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JP2012209469A - Power semiconductor device - Google Patents

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JP2012209469A
JP2012209469A JP2011074908A JP2011074908A JP2012209469A JP 2012209469 A JP2012209469 A JP 2012209469A JP 2011074908 A JP2011074908 A JP 2011074908A JP 2011074908 A JP2011074908 A JP 2011074908A JP 2012209469 A JP2012209469 A JP 2012209469A
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JP
Japan
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power semiconductor
semiconductor device
recess
insulating film
heat sink
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011074908A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Kawashima
裕史 川島
Shingo Sudo
進吾 須藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2011074908A priority Critical patent/JP2012209469A/en
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    • H10W74/00
    • H10W90/753
    • H10W90/756

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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】動作温度域が高くなっても絶縁耐圧を維持して信頼性の高い電力用半導体装置を得ることを目的とする。
【解決手段】電力用半導体素子2、3が回路部5Cの一方の面に実装されたリードフレーム5と、回路部5Cの他方の面に対して、放熱面8rの反対側の面が絶縁膜7を介して接合され、回路部5Cの隙間5Csに対向し、かつ当該隙間5Cs内で開口する窪み8dが形成された放熱板8と、リードフレーム5の接続端子5Lと放熱板8の少なくとも放熱面8rとを除いて当該電力用半導体装置1を封止する封止体11とを備え、絶縁膜7には、放熱板8の窪み8dの位置に対応した貫通孔7hが形成され、封止体11は、回路面5Cの半導体素子2、3が実装された面側から板状配線材間の隙間5Csと絶縁膜7の貫通孔7hを通して放熱板8の窪み8dの内部に食い込む食い込み部11aを有するように構成した。
【選択図】図2
An object of the present invention is to obtain a highly reliable power semiconductor device that maintains a withstand voltage even when an operating temperature range becomes high.
A lead frame in which power semiconductor elements are mounted on one surface of a circuit portion and a surface opposite to a heat radiating surface with respect to the other surface of the circuit portion are insulating films. 7, at least heat radiation of the heat sink 8, the heat sink 8, the recess 8 d formed in the gap 5 Cs opposite to the gap 5 Cs of the circuit portion 5 C, and formed in the gap 5 Cs. A sealing body 11 for sealing the power semiconductor device 1 except for the surface 8r, and a through hole 7h corresponding to the position of the recess 8d of the heat radiating plate 8 is formed in the insulating film 7. The body 11 bites into the inside of the recess 8d of the heat sink 8 through the gap 5Cs between the plate-like wiring members and the through-hole 7h of the insulating film 7 from the side of the circuit surface 5C where the semiconductor elements 2 and 3 are mounted. It comprised so that it might have.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、電力用半導体装置に関し、特に半導体素子を実装したリードフレームに絶縁膜を介して放熱板が接合され、封止樹脂により一体化された電力用半導体装置に関するものである。   The present invention relates to a power semiconductor device, and more particularly to a power semiconductor device in which a heat sink is bonded to a lead frame on which a semiconductor element is mounted via an insulating film and integrated with a sealing resin.

半導体装置の中でも電力用半導体装置は、鉄道車両、ハイブリッドカー、電気自動車等の車両、家電機器、産業用機械等において、比較的大きな電力を制御、整流するために利用されている。従って、電力用半導体装置に使用される半導体素子は100A/cmを超える高い電流密度で通電することが求められる。そのため、近年はシリコン(Si)に代わる半導体材料としてワイドバンドギャップ半導体材料である炭化珪素(SiC)が注目されており、SiCからなる半導体素子は500A/cmを超える電流密度での動作が可能である。また、SiCは150℃〜300℃の高温状態でも安定動作が可能であり、高電流密度動作と高温動作の両立が可能な半導体材料として期待されている。 Among semiconductor devices, power semiconductor devices are used to control and rectify relatively large power in vehicles such as railway vehicles, hybrid cars, and electric vehicles, home appliances, and industrial machines. Therefore, a semiconductor element used for a power semiconductor device is required to be energized at a high current density exceeding 100 A / cm 2 . Therefore, in recent years, silicon carbide (SiC), which is a wide band gap semiconductor material, has attracted attention as a semiconductor material that replaces silicon (Si), and a semiconductor element made of SiC can operate at a current density exceeding 500 A / cm 2. It is. Further, SiC is capable of stable operation even at a high temperature of 150 ° C. to 300 ° C., and is expected as a semiconductor material capable of achieving both high current density operation and high temperature operation.

このような半導体装置の構成としては、リードフレームの半導体素子を実装した面の反対側の面に絶縁膜を介して放熱板を接合し、半導体素子が発生する熱を効率よく放熱するようにするとともに、放熱面を除いて全体を樹脂で封止して、回路部材を保持するようにしている(例えば、特許文献1参照)。しかし、半導体装置は起動停止に伴い温度が変化するため、線膨張係数の異なる部材間で熱応力が発生し、封止樹脂と放熱板との密着性が低下することがあった。密着性が低下して、絶縁膜が放熱板やリードフレームから剥離すると剥離部分と剥離していない部分との境界に電位勾配が集中して部分放電が発生し、絶縁耐圧が低くなる。とくに、上記のようなワイドバンドギャップ半導体では、高電流密度・高温動作に適応するため、放熱性の高い絶縁膜が要求される。絶縁膜の放熱性を高めるために、一般的にフィラーが高充填されるが、相対的に接着を担うバインダー比率が減ることにより、接着強度が低くなってしまうので、その影響が顕著となる。   As a configuration of such a semiconductor device, a heat radiating plate is joined to a surface of the lead frame opposite to the surface on which the semiconductor element is mounted via an insulating film so as to efficiently dissipate heat generated by the semiconductor element. At the same time, the circuit member is held by sealing the whole with the resin except for the heat radiating surface (see, for example, Patent Document 1). However, since the temperature of the semiconductor device changes with the start and stop, thermal stress is generated between members having different linear expansion coefficients, and the adhesion between the sealing resin and the heat radiating plate may be lowered. When the adhesiveness is lowered and the insulating film is peeled off from the heat sink or the lead frame, the potential gradient is concentrated on the boundary between the peeled portion and the non-peeled portion, partial discharge is generated, and the withstand voltage is lowered. In particular, the wide band gap semiconductor as described above requires an insulating film with high heat dissipation to adapt to high current density and high temperature operation. In order to enhance the heat dissipation of the insulating film, the filler is generally highly filled. However, since the adhesive strength is lowered due to the relative reduction of the binder ratio responsible for adhesion, the influence becomes significant.

一方、金属板にはんだで半導体素子を接合する場合に、はんだの濡れ広がりを防止するための構成ではあるが、金属板のうちの半導体素子を搭載する領域以外の部分に凹凸を設けることによって、封止樹脂と金属板との密着性の確保も求めた半導体装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, when joining a semiconductor element with solder to a metal plate, it is a configuration for preventing the solder from spreading, but by providing irregularities in a portion other than the region where the semiconductor element is mounted in the metal plate, There has been proposed a semiconductor device that also requires ensuring the adhesion between a sealing resin and a metal plate (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−172239号公報(段落0013〜0018、図1〜図4)JP 2004-172239 A (paragraphs 0013 to 0018, FIGS. 1 to 4) 特開2004−186622号公報(段落0011〜0013、図1、図2)JP 2004-186622 A (paragraphs 0011 to 0013, FIGS. 1 and 2)

そこで、例えば、特許文献1の半導体装置の放熱板に特許文献2に記載された金属板構造を取り入れることも考えられる。しかしながら、特許文献2の半導体装置には、金属板とリードフレームとを絶縁するという考え方がない。そのため、上記のような凹凸構造を単純に取り入れて、封止体と放熱板との密着性を確保するようにすると、リードフレームと放熱板間において、絶縁層の厚みが変化する部分が生じ、絶縁膜が剥離したときと同様に、絶縁耐圧が低下してしまう。   In view of this, for example, the metal plate structure described in Patent Document 2 may be incorporated in the heat dissipation plate of the semiconductor device of Patent Document 1. However, the semiconductor device of Patent Document 2 does not have an idea of insulating the metal plate and the lead frame. Therefore, simply taking in the concavo-convex structure as described above to ensure the adhesion between the sealing body and the heat sink, a portion where the thickness of the insulating layer changes between the lead frame and the heat sink, As with the case where the insulating film is peeled off, the withstand voltage is lowered.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、動作温度域が高くなっても絶縁耐圧を維持して信頼性の高い電力用半導体装置を得ることを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a highly reliable power semiconductor device that maintains a withstand voltage even when an operating temperature range becomes high.

本発明の電力用半導体装置は、電力用半導体素子と、複数の板状配線材を並べて平坦に形成された回路部と、外部回路への接続端子とを有し、前記電力用半導体素子が前記回路部の一方の面に実装されたリードフレームと、前記回路部の他方の面に対して、放熱面の反対側の面が絶縁膜を介して接合されるとともに、前記回路部の板状配線材間の隙間に対向し、かつ当該隙間内で開口する窪みが形成された放熱板と、前記リードフレームの接続端子と前記放熱板の少なくとも放熱面とを除いて当該電力用半導体装置を封止する封止体とを備え、前記絶縁膜には、前記放熱板の窪みの位置に対応した貫通孔が形成され、前記封止体は、前記回路面の前記半導体素子が実装された面側から前記板状配線材間の隙間と前記絶縁膜の貫通孔を通して前記放熱板の窪みの内部に食い込む食い込み部を有することを特徴とする。   The power semiconductor device of the present invention has a power semiconductor element, a circuit portion formed by arranging a plurality of plate-like wiring members and formed flat, and a connection terminal to an external circuit. A lead frame mounted on one surface of the circuit part and a surface opposite to the heat radiating surface are joined to the other surface of the circuit part via an insulating film, and the plate-like wiring of the circuit part The power semiconductor device is sealed except for a heat sink in which a recess is formed facing the gap between the materials and opened in the gap, and at least the heat radiating surface of the lead frame connection terminal and the heat sink. A through hole corresponding to the position of the depression of the heat sink is formed in the insulating film, and the sealing body is formed from the surface side of the circuit surface on which the semiconductor element is mounted. Front through the gap between the plate-like wiring members and the through hole of the insulating film It characterized by having a bite portion biting into the inside of the recess of the radiating plate.

本発明の電力用半導体装置によれば、封止体の一部が放熱板の窪みに食い込んでアンカーとして働くので、動作温度域が高くなっても、絶縁膜がリードフレームと放熱板との密着が保たれ、絶縁耐圧を維持して信頼性の高い電力用半導体装置を得ることができる。   According to the power semiconductor device of the present invention, a part of the sealing body bites into the recess of the heat sink and acts as an anchor, so that the insulating film adheres to the lead frame and the heat sink even when the operating temperature range is high. Thus, a highly reliable power semiconductor device can be obtained while maintaining the withstand voltage.

本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための外観図である。It is an external view for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the semiconductor device for electric power concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための放熱板と回路部分を示す平面図である。It is a top view which shows the heat sink and circuit part for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための放熱板と絶縁膜部分を示す平面図と断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the heat sink and insulating film part for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための放熱板の窪み部近傍部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the hollow part vicinity part of the heat sink for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための放熱板と回路部分を示す平面図である。It is a top view which shows the heat sink and circuit part for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2にかかる電力用半導体装置の構成および製造工程中の状態を説明するための放熱板の窪み部近傍部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the hollow part vicinity part of the heat sink for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 2 of this invention, and the state in a manufacturing process. 本発明の実施の形態2にかかる電力用半導体装置の構成による効果を説明するための放熱板の窪み部近傍部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the hollow part vicinity part of the heat sink for demonstrating the effect by the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための放熱板の窪み部近傍部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the hollow part vicinity part of the heat sink for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための放熱板の窪み部近傍部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the hollow part vicinity part of the heat sink for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための放熱板と絶縁膜部分を示す平面図と断面図である。It is the top view and sectional drawing which show the heat sink and insulating film part for demonstrating the structure of the power semiconductor device concerning Embodiment 5 of this invention.

実施の形態1.
図1〜図5は、本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置を説明するためのもので、図1は電力用半導体装置の外観を示しており、図1(a)は裏面の平面図、図1(b)は長手方向の側面のうち、図1(a)のb方向からの側面図、図1(c)は長手方向の側面のうち、図1(a)のc方向からの側面図、図1(d)は短手方向の側面のうち、図1(a)のd方向からの側面図である。図2は図1(a)におけるd方向から見た断面図の天地を逆転させたものであり、図2(a)はA−A線における断面図、図2(b)はB−B線における断面図である。図3は電力用半導体装置のうち、放熱板とパワーリードフレーム部分を抜き出した平面図である。図4は図3からさらにパワーリードフレーム部分を除外して記載した図であり、図4(a)は放熱板の絶縁膜側から見た平面図、図4(b)は図4(a)のD−D線における断面図である。そして、図5は放熱板に設けた窪み部近傍の構成を説明するための図3のC−C線における部分断面図である。本実施の形態1にかかる電力用半導体装置の特徴は、絶縁膜とリードフレームを挟んだ放熱板と封止樹脂間の構造にあるが、はじめに、電力用半導体装置および部材の基本的な構成について説明する。
Embodiment 1 FIG.
1 to 5 are diagrams for explaining a power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an appearance of the power semiconductor device, and FIG. 1B is a side view from the b direction in FIG. 1A among the side surfaces in the longitudinal direction, and FIG. 1C is the c direction in FIG. 1A among the side surfaces in the longitudinal direction. FIG. 1D is a side view from the d direction of FIG. 1A among the side surfaces in the short side direction. 2 is a cross-sectional view of the cross-sectional view seen from the direction d in FIG. 1 (a). FIG. 2 (a) is a cross-sectional view taken along the line AA, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the line BB. FIG. FIG. 3 is a plan view of a power semiconductor device in which a heat sink and a power lead frame are extracted. 4 is a view in which the power lead frame portion is further excluded from FIG. 3, FIG. 4 (a) is a plan view seen from the insulating film side of the heat sink, and FIG. 4 (b) is FIG. 4 (a). It is sectional drawing in the DD line. FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 3 for explaining the configuration in the vicinity of the recess provided in the heat sink. The power semiconductor device according to the first embodiment is characterized by the structure between the heat sink and the sealing resin sandwiching the insulating film and the lead frame. First, the basic configuration of the power semiconductor device and members is described. explain.

電力用半導体装置1は、図1に示すように、長手方向の両側面にパワーリード端子5Lと制御リード端子6Lを配置したDIP(Dual Inline Package)タイプの電力用半導体装置である。そして、図2、図3に示すように、銅板を打ち抜いて形成された電力回路用のリードフレーム5(パワーリード)と制御回路用のリードフレーム6(制御リード)とを備え、パワーリード5には、例えば炭化珪素(SiC)のようなワイドバンドギャップ半導体材料で構成された整流素子であるダイオード2とスイッチング素子であるMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor)のトランジスタ3が搭載され、本電力用半導体装置での電力用の主電流の流れを制御する電力回路が形成されている。また、制御リード6には、例えばケイ素(Si:シリコン)で構成された半導体素子の集積回路であるIC4が搭載され、パワー半導体であるトランジスタ3の動作を制御するための制御回路が形成されている。   As shown in FIG. 1, the power semiconductor device 1 is a DIP (Dual Inline Package) type power semiconductor device in which power lead terminals 5 </ b> L and control lead terminals 6 </ b> L are arranged on both side surfaces in the longitudinal direction. As shown in FIGS. 2 and 3, a power circuit lead frame 5 (power lead) and a control circuit lead frame 6 (control lead) formed by punching a copper plate are provided. A diode 2 as a rectifying element made of a wide band gap semiconductor material such as silicon carbide (SiC) and a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect-Transistor) transistor 3 as a switching element are mounted. A power circuit that controls the flow of the main current for power in the power semiconductor device is formed. The control lead 6 is mounted with an IC 4 that is an integrated circuit of a semiconductor element made of, for example, silicon (Si), and a control circuit for controlling the operation of the transistor 3 that is a power semiconductor is formed. Yes.

なお、パワーリード5には、複数の板状配線材を並べてダイオード2やトランジスタ3を搭載するためのダイパッドや、電力回路を形成するための配線パターン構造を有する平坦な回路部5Cが一端側に形成され、外部回路への主電流経路を形成するための接続端子であるパワーリード端子5Lが他端側に形成されている。同様に、制御リード6には、IC4を搭載するためのダイパッドや制御回路を形成するための配線構造、および電力回路との中継端子を有する回路部6Cが一端側に形成され、外部回路への接続端子である制御リード端子5Lが他端側に形成されている。そして、6組のダイオード2とトランジスタ3が、パワーリード5の回路部5C内のダイパッド表面に、それぞれはんだ9aで接合され、IC4は制御リード6の回路部6C内のダイパッド表面に導電性接着剤9bで固着されている。なお、制御リード6やパワーリード5は、平面図でみると複雑に入り組んだ形状をなし、ひとつの直線で切断した断面には、本来、分割部分や連続部分が混在することになるが、図2では、簡略化のために、説明で区別すべき部分以外は、つながった状態で描いている。   The power lead 5 has a die pad for mounting the diode 2 and the transistor 3 by arranging a plurality of plate-like wiring members, and a flat circuit portion 5C having a wiring pattern structure for forming a power circuit on one end side. A power lead terminal 5L, which is a connection terminal for forming a main current path to the external circuit, is formed on the other end side. Similarly, a circuit portion 6C having a die pad for mounting the IC 4 and a wiring structure for forming the control circuit and a relay terminal with the power circuit is formed on one end side of the control lead 6, and connected to an external circuit. A control lead terminal 5L, which is a connection terminal, is formed on the other end side. Six sets of diodes 2 and transistors 3 are bonded to the surface of the die pad in the circuit portion 5C of the power lead 5 with solder 9a, respectively, and the IC 4 is electrically conductive adhesive to the surface of the die pad in the circuit portion 6C of the control lead 6. It is fixed at 9b. Note that the control lead 6 and the power lead 5 have a complicated and complicated shape when seen in a plan view, and originally a divided part and a continuous part are mixed in a cross section cut by one straight line. In FIG. 2, for the sake of simplification, portions other than those that should be distinguished in the description are drawn in a connected state.

電力回路を構成するダイオード2、トランジスタ3は、上述したようにワイドバンドギャップ半導体材料であるSiCを主構成材としており、実動作時に高温(200〜300℃)で使用するため、はんだ9aには高融点のものが求められる。さらに、環境に配慮すると、Pbを含まない、いわゆる鉛フリーのはんだが好ましく、例えば、Sn−Sb系、Au−Sn系が好ましい。   As described above, the diode 2 and the transistor 3 constituting the power circuit are mainly composed of SiC, which is a wide band gap semiconductor material, and are used at a high temperature (200 to 300 ° C.) during actual operation. A high melting point is required. Furthermore, in consideration of the environment, so-called lead-free solder that does not contain Pb is preferable, for example, Sn—Sb system and Au—Sn system are preferable.

なお、ダイオード2やトランジスタ3と回路部5Cとの接続は、はんだに限るものではなく、焼結性銀ペーストなどの導電性の接着剤など、導電性に優れる材料であればよいが、モールド時や実動作時の温度を考えると使用可能温度が200℃以上で、かつある程度の接着力を有することが好ましい。   The connection between the diode 2 or the transistor 3 and the circuit unit 5C is not limited to solder, and any material having excellent conductivity such as a conductive adhesive such as a sinterable silver paste may be used. Considering the temperature during actual operation, it is preferable that the usable temperature is 200 ° C. or higher and has a certain degree of adhesive strength.

トランジスタ3の上部電極のうち、大電流となる電力用の主電流を流す電極(例えばソース電極)とダイオード2とは、アルミニウムのワイヤで構成される配線部材10aで電気的に接続され、ダイオード2とパワーリード端子5Lの根元部分もアルミニウムのワイヤで構成される配線部材10aで電気的に接続される。また、トランジスタ3と制御リード6の中継端子とも配線部材10aによって接続されている。なお、配線部材10aのうち、例えば、トランジスタ3〜ダイオード2〜リード端子5L間については、図3に示すように連続的に形成するようにしてもよい。また、配線部材10aには、アルミニウムにかぎらず、アルミニウムを主成分とする合金や、他の金属を用いても構わない。   Of the upper electrode of the transistor 3, an electrode (for example, a source electrode) through which a main current for power that becomes a large current flows and the diode 2 are electrically connected by a wiring member 10 a made of an aluminum wire, and the diode 2 The base portion of the power lead terminal 5L is also electrically connected by a wiring member 10a made of an aluminum wire. The transistor 3 and the relay terminal of the control lead 6 are also connected by a wiring member 10a. In the wiring member 10a, for example, between the transistor 3, the diode 2, and the lead terminal 5L may be formed continuously as shown in FIG. Further, the wiring member 10a is not limited to aluminum, and an alloy containing aluminum as a main component or other metals may be used.

一方、制御回路内でのIC4と制御リード端子6Lの根元部分および回路部6Cの中継端子とは、金で構成される金属細線10bで電気的に接続される。なお、金属細線10bは、制御用に電圧を印加するためのものであり、大きな電流を流す必要がなく、集積回路であるIC4に形成された狭い電極との接続が要求されるので、配線部材10aよりも線径の細いワイヤが好ましい。IC4との接合のしやすさから、材料としては金が好ましいが、これらの仕様を満たすのであれば、金を主成分とする合金や、他の金属、例えば銅やアルミニウム、あるいはその合金などを用いても構わない。   On the other hand, the IC 4 in the control circuit, the base portion of the control lead terminal 6L, and the relay terminal of the circuit portion 6C are electrically connected by a metal thin wire 10b made of gold. The fine metal wire 10b is for applying a voltage for control, and does not require a large current to flow, and is required to be connected to a narrow electrode formed on the integrated circuit IC4. A wire having a diameter smaller than 10a is preferable. Gold is preferable as a material because of its ease of joining with IC4. However, if these specifications are satisfied, an alloy containing gold as a main component, other metals such as copper, aluminum, or alloys thereof may be used. You may use.

パワーリード5のうち、回路部5Cの裏面(半導体素子2、3が接合された面の反対側の面)には放熱性と絶縁性の高い絶縁膜7が接着されており、絶縁膜7を介してさらに放熱用のアルミニウム製の放熱板8(ヒートシンク)が接着されている。絶縁膜7は絶縁性で熱伝導率の高いAl、SiOなどの無機物フィラーと、電気抵抗率が高いエポキシ樹脂などの有機物のバインダーとで構成され、高い放熱性と絶縁性を兼ね備えている。なお、フィラーとしては、熱伝導率が高く、絶縁性を有する材料であれば、上記に示すセラミックス材料以外の材料でも良い。また、バインダーはエポキシ樹脂以外の有機成分を含んでもよく、またエポキシ樹脂を含んでいなくても良い。 Of the power lead 5, an insulating film 7 having high heat dissipation and insulating properties is bonded to the back surface of the circuit portion 5 </ b> C (the surface opposite to the surface where the semiconductor elements 2 and 3 are bonded). Further, a heat radiating plate 8 (heat sink) made of aluminum for heat dissipation is bonded thereto. The insulating film 7 is composed of an inorganic filler such as Al 2 O 3 and SiO 2 having high insulation and thermal conductivity, and an organic binder such as epoxy resin having high electrical resistivity, and has both high heat dissipation and insulation. ing. The filler may be a material other than the ceramic material described above as long as it has a high thermal conductivity and an insulating property. The binder may contain an organic component other than the epoxy resin, or may not contain the epoxy resin.

そして、上記部材のうち、パワーリード端子5L部分、制御リード端子6L部分、および放熱板8の放熱面8rを除いた部分を封止樹脂11で封止することでパッケージング(成型)されている。これにより、電力用半導体装置1は、電力回路としては、いわゆる6 in 1の3相インバータ回路で、制御回路にICを内蔵したトランスファーモールド型のIPM(Intelligent Power Module)となる。なお、電力用半導体装置1の放熱板8の長手方向両端あるいはその近傍の封止体11には、図示しない放熱フィンに取り付けるための取り付け穴11hを設けている。電力用半導体装置1を実使用する場合、必要に応じて電力用半導体装置1の放熱板8の放熱面8rに、外部の放熱フィンなどと熱伝導性グリスを介してネジ固定するためである。取り付け穴11hを放熱板8両端あるいはその近傍に設置することにより、放熱面8rと外部の放熱フィンを密着させた状態で確実に固定できるため、優れた放熱性を確保できる。   Of the members, the power lead terminal 5L portion, the control lead terminal 6L portion, and the portion excluding the heat radiating surface 8r of the heat radiating plate 8 are packaged (molded) by sealing with the sealing resin 11. . As a result, the power semiconductor device 1 is a so-called 6 in 1 three-phase inverter circuit as a power circuit, and becomes a transfer mold type IPM (Intelligent Power Module) in which an IC is incorporated in a control circuit. It should be noted that attachment holes 11h for attachment to heat radiation fins (not shown) are provided in the sealing body 11 at or near the longitudinal ends of the heat radiation plate 8 of the power semiconductor device 1. This is because, when the power semiconductor device 1 is actually used, screws are fixed to the heat radiating surface 8r of the heat radiating plate 8 of the power semiconductor device 1 through external heat radiating fins or the like and heat conductive grease as necessary. By installing the attachment holes 11h at both ends of the heat radiating plate 8 or in the vicinity thereof, the heat radiating surface 8r and the external heat radiating fins can be securely fixed, and thus excellent heat dissipation can be secured.

つぎに、本実施の形態1にかかる電力用半導体装置の特徴について説明する。
図4に示すように、放熱板8には窪み部8dを設けており、絶縁膜7には貫通孔7hを設けている。平面方向において窪み部8dと貫通孔7hとが同じ位置になるように放熱板8に絶縁膜7を重ねている。そして、パワーリード5を重ねたときに、図3および図5に示すように、窪み部8dと貫通孔7hによる開口部分が、回路部5Cに形成された隙間5Cs内に収まるように設計してある。つまり、窪み部8dと貫通孔7hの開口部の上に回路部5Cの板状配線材(金属板部分)が被さらないようにしている。そして、後述するように、封止体11の一部が窪み部8d内にも食い込んでいる。なお、貫通孔7hは必ずしも窪み部8dの開口と同じ形状である必要はなく、後述するように樹脂が通るだけの径があればよい。
Next, features of the power semiconductor device according to the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, the heat sink 8 is provided with a recess 8d, and the insulating film 7 is provided with a through hole 7h. The insulating film 7 is overlaid on the heat radiating plate 8 so that the recessed portion 8d and the through hole 7h are in the same position in the planar direction. Then, when the power leads 5 are stacked, as shown in FIGS. 3 and 5, the opening portion by the recess 8d and the through hole 7h is designed to fit within the gap 5Cs formed in the circuit portion 5C. is there. That is, the plate-like wiring material (metal plate portion) of the circuit portion 5C is prevented from covering the recess 8d and the opening of the through hole 7h. As will be described later, a part of the sealing body 11 bites into the recessed portion 8d. The through hole 7h does not necessarily have the same shape as the opening of the recessed portion 8d, and may have a diameter that allows resin to pass as described later.

上記の部材を用いて、電力用半導体装置1を製造する方法について説明する。
リードフレーム5と6を図示しない治具を用いて位置決め固定し、回路実装を行う。ダイシングされたIC4を、図2、3に示すように、制御リード6部分に形成された回路部6Cに形成されたダイパッドにそれぞれ導電性接着剤9bで固着する。次にダイオード2と、トランジスタ3を、それぞれはんだ9aで、パワーリード5の回路部5Cに形成されたダイパッドにダイボンディングする。
A method for manufacturing the power semiconductor device 1 using the above members will be described.
The lead frames 5 and 6 are positioned and fixed using a jig (not shown), and circuit mounting is performed. As shown in FIGS. 2 and 3, the diced IC 4 is fixed to the die pad formed on the circuit portion 6C formed on the control lead 6 portion by the conductive adhesive 9b. Next, the diode 2 and the transistor 3 are each die-bonded to the die pad formed on the circuit portion 5C of the power lead 5 with the solder 9a.

そして、電力回路側のトランジスタ3とダイオード2とをアルミワイヤの配線部材10aを用いてワイヤボンディングにより電気的に接続し、ダイオード2とパワーリード端子5Lとをアルミワイヤの配線部材10aを用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する。さらに、トランジスタ3と制御リード5の中継端子間をワイヤボンディングにより電気的に接続する。つづいて、制御回路内のIC4と制御リード端子6Lおよび中継端子とを、金からなる金属細線10bを用いてワイヤボンディングにより電気的に接続する。これにより、電力回路とその電力回路を制御する制御回路とを備えた回路部材が形成される。   Then, the transistor 3 on the power circuit side and the diode 2 are electrically connected by wire bonding using an aluminum wire wiring member 10a, and the diode 2 and the power lead terminal 5L are wired using an aluminum wire wiring member 10a. Electrical connection by bonding. Further, the relay terminals of the transistor 3 and the control lead 5 are electrically connected by wire bonding. Subsequently, the IC 4 in the control circuit, the control lead terminal 6L, and the relay terminal are electrically connected by wire bonding using a fine metal wire 10b made of gold. Thereby, the circuit member provided with the power circuit and the control circuit which controls the power circuit is formed.

上記回路部材の形成とは別に、放熱板8の用意を行う。所定厚みの金属板(例えばアルミニウム板)をプレスで放熱板形状に打抜き、その後窪み部8dを加工して放熱板8とする。予めシート状に形成された絶縁膜を切り抜き、所定位置に貫通孔を形成して絶縁膜7とする。平面方向において窪み部8dの開口の位置に貫通孔7hが位置するように、放熱板8に絶縁膜7を重ねる。そして、プレスにて温度と圧力をかけて両部材を仮接着させる。このとき、プレスと絶縁膜7の間には圧力が均一にかかるように紙などの緩衝材をいれておくことが望ましい。これにより、絶縁膜7を仮接着させた放熱板8が用意できる。   Apart from the formation of the circuit member, the heat sink 8 is prepared. A metal plate (for example, an aluminum plate) having a predetermined thickness is punched into a heat sink shape with a press, and then the recess 8 d is processed to form the heat sink 8. An insulating film previously formed in a sheet shape is cut out, and a through hole is formed at a predetermined position to form the insulating film 7. The insulating film 7 is overlaid on the heat radiating plate 8 so that the through hole 7h is located at the position of the opening of the recess 8d in the planar direction. Then, both members are temporarily bonded by applying temperature and pressure with a press. At this time, it is desirable to put a cushioning material such as paper between the press and the insulating film 7 so that the pressure is uniformly applied. Thereby, the heat sink 8 to which the insulating film 7 is temporarily bonded can be prepared.

放熱板8の放熱面8r側を熱源に載置し、絶縁膜7の上面に上記回路部材を設置する。このとき、窪み部8dと貫通孔7hによる開口部分が、パワーリード5に形成された隙間5Csの範囲内に収まるように設置する。そして型締め後、封止体11を構成する封止樹脂11Rを流し込んで封止する。このときに、絶縁膜7を構成するバインダーも硬化するので、絶縁膜7は放熱板8とパワーリード5に対して強固に接着する。さらに、封止樹脂11Rは、パワーリード5の板状配線部材間の隙間5Cs、絶縁膜7の貫通孔7hを通って窪み部8dにも流れ込む。窪み部8dに流れ込んだ封止樹脂11Rは、封止体11本体と一体硬化して、放熱板8に食い込む食い込み部11a(図2(b)参照)が形成される。   The heat radiating surface 8r side of the heat radiating plate 8 is placed on a heat source, and the circuit member is installed on the upper surface of the insulating film 7. At this time, the recessed portion 8d and the opening portion formed by the through hole 7h are installed so as to be within the range of the gap 5Cs formed in the power lead 5. And after mold clamping, sealing resin 11R which comprises the sealing body 11 is poured, and it seals. At this time, since the binder constituting the insulating film 7 is also cured, the insulating film 7 is firmly bonded to the heat sink 8 and the power lead 5. Further, the sealing resin 11R flows into the recess 8d through the gap 5Cs between the plate-like wiring members of the power lead 5 and the through hole 7h of the insulating film 7. The sealing resin 11R that has flowed into the hollow portion 8d is integrally cured with the main body of the sealing body 11 to form a biting portion 11a (see FIG. 2B) that bites into the heat radiating plate 8.

なお、パワーリード端子5L、制御リード端子6L、放熱板8の放熱面8rは封止樹脂11から外部に露出している。封止樹脂から露出したパワーリード端子5L、制御リード端子6Lを所定のリード形状になるようにリードフォーミングを行って電力用半導体装置1が完成する。なお、リードフレーム5、6の表面には、必要に応じメッキ等の技術により表面加工がなされる。   The power lead terminal 5L, the control lead terminal 6L, and the heat radiating surface 8r of the heat radiating plate 8 are exposed from the sealing resin 11 to the outside. The power semiconductor device 1 is completed by performing lead forming so that the power lead terminal 5L and the control lead terminal 6L exposed from the sealing resin have a predetermined lead shape. The surfaces of the lead frames 5 and 6 are subjected to surface processing by a technique such as plating as necessary.

上記、モールド工程において、一般に樹脂には硬化収縮があるため、トランスファーモールド後に室温に戻る際、収縮した樹脂が放熱板を中心方向に引っ張る。一方、放熱板はもとの形状に戻ろうとする反力が残留応力として働く。この状態で温度差のある環境にさらされると、線膨張係数差による熱応力が放熱板と絶縁膜間、または絶縁膜と封止体間に働き接着強度が弱まる。パワー半導体素子として、SiCを用いた場合、高温側が175℃、低温側が室温のような非常に大きな温度差にさらされることもある。最悪の場合は接着強度が弱くなった部分で層間剥離が発生することもあり、剥離が発生すると剥離部分と剥離していない部分との境界に電位勾配が集中して部分放電が発生し、耐圧が低くなる。とくに、高温動作に対応するため、絶縁膜の放熱性を高めようとすると、フィラー充填率を高める必要があり、相対的に接着を担うバインダーの比率が減り接着強度が低くなる。そのため、運転温度が高温になるほど、熱応力が大きくなるのに対して、それに対抗するための接着力は逆に低下してしまうので、ますます剥離が生じやすくなり、耐圧性能も低下しやすくなってしまう。   In the above-described molding process, since the resin is generally cured and contracted, the contracted resin pulls the heat sink toward the center when returning to room temperature after transfer molding. On the other hand, the reaction force to return the heat sink to its original shape works as residual stress. When exposed to an environment with a temperature difference in this state, a thermal stress due to a difference in linear expansion coefficient acts between the heat sink and the insulating film or between the insulating film and the sealing body, thereby reducing the adhesive strength. When SiC is used as the power semiconductor element, it may be exposed to a very large temperature difference such that the high temperature side is 175 ° C. and the low temperature side is room temperature. In the worst case, delamination may occur at the part where the adhesive strength is weak, and when peeling occurs, the potential gradient concentrates on the boundary between the peeled part and the part that has not peeled off, causing partial discharge, Becomes lower. In particular, in order to cope with high temperature operation, it is necessary to increase the filler filling rate in order to increase the heat dissipation of the insulating film, and the ratio of the binder responsible for adhesion is relatively reduced, and the adhesive strength is lowered. For this reason, the higher the operating temperature, the greater the thermal stress, whereas the adhesive strength to counteract it decreases, so peeling is more likely to occur and the pressure resistance performance also tends to decrease. End up.

それに対し、本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置1では、封止体11が、放熱板8に対して回路部5Cと絶縁膜7の隙間(5Cs、7h)を通して食い込む食い込み部11aを備えている。食い込み部11aが放熱板8に対してアンカー効果を発揮することにより、温度サイクルが生じても、封止体11に対する放熱板8の反りやゆがみ、あるいは、放熱板8に対する封止体11の反りやゆがみが抑えられる。つまり、回路部5Cと絶縁膜7を間に挟んだ封止体11と放熱板8との間隔は、間に入る部材の膨張収縮分での変化にとどまり、平行度の変化が抑えられる。つまり、放熱板8〜絶縁膜7〜回路部5C〜封止体11間に局所的な剥離層ができる余地がなくなるので、絶縁膜7の回路部5を構成する板状配線材や放熱板8からの剥離を抑えることができ、耐圧性能を維持することができる。そのため、SiCのようなワイドバンドギャップ半導体の性能を発揮して、175℃といった従来のSi半導体よりも高温で使用しても長期絶縁性を確保することが可能となる。さらには、剥離層が生じないために伝熱性も確保され、高い放熱効率を長期間確保することにもなる。   On the other hand, in the power semiconductor device 1 according to the first exemplary embodiment of the present invention, the sealing body 11 bites into the heat sink 8 through the gap (5Cs, 7h) between the circuit portion 5C and the insulating film 7. It has. Since the biting portion 11a exhibits an anchor effect on the heat sink 8, even if a temperature cycle occurs, the heat sink 8 is warped or distorted with respect to the seal 11, or the seal 11 is warped with respect to the heat sink 8. Distortion is suppressed. That is, the distance between the sealing body 11 and the heat radiating plate 8 sandwiching the circuit portion 5C and the insulating film 7 is limited to the change in the expansion and contraction of the member that is interposed therebetween, and the change in parallelism is suppressed. In other words, there is no room for a local release layer between the heat sink 8 to the insulating film 7 to the circuit portion 5C to the sealing body 11, so that the plate-like wiring material and the heat sink 8 constituting the circuit portion 5 of the insulating film 7 are eliminated. Peeling can be suppressed, and the pressure resistance performance can be maintained. Therefore, the performance of a wide band gap semiconductor such as SiC can be exhibited, and long-term insulation can be ensured even when used at a higher temperature than a conventional Si semiconductor such as 175 ° C. Furthermore, since no release layer is formed, heat transfer is ensured, and high heat dissipation efficiency is ensured for a long period of time.

また、絶縁膜7は原料を混合する過程などで空気を巻き込むことがあり、トランスファーモールドプロセス時に気泡が発生する可能性がある。このとき絶縁膜の中心付近で発生した気泡は抜けにくく、絶縁膜内、もしくは界面にトラップされてしまう可能性がある。特に絶縁膜の面積が大きくなるほどトラップされやすいという問題があった。   In addition, the insulating film 7 may entrain air in the process of mixing the raw materials and the like, and bubbles may be generated during the transfer molding process. At this time, bubbles generated near the center of the insulating film are difficult to escape and may be trapped in the insulating film or at the interface. In particular, the larger the area of the insulating film, the more easily trapped.

それに対し、本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置1では、絶縁膜7に貫通孔7hを設けているため、加熱されたときに生じる気泡が貫通孔7hから抜けていく。このため、絶縁膜7に気泡としてのボイドが残らなくなり、絶縁耐圧低下が抑制され、より大きな電流を扱った場合でも絶縁信頼性を確保することができる。ボイドが残らないようにすることは、伝熱性の確保にもつながり、高い放熱効率の長期間確保という効果ももたらす。   On the other hand, in the power semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention, since the through-hole 7h is provided in the insulating film 7, bubbles generated when heated are removed from the through-hole 7h. For this reason, voids as bubbles do not remain in the insulating film 7, a decrease in dielectric strength is suppressed, and insulation reliability can be ensured even when a larger current is handled. Preventing voids from remaining also leads to securing heat transfer properties, and also has the effect of securing high heat dissipation efficiency for a long period of time.

一方、絶縁膜7は熱硬化させる際に一度ゲル状に軟化する。そのため、仮接着の段階で、絶縁膜7の貫通孔8hの穴径が放熱板8の窪み部8dの穴径と同じであったとしても、図5に示すように、ゲル状になった絶縁膜7が、窪み部8dの開口部内側に向かって一部はみ出した後硬化して、はみ出し部7eとして残る。はみ出し部7eが放熱板8に対するアンカーとして機能することで、絶縁膜7と放熱板8との接着強度がさらに高くなる。   On the other hand, the insulating film 7 is once softened into a gel when thermally cured. Therefore, even if the hole diameter of the through-hole 8h of the insulating film 7 is the same as the hole diameter of the recessed portion 8d of the heat sink 8 at the stage of temporary bonding, as shown in FIG. After the film 7 partially protrudes toward the inside of the opening of the recess 8d, the film 7 is cured and remains as the protrusion 7e. Since the protruding portion 7 e functions as an anchor for the heat sink 8, the adhesive strength between the insulating film 7 and the heat sink 8 is further increased.

なお、パワーリード5(回路部5C)の導電部分である板状配線材と放熱板8との間の絶縁距離を確保する必要があることから、回路部5Cの隙間5Csのうち、貫通孔7hを囲む板状配線材間の隙間5Cs(の幅DLh)を、貫通孔7hを囲まない板状配線材間の隙間(の幅DLn)よりも広くするようにしている。また、図では窪み部8dの開口形状は四角のものについて記載しているが、四角形でなくともよく、丸型や多角形でもよい。 In addition, since it is necessary to secure an insulation distance between the plate-like wiring member, which is a conductive portion of the power lead 5 (circuit portion 5C), and the heat radiating plate 8, the through hole 7h in the gap 5Cs of the circuit portion 5C. The gap 5Cs (the width D Lh ) between the plate-like wiring members that surround the plate is made wider than the gap (the width D Ln ) between the plate-like wiring members that do not surround the through hole 7h. Moreover, although the opening shape of the hollow part 8d has described about the square thing in the figure, it does not need to be a rectangle and may be a round shape or a polygon.

以上のように、本発明の実施の形態1にかかる電力用半導体装置1によれば、電力用半導体素子2、3と、複数の板状配線材を並べて平坦に形成された回路部5Cと、外部回路への接続端子5Lとを有し、電力用半導体素子2、3が回路部5Cの一方の面に実装されたリードフレーム5と、回路部5Cの他方の面に対して、放熱面8rの反対側の面が絶縁膜7を介して接合されるとともに、回路部5Cの板状配線材間の隙間5Csに対向し、かつ当該隙間の範囲内で開口する窪み8dが形成された放熱板8と、リードフレーム5の接続端子5Lと放熱板8の少なくとも放熱面8rとを除いて当該電力用半導体装置1を封止する封止体11とを備え、絶縁膜7には、放熱板8の窪み8dの位置に対応した貫通孔7hが形成され、封止体11は、回路面5Cの半導体素子2、3が実装された面側から板状配線材間の隙間5Csと絶縁膜7の貫通孔7hを通して放熱板8の窪み8dの内部に食い込む食い込み部11aを有するように構成したので、封止体11の食い込み部11aが放熱板8にアンカーとしてはたらき、封止体11と放熱板8とでリードフレーム5の回路部5Cと絶縁膜7とを挟み込むことができる。そのため、絶縁膜7の放熱性を優先するためにフィラー充填率を高めることで、接着性が低下したとしても、絶縁膜7がリードフレーム5の回路部5Cあるいは放熱板8からの剥離するのを抑制することができ、絶縁耐圧を維持して信頼性の高い電力用半導体装置を得ることができる。   As described above, according to the power semiconductor device 1 according to the first embodiment of the present invention, the power semiconductor elements 2 and 3 and the circuit portion 5C formed flat by arranging a plurality of plate-like wiring members, A lead frame 5 having a connection terminal 5L to an external circuit, the power semiconductor elements 2 and 3 being mounted on one surface of the circuit portion 5C, and a heat dissipation surface 8r with respect to the other surface of the circuit portion 5C. The opposite surface of the heat sink is bonded via the insulating film 7, and the heat sink is formed with a recess 8d facing the gap 5Cs between the plate-like wiring members of the circuit portion 5C and opening within the gap. 8 and a sealing body 11 that seals the power semiconductor device 1 except for the connection terminal 5L of the lead frame 5 and at least the heat radiating surface 8r of the heat radiating plate 8, and the insulating film 7 includes a heat radiating plate 8 The through hole 7h corresponding to the position of the recess 8d is formed, and the sealing body 11 is It is configured to have a biting portion 11a that bites into the inside of the recess 8d of the heat sink 8 from the surface side where the semiconductor elements 2 and 3 of the road surface 5C are mounted through the gap 5Cs between the plate-like wiring members and the through hole 7h of the insulating film 7. Therefore, the biting portion 11 a of the sealing body 11 serves as an anchor to the heat radiating plate 8, and the circuit portion 5 C of the lead frame 5 and the insulating film 7 can be sandwiched between the sealing body 11 and the heat radiating plate 8. Therefore, even if the adhesiveness is reduced by increasing the filler filling rate in order to prioritize the heat dissipation of the insulating film 7, the insulating film 7 is not peeled off from the circuit portion 5 </ b> C or the heat sink 8 of the lead frame 5. Thus, a highly reliable power semiconductor device can be obtained while maintaining the withstand voltage.

とくに、窪み8dは、板状配線材間の隙間のうち、大きい隙間に対向して開口するように形成する。あるいは、回路部5Cは、窪み部8dが対向する隙間5Cs(幅DLh)が、他の板状配線材間の隙間(幅DLn)より広くなるように形成する。と、いうように構成すれば、窪み部8d周囲の絶縁距離を保ち、絶縁耐圧を高めることができる。 In particular, the recess 8d is formed so as to be opposed to a large gap among the gaps between the plate-like wiring members. Alternatively, the circuit portion 5C is formed so that the gap 5Cs (width D Lh ) facing the depression 8d is wider than the gap (width D Ln ) between other plate-like wiring members. With this configuration, it is possible to maintain the insulation distance around the depression 8d and increase the withstand voltage.

実施の形態2.
本実施の形態2にかかる電力用半導体装置においては、実施の形態1にかかる電力用半導体装置に対し、放熱板に設けた窪みの形状を異なるようにしたものである。その他の部材については実施の形態1にかかる電力用半導体装置と同様であるので、説明を省略する。図6〜図8は、本実施の形態2にかかる電力用半導体装置の構成を説明するためのもので、図6は電力用半導体装置のうち、放熱板とパワーリードフレーム部分を抜き出した平面図である。図7は放熱板に設けた窪み部近傍の構成を説明するための図で、図7(a)は図6のE−E線における部分断面図であり、図7(b)は放熱板に絶縁膜を仮接着する際の状態を示す部分断面図を示している。図8は本実施の形態2および実施の形態1にかかる放熱板に設けた窪み部近傍の構成の違いを説明するための部分断面図で、図8(a)は図6(a)に、図8(b)は図5に対応し、それぞれ、寸法対象を明確にするため、背景に見える線を一部省略している。
Embodiment 2. FIG.
The power semiconductor device according to the second embodiment is different from the power semiconductor device according to the first embodiment in the shape of the recess provided in the heat sink. Since other members are the same as those of the power semiconductor device according to the first embodiment, description thereof is omitted. 6 to 8 are diagrams for explaining the configuration of the power semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 6 is a plan view of the power semiconductor device in which a heat sink and a power lead frame portion are extracted. It is. FIG. 7 is a diagram for explaining the configuration near the recess provided in the heat sink, FIG. 7 (a) is a partial cross-sectional view taken along line EE of FIG. 6, and FIG. The fragmentary sectional view which shows the state at the time of temporarily bonding an insulating film is shown. FIG. 8 is a partial cross-sectional view for explaining the difference in the configuration near the recess provided in the heat sink according to the second embodiment and the first embodiment, and FIG. 8 (a) is shown in FIG. 6 (a). FIG. 8B corresponds to FIG. 5, and some lines visible in the background are omitted in order to clarify the dimension object.

図6および図7(a)に示すように、本実施の形態2にかかる電力用半導体装置201は、放熱板208に設けた窪み部208dの開口(入口)部に、傾斜部208daを持たせたものである。そして、図7(b)に示すように、絶縁膜のシート207Sを放熱板208に仮接着する際のプレス金型20には、傾斜部208daの形状に合わせた三角形状の突起20pを設けている。プレス時にこの突起20pを放熱板208の窪み部208dの傾斜部208daに合わせて加圧すれば、傾斜部208da部分にも絶縁膜207を介して均一にプレス圧力をかけることができる。このとき緩衝材21をプレス金型20と絶縁膜シート207Sとの間に載置し、プレス時に三角形状の突起20pが緩衝材21および絶縁膜のシート207Sを突き破って傾斜部208daを加圧する。その結果、図6に示すように、絶縁膜207には窪み部208dに対応した貫通孔207hを形成することができ、図7(a)に示すように、傾斜部208da部分には、傾斜部208daに沿って絶縁膜7が接着される。   As shown in FIGS. 6 and 7A, the power semiconductor device 201 according to the second embodiment has an inclined portion 208da at the opening (inlet) portion of the recess 208d provided in the heat sink 208. It is a thing. Then, as shown in FIG. 7B, the press mold 20 when the insulating film sheet 207S is temporarily bonded to the heat radiating plate 208 is provided with a triangular projection 20p that matches the shape of the inclined portion 208da. Yes. If the protrusion 20p is pressed in accordance with the inclined portion 208da of the recess 208d of the heat sink 208 during pressing, the pressing pressure can be uniformly applied to the inclined portion 208da through the insulating film 207. At this time, the cushioning material 21 is placed between the press die 20 and the insulating film sheet 207S, and the triangular protrusion 20p breaks through the cushioning material 21 and the insulating film sheet 207S and presses the inclined portion 208da during pressing. As a result, as shown in FIG. 6, the insulating film 207 can be formed with a through hole 207h corresponding to the recess 208d. As shown in FIG. 7A, the inclined portion 208da has an inclined portion. The insulating film 7 is adhered along 208da.

このように、傾斜部208daを有するように窪み部を変形することにより、実施の形態1と比べて電力用半導体装置のサイズを小さくすることができることについて図8を用いて説明する。図8では、パワーリードのうち、絶縁膜を介して放熱板に接合されている回路部の板状配線材間の絶縁距離について説明したものであり、貫通孔を取り囲む板状配線材間の間隔DLhと、板状配線材と放熱板との沿面距離Dcrとの関係を示している。図において、本実施の形態2にかかる電力用半導体装置での回路部205Cと放熱板208との沿面距離Dcr2(図8(a))と、実施の形態1にかかる電力用半導体装置での回路部5Cと放熱板8との沿面距離Dcr1(図8(b))とは、ほぼ同じになるように設定している。しかしながら、本実施の形態2にかかる電力用半導体装置では、絶縁膜207が傾斜部208adに沿って、窪み208の深さ方向に進出しているので、同じ沿面距離Dcrを確保するにあたり、実施の形態1における電力用半導体装置におけるパワーリードの回路部5Cにおける貫通孔8dを取り囲む板状配線材間の間隔DLh1よりも短い板状配線材間の間隔DLh2に設定することができる。そのため、パワーリード205の回路部205Cのサイズを小さくすることで、製品自体を小型化できる。 In this manner, the fact that the size of the power semiconductor device can be reduced as compared with the first embodiment by deforming the depression so as to have the inclined portion 208da will be described with reference to FIG. FIG. 8 illustrates the insulation distance between the plate-like wiring members of the circuit portion that is joined to the heat sink via the insulating film in the power leads, and the interval between the plate-like wiring members that surround the through holes. The relationship between D Lh and the creeping distance D cr between the plate-like wiring member and the heat sink is shown. In the figure, the creepage distance D cr2 (FIG. 8A) between the circuit unit 205C and the heat sink 208 in the power semiconductor device according to the second embodiment and the power semiconductor device according to the first embodiment The creepage distance D cr1 (FIG. 8B) between the circuit portion 5C and the heat sink 8 is set to be substantially the same. However, when the power semiconductor device according to the second embodiment, the insulating film 207 along the inclined portion 208Ad, since the advance to the depth direction of the recess 208, to secure the same creepage distance D cr, performed The interval D Lh2 between the plate-like wiring members can be set shorter than the interval D Lh1 between the plate-like wiring members surrounding the through hole 8d in the circuit portion 5C of the power lead in the power semiconductor device of the first embodiment. Therefore, the product itself can be reduced in size by reducing the size of the circuit portion 205C of the power lead 205.

また、傾斜部208daに沿って絶縁膜207が接着しており、傾斜部208daによる凹み部分で絶縁膜207が放熱板208に対するアンカーになることで接着強度が増し、より高温でも長期絶縁性を保つことができる。   Further, the insulating film 207 is bonded along the inclined portion 208da, and the insulating film 207 becomes an anchor to the heat sink 208 in the recessed portion by the inclined portion 208da, thereby increasing the adhesive strength and maintaining long-term insulation even at higher temperatures. be able to.

なお、上記実施の形態2においては、仮接着時のプレスにより、突起20pが穿孔具となって、絶縁膜のシート207Sに貫通孔を穿孔する例を示したが、予めシートに穴を穿孔しておくようにしてもよい。その場合、穿孔した貫通孔の位置を放熱板の窪み208dの位置に合わせるようにする必要があるが、穴形状が一定になり、貫通孔周囲にひび割れ等が発生することを防止できる。   In the second embodiment, the example in which the projection 20p becomes a punching tool and the through hole is punched in the insulating film sheet 207S by the press at the time of temporary bonding is shown. However, the hole is previously punched in the sheet. You may make it leave. In that case, it is necessary to align the position of the drilled through hole with the position of the recess 208d of the heat sink, but the hole shape becomes constant, and it is possible to prevent cracks and the like from being generated around the through hole.

以上のように、本実施の形態2にかかる電力用半導体装置201によれば、窪み部208dは、開口から深くなるにつれ狭くなる傾斜部208daが形成されているように構成したので、傾斜部208dに沿って絶縁膜7が貼りつくことにより、絶縁膜207と放熱板208間の密着性が向上し、剥離をより一層抑制できる。   As described above, according to the power semiconductor device 201 of the second embodiment, the recess 208d is configured such that the inclined portion 208da that becomes narrower as it becomes deeper from the opening is formed. By sticking the insulating film 7 along the line, the adhesion between the insulating film 207 and the heat sink 208 is improved, and peeling can be further suppressed.

また、傾斜部208daを経由することで、板状配線材間の間隔を狭くしても、回路部205Cと放熱板8間の沿面距離を長くすることができるので、回路部205Cのサイズを小さくし、装置全体をコンパクトにすることができる。   Further, by passing through the inclined portion 208da, the creepage distance between the circuit portion 205C and the heat radiating plate 8 can be increased even if the interval between the plate-like wiring members is narrowed, so the size of the circuit portion 205C is reduced. In addition, the entire apparatus can be made compact.

実施の形態3.
本実施の形態3にかかる電力用半導体装置においては、上記実施の形態1や2にかかる電力用半導体装置に対し、放熱板に設けた窪みの形状を異なるようにしたものである。その他の部材については実施の形態1や2にかかる電力用半導体装置と同様であるので、説明を省略する。図9は、本実施の形態3にかかる電力用半導体装置の構成を説明するためのもので、放熱板に設けた窪み部近傍部分の構成を示す部分断面図である。
Embodiment 3 FIG.
The power semiconductor device according to the third embodiment is different from the power semiconductor devices according to the first and second embodiments in the shape of the recess provided in the heat sink. Since other members are the same as those of the power semiconductor device according to the first and second embodiments, description thereof is omitted. FIG. 9 is a partial cross-sectional view for illustrating the configuration of the power semiconductor device according to the third embodiment and showing the configuration of the vicinity of the recess provided in the heat sink.

図9に示すように、本実施の形態3にかかる電力用半導体装置301は、放熱板308に設けた窪み部308dが、ねじ穴のように、内側面が深さ方向に沿って凹凸になっていることである。窪み部308dは、タップを切ることで形成できる。このねじ山状の窪み部308dに封止樹脂11Rが流れ込んで硬化すると、アンカー効果がより強固となり、剥離を効果的に抑制し、より高温時の動作で熱応力がかかる場合でも、接着強度を維持できる。   As shown in FIG. 9, in the power semiconductor device 301 according to the third embodiment, the recess 308 d provided in the heat sink 308 has an uneven inner surface along the depth direction like a screw hole. It is that. The recess 308d can be formed by cutting a tap. When the sealing resin 11R flows into the thread-like depression 308d and hardens, the anchor effect becomes stronger, the peeling is effectively suppressed, and the adhesive strength is increased even when thermal stress is applied at higher temperatures. Can be maintained.

なお、ネジに限ることなく、窪み部の内側面が深さ方向に沿って凹凸になっているようにすればよく、例えば、内側面にらせん状の溝を設けるようにしてもよい。   It should be noted that the inner surface of the recess is not limited to a screw, but may be uneven along the depth direction. For example, a spiral groove may be provided on the inner surface.

以上のように、本実施の形態3にかかる電力用半導体装置301によれば、窪み308dは、放熱板308の厚み方向に沿って凹凸となるように内側面に溝が形成されているようにしたので、アンカー効果がより強固となり、剥離を抑制して絶縁耐圧を維持できる。   As described above, according to the power semiconductor device 301 of the third embodiment, the recess 308d has grooves formed on the inner surface so as to be uneven along the thickness direction of the heat sink 308. As a result, the anchor effect is further strengthened, peeling can be suppressed, and the withstand voltage can be maintained.

実施の形態4.
本実施の形態4にかかる電力用半導体装置においては、上記実施の形態1〜3にかかる電力用半導体装置に対し、放熱板に設けた窪みを反対側にまで貫通するようにしたものである。その他の部材については実施の形態1〜3にかかる電力用半導体装置と同様であるので、説明を省略する。図10は、本実施の形態4にかかる電力用半導体装置の構成を説明するためのもので、放熱板に設けた窪み部近傍部分の構成を示す部分断面図である。
Embodiment 4 FIG.
In the power semiconductor device according to the fourth embodiment, the recess provided in the heat sink is penetrated to the opposite side of the power semiconductor device according to the first to third embodiments. Since other members are the same as those of the power semiconductor device according to the first to third embodiments, description thereof is omitted. FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating the configuration of the power semiconductor device according to the fourth embodiment and the configuration in the vicinity of the recess provided in the heat sink.

図に示すように、本実施の形態4にかかる電力用半導体装置401では、放熱板408に設けた窪み部408dは放熱板408の表面側から裏面の放熱面408r側まで貫通している。なお、窪み部408dは、本来、「穴」というべきであるが、表面側から見ると窪んでいるという点では他の実施の形態と共通しているので、「窪み」と称することとする。それ以外の部分は他の実施の形態と同じである。このとき、例えば窪み部408dを表面側よりも放熱面408r側の方の径が広くなるような傾斜(テーパー)をつけると、厚み方向に働くアンカー効果をより強化することができる。また、例えば窪み部408dの放熱板208の放熱面408r側の開口部にも、実施の形態2のような傾斜部を形成すれば、封止体11が放熱板408裏面に食いつくことで、アンカー効果をより強化することができる。そのため、剥離を防止することかが強化される。   As shown in the figure, in the power semiconductor device 401 according to the fourth embodiment, the recess 408d provided in the heat radiating plate 408 penetrates from the front surface side of the heat radiating plate 408 to the heat radiating surface 408r side of the back surface. In addition, although the dent 408d should originally be called a “hole”, it is common to the other embodiments in that it is recessed when viewed from the front surface side, and is therefore referred to as a “dent”. Other parts are the same as those of the other embodiments. At this time, for example, if the depression 408d is inclined (tapered) so that the diameter on the heat radiation surface 408r side is wider than the surface side, the anchor effect acting in the thickness direction can be further strengthened. Further, for example, if the inclined portion as in the second embodiment is formed in the opening portion on the heat radiation surface 408r side of the heat radiation plate 208 of the hollow portion 408d, the sealing body 11 bites on the back surface of the heat radiation plate 408, so that the anchor The effect can be further strengthened. Therefore, prevention of peeling is strengthened.

さらに窪み部408dが放熱板408の放熱面408r側まで貫通していることにより、トランスファーモールド時に窪み部208dを通って気泡を抜くことができる。このため、さらに効率良く気泡を排出することができ、ボイド発生を抑制することができる。   Furthermore, since the dent 408d penetrates to the heat radiating surface 408r side of the heat radiating plate 408, bubbles can be extracted through the dent 208d during transfer molding. For this reason, bubbles can be discharged more efficiently, and the generation of voids can be suppressed.

以上のように、本実施の形態4にかかる電力用半導体装置401によれば、窪み408dは、放熱面408rまで貫通しているように構成したので、アンカー効果が高い。さらに、貫通した窪み408dがガス抜き孔となるので、ボイド発生を抑制することができる。   As described above, according to the power semiconductor device 401 according to the fourth embodiment, since the recess 408d is configured to penetrate through to the heat radiation surface 408r, the anchor effect is high. Furthermore, since the penetrating recess 408d becomes a vent hole, generation of voids can be suppressed.

また、窪み部408dを放熱面408r側から穿孔するようにして、放熱面408r側が広いテーパー状に形成すれば、さらにアンカー効果を高めることができる。   Further, if the dent 408d is perforated from the heat radiating surface 408r side and the heat radiating surface 408r side is formed in a wide tapered shape, the anchor effect can be further enhanced.

実施の形態5.
本実施の形態5にかかる電力用半導体装置においては、上記実施の形態1〜4にかかる電力用半導体装置に対し、放熱板に設けた窪みを面方向に延ばしたいわゆる溝状に形成したものである。その他の部材については実施の形態1〜4にかかる電力用半導体装置と同様であるので、説明を省略する。図11は、本実施の形態5にかかる電力用半導体装置の構成を説明するためのもので、図11(a)は絶縁シートを仮接着した放熱板の平面図、図11(b)は図11(a)のF−F線における断面図である。
Embodiment 5 FIG.
In the power semiconductor device according to the fifth embodiment, the power semiconductor device according to the first to fourth embodiments is formed in a so-called groove shape in which a recess provided in the heat sink is extended in the surface direction. is there. Since other members are the same as those of the power semiconductor device according to the first to fourth embodiments, description thereof will be omitted. 11A and 11B are diagrams for explaining the configuration of the power semiconductor device according to the fifth embodiment. FIG. 11A is a plan view of a heat sink with an insulating sheet temporarily bonded thereto, and FIG. 11B is a diagram. It is sectional drawing in the FF line of 11 (a).

窪み部508dは放熱板508の長手方向に対して垂直な方向に延びる溝状をなし、それに伴い貫通孔507hも同じスリット状をなしている。また、後工程で重ねあわされる図示しないリードフレーム505の回路部505Cには、窪み部508dの開口に対応し、開口よりも広い隙間505Csが形成されている。そのため、窪み部508dの開口は、リードフレーム505が重ねあわされた際に、回路部505Cの隙間505Cs内に収まり、窪み部508dを回路部505Cの板状配線材が被さらないようになっている。   The recessed portion 508d has a groove shape extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the heat dissipation plate 508, and the through hole 507h accordingly has the same slit shape. In addition, a gap 505Cs wider than the opening is formed in the circuit portion 505C of the lead frame 505 (not shown), which is overlapped in a subsequent process, corresponding to the opening of the recessed portion 508d. Therefore, when the lead frame 505 is overlapped, the opening of the recessed portion 508d fits in the gap 505Cs of the circuit portion 505C, and the recessed portion 508d is not covered with the plate-like wiring material of the circuit portion 505C. Yes.

そして、窪み部508dの延びる方向を封止樹脂の注入方向に沿う(平行)ように形成しているので、封止樹脂11をトランスファモールドで注入する際、窪み部508d内で封止樹脂11Rの流れを阻害することがなく、封止樹脂11Rが気泡を巻き込むのを抑制することができる。また、封止体は加熱されたあと、冷却、硬化する際に熱収縮する。このとき絶縁膜507と放熱板508を内部に引っ張る力が働き、放熱板508は裏面を凸にして反る。このため絶縁膜507と放熱板508の界面には離れる方向に力が働き、高温でその力が強くなると、剥離が生じる恐れがある。それに対し放熱板508の長手方向に垂直な方向に延びる窪み508dを設けると、窪み508dが長手方向の曲げ剛性を下がるので、反りが低減され、剥離する力が抑制される。   And since the extending direction of the hollow part 508d is formed so as to be along (parallel) the injection direction of the sealing resin, when the sealing resin 11 is injected by transfer molding, the sealing resin 11R is formed in the hollow part 508d. The encapsulating resin 11R can be prevented from entraining air bubbles without hindering the flow. Further, after the sealing body is heated, it shrinks when it is cooled and cured. At this time, a force pulling the insulating film 507 and the heat radiating plate 508 to the inside acts, and the heat radiating plate 508 is warped with the back surface convex. For this reason, a force acts in the direction away from the interface between the insulating film 507 and the heat sink 508, and peeling off may occur when the force is increased at a high temperature. On the other hand, when the recess 508d extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the heat sink 508 is provided, the recess 508d lowers the bending rigidity in the longitudinal direction, so that the warpage is reduced and the peeling force is suppressed.

以上のように、本実施の形態5にかかる電力用半導体装置501によれば、窪み508dを放熱板508の面方向における長手方向に直交する方向に延びるようにしたので、その方向に樹脂11Rを流せば、気泡を巻き込まずに封止体11を形成できる。また、放熱板508の長手方向の変形に対する剛性が低下するので、温度変化による反りが低減され、絶縁膜507の剥離を抑制できる。   As described above, according to the power semiconductor device 501 of the fifth embodiment, since the recess 508d extends in the direction perpendicular to the longitudinal direction in the surface direction of the heat sink 508, the resin 11R is placed in that direction. If it is made to flow, the sealing body 11 can be formed without entraining bubbles. Moreover, since the rigidity with respect to the deformation | transformation of the longitudinal direction of the heat sink 508 falls, the curvature by a temperature change is reduced and peeling of the insulating film 507 can be suppressed.

なお、上記各実施の形態では、スイッチング素子であるトランジスタ3には、MOSFETを使用した場合を示したが、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を使用してもよい。また、ワイドバンドギャップ半導体素子材料として、炭化珪素以外に窒化ガリウム(GaN)、またはダイヤモンドといった材料を用いてもよい。さらに、MOSFETのみで、ダイオードのような整流素子が必要ない場合などでもよい。   In each of the above embodiments, the case where a MOSFET is used as the transistor 3 serving as a switching element has been described. However, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) may be used. In addition to silicon carbide, a material such as gallium nitride (GaN) or diamond may be used as the wide band gap semiconductor element material. Furthermore, it may be a case where only a MOSFET is used and a rectifying element such as a diode is not required.

また、上記各実施の形態においては、整流素子(ダイオード)やスイッチング素子(トランジスタ)として機能する半導体素子2、3には、炭化ケイ素によって形成されたいわゆるワイドバンドギャップ半導体素子の例を示したが、これに限られることはなく、ケイ素(Si)で形成されたものであってもよい。しかし、上述したようにケイ素よりもバンドギャップが大きい、いわゆるワイドギャップ半導体を形成できる炭化ケイ素や、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドを用いた時の方が、動作温度域が高いので、本発明による効果をより一層発揮することができる。   In each of the above embodiments, examples of so-called wide band gap semiconductor elements formed of silicon carbide have been shown as the semiconductor elements 2 and 3 that function as rectifier elements (diodes) and switching elements (transistors). However, the present invention is not limited to this, and it may be formed of silicon (Si). However, as described above, the operating temperature range is higher when silicon carbide, a gallium nitride-based material, or diamond that can form a so-called wide gap semiconductor having a larger band gap than silicon is used. Can be further exhibited.

1 電力用半導体装置、 2 ダイオード(電力用半導体素子)、 3 トランジスタ(電力用半導体素子)、 4 IC(制御用半導体素子(の集積回路))、 5 パワーリード(リードフレーム(5C:回路部、5Cs:隙間、5L:パワーリード端子))、
6 制御リード(リードフレーム(6C:回路部、6L:制御リード端子))、 7 絶縁膜(7h:貫通孔、7S:(加工前の)絶縁膜シート)、 8 放熱板(8d:窪み部(8da:傾斜部)、8r:放熱面)、 9 導電性接合部材(9a:はんだ、9b:導電性接着剤)、 10 配線部材、 11 封止体(11a:食い込み部)、
20 プレス金型(20p:突起)、 21 緩衝材、
Lh 隙間の幅、 Dcr 沿面距離、
百位の数字の違いは実施の形態による構成の相違を示す。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power semiconductor device, 2 Diode (power semiconductor element), 3 Transistor (power semiconductor element), 4 IC (control semiconductor element (integrated circuit)), 5 Power lead (lead frame (5C: circuit part, 5Cs: clearance, 5L: power lead terminal)),
6 control lead (lead frame (6C: circuit part, 6L: control lead terminal)), 7 insulating film (7h: through hole, 7S: insulating film sheet before processing), 8 heat sink (8d: recessed part ( 8da: inclined portion), 8r: heat dissipation surface), 9 conductive joining member (9a: solder, 9b: conductive adhesive), 10 wiring member, 11 sealing body (11a: biting portion),
20 press mold (20p: protrusion), 21 cushioning material,
D Lh gap width, D cr creepage distance,
The difference in the hundreds indicates the difference in configuration according to the embodiment.

Claims (8)

電力用半導体素子と、
複数の板状配線材を並べて平坦に形成された回路部と、外部回路への接続端子とを有し、前記電力用半導体素子が前記回路部の一方の面に実装されたリードフレームと、
前記回路部の他方の面に対して、放熱面の反対側の面が絶縁膜を介して接合されるとともに、前記回路部の板状配線材間の隙間に対向し、かつ当該隙間内で開口する窪みが形成された放熱板と、
前記リードフレームの接続端子と前記放熱板の少なくとも放熱面とを除いて当該電力用半導体装置を封止する封止体とを備え、
前記絶縁膜には、前記放熱板の窪みの位置に対応した貫通孔が形成され、
前記封止体は、前記回路面の前記半導体素子が実装された面側から前記板状配線材間の隙間と前記絶縁膜の貫通孔を通して前記放熱板の窪みの内部に食い込む食い込み部を有することを特徴とする電力用半導体装置。
A power semiconductor element;
A lead frame in which a plurality of plate-like wiring members are arranged and formed flat and a connection terminal to an external circuit, and the power semiconductor element is mounted on one surface of the circuit portion,
The other surface of the circuit portion is opposite to the heat dissipation surface through an insulating film, and is opposed to the gap between the plate-like wiring members of the circuit portion, and is opened in the gap. A heat sink in which a recess is formed;
A sealing body that seals the power semiconductor device except for the connection terminal of the lead frame and at least the heat dissipation surface of the heat dissipation plate;
In the insulating film, a through hole corresponding to the position of the depression of the heat sink is formed,
The sealing body has a biting portion that bites into the inside of the recess of the heat sink from the side of the circuit surface where the semiconductor element is mounted through the gap between the plate-like wiring members and the through hole of the insulating film. A power semiconductor device characterized by the above.
前記窪みは、前記板状配線材間の隙間のうち、大きい隙間に対向して開口するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電力用半導体装置。   2. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the recess is formed to be opposed to a large gap among the gaps between the plate-like wiring members. 前記窪みは、前記開口から深くなるにつれ狭くなる傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電力用半導体装置。   The power semiconductor device according to claim 1, wherein the recess is formed with an inclined portion that becomes narrower as it becomes deeper from the opening. 前記窪みは、前記放熱板の厚み方向に沿って凹凸となるように内側面に溝が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。   4. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the recess has a groove formed on an inner surface so as to be uneven along the thickness direction of the heat radiating plate. 5. 前記窪みは、前記放熱面まで貫通していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。   5. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the recess penetrates to the heat radiation surface. 6. 前記窪みは、前記放熱板の面方向における長手方向に直交する方向に延びていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。   6. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the recess extends in a direction orthogonal to a longitudinal direction in a surface direction of the heat radiating plate. 前記電力用半導体素子がワイドバンドギャップ半導体材料により形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。   7. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the power semiconductor element is made of a wide band gap semiconductor material. 前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化ケイ素、窒化ガリウム、またはダイヤモンド、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の電力用半導体装置。   The power semiconductor device according to claim 7, wherein the wide band gap semiconductor material is any one of silicon carbide, gallium nitride, and diamond.
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