JP2011238644A - Method of manufacturing power semiconductor module - Google Patents

Method of manufacturing power semiconductor module Download PDF

Info

Publication number
JP2011238644A
JP2011238644A JP2010106271A JP2010106271A JP2011238644A JP 2011238644 A JP2011238644 A JP 2011238644A JP 2010106271 A JP2010106271 A JP 2010106271A JP 2010106271 A JP2010106271 A JP 2010106271A JP 2011238644 A JP2011238644 A JP 2011238644A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
rubber plate
mold
heat
fin
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2010106271A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Sakai
泰幸 酒井
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso 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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2010106271A priority Critical patent/JP2011238644A/en
Publication of JP2011238644A publication Critical patent/JP2011238644A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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]

Landscapes

  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a power semiconductor module in which a heat exchanger is prevented from being bent by the molding pressure of mold resin when it is molded.SOLUTION: Molten mold resin 14 is poured into a molding part 41 in a state where the other side 20b of a heat exchanger 20 is supported by an oil pressure equal to the molding pressure of the molten mold resin 14 in the recess 31 of a lower die 30, and the mold resin 14 is molded. Since the molding pressure of the molten mold resin 14 applied to one surface 20a of the heat exchanger 20 and the oil pressure applied to the other surface 20b of the heat exchanger 20 are balanced, the heat exchanger 20 can be prevented from being bent.

Description

本発明は、熱交換器が一体化されたパワー半導体モジュールの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a power semiconductor module in which a heat exchanger is integrated.

従来より、モールド樹脂封止型パワー半導体装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、特許文献１では、ヒートスプレッダの一面にはんだを介して半導体素子が実装され、ヒートスプレッダの他面が露出するようにヒートスプレッダおよび半導体素子がモールド樹脂で封止された半導体装置が提案されている。   Conventionally, a molded resin-encapsulated power semiconductor device has been proposed in Patent Document 1, for example. Specifically, Patent Document 1 proposes a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on one surface of a heat spreader via solder and the heat spreader and the semiconductor element are sealed with a mold resin so that the other surface of the heat spreader is exposed. Yes.

さらに、この半導体装置には、ヒートスプレッダの他面を覆う絶縁放熱樹脂層とこの絶縁放熱樹脂層の上の金属層とで構成された絶縁シートが設けられている。そして、半導体装置が絶縁シートを介して熱交換器に設置されることで、半導体素子で発生した熱がヒートスプレッダおよび絶縁シートを介して熱交換器に放出される。   Furthermore, this semiconductor device is provided with an insulating sheet composed of an insulating heat radiating resin layer covering the other surface of the heat spreader and a metal layer on the insulating heat radiating resin layer. And a semiconductor device is installed in a heat exchanger via an insulating sheet, whereby heat generated in the semiconductor element is released to the heat exchanger via a heat spreader and an insulating sheet.

この場合、絶縁シートの金属層と熱交換器との間には例えば熱伝導グリス層が設けられる。このため、金属層と熱交換器との熱膨張率の差に基づく熱応力が半導体装置に発生したとしても、金属層と熱交換器とが摺動可能であるので、金属層と熱交換器との熱膨張率の不一致は問題とならない。   In this case, for example, a thermally conductive grease layer is provided between the metal layer of the insulating sheet and the heat exchanger. For this reason, even if thermal stress based on the difference in thermal expansion coefficient between the metal layer and the heat exchanger occurs in the semiconductor device, the metal layer and the heat exchanger can slide, so the metal layer and the heat exchanger Inconsistency of the thermal expansion coefficient with is not a problem.

特許第３７４０１１６号公報Japanese Patent No. 3740116

しかしながら、上記従来の技術では、熱伝導グリス層は熱伝導率が金属層や熱交換器の金属と比較して１０分の１程度であるので、熱伝導グリス層が金属層から熱交換器への熱伝導の妨げになってしまうという問題がある。また、この熱伝導グリス層が金属層もしくは冷却器に接しない部分が空気層として形成され、この空気層によって熱伝導がさらに阻害される可能性がある。   However, in the above-described conventional technology, the heat conductive grease layer has a thermal conductivity of about one-tenth of that of the metal layer or the metal of the heat exchanger, so that the heat conductive grease layer is transferred from the metal layer to the heat exchanger. There is a problem that the heat conduction is hindered. In addition, a portion of the heat conducting grease layer that does not contact the metal layer or the cooler is formed as an air layer, which may further hinder heat conduction.

そこで、熱伝導グリス層を用いずに半導体装置の絶縁放熱樹脂と熱交換器とを直接接着することが考えられる。この場合、金型内に熱交換器、絶縁放熱樹脂層、およびチップが実装されたヒートスプレッダの順に積層し、この状態で金型内に溶融したモールド樹脂を流し込んでヒートスプレッダと熱交換器とを絶縁放熱樹脂層で接着すると共にモールド樹脂を成形する方法が一般的である。   Therefore, it is conceivable to directly bond the insulating heat-radiating resin and the heat exchanger of the semiconductor device without using the heat conductive grease layer. In this case, the heat exchanger, the insulating heat dissipation resin layer, and the heat spreader on which the chip is mounted are stacked in this order in the mold, and in this state, the molten mold resin is poured into the mold to insulate the heat spreader from the heat exchanger. A method of forming a mold resin while bonding with a heat radiating resin layer is common.

しかし、熱交換器のうち絶縁放熱樹脂層が接着される面とは反対側の面に予めフィン等の凹凸形状が設けられている場合、凹凸形状が金型に当たらないように熱交換器の外縁部分を金型で押さえ付けることになる。このため、熱交換器の中央部分が金型に支持されずに熱交換器に撓みが生じてしまうという問題がある。このことについて、図６を参照して説明する。   However, if the heat exchanger is provided with an uneven shape such as fins on the surface opposite to the surface to which the insulating heat-dissipating resin layer is bonded, the heat exchanger is designed so that the uneven shape does not hit the mold. The outer edge will be pressed with a mold. For this reason, there exists a problem that the center part of a heat exchanger will not be supported by a metal mold | die, but a heat exchanger will bend. This will be described with reference to FIG.

図６に示されるように、熱交換器２０の一面２０ａには放熱絶縁シート１３を介してヒートスプレッダ１１が設けられている。また、熱交換器２０の他面２０ｂにはフィン２１が設けられている。一方、ヒートスプレッダ１１にははんだ１５を介して半導体素子１２が実装されている。   As shown in FIG. 6, the heat spreader 11 is provided on one surface 20 a of the heat exchanger 20 via the heat dissipation insulating sheet 13. Further, fins 21 are provided on the other surface 20 b of the heat exchanger 20. On the other hand, a semiconductor element 12 is mounted on the heat spreader 11 via solder 15.

そして、下側金型３０にはフィン２１が配置される凹部３１が設けられており、この凹部３１にフィン２１が位置するように熱交換器２０の外縁部２２を下側金型３０と上側金型４０とで挟む。   The lower mold 30 is provided with a recess 31 in which the fins 21 are disposed. The outer edge 22 of the heat exchanger 20 is placed on the lower mold 30 and the upper side so that the fin 21 is positioned in the recess 31. It is sandwiched between the molds 40.

このような状態で、上側金型４０のゲート４２から溶融したモールド樹脂１４を流し込む。このとき、図６に示されるように、熱交換器２０の一面２０ａ側はモールド樹脂１４の成形圧が印加されるが、他面２０ｂ側は凹部３１の空間になっているので、熱交換器２０の一面２０ａ側が他面２０ｂ側に押されて熱交換器２０が撓んでしまう。   In such a state, the molten mold resin 14 is poured from the gate 42 of the upper mold 40. At this time, as shown in FIG. 6, the molding pressure of the mold resin 14 is applied to the one surface 20a side of the heat exchanger 20, but the other surface 20b side is a space of the recess 31, so the heat exchanger One surface 20a side of 20 is pushed to the other surface 20b side, and the heat exchanger 20 is bent.

本発明は上記点に鑑み、モールド樹脂の成形時にモールド樹脂の成形圧によって熱交換器が撓んでしまわないようにすることができるパワー半導体モジュールの製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the power semiconductor module which can prevent a heat exchanger from bending with the molding pressure of mold resin at the time of shaping | molding of mold resin in view of the said point.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、凹部（３１）を有する下側金型（３０）と、凹状の成形部（４１）を有する上側金型（４０）と、を用意する。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a lower mold (30) having a concave portion (31) and an upper mold (40) having a concave molded portion (41). To do.

続いて、下側金型（３０）の凹部（３１）にフィン（２１）が位置するように下側金型（３０）に熱交換器（２０）を配置すると共に熱交換器（２０）の一面（２０ａ）に樹脂層（１３）と半導体素子（１２）が実装されたヒートスプレッダ（１１）とを順に積層し、さらに、成形部（４１）に半導体素子（１２）、ヒートスプレッダ（１１）、および樹脂層（１３）が位置するように熱交換器（２０）の外縁部（２２）を下側金型（３０）と上側金型（４０）とで挟み、熱交換器（２０）によって下側金型（３０）の凹部（３１）と上側金型（４０）の成形部（４１）とを分離する。   Subsequently, the heat exchanger (20) is disposed in the lower mold (30) so that the fins (21) are positioned in the recess (31) of the lower mold (30), and the heat exchanger (20). A heat spreader (11) in which a resin layer (13) and a semiconductor element (12) are mounted on one surface (20a) is sequentially laminated, and further, the semiconductor element (12), the heat spreader (11), and The outer edge portion (22) of the heat exchanger (20) is sandwiched between the lower mold (30) and the upper mold (40) so that the resin layer (13) is positioned, and the lower side by the heat exchanger (20). The concave part (31) of the mold (30) and the molding part (41) of the upper mold (40) are separated.

この後、凹部（３１）内において熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）側を溶融したモールド樹脂（１４）の成形圧と等しい油圧により支持した状態で成形部（４１）に溶融したモールド樹脂（１４）を流し込んでモールド樹脂（１４）を成形すると共に、溶融したモールド樹脂（１４）の温度および成形圧を利用して樹脂層（１３）によって熱交換器（２０）とヒートスプレッダ（１１）とを接着する工程と、を含んでいることを特徴とする。   Thereafter, the mold melted in the molding part (41) in a state where the other surface (20b) side of the heat exchanger (20) is supported by the hydraulic pressure equal to the molding pressure of the melted mold resin (14) in the recess (31). The resin (14) is poured to mold the mold resin (14), and the heat exchanger (20) and the heat spreader (11) are formed by the resin layer (13) using the temperature and molding pressure of the molten mold resin (14). And a step of adhering to each other.

これによると、熱交換器（２０）の一面（２０ａ）側に加わる溶融したモールド樹脂（１４）の成形圧と、熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）側に加わる油圧とが等しいので、熱交換器（２０）の一面（２０ａ）側および他面（２０ｂ）側それぞれに等しい圧力が印加される。したがって、モールド樹脂（１４）の成形時にモールド樹脂（１４）の成形圧によって熱交換器（２０）が撓んでしまわないようにすることができる。   According to this, the molding pressure of the molten mold resin (14) applied to the one surface (20a) side of the heat exchanger (20) is equal to the hydraulic pressure applied to the other surface (20b) side of the heat exchanger (20). The equal pressure is applied to each of the one surface (20a) side and the other surface (20b) side of the heat exchanger (20). Accordingly, it is possible to prevent the heat exchanger (20) from being bent by the molding pressure of the mold resin (14) when the mold resin (14) is molded.

請求項２に記載の発明では、下側金型（３０）を用意する工程では、下側金型（３０）として凹部（３１）の底部に油（５０）が配置された油圧室（５１）が設けられたものを用意する。そして、熱交換器（２０）によって下側金型（３０）の凹部（３１）と上側金型（４０）の成形部（４１）とを分離する工程では、油圧室（５１）とフィン（２１）との間に油圧室（５１）を覆うゴム板（６０）を配置することを特徴とする。   In the invention according to claim 2, in the step of preparing the lower mold (30), the hydraulic chamber (51) in which oil (50) is arranged at the bottom of the recess (31) as the lower mold (30). Prepare what is provided. In the step of separating the recess (31) of the lower mold (30) and the molding part (41) of the upper mold (40) by the heat exchanger (20), the hydraulic chamber (51) and the fin (21 ) Is provided with a rubber plate (60) covering the hydraulic chamber (51).

これにより、凹部（３１）に位置する熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）側が油（５０）で濡れないので、モールド樹脂（１４）を形成した後に熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）側の油（５０）を洗い流さなくて済むようにすることができる。   Thereby, since the other surface (20b) side of the heat exchanger (20) located in the recess (31) is not wetted by the oil (50), the other surface of the heat exchanger (20) is formed after the molding resin (14) is formed. It is possible to avoid washing off the oil (50) on the (20b) side.

請求項３に記載の発明では、熱交換器（２０）によって下側金型（３０）の凹部（３１）と上側金型（４０）の成形部（４１）とを分離する工程では、ゴム板（６０）とフィン（２１）との間に、フィン（２１）と同材質の緩衝板（７０）を配置することを特徴とする。   In the invention according to claim 3, in the step of separating the recess (31) of the lower mold (30) and the molded part (41) of the upper mold (40) by the heat exchanger (20), a rubber plate A buffer plate (70) made of the same material as the fin (21) is arranged between the (60) and the fin (21).

これによると、フィン（２１）は緩衝板（７０）に接触すると共にゴム板（６０）に掛かる荷重が緩衝板（７０）によって分散されるので、ゴム板（６０）の寿命を長くすることができる。   According to this, since the fin (21) contacts the buffer plate (70) and the load applied to the rubber plate (60) is dispersed by the buffer plate (70), the life of the rubber plate (60) can be extended. it can.

請求項４に記載の発明では、ゴム板（６０）として、熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）に対向するゴム板（６０）の一面（６１）のうちフィン（２１）に対向する部分が凹んでおり、ゴム板（６０）に油圧が掛かったときにゴム板（６０）の一面（６１）のうちフィン（２１）に対向しない部分が熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）に接触するようにゴム板（６０）の一面（６１）に凹凸形状が設けられたものを用いることを特徴とする。   In invention of Claim 4, as a rubber plate (60), it opposes a fin (21) among the one surfaces (61) of the rubber plate (60) which opposes the other surface (20b) of a heat exchanger (20). The portion of the rubber plate (60) that does not face the fin (21) is the other surface (20b) of the heat exchanger (20) when the portion is recessed and the rubber plate (60) is hydraulically applied. The rubber plate (60) is provided with a concavo-convex shape on one surface (61) so as to be in contact with the rubber plate (60).

これによると、ゴム板（６０）の一面（６１）にはフィン（２１）だけでなく熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）のうちフィン（２１）が形成されていない部分からも荷重が掛かり、ゴム板（６０）の一面（６１）に掛かる荷重が分散されるので、ゴム板（６０）の寿命を長くすることができる。   According to this, not only the fin (21) but also the other surface (20b) of the heat exchanger (20) is loaded on one surface (61) of the rubber plate (60) from the portion where the fin (21) is not formed. Since the load applied to one surface (61) of the rubber plate (60) is dispersed, the life of the rubber plate (60) can be extended.

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、ゴム板（６０）として、ゴム板（６０）に油圧が掛かる前ではゴム板（６０）とフィン（２１）との間に隙間（６２）を形成し、ゴム板（６０）に油圧が掛かったときにゴム板（６０）が変形することにより隙間（６２）がゴム板（６０）によって埋まるようにゴム板（６０）の一面（６１）に凹凸形状が設けられたものを用いることを特徴とする。   In the invention of claim 5, in the invention of claim 4, as the rubber plate (60), before the hydraulic pressure is applied to the rubber plate (60), between the rubber plate (60) and the fin (21). A gap (62) is formed, and the rubber plate (60) is deformed when hydraulic pressure is applied to the rubber plate (60), so that the gap (62) is filled with the rubber plate (60). One surface (61) is provided with a concavo-convex shape.

これによると、フィン（２１）が形成された熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）全体がゴム板（６０）で支持され、ゴム板（６０）の一面（６１）に掛かるフィン（２１）の荷重が分散されるので、ゴム板（６０）の寿命を長くすることができる。   According to this, the whole other surface (20b) of the heat exchanger (20) in which the fin (21) is formed is supported by the rubber plate (60), and the fin (21 that is applied to one surface (61) of the rubber plate (60) (21). ) Is dispersed, the life of the rubber plate (60) can be extended.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態に係るパワー半導体モジュールの断面図である。It is sectional drawing of the power semiconductor module which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１に示されるパワー半導体モジュールの製造工程のうちモールド樹脂の成形工程を示した図である。It is the figure which showed the formation process of mold resin among the manufacturing processes of the power semiconductor module shown by FIG. 本発明の第２実施形態に係るモールド樹脂の成形工程を示した図である。It is the figure which showed the molding process of the mold resin which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係るモールド樹脂の成形工程を示した図である。It is the figure which showed the shaping | molding process of the mold resin which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 他の実施形態に係るモールド樹脂の成形工程を示した図である。It is the figure which showed the shaping | molding process of mold resin which concerns on other embodiment. 課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a subject.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。また、図６に示す構成要素と同一のものには、同一符号を記してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings. The same components as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される熱交換器付きパワー半導体モジュールは、例えばインバータ装置などの電力変換装置に適用されるものである。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The power semiconductor module with a heat exchanger shown in the present embodiment is applied to a power conversion device such as an inverter device, for example.

図１は、本実施形態に係るパワー半導体モジュールの断面図である。この図に示されるように、パワー半導体モジュールは、モジュール１０と、熱交換器２０と、を備えて構成されている。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a power semiconductor module according to this embodiment. As shown in the figure, the power semiconductor module includes a module 10 and a heat exchanger 20.

モジュール１０は、ヒートスプレッダ１１と、半導体素子１２と、放熱絶縁シート１３と、モールド樹脂１４と、を備えている。このうち、ヒートスプレッダ１１は一面１１ａおよび他面１１ｂを有する板状をなしており、半導体素子１２の熱を受け取って放出するヒートシンクとしての役割を果たすものである。ヒートスプレッダ１１として、例えばＣｕのブロックが採用される。   The module 10 includes a heat spreader 11, a semiconductor element 12, a heat radiation insulating sheet 13, and a mold resin 14. Among these, the heat spreader 11 has a plate shape having one surface 11a and the other surface 11b, and serves as a heat sink that receives and releases the heat of the semiconductor element 12. As the heat spreader 11, for example, a Cu block is employed.

半導体素子１２は、ＩＧＢＴやパワーＭＯＳトランジスタ等の素子が形成された半導体チップである。この半導体素子１２にはゲート等のパッドや電極が形成されており、図示しないリードにボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。また、半導体素子１２は、ヒートスプレッダ１１の一面１１ａにはんだ１５を介して実装されている。   The semiconductor element 12 is a semiconductor chip on which elements such as IGBTs and power MOS transistors are formed. The semiconductor element 12 is formed with a pad such as a gate and an electrode, and is electrically connected to a lead (not shown) via a bonding wire. The semiconductor element 12 is mounted on the one surface 11 a of the heat spreader 11 via solder 15.

放熱絶縁シート１３は、ヒートスプレッダ１１と熱交換器２０とを接着するための熱伝導絶縁性の接着剤である。この放熱絶縁シート１３は、ヒートスプレッダ１１の他面１１ｂを覆っている。このような放熱絶縁シート１３としては、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂にセラミックフィラーが混入されたシート状のものが採用される。セラミックフィラーが混入されていない場合の熱伝導率（１〜１０Ｗ／ｍ・Ｋ）に対して、放熱絶縁シート１３の熱伝導率は例えば１０〜３０Ｗ／ｍ・Ｋとなっている。   The heat radiation insulating sheet 13 is a heat conductive insulating adhesive for bonding the heat spreader 11 and the heat exchanger 20. This heat radiation insulating sheet 13 covers the other surface 11 b of the heat spreader 11. As such a heat dissipation insulating sheet 13, for example, a sheet-like sheet in which a ceramic filler is mixed in a thermosetting epoxy resin is employed. In contrast to the thermal conductivity (1 to 10 W / m · K) when the ceramic filler is not mixed, the thermal conductivity of the heat radiation insulating sheet 13 is, for example, 10 to 30 W / m · K.

モールド樹脂１４は、モジュール１０の外観をなすものである。このモールド樹脂１４は、放熱絶縁シート１３のうちヒートスプレッダ１１とは反対側の面が露出するように、半導体素子１２、図示しないリードの一部、ヒートスプレッダ１１、および放熱絶縁シート１３をそれぞれ封止している。このようなモールド樹脂１４として、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。なお、「放熱絶縁シート１３のうちヒートスプレッダ１１とは反対側の面が露出するように」とは、放熱絶縁シート１３のうちヒートスプレッダ１１とは反対側の面を覆わないように、という意味である。   The mold resin 14 is an appearance of the module 10. The mold resin 14 seals the semiconductor element 12, a part of a lead (not shown), the heat spreader 11, and the heat dissipation insulating sheet 13 so that the surface of the heat dissipation insulating sheet 13 opposite to the heat spreader 11 is exposed. ing. As such a mold resin 14, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin is used. Note that “so that the surface of the heat radiation insulating sheet 13 opposite to the heat spreader 11 is exposed” means that the surface of the heat radiation insulating sheet 13 opposite to the heat spreader 11 is not covered. .

熱交換器２０は、モジュール１０つまり半導体素子１２を冷却するための冷却器である。熱交換器２０は一面２０ａおよび他面２０ｂを有する板状をなしており、熱交換器２０の一面２０ａが放熱絶縁シート１３に接着されている。   The heat exchanger 20 is a cooler for cooling the module 10, that is, the semiconductor element 12. The heat exchanger 20 has a plate shape having one surface 20 a and the other surface 20 b, and the one surface 20 a of the heat exchanger 20 is bonded to the heat radiation insulating sheet 13.

また、熱交換器２０の他面２０ｂには、当該他面２０ｂの一部が突き出したフィン２１が複数形成されている。図１に示されるように、フィン２１は例えばピンフィンであり、千鳥状に配置されている。このフィン２１により、熱交換器２０の放熱性が向上する。熱交換器２０の材質として、例えば熱伝導性が良いＡｌが採用される。   In addition, the other surface 20b of the heat exchanger 20 is formed with a plurality of fins 21 in which a part of the other surface 20b protrudes. As shown in FIG. 1, the fins 21 are pin fins, for example, and are arranged in a staggered manner. The fins 21 improve the heat dissipation of the heat exchanger 20. As a material of the heat exchanger 20, for example, Al having good thermal conductivity is adopted.

