JP2017034063A - Power semiconductor device and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワー半導体装置および製造方法に関する。 The present invention relates to a power semiconductor device and a manufacturing method.
例えば、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に搭載されるパワー半導体装置として、半導体素子と配線パターンとをワイヤで接続し、この配線パターンと端子(例えば、直流正極側端子、或いは直流負極側端子)とを超音波接合させた半導体装置が提案されている(例えば特許文献1等)。 For example, as a power semiconductor device mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, a semiconductor element and a wiring pattern are connected by a wire, and the wiring pattern and a terminal (for example, a DC positive terminal or a DC negative terminal) Has been proposed (for example, Patent Document 1).
従来のパワー半導体装置は、冷却器上に半導体素子、配線パターン等から成る半導体モジュールを設け、この半導体モジュールを樹脂製の枠体で囲繞し、枠体内に絶縁性の樹脂を充填していた。 In the conventional power semiconductor device, a semiconductor module including a semiconductor element, a wiring pattern, and the like is provided on a cooler, the semiconductor module is surrounded by a resin frame, and the frame is filled with an insulating resin.
ところが、半導体モジュールの各構成部材の接合を超音波接合に代えてハンダ付けによって行う場合には、ハンダを溶融する際に、枠体が高温環境下に晒されることになる。 However, when joining the constituent members of the semiconductor module by soldering instead of ultrasonic joining, the frame is exposed to a high temperature environment when the solder is melted.
即ち、各構成部材の接合を超音波接合で行う場合には、冷却器上に枠体を設置した後に接合工程を行うことができた。しかし、冷却器上に枠体を設置した後に、各構成部材の接合を加熱炉によって一括してハンダ付けを行う場合には、必然的に枠体自体もハンダ溶融温度まで加熱されることになる。 That is, when joining each structural member by ultrasonic joining, the joining process could be performed after installing the frame on the cooler. However, after the frame is installed on the cooler, when the soldering of the constituent members is performed collectively by a heating furnace, the frame itself is inevitably heated to the solder melting temperature. .
そのため、枠体が高温の熱で損傷しないように耐熱性樹脂で形成するなどの措置が必要となり、コストが嵩むという問題があった。 Therefore, measures such as forming the frame body with a heat-resistant resin so that the frame body is not damaged by high-temperature heat are necessary, and there is a problem that costs increase.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、枠体を耐熱性樹脂で形成することなく比較的低コストでハンダ付けによる端子接合を行うことのできるパワー半導体装置および製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a power semiconductor device and a manufacturing method capable of performing terminal bonding by soldering at a relatively low cost without forming a frame body from a heat resistant resin. For the purpose.
上記目的を達成するため、本発明に係るパワー半導体装置は、冷却器と、前記冷却器上に配置された配線パターンと、前記配線パターン上において接続されたスイッチング素子および整流素子と、端子部を有し、前記スイッチング素子および前記整流素子と接続された板状リードと、前記配線パターン、前記スイッチング素子、前記整流素子および前記端子部を囲繞する枠体と、前記枠体内に充填される樹脂と、を備えることを要旨とする。 In order to achieve the above object, a power semiconductor device according to the present invention includes a cooler, a wiring pattern disposed on the cooler, a switching element and a rectifying element connected on the wiring pattern, and a terminal portion. A plate-like lead connected to the switching element and the rectifying element; a frame surrounding the wiring pattern, the switching element, the rectifying element, and the terminal; and a resin filled in the frame The gist is to provide.
本発明によれば、配線パターンとスイッチング素子、整流素子および端子部を有する板状リードをハンダ付けで接続した後に、枠体を取り付けることができるので、枠体を耐熱性樹脂で形成することなく低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, the frame body can be attached after the wiring pattern, the switching element, the rectifying element, and the plate-like lead having the terminal portion are connected by soldering, so that the frame body is not formed of a heat resistant resin. Cost reduction can be achieved.
以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment as an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In addition, since description here is the best form by which this invention is implemented, this invention is not limited to the said form.
