JP2003309224A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高信頼性と低熱抵抗化を実現する半導体装置の
提供。 【解決手段】ベース板１７上に樹脂絶縁層１５，１６を
介して主回路の導体部を構成するリードフレーム１３が
接着形成され、該リードフレーム１３上にスイッチング
用半導体素子１１が固着された半導体装置において、前
記樹脂絶縁層が材質の異なる複数の樹脂層によって構成
され、かつ、該樹脂絶縁層のベース板に接する層（Ｂ
層）１６が高絶縁信頼性の樹脂材料で構成されており、
リードフレームに接する層（Ｌ層）１５が１００℃以上
の高温度領域で低弾性率を有し、かつ、１００℃におけ
る弾性率が前記Ｂ層の１００℃における弾性率の０.０
１倍以下に調整されていることを特徴とする半導体装
置。
提供。 【解決手段】ベース板１７上に樹脂絶縁層１５，１６を
介して主回路の導体部を構成するリードフレーム１３が
接着形成され、該リードフレーム１３上にスイッチング
用半導体素子１１が固着された半導体装置において、前
記樹脂絶縁層が材質の異なる複数の樹脂層によって構成
され、かつ、該樹脂絶縁層のベース板に接する層（Ｂ
層）１６が高絶縁信頼性の樹脂材料で構成されており、
リードフレームに接する層（Ｌ層）１５が１００℃以上
の高温度領域で低弾性率を有し、かつ、１００℃におけ
る弾性率が前記Ｂ層の１００℃における弾性率の０.０
１倍以下に調整されていることを特徴とする半導体装
置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パワー半導体装置
に係り、特に、リードフレーム面にスイッチング用半導
体素子が直接固着され、これらが樹脂絶縁層によって電
気的に絶縁されている半導体装置に関する。
に係り、特に、リードフレーム面にスイッチング用半導
体素子が直接固着され、これらが樹脂絶縁層によって電
気的に絶縁されている半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のパワー半導体装置としては、特開
平２０００−２６０９１８号公報，特開平７−２３５６
２６号公報，特公平３−６３８２２号公報，特公平６−
８０７４８号公報に開示されている構成がある。即ち、
リードフレーム上に半導体素子を載置して主回路部を形
成し、第１の樹脂モールドを形成する。次いで、ベース
板上に所定間隔の隙間を設けて主回路部を配置し、第２
の樹脂モールドを形成した該樹脂層によって、電気的に
絶縁されている半導体装置にある。この構造によれば次
の問題点がある。
平２０００−２６０９１８号公報，特開平７−２３５６
２６号公報，特公平３−６３８２２号公報，特公平６−
８０７４８号公報に開示されている構成がある。即ち、
リードフレーム上に半導体素子を載置して主回路部を形
成し、第１の樹脂モールドを形成する。次いで、ベース
板上に所定間隔の隙間を設けて主回路部を配置し、第２
の樹脂モールドを形成した該樹脂層によって、電気的に
絶縁されている半導体装置にある。この構造によれば次
の問題点がある。
【０００３】リードフレームとベース板との温度差もし
くは両者の材質の違いに基づく線膨張率の差によって、
両者を接着する樹脂層に生ずる内部応力が作用し、次の
ような問題を生ずる原因となる。 （１） 樹脂層とリードフレームとの剥離 （２） 樹脂層内のマイクロクラックによる絶縁特性の
低下 上記リードフレームが剥離する原因は、樹脂層の変形が
リードフレームのそれに追従できないためである。この
剥離現象を防止するためには樹脂層の弾性率を低くし
