JP6150866B2 - 電力半導体装置 - Google Patents
電力半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6150866B2 JP6150866B2 JP2015215397A JP2015215397A JP6150866B2 JP 6150866 B2 JP6150866 B2 JP 6150866B2 JP 2015215397 A JP2015215397 A JP 2015215397A JP 2015215397 A JP2015215397 A JP 2015215397A JP 6150866 B2 JP6150866 B2 JP 6150866B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power semiconductor
- lead frame
- heat sink
- resin
- 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.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 146
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 108
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 108
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 54
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 21
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 21
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 21
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector 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
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector 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
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector 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
-
- 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
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/401—Disposition
- H01L2224/40151—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
- H01L2224/40221—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
- H01L2224/40245—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
-
- 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
-
- 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
- H01L2924/1815—Shape
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
例えば、特許文献1に示された従来の制御装置一体型回転電機に搭載された電力半導体装置においては、樹脂封止型の電力半導体モジュールのヒートシンク対向面にリードフレームが露出し、リードフレーム表面は樹脂突起が設けられ、絶縁層の最低厚さを確保することでモーターからの受熱を制限し、電力半導体素子の温度上昇を許容範囲以内とする構造が提案されている。
なお、各図面中において、同一符号は同一あるいは相当のものであることを示す。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における電力半導体装置の電力半導体モジュールを示す平面図である。また、図2は、図1における電力半導体モジュールのA−A線の断面図である。さらにまた、図3は、この発明の実施の形態1における電力半導体装置を示す断面図であり、図2で示した電力半導体モジュールをヒートシンクと接合させた電力半導体装置である。ここで、図1は、電力半導体モジュールをリードフレームの非実装面側から見たときの平面図であり、電力半導体モジュールをヒートシンク側から見たときの平面図である。図1から図3に示すように、電力半導体装置1は、リードフレーム2、電力半導体素子3、配線部材4、接合部材5、モールド樹脂6から構成される電力半導体モジュール7が絶縁部材8を介してヒートシンク9に配置された構造を備えている。
接合部材5は、素子上面電極と配線部材4の間、配線部材4とリードフレーム2の間に配置される。素子上面電極と配線部材4の間の導電性の接合部材5には、はんだを用いるが、導電性ペーストなどの微細な金属フィラーと樹脂のコンポジット材を用いても良い。
図1に示すように、電力半導体モジュール7は、リードフレーム2の主表面である実装面側に電力半導体素子3を搭載する電力半導体素子搭載部14を備えている。リードフレーム2の電力半導体素子3の実装面とは反対側の非実装面側、すなわちヒートシンク9との対向面側にリードフレーム2が露出した第1の対向面10を備えている。ここで、第1の対向面10は、角部を有する矩形であり、図1において点線で図示した領域である。また、電力半導体モジュール7には、第1の対向面10を取り囲むように配置され、モールド樹脂6で形成された第2の対向面11が形成されている。図2に示すように、第2の対向面11はモールド樹脂6で形成されたCからB(BからC)の面である。また、第1の対向面10は、第2の対向面11で取り囲まれたBからBの面である。モールド樹脂6により封止された後に、リードフレーム2の不要な部分は切り落され、リードフレーム2のモールド樹脂6からの延出部を曲げることによって電力半導体モジュール7が構成される。
以上のように、上述の構成とすることで、安定した絶縁放熱性能と製造歩留りを実現する電力半導体装置1を得ることが可能となる。
