WO2014103133A1 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014103133A1
WO2014103133A1 PCT/JP2013/006591 JP2013006591W WO2014103133A1 WO 2014103133 A1 WO2014103133 A1 WO 2014103133A1 JP 2013006591 W JP2013006591 W JP 2013006591W WO 2014103133 A1 WO2014103133 A1 WO 2014103133A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insulating substrate
sealing
circuit board
printed circuit
semiconductor device
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/006591
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
典弘 梨子田
Original Assignee
富士電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士電機株式会社 filed Critical 富士電機株式会社
Priority to CN201380047933.XA priority Critical patent/CN104620372B/zh
Priority to JP2014554083A priority patent/JP5930070B2/ja
Priority to EP13869756.0A priority patent/EP2940726B1/en
Publication of WO2014103133A1 publication Critical patent/WO2014103133A1/ja
Priority to US14/643,418 priority patent/US9852968B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3135—Double encapsulation or coating and encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49503—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
    • H01L23/49506—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad an insulative substrate being used as a diepad, e.g. ceramic, plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49833—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers the chip support structure consisting of a plurality of insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/162—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits the devices being mounted on two or more different substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device such as a power device and a switching IC for high frequency applications, and more particularly to a semiconductor device equipped with a power semiconductor element.
  • a semiconductor device In an inverter device, an uninterruptible power supply device, a machine tool, an industrial robot, and the like, a semiconductor device (power semiconductor module) is used independently of the main body device.
  • this power semiconductor module at least one semiconductor element (semiconductor chip) bonded on a metal foil formed on an insulating plate, a printed circuit board disposed to face the semiconductor element (semiconductor chip), and this print
  • a semiconductor device comprising a plurality of post electrodes for electrically connecting at least one of metal foils formed on the first and second main surfaces of the substrate and at least one of main electrodes of a semiconductor element (semiconductor chip).
  • Semiconductor modules have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • This semiconductor device is a type of semiconductor module in which the main electrodes of the semiconductor chip are electrically connected by a plurality of post electrodes as shown in FIG.
  • the semiconductor module 201 is integrated by sealing an insulating substrate 202 and an implant printed circuit board 203 (hereinafter simply referred to as a printed circuit board) facing the insulating substrate 202 with an underfill material, a resin material, or the like 204.
  • a printed circuit board an implant printed circuit board 203 facing the insulating substrate 202 with an underfill material, a resin material, or the like 204.
  • a plurality of semiconductor chips 205 are mounted on the insulating substrate 202.
  • the semiconductor module 201 is packaged by a resin case (not shown), and functions as a general-purpose IGBT module, for example.
  • the insulating substrate 202 includes an insulating plate 206, a metal foil 207 formed on the lower surface of the insulating plate 206 by a DCB (Direct Copper Bonding) method, and a plurality of metal foils 208 also formed on the upper surface of the insulating plate 206 by the DCB method. It has. On this metal foil 208, a semiconductor chip 205 is joined via a tin (Sn) -silver (Ag) lead-free solder layer 209.
  • the printed circuit board 203 has, for example, a resin layer 213 disposed in the center, and a metal foil 214 is formed on the upper and lower surfaces of the printed circuit board 203.
  • the metal foil 214 is covered with a protective layer 215 to form a multilayer structure. ing.
  • the printed board 203 is provided with a plurality of through-holes 210, and a thin cylindrical plating layer (not shown) for electrically connecting the upper and lower metal foils 214 is provided in the through-hole 210.
  • a cylindrical post electrode 211 is press-fitted (implanted) through cylindrical plating.
  • the semiconductor chip 205 is bonded to each post electrode 211 via the solder layer 212.
  • An underfill is filled between the printed circuit board 203 and the insulating plate 206, and the upper surface side of the printed circuit board 203 is sealed with a sealing material.
  • a substrate 302 is disposed on a metal plate 301, a semiconductor chip 303 is mounted on the substrate 302, and the semiconductor chip 303 and the external connection terminal 304 are connected.
  • Resin sealing in which an outer case 306 is attached to the outer peripheral portion of the metal plate 301, the semiconductor chip 303 is surrounded by a silicone gel 307, and the upper surface side of the silicone gel 307 is sealed with an epoxy resin 308.
  • a stationary power module device has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • an internal lead is electrically connected to an external terminal arranged on the element forming surface of the semiconductor pellet, and the semiconductor pellet and the internal lead are sealed with a resin sealing body, a semiconductor is used.
  • a two-layer resin-encapsulated semiconductor device in which a semiconductor chip is sealed with an epoxy / silicone elastomer resin composition layer and the periphery thereof is sealed with an epoxy resin composition has been proposed.
  • Patent Document 5 As another semiconductor device, an electrical component in which a semiconductor element is disposed on a circuit board with an adhesive, the upper surface of the semiconductor element is covered with a cured silicone, and the cured silicone is resin-sealed with a sealing resin.
  • thermosetting liquid silicone composition 100 parts by mass, particle Spherical inorganic filler having a diameter of 50 ⁇ m or less and an average particle size of 0.5 to 10 ⁇ m: a curable silicone composition containing 100 to 400 parts by mass, the hardness (type A) at 25 ° C. of the oxide being 40 or less, Young
  • a flip chip type light emitting semiconductor device to which a silicone underfill material for a flip chip type light emitting semiconductor device having a rate of 2.0 mpa or less and a linear expansion coefficient of 250 ppm or less is applied (see, for example, Patent Document 6). .
  • a plate-like LSI (electronic component) is mounted on a substrate via solder bumps, and an underfill resin (underfill material) filled between the LSI and the substrate is seen in a plan view.
  • Protrusions that protrude from the substrate are provided in areas filled with underfill resin that are larger than the LSI and are similar in shape to the LSI, close to the corners of the LSI, and the farthest away from the center of the LSI.
  • the underfill resin moves along the surface of the protrusions so as to be sucked up by the surface tension due to the surface tension, and the underfill resin collects in the protrusions and gathers at the corners of the LSI.
  • a mounting structure of a semiconductor device that covers the side surface of a low dielectric film disposed on the bottom surface of an LSI has been proposed (for example, Patent Document 7).
  • the sealing material may flow out of a predetermined sealing region when the sealing material around the semiconductor element is filled. As a result, as shown in FIG.
  • the semiconductor devices described in Patent Documents 3 to 6 do not have an insulating plate and a printed board, but the periphery of the semiconductor element is sealed with a first sealing material, and the first sealing is performed. The outside of the material is sealed with a second sealing material. For this reason, it is not necessary to consider peeling between the substrate disposed on the upper surface side of the semiconductor element and the second sealing material, and the above-described unsolved problem does not occur.
  • the semiconductor device described in Patent Document 7 only describes that an underfill resin is arranged in a similar shape using protrusions around the LSI. It is not considered to cover the entire structure with an epoxy resin.
  • the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the conventional example described above, and the first sealing member is disposed between the insulating substrate and the printed board, and the side surface of the insulating substrate, the first A semiconductor device capable of improving reliability by preventing peeling of the second sealing member when the second sealing member covering the side surface of the first sealing member, the side surface of the printed circuit board, and the upper surface is disposed. It is intended to provide.
  • a first aspect of a semiconductor device includes an insulating substrate on which a main circuit component including a semiconductor chip is mounted, and facing the insulating substrate and facing the insulating substrate.
  • a second sealing member that covers a side surface of the insulating substrate, a side surface of the first sealing member, a side surface and an upper surface of the printed circuit board.
  • the present invention it is possible to accurately regulate the sealing region regulating bar portion in the sealing region of the first sealing member that seals the semiconductor chip between the insulating substrate and the printed board. For this reason, the adhesion area with respect to the insulation board
  • the sealing region of the first sealing member can be adjusted by the arrangement position of the sealing region regulating bar portion, the first sealing member can be selectively filled in the high temperature region near the semiconductor chip.
  • the amount of expensive heat-resistant sealing material used can be reduced and the manufacturing cost can be suppressed.
  • FIG. 1 is an enlarged longitudinal sectional view showing a main part of a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. It is the longitudinal cross-sectional view and state which show the state before and behind filling of an underfill resin. It is sectional drawing similar to FIG. 1 when not forming a sealing area
  • FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a power semiconductor module as a semiconductor device.
  • the power semiconductor module 1 includes a first semiconductor chip 12A and a second semiconductor chip 12B that are each mounted on an insulating substrate 11 with a bonding member such as solder, and a common wiring circuit above the semiconductor chips 12A and 12B.
  • the printed circuit board 16 which comprises these.
  • Each of the semiconductor chips 12A and 12B includes a power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), a free wheeling diode (FWD), and the like. This is a power semiconductor element.
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • FWD free wheeling diode
  • These semiconductor chips 12A and 12B are various power devices as described above, but may be formed on a silicon substrate, SiC, or formed on another substrate.
  • the semiconductor chips 12A and 12B are shown to simplify the illustration.
  • One of the semiconductor chips 12A and 12B may be a power MOSFET (or IGBT), and the other may be an FWD. Or you may arrange
  • the insulating substrate 11 includes, for example, a rectangular substrate 13 in a top view mainly composed of ceramics such as alumina having good heat conductivity.
  • a conductive pattern 14 made of a copper plate having a thickness of, for example, 0.5 mm or more is attached to the surface of the substrate 13, and a heat dissipation heat transfer pattern 15 having the same thickness is attached to the back surface. .
  • the semiconductor pattern 12A and 12B are mounted on the conductor pattern 14 via a bonding member such as solder arranged at a predetermined interval, and the semiconductor chip 12A is composed of a pin-like conductor on the left end side.
  • the external connection terminal 17 is fixed by fitting or the like. Electrodes are formed on the front surfaces of the semiconductor chips 12A and 12B, and post electrodes 18 formed on the printed circuit board 16 are connected to the respective electrodes by a joining member such as solder. In the above example, between the conductor pattern 14 and the back electrodes (not shown) of the semiconductor chips 12A and 12B, as well as the front electrodes (not shown) and the post electrodes 18 of the semiconductor chips 12A and 12B.
  • the bonding material is not limited to the solder.
  • a metal paste in which metal fine particles such as silver are kneaded in an organic solvent binder may be used. Such a metal paste decomposes the organic solvent by heating and pressurization, and the fine metal particles are sintered to obtain a strong bond.
  • a predetermined conductor (wiring) pattern is formed on the front and back of the printed circuit board 16, and a large number of post electrodes 18 are fixedly supported through the printed circuit board 16. Further, an external connection terminal 19 is formed on the printed board 16 so as to protrude upward. Therefore, the insulating substrate 11 and the printed circuit board 16 include the thickness of the semiconductor chips 12A and 12B, the thickness of the bonding member between the semiconductor chips 12A and 12B and the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11, the post electrode 18 and the semiconductor chip 12A. , 12B are spaced apart from each other by a predetermined distance which is the sum of the thickness of the joining member and the protruding height of the post electrode 18.
  • a first sealing member that seals the semiconductor chips 12A and 12B between the insulating substrate 11 and the printed circuit board 16 at a predetermined distance away from the outer peripheral sides of the four corners of the semiconductor chips 12A and 12B.
  • Sealing area regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd for defining the sealing areas SAa and SAb of the underfill resin 21 are fixed.
  • the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd are made of a material having wettability with respect to the underfill resin 21. Examples of materials having wettability with the underfill resin 21 include copper, aluminum, nickel, and tin.
  • post electrode that electrically connects the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 and the conductor pattern formed on the printed circuit board 16 may be applied to the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd.
  • the sealing region regulating rod portion also serves as the post electrode, it is preferable to select copper as the material of the sealing region regulating rod portion. Even when copper is used for the sealing region regulating rod portion, the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 and the conductor pattern of the printed circuit board 16 may not be electrically connected.
  • region control rod part showed the example of a column shape, it is not restricted to this.
  • the underfill resin 21 for example, a silicone resin or a polyimide resin having a heat resistant temperature of 250 ° C. or higher and a relatively high price is applied.
  • a resin used as a chip coating material for discrete products can be used.
  • the sealing regions SAa and SAb of the underfill resin 21 are outside a predetermined distance from the outer peripheral edges of the semiconductor chips 12 ⁇ / b> A and 12 ⁇ / b> B. Is set to be narrower than the printed circuit board 16. And sealing region SAa and SAb are both connected by the center side edge part.
  • an injection port 16 a for injecting the underfill resin 21 is formed through the central position of the printed circuit board 16. Then, as shown in FIG. 2A, the conductive pattern 14 of the insulating substrate 11 and the printed board 16 are assembled (referred to as an assembly) and filled with an underfill resin 21 having a high heat resistance temperature from the injection port 16a. A predetermined amount of underfill resin 21 is injected into the sealing regions SAa and SAb using a syringe or the like. In this way, by injecting the underfill resin 21 from the injection port 16 a formed at the center of the printed circuit board 16, the underfill resin 21 is filled between the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 and the printed circuit board 16. .
  • the sealing area regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd at the four corners of the semiconductor chips 12A and 12B the sealing area regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd
  • the underfill resin 21 tries to gather around the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd by moving upward along the surface.
  • the underfill resin 21 is accurately filled in the sealing regions SAa and SAb so as to cover the upper surfaces of 12A and 12B.
  • the sealing regions SAa and SAb completely cover the side surfaces of the semiconductor chips 12A and 12B, as shown in FIG. 2B, and are narrower than the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11, and narrower than the printed circuit board 16. It is considered as a range. Therefore, as shown in an enlarged view in FIG. 1, the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad in which the underfill resin 21 is located inside the outer peripheral edge of the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 and inside the outer peripheral edge of the printed circuit board 16. And 22Ba to 22Bd.
  • a laterally U-shaped portion 23 surrounded by the upper surface of the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11, the side surface of the underfill resin 21 and the lower surface of the printed circuit board 16 is formed on the side surface side.
  • the adhesion area of the epoxy resin 24 described later can be increased by the U-shaped portion 23.
  • the upper and lower inner surfaces forming the U-shaped portion 23 are composed of the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 and the conductor pattern formed on the lower surface of the printed circuit board 16 which are made of copper and have high adhesive strength with the epoxy resin 24 described later. Will be.
  • the assembly after completion of filling with the underfill resin 21 is left in a predetermined temperature atmosphere for a predetermined time to cure the underfill resin 21.
  • a predetermined temperature atmosphere for a predetermined time to cure the underfill resin 21.
  • 150 degreeC is hold
  • the underfill resin 21 is hardened over about 60 minutes.
  • the underfill resin does not have to be completely cured, but it is desirable to cure the underfill resin to such an extent that it is not pushed out by the epoxy resin when the epoxy resin described later is injected.
  • An inexpensive epoxy resin 24 is injected.
  • the insulating substrate 11, the underfill resin 21, the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd, and the printed circuit board 16 are
  • the epoxy resin 24 is in a molten state and is injected from a cylinder (for example, about 150 ° C.) into a resin injection mold (both not shown).
  • the molten epoxy resin 24 is injected into a resin injection mold at a predetermined pressure (for example, about 10 MPa).
  • the epoxy resin 24 enters the U-shaped portion 23 surrounded by the conductor pattern 14, the underfill resin 21 and the printed circuit board 16 of the insulating substrate 11 as shown in an enlarged view in FIG.
  • the epoxy resin 24 is solidified. Therefore, the resin peeling between the epoxy resin 24 and the insulating substrate 11 and the printed board 16 can be suppressed in shape.
  • the epoxy resin 24 contacts the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 and the conductor pattern of the printed circuit board 16 on the upper and lower surfaces of the U-shaped portion 23, a relatively high adhesive strength can be obtained. For this reason, even when a temperature cycle test or the like is performed, the epoxy resin 24 does not peel off, and resin cracks and substrate damage can be reliably suppressed. For this reason, the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • the sealing region regulating rods 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd are not arranged, the sealing regions SAa and SAb of the underfill resin 21 are adjusted as shown in the enlarged view of FIG.
  • the outer peripheral edge of the printed circuit board 16 may be reached beyond the outer peripheral edge of the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11.
  • the epoxy resin 24 covering the outside cannot enter between the conductor pattern 14 and the printed circuit board 16 of the insulating substrate 11.
  • the sealing regions SAa and SAb of the underfill resin 21 as the first sealing member having heat resistance filled between the insulating substrate 11 and the printed circuit board 16 are used as the sealing region regulating rods.
  • the portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd By arranging the portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd, the adjustment can be made accurately. Therefore, a U-shaped portion 23 is formed between the insulating substrate 11 and the printed circuit board 16 while securely covering the semiconductor chips 12A and 12B, and an epoxy resin 24 as a second sealing member is placed in the U-shaped portion 23. Can be filled. Therefore, the adhesive strength can be improved by contacting the conductor pattern 14 constituting the insulating substrate 11 and the copper forming the conductor pattern of the printed board 16. As a result, it is possible to prevent the epoxy resin 24 from being peeled off, to prevent the occurrence of resin cracks and ceramic cracks on the insulating substrate 11, and improve the reliability of the semiconductor device.
  • the underfill resin can be injected evenly into the left and right sealing regions SAa and SAb, Sealing regions SAa and SAb can be formed by implantation.
  • the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd are arranged outside the four corners of the semiconductor chips 12A and 12B, but the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 4, the sealing region regulating rod portions 22Ae, 22Af, and 22Ag may be added between the sealing region regulating rod portions 22Aa and 22Ab, between 22Ac and 22Ad, and between 22Ad and 22Aa, respectively. .
  • the sealing region regulating rod portions 22Be, 22Bf, and 22Bg may be added between the sealing region regulating rod portions 22Ba to 22Bd.
  • the contact area between the sealing region regulating bar and the underfill resin 21 can be increased, the shape of the underfill resin 21 in the sealing regions SAa and SAb can be easily maintained and more reliably.
  • the sealing region can be restricted.
  • pouring the underfill resin 21 from the injection hole 16a formed in the center part of the printed circuit board 16 is demonstrated.
  • the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 5, an injection hole is formed immediately above the semiconductor chips 12A and 12b of the printed circuit board 16 and the underfill resin 21 is injected, or the underfill resin 21 is injected from the side surfaces of the semiconductor chips 12A and 12B.
  • the sealing regions SAa and SAb that cover the periphery of each of the semiconductor chips 12A and 12B may be formed by injection.
  • the filling amount of the underfill resin 21 between the semiconductor chips 12A and 12B can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced accordingly. Further, since the epoxy resin 24 is filled between the underfill resin 21 between the insulating substrate 11 and the printed circuit board 16, the adhesive strength of the epoxy resin 24 can be further improved.
  • the present invention is applied when each of the semiconductor chips 12A and 12B in the first embodiment is constituted by a plurality of chips. That is, in the second embodiment, the power semiconductor module 30 as a semiconductor device is configured as shown in FIGS.
  • the power semiconductor module 30 includes two sets of main circuit components 33A and 33B configured by mounting the first semiconductor chip 32A and the second semiconductor chip 32B on the insulating substrate 11 described above, and these main circuits. And a printed circuit board 36 constituting a common wiring circuit above the component parts 33A and 33B.
  • the first semiconductor chip 32A includes a power MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) (or Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT)).
  • the second semiconductor chip 32B is configured to incorporate a free wheeling diode (FWD). Then, as shown in FIG. 8, four first semiconductor chips 32A and two second semiconductor chips 32B are mounted on the insulating substrate 11, respectively.
  • the second semiconductor chips 32B are arranged at a predetermined interval on the longitudinal center line, and the first semiconductor chips 32A are arranged at a predetermined distance on both outer sides in the width direction of the second semiconductor chips 32B.
  • the first semiconductor chip 32A has a drain terminal td, a source terminal ts, and a gate terminal tg, and is arranged so that the gate terminal tg is on the end side opposite to the second semiconductor chip 32B.
  • These semiconductor chips 32A and 32B are various power devices as described above, but may be formed on a silicon substrate, SiC, or formed on another substrate.
  • the conductor pattern 14 formed on the substrate 13 of the insulating substrate 11 is connected to the left end portion with a wide portion 14a having a width substantially equal to the width of the substrate 13, and to the right side of the wide portion 14a.
  • the chip mounting pattern 14c has a planar shape formed in a T shape with a narrow portion 14b having a narrower width than the wide portion 14a.
  • the conductor pattern 14 has terminal connection patterns 14d and 14e that are independent at a predetermined interval outside the narrow portion 14b of the chip mounting pattern 14c. The side edges of these terminal connection patterns 14d and 14e coincide with the side edges of the wide portion 14a of the chip mounting pattern 14c.
  • the first semiconductor chip 32 ⁇ / b> A and the second semiconductor chip 32 ⁇ / b> B are mounted on the wide portion 14 a of the chip mounting pattern 14 c via a bonding member such as solder.
  • a fitting hole 14f for press-fitting a conductive terminal pin 39 serving as a main circuit external connection terminal is formed on the outer side in the width direction of one semiconductor chip 32A.
  • the terminal connection patterns 14d and 14e are formed with fitting holes 14g for press-fitting conductive terminal pins 40 serving as source terminals as external connection terminals.
  • the conductor pattern 14 has a chip mounting pattern 14j in which the planar shape is formed in a T shape with a wide portion 14h and a narrow portion 14i, and the chip mounting pattern 14j, in the right half, similarly to the chip mounting pattern 14c.
  • Two terminal connection patterns 14k, 14l and 14m, 14n, which are independently formed at a predetermined interval, are formed outside the narrow portion 14i.
  • the first semiconductor chip 32A and the second semiconductor chip 32B are mounted on the chip mounting pattern 14j via a bonding member such as solder, and the first semiconductor chip 32A.
  • a fitting hole 14o for press-fitting a conductive terminal pin 38 serving as a drain terminal as an external connection terminal is formed on the outer side in the width direction.
  • the terminal connection patterns 14k and 14m are formed with fitting holes 14p for press-fitting conductive terminal pins 41a and 41b serving as source auxiliary terminals as external connection terminals.
  • the terminal connection patterns 14l and 14n are formed with fitting holes 14q for press-fitting conductive terminal pins 42a and 42b serving as gate terminals as external connection terminals.
  • the material of the conductive terminal pins 38, 40 and 39 is a copper (Cu) or aluminum (Al) based material having excellent conductivity.
  • the conductive terminal pins 38, 40 and 39 are subjected to nickel (Ni) or tin-based surface treatment to improve the solder joint wettability, thereby improving the mounting efficiency. It is possible to increase.
  • the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 includes, for example, N-channel MOSFETs (hereinafter simply referred to as transistors) Q1a to Q1d to be the first semiconductor chip 32A constituting the upper arm and FWD (to be a second semiconductor chip 32B).
  • a reverse parallel connection circuit of D1a and D1b (hereinafter referred to as a diode), and an antiparallel circuit of transistors D2a to Q2d serving as the first semiconductor chip 32A constituting the lower arm and diodes D2a and D2b serving as the second semiconductor chip 32B Are connected in series.
  • the semiconductor chip (power device) arranged on one insulating substrate 11 only needs to constitute an antiparallel circuit of a transistor and a diode
  • the transistor and the diode may be one each, There may be a plurality of the same number.
  • Two pairs of anti-parallel circuits comprising a pair of transistors Q1a to Q1d, Q2a to Q2d and diodes D1a, D1b, D2a, and D2b are further provided with a printed circuit board 36 disposed on the upper surface and a cylindrical shape as a rod-like conductive connecting member Are connected in series via post electrodes 37.
  • the two semiconductor chips 32 ⁇ / b> A and 32 ⁇ / b> B can be arranged in the left-right direction instead of being arranged in the front-rear direction.
  • the drain electrodes of the transistors Q1a to Q1d are formed on the lower surface of the first semiconductor chip 32A, and the outside of the power semiconductor module 30 via the chip mounting pattern 14j (or 14c) of the conductor pattern 14. It is connected to a conductive terminal pin 38 (or a conductive terminal pin 39 to be a main circuit external connection terminal (source / drain terminal S1 / D2)) as a connection terminal constituting the input terminal (drain terminal D1).
  • the cathode electrode formed on the back surface of the second semiconductor chip 32B is also a conductive terminal pin 38 (or external output) as a connection terminal constituting the external input terminal (drain terminal D1) via the chip mounting pattern 14j (or 14c). It is connected to a conductive terminal pin 39 as a connection terminal constituting the terminal for use (source / drain terminal S1 / D2).
  • source electrodes and gate electrodes of the transistors Q1a to Q1d are formed on the front surface of the first semiconductor chip 32A, and are connected to the printed circuit board 36 via the post electrodes 37, respectively.
  • an anode electrode is formed on the front surface of the second semiconductor chip 32 ⁇ / b> B, and this anode electrode is connected to the printed board 36 via the post electrode 37.
  • Two of these conductive terminal pins 38 to 40 are formed at positions symmetrical with respect to the center line in the width direction of the power semiconductor module 30 as shown in FIG.
  • the power semiconductor module 30 further includes four conductive terminal pins 41a, 41b and 42a, 42b, two on each side, on the outer side in the longitudinal direction of the conductive terminal pins 38. These conductive terminal pins 38 to 40 and 41a, 41b, 42a, 42b are arranged in two substantially linear lines along both side edges of the power semiconductor module 30.
  • Conductive terminal pins 41a and 41b are connected to the printed circuit board 36 and are connected to a source for sensing current flowing between the drains and sources of the transistors Q1a to Q1d and Q2a to Q2d of the half bridge circuit to output a sense signal.
  • Terminals SS1 and SS2 are configured.
  • the remaining two conductive terminal pins 42a and 42b constitute gate terminals G1 and G2 for supplying gate control signals to the gate electrodes of the transistors Q1a to Q1d and Q2a to Q2d.
  • a rectangular sealing in a top view so as to surround a main circuit component 33A composed of four first semiconductor chips 32A and two second semiconductor chips 32B.
  • Area SAa is set.
  • a rectangular sealing region SAb is set in a top view so as to surround a main circuit component 33B composed of four first semiconductor chips 32A and two second semiconductor chips 32B.
  • Sealing area regulating rods 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd are fitted and supported by the wide parts 14a and 14h of the chip mounting patterns 14c and 14j at the corners of the four corners of the sealing areas SAa and SAb.
  • the upper ends of these sealing region regulating bar portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd are engaged with through holes 36x formed in the printed circuit board 36.
  • the printed circuit board 36 has a T-shaped conductor pattern 36a on the front side and a current path for the main circuit component 33B toward the wide right side that becomes the current path for the main circuit component 33A. Similarly, a wide conductor pattern 36b is formed.
  • gate wiring paths 36c and 36d connected to the gate electrodes of the first semiconductor chips 32A of the main circuit components 33A and 33B through the post electrodes 37 are formed.
  • the gate wiring path 36c includes a coronal pattern 36e and a connection pattern 36h.
  • the crown pattern 36e is formed so as to surround the narrow portion of the T-shaped conductor pattern 36a while maintaining a predetermined distance.
  • connection pattern 36h of the printed circuit board 36 is connected to the terminal connection pattern 36g formed around the insertion hole 36f through which the conductive terminal pin 42a drilled from the central portion to the left end portion of the coronal pattern 36e. It extends along the side edge.
  • the gate wiring path 36d has an insertion hole 36k through which a coronal pattern 36j formed so as to surround the left end portion of the conductor pattern 36b and a conductive terminal pin 42b drilled from the central portion to the left end portion of the coronal pattern 36j.
  • the connection pattern 36m is formed in a substantially L shape so as to connect to the terminal connection pattern 36l formed around the periphery of the terminal.
  • the printed circuit board 36 has simple insertion holes 36o and 36p through which the conductive terminal pins 38 and 39 are inserted without contact, and through holes 36q through which the conductive terminal pins 40 are inserted without contact.
  • the through hole 36q is not in contact with the conductive terminal pin 40, but when further inductance reduction is required, the through hole 36q and the conductive terminal pin 40 are electrically connected by soldering or the like.
  • the wiring length can be shortened.
  • the conductor pattern 36a and 36b on the front surface side overlaps with the conductor pattern 36a and 36b on the front surface so as to overlap the current path of the main circuit component 33A.
  • Character-shaped conductor patterns 36a and 36b are formed.
  • These source auxiliary terminal wiring paths 36r and 36s are formed so as to overlap the front-side gate wiring paths 36c and 36d as viewed from above, and through holes 36t and 36u are inserted through the conductive terminal pins 41a and 41b formed at the left end. Are connected to terminal connection patterns 36v and 36w formed in the periphery of the.
  • the end portions of the conductor pattern 36B on the front and back sides of the printed board 36 from the conductor pattern 36A are formed into a narrow portion 14b of the chip mounting pattern 14c of the insulating substrate 11 by a plurality of, for example, six post electrodes 37b as rod-like conductive connection members. They are electrically connected, and the post electrode 37b forms a current path between the main circuit components 33A and 33B.
  • the conductor patterns 36a on the front and back sides of the printed circuit board 36 are set to the same potential, and the conductor patterns 36b on the front and back sides are also set to the same potential.
  • the conductive terminal pins 38 to 40, 41a, 41b and 42a, 42b being press-fitted into the main circuit components 33A and 33B and held vertically, the main circuit components 33A and 33B and the printed circuit board 36 are connected.
  • the conductive terminal pins 38, 39, 40, 41a, 41b, 42a, and 42b are inserted into the insertion holes 36p and 36o, 36q, 36t, 36u, 36f, and 36k formed in the printed board 36, respectively.
  • a post electrode 37 which is a rod-like conductive connecting member formed on the printed circuit board 36 is brought into contact with the first semiconductor chip 32A and the second semiconductor chip 32B and the conductor pattern 14 via solder.
  • the post electrode 37 of the printed circuit board 36 is electrically and mechanically joined to the first semiconductor chip 32A and the second semiconductor chip 32B and the conductor pattern 14.
  • the insertion holes 36q, 36t, 36u, 36f, 36k and the conductive terminal pins 40, 41a, 41b, 42a, 42b are electrically joined via the post electrode 37a as a rod-shaped conductive connecting member.
  • the lower ends of the sealing region regulating rod portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd are electrically connected to the chip mounting patterns 14c and 14j in the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11, but on the printed circuit board 36 side, the conductors are connected. It is not connected to the pattern and is not used as a current path.
  • the first circuit component between the conductive pattern 14 and the printed circuit board 36 of the insulating substrate 11 for example, from the front end side between the conductive pattern 14 and the printed circuit board 36.
  • a predetermined amount of the underfill resin 51 is injected into the sealing regions SAa and SAb by using a syringe filled with the underfill resin 51 as the second sealing member.
  • the sealing region regulating rod portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd As a result of the injection of the underfill resin 51, when the injected underfill resin 51 reaches the sealing region regulating rod portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd, as in the first embodiment described above, the sealing region The underfill resin 51 tends to gather around the sealing region regulating rod portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd by moving upwardly along the surfaces of the regulating rod portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd.
  • the underfill resin 51 is accurately filled in the sealing regions SAa and SAb so as to cover the upper surfaces of 32A and 32B.
  • the sealing regions SAa and SAb completely cover the side surfaces of the semiconductor chips 32A and 32B as shown in FIGS. 8 to 10, and are narrower than the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11, and more than the printed circuit board 16. It is considered to be a narrow range.
  • the upper surface of the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11, the side surface of the underfill resin 21, and the lower surface of the printed circuit board 16 are surrounded on the three side surfaces including the longitudinal ends of the insulating substrate 11 and the printed circuit board 36.
  • the lateral U-shaped portion 53 is formed.
  • the adhesion area of the epoxy resin 54 described later can be increased by the U-shaped portion 53.
  • the upper and lower inner surfaces forming the U-shaped portion 53 are composed of the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 made of copper and the conductor pattern formed on the lower surface of the printed circuit board 36, which has high adhesive strength with the epoxy resin 54 described later. Will be.
  • the second sealing resin having a lower heat resistant temperature than the underfill resin 51 is used.
  • An inexpensive epoxy resin 54 is injected.
  • the epoxy resin 54 is used to mold the insulating substrate 11, the underfill resin 51, the sealing region regulating rod portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd, and the printed board 36.
  • the epoxy resin 54 enters the U-shaped portion 53 surrounded by the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11, the underfill resin 51, and the printed board 36 on the side surface side.
  • the epoxy resin 54 is filled so as to fill a space between the underfill resin 51 filled in the sealing regions SAa and SAb in the central portion in the longitudinal direction. Therefore, resin peeling between the epoxy resin 54 and the insulating substrate 11 and the printed circuit board 36 can be reliably suppressed in terms of shape.
  • the epoxy resin 54 contacts the conductor pattern 14 of the insulating substrate 11 and the conductor pattern of the printed circuit board 36 on the upper and lower surfaces of the U-shaped portion 53, a relatively high adhesive strength can be obtained. For this reason, even when a temperature cycle test or the like is performed, the epoxy resin 54 does not peel off on the outer peripheral side, and resin cracks and substrate damage can be reliably suppressed. Therefore, the reliability of the semiconductor device can be improved.
  • the outer shape of the power semiconductor module 30 is formed as a rectangular parallelepiped molded body 55 having a rectangular shape as viewed from above as shown in FIG. 6 as a whole.
  • insulating mold portions 56 ⁇ / b> A and 56 ⁇ / b> B are formed on the molded body 55 on both end sides in the longitudinal direction.
  • These insulating wall portions 56 ⁇ / b> A and 56 ⁇ / b> B are formed of a U-shaped protruding portion 56 c and a U-shaped portion 57.
  • the U-shaped projecting portion 56c is formed inward from the longitudinal end surface of the molded body 55 and has a relatively large-diameter semi-cylindrical projecting portion 56a projecting from the surface and tangent lines from both end surfaces of the semi-cylindrical projecting portion 56a.
  • FIG. 5 It is comprised by the side wall part 56b extended in the direction at the end surface of the molding body 55.
  • FIG. The U-shaped portion 57 has a configuration in which the end surface side is opened by being connected to the inner peripheral surface of the U-shaped projecting portion 56c and digging up to about half the thickness of the molded body 55.
  • an attachment hole 58 centering on the central axis of the semi-cylindrical protrusion 56a is formed through the bottom surface of the molded body 55.
  • the inner diameters of the semicylindrical protrusions 56a of the insulating wall portions 56A and 56B are set to be larger than the heads of fixing tools such as mounting bolts and mounting screws that are inserted through the mounting holes 58.
  • the semi-cylindrical protrusion 56a is set to a wall height that can sufficiently secure a creepage distance required between the adjacent conductive terminal pins 38, 42a, 42b and the head of the fixture.
  • the conductive terminal pins 38 to 40 are individually connected to the main terminal bar, and the conductive terminal pins 41a, 41b, 42a, 42b are connected to the wire wiring.
  • the U phase of the inverter circuit can be formed by connecting to the drive circuit via a printed wiring.
  • the U phase, V phase, and W phase of the inverter circuit can be formed by combining these three.
  • the underfill resin 51 as the first sealing member is covered with the sealing region regulating rod portions 50Aa to 50Ad and 50Ba to 50Bd so as to cover the plurality of semiconductor chips 32A and 32B. By using the surface tension of the underfill resin 51, it is possible to accurately fill the predetermined sealing regions SAa and SAb.
  • the epoxy resin 54 does not peel around the underfill resin 51. Filled. For this reason, the same effect as the first embodiment described above can be obtained.
  • the underfill resin 51 is filled only in the region covering the plurality of semiconductor chips 32A and 32B, the amount of the underfill resin 51 used can be minimized, and the manufacturing cost can be further reduced. .
  • the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad and 22Ba to 22Bd, 50Aa to 50Ad, and 50Ba to 50Bd are formed of copper.
  • the present invention is not limited thereto. As long as it has high wettability with respect to the underfill resins 21 and 51, it may be made of metal or synthetic resin.
  • the shape of the rod portion is not limited to a columnar shape, but may be a rod shape having an elliptical cross section, or a prism shape having a polygonal cross section such as a triangle or a quadrangle.
  • the sealing regions SAa and SAb are formed in a rectangular shape in a top view.
  • the present invention is not limited to this, and the arrangement and shape of the semiconductor chip are not limited thereto. It can be made into an arbitrary shape accordingly.
  • the number of the sealing region regulating rod portions 22Aa to 22Ad, 22Ba to 22Bd and 50Aa to 50Ad, 50Ba to 50Bd for regulating the sealing regions SAa and SAb is four.
  • the number of the underfill resins 21 and 51 may be set to a number that can be prevented from flowing out according to the surface tension of the underfill resins 21 and 51 and the lengths of the sides of the sealing regions SAa and SAb.
  • the insulating substrate 11 in the first and second embodiments is not limited to the above-described configuration, and a so-called AMB (Active Metal Brazing) substrate in which ceramic and copper are brazed and copper is patterned by etching, A DCB (Direct Copper Bonding) substrate in which a ceramic substrate and copper are directly bonded can be applied.
  • AMB Active Metal Brazing
  • a DCB Direct Copper Bonding
  • the ceramic substrate material alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), or the like can be used.
  • a resin substrate can be applied instead of the ceramic substrate. In short, any substrate can be used as long as it can ensure insulation.
  • the present invention is not limited to this, and post electrodes having an arbitrary shape such as a quadrangular column, a triangular column, a polygonal column, and an elliptic column can be applied.
  • the case where the power MOSFET is incorporated in the first semiconductor chips 12A and 32A has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the first semiconductor chips 12A and 32A are not limited thereto.
  • IGBTs may be built in, or other voltage controlled semiconductor elements may be built in.
  • the present invention is not limited thereto. If a diode with a built-in transistor can be used or a synchronous rectification method is adopted, the free wheeling diode may be omitted and the power semiconductor switching element such as a power MOSFET or IGBT may be used. it can. In addition, the present invention can obtain a desired circuit configuration only by the combination of terminal connections of the semiconductor modules. Therefore, the present invention is not limited to the above-described inverter device for power conversion, and uses a power semiconductor module. The present invention can be applied to other semiconductor devices such as power converters and switching ICs for high frequency applications.
  • SYMBOLS 1 Power semiconductor module, 11 ... Insulating substrate, 12A, 32A ... 1st semiconductor chip, 12B, 32B ... 2nd semiconductor chip, 14 ... Conductive pattern, 14a, 14h ... Wide part, 14b, 14i ... Narrow part 14c, 14j ... chip mounting pattern, 14d, 14e, 14k, 14l, 14m, 14n ... terminal connection pattern, 15 ... heat transfer pattern for heat dissipation, 16, 36 ... printed circuit board, 21, 51 ... underfill resin, 22Aa- 22Ad, 22Ba to 22Bd, 50Aa to 50Ad, 50Ba to 50Bd ... Sealing area regulating rod, SAa, SAb ... Sealing area, 23, 53 ... U-shaped part, 24, 54 ... Epoxy resin

Abstract

　プリント基板と半導体チップを実装した絶縁基板との間に、半導体チップを覆う第１の封止部材を配置し、全体を第２の封止部材で封止する場合に、第２の封止部材の剥離を防止して信頼性を向上することができる半導体装置を提供する。半導体チップを含む主回路部品が実装された絶縁基板(１１)と、該絶縁基板との対向面に前記半導体チップに接続する導電接続部材が配置されたプリント基板(１６)と、前記絶縁基板と前記プリント基板との対向面間で前記半導体チップを囲むように封止する第１の封止部材(２１)と、前記絶縁基板の底部を除いて全体を覆う第２の封止部材(２４)とを備え、前記第１の封止部材の封止領域の外周部に配置され、前記絶縁基板及び前記プリント基板間に接続された封止領域規制棒部(２２Ａａ)～（２２Ａｄ）及び(２２Ｂａ)～(２２Ｂｄ)を有し、前記第１の封止部材の耐熱温度が前記第２の封止部材の耐熱温度より高く設定されている。

Description

半導体装置
　本発明は、パワーデバイス、高周波用途のスイッチングＩＣなどの半導体装置に関し、特にパワー半導体素子を搭載した半導体装置に関する。
　インバータ装置、無停電電源装置、工作機械、産業用ロボット等では、その本体装置とは独立して半導体装置（パワー半導体モジュール）が使用されている。
　このパワー半導体モジュールとして、絶縁板上に形成された金属箔上に接合された少なくとも一つの半導体素子（半導体チップ）と、半導体素子（半導体チップ）に対向して配置されたプリント基板と、このプリント基板の第１及び第２の主面に形成された金属箔の少なくとも一つと半導体素子（半導体チップ）の主電極の少なくとも一つとを電気的に接続する複数のポスト電極とを備えた半導体装置（半導体モジュール）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　この半導体装置は、図１２に示すように、半導体チップの主電極が複数のポスト電極により電気的に接続されるタイプの半導体モジュールである。半導体モジュール２０１は、絶縁基板２０２と、絶縁基板２０２に対向させたインプラントプリント基板２０３（以下、単にプリント基板と称す）とがアンダーフィル材，樹脂材，等２０４により封止されて一体的になった構造を有する。絶縁基板２０２上に、複数の半導体チップ２０５が実装されている。
　さらに、この半導体モジュール２０１は、樹脂ケースによりパッケージングされ（図示せず）、例えば、汎用ＩＧＢＴモジュールとして機能する。絶縁基板２０２は、絶縁板２０６と、絶縁板２０６の下面にＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）法で形成された金属箔２０７と、絶縁板２０６の上面に同じくＤＣＢ法で形成された複数の金属箔２０８を備えている。この金属箔２０８の上には、錫（Ｓｎ）－銀（Ａｇ）系の鉛フリーのはんだ層２０９を介して半導体チップ２０５が接合されている。
　また、プリント基板２０３は例えば、樹脂層２１３を中心部に配置し、その上面と下面に金属箔２１４がパターン化されて形成され、これら金属箔２１４が保護層２１５で覆われて多層構造とされている。このプリント基板２０３には、複数のスルーホール２１０が設けられており、このスルーホール２１０内に上面及び下面の金属箔２１４間を電気的に接続する薄厚の筒状めっき層（図示しない）が設けられ、円筒状のポスト電極２１１が筒状めっきを介して圧入（インプラント）されている。
　さらに、半導体チップ２０５は、はんだ層２１２を介して各々のポスト電極２１１に接合されている。
　そして、プリント基板２０３と絶縁板２０６との間にアンダーフィルが充填され、プリント基板２０３の上面側に封止材によって封止される。
　また、他の半導体装置としては、図１３に示すように、金属板３０１上に基板３０２を配置し、この基板３０２上に半導体チップ３０３を搭載し、この半導体チップ３０３と外部接続端子３０４とをボンディングワイヤ３０５で電気的に接続し、金属板３０１の外周部に外囲ケース３０６を取付け、半導体チップ３０３をシリコーンゲル３０７で囲み、このシリコーンゲル３０７上面側をエポキシ樹脂３０８で封止した樹脂封止型パワーモジュール装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
　さらに、他の半導体装置としては、半導体ペレットの素子形成面に配置される外部端子に内部リードが電気的に接続され、この半導体ペレット及び内部リードを樹脂封止体で封止する場合に、半導体ペレットと樹脂封止体との間に樹脂封止体に比べて水分透過率が小さくかつヤング率が小さい内部封止体を設けた樹脂封止型半導体装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
　また、他の半導体装置としては、半導体チップをエポキシ・シリコーンエラストマー樹脂組成物層で封止し、さらにその周囲をエポキシ樹脂組成物で封止した２層樹脂封止型半導体装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
　また、他の半導体装置としては、回路基板上に接着剤で半導体素子を配置し、この半導体素子の上面をシリコーン硬化物で覆い、このシリコーン硬化物を封止用樹脂により樹脂封止した電気部品が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
　さらに、他の樹脂封止型半導体装置としては、耐熱性および耐光性に優れる上、エポキシ樹脂に比べ線膨張率の高いシリコーンアンダーフィル材として、熱硬化型液状シリコーン組成物：１００質量部、粒径５０μｍ以下、平均粒径０．５～１０μｍの球状無機質充填材：１００～４００質量部を含有する硬化性シリコーン組成物からなり、酸化物の２５℃における硬度（タイプＡ）が４０以下、ヤング率が２．０ｍｐａ以下、そして線膨張係数が２５０ｐｐｍ以下であるフリップチップ型発光半導体装置用シリコーンアンダーフィル材が適用されたフリップチップ型発光半導体装置が提案されている（例えば、特許文献６参照）。
　また、他の半導体装置として、板状のＬＳＩ（電子部品）がはんだバンプを介して基板に実装され、ＬＳＩと基板との間に充填されるアンダーフィル樹脂（アンダーフィル材）が平面視にてＬＳＩよりも大きくＬＳＩと相似の形状に配設され、ＬＳＩのコーナー部に近接し、ＬＳＩの中心から最も離れた位置に相当するアンダーフィル樹脂の充填領域に、基板から突出する突起部が設けられ、この突起部に、アンダーフィル樹脂が表面張力により、突起部の表面を伝って上部に吸い上がるように動き、アンダーフィル樹脂が突起部に集まることによりＬＳＩのコーナー部に集まり、ＬＳＩの側面及びＬＳＩの底面に配置された低誘電体膜の側面を覆うようにした半導体装置の実装構造が提案されている（例えば、特許文献７）。
特開２００９－６４８５２号公報 特開平８－６４７５９号公報 特開平５－１７５３７５号公報 特開平９－３２１１８２号公報 特開平１０－７９４５４号公報 特開２０１１－１４１２号公報 特開２０１１－４９５０２号公報
　ところで、ＳｉＣ（炭化けい素）やＧａＮ（窒化ガリウム）等のワイドバンドギャップ（Ｗｉｄｅ　ｂａｎｄｇａｐ）デバイスを搭載したパワーモジュールは、その特長を最大限生かすために従来のパワーモジュールより高温動作が必要とされる。２５０℃以上の動作温度範囲になると、従来封止材として使用されていたエポキシ樹脂は熱分解することにより信頼性に問題がある。
　そこで、さらに耐熱性が高い封止材料（シリコーン系、ポリイミド系等）を半導体素子近傍に充填する構造とすることで、高温の信頼性確保を狙っている。ただし、封止材料の機械的性質・コストからモジュール外形の形成には適さないため、特許文献１～６に記載されているように、エポキシ樹脂で外周を封止する二重構造とすることが行われている。
　このように、二重封止構造を採用する場合に、特許文献２に記載されているように外囲ケース３０６を有する場合には、アンダーフィル材やエポキシ樹脂の流出を規制することができる。一方、外囲ケースを有さない場合には、半導体素子の周囲の封止材料を充填するときに、封止材料が所定の封止領域以外に流出する場合が生じる。その結果、図１２に示すように、絶縁基板２０２とプリント基板２０３とを有し、さらにこのパッケージの外周をエポキシ樹脂で覆った場合に、外周のエポキシ樹脂と、絶縁基板２０２及びプリント基板２０３との接着面積が減少することで、温度サイクル試験等を行った場合にエポキシ樹脂が各基板及びその半導体周囲の封止材料から剥離し易く、樹脂クラック及び基板ダメージが発生するという未解決の課題がある。
　なお、特許文献３～６に記載されている半導体装置は、絶縁板とプリント基板とを有するものではなく、半導体素子の周囲を第１の封止材で封止し、この第１の封止材の外側を第２の封止材で封止するようにしている。このため、半導体素子の上面側に配置する基板と第２の封止材との剥離を考慮する必要がなく、上述した未解決の課題を生じない。また、特許文献７に記載されている半導体装置でも、ＬＳＩの周囲に突起部を使用して相似形状にアンダーフィル樹脂を配することが記載されているだけであり、絶縁基板とプリント基板とを配置した構造全体をエポキシ樹脂で覆うことは考慮されていない。
　そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、絶縁基板とプリント基板との間に、第１の封止部材を配置し、絶縁基板の側面、第１の封止部材の側面、プリント基板の側面及び上面覆う第２の封止部材を配置する場合に、第２の封止部材の剥離を防止して信頼性を向上することができる半導体装置を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の第１の態様は、半導体チップを含む主回路構成部品が実装された絶縁基板と、該絶縁基板と対向し、当該絶縁基板との対向面に前記半導体チップに接続する導電接続部材が配置されたプリント基板と、前記絶縁基板と前記プリント基板との対向面間で前記半導体チップを囲むように封止する第１の封止部材と、前記絶縁基板の側面、前記第１の封止部材の側面、前記プリント基板の側面及び上面を覆う第２の封止部材とを備えている。そして、前記第１の封止部材の封止領域の外周部に配置され、前記絶縁基板及び前記プリント基板間に接続された封止領域規制棒部を有し、前記第１の封止部材の耐熱温度が前記第２の封止部材の耐熱温度より高くなっている。
　本発明によれば、絶縁基板及びプリント基板間で半導体チップを封止する第１の封止部材の封止領域に封止領域規制棒部を配置することにより、正確に規制することができる。このため、絶縁基板及びプリント基板を封止する第２の封止部材の絶縁基板及びプリント基板に対する接着面積を確保して、第２の封止部材と絶縁基板及びプリント基板との間の接着強度を確保することができる。したがって、温度サイクル試験等の信頼性試験における樹脂剥離を抑制し、封止した絶縁基板及びプリント基板を長期間保護することができ、半導体装置の信頼性を向上することができる。
　また、第１の封止部材の封止領域を封止領域規制棒部の配置位置によって調整できるため、半導体チップ近傍の高温部領域に第１の封止部材を選択的に充填することができ、高価な耐熱封止材の使用量を低減して製造コストを抑制することができる。
本発明に係る半導体装置の第1の実施形態の要部を拡大して示す縦断面図である。 アンダーフィル樹脂の充填前後の状態を示す縦断面図及び横断面図である。 封止領域規制棒部を形成しない場合の図１と同様の断面図である。 本発明の変形例を示す図２と同様の横断面図である。 本発明の他の変形例を示す図２と同様の横断面図である。 本発明に係る半導体装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 第２の実施形態の縦断面図である。 絶縁基板の平面図である。 プリント基板の平面図である。 プリント基板の底面図である。 絶縁基板上にプリント基板を組み付けた状態を示す斜視図である。 従来例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ線上の断面図である。 他の従来例を示す断面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明に係る半導体装置を示す断面図である。
　図中、１は半導体装置としてのパワー半導体モジュールである。このパワー半導体モジュール１は、絶縁基板１１上にそれぞれはんだ等の接合部材で実装される第１の半導体チップ１２Ａ及び第２の半導体チップ１２Ｂと、これら半導体チップ１２Ａ、１２Ｂの上方で共通の配線回路を構成するプリント基板１６とを備えている。
　半導体チップ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれは、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor，ＩＧＢＴ）、フリー・ホイーリング・ダイオード（Free Wheeling Diode，ＦＷＤ）などのパワー半導体素子である。
　これらの半導体チップ１２Ａ，１２Ｂは、上記のような各種パワーデバイスであるが、シリコン基板に形成したものでもよいし、ＳｉＣ、他の基板に形成したものでもよい。
　図１では、図示を簡略化するために半導体チップ１２Ａ，１２Ｂのみを示している。半導体チップ１２Ａ，１２Ｂの一方をパワーＭＯＳＦＥＴ（もしくはＩＧＢＴ）、他方をＦＷＤとしてもよい。あるいは、図示していない半導体チップをさらに配置して、パワーＭＯＳＦＥＴ（もしくはＩＧＢＴ）とＦＷＤとの逆並列接続回路を２組配置してもよい。
　絶縁基板１１は、伝熱性の良いアルミナ等のセラミックスを主成分とする例えば上面視で長方形状の基板１３を有する。この基板１３の表面には厚みが例えば０．５ｍｍ以上の銅板で構成される導体パターン１４が貼り付けられており、裏面には同様の厚みを有する放熱用伝熱パターン１５が貼り付けられている。
　そして、導体パターン１４には、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂが所定間隔を保って配置されたはんだ等の接合部材を介して実装されているとともに、半導体チップ１２Ａの左端部側にピン状導電体で構成される外部接続端子１７が嵌合等によって固定されている。
　また、半導体チップ１２Ａ，１２Ｂのおもて面には、電極が形成され、各電極にプリント基板１６に形成されたポスト電極１８がはんだ等の接合部材によって接続されている。
　なお、上記の例では、導体パターン１４と半導体チップ１２Ａ，１２Ｂの裏面電極（図示せず）との間、ならびに、半導体チップ１２Ａ，１２Ｂのおもて面電極（図示せず）とポスト電極１８との間の接合材としてはんだを例に説明したが、接合材ははんだに限るものではない。例えば、銀などの金属微粒子を有機溶剤のバインダーに混練した金属ペーストを用いてもよい。このような金属ペーストは、加熱・加圧により有機溶剤を分解し、金属微粒子が焼結して強固な接合を得るものである。
　プリント基板１６には、表裏に所定の導体（配線）パターンが形成されているとともに、多数のポスト電極１８がプリント基板１６を貫通して固定支持されている。さらに、プリント基板１６には外部接続端子１９が上方に突出形成されている。
　したがって、絶縁基板１１とプリント基板１６とは、半導体チップ１２Ａ，１２Ｂの厚みと、半導体チップ１２Ａ，１２Ｂと絶縁基板１１の導体パターン１４との間の接合部材の厚みとポスト電極１８と半導体チップ１２Ａ，１２Ｂとの間の接合部材の厚みとポスト電極１８の突出高さとの和でなる所定間隔だけ離間している。
　また、絶縁基板１１とプリント基板１６との間には、半導体チップ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの４隅の外周側に所定距離離れた位置に半導体チップ１２Ａ，１２Ｂを封止する第１の封止部材としてのアンダーフィル樹脂２１の封止領域ＳＡａ及びＳＡｂを規定する封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄが固定されている。
　封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄは、アンダーフィル樹脂２１に対して濡れ性を有する材料で構成される。アンダーフィル樹脂２１に対して濡れ性を有している材料としては、例えば銅やアルミニウム、ニッケル、錫などがある。
　ここで、封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄは、絶縁基板１１の導体パターン１４とプリント基板１６に形成された導体パターンとを電気的に接続するポスト電極を適用してもよい。このように封止領域規制棒部をポスト電極と兼ねる場合には、封止領域規制棒部の材料としては銅を選択するのが好適である。封止領域規制棒部に銅を用いた場合であっても、絶縁基板１１の導体パターン１４とプリント基板１６の導体パターンとを電気的に接続しないものであってもよい。封止領域規制棒部の形状は、円柱状の例を示したがこれに限るものではない。
　また、アンダーフィル樹脂２１としては、耐熱温度が２５０℃以上と高く比較的高価な例えばシリコーン系樹脂又はポリイミド系樹脂が適用されている。たとえば、ディスクリート製品のチップコート材として用いられている樹脂を用いることができる。
　さらに、アンダーフィル樹脂２１の封止領域ＳＡａ及びＳＡｂは、図２に示すように、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂの外周縁に対して所定間隔だけ外側となって、絶縁基板１１上の導体パターン１４よりも狭くなり、且つプリント基板１６よりも狭くなるように設定されている。そして、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂは中央側端部で両者が連結されている。
　また、プリント基板１６の中央位置には、アンダーフィル樹脂２１を注入する注入口１６ａが貫通形成されている。
　そして、絶縁基板１１の導体パターン１４とプリント基板１６とを図２（ａ）に示すように、組み付けた状態（組み立て体という）で、注入口１６ａから耐熱温度の高いアンダーフィル樹脂２１を充填したシリンジ等を使用して封止領域ＳＡａ及びＳＡｂに所定量のアンダーフィル樹脂２１を注入する。
　このように、プリント基板１６の中央部に形成された注入口１６ａからアンダーフィル樹脂２１を注入することにより、アンダーフィル樹脂２１が絶縁基板１１の導体パターン１４及びプリント基板１６間に充填されて行く。
　そして、充填されたアンダーフィル樹脂２１が半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂの４隅の封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄに達すると、封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄの表面を伝って上部に吸い上がるように動き、封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄの周囲にアンダーフィル樹脂２１が集まろうとする。
　このとき、アンダーフィル樹脂２１の表面張力により、多くのアンダーフィル樹脂２１か封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄ側に引っ張られて半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂの周囲を覆うとともに、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂの上面を覆ってアンダーフィル樹脂２１が封止領域ＳＡａ及びＳＡｂ内に正確に充填される。
　ここで、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂは、図２（ｂ）に示すように半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂの側面を完全に覆い絶縁基板１１の導体パターン１４より狭い範囲とされ、プリント基板１６よりも狭い範囲とされている。このため、図１で拡大図示するように、アンダーフィル樹脂２１が絶縁基板１１の導体パターン１４の外周縁より内側で且つプリント基板１６の外周縁より内側となる封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄに囲まれる範囲内に正確に充填される。
　このため、側面側に絶縁基板１１の導体パターン１４の上面と、アンダーフィル樹脂２１の側面とプリント基板１６の下面とで囲まれる横向きのＵ字部２３が形成されることになる。このとき、Ｕ字部２３によって後述するエポキシ樹脂２４の接着面積を増加させることができる。しかも、Ｕ字部２３を形成する上下内面が後述するエポキシ樹脂２４との接着強度が高くなる銅で形成される絶縁基板１１の導体パターン１４及びプリント基板１６の下面に形成された導体パターンで構成されることになる。
　アンダーフィル樹脂２１の充填が完了した組み立て体を、所定の温度雰囲気で、所定の時間放置して、アンダーフィル樹脂２１を硬化させる。例えば、恒温槽などで１５０℃を保持し、６０分程度の時間をかけてアンダーフィル樹脂２１を硬化させる。なお、アンダーフィル樹脂は完全に硬化しなくてもよいが、後述するエポキシ樹脂の注入の際にエポキシ樹脂に押し出されて流出しない程度には硬化させておくことが望ましい。
　この状態で、絶縁基板１１の放熱用伝熱パターン１５の底面を除いて樹脂注入金型（図示せず）で覆った状態で、アンダーフィル樹脂２１より耐熱温度が低い第２の封止樹脂としての安価なエポキシ樹脂２４を注入する。これにより、エポキシ樹脂２４によって、絶縁基板１１、アンダーフィル樹脂２１、封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄ及びプリント基板１６を封止する。
　ここで、エポキシ樹脂２４は、溶融した状態で、シリンダーから加熱された（例えば、１５０℃程度）樹脂注入型（ともに図示せず）へ注入される。エポキシ樹脂２４を前記の組み立て体に隙間なく充填するために、溶融したエポキシ樹脂２４は所定の圧力（例えば、１０ＭＰａ程度）で樹脂注入型に注入される。
　このとき、エポキシ樹脂２４が、図１で拡大図示するように、絶縁基板１１の導体パターン１４、アンダーフィル樹脂２１及びプリント基板１６で囲まれるＵ字部２３内に入り込むことになり、この状態でエポキシ樹脂２４が固化される。したがって、エポキシ樹脂２４と絶縁基板１１及びプリント基板１６との樹脂剥離を形状的に抑制することができる。
　この場合、前述したように、Ｕ字部２３の上下面に絶縁基板１１の導体パターン１４及びプリント基板１６の導体パターンにエポキシ樹脂２４が接触するので、比較的高い接着強度が得られる。このため、温度サイクル試験等を行った場合でも、エポキシ樹脂２４の剥離が生じることがないとともに、樹脂クラックや基板ダメージを確実に抑制することができる。このため、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
　因みに、封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄを配置しない場合には、図３に要部を拡大して示すように、アンダーフィル樹脂２１の封止領域ＳＡａ及びＳＡｂを調整することができず、図３で拡大図示するように、絶縁基板１１の導体パターン１４の外周縁を越えてプリント基板１６の外周縁まで達することがある。
　このようにアンダーフィル樹脂２１によって絶縁基板１１及びプリント基板１６間が全て埋めつくされてしまうと、外側を覆うエポキシ樹脂２４が絶縁基板１１の導体パターン１４及びプリント基板１６間に入り込むことができない。
　このため、アンダーフィル樹脂２１とエポキシ樹脂２４との接着強度が求められることになるが、銅と比較して接着強度の低下は否めなく、剥離が生じ易くなる。これに伴って、プリント基板１６の角部との接触位置に樹脂クラック３０が発生したり、絶縁基板１１を構成するセラミックス基板１３にセラミックスクラックが発生したりすることがあり、半導体装置の信頼性が低下する。
　本実施形態では、上述したように、絶縁基板１１及びプリント基板１６間に充填する耐熱性を有する第１の封止部材としてのアンダーフィル樹脂２１の封止領域ＳＡａ及びＳＡｂを封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄを配置することにより、正確に調整することができる。このため、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂを確実に覆いながら絶縁基板１１及びプリント基板１６間にＵ字部２３を形成して、このＵ字部２３内に第２の封止部材としてのエポキシ樹脂２４を充填することができる。
　したがって、絶縁基板１１を構成する導体パターン１４及びプリント基板１６の導体パターンを形成する銅と接触させて接着強度を向上させることができる。この結果、エポキシ樹脂２４の剥離を防止して、樹脂クラックや絶縁基板１１のセラミックスクラックの発生を防止することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
　また、上記第１の実施形態では、プリント基板１６の中央部に注入口１６ａを形成したので、左右の封止領域ＳＡａ及びＳＡｂに均等にアンダーフィル樹脂を注入することができるとともに、一回の注入で、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂを形成することができる。
　なお、上記実施形態においては、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂの四隅の外側に封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄを配置した場合について説明したが、これに限定されるものではない。
　すなわち、図４に示すように、封止領域規制棒部２２Ａａ及び２２Ａｂ間、２２Ａｃ及び２２Ａｄ間、２２Ａｄ及び２２Ａａ間にそれぞれ封止領域規制棒部２２Ａｅ，２２Ａｆ及び２２Ａｇを追加するようにしてもよい。同様に、封止領域規制棒部２２Ｂａ～２２Ｂｄ間にも封止領域規制棒部２２Ｂｅ，２２Ｂｆ及び２２Ｂｇを追加するようにしてもよい。この場合には、封止領域規制棒部とアンダーフィル樹脂２１との接触面積を増加させることができるため、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂ内でのアンダーフィル樹脂２１の形状保持が容易となり、より確実に封止領域を規制することができる。
　また、上記実施形態においては、プリント基板１６の中央部に形成した注入口１６ａからアンダーフィル樹脂２１を注入することにより、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂ間の全てにアンダーフィル樹脂２１を充填する場合について説明したが、これに限定されるものではない。
　すなわち、図５に示すように、プリント基板１６の半導体チップ１２Ａ及び１２ｂの直上に注入口を形成してアンダーフィル樹脂２１を注入するか又は半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂの側面側からアンダーフィル樹脂２１を注入して、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂ毎にこれらの周囲を覆う封止領域ＳＡａ及びＳＡｂを形成するようにしてもよい。この場合には、半導体チップ１２Ａ及び１２Ｂ間のアンダーフィル樹脂２１の充填量を減少させることができ、この分製造コストを低減することができる。また、絶縁基板１１及びプリント基板１６間でアンダーフィル樹脂２１間にエポキシ樹脂２４が充填されるので、エポキシ樹脂２４の接着強度をより向上させることができる。
　次に、本発明の第２の実施形態について図６～図１１を伴って説明する。
　この第２の実施形態では、第１の実施形態における半導体チップ１２Ａ，１２Ｂのそれぞれが複数のチップで構成されている場合に本発明を適用したものである。
　すなわち、第２の実施形態では、半導体装置としてのパワー半導体モジュール３０が、図６～図１１に示すように構成されている。
　このパワー半導体モジュール３０は、前述した絶縁基板１１上にそれぞれ第１の半導体チップ３２Ａ及び第２の半導体チップ３２Ｂを実装して構成される２組の主回路構成部品３３Ａ、３３Ｂと、これら主回路構成部品３３Ａ、３３Ｂの上方で共通の配線回路を構成するプリント基板３６とを備えている。
　第１の半導体チップ３２Ａは、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）（または絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor，ＩＧＢＴ））を内蔵して構成されている。第２の半導体チップ３２Ｂは、フリー・ホイーリング・ダイオード（Free Wheeling Diode，ＦＷＤ）を内蔵して構成されている。
　そして、絶縁基板１１上に、図８に示すように、それぞれ４個の第１の半導体チップ３２Ａと２個の第２の半導体チップ３２Ｂが搭載されている。長手方向の中心線上に第２の半導体チップ３２Ｂを所定間隔保って配置され、これら第２の半導体チップ３２Ｂの幅方向両外側に第１の半導体チップ３２Ａが所定距離保って配置されている。
　ここで、第１の半導体チップ３２Ａは、ドレイン端子ｔｄ、ソース端子ｔｓ及びゲート端子ｔｇを有し、ゲート端子ｔｇが第２の半導体チップ３２Ｂとは反対側の端部側となるように配置されている。
　これらの半導体チップ３２Ａ，３２Ｂは、上記のような各種パワーデバイスであるが、シリコン基板に形成したものでもよいし、ＳｉＣ、他の基板に形成したものでもよい。
　絶縁基板１１の基板１３上に形成された導体パターン１４は、図８に示すように、左端部に、基板１３の幅と略等しい幅を有する幅広部１４ａと、この幅広部１４ａの右側に連接する幅広部１４ａより狭い幅の幅狭部１４ｂとからなる平面形状がＴ字形状に形成されたチップ搭載パターン１４ｃを有する。
　また、導体パターン１４は、チップ搭載パターン１４ｃの幅狭部１４ｂの外側に所定間隔を保って独立した端子接続パターン１４ｄ及び１４ｅを有する。これら端子接続パターン１４ｄ及び１４ｅの側縁はチップ搭載パターン１４ｃの幅広部１４ａの側縁と一致されている。
　ここで、チップ搭載パターン１４ｃの幅広部１４ａには、図４に示すように、はんだ等の接合部材を介して第１の半導体チップ３２Ａ及び第２の半導体チップ３２Ｂが実装されていると共に、第１の半導体チップ３２Ａの幅方向外側に主回路用外部接続端子となる導電端子ピン３９を圧入する嵌合孔１４ｆが形成されている。一方、端子接続パターン１４ｄ及び１４ｅには外部接続端子としてのソース端子となる導電端子ピン４０を圧入する嵌合孔１４ｇが形成されている。
　また、導体パターン１４は、右半部に、チップ搭載パターン１４ｃと同様に、幅広部１４ｈ及び幅狭部１４ｉで平面形状がＴ字形状に形成されたチップ搭載パターン１４ｊと、このチップ搭載パターン１４ｊの幅狭部１４ｉの外側に所定間隔を保って独立して形成されたそれぞれ２つの端子接続パターン１４ｋ，１４ｌ及び１４ｍ，１４ｎとが形成されている。
　そして、チップ搭載パターン１４ｊには、図８に示すように、第１の半導体チップ３２Ａ及び第２の半導体チップ３２Ｂがはんだ等の接合部材を介して実装されていると共に、第１の半導体チップ３２Ａの幅方向外側に外部接続端子としてのドレイン端子となる導電端子ピン３８を圧入する嵌合孔１４ｏが形成されている。
　端子接続パターン１４ｋ及び１４ｍには外部接続端子としてのソース補助端子となる導電端子ピン４１ａ，４１ｂを圧入する嵌合孔１４ｐが形成されている。端子接続パターン１４ｌ及び１４ｎには外部接続端子としてのゲート端子となる導電端子ピン４２ａ，４２ｂを圧入する嵌合孔１４ｑが形成されている。
　ここで、導電端子ピン３８、４０及び３９の材質は、導電性に優れた銅（Cu）、あるいはアルミニウム（Al）系のものであることが望ましい。しかし、はんだ接合の容易さを考慮するとき、導電端子ピン３８、４０及び３９にはニッケル（Ni）あるいは錫系の表面処理を施して、はんだ接合の濡れ性を改善することによって、実装効率を高めることが可能である。
　絶縁基板１１の導体パターン１４には、例えば上アームを構成する第１の半導体チップ３２Ａとなる例えばＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ（以下、単にトランジスタという）Ｑ１ａ～Ｑ１ｄと第２の半導体チップ３２ＢとなるＦＷＤ（以下、ダイオードという）Ｄ１ａ，Ｄ１ｂの逆並列接続回路と、下アームを構成する第１の半導体チップ３２ＡとなるトランジスタＱ２ａ～Ｑ２ｄと第２の半導体チップ３２ＢとなるダイオードＤ２ａ，Ｄ２ｂとの逆並列回路とが、直列に接続されている。
　ここで、一つの絶縁基板１１上に配置される半導体チップ（パワーデバイス）は、トランジスタとダイオードの逆並列回路を等価的に構成すればよいので、トランジスタとダイオードは、１つずつでもよいし、互いに同数の複数であってもよい。
　そして、一対のトランジスタＱ１ａ～Ｑ１ｄ、Ｑ２ａ～Ｑ２ｄとダイオードＤ１ａ，Ｄ１ｂ、Ｄ２ａ，Ｄ２ｂとからなる２組の逆並列回路は、さらに上面に配置されたプリント基板３６と棒状導電接続部材としての円柱状のポスト電極３７を介して直列に接続される。
　なお、図８のように２つの半導体チップ３２Ａ及び３２Ｂの配置は前後方向に並べて配置する場合に代えて左右方向に並べて配置することもできる。
　そして、第１の半導体チップ３２Ａの下面にはトランジスタＱ１ａ～Ｑ１ｄ（又はＱ２ａ～Ｑ２ｄ）のドレイン電極が形成され、導体パターン１４のチップ搭載パターン１４ｊ（又は１４ｃ）を介してパワー半導体モジュール３０の外部入力用端子（ドレイン端子Ｄ１）を構成する接続端子としての導電端子ピン３８（又は主回路用外部接続端子（ソース兼ドレイン端子Ｓ１／Ｄ２）となる導電端子ピン３９）に接続されている。
　第２の半導体チップ３２Ｂの裏面に形成されたカソード電極も、チップ搭載パターン１４ｊ（又は１４ｃ）を介して外部入力端子（ドレイン端子Ｄ１）を構成する接続端子としての導電端子ピン３８（又は外部出力用端子（ソース兼ドレイン端子Ｓ１／Ｄ２）を構成する接続端子としての導電端子ピン３９）に接続されている。
　また、第１の半導体チップ３２Ａのおもて面には、トランジスタＱ１ａ～Ｑ１ｄ（又はＱ２ａ～Ｑ２ｄ）のソース電極及びゲート電極が形成され、それぞれポスト電極３７を介してプリント基板３６に接続されている。
　また、第２の半導体チップ３２Ｂのおもて面にはアノード電極が形成され、このアノード電極がポスト電極３７を介してプリント基板３６に接続されている。
　これらの導電端子ピン３８～４０は、図６に示すようにパワー半導体モジュール３０の幅方向の中心線に対して対称の位置に２本ずつ形成されている。また、パワー半導体モジュール３０は導電端子ピン３８の長手方向外側に片側２本ずつ計４本の導電端子ピン４１ａ，４１ｂ及び４２ａ，４２ｂをさらに有している。これらの導電端子ピン３８～４０及び４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂはパワー半導体モジュール３０の両側縁に沿って略直線状に二列に配置されている。
　導電端子ピン４１ａ，４１ｂはプリント基板３６に接続されて、ハーフブリッジ回路のトランジスタＱ１ａ～Ｑ１ｄ、Ｑ２ａ～Ｑ２ｄのドレイン―ソース間に流れる電流をセンシングするソースに接続されてセンス信号を出力する電流検出端子ＳＳ１、ＳＳ２を構成している。また、残りの２本の導電端子ピン４２ａ，４２ｂは、トランジスタＱ１ａ～Ｑ１ｄ、Ｑ２ａ～Ｑ２ｄのゲート電極にゲート制御信号を供給するゲート端子Ｇ１、Ｇ２を構成している。
　また、図８～図１０に示すように、４つの第１の半導体チップ３２Ａ及び２つの第２の半導体チップ３２Ｂで構成される主回路構成部品３３Ａを囲むように上面視で長方形状の封止領域ＳＡａが設定されている。同様に、４つの第１の半導体チップ３２Ａ及び２つの第２の半導体チップ３２Ｂで構成される主回路構成部品３３Ｂを囲むように上面視で長方形状の封止領域ＳＡｂが設定されている。
　そして、これら封止領域ＳＡａ及びＳＡｂの四隅の角部に封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄがチップ搭載パターン１４ｃ及び１４ｊの幅広部１４ａ及び１４ｈに嵌合支持されている。これら封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄの上端はプリント基板３６に形成された貫通孔３６ｘに係合されている。
　プリント基板３６は、図９に示すように、表面側に主回路構成部品３３Ａの電流路となる幅広の右側に向かってＴ字形状の導体パターン３６ａと、主回路構成部品３３Ｂの電流路となる同様に幅広の導体パターン３６ｂとが形成されている。また、プリント基板３６の表面には、主回路構成部品３３Ａ及び３３Ｂの第１の半導体チップ３２Ａのゲート電極にポスト電極３７を介して接続されるゲート用配線路３６ｃ及び３６ｄが形成されている。
　ゲート用配線路３６ｃは冠状パターン３６ｅと接続パターン３６ｈとで構成されている。冠状パターン３６ｅは、Ｔ字形状の導体パターン３６ａの幅狭部を所定距離保って囲むように形成されている。接続パターン３６ｈは、冠状パターン３６ｅの中央部から左端部に穿設された導電端子ピン４２ａを挿通する挿通孔３６ｆの周囲に形成された端子接続パターン３６ｇとの間を結ぶようにプリント基板３６の側縁に沿って延長されている。
　ゲート用配線路３６ｄは、導体パターン３６ｂの左側端部を囲むように形成された冠状パターン３６ｊとこの冠状パターン３６ｊの中央部から左端部に穿設された導電端子ピン４２ｂを挿通する挿通孔３６ｋの周囲に形成された端子接続パターン３６ｌとの間を結ぶように略Ｌ字状に形成された接続パターン３６ｍとで構成されている。
　プリント基板３６には、導電端子ピン３８及び３９を非接触で挿通する単純挿通孔３６ｏ、及び３６ｐや、導電端子ピン４０を非接触で挿通するスルーホール３６ｑが穿設されている。
　ここで、スルーホール３６ｑは、導電端子ピン４０に対して非接触としているが、更なるインダクタンス低減が必要な場合、スルーホール３６ｑと導電端子ピン４０とをはんだ付け等によって電気的に接続することにより、配線長さを短縮することができる。
　さらに、プリント基板３６の裏面には、図１０に示すように、表面側の導体パターン３６ａ及び３６ｂと平面から見て重なるように主回路構成部品３３Ａの電流路となる幅広の右側に向かってＴ字形状の導体パターン３６ａ及び３６ｂが形成されている。
　また、プリント基板３６の裏面には、主回路構成部品３３ＡのトランジスタＱ２ａ～Ｑ２ｄのソースと、主回路構成部品３３ＢのトランジスタＱ１ａ～Ｑ１ｄのソースにポスト電極３７を介して接続されるソース補助端子用配線路３６ｒ及び３６ｓが形成されている。これらソース補助端子用配線路３６ｒ及び３６ｓは表側のゲート用配線路３６ｃ及び３６ｄと平面から見て重なるように形成され、左端に形成された導電端子ピン４１ａ及び４１ｂを挿通する挿通孔３６ｔ及び３６ｕの周囲に形成された端子接続パターン３６ｖ及び３６ｗに接続されている。
　ここで、プリント基板３６の表裏の導体パターン３６Ｂの導体パターン３６Ａよりの端部が棒状導電接続部材としての複数例えば６本のポスト電極３７ｂによって絶縁基板１１のチップ搭載パターン１４ｃの幅狭部１４ｂに電気的に接続され、ポスト電極３７ｂによって主回路構成部品３３Ａ及び３３Ｂ間の電流路を形成している。
　また、プリント基板３６の表裏の導体パターン３６ａ同士が互いに同電位に設定され、同様に表裏の導体パターン３６ｂ同士も互いに同電位に設定されている。
　そして、上述した主回路構成部品３３Ａ及び３３Ｂに導電端子ピン３８～４０、４１ａ，４１ｂ及び４２ａ，４２ｂを圧入して垂直に保持した状態で、主回路構成部品３３Ａ及び３３Ｂとプリント基板３６とが、図１１に示すように、接合されている。この場合、プリント基板３６に穿設した挿通孔３６ｐ及び３６ｏ、３６ｑ、３６ｔ、３６ｕ、３６ｆ、３６ｋに、それぞれ導電端子ピン３８、３９、４０、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂを挿通する。
　また、プリント基板３６に形成された棒状導電接続部材となるポスト電極３７を第１の半導体チップ３２Ａ及第２の半導体チップ３２Ｂと導体パターン１４とにはんだを介して当接させる。
　この状態でリフロー処理することにより、プリント基板３６のポスト電極３７が第１の半導体チップ３２Ａ及び第２の半導体チップ３２Ｂと導体パターン１４とに電気的且つ機械的に接合される。
　これと同時に挿通孔３６ｑ、３６ｔ、３６ｕ、３６ｆ、３６ｋと導電端子ピン４０、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂとが棒状導電接続部材としてのポスト電極３７ａを介して、電気的に接合される。このとき、封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄは、下端が絶縁基板１１の導体パターン１４におけるチップ搭載パターン１４ｃ及び１４ｊに電気的に接続されているが、プリント基板３６側では導体パターンには接続されておらず、電流路としては使用されない。
　このように主回路構成部品３３Ａ及び３３Ｂとプリント基板３６とを接合した後に、絶縁基板１１の導体パターン１４とプリント基板３６との間に、例えば導体パターン１４及びプリント基板３６間の前端側から第２の封止部材としてのアンダーフィル樹脂５１を充填したシリンジ等を使用してアンダーフィル樹脂５１を封止領域ＳＡａ及びＳＡｂに所定量注入する。
　このアンダーフィル樹脂５１の注入により、前述した第１の実施形態と同様に、注入されたアンダーフィル樹脂５１が封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄに達したときに、封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄの表面を伝って上部に吸い上がるように動き、封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄの周囲にアンダーフィル樹脂５１が集まろうとする。
　このとき、アンダーフィル樹脂５１の表面張力により、多くのアンダーフィル樹脂５１か封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄ側に引っ張られて半導体チップ３２Ａ及び３２Ｂの周囲を覆うとともに、半導体チップ３２Ａ及び３２Ｂの上面を覆ってアンダーフィル樹脂５１が封止領域ＳＡａ及びＳＡｂ内に正確に充填される。
　ここで、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂは、図８～図１０に示すように半導体チップ３２Ａ及び３２Ｂの側面を完全に覆い絶縁基板１１の導体パターン１４より狭い範囲とされ、且つプリント基板１６よりも狭い範囲とされている。
　このため、絶縁基板１１及びプリント基板３６の長手方向の端部を含む３方の側面側に絶縁基板１１の導体パターン１４の上面と、アンダーフィル樹脂２１の側面とプリント基板１６の下面とで囲まれる横向きのＵ字部５３が形成されることになる。
　このとき、Ｕ字部５３によって後述するエポキシ樹脂５４の接着面積を増加させることができる。しかも、Ｕ字部５３を形成する上下内面が後述するエポキシ樹脂５４との接着強度が高くなる銅で形成される絶縁基板１１の導体パターン１４及びプリント基板３６の下面に形成された導体パターンで構成されることになる。
　この状態で、絶縁基板１１の放熱用伝熱パターン１５の底面を除いて樹脂注入金型（図示せず）で覆ってから、アンダーフィル樹脂５１より耐熱温度が低い第２の封止樹脂としての安価なエポキシ樹脂５４を注入する。これにより、エポキシ樹脂５４によって、絶縁基板１１、アンダーフィル樹脂５１、封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄ及びプリント基板３６を封止するモールド成形を行う。
　このとき、エポキシ樹脂５４が、図７に示すように、側面側では絶縁基板１１の導体パターン１４、アンダーフィル樹脂５１及びプリント基板３６で囲まれるＵ字部５３内に入り込む。また、エポキシ樹脂５４は、長手方向の中央部では、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂに充填されたアンダーフィル樹脂５１間を埋めるように充填される。したがって、エポキシ樹脂５４と絶縁基板１１及びプリント基板３６との樹脂剥離を形状的に確実に抑制することができる。
　このとき、前述したように、Ｕ字部５３の上下面に絶縁基板１１の導体パターン１４及びプリント基板３６の導体パターンにエポキシ樹脂５４が接触するので、比較的高い接着強度が得られる。このため、温度サイクル試験等を行った場合でも、外周側でエポキシ樹脂５４の剥離が生じることがないとともに、樹脂クラックや基板ダメージを確実に抑制することができる。したがって、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
　このようにモールド成型することにより、パワー半導体モジュール３０の外形は、全体として図６に示すように上面視で矩形形状をなす直方体状のモールド成型体５５として形成されている。
　そして、モールド成型体５５には、その長手方向の両端部側に、図６に示すように、絶縁用壁部５６Ａ、５６Ｂが形成されている。これら絶縁用壁部５６Ａ、５６Ｂは、Ｕ字状突出部５６ｃとＵ字部５７とで形成されている。
　Ｕ字状突出部５６ｃは、モールド成型体５５の長手方向端面より内方側に形成されて表面から突出する比較的大径の半円筒突出部５６ａとこの半円筒突出部５６ａの両端面から接線方向にモールド成型体５５の端面に延長する側壁部５６ｂとで構成されている。
　Ｕ字部５７は、Ｕ字状突出部５６ｃの内周面に連接してモールド成型体５５の約半分の厚みまで掘り込まれて端面側を開放した構成を有する。
　これら絶縁用壁部５６Ａ、５６Ｂを構成するＵ字部５７の底部に、例えば半円筒突出部５６ａの中心軸を中心とする取付孔５８がモールド成型体５５の底面に貫通して形成されている。ここで、絶縁用壁部５６Ａ、５６Ｂの半円筒突出部５６ａの内径は、取付孔５８に挿通される取付ボルト、取付ねじ等の固定具の頭部より大きな径に設定されている。また、半円筒突出部５６ａは、隣接する導電端子ピン３８、４２ａ，４２ｂと固定具の頭部との間に必要とする沿面距離を十分確保可能な壁面高さに設定されている。
　そして、上記構成を有するパワー半導体モジュール３０を所要数並列に配置した状態で、導電端子ピン３８～４０を個別に主端子バーに接続すると共に、導電端子ピン４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂをワイヤ配線やプリント配線を介して駆動回路に接続することにより、たとえばインバータ回路のＵ相を形成することができる。これらを３組合わせることによりインバータ回路のＵ相、Ｖ相及びＷ相を形成することができる。
　このように、第２の実施形態においても、複数の半導体チップ３２Ａ及び３２Ｂを覆うように第１の封止部材としてのアンダーフィル樹脂５１を封止領域規制棒部５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄによってアンダーフィル樹脂５１の表面張力を利用して所定の封止領域ＳＡａ及びＳＡｂに正確に充填することができる。
　しかも、絶縁基板１１及びプリント基板３６間でアンダーフィル樹脂５１の周囲を第２の封止部材としてのエポキシ樹脂５４で覆うので、このエポキシ樹脂５４がアンダーフィル樹脂５１の周囲に剥離を生じることなく充填される。このため、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、アンダーフィル樹脂５１が複数の半導体チップ３２Ａ及び３２Ｂを覆う領域にだけ充填されるので、アンダーフィル樹脂５１の使用量を必要最小限とすることができ、製造コストをより低減することができる。
　その上、第２の実施形態では、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂの外周縁に、導体パターン１４に嵌合された導電端子ピン３９及び３８が通るので、これら導電端子ピン３９及び３８も封止領域規制棒部として利用することができ、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂの形成をより正確に行うことができる。
　なお、上記第１及び第２の実施形態では、封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ及び２２Ｂａ～２２Ｂｄ，５０Ａａ～５０Ａｄ及び５０Ｂａ～５０Ｂｄを銅で形成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アンダーフィル樹脂２１及び５１に対して濡れ性が高いものであれば、金属製でも合成樹脂性でもよい。また、棒部の形状としては円柱状に限らず、楕円形断面を有する棒状や三角形、四角形等の多角形断面を有する角柱状に形成するようにしてもよい。
　また、上記第１及び第２の実施形態においては、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂを上面視で長方形に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、半導体チップの配置や形状に応じて任意の形状とすることができる。
　また、上記第１及び第２の実施形態においては、封止領域ＳＡａ及びＳＡｂを規制する封止領域規制棒部２２Ａａ～２２Ａｄ，２２Ｂａ～２２Ｂｄ及び５０Ａａ～５０Ａｄ，５０Ｂａ～５０Ｂｄの本数は、４本に限定するものではなく、アンダーフィル樹脂２１，５１の表面張力と封止領域ＳＡａ，ＳＡｂの辺の長さとに応じてアンダーフィル樹脂２１，５１の流出を防止可能な本数に設定すればよい。
　また、上記第１及び第２の実施形態における絶縁基板１１は、上記構成に限定されるものではなく、セラミックスと銅をロウ付けし、エッチングによって銅をパターニングした所謂ＡＭＢ（Ａｃｔｉｖｅ　Ｍｅｔａｌ　Ｂｒａｚｉｎｇ）基板、セラミックス基板と銅とを直接接合したＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｏｐｐｅｒ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板等を適用することができる。また、セラミックス基板材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等を適用することができる。さらに、セラミックス基板に代えて樹脂基板を適用することもできる。要は絶縁性を確保できる基板であればよい。
　また、上記第１及び第２の実施形態においては、プリント基板１６，３６と半導体チップ１２Ａ，１２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂとの間を円柱状のポスト電極１８，３７で接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、四角柱、三角柱、多角柱、楕円柱等の任意の形状のポスト電極を適用することができる。
　また、上記第１及び第２の実施形態では、第１の半導体チップ１２Ａ、３２ＡにパワーＭＯＳＦＥＴを内蔵する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第１の半導体チップ１２Ａ、３２ＡにＩＧＢＴを内蔵するようにしてもよく、他の電圧制御型半導体素子を内蔵するようにしてもよい。
　また、上記第１及び第２の実施形態においては、絶縁基板１１Ａ及び１１Ｂに第１の半導体チップ１２Ａ、３２Ａ及び第２の半導体チップ１２Ｂ、３２Ｂを複数配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トランジスタ内蔵ダイオードを使用できる場合や、同期整流方式を採用する場合などは、フリー・ホイーリング・ダイオードを省略してパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のパワー半導体スイッチング素子のみで構成することもできる。
　また、本発明は、半導体モジュールの端子接続の組み合わせだけで所望する回路構成が得られることから、本発明は上述した電力変換用インバータ装置に限定されるものではなく、パワー半導体モジュールを使用する他の電力変換装置や高周波用途のスイッチングＩＣ等の他の半導体装置に本発明を適用することができる。
　１…パワー半導体モジュール、１１…絶縁基板、１２Ａ，３２Ａ…第１の半導体チップ、１２Ｂ，３２Ｂ…第２の半導体チップ、１４…導電パターン、１４ａ，１４ｈ…幅広部、１４ｂ，１４ｉ…幅狭部、１４ｃ，１４ｊ…チップ搭載パターン、１４ｄ，１４ｅ，１４ｋ，１４ｌ，１４ｍ，１４ｎ…端子接続パターン、１５…放熱用伝熱パターン、１６，３６…プリント基板、２１，５１…アンダーフィル樹脂、２２Ａａ～２２Ａｄ，２２Ｂａ～２２Ｂｄ，５０Ａａ～５０Ａｄ，５０Ｂａ～５０Ｂｄ…封止領域規制棒部、ＳＡａ，ＳＡｂ…封止領域、２３，５３…Ｕ字部、２４，５４…エポキシ樹脂

Claims (12)

  1. 　半導体チップを含む主回路構成部品が実装された絶縁基板と、
    　該絶縁基板と対向し、当該絶縁基板との対向面に前記半導体チップに接続する導電接続部材が配置されたプリント基板と、
    　前記絶縁基板と前記プリント基板との対向面間で前記半導体チップを囲むように封止する第１の封止部材と、
    　前記絶縁基板の側面、前記第１の封止部材の側面、前記プリント基板の側面及び上面を覆う第２の封止部材とを備え、
    　前記第１の封止部材の封止領域の外周部に配置され、前記絶縁基板及び前記プリント基板間に接続された封止領域規制棒部を有し、
    　前記第１の封止部材の耐熱温度が前記第２の封止部材の耐熱温度より高いことを特徴とする半導体装置。
  2. 　前記第１の封止部材の封止領域の外周部を規定する角部に、前記封止領域規制棒部が配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　前記封止領域規制棒部は、液状の前記第１の封止部材をその表面張力で支持していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  4. 　前記第１の封止部材の封止領域は、前記絶縁基板及び前記プリント基板の外周より狭く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  5. 　前記封止領域規制棒部は、前記第１の封止部材の濡れ性が高い部材で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  6. 　前記封止領域規制棒部は、前記絶縁基板に形成された嵌合孔に嵌合保持されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  7. 　前記封止領域規制棒部は、前記絶縁基板の導体パターンと前記プリント基板の導体パターンを電気的に接続する導体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  8. 　前記封止領域規制棒部は、前記第１の封止部材に対する濡れ性が高い絶縁樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  9. 　前記第１の封止部材の封止領域は、前記半導体チップが複数配置されている場合に、各半導体チップ毎に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  10. 　前記封止領域規制棒部の配置間隔は、前記第１の封止部材の表面張力に応じて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  11. 　前記絶縁基板及びプリント基板の何れか一方に、当該絶縁基板及びプリント基板間に前記第１の封止部材を注入する注入口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  12. 　前記半導体チップは、パワー半導体素子であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
PCT/JP2013/006591 2012-12-28 2013-11-08 半導体装置 WO2014103133A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380047933.XA CN104620372B (zh) 2012-12-28 2013-11-08 半导体装置
JP2014554083A JP5930070B2 (ja) 2012-12-28 2013-11-08 半導体装置
EP13869756.0A EP2940726B1 (en) 2012-12-28 2013-11-08 Semiconductor device
US14/643,418 US9852968B2 (en) 2012-12-28 2015-03-10 Semiconductor device including a sealing region

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012-287754 2012-12-28
JP2012287754 2012-12-28

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/643,418 Continuation US9852968B2 (en) 2012-12-28 2015-03-10 Semiconductor device including a sealing region

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014103133A1 true WO2014103133A1 (ja) 2014-07-03

Family

ID=51020270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/006591 WO2014103133A1 (ja) 2012-12-28 2013-11-08 半導体装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9852968B2 (ja)
EP (1) EP2940726B1 (ja)
JP (1) JP5930070B2 (ja)
CN (1) CN104620372B (ja)
WO (1) WO2014103133A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6602519B1 (ja) * 2019-05-09 2019-11-06 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の劣化診断装置及び半導体装置の劣化診断方法
CN108802593B (zh) * 2018-04-12 2021-01-08 合肥英唐电子有限公司 一种测试有数码管的成品封胶电路板的全自动测试设备
DE112021006819T5 (de) 2021-01-15 2023-10-26 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung, verfahren zu deren herstellung und halbleitergehäuse

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6511979B2 (ja) * 2015-06-18 2019-05-15 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP6696576B2 (ja) * 2016-09-07 2020-05-20 三菱電機株式会社 半導体装置
DE102016117003A1 (de) * 2016-09-09 2018-03-15 Eaton Industries (Austria) Gmbh Schutzschaltgerät
DE102016123917A1 (de) * 2016-12-09 2018-06-14 Endress+Hauser SE+Co. KG Elektronik-Baugruppe
JP6786416B2 (ja) * 2017-02-20 2020-11-18 株式会社東芝 半導体装置
WO2018193614A1 (ja) * 2017-04-21 2018-10-25 三菱電機株式会社 半導体装置
JP7286582B2 (ja) * 2020-03-24 2023-06-05 株式会社東芝 半導体装置
JP2022046369A (ja) * 2020-09-10 2022-03-23 富士電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175375A (ja) 1991-12-25 1993-07-13 Hitachi Ltd 樹脂封止型半導体装置
JPH0864759A (ja) 1994-08-24 1996-03-08 Hitachi Ltd 樹脂封止型パワーモジュール装置及びその製法
JPH09321182A (ja) 1996-05-29 1997-12-12 Shiaru:Kk 樹脂封止型半導体装置
JPH1079454A (ja) 1996-09-04 1998-03-24 Toray Dow Corning Silicone Co Ltd 電気部品およびその製造方法
JP2009064852A (ja) 2007-09-05 2009-03-26 Okutekku:Kk 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2009200088A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置
JP2009231690A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2009260132A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Oki Semiconductor Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2010087516A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Samsung Electronics Co Ltd インクジェット方式のダムを具備する半導体パッケージ及びその製造方法
JP2011001412A (ja) 2009-06-17 2011-01-06 Shin-Etsu Chemical Co Ltd フリップチップ型半導体装置用シリコーンアンダーフィル材およびそれを使用するフリップチップ型半導体装置
JP2011049502A (ja) 2009-08-28 2011-03-10 Nec Corp 半導体装置の実装構造および半導体装置の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216553A (ja) * 1985-07-15 1987-01-24 Sharp Corp 制御回路内蔵型電力半導体装置
JP2002164479A (ja) * 2000-11-22 2002-06-07 Niigata Seimitsu Kk 半導体装置およびその製造方法
JP4022758B2 (ja) * 2003-03-31 2007-12-19 株式会社デンソー 半導体装置
US7180169B2 (en) * 2003-08-28 2007-02-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Circuit component built-in module and method for manufacturing the same
JP2006179856A (ja) * 2004-11-25 2006-07-06 Fuji Electric Holdings Co Ltd 絶縁基板および半導体装置
JP4884830B2 (ja) * 2006-05-11 2012-02-29 三菱電機株式会社 半導体装置
JP5404009B2 (ja) * 2008-11-20 2014-01-29 シャープ株式会社 発光装置
US8021930B2 (en) * 2009-08-12 2011-09-20 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor device and method of forming dam material around periphery of die to reduce warpage
JP2011233854A (ja) * 2010-04-26 2011-11-17 Nepes Corp ウェハレベル半導体パッケージ及びその製造方法
JP5842349B2 (ja) * 2011-03-18 2016-01-13 富士通株式会社 シート状構造体、シート状構造体の製造方法、電子機器及び電子機器の製造方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175375A (ja) 1991-12-25 1993-07-13 Hitachi Ltd 樹脂封止型半導体装置
JPH0864759A (ja) 1994-08-24 1996-03-08 Hitachi Ltd 樹脂封止型パワーモジュール装置及びその製法
JPH09321182A (ja) 1996-05-29 1997-12-12 Shiaru:Kk 樹脂封止型半導体装置
JPH1079454A (ja) 1996-09-04 1998-03-24 Toray Dow Corning Silicone Co Ltd 電気部品およびその製造方法
JP2009064852A (ja) 2007-09-05 2009-03-26 Okutekku:Kk 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2009200088A (ja) * 2008-02-19 2009-09-03 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置
JP2009231690A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2009260132A (ja) * 2008-04-18 2009-11-05 Oki Semiconductor Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2010087516A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Samsung Electronics Co Ltd インクジェット方式のダムを具備する半導体パッケージ及びその製造方法
JP2011001412A (ja) 2009-06-17 2011-01-06 Shin-Etsu Chemical Co Ltd フリップチップ型半導体装置用シリコーンアンダーフィル材およびそれを使用するフリップチップ型半導体装置
JP2011049502A (ja) 2009-08-28 2011-03-10 Nec Corp 半導体装置の実装構造および半導体装置の製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108802593B (zh) * 2018-04-12 2021-01-08 合肥英唐电子有限公司 一种测试有数码管的成品封胶电路板的全自动测试设备
JP6602519B1 (ja) * 2019-05-09 2019-11-06 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の劣化診断装置及び半導体装置の劣化診断方法
WO2020225897A1 (ja) * 2019-05-09 2020-11-12 三菱電機株式会社 半導体装置、半導体装置の劣化診断装置及び半導体装置の劣化診断方法
DE112021006819T5 (de) 2021-01-15 2023-10-26 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung, verfahren zu deren herstellung und halbleitergehäuse

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2014103133A1 (ja) 2017-01-12
US20150187689A1 (en) 2015-07-02
CN104620372A (zh) 2015-05-13
EP2940726A1 (en) 2015-11-04
US9852968B2 (en) 2017-12-26
CN104620372B (zh) 2017-10-24
JP5930070B2 (ja) 2016-06-08
EP2940726B1 (en) 2017-08-09
EP2940726A4 (en) 2016-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5930070B2 (ja) 半導体装置
JP5272191B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US7816784B2 (en) Power quad flat no-lead semiconductor die packages with isolated heat sink for high-voltage, high-power applications, systems using the same, and methods of making the same
JP3910383B2 (ja) パワーモジュールおよびインバータ
WO2014061211A1 (ja) 半導体装置
US9837338B2 (en) Semiconductor module with mounting case and method for manufacturing the same
US9196577B2 (en) Semiconductor packaging arrangement
US10056309B2 (en) Electronic device
JP5017332B2 (ja) インバータ
JP2007234690A (ja) パワー半導体モジュール
JP2008060529A (ja) 複数の電子構成部品を備える２枚の基板を有するパワーエレクトロニックパッケージ
KR20090104477A (ko) 반도체 소자 패키지
CN110914975A (zh) 功率半导体模块
JP4403166B2 (ja) パワーモジュールおよび電力変換装置
US11955407B2 (en) Electronic module including a semiconductor package connected to a fluid heatsink
US20160329260A1 (en) Electronic device including a metal substrate and a semiconductor module embedded in a laminate
CN110970372A (zh) 包括具有嵌入式半导体管芯的间隔件的半导体器件组件
JP7135293B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN111354709B (zh) 半导体装置及其制造方法
JP7392308B2 (ja) 半導体装置
US11145629B2 (en) Semiconductor device and power conversion device
WO2014065124A1 (ja) 半導体装置および電子機器
CN111244061A (zh) 氮化镓设备的封装结构
US9263421B2 (en) Semiconductor device having multiple chips mounted to a carrier
US11450623B2 (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13869756

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014554083

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013869756

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013869756

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE