JP2014179376A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which balances compactification of the semiconductor device with improvement in reliability of the semiconductor device and has a high output.SOLUTION: A semiconductor device 100 comprises: a circuit board 2 on which a semiconductor element 1 is mounted; a base plate 4 on which the circuit board is mounted; and a resin housing 6 which encapsulates the components such as the semiconductor element 1, the circuit board 2 and the base plate 4, and which has a first surface and an opposed second surface. The resin housing has a through hole 6a and a cylindrical member 10 inside which is composed of a material having rigidity higher than that of a material composing the resin housing. A rear face of the base plate is exposed on the first surface of the resin housing. One end of the cylindrical member is exposed on the second surface of the resin housing.

Description

本発明は、半導体装置、特に、半導体素子を冷却するための冷却部材などの取り付けに好適な半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device suitable for mounting a cooling member or the like for cooling a semiconductor element, and a manufacturing method thereof.

従来の半導体装置では、回路基板がベース板に搭載され、回路基板上に半導体素子が実装され、半導体素子と回路基板、或いは樹脂ケースにインサート成形された配線部材にワイヤボンドなどの方法で電気的配線が施されている。また、半導体素子を保護するために、ケースの開口部に樹脂が充填されている。したがって、配線部材をインサート成形したインサートケースの開口部に、さらに樹脂を充填する工程が必要であった。更には、樹脂を充填するためのケースが必要となり、別工程で配線部材をインサート成形する必要があったため、生産性に問題があった。   In a conventional semiconductor device, a circuit board is mounted on a base plate, a semiconductor element is mounted on the circuit board, and the semiconductor element and the circuit board or a wiring member insert-molded in a resin case is electrically connected by a method such as wire bonding. Wiring is applied. Further, in order to protect the semiconductor element, the opening of the case is filled with resin. Therefore, a process of further filling a resin into the opening of the insert case in which the wiring member is insert-molded is necessary. Furthermore, since a case for filling the resin is required and the wiring member needs to be insert-molded in a separate process, there is a problem in productivity.

これに対して、例えば特許文献１では、ベース板上に接着した金属配線に半導体素子を実装し、ワイヤボンドで配線を形成した後に、トランスファーモールド法によって、ケースを用いず樹脂で一体的に成形し、配線部材を固定するとともに半導体素子を保護する技術が開示されている。この技術によれば、上記インサートケースが不要になり、更には封止、保護の工程が合理化される。   On the other hand, in Patent Document 1, for example, a semiconductor element is mounted on a metal wiring bonded on a base plate, and after wiring is formed by wire bonding, it is integrally formed with resin by a transfer molding method without using a case. A technique for fixing the wiring member and protecting the semiconductor element is disclosed. According to this technique, the insert case is not necessary, and further, the sealing and protection processes are rationalized.

特開２００７−１８４３１５号公報JP 2007-184315 A

ところで、ヒートシンクのような冷却部材など、目的に応じて他の部材に半導体装置を取り付けることが一般的となっている。例えば特許文献１で開示された技術では、半導体装置をヒートシンクに取り付ける際に、ベース板の封止領域外側に拡がった部分に貫通孔を形成して締結を行っている。しかしこの方法では、モールド樹脂での封止領域よりもベース板が大きくなり、したがって半導体装置のコンパクト化が阻害される。   By the way, it is common to attach a semiconductor device to other members depending on purposes such as a cooling member such as a heat sink. For example, in the technique disclosed in Patent Document 1, when a semiconductor device is attached to a heat sink, a through hole is formed in a portion extending outside the sealing region of the base plate and fastening is performed. However, in this method, the base plate becomes larger than the sealing region with the mold resin, and thus the downsizing of the semiconductor device is hindered.

また、ベース板でなくモールド樹脂に貫通孔を形成し、ボルト、ネジなどにより締結を行う場合には、樹脂のクリープによって軸力抜けが生じて締結力が経年的に劣化するおそれがあり、さらに、モールド樹脂を介して半導体素子、ボンディングワイヤといった内蔵部材に力が伝達し、素子特性が悪化するなどのおそれがある。このように、半導体装置においては、コンパクト化と信頼性の向上とを両立させることが課題となっている。   In addition, when a through hole is formed in the mold resin instead of the base plate and fastening is performed with bolts, screws, etc., there is a possibility that the axial force may be lost due to resin creep, and the fastening force may deteriorate over time. A force may be transmitted to a built-in member such as a semiconductor element or a bonding wire through the mold resin, and the element characteristics may be deteriorated. As described above, in the semiconductor device, it is an object to achieve both compactness and improved reliability.

また、放熱性を高めることにより、高出力な半導体装置を実現することも強く求められている。   There is also a strong demand to realize a high-power semiconductor device by improving heat dissipation.

そこで本発明は、半導体装置のコンパクト化と信頼性の向上とを両立させた、高出力な半導体装置を提供することを主として目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-output semiconductor device that achieves both compactness and improved reliability of the semiconductor device.

上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、半導体素子が実装された回路基板と、おもて面に回路基板が搭載されたベース板と、半導体素子、回路基板及びベース板を封止し、第１面及び対向する第２面を有する樹脂筐体とを備えている。また、本発明の特徴として、樹脂筐体には貫通孔が形成されており、その貫通孔内には、樹脂筐体を構成する材料より高い剛性を有する材料からなる筒状部材が設けられている。さらに、ベース板の裏面は、樹脂筐体の第１面に露出しており、筒状部材の一端は、樹脂筐体の第２面に露出している。   In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention includes a circuit board on which a semiconductor element is mounted, a base plate on which a circuit board is mounted on the front surface, a semiconductor element, the circuit board, and the base plate. And a resin casing having a first surface and an opposing second surface. Further, as a feature of the present invention, a through hole is formed in the resin casing, and a cylindrical member made of a material having higher rigidity than a material constituting the resin casing is provided in the through hole. Yes. Furthermore, the back surface of the base plate is exposed on the first surface of the resin casing, and one end of the cylindrical member is exposed on the second surface of the resin casing.

本発明によれば、筒状部材の一端が樹脂筐体の面に露出することにより、貫通孔に挿通する締結部材は、樹脂筐体でなく、樹脂筐体を構成する材料より高い剛性を有する材料からなる筒状部材と接することになる。これにより、締結の際の軸力抜け、内蔵部材への力の伝達が防止される。したがって、装置のコンパクト化と信頼性の向上とを両立させることができる。   According to the present invention, when one end of the cylindrical member is exposed on the surface of the resin casing, the fastening member inserted into the through-hole has higher rigidity than the material constituting the resin casing, not the resin casing. It comes into contact with a cylindrical member made of a material. Thereby, the axial force loss at the time of fastening and the transmission of force to the built-in member are prevented. Therefore, both compactness of the apparatus and improvement of reliability can be achieved.

また、ベース板の裏面が露出したことにより、ベース板と被取付部材とを密着させて放熱性を高めることができ、これにより高出力な半導体装置が実現される。   Further, since the back surface of the base plate is exposed, the base plate and the attached member can be brought into close contact with each other to improve heat dissipation, thereby realizing a high-power semiconductor device.

図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 1A is a plan view showing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 図２（ａ）は、冷媒ジャケットが取り付けられた半導体装置を示す、図１（ａ）に対応する平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 2A is a plan view corresponding to FIG. 1A showing the semiconductor device to which the refrigerant jacket is attached, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is. ブッシュ周辺の構成の一例を示す、図１（ｂ）の一部に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to a part of FIG.1 (b) which shows an example of a structure around a bush. ブッシュ周辺の構成の変形例を示す、図１（ｂ）の一部に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to a part of FIG.1 (b) which shows the modification of a structure around a bush. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の応用例であるインバータ装置の回路図である。It is a circuit diagram of the inverter apparatus which is an application example of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention. 冷媒ジャケットの取付け工程を説明するための図であり、図６（ａ）は半導体装置を冷媒ジャケット上に載置する工程を、図６（ｂ）は固定する工程を示す。It is a figure for demonstrating the attachment process of a refrigerant | coolant jacket, Fig.6 (a) shows the process of mounting a semiconductor device on a refrigerant | coolant jacket, and FIG.6 (b) shows the process of fixing. 図７（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す、図２（ａ）に対応する平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 7 (a) is a plan view corresponding to FIG. 2 (a), showing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 (b) is an AA view of FIG. 7 (a). It is line sectional drawing. 本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す、図１（ｂ）に対応する断面図である。It is sectional drawing corresponding to FIG.1 (b) which shows the semiconductor device which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図９（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す、図２（ａ）に対応する平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 9A is a plan view corresponding to FIG. 2A showing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9B is an AA view of FIG. It is line sectional drawing.

以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、明細書及び各図面にて、同一の符号は同様の構成を指す。また、明細書中で上、下などの向きを表す用語は、装置を実際に配置する方向を限定するものではない。   Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the specification and each drawing, the same reference numeral indicates the same configuration. Further, in the specification, terms representing directions such as up and down do not limit the direction in which the apparatus is actually arranged.

実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
半導体装置１００は、半導体素子１が実装された回路基板２と、絶縁層３を介して回路基板２が搭載されたベース板４と、所望の回路を形成するように半導体素子１を配線する回路部材５と、これらを封止して一体的に保持するモールド樹脂６と、などを備える。図１（ｂ）に示すように、ベース板４の下面は、モールド樹脂６の下面に露出している。モールド樹脂６は、特許請求の範囲の「樹脂筐体」に相当する。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1A is a plan view showing a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
A semiconductor device 100 includes a circuit board 2 on which a semiconductor element 1 is mounted, a base plate 4 on which the circuit board 2 is mounted via an insulating layer 3, and a circuit for wiring the semiconductor element 1 so as to form a desired circuit. A member 5 and a mold resin 6 that seals and integrally holds them are provided. As shown in FIG. 1B, the lower surface of the base plate 4 is exposed on the lower surface of the mold resin 6. The mold resin 6 corresponds to a “resin casing” in the claims.

半導体素子１は、シリコンなどの半導体からなる。各図では、３つの半導体素子１が搭載されているが、これに限られることはなく、１つ、或いは４つ以上の半導体素子１が搭載されてもよい。また、半導体素子１としては、電力用半導体素子など発熱性の素子を想定しているが、勿論これに限られることはない。回路基板２は、放熱板としても機能するように、例えば銅のような導電性及び放熱性（熱伝導性）に優れた材料からなり、回路部材５と一体的に同じ材料で製造されてもよく、或いは別の材料で製造されてもよい。この回路基板２は、半導体素子１を保持するとともに、半導体素子１への通電によって発生した熱を拡散、伝熱して放熱する。回路基板２とベース板４との間に介在する絶縁層３は、これらの間の電気絶縁を維持する。   The semiconductor element 1 is made of a semiconductor such as silicon. In each figure, three semiconductor elements 1 are mounted. However, the present invention is not limited to this, and one or four or more semiconductor elements 1 may be mounted. The semiconductor element 1 is assumed to be a heat-generating element such as a power semiconductor element, but is not limited to this. The circuit board 2 is made of a material having excellent conductivity and heat dissipation (thermal conductivity) such as copper so as to function also as a heat radiating plate. Or it may be made of another material. The circuit board 2 holds the semiconductor element 1 and diffuses and transfers heat generated by energizing the semiconductor element 1 to radiate heat. The insulating layer 3 interposed between the circuit board 2 and the base plate 4 maintains electrical insulation therebetween.

ベース板４は、例えばＡｌ、アルミニウム合金などの放熱性の高い材料からなる。半導体素子１が例えば電力用半導体素子である場合、素子１からの発熱が大きく、ベース板４は、熱を拡げつつ下方に伝熱する放熱器として作用する。また、ベース板４の下面には、後述する冷媒ジャケット２０に取り付ける際に位置決め部材として機能するように、図示しない段差が形成されてもよい。   The base plate 4 is made of a material having high heat dissipation such as Al or aluminum alloy. When the semiconductor element 1 is, for example, a power semiconductor element, the heat generated from the element 1 is large, and the base plate 4 acts as a radiator that transfers heat downward while spreading the heat. Further, a step (not shown) may be formed on the lower surface of the base plate 4 so as to function as a positioning member when attached to the refrigerant jacket 20 described later.

モールド樹脂６は、図１（ａ），（ｂ）に示すように略直方体形状を有する。モールド樹脂６には、例として、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを主成分とする熱硬化系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタートなどを主成分とするプラスティックを用いることができるところ、シリコンゲル、ゴムに比べて弾性率の大きい材料を用いることが好ましい。   The mold resin 6 has a substantially rectangular parallelepiped shape as shown in FIGS. As the mold resin 6, for example, a thermosetting resin mainly composed of an epoxy resin, a phenol resin or the like, a plastic mainly composed of polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, or the like can be used. It is preferable to use a material having a larger elastic modulus.

上記の各部材がこのモールド樹脂６によって封止されることにより、半導体素子１の周辺が、機械的、環境的に外部から保護されて長期信頼性が良好となる。また、半導体素子１と回路基板２及び回路部材５との間の接合部を保護することができるので、高い信頼性と放熱性を実現することができる。さらに、絶縁層３が外部に露出せずにモールド樹脂６と一体的に接着されるため、絶縁層３の外部環境からの保護に優れる。絶縁層３は、樹脂などの有機物、或いはセラミックなどの無機物から形成することができるが、特に、樹脂などの有機物から形成した場合、同じ有機物からなるモールド樹脂６と接着して一体化されるため、この効果をさらに高めることができる。   By sealing each of the above members with the mold resin 6, the periphery of the semiconductor element 1 is mechanically and environmentally protected from the outside, and long-term reliability is improved. Moreover, since the junction part between the semiconductor element 1 and the circuit board 2 and the circuit member 5 can be protected, high reliability and heat dissipation can be realized. Furthermore, since the insulating layer 3 is integrally bonded to the mold resin 6 without being exposed to the outside, the insulating layer 3 is excellent in protection from the external environment. The insulating layer 3 can be formed from an organic material such as a resin, or an inorganic material such as a ceramic. In particular, when the insulating layer 3 is formed from an organic material such as a resin, the insulating layer 3 is bonded and integrated with the mold resin 6 made of the same organic material. This effect can be further enhanced.

モールド樹脂６の任意の側面からは、端子７，８などの端子部材が突出している。端子７，８はそれぞれ、回路部材５と任意の構成を有する配線を形成し、半導体装置１の外部との電気的接続のために設けられる。端子７としては、半導体素子１が例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のようなスイッチング素子である場合に、制御する電流を導電するための端子を想定している。端子８としては、例えば、半導体装置１００の上方に存在する図示しない制御回路基板と配線接続するための端子を想定しており、図１（ａ），（ｂ）に示すように、装置１００の側面から突出した部位が上方に屈曲している。   Terminal members such as terminals 7 and 8 protrude from arbitrary side surfaces of the mold resin 6. Each of the terminals 7 and 8 forms a wiring having an arbitrary configuration with the circuit member 5, and is provided for electrical connection with the outside of the semiconductor device 1. The terminal 7 is assumed to be a terminal for conducting a current to be controlled when the semiconductor element 1 is a switching element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor). As the terminal 8, for example, a terminal for wiring connection with a control circuit board (not shown) existing above the semiconductor device 100 is assumed. As shown in FIGS. A portion protruding from the side surface is bent upward.

放熱フィン９は、ベース板４の露出した下面に複数個設けられる。放熱フィン９は、例えばベース板４と同じ材料からなる。放熱フィン９の形状は特に限定されないが、例えば板状に形成された場合には、放熱面積を拡大することができ、したがって装置１００の放熱性を向上させることができる。このとき、板の表面が例えば回路基板２の任意の側面に沿うように、放熱フィン９を設けることができる。或いは、放熱フィン９が円筒状又は角状のような棒状に形成された場合には、冷媒に乱流を形成して伝熱を促進することができる。   A plurality of heat radiation fins 9 are provided on the exposed lower surface of the base plate 4. The radiating fins 9 are made of the same material as the base plate 4, for example. The shape of the radiating fin 9 is not particularly limited. For example, when the radiating fin 9 is formed in a plate shape, the radiating area can be expanded, and thus the radiating performance of the device 100 can be improved. At this time, the radiating fins 9 can be provided so that the surface of the plate follows, for example, an arbitrary side surface of the circuit board 2. Alternatively, when the radiating fins 9 are formed in a rod shape such as a cylindrical shape or a square shape, turbulent flow can be formed in the refrigerant to promote heat transfer.

また、平面視（即ち、半導体素子１の主面側から見て）で、モールド樹脂６の各隅部の近傍には貫通孔６ａが形成され、その貫通孔６ａ内には、円筒状のブッシュ１０が設けられている。なお、上記貫通孔６ａは、ベース板４などを避けた位置に形成されればよく、必ずしもモールド樹脂６の隅部の近傍に形成される必要はない。   In plan view (that is, viewed from the main surface side of the semiconductor element 1), through holes 6a are formed in the vicinity of the corners of the mold resin 6, and cylindrical bushes are formed in the through holes 6a. 10 is provided. The through hole 6a may be formed at a position avoiding the base plate 4 and the like, and is not necessarily formed near the corner of the mold resin 6.

このブッシュ１０は、モールド樹脂６より高い剛性を有する材料からなることが好ましい。また、ブッシュ１０の形状は、中空形状であれば円筒状でなくてもよい。ブッシュ１０の中空部には、後述するようにボルト２１などの締結部材が挿通するため、貫通孔６ａ及びブッシュ１０の中空部の径は、ボルト２１などの寸法により決定される。また、ブッシュ１０の両端は、モールド樹脂６の上下面に露出している。ブッシュ１０は、特許請求の範囲の「筒状部材」の一例に相当する。   The bush 10 is preferably made of a material having higher rigidity than the mold resin 6. Moreover, the shape of the bush 10 may not be cylindrical as long as it is hollow. As will be described later, since a fastening member such as a bolt 21 is inserted into the hollow portion of the bush 10, the diameters of the through hole 6 a and the hollow portion of the bush 10 are determined by the dimensions of the bolt 21 and the like. Further, both ends of the bush 10 are exposed on the upper and lower surfaces of the mold resin 6. The bush 10 corresponds to an example of a “tubular member” in the claims.

図２（ａ）は、冷媒ジャケットが取り付けられた半導体装置を示す、図１（ａ）に対応する平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
図２に示すように、上記の半導体装置１００には冷媒ジャケット２０のような冷却部材を取り付けることができるようになっている。冷却部材は、例えばヒートシンクでもよい。 FIG. 2A is a plan view corresponding to FIG. 1A showing the semiconductor device to which the refrigerant jacket is attached, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is.
As shown in FIG. 2, a cooling member such as a refrigerant jacket 20 can be attached to the semiconductor device 100. The cooling member may be a heat sink, for example.

冷媒ジャケット２０は、ベース板４の下面側に設けられる。この冷媒ジャケット２０には冷媒流通用の流路２０ａが形成されており、ベース板４から突出するように設けられた上記の放熱フィン９からの熱が、流路２０ａを流通する冷媒に吸収されるようになっている。また、冷媒ジャケット２０上には端子台２２が設けられ、モールド樹脂６の側面から突出した端子７，８は端子台２２上に搭載され、図示しない外部配線にボルト、ネジなどによって固定される。また、冷媒ジャケット２０には、流路２０ａの周囲に亘って凹部２０ｂが形成されており、その凹部２０ｂにはＯリング２３が挿入される。これにより、当該凹部２０ｂがシール部として機能し、流路２０ａ外側への冷媒漏れが防止される。   The refrigerant jacket 20 is provided on the lower surface side of the base plate 4. The refrigerant jacket 20 is formed with a flow path 20a for circulating the refrigerant. Heat from the radiation fins 9 provided so as to protrude from the base plate 4 is absorbed by the refrigerant flowing through the flow path 20a. It has become so. A terminal block 22 is provided on the refrigerant jacket 20, and the terminals 7 and 8 protruding from the side surface of the mold resin 6 are mounted on the terminal block 22 and fixed to external wiring (not shown) with bolts, screws, or the like. In addition, a recess 20b is formed in the refrigerant jacket 20 around the flow path 20a, and an O-ring 23 is inserted into the recess 20b. Thereby, the said recessed part 20b functions as a seal | sticker part, and the refrigerant | coolant leakage to the outer side of the flow path 20a is prevented.

また、平面視でブッシュ１０の中空部と中心を略等しくして、冷媒ジャケット２０にはボルト穴２０ｃが形成される。そして、半導体装置１００は、ボルト２１によって冷媒ジャケット２０に固定される。本明細書において、装置１００の冷媒ジャケット２０への固定は、ボルト２１以外の締結部材、例えばネジによって行ってもよい。   Further, the hollow portion of the bush 10 is made substantially equal to the center in plan view, and a bolt hole 20 c is formed in the refrigerant jacket 20. The semiconductor device 100 is fixed to the refrigerant jacket 20 with bolts 21. In the present specification, the apparatus 100 may be fixed to the refrigerant jacket 20 by a fastening member other than the bolt 21, for example, a screw.

図１（ｂ）、図２（ｂ）を参照して説明したように、ブッシュ１０の上端は樹脂モールド６の上面に露出する。このとき、貫通孔６ａに挿通するボルト２１は、モールド樹脂より高い剛性を有する材料からなるブッシュ１０と接することになる。これにより、締結の際の軸力抜け、半導体装置１などへの力の伝達が防止される。   As described with reference to FIGS. 1B and 2B, the upper end of the bush 10 is exposed on the upper surface of the resin mold 6. At this time, the bolt 21 inserted through the through hole 6a comes into contact with the bush 10 made of a material having higher rigidity than the mold resin. Thereby, the axial force loss at the time of fastening and the transmission of force to the semiconductor device 1 and the like are prevented.

ここで、図１、図２に示すように、ブッシュ１０は、その側面がベース板４の側面と距離を隔てて設けられているが、図７（ｂ）に示すように、側面がベース板４の側面と当接するように設けられてもよい。また、本実施形態１では、ブッシュ１０の下端は樹脂モールド６の下面に露出して、冷媒ジャケット２０に当接する。このように、樹脂モールド６を隔てずに、ブッシュ１０、ベース板４及び冷媒ジャケット２０が接触することにより、装置１００に温度サイクルが負荷された場合でも、固着する強度を維持しつつ、シール性を良好な状態に維持することができる。この効果について、詳しくは後述する。   Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the bush 10 is provided such that its side surface is spaced apart from the side surface of the base plate 4, but the side surface is the base plate as shown in FIG. 7B. 4 may be provided so as to be in contact with the side surfaces of the four. In the first embodiment, the lower end of the bush 10 is exposed on the lower surface of the resin mold 6 and abuts against the refrigerant jacket 20. As described above, the bushing 10, the base plate 4, and the refrigerant jacket 20 are in contact with each other without separating the resin mold 6, so that even when the apparatus 100 is subjected to a temperature cycle, the strength of fixing is maintained and the sealing property is maintained. Can be maintained in a good state. This effect will be described in detail later.

図３は、ブッシュ周辺の構成の一例を示す、図１（ｂ）の一部に対応する断面図である。
図３に示すように、モールド樹脂６から上下方向に若干突出するようにブッシュ１０が設けられた場合、当該突出した部分がボルト２１と接するため、半導体装置１００の信頼性が向上する、という効果をさらに向上させることができる。 FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to a part of FIG. 1B showing an example of the configuration around the bush.
As shown in FIG. 3, when the bush 10 is provided so as to slightly protrude from the mold resin 6 in the vertical direction, the protruding portion is in contact with the bolt 21, so that the reliability of the semiconductor device 100 is improved. Can be further improved.

図４は、ブッシュ周辺の構成の変形例を示す、図１（ｂ）の一部に対応する断面図である。
図４に示すように、平面視でモールド樹脂６の隅部の近傍に、他の部分よりも肉薄に形成された肉薄部６ｂが設けられた場合、ボルト２１による締結の際、肉薄部６ｂが選択的に変形するため、締結時にボルト２１から加わる力がモールド樹脂６及びその内部の部材に伝達するのを抑制することができる。これにより、半導体装置１００の信頼性が向上する、という効果をさらに向上させることができる。また、本変形例によれば、ボルト２１の頂部がモールド樹脂６の上面から飛び出さないようにすることができる。このとき、モールド樹脂６の上面に設ける制御基板との距離を小さくすることができる分、装置１００の低背化、即ち更なるコンパクト化が可能となる。 FIG. 4 is a cross-sectional view corresponding to a part of FIG. 1B, showing a modification of the configuration around the bush.
As shown in FIG. 4, when a thin portion 6 b formed thinner than other portions is provided near the corner of the mold resin 6 in plan view, the thin portion 6 b Since it selectively deforms, the force applied from the bolt 21 at the time of fastening can be suppressed from being transmitted to the mold resin 6 and its internal members. Thereby, the effect that the reliability of the semiconductor device 100 is improved can be further improved. Further, according to the present modification, the top of the bolt 21 can be prevented from jumping out from the upper surface of the mold resin 6. At this time, since the distance from the control substrate provided on the upper surface of the mold resin 6 can be reduced, the apparatus 100 can be reduced in height, that is, further reduced in size.

また、ベース板４の下面がモールド樹脂６の下面に露出したことにより、ベース板４と冷媒ジャケット２０とを、空気を排除して密着させることができ、それゆえ取り付けの際に放熱グリスなどを用いる必要がない。これにより、半導体素子１００の損失によって発生する熱に対して、絶縁層３を介して高い放熱性を発揮することができ、したがって高出力な半導体装置１００を実現することができる。   Further, since the lower surface of the base plate 4 is exposed on the lower surface of the mold resin 6, the base plate 4 and the refrigerant jacket 20 can be brought into close contact with each other by removing air, and therefore, heat radiation grease or the like can be attached at the time of mounting. There is no need to use it. Thereby, high heat dissipation can be exhibited through the insulating layer 3 with respect to the heat generated by the loss of the semiconductor element 100, and thus a high-power semiconductor device 100 can be realized.

次に、半導体装置１００の製造方法について説明する。この製造方法は、素子実装工程Ｓ１と、部材配設工程Ｓ２と、モールド成形工程Ｓ３と、などを含む。
まず、素子実装工程Ｓ１では、回路基板２上に半導体素子１をはんだ付けなどにより実装する。はんだ付けの代わりに導電性接着剤などを用いてもよく、これは以下でも同様である。続いて、半導体素子１、回路部材５及び端子７，８などの間ではんだ付けなどにより配線を形成する。図５には、半導体装置１００の応用例として、６組の電力変換用スイッチング素子ＳＷとフリーホイールダイオードＦＷＤとを備えたインバータ装置の回路図を示している。その他、２組のスイッチング素子を有する回路など、用途に合わせた所望の回路構成となるように配線を形成することができる。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device 100 will be described. This manufacturing method includes an element mounting step S1, a member disposing step S2, a molding step S3, and the like.
First, in the element mounting step S1, the semiconductor element 1 is mounted on the circuit board 2 by soldering or the like. A conductive adhesive or the like may be used instead of soldering, and this is the same in the following. Subsequently, wiring is formed between the semiconductor element 1, the circuit member 5 and the terminals 7, 8 by soldering or the like. FIG. 5 shows a circuit diagram of an inverter device including six sets of power conversion switching elements SW and free wheel diodes FWD as an application example of the semiconductor device 100. In addition, the wiring can be formed so as to have a desired circuit configuration suitable for the application, such as a circuit having two sets of switching elements.

次に、部材配設工程Ｓ２では、この組み立て品、ベース板４及びブッシュ１０を、図示しないモールド成形用の金型内に配設する。このとき、モールド成形後に、ベース板４の下面がモールド樹脂６の下面に露出するように、ベース板４の下面を（モールド樹脂６の下面に相当する）金型の面に当接させておく。また、モールド成形後に、モールド樹脂６に貫通孔６ａが形成され、かつ、ブッシュ１０の上端、下端がモールド樹脂６の上下面に露出するように、ブッシュ１０の両端を（モールド樹脂６の上下面に相当する）金型の面に当接させておく。   Next, in the member disposing step S2, the assembly, the base plate 4 and the bush 10 are disposed in a mold for molding (not shown). At this time, after molding, the lower surface of the base plate 4 is brought into contact with the surface of the mold (corresponding to the lower surface of the mold resin 6) so that the lower surface of the base plate 4 is exposed on the lower surface of the mold resin 6. . In addition, after molding, both ends of the bush 10 (upper and lower surfaces of the mold resin 6 are formed so that the through holes 6a are formed in the mold resin 6 and the upper and lower ends of the bush 10 are exposed on the upper and lower surfaces of the mold resin 6. It is made to contact with the surface of the mold.

次に、モールド成形工程Ｓ３では、金型内にモールド樹脂を充填して一体的に成形する。これにより、モールド樹脂６には貫通孔６ａが形成され、この貫通孔６ａの内面にブッシュ１０が一体化される。このように、この製造方法は、モールド成形により一括で各部材を一体化することができるという点で合理的である。   Next, in the molding step S3, the mold resin is filled into the mold and integrally molded. Thereby, the through hole 6a is formed in the mold resin 6, and the bush 10 is integrated with the inner surface of the through hole 6a. Thus, this manufacturing method is rational in that each member can be integrated at once by molding.

次に、ベース板４の下面に放熱フィン９を取り付けるが、ベース板４と放熱フィン９とを一体成形した部材を用いれば、この工程を省略することができる。このように製造した半導体装置１００に、以下のように冷媒ジャケット２０を取り付ける。   Next, the radiating fins 9 are attached to the lower surface of the base plate 4. If a member in which the base plate 4 and the radiating fins 9 are integrally formed is used, this step can be omitted. The refrigerant jacket 20 is attached to the semiconductor device 100 manufactured as described above as follows.

図６は、冷媒ジャケットの取付け工程を説明するための図であり、図６（ａ）は半導体装置を冷媒ジャケット上に載置する工程を、図６（ｂ）は固定する工程を示す。
まず、図６（ａ）に示すように、凹部２０ｂ及びボルト穴２０ｃ部が形成された冷媒ジャケット２０を準備し、凹部２０ｂにＯリング２３を挿入する。また、冷媒ジャケット２０には、予め端子台２２を固定しておく。続いて、半導体装置１００を冷媒ジャケット２０上に載置する。 6A and 6B are diagrams for explaining a refrigerant jacket attaching process. FIG. 6A shows a process of placing the semiconductor device on the refrigerant jacket, and FIG. 6B shows a process of fixing.
First, as shown to Fig.6 (a), the refrigerant | coolant jacket 20 in which the recessed part 20b and the bolt hole 20c part were formed is prepared, and the O-ring 23 is inserted in the recessed part 20b. A terminal block 22 is fixed to the refrigerant jacket 20 in advance. Subsequently, the semiconductor device 100 is placed on the refrigerant jacket 20.

このとき、半導体装置１００の位置決めは、例えばベース板４の下面の周縁部に、冷媒ジャケット２０の凹部２０ｂと嵌合するように段差を形成することにより行ってもよいし、例えばパイロットピンなどにより行ってもよい。この位置決めは、モールド樹脂６の貫通孔６ａの中心と冷媒ジャケット２０に形成されたボルト穴２０ｃの中心とが略一致するように行う。その後、貫通孔６ａにボルト２１を挿通し、ボルト穴２０ｃ側に締結して装置１００を冷媒ジャケット２０に固定するとともに、Ｏリング２３を変形させて流路２０ａを確実に封止する。モールド樹脂６として、上記のような弾性率が大きい樹脂材料を用いた場合、例えば図２のように半導体装置１００の隅部の近傍に複数の締結箇所を設けることにより、良好に流路２０ａを封止することができる。   At this time, the positioning of the semiconductor device 100 may be performed, for example, by forming a step in the peripheral edge of the lower surface of the base plate 4 so as to be fitted with the recess 20b of the refrigerant jacket 20, or by using a pilot pin or the like, for example. You may go. This positioning is performed so that the center of the through hole 6a of the mold resin 6 and the center of the bolt hole 20c formed in the coolant jacket 20 substantially coincide. Thereafter, the bolt 21 is inserted into the through hole 6a and fastened to the bolt hole 20c side to fix the device 100 to the refrigerant jacket 20, and the O-ring 23 is deformed to securely seal the flow path 20a. When a resin material having a large elastic modulus as described above is used as the mold resin 6, for example, by providing a plurality of fastening locations in the vicinity of the corner of the semiconductor device 100 as shown in FIG. It can be sealed.

