JP2014127657A - Manufacturing method for semiconductor power converter - Google Patents

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秀夫 西内
Kazuhiro Ueda
和宏 上田
Takayuki Masunaga
孝幸 益永
Naotake Watanabe
尚威 渡邉
Sadayuki Shimizu
禎之 清水
Takashi Togasaki
隆 栂嵜
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a power semiconductor device, whereby the device can easily be manufactured with high material efficiency at a low cost.SOLUTION: According to an embodiment, a manufacturing method for a semiconductor power converter comprises: joining first and second semiconductor elements to a first area on one side with respect to a center line C on the first joining surface of a first conductor; joining third and fourth semiconductor elements to a second area on the other side; joining a spacer and a lead frame 70 in order onto the first or fourth semiconductor element; joining a second conductor with a second joint face onto the lead frame such that the second joint face is opposite to the first joint face of the first conductor; connecting the electrodes of the first and third semiconductor elements and the signal terminal 50 of the lead frame by means of a conducting wire; covering the first conductor and the second conductor with an insulating material, thereby forming an insulator 52; and cutting the insulator, the first conductor and the second conductor along the center line C of the first conductor, thereby separating them into a first module including the first and second semiconductor elements, and a second module including the third and fourth semiconductor elements.

Description

この発明の実施形態は、半導体電力変換装置の製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor power conversion device.

近年、自動車の燃費向上を目的とし、内燃機関とモーターを併用したハイブリッド車の普及が急速に進んでいる。また一方で、モーターだけで走行可能な電気自動車の製品化も進んでいる。これら自動車を実現するためには、電池とモーター間に、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を行なう電力変換装置が必要となる。   In recent years, for the purpose of improving the fuel efficiency of automobiles, the spread of hybrid cars using both an internal combustion engine and a motor is rapidly progressing. On the other hand, commercialization of electric vehicles that can be driven by motors is also progressing. In order to realize these automobiles, a power conversion device that performs conversion from DC power to AC power and conversion from AC power to DC power is required between the battery and the motor.

ハイブリッド車および電気自動車では、半導体電力変換装置の小型化、高信頼性が要求されている。半導体電力変換装置の小型化、高信頼性を図るためには、冷却効率が良い半導体電力変換装置が必要となる。これを実現する方法としては、半導体素子の表裏面に導電体を接続し、導電体から冷却器へ放熱させる両面放熱型の電力変換装置構造が提案されている。   In hybrid vehicles and electric vehicles, miniaturization and high reliability of semiconductor power conversion devices are required. In order to achieve miniaturization and high reliability of the semiconductor power conversion device, a semiconductor power conversion device with good cooling efficiency is required. As a method for realizing this, there has been proposed a double-sided heat dissipation type power converter structure in which a conductor is connected to the front and back surfaces of a semiconductor element and heat is radiated from the conductor to a cooler.

特開2003−258166号公報JP 2003-258166 A 特開2007−068302号公報JP 2007-068302 A

両面放熱型のパワー半導体装置においては、冷却器へ放熱させる面において導電体を装置から露出させることが必要となるが、装置の製造過程において導電体を露出させることは難易度が高い。例えば、これらの半導体装置は、一般的に半導体素子と導電体を樹脂でモールドする構造がとられているが、導電体の寸法および平面度、組立て精度をゼロとすることは不可能である。そのため、導電体が樹脂から露出するとは限らず、導電体を露出させるよう研削する工程が必要となる。   In a double-sided heat dissipation type power semiconductor device, it is necessary to expose the conductor from the device on the surface to be radiated to the cooler. However, it is difficult to expose the conductor in the manufacturing process of the device. For example, these semiconductor devices generally have a structure in which a semiconductor element and a conductor are molded with a resin, but it is impossible to make the dimensions, flatness, and assembly accuracy of the conductor zero. Therefore, the conductor is not necessarily exposed from the resin, and a grinding process is required to expose the conductor.

研削工程での研削量は、導電体の寸法および平面度、組立て精度が良いほど少なくなるが、高精度な部材および高精度な研削設備が必要となり、製品コストが高くなる。逆に、研削量が多いと、材料効率が悪く、工程時間が長くなる。また、研削設備にワークをセッティングする際には、個々のワークを強固に固定する必要があり、工程が煩雑になる。   The amount of grinding in the grinding process decreases as the size and flatness of the conductor and the assembly accuracy are improved. However, a high-precision member and a high-precision grinding facility are required, which increases the product cost. Conversely, if the grinding amount is large, the material efficiency is poor and the process time becomes long. Moreover, when setting a workpiece | work to a grinding equipment, it is necessary to fix each workpiece | work firmly, and a process becomes complicated.

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、簡便で材料効率が高く、低コストで製造することが可能な電力半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a power semiconductor device that is simple, has high material efficiency, and can be manufactured at low cost.

実施形態によれば、半導体電力変換装置の製造方法は、第1導電体の第1接合面上で、第1導電体の中心線の片側の第1領域に、それぞれ表裏面に異なる電極を有する板状の第1半導体素子および第2半導体素子を、それぞれ一方の電極が前記第1接合面に接触するように接合し、前記第1導電体の第1接合面上で、前記中心線の反対側の第2領域に、それぞれ表裏面に異なる電極を有する板状の第3半導体素子および第4半導体素子を、それぞれ一方の電極が前記第1接合面に接触するように接合し、前記第1ないし第4半導体素子の各々の電極上に導電体からなるスペーサをそれぞれ接合し、2組の電力端子、2組の信号端子、2組のアイランド接続部を有するリードフレームの前記アイランド接続部を前記第1および第2半導体素子上の前記スペーサ、および前記第3および第4半導体素子上の前記スペーサに、それぞれ接合し、1組の電力端子の一方を前記第1導電体の第1領域に接合し、他の組の電力端子の一方を前記第1導電体の第2領域に接合し、第2接合面を有する第2導電体を、その第2接合面が前記第1導電体の第1接合面と対向するように前記2組のアイランド接続部上に接合し、前記第1半導体素子の電極と1組の信号端子とを導線で接続し、前記第3半導体素子の電極と他の組の信号端子とを導線で接続し、前記2組の電極端子の基端部、前記2組の信号端子の基端部、並びに前記第1導電体および第2導電体を絶縁材で覆って絶縁体を形成し、前記絶縁体、前記第1導電体および第2導電体を、前記第1導電体の中心線に沿って切断し、前記第1および第2半導体素子を含む第1モジュールと、前記第3および第4半導体素子を含む第2モジュールとに分離し、前記リードフレームの前記アイランド接続部、前記電力端子、および前記信号端子を残して、前記リードフレームの他の部分を切除する製造方法である。   According to the embodiment, the method for manufacturing a semiconductor power conversion device has different electrodes on the front and back surfaces in the first region on one side of the center line of the first conductor on the first joint surface of the first conductor. The plate-like first semiconductor element and the second semiconductor element are joined such that one of the electrodes is in contact with the first joint surface, and on the first joint surface of the first conductor, opposite to the center line A plate-like third semiconductor element and a fourth semiconductor element each having different electrodes on the front and back surfaces are joined to the second region on the side so that one of the electrodes is in contact with the first joining surface; A spacer made of a conductor is joined to each electrode of the fourth semiconductor element, and the island connection portion of the lead frame having two sets of power terminals, two sets of signal terminals, and two sets of island connection portions On first and second semiconductor elements Bonding to the spacer and the spacer on the third and fourth semiconductor elements, respectively, and joining one of the set of power terminals to the first region of the first conductor, One of the two conductors is joined to the second region of the first conductor, and the second conductor having a second joint surface is connected to the second conductor so that the second joint surface faces the first joint surface of the first conductor. Bonding on the island connection portion of the set, connecting the electrode of the first semiconductor element and one set of signal terminals with a conducting wire, and connecting the electrode of the third semiconductor element and another set of signal terminals with a conducting wire A base end portion of the two sets of electrode terminals, a base end portion of the two sets of signal terminals, and the first conductor and the second conductor are covered with an insulating material to form an insulator, and the insulator, The first conductor and the second conductor are cut along a center line of the first conductor, and the first and second conductors are cut. Separated into a first module including a second semiconductor element and a second module including the third and fourth semiconductor elements, leaving the island connection portion, the power terminal, and the signal terminal of the lead frame, In the manufacturing method, the other part of the lead frame is cut off.

図1は、第1の実施形態に係る半導体電力変換装置を回路基板を取り外して示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor power conversion device according to a first embodiment with a circuit board removed. 図2は、前記半導体モジュールを異なる方向から見た斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the semiconductor module as seen from different directions. 図3は、前記半導体モジュールのモールドを透視して内部構造を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing an internal structure through a mold of the semiconductor module. 図4は、前記半導体モジュールの構成部品を示す分解斜視図。FIG. 4 is an exploded perspective view showing components of the semiconductor module. 図5は、前記半導体モジュールを示す正面図。FIG. 5 is a front view showing the semiconductor module. 図6は、製造工程において、前記第1固定治具に第1導電体を装着した状態を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a state where a first conductor is mounted on the first fixing jig in the manufacturing process. 図7は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記第1固定治具に第1導電体および分割式治具を装着した状態を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing a state in which a first conductor and a split jig are attached to the first fixing jig in the manufacturing process of the semiconductor module. 図8は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記第1導電体上に接続体を載置した状態を示す斜視図。FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a connection body is placed on the first conductor in the manufacturing process of the semiconductor module. 図9は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記接続体上に第1半導体素子、第2半導体素子、第3半導体素子、第4半導体素子を載置した状態を示す斜視図。FIG. 9 is a perspective view showing a state where a first semiconductor element, a second semiconductor element, a third semiconductor element, and a fourth semiconductor element are placed on the connection body in the manufacturing process of the semiconductor module. 図10は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記第1ないし第4半導体素子上に接続体を載置した状態を示す斜視図。FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a connection body is placed on the first to fourth semiconductor elements in the manufacturing process of the semiconductor module. 図11は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記接続体上に第1ないし第4凸型導電体を載置した状態を示す斜視図。FIG. 11 is a perspective view showing a state in which first to fourth convex conductors are placed on the connection body in the manufacturing process of the semiconductor module. 図12は、前記半導体モジュールの製造工程において、第1固定治具上および凸型導電体上にリードフレームを載置した状態を示す斜視図。FIG. 12 is a perspective view showing a state in which a lead frame is placed on the first fixing jig and the convex conductor in the manufacturing process of the semiconductor module. 図13は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記リードフレーム上に接続体を載置した状態を示す斜視図。FIG. 13 is a perspective view showing a state in which a connection body is placed on the lead frame in the manufacturing process of the semiconductor module. 図14は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記接続体およびリードフレーム上に第2導電体を載置した状態を示す斜視図。FIG. 14 is a perspective view showing a state in which a second conductor is placed on the connection body and the lead frame in the manufacturing process of the semiconductor module. 図15は、前記半導体モジュールの製造工程において、第1固定治具上およびリードフレーム上に第2固定治具を載置した状態を示す斜視図。FIG. 15 is a perspective view showing a state in which a second fixing jig is placed on the first fixing jig and the lead frame in the manufacturing process of the semiconductor module. 図16は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記第2導電体および第2固定治具上に重ねておもりを載置した状態を示す斜視図。FIG. 16 is a perspective view showing a state in which a weight is placed on the second conductor and the second fixing jig in the manufacturing process of the semiconductor module. 図17は、前記半導体モジュールの製造工程において、接続体(半田)により構成部材を接合し、第1、第2固定治具、および分割式治具を取外した状態を示す斜視図。FIG. 17 is a perspective view showing a state in which constituent members are joined by a connecting body (solder) and the first and second fixing jigs and the split jig are removed in the manufacturing process of the semiconductor module. 図18は、前記半導体モジュールの製造工程において、ワイヤボンディング工程を示す斜視図。FIG. 18 is a perspective view showing a wire bonding step in the manufacturing process of the semiconductor module. 図19は、前記半導体モジュールの製造工程において、樹脂のモールドにより絶縁体を形成する工程を示す斜視図。FIG. 19 is a perspective view showing a step of forming an insulator by resin molding in the manufacturing process of the semiconductor module. 図20は、前記半導体モジュールの製造工程において、前記絶縁体、第1および第2導電体、リードフレームを切断する工程を示す斜視図。FIG. 20 is a perspective view showing a step of cutting the insulator, the first and second conductors, and the lead frame in the manufacturing process of the semiconductor module. 図21は、前記半導体モジュールの製造工程において、切断され分離された第1および第2モジュールを示す斜視図。FIG. 21 is a perspective view showing the first and second modules cut and separated in the manufacturing process of the semiconductor module. 図22は、第2の実施形態に係る製造方法において、第1および第2導電体、リードフレームを切断する工程を示す平面図。FIG. 22 is a plan view showing a process of cutting the first and second conductors and the lead frame in the manufacturing method according to the second embodiment.

