JP2014150203A - Power module and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力用半導体素子を実装したパワーモジュール、特に高温で動作するパワーモジュールの実装構造、およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a power module on which a power semiconductor element is mounted, and more particularly to a mounting structure for a power module that operates at a high temperature, and a method for manufacturing the same.
従来のケース型のパワーモジュールは、一般にシリコンゲルにてチップ周辺が封止されている。一方、エポキシ封止はチップ周辺を硬い樹脂で拘束することからヒートサイクルやパワーサイクル信頼性が高い。しかし、エポキシ樹脂は硬いことから界面に発生する応力が高く、剥離やクラックという問題が発生するため、構造の制約が非常に多い。(例えば特許文献1)。 Conventional case-type power modules are generally sealed around the chip with silicon gel. On the other hand, epoxy sealing has high heat cycle and power cycle reliability because the periphery of the chip is constrained by a hard resin. However, since the epoxy resin is hard, the stress generated at the interface is high, and the problem of peeling or cracking occurs, so the structure is very limited. (For example, patent document 1).
特許文献1に記載されているパワーモジュールは、半導体素子と絶縁基板間の接合の長寿命化を実現するために、絶縁基板の周囲に分割板を設け、半導体素子の上面における金属ワイヤが接続される部分を、絶縁性の第1の樹脂で覆っている。さらに、絶縁基板の金属回路箔の側面を被覆する絶縁性の第2の樹脂を有し、線膨張係数が半田と等しい絶縁性の第3の樹脂を分割板で囲まれた領域内に注入した構造となっている。この構造体が、複数の絶縁基板毎に設けられ、互いに離れている。さらに全体をシリコンゲル(第4の樹脂)で封止している。このように、各所で樹脂を使い分け、最終的に4種類の樹脂を用いている。
The power module described in
しかしながら、上記のようなパワーモジュールにおいては、4種類の樹脂を使い分ける必要があり、必ずしも樹脂を塗布または注入後に同時に樹脂の硬化過程を実施することができないために、製造工程が多く、生産性に劣るといった課題がある。 However, in the power module as described above, it is necessary to use four types of resins properly, and it is not always possible to carry out the curing process of the resin at the same time after applying or injecting the resin. There is a problem of being inferior.
また、特許文献1では、半導体素子全体を覆う第3の樹脂の線膨張係数は半田と等しいことが開示されている。絶縁基板は窒化アルミニウムや窒化シリコン等のセラミックス製と記載されているように、半田とは大きく線膨張係数が異なる。このため、絶縁基板と第3の樹脂との線膨張係数差が大きく、高温で動作するパワーモジュールでは、界面に発生する応力は大きくなり界面剥離が発生し、半田接合層に応力が集中し半田クラックを引き起こす恐れがある。したがって、高温で動作するパワーモジュールでは、本来の目的である半導体素子と絶縁基板間の接合の長寿命化を達成することができなくなる。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、製造工程が少なく、高温で動作するパワーモジュールにおいても、信頼性の高いパワーモジュールを得ることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a highly reliable power module even in a power module operating at a high temperature with few manufacturing processes.
本発明は、絶縁基板の片面に表面電極パターンが、および絶縁基板の他の面に裏面電極パターンが、それぞれ形成された半導体素子基板と、表面電極パターンの、絶縁基板とは反対側の面に接合材を介して固着された半導体素子と、半導体素子基板の周辺部であって、表面電極パターン側に設けられた内枠と、内枠の内部を封止する第1の封止樹脂と、半導体素子基板の裏面電極パターンに接合され、内枠の外周よりも広い放熱板と、放熱板の周辺部であって、半導体素子基板側に設けられた外枠と、外枠の内部を、第1の封止樹脂と内枠と半導体素子基板とを覆うように封止する第2の封止樹脂と、を備えたパワーモジュールにおいて、内枠と第1の封止樹脂との間に間隙が形成され、この間隙に第2の封止樹脂が充填されており、第2の封止樹脂の弾性率が第1の封止樹脂の弾性率よりも小さくしたものである。 The present invention provides a semiconductor element substrate having a surface electrode pattern on one surface of an insulating substrate and a back electrode pattern on the other surface of the insulating substrate, and a surface electrode pattern on the surface opposite to the insulating substrate. A semiconductor element fixed through a bonding material, a peripheral portion of the semiconductor element substrate, an inner frame provided on the surface electrode pattern side, a first sealing resin for sealing the inside of the inner frame, A heat sink bonded to the back electrode pattern of the semiconductor element substrate and wider than the outer periphery of the inner frame, an outer frame provided on the semiconductor element substrate side at the periphery of the heat sink, and an inner portion of the outer frame. In a power module comprising a first sealing resin, a second sealing resin for sealing so as to cover the inner frame and the semiconductor element substrate, there is a gap between the inner frame and the first sealing resin. Formed and filled with the second sealing resin in the gap, In which the elastic modulus of the sealing resin is smaller than the elastic modulus of the first sealing resin.
この発明により、高温で動作するパワーモジュールにおいても、第1の封止樹脂に発生する応力が少なく、第1の封止樹脂の剥離や、第1封止樹脂や半導体素子基板のクラックが発生し難く、信頼性の高いパワーモジュールを、少ない製造工程で得ることができる。 According to the present invention, even in a power module operating at a high temperature, the stress generated in the first sealing resin is small, and the first sealing resin is peeled off and the first sealing resin and the semiconductor element substrate are cracked. A difficult and highly reliable power module can be obtained with few manufacturing steps.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1によるパワーモジュールの構成を示す側面断面図である。はじめに、本発明の実施の形態1によるパワーモジュールの全体構成について説明する。実施の形態1によるパワーモジュール100は、セラミックスなどの絶縁材料で形成されている絶縁基板3の回路面には、複数の表面電極パターン4aが形成され、表面電極パターン4aのうちの所定の表面電極パターンに半導体素子1が導電性の接合材を用いて固定されるとともに電気的に接続される。また、表面電極パターン4aとの接合面との反対側の半導体素子1の面である表面に形成された電極は、金属ワイヤ5により、他の表面電極パターン4aと電気的に接続される。そして、金属ワイヤ5が接続された表面電極パターン4aには、外部との電気的な接続を行うための配線部材である配線電極6が接合されている。
FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of a power module according to
一方、絶縁基板3の回路面と反対側の面には、裏面電極パターン4bがべた状に形成されており、伝熱性の接合材を介して金属製の放熱板10が張り合わせられている。絶縁基板3に表面電極パターン4aおよび裏面電極パターン4bが形成されている基板全体を半導体素子基板34と呼ぶことにする。
On the other hand, the
半導体素子基板34の回路面側の外周には内枠7が形成され、半導体素子1や配線部材である金属ワイヤ5や配線電極6を含めて、内枠7の内部が第1の封止樹脂8で封止されている。ただし、配線部材のうち配線電極6は、外部との電気的接続を行うために上部が第1の封止樹脂8から露出している。内枠7は第1の封止樹脂8が漏れるのを防止するために用い、第1の封止樹脂8を硬化する際に内枠7と第1の封止樹脂8とが遊離するように構成されている。すなわち、内枠7の内部を第1の封止樹脂8で封止する際には、内枠7と第1の封止樹脂8との間には間隙が生じる。
An
放熱板10上には、複数の半導体素子基板34が接合材を介して張り合わせられている。放熱板10は半導体素子基板34よりも広く、放熱板10の外周には、外枠11が設けられており、外枠11の内部は第2の封止樹脂12で封止されている。第2の封止樹脂12は、内枠7と第1の封止樹脂8との間の隙間にも充填される。第2の封止樹脂の上部には蓋13が設けられている。
On the
つぎに、各部材の詳細について説明する。半導体素子1は、シリコン(Si)を基材とした一般的な素子でも良いが、本発明は、より高温で動作する半導体素子に適用したときに好適な構造を目指している。半導体素子1が、例えば炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)、またはダイヤモンドといったシリコンと較べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料の半導体素子、特に炭化ケイ素を用いた半導体素子に本発明は好適である。デバイス種類としては、特に限定しないが、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor)のようなスイッチング素子、またはダイオードのような整流素子が考えられる。
Next, details of each member will be described. The
半導体素子1がMOSFETの場合、半導体素子1の表面電極パターン4a側の面にはドレイン電極が形成されている。ドレイン電極と反対側(図1では上側)の面には、ゲート電極やソース電極が、領域を分けて形成されている。ただし、ここでは説明を簡単にするため、上側の面には、例えば大電流が流れるソース電極のみが形成されているとして説明する。なお、ドレイン電極の表面には接合材との接合を良好とするための複合金属膜が形成されている。ソース電極の表面にも、厚さ数μmの薄いアルミニウムなどの電極膜やチタン、モリブデン、ニッケル、金などの薄膜層が形成されている。
When the
接合材としては、はんだや、例えば銀を主成分とする焼結性フィラーやろう材、錫中に銅を分散した材料といった、熱伝導性が良く導電性の接合材料が適用できる。配線部材としての金属ワイヤ5の材質として、アルミニウム、銅、金などがあげられる。配線部材は、金属ワイヤの他、図2に示すように、導電性のよい金属、例えば銅からなるリード14を用い、半導体素子1と接合材15を用いて接合してもよく、ワイヤボンディング以外の接合方法で接合しても構わない。接合材15は半導体素子1の電極と表面電極パターン4aとを接合する接合材と同じく、はんだや、例えば銀を主成分とする焼結性フィラーやろう材、錫中に銅を分散した材料といった接合材料が適用できる。配線電極6には、銅、鉄、アルミニウム等の金属からなる円柱、円筒状またはL字状の板材等が適用できる。
As the bonding material, a conductive bonding material having good thermal conductivity, such as solder, a sinter filler or brazing material containing silver as a main component, or a material in which copper is dispersed in tin, can be applied. Examples of the material of the
絶縁基板3には、伝熱性に優れた窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、酸化アルミニウム(アルミナ)などのセラミックス材料を用いることができる。表面電極パターン4aおよび裏面電極パターン4bは、銅、アルミニウムなどの導電性材料またはそれらを主成分とする合金材料からなり、ろう材などで絶縁基板3に対して接合されている。そして表面電極パターン4aおよび裏面電極パターン4bの表面には、酸化防止や接合材料の濡れ性を考慮して、ニッケルなどのめっき被膜が形成されている場合がある。
For the insulating
内枠7は、第1の封止樹脂8を形成するため硬化前の樹脂を注入する際に樹脂漏れを防止するために設ける。硬化前の樹脂を内枠7の内部に注入し、硬化して第1の封止樹脂8を形成した後に異種材料間に発生する応力を低減するために、第1の封止樹脂8と内枠7とは容易に剥がれるようにする。容易に剥がれるようにするため、内枠7の材料として、第1の封止樹脂8の硬化温度以上の融点を有する材料でフッ素系のプラスチック材、例えばポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン樹脂(PVdF)、テトラフルオロエチレンとエチレンとの共重合体樹脂(ETFE)や、一般に型取り用シリコンと呼ばれている樹脂を用いる。第1の封止樹脂8を、後述のようにエポキシ樹脂にセラミックスを混入した材料として、内枠7を上記のように接着性が弱い材料とすることで、内枠7と第1の封止樹脂8とは、遊離し両材料間には間隙が発生する。遊離することで、界面に発生する応力を低減できることができる。ただし、内枠7と第1の封止樹脂8との間が完全に遊離していなくても良く、一部が遊離することでも、全体が接着されている場合に比較して、発生する応力が低減するという本発明の効果を奏する。
The
第1の封止樹脂8を形成する硬化前の樹脂は室温で流動性を示す樹脂で、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂に、溶融シリカなどのセラミックス粒子・繊維等のフィラーを混入し、硬化後の熱膨張係数や弾性率を調整した材料を用いる。注入の際は、硬化反応が起こらない温度範囲で、加温して流動性を良くして注入することができる。硬化後の第1の封止樹脂8の熱膨張係数を、半導体素子基板34の熱膨張係数に近い熱膨張係数とすることで、界面に発生する応力を低減でき界面剥離や樹脂破断を防止でき、モジュールの信頼性を向上させることができる。絶縁基板3の熱膨張係数は、窒化アルミニウムが4.5ppm/K、窒化ケイ素が3ppm/K、酸化アルミニウムが7.3ppm/Kであり、表面電極パターン4aや裏面電極パターン4bの熱膨張係数は、銅が17ppm/K、アルミニウムが24ppm/Kである。したがって、セラミックスと電極パターンの厚み構成によるが、絶縁基板3に表面電極パターン4aおよび裏面電極パターン4bが接合された半導体素子基板34全体としての熱膨張係数は、7〜15ppm/Kとなる。したがって、第1の封止樹脂8のガラス転移温度以下の熱膨張係数も7〜15ppm/Kであることが望ましい。第1の封止樹脂8の熱膨張係数は、半導体素子基板34の熱膨張係数と等しくするのが最も好ましいが、後述のように、第1の封止樹脂8の熱膨張係数と半導体素子基板34の熱膨張係数の差が5ppm/K以下であれば、剥離やクラックが発生し難いことがわかった。
The resin before curing that forms the
金属製の放熱板10は、熱伝導性の良い金属材料、例えば銅の板材で構成されている。銅が主成分であれば良く、銅以外の金属を含有していても構わない。また、軽量で熱伝導性の高いアルミニウムまたはその合金でもよい。放熱板10は接合材を介して半導体素子基板34の裏面電極パターン4bと接合している。放熱板10と裏面電極パターン4bとの接合材は半導体素子1と表面電極パターン4aとの接合材と同様に熱伝導性の良いはんだや、例えば銀を主成分とする焼結性フィラーやろう材を用いることもできる。さらに、熱伝導性の良い絶縁性の接着剤でも構わない。
The
外枠11は、放熱板10と接着剤等で固定されている。外枠11は硬化前の第2の封止樹脂12を注入する際に樹脂漏れを防止するために設けている。外枠11の材料としては、少なくとも樹脂の硬化温度や、半導体素子1が動作する際のパワーモジュールの温度以上の融点を有する樹脂材であれば良い。この条件を満足する材料として、通常枠体として良く用いられるポリp−フェニレンサルファイド樹脂(PPS)やポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ナイロン樹脂などがある。
The
第2の封止樹脂12は、硬化前に室温で流動性を示す樹脂であれば良いが、大型のモジュール全体を封止するとともに、硬化後、発生応力が大きくならないよう、シリコン系やウレタン系の柔らかい樹脂が良い。第2の封止樹脂12は、第1の封止樹脂8に比較して樹脂硬化後の弾性率が小さい。図3に、図1の破線で囲んだ領域Aの部分拡大図を示す。図3に示すように、第2の封止樹脂12は内枠7と第1の封止樹脂8間の間隙78にも充填される。内枠7と第1の封止樹脂8間の間隙78が第1の封止樹脂よりも弾性率が小さい、すなわち柔らかい樹脂で充填されるため、半導体素子1が高温で動作し、高温となった場合でも、第1の封止樹脂8と内枠7との間で発生する応力が、柔らかい第2の封止樹脂で緩和される。ただし、前述のように、内枠7と第1の封止樹脂8との間が完全に遊離していなくても良く、一部が遊離し、遊離している部分に第2の封止樹脂が充填されている構成でも、内枠7と第1の封止樹脂8との間全体が接着されている場合に比較して、発生する応力が低減するという本発明の効果を奏する。
The
蓋13は配線電極6の端部をモジュールの最外層に露出させ、第2の封止樹脂12を覆うように固定する。蓋13の材質は、特に規定されないが外枠11と同じ材質であることが望ましい。同じ材質であることにより、外枠11との間に発生する応力を低減できる。
The
実施の形態2.
実施の形態2では、本実施の形態1によるパワーモジュール100の製造方法について、製造方法の工程を図示する図4〜図6を参照して説明する。図4のST1に示すように、絶縁基板3の回路面となる上面に互いに電気的に独立した複数の電極パターンからなる表面電極パターン4aを、下面にべた状の裏面電極パターン4bを形成して半導体素子基板34とする。次に図4のST2に示すように、半導体素子基板34の表面電極パターン4aに半導体素子1を導電性の接合材を用いて固定する。そして、図4のST3に示すように、半導体素子1の表面に形成された電極と、他の表面電極パターン4a間を金属ワイヤ5により、電気的に接続する。さらに図4のST4に示すように、半導体素子1が直接接合された表面電極パターン4aおよび金属ワイヤ5を介して半導体素子1と電気的に接続された表面電極パターン4aに、外部との電気的な接続を行うための配線電極6を接合する。
Embodiment 2. FIG.
In the second embodiment, a method for manufacturing the
次に、図5のST5に示すように、半導体素子基板34の外周部に樹脂との離型性の材質からなる内枠7を接合する。接合には接着剤等を用いる。図5のST6に示すように、第1の封止樹脂8を形成するための硬化前の樹脂を内枠7の内部に注入する。この際、室温で流動性を示す硬化前の樹脂の注入作業を良くするために、樹脂の硬化反応が進行しない範囲で加温してもよい。樹脂の注入量は、内枠7を超えない範囲であればよい。第1の封止樹脂8を形成するための硬化前の樹脂を注入後に、樹脂の硬化を行う。内枠7が離型性の材質のため、樹脂硬化後は、容易に内枠7と第1の封止樹脂8は剥がれ、間隙が生ずる。
Next, as shown in ST5 of FIG. 5, the
次に、図5のST7に示すように、第1の封止樹脂8の硬化後の複数の半導体素子基板34を放熱板10の所定位置に、半導体素子基板34の裏面電極パターン4bの面と接合材を介して接合する。さらに、図6のST8に示すように、放熱板10の外周部に外枠11を接合する。接合には接着剤等を用いる。図6のST9に示すように、外枠11の内部に第2の封止樹脂12を形成する硬化前の樹脂を注入する。最後に図6のST10に示すように、第2の封止樹脂12の硬化を行った後に、蓋13を配線電極6が外に取り出せるようにして接合し、配線電極6を曲げ加工する。
Next, as shown in ST7 of FIG. 5, the plurality of
次に動作について説明する。パワーモジュール100を駆動させると、半導体素子1をはじめとするパワーモジュール100内の様々な素子に電流が流れ、その際に電気抵抗成分やスイッチングによる電力ロスが熱に変換され発熱する。半導体素子1で発生した熱は半導体素子基板34を経由して、放熱板10を介して外部に放熱されることになるが、パワーモジュール100全体の温度も上昇する。このとき半導体素子1として、SiCのような高温動作が可能な半導体材料の半導体素子を用いると、電流が大きく、動作時の温度は300℃にまで達する。しかし、本発明によるパワーモジュール100では、半導体素子1や配線部材である金属ワイヤ5や配線電極6等の回路部材を含む半導体素子基板34の回路面側を第1の封止樹脂8により拘束し、しかも、第1の封止樹脂8の熱膨張係数を半導体素子基板34の熱膨張係数に近くなるように調整しているので、半導体素子基板34や回路部材に対する熱応力の発生を抑えることができる。この際、熱膨張係数が大きな内枠7と第1の封止樹脂8は遊離しているので、温度変化に対するヒートサイクルにおいて、半導体素子基板34と第1の封止樹脂8との界面での剥離やセラミックス材からなる
絶縁基板3の割れが発生するようなことがない。また、放熱板10に固定された複数の第1の封止樹脂8で覆われた半導体素子基板34の露出部は、柔らかい第2の封止樹脂12で覆われていることから、ヒートサイクル時の発生応力は小さく、パワーモジュール100としての信頼性も非常に高い。
Next, the operation will be described. When the
したがって、絶縁基板3に、脆性のある材料を使用しても信頼性を低下させることがないので、脆性があるが、伝熱性に優れるセラミックス材を絶縁基板3に用いることにより、放熱特性に優れ、信頼性の高いパワーモジュール100を得ることが可能となる。
Therefore, even if a brittle material is used for the insulating
実施の形態3.
本実施の形態3では、実施の形態2とは別のパワーモジュールの製造方法について説明する。ただし、パワーモジュールの構造図や製造工程を説明する図は、図1や図4〜図6と同様である。本実施の形態3は、実施の形態1および2で説明したパワーモジュールに対して、内枠7の材質を変更したものである。内枠7の材質として、通常枠体として良く用いられるポリp−フェニレンサルファイド樹脂(PPS)やポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ナイロン樹脂を用いる。このままの状態では、第1の封止樹脂8を硬化した後に、内枠7と第1の封止樹脂8とは遊離しない。そのため、図5のST6の工程時に、内枠7の少なくとも第1の封止樹脂8が接する面にフッ素系またはシリコン系の離型剤を塗布して、第1の封止樹脂8の樹脂硬化後の遊離を容易にする。硬化後、離型剤は除去しても良い。その他の製造方法については、実施の形態2と同様であるので説明を省略する。
In the third embodiment, a method for manufacturing a power module different from the second embodiment will be described. However, the structural diagram of the power module and the diagram for explaining the manufacturing process are the same as those in FIG. 1 and FIGS. In the third embodiment, the material of the
本実施の形態3によれば、内枠7の材質に、枠材として実績の高い材料を適用することが可能であり、比較的高価なフッ素系の樹脂を使用しなくてよい。また、第1の封止樹脂8が接する面にのみ離型剤を塗布することで、内枠7と第1の封止樹脂8の遊離が必要とされる部分以外の接着性が確保でき、信頼性が向上する。
According to the third embodiment, it is possible to apply a material with a proven track record as the material of the
実施例.
実施の形態1の構造のパワーモジュールを作製し、ヒートサイクル信頼性試験に投入した。まず、パワーモジュール100の具体的な構成について説明する。
Example.
A power module having the structure of the first embodiment was manufactured and put into a heat cycle reliability test. First, a specific configuration of the
窒化ケイ素からなる絶縁基板3(40mm×20mm、0.92mm厚)表面に0.3mm厚の表面電極パターン4aおよび裏面電極パターン4bを形成して半導体素子基板34とする。半導体素子1として、15mm角のIGBTチップと15mm角のダイオードチップ各1個を、錫中に銅粒子を分散させた接合材を用いて、半導体素子基板34に接合する。また、同時に配線電極6も接合材を用いて半導体素子基板34上に接合する。
A
アルミニウムからなる金属ワイヤ5で電気配線を行い、ポリテトラフルオロエチレン樹脂からなる内枠7を、接着剤を介して、半導体素子基板34の外周部に固定する。内枠7の内部に表1に示す物性を有する第1の封止樹脂8を形成する硬化前の樹脂を注入し、樹脂を硬化させる。
Electrical wiring is performed with the
その後、2個の上記半導体素子基板34を放熱板10の所定位置に錫中に銅粒子を分散させた接合材を用いて接合する。ポリp−フェニレンサルファイド樹脂からなる外枠11を放熱板10の周囲に接着剤を用いて固定し、第2の封止樹脂を形成するシリコン樹脂からなる硬化前の樹脂を注入する。樹脂硬化後に蓋13を接着剤で固定し、蓋13から飛び出している配線電極6を曲げ加工してパワーモジュール100を完成させる。
Thereafter, the two
このパワーモジュール100を−40℃から125℃(各30分間保持)のヒートサイクル信頼性試験に投入し、500サイクル毎に取り出し、外観上の損傷、半導体素子1の動作、半導体素子基板34の絶縁試験(2.5kV、1分間印加)を実施して問題ないかを確認した。
The
表1に、500サイクル毎の信頼性試験の結果を示す。信頼性試験の目標として1000サイクルとした場合、樹脂Aから樹脂Dは目標を満足することになる。ここで、半導体素子基板34の熱膨張係数は10ppm/Kであるので、半導体素子基板34の熱膨張係数と第1の封止樹脂の熱膨張係数の差が5ppm/K以下であれば目標を満足する。
Table 1 shows the results of reliability tests every 500 cycles. When the reliability test target is 1000 cycles, the resin A to the resin D satisfy the target. Here, since the thermal expansion coefficient of the
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 It should be noted that the present invention can be combined with each other within the scope of the invention, or can be appropriately modified or omitted from each embodiment.
