JP6593630B2 - Semiconductor module, drive device including the same, electric power steering device, and vehicle - Google Patents

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Description

本発明は、半導体モジュールと、これを備えた駆動装置、電動パワーステアリング装置および車両に関する。   The present invention relates to a semiconductor module, a drive device including the semiconductor module, an electric power steering device, and a vehicle.

従来の半導体モジュールの一つに、放熱板上に取り付けられた誘電体板を設けたセラミック基板に半導体チップ（以降、本明細書では「パワー半導体素子」ともいう）を搭載し、ケース内にシリコーンゲルで封止した構成となっているものがある（例えば特許文献１参照）。セラミック基板における導電体板の周囲端部にはエポキシ樹脂などの固体絶縁物が配置され、上記ケースは、セラミック基板の四方を囲うようにして放熱板上に設置される等している。   In one of the conventional semiconductor modules, a semiconductor chip (hereinafter also referred to as “power semiconductor element” in the present specification) is mounted on a ceramic substrate provided with a dielectric plate mounted on a heat sink, and silicone is contained in the case. Some are sealed with gel (see, for example, Patent Document 1). A solid insulator such as an epoxy resin is disposed at the peripheral edge of the conductor plate in the ceramic substrate, and the case is placed on the heat sink so as to surround four sides of the ceramic substrate.

特開２００２−０７６１９７号公報JP 2002-076197 A

しかしながら、前述の構成は、半導体モジュールに求められる放熱性や絶縁性を満足させるための構成となっている反面、構成要素が多くなり、半導体モジュールのサイズ肥大化を招く。また、半導体モジュールにおいては、半導体チップ（パワー半導体素子）が発する熱を効率的に放出（放熱）することが要求される。   However, while the above-described configuration is a configuration for satisfying the heat dissipation and insulation required for the semiconductor module, the number of components increases and the size of the semiconductor module increases. Further, in the semiconductor module, it is required to efficiently release (heat radiate) the heat generated by the semiconductor chip (power semiconductor element).

本発明は、従来と比べてさらに小型化を図ることができ、また、半導体素子の熱を効率よく放熱することができる半導体モジュールと、これを備えた駆動装置、電動パワーステアリング装置および車両を提供することを目的とする。   The present invention provides a semiconductor module that can be further miniaturized as compared to the prior art, and that can efficiently dissipate heat from a semiconductor element, and a drive device, an electric power steering device, and a vehicle including the same. The purpose is to do.

本発明者は、かかる課題を解決するべく、回路基板やリードフレーム上に実装されたパワー半導体素子をエポキシ系材料の硬化性樹脂を用いてトランスファー成形封止した半導体モジュールの構造に着目した本発明者は、新たな構造を知見し、本発明を想到するに至った。   In order to solve such problems, the present inventor has focused on the structure of a semiconductor module in which a power semiconductor element mounted on a circuit board or a lead frame is transfer-molded and sealed using a curable resin of an epoxy-based material. The inventors have found a new structure and have come up with the present invention.

すなわち、本発明は、モータを駆動させるためのインバータ回路を有する半導体モジュールにおいて、
内部配線材のリードフレームが２層の立体配線構造であり、
パワー半導体素子と前記２層のリードフレームが交互に積層され、
２層目リードフレームの一部が、１層目リードフレームの放熱面まで導出された、外部への放熱面を有する導出部である、というものである。 That is, the present invention provides a semiconductor module having an inverter circuit for driving a motor.
The lead frame of the internal wiring material has a two-layered three-dimensional wiring structure,
Power semiconductor elements and the two layers of lead frames are alternately stacked,
A part of the second-layer lead frame is a lead-out portion having a heat-radiating surface to the outside, which is led to the heat-dissipating surface of the first-layer lead frame.

本発明に係る半導体モジュールによれば、２層の立体配線構造であることから、各層のパワー半導体素子間の配線距離を短くでき、さらに、パワー半導体間の接続バスバ及びその搭載スペースを削減できる。したがって、パワーモジュールの小型化を図ることができる。   Since the semiconductor module according to the present invention has a two-layered three-dimensional wiring structure, the wiring distance between the power semiconductor elements of each layer can be shortened, and further, the connection bus bar between the power semiconductors and the mounting space thereof can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the size of the power module.

また、２層目リードフレームの一部を１層目リードフレームの放熱面まで導出した構造であるため、パワー半導体素子からの熱を効率よく外部に放熱することができる。   Further, since a part of the second layer lead frame is led out to the heat radiation surface of the first layer lead frame, heat from the power semiconductor element can be efficiently radiated to the outside.

上述の半導体モジュールにおいては、前記２層目リードフレームの導出部が、当該２層目リードフレームの前記放熱面に向かって広がる形状であることが好ましい。この場合、放熱面積が増加することに伴って放熱性能が向上する。   In the above-described semiconductor module, it is preferable that the lead portion of the second layer lead frame has a shape that widens toward the heat dissipation surface of the second layer lead frame. In this case, the heat dissipation performance improves as the heat dissipation area increases.

また、かかる半導体モジュールにおいては、前記１層目リードフレームと前記２層目リードフレームとの間に配置されている前記パワー半導体素子が、はんだ層を介して該１層目リードフレームおよび２層目リードフレームに電気的に接続されていてよい。従来のごとき通常の積層構造だと、２層目リードフレームに重心の偏りがある場合に、それを要因としたはんだ厚みのばらつきが生じやすいが、これに対し、本発明にかかる半導体モジュールにおいては、２層目リードフレームの導出部の放熱面を基準とし、当該導出部の高さを適宜変えることによって１層目のパワー半導体素子のはんだ厚みを制御することができる。これによれば、２層目リードフレームにおける重心の偏りを要因としたはんだ厚みのばらつきを抑制することができる。   In this semiconductor module, the power semiconductor element disposed between the first-layer lead frame and the second-layer lead frame is connected to the first-layer lead frame and the second-layer lead via a solder layer. It may be electrically connected to the lead frame. In the conventional laminated structure as in the past, when the second-layer lead frame has a bias in the center of gravity, it is easy for the solder thickness to vary due to this, but in the semiconductor module according to the present invention, The solder thickness of the power semiconductor element of the first layer can be controlled by appropriately changing the height of the lead-out portion with reference to the heat radiation surface of the lead-out portion of the second-layer lead frame. According to this, it is possible to suppress the variation in the solder thickness due to the deviation of the center of gravity in the second layer lead frame.

また、半導体モジュールにおける前記２層目リードフレームに、該２層目リードフレームの導出部の厚み方向とは異なる方向に突出した突出部が形成されていることも好ましい。２層化により内部構造が複雑となり、１層構造よりもエポキシ樹脂との密着性が重要となるところ、本発明によれば、エポキシ樹脂との密着性が向上し、信頼性（高湿度環境下でのモールド内への水分の侵入や繰り返しの熱ひずみによるモールドの割れに対する信頼性など）を向上することも出来る。突出部は、突起や、潰し形状などといった被加工部で形成することができる。   In addition, it is also preferable that the second-layer lead frame in the semiconductor module is formed with a protruding portion that protrudes in a direction different from the thickness direction of the lead-out portion of the second-layer lead frame. The two-layer structure makes the internal structure more complicated and the adhesion to the epoxy resin is more important than the single-layer structure. According to the present invention, the adhesion to the epoxy resin is improved and reliability (under high humidity environment) In this case, the reliability of the penetration of moisture into the mold and the cracking of the mold due to repeated thermal strain can be improved. The protruding portion can be formed by a processed portion such as a protrusion or a crushed shape.

さらに、半導体モジュールにおいて、前記２層目リードフレームの導出部は、該２層目リードフレームに接続されたパワー半導体素子が発する過渡熱を貯熱可能な金属製であることが好ましい。熱伝達性のよい金属製であれば、熱を一時的に貯熱しておき、かつ、素早く放熱することができる。   Further, in the semiconductor module, the lead portion of the second layer lead frame is preferably made of a metal capable of storing transient heat generated by the power semiconductor element connected to the second layer lead frame. If it is made of a metal having good heat transfer properties, heat can be temporarily stored and quickly dissipated.

本発明に係る駆動装置は、上述のごとき半導体モジュールを備えたものである。   The drive device according to the present invention includes the semiconductor module as described above.

本発明に係る電動パワーステアリング装置は、上述のごとき半導体モジュールを備えたものである。   The electric power steering apparatus according to the present invention includes the semiconductor module as described above.

本発明に係る車両は、上述のごとき半導体モジュールを備えたものである。   The vehicle according to the present invention includes the semiconductor module as described above.

また、本発明は、モータを駆動させるためのインバータ回路を有する半導体モジュールの製造方法において、
内部配線材のリードフレームを２層の立体配線構造とし、
パワー半導体素子と前記２層のリードフレームを交互に積層し、
２層目リードフレームの一部を、１層目リードフレームの放熱面まで導出された、外部への放熱面を有する導出部とする、というものである。 Further, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor module having an inverter circuit for driving a motor.
The lead frame of the internal wiring material has a two-layered three-dimensional wiring structure,
The power semiconductor element and the two layers of lead frames are alternately stacked,
A part of the second-layer lead frame is used as a lead-out portion having a heat-radiating surface to the outside, which is led to the heat-dissipating surface of the first-layer lead frame.

本発明によれば、従来と比べてさらに小型化を図ることができ、また、半導体素子の熱を効率よく放熱することができる。   According to the present invention, it is possible to further reduce the size as compared with the prior art, and to efficiently dissipate the heat of the semiconductor element.

２層のリードフレーム構造である半導体モジュールの構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the semiconductor module which is a 2 layer lead frame structure. ２層のリードフレーム構造である半導体モジュールであって、導出部の高放熱化を図った構成例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor module having a two-layer lead frame structure and achieving high heat dissipation of a lead-out portion. ２層のリードフレーム構造である半導体モジュールであって、導出部とエポキシ樹脂の密着性向上を図った構成例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor module having a two-layer lead frame structure in which adhesion between a lead-out portion and an epoxy resin is improved. 電動パワーステアリング装置の構成の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a structure of an electric power steering apparatus.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る半導体モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する（図１〜図４参照）。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings (see FIGS. 1 to 4). In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

モータ５０を駆動させるためのインバータ回路（図示省略）を有する半導体モジュール（パワーモジュール）１は、パワー半導体素子（半導体チップ）２、リードフレーム３、はんだ５、樹脂製のモールド６、バスバ７などで構成されている。   A semiconductor module (power module) 1 having an inverter circuit (not shown) for driving the motor 50 includes a power semiconductor element (semiconductor chip) 2, a lead frame 3, solder 5, a resin mold 6, a bus bar 7, and the like. It is configured.

パワー半導体素子２は例えばＭＯＳＦＥＴであって、ＳｉまたはＳｉＣのベアチップ（ベアダイ）の状態のものを指す。このパワー半導体素子２は厚み方向に電流を流す構造のため、ベアチップ上面および下面に電極を有した構造であり、はんだ５や硬化性導電性ペースト、アルミや金ワイヤを使ったワイヤボンディングにより配線する。なお、本明細書でいう「上面」「下面」とは、リードフレーム３を基準にしたものであり、仮に半導体モジュール１が上下逆さまに配置されていても上下の位置関係に変更はない。   The power semiconductor element 2 is, for example, a MOSFET, which is in the form of a Si or SiC bare chip (bare die). Since this power semiconductor element 2 has a structure in which current flows in the thickness direction, it has a structure having electrodes on the upper and lower surfaces of the bare chip, and is wired by wire bonding using solder 5, curable conductive paste, aluminum or gold wire. . The “upper surface” and “lower surface” in this specification are based on the lead frame 3, and even if the semiconductor module 1 is arranged upside down, there is no change in the vertical positional relationship.

リードフレーム３は、その上に固定されたパワー半導体素子２を支持し、外部配線との接続をする部品（内部配線材）であり、所望の回路動作をさせるためにプレス成形によって任意のパターン形状に形成される。本実施形態において、リードフレーム３は２層の立体配線構造となっている（図１参照）。なお、図１等において、１層目のリードフレームを符号３１、２層目のリードフレームを符号３２で表している。   The lead frame 3 is a component (internal wiring material) that supports the power semiconductor element 2 fixed on the lead frame 3 and is connected to external wiring, and has an arbitrary pattern shape by press molding to perform a desired circuit operation. Formed. In the present embodiment, the lead frame 3 has a two-layered three-dimensional wiring structure (see FIG. 1). In FIG. 1 and the like, the first lead frame is denoted by reference numeral 31 and the second lead frame is denoted by reference numeral 32.

また、パワー半導体素子２は、２層のリードフレーム３（３１，３２）に対して交互に積層された状態で搭載される。なお、図１等において、１層目のパワー半導体素子（２個）を符号２１、２層目のパワー半導体素子を符号２２で表している。最下層が１層目リードフレーム３１であり、その上にはんだ５、１層目のパワー半導体素子２１、はんだ５、２層目リードフレーム３２、はんだ５、２層目のパワー半導体素子２２の順に積層される。１層目のパワー半導体素子２１は、１層目リードフレーム３１と２層目リードフレーム３２との間に介在している。   Further, the power semiconductor element 2 is mounted in a state of being alternately stacked on the two lead frames 3 (31, 32). In FIG. 1 and the like, reference numeral 21 denotes the first power semiconductor element (two), and reference numeral 22 denotes the first power semiconductor element. The lowermost layer is the first lead frame 31, and the solder 5, the first power semiconductor element 21, the solder 5, the second lead frame 32, the solder 5, and the second power semiconductor element 22 are arranged on the first lead frame 31. Laminated. The first-layer power semiconductor element 21 is interposed between the first-layer lead frame 31 and the second-layer lead frame 32.

２層目のパワー半導体素子２２はバスバ７を使い、１層目リードフレーム３１にはんだ付けで配線される。その後、エポキシの熱硬化性樹脂を用いたトランスファー成形により、パワー半導体素子２やリードフレーム３を封止してモールド６を形成し、半導体モジュール１が完成する。   The power semiconductor element 22 in the second layer is wired to the first layer lead frame 31 by soldering using the bus bar 7. Thereafter, the power semiconductor element 2 and the lead frame 3 are sealed to form a mold 6 by transfer molding using an epoxy thermosetting resin, and the semiconductor module 1 is completed.

１層目のリードフレーム３１の片方の面（パワー半導体素子２が搭載されていない側）は、外部に露出した放熱面３１Ｓを持つようにモールドした構造となっている。これにより、半導体モジュール１の一部が放熱可能な面となって外部に放熱することが可能となる。   One surface (the side where the power semiconductor element 2 is not mounted) of the lead frame 31 of the first layer has a structure molded so as to have a heat radiation surface 31S exposed to the outside. As a result, a part of the semiconductor module 1 becomes a heat radiable surface and can be radiated to the outside.

ここで、２層のリードフレーム３についてＮｃｈ−ＭＯＳＦＥＴを使用してインバータ１アーム分の回路を構成する場合について説明する。   Here, a case where a circuit for one arm of the inverter is configured using Nch-MOSFETs for the two-layer lead frame 3 will be described.

この回路においては、電源ラインを起点とし上アームのＭＯＳＦＥＴのドレイン電極からソース電極、続いて下アームのドレイン電極からソース電極、最後にグランドに接続する必要がある。またモータ遮断用にＭＯＳＦＥＴを配置する場合には、上アームのソース（同じく下アームのドレイン）と同電位の接点からモータ遮断ＭＯＳＦＥＴのソース電極に配線する。   In this circuit, it is necessary to connect from the drain electrode of the upper arm MOSFET to the source electrode, then from the drain electrode of the lower arm to the source electrode, and finally to the ground, starting from the power supply line. When a MOSFET is arranged for motor shutdown, wiring is made from the contact having the same potential as the source of the upper arm (also the drain of the lower arm) to the source electrode of the motor cutoff MOSFET.

ＭＯＳＦＥＴは縦構造のパワー半導体素子２であり、ドレイン電極が下面電極、ソース電極は上面電極となっているため、前述の上アームから下アームのＭＯＳＦＥＴへの配線は、上アームのＭＯＳＦＥＴの上面にあるソース電極から、２層目リードフレーム３２を通過し、下アームのＦＥＴの下面にあるドレイン電極に配線ができる。さらに２層目リードフレーム３２からモータ遮断用ＭＯＳＦＥＴの上面のソース電極への配線も同時に可能となる。   Since the MOSFET is a vertical power semiconductor element 2, the drain electrode is a lower surface electrode and the source electrode is an upper surface electrode, so that the wiring from the upper arm to the lower arm MOSFET is connected to the upper surface of the upper arm MOSFET. A wiring can be formed from a certain source electrode to the drain electrode on the lower surface of the lower arm FET through the second-layer lead frame 32. Further, the wiring from the second layer lead frame 32 to the source electrode on the upper surface of the motor cutoff MOSFET can be simultaneously performed.

１層構造の場合、上アームから下アームの配線の場合バスバを使う必要があり、バスバ分の実装スペースが発生するのに対し、本実施形態のごとく２層目リードフレーム３２を採用することでスペースを削減できる。さらに配線も短くすることができる。   In the case of the one-layer structure, it is necessary to use a bus bar in the case of wiring from the upper arm to the lower arm, and a mounting space corresponding to the bus bar is generated, but by adopting the second-layer lead frame 32 as in this embodiment, Space can be reduced. Furthermore, the wiring can be shortened.

また、２層目リードフレーム３２の一部は、１層目リードフレーム３１の放熱面３１Ｓまで導出され、外部への放熱面３２Ｓを有する導出部３２Ｈとなっている（図１参照）。該導出部３２Ｈにより、２層目に搭載したパワー半導体素子２２の熱を放熱することが出来る。さらに図２に示すようにリードフレーム３の積層方向に対して導出部３２Ｈの形状を広げることで放熱面３２Ｓの面積が増加し、放熱性が向上する。当該導出部３２Ｈは熱伝導性のよい金属たとえば銅製であり、放熱経路として機能しながら、尚かつ、一定の熱量を一時的に貯熱しておく熱容量としても機能しうる。   A part of the second layer lead frame 32 is led out to the heat radiating surface 31S of the first layer lead frame 31, and serves as a lead-out portion 32H having a heat radiating surface 32S to the outside (see FIG. 1). The lead 32H can dissipate heat from the power semiconductor element 22 mounted on the second layer. Furthermore, as shown in FIG. 2, the area of the heat radiating surface 32S is increased by increasing the shape of the lead-out portion 32H in the stacking direction of the lead frames 3, and the heat dissipation is improved. The lead-out part 32H is made of a metal having good thermal conductivity, for example, copper, and can function as a heat capacity for temporarily storing a certain amount of heat while functioning as a heat dissipation path.

さらに導出部３２Ｈの放熱面３２Ｓは、１層目リードフレーム３１の放熱面３１Ｓと同一面となるように形成されている。また、導出部３２Ｈにおいては、放熱面３２Ｓを基準とした導出部高さＡを調整することによって、１層目のパワー半導体素子２１におけるはんだ５の厚みを制御することができる。   Further, the heat radiating surface 32S of the lead-out portion 32H is formed to be flush with the heat radiating surface 31S of the first layer lead frame 31. In the lead-out portion 32H, the thickness of the solder 5 in the first-layer power semiconductor element 21 can be controlled by adjusting the lead-out portion height A with reference to the heat radiating surface 32S.

すなわち、たとえば、導出部高さＡよりも１層目リードフレーム３１、１層目のパワー半導体素子２１、はんだ５の総厚みを大きく設定しておけば、はんだ付けの際に２層目リードフレーム３２はその自重により放熱面３２Ｓの方向へと沈み、放熱面３２Ｓを基準に２層目の導出部高さＡにしたがって１層目のパワー半導体素子２１のはんだ厚みが自然と決定されることになる。これにより２層構造のリードフレームにおける重心の偏りを要因としたはんだ厚みばらつきを抑制することができる。尚、２層目リードフレーム３２を、図に示したようなＴ字状の断面形状であって、左右対称の形状にすることで重心を安定させることができ、さらに配線距離の等長化を図ることもできる。   That is, for example, if the total thickness of the first-layer lead frame 31, the first-layer power semiconductor element 21, and the solder 5 is set larger than the lead-out portion height A, the second-layer lead frame during soldering 32 sinks in the direction of the heat radiating surface 32S due to its own weight, and the solder thickness of the power semiconductor element 21 in the first layer is naturally determined according to the height A of the second layer with respect to the heat radiating surface 32S. Become. As a result, it is possible to suppress solder thickness variation due to the deviation of the center of gravity in the lead frame having a two-layer structure. The second-layer lead frame 32 has a T-shaped cross-sectional shape as shown in the figure and can be symmetric so that the center of gravity can be stabilized and the wiring distance can be made equal. You can also plan.

なお、半導体モジュール１の２層化により内部構造が複雑となり、１層構造の場合よりもエポキシ樹脂との密着性が重要となる。そこで前述の導出部３２Ｈの一部に突起や潰し形状などからなる突出部３２Ｔを施すことで、モールド材であるエポキシ樹脂とのアンカー効果を生じさせ、密着信頼性を向上することが出来る。突出部３２Ｔは、２層目リードフレーム３２の導出部３２Ｈの厚み方向（高さＡの方向）とは異なる方向例えばこれと直交する方向へ突出している。２層目リードフレーム３２の導出部３２Ｈ以外の部分に同様の突出部３２Ｔを形成してもよい（図３参照）。   Note that the internal structure becomes complicated due to the two-layer structure of the semiconductor module 1, and the adhesion to the epoxy resin is more important than the single-layer structure. Therefore, by providing the protruding portion 32T made of a protrusion, a crushed shape, or the like on a part of the lead-out portion 32H, an anchor effect with an epoxy resin as a molding material can be generated, and the adhesion reliability can be improved. The protruding portion 32T protrudes in a direction different from the thickness direction (the direction of the height A) of the lead-out portion 32H of the second-layer lead frame 32, for example, a direction orthogonal thereto. A similar protruding portion 32T may be formed in a portion other than the lead-out portion 32H of the second layer lead frame 32 (see FIG. 3).

本実施形態の半導体モジュール１は、パワー半導体素子２（２１，２２）を積層し、立体配線することによりパワー半導体素子２（２１，２２）およびバスバの投影面積が抑制でき、同一の回路構成としながらも従来のパワーモジュールよりも小型化を図ることが出来る。   The semiconductor module 1 according to the present embodiment has the same circuit configuration because the power semiconductor elements 2 (21, 22) are stacked and the three-dimensional wiring can suppress the projected area of the power semiconductor elements 2 (21, 22) and the bus bar. However, it can be made smaller than conventional power modules.

このような半導体モジュール１は、電動パワーステアリング装置１００（図４参照）等の各種産業機械や各種駆動装置、さらには、これらが搭載された車両などにおいて利用することができる。なお、図４に例示する電動パワーステアリング装置１００は、例えばコラムタイプのものである。該図４において、符号Ｈはステアリングホイール、符号１０ａはステアリング入力軸、符号１０ｂはステアリング出力軸、符号１１はラック・ピニオン運動変換機構、符号１３はウォーム減速機構、符号２０はハウジング、符号２１はトルクセンサ、符号３０はステアリングシャフト、符号４０，４１は自在継手、符号４２は連結部材をそれぞれ示す。   Such a semiconductor module 1 can be used in various industrial machines such as the electric power steering device 100 (see FIG. 4), various drive devices, and a vehicle in which these are mounted. The electric power steering apparatus 100 illustrated in FIG. 4 is, for example, a column type. In FIG. 4, symbol H is a steering wheel, symbol 10a is a steering input shaft, symbol 10b is a steering output shaft, symbol 11 is a rack and pinion motion conversion mechanism, symbol 13 is a worm reduction mechanism, symbol 20 is a housing, symbol 21 is Reference numeral 30 denotes a steering shaft, reference numerals 40 and 41 denote universal joints, and reference numeral 42 denotes a connecting member.

また、上述した半導体モジュール１は、以下のようにして製造することができる。すなわち、内部配線材たるリードフレーム３（３１，３２）を２層の立体配線構造とし、パワー半導体素子２（２１，２２）と２層のリードフレーム３（３１，３２）を交互に積層し、はんだ５で電気的に接続した状態とし、さらにバスバ７を接続し、エポキシの熱硬化性樹脂を用いたトランスファー成形によりパワー半導体素子２やリードフレーム３を封止してモールド６を形成する。２層目リードフレーム３２には、その一部が、１層目リードフレーム３１の放熱面３１Ｓまで導出された形状であって外部への放熱面３２Ｓを有する導出部３２Ｈとなっているリードフレームを採用する。   Moreover, the semiconductor module 1 mentioned above can be manufactured as follows. That is, the lead frame 3 (31, 32) as the internal wiring material has a two-layered three-dimensional wiring structure, and the power semiconductor element 2 (21, 22) and the two layers of the lead frame 3 (31, 32) are alternately stacked. The bus 5 is connected with the solder 5 in an electrically connected state, and the mold 6 is formed by sealing the power semiconductor element 2 and the lead frame 3 by transfer molding using an epoxy thermosetting resin. The second-layer lead frame 32 includes a lead frame that is a lead-out portion 32H having a part led to the heat radiation surface 31S of the first layer lead frame 31 and having the heat radiation surface 32S to the outside. adopt.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明は、電動パワーステアリング等の各種産業機械や各種駆動装置、さらには、これらが搭載された車両などにおける半導体モジュールに適用して好適である。   The present invention is suitable for application to various industrial machines such as electric power steering, various drive devices, and semiconductor modules in vehicles on which these are mounted.

１…半導体モジュール
２…パワー半導体素子
３…リードフレーム
５…はんだ
６…モールド
２１…１層目のパワー半導体素子
２２…２層目のパワー半導体素子
３１…１層目リードフレーム
３１Ｓ…放熱面
３２…２層目リードフレーム
３２Ｈ…導出部
３２Ｓ…放熱面
３２Ｔ…突出部
５０…モータ
１００…電動パワーステアリング装置
Ａ…導出部３２Ｈの高さ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor module 2 ... Power semiconductor element 3 ... Lead frame 5 ... Solder 6 ... Mold 21 ... First-layer power semiconductor element 22 ... Second-layer power semiconductor element 31 ... First-layer lead frame 31S ... Radiation surface 32 ... Second layer lead frame 32H ... leading part 32S ... radiating surface 32T ... projecting part 50 ... motor 100 ... electric power steering device A ... height of leading part 32H

Claims (8)

モータを駆動させるためのインバータ回路を有する半導体モジュールにおいて、
内部配線材のリードフレームが２層の立体配線構造であり、
パワー半導体素子と前記２層のリードフレームが交互に積層され、
２層目リードフレームの一部が、１層目リードフレームの放熱面まで導出された、外部への放熱面を有する導出部であって、
前記２層目リードフレームの導出部が、当該２層目リードフレームの前記放熱面に向かって広がる形状であり、
前記２層目リードフレームは、Ｔ字状の断面形状であって、左右対称の形状である、半導体モジュール。 In a semiconductor module having an inverter circuit for driving a motor,
The lead frame of the internal wiring material has a two-layered three-dimensional wiring structure,
Power semiconductor elements and the two layers of lead frames are alternately stacked,
A part of the second layer lead frame is led out to the heat radiation surface of the first layer lead frame, and has a heat radiation surface to the outside,
The derivation of the second layer lead frame, Ri shape der spreading toward the heat radiating surface of the second layer lead frame,
The second layer lead frame is a T-shaped cross section, Ru shape der symmetric, the semiconductor module. 前記１層目リードフレームと前記２層目リードフレームとの間に配置されている前記パワー半導体素子が、はんだ層を介して該１層目リードフレームおよび２層目リードフレームに電気的に接続されている、請求項１に記載の半導体モジュール。   The power semiconductor element disposed between the first layer lead frame and the second layer lead frame is electrically connected to the first layer lead frame and the second layer lead frame via a solder layer. The semiconductor module according to claim 1. 前記２層目リードフレームに、該２層目リードフレームの導出部の厚み方向とは異なる方向に突出した突出部が形成されている、請求項１または２に記載の半導体モジュール。   3. The semiconductor module according to claim 1, wherein the second-layer lead frame is formed with a protruding portion that protrudes in a direction different from the thickness direction of the lead-out portion of the second-layer lead frame. 前記２層目リードフレームの導出部は、該２層目リードフレームに接続されたパワー半導体素子が発する熱を貯熱可能な金属製である、請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。   The lead-out portion of the second layer lead frame is made of a metal capable of storing heat generated by a power semiconductor element connected to the second layer lead frame. Semiconductor module. 請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体モジュールを備えた駆動装置。   The drive device provided with the semiconductor module as described in any one of Claim 1 to 4. 請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体モジュールを備えた電動パワーステアリング装置。   An electric power steering apparatus comprising the semiconductor module according to any one of claims 1 to 4. 請求項１から６のいずれか一項に記載の半導体モジュールを備えた車両。   A vehicle comprising the semiconductor module according to claim 1. モータを駆動させるためのインバータ回路を有する半導体モジュールの製造方法において、
内部配線材のリードフレームを２層の立体配線構造とし、
パワー半導体素子と前記２層のリードフレームを交互に積層し、
２層目リードフレームの一部を、１層目リードフレームの放熱面まで導出された、外部への放熱面を有する導出部とし、
前記２層目リードフレームを、Ｔ字状の断面形状であって、左右対称の形状とする、半導体モジュールの製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor module having an inverter circuit for driving a motor,
The lead frame of the internal wiring material has a two-layered three-dimensional wiring structure,
The power semiconductor element and the two layers of lead frames are alternately stacked,
A part of the second layer lead frame is led out to the heat radiation surface of the first layer lead frame, and is a lead-out portion having a heat radiation surface to the outside ,
A method for manufacturing a semiconductor module, wherein the second-layer lead frame has a T-shaped cross-sectional shape and a symmetrical shape .
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