KR20210127229A - Semiconductor module and semiconductor device used therefor - Google Patents

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다카히로 나카노
나오히토 미즈노
마사유키 다케나카
요시히로 이누츠카
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Abstract

반도체 모듈이며, 제1 방열 부재(1, 7)와, 반도체 소자(20)와, 그 주위를 덮는 밀봉재(21)와, 반도체 소자와 전기적으로 접속된 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)을 구비하고, 반도체 소자 및 밀봉재 상에 형성된 재배선층(24)을 갖고 이루어지고, 제1 방열 부재 상에 탑재된 반도체 장치(2)와, 반도체 장치 상에 배치된 제2 방열 부재(3, 7)와, 반도체 장치와 접합재(5)를 개재하여 전기적으로 접속된 리드 프레임(4)과, 제1 방열 부재의 일부, 반도체 장치 및 제2 방열 부재의 일부를 덮는 밀봉재(6)를 구비한다. 반도체 장치는, 제2 방열 부재 중 반도체 장치와 마주 향하는 다른 면(3b)의 외곽으로부터 일부가 비어져 나와 있고, 제2 배선은, 그 일단부가, 반도체 장치 중 다른 면의 외곽으로부터 비어져 나온 부분까지 연장 설치되어 있고, 일단부가 접합재를 개재하여 리드 프레임과 전기적으로 접속되어 있다. A semiconductor module comprising a first heat dissipation member (1, 7), a semiconductor element (20), a sealing material (21) covering the periphery, and a first wiring (26) and a second wiring (26) electrically connected to the semiconductor element ( 27), comprising a semiconductor element and a redistribution layer 24 formed on the sealing material, the semiconductor device 2 mounted on the first heat dissipating member, and the second heat dissipating member 3 disposed on the semiconductor device , 7), a lead frame 4 electrically connected to the semiconductor device via a bonding material 5, and a sealing material 6 covering a part of the first heat dissipation member, the semiconductor device, and a part of the second heat dissipation member. do. A part of the semiconductor device protrudes from the periphery of the other surface 3b of the second heat dissipation member facing the semiconductor device, and the second wiring has one end protruding from the periphery of the other surface of the semiconductor device. It extends to the junction, and one end is electrically connected to the lead frame via a bonding material.

Description

반도체 모듈 및 이에 사용되는 반도체 장치 Semiconductor module and semiconductor device used therefor

본 출원은, 2019년 3월 19일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2019-51516호와, 2020년 2월 20일에 출원된 일본 특허 출원 번호 제2020-27188호에 기초하는 것이며, 여기에 그 기재 내용이 참조에 의해 포함된다. This application is based on Japanese Patent Application No. 2019-51516 for which it applied on March 19, 2019 and Japanese Patent Application No. 2020-27188 for which it applied on February 20, 2020, here The disclosure is incorporated by reference.

본 개시는, 파워 반도체 소자를 사이에 두고 대향 배치된 2개의 방열 부재를 개재한 양면 방열 구조의 반도체 모듈 및 이에 사용되는 반도체 장치에 관한 것이다. The present disclosure relates to a semiconductor module having a double-sided heat dissipation structure with two heat dissipating members facing each other with a power semiconductor element interposed therebetween, and a semiconductor device used therein.

종래, IGBT 등의 파워 반도체 소자와, 이를 사이에 두고 대향 배치된 2개의 방열 부재를 구비하는 양면 방열 구조의 반도체 모듈로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재의 것을 들 수 있다. 특허문헌 1에 기재된 반도체 모듈은 하부 히트 싱크와, 파워 반도체 소자와, 방열 블록과, 상부 히트 싱크가 땜납을 통하여 이 순서로 적층되어 있다. 또한, 이 반도체 모듈은 리드 프레임과, 당해 리드 프레임과 파워 반도체 소자의 게이트를 전기적으로 접속하는 와이어와, 이들을 덮는 밀봉재를 갖고 이루어진다. 그리고, 이 반도체 모듈은 하부 히트 싱크 및 상부 히트 싱크 중 파워 반도체 소자와는 반대측의 면이 밀봉재로부터 노출되어 있다. 즉, 이 반도체 모듈은 파워 반도체 소자에 대한 통전에 의해 발생하는 열을 이들 2개의 히트 싱크, 즉 방열 부재를 개재하여 외부로 방출하는 구성으로 되어 있다. Conventionally, as a semiconductor module of a double-sided heat dissipation structure provided with power semiconductor elements, such as an IGBT, and two heat dissipation members opposingly interposed therebetween, the thing described in patent document 1 is mentioned, for example. In the semiconductor module described in Patent Document 1, a lower heat sink, a power semiconductor element, a heat dissipation block, and an upper heat sink are laminated in this order via solder. In addition, this semiconductor module has a lead frame, a wire electrically connecting the lead frame and the gate of the power semiconductor element, and a sealing material covering them. In this semiconductor module, a surface of the lower heat sink and the upper heat sink that is opposite to the power semiconductor element is exposed from the sealing material. That is, this semiconductor module is configured to emit heat generated by energizing the power semiconductor element to the outside via these two heat sinks, that is, a heat dissipation member.

일본 특허 공개 제2001-156225호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2001-156225

상기의 반도체 모듈에 있어서는, 방열 블록은 2개의 방열 부재간의 간극을 소정 이상으로 하고, 이들의 방열 부재와 와이어가 접촉하여 단락되는 것을 방지하기 위해 배치된다. 그러나, 이 방열 블록은 반도체 모듈의 박형화의 저해 요인임과 함께, 파워 반도체 소자로부터 방열 부재까지의 열저항을 크게 하는 요인으로 되어 있다. In the above-mentioned semiconductor module, the heat dissipation block is arranged so that the gap between the two heat dissipation members is greater than or equal to a predetermined value, and the heat dissipation member and the wire are contacted to prevent a short circuit. However, this heat dissipation block is a factor that inhibits the thickness reduction of the semiconductor module and increases the thermal resistance from the power semiconductor element to the heat dissipation member.

본 개시는, 파워 반도체 소자와, 이를 사이에 두고 대향 배치된 2개의 방열 부재를 구비하고, 종래보다도 박형화 및 저열 저항화한 양면 방열 구조의 반도체 모듈 그리고 이에 사용되는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present disclosure is to provide a semiconductor module having a double-sided heat dissipation structure comprising a power semiconductor element and two heat dissipating members disposed oppositely therebetween, and having a thinner and lower heat resistance than in the prior art, and a semiconductor device used therefor. do.

본 개시의 하나의 관점에 의하면, 반도체 모듈은, 제1 방열 부재와, 반도체 소자와, 그 주위를 덮는 밀봉재와, 반도체 소자와 전기적으로 접속된 제1 배선 및 제2 배선을 구비하고, 반도체 소자 및 밀봉재 상에 형성된 재배선층을 갖고 이루어지고, 제1 방열 부재 상에 탑재된 반도체 장치와, 반도체 장치 상에 배치된 제2 방열 부재와, 반도체 장치와 접합재를 개재하여 전기적으로 접속된 리드 프레임과, 제1 방열 부재의 일부, 반도체 장치 및 제2 방열 부재의 일부를 덮는 밀봉재를 구비하고, 반도체 장치는, 제2 방열 부재 중 반도체 장치와 마주 향하는 다른 면의 외곽으로부터 일부가 비어져 나와 있고, 제2 배선은, 그 일단부가, 반도체 장치 중 다른 면의 외곽으로부터 비어져 나온 부분까지 연장 설치되어 있고, 일단부가 땜납을 통하여 리드 프레임과 전기적으로 접속되어 있다. According to one aspect of the present disclosure, a semiconductor module includes a first heat dissipation member, a semiconductor element, a sealing material covering the periphery, and first and second wirings electrically connected to the semiconductor element, and the semiconductor element and a lead frame having a redistribution layer formed on the sealing material, the semiconductor device mounted on the first heat dissipating member, the second heat dissipating member disposed on the semiconductor device, and electrically connected to the semiconductor device via a bonding material; , a portion of the first heat dissipation member, a semiconductor device, and a sealing material covering a portion of the second heat dissipation member, wherein the semiconductor device is partially protruded from the periphery of the other surface of the second heat dissipation member facing the semiconductor device, The second wiring has one end extending to a portion protruding from the periphery of the other surface of the semiconductor device, and one end thereof is electrically connected to the lead frame through solder.

이에 의해, 반도체 장치와 제2 방열 부재 및 반도체 장치와 리드 프레임이, 각각 접합재를 개재하여 접속된 양면 방열 구조의 반도체 모듈이 된다. 그 때문에, 이 반도체 모듈은, 종래 구조에서는 필요했던 방열 블록 및 와이어가 불필요하게 되어, 그만큼 두께와 열저항이 작아지기 때문에, 종래보다도 박형화 및 저열 저항화된다. Thereby, the semiconductor device and the second heat dissipation member, and the semiconductor device and the lead frame are respectively connected to each other via a bonding material to form a semiconductor module having a heat dissipation structure on both sides. Therefore, in this semiconductor module, the heat dissipation block and wire, which were required in the conventional structure, are unnecessary, and the thickness and heat resistance are reduced accordingly, so that the thickness and the heat resistance are reduced compared to the conventional one.

본 개시의 다른 관점에 의하면, 반도체 장치는, 제1 방열 부재와 제2 방열 부재를 구비하는 양면 방열 구조의 반도체 모듈에 사용되고, 제1 방열 부재와 제2 방열 부재 사이에 배치되는 반도체 장치이며, 반도체 소자와, 반도체 소자의 주위를 둘러싸는 밀봉재와, 반도체 소자 및 밀봉재 상에 형성되는 재배선층을 구비하고, 재배선층은 절연층과, 절연층 내에 형성됨과 함께, 반도체 소자에 일단부가 접속된, 제1 배선 및 제2 배선을 갖고 이루어지고, 제1 배선은, 상면에서 보아, 반도체 소자의 외곽 내측에 배치되고, 제2 배선은 상면에서 보아, 타단부가 반도체 소자의 외곽보다도 외측의 영역에까지 연장 설치되어 있다. According to another aspect of the present disclosure, a semiconductor device is a semiconductor device used in a semiconductor module having a double-sided heat dissipation structure including a first heat dissipation member and a second heat dissipation member, and is disposed between the first heat dissipation member and the second heat dissipation member, A semiconductor element, a sealing material surrounding the semiconductor element, and a redistribution layer formed on the semiconductor element and the sealing material; It has a first wiring and a second wiring, wherein the first wiring is arranged inside the outer periphery of the semiconductor element when viewed from the top, and the second wiring extends to a region where the other end is outside the outer periphery of the semiconductor element as seen from the top. extension is installed.

이에 의하면, 상기의 반도체 장치는 방열 블록 및 와이어를 사용하지 않고, 제2 방열 부재 및 리드 프레임과 땜납 접합이 가능하게 되어, 종래보다도 박형화 및 저열 저항화된 반도체 모듈을 제조하기 위해 적합한 구성이 된다. According to this, the semiconductor device described above can be soldered to the second heat dissipation member and lead frame without using a heat dissipation block or wire, and is a configuration suitable for manufacturing a semiconductor module that is thinner and has lower heat resistance than before. .

또한, 각 구성 요소 등에 첨부된 괄호 부여한 참조 부호는, 그 구성 요소 등과 후술하는 실시 형태에 기재된 구체적인 구성 요소 등의 대응 관계의 일례를 나타내는 것이다. In addition, reference numerals given in parentheses attached to each component or the like indicate an example of a corresponding relationship between the component and the specific component described in the embodiment described later.

도 1은 제1 실시 형태의 반도체 모듈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1 중의 반도체 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 반도체 장치를 도시하는 사시도이다.
도 4는 종래의 반도체 모듈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5a는 도 1의 반도체 모듈의 제조 공정 중 반도체 장치의 제조 공정이며, 반도체 기판의 준비 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5b는 도 5a에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5c는 도 5b에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5d는 도 5c에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5e는 도 5d에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5f는 도 5e에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5g는 도 5f에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5h는 도 5g에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5i는 도 5h에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5j는 도 5i에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5k는 도 5j에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5l은 도 5k에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 5m은 도 5l에 후속되는 반도체 장치의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 6a는 도 1의 반도체 모듈의 제조 공정이며, 반도체 장치의 탑재 공정을 도시하는 단면도이다.
도 6b는 도 6a에 후속되는 반도체 모듈의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 6c는 도 6b의 제조 공정을 도시하는 평면도이다.
도 6d는 도 6b에 후속되는 반도체 모듈의 제조 공정을 도시하는 단면도이다.
도 7은 제2 실시 형태의 반도체 모듈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 8은 제3 실시 형태의 반도체 모듈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 9는 도 8의 반도체 모듈 중 반도체 장치를 도시하는 사시도이다.
도 10은 도 8의 반도체 모듈에 있어서의 각 구성 요소의 배치예를 도시하는 평면도이다.
도 11은 제3 실시 형태의 반도체 모듈의 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 12는 제4 실시 형태의 반도체 모듈에 있어서의 리드 프레임의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시하는 XIII의 방향으로부터 본 화살표도이다.
도 14는 응력 완화부를 구비하지 않은 리드 프레임에 발생하는 응력을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 응력 완화부의 제1 변형예를 도시하는 도면이며, 도 13에 상당하는 화살표도이다.
도 16은 응력 완화부의 제2 변형예를 도시하는 도면이며, 도 12에 상당하는 단면도이다.
도 17은 도 16에 도시하는 XVII의 방향으로부터 본 화살표도이다.
도 18은 제5 실시 형태의 반도체 모듈의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 19는 히트 싱크 중 반도체 장치에 대향하는 면에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 히트 싱크의 다른 면과 반도체 장치의 일면 사이의 간극에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 제5 실시 형태의 반도체 모듈의 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 22는 제6 실시 형태의 반도체 모듈에 있어서의 반도체 장치의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 23은 제7 실시 형태의 반도체 모듈에 있어서의 리드 프레임의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 24는 제7 실시 형태에 따른 리드 프레임의 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 25는 제8 실시 형태의 반도체 모듈에 있어서의 반도체 장치의 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 26은 제8 실시 형태에 따른 반도체 장치에 있어서의 돌기부의 배치예를 도시하는 평면도이다.
도 27은 제8 실시 형태에 따른 반도체 장치에 있어서의 돌기부의 다른 배치예를 도시하는 평면도이다.
도 28은 제3 실시 형태의 다른 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 29는 다른 실시 형태에 있어서의 반도체 장치의 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 30은 제2 실시 형태의 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 31은 제3 실시 형태의 다른 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 32는 제1 실시 형태의 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 33은 도 32에 도시하는 반도체 모듈의 제조 공정 중 밀봉재의 성형 공정을 도시하는 도면이다.
도 34는 제5 실시 형태의 다른 변형예의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 35는 단차부를 구비하는 전열 절연 기판을 사용한 반도체 모듈의 구성예를 도시하는 단면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor module of 1st Embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the semiconductor device in FIG. 1 .
3 is a perspective view illustrating the semiconductor device of FIG. 2 .
4 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional semiconductor module.
FIG. 5A is a semiconductor device manufacturing process among the semiconductor module manufacturing process of FIG. 1 , and is a cross-sectional view illustrating a semiconductor substrate preparation process.
FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5A.
FIG. 5C is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5B.
FIG. 5D is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5C.
FIG. 5E is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5D.
5F is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 5E.
FIG. 5G is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5F.
5H is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5G.
FIG. 5I is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5H.
FIG. 5J is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5I.
FIG. 5K is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5J.
FIG. 5L is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device subsequent to FIG. 5K.
FIG. 5M is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device subsequent to FIG. 5L.
FIG. 6A is a manufacturing process of the semiconductor module of FIG. 1, and is a cross-sectional view showing a mounting process of a semiconductor device.
6B is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor module subsequent to FIG. 6A.
Fig. 6C is a plan view showing the manufacturing process of Fig. 6B;
FIG. 6D is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor module subsequent to FIG. 6B.
7 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor module according to the second embodiment.
8 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor module according to a third embodiment.
9 is a perspective view illustrating a semiconductor device in the semiconductor module of FIG. 8 .
Fig. 10 is a plan view showing an example of arrangement of each component in the semiconductor module of Fig. 8;
11 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of the semiconductor module of the third embodiment.
12 is a cross-sectional view showing a configuration example of a lead frame in a semiconductor module according to a fourth embodiment.
Fig. 13 is an arrow view seen from the direction XIII shown in Fig. 12 .
14 is a view for explaining stress generated in a lead frame not provided with a stress relief unit.
FIG. 15 is a diagram showing a first modified example of the stress relaxation unit, and is an arrow diagram corresponding to FIG. 13 .
FIG. 16 is a view showing a second modified example of the stress relaxation unit, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 12 .
Fig. 17 is an arrow view viewed from the direction of XVII shown in Fig. 16 .
18 is a cross-sectional view showing the configuration of a semiconductor module according to the fifth embodiment.
19 is a view for explaining a surface of a heat sink that faces a semiconductor device;
20 is a view for explaining a gap between the other surface of the heat sink and one surface of the semiconductor device.
21 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of the semiconductor module of the fifth embodiment.
22 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor device in a semiconductor module according to the sixth embodiment.
23 is a cross-sectional view showing a configuration example of a lead frame in a semiconductor module according to the seventh embodiment.
24 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of the lead frame according to the seventh embodiment.
25 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor device in a semiconductor module according to an eighth embodiment.
26 is a plan view showing an arrangement example of a projection in the semiconductor device according to the eighth embodiment.
27 is a plan view showing another example of arrangement of the projections in the semiconductor device according to the eighth embodiment.
28 is a cross-sectional view showing the configuration of another modified example of the third embodiment.
29 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of a semiconductor device according to another embodiment.
30 is a cross-sectional view showing a configuration of a modified example of the second embodiment.
31 is a cross-sectional view showing the configuration of another modification of the third embodiment.
32 is a cross-sectional view showing a configuration of a modification of the first embodiment.
FIG. 33 is a diagram showing a molding process of a sealing material in the manufacturing process of the semiconductor module shown in FIG. 32; FIG.
34 is a cross-sectional view showing the configuration of another modification of the fifth embodiment.
Fig. 35 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor module using a heat transfer insulating substrate having a step portion.

이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태 상호에 있어서, 서로 동일 또는 균등한 부분에는, 동일 부호를 붙여서 설명을 행한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this indication is described based on drawing. In addition, in each of the following embodiments, the same code|symbol is attached|subjected to mutually the same or equal parts, and description is carried out.

(제1 실시 형태) (First embodiment)

제1 실시 형태의 반도체 모듈 S1에 대해서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 반도체 모듈 S1은, 예를 들어, 자동차의 주행용 모터에 전력을 공급하기 위해 직류 전류를 교류 전류로 변환하는 전력 변환 장치 등에 사용되면 바람직하고, 「파워 카드」라고 칭해질 수 있다. The semiconductor module S1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 . The semiconductor module S1 is preferably used, for example, in a power converter that converts direct current into alternating current in order to supply electric power to a driving motor of a vehicle, and may be referred to as a "power card".

도 1에서는, 후술하는 제2 히트 싱크(3) 중 다른 단면에 있어서 외부에 접속되는 배선 부분을 파선으로 나타내고 있다. 도 2에서는, 후술하는 절연층(25)을 편의적으로 구획한 영역의 경계를 파선으로 나타내고 있다. 또한, 도 2는, 도 3에 일점쇄선으로 나타내는 II-II간의 단면도에 상당한다. In FIG. 1, the wiring part connected to the outside in the other cross section of the 2nd heat sink 3 mentioned later is shown with the broken line. In FIG. 2, the boundary of the area|region which partitioned the insulating layer 25 mentioned later is shown with the broken line for convenience. In addition, FIG. 2 corresponds to the cross-sectional view taken along II-II shown by the dashed-dotted line in FIG.

(구성) (Configuration)

본 실시 형태의 반도체 모듈 S1은, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 히트 싱크(1)와, 반도체 장치(2)와, 제2 히트 싱크(3)와, 리드 프레임(4)과, 접합재(5)와, 밀봉재(6)를 갖고 이루어진다. 반도체 모듈 S1은, 2개의 히트 싱크(1, 3)가 반도체 장치(2)를 사이에 두고 대향 배치되어 있고, 반도체 장치(2)에서 발생하는 열이 이들의 히트 싱크(1, 3)를 개재하여 양면으로부터 외부로 방출되는 양면 방열 구조이다. As shown in FIG. 1 , the semiconductor module S1 of the present embodiment includes a first heat sink 1 , a semiconductor device 2 , a second heat sink 3 , a lead frame 4 , and a bonding material. (5) and a sealing material (6). In the semiconductor module S1, two heat sinks 1 and 3 are disposed to face each other with the semiconductor device 2 interposed therebetween, and heat generated from the semiconductor device 2 is interposed between the heat sinks 1 and 3 It is a double-sided heat dissipation structure that is emitted from both sides to the outside.

