JP3764687B2 - 電力半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
電力半導体装置及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3764687B2 JP3764687B2 JP2002040355A JP2002040355A JP3764687B2 JP 3764687 B2 JP3764687 B2 JP 3764687B2 JP 2002040355 A JP2002040355 A JP 2002040355A JP 2002040355 A JP2002040355 A JP 2002040355A JP 3764687 B2 JP3764687 B2 JP 3764687B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductive resin
- resin
- insulating
- power semiconductor
- semiconductor device
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- 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
- H01L23/3135—Double encapsulation or coating and encapsulation
-
- 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
-
- 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
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- 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
- H01L2224/85—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 wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
-
- 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
- H01L2924/14—Integrated circuits
-
- 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
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/35—Mechanical effects
- H01L2924/351—Thermal stress
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力半導体素子を含む電力半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電力半導体装置は、通常、絶縁基板の回路パターン上に形成されたパワー部の上に制御基板が搭載されている。例えば、電力半導体装置は、金属ベース板の上に複数の絶縁基板が接着され、絶縁基板の表面には回路パターンが形成されている。この回路パターンの上に電力半導体素子が実装されており、それぞれの絶縁基板の間は、シャント抵抗やワイヤ等の接続線で接続されている。また、電力半導体素子を制御する制御基板は、絶縁基板と間隔を空けて対向し、絶縁基板と平行に配置して搭載されている。金属ベース板上には周囲を囲繞する枠体が設けられており、制御基板は、その周縁部で中継端子等によって枠体に固定されている。また、制御基板と絶縁基板との間の間隙にはシリコンゲル等が充填されている。
【0003】
この電力半導体装置は、様々な用途に用いられており、自動車用部品としても用いられている。自動車内は密閉環境であるため、電力半導体装置も良好な放熱効果を有することが求められている。また、自動車用部品として、走行中の振動に耐えられるように耐振動性が求められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電力半導体装置では、電力半導体素子自体の発熱が問題とされていた。また、それぞれの絶縁基板の回路パターンに跨って設けられたシャント抵抗やワイヤ等の接続線の周辺部では、接続線で発生した熱の拡散性が非常に悪く、放熱性が悪かった。また、制御基板上の電子部品の発熱による熱応力で制御基板がたわむため、制御基板と電子部品間を接合するはんだへの応力が生じ、はんだの寿命が短くなっていた。さらに、この電力半導体装置では、制御基板は周縁部で固定されているため、制御基板の中央部は振動による振幅量が大きくなっていた。
【0005】
従来、電子回路装置等における放熱効果を改善する先行技術はいくつか存在している。例えば、特開昭62−250648号公報には、高熱伝導性の樹脂で被ったフリップチップを有する混成集積回路装置が記載されている。また、特開平8−167680号公報には、モールドされた半導体電子部品と金属枠体との間に熱伝導性の良い樹脂を有する電子回路モジュールが記載されている。
【0006】
しかし、上述の先行技術では電力半導体素子そのものを覆って放熱性を向上させているものの、絶縁基板の間の接続線についてはなんら考慮されていなかった。なお、高熱伝導性樹脂を狭い空間や凹凸が密集している箇所に充填した場合には未充填の箇所が生じて十分な熱伝導性が得られない場合がある。また、高熱伝導性樹脂は高価なため、全ての箇所に用いた場合には大きなコストアップにつながる。
【0007】
そこで、本発明の第1の目的は、絶縁基板や半導体素子の間の接続線の周辺部における放熱効果を向上させるとともに、高価な熱伝導性樹脂の使用量を抑え、制御基板の電子部品からの放熱を効率的に行なってはんだの長寿命化を実現することである。また、第2の目的は、制御基板の振動を抑制することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電力半導体装置は、金属ベース板と、
前記金属ベース板に接着され、回路パターンを有する複数の絶縁基板と、
前記回路パターンに実装された半導体素子と、
前記複数の絶縁基板と間隔を空けて対向し、前記絶縁基板と平行に配置されて搭載された制御基板と、
前記絶縁基板と前記制御基板との周囲を囲繞する枠体と、
前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する接続線を覆うと共に、前記絶縁基板と前記制御基板との間にわたって、熱伝導性樹脂が部分的に充填された熱伝導性樹脂部と、
前記絶縁基板と前記制御基板との間において、前記熱伝導性樹脂部を除く部分に前記熱伝導性樹脂と異なる第2樹脂が充填された樹脂封止部と
を備え
前記熱伝導性樹脂は第2樹脂よりも熱伝導率が高いことを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る電力半導体装置は、前記電力半導体装置であって、前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する接続線の周囲を囲み、前記絶縁基板から前記制御基板にわたって設けられた第3樹脂からなる壁部をさらに有し、
前記壁部で囲まれた内部は熱伝導樹脂が充填されている前記熱伝導樹脂部からなり、前記壁部の外部は前記樹脂封止部からなり、前記壁部によって前記熱伝導樹脂部と前記樹脂封止部とを分離していることを特徴とする。
【0010】
本発明に係る電力半導体装置の製造方法は、金属ベース板を準備する準備工程と、
回路パターンを有する複数の絶縁基板を前記金属ベース板に接着する接着工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する実装工程と、
前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する接続線を覆って熱伝導性樹脂を部分的に充填する熱伝導樹脂充填工程と、
制御基板を、前記絶縁基板と間隔を空けて対向させ、前記絶縁基板と平行に配置して搭載し、前記充填された熱伝導性樹脂を前記制御基板に当接させ、前記絶縁基板から前記制御基板にわたって充填された熱伝導性樹脂部を形成する制御基板搭載工程と、
前記制御基板と前記絶縁基板との間において、前記熱伝導性樹脂部を除く間隙に第2樹脂を充填し、樹脂封止部を形成する樹脂封止工程と
を含み、
前記熱伝導性樹脂は、前記第2樹脂よりも熱伝導率が高いことを特徴とする。
【0011】
また、本発明に係る電力半導体装置の製造方法は、前記電力半導体装置の製造方法であって、前記熱伝導性樹脂充填工程において、さらに前記制御基板の裏面において、前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する前記接続線と対向する箇所に熱伝導性樹脂を部分的に充填すると共に、
前記制御基板搭載工程において、前記絶縁基板及び前記制御基板の裏面にそれぞれ部分的に充填された熱伝導性樹脂とを互いに重ね合わせることを特徴とする。
【0012】
本発明に係る電力半導体装置の製造方法は、金属ベース板を準備する準備工程と、
回路パターンを有する複数の絶縁基板を前記金属ベース板に接着する接着工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する実装工程と、
前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する接続線を囲んで第3樹脂からなる壁部を設ける壁部形成工程と、
制御基板を、前記絶縁基板と間隔を空けて対向させ、前記絶縁基板と平行に配置して搭載する制御基板搭載工程と、
前記絶縁基板と前記制御基板との間における前記壁部で囲まれた内部に熱伝導性樹脂を充填して熱伝導性樹脂部を形成する熱伝導性樹脂充填工程と、
前記制御基板と前記絶縁基板との間において、前記熱伝導性樹脂部を除く間隙に第2樹脂を充填し、樹脂封止部を形成する樹脂封止工程と
を含み、
前記熱伝導性樹脂は、前記第2樹脂よりも熱伝導率が高いことを特徴とする。
【0013】
また、本発明に係る電力半導体装置の製造方法は、前記電力半導体装置の製造方法であって、前記熱伝導性樹脂充填工程において、前記制御基板上に設けられた孔から熱伝導性樹脂を充填することを特徴とする。
【0014】
さらに、本発明に係る電力半導体装置の製造方法は、前記電力半導体装置の製造方法であって、前記熱伝導性樹脂充填工程において、前記金属ベース板の裏面に設けられた孔から熱伝導性樹脂を充填することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る電力用半導体装置について、添付図面を用いて以下に説明する。なお、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【0016】
実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る電力用半導体装置について、図1及び図2を用いて説明する。この電力半導体装置20は、図1の(a)の平面図に示すように、矩形形状であり、上面には複数の主端子13とベース板取付孔18を備える。図1の(b)は、図1の(a)におけるA−A’線に沿った断面図である。この電力半導体装置は、図1の(b)に示すように、絶縁基板2、3と制御基板9との間において、それぞれの絶縁基板3を接続するシャント抵抗5や、半導体素子16、17を接続するワイヤ6等の接続線を覆って制御基板9にわたって熱伝導性樹脂が部分的に充填された熱伝導性樹脂部7を備えることを特徴とする。シャント抵抗5やワイヤ6からこの熱伝導樹脂部7を介して放熱を行なうことができるので、シャント抵抗5やワイヤ6などの接続線の周辺部における放熱性を向上させることができる。なお、接続線としては、絶縁基板2、3間を接続するシャント抵抗5や、半導体素子16、17間を接続するワイヤ6の場合だけでなく、半導体素子と絶縁基板上の回路パターンとを接続する接続線であってもよい。
【0017】
次に、この電力半導体装置20の詳細な構成について図1の(b)及び図2を用いて説明する。この電力半導体装置20は、放熱用の金属ベース板1と、金属ベース板1に接着された複数の絶縁基板2、3と、絶縁基板2、3と間隔を空けて配置して搭載された制御基板9とを備えている。さらに、絶縁基板2、3は、裏面が金属ベース板1の主面に接着され、表面に回路パターンが形成されている。なお、絶縁基板2、3は、複数層で構成してもよく、あるいは図2の別の例に示すように一層で構成してもよい。この回路パターンには、電力半導体素子(IGBT)16や半導体素子(ダイオード)17が実装されており、それぞれの絶縁基板3は、シャント抵抗5やワイヤ6等の接続線で接続されている。また、制御基板9は、絶縁基板2、3と間隔を空けて対向し、該絶縁基板2、3と平行に配置されて搭載されている。この制御基板9は、電力半導体素子を制御する電子部品11を実装したプリント基板等を用いることができる。さらに、絶縁基板2、3と制御基板9との周囲を囲繞する樹脂製の枠体4を備えている。なお、制御基板9は周縁部を中継端子12で枠体4に固定されている。また、熱伝導性樹脂部7は、シャント抵抗5又はワイヤ6等の接続線を覆うと共に、絶縁基板2、3と制御基板9との間にわたって、熱伝導性樹脂が部分的に充填されている。この熱伝導性樹脂は、稠度が低く、高熱伝導性であることが好ましい。また、熱伝導性樹脂部7は制御基板9に接している。なお、絶縁基板2、3と制御基板9との間において、熱伝導性樹脂部7を除く部分には、熱伝導性樹脂と異なる第2樹脂としてシリコンゲルが充填された樹脂封止部8を有する。この場合、熱伝導性樹脂は、第2樹脂よりも熱伝導率が高い。なお、絶縁基板2、3上に形成された回路パターンに実装された電力半導体素子と、シャント抵抗5及びワイヤ6等の接続線を含む全体をパワー部ともいう。
【0018】
さらに、この熱伝導樹脂部7に用いる熱伝導樹脂としては、従来用いられている絶縁封止材であるシリコンゲル(熱伝導率0.16W/mK)よりも大きな熱伝導率を有する樹脂を用いる。例えば、高熱伝導ゲル(商品名:GELTEC製)(熱伝導率6.15W/mK)、グリス(G765(商品名):信越化学)(熱伝導率2.9W/mK)、エポキシ樹脂(KE−870(商品名):東芝ケミカル)(熱伝導率3.4W/mK)等を用いることができる。なお、上記樹脂は例示であって、これらに限定されるものではない。この熱伝導樹脂は、具体的には0.2W/mK以上の熱伝導率を有することがさらに好ましい。
【0019】
この電力半導体装置20は、上記のようにシャント抵抗5やワイヤ6等の接続線を覆っている熱伝導性樹脂部7を設けたことで、シャント抵抗5やワイヤ6等の接続線の周辺部からの放熱性を良好にすることができる。また、制御基板9の中央部においても熱伝導性樹脂部7で支持できるので、振動を抑制することができる。さらに、制御基板9の上面に搭載している電子部品11からの熱を高熱伝導性樹脂7を介して放熱することができ、熱応力によるたわみを抑制し、電子部品11と制御基板9間を接合するはんだを長寿命化することができる。上記に加えて、高熱伝導性樹脂7をシャント抵抗5やワイヤ6等の接続線の周辺部に部分的に充填することによって、必要箇所にのみ充填できるのでコスト低減につながる。また、高熱伝導性樹脂7を部分的に充填しているので、パワー部と制御基板9との間の全体に充填する場合に比べて、熱ストレスによる樹脂のクラックが生じにくい。
【0020】
実施の形態2.
本発明の実施の形態2に係る電力用半導体装置の製造方法について、図3の(a)及び(b)を用いて説明する。この電力半導体装置の製造方法は、実施の形態1に係る電力半導体装置についての複数の製造方法の中の1つである。この電力半導体装置の製造方法は、次の各工程によって行なわれる。
(1)金属ベース板1を準備する準備工程。
(2)表面に回路パターンを形成された複数の絶縁基板2、3の裏面を金属ベース板1の表面に接着する接着工程。
(3)回路パターンに電力半導体素子(IGBT)16や半導体素子(ダイオード)17を実装する実装工程。
(4)それぞれの絶縁基板3の間を接続するシャント抵抗5又はワイヤ6等の接続線を覆って熱伝導性樹脂を部分的に充填すると共に、制御基板9の裏面において、上記シャント抵抗5又はワイヤ6等の接続線と対向する箇所に熱伝導性樹脂を部分的に充填する熱伝導樹脂充填工程。この場合、稠度が低く、高熱伝導率を有する高熱伝導性樹脂を用いるのが好ましい。また、次の工程で絶縁基板2、3及び制御基板9のそれぞれに部分的に充填した熱伝導性樹脂が互いに重なり合うように位置合せをあらかじめ行なっておくのが好ましい。
(5)制御基板9を、絶縁基板2、3と間隔を空けて対向させ、絶縁基板2、3と平行に配置して搭載し、上記充填された熱伝導性樹脂を互いに重ね合わせることによって、絶縁基板2、3から制御基板9にわたって充填された熱伝導性樹脂部7を形成する制御基板搭載工程。
(6)制御基板9と絶縁基板2、3との間において、熱伝導性樹脂部7を除く間隙に第2樹脂を充填し、樹脂封止部8を形成する樹脂封止工程。なお、上記絶縁性樹脂には、第2樹脂よりも熱伝導率が高いものをあらかじめ用いる。
このように、絶縁基板2、3と制御基板の裏面のそれぞれに部分的に充填した樹脂部7を重ね合わせることによって、凹凸が密集している箇所や狭い箇所まで熱伝導性樹脂を流動させて充填することができる。その後、蓋19を取り付けて電力半導体装置20を完成させる。
【0021】
実施の形態3.
本発明の実施の形態3に係る電力半導体装置の製造方法について、図4の(a)及び(b)の断面図を用いて説明する。この電力半導体装置の製造方法は、実施の形態2における製造方法と比較すると、下部のパワー部側にのみ部分的に稠度の低い高熱伝導性樹脂を被覆しており、さらに、あらかじめ高熱伝導性樹脂を制御基板を搭載する高さよりも高く盛上げて充填している点で相違する。これによって制御基板を搭載した際に熱伝導性樹脂を制御基板に当接させることができる。また、制御基板で熱伝導性樹脂を抑えこむことで凹凸が密集している箇所や狭い箇所にまで樹脂を流動させることができる。
【0022】
この電力半導体装置の製造方法は、上記実施の形態2に係る製造方法の各工程において、熱伝導性樹脂充填工程及び制御基板搭載工程を、以下の各工程によって行なっている。
(4a)それぞれの絶縁基板3の間を接続するシャント抵抗5又はワイヤ6等の接続線を覆って熱伝導性樹脂を部分的に充填する熱伝導樹脂充填工程。この場合に、あらかじめ高熱伝導性樹脂を制御基板9を搭載する高さよりも高く盛上げて充填している。
(5a)制御基板9を、絶縁基板2、3と間隔を空けて対向させ、絶縁基板2、3と平行に配置して搭載し、充填された熱伝導性樹脂を制御基板9に当接させ、絶縁基板2、3から制御基板9にわたって充填された熱伝導性樹脂部7を形成する制御基板搭載工程。
【0023】
実施の形態4.
