JP2515693Y2 - 半導体モジュール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、同一金属基板上に電
力用半導体チップと、この半導体チップを制御する制御
部品とを搭載し、樹脂封止して得られる半導体モジュー
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体モジュールとしては例えば
図３の断面図に示す構造のものが知られている。図４は
この半導体モジュールのケース取り付け前の回路基板を
示す平面図である。図において、１は全面に絶縁層（図
示せず）を有する金属基板であり、この金属基板１上の
ほぼ中央部から一方端にかけて凸形状の銅回路２が接着
半田付けされ、また他方端にかけて絶縁板上に銅回路パ
ターンを印刷した凹形状のプリント配線板３が接着シー
ト等によって絶縁層上に接着されている。

【０００３】そして、金属基板１の銅回路２およびプリ
ント配線板３の必要個所にクリーム半田を印刷し、銅回
路２上に電力用半導体チップ４を、またプリント配線板
３の上に表面実装部品である抵抗、ＩＣ、コンデンサー
等の制御部品５を搭載し、さらに金属基板１上の必要個
所には外部引出し端子６を搭載してからリフロー炉で全
部品の半田付けを行い、その後回路間の結線７を行って
図４のような回路基板が得られる。

【０００４】次に、回路基板の周縁および上方を上蓋１
１ａと側壁１１ｂおよび内壁１１ｃを一体成形した樹脂
ケース１１で覆い、側壁１１ｂを金属基板１にシリコン
ゴム等の接着剤で接着する。この時、予め電力用半導体
チップ４と制御部品５を囲むように所定の位置に設けら
れている内壁１１ｃ、１１ｃをも金属基板１上に接着す
る。そして、ケース１１の上蓋１１ａに設けられている
開口部１１ｄから内壁１１ｃ、１１ｃ内にシリコンゴム
を充填し、１２０〜１５０℃で加熱硬化してシリコンゴ
ム層１２を形成する。次いで、シリコンゴム層１２の上
および側壁１１ｂと内壁１１ｃとの間に開口部１１ｄか
らエポキシ樹脂を充填し、１２０〜１５０℃で加熱硬化
してエポキシ樹脂層１３を形成することにより図３のよ
うな半導体モジュールが得られる。なお、上記絶縁層を
有する金属基板に銅回路および予め制御部品を表面実装
したプリント配線板を取り付ける代わりに、金属基板に
絶縁物を介して銅回路を配置し、この銅回路上に電力用
半導体チップ、制御部品を載置し、半田付けすることも
ある。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような半導体モジュールを得るに当たって、従来はシリ
コンゴム層の上にエポキシ樹脂を充填する際に、粘度の
高いエポキシ樹脂が均一に入らず、図５に示すようにケ
ース１１の上蓋１１ａの下部に空気層１４が生じること
が多く、また、充填したエポキシ樹脂を加熱硬化させる
ときに、先に形成したシリコンゴム層１２も加熱されて
膨張することがある。このため、膨張するシリコンゴム
層１２と空気層１４との間のエポキシ樹脂層１３は他の
個所よりその厚みが薄くなり、さらに加熱硬化時にシリ
コンゴム層の膨張による力がエポキシ樹脂層の薄い部分
に加わってヒビ１５が入るという欠点がある。

【０００６】また、このようにして得られる半導体モジ
ュールは、これが用いられる例えばエアコンのような機
器類の小型化に伴って薄型化されつつあるが、そのよう
な薄型半導体モジュールを機器に取り付ける際に、開口
部１１ｄに力が加わると図５のエポキシ樹脂層１３に見
られるヒビ１５がさらに大きくなったり、このヒビ割れ
のためにエポキシ樹脂層が完全に分離することがあり、
このため耐湿特性が低下したり、外部配線用端子部材の
沿面距離が短くなって耐電圧の低いものになるという問
題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この考案は上記に鑑み
て、電力用半導体チップおよび制御部品を搭載した回路
基板上を樹脂封止する際に、開口部を有する上蓋、側
壁、内壁より構成され、上蓋の下面が微細な凹凸形状を
呈する樹脂ケース、或いは上蓋、側壁、内壁とよりな
り、上蓋に開口部を有し、この開口部の下縁に突出部を
有すると共に、この突出部の下面を含む上蓋下面に微細
な凹凸形状を形成した樹脂ケースを用いるならば、従来
の半導体モジュールの問題点を解消できることを見出し
たものである。