図4は、この発明の実施の形態2における電力半導体装置を示す拡大断面図である。図4に示すように、この発明の実施の形態2における電力半導体装置1は、さらに過酷な熱応力が樹脂スペーサ13に作用する場合でも樹脂スペーサ13の脱落を回避できるような構造を備えている。図4に示すように、電力半導体モジュール7の第1の対向面10に設置された角部の樹脂スペーサ13が配置される部分のリードフレーム2には、貫通穴15が形成されている。貫通穴15は、リードフレーム2の主表面(電力半導体素子3の実装面)から裏面(電力半導体素子3の非実装面)まで貫通されており、モールド樹脂6によって充填されている。また、貫通穴15に充填されたモールド樹脂6と樹脂スペーサ13は接続されている。リードフレーム2の貫通穴15に充填されたモールド樹脂6と樹脂スペーサ13が接続されることで、樹脂スペーサ13の固定をさらに強固にでき、過酷な製造環境でも樹脂スペーサ13の脱落を防止できる。
図6は、この発明の実施の形態3における電力半導体装置を示す断面図である。また、図7は、この発明の実施の形態3における電力半導体装置の電力半導体モジュールを示す平面図である。図6は、電力半導体モジュール7とヒートシンク9を接合する前の電力半導体装置1の状態を示しており、電力半導体装置1の製造方法を模式的に示す断面図である。また、図7は、この発明の実施の形態3における電力半導体モジュールのリードフレームの非実装面側を模式的に示す平面図である。実施の形態3において、電力半導体装置1のヒートシンク9の凸部12の1辺の長さと、その凸部12の1辺の長さと平行に位置する第1の対向面10の1辺の長さの差は、絶縁部材8の厚さの2倍以上となる寸法構成を備える。実施の形態3における絶縁部材8は、絶縁性の接着剤16により形成される。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
Claims (9)
- 凸部を有するヒートシンク、
前記ヒートシンクの前記凸部の凸部上面に設けられた絶縁部材と、この絶縁部材上に載置されたリードフレームと、このリードフレーム上に搭載された電力半導体素子と、この電力半導体素子および前記リードフレームを封止した状態で設けられたモールド樹脂と、
前記モールド樹脂と前記絶縁部材の間であってかつ前記ヒートシンクの前記凸部上面の外周と前記リードフレームとの間に接した状態で設けられた樹脂スペーサとを有する電力半導体モジュール、を備え、
前記電力半導体モジュールは、前記電力半導体素子が実装されていない前記リードフレームの非実装面側を露出させた第1の面と、
前記第1の面を取り囲む状態で前記非実装面側に前記モールド樹脂により形成された第2の面と、を有し、
前記ヒートシンクの前記凸部上面は、全体として湾曲された球面状の凹みを有しており、
前記電力半導体モジュールは、前記樹脂スペーサにより一定の厚さに保持された前記絶縁部材を介して前記ヒートシンクと接続されていることを特徴とする電力半導体装置。 - 前記電力半導体モジュールの前記第1の面には、前記樹脂スペーサが3か所以上配置され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。
- 前記電力半導体モジュールの前記第1の面は、角部を有する矩形であり、
前記角部に形成された前記樹脂スペーサは、少なくとも前記第2の面の前記モールド樹脂の側面と2面以上接続されており、かつ前記角部以外に形成された前記樹脂スペーサは、前記リードフレームの区分された間に充填された前記モールド樹脂と接続されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力半導体装置。 - 前記角部の前記樹脂スペーサは、前記モールド樹脂の側面と接続された二面の両端を直線で結んだ三角形形状を有することを特徴とする請求項3に記載の電力半導体装置。
- 前記角部の前記樹脂スペーサが配置された部分に対応する前記リードフレームには、前記リードフレームを貫通する貫通穴が形成されており、
前記貫通穴に充填された前記モールド樹脂と前記角部の前記樹脂スペーサは接続されていることを特徴とする請求項3に記載の電力半導体装置。 - 前記リードフレームは、銅の表面にニッケルめっきが施されており、
前記角部の前記樹脂スペーサが配置された部分に対応する前記リードフレームは、二つの側面を有する段差を有しており、
前記段差の前記側面には、前記リードフレームの前記銅が露出しており、前記銅の露出面と前記角部の前記樹脂スペーサは接触していることを特徴とする請求項3に記載の電力半導体装置。 - 前記樹脂スペーサと前記凸部上面の外周が当接された当接部を有し、
前記凸部上面の一辺である第1の長さと、前記第1の長さと平行である前記第1の面の一辺である第2の長さとの差が、前記絶縁部材の厚さの2倍以上となる寸法構成となっており、
前記樹脂スペーサと前記ヒートシンクの前記凸部上面の前記当接部には、前記絶縁部材が配置されないか、もしくは前記絶縁部材に含まれる接着剤成分のみが配置されたことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力半導体装置。 - 前記絶縁部材は、絶縁性の高放熱フィラーを含有しており、
熱伝導率が、1W/mk以上の高放熱絶縁接着剤で構成されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電力半導体装置。 - 前記ヒートシンクは、前記凸部を複数個有しており、
前記電力半導体モジュールが、前記ヒートシンクの前記凸部上面にそれぞれ複数個搭載され、モータージェネレータ用の三相交流回路を構成することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電力半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015215397A JP6150866B2 (ja) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 電力半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015215397A JP6150866B2 (ja) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 電力半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017092056A JP2017092056A (ja) | 2017-05-25 |
JP6150866B2 true JP6150866B2 (ja) | 2017-06-21 |
Family
