JP6407756B2 - 半導体モジュールの製造方法 - Google Patents
半導体モジュールの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6407756B2 JP6407756B2 JP2015026610A JP2015026610A JP6407756B2 JP 6407756 B2 JP6407756 B2 JP 6407756B2 JP 2015026610 A JP2015026610 A JP 2015026610A JP 2015026610 A JP2015026610 A JP 2015026610A JP 6407756 B2 JP6407756 B2 JP 6407756B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- insulator
- heat radiating
- heat
- semiconductor module
- 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 314
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 290
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 71
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 69
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 38
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 37
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 241
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 77
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 44
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 29
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 29
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 25
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 16
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 15
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 13
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 6
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 4
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 4
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 2
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 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
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/54—Providing fillings in containers, e.g. gas fillings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
- H01L21/565—Moulds
-
- 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
-
- 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
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3736—Metallic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
- H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
- H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/02—Containers; Seals
- H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
- H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
- H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (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
図1は、実施形態の半導体モジュール16の構成部材の一例を説明する分解斜視図である。実施形態の半導体モジュール16は、いわゆる両面放熱型及び垂直実装型の電力変換装置として構成されている。
半導体モジュール16は、第1導電体34と、第2導電体36と、第1半導体素子38と、第2半導体素子40と、第1凸型導電体44aと、第2凸型導電体44bと、第1電力端子46aと、接続部48と、複数の接合体42a〜42fを有している。
第1導電体34は、例えば、銅により形成された略直方体形状である。第1導電体34は、平坦な矩形状の第1接合面34a、第1接合面34aと直交する平坦な矩形状の第1放熱面34bを有している。さらに、第1導電体34は、第1接合面34aと対向する平坦な矩形状の面34c、第1放熱面34bと対向するとともに第1接合面34aと直交する平坦な矩形状の面34d、第1接合面34a及び第1放熱面34bと直交する平坦な矩形状の面34e、面34eと対向するとともに第1接合面34a及び第1放熱面34bと直交する平坦な矩形状の面34fを有している。なお、第1導電体34は、第1接合面34a及び第1接合面34aと直交する第1放熱面34bを有していればよく、略直方体形状以外の形状であってもよい。第1接合面34aの形状は、矩形状以外の形状であってもよい。第1放熱面34bの形状は、矩形状以外の形状であってもよい。
第1半導体素子38は、第1導電体34の接合面34aと平行に配置され、電極38a(コレクタ)が第1接続体、例えば、矩形状の半田シート42aにより第1導電体34の第1接合面34aに接合されている。
第2半導体素子40は、第1導電体34と第2導電体36との間に挟まれて、第1導電体34と第2導電体36とに接合されている。第2半導体素子40は、ダイオードを有している。第2半導体素子40は、電極40a及び電極40bを有している。第2半導体素子40は、矩形板状に形成され、第1面に電極40a、第1面と対向する第2面に電極40aと異なる電極40bを有している。なお、第2半導体素子40は、電極40a及び電極40bを有していればよく、その形状は、矩形板状以外の形状であってもよい。第2半導体素子40の第1面及び第2面は、矩形状の電極部分を除いて、絶縁膜、例えば、ポリイミドのフィルムで覆われている。
第2半導体素子40は、第1導電体34の接合面34aと平行に配置され、更に、隙間を置いて第1半導体素子38と並んで配置されている。第2半導体素子40は、電極40aが第2接続体、例えば、矩形状の半田シート42bにより第1導電体34の第1接合面34aに接合されている。
第1凸型導電体44aは、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から第2導電体36の接合面36a側に突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸部45aを一体に有している。第1凸型導電体44aは、本体の平坦な主面側が半田シート42cにより第1半導体素子38の電極38bに電気的かつ機械的に接合されている。なお、第1凸型導電体44aは、第1半導体素子38の電極38bに電気的かつ機械的に接合できる形状であればよく、上述のような形状に限定されない。
第2凸型導電体44bは、第2半導体素子40の他方の電極上に第4接続体、例えば、矩形状の半田シート42dにより接合されている。第2凸型導電体44bは、例えば、銅により形成され、扁平な直方体形状の本体と、本体の一方の主面から第2導電体36の接合面36a側に突出し、本体よりも小径で扁平な直方体形状の凸部45bと、を一体に有している。そして、第2凸型導電体44bは、本体の平坦な主面側が半田シート42dにより第2半導体素子40の電極40bに電気的かつ機械的に接合されている。なお、第2凸型導電体44bは、第2半導体素子40の電極40bに電気的かつ機械的に接合できる形状であればよく、上述のような形状に限定されない。
なお、第1および第2凸型導電体44a、44bは、別体に限らず、2つの本体を一体に形成し、2つの凸部を共通の本体上に設ける構成としてもよい。
第2電力端子46bは、その基端部が接続部48に連結されている。第2電力端子46bは、第1導電体34及び第2導電体36と対向しない位置まで延出する。
接続部48は、細長い矩形板状の導電金属板で形成されている。この接続部48には、それぞれ位置決め用の矩形状の第1開口51aおよび第2開口51bが並んで形成されている。第1開口51aは、第1凸型導電体44aの凸部45aが嵌合可能な大きさで、かつ、第1凸型導電体44aの本体よりも小さく形成されている。同様に、第2開口51bは、第2凸型導電体44bの凸部45bが嵌合可能な大きさで、かつ、第2凸型導電体44bの本体よりも小さく形成されている。接続部48の第2導電体36側の表面には、第1および第2開口51a、51bを含む領域に亘って浅い矩形状の凹所56が形成されている。更に、接続部48は、その上縁から上方に突出する3本の支持突起を一体に有している。真ん中の支持突起から一本の信号端子50が上方へ延びている。すなわち、5本の信号端子50の内、エミッタ分岐端子50aは、接続部48から分岐して延び、他の信号端子50とほぼ平行に位置している。
更に、接続部48、第1及び第2凸型導電体44a、44bの凸部45a、45bは、接続部48の凹所56内に配置された第6接続体、例えば、矩形状の半田シート42fにより、第2導電体36の接合面36aに電気的および機械的に接合されている。すなわち、接続部48、第1及び第2凸型導電体44a、44b、及び第2導電体34の3部材は、半田シート42fにより相互に接合されている。
以上により、第1半導体素子38及び第2半導体素子40は、第1導電体34と第2導電体36との間に挟まれ配置されている。第1半導体素子38の第1電極38aは、第1導電体34の第1接合面34aと電気的に接続し、第1半導体素子38の第2電極38bは、第2導電体36の第2接合面36aと電気的に接合している。同様に、第2半導体素子40の第1電極40aは、第1導電体34の第1接合面34aと電気的に接続し、第2半導体素子40の第2電極40bは、第2導電体36の第2接合面36aと電気的に接合している。例えば、第1半導体素子38及び第2半導体素子40は、第1接合面34a及び第2接合面36aに対して平行に、かつ、第1放熱面34b及び第2放熱面36bに対して垂直に配置されている。
信号端子50は、前述した接続部48から分岐した、すなわち、接続部48に導通しているエミッタ分岐端子(コレクタ、エミッタ間電圧モニタ端子)(分岐信号端子)50a、電流(エミッタセンス電流)モニタ端子50b、ゲート(ゲート、エミッタ間電圧)端子50c、チップ温度モニタ端子50d、50eを含んでいる。信号端子50b、50c、50d、50eのそれぞれの基端と第1半導体素子38の対応する接続端子38cとを図示しないボンディングワイヤ(導線)で接続している。第1半導体素子38は、第1導電体34および第2導電体36を介して、第1電力端子46a、第2電力端子46bに接続されている。同様に、第2半導体素子40は、第1導電体34および第2導電体36を介して、第1電力端子46a、第2電力端子46bに接続されている。
半導体モジュール16は、第1絶縁体52と、第2絶縁体62をさらに有している。本実施形態では、第1放熱面34b及び第2放熱面36bを含む仮想平面と直交する方向(以降、第1方向という)において、複数の信号端子50側の外面を半導体モジュール16の上面、第2絶縁体62側の外面を半導体モジュール16の底面というものとする。
第1絶縁体52の上面52dにおいて、パーティングライン54と側面52aとの間の部分は、パーティングライン54から側面52aに向かって底面52c側へ僅かに傾斜して延び、パーティングライン54と側面52bとの間の部分は、パーティングライン54から側面52bに向かって底面52c側へ僅かに傾斜して延びている。
第1絶縁体52の各端面52eにおいて、パーティングライン54と側面52aとの間の部分は、パーティングライン54から側面52aに向かって他方の端面52e側へ僅かに傾斜して延び、パーティングライン54と側面52bとの間の部分は、パーティングライン54から側面52bに向かって他方の端面52e側へ僅かに傾斜して延びている。
第2電力端子46bは、パーティングライン54の位置で第1絶縁体52の他方の端面52eから第1絶縁体52の外方に延出し、更に、第2電力端子46bの接触部47bは、側面52a側へ直角に折り曲げられ、第1絶縁体52の端面52eと隙間を置いて対向している。また、接触部47aは、略直角に折り曲げられ、第1絶縁体52に対して、第1絶縁体52の中央近傍に位置している。
5本の信号端子50は、パーティングライン54の位置で第1絶縁体52の上面52dから第1方向に沿って突出している。また、5本の信号端子50は、それぞれ2箇所で折曲げられ、信号端子50の延出端側の端部53aは、第1絶縁体52の中央近傍に位置している。信号端子50の少なくとも端部53aの外面には、図示しない導電膜が形成されている。
以上により、第1導電体34は、第1絶縁体52または第2絶縁体62の何れかによって、露出することなく被覆されることで絶縁されている。同様に、第2導電体36は、第1絶縁体52または第2絶縁体62の何れかによって、露出することなく被覆されることで絶縁されている。
図5は、制御回路基板を取り外した状態の半導体電力変換装置10の一例を示す斜視図である。
図6は、半導体電力変換装置10の支持フレーム14および冷却器12の一例を示す斜視図である。
図7は、制御回路基板を含む半導体電力変換装置10全体の一例を示す斜視図である。
図5ないし図7に示すように、半導体電力変換装置10は、冷却器12、冷却器12上に固定された支持フレーム14、および、冷却器12上に載置され、支持フレーム14により支持された複数の半導体モジュール16を有している。
さらに、本実施形態の半導体モジュール16は、受熱面18a上に配置する際に、第1放熱面34bから受熱面18aまでの間隔及び第2放熱面36bから受熱面18aまでの間隔を第2絶縁体62のみによって管理できる。第2絶縁体62の第1方向の厚さは、上述したように絶縁性及び放熱性のバランスを考慮して所定の厚さに決定されている。半導体モジュール16を受熱面18a上に置くだけで、第1放熱面34bから受熱面18aまでの間隔及び第2放熱面36bから受熱面18aまでの間隔は、第2絶縁体62で規定された所定の間隔になる。そのため、半導体モジュール16は、受熱面18a上に配置後のさらなる間隔調整を必要としない。
図8の(a)は、半導体モジュール16のリフロー工程後の状態を示す図である。リフロー工程は、半導体モジュール16の構成部材を半田で接合する工程である。
さらに、第2放熱面36bは、第1放熱面34bを含む仮想平面上に位置する。
さらに、第2絶縁体62は、第1放熱面34bと接する領域と第2放熱面36bと接する領域とを含む第1面62a、及び、第1面62aに平行な第2面62bを有する。
なお、第2絶縁体62が含むフィラーは、第2絶縁材料(上述したような樹脂など)よりも熱伝導率が高い。
上述の1次モールド工程は、第1絶縁材料を用いて、第1半導体素子38及び第2半導体素子40を封止して第1絶縁体52を形成する工程である。
上述の1次切削工程は、第1絶縁体52の一部、第1導電体34の一部及び第2導電体36の一部を除去加工し、第1導電体34に第1放熱面34bを形成し、第2導電体36に第2放熱面36bを形成する工程である。
上述の2次モールド工程は、第1絶縁材料よりも熱伝導率が高い第2絶縁材料を用いて、第1放熱面34bと第2放熱面36bに接するように第2絶縁体62を形成する工程である。
上述の2次切削工程は、第2絶縁体62の一部を除去加工し、第1放熱面34bに平行な面を第2絶縁体62に形成する工程である。
さらに、1次切削工程における第2導電体36に第2放熱面36bを形成する工程は、第1放熱面34bを含む仮想平面上に第2放熱面36bを形成する工程である。
さらに、2次切削工程における第1放熱面34bに平行な面を第2絶縁体62に形成する工程は、第1放熱面34bと第2放熱面36bとを含む面に対向する面を第2絶縁体62に形成する工程である。
図9は、別の実施形態に係る半導体モジュール161の一例を示す斜視図である。ここでは、上述の半導体モジュール16の構成及び製造方法と異なる点を中心に説明し、同一部分については説明を省略する。
第1導電体341は、上述の第1導電体34と同様に、例えば、銅により形成された略直方体形状である。第1導電体341は、平坦な矩形状の第1接合面341a、第1接合面341aと対向する平坦な矩形状の第1放熱面341cを有している。第1接合面341aは、第1放熱面341cと略平行である。さらに、第1導電体341は、第1接合面341a及び第1放熱面341cと直行する平坦な矩形状の面341b、面341bと対向するとともに第1接合面341a及び第1放熱面341cと直交する平坦な矩形状の面341d、第1接合面341a及び第1放熱面341cと直交する平坦な矩形状の面341e、面341eと対向するとともに第1接合面341a及び第1放熱面341cと直交する平坦な矩形状の面341fを有している。なお、第1導電体341は、第1接合面341a及び第1放熱面341cを有していればよく、略直方体形状以外の形状であってもよい。第1接合面341aの形状は、矩形状以外の形状であってもよい。第1放熱面341cの形状は、矩形状以外の形状であってもよい。
第2半導体素子401は、上述の第2半導体40と同様に構成されている。第2半導体素子401は、第1導電体341と第2導電体361との間に挟まれて、第1導電体341と第2導電体361とに接合されている。第2半導体素子401は、第1面に第1電極401a、第1面と対向する第2面に第1電極401aと異なる第2電極401bを有している。
第1凸型導電体441aは、上述の凸部45aと同様に構成された凸部451aを一体に有している。第1凸型導電体441aは、本体の平坦な主面側が半田シート421cにより第1半導体素子381の第2電極381bに電気的かつ機械的に接合されている。
第2電力端子461bは、その基端部が接続部481に連結されている。第2電力端子461bは、第1導電体341及び第2導電体361と対向しない位置まで延出する。
接続部481は、上述の接続部48と同様に構成されている。この接続部481には、上述の第1開口51a及び第2開口51bそれぞれと同様に構成された第1開口511aおよび第2開口511bが並んで形成されている。接続部481の第2導電体361側の表面には、上述の凹所56と同様に構成された凹所561が形成されている。
更に、接続部481、第1及び第2凸型導電体441a、441bの凸部451a、451bは、接続部481の凹所561内に配置された第6接続体、例えば、矩形状の半田シート421fにより、第2導電体361の第2接合面361aに電気的および機械的に接合されている。すなわち、接続部481、第1及び第2凸型導電体441a、441b、及び第2導電体361の3部材は、半田シート421fにより相互に接合されている。
以上により、第1半導体素子381及び第2半導体素子401は、第1導電体341と第2導電体361との間に挟まれ配置されている。第1半導体素子381の第1電極381aは、第1導電体341の第1接合面341aと電気的に接続し、第1半導体素子381の第2電極381bは、第2導電体361の第2接合面361aと電気的に接合している。同様に、第2半導体素子401の第1電極401aは、第1導電体341の第1接合面341aと電気的に接続し、第2半導体素子401の第2電極401bは、第2導電体361の第2接合面361aと電気的に接合している。例えば、第1半導体素子381及び第2半導体素子401は、第1接合面341a及び第1放熱面341c、及び、第2接合面361a及び第2放熱面361cに対して平行に配置されている。
さらに、第1放熱面341cは第1接合面341aと対向し、第2放熱面361cは第2接合面361aと対向する。第2絶縁体621は、第1放熱面341cと接する領域を含む第1面621a及び第1面621aに平行な第2面621bを有する。第3絶縁体622は、第2放熱面361cと接する領域を含む第1面622a及び第1面622aに平行な第2面622bを有する。
さらに、半導体モジュール161は、冷却器に配置される際に、第1放熱面341cから受熱面までの間隔及び第2放熱面361cから受熱面までの間隔を第2絶縁体621及び第3絶縁体622によって管理できる。第2絶縁体621及び第3絶縁体622の方向Bにおける厚さは、受熱面に対する絶縁性、及び、第1導電体341及び第2導電体361の放熱性のバランスを考慮して略同一の所定の厚さに決定されている。半導体モジュール161が冷却器に配置されるだけで、第1放熱面341cから受熱面までの距離及び第2放熱面361cから受熱面までの距離は、第2絶縁体621及び第3絶縁体622で規定された所定の間隔になる。そのため、半導体モジュール161は、冷却器に配置後のさらなる間隔調整を必要としない。
図11の(a)は、半導体モジュール161のリフロー工程後の状態を示す図である。リフロー工程は、半導体モジュール161の構成部材を半田で接合する工程である。
以上により、放熱性を損わせることなく冷却器の受熱面上に容易に固定することができる半導体モジュール161を製造することができる。
上述の1次モールド工程は、第1絶縁材料を用いて、第1半導体素子381及び第2半導体素子401を封止して第1絶縁体521を形成する工程である。
上述の1次切削工程は、第1絶縁体521の一部、第1導電体341の一部及び第2導電体361の一部を除去加工し、第1導電体341に第1放熱面341cを形成し、第2導電体361に第2放熱面361cを形成する工程である。
上述の2次モールド工程は、第1絶縁材料よりも熱伝導率が高い第2絶縁材料を用いて、第1放熱面341cと第2放熱面361cに接するように第2絶縁体621及び第3絶縁体622を含む第2外囲部分を形成する工程である。
上述の2次切削工程は、第2外囲部分の一部を除去加工し、第1放熱面341cに平行な面を第2外囲部分に形成する工程である。
さらに、上述の2次切削工程は、第2外囲部分の一部を除去加工し、第2放熱面361cに平行な面を第2外囲部分に形成する工程でもある。
さらに、1次切削工程における第1導電体341に第1放熱面341cを形成する工程は、第1導電体341に第1接合面341aと対向する第1放熱面341cを形成する工程である。1次切削工程における第2導電体361に第2放熱面361cを形成する工程は、第2導電体361に第2接合面361aと対向する第2放熱面361cを形成する工程である。
要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に
開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例
えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、
異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、半導体モジュールおよび電力変換装置の構成部材の寸法、形状等は、前述した
実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]第1電極と、前記第1電極と対向する面に形成されている第2電極とを有する半導体素子と、
前記第1電極と電気的に接続する第1接合面、及び、第1放熱面を有する第1導電体と、
前記第2電極と電気的に接続する第2接合面、及び、第2放熱面を有する第2導電体と、
第1絶縁材料で構成され前記半導体素子を封止するように形成されている第1外囲部分と、前記第1絶縁材料よりも熱伝導率が高い第2絶縁材料で構成され前記第1放熱面と前記第2放熱面に接するように形成されている第2外囲部分とを有する外囲器と、
を備える、半導体モジュール。
[2]前記第2放熱面は前記第1放熱面を含む仮想平面上に位置し、
前記第2外囲部分は、前記第1放熱面と接する領域と前記第2放熱面と接する領域とを含む第1面、及び、前記第1面に平行な第2面を有する、
[1]に記載の半導体モジュール。
[3]前記第1放熱面は前記第1接合面と対向し、
前記第2放熱面は前記第2接合面と対向し、
前記第2外囲部分は、前記第1放熱面と接する領域を含む第1面及び前記第1面に平行な第2面を有し、前記第2放熱面と接する領域を含む第3面及び前記第3面に平行な第4面を有する、[1]に記載の半導体モジュール。
[4]前記第2外囲部分は、前記第2絶縁材料よりも熱伝導率が高いフィラーを含む、[1]から[3]のうちの何れか1項に記載の半導体モジュール。
[5][1]から[4]のうちの何れか1項に記載の半導体モジュールと、
冷却器と、
を備える半導体電力変換装置。
[6]半導体素子が有する第1電極を第1導電体が有する第1接合面に電気的に接続し、前記半導体素子が有する前記第1電極と対向する面に形成されている第2電極を第2導電体が有する第2接合面に電気的に接続する工程と、
第1絶縁材料を用いて、前記半導体素子を封止して第1外囲部分を形成する工程と、
前記第1外囲部分の一部、前記第1導電体の一部及び前記第2導電体の一部を除去加工し、前記第1導電体に第1放熱面を形成し、前記第2導電体に第2放熱面を形成する工程と、
前記第1絶縁材料よりも熱伝導率が高い第2絶縁材料を用いて、前記第1放熱面と前記第2放熱面に接するように第2外囲部分を形成する工程と、
前記第2外囲部分の一部を除去加工し、前記第1放熱面に平行な面を前記第2外囲部分に形成する工程と、
を備える半導体モジュールの製造方法。
Claims (1)
- 半導体素子が有する第1電極を第1導電体が有する第1接合面に電気的に接続し、前記半導体素子が有する前記第1電極と対向する面に形成されている第2電極を第2導電体が有する第2接合面に電気的に接続する工程と、
第1絶縁材料を用いて、前記半導体素子を封止して第1外囲部分を形成する工程と、
前記第1外囲部分の一部、前記第1導電体の一部及び前記第2導電体の一部を除去加工し、前記第1導電体に第1放熱面を形成し、前記第2導電体に第2放熱面を形成する工程と、
前記第1絶縁材料よりも熱伝導率が高い第2絶縁材料を用いて、前記第1放熱面と前記第2放熱面に接するように第2外囲部分を形成する工程と、
前記第2外囲部分の一部を除去加工し、前記第1放熱面に平行な面を前記第2外囲部分に形成する工程と、
を備える半導体モジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015026610A JP6407756B2 (ja) | 2014-03-31 | 2015-02-13 | 半導体モジュールの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014071325 | 2014-03-31 | ||
JP2014071325 | 2014-03-31 | ||
JP2015026610A JP6407756B2 (ja) | 2014-03-31 | 2015-02-13 | 半導体モジュールの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015201625A JP2015201625A (ja) | 2015-11-12 |
JP6407756B2 true JP6407756B2 (ja) | 2018-10-17 |
Family
ID=52577696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015026610A Active JP6407756B2 (ja) | 2014-03-31 | 2015-02-13 | 半導体モジュールの製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9379040B2 (ja) |
EP (1) | EP2937899B1 (ja) |
JP (1) | JP6407756B2 (ja) |
CN (1) | CN104952815B (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6641161B2 (ja) * | 2015-11-18 | 2020-02-05 | 株式会社 日立パワーデバイス | 半導体装置、およびそれを用いたオルタネータ |
WO2019058473A1 (ja) * | 2017-09-21 | 2019-03-28 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびこれを備えた電力変換装置 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6703707B1 (en) | 1999-11-24 | 2004-03-09 | Denso Corporation | Semiconductor device having radiation structure |
JP4286465B2 (ja) * | 2001-02-09 | 2009-07-01 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
JP4479121B2 (ja) * | 2001-04-25 | 2010-06-09 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法 |
JP3627738B2 (ja) * | 2001-12-27 | 2005-03-09 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
JP4120876B2 (ja) * | 2003-05-26 | 2008-07-16 | 株式会社デンソー | 半導体装置 |
JP4979909B2 (ja) * | 2005-08-19 | 2012-07-18 | 株式会社日立製作所 | 電力変換装置 |
JP4805636B2 (ja) | 2005-08-30 | 2011-11-02 | 株式会社東芝 | 電力用半導体素子及び半導体電力変換装置 |
JP2007251076A (ja) | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール |
DE112009005537B3 (de) | 2008-04-09 | 2022-05-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung |
JP5415823B2 (ja) * | 2008-05-16 | 2014-02-12 | 株式会社デンソー | 電子回路装置及びその製造方法 |
JP6033215B2 (ja) | 2011-03-29 | 2016-11-30 | ローム株式会社 | パワーモジュール半導体装置 |
JP5840933B2 (ja) * | 2011-11-15 | 2016-01-06 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置 |
JP5663462B2 (ja) * | 2011-12-15 | 2015-02-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | パワー半導体モジュールおよびパワーモジュール |
JP5661052B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2015-01-28 | 三菱電機株式会社 | パワー半導体モジュールおよびその製造方法 |
ITMI20120712A1 (it) * | 2012-04-27 | 2013-10-28 | St Microelectronics Srl | Dispositivo elettronico a montaggio passante con doppio dissipatore di calore |
JP6165525B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2017-07-19 | 株式会社東芝 | 半導体電力変換装置およびその製造方法 |
JP6058353B2 (ja) | 2012-11-02 | 2017-01-11 | 株式会社東芝 | 半導体装置 |
-
2015
- 2015-02-13 JP JP2015026610A patent/JP6407756B2/ja active Active
- 2015-02-20 US US14/627,598 patent/US9379040B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2015-02-24 EP EP15156278.2A patent/EP2937899B1/en active Active
- 2015-02-26 CN CN201510088870.3A patent/CN104952815B/zh active Active
-
2016
- 2016-05-27 US US15/167,537 patent/US9496201B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104952815A (zh) | 2015-09-30 |
CN104952815B (zh) | 2017-12-15 |
US20150279763A1 (en) | 2015-10-01 |
JP2015201625A (ja) | 2015-11-12 |
EP2937899A1 (en) | 2015-10-28 |
US9496201B2 (en) | 2016-11-15 |
US9379040B2 (en) | 2016-06-28 |
EP2937899B1 (en) | 2017-04-05 |
US20160276247A1 (en) | 2016-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102048478B1 (ko) | 양면냉각형 파워 모듈 및 그의 제조 방법 | |
US9917031B2 (en) | Semiconductor device, and method for assembling semiconductor device | |
US8648462B2 (en) | Semiconductor power module | |
US10396023B2 (en) | Semiconductor device | |
KR101321277B1 (ko) | 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법 | |
KR102543528B1 (ko) | 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법 | |
US11251108B2 (en) | Semiconductor module mounted on a cooling device for use in a vehicle | |
JPWO2018179981A1 (ja) | 半導体装置 | |
US10490490B2 (en) | Thermally conductive semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US20160379912A1 (en) | Semiconductor device | |
US9437508B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device | |
US9842786B2 (en) | Semiconductor device | |
US8872327B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6407756B2 (ja) | 半導体モジュールの製造方法 | |
JP5268660B2 (ja) | パワーモジュール及びパワー半導体装置 | |
JP2017054855A (ja) | 半導体装置、及び半導体パッケージ | |
US20170303385A1 (en) | Heat dissipating structure | |
JP6316073B2 (ja) | 半導体モジュールの製造方法 | |
WO2023017570A1 (ja) | 半導体装置及びインバータユニット | |
CN218647940U (zh) | 一种功率模块 | |
JPH10200048A (ja) | 電力用半導体モジュール | |
US20240030122A1 (en) | Dual side cooled power module with three-dimensional direct bonded metal substrates | |
US20230069967A1 (en) | Semiconductor apparatus and semiconductor apparatus manufacturing method | |
KR20240017263A (ko) | 양면 방열 구조를 갖는 반도체 모듈 및 그 제조 방법 | |
KR20240057155A (ko) | 파워 모듈 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170223 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20170904 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20170905 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171024 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180424 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180530 |
|
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: 20180821 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180919 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6407756 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |