JP6745904B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る他の半導体装置は、パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置である。パワーモジュール部は、モジュールベースと電力半導体素子とモールド樹脂とを備えている。電力半導体素子は、モジュールベースに搭載されている。モールド樹脂は、電力半導体素子を封止する。フィンベースは、放熱拡散部とベース部とを備えている。放熱拡散部には、放熱フィンが装着される。ベース部は、放熱拡散部に形成され、モジュールベースが接合される。放熱拡散部の断面積は、モジュールベースの断面積よりも大きい。放熱拡散部におけるベース部が形成されている第1表面側では、ベース部が形成されている領域以外の領域に、厚みを有して延在する変形防止部が形成されている。
本発明に係るさらに他の半導体装置は、パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置である。パワーモジュール部は、モジュールベースと電力半導体素子とモールド樹脂とを備えている。電力半導体素子は、モジュールベースに搭載されている。モールド樹脂は、電力半導体素子を封止する。フィンベースは、放熱拡散部とベース部とを備えている。放熱拡散部には、放熱フィンが装着される。ベース部は、放熱拡散部に形成され、モジュールベースが接合される。放熱拡散部の断面積は、モジュールベースの断面積よりも大きい。放熱拡散部における放熱フィンが装着される第2表面側では、放熱フィンを装着させるかしめ部が形成されている。かしめ部は第2方向に延在するように形成されている。
本発明に係るさらに他の半導体装置は、パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置である。パワーモジュール部は、モジュールベースと電力半導体素子とモールド樹脂とを備えている。電力半導体素子は、モジュールベースに搭載されている。モールド樹脂は、電力半導体素子を封止する。フィンベースは、放熱拡散部とベース部とを備えている。放熱拡散部には、放熱フィンが装着される。ベース部は、放熱拡散部に形成され、モジュールベースが接合される。放熱拡散部の断面積は、モジュールベースの断面積よりも大きい。放熱拡散部における放熱フィンが装着される第2表面側では、放熱フィンを装着させるかしめ部が形成されている。放熱拡散部における第2表面側では、互いに間隔を隔てて一の凸壁部と他の凸壁部とが形成されている。一の凸壁部と他の凸壁部とによって挟まれた領域では、かしめ部は、領域の一部を除く態様で形成されている。
実施の形態1に係る半導体装置について説明する。図1に、半導体装置の一部断面を含む分解側面図を示す。図1に示すように、半導体装置1は、パワーモジュール部11、フィンベース51および複数の放熱フィン81を備えている。
第1変形例に係る半導体装置として、フィンベースのベース部に形成される凹凸部のパターンのバリエーションの一例について説明する。
第2変形例に係る半導体装置として、モジュールベース等に形成される凹凸部のパターンのバリエーションの一例について説明する。
第3変形例に係る半導体装置として、放熱拡散部のバリエーションの一例について説明する。
第4変形例に係る半導体装置として、モジュールベースに形成される凹凸部のパターンのバリエーションの他の例について説明する。
第5変形例に係る半導体装置として、モジュールベース等に形成される凹凸部のパターンのバリエーションのさらに他の例について説明する。
第6変形例に係る半導体装置として、放熱フィンの配置のバリエーションの一例について説明する。
第7変形例に係る半導体装置として、フィンベースのバリエーションの一例について説明する。
実施の形態2に係る半導体装置について説明する。図46に、半導体装置の一部断面を含む分解側面図を示す。図46に示すように、半導体装置1は、パワーモジュール部11、フィンベース51および複数の放熱フィン81を備えている。
第1変形例に係る半導体装置として、フィンベースのバリエーションの一例について説明する。
第2変形例に係る半導体装置として、フィンベースのバリエーションの他の例について説明する。
放熱拡散部61に設けられる、かしめ部65と凸壁部63とが形成されていない領域71(プレス荷重受)の面積は、放熱性の観点からできるだけ小さい方が望ましい。また、図60に示すように、かしめ部65と凸壁部63とが形成されていない領域71をモジュールベース13の直下に設けた場合には、パワーモジュール部11に搭載されたチップ27の直下に放熱フィンが配置されないことになる。このため、放熱性能が低下することが想定されるため、図61に示すように、たとえば、かしめ部65と凸壁部63とが形成されていない領域71を複数に分けて設けるようにしてもよい。
また、パワーモジュール部11、フィンベース51および放熱フィン81を、2回のかしめ工程によって一体化してもよい。具体的には、まず、パワーモジュール部11(モジュールベース13)とフィンベース51とを一体化し、次に、フィンベース51(放熱拡散部61)と放熱フィン81とを一体化してもよい。
実施の形態3に係る半導体装置について説明する。図67に、半導体装置の、一部断面を含む分解側面図を示す。図67に示すように、半導体装置1は、パワーモジュール部11、フィンベース51および複数の放熱フィン81を備えている。
図68に、半導体装置の一部断面を含む分解側面図を示す。図68に示すように、変形例に係る半導体装置1では、モジュールベース13とベース部53とが熱伝導性接着剤93によって接合(保持)されている。
Claims (15)
- パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置であって、
前記パワーモジュール部は、
モジュールベースと、
前記モジュールベースに搭載された電力半導体素子と、
前記電力半導体素子を封止するモールド樹脂と
を備え、
前記フィンベースは、
前記放熱フィンが装着される放熱拡散部と、
前記放熱拡散部に形成され、前記モジュールベースが接合されるベース部と
を備え、
前記放熱拡散部の断面積は、前記モジュールベースの断面積よりも大きく、
前記モジュールベースには、第1凹凸部が設けられ、
前記ベース部には、前記第1凹凸部と嵌合する第2凹凸部が設けられ、
前記第1凹凸部は第1方向に延在するように形成され、
前記第2凹凸部は前記第1方向に延在するように形成され、
前記第1凹凸部および前記第2凹凸部の少なくともいずれかには、不連続な部分が設けられた、半導体装置。 - パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置であって、
前記パワーモジュール部は、
モジュールベースと、
前記モジュールベースに搭載された電力半導体素子と、
前記電力半導体素子を封止するモールド樹脂と
を備え、
前記フィンベースは、
前記放熱フィンが装着される放熱拡散部と、
前記放熱拡散部に形成され、前記モジュールベースが接合されるベース部と
を備え、
前記放熱拡散部の断面積は、前記モジュールベースの断面積よりも大きく、
前記放熱拡散部における前記ベース部が形成されている第1表面側では、前記ベース部が形成されている領域以外の領域に、厚みを有して延在する変形防止部が形成された、半導体装置。 - パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置であって、
前記パワーモジュール部は、
モジュールベースと、
前記モジュールベースに搭載された電力半導体素子と、
前記電力半導体素子を封止するモールド樹脂と
を備え、
前記フィンベースは、
前記放熱フィンが装着される放熱拡散部と、
前記放熱拡散部に形成され、前記モジュールベースが接合されるベース部と
を備え、
前記放熱拡散部の断面積は、前記モジュールベースの断面積よりも大きく、
前記放熱拡散部における前記放熱フィンが装着される第2表面側では、前記放熱フィンを装着させるかしめ部が形成され、
前記かしめ部は第2方向に延在するように形成された、半導体装置。 - パワーモジュール部、フィンベースおよび放熱フィンを有する半導体装置であって、
前記パワーモジュール部は、
モジュールベースと、
前記モジュールベースに搭載された電力半導体素子と、
前記電力半導体素子を封止するモールド樹脂と
を備え、
前記フィンベースは、
前記放熱フィンが装着される放熱拡散部と、
前記放熱拡散部に形成され、前記モジュールベースが接合されるベース部と
を備え、
前記放熱拡散部の断面積は、前記モジュールベースの断面積よりも大きく、
前記放熱拡散部における前記放熱フィンが装着される第2表面側では、前記放熱フィンを装着させるかしめ部が形成され、
前記放熱拡散部における前記第2表面側では、互いに間隔を隔てて一の凸壁部と他の凸壁部とが形成され、
前記一の凸壁部と前記他の凸壁部とによって挟まれた領域では、前記かしめ部は、前記領域の一部を除く態様で形成された、半導体装置。 - 前記フィンベースでは、
前記ベース部は第1厚さを有し、
前記放熱拡散部は第2厚さを有し、
前記第2厚さは前記第1厚さよりも厚い、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記放熱拡散部における前記放熱フィンが装着される第2表面側では、前記放熱フィンを装着させるかしめ部が形成された、請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記モジュールベースの前記第1凹凸部と、前記ベース部の前記第2凹凸部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれかを介在させた、請求項1記載の半導体装置。
- 前記モジュールベースと前記ベース部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれかを介在させた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- モジュールベースに電力半導体素子を搭載し、前記電力半導体素子が搭載されている側とは反対側の前記モジュールベースの部分を露出させる態様で前記電力半導体素子をモールド樹脂によって封止したパワーモジュール部を形成する工程と、
かしめ部および放熱フィン挿入溝が形成された放熱拡散部と、前記かしめ部および前記放熱フィン挿入溝が形成されている側とは反対側の前記放熱拡散部の部分に形成されたベース部と、を有するフィンベースを用意する工程と、
露出している前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部とが対向する位置に、前記パワーモジュール部および前記フィンベースを配置するとともに、複数の放熱フィンを対応する前記放熱フィン挿入溝に配置する工程と、
かしめ治具を前記かしめ部に接触させ、前記パワーモジュール部を前記フィンベースに向けて押圧することにより、露出している前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部とを接合し、前記かしめ部をかしめて前記複数の放熱フィンを前記放熱拡散部に装着させて、前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程と
を備えた、半導体装置の製造方法。 - 前記パワーモジュール部を形成する工程では、前記モジュールベースとして、露出する前記モジュールベースの部分に第1凹凸部が形成されたモジュールベースが用いられ、
前記フィンベースを用意する工程では、前記フィンベースとして、前記ベース部に第2凹凸部が形成されたフィンベースが用いられ、
前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、前記第1凹凸部を前記第2凹凸部に嵌合させることによって、前記パワーモジュール部と前記フィンベースとが接合される、請求項9記載の半導体装置の製造方法。 - 前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程は、
前記モジュールベースの部分を第1クランプ治具によって挟み込むように保持するとともに、前記フィンベースの前記ベース部を第2クランプ治具によって挟み込むように保持する工程と、
前記モジュールベースの部分を前記第1クランプ治具によって保持するとともに、前記フィンベースの前記ベース部を前記第2クランプ治具によって保持した状態で、前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部とを接合する工程と
を含む、請求項9記載の半導体装置の製造方法。 - 前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、前記第1凹凸部および前記第2凹凸部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれか一方を介在させて一体化される、請求項10記載の半導体装置の製造方法。
- 前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、前記放熱拡散部を支持する支持機構を、前記パワーモジュール部の側から前記放熱拡散部へ当接させた状態で押圧される、請求項9記載の半導体装置の製造方法。
- 前記フィンベースを用意する工程は、
前記フィンベースとして、前記放熱拡散部に、第1高さを有する前記かしめ部よりも高い第2高さを有する凸壁部が形成されたフィンベースを用意する工程と、
前記凸壁部に加工を行うことにより、前記凸壁部の前記第2高さを前記第1高さに揃える工程と
を含む、請求項9記載の半導体装置の製造方法。 - 前記パワーモジュール部、前記フィンベースおよび前記複数の放熱フィンを一体化する工程では、露出している前記モジュールベースの部分と、前記フィンベースの前記ベース部との間に、熱伝導性接着剤および熱伝導性グリスのいずれか一方を介在させて一体化される、請求項9記載の半導体装置の製造方法。
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