JP3006585B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JP3006585B2 JP3006585B2 JP10151064A JP15106498A JP3006585B2 JP 3006585 B2 JP3006585 B2 JP 3006585B2 JP 10151064 A JP10151064 A JP 10151064A JP 15106498 A JP15106498 A JP 15106498A JP 3006585 B2 JP3006585 B2 JP 3006585B2
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- H10W90/811—
-
- H10W90/00—
-
- H10W72/884—
-
- H10W90/734—
-
- H10W90/754—
Landscapes
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はケース内に半導体チ
ップを収納した半導体装置に関し、特に外部導出端子に
より、半導体チップを外部と電気的に接続可能とした半
導体装置に関する。
ップを収納した半導体装置に関し、特に外部導出端子に
より、半導体チップを外部と電気的に接続可能とした半
導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体チップをケース内に収納し
た半導体装置は、外部導出端子を介して外部と電気的に
接続可能となっている。
た半導体装置は、外部導出端子を介して外部と電気的に
接続可能となっている。
【０００３】図９は従来の半導体装置の構成例を示す断
面図である。半導体装置９０は、例えばＩＧＢＴ（Insu
lated Gate Bipolar Transistor）の半導体チップ９４
を用いており、金属ベース９１、枠体９２、カバー９３
によりケースが構成され、この中に半導体チップ９４が
収納されている。金属ベース９１上には、アルミナ、窒
化アルミなどのセラミックス製の基板９５が取り付けら
れており、この基板９５上に形成された銅などのパター
ン９５ａ上に、半導体チップ９４が搭載されている。ま
た、基板９５上には、端子接続用のパターン９５ｂ，９
５ｃなども形成されている。これらパターン９５ｂ，９
５ｃは、ボンディングワイヤ９５ｄ，９５ｅによってそ
れぞれ半導体チップ９４の電極と接続されている。
面図である。半導体装置９０は、例えばＩＧＢＴ（Insu
lated Gate Bipolar Transistor）の半導体チップ９４
を用いており、金属ベース９１、枠体９２、カバー９３
によりケースが構成され、この中に半導体チップ９４が
収納されている。金属ベース９１上には、アルミナ、窒
化アルミなどのセラミックス製の基板９５が取り付けら
れており、この基板９５上に形成された銅などのパター
ン９５ａ上に、半導体チップ９４が搭載されている。ま
た、基板９５上には、端子接続用のパターン９５ｂ，９
５ｃなども形成されている。これらパターン９５ｂ，９
５ｃは、ボンディングワイヤ９５ｄ，９５ｅによってそ
れぞれ半導体チップ９４の電極と接続されている。
【０００４】また、各パターン９５ｂ，９５ｃには、外
部導出端子９６，９７の各はんだ付け部９６ａ，９７ａ
がはんだ付けされている。外部導出端子９６の他方の端
部９６ｂは、カバー９３に固定されており、一部が外部
に露出している。一方、外部導出端子９７の他方の端部
９７ｂは、枠体９２の側面に接触するように設けられ、
一部がカバー９３あるいは枠体９２の外部に露出してい
る。もちろん、外部導出端子９６の他方の端部９６ｂを
枠体９２に固定してもよく、また、端部９７ｂを枠体９
２の側面に接触させなくてもよい。
部導出端子９６，９７の各はんだ付け部９６ａ，９７ａ
がはんだ付けされている。外部導出端子９６の他方の端
部９６ｂは、カバー９３に固定されており、一部が外部
に露出している。一方、外部導出端子９７の他方の端部
９７ｂは、枠体９２の側面に接触するように設けられ、
一部がカバー９３あるいは枠体９２の外部に露出してい
る。もちろん、外部導出端子９６の他方の端部９６ｂを
枠体９２に固定してもよく、また、端部９７ｂを枠体９
２の側面に接触させなくてもよい。
【０００５】このような半導体チップ９４や外部導出端
子９６，９７は、シリコーンゲル９８を充填して封止さ
れた状態で、枠体９２内に収納されている。また、外部
導出端子９６，９７は、薄板状に形成された導電部材で
あり、低抵抗、低インダクタンスを維持できる範囲内で
できるだけ長く形成され、かつ面方向に折り曲げ形成さ
れている。これにより、外部導出端子９６，９７は、外
部から加わる図面上下方向の応力や、温度変化による外
部導出端子９６，９７自身の膨張、収縮などによる図面
上下方向の応力に対して、緩和能力を有している。
子９６，９７は、シリコーンゲル９８を充填して封止さ
れた状態で、枠体９２内に収納されている。また、外部
導出端子９６，９７は、薄板状に形成された導電部材で
あり、低抵抗、低インダクタンスを維持できる範囲内で
できるだけ長く形成され、かつ面方向に折り曲げ形成さ
れている。これにより、外部導出端子９６，９７は、外
部から加わる図面上下方向の応力や、温度変化による外
部導出端子９６，９７自身の膨張、収縮などによる図面
