JPH098223A - Semiconductor power module and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体パワーモジュ
ールおよびその製造方法に関し、特に、高い放熱特性と
製造コストの簡素化および低廉化とを両立的に実現する
ための改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor power module and a method of manufacturing the same, and more particularly to an improvement for simultaneously achieving high heat dissipation characteristics and simplification and cost reduction of manufacturing cost.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体パワーモジュールは、負荷への電
力の供給を担う主電流(負荷電流)を断続するなど主電
流の流れを変調制御する電力用半導体素子を備える主回
路と、この電力用半導体素子の動作を制御する制御回路
とが、1個の装置に組み込まれた半導体装置である。こ
の半導体パワーモジュールは、例えば、モータ等の動作
を制御するインバータ、あるいは無停電電源などに利用
が拡大しつつある。2. Description of the Related Art A semiconductor power module includes a main circuit having a power semiconductor element for modulating and controlling the flow of the main current, such as intermittent interruption of the main current (load current) responsible for supplying electric power to a load, and this power semiconductor. A control circuit that controls the operation of an element is a semiconductor device incorporated in one device. The use of this semiconductor power module is expanding, for example, for an inverter that controls the operation of a motor or the like, or an uninterruptible power supply.
【0003】主回路は電力回路であり、主電流が流れる
電力用半導体素子からの発熱が大きいために、放熱構造
が採用される。一方の制御回路は弱電回路であって、そ
の回路素子には微弱な電流しか流れないために、制御回
路それ自体には放熱構造は必要とされない。このよう
に、半導体パワーモジュールでは、熱的特性上要求され
る構造が相異なる2つの回路が一つの装置の中に同居し
ており、しかも、装置のサイズはできるだけ小さいこと
が求められている。The main circuit is a power circuit, and a heat dissipation structure is adopted because a large amount of heat is generated from the power semiconductor element through which the main current flows. One of the control circuits is a weak electric circuit, and only a weak current flows through its circuit element, so that the control circuit itself does not require a heat dissipation structure. As described above, in the semiconductor power module, two circuits having different structures required in terms of thermal characteristics coexist in one device, and the size of the device is required to be as small as possible.
【0004】図28は、特開平5-129515号公報に開示さ
れる従来の半導体パワーモジュールの正面断面図であ
る。図28において、1はアルミベース板、2はアルミ
ベース板1の上に形成されたエポキシ系の耐熱性の絶縁
層、そして、3は絶縁層2の上に所定のパターンに形成
された銅箔層を代表例とする金属箔である。これらの部
材1〜3は、絶縁配線基板100を構成している。FIG. 28 is a front sectional view of a conventional semiconductor power module disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-129515. In FIG. 28, 1 is an aluminum base plate, 2 is an epoxy heat-resistant insulating layer formed on the aluminum base plate 1, and 3 is a copper foil formed on the insulating layer 2 in a predetermined pattern. It is a metal foil having a layer as a typical example. These members 1 to 3 compose an insulated wiring board 100.
【0005】さらに、5は金属箔3の上の所定の部位に
固定された電力用半導体素子、4は電力用半導体素子5
を金属箔3へ固着するハンダ、6は電力用半導体素子5
と金属箔3との間などを電気的に接続するアルミニウム
製のボンディングワイヤ、そして、101は絶縁配線基
板100の上の所定の領域を占めるように金属箔3の上
に固定された制御回路基板である。Further, 5 is a power semiconductor element fixed to a predetermined portion on the metal foil 3, and 4 is a power semiconductor element 5.
Is a solder for fixing the metal foil to the metal foil 3, and 6 is a power semiconductor element 5
A bonding wire made of aluminum for electrically connecting between the metal foil 3 and the metal foil 3, and 101 is a control circuit board fixed on the metal foil 3 so as to occupy a predetermined area on the insulating wiring board 100. Is.
【0006】制御回路基板101は、ガラスエポキシ
(ガラスファイバで強化されたエポキシ樹脂)で構成さ
れる電気絶縁性の制御回路基板本体9を有している。そ
して、制御回路基板本体9の下面すなわち絶縁配線基板
100に対向する面には、厚さ100μm程度の銅箔な
どの導電体から成るシールド層8が形成されており、他
方の面すなわち上面には、パターニングされた銅箔など
の導電体から成る配線10が形成されている。また、制
御回路基板本体9にはシールド層8と配線10とを電気
的に接続するスルーホール11が形成されている。The control circuit board 101 has an electrically insulating control circuit board body 9 made of glass epoxy (epoxy resin reinforced with glass fiber). A shield layer 8 made of a conductor such as a copper foil having a thickness of about 100 μm is formed on the lower surface of the control circuit board body 9, that is, the surface facing the insulated wiring board 100, and the other surface, that is, the upper surface. The wiring 10 made of a conductor such as a patterned copper foil is formed. Further, the control circuit board main body 9 is formed with a through hole 11 for electrically connecting the shield layer 8 and the wiring 10.
【0007】制御回路基板101のシールド層8と絶縁
配線基板100の金属箔3との間には、エポキシ系の接
着剤7が塗布されている。この接着剤7によって制御回
路基板101が絶縁配線基板100の上に固定されてい
る。配線10の上には、ハンダ12によって集積回路な
どの電子部品13(図28には代表例として集積回路が
描かれている)が固着されている。An epoxy adhesive 7 is applied between the shield layer 8 of the control circuit board 101 and the metal foil 3 of the insulated wiring board 100. The control circuit board 101 is fixed on the insulating wiring board 100 by the adhesive 7. An electronic component 13 such as an integrated circuit (an integrated circuit is shown as a typical example in FIG. 28) is fixed to the wiring 10 by a solder 12.
【0008】また、絶縁配線基板100の金属箔3に
は、主電流を入力または出力するための銅製の複数の端
子14a(図28には代表として1本が描かれている)
が、ハンダ15aによって固着されている。さらに、制
御回路基板101の配線10の上には、信号を入力また
は出力するための銅製の複数の端子14b(図28には
代表として1本が描かれている)が、ハンダ15bによ
って固着されている。すなわち、制御回路基板101は
電子部品13などとともに制御回路を構成しており、絶
縁配線基板100は電力用半導体素子5、ボンディング
ワイヤ6などとともに主回路を構成している。A plurality of copper terminals 14a for inputting or outputting a main current are provided on the metal foil 3 of the insulated wiring board 100 (one is representatively shown in FIG. 28).
Are fixed by the solder 15a. Further, a plurality of copper terminals 14b (one is representatively shown in FIG. 28) for inputting or outputting a signal are fixed onto the wiring 10 of the control circuit board 101 by solder 15b. ing. That is, the control circuit board 101 constitutes a control circuit together with the electronic component 13 and the like, and the insulated wiring board 100 constitutes a main circuit together with the power semiconductor element 5, the bonding wire 6 and the like.
【0009】絶縁配線基板100にはその周囲を囲むよ
うに樹脂などの絶縁体で構成される枠状のケース16が
取り付けられている。絶縁配線基板100はケース16
の底部に係合しており、しかも、接着剤17で互いに接
合されている。すなわち、ケース16と絶縁配線基板1
00とは、あたかも上端が開口した箱の側面と底面とを
構成している。この箱の内部、すなわち、絶縁配線基板
100とケース16とで囲まれる内部には、電力用半導
体素子5などの保護を目的として封止樹脂18が充填さ
れている。A frame-shaped case 16 made of an insulating material such as resin is attached to the insulated wiring board 100 so as to surround the periphery thereof. Insulated wiring board 100 is case 16
Are engaged with the bottom of each of the above and are bonded to each other with an adhesive 17. That is, the case 16 and the insulated wiring board 1
00 constitutes the side surface and the bottom surface of the box as if they were open at the upper end. The inside of this box, that is, the inside surrounded by the insulated wiring substrate 100 and the case 16 is filled with a sealing resin 18 for the purpose of protecting the power semiconductor element 5 and the like.
【0010】この装置は、つぎの手順で組み立てられ
る。まず、アルミベース板1の上に絶縁層2を形成し、
さらにその上に金属箔3を形成する。その後、金属箔3
を選択的にエッチングすることによって、パターニング
する。その結果、絶縁配線基板100が形成される。ま
た、それと前後して、あらかじめ入手した市販の基板の
一方主面の金属箔を配線10の形状にパターニングする
ことによって、制御回路基板101を形成する。This device is assembled in the following procedure. First, the insulating layer 2 is formed on the aluminum base plate 1,
Further, the metal foil 3 is formed thereon. Then metal foil 3
Is patterned by selectively etching. As a result, the insulated wiring board 100 is formed. Before and after that, the control circuit board 101 is formed by patterning a metal foil on one main surface of a commercially available board, which is obtained in advance, into the shape of the wiring 10.
【0011】つぎに、シールド層8と金属箔3とを接着
剤7で接着することによって、制御回路基板101を絶
縁配線基板100の上に固定する。つぎに、電力用半導
体素子5をハンダ4で金属箔3の上の所定の部位にハン
ダ付けする。その後、電子部品13等をハンダ12で配
線10の上の所定の部位にハンダ付けすることによって
制御回路を形成する。つぎにアルミワイヤ6で電力用半
導体素子5と金属箔3の間等をワイヤボンディングする
ことによって、主回路を形成する。Next, the shield layer 8 and the metal foil 3 are adhered with an adhesive 7 to fix the control circuit board 101 on the insulating wiring board 100. Next, the power semiconductor element 5 is soldered to a predetermined portion on the metal foil 3 with the solder 4. Thereafter, the control circuit is formed by soldering the electronic component 13 and the like to the predetermined portion on the wiring 10 with the solder 12. Next, the main circuit is formed by wire-bonding between the power semiconductor element 5 and the metal foil 3 with the aluminum wire 6.
【0012】その後、端子14a,14bを配線10お
よび金属箔3の所定の部位にそれぞれハンダ5a,5b
を用いてハンダ付けする。なお、ハンダ4、12、15
a、15bとして、それぞれ融点の異なるハンダを準備
し、前の工程でハンダ付けに供されたハンダを溶融しな
いようにする。その後、ケース16を絶縁配線基板10
0に接着剤17で固着し、最後にケース16と絶縁配線
基板100とで囲まれた内部を封止樹脂18で封止する
ことによって装置が完成する。After that, the terminals 14a and 14b are soldered to predetermined portions of the wiring 10 and the metal foil 3 respectively.
Use to solder. In addition, solder 4, 12, 15
Solders having different melting points are prepared as a and 15b so as not to melt the solder used for soldering in the previous step. Then, the case 16 is attached to the insulated wiring board 10.
The device is completed by fixing it to 0 with an adhesive 17 and finally sealing the inside surrounded by the case 16 and the insulating wiring board 100 with a sealing resin 18.
【0013】図29は、特開平7-22576号公報に開示さ
れるもう一つの従来の半導体パワーモジュールの正面断
面図である。図29において、符号が付された各部材
は、形状の差異を除いて、同一符号が付された図28の
装置の各部材と同一の材料で構成されるとともに同様の
機能を果たす部材であるので、その詳細な説明を略す
る。すなわち、この従来装置では、ケース16が、底面
部を有するとともにその底面部に開口部が設けられてい
る。そうして、底面部の上に接着剤7を用いて制御回路
基板101が固着されており、開口部には絶縁配線基板
100がはめ込まれている。絶縁配線基板100とケー
ス16の間は、接着剤17で接着されている。FIG. 29 is a front sectional view of another conventional semiconductor power module disclosed in JP-A-7-22576. In FIG. 29, the members denoted by the reference numerals are members configured of the same material as the members of the apparatus of FIG. 28 denoted by the same reference numerals and having the same functions, except for the difference in shape. Therefore, its detailed description is omitted. That is, in this conventional device, the case 16 has a bottom surface portion and an opening portion is provided in the bottom surface portion. Then, the control circuit board 101 is fixed on the bottom surface using the adhesive 7, and the insulating wiring board 100 is fitted in the opening. The insulating wiring board 100 and the case 16 are bonded with an adhesive 17.
【0014】この従来装置はつぎの手順で組み立てられ
る。まず、アルミベース板1の上に絶縁層2を形成す
る。さらに、絶縁層2の上に銅箔層3を形成し、その
後、銅箔層3を選択的にエッチングすることによってパ
ターニングする。その結果、絶縁配線基板100が形成
される。また、それと前後して、あらかじめ入手した市
販の基板の一方主面の金属箔を配線10の形状にパター
ニングすることによって、制御回路基板101を形成す
る。This conventional device is assembled in the following procedure. First, the insulating layer 2 is formed on the aluminum base plate 1. Further, the copper foil layer 3 is formed on the insulating layer 2, and then the copper foil layer 3 is selectively etched and patterned. As a result, the insulated wiring board 100 is formed. Before and after that, the control circuit board 101 is formed by patterning a metal foil on one main surface of a commercially available board, which is obtained in advance, into the shape of the wiring 10.
【0015】つぎに、電力用半導体素子5をハンダ4で
金属箔3の上の所定の部位にハンダ付けする。それと同
時ないし前後して、電子部品13等をハンダ12で配線
10の上の所定の部位にハンダ付けすることによって、
制御回路を形成する。つぎに、絶縁配線基板100と制
御回路基板101とをケース16に、それぞれ接着剤1
7と接着剤7とで接着する。その後、アルミワイヤ6で
電力用半導体素子5と金属箔3の間等をワイヤボンディ
ングすることによって、主回路を形成する。Next, the power semiconductor element 5 is soldered to a predetermined portion on the metal foil 3 with the solder 4. At the same time or before or after that, by soldering the electronic component 13 or the like to a predetermined portion on the wiring 10 with the solder 12,
Form a control circuit. Next, the insulated wiring substrate 100 and the control circuit substrate 101 are placed in the case 16 and the adhesive 1
7 and the adhesive 7. After that, a main circuit is formed by wire bonding between the power semiconductor element 5 and the metal foil 3 with the aluminum wire 6.
【0016】その後、端子14a,14bを配線10お
よび金属箔3の所定の部位にそれぞれハンダ5a,5b
を用いてハンダ付けする。なお、ハンダ4、12、15
a、15bとして、それぞれ融点の異なるハンダを準備
し、前の工程でハンダ付けに供されたハンダを溶融しな
いようにする点は、図28の装置と同様である。最後に
ケース16と絶縁配線基板100とで囲まれる内部を封
止樹脂18で封止することによって装置が完成する。Thereafter, the terminals 14a and 14b are soldered on the wiring 10 and the predetermined portions of the metal foil 3 respectively with the solders 5a and 5b.
Use to solder. In addition, solder 4, 12, 15
28 is similar to the apparatus of FIG. 28 in that solders having different melting points are prepared as a and 15b so that the solder used for soldering in the previous step is not melted. Finally, the device is completed by sealing the inside surrounded by the case 16 and the insulated wiring substrate 100 with the sealing resin 18.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】従来装置は、以上のよ
うに構成されていたので、つぎのような問題点を有して
いた。まず、図28の従来装置では、高価な絶縁配線基
板100の上に制御回路基板101が接着されているた
め、絶縁配線基板100の上に、主回路の部品を搭載で
きない領域が発生することが避けらない。このため、こ
の部分で高価な絶縁配線基板100が無駄となるという
問題点があった。Since the conventional device is constructed as described above, it has the following problems. First, in the conventional device of FIG. 28, since the control circuit board 101 is adhered on the expensive insulating wiring board 100, an area where the components of the main circuit cannot be mounted may occur on the insulating wiring board 100. I can't avoid it. Therefore, there is a problem that the expensive insulated wiring board 100 is wasted in this portion.
【0018】また、端子14a、14bが、独立した部
品として準備され、それらがハンダ付けによって基板1
00、101に取り付けられるので、ハンダ付けを実行
する際にはそれらの端子14a、14bを支持する治具
を必要とするという問題点があった。このことは、製造
工程を複雑かつ困難にするとともに、特に製造工程の自
動化を阻害する要因となっていた。Further, the terminals 14a and 14b are prepared as independent parts, and they are soldered to the substrate 1
Since it is attached to Nos. 00 and 101, there is a problem that a jig for supporting the terminals 14a and 14b is required when performing soldering. This has been a factor that makes the manufacturing process complicated and difficult, and particularly hinders automation of the manufacturing process.
【0019】他方、図29の従来装置では、絶縁配線基
板100と制御回路基板101とを横に並べて配置して
いるため、絶縁配線基板100のサイズが小さく抑えら
れるという利点がある。しかしながら、基板を横に並べ
たため、それらの基板を固定するためにケース16が底
面部にも必要となった。すなわち、ケース16の構造が
複雑となるという別の問題が発生した。また、端子14
a、14bの構造が図28の従来装置と同様であるため
に、製造工程を自動化することが困難であった。On the other hand, in the conventional device shown in FIG. 29, the insulated wiring board 100 and the control circuit board 101 are arranged side by side, so that there is an advantage that the size of the insulated wiring board 100 can be kept small. However, since the substrates are arranged side by side, the case 16 is also required on the bottom portion to fix the substrates. That is, another problem that the structure of the case 16 becomes complicated occurs. Also, the terminal 14
Since the structures of a and 14b are similar to those of the conventional device of FIG. 28, it is difficult to automate the manufacturing process.
【0020】この発明は、従来の装置における上記した
問題点を解消するためになされたもので、主回路の放熱
効率を劣化させることなく、製造が容易で製造コストが
節減される半導体パワーモジュールを提供することを目
的とし、さらにその製造方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the conventional device, and provides a semiconductor power module which is easy to manufacture and reduces the manufacturing cost without degrading the heat radiation efficiency of the main circuit. It is intended to provide, and also to provide the manufacturing method.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体パワ
ーモジュールは、外部の負荷への電力の供給を担う主電
流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回
路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御
回路素子が搭載される制御回路基板とが、電気絶縁性の
枠体を通じて固定的に連結されている半導体パワーモジ
ュールにおいて、外部との間で主電流および電気信号の
入出力を行うための複数の端子の各1が、前記枠体に一
部埋設されることによって当該枠体に固定されているこ
とを特徴とする。A semiconductor power module according to a first aspect of the present invention includes a main circuit board on which a power semiconductor element for controlling the flow of a main current for supplying electric power to an external load is mounted, and In a semiconductor power module in which a control circuit board on which a control circuit element that controls the operation of a power semiconductor element is mounted is fixedly connected through an electrically insulating frame, main current and electric Each of a plurality of terminals for inputting and outputting a signal is fixed to the frame body by being partially embedded in the frame body.
【0022】第2の発明のものは、第1の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記主回路基板が、熱良導
性の平坦な金属板と、当該金属板の上に形成された絶縁
層と、当該絶縁層の上に配設された主回路配線パターン
と、を備え、前記電力用半導体素子は当該主回路配線パ
ターンの所定部位に固着されており、前記枠体は、上端
が開放され側壁部と底面部とを有する箱状であって、し
かも当該底面部に開口部を有しており、前記主回路基板
は、前記電力用半導体素子が前記枠体の内側に収納され
前記金属板が外側に露出する向きに、前記開口部に挿入
されており、前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回
路基板本体と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方
主面上に配設された制御回路配線パターンと、を備え、
前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、前記制
御回路基板本体の他方主面が前記枠体の内側表面に固着
されることによって、前記制御回路基板が前記枠体に固
定されていることを特徴とする。According to a second invention, in the semiconductor power module according to the first invention, the main circuit board comprises a flat metal plate having good thermal conductivity, and an insulating layer formed on the metal plate. A main circuit wiring pattern disposed on the insulating layer, the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern, and the frame body has an upper end opened and a side wall. Box-shaped having a bottom portion and a bottom portion, and further having an opening in the bottom portion, the main circuit board, the power semiconductor element is housed inside the frame body, the metal plate The control circuit board is inserted into the opening so as to be exposed to the outside, and the control circuit board includes an electrically insulating control circuit board body and a control circuit arranged on at least one main surface of the control circuit board body. And a wiring pattern,
The control circuit element is connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the one main surface, and the other main surface of the control circuit board body is fixed to an inner surface of the frame body, The control circuit board is fixed to the frame body.
【0023】第3の発明のものは、第2の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記主回路基板は、前記金
属板が前記枠体の底部の外側表面よりも突出するように
前記枠体に固定されていることを特徴とする。According to a third aspect of the invention, in the semiconductor power module of the second aspect, the main circuit board is fixed to the frame body such that the metal plate projects beyond the outer surface of the bottom of the frame body. It is characterized by being.
【0024】第4の発明のものは、第2の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記枠体には、前記開口部
の内周端面の中の前記底面部の内側表面との境界近傍に
おいて、当該開口部へ向かって突出し前記主回路基板を
係止する突出部が設けられていることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor power module according to the second aspect of the present invention, the frame body has the inner peripheral end face of the opening near the boundary with the inner surface of the bottom face portion. It is characterized in that a projecting portion that projects toward the opening and locks the main circuit board is provided.
【0025】第5の発明のものは、第2の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記主回路基板の外周端面
と前記開口部の内周端面との間が接着剤で接着されてい
ることを特徴とする。According to a fifth aspect of the invention, in the semiconductor power module of the second aspect, the outer peripheral end face of the main circuit board and the inner peripheral end face of the opening are bonded with an adhesive. And
【0026】第6の発明のものは、第2の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記制御回路基板本体の前
記他方主面は、前記底面部の内側表面に固着されている
ことを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor power module of the second aspect, the other main surface of the control circuit board body is fixed to an inner surface of the bottom portion.
【0027】第7の発明のものは、第2の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記制御回路基板本体の前
記他方主面は、前記側壁部の内側表面に固着されている
ことを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor power module of the second aspect, the other main surface of the control circuit board body is fixed to an inner surface of the side wall portion.
【0028】第8の発明のものは、第7の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記複数の端子は前記底面
部の内側表面において露出しており、前記制御回路配線
パターンの所定部位と前記複数の端子の前記露出する部
分の中の所定部位とがハンダ付けされていることを特徴
とする。According to an eighth aspect of the invention, in the semiconductor power module of the seventh aspect, the plurality of terminals are exposed on the inner surface of the bottom face portion, and the predetermined portion of the control circuit wiring pattern and the plurality of terminals are provided. It is characterized in that a predetermined portion of the exposed portion of the terminal is soldered.
【0029】第9の発明のものは、第7の発明の半導体
パワーモジュールにおいて、前記制御回路基板本体が樹
脂製のシート状であり、前記制御回路基板が柔軟に折り
曲げ可能であって、当該制御回路基板が前記側壁部を離
れて前記底面部の内側表面に沿う第1延長部を有し、当
該第1延長部における前記制御回路配線パターンの所定
部位と前記複数の端子の前記露出する部分の中の所定部
位とが、ハンダ付けされていることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, in the semiconductor power module of the seventh aspect, the control circuit board body is a resin sheet, and the control circuit board can be flexibly bent. The circuit board has a first extension portion that extends along the inner surface of the bottom portion away from the side wall portion, and includes a predetermined portion of the control circuit wiring pattern and a portion of the exposed portion of the plurality of terminals in the first extension portion. The predetermined part inside is soldered.
【0030】第10の発明のものは、第9の発明の半導
体パワーモジュールにおいて、前記制御回路基板が、前
記主回路基板の前記主回路配線パターンが形成される側
の主面に対向するように前記側壁部を離れて前記第1延
長部とは反対側に延びた第2延長部を有することを特徴
とする。According to a tenth aspect of the invention, in the semiconductor power module according to the ninth aspect, the control circuit board faces the main surface of the main circuit board on which the main circuit wiring pattern is formed. It has a 2nd extension part which left the said side wall part and extended to the opposite side to the said 1st extension part.
【0031】第11の発明のものは、第2の発明の半導
体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の中の、
前記主回路配線パターンと電気的に接続される端子が、
前記開口部の内側へと突出しており、当該端子の突出し
た部分と前記主回路配線パターンとが固着されることに
よって、双方の電気的接続がなされるとともに前記主回
路基板と前記枠体との間の固定がなされていることを特
徴とする。According to an eleventh invention, in the semiconductor power module of the second invention, among the plurality of terminals,
The terminal electrically connected to the main circuit wiring pattern,
By projecting inward of the opening and fixing the projecting portion of the terminal and the main circuit wiring pattern, both are electrically connected and the main circuit board and the frame body are connected. It is characterized by fixing between.
【0032】第12の発明のものは、第11の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記枠体の内側に樹脂
が充填されることによって、前記主回路基板、前記制御
回路基板、前記電力用半導体素子、および、前記制御回
路素子が封止されており、前記主回路基板の外周端面と
前記開口部の内周端面との間に間隙が設けられており、
前記樹脂は当該間隙をも充填していることを特徴とす
る。According to a twelfth aspect of the invention, in the semiconductor power module according to the eleventh aspect, a resin is filled inside the frame, whereby the main circuit board, the control circuit board and the power semiconductor element are provided. , And the control circuit element is sealed, a gap is provided between the outer peripheral end surface of the main circuit board and the inner peripheral end surface of the opening,
The resin also fills the gap.
【0033】第13の発明のものは、外部の負荷への電
力の供給を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素
子が搭載された主回路基板と、当該電力用半導体素子の
動作を制御する制御回路素子が搭載される制御回路基板
とを備える半導体パワーモジュールにおいて、前記制御
回路基板が主面中央部に開口部を有する平板状であっ
て、前記主回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制
御回路基板に固着されており、外部との間で主電流およ
び電気信号の入出力を行うための複数の端子が、前記制
御回路基板に接続されていることを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, a main circuit board on which a power semiconductor element for controlling the flow of a main current for supplying power to an external load is mounted, and the operation of the power semiconductor element is controlled. And a control circuit board on which a control circuit element is mounted, wherein the control circuit board is a flat plate having an opening in the center of the main surface, and the main circuit board is inserted into the opening. The control circuit board is fixed to the control circuit board, and a plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal to and from the outside are connected to the control circuit board.
【0034】第14の発明のものは、第13の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記主回路基板が、熱
良導性の平坦な金属板と、当該金属板の上に形成された
絶縁層と、当該絶縁層の上に配設された主回路配線パタ
ーンと、を備え、前記電力用半導体素子は当該主回路配
線パターンの所定部位に固着されており、前記制御回路
基板は、電気絶縁性の板状の制御回路基板本体と、当該
制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配設された
制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記主回路基板の前記主
回路配線パターンが形成される側の主面が前記制御回路
基板本体の前記一方主面と同一方向を向くように、前記
主回路基板と前記制御回路基板との間の固定がなされて
おり、前記主回路配線パターンの表面と前記制御回路配
線パターンの表面とが略同一平面上に並ぶように、前記
主回路基板と前記制御回路基板との間の固定が行われて
いることを特徴とする。According to a fourteenth invention, in the semiconductor power module according to the thirteenth invention, the main circuit board comprises a flat metal plate having good thermal conductivity, and an insulating layer formed on the metal plate. A main circuit wiring pattern disposed on the insulating layer, the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern, and the control circuit board is electrically insulating. A control circuit board main body having a plate shape; and a control circuit wiring pattern disposed on at least one main surface of the control circuit board main body, wherein the control circuit element has the control circuit wiring on the one main surface. The main circuit is connected to a predetermined portion of the pattern so that the main surface of the main circuit board on which the main circuit wiring pattern is formed faces the same direction as the one main surface of the control circuit board body. Substrate and the system Between the main circuit board and the control circuit board such that the surface of the main circuit wiring pattern and the surface of the control circuit wiring pattern are fixed to each other so that they are fixed to each other. Is fixed.
【0035】第15の発明のものは、第14の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記主回路基板の前記
主面の反対側主面が、前記制御回路基板本体の他方主面
よりも突出するように、前記主回路基板の厚さと前記制
御回路基板の厚さの関係が設定されていることを特徴と
する。According to a fifteenth aspect of the invention, in the semiconductor power module of the fourteenth aspect, the main surface of the main circuit board opposite to the main surface projects from the other main surface of the control circuit board body. In addition, the relationship between the thickness of the main circuit board and the thickness of the control circuit board is set.
【0036】第16の発明のものは、第15の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方
先端部および前記主回路基板の前記反対側主面が露出す
るように、少なくとも前記主回路基板の前記主面、前記
制御回路基板本体の前記一方主面、前記電力用半導体素
子、および、前記制御回路素子が樹脂で封止されている
ことを特徴とする。According to a sixteenth invention, in the semiconductor power module according to the fifteenth invention, at least the main surface of the main circuit board is exposed so that outer end portions of the plurality of terminals and the main surface opposite to the main circuit board are exposed. The main surface of the circuit board, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin.
