KR20040042793A - 전력용 반도체장치 - Google Patents

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

소형 경량이며 동시에 저비용으로, 더욱이 생산성 및 내진동성에 뛰어난 전력용 반도체장치를 얻는다. 몰드수지 케이스(1)는, 에폭시수지 등의 열경화성의 수지로 이루어지며, 상면(1T)과 저면(1B)을 가지고 있다. 몰드수지 케이스(1)의 비둘레부(이 예에서는 대략 중앙부)에는, 상면(1T)과 저면(1B)과의 사이를 관통하는 관통홀(2)이 형성되어 있다. 전극(3N, 3P, 4a, 4b)의 각 일단은, 몰드수지 케이스(1)의 측면으로부터 돌출되어 있다. 도 3을 참조하면, 몰드수지 케이스(1)의 저면(1B)에는, 방열판(5)의 저면(5B)이 노출되어 있다. 방열판(5)에는, 관통홀(2)의 주위에 개구부(6)가 설치되어 있다.

Description

전력용 반도체장치{POWER SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 전력용 반도체장치의 구조에 관한 것이다.
종래의 전력용 반도체장치에서는, 전력용 반도체소자가 절연기판의 상면에 땜납에 의해 접합되어 있고, 절연기판의 저면은, 금속 베이스판의 상면에 땜납에 의해 접합되어 있다. 전력용 반도체소자는, 배선용의 와이어에 의해, 절연기판 상의 전극에 접속되어 있다. 금속 베이스판은, 복수의 볼트에 의해 방열핀의 상면에 고정되어 있다. 볼트를 밀어 넣기 위한 부착 구멍은, 금속 베이스판의 둘레에 따라 복수개소와, 금속 베이스판의 중앙 1개소에 설치되어 있다. 금속 베이스판의 상면상에는, 금속 베이스판의 중앙 1개소에 볼트를 설치하는 것을 피해, 수지제조의 케이스가 고정되어 있다. 전력용 반도체소자가 접합된 절연기판은, 케이스 내에 배치되어 있다. 케이스 내에는, 절연성의 확보와의 보호를 위해 겔(gel)이 주입되어 있다. 또한, 케이스 내에서, 겔 상에는, 기밀성의 확보를 위해 에폭시수지가 배치되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1]
일본특허공개 2000-228490호 공보(도 1, 2)
그렇지만, 이와 같은 종래의 전력용 반도체장치에 의하면, 케이스는, 금속 베이스판의 중앙 1개소에 볼트를 설치하는 것을 피해 금속 베이스판 상에 고정되어 있기 때문에, 금속 베이스판의 중앙부에 쓸데없는 공간이 생겨, 장치가 대형화한다는 문제가 있다.
또한, 케이스가 고가이기 때문에, 비용이 상승한다는 문제도 있다.
더욱이, 겔의 주입 및 경화공정과, 에폭시수지의 주입 및 경화공정이 필요하기 때문에, 생산성이 나쁘다는 문제도 있다.
또한, 외부로부터 진동이 가해지는 용도(예를 들면 자동차 탑재용도)로 전력용 반도체장치가 사용되는 경우에는, 케이스 및 금속 베이스판은 거의 일체로서 진동하는 데 비해, 겔은 케이스 및 금속 베이스판보다도 느리게 진동하기 때문에, 겔과 케이스 및 금속 베이스판과의 사이에 상대적인 위치변동이 생긴다. 따라서, 와이어가 겔에 의해 인장되는 결과, 전극과의 접속부분에서 와이어가 피로(fatigue)파괴된다는 문제도 있다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 소형 경량이며 동시에 저비용으로, 더욱이 생산성 및 내진동성에 뛰어난 전력용 반도체장치를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 상면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 저면도이다.
도 4는 몰드수지 케이스를 생략하여 본 발명의 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1과 관한 전력용 반도체장치의 회로도이다.
도 6은 도 4에 나타낸 라인 VI-VI에 따른 위치에 관한 단면구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치를 방열핀에 부착한 구조를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치를 방열핀에 부착한 구조를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단 면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예 3에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예 4에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예 4에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 실시예 4에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 14는 몰드수지 케이스를 생략하여 본 발명의 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 15는 본 발명의 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치의 회로도이다.
도 16은 본 발명의 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 5의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 18은 본 발명의 실시예 5의 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 19는 실시예 1∼5의 변형예를 나타내는 평면도이다.
도 20은 몰드수지 케이스를 생략하여 도 19에 나타낸 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 평면도이다.
도 21은 도 20에 나타낸 전력용 반도체장치의 회로도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 몰드수지 케이스2 : 관통홀
5, 5a, 5b : 방열판6 : 개구부
7a, 7b, 20a, 20b : IGBT
8a, 8b, 21a, 21b : 환류다이오드
10 : 방열핀12 : 프레스 판
14 : 볼트16, 30 오목부
24 : 간극
본 발명에 관한 반도체장치에 의하면, 전력용 반도체장치는, 방열판과, 전력용 반도체소자와, 몰드수지 케이스와, 적어도 하나의 관통홀을 구비하고 있다. 방열판은, 서로 대향하는 제1 및 제2 주표면을 가지고 있다. 전력용 반도체소자는, 제1 주표면 상에 배치되어 있다. 몰드수지 케이스는, 제2 주표면을 노출하면서 방열판 및 전력용 반도체소자를 덮고, 제2 주표면에 나란하게 놓인 한쪽 주표면과, 한쪽 주표면에 대향하는 다른 쪽 주표면을 가지고 있다. 적어도 하나의 관통홀은, 몰드수지 케이스의 비둘레(non-peripheral)영역에서, 전력용 반도체소자 및 방열판을 회피하면서, 한쪽 및 다른 쪽 주표면의 사이를 관통하여 형성되어 있다.
[발명의 실시예]
(실시예 1)
도 1∼3은 각각, 본 발명의 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 사시도, 평면도, 저면도이다. 몰드수지 케이스(1)는, 에폭시수지 등의 열경화성의 수지로 이루어지며, 상면(1T)과 저면(1B)을 가지고 있다. 몰드수지 케이스(1)의 비둘레부(이 예로서는 대략 중앙부)에는, 상면(1T)과 저면(1B)과의 사이를 관통하는 관통홀(2)이 형성되어 있다. 전극 3N, 3P, 4a, 4b의 각 일단은, 몰드수지 케이스(1)의 측면으로부터 돌출되어 있다. 도 3을 참조하면, 몰드수지 케이스(1)의 저면(1B)에는, 방열판(5)의 저면(5B)이 노출되어 있다. 방열판(5)에는, 관통홀(2)의 주위에 개구부(6)가 설치되어 있다.
방열판(5)은, 판 두께가 3mm 정도의 금속판(예를 들면 구리판)이다. 후술하는 바와 같이, 몰드수지 케이스는 방열핀에 부착된다. 몰드수지 케이스가 도전성의 방열핀에 부착되는 경우는, 양자간에, 절연성의 피복재, 또는 실리콘수지나 고무 등의 절연재료가 배치된다. 이때, 이와 같은 피복재나 절연재료를 배치하는 것은 아니며, 방열판(5)의 저면(5B)에, 질화붕소 등의 필러(filler)를 50% 정도 함유하는 절연수지층을, 200um 정도의 막두께로 형성해도 된다. 더욱이, 이물질의 삽입 등에 기인하는 절연수지층의 파손을 방지하기 위해, 절연수지층의 저면에, 동박을 100um 정도의 막두께로 형성해도 된다.
도 4는, 몰드수지 케이스(1)를 생략하여 본 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 5는, 본 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치의 회로도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치는, IGBT(7a, 7b)와, 환류다이오드(프리휠링 다이오드)(8a, 8b)를 구비하고 있다. IGBT(7a, 7b)의 각 컬렉터 및 환류다이오드(8a, 8b)의 각 캐소드는, 어느 것이나 전극 3P에 접속되어 있다. IGBT(7a, 7b)의 각 에미터 및 환류다이오드(8a, 8b)의각 애노드는, 어느 것이나 전극 3N에 접속되어 있다. IGBT(7a, 7b)의 각 게이트는, 각각 전극 4a, 4b에 접속되어 있다.
도 4를 참조하면, IGBT(7a, 7b) 및 환류다이오드(8a, 8b)의 각 칩은, 방열판(5)의 상면(5T) 상에 땜납에 의해 접합되어 있다. 여기서, IGBT(7a, 7b)의 각 컬렉터 및 환류다이오드(8a, 8b)의 각 캐소드는, 각 칩의 저면에 형성되어 있다. 따라서, IGBT(7a, 7b)의 각 컬렉터 및 환류다이오드(8a, 8b)의 각 캐소드는, 어느 것이나 방열판(5)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전극 3P의 타단은, 방열판(5)의 상면(5T) 상에 땜납에 의해 접합되어 있다. 그 결과, IGBT(7a, 7b)의 각 컬렉터 및 환류다이오드(8a, 8b)의 각 캐소드는, 어느 것이나 방열판(5)을 통해 전극 3P에 전기적으로 접속되어 있다.
전극 3N, 4a, 4b의 각 타단과, 방열판(5)의 상면(5T)과의 사이에는, 수mm 정도의 간극이 설치되어 있다. IGBT(7a, 7b)의 각 에미터 및 각 게이트 및 환류다이오드(8a, 8b)의 각 애노드는, 각 칩의 상면 상에 형성되어 있다. IGBT(7a, 7b)의 각 에미터 및 환류다이오드(8a, 8b)의 각 애노드는, 알루미늄 등으로 이루어지는 배선용의 와이어(9)에 의해, 전극 3N의 타단에 접속되어 있다. 마찬가지로, IGBT(7a, 7b)의 각 게이트는, 와이어(9)에 의해, 전극 4a, 4b의 각 타단에 각각 접속되어 있다.
도 6은, 도 4에 나타낸 라인 VI-VI에 따른 위치에 관한 단면구조를 나타내는 단면도이다. 몰드수지 케이스(1)는, 방열판(5)의 저면(5B)을 노출하면서, 방열판(5), IGBT 7a 및 환류다이오드 8b를 덮고 있다. 관통홀(2)은, 방열판(5),IGBT 7a 및 환류다이오드 8b를 회피하면서 형성되어 있다. 몰드수지 케이스(1)의 저면(1B)과, 방열판(5)의 저면(5B)과는, 동일평면 내에서 나란하게 놓여 있다.
도 7, 8은, 도 6에 대응시켜, 본 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치를 방열핀(10)에 부착한 구조를 각각 나타내는 단면도이다. 도 7을 참조하면, 방열핀(10)의 상면은, 실리콘계의 열전도 그리스(grease)(도시하지 않음)를 통해, 방열판(5)의 저면(5B)에 접촉하고 있다. 방열핀(10)의 상면에는, 나사구멍(11)이 형성되어 있다. 프레스 판(12)은, 판 두께가 1mm 정도의 SK 강으로, 관통하는 나사구멍(13)이 형성되어 있다. 프레스 판(12)의 저면은, 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)에 접촉하고 있다. 볼트(14)는, 나사구멍(11, 13) 및 관통홀(2) 내에 삽입되어 있고, 몰드수지 케이스(1)를 사이에 끼워, 방열핀(10)과 프레스 판(12)을 고정하고 있다. 볼트(14)의 헤드부와 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)과의 사이에는, 스프링 와셔(spring washer)(15)가 배치되어 있다.
도 8을 참조하면, 방열핀(10)의 상면은, 실리콘계의 열전도 그리스(도시하지 않음)를 통해, 방열판(5)의 저면(5B)에 접촉하고 있다. 방열핀(10)의 상면에는, 나사구멍(11)이 형성되어 있다. 볼트(14)는, 나사구멍(11) 및 관통홀(2) 내에 삽입되어 있고, 몰드수지 케이스(1)와 방열핀(10)을 고정하고 있다. 볼트(14)의 헤드부와 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)과의 사이에는, 스프링 와셔(15)가 배치되어 있다. 상기 한 대로, 몰드수지 케이스(1)는 열경화성의 수지로 이루어진다. 열경화성의 수지는 열가소성의 수지보다도 크리프(creep) 현상이 적기 때문에, 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)을 볼트(14) 또는 스프링 와셔(15)에 의해 직접 단단히 눌러 놓을수 있다.
이와 같이 본 실시예 1에 관한 전력용 반도체장치에 의하면, 금속 베이스판의 중앙 1개소에 볼트를 설치하는 것을 피해 금속 베이스판 상에 케이스를 고정할 필요가 없으므로, 금속 베이스판의 중앙부에 쓸데없는 공간이 생기지 않는다. 또한, 볼트(14)의 헤드부 및 스프링 와셔(15)는, 방열판(5)의 상면(5T)이 아니라, 프레스 판(12)의 상면 또는 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)을 직접 단단히 눌러 놓는다. 따라서, 볼트(14)의 헤드부 및 스프링 와셔(15)에 의해 단단히 누르기 위한 영역을 방열판(5)에 설치할 필요가 없으므로, 방열판(5)을 불필요하게 크게 할 필요도 없다. 그 때문에, 종래의 전력용 반도체장치와 비교하여 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 고가의 케이스를 사용할 필요가 없으므로, 종래의 전력용 반도체장치와 비교하여 비용의 감소를 도모할 수 있다.
게다가, 겔의 주입 및 경화공정이 불필요하게 되므로, 종래의 전력용 반도체장치와 비교하여 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 외부로부터 진동이 가해지는 용도(예를 들면 자동차 탑재용도)로 전력용 반도체장치가 사용되는 경우라도, 와이어가 겔에 의해 인장되는 것에 기인하는 와이어의 피로파괴를 방지할 수 있다. 그 때문에, 종래의 전력용 반도체장치와 비교하여 내진동성의 향상을 도모할 수 있다.
(실시예 2)
도 9는, 도 6에 대응시켜, 본 발명의 실시예 2에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 몰드수지 케이스(1)는, 저면(1B)의 중앙부가 둘레부에서 돌출하도록 만곡되어 있다. 이러한 만곡구조는, 몰드수지 케이스(1)의 재질의 경화수축 또는 성형수축의 정도를, 방열판(5)의 재질의 열수축의 정도보다도 크게 설정함으로써 실현할 수 있다. 또한, 몰드수지 케이스(1)의 재질의 선팽창률이, 방열판(5)의 재질의 선팽창률보다도 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 방열판(5)의 주재질이 구리인 경우, 경화수축률이 0.4% 정도로, 선팽창률이 15×10-6/K 정도의 재료를 사용하여, 몰드수지 케이스(1)를 구성하면 된다. 일예로서, 페놀노볼락계 에폭시재에, 결정실리카와 용융실리카와의 혼합필러를 70% 정도의 함유율로 충전하면 된다. 결정실리카와 용융실리카의 혼합비를 변경함으로써, 몰드수지 케이스(1)의 선팽창률을 조정할 수 있다.
이와 같이 본 실시예 2에 관한 전력용 반도체장치에 의하면, 몰드수지 케이스(1)는, 저면(1B)의 중앙부가 둘레부에서도 돌출하도록 만곡되어 있다. 따라서, 도 7에 나타낸 바와 같이 프레스 판(12) 및 볼트(14)를 사용하여 몰드수지 케이스(1)를 방열핀(10)에 고정하는 경우에, 방열판(5)과 방열핀(10)과의 밀착성을 높일 수 있다.
또한, 몰드수지 케이스(1)의 재질의 선팽창률이 방열판(5)의 재질의 선팽창률보다도 작은 경우에는, 이하의 효과를 얻을 수도 있다. IGBT(7a, 7b) 등의 발열에 기인하여 몰드수지 케이스(1) 및 방열판(5)의 온도가 상승한 경우, 몰드수지 케이스(1)는, 저면(1B)의 중앙부가 둘레부에서도 돌출하는 방향으로 만곡한다. 이것에 의해, 몰드수지 케이스(1)의 저면(1B)이 방열핀(10)의 상면에 눌러 놓는 방향으로 힘이 작용하기 때문에, 방열판(5)과 방열핀(10)과의 밀착성을 높일 수 있다.
(실시예 3)
도 10은, 도 6에 대응시켜, 본 발명의 실시예 3에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 몰드수지 케이스(1)는, 상면(1T)의 중앙부가 둘레부에서도 돌출하도록 만곡되어 있다. 이와 같은 만곡구조는, 몰드수지 케이스(1)의 재질의 경화수축 또는 성형수축의 정도를, 방열판(5)의 재질의 열수축의 정도보다도 작게 설정함으로써 실현할 수 있다. 예를 들면, 방열판(5)의 주재질이 알루미늄인 경우, 선팽창률이 20×10-6/K 정도의 재료를 사용하여 몰드수지 케이스(1)를 구성하면 된다.
이와 같이 본 실시예 3에 관한 전력용 반도체장치에 의하면, 몰드수지 케이스(1)는, 상면(1T)의 중앙부가 둘레부에서도 돌출하도록 만곡되어 있다. 따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이 볼트(14)를 사용하여 몰드수지 케이스(1)를 방열핀(10)에 고정하는 경우에, 방열판(5)과 방열핀(10)과의 밀착성을 높일 수 있다.
(실시예 4)
도 11∼13은, 각각 도 6, 9, 16에 대응시켜, 본 발명의 실시예 4에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 방열판(5)에는, 관통홀(2)의 주위에 개구부(6)가 형성되어 있다. 도 11∼13에 나타내는 바와 같이, 몰드수지 케이스(1)의 상면에는, 방열판(5)의 개구부(6)에 대응하고 오목부(16)가 형성되어 있다. 응력집중을 완화하기 위해, 오목부(16)의 단면형상은 대략 U자형인 것이 바람직하다.
이때, 도 4에 나타낸 바와 같이 개구부(6)의 위쪽에는 와이어(9)가 배치되어 있지 않다. 그 때문에, 방열판(5)의 개구부(6)에 대응하여 오목부(16)를 형성했다고 해도, 절연성을 확보하는 관점에서 아무런 문제는 없다.
이와 같이 본 실시예 4에 관한 전력용 반도체장치에 의하면, 오목부(16)가 형성되어 있는 부분에서, 몰드수지 케이스(1)의 두께가 얇아져 있다. 따라서, 보다 작은 조임력에 의해 몰드수지 케이스(1)와 방열핀(10)을 밀착시킬 수 있기 때문에, 관통홀(2)의 지름을 작게 할 수 있고, 그 결과, 장치의 소형 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)에서 볼트(14)의 헤드부가 돌출되는 것을 회피 또는 억제할 수 있기 때문에, 도 11∼13에 나타낸 전력용 반도체장치의 상에 제어기판이 거듭 배치되는 경우라도, 전력용 반도체장치와 제어기판과의 사이의 거리를 짧게 할 수 있고, 전체로서 장치의 소형화를 도모하는 것도 할 수 있다.
(실시예 5)
도 14는, 몰드수지 케이스(1)를 생략하여 본 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 평면도이다. 또한, 도 15는, 본 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치의 회로도이다. 더욱이, 도 16은, 본 발명의 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 사시도이다. 도 15를 참조하면, 본 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치는, IGBT(20a, 20b)와, 환류다이오드(21a, 21b)를 구비하고 있다. IGBT 20a의 컬렉터 및 환류다이오드 21a의 캐소드는, 어느 것이나 전극 22p에 접속되어 있다. IGBT 20b의 에미터 및 환류다이오드 21b의 애노드는, 어느 것이나 전 22N에 접속되어 있다. IGBT 20a의 에미터, IGBT 20b의 컬렉터, 환류다이오드 21a의 애노드 및 환류다이오드 21b의 캐소드는, 어느 것이나 전극 22O에 접속되어 있다. IGBT20a, 20b의 각 게이트는, 각각 전극 23a, 23b에 접속되어 있다.
도 14를 참조하면, IGBT 20a 및 환류다이오드 21a의 각 칩은, 방열판 5a의 상면 상에 땜납에 의해 접합되어 있다. 또한, IGBT 20b 및 환류다이오드 21b의 각 칩은, 방열판 5b의 상면 상에 땜납에 의해 접합되어 있다.
여기서, IGBT 20a의 컬렉터 및 환류다이오드 21a의 캐소드는, 각 칩의 저면에 형성되어 있다. 따라서, IGBT 20a의 컬렉터 및 환류다이오드 21a의 캐소드는, 어느 것이나 방열판 5a에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전극 22P는, 방열판 5a의 상면 상에 땜납에 의해 접합되어 있다. 그 결과, IGBT 20a의 컬렉터 및 환류다이오드 21a의 캐소드는, 어느 것이나 방열판 5a를 통해 전극 22P에 전기적으로 접속되어 있다.
또한, IGBT 20b의 컬렉터 및 환류다이오드 21b의 캐소드는, 각 칩의 저면에 형성되어 있다. 따라서, IGBT 20b의 컬렉터 및 환류다이오드 21b의 캐소드는, 어느 것이나 방열판 5b에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전극 22O는, 방열판 5b의 상면 상에 땜납에 의해 접합되어 있다. 그 결과, IGBT 20b의 컬렉터 및 환류다이오드21b의 캐소드는, 어느 것이나 방열판 5b를 통해 전극 22O에 전기적으로 접속되어 있다.
전극 23a, 22O와 방열판 5a의 상면과의 사이 및 전극 22N, 23b와 방열판 5b의 상면과의 사이에는, 어느 것이나 수mm 정도의 간극이 설치되어 있다. IGBT(20a, 20b)의 각 에미터 및 각 게이트 및 환류다이오드(21a, 21b)의 각 애노드는, 각 칩의 상면 상에 형성되어 있다. IGBT 20a의 게이트는, 와이어(9)에 의해, 전극 23a에 접속되어 있다. IGBT 20a의 에미터 및 환류다이오드 21a의 애노드는, 와이어(9)에 의해, 전극 22O에 접속되어 있다. IGBT 20b의 게이트는, 와이어(9)에 의해, 전극 23b에 접속되어 있다. IGBT 20b의 에미터 및 환류다이오드 21b의 애노드는, 와이어(9)에 의해, 전극 22N에 접속되어 있다.
도 14를 참조하면, 방열판(5a, 5b)은, 개구부(6)를 중심으로 대략 대칭으로 배치되어 있다. 방열판(5a, 5b)이 대략 대칭으로 배치되어 있기 때문에, 볼트(14)에서의 응력이 불균일하게 되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 방열판 5a와 방열판 5b와의 사이에는, 절연성을 확보하기 위해서 간극(24)이 설치된다. 도 16을 참조하면, 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)에는, 간극(24)에 대응하여 홈형의 오목부(30)가 형성되어 있다. 응력집중을 완화하기 위해, 오목부(30)의 단면형상은 대략 U자형인 것이 바람직하다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 간극(24)의 위쪽에는 와이어(9)가 배치되어 있지 않다. 그 때문에, 간극(24)에 대응시켜 오목부(30)를 형성했다고 해도, 절연성을 확보하는 관점에서 아무런 문제는 없다.
이와 같이 본 실시예 5에 관한 전력용 반도체장치에 의하면, 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)에는, 간극(24)에 대응하여 홈형의 오목부(30)가 형성되어 있다. 따라서, 도 9, 10에 나타낸 전력용 반도체장치에 있어서, 볼트(14)에 의한 강압에 의해 몰드수지 케이스(1)가 변형하기 쉽게 된다. 그 결과, 보다 작은 조임력에 의해 몰드수지 케이스(1)와 방열핀(10)을 밀착시킬 수 있기 때문에, 관통홀(2)의 지름을 작게 할 수 있고, 그 결과, 장치의 소형 경량화를 도모할 수 있다.
도 17, 18은, 본 실시예 5의 변형예를 나타내는 평면도 및 사시도이다. 도 17을 참조하면, 방열판은 4장의 방열판 51∼54로 분할되어 있다. 방열판 51~54는, 개구부(6)를 중심으로 대략 대칭으로 배치되어 있다. 서로 인접하는 방열판 51∼54끼리의 사이에는, 간극(24a, 24b)이 형성되어 있다. 도 18을 참조하면, 몰드수지 케이스(1)의 상면(1T)에는, 간극(24a, 24b에 대응하여 홈형의 오목부 30a, 30b가 형성되어 있다.
도 19는, 상기 실시예 1∼5의 변형예를 나타내는 평면도이다. 상기 실시예 1∼5에서는, 하나의 관통홀(2)이 몰드수지 케이스(1)의 대략 중앙부에 형성되어 있지만, 도 19에 나타내는 바와 같이, 복수(이 예에서는 2개)의 관통홀(2a, 2b)이 몰드수지 케이스(1)의 비둘레부에 형성되어 있어도 된다. 도 20은, 몰드수지 케이스(1)를 생략하여 도 19에 나타낸 전력용 반도체장치의 구조를 나타내는 평면도이고, 도 21은, 도 20에 나타낸 전력용 반도체장치의 회로도이다. 도 20, 21에 나타내는 바와 같이, 전력용 반도체장치는, IGBT(71∼76), 환류다이오드(81∼86) 및 전극(P, N, U, V, G1∼G6)을 가지고 있다.
본 발명에 관한 전력용 반도체장치에 의하면, 소형 경량이며 동시에 저비용으로, 더욱이 생산성 및 내진동성에 뛰어난 전력용 반도체장치를 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. 서로 대향하는 제1 및 제2 주표면을 갖는 방열판과,
    상기 제1 주표면 상에 배치된 전력용 반도체소자와,
    상기 제2 주표면을 노출하면서 상기 방열판 및 상기 전력용 반도체소자를 덮고, 상기 제2 주표면에 나란하게 놓인 한쪽 주표면과, 상기 한쪽 주표면에 대향하는 다른쪽 주표면을 갖는 몰드수지 케이스와,
    상기 몰드수지 케이스의 비둘레영역에서, 상기 전력용 반도체소자 및 상기 방열판을 회피하면서, 상기 한쪽 및 다른쪽 주표면 사이를 관통하여 형성된, 적어도 하나의 관통홀을 구비한 것을 특징으로 하는 전력용 반도체장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드수지 케이스는, 상기 한쪽 주표면의 중앙부가 둘레부에서도 돌출하도록 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰드수지 케이스는, 상기 다른쪽 주표면의 중앙부가 둘레부에서도 돌출하도록 만곡되어 있는 것을 특징으로 하는 전력용 반도체장치.
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