JP2008171851A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに平行して配設され樹脂により封止される平板状電極を変形なく確実に所定の位置に保持する。
【解決手段】互いに平行して樹脂により封止される平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極を備え、樹脂成形時に一面を垂直方向から金型ピン７ｂ２により押圧される平板状負電極４の他面を垂直方向から金型ピン７ａ２により押圧し金型ピン７ｂ２と協働して平板状負電極４を保持するため平板状正電極３に金型ピン７ａ２を貫挿する正電極穴８を設けるとともに、樹脂成形時に一面を垂直方向から金型ピン７ａ１により押圧される平板状正電極３の他面を垂直方向から金型ピン７ｂ１により押圧し金型ピン７ａ１と協働して平板状正電極３を保持するため平板状負電極４に前記金型ピン７ｂ１を貫挿する負電極穴９を設ける。
【選択図】図３

Description

この発明は、半導体装置、特に、車載用途などの移動体に搭載する半導体装置に関するものであり、インバータなどのパワーモジュールに関するものである。

従来技術において、半導体装置を製造するための樹脂成形時には、互いに平行して配設され樹脂により封止される対をなす平板状電極を型割り方向が平板状電極の延在方向と平行する金型に配置し、対をなす平板状電極のそれぞれの端縁を金型部材により保持して樹脂成形を行っていた。
しかし、平板状電極を型割方向に対して垂直に配置する場合、各電極を金型にセットするだけでは保持できないため、上述した従来技術のような電極保持構造は採れない。
現状では、電極の保持はせず、各電極中央に、一定間隔で穴を設け、樹脂成形時における各電極の受圧面積を小さくすることで、各電極の変形を抑制している。ただし、電極の保持はできていないため、完全に電極の変形は抑えきれない。変形が大きい場合、前記穴の径を拡大するか、あるいは穴の配置間隔を小さくすることで、さらなる変形抑制は対応可能となるが、各電極の必要通電体積の確保が困難となり、製品として成立しなくなるといった問題が挙げられる。
樹脂成形時における平板状部片の金型部材による保持については、種々の方策が試みられている（例えば、特許文献１参照）が、上記のような問題点を容易に解決できるものではない。

特許第２８７４５８８号公報

この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、互いに平行して配設され樹脂により封止される平板状電極を変形なく確実に所定の位置に保持しようとするものである。

この発明に係る半導体装置では、互いに平行して配設され樹脂により封止される第１および第２の平板状電極を備え、樹脂成形時に一面を垂直方向から第１の金型部材により押圧される前記第２の平板状電極の他面を垂直方向から第２の金型部材により押圧し第１の金型部材と協働して前記第２の平板状電極を保持するため前記第１の平板状電極に前記第２の金型部材を貫挿する開口部を設けるとともに、樹脂成形時に一面を垂直方向から第２の金型部材により押圧される前記第１の平板状電極の他面を垂直方向から第１の金型部材により押圧し前記第２の金型部材と協働して前記第１の平板状電極を保持するため前記第２の平板状電極に前記第１の金型部材を貫挿する開口部を設けるものである。

また、この発明に係る半導体装置の製造方法では、互いに平行する第１および第２の平板状電極を樹脂により封止して半導体装置を製造するにあたり、樹脂成形時に一面を垂直方向から第１の金型部材により押圧される前記第２の平板状電極の他面を垂直方向から前記第１の平板状電極に設けられた開口部に貫挿された第２の金型部材により押圧して第１の金型部材と協働して前記第２の平板状電極を保持するとともに、樹脂成形時に一面を垂直方向から第２の金型部材により押圧される前記第１の平板状電極の他面を垂直方向から前記第２の平板状電極に設けられた開口部に貫挿された第１の金型部材により押圧して前記第２の金型部材と協働して前記第１の平板状電極を保持するものである。

この発明によれば、互いに平行して配設され樹脂により封止される平板状電極を変形なく確実に所定の位置に保持することができる。

実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１から図３までについて説明する。図１は実施の形態１における半導体装置の構成を示す斜視図である。図２は実施の形態１における電極のみの構成を示す斜視図である。図３は実施の形態１における半導体装置の構成を示す縦断面図である。

図１において、車載用インバータなどのパワーモジュールとして用いられる半導体装置１は、成形樹脂材２により樹脂封止され、成形樹脂部材２の内部に互いに平行して配設される平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極が樹脂成形により埋設され配置されている。
半導体装置１の製造過程において、樹脂成形は、互いに平行して配設される平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極をその上下から上金型および下金型からなる金型（図示せず）で覆い、成形樹脂材２を金型内部に注入して行われる。樹脂成形工程が終わると、金型は型割り方向ＭＤに示すように、上金型が上方への型割り方向ＭＤ１へ向けて離脱され、下金型は下方への型割り方向ＭＤ２へ向けて離脱される。
平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極の相互間には、車載用インバータなどのパワーモジュールを構成する複数の半導体素子（図示せず）が接続構成されており、これらの半導体素子は平板状正電極３および平板状負電極４とともに成形樹脂材２により一体に樹脂封止されている。

樹脂成形時には、平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極は、図２および図３に示すように、配置される。平板状正電極３は上金型に設けられた金型ピン７ａ１により保持部５の上面を保持部５がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持され、下金型に設けられた金型ピン７ｂ１により保持部５の下面を保持部５がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持される。また、平板状負電極４は上金型に設けられた金型ピン７ａ２により保持部６の上面を保持部６がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持され、下金型に設けられた金型ピン７ｂ２により保持部６の下面を保持部６がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持される。金型ピン７ａ２は平板状正電極３に設けられた正電極穴８を貫挿し、金型ピン７ｂ１は平板状負電極４に設けられた負電極穴９を貫挿する。

平板状正電極３が金型ピン７ａ１により上面をその中央部の数個所で保持され、金型ピン７ｂ１により下面をその中央部の数個所で保持されるとともに、平板状電極４が金型ピン７ａ２により上面をその中央部の数個所で保持され、金型ピン７ｂ２により下面をその中央部の数個所で保持されることにより、平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極は平行状態で確実に保持され、平板状正電極３および平板状負電極４の変形を伴うことなく平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極を所定位置に保持したまま樹脂成形を円滑に実行することができる。

図１のように、平板状正電極３および平板状負電極４は、型割方向ＭＤ１，ＭＤ２に対して垂直に配置されているため、従来例のように各電極を金型にセットするだけでは保持できない。
そこで、図２のように上下金型に設けた金型ピン７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２で、平板状正電極３および平板状負電極４を挟み込むことにより、各電極を保持することが可能となる。このとき、図３のように、平板状正電極３に正電極穴８を設けることにより、平板状負電極４を負電極保持部６で保持できる。
また、同様に、平板状負電極４に負電極穴９を設けることにより、平板状正電極３を正電極保持部５で保持できる。この正電極保持部５および負電極保持部６を適切な間隔で直列に配置することにより、樹脂成形時の平板状正電極３および平板状負電極４の変形を効果的に抑制することができ、各電極の成形樹脂からの露出防止、および各電極間の絶縁距離確保が可能となる。
そして、平板状正電極３および平板状負電極４における各電極の面積が大きい場合は、前記正電極保持部５および負電極保持部６を一線上に配置するだけでなく、面状に展開して格子状に配置することにより、同様の効果が得られる。

（１Ａ）この発明による実施の形態１によれば、互いに平行して樹脂により封止される平板状正電極３および平板状負電極４からなる対をなす第１および第２の平板状電極を備え、樹脂成形時に一面を垂直方向から金型ピン７ｂ２からなる第１の金型部材により押圧される前記負電極４からなる第２の平板状電極の他面を垂直方向から金型ピン７ａ２からなる第２の金型部材により押圧し金型ピン７ｂ２からなる第１の金型部材と協働して前記負電極４からなる第２の平板状電極を保持するため前記正電極３からなる第１の平板状電極に前記金型ピン７ａ２からなる第２の金型部材を貫挿する正電極穴８からなる開口部を設けるとともに、樹脂成形時に一面を垂直方向から金型ピン７ａ１からなる第２の金型部材により押圧される前記平板状正電極３からなる第１の平板状電極の他面を垂直方向から金型ピン７ｂ１からなる第１の金型部材により押圧し金型ピン７ａ１からなる第２の金型部材と協働して前記平板状正電極３からなる第１の平板状電極を保持するため前記平板状負電極４からなる第２の平板状電極に前記金型ピン７ｂ１からなる第１の金型部材を貫挿する負電極穴９からなる開口部を設けることを特徴とする半導体装置を構成したので、樹脂成形時に平板状正電極３および平板状負電極４からなる平板状電極を押圧して保持する金型ピン７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２からなる金型部材のうち金型ピン７ａ２，７ｂ１からなる金型部材を貫挿する電極穴８，９からなる開口部を平板状正電極３および平板状負電極４からなる平板状電極に設けることにより、互いに平行して配設され樹脂により封止される平板状正電極３および平板状負電極４からなる平板状電極を変形なく確実に所定の位置に保持できる半導体装置を得ることができる。

（１Ｂ）この発明による実施の形態１によれば、互いに平行する平板状正電極３および平板状負電極４からなる対をなす第１および第２の平板状電極を樹脂により封止して半導体装置を製造するにあたり、樹脂成形時に一面を垂直方向から金型ピン７ｂ２からなる第１の金型部材により押圧される前記平板状負電極４からなる第２の平板状電極の他面を垂直方向から前記正電極３からなる第１の平板状電極に設けられた正電極穴８からなる開口部に貫挿された金型ピン７ａ２からなる第２の金型部材により押圧して前記金型ピン７ｂ２からなる第１の金型部材と協働して前記平板状負電極４からなる第２の平板状電極を保持するとともに、一面を垂直方向から金型ピン７ａ１からなる第２の金型部材により押圧される前記平板状正電極３からなる第１の平板状電極の他面を垂直方向から前記平板状負電極４からなる第２の平板状電極に設けられた負電極穴９からなる開口部に貫挿された金型ピン７ｂ１からなる第１の金型部材により押圧して前記金型ピン７ａ１からなる第２の金型部材と協働して前記平板状正電極３からなる第１の平板状電極を保持することを特徴とする半導体装置の製造方法としたので、樹脂成形時に平板状正電極３および平板状負電極４からなる平板状電極に設けられた電極穴８，９からなる開口部に貫挿される金型ピン７ａ２，７ｂ１からなる金型部材と金型ピン７ａ１，７ｂ２からなる金型部材とによって平板状正電極３および平板状負電極４からなる平板状電極を押圧し保持することにより、互いに平行して配設され樹脂により封止される平板状正電極３および平板状負電極４からなる平板状電極を変形なく確実に所定の位置に保持できる半導体装置の製造方法を得ることができる。

実施の形態２．
この発明による実施の形態１を図４から図６までについて説明する。図４は実施の形態２における半導体装置の構成を示す斜視図である。図５は実施の形態２における電極のみの構成を示す斜視図である。図６は実施の形態２における半導体装置の構成を示す縦断面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し同様の作用を奏するするものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

図４において、車載用インバータなどのパワーモジュールとして用いられる半導体装置１は、成形樹脂材２により樹脂封止され、成形樹脂部材２の内部に互いに平行して配設される平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極が樹脂成形により配置されている。
平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極の相互間には、車載用インバータなどのパワーモジュールを構成する複数の半導体素子（図示せず）が接続構成されており、これらの半導体素子は平板状正電極３および平板状負電極４とともに成形樹脂材２により一体に樹脂封止されている。

半導体装置１の製造過程における樹脂成形時には、平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極は、図５および図６に示すように、配置される。平板状正電極３は上金型に設けられた金型ピン７ａ１により保持部５の上面を保持部５がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持されるとともに、上金型に設けられた円柱状の金型棒体７ｃ２により正電極穴８の周縁に設けられた円環状の正電極保持部１０の上面を正電極保持部１０がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持され、かつ、下金型に設けられた金型ピン７ｂ１により保持部５の下面を保持部５がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持される。また、平板状負電極４は上金型に設けられた金型ピン７ａ２により保持部６の上面を保持部６が設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持され、かつ、下金型に設けられた金型ピン７ｂ２により保持部６の下面を保持部６が設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持されるとともに、下金型に設けられた金型棒体７ｃ１により負電極穴９の周縁に設けられた円環状の負電極保持部１１の下面を負電極保持部１１がそれぞれ設けられた数個所で垂直方向から押圧して保持される。金型ピン７ａ２は平板状電極３に設けられた正電極穴８を貫挿し、金型ピン７ｂ１は平板状負電極４に設けられた負電極穴８を貫挿する。

平板状正電極３が金型ピン７ａ１により上面をその中央部の数個所で保持され、かつ、金型棒体７ｃ２により上面をその中央部の数個所で保持され、しかも、金型ピン７ｂ１により下面をその中央部の数個所で保持されるとともに、平板状負電極４が金型ピン７ａ２により上面をその中央部の数個所で保持され、しかも、金型棒体７ｃ１により下面をその中央部の数個所で保持され、かつ、金型ピン７ｂ２により下面をその中央部の数個所で保持されることにより、平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極は平行状態で確実に保持され、平板状正電極３および平板状負電極４の変形を伴うことなく平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極を所定位置に保持したまま樹脂成形を円滑に実行することができる。

この実施の形態２における基本構造は、前記実施の形態１と同じであるが、図６のように、金型ピン７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２を有する金型に金型棒体７ｃ１，７ｃ２を付加し、平板状正電極３および平板状負電極４に正電極保持部（片側）１０および負電極保持部（片側）１１を設けた構造である。
これにより、実施の形態１における構成では樹脂成形時に保持されていなかった、正電極保持部（片側）１０および負電極保持部（片側）１１は、金型ピン７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２を有する金型に付加された金型棒体７ｃ１，７ｃ２により拘束されるため、成形樹脂材２の外側への変形は抑制される。これは、平板状正電極３および平板状負電極４が、成形樹脂材２の外側へ変形する場合に有効である。
このとき、正電極穴８および負電極穴９を追加せずに、平板状正電極３および平板状負電極４の変形を抑制できるため、正電極保持部５および負電極保持部６の配置間隔を広げることができるか、あるいは正電極保持部５および負電極保持部６の付加点数を削減でき、金型構造の簡素化が可能となる。
さらには、平板状正電極３および平板状負電極４の電流密度を低減できるため、平板状正電極３および平板状負電極４の小型化にも貢献できる。これは、金型ピン７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２を有する金型に金型棒体７ｃ１，７ｃ２を付加し、平板状正電極３および平板状負電極４に正電極保持部（片側）１０および負電極保持部（片側）１１を付加したことによる効果である。

（２Ａ）この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１の前記（１Ａ）項における半導体装置の構成において、前記平板状正電極３からなる第１の平板状電極に設けられた前記正電極穴８からなる開口部の周縁に金型棒体７ｃ２を付設した前記金型ピン７ａ２からなる第２の金型部材により樹脂成形時に押圧される正電極保持部１０からなる円環状の周縁部を設けるとともに、前記第２の平板状電極４に設けられた前記負電極穴９からなる開口部の周縁に金型棒体７ｃ１を付設した前記金型ピン７ｂ１からなる第１の金型部材により樹脂成形時に押圧される前記正電極保持部１１からなる円環状の周縁部を設けることを特徴とする半導体装置を構成したので、金型棒体７ｃ１，７ｃ２を付設した金型ピン７ｂ１，７ａ２からなる金型部材により樹脂成形時に押圧される電極保持部１０，１１からなる円環状の周縁部を前記電極穴８，９からなる開口部の周縁に設けることにより、互いに平行して配設され樹脂により封止される平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極を変形なく一層確実に所定の位置に保持できる半導体装置を得ることができる。

（２Ｂ）この発明による実施の形態２によれば、実施の形態１の前記（１Ｂ）項における半導体装置の製造方法において、前記平板状正電極３からなる第１の平板状電極に設けられた前記電極穴８からなる開口部の周縁を前記金型棒体７ｃ２を付設した前記金型ピン７ａ２からなる第２の金型部材により樹脂成形時に押圧するとともに、前記平板状負電極４からなる第２の平板状電極に設けられた前記電極穴９からなる開口部の周縁を前記金型棒体７ｃ１を付設した金型ピン７ｂ１からなる第１の金型部材により樹脂成形時に押圧することを特徴とする半導体装置の製造方法としたので、電極穴８，９からなる開口部の周縁に設けた電極保持部１０，１１からなる円環状の周縁部を金型棒体７ｃ１，７ｃ２を付設した金型ピン７ｂ１，７ａ２からなる金型部材により樹脂成形時に押圧することによって、互いに平行して配設され樹脂により封止される平板状正電極３および平板状負電極４からなる１対の平板状電極を変形なく一層確実に所定の位置に保持できる半導体装置の製造方法を得ることができる。

この発明による実施の形態では、インバータなどのパワーモジュールの入出力端子として用いられる、樹脂により封止された平行平板状の電極３，４を有する半導体装置で、樹脂成形時に前記電極３，４の変形を抑制するために、上下金型に電極３，４を保持するためのピン７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２を付加し、保持されていない側の電極３，４には前記金型ピン７ａ２，７ｂ１を逃がすための穴８，９を設け、そのピン保持部とピン逃がし穴部を千鳥状に配置したことを特徴とする半導体装置を構成している。

このように、この発明よる実施の形態においては、樹脂封止型電極３，４に穴形状８，９を付加することにより、平行平板状の各電極３，４を型割方向ＭＤに対して垂直に配置する場合でも、金型で各電極３，４を確実に保持できるため、電極変形による成形樹脂からの電極露出および成形樹脂の内部での電極接触による絶縁不良の防止を可能としている。また、従来のように、成形樹脂の受圧面積を小さくするための穴形状を付加する必要がないため、電極３，４の必要通電体積の確保が容易になり、各電極３，４の小型化も可能となる。その結果、樹脂封止型電極３，４のレイアウトの幅が広がり、多様化するインバータへの対応を可能としている。

この発明による実施の形態１における半導体装置の構成を示す斜視図である。 この発明による実施の形態１における電極のみの構成を示す斜視図である。 この発明による実施の形態１における半導体装置の構成を示す縦断面図である。 この発明による実施の形態２における半導体装置の構成を示す斜視図である。 この発明による実施の形態２における電極のみの構成を示す斜視図である。 この発明による実施の形態２における半導体装置の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置、２ 成形樹脂材、３ 平板状正電極、４ 平板状負電極、５ 正電極保持部、６ 負電極保持部、７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２ 金型ピン、７ｃ１，７ｃ２ 金型棒体、８ 正電極穴、９ 負電極穴、１０ 正電極保持部、１１ 負電極保持部。

Claims (4)

1. 互いに平行して配設され樹脂により封止される第１および第２の平板状電極を備え、樹脂成形時に一面を垂直方向から第１の金型部材により押圧される前記第２の平板状電極の他面を垂直方向から第２の金型部材により押圧し前記第１の金型部材と協働して前記第２の平板状電極を保持するため前記第１の平板状電極に前記第２の金型部材を貫挿する開口部を設けるとともに、樹脂成形時に一面を垂直方向から第２の金型部材により押圧される前記第１の平板状電極の他面を垂直方向から第１の金型部材により押圧し前記第２の金型部材と協働して前記第１の平板状電極を保持するため前記第２の平板状電極に前記第１の金型部材を貫挿する開口部を設けることを特徴とする半導体装置。
2. 前記第１の平板状電極に設けられた前記開口部の周縁に前記第２の金型部材により樹脂成形時に押圧される円環状の周縁部を設けるとともに、前記第２の平板状電極に設けられた前記開口部の周縁に前記第１の金型部材により樹脂成形時に押圧される円環状の周縁部を設けることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 互いに平行する第１および第２の平板状電極を樹脂により封止して半導体装置を製造するにあたり、樹脂成形時に一面を垂直方向から第１の金型部材により押圧される前記第２の平板状電極の他面を垂直方向から前記第１の平板状電極に設けられた開口部に貫挿された第２の金型部材により押圧して前記第１の金型部材と協働して前記第２の平板状電極を保持するとともに、樹脂成形時に一面を垂直方向から第２の金型部材により押圧される前記第１の平板状電極の他面を垂直方向から前記第２の平板状電極に設けられた開口部に貫挿された第１の金型部材により押圧して前記第２の金型部材と協働して前記第１の平板状電極を保持することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 前記第１の平板状電極に設けられた前記開口部の周縁を前記第２の金型部材により樹脂成形時に押圧するとともに、前記第２の平板状電極に設けられた前記開口部の周縁を前記第１の金型部材により樹脂成形時に押圧することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

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