【0037】第17の発明のものは、第15の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記制御回路基板の前
記他方主面と、当該他方主面から突出する前記主回路基
板の外周端面との間に接着剤を塗布することによって、
前記主回路基板と前記制御回路基板とが互いに固定され
ていることを特徴とする。A seventeenth aspect of the present invention is the semiconductor power module according to the fifteenth aspect, wherein between the other main surface of the control circuit board and the outer peripheral end surface of the main circuit board protruding from the other main surface. By applying an adhesive,
The main circuit board and the control circuit board are fixed to each other.
【0038】第18の発明のものは、第14の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記制御回路配線パタ
ーンと前記複数の端子とが、それらの主面が露出するよ
うに前記制御回路基板本体の前記一方主面に埋設される
ことによって、当該制御回路基板本体に固定されている
ことを特徴とする。An eighteenth aspect of the present invention is the semiconductor power module according to the fourteenth aspect, wherein the control circuit wiring pattern and the plurality of terminals have the main surfaces exposed so that the control circuit board main body is exposed. On the other hand, by being embedded in the main surface, it is fixed to the control circuit board body.
【0039】第19の発明のものは、第18の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の中
の、前記主回路配線パターンと電気的に接続される端子
が、前記開口部の内側へと突出しており、当該端子の突
出した部分と前記主回路配線パターンとが固着されるこ
とによって、双方の電気的接続がなされるとともに前記
主回路基板と前記制御回路基板との間の固定がなされて
いることを特徴とする。A nineteenth aspect of the present invention is the semiconductor power module according to the eighteenth aspect, wherein a terminal of the plurality of terminals that is electrically connected to the main circuit wiring pattern is located inside the opening. By fixing the protruding portion of the terminal and the main circuit wiring pattern to each other, both are electrically connected and fixed between the main circuit board and the control circuit board. It is characterized by
【0040】第20の発明のものは、第19の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方
先端部および前記主回路基板の前記反対側主面が露出す
るように、少なくとも前記主回路基板の前記主面、前記
制御回路基板本体の前記一方主面、前記電力用半導体素
子、および、前記制御回路素子が樹脂で封止されてお
り、前記主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面
との間に間隙が設けられており、前記樹脂は当該間隙を
も充填していることを特徴とする。According to a twentieth aspect of the present invention, in the semiconductor power module according to the nineteenth aspect, at least the main ends of the plurality of terminals and the opposite main surface of the main circuit board are exposed. The main surface of the circuit board, the one main surface of the control circuit board main body, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin, and the outer peripheral end surface of the main circuit board and the opening portion. A gap is provided between the resin and the inner peripheral end face, and the resin also fills the gap.
【0041】第21の発明のものは、外部の負荷への電
力の供給を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素
子が搭載された主回路基板と、当該電力用半導体素子の
動作を制御する制御回路素子が搭載される制御回路基板
とを備える半導体パワーモジュールにおいて、前記主回
路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金属板の上
に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設された主
回路配線パターンと、を備え、前記電力用半導体素子は
当該主回路配線パターンの所定部位に固着されており、
前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体
と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配
設された制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回
路素子は、前記一方主面上において前記制御回路配線パ
ターンの所定部位に接続されており、外部との間で主電
流および電気信号の入出力を行うための複数の端子が、
前記制御回路基板に接続されており、前記制御回路基板
本体の他方主面が、主面中央部に開口部を有する熱良導
性の平板状の金属基材の一方主面の上に、固着されるこ
とによって、前記制御回路基板が前記金属基材に固定さ
れており、前記主回路基板は、前記主回路配線パターン
が配設される側の主面が前記制御回路基板の前記一方主
面と同一方向を向くように、前記開口部に挿入されてお
り、しかも、前記金属板の外周端面と前記開口部の内周
端面とが互いに固着されていることを特徴とする。According to a twenty-first aspect of the invention, a main circuit board on which a power semiconductor element for controlling the flow of a main current responsible for supplying power to an external load is mounted, and an operation of the power semiconductor element are controlled. In a semiconductor power module including a control circuit board on which a control circuit element is mounted, the main circuit board includes a flat metal plate having good thermal conductivity, an insulating layer formed on the metal plate, A main circuit wiring pattern disposed on the insulating layer, and the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern,
The control circuit board includes an electrically insulating control circuit board body, and a control circuit wiring pattern disposed on at least one main surface of the control circuit board body, and the control circuit element includes the one main circuit board. A plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal with the outside, which are connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the surface,
The other main surface of the control circuit board body, which is connected to the control circuit board, is fixed on one main surface of a heat-conductive flat metal substrate having an opening at the center of the main surface. By doing so, the control circuit board is fixed to the metal base material, and the main circuit board has a main surface on a side on which the main circuit wiring pattern is arranged, the one main surface of the control circuit board. It is inserted into the opening so as to face the same direction as the above, and the outer peripheral end surface of the metal plate and the inner peripheral end surface of the opening are fixed to each other.
【0042】第22の発明のものは、第21の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記主回路基板の前記
主面の反対側主面と前記金属基材の他方主面とが同一平
面上に並ぶように、前記主回路基板と前記金属基材との
間の固定が行われていることを特徴とする。A twenty-second aspect of the present invention is the semiconductor power module of the twenty-first aspect, wherein the main surface of the main circuit board opposite to the main surface and the other main surface of the metal base are arranged on the same plane. Thus, the main circuit board and the metal base material are fixed to each other.
【0043】第23の発明のものは、第22の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記主回路配線パター
ンの表面と前記制御回路配線パターンの表面とが略同一
平面上に並ぶように、前記主回路基板、前記制御回路基
板、および、前記金属基材の厚さの関係が設定されてい
ることを特徴とする。A twenty-third aspect of the present invention is the semiconductor power module according to the twenty-second aspect, wherein the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern have a front surface aligned substantially on the same plane. It is characterized in that a relationship among thicknesses of the substrate, the control circuit substrate, and the metal base material is set.
【0044】第24の発明のものは、第21の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記電力用半導体素子
は、前記制御回路配線パターンの所定部位とボンディン
グワイヤによって電気的に接続されており、前記主回路
配線パターンとの間の電気的接続は、当該電力用半導体
素子が固着されることによる電気的接続に限られている
ことを特徴とする。A twenty-fourth aspect of the present invention is the semiconductor power module of the twenty-first aspect, wherein the power semiconductor element is electrically connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern by a bonding wire. The electrical connection with the circuit wiring pattern is limited to the electrical connection by fixing the power semiconductor element.
【0045】第25の発明のものは、第21の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方
先端部、前記主回路基板の前記反対側主面、および前記
金属基材の前記他方主面が露出するように、少なくとも
前記主回路基板の前記主面、前記制御回路基板本体の前
記一方主面、前記電力用半導体素子、および、前記制御
回路素子が樹脂で封止されていることを特徴とする。A twenty-fifth aspect of the present invention is the semiconductor power module of the twenty-first aspect, wherein the outer tip portions of the plurality of terminals, the opposite main surface of the main circuit board, and the other of the metal base materials are provided. At least the main surface of the main circuit board, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin so that the main surface is exposed. Is characterized by.
【0046】第26の発明のものは、外部の負荷への電
力の供給を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素
子が搭載された主回路基板と、当該電力用半導体素子の
動作を制御する制御回路素子が搭載される制御回路基板
とを備える半導体パワーモジュールにおいて、前記主回
路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金属板の上
に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設された主
回路配線パターンと、を備え、前記電力用半導体素子は
当該主回路配線パターンの所定部位に固着されており、
前記制御回路基板は、電気絶縁性の板状の制御回路基板
本体と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上
に配設された制御回路配線パターンと、を備え、前記制
御回路素子は、前記一方主面上において前記制御回路配
線パターンの所定部位に接続されており、外部との間で
主電流および電気信号の入出力を行うための複数の端子
が、前記制御回路基板に接続されており、前記主回路基
板の前記主回路配線パターンが配設される側の反対側主
面と前記制御回路基板本体の他方主面とがともに、熱良
導性の平板状の金属基材の一方主面に固着されることに
よって、前記主回路基板と前記制御回路基板とが、互い
に隣接して並ぶように前記金属基材の前記一方主面に固
定されていることを特徴とする。In the twenty-sixth aspect of the invention, a main circuit board on which a power semiconductor element for controlling the flow of a main current for supplying power to an external load is mounted and an operation of the power semiconductor element is controlled. In a semiconductor power module including a control circuit board on which a control circuit element is mounted, the main circuit board includes a flat metal plate having good thermal conductivity, an insulating layer formed on the metal plate, A main circuit wiring pattern disposed on the insulating layer, and the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern,
The control circuit board comprises an electrically insulating plate-shaped control circuit board main body, and a control circuit wiring pattern arranged on at least one main surface of the control circuit board main body, the control circuit element, A plurality of terminals connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the one main surface and for inputting and outputting a main current and an electric signal with the outside are connected to the control circuit board. The main surface of the main circuit board opposite to the side on which the main circuit wiring pattern is arranged and the other main surface of the control circuit board body are both heat-conductive flat plate-shaped metal base materials. By being fixed to the main surface, the main circuit board and the control circuit board are fixed to the one main surface of the metal base material so as to be arranged adjacent to each other.
【0047】第27の発明のものは、第26の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記主回路配線パター
ンの表面と前記制御回路配線パターンの表面とが略同一
平面上に並ぶように、前記主回路基板および前記制御回
路基板の厚さの関係が設定されていることを特徴とす
る。A twenty-seventh aspect of the invention is a semiconductor power module according to the twenty-sixth aspect of the invention, wherein the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern are arranged such that the surfaces thereof are substantially flush with each other. The relationship between the thickness of the board and the thickness of the control circuit board is set.
【0048】第28の発明のものは、第26の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記主回路基板の前記
反対側主面と前記金属基材の前記一方主面とが、耐熱性
に優れるとともに熱良導性の接着剤によって接着されて
いることを特徴とする。A twenty-eighth aspect of the invention is a semiconductor power module according to the twenty-sixth aspect, wherein the opposite main surface of the main circuit board and the one main surface of the metal base material are excellent in heat resistance and heat. It is characterized by being adhered by a good conductive adhesive.
【0049】第29の発明のものは、第28の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記金属基材の前記一
方主面の中の前記電力用半導体素子の直下に相当する領
域が、上面が平坦な凸部状に盛り上がっていることを特
徴とする。According to a twenty-ninth aspect of the invention, in the semiconductor power module of the twenty-eighth aspect, a region of the one main surface of the metal base material, which is directly below the power semiconductor element, has a flat upper surface. It is characterized in that it is raised in a convex shape.
【0050】第30の発明のものは、第28の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記金属板と前記金属
基材とが、それらの外周に沿った複数箇所において、溶
接によって互いに接続されていることを特徴とする。According to a thirtieth aspect of the invention, in the semiconductor power module according to the twenty-eighth aspect, the metal plate and the metal base material are connected to each other by welding at a plurality of locations along the outer circumference thereof. Is characterized by.
【0051】第31の発明のものは、第30の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記溶接による接続に
よって、前記接着剤に圧縮力が付与されていることを特
徴とする。A thirty-first invention is characterized in that, in the semiconductor power module of the thirtieth invention, a compressive force is applied to the adhesive by the connection by welding.
【0052】第32の発明のものは、第30の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数箇所におい
て、前記接着剤が前記外周から内側に後退しており、溶
接による金属架橋が前記外周から内側に侵入して形成さ
れていることを特徴とする。According to a thirty-second invention, in the semiconductor power module of the thirtieth invention, the adhesive is set back from the outer periphery to the inner side at the plurality of locations, and a metal bridge by welding is inward from the outer periphery. It is characterized by being formed by invasion.
【0053】第33の発明のものは、第32の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数箇所におい
て、前記金属板と前記金属基材とに凹部が設けられてい
ることを特徴とする。A thirty-third aspect of the invention is the semiconductor power module of the thirty-second aspect, characterized in that recesses are provided in the metal plate and the metal base material at the plurality of locations.
【0054】第34の発明のものは、第26の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方
先端部、および前記金属基材の前記他方主面が露出する
ように、少なくとも前記主回路基板の前記主回路配線パ
ターンが配設される側の主面、前記制御回路基板本体の
前記一方主面、前記電力用半導体素子、および、前記制
御回路素子が樹脂で封止されていることを特徴とする。According to a thirty-fourth aspect of the invention, in the semiconductor power module of the twenty-sixth aspect, at least the main surface of the plurality of terminals and the other main surface of the metal base material are exposed so that the outer front end portions of the plurality of terminals are exposed. The main surface of the circuit board on which the main circuit wiring pattern is arranged, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin. Is characterized by.
【0055】第35の発明のものは、外部の負荷への電
力の供給を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素
子と当該電力用半導体素子の動作を制御する制御回路素
子とを備える半導体パワーモジュールにおいて、熱良導
性の平板状の金属基材の一方主面に、電気絶縁性でしか
も熱良導性の接着剤によって、リードフレームが固着さ
れており、当該リードフレームの上の所定部位に前記電
力用半導体素子が固着されており、前記リードフレーム
の上の前記半導体素子を除く領域内に、制御回路基板が
固定されており、当該制御回路基板は、電気絶縁性の板
状の制御回路基板本体と、当該制御回路基板本体の少な
くとも一方主面上に配設された制御回路配線パターン
と、を備え、前記制御回路基板本体の他方主面が前記リ
ードフレームに固着されることによって、前記制御回路
基板が前記領域内に固定されており、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記リードフレームは、
外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子を含んでいることを特徴とする。A thirty-fifth aspect of the invention is a semiconductor comprising a power semiconductor element for controlling the flow of a main current responsible for supplying power to an external load and a control circuit element for controlling the operation of the power semiconductor element. In a power module, a lead frame is fixed to one main surface of a heat-conductive flat metal substrate with an electrically insulating and heat-conductive adhesive. The power semiconductor element is fixed to the portion, a control circuit board is fixed in a region on the lead frame excluding the semiconductor element, and the control circuit board is an electrically insulating plate-like member. A control circuit board main body and a control circuit wiring pattern arranged on at least one main surface of the control circuit board main body, and the other main surface of the control circuit board main body is fixed to the lead frame. By being, said control circuit board is fixed to the region, the control circuit element is connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern in the one on the main surface, said lead frame,
It is characterized by including a plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal to and from the outside.
【0056】第36の発明のものは、第35の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記接着剤が電気絶縁
体の微粒子が混入された接着剤であることを特徴とす
る。A thirty-sixth aspect of the present invention is the semiconductor power module according to the thirty-fifth aspect, wherein the adhesive is an adhesive containing fine particles of an electrical insulator.
【0057】第37の発明のものは、第35の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方
先端部、および前記金属基材の他方主面が露出するよう
に、少なくとも、前記金属基材および前記リードフレー
ムの露出面、前記制御回路基板本体の前記一方主面、前
記電力用半導体素子、ならびに、前記制御回路素子が、
樹脂で封止されていることを特徴とする。A thirty-seventh aspect of the invention is a semiconductor power module according to the thirty-fifth aspect of the invention, in which at least the metal is formed so that the outer tips of the plurality of terminals and the other main surface of the metal base are exposed. The exposed surface of the base material and the lead frame, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element,
It is characterized by being sealed with resin.
【0058】第38の発明のものは、外部の負荷への電
力の供給を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素
子と当該電力用半導体素子の動作を制御する制御回路素
子とを備える半導体パワーモジュールにおいて、熱良導
性の平坦な金属板の上に絶縁層を介して配線パターンが
形成されており、前記電力用半導体素子は、前記配線パ
ターンの上の所定部位に固着されており、前記配線パタ
ーンの上の別の所定部位にリードフレームが固着されて
おり、前記制御回路素子は前記リードフレームの所定部
位に固着されており、前記リードフレームは、外部との
間で主電流および電気信号の入出力を行うための複数の
端子を含んでいることを特徴とする。A thirty-eighth aspect of the present invention is a semiconductor including a power semiconductor element for controlling the flow of a main current responsible for supplying electric power to an external load and a control circuit element for controlling the operation of the power semiconductor element. In the power module, a wiring pattern is formed on a flat metal plate having good thermal conductivity via an insulating layer, the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion on the wiring pattern, A lead frame is fixed to another predetermined portion on the wiring pattern, the control circuit element is fixed to a predetermined portion of the lead frame, and the lead frame is connected to the outside with a main current and an electric current. It is characterized in that it includes a plurality of terminals for inputting and outputting signals.
【0059】第39の発明のものは、第38の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記リードフレーム
は、前記主電流が流れる部分を厚くし、電気信号が流れ
る部分を薄くしたことを特徴とする。A thirty-ninth invention is characterized in that, in the semiconductor power module of the thirty-eighth invention, the lead frame has a thick portion in which the main current flows and a thin portion in which an electric signal flows.
【0060】第40の発明のものは、第38の発明の半
導体パワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方
先端部、および前記金属板の前記配線パターンが形成さ
れる側とは反対側の主面が露出するように、少なくと
も、前記金属板および前記配線パターンの露出面、前記
電力用半導体素子、ならびに、前記制御回路素子が、樹
脂で封止されていることを特徴とする。A fortieth aspect of the present invention is the semiconductor power module according to the thirty-eighth aspect of the invention, in which the outer end portions of the plurality of terminals and the main side of the metal plate opposite to the side on which the wiring pattern is formed are formed. At least the exposed surface of the metal plate and the wiring pattern, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin so that the surface is exposed.
【0061】第41の発明の製造方法は、第14、第2
3、または第27の発明の半導体パワーモジュールを製
造するための方法において、(a)前記主回路基板と前記
制御回路基板とが並ぶようにそれぞれを固定する工程
と、(b)前記工程(a)の後に、前記主回路配線パターンと
前記制御回路配線パターンのそれぞれの所定部位にハン
ダを一括的に印刷する工程と、(c)前記工程(b)の後に、
前記それぞれの所定部位の上に、前記電力用半導体素子
および前記制御回路素子をそれぞれ載置する工程と、
(d)前記工程(c)の後に、前記ハンダを昇温した後に冷却
することによって、当該ハンダによるハンダ付けを行う
工程と、を備えることを特徴とする。The manufacturing method of the forty-first invention is the fourteenth and second inventions.
In the method for manufacturing a semiconductor power module according to the third or twenty-seventh aspect of the invention, (a) fixing the main circuit board and the control circuit board so that they are aligned, and (b) the step (a). ), A step of collectively printing solder on respective predetermined portions of the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern, and (c) after the step (b),
Placing the power semiconductor element and the control circuit element on each of the predetermined portions,
(d) After the step (c), the temperature of the solder is raised and then the solder is cooled to perform soldering with the solder.
【0062】第42の発明の製造方法は、第35の発明
の半導体パワーモジュールを製造するための方法におい
て、(a)前記リードフレームの外周にタイバが連結する
ことで全体が一体的に連結されたリードフレーム材を準
備する工程と、(b)前記リードフレーム材を前記接着剤
によって前記金属基材の一方主面に固着する工程と、
(c)前記工程(b)の後に、前記タイバを切除することによ
って、前記リードフレーム材から前記リードフレームを
得る工程と、を備えることを特徴とする。A production method according to a forty-second invention is the method for producing a semiconductor power module according to the thirty-fifth invention, wherein (a) a tie bar is connected to an outer periphery of the lead frame to integrally connect the whole. A step of preparing a lead frame material, and (b) fixing the lead frame material to the one main surface of the metal base material by the adhesive,
(c) After the step (b), the step of obtaining the lead frame from the lead frame material by cutting the tie bar is performed.
【0063】第43の発明の製造方法は、第38の発明
の半導体パワーモジュールを製造するための方法におい
て、(a)前記リードフレームの外周にタイバが連結する
ことで全体が一体的に連結されたリードフレーム材を準
備する工程と、(b)前記リードフレーム材を前記配線パ
ターンの上の前記別の所定部位に固着する工程と、(c)
前記工程(b)の後に、前記タイバを切除することによっ
て、前記リードフレーム材から前記リードフレームを得
る工程と、を備えることを特徴とする。A manufacturing method according to a forty-third invention is the method for manufacturing a semiconductor power module according to the thirty-eighth invention, wherein (a) a tie bar is connected to the outer periphery of the lead frame to integrally connect the whole. A step of preparing a lead frame material, (b) a step of fixing the lead frame material to the another predetermined portion on the wiring pattern, and (c)
After the step (b), a step of cutting the tie bar to obtain the lead frame from the lead frame material is provided.
【0064】第44の発明の製造方法は、第39の発明
の半導体パワーモジュールの製造方法において、(a)前
記リードフレームの中の厚い部分のみが形成され、しか
も外周に第1タイバが連結することで全体が一体的に連
結された第1リードフレーム材を準備する工程と、(b)
前記リードフレームの中の薄い部分のみが形成され、し
かも外周に第2タイバが連結することで全体が一体的に
連結された第2リードフレーム材を準備する工程と、
(c)前記第1および第2リードフレーム材を互いに重ね
合わせてハンダ付けする工程と、(d)重ね合わされた前
記第1および第2リードフレーム材を前記配線パターン
の上の前記別の所定部位に固着する工程と、(e)前記工
程(d)の後に、前記第1および第2タイバを切除するこ
とによって、重ね合わされた前記第1および第2リード
フレーム材から、前記リードフレームを得る工程と、を
備えることを特徴とする。A manufacturing method according to a forty-fourth invention is the manufacturing method for a semiconductor power module according to the thirty-ninth invention, wherein (a) only a thick portion of the lead frame is formed and the first tie bar is connected to the outer periphery. The step of preparing a first lead frame material integrally connected to the whole by (b)
A step of preparing a second lead frame member in which only a thin portion of the lead frame is formed, and a second tie bar is connected to the outer periphery of the lead frame to integrally connect the whole.
(c) a step of soldering the first and second lead frame materials overlaid on each other, and (d) the first and second lead frame materials overlaid on the wiring pattern. And (e) after the step (d), cutting the first and second tie bars to obtain the lead frame from the superposed first and second lead frame materials. And are provided.
【0065】第45の発明の製造方法は、第39の発明
の半導体パワーモジュールの製造方法において、(a)輪
郭形状が前記リードフレームと同一でしかも前記リード
フレームの薄い部分と同一の一定厚さであって、外周に
第1タイバが連結することで全体が一体的に連結された
第1リードフレーム材を準備する工程と、(b)前記リー
ドフレームの中の厚い部分のみが形成され、しかも外周
に第2タイバが連結することで全体が一体的に連結され
た第2リードフレーム材を準備する工程と、(c)前記第
1および第2リードフレーム材を互いに重ね合わせてハ
ンダ付けする工程と、(d)重ね合わされた前記第1およ
び第2リードフレーム材を前記配線パターンの上の前記
別の所定部位に固着する工程と、(e)前記工程(d)の後
に、前記第1および第2タイバを切除することによっ
て、重ね合わされた前記第1および第2リードフレーム
材から、前記リードフレームを得る工程と、を備えるこ
とを特徴とする。The manufacturing method according to the forty-fifth invention is the manufacturing method for a semiconductor power module according to the thirty-ninth invention, wherein (a) the contour shape is the same as that of the lead frame and the same constant thickness as the thin portion of the lead frame. A step of preparing a first lead frame member integrally connected to the outer periphery by connecting a first tie bar, and (b) only a thick portion of the lead frame is formed, and A step of preparing a second lead frame material integrally connected to the outer periphery by a second tie bar, and (c) a step of soldering the first and second lead frame materials by overlapping each other. And (d) fixing the superposed first and second lead frame materials to the another predetermined portion on the wiring pattern, and (e) the first and second step after the step (d). Second tie bar By cutting, from the superposed first and second lead frame members, characterized in that it comprises a step of obtaining the lead frame.
【0066】[0066]
【作用】第1の発明の半導体パワーモジュールでは、複
数の端子が枠体に固定されているので、装置を製造する
際に、端子を制御回路基板等へハンダ付けによって固定
するという従来装置で必要とされた工程が必要でなくな
る。In the semiconductor power module according to the first aspect of the invention, since the plurality of terminals are fixed to the frame body, it is necessary in the conventional device that the terminals are fixed to the control circuit board or the like by soldering when manufacturing the device. The required process is no longer necessary.
【0067】第2の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板が枠体の底面部の開口部に固定的に挿入
されており、制御回路基板が枠体の内側表面に固着され
ている。すなわち、主回路基板と制御回路基板とは互い
に重ならないように配置されている。したがって、構造
が複雑で高価な主回路基板が、不必要に広く用いられる
ことがない。また、主回路基板は、金属板が外側に向く
ように開口部に挿入されているので、電力用半導体素子
で発生した熱が金属板を通じて効率よく放散される。In the semiconductor power module of the second invention, the main circuit board is fixedly inserted into the opening of the bottom of the frame, and the control circuit board is fixed to the inner surface of the frame. That is, the main circuit board and the control circuit board are arranged so as not to overlap each other. Therefore, the main circuit board, which has a complicated structure and is expensive, is not unnecessarily widely used. In addition, since the metal plate of the main circuit board is inserted into the opening so that the metal plate faces outward, heat generated in the power semiconductor element is efficiently dissipated through the metal plate.
【0068】第3の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板に備わる金属板が枠体の底部の外側表面
よりも突出するので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。In the semiconductor power module of the third invention, since the metal plate provided on the main circuit board projects more than the outer surface of the bottom of the frame body, when the device is attached to a normal heat dissipation plate having a flat surface, The heat sink and the metal plate are in close contact with each other.
【0069】第4の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内周端面の中の枠体の内側寄りに、突出部
が設けられているので、枠体の底面部の外側から挿入さ
れた主回路基板が、この突出部で係止される。このた
め、主回路基板の開口部内での挿入深さが正確かつ容易
に定まる。また、枠体を放熱板等へ取り付けたときに、
主回路基板が枠体の内側へと後退することを防止し、主
回路基板の金属板を強い押圧力をもって放熱板等へ密着
させることが可能となる。In the semiconductor power module according to the fourth aspect of the present invention, since the protrusion is provided on the inner peripheral end surface of the opening, toward the inner side of the frame body, the main body inserted from the outside of the bottom surface portion of the frame body. The circuit board is locked by this protrusion. Therefore, the insertion depth within the opening of the main circuit board can be accurately and easily determined. Also, when the frame is attached to the heat sink, etc.
It is possible to prevent the main circuit board from retracting to the inside of the frame, and bring the metal plate of the main circuit board into close contact with the heat dissipation plate or the like with a strong pressing force.
【0070】第5の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面とが接着
剤で接着されているので、主回路基板の開口部から外側
への脱落が防止される。In the semiconductor power module of the fifth invention, since the outer peripheral end surface of the main circuit board and the inner peripheral end surface of the opening are adhered with an adhesive, the main circuit board is prevented from coming off from the opening. To be done.
【0071】第6の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が枠体の底面部の内側表面に固着され
ているので、主回路基板と制御回路基板とが横に並ぶよ
うに配置される。このため、装置の製造工程において、
ワイヤボンディング等の量産性に優れた方法で、主回路
基板と制御回路基板の間の電気的接続が容易に行い得
る。In the semiconductor power module of the sixth invention, since the control circuit board is fixed to the inner surface of the bottom surface of the frame body, the main circuit board and the control circuit board are arranged side by side. Therefore, in the manufacturing process of the device,
Electrical connection between the main circuit board and the control circuit board can be easily made by a method such as wire bonding which is excellent in mass productivity.
【0072】第7の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が枠体の側壁部の内側表面に固着され
ているので、装置の底面積が縮小され装置が小型化され
る。In the semiconductor power module of the seventh invention, since the control circuit board is fixed to the inner surface of the side wall of the frame, the bottom area of the device is reduced and the device is miniaturized.
【0073】第8の発明の半導体パワーモジュールで
は、複数の端子が枠体の底面部の内側表面において露出
しており、制御回路配線パターンが、この露出部にハン
ダ付けされることによって、制御回路配線パターンと端
子との電気的接続がなされている。すなわち、制御回路
基板が枠体の側壁に取り付けられているためにボンディ
ングワイヤによる電気的接続が容易でない制御回路配線
パターンと端子との間の接続が容易に行ない得る。In the semiconductor power module of the eighth invention, the plurality of terminals are exposed on the inner surface of the bottom surface of the frame body, and the control circuit wiring pattern is soldered to the exposed portions, whereby the control circuit is formed. The wiring pattern and the terminals are electrically connected. That is, since the control circuit board is attached to the side wall of the frame body, the electrical connection by the bonding wire is not easy, and the connection between the control circuit wiring pattern and the terminal can be easily performed.