1:半導体素子、3:絶縁基板、4a:表面電極パターン、4b:裏面電極パターン、5:金属ワイヤ、6:配線電極、7:内枠、8:第1の封止樹脂、10:放熱板、11:外枠、12:第2の封止樹脂、13:蓋、34:半導体素子基板、78:間隙 1: Semiconductor element, 3: Insulating substrate, 4a: Front electrode pattern, 4b: Back electrode pattern, 5: Metal wire, 6: Wiring electrode, 7: Inner frame, 8: First sealing resin, 10: Heat dissipation plate , 11: outer frame, 12: second sealing resin, 13: lid, 34: semiconductor element substrate, 78: gap
Claims (7)
前記表面電極パターンの、前記絶縁基板とは反対側の面に接合材を介して固着された半導体素子と、
前記半導体素子基板の周辺部であって、前記表面電極パターン側に設けられた内枠と、
前記内枠の内部を、前記半導体素子と前記半導体素子基板とを覆うように封止する第1の封止樹脂と、
前記半導体素子基板の前記裏面電極パターンに接合され、前記半導体素子基板よりも広い放熱板と、
前記放熱板の周辺部であって、前記半導体素子基板側に設けられた外枠と、
前記外枠の内部を、前記第1の封止樹脂と前記内枠と前記半導体素子基板とを覆うように封止する第2の封止樹脂と、を備えたパワーモジュールにおいて、
前記内枠と前記第1の封止樹脂との間に間隙が形成され、この間隙に前記第2の封止樹脂が充填されており、前記第2の封止樹脂の弾性率が前記第1の封止樹脂の弾性率よりも小さいことを特徴とするパワーモジュール。 A semiconductor element substrate in which a front surface electrode pattern is formed on one side of the insulating substrate and a back surface electrode pattern is formed on the other surface of the insulating substrate;
A semiconductor element fixed to a surface of the surface electrode pattern opposite to the insulating substrate via a bonding material;
A peripheral portion of the semiconductor element substrate, and an inner frame provided on the surface electrode pattern side;
A first sealing resin that seals the inside of the inner frame so as to cover the semiconductor element and the semiconductor element substrate;
Bonded to the back electrode pattern of the semiconductor element substrate, a heat sink wider than the semiconductor element substrate,
An outer frame provided on the semiconductor element substrate side in the periphery of the heat sink;
In the power module comprising the second sealing resin that seals the inside of the outer frame so as to cover the first sealing resin, the inner frame, and the semiconductor element substrate,
A gap is formed between the inner frame and the first sealing resin, and the gap is filled with the second sealing resin, and the elastic modulus of the second sealing resin is the first sealing resin. A power module characterized by being smaller than the elastic modulus of the sealing resin.
前記内枠の前記第1の封止樹脂に対向する面となる面に離型剤を塗布して、前記内枠の内部に硬化前の樹脂を注入し、その後前記硬化前の樹脂を硬化させて前記第1の封止樹脂を形成することを特徴とするパワーモジュールの製造方法。 In the manufacturing method of the power module of Claim 1,
A release agent is applied to the surface of the inner frame that faces the first sealing resin, and a resin before curing is injected into the inner frame, and then the resin before curing is cured. And forming the first sealing resin.
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