ID=58770982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015215397A Active JP6150866B2 (ja) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 電力半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6150866B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7150461B2 (ja) * | 2018-04-24 | 2022-10-11 | ローム株式会社 | 半導体装置 |
JP7147859B2 (ja) | 2018-10-05 | 2022-10-05 | 富士電機株式会社 | 半導体装置、半導体モジュールおよび車両 |
WO2020240699A1 (ja) * | 2019-05-28 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール、半導体モジュールの製造方法および電力変換装置 |
DE112019007574B4 (de) * | 2019-07-26 | 2024-01-25 | Mitsubishi Electric Corporation | Klebeverbindung von Halbleitermodul und Kühlkörper zur Herstellung eines Halbleiterbauelements |
US12094798B2 (en) * | 2019-08-26 | 2024-09-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Power semiconductor device including a deformable flow blocking member between a module unit and a cooling unit |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04123441A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置 |
JPH09283661A (ja) * | 1996-04-19 | 1997-10-31 | Toshiba Corp | 樹脂封止型半導体装置 |
JPH11243166A (ja) * | 1998-02-24 | 1999-09-07 | Fuji Electric Co Ltd | 樹脂封止型半導体装置 |
JP2001036005A (ja) * | 1999-07-23 | 2001-02-09 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
JP2006237503A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP5669866B2 (ja) * | 2011-02-09 | 2015-02-18 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体モジュール |
JP2013026361A (ja) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Panasonic Corp | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
-
2015
- 2015-11-02 JP JP2015215397A patent/JP6150866B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017092056A (ja) | 2017-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4569473B2 (ja) | 樹脂封止型パワー半導体モジュール | |
JP3596388B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP4302607B2 (ja) | 半導体装置 | |
US9171773B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6150866B2 (ja) | 電力半導体装置 | |
US8610263B2 (en) | Semiconductor device module | |
KR20030032816A (ko) | 반도체장치 | |
KR102172689B1 (ko) | 반도체 패키지 및 그 제조방법 | |
JP2011009410A (ja) | 半導体モジュール | |
KR102163662B1 (ko) | 양면 냉각 파워 모듈 및 이의 제조방법 | |
JP2019071412A (ja) | チップパッケージ | |
JP5954409B2 (ja) | 放熱フィン付き半導体モジュール | |
US20150262917A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
CN111373527B (zh) | 半导体装置 | |
JP2005167075A (ja) | 半導体装置 | |
JP4614107B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP4046623B2 (ja) | パワー半導体モジュールおよびその固定方法 | |
JP5957866B2 (ja) | 半導体装置 | |
US20130256920A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2006190728A (ja) | 電力用半導体装置 | |
JP4062157B2 (ja) | 半導体モジュール実装構造 | |
JP4861200B2 (ja) | パワーモジュール | |
JP2017028131A (ja) | パッケージ実装体 | |
JP2015037151A (ja) | 半導体装置 | |
KR102603439B1 (ko) | 음각기판을 구비한 반도체 패키지 및 이의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20170425 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170523 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6150866 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
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 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |