態を示す平面図である。
【００３３】
まず、アルミ放熱板１４上の所定位置に、半導体素子１１を絶縁テープ１５Ｂでもって貼着し、その放熱板１４に、半導体素子１１を取り付けた面がケース１２の内底面となるようケース枠体１３を被せ、第２の樹脂１７を兼用させた接着剤をケース１２内の素子本体１１ｂの下部が隠れる程度に流し込んで、放熱板１４とケース枠体１３とを固着させる（図６，７を参照）。
【００３４】
ついで、底部１２ａが形成されたケース１２内にプリント基板１６を挿着し、突出した端子１１ｂと、プリント基板１６のスルーホール１６ａの導電パターンとを導電可能に半田付けする（図８を参照）。最後に、封入樹脂１８をケース１２内に流し入れ、プリント基板１６に設けた開口１６ｂを通じてプリント基板１６の下方空間にも樹脂を充填させるとともに、ケース１２の開口１２ｄが塞がれるまで充填させて、全体を封止する。
【００３５】
第２の樹脂１７は粘性が高いため、ケース１２内の微細箇所まで行き渡らせるのに時間を要する。そのため、上記手順に示すように、プリント基板１６を挿着するまえの開放された状態で、半導体素子１１の端子１１ｂの下方が埋まる程度に注入することが望ましい。なお、プリント基板１６を挿着してからプリント基板１６に設けた開口１６ｂを通じて注入するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施例である半導体装置の図３のＡ−Ａ線矢視概略縦断面図である。
【図２】同半導体装置の分解斜視図である。
【図３】同半導体装置の外観斜視図である。
【図４】本発明の第２実施例である半導体装置の図３のＡ−Ａ線矢視概略縦断面図である。
【図５】同半導体装置の分解斜視図である。
【図６】同半導体装置の製造工程（第２の樹脂を注入するまで）の一例を示す斜視図である。
【図７】同半導体装置の製造途中（第２の樹脂を注入した後）を示す平面図である。
【図８】同半導体装置の製造途中（基板を取り付けた後）を示す平面図である。
【図９】従来の半導体装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０      半導体装置
１１      半導体素子
１１ａ      素子本体
１１ｂ      端子
１１ｂａ      突出部
１１ｂｂ      水平部
１１ｂｃ      折曲部
１２      ケース
１２ａ      底部
１２ｂ      内底面
１２ｃ      台座部
１２ｄ      開口
１２ｅ      ネジ孔
１３      ケース枠体
１４      放熱板
１５Ａ      両面テープ
１５Ｂ      絶縁貼着テープ
１６      プリント基板
１６ａ      スルーホール
１６ｂ      開口（充填路）
１６ｃ      外部端子
１７      第２の樹脂（による樹脂層）
１８      封入樹脂（による樹脂層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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