JP3238263U - パワー半導体モジュール - Google Patents

パワー半導体モジュール Download PDF

Info

Publication number
JP3238263U
JP3238263U JP2022600012U JP2022600012U JP3238263U JP 3238263 U JP3238263 U JP 3238263U JP 2022600012 U JP2022600012 U JP 2022600012U JP 2022600012 U JP2022600012 U JP 2022600012U JP 3238263 U JP3238263 U JP 3238263U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power semiconductor
semiconductor module
component
fiber
epoxy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022600012U
Other languages
English (en)
Inventor
バイヤー，ハラルト
ギヨン，ダビド
エルバー，ローマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Energy Ltd
Original Assignee
Hitachi Energy Switzerland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Energy Switzerland AG filed Critical Hitachi Energy Switzerland AG
Application granted granted Critical
Publication of JP3238263U publication Critical patent/JP3238263U/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/83399—Material
    • H01L2224/834—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/83438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/83447—Copper [Cu] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本考案は、少なくとも１つの電気回路（１８）を担持する第１の側（１４）を有し、第１の側（１４）の反対側に位置する第２の側（１６）を有する基板（１２）を備えるパワー半導体モジュール（１０）に関し、少なくとも１つの電気回路（１８）は、電気回路（１８）と直接接触し、電気回路を覆う封入材料（２０）によって少なくとも部分的に封入され、封入材料（２０）は、少なくとも１つのエポキシ成形化合物を含み、エポキシ成形化合物は、少なくとも１つの繊維成分を含み、繊維成分は、繊維成分の直径の少なくとも５倍の長さを有する。

Description

本考案は、パワー半導体モジュールに関する。本考案は特に、少なくとも１つの繊維成分を含むエポキシ成形化合物を使用することによってトランスファー成形プロセスによって得られるパワー半導体モジュールに関する。
パワー半導体モジュールは、一般に、当該技術分野において広く公知である。パワー半導体モジュールは、保護のために、封入材料によって封入されてもよい。封入は、成形化合物を使用してトランスファー成形プロセスで形成されてもよい。トランスファー成形は、成形化合物が金型に押し込まれる製造プロセスである。
パワー半導体モジュールの保護を保証するために、成形化合物は通常、使用温度範囲において、充分な機械的強度、半導体モジュールの構成要素への良好な接着性、化学および電気抵抗、高い熱安定性、ならびに耐湿性を有する。
封入に使用される成形化合物は、多くの場合、熱硬化性ポリマーを含む。熱硬化性ポリマーは、硬化後に融解温度を有さない架橋ポリマー鎖を有する材料である。
エポキシ樹脂をベースとする熱硬化性成形化合物は、エポキシ成形化合物と呼ばれ、電子デバイスを封入するために使用され得る。エポキシ成形化合物は、圧縮された固体粉末ペレットの形態であってもよく、次いで、これを加熱して液体にし、成形して、半導体デバイスまたは電子デバイスを封入する。
しかしながら、トランスファー成形によって得られるパワー半導体モジュールの機械的安定性は、成形化合物を使用する場合、特に大型のパワー半導体モジュールにとって問題となり得る。
ＪＰ２０１３－１９７５７３Ａは、デバイスを封止する成形樹脂を含むトランスファー成形型半導体デバイスである。この文献は、成形樹脂の損傷を防止するために、成形樹脂の内部と一体成形された補強部材を用いることを提案している。
ＵＳ２０１４／０８４４３３Ａ１は、担体を含む半導体デバイスを表す。さらに、この半導体デバイスは、第１の主面と、第１の主面に対向する第２の主面とを有する半導体チップを含み、第１の主面には第１の電極が配置され、第２の主面が担体に対向するように半導体チップが担体に搭載されている。さらに、半導体チップを埋め込む封入体が提供される。半導体デバイスは、さらに、コンタクトクリップを含み、コンタクトクリップは、接合部が第１の電極に接合され、端子部が半導体デバイスの外部端子を形成する、一体部品である。
ＵＳ２０１３／２７７８１３Ａ１は、チップパッケージを形成する方法を提供する実施形態を記載する。この方法は、担体上に少なくとも１つのチップを取り付けるステップを含んでもよく、チップは、担体とは反対側のチップの表面上に複数のチップパッドを含み、この方法はさらに、担体上およびチップのチップパッド上に第１の接着層を堆積させるステップを含んでもよく、第１の接着層は、スズまたはインジウムを含み、この方法はさらに、第１の接着層上に第２の接着層を堆積させるステップを含んでもよく、第２の接着層はシラン有機材料を含み、この方法はさらに、第２の接着層およびチップ上にラミネート層または封入層を堆積させるステップを含んでもよい。
ＵＳ２０１８／３４２４３８Ａ１は、導電性担体と、導電性担体上に配置された半導体チップとを含む半導体チップパッケージを記載する。半導体チップは、導電性担体に面する第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。金属板は、半導体チップの第２の表面に機械的に接続された第１の表面と、金属板の第１の表面の反対側の第２の表面とを有する。金属板は、半導体チップの第２の表面に完全に重なる。金属板の第２の表面は、半導体チップパッケージの周囲において少なくとも部分的に露出している。
しかしながら、上記の引用文献は依然として、特にパワー半導体モジュールの保護に関して、改善の余地がある。
したがって、本考案の目的は、先行技術の少なくとも１つの欠点を少なくとも部分的に克服するための解決策を提供することである。特に本考案の目的は、パワー半導体モジュールの機械的安定性を向上させることである。
これらの目的は、独立請求項１の特徴を有するパワー半導体モジュールによって少なくとも部分的に解決される。これらの目的は、さらに、独立請求項１５の特徴を有する使用によって少なくとも部分的に解決される。
有利な実施形態は、従属請求項、さらなる説明、および図面に示され、説明される実施形態は、明確に除外されない限り、単独で、またはそれぞれの実施形態の任意の組み合わせで、本考案の特徴を提供することができる。
記載されるのは、少なくとも１つの電気回路を担持する第１の側を有し、第１の側の反対側に位置する第２の側を有する基板を備えるパワー半導体モジュールであって、少なくとも１つの電気回路は、電気回路と直接接触し、電気回路を覆う封入材料によって少なくとも部分的に封入され、封入材料は、少なくとも１つのエポキシ成形化合物を含み、エポキシ成形化合物は、少なくとも１つの繊維成分を含み、繊維成分は、繊維成分の直径の少なくとも５倍の長さを有する。
このようなパワー半導体モジュールは、特にパワー半導体モジュールの機械的安定性に関して、先行技術の解決策に勝る著しい利点を提供する。
したがって、本考案は、少なくとも１つの電気回路を担持する第１の側を有し、第１の側の反対側に位置する第２の側を有する基板を備えるパワー半導体モジュールに関し、基板の第１の側上に提供される電気回路は、電気回路と直接接触し、電気回路を覆う封入材料によって少なくとも部分的に封入される。
基板は、特に、基板メタライゼーション上にパワー半導体デバイスを担持するセラミック基板であってもよい。したがって、パワー半導体デバイスは、例えば、基板メタライゼーションに固定され得、端子およびそれぞれの相互接続などの他の構成要素とともに、電気回路を形成し得る。この点、パワー半導体モジュールは、複数のパワー半導体デバイスを含むことが好ましい。そのようなパワー半導体デバイスは、概して、当技術分野で公知なように形成されてもよく、とりわけ、ＭＯＳＦＥＴおよび／もしくはＩＧＢＴなどのトランジスタまたはスイッチをそれぞれ備え得、ならびに／または複数のパワー半導体デバイスは、非限定的にダイオードを備え得る。
パワー半導体デバイスは、それぞれ相互接続されてもよく、したがって、メタライゼーションのそれぞれの領域またはリードフレームと、例えばその上でパワー半導体デバイスをはんだ付けまたは焼結することなどによって、ガルバニック接触するなどして、電気的に接触してもよい。
パワー半導体モジュールは、電気回路と直接接触し、電気回路を覆う、電気回路を少なくとも部分的に封入するための封入材料を含み、封入材料は、少なくとも１つのエポキシ成形化合物を含む。
電気回路を封入する封入材料に関して、開口部が、その中に端子などの、電気回路に外部接触するための電気接続を配置するために設けられてもよく、または端子が封入材料を押し出すように設けられてもよいことに留意されたい。しかしながら、ワイヤボンド接続等の内部接続は、好ましくは、封入材料内に配置される。
さらに、上記の説明は、エポキシ成形化合物、したがって封入材料が、基板の第２の側および／または縁部に、したがって基板の周囲にも提供されることを排除しないことに留意されたい。
エポキシ成形化合物が繊維成分を含むので、パワー半導体モジュールの機械的安定性は、封入材料によって高められる。封入材料は、電気回路を封入することによって電気回路を保護するために使用される。言い換えると、電気回路は、封入材料によってコーティングされる。封入材料は、先行技術において公知である封入材料よりも高い機械的安定性を有する。したがって、パワー半導体モジュールに補強部材を追加する必要がない。
機械的安定性が高いことは、パワー半導体モジュールに力が加わっても破損しにくいことを示す。力は、応力、物理的圧力、衝撃、剪断力、および熱応力を含んでもよいが、それらに限定されない。
さらに、パワー半導体モジュールの機械的安定性の向上により、パワー半導体モジュールの、湿度、有害ガスおよび爆発に対する耐性が強く向上する。
封入材料中のエポキシ成形化合物は、パワー半導体モジュールに高い機械的安定性を与えるので、大きなパワー半導体モジュールを製造することができる。大きなパワー半導体モジュールは、より大きな基板の適用、ひいては電気回路のためのより大きな面積の適用を容易にする。したがって、パワー半導体モジュールの電流能力を高めることができる。したがって、ある用途では、所与の電流に対して、必要とされ得るパワー半導体モジュールが、より少ない。
これらの利点に加えて、大きなパワー半導体モジュールは、熱サイクルに関して、より信頼性があり得る。パワー半導体モジュールの大型化は、封入材料と基板との熱膨張係数の小さな不整合を部分的に補償することができる。
特に、より大きなサイズについて考える場合、複数の基板のうちの複数が、１つ以上の封入材料に組み込まれ、したがって、封入材料で形成された１つの共通の成形体に組み込まれてもよい。
上述のように、パワー半導体モジュールは、少なくとも１つの電気回路を担持する第１の側を有する基板を備える。基板は複数の電気回路を担持することも可能である。電気回路は、電気回路と直接接触し、電気回路を覆う封入材料によって、少なくとも部分的に封入される。複数の電気回路が存在する場合、封入材料、したがって封入材料で形成された１つの共通の成形体は、基板上のすべての電気回路またはいくつかの電気回路のみを封入してもよい。好ましくは、すべての電気回路は、封入材料で、したがって封入材料で形成された共通の成形体で、部分的または完全に封入される。さらに、封入材料は、基板にも接触し、基板を覆うことが可能である。この場合、電気回路および基板を、少なくともエポキシ成形化合物を含む封入材料で封入することができる。
