JP2011009410A - 半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体素子1と、絶縁シート2と、金属ブロック3と、金属シート5と、封止樹脂部8とを備えた半導体モジュール101において、絶縁シート及び金属シートは、金属ブロックに接触することなく金属ブロック側へ折り曲げられた状態で樹脂封止される沿面形成用領域20を有する。
【選択図】図1
Description
即ち、本発明の一態様における半導体モジュールは、金属ブロックと、上記金属ブロックの実装面に実装された半導体素子と、シート状にてなり上記実装面に対向する上記金属ブロックの裏面に接して上記金属ブロックを載置する絶縁シートと、シート状にてなり上記絶縁シートと同形状で一体的に構成され上記絶縁シートを介在させて上記金属ブロックとは反対側に位置する金属シートと、封止樹脂部と、を備えた半導体モジュールにおいて、上記絶縁シート及び上記金属シートは、載置された上記金属ブロックの投影面以外の領域に対応し上記金属ブロックに接触することなく上記金属ブロック側へ折り曲げられる沿面形成用領域を有し、上記封止樹脂部は、上記絶縁シート及び上記金属シートにおける上記沿面形成用領域を折り曲げ、かつ上記金属シートの露出面を露出させた状態で、上記金属ブロック、上記半導体素子、並びに、上記絶縁シート及び上記金属シートにおける上記沿面形成用領域を封止することを特徴とする。
図1を参照して、本実施の形態1における半導体モジュール101について説明する。
半導体モジュール101は、基本的な構成部分として、半導体素子1と、絶縁シート2と、金属ブロック3と、金属シート5と、封止樹脂部8とを備える。勿論、半導体モジュールとして機能するための構成部分、例えば主電極配線等を備えている。これらの構成部分について、以下に詳しく説明する。
又、半導体素子1の電極は、金属ワイヤ9を介して半導体モジュール101の主電極配線6の一端に電気的に接続されている。尚、主電極配線6は、本実施形態では銅にてなる。
沿面形成用領域20は、絶縁シート2に載置された金属ブロック3の絶縁シート2及び金属シート5における投影面3c以外の、絶縁シート2及び金属シート5における領域であり、金属ブロック3に接触することなく金属ブロック3側へ折り曲げられる領域である。
一般的に半導体モジュールにおいては絶縁性を保つために、一定の沿面絶縁距離を確保する必要がある。よって、半導体モジュールの絶縁性を保つためには、絶縁体の大きさを、絶縁体に搭載された電極の投影面積に加えて、そこから絶縁性を保つために必要な沿面絶縁距離分だけ大きくする必要がある。
一方、半導体モジュールの放熱性を考えたとき、上記絶縁物の沿面絶縁距離を保つために必要な部分は、放熱性にほとんど寄与しないという事実がある。
しかしながら露出面5aは、投影面3cに一致しなくてもよく、投影面3cに対して大きくても、小さくても良い。
金属ブロック3の実装面3aに半導体素子1を実装し、主電極配線6,7、及び金属ワイヤ9の配線を行う。また、金属ブロック3の裏面3bを絶縁シート2に接触させて絶縁シート2及び金属シート5に金属ブロック3を載置する。
次に、実施の形態2における半導体モジュールについて、図3を参照して以下に説明する。
本実施の形態2における半導体モジュール102と、図1及び図2を参照して上述した半導体モジュール101との大きな相違点は、金属シート5に溝状の凹部10を設けた点である。以下では、上記相違点に伴う変更部分についてのみ説明を行い、上述の半導体モジュール101と同じ構成部分については、ここでの説明を省略する。同様に、製造方法についても上述の半導体モジュール101と同じ部分については説明を省略する。
図3では、封止樹脂部8を形成する封止樹脂8aは、本実施形態では凹部10内にも充填されている。よって、金属シート5−2の凹部10より内側の部分が封止樹脂部8の表面8bより露出している。尚、金属シート5−2に関する説明は、上述の金属シート5の説明をそのまま適用可能であり、ここでの説明は省略する。また、その他の構成部分は、上述の半導体モジュール101と同じである。
金属シート5−2に設けられる凹部10の深さは、金属シート5の厚さより浅い。また、凹部10は封止樹脂8aにて充填されるのが好ましい。尚、図3では、凹部10は、半円形の断面にてなるが、凹部10の形状はこれに限定するものではなく、例えば三角や四角等の形状であってもよい。つまり、凹部10は、金属シート5−2が変形し易い形とするのが好ましい。
尚、絶縁シート2及び金属シート5−2における沿面形成用領域20が金属ブロック3に接触してしまうことを防止するために、金属シート5−2の各辺と凹部10とが互いに平行となる位置に凹部10を形成することが好ましい。
次に、図4及び図5を参照して実施の形態3における半導体モジュール103について説明する。尚、説明上、図4に示す半導体モジュールに103Aの符号を付し、図5に示す半導体モジュール101には103Bの符号を付す。又、図4及び図5は、半導体モジュール103における主電極配線6,7部分での平面図を示している。
尚、半導体モジュール103におけるその他の構成部分は、上述の半導体モジュール101と同じである。
したがって、実施の形態1の場合に比べて本実施の形態3では、沿面形成用領域20の折り曲がり状態を調整することができ、樹脂封止が容易になるというメリットがある。
次に、図6及び図7を参照して、実施の形態4における半導体モジュール104,105について以下に説明する。
本実施の形態4における半導体モジュール104、105と、図1及び図2を参照して上述した半導体モジュール101との大きな相違点は、金属ブロック3における上記裏面3bの輪郭を面取り部24とした点である。以下では、上記相違点に伴う変更部分についてのみ説明を行い、上述の半導体モジュール101と同じ構成部分についてはここでの説明を省略する。同様に、製造工程についても上述の半導体モジュール101と同じ部分については説明を省略する。
次に、図8を参照して実施の形態5における半導体モジュール106について以下に説明する。
本実施の形態5における半導体モジュール106は、上述した実施の形態1の半導体モジュール101の封止樹脂部8の表面8bにおける金属シート5の露出面5aに、半田12で冷却部11を半田付けした構成を有する。ここで、封止樹脂部8にて封止された構成部分は、図1を参照し上述した半導体モジュール101における構成と同じである。但し、金属シート5は、実施の形態1で説明したCu箔に限らず、NiメッキしたAl箔等を用いることもできる。
よって、同じ構成部分についての説明は省略し、以下には、冷却部11について詳しい説明を行う。又、半導体モジュール106の製造工程についても上述の半導体モジュール101と同じ部分については説明を省略する。
また、外半田12で冷却部11と金属シート5の露出面5aとの接合工程では、半導体モジュール101全体を加熱する必要がある。この工程で、半導体モジュール101内の半田4が溶融してしまうと、半田4の溶融による体積膨張によって、封止樹脂部8を内側から破壊してしまう等の不具合が発生することが考えられる。そのような不具合の発生を防止するため、外半田12の材料は、半田4に使用する材料より融点の低い材料であることが好ましい。又、半導体モジュール101全体の加熱温度は、外半田12の融点(液相線)以上、半田4の融点(固相線)以下とするのが好ましい。
次に、図9を参照して実施の形態6における半導体モジュール107について以下に説明する。
本実施の形態6における半導体モジュール107と、上述した実施の形態5における半導体モジュール106との大きな相違点は、金属シート5の露出面5aが存在する封止樹脂部8の表面8bには、露出面5aと冷却部11との間に介在する外半田12の厚みに相当する高さを有し、封止樹脂部8と一体成形された突出部13を備えている点である。
以下では、上記相違点に伴う変更部分についてのみ説明を行い、上述の半導体モジュール106と同じ構成部分についてはここでの説明を省略する。同様に、実施の形態6の半導体モジュール107の製作工程についても、上述の半導体モジュール106と同じ部分については説明を省略する。
さらに又、上述した各実施の形態1〜6における構成を任意に組み合わせた構成を採ることも可能である。この場合、組み合わされた実施形態が奏する効果を得ることができる。
3c 投影面、5 金属シート、5a 露出面、8 封止樹脂部、8a 封止樹脂、
11 冷却部、12 外半田、13 突出部、20 沿面形成用領域、21 角部、
22 折り畳み部、24 面取り部、
101〜107 半導体モジュール。
Claims (8)
- 金属ブロックと、上記金属ブロックの実装面に実装された半導体素子と、シート状にてなり上記実装面に対向する上記金属ブロックの裏面に接して上記金属ブロックを載置する絶縁シートと、シート状にてなり上記絶縁シートと同形状で一体的に構成され上記絶縁シートを介在させて上記金属ブロックとは反対側に位置する金属シートと、封止樹脂部と、を備えた半導体モジュールにおいて、
上記絶縁シート及び上記金属シートは、載置された上記金属ブロックの投影面以外の領域に対応し上記金属ブロックに接触することなく上記金属ブロック側へ折り曲げられる沿面形成用領域を有し、
上記封止樹脂部は、上記絶縁シート及び上記金属シートにおける上記沿面形成用領域を折り曲げ、かつ上記金属シートの露出面を露出させた状態で、上記金属ブロック、上記半導体素子、並びに、上記絶縁シート及び上記金属シートにおける上記沿面形成用領域を封止する、
ことを特徴とする半導体モジュール。 - 上記封止樹脂部において、上記金属シートの上記露出面は、上記金属シートにおける上記金属ブロックの投影面に相当する、請求項1記載の半導体モジュール。
- 上記金属シートは、上記露出面の輪郭に対応して凹部を有する、請求項1又は2記載の半導体モジュール。
- 上記凹部は、封止樹脂にて充填される、請求項3記載の半導体モジュール。
- 上記絶縁シート及び上記金属シートは、方形状であり、4つの角部に、上記沿面形成用領域を強制的に折り曲げる折り畳み部を有する、請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
- 上記金属ブロックは、上記裏面の輪郭を面取り部とした、請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
- 上記金属シートの上記露出面に接続され上記露出面からの放熱を促進する冷却部をさらに備える、請求項1から6のいずれか1項に記載の半導体モジュール。
- 上記冷却部は、上記露出面に半田付けされ、上記封止樹脂部は、上記露出面と上記冷却部との間に介在する半田の厚みに相当する高さを有し、当該封止樹脂部と一体成形される突出部を有する、請求項7記載の半導体モジュール。
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