JP5306171B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5306171B2 JP5306171B2 JP2009294312A JP2009294312A JP5306171B2 JP 5306171 B2 JP5306171 B2 JP 5306171B2 JP 2009294312 A JP2009294312 A JP 2009294312A JP 2009294312 A JP2009294312 A JP 2009294312A JP 5306171 B2 JP5306171 B2 JP 5306171B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- semiconductor device
- metal sheet
- resin
- region
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 142
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 96
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 96
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 90
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 89
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 89
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 70
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 46
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 39
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 36
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 23
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 14
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229910017944 Ag—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020935 Sn-Sb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008757 Sn—Sb Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- H01L2224/48245—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 metallic
- H01L2224/48247—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 metallic 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
- 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
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
即ち、本発明の一態様における半導体装置は、半導体素子を実装した金属部材に絶縁シートを介して方形状の金属シートを設け、上記半導体素子及び上記金属部材を樹脂封止し上記金属シートを封止樹脂の一側面に露出させて作製された半導体モジュールと、上記金属シートに、はんだを介して接合され、上記半導体素子が発する熱を放散させる冷却装置とを有する半導体装置において、
上記金属シートは、上記冷却装置に対面して上記はんだが接合される接合領域と、上記接合領域の周囲に位置し上記はんだが接触せずはんだ付けされない、上記冷却装置に対面する非接合領域とを有し、上記非接合領域の少なくとも四隅と、上記非接合領域の周囲で少なくとも上記四隅に対応する上記封止樹脂とを、上記半導体モジュールの厚み方向に沿って上記封止樹脂の一側面から上記冷却装置側へ突出しかつ上記一側面から上記非接合領域へ回り込んだ樹脂材によって封止し、この樹脂材の厚みは、上記はんだにおけるクラック発生を抑制する上記はんだの最低厚みと同じであることを特徴とする。
図1及び図2を参照して、実施の形態1による半導体装置101について説明する。
本実施の形態1における半導体装置101は、基本的構成部分として、半導体モジュール20と、冷却装置60とを備え、半導体モジュール20と、冷却装置60とは、はんだ70にて接合されている。
半導体素子1は、本実施形態ではインバータやコンバータ等を構成する電力用素子であり、材料としてはSiやSiC等が用いられ、一例としてIGBT素子が相当する。半導体モジュール20は、少なくとも1個の半導体素子1を有していればよい。
次に、図6及び図7を参照して、本実施の形態2における半導体装置102について以下に説明する。
本実施の形態2における半導体装置102と、図1を参照し上述した半導体装置101との大きな相違点は、非接合領域53の少なくとも一部分について、非接合領域53の周囲の封止樹脂8と共に樹脂材13で封止した点である。
以下では、上記相違点に伴う変更部分についてのみ説明を行い、上述の半導体装置101と同じ構成部分については、ここでの説明を省略する。
図9に示す形状によれば、金属シート5の四隅部分51を含む端部55を樹脂材13で封止した上で、はんだスクラブが可能である。
次に、図12を参照して、本実施の形態3における半導体装置103について以下に説明する。
本実施の形態3における半導体装置103は、図6を参照し上述した半導体装置102の樹脂材13を封止樹脂8と一体的に成形した点でのみ、半導体装置102と相違する。尚、本実施の形態3の半導体装置103において、樹脂材13を一体成形した封止樹脂について「80」の符号を付し、樹脂材13に相当する部分を封止部14とする。また、半導体装置103におけるその他の構成部分は、上述した半導体装置102における構成部分と同じであり、同じ構成部分について、ここでの説明を省略する。同様に、製造工程についても上述の半導体装置102と同じ部分については説明を省略する。
8 封止樹脂、13 樹脂材、14 封止部、
20 半導体モジュール、52 接合領域、53 非接合領域、
60 冷却装置、70 はんだ、
101,102,102B,103 半導体装置。
Claims (6)
- 半導体素子を実装した金属部材に絶縁シートを介して方形状の金属シートを設け、上記半導体素子及び上記金属部材を樹脂封止し上記金属シートを封止樹脂の一側面に露出させて作製された半導体モジュールと、上記金属シートに、はんだを介して接合され、上記半導体素子が発する熱を放散させる冷却装置とを有する半導体装置において、
上記金属シートは、上記冷却装置に対面して上記はんだが接合される接合領域と、上記接合領域の周囲に位置し上記はんだが接触せずはんだ付けされない、上記冷却装置に対面する非接合領域とを有し、
上記非接合領域の少なくとも四隅と、上記非接合領域の周囲で少なくとも上記四隅に対応する上記封止樹脂とを、上記半導体モジュールの厚み方向に沿って上記封止樹脂の一側面から上記冷却装置側へ突出しかつ上記一側面から上記非接合領域へ回り込んだ樹脂材によって封止し、この樹脂材の厚みは、上記はんだにおけるクラック発生を抑制する上記はんだの最低厚みと同じである、
ことを特徴とする半導体装置。 - 上記樹脂材は、上記金属シートの端部に対応して位置する、請求項1記載の半導体装置。
- 上記接合領域は、上記金属部材の投影面積を超える面積を有する、請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 上記接合領域は、はんだが接合可能に処理され、上記非接合領域は、はんだが非接合となるよう処理されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 上記樹脂材は、上記樹脂封止材と同一の材料で形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
- 上記樹脂材は、上記半導体モジュールの樹脂封止材と一体的に成形される、請求項5記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009294312A JP5306171B2 (ja) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009294312A JP5306171B2 (ja) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011134949A JP2011134949A (ja) | 2011-07-07 |
JP5306171B2 true JP5306171B2 (ja) | 2013-10-02 |
Family
ID=44347354
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009294312A Active JP5306171B2 (ja) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5306171B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11569148B2 (en) | 2020-11-04 | 2023-01-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device with a metal plate |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5747737B2 (ja) * | 2011-08-26 | 2015-07-15 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
JP5843539B2 (ja) * | 2011-09-16 | 2016-01-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置及び当該半導体装置の製造方法 |
JP5484429B2 (ja) * | 2011-11-18 | 2014-05-07 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
JP5947165B2 (ja) * | 2012-09-05 | 2016-07-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電子装置 |
JP2014107290A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Daikin Ind Ltd | 冷却器付きパワーモジュール及びその製造方法 |
JP6249829B2 (ja) * | 2014-03-10 | 2017-12-20 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
EP3125287B1 (en) * | 2014-03-28 | 2021-11-03 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor module and drive unit equipped with semiconductor module |
WO2016125673A1 (ja) * | 2015-02-02 | 2016-08-11 | 株式会社村田製作所 | 半導体モジュールおよびパワーコントロールユニット |
JP6707328B2 (ja) | 2015-09-01 | 2020-06-10 | ローム株式会社 | パワーモジュール、パワーモジュールの放熱構造、およびパワーモジュールの接合方法 |
JP6924432B2 (ja) * | 2017-01-04 | 2021-08-25 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
CN116569326A (zh) | 2020-12-22 | 2023-08-08 | 日立安斯泰莫株式会社 | 电路组件和电力转换装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06334318A (ja) * | 1993-05-25 | 1994-12-02 | Nippon Avionics Co Ltd | リフローはんだ付け方法 |
JPH07226422A (ja) * | 1994-02-14 | 1995-08-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電子部品パッケージ |
JP3383892B2 (ja) * | 1995-03-17 | 2003-03-10 | 同和鉱業株式会社 | 半導体実装構造体の製造方法 |
JPH09260548A (ja) * | 1996-03-21 | 1997-10-03 | Sumitomo Kinzoku Electro Device:Kk | 半導体装置用セラミック基板 |
JPH09260550A (ja) * | 1996-03-22 | 1997-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
JP2006210956A (ja) * | 1997-02-27 | 2006-08-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
JP3740116B2 (ja) * | 2002-11-11 | 2006-02-01 | 三菱電機株式会社 | モールド樹脂封止型パワー半導体装置及びその製造方法 |
JP2005183860A (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Sumitomo Metal Electronics Devices Inc | 半導体モジュール用基板 |
JP4338620B2 (ja) * | 2004-11-01 | 2009-10-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2006351988A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Denki Kagaku Kogyo Kk | セラミック基板、セラミック回路基板及びそれを用いた電力制御部品。 |
-
2009
- 2009-12-25 JP JP2009294312A patent/JP5306171B2/ja active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11569148B2 (en) | 2020-11-04 | 2023-01-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device with a metal plate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011134949A (ja) | 2011-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5306171B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5588956B2 (ja) | パワー半導体装置 | |
JP5928485B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6300633B2 (ja) | パワーモジュール | |
JP6199397B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP5240863B2 (ja) | 電力用半導体モジュール及びアーク放電装置 | |
JP4281050B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP5472498B2 (ja) | パワーモジュールの製造方法 | |
JP2003264265A (ja) | 電力用半導体装置 | |
JP5328645B2 (ja) | 電力用半導体モジュール | |
JP5383717B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2010114257A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP2008288414A (ja) | 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法 | |
JP2011009410A (ja) | 半導体モジュール | |
JP6048238B2 (ja) | 電子装置 | |
JP6150866B2 (ja) | 電力半導体装置 | |
JP7237647B2 (ja) | 回路基板および電子装置 | |
JP6360035B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP6183556B2 (ja) | 冷却器一体型半導体モジュール | |
JP2009200258A (ja) | 半導体モジュール | |
JP2006190728A (ja) | 電力用半導体装置 | |
JP5708044B2 (ja) | 半導体装置、金属ブロック体及びその製造方法 | |
JP2009147123A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
JP5343775B2 (ja) | 電力用半導体装置 | |
JP4883684B2 (ja) | 絶縁型大電力用半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111018 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121030 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121113 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130315 |
|
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: 20130528 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130625 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5306171 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |