JP2007329362A - パワーモジュール - Google Patents

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和弘 鈴木
Hidekazu Morizaki
英一 森崎
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Abstract

【課題】環境の問題からＰｂフリー化が要求され、Ｓｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ はんだが広範囲に使用されている。しかし、パワーモジュールの後付け用はんだは大面積基板のはんだ付けであり、基板の反りを伴う大変形に対してクリープ変形し難いＳｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ では、温度サイクル，ＴＦＴ試験に対して、寿命低下が顕著に起きることが分かってきた。
【解決手段】適正な物性を有する密着力のあるエポキシ系樹脂を、クラック発生起点であるはんだ最外周部周辺に部分的に塗布することで破壊メカニズムを変えさせ、はんだのクラック発生を阻止，遅延させ、かつクラック進展速度を遅延させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はパワーモジュールに係り、特に、ベース基板とセラミック絶縁基板及び半導体チップがはんだで接続され、樹脂が充填され成るパワーモジュールに関する。
一般に、半導体パワーモジュールは、ＳｉチップとＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3等の絶縁基板及び熱伝導性に優れるＣｕベース基板等がはんだ付けされ、シリコーンゲルが充填される構成である。
熱伝導性に優れるＩＧＢＴモジュールは、ＡｌＮ絶縁基板−Ｃｕベース基板が用いられている。ＡｌＮ絶縁基板とＣｕベース基板との後付け用はんだとして、これまでＰｂ−
６０Ｓｎ共晶系はんだが使われてきた。
大型基板に対してはんだ付け直後に大きな反りが発生しても、Ｐｂ−６０Ｓｎ共晶系はんだ固有のクリープにより緩和され、反りは経時と共に低減される。また、最外周部においては、組織が基板の変形，応力に追従し容易にクラックが発生することはなく、寿命としての問題はなかった。
一方、環境の問題からＰｂフリー化が要求され、日本では民生，通信，コンピュータ等の実装において、Ｓｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ が広範囲に使用されている。
しかし、パワーモジュールは大面積基板のはんだ付けであり、基板の反りを伴う大変形に対してクリープ変形し難いＳｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ では、温度サイクル，ＴＦＴ試験に対して、寿命低下が顕著に起きることが分かってきた。
他方、ＡｌＮ絶縁基板とＣｕベース基板構成においては、パワーサイクルの寿命向上が長年の課題である。即ち、Ａｌワイヤボンド部の剥がれによる断線が起こり、これがモジュール全体の寿命を律速している。
環境への配慮からＰｂフリーはんだの使用が必須になり、汎用的に使用されているＳｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ はんだのパワーモジュールへの使いこなしが必要になった。耐クリープ性はあっても、クリープ変形ができないＳｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ はんだの短所をカバーして寿命を確保する必要がある。
そこで、適切な物性を有する密着力のあるエポキシ系樹脂（以下、単に樹脂と略す場合もある）を、クラック発生起点であるはんだ最外周部周辺に塗布することで、破壊メカニズムを変えさせ、はんだのクラック発生を阻止，遅延させ、かつクラック進展速度を遅延させることができる。ＡｌＮ絶縁基板とＣｕベース基板間の寿命向上には、両者を応力的に拘束できるヤング率を有し、かつ、はんだ，Ｃｕ，ＡｌＮ等に近い線膨張係数を有する樹脂を端部に塗布する。これにより、Ｓｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ はんだの温度サイクル寿命を大幅に向上させることができる。
なお、パワーモジュール全体をエポキシ系樹脂で被覆し、温度サイクル試験等で高信頼性を確保する構造は、既に示されている（例えば、特開２００４−１６５２８１号公報参照）。
特開２００４−１６５２８１号公報
パワーモジュール全体をエポキシ樹脂で封止する構造での課題は、大型化した場合のモジュールの反りの問題である。
