(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板上に設けた絶縁基板の表面に有する銅回路上に半田層を介して搭載される電力用半導体チップ、出力端子を、上記金属基板の周縁への熱硬化性樹脂ケースの接着と同時に半田付けする電力用半導体モジュールの製造方法において、上記出力端子が銅板を用いてその一方端を帯状支持部とし、その下方を所要幅に打ち抜いた短冊状として形成され、この短冊状部分を上記金属基板の周縁に包被される熱硬化性樹脂ケースの側壁部および底壁部に埋め込むようにして樹脂ケースと一体に形成するに当たって、上記出力端子の他方端を樹脂ケースの底壁部から露出させ、樹脂ケース成形後にこの露出した他方端を上記銅回路に接続可能に折り曲げて、上記銅回路への接続用折曲端面部とした電力用半導体モジュールの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体モジュールの製造方法において、銅板を用いてその一方端を帯状支持部とし、その下方を所要幅に打ち抜いた短冊状として形成される出力端子が複数個であり、熱硬化性樹脂ケースの側壁部及び底壁部に埋め込むようにして熱硬化性樹脂ケースと一体に形成した後に、この熱硬化性樹脂ケースから露出したそれぞれの他方端に形成する折曲端面部を何れも絶縁基板の表面に有する銅回路と接触可能に同じ高さに形成したことを特徴とする電力用半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力用半導体モジュールの製造方法に関し、特に半導体等に接続される出力端子が樹脂ケースと一体形成されている電力用半導体モジュールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、出力端子が樹脂ケースと一体成形によって該樹脂ケースに埋め込まれた構造の電力用半導体モジュールとして、例えば図１のものがある。図１において、２は鉄、銅あるいはアルミニウムなどを用いた金属基板であり、この金属基板２上に表面にパターン化された銅回路６ａ〜６ｄを形成した絶縁基板４が貼り付けられている。この絶縁基板４にはアルミナあるいは窒化アルミニウムが用いられている。上記絶縁基板４上の銅回路６ａ〜６ｃ上には半導体チップ８ａ、８ｂやその他のチップ８ｃが半田付けされている。
【０００３】
銅回路６ｄ上には、樹脂ケース１０の一方の側壁部１０ａおよびそれに連接する底壁部１０ｂにＬ字形状をなして埋め込まれている出力端子１２の上記底壁部１０ｂから突出している一方端の折曲端面部１２ｃが半田付けされている。また、樹脂ケース１０内には半導体チップ８ａや８ｂ等を超える高さまでゲル状の封止材２４が充填され、半導体チップ８ａや８ｂ等が保護されている。樹脂ケース１０内の封止材２４の上方には、プリント配線基板２６が配置され、その上には、半導体チップ８ａや８ｂ等を制御したり、保護したりするための部品２８ａ〜２８ｅが搭載されている。樹脂ケース１０の上部には、該ケース１０内の気密性を保持するために蓋３０が被せられている。
【０００４】
上記した図１の構成の電力用半導体モジュールにおいて、樹脂ケース１０の一方の側壁部１０ａおよびそれに連接する底壁部１０ｂに埋め込むようにして形成されている出力端子１２の従来の態様について説明すると、この出力端子１２は、図５（ａ）に示すように、コイル状に巻かれている所要幅の銅板４０を引き出し、所要長さＬに切断したのち、斜線部分４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを打ち抜き加工することによって、図５（ｂ）のような一方側（上面側）を共通の帯状支持部１８とする複数個の出力端子１２、１４、１６が得られる。上記帯状支持部１８で支持されている複数の出力端子１２、１４、１６は、上記打ち抜き加工と同時にそれぞれ図６のように所定位置で垂直部１２ａ、１４ａ、１６ａと水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂからなるＬ字状に折り曲げられ、その水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂの先端部は、図１の銅回路６ｄ上との半田付けができるようにさらに折り曲げられて折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃが形成される。
【０００５】
次いで、上記にて図６の形状にした帯状支持部１８で支持されている複数の出力端子１２、１４、１６を、所定の形状の樹脂ケース成形用のモールド（図示せず）の一方の側壁部から底壁部内にセットし、該モールド内にポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレートなどの熱硬化性樹脂液を流し込み、帯状支持部１８のやや下方を残して出力端子の垂直部１２ａ、１４ａ、１６ａを樹脂ケース１０の垂直部１０ａ内部に埋め込ませ、水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂはそれらの折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃが露出するするようにして、これらを樹脂ケース１０の側壁部１０ａに連接する底壁部１０ｂの表面に埋め込み、加熱硬化することにより、図７に示すような、樹脂ケース１０の成形と同時に該ケース内への出力端子１２、１４、１６の埋め込みを行うことができる。その後、樹脂ケース１０の上方に突出している出力端子１２、１４、１６の垂直部１２ａ、１４ａ、１６ａが接続している帯状支持部１８を切断する。
【０００６】
図１のように銅回路６ａ〜６ｃ上に半田層を介して半導体チップやその他の部品８ａ、８ｂ、８ｃが搭載され、銅回路６ｄ上にも半田層が形成されている絶縁基板４を有する金属基板２の縁端部に、シリコーンゴムを塗布し、このシリコーンゴム上に上記で得られた帯状支持部１８を切断した樹脂ケース１０を、該ケース１０の底壁部１０ｂから露出している出力端子１２、１４、１６の折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃが上記銅回路６ｄ上に搭載するようにして被せ、これをリフロー炉で加熱することにより、上記銅回路６ａ〜６ｃ上への半導体チップやその他の部品８ａ、８ｂ、８ｃの半田付け、銅回路６ｄ上への出力端子１２、１４、１６の折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃの半田付けと同時に金属基板２の縁端部への樹脂ケース１０の接着が行われ、図１に示すような構成の電力用半導体モジュールが得られるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、出力端子１２、１４、１６の他方端に折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃを形成した図６のような形状にした出力端子を、モールドを用いて熱硬化性樹脂の加熱成形により、図７に示すような樹脂ケース１０の成形と同時に該ケース内への出力端子１２、１４、１６の埋め込みを行う場合、ポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレートなどの熱硬化性樹脂による加熱成形後の冷却の際に、樹脂の肉厚部分の内部などにおいて、冷却速度が異なるために、得られた樹脂ケース１０の例えば底壁部１０ｂが図８のように内側に湾曲するという問題がある。そして、このように湾曲した樹脂ケース１０を金属基板２に適用すると、樹脂ケース１０内に埋め込まれている出力端子１２、１４、１６から露出していて、銅回路６ｄ１  、６ｄ２  、６ｄ３  上へ半田付けされるべきそれぞれの折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃのうち、例えば、１４ｃが半田層２０ｂには接触せず、従って出力端子１４だけは銅回路６ｄ２  上に半田付けされないという事態が生ずることとなり、半田付けの信頼性が損なわれ、その結果得られる半導体モジュールがその機能を充分に果たせないという問題が生じていた。
【０００８】
この発明は、上記に鑑みて、銅回路上に半田付けされる出力端子の折曲端面部の形成について検討し、樹脂ケースに埋め込まれて樹脂ケースと一体形成される出力端子の成形時において加熱あるいはその後の冷却過程で影響を受けることのないようにすることで、出力端子折曲端面部の銅回路との半田付けの信頼性を向上させたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電力用半導体モジュールの製造方法は、金属基板上に設けた絶縁基板の表面に有する銅回路上に半田層を介して搭載される電力用半導体チップ、出力端子を、上記金属基板の周縁への熱硬化性樹脂ケースの接着と同時に半田付けする電力用半導体モジュールの製造方法において、上記出力端子が銅板を用いてその一方端を帯状支持部とし、その下方を所要幅に打ち抜いた短冊状として形成され、この短冊状部分を上記金属基板の周縁に包被される熱硬化性樹脂ケースの側壁部及び底壁部に埋め込むようにして熱硬化性樹脂ケースと一体に形成するに当たって、上記出力端子の他方端を熱硬化性樹脂ケースの底壁部から露出させ、熱硬化性樹脂ケース成形後にこの露出した他方端を上記銅回路に接続可能に折り曲げて、上記銅回路への接続用折曲端面部としたものである。
