JPH1167977A - 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 - Google Patents
樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】絶縁性，耐湿性等各種信頼性に優れたパワーモ
ジュール装置の提供。 【解決手段】複数のパワー半導体素子を搭載し、前記半
導体素子と外部へ電気的に接続する外部接続端子を有す
る基板には外囲ケースが取り付けられている樹脂封止型
パワーモジュール装置であって、前記半導体素子の封止
を針入度（ＪＩＳ Ｋ−2220、１／４コーン）が２０以
上，４０以下の範囲にあるシリコーン樹脂の硬化物で行
う。
ジュール装置の提供。 【解決手段】複数のパワー半導体素子を搭載し、前記半
導体素子と外部へ電気的に接続する外部接続端子を有す
る基板には外囲ケースが取り付けられている樹脂封止型
パワーモジュール装置であって、前記半導体素子の封止
を針入度（ＪＩＳ Ｋ−2220、１／４コーン）が２０以
上，４０以下の範囲にあるシリコーン樹脂の硬化物で行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパッケージケースを
用いた樹脂封止型パワーモジュール装置に関する。
用いた樹脂封止型パワーモジュール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人が提案した（特開平6−179890
号）樹脂封止型パワーモジュール装置の構成を図１に示
す模式断面図を用いて説明する。
号）樹脂封止型パワーモジュール装置の構成を図１に示
す模式断面図を用いて説明する。
【０００３】図１において、ＩＧＢＴあるいはダイオー
ドチップ等の半導体素子１は、セラミックス板２を介し
て金属基板３に半田接合されている。セラミックス板上
の導電性パターンからは、半田付け固定された外部取り
出し電極端子５が立ち上がっている。外部取り出し電極
端子と半導体素子とはボンディングワイヤ（ＷＢ）４に
より電気的に接続されている。
ドチップ等の半導体素子１は、セラミックス板２を介し
て金属基板３に半田接合されている。セラミックス板上
の導電性パターンからは、半田付け固定された外部取り
出し電極端子５が立ち上がっている。外部取り出し電極
端子と半導体素子とはボンディングワイヤ（ＷＢ）４に
より電気的に接続されている。
【０００４】さらに金属基板３には樹脂製外囲ケース６
が接着されている。７は樹脂製蓋状ケースである。樹脂
製外囲ケース６と樹脂製蓋状ケース７とは、隙間を設け
た遊嵌構造となっており、この隙間部分、及び外部取り
出し電極端子５周囲の蓋状ケース７に設けた溝状空間部
には、シール樹脂８が充填されている。
が接着されている。７は樹脂製蓋状ケースである。樹脂
製外囲ケース６と樹脂製蓋状ケース７とは、隙間を設け
た遊嵌構造となっており、この隙間部分、及び外部取り
出し電極端子５周囲の蓋状ケース７に設けた溝状空間部
には、シール樹脂８が充填されている。
【０００５】このパッケージ内部の半導体素子を搭載す
る基板上には、蓋状ケースに設けられた注入穴９から、
パッケージ内上部に空間を設けるようにシリコーン樹脂
（シリコーンゲル）１０が充填されている。そして、蓋
状ケースの注入穴はシリコーンゴム製キャップ１１が嵌
め込まれ、外気と遮断されている。
る基板上には、蓋状ケースに設けられた注入穴９から、
パッケージ内上部に空間を設けるようにシリコーン樹脂
（シリコーンゲル）１０が充填されている。そして、蓋
状ケースの注入穴はシリコーンゴム製キャップ１１が嵌
め込まれ、外気と遮断されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
パワーモジュール装置は、パッケージが完全にシールさ
れた気密構造となっている上、通常の温度変化時にゲル
が体積変化しても、ゲル上部を空間としているためゲル
には過大な応力が働かず、ゲル部にクラックやボイド等
の構造欠陥が発生することはない。従って、耐湿信頼性
を含め、各種信頼性に非常に優れた構造である。