上記では、放熱絶縁シート１３はヒートスプレッダ１１と熱交換器２０とを接着すると述べたが、より正確には、放熱絶縁シート１３はヒートスプレッダ１１の他面１１ｂと熱交換器２０の一面２０ａとを接着していると言える。また、図１に示されるように、モールド樹脂１４は、放熱絶縁シート１３の側面も覆うように形成され、熱交換器２０の一面２０ａに接している。以上が本実施形態に係るパワー半導体モジュールの全体構成である。   Although it has been described above that the heat dissipation insulating sheet 13 bonds the heat spreader 11 and the heat exchanger 20, more precisely, the heat dissipation insulating sheet 13 bonds the other surface 11b of the heat spreader 11 and the one surface 20a of the heat exchanger 20. I can say that. Further, as shown in FIG. 1, the mold resin 14 is formed so as to cover the side surface of the heat radiation insulating sheet 13 and is in contact with the one surface 20 a of the heat exchanger 20. The above is the overall configuration of the power semiconductor module according to the present embodiment.

次に、パワー半導体モジュールの製造方法について、図２を参照して説明する。まず、半導体素子１２、リード、ヒートスプレッダ１１、放熱絶縁シート１３、および熱交換器２０をそれぞれ用意しておく。また、ヒートスプレッダ１１の一面１１ａにはんだ１５を介して半導体素子１２を実装し、半導体素子１２に図示しないリードを接続しておく。   Next, a method for manufacturing the power semiconductor module will be described with reference to FIG. First, the semiconductor element 12, the lead, the heat spreader 11, the heat radiation insulating sheet 13, and the heat exchanger 20 are prepared. Further, the semiconductor element 12 is mounted on the one surface 11 a of the heat spreader 11 via the solder 15, and leads (not shown) are connected to the semiconductor element 12.

そして、図２に示されるように、凹部３１を有する下側金型３０と、成形部４１を有する上側金型４０と、をそれぞれ用意する。このうち、下側金型３０の凹部３１の底部には非圧縮性の液体である油５０が配置されている。   Then, as shown in FIG. 2, a lower mold 30 having a recess 31 and an upper mold 40 having a molding portion 41 are prepared. Among these, the oil 50 which is an incompressible liquid is arrange | positioned at the bottom part of the recessed part 31 of the lower side metal mold | die 30. FIG.

さらに、油５０を覆うように、下側金型３０の凹部３１にゴム板６０を配置する。このゴム板６０は、熱交換器２０の他面２０ｂ側に油５０が付着することを防止する役割を果たすものである。また、凹部３１の底部が油圧室５１となる。   Further, a rubber plate 60 is disposed in the recess 31 of the lower mold 30 so as to cover the oil 50. The rubber plate 60 serves to prevent the oil 50 from adhering to the other surface 20b side of the heat exchanger 20. Further, the bottom of the recess 31 is a hydraulic chamber 51.

一方、上側金型４０には、溶融したモールド樹脂１４を成形部４１に導くゲート４２が設けられている。また、成形部４１は凹状をなしており、モールド樹脂１４の型となる部分である。   On the other hand, the upper mold 40 is provided with a gate 42 that guides the molten mold resin 14 to the molding portion 41. Further, the molding part 41 has a concave shape and is a part that becomes a mold of the mold resin 14.

そして、下側金型３０の凹部３１にフィン２１が位置するように下側金型３０に熱交換器２０を配置する。これにより、ゴム板６０は油圧室５１とフィン２１との間に油圧室５１を覆うように位置する。また、熱交換器２０の一面２０ａに放熱絶縁シート１３と半導体素子１２が実装されたヒートスプレッダ１１とを順に積層する。   And the heat exchanger 20 is arrange | positioned at the lower mold | type 30 so that the fin 21 may be located in the recessed part 31 of the lower mold | type 30. FIG. Thus, the rubber plate 60 is positioned so as to cover the hydraulic chamber 51 between the hydraulic chamber 51 and the fins 21. In addition, the heat spreader 11 and the heat spreader 11 on which the semiconductor element 12 is mounted are sequentially laminated on the one surface 20a of the heat exchanger 20.

この後、上側金型４０を下側金型３０に重ね、上側金型４０の成形部４１に半導体素子１２、ヒートスプレッダ１１、および放熱絶縁シート１３が位置するように熱交換器２０の外縁部２２を下側金型３０と上側金型４０とで挟む。なお、熱交換器２０の外縁部２２とは熱交換器２０のフランジ部分である。   Thereafter, the upper mold 40 is overlaid on the lower mold 30, and the outer edge portion 22 of the heat exchanger 20 is positioned so that the semiconductor element 12, the heat spreader 11, and the heat radiation insulating sheet 13 are positioned in the molding portion 41 of the upper mold 40. Is sandwiched between the lower mold 30 and the upper mold 40. The outer edge portion 22 of the heat exchanger 20 is a flange portion of the heat exchanger 20.