【００１０】
請求項２に記載の電力用半導体モジュールの製造方法は、請求項１記載の半導体モジュールの製造方法において、銅板を用いてその一方端を帯状支持部とし、その下方を所要幅に打ち抜いた短冊状として形成される出力端子が複数個であり、熱硬化性樹脂ケースの側壁部および底壁部に埋め込むようにして熱硬化性樹脂ケースと一体に形成した後に、この熱硬化性樹脂ケースから露出したそれぞれの他方端に形成する折曲端面部を何れも絶縁基板の表面に有する銅回路と接触可能に同じ高さに形成したものである。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、銅板を用いてその一方端を帯状支持部とし、その下方を所要幅に打ち抜いて短冊状として形成された出力端子を、この短冊状部分を上記金属基板の周縁に包被される樹脂ケースの側壁部および底壁部内に埋め込むようにして熱硬化性樹脂ケースと一体に形成するに当たって、上記出力端子の他方端を樹脂ケースの底壁部から突出させ、樹脂ケース成形後にこの露出した他方端を折り曲げて折曲端面部とする構成としたことによって、上記出力端子の埋め込みと同時に行う熱硬化性樹脂ケースの成形に当たって、加熱、冷却の工程で歪みによって熱硬化性樹脂ケースに変形が生じた場合でも、銅回路上に半田付けされる出力端子の折曲端面部は樹脂ケース成形後に折り曲げ形成されるので、上記熱硬化性樹脂ケースの変形に全く影響を受けることなく、銅回路に接触するように形成することができ、出力端子折曲端面部の銅回路との半田付けの信頼性を大幅に向上させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、上記請求項１において、銅板を用いてその一方端を帯状支持部とし、その下方を所要幅に打ち抜いて形成される短冊状の出力端子が複数個であっても、熱硬化性樹脂ケースの側壁部内に埋め込むようにして熱硬化性樹脂ケースと一体に形成した後に、この熱硬化性樹脂ケースから突出しているそれぞれの他方端を折曲端面部とするので、たとえ複数個の出力端子であっても、何れも絶縁基板の表面に有する銅回路と接触するように同じ高さに折曲端面部を形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明について詳細に説明する。なお、この発明に係る電力用半導体モジュールの主要構成は、上記した図１と同様であるので、その説明は省略する。また、以下に示す図において、図１と同じ部位には同じ符号を用いた。
【００１４】
図２〜図４はこの発明で図１と同じ主要構成の電力用半導体モジュールを得るに当たって用いる出力端子の製造工程を示している。まず、図２は所要形状のモールドにより熱硬化性樹脂を用いて樹脂ケース１０を成形する際に、該樹脂ケース１０に埋め込まれる出力端子群Ａの斜視図である。この出力端子群Ａは、図５（ａ）に示すように、コイル状に巻かれている所要幅の銅板４０を引き出し、所要長さＬに切断したのち、斜線部分４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを打ち抜き加工することによって得られた、図５（ｂ）のような一方側（上面側）を共通の帯状支持部１８とする所要大きさの短冊状の複数の出力端子１２、１４、１６を、上記打ち抜き加工後にそれぞれ所定位置Ｓで垂直部１２ａ、１４ａ、１６ａと水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂにＬ字状に折り曲げられている。
【００１５】
このようにＬ字状に折り曲げられ、一方端が帯状支持部１８で接続している出力端子群Ａは、上述したように、樹脂ケース成形用の所要形状のモールド（図示せず）の一方の側壁部から底壁部内の所定位置に載置される。この時、出力端子群Ａは複数の出力端子１２、１４、１６の垂直部１２ａ、１４ａ、１６ａは、これらが接続している帯状支持部１８のやや下方がモールドの側壁部外へ露出するように載置する。また、出力端子１２、１４、１６のＳの位置でＬ字状に折り曲げられた水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂは、樹脂ケースに埋め込み成形後に銅回路上に接触させ、銅回路との半田付けを行う折曲端面部を形成するために要する所要長さをモールドの底壁部外へ露出するようにし、かつ樹脂ケース１０の底壁部１０ｂの上面に位置するように載置する。
【００１６】
上記のように出力端子群Ａをモールド内に載置したのち、該モールド内にポリフェニレンサルファイド、ポリブチレンテレフタレートなどの熱硬化性樹脂液を流し込み、加熱硬化することにより、図３（ａ）に示すように、出力端子１２、１４、１６の帯状支持部１８のやや下方の垂直部１２ａ、１４ａ、１６ａを埋め込み、Ｌ字状に折り曲げられた水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂはそれらの端部を露出させ、中程を底壁部１０ｂの上面に位置するように樹脂ケース１０で囲まれた出力端子群Ａが得られる。
【００１７】
次いで、上記で得られた図３（ａ）に示す出力端子群Ａは、図４（ａ）のように帯状支持部１８を切り離し、かつ樹脂ケース１０の底壁部１０ｂから外方へ露出している各出力端子１２、１４、１６の水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂの端面を折り曲げて折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃを形成する。この時、折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃは、図４（ｂ）のようにこれらがクリーム半田あるいは半田箔などの半田層を有している銅回路に充分に接触する同じ高さにそれぞれを調整して形成することができる。
【００１８】
出力端子群Ａを、上記したようにモールド内の所要位置に載置して熱硬化性樹脂による樹脂ケースの成形を行うとき、加熱後の冷却時に樹脂の肉厚の部分の内部が他の部分に比べて冷却速度が異なることから、図３（ｂ）のように樹脂ケース１０の底壁部１０ｂが内側に湾曲するような場合がある。この湾曲に伴って、出力端子１２、１４、１６の水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂの露出している部分の寸法に差異を生ずるが、この発明の出力端子群Ａにおいては、上述したようにクリーム半田あるいは半田箔などの半田層を有している銅回路上へ出力端子群Ａを半田付けする際の折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃを、図４のように樹脂ケース成形後に形成するため、出力端子１２、１４、１６の水平部１２ｂ、１４ｂ、１６ｂの露出している部分の寸法に多少差異があっても、各出力端子１２、１４、１６の折曲端面部１２ｃ、１４ｃ、１６ｃをクリーム半田あるいは半田箔などの半田層２０を有している銅回路上に接触するように、同じ高さに調整することができるのである。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の電力用半導体モジュールの製造方法においては、熱硬化性樹脂ケースと一体形成された出力端子であっても、内部の銅回路と確実に半田付けすることができるので、半田付けの信頼性が向上し、半導体モジュールとしての機能を充分に果たすことができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力用半導体モジュールの主要構成を示す説明図である。
【図２】この発明で用いる出力端子の形状の一例を示す説明図である。
【図３】この発明で用いる樹脂ケースと一体形成した出力端子の製造過程の一例を示す説明図である。
【図４】この発明で用いる樹脂ケースと一体形成した出力端子の製造過程の一例を示す説明図である。
【図５】出力端子の製造過程の一例を示す説明図である。
【図６】従来の出力端子を示す説明図である。
【図７】従来の樹脂ケースと一体形成した出力端子を示す説明図である。
【図８】樹脂ケースと一体形成した従来の出力端子と銅回路との半田付け時の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
２  金属基板
４  絶縁基板
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  銅回路
８ａ、８ｂ、８ｃ  半導体チップ
１０  樹脂ケース
１２、１４、１６  出力端子
１２ｃ、１４ｃ、１６ｃ  出力端子の折曲端面部
１８  帯状支持部
２０  半田層
【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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