パワーモジュール装置は、パッケージが完全にシールさ
れた気密構造となっている上、通常の温度変化時にゲル
が体積変化しても、ゲル上部を空間としているためゲル
には過大な応力が働かず、ゲル部にクラックやボイド等
の構造欠陥が発生することはない。従って、耐湿信頼性
を含め、各種信頼性に非常に優れた構造である。
【０００７】しかし、この構造では、パワーモジュール
装置に温度サイクル処理（−４０℃／３０分⇔室温／３
０分⇔＋１２５℃／３０分）を加えると、主として半導
体素子，各種電極端子，セラミックス絶縁板等を金属基
板に接合する半田がゲルと接触する部分に外径２mm程度
の小さなゲルボイドが発生し易い。種々検討した結果、
このゲルボイドの起源は、シリコーンゲル中に溶存する
ガス成分（主として空気）が、温度サイクル時に気密パ
ッケージ内部の温度及び圧力が変化することにより、ゲ
ルへのガス溶解度も変化し、溶解仕切れなくなったガス
成分が析出したものであることが分かった。このよう
に、上記ゲルボイドは室温状態で溶解していたガス成分
が、溶解度の変化により析出したものであることから、
一旦発生したゲルボイドも、室温状態でしばらく放置す
ることにより、ほとんどが消滅する。このメカニズムに
よるゲルボイド発生は、シリコーンゲルの本質的性質に
起因しているため、気密パッケージ構造でシリコーンゲ
ルを用いる限り、避けられないものである。
装置に温度サイクル処理（−４０℃／３０分⇔室温／３
０分⇔＋１２５℃／３０分）を加えると、主として半導
体素子，各種電極端子，セラミックス絶縁板等を金属基
板に接合する半田がゲルと接触する部分に外径２mm程度
の小さなゲルボイドが発生し易い。種々検討した結果、
このゲルボイドの起源は、シリコーンゲル中に溶存する
ガス成分（主として空気）が、温度サイクル時に気密パ
ッケージ内部の温度及び圧力が変化することにより、ゲ
ルへのガス溶解度も変化し、溶解仕切れなくなったガス
成分が析出したものであることが分かった。このよう
に、上記ゲルボイドは室温状態で溶解していたガス成分
が、溶解度の変化により析出したものであることから、
一旦発生したゲルボイドも、室温状態でしばらく放置す
ることにより、ほとんどが消滅する。このメカニズムに
よるゲルボイド発生は、シリコーンゲルの本質的性質に
起因しているため、気密パッケージ構造でシリコーンゲ
ルを用いる限り、避けられないものである。
【０００８】一方、上記構造とは異なる、ゲルのみで封
止した非気密従来構造の場合でも、ゲルボイドが発生す
ることがある。これは、基板に搭載された各種部品の半
田接合部にひけ等の欠陥があったり、金属基板に外囲ケ
ースを接着する接着剤部分に袋小路様の空隙が発生した
場合に、これらの空間にたまたま気泡がトラップされる
と、ここを起点にしてゲルボイドが成長したものであ
る。
止した非気密従来構造の場合でも、ゲルボイドが発生す
ることがある。これは、基板に搭載された各種部品の半
田接合部にひけ等の欠陥があったり、金属基板に外囲ケ
ースを接着する接着剤部分に袋小路様の空隙が発生した
場合に、これらの空間にたまたま気泡がトラップされる
と、ここを起点にしてゲルボイドが成長したものであ
る。
【０００９】第一のモードで発生するゲルボイドは、周
期的な温度サイクル処理時に限定される上、サイズが比
較的小さく、発生する箇所も、電極端子半田付け部ある
いは半田接合箇所縁面に集中しているため、通常、パワ
ーモジュールの絶縁特性，耐湿特性等に影響を及ぼすこ
とはない。しかし、高耐圧，大電流容量化する今後のパ
ワーモジュール装置の場合には、本モードのゲルボイド
がパワーモジュール信頼性に悪影響を及ぼす。
期的な温度サイクル処理時に限定される上、サイズが比
較的小さく、発生する箇所も、電極端子半田付け部ある
いは半田接合箇所縁面に集中しているため、通常、パワ
ーモジュールの絶縁特性，耐湿特性等に影響を及ぼすこ
とはない。しかし、高耐圧，大電流容量化する今後のパ
ワーモジュール装置の場合には、本モードのゲルボイド
がパワーモジュール信頼性に悪影響を及ぼす。
【００１０】第二のモードで発生するゲルボイドは、発
生箇所及び成長の状態により、絶縁特性等パワーモジュ
ール装置の信頼性に深刻な影響を及ぼす場合がある。
生箇所及び成長の状態により、絶縁特性等パワーモジュ
ール装置の信頼性に深刻な影響を及ぼす場合がある。
【００１１】パワーモジュールの耐湿信頼性及び絶縁信
頼性等の確保を主眼として、半導体素子を搭載する基板
は樹脂（通常、シリコーンゲル）で封止されているが、
通常、この封止樹脂中にはボイド，クラック等の構造欠
陥がないことを前提として設計している。これら封止樹
脂中の構造欠陥が及ぼす影響は、モジュール仕様が高耐
圧，大電流容量化する程、大きくなるものと考えられ、
封止樹脂部の構造欠陥は何れのモードであり是非とも排
除する必要がある。
頼性等の確保を主眼として、半導体素子を搭載する基板
は樹脂（通常、シリコーンゲル）で封止されているが、
通常、この封止樹脂中にはボイド，クラック等の構造欠
陥がないことを前提として設計している。これら封止樹
脂中の構造欠陥が及ぼす影響は、モジュール仕様が高耐
圧，大電流容量化する程、大きくなるものと考えられ、
封止樹脂部の構造欠陥は何れのモードであり是非とも排
除する必要がある。
【００１２】本発明の目的は、各種条件下においても半
導体素子を封止するシリコーン樹脂中にボイド，クラッ
ク等の構造欠陥を発生することがない、各種信頼性に優
れたシリコーン樹脂封止型パワーモジュール装置並びに
その製法を提供することにある。
導体素子を封止するシリコーン樹脂中にボイド，クラッ
ク等の構造欠陥を発生することがない、各種信頼性に優
れたシリコーン樹脂封止型パワーモジュール装置並びに
その製法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】半導体素子を封止する樹
脂材料の主要な機能は、上述の如く、耐湿信頼性並びに
絶縁信頼性の確保にある。但し、これらの機能を発現す
る前提条件として、封止樹脂が半導体素子並びにボンデ
ィングワイヤに過大な熱応力を与えないことが是非とも
要求される。封止樹脂の熱応力が大きいと、半導体素子
そのものあるいは半導体素子上のパッシベーション膜の
損傷、及びボンディングワイヤ断線といった不良を引き
起こすからである。このため、現在、半導体素子封止材
料としては、弾性率が非常に小さいシリコーンゲルが主
流となっている。
脂材料の主要な機能は、上述の如く、耐湿信頼性並びに
絶縁信頼性の確保にある。但し、これらの機能を発現す
る前提条件として、封止樹脂が半導体素子並びにボンデ
ィングワイヤに過大な熱応力を与えないことが是非とも
要求される。封止樹脂の熱応力が大きいと、半導体素子
そのものあるいは半導体素子上のパッシベーション膜の
損傷、及びボンディングワイヤ断線といった不良を引き
起こすからである。このため、現在、半導体素子封止材
料としては、弾性率が非常に小さいシリコーンゲルが主
流となっている。
【００１４】シリコーンゲルはパワーモジュールの各種
信頼性を確保できる優れた材料であるが、前述の如く、
ゲルボイドが発生し易いという問題があった。ゲルボイ
ド発生を防止する手法としては、（１）ゲルを非常に柔
らかくして、一旦ボイドが発生しても即座に修復させる
こと、（２）ゲルの強度を大きくして、ボイドが発生し
ないようにすること、が考えられる。（１）は同時にゲ
ル流動性が高くなることから、垂直に立ててインバータ
装置に実装する、中空構造のゲル封止パワーモジュール
装置の場合には採用できない。ゲル中のボイド発生は、
ゲルの破壊とも捉えることができるから、（２）の手法
は有効である。但し、ここで問題になるのは、ゲルを高
強度化（高弾性率化または低針入度化）することによ
り、基板搭載品、特にボンディングワイヤへの応力も増
大し、最悪の場合にはこれら基板搭載品を破壊してしま
う可能性があることである。
信頼性を確保できる優れた材料であるが、前述の如く、
ゲルボイドが発生し易いという問題があった。ゲルボイ
ド発生を防止する手法としては、（１）ゲルを非常に柔
らかくして、一旦ボイドが発生しても即座に修復させる
こと、（２）ゲルの強度を大きくして、ボイドが発生し
ないようにすること、が考えられる。（１）は同時にゲ
ル流動性が高くなることから、垂直に立ててインバータ
装置に実装する、中空構造のゲル封止パワーモジュール
装置の場合には採用できない。ゲル中のボイド発生は、
ゲルの破壊とも捉えることができるから、（２）の手法
は有効である。但し、ここで問題になるのは、ゲルを高
強度化（高弾性率化または低針入度化）することによ
り、基板搭載品、特にボンディングワイヤへの応力も増
大し、最悪の場合にはこれら基板搭載品を破壊してしま
う可能性があることである。
【００１５】パワーモジュールの各種信頼性を保持しつ
つ、ゲルボイド発生の問題を解決する本発明の要旨は次
の通りである。
つ、ゲルボイド発生の問題を解決する本発明の要旨は次
の通りである。
【００１６】パワーモジュールの基板搭載品の封止に、
針入度（ＪＩＳ Ｋ−２２２０、１／４コーン）が２０
以上，４０以下の範囲の値を有するシリコーン樹脂を用
いることにより、基板搭載品を損傷することなく、各種
条件下においてもボイド発生を防止し、パワーモジュー
ル装置の各種信頼性を確保することが可能となる。
針入度（ＪＩＳ Ｋ−２２２０、１／４コーン）が２０
以上，４０以下の範囲の値を有するシリコーン樹脂を用
いることにより、基板搭載品を損傷することなく、各種
条件下においてもボイド発生を防止し、パワーモジュー
ル装置の各種信頼性を確保することが可能となる。
【００１７】本発明者らが測定した、各種シリコーン樹
脂で封止したボンディングワイヤの温度サイクル後の剪
断強度を図２に示した。ここで用いた評価サンプルは図
１の構造を有し、ボンディングワイヤは直径５００μｍ
のアルミニウムワイヤである。針入度が異なるシリコー
ン樹脂で封止したサンプルを作製後、−４０℃／３０分
⇔室温／３０分⇔１２５℃／３０分の温度サイクルを７
００回加えた後、ボンディングワイヤの剪断強度を測定
した。本結果から、本発明で規定した針入度領域のシリ
コーン樹脂がボンディングワイヤに及ぼすストレスは、
シリコーンゲルの場合と同等であることが分かった。
脂で封止したボンディングワイヤの温度サイクル後の剪
断強度を図２に示した。ここで用いた評価サンプルは図
１の構造を有し、ボンディングワイヤは直径５００μｍ
のアルミニウムワイヤである。針入度が異なるシリコー
ン樹脂で封止したサンプルを作製後、−４０℃／３０分
⇔室温／３０分⇔１２５℃／３０分の温度サイクルを７
００回加えた後、ボンディングワイヤの剪断強度を測定
した。本結果から、本発明で規定した針入度領域のシリ
コーン樹脂がボンディングワイヤに及ぼすストレスは、
シリコーンゲルの場合と同等であることが分かった。
【００１８】さらに、上記検討と同様なサンプルについ
て観察したゲルボイド発生の状態を図３に示した。ここ
でも、上記検討と同一の温度サイクルを加えた後、評価
サンプルを分解し、封止シリコーン樹脂の状態を観察し
た。上記ボンディングワイヤ剪断強度の結果も合わせて
示した。本結果から、本発明で規定した針入度領域のシ
リコーン樹脂は、ボンディングワイヤの損傷防止及び樹
脂中の構造欠陥発生防止の両方の条件を満足することが
分かった。
て観察したゲルボイド発生の状態を図３に示した。ここ
でも、上記検討と同一の温度サイクルを加えた後、評価
サンプルを分解し、封止シリコーン樹脂の状態を観察し
た。上記ボンディングワイヤ剪断強度の結果も合わせて
示した。本結果から、本発明で規定した針入度領域のシ
リコーン樹脂は、ボンディングワイヤの損傷防止及び樹
脂中の構造欠陥発生防止の両方の条件を満足することが
分かった。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の内容を実施例でさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２０】〔実施例 １〕本実施例で用いたパワーモ
ジュール装置の構造は図１に示したものと同一である。
ここでは、封止シリコーン樹脂として、シリコーンゲル
SE1880（東レダウコーニングシリコーン株式会社、針入
度８５）及びSE1883（東レダウコーニングシリコーン株
式会社、針入度３２）を用いた。さらに、半導体素子を
搭載するセラミックス（ＡｌＮ）絶縁基板上の導電性パ
ターンと金属基板とのＡｌＮ表面に沿って測った距離
（絶縁沿面距離）は最小１mmとした。それぞれの樹脂で
封止したパワーモジュール装置を各１０台ずつ作製し
た。それから、−４０℃／３０分⇔室温／３０分⇔１２
５℃／３０分の温度サイクルを５００回加えた後、パワ
ーモジュール装置の絶縁耐量評価を行った。この評価
は、外部取り出し電極端子を短絡し、これらと金属基板
との間に印加する商用周波数の交流電圧を順次増加さ
せ、評価サンプルが絶縁破壊したときの電圧を測定する
ものである。
ジュール装置の構造は図１に示したものと同一である。
ここでは、封止シリコーン樹脂として、シリコーンゲル
SE1880（東レダウコーニングシリコーン株式会社、針入
度８５）及びSE1883（東レダウコーニングシリコーン株
式会社、針入度３２）を用いた。さらに、半導体素子を
搭載するセラミックス（ＡｌＮ）絶縁基板上の導電性パ
ターンと金属基板とのＡｌＮ表面に沿って測った距離
（絶縁沿面距離）は最小１mmとした。それぞれの樹脂で
封止したパワーモジュール装置を各１０台ずつ作製し
た。それから、−４０℃／３０分⇔室温／３０分⇔１２
５℃／３０分の温度サイクルを５００回加えた後、パワ
ーモジュール装置の絶縁耐量評価を行った。この評価
は、外部取り出し電極端子を短絡し、これらと金属基板
との間に印加する商用周波数の交流電圧を順次増加さ
せ、評価サンプルが絶縁破壊したときの電圧を測定する
ものである。
【００２１】評価結果は、SE1883封止品では全数が１１
〜１４ｋＶｒｍｓであったのに対して、SE1880封止品で
は、４ｋＶｒｍｓが１台、８ｋＶｒｍｓが１台、残りは
１０〜１４ｋＶｒｍｓであった。ここでの評価品の場
合、最低６ｋＶｒｍｓの絶縁耐量が必要である。評価済
みサンプルを分解して、封止樹脂の状態を観察すると、
SE1883封止品では樹脂中に構造欠陥の発生はなかった。
一方、SE1880封止品では、全サンプルにゲルボイドが発
生していた。ゲルボイドの発生位置がたまたま絶縁沿面
にかかった場合に、絶縁耐量が低下したことが分かっ
た。
〜１４ｋＶｒｍｓであったのに対して、SE1880封止品で
は、４ｋＶｒｍｓが１台、８ｋＶｒｍｓが１台、残りは
１０〜１４ｋＶｒｍｓであった。ここでの評価品の場
合、最低６ｋＶｒｍｓの絶縁耐量が必要である。評価済
みサンプルを分解して、封止樹脂の状態を観察すると、
SE1883封止品では樹脂中に構造欠陥の発生はなかった。
一方、SE1880封止品では、全サンプルにゲルボイドが発
生していた。ゲルボイドの発生位置がたまたま絶縁沿面
にかかった場合に、絶縁耐量が低下したことが分かっ
た。
【００２２】〔実施例 ２〕本実施例で用いたサンプル
の構造は実施例１のものと同一である。封止に用いたシ
リコーン樹脂は、次の４種類である。
の構造は実施例１のものと同一である。封止に用いたシ
リコーン樹脂は、次の４種類である。
【００２３】１．シリコーンゲルSE1880（東レダウコー
ニングシリコーン株式会社、針入度８５） ２．SE1883（東レダウコーニングシリコーン株式会社、
針入度３２） ３．SE1880／SE1740重量比２：８配合系（共に東レダウ
コーニングシリコーン株式会社、針入度２２） ４．KJR9033（信越化学株式会社、針入度５） これらの樹脂で封止したパワーモジュール装置を各８台
作製し、熱疲労寿命試験を行った。本試験は、各パワー
モジュール装置に所定の電流を４分間流して金属基板の
温度を最高１００℃にした後、１分間水冷却して金属基
板温度を３０℃にする処理を１サイクルとして、繰返し
上記サイクルを加えながらパワーモジュール装置の諸特
性の変化をモニタするものである。
ニングシリコーン株式会社、針入度８５） ２．SE1883（東レダウコーニングシリコーン株式会社、
針入度３２） ３．SE1880／SE1740重量比２：８配合系（共に東レダウ
コーニングシリコーン株式会社、針入度２２） ４．KJR9033（信越化学株式会社、針入度５） これらの樹脂で封止したパワーモジュール装置を各８台
作製し、熱疲労寿命試験を行った。本試験は、各パワー
モジュール装置に所定の電流を４分間流して金属基板の
温度を最高１００℃にした後、１分間水冷却して金属基
板温度を３０℃にする処理を１サイクルとして、繰返し
上記サイクルを加えながらパワーモジュール装置の諸特
性の変化をモニタするものである。
【００２４】結果は、SE1880，SE1883，SE1880／SE1740
配合系で封止したものは、今回試験を打ち切った２００
００回まで、パワーモジュール装置の諸特性に変化は現
われなかった。一方、KJR9033 で封止したものでは、７
５００回の時点で全品に特性劣化が発生した。試験品を
分解調査したところ、半導体素子上のボンディングワイ
ヤに接合面で剥離が発生していた。
配合系で封止したものは、今回試験を打ち切った２００
００回まで、パワーモジュール装置の諸特性に変化は現
われなかった。一方、KJR9033 で封止したものでは、７
５００回の時点で全品に特性劣化が発生した。試験品を
分解調査したところ、半導体素子上のボンディングワイ
ヤに接合面で剥離が発生していた。
【００２５】〔実施例 ３〕本実施例では、金属基板及
び電極端子を一体にモールドした樹脂製外囲ケース（以
下、端子インサートケースと呼ぶ）を用いたパワーモジ
ュール装置を評価サンプルとした。本パワーモジュール
装置の組立てプロセスを図４に示した。
び電極端子を一体にモールドした樹脂製外囲ケース（以
下、端子インサートケースと呼ぶ）を用いたパワーモジ
ュール装置を評価サンプルとした。本パワーモジュール
装置の組立てプロセスを図４に示した。
【００２６】ここでは封止シリコーン樹脂として、上記
SE1880（針入度８５）及び ＳＥ１８８３（針入度３
２）を用いて、それぞれ６台ずつ作製した。その後、−
４０℃／３０分⇔室温／３０分⇔１２５℃／３０分の温
度サイクルを５００回加えてから、封止樹脂の状態を観
察した。
SE1880（針入度８５）及び ＳＥ１８８３（針入度３
２）を用いて、それぞれ６台ずつ作製した。その後、−
４０℃／３０分⇔室温／３０分⇔１２５℃／３０分の温
度サイクルを５００回加えてから、封止樹脂の状態を観
察した。
【００２７】ＳＥ１８８０で封止したものでは、全数に
ゲルボイドが発生，成長していた。主たる発生箇所は電
極端子を樹脂中にインサートした部分で、この部分の隙
間がゲルボイドの発生起点となっていた。一方、SE1883
で封止したものでは、半数にゲルボイドの発生は認めら
れず、残りのものについては上記部分に微小なボイドが
発生していたが、このボイドは温度サイクルで成長する
ことはなかった。
ゲルボイドが発生，成長していた。主たる発生箇所は電
極端子を樹脂中にインサートした部分で、この部分の隙
間がゲルボイドの発生起点となっていた。一方、SE1883
で封止したものでは、半数にゲルボイドの発生は認めら
れず、残りのものについては上記部分に微小なボイドが
発生していたが、このボイドは温度サイクルで成長する
ことはなかった。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、パワーモジュール装置
の半導体素子封止樹脂に針入度（JISＫ−２２２０、１
／４コーン）２０以上，４０以下のシリコーン樹脂を用
いているため、温度サイクル等の処理を加えても、封止
樹脂中にボイドやクラック等の構造欠陥が発生すること
がなく、同時にボンディングワイヤ等基板搭載品へのス
トレスも小さく、これらを損傷することがない。その結
果、絶縁性並びに耐湿性等各種信頼性に優れたパワーモ
ジュール装置を実現することが可能となる。さらに、絶
縁信頼性を犠牲にすることなく、絶縁沿面距離を低減す
ることが可能となり、パワーモジュール装置をコンパク
トなサイズにする上で非常に有効である。
の半導体素子封止樹脂に針入度（JISＫ−２２２０、１
／４コーン）２０以上，４０以下のシリコーン樹脂を用
いているため、温度サイクル等の処理を加えても、封止
樹脂中にボイドやクラック等の構造欠陥が発生すること
がなく、同時にボンディングワイヤ等基板搭載品へのス
トレスも小さく、これらを損傷することがない。その結
果、絶縁性並びに耐湿性等各種信頼性に優れたパワーモ
ジュール装置を実現することが可能となる。さらに、絶
縁信頼性を犠牲にすることなく、絶縁沿面距離を低減す
ることが可能となり、パワーモジュール装置をコンパク
トなサイズにする上で非常に有効である。
【図１】従来構造及び本発明によるパワーモジュール装
置の模式断面図である。
置の模式断面図である。
【図２】本発明の検討による、各種シリコーン樹脂の針
入度とボンディングワイヤ剪断強度との相関図である。
入度とボンディングワイヤ剪断強度との相関図である。
【図３】本発明の検討による、各種シリコーン樹脂の針
入度と不良発生状態との相関図である。
入度と不良発生状態との相関図である。
【図４】本実施例によるパワーモジュール装置の組立て
工程図である。
工程図である。
１…半導体素子、２…セラミックス板、３…金属基板、
４…ボンディングワイヤ、５…外部取り出し電極端子、
６…樹脂製外囲ケース、７…樹脂製蓋状ケース、８…シ
ール樹脂、９…注入穴、１０…シリコーン樹脂、１１…
シリコーンゴム製キャップ。
４…ボンディングワイヤ、５…外部取り出し電極端子、
６…樹脂製外囲ケース、７…樹脂製蓋状ケース、８…シ
ール樹脂、９…注入穴、１０…シリコーン樹脂、１１…
シリコーンゴム製キャップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 隆一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 九嶋 忠雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 田中 明 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 寺崎 健 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 斎藤 高 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (5)
- 【請求項１】半導体素子が絶縁層を介して金属基板上に
搭載され、蓋状ケースあるいは外囲ケースに設けた外部
接続端子が前記半導体素子と電気的に接続され、前記蓋
状ケースと、前記金属基板上に取り付けられた前記外囲
ケースとにより前記半導体素子を収納するパッケージケ
ースを構成し、前記半導体素子が樹脂で封止されている
パワーモジュール装置において、前記樹脂の針入度（Ｊ
ＩＳ Ｋ−２２２０、１／４コーン）が２０以上，４０
以下の範囲にあることを特徴とする樹脂封止型パワーモ
ジュール装置。 - 【請求項２】前記樹脂がシリコーン樹脂である請求項１
に記載の樹脂封止型パワーモジュール装置。 - 【請求項３】前記絶縁層の上に形成した導電性パターン
と、前記金属基板との絶縁層表面に沿った最小距離が２
mm以下，０.２mm 以上である、請求項１または２に記載
の樹脂封止型パワーモジュール装置。 - 【請求項４】前記外部接続端子に印加する電圧が２００
０Ｖ以上である請求項３に記載の樹脂封止型パワーモジ
ュール装置。 - 【請求項５】半導体素子が絶縁層を介して金属基板上に
搭載され、蓋状ケースあるいは外囲ケースに設けた外部
接続端子が前記半導体素子と電気的に接続され、前記蓋
状ケースと、前記金属基板上に取り付けられた前記外囲
ケースとにより前記半導体素子を収納するパッケージケ
ースを構成し、前記半導体素子が樹脂で封止されている
パワーモジュール装置の製法であって、前記金属基板上
に前記外囲ケースを取り付けた後、前記金属基板上に、
針入度(ＪＩＳ Ｋ−２２２０、１／４コーン)が２０以
上，４０以下の範囲にあるシリコーン樹脂を充填して前
記半導体素子を封止することを特徴とする樹脂封止型パ
ワーモジュール装置の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9227745A JPH1167977A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9227745A JPH1167977A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1167977A true JPH1167977A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16865716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9227745A Pending JPH1167977A (ja) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1167977A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1336990A1 (de) * | 2002-02-14 | 2003-08-20 | Abb Research Ltd. | Gehäuse für ein hochspannungsfestes Leistungshalbleitermodul |
| KR100403129B1 (ko) * | 2000-03-03 | 2003-10-30 | 주식회사 케이이씨 | 전력반도체모듈 |
| JP2008016564A (ja) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 樹脂封止型パワーモジュール |
| JP2009194329A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US9617455B2 (en) * | 2015-05-11 | 2017-04-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Silicone resin composition for sealant and power semiconductor module that uses this composition |
-
1997
- 1997-08-25 JP JP9227745A patent/JPH1167977A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100403129B1 (ko) * | 2000-03-03 | 2003-10-30 | 주식회사 케이이씨 | 전력반도체모듈 |
| EP1336990A1 (de) * | 2002-02-14 | 2003-08-20 | Abb Research Ltd. | Gehäuse für ein hochspannungsfestes Leistungshalbleitermodul |
| WO2003069968A2 (de) * | 2002-02-14 | 2003-08-21 | Abb Research Ltd | Gehäuse für ein hochspannungsfestes leistungshalbleitermodul |
| WO2003069968A3 (de) * | 2002-02-14 | 2003-11-13 | Abb Research Ltd | Gehäuse für ein hochspannungsfestes leistungshalbleitermodul |
| JP2008016564A (ja) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 樹脂封止型パワーモジュール |
| JP2009194329A (ja) * | 2008-02-18 | 2009-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US9617455B2 (en) * | 2015-05-11 | 2017-04-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Silicone resin composition for sealant and power semiconductor module that uses this composition |
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