JP5246143B2 - 半導体モジュールおよびその製造方法ならびに電気機器 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照しながら本発明の半導体モジュールの実施形態である第1の実施形態について詳細に説明する。図1は、本実施形態において提供される半導体モジュール100の構成を示す断面図である。半導体モジュール100には、金属基材1が備えられている。この金属基材1の図における下面すなわち第1面1Aには、絶縁層7が形成されている。これに対し、金属基材1の図における上面すなわち第2面1Bには、直接的または間接的に接するように半導体回路素子2,2が搭載されている。
上述の第1実施形態の変形例1として、複数の金属基材を集積して用いる半導体モジュール200について説明する。図2は、半導体モジュール200の構造を示す断面図である。半導体モジュール200は、第1実施形態の金属基材1と同様に作製されたそれぞれの金属基材12,14上に、金属基材1と同様に半導体回路素子22,24が搭載されている。半導体回路素子22,24は、ボンデイングワイヤー4によって相互にまたはリードフレーム6に接続され、金属基材1上の半導体回路素子22,24、リードフレーム6、およびボンデイングワイヤー4が封止剤5によって封止されることにより、単一の半導体モジュール200が形成されている。それぞれの金属基材12,14を覆うように、絶縁層72,74が形成されている。半導体モジュール200の表面には、端子となるリードフレーム6の端部62以外には、封止剤5か絶縁層72,74かのいずれかが外界と接している。つまり、半導体モジュール200の表面は、金属基材1を外界から絶縁する絶縁表面となっている。
上述の第1実施形態の変形例2として、金属基材の第1面からも第2面からも区別される別の面に追加絶縁層が形成される半導体モジュール300について説明する。図3は、半導体モジュール300の構造を示す断面図である。半導体モジュール300は、図1の金属基材1と同様に作製された金属基材1を備えている。この金属基材1の第2面1Bには、半導体モジュール100の金属基材1と同様に半導体回路素子26,26が搭載されている。半導体回路素子26,26は、ボンデイングワイヤー4によって相互にまたはリードフレーム6に接続され、これらが封止剤5によって封止されて半導体モジュール300となっている。
次に、本発明の半導体モジュールの製造方法の実施形態について図4および図5を参照して説明する。図4および図5は、本実施形態にかかる半導体モジュール100の製造工程における各段階の構造を示す断面図である。
本実施形態は、半導体モジュール300(図3)のように追加絶縁層76が採用された変形例1について説明する。この追加絶縁層76を得るためには、上述の図4(c)に対応する工程において、マスクMによって被覆する範囲と溶射ノズル(図示しない)によって膜を堆積させる方向とを適宜調整することによって、所望の範囲に追加絶縁層76aが形成される。
以上に説明した本発明の第1実施形態および第2実施形態及びそれらの変形例は、具体的な実施の態様に応じて種々の変形を行なうことができる。
1b 絶縁金属ブロック
1A 第1面
1B 第2面
2 半導体回路素子
3 駆動IC
4 ボンデイングワイヤー
5 成型樹脂
6 リードフレーム
62 端部
7,72,74 絶縁層
7a 絶縁層(熱処理前)
76 追加絶縁層
76a 追加絶縁層(熱処理前)
7A,7B 原料粉末
8 ヒートシンク
M マスク
Claims (15)
- 第1面および第2面を有する金属基材と、
前記金属基材の前記第1面上に酸化アルミニウムの粉末を溶射して形成され、六方晶系の結晶構造を有する絶縁層と、
前記金属基材の前記第2面に直接的または間接的に接して搭載されている半導体回路素子と
を備える
半導体モジュール。 - 複数の半導体回路素子が1つの金属基材に搭載される
請求項1に記載の半導体モジュール。 - 半導体回路素子を搭載した前記金属基材が複数集積されて1つの半導体モジュールをなしている
請求項1または請求項2に記載の半導体モジュール。 - 前記第1面または前記第2面に含まれない前記金属基材の面の少なくとも一部に酸化アルミニウムの粉末を溶射して形成された、前記絶縁層につながる追加絶縁層をさらに備える
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の半導体モジュール。 - 前記金属基材の前記第1面以外の面が、前記第2面に搭載されている半導体回路素子とともに絶縁材料である封止剤によって封止されており、
前記封止剤と前記第1面上に形成した前記絶縁層とによって前記金属基材を覆う絶縁表面を有している
請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の半導体モジュール。 - 前記絶縁層は、熱伝導率が1W/m・K以上30W/m・K以下であり、厚さが10μm以上500μm以下である
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の半導体モジュール。 - 前記絶縁層は、熱伝導率が10W/m・K以上30W/m・K以下であり、厚さが10μm以上300μm以下である
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の半導体モジュール。 - 第1面と第2面とを有する金属基材の前記第1面上に酸化アルミニウムの粉末を溶射することにより絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層の結晶構造を六方晶系にするステップと、
前記金属基材の前記第2面に直接的または間接的に接するように半導体回路素子を搭載するステップと
を含む
半導体モジュールの製造方法。 - 半導体回路素子を搭載する前記ステップにおいて、複数の半導体回路素子が1つの金属基材に搭載される
請求項8に記載の半導体モジュールの製造方法。 - 半導体回路素子を搭載した前記金属基材を複数集積して、1つの半導体モジュールを形成するステップをさらに含む
請求項8または請求項9に記載の半導体モジュールの製造方法。 - 絶縁層を形成する前記ステップが、前記第1面または前記第2面に含まれない前記金属基材の面の少なくとも一部に酸化アルミニウムの粉末を溶射して、前記絶縁層につながる追加絶縁層を形成するものである
請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の半導体モジュールの製造方法。 - 半導体回路素子を搭載する前記ステップより後に、前記金属基材の前記第1面以外の面を、前記第2面に搭載されている半導体回路素子とともに絶縁材料である封止剤によって封止し、前記封止剤と前記第1面に形成した前記絶縁層とによって前記金属基材を覆う絶縁表面を形成するステップをさらに含む
請求項8乃至請求項11のいずれかに記載の半導体モジュールの製造方法。 - 絶縁層を形成する前記ステップが、前記絶縁層の厚さを10μm以上500μm以下にするものであり、
前記絶縁層の熱伝導率が1W/m・K以上30W/m・K以下である
請求項8乃至請求項12のいずれかに記載の半導体モジュールの製造方法。 - 絶縁層を形成する前記ステップが、前記絶縁層の厚さを10μm以上300μm以下にするものであり、
前記絶縁層の熱伝導率が10W/m・K以上30W/m・K以下である
請求項8乃至請求項12のいずれかに記載の半導体モジュールの製造方法。 - 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の半導体モジュール、または、請求項8乃至請求項14のいずれかに記載の製造方法によって製造された半導体モジュールを備える
電気機器。
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