以上の冷媒ジャケット２０の取り付け工程によれば、モールド樹脂６の内部に貫通孔６ａを形成して、モールド樹脂６の上面部を押圧しつつ締結することにより、モールド樹脂６の内部には厚さ方向に圧縮力が印加され、内部の絶縁層３と回路基板２及びベース板４との間に隙間が発生することがない。したがって、良好に接着を維持しつつ冷媒ジャケット２０をシールして固定することができ、高いシール耐久性を確保可能な構造が実現する。   According to the mounting process of the refrigerant jacket 20 described above, the through hole 6a is formed in the mold resin 6 and the upper surface portion of the mold resin 6 is pressed and fastened, whereby the mold resin 6 has a thickness. A compressive force is applied in the direction, and no gap is generated between the internal insulating layer 3 and the circuit board 2 and the base plate 4. Therefore, the refrigerant jacket 20 can be sealed and fixed while maintaining good adhesion, and a structure capable of ensuring high sealing durability is realized.

ここで、上記部材配設工程Ｓ２で説明した貫通孔６ａの形成は、次のように行ってもよい。即ち、まず部材配設工程Ｓ２では、ブッシュ１０の代わりに、ブッシュ１０と同程度の径を有する図示しない棒状のピンを金型に設ける。このとき、ピンの一端面をベース板の面に当接させておく。モールド後に金型から取り出すと，モールド樹脂に貫通孔が形成される。半導体装置１００を冷媒ジャケット２０に固定するまでの間に、モールド樹脂６に形成された貫通孔６ａにブッシュ１０を挿入するブッシュ挿入工程を実施する。   Here, the formation of the through hole 6a described in the member disposing step S2 may be performed as follows. That is, first, in the member disposing step S2, a rod-shaped pin (not shown) having a diameter similar to that of the bush 10 is provided in the mold instead of the bush 10. At this time, one end surface of the pin is brought into contact with the surface of the base plate. When removed from the mold after molding, a through hole is formed in the mold resin. Until the semiconductor device 100 is fixed to the refrigerant jacket 20, a bush insertion process is performed in which the bush 10 is inserted into the through hole 6 a formed in the mold resin 6.

或いは、上記部材配設工程Ｓ２で説明した貫通孔６ａの形成は、次のように行ってもよい。即ち、まず部材配設工程Ｓ２では、ブッシュ１０の代わりに、ブッシュ１０と同程度の径を有する図示しない棒状の仮成形体を金型内に配設する。このとき、仮成形体の両端を（モールド樹脂６の上下面に相当する）金型の面に当接させておく。次に、仮成形体を除去し、半導体装置１００を冷媒ジャケット２０に固定するまでの間に、モールド樹脂６に形成された貫通孔６ａにブッシュ１０を挿入するブッシュ挿入工程を実施する。なお、ブッシュ１０より小さい径を有する仮成形体を金型内に配設して、ブッシュ１０をモールド樹脂６内に圧入してもよい。   Or you may perform the formation of the through-hole 6a demonstrated by said member arrangement | positioning process S2 as follows. That is, first, in the member disposing step S2, a rod-like temporary molded body (not shown) having a diameter similar to that of the bush 10 is disposed in the mold instead of the bush 10. At this time, both ends of the temporary molded body are brought into contact with the surface of the mold (corresponding to the upper and lower surfaces of the mold resin 6). Next, a bush insertion step is performed in which the bush 10 is inserted into the through hole 6 a formed in the mold resin 6 until the temporary molded body is removed and the semiconductor device 100 is fixed to the refrigerant jacket 20. Note that a temporary molded body having a smaller diameter than the bush 10 may be disposed in the mold and the bush 10 may be press-fitted into the mold resin 6.

このとき、ブッシュ１０として、その筒の長さが貫通孔６ａの長さより大きいものを用いることにより、図３を参照して説明した例のように、モールド樹脂６の上面、下面から確実にブッシュ１０の上端、下端を突出させることができる。またこの方法を用いた場合、別体であるモールド樹脂６との力の伝達がないので、モールド樹脂６、及び半導体素子１などの内蔵部材に対する影響を低下させることができ、好ましい。更には、ブッシュ１０とモールド樹脂６とが相互に容易に動くように挿入することで組立てを実施してもよい。   At this time, by using a bush 10 having a longer cylinder length than the length of the through hole 6a, the bush 10 is reliably secured from the upper and lower surfaces of the mold resin 6 as in the example described with reference to FIG. The upper end and the lower end of 10 can be protruded. In addition, when this method is used, there is no transmission of force to the separate mold resin 6, which can reduce the influence on the molded resin 6 and the built-in members such as the semiconductor element 1. Further, the assembly may be performed by inserting the bush 10 and the mold resin 6 so as to move easily with respect to each other.

以下で説明する実施形態２〜４は、基本的に上記実施形態１と同様の構成を採るため、実施形態１と異なる点のみを説明する。   Since Embodiments 2 to 4 described below basically have the same configuration as that of Embodiment 1 described above, only differences from Embodiment 1 will be described.

実施の形態２．
図７（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す、図２（ａ）に対応する平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態２に係る半導体装置２００では、モールド樹脂６に、平面視で略長方形状の隅部に突出部位６ｃが設けられている。この突出部位６ｃに貫通孔６ａが形成され、貫通孔６ａ内にブッシュ１０が設けられる。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 7 (a) is a plan view corresponding to FIG. 2 (a), showing the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7 (b) is an AA view of FIG. 7 (a). It is line sectional drawing.
In the semiconductor device 200 according to the second embodiment, the mold resin 6 is provided with protruding portions 6c at corners of a substantially rectangular shape in plan view. A through hole 6a is formed in the protruding portion 6c, and a bush 10 is provided in the through hole 6a.

モールド樹脂６の隅部の近傍に貫通孔６ａを設けた場合、平面視で端子７，８よりも内側にシール部が形成される場合があるところ、半導体装置２００の構成では、図７（ａ）に示すように端子７，８とシール部（符号Ｓ）とを近づけることができ、したがって更なる装置２００の小型化を図ることができる。   When the through hole 6a is provided in the vicinity of the corner of the mold resin 6, a seal portion may be formed on the inner side of the terminals 7 and 8 in a plan view. However, in the configuration of the semiconductor device 200, FIG. ), The terminals 7 and 8 and the seal portion (reference S) can be brought close to each other. Therefore, the device 200 can be further reduced in size.

実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す、図１（ｂ）に対応する断面図である。
本実施形態３に係る半導体装置３００では、ブッシュ６０はモールド樹脂６の下面に露出しておらず、ベース板５４の上面に当接するように設けられる。また、図８に示すように、ベース板５４には、ブッシュ６０の中空部６０ａの中心と略同軸になるように貫通孔５４ａが形成される。なお、本実施形態のようにブッシュがベース板の上面に当接する場合には、特許請求の範囲の「樹脂筐体に形成された貫通孔」は、ブッシュの中空部により樹脂筐体に形成された貫通孔と、この中空部に連通するベース板の貫通孔とを併せてなる孔に相当する。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a sectional view corresponding to FIG. 1B, showing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
In the semiconductor device 300 according to the third embodiment, the bush 60 is not exposed on the lower surface of the mold resin 6 and is provided so as to contact the upper surface of the base plate 54. As shown in FIG. 8, a through hole 54 a is formed in the base plate 54 so as to be substantially coaxial with the center of the hollow portion 60 a of the bush 60. When the bush is in contact with the upper surface of the base plate as in the present embodiment, the “through hole formed in the resin casing” in the claims is formed in the resin casing by the hollow portion of the bush. It corresponds to a hole formed by combining the through hole and the through hole of the base plate communicating with the hollow portion.

半導体装置３００の構成によれば、ボルト２１によって装置３００を冷媒ジャケット２０に固定するときに、ブッシュ６０、ベース板５４及び冷媒ジャケット２０を、「金属的に」、換言すると樹脂材料を介さないで直接接触させることができる。一般に、温度サイクルが負荷された場合には、樹脂材料の変形は金属材料の場合よりも大きくなる。それゆえ、装置３００に温度サイクルが負荷された場合でも、固着する強度を維持しつつ、シール性を良好な状態に維持することができる。この効果は、ブッシュ６０、ベース板５４及び冷媒ジャケット２０が、温度サイクル負荷に対して変形が生じにくい金属などからなる場合に特に顕著となる。   According to the configuration of the semiconductor device 300, when the device 300 is fixed to the refrigerant jacket 20 with the bolts 21, the bush 60, the base plate 54, and the refrigerant jacket 20 are not “metalically”, in other words, without a resin material. Direct contact can be made. In general, when a temperature cycle is applied, the deformation of the resin material becomes larger than that of the metal material. Therefore, even when the apparatus 300 is subjected to a temperature cycle, the sealing property can be maintained in a good state while maintaining the strength of fixing. This effect is particularly remarkable when the bush 60, the base plate 54, and the refrigerant jacket 20 are made of a metal that is not easily deformed by a temperature cycle load.

また、本実施形態によれば、締結時に生じるボルト２１の軸力は、主としてベース板５４が受けることになり、これにより応力が分散され、モールド樹脂６へのダメージを低減することができる。   Further, according to this embodiment, the axial force of the bolt 21 generated at the time of fastening is mainly received by the base plate 54, whereby stress is dispersed and damage to the mold resin 6 can be reduced.

半導体装置３００の製造方法の配設工程Ｓ２では、ブッシュ６０をベース板５４の上面に当接させるために、ブッシュ６０をベース板５４上に配設するところ、金型内に各部材を配設する前に、予めベース板５４にブッシュ６０を溶接、ろう付け、接着、圧入などにより固着させてもよい。これにより、位置決めが容易となる上に、配設工程Ｓ２にて部品点数が削減され、手間が省け、これにより低コスト化するという利点がある。また、配設工程Ｓ２中に、ブッシュ６０が倒れることがない、という利点も想定される。   In the disposing step S2 of the manufacturing method of the semiconductor device 300, the bush 60 is disposed on the base plate 54 in order to bring the bush 60 into contact with the upper surface of the base plate 54, and each member is disposed in the mold. Before doing so, the bush 60 may be fixed to the base plate 54 in advance by welding, brazing, bonding, press-fitting, or the like. As a result, the positioning is facilitated, and the number of parts is reduced in the arrangement step S2, which saves labor, thereby reducing the cost. Moreover, the advantage that the bush 60 does not fall down during arrangement | positioning process S2 is also assumed.

また、配設工程Ｓ２の前に、予めブッシュ６０の中空部６０ａに連通するようにベース板５４に貫通孔５４ａを形成する。即ち、この貫通孔５４ａの形成の際には、ブッシュ６０の中空部６０ａの中心を貫通孔５４ａの中心と略一致させる。   Further, before the arranging step S2, a through hole 54a is formed in the base plate 54 so as to communicate with the hollow portion 60a of the bush 60 in advance. That is, when the through hole 54a is formed, the center of the hollow portion 60a of the bush 60 is substantially coincident with the center of the through hole 54a.

ここで、上記部材配設工程Ｓ２で説明した貫通孔６ａの形成は、次のように行ってもよい。即ち、まず部材配設工程Ｓ２では、ブッシュ６０の代わりに、ブッシュ６０と同程度の径を有する図示しない棒状のピンを金型に設ける。このとき、ピンの一端面をベース板の面に当接させておく。モールド後に金型から取り出すと，モールド樹脂に貫通孔が形成される。半導体装置３００を冷媒ジャケット２０に固定するまでの間に、モールド樹脂６に形成された貫通孔６ａにブッシュ６０を挿入するブッシュ挿入工程を実施する。   Here, the formation of the through hole 6a described in the member disposing step S2 may be performed as follows. That is, first, in the member disposing step S2, instead of the bush 60, a rod-shaped pin (not shown) having the same diameter as the bush 60 is provided on the mold. At this time, one end surface of the pin is brought into contact with the surface of the base plate. When removed from the mold after molding, a through hole is formed in the mold resin. Until the semiconductor device 300 is fixed to the refrigerant jacket 20, a bush insertion process of inserting the bush 60 into the through hole 6 a formed in the mold resin 6 is performed.

或いは、上記部材配設工程Ｓ２で説明した貫通孔６ａの形成は、次のように行ってもよい。即ち、まず部材配設工程Ｓ２では、ブッシュ６０の代わりに、ブッシュ６０と同程度の径を有する図示しない仮成形体を金型内に配設する。このとき、仮成形体の上端を（モールド樹脂６の上面に相当する）金型の面に当接させておく。次に、仮成形体を除去し、半導体装置３００を冷媒ジャケット２０に固定するまでの間に、モールド樹脂６に形成された貫通孔６ａにブッシュ６０を挿入するブッシュ挿入工程を実施する。上記の通り、貫通孔６ａは、ブッシュ６０の中空部６０ａとベース板５４の貫通孔５４ａとを併せてなる孔である。このときブッシュ６０は、接着、圧入などによりベース板５４の上面に固着させる。なお、ブッシュ６０より小さい径を有する仮成形体を金型内に配設して、ブッシュ６０をモールド樹脂６内に圧入してもよい。   Or you may perform the formation of the through-hole 6a demonstrated by said member arrangement | positioning process S2 as follows. That is, first, in the member disposing step S2, instead of the bush 60, a temporary molded body (not shown) having the same diameter as the bush 60 is disposed in the mold. At this time, the upper end of the temporary molded body is brought into contact with the surface of the mold (corresponding to the upper surface of the mold resin 6). Next, a bush insertion process is performed in which the bush 60 is inserted into the through hole 6 a formed in the mold resin 6 until the temporary molded body is removed and the semiconductor device 300 is fixed to the refrigerant jacket 20. As described above, the through hole 6 a is a hole formed by combining the hollow portion 60 a of the bush 60 and the through hole 54 a of the base plate 54. At this time, the bush 60 is fixed to the upper surface of the base plate 54 by adhesion, press fitting, or the like. Note that a temporary molded body having a smaller diameter than the bush 60 may be disposed in the mold, and the bush 60 may be press-fitted into the mold resin 6.

このとき、ブッシュ６０として、その筒の長さが貫通孔６ａの長さより大きいものを用いることにより、確実にベース板５４とブッシュ６０とを接触させることができる。更には、図３を用いて説明した例のように、モールド樹脂６の上面から確実にブッシュ６０の上端を突出させることができる。また、別体であるモールド樹脂６との力の伝達がないので、モールド樹脂６、及び半導体素子１などの内蔵部材に対する影響を低下させることができ、好ましい。更には、ブッシュ６０とモールド樹脂６とが相互に容易に動くように挿入することで組立てを実施してもよい。   At this time, the base plate 54 and the bush 60 can be reliably brought into contact with each other by using the bush 60 having a longer cylinder than the through hole 6a. Further, as in the example described with reference to FIG. 3, the upper end of the bush 60 can be reliably projected from the upper surface of the mold resin 6. Moreover, since there is no transmission of force with the mold resin 6 which is a separate body, the influence on the built-in members such as the mold resin 6 and the semiconductor element 1 can be reduced, which is preferable. Further, the assembly may be performed by inserting the bush 60 and the mold resin 6 so as to move easily with respect to each other.

