JP4973033B2 - パワーモジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁シートを用いたパワーモジュールの製造方法に関し、特に絶縁シートとモールド樹脂の強い接合を確保することによってパワーモジュールの信頼性を向上させることができるパワーモジュールの製造方法に関するものである。

絶縁シートを用いたパワーモジュールの従来の製造方法について図１０を参照しながら説明する（例えば、特許文献１参照）。

まず、モールド金型（下型）１１のキャビティ１３内に絶縁シート１４と、電子部品とを順番に載置する。この電子部品は、予めリードフレーム部（図示なし）に接合され一体となった回路パターン１５の上に半導体チップ１６を搭載し、半導体チップ１６とリードフレームとの間をアルミ線や金線などのワイヤ（図示なし）により電気的に接続することで構成されている。そして、モールド金型（下型）１１上に重ねるようにモールド金型（上型）１２を被せる。

次に、モールド金型１１，１２のエアベント部１９から空気を抜きつつ、モールド金型１１，１２のゲート部２０からキャビティ１３内にモールド樹脂２１を注入して絶縁シート１４、回路パターン１５及び半導体チップ１６などを含む電子部品を樹脂封止する。この際、樹脂注入時の圧力を用いてモールド樹脂２１と絶縁シート１４を接合させる。

特開平５−２９３６９号公報

しかし、従来の製造方法では、エアベント部１９がゲート部２０とほぼ同じ高さ、即ちパッケージ高さのほぼ中央に設けられ、絶縁シート１４から離れた位置（高さ）にあったため、エアー溜まり部２２が発生し、モールド樹脂２１の圧力が十分に絶縁シート１４に伝わらず、絶縁シート１４とモールド樹脂２１との未接合部２３が発生していた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、絶縁シートとモールド樹脂の強い接合を確保することによってパワーモジュールの信頼性を向上させることができる製造方法を得るものである。

本発明に係るパワーモジュールの製造方法は、モールド金型のキャビティ内に絶縁シートを載置し、絶縁シート上に電子部品を載置する工程と、モールド金型のエアベント部から空気を抜きつつ、モールド金型のゲート部からキャビティ内にモールド樹脂を注入して絶縁シート及び電子部品を樹脂封止する工程とを有し、モールド金型として、ゲート部がキャビティの一側面に設けられ、エアベント部がキャビティのゲート部の対面に設けられたものを用い、モールド金型に絶縁シートを載置する際に、エアベント部側においてゲート部側よりも絶縁シートが短くなるようにする。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明により、絶縁シートとモールド樹脂の強い接合を確保することによってパワーモジュールの信頼性を向上させることができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの製造方法について図１〜４を参照しながら説明する。なお、図１は本実施の形態の製造方法において用いるモールド金型を含むパワーモジュールを示す上面図、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線における断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線における断面図である。

まず、モールド金型（下型）１１上に、絶縁シート１４を介して、半導体チップ１６が搭載された回路パターン１５などを備えた電子部品を載置する。この電子部品はリードフレーム１０と一体化され、アルミ線や金線などのワイヤ（図示なし）により半導体チップ１６とリードフレーム１０との間が電気的に接続されている。そして、モールド金型（上型）１２を被せる。こうして、モールド金型１１，１２のキャビティ１３内に絶縁シート１４を載置し、絶縁シート１４上に回路パターン１５及び半導体チップ１６などを備えた電子部品を載置する。ここで、絶縁シート１４は、絶縁部１７と、この絶縁部１７の裏面に形成された銅箔・アルミ箔部１８とから構成されている。

次に、モールド金型１１，１２のエアベント部１９ａから空気を抜きつつ、モールド金型１１，１２のゲート部２０からキャビティ１３内にモールド樹脂２１を注入して絶縁シート１４、回路パターン１５及び半導体チップ１６などを備えた電子部品を樹脂封止する。この際、樹脂注入時の圧力を用いてモールド樹脂２１と絶縁シート１４を接合させる。

本実施の形態では、モールド金型１１，１２として、ゲート部２０がキャビティ１３の一側面に設けられ、エアベント部１９ａがゲート部２０の対面であって、絶縁シート１４を載置する領域の近傍、即ち、絶縁シート１４が載置されるモールド金型（下型）１１におけるキャビティ１３内の底（下）部近くに複数個並べて設けられたものを用いる。このエアベント部１９ａ及びゲート部２０は、モールド金型（下型）１１とモールド金型（上型）１２の上下合わせ面に樹脂及び空気を誘導する溝を設けることで形成される。そして、エアベント部１９ａを絶縁シート１４の近傍に設けるために、モールド金型（下型）１１とモールド金型（上型）１２の上下合わせ面の高さがエアベント部１９ａ側においてゲート部２０側より低くなるように図２中の点線で示すような段差Ｄを設けている。このような構成とすることで、モールド金型は従来と変わりなく上型と下型のみにより構成することができるため、モールド金型の管理コストなどが増加することもなく、パワーモジュールの精度や品質も維持することができる。

これにより、モールド時にエアーが絶縁シート１４の近傍で溜まり難いため、絶縁シート１４にはモールド樹脂２１による圧力がムラなく確実に加えられるようになり、絶縁シート１４とモールド樹脂２１の強い接合が確保され、パワーモジュールの信頼性を向上させることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係るパワーモジュールの製造方法について図５，６を参照しながら説明する。なお、図５，６は本実施の形態の製造方法におて用いるモールド金型を含むパワーモジュールの断面図を示し、実施の形態１における図２、３にそれぞれ対応する。ただし、図１〜４と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

本実施の形態では、モールド金型１１，１２として、ゲート部２０がキャビティ１３の一側面に設けられ、高さの異なる２段以上からなるエアベント部１９と１９ａがゲート部２０の対面に設けられたものを用いる。そして、少なくとも１段のエアベント部１９ａは絶縁シート１４を載置する領域の近傍、即ち、絶縁シート１４が載置されるモールド金型（下型）１１におけるキャビティ１３内の低（下）部近くに設けられている。また、他のエアベント部１９はその上方部、例えばゲート部２０と同じ高さに少なくとも１つ又は複数個並べて設けられている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

そして、本実施の形態２では、パワーモジュールの製造を実施の形態１と同様の工程で行うことが可能であり、この場合は実施の形態１と同様の効果を奏する。また、本実施の形態２では、上下２段で構成されるエアベント部１９と１９ａを有することで、モールド金型１１，１２のエアベント部１９，１９ａから空気を抜きつつ、ゲート部２０からキャビティ１３内にモールド樹脂２１を注入する場合に、空気を抜くタイミングやその量を、上部のエアベント部１９と下部のエアベント部１９ａのそれぞれにおいて分離してコントロールすることができる。

例えば、モールド樹脂２１の注入開始時から絶縁シート１４の全面がモールド樹脂２１によって覆われるまでの期間にあっては、エアベント部１９側と１９ａ側の両方を使って空気を抜きつつ、特にエアベント部１９ａ側から抜かれる空気量が多くなるようにコントロールする。そして、絶縁シート１４の全面がモールド樹脂２１によって一旦覆われた後は、エアベント部１９ａ側から空気を抜くのは止め、エアベント部１９側のみから空気を抜くようにすることも可能となる。こうすることによって、絶縁シート１４に対するモールド樹脂２１の圧力が強められることが確認できた。従って、実施の形態１に比べて絶縁シート１４とモールド樹脂２１との接合がさらに強化され、パワーモジュールの信頼性をさらに向上することができる。

本実施の形態においては、上下２段で構成されるエアベント部をモールド金型に設けるため、図６に示すように、その上部のエアベント部１９をゲート部２０と同じ高さのモールド金型（下型）１１とモールド金型（上型）１２との上下合わせ面に溝を設けて形成するようにし、一方の絶縁シート１４を載置する領域の近傍に位置するエアベント部１９ａは、モールド金型（下型）１１に所望の深さに達する凹部（溝）を設け、その凹部と嵌め合わされる凸部をモールド金型（上型）１２に設けることによって形成するようにしている。このような構成とすることで、モールド金型は従来と変わりなく上型と下型のみにより構成することができるため、モールド金型の管理コストなどが増加することもなく、パワーモジュールの精度や品質も維持することができる。なお、このようなモールド金型１１，１２の構成は、実施の形態１に対しても有効である。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールの製造方法について図７を参照しながら説明する。ただし、図１〜６と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

本実施の形態では、モールド金型１１，１２として、ゲート部２０ａが絶縁シート１４を載置する面の対面に設けられ、エアベント部１９ｂが絶縁シート１４を載置する領域の周囲に設けられたものを用いる。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

これにより、モールド樹脂２１の圧力を絶縁シート１４に均一及び十分に加えることができ、かつモールド時にエアーが絶縁シート１４の近傍で溜まり難いため、絶縁シート１４とモールド樹脂２１の強い接合を確保することによってパワーモジュールの信頼性を向上させることができる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係るパワーモジュールの製造方法について図８を参照しながら説明する。ただし、図１〜７と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

本実施の形態では、モールド金型１１，１２として、ゲート部２０ａが２つ以上設けられたものを用いる。その他の構成は、実施の形態３と同様である。

これにより、モールド樹脂２１の流動が均一になり、より早く絶縁シート１４に到達するため、モールド樹脂２１の圧力を絶縁シート１４に更に均一及び十分に加えることができる。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係るパワーモジュールの製造方法について図９を参照しながら説明する。ただし、図１〜８と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。

本実施の形態では、モールド金型１１，１２として、ゲート部２０がキャビティ１３の一側面に設けられ、エアベント部１９がキャビティ１３のゲート部２０の対面に設けられたものを用いる。そして、モールド金型１１，１２に絶縁シート１４を載置する際に、エアベント部１９側においてゲート部２０側よりも絶縁シート１４が短くなるようにする。その他の構成は、実施の形態１と同様である。

これにより、モールド樹脂２１の圧力が伝わり難くエアー溜まりが発生する箇所に絶縁シート１４が存在しないようにすることができるため、絶縁シート１４とモールド樹脂２１の強い接合を確保することによってパワーモジュールの信頼性を向上させることができる。

本実施の形態の製造方法において用いるモールド金型を含むパワーモジュールを示す上面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図１のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１のＣ−Ｃ線における断面図である。 本発明の実施の形態２に係るパワーモジュールの製造方法を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態２に係るパワーモジュールの製造方法を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールの製造方法を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態４に係るパワーモジュールの製造方法を示す工程断面図である。 本発明の実施の形態５に係るパワーモジュールの製造方法を示す工程断面図である。 従来のパワーモジュールの製造方法を示す工程断面図である。

符号の説明

１１，１２ モールド金型
１３ キャビティ
１４ 絶縁シート
１５ 回路パターン（電子部品）
１６ 半導体チップ（電子部品）
１９，１９ａ，１９ｂ エアベント部
２０，２０ａ ゲート部
２１ モールド樹脂

Claims (1)

1. モールド金型のキャビティ内に絶縁シートを載置し、前記絶縁シート上に電子部品を載置する工程と、
   前記モールド金型のエアベント部から空気を抜きつつ、前記モールド金型のゲート部から前記キャビティ内にモールド樹脂を注入して前記絶縁シート及び前記電子部品を樹脂封止する工程とを有し、
   前記モールド金型として、前記ゲート部が前記キャビティの一側面に設けられ、前記エアベント部が前記キャビティの前記ゲート部の対面に設けられたものを用い、
   前記モールド金型に前記絶縁シートを載置する際に、前記エアベント部側において前記ゲート部側よりも前記絶縁シートが短くなるようにすることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。

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