JP2009194212A - Power module structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To aim at the reduction in size while ensuring a dimension necessary for the insulation distance between a lead frame and a heat plate by joining and arranging the heat plate on a power module substrate so that the outer line of the heat plate is located inside the outer line of the power module substrate, and to configure a structure so that predetermined heat dissipating performance can be ensured as well as preventing thermal stress from converging onto the heat plate due to such the structure. <P>SOLUTION: In a power module structure, a heat plate 5 is joined and arranged to another surface of a power module substrate 1 so that an outer line 5a of the heat plate 5 is located inside an outer line 1a of the power module substrate 1, and a dimension of separation L<SB>1</SB>between the outer line 5a of the heat plate 5 and the outer line 1a of the power module substrate 1 is set so as to be smaller than a dimension of thickness t<SB>1</SB>of the power module substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ソリッドステートリレーや電源などに組み込むためのパワーモジュール構造に関するものである。   The present invention relates to a power module structure for incorporation in a solid state relay, a power source, or the like.

従来におけるこの種のパワーモジュール構造としては、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材例えばリードフレームに挟着した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両リードフレームの一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両リードフレームの他端部側及び前記ヒートプレートをともに成形樹脂層により封止して構成されており、前記ヒートプレートにおける外部に表出した他面側には、ヒートシンクなどの外部放熱器が密着接合されるようになっている（特許文献１参照）。そして、成形樹脂層による樹脂封止は、主に生産性の観点から、トランスファー成形或いは射出成形による工法が一般的に広く用いられている。
特開２００１−８５６１３号公報。 As a conventional power module structure of this type, a power module substrate made of an insulating plate made of ceramic or the like and a pair of conductive members such as a lead frame are mounted on one surface of the power module substrate. A power semiconductor element, a heat plate made of a metal plate whose one side is bonded to the other side of the power module substrate, one end of each of the lead frames and the other side of the heat plate are exposed to the outside. In this state, the power module substrate, the power semiconductor element, the other end portions of the two lead frames, and the heat plate are all sealed with a molding resin layer, and are formed on the outside of the heat plate. An external radiator such as a heat sink is tightly bonded to the other side of the outside (patent text) Reference 1). For resin sealing with a molded resin layer, a transfer molding or injection molding method is generally widely used mainly from the viewpoint of productivity.
JP 2001-85613 A.

かかる構成を有するパワーモジュール構造においては、両リードフレームの他端部は外部機器と電気的に接続させるために成形樹脂層から外部に大きく突出していると共に、ヒートプレートも、ヒートシンクなどの外部放熱器と密着して使用するために、外部放熱器と同電位となり、又ヒートシンクとの取付け性や生計安定性を得るために、やはりヒートプレートの両端部をも成形樹脂層から外部に突出させることによって構成していた。   In the power module structure having such a configuration, the other end portions of both lead frames protrude greatly from the molded resin layer to be electrically connected to an external device, and the heat plate is also an external radiator such as a heat sink. In order to use it in close contact with the external radiator, it becomes the same potential as the external heatsink, and in order to obtain heat sink attachment and livelihood stability, both ends of the heat plate are also projected outside the molded resin layer. It was composed.

従って、従来のパワーモジュール構造においては、両リードフレーム及びヒートプレートが成形樹脂層から外部に突出するという構成採っているために、当該構成がネックとなって、パワーモジュール構造の小型化という世の中の要請に完全に答えることができていなかった。   Therefore, in the conventional power module structure, since both lead frames and the heat plate protrude from the molded resin layer to the outside, the structure becomes a bottleneck, and the power module structure is downsized. The request was not fully answered.

そこで、本発明者たちは、図１３に示すように、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板ａと、パワーモジュール基板ａの一方の面上に一対のリードフレームｂ、ｃに挟着した状態で実装されるパワー半導体素子ｄと、一面側がパワーモジュール基板ａの他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートｅと、両リードフレームｂ、ｃの一端部及びヒートプレートｅの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、パワーモジュール基板ａ、パワー半導体素子ｄ、両リードフレームｂ、ｃの他端部側及びヒートプレートｅをともに成形樹脂層ｆにより封止して構成する場合に、両リードフレームｂ、ｃは外部接続機器に電気的に接続する関係で、その一端側を成形樹脂層ｆより表出させたままとするも、ヒートプレートｅの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線に対して内側に位置するように小型化し、ヒートプレートｅの他面側のみ成形樹脂層ｆに対して外部に表出させるように構成し、両リードフレームｂ、ｃに対する絶縁距離（両端矢印線参照）を確保するようにしたパワーモジュール構造を考えた。   Therefore, as shown in FIG. 13, the present inventors have a power module substrate a made of an insulating plate such as ceramic, and a state in which the power module substrate a is sandwiched between a pair of lead frames b and c on one surface. The power semiconductor element d mounted in the above, the heat plate e made of a metal plate whose one side is bonded to the other surface of the power module substrate a, one end portions of both lead frames b and c, and the heat plate e The power module substrate a, the power semiconductor element d, the other end sides of the lead frames b and c, and the heat plate e are all sealed with a molded resin layer f with the surface side exposed to the outside. In this case, both the lead frames b and c are electrically connected to the external connection device, and one end side thereof is left exposed from the molding resin layer f. The wire is reduced in size so as to be located inside the outer line of the power module substrate, and only the other surface side of the heat plate e is exposed to the outside with respect to the molded resin layer f. A power module structure is considered in which an insulation distance with respect to c (see the double-headed arrow line) is secured.

しかしながら、かかる構成を有するパワーモジュール構造は、図１４に示すように、ヒートプレートｅの端面がパワーモジュール基板ａの端面に対して内側に引っ込んだ状態となっていることになって、ヒートプレートｅは、成形樹脂層ｆによる接着界面がヒートプレートｅの端面のみとなってしまうことになる。   However, in the power module structure having such a configuration, as shown in FIG. 14, the end surface of the heat plate e is retracted inward with respect to the end surface of the power module substrate a. In other words, the bonding interface by the molded resin layer f is only the end face of the heat plate e.

このことは、ヒートプレートｅが成形樹脂層ｆに対して安定した状態で密着させることを困難にしてしまい、ヒートプレートｅに生じた熱収縮或いは熱膨張を、成形樹脂層ｆの弾性変形により緩和することは余り期待できず、パワーモジュール基板ａ側に直接及ぼしてしまうことになる。   This makes it difficult for the heat plate e to adhere to the molded resin layer f in a stable state, and the thermal contraction or thermal expansion generated in the heat plate e is mitigated by elastic deformation of the molded resin layer f. This is not expected so much and directly affects the power module substrate a.

この結果、成形樹脂層におけるヒートプレートｅおよびパワーモジュール基板ａの接合界面（図１４の円内参照）に大きな熱応力の集中が生じてしまい、パワーモジュール基板の信頼性に影響を及ぼすことになり、特にＤＢＣ基板のように、パワーモジュール基板ａの両面（図中上下面）に導電性部材を設けるように構成した場合には、パワーモジュール基板ａにさらに大きな熱応力がかかることになって、製品の高信頼性を得る点でより困難となってしまうことになる。   As a result, a large concentration of thermal stress occurs at the bonding interface (see the circle in FIG. 14) between the heat plate e and the power module substrate a in the molded resin layer, which affects the reliability of the power module substrate. In particular, when a conductive member is provided on both surfaces (upper and lower surfaces in the figure) of the power module substrate a, such as a DBC substrate, a larger thermal stress is applied to the power module substrate a. This makes it more difficult to obtain high product reliability.

又、成形樹脂層ｆを成形するためには、図１５に示すように、予め、パワーモジュール基板ａ、リードフレームｂ、ｃ、パワー半導体素子ｄおよびヒートプレートｅを予め組み付けて構成された半製品ｇを、上下成形金型ｈ、ｉによって形成されたキャビティーｊ内にセットした状態で、キャビティーｊ内に溶融樹脂を充填することにより行うのであるが、この成形過程において、先ず、ヒートプレートｅの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線に対して内側に位置させていることから、上下成形金型ｈ、ｉによってヒートプレートｅが強く押し当てられなくなると共にリードフレームｂ、ｃが白抜き矢印の方向に撓みやすくなってしまうために、ヒートプレートｅとキャビティーｊの成形面との間に隙間ができてしまって、この隙間に溶融樹脂が侵入し、ヒートプレートｅの他面側をバリとして被覆して、ヒートシンクなどの外部放熱器との密着面積が減少してしまい、放熱性能に影響を及ぼすことになってしまうことが、本発明者たちの開発過程における試作等から判明した。   Further, in order to mold the molded resin layer f, as shown in FIG. 15, a semi-finished product in which a power module substrate a, lead frames b and c, a power semiconductor element d and a heat plate e are assembled in advance. g is set in the cavity j formed by the upper and lower molding dies h and i, and the molten resin is filled in the cavity j. In this molding process, first, a heat plate is used. Since the outer line of e is positioned inward with respect to the outer line of the power module substrate, the heat plate e cannot be strongly pressed by the upper and lower molding dies h and i, and the lead frames b and c are white arrows. Because of this, a gap is created between the heat plate e and the molding surface of the cavity j. The resin may invade and cover the other side of the heat plate e as burrs, reducing the contact area with an external radiator such as a heat sink, and affecting the heat dissipation performance. It became clear from trial production in the development process of the inventors.

