JPWO2017094189A1 - 半導体モジュール - Google Patents

半導体モジュール Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017094189A1
JPWO2017094189A1 JP2017553591A JP2017553591A JPWO2017094189A1 JP WO2017094189 A1 JPWO2017094189 A1 JP WO2017094189A1 JP 2017553591 A JP2017553591 A JP 2017553591A JP 2017553591 A JP2017553591 A JP 2017553591A JP WO2017094189 A1 JPWO2017094189 A1 JP WO2017094189A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base plate
semiconductor module
case
semiconductor
semiconductor chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017553591A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6407451B2 (ja
Inventor
大介 大宅
大介 大宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of JPWO2017094189A1 publication Critical patent/JPWO2017094189A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6407451B2 publication Critical patent/JP6407451B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H01L23/18—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
    • H01L23/24—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device solid or gel at the normal operating temperature of the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/10251—Elemental semiconductors, i.e. Group IV
    • H01L2924/10253—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/1026—Compound semiconductors
    • H01L2924/1027—IV
    • H01L2924/10272—Silicon Carbide [SiC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/1026—Compound semiconductors
    • H01L2924/1032—III-V
    • H01L2924/1033—Gallium nitride [GaN]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1203—Rectifying Diode
    • H01L2924/12032—Schottky diode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H01L2924/3511—Warping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress
    • H01L2924/3512—Cracking

Abstract

簡素な構造でケース及びベース板を接合し、かつ絶縁耐量を高めることが可能な半導体モジュールを提供することを目的とする。半導体モジュールは、ベース板１と、ベース板１の外周部よりも内側でベース板１上方に配設された半導体チップ２と、ベース板１の外周部と接着剤６によって接合され、半導体チップ２を収容するケース３とを備える。ベース板１の上面のうち平面視でケース３の内壁３ａと半導体チップ２との間の部分に、凹部または凸部が配設されている。

