KR100454376B1 - 파워 반도체 모듈 및 그를 이용한 전동기 구동 시스템 - Google Patents

파워 반도체 모듈 및 그를 이용한 전동기 구동 시스템 Download PDF

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

파워 반도체 모듈에 있어서, 파워 회로부에 포함되어 금속 베이스 상에 탑재되는 파워 반도체 소자와, 파워 반도체 소자를 몰드하는 제1 수지와, 제1 수지 상에 위치하고 적어도 제어 회로의 일부에 포함되는 제어 회로 소자와, 파워 회로부에 접속되어 제1 수지의 표면 상에 노출부를 갖는 제어 단자를 구비하고, 제어 회로의 일부가 제어 단자의 노출부에 있어서 파워 회로부와 접속된다. 본 발명에 따르면, 제어 회로부의 고기능화가 가능한 저비용의 수지 몰드형 파워 반도체 모듈을 실현할 수 있다.

Description

파워 반도체 모듈 및 그를 이용한 전동기 구동 시스템{POWER SEMICONDUCTOR MODULE AND MOTOR DRIVING SYSTEM EMPLOYING THE SAME}
파워 반도체 모듈을 저비용화하는 하나의 수단으로서, IC 패키지와 같이 트랜스퍼 몰드로 패키지를 제조하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우의 종래예로서, 도3 및 도20에 단면 구조를 도시한 예를 들 수 있다.
도3은 IGBT, 프리휠 다이오드(FWD)를 각각 6 소자 및 IGBT의 게이트 드라이브 IC(각종 보호 회로 내장) 4칩을 리드 프레임(11) 상에 탑재하여 트랜스퍼 몰드한 드라이버 내장 IGBT 모듈(3상 인버터 모듈)이다. 베어 칩 파워 소자(IGBT, FWD)(14) 및 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30)를 파워계 단자(12), 제어 단자(13)를 겸한 동일 리드 프레임(11) 상에 탑재하고, Al 와이어(15)로 전기적 접속후, 열경화성 수지(31)로 트랜스퍼 몰드한다(제1 몰드). 그런 후, 방열판(10)과 함께 다시 열경화성 수지(32)로 트랜스퍼 몰드한다(제2 몰드). 또한, 리드 프레임(11)과 방열판(10)의 절연은 열경화성 수지(32)로 제2 몰드시에 동시에 행한다. 따라서, 열저항 저감을 위해 열경화성 수지(32)는 알루미나 충전재를 다량으로 포함한 수지이다.
이상과 같이, 본 종래 기술에 따르면 Si 칩 이외의 사용 부품은 리드 프레임(11), 방열판(10) 및 밀봉 수지만으로써, 저비용으로 제조할 수 있는 이점이 있다.
도20은 파워 소자를 탑재한 하이브리드 IC의 예이다. 즉, 도3에 도시한 드라이버 내장 IGBT 모듈보다도 고기능화한 종래예이다. 리드 프레임(200) 상에 베어 칩 파워 소자(14), 후막(厚膜) 회로 기판(알루미나)(202)을 탑재하고 있다. 후막 회로 기판(202)에는 플립 칩된 IC(201)가 탑재되고, 후막 저항 등과 고기능 회로가 형성되어 있다. 파워 소자(14)와 후막 회로 기판(202)은 Al 와이어(15)로 리드 프레임(200)과 접속되어 열경화성 수지(16)로 트랜스퍼 몰드된다. 본 종래 기술은 도3의 경우와 달리 리드 프레임(200)만이 아닌 후막 회로 기판(202)을 도입하고 있으므로, 고기능화할 수 있는 특징이 있다.
상기, 종래의 트랜스퍼 몰드형 파워 모듈은 모듈의 고기능화와 제조 비용 삭감의 양립, 나아가서는 모듈 신뢰성의 면에서 이하의 문제를 갖고 있다.
도3에 도시한 종래 기술의 경우, 전기적 배선 패턴은 리드 프레임(11)만으로 행한다. 따라서, 부품수는 극히 적고, 제조 공정도 매우 간략화할 수 있으므로, 제조 비용적으로는 배려된 구조로 되어 있다. 그러나, 파워계 단자(12)를 저저항화하므로, 리드 프레임(11)의 판 두께를 얇게 할 수 없어 리드 프레임(11)에 있어서 미세한 패턴을 만들 수 없다. 따라서, 탑재할 수 있는 제어 회로는 미세 패턴을 필요로 하지 않는 회로에 한정된다. 즉, 도3의 경우와 같이 게이트 드라이브IC만을 탑재한 드라이버 내장 IGBT 모듈 정도가 된다. 또한, 게이트 드라이브 IC(30)는 방열을 고려하지 않아도 되므로, 본래 리드 프레임(11) 상에 있을 필요가 없는 부품이다. 따라서, 게이트 드라이브 IC(30)의 영역만큼 모듈 면적을 증대시키고 있으며, 소형화가 키포인트로 되는 트랜스퍼 몰드의 경우, 제조 비용적으로는 불리해진다.
한편, 도20에 도시한 종래 구조의 경우, 파워계 단자를 구성하는 리드 프레임 상에 제어 회로로서 후막 회로 기판(202)을 탑재하므로 제어 회로에 미세 패턴을 용이하게 만들 수 있다. 따라서, MPU 등 고기능인 IC도 조립하는 것이 가능하다. 그러나, 리드 프레임(200)의 면적이 커져 제조 비용적으로는 전술한 경우와 같은 문제가 있다.
또한, 도3 및 도20 공통의 과제로서, 양자 모두 노이즈에 약하다는 것을 들 수 있다. 제어 회로와 파워 소자가 동일 리드 프레임 상에 놓여져 있으므로, 리드 프레임 또는 방열판을 거쳐서 파워 소자(14)와 제어 회로[게이트 드라이브 IC(30), 또는 후막 회로 기판(202)]가 용량 결합되어 파워 소자(14)의 전위 변화에 의한 노이즈를 받기 쉬운 것이다.
본 발명은 파워 반도체 모듈에 있어서, 주변 회로를 내장시키는 구조에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 의한 일 실시예의 단면 구조 모식도를 도시한다.
도2는 도1의 실시예의 평면 구조 모식도를 도시한다.
도3은 종래예의 단면 구조 모식도를 도시한다.
도4는 드라이버 내장 IGBT 모듈의 일 실시예를 도시한다.
도5는 고기능화한 IGBT 모듈의 등가 회로를 도시한다.
도6은 도4의 리드 프레임 형상의 일 실시예를 도시한다.
도7은 마이크로 컴퓨터 내장 IGBT 모듈의 일 실시예를 도시한다.
도8은 마이크로 컴퓨터 내장 IGBT 모듈의 다른 실시예를 도시한다.
도9는 고열전도 접착 시트를 사용한 경우의 실시예를 도시한다.
도10은 메탈 코어 프린트 기판을 사용한 경우의 실시예를 도시한다.
도11은 패키지 수지 상에 3차원 인쇄로 제어 회로 배선한 경우의 실시예를 도시한다.
도12는 도11의 3차원 배선의 설명도를 도시한다.
도13은 프린트 기판 양면 실제 장착에 대응한 실시예를 도시한다.
도14는 도13에 도시한 실시예에 사용되는 PCB의 모식도.
도15는 전류 검출용 분류(shunt) 저항, 부트 스트랩 회로용 다이오드, 용량, 저항을 내장한 경우의 실시예를 도시한다.
도16은 IGBT 칩 바로 위에 제어 칩 배치용의 오목부를 형성한 경우의 실시예를 도시한다.
도17은 2층부의 제어 회로를 폿팅으로 밀봉한 경우의 실시예를 도시한다.
도18은 2층부를 덮개로 덮은 경우의 실시예를 도시한다.
도19는 제어 단자를 PCB 위에 배치한 실시예를 도시한다.
도20은 종래예의 단면 구조 모식도.
도21은 패키지를 방열판에 접착한 경우의 실시예를 도시한다.
도22는 제어 회로 기판을 탑재하지 않은 경우의 실시예를 도시한다.
도23은 브러시리스 모터 구동 장치의 실시예를 도시한다.
도24는 브러시리스 모터 구동 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도25는 인덕션 모터 구동 장치의 실시예를 도시한다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 고기능이면서도 저비용성 또는 고신뢰성을 갖는 파워 반도체 모듈을 제공한다.
본 발명에 의한 파워 반도체 모듈은 파워 회로부에 포함되어 금속 베이스 상에 절연체를 거쳐서 탑재되는 파워 반도체 소자와, 금속 베이스의 표면이 노출하도록 파워 반도체 소자를 몰드하는 제1 수지를 갖는다. 제1 수지 상에는 적어도 제어 회로의 일부에 포함되는 제어 회로 소자가 위치한다. 또한, 본 파워 반도체 모듈은 파워 회로부에 접속되고 제1 수지의 표면 상에 노출부를 갖는 제어 단자를 갖고, 적어도 제어 회로의 일부가 제어 단자의 노출부에 있어서 파워 회로부와 접속된다.
