KR20010023983A - 반도체 모듈 및 이를 이용한 전력 변환 장치 - Google Patents

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KR20010023983A
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resin
lead electrode
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나까쯔긴야
오가와도시오
탐바아끼히로
후지이히로시
도미따히로유끼
스즈끼노리나가
이또가쯔히로
히라가마사히로
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가나이 쓰토무
가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
아소 다케시
히다치게이요 엔지니어링가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 리드 전극이 수지 케이스로부터 분리된 수지로 일체로 배치되거나 수지로 압착된 리드 전극과, 동력 반도체 장치가 모듈 케이스에 장착된 기판 상으로 접착제 등에 의해 금속 와이어를 리드 전극에 본딩 접속 가능한 패드를 배치한 커넥터를 포함한다. 전극은 반도체 모듈 내의 적절한 위치에 배치될 수 있어서 배치 자유도가 향상된다.

Description

반도체 모듈 및 이를 이용한 전력 변환 장치{SEMICONDUCTOR MODULE AND POWER CONVERTER COMPRISING IT}
최근, 파워 반도체 모듈은 수 A부터 수천 A까지로 그 전류 용량을 광범위화하는 동시에 소형, 저가격화 되어오고 있다. 소형 저가격화 및 신뢰성을 높이기 위해, 이들 파워 반도체 모듈에서는 모듈 케이스의 수지부에 전극의 일부를 일체 형성한 케이스 및 전극(이하, 리드 삽입체 케이스라고 함)을 사용하고 있다. 그 일예로서는 일본 특허 공개 평7-263621호 공보에 기재된 기술이 있다. 그러나, 수 A부터 수십 A까지의 등급에서는 어플리케이션 자체의 소형화 및 특수 형상화가 진행되고, 모듈의 커스텀화가 요구되고 있다. 어플리케이션으로부터의 요구의 일예로서는 모듈의 외형, 높이와 전극 위치 등이고, 특히 각 어플리케이션마다 전극 위치의 요구가 달라 특이한 레이아웃이 가능한 전극을 일체 형성한 삽입체 케이스가 필요해진다. 이로 인해, 케이스와 전극의 일체 형성 및 전극 빠짐용 금형을 각 요구마다 제조해야 하므로, 방대한 초기 투자와 개발 기간이 필요했다.
또, 최근에는 모듈 외형 케이스 수지와는 별도로 준비한 PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트) 등의 수지에 전극을 아웃서트한 범용 커넥터를 직접 모듈내의 절연층 상에 미리 형성된 동박 패턴에 땜납을 사용하여 고착시킨 모듈도 있어, 모듈 형상에 좌우되지 않고 전극의 배치를 할 수 있으며, 범용 커넥터의 이용에 따른 저가격화, 개발 기간 단축 및 커스텀 요구에의 대응이 가능하다. 그러나, 전극이 땜납에 의해 고착되어 있으므로, 전극과 동박 패턴 사이의 땜납, 동박 패턴 및 동박 패턴 바로 아래의 절연층에 가해지는 모듈 내외부로부터의 응력에 의해, 땜납부 및 동박 패턴 바로 아래의 절연층 등이 파괴되어 절연 불량이나 단선 등의 신뢰성 저하를 초래한다.
상술한 종래 기술에 따르면, 리드 삽입체 케이스를 이용하여 소형화 및 높은 신뢰화를 꾀하는 동시에, 범용 커넥터를 사용하여 저가격화 및 개발 기간 단축을 행하고 있다.
그러나, 파워 반도체 모듈의 커스텀화에 대해서는 리드 삽입체 케이스를 사용하면 설계 자유도의 저하, 방대한 초기 투자, 많은 개발 기간이 필요하다. 또, 범용 커넥터를 사용하면 신뢰성 저하를 초래하는 문제가 있다.
본 발명은 반도체 모듈 및 이를 이용한 전력 변환 장치에 관한 것이다.
도1은 제1 실시예를 도시한 평면도이다.
도2는 도1의 A-A' 단면도이다.
도3은 제2 실시예를 도시한 평면도이다.
도4는 도3의 B-B' 단면도이다.
도5는 제3 실시예를 도시한 평면도이다.
도6은 도5의 C-C' 단면도이다.
도7은 제4 실시예를 도시한 평면도이다.
도8은 도7의 D-D' 단면도이다.
도9는 제5 실시예를 도시한 평면도이다.
도10은 도9의 E-E' 단면도이다.
도11은 제6 실시예를 도시한 평면도이다.
도12는 도11의 F-F' 단면도이다.
도13은 제7 실시예를 도시한 단면도이다.
도14는 도13에 있어서의 측면의 단면도이다.
도15는 제8 실시예를 도시한 단면도이다.
도16은 도15에 있어서의 평면도이다.
도17은 제8 실시예를 이용한 전력 변환 장치의 단면도이다.
도18은 제9 실시예를 도시한 단면도이다.
도19는 도18에 있어서의 측면의 단면도이다.
도20은 제10 실시예를 도시한 단면도이다.
본 발명의 목적은, 각종 어플리케이션에 대응하는 커스텀 모듈의 설계 자유도의 저하를 회피하고, 소형 저가격화, 높은 신뢰화, 그리고 개발 기간을 단축하는 반도체 모듈을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 반도체 모듈에 있어서는 케이스와는 분리된 수지 부재에 의해 리드 전극을 피복하고, 그 전극부에 금속 와이어를 본딩할 공간을 확보한 커넥터를 반도체 소자가 탑재된 기판에 접착한다.
이와 같은 커넥터에 따르면, 모듈 케이스 형상에 크게 좌우되지 않고 파워 반도체 모듈내의 적절한 위치에 전극을 배치할 수 있어 레이아웃의 자유도가 향상되는 동시에, 각 어플리케이션으로부터의 요구마다 리드 삽입체 케이스를 개발하지 않고 커스텀 모듈을 제공할 수 있어, 저가격, 고신뢰 그리고 초기 투자와 개발 기간의 단축이 가능해진다.
또, 반도체 모듈에 탑재되어 있는 반도체 소자 및 다른 회로 부품을 접속하고 있는 배선 패턴과 커넥터의 전기적 접속을 땜납에 의해 행하지 않고 금속 와이어의 본딩에 의해 행하는 것으로부터 단선, 절연 등의 신뢰성 향상이 가능하다.
상기 본 발명에 의한 반도체 모듈을 인버터 장치 등의 전력 변환 장치에 사용하면, 반도체 모듈 및 다른 전기 회로 부품을 탑재한 기판의 배치 자유도가 커진다. 따라서, 전력 변환 장치를 소형화할 수 있다.
본 발명에 의한 다른 반도체 모듈은 수지 케이스와, 수지 케이스 내에 위치하는 반도체 소자와, 반도체 소자와 전기적으로 접속되어 수지 케이스의 외부로 취출되는 리드 전극과, 전기 회로 부품을 탑재한 기판을 구비한다. 그리고, 기판은 반도체 소자상에 위치하고, 또한 리드 전극과 착탈 가능하게 접속된다. 이와 같은 반도체 모듈의 구체적 구성으로서는, 전술한 본 발명에 의한 반도체 모듈에 있어서의 리드 전극에 전기 회로 부품을 탑재한 기판을 착탈 가능하게 접속하는 구성이 있다.
또, 본 발명에 의한 다른 전력 변환 장치는 수지 케이스와, 수지 케이스 내에 위치하는 반도체 소자와, 반도체 소자와 전기적으로 접속되어 수지 케이스의 외부로 취출되는 리드 전극을 구비한 반도체 모듈과, 전기 회로 부품을 탑재한 기판을 구비한다. 그리고, 기판은 반도체 모듈상에 위치하고, 또한 리드 전극과 착탈 가능하게 접속된다. 본 발명에 의한 다른 전력 변환 장치의 구체적 구성으로서는, 전술한 본 발명에 의한 다른 반도체 모듈의 구체적 구성을 적용한다.
본 발명에 의한 다른 반도체 모듈 및 다른 전력 변환 장치에 따르면, 반도체 모듈 및 전력 변환 장치의 다품종화 및 시리즈화가 용이해진다. 따라서, 반도체 모듈 및 전력 변환 장치를 저가격화할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈의 제1 실시예를 도시한 평면도이고, 도2는 그 A-A' 단면도이다.
도1의 파워 반도체 모듈에 있어서는 복수의 트랜지스터(1)와 다이오드(2)가 복수장의 AlN 등의 절연 세라믹판(4)에 부착된다. 절연 세라믹판(4)은 금속 기판(3)의 소정 위치에 배치된다. 금속 기판(3) 및 그 위에 탑재되는 반도체 소자 등의 장착 방법은 종래의 파워 반도체 모듈과 동일하다. 즉, 금속 기판(3) 상에는 복수장의 AlN 등의 절연 세라믹판(4)이 땜납에 의해 금속 기판(3)에 고착된다. 절연 세라믹판(4) 상에 트랜지스터(1) 및 다이오드(2)의 주요 전극 및 제어 전극을 접속하기 위한 박도체 패턴(5)이 고착된다. 박도체 패턴(5) 상에 트랜지스터(1) 및 다이오드(2)가 땜납에 의해 고착된다. 각 반도체 소자의 전극과 박도체 패턴(5)은 금속 와이어(6)의 와이어 본딩에 의해 수지 케이스(7)에 고착된 전극(8)과 접속된다. 전극(8)은 모듈 내부 회로와 모듈 외부를 전기적으로 접속하는 리드 전극이 된다.
본 실시예의 특징은 도1, 도2에 도시한 바와 같이, 수지 케이스(7)와는 분리된 수지 부재(9)와 전극(8)을 일체 형성 또는 압입한 커넥터를 부품으로서 구비하는 점에 있다. 이 커넥터와 금속 기판(3)의 접촉면의 대향면에는 전극(8)의 일부를 사용하여 금속 와이어(6)를 본딩 접속 가능한 패드(10)가 배치된다. 커넥터의 수지 부재(7)가 금속 기판(3)에 실리콘 수지계의 접착제(11)에 의해 접착된다. 절연 세라믹판(4) 상의 박도체 패턴(5) 및 반도체 소자와 패드(10)는 금속 와이어(6)로 와이어 본딩하여 전기적으로 접속된다. 즉, 본 실시예에 있어서는 전극(8)에 있어서의 기계적 고착 수단(접착제)과 전기적 접속 수단(와이어)이 다른 수단이다.