【0074】第9の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能で、枠体の側壁
部と底面部の双方に沿うように折り曲げられ、制御回路
配線パターンと底面部に露出する端子との間がハンダ付
けされる。このため、制御回路配線パターンと端子との
電気的接続が容易に行なわれる。In the semiconductor power module of the ninth invention, the control circuit board can be flexibly bent, and is bent along both the side wall portion and the bottom surface portion of the frame body to be exposed at the control circuit wiring pattern and the bottom surface portion. Solder between the terminals. Therefore, the control circuit wiring pattern and the terminals can be easily electrically connected.
【0075】第10の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が側壁部を離れて主回路基板に覆いか
ぶさるように延びている。すなわち、制御回路基板と主
回路基板とが立体的に配置されるので、装置の寸法がさ
らに縮小される。In the semiconductor power module of the tenth aspect of the invention, the control circuit board extends so as to leave the side wall and cover the main circuit board. That is, since the control circuit board and the main circuit board are three-dimensionally arranged, the size of the device is further reduced.
【0076】第11の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の枠体への固定がなされている。こ
のため、装置の製造工程において、接着剤等による主回
路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電気的接続
を個別に行う必要がない。In the semiconductor power module of the eleventh aspect of the present invention, the main circuit wiring pattern is fixed to the terminals protruding into the inside of the opening, so that the main circuit wiring patterns are electrically connected to the main circuit board frame at the same time. Has been fixed. Therefore, in the process of manufacturing the device, it is not necessary to individually fix the main circuit board with an adhesive or the like and electrically connect it with a bonding wire or the like.
【0077】第12の発明の半導体パワーモジュールで
は、枠体の内側に樹脂が充填されることによって、電力
用半導体素子等が封止されているので、電力用半導体素
子等の回路部品が外部から侵入する水分等から保護され
る。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面と
の間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充填されて
いるので、装置の底面からの水分等の侵入も防止され
る。In the semiconductor power module of the twelfth invention, the power semiconductor element and the like are sealed by filling the inside of the frame with resin, so that circuit components such as the power semiconductor element and the like are externally applied. Protected from invading water. In particular, a gap is provided between the outer peripheral end face of the main circuit board and the inner peripheral end face of the opening, and this gap is also filled with resin, so that water and the like can be prevented from entering from the bottom surface of the device.
【0078】第13の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板が制御回路基板の開口部に挿入されて、
互いに固着されているので、双方の基板を固定的に連結
するための枠体を必要としない。In the semiconductor power module of the thirteenth invention, the main circuit board is inserted into the opening of the control circuit board,
Since they are fixed to each other, there is no need for a frame for fixedly connecting both substrates.
【0079】第14の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンと制御回路配線パターンとが略
同一平面上に並ぶように、双方の基板が固定されてい
る。このため、電力用半導体素子および制御回路素子
を、主回路配線パターンおよび制御回路配線パターンに
それぞれ接続する際に、ハンダを一括的に印刷すること
が可能である。In the semiconductor power module of the fourteenth invention, both boards are fixed so that the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern are arranged on substantially the same plane. Therefore, it is possible to collectively print solder when connecting the power semiconductor element and the control circuit element to the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern, respectively.
【0080】第15の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板と制御回路基板の厚さを調節すること
で、主回路基板の金属板が制御回路基板の他方主面より
も突出しているので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。In the semiconductor power module of the fifteenth invention, the metal plate of the main circuit board is projected from the other main surface of the control circuit board by adjusting the thicknesses of the main circuit board and the control circuit board. When the device is attached to an ordinary heat dissipation plate having a flat surface, the heat dissipation plate and the metal plate come into close contact with each other.
【0081】第16の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。また、封止樹脂によって装置
の機械的強度が高くなる。さらに、主回路基板の反対側
主面すなわち金属板の表面が封止樹脂から露出している
ので、金属板を通じての放熱が封止樹脂によって妨げら
れない。In the semiconductor power module of the sixteenth invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin, the circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Also, the sealing resin increases the mechanical strength of the device. Furthermore, since the opposite main surface of the main circuit board, that is, the surface of the metal plate is exposed from the sealing resin, heat dissipation through the metal plate is not hindered by the sealing resin.
【0082】第17の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板の他方主面と、これより突出する主回
路基板の外周端面との間に接着剤が塗布されるので、双
方の基板が強固に固着される。In the semiconductor power module of the seventeenth invention, the adhesive is applied between the other main surface of the control circuit board and the outer peripheral end surface of the main circuit board projecting from the control circuit board. It is fixed.
【0083】第18の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路配線パターンと複数の端子とが、制御回路
基板本体に埋設されることによって固定されているの
で、装置を製造する際に、端子を制御回路配線パターン
へハンダ付けによって固定する工程を必要としない。In the semiconductor power module of the eighteenth invention, since the control circuit wiring pattern and the plurality of terminals are fixed by being embedded in the control circuit board body, the terminals are controlled when the device is manufactured. The step of fixing to the circuit wiring pattern by soldering is not required.
【0084】第19の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の制御回路基板への固定がなされて
いる。このため、装置の製造工程において、接着剤等に
よる主回路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電
気的接続を個別に行う必要がない。In the semiconductor power module according to the nineteenth aspect of the invention, the main circuit wiring pattern is fixed to the terminals projecting inward of the opening, whereby electrical connection between them is made and at the same time the control circuit board of the main circuit board is formed. Has been fixed to. Therefore, in the process of manufacturing the device, it is not necessary to individually fix the main circuit board with an adhesive or the like and electrically connect it with a bonding wire or the like.
【0085】第20の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂で封止されているので、
電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入する水分
等から保護される。このため、装置の信頼性および寿命
が向上する。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内
周端面との間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充
填されているので、装置の底面からの水分等の侵入も防
止される。In the semiconductor power module of the twentieth invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin,
Circuit components such as electric power semiconductor elements are protected from moisture entering from the outside. Therefore, the reliability and life of the device are improved. In particular, a gap is provided between the outer peripheral end face of the main circuit board and the inner peripheral end face of the opening, and this gap is also filled with resin, so that water and the like can be prevented from entering from the bottom surface of the device.
【0086】第21の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材の開口部に主回路基板が挿入されて固着さ
れており、金属基材の主面上に制御回路基板が固着され
ている。すなわち、単純な形状の金属基材を通じて双方
の基板が固定的に連結している。このため、低コストで
しかも高い機械的強度が得られる。さらに、金属基材は
熱良導性であるために、電力用半導体素子で生じた熱
が、主回路基板の金属板からさらに金属基材へも伝わっ
て、外部へと放散されるので、高い放熱効率が得られ
る。In the semiconductor power module of the twenty-first invention, the main circuit board is inserted and fixed in the opening of the metal base material, and the control circuit board is fixed on the main surface of the metal base material. That is, both substrates are fixedly connected to each other through the metal base material having a simple shape. Therefore, low cost and high mechanical strength can be obtained. Further, since the metal base material has good thermal conductivity, the heat generated in the power semiconductor element is transmitted from the metal plate of the main circuit board to the metal base material and is dissipated to the outside. Heat dissipation efficiency can be obtained.
【0087】第22の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板の反対側主面すなわち金属板の表面と、
金属基材の他方主面とが、同一平面上に並ぶように、主
回路基板と金属基材との間の固定がなされている。この
ため、表面が平坦な通常の放熱板へ装置を取り付けたと
きに、金属板だけでなく金属基材も放熱板へ密着する。In the semiconductor power module of the twenty-second invention, the main surface on the opposite side of the main circuit board, that is, the surface of the metal plate,
The main circuit board and the metal base material are fixed so that the other main surface of the metal base material is aligned on the same plane. For this reason, when the device is attached to an ordinary heat dissipation plate having a flat surface, not only the metal plate but also the metal base material is brought into close contact with the heat dissipation plate.
【0088】第23の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが略同一平面上に並ぶように、双方の基板と金
属基材の厚さの関係が設定されているので、電力用半導
体素子および制御回路素子を、主回路配線パターンおよ
び制御回路配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハン
ダを一括的に印刷することが可能である。In the semiconductor power module of the twenty-third invention, the relationship between the thicknesses of both substrates and the metal base material is such that the surface of the main circuit wiring pattern and the surface of the control circuit wiring pattern are arranged substantially on the same plane. Since it is set, it is possible to collectively print solder when connecting the power semiconductor element and the control circuit element to the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern, respectively.
【0089】第24の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子がボンディングワイヤによって制
御回路配線パターンへ電気的に接続されており、主回路
配線パターンとの接続は電力用半導体素子が固着される
ことによる接続に限られているので、主回路配線パター
ンは電力用半導体素子を固着するのに必要な広さで足り
る。In the semiconductor power module of the twenty-fourth invention, the power semiconductor element is electrically connected to the control circuit wiring pattern by a bonding wire, and the power semiconductor element is fixed to the main circuit wiring pattern. Since the connection is limited to the above, the main circuit wiring pattern needs to be as wide as necessary to fix the power semiconductor element.
【0090】第25の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。さらに、主回路基板の反対側
主面すなわち金属板の表面と金属基材の他方主面とが封
止樹脂から露出しているので、それらを通じての放熱が
封止樹脂によって妨げられない。In the semiconductor power module of the twenty-fifth aspect of the present invention, the power semiconductor element and the like are sealed with resin, so that circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Furthermore, since the opposite main surface of the main circuit board, that is, the surface of the metal plate and the other main surface of the metal base material are exposed from the sealing resin, the heat dissipation through them is not hindered by the sealing resin.
【0091】第26の発明の半導体パワーモジュールで
は、平板状の金属基材の上に主回路基板と制御回路基板
とが互いに隣接して並ぶように固定されている。すなわ
ち、単純な形状の金属基材を通じて双方の基板が固定的
に連結している。このため、低コストでしかも高い機械
的強度が得られる。さらに、金属基材は熱良導性である
ために、電力用半導体素子で生じた熱が、主回路基板の
金属板からさらに金属基材へと伝わって、外部へと効率
よく放散される。In the semiconductor power module of the twenty-sixth aspect of the invention, the main circuit board and the control circuit board are fixed on a flat metal base material so as to be adjacent to each other. That is, both substrates are fixedly connected to each other through the metal base material having a simple shape. Therefore, low cost and high mechanical strength can be obtained. Furthermore, since the metal base material has good thermal conductivity, the heat generated in the power semiconductor element is transferred from the metal plate of the main circuit board to the metal base material and is efficiently dissipated to the outside.
【0092】第27の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが略同一平面上に並ぶように、双方の基板の厚
さの関係が設定されているので、電力用半導体素子およ
び制御回路素子を、主回路配線パターンおよび制御回路
配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハンダを一括的
に印刷することが可能である。In the semiconductor power module according to the twenty-seventh aspect of the present invention, the relationship between the thicknesses of the two substrates is set so that the surface of the main circuit wiring pattern and the surface of the control circuit wiring pattern are substantially flush with each other. Therefore, when connecting the power semiconductor element and the control circuit element to the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern, respectively, it is possible to print solder collectively.
【0093】第28の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板と金属基材とが接着剤を用いた簡便な方
法で固定されている。また、接着剤が耐熱性であるため
に、電力用半導体素子における発熱による接着剤の劣化
の恐れがない。また、接着剤が熱良導性であるために、
金属板から金属基材への熱の伝導が妨げられない。In the semiconductor power module of the twenty-eighth invention, the main circuit board and the metal base material are fixed by a simple method using an adhesive. Further, since the adhesive is heat resistant, there is no fear of deterioration of the adhesive due to heat generation in the power semiconductor element. Also, because the adhesive has good thermal conductivity,
The conduction of heat from the metal plate to the metal substrate is not hindered.
【0094】第29の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材の一方主面の中の電力用半導体素子の直下
に相当する領域が、上面が平坦な凸部状に盛り上がって
いるので、金属基材と主回路基板の金属板との間の接着
剤が、もっとも大量の熱が流れる電力用半導体素子の直
下において薄くなっている。その結果、電力用半導体素
子で発生した熱が、より効果的に金属基材へと伝達す
る。In the semiconductor power module of the twenty-ninth aspect of the invention, the region corresponding to the portion directly below the power semiconductor element in the one main surface of the metal base is bulged in the shape of a flat top surface. The adhesive between the material and the metal plate of the main circuit board is thin just below the power semiconductor element through which the most heat flows. As a result, the heat generated in the power semiconductor element is more effectively transferred to the metal base material.
【0095】第30の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材と主回路基板の金属板とが溶接されるため
に、金属板と金属基材との間の熱的接触が、長期的に保
証される。In the semiconductor power module of the thirtieth invention, since the metal base material and the metal plate of the main circuit board are welded, thermal contact between the metal plate and the metal base material is guaranteed for a long period of time. To be done.
【0096】第31の発明の半導体パワーモジュールで
は、接着剤が常に加圧された状態に置かれるので、放熱
効率に対して一層高い長期的信頼性が得られる。In the semiconductor power module of the thirty-first aspect of the invention, the adhesive is always kept in a pressurized state, so that higher long-term reliability of heat dissipation efficiency can be obtained.
【0097】第32の発明の半導体パワーモジュールで
は、溶接箇所において、接着剤が外周から内側へと後退
しており、溶接による金属架橋が外周から内側へと侵入
して形成されているので、高い溶接強度が得られる。In the semiconductor power module according to the thirty-second aspect of the invention, the adhesive is set back from the outer circumference to the inner side at the welding point, and the metal bridge by welding is formed from the outer circumference to the inner side. Welding strength can be obtained.
【0098】第33の発明の半導体パワーモジュールで
は、溶接箇所において、金属板と金属基材とに凹部が設
けられているので、溶接時の加熱等に起因する金属板お
よび金属基材の変形を、凹部に限定することができる。
その結果、金属基材の平坦度が確保される。In the semiconductor power module of the thirty-third invention, since the recess is provided in the metal plate and the metal base material at the welded portion, the metal plate and the metal base material are prevented from being deformed due to heating during welding. , And can be limited to the concave portion.
As a result, the flatness of the metal base material is secured.
【0099】第34の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。また、金属基材の他方主面が
封止樹脂から露出しているので、金属基材を通じての放
熱が封止樹脂によって妨げられない。In the semiconductor power module of the thirty-fourth invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin, circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Further, since the other main surface of the metal base material is exposed from the sealing resin, heat dissipation through the metal base material is not hindered by the sealing resin.
【0100】第35の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材の上にリードフレームが接着され、このリ
ードフレームが、電力用半導体素子が固着される配線パ
ターンとともに複数の端子をも兼ねている。このため、
装置を製造する際に、端子を制御回路配線パターン等へ
ハンダ付けによって固定する工程を必要としない。ま
た、金属基材の上にリードフレームを接着されるため
に、主回路基板が必要とされない。In the semiconductor power module of the thirty-fifth invention, a lead frame is bonded onto a metal base material, and this lead frame also serves as a plurality of terminals together with a wiring pattern to which a power semiconductor element is fixed. For this reason,
When manufacturing the device, the step of fixing the terminal to the control circuit wiring pattern or the like by soldering is not required. Also, since the lead frame is bonded onto the metal substrate, the main circuit board is not required.
【0101】第36の発明の半導体パワーモジュールで
は、接着剤に電気絶縁体の微粒子が混入されているの
で、リードフレームと金属基材との間の電気絶縁が接着
剤によって確実に保証される。In the semiconductor power module of the thirty-sixth aspect of the invention, since the fine particles of the electric insulator are mixed in the adhesive, the electric insulation between the lead frame and the metal base material is surely guaranteed by the adhesive.
【0102】第37の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。また、金属基材の他方主面が
封止樹脂から露出しているので、金属基材を通じての放
熱が封止樹脂によって妨げられない。In the semiconductor power module of the thirty-seventh invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin, circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Further, since the other main surface of the metal base material is exposed from the sealing resin, heat dissipation through the metal base material is not hindered by the sealing resin.
【0103】第38の発明の半導体パワーモジュールで
は、配線パターンの上に固着されたリードフレームは、
制御回路素子が固着される制御回路基板と複数の端子と
の双方を兼ねている。このため、制御回路基板を設ける
必要がない。また、装置を製造する際に、端子を制御回
路配線パターン等へハンダ付けによって固定する必要が
ない。In the semiconductor power module of the thirty-eighth invention, the lead frame fixed on the wiring pattern is
It serves as both a control circuit board to which the control circuit element is fixed and a plurality of terminals. Therefore, it is not necessary to provide a control circuit board. Further, it is not necessary to fix the terminals to the control circuit wiring pattern or the like by soldering when manufacturing the device.
【0104】第39の発明の半導体パワーモジュールで
は、リードフレームは、主電流の流れる部分では厚く、
そうでない部分では薄くなっている。このため、制御回
路素子につながるリードフレームの部分が薄くなるの
で、この部分を微細化が可能となる。In the semiconductor power module according to the thirty-ninth invention, the lead frame is thick in the portion through which the main current flows,
The part that is not so is thin. Therefore, the lead frame portion connected to the control circuit element becomes thin, and this portion can be miniaturized.
【0105】第40の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。また、装置の機械的強度も向
上する。さらに、金属板の主面が封止樹脂から露出して
いるので、金属板を通じての放熱が封止樹脂によって妨
げられない。In the semiconductor power module according to the fortieth aspect of the invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin, the circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Also, the mechanical strength of the device is improved. Furthermore, since the main surface of the metal plate is exposed from the sealing resin, heat dissipation through the metal plate is not hindered by the sealing resin.
【0106】第41の発明の製造方法では、主回路基板
と制御回路基板とが並ぶようにそれぞれを固定した後
に、主回路配線パターンと制御回路配線パターンのそれ
ぞれの所定部位にハンダが一括的に印刷されるので、ハ
ンダ付け作業の能率が良好である。In the manufacturing method of the forty-first invention, after fixing the main circuit board and the control circuit board so that they are arranged side by side, solder is collectively applied to predetermined portions of the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern. Since it is printed, the efficiency of soldering work is good.
【0107】第42の発明の製造方法では、タイバで一
体的に連結されたリードフレーム材を金属基材に固定し
た後に、タイバを切除することによって所定のパターン
を有するリードフレームが得られる。このため、リード
フレームを金属基材に固定する作業が能率よく行われ
る。In the manufacturing method of the forty-second invention, a lead frame having a predetermined pattern is obtained by fixing the lead frame material integrally connected by the tie bar to the metal base material and then cutting the tie bar. Therefore, the work of fixing the lead frame to the metal base material is efficiently performed.
【0108】第43の発明の製造方法では、タイバで一
体的に連結されたリードフレーム材を配線パターンの上
に固定した後に、タイバを切除することによって所定の
パターンを有するリードフレームが得られる。このた
め、リードフレームを固定する作業の能率が高い。In the manufacturing method of the forty-third aspect, the lead frame material having a predetermined pattern is obtained by fixing the lead frame material integrally connected by the tie bar on the wiring pattern and then cutting the tie bar. Therefore, the work of fixing the lead frame is highly efficient.
【0109】第44の発明の製造方法では、リードフレ
ームの厚い部分を構成する第1リードフレームと薄い部
分を構成する第2リードフレーム材とを準備し、互いに
重ね合わせてハンダ付けすることによって、配線パター
ンの上に固定される厚い部分と薄い部分とを有するリー
ドフレームが能率よく形成される。In the manufacturing method of the forty-fourth invention, the first lead frame constituting the thick portion of the lead frame and the second lead frame material constituting the thin portion of the lead frame are prepared, and the lead frame materials are superposed on each other and soldered. A lead frame having a thick portion and a thin portion fixed on the wiring pattern is efficiently formed.
【0110】第45の発明の製造方法では、リードフレ
ームの厚い部分と薄い部分の双方を構成する第1リード
フレームと厚い部分のみを構成する第2リードフレーム
材とを準備し、互いに重ね合わせてハンダ付けすること
によって、配線パターンの上に固定される厚い部分と薄
い部分とを有するリードフレームが能率よく形成され
る。In the manufacturing method of the forty-fifth aspect of the present invention, a first lead frame that constitutes both the thick portion and the thin portion of the lead frame and a second lead frame material that constitutes only the thick portion are prepared, and they are stacked on each other. By soldering, a lead frame having a thick portion and a thin portion fixed on the wiring pattern can be efficiently formed.
【0111】[0111]
<第1実施例>図1は第1実施例の半導体パワーモジュ
ールの正面断面図である。なお、以下の図において、図
28に示した従来装置と同一部材あるいは同一の材料で
構成され同様の機能を果たす部材については、同一符号
を付してその詳細な説明を略する。図1において、10
2は電気絶縁性の樹脂で構成され、端子14a、14b
を一体的に組み込むように成型された枠体である。枠体
102は、側壁部とともに底面部を有し、上端が開放さ
れた箱状をなしている。<First Embodiment> FIG. 1 is a front sectional view of a semiconductor power module according to a first embodiment. In the following drawings, the same members as those of the conventional device shown in FIG. 28 or members made of the same material and having the same functions are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 1, 10
2 is made of an electrically insulating resin and has terminals 14a and 14b.
Is a frame body molded so as to be integrally incorporated. The frame body 102 has a side wall portion, a bottom surface portion, and a box shape with an open upper end.
【0112】図2は、枠体102と絶縁配線基板100
の輪郭形状を示す概略平面図である。上述した図1は、
図2におけるA−A切断線に沿った断面図である。図2
に示すように、枠体102の底面部の中央部には矩形の
開口部30が形成されており、この開口部30を埋める
ように矩形の絶縁配線基板100が枠体102に固定さ
れている。FIG. 2 shows a frame 102 and an insulating wiring board 100.
It is a schematic plan view which shows the outline shape. The above-mentioned FIG. 1 is
FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2. FIG.
As shown in FIG. 3, a rectangular opening 30 is formed in the center of the bottom of the frame 102, and the rectangular insulating wiring board 100 is fixed to the frame 102 so as to fill the opening 30. .
【0113】図1に戻って、枠体102の開口部30に
は絶縁配線基板100が挿入されている。開口部30の
側壁(内周端面)の上端部には、内側に突出する突出部
30aが設けられており、絶縁配線基板100の上面端
縁部がこの突出部30aに当接することによって、絶縁
配線基板100の上下方向の位置が容易に定められる。
絶縁配線基板100は、装置の搬送時等において開口部
30から下方に脱落しないように、接着剤17によって
開口部30の側壁に固着されている。接着剤17は、開
口部30の側壁と配線10の外周端面とを互いに接着し
ている。Returning to FIG. 1, the insulating wiring board 100 is inserted into the opening 30 of the frame 102. A projecting portion 30a that projects inward is provided at the upper end of the side wall (inner peripheral end surface) of the opening 30, and the upper end edge portion of the insulated wiring board 100 abuts on this projecting portion 30a to insulate. The vertical position of the wiring board 100 can be easily determined.
The insulated wiring board 100 is fixed to the side wall of the opening 30 with an adhesive 17 so as not to drop down from the opening 30 during transportation of the apparatus. The adhesive 17 adheres the side wall of the opening 30 and the outer peripheral end surface of the wiring 10 to each other.
【0114】このとき、絶縁配線基板100の底面(言
い替えるとアルミベース板1の底面)が、枠体102の
底面よりも幾分下方に突出するように、絶縁配線基板1
00の厚さと枠体102の底面部における突出部30a
より下方の厚さとが調整されている。このため、この装
置を例えば表面が平坦な通常の放熱板へ取り付けたとき
に、枠体102をネジ等で放熱板へ固定することによっ
て、絶縁配線基板100の底面を放熱板へ密着させるこ
とが可能である。すなわち、装置の放熱効率を高めるこ
とができる。このとき、突出部30aは接着剤17とと
もに、絶縁配線基板100が開口部30を貫通して上方
へ不必要に浮き上がることを防止する働きをもなす。At this time, the insulated wiring board 1 is so arranged that the bottom surface of the insulated wiring board 100 (in other words, the bottom surface of the aluminum base plate 1) projects somewhat below the bottom surface of the frame body 102.
00 and the protrusion 30a on the bottom surface of the frame 102
The lower thickness is adjusted. Therefore, when this device is attached to a normal heat dissipation plate having a flat surface, for example, the frame 102 is fixed to the heat dissipation plate with screws or the like, so that the bottom surface of the insulated wiring substrate 100 can be brought into close contact with the heat dissipation plate. It is possible. That is, the heat dissipation efficiency of the device can be improved. At this time, the protruding portion 30a, together with the adhesive 17, also functions to prevent the insulating wiring substrate 100 from penetrating the opening 30 and unnecessarily rising upward.
【0115】図3は、制御回路基板101とその周辺部
を拡大して示す斜視断面図である。図3における断面
は、図2におけるA−A切断線に沿っている。図3に示
すように、端子14a、14bはともに枠体102に埋
め込まれている。すなわち、端子14a、14bは「L
字」型に折曲げられた平板状であり、その直立部は頭部
を残して枠体102の側壁部に埋め込まれており、頭部
が枠体102の側壁部の上端面から上方へ突出してい
る。他方の水平部はその上面が露出するとともに枠体1
02の底面部の上面と同一平面となるように、底面部に
埋設されている。FIG. 3 is an enlarged perspective sectional view showing the control circuit board 101 and its peripheral portion. The cross section in FIG. 3 is taken along the line AA in FIG. As shown in FIG. 3, both terminals 14 a and 14 b are embedded in the frame body 102. That is, the terminals 14a and 14b are "L
It is in the shape of a flat plate bent in a “” shape, and its upright portion is embedded in the side wall portion of the frame body 102 leaving the head, and the head portion projects upward from the upper end surface of the side wall portion of the frame body 102. ing. The upper surface of the other horizontal portion is exposed and the frame 1
It is embedded in the bottom so as to be flush with the top of the bottom of 02.
【0116】制御回路基板101は、接着剤7によって
枠体102の底面部の上面に固着されている。そうし
て、端子14bと制御回路基板101の上面に形成され
た配線10(図3では図示を略している)の所定の部位
とが、ボンディングワイヤ6によって電気的に接続され
ている。図1に示したように、この装置の例では、複数
個の制御回路基板101が同要領で取り付けられてい
る。端子14aと絶縁配線基板100の金属箔3の所定
の部位との間も、同じくボンディングワイヤ6で電気的
に接続されている(図1)。The control circuit board 101 is fixed to the upper surface of the bottom surface of the frame body 102 with the adhesive 7. Then, the terminal 14 b and the predetermined portion of the wiring 10 (not shown in FIG. 3) formed on the upper surface of the control circuit board 101 are electrically connected by the bonding wire 6. As shown in FIG. 1, in the example of this device, a plurality of control circuit boards 101 are attached in the same manner. Similarly, the terminals 14a and predetermined portions of the metal foil 3 of the insulated wiring board 100 are electrically connected by the bonding wires 6 (FIG. 1).
【0117】このように、この実施例の装置では、端子
14a、14bが枠体102と一体的に成型されている
ために、装置を製造する際に、従来装置で必要とされた
端子14a、14bをハンダ付けによって固定する工程
が必要でなくなる。また、ワイヤボンディング等の量産
性に優れた方法によって制御回路基板101と端子14
bおよび、絶縁配線基板100と端子14aの電気的接
続を行うことが可能となる。したがって、製造工程が容
易化されるとともに製造コストが節減される。As described above, in the device of this embodiment, since the terminals 14a and 14b are integrally molded with the frame body 102, the terminals 14a and 14b required in the conventional device at the time of manufacturing the device, The step of fixing 14b by soldering is unnecessary. In addition, the control circuit board 101 and the terminals 14 can be formed by a method such as wire bonding which is excellent in mass productivity.
b and the insulating wiring board 100 and the terminal 14a can be electrically connected. Therefore, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced.
【0118】また、この実施例の装置では、絶縁配線基
板100の上に、主回路の部品を搭載できない領域が発
生することない。すなわち、高価な絶縁配線基板100
が、主回路が占める領域を超えて、不必要に大きなサイ
ズで用いられることがない。このことも、製造コストの
節減に寄与する。Further, in the device of this embodiment, there is no region on the insulating wiring board 100 where the main circuit components cannot be mounted. That is, the expensive insulated wiring board 100
However, it is not used in an unnecessarily large size beyond the area occupied by the main circuit. This also contributes to the reduction of manufacturing cost.
【0119】<第2実施例>図4は第2実施例の半導体
パワーモジュールの正面断面図である。この装置は、第
1実施例の装置とは、端子14aの水平部の先端部が開
口部30の端縁から内側に突出しており、代わりに突出
部30aは設けられない点が特徴的に異なっている。す
なわち、端子14aの先端部が、突出部30aに替わる
機能、すなわち、絶縁配線基板100の上下方向の位置
決め機能を果たしている。しかも、この先端部の底面
が、絶縁配線基板100の上面に形成された金属箔3の
所定部位に直接にハンダ付けあるいは溶接される。その
結果、ボンディングワイヤ6を用いて接続する方法に比
べて、はるかに容易かつ短時間で金属箔3が端子14a
に電気的に接続される。<Second Embodiment> FIG. 4 is a front sectional view of a semiconductor power module according to a second embodiment. This device is characteristically different from the device of the first embodiment in that the tip of the horizontal portion of the terminal 14a projects inward from the edge of the opening 30, and the projection 30a is not provided instead. ing. That is, the tip portion of the terminal 14a fulfills the function of replacing the protruding portion 30a, that is, the function of positioning the insulated wiring board 100 in the vertical direction. Moreover, the bottom surface of the tip portion is directly soldered or welded to a predetermined portion of the metal foil 3 formed on the upper surface of the insulated wiring board 100. As a result, as compared with the method of connecting using the bonding wire 6, the metal foil 3 can be connected to the terminal 14a much easier and in a shorter time.
Electrically connected to.
【0120】また、端子14aの先端部と金属箔3との
ハンダ付け等を行うことで、電気的接続が実現すると同
時に、絶縁配線基板100が端子14aを介して枠体1
02に固定的に支持される。このため、絶縁配線基板1
00と枠体102との間に接着剤17を用いる必要がな
くなる。すなわち、二重の意味で、製造工程の省力化お
よび省時間化が得られる。Further, by electrically connecting the tip of the terminal 14a and the metal foil 3 to each other, electrical connection is realized, and at the same time, the insulated wiring board 100 is connected to the frame body 1 via the terminal 14a.
02 is fixedly supported. Therefore, the insulated wiring board 1
It is not necessary to use the adhesive 17 between 00 and the frame body 102. That is, in a double sense, labor saving and time saving of the manufacturing process can be obtained.
【0121】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。まず、端子14a、14bが一体的に成型された枠
体102、金属箔3がパターニングされた絶縁配線基板
100、および配線10がパターニングされた制御回路
基板101を準備する。その後、電力用半導体素子5お
よび電子部品13を、絶縁配線基板100上の金属箔3
の所定部位および制御回路基板101上の配線10の所
定部位に、それぞれハンダ付けする。つぎに制御回路基
板101を枠体102の底面部の上面に接着剤7を用い
て固着する。The manufacturing process of this device is as follows. First, the frame body 102 in which the terminals 14a and 14b are integrally molded, the insulating wiring board 100 in which the metal foil 3 is patterned, and the control circuit board 101 in which the wiring 10 is patterned are prepared. After that, the power semiconductor element 5 and the electronic component 13 are connected to the metal foil 3 on the insulated wiring board 100.
And a predetermined portion of the wiring 10 on the control circuit board 101, respectively. Next, the control circuit board 101 is fixed to the upper surface of the bottom surface of the frame body 102 using the adhesive 7.
【0122】つぎに、絶縁配線基板100を枠体102
の開口部30の中へ底面側から挿入する。開口部30の
内側へと突出する端子14aの先端部の底面と絶縁配線
基板100の上の銅箔層3の所定部位とが当接した状態
で、それらの当接する部材の間を例えば局部ハンダ付け
装置を用いることによって接合する。互いに接合される
先端部と金属箔3との位置関係は、絶縁配線基板100
を開口部30へ挿入することで必然的に定まるので、そ
れらの位置合わせを特別に行う必要がない。Next, the insulated wiring substrate 100 is attached to the frame 102.
Is inserted from the bottom side into the opening 30. With the bottom surface of the tip portion of the terminal 14a protruding inward of the opening 30 and a predetermined portion of the copper foil layer 3 on the insulated wiring board 100 in contact with each other, for example, a local solder is provided between the contacting members. Bonding is performed by using an attachment device. The positional relationship between the tip portions and the metal foil 3 that are joined to each other is determined by the insulating wiring board 100.
Need not be specially aligned because they are inevitably determined by the insertion into the opening 30.
【0123】さらに、電力用半導体素子5と絶縁配線基
板100の上に形成された銅箔層3との間、端子14b
と制御回路基板101の上に形成された配線10の所定
部位との間等を、アルミワイヤ6でワイヤボンディング
する。最後に、枠体102と絶縁配線基板100とで囲
まれる内部を封止樹脂18で封止することによって装置
が完成する。封止樹脂18には、好ましくはエポキシ樹
脂が用いられる。Furthermore, between the power semiconductor element 5 and the copper foil layer 3 formed on the insulating wiring board 100, the terminal 14b is provided.
The aluminum wire 6 is wire-bonded between the wiring 10 and a predetermined portion of the wiring 10 formed on the control circuit board 101. Finally, the inside surrounded by the frame body 102 and the insulating wiring substrate 100 is sealed with the sealing resin 18, whereby the device is completed. An epoxy resin is preferably used for the sealing resin 18.
【0124】このとき、絶縁配線基板100と枠体10
2との間に間隙を設けることが好ましい。こうすること
によって、封止樹脂18が絶縁配線基板100と枠体1
02の間の間隙にまで容易に浸潤し、この間隙が封止樹
脂18によって確実に充填されるので、装置の外部から
内部への水分等の進入を防止することができる。また同
時に、枠体102と電力用半導体素子5などの発熱によ
って温度が上昇する絶縁配線基板100との間に熱応力
が発生することが防止されるので、熱応力に起因するそ
れらの接続部の破損事故が防止されるという利点も得ら
れる。すなわち、二重の意味で装置の信頼性が向上す
る。At this time, the insulated wiring substrate 100 and the frame 10
It is preferable to provide a gap between the two. As a result, the sealing resin 18 and the insulating wiring board 100 and the frame 1
The gap between the two is easily infiltrated, and this gap is surely filled with the sealing resin 18, so that it is possible to prevent the entry of moisture or the like from the outside to the inside of the device. At the same time, thermal stress is prevented from being generated between the frame body 102 and the insulating wiring substrate 100 whose temperature rises due to heat generation of the power semiconductor element 5 and the like, so that a connection portion of those connecting portions due to the thermal stress is prevented. There is also an advantage that damage accidents are prevented. That is, the reliability of the device is improved in a double sense.
【0125】なお、間隙の大きさは、封止樹脂18が確
実に充填されるとともに、熱応力の発生を抑える効果を
得る上で、200μm程度以上とすることが望ましい。The size of the gap is preferably about 200 μm or more in order to surely fill the sealing resin 18 and to suppress the generation of thermal stress.
【0126】<第3実施例>第1実施例および第2実施
例では、絶縁配線基板100と制御回路基板101と
が、横に並列に配置されたが、それらを互いにある角度
をもって配置することによって、装置の高密度化を図る
ことが可能となる。ここでは、その一例について説明す
る。<Third Embodiment> In the first and second embodiments, the insulating wiring board 100 and the control circuit board 101 are arranged side by side in parallel, but they should be arranged at an angle to each other. This makes it possible to increase the density of the device. Here, an example thereof will be described.
【0127】図5はこの実施例の半導体パワーモジュー
ルの正面断面図である。この装置では、制御回路基板1
01が枠体102の側壁部の内側表面に取り付けられて
いる点が、第1実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。制御回路基板101は、接着剤7で側壁部の内側に
固着されている。すなわち、絶縁配線基板100と制御
回路基板101は、直角の角度をもって互いに配置され
ている。FIG. 5 is a front sectional view of the semiconductor power module of this embodiment. In this device, the control circuit board 1
01 is attached to the inner surface of the side wall of the frame 102, which is characteristically different from the device of the first embodiment. The control circuit board 101 is fixed to the inside of the side wall with an adhesive 7. That is, the insulated wiring board 100 and the control circuit board 101 are arranged at a right angle.
【0128】このように、枠体102の側壁が有効利用
されるので、枠体102の底面部が縮小される。すなわ
ち、装置の寸法上最も重要な装置の底面部の寸法が縮小
され、その結果、取扱いの容易な小型の装置が実現す
る。As described above, since the side wall of the frame body 102 is effectively used, the bottom surface portion of the frame body 102 is reduced. That is, the size of the bottom portion of the device, which is the most important factor in terms of the device size, is reduced, and as a result, a small device that is easy to handle is realized.
【0129】図6は、制御回路基板101とその周辺部
を拡大して示す斜視断面図である。図6に示すように、
端子14bの水平部の先端部14cは直立するように折
曲げられている。そうして、制御回路基板101は、こ
の直立する先端部14cと枠体102の側壁との間に挟
み込まれるように取り付けられている。しかも、制御回
路基板101が備える配線10の所定の部位と先端部1
4cとが当接するように、制御回路基板101の位置決
めがなされている。FIG. 6 is an enlarged perspective sectional view showing the control circuit board 101 and its peripheral portion. As shown in FIG.
The tip portion 14c of the horizontal portion of the terminal 14b is bent so as to stand upright. Then, the control circuit board 101 is attached so as to be sandwiched between the upright end portion 14c and the side wall of the frame body 102. Moreover, the predetermined portion of the wiring 10 included in the control circuit board 101 and the tip portion 1
The control circuit board 101 is positioned such that the control circuit board 101 abuts with 4c.
【0130】配線10の所定の部位と先端部14cと
は、ハンダ付けによって確実に電気的に接続されてい
る。このハンダ付けを行うには、制御回路基板101が
固定される前に、配線10の所定の部位と先端部14c
とに、それぞれ予備ハンダを塗布しておくとよい。そう
することによって、容易かつ確実にハンダ付けが行われ
る。このように、制御回路基板101が直立しているた
めにボンディングワイヤ6の使用が容易でない配線10
と端子14bとの間の電気的接続が、ハンダ付けによっ
て、直接に容易に行われる。The predetermined portion of the wiring 10 and the tip portion 14c are securely electrically connected by soldering. In order to perform this soldering, before the control circuit board 101 is fixed, a predetermined portion of the wiring 10 and the tip portion 14c are formed.
It is advisable to apply preliminary solder to each of these. By doing so, soldering is performed easily and surely. As described above, since the control circuit board 101 is upright, it is not easy to use the bonding wire 6 for the wiring 10.
The electrical connection between the terminal and the terminal 14b is directly and easily made by soldering.
【0131】この実施例では、制御回路基板101が直
立する例を示したが、側壁部の内側表面が斜め上方を向
くように底面部に対して傾斜した枠体102を用い、制
御回路基板101を側壁部の内側表面に固着することに
よって、制御回路基板101を絶縁配線基板100に対
して斜めに傾斜するように配置してもよい。この場合に
も、傾斜の度合いに応じて、装置の底面部の寸法が縮小
される。In this embodiment, an example in which the control circuit board 101 is upright is shown. However, the control circuit board 101 is used by using the frame body 102 inclined with respect to the bottom surface so that the inner surface of the side wall portion is directed obliquely upward. The control circuit board 101 may be arranged so as to be obliquely inclined with respect to the insulating wiring board 100 by fixing the control circuit board 101 to the inner surface of the side wall portion. Also in this case, the size of the bottom portion of the device is reduced according to the degree of inclination.
【0132】<第4実施例>つぎに、絶縁配線基板10
0と制御回路基板101とが互いにある角度をもって配
置された半導体パワーモジュールのもう一つの例につい
て説明する。図7は、この装置例における制御回路基板
とその周辺部分を拡大して示す斜視断面図である。ま
た、図8は、図7におけるB−B切断線に沿った断面図
である。この装置では、制御回路基板101として、い
わゆるフレキシブル基板34が用いられている。<Fourth Embodiment> Next, the insulated wiring board 10
Another example of the semiconductor power module in which 0 and the control circuit board 101 are arranged at an angle to each other will be described. FIG. 7 is an enlarged perspective sectional view showing a control circuit board and its peripheral portion in this device example. 8 is a sectional view taken along the line BB in FIG. In this device, a so-called flexible board 34 is used as the control circuit board 101.
【0133】フレキシブル基板34は、代表的には0.1m
m程度の厚さのポリイミドなどの機械的強度の高い樹脂
で構成される基板本体32の片面ないし両面に、代表的
には0.05mm程度の厚さの導電性の金属箔33を付着させ
た構造の基板である。金属箔33が基板本体32の内部
の層にも形成された、多層基板の形態を有するものも周
知である。金属箔33は、通常の回路基板と同様に、目
的に応じてパターニングした上で使用に供される。フレ
キシブル基板34は、その厚さが小さいために、柔軟に
折曲げて使用可能である点、すなわち可とう性を有する
点が最も重要な特徴となっている。The flexible substrate 34 is typically 0.1 m
A structure in which a conductive metal foil 33 having a thickness of typically about 0.05 mm is attached to one or both sides of a substrate body 32 made of a resin having a high mechanical strength such as polyimide having a thickness of about m. It is the substrate of. It is also well known that the metal foil 33 is formed on a layer inside the substrate body 32 and has a form of a multilayer substrate. The metal foil 33 is subjected to patterning according to the purpose and then provided for use in the same manner as an ordinary circuit board. Since the flexible substrate 34 is thin, its most important feature is that it can be flexibly bent and used, that is, it has flexibility.
【0134】図7および図8に示すように、制御回路基
板101としてのフレキシブル基板34の主要部が、枠
体102の内側の側壁に沿って接着剤7で貼着されてい
る。さらに、フレキシブル基板34の下端部は、枠体1
02の底面部の上面に沿うように折曲げられている。そ
して、この下端部の貼着面に形成される金属箔33の所
定の部位と端子14bとが互いに重なっており、それら
の間がハンダ付けによって電気的に接続されている。As shown in FIGS. 7 and 8, the main part of the flexible board 34 as the control circuit board 101 is adhered with the adhesive 7 along the inner side wall of the frame body 102. Further, the lower end portion of the flexible substrate 34 has the frame 1
02 is bent along the upper surface of the bottom surface. Then, a predetermined portion of the metal foil 33 formed on the sticking surface of the lower end portion and the terminal 14b overlap each other, and they are electrically connected by soldering.
【0135】以上のように、この実施例の装置では、制
御回路基板101として可とう性を有するフレキシブル
基板34が用いられるために、端子14bの水平部の先
端部を折曲げることなく、枠体102の側壁に沿って固
定された制御回路基板101と端子14bとの電気的接
続が容易に行われる。As described above, in the apparatus of this embodiment, since the flexible board 34 having flexibility is used as the control circuit board 101, the frame body can be formed without bending the tip of the horizontal portion of the terminal 14b. The electric connection between the control circuit board 101 fixed along the side wall of the terminal 102 and the terminal 14b is easily performed.
【0136】<第5実施例>図9は、絶縁配線基板10
0と制御回路基板101とが互いにある角度をもって配
置された半導体パワーモジュールのさらに別の例を示す
正面断面図である。この装置においても、第4実施例の
装置と同様に、制御回路基板101としてフレキシブル
基板34が用いられている。この装置では、フレキシブ
ル基板34は、枠体102の側壁に貼着された部分から
さらに上方に長く延びており、しかもこの延長部は絶縁
配線基板100の上方を覆うように水平方向に折曲げら
れている。<Fifth Embodiment> FIG. 9 shows an insulating wiring board 10.
FIG. 9 is a front cross-sectional view showing still another example of the semiconductor power module in which 0 and the control circuit board 101 are arranged at an angle with respect to each other. Also in this device, as in the device of the fourth embodiment, the flexible substrate 34 is used as the control circuit substrate 101. In this device, the flexible substrate 34 extends further upward from the portion attached to the side wall of the frame 102, and this extension is bent in the horizontal direction so as to cover the insulating wiring substrate 100 above. ing.
【0137】そして、制御回路を構成する電子部品13
は、この水平方向に延びた延長部に取り付けられてい
る。すなわち、電子部品13が絶縁配線基板100の上
方に立体的に配置されている。このため、枠体102の
側壁の高さを低くすることによって、装置のさらなる小
型化が可能となる。Then, the electronic component 13 which constitutes the control circuit
Is attached to this horizontally extending extension. That is, the electronic components 13 are three-dimensionally arranged above the insulated wiring board 100. Therefore, by reducing the height of the side wall of the frame body 102, the size of the device can be further reduced.
【0138】<第6実施例>図10は第6実施例の半導
体パワーモジュールの正面断面図である。図10に示す
ように、この装置では、枠体102が設けられず、制御
回路基板101に設けられた開口部40の側壁に、絶縁
配線基板100の外周端面が直接に接合されている。<Sixth Embodiment> FIG. 10 is a front sectional view of a semiconductor power module according to a sixth embodiment. As shown in FIG. 10, in this device, the frame body 102 is not provided, and the outer peripheral end surface of the insulated wiring board 100 is directly joined to the side wall of the opening 40 provided in the control circuit board 101.
【0139】図11は、制御回路基板101と絶縁配線
基板100の輪郭形状を示す概略平面図である。図10
は、図11におけるC−C切断線に沿った断面図であ
る。図11に示すように、制御回路基板101の中央部
には矩形の開口部40が形成されており、この開口部4
0に矩形の絶縁配線基板100が嵌め込まれている。FIG. 11 is a schematic plan view showing the contour shapes of the control circuit board 101 and the insulated wiring board 100. FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG. 11. As shown in FIG. 11, a rectangular opening 40 is formed in the central portion of the control circuit board 101.
A rectangular insulated wiring board 100 is fitted in the slot 0.
【0140】図10に戻って、開口部40に嵌合する絶
縁配線基板100の上面(電力用半導体素子5が取り付
けられる主面)と制御回路基板101の上面(電子部品
13が取り付けられる主面)とは、略同一平面となるよ
うに、双方の基板の上下方向の相対位置が定められてい
る。このため、双方の基板の上のハンダ4、12、15
a、15bを、一括的に印刷することが可能となる。す
なわち、製造工程において、双方の基板をあたかも平坦
な一つの基板であるかのように取り扱うことができる。
その結果、製造プロセスが簡素化されるという利点が得
られる。Returning to FIG. 10, the upper surface of the insulated wiring board 100 (the main surface on which the power semiconductor element 5 is mounted) and the upper surface of the control circuit board 101 (the main surface on which the electronic component 13 is mounted) fitted in the opening 40 are fitted. ), The relative positions of both substrates in the vertical direction are determined so that they are substantially in the same plane. Because of this, the solder 4, 12, 15 on both boards
It becomes possible to print a and 15b collectively. That is, in the manufacturing process, both substrates can be handled as if they were one flat substrate.
As a result, the advantage is obtained that the manufacturing process is simplified.
【0141】絶縁配線基板100の厚さは、制御回路基
板101よりも大きく設定されている。このため、絶縁
配線基板100の底面(言い替えるとアルミベース板1
の底面)は、制御回路基板101の底面よりも下方に突
出する。その結果、制御回路基板101の底面における
開口部40の周辺部と絶縁配線基板100の外周端面と
の間に角(かど)部が形成される。この角部に接着剤1
7を供給することによって、絶縁配線基板100と制御
回路基板101とが強固に固着されている。すなわち、
双方の基板が互いに直接に固定されている。このため、
この装置では、枠体102等のケースが不要である。The thickness of the insulating wiring board 100 is set larger than that of the control circuit board 101. Therefore, the bottom surface of the insulated wiring board 100 (in other words, the aluminum base plate 1
Bottom surface) of the control circuit board 101 protrudes downward. As a result, a corner portion is formed between the peripheral portion of the opening 40 on the bottom surface of the control circuit board 101 and the outer peripheral end surface of the insulated wiring board 100. Adhesive 1 on this corner
By supplying 7, the insulated wiring board 100 and the control circuit board 101 are firmly fixed to each other. That is,
Both substrates are directly fixed to each other. For this reason,
This device does not require a case such as the frame body 102.
【0142】制御回路基板101の上面の外周部には複
数の端子14a、14bが配設されている。端子14
a、14bは、制御回路基板101の上面に形成されて
いる配線10の所定の部位に、ハンダ15a、15bに
よってそれぞれハンダ付けされている。なお、図10に
は、これらの中の端子14b、ハンダ15bのみが、代
表として描かれている。A plurality of terminals 14a and 14b are provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the control circuit board 101. Terminal 14
a and 14b are soldered to predetermined portions of the wiring 10 formed on the upper surface of the control circuit board 101 by solders 15a and 15b, respectively. Note that, in FIG. 10, only the terminal 14b and the solder 15b among them are drawn as a representative.
【0143】端子14a、14bの外側先端部と絶縁配
線基板100の底面部分とのみを残して、他のすべての
部材は封止樹脂18によって封止されている。これによ
って、装置の内部が保護されている。封止樹脂18は、
制御回路基板101の底面および接着剤17をも覆うよ
うに設けられる。絶縁配線基板100は、その底面が封
止樹脂18の底面よりもさらに下方へ突出するように、
その厚さが十分な大きさに設定されている。このため、
この装置を例えば表面が平坦な通常の放熱板へ取り付け
たときに、絶縁配線基板100の底面を放熱板へ密着さ
せることが可能である。All the other members are sealed with the sealing resin 18 except for the outer ends of the terminals 14a and 14b and the bottom surface of the insulated wiring board 100. This protects the inside of the device. The sealing resin 18 is
It is provided so as to cover the bottom surface of the control circuit board 101 and the adhesive 17. The insulated wiring board 100 has a bottom surface protruding further downward than the bottom surface of the sealing resin 18,
The thickness is set to a sufficient size. For this reason,
When this device is attached to, for example, an ordinary heat dissipation plate having a flat surface, the bottom surface of the insulating wiring board 100 can be brought into close contact with the heat dissipation plate.
【0144】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。まず、制御回路基板101と絶縁配線基板100を
準備する。そうして、絶縁配線基板100を制御回路基
板101の開口部40に嵌挿し、双方の上面を略同一平
面に揃えた状態で接着剤7を用いて双方の基板を接着す
る。The manufacturing process of this device is as follows. First, the control circuit board 101 and the insulated wiring board 100 are prepared. Then, the insulated wiring board 100 is fitted into the opening 40 of the control circuit board 101, and both boards are adhered by using the adhesive 7 in a state where the upper surfaces of both are aligned in substantially the same plane.
【0145】つぎに、ハンダ4、12、15a、15b
を、それぞれ所定の部位に一括的に印刷する。その後、
電力用半導体素子5、電子部品13、および端子14
a、14bを、ハンダが印刷によって塗布された所定の
部位に載置する。そうして、昇温と後続する冷却とを行
うことによって、電力用半導体素子5、電子部品13、
および端子14a、14bを、ハンダ4、12、15
a、15bによって所定の部位に固着する。Next, the solders 4, 12, 15a, 15b
Are collectively printed on predetermined regions. afterwards,
Power semiconductor element 5, electronic component 13, and terminal 14
The a and 14b are placed on a predetermined portion where solder is applied by printing. Then, by performing the temperature rise and the subsequent cooling, the power semiconductor element 5, the electronic component 13,
And terminals 14a, 14b to solder 4, 12, 15
It is fixed to a predetermined part by a and 15b.
【0146】つぎに、電力用半導体素子5と金属箔3と
の間、金属箔3と配線10との間等を、アルミワイヤ6
でワイヤボンディングする。最後に、封止樹脂18で装
置の内部を封止することによって装置が完成する。この
装置においても、封止樹脂18には、電気絶縁性に加え
て耐熱性、機械的強度、封止の容易さ等に優れるエポキ
シ樹脂が適している。Next, the aluminum wire 6 is provided between the power semiconductor element 5 and the metal foil 3, between the metal foil 3 and the wiring 10, and the like.
Wire bonding with. Finally, the device is completed by sealing the inside of the device with the sealing resin 18. Also in this device, an epoxy resin that is excellent in heat resistance, mechanical strength, ease of sealing, and the like in addition to electrical insulation is suitable for the sealing resin 18.
【0147】<第7実施例>図12は第7実施例の半導
体パワーモジュールの断面図である。また、図13は、
この実施例の装置の制御回路基板101の斜視断面図で
ある。図12および図13に示すように、この装置で
は、配線10および端子14a、14bが制御回路基板
本体9の上面に埋め込まれている点が、第6実施例の装
置とは特徴的に異なっている。すなわち、この装置で
は、制御回路基板101としてインサート基板103が
用いられている。なお、図12および図13では、端子
14a、14bを代表して、端子14bのみが描かれて
いるが、端子14aも同様に制御回路基板本体9の上面
に埋め込まれている。<Seventh Embodiment> FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor power module according to a seventh embodiment. FIG.
It is a perspective sectional view of a control circuit board 101 of the device of this embodiment. As shown in FIGS. 12 and 13, this device is characteristically different from the device of the sixth embodiment in that the wiring 10 and the terminals 14a and 14b are embedded in the upper surface of the control circuit board body 9. There is. That is, in this apparatus, the insert board 103 is used as the control circuit board 101. 12 and 13, only the terminal 14b is shown as a representative of the terminals 14a and 14b, but the terminal 14a is also embedded in the upper surface of the control circuit board body 9.
【0148】このように、端子14a、14bが制御回
路基板本体9と一体的に成型されたインサート基板10
3が用いられるために、端子14a、14bを配線10
の上にハンダ付けする必要がない。また、端子14a、
14bおよび配線10は、いずれもその上面が制御回路
基板本体9の上面と同一平面となるように、制御回路基
板本体9に埋設されている。このため、電子部品13を
配線10の上だけでなく、端子14a、14bの上にも
直接に固着することが可能である。すなわち、端子14
a、14bは、あたかも配線10の一部であるかのよう
に取り扱うことができる。As described above, the insert board 10 in which the terminals 14a and 14b are integrally molded with the control circuit board body 9 is formed.
3 is used, the terminals 14a and 14b are connected to the wiring 10
No need to solder on. In addition, the terminal 14a,
Both 14b and the wiring 10 are embedded in the control circuit board body 9 such that the upper surfaces thereof are flush with the upper surface of the control circuit board body 9. Therefore, it is possible to fix the electronic component 13 not only on the wiring 10 but also directly on the terminals 14a and 14b. That is, the terminal 14
The a and 14b can be handled as if they were a part of the wiring 10.
【0149】以上のように、この装置では製造工程が簡
略化され、その結果、製造コストも節減される。As described above, in this device, the manufacturing process is simplified, and as a result, the manufacturing cost is also reduced.
【0150】<第8実施例>図14は、第8実施例の半
導体パワーモジュールの正面断面図である。この装置で
は、端子14aの先端部が開口部40の端縁から内側に
突出しており、その先端部の底面が、絶縁配線基板10
0の上面の金属箔3の所定部位に直接にハンダ付け、ろ
う付け、あるいは溶接されることによって、インサート
基板103と絶縁配線基板100とが互いに固定されて
いる点が、第7実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。<Eighth Embodiment> FIG. 14 is a front sectional view of a semiconductor power module according to an eighth embodiment. In this device, the tip of the terminal 14a projects inward from the edge of the opening 40, and the bottom surface of the tip of the terminal 14a is insulated wiring board 10.
The device of the seventh embodiment is that the insert substrate 103 and the insulating wiring substrate 100 are fixed to each other by directly soldering, brazing, or welding to a predetermined portion of the metal foil 3 on the upper surface of 0. Is characteristically different from.
【0151】したがって、ボンディングワイヤ6を用い
て接続する方法に比べて、はるかに容易かつ短時間で金
属箔3が端子14aに電気的に接続される。しかも、端
子14aの先端部と金属箔3とのハンダ付け等を行うこ
とで、電気的接続が実現すると同時に、絶縁配線基板1
00がインサート基板103に固定的に支持される。こ
のため、接着剤17を用いて長時間をかけて絶縁配線基
板100とインサート基板103とを接着する必要がな
くなる。すなわち、二重の意味で、製造工程の省力化お
よび省時間化が得られる。Therefore, the metal foil 3 is electrically connected to the terminal 14a much easier and in a shorter time than the method of connecting using the bonding wire 6. Moreover, by electrically connecting the tip of the terminal 14a and the metal foil 3 to each other, electrical connection is realized, and at the same time, the insulated wiring board 1
00 is fixedly supported by the insert substrate 103. Therefore, it is not necessary to bond the insulating wiring substrate 100 and the insert substrate 103 with each other using the adhesive 17 for a long time. That is, in a double sense, labor saving and time saving of the manufacturing process can be obtained.