つまり、モジュールには、曲げ剛性の強い厚いＣｕベース基板とエポキシ樹脂の物性に関係した量的比率に影響される反りが発生する。まず、Ｃｕベース基板とセラミック基板とがはんだ付けされた時に発生する反りは、残留応力が初期に存在し、はんだ付け工程の歩留まり信頼性にも関係する。その上で、更に樹脂物性，樹脂厚に関係した反りが発生してくる。それぞれの反りをある範囲で抑える必要がある。
この点、はんだ付け周辺部のみを樹脂塗布する方式では、樹脂塗布厚の剛性に関係しないので、周辺を塗布した樹脂の反りに及ぼす影響は少なく、全体を樹脂モールドする構造と比べ課題は少ない。他方、周辺樹脂部への応力的負担は高くなる。樹脂は応力集中が顕著な最外周部のはんだ部を塗布することで、はんだの直接的補強効果がメインの目的である。モジュール中央部には樹脂は無いので、Ｃｕベース基板とセラミック基板間の熱膨張差で発生した応力，歪をはんだと周辺部の樹脂が請け負う構造である。
他方、パワーサイクル寿命向上のためにはＡｌワイヤボンド部の寿命向上が必要である。ワイヤボンド（以下、ＷＢと略す）部の寿命を向上させるには、ＷＢ部のＯＮ−ＯＦＦによる熱疲労劣化を防止するか、もしくは熱疲労劣化を遅延させる必要がある。長時間使用すると、ＷＢ部周囲が少しずつ温度上昇し、それによりＷＢ部の疲労劣化が加速される。
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は、ワイヤボンド部の温度上昇を低減して疲労劣化が加速するのを防止すると共に、はんだ寿命が大幅に上昇し信頼性の良好なパワーモジュールを提供することにある。
本発明では、上記目的を達成するために、Ｃｕ等のベース基板とセラミック絶縁基板及び半導体チップがはんだで接続され、シリコーンゲル等の柔らかい樹脂が充填されてなるパワーモジュールであって、前記セラミック絶縁基板とベース基板とのはんだ付け端部周囲、及びその周囲の前記セラミック絶縁基板の端部周囲とその周囲の前記ベース基板表面の一部を包むようにエポキシ系樹脂を被覆して構成することを特徴とする。
本発明によれば、ワイヤボンド部の温度上昇を低減して疲労劣化が加速するのを防止すると共に、はんだ寿命が大幅に上昇し信頼性の良好なパワーモジュールを得ることができる。
ワイヤボンド部の温度上昇を低減して疲労劣化が加速するのを防止すると共に、はんだ寿命が大幅に上昇し信頼性の良好なパワーモジュールを得るという目的を簡単な構成で実現した。
以下、図示した実施例に基づき本発明を説明する。
Ｓｎ系のＰｂフリーはんだを用いる限り、ＡｌＮ絶縁基板とＣｕベース基板間のはんだの熱疲労劣化に対して、はんだだけでは長期信頼性試験の温度サイクル，ＴＦＴに耐えられないことが分かった。
図１は、ＡｌＮ絶縁基板とＣｕベース基板２からなる構成において、熱疲労的に厳しく、樹脂による信頼性向上の改善効果が大幅に期待できるＡｌＮ絶縁基板１とＣｕベース基板２のはんだ付け部４の周辺に樹脂３を塗布被覆した形状の一例を示すものである。
該図に示す如く、チップ５からの電極リードは、従来通りＡｌ線のワイヤボンド６方式で、更に外部接続端子リード１８に後付けはんだ１９で接続される。チップ５のはんだ付けは、Ｐｂ−５Ｓｎの高温はんだ７を用いた。ＡｌＮ絶縁基板１の電極８は、ＣｕもしくはＡｌ（Ａｌの場合、はんだとのぬれ性のため表面にＮｉもしくはＮｉ／Ａｕめっきが施される。めっきははんだ付け部分のみでも良い）で形成される。
樹脂３は、はんだ付け部４の周辺をできるだけ均一に塗布することが望ましいので、エポキシ系で、低熱膨張係数の塗布し易いポッテイング用の樹脂が用いられる。樹脂３は、はんだ付け部４の周辺で樹脂フィレットが形成されるように塗布されることが望ましい。樹脂物性として、ヤング率；３００〜３０００kgf／mm2，線膨張係数；６〜２５×１０-6／℃の範囲が望ましい。樹脂３のヤング率としては周囲を応力的に拘束できる３００kgf／mm2 以上が必要で、最大値として３０００kgf／mm2程度と考える。ヤング率が高過ぎるとフィラーが入り過ぎるので、基板の反りに対する変形能力がなく、脆いセラミック基板を破壊する恐れがある。
なお、望ましい樹脂物性として、線膨張係数はＡｌＮ絶縁基板１とＣｕベース基板２間、もしくはＣｕベース基板２近傍となる。線膨張係数をＡｌＮ絶縁基板１とＣｕベース基板２の間に合わす理由は、機械的バランスを良くし発生する熱応力を下げるが、樹脂の性質から多量のフィラー量を入れることになり、流動性が悪く作業性も悪くなるからである。また、ヤング率は高くなるので、反りの大きい構造には向かず、反りの少ない小型構造に向いている。線膨張係数をＣｕ，Ａｌ等のベース基板近傍に合わす理由は、線膨張係数を高くした樹脂なので、フィラー量が少なくてすむことから樹脂の流動性が向上し、作業性にも優れる。また、柔軟性も優れるので基板の反りが大きい場合に適合し易い。樹脂３を硬化後、ケース１７の内部はシリコーンゲル２０で充填される。
図２（ａ）及び（ｂ）は、ＡｌＮ絶縁基板１の周囲への樹脂塗布形状を示すもので、図２（ａ）左側の形状はＡｌＮ絶縁基板１の端部を包むように樹脂３を塗布したものである。同様に図２（ａ）右側及び図２（ｂ）の左右に示す形状等であっても効果がある。
樹脂３に要求される条件として、ＡｌＮ絶縁基板１の周辺端部での応力的負担を担うので、１）樹脂の密着力が高いこと、２）強いヤング率と変形できる柔軟性を備えていること、３）線膨張係数としてはＣｕに近いか、熱応力的バランスではＣｕ（α＝１７.５×１０-6／℃ ）とＡｌＮ（α＝４.３×１０-6／℃）の間であること、更に、４）高温での安定性（Ｔｇが高い）に優れること等である。
実施例１では温度サイクル試験、ＴＦＴ試験によるＡｌＮ絶縁基板１とＣｕベース基板２間のＳｎ系はんだの対応を示した。
これまでのＰｂフリー化される前の構造においても、信頼性を確保した上での限界設計してきた経緯があり、十分満足している状態とは言えない。高信頼性を期待する製品に対して、更に長寿命が期待されている状況にある。パワーサイクルの寿命を決めている要因は、チップ５とＡｌＮ絶縁基板１を接続しているＰｂ−５Ｓｎ高温はんだの寿命ではなく、ワイヤボンド部（ＷＢ）の疲労破壊寿命である。
そこで、現状技術のＷＢ方式を用いてより高信頼性を達成する構造として、図３に示すように、チップ５の上面に高熱伝導性金属板であるＣｕ板１３をはんだ付けすると共に、このＣｕ板１３の表面から電極をとり除き、Ｃｕ板１３の下面，チップ５の周囲，はんだ付け部４の周囲、その周囲のＡｌＮ絶縁基板１上及びその上の電極８上を樹脂３で被覆し、それぞれ独立して部分的に樹脂３で補強することで、パワーサイクル試験，ＴＦＴ試験、温度サイクル試験の全ての信頼性試験の寿命向上を狙うものである。
図４（ａ）〜（ｃ）は、チップ５の周辺，ＡｌＮ絶縁基板１の周辺の樹脂塗布形状例を変えた３例のモデルを示し、図４（ａ）及び（ｂ）は、ＡｌＮ絶縁基板１側の塗布形状を変えた例で、更に図４（ｂ）ではチップ５上のＣｕ板１３をハット形状に変え、熱放散性に優れチップ５とＣｕ板１３間のはんだ付け部４にかかる歪を小さくし、樹脂３との密着力を高める構造である。
特に、チップ５上にＣｕ板１３を用いる弱点は、チップ５とＣｕ板１３間のはんだ付け部４の寿命が厳しくなることであるが、樹脂３で部分補強する構造とすることで、温度サイクル，ＴＦＴは、従来構造に比べ寿命が向上することから、本方式が成立する。図４
（ｃ）は、チップ５側を変え、更に、ＡｌＮ絶縁基板１側で２種類のフィレット形状例を示した。
チップ５上に新たにＣｕ板１３をはんだ付けして、その上からワイヤボンドを取ることにより、熱伝導性に優れるＣｕ板１３の熱拡がりによる放熱効果にある。これまではパワーサイクルで寿命が近づくと、ＷＢ部の温度上昇が増し寿命を早めてきた。
本構造によりＷＢ部の温度上昇が緩和され、その分、寿命を延ばすことができる。なお、Ｃｕ板１３を設けないで、直接、チップ５とＡｌＮ絶縁基板１間のはんだ付け部４の周囲を、部分的に被覆してもはんだの寿命向上効果は期待できる。
図５（ａ）は、はんだ付けプロセスの一例を示す構造である。該図に示す例は、ＡｌＮ絶縁基板１上にＰｂ−５Ｓｎ高温はんだ７箔（融点；３１０〜３１４℃）、その上にＳｉチップ５、その上に同じくＰｂ−５Ｓｎ高温はんだ９箔、更にその上にＣｕ板１３をカーボン治具等を用いて位置決め固定し、リフロー炉に通してはんだ付けを行う例である。
更に、チップ５を搭載したＡｌＮ絶縁基板１とＣｕベース基板２間にＳｎ系のはんだ
（例えばＳｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ（融点；２１７〜２２１℃））箔を載置し、max２４５℃のリフロー炉ではんだ付けを行う。最高はんだ付け温度は限定されるものではなく、部品の耐熱性，ぬれ性，溶融分離性等を考慮して決まる。
還元雰囲気ではんだ付けすることで、フラックスの洗浄工程が不要なので直後にワイヤボンド６，樹脂３の塗布が可能である。
なお、はんだペースト等を用いて洗浄する方法、もしくは洗浄レス方法も可能である。ワイヤボンド後、チップ５周囲の側面，はんだ付け部４，ＡｌＮ絶縁基板１表面の一部、及びＡｌＮ絶縁基板１の周囲，はんだ付け部４，Ｃｕベース基板２表面の一部に、適正な物性を有するエポキシ系樹脂をデイスペンサー等で塗布後、硬化させる。樹脂硬化後にワイヤボンドする方法も可能である。
チップ５上のＣｕ板１３は、チップ５の電極をとる関係上２等分以上に分割して、樹脂３で一体化した構造にしても良い。
図５（ｂ），図５（ｃ）は、予め２つに分割したブロック状のＣｕを、絶縁性を確保した間隙をとって絶縁樹脂１１で接着し、輪切り状に一定厚さに切断して板状にしたものを用いた例である。はんだは２つの電極間に分離した状態で供給する方式、もしくは一枚の箔で供給し、溶融分離で隣接電極間の短絡を防止する方式も可能である。Ｃｕ板１３を接着した絶縁樹脂１１下は、はんだ付け直後は空間１２であるが、その後、チップ５の周囲を樹脂で塗布した際に樹脂が入り込むこともあれば、そのまま空間になっている場合もある。Ｃｕ板１３のＮｉめっき上にＡｌ線をワイヤボンド後、モジュール表面をシリコーンゲルで充填する。
図６（ａ）は、チップ５の周辺，ＡｌＮ絶縁基板１の周囲にエポキシ系樹脂を塗布した構造の断面モデルである。
寸法的に大きな応力が作用するＡｌＮ絶縁基板１の外周部においては、密着性に課題があるＮｉめっきしたＣｕベース基板２と樹脂３との密着性を高める工夫が要求される。
Ｃｕベース基板２との密着性を確保する必要から、樹脂３にはカップリング剤等を入れる工夫はなされるが、万能ではない。
そこで、図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示す末広の穴１４をＣｕベース基板２上のはんだ付け部４の周囲に多数個設けることで、温度サイクル，ＴＦＴ試験において接着界面での剥離を防止できる。これにより、Ｃｕベース基板２の表面において、強い応力が作用した場合、界面でなく樹脂内部で破壊させることができる。従って、基板表面状態に起因した強度ばらつきの多い破壊は防止でき、安定した樹脂のバルクに近い破壊強度を確保できる。
なお、図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）の末広の穴（デインプル）１４，１０，細い溝１５は、２段のプレス加工で形成することが可能である（例えば、特開平７−２７３２７０号公報参照）。デインプルは重なって形成されても良く、重なっていれば細い溝１５は不要となる。デインプル加工はＣｕベース基板２に限らず、Ａｌ，Ｃｕ−Ｃ，Ａｌ−Ｃ，Ａｌ−ＳｉＣベース基板でも同様な効果が期待できる。
樹脂の効果は、樹脂３の線膨張係数、ヤング率によりＡｌＮ絶縁基板１を応力的に拘束することで、はんだに作用する歪を抑えることで、寿命を大幅に向上させることができる。このため樹脂３のＣｕベース基板２に対する密着力は強い方が良い。特に、ＡｌＮ絶縁基板１の場合は、Ｃｕベース基板２との線膨張係数の差が大きいので、温度サイクル試験等においては、この接合部のはんだ寿命がモジュールの寿命を左右する。このため、この構造においては、ＡｌＮ絶縁基板１の周囲を適正な物性を有する樹脂で部分被覆補強することで、はんだの寿命を大幅に向上させる意義は大きい。
図７（ａ）及び（ｂ）に示す例は、ＡｌＮ絶縁基板１とＣｕベース基板２とのはんだ付け端部の全周でなく、応力集中し易い４隅部もしくは４隅部と４辺の中間部等に部分的にエポキシ系樹脂を塗布したもので、このようにしても効果がある。更に、該塗布したＣｕベース基板２の表面に該デインプル溝加工を施すことで樹脂による応力補強強化を促進できる。図７（ａ）は４隅部に溝加工した例、図７（ｂ）は４隅部と４辺の中間部に溝加工を設けた例を示す。
Ａｌ2Ｏ3基板とＣｕベース基板をＳｎ−３Ａｇ−０.５Ｃｕ ではんだ付けし、そのままの樹脂なし構造、及びはんだ付け部周囲に部分的に樹脂を塗布した構造における−４０〜１２５℃の温度サイクル試験を行った。
その結果、部分的樹脂塗布構造は大幅な寿命向上を示した。また、はんだを弾塑性とする２次元の有限要素法解析においても、最外周はんだの最大相当歪を比較すると、同様に、部分的樹脂塗布構造の最大相当歪は樹脂なし構造に比べ、大幅に低下することを確認し、実際の寿命との対応がとれることを確認した。
次に、Ｓｉチップ下のＰｂ−５Ｓｎ高温はんだ部周囲についても、同様に、チップ下はんだ周囲のみを部分的に樹脂を塗布した構造、及び樹脂無し構造について評価した結果、同様に部分的樹脂塗布構造の高信頼性を確認できた。
更に、チップ側を図５に示したＣｕハット形状で、部分的に樹脂を塗布した構造においても、樹脂なし構造に比べると寿命は長いことを確認できた。
この場合には、チップ上のＣｕハット形状・寸法の選定は重要である。この樹脂部分塗布構造においては、はんだの最大相当歪の値は比較的高いが、寿命は長いので、樹脂による応力集中の緩和と、破壊メカニズムが変わることで、クラック起点における樹脂の拘束力がクラック発生の遅延，クラック進展速度の遅延に影響を及ぼしているものと考える。
以上、種々の実施例を説明したが、Ｐｂフリー化への対応で、パワーモジュールの後付け用はんだとしてＳｎ系はんだの使用が必須となったが、はんだ材料だけでの高信頼化対応は困難である。
しかし、本実施例の如く、はんだ外周部を部分的に樹脂補強することで、樹脂量を少なくして寿命向上を可能にすることができる。特に、応力的に厳しい構造での後付けはんだ部での部分樹脂補強効果は顕著に現れる。また、チップ側はんだ部を部分的に樹脂補強する場合においても、応力的に厳しい材料構成ほど樹脂の効果が現れる。更に、チップ側はんだ部において、チップ上にＣｕハットを設け、その上からワイヤボンドを取り、はんだ付け周囲を樹脂で部分補強することで、チップ側はんだの温度サイクル，ＴＦＴ寿命向上だけでなく、ワイヤボンド方式の課題であったパワーサイクルの寿命向上にも繋がる効果がある。
本発明の第１の実施形態による半導体パワーモジュールの断面図。 （ａ），（ｂ）はいずれも本発明の第１の実施形態の変形例を示す半導体パワーモジュールの断面図。 本発明の第２の実施形態による半導体パワーモジュールの断面図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はいずれも本発明の第２の実施形態の変形例を示す半導体パワーモジュールの断面図。 （ａ）は本発明の第３の実施形態による半導体パワーモジュールの断面図、（ｂ）はそのチップ部分の一例を示す断面図と平面図、（ｃ）はそのチップ部分の他の例を示す断面図と平面図。 （ａ）は本発明の第４の実施形態による半導体パワーモジュールの断面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれＣｕベース基板の例を示す断面図。 （ａ），（ｂ）はいずれも本発明の第４の実施形態の変形例を示す半導体パワーモジュールの平面図。
符号の説明
１…ＡｌＮ絶縁基板、２…Ｃｕベース基板、３…樹脂、４…はんだ付け部、５…チップ、６…ワイヤボンド、７，９…高温はんだ、８…電極、１０，１４…末広の穴、１１…絶縁樹脂、１２…空間、１３…Ｃｕ板、１５…細い溝、１７…ケース、１８…外部接続端子リード、１９…後付けはんだ、２０…シリコーンゲル。

Claims (6)

  1. ベース基板とセラミック絶縁基板及び半導体チップがはんだで接続され、樹脂が充填されてなるパワーモジュールにおいて、
    前記セラミック絶縁基板とベース基板とのはんだ付け端部周囲、及びその周囲の前記セラミック絶縁基板の端部周囲とその周囲の前記ベース基板表面の一部を包むようにエポキシ系樹脂を被覆して構成することを特徴とするパワーモジュール。
  2. ベース基板とセラミック絶縁基板及び半導体チップがはんだで接続され、樹脂が充填されてなるパワーモジュールにおいて、
    前記セラミック絶縁基板とベース基板とのはんだ付け端部周囲、及びその周囲の前記セラミック絶縁基板の端部周囲とその周囲のデインプル溝加工が施された前記ベース基板表面の一部を包むようにエポキシ系樹脂を被覆して構成することを特徴とするパワーモジュール。
  3. ベース基板とセラミック絶縁基板及び半導体チップがはんだで接続され、樹脂が充填されてなるパワーモジュールにおいて、
    前記セラミック絶縁基板とベース基板とのはんだ付け端部の周囲、及びその周囲の前記セラミック絶縁基板の端部周囲とその周囲の前記ベース基板表面の一部を包むようにエポキシ系樹脂を被覆し、更に、前記半導体チップ上面に高熱伝導性金属板をはんだ付けすると共に該金属板の表面から電極をとり除き、かつ、前記熱伝導性金属板の下面，半導体チップの周囲，はんだ付け部の周囲、及びその周囲の前記セラミック絶縁基板上及びその上の電極上をエポキシ系樹脂で被覆して構成することを特徴とするパワーモジュール。
  4. ベース基板とセラミック絶縁基板及び半導体チップがはんだで接続され、樹脂で充填されてなるパワーモジュールにおいて、
    前記セラミック絶縁基板とベース基板とのはんだ付け端部の周囲、及びその周囲の前記セラミック絶縁基板の端部周囲とその周囲のデインプル溝加工が施された前記ベース基板表面の一部を包むようにエポキシ系樹脂を被覆し、更に、前記半導体チップ上面に高熱伝導性金属板をはんだ付けすると共に該金属板表面から電極をとり除き、かつ、前記熱伝導性金属板の下面，半導体チップの周囲，はんだ付け部の周囲、及びその周囲の前記セラミック絶縁基板上及びその上の電極上をエポキシ系樹脂で被覆して構成することを特徴とするパワーモジュール。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパワーモジュールにおいて、
    前記セラミック絶縁基板とベース基板とのはんだ付け端部の４隅部、もしくは４隅部と４辺の中間部に部分的にエポキシ系樹脂を塗布し、該エポキシ系樹脂を塗布したベース基板表面にデインプル溝加工が施されていることを特徴とするパワーモジュール。
  6. 請求項１乃至５のいずれか１項記載のパワーモジュールにおいて、
    前記半導体チップの周辺は、前記エポキシ系樹脂を塗布する前に、ポリイミド系の樹脂が予め塗布されていることを特徴とするパワーモジュール。
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US11/739,122 US8004075B2 (en) 2006-04-25 2007-04-24 Semiconductor power module including epoxy resin coating
DE102007063793.6A DE102007063793B4 (de) 2006-04-25 2007-04-25 Halbleiterleistungsmodul
DE102007019523A DE102007019523B4 (de) 2006-04-25 2007-04-25 Halbleiterleistungsmodul
US12/843,934 US8125090B2 (en) 2006-04-25 2010-07-27 Semiconductor power module

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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009277840A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Denso Corp はんだ接合体およびその製造方法
JP2011199207A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Hitachi Automotive Systems Ltd パワーモジュールとその製造方法
JP2011222805A (ja) * 2010-04-12 2011-11-04 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体モジュール
JP2012009815A (ja) * 2010-05-28 2012-01-12 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール構造、その構造を有するパワーモジュール、およびその構造の製造方法
JP2012039008A (ja) * 2010-08-10 2012-02-23 Toshiba Corp 半導体素子
JP2012142465A (ja) * 2011-01-04 2012-07-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
WO2013105332A1 (ja) * 2012-01-10 2013-07-18 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、パワーモジュールおよびパワーモジュールの製造方法
JP2013165117A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JP2013183038A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2014107290A (ja) * 2012-11-22 2014-06-09 Daikin Ind Ltd 冷却器付きパワーモジュール及びその製造方法
US20140318831A1 (en) * 2011-12-12 2014-10-30 Mitsubishi Materials Corporation Power module substrate, power module substrate with heat sink, power module, paste for forming flux component intrusion-preventing layer and method for bonding bonded body
JP2015126066A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 カルソニックカンセイ株式会社 半導体実装構造およびその実装方法
EP2903023A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-05 Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. Power semiconductor module
WO2015198724A1 (ja) * 2014-06-23 2015-12-30 富士電機株式会社 冷却器一体型半導体モジュール
JP2016012659A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 株式会社日立製作所 半導体装置およびその製造方法
JP2016058464A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 日本電気株式会社 モジュール部品及びモジュール部品製造方法
JP6024766B2 (ja) * 2013-02-06 2016-11-16 三菱電機株式会社 半導体モジュール
WO2018056287A1 (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
JP2019067886A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 三菱電機株式会社 半導体装置
JP6680414B1 (ja) * 2019-06-19 2020-04-15 三菱電機株式会社 半導体装置及び電力変換装置
US11699666B2 (en) 2018-06-06 2023-07-11 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power conversion device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125071A (ja) * 1994-10-25 1996-05-17 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JPH08204071A (ja) * 1995-01-27 1996-08-09 Toshiba Corp 半導体装置
JPH11340374A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2004228286A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2005210006A (ja) * 2004-01-26 2005-08-04 Toshiba Corp 半導体装置
JP2005216006A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Sumitomo Mitsui Banking Corp 信用状到着案内システム
JP2006032617A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Hitachi Ltd 半導体パワーモジュール
JP2006318980A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Toyota Industries Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08125071A (ja) * 1994-10-25 1996-05-17 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JPH08204071A (ja) * 1995-01-27 1996-08-09 Toshiba Corp 半導体装置
JPH11340374A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2004228286A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2005210006A (ja) * 2004-01-26 2005-08-04 Toshiba Corp 半導体装置
JP2005216006A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Sumitomo Mitsui Banking Corp 信用状到着案内システム
JP2006032617A (ja) * 2004-07-15 2006-02-02 Hitachi Ltd 半導体パワーモジュール
JP2006318980A (ja) * 2005-05-10 2006-11-24 Toyota Industries Corp 半導体装置および半導体装置の製造方法

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009277840A (ja) * 2008-05-14 2009-11-26 Denso Corp はんだ接合体およびその製造方法
JP2011199207A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Hitachi Automotive Systems Ltd パワーモジュールとその製造方法
US8558361B2 (en) 2010-04-12 2013-10-15 Mitsubishi Electric Corporation Power semiconductor module
JP2011222805A (ja) * 2010-04-12 2011-11-04 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体モジュール
JP2012009815A (ja) * 2010-05-28 2012-01-12 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール構造、その構造を有するパワーモジュール、およびその構造の製造方法
JP2012039008A (ja) * 2010-08-10 2012-02-23 Toshiba Corp 半導体素子
JP2012142465A (ja) * 2011-01-04 2012-07-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US20140318831A1 (en) * 2011-12-12 2014-10-30 Mitsubishi Materials Corporation Power module substrate, power module substrate with heat sink, power module, paste for forming flux component intrusion-preventing layer and method for bonding bonded body
JP2013143439A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Hitachi Automotive Systems Ltd パワー半導体モジュール、パワーモジュールおよびパワーモジュールの製造方法
WO2013105332A1 (ja) * 2012-01-10 2013-07-18 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、パワーモジュールおよびパワーモジュールの製造方法
JP2013165117A (ja) * 2012-02-09 2013-08-22 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JP2013183038A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2014107290A (ja) * 2012-11-22 2014-06-09 Daikin Ind Ltd 冷却器付きパワーモジュール及びその製造方法
JP6024766B2 (ja) * 2013-02-06 2016-11-16 三菱電機株式会社 半導体モジュール
JPWO2014122892A1 (ja) * 2013-02-06 2017-01-26 三菱電機株式会社 半導体モジュール
JP2015126066A (ja) * 2013-12-26 2015-07-06 カルソニックカンセイ株式会社 半導体実装構造およびその実装方法
EP2903023A1 (en) * 2014-01-30 2015-08-05 Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. Power semiconductor module
US9530713B2 (en) 2014-06-23 2016-12-27 Fuji Electric Co., Ltd. Cooler-integrated semiconductor module
WO2015198724A1 (ja) * 2014-06-23 2015-12-30 富士電機株式会社 冷却器一体型半導体モジュール
JPWO2015198724A1 (ja) * 2014-06-23 2017-04-20 富士電機株式会社 冷却器一体型半導体モジュール
JP2016012659A (ja) * 2014-06-30 2016-01-21 株式会社日立製作所 半導体装置およびその製造方法
JP2016058464A (ja) * 2014-09-08 2016-04-21 日本電気株式会社 モジュール部品及びモジュール部品製造方法
WO2018056287A1 (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
JPWO2018056287A1 (ja) * 2016-09-21 2019-03-28 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
JP2019067886A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 三菱電機株式会社 半導体装置
US11699666B2 (en) 2018-06-06 2023-07-11 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and power conversion device
JP6680414B1 (ja) * 2019-06-19 2020-04-15 三菱電機株式会社 半導体装置及び電力変換装置
WO2020255297A1 (ja) * 2019-06-19 2020-12-24 三菱電機株式会社 半導体装置及び電力変換装置

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