JP2020057771A - Module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はモジュールおよびその製造方法に関し、例えば電子部品を搭載するモジュールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a module and a method for manufacturing the same, and for example, to a module on which electronic components are mounted and a method for manufacturing the same.
リードフレームに搭載されたパワー半導体素子等の電子部品とリードフレームのリードとを電気的に接続する方法として、ボンディングワイヤ等の金属細線を用いることが知られている。パワー半導体素子を搭載するパワーモジュールにおいて、絶縁層の上面に電子部品を搭載し、絶縁層を貫通する貫通孔を介し絶縁層の下面から電子部品に接続する配線を設けることが知られている(例えば特許文献1)。 As a method of electrically connecting an electronic component such as a power semiconductor element mounted on a lead frame and a lead of the lead frame, it is known to use a thin metal wire such as a bonding wire. In a power module in which a power semiconductor element is mounted, it is known that an electronic component is mounted on an upper surface of an insulating layer and wiring is provided from the lower surface of the insulating layer to the electronic component through a through hole penetrating the insulating layer ( For example, Patent Document 1).
電子部品とリードとをボンディングワイヤを用いて接続すると、ボンディングワイヤがループ状に形成される。これにより、モジュールが厚くなる。または、電子部品等が発熱すると、樹脂絶縁層と配線との線熱膨張係数の差により、樹脂絶縁層が歪む。これにより、貫通孔内の配線が電子部品から剥がれてしまうことがある。 When the electronic component and the lead are connected using a bonding wire, the bonding wire is formed in a loop shape. This makes the module thicker. Alternatively, when an electronic component or the like generates heat, the resin insulating layer is distorted due to a difference in linear thermal expansion coefficient between the resin insulating layer and the wiring. As a result, the wiring in the through hole may be peeled off from the electronic component.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化すること、または配線の剥がれを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the size or to prevent the wiring from peeling off.
本発明は、絶縁層と、前記絶縁層の下面に搭載された電子部品と、前記絶縁層を貫通する第1貫通孔を介して前記電子部品と電気的に接続され、前記絶縁層の上面を延伸し、端部に第1パッドを有する第1配線と、前記絶縁層を貫通する第2貫通孔を介して前記電子部品と電気的に接続され、前記絶縁層の上面を延伸し、端部に第2パッドを有する第2配線と、を有するシートモジュールと、前記電子部品の下面が固着されるダイパッドと、前記第1パッドが固着された第1フレームパッドを有し、前記第1フレームパッドから延伸する第1リードと、前記第2パッドが固着された第2フレームパッドを有し、前記第2フレームパッドから前記第1リードの延伸方向に略平行に延伸する第2リードと、前記第1リードと前記第2リードとの間に設けられ、前記ダイパッドと一体に形成され、前記第1リードおよび前記第2リードの延伸方向に略平行に延伸する第3リードと、を備えるモジュールである。 The present invention provides an insulating layer, an electronic component mounted on a lower surface of the insulating layer, and an electronic component that is electrically connected to the electronic component via a first through hole penetrating the insulating layer. Extending, a first wiring having a first pad at an end, and a second through hole penetrating the insulating layer, electrically connected to the electronic component, extending an upper surface of the insulating layer; A second module having a second wiring having a second pad, a die pad to which a lower surface of the electronic component is fixed, and a first frame pad to which the first pad is fixed, wherein the first frame pad A second lead extending from the second frame pad substantially parallel to a direction in which the first lead extends, and a second lead extending from the second frame pad to the second frame pad. Between one lead and the second lead Provided, formed on the die pad integrally, and a third lead for substantially extending parallel to the extending direction of the first lead and the second lead, a module comprising a.
上記構成において、前記第1フレームパッドと前記第3リードとの間、および/または前記第2フレームパッドと前記第3リードとの間の前記絶縁層に切込みが設けられた構成とすることができる。 In the above configuration, a cut may be provided in the insulating layer between the first frame pad and the third lead and / or between the second frame pad and the third lead. .
上記構成において、前記第1パッドの上面と前記第1フレームパッドの下面が固着され、前記第2パッドの上面と前記第2フレームパッドの下面が固着された構成とすることができる。 In the above configuration, an upper surface of the first pad and a lower surface of the first frame pad may be fixed, and an upper surface of the second pad and a lower surface of the second frame pad may be fixed.
上記構成において、前記第1パッドの下面と前記第1フレームパッドの上面が固着され、前記第2パッドの下面と前記第2フレームパッドの上面が固着された構成とすることができる。 In the above configuration, the lower surface of the first pad and the upper surface of the first frame pad may be fixed, and the lower surface of the second pad and the upper surface of the second frame pad may be fixed.
上記構成において、前記第1パッドの下面は第1シムを介し前記第1フレームパッドの上面と固着され、前記第2パッドの下面は第2シムを介し前記第2フレームパッドの上面と固着された構成とすることができる。 In the above configuration, a lower surface of the first pad is fixed to an upper surface of the first frame pad via a first shim, and a lower surface of the second pad is fixed to an upper surface of the second frame pad via a second shim. It can be configured.
上記構成において、前記シートモジュールは、複数の前記電子部品を有する構成とすることができる。 In the above configuration, the seat module may include a plurality of the electronic components.
上記構成において、前記電子部品はパワー半導体素子であり、前記絶縁層はポリイミドシートである構成とすることができる。 In the above configuration, the electronic component may be a power semiconductor element, and the insulating layer may be a polyimide sheet.
上記構成において、前記電子部品は第1電子部品と第2電子部品を含み、 前記第1電子部品と前記第2電子部品の間の前記絶縁層に前記絶縁層を貫通するスリットが設けられる構成とすることができる。 In the above configuration, the electronic component includes a first electronic component and a second electronic component, and the insulating layer between the first electronic component and the second electronic component is provided with a slit penetrating the insulating layer; can do.
本発明は、下面に電子部品が搭載され、上面に前記電子部品に電気的に接続された配線が設けられ、前記配線の端部に近接して開口が設けられた絶縁層を、有するシートモジュールを準備し、前記開口にリードの端部に設けられたフレームパッドを挿入する工程と、前記開口に前記フレームパッドが挿入された状態で、前記フレームパッドを前記配線と電気的に接続する工程と、を含むモジュールの製造方法である。 The present invention relates to a sheet module having an insulating layer in which an electronic component is mounted on a lower surface, a wiring electrically connected to the electronic component is provided on an upper surface, and an opening is provided near an end of the wiring. Preparing, and inserting a frame pad provided at an end of a lead into the opening, and electrically connecting the frame pad to the wiring in a state where the frame pad is inserted into the opening. This is a method for manufacturing a module including:
上記構成において、前記開口に前記フレームパッドを挿入する工程は、前記電子部品の下面が固着されるダイパッドと、前記フレームパッドから前記ダイパッドの反対側に延伸する前記リードを有するリードフレームを準備し、前記開口に前記フレームパッドを挿入する工程を含み、前記モジュールの製造方法は、前記開口に前記フレームパッドを挿入した状態で、前記リードフレームに前記シートモジュールを固定する工程を含む構成とすることができる。 In the above configuration, the step of inserting the frame pad into the opening includes preparing a die pad to which a lower surface of the electronic component is fixed, and a lead frame having the lead extending from the frame pad to the opposite side of the die pad, The method may further include a step of inserting the frame pad into the opening, and the method of manufacturing the module may include a step of fixing the sheet module to the lead frame with the frame pad inserted into the opening. it can.
上記構成において、前記開口に前記フレームパッドを挿入する工程において、前記開口を囲むように前記絶縁層に金属層が設けられている構成とすることができる。 In the above configuration, in the step of inserting the frame pad into the opening, a metal layer may be provided on the insulating layer so as to surround the opening.
本発明は、下面に電子部品が搭載され、上面に前記電子部品に電気的に接続された第1配線および第2配線が設けられ、前記第1配線の第1パッドと前記第2配線の第2パッドとの間に切込みが設けられた絶縁層を、有するシートモジュールを準備し、前記電子部品の下面が固着されるダイパッドと、前記第1パッドと固着される第1フレームパッドと、前記第2パッドと固着される第2フレームパッドと、を有するリードフレームに、前記シートモジュールを固定する工程と、前記シートモジュールと前記リードフレームとを樹脂封止する工程と、を含み、前記樹脂封止する工程において、溶融した樹脂が前記切込みを通過するモジュールの製造方法である。 According to the present invention, an electronic component is mounted on a lower surface, a first wiring and a second wiring electrically connected to the electronic component are provided on an upper surface, and a first pad of the first wiring and a second wiring of the second wiring are provided. Preparing a sheet module having an insulating layer provided with a notch between the second pad and a die pad to which a lower surface of the electronic component is fixed; a first frame pad fixed to the first pad; A step of fixing the sheet module to a lead frame having a second frame pad fixed to the second pad, and a step of resin sealing the sheet module and the lead frame. In this step, the molten resin passes through the cut in the module.
上記構成において、前記樹脂封止する工程において、前記ダイパッドの上面と平行方向および/または前記ダイパッドの下面から上面の方向に前記溶融した樹脂が流れるように前記樹脂を注入するゲートが設けられた金型を用いる構成とすることができる。 In the above configuration, in the resin sealing step, a metal provided with a gate for injecting the resin so that the molten resin flows in a direction parallel to an upper surface of the die pad and / or in a direction from the lower surface of the die pad to the upper surface. A configuration using a mold can be adopted.
本発明は、樹脂絶縁層と、上面に第1端子および第2端子を有し、前記樹脂絶縁層の下面に搭載された第1電子部品と、前記樹脂絶縁層の下面と前記第1電子部品の上面とを接合する樹脂接合層と、前記樹脂絶縁層および前記樹脂接合層を貫通する1または複数の第1貫通孔の内面および前記樹脂絶縁層の上面に設けられ、前記第1端子に接続する第1配線と、前記樹脂絶縁層および前記樹脂接合層を貫通する1または複数の第2貫通孔の内面および前記樹脂絶縁層の上面に設けられ、前記第2端子に接続する第2配線と、を備え、前記第1端子と前記第2端子との間かつ前記第1配線と前記第2配線との間に、前記樹脂絶縁層および前記樹脂接合層を貫通する開口が設けられかつ他の金属層は設けられていないモジュールである。 The present invention provides a first electronic component having a resin insulating layer, a first terminal and a second terminal on an upper surface, and mounted on a lower surface of the resin insulating layer, a lower surface of the resin insulating layer, and the first electronic component. A resin bonding layer for bonding to the upper surface of the semiconductor device, and an inner surface of the resin insulating layer and one or a plurality of first through holes penetrating the resin bonding layer and an upper surface of the resin insulating layer, and connected to the first terminal. A first wiring to be provided, an inner surface of one or a plurality of second through holes penetrating the resin insulating layer and the resin bonding layer, and a second wiring provided on the upper surface of the resin insulating layer and connected to the second terminal. An opening is provided between the first terminal and the second terminal and between the first wiring and the second wiring, and an opening penetrating the resin insulating layer and the resin bonding layer is provided; The module has no metal layer.
上記構成において、前記1または複数の第1貫通孔が前記第1端子に接続する合計の面積は、前記1または複数の第2貫通孔が前記第2端子に接続する合計の面積より小さい構成とすることができる。 In the above configuration, a total area in which the one or more first through holes are connected to the first terminal is smaller than a total area in which the one or more second through holes are connected to the second terminal. can do.
上記構成において、前記開口は、前記1または複数の第1貫通孔と前記第2配線との距離が最も近い前記1または複数の第1貫通孔と前記第2配線との間に設けられている構成とすることができる。 The said structure WHEREIN: The said opening is provided between the said 1 or several 1st through-holes and the said 2nd wiring which are the shortest distance of the said 1 or several 1st through-holes and the said 2nd wiring. It can be configured.
上記構成において、前記開口の端は、前記1または複数の第1貫通孔の最も外側の端より外側に位置する構成とすることができる。 In the above configuration, an end of the opening may be located outside an outermost end of the one or more first through holes.
上記構成において、前記第1電子部品は、トランジスタであり、前記第1端子は前記トランジスタの制御端子であり、前記第2端子は前記トランジスタの制御端子以外の端子である構成とすることができる。 In the above configuration, the first electronic component may be a transistor, the first terminal may be a control terminal of the transistor, and the second terminal may be a terminal other than the control terminal of the transistor.
上記構成において、前記開口は、前記樹脂絶縁層の厚さ方向において前記第1電子部品と重なり前記第1電子部品の外側の領域には重ならない構成とすることができる。 The said structure WHEREIN: The said opening can be set as the structure which overlaps with the said 1st electronic component in the thickness direction of the said resin insulating layer, and does not overlap with the area | region outside the said 1st electronic component.
上記構成において、前記開口を前記第1電子部品に投影した領域は前記第1電子部品を2つの領域に分割する構成とすることができる。 In the above configuration, a region where the opening is projected onto the first electronic component may be configured to divide the first electronic component into two regions.
上記構成において、前記第1配線および前記第2配線の各々の厚さは、前記樹脂絶縁層および前記樹脂接合層の合計の厚さより大きい構成とすることができる。 In the above configuration, the thickness of each of the first wiring and the second wiring may be larger than the total thickness of the resin insulating layer and the resin bonding layer.
上記構成において、上面に第3端子を有し、前記樹脂絶縁層の下面に搭載された第2電子部品を備え、前記第1配線および前記第2配線の少なくとも一方は、前記第3端子と前記第1端子および前記第2端子の対応する少なくとも一方とを接続する構成とすることができる。 In the above configuration, the electronic device further includes a second electronic component having a third terminal on an upper surface and mounted on a lower surface of the resin insulating layer, wherein at least one of the first wiring and the second wiring has the third terminal and the third wiring. A configuration may be employed in which the first terminal and at least one of the second terminals are connected.
本発明は、可撓性を有する絶縁層と、前記絶縁層の下面に搭載された電子部品と、前記絶縁層を貫通する貫通孔を介して前記電子部品と電気的に接続され、前記絶縁層の上面を延伸し、端部にパッドを有する配線と、前記パッドに近接する前記絶縁層に設けられた開口を囲むように前記絶縁層に設けられた金属層と、を備えるモジュールである。 The present invention provides an insulating layer having flexibility, an electronic component mounted on the lower surface of the insulating layer, and electrically connected to the electronic component through a through hole penetrating the insulating layer. And a metal layer provided on the insulating layer so as to surround an opening provided in the insulating layer adjacent to the pad and extending on an upper surface of the insulating layer.
本発明によれば、小型化することができる。 According to the present invention, size reduction can be achieved.
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)から図1(d)は、実施例1に係るモジュール製造方法を示す断面図、図2(a)から図3(b)は、実施例1に係るモジュールの製造方法を示す平面図である。図1(a)から図1(d)は、図2(a)から図3(a)のA−A断面に相当する。絶縁層10の平面方向のうち電子部品20aおよび20bの配列方向をX方向、X方向に直交する方向をY方向、絶縁層10の厚さ方向をZ方向とする。図2(a)から図3(b)では、絶縁層10、貫通孔16aから16c、電子部品20aおよび20b、並びに配線14aおよび14bを図示する。なお、図1(b)から図1(d)では、図面の都合上、貫通孔16bの個数を2個として図示している。
FIGS. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a module manufacturing method according to the first embodiment. FIGS. 2A to 3B illustrate a module manufacturing method according to the first embodiment. It is a top view. 1 (a) to 1 (d) correspond to the AA cross section of FIGS. 2 (a) to 3 (a). In the planar direction of the insulating
図1(a)に示すように、絶縁層10の下面に接合層12を塗布する。接合層12の塗布は、例えばスピンコート法、スプレコート法またはインクジェット法を用いる。絶縁層10は、ポリイミド等の樹脂絶縁層である。接合層12は例えばエポキシ樹脂などの樹脂接着剤である。絶縁層10の厚さは例えば20μmから50μmである。接合層12の厚さは例えば5μmから20μmであり、絶縁層10の厚さより小さい。
As shown in FIG. 1A, a
図1(b)および図2(a)に示すように、絶縁層10および接合層12を貫通する貫通孔16aから16cを形成する。貫通孔16aから16cは、例えば紫外線、可視光または赤外線のレーザ光17を照射することにより形成する。貫通孔16aから16cの大きさは例えば30μmから500μmである。なお、貫通孔16cは、大きく一つの孔が形成されているが、貫通孔16bのように複数個で形成してもよい。
As shown in FIG. 1B and FIG. 2A, through
図1(c)および図2(b)に示すように、接合層12の下面に電子部品20aおよび20bを接触させる。熱処理することにより、接合層12を硬化させ電子部品20aおよび20bと絶縁層10とを接合する。熱処理は例えば200℃から300℃の温度で実施する。接合層12上に電子部品20aおよび20bを配置する前に熱処理し、接合層12のタック性を高めてもよい。
As shown in FIGS. 1C and 2B, the
電子部品20aおよび20bは、パワー素子であり、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタまたはFET(Field Effect Transistor)等のトランジスタまたはダイオードである。トランジスタまたはダイオードには、Si、GaNまたはSiC等の半導体が用いられる。電子部品20aおよび20bは、例えばベアチップである。この例では、電子部品20aは縦型のSiCトランジスタのベアチップである。電子部品20bはダイオードのベアチップである。
The
電子部品20aの上面に端子22aおよび22bが設けられ、下面に端子22cが設けられている。端子22a、22bおよび22cはそれぞれゲート端子、ソース端子およびドレイン端子である。電子部品20bの上面に端子22dが設けられ、下面に端子22eが設けられている。端子22dおよび22eはそれぞれアノード端子およびカソード端子である。端子22aから22eは、電子部品20aおよび20bを製造するメーカーにおいて成膜され、例えば銅、金またはアルミニウム等の金属層である。
電子部品20aおよび20bの端子22a、22bおよび22dはそれぞれ貫通孔16a、16bおよび16cに露出する。貫通孔16aは1個設けられ、貫通孔16bは2つの端子22bに各々6個設けられている。ソース端子およびドレイン端子の間には大電流が流れる。ゲート端子は、制御端子であるため、大きな電流は流れない。このため、端子22aは端子22bより小さい。また、貫通孔16aの総面積は貫通孔16bの総面積より小さい。なお、ソース端子は、電流流入端子または電流流出端子と言い、ドレイン端子は、電流流出端子または電流流入端子と言う。電流流入端子および電流流出端子は、エミッタ端子でもよく、コレクタ端子でもよい。制御端子はベース端子でもよい。
図1(d)および図3(a)に示すように、絶縁層10の上面、貫通孔16aから16cの内面に配線14aおよび14bを形成する。配線14aおよび14bの形成方法を説明する。絶縁層10の上面、貫通孔16aおよび16bの内面にシード層を形成する。シード層は、例えばスパッタリング法を用い形成する。シード層は、例えば絶縁層10側からチタン層および銅層等の金属層である。シード層の上面にめっき層を形成する。めっき層は例えば銅層等の金属層である。めっき層は、例えばシード層に電流を供給することによる電解めっき法を用い形成する。シード層およびめっき層により配線14aおよび14bが形成される。なお、配線14aおよび14bは、めっき法により絶縁層10の全面にめっき層を形成し、めっき層をパターニングする方法により形成してもよいし、めっき被覆領域に開口を有するレジストを形成し、めっき被覆領域にめっき膜を部分的に形成する方法により形成してもよい。
As shown in FIGS. 1D and 3A,
配線14aは貫通孔16aを介し端子22aに電気的に接続される。配線14bは貫通孔16bを介し端子22bに電気的に接続され、貫通孔16cを介し端子22dに電気的に接続される。配線14aおよび14bは銅層等の金属層である。配線14aおよび14bの厚さは例えば50μmから100μmであり絶縁層10の厚さより大きい。配線14aおよび14bは絶縁層10より薄くてもよい。
The
配線14aは、配線14bより細く、電子部品20aから−Y方向に延伸する。配線14aの先端(−Y方向(図1(d)では手前方向)の端)には、配線14aと一体に形成され幅が広いパッド15aが設けられている。配線14bは電子部品20aと20bとを接続し、電子部品20aおよび20bから−Y方向に(図1(d)では手前方向)延伸する。配線14bの先端はパッド15bである。配線14bは、電子部品20aおよび20bと接続する部分とパッド15bとの間で細くなる。パッド15bは、配線14bの最も細い幅より広く、配線14bの先端に設けられている。
The
図3(b)に示すように、絶縁層10を所望の形状に切断し開口17aから17cを形成する。切断には例えばレーザ光または型抜き装置を用いる。パッド15aおよび15bの−Y方向に絶縁層10の開口17aおよび17bが形成される。開口17aおよび17bはX方向に延伸するスリット状である。パッド15aおよび15bの間に開口17cが形成される。開口17cはX方向に延伸するスリット状である。絶縁層10の+Y側の辺、±X側の辺(電子部品20aの−X側(左側)の辺および電子部品20bの+X側(右側)の辺)は、電子部品20aおよび20b並びに配線14aおよび14bの外周に沿い、その外周より一回り大きくカットされる。これにより、絶縁層10の外周が形成される。絶縁層10の−Y側において±X方向に延伸する接続部19が形成される。以上により、絶縁層10の−Z側の面に電子部品20aおよび20bが搭載され、+Z側の面に配線14aおよび14bが形成され、開口17aから17cが形成されたシートモジュール11が完成する。
As shown in FIG. 3B, the insulating
図4(a)は、実施例1におけるリードフレームの平面図、図4(b)および図4(c)は、図4(a)のそれぞれA−A断面図およびB−B断面図である。リードフレーム30において、ダイパッド(アイランドともいう)32は、電子部品20aおよび20bの実装エリアとして使用され、厚みを有する板状の形を呈する。このダイパッド32とリード34cは、接続部31を介し一体で形成されており、リード34cは−Y方向に伸びている。また、リード34aおよび34bの一端は、ダイパッド32と近接する。リード34aおよび34bは、ダイパッド32と近接する一端から−Y方向に延在する。リード34aおよび34bの+Y方向の先端、つまりダイパッド32に近接した端部は、板状に平坦に加工されたフレームパッド35aおよび35bである。
FIG. 4A is a plan view of the lead frame according to the first embodiment, and FIGS. 4B and 4C are cross-sectional views taken along lines AA and BB of FIG. 4A, respectively. . In the
フレームパッド35aおよび35bは、絶縁層10上の平らなパッド15a、15bが取り付けられるため、平坦である。リード34aから34cはタイバー36aにより接続され、複数のリードフレーム30は±X方向に配列されている。なお、ダイパッド32の上面に対し、リード34aから34c、フレームパッド35aおよび35bは、+Z方向にプレスで押し上げられて設けられている。後述する図15(c)のように、ダイパッド32の上面に対し、リード34aから34c、フレームパッド35aおよび35bは、同一平面でもよい。リードフレーム30は例えば銅合金等の金属からなる。
図5は、実施例1に係るモジュールの製造方法を示す平面図である。図5では、リードフレーム30および絶縁層10を図示する。図5に示すように、複数のリードフレーム30上に接続部19により±X方向に接続された絶縁層10を配置する。開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bをそれぞれ挿入する。
FIG. 5 is a plan view illustrating the method for manufacturing the module according to the first embodiment. FIG. 5 illustrates the
図6は、実施例1に係るモジュールの製造方法を示す平面図、図7(a)および図7(b)は、図6のA−A断面図およびB−B断面図である。図6では、リードフレーム30、絶縁層10、配線14a、14b、電子部品20aおよび20bを図示する。
FIG. 6 is a plan view illustrating the method of manufacturing the module according to the first embodiment, and FIGS. 7A and 7B are a cross-sectional view taken along the line AA and a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. FIG. 6 illustrates the
図6から図7(b)に示すように、フレームパッド35aおよび35bを開口17aおよび17bに−Y方向から挿入する。具体的には、リード34aおよび34bのフレームパッド35aおよび35bは、絶縁層10の−Z側から開口17aおよび17bを通過して、+Z側に向かい挿入される。よって、リード34aおよび34bのフレームパッド35aおよび35bの−Z側の面は、絶縁層10のパッド15aおよび15bの+Z側の面と対向配置される。
As shown in FIGS. 6 to 7B, the
この状態で、図3(b)に示す絶縁層10をベースとするシートモジュール11は、リードフレーム30に固定される。開口17aおよび17bは、リードフレーム30とシートモジュール11を固定する支持手段である。あるいは、リードフレーム30のフレームパッド35aおよび35bは、絶縁層10とリードフレーム30を固定する支持手段となる。これにより、パッド15aおよび15bの先端はフレームパッド35aおよび35bの下に位置する。リード34cはダイパッド32に接続されているため、開口17cにリード34cは挿入されない。
In this state, the
パッド15aおよび15bとフレームパッド35aおよび35bとをそれぞれ接合層38を用い接合する。接合層38は例えば銅ペーストまたは銀ペースト等の金属ペースト、または半田である。接合層38は、予めパッド15aおよび15bの上面またはフレームパッド35aおよび35bの下面に設けておく。接合層38が金属ペーストの場合、接合層38を例えば印刷法、ポッティング法、スプレコート法またはインクジェット法を用い塗布する。接合層38とパッド15a、15b、フレームパッド35aおよび35bとを接触させる。熱処理することで、接合層38を焼成する。これにより、パッド15aおよび15bとフレームパッド35aおよび35bとが熱的、機械的かつ電気的に接合される。熱処理温度は例えば200℃から300℃であり、絶縁層10および接合層12が軟化しない程度の温度とする。
The
図8(a)および図8(b)は、実施例1に係るモジュールの製造方法を示す断面図である。図8(a)に示すように、電子部品20aおよび20bの下面をダイパッド32の上面に搭載し、接合層24を用いて接合する。接合層24は例えば銅ペーストまたは銀ペースト等の金属ペースト、または半田である。接合層24は、ダイパッド32の上面に設けておく。接合層24が金属ペーストの場合、接合層24を例えば印刷法、ポッティング法、スプレコート法またはインクジェット法を用い塗布する。熱処理することで、接合層24を焼成する。これにより、端子22cおよび22eとダイパッド32とが熱的、機械的かつ電気的に接合される。熱処理温度は例えば200℃から300℃であり、絶縁層10および接合層12が軟化しない程度の温度とする。
FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the module according to the first embodiment. As shown in FIG. 8A, the lower surfaces of the
図9は、実施例1に係るモジュールの製造方法を示す平面図である。図9では、リードフレーム30、絶縁層10、配線14a、14b、電子部品20aおよび20bを図示する。
FIG. 9 is a plan view illustrating the method for manufacturing the module according to the first embodiment. FIG. 9 illustrates the
図9に示すように、絶縁層10の4つの領域42(図6参照)を切断する。切断には例えばレーザ光、型抜き装置またはカッターを用いる。これにより、パッド15aおよび15bそれぞれの−Y端の±X両側にある絶縁層10および接合層12が切除され、図9に示すような絶縁層10および接合層12の二股の足の構造が形成される。別の表現をすれば、図3(b)の接続部19が分離され、パッド15aと15bとの間は凹状の切込み40が形成された構造となる。
As shown in FIG. 9, four regions 42 (see FIG. 6) of the insulating
図10は、実施例1に係るモジュールの製造方法を示す平面図である。図10では、リードフレーム30、絶縁層10、配線14a、14b、電子部品20a、20bおよび封止樹脂28を図示する。
FIG. 10 is a plan view illustrating the method for manufacturing the module according to the first embodiment. FIG. 10 illustrates the
図10および図8(b)に示すように、ダイパッド32に電子部品20aおよび20bが搭載される。電子部品20aおよび20bが接合層12を介して設けられ、配線14aおよび14bが形成された絶縁層10からなるシートモジュール11を覆うように封止樹脂28を形成する。封止樹脂28は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂である。封止樹脂28の形成には、トランスファーモールド法、真空印刷法またはコンプレッションモールド法を用いることができる。
As shown in FIGS. 10 and 8B, the
図11(a)から図11(c)は、実施例1に係るモジュールの製造方法を示す断面図である。図11(a)および図11(b)は、リード34aおよび34c付近の断面図、図11(c)はリード34c付近の断面図であり、接合層12、24および38等の図示を省略している。図11(a)および図11(b)に示すように、例えば、トランスファーモールド法で説明すれば、下金型52に、シートモジュール11が搭載されたリードフレーム30を設置する。ダイパッド32の下面を下金型52に当接させ、上金型50と下金型52を当接させる。上金型50と下金型52の間の一部に注入用のゲート51が設けられる。その後に、ゲート51から矢印56のように上金型50と下金型52との間の形成されたキャビティ53に樹脂27を注入する。その後、加熱し樹脂27を硬化させる。ダイパッド32の下面を下金型52に当接させることにより、ダイパッド32の下面が封止樹脂28から露出する。ダイパッド32の下面を下金型52から離間させれば、ダイパッド32の下面は封止樹脂28に封止される。いずれを用いるかは、任意である。その後、上金型50および下金型52からリードフレーム30を外す。その後、タイバー36aおよび36bを切断して個片化する。
11A to 11C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the module according to the first embodiment. 11A and 11B are cross-sectional views near the
トランスファーモールド法の場合、溶融した樹脂27の注入圧力が強い。このため、領域57に−Z方向に向かう樹脂27の流れが発生すると、シートモジュール11に−Z方向の力が加わる。よって、フレームパッド35aおよび35bとパッド15aおよび15bとの間に接合が剥離する力が発生する。よって、樹脂27の流れを、ダイパッド32の上面に対して平行な方向(XY平面の面方向)、および/またはダイパッド32の下面から上面に向かう方向(+Z方向)にする。これにより、フレームパッド35aおよび35bとパッド15aおよび15bとの間の接合が剥離する力が抑制される。
In the case of the transfer molding method, the injection pressure of the
溶融した樹脂27は粘性が高いため注入された方向を維持しつつキャビティ53内に広がっていく。図11(a)では、ゲート51は上金型50の側面に設けられている。樹脂27はゲート51から矢印56のように−Y方向に注入される。これにより、樹脂27は−Y方向にキャビティ53内を広がっていき、領域57における樹脂の流れはXY平面方向となる。よって、領域57の−Z方向の力が弱くなる。樹脂封止用ゲート跡29は、封止樹脂28の側面に形成される。
Since the melted
図11(b)では、ゲート51は下金型52の上面に設けられている。樹脂27はゲート51から矢印56のように−Y方向および+Z方向に注入される。これにより、樹脂27は−Y方向および+Z方向にキャビティ53内を広がっていき、領域57における樹脂の流れは+Z方向となる。よって、領域57の−Z方向の力が弱くなる。樹脂封止用ゲート跡29は、封止樹脂28の下面に形成される。このように、ゲート51の位置は、封止樹脂28の下面または4つの側面のいずれかに相当する位置に配置することが好ましい。
In FIG. 11B, the
凹状の切込み40について説明する。図10および図11(c)において、フレームパッド35aおよび35b、接続部31およびダイパッド32の間には空間55が存在する。空間55は樹脂27の流路となる。絶縁層10に切込み40がなければ、接続部31の±X側のスペースから空間55に矢印58のように入り込む樹脂27により、絶縁層10に圧力が加わる。これは、シートモジュール11にとって負荷となる。絶縁層10に切込み40を形成すれば、樹脂27の流入流路の空間55を開放できる。絶縁層10に樹脂27の圧力が加わらないためには、Z方向からみて、切込み40の+Y側の辺がダイパッド32と重なることが好ましく、切込み40の±X側の辺がフレームパッド35aおよび35bに近接または重なることが好ましい。これにより、樹脂27の流入流路を拡大でき、シートモジュール11への負荷を低減できる。矢印58の樹脂27の流路を確保する観点から、切込み40は、リード34cとフレームパッド35aとの間およびリード34cとフレームパッド35bとの間の少なくとも一方に設けられていればよい。
The
図12、実施例1に係るモジュールの平面図、図13(a)および図13(b)は、図12のそれぞれA−A断面図およびB−B断面図である。図12から図13(b)に示すように、ダイパッド32上に封止樹脂28が設けられている。封止樹脂28は絶縁層10、電子部品20aおよび20bを封止する。リード34aから34cは封止樹脂28から−Y方向に延伸する。リード34cは接続部31を介しダイパッド32に接続されている。リード34aおよび34bは、ダイパッド32には接続されておらず、配線14aおよび14bと電気的に接続されている。リード34aは電子部品20aのゲート端子に電気的に接続される。リード34bは、電子部品20aのソース端子および電子部品20bのアノード端子に電気的に接続される。リード34cは、電子部品20aのドレイン端子および電子部品20bのカソード端子に電気的に接続される。封止樹脂28の上面に樹脂封止用ゲート跡29が形成されている。樹脂封止用ゲート跡29は、電子部品20aおよび20bより+Y側に設けられている。なお、図11(a)のようにゲート51を設けると、樹脂封止用ゲート跡29は封止樹脂28の+Y側面に形成され、図11(a)のようにゲート51を設けると、樹脂封止用ゲート跡29は封止樹脂28の−Z面に形成される。
FIG. 12 is a plan view of the module according to the first embodiment, and FIGS. 13A and 13B are a cross-sectional view taken along line AA and a line BB of FIG. 12, respectively. As shown in FIGS. 12 to 13B, a sealing
パッド15aおよび15bとフレームパッド35aおよび35bとをそれぞれ接合するときに、絶縁層10がリードフレーム30に対し動いてしまうと、接合不良の原因となる。
If the insulating
実施例1によれば、図1(d)および図3(b)のように、絶縁層10の下面に、電子部品20aおよび20bが搭載され、絶縁層10の上面に、絶縁層10を貫通し電子部品20aおよび20bに接続する配線14aおよび14bが設けられている。図5のように、絶縁層10を貫通する開口17aおよび17bにリード34aおよび34bの端部(すなわちフレームパッド35aおよび35b)を挿入する。図7(b)のように、リード34aおよび34bを端部が開口17aおよび17bに挿入された状態で、リード34aおよび34bの端部を配線14aおよび14b(すなわちパッド15aおよび15b)に接合する。これにより、絶縁層10がリード34aおよび34bに対し動くことを抑制できる。よって、接合不良を抑制できる。
According to the first embodiment, as shown in FIGS. 1D and 3B,
[実施例1の変形例1]
図14(a)は、実施例1の変形例1に係るモジュールの平面図、図14(b)は、図14(a)のA−A断面図である。図14(a)および図14(b)に示すように、リードフレーム30上にシートモジュール11が実装される。電子部品20の下面の端子22cはダイパッド32に接合される。配線14aおよび14bは、それぞれ絶縁層10および接合層12を貫通する貫通孔16aおよび16bを介し端子22aおよび22bに電気的に接続される。配線14aおよび14bの先端はフレームパッド35aおよび35bである。フレームパッド35aおよび35bの上面はリード34aおよび34bの先端のフレームパッド35aおよび35bの下面に接合される。リード34cは接続部31を介しダイパッド32と接続されている。これにより、電子部品20の端子22aから22cはそれぞれリード34aから34cに電気的に接続される。実施例1の変形例1のように、電子部品20は1個でもよい。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[
FIG. 14A is a plan view of a module according to a first modification of the first embodiment, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIGS. 14A and 14B, the
[実施例1の変形例2]
図15(a)は、実施例1の変形例2に係るモジュールの断面図である。図15(a)に示すように、リード34aおよび34bは絶縁層10の下に配置される。フレームパッド35aおよび35bの上面に突起35dが設けられている。突起35dは絶縁層10および接合層12を貫通する孔16dに挿入されパッド15aおよび15bと接合される。突起35dの先端を錐体とすることで、絶縁層10および接合層12に突き刺し突起35dをパッド15aおよび15bと接触させることもできる。その他の構成は実施例1の変形例1と同じであり説明を省略する。
[Modification 2 of Embodiment 1]
FIG. 15A is a cross-sectional view of a module according to a second modification of the first embodiment. As shown in FIG. 15A, the
[実施例1の変形例3]
図15(b)および図15(c)は、実施例1の変形例3に係るモジュールの断面図である。図15(b)および図15(c)に示すように、リード34aおよび34bは絶縁層10の下に配置される。パッド15aとフレームパッド35aとは、貫通孔16eおよびシム(Shim)37aを介し電気的に接続される。パッド15bとフレームパッド35bとは、貫通孔16fおよびシム37bを介し電気的に接続される。シム37aおよび37bは、例えば銅等の金属材料からなる。シム37aおよび37bは、フレームパッド35aおよび35bとは別の部材でもよいし、フレームパッド35aおよび35bと一体に形成された部材でもよい。ダイパッド32とリード34aから34cは同一平面に設けられる。その他の構成は実施例1の変形例1と同じであり説明を省略する。
[Modification 3 of Embodiment 1]
FIGS. 15B and 15C are cross-sectional views of a module according to a third modification of the first embodiment. As shown in FIGS. 15B and 15C, the
[実施例1の変形例4]
図16(a)は、実施例1の変形例4に係るモジュールの平面図、図16(b)は、図16(a)のA−A断面図である。図16(a)および図16(b)に示すように、電子部品20aと20bとの厚さが異なる。電子部品20aと20bとの間の絶縁層10にスリット41が設けられ、絶縁層10が二股形状となっている。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
[Modification 4 of Embodiment 1]
FIG. 16A is a plan view of a module according to a fourth modification of the first embodiment, and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 16A. As shown in FIGS. 16A and 16B, the
実施例1のように絶縁層10もスリット41が形成されていない場合、厚さの異なる電子部品20aおよび20bをダイパッド32に接合すると、絶縁層10に応力が加わる。また、電子部品20aおよび20bの間に樹脂が通過するときに絶縁層10に負荷が加わる。これにより、電子部品20aおよび20bの端子22aから22eと配線14a、14bまたはダイパッド32とが剥がる可能性がある。
When the
実施例1の変形例4では、電子部品20aと20bとの間の絶縁層10にスリット41を設ける。これにより、厚さの異なる電子部品20aおよび20bをダイパッド32に接合しても、絶縁層10に加わる応力を抑制できる。また、厚さが同じまたは異なる電子部品20aおよび20bの間に樹脂が通過するときに絶縁層10に負荷が加わることを抑制できる。よって、電子部品20aおよび20bの端子22aから22eと配線14a、14bまたはダイパッド32とが剥がることを抑制できる。
In the fourth modification of the first embodiment, the
図4(a)から図4(c)のようなリードフレーム30はトランジスタが実装される3本のリードを有する。ダイパッド32には電子部品20aの下面が固着される。リード34a(第1リード)は、ダイパッド32と近接して設けられたフレームパッド35a(第1フレームパッド)を有し、フレームパッド35aからダイパッド32と反対側に延伸する。リード34b(第2リード)は、ダイパッド32と近接して設けられたフレームパッド35b(第2フレームパッド)を有し、フレームパッド35bからダイパッド32と反対側に延伸する。リード34c(第3リード)はリード34aと34bの間に設けられ、ダイパッド32と一体に形成される。リード34a、34bおよび34cの延伸方向は製造誤差等を許容する範囲で略平行である。
The
このようなリードフレーム30に電子部品20aおよび20bを搭載し、リード34aから34cと電子部品20aおよび20bとを電気的に接続するためには、ボンディングワイヤ(金属細線)が用いられる。しかし、ボンディングワイヤは上方にループする形状となる。ボンディングワイヤを封止樹脂28から露出させないため、封止樹脂28が厚くなりモジュールが大型化する。
In order to mount the
実施例1およびその変形例によれば、図3(b)のようなシートモジュール11を形成する。シートモジュール11では、絶縁層10の下面に電子部品20aが搭載される。絶縁層10の上面を配線14a(第1配線)および配線14b(第2配線)が延伸する。配線14aは、端部にパッド15a(第1パッド)を有し、絶縁層10を貫通する貫通孔16a(第1貫通孔)を介して電子部品20aと電気的に接続される。配線14bは、端部にパッド15b(第2パッド)を有し、絶縁層10を貫通する貫通孔16b(第2貫通孔)を介して電子部品20aと電気的に接続される。パッド15aがフレームパッド35aに固着され、パッド15bがフレームパッド35bに固着される。これにより、封止樹脂28を薄くでき、モジュールを小型化できる。
According to the first embodiment and its modification, the
また、フレームパッド35aとリード34cとの間および/またはフレームパッド35bとリード34cとの間の絶縁層10に切込み40が設けられている。これにより、図10から図11(c)のように、樹脂27を注入するときに、空間55の絶縁層10に加わる負荷を抑制できる。
Further, a
実施例1の変形例1の図14(b)のように、パッド15aの上面とフレームパッド35aの下面が固着され、パッド15bの上面とフレームパッド35bの下面が固着される。パッド15aおよび15bは絶縁層10の上面に設けられているため、簡単にパッド15aおよび15bとフレームパッド35aおよび35bとを固着できる。
As shown in FIG. 14B of the first modification of the first embodiment, the upper surface of the
実施例1の変形例2および3の図15(a)から図15(c)のように、パッド15aの下面とフレームパッド35aの上面が固着され、パッド15bの下面とフレームパッド35bの上面が固着される。これにより、リード34aおよび34bを絶縁層10よりダイパッド32側に配置できる。よって、モジュールを小型化できる。
As shown in FIGS. 15A to 15C of Modifications 2 and 3 of
実施例1の変形例3の図15(b)および図15(c)のように、パッド15aおよび15bの下面はシム37a(第1シム)を介しフレームパッド35aの上面と固着され、パッド15bの下面はシム37b(第2シム)を介しフレームパッド35bの上面と固着される。これにより、リード34aから34cとダイパッド32との間の屈曲を小さくできる。
As shown in FIGS. 15B and 15C of the third modification of the first embodiment, the lower surfaces of the
実施例1の変形例1から3のように、シートモジュール11は1個の電子部品20を有してもよいし、実施例1およびその変形例4のように、シートモジュール11は複数の電子部品20aおよび20bを有してもよい。
As in the first to third modifications of the first embodiment, the
電子部品20、20aおよび20bは、パワー半導体素子であり、絶縁層10はポリイミドシートである。ポリイミドは耐熱性があり、リードフレーム30は放熱性が高い。これにより、パワー半導体素子を流れる電流を大きくすることができる。
The
図3(b)のように、下面に電子部品20aおよび20bが搭載され、上面に電子部品20aおよび20bに接続された配線14aおよび14bが設けられ、配線14aおよび14bの端部に近接して開口17aおよび17bが設けられた絶縁層10を有するシートモジュール11を準備する。図5から図7(b)のように、開口17aおよび17bにリード34aおよび34bの端部に設けられたフレームパッド35aおよび35bを挿入する。図8(a)および図9のように、開口17aおよび17bにリード34aおよび34bの端部のフレームパッド35aおよび35bが挿入された状態で、フレームパッド35aおよび35bを配線14aおよび14bと電気的に接続する。これにより、絶縁層10がリード34aおよび34bに対し動くことを抑制できる。よって、接合不良を抑制できる。
As shown in FIG. 3 (b),
開口17aおよび17bにリード34aおよび34bの端部のフレームパッド35aおよび35bを挿入する工程は、電子部品20aおよび20bの下面が固着されるダイパッド32と、リード34aおよび34bとを有するリードフレーム30を準備し、フレームパッド35aおよび35bを開口17aおよび17bに挿入した状態で、リードフレーム30にシートモジュール11を固定する工程を含む。これにより、接合不良を抑制できる。
The step of inserting the
図3(b)のように、配線14aのパッド15aと配線14bのパッド15bとの間に切込み40が設けられた絶縁層10を有するシートモジュール11を準備する。図5から図7(b)のように、リードフレーム30に、シートモジュール11を固定する。図10から図11(c)のように、シートモジュール11とリードフレーム30とを樹脂封止する。樹脂封止する工程において、溶融した樹脂27が切込み40を通過する。これにより、樹脂27による絶縁層10への負荷を抑制できる。
As shown in FIG. 3B, a
図11(a)および図11(b)のように、樹脂封止する工程において、ダイパッド32の上面と平行方向および/またはダイパッド32の下面から上面の方向に溶融した樹脂27が流れるように樹脂27を注入するゲート51が設けられた上金型50および下金型52(金型)を用いる。これにより、パッド15aおよび15bがフレームパッド35aおよび35bから剥がれることを抑制できる。
As shown in FIGS. 11A and 11B, in the resin sealing step, the
実施例1の変形例4の図16(a)および図16(b)のように、シートモジュール11では、絶縁層10の下面に電子部品20a(第1電子部品)および電子部品20b(第2電子部品)が搭載される。配線14aは貫通孔16aを介し電子部品20aと電気的に接続され、配線14bは貫通孔16bおよび/または16cを介し、電子部品20aおよび/または20bと電気的に接続される。このような電子部品20aと20bとの間の絶縁層10にスリット41が設けられる。これにより、絶縁層10に応力が加わることを抑制できる。よって、電子部品20aおよび20bと配線14a、14bまたはダイパッド32とが剥がることを抑制できる。
As shown in FIGS. 16A and 16B of the fourth modification of the first embodiment, in the
[実施例1の変形例5]
図17(a)は、実施例1の変形例5におけるシートモジュールの平面図である。図17(a)に示すように、実施例1の変形例5におけるシートモジュール11では、パッド15aおよび15bの先端に開口17aおよび17bをそれぞれ囲むように、それぞれ金属層18aおよび18bが設けられている。金属層18aおよび18bはパッド15aおよび15bと同じ材料からなり、配線14aおよび14bと同時に形成されている。これにより、パッド15aと金属層18aとは接続し一体に設けられ、パッド15bと金属層18bとは接続し一体に設けられている。その他の構成は実施例1の図3(b)と同じであり説明を省略する。
[Modification 5 of Embodiment 1]
FIG. 17A is a plan view of a seat module according to a fifth modification of the first embodiment. As shown in FIG. 17A, in the
図17(b)は、実施例1の変形例5におけるモジュールの製造方法を示す平面図である。図17(b)に示すように、図6から図8(b)と同様に、フレームパッド35aおよび35bを開口17aおよび17bにそれぞれ挿入し、パッド15aおよび15bとフレームパッド35aおよび35bとをそれぞれ接合する。その後、図17(a)における絶縁層10の4つの領域42をレーザ光、型抜き装置内またはカッター等を用い切断する。これにより、パッド15aと15bとの間に切込み40が形成される。パッド15aおよび15bの先端に、開口17aおよび17bを有する金属層18aおよび18bがそれぞれ残存し、開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bがそれぞれ挿入されている。その他の構成は実施例1の図9と同じであり説明を省略する。
FIG. 17B is a plan view illustrating the module manufacturing method in the fifth modification of the first embodiment. As shown in FIG. 17B, similarly to FIGS. 6 to 8B,
[実施例1の変形例6]
図18(a)は、実施例1の変形例6におけるシートモジュールの平面図である。図18(a)に示すように、実施例1の変形例6におけるシートモジュール11では、領域42が開口17cのY方向の辺とほぼ同一直線状に2箇所設けられている。その他の構成は実施例1の変形例5の図17(a)と同じであり説明を省略する。
[Modification 6 of Embodiment 1]
FIG. 18A is a plan view of the seat module according to the sixth modification of the first embodiment. As shown in FIG. 18A, in the
図18(b)は、実施例1の変形例6におけるモジュールの製造方法を示す平面図である。図18(b)に示すように、図18(a)における絶縁層10の2つの領域42をレーザ光、型抜き装置内またはカッター等を用い切断する。これにより、切込み40は形成されず、絶縁層10からパッド15a、15b、金属層18aおよび18bが延出する。金属層18aおよび18bの開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bがそれぞれ挿入されている。その他の構成は実施例1の変形例5の図17(b)と同じであり説明を省略する。
FIG. 18B is a plan view illustrating the method for manufacturing the module in Modification 6 of Example 1. As shown in FIG. 18B, the two
[実施例1の変形例7]
図19(a)は、実施例1の変形例7におけるシートモジュールの平面図である。図19(a)に示すように、実施例1の変形例7におけるシートモジュール11では、パッド15aおよび15bと金属層18aおよび18bとが空間18cを介しそれぞれ分離している。パッド15aおよび15bと金属層18aおよび18bとは同じ材料からなってもよいし、異なる材料からなってもよい。その他の構成は実施例1の変形例5の図17(a)と同じであり説明を省略する。
[Variation 7 of Embodiment 1]
FIG. 19A is a plan view of a seat module according to a seventh modification of the first embodiment. As shown in FIG. 19A, in the
図19(b)は、実施例1の変形例7におけるモジュールの製造方法を示す平面図である。図19(b)に示すように、図19(a)における絶縁層10の4つの領域42をレーザ光、型抜き装置内またはカッター等を用い切断する。これにより、パッド15aと15bとの間に切込み40が形成される。パッド15aおよび15bの先端に金属層18aおよび18bがそれぞれ接合されている。これにより、金属層18aおよび18bは残存する。金属層18aおよび18bの開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bがそれぞれ挿入されている。その他の構成は実施例1の変形例5の図17(b)と同じであり説明を省略する。
FIG. 19B is a plan view illustrating the method for manufacturing the module in Modification 7 of Example 1. As shown in FIG. 19B, the four
[実施例1の変形例8]
図20(a)は、実施例1の変形例8におけるシートモジュールの平面図である。図20(a)に示すように、実施例1の変形例8におけるシートモジュール11では、領域42が開口17cのY方向の辺とほぼ同一直線状に2箇所設けられている。その他の構成は実施例1の変形例6の図19(a)と同じであり説明を省略する。
[Eighth Modification of First Embodiment]
FIG. 20A is a plan view of the seat module according to the eighth modification of the first embodiment. As shown in FIG. 20A, in the
図20(b)は、実施例1の変形例8におけるモジュールの製造方法を示す平面図である。図20(b)に示すように、図20(a)における絶縁層10の2つの領域42をレーザ光、型抜き装置内またはカッター等を用い切断する。これにより、切込み40は形成されず、絶縁層10からパッド15aおよび15bが延出する。金属層18aおよび18bは、パッド15aおよび15bからそれぞれ分離される。その他の構成は実施例1の変形例6の図19(b)と同じであり説明を省略する。
FIG. 20B is a plan view illustrating the manufacturing method of the module according to the eighth modification of the first embodiment. As shown in FIG. 20B, the two
実施例1の変形例5から8のように、開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bをそれぞれ挿入するときに、開口17aおよび17bを囲むように絶縁層10に金属層18aおよび18bがそれぞれ設けられている。すなわち、金属層18aおよび18bは、パッド15aおよび15bに近接する開口17aおよび17bを囲むように絶縁層10に設けられている。これにより、絶縁層10が可撓性を有しても、金属層18aおよび18bが絶縁層10を補強する。このため、開口17aおよび17bへのフレームパッド35aおよび35bの挿入が容易となる。
As in Modifications 5 to 8 of
金属層18aおよび18bの幅は開口17aおよび17bの最小幅より小さいことが好ましい。これにより、シートモジュールの小型化が可能となる。金属層18aおよび18bが絶縁層10を補強するため、金属層18aと18bと開口17aおよび17bとの距離は開口17aおよび17bの最小幅より小さいことが好ましい。また、金属層18aと18bとパッド15aおよび15bとの空間18cの幅は、開口17aおよび17bの最小幅より小さいことが好ましい。
The width of the
実施例1の変形例5および6では、パッド15aおよび15bと金属層18aおよび18bとが接続されている。これにより、パッド15aおよび15bに加え金属層18aおよび18bの一部がフレームパッド35aおよび35bとそれぞれ接合するため、接合強度を大きくできる。
In Modifications 5 and 6 of
実施例1の変形例7および8では、パッド15aおよび15bと金属層18aおよび18bとがそれぞれ分離されている。これにより、開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bをそれぞれ挿入するときに、パッド15aおよび15bに対し金属層18aおよび18bがそれぞれ動きやすい。これにより、開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bをそれぞれ挿入するときに、開口17aおよび17bが自由に動くため、開口17aおよび17bにフレームパッド35aおよび35bをそれぞれ挿入しやすくなる。
In the modified examples 7 and 8 of the first embodiment, the
実施例1の変形例5および7では、領域42における金属層18aおよび18bの幅が小さい。実施例1の変形例6および8では、領域42におけるパッド15aおよび15bの幅が大きい。絶縁層10を切断する領域に金属層が接合されていると、絶縁層10の切断が難しくなる。よって、実施例1の変形例5および7では、実施例1の変形例6および8に比べ、領域42における絶縁層10の切断が容易となる。
In the modified examples 5 and 7 of the first embodiment, the widths of the
実施例1の変形例6および8では、パッド15aおよび15bの先端に絶縁層10が設けられていない。よって、図11(a)から図11(b)のように、樹脂封止のときに、絶縁層10により樹脂の流れが阻害されることを抑制できる。実施例1の変形例8では、パッド15aおよび15bの先端に金属層18aおよび18bが設けられていない。よって、樹脂封止のときに、金属層18aおよび18bによる樹脂の流れが阻害されることを抑制できる。
In the modified examples 6 and 8 of the first embodiment, the insulating
実施例1およびその変形例では、パワー半導体素子を搭載するパワーモジュールを例に説明したが、パワー半導体素子以外の電子部品を搭載するモジュールでもよい。 In the first embodiment and its modifications, a power module on which a power semiconductor element is mounted has been described as an example, but a module on which electronic components other than the power semiconductor element are mounted may be used.
図21(a)は、実施例2に係るシートモジュールの平面図、図21(b)は、図21(a)の電子部品周辺の拡大図である。図22は、図21(a)のA−A断面図である。絶縁層110の平面方向のうち端子122aから端子122bの方向をX方向、X方向に直交する方向をY方向、絶縁層110の厚さ方向をZ方向とする。図21(a)および図21(b)では、絶縁層110、配線114a、114b、開口115、貫通孔116aから116c、電子部品120a、120b、端子122aおよび122bを図示する。図21(a)および図21(b)では、貫通孔116a、116bおよび116cの個数をそれぞれ1個、16個および1個として図示し、図22では、貫通孔116bの個数を2個として図示しているが、貫通孔116aから116cの個数は任意に設定できる。例えば、貫通孔116aおよび116cは2個以上でもよいし、貫通孔116bは1個でもよい。
FIG. 21A is a plan view of the seat module according to the second embodiment, and FIG. 21B is an enlarged view around the electronic component of FIG. FIG. 22 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Of the planar direction of the insulating
図21(a)から図22に示すように、絶縁層110の下面に接合層112が設けられている。絶縁層110は、ポリイミド層等の可撓性を有する樹脂絶縁層である。接合層112の下面に電子部品120aおよび120bが搭載されている。接合層112は例えばエポキシ樹脂接着剤等の樹脂接着剤であり、絶縁層110と電子部品120aおよび120bとを接合する。絶縁層110の厚さは例えば20μmから50μmである。接合層112の厚さは例えば5μmから20μmであり、絶縁層110の厚さより小さい。
As shown in FIGS. 21A to 22, a
電子部品120aおよび120bは、パワー素子であり、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタまたはFET(Field Effect Transistor)等のトランジスタまたはダイオードである。トランジスタまたはダイオードには、Si、GaNまたはSiC等の半導体が用いられる。電子部品120aおよび120bは、ベアチップ状態で絶縁層110に実装されている。電子部品120aおよび120bは、ベアチップが封止されて実装されたパッケージでもよい。図21(a)および図22の例では、電子部品120aは、上面と下面との間に電流が流れる縦型のSiCトランジスタのベアチップである。電子部品120bは、上面と下面との間に電流が流れる縦型のダイオードである。
The
電子部品120aの上面に端子122aおよび122bが設けられ、下面に端子122cが設けられている。端子122a、122bおよび122cはそれぞれゲート端子、ソース端子およびドレイン端子である。電子部品120bの上面に端子122dが設けられ、下面に端子122eが設けられている。端子122dおよび122eはそれぞれアノード端子およびカソード端子である。端子122aから122eは、電子部品120aおよび120bを製造する工程において、予め形成されたものであり、例えば銅、金またはアルミニウム等の金属層である。
絶縁層110および接合層112を貫通する貫通孔116aから116cが設けられている。貫通孔116aは1個設けられ、貫通孔116bは2つの端子122bに各々6個設けられている。ソース端子およびドレイン端子には大電流が流れる。ゲート端子は制御端子であるため、大きな電流は流れない。このため、端子122aは端子122bより小さい。また、貫通孔116aの総面積は貫通孔116bの総面積より小さい。貫通孔116aから116cの大きさは例えば30μmから500μmである。
Through
貫通孔116aから116cの内面および絶縁層110上に配線114aおよび114bが設けられている。配線114aは貫通孔116aを介し端子122a(ゲート端子)に電気的に接続される。配線114bは貫通孔116bを介し端子122b(ソース端子)に電気的に接続され、貫通孔116cを介し端子122d(アノード端子)に電気的に接続される。配線114aおよび114bは銅層等の金属層からなる導電パターンである。配線114aおよび114bの厚さは、大電流が流れることから例えば50μmから300μmであり絶縁層110の厚さより大きい。配線114aおよび114bの厚さは、10μm程度まで薄くてもよい。絶縁層110の下側辺側に近接して、2つのパッド113aと113bが設けられ、配線114aおよび114bは、前記パッド113a(ゲートパッドGP)およびパッド113b(ソースパッドSP)から上側側辺に延在されている。ゲート端子、ソース端子と接続される部分を、パッドと呼ぶが、ここでは、パッドも含めた導電パターン全体を配線と呼んでいる。
電子部品120aおよび120b下に金属層126が設けられている。金属層126は、接合層124を介し端子122c(ドレイン端子)および端子122e(カソード端子)と電気的に接続されている。接合層124は、例えば銅ペーストまたは銀ペースト等の金属ペーストまたは半田等の導電性接合層である。金属層126は、例えば銅層、アルミニウムまたは金を主材料とした金属層であり、トランジスタパッケージに採用されるリードフレームにおけるトランジスタチップが固着されるアイランドと呼ばれるダイパッドである。金属層126にはグランド電位が供給される。なお、金属層126の具体例は、後述する。また、封止樹脂が設けられる前の、絶縁層110に配線114a、114b、電子部品120aおよび120bが設けられたシートをシートモジュール111と呼ぶ。
A
金属層126上に電子部品120a、120b、絶縁層110、配線114aおよび114bを覆うように封止樹脂128が設けられている。封止樹脂128は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂であり、例えばエポキシ樹脂またはフェノール樹脂である。
A sealing
端子122aと122bとの間に、絶縁層110および接合層112を貫通する開口115が設けられている。この開口115はスリット状であり、開口115のX方向の幅は例えば5μmから50μmであり、Y方向の長さは例えば100μm以上である。
An
貫通孔116aは、端子122aと配線114aとがコンタクトする面積が小さい。このため、絶縁層110、配線114aおよび金属層126等の熱膨張係数の違いから、貫通孔116aに負荷が加わり、接続部の亀裂および/または膜剥がれなどが発生する。よってこれらを抑制するため、開口115(スリット)を設けることで、その応力を緩和させることができる。
The through
図23(a)から図24(b)は、実施例2に係るモジュールの製造方法を示す断面図である。図23(a)に示すように、絶縁層110の下面に接合層112を塗布する。接合層112の塗布は、例えばスピンコート法、スプレコート法またはインクジェット法を用いる。なお、予め接合層112が形成された絶縁層110を用意してもよい。また接合層112は、絶縁層110の全域ではなく、電子部品120aおよび120bを実装する領域に部分的に形成してもよい。
FIGS. 23A to 24B are cross-sectional views illustrating a module manufacturing method according to the second embodiment. As shown in FIG. 23A, a
図23(b)に示すように、絶縁層110および接合層112を貫通する貫通孔116aから116cを形成する。貫通孔116aから116cは、例えば紫外線、可視光または赤外線のレーザ光117を照射することにより形成する。
As shown in FIG. 23B, through
図23(c)に示すように、接合層112の下面に電子部品120aおよび120bを仮接着させる。その後、熱処理することにより、接合層112を硬化させ電子部品120aおよび120bと絶縁層110とを接合する。これにより、電子部品120aおよび120bを絶縁層110に固定する。熱処理は例えば200℃から300℃の温度で実施する。この状態で、電子部品120aおよび120bの端子122a、122bおよび122dはそれぞれ貫通孔116a、116bおよび116cに露出する。なお、図23(b)のレーザ加工を行わず、電子部品120aおよび120bを絶縁層110に接着固定してから、貫通孔116aから116cを開口してもよい。ただし、この場合、電子部品120aおよび120bには、レーザによる熱負荷が加わる。よって、電子部品120aおよび120bを絶縁層110に搭載する前に貫通孔116aから116cを形成することが好ましい。
As shown in FIG. 23C, the
図23(d)に示すように、絶縁層110の上面、貫通孔116aから116cの内面に配線114aおよび114bを形成する。配線114aおよび114bの形成方法を説明する。絶縁層110の上面、貫通孔116aおよび116bの内面にシード層を形成する。シード層は、例えばスパッタリング法を用い形成する。シード層は、例えば絶縁層110側からチタン層および銅層等の金属層である。そして、形成されたシード層の上面に、電解メッキ法でメッキ層を形成する。メッキ層は例えば銅層等の金属層である。メッキ層は、例えばシード層に電流を供給することによる電解メッキ法を用い形成する。シード層およびメッキ層により配線114aおよび114bが形成される。なお、メッキ層を絶縁層110の全面に形成した後、フォトリソグラフィ法およびエッチング法を用いメッキ層をパターニングしてもよい。あるいは、絶縁層110に、フォトリソグラフィ法を用い、配線114aおよび114bの形成領域に開口を有するフォトレジストを形成する。その後、フォトレジストの開口にメッキ層を形成してもよい。
As shown in FIG. 23D, wirings 114a and 114b are formed on the upper surface of the insulating
図24(a)に示すように、絶縁層110および接合層112を貫通する開口115を形成する。開口115は、例えば紫外線、可視光または赤外線のレーザ光113を照射することにより形成する。開口115は、図23(b)において貫通孔116aから116cの形成と同時に行ってもよい。電子部品120aおよび120bを絶縁層110に搭載した後に開口115を形成すると、電子部品120aおよび120bに熱が加わり電子部品120aおよび120bが劣化することがある。開口115を図23(b)と同時に形成すると、電子部品120aおよび120bの劣化を抑制できる。図23(b)において開口115を形成すると、図23(c)において、開口115を介して絶縁層110の電子部品120aおよび120b側にメッキ液が侵入し、メッキ層が形成されることがある。このような不具合を抑制するため、配線114aおよび114bを形成する前に開口115をフォトレジストまたはフィルム等で覆ってもよい。開口115は、カッターなどで切り目を入れることで形成してもよい。
As shown in FIG. 24A, an
図24(b)に示すように、端子122cおよび122eと金属層126とを接合する。接合方法として、端子122cおよび122eの下面または金属層126の上面に接合層124を塗布する。接合層124は、半田または導電性ペーストであり、例えば印刷法、スピンコート法、スプレコート法またはインクジェット法を用いて形成する。続いて、接合層124と端子122c、122eおよび金属層126とを接触させ、熱処理することで、接合層124を焼成し、端子122cおよび122eと金属層126を接合する。これにより、端子122cおよび122eと金属層126とが熱的、機械的かつ電気的に接合し固定される。熱処理温度は例えば180℃から300℃程度であり、絶縁層110および接合層112が軟化しない程度の温度とする。その後、封止樹脂128を形成してもよい。これにより、実施例2に係るモジュールが完成する。
As shown in FIG. 24B, the
図25(a)および図25(b)は、比較例1に係るモジュールの断面図である。図25(a)に示すように、比較例1では、絶縁層110および接合層112に開口115が設けられていない。図25(b)に示すように、電子部品120aに大きな電流が流れると、電子部品120a、120b、配線114aおよび114bが発熱する。このとき、各部材の熱膨張係数の違いにより、全体に反りが発生する。比較例1では、銅層等の配線114aおよび114bの線熱膨張係数に比べ樹脂等の絶縁層110および接合層112の線熱膨張係数が大きいため、絶縁層110および接合層112は、上面が凹となり下面が凸となるように反る。樹脂である接合層112の温度が高くなると、接合層112の接合力が弱くなる。特に、端子122aと配線114aとの接触面積が小さいため、接合力は弱く、箇所144のように配線114aが端子122aから剥がれたり、貫通孔116a内の配線114aにクラックが発生してしまう可能性がある。これにより、端子122aと配線114aとが断線または高抵抗となり、コンタクト不良が発生してしまう可能性がある。
FIGS. 25A and 25B are cross-sectional views of the module according to Comparative Example 1. FIG. As shown in FIG. 25A, in Comparative Example 1, the
実施例2によれば、電子部品120a(第1電子部品)は、上面に端子122a(第1端子)および端子122b(第2端子)を有し、絶縁層110(樹脂絶縁層)の下面に搭載されている。接合層112(樹脂接合層)は、絶縁層110の下面と電子部品120aの上面とを接合する。配線114a(第1配線)は、絶縁層110および接合層112を貫通する1または複数の貫通孔116a(第1貫通孔)の内面および絶縁層110の上面に設けられ、端子122aに接続する。配線114b(第2配線)は、絶縁層110および接合層112を貫通する1または複数の貫通孔116b(第2貫通孔)の内面および絶縁層110の上面に設けられ、端子122bに接続する。端子122aと122bとの間かつ配線114aと配線114bとの間には端子および/または配線等の金属層は設けられていない。
According to the second embodiment, the
このようなモジュールにおいて、端子122aと122bとの間かつ配線114aと配線114bとの間に絶縁層110および接合層112を貫通する開口115が設けられている。これにより、貫通孔116aにおける絶縁層110および接合層112の応力が緩和される。よって、比較例1のような配線114aが端子122aから剥がれることを抑制できる。
In such a module, an
開口115は、貫通孔116aと配線114bとの距離が最も近い貫通孔116aと配線114bとの間に、若干の長さをもって設けられている。これにより、貫通孔116aにおける絶縁層110および接合層112の応力をより緩和できる。
The
開口115のY方向の長さは貫通孔116aおよび116bの少なくとも一方のY方向の長さより大きい。すなわち、図21(b)に示すように、開口115の+Y端141aは貫通孔116aの+Y端140a(最も外側の端)より+Y側(外側)に位置し、開口115の−Y端141bは貫通孔116aの−Y端140b(最も外側の端)より−Y側(外側)に位置する。これにより、貫通孔116aに加わる応力を緩和できる。なお、貫通孔116aが複数の場合、開口115の+Y端141aは、複数の貫通孔116aのうち最も+Y側の貫通孔116aの+Y端より+Y側に位置し、開口115の−Y端141bは、複数の貫通孔116aのうち最も−Y側の貫通孔116aの−Y端より−Y側に位置することが好ましい。
The length of the
開口115は、電子部品120aと重なり、電子部品120aの外側の領域には重ならない。すなわち、開口115の+Y端141aおよび−Y端141bは電子部品120aに重なる。これにより、接合層112による電子部品120aと絶縁層110との接着を確保できるため、開口115による絶縁層110の強度の低下を抑制でき、図24(a)および図24(b)の製造工程中におけるハンドリングによる絶縁層110の破損等を抑制できる。また、絶縁層110の剥がれを抑制するため、開口115の+Y端141aから電子部品120aの+Y側の辺までの距離La、および開口115の−Y端141bから電子部品120aの−Y側の辺までの距離Lbは、各々0.1mm以上であることが好ましい。
The
電子部品120aは、トランジスタであり、端子122aはトランジスタの制御端子であり、端子122bはトランジスタの制御端子以外の端子(例えばソース端子)である。トランジスタは、制御端子には大きな電流が流れない。このため、1または複数の貫通孔116aが端子122aに接続する合計の接合面積は、1または複数の貫通孔116bが端子122bに接続する合計の面積より小さい。よって、貫通孔116aに応力が加わりやすく、配線114aが端子122aから剥がれたり、貫通孔116a内のクラックなどによる不良が発生しやすくなる。そこで、開口115を設けることが好ましい。制御端子は、ゲート端子またはベース端子であり、制御端子以外の端子はソース端子、エミッタ端子、ドレイン端子またはコレクタ端子である。
The
配線114aおよび114bの各々の厚さは、絶縁層110および接合層112の合計の厚さより大きいことが好ましい。これにより、電子部品120aからの放熱性を向上できる。また、絶縁層110および接合層112等の温度上昇を抑制できるため、電子部品120aに供給する電流を大きくできる。しかし、配線114aおよび114bと絶縁層110および接合層112との熱応力が大きくなる。よって、厚い配線114aおよび114bによる応力も、開口115を設けることで緩和することができる。配線114aおよび114bの厚さは、絶縁層110および接合層112の合計の厚さの1.5倍以上が好ましく、2倍以上がより好ましい。
The thickness of each of the wirings 114a and 114b is preferably larger than the total thickness of the insulating
電子部品120b(第2電子部品)は、例えばダイオードであり、上面に端子122d(第3端子)を有し、絶縁層110の下面に搭載されている。配線114b(第1配線および第2配線の少なくとも一方)は、端子122dと端子122b(第1端子および第2端子の対応する少なくとも一方)とを接続する。厚い配線114bを用いることにより、端子122bと端子122d間の電流容量を大きくできる。
The
[実施例2の変形例1]
図26(a)および図26(b)は、実施例2の変形例1および2に係るモジュールの平面図である。図26(b)は、電子部品120a付近の拡大図である。図26(a)に示すように、実施例2の変形例1では、開口115は、絶縁層110を配線114aが設けられた領域と配線114bが設けられた領域との間を通過し、絶縁層110の上端から下端まで延在し、絶縁層110を2つの領域に分断するように設けられている。開口115が絶縁層110を分断することで、貫通孔116aに加わる絶縁層110および接合層112の応力をより緩和できる。絶縁層110の強度は弱くなるため、製造工程中におけるハンドリング性は悪化する。この場合、配線114aおよび114bが形成された絶縁層110に電子部品120aおよび120bを固着した後に、開口115をレーザ光等を用い形成するとよい。
[
FIGS. 26A and 26B are plan views of modules according to
[実施例2の変形例2]
図26(b)に示すように、実施例2の変形例2では、開口115の+Y端141aは電子部品120aの+Y側の辺より+Y側に位置し、開口115の−Y端141bは電子部品120aの−Y側の辺より−Y側に位置する。すなわち、開口115は、電子部品120aの+Y端から−Y端に渡り設けられ、かつY方向の電子部品120aの長さより大きく設けられ、電子部品120a内の配線114aと配線114bとの間を分断するように設けられている。しかし、開口115は絶縁層110を分断はしていない。開口115が電子部品120aより大きいことで、貫通孔116aに加わる絶縁層110および接合層112の応力をより緩和できる。開口115が絶縁層110を分断しないことで、製造工程中におけるハンドリング性を向上できる。
[Modification 2 of Embodiment 2]
As shown in FIG. 26B, in the second modification of the second embodiment, the +
実施例2の変形例1および2によれば、開口115を電子部品120aに投影した領域は電子部品120aを2つの領域に分割する。これにより、貫通孔116aに加わる絶縁層110および接合層112の応力をより緩和できる。
According to the first and second modifications of the second embodiment, the region where the
[実施例2の変形例3]
図27は、実施例2の変形例3に係るモジュールの断面図である。図27に示すように、絶縁層110上に接合層112を用い電子部品120aおよび120bが搭載されている。電子部品120aは例えば横型のGaNトランジスタであり、電子部品120bは横型のダイオードである。この横型のGaNトランジスタの場合、ゲート端子、ソース端子およびドレイン端子が全て電子部品120aの下面に設けられている。図27では、電子部品120aの下面に端子122aおよび122bが設けられている。端子122aおよび122bはそれぞれゲート端子およびソース端子であり、断面を図示しない電子部品120aの下面の位置にドレイン端子が設けられている。横型のダイオードである電子部品120bの下面は端子122dおよび122eが設けられている。端子122dおよび122eはカソード端子およびアノード端子である。
[Modification 3 of Embodiment 2]
FIG. 27 is a cross-sectional view of a module according to a third modification of the second embodiment. As shown in FIG. 27,
絶縁層110の下面には配線114aから114cが設けられている。配線114aは、貫通孔116aを介し電子部品120aの端子122a(ゲート端子)に接続されている。配線114bは貫通孔116bを介し電子部品120aの端子122b(ソース端子)に接続され、貫通孔116cを介し電子部品120b(ダイオード)の端子122d(アノード端子)に接続されている。配線114cは貫通孔116dを介し電子部品120bの端子122e(カソード端子)に接続されている。配線114aと114bとの間において、および配線114bと114cとの間において、絶縁層110および接合層112を取り除くように各々開口115が設けられている。
電子部品120aおよび120bの上面(ベアチップの裏面)は、接合層124により金属層132の下面に接合されている。絶縁基板130の下面および上面には金属層132および134が設けられている。絶縁基板130は、例えばセラミックス基板であり、金属層132および134は例えば銅層である。絶縁基板130、金属層132および134は電子部品120aおよび120bの熱を放出するシートシンクとして機能する。接合層124は、例えば樹脂接着剤または金属ペースト等の導電性接着剤である。絶縁層110と絶縁基板130との間は封止部材138が充填されていてもよい。封止部材138は、例えば樹脂等の絶縁体であり電子部品120aおよび120bを封止する。その他の構成は実施例2と同じであり説明を省略する。このように、セラミックス基板である絶縁基板130が例えばベアチップである電子部品120aの裏面に配置されたモジュールであっても、図21(a)および図21(b)において示した開口115が、貫通孔116a(ゲート端子用の貫通孔)と端子122b(ソース端子)との間に設けられているため、貫通孔116aにおけるゲート端子のコンタクトの信頼性が向上する。
The upper surfaces (back surfaces of the bare chips) of
[実施例2の変形例4]
図28は、実施例2の変形例4に係るモジュールの断面図である。図28に示すように、絶縁層110上に接合層112を用い電子部品120aから120dが搭載されている。電子部品120aは例えば横型GaNトランジスタである。電子部品120bは例えばダイオードである。電子部品120cは例えばディスクリートのチップ抵抗、チップコンデンサおよび/またはチップインダクタである。配線114は、貫通孔116を介し電子部品120aから120dの電極122および123に接続される。電子部品120cでは、5面に電極123が設けられており、配線114および114cは電極123に接続する。電子部品120dは例えば集積回路であり、トランジスタ等のパワー素子を駆動するドライバである。絶縁層110上に電子部品120aから120dを覆うように封止部材138が設けられている。封止部材138は、例えば樹脂等の絶縁体であり電子部品120aから120dを封止する。その他の構成は実施例2の変形例3と同じであり説明を省略する。
[Modification 4 of Embodiment 2]
FIG. 28 is a cross-sectional view of a module according to Modification 4 of Example 2. As shown in FIG. 28,
実施例2の変形例3では、絶縁基板130、金属層132および134を設けることで、電子部品120aおよび120bの放熱性を高めることができる。よって、電子部品120aおよび120bが取り扱う電力を1KW以上とすることができる。
In the third modification of the second embodiment, the heat dissipation of the
実施例2の変形例4では、多くの電子部品120aから120dを有するモジュールを実現できる。
In the fourth modification of the second embodiment, a module having many
[実施例2の変形例5]
図29は、実施例2の変形例5に係るシートモジュールの平面図である。図29に示すように、絶縁層110には、電子部品120a(例えばトランジスタ)が搭載され、電子部品120b(例えばダイオード)は搭載されていない。その他の構成は実施例2と同じであり説明を省略する。実施例2の変形例5のように、絶縁層110に搭載される電子部品120aは1個でもよい。
[Modification 5 of Embodiment 2]
FIG. 29 is a plan view of a seat module according to a fifth modification of the second embodiment. As shown in FIG. 29, the
[実施例2の変形例6]
実施例2の変形例6は、プリント基板の孔にリードを挿入する挿入タイプのパッケージ(例えばTO(Transistor Outline)パッケージ)に、シートモジュール111を搭載する例である。
[Modification 6 of Embodiment 2]
The sixth modification of the second embodiment is an example in which the
図30(a)は実施例2の変形例6におけるリードフレームの平面図、図30(b)および図30(c)は、図30(a)のA−A断面図およびB−B断面図である。図30(a)から図30(c)に示すように、リードフレーム150は、主に銅からなり、ダイパッド152(アイランドともいう)およびリード154aから154cを有する。ダイパッド152は、±Z面が平坦な金属板である。ダイパッド152から−Y方向に延伸するリード154cはドレインリードDLである。リード154aはダイパッド152に接続部153により接続されている。リード154cの±X方向にリード154aおよび154bがダイパッド152と独立に設けられている。
30A is a plan view of a lead frame according to a sixth modification of the second embodiment, and FIGS. 30B and 30C are cross-sectional views taken along line AA and line BB of FIG. 30A. It is. As shown in FIGS. 30A to 30C, the
リード154aおよび154bの+Y端はパッド155aおよび155bである。パッド155aおよび155bの±Z面のうち、後述するようにパッド113aおよび113bが接続する−Z面は平坦である。パッド113aおよび113bがパッド155aおよび155bの+Z面に接続する場合、パッド155aおよび155bの+Z面を平坦とする。リード154aおよび154bはそれぞれゲートリードGLおよびソースリードSLである。トランジスタがバイポーラトランジスタまたはIGBTの場合、リード154a、154bおよび154cは、それぞれベースリードBL、エミッタリードELおよびコレクタリードELである。
The + Y ends of the
ダイパッド152の領域152aはベアチップ等の電子部品120aおよび120bの実装領域である。領域152bは、実装領域でもよいが、放熱およびヒートシンク領域でもよい。ダイパッド152はリード154aから154cより厚い。リード154aから154cはダイパッド152の+Z面より+Z側に設けられている。
A
図31は、実施例2の変形例6に係るモジュールの平面図である。図31に示すように、リードフレーム150にシートモジュール111が搭載される。電子部品120aおよび120bの−Z面はダイパッド152の+Z面に例えばロウ材、導電性ペーストにより固着される。シートモジュール111のパッド113aおよび113b(図29参照)の+Z面はそれぞれパッド155aおよび155bの−Z面に、半田、導電性ペーストまたはスポット溶接を用い固着される。この固着には半田または導電性ペーストを用いることが好ましい。シートモジュール111およびリード154aから154c以外のリードフレーム150は封止樹脂により封止されてもよい。
FIG. 31 is a plan view of a module according to a modification 6 of the second embodiment. As shown in FIG. 31, the
電子部品120aの端子122c(ドレイン端子)および電子部品120bの端子122e(カソード端子)は、ダイパッド152および接続部153を介しリード154c(ドレインリードDL)に電気的に接続される。電子部品120aの端子122a(ゲート端子)は、配線114a、パッド113a(ゲートパッドGP)およびパッド155aを介しリード154a(ゲートリードGL)に電気的に接続される。電子部品120aの端子122b(ソース端子)は、配線114b、パッド113b(ソースパッドSP)およびパッド155bを介しリード154b(ソースリードSL)に電気的に接続される。
Terminal 122c (drain terminal) of
[実施例2の変形例7]
実施例2の変形例7は、リードが折り曲げられ、プリント基板の表面にリードを固定する表面実装タイプのパッケージ(例えばSOP(Small Outline Package))に、シートモジュールを搭載する例である。
[Variation 7 of Embodiment 2]
The seventh modification of the second embodiment is an example in which the sheet module is mounted on a surface mounting type package (for example, SOP (Small Outline Package)) in which the leads are bent and the leads are fixed to the surface of the printed circuit board.
図32(a)は、実施例2の変形例7におけるシートモジュールの平面図、図32(b)は、図32(a)のA−A断面図である。図32(a)および図32(b)に示すように、シートモジュール111では、絶縁層110の下面に接合層112により電子部品120aが搭載されている。絶縁層110の上面に配線114aおよび114bが設けられている。配線114aおよび114bは、それぞれ貫通孔116aおよび116bを介し端子122aおよび122bに接続されている。なお、図32(b)では、複数の貫通孔116bを1個で図示している。
FIG. 32A is a plan view of a seat module according to a seventh modification of the second embodiment, and FIG. 32B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIGS. 32A and 32B, in the
配線114aと114bとの間の絶縁層110にはL字状の開口115が設けられている。配線114aおよび114bは+X方向に延伸する。配線114aおよび114bの先端はパッド113aおよび113bである。パッド113aおよび113bには絶縁層110および接合層112を貫通する貫通孔116eおよび116fが設けられている。
An L-shaped
図33(a)は、実施例2の変形例7におけるリードフレームの平面図、図33(b)は、図33(a)のA−A断面図である。リードフレーム150はダイパッド152およびリード154aから154cを有している。リード154cはダイパッド152から−X方向に引き出され−Z方向に屈折しさらに−X方向に屈折する。
FIG. 33A is a plan view of a lead frame according to a seventh modification of the second embodiment, and FIG. 33B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. The
リード154aおよび154bはダイパッド152から分離している。リード154aおよび154bの−X端はパッド155aおよび155bである。パッド155aおよび155bはダイパッド152より厚い。リード154aおよび154bは、パッド155aおよび155bから+X方向に延伸し−Z方向に屈折し、さらに+X方向に屈折する。リード154aおよび154bは、大電流が流れるため、各々櫛状に複数に分けられている。リード154aから154cの端部の−Z面がプリント基板の表面に実装される。
図34(a)は、実施例2の変形例7におけるモジュールの平面図、図34(b)は、図34(a)のA−A断面図である。図34(a)および図34(b)に示すように、リードフレーム150上にシートモジュール111が実装される。電子部品120aの端子122cは接合層124aを介しダイパッド152に接合される。貫通孔116e内の配線114aは接合層124bを介しパッド155aに接合される。貫通孔116f内の配線114bは接合層124bを介しパッド155bに接合される。接合層124aおよび124bは、例えば半田または導電性ペーストである。
FIG. 34A is a plan view of a module according to a modification 7 of the second embodiment, and FIG. 34B is a cross-sectional view taken along a line AA in FIG. As shown in FIGS. 34A and 34B, the
電子部品120aの端子122a(ゲート端子)は、配線114a、パッド113a、接合層124b、パッド155aを介しリード154a(ゲートリードGL)に電気的に接続される。電子部品120aの端子122b(ソース端子)は、配線114b、パッド113b、接合層124b、パッド155bを介しリード154b(ソースリードSL)に電気的に接続される。電子部品120aの端子122c(ドレイン端子)は、接合層124a、ダイパッド152を介しリード154c(ドレインリードDL)に電気的に接続される。リード154a、154bおよび154cは、ベースリードBL、エミッタリードELおよびコレクタリードCLでもよい。
A terminal 122a (gate terminal) of the
実施例2の変形例3のように、シートモジュール111は、樹脂またはセラミックスからなる少なくとも1層の絶縁層を有する基板上に設けられた導電パターン上に実装されてもよい。実施例2の変形例5および6のように、シートモジュール111は、金属板を抜き打ち加工またはエッチング加工されたリードフレームのダイパッド152に実装されてもよい。シートモジュール111は、樹脂材料で絶縁処理された金属基板(例えば銅またはアルミニウムを主材料とする)に実装されてもよい。シートモジュール111は、導電性を有する金属板(例えば銅、アルミニウム、鉄またはステンレスを主材料とする)上に実装されていてもよい。なお、金属基板および金属板の平面形状は例えば矩形または楕円形である。
As in the third modification of the second embodiment, the
実施例2およびその変形例では、パワー半導体素子を搭載するパワーモジュールを例に説明したが、パワー半導体素子以外の電子部品を搭載するモジュールでもよい。 In the second embodiment and its modifications, a power module on which a power semiconductor element is mounted has been described as an example, but a module on which electronic components other than the power semiconductor element are mounted may be used.
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. Changes are possible.
10 絶縁層
12、24、38 接合層
14a、14b 配線
15a、15b パッド
16a−16c 貫通孔
18a、18b 金属層
20、20a、20b 電子部品
22a−22e 端子
27 樹脂
28 封止樹脂
29 樹脂封止用ゲート跡
30 リードフレーム
32 ダイパッド
34a−34c リード
35a、35b フレームパッド
40 切込み
41 スリット
50 上金型
51 ゲート
52 下金型
110 絶縁層
112、124 接合層
114、114a−114c 配線
116、116a−116d 貫通孔
120a−120d 電子部品
122a−122e 端子
DESCRIPTION OF
Claims (23)
前記電子部品の下面が固着されるダイパッドと、
前記第1パッドが固着された第1フレームパッドを有し、前記第1フレームパッドから延伸する第1リードと、
前記第2パッドが固着された第2フレームパッドを有し、前記第2フレームパッドから前記第1リードの延伸方向に略平行に延伸する第2リードと、
前記第1リードと前記第2リードとの間に設けられ、前記ダイパッドと一体に形成され、前記第1リードおよび前記第2リードの延伸方向に略平行に延伸する第3リードと、
を備えるモジュール。 An insulating layer, an electronic component mounted on the lower surface of the insulating layer, and electrically connected to the electronic component via a first through hole penetrating the insulating layer, extending an upper surface of the insulating layer, A first wiring having a first pad at a portion, and a second pad electrically connected to the electronic component through a second through hole penetrating the insulating layer, extending an upper surface of the insulating layer, and providing a second pad at an end portion. A second wiring having: a sheet module having:
A die pad to which a lower surface of the electronic component is fixed;
A first frame pad to which the first pad is fixed, a first lead extending from the first frame pad;
A second lead having a second frame pad to which the second pad is fixed, and extending from the second frame pad substantially parallel to a direction in which the first lead extends;
A third lead provided between the first lead and the second lead, integrally formed with the die pad, and extending substantially parallel to a direction in which the first lead and the second lead extend;
A module comprising:
前記第1電子部品と前記第2電子部品の間の前記絶縁層に前記絶縁層を貫通するスリットが設けられる請求項1から7のいずれか一項に記載のモジュール。 The electronic component includes a first electronic component and a second electronic component,
The module according to claim 1, wherein a slit that penetrates the insulating layer is provided in the insulating layer between the first electronic component and the second electronic component.
前記開口に前記フレームパッドが挿入された状態で、前記フレームパッドを前記配線と電気的に接続する工程と、
を含むモジュールの製造方法。 An electronic component is mounted on the lower surface, a wiring electrically connected to the electronic component is provided on the upper surface, and an insulating layer provided with an opening near an end of the wiring is prepared, a sheet module having: Inserting a frame pad provided at the end of the lead into the opening,
Electrically connecting the frame pad to the wiring with the frame pad inserted into the opening;
A method for manufacturing a module including:
前記モジュールの製造方法は、前記開口に前記フレームパッドを挿入した状態で、前記リードフレームに前記シートモジュールを固定する工程を含む請求項9に記載のモジュールの製造方法。 The step of inserting the frame pad into the opening includes preparing a die pad to which a lower surface of the electronic component is fixed, and a lead frame having the lead extending from the frame pad to the opposite side of the die pad. Including a step of inserting a frame pad,
The method for manufacturing a module according to claim 9, wherein the method for manufacturing the module includes a step of fixing the sheet module to the lead frame with the frame pad inserted into the opening.
前記シートモジュールと前記リードフレームとを樹脂封止する工程と、
を含み、
前記樹脂封止する工程において、溶融した樹脂が前記切込みを通過するモジュールの製造方法。 An electronic component is mounted on a lower surface, and a first wiring and a second wiring electrically connected to the electronic component are provided on an upper surface, and a first pad of the first wiring and a second pad of the second wiring are provided. A sheet module having an insulating layer provided with a notch therebetween is prepared, and a die pad to which a lower surface of the electronic component is fixed, a first frame pad to be fixed to the first pad, and a fixing to the second pad. Fixing the sheet module to a lead frame having:
A step of resin-sealing the sheet module and the lead frame,
Including
In the resin sealing step, a method for manufacturing a module in which molten resin passes through the cuts.
上面に第1端子および第2端子を有し、前記樹脂絶縁層の下面に搭載された第1電子部品と、
前記樹脂絶縁層の下面と前記第1電子部品の上面とを接合する樹脂接合層と、
前記樹脂絶縁層および前記樹脂接合層を貫通する1または複数の第1貫通孔の内面および前記樹脂絶縁層の上面に設けられ、前記第1端子に接続する第1配線と、
前記樹脂絶縁層および前記樹脂接合層を貫通する1または複数の第2貫通孔の内面および前記樹脂絶縁層の上面に設けられ、前記第2端子に接続する第2配線と、
を備え、
前記第1端子と前記第2端子との間かつ前記第1配線と前記第2配線との間に、前記樹脂絶縁層および前記樹脂接合層を貫通する開口が設けられかつ他の金属層は設けられていないモジュール。 A resin insulation layer,
A first electronic component having a first terminal and a second terminal on an upper surface, and mounted on a lower surface of the resin insulating layer;
A resin bonding layer for bonding a lower surface of the resin insulating layer and an upper surface of the first electronic component;
A first wiring provided on an inner surface of one or more first through holes penetrating the resin insulating layer and the resin bonding layer and on an upper surface of the resin insulating layer, and connected to the first terminal;
A second wiring provided on the inner surface of one or more second through holes penetrating the resin insulating layer and the resin bonding layer and on the upper surface of the resin insulating layer, and connected to the second terminal;
With
An opening is provided between the first terminal and the second terminal and between the first wiring and the second wiring, the opening penetrating the resin insulating layer and the resin bonding layer, and another metal layer is provided. Module that has not been installed.
前記第1端子は前記トランジスタの制御端子であり、前記第2端子は前記トランジスタの制御端子以外の端子である請求項15から17のいずれか一項に記載のモジュール。 The first electronic component is a transistor,
The module according to any one of claims 15 to 17, wherein the first terminal is a control terminal of the transistor, and the second terminal is a terminal other than the control terminal of the transistor.
前記第1配線および前記第2配線の少なくとも一方は、前記第3端子と前記第1端子および前記第2端子の対応する少なくとも一方とを接続する請求項14から21のいずれか一項に記載のモジュール。 A second electronic component having a third terminal on an upper surface and mounted on a lower surface of the resin insulating layer;
22. The device according to claim 14, wherein at least one of the first wiring and the second wiring connects the third terminal to at least one of the first terminal and the corresponding second terminal. module.
前記絶縁層の下面に搭載された電子部品と、
前記絶縁層を貫通する貫通孔を介して前記電子部品と電気的に接続され、前記絶縁層の上面を延伸し、端部にパッドを有する配線と、
前記パッドに近接する前記絶縁層に設けられた開口を囲むように前記絶縁層に設けられた金属層と、
を備えるモジュール。 A flexible insulating layer;
Electronic components mounted on the lower surface of the insulating layer,
A wiring that is electrically connected to the electronic component through a through hole that penetrates the insulating layer, extends an upper surface of the insulating layer, and has a pad at an end;
A metal layer provided in the insulating layer to surround an opening provided in the insulating layer near the pad;
A module comprising:
Priority Applications (1)
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US16/584,902 US20200105723A1 (en) | 2018-09-28 | 2019-09-26 | Module |
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