【0152】端子14aと金属箔3との間の固着には、
電子部品13および電力用半導体素子5を固着するため
に用いられるハンダよりも融点の高いハンダ、あるいは
ハンダよりも融点の高いロウ材が用いられる。あるい
は、溶接によって固着してもよい。そうすることによっ
て、一体化された絶縁配線基板100とインサート基板
103との上に、ハンダを一括印刷して電力用半導体素
子5および電子部品13を同時に固着することが可能と
なる。すなわち、製造工程の簡略化を図ることができ
る。For fixing between the terminal 14a and the metal foil 3,
Solder having a higher melting point than the solder used for fixing the electronic component 13 and the power semiconductor element 5 or a brazing material having a higher melting point than the solder is used. Alternatively, they may be fixed by welding. By doing so, it becomes possible to collectively print the solder on the integrated insulating wiring board 100 and the insert board 103 to fix the power semiconductor element 5 and the electronic component 13 at the same time. That is, the manufacturing process can be simplified.
【0153】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。まず、配線10とともに端子14a、14bが一体
的に成型されたインサート基板10、および、金属箔3
がパターニングされた絶縁配線基板100を準備する。The manufacturing process of this device is as follows. First, the insert board 10 in which the terminals 14a and 14b are integrally molded together with the wiring 10, and the metal foil 3
The insulated wiring substrate 100 patterned is prepared.
【0154】つぎに、絶縁配線基板100をインサート
基板103の開口部40の中へ底面側から挿入する。開
口部40の内側へと突出する端子14aの先端部の底面
と絶縁配線基板100の上の銅箔層3の所定部位とが当
接した状態で、それらの当接する部材の間を、例えばレ
ーザ溶接を用いて固着する。その結果、金属箔3と端子
14aとの間の電気的接続と、双方の基板の間の固定と
が同時に実現する。互いに接合される端子14aの先端
部と金属箔3との位置関係は、絶縁配線基板100を開
口部40へ挿入することで必然的に定まるので、それら
の位置合わせを特別に行う必要がない。Next, the insulated wiring board 100 is inserted into the opening 40 of the insert board 103 from the bottom side. In a state where the bottom surface of the tip of the terminal 14a protruding inward of the opening 40 and a predetermined portion of the copper foil layer 3 on the insulated wiring board 100 are in contact with each other, for example, a laser is used between the contacting members. Stick using welding. As a result, electrical connection between the metal foil 3 and the terminal 14a and fixing between both substrates are realized at the same time. The positional relationship between the tip ends of the terminals 14a and the metal foil 3 to be joined to each other is inevitably determined by inserting the insulating wiring board 100 into the opening 40, and therefore it is not necessary to perform special alignment between them.
【0155】つぎに、ハンダ4、12を、それぞれ所定
の部位に一括的に印刷する。その後、電力用半導体素子
5および電子部品13を、ハンダが印刷によって塗布さ
れた所定の部位に載置する。そうして、昇温と後続する
冷却とを行うことによって、これらの電力用半導体素子
5、電子部品13を、ハンダ4、12によって所定の部
位に固着する。Next, the solders 4 and 12 are collectively printed on predetermined portions. After that, the power semiconductor element 5 and the electronic component 13 are placed on a predetermined portion where solder is applied by printing. Then, the power semiconductor element 5 and the electronic component 13 are fixed to a predetermined portion by the solders 4 and 12 by performing the temperature rise and the subsequent cooling.
【0156】つぎに、電力用半導体素子5と銅箔層3と
の間、および金属箔3と配線10の間を、アルミワイヤ
6でワイヤボンディングする。最後に、封止樹脂18で
装置の内部を封止することによって装置が完成する。Next, aluminum wires 6 are wire-bonded between the power semiconductor element 5 and the copper foil layer 3 and between the metal foil 3 and the wiring 10. Finally, the device is completed by sealing the inside of the device with the sealing resin 18.
【0157】なお、絶縁配線基板100と枠体102と
の間には、間隙を設けることが好ましい。こうすること
によって、封止樹脂18が絶縁配線基板100とインサ
ート基板103の間の間隙にまで容易に浸潤し、この間
隙が封止樹脂18によって確実に充填されるので、装置
の外部から内部への水分等の進入を防止することができ
る。また同時に、インサート基板103と電力用半導体
素子5などの発熱によって温度が上昇する絶縁配線基板
100との間に熱応力が発生することが防止されるの
で、熱応力に起因するそれらの接続部の破損事故が防止
されるという利点も得られる。すなわち、二重の意味で
装置の信頼性が向上する。A gap is preferably provided between the insulated wiring board 100 and the frame body 102. By doing so, the sealing resin 18 easily infiltrates into the gap between the insulated wiring substrate 100 and the insert substrate 103, and this gap is surely filled with the sealing resin 18, so that from the outside of the device to the inside. It is possible to prevent the entry of moisture and the like. At the same time, thermal stress is prevented from being generated between the insert substrate 103 and the insulating wiring substrate 100 whose temperature rises due to heat generation of the power semiconductor element 5 and the like, so that the connection portion of those connecting portions due to the thermal stress is prevented. There is also an advantage that damage accidents are prevented. That is, the reliability of the device is improved in a double sense.
【0158】なお、間隙の大きさは、封止樹脂18が確
実に充填されるとともに、熱応力の発生を抑える効果を
得る上で、200μm程度以上とすることが望ましい。The size of the gap is preferably about 200 μm or more in order to surely fill the sealing resin 18 and to suppress the generation of thermal stress.
【0159】<第9実施例>図15は、第9実施例の半
導体パワーモジュールの正面断面図である。図15に示
すように、この装置は、アルミニウム等の熱良導性の金
属で構成された金属基材104を備えている。<Ninth Embodiment> FIG. 15 is a front sectional view of a semiconductor power module according to a ninth embodiment. As shown in FIG. 15, this apparatus includes a metal base material 104 made of a metal having good thermal conductivity such as aluminum.
【0160】図16は、絶縁配線基板100と金属基材
104の輪郭形状を示す概略平面図である。図16に示
すように、金属基材104の中央部には矩形の開口部5
0が形成されており、この開口部50に矩形の絶縁配線
基板100が嵌め込まれている。上述した図15は、図
16におけるD−D切断線に沿った断面図である。FIG. 16 is a schematic plan view showing the contour shapes of the insulated wiring board 100 and the metal base material 104. As shown in FIG. 16, a rectangular opening 5 is formed in the center of the metal base 104.
0 is formed, and the rectangular insulating wiring board 100 is fitted in the opening 50. FIG. 15 described above is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 16.
【0161】図15に戻って、開口部50に嵌挿された
アルミベース板1の外周端面が、接着剤で開口部50の
側壁(内周端面)に接着されることによって、絶縁配線
基板100と金属基材104とが互いに固定されてい
る。このため、アルミベース板1と金属基材104と
は、接着剤を介して互いに結合している。金属基材10
4の上には、制御回路基板101が設置されている。制
御回路基板101は接着剤7で金属基材104の上に固
着されている。Returning to FIG. 15, the outer peripheral end surface of the aluminum base plate 1 fitted in the opening 50 is adhered to the side wall (inner peripheral end surface) of the opening 50 with an adhesive, whereby the insulating wiring board 100 is formed. And the metal base material 104 are fixed to each other. Therefore, the aluminum base plate 1 and the metal base material 104 are bonded to each other via an adhesive. Metal substrate 10
A control circuit board 101 is installed on the board 4. The control circuit board 101 is fixed onto the metal base material 104 with the adhesive 7.
【0162】制御回路基板101の上面の外周部には複
数の端子14a、14bが配設されている。端子14
a、14bは、制御回路基板101の上面に形成されて
いる配線10の所定の部位に、ハンダ15a、15bに
よってそれぞれハンダ付けされている。図15には、こ
れらの中の端子14b、ハンダ15bのみが、代表とし
て描かれている。端子14a、14bの外側先端部、絶
縁配線基板100の底面部分、および、金属基材104
の底面部分のみを残して、他のすべての部材は封止樹脂
18によって封止されている。これによって、装置の内
部が保護されている。A plurality of terminals 14a and 14b are provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the control circuit board 101. Terminal 14
a and 14b are soldered to predetermined portions of the wiring 10 formed on the upper surface of the control circuit board 101 by solders 15a and 15b, respectively. In FIG. 15, only the terminal 14b and the solder 15b among these are drawn as a representative. The outer end portions of the terminals 14a and 14b, the bottom surface portion of the insulated wiring board 100, and the metal base material 104.
All other members are sealed by the sealing resin 18 except for the bottom surface of the. This protects the inside of the device.
【0163】絶縁配線基板100の上の金属箔3の所定
の部位には電力用半導体素子5が固着されている。電力
用半導体素子5は、ボンディングワイヤ6によって他の
配線部材と電気的に接続されるが、この装置では、電力
用半導体素子5がボンディングワイヤ6を通じて接続さ
れる配線部材は制御回路基板101の上の配線10に限
られる。すなわち、電力用半導体素子5はボンディング
ワイヤ6を介して配線10に直接に接続され、ボンディ
ングワイヤ6と配線10との間に金属箔3を介さない。
このため、金属箔3の面積は、電力用半導体素子5を固
着するのに必要な大きさに限られる。その結果、絶縁配
線基板100の面積が最小限に抑えられる。すなわち、
高価な絶縁配線基板100を最大限に節減することがで
きる。The power semiconductor element 5 is fixed to a predetermined portion of the metal foil 3 on the insulated wiring board 100. The power semiconductor element 5 is electrically connected to another wiring member by the bonding wire 6. In this device, the wiring member to which the power semiconductor element 5 is connected through the bonding wire 6 is provided on the control circuit board 101. It is limited to the wiring 10. That is, the power semiconductor element 5 is directly connected to the wiring 10 via the bonding wire 6, and the metal foil 3 is not interposed between the bonding wire 6 and the wiring 10.
Therefore, the area of the metal foil 3 is limited to the size required for fixing the power semiconductor element 5. As a result, the area of the insulated wiring board 100 is minimized. That is,
The expensive insulated wiring board 100 can be saved to the maximum extent.
【0164】絶縁配線基板100の面積が少なくなって
も、絶縁配線基板100のアルミベース板1と金属基材
104とは互いに固着されているために、電力用半導体
素子5からアルミベース板1へと伝わった熱が金属基材
104へとさらに伝わるので、放熱効率の低下を招かな
い。Even if the area of the insulated wiring board 100 is reduced, the aluminum base plate 1 of the insulated wiring board 100 and the metal base material 104 are fixed to each other. Since the heat transmitted to the metal base material 104 is further transmitted to the metal base material 104, the heat radiation efficiency is not lowered.
【0165】また、好ましくは、図15に示すように、
絶縁配線基板100の底面と金属基材104の底面とが
同一平面上に並ぶように、双方の上下方向の相対位置が
定められる。そうすることで、金属基材104はアルミ
ベース板1とともに、表面が平坦な外部の放熱板等へ密
着可能となるので、電力用半導体素子5からアルミベー
ス板1へと伝わった熱が、金属基材104をも通じて放
熱板等へ放散される。その結果、放熱の効率がさらに高
まる。Further, preferably, as shown in FIG.
The relative positions in the vertical direction of the insulating wiring board 100 and the bottom surface of the metallic base material 104 are determined so that the bottom surface of the insulating wiring board 100 and the bottom surface of the metal base material 104 are aligned on the same plane. By doing so, the metal base material 104 can be adhered to the aluminum base plate 1 and an external heat dissipation plate or the like having a flat surface, so that the heat transferred from the power semiconductor element 5 to the aluminum base plate 1 can be prevented from being transferred to the metal base plate 1. It is also diffused through the base material 104 to a heat dissipation plate or the like. As a result, the efficiency of heat dissipation is further enhanced.
【0166】絶縁配線基板100の上面と制御回路基板
101の上面とは、略同一平面となるように、絶縁配線
基板100、金属基材104、および制御回路基板10
1の厚さが最適化されている。例えば、絶縁配線基板1
00の底面と金属基材104の底面とを同一平面上に揃
えるときには、絶縁配線基板100の厚さは、金属基材
104の厚さと制御回路基板101の厚さの和に略一致
するように設定されている。The insulating wiring board 100, the metal base 104, and the control circuit board 10 are arranged such that the upper surface of the insulating wiring board 100 and the upper surface of the control circuit board 101 are substantially flush with each other.
A thickness of 1 has been optimized. For example, insulated wiring board 1
When the bottom surface of 00 and the bottom surface of the metal base material 104 are aligned on the same plane, the thickness of the insulated wiring board 100 is set to be substantially equal to the sum of the thickness of the metal base material 104 and the thickness of the control circuit board 101. It is set.
【0167】そうすることによって、絶縁配線基板10
0と制御回路基板101とを金属基材104に固定した
後に、双方の基板の上の所定の部位に、ハンダ4、1
2、15a、15bを、一括的に印刷することが可能と
なる。すなわち、製造プロセスが簡素化されるという利
点が得られる。By doing so, the insulated wiring board 10
0 and the control circuit board 101 are fixed to the metal base material 104, solder 4 and 1 are attached to predetermined parts on both boards.
It is possible to print 2, 15a and 15b collectively. That is, there is an advantage that the manufacturing process is simplified.
【0168】また、この実施例の装置では、絶縁配線基
板100と制御回路基板101とが金属基材104を通
じて結合するので、機械的強度が高いという利点があ
る。さらに、金属基材104は、単に開口部を有する平
板形状をなしており、その構造は単純である。すなわ
ち、金属基材104は、図29の従来装置におけるケー
ス16に比べて、製造が容易で、しかも製造コストが低
廉である。しかも、上述したように、金属基材104を
用いることによって、高価な絶縁配線基板100が節減
されるので、製造コストはさらに低廉となる。Further, in the device of this embodiment, since the insulating wiring substrate 100 and the control circuit substrate 101 are bonded through the metal base material 104, there is an advantage that the mechanical strength is high. Further, the metal base material 104 has a simple flat plate shape having an opening, and its structure is simple. That is, the metal substrate 104 is easier to manufacture and the manufacturing cost is lower than that of the case 16 in the conventional device shown in FIG. Moreover, as described above, since the expensive insulating wiring board 100 is saved by using the metal base material 104, the manufacturing cost is further reduced.
【0169】<第10実施例>図17は、第10実施例
の半導体パワーモジュールの正面断面図である。図17
に示すように、この装置は、アルミニウム等の熱良導性
の金属で構成された金属基材105を備えている。そう
して、この金属基材105の上に、絶縁配線基板100
と制御回路基板101とが設置されている。<Tenth Embodiment> FIG. 17 is a front sectional view of a semiconductor power module according to a tenth embodiment. FIG.
As shown in FIG. 3, this apparatus includes a metal base material 105 made of a metal having good thermal conductivity such as aluminum. Then, the insulating wiring board 100 is provided on the metal base 105.
And a control circuit board 101 are installed.
【0170】図18は、絶縁配線基板100と制御回路
基板101の輪郭形状を示す概略平面図である。図18
に示すように、矩形の金属基材105の上に、矩形の絶
縁配線基板100と同じく矩形の制御回路基板101と
が、互いに隣接するように横に並べられている。上述し
た図17は、図17におけるE−E切断線に沿った断面
図である。FIG. 18 is a schematic plan view showing the contour shapes of the insulated wiring board 100 and the control circuit board 101. FIG.
As shown in FIG. 4, a rectangular insulating wiring board 100 and a rectangular control circuit board 101 are arranged side by side on a rectangular metal base material 105 so as to be adjacent to each other. FIG. 17 described above is a sectional view taken along the line EE in FIG.
【0171】図17に戻って、絶縁配線基板100の底
面と金属基材105の上面とが、接着剤19で接着され
ることによって、絶縁配線基板100は金属基材105
の上に固定されている。また、制御回路基板101の底
面と金属基材105の上面とが、接着剤7で接着される
ことによって、制御回路基板101は金属基材105の
上に固定されている。これらの接着剤の中で、少なくと
も接着剤19には、耐熱性に優れるとともに熱伝導性の
高い材料が選ばれる。Returning to FIG. 17, the insulating wiring board 100 is adhered to the bottom surface of the insulating wiring board 100 and the upper surface of the metal base material 105 with the adhesive 19, so that the insulating wiring board 100 is connected to the metal base material 105.
Fixed on top of. The control circuit board 101 is fixed on the metal base material 105 by bonding the bottom surface of the control circuit board 101 and the top surface of the metal base material 105 with the adhesive 7. Among these adhesives, a material having excellent heat resistance and high thermal conductivity is selected for at least the adhesive 19.
【0172】絶縁配線基板100の上面の制御回路基板
101と隣接する部分を除く外周部には、端子14aが
配設されている。端子14aは、絶縁配線基板100の
上面に形成されている金属箔3の所定の部位に、ハンダ
15aによってハンダ付けされている。同様に、制御回
路基板101の上面の絶縁配線基板100と隣接する部
分を除く外周部には、端子14bが配設されている。端
子14bは、制御回路基板101の上面に形成されてい
る配線10の所定の部位に、ハンダ15bによってハン
ダ付けされている。Terminals 14a are provided on the outer peripheral portion of the upper surface of the insulating wiring board 100 except the portion adjacent to the control circuit board 101. The terminal 14a is soldered to a predetermined portion of the metal foil 3 formed on the upper surface of the insulated wiring board 100 by the solder 15a. Similarly, terminals 14b are arranged on the outer peripheral portion of the upper surface of the control circuit board 101 except the portion adjacent to the insulated wiring board 100. The terminal 14b is soldered to a predetermined portion of the wiring 10 formed on the upper surface of the control circuit board 101 by the solder 15b.
【0173】端子14a、14bの外側先端部、およ
び、金属基材105の底面部分のみを残して、他のすべ
ての部材は封止樹脂18によって封止されている。これ
によって、装置の内部が保護されている。All the other members are sealed with the sealing resin 18 except for the outer tips of the terminals 14a and 14b and the bottom surface of the metal base 105. This protects the inside of the device.
【0174】絶縁配線基板100の上の金属箔3の所定
の部位には、電力用半導体素子5がハンダ4によって固
着されている。電力用半導体素子5は、ボンディングワ
イヤ6によって金属箔3と電気的に接続されている。ま
た、絶縁配線基板100の上の金属箔3の所定の部位
と、制御回路基板101の上の配線10の所定の部位と
の間も、ボンディングワイヤ6によって電気的に接続さ
れている。また、配線10の所定の部位には、電子部品
13がハンダ12によって固着されている。A power semiconductor element 5 is fixed by solder 4 to a predetermined portion of the metal foil 3 on the insulating wiring board 100. The power semiconductor element 5 is electrically connected to the metal foil 3 by a bonding wire 6. Further, a predetermined portion of the metal foil 3 on the insulating wiring board 100 and a predetermined portion of the wiring 10 on the control circuit board 101 are also electrically connected by the bonding wire 6. Further, an electronic component 13 is fixed to a predetermined portion of the wiring 10 by a solder 12.
【0175】絶縁配線基板100の上面と制御回路基板
101の上面とは、略同一平面となるように、絶縁配線
基板100、および制御回路基板101の厚さが調整さ
れている。そうすることによって、絶縁配線基板100
と制御回路基板101とを金属基材105に固定した後
に、双方の基板の上の所定の部位に、ハンダ4、12、
15a、15bを、一括的に印刷することが可能とな
る。その結果、製造プロセスが簡素化されるという利点
が得られる。The thicknesses of the insulated wiring board 100 and the control circuit board 101 are adjusted so that the upper surface of the insulated wiring board 100 and the upper surface of the control circuit board 101 are substantially flush with each other. By doing so, the insulated wiring board 100
After fixing the control circuit board 101 and the control circuit board 101 to the metal substrate 105, solder 4, 12,
It becomes possible to print 15a and 15b collectively. As a result, the advantage is obtained that the manufacturing process is simplified.
【0176】絶縁配線基板100の底面すなわちアルミ
ベース板1の底面は、金属基材105に固着されている
ので、電力用半導体素子5で発生した熱は、アルミベー
ス板1から、それよりも広い金属基材105へと伝わ
り、外部の放熱板等へと放散される。このため、良好な
放熱効率が得られるという利点がある。また、接着剤1
9が用いられるために、アルミベース板1から金属基材
105への熱の伝導を妨げることなく、絶縁配線基板1
00を金属基材105の上へ容易に固定することができ
る。また、接着剤19は耐熱性であるために、熱による
特性の劣化の恐れがない。Since the bottom surface of the insulating wiring board 100, that is, the bottom surface of the aluminum base plate 1 is fixed to the metal base material 105, the heat generated in the power semiconductor element 5 is wider than that from the aluminum base plate 1. It is transmitted to the metal base material 105 and is radiated to an external heat dissipation plate or the like. Therefore, there is an advantage that good heat dissipation efficiency can be obtained. Also, the adhesive 1
9 is used, the insulated wiring board 1 does not interfere with heat conduction from the aluminum base plate 1 to the metal base 105.
00 can be easily fixed on the metal substrate 105. Further, since the adhesive 19 has heat resistance, there is no fear of deterioration of the characteristics due to heat.
【0177】また、絶縁配線基板100と制御回路基板
101とが金属基材105を通じて結合するので、機械
的強度が高いという利点がある。さらに、金属基材10
5は、単なる平板形状の金属板であり、その構造はきわ
めて単純である。すなわち、金属基材105は、図29
の従来装置におけるケース16に比べて、製造が容易
で、しかも製造コストが低廉である。すなわち、低廉な
コストで高い機械的強度と良好な放熱効率とが得られる
という利点がある。Further, since the insulating wiring board 100 and the control circuit board 101 are coupled through the metal base material 105, there is an advantage that the mechanical strength is high. Furthermore, the metal substrate 10
Reference numeral 5 is a simple flat metal plate, and its structure is extremely simple. That is, the metal base material 105 has
Compared with the case 16 in the conventional device, the manufacturing cost is low and the manufacturing cost is low. That is, there is an advantage that high mechanical strength and good heat dissipation efficiency can be obtained at low cost.
【0178】<第11実施例>図19は、第11実施例
の半導体パワーモジュールの一部を拡大して示す拡大断
面図である。この装置では、金属基材105の上面の一
部に凸部51が設けられている点、言い替えると金属基
材105の上面の一部が凸部51の形状に盛り上がって
いる点が、第10実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。凸部51の上面は平坦である。他の部分の構成は、
第10実施例の装置と同様である。<Eleventh Embodiment> FIG. 19 is an enlarged sectional view showing a part of the semiconductor power module of the eleventh embodiment in an enlarged manner. In this apparatus, the convex portion 51 is provided on a part of the upper surface of the metal base material 105, in other words, a part of the upper surface of the metal base material 105 is raised in the shape of the convex portion 51. It is characteristically different from the device of the embodiment. The upper surface of the convex portion 51 is flat. The configuration of other parts is
This is the same as the device of the tenth embodiment.
【0179】凸部51は、絶縁配線基板100が固着さ
れる領域内の電力用半導体素子5の直下の部位に設けら
れている。そうすることによって、絶縁配線基板100
が金属基材105の上に接着剤19を介して固着される
ときに、大きな加圧力を印加することなく、電力用半導
体素子5の直下の接着剤19が容易にその周辺部へと流
出させ、電力用半導体素子5の直下の接着剤19の厚さ
を選択的に小さくすることができる。その結果、電力用
半導体素子5で発生した熱が、より効果的に金属基材1
05へと伝達するので、放熱効率が一層向上する。The convex portion 51 is provided in a region directly below the power semiconductor element 5 in the region where the insulated wiring board 100 is fixed. By doing so, the insulated wiring board 100
When is adhered to the metal base material 105 via the adhesive 19, the adhesive 19 directly below the power semiconductor element 5 is allowed to easily flow out to the peripheral portion thereof without applying a large pressing force. The thickness of the adhesive 19 directly below the power semiconductor element 5 can be selectively reduced. As a result, the heat generated in the power semiconductor element 5 is more effectively generated by the metal base material 1.
05, the heat dissipation efficiency is further improved.
【0180】<第12実施例>つぎに第12実施例の半
導体パワーモジュールについて説明する。この実施例の
装置では、金属基材105と絶縁配線基板100のアル
ミベース板1とが、一部において溶接されている点が、
第10実施例の装置とは特徴的に異なっており、他の部
分の構成は、第10実施例の装置と同様である。図20
および図21は、この実施例の装置の溶接される部位を
示す正面断面図および平面図である。図20は図21に
おけるF−F切断線に沿った断面図である。これらの図
において、42は溶接によって形成された金属の架橋で
ある。<Twelfth Embodiment> Next, a semiconductor power module according to a twelfth embodiment will be described. In the device of this embodiment, the metal base material 105 and the aluminum base plate 1 of the insulated wiring board 100 are partially welded,
It is characteristically different from the device of the tenth embodiment, and the configuration of the other parts is the same as the device of the tenth embodiment. FIG.
21 and FIG. 21 are a front sectional view and a plan view showing a portion to be welded of the apparatus of this embodiment. 20 is a sectional view taken along the line F-F in FIG. In these figures, 42 is a metal bridge formed by welding.
【0181】これらの図に示すように、溶接は、絶縁配
線基板100の外周端面に沿った複数箇所(図21では
2箇所を例示している)において行われている。しか
も、金属架橋42が、アルミベース板1の底面と金属基
材105の上面との間にも形成されるように、溶接箇所
においては、接着剤19がアルミベース板1および金属
基材105の外周端面から、適度な深さに除去されてい
る。そうして、金属架橋42は、外周端面から内側へと
侵入するように形成されている。このため、高い溶接強
度が得られる。As shown in these figures, welding is carried out at a plurality of locations (two locations are illustrated in FIG. 21) along the outer peripheral end surface of the insulated wiring board 100. Moreover, the adhesive 19 is applied to the aluminum base plate 1 and the metal base material 105 at the welded portion so that the metal bridge 42 is formed between the bottom surface of the aluminum base plate 1 and the top surface of the metal base material 105. It is removed from the outer peripheral end face to an appropriate depth. Then, the metal bridge 42 is formed so as to penetrate inward from the outer peripheral end surface. Therefore, high welding strength can be obtained.
【0182】このように、絶縁配線基板100と金属基
材105とが溶接されるために、アルミベース板1と金
属基材105との間の熱的接触が、長期的に保証され
る。すなわち、放熱効率に対して高い長期的信頼性が得
られる。特に、絶縁配線基板100を金属基材105へ
と加圧しつつ溶接を実行することによって、接着剤19
が常に加圧された状態に置かれるので、放熱効率に対し
て一層高い長期的信頼性が得られる。Since the insulated wiring substrate 100 and the metal base 105 are welded in this manner, thermal contact between the aluminum base plate 1 and the metal base 105 is guaranteed for a long period of time. That is, high long-term reliability with respect to heat dissipation efficiency can be obtained. In particular, by performing welding while pressing the insulated wiring substrate 100 against the metal base material 105, the adhesive 19
Is always pressurized, so that higher long-term reliability of heat dissipation efficiency can be obtained.
【0183】<第13実施例>図22は、第13実施例
の半導体パワーモジュールの特徴部を示す断面図であ
る。図22において、43は溶接によって形成される金
属架橋である。この装置では、アルミベース板1と金属
基材105の外周端面の溶接箇所において、凹部が設け
られており、金属架橋43がこの凹部に形成されている
点が、第12実施例の装置とは特徴的に異なっており、
他の部分の構成は、第12実施例の装置と同様である。<Thirteenth Embodiment> FIG. 22 is a sectional view showing the characterizing portion of the semiconductor power module of the thirteenth embodiment. In FIG. 22, 43 is a metal bridge formed by welding. This device is different from the device of the twelfth embodiment in that a recess is provided at the welded portion of the outer peripheral end faces of the aluminum base plate 1 and the metal base 105, and the metal bridge 43 is formed in this recess. Characteristically different,
The configuration of the other parts is the same as the device of the twelfth embodiment.
【0184】この装置では、溶接箇所に凹部が設けられ
るので、溶接時の加圧および加熱に起因するアルミベー
ス板1および金属基材105の変形を、凹部に限定する
ことができる。その結果、金属基材105の底面の平坦
度が確保されるので、金属基材105の底面と外部の放
熱板との間の良好な熱的接触が保証されるという利点が
得られる。In this apparatus, since the concave portion is provided at the welding position, the deformation of the aluminum base plate 1 and the metal base material 105 due to the pressure and heating during welding can be limited to the concave portion. As a result, the flatness of the bottom surface of the metal base material 105 is ensured, and there is an advantage that good thermal contact between the bottom surface of the metal base material 105 and an external heat dissipation plate is guaranteed.
【0185】<第14実施例>図23および図24は、
それぞれ第14実施例の半導体パワーモジュールの正面
断面図および斜視断面図である。この装置では、絶縁配
線基板100は用いられず、アルミニウム等の熱良導性
の金属で構成された金属基材107の上に、熱良導性の
接着剤19によってリードフレーム106が固着されて
おり、このリードフレーム106の上に、電力用半導体
素子5および制御回路基板101が固着されている。電
力用半導体素子5で発生する熱は、接着剤19および金
属基材107を効率よく伝わり、外部の放熱板等へと速
やかに放散される。すなわち、放熱効率が良好である。<Fourteenth Embodiment> FIGS. 23 and 24 show
It is a front sectional view and a perspective sectional view of a semiconductor power module of a 14th example, respectively. In this device, the insulated wiring substrate 100 is not used, but the lead frame 106 is fixed to the metal base material 107 made of a metal having good thermal conductivity such as aluminum by the adhesive 19 having good thermal conductivity. The power semiconductor element 5 and the control circuit board 101 are fixed on the lead frame 106. The heat generated in the power semiconductor element 5 is efficiently transmitted through the adhesive 19 and the metal base material 107, and is quickly dissipated to an external heat dissipation plate or the like. That is, the heat dissipation efficiency is good.
【0186】また、リードフレーム106は、主回路の
配線パターンを構成するとともに、外部装置との主電流
の受け渡しを行うための端子14a、入出力信号の受け
渡しを行う端子14bをも構成している。すなわち、リ
ードフレーム106は、例えば第10実施例における金
属箔3と端子14a、14bとの双方を兼ねている。製
造工程で準備されるリードフレーム106には、図示し
ないタイバが周縁部に設けられており、このタイバを通
じて全体が一体的に連結されている。リードフレーム1
06は、金属基材107の上に固着された後に、タイバ
が切除されることによって、連結が解除され、複数の孤
立した部分へと切り離される。Further, the lead frame 106 constitutes a wiring pattern of the main circuit, and also constitutes a terminal 14a for transmitting / receiving a main current to / from an external device and a terminal 14b for transmitting / receiving an input / output signal. . That is, the lead frame 106 serves as both the metal foil 3 and the terminals 14a and 14b in the tenth embodiment, for example. A tie bar (not shown) is provided on the peripheral portion of the lead frame 106 prepared in the manufacturing process, and the whole is integrally connected through the tie bar. Lead frame 1
After being fixed on the metal base material 107, the 06 is cut off by the tie bar, so that the connection is released and separated into a plurality of isolated portions.
【0187】電力用半導体素子5とリードフレーム10
6の所定の部位との間、および、制御回路基板101の
上の配線10とリードフレーム106の所定の部位との
間は、ボンディングワイヤ6で電気的に接続されてい
る。図23および図24には、制御回路基板101が、
二つの制御回路基板101a、101bに分割されてい
る例を示している。このように、制御回路基板101
は、複数の部分に分割されていてもよい。Power semiconductor element 5 and lead frame 10
6 and a predetermined portion of the lead frame 106 and the wiring 10 on the control circuit board 101 are electrically connected to each other by a bonding wire 6. 23 and 24, the control circuit board 101 is
An example of being divided into two control circuit boards 101a and 101b is shown. In this way, the control circuit board 101
May be divided into a plurality of parts.
【0188】端子14a、14bの外側先端部、およ
び、金属基材107の底面部分のみを残して、他のすべ
ての部材は封止樹脂18によって封止されている。これ
によって、装置の内部が保護されている。All the other members are sealed with the sealing resin 18 except for the outer tips of the terminals 14a and 14b and the bottom surface of the metal base 107. This protects the inside of the device.
【0189】この実施例の装置は、以上のように構成さ
れるので、端子14a、14bを別途準備した上で、金
属箔3あるいは配線10へとハンダ付けによって接続す
る必要がない。また、高価な絶縁配線基板100を用い
ることなく、良好な放熱特性が得られる。すなわち、製
造工程が簡略化されるとともに製造コストが節減され
る。さらに、主回路と制御回路とが、上下2層に配設さ
れるので、装置の高密度化、小型化が可能であるという
利点も得られる。Since the apparatus of this embodiment is constructed as described above, it is not necessary to separately prepare the terminals 14a and 14b and then connect it to the metal foil 3 or the wiring 10 by soldering. Further, good heat dissipation characteristics can be obtained without using the expensive insulated wiring board 100. That is, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced. Further, since the main circuit and the control circuit are arranged in the upper and lower two layers, there is an advantage that the device can be made higher in density and smaller in size.
【0190】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。はじめに、平板状の金属基材107とリードフレー
ム106とを準備する。リードフレーム106の周縁部
には、全体を一体的に連結する図示しないタイバが形成
されている。そうして、金属基材107の上に、接着剤
19を用いてリードフレーム106を固着する。その
後、タイバを切除して、リードフレーム106をいくつ
かの孤立した部分へと切り離す。The manufacturing process of this device is as follows. First, the flat metal substrate 107 and the lead frame 106 are prepared. A tie bar (not shown) is integrally formed on the peripheral portion of the lead frame 106 so as to integrally connect the whole. Then, the lead frame 106 is fixed onto the metal base 107 using the adhesive 19. Then, the tie bar is cut off to separate the lead frame 106 into some isolated parts.
【0191】つぎに、電力用半導体素子5を、リードフ
レーム106の上の所定の部位に、ハンダ4でハンダ付
けする。その後、電子部品13があらかじめ搭載された
制御回路基板101を、接着剤7を用いてリードフレー
ム106の上に固着する。つづいて、ボンディングワイ
ヤ6を用いて、電力用半導体素子5とリードフレーム1
06の所定の部位との間、および、制御回路基板101
の上の配線10とリードフレーム106の所定の部位と
の間を電気的に接続する。最後に、封止樹脂18で装置
の内部を封止することによって装置が完成する。Next, the power semiconductor element 5 is soldered to a predetermined portion on the lead frame 106 with the solder 4. After that, the control circuit board 101 on which the electronic component 13 is mounted in advance is fixed onto the lead frame 106 using the adhesive 7. Next, by using the bonding wire 6, the power semiconductor element 5 and the lead frame 1
06 predetermined portion and the control circuit board 101
The wiring 10 on the upper side and a predetermined portion of the lead frame 106 are electrically connected. Finally, the device is completed by sealing the inside of the device with the sealing resin 18.
【0192】金属基材107とリードフレーム106と
を接着する接着剤19として、絶縁体の微粒子が混入さ
れた接着剤を用いるのが望ましい。そうすることによっ
て、接着剤19の厚さが所定の大きさに容易に調整され
るので、金属基材107とリードフレーム106との間
に、高い熱伝導性とともに、所望の高さの絶縁耐圧が容
易に確保される。混入する微粒子として、微粒子の径よ
りも結晶粒径の小さいAlN(窒化アルミニウム)が、
特に適している。As the adhesive 19 for adhering the metal base material 107 and the lead frame 106, it is desirable to use an adhesive containing fine particles of an insulator. By doing so, the thickness of the adhesive 19 can be easily adjusted to a predetermined size, so that a high thermal conductivity and a dielectric strength of a desired height can be achieved between the metal base 107 and the lead frame 106. Is easily secured. As fine particles to be mixed, AlN (aluminum nitride) whose crystal grain size is smaller than the diameter of the fine particles,
Particularly suitable.
【0193】<第15実施例>図25は、第15実施例
の半導体パワーモジュールの正面断面図である。この装
置では、絶縁配線基板100の上に形成された金属箔3
に、電力用半導体素子5とリードフレーム108とが固
着されている。電力用半導体素子5はハンダ4で固着さ
れており、他方のリードフレーム108は、例えばエポ
キシ系接着剤などの安価な接着剤20で固着されてい
る。<Fifteenth Embodiment> FIG. 25 is a front sectional view of a semiconductor power module according to a fifteenth embodiment. In this device, the metal foil 3 formed on the insulated wiring substrate 100 is
The power semiconductor element 5 and the lead frame 108 are fixed to each other. The power semiconductor element 5 is fixed by the solder 4, and the other lead frame 108 is fixed by an inexpensive adhesive 20 such as an epoxy adhesive.
【0194】この装置では、リードフレーム108は、
制御回路の配線パターン、主回路の配線パターン、およ
び外部装置との電気的接続のための端子を構成してい
る。このため、絶縁配線基板100の上に形成される金
属箔3を少なくして、高価な絶縁配線基板100の面積
を縮小することができる。また、制御回路の電子部品1
3は、リードフレーム108の上の所定部位にハンダ付
けされる。電子部品13は、ベアチップ部品(樹脂等で
モールドされない裸のチップから成る回路素子)であっ
てもよい。電力用半導体素子5は、ボンディングワイヤ
6によって、リードフレーム108の所定の部位に電気
的に接続されている。In this device, the lead frame 108 is
It constitutes a wiring pattern of the control circuit, a wiring pattern of the main circuit, and terminals for electrical connection with an external device. Therefore, it is possible to reduce the metal foil 3 formed on the insulating wiring board 100 and reduce the area of the expensive insulating wiring board 100. In addition, the electronic component 1 of the control circuit
3 is soldered to a predetermined portion on the lead frame 108. The electronic component 13 may be a bare chip component (a circuit element including a bare chip that is not molded with resin or the like). The power semiconductor element 5 is electrically connected to a predetermined portion of the lead frame 108 by a bonding wire 6.
【0195】リードフレーム108の端子に相当する部
分の先端部、および、絶縁配線基板100を構成するア
ルミベース板1の底面部分のみを残して、他のすべての
部材は封止樹脂18によって封止されている。これによ
って、装置の内部が保護されている。All the other members are sealed with the sealing resin 18 except for the tip portion of the portion corresponding to the terminal of the lead frame 108 and the bottom portion of the aluminum base plate 1 forming the insulated wiring board 100. Has been done. This protects the inside of the device.
【0196】この実施例の装置は、以上のように構成さ
れるので、端子を別途準備した上で、金属箔3等へとハ
ンダ付けする必要がない。また、制御回路基板101を
準備する必要もない。さらに、上述したように、高価な
絶縁配線基板100を節減することができる。このた
め、製造工程が簡略化されるとともに製造コストが節減
される。また、接着剤20として、テープ状接着剤を用
いることによって、製造工程の作業性を、さらに改善す
ることができる。Since the apparatus of this embodiment is constructed as described above, it is not necessary to separately prepare a terminal and then solder it to the metal foil 3 or the like. Further, it is not necessary to prepare the control circuit board 101. Furthermore, as described above, the expensive insulated wiring board 100 can be saved. Therefore, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced. Further, by using a tape-shaped adhesive as the adhesive 20, workability in the manufacturing process can be further improved.
【0197】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。はじめに、絶縁配線基板100の上に形成されてい
る金属箔3の上の所定部位に、ハンダ4を用いて電力用
半導体素子5をハンダ付けする。つぎに、あらかじめベ
アチップ部品などの電子部品13が搭載されたリードフ
レーム108を、接着剤20で金属箔3の上の所定部位
に固着する。The manufacturing process of this device is as follows. First, the power semiconductor element 5 is soldered to the predetermined portion of the metal foil 3 formed on the insulated wiring substrate 100 using the solder 4. Next, the lead frame 108 on which the electronic component 13 such as a bare chip component is previously mounted is fixed to a predetermined portion on the metal foil 3 with the adhesive 20.
【0198】リードフレーム108は、その周縁部に設
けられるタイバ(図示を略する)によって、全体が一体
的に連結している。そして、金属箔3の上に固着した後
に、タイバを切除して、リードフレーム108をいくつ
かの孤立した部分へと切り離す。その後、ボンディング
ワイヤ6を用いて、電力用半導体素子5とリードフレー
ム108の所定部位との間、および電子部品13とリー
ドフレーム108の所定部位との間を電気的に接続す
る。最後に、封止樹脂18で装置の内部を封止すること
によって装置が完成する。The lead frame 108 is wholly integrally connected by a tie bar (not shown) provided on the peripheral portion thereof. Then, after being fixed on the metal foil 3, the tie bar is cut off to separate the lead frame 108 into some isolated portions. After that, the bonding wire 6 is used to electrically connect the power semiconductor element 5 to a predetermined portion of the lead frame 108 and between the electronic component 13 and a predetermined portion of the lead frame 108. Finally, the device is completed by sealing the inside of the device with the sealing resin 18.
【0199】以上のように、一体的に連結したリードフ
レーム108を、絶縁配線基板100の上に固定し、そ
の後、タイバカットを行うことによって、主回路の配線
パターン、制御回路の配線パターン、および端子を同時
に形成できるので、作業の能率が高いという利点があ
る。As described above, the integrally connected lead frame 108 is fixed on the insulating wiring board 100, and then the tie bar is cut to obtain the wiring pattern of the main circuit, the wiring pattern of the control circuit, and the terminals. Since they can be formed simultaneously, there is an advantage that the work efficiency is high.
【0200】また、製造工程の順序を一部入れ換えて、
電子部品13が搭載されないリードフレーム108を、
金属箔3の所定部位に固着した後に、電力用半導体素子
5と電子部品13とを同時に、金属箔3およびリードフ
レーム108の所定部位にそれぞれ固着してもよい。そ
うすることによって、ハンダの一括印刷が可能になるの
で、工程がさらに簡略となる。また、電子部品13とし
てベアチップ部品を使用した場合に、機械的強度の低い
ベアチップ部品をリードフレーム108の上に搭載した
状態で搬送する必要がないので、搬送時の破損、損傷を
回避することができる。[0200] Further, by partially changing the order of the manufacturing steps,
The lead frame 108 on which the electronic component 13 is not mounted,
The power semiconductor element 5 and the electronic component 13 may be simultaneously fixed to predetermined portions of the metal foil 3 and the lead frame 108 after being fixed to predetermined portions of the metal foil 3. By doing so, solder printing can be performed all at once, and the process is further simplified. Further, when a bare chip component is used as the electronic component 13, it is not necessary to transport the bare chip component having low mechanical strength mounted on the lead frame 108, so that breakage or damage at the time of transportation can be avoided. it can.
【0201】<第16実施例>図26は、第16実施例
の装置のリードフレームの斜視図である。この装置で
は、リードフレーム108の代わりに、厚さが全体にわ
たって一定ではなく、流れる電流の大きさに応じて各部
分毎に異なっているリードフレーム109が用いられて
いる点が、第15実施例の装置とは特徴的に異なってお
り、その他の部分は、第15実施例の装置と同様であ
る。すなわち、リードフレーム109の中で、主電流が
流れる主回路の配線パターン109aおよび端子14a
は、微弱な電流のみが流れる制御回路の配線パターン1
09bおよび端子14bよりも、厚く形成されている。
例えば、前者は300μmの厚さに形成され、後者は1
50μmの厚さに形成される。<Sixteenth Embodiment> FIG. 26 is a perspective view of a lead frame of an apparatus according to the sixteenth embodiment. In the fifteenth embodiment, in this device, instead of the lead frame 108, a lead frame 109 whose thickness is not constant throughout and which is different for each portion according to the magnitude of a flowing current is used. The device is characteristically different from the device of the above, and other parts are the same as the device of the fifteenth embodiment. That is, in the lead frame 109, the wiring pattern 109a and the terminal 14a of the main circuit through which the main current flows.
Is the wiring pattern 1 of the control circuit in which only a weak current flows.
It is formed thicker than 09b and the terminal 14b.
For example, the former is formed with a thickness of 300 μm, and the latter is formed with a thickness of 1 μm.
It is formed to a thickness of 50 μm.
【0202】この実施例の装置は、このように構成され
るので、制御回路の配線パターン109bを微細化する
ことによって、制御回路を高密度化することができ、そ
の結果、装置を小型化することができる。Since the device of this embodiment is constructed in this way, the control circuit can be made highly dense by miniaturizing the wiring pattern 109b of the control circuit, and as a result, the device can be miniaturized. be able to.
【0203】厚さが一定でないリードフレーム109を
容易に形成するために、例えば、厚い部分である配線パ
ターン109a、端子14aと、薄い部分である配線パ
ターン109b、端子14bとを個別に形成して、両者
を重ね合わせて接着するとよい。In order to easily form the lead frame 109 having a non-uniform thickness, for example, the wiring pattern 109a and the terminal 14a, which are thick portions, and the wiring pattern 109b and the terminal 14b, which are thin portions, are individually formed. , It is good to superimpose both and adhere.
【0204】図27は、厚さが一定でないリードフレー
ム108を形成するための別の方法を示す工程図であ
る。この方法では、はじめに、図27(a)に示すよう
に、主回路の配線パターン110aおよびこれに連結す
る端子と、制御回路の配線パターン110bおよびこれ
に連結する端子とを、一定の厚さで構成するリードフレ
ーム110を準備する。リードフレーム110の厚さ
は、例えば150μmである。FIG. 27 is a process chart showing another method for forming the lead frame 108 having a non-uniform thickness. In this method, first, as shown in FIG. 27A, the wiring pattern 110a of the main circuit and the terminals connected thereto and the wiring pattern 110b of the control circuit and the terminals connected thereto are formed with a constant thickness. The lead frame 110 to be configured is prepared. The lead frame 110 has a thickness of, for example, 150 μm.
【0205】同時に、主回路の配線パターン110aお
よびこれに連結する端子とを構成するもう一つのリード
フレーム111を準備する。リードフレーム111の厚
さは、例えば150μmであり、その平面形状は、配線
パターン110aと同一である。At the same time, another lead frame 111 which constitutes the wiring pattern 110a of the main circuit and the terminals connected thereto is prepared. The lead frame 111 has a thickness of, for example, 150 μm, and its planar shape is the same as that of the wiring pattern 110a.
【0206】つぎに、図27(b)に示すように、リー
ドフレーム110の上にリードフレーム111を重ね、
ハンダ付けする。ハンダ付けは、互いに接触する配線パ
ターン110aとリードフレーム111の双方の表面に
あらかじめハンダメッキを施した後に、重ねて加熱する
ことによって容易に実行可能である。その結果、配線パ
ターン110aとリードフレーム111とによって、厚
い配線パターン109aが形成され、配線パターン11
0bは、そのまま薄い配線パターン109bとなる。Next, as shown in FIG. 27B, the lead frame 111 is placed on the lead frame 110,
Solder. The soldering can be easily performed by applying solder plating to the surfaces of both the wiring pattern 110a and the lead frame 111 which are in contact with each other in advance, and then heating them in layers. As a result, a thick wiring pattern 109a is formed by the wiring pattern 110a and the lead frame 111, and the wiring pattern 11
0b becomes the thin wiring pattern 109b as it is.
【0207】以上のように、図27の方法では、あらか
じめ薄いリードフレームのみが準備されるので、リード
フレームの加工が容易であるという利点がある。すなわ
ち、装置の製造工程における作業性が向上するという利
点がある。As described above, in the method of FIG. 27, since only a thin lead frame is prepared in advance, there is an advantage that the lead frame can be easily processed. That is, there is an advantage that workability in the manufacturing process of the device is improved.
【0208】<変形例>以上の実施例では、絶縁配線基
板100においてアルミベース板1と金属箔3との間に
介挿される絶縁層2の材料として、エポキシ系樹脂を例
示したが、耐熱性に優れた絶縁材であれば、他の樹脂で
あってもよい。また、樹脂に限らず、例えばセラミクス
であってもよい。例えば、セラミクスの絶縁層2の両面
に金属を接合してなる周知の絶縁配線基板を使用するこ
とも可能である。<Modification> In the above embodiments, the epoxy resin is exemplified as the material of the insulating layer 2 inserted between the aluminum base plate 1 and the metal foil 3 in the insulating wiring board 100, but the heat resistance is high. Any other resin may be used as long as it is an excellent insulating material. Further, the material is not limited to resin and may be, for example, ceramics. For example, it is also possible to use a well-known insulating wiring board in which a metal is bonded to both surfaces of the ceramic insulating layer 2.
【0209】[0209]
【発明の効果】第1の発明の半導体パワーモジュールで
は、複数の端子が枠体に固定されているので、装置を製
造する際に、端子を制御回路基板等へハンダ付けによっ
て固定する工程が必要でなくなる。また、ワイヤボンデ
ィング等の量産性に優れた方法によって、複数の端子と
制御回路基板、および主回路基板との間の電気的接続を
行うことも可能となる。すなわち、製造工程の容易化と
製造コストの節減とがもたらされる。In the semiconductor power module according to the first aspect of the present invention, since the plurality of terminals are fixed to the frame, a step of fixing the terminals to the control circuit board or the like by soldering is required when manufacturing the device. No longer. In addition, it is possible to electrically connect the plurality of terminals to the control circuit board and the main circuit board by a method such as wire bonding which is excellent in mass productivity. That is, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced.
【0210】第2の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板と制御回路基板とは互いに重ならないよ
うに配置されているので、構造が複雑で高価な主回路基
板が、不必要に広く用いられることがない。このため、
装置が安価となる。また、主回路基板は、金属板が外側
に向くように開口部に挿入されているので、電力用半導
体素子で発生した熱が金属板を通じて外部の放熱板等へ
効率よく放散される。すなわち、放熱効率が良好であ
る。In the semiconductor power module of the second invention, since the main circuit board and the control circuit board are arranged so as not to overlap each other, the main circuit board having a complicated structure and expensive is unnecessarily widely used. Never. For this reason,
The device becomes inexpensive. Moreover, since the metal plate of the main circuit board is inserted into the opening so that the metal plate faces outward, the heat generated in the power semiconductor element is efficiently dissipated to the external heat dissipation plate or the like through the metal plate. That is, the heat dissipation efficiency is good.
【0211】第3の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板に備わる金属板が枠体の底部の外側表面
よりも突出するので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。このため、良好な放熱効率を得るために、表面が平
坦な通常の放熱板を使用することが可能である。In the semiconductor power module of the third invention, since the metal plate provided on the main circuit board projects more than the outer surface of the bottom of the frame body, when the device is mounted on a normal heat dissipation plate having a flat surface, The heat sink and the metal plate are in close contact with each other. Therefore, in order to obtain good heat dissipation efficiency, it is possible to use an ordinary heat dissipation plate having a flat surface.
【0212】第4の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内周端面の中の枠体の内側寄りに、突出部
が設けられているので、枠体の底面部の外側から挿入さ
れた主回路基板が、この突出部で係止される。このた
め、主回路基板の開口部内での挿入深さが正確かつ容易
に定まる。また、枠体を放熱板等へ取り付けたときに、
主回路基板が枠体の内側へと後退することを防止し、主
回路基板の金属板を強い押圧力をもって放熱板等へ密着
させることが可能となる。In the semiconductor power module according to the fourth aspect of the present invention, since the protrusion is provided on the inner peripheral end surface of the opening, toward the inner side of the frame, the main body inserted from the outer side of the bottom of the frame is provided. The circuit board is locked by this protrusion. Therefore, the insertion depth within the opening of the main circuit board can be accurately and easily determined. Also, when the frame is attached to the heat sink, etc.
It is possible to prevent the main circuit board from retracting to the inside of the frame, and bring the metal plate of the main circuit board into close contact with the heat dissipation plate or the like with a strong pressing force.
【0213】第5の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面とが接着
剤で接着されているので、主回路基板の開口部から外側
への脱落が防止される。In the semiconductor power module of the fifth invention, since the outer peripheral end surface of the main circuit board and the inner peripheral end surface of the opening are adhered by an adhesive, the main circuit board is prevented from coming off from the opening. To be done.
【0214】第6の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板と制御回路基板とが横に並ぶように配置
されるので、装置の製造工程において、ワイヤボンディ
ング等の量産性に優れた方法で、主回路基板と制御回路
基板の間の電気的接続が容易に行い得る。In the semiconductor power module of the sixth invention, since the main circuit board and the control circuit board are arranged side by side, in the device manufacturing process, a method excellent in mass productivity such as wire bonding is used. Electrical connection between the main circuit board and the control circuit board can be easily made.
【0215】第7の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が枠体の側壁部の内側表面に固着され
ているので、装置の底面積が縮小され装置が小型化され
る。In the semiconductor power module of the seventh invention, since the control circuit board is fixed to the inner surface of the side wall of the frame, the bottom area of the device is reduced and the device is miniaturized.
【0216】第8の発明の半導体パワーモジュールで
は、複数の端子が枠体の底面部の内側表面において露出
しており、制御回路配線パターンが、この露出部にハン
ダ付けされることによって、制御回路配線パターンと端
子との電気的接続がなされている。すなわち、制御回路
基板が枠体の側壁に取り付けられているためにボンディ
ングワイヤによる電気的接続が容易でない制御回路配線
パターンと端子との間の接続が容易に行ない得る。In the semiconductor power module of the eighth invention, the plurality of terminals are exposed on the inner surface of the bottom surface of the frame body, and the control circuit wiring pattern is soldered to this exposed portion, whereby the control circuit The wiring pattern and the terminals are electrically connected. That is, since the control circuit board is attached to the side wall of the frame body, the electrical connection by the bonding wire is not easy, and the connection between the control circuit wiring pattern and the terminal can be easily performed.
【0217】第9の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能で、枠体の側壁
部と底面部の双方に沿うように折り曲げられ、制御回路
配線パターンと底面部に露出する端子との間がハンダ付
けされる。このため、制御回路配線パターンと端子との
電気的接続が容易に行われる。In the semiconductor power module of the ninth invention, the control circuit board can be flexibly bent, and is bent along both the side wall portion and the bottom surface portion of the frame body to be exposed at the control circuit wiring pattern and the bottom surface portion. Solder between the terminals. Therefore, the control circuit wiring pattern and the terminals can be easily electrically connected.
【0218】第10の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が側壁部を離れて主回路基板に覆いか
ぶさるように延びることで、制御回路基板と主回路基板
とが立体的に配置されるので、装置の寸法がさらに縮小
される。In the semiconductor power module of the tenth aspect of the invention, the control circuit board and the main circuit board are three-dimensionally arranged because the control circuit board extends away from the side wall so as to cover the main circuit board. , The size of the device is further reduced.
【0219】第11の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の枠体への固定がなされている。こ
のため、装置の製造工程において、接着剤等による主回
路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電気的接続
を個別に行う必要がなく、製造工程が簡略化される。In the semiconductor power module according to the eleventh aspect of the invention, the main circuit wiring pattern is fixed to the terminal projecting inward of the opening so that the main circuit board is electrically connected to the frame body of the main circuit board at the same time. Has been fixed. Therefore, in the manufacturing process of the device, it is not necessary to individually fix the main circuit board with an adhesive or the like and electrically connect with a bonding wire or the like, and the manufacturing process is simplified.
【0220】第12の発明の半導体パワーモジュールで
は、枠体の内側に樹脂が充填されることによって、電力
用半導体素子等が封止されているので、電力用半導体素
子等の回路部品が外部から侵入する水分等から保護され
る。このため、装置の信頼性および寿命が向上する。特
に、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面との間に
間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充填されているの
で、装置の底面からの水分等の侵入も防止される。In the semiconductor power module according to the twelfth aspect of the invention, since the power semiconductor element and the like are sealed by filling the inside of the frame with resin, circuit components such as the power semiconductor element and the like are externally applied. Protected from invading water. Therefore, the reliability and life of the device are improved. In particular, a gap is provided between the outer peripheral end face of the main circuit board and the inner peripheral end face of the opening, and this gap is also filled with resin, so that water and the like can be prevented from entering from the bottom surface of the device.
【0221】第13の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板が制御回路基板の開口部に挿入されて、
互いに固着されているので、双方の基板を固定的に連結
するための枠体を必要としない。すなわち、装置の構造
が簡単となる。In the semiconductor power module of the thirteenth invention, the main circuit board is inserted into the opening of the control circuit board,
Since they are fixed to each other, there is no need for a frame for fixedly connecting both substrates. That is, the structure of the device is simplified.
【0222】第14の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンと制御回路配線パターンとが略
同一平面上に並ぶように、双方の基板が固定されてい
る。このため、電力用半導体素子および制御回路素子
を、主回路配線パターンおよび制御回路配線パターンに
それぞれ接続する際に、ハンダを一括的に印刷すること
が可能である。すなわち、製造が容易となり、コストが
節減される。In the semiconductor power module of the fourteenth invention, both boards are fixed so that the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern are arranged substantially on the same plane. Therefore, it is possible to collectively print solder when connecting the power semiconductor element and the control circuit element to the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern, respectively. That is, manufacturing is facilitated and cost is reduced.
【0223】第15の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板の金属板が制御回路基板の他方主面より
も突出しているので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。このため、良好な放熱効率を得るために、表面が平
坦な通常の放熱板を使用することが可能である。In the semiconductor power module of the fifteenth invention, since the metal plate of the main circuit board is projected more than the other main surface of the control circuit board, when the device is attached to a normal heat dissipation plate having a flat surface, The heat sink and the metal plate are in close contact with each other. Therefore, in order to obtain good heat dissipation efficiency, it is possible to use an ordinary heat dissipation plate having a flat surface.
【0224】第16の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。このため、装置の信頼性およ
び寿命が向上する。また、封止樹脂によって装置の機械
的強度が高くなる。さらに、主回路基板を構成する金属
板の表面が露出しているので、高い放熱効率が得られ
る。In the semiconductor power module of the sixteenth invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin, the circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Therefore, the reliability and life of the device are improved. Also, the sealing resin increases the mechanical strength of the device. Furthermore, since the surface of the metal plate that constitutes the main circuit board is exposed, high heat dissipation efficiency can be obtained.
【0225】第17の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板の他方主面と、これより突出する主回
路基板の外周端面との間に接着剤が塗布されるので、双
方の基板が強固に固着される。In the semiconductor power module of the seventeenth invention, the adhesive is applied between the other main surface of the control circuit board and the outer peripheral end surface of the main circuit board projecting from the other main surface. It is fixed.
【0226】第18の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路配線パターンと複数の端子とが、制御回路
基板本体に固定されているので、装置を製造する際に、
端子を制御回路配線パターンへハンダ付けによって固定
する工程を必要としない。また、制御回路配線パターン
とともに複数の端子の主面が露出しているので、ワイヤ
ボンディング等の量産性に優れた方法によって、制御回
路素子と端子との間の電気的接続を行うことも可能とな
る。In the semiconductor power module of the eighteenth invention, since the control circuit wiring pattern and the plurality of terminals are fixed to the control circuit board body, when manufacturing the device,
The step of fixing the terminals to the control circuit wiring pattern by soldering is not required. Further, since the main surfaces of the plurality of terminals are exposed together with the control circuit wiring pattern, it is also possible to electrically connect the control circuit element and the terminal by a method having excellent mass productivity such as wire bonding. Become.
【0227】第19の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の制御回路基板への固定がなされて
いる。このため、装置の製造工程において、接着剤等に
よる主回路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電
気的接続を個別に行う必要がない。In the semiconductor power module according to the nineteenth aspect of the invention, the main circuit wiring pattern is fixed to the terminals projecting inward of the opening, whereby electrical connection between them is made and at the same time the control circuit board of the main circuit board is formed. Has been fixed to. Therefore, in the process of manufacturing the device, it is not necessary to individually fix the main circuit board with an adhesive or the like and electrically connect it with a bonding wire or the like.
【0228】第20の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂で封止されているので、
電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入する水分
等から保護される。このため、装置の信頼性および寿命
が向上する。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内
周端面との間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充
填されているので、装置の底面からの水分等の侵入も防
止される。In the semiconductor power module of the twentieth invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin,
Circuit components such as electric power semiconductor elements are protected from moisture entering from the outside. Therefore, the reliability and life of the device are improved. In particular, a gap is provided between the outer peripheral end face of the main circuit board and the inner peripheral end face of the opening, and this gap is also filled with resin, so that water and the like can be prevented from entering from the bottom surface of the device.
【0229】第21の発明の半導体パワーモジュールで
は、単純な形状の金属基材を通じて主回路基板と制御回
路基板とが固定的に連結している。このため、複雑な形
状の枠体を有する従来装置に比べて、低コストでしかも
高い機械的強度が得られる。さらに、金属基材は熱良導
性であるために、電力用半導体素子で生じた熱が、主回
路基板の金属板からさらに金属基材へも伝わって、外部
へと放散されるので、高い放熱効率が得られる。In the semiconductor power module according to the twenty-first aspect of the invention, the main circuit board and the control circuit board are fixedly connected to each other through a simple-shaped metal base material. Therefore, as compared with the conventional device having a frame body having a complicated shape, it is possible to obtain low cost and high mechanical strength. Further, since the metal base material has good thermal conductivity, the heat generated in the power semiconductor element is transmitted from the metal plate of the main circuit board to the metal base material and is dissipated to the outside. Heat dissipation efficiency can be obtained.
【0230】第22の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属板と金属基材の表面が、同一平面上に並んでい
るので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置を取り付けた
ときに、金属板だけでなく金属基材も放熱板へ密着す
る。このため、平坦な放熱板を用いることで、さらに良
好な放熱効率が得られる。In the semiconductor power module of the twenty-second invention, since the surfaces of the metal plate and the metal base are arranged on the same plane, when the device is attached to a normal heat dissipation plate having a flat surface, the metal plate is Not only does the metal base material also adhere to the heat sink. Therefore, even better heat dissipation efficiency can be obtained by using a flat heat dissipation plate.
【0231】第23の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが略同一平面上に並んでいるので、電力用半導
体素子および制御回路素子を、主回路配線パターンおよ
び制御回路配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハン
ダを一括的に印刷することが可能である。すなわち製造
が容易であり、その結果、装置が安価となる。In the semiconductor power module of the twenty-third aspect of the present invention, since the surface of the main circuit wiring pattern and the surface of the control circuit wiring pattern are arranged substantially on the same plane, the power semiconductor element and the control circuit element are connected to the main circuit. It is possible to print solder collectively when connecting to the wiring pattern and the control circuit wiring pattern, respectively. That is, it is easy to manufacture, and as a result, the device is inexpensive.
【0232】第24の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子がボンディングワイヤによって制
御回路配線パターンへ電気的に接続されており、主回路
配線パターンとの接続は電力用半導体素子が固着される
ことによる接続に限られているので、主回路配線パター
ンは電力用半導体素子を固着するのに必要な広さで足り
る。このため、構造が複雑で高価な主回路基板の面積が
最小限に抑えられ、その結果、装置が安価となる。In the semiconductor power module of the twenty-fourth invention, the power semiconductor element is electrically connected to the control circuit wiring pattern by the bonding wire, and the power semiconductor element is fixed to the main circuit wiring pattern. Since the connection is limited to the above, the main circuit wiring pattern needs to be as wide as necessary to fix the power semiconductor element. Therefore, the area of the main circuit board, which has a complicated structure and is expensive, is minimized, and as a result, the device is inexpensive.
【0233】第25の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。このため、装置の信頼性およ
び寿命が向上する。さらに、主回路基板の反対側主面す
なわち金属板の表面と金属基材の他方主面とが封止樹脂
から露出しているので、放熱効率が良好である。In the semiconductor power module of the twenty-fifth aspect of the invention, the power semiconductor element and the like are sealed with resin, so that the circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Therefore, the reliability and life of the device are improved. Furthermore, since the opposite main surface of the main circuit board, that is, the surface of the metal plate and the other main surface of the metal base material are exposed from the sealing resin, the heat dissipation efficiency is good.
【0234】第26の発明の半導体パワーモジュールで
は、単純な形状の金属基材を通じて主回路基板と制御回
路基板とが固定的に連結している。このため、複雑な形
状の枠体を有する従来装置に比べて、低コストでしかも
高い機械的強度が得られる。さらに、金属基材は熱良導
性であるために、電力用半導体素子で生じた熱が、主回
路基板の金属板からさらに金属基材へと伝わって、外部
へと放散されるので、放熱効率が良好である。In the semiconductor power module of the twenty-sixth aspect of the invention, the main circuit board and the control circuit board are fixedly connected to each other through a simple-shaped metal base material. Therefore, as compared with the conventional device having a frame body having a complicated shape, it is possible to obtain low cost and high mechanical strength. Further, since the metal base material has good thermal conductivity, the heat generated in the power semiconductor element is transferred from the metal plate of the main circuit board to the metal base material and dissipated to the outside. Good efficiency.
【0235】第27の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが略同一平面上に並んでいるので、電力用半導
体素子および制御回路素子を、主回路配線パターンおよ
び制御回路配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハン
ダを一括的に印刷することが可能である。すなわち製造
が容易であり、その結果、装置が安価となる。In the semiconductor power module according to the twenty-seventh aspect of the present invention, since the surface of the main circuit wiring pattern and the surface of the control circuit wiring pattern are arranged substantially on the same plane, the power semiconductor element and the control circuit element are connected to the main circuit. It is possible to print solder collectively when connecting to the wiring pattern and the control circuit wiring pattern, respectively. That is, it is easy to manufacture, and as a result, the device is inexpensive.
【0236】第28の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板と金属基材とが接着剤で互いに固定され
ているので、製造工程において、それらの間の固定が容
易に行われ得る。また、接着剤が耐熱性であるために、
電力用半導体素子における発熱による接着剤の劣化の恐
れがない。また、接着剤が熱良導性であるために、金属
板から金属基材への熱の伝導が妨げられない。すなわ
ち、良好な放熱特性を維持しつつ製造工程の容易化、コ
ストの低廉化が実現する。In the semiconductor power module of the twenty-eighth invention, since the main circuit board and the metal base material are fixed to each other with an adhesive, they can be easily fixed in the manufacturing process. Also, because the adhesive is heat resistant,
There is no fear of deterioration of the adhesive due to heat generation in the power semiconductor element. Further, since the adhesive has good thermal conductivity, the conduction of heat from the metal plate to the metal base material is not hindered. That is, the manufacturing process is simplified and the cost is reduced while maintaining good heat dissipation characteristics.
【0237】第29の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材の一方主面の中の電力用半導体素子の直下
に相当する領域が、上面が平坦な凸部状に盛り上がって
いるので、金属基材と主回路基板の金属板との間の接着
剤が、この領域において薄くなっている。その結果、電
力用半導体素子で発生した熱が、より効果的に金属基材
へと伝達するので、放熱効率が一層向上する。In the semiconductor power module according to the twenty-ninth aspect of the invention, the region corresponding to the portion directly below the power semiconductor element in the one main surface of the metal base material is bulged in the shape of a flat top surface. The adhesive between the material and the metal plate of the main circuit board is thin in this area. As a result, the heat generated in the power semiconductor element is more effectively transferred to the metal base material, so that the heat dissipation efficiency is further improved.
【0238】第30の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材と主回路基板の金属板とが溶接されるため
に、金属板と金属基材との間の熱的接触が、長期的に保
証される。すなわち、放熱効率に対して高い長期的信頼
性が得られる。In the semiconductor power module of the thirtieth invention, since the metal base material and the metal plate of the main circuit board are welded, thermal contact between the metal plate and the metal base material is guaranteed for a long period of time. To be done. That is, high long-term reliability with respect to heat dissipation efficiency can be obtained.
【0239】第31の発明の半導体パワーモジュールで
は、接着剤が常に加圧された状態に置かれるので、放熱
効率に対して一層高い長期的信頼性が得られる。In the semiconductor power module according to the thirty-first aspect of the invention, since the adhesive is always kept under pressure, higher long-term reliability with respect to heat dissipation efficiency can be obtained.
【0240】第32の発明の半導体パワーモジュールで
は、溶接箇所において、接着剤が外周から内側へと後退
しており、溶接による金属架橋が外周から内側へと侵入
して形成されているので、高い溶接強度が得られる。In the semiconductor power module according to the thirty-second aspect of the present invention, the adhesive retreats from the outer periphery to the inner side at the welded portion, and the metal bridge due to welding is formed by penetrating from the outer periphery to the inner side. Welding strength can be obtained.
【0241】第33の発明の半導体パワーモジュールで
は、溶接箇所において、金属板と金属基材とに凹部が設
けられているので、溶接時の加熱等に起因する金属板お
よび金属基材の変形を、凹部に限定することができる。
その結果、金属基材の平坦度が確保されるので、金属基
材と外部の放熱板との間の良好な熱的接触が保証され
る。In the semiconductor power module of the thirty-third invention, since the recess is provided in the metal plate and the metal base material at the welded portion, the metal plate and the metal base material are prevented from being deformed due to heating during welding or the like. , And can be limited to the concave portion.
As a result, the flatness of the metal base material is ensured, so that good thermal contact between the metal base material and the external heat dissipation plate is guaranteed.
【0242】第34の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。このため、装置の信頼性およ
び寿命が向上する。また、金属基材の他方主面が封止樹
脂から露出しているので、放熱効率が良好である。In the semiconductor power module of the thirty-fourth invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin, the circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Therefore, the reliability and life of the device are improved. Further, since the other main surface of the metal base material is exposed from the sealing resin, the heat dissipation efficiency is good.
【0243】第35の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材の上にリードフレームが接着され、このリ
ードフレームが、電力用半導体素子が固着される配線パ
ターンとともに複数の端子をも兼ねている。このため、
装置を製造する際に、端子を制御回路配線パターン等へ
ハンダ付けによって固定する工程を必要としない。ま
た、金属基材の上にリードフレームを接着することで、
主回路基板を必要とせず、電力用半導体素子が直接に固
着されるので、コストが節減される。In the semiconductor power module of the thirty-fifth invention, a lead frame is bonded onto a metal base material, and this lead frame also serves as a plurality of terminals together with a wiring pattern to which a power semiconductor element is fixed. For this reason,
When manufacturing the device, the step of fixing the terminal to the control circuit wiring pattern or the like by soldering is not required. Also, by bonding the lead frame on the metal base material,
The cost is reduced because the power semiconductor element is directly fixed without the need for the main circuit board.
【0244】第36の発明の半導体パワーモジュールで
は、接着剤に電気絶縁体の微粒子が混入されているの
で、リードフレームと金属基材との間の電気絶縁が接着
剤によって確実に保証される。In the semiconductor power module of the thirty-sixth aspect of the invention, since the fine particles of the electric insulator are mixed in the adhesive, the electric insulation between the lead frame and the metal base material is surely guaranteed by the adhesive.
【0245】第37の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。このため、装置の信頼性およ
び寿命が向上する。また、金属基材の他方主面が封止樹
脂から露出しているので、放熱効率が良好である。In the semiconductor power module of the thirty-seventh invention, since the power semiconductor element and the like are sealed with resin, circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Therefore, the reliability and life of the device are improved. Further, since the other main surface of the metal base material is exposed from the sealing resin, the heat dissipation efficiency is good.
【0246】第38の発明の半導体パワーモジュールで
は、配線パターンの上に固着されたリードフレームは、
制御回路素子が固着される制御回路基板と複数の端子と
の双方を兼ねている。このため、制御回路基板を設ける
必要がないのに加えて、装置を製造する際に、端子を制
御回路配線パターン等へハンダ付けによって固定すると
いう、従来装置で必要とされた工程を必要としない。こ
のため、装置が安価となる。In the semiconductor power module according to the thirty-eighth invention, the lead frame fixed on the wiring pattern is
It serves as both a control circuit board to which the control circuit element is fixed and a plurality of terminals. Therefore, it is not necessary to provide the control circuit board, and when manufacturing the device, the process of fixing the terminal to the control circuit wiring pattern or the like by soldering, which is required in the conventional device, is not required. . Therefore, the device becomes inexpensive.
【0247】第39の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路素子につながるリードフレームの部分が薄
くなるので、この部分を微細化することによって装置の
小型化が可能となる。また、リードフレームの材料の節
減にもつながる。In the semiconductor power module according to the thirty-ninth aspect of the present invention, the lead frame portion connected to the control circuit element becomes thin. Therefore, by miniaturizing this portion, the device can be miniaturized. It also saves lead frame material.
【0248】第40の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。このため、装置の信頼性およ
び寿命が向上する。また、封止樹脂によって装置の機械
的強度も向上する。さらに、金属板の主面が封止樹脂か
ら露出しているので、放熱効率が良好である。In the semiconductor power module according to the fortieth aspect of the present invention, the power semiconductor element and the like are sealed with resin, so that the circuit components such as the power semiconductor element and the like are protected from moisture entering from the outside. Therefore, the reliability and life of the device are improved. Further, the mechanical strength of the device is improved by the sealing resin. Further, since the main surface of the metal plate is exposed from the sealing resin, the heat dissipation efficiency is good.
【0249】第41の発明の製造方法では、主回路基板
と制御回路基板とが並ぶようにそれぞれを固定した後
に、主回路配線パターンと制御回路配線パターンのそれ
ぞれの所定部位にハンダが一括的に印刷されるので、ハ
ンダ付け作業の能率が良好である。In the manufacturing method of the forty-first invention, after fixing the main circuit board and the control circuit board so that they are arranged side by side, solder is collectively applied to predetermined portions of the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern. Since it is printed, the efficiency of soldering work is good.
【0250】第42の発明の製造方法では、タイバで一
体的に連結されたリードフレーム材を金属基材に固定し
た後に、タイバを切除することによって所定のパターン
を有するリードフレームが得られる。このため、リード
フレームを金属基材に固定する作業が能率よく行われ
る。In the manufacturing method of the forty-second invention, a lead frame having a predetermined pattern is obtained by fixing the lead frame material integrally connected by the tie bar to the metal base material and then cutting the tie bar. Therefore, the work of fixing the lead frame to the metal base material is efficiently performed.
【0251】第43の発明の製造方法では、タイバで一
体的に連結されたリードフレーム材を配線パターンの上
に固定した後に、タイバを切除することによって所定の
パターンを有するリードフレームが得られる。このた
め、リードフレームを固定する作業の能率が高い。In the manufacturing method of the forty-third aspect, a lead frame having a predetermined pattern is obtained by fixing the lead frame material integrally connected by a tie bar on the wiring pattern and then cutting the tie bar. Therefore, the work of fixing the lead frame is highly efficient.
【0252】第44の発明の製造方法では、リードフレ
ームの厚い部分を構成する第1リードフレームと薄い部
分を構成する第2リードフレーム材とを準備し、互いに
重ね合わせてハンダ付けすることによって、配線パター
ンの上に固定される厚い部分と薄い部分とを有するリー
ドフレームが能率よく形成される。In the manufacturing method of the forty-fourth invention, the first lead frame material forming the thick portion of the lead frame and the second lead frame material forming the thin portion of the lead frame are prepared, and the lead frame material and the second lead frame material are stacked and soldered to each other. A lead frame having a thick portion and a thin portion fixed on the wiring pattern is efficiently formed.
【0253】第45の発明の製造方法では、リードフレ
ームの厚い部分と薄い部分の双方を構成する第1リード
フレームと厚い部分のみを構成する第2リードフレーム
材とを準備し、互いに重ね合わせてハンダ付けすること
によって、配線パターンの上に固定される厚い部分と薄
い部分とを有するリードフレームが能率よく形成され
る。In the manufacturing method of the forty-fifth aspect of the present invention, a first lead frame which constitutes both the thick and thin portions of the lead frame and a second lead frame material which constitutes only the thick portion are prepared, and they are laminated on each other. By soldering, a lead frame having a thick portion and a thin portion fixed on the wiring pattern can be efficiently formed.
【図1】 第1実施例の装置の正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view of a device according to a first embodiment.
【図2】 第1実施例の絶縁配線基板と枠体の平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of an insulated wiring board and a frame body of the first embodiment.
【図3】 第1実施例の枠体の斜視断面図である。FIG. 3 is a perspective sectional view of a frame body of the first embodiment.
【図4】 第2実施例の装置の正面断面図である。FIG. 4 is a front sectional view of an apparatus according to a second embodiment.
【図5】 第3実施例の装置の正面断面図である。FIG. 5 is a front sectional view of an apparatus according to a third embodiment.
【図6】 第3実施例の枠体の斜視断面図である。FIG. 6 is a perspective sectional view of a frame body according to a third embodiment.
【図7】 第4実施例の枠体の斜視断面図である。FIG. 7 is a perspective sectional view of a frame body according to a fourth embodiment.
【図8】 第4実施例の枠体の正面断面図である。FIG. 8 is a front sectional view of a frame body according to a fourth embodiment.
【図9】 第5実施例の装置の正面断面図である。FIG. 9 is a front sectional view of an apparatus according to a fifth embodiment.
【図10】 第6実施例の装置の正面断面図である。FIG. 10 is a front sectional view of a device according to a sixth embodiment.
【図11】 第6実施例の絶縁配線基板と制御回路基板
の平面図である。FIG. 11 is a plan view of an insulated wiring board and a control circuit board of a sixth embodiment.
【図12】 第7実施例の装置の正面断面図である。FIG. 12 is a front sectional view of an apparatus according to a seventh embodiment.
【図13】 第7実施例のインサート基板の斜視断面図
である。FIG. 13 is a perspective sectional view of an insert substrate of a seventh embodiment.
【図14】 第8実施例の装置の正面断面図である。FIG. 14 is a front sectional view of an apparatus according to an eighth embodiment.
【図15】 第9実施例の装置の正面断面図である。FIG. 15 is a front sectional view of an apparatus according to a ninth embodiment.
【図16】 第9実施例の絶縁配線基板と金属基材の平
面図である。FIG. 16 is a plan view of an insulated wiring board and a metal base material of a ninth embodiment.
【図17】 第10実施例の装置の正面断面図である。FIG. 17 is a front sectional view of an apparatus according to the tenth embodiment.
【図18】 第10実施例の絶縁配線基板と金属基材の
平面図である。FIG. 18 is a plan view of an insulated wiring board and a metal base material according to a tenth embodiment.
【図19】 第11実施例の装置の一部の拡大断面図で
ある。FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of a part of the device according to the eleventh embodiment.
【図20】 第12実施例の装置の一部の正面断面図で
ある。FIG. 20 is a front sectional view of a part of the device of the twelfth embodiment.
【図21】 第12実施例の絶縁配線基板と制御回路基
板の平面図である。FIG. 21 is a plan view of an insulated wiring board and a control circuit board according to a twelfth embodiment.
【図22】 第13実施例の装置の一部の正面断面図で
ある。FIG. 22 is a front sectional view of a part of the device of the thirteenth embodiment.
【図23】 第14実施例の装置の正面断面図である。FIG. 23 is a front sectional view of a device according to a fourteenth embodiment.
【図24】 第14実施例の装置の斜視断面図である。FIG. 24 is a perspective sectional view of a device of the fourteenth embodiment.
【図25】 第15実施例の装置の正面断面図である。FIG. 25 is a front sectional view of a device according to a fifteenth embodiment.
【図26】 第16実施例のリードフレームの斜視図で
ある。FIG. 26 is a perspective view of a lead frame according to a 16th embodiment.
【図27】 第16実施例のリードフレームの別の例の
斜視図である。FIG. 27 is a perspective view of another example of the lead frame of the sixteenth embodiment.
【図28】 第1従来例の装置の正面断面図である。FIG. 28 is a front sectional view of a device of a first conventional example.
【図29】 第2従来例の装置の正面断面図である。FIG. 29 is a front sectional view of a second conventional example device.
1 アルミベース板(金属板)、2 絶縁層、3 金属
箔(主回路配線パターン)、5 電力用半導体素子、9
制御回路基板本体、10 配線(制御回路配線パター
ン)、13 電子部品(制御回路素子)、14a,14
b 端子、17,19 接着剤、18 封止樹脂(樹
脂)、30 開口部、30a 突出部、32 基板本体
(制御回路基板本体)、33 金属箔(制御回路配線パ
ターン)、34 フレキシブル基板(制御回路基板)、
40,50 開口部、42,43金属架橋、100 絶
縁配線基板(主回路基板)、101 制御回路基板、1
02 枠体、104,105 金属基材、106,10
8 リードフレーム、109a 配線パターン(第1リ
ードフレーム材)、109b 配線パターン(第2リー
ドフレーム材)、110 リードフレーム(第1リード
フレーム材)、111 リードフレーム(第2リードフ
レーム材)。1 Aluminum base plate (metal plate), 2 Insulating layer, 3 Metal foil (main circuit wiring pattern), 5 Power semiconductor elements, 9
Control circuit board body, 10 wiring (control circuit wiring pattern), 13 electronic parts (control circuit element), 14a, 14
b terminal, 17, 19 adhesive, 18 sealing resin (resin), 30 opening, 30a protrusion, 32 board body (control circuit board body), 33 metal foil (control circuit wiring pattern), 34 flexible board (control) Circuit board),
40, 50 openings, 42, 43 metal bridge, 100 insulated wiring board (main circuit board), 101 control circuit board, 1
02 frame, 104, 105 metal substrate, 106, 10
8 lead frame, 109a wiring pattern (first lead frame material), 109b wiring pattern (second lead frame material), 110 lead frame (first lead frame material), 111 lead frame (second lead frame material).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加柴 良裕 兵庫県尼崎市塚口本町八丁目1番1号 三 菱電機株式会社生産技術センター内 (72)発明者 中出口 真治 兵庫県尼崎市塚口本町八丁目1番1号 三 菱電機株式会社生産技術センター内 (72)発明者 藤原 通雄 兵庫県尼崎市塚口本町八丁目1番1号 三 菱電機株式会社生産技術センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihiro Kashiba 8-1-1 Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Sanryo Electric Co., Ltd. Production Technology Center (72) Shinji Nakaguchi, Tsukaguchi Honcho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture 8-11-1 Sanryo Electric Co., Ltd. Production Technology Center (72) Inventor Michio Fujiwara 8-1-1 1-1 Tsukaguchihonmachi, Amagasaki-shi, Hyogo Sanryo Electric Co., Ltd. Production Technology Center
Claims (45)
の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回路
基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御回
路素子が搭載される制御回路基板とが、電気絶縁性の枠
体を通じて固定的に連結されている半導体パワーモジュ
ールにおいて、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子の各1が、前記枠体に一部埋設されること
によって当該枠体に固定されていることを特徴とする半
導体パワーモジュール。1. A main circuit board on which a power semiconductor element that controls the flow of a main current that supplies power to an external load is mounted, and a control circuit element that controls the operation of the power semiconductor element. A control circuit board that is fixedly connected to the control circuit board via an electrically insulating frame, each of a plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal to and from the outside. Is fixed to the frame body by being partially embedded in the frame body.
ルにおいて、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記枠体は、上端が開放され側壁部と底面部とを有する
箱状であって、しかも当該底面部に開口部を有してお
り、 前記主回路基板は、前記電力用半導体素子が前記枠体の
内側に収納され前記金属板が外側に露出する向きに、前
記開口部に挿入されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体
と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配
設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記制御回路基板本体の他方主面が前記枠体の内側表面
に固着されることによって、前記制御回路基板が前記枠
体に固定されていることを特徴とする半導体パワーモジ
ュール。2. The semiconductor power module according to claim 1, wherein the main circuit board includes a flat metal plate having good thermal conductivity, an insulating layer formed on the metal plate, and the insulating layer. A main circuit wiring pattern disposed on the upper side, wherein the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern, the frame body has an upper end opened and a side wall portion and a bottom surface portion. In a box shape having an opening in the bottom surface, and the main circuit board is oriented so that the power semiconductor element is housed inside the frame and the metal plate is exposed outside. The control circuit board is inserted into the opening portion, and the control circuit board includes an electrically insulating control circuit board body, and a control circuit wiring pattern disposed on at least one main surface of the control circuit board body. And the control circuit element is the one It is connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the main surface, and the other main surface of the control circuit board main body is fixed to the inner surface of the frame body so that the control circuit board is attached to the frame body. A semiconductor power module, which is fixed.
ルにおいて、 前記主回路基板は、前記金属板が前記枠体の底部の外側
表面よりも突出するように前記枠体に固定されているこ
とを特徴とする半導体パワーモジュール。3. The semiconductor power module according to claim 2, wherein the main circuit board is fixed to the frame body such that the metal plate protrudes from an outer surface of a bottom portion of the frame body. Characteristic semiconductor power module.
ルにおいて、 前記枠体には、前記開口部の内周端面の中の前記底面部
の内側表面との境界近傍において、当該開口部へ向かっ
て突出し前記主回路基板を係止する突出部が設けられて
いることを特徴とする半導体パワーモジュール。4. The semiconductor power module according to claim 2, wherein, in the frame body, in the vicinity of the boundary between the inner peripheral end surface of the opening and the inner surface of the bottom surface portion, the frame body faces the opening. A semiconductor power module, characterized in that it is provided with a projecting portion that projects and locks the main circuit board.
ルにおいて、 前記主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面との
間が接着剤で接着されていることを特徴とする半導体パ
ワーモジュール。5. The semiconductor power module according to claim 2, wherein an outer peripheral end surface of the main circuit board and an inner peripheral end surface of the opening are bonded with an adhesive. .
ルにおいて、 前記制御回路基板本体の前記他方主面は、前記底面部の
内側表面に固着されていることを特徴とする半導体パワ
ーモジュール。6. The semiconductor power module according to claim 2, wherein the other main surface of the control circuit board body is fixed to an inner surface of the bottom surface portion.
ルにおいて、 前記制御回路基板本体の前記他方主面は、前記側壁部の
内側表面に固着されていることを特徴とする半導体パワ
ーモジュール。7. The semiconductor power module according to claim 2, wherein the other main surface of the control circuit board body is fixed to an inner surface of the side wall portion.
ルにおいて、 前記複数の端子は前記底面部の内側表面において露出し
ており、前記制御回路配線パターンの所定部位と前記複
数の端子の前記露出する部分の中の所定部位とがハンダ
付けされていることを特徴とする半導体パワーモジュー
ル。8. The semiconductor power module according to claim 7, wherein the plurality of terminals are exposed on an inner surface of the bottom surface portion, and the predetermined portion of the control circuit wiring pattern and the plurality of terminals are exposed. A semiconductor power module, characterized in that a predetermined portion of the portion is soldered.
ルにおいて、 前記制御回路基板本体が樹脂製のシート状であり、前記
制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能であって、当該制御
回路基板が前記側壁部を離れて前記底面部の内側表面に
沿う第1延長部を有し、当該第1延長部における前記制
御回路配線パターンの所定部位と前記複数の端子の前記
露出する部分の中の所定部位とが、ハンダ付けされてい
ることを特徴とする半導体パワーモジュール。9. The semiconductor power module according to claim 7, wherein the control circuit board body is a resin sheet, the control circuit board can be flexibly bent, and the control circuit board has the sidewalls. And a predetermined portion of the control circuit wiring pattern in the first extension portion and a predetermined portion of the exposed portion of the plurality of terminals. The semiconductor power module is characterized by being soldered.
ールにおいて、 前記制御回路基板が、前記主回路基板の前記主回路配線
パターンが形成される側の主面に対向するように前記側
壁部を離れて前記第1延長部とは反対側に延びた第2延
長部を有することを特徴とする半導体パワーモジュー
ル。10. The semiconductor power module according to claim 9, wherein the control circuit board is separated from the side wall portion so as to face a main surface of the main circuit board on which the main circuit wiring pattern is formed. And a second extension extending from the side opposite to the first extension.
ールにおいて、 前記複数の端子の中の、前記主回路配線パターンと電気
的に接続される端子が、前記開口部の内側へと突出して
おり、当該端子の突出した部分と前記主回路配線パター
ンとが固着されることによって、双方の電気的接続がな
されるとともに前記主回路基板と前記枠体との間の固定
がなされていることを特徴とする半導体パワーモジュー
ル。11. The semiconductor power module according to claim 2, wherein a terminal of the plurality of terminals, which is electrically connected to the main circuit wiring pattern, protrudes inside the opening, By fixing the protruding portion of the terminal and the main circuit wiring pattern, both are electrically connected and fixed between the main circuit board and the frame. Semiconductor power module.
ュールにおいて、 前記枠体の内側に樹脂が充填されることによって、前記
主回路基板、前記制御回路基板、前記電力用半導体素
子、および、前記制御回路素子が封止されており、 前記主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面との
間に間隙が設けられており、前記樹脂は当該間隙をも充
填していることを特徴とする半導体パワーモジュール。12. The semiconductor power module according to claim 11, wherein the main circuit board, the control circuit board, the power semiconductor element, and the control are provided by filling a resin inside the frame body. A circuit element is sealed, a gap is provided between an outer peripheral end face of the main circuit board and an inner peripheral end face of the opening, and the resin also fills the gap. Semiconductor power module.
流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回
路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御
回路素子が搭載される制御回路基板とを備える半導体パ
ワーモジュールにおいて、 前記制御回路基板が主面中央部に開口部を有する平板状
であって、 前記主回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制御回
路基板に固着されており、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子が、前記制御回路基板に接続されているこ
とを特徴とする半導体パワーモジュール。13. A main circuit board on which a power semiconductor element that controls the flow of a main current that supplies power to an external load is mounted, and a control circuit element that controls the operation of the power semiconductor element. In the semiconductor power module including the control circuit board, the control circuit board has a flat plate shape having an opening in a central portion of a main surface, and the main circuit board is inserted into the opening and the control circuit board is provided. A semiconductor power module, which is fixed to the control circuit board and has a plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal to and from the outside.
ュールにおいて、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の板状の制御回路基板
本体と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上
に配設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記主回路基板の前記主回路配線パターンが形成される
側の主面が前記制御回路基板本体の前記一方主面と同一
方向を向くように、前記主回路基板と前記制御回路基板
との間の固定がなされており、 前記主回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パタ
ーンの表面とが略同一平面上に並ぶように、前記主回路
基板と前記制御回路基板との間の固定が行われているこ
とを特徴とする半導体パワーモジュール。14. The semiconductor power module according to claim 13, wherein the main circuit board includes a flat metal plate having good thermal conductivity, an insulating layer formed on the metal plate, and the insulating layer. A main circuit wiring pattern disposed on the power semiconductor element, the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern, and the control circuit board is an electrically insulating plate-shaped control circuit. A board main body and a control circuit wiring pattern arranged on at least one main surface of the control circuit board main body, wherein the control circuit element is provided on a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the one main surface. The main circuit board and the control circuit are connected so that the main surface of the main circuit board on which the main circuit wiring pattern is formed faces the same direction as the one main surface of the control circuit board body. Board and Is fixed between the main circuit board and the control circuit board such that the surface of the main circuit wiring pattern and the surface of the control circuit wiring pattern are substantially coplanar. A semiconductor power module that is characterized by
ュールにおいて、 前記主回路基板の前記主面の反対側主面が、前記制御回
路基板本体の他方主面よりも突出するように、前記主回
路基板の厚さと前記制御回路基板の厚さの関係が設定さ
れていることを特徴とする半導体パワーモジュール。15. The semiconductor power module according to claim 14, wherein the main circuit board has a main surface opposite to the main surface, the main circuit protruding from the other main surface of the control circuit board body. A semiconductor power module, wherein a relationship between a thickness of a board and a thickness of the control circuit board is set.
ュールにおいて、 前記複数の端子の外方先端部および前記主回路基板の前
記反対側主面が露出するように、少なくとも前記主回路
基板の前記主面、前記制御回路基板本体の前記一方主
面、前記電力用半導体素子、および、前記制御回路素子
が樹脂で封止されていることを特徴とする半導体パワー
モジュール。16. The semiconductor power module according to claim 15, wherein at least the main circuit board of the main circuit board is exposed so that outer end portions of the plurality of terminals and the opposite main surface of the main circuit board are exposed. Surface, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin.
ュールにおいて、 前記制御回路基板の前記他方主面と、当該他方主面から
突出する前記主回路基板の外周端面との間に接着剤を塗
布することによって、前記主回路基板と前記制御回路基
板とが互いに固定されていることを特徴とする半導体パ
ワーモジュール。17. The semiconductor power module according to claim 15, wherein an adhesive is applied between the other main surface of the control circuit board and an outer peripheral end surface of the main circuit board protruding from the other main surface. As a result, the main circuit board and the control circuit board are fixed to each other.
ュールにおいて、 前記制御回路配線パターンと前記複数の端子とが、それ
らの主面が露出するように前記制御回路基板本体の前記
一方主面に埋設されることによって、当該制御回路基板
本体に固定されていることを特徴とする半導体パワーモ
ジュール。18. The semiconductor power module according to claim 14, wherein the control circuit wiring pattern and the plurality of terminals are embedded in the one main surface of the control circuit board body so that their main surfaces are exposed. The semiconductor power module is fixed to the main body of the control circuit board.
ュールにおいて、 前記複数の端子の中の、前記主回路配線パターンと電気
的に接続される端子が、前記開口部の内側へと突出して
おり、当該端子の突出した部分と前記主回路配線パター
ンとが固着されることによって、双方の電気的接続がな
されるとともに前記主回路基板と前記制御回路基板との
間の固定がなされていることを特徴とする半導体パワー
モジュール。19. The semiconductor power module according to claim 18, wherein a terminal of the plurality of terminals that is electrically connected to the main circuit wiring pattern protrudes inside the opening, By fixing the protruding portion of the terminal to the main circuit wiring pattern, both are electrically connected and fixed between the main circuit board and the control circuit board. And semiconductor power module.
ュールにおいて、 前記複数の端子の外方先端部および前記主回路基板の前
記反対側主面が露出するように、少なくとも前記主回路
基板の前記主面、前記制御回路基板本体の前記一方主
面、前記電力用半導体素子、および、前記制御回路素子
が樹脂で封止されており、 前記主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面との
間に間隙が設けられており、前記樹脂は当該間隙をも充
填していることを特徴とする半導体パワーモジュール。20. The semiconductor power module according to claim 19, wherein at least the main circuit board is configured such that outer end portions of the plurality of terminals and the opposite main surface of the main circuit board are exposed. Surface, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element is sealed with a resin, the outer peripheral end surface of the main circuit board and the inner peripheral end surface of the opening A semiconductor power module is characterized in that a gap is provided between the two and the resin also fills the gap.
流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回
路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御
回路素子が搭載される制御回路基板とを備える半導体パ
ワーモジュールにおいて、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体
と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配
設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子が、前記制御回路基板に接続されており、 前記制御回路基板本体の他方主面が、主面中央部に開口
部を有する熱良導性の平板状の金属基材の一方主面の上
に、固着されることによって、前記制御回路基板が前記
金属基材に固定されており、 前記主回路基板は、前記主回路配線パターンが配設され
る側の主面が前記制御回路基板の前記一方主面と同一方
向を向くように、前記開口部に挿入されており、 しかも、前記金属板の外周端面と前記開口部の内周端面
とが互いに固着されていることを特徴とする半導体パワ
ーモジュール。21. A main circuit board on which a power semiconductor element for controlling the flow of a main current responsible for supplying power to an external load is mounted, and a control circuit element for controlling the operation of the power semiconductor element. In the semiconductor power module including the control circuit board described above, the main circuit board includes a flat metal plate having good thermal conductivity, an insulating layer formed on the metal plate, and an insulating layer formed on the insulating layer. A main circuit wiring pattern is provided, the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern, the control circuit board, an electrically insulating control circuit board body, the control A control circuit wiring pattern disposed on at least one main surface of the circuit board body, wherein the control circuit element is connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the one main surface, A plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal to and from the control circuit board are connected to the control circuit board, and the other main surface of the control circuit board main body has an opening at the center of the main surface The control circuit board is fixed to the metal base material by being fixed on one main surface of a heat-conductive flat plate-shaped metal base material having the main circuit board. The main surface on the side where the circuit wiring pattern is arranged is inserted into the opening so that the main surface of the control circuit board faces the same direction as the one main surface of the control circuit board. A semiconductor power module, wherein an inner peripheral end surface of the portion is fixed to each other.
ュールにおいて、 前記主回路基板の前記主面の反対側主面と前記金属基材
の他方主面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基
板と前記金属基材との間の固定が行われていることを特
徴とする半導体パワーモジュール。22. The semiconductor power module according to claim 21, wherein the main surface of the main circuit board opposite to the main surface and the other main surface of the metal base are aligned on the same plane. A semiconductor power module, wherein a circuit board and the metal base material are fixed to each other.
ュールにおいて、 前記主回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パタ
ーンの表面とが略同一平面上に並ぶように、前記主回路
基板、前記制御回路基板、および、前記金属基材の厚さ
の関係が設定されていることを特徴とする半導体パワー
モジュール。23. The semiconductor power module according to claim 22, wherein the main circuit board and the control circuit are arranged such that a surface of the main circuit wiring pattern and a surface of the control circuit wiring pattern are substantially flush with each other. A semiconductor power module, wherein a relationship between a substrate and a thickness of the metal base material is set.
ュールにおいて、 前記電力用半導体素子は、前記制御回路配線パターンの
所定部位とボンディングワイヤによって電気的に接続さ
れており、前記主回路配線パターンとの間の電気的接続
は、当該電力用半導体素子が固着されることによる電気
的接続に限られていることを特徴とする半導体パワーモ
ジュール。24. The semiconductor power module according to claim 21, wherein the power semiconductor element is electrically connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern by a bonding wire, and is connected to the main circuit wiring pattern. A semiconductor power module characterized in that the electrical connection between them is limited to the electrical connection by fixing the power semiconductor element.
ュールにおいて、 前記複数の端子の外方先端部、前記主回路基板の前記反
対側主面、および前記金属基材の前記他方主面が露出す
るように、少なくとも前記主回路基板の前記主面、前記
制御回路基板本体の前記一方主面、前記電力用半導体素
子、および、前記制御回路素子が樹脂で封止されている
ことを特徴とする半導体パワーモジュール。25. The semiconductor power module according to claim 21, wherein outer end portions of the plurality of terminals, the opposite main surface of the main circuit board, and the other main surface of the metal base material are exposed. As described above, at least the main surface of the main circuit board, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin. Power module.
流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回
路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御
回路素子が搭載される制御回路基板とを備える半導体パ
ワーモジュールにおいて、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の板状の制御回路基板
本体と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上
に配設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子が、前記制御回路基板に接続されており、 前記主回路基板の前記主回路配線パターンが配設される
側の反対側主面と前記制御回路基板本体の他方主面とが
ともに、熱良導性の平板状の金属基材の一方主面に固着
されることによって、前記主回路基板と前記制御回路基
板とが、互いに隣接して並ぶように前記金属基材の前記
一方主面に固定されていることを特徴とする半導体パワ
ーモジュール。26. A main circuit board on which a power semiconductor element that controls the flow of a main current that supplies power to an external load is mounted, and a control circuit element that controls the operation of the power semiconductor element. In the semiconductor power module including the control circuit board described above, the main circuit board includes a flat metal plate having good thermal conductivity, an insulating layer formed on the metal plate, and an insulating layer formed on the insulating layer. A main circuit wiring pattern provided, wherein the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion of the main circuit wiring pattern, the control circuit board, an electrically insulating plate-shaped control circuit board body and A control circuit wiring pattern disposed on at least one main surface of the control circuit board body, wherein the control circuit element is connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the one main surface. A plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal to and from the outside are connected to the control circuit board, and a side of the main circuit board on which the main circuit wiring pattern is arranged. The main surface opposite to the main circuit board and the other main surface of the control circuit board body are fixed to one main surface of a flat metal base material having good thermal conductivity, so that the main circuit board and the control circuit board Are fixed to the one main surface of the metal base material so as to be arranged adjacent to each other.
ュールにおいて、 前記主回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パタ
ーンの表面とが略同一平面上に並ぶように、前記主回路
基板および前記制御回路基板の厚さの関係が設定されて
いることを特徴とする半導体パワーモジュール。27. The semiconductor power module according to claim 26, wherein the main circuit board and the control circuit are arranged so that a surface of the main circuit wiring pattern and a surface of the control circuit wiring pattern are substantially flush with each other. A semiconductor power module, characterized in that the relationship of substrate thickness is set.
ュールにおいて、 前記主回路基板の前記反対側主面と前記金属基材の前記
一方主面とが、耐熱性に優れるとともに熱良導性の接着
剤によって接着されていることを特徴とする半導体パワ
ーモジュール。28. The semiconductor power module according to claim 26, wherein the opposite main surface of the main circuit board and the one main surface of the metal base material have excellent heat resistance and good thermal conductivity. A semiconductor power module characterized in that it is adhered by an agent.
ュールにおいて、 前記金属基材の前記一方主面の中の前記電力用半導体素
子の直下に相当する領域が、上面が平坦な凸部状に盛り
上がっていることを特徴とする半導体パワーモジュー
ル。29. The semiconductor power module according to claim 28, wherein a region in the one main surface of the metal base material, which is directly below the power semiconductor element, bulges into a convex shape having a flat upper surface. A semiconductor power module characterized in that
ュールにおいて、 前記金属板と前記金属基材とが、それらの外周に沿った
複数箇所において、溶接によって互いに接続されている
ことを特徴とする半導体パワーモジュール。30. The semiconductor power module according to claim 28, wherein the metal plate and the metal base material are connected to each other by welding at a plurality of locations along the outer circumference thereof. Power module.
ュールにおいて、 前記溶接による接続によって、前記接着剤に圧縮力が付
与されていることを特徴とする半導体パワーモジュー
ル。31. The semiconductor power module according to claim 30, wherein a compressive force is applied to the adhesive by the connection by welding.
ュールにおいて、 前記複数箇所において、前記接着剤が前記外周から内側
に後退しており、溶接による金属架橋が前記外周から内
側に侵入して形成されていることを特徴とする半導体パ
ワーモジュール。32. The semiconductor power module according to claim 30, wherein the adhesive is set back from the outer periphery to the inner side at the plurality of locations, and a metal bridge by welding is formed by penetrating from the outer periphery to the inner side. A semiconductor power module characterized in that
ュールにおいて、 前記複数箇所において、前記金属板と前記金属基材とに
凹部が設けられていることを特徴とする半導体パワーモ
ジュール。33. The semiconductor power module according to claim 32, wherein recesses are provided in the metal plate and the metal base material at the plurality of locations.
ュールにおいて、 前記複数の端子の外方先端部、および前記金属基材の前
記他方主面が露出するように、少なくとも前記主回路基
板の前記主回路配線パターンが配設される側の主面、前
記制御回路基板本体の前記一方主面、前記電力用半導体
素子、および、前記制御回路素子が樹脂で封止されてい
ることを特徴とする半導体パワーモジュール。34. The semiconductor power module according to claim 26, wherein at least the main circuit board of the main circuit board is exposed so that outer end portions of the plurality of terminals and the other main surface of the metal base material are exposed. A main surface on which a circuit wiring pattern is disposed, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin. Power module.
流の流れを制御する電力用半導体素子と当該電力用半導
体素子の動作を制御する制御回路素子とを備える半導体
パワーモジュールにおいて、 熱良導性の平板状の金属基材の一方主面に、電気絶縁性
でしかも熱良導性の接着剤によって、リードフレームが
固着されており、 当該リードフレームの上の所定部位に前記電力用半導体
素子が固着されており、 前記リードフレームの上の前記半導体素子を除く領域内
に、制御回路基板が固定されており、 当該制御回路基板は、電気絶縁性の板状の制御回路基板
本体と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上
に配設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路基板本体の他方主面が前記リードフレーム
に固着されることによって、前記制御回路基板が前記領
域内に固定されており、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記リードフレームは、外部との間で主電流および電気
信号の入出力を行うための複数の端子を含んでいること
を特徴とする半導体パワーモジュール。35. A semiconductor power module comprising a power semiconductor element for controlling a flow of a main current responsible for supplying power to an external load and a control circuit element for controlling an operation of the power semiconductor element. A lead frame is fixed to one main surface of a conductive flat metal substrate with an electrically insulating and heat conductive adhesive, and the power semiconductor is provided at a predetermined portion on the lead frame. An element is fixed, a control circuit board is fixed in an area on the lead frame excluding the semiconductor element, and the control circuit board is an electrically insulating plate-shaped control circuit board body, A control circuit wiring pattern disposed on at least one main surface of the control circuit board body, and the other main surface of the control circuit board body is fixed to the lead frame. , The control circuit board is fixed in the area, the control circuit element is connected to a predetermined portion of the control circuit wiring pattern on the one main surface, the lead frame between the outside. 2. A semiconductor power module comprising a plurality of terminals for inputting and outputting a main current and an electric signal.
ュールにおいて、 前記接着剤が電気絶縁体の微粒子が混入された接着剤で
あることを特徴とする半導体パワーモジュール。36. The semiconductor power module according to claim 35, wherein the adhesive is an adhesive containing fine particles of an electric insulator.
ュールにおいて、 前記複数の端子の外方先端部、および前記金属基材の他
方主面が露出するように、少なくとも、前記金属基材お
よび前記リードフレームの露出面、前記制御回路基板本
体の前記一方主面、前記電力用半導体素子、ならびに、
前記制御回路素子が、樹脂で封止されていることを特徴
とする半導体パワーモジュール。37. The semiconductor power module according to claim 35, wherein at least the metal base material and the lead are exposed so that outer end portions of the plurality of terminals and the other main surface of the metal base material are exposed. The exposed surface of the frame, the one main surface of the control circuit board body, the power semiconductor element, and
A semiconductor power module, wherein the control circuit element is sealed with resin.
流の流れを制御する電力用半導体素子と当該電力用半導
体素子の動作を制御する制御回路素子とを備える半導体
パワーモジュールにおいて、 熱良導性の平坦な金属板の上に絶縁層を介して配線パタ
ーンが形成されており、 前記電力用半導体素子は、前記配線パターンの上の所定
部位に固着されており、 前記配線パターンの上の別の所定部位にリードフレーム
が固着されており、 前記制御回路素子は前記リードフレームの所定部位に固
着されており、 前記リードフレームは、外部との間で主電流および電気
信号の入出力を行うための複数の端子を含んでいること
を特徴とする半導体パワーモジュール。38. A semiconductor power module comprising a power semiconductor element for controlling the flow of a main current responsible for supplying power to an external load and a control circuit element for controlling the operation of the power semiconductor element. A wiring pattern is formed on an electrically conductive flat metal plate via an insulating layer, the power semiconductor element is fixed to a predetermined portion on the wiring pattern, and the wiring pattern is formed on the wiring pattern. A lead frame is fixed to another predetermined portion, the control circuit element is fixed to a predetermined portion of the lead frame, and the lead frame inputs and outputs a main current and an electric signal with the outside. A semiconductor power module comprising a plurality of terminals for
ュールにおいて、 前記リードフレームは、前記主電流が流れる部分を厚く
し、電気信号が流れる部分を薄くしたことを特徴とする
半導体パワーモジュール。39. The semiconductor power module according to claim 38, wherein the lead frame has a thick portion in which the main current flows and a thin portion in which an electric signal flows.
ュールにおいて、 前記複数の端子の外方先端部、および前記金属板の前記
配線パターンが形成される側とは反対側の主面が露出す
るように、少なくとも、前記金属板および前記配線パタ
ーンの露出面、前記電力用半導体素子、ならびに、前記
制御回路素子が、樹脂で封止されていることを特徴とす
る半導体パワーモジュール。40. The semiconductor power module according to claim 38, wherein outer end portions of the plurality of terminals and a main surface of the metal plate opposite to a side where the wiring pattern is formed are exposed. Further, at least the exposed surface of the metal plate and the wiring pattern, the power semiconductor element, and the control circuit element are sealed with resin.
項27に記載の半導体パワーモジュールを製造するため
の方法において、(a)前記主回路基板と前記制御回路基
板とが並ぶようにそれぞれを固定する工程と、(b)前記
工程(a)の後に、前記主回路配線パターンと前記制御回
路配線パターンのそれぞれの所定部位にハンダを一括的
に印刷する工程と、(c)前記工程(b)の後に、前記それぞ
れの所定部位の上に、前記電力用半導体素子および前記
制御回路素子をそれぞれ載置する工程と、(d)前記工程
(c)の後に、前記ハンダを昇温した後に冷却することに
よって、当該ハンダによるハンダ付けを行う工程と、を
備えることを特徴とする半導体パワーモジュールの製造
方法。41. A method for manufacturing a semiconductor power module according to claim 14, 23 or 27, wherein: (a) the main circuit board and the control circuit board are arranged side by side, respectively. Fixing step, (b) after the step (a), collectively printing solder on predetermined portions of the main circuit wiring pattern and the control circuit wiring pattern, and (c) the step (b) ), The step of mounting the power semiconductor element and the control circuit element, respectively, on the respective predetermined portions, and (d) the step
After the step (c), the temperature of the solder is raised and then the solder is cooled to perform soldering with the solder, the method for manufacturing a semiconductor power module.
ュールを製造するための方法において、(a)前記リード
フレームの外周にタイバが連結することで全体が一体的
に連結されたリードフレーム材を準備する工程と、(b)
前記リードフレーム材を前記接着剤によって前記金属基
材の一方主面に固着する工程と、(c)前記工程(b)の後
に、前記タイバを切除することによって、前記リードフ
レーム材から前記リードフレームを得る工程と、を備え
ることを特徴とする半導体パワーモジュールの製造方
法。42. The method for manufacturing a semiconductor power module according to claim 35, wherein: (a) a lead frame material integrally connected by a tie bar to the outer periphery of the lead frame is prepared. And the step (b)
A step of fixing the lead frame material to the one main surface of the metal base material with the adhesive; and (c) cutting the tie bar after the step (b) to remove the lead frame material from the lead frame material. A method of manufacturing a semiconductor power module, comprising:
ュールを製造するための方法において、(a)前記リード
フレームの外周にタイバが連結することで全体が一体的
に連結されたリードフレーム材を準備する工程と、(b)
前記リードフレーム材を前記配線パターンの上の前記別
の所定部位に固着する工程と、(c)前記工程(b)の後に、
前記タイバを切除することによって、前記リードフレー
ム材から前記リードフレームを得る工程と、を備えるこ
とを特徴とする半導体パワーモジュールの製造方法。43. A method for manufacturing a semiconductor power module according to claim 38, wherein: (a) a lead frame material integrally connected by a tie bar to the outer periphery of the lead frame is prepared. And the step (b)
A step of fixing the lead frame material to the another predetermined portion on the wiring pattern, and (c) after the step (b),
A step of obtaining the lead frame from the lead frame material by cutting the tie bar.
ュールの製造方法において、(a)前記リードフレームの
中の厚い部分のみが形成され、しかも外周に第1タイバ
が連結することで全体が一体的に連結された第1リード
フレーム材を準備する工程と、(b)前記リードフレーム
の中の薄い部分のみが形成され、しかも外周に第2タイ
バが連結することで全体が一体的に連結された第2リー
ドフレーム材を準備する工程と、(c)前記第1および第
2リードフレーム材を互いに重ね合わせてハンダ付けす
る工程と、(d)重ね合わされた前記第1および第2リー
ドフレーム材を前記配線パターンの上の前記別の所定部
位に固着する工程と、(e)前記工程(d)の後に、前記第1
および第2タイバを切除することによって、重ね合わさ
れた前記第1および第2リードフレーム材から、前記リ
ードフレームを得る工程と、を備えることを特徴とする
半導体パワーモジュールの製造方法。44. The method for manufacturing a semiconductor power module according to claim 39, wherein: (a) only a thick portion of the lead frame is formed, and the first tie bar is connected to the outer periphery of the lead frame to form an integral body. The step of preparing the first lead frame material connected to the above, and (b) only the thin portion of the lead frame is formed, and the second tie bar is connected to the outer periphery so that the whole is integrally connected. A step of preparing a second lead frame material; (c) a step of soldering the first and second lead frame materials by superposing them on each other; and (d) the first and second lead frame materials being superposed on each other. A step of fixing the wiring pattern to the other predetermined portion on the wiring pattern, and (e) the step (d),
And a step of obtaining the lead frame from the first and second lead frame materials that are superposed by cutting off the second tie bar, and a method for manufacturing a semiconductor power module.
ュールの製造方法において、(a)輪郭形状が前記リード
フレームと同一でしかも前記リードフレームの薄い部分
と同一の一定厚さであって、外周に第1タイバが連結す
ることで全体が一体的に連結された第1リードフレーム
材を準備する工程と、(b)前記リードフレームの中の厚
い部分のみが形成され、しかも外周に第2タイバが連結
することで全体が一体的に連結された第2リードフレー
ム材を準備する工程と、(c)前記第1および第2リード
フレーム材を互いに重ね合わせてハンダ付けする工程
と、(d)重ね合わされた前記第1および第2リードフレ
ーム材を前記配線パターンの上の前記別の所定部位に固
着する工程と、(e)前記工程(d)の後に、前記第1および
第2タイバを切除することによって、重ね合わされた前
記第1および第2リードフレーム材から、前記リードフ
レームを得る工程と、を備えることを特徴とする半導体
パワーモジュールの製造方法。45. The method of manufacturing a semiconductor power module according to claim 39, wherein (a) the contour shape is the same as that of the lead frame and has the same constant thickness as the thin portion of the lead frame, and A step of preparing a first lead frame material which is integrally connected as a whole by connecting the first tie bar, and (b) only a thick portion of the lead frame is formed, and a second tie bar is formed on the outer periphery. A step of preparing a second lead frame material that is wholly integrally connected by connecting, (c) a step of soldering the first and second lead frame materials on top of each other, and (d) a superposition And (e) after the step (d), the first and second tie bars are removed by fixing the formed first and second lead frame materials to the other predetermined portion on the wiring pattern. By chance And a step of obtaining the lead frame from the first and second lead frame materials that are overlapped with each other.
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