エポキシ成形化合物は、繊維成分を含む。したがって、封入材料の機械的安定性が向上する。それに加えて、エポキシ成形化合物のさらなる組成は、パワー半導体モジュールの特定の用途に従って選択されてもよく、先行技術において公知である組成と同様であってもよい。
エポキシ成形化合物はフェノール樹脂成分を含んでもよい。本明細書で使用される場合、フェノール樹脂成分は、フェノール（Ｃ６Ｈ５ＯＨ）または置換フェノールに由来する少なくとも１つの成分を含有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーを指し得る。フェノール樹脂成分は、フェノールまたは置換フェノールとホルムアルデヒドとの反応によって得てもよい。フェノール樹脂成分は、利用されない、したがって遊離水酸基（－ＯＨ）を有してもよい。
フェノール樹脂成分は、熱硬化によって高度の架橋を生成することができ、したがって、化学物質および水に対する高い耐性をなす。
エポキシ成形化合物は、エポキシ樹脂成分を含む。本明細書で使用される場合、エポキシ樹脂成分は、少なくとも１つのエポキシ官能基を含有するモノマー、オリゴマーまたはポリマーを指し得る。フェノール樹脂成分の水酸基とエポキシ官能基とは、結合を形成してもよい。したがって、熱硬化されるとき、エポキシ成形化合物は、架橋のために使用され得る、より多くの位置を有し得る。
フェノール樹脂成分およびエポキシ樹脂成分の種類ならびに使用されるそれらの比率は、エポキシ成形化合物の特性を変化させ、配合に応じて広範囲の物理的特性をもたらす。各具体例は、適用の容易さ、化学攻撃に対するより高い耐性、腐食または温度などの特定の利点を有し得る。したがって、配合の選択は、特定の用途に依存する。
エポキシ樹脂成分としては、１分子中に少なくとも１つのエポキシ基を各々が有するすべてのモノマー、オリゴマーおよびポリマーが挙げられ、その例は、ビスフェニル系エポキシ化合物、ビスフェノール系エポキシ化合物、スチルベン系エポキシ化合物、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、レゾールノボラック系エポキシ樹脂、トリフェノールメタン系エポキシ化合物、アルキル変性トリフェノールメタン系エポキシ樹脂、トリアジン環含有エポキシ樹脂等を含む。これらは、単独で、または前述の例のうちの少なくとも１つを含む混合物で使用されてもよい。
フェノール樹脂成分としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、トリフェノールメタン化合物等が挙げられる。これらは、単独で、または前述の例のうちの少なくとも１つを含む混合物で使用されてもよい。
さらに、フェノール樹脂のフェノール性水酸基の数に対するエポキシ樹脂成分のエポキシ基の数の比を制御することによって、硬化した封入材料のガラス転移温度に影響を及ぼすことができる。封入材料のガラス転移温度は、硬化した封入材料が非晶質の剛性状態から、より可撓性のある状態に移行するときの温度を示す。
既に述べたように、エポキシ成形化合物は、繊維化合物を含む。パワー半導体モジュールの機械的安定性に関して、エポキシ成形化合物の重量に対して、繊維成分が１０重量％以上９９重量％以下の範囲で存在するパワー半導体モジュールを提供し得る。機械的安定性は、繊維成分の量を変化させることによって、パワー半導体モジュールの特定の適用例に調整され得る。エポキシ成形化合物の重量に関して、繊維成分の重量は、１０重量％、１５重量％、もしくは２０重量％と低くてもよく、または８５重量％、９０重量％、９５重量％、もしくは９９重量％と高くてもよい。その間の重量比も可能である。
特に、前に定義された範囲内で、繊維材料の一部は、二酸化珪素などの充填剤と交換され、その結果、前に定義された範囲は、繊維および充填剤、特に有機充填剤の合計に対しても有効であり得てもよい。好ましい充填剤は、以下により詳細に記載されるような粒子成分を含んでもよい。
パワー半導体モジュールの機械的安定性は、特定の種類の繊維成分を使用することによっても調整され得る。これに関して、繊維成分が、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維、炭化珪素繊維、およびポリマー繊維からなる群から選択される繊維のうちの１つ以上を含む、パワー半導体モジュールが提供され得る。これらの繊維は、単独で、または上述の例のうちの少なくとも１つを含む混合物で使用されてもよい。
ガラス繊維は、多数のガラスの繊維を含む。異なる種類のガラスを使用してもよい。溶融石英として二酸化シリカを使用することが可能である。しかしながら、他の種類のガラスを使用することも可能である。例えば、アルミノホウケイ酸ガラスであるＥガラスを使用することができる。さらに、酸化ホウ素をほとんどまたはまったく含まないアルカリ石灰ガラスであるＡ－ガラス、１重量％未満のアルカリ酸化物を有し、高い耐酸性を有するアルミノ石灰ケイ酸塩であるＥ－ＣＲ－ガラス、Ｃ－ガラス、Ｄ－ガラス、Ｒ－ガラス、および／またはＳ－ガラスを使用することができる。
代替的にまたは追加的に、炭素繊維が使用されてもよい。炭素繊維は、ポリアクリロニトリルのような酸化および熱分解による炭化ポリマーをベースとしてもよい。炭素繊維は、グラファイトと同様に構成され得る炭素を含んでもよい。
また、繊維成分の繊維として、炭化珪素繊維を用いてもよい。炭化珪素繊維は、主に炭化珪素分子からなる繊維であってもよい。機械的特性は、炭素繊維の機械的特性と同様であってもよい。
代替的にまたは追加的に、ポリマー繊維が使用されてもよい。ポリマー繊維は、天然材料から生じるのではなく、合成化学物質に基づいてもよい。これらの繊維としては、ポリアミド、ＰＥＴ、およびポリエステルおよび繊維が挙げられ得るが、これらに限定されず、塩基性ポリマーはポリカルボシランである。ポリカルボシランは、炭化水素基およびシラン基を含むポリマーである。
天然繊維を使用することも可能である。天然繊維は、植物、動物、および／または地質学的プロセスによって生成され得る。天然繊維としては、綿繊維、キチン繊維、絹繊維、ケラチン繊維、アスベスト等の鉱物繊維が挙げられるが、これらに限定されない。
繊維の直径は、０．２μｍ以上２００μｍ以下の範囲にあってもよい。この範囲は、一般に、使用される繊維の種類とは無関係である。