て、樹脂自体が容易に変形できるものが望まれる。
くは両者の材質の違いに基づく線膨張率の差によって、
両者を接着する樹脂層に生ずる内部応力が作用し、次の
ような問題を生ずる原因となる。 （１） 樹脂層とリードフレームとの剥離 （２） 樹脂層内のマイクロクラックによる絶縁特性の
低下 上記リードフレームが剥離する原因は、樹脂層の変形が
リードフレームのそれに追従できないためである。この
剥離現象を防止するためには樹脂層の弾性率を低くし
て、樹脂自体が容易に変形できるものが望まれる。
【０００４】一方、樹脂層に繰り返し変形が付与される
ことによって、配合フィラーとの界面でマイクロクラッ
クが発生する。これを防止するためには樹脂層の変形を
小さく抑える必要がある。そのためには、弾性率は高く
維持することが望まれる。従って、上記２つの問題を単
一の樹脂層で同時に解決することは極めて難しい。
ことによって、配合フィラーとの界面でマイクロクラッ
クが発生する。これを防止するためには樹脂層の変形を
小さく抑える必要がある。そのためには、弾性率は高く
維持することが望まれる。従って、上記２つの問題を単
一の樹脂層で同時に解決することは極めて難しい。
【０００５】また、熱抵抗を低減するための一般的手段
として、０.５ｍｍ以上の厚いリードフレームの適用が
挙げられる。しかし、リードフレームを厚くするに伴
い、材料間の線膨張率差による影響が増し、上記の問題
点がより顕著になる。
として、０.５ｍｍ以上の厚いリードフレームの適用が
挙げられる。しかし、リードフレームを厚くするに伴
い、材料間の線膨張率差による影響が増し、上記の問題
点がより顕著になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来法の問題点を解決し、温度変化の大きい環境であっ
てもリードフレームと樹脂層との接着信頼性を確保し、
かつ、樹脂層の絶縁特性の高信頼性化および低熱抵抗化
を容易に実現できる半導体装置を提供することにある。
従来法の問題点を解決し、温度変化の大きい環境であっ
てもリードフレームと樹脂層との接着信頼性を確保し、
かつ、樹脂層の絶縁特性の高信頼性化および低熱抵抗化
を容易に実現できる半導体装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。
明の要旨は次のとおりである。
【０００８】ベース板上に樹脂絶縁層を介して主回路の
導体部を構成するリードフレームが接着形成され、該リ
ードフレーム上にスイッチング用半導体素子が固着され
た半導体装置において、前記樹脂絶縁層が材質の異なる
複数の樹脂層によって構成され、かつ、該樹脂絶縁層の
ベース板に接する層（Ｂ層）が高絶縁信頼性の樹脂材料
で構成されており、リードフレームに接する層（Ｌ層）
が１００℃以上の高温度領域で低弾性率を有し、かつ、
１００℃における弾性率が前記Ｂ層の１００℃における
弾性率の０.０１倍以下に調整されていることを特徴と
する。
導体部を構成するリードフレームが接着形成され、該リ
ードフレーム上にスイッチング用半導体素子が固着され
た半導体装置において、前記樹脂絶縁層が材質の異なる
複数の樹脂層によって構成され、かつ、該樹脂絶縁層の
ベース板に接する層（Ｂ層）が高絶縁信頼性の樹脂材料
で構成されており、リードフレームに接する層（Ｌ層）
が１００℃以上の高温度領域で低弾性率を有し、かつ、
１００℃における弾性率が前記Ｂ層の１００℃における
弾性率の０.０１倍以下に調整されていることを特徴と
する。
【０００９】前記Ｌ層の１００℃以上の弾性率が、５０
０ＭＰａ以下であることを特徴とする。
０ＭＰａ以下であることを特徴とする。
【００１０】前記リードフレームの厚さが少なくとも
０.５ｍｍである前記の半導体装置にある。
０.５ｍｍである前記の半導体装置にある。
【００１１】また、前記樹脂絶縁層を構成する樹脂の主
成分が、Ｌ層が変性エポキシ樹脂、Ｂ層がエポキシ樹脂
である前記半導体装置にある。
成分が、Ｌ層が変性エポキシ樹脂、Ｂ層がエポキシ樹脂
である前記半導体装置にある。
【００１２】なお、Ｌ層を構成する変性エポキシ樹脂と
しては、例えば、可塑剤を反応合成した変性エポキシ樹
脂があり、特にこの種パワー半導体装置用材料として、
例えば，可塑剤を反応合成した編成エポキシ樹脂の使用
が好ましい。
しては、例えば、可塑剤を反応合成した変性エポキシ樹
脂があり、特にこの種パワー半導体装置用材料として、
例えば，可塑剤を反応合成した編成エポキシ樹脂の使用
が好ましい。
【００１３】その理由は、温度１００℃以上における貯
蔵弾性率が約１０ＭＰａと低いので、表面に接着された
リードフレームとの線膨張率の差に起因して発生する温
度変化時の局部応力を、該樹脂層が変形することで容易
に吸収，緩和可能なことにある。
蔵弾性率が約１０ＭＰａと低いので、表面に接着された
リードフレームとの線膨張率の差に起因して発生する温
度変化時の局部応力を、該樹脂層が変形することで容易
に吸収，緩和可能なことにある。
【００１４】本発明は、上記の機能を有する２つの樹脂
を組み合わせて絶縁層として用いることにより、前記の
問題点を解決することができたのである。
を組み合わせて絶縁層として用いることにより、前記の
問題点を解決することができたのである。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００１６】〔実施例 １〕図１は、本実施例による半
導体装置の断面構成図である。また、図２はその平面透
視図を示す。
導体装置の断面構成図である。また、図２はその平面透
視図を示す。
【００１７】例えば、ＩＧＢＴ（Ｉnsulated Ｇate
Ｂipolar Ｔransistor）などのスイッチング用半導体
素子１１が、はんだ接着層１２を介してリードフレーム
１３の上面に固着される。
Ｂipolar Ｔransistor）などのスイッチング用半導体
素子１１が、はんだ接着層１２を介してリードフレーム
１３の上面に固着される。
【００１８】リードフレーム１３の下面は、樹脂絶縁層
（Ｌ層）１５および樹脂絶縁層（Ｂ層）１６を介して、
ベース板１７に接着される。該スイッチング用半導体素
子１１は、アルミニウムのワイヤボンデイング部１４に
より、リードフレーム１３と電気的に接合される。該リ
ードフレーム１３の一部は、主端子１８として樹脂モー
ルド３０の外部に導出され、主回路を構成する。
（Ｌ層）１５および樹脂絶縁層（Ｂ層）１６を介して、
ベース板１７に接着される。該スイッチング用半導体素
子１１は、アルミニウムのワイヤボンデイング部１４に
より、リードフレーム１３と電気的に接合される。該リ
ードフレーム１３の一部は、主端子１８として樹脂モー
ルド３０の外部に導出され、主回路を構成する。
【００１９】本実施例の構成では、樹脂絶縁層１５（Ｌ
層）および同１６（Ｂ層）は、いずれもエポキシ系樹脂
であって、各温度における弾性率をそれぞれ、表１に示
す値となるように設定した。即ち、Ｌ層はパワー半導体
の動作温度である１００℃以上で、低弾性率を確保する
ために多量のゴムを含有している。そのゴム材料として
はアクリルゴム，アクリロニトリルゴム，ポリブタジエ
ンゴムなどがあり、本実施例ではアクリルゴムを用い
た。
層）および同１６（Ｂ層）は、いずれもエポキシ系樹脂
であって、各温度における弾性率をそれぞれ、表１に示
す値となるように設定した。即ち、Ｌ層はパワー半導体
の動作温度である１００℃以上で、低弾性率を確保する
ために多量のゴムを含有している。そのゴム材料として
はアクリルゴム，アクリロニトリルゴム，ポリブタジエ
ンゴムなどがあり、本実施例ではアクリルゴムを用い
た。
【００２０】
【表１】
一方、Ｂ層は高温度でも高い弾性率を維持する。これ
は、高絶縁特性を確保するため、ゴムの添加量を１ｗｔ
％以下に抑制した結果である。なお、本実施例を始め、
以下の記述では、弾性率として全て動的粘弾性率ＭＰａ
（貯蔵弾性率）を用いた。
は、高絶縁特性を確保するため、ゴムの添加量を１ｗｔ
％以下に抑制した結果である。なお、本実施例を始め、
以下の記述では、弾性率として全て動的粘弾性率ＭＰａ
（貯蔵弾性率）を用いた。
【００２１】本構造のパワー半導体装置は次の工程によ
って作製される。プレス加工により所定パターン形状
で、厚さ０.７ｍｍのＣｕ製リードフレーム１３を形成
し、表面に厚さ約５μｍのＮｉめっきを施す。
って作製される。プレス加工により所定パターン形状
で、厚さ０.７ｍｍのＣｕ製リードフレーム１３を形成
し、表面に厚さ約５μｍのＮｉめっきを施す。
【００２２】一方、厚さ２ｍｍのＡｌ板に厚さ０.１２
ｍｍの第１の樹脂層（Ｂ層）を熱圧着後、硬化させる。
次いで、厚さ０.０５ｍｍの第２の樹脂層（Ｌ層）を同
様にプレスによって熱圧着し、未硬化の樹脂絶縁層１５
を形成する。さらに、その表面に、予め準備した上記リ
ードフレーム１３を熱圧着し、該樹脂層を硬化させるこ
とによって導体配線を形成する。
ｍｍの第１の樹脂層（Ｂ層）を熱圧着後、硬化させる。
次いで、厚さ０.０５ｍｍの第２の樹脂層（Ｌ層）を同
様にプレスによって熱圧着し、未硬化の樹脂絶縁層１５
を形成する。さらに、その表面に、予め準備した上記リ
ードフレーム１３を熱圧着し、該樹脂層を硬化させるこ
とによって導体配線を形成する。
【００２３】該リードフレーム１３の上面に、半導体素
子１１として４.３ｍｍ角のＩＧＢＴチップを搭載し、
はんだ接合する。次いで、直径０.３ｍｍのＡｌワイヤ
により半導体素子１１とリードフレーム１３とを、電気
的に接続して主回路を構成する。
子１１として４.３ｍｍ角のＩＧＢＴチップを搭載し、
はんだ接合する。次いで、直径０.３ｍｍのＡｌワイヤ
により半導体素子１１とリードフレーム１３とを、電気
的に接続して主回路を構成する。
【００２４】上記主回路部を金型中にセットし、所定条
件で型内に樹脂を充填するいわゆるトランスファモール
ド法によって樹脂モールド３０を成形し、本発明による
パワー半導体装置を得た。なお、本実施例では、樹脂モ
ールド３０用材料として表２に示す組成の材料を用い
た。同表において配合割合は重量比を示す。
件で型内に樹脂を充填するいわゆるトランスファモール
ド法によって樹脂モールド３０を成形し、本発明による
パワー半導体装置を得た。なお、本実施例では、樹脂モ
ールド３０用材料として表２に示す組成の材料を用い
た。同表において配合割合は重量比を示す。
【００２５】
【表２】
本材料は、フィラーとして酸化けい素（球状粉末）を多
く含むので、線膨張係数が１２〜１５ｐｐｍ／℃と低
く、成形，硬化後のベース板１７の反りを小さく抑制す
ることができる。
く含むので、線膨張係数が１２〜１５ｐｐｍ／℃と低
く、成形，硬化後のベース板１７の反りを小さく抑制す
ることができる。
【００２６】モールド成形後、必要に応じてアフターキ
ュアを施し、該モールド樹脂の硬化を促進する。次い
で、樹脂モールド３０の外部に導出された部分のリード
フレーム１３を、切断および／または成形して所定形状
の主端子１８を有する半導体装置を得た。
ュアを施し、該モールド樹脂の硬化を促進する。次い
で、樹脂モールド３０の外部に導出された部分のリード
フレーム１３を、切断および／または成形して所定形状
の主端子１８を有する半導体装置を得た。
【００２７】樹脂絶縁層（Ｌ層）１５，樹脂絶縁層（Ｂ
層）１６の弾性率を種々変化させて作製した本実施例の
サンプルの、温度サイクル試験後の絶縁破壊電圧の測定
結果を図３に示す。なお、図３には、測定結果の平均
値、および、ばらつき範囲を示す。また、各サンプルの
弾性率を表３に示す。
層）１６の弾性率を種々変化させて作製した本実施例の
サンプルの、温度サイクル試験後の絶縁破壊電圧の測定
結果を図３に示す。なお、図３には、測定結果の平均
値、および、ばらつき範囲を示す。また、各サンプルの
弾性率を表３に示す。
【００２８】
【表３】
これらの図表には、動的粘弾性率ＭＰａで表す樹脂層の
弾性率を示している。それぞれの樹脂層の弾性率につい
ては、エポキシ樹脂中のゴム組成物、即ち、アクリルゴ
ムの含有量を変えることで調節した。本実施例ではゴム
含有量を１５〜３０Ｗｔ％の範囲で調節した。
弾性率を示している。それぞれの樹脂層の弾性率につい
ては、エポキシ樹脂中のゴム組成物、即ち、アクリルゴ
ムの含有量を変えることで調節した。本実施例ではゴム
含有量を１５〜３０Ｗｔ％の範囲で調節した。
【００２９】なお、温度サイクル試験は、１２５℃と−
３０℃とで各３０分保持し、これを１サイクルとし合計
５００サイクルを繰返した。
３０℃とで各３０分保持し、これを１サイクルとし合計
５００サイクルを繰返した。
【００３０】絶縁破壊電圧（ｋＶ）は、リードフレーム
１３とベース板１７とに交流（５０Ｈｚ）電圧を印荷
し、破壊に至るまで徐々に電圧を上昇させることにより
測定した。なお、各条件毎に１０サンプル作製して繰り
返し測定した。
１３とベース板１７とに交流（５０Ｈｚ）電圧を印荷
し、破壊に至るまで徐々に電圧を上昇させることにより
測定した。なお、各条件毎に１０サンプル作製して繰り
返し測定した。
【００３１】図３の測定結果から次のことが分かる。１
００℃における弾性率比が大きい領域では破壊電圧が低
い。一方、その弾性率比が小さいほど、絶縁破壊電圧の
平均値が高く、かつ、安定する。このため、実用上、該
弾性率比は最大でも０.０１以下に設定することが望ま
しい。こうした絶縁特性劣化現象が起こる原因は、次の
様に考える。
００℃における弾性率比が大きい領域では破壊電圧が低
い。一方、その弾性率比が小さいほど、絶縁破壊電圧の
平均値が高く、かつ、安定する。このため、実用上、該
弾性率比は最大でも０.０１以下に設定することが望ま
しい。こうした絶縁特性劣化現象が起こる原因は、次の
様に考える。
【００３２】リードフレームおよびベース板の線膨張率
差によって、温度サイクル試験で生じるリードフレーム
の剥離、もしくは、フィラーと樹脂マトリックスとの境
界部を基点とする局部的なマイクロクラックが、部分放
電発生の原因となって樹脂層の破壊電圧の低下につなが
る。
差によって、温度サイクル試験で生じるリードフレーム
の剥離、もしくは、フィラーと樹脂マトリックスとの境
界部を基点とする局部的なマイクロクラックが、部分放
電発生の原因となって樹脂層の破壊電圧の低下につなが
る。
【００３３】一方、温度上昇時の樹脂絶縁層（Ｌ層）１
５の弾性率が、樹脂絶縁層（Ｂ層）１６に比較して十分
小さいと、樹脂の変形は、もっぱら弾性率の小さいＬ層
に集中し、内部応力は低い状態のままでＢ層の変形が抑