本発明の実施の形態4に係る電力半導体装置について、図5を用いて説明する。この電力半導体装置は、実施の形態1に係る電力半導体装置と比較すると、シャント抵抗5又はワイヤ6等の接続線の周囲を囲み、絶縁基板2、3から制御基板9にわたって設けられた第3樹脂からなる壁部14をさらに有する点で相違する。また、この壁部14で囲まれた内部は熱伝導樹脂が充填されている熱伝導樹脂部7からなり、壁部14の外部は樹脂封止部8からなる。この壁部14によって熱伝導樹脂部7と樹脂封止部8とを分離している点においても相違する。この壁部14を設けたことによって熱伝導性樹脂の流動による位置ずれを抑制することができ、シャント抵抗5やワイヤ6等の接続線を熱伝導樹脂で確実に覆った熱伝導性樹脂部7を形成することができる。
【0024】
実施の形態5.
本発明の実施の形態5に係る電力半導体装置の製造方法について、図6を用いて説明する。この電力半導体装置の製造方法は、実施の形態4に係る電力半導体装置の製造方法である。実施の形態2及び3に係る電力半導体装置の製造方法と比較すると、次の点で相違している。即ち、図6の断面図に示すように、シャント抵抗5又はワイヤ6等の接続線を囲んで第3樹脂からなる壁部14を形成し、制御基板9を搭載した後に、壁部14で囲まれた内部に熱伝導性樹脂を充填している点で、実施の形態2及び3に係る電力半導体装置の製造方法と相違する。これによって熱伝導性樹脂の流動による位置ずれを抑制することができる。
【0025】
この電力半導体装置の製造方法は、次の各工程からなる。
(1)金属ベース板1を準備する準備工程。
(2)表面に回路パターンを形成された複数の絶縁基板2、3の裏面を金属ベース板1の表面に接着する接着工程。
(3)回路パターンに電力半導体素子(IGBT)16や半導体素子(ダイオード)17を実装する実装工程。
(4)それぞれの絶縁基板の間を接続するシャント抵抗5又はワイヤ6等の接続線を囲んで第3樹脂からなる壁部14を設ける壁部形成工程。
(5)制御基板9を、絶縁基板2、3と間隔を空けて対向させ、絶縁基板2、3と平行に配置して搭載する制御基板搭載工程。
(6)絶縁基板2、3と制御基板9との間における壁部14で囲まれた内部に、図6に示すように、制御基板9上に設けられた孔から熱伝導性樹脂をシリンジ15によって充填して熱伝導性樹脂部7を形成する熱伝導性樹脂充填工程。なお、熱伝導性樹脂はシリンジ15による充填に限られず、チューブ等によって充填してもよい。
(7)制御基板9と絶縁基板2、3との間において、熱伝導性樹脂部7を除く間隙に第2樹脂を充填し、樹脂封止部8を形成する樹脂封止工程。
このように、熱伝導樹脂をシリンジ15によって充填することによって狭い箇所への充填を正確に行なうことができる。その後、蓋19を取り付けて電力半導体装置を完成させる。
【0026】
実施の形態6.
本発明の実施の形態6に係る電力半導体装置の製造方法について、図7を用いて説明する。この電力半導体装置の製造方法は、実施の形態5に係る電力半導体装置の製造方法と比較すると、図7の断面図に示すように、金属ベース板1の裏面に設けた孔から熱伝導性樹脂をシリンジ15で充填している点で相違する。この電力半導体装置の製造方法によれば、制御基板9側に孔を設けることができない場合にも高熱伝導性樹脂をシリンジ15で充填することができる。なお、熱導電性樹脂を充填した後、金属ベース板1の孔はネジ締め等によって塞いでおく。孔を塞ぐ手段としてはネジ締めに限られない。
【0027】
【発明の効果】
本発明に係る電力半導体装置によれば、それぞれの絶縁基板又は半導体素子の間を接続するシャント抵抗やワイヤ等の接続線を覆って熱伝導性樹脂が部分的に充填されている熱伝導性樹脂部を設けたことで、シャント抵抗やワイヤ等の接続線からの放熱性を向上させることができる。また、制御基板の中央部においても熱伝導性樹脂部によって支持できるので、振動を抑制することができる。さらに、制御基板の上面に搭載している電子部品からの熱を高熱伝導性樹脂を介して放熱することができ、熱応力によるたわみを抑制し、電子部品と制御基板間を接合するはんだを長寿命化することができる。また、上記に加えて、高熱伝導性樹脂をシャント抵抗やワイヤ等の接続線の周辺部に部分的に充填することによって、必要箇所にのみ充填できるのでコスト低減につながる。また、高熱伝導性樹脂を部分的に充填しているので、パワー部と制御基板との間の全体に充填する場合に比べて、熱ストレスによる樹脂のクラックが生じにくくできる。
【0028】
また、本発明に係る電力半導体装置によれば、シャント抵抗又はワイヤ等の接続線の周囲を囲み、絶縁基板から制御基板にわたって設けられた第3樹脂からなる壁部をさらに有する。この壁部によって熱伝導樹脂部と樹脂封止部とを分離している。この壁部を設けたことによって熱伝導性樹脂の流動による位置ずれを抑制することができ、シャント抵抗やワイヤ等の接続線を確実に覆った熱伝導性樹脂部を形成することができる。
【0029】
本発明に係る電力半導体装置の製造方法によれば、複数の絶縁基板又は半導体素子の間を接続するシャント抵抗やワイヤ等の接続線を覆って絶縁基板から制御基板にわたって熱伝導性樹脂を部分的に充填している。これによってシャント抵抗やワイヤ等の接続線の周辺部からの放熱性を良好にしている。
【0030】
また、本発明に係る電力半導体装置の製造方法によれば、それぞれの絶縁基板又は半導体素子の間を接続するシャント抵抗やワイヤ等の接続線を覆って熱伝導性樹脂を部分的に充填すると共に、制御基板の裏面において、上記シャント抵抗やワイヤ等の接続線と対向する箇所に熱伝導性樹脂を部分的に充填している。その後、制御基板搭載時にそれぞれ充填された樹脂を重ね合わせることによって、凹凸が密集している箇所や狭い箇所まで熱伝導性樹脂を流動させて充填することができる。
【0031】
本発明に係る電力半導体装置の製造方法によれば、シャント抵抗又はワイヤ等の接続線を囲んで第3樹脂からなる壁部を形成し、制御基板を搭載した後に、熱伝導性樹脂を壁部で囲まれた内部に充填している。これによって熱伝導性樹脂の流動による位置ずれを抑制することができる。
【0032】
また、本発明に係る電力半導体装置の製造方法によれば、制御基板側に孔を設け熱伝導樹脂を充填することによって壁部で囲まれた内部に熱伝導性樹脂を充填することができる。
【0033】
さらに、本発明に係る電力半導体装置の製造方法によれば、制御基板側に孔を設けることができない場合にも金属ベース板の裏面の孔から熱伝導性樹脂を充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は、本発明の実施の形態1に係る電力半導体装置の平面図であり、(b)は、(a)のA−A’線に沿った断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1に係る電力半導体装置の別の例の内部構造を示す断面図である。
【図3】 (a)は、本発明の実施の形態2に係る電力半導体装置の製造方法においてパワー部にプリント基板を搭載する前の様子を示す断面図であり、(b)は、プリント基板搭載後の様子を示す断面図である。
【図4】 (a)は、本発明の実施の形態3に係る電力半導体装置の製造方法においてパワー部にプリント基板を搭載する前の様子を示す断面図であり、(b)は、プリント基板搭載後の様子を示す断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態4に係る電力半導体装置の内部構造を示す断面図である。
【図6】 本発明の実施の形態5に係る電力半導体装置の製造方法においてプリント基板搭載後、プリント基板に設けた穴から高熱伝導性樹脂をシリンジ充填する様子を示す断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態6に係る電力半導体装置の製造方法においてプリント基板搭載後、ベース板の裏面に設けた穴から高熱伝導性樹脂をシリンジ充填する様子を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ベース板、2、3 絶縁基板、4 枠体、5 シャント抵抗、6 アルミワイヤ、7 熱伝導性樹脂、8 シリコンゲル(第2樹脂)、9 プリント基板、11 電子部品、12 中継端子、13 主端子、14 壁部(第3樹脂)、15 シリンジ、16 半導体素子(IGBT)、17 半導体素子(ダイオード)、18 ベース板取付孔、19 蓋、20、20a 電力半導体装置
Claims (7)
- 金属ベース板と、
前記金属ベース板に接着され、回路パターンを有する複数の絶縁基板と、
前記回路パターンに実装された半導体素子と、
前記複数の絶縁基板と間隔を空けて対向し、前記絶縁基板と平行に配置されて搭載された制御基板と、
前記絶縁基板と前記制御基板との周囲を囲繞する枠体と、
前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を互いに接続する接続線を覆うと共に、前記絶縁基板と前記制御基板との間にわたって、熱伝導性樹脂が部分的に充填された熱伝導性樹脂部と、
前記絶縁基板と前記制御基板との間において、前記熱伝導性樹脂部を除く部分に前記熱伝導性樹脂と異なる第2樹脂が充填された樹脂封止部と
を備え
前記熱伝導性樹脂は第2樹脂よりも熱伝導率が高いことを特徴とする電力半導体装置。 - 前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する接続線の周囲を囲み、前記絶縁基板から前記制御基板にわたって設けられた第3樹脂からなる壁部をさらに有し、