そこで、本発明は、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板に接合配設することによって、リードフレーム等の導電性部材及びヒートプレートの絶縁距離を必要寸法確保した上で小型化を図ると共に、かかる構成によるヒートプレートに熱応力の集中がかからないようにすると共に、所定の放熱性能を確保可能となるように構成したパワーモジュール構造を提供することを目的とするものである。   In view of this, the present invention provides a conductive material such as a lead frame and a heat plate by bonding the heat plate to the power module substrate so that the outer line of the heat plate is inside the outer line of the power module substrate. The power module structure is designed to reduce the size while ensuring the required insulation distance, and to prevent the heat stress from being concentrated on the heat plate with such a configuration, and to ensure the prescribed heat dissipation performance. It is intended to do.

本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートの外郭線と前記パワーモジュール基板の外郭線との離間寸法を、前記パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定したことを特徴とするものである。   A power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. The heat plate made of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate, and the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside. A power module structure comprising the power module substrate, the power semiconductor element, the other end of the conductive member, and the heat plate sealed together with a molded resin layer, wherein the outline of the heat plate The heat plate is in contact with the other surface of the power module substrate so that the heat plate exists inside the outline of the power module substrate. Disposed, and, a spaced distance between the outline of the power module substrate and contour of the heat plate, the thickness dimension of the power module substrate, and is characterized in that it has smaller.

かかる構成により、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、ヒートプレートの外郭線とパワーモジュール基板の外郭線との離間寸法を、パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定したことにより、ヒートプレートの外郭線がパワーモジュール基板の外郭線に近づくことができて、ヒートプレートがより大きな面積でパワーモジュール基板を支えることになって、ヒートプレートの熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができる。   With this configuration, the heat plate is joined and disposed on the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, thereby reducing the size of the power module structure. In addition, since the distance between the outer line of the heat plate and the outer line of the power module substrate is set smaller than the thickness of the power module substrate, the outer line of the heat plate can be changed to the power module substrate. The heat plate can support the power module substrate in a larger area, and the stress concentration generated in the power module substrate due to the thermal deformation of the heat plate can be alleviated. A reliable structure can be obtained.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記パワーモジュール基板の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄く形成したことを特徴とするものである。   The power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power semiconductor mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. An element, a heat plate made of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate, one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside. A power module structure in which the power module substrate, the power semiconductor element, the other end portions of the two conductive members, and the heat plate are both sealed with a molded resin layer. The heat plate is placed on the other side of the power module board so that the outer line of the power module board exists inside the outer line of the power module board. Joined disposed, and, with respect to the plate thickness of the power module substrate, and is characterized in that the formed thin plate thickness of the heat plate.

かかる構成により、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、パワーモジュール基板の板厚に対して、ヒートプレートの板厚を薄く形成したことにより、ヒートプレートの熱収縮量あるいは熱膨張量を低減することができて、ヒートプレートの熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができ、更には、パワーモジュール基板側の厚みを製品の電流仕様などに応じて大きくすることが可能となって、高信頼性且つ高容量のパワーモジュール構造を提供でき、しかも、ヒートプレートの板厚が薄くしたことにより、同時に熱抵抗を下げることができ、放熱性能を向上させることに寄与することができる。   With this configuration, the heat plate is joined and disposed on the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, thereby reducing the size of the power module structure. In addition, by forming the heat plate thinner than the power module substrate, the heat shrinkage or thermal expansion of the heat plate can be reduced and the heat plate heat can be reduced. Stress concentration generated in the power module substrate due to deformation can be relaxed, a highly reliable structure can be obtained as a product, and the thickness on the power module substrate side can be increased according to the current specifications of the product etc. It is possible to provide a highly reliable and high capacity power module structure, and the thickness of the heat plate can be reduced. By was comb, can reduce the thermal resistance at the same time, it can contribute to improving the heat dissipation performance.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、 前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記導電性部材の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄く形成したことを特徴とするものである。   The power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power semiconductor mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. An element, a heat plate made of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate, one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside. A power module structure in which the power module substrate, the power semiconductor element, the other end side of the two conductive members, and the heat plate are both sealed with a molded resin layer, The heat plate is placed on the other side of the power module board so that the outer line of the power module board exists inside the outer line of the power module board. Joined disposed on the surface, and, with respect to the plate thickness of the conductive member, and is characterized in that the formed thin plate thickness of the heat plate.

かかる構成により、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、導電性部材の板厚に対して、ヒートプレートの板厚を薄く形成したことにより、ヒートプレートの熱収縮量あるいは熱膨張量を低減することができて、ヒートプレートの熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができ、更には、パワーモジュール基板側の厚みを製品の電流仕様などに応じて大きくすることが可能となって、高信頼性且つ高容量のパワーモジュール構造を提供でき、しかも、ヒートプレートの板厚が薄くしたことにより、同時に熱抵抗を下げることができ、放熱性能を向上させることに寄与することができる。   With this configuration, the heat plate is joined and disposed on the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, thereby reducing the size of the power module structure. In addition, by forming the heat plate thinner than the conductive member, the heat shrinkage or thermal expansion of the heat plate can be reduced, and the heat plate heat can be reduced. Stress concentration generated in the power module substrate due to deformation can be relaxed, a highly reliable structure can be obtained as a product, and the thickness on the power module substrate side can be increased according to the current specifications of the product etc. It is possible to provide a highly reliable and high-capacity power module structure, and the heat plate thickness is reduced. By simultaneously can reduce the thermal resistance, it is possible to contribute to improving the heat dissipation performance.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、前記ヒートプレートの外部表出面側端部に切欠き段部を形成するようにしてもよい。   In the power module structure according to the present invention, a notch step portion may be formed at the outer exposed surface side end portion of the heat plate.

かかる構成により、上記発明に加えて、ヒートプレートの外部表出面側端部に形成した切欠き段部が存することにより、電流容量を確保しながら、パワーモジュール基板にかかる応力集中を更に低減することができる。   With such a configuration, in addition to the above-described invention, the presence of a notch step formed at the end portion on the outer surface of the heat plate further reduces stress concentration on the power module substrate while ensuring current capacity. Can do.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートの当該板厚方向にスリット部を形成したことを特徴とするものである。   The power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power semiconductor mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. An element, a heat plate made of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate, one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside. A power module structure in which the power module substrate, the power semiconductor element, the other end portions of the two conductive members, and the heat plate are both sealed with a molded resin layer. The heat plate is placed on the other side of the power module board so that the outer line of the power module board exists inside the outer line of the power module board. Joined disposed, and, it is characterized in that a slit portion to the thickness direction of the heat plate.

かかる構成により、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、ヒートプレートの板厚方向にスリット部を形成したことにより、ヒートプレートに発生する熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができ、さらに、ヒートプレートの板厚方向にスリット部を形成したことにより、成形樹脂層の成形時に、溶融樹脂がヒートプレート５の外部表出している他面側に流れ込むことが防止され、成形バリの発生を抑えることができ、ヒートプレートの他面側とヒートシンクとの接触性が劣化することを防ぐことができる。   With this configuration, the heat plate is joined and disposed on the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, thereby reducing the size of the power module structure. In addition, by forming slits in the thickness direction of the heat plate, stress concentration generated in the power module substrate due to thermal deformation generated in the heat plate can be reduced, and a highly reliable structure as a product can be achieved. Further, by forming the slit portion in the thickness direction of the heat plate, it is possible to prevent the molten resin from flowing into the other surface side of the heat plate 5 that is exposed to the outside during molding of the molded resin layer. Therefore, the occurrence of molding burrs can be suppressed, and the contact between the other side of the heat plate and the heat sink will deteriorate. It is possible to prevent.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートを複数の分割ヒートプレートにより構成すると共に、互いに隣接する分割ヒートプレートの間に隙間部を形成したことを特徴とするものである。   The power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power semiconductor mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. An element, a heat plate made of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate, one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside. A power module structure in which the power module substrate, the power semiconductor element, the other end portions of the two conductive members, and the heat plate are both sealed with a molded resin layer. The heat plate is placed on the other side of the power module board so that the outer line of the power module board exists inside the outer line of the power module board. Joined disposed, and, together constituting by the heat plate a plurality of divided heat plate, it is characterized in that it has a gap portion between the divided heat plate adjacent to each other.

かかる構成により、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、ヒートプレートを複数の分割ヒートプレートにより構成すると共に互いに隣接する分割ヒートプレートの間に隙間部を形成したことにより、ヒートプレートに発生した熱変形により、パワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができる。   With this configuration, the heat plate is joined and disposed on the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, thereby reducing the size of the power module structure. In addition, since the heat plate is composed of a plurality of divided heat plates and a gap is formed between the divided heat plates adjacent to each other, the stress generated in the power module substrate due to the thermal deformation generated in the heat plates. Concentration can be relaxed, and a highly reliable structure can be obtained as a product.

又、本発明における各分割ヒートプレートは、多角形から構成すると共に、各分割ヒートプレートのコーナー部にＲ面或いはＣ面等の面取り部を形成するようにしてもよい。   Each divided heat plate in the present invention may be formed of a polygon, and a chamfered portion such as an R surface or a C surface may be formed at a corner portion of each divided heat plate.

かかる構成により、多角形に構成された各分割プレートのコーナー部をＲ面或いはＣ面等の面取り部を形成したことから、ヒートプレートに生じる熱変形によりパワーモジュール基板の集中をさらに抑えることができる。   With this configuration, since the corner portions of the polygonal divided plates are formed with chamfered portions such as an R surface or a C surface, the concentration of the power module substrate can be further suppressed due to thermal deformation that occurs in the heat plate. .

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記成形樹脂層における前記ヒートプレートの外郭線より外側端部側を切欠くことによって隙間部を形成したことを特徴とするものである。   The power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power semiconductor mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. An element, a heat plate made of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate, one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside. A power module structure in which the power module substrate, the power semiconductor element, the other end portions of the two conductive members, and the heat plate are both sealed with a molded resin layer. The heat plate is placed on the other side of the power module board so that the outer line of the power module board exists inside the outer line of the power module board. Joined disposed, and, is characterized in that the formation of the gap portion by notching the outer end side of the outline of the heat plate in the molding resin layer.

かかる構成により、本発明は、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、成形樹脂層におけるヒートプレートの外郭線より外側端部側に隙間部を形成したことにより、成形樹脂層の成形時に、当該隙間部がヒートプレートに正味熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することになり、製品として高信頼性構造を得ることができる。   With such a configuration, the present invention provides a small size of the power module structure by bonding the heat plate to the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate. In addition, by forming a gap on the outer end side of the outer edge of the heat plate in the molded resin layer, when the molded resin layer is molded, the gap is deformed into the heat plate by the net heat. As a result, stress concentration generated in the power module substrate is relaxed, and a highly reliable structure can be obtained as a product.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートの外郭線から該外郭線が対向する前記成形樹脂層の端面との間に、樹脂非封止層部を形成したことを特徴とするものである。   The power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power semiconductor mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. An element, a heat plate made of a metal plate whose one surface side is bonded to the other surface of the power module substrate, one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside. A power module structure in which the power module substrate, the power semiconductor element, the other end portions of the two conductive members, and the heat plate are both sealed with a molded resin layer. The heat plate is placed on the other side of the power module board so that the outer line of the power module board exists inside the outer line of the power module board. Joined disposed, and, between the outer lines of the heat plate and the end face of the molded resin layer to which the outline faces, is characterized in that the formation of the resin non-sealing layer portions.

かかる構成により、本発明は、ヒートプレートの外郭線をパワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、ヒートプレートをパワーモジュール基板の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、ヒートプレートの外郭線から該外郭線が対向する成形樹脂層の端面との間に、樹脂非封止層部を形成したことにより、成形樹脂層の成形時に、溶融樹脂がヒートプレート５の外部表出している他面側に流れ込むことが防止され、成形バリの発生を抑えることができ、ヒートプレートの他面側とヒートシンクとの接触性が劣化することを防ぐことができる。   With such a configuration, the present invention provides a small size of the power module structure by bonding the heat plate to the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate. In addition, since the resin non-sealing layer portion is formed between the outer surface of the heat plate and the end surface of the molded resin layer facing the outer surface, the molding resin layer can be molded. The molten resin is prevented from flowing to the other surface side exposed to the outside of the heat plate 5, the generation of molding burrs can be suppressed, and the contact property between the other surface side of the heat plate and the heat sink is deteriorated. Can be prevented.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、上記発明において、前記ヒートプレートの外郭線と前記パワーモジュール基板の外郭線との離間寸法を、前記パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定したことを特徴とするものである。   Further, in the power module structure according to the present invention, in the above invention, the separation dimension between the outline of the heat plate and the outline of the power module board is set smaller than the thickness dimension of the power module board. It is characterized by this.

かかる構成により、ヒートプレートの外郭線とパワーモジュール基板の外郭線との離間寸法を、パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定したことにより、ヒートプレートの外郭線がパワーモジュール基板の外郭線に近づくことができて、ヒートプレートがより大きな面積でパワーモジュール基板を支えることになって、ヒートプレートの熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができる。   With this configuration, the distance between the outline of the heat plate and the outline of the power module substrate is set smaller than the thickness of the power module substrate, so that the outline of the heat plate is aligned with the outline of the power module substrate. The heat plate can support the power module board in a larger area because it can approach the line, and the stress concentration generated on the power module board due to thermal deformation of the heat plate can be relieved, making it highly reliable as a product A structure can be obtained.

又、本発明に係るパワーモジュール構造は、上記発明において、前記両導電性部材における前記成形樹脂層により封止された他端部の端面が、前記ヒートプレートの外郭線に対して内側に存するように構成したことを特徴とするものである。   Moreover, the power module structure according to the present invention is such that, in the above invention, the end surface of the other end portion sealed by the molding resin layer in the both conductive members is present inside the outline of the heat plate. It is characterized by comprising.

かかる構成により、両導電性部材の他端部端面がヒートプレートの外郭線に対して内側に存するために、導電性部材とヒートプレートとの絶縁距離をより大きく確保することができる。   With this configuration, since the end surfaces of the other end portions of both the conductive members are located on the inner side with respect to the outline of the heat plate, it is possible to secure a larger insulation distance between the conductive member and the heat plate.

更に又、本発明に係るパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、次に記載の構成要件ａ乃至ｇのうち少なくとも１つの構成要件を備えた、
ａ．前記ヒートプレートの外郭線と前記パワーモジュール基板の外郭線との離間
寸法を、前記パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定する構成
ｂ．前記パワーモジュール基板の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄
く形成する構成
ｃ．前記導電性部材の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄く形成する
構成
ｄ．前記ヒートプレートの当該板厚方向にスリット部を形成する構成
ｅ．前記ヒートプレートを複数の分割ヒートプレートにより構成すると共に、互
いに隣接する分割ヒートプレートの間に隙間部を形成する構成
ｆ．前記成形樹脂層における前記ヒートプレートの外郭線より外側端部側を切欠
くことによって隙間部を形成する構成
ｇ．前記ヒートプレートの外郭線から該外郭線が対向する前記成形樹脂層の端面
との間に、樹脂非封止層部を形成する構成
ことを特徴とするものである。 Furthermore, the power module structure according to the present invention includes a power module substrate made of an insulating plate such as ceramic, and a power mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate. A semiconductor element, a heat plate made of a metal plate whose one surface is bonded to the other surface of the power module substrate, one end of the both conductive members, and the other surface of the heat plate are exposed to the outside. In the power module structure, the power module substrate, the power semiconductor element, the other end side of the both conductive members, and the heat plate are sealed with a molded resin layer, and the heat module The heat plate is placed on the other side of the power module board so that the outer line of the plate is inside the outer line of the power module board. Disposed bonded to the surface, and, with at least one of requirements of the next constituent a to g according,
a. A configuration in which the separation dimension between the outline of the heat plate and the outline of the power module substrate is set smaller than the thickness dimension of the power module substrate b. A configuration in which the thickness of the heat plate is made thinner than the thickness of the power module substrate c. The thickness of the heat plate is made thinner than the thickness of the conductive member. D. The structure which forms a slit part in the said plate | board thickness direction of the said heat plate e. The heat plate is constituted by a plurality of divided heat plates, and a gap is formed between the divided heat plates adjacent to each other f. A structure in which a gap portion is formed by notching the outer end side of the molded resin layer from the outline of the heat plate g. A resin non-sealing layer portion is formed between the outer line of the heat plate and the end surface of the molded resin layer facing the outer line.

かかる構成において、本発明は、パワーモジュール構造の小型化を達成すると共に、ことができ、又、ヒートプレートの外郭線から該外郭線が対向する成形樹脂層の端面との間に、樹脂非封止層部を形成したことにより、ヒートプレートに生じる熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することになって、製品として高信頼性構造を得ることができる。   In such a configuration, the present invention can achieve a reduction in the size of the power module structure, and can also provide a resin non-encapsulation between the outer surface of the heat plate and the end surface of the molded resin layer facing the outer surface. By forming the stop layer portion, stress concentration generated in the power module substrate due to thermal deformation generated in the heat plate is alleviated, so that a highly reliable structure can be obtained as a product.

上記のように構成する本発明によれば、パワーモジュール構造の小型化を達成すると共に、ことができ、又、ヒートプレートの外郭線から該外郭線が対向する成形樹脂層の端面との間に、樹脂非封止層部を形成したことにより、ヒートプレートに生じる熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することになって、製品として高信頼性構造を得ることができる。   According to the present invention configured as described above, it is possible to reduce the size of the power module structure, and between the outer surface of the heat plate and the end surface of the molded resin layer facing the outer surface. By forming the resin non-sealing layer portion, stress concentration generated in the power module substrate due to thermal deformation generated in the heat plate is relieved, and a highly reliable structure can be obtained as a product.

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。   Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、図１に用いて、本発明の第１の実施例を採用したパワーモジュール構造について説明する。   First, a power module structure adopting the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図１は本発明に係る第１の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view when a heat sink is mounted on a power module structure employing the first embodiment according to the present invention.

図１において、本発明に係る第１の実施例におけるパワーモジュール構造は、セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板１と、パワーモジュール基板１の一方の面上に一対の導電性部材例えばリードフレーム２、３に挟着接合した状態で接着層７を介して実装されるパワー半導体素子４と、一面側がパワーモジュール基板４の他方の面に接着層８を介して接合配設される導電体からなる金属板製のヒートプレート５と、両リードフレーム２、３の一端部及びヒートプレート５の他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、パワーモジュール基板１、パワー半導体素子４、リードフレーム２、３の他端部側及びヒートプレート５を共に成形樹脂層６により封止して構成している。   In FIG. 1, a power module structure according to a first embodiment of the present invention includes a power module substrate 1 made of an insulating plate such as ceramic, and a pair of conductive members such as a lead frame on one surface of the power module substrate 1. A power semiconductor element 4 mounted via an adhesive layer 7 in a state of being sandwiched between 2 and 3, and a conductor whose one side is bonded to the other surface of the power module substrate 4 via an adhesive layer 8 The power module substrate 1, the power semiconductor element 4, and the lead frame with the heat plate 5 made of a metal plate and the one end of both lead frames 2 and 3 and the other surface of the heat plate 5 exposed to the outside. The other end portions 2 and 3 and the heat plate 5 are both sealed with a molded resin layer 6.

さらに、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接合配設し、且つ、ヒートプレート５の外郭線５ａおよびパワーモジュール基板１の外郭線１ａとの離間寸法Ｌ1を、パワーモジュール基板１の厚さ寸法ｔ1に対して、小さく設定して構成している。 Further, the heat plate 5 is joined and disposed on the other surface of the power module substrate 1 so that the outline 5 a of the heat plate 5 exists inside the outline 1 a of the power module substrate 1. The distance L 1 between the line 5 a and the outer line 1 a of the power module substrate 1 is set smaller than the thickness t 1 of the power module substrate 1.

ヒートプレート５の外部に表出した他面側には、ソリッドステートリレーや電源等の製品側のヒートシンク９が接合設置されている。   A heat sink 9 on the product side such as a solid state relay or a power source is joined and installed on the other surface side exposed to the outside of the heat plate 5.

かかる構成により、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができ、又、ヒートプレート５の外郭線５ａおよびパワーモジュール基板１の外郭線１ａとの離間寸法Ｌ1を、パワーモジュール基板の厚さ寸法ｔ1に対して、小さく設定したことにより、ヒートプレート５の外郭線５ａがパワーモジュール基板１の外郭線１ａに近づくことができて、ヒートプレート５がより大きな面積でパワーモジュール基板１を支えることになり、ヒートプレート５の熱変形により壊れやすいセラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板１に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができる。 With this configuration, the heat plate 5 is joined to the other surface of the power module substrate 1 so that the outer line 5a of the heat plate 5 is inside the outer line 1a of the power module substrate 1, thereby providing a power module structure. The distance L 1 between the outer line 5a of the heat plate 5 and the outer line 1a of the power module substrate 1 can be made smaller than the thickness t 1 of the power module substrate. By setting, the outline 5a of the heat plate 5 can approach the outline 1a of the power module substrate 1, and the heat plate 5 supports the power module substrate 1 with a larger area. Alleviates stress concentration generated in the power module substrate 1 made of an insulating plate such as ceramic that is easily broken by thermal deformation. Therefore, a highly reliable structure can be obtained as a product.

上記第１の実施例においては、一対のリードフレーム２、３のうち、図中パワー半導体素子４の上側に存するリードフレームにおける成形樹脂層６により封止された他端部２ａの端面２ａ−１は、ヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側に存するように構成しているのに対し、パワー半導体素子４の下側に存するリードフレーム３における成形樹脂層６により封止された他端部３ａの端面３ａ−１は、ヒートプレート５の外郭線５ａに対して面一になるように設定しているものであるが、図２に示す本発明に係る第２の実施例においては、リードフレーム２側の端面２ａ−１がヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側の存している点第１の実施例と同様の構成を採るが、リードフレーム３における成形樹脂層６により封止された他端部３ａの端面３ａ−１は、ヒートプレート５の外郭線５ａに対してＬ2分内側に存するように構成している。 In the first embodiment, of the pair of lead frames 2 and 3, the end surface 2a-1 of the other end 2a sealed with the molding resin layer 6 in the lead frame located above the power semiconductor element 4 in the figure. Is configured so as to exist inside the outline 5 a of the heat plate 5, whereas the other end portion sealed by the molding resin layer 6 in the lead frame 3 existing below the power semiconductor element 4. The end surface 3a-1 of 3a is set so as to be flush with the outline 5a of the heat plate 5, but in the second embodiment according to the present invention shown in FIG. The end face 2a-1 on the frame 2 side is inside the outer line 5a of the heat plate 5. The same structure as in the first embodiment is adopted, but sealing is performed by the molding resin layer 6 in the lead frame 3. The other end The end face 3a-1 of 3a is configured to reside in the L 2 minutes inward relative outline 5a of the heat plate 5.

かかる構成により、リードフレーム３の他端部３ａの端面３ａ−１がヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側に存するために、リードフレーム２、３とヒートプレート５との絶縁距離（太線により描画した部分参照）をより大きく確保することができ、耐電性及び耐湿性を同時に向上させることが可能となる。また、リードフレーム３の熱収縮・熱膨張による熱変形は成形樹脂層６により抑えられていることになる。   With this configuration, since the end surface 3a-1 of the other end portion 3a of the lead frame 3 exists on the inner side with respect to the outline 5a of the heat plate 5, the insulation distance between the lead frames 2 and 3 and the heat plate 5 (by thick lines) It is possible to secure a larger size (see the drawn portion), and to simultaneously improve the electric resistance and moisture resistance. Further, the thermal deformation of the lead frame 3 due to thermal shrinkage / thermal expansion is suppressed by the molded resin layer 6.

次に、図３に示す本発明に係る第３の実施例について説明する。   Next, a third embodiment according to the present invention shown in FIG. 3 will be described.

図３に示す本発明に係る第３の実施例においては、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接着層８を介して接合配設すると共に、パワーモジュール基板１又はリードフレーム２、３の板厚に対して、ヒートプレート５の板厚Ｌ3を薄く形成した点を除き、その他の構成を前記第２の実施例と同様に構成したものである。 In the third embodiment according to the present invention shown in FIG. 3, the heat plate 5 is placed on the other side of the power module substrate 1 so that the outline 5 a of the heat plate 5 is inside the outline 1 a of the power module substrate 1. Other configurations except that the plate thickness L 3 of the heat plate 5 is made thinner than the thickness of the power module substrate 1 or the lead frames 2, 3 while being bonded to the surface via the adhesive layer 8. Is constructed in the same manner as in the second embodiment.

従って、図３に示す第３の実施例においては、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接着層８を介して接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができると共に、リードフレーム３の他端部３ａの端面３ａ−１がヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側に存するために、リードフレーム２、３とヒートプレート５との絶縁距離をより大きく確保することができ、耐電性及び耐湿性を同時に向上させることが可能となり、また、リードフレーム３の熱収縮・熱膨張による熱変形は成形樹脂層６により抑えられていることになる、という効果を奏する他に、パワーモジュール基板１の板厚に対して、ヒートプレート５又はリードフレーム２、３の板厚を薄く形成したことにより、ヒートプレート５の熱収縮量あるいは熱膨張量を低減することができて、ヒートプレート５の熱変形によりパワーモジュール基板１に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができ、更には、パワーモジュール基板１側の厚みを製品の電流仕様などに応じて大きくすることが可能となって、高信頼性且つ高容量のパワーモジュール構造を提供でき、しかも、ヒートプレート５の板厚が薄くしたことにより、同時に熱抵抗を下げることができ、放熱性能を向上させることに寄与することができるという効果をさらに奏するものである。   Therefore, in the third embodiment shown in FIG. 3, the heat plate 5 is placed on the other surface of the power module substrate 1 so that the outline 5 a of the heat plate 5 is inside the outline 1 a of the power module substrate 1. Since the power module structure can be reduced in size by being bonded and disposed through the adhesive layer 8, the end surface 3 a-1 of the other end portion 3 a of the lead frame 3 is connected to the outline 5 a of the heat plate 5. Therefore, the insulation distance between the lead frames 2 and 3 and the heat plate 5 can be ensured to be larger, and the electric resistance and moisture resistance can be improved at the same time. In addition to the effect that thermal deformation due to shrinkage and thermal expansion is suppressed by the molded resin layer 6, the thickness of the power module substrate 1 can be reduced. By forming the heat plate 5 or the lead frames 2 and 3 to be thin, it is possible to reduce the amount of thermal contraction or thermal expansion of the heat plate 5, and the power module substrate 1 by heat deformation of the heat plate 5. It is possible to alleviate the stress concentration occurring in the product, to obtain a highly reliable structure as a product, and to increase the thickness on the power module substrate 1 side according to the current specification of the product. In addition, a highly reliable and high-capacity power module structure can be provided, and the thickness of the heat plate 5 can be reduced, so that the thermal resistance can be lowered at the same time, and the heat radiation performance can be improved. The effect is further exhibited.

次に、図４に示す本発明に係る第４の実施例について説明する。   Next, a fourth embodiment according to the present invention shown in FIG. 4 will be described.

図４に示す本発明に係る第４の実施例においては、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接着層８を介して接合配設すると共に、ヒートプレート５の外部表出面側の端部に切欠き段部５ｂを形成し、さらに、前記第２の実施例と同様に、リードフレーム２側の端面２ａ−１がヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側の存している点第１の実施例と同様の構成を採るが、リードフレーム３における成形樹脂層６により封止された他端部３ａの端面３ａ−１は、ヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側に存するように構成している点を除き、その他の構成を前記第１の実施例と同様に構成したものである。   In the fourth embodiment according to the present invention shown in FIG. 4, the heat plate 5 is placed on the other side of the power module substrate 1 so that the outline 5 a of the heat plate 5 is inside the outline 1 a of the power module substrate 1. The surface of the heat plate 5 is joined and disposed through the adhesive layer 8, and a notch step portion 5 b is formed at the end of the heat plate 5 on the outer exposed surface side. Further, as in the second embodiment, the lead frame 2 The end face 2a-1 on the side is on the inner side with respect to the outline 5a of the heat plate 5. The same configuration as in the first embodiment is adopted, but it is sealed by the molding resin layer 6 in the lead frame 3. The end surface 3a-1 of the other end 3a is configured in the same manner as in the first embodiment except that the end surface 3a-1 is configured to exist inside the outline 5a of the heat plate 5. It is.

かかる構成により、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接着層８を介して接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができると共に、リードフレーム３の他端部３ａの端面３ａ−１がヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側に存するために、リードフレーム２、３とヒートプレート５との絶縁距離をより大きく確保することができ、耐電性及び耐湿性を同時に向上させることが可能となり、また、リードフレーム３の熱収縮・熱膨張による熱変形は成形樹脂層６により抑えられていることになる、という効果を奏する他に、ヒートプレート５の外部表出面側の端部に形成した切欠き段部５ｂが存することにより実質的にヒートプレート５の板厚を薄くしたことになって、電流容量を確保しながら、パワーモジュール基板１にかかる応力集中を更に低減することができ、更には、切欠き段部５ｂが成形樹脂層６により封止されていることから、パワーモジュール基板１を表出させずに結果的に保護していることになる。   With this configuration, the heat plate 5 is bonded to the other surface of the power module substrate 1 via the adhesive layer 8 so that the outer line 5a of the heat plate 5 exists inside the outer line 1a of the power module substrate 1. As a result, the power module structure can be reduced in size, and the end surface 3a-1 of the other end 3a of the lead frame 3 is located on the inner side with respect to the outline 5a of the heat plate 5. 3 and the heat plate 5 can be secured at a larger distance, and the electric resistance and the moisture resistance can be improved at the same time. In addition to the effect of being suppressed by the layer 6, the notch step portion 5 formed at the end portion of the heat plate 5 on the outer surface side. As a result, the thickness of the heat plate 5 is substantially reduced, and the stress concentration applied to the power module substrate 1 can be further reduced while securing the current capacity. Since the part 5b is sealed by the molded resin layer 6, the power module substrate 1 is protected as a result without being exposed.

次に、図５及び図６に示す本発明に係る第５の実施例について説明する。   Next, a fifth embodiment according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6 will be described.

図５及び図６に示す本発明に係る第５の実施例においては，ヒートプレート５の当該板厚方向にスリット部５ｃを形成した点を除き、その他の構成を前記第２の実施例と同様な構成を採るものである。   In the fifth embodiment according to the present invention shown in FIG. 5 and FIG. 6, the other configuration is the same as that of the second embodiment except that the slit portion 5c is formed in the thickness direction of the heat plate 5. The structure is taken.

従って、かかる構成により、第５の実施例においては、前記第２の実施例と同様な効果を奏する他に、ヒートプレート５の板厚方向にスリット部５ｃを形成したことから、ヒートプレート５に発生する熱変形によりパワーモジュール基板１に生じる応力集中をスリット部５ｃによっても緩和することができることになり、製品として高信頼性構造を得ることができる。   Accordingly, in this fifth embodiment, in addition to the same effects as the second embodiment, the slit portion 5c is formed in the thickness direction of the heat plate 5 in the fifth embodiment. The stress concentration generated in the power module substrate 1 due to the generated thermal deformation can be alleviated also by the slit portion 5c, and a highly reliable structure can be obtained as a product.

さらに、ヒートプレート５の板厚方向にスリット部５ｃを形成したことにより、成形樹脂層６の成形時に、溶融樹脂がヒートプレート５の外部表出している他面側に流れ込むことを防止することができ、成形バリの発生を抑えてヒートプレート５の他面側とヒートシンク９との接触性を向上させることができる。   Furthermore, by forming the slit portion 5 c in the thickness direction of the heat plate 5, it is possible to prevent the molten resin from flowing into the other surface side exposed to the outside of the heat plate 5 when the molded resin layer 6 is formed. It is possible to improve the contact between the other surface side of the heat plate 5 and the heat sink 9 by suppressing generation of molding burrs.

又、上記第５の実施例においては、スリット部５ｃは、空洞のままとなっているが、成形樹脂層６により充填するようにしてもよい。   Further, in the fifth embodiment, the slit portion 5 c remains hollow, but may be filled with the molded resin layer 6.

尚、上記のように、ヒートプレート５の板厚方向にスリット部５ｃを形成したことにより、成形樹脂層６の成形時に、成形金型がパワーモジュール基板１に直接接触するのを防止するために、成形金型は、パワーモジュール基板１との間において、溶融樹脂が流れ込まないように僅かな隙間を形成するように構成されている。   In addition, in order to prevent the molding die from coming into direct contact with the power module substrate 1 when the molding resin layer 6 is molded by forming the slit portion 5c in the thickness direction of the heat plate 5 as described above. The molding die is configured to form a slight gap with the power module substrate 1 so that the molten resin does not flow.

第５に実施例におけるスリット部５ｃは、パワーモジュール基板１上においてパワー半導体素子４がしっかりと保持実装するために、パワー半導体素子４が対向する中央部分には形成されていないことが望ましい。   Fifth, it is desirable that the slit portion 5c in the embodiment is not formed in the central portion where the power semiconductor element 4 is opposed so that the power semiconductor element 4 is firmly held and mounted on the power module substrate 1.

次に、図７及び図８に示す本発明に係る第６の実施例、第７実施例について説明する。   Next, a sixth embodiment and a seventh embodiment according to the present invention shown in FIGS. 7 and 8 will be described.

図７に示す本発明に係る第６の実施例においては、ヒートプレート５は、長手方向に向かって複数個に分割構成される多角形の（図示するものは、矩形状を呈している）分割ヒートプレート５１により構成すると共に、分割ヒートプレート５１は互いに隣接する間には、ヒートプレート５の短手方向に延在する隙間部５１ａが形成されて、パワーモジュール基板１側に接合配設されている。   In the sixth embodiment according to the present invention shown in FIG. 7, the heat plate 5 is divided into polygons (the one shown in the figure has a rectangular shape) divided into a plurality of parts in the longitudinal direction. While being constituted by the heat plate 51, a gap 51 a extending in the short direction of the heat plate 5 is formed between the divided heat plates 51 adjacent to each other, and is bonded to the power module substrate 1 side. Yes.

かかる構成により、ヒートプレート５を複数の分割ヒートプレート５１により構成すると共に互いに隣接する分割ヒートプレート５１の間に隙間部５１ａを形成したことにより、ヒートプレート５に発生した熱変形により、パワーモジュール基板１に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができる。   With this configuration, the heat plate 5 is constituted by a plurality of divided heat plates 51 and the gap 51a is formed between the divided heat plates 51 adjacent to each other. 1 can be relaxed, and a highly reliable structure can be obtained as a product.

又、図８に示す本発明に係る第７の実施例においては、ヒートプレート５は、長手方向および短手方向に向かって複数個に分割構成される例えば多角形（図示するものは矩形状を呈している）の分割ヒートプレート５２により構成すると共に、分割ヒートプレート５２は互いに隣接する間には、ヒートプレート５の短手方向及び長手方向に格子状に交叉する隙間部５２ａが形成されて、パワーモジュール基板１側に接合配設されている。   Further, in the seventh embodiment according to the present invention shown in FIG. 8, the heat plate 5 is divided into a plurality of parts in the longitudinal direction and the lateral direction, for example, a polygon (the one shown in the figure has a rectangular shape). (Shown), and between the divided heat plates 52 adjacent to each other, a gap 52a is formed that crosses in a grid shape in the short and long directions of the heat plate 5, The power module substrate 1 is joined and disposed.

かかる構成により、ヒートプレート５を複数の分割ヒートプレート５２により構成すると共に互いに隣接する分割ヒートプレート５２の間に隙間部５２ａを形成したことにより、ヒートプレート５に発生した熱変形により、パワーモジュール基板１に生じる応力集中を緩和することができ、製品として高信頼性構造を得ることができる。   With this configuration, the heat plate 5 is composed of the plurality of divided heat plates 52 and the gap portions 52a are formed between the adjacent divided heat plates 52, so that the heat module 5 is subjected to thermal deformation caused by heat deformation. 1 can be relaxed, and a highly reliable structure can be obtained as a product.

次に、図９及び図１０に示す本発明に係る第８の実施例、第９実施例について説明する。   Next, an eighth embodiment and a ninth embodiment according to the present invention shown in FIGS. 9 and 10 will be described.

図９に示す第８の実施例によれば、図７に示す多角形の分割ヒートプレート５１或いは図８に示す多角形の分割ヒートプレート５２のコーナー部にＲ面からなる面取り部５３を形成したものであり、図１０に示す第９の実施例によれば、図７に示す多角形の分割ヒートプレート５１或いは図８に示す多角形の分割ヒートプレート５２のコーナー部にＣ面からなる面取り部５３を形成したものである。   According to the eighth embodiment shown in FIG. 9, the chamfered portion 53 having the R surface is formed at the corner of the polygonal divided heat plate 51 shown in FIG. 7 or the polygonal divided heat plate 52 shown in FIG. According to the ninth embodiment shown in FIG. 10, the chamfered portion formed of the C surface at the corner of the polygonal divided heat plate 51 shown in FIG. 7 or the polygonal divided heat plate 52 shown in FIG. 53 is formed.

かかる構成により、各分割ヒートプレート５１、５２に面取り部５３を形成したことから、ヒートプレート５に生じる熱変形によりパワーモジュール基板１の集中をさらに抑えることができる。   With this configuration, since the chamfered portion 53 is formed in each of the divided heat plates 51 and 52, the concentration of the power module substrate 1 can be further suppressed due to thermal deformation that occurs in the heat plate 5.

尚、上記第７に示す分割ヒートプレート５１及び図８に示す分割ヒートプレート５２は、基本的に多角形に形成したが、これに限定されるものではなく、円形、楕円形等を呈するように形成してもよい。   The divided heat plate 51 shown in FIG. 7 and the divided heat plate 52 shown in FIG. 8 are basically formed in a polygonal shape. However, the present invention is not limited to this, and may have a circular shape, an elliptical shape, or the like. It may be formed.

次に、図１１に示す本発明に係る第１０の実施例について説明する。   Next, a tenth embodiment according to the present invention shown in FIG. 11 will be described.

図１１に示す第１０の実施例によれば、成形樹脂層６におけるヒートプレート５の外郭線５ａより外側端部側を切欠くことによって、切欠き部１０を形成した点を除き、前記第２の実施例と同様な構成をもって成立しているものである。   According to the tenth embodiment shown in FIG. 11, except that the notched portion 10 is formed by notching the outer end side of the outline 5 a of the heat plate 5 in the molded resin layer 6, except for the second portion. The present embodiment has the same configuration as that of the embodiment.

従って、かかる構成により、図１１に示す第１０の実施例においては、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接着層８を介して接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができると共に、リードフレーム３の他端部３ａの端面３ａ−１がヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側に存するために、リードフレーム２、３とヒートプレート５との絶縁距離をより大きく確保することができ、耐電性及び耐湿性を同時に向上させることが可能となり、また、リードフレーム３の熱収縮・熱膨張による熱変形は成形樹脂層６により抑えられていることになる、という効果を奏する他に、成形樹脂層６におけるヒートプレート５の外郭線５ａより外側端部側に切欠き部１０を形成したことにより、ヒートプレート５のヒートシンク９への接触性を高めた高放熱構造にすることができると共に、切欠き部１０がヒートプレート５に生じる熱変形によりパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することになり、製品として高信頼性構造を得ることができる。   Accordingly, in the tenth embodiment shown in FIG. 11, with this configuration, the heat plate 5 is attached to the power module substrate 1 so that the outer wire 5 a of the heat plate 5 exists inside the outer wire 1 a of the power module substrate 1. The power module structure can be reduced in size by being bonded to the other surface via the adhesive layer 8, and the end surface 3 a-1 of the other end 3 a of the lead frame 3 is connected to the outer surface of the heat plate 5. Since it exists inside the wire 5a, it is possible to secure a larger insulation distance between the lead frames 2, 3 and the heat plate 5, and to simultaneously improve the electric resistance and moisture resistance. In addition to the effect that thermal deformation due to thermal contraction and thermal expansion of the frame 3 is suppressed by the molded resin layer 6, the molded resin layer 6 By forming the notch portion 10 on the outer end side of the outline 5a of the heat plate 5 in the heat plate 5, it is possible to obtain a high heat dissipation structure with improved contact of the heat plate 5 with the heat sink 9, and the notch portion. The stress concentration generated in the power module substrate due to the thermal deformation generated in the heat plate 5 is reduced, and a highly reliable structure can be obtained as a product.

又、切欠き部１０の存在により、成形樹脂層６の成形時に、溶融樹脂がヒートプレート５の外部表出している他面側に流れ込むことが防止され、成形バリの発生を抑えることができ、ヒートプレート５の他面側とヒートシンク９との接触性が劣化することを防ぐことができる。   In addition, the presence of the notch 10 prevents the molten resin from flowing into the other side of the heat plate 5 that is exposed to the outside during molding of the molded resin layer 6, and can suppress the occurrence of molding burrs. It is possible to prevent the contact between the other surface side of the heat plate 5 and the heat sink 9 from being deteriorated.

次に、図１２に示す本発明に係る第１１の実施例について説明する。   Next, an eleventh embodiment according to the present invention shown in FIG. 12 will be described.

図１２に示す第１１の実施例によれば、ヒートプレート５の外郭線５ａから該外郭線５ａが対向する成形樹脂層６の端面との間に、樹脂非封止層部１１を形成した点を除き、前記第２の実施例と同様な構成をもって成立するものである。   According to the eleventh embodiment shown in FIG. 12, the resin non-sealing layer portion 11 is formed between the outline 5a of the heat plate 5 and the end surface of the molded resin layer 6 facing the outline 5a. Except for the above, the present embodiment has the same configuration as that of the second embodiment.

従った、かかる構成により、図１２に示す第１１の実施例においては、ヒートプレート５の外郭線５ａをパワーモジュール基板１の外郭線１ａの内側に存するように、ヒートプレート５をパワーモジュール基板１の他方の面に接着層８を介して接合配設したことにより、パワーモジュール構造の小型化を達成することができると共に、リードフレーム３の他端部３ａの端面３ａ−１がヒートプレート５の外郭線５ａに対して内側に存するために、リードフレーム２、３とヒートプレート５との絶縁距離をより大きく確保することができ、耐電性及び耐湿性を同時に向上させることが可能となり、また、リードフレーム３の熱収縮・熱膨張による熱変形は成形樹脂層６により抑えられていることになる、という効果を奏する他に、ヒートプレート５の外郭線５ａから該外郭線５ａが対向する成形樹脂層６の端面との間に、樹脂非封止層部１１を形成したことにより、樹脂非封止層部１１がヒートプレート６に生じる熱変形によりパワーモジュール基板１に生じる応力集中を緩和することになって、製品として高信頼性構造を得ることができる。   Accordingly, with this configuration, in the eleventh embodiment shown in FIG. 12, the heat plate 5 is placed on the power module substrate 1 so that the outer wire 5a of the heat plate 5 is inside the outer wire 1a of the power module substrate 1. Since the power module structure can be reduced in size by being bonded to the other surface of the heat plate 5 through the adhesive layer 8, the end surface 3 a-1 of the other end portion 3 a of the lead frame 3 is connected to the heat plate 5. Since it exists on the inner side with respect to the outline 5a, the insulation distance between the lead frames 2, 3 and the heat plate 5 can be secured larger, and it becomes possible to simultaneously improve the electric resistance and the moisture resistance. In addition to the effect that the thermal deformation caused by the thermal contraction and thermal expansion of the lead frame 3 is suppressed by the molded resin layer 6, The resin non-sealing layer portion 11 is formed on the heat plate 6 by forming the resin non-sealing layer portion 11 between the outer contour line 5a of the molding resin 5 and the end surface of the molded resin layer 6 facing the outer contour line 5a. By relieving stress concentration generated in the power module substrate 1 due to thermal deformation, a highly reliable structure can be obtained as a product.

又、非樹脂封止層１１の存在により、成形樹脂層６の成形時に、溶融樹脂がヒートプレート５の外部表出している他面側に流れ込むことが防止され、成形バリの発生を抑えることができ、ヒートプレート５の他面側とヒートシンク９との接触性が劣化することを防ぐことができる。   In addition, the presence of the non-resin sealing layer 11 prevents the molten resin from flowing into the other side of the heat plate 5 that is exposed to the outside during molding of the molded resin layer 6, thereby suppressing the occurrence of molding burrs. It is possible to prevent the contact between the other surface side of the heat plate 5 and the heat sink 9 from being deteriorated.

上記本発明の実施例においては、いずれも、パワーモジュール基板１とヒートプレート６とを接着層８を介して接合配設するようにしたが、本発明は、これに限定されるものではなく、パワーモジュール基板１とヒートプレート６とを直接接合配設するＤＢＣ基板や当該ＤＢＣ基板の導電パターン部にリードフレームに代えて他の導電性部材を接合するように構成することも可能である。   In the embodiments of the present invention described above, the power module substrate 1 and the heat plate 6 are both joined and disposed via the adhesive layer 8, but the present invention is not limited to this, The power module substrate 1 and the heat plate 6 may be configured to be joined to another conductive member instead of the lead frame to the DBC substrate in which the power module substrate 1 and the heat plate 6 are directly disposed.

又、上記図２に示す本発明に係る第２の実施例は、上記説明においては、図１に示す第１の実施例の変形例として説明したが、これに限定されるものではなく、本発明に係る他の実施例においても適用できるものである。   The second embodiment according to the present invention shown in FIG. 2 has been described as a modification of the first embodiment shown in FIG. 1 in the above description, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to other embodiments according to the invention.

更に、本発明は、上記各実施例における次に記載の各構成要件の２つ以上の組み合わせによる実施例として構成することができる。
＜第１の実施例＞（図１）・・・ヒートプレート５の外郭線５ａおよびパワーモ
ジュール基板１の外郭線１ａとの離間寸法Ｌ1を、
パワーモジュール基板１の厚さ寸法ｔ1に対して、
小さく設定する点
＜第２の実施例＞（図２）・・・リードフレーム３における成形樹脂層６により
封止された他端部３ａの端面３ａ−１は、ヒート
プレート５の外郭線５ａに対してＬ2分内側に存し
ている点
＜第３の実施例＞（図３）・・・パワーモジュール基板１又はリードフレーム２、
３の板厚に対して、ヒートプレート５の板厚Ｌ3を
薄く形成した点
＜第４の実施例＞（図４）・・・リードフレーム３における成形樹脂層６により
封止された他端部３ａの端面３ａ−１が、ヒート
プレート５の外郭線５ａに対して内側に存してい
る点
＜第５の実施例＞（図５、図６）・・・ヒートプレート５の当該板厚方向にスリ
ット部５ｃを形成している点
＜第６の実施例＞（図７）・・・ヒートプレート５が、長手方向および短手方向
に向かって複数個に分割構成される例えば多角形
の分割ヒートプレート５２により構成すると共に
、分割ヒートプレート５２は互いに隣接する間に
は、ヒートプレート５の短手方向及び長手方向に
格子状に交叉する隙間部５２ａが形成されて、パ
ワーモジュール基板１側に接合配設されている点
＜第７の実施例＞（図８）・・・ヒートプレート５が、長手方向および短手方向
に向かって複数個に分割構成される例えば多角形
（図示するものは矩形状を呈している）の分割ヒ
ートプレート５２により構成すると共に、分割ヒ
ートプレート５２が互いに隣接する間には、ヒー
トプレート５の短手方向及び長手方向に格子状に
交叉する隙間部５２ａが形成されて、パワーモジ
ュール基板１側に接合配設されている点
＜第８の実施例＞（図９）・・・図７に示す多角形の分割ヒートプレート５１或
いは図８に示す多角形の分割ヒートプレート５２
のコーナー部にＲ面からなる面取り部５３を形成
する点
＜第９の実施例＞（図１０）・・・図７に示す多角形の分割ヒートプレート５１
或いは図８に示す多角形の分割ヒートプレート
５２のコーナー部にＣ面からなる面取り部５３
を形成する点
＜第１０の実施例＞（図１１）・・・成形樹脂層６におけるヒートプレート５の
外郭線５ａより外側端部側を切欠くことによ
って、切欠き部１０を形成する点
＜第１１の実施例＞（図１２）・・・ヒートプレート５の外郭線５ａから該外郭
線５ａが対向する成形樹脂層６の端面との間
に、樹脂非封止層部１１を形成する点 Furthermore, this invention can be comprised as an Example by the combination of 2 or more of each component requirement described next in each said Example.
<First embodiment> (FIG. 1) ... outline 5a of heat plate 5 and power module
The distance L 1 from the outline 1a of the joule substrate 1 is
Relative thickness t 1 of the power module substrate 1,
Points to be set smaller <Second embodiment> (FIG. 2) ... By the molding resin layer 6 in the lead frame 3
The end surface 3a-1 of the sealed other end 3a is heated.
It resides L 2 minutes inwardly relative outline 5a of the plate 5
<Third embodiment> (FIG. 3) ... power module substrate 1 or lead frame 2,
3 plate thickness L 3 of heat plate 5
Points formed thinly <Fourth embodiment> (FIG. 4)...
The end face 3a-1 of the sealed other end 3a is heated.
It exists inside the outline 5a of the plate 5
<Fifth embodiment> (FIGS. 5 and 6)... In the thickness direction of the heat plate 5
The point which forms the cover part 5c <6th Example> (FIG. 7) ... Heat plate 5 is a longitudinal direction and a transversal direction
For example, polygons divided into a plurality of
And the divided heat plate 52
, While the divided heat plates 52 are adjacent to each other
In the short and long directions of the heat plate 5
A gap 52a that intersects in a lattice shape is formed, and
Points that are bonded and arranged on the side of the work module substrate 1 <Seventh Embodiment> (FIG. 8)...
For example, polygons divided into a plurality of
(The figure shows a rectangular shape)
And a split plate 52
While the plate plates 52 are adjacent to each other,
A grid pattern in the short and long directions of the plate 5
A crossing gap 52a is formed, and the power module
Points that are bonded and provided on the side of the substrate 1 <Eighth embodiment> (FIG. 9)... Polygonal divided heat plate 51 shown in FIG.
Or the polygonal division | segmentation heat plate 52 shown in FIG.
Chamfered part 53 made of R surface is formed at the corner part of
<Ninth embodiment> (FIG. 10)... Polygonal divided heat plate 51 shown in FIG.
Alternatively, the polygonal divided heat plate shown in FIG.
A chamfered portion 53 made of a C surface at a corner portion of 52
<Tenth embodiment> (FIG. 11) ... of the heat plate 5 in the molded resin layer 6
By notching the outer edge side from the outline 5a
Points for forming the notch 10 <Eleventh embodiment> (FIG. 12)... From the outline 5a of the heat plate 5 to the outline
Between the end face of the molding resin layer 6 facing the line 5a
The point where the resin non-sealing layer portion 11 is formed

以上説明したように、本発明は、パワーモジュール構造の小型化を達成すると共に、ことができ、又、ヒートプレートに生じる熱変形によるパワーモジュール基板に生じる応力集中を緩和することになって、製品として高信頼性構造を得ることができるために、ソリッドステートリレーや電源などに組み込むためのパワーモジュール構造等に好適であるといえる。   As described above, the present invention achieves downsizing of the power module structure and can reduce the concentration of stress generated in the power module substrate due to thermal deformation generated in the heat plate. Therefore, it can be said that it is suitable for a power module structure to be incorporated in a solid state relay or a power source.

本発明に係る第１の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着して場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which employ | adopted 1st Example based on this invention. 本発明に係る第２の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which employ | adopted the 2nd Example which concerns on this invention. 本発明に係る第３の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which employ | adopted the 3rd Example based on this invention. 本発明に係る第４の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which employ | adopted the 4th Example based on this invention. 本発明に係る第５の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which employ | adopted the 5th Example based on this invention. 図５において、成形樹脂層の一部を切欠いて下面から描画した断面図である。In FIG. 5, it is sectional drawing which notched a part of molding resin layer and was drawn from the lower surface. 本発明に係る第６の実施例を採用したパワーモジュール構造においてヒートシンクを取外した状態の下面から描画した平面図である。It is the top view drawn from the lower surface of the state which removed the heat sink in the power module structure which employ | adopted the 6th Example which concerns on this invention. 本発明に係る第７の実施例を採用したパワーモジュール構造において成形樹脂層の一部を切欠いて下面から描画した断面図である。It is sectional drawing which notched a part of molding resin layer and was drawn from the lower surface in the power module structure which employ | adopted the 7th Example based on this invention. 本発明に係る第８の実施例を採用したパワーモジュール構造において成形樹脂層の一部を切欠いて下面から描画した断面図である。It is sectional drawing which notched a part of molding resin layer and was drawn from the lower surface in the power module structure which employ | adopted the 8th Example which concerns on this invention. 本発明に係る第９の実施例を採用したパワーモジュール構造において成形樹脂層の一部を切欠いて下面から描画した断面図である。It is sectional drawing which notched a part of molding resin layer and was drawn from the lower surface in the power module structure which employ | adopted the 9th Example which concerns on this invention. 本発明に係る第１０の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which employ | adopted the 10th Example which concerns on this invention. 本発明に係る第１１の実施例を採用したパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which employ | adopted the 11th Example based on this invention. 本発明を完成するために制作した試作品に係るパワーモジュール構造にヒートシンクを装着した場合の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view at the time of attaching a heat sink to the power module structure which concerns on the prototype produced in order to complete this invention. 同じく、要部を拡大して描画した部分的縦断面図である。Similarly, it is the partial longitudinal cross-sectional view which expanded and drawn the principal part. 図１３において成形樹脂の成形工程の概略説明図である。FIG. 14 is a schematic explanatory diagram of a molding resin molding process in FIG. 13.

符号の説明Explanation of symbols

１ パワーモジュール基板
１ａ 外郭線
２、３ リードフレーム（導電性部材）
４ パワー半導体素子
５ ヒートプレート
５ａ 外郭線
５ｂ 切欠き段部
５ｃ スリット部
５１、５２ 分割ヒートプレート
５３ 隙間部
６ 成形樹脂層
１０ 切欠き部
１１ 樹脂非封止層部


1 Power Module Board 1a Outer Wire 2, 3 Lead Frame (Conductive Member)
4 power semiconductor element 5 heat plate 5a outline 5b notch step 5c slit 51, 52 split heat plate 53 gap 6 molded resin layer 10 notch 11 resin non-sealing layer


Claims (12)

セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートの外郭線と前記パワーモジュール基板の外郭線との離間寸法を、前記パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定したことを特徴とするパワーモジュール構造。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of the conductive member, and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is bonded to the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, and the outline of the heat plate and the power A power module structure characterized in that a separation dimension from an outline of the module board is set smaller than a thickness dimension of the power module board. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記パワーモジュール基板の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄く形成したことを特徴とするパワーモジュール構造。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of both the conductive members and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is bonded to the other surface of the power module substrate so that the outer line of the heat plate is inside the outer line of the power module substrate, and with respect to the thickness of the power module substrate. A power module structure in which the thickness of the heat plate is reduced. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記導電性部材の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄く形成したことを特徴とするパワーモジュール構造。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of both the conductive members and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is bonded to the other surface of the power module substrate so that the outer line of the heat plate is inside the outer line of the power module substrate, and the thickness of the conductive member is A power module structure in which the thickness of the heat plate is reduced. 前記ヒートプレートの外部表出面側端部に切欠き段部を形成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載のパワーモジュール構造。   The power module structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a notch step portion is formed at an end portion of the heat plate on the outer exposed surface side. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートの当該板厚方向にスリット部を形成したことを特徴とするパワーモジュール構造。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of both the conductive members and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is joined and disposed on the other surface of the power module substrate so that the outer line of the heat plate is inside the outer line of the power module substrate, and in the thickness direction of the heat plate. A power module structure in which a slit portion is formed. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートを複数の分割ヒートプレートにより構成すると共に、互いに隣接する分割ヒートプレートの間に隙間部を形成したことを特徴とするパワーモジュール構造。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of both the conductive members and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is bonded to the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, and the heat plate is divided into a plurality of divided heat plates. The power module structure is characterized in that a gap is formed between the divided heat plates adjacent to each other. 前記各分割ヒートプレートは、多角形から構成すると共に、前記各分割ヒートプレートのコーナー部にＲ面或いはＣ面等の面取り部を形成したことを特徴とする請求項６に記載のパワーモジュール構造。   The power module structure according to claim 6, wherein each of the divided heat plates is formed of a polygon, and a chamfered portion such as an R surface or a C surface is formed at a corner portion of each of the divided heat plates. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記成形樹脂層における前記ヒートプレートの外郭線より外側端部側を切欠くことによって隙間部を形成したことを特徴とするパワーモジュール構造。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of both the conductive members and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is bonded to the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, and the heat plate of the molded resin layer A power module structure characterized in that a gap is formed by notching an outer end side from an outline. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、且つ、前記ヒートプレートの外郭線から該外郭線が対向する前記成形樹脂層の端面との間に、樹脂非封止層部を形成したことを特徴とするパワーモジュール構造。 A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of both the conductive members and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is bonded to the other surface of the power module substrate so that the outline of the heat plate is inside the outline of the power module substrate, and the outline of the heat plate is separated from the outline of the heat plate. A power module structure characterized in that a resin non-sealing layer portion is formed between end faces of the molded resin layers facing each other. 前記ヒートプレートの外郭線と前記パワーモジュール基板の外郭線との離間寸法を、前記パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定したことを特徴とする請求項２乃至請求項９の何れか一に記載のパワーモジュール構造。   The distance between the outline of the heat plate and the outline of the power module substrate is set smaller than the thickness of the power module substrate. The power module structure described in 1. 請求項１乃至請求項１０の何れか一に記載のパワーモジュール構造において、前記両導電性部材における前記成形樹脂層により封止された他端部の端面が、前記ヒートプレートの外郭線に対して内側に存するように構成したことを特徴とするパワーモジュール構造。   The power module structure according to any one of claims 1 to 10, wherein an end surface of the other end portion sealed with the molding resin layer in the both conductive members is against an outline of the heat plate. A power module structure characterized by being arranged inside. セラミック等の絶縁板からなるパワーモジュール基板と、該パワーモジュール基板の一方の面上に一対の導電性部材に挟着接合した状態で実装されるパワー半導体素子と、一面側が前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設される金属板製のヒートプレートと、前記両導電性部材の一端部及び前記ヒートプレートの他面側をそれぞれ外部に表出させた状態で、前記パワーモジュール基板、前記パワー半導体素子、前記両導電性部材の他端部側及び前記ヒートプレートを共に成形樹脂層により封止して構成するパワーモジュール構造であって、
前記ヒートプレートの外郭線を前記パワーモジュール基板の外郭線の内側に存するように、前記ヒートプレートを前記パワーモジュール基板の他方の面に接合配設し、
且つ、次に記載の構成要件ａ乃至ｇのうち少なくとも１つの構成要件を備えた、
ａ．前記ヒートプレートの外郭線と前記パワーモジュール基板の外郭線との離間
寸法を、前記パワーモジュール基板の厚さ寸法に対して、小さく設定する構成
ｂ．前記パワーモジュール基板の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄
く形成する構成
ｃ．前記導電性部材の板厚に対して、前記ヒートプレートの板厚を薄く形成する
構成
ｄ．前記ヒートプレートの当該板厚方向にスリット部を形成する構成
ｅ．前記ヒートプレートを複数の分割ヒートプレートにより構成すると共に、互
いに隣接する分割ヒートプレートの間に隙間部を形成する構成
ｆ．前記成形樹脂層における前記ヒートプレートの外郭線より外側端部側を切欠
くことによって隙間部を形成する構成
ｇ．前記ヒートプレートの外郭線から該外郭線が対向する前記成形樹脂層の端面
との間に、樹脂非封止層部を形成する構成
ことを特徴とするパワーモジュール構造。

A power module substrate made of an insulating plate such as ceramic; a power semiconductor element mounted in a state of being sandwiched and bonded to a pair of conductive members on one surface of the power module substrate; and one surface side of the other of the power module substrate In the state where the heat plate made of a metal plate joined and disposed on the surface of the metal plate, the one end portion of the both conductive members and the other surface side of the heat plate are exposed to the outside, the power module substrate, the power A power module structure configured by sealing a semiconductor element, the other end side of both the conductive members and the heat plate with a molded resin layer,
The heat plate is bonded to the other surface of the power module substrate so that the outer line of the heat plate exists inside the outer line of the power module substrate,
And at least one of the following configuration requirements a to g:
a. A configuration in which the separation dimension between the outline of the heat plate and the outline of the power module substrate is set smaller than the thickness dimension of the power module substrate b. A configuration in which the thickness of the heat plate is made thinner than the thickness of the power module substrate c. The thickness of the heat plate is made thinner than the thickness of the conductive member. D. The structure which forms a slit part in the said plate | board thickness direction of the said heat plate e. The heat plate is constituted by a plurality of divided heat plates, and a gap is formed between the divided heat plates adjacent to each other f. A structure in which a gap portion is formed by notching the outer end side of the molded resin layer from the outline of the heat plate g. A power module structure characterized in that a resin non-sealing layer portion is formed between an outer line of the heat plate and an end surface of the molded resin layer facing the outer line.

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