제1 히트 싱크(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 표리의 관계에 있는 상면(1a) 및 하면(1b)을 구비하는 판상으로 되고, 예를 들어, Cu(구리)나 Fe(철) 등의 금속 재료 등에 의해 구성된다. 제1 히트 싱크(1)는 상면(1a) 상에 땜납에 의해 이루어지는 접합재(5)를 개재하여 반도체 장치(2)가 탑재됨과 함께, 하면(1b)이 밀봉재(6)로부터 노출되어 있다. 제1 히트 싱크(1)는, 본 실시 형태에서는, 반도체 장치(2)의 통전에 있어서의 전류 경로로 되어 있고, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 상면(1a)측의 일부가 밀봉재(6)의 외부까지 연장 설치되어 있다. 즉, 제1 히트 싱크(1)는, 본 실시 형태에서는, 방열 부재 및 배선의 2개의 역할을 한다. 또한, 제1 히트 싱크(1)는 「제1 방열 부재」라고 칭해질 수 있다. As shown in FIG. 1, the 1st heat sink 1 becomes a plate shape provided with the upper surface 1a and the lower surface 1b which exist in front-back relationship, For example, Cu (copper) or Fe (iron). ) is made of a metal material such as In the first heat sink 1 , the semiconductor device 2 is mounted on the upper surface 1a via a bonding material 5 made of solder, and the lower surface 1b is exposed from the sealing material 6 . In the present embodiment, the first heat sink 1 serves as a current path for energization of the semiconductor device 2 , and as shown in FIG. 1 , for example, a portion of the upper surface 1a side is formed of a sealing material. (6) is extended to the outside. That is, in this embodiment, the 1st heat sink 1 plays two roles of a heat radiation member and wiring. Also, the first heat sink 1 may be referred to as a “first heat dissipation member”.

반도체 장치(2)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 표면(2a)과 이면(2b)을 갖는 판상으로 되고, 반도체 소자(20)와, 밀봉재(21)와, 제1 전극(22)과, 제2 전극(23)과, 재배선층(24)을 갖고 이루어진다. 반도체 장치(2)는 제2 전극(23)에 접속된 제2 배선(27)을 재배선층(24)의 일부로서 가짐과 함께, 제2 배선(27)의 일단부가 반도체 소자(20)의 외곽보다도 외측에까지 연장 설치된, 팬아웃형의 패키지 구조(이하 「FO 패키지 구조」라고 함)이다. 또한, 반도체 장치(2)는 FO 패키지 구조이면 되고, 웨이퍼 레벨의 패키지 구조이어도 되고, 패널 레벨의 패키지 구조이어도 된다. As shown in FIG. 2 , the semiconductor device 2 has a plate shape having a front surface 2a and a rear surface 2b , and includes a semiconductor element 20 , a sealing material 21 , a first electrode 22 , and , a second electrode 23 and a redistribution layer 24 . The semiconductor device 2 has the second wiring 27 connected to the second electrode 23 as a part of the redistribution layer 24 , and one end of the second wiring 27 is outside the semiconductor element 20 . It is a fan-out type package structure (hereinafter referred to as "FO package structure") extended to the outside. In addition, the semiconductor device 2 may have an FO package structure, a wafer level package structure may be sufficient, and a panel level package structure may be sufficient as it.

반도체 장치(2)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 히트 싱크(1)의 상면(1a)의 외곽 내측에 배치되어 있다. 반도체 장치(2)는, 그 일부가 제2 히트 싱크(3) 중 대향하는 다른 면(3b)의 외곽보다도 외측으로 비어져 나와 있고, 그 비어져 나온 부분에까지 제2 배선(27)의 일단부가 연장 설치된 구조이다. 이것은, 리드 프레임(4)과의 와이어 접속 및 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 방열 블록을 불필요로 하여, 종래보다도 박형화 및 저열 저항화를 가능하게 하기 때문이다. 이 상세에 대해서는, 후술한다. As shown in FIG. 1 , the semiconductor device 2 is disposed inside the outer periphery of the upper surface 1a of the first heat sink 1 . In the semiconductor device 2, a part of the second heat sink 3 protrudes outward from the outer edge of the opposite surface 3b, and one end of the second wiring 27 extends to the protruding portion. It is an extended structure. This is because the wire connection with the lead frame 4 and the heat dissipation block between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 are unnecessary, so that it is possible to reduce the thickness and reduce the heat resistance compared to the prior art. This detail will be described later.

반도체 소자(20)는, 주로 실리콘, 실리콘 카바이드 등의 반도체 재료에 의해 구성되고, 예를 들어 MOS 트랜지스터, IGBT(절연 게이트 바이폴라 트랜지스터) 등의 파워 반도체 소자이며, 통상의 반도체 프로세스에 의해 제조된다. 반도체 소자(20)는 제1 전극(22) 및 제2 전극(23)이 형성된 면의 반대면에 도시하지 않은 제3 전극이 형성되어 있고, 제3 전극이 접합재(5)를 개재하여 제1 히트 싱크(1)의 상면(1a)과 전기적으로 접속되어 있다. The semiconductor element 20 is mainly composed of a semiconductor material such as silicon and silicon carbide, and is, for example, a power semiconductor element such as a MOS transistor and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and is manufactured by a normal semiconductor process. In the semiconductor element 20 , a third electrode (not shown) is formed on a surface opposite to the surface on which the first electrode 22 and the second electrode 23 are formed, and the third electrode is formed with a bonding material 5 interposed therebetween. It is electrically connected to the upper surface 1a of the heat sink 1 .

밀봉재(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 소자(20)의 주위를 덮는 부재이며, 예를 들어 에폭시 수지 등의 임의의 수지 재료에 의해 구성된다. 밀봉재(21)는, 반도체 소자(20)의 단부면을 덮으면서, 반도체 소자(20) 중 제1 전극(22)이 형성된 면과는 반대측의 면과 함께 반도체 장치(2)의 이면(2b)을 구성하고 있다. The sealing material 21 is a member which covers the periphery of the semiconductor element 20, as shown in FIG. 2, For example, it is comprised with arbitrary resin materials, such as an epoxy resin. The sealing material 21 covers the end surface of the semiconductor element 20 and the back surface 2b of the semiconductor device 2 together with the surface on the opposite side to the surface on which the 1st electrode 22 is formed among the semiconductor elements 20. constitutes

제1 전극(22), 제2 전극(23) 및 도시하지 않은 제3 전극은, 예를 들어, Cu 등의 금속 재료로 구성되고, 전해 도금 등에 의해 반도체 소자(20)의 일면 상에 형성된다. 제1 전극(22) 및 제3 전극은, 한 쌍이 되어, 반도체 소자(20)의 주된 전류 경로가 되어 있다. 제1 전극(22)은, 예를 들어 이미터 전극이다. 제2 전극(23)은 복수 형성되고, 그 중의 적어도 하나가, 예를 들어 게이트 전극이 되고, 제1 전극(22)과 제3 전극 사이의 전류 온/오프를 제어하기 위해 사용된다. 또한, 복수의 제2 전극(23) 중 게이트 전극과는 다른 것은, 예를 들어 그 밖에도 소자 상의 센서용 단자 등으로서 사용된다. The first electrode 22 , the second electrode 23 , and the third electrode (not shown) are made of, for example, a metal material such as Cu, and are formed on one surface of the semiconductor element 20 by electrolytic plating or the like. . The first electrode 22 and the third electrode become a pair, and serve as a main current path of the semiconductor element 20 . The first electrode 22 is, for example, an emitter electrode. A plurality of second electrodes 23 are formed, and at least one of them becomes, for example, a gate electrode, and is used to control current on/off between the first electrode 22 and the third electrode. In addition, a thing different from a gate electrode among the some 2nd electrode 23 is used as a sensor terminal etc. on an element other than this, for example.

또한, 제1 전극(22), 제2 전극(23)은 후술하는 제조 방법에서, 제1 배선(26), 제2 배선(27)과 마찬가지로, 전해 도금에 의해 Cu 등의 금속 재료로 구성 됨으로써, Al(알루미늄) 등의 재료로 구성된 경우에 비해, 방열성이 향상된다. In addition, the first electrode 22 and the second electrode 23 are formed of a metal material such as Cu by electrolytic plating in the same manner as the first wiring 26 and the second wiring 27 in a manufacturing method to be described later. Compared with the case of being composed of a material such as , Al (aluminum), the heat dissipation property is improved.

재배선층(24)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 절연층(25)과, 제1 전극(22)에 접속된 제1 배선(26)과, 제2 전극(23)에 접속된 제2 배선(27)을 갖고 이루어지고, 반도체 소자(20) 및 밀봉재(21) 상에 통상의 재배선 기술에 의해 형성된다. As shown in FIG. 2 , the redistribution layer 24 includes an insulating layer 25 , a first wiring 26 connected to the first electrode 22 , and a second wiring connected to the second electrode 23 . It has a wiring 27 and is formed on the semiconductor element 20 and the sealing material 21 by a normal redistribution technique.

절연층(25)은, 예를 들어, 폴리이미드 등의 절연성 재료에 의해 이루어지고, 임의의 도포 공정 등에 의해 형성된다. The insulating layer 25 is made of, for example, an insulating material such as polyimide, and is formed by an arbitrary application process or the like.

제1 배선(26) 및 제2 배선(27)은, 예를 들어, Cu의 금속 재료 등에 의해 이루어지고, 전해 도금 등에 의해 형성된다. 제1 배선(26)은, 상면에서 보아, 반도체 소자(20)의 외곽 내측에 형성되고, 그 일단부가 접합재(5)를 개재하여 제2 히트 싱크(3)에 전기적 및 열적으로 접속되어 있다. 제2 배선(27)은, 상면에서 보아, 일단부가 반도체 소자(20)의 외곽보다도 외측으로 연장 설치됨과 함께, 접합재(5)를 개재하여 리드 프레임(4)과 전기적으로 접속되어 있다. 제2 배선(27)은, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 복수 형성되고, 모두 일단부가 반도체 소자(20)의 외곽 외측으로 연장 설치된다. 또한, 도 3에서는, 제2 배선(27)이 5개 형성되고, 각각이 다른 제2 전극(23)에 접속된 예를 나타내고 있지만, 제2 전극(23) 및 제2 배선(27)의 수에 대해서는 임의이다. The first wiring 26 and the second wiring 27 are made of, for example, a Cu metal material or the like, and are formed by electrolytic plating or the like. The first wiring 26 is formed inside the outer periphery of the semiconductor element 20 when viewed from the top, and one end thereof is electrically and thermally connected to the second heat sink 3 via a bonding material 5 . The second wiring 27 is electrically connected to the lead frame 4 via a bonding material 5 while having one end extending outward from the outer periphery of the semiconductor element 20 when viewed from the top. For example, as shown in FIG. 3 , a plurality of second wirings 27 are formed, and one end of each of the second wirings 27 is extended to the outside of the semiconductor element 20 . 3 shows an example in which five second wirings 27 are formed and each is connected to different second electrodes 23, the number of second electrodes 23 and second wirings 27 is shown. is arbitrary for

제2 히트 싱크(3)는 도 1에 도시한 바와 같이, 표리의 관계에 있는 일면(3a) 및 다른 면(3b)을 구비하는 판상이 되고, 제1 히트 싱크(1)와 마찬가지의 재료에 의해 구성된다. 제2 히트 싱크(3)는, 본 실시 형태에서는, 반도체 장치(2)의 표면(2a)의 일부와 대향 배치되어 있다. 제2 히트 싱크(3)는, 본 실시 형태에서는, 접합재(5)를 개재하여 제1 배선(26)과 전기적으로 접속됨으로써, 제1 히트 싱크(1)와 마찬가지로 반도체 소자(20)의 전류 경로로 되어 있고, 도 1의 다른 단면에 있어서, 다른 면(3b)측의 일부가 밀봉재(6)의 외부까지 연장 설치되어 있다. 즉, 제2 히트 싱크(3)는, 본 실시 형태에서는, 방열 부재 및 배선이라는 2개의 역할을 한다. 또한, 제2 히트 싱크(3)는 「제2 방열 부재」라고 칭해질 수 있다. As shown in FIG. 1, the 2nd heat sink 3 becomes a plate shape provided with the one surface 3a and the other surface 3b which are in a front-back relationship, and is made of the same material as the 1st heat sink 1. composed by The second heat sink 3 is disposed to face a part of the surface 2a of the semiconductor device 2 in the present embodiment. In the present embodiment, the second heat sink 3 is electrically connected to the first wiring 26 via the bonding material 5 , so that similarly to the first heat sink 1 , the current path of the semiconductor element 20 . In the other cross section of FIG. 1 , a part of the other surface 3b side is extended to the outside of the sealing material 6 . That is, in the present embodiment, the second heat sink 3 plays two roles: a heat dissipation member and wiring. Also, the second heat sink 3 may be referred to as a “second heat dissipation member”.

리드 프레임(4)은, 예를 들어, Cu나 Fe 등의 금속 재료에 의해 이루어지고, 도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2) 중 제2 배선(27)과 접합재(5)를 개재하여 전기적으로 접속된다. 리드 프레임(4)은, 예를 들어, 제2 전극(23)과 동일수의 복수의 리드를 구비한다. 또한, 이들의 리드는, 밀봉재(6)의 형성까지는, 도시하지 않은 타이 바에 의해 인접하는 복수의 리드가 연결되어 있지만, 밀봉재(6)의 형성 후에 프레스 펀칭 등에 의해 타이 바가 제거됨으로써 분리한 상태가 된다. 또한, 리드 프레임(4)은 제2 히트 싱크(3)와 동일한 부재로 구성되고, 밀봉재(6)의 형성까지 도시하지 않은 타이 바에 의해 연결되어 있어도 된다. 이 경우라도, 리드 프레임(4)은 밀봉재(6)의 형성 후에 프레스 펀칭 등에 의해 타이 바가 제거됨으로써, 제2 히트 싱크(3)와 분리한 상태가 된다. The lead frame 4 is made of, for example, a metal material such as Cu or Fe, and as shown in FIG. 1 , the second wiring 27 and the bonding material 5 in the semiconductor device 2 are interposed therebetween. to be electrically connected. The lead frame 4 includes, for example, a plurality of leads of the same number as that of the second electrode 23 . In addition, these leads are connected by a tie bar (not shown) until the sealing material 6 is formed. However, after the sealing material 6 is formed, the leads are separated by removing the tie bars by press punching or the like. do. In addition, the lead frame 4 may be comprised by the same member as the 2nd heat sink 3, and may be connected by the tie bar which is not shown until formation of the sealing material 6. Even in this case, the lead frame 4 is in a state separated from the second heat sink 3 by removing the tie bar by press punching or the like after the formation of the sealing material 6 .

접합재(5)는 반도체 모듈 S1의 구성 요소끼리를 접합하는 접합재이며, 전기적으로 접속하기 위해 도전성을 갖는 재료, 예를 들어 땜납 등이 사용된다. 또한, 접합재(5)는 땜납에 한정되는 것은 아니지만, 적어도 와이어와는 다른 것이 사용된다. The bonding material 5 is a bonding material for bonding the components of the semiconductor module S1 to each other, and in order to electrically connect them, a material having conductivity, for example, solder or the like is used. In addition, although the bonding material 5 is not limited to solder, at least a thing different from a wire is used.

밀봉재(6)는, 예를 들어 에폭시 수지 등의 열경화성 수지 등에 의해 이루어지고, 도 1에 도시한 바와 같이, 히트 싱크(1, 3)의 일부, 반도체 장치(2), 리드 프레임(4)의 일부 및 접합재(5)를 덮고 있다. The sealing material 6 is made of, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, and as shown in FIG. 1 , a part of the heat sinks 1 and 3 , the semiconductor device 2 , and the lead frame 4 . Part and the bonding material 5 are covered.

이상이, 본 실시 형태의 반도체 모듈 S1의 기본적인 구성이다. The above is the basic structure of the semiconductor module S1 of this embodiment.

(효과) (effect)

다음에, 본 실시 형태의 반도체 모듈 S1의 효과에 대해서, 도 4에 도시하는 종래 구조의 반도체 모듈 S100과 대비해서 설명한다. Next, the effect of the semiconductor module S1 of this embodiment is demonstrated in comparison with the semiconductor module S100 of the conventional structure shown in FIG.

먼저, 종래 구조의 반도체 모듈 S100에 대해서, 간단하게 설명한다. 또한, 반도체 모듈 S100의 구조에 대해서는 공지이기 때문에, 여기서는, 반도체 장치(2)와의 상위점에 대해서 주로 설명한다. First, the semiconductor module S100 of the conventional structure will be briefly described. In addition, since the structure of the semiconductor module S100 is well-known, here, the difference with the semiconductor device 2 is mainly demonstrated.

종래 구조의 반도체 모듈 S100은, 도 4에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(101)와, 이를 사이에 두고 대향 배치된 히트 싱크(1, 3)와, 방열 블록(102)과, 와이어(103)와, 리드 프레임(4)과, 접합재(5)와, 밀봉재(6)를 갖고 이루어진다. As shown in FIG. 4 , the semiconductor module S100 having a conventional structure includes a semiconductor device 101 , heat sinks 1 and 3 opposed therebetween, a heat dissipation block 102 , and a wire 103 . and a lead frame 4 , a bonding material 5 , and a sealing material 6 .

반도체 장치(101)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 전극(22), 제2 전극(23) 및 도시하지 않은 제3 전극을 구비하는 반도체 소자(20)에 의해 이루어지고, 반도체 장치(2)와 달리, 밀봉재(21) 및 재배선층(24)을 갖고 있지 않다. 반도체 장치(101)는 접합재(5)를 개재하여 제1 히트 싱크(1) 상에 탑재됨과 함께, 제1 히트 싱크(1)의 상면(1a)의 외곽 내측 또한 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)의 외곽 내측에 배치되어 있다. As shown in FIG. 4 , the semiconductor device 101 includes a semiconductor element 20 including a first electrode 22 , a second electrode 23 , and a third electrode (not shown). Unlike (2), the sealing material 21 and the redistribution layer 24 are not provided. The semiconductor device 101 is mounted on the first heat sink 1 with the bonding material 5 interposed therebetween, and the outer inner side of the upper surface 1a of the first heat sink 1 and the second heat sink 3 . It is arranged inside the outer periphery of the other surface 3b.

방열 블록(102)은 Cu 등의 금속 재료에 의해 이루어지고, 도 4에 도시한 바와 같이, 그 한쪽 면이 반도체 소자(20)의 제1 전극(22)과 접합재(5)를 개재하여 접속되고, 다른 쪽의 면이 접합재(5)를 개재하여 제2 히트 싱크(3)에 접속되어 있다. 방열 블록(102)은 반도체 소자(20)의 전류 경로를 구성함과 함께, 반도체 소자(20)로 발생하는 열을 제2 히트 싱크(3)에 전반하는 역할을 한다. 또한, 방열 블록(102)은 반도체 소자(20)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극을 소정 이상으로 하고, 제2 전극(23)에 접속된 와이어(103)가 제2 히트 싱크(3)에 접촉하여 단락되는 것을 방지하기 위해 배치된다. The heat dissipation block 102 is made of a metal material such as Cu, and as shown in FIG. 4 , one side thereof is connected to the first electrode 22 of the semiconductor element 20 via a bonding material 5 , , the other surface is connected to the second heat sink 3 via the bonding material 5 . The heat dissipation block 102 serves to form a current path of the semiconductor device 20 and to transmit heat generated by the semiconductor device 20 to the second heat sink 3 . Further, in the heat dissipation block 102 , the gap between the semiconductor element 20 and the second heat sink 3 is greater than or equal to a predetermined value, and the wire 103 connected to the second electrode 23 is connected to the second heat sink 3 . ) to prevent short-circuiting.

와이어(103)는 Al(알루미늄), Au(금) 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 제2 전극(23) 및 리드 프레임(4)에 와이어 본딩에 의해 접합되고, 이들을 전기적으로 접속하고 있다. The wire 103 is made of a metal material such as Al (aluminum) and Au (gold), is joined to the second electrode 23 and the lead frame 4 by wire bonding, and electrically connects them.

상기한 종래의 반도체 모듈 S100은, 반도체 장치(101)와 제2 히트 싱크(3) 사이에 방열 블록(102)을 배치하여 간극을 확보할 필요가 있으므로, 이 이상의 박형화가 어려운 구조이다. 또한, 반도체 모듈 S100은, 반도체 장치(101)와 제2 히트 싱크(3) 사이에, 2층의 접합재 및 1개의 방열 블록(102)이 개재되어 있어, 그만큼 열저항이 커져 버린다. The above-described conventional semiconductor module S100 has a structure in which it is difficult to further reduce thickness since it is necessary to secure a gap by arranging the heat dissipation block 102 between the semiconductor device 101 and the second heat sink 3 . In the semiconductor module S100 , two layers of bonding materials and one heat dissipation block 102 are interposed between the semiconductor device 101 and the second heat sink 3 , and the thermal resistance increases accordingly.

이에 반해, 본 실시 형태의 반도체 모듈 S1은, 반도체 장치(2)가 재배선층(24)을 갖는 구성으로 됨과 함께, 그 일부가 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)의 외곽보다도 외측으로 비어져 나오도록 배치되어 있다. 또한, 반도체 모듈 S1은, 반도체 장치(2) 중 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)의 외곽보다도 외측으로 연장 설치된 제2 배선(27)이 땜납에 의해 이루어지는 접합재(5)를 개재하여 리드 프레임(4)과 접합된 구조이다. 따라서, 반도체 모듈 S1에서는, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3)를 직접 땜납 접합하는 것이 가능하게 되어, 방열 블록(102) 및 와이어(103)가 불필요하게 된다. On the other hand, in the semiconductor module S1 of the present embodiment, the semiconductor device 2 has a configuration including the redistribution layer 24 , and a part of the semiconductor module S1 of the second heat sink 3 is outside the outer edge of the other surface 3b of the second heat sink 3 . It is arranged so as to be hollowed out. In the semiconductor module S1, a bonding material 5 made of solder is interposed between the second wirings 27 provided to extend outward from the outer periphery of the other surface 3b of the second heat sink 3 of the semiconductor device 2 . Thus, the structure is joined to the lead frame (4). Therefore, in the semiconductor module S1, it becomes possible to directly solder the semiconductor device 2 and the 2nd heat sink 3, and the heat dissipation block 102 and the wire 103 become unnecessary.

그 결과, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3)를 접속하는 것이 1층의 접합재(5)만으로 되어, 방열 블록(102) 및 1층의 접합재(5)의 분만큼 두께가 작아지고, 또한, 열저항이 작은 구조의 반도체 모듈이 된다. 다른 관점에서는, 반도체 장치(2)는 FO 패키지 구조로 됨으로써, 리드 프레임(4)과의 땜납 접합이 가능하게 되어, 양면 방열 구조의 반도체 모듈의 박형화 및 저열 저항화에 적합한 구조로 된다고도 말할 수 있다. 또한, 반도체 장치(2)는 재배선층(24)을 갖는 구성으로 됨으로써, 제1 전극(22)이나 제2 전극(23)의 평면 사이즈, 나아가서는 반도체 소자(20)의 평면 사이즈를 작게 할 수 있어, 비용면을 개선하는 효과도 기대된다. As a result, only one layer of bonding material 5 is used to connect the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 , and the thickness of the heat dissipation block 102 and the first layer of bonding material 5 becomes smaller. , furthermore, it becomes a semiconductor module having a structure with a small thermal resistance. From another point of view, it can be said that the semiconductor device 2 has an FO package structure, so that solder bonding with the lead frame 4 is possible, and it can be said that a structure suitable for thinning and low heat resistance of a semiconductor module having a double-sided heat dissipation structure. have. In addition, since the semiconductor device 2 has a configuration including the redistribution layer 24 , the planar size of the first electrode 22 or the second electrode 23 , and furthermore, the planar size of the semiconductor element 20 can be reduced. Therefore, the effect of improving the cost aspect is also expected.

또한, 단순히 제2 히트 싱크(3)의 면적을 작게 하고, 재배선층(24)을 형성하고 있지 않은 반도체 소자(20)의 제2 전극(23)을 제2 히트 싱크(3)의 외곽보다도 외측에 배치하여, 와이어(103)로 제2 전극(23)과 리드 프레임(4)을 접속하는 것도 생각된다. In addition, the area of the second heat sink 3 is simply reduced, and the second electrode 23 of the semiconductor element 20 on which the redistribution layer 24 is not formed is placed outside the outer portion of the second heat sink 3 . It is also conceivable to arrange to connect the second electrode 23 and the lead frame 4 with the wire 103.

그러나, 이 방법의 경우, 방열 블록(102)이 불필요하게 되고, 그만큼 열저항이 작아지기는 하지만, 제2 히트 싱크(3)의 평면 사이즈에 대해서도 작아지고, 그만큼 열저항이 커져 버린다. 그 결과, 이와 같은 구조로 된 반도체 모듈은, 종래에 비해 방열 성능이 변하지 않거나, 오히려 악화될 우려가 있다. 또한, 와이어(103)를 접속하기 위해, 제2 전극(23)의 평면 사이즈를 크게 하지 않으면 안되고, 이에 수반하여, 반도체 소자(20)의 평면 사이즈가 커지므로, 비용면의 악화가 염려된다. 또한, 와이어(103)를 사용하는 경우, 단락을 방지하기 위해 배선 길이가 필요해짐과 함께, 인덕턴스가 커지므로, 교류 전원과 접속할 때, 고주파 신호에 노이즈가 발생하기 쉬워진다. However, in the case of this method, the heat dissipation block 102 becomes unnecessary, and although the thermal resistance becomes small by that much, it also becomes small also with respect to the planar size of the 2nd heat sink 3, and a thermal resistance will become large by that much. As a result, in the semiconductor module having such a structure, there is a fear that the heat dissipation performance does not change or rather deteriorates compared to the prior art. Moreover, in order to connect the wire 103, the planar size of the 2nd electrode 23 must be enlarged, and since the planar size of the semiconductor element 20 becomes large with this, we are anxious about a deterioration in cost. In addition, when the wire 103 is used, the wiring length is required to prevent a short circuit, and the inductance becomes large.

따라서, FO 패키지 구조로 된 반도체 장치(2)를 사용하는 반도체 모듈 S1은, 종래보다도, 박형화 및 저열 저항화된 구조로 되는 것에 더하여, 고주파 신호의 노이즈 저감이나 반도체 소자(20)의 소형화에 의한 비용 저감의 효과도 기대된다. Accordingly, the semiconductor module S1 using the semiconductor device 2 having the FO package structure has a thinner and low thermal resistance structure than in the prior art, as well as noise reduction of high frequency signals and miniaturization of the semiconductor element 20 . The effect of cost reduction is also expected.

(제조 방법) (Manufacturing method)

다음에, 본 실시 형태의 반도체 모듈 S1의 제조 방법의 일례에 대해서, 도 5a 내지 도 6c를 참조하여 설명한다. Next, an example of the manufacturing method of the semiconductor module S1 of this embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 5A-6C.

먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 통상의 반도체 프로세스로 제조된 반도체 소자(20)를 준비하고, 반도체 소자(20) 중 나중에 제1 전극(22) 및 제2 전극(23)을 형성하는 면을 지지 기판(110)에 부착하여 보유 지지한다. 또한, 이 지지 기판(110)으로서는, 예를 들어, 표면에 실리콘과의 밀착성이 높은 도시하지 않은 점착성 시트를 구비하는 임의의 것이 사용된다. First, as shown in FIG. 5A , a semiconductor element 20 manufactured by a conventional semiconductor process is prepared, and a surface on which the first electrode 22 and the second electrode 23 are formed later among the semiconductor elements 20 . is attached to and held on the support substrate 110 . In addition, as this support substrate 110, any thing provided with the adhesive sheet (not shown) with high adhesiveness with silicone on the surface, for example is used.

계속해서, 도시하지 않은 금형을 준비하고, 컴프레션 성형 등에 의해, 지지 기판(110)에 보유 지지된 반도체 소자(20)를 에폭시 수지 등의 수지 재료로 덮고, 가열 등에 의해 경화함으로써, 도 5b에 도시한 바와 같이, 밀봉재(21)를 성형한다. 그 후, 밀봉재(21)에 의해 덮인 반도체 소자(20)를 지지 기판(110)으로부터 박리한다. Next, a mold not shown is prepared, the semiconductor element 20 held by the support substrate 110 is covered with a resin material such as an epoxy resin by compression molding or the like, and cured by heating or the like, as shown in Fig. 5B. As described above, the sealing material 21 is molded. Thereafter, the semiconductor element 20 covered with the sealing material 21 is peeled off from the support substrate 110 .

이어서, 반도체 소자(20)가 노출된 면 상에, 폴리이미드 등의 감광성의 수지 재료를 포함하는 용액을 스핀 코트법 등에 의해 도포하여 건조시키고, 도 5c에 도시한 바와 같이, 절연층(25)을 구성하는 제1 층(251)을 형성한다. Next, on the exposed surface of the semiconductor element 20, a solution containing a photosensitive resin material such as polyimide is applied by a spin coating method or the like and dried, and as shown in FIG. 5C, the insulating layer 25 A first layer 251 constituting the

그리고, 도 5d에 도시한 바와 같이, 포토리소그래피 에칭법에 의해, 제1 층(251)의 패터닝을 행한 후, 스퍼터링 등의 진공 성막법에 의해 Cu 등에 의해 이루어지는 제1 시드층(281)을 형성한다. Then, as shown in Fig. 5D, after the first layer 251 is patterned by a photolithography etching method, a first seed layer 281 made of Cu or the like is formed by a vacuum deposition method such as sputtering. do.

그 후, 도 5e에 도시한 바와 같이, 제1 층(251) 및 제1 시드층(281)을 덮는 레지스트층(253)을 형성한다. 레지스트층(253)은 감광성의 수지 재료를 사용하고, 제1 층(251)과 마찬가지로 스핀 코트법 등에 의해 형성될 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 5E , a resist layer 253 covering the first layer 251 and the first seed layer 281 is formed. The resist layer 253 uses a photosensitive resin material, and similarly to the first layer 251, it can be formed by a spin coating method or the like.

계속해서, 제1 층(251)의 패터닝과 마찬가지의 공정에 의해, 레지스트층(253)의 패터닝을 행하여, 도 5f에 도시한 바와 같이, 제1 층(251)이 제거된 영역을 포함하는 개구부를 형성한다. Subsequently, the resist layer 253 is patterned by the same process as for the patterning of the first layer 251 , and as shown in FIG. 5F , an opening including a region from which the first layer 251 has been removed. to form

이어서, 전해 도금 등에 의해 Cu 등에 의한 도금층을 형성하고, 도 5g에 도시한 바와 같이, 제1 전극(22) 및 제2 전극(23)을 형성하고, 계속해서, 제1 배선(26)의 일부와 제2 배선(27)의 일부를 형성한다. Next, a plating layer of Cu or the like is formed by electrolytic plating or the like, and as shown in FIG. 5G , the first electrode 22 and the second electrode 23 are formed, and then, a part of the first wiring 26 is formed. and a part of the second wiring 27 .

그리고, 도 5h에 도시한 바와 같이, 레지스트층(253)을 박리액 등에 의해 제거한 후, 에칭액에 의해 제1 시드층(281) 중 레지스트층(253)의 제거에 의해 노출된 부분을 제거한다. Then, as shown in FIG. 5H , after the resist layer 253 is removed with a stripper or the like, a portion of the first seed layer 281 exposed by the removal of the resist layer 253 is removed with an etching solution.

그 후, 도 5i에 도시한 바와 같이, 제1 층(251)과 동일하도록 감광성의 수지 재료를 사용하고, 스핀 코트법에 의해, 절연층(25)을 구성하는 제2 층(252)을 형성한 후, 포토리소그래피 에칭법에 의해 패터닝을 행한다. Thereafter, as shown in FIG. 5I , a second layer 252 constituting the insulating layer 25 is formed by spin coating using a photosensitive resin material so as to be the same as that of the first layer 251 . After that, patterning is performed by a photolithography etching method.

계속해서, 도 5j에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 등의 진공 성막법에 의해 Cu 등에 의해 이루어지는 제2 시드층(282)을 형성한다. 제2 시드층(282)을 형성 후, 상기와 마찬가지의 공정에 의해, 제2 층(252) 상에 레지스트층(253)을 성막하고, 패터닝을 행함으로써, 도 5k에 도시한 바와 같이, 제2 층(252), 제1 배선(26)의 일부 및 제2 배선(27)의 일부를 덮는 레지스트층(253)을 형성한다. Subsequently, as shown in Fig. 5J, a second seed layer 282 made of Cu or the like is formed by a vacuum film forming method such as sputtering. After forming the second seed layer 282 , a resist layer 253 is formed on the second layer 252 by the same process as above and patterned, as shown in FIG. 5K , A resist layer 253 covering the second layer 252 , a part of the first wiring 26 , and a part of the second wiring 27 is formed.

이어서, 전해 도금 등에 의해 Cu 등에 의해 이루어지는, 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)의 잔부를 형성한 후, 박리액에 의해 레지스트층(253)을 제거하고, 레지스트층(253)의 제거에 의해 노출된 제2 시드층(282)을 에칭액 등으로 제거한다. 이에 의해, 도 5l에 도시한 바와 같이, 반도체 소자(20) 및 밀봉재(21) 상에, 제1 배선(26)과 제2 배선(27)을 구비하는 재배선층(24)이 형성된다. Next, after forming the remainder of the first wiring 26 and the second wiring 27 made of Cu or the like by electrolytic plating or the like, the resist layer 253 is removed with a stripper to remove the resist layer 253 . The second seed layer 282 exposed by the removal is removed with an etchant or the like. Thereby, as shown in FIG. 5L, the redistribution layer 24 provided with the 1st wiring 26 and the 2nd wiring 27 is formed on the semiconductor element 20 and the sealing material 21. As shown in FIG.

그리고, 도 5m에 도시한 바와 같이, 밀봉재(21) 중 재배선층(24)의 반대측의 면을 연마 등에 의해 박육화하고, 반도체 소자(20)를 노출시킨다. 그 후, 반도체 소자(20)의 노출면에, 스퍼터링 등의 진공 성막법에 의해, 도시하지 않은 제3 전극을 형성한다. 또한, 도시하지 않은 제3 전극은, 반도체 소자(20)의 노출면만큼 형성되어도 되고, 당해 노출면에 더하여, 밀봉재(21) 중 재배선층(24)의 반대측의 면을 포함한 연마면의 전체면에 형성되어도 된다. 전자의 경우, 도시하지 않은 메탈 마스크를 사용함으로써, 반도체 소자(20)의 노출면에만 제3 전극을 형성할 수 있다. Then, as shown in FIG. 5M , the surface of the sealing material 21 on the opposite side to the redistribution layer 24 is thinned by polishing or the like to expose the semiconductor element 20 . Thereafter, a third electrode (not shown) is formed on the exposed surface of the semiconductor element 20 by a vacuum film forming method such as sputtering. In addition, the third electrode (not shown) may be formed only on the exposed surface of the semiconductor element 20 , and in addition to the exposed surface, the entire surface of the polished surface including the surface opposite to the redistribution layer 24 among the sealing material 21 . may be formed in In the former case, the third electrode can be formed only on the exposed surface of the semiconductor device 20 by using a metal mask (not shown).

상기의 공정에 의해, 반도체 장치(2)를 제조할 수 있지만, 상기 이외의 다른 임의의 반도체 프로세스가 채용되어도 된다. 예를 들어, 도 5a에 도시한 반도체 소자(20)를 준비하는 공정에 있어서, 제3 전극이 형성된 반도체 소자(20)를 준비 해도 된다. 이 경우, 제3 전극을 밀봉재(21)로 덮은 후에, 밀봉재(21)를 박육화 함으로써 제3 전극을 노출시키는 것으로 되지만, 특별히 지장은 없다. 이와 같이, 반도체 장치(2)의 제조 공정에 대해서는, 적절히 변경되어도 된다. Although the semiconductor device 2 can be manufactured by the above process, any semiconductor process other than the above may be employ|adopted. For example, in the process of preparing the semiconductor element 20 shown in FIG. 5A, you may prepare the semiconductor element 20 in which the 3rd electrode was formed. In this case, after covering the third electrode with the sealing material 21 , the third electrode is exposed by reducing the thickness of the sealing material 21 , but there is no problem in particular. In this way, about the manufacturing process of the semiconductor device 2, you may change suitably.

계속해서, 도 6a에 도시한 바와 같이, Cu 등의 금속 재료에 의해 이루어지는 제1 히트 싱크(1)를 준비하고, 반도체 장치(2)를 그 위에 땜납 접합한다. 또한, 제1 히트 싱크(1)는, 예를 들어, Cu에 의해 이루어지는 금속판에 프레스 펀칭 가공을 실시한 후, 드라이 에칭에 의해 외부의 전원 등에 접속하는 배선 부분을 형성하는 것 등의 임의의 공정에 의해 얻어진다. Then, as shown in FIG. 6A, the 1st heat sink 1 which consists of metal materials, such as Cu, is prepared, and the semiconductor device 2 is solder-bonded thereon. The first heat sink 1 may be subjected to press punching on a metal plate made of Cu, for example, and then subjected to dry etching to form a wiring portion connected to an external power supply or the like. obtained by

이어서, 도 6b에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)의 제1 배선(26) 및 제2 배선(27) 상에 땜납을 도포한 후, 제1 배선(26) 상에 별도 준비한 제2 히트 싱크(3)를 얹고, 제2 배선(27) 상에 리드 프레임(4)을 얹고, 땜납 접합을 한다. 이에 의해, 도 6c에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)는 평면으로 보아, 제1 히트 싱크(1)의 외곽 내측에 배치되며, 또한 제2 히트 싱크(3)의 외곽으로부터 일부가 비어져 나옴과 함께, 당해 비어져 나온 부분에서 리드 프레임(4)이 접속된 상태가 된다. 또한, 반도체 장치(2)는, 도 6c에 도시한 바와 같이, 적어도 한쪽의 히트 싱크 중 반도체 장치(2)에 접속되는 부분보다도 큰 평면 치수로 되는 것이 바람직하다. 이것은, 다음에 설명하는 밀봉재(6)의 성형에 있어서, 수지 재료를 충전하기 쉬워져, 보이드가 발생하는 것이 억제되기 때문이다. 또한, 제2 히트 싱크(3)는 제1 히트 싱크(1)와 마찬가지의 공정에 의해 얻어진다. 또한, 리드 프레임(4)은, 예를 들어, Cu에 의해 이루어지는 금속판에 프레스 펀칭 가공을 실시하는 등의 임의의 공정에 의해 얻어진다. 덧붙여, 반도체 장치(2)와, 제2 히트 싱크(3) 및 리드 프레임(4)을 땜납 접합한 후에, 반도체 장치(2)와 제1 히트 싱크(1)를 땜납 접합해도 상관없다. Next, as shown in FIG. 6B , after applying solder on the first wiring 26 and the second wiring 27 of the semiconductor device 2 , a second heat separately prepared on the first wiring 26 . The sink 3 is mounted, the lead frame 4 is mounted on the second wiring 27, and solder bonding is performed. As a result, as shown in FIG. 6C , the semiconductor device 2 is arranged inside the outer periphery of the first heat sink 1 in plan view, and a part of the semiconductor device 2 is emptied from the outer periphery of the second heat sink 3 . While coming out, it will be in the state connected with the lead frame 4 in the said protruding part. Moreover, as shown in FIG. 6C, it is preferable that the semiconductor device 2 becomes a larger planar dimension than the part connected to the semiconductor device 2 among at least one heat sink. This is because it becomes easy to fill a resin material in shaping|molding of the sealing material 6 demonstrated next, and generation|occurrence|production of a void is suppressed. In addition, the 2nd heat sink 3 is obtained by the process similar to the 1st heat sink 1 . In addition, the lead frame 4 is obtained by arbitrary processes, such as press-punching to the metal plate which consists of Cu, for example. In addition, after soldering the semiconductor device 2, the 2nd heat sink 3, and the lead frame 4, you may solder the semiconductor device 2 and the 1st heat sink 1 together.

그리고, 도 6d에 도시한 바와 같이, 상형(301)과 하형(302)에 의해 이루어지고, 밀봉재(6)의 외형에 상당하는 캐비티(303)를 갖는 금형(300)을 준비한다. 그 후, 이 캐비티(303) 내에 히트 싱크(1, 3) 및 리드 프레임(4)이 땜납 접합된 반도체 장치(2)를 투입한다. 이 워크를 투입 후, 에폭시 수지 등의 수지 재료를 도시하지 않은 주입구로부터 캐비티(303) 내에 주입하고, 가열 등에 의해 경화시켜서 밀봉재(6)를 성형한다. 밀봉재(6)의 성형 후, 워크를 금형(300)으로부터 이형하고, 프레스 펀칭 가공 등에 의해 리드 프레임(4)의 타이 바를 제거함으로써, 본 실시 형태의 반도체 모듈 S1을 제조할 수 있다. Then, as shown in FIG. 6D , a mold 300 comprising an upper mold 301 and a lower mold 302 and having a cavity 303 corresponding to the outer shape of the sealing material 6 is prepared. Thereafter, the semiconductor device 2 to which the heat sinks 1 and 3 and the lead frame 4 are soldered into the cavity 303 is put. After this work is charged, a resin material such as an epoxy resin is injected into the cavity 303 from an injection port (not shown), cured by heating or the like, and the sealing material 6 is molded. After the sealing material 6 is molded, the work is released from the mold 300 and the tie bar of the lead frame 4 is removed by press punching or the like, whereby the semiconductor module S1 of the present embodiment can be manufactured.

본 실시 형태에 따르면, FO 패키지 구조로 된 반도체 장치(2)와, 제2 히트 싱크(3) 및 리드 프레임(4)이 직접 땜납 접합됨으로써, 방열 블록(102) 및 와이어(103)를 필요로 하지 않는 양면 방열 구조의 반도체 모듈 S1이 된다. 그 때문에, 방열 블록(102) 및 와이어(103)를 구비하는 종래의 반도체 모듈 S100에 비해, 박형화 및 저열 저항화가 된 반도체 모듈 S1이 된다. According to this embodiment, the semiconductor device 2 having the FO package structure, the second heat sink 3 and the lead frame 4 are directly soldered to each other, so that the heat dissipation block 102 and the wire 103 are required. It becomes the semiconductor module S1 of the double-sided heat dissipation structure which does not do this. Therefore, compared with the conventional semiconductor module S100 provided with the heat dissipation block 102 and the wire 103, it becomes the semiconductor module S1 which became thin and low heat resistance.

(제2 실시 형태) (Second embodiment)

제2 실시 형태의 반도체 모듈 S2에 대해서, 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7에서는, 다른 단면에 있어서, 후술하는 전열 절연 기판(7)으로부터 외부로 연장 설치된 배선을 파선으로 나타내고 있다. The semiconductor module S2 of the second embodiment will be described with reference to FIG. 7 . In FIG. 7, in another cross section, the wiring extended to the outside from the heat-transfer insulation board 7 mentioned later is shown with the broken line.

본 실시 형태의 반도체 모듈 S2는, 도 7에 도시한 바와 같이, 제1 히트 싱크(1)와 반도체 장치(2) 사이 및 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 각각에, 전열 절연 기판(7)이 합계 2개 배치되어 있는 점에서 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는, 이 상위점에 대해서 주로 설명한다. As shown in FIG. 7 , the semiconductor module S2 of the present embodiment is disposed between the first heat sink 1 and the semiconductor device 2 and between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 , respectively. It differs from the said 1st Embodiment in that a total of two heat-transfer insulation board|substrates 7 are arrange|positioned. In this embodiment, this difference is mainly demonstrated.

전열 절연 기판(7)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 전기 전도부(71)와, 절연부(72)와, 열전도부(73)가 이 순서로 적층된 구성으로 되어 있다. 한쪽의 전열 절연 기판(7)은 전기 전도부(71)가 반도체 장치(2)와 접합재(5)를 개재하여 접속됨과 함께, 열전도부(73)가 도시하지 않은 땜납 등을 통하여 제1 히트 싱크(1)와 접속되어 있다. 다른 쪽의 전열 절연 기판(7)은 전기 전도부(71)가 반도체 장치(2)와 접합재(5)를 개재하여 접속됨과 함께, 열전도부(73)가 도시하지 않은 땜납 등을 통하여 제2 히트 싱크(3)와 접속되어 있다. As shown in FIG. 7 , the heat transfer insulating substrate 7 has a structure in which an electrically conductive portion 71 , an insulating portion 72 , and a heat conductive portion 73 are laminated in this order. On one side of the heat transfer insulating substrate 7, an electrically conductive portion 71 is connected to the semiconductor device 2 and a bonding material 5 through a bonding material 5, and the heat conductive portion 73 is connected to a first heat sink via solder or the like not shown. 1) is connected. On the other side of the heat transfer insulating substrate 7, the electrically conductive portion 71 is connected to the semiconductor device 2 and the bonding material 5 through the bonding material 5, and the heat conductive portion 73 is connected to a second heat sink via solder or the like (not shown). (3) is connected.

전열 절연 기판(7)은 전기 전도부(71), 절연부(72) 및 열전도부(73)가 모두 열전도성이 높은 재료에 의해 구성되어, 전체로서 열전도성이 높아지는 한편, 전기 전도부(71)와 열전도부(73)가 절연부(72)에 의해 전기적으로 독립한 구성으로 되어 있다. 이 전열 절연 기판(7)을 개재시킴으로써, 반도체 모듈 S2는, 반도체 장치(2)가 제1 히트 싱크(1) 및 제2 히트 싱크(3)와 전기적으로는 독립하면서도, 열적으로 접속된 구성으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태의 반도체 모듈 S2는, 제1 방열 부재가 제1 히트 싱크(1)와 전열 절연 기판(7)에 의해, 제2 방열 부재가 제2 히트 싱크(3)와 전열 절연 기판(7)에 의해 구성되고, 전열 절연 기판(7)측이 반도체 장치(2)에 접속된 구조라고도 말할 수 있다. In the electrothermal insulating substrate 7, the electrically conductive portion 71, the insulating portion 72, and the thermally conductive portion 73 are all made of a material with high thermal conductivity, and the thermal conductivity as a whole increases, while the electrically conductive portion 71 and The heat conduction unit 73 is electrically independent by the insulating unit 72 . By interposing the heat transfer insulating substrate 7, the semiconductor module S2 has a configuration in which the semiconductor device 2 is electrically independent from the first heat sink 1 and the second heat sink 3 and is thermally connected. has been In other words, in the semiconductor module S2 of the present embodiment, the first heat dissipating member is the first heat sink 1 and the heat transfer insulating substrate 7 , and the second heat dissipation member is the second heat sink 3 and the heat transfer insulating substrate. It can be said that it is comprised by (7), and the heat transfer insulation board 7 side is connected to the semiconductor device 2 also.

전열 절연 기판(7)은, 예를 들어, 전기 전도부(71)가 주로 Cu 등의 금속 재료로, 절연부(72)가 주로 Al2O3(알루미나)이나 AlN(질화알루미늄) 등의 절연성 재료로, 열전도부(73)가 주로 Cu 등의 금속 재료로, 각각 구성된다. 전열 절연 기판(7)으로서는, 예를 들어 DBC(Direct Bonded Copper의 약칭) 기판이 사용된다. In the heat transfer insulating substrate 7 , for example, the electrically conductive portion 71 is mainly made of a metal material such as Cu, and the insulating portion 72 is mainly made of an insulating material such as Al 2 O 3 (alumina) or AlN (aluminum nitride). In this case, the heat conduction portion 73 is mainly composed of a metal material such as Cu. As the thermal insulation substrate 7, a DBC (abbreviation of Direct Bonded Copper) substrate is used, for example.

전열 절연 기판(7) 중 전기 전도부(71)는 일부가 외부의 전원 등에 접속하는 배선으로 되어 있거나 또는 리드 프레임(4) 등의 다른 배선이 접속되어 있고, 반도체 소자(20)와의 전기적인 교환이 가능하게 되어 있다. Part of the electrically conductive portion 71 of the thermal insulation substrate 7 is a wiring connected to an external power supply or the like, or other wiring such as the lead frame 4 is connected, so that electrical exchange with the semiconductor element 20 is not possible. it is made possible

본 실시 형태에 의해서도, 방열 블록(102) 및 와이어(103)가 불필요한 구조이므로, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. Also according to this embodiment, since the heat dissipation block 102 and the wire 103 are unnecessary, the same effect as that of the first embodiment is obtained.

또한, 반도체 모듈 S2는, 전열 절연 기판(7)에 의해 반도체 장치(2)와 히트 싱크(1, 3)가 절연되어 있고, 외부의 냉각기 등에 접속할 때, 냉각기 등과 반도체 모듈 S2 사이에 절연층을 별도 개재시킬 필요가 없는 구조이다. 그 때문에, 이 반도체 모듈 S2는, 외부의 냉각기 등에 접속할 때의 신뢰성이 높아지는 효과가 기대된다. In the semiconductor module S2, the semiconductor device 2 and the heat sinks 1 and 3 are insulated by the heat transfer insulating substrate 7, and when connected to an external cooler, etc., an insulating layer is provided between the cooler and the semiconductor module S2. It is a structure that does not need to be interposed separately. Therefore, the effect of increasing the reliability of this semiconductor module S2 when connected to an external cooler or the like is expected.

(제3 실시 형태) (Third embodiment)

제3 실시 형태의 반도체 모듈 S3에 대해서, 도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다. The semiconductor module S3 of the third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10 .

본 실시 형태의 반도체 모듈 S3은, 도 8에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)가 2개의 반도체 소자(20)와 중계 부재(29)를 갖고 이루어지고, 히트 싱크(1, 3)에 더하여, 히트 싱크(8, 9)를 더 가지는 구성으로 되어 있는 점에서 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는, 이 상위점에 대해서 주로 설명한다. In the semiconductor module S3 of the present embodiment, as shown in FIG. 8 , the semiconductor device 2 includes two semiconductor elements 20 and a relay member 29 , and in addition to the heat sinks 1 and 3 , , different from the first embodiment in that the structure further includes the heat sinks 8 and 9 . In this embodiment, this difference is mainly demonstrated.

반도체 장치(2)는, 본 실시 형태에서는, 각종 전극을 구비하는 반도체 소자(20)와, 그 위에 형성된 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)을 갖는 부분(이하, 편의적으로 「소자부」라고 말함)을 2개 갖고 이루어진다. 또한, 반도체 장치(2)는 이들 2개의 소자부의 사이에 두께 방향에 있어서 관통하는 중계 부재(29)를 가진 구성으로 되어 있다. In the present embodiment, the semiconductor device 2 includes a semiconductor element 20 having various electrodes, and a portion having a first wiring 26 and a second wiring 27 formed thereon (hereinafter referred to as "element for convenience"). Wealth”), it is made with two Moreover, the semiconductor device 2 has a structure with the relay member 29 penetrating in the thickness direction between these two element parts.

이하의 설명에 있어서, 2개의 반도체 소자(20)를 구별하여 이해하기 쉽게 하기 위해, 도 8에 도시한 바와 같이, 편의적으로, 히트 싱크(1, 3)에 접속된 반도체 소자(20)를 「제1 반도체 소자(201)」라고 칭하고, 다른 쪽을 「제2 반도체 소자(202)」라고 칭한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 이들의 반도체 소자(201, 202)가 동일한 구성으로 된 예에 대해서 설명한다. In the following description, in order to distinguish and understand the two semiconductor elements 20, as shown in FIG. 8, for convenience, the semiconductor elements 20 connected to the heat sinks 1 and 3 are " The first semiconductor element 201” is called, and the other is called “the second semiconductor element 202”. In addition, in this embodiment, the example in which these semiconductor elements 201 and 202 became the same structure is demonstrated.

제1 반도체 소자(201) 및 제2 반도체 소자(202)에는, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이, 모두 제1 배선(26) 및 복수의 제2 배선(27)이 형성되어 있고, 2개의 소자부는, 그 배향을 정렬시켜 배치되어 있다. 또한, 도 9의 일점쇄선으로 나타내는 II-II간에 있어서의, 단면 구성 및 히트 싱크(1, 3)와의 접속에 대해서는, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 반도체 장치(2)와 동일하다. A first wiring 26 and a plurality of second wirings 27 are formed in the first semiconductor element 201 and the second semiconductor element 202, for example, as shown in FIG. 9, 2 The element portions are arranged in alignment with their orientation. In addition, about the cross-sectional structure and connection with the heat sinks 1 and 3 in II-II shown by the dashed-dotted line in FIG. 9, it is the same as that of the semiconductor device 2 in said 1st Embodiment.

중계 부재(29)는, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 부재(29a)와 제2 부재(29b)를 갖고 이루어지고, 반도체 장치(2)의 두께 방향에 있어서, 히트 싱크와 당해 히트 싱크는 다른 부재를 전기적으로 접속하는 부재이다. 중계 부재(29)는, 예를 들어, Cu 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 전해 도금 등에 의해 형성된다. 구체적으로는, 예를 들어 이격한 2개의 반도체 소자(201, 202)의 사이에 제2 부재(29b)로서 Cu 필러를 배치하고, 이들을 밀봉재(21)로 덮는다. 이 제2 부재(29b)는 도 8에 도시하는 예에서는, 두께 방향의 치수가, 제1 전극(22)이 형성된 반도체 소자(201, 202)와 동일하게 되어 있고, 밀봉재(21)로 덮은 후에 있어서는, 반도체 소자(201, 202) 중 제1 전극(22)이 형성되는 측의 면과 함께 노출되어 있다. 그 후, 재배선층(24)의 형성 시에, Cu 필러 상에 있어서 잔부인 제1 부재(29a)를 재배선층(24)과 마찬가지의 방법으로 연장 설치함으로써, 중계 부재(29)를 형성할 수 있다. 또한, 밀봉재(21)로 덮이는 필러는, 도전성을 갖는 재료로 구성되면 되고, Cu 이외라도 상관없다. 중계 부재(29)는, 예를 들어 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 히트 싱크(1) 및 제4 히트 싱크(9)를 접속하기 위해 사용되고, 2개의 반도체 소자(20)의 사이의 전류 경로가 된다. 중계 부재(29)는, 도 8에 도시하는 예에서는, 반도체 장치(2) 중 제2 히트 싱크(3)로부터 노출되는 부분, 또한 제1 히트 싱크(1)의 외곽 내측에 위치하는 부분에 배치된다. 이 중계 부재(29)의 평면 레이아웃의 예에 대해서는, 후술한다. The relay member 29 has, for example, a first member 29a and a second member 29b as shown in FIG. 8 , and in the thickness direction of the semiconductor device 2 , includes a heat sink and The said heat sink is a member which electrically connects other members. The relay member 29 is made of, for example, a metal material such as Cu, and is formed by electrolytic plating or the like. Specifically, for example, a Cu pillar is disposed as the second member 29b between the two semiconductor elements 201 and 202 spaced apart, and these are covered with the sealing material 21 . In the example shown in FIG. 8 , this second member 29b has the same dimension in the thickness direction as the semiconductor elements 201 and 202 in which the first electrode 22 is formed, and after covering with the sealing material 21 , In this case, it is exposed together with the surface on the side where the 1st electrode 22 is formed among the semiconductor elements 201 and 202. Thereafter, when the redistribution layer 24 is formed, the relay member 29 can be formed by extending and installing the remaining first member 29a on the Cu pillar in the same manner as the redistribution layer 24 . have. In addition, the filler covered with the sealing material 21 should just be comprised with the material which has electroconductivity, and may be other than Cu. The relay member 29 is used in order to connect the 1st heat sink 1 and the 4th heat sink 9, for example, as shown in FIG. 8, The electric current between the 2 semiconductor elements 20 becomes a path In the example shown in FIG. 8 , the relay member 29 is disposed in a portion of the semiconductor device 2 exposed from the second heat sink 3 and located inside the outer periphery of the first heat sink 1 . do. An example of the planar layout of the relay member 29 will be described later.

제3 히트 싱크(8)는 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 히트 싱크(1)와 마찬가지로, 표리의 관계에 있는 상면(8a)과 하면(8b)을 갖는 판상으로 되고, Cu 등의 금속 재료에 의해 구성된다. 제3 히트 싱크(8)는 상면(8a) 상에 반도체 장치(2) 중 제2 반도체 소자(202)를 구비하는 소자부가 접합재(5)를 개재하여 탑재됨과 함께, 하면(8b)이 밀봉재(6)로부터 노출되어 있다. 제3 히트 싱크(8)는 제1 히트 싱크(1)와 직접적으로 접속되지 않도록, 즉 단락되지 않도록, 제1 히트 싱크(1)와는 소정 이상의 간격을 두고 배치된다. 즉, 제3 히트 싱크(8)는 반도체 장치(2) 중 제1 히트 싱크(1)와 마주 향하는 이면(2b)에 마주 향하면서, 제1 히트 싱크(1)와 밀봉재(6)를 사이에 두고 배치된다. 또한, 제3 히트 싱크(8)는 「제3 방열 부재」라고 칭해질 수 있다. As shown in FIG. 8, the 3rd heat sink 8 becomes a plate shape which has the upper surface 8a and the lower surface 8b which are in a front-back relationship similarly to the 1st heat sink 1, and metals, such as Cu. made up of materials. In the third heat sink 8, an element portion including the second semiconductor element 202 of the semiconductor device 2 is mounted on the upper surface 8a via a bonding material 5, and the lower surface 8b is formed by a sealing material ( 6) is exposed. The third heat sink 8 is disposed at a predetermined distance from the first heat sink 1 so as not to be directly connected to the first heat sink 1 , that is, not to be short-circuited. That is, the third heat sink 8 faces the back surface 2b facing the first heat sink 1 of the semiconductor device 2 , and the first heat sink 1 and the sealing material 6 are interposed therebetween. left and placed Also, the third heat sink 8 may be referred to as a “third heat dissipation member”.

제4 히트 싱크(9)는 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 히트 싱크(3)와 마찬가지로, 표리의 관계에 있는 일면(9a)과 다른 면(9b)을 갖는 판상으로 되고, Cu 등의 금속 재료에 의해 구성된다. 제4 히트 싱크(9)는 다른 면(9b)이 반도체 장치(2) 중 제2 반도체 소자(202)를 구비하는 소자부와 마주 향하는 배치로 됨과 함께, 접합재(5)를 개재하여 제2 반도체 소자(202)와 전기적으로 접속되어 있다. 제4 히트 싱크(9)는 일면(9a)이 밀봉재(6)로부터 노출되어 있다. 제4 히트 싱크(9)는 제2 히트 싱크(3)와 직접적으로 접속되어 단락되지 않도록 하는 관점에서, 제2 히트 싱크(3)와는 소정 이상의 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 제4 히트 싱크(9)는 반도체 장치(2) 중 제2 히트 싱크(3)와 마주 향하는 표면(2a)과 마주 향하면서, 제2 히트 싱크(3)와 밀봉재(6)를 사이에 두고 배치된다. 또한, 제4 히트 싱크(9)는 「제4 방열 부재」라고 칭해질 수 있다. As shown in Fig. 8, the fourth heat sink 9 is formed into a plate shape having one surface 9a and the other surface 9b in a front and rear relation, similar to the second heat sink 3, and is made of Cu or the like. It is made of metal material. The fourth heat sink 9 is arranged so that the other surface 9b faces the element portion including the second semiconductor element 202 in the semiconductor device 2 , and the bonding material 5 is interposed between the second semiconductor device 2 and the semiconductor device 2 . It is electrically connected to the element 202 . The fourth heat sink 9 has one surface 9a exposed from the sealing material 6 . The fourth heat sink 9 is directly connected to the second heat sink 3 so as not to be short-circuited, and is disposed with a predetermined or more spaced apart from the second heat sink 3 . That is, the fourth heat sink 9 faces the surface 2a facing the second heat sink 3 of the semiconductor device 2 , while the second heat sink 3 and the sealing material 6 are interposed therebetween. left and placed Also, the fourth heat sink 9 may be referred to as a “fourth heat dissipation member”.

또한, 반도체 장치(2) 중 제2 반도체 소자(202)를 구비하는 소자부는, 제3 히트 싱크(8)의 상면(8a)의 외곽 내측에 배치되어 있다. 또한, 당해 소자부 중 제2 배선(27)의 일단부는, 제4 히트 싱크(9)의 다른 면(9b)의 외곽보다도 외측에 배치되고, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 도 8의 다른 단면에 있어서, 리드 프레임(4)과 땜납 접합되어 있다. Moreover, the element part provided with the 2nd semiconductor element 202 of the semiconductor device 2 is arrange|positioned inside the outer periphery of the upper surface 8a of the 3rd heat sink 8 . In addition, one end of the second wiring 27 of the element portion is disposed outside the outer edge of the other surface 9b of the fourth heat sink 9 , and similarly to the first embodiment, another cross section in FIG. 8 . in the lead frame 4 and soldered.

즉, 본 실시 형태의 반도체 모듈 S3은, 밀봉재(6) 내에 양면 방열 구조로 된 2개의 소자부를 구비하고, 이들이 중계 부재(29)를 통하여 전기적으로 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다. 이와 같은 반도체 모듈 S3은, 「2in1 구조」라고 칭해질 수 있다. That is, the semiconductor module S3 of the present embodiment has a configuration in which two element portions having a double-sided heat dissipation structure are provided in the sealing material 6 , and these are electrically connected in series via a relay member 29 . Such a semiconductor module S3 may be referred to as a “2in1 structure”.

다음에, 4개의 히트 싱크(1, 3, 8, 9)와 중계 부재(29)의 평면 레이아웃의 일례에 대해서, 도 10을 참조하여 설명한다. Next, an example of the planar layout of the four heat sinks 1, 3, 8, and 9 and the relay member 29 is demonstrated with reference to FIG.

예를 들어, 반도체 모듈 S3은, 도 10에 도시한 바와 같이, 2개의 반도체 소자(20)를 구비하는 반도체 장치(2)가 대향 배치된 히트 싱크(1, 3) 및 대향 배치된 히트 싱크(8, 9)의 각각의 사이에 배치된 구성이다. 또한, 반도체 모듈 S3은, 또한, 제1 히트 싱크(1)와 제3 히트 싱크(8) 사이에 배치되고, 중계 부재(29)를 통하여 제2 히트 싱크(3)와 전기적으로 접속된 제5 히트 싱크(10)를 구비하고 있다. For example, the semiconductor module S3 includes, as shown in FIG. 10 , heat sinks 1 and 3 in which a semiconductor device 2 including two semiconductor elements 20 is disposed oppositely and a heat sink ( 8, 9) is a configuration arranged between each. In addition, the semiconductor module S3 is further disposed between the first heat sink 1 and the third heat sink 8 , and is electrically connected to the second heat sink 3 via the relay member 29 . A heat sink 10 is provided.

이와 같은 구성에 있어서, 반도체 장치(2)는 2개의 중계 부재(291, 292)를 구비하고 있다. 예를 들어, 제1 중계 부재(291)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 일면(3a)에 대한 법선 방향에서 보아, 제1 히트 싱크(1)와 제4 히트 싱크(9)가 중첩하고 있는 부분에 배치되고, 각각의 히트 싱크와 접합재(5)를 개재하여 접속된다. 제2 중계 부재(292)는 일면(3a)에 대한 법선 방향에서 보아, 제2 히트 싱크(3)와 제5 히트 싱크(10)가 중첩하고 있는 부분에 배치되고, 각각의 히트 싱크와 접합재(5)를 개재하여 접속된다. 이와 같은 레이아웃으로 된 반도체 모듈 S3은, 2개의 반도체 소자(20) 각각에 대해서 온/오프의 제어에 의해, 전류값을 적절히 변경하는 구성이 된다. In such a configuration, the semiconductor device 2 includes two relay members 291 and 292 . For example, in the first relay member 291 , as shown in FIG. 10 , the first heat sink 1 and the fourth heat sink 9 overlap when viewed from a direction normal to the one surface 3a. It is arrange|positioned at the part where there is, and each heat sink and the bonding material 5 are connected through it. The second relay member 292 is disposed at a portion where the second heat sink 3 and the fifth heat sink 10 overlap when viewed from the normal to the one surface 3a, and each heat sink and the bonding material ( 5) is connected. The semiconductor module S3 having such a layout is configured to appropriately change the current value by on/off control of each of the two semiconductor elements 20 .

또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 복수의 리드 프레임(4)은 2개의 소자부에 형성된 도시하지 않은 제2 배선(27)과, 제2 히트 싱크(3) 및 제4 히트 싱크(9)의 외곽 외측에서 접속되어 있다. 그 때문에, 본 실시 형태와 같이 2in1 구조이어도, 방열 블록(102) 및 와이어(103)가 불필요하여, 종래보다도 박형화 및 저열 저항화된다. Further, as shown in FIG. 10 , the plurality of lead frames 4 include a second wiring 27 (not shown) formed in two element portions, a second heat sink 3 and a fourth heat sink 9 . It is connected outside the outer perimeter of Therefore, even if it is a 2in1 structure like this embodiment, the heat dissipation block 102 and the wire 103 are unnecessary, and the thickness and low heat resistance are reduced compared with the prior art.

본 실시 형태에 따르면, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. According to this embodiment, the effect similar to the said 1st Embodiment is acquired.

(제3 실시 형태의 변형예) (Modified example of 3rd embodiment)

제3 실시 형태의 변형예인 반도체 모듈 S4에 대해서, 도 11을 참조하여 설명한다. 반도체 모듈 S4는, 도 11에 도시한 바와 같이, 중계 부재(29)의 단면 형상이 변경되어 있는 점에서, 상기 제3 실시 형태와 상이하다. A semiconductor module S4 as a modification of the third embodiment will be described with reference to FIG. 11 . The semiconductor module S4 differs from the third embodiment in that the cross-sectional shape of the relay member 29 is changed as shown in FIG. 11 .

중계 부재(29)는, 본 변형예에서는, 단면으로 보아, 적어도 1군데의 단차부를 갖는 형상으로 되어 있다. 또한, 중계 부재(29)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 부재(29b)가 단차부를 갖는 형상으로 되고, 제1 부재(29a)가 위치를 어긋나게 하여 연장 설치됨으로써, 반도체 장치(2)의 표면(2a)으로부터 노출되는 부분과, 반도체 장치(2)의 이면(2b)으로부터 노출되는 부분이 오프셋되어 있다. 중계 부재(29)는, 기본적으로는, 상기 제3 실시 형태에서 상술한 방법에 의해 형성된다. 예를 들어, 먼저, 제2 부재(29b)로서 단차부를 갖는 Cu 필러의 일부를 밀봉재(21)로 덮는다. 이때, 제2 부재(29b)는 상기 제3 실시 형태와 마찬가지로, 반도체 소자(201, 202) 중 제1 전극(22)이 형성되는 측의 면과 함께, 이와 동일한 측의 면이 밀봉재(21)로부터 노출되어 있다. 그 후, 평면으로 보아, 당해 Cu 필러 중 이면(2b)으로부터 노출되는 부분과 오프셋된 위치에 있어서, 제1 부재(29a)를 재배선층(24)과 마찬가지의 방법으로 두께 방향으로 연장한다. 이에 의해, 중계 부재(29)는 단차부를 갖는 형상으로 됨과 함께, 표면(2a)으로부터 노출되는 부분과 이면(2b)으로부터 노출되는 부분이 오프셋된다. 또한, 본 변형예에 있어서, 밀봉재(21)로 덮는 필러는, 기둥상이어도 되고, 단차부를 갖는 형상(예를 들어 단면으로 보아 L자 형상 등)이어도 되고, 임의이다. 또한, 중계 부재(29)는 필러가 전자인 경우에는, 평면으로 보아 필러의 외곽으로부터 비어져 나오는 부분을 형성한 후, 당해 비어져 나온 부분 상에서 잔부를 두께 방향으로 연장함으로써 형성된다. 중계 부재(29)는 필러가 후자인 경우, 필러의 재배선층(24)을 형성하는 측의 면이며, 밀봉재(21)의 이면측에서 노출되는 부분과는 오프셋한 위치에서 잔부를 두께 방향으로 연장함으로써 형성된다. 상기한 방법에 의해, 반도체 장치(2)의 표면(2a)으로부터 노출되는 부분과, 이면(2b)측으로부터 노출되는 부분이 오프셋되도록 형성된 중계 부재(29)는 적어도 하나의 단차부를 갖는 단면 형상으로 된다. 이에 의해, 박형화뿐만 아니라, 평면 사이즈의 소형화의 효과가 얻어진다. In the present modification, the relay member 29 has a shape having at least one step portion in cross-sectional view. In addition, as shown in FIG. 11 , the relay member 29 has a shape in which the second member 29b has a step portion, and the first member 29a is extended and installed to shift the position of the semiconductor device 2 . ), the portion exposed from the front surface 2a and the portion exposed from the back surface 2b of the semiconductor device 2 are offset. The relay member 29 is basically formed by the method described above in the third embodiment. For example, first, as the second member 29b , a part of the Cu pillar having a step portion is covered with the sealing material 21 . At this time, as in the third embodiment, the second member 29b has a surface on the side on which the first electrode 22 is formed among the semiconductor elements 201 and 202 and a surface on the same side as the sealing material 21 . is exposed from Then, in planar view, in the position offset from the part exposed from the back surface 2b among the said Cu pillars, the 1st member 29a is extended in the thickness direction by the method similar to the redistribution layer 24. As shown in FIG. Thereby, while the relay member 29 has a shape having a step portion, the portion exposed from the front surface 2a and the portion exposed from the rear surface 2b are offset. In addition, in this modification, the filler covered with the sealing material 21 may be columnar, and the shape (for example, L-shape in cross-section, etc.) may be sufficient as it has a stepped part, and it is arbitrary. In the case where the filler is the former, the relay member 29 is formed by forming a portion protruding from the periphery of the filler in plan view, and then extending the remainder in the thickness direction on the protruding portion. When the filler is the latter, the relay member 29 is a surface on the side on which the redistribution layer 24 of the filler is formed, and extends the remainder in the thickness direction at a position offset from the portion exposed on the back surface side of the sealing material 21 . is formed by By the above method, the relay member 29 formed so that the portion exposed from the front surface 2a of the semiconductor device 2 and the portion exposed from the rear surface 2b side are offset is a cross-sectional shape having at least one stepped portion. do. Thereby, the effect of not only thinning but reduction of the planar size is acquired.

구체적으로는, 상기 제3 실시 형태와 같이, 중계 부재(29)의 단면 형상이 직사각 형상으로 된 경우에는, 중계 부재(29)와 제2 히트 싱크(3)의 단락을 방지하기 위해서는, 제1 히트 싱크(1)의 폭 치수를 제2 히트 싱크(3)보다도 크게 할 필요가 있다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 히트 싱크(1)와 제3 히트 싱크(8) 사이의 간격 및 제2 히트 싱크(3)와 제4 히트 싱크(9) 사이의 간격은, 이들 사이에 있어서의 단락 방지의 관점에서, 모두 소정 이상의 X가 될 필요가 있다. 이들을 고려하면, 상기 제3 실시 형태에서는, 제1 히트 싱크(1)의 폭 치수는, 제2 히트 싱크(3)에 적어도 제4 히트 싱크(9)와의 간격 X에 더하여, 중계 부재(29)를 접속하기 위한 스페이스분을 가미한 것이 된다. Specifically, as in the third embodiment, when the cross-sectional shape of the relay member 29 is rectangular, in order to prevent short circuit between the relay member 29 and the second heat sink 3 , the first It is necessary to make the width dimension of the heat sink 1 larger than the 2nd heat sink 3 . In addition, as shown in FIG. 11, the space|interval between the 1st heat sink 1 and the 3rd heat sink 8 and the space|interval between the 2nd heat sink 3 and the 4th heat sink 9 are these From the viewpoint of preventing a short circuit between them, they all need to be a predetermined or greater X. Taking these into consideration, in the third embodiment, the width dimension of the first heat sink 1 is the second heat sink 3 and at least the distance X between the fourth heat sink 9 and the relay member 29 . The space for connecting to is added.

이에 반해, 본 변형예에서는, 중계 부재(29)는 반도체 장치(2) 내에서 절곡된 형상으로 되고, 제4 히트 싱크(9)와 접속되는 부분이, 제1 히트 싱크(1)와 접속되는 부분과 오프셋되어 있다. 그 결과, 도 11에 도시한 바와 같이, 중계 부재(29)는 그 일단부측을 제1 히트 싱크(1) 중 제2 히트 싱크(3)로부터 X의 폭만큼 비어져 나온 부분에 접속했다고 해도, 일단부측으로부터 오프셋된 타단부측이 제4 히트 싱크(9)와 접속할 수 있다. On the other hand, in the present modification, the relay member 29 is bent in the semiconductor device 2 , and the portion connected to the fourth heat sink 9 is connected to the first heat sink 1 . is offset from the part. As a result, as shown in Fig. 11, even if the relay member 29 has its one end connected to the portion protruding from the second heat sink 3 from the second heat sink 3 by the width of X, The other end side offset from the one end side may be connected to the fourth heat sink 9 .

따라서, 본 변형예에서는, 제1 히트 싱크(1)의 폭 치수는, 상기 제3 실시 형태보다도 작게 될 수 있다. 또한, 이 중계 부재(29)의 타단부측이 접속되는 제4 히트 싱크(9)는 마찬가지의 이유로, 제3 히트 싱크(8)에 비교하여 여분으로 폭 치수를 크게 할 필요가 없어져, 상기 제3 실시 형태보다도 폭 치수가 작게 될 수 있다. 이에 의해, 반도체 모듈 S4는, 제1 히트 싱크(1) 및 제4 히트 싱크(9)의 폭 치수가 작게 됨으로써, 평면 사이즈가 상기 제3 실시 형태보다도 작아진다. Therefore, in this modified example, the width dimension of the 1st heat sink 1 can be made smaller than the said 3rd Embodiment. In addition, the fourth heat sink 9 to which the other end side of the relay member 29 is connected does not need to be excessively enlarged in width compared with the third heat sink 8 for the same reason, The width dimension can be made smaller than that of the third embodiment. Thereby, in the semiconductor module S4, the width dimension of the 1st heat sink 1 and the 4th heat sink 9 becomes small, so that the plane size becomes smaller than the said 3rd Embodiment.

본 변형예에 의하면, 상기 제3 실시 형태와 마찬가지의 효과 외에, 또한 평면 사이즈에 대해서도 소형화할 수 있는 효과가 얻어지는 반도체 모듈 S4가 된다. According to this modified example, in addition to the effect similar to the said 3rd embodiment, it becomes the semiconductor module S4 from which the effect of being able to miniaturize also about a planar size is acquired.

(제4 실시 형태) (Fourth embodiment)

제4 실시 형태의 반도체 모듈에 대해서, 도 12, 도 13을 참조하여 설명한다. A semiconductor module according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13 .

도 12에서는, 후술하는 리드 프레임(4)의 응력 완화부(42)를 보기 쉽게 하기 위해, 본 실시 형태에 따른 반도체 모듈의 구성 요소 중 반도체 장치(2)의 일부, 제2 히트 싱크(3)의 일부 및 리드 프레임(4) 이외의 것을 생략하고 있다. 또한, 도 12에서는, 설명의 편의상, 지면 좌우 방향을 따른 방향을 X 방향이라 하고, 지면 평면에 대하여 직교하는 방향을 Y 방향이라 하고, 지면 평면에 있어서 X 방향에 직행하는 방향을 Z 방향이라 하고, 이들의 방향을 화살표 등으로 나타내고 있다. 이것은, 후술하는 도 16에 대해서도 마찬가지이다. In FIG. 12 , a part of the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 among the components of the semiconductor module according to the present embodiment in order to make it easier to see the stress relief portion 42 of the lead frame 4, which will be described later. A part of and the lead frame 4 are omitted. In Fig. 12, for convenience of explanation, the direction along the left and right directions of the paper is referred to as the X direction, the direction perpendicular to the paper plane is referred to as the Y direction, and the direction perpendicular to the X direction in the paper plane is referred to as the Z direction. , and their directions are indicated by arrows or the like. This also applies to FIG. 16, which will be described later.

도 13에서는, 도 12와 마찬가지의 이유에 의해, 반도체 장치(2)의 일부, 리드 프레임(4) 및 접합재(5) 이외의 부재에 대해서는 생략함과 함께, 도 12에 도시한 X, Y, Z의 각 방향을 화살표 등으로 나타내고 있다. 이것은, 후술하는 도 14, 도 15, 도 17에 대해서도 마찬가지이다. In FIG. 13 , for the same reason as in FIG. 12 , members other than a part of the semiconductor device 2 , the lead frame 4 and the bonding material 5 are omitted, and X, Y, Each direction of Z is indicated by an arrow or the like. This also applies to FIGS. 14, 15, and 17, which will be described later.

본 실시 형태에 따른 반도체 모듈은, 예를 들어 도 12에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)의 제2 배선(27)에 접합재(5)를 개재하여 접속되는 리드 프레임(4)이 응력 완화부(42)를 구비하는 구성인 점에 있어서, 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는, 이 상위점에 대해서 주로 설명한다. In the semiconductor module according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 12 , a lead frame 4 connected to the second wiring 27 of the semiconductor device 2 via a bonding material 5 is stress relieved. It differs from the said 1st Embodiment in the point of the structure provided with the part 42. As shown in FIG. In this embodiment, this difference is mainly demonstrated.

이하, 설명의 편의상, 도 12에 도시한 바와 같이, 리드 프레임(4)의 양단 중 제2 배선(27)에 접속되는 측의 단부를 「제1 단부(4a)」라고 칭하고, 그 반대측의 단부를 「제2 단부(4b)」라고 칭한다. 또한, 리드 프레임(4)을 따라서 제1 단부(4a)로부터 제2 단부(4b)를 향하는 방향을 「연장 설치 방향」이라고 칭한다. Hereinafter, for convenience of explanation, as shown in FIG. 12 , an end of the lead frame 4 on the side connected to the second wiring 27 is referred to as a “first end 4a”, and an end on the opposite side thereof. is referred to as a “second end 4b”. In addition, along the lead frame 4, the direction which goes from the 1st edge part 4a to the 2nd edge part 4b is called "extension installation direction."

리드 프레임(4)은, 본 실시 형태에서는, 제조 공정에 있어서 리드 프레임(4) 중 제1 단부(4a)측에 발생하는 응력을 완화하고, 제2 배선(27)과 리드 프레임(4)을 접속하는 접합재(5)에 걸리는 부하를 저감하는 응력 완화부(42)를 구비한다. 구체적으로는, 반도체 모듈을 제조하는 공정 중 리드 프레임(4)을 제2 배선(27)에 접합재(5)를 개재하여 접속한 후의 냉각 공정에 있어서는, 리드 프레임(4)의 열수축에 기인하여 제1 단부(4a)에 응력이 발생하고, 당해 응력에 의해 접합재(5)에 부하가 걸린다. 이 부하에 의해 접합재(5)에 크랙이 발생할 수 있으므로, 접합 신뢰성의 확보 관점에서, 제1 단부(4a)측에 발생하는 응력을 저감하는 것이 바람직하다. 즉, 응력 완화부(42)에 응력을 집중시키고, 그 개소를 탄성 또는 소성 변형시킴으로써 상기의 응력 나아가서는 접합재(5)에 대한 부하를 저감하여, 접합재(5)에 크랙이 발생하는 것을 방지한다. In the present embodiment, the lead frame 4 relieves stress generated on the first end 4a side of the lead frame 4 in the manufacturing process, and connects the second wiring 27 and the lead frame 4 to each other. A stress relief portion 42 for reducing the load applied to the bonding material 5 to be connected is provided. Specifically, in the cooling process after connecting the lead frame 4 to the second wiring 27 via the bonding material 5 during the process of manufacturing the semiconductor module, due to thermal contraction of the lead frame 4, A stress is generated at one end 4a, and a load is applied to the bonding material 5 by the stress. Since cracks may occur in the bonding material 5 by this load, it is preferable to reduce the stress generated on the side of the first end 4a from the viewpoint of securing bonding reliability. That is, by concentrating the stress on the stress relief portion 42 and elastically or plastically deforming the portion, the stress and thus the load on the bonding material 5 are reduced, and cracks are prevented from occurring in the bonding material 5 . .

리드 프레임(4)은, 예를 들어 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 단부(4a)와 제2 단부(4b) 사이에 연장 설치 방향이 바뀌는 경계 부분인 경계부(41)를 갖는 형상으로 된다. 구체적으로는, 리드 프레임(4)은, 예를 들어, 제1 단부(4a)를 포함하는 일부 및 제2 단부(4b)를 포함하는 일부가 X 방향을 따르고 있고, 그 사이의 일부가 Z 방향을 따르는 형상으로 될 수 있다. 이 경우, 리드 프레임(4)의 연장 설치 방향이 X 방향으로부터 Z 방향으로 변화되게 되고, 이 경계가 경계부(41)이다. The lead frame 4 is, for example, as shown in Fig. 12, has a shape having a boundary portion 41 between the first end 4a and the second end 4b, which is a boundary portion in which the direction of extension and installation is changed. . Specifically, as for the lead frame 4, for example, the part including the 1st end part 4a and the part containing the 2nd end part 4b follow the X direction, and a part in between is Z direction. It can be shaped according to In this case, the extension direction of the lead frame 4 is changed from the X direction to the Z direction, and this boundary is the boundary portion 41 .

또한, 리드 프레임(4)은 제1 단부(4a)와 경계부(41) 사이에 있어서의 일부가, 연장 설치 방향이 다른 부분과는 다른 응력 완화부(42)로 되어 있다. 구체적으로는, 예를 들어 도 13에 도시한 바와 같이, 리드 프레임(4)은 제1 단부(4a)를 포함하는 소정의 부분의 연장 설치 방향이 X 방향을 따르고 있지만, 경계부(41)에 이르는 도중에 있어서 연장 설치 방향이 Y 방향측으로 변화된 응력 완화부(42)로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 리드 프레임(4)은, 본 실시 형태에서는, 응력 완화부(42)가 마련됨으로써, 제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 부분이 대략 L자 형상으로 된다. 또한, 리드 프레임(4)은 평면으로 보아, 제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 부분과 제2 단부(4b)로부터 경계부(41)까지의 부분이 동일 직선형으로 배치되지 않는 편평한 형상으로 되어 있다. 즉, 리드 프레임(4)은 제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 부분이 직선형과는 다른 형상으로 된 구성이다. Further, in the lead frame 4, a portion between the first end portion 4a and the boundary portion 41 is a stress relief portion 42 different from the portion in which the extension direction is different. Specifically, for example, as shown in FIG. 13 , in the lead frame 4 , the extension direction of the predetermined portion including the first end 4a is along the X direction, but the lead frame 4 reaches the boundary portion 41 . On the way, it is the stress relief part 42 whose extension installation direction changed to the Y-direction side. In other words, in the present embodiment, the lead frame 4 is provided with the stress relief portion 42, so that the portion from the first end portion 4a to the boundary portion 41 is substantially L-shaped. Further, the lead frame 4 has a flat shape in which the portion from the first end 4a to the boundary portion 41 and the portion from the second end 4b to the boundary portion 41 are not arranged in a straight line in plan view. is made of That is, the lead frame 4 has a configuration in which the portion from the first end 4a to the boundary portion 41 has a shape different from that of a straight line.

제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 부분이 직선형인 경우, 리드 프레임(4)을 접합재(5)로 반도체 장치(2)에 접속한 후의 냉각 공정에 있어서, 리드 프레임(4)이 연장 설치 방향을 따라서 열 수축하여, 도 14의 외곽선 화살표로 나타내는 응력이 발생한다. 이 열 응력이 크면, 접합재(5)에 크랙이 발생하고, 반도체 모듈의 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 응력 완화부(42)는 제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 부분에 있어서 그 연장 설치 방향을 변화시킴으로써, 접합재(5)에 가해지는 열 응력을 완화하는 역할을 한다. 또한, 응력 완화부(42)는, 예를 들어 금속 재료에 의해 이루어지는 판재에 프레스 펀칭 가공을 실시함으로써 형성된다. When the portion from the first end portion 4a to the boundary portion 41 is straight, the lead frame 4 is connected to the semiconductor device 2 with the bonding material 5 in the cooling step. It heat-shrinks along the extension installation direction, and the stress shown by the outline arrow of FIG. 14 generate|occur|produces. When this thermal stress is large, a crack may generate|occur|produce in the bonding material 5, and there exists a possibility that the reliability of a semiconductor module may fall. The stress relieving part 42 serves to relieve the thermal stress applied to the bonding material 5 by changing the direction of its extension in the portion from the first end portion 4a to the boundary portion 41 . In addition, the stress relaxation part 42 is formed by giving press punching to the board|plate material which consists of a metal material, for example.

본 실시 형태에 따르면, 상기 제1 실시 형태의 효과 외에, 반도체 장치(2)의 제2 배선(27)과 리드 프레임(4)을 접속하는 접합재(5)에 크랙이 발생하는 것이 억제되고, 또한 신뢰성이 향상되는 효과도 얻어지는 반도체 모듈이 된다. According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the occurrence of cracks in the bonding material 5 connecting the second wiring 27 of the semiconductor device 2 and the lead frame 4 is suppressed, and further It becomes a semiconductor module in which the effect of improving reliability is also obtained.

(제4 실시 형태의 변형예) (Modified example of 4th embodiment)

응력 완화부(42)는 제1 단부(4a)측에 발생하는 응력을 완화할 수 있는 구조이면 되고, 상기의 예에 한정되는 것은 아니다. 응력 완화부(42)는, 예를 들어 도 15에 도시한 바와 같이, 상면에서 보아 XY 평면 상에 있어서 대략 U자 형상으로 되어도 된다. The stress relief portion 42 may have any structure capable of relieving the stress generated on the side of the first end 4a, and is not limited to the above example. As shown in FIG. 15, for example, the stress relaxation part 42 may be made into a substantially U-shape on the XY plane when viewed from the top.

또한, 응력 완화부(42)는, 예를 들어 도 16에 도시한 바와 같이, 단면으로 보아 Z 방향으로 변형된 대략 U자 형상으로 되어도 된다. 이 경우, 리드 프레임(4)은, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이, 상면에서 보아, 제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 부분과 제2 단부(4b)로부터 경계부(41)까지의 부분이 동일 직선 상에 위치하는 구성이 된다. 그러나, 응력 완화부(42)에 의해 경계부(41)로부터 제1 단부(4a)에 이르는 도중에 있어서 리드 프레임(4)의 연장 설치 방향이 변화되므로, 반도체 장치(2)에 접속 후의 냉각 공정에 있어서 제1 단부(4a)에 발생하는 열 응력이 저감된다. In addition, as shown, for example in FIG. 16, the stress relaxation part 42 may be made into the substantially U-shaped shape deformed in the Z direction in cross-sectional view. In this case, as shown in FIG. 17, for example, the lead frame 4 is the part from the 1st edge part 4a to the boundary part 41, and the boundary part 41 from the 2nd edge part 4b, as shown in FIG. ) to be configured to be located on the same straight line. However, since the extension direction of the lead frame 4 changes on the way from the boundary portion 41 to the first end 4a by the stress relaxation portion 42 , in the cooling step after connection to the semiconductor device 2 , Thermal stress generated in the first end 4a is reduced.

또한, 응력 완화부(42)는 가공 정밀도의 관점에서는, 제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 부분과 동일 평면에 위치하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 응력 완화부(42)에 응력을 집중시키고, 그 개소에 탄성 또는 소성 변형시키는 목적이면, 상기한 바와 같이, 응력 완화부(42)는 리드 프레임(4)의 연장 설치 방향의 배향뿐만 아니라, 폭이나 두께가 부분적으로 다른 부위와 다른 형상으로 되어도 된다. 바꾸어 말하면, 응력 완화부(42)는 제1 단부(4a)로부터 경계부(41)까지의 사이에 있어서, 리드 프레임(4)의 두께, 폭 및 연장 설치 방향 중 적어도 하나가 다른 부위와는 다른 상태가 되는 부위이다. 또한, 여기서 말하는 리드 프레임(4)의 폭이란, 연장 설치 방향에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 치수를 의미한다. In addition, from the viewpoint of processing precision, the stress relief portion 42 is preferably formed so as to be positioned on the same plane as the portion from the first end portion 4a to the boundary portion 41 . In addition, if it is the purpose of concentrating the stress on the stress relieving part 42 and elastically or plastically deforming it at that location, as described above, the stress relieving part 42 is not only the orientation of the extension installation direction of the lead frame 4 but also the , the width or thickness may be partially different from that of a different portion. In other words, the stress relief portion 42 is in a state from the first end 4a to the boundary portion 41 in which at least one of the thickness, width, and extension direction of the lead frame 4 is different from that of the other portions. is the area to be In addition, the width of the lead frame 4 here means the dimension in the direction orthogonal to the extension installation direction.

본 변형예에 의해서도, 상기 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. Also in this modified example, the effect similar to the said 4th embodiment is acquired.

(제5 실시 형태) (5th embodiment)

제5 실시 형태의 반도체 모듈에 대해서, 도 18 내지 도 20을 참조하여 설명한다. A semiconductor module according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 18 to 20 .

도 18에서는, 후술하는 제2 히트 싱크(3)에 형성되는 오목부(31)를 보기 쉽게 하기 위해, 밀봉재(6)를 생략함과 함께, 그 외곽을 이점쇄선으로 나타내고 있다. In FIG. 18, in order to make it easy to see the recessed part 31 formed in the 2nd heat sink 3 mentioned later, while the sealing material 6 is abbreviate|omitted, the outline is shown by the double-dotted line.

본 실시 형태의 반도체 모듈은, 예를 들어 도 18에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)의 제1 배선(26)에 접속되는 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)에 오목부(31)가 형성되어 있는 점에서 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는, 이 상위점에 대해서 주로 설명한다. In the semiconductor module of this embodiment, for example, as shown in FIG. 18 , a recess is formed on the other surface 3b of the second heat sink 3 connected to the first wiring 26 of the semiconductor device 2 . It differs from the said 1st Embodiment in that (31) is formed. In this embodiment, this difference is mainly demonstrated.

제2 히트 싱크(3)는, 본 실시 형태에서는, 다른 면(3b) 중 반도체 장치(2)의 제1 배선(26)에 접합되는 영역과는 상이한 영역에 일면(3a)을 향하여 오목해진 오목부(31)가 형성되어 있고, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극을 확보할 수 있는 형상으로 되어 있다. 구체적으로는, 제2 히트 싱크(3)는, 도 19에 도시한 바와 같이, 다른 면(3b)이 반도체 장치(2)에 접합되는 접합 영역(3ba)과 접합 영역(3ba)보다도 다른 면(3b)의 외곽측의 영역인 비접합 영역(3bb)에 의해 이루어지고, 비접합 영역(3bb)의 적어도 일부가 오목부(31)가 되어 있다. In the present embodiment, the second heat sink 3 is recessed toward one surface 3a in a region different from the region joined to the first wiring 26 of the semiconductor device 2 among the other surfaces 3b. The part 31 is formed, and it has a shape which can ensure the clearance gap between the semiconductor device 2 and the 2nd heat sink 3 . Specifically, as shown in FIG. 19 , the second heat sink 3 has a junction region 3ba on which the other surface 3b is bonded to the semiconductor device 2, and a surface different from the junction region 3ba. 3b) is formed by a non-bonding region 3bb, which is a region on the outer side, and at least a part of the non-bonding region 3bb becomes a recessed portion 31 .

오목부(31)는, 예를 들어, 비접합 영역(3bb) 중 접합 영역(3ba)의 근방에 위치하는 일부의 영역을 접합 근방 영역(3bc)이라 하면, 접합 근방 영역(3bc)의 단부로부터 다른 면(3b)의 외곽을 향하여 경사진 테이퍼 형상으로 된다. 오목부(31)는, 예를 들어, 프레스, 절삭, 주조나 에칭 등이 임의의 가공 방법에 의해 형성될 수 있다. 오목부(31)는, 예를 들어 도 20에 도시한 바와 같이, 오목부(31)가 이루는 면을 경사면으로 하고, 접합 영역(3ba)이 이루는 면과 경사면이 이루는 각도 중 예각의 것을 테이퍼 각도 θ라 하면, 테이퍼 각도 θ가 45° 이하로 되는 것이 바람직하다. 이것은, 반도체 장치(2)로부터의 전열을 외부로 확산시키기 위한 제2 히트 싱크(3)의 영역을 확보하고, 반도체 장치(2)의 방열성이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. The recessed portion 31 is formed from, for example, from the end of the junction vicinity region 3bc, if a part of the non-bonding region 3bb located in the vicinity of the junction region 3ba is referred to as the junction vicinity region 3bc. It becomes a tapered shape inclined toward the outer side of the other surface 3b. The concave portion 31 may be formed by any processing method such as pressing, cutting, casting, or etching, for example. For example, as shown in FIG. 20 , the concave portion 31 has a surface formed by the concave portion 31 as an inclined surface, and the acute angle of the angle formed between the surface formed by the bonding region 3ba and the inclined surface is a taper angle. When θ is, the taper angle θ is preferably 45° or less. This is to secure the region of the second heat sink 3 for diffusing heat from the semiconductor device 2 to the outside, and to prevent the heat dissipation of the semiconductor device 2 from being deteriorated.

오목부(31)는, 비접합 영역(3bb) 중 다른 면(3b)의 외곽측에 있어서의 반도체 장치(2)와 간극 D2가, 접합 근방 영역(3bc)에 있어서의 반도체 장치(2)와의 간극 D1보다도 큰 형상으로 된다. 이것은, 밀봉재(6)의 형성 시, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극에 밀봉재가 유입되기 쉽게 하여, 밀봉재의 충전성을 확보하기 위함이다. The concave portion 31 is formed between the semiconductor device 2 on the outer side of the other surface 3b of the non-junction region 3bb and the semiconductor device 2 in the region 3bc near the junction where the gap D2 is formed. It has a shape larger than the gap D1. This is to make it easier for the sealing material to flow into the gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 when the sealing material 6 is formed, so as to ensure the filling properties of the sealing material.

예를 들어, 다른 면(3b) 전체가 평탄면인 경우, 접합재(5)의 두께가 100㎛ 혹은 그 이하이며, 필러를 포함하는 밀봉재를 유입할 때, 필러가 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극에 들어가기 어려워져, 보이드가 발생할 우려가 있다. 이와 같은 보이드가 밀봉재(6)에 발생하면, 반도체 모듈에 있어서의 발열/냉각의 사이클이 반복되었을 때, 접합재(5)에 있어서의 열 응력을 완화하는 작용이 약해지고, 크랙이 발생할 가능성이 있어, 신뢰성 확보의 관점에서 바람직하지 않다. For example, when the entire other surface 3b is a flat surface, the thickness of the bonding material 5 is 100 µm or less, and when a sealing material containing a filler is introduced, the filler is formed between the semiconductor device 2 and the second surface. It becomes difficult to enter the clearance gap between the heat sinks 3, and there exists a possibility that a void may generate|occur|produce. When such voids are generated in the sealing material 6, when the cycle of heat generation/cooling in the semiconductor module is repeated, the action of relieving the thermal stress in the bonding material 5 is weakened, and cracks may occur. It is not preferable from the viewpoint of securing reliability.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 제2 히트 싱크(3)는 다른 면(3b)에 오목부(31)를 구비하고, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극이 접합 근방 영역(3bc)으로부터 외측을 향할수록 넓어지는 구조로 되어 있다. 그 때문에, 접합재(5)의 두께가 얇고, 또한 필러를 포함하는 밀봉재를 사용한 경우라도, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극에 당해 밀봉재가 유입되기 쉬워, 충전성이 향상되어, 밀봉재(6)에 있어서의 보이드의 발생이 억제된다. In contrast, in the present embodiment, the second heat sink 3 has a recess 31 on the other surface 3b, and the gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 is adjacent to the junction. It has a structure in which it becomes wider as it goes outward from the area|region 3bc. Therefore, even when the thickness of the bonding material 5 is thin and a sealing material containing a filler is used, the sealing material easily flows into the gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3, so that the filling is not possible. It improves, and generation|occurrence|production of the void in the sealing material 6 is suppressed.

본 실시 형태에 따르면, 상기 제1 실시 형태의 효과 외에, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극에 있어서의 밀봉재(6)의 충전성을 보다 향상시켜, 밀봉재(6)에서의 보이드 발생이 억제되어, 신뢰성이 더욱 향상되는 효과가 얻어지는 반도체 모듈이 된다. According to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the filling properties of the sealing material 6 in the gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 are further improved, and the sealing material 6 is further improved. It becomes a semiconductor module from which the effect which the void generation|occurrence|production is suppressed and the reliability further improves is obtained.

(제5 실시 형태의 변형예) (Modified example of 5th embodiment)

제2 히트 싱크(3)에 있어서의 오목부(31)는 밀봉재(6)를 형성할 때, 밀봉재(6)를 구성하는 수지 재료가 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극에 충전되는 형상이면 되고, 상기한 테이퍼 형상으로 한정되는 것은 아니다. 오목부(31)는, 예를 들어 도 21에 도시한 바와 같이, 계단 형상으로 되어도 된다. 이 경우에도, 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)의 비접합 영역(3bb)에 있어서의 반도체 장치(2)와의 간극은, 다른 면(3b)의 외연 부분의 쪽이 접합 근방 영역(3bc)보다도 커진다. 그 때문에, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극에 있어서의 밀봉재의 충전성을 확보할 수 있다. When the concave portion 31 in the second heat sink 3 forms the sealing material 6 , the resin material constituting the sealing material 6 is disposed between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 . What is necessary is just a shape filled in a clearance gap, and it is not limited to said tapered shape. The concave portion 31 may have a stepped shape, for example, as shown in FIG. 21 . Also in this case, the gap with the semiconductor device 2 in the non-junction region 3bb of the other surface 3b of the second heat sink 3 is the junction vicinity region of the outer edge portion of the other surface 3b. (3bc) is greater. Therefore, the filling property of the sealing material in the clearance gap between the semiconductor device 2 and the 2nd heat sink 3 can be ensured.

본 변형예에 의해서도, 상기 제5 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. Also with this modified example, the same effect as that of the said 5th embodiment is acquired.

(제6 실시 형태) (Sixth embodiment)

제6 실시 형태의 반도체 모듈에 대해서, 도 22를 참조하여 설명한다. A semiconductor module according to a sixth embodiment will be described with reference to FIG. 22 .

본 실시 형태의 반도체 모듈은, 예를 들어 도 22에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2) 중 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)의 일부가 조화된 조화부(261, 271)로 되어 있는 점에서 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는, 이 상위점에 대해서 주로 설명한다. In the semiconductor module of this embodiment, for example, as shown in FIG. 22 , roughening parts 261 and 271 in which a part of the first wiring 26 and the second wiring 27 in the semiconductor device 2 are harmonized. It is different from the first embodiment in that it is In this embodiment, this difference is mainly demonstrated.

제1 배선(26)은, 본 실시 형태에서는, 도 22에 도시한 바와 같이, 재배선층(24)을 구성하는 절연층(25)으로부터 노출되는 부분이 조화된 조화부(261)로 되어 있다. 제2 배선(27)은, 본 실시 형태에서는, 절연층(25)에 덮인 부분 및 절연층(25)으로부터 노출되는 부분이 조화된 조화부(271)로 되어 있다. 조화부(261, 271)는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2019-181710호 공보 등에 기재된 조화 도금법이나 통상의 도금 형성 공정에 의해 배선을 형성한 후에 레이저광 조사 등의 후처리 공정에 의해 조화하는 방법 등이 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. In this embodiment, as shown in FIG. 22, the 1st wiring 26 becomes the roughening part 261 in which the part exposed from the insulating layer 25 which comprises the redistribution layer 24 was roughened. In this embodiment, the 2nd wiring 27 becomes the roughening part 271 in which the part covered with the insulating layer 25, and the part exposed from the insulating layer 25 were roughened. The roughening parts 261 and 271 are roughened by a post-processing process such as laser beam irradiation after forming wiring by the roughening plating method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-181710, for example, or a normal plating forming process. The method and the like may be formed by any method.

조화부(261, 271)는 조화되어 있지 않은 경우에 비해, 접합재(5)나 절연층(25)과의 계면에 있어서의 비표면적을 크게 하여, 접촉하는 재료와의 밀착성을 높임으로써, 반도체 모듈의 신뢰성을 향상시키는 역할을 한다. Compared with the case where the roughening parts 261 and 271 are not roughened, the specific surface area in the interface with the bonding material 5 or the insulating layer 25 is enlarged, and adhesiveness with the material in contact is improved, A semiconductor module serves to improve the reliability of

또한, 여기서 말하는 「조화부」란, 예를 들어 일본 공업 규격(JIS)에서 정하는 산출 평균 표면 조도 Ra(단위:㎛)가 0.3 이상이 되는 것을 의미한다. In addition, the "roughening part" here means that calculated average surface roughness Ra (unit: micrometer) set by Japanese Industrial Standards (JIS) becomes 0.3 or more, for example.

본 실시 형태에 따르면, 상기 제1 실시 형태의 효과 외에, 반도체 장치(2)의 재배선층(24) 내에 있어서의 제2 배선(27)의 밀착성 및 배선(26, 27)과 접합재(5)의 밀착성이 높여져, 접합 신뢰성이 더욱 향상되는 효과가 얻어지는 반도체 모듈이 된다. According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the adhesiveness of the second wiring 27 in the redistribution layer 24 of the semiconductor device 2 and the bonding between the wirings 26 and 27 and the bonding material 5 . It becomes a semiconductor module from which adhesiveness is improved and the effect of further improving bonding reliability is acquired.

(제7 실시 형태) (Seventh embodiment)

제7 실시 형태의 반도체 모듈에 대해서, 도 23을 참조하여 설명한다. A semiconductor module according to a seventh embodiment will be described with reference to FIG. 23 .

도 23에서는, 후술하는 리드 프레임(4)의 커버층(43)을 보기 쉽게 하기 위해, 본 실시 형태에 따른 반도체 모듈의 구성 요소 중 반도체 장치(2)의 일부, 제2 히트 싱크(3)의 일부 및 리드 프레임(4) 이외의 것을 생략하고 있다. In FIG. 23 , in order to make it easier to see the cover layer 43 of the lead frame 4 , which will be described later, a part of the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 among the components of the semiconductor module according to the present embodiment are shown. A part and the thing other than the lead frame 4 are abbreviate|omitted.

본 실시 형태의 반도체 모듈은, 리드 프레임(4)에 커버층(43)이 마련되어 있는 점에서 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는, 이 상위점에 대해서 주로 설명한다. The semiconductor module of the present embodiment differs from the first embodiment in that the lead frame 4 is provided with a cover layer 43 . In this embodiment, this difference is mainly demonstrated.

리드 프레임(4)은, 본 실시 형태에서는, 제1 단부(4a)측의 일부 영역, 즉 제2 배선(27)에 접속되는 부분을 포함하는 소정의 영역을 덮는 커버층(43)을 구비한 구성으로 되어 있다. 커버층(43)은 접합재(5)에 의해 리드 프레임(4)을 제2 배선(27)에 접속할 때, 용융된 접합재(5)가 예를 들어 제2 히트 싱크(3)측 등의 의도하지 않은 영역으로 비어져 나와, 리드 프레임(4)과 의도하지 않은 영역의 단락이 발생하는 것을 방지하기 위해 형성된다. 예를 들어, 접합재(5)가 반도체 장치(2)에 도포되고, 용융된 접합재(5)가 제2 히트 싱크(3)측으로 비어져 나온 경우에는, 비어져 나온 접합재(5)가 제2 히트 싱크(3)와 리드 프레임(4)을 직접 접속하여, 단락이 생길 수 있다. 커버층(43)은 이와 같은 의도하지 않은 영역에 대한 접합재(5)의 습윤 확산을 억제하는 구성으로 된다. In this embodiment, the lead frame 4 is provided with a cover layer 43 covering a partial area on the side of the first end 4a, that is, a predetermined area including a portion connected to the second wiring 27 . is made up of When the cover layer 43 connects the lead frame 4 to the second wiring 27 by means of the bonding material 5, the molten bonding material 5 is not intended for, for example, the second heat sink 3 side. It protrudes into an unintended area, and is formed to prevent short circuit between the lead frame 4 and an unintended area from occurring. For example, when the bonding material 5 is applied to the semiconductor device 2 and the molten bonding material 5 protrudes toward the second heat sink 3 side, the protruding bonding material 5 becomes the second heat. A direct connection between the sink 3 and the lead frame 4 may cause a short circuit. The cover layer 43 is configured to suppress the wet diffusion of the bonding material 5 to such an unintended area.

구체적으로는, 커버층(43)은 접합재(5)의 습윤성이 리드 프레임(4)보다도 높은 임의의 재료에 의해 구성됨으로써, 용융된 접합재(5)가 습윤 확산되는 방향을 제어하는 역할을 한다. 예를 들어, 리드 프레임(4)이 Cu로 구성되고, 접합재(5)가 땜납인 경우에는, 커버층(43)은, 예를 들어 Au(금), Ag(은), Sn(주석)이나 이들의 합금 등에 의해 구성된다. 커버층(43)은, 예를 들어 증착이나 스퍼터링 등이 임의의 방법에 의해 형성된다. Specifically, the cover layer 43 is made of any material whose wettability of the bonding material 5 is higher than that of the lead frame 4, and thus serves to control the direction in which the molten bonding material 5 is wet and diffused. For example, when the lead frame 4 is made of Cu and the bonding material 5 is solder, the cover layer 43 is, for example, Au (gold), Ag (silver), Sn (tin) or It is constituted by these alloys or the like. The cover layer 43 is formed by any method, such as vapor deposition or sputtering, for example.

제2 배선(27) 중 절연층으로부터 노출되는 부분을 노출부라 하고, 리드 프레임(4) 중 제2 배선(27)의 노출부와 마주 향하는 부분을 대향부라 하며, 커버층(43)은 대향부로부터 제2 단부(4b)측의 소정의 영역을 연속적으로 덮고 있다. 이에 의해, 용융된 접합재(5)가 커버층(43)에 접촉했을 때, 접합재(5)는 커버층(43)을 따라서 제2 단부(4b)측으로 습윤 확산되므로, 제2 히트 싱크(3)측으로 비어져 나오는 것이 억제된다. A portion of the second wiring 27 exposed from the insulating layer is referred to as an exposed portion, a portion of the lead frame 4 facing the exposed portion of the second wiring 27 is referred to as an opposing portion, and the cover layer 43 is referred to as an opposing portion. The predetermined area on the side of the second end 4b is continuously covered from the . Thereby, when the molten bonding material 5 comes into contact with the cover layer 43 , the bonding material 5 wet and diffuses along the cover layer 43 toward the second end 4b side, so that the second heat sink 3 . Protrusion to the side is suppressed.

본 실시 형태에 따르면, 상기 제1 실시 형태의 효과 외에, 제조 공정에 있어서 접합재(5)가 의도하지 않은 방향으로 흐르는 것을 방지하고, 절연 불량이 억제되는 효과가 얻어지는 구조의 반도체 모듈이 된다. According to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the semiconductor module has a structure in which the bonding material 5 is prevented from flowing in an unintended direction in the manufacturing process and the effect of suppressing insulation failure is obtained.

또한, 상기에서는, 반도체 장치(2)에 접합재(5)를 도포한 후, 커버층(43)을 구비하는 리드 프레임(4)을 접속하는 제조 공정을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 이 제조 공정에 한정되는 것은 아니며, 미리 반도체 장치(2)의 이면(2b)과 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)에 접합재(5)를 도포해 두고, 커버층(43)을 구비하는 리드 프레임(4)을 반도체 장치(2)에 접속해도 된다. 이 경우에는, 반도체 장치(2)와, 제1 히트 싱크(1), 제2 히트 싱크(3) 및 리드 프레임(4)을 일괄적으로 접합할 수 있어, 제조 공정의 간략화가 가능하게 된다. In addition, in the above, after apply|coating the bonding material 5 to the semiconductor device 2, the manufacturing process of connecting the lead frame 4 provided with the cover layer 43 was mentioned as an example and demonstrated. However, the manufacturing process is not limited to this, and a bonding material 5 is applied to the back surface 2b of the semiconductor device 2 and the first wiring 26 and the second wiring 27 in advance, and the cover layer 43 is formed. ) may be connected to the semiconductor device 2 . In this case, the semiconductor device 2, the 1st heat sink 1, the 2nd heat sink 3, and the lead frame 4 can be joined collectively, and the simplification of a manufacturing process becomes possible.

또한, 리드 프레임(4)은 접합재(5)의 습윤 확산을 억제 가능한 구성이면 되고, 커버층(43)을 갖지 않는 구성이어도 된다. 예를 들어, 리드 프레임(4)은 커버층(43)이 형성되어 있지 않고, 커버층(43)에 상당하는 영역 이외의 습윤성을 다른 영역보다도 악화시킨 상태로 함으로써 접합재(5)의 습윤 확산을 억제하는 구조이어도 된다. 리드 프레임(4)에 있어서의 접합재(5)의 습윤성을 부분적으로 악화시키는 수단으로서는, 예를 들어 레이저 조사 등을 들 수 있다. 즉, 리드 프레임(4)은 접합재(5)의 습윤성이 상대적으로 높은 영역과 낮은 영역을 구비하고, 접합재(5)의 습윤성이 상대적으로 높은 영역이 제1 단부(4a)로부터 제2 단부(4b)측으로 연장되는 구성이면 된다. 이것은, 다음에 설명하는 변형예에 있어서도 마찬가지이다. In addition, the lead frame 4 should just be a structure which can suppress the wet-diffusion of the bonding material 5, and the structure which does not have the cover layer 43 may be sufficient. For example, in the lead frame 4, the cover layer 43 is not formed, and the wettability of the area other than the area corresponding to the cover layer 43 is made to a state in which the wettability is worse than that of other areas, so that the wetting and diffusion of the bonding material 5 is reduced. The structure may be suppressed. As a means for partially worsening the wettability of the bonding material 5 in the lead frame 4, laser irradiation etc. are mentioned, for example. That is, the lead frame 4 has a region where the wettability of the bonding material 5 is relatively high and a region where the wettability of the bonding material 5 is relatively high. ) may be configured to extend to the side. This is also the same in the modified example described below.

(제7 실시 형태의 변형예) (Modified example of 7th embodiment)

리드 프레임(4)은, 예를 들어 도 24에 도시한 바와 같이, 제2 배선(27)과 마주 향하는 대향부보다도 제2 단부(4b)측이며, 대향부로부터 소정의 간격을 둔 개소에 홈부(44)가 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 커버층(43)은 리드 프레임(4) 중 적어도 대향부로부터 홈부(44)에 이르기까지의 영역을 덮도록 형성된다. For example, as shown in FIG. 24 , the lead frame 4 is on the second end 4b side of the opposing portion facing the second wiring 27 , and a groove portion is formed at a predetermined distance from the opposing portion. (44) may be formed. In this case, the cover layer 43 is formed so as to cover the region from at least the opposite portion of the lead frame 4 to the groove portion 44 .

홈부(44)는, 예를 들어 도 24에 도시한 바와 같이, 제2 배선(27)에 잉여의 양의 접합재(5)가 도포되었을 때에 그 잉여분을 흡수하여, 의도하지 않은 영역에 접합재(5)가 흐르는 것을 방지하는 역할을 한다. 홈부(44)는, 예를 들어 V 홈 가공이나 하프 에칭법 등의 임의의 가공 방법에 의해 대략 V자 형상의 홈으로 되지만, 접합재(5) 중 잉여의 것이 유입되는 형상이면 되고, 그 형상이나 깊이 등에 대해서는 임의이다. 홈부(44)는 대향부로부터 너무 멀어지면, 접합재(5)의 잉여분을 흡수하기 어려워지므로, 예를 들어 경계부(41)보다도 제1 단부(4a)측이며, 대향부로부터 소정의 범위 내에 형성된다. For example, as shown in Fig. 24, the groove portion 44 absorbs the surplus amount of the bonding material 5 applied to the second wiring 27 when the bonding material 5 is applied to an unintended area. ) to prevent flow. The groove portion 44 is made into a substantially V-shaped groove by any processing method such as V-grooving or half-etching, for example, but the shape of the bonding material 5 in which excess material flows in is sufficient. Depth and the like are arbitrary. If the groove portion 44 is too far away from the opposing portion, it will be difficult to absorb the excess of the bonding material 5. For example, the groove portion 44 is on the first end 4a side rather than the boundary portion 41, and is formed within a predetermined range from the opposite portion. .

본 변형예에 의하면, 잉여의 접합재(5)가 반도체 장치(2)에 도포된 경우라도, 홈부(44)에서 그 잉여분을 흡수하여, 의도하지 않은 영역에 접합재(5)가 비어져 나오는 것을 억제할 수 있어, 상기 제7 실시 형태에서의 효과를 더 높일 수 있는 구조의 반도체 모듈이 된다. According to this modification, even when the surplus bonding material 5 is applied to the semiconductor device 2, the surplus is absorbed in the groove portion 44, and the protrusion of the bonding material 5 into an unintended area is suppressed. This provides a semiconductor module having a structure that can further enhance the effects of the seventh embodiment.

(제8 실시 형태) (Eighth embodiment)

제8 실시 형태의 반도체 모듈에 대해서, 도 25 내지 도 27을 참조하여 설명한다. A semiconductor module according to an eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 25 to 27 .

도 25에서는, 후술하는 돌기부(2c)를 보기 쉽게 하기 위해, 제1 히트 싱크(1)의 일부 및 밀봉재(6)를 생략하고 있다. In FIG. 25, in order to make the protrusion part 2c mentioned later easy to see, a part of 1st heat sink 1 and the sealing material 6 are abbreviate|omitted.

본 실시 형태의 반도체 모듈은, 예를 들어 도 25에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)에 돌기부(2c)가 형성되어 있고, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3)가 의도하지 않은 부위에서 접촉하지 않는 구성으로 되어 있는 점에서 상기 제1 실시 형태와 상이하다. 본 실시 형태에서는, 이 상위점에 대해서 주로 설명한다. In the semiconductor module of this embodiment, for example, as shown in FIG. 25 , the protrusion 2c is formed in the semiconductor device 2 , and the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 are not intended. It differs from the said 1st Embodiment in that it is a structure which does not come into contact with a non-contact site|part. In this embodiment, this difference is mainly demonstrated.

반도체 장치(2)는, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 도 26에 도시한 바와 같이, 제1 배선(26)측의 표면(2a)의 외곽 근방의 영역에 돌기부(2c)가 복수 형성되어 있다. 이것은, 제조 공정에 있어서 반도체 장치(2)의 단부가 제2 히트 싱크(3)측을 향하도록 휜 경우, 반도체 장치(2)의 표면(2a)과 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)의 단부가 광범위하게 접촉하여, 이들의 간극을 막는 것에 의한 밀봉재(6)의 충전 불량을 방지하기 위함이다. In the semiconductor device 2 in this embodiment, for example, as shown in FIG. 26 , a plurality of projections 2c are formed in a region near the outer edge of the surface 2a on the side of the first wiring 26 . . This is when the end of the semiconductor device 2 is bent toward the second heat sink 3 side in the manufacturing process, the front surface 2a of the semiconductor device 2 and the other surface of the second heat sink 3 ( This is to prevent the filling failure of the sealing material 6 due to the end portions of 3b) being in extensive contact and blocking the gaps therebetween.

즉, 돌기부(2c)는 반도체 장치(2) 중 휨에 의한 변동이 큰 외곽 근방에 형성되고, 반도체 장치(2)가 휜 경우에 반도체 장치(2)의 표면(2a)보다 먼저 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)에 맞닿는 부위이다. 이에 의해, 돌기부(2c)는 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극을 확보하여, 이들의 간극에 밀봉재가 유입되는 것을 도와, 밀봉재(6)에 보이드가 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. That is, the protrusion 2c is formed in the vicinity of an outer portion of the semiconductor device 2 that has a large fluctuation due to warping, and when the semiconductor device 2 is bent, the second heat sink is earlier than the surface 2a of the semiconductor device 2 . It is a part in contact with the other surface (3b) of (3). Thereby, the protrusion 2c secures a gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 , helps the sealing material to flow into the gap, and prevents voids from occurring in the sealing material 6 . plays a role

돌기부(2c)는 수지 재료나 금속 재료 등의 임의의 재료로 구성된다. 돌기부(2c)는 수지 재료로 구성되는 경우에는, 예를 들어 포팅 등의 임의의 습식 성막법에 의해 형성될 수 있다. 돌기부(2c)는 금속 재료로 구성되는 경우에는, 예를 들어 전해 도금 등의 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 돌기부(2c)는 후자의 경우에는, 반도체 장치(2) 중 예를 들어 고주파 신호 등의 전기 신호를 전송하는 회로 부분과는 전기적으로 독립된 구성으로 된다. The projection 2c is made of any material such as a resin material or a metal material. When the projection 2c is made of a resin material, it can be formed by any wet film forming method such as potting, for example. When the projection 2c is made of a metal material, it can be formed by any method such as electrolytic plating, for example. In the latter case, the projection 2c has a configuration that is electrically independent from a circuit portion of the semiconductor device 2 that transmits an electrical signal such as a high-frequency signal.

또한, 돌기부(2c)는 제2 히트 싱크(3)에 맞닿는 것만이어도 되고, 제2 히트 싱크(3)에 접합되어도 된다. 예를 들어, 돌기부(2c)는 땜납을 포함한 구성으로 되어, 제2 히트 싱크(3)에 접합되어도 되고, 이 경우에는 반도체 장치(2)측에 땜납이 접합하는 구조를 마련해도 된다. 이에 의해 반도체 장치(2)의 방열성을 보다 높이는 효과도 기대된다. In addition, the protrusion part 2c may only contact the 2nd heat sink 3, and may be joined to the 2nd heat sink 3 . For example, the protrusion 2c may have a structure containing solder and may be joined to the second heat sink 3 , and in this case, a structure in which solder is joined to the semiconductor device 2 side may be provided. Thereby, the effect which further improves the heat dissipation property of the semiconductor device 2 is also anticipated.

돌기부(2c)는, 예를 들어 기둥상으로 되고, 도 26에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2) 중 휨이 큰 영역이며, 제2 히트 싱크(3)에 맞닿을 수 있는 영역에 복수 배치된다. 구체적으로는, 반도체 장치(2)의 표면(2a) 중 외곽 근방의 소정의 영역이며, 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)과 마주 향하는 영역을 외연 영역(2aa)이라 하면, 돌기부(2c)는 외연 영역(2aa)에 형성된다. 돌기부(2c)는, 예를 들어, 제1 배선(26)보다도 외측의 외연 영역(2aa)에 점재하고 있고, 제1 배선(26)을 둘러싸는 듯한 배치로 된다. The protrusions 2c are, for example, in a columnar shape, and as shown in FIG. 26 , a plurality of regions in the semiconductor device 2 with a large curvature are arranged in a region capable of contacting the second heat sink 3 . do. Specifically, it is a predetermined region near the outer periphery of the surface 2a of the semiconductor device 2 , and a region facing the other surface 3b of the second heat sink 3 is referred to as an outer edge region 2aa, (2c) is formed in the outer edge region 2aa. The protrusions 2c are interspersed, for example, in the outer edge region 2aa outside the first wiring 26 , and are arranged so as to surround the first wiring 26 .

또한, 돌기부(2c)는 반도체 장치(2)의 휨에 의해 반도체 장치(2)의 표면(2a)과 제2 히트 싱크(3)의 다른 면(3b)의 접촉을 억제하여, 밀봉재의 유입을 저해하지 않으면 되고, 상기의 배치나 형상의 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 돌기부(2c)는 도 27에 도시한 바와 같이, 벽 형상으로 되어도 되고, 다른 임의의 형상으로 되어, 외연 영역(2aa) 내에 있어서 적절히 배치가 변경되어도 된다. In addition, the protrusion 2c suppresses contact between the surface 2a of the semiconductor device 2 and the other surface 3b of the second heat sink 3 due to the bending of the semiconductor device 2, thereby preventing the inflow of the sealing material. As long as it does not interfere, it is not limited to the example of said arrangement|positioning and shape. For example, as shown in FIG. 27, the protrusion part 2c may be made into a wall shape, it may be made into any other arbitrary shape, and arrangement|positioning may be changed suitably in the outer edge area|region 2aa.

본 실시 형태에 따르면, 상기 제1 실시 형태의 효과 외에, 제조 공정에서 반도체 장치(2)의 휨이 발생해도, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극을 확보하고, 밀봉재(6)에서의 보이드 발생을 억제하여, 신뢰성이 보다 향상되는 효과가 얻어지는 반도체 모듈이 된다. According to this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, even if warpage of the semiconductor device 2 occurs in the manufacturing process, the gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 is secured, and the sealing material is It becomes a semiconductor module from which the effect of suppressing generation|occurrence|production of the void in (6) and improving reliability more is acquired.

(다른 실시 형태) (Other embodiment)

본 개시는, 실시예에 준거하여 기술되었지만, 본 개시는 당해 실시예나 구조에 한정되는 것은 아니라고 이해된다. 본 개시는, 다양한 변형예나 균등 범위 내의 변형도 포함한다. 덧붙여, 다양한 조합이나 형태, 나아가, 그들의 1 요소만, 그 이상, 또는 그 이하를 포함하는 다른 조합이나 형태도, 본 개시의 범주나 사상 범위에 들어가는 것이다. Although this indication was described based on an Example, it is understood that this indication is not limited to the said Example or structure. The present disclosure includes various modifications and variations within an equivalent range. In addition, various combinations and forms, and further, other combinations and forms including only one element, more, or less thereof are also included in the scope and spirit of the present disclosure.

(1) 예를 들어, 상기 제3 실시 형태 및 그 변형예에 있어서, 도 28에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)와 각 히트 싱크(1, 3, 8, 9) 사이에 전열 절연 기판(7)을 배치한 구성으로 되어도 된다. 이 경우, 중계 부재(29)는 전열 절연 기판(7)의 전기 전도부(71)에 전기적으로 접속되고, 각 히트 싱크(1, 3, 8, 9)와는 전기적으로는 독립하기는 하지만, 열적으로는 접속된다. (1) For example, in the third embodiment and its modifications, as shown in FIG. 28 , a heat transfer insulating substrate is disposed between the semiconductor device 2 and each heat sink 1 , 3 , 8 , 9 . (7) may be arranged. In this case, the relay member 29 is electrically connected to the electrically conductive portion 71 of the heat transfer insulating substrate 7 , and is electrically independent from the respective heat sinks 1 , 3 , 8 and 9 , but thermally. is connected

(2) 또한, 상기 제3 실시 형태 및 그 변형예에서는, 2개의 소자부가 1개의 밀봉재(6)로 덮인 2in1 구조에 대해서 설명했지만, 소자부의 수가 3 이상으로 되어도 상관없다. 이 경우라도, 종래보다도 박형화 및 저열 저항화의 효과가 얻어지는 반도체 모듈이 된다. (2) In the third embodiment and its modifications, a 2in1 structure in which two element portions are covered with one sealing material 6 has been described. However, the number of element portions may be 3 or more. Even in this case, it becomes a semiconductor module from which the effect of thickness reduction and low heat resistance is acquired compared with the prior art.

(3) 상기 각 실시 형태에서는, 반도체 장치(2)의 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)이 절연층(25)의 외표면보다도 외측으로 돌출된 형상으로 된 예에 대해서 설명했지만, 도 29에 도시한 바와 같이, 절연층(25)의 외표면보다도 내측으로 오목해진 형상으로 되어도 된다. (3) In each of the above embodiments, an example has been described in which the first wiring 26 and the second wiring 27 of the semiconductor device 2 are shaped to protrude outward from the outer surface of the insulating layer 25 . , as shown in FIG. 29 , the insulating layer 25 may have a shape concave inward than the outer surface thereof.

(4) 상기 제2 실시 형태에서는, 제1 방열 부재가 제1 히트 싱크(1) 및 전열 절연 기판(7)에 의해, 제2 방열 부재가 제2 히트 싱크(3) 및 전열 절연 기판(7)에 의해, 각각 구성된 예에 대해서 설명하였다. 그러나, 도 30에 도시한 바와 같이, 제1 방열 부재 및 제2 방열 부재가, 전열 절연 기판(7)만으로 구성되어도 된다. (4) In the second embodiment, the first heat dissipation member comprises the first heat sink 1 and the heat transfer insulating substrate 7 , and the second heat dissipation member comprises the second heat sink 3 and the heat transfer insulating substrate 7 ), the examples each constituted were described. However, as shown in FIG. 30 , the first heat dissipating member and the second heat dissipating member may be constituted by only the heat transfer insulating substrate 7 .

또한, 상기 (1)에서 설명한 상기 제3 실시 형태의 다른 변형예에 대해서도 마찬가지로, 도 31에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제4 방열 부재가 전열 절연 기판(7)만으로 구성되어도 된다. 이 경우, 반도체 모듈은, 1개의 전열 절연 기판(7)만으로 제1, 제3 방열 부재가 구성됨과 함께, 1개의 전열 절연 기판(7)만으로 제2, 제4 방열 부재가 구성된 구조가 된다. 이 전열 절연 기판(7)은 전기 전도부(71) 중 반도체 소자(201)에 접속되는 부분과 반도체 소자(202)에 접속되는 부분이 전기적으로 독립된 구성으로 되지만, 열전도부(73)에 대해서는 패터닝되어 있지 않아도 된다. In addition, similarly to the other modified example of the said 3rd Embodiment demonstrated in said (1), as shown in FIG. 31, the 1st - 4th heat dissipation member may be comprised only with the heat transfer insulating substrate 7 . In this case, the semiconductor module has a structure in which the first and third heat dissipating members are constituted only by one heat transfer insulating substrate 7 and the second and fourth heat dissipation members are constituted by only one heat transfer insulating substrate 7 . This heat-conducting insulating substrate 7 has a configuration in which the portion connected to the semiconductor element 201 and the portion connected to the semiconductor element 202 of the electrically conductive portion 71 are electrically independent, but the heat-conducting portion 73 is patterned. don't have to be

(5) 상기 제1, 제2 실시 형태에서는, 반도체 장치(2) 내의 반도체 소자(20)가 두께 방향의 전류가 발생하는, 소위 종형의 구성으로 된 예를 전제로 설명했지만, 반도체 소자(20)는 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 반도체 소자(20)는 제1 전극(22), 제2 전극(23) 및 제3 전극이 동일면 내에 형성된 구성이어도 된다. (5) Although the first and second embodiments described above have been described on the assumption that the semiconductor element 20 in the semiconductor device 2 has a so-called vertical configuration in which a current in the thickness direction is generated, the semiconductor element 20 ) is not limited thereto. For example, the semiconductor element 20 may have a configuration in which the first electrode 22 , the second electrode 23 , and the third electrode are formed in the same plane.

(6) 상기 제1 실시 형태에 있어서, 제2 히트 싱크(3)는, 예를 들어 도 32에 도시한 바와 같이, 반도체 장치(2)와 접합되는 영역보다도 외측의 위치에 일면(3a)과 다른 면(3b)을 연결하는 관통 구멍(32)이 형성되어 있어도 된다. 관통 구멍(32)은 밀봉재(6)를 성형할 때, 밀봉재(6)를 구성하는 수지 재료(이하 「밀봉 재료」라고 말함)를 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이에 충전시키기 위한 충전 경로로서의 역할을 한다. (6) In the first embodiment, the second heat sink 3 has one surface 3a and one surface 3a at a position outside the region to be joined to the semiconductor device 2, for example, as shown in FIG. 32 . The through-hole 32 which connects the other surface 3b may be formed. The through hole 32 is filled with a resin material constituting the sealing material 6 (hereinafter referred to as "sealing material") between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 when the sealing material 6 is molded. It serves as a charging path for

구체적으로는, 관통 구멍(32)은, 예를 들어 도 33에 도시한 바와 같이, 제1 히트 싱크(1), 반도체 장치(2), 제2 히트 싱크(3) 및 리드 프레임(4)이 접합되어 이루어지는 워크를 금형(310)에 세트한 후, 밀봉 재료를 투입했을 때에 당해 밀봉 재료가 유입되는 경로가 된다. 또한, 워크는, 제2 히트 싱크(3)의 일면(3a)이 금형(310)의 내벽에 접하지 않도록 배치된다. 그리고, 밀봉 재료는, 도 33에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 일면(3a)으로부터 다른 면(3b)을 향하여 흘러, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극을 충전한다. 또한, 밀봉재를 경화 후에 예를 들어 연삭에 의해 제2 히트 싱크(3)의 일면(3a)을 노출시킴으로써, 도 32에 도시하는 반도체 모듈을 제조할 수 있다. 이에 의해, 상기 제5 실시 형태와 마찬가지로, 밀봉재(6)의 충전성이 향상된 구성의 반도체 모듈이 된다. Specifically, the through hole 32 is, for example, as shown in FIG. 33 , the first heat sink 1 , the semiconductor device 2 , the second heat sink 3 , and the lead frame 4 . It becomes a path|route through which the said sealing material flows in when the sealing material is injected|thrown-in after setting the workpiece|work formed by joining in the metal mold|die 310. In addition, the work is arranged so that one surface 3a of the second heat sink 3 does not come into contact with the inner wall of the mold 310 . Then, the sealing material flows from one surface 3a to the other surface 3b to fill the gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 , as indicated by an arrow in FIG. 33 . Moreover, the semiconductor module shown in FIG. 32 can be manufactured by exposing the one surface 3a of the 2nd heat sink 3 by grinding, for example after hardening of a sealing material. Thereby, similarly to the said 5th Embodiment, it becomes a semiconductor module of the structure which the filling property of the sealing material 6 was improved.

또한, 관통 구멍(32)은, 예를 들어 도 34에 도시한 바와 같이, 상기 제5 실시 형태 및 그 변형예에 있어서의 제2 히트 싱크(3)에 형성되어도 된다. 이 경우, 관통 구멍(32)은 제2 히트 싱크(3)의 오목부(31)에 형성되고, 오목부(31)와 함께, 반도체 장치(2)와 제2 히트 싱크(3) 사이의 간극에 있어서의 밀봉재(6)의 충전성을 향상시키는 역할을 한다. In addition, the through hole 32 may be formed in the 2nd heat sink 3 in the said 5th Embodiment and its modification, for example, as shown in FIG. 34. As shown in FIG. In this case, the through hole 32 is formed in the concave portion 31 of the second heat sink 3 , and together with the concave portion 31 , a gap between the semiconductor device 2 and the second heat sink 3 . It plays a role of improving the filling property of the sealing material 6 in.

또한, 관통 구멍(32)은, 상기 제3 실시 형태 및 그 변형예에 있어서의 제2 히트 싱크(3)에 형성되어도 된다. 이 경우, 제4 히트 싱크(9)에 관통 구멍(32)에 상당하는 관통 구멍이 형성되면, 보다 밀봉재(6)의 충전성이 향상되므로, 바람직하다. In addition, the through hole 32 may be formed in the 2nd heat sink 3 in the said 3rd Embodiment and its modification. In this case, when the through hole corresponding to the through hole 32 is formed in the 4th heat sink 9, since the filling property of the sealing material 6 will improve more, it is preferable.

(7) 제2 방열 부재 및 제4 방열 부재의 일부 또는 전부가 전열 절연 기판(7)으로 구성된 경우에는, 전열 절연 기판(7)은, 예를 들어 도 35에 도시한 바와 같이, 전기 전도부(71)의 외주 부분에 단차부(74)가 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 전열 절연 기판(7)과 반도체 장치(2)의 표면(2a) 사이의 간극에 밀봉재(6)가 인입되기 쉬워져, 밀봉재(6)의 충전성이 향상된 구성의 반도체 모듈이 된다. (7) When a part or all of the second heat dissipation member and the fourth heat dissipation member are constituted by the heat transfer insulating substrate 7, the heat transfer insulating substrate 7 is, for example, as shown in Fig. 35, an electrically conductive part ( A step portion 74 may be formed in the outer peripheral portion of the 71 . Thereby, the sealing material 6 becomes easy to enter into the clearance gap between the heat transfer insulating substrate 7 and the surface 2a of the semiconductor device 2, and it becomes a semiconductor module of the structure in which the filling property of the sealing material 6 was improved.

Claims (22)

반도체 모듈이며,
제1 방열 부재(1, 7)와,
반도체 소자(20)와, 그 주위를 덮는 밀봉재(21)와, 상기 반도체 소자와 전기적으로 접속된 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)을 구비하고, 상기 반도체 소자 및 상기 밀봉재 상에 형성된 재배선층(24)을 갖고 이루어지고, 상기 제1 방열 부재 상에 탑재된 반도체 장치(2)와,
상기 반도체 장치 상에 배치된 제2 방열 부재(3, 7)와,
상기 반도체 장치와 접합재(5)를 개재하여 전기적으로 접속된 리드 프레임(4)과,
상기 제1 방열 부재의 일부, 상기 반도체 장치 및 상기 제2 방열 부재의 일부를 덮는 밀봉재(6)를 구비하고,
상기 반도체 장치는, 상기 제2 방열 부재 중 상기 반도체 장치와 마주 향하는 다른 면(3b)의 외곽으로부터 일부가 비어져 나와 있고,
상기 제2 배선은, 그 일단부가, 상기 반도체 장치 중 상기 다른 면의 외곽으로부터 비어져 나온 부분까지 연장 설치되어 있고, 상기 일단부가 상기 접합재를 개재하여 상기 리드 프레임과 전기적으로 접속되어 있는, 반도체 모듈.
It is a semiconductor module,
a first heat dissipation member (1, 7);
A semiconductor element (20), a sealing material (21) covering the periphery thereof, and first and second wirings (26) and second wirings (27) electrically connected to the semiconductor element are provided; a semiconductor device 2 having a redistribution layer 24 formed thereon and mounted on the first heat dissipation member;
a second heat dissipation member (3, 7) disposed on the semiconductor device;
a lead frame (4) electrically connected to the semiconductor device via a bonding material (5);
a sealing material (6) covering a part of the first heat dissipation member, a part of the semiconductor device, and a part of the second heat dissipation member;
a part of the semiconductor device protrudes from the periphery of the other surface 3b of the second heat dissipation member facing the semiconductor device,
the second wiring has one end extending to a portion protruding from the periphery of the other surface of the semiconductor device, and one end of the second wiring is electrically connected to the lead frame via the bonding material. .
제1항에 있어서,
상기 반도체 장치는, 상기 제1 방열 부재 중 상기 반도체 장치와 마주 향하는 상면(1a)의 외곽 내측에 배치되어 있는, 반도체 모듈.
According to claim 1,
The semiconductor device is disposed inside an outer periphery of an upper surface (1a) facing the semiconductor device of the first heat dissipation member.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 방열 부재 및 상기 제2 방열 부재는, 각각 히트 싱크(1, 3)이며, 적어도 하나는 도전 경로를 구성하고 있는 반도체 모듈.
3. The method of claim 1 or 2,
The first heat dissipating member and the second heat dissipating member are heat sinks (1, 3), respectively, and at least one of which constitutes a conductive path.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 방열 부재 및 상기 제2 방열 부재는, 각각 전열 절연 기판(7)인 반도체 모듈.
3. The method of claim 1 or 2,
The first heat dissipating member and the second heat dissipating member are each a heat transfer insulating substrate (7), a semiconductor module.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 방열 부재 및 상기 제2 방열 부재는, 각각 히트 싱크(1, 3)와 전열 절연 기판(7)이 적층된 것이며, 상기 전열 절연 기판이 상기 반도체 장치와 상기 접합재를 개재하여 접속되어 있는, 반도체 모듈.
3. The method of claim 1 or 2,
The first heat dissipating member and the second heat dissipating member are each laminated with heat sinks 1 and 3 and a heat transfer insulating substrate 7, and the heat transfer insulating substrate is connected to the semiconductor device via the bonding material. , semiconductor modules.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 소자를 제1 반도체 소자(201)라 하면, 상기 반도체 장치는, 상기 다른 면의 외곽으로부터 비어져 나온 부분에, 중계 부재(29)와 제2 반도체 소자(202)를 갖고 있고,
상기 제2 반도체 소자를 사이에 두고 대향 배치된 제3 방열 부재(7, 8) 및 제4 방열 부재(7, 9)를 더 갖고,
상기 반도체 장치 중 상기 제2 방열 부재와 마주 향하는 면을 표면(2a)이라 하고, 그 반대면을 이면(2b)이라 하면,
상기 제3 방열 부재는, 상기 이면과 마주 향함과 함께, 상기 제1 방열 부재와 상기 밀봉재를 사이에 두고 배치되고,
상기 제4 방열 부재는, 상기 표면과 마주 향함과 함께, 상기 제2 방열 부재와 상기 밀봉재를 사이에 두고 배치되고,
적어도 하나의 상기 중계 부재는, 상기 표면과 상기 이면을 연결하는 방향으로 연장됨과 함께, 일단부가 접합재를 개재하여 상기 제1 방열 부재와 전기적으로 접속되고, 타단부가 접합재를 개재하여 상기 제4 방열 부재와 전기적으로 접속되어 있는, 반도체 모듈.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Assuming that the semiconductor element is a first semiconductor element 201, the semiconductor device has a relay member 29 and a second semiconductor element 202 in a portion protruding from the outer edge of the other surface,
It further includes a third heat dissipation member (7, 8) and a fourth heat dissipation member (7, 9) disposed to face each other with the second semiconductor element interposed therebetween,
If a surface of the semiconductor device facing the second heat dissipation member is referred to as a front surface 2a and the opposite surface is referred to as a back surface 2b,
The third heat dissipation member is disposed to face the back surface and to have the first heat dissipation member and the sealing material interposed therebetween,
The fourth heat dissipation member faces the surface and is disposed with the second heat dissipation member and the sealing material interposed therebetween,
At least one of the relay members extends in a direction connecting the front surface and the back surface, and one end thereof is electrically connected to the first heat dissipation member through a bonding material, and the other end thereof is connected to the fourth heat dissipation member through a bonding material. A semiconductor module electrically connected to the member.
제6항에 있어서,
상기 중계 부재는, 상기 표면에 대한 법선 방향에서 보아, 상기 표면에 있어서 상기 재배선층으로부터 노출된 부분과 상기 이면에 있어서 상기 밀봉재로부터 노출된 부분이 오프셋되어 있는, 반도체 모듈.
7. The method of claim 6,
In the relay member, when viewed in a direction normal to the surface, a portion exposed from the redistribution layer on the front surface and a portion exposed from the sealing material on the back surface are offset from each other.
제7항에 있어서,
상기 중계 부재는, 상기 표면과 상기 이면을 연결하는 방향에 있어서, 적어도 하나의 단차부를 갖는 단면 형상으로 되어 있는, 반도체 모듈.
8. The method of claim 7,
The relay member has a cross-sectional shape having at least one step portion in a direction connecting the front surface and the rear surface.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 방열 부재 및 상기 제4 방열 부재는, 각각 히트 싱크(8, 9)인, 반도체 모듈.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The third heat dissipating member and the fourth heat dissipating member are heat sinks (8, 9), respectively.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 방열 부재 및 상기 제4 방열 부재는, 각각 전열 절연 기판(7)인, 반도체 모듈.
9. The method according to any one of claims 6 to 8,
The third heat dissipating member and the fourth heat dissipating member are each a heat transfer insulating substrate (7), a semiconductor module.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리드 프레임의 양단부 중 상기 제2 배선에 상기 접합재를 개재하여 접속되는 측의 단부를 제1 단부(4a)라 하고, 상기 제1 단부와는 반대측의 단부를 제2 단부(4b)라 하면, 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부를 향하는 방향을 연장 설치 방향이라 하고,
상기 리드 프레임은, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 상기 연장 설치 방향의 배향이 변화되는 경계 부분인 경계부(41)를 갖고, 또한, 상기 제1 단부와 상기 경계부 사이에 있어서의 일부가, 상기 리드 프레임의 두께, 폭 및 상기 연장 설치 방향의 배향 중 적어도 하나가 상기 리드 프레임의 다른 부분과는 다른 응력 완화부(42)인, 반도체 모듈.
11. The method according to any one of claims 1 to 10,
Assuming that, among both ends of the lead frame, an end connected to the second wiring via the bonding material is referred to as a first end 4a, and an end opposite to the first end is referred to as a second end 4b, A direction from the first end to the second end is referred to as an extension installation direction,
The lead frame has a boundary portion 41 between the first end and the second end, which is a boundary portion in which the orientation of the extension direction is changed, and a portion between the first end and the boundary portion is , wherein at least one of a thickness, a width, and an orientation of the extension installation direction of the lead frame is a stress relief portion (42) different from that of other portions of the lead frame.
제11항에 있어서,
상기 리드 프레임 중 상기 제1 단부와 상기 경계부 사이의 부분은, 동일 평면 상에 위치하는 편평한 형상으로 되어 있고,
상기 응력 완화부는, 상기 연장 설치 방향의 배향이 상기 다른 부분과는 다른, 반도체 모듈.
12. The method of claim 11,
A portion of the lead frame between the first end and the boundary portion has a flat shape positioned on the same plane,
and wherein the stress relief portion has an orientation in the extension installation direction different from that of the other portions.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 방열 부재 중 상기 다른 면의 반대측의 면을 일면(3a)이라 하고, 상기 제2 방열 부재의 상기 다른 면 중 상기 반도체 장치와 상기 접합재를 개재하여 접합된 영역을 접합 영역(3ba)이라 하고, 잔부를 비접합 영역(3bb)이라 하고, 상기 비접합 영역 중 상기 접합 영역의 근방에 위치하는 일부의 영역을 접합 근방 영역(3bc)이라 하면,
상기 제2 방열 부재는, 히트 싱크이며, 상기 비접합 영역의 적어도 일부가 상기 다른 면으로부터 상기 일면을 향하여 오목해진 오목부(31)로 되어 있고,
상기 비접합 영역 중 상기 다른 면의 외곽측에 있어서의 상기 반도체 장치와의 간극(D2)은 상기 접합 근방 영역에 있어서의 상기 반도체 장치와의 간극(D1)보다도 큰, 반도체 모듈.
3. The method of claim 1 or 2,
A surface of the second heat dissipating member opposite to the other surface is referred to as a surface 3a, and a region of the other surface of the second heat dissipating member bonded to the semiconductor device and the bonding material through the bonding material is referred to as a bonding area 3ba. and the remainder is referred to as a non-bonding region 3bb, and a part of the non-bonding region located in the vicinity of the junction region is referred to as a junction vicinity region 3bc,
The second heat dissipation member is a heat sink, and at least a part of the non-bonding region is a concave portion 31 concave from the other surface toward the one surface,
and a gap (D2) with the semiconductor device on the outer side of the other surface of the non-junction region is larger than a gap (D1) with the semiconductor device on the region near the junction.
제13항에 있어서,
상기 오목부는, 상기 접합 근방 영역으로부터 상기 다른 면의 외곽측을 향하여 경사진 테이퍼 형상인, 반도체 모듈.
14. The method of claim 13,
The concave portion has a tapered shape inclined from a region near the junction toward an outer side of the other surface.
제14항에 있어서,
상기 오목부의 표면을 경사면이라 하고, 상기 경사면과 상기 접합 영역이 이루는 면이 이루는 각도 중 예각의 것을 테이퍼 각도(θ)라 하면, 상기 테이퍼 각도는 45° 이하인, 반도체 모듈.
15. The method of claim 14,
If the surface of the concave portion is referred to as an inclined surface, and an acute angle among angles between the inclined surface and a surface formed by the junction region is referred to as a taper angle (θ), the taper angle is 45° or less.
제13항에 있어서,
상기 오목부는, 상기 다른 면의 외곽을 포함하고, 상기 다른 면의 외곽측으로부터 상기 접합 근방 영역을 향하는 계단 형상으로 되어 있는, 반도체 모듈.
14. The method of claim 13,
The concave portion includes an outer periphery of the other surface and has a stepped shape from an outer side of the other surface toward the region near the junction.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 배선 중 상기 재배선층을 구성하는 절연층(25)으로부터 노출된 부분은, 조화된 조화부(261)이며,
상기 제2 배선 중 상기 절연층으로 덮힌 부분 및 상기 절연층으로부터 노출되는 부분은 조화된 조화부(271)인, 반도체 모듈.
17. The method according to any one of claims 1 to 16,
A portion of the first wiring exposed from the insulating layer 25 constituting the redistribution layer is a roughened portion 261,
A portion covered by the insulating layer and a portion exposed from the insulating layer among the second wirings are a roughened portion (271).
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 리드 프레임의 양단부 중 상기 제2 배선에 상기 접합재를 개재하여 접속되는 측의 단부를 제1 단부(4a)라 하고, 상기 제1 단부와는 반대측의 단부를 제2 단부(4b)라 하면,
상기 리드 프레임 중 상기 제1 단부의 측의 일부가, 그 이외의 영역보다도 상기 접합재의 습윤성이 높은 영역이며,
상기 리드 프레임은, 상기 습윤성이 높은 영역을 통하여 상기 반도체 장치에 접속되어 있는, 반도체 모듈.
18. The method according to any one of claims 1 to 17,
Assuming that, among both ends of the lead frame, an end connected to the second wiring via the bonding material is referred to as a first end 4a, and an end opposite to the first end is referred to as a second end 4b,
A part of the lead frame on the side of the first end is a region in which the wettability of the bonding material is higher than that of other regions,
The lead frame is connected to the semiconductor device through the high wettability region.
제18항에 있어서,
상기 제2 배선 중 상기 재배선층을 구성하는 절연층(25)으로부터 노출되는 부분을 노출부라 하고,
상기 리드 프레임 중 상기 노출부와 마주 향하는 부분인 대향부보다도 상기 제2 단부측의 부분에는, 상기 반도체 장치와는 반대측으로 오목해진 홈부(44)가 형성되어 있고,
상기 홈부 및 상기 대향부로부터 상기 홈부까지의 영역은, 상기 리드 프레임의 다른 영역보다도 상기 습윤성이 높은 영역인, 반도체 모듈.
19. The method of claim 18,
A portion of the second wiring exposed from the insulating layer 25 constituting the redistribution layer is referred to as an exposed portion,
A groove portion 44 concave to the opposite side to the semiconductor device is formed in a portion of the lead frame on the second end side of the opposite portion, which is a portion facing the exposed portion,
and the region from the groove portion and the opposing portion to the groove portion is a region having a higher wettability than other regions of the lead frame.
제1항 내지 제12항, 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반도체 장치의 외표면 중 상기 제2 방열 부재와 마주 향하는 면을 표면(2a)이라 하고, 상기 표면의 외곽 근방, 또한 상기 제2 방열 부재의 상기 다른 면과 마주 향하는 일부의 영역을 외연 영역(2aa)이라 하면,
상기 반도체 장치는, 상기 외연 영역에, 상기 제2 방열 부재의 상기 다른 면과 상기 반도체 장치의 접촉을 억제하는 돌기부(2c)를 구비하는, 반도체 모듈.
20. The method according to any one of claims 1 to 12, 16 to 19,
A surface of the outer surface of the semiconductor device facing the second heat dissipating member is referred to as a surface 2a, and a portion near the outer surface of the surface and facing the other surface of the second heat dissipating member is referred to as an outer edge region ( 2aa),
The semiconductor module includes, in the outer edge region, a protrusion (2c) for suppressing contact between the other surface of the second heat dissipation member and the semiconductor device.
제20항에 있어서,
상기 돌기부는, 땜납을 포함한 구성으로 됨과 함께, 상기 제2 방열 부재의 상기 다른 면에 접합되는, 반도체 모듈.
21. The method of claim 20,
The said protrusion part becomes a structure containing solder, and is joined to the said other surface of the said 2nd heat dissipation member.
제1 방열 부재(1, 7)와 제2 방열 부재(3, 7)를 구비하는 양면 방열 구조의 반도체 모듈에 사용되고, 상기 제1 방열 부재와 상기 제2 방열 부재 사이에 배치되는 반도체 장치이며,
반도체 소자(20)와,
상기 반도체 소자의 주위를 둘러싸는 밀봉재(21)와,
상기 반도체 소자 및 상기 밀봉재 상에 형성되는 재배선층(24)을 구비하고,
상기 재배선층은, 절연층(25)과, 상기 절연층 내에 형성됨과 함께, 상기 반도체 소자에 일단부가 접속된, 제1 배선(26) 및 제2 배선(27)을 갖고 이루어지고,
상기 제1 배선은, 상면에서 보아, 상기 반도체 소자의 외곽 내측에 배치되고,
상기 제2 배선은, 상면에서 보아, 타단부가 상기 반도체 소자의 외곽보다도 외측의 영역에까지 연장 설치되어 있는, 반도체 장치.
A semiconductor device used for a semiconductor module having a double-sided heat dissipation structure having a first heat dissipation member (1, 7) and a second heat dissipation member (3, 7), and disposed between the first heat dissipation member and the second heat dissipation member,
a semiconductor device 20;
a sealing material 21 surrounding the semiconductor element;
a redistribution layer (24) formed on the semiconductor element and the sealing material;
The redistribution layer has an insulating layer 25 and a first wiring 26 and a second wiring 27 formed in the insulating layer and having one end connected to the semiconductor element,
The first wiring is disposed inside the outer periphery of the semiconductor device when viewed from the top,
and wherein the second wiring is provided so that the other end thereof extends to a region outside the outer periphery of the semiconductor element when viewed from the top.
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