制される。冷却時も同様の作用により構造体として低応
力が維持される。その結果、Ｂ層の安定した絶縁特性が
確保される。
５の弾性率が、樹脂絶縁層（Ｂ層）１６に比較して十分
小さいと、樹脂の変形は、もっぱら弾性率の小さいＬ層
に集中し、内部応力は低い状態のままでＢ層の変形が抑
制される。冷却時も同様の作用により構造体として低応
力が維持される。その結果、Ｂ層の安定した絶縁特性が
確保される。
【００３４】この種マイクロクラック等を防止する手段
として、単に、樹脂絶縁層の層厚を大幅に増す方法があ
る。この場合、熱抵抗の上昇が大きくなってしまうので
実用的でない。
として、単に、樹脂絶縁層の層厚を大幅に増す方法があ
る。この場合、熱抵抗の上昇が大きくなってしまうので
実用的でない。
【００３５】本実施例では、半導体素子１１として単数
のＩＧＢＴ素子の半導体装置の例について示したが、例
えば、ＭＯＳ系トランジスタ，ダイオードなど他の種類
の半導体素子であってよい。さらに、これら複数素子の
組み合わせによる特定の回路、例えば、インバータ用パ
ワーモジュールなどであってよい。
のＩＧＢＴ素子の半導体装置の例について示したが、例
えば、ＭＯＳ系トランジスタ，ダイオードなど他の種類
の半導体素子であってよい。さらに、これら複数素子の
組み合わせによる特定の回路、例えば、インバータ用パ
ワーモジュールなどであってよい。
【００３６】また、本実施例では、樹脂モールド３０に
含まれるフィラーとして、表２に示す酸化けい素（球状
粉末）を用いたが、ベリリヤ，ジルコニヤ，窒化けい
素，窒化アルミニウムなどであってよい。
含まれるフィラーとして、表２に示す酸化けい素（球状
粉末）を用いたが、ベリリヤ，ジルコニヤ，窒化けい
素，窒化アルミニウムなどであってよい。
【００３７】〔実施例 ２〕実施例１とほぼ同様の構造
を有する本実施例の半導体装置を図４に示す。実施例１
との違いは、トランスファモールドに替えて、ベース板
に接着したケースの中に樹脂を注入後、硬化してモール
ドを形成した。
を有する本実施例の半導体装置を図４に示す。実施例１
との違いは、トランスファモールドに替えて、ベース板
に接着したケースの中に樹脂を注入後、硬化してモール
ドを形成した。
【００３８】本構成によれば、樹脂モールド用の金型が
不用となるため、寸法の大きいこの種半導体装置への適
用が、コスト面で有利となる。
不用となるため、寸法の大きいこの種半導体装置への適
用が、コスト面で有利となる。
【００３９】〔実施例 ３〕実施例１とほぼ同様の構造
を有する本実施例を次に示す。実施例１との相違は、リ
ードフレーム１３の厚さを０.２ｍｍから１.２ｍｍまで
変え、他の部分は実施例１と同様にしてサンプルを作製
した。樹脂絶縁層の弾性率比は、表３のＮｏ.５と同様
とした。このサンプルの熱抵抗測定結果を図５に示す。
を有する本実施例を次に示す。実施例１との相違は、リ
ードフレーム１３の厚さを０.２ｍｍから１.２ｍｍまで
変え、他の部分は実施例１と同様にしてサンプルを作製
した。樹脂絶縁層の弾性率比は、表３のＮｏ.５と同様
とした。このサンプルの熱抵抗測定結果を図５に示す。
【００４０】リードフレームの厚さの増加につれて熱抵
抗の低減傾向が顕著である。これは、厚くなることで、
半導体素子で発生する熱がリードフレームの水平方向に
拡散し易くなるためである。このことから実用上は０.
５ｍｍ以上の厚さを確保することが望ましい。
抗の低減傾向が顕著である。これは、厚くなることで、
半導体素子で発生する熱がリードフレームの水平方向に
拡散し易くなるためである。このことから実用上は０.
５ｍｍ以上の厚さを確保することが望ましい。
【００４１】上記の実施例では、いずれも樹脂絶縁層１
５，１６が２つの層で構成された例について示したが、
両樹脂層間に他の絶縁層を挿入した形の３層以上の樹脂
で構成される場合でも、同様の効果を得ることができ
る。その場合、熱抵抗の上昇を抑えるためには、樹脂絶
縁層全体の厚さを通常０.２ｍｍ以下にするなどの配慮
が必要である。
５，１６が２つの層で構成された例について示したが、
両樹脂層間に他の絶縁層を挿入した形の３層以上の樹脂
で構成される場合でも、同様の効果を得ることができ
る。その場合、熱抵抗の上昇を抑えるためには、樹脂絶
縁層全体の厚さを通常０.２ｍｍ以下にするなどの配慮
が必要である。
【００４２】〔実施例 ４〕樹脂絶縁層の弾性率比を
０.００５に設定して、実施例１の半導体装置を適用し
た家庭用空調機の回路ブロックを図６に示す。図６のう
ち、圧縮機駆動用のモータ３を制御するスイッチング回
路に、本発明の半導体装置を適用したものである。
０.００５に設定して、実施例１の半導体装置を適用し
た家庭用空調機の回路ブロックを図６に示す。図６のう
ち、圧縮機駆動用のモータ３を制御するスイッチング回
路に、本発明の半導体装置を適用したものである。
【００４３】図７は、そのスイッチング部の回路ブロッ
ク図である。図中、ＰおよびＮで示す端子が電源回路に
接続される。
ク図である。図中、ＰおよびＮで示す端子が電源回路に
接続される。
【００４４】本構成の空調機とすることにより、低熱抵
抗で、かつ、高信頼性のスイッチング回路部が得られ、
省エネルギー型の空調機を提供することができる。
抗で、かつ、高信頼性のスイッチング回路部が得られ、
省エネルギー型の空調機を提供することができる。
【００４５】図８は、本スイッチング回路部の断面構成
図である。スイッチング素子１１として６個のＩＧＢＴ
を配置し、リードフレーム１３上に主回路を形成し、樹
脂基板２３上に、ドライバＩＣ２１を含む制御回路部を
形成したものである。
図である。スイッチング素子１１として６個のＩＧＢＴ
を配置し、リードフレーム１３上に主回路を形成し、樹
脂基板２３上に、ドライバＩＣ２１を含む制御回路部を
形成したものである。
【００４６】本実施例の構成を、家庭用，産業用などの
モータを具備する他の電気機器、例えば、冷蔵庫，冷凍
庫，ポンプ，搬送機などに適用することにより、同様に
省エネルギー型の電気機器を実現できる。
モータを具備する他の電気機器、例えば、冷蔵庫，冷凍
庫，ポンプ，搬送機などに適用することにより、同様に
省エネルギー型の電気機器を実現できる。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、ベース板上に複数層の
樹脂絶縁層が形成され、そのうち弾性係数の低いＬ層に
リードフレームが接着されるので、温度変化による接着
部への応力集中を容易に緩和することができる。それに
よって、樹脂層の絶縁特性が安定し、高信頼性を実現で
きると云う効果がある。
樹脂絶縁層が形成され、そのうち弾性係数の低いＬ層に
リードフレームが接着されるので、温度変化による接着
部への応力集中を容易に緩和することができる。それに
よって、樹脂層の絶縁特性が安定し、高信頼性を実現で
きると云う効果がある。
【００４８】上述したように、温度変化の大きい環境で
あっても、樹脂層の応力緩和が容易に実現できる構造で
あるため、絶縁信頼性を損ねることなくリードフレーム
の厚さを増すことができる。その結果、熱抵抗を低減す
ることができる。
あっても、樹脂層の応力緩和が容易に実現できる構造で
あるため、絶縁信頼性を損ねることなくリードフレーム
の厚さを増すことができる。その結果、熱抵抗を低減す
ることができる。
【００４９】特に、断続通電などによる温度変動の大き
い環境下であっても、リードフレームの高接着信頼性を
確保し、かつ、高絶縁特性を実現する構造としたもので
ある。従って、本発明による半導体装置は、汎用および
産業用電気機器などの出力制御用インバータとして有効
利用できる。
い環境下であっても、リードフレームの高接着信頼性を
確保し、かつ、高絶縁特性を実現する構造としたもので
ある。従って、本発明による半導体装置は、汎用および
産業用電気機器などの出力制御用インバータとして有効
利用できる。
【００５０】本発明による低熱抵抗の半導体装置により
モータを駆動できるので、省エネルギー型の電気機器を
低価格で提供することが可能となる。
モータを駆動できるので、省エネルギー型の電気機器を
低価格で提供することが可能となる。
【図１】実施例１のパワー半導体装置の断面図である。
【図２】実施例１のパワー半導体装置の平面透視図であ
る。
る。
【図３】実施例１のパワー半導体装置の絶縁破壊電圧の
測定結果を示すグラフである。
測定結果を示すグラフである。
【図４】実施例２のパワー半導体装置の断面図である。
【図５】実施例３のパワー半導体装置の熱抵抗測定結果
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】実施例４の空調機の回路ブロック図である。
【図７】実施例４の空調機スイッチング部の回路ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】実施例４の空調機スイッチング部の断面構成図
である。
である。
１１…スイッチング用半導体素子、１２…はんだ接着
層、１３…リードフレーム、１４…ワイヤボンデイング
部、１５…樹脂絶縁層（Ｌ層）、１６…樹脂絶縁層（Ｂ
層）、１７…ベース板、１８…主端子、１９…ケース、
２０…ケース接着剤、２１…ドライバＩＣ、２２…ヒー
トシンク、２３…樹脂基板、３０…樹脂モールド。
層、１３…リードフレーム、１４…ワイヤボンデイング
部、１５…樹脂絶縁層（Ｌ層）、１６…樹脂絶縁層（Ｂ
層）、１７…ベース板、１８…主端子、１９…ケース、
２０…ケース接着剤、２１…ドライバＩＣ、２２…ヒー
トシンク、２３…樹脂基板、３０…樹脂モールド。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中津 欣也
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 矢川 正行
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
(72)発明者 藤木 淳
福井県坂井郡丸岡町舟寄110号１番地１
日東シンコー株式会社内
(72)発明者 聒田 康治
福井県坂井郡丸岡町舟寄110号１番地１
日東シンコー株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 ベース板上に樹脂絶縁層を介して主回路
の導体部を構成するリードフレームが接着形成され、該
リードフレーム上にスイッチング用半導体素子が固着さ
れた半導体装置において、 前記樹脂絶縁層が材質の異なる複数の樹脂層によって構
成され、かつ、該樹脂絶縁層のベース板に接する層（Ｂ
層）が高絶縁信頼性の樹脂材料で構成されており、リー
ドフレームに接する層（Ｌ層）が１００℃以上の高温度
領域で低弾性率を有し、かつ、１００℃における弾性率
が前記Ｂ層の１００℃における弾性率の０.０１倍以下
に調整されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記Ｌ層の１００℃における弾性率が５
００ＭＰａ以下に調整されている請求項１に記載の半導
体装置。 - 【請求項３】 前記リードフレームの厚さが少なくとも
０.５ｍｍである請求項１または２に記載の半導体装
置。 - 【請求項４】 前記樹脂絶縁層を構成する樹脂の主成分
が、前記Ｌ層が変性エポキシ樹脂、前記Ｂ層がエポキシ
樹脂である請求項１，２または３に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002115768A JP2003309224A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002115768A JP2003309224A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003309224A true JP2003309224A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29396912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002115768A Pending JP2003309224A (ja) | 2002-04-18 | 2002-04-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003309224A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008035657A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電力変換装置のパワーモジュール |
| JP2009059759A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Asmo Co Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
| JP2009536458A (ja) * | 2006-05-05 | 2009-10-08 | インターナショナル レクティファイアー コーポレイション | 半導体モジュール及びその製造方法 |
| WO2015129418A1 (ja) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 防水型電子機器及びその製造方法 |
| JP2018088558A (ja) * | 2018-03-01 | 2018-06-07 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
-
2002
- 2002-04-18 JP JP2002115768A patent/JP2003309224A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536458A (ja) * | 2006-05-05 | 2009-10-08 | インターナショナル レクティファイアー コーポレイション | 半導体モジュール及びその製造方法 |
| JP2008035657A (ja) * | 2006-07-31 | 2008-02-14 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 電力変換装置のパワーモジュール |
| JP2009059759A (ja) * | 2007-08-30 | 2009-03-19 | Asmo Co Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
| WO2015129418A1 (ja) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 防水型電子機器及びその製造方法 |
| US9852962B2 (en) | 2014-02-25 | 2017-12-26 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Waterproof electronic device and manufacturing method thereof |
| JP2018088558A (ja) * | 2018-03-01 | 2018-06-07 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050406 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050406 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061003 |
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