[第1の実施の形態に係るパワー半導体装置]
(構成例)
図1および図2を参照して、第1の実施の形態に係るパワー半導体装置M1の構成例について説明する。
[Power Semiconductor Device According to First Embodiment]
(Configuration example)
A configuration example of the power semiconductor device M1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
ここで、図1は、本実施の形態に係るパワー半導体装置M1の構成例を示す断面図、図2(a)はパワー半導体装置M1の要部を示す断面図、図2(b)はその要部に適用される圧着ナット60a(60b)の例を示す斜視図である。 Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of the power semiconductor device M1 according to the present embodiment, FIG. 2A is a cross-sectional view showing a main part of the power semiconductor device M1, and FIG. It is a perspective view which shows the example of the crimping nut 60a (60b) applied to the principal part.
図1に示すように、インバータ装置としてのパワー半導体装置M1は、主に、冷却器50と、この冷却器50上に設けられる半導体モジュールの構造物500Aと、冷却器50上にあって半導体モジュールの構造物500を囲繞する樹脂製の枠体10と、枠体10内に充填されるエポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂200とから構成されている。
As shown in FIG. 1, a power semiconductor device M1 as an inverter device mainly includes a
冷却器50は、例えば銅やアルミニウム等の押出し成形により形成される。なお、図示は省略するが、冷却器50には冷却水等の冷媒を流通させる流路を形成したり、空冷用のフィン等を設けてもよい。
The
半導体モジュールの構造物500Aは、IGBT等で構成されるスイッチング素子Sと、ダイオードで構成される整流素子Dとがそれぞれに接続される金属層(例えば、Cu層等)で構成される配線パターンPと、パターンP上に配置されたスイッチング素子Sおよび整流素子Dの上部端子に接続された第1板状リードL1と、配線パターンPに接続された第2板状リードL2等から構成される。
The
なお、半導体モジュールの構造物500Aは、図1の構成に限定されず、他の配線パターン、スイッチング素子、整流素子および第3板状リード等を備えるようにしてもよい。
The
また、第1板状リードL1に形成された端子部(負極端子)L1aが枠体10の一辺側(図上は右側)の内側に配置され、第2板状リードL2に形成された端子部(交流端子)L2aが枠体10の他辺側(図上は左側)の内側に配置されている。
Also, a terminal portion (negative electrode terminal) L1a formed on the first plate-like lead L1 is arranged on the inner side of one side (right side in the drawing) of the
このように半導体モジュールの構造物500Aは、第1板状リードL1に形成された端子部L1aおよび第2板状リードL2に形成された端子部L2aを含めて枠体10の内側に位置するように構成されているので、半導体モジュールの構造物500Aの各構成部材を高温環境下でハンダ付けした後に、枠体10を取り付けることができる。したがって、枠体を耐熱性樹脂で形成する必要がなく、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート)等の比較的安価な樹脂で成形することができ、低コスト化を図ることができる。
As described above, the
また、図1および図2に示すように、第1板状リードL1に形成された端子部L1aおよび第2板状リードL2に形成された端子部L2aの下面側には、端子部L1a、L2aを固定すると共に図示しない外部端子と接続可能なナット60が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, terminal portions L1a and L2a are provided on the lower surface side of the terminal portion L1a formed on the first plate-like lead L1 and the terminal portion L2a formed on the second plate-like lead L2. And a
ナット60は、より具体的には、図2(b)に示すような圧入部61を有する真鍮等から成る圧入ナットで構成されている。なお、圧入ナット60には、圧入部61側から挿入される図示しないボルトと螺合可能なネジ孔62が設けられている。
More specifically, the
そして、図2(a)に示すように、端子部L1a、L2aには、プレス機等を用いて下面側から圧入ナット60の圧入部61が圧入されている。
And as shown to Fig.2 (a), the press-
なお、端子部L1a、L2aには図示しないボルトを挿通する挿通孔が形成されており、圧入ナット60は、ネジ孔62と挿通孔の位置が合うように圧入されている。
The terminal portions L1a and L2a are formed with insertion holes through which bolts (not shown) are inserted, and the press-fitting
また、図1に示すように、ナット60の側部(図1に示す例では下端部)は、枠体10内に充填された樹脂200によって固定されている。
Further, as shown in FIG. 1, the side portion (the lower end portion in the example shown in FIG. 1) of the
このように、樹脂200でナット60が固定され、図示しないボルトが螺合される際にも十分な機械的強度を有するので、従来のように枠体10にナットをインサート成形する必要がなくなり、枠体10の製造コストを低廉化することができる。
In this way, the
ここで、図1を参照して、半導体モジュールの構造物500Aの積層構造について説明する。
Here, a stacked structure of the
図1に示すように、冷却器50上には、ハンダ等の接合層71を介して、絶縁層73の一面(図上は下面)に形成される金属の接合パターン72が接合されている。
As shown in FIG. 1, a
絶縁層73の他面(図上は上面)には、配線パターンPが形成されている。配線パターンP上には、整流素子Dとスイッチング素子Sがハンダ層81、82を介して接合されている。
A wiring pattern P is formed on the other surface (the upper surface in the drawing) of the
第1板状リードL1は、銅板等を折曲げ加工して形成され、平板状の接続部L1bと、起立部L1cと、端子部L1aとを有している。 The first plate-like lead L1 is formed by bending a copper plate or the like, and has a flat plate-like connection portion L1b, an upright portion L1c, and a terminal portion L1a.