上下方向の応力に対して、緩和能力を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図９のよう
な半導体装置９０は、基板９５またははんだ付け部など
でクラックの発生などを防止するため、予めコンピュー
タを用いたシミュレーションによる構造解析を行い、こ
れに基づいて端子形状や配置が決定されている。ところ
が、シミュレーション後に実際にモジュールを組み立て
てヒートサイクル試験を行ってみると、外部導出端子９
６のはんだ付け部９６ａとパターン９５ｂとの間のはん
だ部分にクラックが生じることがあった。
な半導体装置９０は、基板９５またははんだ付け部など
でクラックの発生などを防止するため、予めコンピュー
タを用いたシミュレーションによる構造解析を行い、こ
れに基づいて端子形状や配置が決定されている。ところ
が、シミュレーション後に実際にモジュールを組み立て
てヒートサイクル試験を行ってみると、外部導出端子９
６のはんだ付け部９６ａとパターン９５ｂとの間のはん
だ部分にクラックが生じることがあった。
【０００７】この原因としては、シミュレーションによ
る構造解析が上下左右の２軸方向だけであり、また応力
緩和対策が図面上下方向のみにしか施されていなかった
ことが考えられる。
る構造解析が上下左右の２軸方向だけであり、また応力
緩和対策が図面上下方向のみにしか施されていなかった
ことが考えられる。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、低抵抗、低インダクタンスを維持しつつ、外
部導出端子のはんだ付け部分のクラック発生を防止する
ことのできる半導体装置を提供することを目的とする。
のであり、低抵抗、低インダクタンスを維持しつつ、外
部導出端子のはんだ付け部分のクラック発生を防止する
ことのできる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】本発明では上記課題を解
決するために、ケース内の半導体チップを外部導出端子
により外部と接続可能とした半導体装置において、前記
外部導出端子の基板へのはんだ付け部分と前記ケースへ
の固定部との間に、互いに直交する３軸方向に対して応
力を緩和する応力緩和手段を有し、所定範囲の温度変化
を与えたときに、前記はんだ付け部分と前記固定部との
間のたわみ量と、前記はんだ付け部分の変位量との比
が、０．４以上であることを特徴とする半導体装置が提
供される。
決するために、ケース内の半導体チップを外部導出端子
により外部と接続可能とした半導体装置において、前記
外部導出端子の基板へのはんだ付け部分と前記ケースへ
の固定部との間に、互いに直交する３軸方向に対して応
力を緩和する応力緩和手段を有し、所定範囲の温度変化
を与えたときに、前記はんだ付け部分と前記固定部との
間のたわみ量と、前記はんだ付け部分の変位量との比
が、０．４以上であることを特徴とする半導体装置が提
供される。
【００１０】このような半導体装置では、応力緩和手段
によって、互いに直交する３軸方向に対して外部導出端
子の応力が緩和される。このため、低抵抗、低インダク
タンスを維持しつつ、外部導出端子のはんだ付け部分の
クラック発生を防止することができる。
によって、互いに直交する３軸方向に対して外部導出端
子の応力が緩和される。このため、低抵抗、低インダク
タンスを維持しつつ、外部導出端子のはんだ付け部分の
クラック発生を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図２は本形態の半導体装置のチッ
プ搭載後の構成を示す平面図である。また、図３は図２
のＡ１−Ａ１線に沿う断面図である。さらに、図４は図
２のＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。ただし、図２で
は、ケース内部のみを示してある。また、図３、図４で
は、カバー１３以外を断面としている。
を参照して説明する。図２は本形態の半導体装置のチッ
プ搭載後の構成を示す平面図である。また、図３は図２
のＡ１−Ａ１線に沿う断面図である。さらに、図４は図
２のＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。ただし、図２で
は、ケース内部のみを示してある。また、図３、図４で
は、カバー１３以外を断面としている。
【００１２】半導体装置１０は、例えばＩＧＢＴモジュ
ールであり、金属ベース１１、枠体１２、カバー１３に
よりケース全体が形成されている。金属ベース１１上に
は、一対のセラミック基板１４，１５が取り付けられて
いる。各セラミック基板１４，１５上には、それぞれゲ
ート用回路パターン１４１，１５１、コレクタ用回路パ
ターン１４２，１５２、およびエミッタ用回路パターン
１４３，１５３が形成されている。
ールであり、金属ベース１１、枠体１２、カバー１３に
よりケース全体が形成されている。金属ベース１１上に
は、一対のセラミック基板１４，１５が取り付けられて
いる。各セラミック基板１４，１５上には、それぞれゲ
ート用回路パターン１４１，１５１、コレクタ用回路パ
ターン１４２，１５２、およびエミッタ用回路パターン
１４３，１５３が形成されている。
【００１３】コレクタ用回路パターン１４２，１５２上
には、それぞれ４個のＩＧＢＴチップ１６〜１９、２０
〜２３が搭載されている。各ＩＧＢＴチップは、裏面が
コレクタ電極であって、コレクタ用回路パターン１４
２，１５２にはんだ付けされている。また、各ＩＧＢＴ