Description

本発明は、半導体チップがケースに収容された半導体モジュールに関する。
ケース内に封止樹脂（ゲル）が充填される従来のパワー半導体モジュールについて、様々な技術が提案されている。例えば、水分が、ケースとベース板（放熱板）との接合部及び固定部を介してケース内部に浸入することを防止するために、接着剤（シール材）を用いる構成が提案されている（例えば特許文献１）。また例えば、接着剤を用いずにケース及びベース板（放熱板）に凸部及び凹部を設け、これらを嵌合することによって、ケース及びベース板を固定する構成が提案されている（例えば特許文献２）。
特開２０００−３２３５９３号公報 特開２０１４−２３０９７８号公報
特許文献１の構成では、ベース板上面のうちケースの側壁下側の部分に設けられた溝内に接着剤（シール材）が充填される。しかしながら、溝内の接着剤に気泡が残りやすく、当該気泡によりモジュールの絶縁耐量が低下する虞があった。また、特許文献２の構成では、接着剤を使用せずにケース及びベース板を凸部及び凹部によって固定するので、構造が複雑になる。しかも、凸部及び凹部の深さをある一定以上にしなければならないので、深い溝内まで封止樹脂（ゲル）が回り込めずに隙間が生じることがあった。この結果、絶縁耐量（絶縁性能）が低下することがあった。
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、簡素な構造でケース及びベース板を接合し、かつ絶縁耐量を高めることが可能な半導体モジュールを提供することを目的とする。
本発明に係る半導体モジュールは、ベース板と、前記ベース板の外周部よりも内側で前記ベース板上方に配設された半導体チップと、前記ベース板の前記外周部と接着剤によって接合され、前記半導体チップを収容するケースとを備え、前記ベース板の上面のうち平面視で前記ケースの内壁と前記半導体チップとの間の部分に、凹部または凸部が配設されている。
本発明によれば、ベース板の上面のうち平面視でケースの内壁と半導体チップとの間の部分に、凹部または凸部が配設されている。これにより、簡素な構造でケース及びベース板を接合することができ、かつ絶縁耐量を高めることができる。
本発明の目的、特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
実施の形態１に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。 関連半導体モジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る半導体モジュールの効果を説明するための図である。 変形例に係る半導体モジュールの構成の一部を示す平面図である。 変形例に係る半導体モジュールの構成の一部を示す断面図である。 実施の形態３に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。
以下、添付される図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図面は概略的に示されるものであり、異なる図面にそれぞれ示される構成要素の大きさと位置との相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体モジュール（パワー半導体モジュール）の構成を示す断面図である。図１の半導体モジュールは、ベース板１と、半導体チップ２と、ケース３と、絶縁基板である絶縁セラミック基板４と、封止剤５とを備える。
ベース板１は、例えばＣｕ、ＡｌＳｉＣ、Ａｌ（Ｃｕは銅、Ａｌはアルミニウム、Ｓｉは珪素、Ｃは炭素）などの金属からなり、例えば放熱板として用いられる。
半導体チップ２は、ベース板１の外周部よりも内側でベース板１上方に配設されている。半導体チップ２は、例えば、Ｓｉから構成されてもよいし、ＳｉＣ、ＧａＮ（窒化ガリウム）などのワイドバンドギャップ半導体から構成されてもよい。半導体チップ２には、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ダイオード、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）などが適用される。本実施の形態１では、半導体チップ２には、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ及びＳｉＣ−ＳＢＤが適用されているものとして説明する。
ケース３は、ベース板１の外周部と接着剤６によって接合されており、半導体チップ２を収容する。ケース３は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）＋ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）からなる。接着剤６は、例えばシリコーン系またはエポキシ系の材料からなる。
本実施の形態１では、ケース３の下部には、ベース板１の外周部の上部（角部）と係合可能な切欠き３ｂが設けられている。そして、接着剤６は、ケース３の切欠き３ｂと、ベース板１の上部（角部）との間に設けられている。
絶縁セラミック基板４は、断面視で半導体チップ２とベース板１との間に配設されている。絶縁セラミック基板４の表面及び裏面には表面金属パターン４ａ及び裏面金属パターン４ｂそれぞれが設けられている。表面金属パターン４ａは半導体チップ２の下部と接続され、裏面金属パターン４ｂはベース板１とはんだ７によって接合されている。
封止剤５は、例えばシリコーンゲルなどの絶縁性を有する材料からなり、ケース３内部に充填される。これにより、半導体モジュールの絶縁性が担保されている。