第1板状リードL1の接続部L1bがハンダ等から成る接合層83、84を介して配線パターンP上に配置されたスイッチング素子Sおよび整流素子Dの上部端子に接合されている。
The connection portion L1b of the first plate-like lead L1 is joined to the upper terminals of the switching element S and the rectifying element D arranged on the wiring pattern P via joining
第2板状リードL2は、銅板等を折曲げ加工して形成され、平板状の接続部L2bと、起立部L2cと、端子部L2aとを有している。 The second plate-like lead L2 is formed by bending a copper plate or the like, and has a flat plate-like connection portion L2b, an upright portion L2c, and a terminal portion L2a.
第2板状リードL2は、接続部L2bがハンダ等から成る接合層80を介して配線パターンPに接合されている。
The second plate-like lead L2 is joined to the wiring pattern P via a joining
そして、このような構成の半導体モジュールの構造物500Aは、加熱炉によりハンダ溶融温度まで加熱した後、冷却することにより、一括して各構成部材間のハンダ付けを行うことができる。
Then, the
(製造工程)
図3、図4および前出の図1を参照して、第1の実施の形態に係るパワー半導体装置M1の製造工程について説明する。
(Manufacturing process)
A manufacturing process of the power semiconductor device M1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4 and FIG.
なお、説明の簡易化のため、冷却器50上には図3に示すようなパワー半導体の構造物500Aが積層状態で保持されているものとする。
For simplification of description, it is assumed that a
また、第1板状リードL1および第2板状リードL2の端子部L1a、L2aの下面側には、プレス機等により、圧入ナット60の圧入部61が圧入されて取り付けられる。
Further, the press-fitting
そして、図3に示すパワー半導体の構造物500Aは、各部材間のハンダ接合を行うために、ハンダの溶融温度まで加熱可能な加熱炉等により加熱された後、冷却される。これにより、各部材間のハンダ接合が完了する。
The
このようなハンダ接合を行う状態において、枠体10は未だ取り付けられていないので、枠体10自体が高温環境下に晒されることは無い。したがって、枠体10自体を耐熱性樹脂で形成する必要が無く、比較的安価なPBT(ポリブチレンテレフタレート)等で形成することができ、パワー半導体装置M1全体の低コスト化を図ることができる。
In such a soldering state, the
次いで、図4に示すように、パワー半導体の構造物500Aが設けられている冷却器50に対して、D1方向に枠体10を降下させて取り付ける。
Next, as shown in FIG. 4, the
続いて、枠体10内に、エポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂200を充填する。
Subsequently, the
なお、樹脂200は、図1に示すように、圧入ナット60の下端部が埋まる高さまで充填される。
As shown in FIG. 1, the
これにより、図1に示すようなパワー半導体装置M1の作製が完了する。 Thereby, the fabrication of the power semiconductor device M1 as shown in FIG. 1 is completed.
[第2の実施の形態に係るパワー半導体装置]
(構成例)
図5および図6を参照して、第2の実施の形態に係るパワー半導体装置M2の構成例について説明する。
[Power Semiconductor Device According to Second Embodiment]
(Configuration example)
A configuration example of the power semiconductor device M2 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
ここで、図5は、本実施の形態に係るパワー半導体装置M2の構成例を示す断面図、図6はパワー半導体装置M2に適用される圧着ナット90の例を示す斜視図である。
Here, FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the power semiconductor device M2 according to the present embodiment, and FIG. 6 is a perspective view showing an example of a crimping
なお、第2の実施の形態に係るパワー半導体装置M2について、前述の第1の実施の形態に係るパワー半導体装置M1と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。 In addition, about the power semiconductor device M2 which concerns on 2nd Embodiment, about the structure similar to the power semiconductor device M1 which concerns on the above-mentioned 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
第2の実施の形態に係るパワー半導体装置M2では、ナット60に代えて、図6に示すようなナット60よりも縦寸法が長い真鍮等から成る圧入ナット90を用いている。なお、圧入ナット90には、圧入部91側から挿入される図示しないボルトと螺合可能なネジ孔92が設けられている。
In the power semiconductor device M2 according to the second embodiment, instead of the
そして、図5に示すように、第1板状リードL1に形成された端子部L1aおよび第2板状リードL2に形成された端子部L2aの下面側には、端子部L1a、L2aを固定すると共に図示しない外部端子と接続可能なナット90が取り付けられている。
Then, as shown in FIG. 5, the terminal portions L1a and L2a are fixed to the lower surface side of the terminal portion L1a formed on the first plate-like lead L1 and the terminal portion L2a formed on the second plate-like lead L2. In addition, a
即ち、図1に示すように、端子部L1a、L2aには、下面側からプレス機等により圧入ナット90の圧入部91が圧入されている。なお、端子部L1a、L2aには、ボルトを挿通する挿通孔が形成されており、圧入ナット90のネジ孔92と挿通孔の位置が合うように圧入される。
That is, as shown in FIG. 1, a press-
また、図5に示すように、ナット90の側部の約2/3程度が、枠体10内に充填された樹脂200によって固定されている。
As shown in FIG. 5, about 2/3 of the side portion of the
これにより、ナット90は、上述の短寸のナット60に比してより強固に固定されるので、図示しないボルトが螺合される際にも十分な機械的強度を有し、従来のように枠体10にナットをインサート成形する必要がなくなり、枠体10の製造コストを低廉化することができる。
As a result, the
(製造工程)
図7、図8および前出の図5を参照して、第2の実施の形態に係るパワー半導体装置M2の製造工程について説明する。
(Manufacturing process)
A manufacturing process of the power semiconductor device M2 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8 and FIG.
なお、説明の簡易化のため、冷却器50上には図5に示すようなパワー半導体の構造物500Bが積層状態で保持されているものとする。
For simplicity of explanation, it is assumed that a
また、第1板状リードL1および第2板状リードL2の端子部L1a、L2aの下面側には、プレス機等により、圧入ナット90の圧入部91が圧入されて取り付けられる。
A press-fitting
そして、図7に示すパワー半導体の構造物500Bは、各部材間のハンダ接合を行うために、ハンダの溶融温度まで加熱可能な加熱炉等により加熱された後、冷却される。これにより、各部材間のハンダ接合が完了する。
Then, the
このようなハンダ接合を行う状態において、枠体10は未だ取り付けられていないので、枠体10自体が高温環境下に晒されることは無い。したがって、枠体10自体を耐熱性樹脂で形成する必要が無く、比較的安価な樹脂で形成することができ、パワー半導体装置M2全体の低コスト化を図ることができる。
In such a soldering state, the
次いで、パワー半導体の構造物500Bが設けられている冷却器50に対して、D1方向に枠体10を降下させて取り付ける。
Next, the
続いて、枠体10内に、エポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂200を充填する。
Subsequently, the
これにより、図5に示すようなパワー半導体装置M2の作製が完了する。 Thereby, the fabrication of the power semiconductor device M2 as shown in FIG. 5 is completed.
(枠体の形状について)
ここで、図9を参照して、第1および第2の実施の形態に係るパワー半導体装置M1、M2に適用可能な枠体10Aの構成例について説明する。
(About the shape of the frame)
Here, with reference to FIG. 9, a configuration example of a
なお、枠体10Aが適用される3つのパワー半導体装置M1(M2)は、第1板状リードL1、第2板状リードL2に加えて第3板状リードL3を備え、全体でインバータ装置を構成し、三相モータ等の駆動などに用いられる。
The three power semiconductor devices M1 (M2) to which the
図9に示すように、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等で成形された枠体10Aの縁部の内側には、第1板状リードL1および第3板状リードL3の端子部(正極端子)L1a、L3aとの当接を避ける切欠部10aが形成されている。また、対向する縁部の内側には、第2板状リードL2の端子部L2aとの当接を避ける切欠部10bが形成されている。
As shown in FIG. 9, terminal portions (positive electrode terminals) L1a of the first plate-like lead L1 and the third plate-like lead L3 are arranged on the inner side of the edge portion of the
また、図上、枠体10Aの左右の縁部の内側には、パワー半導体装置M1(M2)から延設される端子170との当接を避ける切欠部10cが形成されている。
Also, in the drawing,
これにより、前出の図4、図7に示すように、枠体10をD1方向に降下させる際に、切欠部10a〜10cによって、パワー半導体装置M1(M2)側の板状リードL1〜L3や端子170との衝突(当接)が回避される。
As a result, as shown in FIGS. 4 and 7, when the
(パワー半導体装置の製造工程のその他の例)
図10を参照して、パワー半導体装置の製造工程のその他の例について述べる。
(Other examples of manufacturing processes of power semiconductor devices)
With reference to FIG. 10, another example of the manufacturing process of the power semiconductor device will be described.
上述したように第1および第2の実施の形態に係るパワー半導体装置M1、M2では、第1板状リードL1に形成された端子部L1aおよび第2板状リードL2に形成された端子部L2aの下面側には、圧入ナット90(60)が取り付けられている。 As described above, in the power semiconductor devices M1 and M2 according to the first and second embodiments, the terminal portion L1a formed on the first plate-like lead L1 and the terminal portion L2a formed on the second plate-like lead L2. A press-fitting nut 90 (60) is attached to the lower surface side.
そのため、ハンダ付けを行う前の状態において、第1板状リードL1および第2板状リードL2は、圧入ナット90(60)の重みで、重心が外側に偏り、接続部L1b、L2bの一部がハンダ材から浮いた状態となり、ハンダ付けが不能あるいは不十分となる虞がある。 Therefore, in the state before soldering, the first plate-like lead L1 and the second plate-like lead L2 are biased to the outside by the weight of the press-fit nut 90 (60), and part of the connecting portions L1b and L2b. May float from the solder material and soldering may be impossible or insufficient.
そこで、図10に示すように、接続部L1bの上に錘160を載置したり、圧入ナット90(60)の下方に支持部材161を置いた状態でハンダ付けを行うようにするとよい。
Therefore, as shown in FIG. 10, it is preferable that the
但し、錘160の重さにより、溶融したハンダ材が横方向に逃げてしまい、十分なハンダ厚を確保できない虞がある。
However, the weight of the
このような事態を回避するために、図10に示す半導体モジュールの構造物500Cのように、配線パターンP上に凸部150を設けたり、接続部L1bの下面に凸部151を設けるようにして、ハンダ厚を確保するとよい。
In order to avoid such a situation, a
また、ハンダ材中に、Niボール等を混入してハンダ厚を確保するようにしてもよい。 Also, Ni balls or the like may be mixed into the solder material to ensure the solder thickness.
なお、錘160および支持部材161は、ハンダ付け工程の完了後に、取り外すことができる。
The
[第3の実施の形態に係るパワー半導体装置]
図11〜図17を参照して、第3の実施の形態に係るパワー半導体装置M3の構成例について説明する。
[Power Semiconductor Device According to Third Embodiment]
A configuration example of a power semiconductor device M3 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
ここで、図11は、第3の実施の形態に係るパワー半導体装置M3の構成例を示す分解斜視図、図12は、パワー半導体装置M3の要部を示す斜視図、図13は、パワー半導体装置M3に適用されるナット部材350を示す拡大斜視図である。
Here, FIG. 11 is an exploded perspective view showing a configuration example of the power semiconductor device M3 according to the third embodiment, FIG. 12 is a perspective view showing a main part of the power semiconductor device M3, and FIG. 13 is a power semiconductor. It is an expansion perspective view which shows the
なお、第3の実施の形態に係るパワー半導体装置M3について、前述の第1の実施の形態に係るパワー半導体装置M1と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。 In addition, about the power semiconductor device M3 which concerns on 3rd Embodiment, about the structure similar to the power semiconductor device M1 which concerns on the above-mentioned 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施の形態に係るパワー半導体装置M3は、図12等に示すように、枠体600の位置決めを行う枠状部材301を備えている。
The power semiconductor device M3 according to the present embodiment includes a frame-shaped
即ち、図11に示すように、パワー半導体装置M3は、冷却器50上に、接合層、絶縁基板等を含む基板部250が載置され、基板部250上にスイッチング素子、整流素子等から成る半導体チップ251が載置され、冷却器50上にアルミニウム等の金属で成形される枠状部材301が載置され、枠状部材301の一部には後述するナット部材350、351が載置され、さらに半導体チップ251上に端子部L1a〜L3aを有する第1板状リード、第2板状リードおよび第3板状リードから成る板状リードLが載置されている。
That is, as shown in FIG. 11, in the power semiconductor device M <b> 3, a
ここで、図12に示すように、枠状部材301は、板状リードL1の端子部(負極端子)L1aおよび板状リードL3の端子部(正極端子)L3aが配置される部分に底面302Aを、板状リードL2の端子部(交流端子)L2aが配置される部分に底面302Bを有し、この底面302A、302Bの一部302aが冷却器50よりも外側に位置するように構成されている。
Here, as shown in FIG. 12, the frame-shaped
このように、半導体チップ251からの発熱を冷却したい中央付近を冷却器50上に配置し、冷却の必要性が低い枠状部材301の縁部に近い部位を冷却器50の外側に配置することにより、冷却器50を小型化することができ、パワー半導体装置M3全体の小型化、軽量化を図ることができる。
As described above, the central portion where the heat generated from the
また、図11および図13に示すように、枠状部材301の底面302Aの一部には、セラミック板等で構成される絶縁部材370を介して端子部L1a、L3aを固定すると共に図示しない外部端子と接続可能な2つのナット360から成るナット部材350が設けられている。なお、絶縁部材370と底面302Aとの間および絶縁部材370とナット360との間には、ハンダ材380が配置されている。
Further, as shown in FIGS. 11 and 13, the terminal portions L1a and L3a are fixed to a part of the
なお、図11に示すように、枠状部材301の底面302Bの一部には、同様にセラミック板等で構成される絶縁部材370を介して端子部L2aを固定すると共に図示しない外部端子と接続可能な1つのナット360から成るナット部材351が設けられる。
As shown in FIG. 11, a terminal portion L2a is fixed to a part of the
このような構成のナット部材350、351を用いることにより、端子部L1a〜L3aを金属製の冷却器50および枠状部材301から電気的に絶縁した状態で、図示しないボルトを介してナット360に固定することができる。
By using the
そして、図11に示すように各構成部材を載置して積層させた状態で、全体を加熱炉に入れてハンダ溶融温度まで加熱した後、冷却することにより、一括して各構成部材間のハンダ付けを行うことができる。 And in the state which mounted and laminated | stacked each structural member as shown in FIG. 11, after putting the whole into a heating furnace and heating to solder melting temperature, it cools, and between each structural member collectively. Soldering can be performed.
なお、このようなハンダ接合を行う状態において、枠体600は未だ取り付けられていないので、枠体600自体が高温環境下に晒されることは無い。したがって、枠体600自体を耐熱性樹脂で形成する必要が無く、比較的安価なPBT(ポリブチレンテレフタレート)等で形成することができ、パワー半導体装置M3全体の低コスト化を図ることができる。
Note that, in such a state where solder bonding is performed, the
ここで、図14は、パワー半導体装置M3について枠体600を取付ける前の状態を示す斜視図、図15は、枠体600を取付けた状態を示す斜視図、図16は、枠体600内に樹脂200を充填した状態を示す斜視図、図17は、ドライバ基板800を取付ける状態を示す斜視図である。
Here, FIG. 14 is a perspective view showing a state before the
上述のようにして一括したハンダ付けを行うことにより、図14に示すような構造物550が作製される。
By performing soldering collectively as described above, a
この後に、図15に示すように、枠体600を図14に示す構造物550の上方から取付ける。
Thereafter, as shown in FIG. 15, the
なお、枠体600は、前出の図9に示す枠体10Aと略同様の形状を備えている。
Note that the
即ち、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等で成形された枠体600の縁部の内側には、第1板状リードL1および第3板状リードL3の端子部L1a、L3bとの当接を避ける切欠部600aが形成されている。また、対向する縁部の内側には、第2板状リードL2の端子部L2aとの当接を避ける切欠部600bが形成されている。
That is, a cutout that avoids contact with the terminal portions L1a and L3b of the first plate-like lead L1 and the third plate-like lead L3 is provided on the inner side of the edge portion of the
これにより、枠体600を構造物550に取付ける際に、切欠部600a、600bによって、板状リードL1〜L3との衝突(当接)が回避される。
Thus, when the
なお、枠体600には、後述するドライバ基板800と電気的に接続される多数の接続ピン650が立設されている。なお、接続ピン650は、図示しないコネクタ等を介してスイッチング素子S、整流素子D、配線パターンP等と電気的に接続されている。
The
また、枠体600の隅部等には、取付け用のビス孔601が設けられている。
In addition, mounting
枠体600を構造物550に取付けた後に、図16に示すように、枠体600内に、エポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂200が充填される。
After the
そして、図17に示すように、枠体600の接続ピン650やビス孔601と位置合わせして、ドライバ基板800が上方から取付けられる。
Then, as shown in FIG. 17, the
なお、ドライバ基板800には、枠体600の接続ピン650に対応する接続孔801およびビス孔601に対応する取付孔802が設けられている。
The
このようにして、第3の実施の形態に係るパワー半導体装置M3が作製される。 In this way, the power semiconductor device M3 according to the third embodiment is manufactured.
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not limited to the disclosed technology. Should not be considered. That is, the technical scope of the present invention should not be construed restrictively based on the description in the above embodiment, but should be construed according to the description of the scope of claims. All the modifications within the scope of the claims and the equivalent technique to the described technique are included.
例えば、配線パターンPとスイッチング素子S、整流素子Dおよび接続部L1b、L2b等の接合を、ハンダ材を用いたハンダ付けに代えて、導電性の焼結材を用いて接合するようにしてもよい。 For example, the wiring pattern P and the switching element S, the rectifying element D, and the connection portions L1b and L2b may be joined using a conductive sintered material instead of soldering using a solder material. Good.
M1〜M3…パワー半導体装置
10、10A、600…枠体
10a〜10c…切欠部
50…冷却器
60、90…圧入ナット(ナット)
61…圧入部
62…ネジ孔
71…接合層
72…接合パターン
73…絶縁層
83、84…接合層
200…樹脂
250…基板部
251…半導体チップ
301…枠状部材
302A、302B…底面
350、351…ナット部材
360…ナット
370…絶縁部材
380…ハンダ材
500A〜500C…パワー半導体の構造物
D…整流素子
L1…第1板状リード
L2…第2板状リード
L3…第3板状リード
L1b、L2b…接続部
L1a…端子部(負極端子)
L2a…端子部(交流端子)
L3a…端子部(正極端子)
L1c、L2c…起立部
S…スイッチング素子
P…配線パターン
M1 to M3
DESCRIPTION OF
L2a ... Terminal part (AC terminal)
L3a ... Terminal part (positive terminal)
L1c, L2c ... Standing part S ... Switching element P ... Wiring pattern
Claims (7)
前記冷却器上に配置された配線パターン(P)と、
前記配線パターン上において接続されたスイッチング素子(S)および整流素子(D)と、
端子部(L1a、L2a)を有し、前記スイッチング素子および前記整流素子と接続された板状リード(L1、L2)と、
前記配線パターン、前記スイッチング素子、前記整流素子および前記端子部を囲繞する枠体(10)と、
前記枠体内に充填される樹脂(200)と、
を備えることを特徴とするパワー半導体装置。 A cooler (50);
A wiring pattern (P) disposed on the cooler;
A switching element (S) and a rectifying element (D) connected on the wiring pattern;
Plate-shaped leads (L1, L2) having terminal portions (L1a, L2a) and connected to the switching element and the rectifying element;
A frame (10) surrounding the wiring pattern, the switching element, the rectifying element and the terminal portion;
A resin (200) filled in the frame;
A power semiconductor device comprising:
前記ナットの側部は、前記樹脂によって固定されていることを特徴とする請求項1に記載のパワー半導体装置。 On the lower surface side of the terminal part, nuts (60, 90) that fix the terminal part and connect to an external terminal are provided,
The power semiconductor device according to claim 1, wherein a side portion of the nut is fixed by the resin.
前記端子部には、下面側から前記ナットの前記圧入部が圧入されていることを特徴とする請求項2に記載のパワー半導体装置。 The nut is composed of a press-fit nut (60, 90) having a press-fit portion (61, 91),
The power semiconductor device according to claim 2, wherein the press-fitting portion of the nut is press-fitted into the terminal portion from the lower surface side.
前記枠状部材は、前記端子部が配置される部分に底面(302A、302B)を有し、当該底面の一部が前記冷却器よりも外側に位置することを特徴とする請求項1に記載のパワー半導体装置。 A frame-like member (301) for positioning the frame body;
The said frame-shaped member has a bottom face (302A, 302B) in the part where the said terminal part is arrange | positioned, and a part of the said bottom face is located outside the said cooler. Power semiconductor device.
前記枠状部材の前記底面には、絶縁部材(370)を介して前記端子部を固定すると共に外部端子と接続可能なナット(360)を有するナット部材(350、351)が設けられていることを特徴とする請求項4に記載のパワー半導体装置。 The frame member is made of metal,
On the bottom surface of the frame-shaped member, nut members (350, 351) having nuts (360) that fix the terminal portions via insulating members (370) and can be connected to external terminals are provided. The power semiconductor device according to claim 4.
前記配線パターン上にスイッチング素子(S)および整流素子(D)をハンダ付けする工程と、
前記スイッチング素子および前記整流素子とハンダに板状リード(L1、L2)が有する端子部(L1a、L2a)をハンダ付けする工程と、
前記配線パターン、前記スイッチング素子、前記整流素子および前記端子部を囲繞する枠体(10)を取付ける工程と、
前記枠体内に樹脂(200)を充填する工程と、
を有することを特徴とするパワー半導体装置の製造方法。 Forming a wiring pattern (P) on the cooler (50);
Soldering the switching element (S) and the rectifying element (D) on the wiring pattern;
Soldering terminal portions (L1a, L2a) of plate-like leads (L1, L2) to the switching element and the rectifying element and solder;
Attaching the frame (10) surrounding the wiring pattern, the switching element, the rectifying element and the terminal portion;
Filling the frame with resin (200);
A method for manufacturing a power semiconductor device, comprising:
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6369460U (en) * | 1986-10-24 | 1988-05-10 | ||
JPH0722576A (en) * | 1993-07-05 | 1995-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor power module and composite board and manufacture of semiconductor power module |
JPH09283681A (en) * | 1996-04-16 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JP2002093979A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Nippon Inter Electronics Corp | Composite semiconductor device |
JP2011066255A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | Power module |
JP2012222009A (en) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Nippon Inter Electronics Corp | Power semiconductor module |
JP2015008242A (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-15 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor device |
-
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6369460U (en) * | 1986-10-24 | 1988-05-10 | ||
JPH0722576A (en) * | 1993-07-05 | 1995-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor power module and composite board and manufacture of semiconductor power module |
JPH09283681A (en) * | 1996-04-16 | 1997-10-31 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
JP2002093979A (en) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Nippon Inter Electronics Corp | Composite semiconductor device |
JP2011066255A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | Power module |
JP2012222009A (en) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Nippon Inter Electronics Corp | Power semiconductor module |
JP2015008242A (en) * | 2013-06-26 | 2015-01-15 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor device |
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