상기와 같이 커넥터를 사용함으로써, 종래에 행해지던 바와 같은 전극(8)과 박도체 패턴(5)의 납땜 공정을 생략할 수 있으며, 땜납부에 발생하는 응력에 의해 땜납면이나 절연층 파괴 등의 신뢰성 저하가 해소된다. 또, 커넥터는 접착제에 의해 고착되고 수지 케이스(7)에 직접 전극(8)이 조립되지 않으므로, 수지 케이스(7)를 변경시키지 않고 커넥터의 위치를 용이하게 변경할 수 있다. 따라서, 전극(8)의 레이아웃 변경이 용이해진다. 또, 모듈 외형의 고객 대응에서는 수지 케이스(7)의 변경에 수반되는 전극(8)부의 변경을 필요로 하지 않는다. 즉, 외형 케이스 이외의 모듈 부품의 공통화가 가능하므로, 저가격 및 납기 기간의 단축이 가능해진다. 또, 전극(8)에 있어서의 전기적 접속은 와이어 본딩에 의해 땜납 등의 도전성 접합제는 사용하지 않으므로, 전극(8)에 가해지는 모듈 내외부로부터의 응력에 따른 전극 땜납부의 땜납층, 박도체 패턴, 및 절연 세라믹판의 파괴가 방지된다. 따라서, 파워 반도체 모듈의 신뢰성이 향상된다.
바람직하게는, 커넥터의 수지 부재(9)를 PPS(폴리페닐렌설파이드) 등의 경질 수지를 사용하여 강도를 확보한다. 또, 패드(10) 바로 아래의 수지부 두께로서는 본딩의 신뢰성을 향상시키기 위해, 1 ㎜ 내지 20 ㎜ 정도로 한다. 전극(8)의 재질로서 구리를 사용하고, 패드(10)의 구리 표면에 녹슬기 어려운 금속 도금을 실시함으로써 한층 더 신뢰성의 향상을 얻을 수 있다.
도3은 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈의 제2 실시예를 도시한 평면도이고, 도4는 그 B-B' 단면도이다.
도3 및 도4에 있어서 전술한 도1과 다른 점은, 커넥터를 리드 전극(8)이 수지(9)로 피복된 부분에서 패드(10) 면에 대하여 상방으로 절곡시켜 모듈 상면을 향하게 한 점이다. 여기서, 리드 전극(8)이 노출된 외부 접속부가 수지 케이스(7)의 상면으로부터 취출된다. 이로써, 외부 회로와의 접속 방법의 자유도가 증가하여 어플리케이션의 소형화가 가능해진다. 또한, 본 실시예와 같이 전극(8)의 형상, 수량 및 패드(10) 형상이 다른 복수 종류의 커넥터를 사용할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 각 전극(8) 사이에서 필요해지는 절연 거리 등을 고려하여 최소 장착 면적으로 레이아웃을 가능하게 할 수 있다. 즉, 사용자의 전극(8)의 위치에 대한 요구를 충분히 반영하면서도, 모듈을 소형, 저가격 및 짧은 납입 기간으로 제공할 수 있는 동시에 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하다.
도5는 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈의 제3 실시예를 도시한 평면도이고, 도6은 그 C-C' 단면도이다.
도5 및 도6에 있어서 전술한 도1 및 도3과 다른 점은, 커넥터에 있어서의 전극(8)을 패드(10) 면에 대하여 상방으로 절곡시키고, 전극(8)의 절곡된 부분을 사이에 두고 양측에 패드(10)를 배치하고 있는 점이다. 이로써, 커넥터의 양측으로부터 패드(10)에 대하여 본딩이 가능해지고, 모듈내의 박도체 패턴(5)의 레이아웃 및 회로 구성 소자의 레이아웃의 자유도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 따라서, 파워 반도체 모듈의 소형화 및 저가격화를 용이하게 한다.
그리고, 본 실시예에 따르면 커넥터 위치 설정의 자유도가 크므로, 복수의 반도체 소자, 특히 트랜지스터(1)와 같은 스위칭 소자를 병렬로 접속할 때 배선 인덕턴스를 각 소자에서 균형을 이루게 하여 스위칭 동작을 균일하게 하는 것이 가능해진다.
도7은 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈의 제4 실시예를 도시한 평면도이고, 도8은 그 D-D' 단면도이다.
도7 및 도8에 있어서 전술한 도3 및 도4와 다른 점은, 커넥터를 금속 기판(3) 상에 고착하는 위치를 결정하는 지그(13)를 미리 금속 기판(3) 상면에 형성한 지그용 박도체 패턴(12)에 땜납 등에 의해 고착시키는 동시에, 커넥터의 수지 부재(9)의 바닥면에 지그(13)용 구멍(16)을 소정 위치에 형성하고 있는 점이다. 이로써, 모듈 조립시의 커넥터의 위치 결정 정밀도를 높일 수 있다. 또, 지그(13)의 높이와 구멍(16)의 깊이를 조절함으로써 커넥터를 고착하는 접착제(11)의 두께를 정밀도 높게 설정하는 것이 가능하다. 따라서, 생산 수율의 개선을 가능하게 하여, 저가격화 및 높은 신뢰화가 용이해진다.
도9는 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈의 제5 실시예를 도시한 평면도이고, 도10은 그 E-E' 단면도이다.
도9 및 도10에 있어서 전술한 도7 및 도8과 다른 점은, 커넥터를 금속 기판(3) 상에 고착하는 위치를 결정하는 지그를 수지 케이스(7) 자체에 처음부터 조립해 두는 것이다. 즉, 볼록부(14)를 수지 케이스(7)의 내측 측면의 소정 위치에 복수개 형성하는 동시에, 커넥터측에는 케이스의 볼록부(14)가 수용되는 홈(15)을 커넥터에 있어서의 수지 부재(9)와 케이스(7)의 접촉면의 소정 위치에 복수개 형성하고 있다. 이로써, 모듈 조립시의 커넥터의 위치 결정 정밀도를 높일 수 있다. 그리고, 복수개의 볼록부(14)와 홈(15)을 준비함에 따라서 커넥터의 위치를 용이하게 평행 이동시키는 것이 가능해지고, 레이아웃의 자유도가 향상되어 납기의 단축이 가능해지는 동시에 생산 수율의 개선과 지그의 자유로운 사용이 가능해진다. 따라서, 파워 반도체 모듈의 저가격화 및 높은 신뢰화를 꾀할 수 있다.
도11은 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈의 제6 실시예를 도시한 평면도이고, 도12는 그 F-F' 단면도이다.
도11 및 도12에 있어서 전술한 도9 및 도10과 다른 점은, 수지 케이스(7) 자체에 처음부터 조립되어 있는, 커넥터를 고착하는 위치를 결정하기 위한 지그로서, 커넥터를 수납하기 위한 트레이부(17)를 수지 케이스(7)의 내측 전체 주위에 형성하고 있는 점이다. 이로써, 모듈 조립시의 커넥터의 위치 결정 정밀도를 높일 수 있는 동시에 커넥터의 위치를 용이하게 평행 이동시키는 것이 가능해지고, 레이아웃의 자유도가 향상되어 납기의 단축이 가능해진다.
도13은 본 발명에 의한 제7 실시예인 전력 변환 장치를 도시한 단면도이고, 도14는 측면의 단면도이다.
본 실시예의 전력 변환 장치에 있어서는, 케이스(24)의 바닥부에 본 발명에 의한 파워 반도체 모듈이 설치된다. 본 파워 반도체 모듈에 있어서는 전술한 제2 내지 제6 실시예와 같이, 패드면(10)에 대하여 상방으로 절곡된 전극(8)이 수지 케이스(7)와는 분리된 수지 부재(9)에 의해 피복되는 커넥터가 복수 설치되고, 커넥터의 수지 부재(9)와 금속 기판(3)이 접착되어 있다. 그리고, 본 파워 반도체 모듈에는 유도 전동기 등의 회전기의 출력 특성을 제어하는 마이크로 프로세서 유닛(17) 및 그 주변 회로, 파워 반도체 소자인 트랜지스터(1)를 구동하는 구동 회로(18), 제어용 전원 회로 및 변압기(20)가 장착되는 프린트 배선 기판(14)이 내장된다. 프린트 기판(14)은 트랜지스터(1) 및 다이오드(2)를 구비한 파워 회로부의 상방에 위치하고, 커넥터의 전극(8)에 의해 파워 회로부와 전기적으로 접속된다. 또, 파워 회로부는 회전기를 구동하기 위한 인버터 회로를 구성하고 있다. 파워 반도체 모듈내에는 수지(25)가 충전된다. 수지(25)는 파워 회로부 및 프린트 기판(14)을 피복하여 보호한다. 파워 반도체 모듈상에는 회전기에 공급하는 전력을 축적하는 전해 콘덴서(19)와 회전기로의 출력 등의 배선을 접속하기 위한 단자 다이(21)가 장착된 프린트 배선 기판(15)이 위치한다. 프린트 배선 기판(15)은 커넥터의 전극(8)에 의해 파워 회로부와 전기적으로 접속된다. 그리고, 케이스(24)의 상측 내부에는 상위 제어 기기와 각종 센서 회로 및 사용자 인터페이스 회로와 접속되는 마이크로 프로세서 유닛(17), 회전기의 출력 특성을 조절하는 볼륨 저항(22), 및 전력 변환 장치의 운전 상태 등을 운전자에게 알리는 표시 기기(23) 등이 장착되는 사용자 인터페이스용 프린트 배선 기판(16)이 부착된다.
본 실시예의 특징은, 프린트 배선 기판(14 및 15)을 제2 내지 제6 실시예와 같은 커넥터에 의해 파워 반도체 모듈의 파워 회로부와 전기적으로 접속하는 점이다. 특히, 커넥터와 프린트 배선 기판(14)의 전기적 접속에 땜납을 사용함으로써, 반도체 모듈의 밀봉에 사용하는 수지(25)에 의한 전기적인 접속 불량을 없앨 수 있다. 또, 프린트 기판(15)과 파워 반도체 모듈을 접속하기 위한 커넥터의 높이 치수는 프린트 기판(15)을 파워 회로부에 접속하기 위한 커넥터보다도 크다. 이로 인해, 프린트 기판(15)을 파워 반도체 모듈 상방에 적층하여 배치할 수 있다. 따라서, 전력 변환기를 소형화할 수 있다. 또, 프린트 배선 기판(15)을 파워 반도체 모듈에 적층하여 배치 가능함으로써, 케이스(24) 내의 측면과 상방에 본 실시예의 프린트 배선 기판(16)과 같은 다른 프린트 기판 또는 다른 전기 부품을 배치하기 위한 공간이 확보된다. 따라서, 파워 반도체 모듈 이외에 복수의 프린트 배선 기판이나 복수의 전기 부품이 필요하더라도 전력 변환 장치를 소형화할 수 있다.
상기와 같이 커넥터를 사용함으로써, 종래에 행해지던 전극(8)과 박도체 패턴(5)의 납땜 공정을 생략할 수 있으며, 그 땜납부에 발생하는 반도체 모듈 외부로부터의 응력에 따른 땜납 면 및 절연층 파괴 등의 신뢰성 저하가 방지된다. 또, 모듈용 수지 케이스(7)에 직접 전극(8)을 조립하지 않는 점으로부터, 커넥터(9)의 위치 및 형상을 자유롭게 선택하여 커넥터(9)를 이동 및 변경시킴으로써 전극(8)의 레이아웃을 용이하게 변경할 수 있다. 따라서, 파워 반도체 모듈의 전극(8)의 레이아웃의 자유도를 비약적으로 향상시킬 수 있는 동시에 이를 사용한 전력 변환 장치의 부품 레이아웃의 자유도를 비약적으로 향상시켜, 소형화 및 커스텀화를 용이하게 한다. 또, 파워 반도체 모듈에 내장한 프린트 배선 기판(14)을 피복하고 있는 수지(25)의 팽창·수축에 의해 발생하는 전극(8)에의 응력은 전극(8)이 땜납에 의해 모듈 내부 회로와 고착되어 있지 않은 점으로부터 절연층(4)과 절연층(4) 상의 박도체 패턴을 파괴하지 않는다. 따라서, 절연 내압의 저하 등이 발생하기 어려운 신뢰성이 높고 또한 커스텀화가 용이한 파워 반도체 모듈 및 전력 변환 장치를 실현할 수 있다.
도15, 도16 및 도17은 본 발명에 의한 제8 실시예를 도시한 것으로, 각각 파워 반도체 모듈의 전극부를 도시한 단면도, 그 평면도, 및 본 파워 반도체 모듈을 사용한 전력 변환 장치의 단면도이다.
본 실시예에 있어서 전술한 각 실시예와 다른 점은, 프린트 배선 기판(14, 15)을 착탈 가능 또는 삽입 분리 가능하게 하기 위해, 커넥터의 수지 부재(9)에 삽입식 단자 다이(26)를 설치하는 동시에, 프린트 배선 기판(14, 15)에 접속 단자(27)를 배치한 점이다. 접속 단자(27)는 커넥터의 전극(8)에 착탈 가능 또는 삽입 분리 가능하게 꽂아 넣어져서 전기적으로 접속된다. 삽입식 단자 다이(26)는 전극(8)의 상방을 향한 부분을 피복하는 수지 부재(9) 부분에 있어서 접속 단자(27)와 전극(8)의 접속부에 형성되는 오목부에 의해 구성된다. 오목부 내에는 전극(8)에 있어서의 접속 단자(27)와의 접속부가 위치한다. 따라서, 접속 단자(27)는 오목부 내에 삽입됨으로써 위치가 고정되는 동시에 전극(8)과 전기적으로 접속된다. 이로써, 접속 단자(27)와 전극(8) 사이에 전류를 안정하게 흘려보낼 수 있다. 또, 금속 기판(3) 상의 파워 회로부와 프린트 배선 기판(14), 파워 반도체 모듈과 프린트 배선 기판(15)을 땜납을 사용하지 않고 접속할 수 있으므로, 접속부에 있어서의 응력에 기인하는 신뢰성 저하를 방지할 수 있으며, 신뢰성이 높은 반도체 모듈 및 전력 변환 장치를 구성할 수 있다. 또, 프린트 배선 기판(14)을 반도체 모듈의 케이스(7) 내에 설치할 때, 수지(25)가 커넥터의 수지 부재(9)에 설치한 삽입식 단자 다이(26)의 내부로 유입되지 않도록 수지(25)를 삽입식 단자 다이(26)보다 낮은 위치까지 주입한다. 이로써, 프린트 배선 기판(14, 15)은 용이하게 분리할 수 있으므로, 불량이 발생했을 때 프린트 배선 기판의 교환을 용이하게 하는 동시에 생산 수율이 향상된다. 따라서, 파워 반도체 모듈 및 이를 사용한 전력 변환 장치의 저가격화가 가능해진다.
도18은 본 발명에 의한 제9 실시예인 파워 반도체 모듈을 사용한 전력 변환 장치를 도시한 단면도이고, 도19는 측면의 단면도이다.
본 실시예에 있어서 전술한 각 실시예와 다른 제1 점은, 파워 반도체 모듈의 수지 케이스(7)를, 커넥터(9) 및 파워 회로부를 구성하는 파워 반도체 소자를 장착 완료한 금속 기판(3)과 수지를 몰드함으로써 일체 형성하는 점이다. 커넥터의 수지 부재(9)는 제8 실시예와 마찬가지로 삽입식 단자 다이(26)를 구비한다. 그리고, 본 실시예에 있어서의 커넥터의 수지 부재(9)는 금속 기판(3)의 상면과 평행한 수평 방향으로 금속 기판 상면의 외측까지 연장되는 수평 부분을 갖고, 이 수평 부분에 수직인 방향으로 연장되며 또한 몰드 수지 케이스(7)의 외측에 위치하는 수직 부분에 제8 실시예와 동일한 삽입식 단자 다이(26)가 설치된다. 수지 부재(9)의 수직 부분은 수평 부분의 하부에 있어서 금속 기판(3)의 하면까지 연장되어 있다. 커넥터는 수지 부재(9)의 수평 부분의 케이스(7) 내의 단부의 하면과 금속 기판(3)의 상면이 접착제에 의해 접착된다. 또, 수지 부재의 수평 부분에는 전극(8)에 배치되는 와이어 본딩용 패드(10)의 표면이 노출되어 있다. 리드 전극은 수지 부재(9)의 수평 부분 및 수직 부분을 통해서 케이스(7)의 내부로부터 외부로 취출된다. 본 실시예에 있어서는 상기한 바와 같은 커넥터 형상에 의해 커넥터의 수지 부재(9)의 수평 부분을 몰드 금형에 끼울 수 있으므로, 커넥터를 몰드 금형에 끼워넣기 쉬워져서 수지 몰드시에 있어서의 금형으로부터의 수지의 누설을 방지할 수 있다. 또, 파워 반도체 모듈의 리드 전극의 위치를, 커넥터를 변경하면 몰드 금형을 변경하지 않아도 변경시킬 수 있다. 따라서, 리드 전극의 레이아웃의 자유도가 커지므로, 저가격이면서 커스텀화가 용이한 파워 반도체 모듈 및 전력 변환 장치를 실현할 수 있다.
도18 및 도19에 있어서의 제8 실시예가 전술한 각 실시예와 다른 제2 점은, 몰드 수지에 의해 커넥터가 케이스(7)에 고정되므로, 커넥터의 금속 기판(3)에의 접착 공정을 간략화할 수 있는 점이다. 접착 공정에 있어서는 소량의 접착제(11)를 커넥터와 금속 기판(3)의 접속면의 일부에만 도포한다. 즉, 접착 공정에 있어서 커넥터와 금속 기판(3)은 몰드 공정 중에 양자의 위치 관계가 어긋나지 않을 정도로 접착제에 의해서 임시 부착되었을 뿐이므로, 큰 접착 강도는 불필요하다. 따라서, 접착제의 도포 공정을 단축할 수 있는 동시에 사용량을 저감할 수 있으므로, 저렴한 가격의 반도체 모듈 및 전력 변환 장치를 실현할 수 있다.
도18 및 도19의 제8 실시예가 전술한 각 실시예와 다른 제3 점은, 프린트 배선 기판(14)이 수지(25)로 피복되고, 접속 단자(27)가 수지(25)의 외부로 돌출되어 있는 점이다. 이를테면, 프린트 기판(14)이 파워 회로부와는 다른 하나의 모듈, 즉 제어 회로 모듈로 구성되어 있다. 도17의 실시예와 마찬가지로, 접속 단자(27)는 삽입식 단자 다이(26)에 꽂아 넣어져서 위치가 고정되는 동시에 리드 전극과 전기적으로 접속된다. 따라서, 파워 회로부를 내장하는 파워 반도체 모듈을 공통화하고, 착탈 가능한 프린트 배선 기판(14)을 수지(25)로 피복한 제어 회로 모듈의 사양을 다수 준비하면, 전력 변환 장치의 다품종화와 시리즈화가 용이해지고, 전력 변환 장치의 가격을 저렴화할 수 있다.
도20은 본 발명의 제10 실시예인 전력 변환 장치를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 있어서 도18의 실시예와 다른 점은, 마이크로 프로세서 유닛(17)과, 파워 반도체 소자를 구동하는 구동 회로(18)가 장착된 프린트 배선 기판(14)이 파워 회로부와 함께 수지 케이스(7)에 의해 몰드되는 점이다. 그리고, 본 실시예에 있어서는 커넥터가 프린트 배선 기판(14)에 접착제(11)에 의해 접착된다. 금속 기판(3) 상의 파워 회로부와 프린트 배선 기판(14) 상의 회로는 와이어 본딩에 의해 전기적으로 접속된다. 마이크로 프로세서 유닛(17)과 파워 반도체 소자를 구동하는 구동 회로(18)는 수지 케이스(7)에 의해 몰드되므로, 피복된 패키지 상품 뿐만이 아니라 베어칩에서의 장착도 가능하다. 본 실시예에 따르면, 프린트 배선 기판(14)을 수지로 피복하는 것이 불필요해지므로, 전력 변환 장치 및 파워 반도체 모듈의 가격의 저렴화가 가능해진다. 또, 베어칩을 사용함으로써 마이크로 프로세서 유닛(17)과 구동 회로(18) 등을 개별로 수지로 피복하여 패키징하는 것이 불필요해지므로, 프린트 배선 기판(14)의 소형화와 함께 가격의 저렴화가 가능해진다. 따라서, 전력 변환 장치 및 파워 반도체 모듈의 소형화 및 가격의 저렴화가 가능해진다.
상기한 각 실시예의 파워 반도체 모듈 및 전력 변환 장치에 있어서는, 파워 반도체 소자로서 절연 게이트형 바이폴러 트랜지스터, MOSFET, 바이폴러 트랜지스터 등 각종 파워 반도체 소자를 사용할 수 있다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 파워 반도체 모듈의 외형에 좌우되지 않고 전극 레이아웃이 가능해져서 파워 반도체 모듈 내외부의 회로 구성 및 장착의 자유도가 향상되고, 반도체 모듈 및 이를 사용한 전력 변환 장치의 소형화 및 가격의 저렴화, 그리고 신뢰성 향상이 가능해진다.

Claims (18)

  1. 반도체 소자가 장착된 반도체 모듈에 있어서, 반도체 모듈의 케이스와는 분리된 수지 부재에 의해 리드 전극이 피복되고, 상기 리드 전극에 금속 와이어를 본딩 접속 가능한 패드를 배치한 커넥터를 갖고, 상기 커넥터의 상기 수지 부재가 모듈에 접착되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리드 전극에 있어서의 상기 리드 전극과 상기 수지 부재의 접촉면의 대향면에 상기 패드를 배치한 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 리드 전극을 상기 패드면에 대하여 절곡시킨 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  4. 제2항에 있어서, 상기 접촉면과 상기 모듈내에 있어서의 상기 수지 부재의 접착부 사이의 상기 수지 부재의 두께는 1 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 커넥터를 모듈내에 위치 결정하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 커넥터는 전기 회로 부품을 탑재한 기판을 접속하기 위한 커넥터인 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 전기 회로 부품을 탑재한 기판을 또한 구비하고, 상기 기판은 상기 반도체 소자상에 위치하고, 상기 기판은 상기 커넥터와 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판은 상기 커넥터와 착탈 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 커넥터를 복수개 구비하고, 복수개의 상기 커넥터는 제1 커넥터와 제1 커넥터보다도 높이가 높은 제2 커넥터를 포함하고,
    전기 회로 부품을 탑재한 기판을 또한 구비하고, 상기 기판은 상기 반도체 소자상에 위치하고, 상기 기판은 상기 제1 커넥터와 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  10. 제9항에 있어서, 상기 기판은 상기 제1 커넥터와 착탈 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  11. 제1항에 기재된 반도체 모듈과,
    전기 회로 부품을 탑재한 기판을 구비하고,
    상기 기판은 상기 반도체 모듈상에 위치하고, 상기 기판은 상기 커넥터와 접속되는것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  12. 제9항에 기재된 반도체 모듈과,
    전기 회로 부품을 탑재한 다른 기판을 구비하고,
    상기 다른 기판은 상기 반도체 모듈상에 위치하고, 상기 다른 기판은 상기 제2 커넥터와 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다른 기판은 상기 제2 커넥터와 착탈 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  14. 수지 케이스와,
    상기 수지 케이스 내에 위치하는 반도체 소자와,
    상기 반도체 소자와 전기적으로 접속되어 상기 수지 케이스의 외부로 취출되는 리드 전극과,
    전기 회로 부품을 탑재한 기판을 구비하고,
    상기 기판은 상기 반도체 소자상에 위치하고, 상기 기판은 상기 리드 전극과 착탈 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 반도체 모듈.
  15. 수지 케이스와, 상기 수지 케이스 내에 위치하는 반도체 소자와, 상기 반도체 소자와 전기적으로 접속되어 상기 수지 케이스의 외부로 취출되는 리드 전극을 구비하는 반도체 모듈과,
    전기 회로 부품을 탑재한 기판을 구비하고,
    상기 기판은 상기 반도체 모듈상에 위치하고, 상기 기판은 상기 리드 전극과 착탈 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 수지 케이스는 상기 반도체 소자를 몰드하는 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  17. 수지 케이스와, 상기 수지 케이스 내에 위치하는 반도체 소자와, 상기 반도체 소자와 전기적으로 접속되어 상기 수지 케이스의 외부로 취출되는 제1 리드 전극 및 상기 제1 전극보다도 높이가 높은 제2 리드 전극을 구비하는 반도체 모듈과,
    전기 회로 부품을 탑재한 제1 및 제2 기판을 구비하고,
    상기 제1 기판은 상기 반도체 모듈상에 위치하고, 상기 제1 기판은 상기 제1 리드 전극과 접속되고,
    상기 제2 기판은 상기 반도체 모듈상 및 상기 제1 기판상에 위치하고, 상기 제2 기판은 상기 제2 리드 전극과 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판은 각각 상기 제1 및 제2 리드 전극과 착탈 가능하게 접속되는 것을 특징으로 하는 전력 변환 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022270960A1 (ko) * 2021-06-25 2022-12-29 주식회사 아모센스 파워모듈

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10024377B4 (de) * 2000-05-17 2006-08-17 Infineon Technologies Ag Gehäuseeinrichtung und darin zu verwendendes Kontaktelement
DE10045696B4 (de) * 2000-09-15 2005-10-06 eupec Europäische Gesellschaft für Leistungshalbleiter mbH & Co. KG Schaltungsanordnung
DE10120402B4 (de) * 2001-04-25 2005-04-14 Danfoss Silicon Power Gmbh Leistungshalbleitermodul-Gehäuse
US6548869B2 (en) * 2001-07-13 2003-04-15 Cree Microwave, Inc. Voltage limiting protection for high frequency power device
JP3676268B2 (ja) * 2001-08-01 2005-07-27 株式会社日立製作所 伝熱構造体及び半導体装置
US20050046016A1 (en) * 2003-09-03 2005-03-03 Ken Gilleo Electronic package with insert conductor array
JP4207753B2 (ja) * 2003-10-31 2009-01-14 株式会社デンソー 電気回路機器の樹脂筐体構造
JP4091562B2 (ja) * 2004-03-29 2008-05-28 ファナック株式会社 モータ駆動装置
DE102004056111A1 (de) 2004-11-19 2006-06-01 Siemens Ag Halbleiterschaltmodul
JP2006196853A (ja) * 2004-12-13 2006-07-27 Daikin Ind Ltd ヒートポンプ装置
JP4746358B2 (ja) * 2005-06-09 2011-08-10 新光電気工業株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
DE102006027482B3 (de) * 2006-06-14 2007-08-16 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Gehauste Halbleiterschaltungsanordnung mit Kontakteinrichtung
JP4356768B2 (ja) * 2007-05-18 2009-11-04 株式会社デンソー 電子装置及びその成形金型
TW200847467A (en) * 2007-05-23 2008-12-01 Tysun Inc Light emitting diode lamp
EP2340553A1 (en) * 2008-10-20 2011-07-06 Nxp B.V. Method for manufacturing a microelectronic package comprising at least one microelectronic device
JP4607995B2 (ja) * 2008-11-28 2011-01-05 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP5260246B2 (ja) * 2008-11-28 2013-08-14 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP4489137B1 (ja) * 2009-01-20 2010-06-23 パナソニック株式会社 回路モジュール及び電子機器
JP5345017B2 (ja) * 2009-08-27 2013-11-20 三菱電機株式会社 電力用半導体装置とその製造方法
JP5633496B2 (ja) * 2011-09-29 2014-12-03 三菱電機株式会社 半導体装置及びその製造方法
US20140110833A1 (en) * 2012-10-24 2014-04-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power module package
KR101443972B1 (ko) 2012-10-31 2014-09-23 삼성전기주식회사 일체형 전력 반도체 모듈
JP6117661B2 (ja) 2013-09-19 2017-04-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 電子制御装置
CN104952807A (zh) * 2015-05-04 2015-09-30 嘉兴斯达半导体股份有限公司 一种可适配多种不同厚度pcb板的功率半导体模块
WO2018040638A1 (zh) * 2016-08-31 2018-03-08 广东美的制冷设备有限公司 智能功率模块及其制造方法
JP7380071B2 (ja) * 2019-10-21 2023-11-15 富士電機株式会社 半導体装置
CN116018676A (zh) * 2020-09-25 2023-04-25 株式会社村田制作所 高频模块以及通信装置

Family Cites Families (8)

* 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
US6191492B1 (en) * 1988-08-26 2001-02-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device including a densified region
US5147822A (en) * 1988-08-26 1992-09-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Plasma processing method for improving a package of a semiconductor device
JP2956363B2 (ja) * 1992-07-24 1999-10-04 富士電機株式会社 パワー半導体装置
JPH087956A (ja) * 1994-06-23 1996-01-12 Fuji Electric Co Ltd 半導体装置の端子組立構造
DE19522172C1 (de) * 1995-06-19 1996-11-21 Siemens Ag Leistungs-Halbleitermodul mit Anschlußstiften
JP3357220B2 (ja) * 1995-07-07 2002-12-16 三菱電機株式会社 半導体装置
JP3432982B2 (ja) * 1995-12-13 2003-08-04 沖電気工業株式会社 表面実装型半導体装置の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022270960A1 (ko) * 2021-06-25 2022-12-29 주식회사 아모센스 파워모듈
KR20230000984A (ko) * 2021-06-25 2023-01-03 주식회사 아모센스 파워모듈

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Publication number Publication date
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