前記壁部で囲まれた内部は熱伝導樹脂が充填されている前記熱伝導樹脂部からなり、前記壁部の外部は前記樹脂封止部からなり、前記壁部によって前記熱伝導樹脂部と前記樹脂封止部とを分離していることを特徴とする請求項1に記載の電力半導体装置。 - 金属ベース板を準備する準備工程と、
回路パターンを有する複数の絶縁基板を前記金属ベース板に接着する接着工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する実装工程と、
前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する接続線を覆って熱伝導性樹脂を部分的に充填する熱伝導樹脂充填工程と、
制御基板を、前記絶縁基板と間隔を空けて対向させ、前記絶縁基板と平行に配置して搭載し、前記充填された熱伝導性樹脂を前記制御基板に当接させ、前記絶縁基板から前記制御基板にわたって充填された熱伝導性樹脂部を形成する制御基板搭載工程と、
前記制御基板と前記絶縁基板との間において、前記熱伝導性樹脂部を除く間隙に第2樹脂を充填し、樹脂封止部を形成する樹脂封止工程と
を含み、
前記熱伝導性樹脂は、前記第2樹脂よりも熱伝導率が高いことを特徴とする電力半導体装置の製造方法。 - 前記熱伝導性樹脂充填工程において、さらに前記制御基板の裏面において、前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を接続する前記接続線と対向する箇所に熱伝導性樹脂を部分的に充填すると共に、
前記制御基板搭載工程において、前記絶縁基板及び前記制御基板の裏面にそれぞれ部分的に充填された熱伝導性樹脂とを互いに重ね合わせることを特徴とする請求項3に記載の電力半導体装置の製造方法。 - 金属ベース板を準備する準備工程と、
回路パターンを有する複数の絶縁基板を前記金属ベース板に接着する接着工程と、
前記回路パターンに半導体素子を実装する実装工程と、
前記複数の絶縁基板又は前記半導体素子の間を互いに接続する接続線を囲んで第3樹脂からなる壁部を設ける壁部形成工程と、
制御基板を、前記絶縁基板と間隔を空けて対向させ、前記絶縁基板と平行に配置して搭載する制御基板搭載工程と、
前記絶縁基板と前記制御基板との間における前記壁部で囲まれた内部に熱伝導性樹脂を充填して熱伝導性樹脂部を形成する熱伝導性樹脂充填工程と、
前記制御基板と前記絶縁基板との間において、前記熱伝導性樹脂部を除く間隙に第2樹脂を充填し、樹脂封止部を形成する樹脂封止工程と
を含み、
前記熱伝導性樹脂は、前記第2樹脂よりも熱伝導率が高いことを特徴とする電力半導体装置の製造方法。 - 前記熱伝導性樹脂充填工程において、前記制御基板上に設けられた孔から熱伝導性樹脂を充填することを特徴とする請求項5に記載の電力半導体装置の製造方法。
- 前記熱伝導性樹脂充填工程において、前記金属ベース板の裏面に設けられた孔から熱伝導性樹脂を充填することを特徴とする請求項5に記載の電力半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002040355A JP3764687B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 電力半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002040355A JP3764687B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 電力半導体装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003243609A JP2003243609A (ja) | 2003-08-29 |
JP3764687B2 true JP3764687B2 (ja) | 2006-04-12 |
Family
ID=27781112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002040355A Expired - Fee Related JP3764687B2 (ja) | 2002-02-18 | 2002-02-18 | 電力半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3764687B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006121861A (ja) * | 2004-10-25 | 2006-05-11 | Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd | 電力変換装置 |
JP5028085B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2012-09-19 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | 電子回路装置とその製造方法 |
JP5241177B2 (ja) * | 2007-09-05 | 2013-07-17 | 株式会社オクテック | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
JP5309732B2 (ja) * | 2008-07-02 | 2013-10-09 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置 |
JP5072124B2 (ja) * | 2009-10-30 | 2012-11-14 | パナソニック株式会社 | 回路基板および電子機器 |
JP5450192B2 (ja) * | 2010-03-24 | 2014-03-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | パワーモジュールとその製造方法 |
US9343388B2 (en) * | 2012-01-25 | 2016-05-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device |
US9136193B2 (en) | 2012-02-13 | 2015-09-15 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
WO2013175714A1 (ja) | 2012-05-22 | 2013-11-28 | パナソニック株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP5525024B2 (ja) * | 2012-10-29 | 2014-06-18 | 株式会社オクテック | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
JPWO2014097798A1 (ja) * | 2012-12-18 | 2017-01-12 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
JP6083334B2 (ja) * | 2013-06-25 | 2017-02-22 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
JP6552450B2 (ja) * | 2016-04-19 | 2019-07-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
DE102016219995A1 (de) * | 2016-10-13 | 2018-04-19 | Robert Bosch Gmbh | Elektronische Baugruppe und Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Baugruppe |
JP7050643B2 (ja) * | 2018-10-10 | 2022-04-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JP7318238B2 (ja) * | 2019-03-11 | 2023-08-01 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3223835B2 (ja) * | 1997-03-28 | 2001-10-29 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体装置及びその製造方法 |
JP3797021B2 (ja) * | 1999-05-31 | 2006-07-12 | 三菱電機株式会社 | 電力用半導体装置 |
JP3418617B2 (ja) * | 2000-09-22 | 2003-06-23 | 松下電器産業株式会社 | 熱伝導基板およびそれを用いた半導体モジュール |
-
2002
- 2002-02-18 JP JP2002040355A patent/JP3764687B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2003243609A (ja) | 2003-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3764687B2 (ja) | 電力半導体装置及びその製造方法 | |
JP3547333B2 (ja) | 電力変換装置 | |
JP5936310B2 (ja) | パワー半導体モジュール及びその取り付け構造 | |
KR100374241B1 (ko) | 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
JPH09321073A (ja) | 半導体装置用パッケージ及び半導体装置 | |
US10825746B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
WO2004112129A1 (ja) | 電子装置 | |
JP7221930B2 (ja) | パワー半導体モジュール | |
CN114649271A (zh) | 半导体封装件及形成半导体封装件的方法 | |
US10964627B2 (en) | Integrated electronic device having a dissipative package, in particular dual side cooling package | |
JP7512659B2 (ja) | 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法 | |
JPH1050770A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP4861200B2 (ja) | パワーモジュール | |
JP6075470B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP7543854B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
JPH09246433A (ja) | モジュールの放熱構造 | |
JP2904154B2 (ja) | 半導体素子を含む電子回路装置 | |
WO2024075445A1 (ja) | 半導体モジュール、半導体装置、及び車両 | |
JP2013187479A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
KR102371636B1 (ko) | 양면 기판 반도체 제조 방법 | |
JP5256128B2 (ja) | 電子回路封入装置 | |
JP2710207B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP3117688B2 (ja) | 表面実装用の半導体パッケージ | |
JPH11145180A (ja) | 電子部品およびその製造方法 | |
JPH10189792A (ja) | 半導体パッケージ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040608 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051209 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060117 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3764687 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100127 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100127 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110127 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120127 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130127 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130127 Year of fee payment: 7 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |