(57)【要約】【課題】製造コストの上昇を抑制し、かつ、端子の放熱性が良好な半導体装置を実現可能な技術を提供することを目的とする。【解決手段】半導体装置１００は、ベース板４と、ベース板４の上面に設けられた絶縁基板２と、絶縁基板２の上面に設けられた導電パターン１と、導電パターン１の上面に配置された半導体チップ３と、ベース板４、絶縁基板２、導電パターン１および半導体チップ３を囲繞するケース５と、ケース５の内部を封止する封止樹脂７と、ケース５に配置された外部接続端子６とを備えている。外部接続端子６の一端部は、導電パターン１に接続され、ケース５の周壁部５ａに、外部接続端子６の他端部が挿入される端子挿入部５ｃが設けられ、外部接続端子６の他端部が端子挿入部５ｃに挿入された状態で、外部接続端子６における他端部を除く部分は封止樹脂７により封止された。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板と、
前記ベース板の上面に設けられた絶縁基板と、
前記絶縁基板の上面に設けられた導電パターンと、
前記導電パターンの上面に配置された半導体チップと、
前記ベース板、前記絶縁基板、前記導電パターンおよび前記半導体チップを囲繞するケースと、
前記ケースの内部を封止する封止樹脂と、
前記ケースに配置された外部接続端子と、
を備え、
前記外部接続端子の一端部は、前記導電パターンに接続され、
前記ケースの周壁部に、前記外部接続端子の他端部が挿入可能な端子挿入部が設けられ、
前記外部接続端子の前記他端部が前記端子挿入部に挿入された状態で、前記外部接続端子における前記他端部を除く部分は前記封止樹脂により封止された、半導体装置。
【請求項２】
前記ベース板、前記絶縁基板および前記導電パターンは一体的に形成された、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外部接続端子の前記他端部に、複数の外部接続部が設けられた、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記外部接続端子の前記他端部に、ねじの軸部が挿通可能な固定用穴が設けられた、請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記外部接続端子は複数設けられ、
前記端子挿入部は、互いに隣接する位置に複数設けられ、
複数の前記外部接続端子の前記他端部が複数の前記端子挿入部にそれぞれ挿入された状態で、複数の前記外部接続端子における前記他端部を除く部分は前記封止樹脂により封止された、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記外部接続端子の前記他端部に、プレスフィット部が設けられた、請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
前記外部接続端子の前記他端部に、コネクタ部が設けられた、請求項１記載の半導体装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置を製造する製造方法であって、
前記外部接続端子の前記一端部は、超音波接合を用いて前記導電パターンに接合された、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置を製造する製造方法であって、
前記外部接続端子の前記一端部は、接合材を用いて前記導電パターンに接合された、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、ベース板と、ベース板の上面に設けられた絶縁基板と、絶縁基板の上面に搭載された半導体チップと、ベース板、絶縁層および半導体チップを囲繞するケースとを備えている。そして、ケースの内部は封止樹脂により封止されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、半導体チップと半導体チップをマウントした絶縁回路基板と放熱用金属ベースとの積層組立体に外囲樹脂ケースを組み合わせた半導体装置が開示されている。この半導体装置では、外囲樹脂ケースの周壁部に配列して設けた外部端子の脚部が外囲樹脂ケースの内側に引き出された上で、端子脚部と、絶縁回路基板の導体パターンまたは半導体チップとの間にボンディングワイヤが配線されている。外囲樹脂ケースの周壁部に予め形成された端子取付穴に、外部端子が金属ベース側から圧入して装着されている。外部端子のＬ形脚部と金属ベースとの間の間隙に端子押え枠が装填されることで、外部端子を所定の装着位置に支持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４９８５１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の半導体装置のように、従来のアウトサートタイプの端子では、端子と絶縁回路基板はボンディングワイヤ等の導電材で接続される構造であった。この構造では端子の放熱性は導電材の放熱性に依存しているが、導電材の幅は極めて細いため導電材の放熱性は十分ではなく、端子の放熱性も十分ではなかった。また、導電材の接続の際には、端子をケースに強固に固定する必要があった。そのため、接着材の塗布または固定蓋のはめ込みなどが必要となり、部材および製造工程が増加し、製造コストが上昇するという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、製造コストの上昇を抑制し、かつ、端子の放熱性が良好な半導体装置を実現可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体装置は、ベース板と、前記ベース板の上面に設けられた絶縁基板と、前記絶縁基板の上面に設けられた導電パターンと、前記導電パターンの上面に配置された半導体チップと、前記ベース板、前記絶縁基板、前記導電パターンおよび前記半導体チップを囲繞するケースと、前記ケースの内部を封止する封止樹脂と、前記ケースに配置された外部接続端子とを備え、前記外部接続端子の一端部は、前記導電パターンに接続され、前記ケースの周壁部に、前記外部接続端子の他端部が挿入可能な端子挿入部が設けられ、前記外部接続端子の前記他端部が前記端子挿入部に挿入された状態で、前記外部接続端子における前記他端部を除く部分は前記封止樹脂により封止されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、外部接続端子の一端部は、導電パターンに接続され、ケースの周壁部に、外部接続端子の他端部が挿入される端子挿入部が設けられ、外部接続端子の他端部が端子挿入部に挿入された状態で、外部接続端子における他端部を除く部分は封止樹脂により封止された。
【０００９】
したがって、外部接続端子の他端部を端子挿入部に挿入するだけで、外部接続端子をケースに固定することができるため、半導体装置の製造コストの上昇を抑制できる。また、外部接続端子の一端部が導電パターンに接続され、かつ、外部接続端子の幅はボンディングワイヤ等の導電材の幅よりも広いため、外部接続端子の他端部で発生した熱がベース板に熱伝導しやすい。これにより、外部接続端子の放熱性が良好な半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施の形態２に係る半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
【図５】実施の形態３に係る半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
【図６】実施の形態４に係る半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
【図７】実施の形態５に係る半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
【図８】実施の形態６に係る半導体装置の内部構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置１００の断面図である。図２は、半導体装置１００の内部構造を示す斜視図である。なお、図１の紙面に向かって左右方向を左右方向、上下方向を上下方向、手前側を前方、奥側を後方として説明する。
【００１２】
図１に示すように、半導体装置１００は、ベース板４、絶縁基板２、導電パターン１、半導体チップ３、ケース５、外部接続端子６、および封止樹脂７を備えている。
【００１３】
ベース板４は、例えば銅などの金属により構成され、平面視にて矩形形状に形成されている。絶縁基板２は、例えばエポキシ樹脂により構成され、ベース板４の上面全体に渡って設けられている。導電パターン１は、例えば銅により構成され、絶縁基板２の上面に設けられている。半導体チップ３は、導電パターン１の上面に搭載されている。
【００１４】
ケース５は、平面視にて矩形枠形状の周壁部５ａを備え、ベース板４、絶縁基板２、導電パターン１および半導体チップ３を囲繞する。周壁部５ａの下部は、内周側に突出するように形成されている。周壁部５ａの下端部の内周部の全域に渡って、ベース板４の上部および絶縁基板２に嵌め込み可能な凹部５ｂが設けられている。
【００１５】
図１と図２に示すように、外部接続端子６は、例えば銅の薄板により形成され、本体部６ａ、接続部６ｂ、端子部６ｃ、および外部接続部６ｄを備えている。本体部６ａは、左右方向に延びる水平部分と、水平部分の一端部から下方に延びる鉛直部分とで断面視にてＬ字形状に形成されている。本体部６ａは、主面を前方に向けた状態で配置されている。なお、図２では、図面を見やすくするために、ベース板４、絶縁基板２、封止樹脂７、およびケース５の前側部分の図示を省略している。また、以降の図面においても同様である。
【００１６】
接続部６ｂは、本体部６ａの一端部に設けられ、前方に折り曲げた形状に形成されている。接続部６ｂは、主面を上方に向けた状態で配置され、主面に対峙する接続面が導電パターン１に接続されている。
【００１７】
端子部６ｃは、本体部６ａの他端部に設けられている。端子部６ｃの先端部は前方に折り曲げた形状に形成され、端子部６ｃは平面視にてＬ字形状に形成されている。周壁部５ａの上部に、端子部６ｃが挿入可能な端子挿入部５ｃが複数設けられている。端子挿入部５ｃは、前後方向に延びる前後部分と、前後部分の後端部から左右方向に延びる左右部分とで平面視にてＬ字形状に形成されている。
【００１８】
端子部６ｃは、端子挿入部５ｃに挿入されることで、本体部６ａおよび接続部６ｂを介して導電パターン１に電気的に接続される。このとき、端子部６ｃの上部、および端子部６ｃの上端部に設けられた外部接続部６ｄは端子挿入部５ｃから上方に突出している。ここで、接続部６ｂは外部接続端子６の一端部を構成し、端子部６ｃは外部接続端子６の他端部を構成している。
【００１９】
封止樹脂７は、例えば熱硬化性樹脂であり、ケース５の内部を封止している。外部接続端子６の他端部、すなわち、端子部６ｃが端子挿入部５ｃに挿入された状態で、外部接続端子６における他端部を除く部分は封止樹脂７により封止されている。より具体的には、本体部６ａおよび接続部６ｂは封止樹脂７により封止されている。これにより、本体部６ａおよび接続部６ｂだけでなく、端子部６ｃも封止樹脂７により固定されることになる。
【００２０】
次に、図３を用いて、半導体装置１００の製造方法のうち特徴的な工程について説明する。図３は、半導体装置１００の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００２１】
図３に示すように、ステップＳ１では、絶縁基板２と導電パターン１が設けられたベース板４にケース５が接着される。ケース５の接着では、例えばシリコン接着剤などをケース５の凹部５ｂに塗布し、凹部５ｂがベース板４の上部および絶縁基板２に接着される。ステップＳ１の工程を終えると、ステップＳ２へと工程が進められる。ステップＳ２では、接着済みのケース５の端子挿入部５ｃに、外部接続端子６の他端部としての端子部６ｃを挿入し、接続部６ｂが導電パターン１上に位置するように配置する。ステップＳ２の工程を終えると、ステップＳ３へと工程が進められる。
【００２２】
ステップＳ３では、導電パターン１の上面に位置する外部接続端子６の一端部としての接続部６ｂと導電パターン１とを接続させる。接続には、例えば導電パターン１の上面に接合材としてのはんだを設置または塗布し、その上に接続部６ｂを設置した後、はんだを加熱後冷却することで接続部６ｂと導電パターン１とを接続させる。
【００２３】
または、はんだによる接続に代えて、超音波接合を行うことも可能である。接続部６ｂを導電パターン１上に設置後、接続部６ｂの上面から超音波接合用ツールを用いて接続部６ｂを超音波振動させる。その際に発生する摩擦熱で、接続部６ｂと導電パターン１とを溶接することで接続させる。この超音波接合では、はんだなどの接合材の加熱および冷却の工程が不要であるため、半導体装置１００の製造時間の短縮を図ることができる。
【００２４】
ステップＳ３の工程を終えると、ステップＳ４へと工程が進められる。ステップＳ４では、接続部６ｂが接続された導電パターン１を覆うように、ケース５の内部に熱硬化性樹脂である封止樹脂７を注入し、加熱後冷却することで半導体装置１００の封止および外部接続端子６の固定が行われる。
【００２５】
以上のように、実施の形態１に係る半導体装置１００では、外部接続端子６の一端部は、導電パターン１に接続され、ケース５の周壁部５ａに、外部接続端子６の他端部が挿入される端子挿入部５ｃが設けられ、外部接続端子６の他端部が端子挿入部５ｃに挿入された状態で、外部接続端子６における他端部を除く部分は封止樹脂７により封止された。
【００２６】
従来の構造では端子の強固な固定のために、端子を接着剤等でケースに接着する工程、または固定蓋をはめ込んで固定する工程が行われていた。半導体装置１００では、このような工程が不要となり、外部接続端子６の他端部を端子挿入部５ｃに挿入するだけで、外部接続端子６をケース５に固定することができるため、半導体装置１００の製造コストの上昇を抑制できる。
【００２７】
従来の構造では、端子と導電パターンとの間にボンディングワイヤ等の導電材を接続する必要があり、接続の際に端子が強固に固定されている必要があった。しかし、半導体装置１００では導電材接続の工程が不要となるため、外部接続端子６の他端部の強固な固定も不要である。
【００２８】
さらに、従来の構造では端子の強固な固定のために、ケースへの端子の圧入などの工程が行われており、剛性の高い材料で形成されたケースに端子を圧入した際に端子が破損したり、ケースが破損する恐れがあった。しかし、半導体装置１００では、圧入の必要がないため、剛性の高い材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の材料で成形されたケースも破損の恐れなく使用することができる。
【００２９】
また、外部接続端子６の一端部が導電パターン１に接続され、かつ、外部接続端子６の幅はボンディングワイヤ等の導電材の幅よりも広いため、外部接続端子６の他端部で発生した熱がベース板４に熱伝導しやすい。これにより、外部接続端子６の放熱性が良好な半導体装置１００を実現することができる。
【００３０】
また、ベース板４へのケース５の接着後に外部接続端子６の他端部を端子挿入部５ｃに挿入するため、半導体装置１００の製造時に様々なピンレイアウトを選択することができ、多様なピンレイアウト要求に柔軟に対応することができる。
【００３１】
外部接続端子６の一端部は、超音波接合を用いて導電パターン１に接合されたため、はんだなどの接合材の加熱および冷却の工程が不要であるため、半導体装置１００の製造時間の短縮を図ることができる。
【００３２】
また、超音波接合に代えて、外部接続端子６の一端部が、はんだなどの接合材を用いて導電パターンに接合された場合は、新たな設備を導入する必要がないため、半導体装置１００の製造コストの上昇をさらに抑制できる。
【００３３】
なお、ベース板として、ベース板４、絶縁基板２、および導電パターン１は一体的に形成されていてもよい。より具体的には、半導体装置１００に、ベース板４、絶縁基板２、および導電パターン１が一体となった構造を有する樹脂絶縁ベース板を採用することも可能である。この場合、絶縁基板とベース板とを接続する工程を削減することができるため、半導体装置１００の組立性が向上し、製造時間をさらに短縮することができる。
【００３４】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る半導体装置１００Ａについて説明する。図４は、実施の形態２に係る半導体装置１００Ａの内部構造を示す斜視図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３５】
図４に示すように、実施の形態２では、外部接続端子６の他端部に、複数の外部接続部６ｄが設けられている。より具体的には、端子部６ｃの上端部に、例えば２つの外部接続部６ｄが設けられている。２つの外部接続部６ｄは共に、外部の同じ制御基板等に接続される。この場合、外部接続部６ｄが１つの場合と比べて外部の制御基板等に接触する箇所が増えるため、外部接続端子６の放熱性をさらに向上させることができる。なお、外部接続部６ｄは２つに限定されることなく、２つ以上であればよい。
【００３６】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る半導体装置１００Ｂについて説明する。図５は、実施の形態３に係る半導体装置１００Ｂの内部構造を示す斜視図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３７】
図５に示すように、実施の形態３では、外部接続端子６の他端部に、ねじの軸部が挿通可能な固定用穴６ｅが設けられている。より具体的には、端子部６ｃは、先端部が下方に延びるＵ字形状に形成され、端子部６ｃの上端部に固定用穴６ｅが設けられている。これにより、外部接続部６ｄは、ねじを用いて外部の制御基板等に接続することができるため、外部接続端子６の利便性が向上する。
【００３８】
＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４に係る半導体装置１００Ｃについて説明する。図６は、実施の形態４に係る半導体装置１００Ｃの内部構造を示す斜視図である。なお、実施の形態４において、実施の形態１〜３で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３９】
図６に示すように、実施の形態４では、外部接続端子６は複数設けられ、端子挿入部５ｃは、互いに隣接する位置に複数設けられ、複数の外部接続端子６の他端部が複数の端子挿入部５ｃにそれぞれ挿入された状態で、複数の外部接続端子６における他端部を除く部分は封止樹脂７（図１参照）により封止されている。
【００４０】
２つの外部接続端子６は互いに隣接する位置に配置されているため、２つの本体部６ａが互いに近接している。これにより、外部接続端子６が有するインダクタンス成分を低減することができる。なお、図６では、固定用穴６ｅを有する外部接続端子６が示されているが、固定用穴６ｅは必須の構成ではなく、例えば図２と図４に示した外部接続部６ｄなどを有する外部接続端子６であってもよい。
【００４１】
＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５に係る半導体装置１００Ｄについて説明する。図７は、実施の形態５に係る半導体装置１００Ｄの内部構造を示す斜視図である。なお、実施の形態５において、実施の形態１〜４で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４２】
図７に示すように、実施の形態５では、外部接続端子６の他端部に、プレスフィット部６ｆが設けられている。プレスフィット部６ｆとは、端子部６ｃの上端部に設けられた外部接続部が空隙部分を有する構造である。プレスフィット部６ｆが空隙部分を中心に伸縮することで上方から挿入された制御基板等を、はんだ接着等の処理を行うことなく接続することができる。これにより、外部接続端子６の利便性が向上する。
【００４３】
＜実施の形態６＞
次に、実施の形態６に係る半導体装置１００Ｅについて説明する。図８は、実施の形態６に係る半導体装置１００Ｅの内部構造を示す斜視図である。なお、実施の形態６において、実施の形態１〜５で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４４】
図８に示すように、実施の形態６では、外部接続端子６の他端部に、コネクタ部６ｇが設けられている。より具体的には、コネクタ部６ｇは、端子部６ｃの上端部に設けられ、コネクタ接続可能に構成されている。これにより、外部接続端子６の利便性が向上する。
【００４５】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  導電パターン、２  絶縁基板、３  半導体チップ、４  ベース板、５  ケース、５ａ  周壁部、５ｃ  端子挿入部、６  外部接続端子、６ｅ  固定用穴、６ｆ  プレスフィット部、６ｇ  コネクタ部、７  封止樹脂、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ  半導体装置。
【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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