エポキシ成形化合物の特性をさらに調整するために、エポキシ成形化合物は粒子成分を含んでもよい。粒子の形状は、本質的に、円形、球形または不規則であってもよい。一方向における粒子の直径は、他の方向における粒子の直径よりも有意に長くなくてもよい。有意により長くないとは、一方の方向の直径が他方の方向の直径に ＋／－５０％の偏差で対応することを意味し得る。粒子の最大直径は、２００ｎｍ～５０μｍの範囲であってもよい。
粒子成分は、結晶性シリカ粒子、溶融シリカ粒子、球状シリカ粒子などのシリカ粒子、酸化チタン粒子、水酸化アルミニウム粒子、水酸化マグネシウム粒子、二酸化ジルコニウム粒子、炭酸カルシウム粒子、ケイ酸カルシウム粒子、タルク粒子および粘土粒子からなる群から選択してもよい。これらは、単独で、または上述の例のうちの少なくとも１つを含む混合物で使用されてもよい。
エポキシ成形化合物中の粒子成分は、エポキシ成形化合物の熱膨張係数を調整するために使用され得る。熱膨張係数は、温度が変化するときに材料がどれだけ強く収縮または伸長するかを示す。エポキシ成形化合物の熱膨張がパワー半導体モジュールの基板の熱膨張と一致しない場合、パワー半導体モジュールは、温度が変化すると、したがって熱サイクルによって、損傷を受ける可能性がある。
エポキシ成形化合物の熱膨張係数は、粒子成分の量によって、粒子成分の種類によって、および／または粒子成分の直径によって、調整することができる。エポキシ成形化合物の重量に関して、粒子成分の重量は、使用される繊維成分との合計として１０～９９重量％の範囲であってもよい。これは、エポキシ成形化合物の重量に対する粒子成分の重量が、繊維成分と合わせて、１０重量％、１５重量％、もしくは２０重量％と低くてもよく、または８５重量％、９０重量％、９５重量％、もしくは９９重量％と高くてもよいことを意味する。その間の重量比も可能である。好ましくは、二酸化珪素とも呼ばれるシリカ粒子が使用される。シリカ粒子は、約３ｐｐｍ／℃付近の非常に低い熱膨張係数を有する。フェノール樹脂成分および／またはエポキシ樹脂成分は、約３００ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有してもよい。パワー半導体モジュールの基板の熱膨張係数は、５～１０ｐｐｍ／℃の範囲であってもよい。したがって、シリカ粒子を添加することによって、エポキシ成形化合物の熱膨張係数を効果的に低減することができ、したがって、基板の熱膨張係数に効果的に調整することができる。シリカ粒子の熱膨張係数は非常に低いので、エポキシ成形化合物の熱膨張係数を基板の熱膨張係数に調整するために使用され得るシリカ粒子の量は、シリカ粒子よりも高い熱膨張係数を有する粒子が使用された場合に必要とされる量よりも少ない。
さらに、エポキシ成形化合物が、接着促進剤成分、添加剤成分、硬化成分、および触媒成分からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含む、パワー半導体モジュールが提供され得る。これらは、単独で、または上述の例のうちの少なくとも１つを含む混合物で使用されてもよい。さらに、これらの成分は、粒子化合物であってもよく、またはさらなる形状を有してもよい。
接着促進剤成分は、繊維成分とエポキシ成形化合物のさらなる成分との間の、したがって例えば有機成分と無機成分との間の接着を調整するために使用され得る。例えば、接着促進剤成分は、繊維成分がフェノール樹脂成分および／またはエポキシ樹脂成分に付着する傾向を増加または低減することができる。さらに、接着促進剤成分は、粒子成分とフェノール樹脂成分および／またはエポキシ樹脂成分との間の接着を調整するために使用され得る。接着促進剤は、例えば、エポキシシランまたはアミノシランであってもよい。
接着促進剤成分に加えて、またはその代わりに、エポキシ成形化合物は添加剤成分を含んでもよい。本考案による添加剤成分は、特に、エポキシ成形化合物の色、絶縁耐力、比較追跡指数、可燃性、可炎性、イオントラップ能力、および／または熱膨張係数を調整するために使用され得る添加剤であってもよい。そのような添加剤は、例えば二酸化珪素を含んでもよく、例えば上述のような粒子の形態であってもよい。
エポキシ成形化合物の絶縁耐力は、例えば、エポキシ成形化合物がその絶縁性を損なうことなく耐え得る電場がどれだけ高いかを示す。
比較追跡指数（ＣＴＩ）は、エポキシ成形化合物が５０滴の汚染水にトラッキングなしで耐える最大電圧を示し得る。トラッキングは、電気的ストレス、湿度、および／または汚染による導電経路の形成として定義することができる。それぞれの化合物の例は、例えばアルミニウム、鉄またはマグネシウムの酸化物を含む。
添加剤成分は、エポキシ成形化合物の可燃性および／または可炎性を調整するために使用され得る。可燃性は、エポキシ成形化合物が燃焼する、すなわち空気中で燃える能力である。可炎性は、可燃性物質が引火され、火または燃焼または爆発さえ引き起こし得る容易さである。好ましくは、エポキシ成形化合物は、低い可炎性および／または可燃性を有する。これに関する成分は、リン酸エステル、臭素化エポキシドまたは酸化アンチモンを含んでもよい。
さらに、添加剤としてイオントラップ剤を用いてもよい。イオントラップ剤は、ハロゲンイオン、有機酸アニオン、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオンなどをトラップすることにより、エポキシ成形化合物中のイオン性不純物の量を低減することができる。イオン性不純物は、パワー半導体モジュール、またはパワー半導体モジュールのパーツ、例えばワイヤの腐食につながり得る。イオントラップ剤は、腐食反応を阻害することができる。それぞれの成分はビスマスを含んでもよい。
代替的に、または上述の添加剤成分に加えて、エポキシ成形化合物は、必要に応じて、様々な他の添加剤、例えばシランカップリング剤；カーボンブラック、赤色酸化鉄等の着色剤；天然ワックス、合成ワックス等の離型剤；シリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤等をさらに含んでもよい。
追加的または代替的に、エポキシ成形化合物は硬化成分を含んでもよい。硬化成分を使用して、エポキシ成形化合物の特性を所望の用途に調整することができる。アミン、酸、酸無水物、フェノール、アルコールおよびチオールを含むがこれらに限定されない異なるクラスの硬化組成物を使用することができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
エポキシ成形化合物はまた、触媒成分を含んでもよい。フェノール樹脂成分およびエポキシ成分は反応して三次元網目構造を形成し得る。反応は、触媒成分によって補助されてもよい。触媒成分は、触媒成分が上昇温度で放出されることを可能にするよう封入されてもよい。したがって、エポキシ成形化合物は、成形温度での反応性を犠牲にすることなく、可塑化温度での反応性を低下させることが可能である。
触媒成分は、例えばアミンまたはイミダゾールを含んでもよい。
パワー半導体モジュールは、エポキシ成形化合物を使用するトランスファー成形プロセスによって得られてもよく、したがってトランスファー成形されたモジュールであってもよい。トランスファー成形は、エポキシ成形化合物が金型に押し込まれる製造プロセスである。このプロセスの結果、基板の第１の側に設けられた電気回路は、封入材料が電気回路に直接接触するように、封入材料によって封入される。言い換えれば、エポキシ成形化合物を使用するトランスファー成形プロセスは、電気回路を封入材料で覆うことに至る。
この点に関して、基板の第１の側のみまたは第１の側および第２の側の両方に封入材料を設けることができる。
従来のパワー半導体モジュールでは、繊維成分を含まず、シリカ粒子のみを含むエポキシ成形化合物がトランスファー成形プロセスにおいて使用される。シリカ粒子は、円形、球形または不規則な形状を有してもよく、エポキシ成形化合物に対して約８０～９０％の重量比で使用されてもよい。
しかしながら、シリカ粒子のみのこの高い割合は、そのようなエポキシ成形化合物を機械的応力に対して脆い封入材料として使用する封入材料およびしたがってパワー半導体モジュールを形成し得る。
繊維成分の導入は、パワー半導体モジュールの機械的安定性の強化につながる。繊維成分という用語は、繊維成分の粒子の形状が幅よりも有意に長いことを示し得る。繊維成分は、繊維成分の直径の少なくとも５倍の長さを有する。例えば、繊維成分の直径は３μｍであってもよく、繊維成分の長さは２０μｍであってもよい。直径は、繊維の断面を通る各方向におけるすべての直径の最小直径であってもよい。繊維は、例えば、円形または楕円形の断面を有してもよい。
繊維成分等とは対照的に、および上述のように、粒子成分が繊維成分に関して上に定義したようなアスペクト比を有さないことは、当業者には明らかであり、一般的な技術的知識に属する。実際、粒子成分は、円形、球形または不規則な形状を有し、粒子の１つの方向における直径は、別の方向における直径よりも有意に長くない（＋／－５０％）。
好ましくは、繊維成分の長さは、金型プレートのゲートサイズの長さおよび／またはランナーの長さよりも短い。トランスファー成形プロセスにおいて、固体エポキシ成形化合物は、加熱されて液体になり得、次いで、それは、金型プレートのランナーおよびゲートを通って流れて、金型キャビティ内へと向けられ得る。半導体用のトランスファー成形プレートは、１００μｍの範囲のゲートサイズを有してもよい。繊維成分も、１００μｍの範囲の長さを有する繊維を有してもよい。したがって、繊維成分の長さがゲートサイズおよび／またはランナーの長さよりも小さい繊維成分を含むエポキシ成形化合物の使用は、トランスファー成形プロセスにとって有利であり得、上記で定義された値は、本考案を限定するものではないと理解されるべきである。
さらに、電気回路が少なくとも１つのワイヤボンド接続を含み、ワイヤボンド接続の少なくとも１つのワイヤの直径が繊維成分のサイズの約２倍であるが、これらの値は本考案を限定しない、パワー半導体モジュールが提供され得る。繊維成分のサイズは、繊維の長さおよび繊維の直径を含む。トランスファー成形化合物中の繊維成分は、トランスファー成形プロセスにおいてワイヤボンド接続のワイヤ中に変形を導入し得る。しかしながら、大きなパワー半導体モジュールの場合、大径のワイヤを有するワイヤボンド接続も使用され得る。したがって、変形の危険性は小さい。したがって、ワイヤボンド接続を有し、ワイヤボンド接続の少なくとも１つのワイヤの直径が繊維成分のサイズの約２倍であることによって、パワー半導体モジュールにおける電気的短絡を回避することができる。
好ましくは、限定するものではないが、ワイヤボンド接続の少なくとも１つのワイヤの直径は、繊維成分のサイズの約２倍である。例えば、繊維が８０μｍの長さを有する場合、ワイヤの直径は少なくとも１６０μｍであってもよい。したがって、エポキシ成形化合物を使用するときのワイヤの変形の危険性は非常に低い。繊維成分のサイズの約２倍は、＋／－１０％の許容差を含んでもよい。好ましくは、ワイヤボンド接続のワイヤはアルミニウムワイヤである。より好ましくは、ワイヤは、２００μｍ～４００μｍの範囲またはそれ以上の直径を有する。
パワー半導体モジュールの封入材料は、電気回路に直接接触し、パワー半導体モジュールの電気回路を覆う。したがって、封入材料はパワー半導体モジュールを保護する。上記によれば、封入材料を収容するハウジングのないパワー半導体モジュールを提供することができる。封入材料により、パワー半導体モジュールが追加のハウジングを備える必要はない。封入材料の保護および機械的安定性は、パワー半導体モジュールのハウジングを使い捨てにしてよいほど充分に高い。
さらに、成形体を備えるパワー半導体モジュールが提供されてもよく、成形体は封入材料からなる。言い換えれば、パワー半導体モジュールは、成形体を備えることができ、成形体は、電気回路の保護のために封入材料からのみ形成することができる。パワー半導体モジュールの成形体は、上述のようにトランスファー成形プロセス中に形成されてもよい。
エポキシ成形化合物の高い機械的安定性に関して、成形体の長さが少なくとも５０ｍｍであるパワー半導体モジュールを提供することができる。大きな成形体は、特に機械的応力を受けやすい。しかしながら、エポキシ成形化合物の機械的安定性は特に高いため、安定性の高い大型成形体を製造することができる。成形体の長さは、成形体上の任意の２つの点の間の距離を指してもよい。例えば、長さは、成形体の本体対角線、成形体の縁部の長さ、または成形体上の２つの点を接続する成形体の表面上の任意の長さを指してもよい。
より好ましくは、少なくとも５０ｍｍである成形体の長さは、成形体の縁部の長さを含む。さらに、成形体の長さは少なくとも８０ｍｍであることが好ましく、少なくとも１００ｍｍであることがより好ましい。しかしながら、上記のパラメーターは、単に例として理解されることを意味し、本考案は、より小型の成形体についても可能であり、有利である。
基本的に、成形体の形状は任意である。成形体の形状は、基板に従ってもよい。しかしながら、本考案の好ましい実施形態では、成形体は矩形形状を有してもよい。矩形形状は、正確な矩形形状であってもよいが、例えば、丸みを帯びた角を有する矩形の形状も含んでもよい。矩形の形状は、いくつかの成形体の積み重ねに関して、または成形体を追加の構成要素に取り付けることに関して、有利であり得る。例えば、成形体は、矩形形状を有してもよく、成形体の縁部の１つの長さは、１００ｍｍ±１０％であってもよく、成形体の縁部の別の長さは、１４０ｍｍ±１０％であってもよいが、これらの値は、例示的な実施形態にすぎない。
上記によれば、パワー半導体モジュール、したがって特に成形体は、冷却器に取り付けられるようにされ得る。パワー半導体モジュールの機能はパワー半導体モジュールを冷却することがしばしば必要である。したがって、成形体は、成形体を冷却器に固定するためのねじ穴、取付穴、および／または任意の他の装置を備えてもよい。好ましくは、ねじ穴は、各々、成形体の角に位置する。成形体が矩形形状を有する場合、成形体の各角にねじ穴があってもよい。
さらに、成形体は、基板をコーティングするようにされてもよい。パワー半導体モジュールは、電気回路が実装され得る基板を備え得る。基板および基板上の電気回路は、成形体によって封入されてもよい。したがって、成形体は、基板をコーティングすることもできる。成形体は基板の第１の側全体をコーティングすることも可能である。さらに、成形体は、基板の縁部、基板の側壁および／または基板の第２の側を覆うことも可能である。しかしながら、基板をベースプレートに接続するために、第２の側に封入材料がないことも可能である。しかしながら、基板の第２の側がベースプレートに接続され、ベースプレートも封入材料によって少なくとも部分的に封入されるようにしてもよい。
パワー半導体モジュールをさらなる部品と電気的に接続するために、成形体は、端子のための少なくとも１つの開口部を備えてもよい。成形体の開口部を通して、パワー半導体をさらなる部品と電気的に接続することができ、例えば、電気回路を外部に接続することができる。
パワー半導体モジュールのさらなる利点および技術的特徴に関して、エポキシ成形化合物の使用、図面およびさらなる説明を参照する。
本考案はさらに、少なくとも１つの繊維成分を含むエポキシ成形化合物の、パワー半導体モジュールを形成するための封入材料としての使用に関し、繊維成分は、繊維成分の直径の少なくとも５倍の長さを有し、パワー半導体モジュールは、少なくとも１つの電気回路を担持する第１の側を有し、第１の側の反対側に位置する第２の側を有する基板を備え、少なくとも１つの電気回路は、電子回路と直接接触し、電子回路を覆う前記封入材料によって少なくとも部分的に封入される。
パワー半導体モジュールを形成するための封入材料として繊維成分を含むエポキシ成形化合物の使用は、パワー半導体モジュールの機械的安定性の強化につながる。このため、機械的安定性の高い大きなパワー半導体モジュールを製造することができる。さらに、エポキシ成形化合物によってパワー半導体モジュールの保護が高められる。好ましくは、エポキシ成形化合物は、トランスファー成形プロセスにおいてトランスファー成形によって製造されるパワー半導体モジュールに使用される。
エポキシ成形化合物の使用のさらなる利点および技術的特徴に関して、パワー半導体、図面およびさらなる説明を参照する。
上記を要約すると、本考案は、パワー半導体モジュールの機械的安定性をいかに高めるかという重要な目的を解決する。
図面の簡単な説明
本考案のこれらおよび他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、それらを参照して解明されるであろう。実施形態に開示される個々の特徴は、単独で、または組み合わせて、本考案の態様を構成することができる。異なる実施形態の特徴は、ある実施形態から別の実施形態に持ち越すことができる。
本考案の第１の実施形態によるパワー半導体モジュールの概略側断面図を示す。 図１のパワー半導体モジュールの概略斜視図を示す。
実施形態の説明
図１は、本考案の第１の実施形態によるパワー半導体モジュール１０の概略断面図を示す。パワー半導体モジュール１０は、第１の側１４および第２の側１６を有する基板１２を含む。この実施形態では、基板１２はセラミック基板１２である。第１の側１４は、少なくとも１つの電気回路１８を担持し、電気回路１８は、電気回路１８に直接接触し、電気回路１８を覆う封入材料２０によって封入される。この実施形態では、電気回路１８は、基板１２上に位置する銅メタライゼーション２２を含む。さらに、電気回路１８は、メタライゼーション２２の上にパワー半導体デバイス２４を備える。パワー半導体デバイス２４は、パワー半導体デバイス２４を銅メタライゼーション２２の別の部分に接続するワイヤボンド接続２８のワイヤ２６に接続される。この実施形態では、ワイヤ２６はアルミニウムワイヤ２６であり、３００μｍの直径を有する。封入材料２０は、少なくとも１つの繊維成分を含む少なくとも１つのエポキシ成形化合物を含む。
本考案のこの実施形態では、エポキシ成形化合物は、繊維成分としてガラス繊維を含む。エポキシ成形材料の重量に関して、繊維成分の重量は９３重量％である。さらに、エポキシ成形成分はフェノール樹脂成分を含む。エポキシ成形化合物の基板に対する熱膨張係数を調整するために、エポキシ成形化合物は、粒子成分としてシリカ粒子をさらに含む。
基板１２は、基板１２の第２の側１６に位置するベースプレート３０に接続されることがさらに示されている。
図１のパワー半導体モジュール１０は、エポキシ成形化合物を使用するトランスファー成形プロセスによって得られる。トランスファー成形プロセスでは、エポキシ成形化合物が金型に押し込まれる。その結果、エポキシ成形化合物は、封入材料２０として電気回路１８および基板１２を覆う。言い換えれば、パワー半導体モジュール１０は、成形体３２を含み、成形体３２は、封入材料２０からなる。成形体３２は、パワー半導体モジュール１０を保護する。成形体３２は、電気回路１８および基板１２をコーティングする。したがって、図１のパワー半導体モジュール１０はハウジングがない。
図２は、図１のパワー半導体モジュール１０の概略斜視図を示す。エポキシ成形化合物中の繊維成分により、パワー半導体モジュール１０の機械的安定性が向上する。したがって、成形体３２が大きい可能性がある。パワー半導体モジュール１０および成形体３２は、長さ３４が１４０ｍｍであり、幅が１００ｍｍである矩形形状を有する。図１に示す断面図は、パワー半導体モジュール１０の長さ３４と平行である。
さらに、図２からわかるように、成形体３２はねじ穴３６を備える。したがって、成形体３２は冷却器に取り付けられるようにされる。この実施形態では、成形体３２は、成形体３２の各角にねじ穴３６を備える。
本考案は、図面および前述の説明において詳細に図示および説明されているが、そのような図示および説明は、例示的であり、限定的ではないと見なされるべきであり、本考案は、開示される実施形態に限定されない。開示される実施形態に対する他の変形形態は、図面、本開示、および特許請求の範囲の検討から、特許請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、実施され得る。請求項において、「備える／含む（comprising）」という語は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞「a」または「an」は、複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
１０ パワー半導体モジュール
１２ 基板
１４ 第１の側
１６ 第２の側
１８ 電気回路
２０ 封入材料
２２ 銅メタライゼーション
２４ パワー半導体デバイス
２６ ワイヤ
２８ ワイヤボンド接続
３０ ベースプレート
３２ 成形体
３４ 長さ
３６ ねじ穴

Claims (15)

  1. 少なくとも１つの電気回路（１８）を担持する第１の側（１４）を有し、前記第１の側（１４）の反対側に位置する第２の側（１６）を有する基板（１２）を備えるパワー半導体モジュール（１０）であって、前記少なくとも１つの電気回路（１８）は、前記電気回路（１８）と直接接触し、前記電気回路を覆う封入材料（２０）によって少なくとも部分的に封入され、前記封入材料（２０）は、少なくとも１つのエポキシ成形化合物を含み、前記エポキシ成形化合物は、少なくとも１つの繊維成分を含み、前記繊維成分は、前記繊維成分の直径の少なくとも５倍の長さを有することを特徴とする、パワー半導体モジュール（１０）。
  2. 前記エポキシ成形化合物はフェノール樹脂成分を含むことを特徴とする、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  3. 前記エポキシ成形化合物の重量に対して、前記繊維成分は１０～９９重量％の範囲で存在することを特徴とする、請求項１または２に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  4. 前記少なくとも１つの繊維成分は、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維、炭化珪素繊維、およびポリマー繊維からなる群から選択される１つ以上の繊維を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  5. 前記エポキシ成形化合物は粒子成分を含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  6. 前記エポキシ成形化合物は、接着促進剤成分、添加剤成分、硬化成分、および触媒成分からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  7. 前記パワー半導体モジュール（１０）はトランスファー成形されたモジュールであることを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  8. 前記パワー半導体モジュール（１０）は、前記封入材料（２０）を収容するためのハウジングがないことを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  9. 前記パワー半導体モジュール（１０）は、成形体（３２）を含み、前記成形体（３２）は、前記封入材料（２０）からなることを特徴とする、請求項１～８のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  10. 前記成形体（３２）の長さ（３４）は、少なくとも５０ｍｍであることを特徴とする、請求項９に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  11. 前記成形体（３２）は、矩形形状を有することを特徴とする、請求項９または１０に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  12. 前記成形体（３２）は、前記基板（１２）を少なくとも部分的にコーティングするようにされていることを特徴とする、請求項９から１１のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  13. 前記パワー半導体モジュール（１０）は、冷却器に取り付けられるようにされることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  14. 前記封入材料（２０）は、前記基板（１２）の前記第２の側（１６）を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする、請求項１～１３のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（１０）。
  15. パワー半導体モジュール（１０）を形成するための封入材料（２０）として少なくとも１つの繊維成分を含むエポキシ成形化合物の使用であって、前記繊維成分は、前記繊維成分の直径の少なくとも５倍の長さを有し、前記パワー半導体モジュール（１０）は、少なくとも１つの電気回路（１８）を担持する第１の側（１４）を有し、前記第１の側（１４）の反対側に位置する第２の側（１６）を有する基板（１２）を備え、前記少なくとも１つの電気回路（１８）は、前記電気回路（１８）と直接接触し、前記電気回路を覆う前記封入材料（２０）によって、少なくとも部分的に封入される、エポキシ成形化合物の使用。
JP2022600012U 2019-07-25 2020-07-24 パワー半導体モジュール Active JP3238263U (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19188357.8 2019-07-25
EP19188357 2019-07-25
PCT/EP2020/070952 WO2021013988A1 (en) 2019-07-25 2020-07-24 Power semiconductor module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3238263U true JP3238263U (ja) 2022-07-13

Family

ID=67438899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022600012U Active JP3238263U (ja) 2019-07-25 2020-07-24 パワー半導体モジュール

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP3238263U (ja)
DE (1) DE212020000686U1 (ja)
WO (1) WO2021013988A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230326820A1 (en) * 2022-04-07 2023-10-12 Infineon Technologies Ag Anti-Corrosion Particles in Semiconductor Device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013197573A (ja) 2012-03-23 2013-09-30 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
US8945990B2 (en) 2012-04-24 2015-02-03 Infineon Technologies Ag Chip package and method of forming the same
US9018744B2 (en) 2012-09-25 2015-04-28 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having a clip contact
US10727151B2 (en) 2017-05-25 2020-07-28 Infineon Technologies Ag Semiconductor chip package having a cooling surface and method of manufacturing a semiconductor package

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021013988A1 (en) 2021-01-28
DE212020000686U1 (de) 2022-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11984545B2 (en) Method of manufacturing a light emitting device
JP6168153B2 (ja) 半導体装置
KR19980070748A (ko) 반도체를 실링하기 위한 에폭시수지 조성물 및 수지실링된반도체 디바이스
CN211208432U (zh) 智能功率模块基板、智能功能模块和电子设备
WO2009082516A2 (en) Adhesive applications using alkali silicate glass for electronics
US20200231800A1 (en) Corrosion Protected Mold Compound
JP3238263U (ja) パワー半導体モジュール
KR102544119B1 (ko) 전자 디바이스 밀봉용 수지 조성물 및 이를 사용하여 제조된 전자 디바이스
CN104798194A (zh) 半导体器件
CN221885091U (zh) 功率半导体模块
CA2339523A1 (en) Flat semiconductor device, method for manufacturing the same, and converter comprising the same
CN113130422B (zh) 功率模块及其制备方法
CN108292633B (zh) 具有包封料的电设备
US20210166986A1 (en) Package with encapsulant under compressive stress
WO2021116192A1 (en) Power semiconductor module with terminal block
JP2018536996A (ja) 被覆材を有する電気装置
CN219716867U (zh) 功率半导体模块
JP2008045075A (ja) 封止用エポキシ樹脂組成物及び電子部品装置
CN215815860U (zh) 电子器件的管脚、电子器件及封装模具
JP6299372B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
US20230420319A1 (en) Semiconductor package encapsulant with metal activated inorganic filler particles
CN113451235B (zh) Qfn封装半导体器件
JP5352856B2 (ja) 半導体装置
JP3801298B2 (ja) 半導体封止用エポキシ樹脂組成物
CN118737969A (zh) 其上具有包封材料和另外的包封材料的封装体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220323

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3238263

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R323111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350