チップの表面には、エミッタ電極およびゲート電極が配
置されている。この他、コレクタ用回路パターン１４
２，１５２上には、フライホイールダイオードチップも
搭載されている。
には、それぞれ４個のＩＧＢＴチップ１６〜１９、２０
〜２３が搭載されている。各ＩＧＢＴチップは、裏面が
コレクタ電極であって、コレクタ用回路パターン１４
２，１５２にはんだ付けされている。また、各ＩＧＢＴ
チップの表面には、エミッタ電極およびゲート電極が配
置されている。この他、コレクタ用回路パターン１４
２，１５２上には、フライホイールダイオードチップも
搭載されている。
【００１４】ゲート用回路パターン１４１，１５１上に
は、それぞれゲート端子用の端子搭載部２４，２５が形
成されている。同様に、コレクタ用回路パターン１４
２，１５２上には、それぞれコレクタ端子用の端子搭載
部２６，２７，２８，２９が形成されている。さらに、
エミッタ用回路パターン１４３，１５３上には、それぞ
れエミッタ端子用の端子搭載部３０，３１，３２，３３
が形成されている。また、エミッタ用回路パターン１４
３上には、補助エミッタ端子用の端子搭載部３４が形成
されている。
は、それぞれゲート端子用の端子搭載部２４，２５が形
成されている。同様に、コレクタ用回路パターン１４
２，１５２上には、それぞれコレクタ端子用の端子搭載
部２６，２７，２８，２９が形成されている。さらに、
エミッタ用回路パターン１４３，１５３上には、それぞ
れエミッタ端子用の端子搭載部３０，３１，３２，３３
が形成されている。また、エミッタ用回路パターン１４
３上には、補助エミッタ端子用の端子搭載部３４が形成
されている。
【００１５】ゲート用回路パターン１４１は、図示され
ていないボンディングワイヤによって、各ＩＧＢＴチッ
プ１６〜１９のゲート電極と結線されている。同様に、
ゲート用回路パターン１５１は、図示されていないボン
ディングワイヤによって、ＩＧＢＴチップ２０〜２３の
ゲート電極と結線されている。このようなゲート用回路
パターン１４１，１５１間には、共通のゲート端子とし
て、外部導出端子３５がはんだ付けされている。外部導
出端子３５は、図２に示すように、全体がアーム状に形
成されており、両端の接続部３５１，３５２が、それぞ
れ端子搭載部２４，２５にはんだ付けされている。ま
た、外部導出端子３５には、外部端子部３５０が形成さ
れている。外部端子部３５０は、上半分がほぼ直角に折
り曲げられ、図４に示すように、ケースの一部をなすカ
バー１３の上面から露出するように固定されている。
ていないボンディングワイヤによって、各ＩＧＢＴチッ
プ１６〜１９のゲート電極と結線されている。同様に、
ゲート用回路パターン１５１は、図示されていないボン
ディングワイヤによって、ＩＧＢＴチップ２０〜２３の
ゲート電極と結線されている。このようなゲート用回路
パターン１４１，１５１間には、共通のゲート端子とし
て、外部導出端子３５がはんだ付けされている。外部導
出端子３５は、図２に示すように、全体がアーム状に形
成されており、両端の接続部３５１，３５２が、それぞ
れ端子搭載部２４，２５にはんだ付けされている。ま
た、外部導出端子３５には、外部端子部３５０が形成さ
れている。外部端子部３５０は、上半分がほぼ直角に折
り曲げられ、図４に示すように、ケースの一部をなすカ
バー１３の上面から露出するように固定されている。
【００１６】コレクタ用回路パターン１４２，１５２間
には、共通のコレクタ端子として、外部導出端子３６が
取り付けられている。外部導出端子３６は、４本の接続
部３６１，３６２，３６３，３６４と、外部端子部３６
０とを有している。接続部３６１，３６２，３６３，３
６４は、それぞれコレクタ用回路パターン１４２，１５
２上の端子搭載部２６，２７，２８，２９にはんだ付け
されている。一方、外部端子部３６０は、上半分がほぼ
直角に折り曲げられ、図３に示すように、カバー１３の
上面から露出するように固定されている。なお、外部導
出端子３６の具体的な形状については後述する。
には、共通のコレクタ端子として、外部導出端子３６が
取り付けられている。外部導出端子３６は、４本の接続
部３６１，３６２，３６３，３６４と、外部端子部３６
０とを有している。接続部３６１，３６２，３６３，３
６４は、それぞれコレクタ用回路パターン１４２，１５
２上の端子搭載部２６，２７，２８，２９にはんだ付け
されている。一方、外部端子部３６０は、上半分がほぼ
直角に折り曲げられ、図３に示すように、カバー１３の
上面から露出するように固定されている。なお、外部導
出端子３６の具体的な形状については後述する。
【００１７】エミッタ用回路パターン１４３は、図示さ
れていないボンディングワイヤによって、各ＩＧＢＴチ
ップ１６〜１９のエミッタ電極と結線されている。同様
に、エミッタ用回路パターン１５３は、図示されていな
いボンディングワイヤによって、ＩＧＢＴチップ２０〜
２３のゲート電極と結線されている。このようなエミッ
タ用回路パターン１４３，１５３間には、共通のエミッ
タ端子として、外部導出端子３７が取り付けられてい
る。
れていないボンディングワイヤによって、各ＩＧＢＴチ
ップ１６〜１９のエミッタ電極と結線されている。同様
に、エミッタ用回路パターン１５３は、図示されていな
いボンディングワイヤによって、ＩＧＢＴチップ２０〜
２３のゲート電極と結線されている。このようなエミッ
タ用回路パターン１４３，１５３間には、共通のエミッ
タ端子として、外部導出端子３７が取り付けられてい
る。
【００１８】外部導出端子３７は、４本の接続部３７
１，３７２，３７３，３７４と、外部端子部３７０とを
有している。接続部３７１，３７２，３７３，３７４
は、それぞれエミッタ用回路パターン１４３，１５３上
の端子搭載部３０，３１，３２，３３にはんだ付けされ
ている。一方、外部端子部３７０は、上半分がほぼ直角
に折り曲げられ、図３および図４に示すように、カバー
１３の上面から露出するように固定されている。
１，３７２，３７３，３７４と、外部端子部３７０とを
有している。接続部３７１，３７２，３７３，３７４
は、それぞれエミッタ用回路パターン１４３，１５３上
の端子搭載部３０，３１，３２，３３にはんだ付けされ
ている。一方、外部端子部３７０は、上半分がほぼ直角
に折り曲げられ、図３および図４に示すように、カバー
１３の上面から露出するように固定されている。
【００１９】また、エミッタ用回路パターン１４３の端
子搭載部３４には、補助エミッタ端子として、外部導出
端子３８がはんだ付けされている。外部導出端子３８の
外部端子部３８０は、上半分がほぼ直角に折り曲げら
れ、図３および図４に示すように、カバー１３の上面か
ら露出するように固定されている。
子搭載部３４には、補助エミッタ端子として、外部導出
端子３８がはんだ付けされている。外部導出端子３８の
外部端子部３８０は、上半分がほぼ直角に折り曲げら
れ、図３および図４に示すように、カバー１３の上面か
ら露出するように固定されている。
【００２０】このような半導体チップや外部導出端子
は、シリコーンゲル３９を充填して封止された状態で、
枠体１２内に収納されている。次に、外部導出端子の具
体的な形状について説明する。
は、シリコーンゲル３９を充填して封止された状態で、
枠体１２内に収納されている。次に、外部導出端子の具
体的な形状について説明する。
【００２１】図１は本形態の外部導出端子３６の具体的
な形状を示す斜視図である。外部導出端子３６は、１枚
の金属板を打ち抜き、折り曲げ形成されたものであり、
その平板部３６５をＺ−Ｘ平面に平行に置いたとき、外
部端子部３６０がＹ軸方向に平行となるように形成され
ている。平板部３６５は、枠体１２から張り出した梁状
の支持体（図示せず）によって枠体１２に固定されてい
る。外部端子部３６０の中間部分には、２個の切り欠き
３６０ａ，３６０ｂが互いに対向するように形成されて
いる。外部端子部３６０は、この切り欠き３６０ａ，３
６０ｂ部分でほぼ直角に折り曲げられ、図３で示したよ
うにカバー１３に係止される。
な形状を示す斜視図である。外部導出端子３６は、１枚
の金属板を打ち抜き、折り曲げ形成されたものであり、
その平板部３６５をＺ−Ｘ平面に平行に置いたとき、外
部端子部３６０がＹ軸方向に平行となるように形成され
ている。平板部３６５は、枠体１２から張り出した梁状
の支持体（図示せず）によって枠体１２に固定されてい
る。外部端子部３６０の中間部分には、２個の切り欠き
３６０ａ，３６０ｂが互いに対向するように形成されて
いる。外部端子部３６０は、この切り欠き３６０ａ，３
６０ｂ部分でほぼ直角に折り曲げられ、図３で示したよ
うにカバー１３に係止される。
【００２２】一方、各接続部３６１，３６２，３６３，
３６４は、その板厚に比して十分な長さを持ち、平板部
３６５とほぼ平行に平板部３６５からＺ軸方向に突き出
し、途中から下方に向くように折り曲げ形成されてい
る。また、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４に
は、応力緩和手段としての切り欠き部３６１ａ，３６２
ａ，３６３ａ，３６４ａが複数個ずつ形成されている。
切り欠き部３６１ａ，３６２ａ，３６３ａ，３６４ａ
は、例えばＸ軸方向に沿うとともに、切り欠きの向きが
隣どうし互いに逆となるように形成されている。その大
きさや数は、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４
の抵抗やインダクタンスを考慮して決められている。
３６４は、その板厚に比して十分な長さを持ち、平板部
３６５とほぼ平行に平板部３６５からＺ軸方向に突き出
し、途中から下方に向くように折り曲げ形成されてい
る。また、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４に
は、応力緩和手段としての切り欠き部３６１ａ，３６２
ａ，３６３ａ，３６４ａが複数個ずつ形成されている。
切り欠き部３６１ａ，３６２ａ，３６３ａ，３６４ａ
は、例えばＸ軸方向に沿うとともに、切り欠きの向きが
隣どうし互いに逆となるように形成されている。その大
きさや数は、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４
の抵抗やインダクタンスを考慮して決められている。
【００２３】このような構成の外部導出端子３６は、切
り欠き部３６１ａ，３６２ａ，３６３ａ，３６４ａの働
きによって、接続部３６１，３６２，３６３，３６４が
弾性力を持ち、Ｙ軸方向（上下方向）だけでなく、Ｘ
軸、Ｚ軸方向への応力を緩和する能力を有している。ま
た、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４の先端の
はんだ付け部分３６１ｂ，３６２ｂ，３６３ｂ，３６４
の幅に比べ、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４
の板幅は十分小さい。これによって、各接続部３６１，
３６２，３６３，３６４を長くすることなく応力緩和が
できる。
り欠き部３６１ａ，３６２ａ，３６３ａ，３６４ａの働
きによって、接続部３６１，３６２，３６３，３６４が
弾性力を持ち、Ｙ軸方向（上下方向）だけでなく、Ｘ
軸、Ｚ軸方向への応力を緩和する能力を有している。ま
た、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４の先端の
はんだ付け部分３６１ｂ，３６２ｂ，３６３ｂ，３６４
の幅に比べ、各接続部３６１，３６２，３６３，３６４
の板幅は十分小さい。これによって、各接続部３６１，
３６２，３６３，３６４を長くすることなく応力緩和が
できる。
【００２４】なお、外部導出端子３７についても、部分
的に寸法や形状が異なる以外は、外部導出端子３６とほ
ぼ同じ構成となっている。また、他の外部導出端子３
５，３８についても、各接続部には切り欠き部３６１ａ
などと同様の切り欠き部が形成されている。
的に寸法や形状が異なる以外は、外部導出端子３６とほ
ぼ同じ構成となっている。また、他の外部導出端子３
５，３８についても、各接続部には切り欠き部３６１ａ
などと同様の切り欠き部が形成されている。
【００２５】次に、各外部導出端子３５，３６，３７の
実際の特性について説明する。まず、外部導出端子３
５，３６，３７をセラミック基板１４，１５上にはんだ
付けし、半導体装置１０に２５℃〜１２５℃の温度変化
を与え、そのときの各接続部３６１，３６２，３６３，
３６４などのはんだ付け部分の変位（ｍｍ）量と、１ｋ
ｇの加重をかけたときのたわみ量（ｍｍ／ｋｇ）を検出
した。ここで、たわみ量とは、各接続部のはんだ付け部
分と、ケース側との固着部分との間のたわみ量を意味す
る。また、固着部分とは、外部導出端子３５，３６，３
７が枠体１２に直接、あるいは支持体に固定されていれ
ばその固定部分が固着部分であり、同じくカバー１３に
固定されていればその固定部分が固着部分である。な
お、通常、ヒートサイクル試験での温度条件は、−４０
℃〜１２５℃であるが、実際には変形しない状態が常温
であると仮定して、計算上は２５℃〜１２５℃を温度変
化範囲とした。
実際の特性について説明する。まず、外部導出端子３
５，３６，３７をセラミック基板１４，１５上にはんだ
付けし、半導体装置１０に２５℃〜１２５℃の温度変化
を与え、そのときの各接続部３６１，３６２，３６３，
３６４などのはんだ付け部分の変位（ｍｍ）量と、１ｋ
ｇの加重をかけたときのたわみ量（ｍｍ／ｋｇ）を検出
した。ここで、たわみ量とは、各接続部のはんだ付け部
分と、ケース側との固着部分との間のたわみ量を意味す
る。また、固着部分とは、外部導出端子３５，３６，３
７が枠体１２に直接、あるいは支持体に固定されていれ
ばその固定部分が固着部分であり、同じくカバー１３に
固定されていればその固定部分が固着部分である。な
お、通常、ヒートサイクル試験での温度条件は、−４０
℃〜１２５℃であるが、実際には変形しない状態が常温
であると仮定して、計算上は２５℃〜１２５℃を温度変
化範囲とした。
【００２６】また、応力緩和手段を持たない従来型の外
部導出端子についても同様の試験を行った。図５は従来
の外部導出端子の構成例を示す斜視図である。外部導出
端子４０は、その外部端子部４１および平板部４２につ
いては、例えば外部導出端子３６とほぼ同じ寸法に形成
されている。また、接続部４３，４４，４５，４６に
は、切り欠きなどの応力緩和手段は設けられていない。
部導出端子についても同様の試験を行った。図５は従来
の外部導出端子の構成例を示す斜視図である。外部導出
端子４０は、その外部端子部４１および平板部４２につ
いては、例えば外部導出端子３６とほぼ同じ寸法に形成
されている。また、接続部４３，４４，４５，４６に
は、切り欠きなどの応力緩和手段は設けられていない。
【００２７】図６は図５のような従来型の外部導出端子
と本形態の外部導出端子におけるたわみ量と変位量の比
を示す図である。図において、横軸はＸ軸またはＺ軸方
向へのたわみ量と変位量の比であり、縦軸はＹ軸方向へ
のたわみ量と変位量の比である。また、点Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３は、それぞれゲート（Ｇ）用の外部導出端子３５、
コレクタ（Ｃ）用の外部導出端子３６、エミッタ（Ｅ）
用の外部導出端子３７の各たわみ量と変位量の比を示す
点である。一方、点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３は、それぞ
れ従来型のゲート（Ｇ）用の外部導出端子、コレクタ
（Ｃ）用の外部導出端子、エミッタ（Ｅ）用の外部導出
端子の各たわみ量と変位量の比を示す点である。
と本形態の外部導出端子におけるたわみ量と変位量の比
を示す図である。図において、横軸はＸ軸またはＺ軸方
向へのたわみ量と変位量の比であり、縦軸はＹ軸方向へ
のたわみ量と変位量の比である。また、点Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３は、それぞれゲート（Ｇ）用の外部導出端子３５、
コレクタ（Ｃ）用の外部導出端子３６、エミッタ（Ｅ）
用の外部導出端子３７の各たわみ量と変位量の比を示す
点である。一方、点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３は、それぞ
れ従来型のゲート（Ｇ）用の外部導出端子、コレクタ
（Ｃ）用の外部導出端子、エミッタ（Ｅ）用の外部導出
端子の各たわみ量と変位量の比を示す点である。
【００２８】図からも分かるように、従来型に比べて本
形態の各外部導出端子３５，３６，３７は、変位量に対
するたわみ量が多く、応力に対して緩和能力が高い。次
に、従来型、本形態ともに様々な外部導出端子につい
て、はんだ付け部分のクラックの発生状態について調べ
た。
形態の各外部導出端子３５，３６，３７は、変位量に対
するたわみ量が多く、応力に対して緩和能力が高い。次
に、従来型、本形態ともに様々な外部導出端子につい
て、はんだ付け部分のクラックの発生状態について調べ
た。
【００２９】図７は外部導出端子の各たわみ量と変位量
の比とはんだ付け部分のクラックの発生の関係を示す図
である。図において、白抜きの点はクラックが発生しな
かったもの、黒点はクラックが発生したものである。こ
の結果、図から分かるように、たわみ量／変位量が３軸
のいずれかの方向で０．４以下のときにはクラックが発
生している。前述の図６のデータで示したように、従来
の構成ではたわみ量／変位量が０．４以下にしかでき
ず、クラックが発生してしまう。一方、本形態の構成で
は、切り欠き部３６１ａなどの数や大きさを調節するこ
とにより、０．４よりも十分に大きな値に設計すること
ができる。よって、はんだ付け部分のクラックの発生を
容易に防止することができる。
の比とはんだ付け部分のクラックの発生の関係を示す図
である。図において、白抜きの点はクラックが発生しな
かったもの、黒点はクラックが発生したものである。こ
の結果、図から分かるように、たわみ量／変位量が３軸
のいずれかの方向で０．４以下のときにはクラックが発
生している。前述の図６のデータで示したように、従来
の構成ではたわみ量／変位量が０．４以下にしかでき
ず、クラックが発生してしまう。一方、本形態の構成で
は、切り欠き部３６１ａなどの数や大きさを調節するこ
とにより、０．４よりも十分に大きな値に設計すること
ができる。よって、はんだ付け部分のクラックの発生を
容易に防止することができる。
【００３０】ただし、たわみ量／変位量を大きくしよう
として切り欠き部３６１ａなどを必要以上に増やしたり
大きくすると、抵抗とインダクタンスが高くなってしま
ったり、サイズの大型化により枠体１２内に収納できな
くなるおそれがある。したがって、たわみ量／変位量が
０．４より多少大きくなる程度に収めることが好まし
い。
として切り欠き部３６１ａなどを必要以上に増やしたり
大きくすると、抵抗とインダクタンスが高くなってしま
ったり、サイズの大型化により枠体１２内に収納できな
くなるおそれがある。したがって、たわみ量／変位量が
０．４より多少大きくなる程度に収めることが好まし
い。
【００３１】図８は外部導出端子の他の構成例を示す斜
視図である。外部導出端子５０は、図１の外部導出端子
３６と同様に、外部端子部５１および平板部５２を有し
ている。平板部５２には、４本の接続部５３，５４，５
５，５６が形成されている。各接続部５３，５４，５
５，５６間には、切り欠き部５７，５８などが形成さ
れ、各接続部が複数の屈折部を有するように形成されて
いる。これにより、Ｙ軸方向のみならず、Ｚ軸方向およ
びＸ軸方向へも応力緩和がなされている。
視図である。外部導出端子５０は、図１の外部導出端子
３６と同様に、外部端子部５１および平板部５２を有し
ている。平板部５２には、４本の接続部５３，５４，５
５，５６が形成されている。各接続部５３，５４，５
５，５６間には、切り欠き部５７，５８などが形成さ
れ、各接続部が複数の屈折部を有するように形成されて
いる。これにより、Ｙ軸方向のみならず、Ｚ軸方向およ
びＸ軸方向へも応力緩和がなされている。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、互いに
直交する３軸方向に対して応力を緩和する応力緩和手段
を設け、所定の温度変化に対して、はんだ付け部分と固
定部のたわみ量と、はんだ付け部分の変位量との比を
０．４以上にしたので、はんだ付け部への応力を低減で
き、クラックを確実に防止できる。
直交する３軸方向に対して応力を緩和する応力緩和手段
を設け、所定の温度変化に対して、はんだ付け部分と固
定部のたわみ量と、はんだ付け部分の変位量との比を
０．４以上にしたので、はんだ付け部への応力を低減で
き、クラックを確実に防止できる。
【図１】本形態の外部導出端子の具体的な形状を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】本形態の半導体装置のチップ搭載後の構成を示
す平面図である。
す平面図である。
【図３】図２のＡ１−Ａ１線に沿う断面図である。
【図４】図２のＡ２−Ａ２線に沿う断面図である。
【図５】従来の外部送出端子の構成例を示す斜視図であ
る。
る。
【図６】従来型の外部導出端子と本形態の外部導出端子
におけるたわみ量と変位量の比を示す図である。
におけるたわみ量と変位量の比を示す図である。
【図７】外部導出端子の各たわみ量と変位量の比とはん
だ付け部分のクラックの発生の関係を示す図である。
だ付け部分のクラックの発生の関係を示す図である。
【図８】外部導出端子の他の構成例を示す斜視図であ
る。
る。
【図９】従来の半導体装置の構成例を示す断面図であ
る。
る。
１０ 半導体装置 １１ 金属ベース １２ 枠体 １３ カバー １４，１５ セラミック基板 １６〜２３ ＩＧＢＴチップ ３５ （ゲート端子用の）外部導出端子 ３６ （コレクタ端子用の）外部導出端子 ３７ （エミッタ端子用の）外部導出端子 ３６０ 外部端子部 ３６１，３６２，３６３，３６４ 接続部 ３６１ａ，３６２ａ，３６３ａ，３６４ａ 切り欠き部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−268128（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−318147（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−32256（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−162554（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−15444（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/48
Claims (1)
- 【請求項１】 ケース内の半導体チップを外部導出端子
により外部と接続可能とした半導体装置において、 前記外部導出端子の基板へのはんだ付け部分と前記ケー
スへの固定部との間に、互いに直交する３軸方向に対し
て応力を緩和する応力緩和手段を有し、所定範囲の温度
変化を与えたときに、前記はんだ付け部分と前記固定部
との間のたわみ量と、前記はんだ付け部分の変位量との
比が、０．４以上であることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10151064A JP3006585B2 (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 半導体装置 |
| US09/301,716 US6262474B1 (en) | 1998-06-01 | 1999-04-29 | Semiconductor device |
| GB9911965A GB2338108B (en) | 1998-06-01 | 1999-05-21 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10151064A JP3006585B2 (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11345926A JPH11345926A (ja) | 1999-12-14 |
| JP3006585B2 true JP3006585B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=15510521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10151064A Expired - Lifetime JP3006585B2 (ja) | 1998-06-01 | 1998-06-01 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6262474B1 (ja) |
| JP (1) | JP3006585B2 (ja) |
| GB (1) | GB2338108B (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007044046B4 (de) * | 2007-09-14 | 2013-01-03 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur internen Kontaktierung eines Leistungshalbleitermoduls |
| FR2921520B1 (fr) | 2007-09-20 | 2014-03-14 | Saint Gobain | Element de connexion electrique et vitrage pourvu d'un tel element |
| EP2071626A1 (en) * | 2007-12-11 | 2009-06-17 | ABB Research Ltd. | Semiconductor module and connection terminal device |
| DE102007059818B3 (de) * | 2007-12-11 | 2009-04-09 | Saint-Gobain Sekurit Deutschland Gmbh & Co. Kg | Fensterscheibe mit einem elektrischen Flachanschlusselement |
| DE102008030101A1 (de) * | 2007-12-11 | 2009-06-25 | Saint-Gobain Sekurit Deutschland Gmbh & Co. Kg | Lötanschlusselement |
| EP2107606B1 (en) * | 2008-04-03 | 2016-01-06 | ABB Research LTD | Semiconductor power module with movable electrical conductor |
| CN102859671A (zh) * | 2010-12-03 | 2013-01-02 | 富士电机株式会社 | 半导体器件以及半导体器件的制造方法 |
| WO2012111397A1 (ja) | 2011-02-17 | 2012-08-23 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の内部配線構造 |
| JP2013235882A (ja) * | 2012-05-07 | 2013-11-21 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| WO2015049944A1 (ja) | 2013-10-03 | 2015-04-09 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| CN106796934B (zh) | 2015-04-10 | 2019-12-10 | 富士电机株式会社 | 半导体装置 |
| CN108010892B (zh) * | 2016-11-02 | 2020-06-26 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种功率半导体模块焊接装置 |
| DE102018204408B4 (de) | 2018-03-22 | 2022-05-05 | Danfoss Silicon Power Gmbh | Stromschiene, verfahren zum herstellen derselben und leistungsmodul, welches eine solche aufweist |
| WO2021251126A1 (ja) | 2020-06-08 | 2021-12-16 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
| JP2022077747A (ja) * | 2020-11-12 | 2022-05-24 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP2025153935A (ja) * | 2024-03-29 | 2025-10-10 | ミネベアパワーデバイス株式会社 | 半導体装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58112354A (ja) | 1981-12-25 | 1983-07-04 | Fuji Electric Co Ltd | サイリスタ用接続導体 |
| JPH0714027B2 (ja) | 1987-06-19 | 1995-02-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JPH07120738B2 (ja) | 1990-05-29 | 1995-12-20 | 株式会社三社電機製作所 | 半導体装置 |
| GB2249869B (en) | 1990-09-17 | 1994-10-12 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor device |
| JPH0760877B2 (ja) | 1990-10-25 | 1995-06-28 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
| US5243217A (en) | 1990-11-03 | 1993-09-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | Sealed semiconductor device with protruding portion |
| JP2503810B2 (ja) | 1991-07-11 | 1996-06-05 | 井関農機株式会社 | 全自動炊飯装置 |
| JPH06268128A (ja) | 1993-03-16 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
| DE69726518T2 (de) | 1996-09-06 | 2004-10-07 | Hitachi Ltd | Leistungshalbleiteranordnung in modularer Bauart |
-
1998
- 1998-06-01 JP JP10151064A patent/JP3006585B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-04-29 US US09/301,716 patent/US6262474B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-21 GB GB9911965A patent/GB2338108B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9911965D0 (en) | 1999-07-21 |
| GB2338108A (en) | 1999-12-08 |
| JPH11345926A (ja) | 1999-12-14 |
| GB2338108B (en) | 2002-12-31 |
| US6262474B1 (en) | 2001-07-17 |
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