以下に、図面を参照しながら、実施形態に係る半導体電力変換装置およびその製造方法ついて詳細に説明する。なお、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。   Hereinafter, a semiconductor power conversion device and a manufacturing method thereof according to embodiments will be described in detail with reference to the drawings. Each figure is a schematic diagram for promoting an understanding of the embodiment and its shape, dimensions, ratio, etc. are different from the actual apparatus, but these are considered in consideration of the following description and known techniques. The design can be changed as appropriate.

(第1の実施形態)
図1は、制御回路基板を取り外して示す第1の実施形態に係る半導体電力変換装置の斜視図である。
図1に示すように、半導体電力変換装置10は、冷却器12、冷却器12上に固定された支持フレーム14、および、冷却器上に載置され、支持フレームにより支持された複数の半導体モジュール16を備えている。冷却器12は、平坦な矩形状の受熱面を有する扁平な直方体形状の冷却ブロック18を有している。冷却ブロック18は、例えば、アルミニウムで形成されている。冷却ブロック18内には、水等の冷却媒体を流す冷媒流路20が形成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of the semiconductor power conversion device according to the first embodiment with the control circuit board removed.
As shown in FIG. 1, a semiconductor power conversion device 10 includes a cooler 12, a support frame 14 fixed on the cooler 12, and a plurality of semiconductor modules mounted on the cooler and supported by the support frame. 16 is provided. The cooler 12 has a flat rectangular parallelepiped cooling block 18 having a flat rectangular heat receiving surface. The cooling block 18 is made of aluminum, for example. In the cooling block 18, a coolant channel 20 is formed through which a cooling medium such as water flows.

支持フレーム14は、受熱面に対応する大きさの矩形状の外枠と、外枠間を延びる互いに平行な複数の連結梁とを一体に有し、これら外枠および連結梁により例えば、4列に並んだ、それぞれ矩形状の設置空間部を形成している。また、支持フレーム14には、後述する半導体モジュール16に電気的に接続される複数の接続端子24を有する複数のバスバー、複数の入力端子28、および2組の3相の出力端子30が設けられている。バスバーの接続端子24は、各設置空間部の各側縁に沿って、複数個ずつ間隔を置いて並んで配置されている。そして、支持フレーム14は、例えば、インサートモールドにより、複数の端子と一体に樹脂により成形されている。また、支持フレーム14は、例えば、複数のねじにより冷却ブロック18の受熱面上に固定されている。   The support frame 14 integrally includes a rectangular outer frame having a size corresponding to the heat receiving surface and a plurality of parallel connection beams extending between the outer frames, and the outer frame and the connection beams, for example, form four rows. Are arranged in a rectangular shape. The support frame 14 is provided with a plurality of bus bars having a plurality of connection terminals 24 electrically connected to a semiconductor module 16 described later, a plurality of input terminals 28, and two sets of three-phase output terminals 30. ing. A plurality of bus bar connection terminals 24 are arranged at intervals along each side edge of each installation space. And the support frame 14 is shape | molded by resin integrally with the some terminal by insert mold, for example. Further, the support frame 14 is fixed on the heat receiving surface of the cooling block 18 by, for example, a plurality of screws.

図1に示すように、半導体モジュール16は、例えば、6個ずつ、4列に並んで支持フレーム14に設置されている。各列において、6個の半導体モジュール16は、支持フレーム14の設置空間部内に配置され、各半導体モジュールの底面は、図示しない絶縁シートを介して冷却器12の受熱面上に設置されている。各半導体モジュール16の電力端子は、バスバーの接続端子24に接触し、バスバーに電気的に接続されている。また、各半導体モジュール16の複数の信号端子50は、上方へ突出している。   As shown in FIG. 1, for example, six semiconductor modules 16 are installed on the support frame 14 in four rows. In each row, six semiconductor modules 16 are arranged in the installation space of the support frame 14, and the bottom surface of each semiconductor module is installed on the heat receiving surface of the cooler 12 via an insulating sheet (not shown). The power terminal of each semiconductor module 16 contacts the connection terminal 24 of the bus bar and is electrically connected to the bus bar. Further, the plurality of signal terminals 50 of each semiconductor module 16 protrude upward.

半導体電力変換装置10は、半導体モジュール16および装置全体の入出力および動作を制御する図示しない制御回路基板を備えている。制御回路基板は、支持フレーム14とほぼ等しい大きさの矩形状に形成されている。制御回路基板32は、半導体モジュール16上に重ねて設置され、図示しない固定ねじ等により支持フレーム14に取り付けられている。各半導体モジュール16の信号端子50は、制御回路基板32に電気的に接続されている。   The semiconductor power conversion device 10 includes a semiconductor circuit 16 and a control circuit board (not shown) that controls input / output and operation of the entire device. The control circuit board is formed in a rectangular shape having a size substantially equal to that of the support frame 14. The control circuit board 32 is placed on the semiconductor module 16 and is attached to the support frame 14 with a fixing screw (not shown). The signal terminal 50 of each semiconductor module 16 is electrically connected to the control circuit board 32.

次に、半導体電力変換装置を構成する半導体モジュール16について詳細に説明する。
図2は、半導体モジュールを示す斜視図、図3は、半導体モジュールのモールド樹脂体を透視して内部構造を示す斜視図、図4は、半導体モジュールの構成部品を示す分解斜視図である。図5は、半導体モジュールを示す正面図である。
Next, the semiconductor module 16 constituting the semiconductor power conversion device will be described in detail.
2 is a perspective view showing the semiconductor module, FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure through the mold resin body of the semiconductor module, and FIG. 4 is an exploded perspective view showing the components of the semiconductor module. FIG. 5 is a front view showing the semiconductor module.

図2ないし図4に示すように、半導体モジュール16は、いわゆる両面放熱型および垂直実装型の半導体電力変換装置として構成されている。すなわち、半導体モジュール16は、例えば、銅により形成された角柱形状の第1導電体34と、同じく、銅により形成された角柱形状の第2導電体36と、これら第1および第2導電体間に挟まれてこれらの導電体に接合された第1半導体素子38および第2半導体素子40と、を備えている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the semiconductor module 16 is configured as a so-called double-sided heat radiation type and vertical mounting type semiconductor power conversion device. That is, the semiconductor module 16 includes, for example, a first prism-shaped conductor 34 formed of copper, a second prism-shaped second conductor 36 formed of copper, and a gap between the first and second conductors. And a first semiconductor element 38 and a second semiconductor element 40 which are bonded to these conductors.

第1導電体34は、1つの主面(側面)が矩形状の接合面(第1接合面)34aを構成し、更に、この接合面と直交する底面34bが放熱面を構成している。第2導電体36は、長さが第1導電体34とほぼ等しく、厚さ(幅)が第1導電体34よりも小さく、例えば、約3分の1程度に形成され、更に、高さが、第1導電体34の高さよりも低く形成されている。第2導電体36は、1つの主面(側面)が矩形状の接合面(第2接合面)36aを構成し、更に、この接合面と直交する底面36bが放熱面を構成している。第2導電体36は、その接合面36aが第1導電体34の接合面34aと平行に対向し、かつ、底面36bが第1導電体34の底面34bと同一平面上に位置するように配置されている。   As for the 1st conductor 34, one main surface (side surface) comprises the rectangular-shaped joining surface (1st joining surface) 34a, Furthermore, the bottom face 34b orthogonal to this joining surface comprises the thermal radiation surface. The second conductor 36 is substantially equal in length to the first conductor 34 and has a thickness (width) smaller than that of the first conductor 34, for example, about one third, and further has a height. However, it is formed lower than the height of the first conductor 34. In the second conductor 36, one main surface (side surface) constitutes a rectangular joining surface (second joining surface) 36a, and a bottom surface 36b orthogonal to the joining surface constitutes a heat dissipation surface. The second conductor 36 is disposed such that the joint surface 36a faces the joint surface 34a of the first conductor 34 in parallel and the bottom surface 36b is located on the same plane as the bottom surface 34b of the first conductor 34. Has been.

第1半導体素子38は、パワー半導体素子、例えば、IGBT(insulated gate bipolar transistor)であり、第2半導体素子40は、ダイオードを備えている。第1半導体素子38は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。また、第1半導体素子38の一方の表面に、複数、例えば、4つの接続端子38aが形成されている。そして、第1半導体素子38の表面および裏面は、電極部分および接続端子部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。   The first semiconductor element 38 is a power semiconductor element, for example, an IGBT (insulated gate bipolar transistor), and the second semiconductor element 40 includes a diode. The first semiconductor element 38 is formed in a rectangular plate shape, and configures different electrodes on the front surface and the back surface. A plurality of, for example, four connection terminals 38 a are formed on one surface of the first semiconductor element 38. The front and back surfaces of the first semiconductor element 38 are covered with an insulating film, for example, a polyimide film, except for the electrode portion and the connection terminal portion.

第2半導体素子40は、矩形板状に形成され、表面および裏面に異なる電極を構成している。第2半導体素子38の表面および裏面は、矩形状の電極部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。   The second semiconductor element 40 is formed in a rectangular plate shape, and configures different electrodes on the front surface and the back surface. The front and back surfaces of the second semiconductor element 38 are covered with an insulating film, for example, a polyimide film, except for the rectangular electrode portion.

第1半導体素子38は、第1導電体34の接合面34aと平行に配置され、一方の電極が第1接続体、例えば、矩形状の半田シート42aにより第1導電体34の接合面34aに接合されている。第2半導体素子40は、第1導電体34の接合面34aと平行に配置され、更に、第1導電体34の長手方向に隙間を置いて第1半導体素子38と並んで配置されている。第2半導体素子40は、一方の電極が第2接続体、例えば、矩形状の半田シート42aにより第1導電体34の接合面34aに接合されている。   The first semiconductor element 38 is disposed in parallel with the bonding surface 34a of the first conductor 34, and one electrode is connected to the bonding surface 34a of the first conductor 34 by a first connecting body, for example, a rectangular solder sheet 42a. It is joined. The second semiconductor element 40 is disposed in parallel with the bonding surface 34 a of the first conductor 34, and is further disposed alongside the first semiconductor element 38 with a gap in the longitudinal direction of the first conductor 34. One electrode of the second semiconductor element 40 is bonded to the bonding surface 34a of the first conductor 34 by a second connecting body, for example, a rectangular solder sheet 42a.

このように、第1半導体素子38および第2半導体素子40は、第1導電体34の接合面34aと平行に、かつ、第1導電体の底面34bに対して垂直に配置されている。
また、第1導電体34の接合面34aには、第5接続体、例えば、矩形状の半田シート42eが設けられ、第1半導体素子38の側方に並んで位置している。
As described above, the first semiconductor element 38 and the second semiconductor element 40 are arranged in parallel to the bonding surface 34a of the first conductor 34 and perpendicular to the bottom surface 34b of the first conductor.
Further, a fifth connection body, for example, a rectangular solder sheet 42e is provided on the joint surface 34a of the first conductor 34, and is located side by side with respect to the first semiconductor element 38.

第1半導体素子38の他方の電極上に第3接続体、例えば、矩形状の半田シート42cを介して、位置決め用の第1凸型導電体(スペーサ)44aが接合されている。第1凸型導電体44aは、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸部45aと、を一体に有している。そして、第1凸型導電体44aは、本体の平坦な主面側が半田シート42cにより第1半導体素子38の電極に電気的かつ機械的に接合されている。   A first convex conductor (spacer) 44a for positioning is joined to the other electrode of the first semiconductor element 38 via a third connection body, for example, a rectangular solder sheet 42c. The first convex conductor 44a is made of, for example, copper, and includes a flat rectangular parallelepiped main body and a rectangular parallelepiped convex portion 45a that protrudes from one main surface of the main body and has a smaller diameter than the main body. Have. In the first convex conductor 44a, the flat main surface side of the main body is electrically and mechanically joined to the electrode of the first semiconductor element 38 by the solder sheet 42c.

第2半導体素子40の他方の電極上に第4接続体、例えば、矩形状の半田シート42dを介して、位置決め用の第2凸型導電体(スペーサ)44bが接合されている。第2凸型導電体44bは、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸部45bと、を一体に有している。そして、第2凸型導電体44bは、本体の平坦な主面側が半田シート42dにより第2半導体素子40の電極に電気的かつ機械的に接合されている。
なお、第1および第2凸型導電体44a、44bは、別体に限らず、2つの本体を一体に形成し、2つの凸部を共通の本体上に設ける構成としてもよい。
A second convex conductor (spacer) 44b for positioning is joined to the other electrode of the second semiconductor element 40 via a fourth connecting body, for example, a rectangular solder sheet 42d. The second convex conductor 44b is made of, for example, copper, and includes a flat rectangular parallelepiped main body and a rectangular parallelepiped convex portion 45b that protrudes from one main surface of the main body and is smaller in diameter and flat than the main body. Have. In the second convex conductor 44b, the flat main surface side of the main body is electrically and mechanically joined to the electrode of the second semiconductor element 40 by the solder sheet 42d.
The first and second convex conductors 44a and 44b are not limited to separate bodies, and two main bodies may be integrally formed, and the two convex portions may be provided on a common main body.

図2ないし図4に示すように、半導体モジュール16は、後述する導電金属板からなるリードフレームによりそれぞれ構成された第1電力端子46a、第2電力端子46b、第2電力端子に連続する矩形板状の接続部(アイランド接続部)48、複数、例えば、5本の信号端子50を備えている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the semiconductor module 16 is a rectangular plate that is continuous with a first power terminal 46 a, a second power terminal 46 b, and a second power terminal, each of which is constituted by a lead frame made of a conductive metal plate described later. A plurality of, for example, five signal terminals 50 are provided.

第1電力端子46aは、独立して形成され、その基端部が半田シート42eにより第1導電体34の接合面34aに接合されている。第1電力端子46aは、第1導電体34の長手方向一端からモジュールの外側に突出し、その接触部47aは、第1導電体34側へ直角に折り曲げられ、モジュールの端面とほぼ平行に対向している。   The first power terminal 46a is formed independently, and the base end portion thereof is joined to the joining surface 34a of the first conductor 34 by the solder sheet 42e. The first power terminal 46a protrudes from the one end of the first conductor 34 in the longitudinal direction to the outside of the module, and the contact portion 47a is bent at a right angle toward the first conductor 34 and faces the end face of the module almost in parallel. ing.

第2電力端子46bは、その基端部が接続部48に連結されている。また、第2電力端子46bは、第1導電体34の長手方向他端側からモジュールの外側に突出し、その接触部47bは、第1導電体34側へ直角に折り曲げられ、半導体モジュールの他端面とほぼ平行に対向している。   The base end portion of the second power terminal 46 b is coupled to the connection portion 48. The second power terminal 46b protrudes from the other end side in the longitudinal direction of the first conductor 34 to the outside of the module, and its contact portion 47b is bent at a right angle toward the first conductor 34 side. And are almost parallel to each other.

接続部48は、細長い矩形板状に形成されている。この接続部48には、それぞれ位置決め用の矩形状の第1開口51aおよび第2開口51bが並んで形成されている。第1開口51aは、第1凸型導電体44aの凸部45aが嵌合可能な大きさで、かつ、第1凸型導電体44aの本体よりも小さく形成されている。同様に、第2開口51bは、第2凸型導電体44bの凸部45bが嵌合可能な大きさで、かつ、第2凸型導電体44bの本体よりも小さく形成されている。接続部48の第2導電体36側の表面には、第1および第2開口51a、51bを含む領域に亘って浅い矩形状の凹所56が形成されている。更に、接続部48は、その上縁から上方に突出する3本の支持突起を一体に有している。真ん中の支持突起から一本の信号端子50が上方へ延びている。   The connecting portion 48 is formed in an elongated rectangular plate shape. The connecting portion 48 is formed with a first rectangular opening 51a and a second opening 51b that are aligned for positioning. The first opening 51a is sized to fit the convex portion 45a of the first convex conductor 44a and is smaller than the main body of the first convex conductor 44a. Similarly, the second opening 51b is sized to fit the convex portion 45b of the second convex conductor 44b and is smaller than the main body of the second convex conductor 44b. A shallow rectangular recess 56 is formed on the surface of the connection portion 48 on the second conductor 36 side over a region including the first and second openings 51a and 51b. Further, the connection portion 48 integrally has three support protrusions protruding upward from the upper edge thereof. One signal terminal 50 extends upward from the middle support protrusion.

接続部48および第2電力端子46bは、第1および第2凸型導電体44a、44bの凸部45a、45bが第1開口51a、第2開口51bにそれぞれ係合した状態で、第1および第2凸型導電体44a、44bに接合されている。   The connecting portion 48 and the second power terminal 46b are configured so that the first and second convex conductors 44a and 44b are engaged with the first opening 51a and the second opening 51b, respectively. The second convex conductors 44a and 44b are joined.

更に、接続部48および第1および第2凸型導電体44a、44bの凸部45a、45bは、接続部48の凹所56内に配置された第6接続体、例えば、矩形状の半田シート42dにより、第2導電体36の接合面36aに電気的および機械的に接合されている。すなわち、接続部48、第1および第2凸型導電体44a、44b、および第2導電体34の3部材は、半田シート42dにより相互に接合されている。   Furthermore, the connecting portion 48 and the convex portions 45a and 45b of the first and second convex conductors 44a and 44b are the sixth connecting body disposed in the recess 56 of the connecting portion 48, for example, a rectangular solder sheet. It is electrically and mechanically joined to the joint surface 36a of the second conductor 36 by 42d. That is, the connection member 48, the first and second convex conductors 44a, 44b, and the second conductor 34 are joined to each other by the solder sheet 42d.

以上により、第1半導体素子38および第2半導体素子40の電極は、第1凸型導電体44a、44bを介して、第2導電体36に電気的に接合されている。第1半導体素子38および第2半導体素子40は、第1導電体34と第2導電体36と間に挟まれ、接合面34a、36aと平行に、かつ、第1導電体および第2導電体の底面34b、36bに対して垂直に配置されている。   As described above, the electrodes of the first semiconductor element 38 and the second semiconductor element 40 are electrically joined to the second conductor 36 via the first convex conductors 44a and 44b. The first semiconductor element 38 and the second semiconductor element 40 are sandwiched between the first conductor 34 and the second conductor 36, parallel to the bonding surfaces 34a and 36a, and the first conductor and the second conductor. Are arranged perpendicular to the bottom surfaces 34b and 36b.

信号端子50は、モジュールから上方に突出し、第1導電体34の接合面34aと平行に延びている。4本の信号端子50の基端は、ボンディングワイヤ53により、第1半導体素子38の接続端子38aに接続されている。   The signal terminal 50 protrudes upward from the module and extends in parallel with the joint surface 34 a of the first conductor 34. The base ends of the four signal terminals 50 are connected to the connection terminals 38 a of the first semiconductor element 38 by bonding wires 53.

図2、図3および図5に示すように、半導体モジュール16は、上述した構成部材を被覆した絶縁材、例えば、モールド樹脂体(絶縁体)52を備えている。モールド樹脂体52は、ほぼ直方体形状に形成されている。モールド樹脂体52は、第1および第2導電体34、36の接合面23a、36aと平行に位置する互いに平行な2つの側面52a、52bと、これらの側面52a、52bと直交する平坦な底面52cと、底面52cに対向する上面52dと、長手方向の両端に位置する2つの端面52eと、を有している。底面52cは、平坦に研削され、この底面52cに、第1および第2導電体34、46の底面34b、36bが露出し、底面52cと同一平面に位置している。   As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the semiconductor module 16 includes an insulating material, for example, a mold resin body (insulator) 52 that covers the above-described constituent members. The mold resin body 52 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The mold resin body 52 includes two side surfaces 52a and 52b that are parallel to the joint surfaces 23a and 36a of the first and second conductors 34 and 36, and a flat bottom surface that is orthogonal to the side surfaces 52a and 52b. 52c, an upper surface 52d facing the bottom surface 52c, and two end surfaces 52e positioned at both ends in the longitudinal direction. The bottom surface 52c is ground flat, and the bottom surfaces 34b and 36b of the first and second conductors 34 and 46 are exposed to the bottom surface 52c and are located on the same plane as the bottom surface 52c.