このように、熱交換器２０の外縁部２２を下側金型３０および上側金型４０で挟むことで、下側金型３０の凹部３１と上側金型４０の成形部４１との各空間を熱交換器２０によって分離する。言い換えると、下側金型３０の凹部３１には油圧室５１の油圧が掛かり、上側金型４０の成形部４１にはモールド樹脂１４の成形圧が掛かることとなる。   Thus, by sandwiching the outer edge portion 22 of the heat exchanger 20 between the lower mold 30 and the upper mold 40, each space between the concave portion 31 of the lower mold 30 and the molding portion 41 of the upper mold 40 can be obtained. Separation by heat exchanger 20. In other words, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 51 is applied to the recess 31 of the lower mold 30, and the molding pressure of the mold resin 14 is applied to the molding portion 41 of the upper mold 40.

続いて、上側金型４０の成形部４１にゲート４２を介して溶融したモールド樹脂１４を流し込み、半導体素子１２、図示しないリードの一部、ヒートスプレッダ１１、および放熱絶縁シート１３をそれぞれ封止する。   Subsequently, the molten mold resin 14 is poured into the molding portion 41 of the upper mold 40 through the gate 42 to seal the semiconductor element 12, a part of a lead (not shown), the heat spreader 11, and the heat dissipation insulating sheet 13.

この場合、油圧室５１に成形圧を印加することにより、油圧室５１の油５０に成形圧と同じ液圧を発生させる。これにより、下側金型３０の凹部３１内において熱交換器２０の他面２０ｂ側を溶融したモールド樹脂１４の成形圧と等しい油圧で支持する。つまり、熱交換器２０の一面２０ａ側に掛かる溶融したモールド樹脂１４の成形圧と熱交換器２０の他面２０ｂ側に掛かる油圧とが釣り合っている。この状態でモールド樹脂１４を成形する。   In this case, by applying a molding pressure to the hydraulic chamber 51, the same hydraulic pressure as the molding pressure is generated in the oil 50 in the hydraulic chamber 51. Thus, the other surface 20b side of the heat exchanger 20 is supported in the recess 31 of the lower mold 30 with a hydraulic pressure equal to the molding pressure of the molten mold resin 14. That is, the molding pressure of the molten mold resin 14 applied to the one surface 20a side of the heat exchanger 20 and the hydraulic pressure applied to the other surface 20b side of the heat exchanger 20 are balanced. Mold resin 14 is molded in this state.

また、上述のように放熱絶縁シート１３は熱硬化性であるから、成形部４１に溶融したモールド樹脂１４を流し込むことで放熱絶縁シート１３が加熱されると共に、放熱絶縁シート１３に溶融したモールド樹脂１４の成形圧が掛かる。このため、ヒートスプレッダ１１が熱交換器２０側に押し付けられる。このように、溶融したモールド樹脂１４の温度および成形圧を利用して放熱絶縁シート１３によって熱交換器２０とヒートスプレッダ１１とを接着する。   Since the heat radiation insulating sheet 13 is thermosetting as described above, the heat radiation insulating sheet 13 is heated by pouring the molten mold resin 14 into the molding portion 41 and the mold resin melted in the heat radiation insulating sheet 13. 14 molding pressure is applied. For this reason, the heat spreader 11 is pressed against the heat exchanger 20 side. Thus, the heat exchanger 20 and the heat spreader 11 are bonded by the heat radiation insulating sheet 13 using the temperature and molding pressure of the molten mold resin 14.

そして、モールド樹脂１４および放熱絶縁シート１３を冷却することで熱硬化させる。こうして、パワー半導体モジュールが完成する。   Then, the mold resin 14 and the heat radiation insulating sheet 13 are cooled and cured. Thus, the power semiconductor module is completed.

以上説明したように、本実施形態では、下側金型３０に油圧室５１を設け、モールド樹脂１４の成形時に熱交換器２０の他面２０ｂ側に溶融したモールド樹脂１４の成形圧と等しい油圧を掛けることにより、熱交換器２０の他面２０ｂ側を当該油圧で支持した状態でモールド樹脂１４を成型することが特徴となっている。   As described above, in this embodiment, the lower mold 30 is provided with the hydraulic chamber 51, and the hydraulic pressure equal to the molding pressure of the mold resin 14 melted on the other surface 20 b side of the heat exchanger 20 when the mold resin 14 is molded. , The mold resin 14 is molded with the other surface 20b side of the heat exchanger 20 supported by the hydraulic pressure.