【０００８】即ち、この考案は絶縁層を有する金属基板
又は絶縁基板を接着した金属基板の上に積層した銅回路
上に電力用半導体チップおよび制御部品を載置固定し、
さらに一方端がケース上部外方に引き出される端子部材
の他方端を上記金属基板上に取り付けて得た回路基板
を、上蓋と側壁および内壁の一体成形よりなり、上蓋に
開口部を有し、かつ上蓋の下面が微細な凹凸形状を呈す
る樹脂ケースで覆い、該ケース内を樹脂封止してなる半
導体モジュール、あるいは上記の回路基板を、上蓋と側
壁および内壁より構成され、上蓋に開口部を有し、かつ
上蓋の開口部下縁に突出部を有すると共に、上記突出部
の下面を含む上蓋の下面が微細な凹凸形状を呈する樹脂
ケースで覆い、該ケース内を樹脂封止してなる半導体モ
ジュールを提供するものである。

【０００９】

【作用】この考案は、上記したように電力用半導体チッ
プおよび制御部品を搭載した回路基板上を樹脂封止する
際に、開口部を有する上蓋、側壁、内壁より構成され、
上蓋下面に微細な凹凸形状を呈する樹脂ケースを用いる
か、開口部を有する上蓋、側壁、内壁とともに上蓋開口
部下縁に突出部を有し、この突出部を含む上蓋下面に微
細な凹凸形状を呈する樹脂ケースを用いることによっ
て、シリコンゴム層上にエポキシ樹脂層を形成するため
のエポキシ樹脂を充填する際に、エポキシ樹脂とケース
下面との接触面積を多くできること、また開口部端縁で
はエポキシ樹脂が突出部に当たって落下するので充填速
度が和らげられ、この結果上蓋下面に生ずる空気層を減
ずることができ、従って空気層とシリコンゴム層間のエ
ポキシ樹脂層にヒビの入ることを防止することができる
のである。

【００１０】

【実施例】以下、この考案の実施例を図１および図２に
より詳細に説明する。尚、図中従来例と同じ符号は同一
部位を示すものである。 実施例１ 図１において樹脂ケース１１はケース上蓋１１ａ、側壁
１１ｂ、内壁１１ｃから構成されており、上蓋１１ａに
開口部１１ｄを有するとともに、上蓋１１ａの下面に微
細な凹凸形状１６が形成されている。このような構造の
樹脂ケース１１を、電力用半導体チップ４および制御部
品５を搭載し、外部引き出し端子６を取り付け、回路間
の結線７を行った回路基板の金属基板１外縁に側壁１１
ｂを接着することによって取り付け、同時に内壁１１ｃ
の下端も金属基板１上に接着する。そして、内壁１１
ｃ、１１ｃ内の電力用半導体チップ４および制御部品５
上にケース上蓋１１ａの開口部１１ｄからシリコンゴム
を充填し、加熱硬化させてシリコンゴム層１２を形成す
る。

【００１１】次いで、形成したシリコンゴム層１２の上
に開口部１１ｄからエポキシ樹脂を充填し、加熱硬化さ
せてエポキシ樹脂層１３を形成することにより、この考
案の半導体モジュールが得られるのであるが、樹脂ケー
ス１１の上蓋１１ａの下面に微細な凹凸形状１６が形成
されているために、開口部１１ｄから充填されるエポキ
シ樹脂の上蓋１１ａの下面との接触面積を増加させるこ
とができ、エポキシ樹脂と上蓋１１ａの下面との間に残
る空気が分散されるので、空気層１４が生じるとして
も、１つの空気層１４は非常に小さいものとなる。この
為、充填されたエポキシ樹脂を加熱硬化してエポキシ樹
脂層１３を形成する時に、シリコンゴム層１２の膨張に
よるエポキシ樹脂の移動が少なく、従ってたとえ空気層
１４とシリコンゴム層１２間のエポキシ樹脂層１３が薄
くてもエポキシ樹脂層にヒビ１５が入ったり、割れたり
することを防止することができるのであり、このような
半導体モジュールを機器類に取り付けるに際してもヒビ
割れやエポキシ樹脂層の分離の恐れがなく、耐湿特性が
劣化したり、耐電圧の低下が生じることもない。

【００１２】実施例２ 図２はこの考案の他の実施例を示すものであり、樹脂ケ
ース１１はケース上蓋１１ａ、側壁１１ｂ、内壁１１ｃ
から構成され、上蓋１１ａに開口部１１ｄを有するとと
もに、上蓋１１ａの開口部１１ｄ下縁に突出部１７が設
けられている。そして、この突出部１７の下面を含む上
蓋１１ａの下面に微細な凹凸形状１６が形成されてい
る。このような構造の樹脂ケース１１を、実施例１と同
様に用いて半導体モジュールが得られるのであるが、樹
脂ケース１１の上蓋１１ａの開口部１１ｄ下縁に突出部
１７が形成されていることと、この突出部１７を含む上
蓋１１ａの下面に微細な凹凸形状１６が形成されている
ことによって、この半導体モジュールを機器類に取り付
ける際に開口部１１ｄのエポキシ樹脂に力が加わって
も、その力を突出部１７で受け止めることができ、かつ
上蓋１１ａ下面に形成した微細な凹凸形状１６によるエ
ポキシ樹脂と上蓋１１ａ下面との接触面積の増大によっ
て、空気層１４とシリコンゴム層１２間のエポキシ樹脂
層１３のヒビ割れを一層防止することができる。

【００１３】尚、この考案における上蓋１１ａ下面の微
細な凹凸形状は、上蓋、側壁、内壁よりなる樹脂ケース
を一体成形にて製造するに際し、例えば使用する金型の
上蓋部分に開口部を設けるとともに、上蓋下面側の金型
表面に硝酸等によるエッチング処理で予め微細な凹凸形
状を形成させておくか、または放電加工によってそのよ
うな形状を形成させておくことによって容易に得ること
ができる。また、上蓋開口部の下縁に突出部を形成する
場合も、そのような形状に予め加工した金型を用いるこ
とによって、容易に得ることができる。

【００１４】また、上記では電力用半導体チップと制御
部品とを同一基板に有する回路基板について説明してき
たが、電力用半導体チップのみを有する回路基板にも適
用できることはいうまでもない。

【００１５】

【考案の効果】以上説明したように、この考案によれば
電力用半導体チップおよび制御部品を搭載し、外部引き
出し端子を取り付け、回路間の結線を行った回路基板を
樹脂ケースで囲んで樹脂封止するに際して、開口部を有
する上蓋の下面に微細な凹凸形状を形成した樹脂ケー
ス、或いは上蓋開口部の下縁に突出部を一体成形にて設
け、突出部の下面を含む上蓋下面に微細な凹凸形状を形
成した樹脂ケースを用いることによって、封止エポキシ
樹脂層におけるヒビ割れを防ぎ、特性の劣化を防止する
ことができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の半導体モジュールの実施例を示す断
面図である。

【図２】この考案の半導体モジュールの他の実施例を示
す断面図である。

【図３】従来の半導体モジュールの断面図である。

【図４】半導体モジュールを構成する回路基板の平面図
である。

【図５】従来の半導体モジュールの拡大部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 金属基板 ２ 銅回路 ３ プリント配線板 ４ 電力用半導体チップ ５ 制御部品 ６ 外部引き出し端子 １１ 樹脂ケース １１ａ 上蓋 １１ｂ 側壁 １１ｃ 内壁 １１ｄ 開口部 １２ シリコンゴム層 １３ エポキシ樹脂層 １４ 空気層 １５ ヒビ割れ部 １６ 微細な凹凸形状 １７ 突出部

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層を有する金属基板又は絶縁基板を
   接着した金属基板の上に積層した銅回路上に電力用半導
   体チップおよび制御部品を載置固定し、さらに一方端が
   ケース上部外方に引き出される端子部材の他方端を上記
   金属基板上に取り付けて得た回路基板を、上蓋と側壁お
   よび内壁の一体成形よりなり、上蓋に開口部を有し、か
   つ上蓋の下面が微細な凹凸形状を呈する樹脂ケースで覆
   い、該ケース内を樹脂封止してなる半導体モジュール。
2. 【請求項２】 絶縁層を有する金属基板の上面一方側に
   積層した銅回路上に電力用半導体チップを載置固定し、
   他方側に予め制御部品を表面実装したプリント配線板を
   取り付け、さらに一方端がケース上部外方に引き出され
   る端子部材の他方端を上記金属基板上に取り付けて得た
   回路基板を、上蓋と側壁および内壁の一体成形よりな
   り、上蓋に開口部を有し、かつ上蓋の開口部下縁に突出
   部を有すると共に、上記突出部の下面を含む上蓋の下面
   が微細な凹凸形状を呈する樹脂ケースで覆い、該ケース
   内を樹脂封止してなる半導体モジュール。