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接觸部件以及半導體模塊的制作方法

文檔序號:9308749閱讀:569來源:國知局
接觸部件以及半導體模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有在構成半導體模塊的絕緣基板上通過焊接而搭載并通過插入外部輸出端子而與外部電連接的構造的接觸部件、以及搭載接觸部件的半導體模塊。
【背景技術】
[0002]半導體模塊的內部如圖13所示,設有具備絕緣基板102的構造,該絕緣基板102需要通過從未圖示的外部電路導出的外部輸出端子101與外部電路電連接。這樣的半導體模塊100示于圖12。該半導體模塊100具有如下結構,即,在絕緣基板102的預定的多個位置預先焊接圓筒狀的接觸部件103,并且在這些接觸部件103的中心孔中分別插入具有對應布置的多個外部輸出端子101。這些外部輸出端子101通過鋁線105等與半導體芯片104 (設備芯片、電路芯片)等連接。并且,絕緣基板102搭載于金屬基板109上,并由固定安裝于該金屬基板109上的樹脂殼體108覆蓋。對于上述接觸部件103向上述絕緣基板102上的焊接,非常需要該焊接的強度在長時間都能夠保持穩(wěn)定。因此,如圖14的立體圖所示,現(xiàn)有的接觸部件103為了在絕緣基板102的預定的多個位置各自穩(wěn)定地自立并且確保焊接強度,具備直徑大的凸緣106,以使圓筒的端面的面積擴展。并且,在該凸緣106的端面106a形成了凹部107,該凹部107在接合時成為焊料的積攢部,能夠確保預定的焊料厚度(專利文獻I)。
[0003]在圖6示出按照沿圖14的上述接觸部件103的圓筒的軸的A1-A2線截取的剖面圖。圖6的上述接觸部件103還能夠如圖7所示的相同的接觸部件103a的剖面圖那樣,形成為使圓筒的端部的邊緣具有圓弧110 (曲率半徑0.1mm)的構造。要將這樣的接觸部件
103、103a固定于絕緣基板102的預定的多個位置,需要使用焊膏。例如,在絕緣基板102上按照預定的多個接觸部件103的配置圖案印刷焊膏,一邊向各接觸部件103的凸緣106的端面施加一定的負重,一邊進行加熱處理進行固定。
[0004]如此,在將各接觸部件103的凸緣106端面焊接至絕緣基板102上時,如圖5所示那樣,在凸緣106的下側的焊料111中,被排擠到凸緣106的內徑側的焊料111進入凸緣106的內側的凹部107,形成填充圓筒內的數(shù)百微米厚的焊料111層,以加強接合強度。另一方面,被排擠到凸緣106的外側的焊料111通過在凸緣106的外周側面形成具有相當于凸緣106厚度的高度的焊腳111a,因此提高接合強度。
[0005]在半導體模塊100內的接觸部件103的圓筒內部,為了確保用于與外部電路電連接而插入的外部輸出端子101的插入深度,圓筒內的焊料的厚度被限制在大約500 μπι以下。并且,為了通過將外部輸出端子101插入到接觸部件103的圓筒內而可靠地進行電接觸,端子的外徑被設置為接近圓筒的內徑的圓形。為了能夠可靠地進行該電接觸,也可以將端子的形狀設為四角形的棒狀而插入到圓筒的孔中。
[0006]作為與上述技術相關的其他的公知文獻,公開了針對IC (集成電路裝置)的管腳,防止焊料向上爬的技術(專利文獻2、3)。
[0007]已知有關于在中空的端子內部防止焊料向上爬的技術的記載(專利文獻4)。
[0008]現(xiàn)有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:US2009/0194884 號 Al(圖 1、4、12)
[0011]專利文獻2:日本特開1989-315167號公報(“作用”項)
[0012]專利文獻3:日本特開2012-199340號公報(【背景技術】)
[0013]專利文獻4:日本特開1994-020735號公報(摘要、目的)

【發(fā)明內容】

[0014]技術問題
[0015]如上述圖5所示,為了加大向絕緣基板102的接合強度,接觸部件103具有加大端面面積的凸緣構造,所以需要比較大量的焊料。而另一方面,如果增加了焊料的量,則由于受到焊接時通常使用的減壓式加熱爐的影響,如圖8所示,被填充到接觸部件103內的焊料111由于毛細管現(xiàn)象而沿著圓筒的內壁向上爬,常常會出現(xiàn)焊料保持在內壁或其中一部分焊料從圓筒的上側開口吐出的現(xiàn)象。如果出現(xiàn)該現(xiàn)象,在向接觸部件103的中心孔中插入外部輸出端子時會出現(xiàn)問題,成為次品。已知該焊料向上爬的現(xiàn)象在焊料量多的情況下容易發(fā)生。因此,為了防止該焊料向上爬的現(xiàn)象,減少焊料的量即可。但是,如果減少焊料的量,則難以確保能夠獲得長期的可靠性的最低限度的接合強度(例如10N)。因此,需要調整焊料的量,以使焊料的量為能夠確保上述最低限度的接合強度1N的焊料的量以上,并且盡量減少進入圓筒內、特別是進入中心孔中的焊料的量。
[0016]然而,已知在通過焊膏的涂布印刷進行焊料的量的調整的情況下,僅通過焊料的量的調整,而將焊料的量調整為滿足即可以防止上述的焊料向上爬的現(xiàn)象又具有長期可靠性的接合強度這兩方面是很難的。例如,在使與接合有關的焊料的量(斜線陰影部分)從圖4所示的量按照圖9(a)?(C)的順序減少的實驗中,以該順序接合的形態(tài)如圖進行變化,與之相伴接觸部件103的接合強度也以該順序降低。當接觸部件103的接合強度低于上述的1N時,由于會降低半導體模塊的可靠性,所以必須要避免。在圖9(a)中,雖然接合強度良好,但圓筒內部的焊料的量還是很多,無法使焊料向上爬的現(xiàn)象消失。在圖9(b)中,雖然可以使焊料向上爬的現(xiàn)象消失,但有可能會產(chǎn)生接合強度的可靠性問題。特別是,使焊料的量降低到如圖9(c)所示的程度的情況下,由于很多的接合強度低于上述的最低限的接合強度10N,因此出現(xiàn)外部輸出端子從半導體模塊脫離等的問題變多而成為問題。其結果得出了以下的結論,即,在通過焊膏的涂布印刷進行焊料的量的調整的情況下,需要調整為圖9(a)和圖9(b)中間的焊料的量,而如此控制焊料的量是非常困難的。
[0017]本發(fā)明是考慮到以上說明的問題的情況下完成的。本發(fā)明的目的為提供一種即使為了防止焊料向上爬的問題而減少焊料的量,并且在接觸部件的圓筒內部未填充焊料的焊接狀態(tài)下,也能夠得到與現(xiàn)有焊接強度相同或以上的焊接強度的接觸部件、以及半導體模塊。
[0018]技術方案
[0019]本發(fā)明為了達到上述發(fā)明的目的,在權力要求I所記載的發(fā)明中,該接觸部件為被焊接在設置于半導體模塊的絕緣基板上的金屬區(qū)域的部件,并具有供外部端子嵌合的中空孔,該接觸部件在其下端部具備直徑比筒狀部的外徑還大的凸緣,在該凸緣的進行上述焊接的端面具備平坦的底面和從筒的內周端朝向上述凸緣外周端的凹部,并且,在上述接觸部件的筒內部下端具有切口部。
[0020]在權力要求2所記載的發(fā)明中,優(yōu)選上述切口部的位于上述接觸部件的筒內部下端的至少一部分為倒角部的接觸部件。
[0021]在權力要求3所記載的發(fā)明中,優(yōu)選上述切口部為形成在上述接觸部件的筒內部下端的至少一部分的階梯部的接觸部件。
[0022]在權利要求4所記載的發(fā)明中,優(yōu)選上述切口部為形成在上述接觸部件的筒內部下端的至少一部分的凹面加工部的接觸部件。
[0023]在權利要求5所記載的發(fā)明中,優(yōu)選供上述外部端子嵌合的中空孔的剖面形狀為圓形或方形。
[0024]本發(fā)明為了達到上述發(fā)明的目的,在權力要求6所記載的發(fā)明中,該接觸部件為被焊接在設置于半導體模塊的絕緣基板上的金屬區(qū)域的部件,并具有供外部端子嵌合的中空孔,該接觸部件在其下端部具備直徑比筒狀部的外徑還大的凸緣,在該凸緣的進行上述焊接的端面具備平坦的底面和從筒的內周端朝向上述凸緣的外周端的凹部,并且,上述凸緣的外周的高度是上述接觸部件的筒部分的厚度的兩倍以上。
[0025]在權利要求7所記載的發(fā)明中,優(yōu)選接觸部件,其中,上述凸緣的外周具有上述接觸部件的筒部分的厚度的兩倍以上的的高度,上述凸緣是在上述凸緣的外周的至少一部分上形成向上方延伸的凸部的加工面。
[0026]在權利要求8所記載的發(fā)明中,優(yōu)選供上述外部端子嵌合的中空孔的剖面形狀為圓形或方形。
[0027]并且,在權利要求9所記載的發(fā)明中,上述凸緣設置于上述接觸部件的兩端的結構也是優(yōu)選的,其理由在于可以在接觸部件的凸緣端面的任意側進行焊接,能夠提高工作效率。在權利要求10所記載的發(fā)明中,能夠為在絕緣基板上搭載有上述權利要求1所記載的半導體模塊用接觸部件的半導體模塊。
[0028]在權利要求11所
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