さらに、金型内に各部材を配設する際には、位置決め可能なように、予めベース板５４の貫通孔５４ａの周囲に図示しない段差を形成し、この段差の部分にブッシュ６０を嵌め込むようにしてもよい。   Further, when each member is disposed in the mold, a step (not shown) is formed in advance around the through hole 54a of the base plate 54 so that positioning is possible, and the bush 60 is fitted into the step portion. You may make it.

また、上記のようにブッシュ６０をベース板５４の上面に固着させる場合には、半導体装置３００は変形例として、ブッシュ６０とモールド樹脂６との間に間隙が設けられてもよい。この構成によれば、ブッシュ６０をボルト２１で圧接する際の軸力が直接モールド樹脂６に伝達しないので、樹脂のダメージ、半導体素子１など内蔵部材のダメージをさらに低下させることができる。   When the bush 60 is fixed to the upper surface of the base plate 54 as described above, the semiconductor device 300 may be provided with a gap between the bush 60 and the mold resin 6 as a modification. According to this configuration, since the axial force at the time of pressing the bush 60 with the bolt 21 is not directly transmitted to the mold resin 6, it is possible to further reduce damage to the resin and damage to built-in members such as the semiconductor element 1.

実施の形態４．
図９（ａ）は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す、図２（ａ）に対応する平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
本実施形態４に係る半導体装置４００では、貫通孔６ａ（図９（ａ）のボルト２１の位置）の中心を結ぶ線上に略中心が位置するように、筒状のブロック２４が設けられる。ブロック２４の上端は、モールド樹脂６の上面に露出している。このとき、当該上端がモールド樹脂６の上面と同一面を形成してもよく、或いは上面から若干突出してもよい。また、ブロック２４の上方には、プレート材２５が設置される。ブロック２４は、好ましくはモールド樹脂より充分に高い剛性を有する材料からなる。なお、ブロック材２４及びプレート材２５は、それぞれ特許請求の範囲の「柱状部材」「板状部材」に相当する。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 9A is a plan view corresponding to FIG. 2A showing the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9B is an AA view of FIG. It is line sectional drawing.
In the semiconductor device 400 according to the fourth embodiment, the cylindrical block 24 is provided so that the substantial center is located on a line connecting the centers of the through holes 6a (the positions of the bolts 21 in FIG. 9A). The upper end of the block 24 is exposed on the upper surface of the mold resin 6. At this time, the upper end may form the same surface as the upper surface of the mold resin 6 or may slightly protrude from the upper surface. A plate member 25 is installed above the block 24. The block 24 is preferably made of a material having sufficiently higher rigidity than the mold resin. The block member 24 and the plate member 25 correspond to “columnar member” and “plate member” in the claims, respectively.

このプレート材２５には、ブッシュ１０の中空部に連通する開口部２５ａと、ブロック２４に接合された突起部２５ｂとが設けられている。即ち、プレート材２５は、ブッシュ１０とブロック２４との間を橋のように架け渡している。そして、半導体装置４００は、プレート材２５とともにボルト２１によって冷媒ジャケット２０に固定される。図９（ａ）において、プレート材２５では、ブロック２４に当接する部位の内側で空隙が形成されている。ただし、必ずしも空隙が形成される必要はなく、その場合には、半導体装置４００の上方に位置して例えば端子８に接続される制御回路基板に対するノイズのシールド効果を得ることができる。   The plate member 25 is provided with an opening 25 a communicating with the hollow portion of the bush 10 and a protrusion 25 b joined to the block 24. That is, the plate member 25 bridges between the bush 10 and the block 24 like a bridge. The semiconductor device 400 is fixed to the refrigerant jacket 20 by the bolts 21 together with the plate material 25. In FIG. 9A, in the plate material 25, a gap is formed inside the portion that contacts the block 24. However, it is not always necessary to form a gap, and in that case, a noise shielding effect can be obtained with respect to a control circuit board located above the semiconductor device 400 and connected to, for example, the terminal 8.

このように、モールド樹脂より充分に高い剛性を有する材料からなるブロック２４が設けられ、ブッシュ１０とブロック２４との間に橋を架けるようにプレート材２５が設けられたことにより、ボルト２１による締結の際に、モールド樹脂のクリープによるボルト２１の軸力の低下をさらに防止することができる。   In this way, the block 24 made of a material having a sufficiently higher rigidity than the mold resin is provided, and the plate material 25 is provided so as to bridge between the bush 10 and the block 24. In this case, it is possible to further prevent the axial force of the bolt 21 from being lowered due to creep of the mold resin.

以上、本発明の実施の形態では、任意の形状を有する放熱フィン９を設けたが、必ずしも放熱フィン９を設ける必要はない。また、ベース板４，５４のモールド樹脂６からの露出面は、平板状態でもよい。   As described above, in the embodiment of the present invention, the radiating fin 9 having an arbitrary shape is provided, but the radiating fin 9 is not necessarily provided. Further, the exposed surfaces of the base plates 4 and 54 from the mold resin 6 may be flat.

また、本発明の実施の形態では、半導体装置を冷媒ジャケット２０に対して取り付けた構造について説明したが、例えば、ヒートシンク、ベース板、モータなどのハウジング、その他の被取付部材に対して取り付けた構造においても、説明した効果と同様の効果が得られる。   Further, in the embodiment of the present invention, the structure in which the semiconductor device is attached to the refrigerant jacket 20 has been described. For example, the structure in which the semiconductor device is attached to a heat sink, a base plate, a housing such as a motor, and other attached members. In this case, the same effect as described can be obtained.

また、半導体素子１の材料として、シリコンの他、シリコンカーバイド、ガリウム窒素などの化合物半導体を用いてもよい。本発明の実施の形態では、モールド樹脂６で半導体素子１が固定されており、グリス層などが存在しない。それゆえ、グリスが抜けることによる熱抵抗への影響などもなく、信頼性の高い構造が実現する。その結果、これらの化合物半導体を用いて、高温での動作をさせることができる。この場合にも、放熱フィン９から効率的に放熱させ、これにより素子の温度を低減させ、一層の低損失化を図ることができる。   In addition to silicon, a compound semiconductor such as silicon carbide or gallium nitrogen may be used as the material of the semiconductor element 1. In the embodiment of the present invention, the semiconductor element 1 is fixed by the mold resin 6 and there is no grease layer or the like. Therefore, there is no influence on the thermal resistance due to the removal of grease, and a highly reliable structure is realized. As a result, these compound semiconductors can be used to operate at high temperatures. Also in this case, heat can be efficiently radiated from the radiating fins 9, thereby reducing the temperature of the element and further reducing the loss.

１ 半導体素子、 ２ 回路基板、 ３ 絶縁層、 ４，５４ ベース板、
５ 回路部材、 ６ モールド樹脂、 ６ａ （モールド樹脂の）貫通孔、
６ｂ （モールド樹脂の）突出部、 ７，８ 端子、 ９ 放熱フィン、
１０，６０ ブッシュ、 ２０ 冷媒ジャケット、 ２０ａ 流路、 ２１ ボルト、
２２ 端子台、 ２３ Ｏリング、 ２４ ブロック、 ２５ プレート材、
２５ａ 開口部、 ２５ｂ 突起部、 ５４ａ （ベース板の）貫通孔、
１００、２００、３００、４００ 半導体装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor element, 2 Circuit board, 3 Insulating layer, 4,54 Base board,
5 Circuit member, 6 Mold resin, 6a Through hole (of mold resin),
6b (mold resin) protrusion, 7, 8 terminal, 9 heat radiation fin,
10, 60 bush, 20 refrigerant jacket, 20a flow path, 21 bolt,
22 terminal block, 23 O-ring, 24 blocks, 25 plate material,
25a opening, 25b protrusion, 54a through-hole (of base plate),
100, 200, 300, 400 Semiconductor device.

Claims (13)

半導体素子が実装された回路基板と、
おもて面に該回路基板が搭載されたベース板と、
半導体素子、回路基板及びベース板を封止し、第１面及び該第１面に対向する第２面を有する樹脂筐体とを備えた半導体装置であって、
樹脂筐体には貫通孔が形成され、
該貫通孔内には、樹脂筐体を構成する材料より高い剛性を有する材料からなる筒状部材が設けられ、
ベース板の裏面は、樹脂筐体の第１面に露出し、
筒状部材の一端は、樹脂筐体の第２面に露出したことを特徴とする半導体装置。 A circuit board on which a semiconductor element is mounted;
A base plate having the circuit board mounted on the front surface;
A semiconductor device including a semiconductor element, a circuit board, and a base plate, and a resin housing having a first surface and a second surface facing the first surface,
Through holes are formed in the resin housing,
In the through hole, a cylindrical member made of a material having higher rigidity than the material constituting the resin casing is provided,
The back surface of the base plate is exposed on the first surface of the resin casing,
One end of the cylindrical member is exposed on the second surface of the resin casing. 筒状部材の他端は、ベース板に当接したことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the other end of the cylindrical member is in contact with a base plate. 筒状部材と樹脂筐体との間に間隙が設けられたことを特徴とする、請求項２に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 2, wherein a gap is provided between the cylindrical member and the resin casing. 樹脂筐体は、貫通孔が形成される部分で肉薄に形成されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the resin casing is thinly formed at a portion where the through hole is formed. 樹脂筐体は、半導体素子の主面側から見た隅部に突出部を有し、
貫通孔は、該突出部に形成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。 The resin housing has protrusions at the corners seen from the main surface side of the semiconductor element,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the through hole is formed in the protruding portion. 前記半導体装置は、
樹脂筐体内に設けられ、該樹脂筐体を構成する材料より高い剛性を有する材料からなる柱状部材をさらに備えたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置。 The semiconductor device includes:
The semiconductor device according to claim 1, further comprising a columnar member made of a material provided in the resin casing and having higher rigidity than a material constituting the resin casing. . 貫通孔は、半導体素子の主面側から見て樹脂筐体の各隅部に形成され、
前記半導体装置は、
貫通孔に連通する開口部を有し、筒状部材と柱状部材との間を橋架する板状部材とをさらに備えたことを特徴とする、請求項６に記載の半導体装置。 The through hole is formed at each corner of the resin housing as seen from the main surface side of the semiconductor element,
The semiconductor device includes:
The semiconductor device according to claim 6, further comprising: a plate-like member that has an opening communicating with the through hole and bridges between the cylindrical member and the columnar member. 冷媒を流通させるための流路が形成された冷却部材をさらに備え、
該冷却部材は、前記貫通孔に挿入された締結部材によって樹脂筐体の第１面に固定されたことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。 It further includes a cooling member in which a flow path for circulating the refrigerant is formed,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the cooling member is fixed to the first surface of the resin casing by a fastening member inserted into the through hole. 前記半導体素子は、シリコンカーバイド又はガリウム窒素からなることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is made of silicon carbide or gallium nitrogen. 回路基板に半導体素子を実装する素子実装工程と、
半導体素子、回路基板、ベース板及び筒状部材を、回路基板をベース板のおもて面に搭載した状態でモールド金型内に配設する配設工程と、
モールド金型内にモールド樹脂を充填して一体的に成形し、第１面及び該第１面に対向する第２面を有する樹脂筐体を形成する成形工程とを含み、
配設工程では、
筒状部材として、モールド樹脂より高い剛性を有する材料からなる筒状部材を配設し、
成形後にベース板の裏面が樹脂筐体の第１面に露出するように、該ベース板の裏面をモールド金型に当接させ、
成形後に筒状部材の一端が樹脂筐体の第２面に露出するように、該筒状部材の一端をモールド金型に当接させることを特徴とする、半導体装置の製造方法。 An element mounting process for mounting a semiconductor element on a circuit board;
A disposing step of disposing the semiconductor element, the circuit board, the base plate, and the cylindrical member in the mold in a state where the circuit board is mounted on the front surface of the base plate;
Forming a resin mold having a first surface and a second surface opposite to the first surface, which are integrally molded by filling a mold resin with a mold resin,
In the placement process,
As the cylindrical member, a cylindrical member made of a material having higher rigidity than the mold resin is disposed,
After the molding, the back surface of the base plate is brought into contact with the mold so that the back surface of the base plate is exposed on the first surface of the resin casing.
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: contacting one end of a cylindrical member with a mold so that the one end of the cylindrical member is exposed on the second surface of the resin casing after molding. 配設工程では、筒状部材の中空部に連通する貫通孔が形成されたベース板を配設し、
成形工程では、筒状部材の他端をベース板に固着させることを特徴とする、請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。 In the arranging step, a base plate in which a through hole communicating with the hollow portion of the cylindrical member is formed is arranged,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein in the molding step, the other end of the cylindrical member is fixed to the base plate. 回路基板に半導体素子を実装する素子実装工程と、
モールド金型内に、半導体素子、回路基板、ベース板及び仮成形体を、回路基板をベース板のおもて面に搭載し、かつ、該ベース板の主面の一部をモールド金型に当接させた状態で配設する配設工程と、
モールド金型内にモールド樹脂を充填して一体的に成形し、第１面及び該第１面に対向する第２面を有する樹脂筐体を形成する成形工程と、
前記ベース板の主面の一部が露出するように樹脂筐体に形成された貫通孔に、モールド樹脂より高い剛性を有する材料からなる筒状部材を挿入する挿入工程とを含み、
配設工程では、成形後にベース板の裏面が樹脂筐体の第１面に露出するように、該ベース板の裏面をモールド金型に当接させ、
挿入工程では、筒状部材の一端が樹脂筐体の第２面に露出するように該筒状部材を挿入することを特徴とする、半導体装置の製造方法。 An element mounting process for mounting a semiconductor element on a circuit board;
In the mold, the semiconductor element, the circuit board, the base plate, and the temporary molded body are mounted on the front surface of the base plate, and a part of the main surface of the base plate is used as the mold die. An arrangement step of arranging in a contact state;
A molding step of filling a molding resin into a mold and integrally molding the molding die to form a resin casing having a first surface and a second surface facing the first surface;
An insertion step of inserting a cylindrical member made of a material having higher rigidity than the mold resin into a through hole formed in the resin casing so that a part of the main surface of the base plate is exposed,
In the arranging step, the back surface of the base plate is brought into contact with the mold so that the back surface of the base plate is exposed on the first surface of the resin housing after molding,
In the inserting step, the cylindrical member is inserted so that one end of the cylindrical member is exposed on the second surface of the resin casing. 回路基板に半導体素子を実装する素子実装工程と、
モールド金型内に、半導体素子、回路基板、ベース板及び仮成形体を、回路基板をベース板のおもて面に搭載し、かつ、該仮成形体の少なくとも一端をモールド金型に当接させた状態で配設する配設工程と、
モールド金型内にモールド樹脂を充填して一体的に成形し、第１面及び該第１面に対向する第２面を有する樹脂筐体を形成する成形工程と、
前記仮成形体を除去して樹脂筐体に形成された貫通孔に、モールド樹脂より高い剛性を有する材料からなる筒状部材を挿入する挿入工程とを含み、
配設工程では、成形後にベース板の裏面が樹脂筐体の第１面に露出するように、該ベース板の裏面をモールド金型に当接させ、
挿入工程では、筒状部材の一端が樹脂筐体の第２面に露出するように該筒状部材を挿入することを特徴とする、半導体装置の製造方法。 An element mounting process for mounting a semiconductor element on a circuit board;
A semiconductor element, a circuit board, a base plate, and a temporary molded body are mounted in the mold, and the circuit board is mounted on the front surface of the base plate, and at least one end of the temporary molded body abuts on the mold. A disposing step of disposing in a state in which
A molding step of filling a molding resin into a mold and integrally molding the molding die to form a resin casing having a first surface and a second surface facing the first surface;
An insertion step of inserting a cylindrical member made of a material having higher rigidity than the mold resin into the through hole formed in the resin casing by removing the temporary molded body,
In the arranging step, the back surface of the base plate is brought into contact with the mold so that the back surface of the base plate is exposed on the first surface of the resin housing after molding,
In the inserting step, the cylindrical member is inserted so that one end of the cylindrical member is exposed on the second surface of the resin casing.
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