JP7290723B2 - パッケージ、および、パワー半導体モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態1におけるパワー半導体モジュール900の構成を概略的に示す上面図である。図2は、図1の線II-IIに沿う概略的な断面図である。パワー半導体モジュール900は、パッケージ101と、パワー半導体素子200と、蓋体300とを有している。またパワー半導体モジュール900は、接着層46と、接合層42とを有している。
本実施の形態によれば、被接着面S1(図5)は、平坦部S1fと、平坦部S1fから突き出て、接着層41を介して被接着面S2と向かい合う突起部S1pとを有している。これにより、被接着面S1の突起部S1pと被接着面S2との間に比して、被接着面S1の平坦部S1fと被接着面S2との間で、接着層41の厚みをより大きくすることができる。よって接着層41に容易かつ確実に、十分に厚い部分を設けることができる。この十分に厚い部分が弾性変形することによって、枠体81とヒートシンク板50Cとの間での熱膨張の差異に起因しての応力が緩和される。よって、パッケージ101に対して繰り返し温度変化が加わることに起因しての気密性低下を抑制することができる。
図10は、本実施の形態2におけるパッケージ102の構成を概略的に示す部分断面図である。本実施の形態においては、ヒートシンク板50Cおよび枠体81(図4:実施の形態1)のそれぞれに代わって、ヒートシンク板50および枠体81Cが用いられている。ヒートシンク板50の被接着面S2は、平坦部S2fと、平坦部S2fから突き出て、接着層41を介して被接着面S1と向かい合う突起部S2pとを有している。一方、枠体81Cの被接着面S1は平坦である。言い換えると、ヒートシンク板50は、平坦な上面を有する主部50mと、この上面から突出するように配置された副部50pとを有している。一方、枠体81Cは、平坦な底面を有している。なお、上記以外については、ヒートシンク板50は実施の形態1のヒートシンク板50Cとほぼ同様であり、かつ、枠体81Cは実施の形態1の枠体81とほぼ同様である。
図11は、本実施の形態3におけるパッケージ103の構成を概略的に示す部分断面図である。パッケージ103は、共に突起部および平坦部を有する部材である、枠体81およびヒートシンク板50を有している。特に本実施の形態においては、平面レイアウトにおいて、枠体81の突起部S1pと、ヒートシンク板50の突起部S2pとが、実質的に全部重なっている。
図14は、本実施の形態4におけるパッケージ106の構成を概略的に示す上面図である。図15および図16のそれぞれは、図14の線XV-XVおよび線XVI-XVIに沿う概略的な部分断面図である。本実施の形態のパッケージ106は、パッケージ101(図2:実施の形態1)と同様に、蓋体300が取り付けられることによってパワー半導体素子200をグロスリークなしに封止する封止空間950を構成するためのものである。
本実施の形態のパッケージ106によれば、枠体81Cの被接着面S1とヒートシンク板50Cの被接着面S2とを互いに接着している接着層41の内部に挿入部材88が配置されている。これにより、被接着面S1および被接着面S2の各々と挿入部材88との間に比して、挿入部材88から外れた被接着面S1と被接着面S2との間において、接着層41の厚みをより大きくすることができる。よって接着層41に容易かつ確実に、十分に厚い部分を設けることができる。この十分に厚い部分が弾性変形することによって、枠体81Cとヒートシンク板50Cとの間での熱膨張の差異に起因しての応力が緩和される。よって、パッケージ106に対して繰り返し温度変化が加わることに起因しての気密性低下を抑制することができる。
パッケージ100(図7)に対応する比較例1~3について検討した。各例として10個のサンプルが作製された。その結果を、以下の表1に示す。
50,50C ヒートシンク板
55M 実装領域
55U 未実装領域
61,62 電極接着層
81,81A~81C 枠体
82 上部枠体
88,88v 挿入部材
90 外部端子電極
101,101A,102~106 パッケージ
200 パワー半導体素子
205 ボンディングワイヤ
300 蓋体
900 パワー半導体モジュール
950 封止空間
S1 被接着面(第1の被接着面)
S1f,S2f 平坦部
S1p,S2p 突起部
S2 被接着面(第2の被接着面)
Claims (15)
- 蓋体が取り付けられることによってパワー半導体素子をグロスリークなしに封止する封止空間を構成するためのパッケージであって、
外部端子電極と、
第1の樹脂を含有し、前記外部端子電極が取り付けられ、第1の被接着面を有する枠体と、
前記枠体を支持し、前記パワー半導体素子が実装されることになる未実装領域を平面視において前記枠体内に有し、金属からなり、第2の被接着面を有するヒートシンク板と、
前記第1の樹脂と異なる第2の樹脂を含有し、前記枠体と前記ヒートシンク板とを互いに隔てつつ前記枠体の前記第1の被接着面と前記ヒートシンク板の前記第2の被接着面とを互いに接着する接着層と、
を備え、前記第1の被接着面および前記第2の被接着面の一方は、平坦部と、前記平坦部から突き出て、前記接着層を介して前記第1の被接着面および前記第2の被接着面の他方と向かい合う突起部とを有しており、
前記未実装領域は、前記パワー半導体素子が実装されることになる領域であるものの、前記パワー半導体素子がまだ実装されていない、パッケージ。 - 前記第2の樹脂はエポキシ樹脂である、請求項1に記載のパッケージ。
- 前記ヒートシンク板と前記枠体との間の気密性は、260℃2時間の熱処理に対して耐熱性を有している、請求項1または2に記載のパッケージ。
- 前記ヒートシンク板の前記金属は、純度95.0重量パーセント以上で銅を含有する非複合材料である、請求項1から3のいずれか1項に記載のパッケージ。
- 前記未実装領域は露出されている、請求項1から4のいずれか1項に記載のパッケージ。
- 前記枠体の前記第1の被接着面は前記平坦部および前記突起部を有している、請求項1から5のいずれか1項に記載のパッケージ。
- 前記突起部は、前記突起部が突き出る方向に向かってテーパ形状を有している、請求項1から6のいずれか1項に記載のパッケージ。
- 前記接着層は、前記ヒートシンク板と前記枠体とをつなぐ凹状の側面を有している、請求項1から7のいずれか1項に記載のパッケージ。
- 蓋体が取り付けられることによってパワー半導体素子をグロスリークなしに封止する封止空間を構成するためのパッケージであって、
外部端子電極と、
第1の樹脂を含有し、前記外部端子電極が取り付けられ、第1の被接着面を有する枠体と、
前記枠体を支持し、前記パワー半導体素子が実装されることになる未実装領域を平面視において前記枠体内に有し、金属からなり、第2の被接着面を有するヒートシンク板と、
前記第1の樹脂と異なる第2の樹脂を含有し、前記枠体の前記第1の被接着面と前記ヒートシンク板の前記第2の被接着面とを互いに接着する接着層と、
前記接着層の内部に配置された挿入部材と、
を備え、
前記未実装領域は、前記パワー半導体素子が実装されることになる領域であるものの、前記パワー半導体素子がまだ実装されていない、パッケージ。 - 前記挿入部材は樹脂を含有している、請求項9に記載のパッケージ。
- 前記挿入部材は、1mmより大きな最大寸法を有している、請求項10に記載のパッケージ。
- パッケージを準備する工程を備え、前記パッケージは、
外部端子電極と、
第1の樹脂を含有し、前記外部端子電極が取り付けられ、第1の被接着面を有する枠体と、
前記枠体を支持し、未実装領域を平面視において前記枠体内に有し、金属からなり、第2の被接着面を有するヒートシンク板と、
前記第1の樹脂と異なる第2の樹脂を含有し、前記枠体の前記第1の被接着面と前記ヒートシンク板の前記第2の被接着面とを互いに接着する接着層と、
を含み、前記第1の被接着面および前記第2の被接着面の一方は、平坦部と、前記平坦部から突き出て前記接着層を介して前記第1の被接着面および前記第2の被接着面の他方と向かい合う突起部とを有しており、さらに
前記パッケージが準備された後に、前記ヒートシンク板の前記未実装領域上へパワー半導体素子を実装する工程と、
前記枠体上に蓋体を取り付けることによって前記パワー半導体素子をグロスリークなしに封止する工程と、
を備え、
前記パッケージを準備する工程は、前記枠体を準備した後に、前記枠体と前記ヒートシンク板とを互いに接着する前記接着層を形成する工程を含む、パワー半導体モジュールの製造方法。 - 前記パワー半導体素子を実装する工程は、熱硬化性樹脂と金属とを含有する接合層を介して前記ヒートシンク板の前記未実装領域と前記パワー半導体素子とを互いに接合する工程を含む、請求項12に記載のパワー半導体モジュールの製造方法。
- パッケージを準備する工程を備え、前記パッケージは、
外部端子電極と、
第1の樹脂を含有し、前記外部端子電極が取り付けられ、第1の被接着面を有する枠体と、
前記枠体を支持し、未実装領域を平面視において前記枠体内に有し、金属からなり、第2の被接着面を有するヒートシンク板と、
前記第1の樹脂と異なる第2の樹脂を含有し、前記枠体の前記第1の被接着面と前記ヒートシンク板の前記第2の被接着面とを互いに接着する接着層と、
前記接着層の内部に配置された挿入部材と、
を含み、さらに
前記パッケージが準備された後に、前記ヒートシンク板の前記未実装領域上へパワー半導体素子を実装する工程と、
前記枠体上に蓋体を取り付けることによって前記パワー半導体素子をグロスリークなしに封止する工程と、
を備えるパワー半導体モジュールの製造方法。 - 前記パワー半導体素子を実装する工程は、熱硬化性樹脂と金属とを含有する接合層を介して前記ヒートシンク板の前記未実装領域と前記パワー半導体素子とを互いに接合する工程を含む、請求項14に記載のパワー半導体モジュールの製造方法。
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