JP2001308237A - 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置 - Google Patents

両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置

Info

Publication number
JP2001308237A
JP2001308237A JP2000118057A JP2000118057A JP2001308237A JP 2001308237 A JP2001308237 A JP 2001308237A JP 2000118057 A JP2000118057 A JP 2000118057A JP 2000118057 A JP2000118057 A JP 2000118057A JP 2001308237 A JP2001308237 A JP 2001308237A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
card module
semiconductor
double
transfer member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000118057A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3826667B2 (ja
Inventor
Keiichiro Tomoari
慶一郎 伴在
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2000118057A priority Critical patent/JP3826667B2/ja
Publication of JP2001308237A publication Critical patent/JP2001308237A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3826667B2 publication Critical patent/JP3826667B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
    • H01L2224/331—Disposition
    • H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/33181—On opposite sides of the body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73215—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チップの両面から強力に冷却可能な両面
冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを提供すること。 【解決手段】 半導体チップ２、３の両主面に個別に接
合される一対の伝熱部材５、６がそれぞれセラミック薄
膜１１で被覆されているので、冷凍サイクル装置のエバ
ポレ−タの同一電位の冷媒チュ−ブ１００によりこれら
両伝熱部材５、６を同時に冷却することができ、従来に
比較して格段に大電流通電が可能な半導体装置を実現す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、両面冷却型半導体
カ−ドモジュ−ルの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平６ー２９１２２３号公報は、半導
体チップの両面から放熱を行う半導体装置を提案してい
る。この半導体装置を図３に示す。（ａ）はその平面
図、（ｂ）はそのＧーＧ線矢視断面図、（ｃ）はそのＨ
ーＨ線矢視断面図である。
【０００３】この半導体装置は、一対のヒ−トシンク兼
用の伝熱部材Ｊ２、Ｊ３が、それぞれ半導体チップＪ１
の両面に熱的かつ電気的に接続され、伝熱部材Ｊ２、Ｊ
３はそれぞれ半導体チップへの給電部材としての機能
と、ヒ−トシンク及び伝熱部材としての機能とを兼用し
ている。以下、この種の半導体装置を両面冷却型半導体
装置ともいう。
【０００４】この半導体装置では、図３に示すように、
少なくとも半導体チップＪ１の側面は樹脂Ｊ５により封
止されてカ−ド状のモジュ−ル（カ−ドモジュ−ルとも
いう）となっており、伝熱部材Ｊ２、Ｊ３の反チップ側
の主面は冷却のために露出するとともに半導体チップの
主電極に給電する主電極端子をなし、半導体チップの制
御電極に給電する制御端子Ｊ４はカ−ドモジュ−ルの側
面から封止樹脂を貫通して外部に突出している。
【０００５】Ｊ６は絶縁板、Ｊ７は半導体チップのボン
ディングパッドに接合される半田バンプである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルでは、それ
ぞれ異なる端子（たとえばエミッタ端子とコレクタ端
子）をなす伝熱部材Ｊ２、Ｊ３が互いに電位が異なるた
め、それらに接触する放熱部材（冷却部材ともいう）を
電気的に絶縁する必要と、小さい電気抵抗を確保する必
要があり、半導体チップＪ１はその両面から伝熱部材Ｊ
２、Ｊ３を通じて図示しない放熱部材に放熱するにもか
かわらず、放熱部材として冷媒チュ−ブなどを用い、冷
凍サイクル装置などで冷却された冷媒をこの冷媒チュ−
ブに流して半導体チップをその両面から強力に冷却する
ことが容易ではなかった。
【０００７】すなわち、冷凍サイクル装置の冷媒チュ−
ブは同一電位（通常は接地電位）であり、上記従来技術
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルのように、電位が
異なるカ−ドモジュ−ルの端子に直接接触させて用いる
ことができず、このため、冷却冷媒を用いて半導体チッ
プの両面を強力冷却することが困難であった。また、冷
媒チュ−ブを用いない場合でも、半導体チップ両側の放
熱部材（冷却部材）をたとえば車体などに密着させてそ
れに放熱させるなどの手法を採用することが困難であ
り、両方の放熱部材の電位を異ならせる必要があるとい
う技術的制限のために強力な半導体チップ両面冷却は困
難であった。
【０００８】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、半導体チップの両面から強力に冷却可能な両面冷
却型半導体カ−ドモジュ−ルを提供することをその目的
としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、一対の主面に一対の主電
極を別々に設け、前記両主面の一方に制御電極を設けた
半導体チップと、それぞれ金属板で構成された前記半導
体チップの前記両主電極に別々に接合された一対の伝熱
部材と、前記半導体チップの側面及び前記両伝熱部材の
側面の一部を被覆する封止樹脂部と、前記封止樹脂部を
貫いて前記半導体チップの前記主面と略平行に配設され
て各内端部が前記両伝熱部材及び前記半導体チップの前
記制御電極に別々に接続される三つ以上の端子と、前記
封止樹脂部から露出する前記両伝熱部材の外部放熱面を
被覆する電気絶縁性かつ良熱伝導性のセラミック薄膜と
を備えることを特徴としている。
【００１０】本構成によれば、半導体チップの両主面に
個別に接合される一対の伝熱部材がそれぞれセラミック
薄膜で被覆されているので、冷凍サイクル装置のエバポ
レ−タのような同一電位の冷却部材によりこれら両伝熱
部材を良好に伝熱冷却することができ、従来に比較して
格段に強力な冷却を半導体チップに施すことが可能とな
り、大電流通電が可能な半導体装置を実現することがで
きる。
【００１１】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記セラミック薄膜は、少なくとも前記伝熱部材の前記外
部放熱面に被着された溶射膜からなるので、樹脂膜等に
比較して優れた伝熱部材から放熱部材への熱伝導を実現
でき、かつ、単にセラミック薄膜を伝熱部材と放熱部材
との間に挟む構成に比較して、セラミック薄膜と伝熱部
材との間の微小な凹凸を埋めてこの部位に微小ギャップ
が残存することがないので、これらの境界部の熱伝導性
を格段に向上して半導体チップの冷却能力を格段に向上
することができる。
【００１２】請求項３記載の構成によれば請求項１又は
２記載の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更
に、前記セラミック薄膜の周縁部は全周にわたって、前
記封止樹脂部から露出する前記伝熱部材の側面を被覆
し、前記封止樹脂部は、前記伝熱部材の厚さ方向におい
て前記伝熱部材の前記外部放熱面の位置に達しない厚さ
に形成されていることを特徴としている。
【００１３】本構成によれば、セラミック薄膜により伝
熱部材の露出側面も被覆するので、封止樹脂部から厚さ
方向に突出する伝熱部材のこの露出側面と冷媒チュ−ブ
などの導電部材との間において結露などにより生じる沿
面放電を良好に防止することができる。
【００１４】また、封止樹脂部の厚さ方向高さが伝熱部
材の外側主面に達しない位置とすることができるので、
伝熱部材の外側主面（のセラミック薄膜表面）に良好に
冷媒チュ−ブなどの冷却部材を密接させることが可能と
なる。
【００１５】請求項４記載の構成によれば請求項３記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記封止樹脂部は前記セラミック薄膜の周縁部を被覆する
ので、封止樹脂部とセラミック薄膜との境界部に熱膨張
などでクラックや隙間が生じて浸水するなどの問題を防
止することができ、沿面放電防止効果を向上することが
できる。
【００１６】請求項５記載の構成によれば請求項３又は
４記載の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更
に、前記伝熱部材の外側角部は、面取りされているの
で、伝熱部材の外側の角部とセラミック薄膜との接合性
を改善することができ、熱サイクル及び線膨張率差によ
りこの部位にクラックが生じるのを抑止することができ
る。
【００１７】請求項６記載の構成によれば請求項５記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記伝熱部材の外側角部は、内側角部よりも大きな曲率半
径で面取りされているので、請求項５と同じ効果を奏す
ることができる。
【００１８】請求項７記載の構成によれば請求項１乃至
６のいずれか記載の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル
において更に、複数の前記半導体チップ前記一対の主面
の一方は、前記一対の伝熱部材の一方の内側主面に互い
に離れて接合され、前記各半導体チップは、互いに異な
る厚さを有し、前記各半導体チップの両主電極は、電気
的に並列接続され、前記一対の伝熱部材の他方は、前記
セラミック薄膜を有する金属平板からなる外板と、それ
ぞれ金属板により構成されて前記外板と前記各半導体チ
ップの前記一対の主面の他方との間に別々に介設、接合
される複数のスペ−サとからなり、前記各スペ−サは、
前記各半導体チップ間の厚さの差を吸収する厚さをそれ
ぞれ有するので、たとえばスイッチングトランジスタと
フライホイルダイオ−ドのようなものを同一パッケ−ジ
に、伝熱部材の厚さを主面各部で変更する工程を必要と
せず、低コストでモジュ−ルを小型化、集積化すること
ができる。また、スペ−サはヒ−トシンク機能ももつこ
とができ、電流急増時の一時的な大発熱に対する許容性
も向上することができる。
【００１９】請求項８記載の構成によれば請求項７記載
の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて更に、前
記半導体チップの前記主電極に給電する主電極端子の内
端部は、前記スペ−サよりも前記主面と平行な方向かつ
外側へ突出する前記外板の内側主面及び前記一対の伝熱
部材の一方の前記内側主面に接合されることを特徴とし
ている。
【００２０】本構成によれば、それぞれ厚さが異なり、
互いに並列接続される複数の半導体チップを複雑な形状
加工を要しない伝熱部材を用いて一体にモジュ−ル化す
ることができ、小型で冷却性に優れた複数チップ両面冷
却型半導体カ−ドモジュ−ルを実現することができる。
【００２１】請求項９記載の半導体装置は、冷凍サイク
ル装置を有し、前記冷凍サイクル装置は、互いに同一電
位を有して前記両伝熱部材に前記セラミック薄膜を通じ
て接触する扁平管形状のエバポレ−タ又は低圧側の冷媒
チュ−ブを有する請求項１乃至８のいずれか記載の両面
冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを用いた冷媒間接冷却型
半導体装置である。
【００２２】本構成によれば、カ−ドモジュ−ルの両面
を良好に強制冷却することができ、小型で大電流通電が
可能な半導体装置を実現することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明の両面冷却型半導体カ−ド
モジュ−ルを用いた冷媒間接冷却型半導体装置の好適な
実施態様を図面を参照して以下説明する。
【００２４】図１はこのカ−ドモジュ−ルの厚さ方向断
面図を示し、図２はこのカ−ドモジュ−ルを用いた冷媒
間接冷却型半導体装置のブロック図を示す。 （カ−ドモジュ−ルの構成）１は、両面冷却型半導体カ
−ドモジュ−ル、２はＩＧＢＴ素子が形成された半導体
チップ、３はフライホイルダイオ−ドが形成された半導
体チップ、５１、５２はスペ−サ、５は第１伝熱部材、
６は第２の伝熱部材、７ははんだ層、８はボンディング
ワイヤ、９、１０は主電極端子、１１はセラミック薄
膜、１２は封止樹脂部、１３は制御電極端子である。
【００２５】スペ−サ５１、５２、第１伝熱部材５、伝
熱用金属板６は、銅、タングステン、モリブデン等で形
成された金属板からなるが、他の金属材料で構成しても
よい。
【００２６】半導体チップ２、３は第２の伝熱部材６の
内側の主面上に半田接合され、半導体チップ２の残余の
主面にはスペ−サ５２が、半導体チップ３の残余の主面
にはスペ−サ５１が半田接合されている。スペ−サ５
１、５２は、互いに厚さが異なる半導体チップ２、３の
厚さの差を吸収する厚さの差を有し、これによりスペ−
サ５１、５２の残余の主面は同一高さとされ、第１伝熱
部材５の内側の主面に半田接合されている。
【００２７】セラミック薄膜１１は、第１伝熱部材５の
外主面及び第２の伝熱部材６の外主面に被着されてい
る、セラミック薄膜１１は、酸化アルミニウム（アルミ
ナ）等を第１伝熱部材５の外主面、第２の伝熱部材６の
外主面に溶射して形成されている。第１伝熱部材５、第
２の伝熱部材６の外主面は、溶射前に粗面化されてセラ
ミック薄膜１１の密着性を向上している。セラミック薄
膜１１は、更に第１伝熱部材５、第２の伝熱部材６の外
主面の周縁部をなす角部及びこれら角部に連なる第１伝
熱部材５、第２の伝熱部材６の側面の一部を覆ってい
る。第１伝熱部材５、第２の伝熱部材６の外主面の周縁
部をなす角部は少なくともそれらの内側の主面の周縁部
をなす角部よりも大きい曲率半径で面取りされており、
セラミック薄膜１１との接合が強固となるように工夫さ
れている。
【００２８】はんだ層７は、他の接合機能材料に置換す
ることができる。
【００２９】端子９は、スペ−サ５１よりも面方向外側
にはみ出した第１伝熱部材５の内側の主面に接合されて
面方向外側に突出し、端子１０は、半導体チップ３より
も面方向外側にはみ出した第２の伝熱部材６の内側の主
面に接合されて面方向外側に突出している。
【００３０】ボンディングワイヤ８は、ＩＧＢＴ素子が
形成される半導体チップ２の制御電極をなすボンディン
グパッドと制御電極端子１３とを接続し、制御電極端子
１３は面方向外側へ突出している。
【００３１】封止樹脂部１２は、たとえばエポキシモ−
ルド樹脂であり、半導体チップ２、３をモ−ルドしてい
る。封止樹脂部１２は、第１伝熱部材５及び第２の伝熱
部材６の側面を覆うセラミック薄膜１１の上に被さって
いるが、封止樹脂部１２の半導体チップの主面と直角方
向（厚さ方向）の端部はセラミック薄膜１１よりも内側
に制限されている。これにより、冷媒チュ−ブ１００の
平坦な表面とセラミック薄膜１１の外表面との密着が封
止樹脂部１２により阻害されることがない。
【００３２】（組み立て）まず、第１伝熱部材５、第２
の伝熱部材６にセラミック薄膜１１を溶射法により形成
する。セラミック薄膜１１の厚さは、第１伝熱部材５、
第２の伝熱部材６と冷媒チュ−ブ１００との間の電位差
に耐える絶縁耐圧を確保できる厚さとすればよい。セラ
ミック薄膜１１として窒化アルミニウムなどの線膨張率
が半導体チップ２、３により近似する材料を選択するこ
とも可能である。
【００３３】次に、他の部材を順次組み立て、加熱炉で
半田を溶融して接合を行い、最後に封止樹脂部１２をモ
−ルドすればよい。はんだ層７はスペ−サ５１、５２に
設けるのが簡単である。
【００３４】（全体構成）上述のように製造した両面冷
却型半導体カ−ドモジュ−ル１は、扁平断面を有し、Ｕ
字状に湾曲された冷媒チュ−ブ１００に挟持され、この
冷媒チュ−ブ１００は、冷凍サイクル装置１０１のエバ
ポレ−タをなす。１０２はこの冷凍サイクル装置１０１
のコンプレッサ、１０３はコンデンサ、１０４は膨張
弁、１０５はレシ−バである。
【００３５】（変形態様）上述の実施態様では、制御電
極端子１３はワイヤボンディングにより半導体チップ２
のボンディングパッドに接続されたが、直接に半田接合
したり、バンプ接合してもよい。
【００３６】また、スペ−サ５１、５２は第２の伝熱部
材６側に設けてもよく、スペ−サ５１、５２と第１伝熱
部材５とを一体に加工してもよい。また、主電極端子
９、１０は両伝熱部材５、６と一体に加工形成してもよ
い。更に、冷凍サイクル装置の他に水冷にて冷却しても
よいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルの
厚さ方向断面図である。
【図２】図１に示すカ−ドモジュ−ルを用いた冷媒間接
冷却型半導体装置のブロック図である。
【図３】従来の両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを示
す図である。
【符号の説明】
１：両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル ２：半導体チップ（ＩＧＢＴ素子） ３：半導体チップ（フライホイルダイオ−ド） ５：第１の伝熱部材 ５１：スペ−サ（伝熱部材） ５２：スペ−サ（伝熱部材） ６：第２の伝熱部材 ７：はんだ層 ９：主電極端子 １０：主電極端子 １１：セラミック薄膜 １２：封止樹脂部 １３：制御電極端子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一対の主面に一対の主電極を別々に設け、
    前記両主面の一方に制御電極を設けた半導体チップと、 それぞれ金属板で構成された前記半導体チップの前記両
    主電極に別々に接合された一対の伝熱部材と、 前記半導体チップの側面及び前記両伝熱部材の側面の一
    部を被覆する封止樹脂部と、 前記封止樹脂部を貫いて前記半導体チップの前記主面と
    略平行に配設されて各内端部が前記両伝熱部材及び前記
    半導体チップの前記制御電極に別々に接続される三つ以
    上の端子と、 前記封止樹脂部から露出する前記両伝熱部材の外部放熱
    面を被覆する電気絶縁性かつ良熱伝導性のセラミック薄
    膜と、 を備えることを特徴とする両面冷却型半導体カ−ドモジ
    ュ−ル。
  2. 【請求項２】請求項１記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記セラミック薄膜は、少なくとも前記伝熱部材の前記
    外部放熱面に被着された溶射膜からなることを特徴とす
    る両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  3. 【請求項３】請求項１又は２記載の両面冷却型半導体カ
    −ドモジュ−ルにおいて、 前記セラミック薄膜の周縁部は全周にわたって、前記封
    止樹脂部から露出する前記伝熱部材の側面を被覆し、 前記封止樹脂部は、前記伝熱部材の厚さ方向において前
    記伝熱部材の前記外部放熱面の位置に達しない厚さに形
    成されていることを特徴とする両面冷却型半導体カ−ド
    モジュ−ル。
  4. 【請求項４】請求項３記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記封止樹脂部は前記セラミック薄膜の周縁部を被覆す
    ることを特徴とする両面冷却型半導体カ−ドモジュ−
    ル。
  5. 【請求項５】請求項３又は４記載の両面冷却型半導体カ
    −ドモジュ−ルにおいて、 前記伝熱部材の外側角部は、面取りされていることを特
    徴とする両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  6. 【請求項６】請求項５記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記伝熱部材の外側角部は、内側角部よりも大きな曲率
    半径で面取りされていることを特徴とする両面冷却型半
    導体カ−ドモジュ−ル。
  7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれか記載の両面冷却
    型半導体カ−ドモジュ−ルにおいて、 複数の前記半導体チップ前記一対の主面の一方は、前記
    一対の伝熱部材の一方の内側主面に互いに離れて接合さ
    れ、 前記各半導体チップは、互いに異なる厚さを有し、 前記各半導体チップの両主電極は、電気的に並列接続さ
    れ、 前記一対の伝熱部材の他方は、前記セラミック薄膜を有
    する金属平板からなる外板と、それぞれ金属板により構
    成されて前記外板と前記各半導体チップの前記一対の主
    面の他方との間に別々に介設、接合される複数のスペ−
    サとからなり、 前記各スペ−サは、前記各半導体チップ間の厚さの差を
    吸収する厚さをそれぞれ有することを特徴とする両面冷
    却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  8. 【請求項８】請求項７記載の両面冷却型半導体カ−ドモ
    ジュ−ルにおいて、 前記半導体チップの前記主電極に給電する主電極端子の
    内端部は、前記スペ−サよりも前記主面と平行な方向か
    つ外側へ突出する前記外板の内側主面及び前記一対の伝
    熱部材の一方の前記内側主面に接合されることを特徴と
    する両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル。
  9. 【請求項９】冷凍サイクル装置を有し、 前記冷凍サイクル装置は、互いに同一電位を有して前記
    両伝熱部材に前記セラミック薄膜を通じて接触する扁平
    管形状のエバポレ−タ又は低圧側の冷媒チュ−ブを有す
    ることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の両
    面冷却型半導体カ−ドモジュ−ルを用いた冷媒間接冷却
    型半導体装置。
JP2000118057A 2000-04-19 2000-04-19 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置 Expired - Fee Related JP3826667B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000118057A JP3826667B2 (ja) 2000-04-19 2000-04-19 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000118057A JP3826667B2 (ja) 2000-04-19 2000-04-19 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001308237A true JP2001308237A (ja) 2001-11-02
JP3826667B2 JP3826667B2 (ja) 2006-09-27

Family

ID=18629266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000118057A Expired - Fee Related JP3826667B2 (ja) 2000-04-19 2000-04-19 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3826667B2 (ja)

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308245A (ja) * 2000-04-25 2001-11-02 Denso Corp 冷媒冷却型両面冷却半導体装置
JP2003289129A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Denso Corp 半導体装置
JP2004296837A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Denso Corp 半導体装置
JP2004363337A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Toyota Motor Corp 半導体装置の冷却構造
JP2005302778A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Toyota Motor Corp 半導体モジュールおよびその製造方法
JP2006066465A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Toyota Industries Corp 半導体装置
JP2006128555A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2006128260A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Toyota Motor Corp 半導体装置および冷却器付半導体装置
JP2007235059A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置
JP2007235060A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置及びその製造方法
JP2007287784A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Denso Corp 半導体装置及びその製造方法
DE102009006869A1 (de) 2008-02-08 2009-08-13 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Halbleitermodul
JP2009200525A (ja) * 2009-05-29 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2009212302A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Denso Corp 半導体モジュール及びその製造方法
US7671458B2 (en) 2005-03-28 2010-03-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting member used for semiconductor device including plurality of arranged semiconductor modules and semiconductor device provided with the same
JP2010062491A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Denso Corp 半導体装置および複合半導体装置
CN101921980A (zh) * 2009-06-10 2010-12-22 株式会社电装 热喷涂涂层形成方法
JP2012010543A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Denso Corp 電力変換装置
JP2012028401A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028400A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028399A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028398A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
WO2013088870A1 (ja) * 2011-12-15 2013-06-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュールおよびパワーモジュール
JP2014096412A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Toyota Motor Corp 半導体モジュール
US8815646B2 (en) 2010-05-12 2014-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device adapted to improve heat dissipation
CN110462821A (zh) * 2017-01-31 2019-11-15 超级电力研究所 包括介电载体的电力电子模块

Cited By (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001308245A (ja) * 2000-04-25 2001-11-02 Denso Corp 冷媒冷却型両面冷却半導体装置
JP2003289129A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Denso Corp 半導体装置
JP2004296837A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Denso Corp 半導体装置
JP2004363337A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Toyota Motor Corp 半導体装置の冷却構造
JP2005302778A (ja) * 2004-04-06 2005-10-27 Toyota Motor Corp 半導体モジュールおよびその製造方法
JP2006066465A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Toyota Industries Corp 半導体装置
JP2006128260A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Toyota Motor Corp 半導体装置および冷却器付半導体装置
JP4649950B2 (ja) * 2004-10-27 2011-03-16 トヨタ自動車株式会社 冷却器付半導体装置
JP2006128555A (ja) * 2004-11-01 2006-05-18 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
US7671458B2 (en) 2005-03-28 2010-03-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Connecting member used for semiconductor device including plurality of arranged semiconductor modules and semiconductor device provided with the same
JP4535004B2 (ja) * 2006-03-03 2010-09-01 株式会社デンソー 両面冷却型半導体装置
JP2007235060A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置及びその製造方法
JP2007235059A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置
JP4506692B2 (ja) * 2006-03-03 2010-07-21 株式会社デンソー 両面冷却型半導体装置
JP2007287784A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Denso Corp 半導体装置及びその製造方法
DE102009006869B4 (de) 2008-02-08 2023-02-02 Denso Corporation Halbleitermodul
US7957135B2 (en) 2008-02-08 2011-06-07 Denso Corporation Semiconductor module
DE102009006869A1 (de) 2008-02-08 2009-08-13 DENSO CORPORATION, Kariya-shi Halbleitermodul
DE102009011213A1 (de) 2008-03-04 2009-10-08 Denso Corporation, Kariya-City Halbleitermodul und Verfahren zum Herstellen desselben
US7944045B2 (en) 2008-03-04 2011-05-17 Denso Corporation Semiconductor module molded by resin with heat radiation plate opened outside from mold
JP2009212302A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Denso Corp 半導体モジュール及びその製造方法
JP2010062491A (ja) * 2008-09-08 2010-03-18 Denso Corp 半導体装置および複合半導体装置
JP2009200525A (ja) * 2009-05-29 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
CN101921980A (zh) * 2009-06-10 2010-12-22 株式会社电装 热喷涂涂层形成方法
DE102010023022A1 (de) 2009-06-10 2010-12-30 Denso Corporation, Kariya-City Method of formation oft thermal spray coating
JP2011017078A (ja) * 2009-06-10 2011-01-27 Denso Corp 溶射膜の形成方法
US8815646B2 (en) 2010-05-12 2014-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device adapted to improve heat dissipation
EP2571050A4 (en) * 2010-05-12 2017-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Semiconductor device
JP2012010543A (ja) * 2010-06-28 2012-01-12 Denso Corp 電力変換装置
JP2012028400A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028399A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028398A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
JP2012028401A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Denso Corp 半導体装置
WO2013088870A1 (ja) * 2011-12-15 2013-06-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュールおよびパワーモジュール
US9591789B2 (en) 2011-12-15 2017-03-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Power semiconductor module and power module
JP2014096412A (ja) * 2012-11-07 2014-05-22 Toyota Motor Corp 半導体モジュール
CN110462821A (zh) * 2017-01-31 2019-11-15 超级电力研究所 包括介电载体的电力电子模块
JP2020505777A (ja) * 2017-01-31 2020-02-20 スーパーグリッド インスティテュート 誘電体キャリアを備えるパワーエレクトロニクスモジュール
CN110462821B (zh) * 2017-01-31 2023-03-31 超级电力研究所 包括介电载体的电力电子模块

Also Published As

Publication number Publication date
JP3826667B2 (ja) 2006-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001308237A (ja) 両面冷却型半導体カ−ドモジュ−ル及びそれを用いた冷媒間接冷却型半導体装置
US6642576B1 (en) Power semiconductor device having layered structure of power semiconductor elements and terminal members
US8872332B2 (en) Power module with directly attached thermally conductive structures
JP4192396B2 (ja) 半導体スイッチングモジュ−ル及びそれを用いた半導体装置
CN102034774B (zh) 一种电力电子装置
CN101136396B (zh) 包括两片带有多个半导体芯片和电子元件的衬底的功率电子封装件
CN108735692B (zh) 半导体装置
JP2000164800A (ja) 半導体モジュール
JP2009177038A (ja) パワー半導体モジュール
JP2020072106A (ja) 半導体装置
WO2021248954A1 (zh) 一种功率半导体模块
JP3022178B2 (ja) パワーデバイスチップの実装構造
US20230187311A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2003017658A (ja) 電力用半導体装置
CN111276447A (zh) 双侧冷却功率模块及其制造方法
JP2004022914A (ja) 絶縁回路基板とその冷却構造及ぴパワー半導体装置とその冷却構造
JP2004006603A (ja) 半導体パワーデバイス
JP7163583B2 (ja) 半導体装置
JP4096741B2 (ja) 半導体装置
US10658253B2 (en) Semiconductor device including a warped printed circuit board disposed in a case and method of manufacturing same
US11295997B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JP7484156B2 (ja) 半導体装置
JP2010062491A (ja) 半導体装置および複合半導体装置
CN114709178A (zh) 功率模块及其内部定位方法
JP2014175511A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050301

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051124

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060613

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060626

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3826667

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090714

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100714

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110714

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120714

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130714

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees