JP2009123953A - トランスファーモールド型パワーモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】パワー半導体を実装する基板として実用的なリードフレームを使用したとしても、パワーモジュール製品自体の大型化を抑制すると共に、多種多品種に容易に対応可能にすると共に、リードフレームと基板とが上下金型の型締め力によって撓むことが無きように構成することによって、ヒートプレート上に配置された絶縁層の保護を図った。
【解決手段】パワー半導体１が実装されたリードフレーム２とパワー半導体１の周辺回路部を形成する基板６とを接続する基板間接続端子７の両端を、それぞれ基板６及びリードフレーム２における互いに対向する内方面にそれぞれ植設接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ソリッドステートリレーに組み込むためのパワーモジュール、特にトランスファー成形によって樹脂封止することにより構成するトランスファーモールド型パワーモジュールに関するものである。

ソリッドステートリレーに組み込む用途のパワーモジュールは、トランスファー成形による樹脂封止構造を持つものが広く一般的に用いられている。

そこで、従来のトランスファーモールド型パワーモジュールは、例えば、図１２及び図１３に示すように、一面側にパワー半導体ａが実装されたパワーモジュール基板としてのリードフレームｂと、リードフレームｂの他面側に一面側が絶縁板ｃを介してリードフレームｂに対して絶縁された状態で接合されたヒートプレートｄとを有し、リードフレームｂの一部分で構成する外部接続端子ｅ及びヒートプレートｄの他面側をそれぞれ表出させた状態で、パワー半導体ａ、リードフレームｂ、絶縁板ｃ及びヒートプレートｄを成形樹脂ｆにより封止することによって構成している。

従って、図１２及び図１３に示す従来のトランスファーモールド型パワーモジュールにおいては、パワー半導体ａを実装するパワーモジュール基板として、リードフレームｂを使用している。

リードフレームｂは、一般に、銅、アルミニウム或いは鉄等の導電性材料からなる板材をプレスにより打抜加工することによりパターン部ｇを形成して、パターン部ｇにパワー半導体ａ或いはパワー半導体ａを制御するための制御用電子部品ｈを搭載して構成するものである。

そして、リードフレームｂの一部を外部接続端子ｅに構成して、絶縁板ｃやヒートプレートｄと共に成形樹脂により封止することにより、トランスファーモールド型パワーモジュールを構成するようになっている。

しかしながら、トランスファーモールド型パワーモジュールは、より小型化が求められており、これに関連して、リードフレームｂの小型化も求められることになる。

このようにリードフレームｂを小型化する結果として、リードフレームｂに形成されるパターン部ｇは、微細な回路構成とならざるを得ないことになる。

そこで、微細な回路構成からなるパターン部ｇを形成するといっても、パターン部ｇは、リードフレームｂをプレス成形により打ち抜いて形成されるものであることから、加工寸法に自ずと限界があるため、あまりにも複雑な回路構成を形成することはできない。

従って、微細な回路構成を実現させるためには、リードフレームｂを大型化せざるを得ないことになるのであるが、これは延いてはパワーモジュール製品の大型化に繋がってしまい、市場の要求に対してアンマッチとなってしまう。

又、トランスファーモールド型パワーモジュールは最終的にはソリッドステートリレーなどの組付け側機器に組込んで使用させるものであるが、当該組付け側機器は、制御回路や電気定格等の仕様の違いから各種各様のものがあり、これに関連して、パワーモジュール側に要求される電気的定格や制御用電子部品或いは周辺回路が異なることになることから、どうしても、パワーモジュール製品は多種少量生産品とならざるを得ず、量産効果を十分発揮することができず、結果的に、パワーモジュール製品のコスト高に繋がってしまう。

この点、特許文献１においては、パワー半導体を備えたパワー回路部としてのリードフレームと、このリードフレーム上に離間して配置された前記パワー半導体を制御する制御用電子部品を配置した周辺回路部を構成するプリント基板と、前記制御回路及び前記パワー回路に接続される外部入出力端子（外部接続端子）とを有し、前記外部入出力端子と前記プリント基板とをファスナ型端子により接続して構成したものが開示されている（特許文献１参照）。
特開２００１−８５６１３号公報。

これによれば、パワー半導体の周辺回路部としての基板をリードフレームとは別体構成にしたために、高機能化するパワー半導体の制御回路をリードフレームとは別体のプリント基板に配置して、樹脂封止形態であるトランスファーモールド型パワーモジュール製品の低コスト化を実現している。

しかしながら、プリント基板と外部入出力端子とは、ファスナ型端子を用いて接続するという形態を採っているために、プリント基板とリードフレームとは樹脂封止を施すべく上下金型が形成するキャビティー内にセットする際には互いに離間した状態となっており、この状態で上下金型を型締めした場合、上下金型の型締め力が及ぼされることになって、反り撓んでしまうおそれがあり、リードフレームに実装されたパワー半導体や基板に実装された制御用電子部品の実装構成に影響を及ぼすと共に、リードフレームの下部側に配置されたヒートプレートの絶縁層を破壊してしまうおそれがあった。

また、ファスナ型端子はそのクリップ部がプリント基板の外延端部を挟むようにして接続構成するものであることから、プリント基板の外側にはみ出すことになって、その分トランスファーモールド型パワーモジュール製品を大型化してしまうことになる。

そこで、本発明は、パワー半導体を実装する基板として実用的なリードフレームを使用したとしても、パワーモジュール製品自体の大型化を抑制すると共に、多種多品種に容易に対応可能にすると共に、リードフレームと基板とが上下金型の型締め力によって撓むことが無きように構成することによって、ヒートプレート上に配置された絶縁層の保護を図リ、且つ実質的に小型化を果たし得るトランスファーモールド型パワーモジュールを提供することを目的としている。

本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、一面側にパワー半導体が実装されたリードフレームと、前記リードフレームの他面側に一面側が絶縁層を介して接合されたヒートプレートと、前記リードフレームに搭載したパワー半導体の制御回路等周辺回路部を形成する基板と、前記リードフレームを外部機器に接続する外部接続端子とを有すると共に、前記外部接続端子部を外部に表出させた状態で、前記ヒートプレートと前記基板との間を成形樹脂部によって封止して構成するトランスファーモジュール型パワーモジュールであって、前記基板と前記リードフレームとを基板間接続端子を介して接続したことを特徴とするものである。

かかる構成を有することにより、リードフレームの他に、リードフレームに基板間接続端子を介して接続された基板を用いることにより、パワー半導体の周辺回路部は基板側に形成することができ、結果的に、互いに別種の制御回路や電気定格の仕様に見合った周辺回路部が形成された基板を用意しておけば、リードフレームの回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム延いてはパワーモジュール自体の大型化を抑制することができ、しかも、リードフレームと基板との間は基板間接続端子によって上下金型内における型締め力に対するリードフレーム或いは基板の撓み現象を抑制することができ、結果的にヒートプレート上の絶縁層を保護することになり、更には、リードフレームと基板とを基板間接続端子により接続していりことから、リードフレーム及び基板の互いの対向面同士を基板間接続端子により接続することができ、従来のようなファスナ型端子で接続するものに比して、実質的な小型化を実現することができる。

また、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記絶縁層を絶縁板から構成することや、或いはヒートプレートに形成したセラミック層により構成するようにしてもよい。

かかるにより、パワーモジュールの更なる小型化に寄与する場合がある。

また、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記基板の表面側に前記周辺回路部を形成するようにしてもよい。

かかる構成により、リードフレームにおける回路構成を単純化することによって小型化を図ることができ、延いてはパワーモジュール製品の小型化に寄与することができ、しかも、各種各様の基板を用意しておけば、リードフレームの回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム延いてはパワーモジュール製品自体の大型化を抑制することができる。

また、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記基板の裏面側に前記周辺回路部を形成するようにしてもよい。

かかる構成により、リードフレームにおける回路構成を単純化することによって小型化を図ることができ、延いてはパワーモジュール製品の小型化に寄与することができ、しかも、各種各様の基板を用意しておけば、リードフレームの回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム延いてはパワーモジュール製品自体の大型化を抑制することができる。

また、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記周辺回路部上に前記パワー半導体の保護回路部品等の電子部品を実装するようにしてもよい。

かかる構成により、リードフレームにおける回路構成を単純化することによって小型化を図ることができ、延いてはパワーモジュール製品の小型化に寄与することができ、しかも、各種各様の基板を用意しておけば、リードフレームの回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム延いてはパワーモジュール製品自体の大型化を抑制することができる。

また、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記電子部品を前記成形樹脂により封止するようにしてもよい。

かかる構成により、基板の表面側に搭載した電子部品を成形樹脂部により保護することができる。

又、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記基板に基板側外部接続端子部を形成するようにしてもよい。

かかる構成により、基板側外部接続端子部によって、外部接続端子に加えて、半田付けや接続コネクタ等を活用して容易に外部搭載電子部品に接続することができ、基板の回路上に信号出力部や信号入力部を設けることで、パワー半導体に後付けで外部機能を付加拡張することができる。

又、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記基板側外部接続端子部に一端側が拡張モジュール等の外部搭載電子部品に電気的に導通されるように接続する接続部品の他端側を接続して構成するようにしてもよい。

かかる構成により、接続部品に外部の拡張モジュール等の接続が可能となって、パワー半導体の機能拡張や入力信号の受信或いは出力信号の送信が可能となって、パワーモジュール製品としての拡張性が高まり、ユーザの誤使用等による故障が考えられる電子部品を外部搭載電子部品として予め外部接続とすることで、当該電子部品の故障時の部品交換に要する時間を短縮することができメンテナンス性を高めることができ、加えて、パワーモジュール製品として備える電子部品を中核部品にだけにして、共通化することができ、個別のソリッドステートリレー等に求められる制御回路や電気定格等の仕様については、外部の拡張モジュールとして外部接続することによって補うことができ、パワーモジュール製品のコア部と拡張部とを明確に分割して、様々なソリッドステートリレー等に共通する構成を集約して共通化することにより量産効果が生まれ、パワーモジュール製品のコストを大きく下げることができる。

又、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記基板間接続端子を二分割構成とし、一方の分割基板間接続端子の一端側を前記基板側に接続すると共に、他方の分割基板間接続端子の一端側を前記リードフレーム側に接続し、且つ、前記両分割基板間接続端子の何れかが、互いに離間した状態で対向配置された一対の分割端子で構成され、該一対の分割端子の間に前記他方の分割基板間端子の他端側を嵌合することによって前記両分割基板間接続端子が互いに添接接続されるように構成してもよい。

かかる構成により、リードフレームと基板との間を成形樹脂により封止するには、予め組立てたヒートプレート、絶縁層、リードフレーム、外部接続端子、基板間接続端子及び基板を予め組み立てた半製品を製作しておき、当該半製品を上下金型が形成するキャビティー内にセットし、キャビティー内に溶融樹脂を流入することにより行うのであるが、リードフレームと基板との間には存する基板間接続端子において、分割基板間接続端子の分割端子間を一方の分割基板間接続端子が上下金型の型締め時に電気的に添接接続したままスライド移動することにより、リードフレームあるいは基板が上下金型内における型締め力に対し撓み現象を起こすことを確実に抑制することができ、かかる結果、各電子部品の寸法差や設置誤差等により各電子部品に応力が加わり例えば絶縁層が破損されることを確実に防止することができることになる。

又、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記他方の分割基板間端子を前記基板側に設けた際、該基板から前記他方の分割基板間端子を貫通突出させるように構成するようにしてもよい。

かかる構成により、他方の分割基板間端子が基板から突出貫通していることにより、さらに他の外部電気部品との接続が可能となって、部品点数を減らすことができ、様々なソリッドステートリレー等に共通する構成を集約して共通化することにより更なる量産効果が生まれ、パワーモジュール製品のコストを大きく下げることができる。

又、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記外部接続端子を前記リードフレームに一体形成してもよく、又、前記リードフレームに対して別体構成にするようにしてもよい。

又、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記基板間接続端子を、前記リードフレームを貫通して前記絶縁層に到達させることによって、前記絶縁層と電気的に接続させた構成にしてもよい。

かかる構成により、更なるパワーモジュール製品の小型化を実現することができる。

又、本発明に係るトランスファーモールド型パワーモジュールは、前記基板に、前記成形樹脂を形成する際の溶融樹脂が流動する貫通孔を形成するように構成してもよい。

かかる構成により、成形樹脂の成形時に、溶融樹脂が貫通孔を流動することにより必要な箇所にくまなく流動することになって、上下金型におけるゲートを少なくすることができ、金型のコスト低減に寄与することができる。

上記のように構成する本発明によれば、リードフレームの他に、リードフレームに基板間接続端子を介して接続された基板を用いることにより、パワー半導体の周辺回路部は基板側に形成することができ、結果的に、互いに別種の制御回路や電気定格の仕様に見合った周辺回路部が形成された基板を用意しておけば、リードフレームの回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム延いてはパワーモジュール自体の大型化を抑制することができ、しかも、リードフレームと基板との間は基板間接続端子によって上下金型内における型締め力に対するリードフレーム或いは基板の撓み現象を抑制することができ、結果的にヒートプレート上の絶縁層を保護することになり、更には、リードフレームと基板とを基板間接続端子により接続していりことから、リードフレーム及び基板の互いの対向面同士を基板間接続端子により接続することができ、従来のようなファスナ型端子で接続するものに比して、実質的な小型化を実現することができる。

次に、本発明に係る実施の形態について、図を用いて説明する。

先ず、図１を用いて、本発明の第１の実施例を採用したトランスファーモールド型パワーモジュールについて説明する。

図１は本発明に係る第１の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。

図１において、本発明に係る第１の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールは、一面側（図において上面側）にパワー半導体１が実装配置されたリードフレーム２と、リードフレーム２の他面側（図において下面）に一面側が絶縁層３を介して接合されたアルミニウム材等からなるヒートプレート４と、リードフレーム２の一面側に離間対向するように配置されパワー半導体１の周辺回路部（不図示）を形成するプリント基板等からなる基板６と、基板６及びリードフレーム２を電気的に接続する例えば一対の基板間接続端子７と、を有して構成している。

そして、基板間接続端子７は、略棒状形状を呈しており、その両端がそれぞれリードフレーム２及び基板６における互いに対向する内方の対向面にそれぞれ植設されて、リードフレーム２に形成したパターン部（不図示）と基板６の上面６ａ及び／または裏面６ｂ側に形成された前記周辺回路部とを電気的に接続している。

リードフレーム２には、例えばパワー端子あるいは制御端子を構成する外部接続端子８が一体に形成されている。

かかる構成において、外部接続端子８を外部に表出させた状態で、ヒートプレート４と基板６との間は、成形樹脂９によって封止されており、さらに、成形樹脂９は基板６の裏面６ｂと共に上面６ａ側に形成された前記周辺回路部を封止している。

また、絶縁層３は、セラミック等からなる絶縁板により構成している。

以上のように構成する本発明に係る第１の実施例においては、リードフレーム２の他に、リードフレーム２に基板間接続端子７を介して接続された基板６を用いることにより、パワー半導体１の保護回路等の周辺回路部は基板６側に形成することができ、結果的に、互いに別種の周辺回路部が形成された基板６を用意しておけば、リードフレーム２の回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム２延いてはパワーモジュール製品自体の大型化を抑制することができる。

しかも、リードフレーム２と基板６との間は基板間接続端子７によって上下金型内における型締め力に対するリードフレーム２或いは基板６の撓み現象を抑制することができ、結果的にヒートプレート４上の絶縁層３を保護することになる。

さらに、リードフレーム２と基板６とを基板間接続端子７により接続していることから、リードフレーム２及び基板６の互いの対向面同士を基板間接続端子により接続することができ、従来のようなファスナ型端子で接続しているものに比して、パワーモジュール製品を実質的な小型化を実現することができる。

また、基板６の表面側及び／または裏面側に形成された周辺回路部は、成形樹脂９により封止していることから、絶縁性を保持すると共に外部からの取付け工具等の当接による受傷から保護されることになる。

図２に示す本発明に係る第２の実施例によれば、第１実施例においては絶縁層３を絶縁板により構成した点を変更して、ヒートプレート４に塗布形成したセラミック層により構成した点異なり、その他の構成は第１実施例と同様な構成を有している。

このように、絶縁層３をセラミックからなる絶縁板やセラミック層を選択することにより、パワーモジュールの小型化に寄与する場合がある。

図３に示す本発明の第３の実施例によれば、外部接続端子８は、リードフレーム２に対して別体構成としてリードフレーム２上に搭載したものであり、この場合、基板間接続端子７は外部接続端子８側に植設接続して、基板６と電気的に接続されることになり、その他の構成は第１実施例と同様な構成を有して構成している。

図４に示す本発明の第４の実施例によれば、基板６の裏面側に形成した周辺回路部（不図示）上に、パワー半導体１の保護回路部品、チップ抵抗或いはコンデンサー等の電子部品５を実装すると共に、基板間接続端子７がリードフレーム２を貫通して、絶縁層３にまで到達させて接続させており、その他の構成は上記第１の実施例と同様である。

かかる構成により、保護回路部品、チップ抵抗或いはコンデンサー等の電子部品５を基板６に実装することにより、リードフレーム２における回路構成を単純化することによって小型化を図ることができ、延いてはパワーモジュール製品の小型化に寄与することができ、しかも、各種各様の基板６を用意しておけば、リードフレーム２の回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム２延いてはパワーモジュール製品自体の大型化を抑制することができる。

また、基板６の裏面側に実装された電子部品５は、成形樹脂９により封止されていることから、成形樹脂９より外部に顕出することがなく、成形樹脂９により保護されることになる。

さらに、リードフレーム２と基板６とを基板間接続端子７により接続していることから、リードフレーム２及び基板６の互いの対向面同士を基板間接続端子により接続することができ、従来のようなファスナ型端子で接続しているものに比して、パワーモジュール製品を実質的な小型化を実現することができる。

図５に示す本発明に係る第５の実施例によれば、基板６の表面側および裏面側に形成した周辺回路部（不図示）上に、パワー半導体１の保護回路部品、チップ抵抗或いはコンデンサー等の電子部品５を実装させており、その他の構成は上記第１の実施例と同様である。

かかる構成により、保護回路部品、チップ抵抗或いはコンデンサー等の電子部品５を基板６に実装することにより、リードフレーム２における回路構成を単純化することによって小型化を図ることができ、延いてはパワーモジュール製品の小型化に寄与することができ、しかも、各種各様の基板６を用意しておけば、リードフレーム２の回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム２延いてはパワーモジュール製品自体の大型化を抑制することができる。

また、基板６の裏面側と共に表面側に実装された電子部品５は、成形樹脂９により封止されていることから、成形樹脂９より外部に顕出することがなく、成形樹脂９により保護されることになる。

さらに、リードフレーム２と基板６とを基板間接続端子７により接続していることから、リードフレーム２及び基板６の互いの対向面同士を基板間接続端子により接続することができ、従来のようなファスナ型端子で接続しているものに比して、パワーモジュール製品を実質的な小型化を実現することができる。

尚、第５実施例によれば、電子部品５を基板６の表裏両面に実装したものであるが、これに限定されず、基板の表面側のみに電子部品５を実装するようにしても良い。

図６に示す本発明に係る第６の実施例によれば、図５に示す実施例の構成に対して、周辺回路部上には、外部接続端子８に加えて、基板側外部接続端子１０を形成し、基板側外部接続端子１０にリード線やコネクタ等の接続部品１０ａの一端側を半田付け等により接続すると共に、接続部品１０ａの他端側に外部搭載電子部品として回路保護機能や故障検知機能などを備えた拡張モジュール１１を電気的導通を得られるように接続して構成している点異なっている。

かかる構成により、接続部品１０ａに拡張モジュール１１等の外部搭載電子部品を接続可能となって、パワー半導体１の機能拡張や入力信号の受信或いは出力信号の送信が可能となって、パワーモジュール製品としての拡張性が高まり、ユーザの誤使用等による故障が考えられる電子部品を外部搭載電子部品として予め外部接続とすることで、当該電子部品の故障時の部品交換に要する時間を短縮してメンテナンス性を高めることができ、加えて、パワーモジュール製品として備える電子部品を中核部品にだけにして、共通化することができ、個別のソリッドステートリレー等に求められる制御回路や電気定格等の仕様については、外部の拡張モジュールとして外部接続することによって補うことができ、パワーモジュール製品のコア部と拡張部とを明確に分割して、様々なソリッドステートリレー等に共通する構成を集約して共通化することにより量産効果が生まれ、パワーモジュール製品のコストを大きく下げることができる。

図７は本発明に係る第７の実施例における半製品１２の状態で描画したものであり、これによれば、図５に示す第５の実施例における外部接続端子８について二分割構成とし、一方の分割基板間接続端子７−１の一端側をリードフレーム２側に接続すると共に、他方の分割基板間接続端子７−２の一端側を基板６側に接続し、且つ、一方の分割基板間接続端子７−１が筒状に形成され、一方の分割基板間接続端子７−１に他方の分割基板間接続端子７−２の他端側を嵌合することによって、両分割基板間接続端子７−１、７−２が互いに添接接続されるように構成したものである。

かかる構成により、リードフレーム２と基板６との間を成形樹脂により封止するには、予め組立てたヒートプレート４、絶縁層３（図示省略）、リードフレーム２（図示省略）、外部接続端子８、基板間接続端子７及び基板６を予め組み立てた半製品１２を製作しておき、当該半製品１２を上下金型（不図示）が形成するキャビティー（不図示）内にセットし、キャビティー内に溶融樹脂を流入することにより行うのであるが、リードフレーム２と基板６との間には存する基板間接続端子７において、一方の分割基板間接続端子７−１の分割端子７−１ａ、７−１ｂ間を他方の分割基板間接続端子７−２が上下金型の型締め時に電気的に添接接続したままスライド移動することにより、リードフレーム２あるいは基板６が上下金型内における型締め力に対し撓み現象を起こすことを確実に抑制することができ、かかる結果、各電子部品５の寸法差や設置誤差等により各電子部品５に応力が加わり例えば絶縁層３が破損されることを確実に防止することができることになる。

図８は本発明に係る第８の実施例における半製品１２の状態で描画したものであり、これによれば、基板６の裏側にパワー半導体１の保護回路部品、チップ抵抗或いはコンデンサー等の電子部品５を設けた点が相違するも、その他の構成は上記第７の実施例と同様な構成をとり、同様な効果を奏するものである。

図９に示す本発明に係る第９の実施例における半製品１２の状態で描画したものであり、これによれば、上記第７の実施例とは逆に、他方の分割基板間接続端子７−２側を分割端子７−２ａ、７−２ｂで構成し、単一構成の一方の分割基板間接続端子７−１が嵌合してスライド可能に構成したもので、上記第７の実施例と同様の効果を発揮するものである。

さらに、第９の実施例によれば、一方の分割基板間接続端子７−１を基板６側に設けた際、基板６から貫通突出させるように構成している。

かかる構成により、図７に示す第７の実施例が奏する作用効果に加えて、一方の分割基板間端子７−１が基板６から突出貫通していることにより、さらに他の外部電気部品（不図示）との接続が可能となって、部品点数を減らすことができ、様々なソリッドステートリレー等に共通する構成を集約して共通化することにより更なる量産効果が生まれ、パワーモジュール製品のコストを大きく下げることができる。

尚、図９においては、基板６には周辺回路部は形成されているが、電子部品を搭載しない場合の例として描画したものである。

図１０及び図１１は、上記本発明に係るさらに他の実施例における半製品１２に成形樹脂９を成形して封止するための上下成形金型の例を示している。

図１０によれば、本実施例における半製品１２は、基板６の上限面にそれぞれ電子部品５を実装し、かつ、リードフレーム２には、パワー半導体１を実装すると共に別体構成の外部接続端子８を実装し、さらに絶縁層３をセラミック層により形成することによって構成している。

そしてこのように構成する半製品１２を上下金型１３が型締めによって形成するキャビティー１３ａ内にセットし、キャビティー１３ａ内に溶融樹脂をゲート１３ｂから流入することにより行うようになっている。

この場合、基板６の外端部が上下金型１３のキャビティー１３ａの側壁に密着されて、当該キャビティー１３ａを上下室に分断していることから、流入した溶融樹脂がキャビティー１３ａ全体に充満させるために、本実施例においては、キャビティー１３ａの上部および側部の二箇所から溶融樹脂が流入できるように、ゲート１３ｂは一対設けられている。

これに対して、図１１に示す場合は、基板６における周辺回路部形成部位を避けるように、貫通孔１４を設けることにより、ゲート１３ｂは、キャビティー１３ａの側部一箇所にのみ設けて、貫通孔１４を溶融樹脂が流動することによって、キャビティー１３ａ全体に溶融樹脂が行き届くように構成したものである。

かかる構成により、成形樹脂９の成形時に、溶融樹脂が貫通孔１４を流動することにより必要な箇所にくまなく流動することになって、上下金型１３におけるゲート１３ｂを少なくすることができ、金型のコスト低減に寄与することができる。

尚、図１１に示す実施例における半製品１２の構成は図１０に示す構成と同様な構成を有しているものである。

以上説明したように、本発明は、リードフレームの他に、リードフレームに基板間接続端子を介して接続された基板を用いることにより、パワー半導体の周辺回路部は基板側に形成することができ、結果的に、互いに別種の制御回路や電気定格の仕様に見合った周辺回路部が形成された基板を用意しておけば、リードフレームの回路構成を単純化すると共に量産効果が期待できて、パワーモジュール製品のコスト低下に寄与することになって、リードフレーム延いてはパワーモジュール自体の大型化を抑制することができ、しかも、リードフレームと基板との間は基板間接続端子によって上下金型内における型締め力に対するリードフレーム或いは基板の撓み現象を抑制することができ、結果的にヒートプレート上の絶縁層を保護することになり、更には、リードフレームと基板とを基板間接続端子により接続していりことから、リードフレーム及び基板の互いの対向面同士を基板間接続端子により接続することができ、従来のようなファスナ型端子で接続するものに比して、実質的な小型化を実現することができるために、ソリッドステートリレーに組み込むためのパワーモジュール、特にトランスファー成形によって樹脂封止することにより構成するトランスファーモールド型パワーモジュール等に好適であるといえる。

本発明に係る第１の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 本発明に係る第２の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 本発明に係る第３の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 本発明に係る第４の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 本発明に係る第５の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 本発明に係る第６の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 本発明に係る第７の実施例における基板間接続端子の変形例を採用した半製品の状態で描画したトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 本発明に係る第８の実施例における基板間接続端子の変形例を採用した半製品の状態で描画したトランスファーモールド型パワーモジュールの要部縦断面図である。 本発明に係る第９の実施例における基板間接続端子の変形例を採用した半製品の状態で描画したトランスファーモールド型パワーモジュールの要部縦断面図である。 図５に示す第５の実施例におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの成形樹脂の成形状態を描画した成形金型の縦断面図である。 同じく成形樹脂の成形状態を描画した成形金型の他の実施例を示す縦断面図である。 従来におけるトランスファーモールド型パワーモジュールの縦断面図である。 図１２におけるリードフレーム上に存する成形樹脂を取り除いて描画した平面図である。

符号の説明

１ パワー半導体
２ リードフレーム
３ 絶縁層
４ ヒートプレート
５ 電子部品
６ 基板
７ 基板間接続端子
７−１ 一方の分割基板間接続端子
７−１ａ、７−１ｂ 分割端子
７−２ 他方の分割基板間接続端子
７−２ａ、７−２ｂ 分割端子
８ 外部接続端子
９ 成形樹脂
１０ 基板側外部接続端子
１０ａ 接続部品
１１ 拡張モジュール（外部搭載電子部品）

Claims (15)

1. 一面側にパワー半導体が実装されたリードフレームと、前記リードフレームの他面側に一面側が絶縁層を介して接合されたヒートプレートと、前記リードフレームに搭載したパワー半導体の制御回路等周辺回路部部を形成する基板と、前記リードフレームを外部機器に接続する外部接続端子とを有すると共に、前記外部接続端子部を外部に表出させた状態で、前記ヒートプレートと前記基板との間を成形樹脂部によって封止して構成するトランスファーモジュール型パワーモジュールであって、前記基板と前記リードフレームとを基板間接続端子を介して接続したことを特徴とするトランスファーモールド型パワーモジュール。
2. 前記絶縁層を絶縁板から構成したことを特徴とする請求項１記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
3. 前記絶縁層を前記ヒートプレートに形成したセラミック層により構成したことを特徴とする請求項１記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
4. 前記基板の表面側に前記周辺回路部を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
5. 前記基板の裏面側に前記周辺回路部を形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
6. 前記周辺回路部上に前記パワー半導体の保護回路部品等の電子部品を実装したことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
7. 前記電子部品を前記成形樹脂により封止したことを特徴とする請求項６に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
8. 前記基板に基板側外部接続端子部を形成したことを特徴とする請求項１乃至は請求項７のいずれか一に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
9. 前記基板側外部接続端子部に一端側が拡張モジュール等の外部搭載電子部品に接続するリード線の他端側を接続して構成したことを特徴とする請求項８に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
10. 前記基板間接続端子を二分割構成とし、一方の分割基板間接続端子の一端側を前記基板側に接続すると共に、他方の分割基板間接続端子の一端側を前記リードフレーム側に接続し、且つ、前記両分割基板間接続端子の何れかが筒状に形成され、該筒状に形成した一方の分割基板間端子に前記他方の分割基板間端子の他端側を嵌合することによって前記両分割基板間接続端子が互いに添接接続されるように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
11. 前記他方の分割基板間端子を前記基板側に設けた際、該基板から前記他方の分割基板間端子を貫通突出させたことを特徴とする請求項１０に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
12. 前記外部接続端子を前記リードフレームに一体形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
13. 前記外部接続端子を前記リードフレームに対して別体構成にしたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
14. 前記基板間接続端子は、前記リードフレームを貫通して前記絶縁層に到達させることによって、前記絶縁層と電気的に接続させたことを特徴とする請求項１３に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
15. 前記基板に、前記成形樹脂を形成する際の溶融樹脂が流動する貫通孔を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれか一に記載のトランスファーモールド型パワーモジュール。
    
    

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