본 발명에 따르면, 파워 반도체 소자를 몰드하는 제1 수지 상에 제어 회로 소자가 위치하므로, 파워 회로부의 구성에 영향을 끼치게 되는 일 없이 제어 회로부를 고기능화할 수 있다. 게다가, 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈은 수지 몰드형이므로 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 금속 베이스 상에 탑재되는 파워 반도체 소자를 몰드하는 제1 수지 상에 제어 회로부가 위치하므로 제어 회로부가 파워 회로부의 노이즈의 영향을 쉽게 받지 않는다. 따라서, 신뢰성이 개선된다.
상기의 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈에 의해 인버터 또는 컨버터 등의 전력 변환 장치를 구성할 수 있다. 이와 같은 전력 변환 장치에 의해 전동기가 구동되는 전동기 구동 시스템은 저비용성 또는 고신뢰성을 갖는다.
본 발명의 실시예를 이하 도면을 사용하여 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도면을 사용하여 본 발명에 의한 일 실시예를 설명한다. 도1은 단면 구조 모식도이다. IGBT 등의 파워 반도체 소자(14)는 리드 프레임(11) 상에 땜납 접착되고, Al 와이어(15)의 초음파 와이어 본딩으로 리드 프레임(11)과 파워 반도체 소자(14)는 전기적으로 접속된다. 파워계 단자(주 단자)(12)와 입력 단자(제어 단자)(13)는 파워 반도체 소자(14)가 탑재된 리드 프레임(11)으로 구성된다. 이것은 사용하는 리드 프레임을 1장으로 하여, 부품 비용 및 제조 비용을 삭감하기 위해서 이다. 본 실시예에 있어서, 리드 프레임(11)의 판 두께는 파워계 배선의 저저항화를 위해 0.8mm로 두껍게 하고 있다. 리드 프레임(11) 상에 접착된 파워 반도체 소자(14)는 방열판인 금속 베이스(10)와 어떠한 수단으로 절연되어야만 한다. 본 실시예에서는 열경화성 수지(16)로 절연하여 금속 베이스(10)와 함께 트랜스퍼 몰드되어 있다. 리드 프레임(11)과 금속 베이스(10)의 갭은 절연 내압의 신뢰성을 확보할 수 있는 범위에서 가능한 한 얇게 해야만 한다. 이는 금속 베이스(10)에 접속되는 방열 핀으로 효율 좋게 파워 반도체 소자(14)의 열을 방열하기 위해서이다. 이와 같은 점을 고려하여, 본 실시예에서는 리드 프레임(11)과 금속 베이스(10) 사이의 열경화성 수지(16)의 두께는 0.4mm로 하고 있다.
리드 프레임(11)은 핀으로부터의 거리를 확보하여 대지(對地) 절연을 확실하게 하기 위해, 패키지(PKG) 내에서 한 번 수직으로 기립되어 있다[영역(19)]. PKG 상면에는 6mm 정도의 오목부가 형성되어 있으며, 제어 단자(13)는 영역(19)에 의해 오목부 저면에 일부가 노출된다[영역(17)]. PKG 상면의 오목부는 파워 반도체 소자(14)를 제어하기 위한 회로를 배치하기 위한 영역이며, 도면 부호 18은 제어 회로 소자이다. 이 제어 회로부는 영역(17)에서 파워 반도체 소자(14)의 제어 단자에 전기적으로 접속된다. 이상의 구성으로, 파워 반도체 소자만이 밀봉된 파워 모듈과 동일한 평면 치수로, 각종 제어 기능을 모아 둔 소위 고기능 파워 모듈을 실현할 수 있다.
도2는 PKG 상면으로부터 본 평면 구조 모식도를 도시하고 있다. 제어 회로 소자(18) 및 그 밀봉재는 생략하고 있다. 영역(20)이 제어 회로 탑재 영역이며, 영역(17)에 외부 입력 단자(13) 및 그 밖의 제어 단자가 노출되고 있다. 영역(20)의 열경화성 수지(16)의 표면에는 제어 회로 소자용 배선이 되는 금속박이 형성되어 있다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, PKG 평면 크기의 대부분의 영역이 제어 회로 탑재 영역이라 할 수 있으므로, 종래의 지능 파워 모듈(IPM)과 같이 게이트 드라이브 IC만이 아닌, 그것을 제어하는 MPU 등의 탑재도 가능해진다.
도6은 리드 프레임의 일예이다. 파워 회로부가 IGBT(40), FWD(41)(프리휠 다이오드)를 각각 6개 탑재한 3상 인버터인 3상 인버터 모듈의 예이다. 도6의 (a)는 IGBT(40), FWD(41) 및 Al 와이어(15)를 도시한 평면 모식도, 도6의 (b)는 단면도이다. 리드 프레임을 접속하는 타이 바아(61)는 일부만을 도시하고 있다. 도면 중, 게이트 와이어(62), 제어계 에미터 와이어(63)가 접속되어 있는 리드 프레임의 단자 이름은 도5의 등가 회로도의 단자 이름과 대응하고 있다. 그 밖의 제어 단자(60)는 외부 입출력 단자이다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 파워계 배선, 제어계 배선은 1장의 리드 프레임으로 구성된다. 리드 프레임의 크기는 대략 6cm × 5cm이다. 특징적인 것은 입출력 단자(60)를 영역(17)에서 제어 회로와 접속하기 위해, IGBT(40), FWD(41)에 직접 접속되지 않음에도 불구하고, 리드 프레임으로서 구성하고 있는 점이다.
<실시예 2>
도4는 IGBT(40), FWD(41)과, IGBT를 구동하는 게이트 드라이브 IC(42) 및 그 주변 회로로 구성되는 게이트 드라이브 회로 내장 IGBT 모듈의 실시예이다. 도5의 시스템 구성도에서는 영역(50)에서 도시한 부분이다. 도5에 있어서는 도면 부호 53이 게이트 드라이브 회로이다.
실시예 1과 같이, 리드 프레임(11)에 파워 반도체 소자인 IGBT(40), FWD(41)를 땜납 접착하여 Al 와이어(15)로 전기적 접속을 행하여 열경화성 수지(31)로 수지 밀봉한다. 이 밀봉된 PKG(45) 상면에는 제어 단자(13)의 일부가 노출하고 있다[영역(46)]. PKG(45)를 구성하는 수지(31)는 비교적 선팽창 계수가 큰(16 내지 20ppm/℃ 정도) 것이다. 방열판(10)으로의 열전도를 고려할 필요없이, 알루미나 충전재를 다량으로 포함할 필요가 없기 때문이다. 알루미나 충전재는 밀봉하는 반도체 칩에 손상을 부여하여 불량을 일으킬 위험성이 있으므로, 이 선팽창 계수가큰 수지(31)는 고수율에도 배려되어 있다. 제어 회로는 프린트 회로 기판(PCB)(43)으로 구성되어 주된 제어 회로 소자로서 게이트 드라이브 IC(42)가 PCB(43) 상에 땜납 접착되어 있다. 이 PCB(43)가 PKG(45) 상에 열경화성의 실리콘접착재로 접착되어 PCB(43) 상에 설치되는 전극 패턴과 제어계 리드 프레임을 Al 와이어(44)로 와이어 본딩함으로써, 제어 회로와 IGBT가 전기적으로 접속된다. 물론, 이 Al 와이어는 금속선이라도 상관없다. 이 PCB(43)가 접착된 PKG(45)와 방열판인 Al 베이스(10) 전체가 트랜스퍼 몰드되어 있다. 이 트랜스퍼 몰드 수지(32)는 수지(31)와 달리 알루미나 충전재를 다량으로 포함한 고열전도율의 것이다. 트랜스퍼 몰드 수지(32)를 리드 프레임(11)과 Al 베이스(10)의 절연 수단으로서도 사용하고 있으므로, 방열성을 높이기 위해서이다. 또한, 리드 프레임(11)과 Al 베이스(10)의 갭은 0.2mm로 하고 있다.
본 실시예 모듈의 짧은 변 방향의 길이는 약 2cm이며, 게이트 드라이브 IC를 리드 프레임 상에 탑재한 종래예의 3.5cm와 비교하여 대폭으로 소형화할 수 있다.
<실시예 3>
게이트 드라이브 IC를 제어하는 PWM 신호 생성 등의 기능을 담당하는 MPU를 내장하는 경우의 실시예를 도7에 도시한다. 도5에 도시한 시스템 구성도의 영역(51)에 상당하는 모듈이다. 도7은 단면 구조 모식도이다. 또, 도5에 있어서 MPU는 도면 부호 54이다.
구성은 실시예 2에 개시한 경우와 모두 마찬가지이다. 도3에 도시한 종래 기술과 달리 PCB(43)를 탑재하고 있으므로 미세 배선 패턴을 용이하게 형성할 수있다. 따라서, 미세 배선 패턴을 필요로 하는 MPU(70)도 PCB(43) 상에 용이하게 탑재할 수 있다. 또한, PKG(45) 전체면에 배치한 PCB(43)는 MPU(70)를 탑재하는 영역을 충분히 확보할 수 있으므로, PCB(43)가 커지는 일은 없다. 따라서, 모듈 크기도 증대하는 일은 없으며, 짧은 변 방향의 길이는 약 2cm로 할 수 있다.