モールド樹脂体52は、成形型を型抜きする際に形成されるパーティングライン54を有している。このパーティングライン54は、リードフレームの接続部48、第1および第2電力端子46a、46bを含む平面内に位置し、モールド樹脂体52の上面52dおよび両端面52eに沿って残っている。また、パーティングライン54は、モールド樹脂体52の厚さ方向Wの中心よりも、側面52b側にずれて位置している。   The mold resin body 52 has a parting line 54 formed when the mold is removed. The parting line 54 is located in a plane including the lead frame connecting portion 48 and the first and second power terminals 46a and 46b, and remains along the upper surface 52d and both end surfaces 52e of the molded resin body 52. Further, the parting line 54 is positioned so as to be shifted to the side surface 52 b side from the center in the thickness direction W of the mold resin body 52.

モールド樹脂体52の上面52dにおいて、パーティングライン54と側面52aとの間の部分は、パーティングライン54から側面52aに向かって底面52c側へ僅かに傾斜して延び、パーティングライン54と側面52bとの間の部分は、パーティングライン54から側面52bに向かって底面52c側へ僅かに傾斜して延びている。   On the upper surface 52d of the mold resin body 52, a portion between the parting line 54 and the side surface 52a extends slightly inclined toward the bottom surface 52c from the parting line 54 toward the side surface 52a. The part between the two and 52b extends slightly inclined toward the bottom surface 52c from the parting line 54 toward the side surface 52b.

モールド樹脂体52の各端面52eにおいて、パーティングライン54と側面52aとの間の部分は、パーティングライン54から側面52aに向かって他方の端面側へ僅かに傾斜して延び、パーティングライン54と側面52bとの間の部分は、パーティングライン54から側面52bに向かって他方の端面側へ僅かに傾斜して延びている。   In each end surface 52e of the mold resin body 52, a portion between the parting line 54 and the side surface 52a extends slightly inclined toward the other end surface from the parting line 54 toward the side surface 52a. And the side surface 52b extend slightly inclined from the parting line 54 toward the side surface 52b toward the other end surface.

図2、図3および図5に示すように、第1電力端子46aは、パーティングライン54の位置でモールド樹脂体52の一方の端面52eからモールド樹脂体の長手方向外方に突出し、更に、第1電力端子の接触部47aは、側面52a側へ直角に折り曲げられ、モールド樹脂体52の端面52eと隙間を置いて対向している。また、接触部47aは、折り曲げることにより、モールド樹脂体52に対して、モールド樹脂体の厚さ方向Wの中央に位置している。   As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the first power terminal 46a protrudes outward in the longitudinal direction of the mold resin body from one end face 52e of the mold resin body 52 at the position of the parting line 54, The contact portion 47a of the first power terminal is bent at a right angle toward the side surface 52a and faces the end surface 52e of the mold resin body 52 with a gap. Further, the contact portion 47a is positioned at the center in the thickness direction W of the mold resin body with respect to the mold resin body 52 by bending.

第2電力端子46bは、パーティングライン54の位置でモールド樹脂体52の一方の端面52eからモールド樹脂体の長手方向外方に突出し、更に、第2電力端子46bの接触部47bは、側面52a側へ直角に折り曲げられ、モールド樹脂体52の端面52eと隙間を置いて対向している。また、接触部47aは、折り曲げることにより、モールド樹脂体52に対して、モールド樹脂体の厚さ方向Wの中央に位置している。   The second power terminal 46b protrudes outward in the longitudinal direction of the mold resin body from one end surface 52e of the mold resin body 52 at the position of the parting line 54, and the contact portion 47b of the second power terminal 46b is formed on the side surface 52a. It is bent at a right angle to the side and faces the end surface 52e of the mold resin body 52 with a gap. Further, the contact portion 47a is positioned at the center in the thickness direction W of the mold resin body with respect to the mold resin body 52 by bending.

5本の信号端子50は、細長い棒状に形成され、パーティングライン54の位置でモールド樹脂体52の上面52dから上方に突出している。5本の信号端子50は、互いに平行に延びている。また、5本の信号端子50は、それぞれ長手方向に離間した2箇所で折曲げられ、信号端子の延出端側の端部50aは、モールド樹脂体52の厚さ方向Wの中央に位置している。また、5本の信号端子50、並びに、第1および第2電力端子46a、46bは、モールド樹脂体52の長手方向中央に位置する中心線に対して、左右対称に配置されている。信号端子50の少なくとも端部50aの外面に、図示しない導電膜が形成されている。   The five signal terminals 50 are formed in an elongated bar shape and protrude upward from the upper surface 52 d of the mold resin body 52 at the position of the parting line 54. The five signal terminals 50 extend in parallel to each other. Further, the five signal terminals 50 are bent at two points spaced apart in the longitudinal direction, respectively, and the end portion 50 a on the extending end side of the signal terminal is located at the center in the thickness direction W of the molded resin body 52. ing. Further, the five signal terminals 50 and the first and second power terminals 46 a and 46 b are arranged symmetrically with respect to a center line located at the center in the longitudinal direction of the mold resin body 52. A conductive film (not shown) is formed on at least the outer surface of the end 50 a of the signal terminal 50.

以上のように構成された半導体モジュール16は、図1および図5に示すように、支持フレーム14の設置空間部22内に配置され、半導体モジュールの底面52cは、絶縁シート55を介して冷却器12の受熱面18a上に設置されている。これにより、第1および第2導電体34、36は、冷却器12に熱的に接続され、第1および第2半導体素子38、40で発生した熱を第1および第2導電体34、36を介して冷却器12に放熱することができる。半導体モジュール16の第1および第2電力端子46a、46bの接触部47a、47bは、それぞれバスバー26の接続端子24に接触し、バスバー26に電気的に接続されている。また、半導体モジュール16の複数の信号端子50は、上方へ突出している。   As shown in FIGS. 1 and 5, the semiconductor module 16 configured as described above is disposed in the installation space 22 of the support frame 14, and the bottom surface 52 c of the semiconductor module is cooled by an insulating sheet 55. 12 heat receiving surfaces 18a. As a result, the first and second conductors 34 and 36 are thermally connected to the cooler 12, and the heat generated in the first and second semiconductor elements 38 and 40 is transferred to the first and second conductors 34 and 36. The heat can be radiated to the cooler 12 via The contact portions 47a and 47b of the first and second power terminals 46a and 46b of the semiconductor module 16 are in contact with the connection terminals 24 of the bus bar 26 and are electrically connected to the bus bar 26, respectively. Further, the plurality of signal terminals 50 of the semiconductor module 16 protrude upward.

一列に並んだ複数の半導体モジュール16において、隣合う2つの半導体モジュールは、モールド樹脂体52の側面同志が隣接対向して、あるいは、互いに当接した状態で配置されている。隣合う2つの半導体モジュール16の内、一方は、他方に対して180度反転した向きで配置してもよい。いずれの向きで配置した場合でも、半導体モジュールの第1および第2電力端子46a、46bは、バスバー26の接続端子24に確実に係合する。また、この場合でも、いずれの向きで配置した場合でも、半導体モジュール16の信号端子50は、モールド樹脂体52の厚さ方向中央部に位置し、制御回路基板32に対して所定位置に配置される。   In a plurality of semiconductor modules 16 arranged in a row, two adjacent semiconductor modules are arranged in such a manner that the side surfaces of the mold resin body 52 are adjacent to each other or in contact with each other. One of the two adjacent semiconductor modules 16 may be arranged in a direction inverted by 180 degrees with respect to the other. Regardless of the orientation, the first and second power terminals 46 a and 46 b of the semiconductor module are reliably engaged with the connection terminal 24 of the bus bar 26. Also in this case, in any orientation, the signal terminal 50 of the semiconductor module 16 is located at the center of the mold resin body 52 in the thickness direction and is located at a predetermined position with respect to the control circuit board 32. The

制御回路基板を半導体モジュール16上に設置することにより、各半導体モジュール16の信号端子50の端部は、制御回路基板に形成されたスルーホールに挿通され、図示しない半田等により制御回路基板に電気的に接続される。   By installing the control circuit board on the semiconductor module 16, the end of the signal terminal 50 of each semiconductor module 16 is inserted into a through hole formed in the control circuit board, and the control circuit board is electrically connected to the control circuit board by solder or the like (not shown). Connected.

次に、上述した半導体電力変換装置を構成する半導体モジュール16の製造方法について説明する。図6ないし図21は、半導体モジュールの製造工程をそれぞれ示す斜視図である。本実施形態では、2つの半導体モジュールを一緒に製造した後、切断して2つの半導体モジュールに分離する。その際、切断により、半導体モジュールの底面を同時に形成する。   Next, the manufacturing method of the semiconductor module 16 which comprises the semiconductor power converter device mentioned above is demonstrated. 6 to 21 are perspective views respectively showing the manufacturing process of the semiconductor module. In this embodiment, after manufacturing two semiconductor modules together, it cut | disconnects and isolate | separates into two semiconductor modules. At that time, the bottom surface of the semiconductor module is simultaneously formed by cutting.

図6に示すように、例えば、SUSにより形成された第1固定治具60を用意し、第1固定治具の位置決め凹所60cに第1導電体34を装着および位置決めする。この際、第1導電体34の接合面34aが上を向くように、第1導電体34を第1固定治具60に装填する。ここで、第1導電体34は、モジュール2つ分の大きさに形成され、すなわち、2倍の大きさに形成されている。そして、接合面34aは、第1導電体34の中心線Cを境として、片側の第1領域35aと、反対側の第2領域35bとを有している。   As shown in FIG. 6, for example, a first fixing jig 60 formed of SUS is prepared, and the first conductor 34 is mounted and positioned in the positioning recess 60 c of the first fixing jig. At this time, the first conductor 34 is loaded into the first fixing jig 60 so that the joint surface 34a of the first conductor 34 faces upward. Here, the 1st conductor 34 is formed in the magnitude | size for two modules, ie, twice the magnitude | size. The joining surface 34a has a first region 35a on one side and a second region 35b on the opposite side with the center line C of the first conductor 34 as a boundary.

第1固定治具60は、矩形状の底壁と底壁60aの周縁に沿って立設された周壁60bとを有し、矩形箱状に形成されている。底壁60aに第1導電体34に対応する大きさの矩形状の位置決め凹所60cが形成されている。凹所60cの中央には、透孔60gが形成されている。離型する際、イジェクトピンを透孔60gに挿通し、第1導電体34を突き上げて第1固定治具60から取外す。また、周壁60bには、2つの凹所60dが形成され、位置決め凹所60cの長手方向両側に位置している。   The first fixing jig 60 has a rectangular bottom wall and a peripheral wall 60b erected along the periphery of the bottom wall 60a, and is formed in a rectangular box shape. A rectangular positioning recess 60c having a size corresponding to the first conductor 34 is formed in the bottom wall 60a. A through hole 60g is formed in the center of the recess 60c. When releasing the mold, the eject pin is inserted into the through hole 60g, and the first conductor 34 is pushed up and removed from the first fixing jig 60. In addition, two recesses 60d are formed in the peripheral wall 60b, and are located on both sides in the longitudinal direction of the positioning recess 60c.

