JP2017147295A - 半導体モジュールの製造方法及び半導体モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】まず、基板20に接合され、基板20に電気的に接続されたピン状の外部端子25の外面部に流出阻止部30を設ける。次いで、基板20を収納する第1キャビティ101と第1キャビティ101に連通し、外部端子25を収納する第2キャビティ102とを、重ね合わせることで構成する固定下型110と可動下型120とを有する金型100で、固定下型110と可動下型120とを流出阻止部30を挟み込むように重ね合わせる。そして、第1キャビティ101に封止樹脂28を注入して、基板20を封止する。
【選択図】図9
Description
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態の半導体モジュールについて、図1及び図2を用いて説明する。
なお、図1(A)は、半導体モジュールの上面図であって、図1(B)は、図1(A)における一点鎖線A−Aにおける断面図である。
半導体モジュール10は、半導体チップ21a,21bをそれぞれの絶縁基板22,22上に搭載して構成される2組の半導体回路と、それらの上方で共通の配線回路を構成する配線基板23とを備えている。これらの半導体回路は、それぞれ半導体チップ21a,21bがパワーMOSFETまたはIGBTやFWD(Free Wheeling Diode)等のパワーデバイスにより構成されている。なお、図示をわかりやすくするために、図1においては、一つの絶縁基板22上に一つの半導体チップ21a(21b)のみを表示している。一つの絶縁基板22のおもて面側の導体層上に、IGBT等のスイッチングデバイスとFWDを配置して、図2の等価回路に示すように接続してもよい。半導体チップ21a(21b)として、パワーMOSFET等のスイッチングデバイスとダイオードを組み合わせて用いてもよいし、スイッチングデバイスあるいはダイオードの一方のみを用いてもよい。IGBTとダイオードを一体化したRC(Reverse Conducting)−IGBTを用いてもよい。一つの絶縁基板22上に同種のパワーデバイスを複数配置し、電気的に並列接続してもよい。
図3は、第1の実施の形態の半導体モジュールの一例を説明するための図である。
なお、図3(A)は、半導体モジュール10の側面図、図3(B)は、半導体モジュール10の上面図をそれぞれ表している。また、図3では、外部端子25に対する樹脂による封止を説明するために、半導体モジュール10の一例として、絶縁基板22や配線基板23等といった基板20と、基板20に接合された外部端子25とが封止されたものを表している。
次に、このように基板20と外部端子25とを封止樹脂28で封止する際に用いられる金型について、図4及び図5を用いて説明する。
なお、図4は、後述する図5(B)の一点鎖線B−Bにおける断面図を表している。
なお、図5(A)は、金型の可動下型と固定下型とを重ね合わせ、組み合わせる前の場合であって、図5(B)は、金型の可動下型と固定下型とを重ね合わせた場合をそれぞれ表している。
次いで、このような上型130と共に外部端子25を固定下型110の所定位置にセットする。この際、外部端子25は、固定下型110の窪み111に嵌められる(図5(A))。
このようにして基板20と基板20に接合された外部端子25とが金型100内にセットされる。
図6は、比較例の半導体モジュールの樹脂封止工程を説明するための図である。
図4に示したように、金型100に基板20と外部端子25とをセットした後、金型100のゲート(図示を省略)から樹脂を注入して、第1キャビティ101を充填する。
図8は、第1の実施の形態の半導体モジュールのピン状の外部端子を説明するための図である。
図10は、第1の実施の形態の半導体モジュールの側面図である。
第1キャビティ101に注入された樹脂は、第1キャビティ101内に充填されて、第2キャビティ102と外部端子25との隙間に流出しようとする。しかし、第2キャビティ102と外部端子25との隙間は、図9に示されるように、外部端子25に設けられた流出阻止部30により埋められているために、樹脂の流出が阻止される。
第2の実施の形態では、外部端子25に対して、第1の実施の形態とは異なる流出阻止部が設けられている場合について、図11を用いて説明する。
第2の実施の形態では、外部端子25の外面部に対して、図11に示されるように、耐熱性に優れた弾性体である、例えば、シリコーンゴム等により構成された流出阻止部40が設けられている。
第3の実施の形態では、外部端子25に対して、第1,第2の実施の形態とは異なる流出阻止部が設けられた場合について、図12を用いて説明する。
なお、図12(A)は、外部端子25の上面図を、図12(B)は、外部端子25の側面図をそれぞれ表している。
図13は、第3の実施の形態の半導体モジュールのピン状の外部端子の形成方法を説明するための図である。
図14は、第3の実施の形態の半導体モジュールの製造のための金型の取り付けを説明するための図である。
第1キャビティ101に注入された樹脂は、第1キャビティ101内に充填されて、第2キャビティ102と外部端子25との隙間に流出しようとする。
次に、流出阻止部25fの具体的な寸法について、図15を用いて説明する。
図15は、第3の実施の形態の半導体モジュールのピン状の外部端子に形成された流出阻止部を説明するための図である。
図15に示されるように、固定下型110と可動下型120との距離はa、固定下型110(可動下型120)と外部端子25との距離はbであるとする。また、流出阻止部25fの半径はh、直径はw(=2h)であるとする。
この場合、h2=(a/2)2+b2と表すことができることから、
h=√((a/2)2+b2)
w=2h
と表すことができる。
このような寸法の流出阻止部25fを外部端子25に設けることで、外部端子25にバリが発生していない半導体モジュール10が得られる。
図16は、第3の実施の形態の半導体モジュールのピン状の外部端子に形成された別の流出阻止部を説明するための図である。
図16に示されるように、固定下型110と可動下型120との距離はa、固定下型110(可動下型120)と外部端子25との距離はbであるとする。流出阻止部25fの高さはh、底辺の長さはw、頂点から固定下型110(可動下型120)の下面までの高さをΔh(=h−b)とする。また、底角の角度をθ1、頂角の半角の角度をαとする。
tanθ1=Δh/(a/2)、であることから、Δh=tanθ1*(a/2)とできる。
tanθ1=h/(w/2)、であることから、(w/2)=h/tanθ1とできる。
h=b+tanθ1*(a/2)
w=2h/tanθ1
と表すことができる。
また、αが85°(この場合、θ1は5°)、a=b=10μmである場合には、hは10.4μm、wは237.7μmである。
このような寸法の流出阻止部25fを外部端子25に設けることで、外部端子25にバリが発生していない半導体モジュール10が得られる。
図17は、第4の実施の形態の半導体モジュールと半導体モジュールに対して用いられる金型とを説明するための図である。但し、図17(A)は半導体モジュールの製造に用いられる金型を説明するための図であり、図17(B)は半導体モジュールの上面図である。
第4の実施の形態の半導体モジュール1000は、外部端子25dの配置が異なる点を除いて、第1の実施の形態の半導体モジュール10と共通する構造を備える。
20 基板
21a,21b 半導体チップ
22 絶縁基板
22a,22b 銅箔
23 配線基板
24 電極用部材
25,25a,25b,25c,25d 外部端子
25f,30,40 流出阻止部
25g1,25g2 凹部
26 貫通孔
27a,27b 銅板
28 封止樹脂
28a バリ
50 押付工具
100 金型
101 第1キャビティ
102 第2キャビティ
110 固定下型
111,121 窪み
120 可動下型
130 上型
Claims (17)
- ピン状の外部端子を用意する工程と、
前記外部端子を基板に固定し、前記基板に電気的に接続する工程と、
第1金型部分及び第2金型部分を備える金型を用意し、前記第1金型部分及び第2金型部分を組み合わせて前記基板を収納する第1キャビティと、前記第1キャビティに連通し、前記外部端子を収納する第2キャビティとを構成し、前記第1金型部分のパーティング面と前記第2金型部分のパーティング面とを重ね合わせ、前記外部端子の外面部に設けた流出阻止部を挟む工程と、
前記第1キャビティに樹脂を注入して、前記基板を封止する工程と、
を有する半導体モジュールの製造方法。 - 前記流出阻止部は、前記基板が前記第1キャビティに収納され、前記外部端子が前記第2キャビティに収納された際に、前記第1キャビティと前記第2キャビティとの境界近傍の前記外部端子の前記外面部に設けられる、
請求項1記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記第1金型部分のパーティング面と前記第2金型部分のパーティング面とを重ね合わせ前記流出阻止部を挟み、前記流出阻止部を前記第2キャビティの内壁に密着させる、
請求項1または2に記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記流出阻止部は、環状であって、前記外部端子と同じ材質で構成されており、
前記外部端子の前記外面部に沿って形成されている、
請求項3記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記外部端子は、銅で構成されている、
請求項4記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記流出阻止部は、環状であって、弾性部材で構成されており、
前記外部端子に嵌合される、
請求項3記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記流出阻止部は、シリコーンゴムで構成されている、
請求項6記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記第1金型部分のパーティング面と前記第2金型部分のパーティング面とを重ね合わせ前記流出阻止部を挟み、前記流出阻止部を変形させて、前記第1金型部分のパーティング面と前記第2金型部分のパーティング面との間を前記流出阻止部により埋める、
請求項1または2に記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記外面部を押圧し前記外面部を隆起させて凸部を形成することにより、前記流出阻止部を設けた前記外部端子を用意する、
請求項8記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記凸部は、前記第1金型部分のパーティング面と前記第2金型部分のパーティング面とが密着する部分に対向し得る前記外面部の表面に配置されている、
請求項9記載の半導体モジュールの製造方法。 - 前記第1金型部分のパーティング面と前記第2金型部分のパーティング面とを重ね合わせ前記流出阻止部を挟む際、前記外部端子と、前記第2キャビティの内壁とが接する、
請求項10記載の半導体モジュールの製造方法。 - 絶縁基板と、
第1電極と前記第1電極に対向する第2電極とを備え、前記絶縁基板に搭載された半導体チップと、
前記絶縁基板及び前記半導体チップを封止した、上面を有する封止樹脂と、
前記第1電極に電気的に接続された第1外部端子及び第2外部端子と、
前記第2電極に電気的に接続された第3外部端子及び第4外部端子と、を備え、
前記第1外部端子、前記第2外部端子、前記第3外部端子及び前記第4外部端子が、それぞれ流出阻止部を有し、前記第1外部端子及び前記第3外部端子が前記上面の長手方向に沿って配置され、前記第2外部端子及び前記第4外部端子が前記上面の長手方向に沿って配置され、かつ、前記流出阻止部が前記上面に沿って配置されている半導体モジュール。 - 前記流出阻止部が一組の第1阻止部及び第2阻止部を有し、前記第1阻止部及び前記第2阻止部が前記上面の長手方向に沿って配置されている請求項12記載の半導体モジュール。
- 前記第1阻止部及び前記第2阻止部が、前記第1外部端子、前記第2外部端子、前記第3外部端子及び前記第4外部端子のそれぞれの中心軸に関し対称な位置に配置されている請求項13記載の半導体モジュール。
- 前記第1外部端子及び前記第3外部端子が前記上面の長手方向に沿って延びる一の線上に配置され、前記第2外部端子及び前記第4外部端子が前記上面の長手方向に沿って延びる他の線上に配置され、かつ、前記第1外部端子及び前記第3外部端子の前記第1阻止部及び前記第2阻止部が前記一の線に平行に配置され、前記第2外部端子及び前記第4外部端子の前記第1阻止部及び前記第2阻止部が前記他の線に平行に配置されている請求項13記載の半導体モジュール。
- 前記上面が長手方向に沿う第1の辺と、前記第1の辺に対向する第2の辺を備え、前記第1外部端子及び前記第3外部端子が前記第1の辺側に、前記第2外部端子及び前記第4外部端子が前記第2の辺側に配置されている請求項13記載の半導体モジュール。
- 前記第1外部端子及び前記第2外部端子と、前記第3外部端子及び前記第4外部端子とが、前記上面の長手方向に沿って順に配置されている請求項13記載の半導体モジュール。
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