<실시예 4>
제어 IC인 MPU(70)와 달리 게이트 드라이브 IC(42)는 회로 규모가 작고, 단자수도 적다. 따라서, 도3에 도시한 종래 기술과 같이, 리드 프레임 상에 게이트 드라이브 IC를 배치하여 도5의 영역(51)의 기능을 실현한 모듈예를 도8에 도시한다. 단면 구조를 도시하고 있다.
리드 프레임(11)에 IGBT(40), FWD(4l)를 땜납 접착하고, 또한 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30)를 접착한다. Al 와이어(15)로 리드 프레임(11), 파워 반도체 소자, 게이트 드라이브 IC(30) 사이의 전기적 접속을 행하여 열경화성 수지(31)로 수지 밀봉한다. 이 밀봉된 PKG(82) 상면에는 지금까지의 실시예와 같이 제어 단자(13)의 일부가 노출하고 있다. 제어 회로는 PCB(43)로 구성되어 제어 회로 소자로서 MPU(70), 칩 저항(80), 칩 콘덴서(81) 등이 탑재되어 있다. 본 실시예의 경우, 도7에 도시한 경우와 달리 PCB(43)는 MPU(70) 및 그 주변 회로만으로 되므로, MPU로서는 보다 고도의 기능을 갖는 것을 탑재 가능하며, 게이트 드라이브 IC만의 종래 예와는 달리 대폭적으로 고기능화한 사용 편의성이 좋은 모듈을 실현할 수 있다.
<실시예 5>
지금까지의 실시예는 리드 프레임(11), 즉 파워 반도체 소자와 Al 베이스(10)의 절연을 밀봉 수지로 행하는 경우였다. 이 경우의 이점은 특별한 절연재를 사용할 필요가 없으므로 제조 비용을 저감할 수 있는 것이다. 그러나, 열저항의 대폭적인 저감이 어렵다. 수지의 유동성을 확보하기 위해, 혼입시키는 알루미나 충전재의 양에 한계가 있으므로, 열전도율을 대폭으로 크게 할 수 없고, 수지가 리드 프레임 아래에 확실히 충전할 수 있도록 갭을 비교적 큰 값, 예를 들어 0.2mm 이상 필요하기 때문이다. 그래서, 열저항을 낮게 할 수 있는 실시예를 도9에 도시한다. 본 도면은 지금까지와 마찬가지로 단면 구조 모식도이다.
IGBT(40), FWD(41), 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30)를 수지 밀봉한 PKG(82)의 상면에 제어 회로를 구성하는 PCB(43)를 접착하여 Al 와이어(44)로 접속하는 구조는 실시예 4와 마찬가지이다. 본 실시예의 특징은 리드 프레임(11)과 Al 베이스(10)를 절연하는 열압착 절연 시트(90)이다. 본 시트는 알루미나 충전재를 다량으로 포함한 매우 얇은(예를 들어 0.l2mm) 수지로 형성되어 있다. Al 베이스(10)를 가열하면서 PKG(82)를 Al 베이스(10)에 가압함으로써, 양자는 접착된다. 전술한 특징로부터 열저항은 대폭 저감할 수 있다. 밀봉 수지로 절연한 실시예 1 내지 4의 경우, 정격 15A의 IGBT의 접합점으로부터 Al 베이스까지의 열저항 Rth(j - c)은 2.5℃/W이지만, 본 실시예의 경우 Rth(j - c) = 1.8℃/W이다. 이상으로부터, 본 실시예는 핀의 높이를 대폭으로 저감할 수 있는 등, 시스템 제조 비용의 대폭적인 삭감에 유리하다.
<실시예 6>
지금까지 설명한 실시예는 제어 회로를 PCB로 구성한 경우이고, 또한 부품의 실제 장착은 PCB의 한쪽면만인 경우였다. 이 주된 이유는 확실하게 PCB 이면을 접착하기 위해서이다. PCB에 부품을 고밀도로 실제 장착하는 경우, PCB 양면에 부품을 땜납 접착하는 것이 일반적이다. 모듈을 소형화, 고기능화하여 제조 비용의 저감이나 신뢰성 향상을 꾀하는 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈이라도 PCB 양면의 실제 장착을 실현할 수 있으면, 보다 발명의 효과를 현저하게 할 수 있다. 도13 및 도14는 본 목적에 따른 실시예이다. 도13은 단면 구조 모식도를, 도14는 탑재하는 PCB 이면의 전극 패드를 모식적으로 도시한 것이다.
리드 프레임(11) 상에 땜납 접착한 파워 반도체 소자(14)를 열경화성 수지(31)로 트랜스퍼 몰드한 PKG(45)는 지금까지의 실시예와 같은 구조이다. 본 실시예 고유의 구조는 PKG(45) 상면, 즉 열경화성 수지(31)의 상면에 형성된 깊이 3mm 정도의 오목부(130)이다. 제어 회로를 구성하는 PCB(43)에는 도시한 바와 같이 제어 회로 IC(18) 외에, 다수의 칩 저항(80), 칩 용량(81) 등의 면(面) 장착 부품이 탑재되어 있다. 그 중에서, 칩 저항(80), 칩 용량(81) 등의 수동 소자는 PCB(43) 이면에 땜납 접착되어 있다. PCB(43)를 PKG(45) 상면에 배치할 때, 이들 부품을 배치하기 위한 오목부가 전술한 오목부(130)이다. 칩 저항(80), 칩 용량(81)의 두께는 통상 1mm 정도이며, 깊이 3 ㎜ 정도이면 충분하다. 물론, 이면에 그 밖의 부품, 예를 들어 IC PKG를 실제 장착하는 경우에는 그 두께에 따른 깊이로 해야만 한다. 이 오목부(130)의 존재로 인해, 양면 장착된 PCB(43)는 안정되게 배치할 수 있다.
본 실시예의 또 하나의 특징은 PCB(43)와 리드 프레임의 접속법이다. 상기 실시예에서는 와이어 본딩으로 행하고 있지만, 본 실시예에서는 영역(131)에서 PCB(43)를 리드 프레임에 땜납 접착하고 있다. PCB(43) 이면에 도14에 도시한 바와 같이, 리드 프레임으로 구성된 파워 반도체 소자(14)의 제어 단자(13)에 접속하기 위한 전극 패드(140)가 형성되어 있다. 이들 패드의 폭은 접착되는 리드 프레임의 폭과 대략 동일하다. 본 실시예에서는 2mm이다. 이들 패드와 리드 프레임을 크림 땜납으로 접착한다. 전극 패드(140) 이외의 부분은 솔더 레지스트(141)가 도포되어 있어, 안정된 땜납 접착을 실현할 수 있다. 이 땜납 접착은 PCB(43)의 고정도 동시에 행한다. 즉, 본 실시예에서는 PCB(43) 접착용의 접착재는 필요로 하지 않으며, 영역(131)에서 PCB(43)의 고정도 겸하고 있다.
<실시예 7>
통상의 드라이버 내장 IGBT 모듈은 4전원(하이측 : 3전원, 로우측 : 1전원)이 필요하다. 그러나, 전류 용량이 작은(예를 들어 20A 이하) 게이트 드라이브 IC 내장 IGBT 모듈에 있어서, 시스템 비용 삭감을 목적으로 하여 게이트 드라이브 IC를 고내압화하여 부트 스트랩 회로라 불리우는 회로(도5 중, 도면 부호 59)를 이용함으로써, 1전원으로 하는 것이 알려져 있다. 이 부트 스트랩 회로를 내장하는 실시예를 도15에 도시한다.
IGBT(40), FWD(41), 베어 칩 게이트 드라이브 I C(30)를 탑재한 리드 프레임을 밀봉한 PKG(82)는 지금까지 설명한 실시예와 마찬가지이다. 본 실시예에서는 PKG(82) 상면의 PCB(43)에 부트 스트랩 회로를 면 장착으로 탑재하고 있다. 도15중의 도면 부호 153, 152, 154는 각각 도5의 고내압 다이오드(153), 칩 용량 (152), 칩 저항(154)이다. 또한, 본 실시예에서는 부트 스트랩 회로 외에도 전류검출용 분류 저항(150)을 PCB(43) 상에 탑재하고 있다. 이 분류 저항(150)은 파워계 단자(12)의 그랜드 단자인 N 단자에 직렬로 접속되어 분류 저항 양단부의 전압으로 전류치를 검출하는 것이며, 영역(151)에서 N 단자를 구성하는 리드 프레임을 절단하고 칩 저항(150)을 접속하여 내장하고 있다.
본 실시예에 따르면, 부트 스트랩 회로 내장의 드라이버 내장 IGBT 모듈이 모듈 크기를 증대하는 일 없이 실현가능하다. 또한, 제어 전원 단자는 로우측의 전원 단자만으로 이루어지며, 하이측의 전원 단자는 필요없다. 즉, 종래보다 제어 단자가 6핀 적은 모듈을 실현할 수 있다.
<실시예 8>
도16은 고도로 고기능화, 고집적화한 게이트 드라이브 IC를 탑재한 실시예의 단면 구조 모식도를 도시하고 있다.
지금까지 설명한 PKG(45) 상면에, 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30) 탑재용 오목부(160)를 형성하고 있다. 예를 들어 3상 인버터 모듈인 경우에 각 IGBT를 하나의 게이트 드라이브 IC로 구동하는 경우, 이 오목부(160)는 1 모듈 중에 6개 형성된다. 또한, 오목부 내의 열경화성 수지(31)의 표면에는 게이트 드라이브 IC(30)용 배선이 동도금으로 형성되어 있으며, 이 도금 배선은 입출력 단자(13)까지 접속되어 있다. 도금 두께는 일반적인 PCB 상부 동 패턴과 동일한 35μm이며, 제어 회로로서 배선 저항이 문제가 되는 일은 없다. IC(30)로부터 동도금 배선에의 접속은 금속선의 와이어 본딩으로 행하고 있다. 이 오목부(160)의 목적은 2점이다. 제1점은 게이트 드라이브 IC(30)의 탑재 위치 결정을 용이하게 행하는 것이고, 제2점은 탑재 위치를 IGBT(40) 혹은 FWD(4l)의 바로 위로 하여 게이트 드라이브 IC(30)에 온도 검출 수단을 내장하여 각 소자 온도의 검출을 행하는 것이다. 통상의 드라이버 내장 모듈은 이 온도 검출 수단은 1개/모듈이다. 이 경우, 모터록 등으로, 일정 아암에 전류가 집중한 경우, 온도 검출 수단으로부터 먼 소자는 보호할 수 없다는 문제가 있다. 본 실시예의 경우, 각 IGBT 바로 근처의 온도 검출 수단을 내장한 게이트 드라이브 IC(30)로 보호할 수 있으므로, 이 문제를 해결할 수 있다. 또한, 전류 검출 수단을 게이트 드라이브 IC(30)에 내장하여 IGBT(40), FWD(41)에 흐르는 전류를 검출하여 상(相)전류를 검출할 수도 있다.
<실시예 9>
도19에 도시한 구조는 제어계의 외부 입출력 단자를 리드 프레임과는 별도의 단자로 구성한 실시예이다. 리드 프레임(11) 상에 IGBT(40), FWD(4l), 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30)를 탑재하여 열경화성 수지(16)로 트랜스퍼 몰드한다. 이 때, 제어계 리드 프레임의 일부가 PKG 상면에 노출되는 것은 지금까지의 실시예와 같다. 지금까지의 실시예와 다른 것은 트랜스퍼 몰드후, 제어계의 리드 프레임(11)은 PKG 단부에서 전부 절단된다는 것이다[영역(191)]. 본 PKG(193)는 전술한 열압착 시트(90)로 Al 베이스(10)와 접착된다. 외부 입출력 단자는 PKG(193) 상면에 배치되는 PCB(43) 상에 땜납 접착되어 있다. 단자(190)가 외부 입출력 단자이다. 이 단자는 예를 들어 0.63mm 각으로 2.54mm 피치의 단자 블럭으로 구성된다. 이 단자 블럭을 사용자 대응에 의해 다양한 구성으로 용이하게 할 수 있다. PCB(43)와 리드 프레임으로 구성된 제어 단자의 전기적 접속은 도13 및 도15의 경우와 같이, PCB 이면의 전극 패드와 리드 프레임의 접착으로 행하고 있다. 또한, 본 실시예에서는 PCB(43) 탑재 후의 전체 밀봉은 열가소성 수지인 폴리페닐렌설파이드(PPS)(192)로 행하고 있다. 외부 입출력 단자(190)가 PCB(43) 상에 수직으로 형성되어 있으므로, 트랜스퍼 몰드하는 것은 곤란하기 때문이다. 열가소성 수지는 유동성이 나쁘기 때문에 와이어 본딩된 파워 반도체 소자를 몰드하는 것은 곤란하지만, 본 실시예와 같이 열경화성 수지(16)로 미리 소자가 밀봉되어 있는 경우는 문제가 되지 않는다.
<실시예 10>
지금까지의 실시예는 PKG 내에서 리드 프레임을 상방으로 수직으로 절곡해 PKG 상면에 노출부를 형성하고, PKG 상면에 배치한 제어 회로를 접속하는 것이었다. 이 구조의 장점은 리드 프레임과 제어 회로의 전기적 접속이 용이한 것이다. 한편, 단순히 PKG의 외부에서 한번만 리드 프레임을 수직으로 절곡하는 경우와 비교해 리드 프레임의 제조 비용이 약간 증대하는 것 및 절곡 정밀도의 문제에 의해 트랜스퍼 몰드가 곤란해질 가능성이 있는 것이 단점이다. 이들 단점을 개선한 실시예를 도11과 도12에 도시한다.
도11은 단면 구조 모식도이다. 파워 반도체 소자(14)가 리드 프레임(11)에 땜납 접착되고, Al 와이어(15)로 리드 프레임(11)과 전기적으로 접속된다. 이 리드 프레임(11)은 파워계 단자(12), 제어계 단자(13)를 겸하고 있는 점은 지금까지의 실시예와 마찬가지이며, 두께는 0.8mm이다. 이 파워 반도체 소자(14)가 탑재된 리드 프레임(11)이 열경화성 수지(31)로 트랜스퍼 몰드되어 PKG(l12)가 형성되어 있다. PKG(l12)는 지금까지의 경우와 달리, 리드 프레임(11)은 PKG 중에서 수직으로 절곡되는 일은 없으며, PKG 저면에서 PKG(l12) 측면으로 돌출되어 있다. PKG(l12)의 상면(111)에는 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30) 및 베어 칩 마이크로 컴퓨터(110)가 접착되어 있다. 본 실시예에서는 이들 제어 회로 소자와 제어계 리드 프레임의 전기적 접속을 동도금 배선을 3차원적으로 행하여 실현하고 있다.
본 실시예의 모듈 내부를 일부 노출시킨 모식적 조감도를 도12에 도시한다. 동도금 배선을 PKG(l11)의 상면(111)만이 아닌 측면에도 형성하여 리드 프레임으로 구성된 제어 단자(13)에 접속하고 있다[배선(120)]. 또한, 배선(120)과 제어 회로 소자와의 접속은 금속선 와이어 본딩으로 행하고 있다. 이상과 같이 제어 회로를 파워 회로부에 접속한 후, 열경화성 수지(32)로 Al 베이스(10)와의 절연 및 전체의 밀봉을 행하는 것은 이미 상술한 실시예와 마찬가지이다.
이상의 구조로, 리드 프레임의 구조를 간략화할 수 있다.
<실시예 11>
도17은 다른 실시예의 단면 구조 모식도를 도시하고 있다.
IGBT(40), FWD(41)는 리드 프레임(11) 상에 땜납 접착되고, 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30)도 리드 프레임(11) 상에 접착된다. Al 와이어(15)의 초음파 와이어 본딩으로 리드 프레임(11)과 IGBT(40), FWD(41)는 전기적으로 접속되고, 또한 Al 와이어(44)로 IGBT(40), 게이트 드라이브 IC(30), 리드 프레임 사이가 접속된다. Al 와이어(15, 44)의 차이는 선 직경이다. 파워계 배선인 Al 와이어(15)는 큰 전류 용량을 필요로 하기 때문에 직경 300μm이며, 제어계인 Al 와이어(44)는 직경 300μm보다 가는 와이어, 예를 들어 100μm로 하고 있다. 파워계 단자(주 단자)(12)와 입력 단자(제어 단자)(13)는 파워 반도체 소자가 탑재된 리드 프레임(11)으로 구성되어 있는 것은 실시예 1과 마찬가지이다. 또한, 리드 프레임(11)의 두께, PKG 상면의 깊이 6mm 정도의 오목부, PKG 내부에서 리드 프레임을 수직으로 기립하는 것 등도 실시예 1과 마찬가지이다. MPU(70)가 탑재된 PCB(43)와 제어계 리드 프레임의 접속은 도8의 경우와 마찬가지이다.
본 실시예의 특징은 리드 프레임(11)과 Al 베이스(10)의 절연을 도9에서 도시한 열압착 시트로 행하고 있는 것 및 제어 회로 소자가 접착된 PCB(43)의 밀봉 수단으로서 열경화성 수지(170)의 폿팅을 행하는 오목부 안이 수지(170)로 충전되어 있는 것이다. 전자의 이유는 도1의 경우과 같이 밀봉 수지로 리드 프레임(11)과 Al 베이스(10) 사이의 절연을 확보하면서 열저항을 저감하기 위해서이며, 후자는 제어 회로부는 파워 회로부와 달리 밀봉에 그만큼 신뢰성이 요구되지 않으므로, 보다 간편한 방법을 채용하여 제조를 용이하게 하기 위해서이다.
<실시예 12>
도18은 실시예 11의 변형예이다.
실시예 11과 실시예 12의 경우, 게이트 드라이브 IC(30)는 리드 프레임(11) 상에 탑재되어 있으므로, PCB(43)에는 MPU(70), 칩 저항(80) 등의 저전압 소자만이 탑재된다. 따라서, 고전압이 PCB(43)의 배선에 인가되는 일은 없다. 따라서, 일부 고전압이 인가되는 제어 단자부(13)의 절연 거리를 충분히 취하면, PCB(43) 상의 공간을 수지 밀봉하지 않아도 좋다. 그래서, 본 실시예에서는 오목부를 덮는 덮개(180)를 접착재로 고정하는 구조로 하고 있다.
<실시예 13>
도21은 실시예 11의 변형예이다.
실시예 11에서는 파워 반도체 소자, 게이트 드라이브 IC가 탑재된 리드 프레임을 열압착 시트로 Al 베이스에 접착하여 전체를 트랜스퍼 몰드하고 있다. 이 때, 키이가 되는 것은 리드 프레임(11)의 열압착이다. 리드 프레임(11)은 프레스 가공에 의해 제조되므로, 패턴 면이 완전히 평탄하게 되는 것은 어렵다. 이 패턴 사이에서 요철된 면을 두께 약 0.12mm의 열압착 수지 시트(90)에 가압하므로, 부분적으로 시트(90)가 찢어지고, 리드 프레임이 Al 베이스(10)에 쇼트할 위험성이 있다. 이 위험성을 조금이라도 구조적으로 저감한 경우가 본 실시예이다.
리드 프레임(11)으로부터 상부의 구조는 도17에 도시한 실시예와 마찬가지이다. 본 실시예에서는 Al 베이스(10)를 포함하지 않고 리드 프레임(11)을 저면으로하여 열경화성 수지(16)로 트랜스퍼 몰드하고 있다. 즉, Al 베이스(10)의 측면이 열경화성 수지로 피복되지 않는다. 리드 프레임(11)은 몰드시에 금형에 압박되므로 평탄성이 향상된다. 또한, 두께 0.8mm의 리드 프레임의 대부분이 PKG 내에 몰드되어 있으므로, 리드 프레임 엣지로 열압착 수지 시트(90)에 손상을 부여할 위험성도 적어진다. 또한, 본 실시예에서는 완성된 PKG를 방열판에 열압착하기 때문에, PKG 내 IGBT, FWD의 전류 용량 혹은 손실에 의해 방열판(10)의 두께 등을 자유롭게 변경할 수 있는 특징도 있다. 또한, 방열판(10) 대신에 방열 핀을 접착할 수도 있다.
<실시예 14>
지금까지의 실시예는 리드 프레임 상에 파워 반도체 소자, 게이트 드라이브 IC를 배치하여 트랜스퍼 몰드한 경우였다. 전류 용량 20A이하의 소용량 모듈을 제조하는 경우, PCB의 수지부를 Al 등의 금속으로 하여 방열성을 향상한 메탈 코어 프린트 회로 기판(메탈 코어 PCB)의 사용도 일반적이다. 도10은 이와 같은 메탈 코어 PCB를 이용한 실시예를 도시한다.
모듈 바닥부의 기판(100)이 메탈 코어 PCB이다. 메탈 코어 PCB는 Al판에 80μm 정도의 동박을 수지 시트로 접착, 절연한 것이다. IGBT(40), FWD(41), 베어 칩 게이트 드라이브 IC(30)를 메탈 코어 PCB(l00) 상의 동박 패턴에 땜납 접착하고 있다. 주전류가 흐르는 IGBT(40), FWD(41), 동박 패턴 사이의 전기적 접속은 선 직경 300μm의 Al 와이어(15)로 행하고, 제어계 배선[IGBT(40), 게이트 드라이브 I C(30), 동박 패턴 사이]은 선 직경 100μm의 Al 와이어(44)로 행하고 있다. 각종 반도체 칩, 그 밖의 것이 땜납 접착된 메탈 코어 PCB(l00)의 주위에 리드 프레임으로 구성된 파워계 단자(12), 제어 단자(13)가 땜납 접착된다. 본 실시예에서는 IGBT(40), FWD(41)는 메탈 코어 PCB(l00) 상의 동박 패턴에 직접 땜납 접착되어 있으나 열저항을 더욱 작게 하는 경우는 두께 1mm 정도의 동판(열확산판)에 반도체 칩을 미리 땜납 접착하여 이 열확산판을 동박 패턴에 땜납 접착한다. 이로써, 열확산판 속에서 열이 퍼지므로 열저항이 감소한다. 파워계 단자(12), 제어단자(13)는 지금까지의 실시예와 마찬가지로 상방으로 한번 수직으로 기립되어 열경화성 수지(16)로 트랜스퍼 몰드된다. 이 PKG 상면에는 제어 회로 탑재용 오목부가 형성되어 단자(13)의 일부가 저면에 노출하고 있는 것도 지금까지와 마찬가지이다. 본 실시예의 특징은 트랜스퍼 몰드되는 모듈의 1층부에 보다 고도한 제어 IC 등을 탑재하기 위해 미세 패턴이 필요한 경우에 대응할 수 있는 것이다.
<실시예 15>
도22는 2층 영역의 제어 회로 기판을 탑재하지 않은 경우의 실시예이다. 기본적으로 도18의 제어 회로 기판(43)을 제거한 구조로 되어 있다. 파워 모듈의 사용자에 따라서는 제어 회로를 지시하여 파워 모듈 메이커에 제조, 탑재시키는 대신, 제어 기판 탑재 영역을 확보한 IGBT 모듈을 요구하는 경우을 생각할 수 있다. 본 실시예는 이 경우에 대응한 예이다. 제어 회로 접속 영역(17)을 형성하고 모듈덮개(180)와 장착하여 사용자에게 제공하게 된다. 사용자는 필요에 따라 탑재된 제어 회로 기판을 폿팅 밀봉하여 사용할 수도 있다.
종래 구조 모듈의 단자에 제어 회로 기판을 삽입, 땜납 접착하여 사용하는 경우와의 차이는 본 구조로 함으로써 파워 모듈을 콤팩트하게 할 수 있어 장치의 소형화에 기여할 수 있다는 것이다.
<실시예 16>
지금까지 설명해 온 고기능 모듈의 전동기 구동 시스템으로의 적용예에 대해서 설명한다.
도23은 인버터 에어컨, 냉장고, 세탁기 등의 모터에 주로 사용되는 브러시리스 모터의 구동 장치의 실시예이다. 기능 블럭도로 도시하고 있다. 단일 상(相) 100V 또는 200V 전원(233)을 다이오드 브릿지(220), 평활 콘덴서(224)로 직류 전압으로 변환한다. 전원 전압 배선(P 배선)(225), 그랜드(N) 배선(226)에는 DC - DC 컨버터(221)가 접속되어 있으며, IGBT의 게이트 드라이브용 전원(15V)(227) 및 시스템 제어 MPU(223)용 전원(5V)(228)이 만들어진다. 모듈(222)이 지금까지 설명해 온 고기능 모듈이며, 3상 인버터 회로를 구성하는 파워 회로부 외에, 보호 기능 부착 게이트 드라이브 IC, 부트 스트랩 회로, PWM 생성 기능 등의 기본 기능 MPU, 15V 내지 5V를 생성하는 회로 등이 내장되어 있다. 이 고기능 모듈에 시스템 제어 MPU(223)로부터 속도 지령 신호(230)를 입력하여 PWM 신호(231), 폴트 신호(229)를 모니터하면서 모듈(222)을 제어하고, 브러시리스 모터(232)를 제어한다. 또한, MPU(223)는 모듈(222)에 내장되어 있어도 좋다.
이상과 같이, 고기능 모듈(22)을 사용함으로써, 사용자는 속도 지령 신호(230)만을 제어하면 좋고, 종래의 IGBT 구동 신호(PWM 신호)를 제어하는 경우와 비교하여 모듈의 제어는 대폭 간략화되어 브러시리스 모터(232)를 구동시키는 이외의 소프트 웨어 등에 주력할 수 있는 장점이 있다.
<실시예 17>
브러시리스 모터 구동 장치의 다른 실시예를 도23과 같은 기능 블럭도로 도2 4에 도시하고 있다. 도23과 다른 점만을 설명한다. 본 실시예의 특징은 액티브 컨버터 모듈(234)과 인버터 모듈(244)이다. 모듈(234)은 파워 회로부인 다이오드 브릿지 이외에, 역률 개선을 목적으로 하여 P 배선(225), N 배선(226) 사이를 쇼트시키는 초핑 회로, 및 그 초핑 회로의 제어 IC가 내장되어 있다. 그래서, 모듈(234)에는 제어 회로의 전원으로서, 5V 전원 배선(228)이 접속되어 있다. 인버터 모듈(244)에는 상기 실시예에서 설명한 기능 이외에, 고전압으로부터 15V 전원을 만드는 DC - DC 컨버터가 내장되어 있다. 즉, 제어 전원을 자급하고 있는 것이다. 그래서, 모듈(244)에는 외부로부터 제어 전원은 접속되어 있지 않다.
모듈(234)은 트립 신호(235)를 검지하면서 전압 지령 신호(236)로 제어된다.
본 실시예의 특징은 역률이 개선되어 노이즈가 감소하는 것은 물론, 모듈(244)이 제어 전원을 자급하고 있으므로, 모듈(244)의 외부 배선이 매우 간략화되어 장치가 소형화되어 있는 것이다.
<실시예 18>
인덕션 모터(241) 구동 장치의 실시예를 도25(기능 블럭도)를 사용하여 설명한다.
3상 200V 전원을 액티브 컨버터 모듈(243), 평활 콘덴서(224)를 사용하여 직류 전압[P 배선(225), N 배선(226)]으로 변환한다. 모듈(243)은 3상 인버터 모듈과 같이 6세트의 역병렬 접속된 FWD와 IGBT로 이루어지는 파워 회로부인 액티브 컨버터 회로, 게이트 드라이브 IC, 그 제어 MPU 및 고전압으로부터 15V의 제어 전압을 형성하는 DC - DC 컨버터, 부트 스트랩 회로로 구성된 고기능 모듈이다. 인버터부는 실시예 17과 같이 제어 전원을 자급하는 고기능 인버터 모듈(244)이다. 따라서, DC - DC 컨버터(221)는 시스템 제어 MPU(223)만의 제어 전원(5V)을 만드는 데 사용된다. 인버터 모듈(244)의 제어 신호는 지금까지의 실시예와 모두 마찬가지이며, 액티브 컨버터 모듈(243)은 컨버터 제어 신호(242)로 제어된다.
본 시스템 구성으로, 컨버터, 인버터 양자에 IGBT를 사용한 고기능의 구성 임에도 불구하고, 본 발명에 의해 각 모듈이 매우 콤팩트하게 제조되어 있으므로, 종래 장치와 비교하여 대폭 소형화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고기능이면서도 저비용성 또는 고신뢰성을 갖는 파워 반도체 모듈을 실현할 수 있다.

Claims (23)

  1. 파워 회로부와, 상기 파워 회로부를 제어하는 제어 회로 소자를 갖는 제어 회로부를 구비하는 파워 반도체 모듈로써,
    금속 베이스와,
    상기 파워 회로부에 포함되어 상기 금속 베이스 상에 절연체를 거쳐서 탑재되는 파워 반도체 소자와,
    상기 금속 베이스의 바닥면이 노출하도록 상기 파워 반도체 소자를 몰드하는 제1 수지부와,
    상기 파워 반도체 소자를 몰드한 제1 수지부의 표면에 고정한 제어 회로부와,
    상기 파워 회로부에 접속되어 상기 제1 수지부의 외부로 취출되는 주 단자와,
    일단부가 상기 파워 회로부에 접속되어 있고, 횡방향으로부터 상방으로 굴곡되는 제1 굴곡부와, 상기 제1 굴곡부의 끝에서 횡방향으로 굴곡되는 제2 굴곡부와, 상기 제2 굴곡부에서 상기 제1 수지부로부터 노출된 노출부를 갖는 제어 단자를 구비하고,
    상기 제1 수지부의 표면에 고정된 제어 회로부의 배선이 상기 제어 단자의 상기 노출부에서 상기 파워 회로부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 수지부가 오목부를 갖고, 상기 제어 회로 소자가 상기 오목부 바닥면에 위치하는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 파워 반도체 소자가 리드 프레임 상에 접착되고, 상기 리드 프레임이 상기 금속 베이스 상에 상기 절연체를 거쳐서 탑재되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 주 단자 및 상기 제어 단자가 상기 리드 프레임의 일부인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 절연체가 상기 제1 수지부의 일부인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 수지부가 트랜스퍼 몰드되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로 소자가 회로 기판에 접착되고, 상기 회로 기판 상의 전극과 상기 제어 단자의 상기 노출부가 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  8. 제1항에 있어서, 또한 상기 제어 회로부와 상기 제1 수지부를 몰드하는 제2 수지부를 갖는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 절연체가 상기 제2 수지부의 일부인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2 수지부가 트랜스퍼 몰드되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  11. 제1항에 있어서, 다른 제어 회로 소자를 추가로 갖고, 상기 다른 제어 회로 소자는 상기 금속 베이스 상에 상기 절연체를 거쳐서 탑재되고, 상기 제1 수지부에 의해 몰드되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  12. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 절연체가 열압착 수지 시트인 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  13. 제7항에 있어서, 다른 제어 회로 소자를 추가로 갖고, 상기 다른 제어 회로 소자가 상기 회로 기판에서 상기 제어 회로 소자가 접착되어 있는 면과는 반대측의 면에서 상기 회로 기판에 접착되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  14. 제7항에 있어서, 상기 회로 기판 상의 상기 전극과 상기 제어 단자의 상기 노출부가 납땜에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  15. 제7항에 있어서, 상기 회로 기판 상에 접착되는 외부 단자를 또한 갖는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  16. 제2항에 있어서, 상기 오목부 내에 제2 수지부가 또한 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  17. 제2항에 있어서, 상기 오목부를 덮는 덮개부를 또한 갖는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  18. 제3항에 있어서, 상기 절연체가 열압착 수지 시트이며, 상기 금속 베이스의 측면이 노출하고 있는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  19. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로부가 게이트 드라이브 집적 회로 소자와, 마이크로 프로세서 소자를 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  20. 제19항에 있어서, 상기 파워 회로부가 6개의 IGBT와 6개의 프리휠 다이오드를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 파워 반도체 모듈.
  21. 교류를 입력하여 직류를 출력하는 교류 직류 변환부와, 상기 직류를 3상 교류로 변환하여 전동기를 구동하는 인버터부를 구비한 전동기 구동 시스템에 있어서,
    상기 인버터부가 청구항 1에 기재된 파워 반도체 모듈을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 교류 직류 변환부가 단일 상 100 V 또는 200 V를 입력하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 교류 직류 변환부가 3상 200 V를 입력하는 것을 특징으로 하는 전동기 구동 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170134232A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법

Families Citing this family (143)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6244121B1 (en) * 1998-03-06 2001-06-12 Applied Materials, Inc. Sensor device for non-intrusive diagnosis of a semiconductor processing system
JP3916026B2 (ja) * 1998-10-05 2007-05-16 富士電機デバイステクノロジー株式会社 半導体素子のパッケージおよびその製造方法
JP3797040B2 (ja) * 1999-10-08 2006-07-12 日産自動車株式会社 半導体装置
FR2801763B1 (fr) * 1999-11-30 2002-02-15 Sagem Module electronique de puissance et procede de fabrication d'un tel module
JP3770763B2 (ja) * 1999-12-07 2006-04-26 ローム株式会社 電気機器駆動装置
DE10101086B4 (de) 2000-01-12 2007-11-08 International Rectifier Corp., El Segundo Leistungs-Moduleinheit
JP4209070B2 (ja) * 2000-05-23 2009-01-14 三菱電機株式会社 半導体装置
US6856006B2 (en) 2002-03-28 2005-02-15 Siliconix Taiwan Ltd Encapsulation method and leadframe for leadless semiconductor packages
JP2002043496A (ja) * 2000-07-21 2002-02-08 Hitachi Ltd 半導体装置
JP4146607B2 (ja) * 2000-07-28 2008-09-10 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP3889562B2 (ja) * 2000-09-04 2007-03-07 株式会社日立製作所 半導体装置
US6912134B2 (en) * 2000-09-12 2005-06-28 International Rectifier Corporation Fan control circuit and package
KR100403608B1 (ko) * 2000-11-10 2003-11-01 페어차일드코리아반도체 주식회사 스택구조의 인텔리젠트 파워 모듈 패키지 및 그 제조방법
US7046518B2 (en) * 2001-04-02 2006-05-16 International Rectifier Corporation Power module
JP4426129B2 (ja) * 2001-04-17 2010-03-03 三菱電機株式会社 パワーモジュール
EP1263046A1 (de) * 2001-06-01 2002-12-04 ABB Schweiz AG Kontaktanordnung
KR100723454B1 (ko) * 2004-08-21 2007-05-30 페어차일드코리아반도체 주식회사 높은 열 방출 능력을 구비한 전력용 모듈 패키지 및 그제조방법
US7061080B2 (en) * 2001-06-11 2006-06-13 Fairchild Korea Semiconductor Ltd. Power module package having improved heat dissipating capability
JP4450530B2 (ja) * 2001-07-03 2010-04-14 三菱電機株式会社 インバータモジュール
JP4032746B2 (ja) * 2002-01-09 2008-01-16 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
KR100799562B1 (ko) * 2002-03-25 2008-01-31 페어차일드코리아반도체 주식회사 반도체 전력 모듈 및 그 제조방법
JP3910497B2 (ja) * 2002-07-03 2007-04-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 電力回路部の防水方法及び電力回路部をもつパワーモジュール
JP2004088989A (ja) * 2002-07-03 2004-03-18 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 電力回路部の防水方法
JP3906767B2 (ja) * 2002-09-03 2007-04-18 株式会社日立製作所 自動車用電子制御装置
JP3740116B2 (ja) 2002-11-11 2006-02-01 三菱電機株式会社 モールド樹脂封止型パワー半導体装置及びその製造方法
US20040227476A1 (en) * 2002-12-19 2004-11-18 International Rectifier Corp. Flexible inverter power module for motor drives
SE525572C2 (sv) * 2002-12-23 2005-03-15 Danaher Motion Stockholm Ab Motordrivenhet av växelriktartyp
WO2004073065A1 (ja) * 2003-02-14 2004-08-26 Hitachi, Ltd. 半導体素子駆動用集積回路及び電力変換装置
JP5000071B2 (ja) * 2003-02-26 2012-08-15 新光電気工業株式会社 半導体装置用基板及び半導体装置
KR100676323B1 (ko) * 2003-07-08 2007-01-30 삼성전자주식회사 3상모터 제어장치
JP4558407B2 (ja) * 2003-08-20 2010-10-06 パナソニック株式会社 スイッチング電源装置
TWI228303B (en) * 2003-10-29 2005-02-21 Advanced Semiconductor Eng Semiconductor package, method for manufacturing the same and lead frame for use in the same
TWI226110B (en) * 2004-03-17 2005-01-01 Cyntec Co Ltd Package with stacked substrates
CN100386876C (zh) * 2004-03-26 2008-05-07 乾坤科技股份有限公司 多层基板堆叠封装结构
JP4561205B2 (ja) * 2004-07-02 2010-10-13 パナソニック電工株式会社 インバータ装置
JP2006121861A (ja) * 2004-10-25 2006-05-11 Fuji Electric Fa Components & Systems Co Ltd 電力変換装置
TWI257164B (en) * 2005-04-01 2006-06-21 Cyntec Co Ltd Package structure having mixed circuit and complex substrate
CN100420017C (zh) * 2005-05-18 2008-09-17 乾坤科技股份有限公司 具有混合线路与复合基板的封装结构
US9093359B2 (en) 2005-07-01 2015-07-28 Vishay-Siliconix Complete power management system implemented in a single surface mount package
CN100456473C (zh) * 2005-07-08 2009-01-28 乾坤科技股份有限公司 功率电源模块的封装结构
US7543373B2 (en) 2005-09-26 2009-06-09 International Business Machines Corporation Gel package structural enhancement of compression system board connections
US7930820B2 (en) * 2005-09-26 2011-04-26 International Business Machines Corporation Method for structural enhancement of compression system board connections
US8929086B2 (en) * 2005-09-26 2015-01-06 International Business Machines Corporation Gel package structural enhancement of compression system board connections
US7511371B2 (en) * 2005-11-01 2009-03-31 Sandisk Corporation Multiple die integrated circuit package
US7352058B2 (en) * 2005-11-01 2008-04-01 Sandisk Corporation Methods for a multiple die integrated circuit package
KR100996982B1 (ko) * 2005-11-01 2010-11-26 샌디스크 코포레이션 다중 다이 집적회로 패키지
JP4443503B2 (ja) * 2005-12-12 2010-03-31 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
US7567053B2 (en) * 2006-01-06 2009-07-28 International Rectifier Corporation Mechatronic integration of motor drive and E-machine, especially smart-E-motor
JP2007215302A (ja) * 2006-02-08 2007-08-23 Toshiba Corp インバータ装置
DE102006016345A1 (de) * 2006-04-05 2007-10-18 Infineon Technologies Ag Halbleitermodul mit diskreten Bauelementen und Verfahren zur Herstellung desselben
JP4931458B2 (ja) * 2006-04-06 2012-05-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4564937B2 (ja) 2006-04-27 2010-10-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 電気回路装置及び電気回路モジュール並びに電力変換装置
KR100731678B1 (ko) * 2006-05-08 2007-06-22 서울반도체 주식회사 칩형 발광 다이오드 패키지 및 그것을 갖는 발광 장치
JP5098301B2 (ja) * 2006-11-10 2012-12-12 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP4278680B2 (ja) * 2006-12-27 2009-06-17 三菱電機株式会社 電子制御装置
DE102007012155B4 (de) * 2007-03-12 2015-01-22 Intel Mobile Communications GmbH Formkörper und Nutzen mit Halbleiterchips und Verfahren zur Herstellung des Nutzens
DE102007013186B4 (de) * 2007-03-15 2020-07-02 Infineon Technologies Ag Halbleitermodul mit Halbleiterchips und Verfahren zur Herstellung desselben
JP5252819B2 (ja) * 2007-03-26 2013-07-31 三菱電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
US8139371B2 (en) 2007-07-30 2012-03-20 GM Global Technology Operations LLC Power electronics devices with integrated control circuitry
US7973433B2 (en) 2007-07-30 2011-07-05 Nelson David F Power electronics devices with integrated gate drive circuitry
US8193633B2 (en) * 2007-09-26 2012-06-05 Mitsubishi Electric Corporation Heat conductive sheet and method for producing same, and powder module
JP5163055B2 (ja) * 2007-10-30 2013-03-13 三菱電機株式会社 電力半導体モジュール
KR101505551B1 (ko) * 2007-11-30 2015-03-25 페어차일드코리아반도체 주식회사 온도 감지소자가 장착된 반도체 파워 모듈 패키지 및 그제조방법
JP5417713B2 (ja) * 2008-02-07 2014-02-19 株式会社ジェイテクト モータ駆動回路基板
JP2009206184A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Fanuc Ltd パワー半導体モジュール及びそれを使用したモータ駆動装置
KR101493866B1 (ko) * 2008-02-28 2015-02-16 페어차일드코리아반도체 주식회사 전력 소자 패키지 및 그 제조 방법
KR101505552B1 (ko) * 2008-03-31 2015-03-24 페어차일드코리아반도체 주식회사 복합 반도체 패키지 및 그 제조방법
US7847391B2 (en) * 2008-07-01 2010-12-07 Texas Instruments Incorporated Manufacturing method for integrating a shunt resistor into a semiconductor package
DE102008047028B4 (de) * 2008-09-13 2011-06-09 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Leistungshalbleiterschalters und Halbleitermodul
JP5130193B2 (ja) * 2008-12-15 2013-01-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 半導体素子駆動用集積回路及び電力変換装置
JP5839769B2 (ja) * 2009-03-06 2016-01-06 三菱重工業株式会社 インバータモジュールおよびインバータ一体型電動圧縮機
TWI420626B (zh) * 2009-07-01 2013-12-21 Advanced Semiconductor Eng 封裝結構與封裝製程
CN102474976B (zh) * 2009-07-27 2015-05-20 株式会社丰田自动织机 布线基板以及布线基板的制造方法
US8304887B2 (en) * 2009-12-10 2012-11-06 Texas Instruments Incorporated Module package with embedded substrate and leadframe
JP5499696B2 (ja) * 2009-12-25 2014-05-21 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置及び実装構造
JP5380376B2 (ja) * 2010-06-21 2014-01-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体装置
US8415910B2 (en) * 2010-09-20 2013-04-09 Remy Technologies, L.L.C. Switch module for an electric machine having switchable stator windings
US20120068657A1 (en) * 2010-09-20 2012-03-22 Remy Technologies, L.L.C. Electric machine system including an electric machine having switched stator windings
JP5749468B2 (ja) * 2010-09-24 2015-07-15 セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 回路装置およびその製造方法
JP2012069764A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 On Semiconductor Trading Ltd 回路装置およびその製造方法
US8587101B2 (en) 2010-12-13 2013-11-19 International Rectifier Corporation Multi-chip module (MCM) power quad flat no-lead (PQFN) semiconductor package utilizing a leadframe for electrical interconnections
US9659845B2 (en) 2010-12-13 2017-05-23 Infineon Technologies Americas Corp. Power quad flat no-lead (PQFN) package in a single shunt inverter circuit
US9711437B2 (en) 2010-12-13 2017-07-18 Infineon Technologies Americas Corp. Semiconductor package having multi-phase power inverter with internal temperature sensor
US9449957B2 (en) 2010-12-13 2016-09-20 Infineon Technologies Americas Corp. Control and driver circuits on a power quad flat no-lead (PQFN) leadframe
US9355995B2 (en) 2010-12-13 2016-05-31 Infineon Technologies Americas Corp. Semiconductor packages utilizing leadframe panels with grooves in connecting bars
US9362215B2 (en) 2010-12-13 2016-06-07 Infineon Technologies Americas Corp. Power quad flat no-lead (PQFN) semiconductor package with leadframe islands for multi-phase power inverter
US9620954B2 (en) 2010-12-13 2017-04-11 Infineon Technologies Americas Corp. Semiconductor package having an over-temperature protection circuit utilizing multiple temperature threshold values
US9443795B2 (en) 2010-12-13 2016-09-13 Infineon Technologies Americas Corp. Power quad flat no-lead (PQFN) package having bootstrap diodes on a common integrated circuit (IC)
US9324646B2 (en) 2010-12-13 2016-04-26 Infineon Technologies America Corp. Open source power quad flat no-lead (PQFN) package
US9524928B2 (en) 2010-12-13 2016-12-20 Infineon Technologies Americas Corp. Power quad flat no-lead (PQFN) package having control and driver circuits
CN103370788B (zh) * 2011-04-01 2016-10-12 富士电机株式会社 半导体装置及其制造方法
KR101321277B1 (ko) * 2011-07-04 2013-10-28 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법
JP2013033874A (ja) * 2011-08-03 2013-02-14 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール
KR101204564B1 (ko) 2011-09-30 2012-11-23 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지 및 그 제조 방법
JP5965912B2 (ja) * 2011-10-13 2016-08-10 株式会社日立製作所 パワー半導体モジュール、電力変換装置および電動車両
JP5805513B2 (ja) 2011-12-14 2015-11-04 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP5800716B2 (ja) * 2012-01-05 2015-10-28 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP5899947B2 (ja) * 2012-01-18 2016-04-06 富士電機株式会社 パワー半導体モジュールおよび電力変換装置
JP5758816B2 (ja) * 2012-02-08 2015-08-05 三菱電機株式会社 パワー半導体装置
US8581660B1 (en) * 2012-04-24 2013-11-12 Texas Instruments Incorporated Power transistor partial current sensing for high precision applications
EP2854174B1 (en) * 2012-05-22 2019-02-20 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2013258321A (ja) * 2012-06-13 2013-12-26 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置
JP2014007345A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Denso Corp 集積回路
DE102012211924B4 (de) * 2012-07-09 2014-02-13 Infineon Technologies Ag Halbleitermodul mit einem in einer Anschlusslasche integrierten Shunt-Widerstand und Verfahren zur Ermittlung eines durch einen Lastanschluss eines Halbleitermoduls fließenden Stromes
JP5975789B2 (ja) * 2012-08-20 2016-08-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュール
KR101642754B1 (ko) * 2012-08-24 2016-07-26 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 반도체장치
KR101443972B1 (ko) * 2012-10-31 2014-09-23 삼성전기주식회사 일체형 전력 반도체 모듈
KR101443985B1 (ko) * 2012-12-14 2014-11-03 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지
EP2775518A3 (en) * 2013-03-07 2017-11-08 International Rectifier Corporation Power Quad Flat No-Lead (PQFN) package in a single shunt inverter circuit
TWI557863B (zh) * 2013-03-12 2016-11-11 國際整流器股份有限公司 具有控制及驅動器電路的功率四邊扁平無引線（ｐｑｆｎ）之封裝
CN105144373A (zh) * 2013-03-15 2015-12-09 三菱电机株式会社 半导体装置
US20140264808A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Andreas Wolter Chip arrangements, chip packages, and a method for manufacturing a chip arrangement
CN105190881A (zh) * 2013-03-18 2015-12-23 株式会社安川电机 电力变换装置
DE102013010843A1 (de) * 2013-06-28 2014-12-31 Wabco Gmbh Elektrisches Steuergerät
JP2015047448A (ja) * 2013-09-04 2015-03-16 株式会社東芝 洗濯機
US9196510B2 (en) 2013-11-12 2015-11-24 Infineon Technologies Ag Semiconductor package comprising two semiconductor modules and laterally extending connectors
CN104716128B (zh) * 2013-12-16 2019-11-22 台达电子企业管理（上海）有限公司 功率模块、电源变换器以及功率模块的制造方法
JP6345583B2 (ja) * 2014-12-03 2018-06-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US20160172997A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Caterpillar Inc. Modular power conversion platform
DE102015104996B4 (de) 2015-03-31 2020-06-18 Infineon Technologies Austria Ag Halbleitervorrichtungen mit Steuer- und Lastleitungen von entgegengesetzter Richtung
JP6633861B2 (ja) * 2015-07-31 2020-01-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
DE102015216217A1 (de) * 2015-08-25 2017-03-02 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren zum Ummanteln einer elektrischen Einheit und elektrisches Bauelement
CN106611758B (zh) * 2015-10-23 2020-01-03 台达电子工业股份有限公司 整合功率模块封装结构
FR3044864B1 (fr) * 2015-12-02 2018-01-12 Valeo Systemes De Controle Moteur Dispositif electrique et procede d'assemblage d'un tel dispositif electrique
US11432437B2 (en) 2016-08-22 2022-08-30 Mitsubishi Electric Corporation Power converter
JP6239208B1 (ja) * 2016-08-22 2017-11-29 三菱電機株式会社 電力変換装置
DE202016006849U1 (de) * 2016-11-07 2018-02-08 Liebherr-Elektronik Gmbh Leistungselektronikmodul
EP3343600A1 (de) 2016-12-28 2018-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Halbleitermodul mit einem ersten und einem zweiten verbindungselement zum verbinden eines halbleiterchips sowie herstellungsverfahren
JP6705393B2 (ja) * 2017-02-03 2020-06-03 三菱電機株式会社 半導体装置及び電力変換装置
US10242938B2 (en) * 2017-05-16 2019-03-26 Infineon Technologies Americas Corp. Integrated shunt in circuit package
JP7119817B2 (ja) * 2018-09-18 2022-08-17 昭和電工マテリアルズ株式会社 半導体装置
JP7050643B2 (ja) * 2018-10-10 2022-04-08 三菱電機株式会社 半導体装置
DE102019108541A1 (de) * 2019-04-02 2020-10-08 Eberspächer Controls Landau Gmbh & Co. Kg Strommessbaugruppe
JP7076404B2 (ja) 2019-06-18 2022-05-27 三菱電機株式会社 半導体モジュールおよび半導体パッケージ
JP7406314B2 (ja) * 2019-06-24 2023-12-27 キヤノン株式会社 電子モジュール及び機器
TWI693682B (zh) * 2019-08-28 2020-05-11 財團法人工業技術研究院 電子元件封裝結構
JP6851559B1 (ja) * 2020-03-13 2021-03-31 三菱電機株式会社 半導体装置および電力変換装置
JP7286582B2 (ja) * 2020-03-24 2023-06-05 株式会社東芝 半導体装置
US11967899B2 (en) 2020-05-22 2024-04-23 Marel Power Solutions Fluid cooled inverter
JP6954413B1 (ja) * 2020-06-29 2021-10-27 ダイキン工業株式会社 インバータ装置
US11574859B2 (en) 2020-09-28 2023-02-07 Wolfspeed, Inc. Power module having an elevated power plane with an integrated signal board and process of implementing the same
US11932114B2 (en) * 2020-10-29 2024-03-19 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Power electronics assembly having staggered and diagonally arranged transistors
WO2024185512A1 (ja) * 2023-03-07 2024-09-12 ローム株式会社 半導体装置、および半導体装置の製造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216554A (ja) * 1985-07-15 1987-01-24 Sharp Corp 制御回路内蔵型電力半導体装置
KR970063781A (ko) * 1996-02-22 1997-09-12 가나이 츠토무 파워 반도체모듈

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0439122A3 (en) * 1990-01-25 1992-09-09 Tokyo Electric Co., Ltd. Electric circuit apparatus
JP2780424B2 (ja) * 1990-03-22 1998-07-30 株式会社デンソー 混成集積回路
US5438224A (en) * 1992-04-23 1995-08-01 Motorola, Inc. Integrated circuit package having a face-to-face IC chip arrangement
JP2809026B2 (ja) * 1992-09-30 1998-10-08 三菱電機株式会社 インバ−タ装置およびインバ−タ装置の使用方法
JP3233507B2 (ja) * 1993-08-13 2001-11-26 株式会社東芝 半導体装置
JP2896295B2 (ja) * 1993-09-28 1999-05-31 株式会社東芝 半導体モジュール装置
JPH07297575A (ja) * 1994-04-21 1995-11-10 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール装置
JPH08195534A (ja) * 1995-01-13 1996-07-30 Toshiba Corp 回路基板
JP2869771B2 (ja) * 1995-01-20 1999-03-10 株式会社三社電機製作所 電力用半導体モジュール
JP3516789B2 (ja) * 1995-11-15 2004-04-05 三菱電機株式会社 半導体パワーモジュール
JPH10135405A (ja) * 1996-11-01 1998-05-22 Aisin Aw Co Ltd 配線基板モジュール
JPH10242385A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Yamaha Motor Co Ltd 電力用混合集積回路装置
JP3223835B2 (ja) * 1997-03-28 2001-10-29 三菱電機株式会社 パワー半導体装置及びその製造方法
JPH1168035A (ja) * 1997-06-12 1999-03-09 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
DE19813639A1 (de) * 1998-03-27 1999-11-25 Danfoss As Leistungsmodul für einen Stromrichter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216554A (ja) * 1985-07-15 1987-01-24 Sharp Corp 制御回路内蔵型電力半導体装置
KR970063781A (ko) * 1996-02-22 1997-09-12 가나이 츠토무 파워 반도체모듈

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170134232A (ko) * 2016-05-26 2017-12-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법
KR102011559B1 (ko) * 2016-05-26 2019-08-16 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 반도체 장치 및 그 제조 방법

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Publication number Publication date
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