(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁部に主回路端子，および制御用信号端子をインサート成形した端子一体型の樹脂ケースに主回路ブロック，制御回路ブロックを組み込み、ボンディングワイヤで内部接続した半導体装置であり、前記主回路ブロックは絶縁基板を樹脂ケースの底面に開口した基板取付穴に下方から嵌め込んでその周縁を基板取付穴の裏面側周縁に形成した段付き座面に接着剤で固着し、制御回路ブロックは樹脂ケースの底面に形成した凹状の台座面の上にプリント基板を重ね合わせて接着剤で固着したものにおいて、
前記主回路ブロックを加圧接着する際に接着剤の層厚を一定厚さに確保するためのスペーサとして機能するスタンドオフを、前記基板取付穴の段付き座面に前記主回路ブロックの上面に向けて突き出すように、前記樹脂ケースに分散形成して設け、前記段付き座面の全周域に亘り樹脂ケースの裏面側に向けて広がるテーパー状の面取りを形成し、主回路ブロックを接着する際に余剰の接着剤を前記の面取り部分と絶縁基板の周面との間に残存するスペースで吸収するようにしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
周壁部に主回路端子，および制御用信号端子をインサート成形した端子一体型の樹脂ケースに主回路ブロック，制御回路ブロックを組み込み、ボンディングワイヤで内部接続した半導体装置であり、前記主回路ブロックは絶縁基板を樹脂ケースの底面に開口した基板取付穴に下方から嵌め込んでその周縁を基板取付穴の裏面側周縁に形成した段付き座面に接着剤で固着し、制御回路ブロックは樹脂ケースの底面に形成した凹状の台座面の上にプリント基板を重ね合わせて接着剤で固着したものにおいて、
前記主回路ブロックを加圧接着する際に接着剤の層厚を一定厚さに確保するためのスペーサとして機能するスタンドオフを、前記基板取付穴の段付き座面に前記主回路ブロックの上面に向けて突き出すように、前記樹脂ケースに分散形成して設け、前記制御回路ブロックを搭載する樹脂ケースの凹状台座面に対し、樹脂ケースの周壁側に面した台座面の側縁にプリント基板の側縁に向けて突き出す突起状のスタンドオフを形成し、該スタンドオフをスペーサとして制御回路ブロックを凹状台座面に接着する際にはみ出した余剰の接着剤をプリント基板の側縁と凹状台座面の側面との間に残存する隙間スペースで吸収するようにしたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インテリジェントパワーモジュールなどを実施対象とした半導体装置、詳しくはそのパッケージの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、頭記したインテリジェントパワーモジュールを例に、従来における半導体装置の組立構造を図５〜図７に示す。図において、１は端子一体型パッケージの樹脂ケース（樹脂成形品）、２は樹脂ケース１の上蓋、３は樹脂ケース１の一方の側壁部にインサート成形して上方に引出した主回路端子（入力端子＋，−，出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗ）、４は樹脂ケース１の他方側の側壁部にインサート成形して上方に引出した制御用信号端子であり、樹脂ケース１の内部には次記の構成になる主回路ブロック５，および制御回路ブロック６が組み込まれている。
【０００３】
ここで、主回路ブロック５は、パワー素子（ＩＧＢＴ，フリーホイーリングダイオードなど）５ａを絶縁基板（アルミ絶縁基板，あるいはダイレクト・ボンディング・カッパー（ＤＢＣ）基板など）５ｂに搭載した構成になり、樹脂ケース１の底面に開口した基板取付用の穴１ａ（絶縁基板５ａの外形寸法に相応した角穴）へ下面側から嵌め込み、絶縁基板５ｂの周縁と樹脂ケース側との間が第１の接着剤（シリコーン系接着剤）７で固着されている。一方、制御回路ブロック６はＩＣなどの回路素子６ａをプリント基板６ｂに実装した構成になり、前記の主回路ブロック５の側方に並べて樹脂ケース１の底壁に形成した凹状の台座面１（プリント基板の外形寸法に相応した窪み）の上に載置して第２の接着剤（エポキシ系接着剤など）８で固着されている。
【０００４】
また、前記の主回路ブロック５と主回路端子３の間，制御回路ブロック６と制御用信号端子４の間，および主回路ブロック５と制御回路ブロック６の間はボンディングワイヤ９で接続され、さらに樹脂ケース１の内部に封止樹脂（シリコーンゲル）１０を充填した上で上蓋２が被着されている。
次に、前記した主回路ブロック５を樹脂ケース１に組付ける工程の手順について詳しく述べる。すなわち、樹脂ケース１の底面に開口した穴１ａの下面側周縁には段付き座面１ａ-1が形成されており、この座面全周に液状の接着剤７を塗布した上で、絶縁基板５ｂを下面側から嵌め込んで加圧力を加えながら接着剤７を加熱硬化する。一方、制御回路ブロック６を樹脂ケース１の台座面１ｂに固着するには、適量の液状接着剤８を凹状台座面１ｂに塗布した後にプリント基板６ｂを上方から重ね合わせ、加圧力を加えながら接着剤８を加熱硬化させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来の半導体装置のパッケージ構造では、特に樹脂ケースに主回路ブロック，制御回路ブロックを接着剤で固着する際に次記ような問題点が派生する。
(1) 主回路ブロック５の通電に伴ってパワー素子５ａから発熱する熱を冷却フィンを介して外部へ効率よく放熱させるには、樹脂ケース１の裏面と絶縁基板５ｂの放熱面（裏面）との相対的な高さの管理が非常に重要である。すなわち、図６に示した半導体装置の組立状態で、絶縁基板５ｂの裏面が樹脂ケース１の裏面よりも０．１mm以上引っ込んでいると、伝熱グリースを塗布しても絶縁基板５ｂの裏面を冷却フィンに密着させることが困難で絶縁基板５ｂの放熱性で低下する。また、逆に絶縁基板５ｂの裏面が樹脂ケース１の裏面よりも０．１mm以上突き出していると、樹脂ケース１をその左右両端に開口しているボルト穴１ｃにボルトを通して冷却フィンに締結する際に、絶縁基板５ｂに過大な応力が発生して基板にクラック，割れを生じることがある。
【０００６】
このために、図６(b) で表すように、半導体装置の組立時には主回路ブロック５の絶縁基板５ｂの裏面と樹脂ケース１の裏面との間の段差ΔＳが前記した公差（０．１mm）以内に収まるような高い組立精度が要求される。この場合に、接着工程で段付き座面１ａ-1に塗布する接着剤の供給量が多めで、かつ絶縁基板５ｂを樹脂ケース１に押しつけ力が弱いと、絶縁基板５ｂの裏面が樹脂ケース１の裏面より下方に突き出したまま接着剤７が硬化する。逆に、絶縁基板５ｂを樹脂ケース１に強く押しつけ過ぎると、接着剤７の層厚さが極端に薄くなって所定の接着強度が得られなくなるほか、絶縁基板５ｂが樹脂ケース１の裏面より内側に引っ込んでしまい、さらに加圧により余剰の液状接着剤７が接合面からはみ出して絶縁基板５ｂの裏面側に回り込んで伝熱面に付着する。このために、後始末の処理として裏面側にはみ出た接着剤を拭き取る余分な作業工程が必要となる。
【０００７】
このように、従来構造では主回路ブロック５を樹脂ケース１に固着する接着工程での組立精度にばらつきが生じ易く、このことが製品の品質維持を図る上でのネックとなっている。
(2) また、制御回路ブロック６を樹脂ケース１の台座面１ｂに接着剤８で固着する組立工程では、凹状台座面１ｂに塗布する接着剤８の供給量が多いと、プリント基板６ｂを台座面１ｂに押しつけた際に、余剰の接着剤８がプリント基板６ｂの周縁からはみ出し、特に樹脂ケース１の周壁側（ここには制御信号用端子４の内側先端が突き出ている）に接着剤がはみ出ると、制御用信号端子４，およびプリント基板５ｂの回路パターンの表面に付着し、このためにワイヤ９の接合不良を引き起こして信頼性が著しく低下するといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、樹脂ケースに主回路ブロック，制御回路ブロックを組付ける接着工程で安定した品質が得られるように改良した半導体装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、周壁部に主回路端子，および制御用信号端子をインサート成形した端子一体型の樹脂ケースに主回路ブロック，制御回路ブロックを組み込み、ボンディングワイヤで内部接続した半導体装置であり、前記主回路ブロックは絶縁基板を樹脂ケースの底面に開口した基板取付穴に下方から嵌め込んでその周縁を基板取付穴の裏面側周縁に形成した段付き座面に接着剤で固着し、制御回路ブロックは樹脂ケースの底面に形成した凹状の台座面の上にプリント基板を重ね合わせて接着剤で固着したものにおいて、
(1) 前記した基板取付穴の段付き座面に、主回路ブロックを加圧接着する際に接着剤の層厚を一定厚さに確保するためのスペーサとして機能するスタンドオフを分散形成し、前記した段付き座面の全周域に亘り樹脂ケースの裏面側に向けて広がるテーパー状の面取りを形成し、主回路ブロックを接着する際に余剰の接着剤を前記の面取り部分と絶縁基板の周面との間に残存するスペースで吸収するようにする（請求項１）。
【００１０】
(2) 前記した基板取付穴の段付き座面に、主回路ブロックを加圧接着する際に接着剤の層厚を一定厚さに確保するためのスペーサとして機能するスタンドオフを分散形成し、樹脂ケースの底面に形成した凹状台座面に対し、樹脂ケースの周壁側に面した台座面の側縁にプリント基板の側縁に向けて突き出す突起状のスタンドオフを形成し、該スタンドオフをスペーサとして制御回路ブロックを凹状台座面に接着する際にはみ出した余剰の接着剤をプリント基板の側縁と凹状台座面の側面との間に残存する隙間スペースで吸収するようにする（請求項２）。
【００１１】
上記の構成により、樹脂ケースに主回路ブロック，制御回路ブロックを組付ける接着工程で、その接着面に塗布する接着剤の量が多少多めにばらついた場合でも、余剰の接着剤が絶縁基板の裏面側、あるいはプリント基板，制御用信号端子の上面にはみ出すことがなく、かつ組立精度の面でも主回路ブロックの絶縁基板の裏面と樹脂ケースの裏面との間の段差が許容できる公差内に収まるようになって組立の信頼性が向上し、製品の品質も安定するようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１〜図４の実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図６，図７に対応する同一部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
まず、図１(a) 〜(c) ，および図２(a) 〜(c) において、半導体装置の組立構造，および樹脂ケースの構造は基本的に図６，図７と同様であるが、図示実施例の樹脂ケースは従来構造と比べて次の点が相違する。すなわち、
(1) 樹脂ケース１の底面に開口して基板取付穴１ａの周縁に形成した段付き座面１ａ-1に対し、その座面周域には絶縁基板５ｂの上面に向けて突き出すように断面長円形になる突起状のスタンドオフ１ａ-2が複数箇所に振り分けて分散形成されている。
【００１３】
このスタンドオフ１ａ-2は、座面１ａ-1の幅をｄとしてその約１／２を幅寸法として基板取付穴１ａの内周縁に沿って形成されている。また、スタンドオフ１ａ-2の突き出し高さＨは、図示のように段付き座面１ａ-1に接着剤７を塗布してここに絶縁基板５ｂをスタンドオフ１ａ-2の先端に突き当てるように押しつけた状態で、絶縁基板５ｂの裏面と樹脂ケース１の裏面との間の段差ΔＳが許容範囲（±０．１mm以内）に収まり、かつ座面１ａ-1の全周域で絶縁基板５ｂとの間に挟まれた接着剤７の層厚が接着強度面から接着剤の種類によって指定された厚さを確保できるように設定されている。
【００１４】
(2) また、段付き座面１ａの側壁部には全周域に亘り樹脂ケース１の裏面側に向けて広がるテーパー状の面取り１ａ-3（テーパー角α）が形成されている。
この面取り１ａ-3は次記のように接着剤８の余剰分を吸収する接着剤溜としての役目を果たすものであり、樹脂ケース１に主回路ブロック５の絶縁基板５ｂを接着剤７で固着する際に、絶縁基板５ｂの押しつけによって段付き座面１ａ-1からはみ出て基板の裏面側に回り込もうとする余剰の接着剤が、絶縁基板５ｂの周面と前記の面取り１ａ-3との間の断面三角スペースに吸収され、これにより裏面側への接着剤７の回り込みが防げ、はみ出した接着剤を拭き取る作業が必要なくなる。
【００１５】
(3) さらに、制御回路ブロック６を搭載する凹状の台座面１ｂに対しては、信号端子４をインサートした樹脂ケース１の周壁側に面した台座面の側縁にプリント基板６ｂの側縁に向けて突き出す突起状のスタンドオフ１ｂ-1が形成されている。このスタンドオフ１ｂ-1は台座面１ｂの左右両サイドに形成されており、その底面からの高さｈはプリント基板６ｂの上面よりも上方へ突き出さないように基板の厚さよりも低く抑えてある。
【００１６】
そして、樹脂ケース１に制御回路ブロック６を組付ける組立工程では、前記のスタンドオフ１ｂ-1を位置決め部材としてプリント基板６ｂを凹状の台座面１ｂに嵌め込むようにし、またプリント基板６ｂを接着剤８を塗布した台座面１ｂに押しつけて加熱硬化するする際には、前記のスタンドオフ１ｂ-1をスペーサとしてプリント基板６ｂの側方へはみ出た余剰の接着剤を凹状台座面１ｂの側面との間に残る隙間スペースで吸収してプリント基板６ｂの回路パターン，あるいは信号端子の表面に接着剤が付着するのを防止するようにしている。
【００１７】
次に、前記(1) で述べた段付き座面１ａに形成したスタンドオフ１ａ-2についての応用実施例を図３，図４に示す。すなわち、図２の実施例では断面長円形の突起状スタンドオフ１ａ-2が基板取付穴１ａの内周縁に沿って形成されているのに対して、図３(a),(b) の実施例では、図２(b),(c) と同形なスタンドオフ１ａ-2が段付き座面１ａの外周縁に沿って形成されている。また、図４(a),(b) の実施例ではスタンドオフ１ａ-2が断面円形のピン状突起として形成されている。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、次記の効果を奏する。
(1) 樹脂ケースの底面に開口した主回路ブロック取付用穴の周縁に形成した段付き座面に対し、該溝部に塗布して主回路ブロックの絶縁基板を固着する接着剤の層厚を一定厚さに確保するためのスペーサとして機能する突起状のスタンドオフを分散形成したことにより、従来構造で問題となっていた接着剤の層厚のばらつきを抑えて所定の厚さに安定よく管理することかでき、かつ組立精度の面でもパワー素子の発熱の放熱面となる主回路ブロックの絶縁基板の裏面と樹脂ケースの裏面との間の段差を許容範囲内に収めてヒートシンクである冷却フィンとの密着性を確保できる。
【００１９】
(2) また、段付き座面の全周域に亘り樹脂ケースの裏面側に向けて広がるテーパー状の面取りを形成したことにより、主回路ブロックを接着する際に余剰の接着剤を前記の面取り部分と絶縁基板の周面との間に残存するスペースで吸収して樹脂ケース，絶縁基板の裏面側に余剰の接着剤が回り込むのを防止することができて、従来行っていたはみ出し樹脂の拭き取り作業が不要となる。
【００２０】
(3) さらに、制御回路ブロックを搭載する樹脂ケースの凹状台座面に対し、樹脂ケースの周壁側に面した台座面の側面にプリント基板の側縁に向けて突き出す突起状のスタンドオフを形成し、該スタンドオフを介してプリント基板と凹状台座面の側面との間に残存する隙間スペースに基板の側縁からはみ出した接着剤の余剰分を回収するようにしたことにより、余剰の接着剤がプリント基板の回路パターン，あるいは信号端子の表面に不当に接着してその後に行うワイヤボンディングを阻害するなどのおそれもなくなる。
【００２１】
その結果、半導体装置の組立工程における信頼性が向上し、製品の品質安定化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による半導体装置の構成図であり、(a) は半導体装置全体の縦断側面図、(b),(c) はそれぞれ(a) 図におけるＡ，Ｂ部の詳細構造を表す拡大断面図
【図２】図１における樹脂ケースの構造図であり、(a) は樹脂ケース全体の平面図、(b),(c) はそれぞれ(a) 図におけるＡ部のスタンドオフの形状，配置を表す拡大裏面図，および断面図
【図３】図２(b),(c) に対応したスタンドオフの異なる実施例の構造図であり、(a),(b) はそれぞれスタンドオフの形状，配置を表す拡大裏面図，および断面図
【図４】図２(b),(c) に対応したスタンドオフのさらに異なる実施例の構造図であり、(a),(b) はそれぞれスタンドオフの形状，配置を表す拡大裏面図，および断面図
【図５】この発明の実施対象となるインテリジェントパワーモジュールの外観斜視図
【図６】従来における半導体装置の組立構造を表す構成図であり、(a) は半導体装置全体の縦断側面図、(b),(c) はそれぞれ(a) 図におけるＡ，Ｂ部の詳細構造を表す拡大断面図
【図７】図６における樹脂ケースの構造図であり、(a) は樹脂ケース全体の平面図、(b),(c) はそれぞれ(a) 図におけるＡ部の段付き座面の形状を表す部分拡大裏面図，および断面図
【符号の説明】
１    樹脂ケース
１ａ  基板取付穴
１ａ-1  段付き座面
１ａ-2  スタンドオフ
１ａ-3  テーパー状面取り
１ｂ  凹状台座面
１ｂ-1  スタンドオフ
２    上蓋
３    主回路端子
４    制御用信号端子
５    主回路ブロック
５ａ  パワー回路素子
５ｂ  絶縁基板
６    制御回路ブロック
６ａ  回路素子
６ｂ  プリント基板
７，８  接着剤
９    ボンディングワイヤ
１８    封止樹脂
【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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