ところで、ベース板１の上面のうち、平面視でケース３の内壁３ａと半導体チップ２との間の部分に、凹部が配設されている。本実施の形態１では、凹部として、平面視でケース３の内壁３ａに沿って延在する溝８がベース板１の上面に配設されている。なお、溝８内には封止剤５が充填されることが想定される。
次に、本実施の形態１に係る半導体モジュールの製造方法について説明する。なお、ベース板１以外の構成要素については、一般的な製造方法を適用することができるので、ここではベース板１の形成についてのみ説明する。
金属溶解によりベース板１を成型する場合、溝８に対応する突起を金型（鋳型）に設けることにより、溝８が配設されたベース板１を成型することができる。なお、溝８の安定性のためにエッチングによる加工を追加で行ってもよい。
これとは別の方法として、溝８がないベース板１の成型後に、ベース板１表面に溝８を形成する場合、溝８を形成しないベース板１表面をレジストでマスクし、ベース板１を選択的にエッチングする。これにより、溝８が配設されたベース板１を形成することができる。なお、エッチングを行わない場合には、プレスにより溝８をベース板１に成形してもよい。
以上のように構成された本実施の形態１に係る半導体モジュールによれば、接着剤６を用いるので、簡素な構造でケース３及びベース板１を接合することができる。また、ベース板１の上面のうちケース３の側壁下側の部分には溝が設けられていないので、固化後の接着剤６内の気泡を低減することができる。この結果、半導体モジュールの絶縁耐量を高めることができる。
ここで、本実施の形態１に係る半導体モジュールが有する効果についてさらに説明するために、図２に示す本実施の形態１に係る半導体モジュールと関連する半導体モジュール（以下「関連半導体モジュール」と記す）について説明する。なお、関連半導体モジュールのうち実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
ベース板１及びケース３を接着剤６で接合する関連半導体モジュールなどでは、ベース板１またはケース３の反り（たわみ）により、接着剤６の形状がバラつくという問題がある。このような接着剤６の形状のバラつきによって、次の２点の問題が発生する。
１点目は、接着剤６のケース３内側のフィレット６ａにおいて、高さＨ（図２）が不十分となる場合があることに起因する問題である。フィレット６ａの高さＨが不十分である場合、その界面にギャップが生じ、当該ギャップからケース３内部の封止剤５が外部に漏れたり、ケース３外部の水が内部に浸入したりするという問題が生じる。ベース板１またはケース３の反り（たわみ）の影響を受けずに、接着剤６に、漏れ及び浸入の防止機能を持たせるためには、固化前の接着剤６のフィレット６ａが、ケース３の内壁３ａ沿って上側に十分延在することが必要である。つまり、バラつき要因でギャップが発生しないように、フィレット６ａの高さＨを充分に高くする必要がある。
２点目は、接着剤６のケース３内側のフィレット６ａにおいて、ダレ長さＬ（図２）が大きくなる場合があることに起因する問題である。フィレット６ａのダレ長さＬが大きくなると、接着剤６内に気泡６ｂが噛みこむリスクが高くなる。接着剤６内に噛みこんだ気泡６ｂは、高温時に接着剤６から飛び出して、封止剤５内に移動することがある。そして、その気泡が、絶縁セラミック基板４の周辺まで移動した場合には、絶縁性能が低下し、絶縁不良となるという問題が生じる。また、これとは別に、フィレット６ａのダレ長さＬが非常に大きく、接着剤６が絶縁セラミック基板４の下まで流れ込むと、絶縁セラミック基板４に発生していた応力が変化する。この結果、絶縁セラミック基板４にクラックが発生し、絶縁不良となる問題が生じる。
現行のモジュールでは、フィレット６ａのダレ長さＬに起因する絶縁性能の低下を防ぐために、ケース３と絶縁セラミック基板４との間に比較的大きなクリアランスを設けている。しかしながら、この結果として、関連半導体モジュールのサイズが比較的大きくなっていた。また、１点目の問題を解決するために、接着剤６の量を増やしてフィレット６ａの高さＨを高くしようとすると、フィレット６ａのダレ長さＬが大きくなり、２点目の問題が顕在化するという問題があった。
これに対して、本実施の形態１に係る半導体モジュールでは、ケース３とベース板１との接合時に押し出される固化前の接着剤６に関して、接着剤６のダレが、図１の溝８に起因する表面張力効果によって抑制される。これにより、フィレット６ａのダレ長さＬが抑制され、その一方で、フィレット６ａが盛り上がることになり、フィレット６ａの高さＨが高くなる。この結果、１点目の問題（封止剤５の漏れ及び水の浸入）を解決することができるとともに、２点目の問題（絶縁性能の低下）を解決することができる。さらに、ケース３と絶縁セラミック基板４との間のクリアランスの低減も期待できるので、半導体モジュールの小型化が期待できる。
また本実施の形態１では、接着剤６は、ケース３の切欠き３ｂと、ベース板１の上部（角部）との間に設けられている。これにより、ケース３とベース板１との間のギャップの発生を低減することができるので、封止剤５の漏れ及び水の浸入などを抑制することができる。
また本実施の形態１では、半導体チップ２は、ＳｉＣなどのワイドバンドギャップ半導体から構成されている。これにより、高温動作、高速動作を実現できるため、モジュール周辺の冷却器または制御回路の小型化が期待できる。このため、例えばインバータシステムなどの小型化も期待できる。
＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。以下、本実施の形態２に係る半導体モジュールのうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
本実施の形態２では、図３に示すように、本実施の形態２では、平面視で溝８の幅方向の一端は、ケース３の内壁３ａの近傍に位置する。そして、平面視で溝８の幅方向の他端は、はんだ７外であってはんだ７の近傍に位置する。なお、はんだ７は、絶縁セラミック基板４及びベース板１の接合部分である。
図４は、絶縁セラミック基板４と溝８の底部との間の距離Ｄ（図３）と、絶縁セラミック基板４の表面金属パターン４ａの端部４ｃ（図３）に印加される電界Ｅとの関係を示す図である。なお、溝８の深さは、距離Ｄから、裏面金属パターン４ｂ及びはんだ７の厚みを除いた長さに相当する。
図４に示すように、距離Ｄを長くするほど、表面金属パターン４ａの端部４ｃにおける電界Ｅを緩和することができる。なお、距離Ｄは、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。
以上のような本実施の形態２に係る半導体モジュールによれば、絶縁セラミック基板４（表面金属パターン４ａ）の電界を緩和することができるので、絶縁性能を高めることができる。
＜変形例＞
溝８と同様の溝は、ベース板１の上記部分以外の部分にも設けられてもよい。図５は、本変形例に係る半導体モジュールの構成の一部を示す平面図であり、図６は、図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
本変形例では、半導体チップ２の代わりに、半導体チップ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを備えている。半導体チップ２ａは、半導体チップ２ｂ、２ｃと隣り合い、半導体チップ２ｂは、半導体チップ２ａ，２ｄと隣り合う。半導体チップ２ｃは、半導体チップ２ａ，２ｄと隣り合い、半導体チップ２ｄは、半導体チップ２ｂ，２ｃと隣り合う。
ここで、第１の半導体チップ及び第２の半導体チップには、半導体チップ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのうち互いに隣り合う任意の２つの半導体チップが適用される。以下、第１の半導体チップは半導体チップ２ｃであり、第２の半導体チップは半導体チップ２ｄであるものとして説明するが、他の組み合わせにおいても以下の説明と同様に構成されている。
本変形例では、絶縁セラミック基板４の代わりに、分割された絶縁セラミック基板９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを備えている。絶縁セラミック基板９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのそれぞれは、絶縁セラミック基板４と同様に構成されている。つまり、第１の絶縁基板である絶縁セラミック基板９ｃは、第１の半導体チップである半導体チップ２ｃと一のベース板１との間に配設されており、第２の絶縁基板である絶縁セラミック基板９ｄは、第２の半導体チップである半導体チップ２ｄと一のベース板１との間に配設されている。同様に、絶縁セラミック基板９ａ，９ｂは、半導体チップ２ａ，２ｂと一のベース板１との間にそれぞれ配設されている。
本変形例では、図５及び図６に示すように、ベース板１の上面のうち、はんだ９ｃとはんだ９ｄとの間の部分にも溝８が設けられている。ここで、はんだ９ｃは、絶縁セラミック基板（第１の絶縁基板）９ｃ及びベース板１の接合部分であり、はんだ９ｄは、絶縁セラミック基板（第２の絶縁基板）９ｄ及びベース板１の接合部分である。
以上のような本変形例に係る半導体モジュールによれば、実施の形態２と同様に、絶縁性能を高めることができる。
＜実施の形態３＞
図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体モジュールの構成を示す断面図である。以下、本実施の形態３に係る半導体モジュールのうち、実施の形態１と同じまたは類似する構成要素については同じ参照符号を付し、異なる構成要素について主に説明する。
ベース板１の上面のうち、平面視でケース３の内壁３ａと半導体チップ２との間の部分に、凸部が配設されている。本実施の形態３では、凸部として、レジスト１０がベース板１の上面に配設されている。なお、レジスト１０は、実施の形態１で説明した溝８と同様に、平面視でケース３の内壁３ａに沿って延在してもよい。なお、レジスト１０の高さは、フィレット６ａの先端部分の高さよりも十分に高いことが好ましい。
以上のような本実施の形態３に係る半導体モジュールによれば、接着剤６を用いるので、簡素な構造でケース３及びベース板１を接合することができる。また、ベース板１の上面のうちケース３の側壁下側の部分には溝が設けられていないので、固化後の接着剤６内の気泡を低減することができる。この結果、半導体モジュールの絶縁耐量を高めることができる。また、実施の形態１と同様に、接着剤６のダレが、レジスト１０によって抑制されるので、封止剤５の漏れ及び水の浸入を抑制することができるとともに、絶縁性能の低下を抑制することができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、本発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
１ ベース板、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 半導体チップ、３ ケース、３ａ 内壁、３ｂ 切欠き、４，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 絶縁セラミック基板、６ 接着剤、８ 溝、１０ レジスト。

Claims (7)

  1. ベース板と、
    前記ベース板の外周部よりも内側で前記ベース板上方に配設された半導体チップと、
    前記ベース板の前記外周部と接着剤によって接合され、前記半導体チップを収容するケースと
    を備え、
    前記ベース板の上面のうち平面視で前記ケースの内壁と前記半導体チップとの間の部分に、凹部または凸部が配設された、半導体モジュール。
  2. 請求項１に記載の半導体モジュールであって、
    前記凹部として、平面視で前記ケースの前記内壁に沿って延在する溝が前記ベース板の上面に配設された、半導体モジュール。
  3. 請求項２に記載の半導体モジュールであって、
    前記半導体チップと前記ベース板との間に配設された絶縁基板をさらに備え、
    平面視で前記溝の幅方向の一端は前記ケースの前記内壁の近傍に位置し、平面視で前記溝の幅方向の他端は前記絶縁基板及び前記ベース板の接合部分外であって当該接合部分の近傍に位置する、半導体モジュール。
  4. 請求項２に記載の半導体モジュールであって、
    互いに隣り合う第１及び第２の前記半導体チップと、一の前記ベース板との間にそれぞれ配設された第１及び第２の絶縁基板をさらに備え、
    前記ベース板の上面のうち、前記第１の絶縁基板及び前記ベース板の接合部分と、前記第２の絶縁基板及び前記ベース板の接合部分と、の間の部分にも前記溝が配設された、半導体モジュール。
  5. 請求項１に記載の半導体モジュールであって、
    前記凸部として、レジストが前記ベース板の上面に配設された、半導体モジュール。
  6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の半導体モジュールであって、
    前記ケースの下部には、前記ベース板の前記外周部の上部と係合可能な切欠きが設けられ、
    前記接着剤は、前記ケースの切欠きと、前記ベース板の前記上部との間に設けられた、半導体モジュール。
  7. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１項に記載の半導体モジュールであって、
    前記半導体チップはワイドバンドギャップ半導体からなる、半導体モジュール。
JP2017553591A 2015-12-04 2015-12-04 半導体モジュール Active JP6407451B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/084164 WO2017094189A1 (ja) 2015-12-04 2015-12-04 半導体モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017094189A1 true JPWO2017094189A1 (ja) 2018-02-08
JP6407451B2 JP6407451B2 (ja) 2018-10-17

Family

ID=58796607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017553591A Active JP6407451B2 (ja) 2015-12-04 2015-12-04 半導体モジュール

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10483176B2 (ja)
JP (1) JP6407451B2 (ja)
CN (1) CN108292631B (ja)
DE (1) DE112015007169B4 (ja)
WO (1) WO2017094189A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018110132B3 (de) * 2018-04-26 2018-11-29 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Drucksinterverfahren bei dem Leistungshalbleiterbauelemente mit einem Substrat über eine Sinterverbindung miteinander verbunden werden
JP7187814B2 (ja) * 2018-04-27 2022-12-13 株式会社デンソー 半導体装置
US11410895B2 (en) * 2018-10-05 2022-08-09 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Wiring board
JP7247053B2 (ja) * 2019-08-02 2023-03-28 株式会社東芝 半導体装置
JP7258806B2 (ja) * 2020-03-23 2023-04-17 株式会社東芝 半導体装置
JP7332528B2 (ja) * 2020-04-17 2023-08-23 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
DE102020119209A1 (de) 2020-07-21 2022-01-27 Rogers Germany Gmbh Leistungsmodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls
JP2022039118A (ja) * 2020-08-27 2022-03-10 富士電機株式会社 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法
WO2023112274A1 (ja) * 2021-12-16 2023-06-22 三菱電機株式会社 半導体装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07106458A (ja) * 1993-10-01 1995-04-21 Fuji Electric Co Ltd 気密封止形半導体装置
JPH11238821A (ja) * 1998-02-19 1999-08-31 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電力用半導体モジュール
JPH11265976A (ja) * 1998-03-18 1999-09-28 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体モジュールおよびその製造方法
JP2004228286A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2006100320A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2008016551A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2009070863A (ja) * 2007-09-11 2009-04-02 Hitachi Ltd 半導体パワーモジュール
JP2012204366A (ja) * 2011-03-23 2012-10-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2015023128A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 三菱電機株式会社 半導体モジュール及びその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0652831B2 (ja) * 1987-09-30 1994-07-06 株式会社日立製作所 自動車用電子回路装置の密封構造
JPH06268102A (ja) * 1993-01-13 1994-09-22 Fuji Electric Co Ltd 樹脂封止形半導体装置
US5602720A (en) * 1993-06-25 1997-02-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Mounting structure for semiconductor device having low thermal resistance
JP2000323593A (ja) 1999-05-06 2000-11-24 Yazaki Corp 半導体装置
JP2003298253A (ja) * 2002-03-29 2003-10-17 Denso Corp 電子制御装置の筐体構造及び電子制御装置の搭載構造
JP4271112B2 (ja) * 2004-09-21 2009-06-03 株式会社東芝 半導体装置
JP4867280B2 (ja) * 2005-10-18 2012-02-01 株式会社ジェイテクト コーティング剤塗布方法
US7511961B2 (en) * 2006-10-26 2009-03-31 Infineon Technologies Ag Base plate for a power semiconductor module
CN103858228B (zh) * 2011-09-30 2016-11-09 富士电机株式会社 半导体装置及其制造方法
JP5859906B2 (ja) 2012-04-20 2016-02-16 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2014203978A (ja) 2013-04-05 2014-10-27 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP2014230978A (ja) 2014-08-21 2014-12-11 株式会社三共 遊技機

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07106458A (ja) * 1993-10-01 1995-04-21 Fuji Electric Co Ltd 気密封止形半導体装置
JPH11238821A (ja) * 1998-02-19 1999-08-31 Sansha Electric Mfg Co Ltd 電力用半導体モジュール
JPH11265976A (ja) * 1998-03-18 1999-09-28 Mitsubishi Electric Corp パワー半導体モジュールおよびその製造方法
JP2004228286A (ja) * 2003-01-22 2004-08-12 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2006100320A (ja) * 2004-09-28 2006-04-13 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2008016551A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2009070863A (ja) * 2007-09-11 2009-04-02 Hitachi Ltd 半導体パワーモジュール
JP2012204366A (ja) * 2011-03-23 2012-10-22 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2015023128A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 三菱電機株式会社 半導体モジュール及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10483176B2 (en) 2019-11-19
CN108292631B (zh) 2021-08-06
DE112015007169T5 (de) 2018-08-09
CN108292631A (zh) 2018-07-17
WO2017094189A1 (ja) 2017-06-08
DE112015007169B4 (de) 2024-03-07
US20180286771A1 (en) 2018-10-04
JP6407451B2 (ja) 2018-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6407451B2 (ja) 半導体モジュール
US8258622B2 (en) Power device package and semiconductor package mold for fabricating the same
US10104775B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
WO2017175612A1 (ja) パワーモジュール、パワー半導体装置及びパワーモジュール製造方法
US9275921B2 (en) Semiconductor device
JP5900620B2 (ja) 半導体装置
JP5955251B2 (ja) パワー半導体モジュール
JP2015073012A (ja) 半導体装置
JP6699742B2 (ja) 半導体装置
JP7040032B2 (ja) 半導体装置
JP2016131196A (ja) 半導体装置
JPWO2017145667A1 (ja) 半導体モジュールおよびその製造方法
US11482462B2 (en) Power semiconductor device with first and second sealing resins of different coefficient of thermal expansion
JP2015090965A (ja) 半導体装置
JP2019169610A (ja) 半導体装置
KR102041644B1 (ko) 전력 모듈 패키지와 이의 제작방법
KR20160035916A (ko) 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법
US9355999B2 (en) Semiconductor device
JP2017073406A (ja) 電極リードおよび半導体装置
JP2017069351A (ja) 半導体装置
JP2017135144A (ja) 半導体モジュール
CN109844936B (zh) 半导体装置及其制造方法
US11646250B2 (en) Semiconductor device
JP7136367B2 (ja) 半導体パッケージ
JPWO2018096656A1 (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20171016

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180417

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180516

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180918

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6407451

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250