次いで、図7に示すように、例えば、SUSで形成された細長い矩形板状の分割式治具62を第1導電体34の接合面34a上に載置するとともに、分割式治具62の両端部を第1固定治具60の凹所60d内に配置し位置決めする。   Next, as shown in FIG. 7, for example, an elongated rectangular plate-shaped split jig 62 formed of SUS is placed on the bonding surface 34 a of the first conductor 34, and both ends of the split jig 62 are placed. The part is placed in the recess 60d of the first fixing jig 60 and positioned.

分割式治具62は、第1導電体34に対して第1半導体素子を位置決めするための矩形状の第1開口63a、第2半導体素子を位置決めするための矩形状の第2開口63b、および、第1電力端子46aの基端部を位置決めするための矩形状の第3開口63cを有し、これらの開口は、接合面34aの第1領域35a上に位置している。また、分割式治具62は、第1導電体34に対して第3半導体素子を位置決めするための矩形状の第4開口63d、第4半導体素子を位置決めするための矩形状の第5開口63e、および、第1電力端子46aの基端部を位置決めするための矩形状の第6開口63fを有し、これらの開口は、接合面34aの第1領域35b上に位置している。分割式治具62は、第1ないし第3開口を通る中心線に沿って第1分割部62aおよび第2分割部62bの2つに分割されている。そして、第1分割部62aおよび第2分割部62bは、それぞれ独立して第1固定治具60に脱着可能となっている。   The split jig 62 includes a rectangular first opening 63a for positioning the first semiconductor element relative to the first conductor 34, a rectangular second opening 63b for positioning the second semiconductor element, and The rectangular third opening 63c for positioning the proximal end portion of the first power terminal 46a is provided, and these openings are located on the first region 35a of the bonding surface 34a. The split jig 62 includes a rectangular fourth opening 63d for positioning the third semiconductor element with respect to the first conductor 34, and a rectangular fifth opening 63e for positioning the fourth semiconductor element. , And a rectangular sixth opening 63f for positioning the base end portion of the first power terminal 46a, and these openings are located on the first region 35b of the joint surface 34a. The split jig 62 is divided into two parts, a first split part 62a and a second split part 62b, along a center line passing through the first to third openings. And the 1st division part 62a and the 2nd division part 62b are detachable to the 1st fixing jig 60 each independently.

続いて、図8に示すように、分割式治具62の第1開口63a内で第1導電体34の接合面34aの第1領域35a上に、第1接続体、例えば、矩形状の半田シート42aを載置する。また、分割式治具62の第2開口63b内で第1導電体34の接合面34aの第1領域35a上に、第2接続体、例えば、矩形状の半田シート42bを載置する。分割式治具62の第4開口63d内で第1導電体34の接合面34aの第2領域35b上に、第3接続体、例えば、矩形状の半田シート42cを載置する。また、分割式治具62の第5開口63f内で第2領域35b上に、第4接続体、例えば、矩形状の半田シート42dを載置する。なお、半田シート42a、42b、42c、42dおよび後述する複数の半田シートは、それぞれ複数、例えば、3つ以上の粒子を含有しているものを用いる。所定径の粒子を含有させることにより、半田溶融、固化後も接合部の高さが粒子径以下にならないようにする。粒子は、半田の溶融温度よりも高い溶融温度を有する材料で形成する。また、粒子は、第2導電体およびおもりによる著しい変形が起きない程度の硬さを必要とし、設計する接合高さと同じ径とすることが良い。   Subsequently, as shown in FIG. 8, a first connection body, for example, a rectangular solder, is formed on the first region 35 a of the bonding surface 34 a of the first conductor 34 in the first opening 63 a of the split jig 62. The sheet 42a is placed. In addition, a second connection body, for example, a rectangular solder sheet 42b, is placed on the first region 35a of the bonding surface 34a of the first conductor 34 in the second opening 63b of the split jig 62. A third connector, for example, a rectangular solder sheet 42c, is placed on the second region 35b of the joint surface 34a of the first conductor 34 in the fourth opening 63d of the split jig 62. In addition, a fourth connection body, for example, a rectangular solder sheet 42 d is placed on the second region 35 b in the fifth opening 63 f of the split jig 62. The solder sheets 42a, 42b, 42c, 42d and a plurality of solder sheets to be described later each include a plurality of, for example, three or more particles. By containing particles having a predetermined diameter, the height of the joint portion does not become less than the particle diameter even after solder melting and solidification. The particles are formed of a material having a melting temperature higher than the melting temperature of the solder. Further, the particles need to have a hardness that does not cause significant deformation due to the second conductor and the weight, and preferably have the same diameter as the designed joint height.

次に、図9に示すように、分割式治具62の第1開口63a内で半田シート42a上に第1半導体素子38を載置する。この際、第1半導体素子38の一方の電極が半田シート42a上に位置するように、第1半導体素子38を第1導電体34の接合面34aと平行に載置する。同時に、第1半導体素子38を第1開口63a内に配置し、分割式治具62により第1半導体素子38を第1導電体34に対して位置決めする。分割式治具62の第2開口63b内で半田シート42b上に第2半導体素子40を載置する。この際、第2半導体素子40の一方の電極が半田シート42b上に位置するように、第2半導体素子40を第1導電体34の接合面34aと平行に載置する。同時に、第2半導体素子40を第2開口63b内に配置し、第2半導体素子40を第1導電体34に対して位置決めする。   Next, as shown in FIG. 9, the first semiconductor element 38 is placed on the solder sheet 42 a in the first opening 63 a of the split jig 62. At this time, the first semiconductor element 38 is placed in parallel with the bonding surface 34a of the first conductor 34 so that one electrode of the first semiconductor element 38 is positioned on the solder sheet 42a. At the same time, the first semiconductor element 38 is disposed in the first opening 63 a, and the first semiconductor element 38 is positioned with respect to the first conductor 34 by the split jig 62. The second semiconductor element 40 is placed on the solder sheet 42 b in the second opening 63 b of the split jig 62. At this time, the second semiconductor element 40 is placed in parallel with the bonding surface 34a of the first conductor 34 so that one electrode of the second semiconductor element 40 is positioned on the solder sheet 42b. At the same time, the second semiconductor element 40 is disposed in the second opening 63 b and the second semiconductor element 40 is positioned with respect to the first conductor 34.

また、分割式治具62の第4開口63d内で半田シート42c上に第3半導体素子38b(半導体モジュールの第1半導体素子(IGBT)に相当する)を載置する。この際、第3半導体素子38bの一方の電極が半田シート42c上に位置するように、第3半導体素子38bを第1導電体34の接合面34aと平行に載置する。同時に、第3半導体素子38bを第4開口63d内に配置し、分割式治具62により第3半導体素子38bを第1導電体34に対して位置決めする。分割式治具62の第5開口63e内で半田シート42d上に第4半導体素子40b(半導体モジュールの第2半導体素子(ダイオード)に相当する)を載置する。この際、第4半導体素子40bの一方の電極が半田シート42d上に位置するように、第4半導体素子40bを第1導電体34の接合面34aと平行に載置する。同時に、第4半導体素子40bを第5開口63e内に配置し、第4半導体素子40bを第1導電体34に対して位置決めする。なお、第3および第4半導体素子38b、40bは、第1導電体34の中心線Cに対して、第1および第2半導体素子38、40と対称となる位置に配置する。   In addition, the third semiconductor element 38 b (corresponding to the first semiconductor element (IGBT) of the semiconductor module) is placed on the solder sheet 42 c in the fourth opening 63 d of the split jig 62. At this time, the third semiconductor element 38b is placed in parallel with the bonding surface 34a of the first conductor 34 so that one electrode of the third semiconductor element 38b is positioned on the solder sheet 42c. At the same time, the third semiconductor element 38 b is disposed in the fourth opening 63 d, and the third semiconductor element 38 b is positioned with respect to the first conductor 34 by the split jig 62. The fourth semiconductor element 40b (corresponding to the second semiconductor element (diode) of the semiconductor module) is placed on the solder sheet 42d in the fifth opening 63e of the split jig 62. At this time, the fourth semiconductor element 40b is placed in parallel with the bonding surface 34a of the first conductor 34 so that one electrode of the fourth semiconductor element 40b is positioned on the solder sheet 42d. At the same time, the fourth semiconductor element 40b is disposed in the fifth opening 63e, and the fourth semiconductor element 40b is positioned with respect to the first conductor 34. The third and fourth semiconductor elements 38b and 40b are arranged at positions symmetrical to the first and second semiconductor elements 38 and 40 with respect to the center line C of the first conductor 34.

続いて、図10に示すように、分割式治具62の第1開口63a内で第1半導体素子38の電極上に、第5接続体としての矩形状の半田シート42eを載置し、第2開口63b内で第2半導体素子40の電極上に、第6接続体として、矩形状の半田シート42fを載置する。更に、分割式治具62の第3開口63c内で第1導電体34の接合面34a上に、第7接続体として、矩形状の半田シート42gを載置する。同様に、分割式治具62の第4開口63d内で第3半導体素子38bの電極上に、第8接続体として、矩形状の半田シート42hを載置し、第5開口63e内で第4半導体素子40bの電極上に、第9接続体として、矩形状の半田シート42iを載置する。更に、分割式治具62の第6開口63f内で第1導電体34の接合面34a上に、第10接続体として、矩形状の半田シート42jを載置する。なお、半田シート42e〜42kは、それぞれ複数、例えば、3つ以上の所定径の粒子を含有しているものを用いる。   Subsequently, as shown in FIG. 10, a rectangular solder sheet 42 e as a fifth connection body is placed on the electrode of the first semiconductor element 38 in the first opening 63 a of the split jig 62, A rectangular solder sheet 42f is placed as a sixth connector on the electrode of the second semiconductor element 40 in the two openings 63b. Furthermore, a rectangular solder sheet 42g is placed as a seventh connector on the joint surface 34a of the first conductor 34 in the third opening 63c of the split jig 62. Similarly, a rectangular solder sheet 42h is placed as an eighth connection body on the electrode of the third semiconductor element 38b in the fourth opening 63d of the split jig 62, and the fourth opening is formed in the fifth opening 63e. A rectangular solder sheet 42i is placed on the electrode of the semiconductor element 40b as a ninth connection body. Further, a rectangular solder sheet 42j is placed as a tenth connection body on the joint surface 34a of the first conductor 34 in the sixth opening 63f of the split jig 62. The solder sheets 42e to 42k each include a plurality of, for example, three or more particles having a predetermined diameter.

次に、図11に示すように、分割式治具62の第1開口63a内で半田シート42e上に第1凸型導電体44aを載置する。この際、第1凸型導電体44aは、本体の平坦な主面側が半田シート42c上に位置するように載置され、本体の上部および凸部45aは、第1開口63aから分割式治具62の表面を越えて上方へ突出している。   Next, as shown in FIG. 11, the first convex conductor 44 a is placed on the solder sheet 42 e in the first opening 63 a of the split jig 62. At this time, the first convex conductor 44a is placed so that the flat main surface side of the main body is positioned on the solder sheet 42c, and the upper portion of the main body and the convex portion 45a are separated from the first opening 63a. Projecting upward beyond the surface of 62.

分割式治具62の第2開口63b内で半田シート42f上に第2凸型導電体44bを載置する。第2凸型導電体44bは、本体の平坦な主面側が半田シート42d上に位置するように載置され、本体の上部および凸部45bは、第2開口63bから分割式治具62の上面を越えて上方へ突出している。   The second convex conductor 44b is placed on the solder sheet 42f in the second opening 63b of the split jig 62. The second convex conductor 44b is placed so that the flat main surface side of the main body is positioned on the solder sheet 42d, and the upper portion of the main body and the convex portion 45b extend from the second opening 63b to the upper surface of the split jig 62. Projecting upwards beyond.

同様に、分割式治具62の第4開口63d内で半田シート42h上に第3凸型導電体44c(半導体モジュールの第1凸型導電体に相当する)を載置する。第3凸型導電体44cは、本体の平坦な主面側が半田シート42h上に位置するように載置され、本体の上部および凸部45cは、第4開口63dから分割式治具62の表面を越えて上方へ突出している。分割式治具62の第5開口63e内で半田シート42i上に第4凸型導電体44d(半導体モジュールの第2凸型導電体に相当する)を載置する。第4凸型導電体44dは、本体の平坦な主面側が半田シート42g上に位置するように載置され、本体の上部および凸部45dは、第5開口63eから分割式治具62の上面を越えて上方へ突出している。なお、第1ないし第4凸型導電体は、金属ブロックをプレス加工することにより形成する。   Similarly, the third convex conductor 44c (corresponding to the first convex conductor of the semiconductor module) is placed on the solder sheet 42h in the fourth opening 63d of the split jig 62. The third convex conductor 44c is placed so that the flat main surface side of the main body is positioned on the solder sheet 42h, and the upper portion of the main body and the convex portion 45c extend from the fourth opening 63d to the surface of the split jig 62. Projecting upwards beyond. A fourth convex conductor 44d (corresponding to the second convex conductor of the semiconductor module) is placed on the solder sheet 42i in the fifth opening 63e of the split jig 62. The fourth convex conductor 44d is placed so that the flat main surface side of the main body is positioned on the solder sheet 42g, and the upper portion of the main body and the convex portion 45d extend from the fifth opening 63e to the upper surface of the split jig 62. Projecting upwards beyond. The first to fourth convex conductors are formed by pressing a metal block.

続いて、導電金属板からなるリードフレーム70を第1固定治具60上、並びに、第1ないし第4凸型導電体44aないし44d上に載置する。図18に示すように、リードフレーム70は、矩形状の枠体70aと、この枠体に連結および支持された2組の電力端子、2組の信号端子、および2つの接続部を一体に有している。すなわち、枠体70aの一側部から内側に延出する第1電力端子46aと、枠体の他側部から内側に延出する第2電力端子46bと、第2電力端子から第1電力端子に向かって延出する矩形状の接続部48と、枠体の他の側部から外側および内側に延びる5本の信号端子50と、を2つずつ有している。枠体70aには、位置決めピンを挿通可能な複数のピン孔71が設けられている。そして、リードフレーム70は、中心線Cに対して、対称に形成されている。   Subsequently, the lead frame 70 made of a conductive metal plate is placed on the first fixing jig 60 and on the first to fourth convex conductors 44a to 44d. As shown in FIG. 18, the lead frame 70 integrally has a rectangular frame 70a, two sets of power terminals connected to and supported by the frame, two sets of signal terminals, and two connections. doing. That is, the first power terminal 46a extending inward from one side of the frame 70a, the second power terminal 46b extending inward from the other side of the frame, and the first power terminal from the second power terminal Two rectangular connection portions 48 extending toward the outside and five signal terminals 50 extending outward and inward from the other side portions of the frame body are provided. The frame 70a is provided with a plurality of pin holes 71 through which positioning pins can be inserted. The lead frame 70 is formed symmetrically with respect to the center line C.

各接続部48には、それぞれ矩形状の第1開口51aおよび第2開口51bが並んで形成されている。接続部48の第2導電体36側の表面には、第1および第2開口51a、51bを含む領域に亘って浅い矩形状の凹所56が形成されている。更に、第1電力端子46aの先端部は、プレス等により下方へ一段折曲げられ、第1半導体素子38および第1凸型導電体44aの厚さに対応する高さ分だけ、接続部48よりも第1導電体34側にずれて位置している。   Each connection portion 48 is formed with a rectangular first opening 51a and second opening 51b side by side. A shallow rectangular recess 56 is formed on the surface of the connection portion 48 on the second conductor 36 side over a region including the first and second openings 51a and 51b. Further, the front end portion of the first power terminal 46a is bent downward by a press or the like, and is connected to the connection portion 48 by a height corresponding to the thickness of the first semiconductor element 38 and the first convex conductor 44a. Is also shifted to the first conductor 34 side.

図12に示すように、リードフレーム70の枠体70aを第1固定治具60の周壁60bの段差部上に配置し、第1固定治具60に対してリードフレーム70を所定位置に位置決めする。リードフレーム70の一方の接続部48は、第1および第2凸型導電体44a、44b上に載置される。この際、第1および第2凸型導電体44a、44bの本体の上面が接続部48の下面に当接し、更に、凸部45a、45bが接続部48の第1開口51aおよび第2開口51b内に係合する。これにより、第1および第2凸型導電体44a、44bを接続部48に対して所定位置に位置決めする。また、凸部45a、45bは、接続部48の表面、特に、凹所56の底面に露出して位置する。一方、第1電力端子46aの先端部は、接合面34a上の半田シート42g上に載置される。   As shown in FIG. 12, the frame body 70 a of the lead frame 70 is arranged on the step portion of the peripheral wall 60 b of the first fixing jig 60, and the lead frame 70 is positioned at a predetermined position with respect to the first fixing jig 60. . One connecting portion 48 of the lead frame 70 is placed on the first and second convex conductors 44a and 44b. At this time, the upper surfaces of the main bodies of the first and second convex conductors 44a and 44b abut against the lower surface of the connecting portion 48, and the convex portions 45a and 45b are the first opening 51a and the second opening 51b of the connecting portion 48. Engage in. As a result, the first and second convex conductors 44 a and 44 b are positioned at predetermined positions with respect to the connection portion 48. Further, the convex portions 45 a and 45 b are located exposed on the surface of the connection portion 48, particularly on the bottom surface of the recess 56. On the other hand, the tip of the first power terminal 46a is placed on the solder sheet 42g on the bonding surface 34a.

リードフレーム70の他方の接続部48は、第3および第4凸型導電体44c、44d上に載置される。この際、第3および第4凸型導電体44c、44dの本体の上面が接続部48の下面に当接し、更に、凸部45c、45dが接続部48の第1開口51aおよび第2開口51b内に係合する。これにより、第3および第4凸型導電体44c、44dを接続部48に対して所定位置に位置決めする。凸部45c、45dは、接続部48の表面、特に、凹所56の底面に露出して位置する。また、他方の第1電力端子46aの先端部は、接合面34a上の半田シート42j上に載置される。
なお、リードフレーム70は、中心線Cに沿って枠体70aを2つに分離し、独立した2つのリードフレーム(第1リードフレーム、第2リードフレーム)を用いてもよい。
The other connecting portion 48 of the lead frame 70 is placed on the third and fourth convex conductors 44c and 44d. At this time, the upper surfaces of the main bodies of the third and fourth convex conductors 44c and 44d are in contact with the lower surface of the connecting portion 48, and the convex portions 45c and 45d are the first opening 51a and the second opening 51b of the connecting portion 48. Engage in. As a result, the third and fourth convex conductors 44 c and 44 d are positioned at predetermined positions with respect to the connection portion 48. The convex portions 45 c and 45 d are located exposed on the surface of the connection portion 48, particularly on the bottom surface of the recess 56. The tip of the other first power terminal 46a is placed on the solder sheet 42j on the joint surface 34a.
The lead frame 70 may be divided into two frame bodies 70a along the center line C, and two independent lead frames (first lead frame and second lead frame) may be used.

続いて、図13に示すように、各接続部48の凹所56に、接続体として、細長い矩形状の半田シート42kを載置する。半田シート42kは、第1および第2凸型導電体44a、44bの凸部45a、45b上、並びに接続部48上に載置される。他方の半田シート42kは、第3および第4凸型導電体44c、44dの凸部45c、45d上、並びに接続部48上に載置される。   Subsequently, as illustrated in FIG. 13, an elongated rectangular solder sheet 42 k is placed as a connection body in the recess 56 of each connection portion 48. The solder sheet 42k is placed on the convex portions 45a and 45b of the first and second convex conductors 44a and 44b and on the connection portion 48. The other solder sheet 42k is placed on the convex portions 45c and 45d of the third and fourth convex conductors 44c and 44d and on the connection portion 48.

図14および図15に示すように、第2導電体36を半田シート42kおよび2つの接続部48上に載置するとともに、第2導電体36の周囲およびリードフレーム70上に第2固定治具80を載置する。ここで、第2導電体36は、半導体モジュール2つ分の大きさに形成され、すなわち、ほぼ2倍の大きさに形成されている。そして、接合面36aが第1導電体34と対向するように配置される。第2固定治具80は、例えば、SUSにより、第1固定治具60とほぼ同等の大きさの矩形板状に形成され、また、第2導電体36を装着可能な矩形状の位置決め開口80aを有している。第2固定治具80は、周縁部を第1固定治具60の周壁段差部を係合させることにより、第1固定治具60に対して所定位置に位置決めされた状態でリードフレーム70上に載置される。これにより、第2固定治具80は、リードフレーム70を上から押さえ付け、リードフレーム70を所定位置に保持する。また、第2導電体36は、第2固定治具80の位置決め開口80a内に係合し、リードフレーム70に対して所定位置に位置決めされる。
なお、第2固定治具80を第1固定治具60に装着した後、第2固定治具80の位置決め開口80aに第3導電体36を装着するようにしてもよい。
As shown in FIGS. 14 and 15, the second conductor 36 is placed on the solder sheet 42 k and the two connection portions 48, and the second fixing jig is placed around the second conductor 36 and on the lead frame 70. 80 is placed. Here, the second conductor 36 is formed to have a size equivalent to two semiconductor modules, that is, approximately twice as large. The bonding surface 36 a is disposed so as to face the first conductor 34. The second fixing jig 80 is formed, for example, by SUS into a rectangular plate having a size substantially equal to that of the first fixing jig 60, and a rectangular positioning opening 80a to which the second conductor 36 can be attached. have. The second fixing jig 80 is placed on the lead frame 70 while being positioned at a predetermined position with respect to the first fixing jig 60 by engaging the peripheral edge of the peripheral wall step portion of the first fixing jig 60. Placed. Thereby, the second fixing jig 80 presses the lead frame 70 from above and holds the lead frame 70 in a predetermined position. The second conductor 36 is engaged with the positioning opening 80 a of the second fixing jig 80 and is positioned at a predetermined position with respect to the lead frame 70.
Alternatively, after the second fixing jig 80 is attached to the first fixing jig 60, the third conductor 36 may be attached to the positioning opening 80a of the second fixing jig 80.

次いで、図16に示すように、第2固定治具80および第2導電体36に重ねて矩形板状のおもり82を載置する。おもり82により、前述した複数の部材を積層方向に押付けて、位置固定する。おもり82は、実質的に接合部高さが半田内の粒子サイズと同等となるおもり重量を選択する。   Next, as shown in FIG. 16, a rectangular plate-shaped weight 82 is placed on the second fixing jig 80 and the second conductor 36. The plurality of members described above are pressed in the stacking direction by the weight 82 to fix the position. For the weight 82, a weight weight at which the joint height is substantially equal to the particle size in the solder is selected.

以上のように積層および位置決めされた構成部材および第1、第2固定治具60、80を例えば、リフロー炉で所定時間だけ加熱し、半田シート42aないし42kを一括溶融させた後、冷却し、半田を固化させることにより、各構成部材を接合する。半田による接合の際、半田シート42kは、接続部48の凹所56内に配置させているため、溶融時に凹所56の外へ流れることがなく、構成部材の所定位置を接合することができる。また、半田シート42kは、溶融することにより、接続部48、第1、第2凸型導電体の凸部45a、45b、および第2導電体36の3者を相互に接合する。同様に、もう一方の半田シート42kは、溶融することにより、接続部48、第3、第4凸型導電体の凸部45c、45d、および第2導電体36の3者を相互に接合する。   The component members and the first and second fixing jigs 60 and 80 stacked and positioned as described above are heated for a predetermined time in a reflow furnace, for example, and the solder sheets 42a to 42k are collectively melted and then cooled. The constituent members are joined by solidifying the solder. At the time of joining with solder, the solder sheet 42k is disposed in the recess 56 of the connection portion 48, so that it does not flow out of the recess 56 at the time of melting, and a predetermined position of the constituent members can be joined. . Also, the solder sheet 42k melts to join the connection portion 48, the convex portions 45a and 45b of the first and second convex conductors, and the second conductor 36 to each other. Similarly, the other solder sheet 42k is melted to join the connection portion 48, the convex portions 45c and 45d of the third and fourth convex conductors, and the second conductor 36 to each other. .

上記のように半田シートを溶融、固化させた後、図17に示すように、接合された構成部材およびリードフレーム70からおもり82、第1および第2固定治具60、80、および分割式治具62を取外す。続いて、接合された構成部材およびリードフレーム70の外観検査を行った後、図18に示すように、ワイヤボンディングにより、各信号端子50の基端と第1半導体素子38の対応する接続端子38aとをボンディングワイヤ(導線)53で接続する。また、ワイヤボンディングにより、各信号端子50の基端と第3半導体素子38bの対応する接続端子38aとをボンディングワイヤ(導線)53で接続する。   After the solder sheet is melted and solidified as described above, as shown in FIG. 17, the weight 82, the first and second fixing jigs 60 and 80, and the split type jig are joined from the joined component and lead frame 70. Remove the tool 62. Subsequently, after visual inspection of the joined components and the lead frame 70 is performed, as shown in FIG. 18, the base ends of the signal terminals 50 and the corresponding connection terminals 38a of the first semiconductor element 38 are bonded by wire bonding. Are connected by a bonding wire (conductive wire) 53. Further, the base end of each signal terminal 50 and the corresponding connection terminal 38a of the third semiconductor element 38b are connected by a bonding wire (conductive wire) 53 by wire bonding.

ワイヤボンディングの後、外観検査、例えば、ワイヤ未接合が発生していないか、ワイヤループ形状が潰れていないか、等を検査する。
次に、図19に示すように、リードフレーム70の枠体70aと、第1および第2電力端子46a、46bの端部と、信号端子50の延出部とを除く全ての構成部材を絶縁材、例えば、樹脂で覆い、ほぼ直方体形状のモールド樹脂体52を成形する。このようなモールド樹脂体52は、前述の接合された積層体を成形型内に配置し、合成樹脂を成形型内に射出することにより成形する。成形型は、リードフレーム70を堺に離型され、モールド樹脂体52には、リードフレーム70と同一平面に位置するパーティングライン54が形成される。
After wire bonding, an appearance inspection, for example, inspection of whether wire unbonding has occurred or whether the wire loop shape has been crushed is performed.
Next, as shown in FIG. 19, all components except the frame body 70 a of the lead frame 70, the end portions of the first and second power terminals 46 a and 46 b, and the extending portion of the signal terminal 50 are insulated. The material is covered with a resin, for example, resin, and a substantially rectangular parallelepiped molded resin body 52 is formed. Such a mold resin body 52 is molded by placing the above-mentioned laminated laminate in a mold and injecting a synthetic resin into the mold. The molding die is released with the lead frame 70 as a ridge, and a parting line 54 that is located in the same plane as the lead frame 70 is formed in the mold resin body 52.

続いて、図20および図21に示すように、モールド樹脂体52、第1導電体34、第2導電体36、およびリードフレーム70の枠体70aを、第1導電体34の中心線C(カットライン)に沿って切断し、第1および第2半導体素子38、40を含む第1モジュール16aと、第3および第4半導体素子38b、40bを含む第2モジュール16bとに分離する。切断には、例えば、回転ブレード84を用いる。切断により、第1および第2導電体34、36が露出する第1モジュール16aの底面、並びに、前記第1および第2導電体が露出する第2モジュール16bの底面を同時に形成する。
なお、切断には、ブレードに限らず、レーザー、ウォータージェット等を用いても良い。
Subsequently, as shown in FIGS. 20 and 21, the mold resin body 52, the first conductor 34, the second conductor 36, and the frame body 70 a of the lead frame 70 are connected to the center line C ( The first module 16a including the first and second semiconductor elements 38 and 40 and the second module 16b including the third and fourth semiconductor elements 38b and 40b are separated. For example, a rotating blade 84 is used for cutting. By cutting, the bottom surface of the first module 16a where the first and second conductors 34 and 36 are exposed and the bottom surface of the second module 16b where the first and second conductors are exposed are formed simultaneously.
The cutting is not limited to a blade, and a laser, a water jet, or the like may be used.

続いて、第1および第2モジュール16a、16bの各々について、リードフレーム70を所定の位置でカットし、モールド樹脂体52から切り離すとともに、5本の信号端子50および第1、第2電力端子46a、46bを切り出す。   Subsequently, for each of the first and second modules 16a and 16b, the lead frame 70 is cut at a predetermined position and separated from the mold resin body 52, and the five signal terminals 50 and the first and second power terminals 46a are separated. , 46b.

その後、第1および第2電力端子46a、46bの接触部47a、47bを直角に折曲げ、また、各信号端子50を2箇所で折曲げフォーミングする。最後に、各信号端子50の表面に導電膜を形成する。
上記の工程により、電力変換装置の半導体モジュール16が2つ完成する。
Thereafter, the contact portions 47a and 47b of the first and second power terminals 46a and 46b are bent at a right angle, and each signal terminal 50 is bent and formed at two locations. Finally, a conductive film is formed on the surface of each signal terminal 50.
Through the above steps, two semiconductor modules 16 of the power conversion device are completed.

以上のように構成された半導体電力変換装置の製造方法によれば、導電体上に対となるように複数の半導体素子を配置して絶縁体で封止した後、対となる半導体装置を分離するように導電体および絶縁体を切断することにより、導電体をモジュールの底面に露出させる方法としている。この製造方法によれば、切断後には導電体と絶縁体が同一面となり、切断するだけで導電体を露出させることが可能となる。そのため、底面を研削する作業が不要となり、製造工程を簡便とすることができる。また、切断による導電体の露出においては、導電体の寸法および平面度、組立て精度によらないため、低コスト部材および汎用設備を用いた製造が可能となる。   According to the method of manufacturing a semiconductor power conversion device configured as described above, a plurality of semiconductor elements are arranged on a conductor so as to form a pair and sealed with an insulator, and then the paired semiconductor device is separated. Thus, the conductor and the insulator are cut so that the conductor is exposed to the bottom surface of the module. According to this manufacturing method, the conductor and the insulator are flush with each other after cutting, and the conductor can be exposed only by cutting. This eliminates the need to grind the bottom surface and simplifies the manufacturing process. Further, the exposure of the conductor by cutting does not depend on the dimensions and flatness of the conductor and the assembly accuracy, and therefore, it is possible to manufacture using a low-cost member and general-purpose equipment.

材料ロスとなるのは、切断するブレードの厚さ(幅)分だけとなるため、ブレード厚の薄いものを使用すれば材料効率も向上する。リードフレームに設けたピン孔をガイドとしてワークを加工点に精度良く搬送することが可能であり、ワークを上から加圧、固定するだけで切断が可能となる。これにより、製造工程を簡素化することができる。更に、切断の場合、研削に比較して加工時間を短くでき、製造工程時間を短縮することが可能となる。単一の第1導電体、第2導電体、リードフレームを用いて、2つの半導体モジュールを製造することができ、部品点数および工数の削減を図ることができる。また、電力端子、信号端子、接続部を一体部品(リードフレーム)とすることにより部品数を削減することができる。同時に、電力端子と信号端子を別部品とする場合よりも、電力端子と信号端子の取り付け位置精度に優れ、完成品の寸法ばらつきが低下する。   Since the material loss is only the thickness (width) of the blade to be cut, the material efficiency is improved by using a thin blade. The workpiece can be accurately conveyed to the processing point using a pin hole provided in the lead frame as a guide, and cutting can be performed simply by pressing and fixing the workpiece from above. Thereby, a manufacturing process can be simplified. Furthermore, in the case of cutting, the processing time can be shortened compared to grinding, and the manufacturing process time can be shortened. Two semiconductor modules can be manufactured using a single first conductor, second conductor, and lead frame, and the number of parts and man-hours can be reduced. Moreover, the number of parts can be reduced by making the power terminal, the signal terminal, and the connection part into an integral part (lead frame). At the same time, compared with the case where the power terminal and the signal terminal are separate parts, the mounting position accuracy of the power terminal and the signal terminal is excellent, and the dimensional variation of the finished product is reduced.

接続体となる半田に複数の粒子を含有することにより、はんだ溶融・固化後も接合部の高さが粒子以下にならないように制御することができる。これにより、接合部の高さ寸法のばらつきを低減し、組み立て精度の向上を図ることが可能となる。更に、接合時、第2導電体上におもりを搭載することにより、半田の表面張力による第2導電体の浮きを抑え、接合部の高さ寸法のばらつきを低減する。同時に、おもりによって構成部品に荷重を掛けることにより、接合時における部品の位置ずれを防止することができる。
以上のことから、簡便で材料効率が高く、低コストで半導体装置を製造することが可能な電力半導体装置の製造方法が得られる。
By containing a plurality of particles in the solder as the connection body, it is possible to control so that the height of the joint portion does not become the particle or less even after the solder is melted and solidified. Thereby, it is possible to reduce the variation in the height dimension of the joint and improve the assembly accuracy. Further, by mounting a weight on the second conductor at the time of joining, floating of the second conductor due to the surface tension of the solder is suppressed, and variation in the height dimension of the joint is reduced. At the same time, by applying a load to the component part with the weight, it is possible to prevent the positional deviation of the part at the time of joining.
From the above, it is possible to obtain a method for manufacturing a power semiconductor device that is simple, has high material efficiency, and can manufacture a semiconductor device at low cost.

次に他の実施形態に係る電力半導体装置の製造方法について説明する。以下に述べる他の実施形態において、前述した第1の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。   Next, a method for manufacturing a power semiconductor device according to another embodiment will be described. In other embodiments to be described below, the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof is omitted, and different parts will be mainly described.

(第2の実施形態)
図22は、第2の実施形態に係る製造方法による製造工程を示している。本実施形態によれば、第1および第2導電体を含む構成部品をモールド樹脂で覆う際、図22に示すように、第1導電体の中心線Cに沿った所定幅の領域73を除いて、構成部品をモールド樹脂で覆い、領域73の両側にモールド樹脂体52を形成する。領域73に第1および第2導電体の一部が露出している。
(Second Embodiment)
FIG. 22 shows a manufacturing process by the manufacturing method according to the second embodiment. According to the present embodiment, when the component including the first and second conductors is covered with the mold resin, the region 73 having a predetermined width along the center line C of the first conductor is removed as shown in FIG. Then, the component parts are covered with the mold resin, and the mold resin bodies 52 are formed on both sides of the region 73. Part of the first and second conductors is exposed in the region 73.

続いて、第1導電体34、第2導電体36、およびリードフレーム70の枠体70aを、第1導電体34の中心線C(カットライン)に沿って切断し、第1モジュール16aと、第2モジュール16bとに分離する。この際、モールド樹脂体52から領域73に露出している第1および第2導電体の部分で、これら第1および第2導電体を切断する。切断には、例えば、回転ブレード84を用いる。切断により、第1および第2導電体34、36が露出する第1モジュール16aの底面、並びに、前記第1および第2導電体が露出する第2モジュール16bの底面を同時に形成する。
なお、切断には、ブレードに限らず、レーザー、ウォータージェット等を用いても良い。第2の実施形態に係る製造方法において、他の製造工程は、前述した第1の実施形態と同一である。
Subsequently, the first conductor 34, the second conductor 36, and the frame body 70a of the lead frame 70 are cut along the center line C (cut line) of the first conductor 34, and the first module 16a, Separated into the second module 16b. At this time, the first and second conductors are cut at the portions of the first and second conductors exposed from the mold resin body 52 to the region 73. For example, a rotating blade 84 is used for cutting. By cutting, the bottom surface of the first module 16a where the first and second conductors 34 and 36 are exposed and the bottom surface of the second module 16b where the first and second conductors are exposed are formed simultaneously.
The cutting is not limited to a blade, and a laser, a water jet, or the like may be used. In the manufacturing method according to the second embodiment, other manufacturing steps are the same as those in the first embodiment described above.

上記のような第2の実施形態に係る製造方法によれば、切断領域を除いて絶縁材(モールド樹脂)を充填することにより、絶縁材の充填量を低減し、製造コストの削減を図ることができる。その他、第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。   According to the manufacturing method according to the second embodiment as described above, by filling the insulating material (mold resin) except for the cutting region, the filling amount of the insulating material is reduced, and the manufacturing cost is reduced. Can do. In addition, also in 2nd Embodiment, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

なお、この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、電力変換装置の構成部材の寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
For example, the dimensions, shapes, and the like of the components of the power conversion device are not limited to the above-described embodiments, and can be variously changed according to the design.

10…半導体電力変換装置、12…冷却器、14…支持フレーム、
16…半導体モジュール、18…冷却ブロック、18a…受熱面、24…接続端子、
32…制御回路基板、34…第1導電体、34a…接合面、34b…底面、
36…第2導電体、36a…接合面、36b…底面、38…第1半導体素子、
40…第2半導体素子、38b…第3半導体素子、40b…第4半導体素子、
44a…第1凸型導電体、44b…第2凸型導電体、44c…第3凸型導電体、
44d…第4凸型導電体、46a…第1電力端子、46b…第2電力端子、
48…接続部、50…信号端子、52…モールド樹脂体、60…第1固定治具、
62…分割式治具、70…リードフレーム、80…第2固定治具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor power converter device, 12 ... Cooler, 14 ... Support frame,
16 ... Semiconductor module, 18 ... Cooling block, 18a ... Heat receiving surface, 24 ... Connection terminal,
32 ... Control circuit board, 34 ... First conductor, 34a ... Bonding surface, 34b ... Bottom surface,
36 ... 2nd conductor, 36a ... Bonding surface, 36b ... Bottom surface, 38 ... 1st semiconductor element,
40 ... 2nd semiconductor element, 38b ... 3rd semiconductor element, 40b ... 4th semiconductor element,
44a ... first convex conductor, 44b ... second convex conductor, 44c ... third convex conductor,
44d ... fourth convex conductor, 46a ... first power terminal, 46b ... second power terminal,
48 ... Connection portion, 50 ... Signal terminal, 52 ... Mold resin body, 60 ... First fixing jig,
62 ... Split jig, 70 ... Lead frame, 80 ... Second fixing jig

Claims (6)

第1導電体の第1接合面上で、第1導電体の中心線の片側の第1領域に、それぞれ表裏面に異なる電極を有する板状の第1半導体素子および第2半導体素子を、それぞれ一方の電極が前記第1接合面に接触するように接合し、
前記第1導電体の第1接合面上で、前記中心線の反対側の第2領域に、それぞれ表裏面に異なる電極を有する板状の第3半導体素子および第4半導体素子を、それぞれ一方の電極が前記第1接合面に接触するように接合し、
前記第1ないし第4半導体素子の各々の電極上に導電体からなるスペーサをそれぞれ接合し、
2組の電力端子、2組の信号端子、2組の接続部を有するリードフレームの前記接続部を前記第1および第2半導体素子上の前記スペーサ、および前記第3および第4半導体素子上の前記スペーサに、それぞれ接合し、
1組の電力端子の一方を前記第1導電体の第1領域に接合し、
他の組の電力端子の一方を前記第1導電体の第2領域に接合し、
第2接合面を有する第2導電体を、その第2接合面が前記第1導電体の第1接合面と対向するように前記2組のアイランド接続部上に接合し、
前記第1半導体素子の電極と1組の信号端子とを導線で接続し、
前記第3半導体素子の電極と他の組の信号端子とを導線で接続し、
前記2組の電極端子の端部、前記2組の信号端子の端部、並びに前記第1導電体および第2導電体を絶縁材で覆って絶縁体を形成し、
前記絶縁体、前記第1導電体および第2導電体を、前記第1導電体の中心線に沿って切断し、前記第1および第2半導体素子を含む第1モジュールと、前記第3および第4半導体素子を含む第2モジュールとに分離し、
前記リードフレームの前記アイランド接続部、前記電力端子、および前記信号端子を残して、前記リードフレームの他の部分を切除することを特徴する半導体電力変換装置の製造方法。
On the first bonding surface of the first conductor, plate-like first semiconductor elements and second semiconductor elements each having different electrodes on the front and back surfaces in the first region on one side of the center line of the first conductor, One electrode is joined so as to contact the first joining surface,
On the first bonding surface of the first conductor, plate-like third semiconductor elements and fourth semiconductor elements each having different electrodes on the front and back surfaces in the second region opposite to the center line, respectively, Bonding so that the electrode contacts the first bonding surface,
Bonding a spacer made of a conductor on each electrode of the first to fourth semiconductor elements,
The connecting portion of the lead frame having two sets of power terminals, two sets of signal terminals, and two sets of connecting portions is connected to the spacers on the first and second semiconductor elements, and on the third and fourth semiconductor elements. Bonding to each of the spacers,
Joining one of the set of power terminals to the first region of the first conductor;
Joining one of the other set of power terminals to the second region of the first conductor;
A second conductor having a second bonding surface is bonded onto the two sets of island connection portions such that the second bonding surface faces the first bonding surface of the first conductor;
Connecting the electrode of the first semiconductor element and a set of signal terminals with a conducting wire;
Connecting the electrode of the third semiconductor element and another set of signal terminals with a conductive wire;
An end of the two sets of electrode terminals, an end of the two sets of signal terminals, and the first conductor and the second conductor are covered with an insulating material to form an insulator,
Cutting the insulator, the first conductor, and the second conductor along a center line of the first conductor; and a first module including the first and second semiconductor elements; and the third and second Separated into a second module containing four semiconductor elements,
A method of manufacturing a semiconductor power conversion device, wherein the island connection portion, the power terminal, and the signal terminal of the lead frame are left, and other portions of the lead frame are cut off.
前記切断により、前記第1および第2導電体が露出する第1モジュールの底面、並びに、前記第1および第2導電体が露出する第2モジュールの底面を同時に形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体電力変換装置の製造方法。   The bottom surface of the first module from which the first and second conductors are exposed and the bottom surface of the second module from which the first and second conductors are exposed are formed simultaneously by the cutting. A manufacturing method of the semiconductor power conversion device according to 1. ブレード、レーザー、ウォータージェットのいずれかにより切断することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体電力変換装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor power conversion device according to claim 1, wherein the semiconductor power conversion device is cut by any one of a blade, a laser, and a water jet. 前記絶縁体の形成は、前記第1および第2半導体において前記第1半導体の中心線に沿った一部領域を除いて、前記第1および第2半導体を絶縁材で覆い、
前記切断は、前記絶縁材から露出している前記第1および第2導電体の領域を前記中心線に沿って切断することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の半導体電力変換装置の製造方法。
The insulator is formed by covering the first and second semiconductors with an insulating material except for a part of the first and second semiconductors along a center line of the first semiconductor,
4. The semiconductor according to claim 1, wherein the cutting is performed by cutting a region of the first and second conductors exposed from the insulating material along the center line. 5. A method for manufacturing a power converter.
前記リードフレームは、前記2組の電力端子、2組の信号端子、2つの接続部を連結する枠体を有し、前記切断により、前記枠体を切断することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体電力変換装置の製造方法。   The lead frame has a frame body that connects the two sets of power terminals, two sets of signal terminals, and two connection portions, and the frame body is cut by the cutting. 5. A method for manufacturing a semiconductor power conversion device according to claim 4. 前記リードフレームは、1組の電力端子、1組の信号端子、および接続部を有する第1リードフレームと、1組の電力端子、1組の信号端子、および接続部を有する第2リードフレームと、に分かれて形成され、前記第1リードフレームを前記第1および第2半導体素子上に接合し、前記第2リードフレームを前記第3および第4半導体素子上に接合することを特徴とする請求項1ないし5に記載の半導体電力変換装置の製造方法。   The lead frame includes a first lead frame having a set of power terminals, a set of signal terminals, and a connection portion, and a second lead frame having a set of power terminals, a set of signal terminals, and a connection portion. The first lead frame is joined to the first and second semiconductor elements, and the second lead frame is joined to the third and fourth semiconductor elements. Item 6. A method for manufacturing a semiconductor power conversion device according to Item 1 to 5.
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