これにより、溶融したモールド樹脂１４の成形圧が熱交換器２０の一面２０ａ側に掛かり、当該成形圧と等しい油圧が熱交換器２０の他面２０ｂ側に掛かるので、熱交換器２０の一面２０ａ側および他面２０ｂ側それぞれに掛かる圧力が釣り合う。このため、熱交換器２０の一面２０ａ側が溶融したモールド樹脂１４によって他面２０ｂ側に押し込まれないので、熱交換器２０に反りが発生することはない。したがって、モールド樹脂１４の成形時にモールド樹脂１４の成形圧によって熱交換器２０が撓んでしまわないようにすることができる。   As a result, the molding pressure of the molten mold resin 14 is applied to the one surface 20a side of the heat exchanger 20, and a hydraulic pressure equal to the molding pressure is applied to the other surface 20b side of the heat exchanger 20. The pressure applied to the side and the other surface 20b side is balanced. For this reason, since the one surface 20a side of the heat exchanger 20 is not pushed into the other surface 20b side by the molten mold resin 14, the heat exchanger 20 is not warped. Therefore, it is possible to prevent the heat exchanger 20 from being bent by the molding pressure of the mold resin 14 when the mold resin 14 is molded.

また、本実施形態では、油５０と熱交換器２０との間に、油５０を覆うゴム板６０を設けていることが特徴となっている。これにより、ゴム板６０が油５０の蓋となるので、凹部３１に位置する熱交換器２０の他面２０ｂ側が油５０で濡れることはない。このため、モールド樹脂１４を形成した後に熱交換器２０の他面２０ｂ側の油５０を洗い流さなくて済む。   Further, the present embodiment is characterized in that a rubber plate 60 that covers the oil 50 is provided between the oil 50 and the heat exchanger 20. Thereby, the rubber plate 60 serves as a lid for the oil 50, so that the other surface 20 b side of the heat exchanger 20 located in the recess 31 is not wetted by the oil 50. For this reason, it is not necessary to wash away the oil 50 on the other surface 20b side of the heat exchanger 20 after the molding resin 14 is formed.

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、放熱絶縁シート１３が特許請求の範囲の「樹脂層」に対応する。   In addition, about the correspondence of description of this embodiment and description of a claim, the thermal radiation insulation sheet 13 respond | corresponds to the "resin layer" of a claim.

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図３は、本実施形態に係るモールド樹脂１４の成形工程を示した図である。この図に示されるように、本実施形態では、ゴム板６０とフィン２１との間に緩衝板７０を配置する。この緩衝板７０として、例えば熱交換器２０（つまりフィン２１）と同材質のＡｌの板材が採用される。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a molding process of the mold resin 14 according to the present embodiment. As shown in this figure, in this embodiment, a buffer plate 70 is disposed between the rubber plate 60 and the fins 21. As the buffer plate 70, for example, an Al plate material made of the same material as the heat exchanger 20 (that is, the fins 21) is employed.

このように、ゴム板６０とフィン２１との間に緩衝板７０を配置することで、フィン２１の荷重は緩衝板７０に掛かる。このため、緩衝板７０の荷重がゴム板６０に掛かるので、ゴム板６０に掛かる荷重を緩衝板７０によって分散することができる。したがって、ゴム板６０には局所的な荷重が掛からないので、ゴム板６０の寿命を長くすることができる。   As described above, the buffer plate 70 is disposed between the rubber plate 60 and the fin 21, so that the load of the fin 21 is applied to the buffer plate 70. For this reason, since the load of the buffer plate 70 is applied to the rubber plate 60, the load applied to the rubber plate 60 can be dispersed by the buffer plate 70. Therefore, since a local load is not applied to the rubber plate 60, the life of the rubber plate 60 can be extended.

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図４は本実施形態に係るモールド樹脂１４の成形工程を示した図であり、図４（ａ）は油５０への加圧前の断面図、図４（ｂ）は油５０への加圧中の断面図である。 (Third embodiment)
In the present embodiment, parts different from the first embodiment will be described. 4A and 4B are diagrams illustrating a molding process of the mold resin 14 according to the present embodiment. FIG. 4A is a cross-sectional view before pressurizing the oil 50, and FIG. FIG.

図４（ａ）に示されるように、ゴム板６０のうち熱交換器２０の他面２０ｂに対向する一面６１には凹凸形状が設けられている。具体的には、ゴム板６０の一面６１のうちフィン２１に対向する部分が凹んでいる。また、ゴム板６０に油圧が掛かる前ではゴム板６０とフィン２１との間に隙間６２が形成されるように、凹凸形状が設けられた。なお、ゴム板６０とフィン２１との間に隙間６２が形成されていれば良く、図４（ａ）に示されるようにゴム板６０の一面６１の一部が熱交換器２０の他面２０ｂに接触していても良いし、ゴム板６０と熱交換器２０とが接触していなくても良い。   As shown in FIG. 4A, an uneven shape is provided on one surface 61 of the rubber plate 60 that faces the other surface 20 b of the heat exchanger 20. Specifically, a portion of the one surface 61 of the rubber plate 60 facing the fins 21 is recessed. In addition, an uneven shape was provided so that a gap 62 was formed between the rubber plate 60 and the fins 21 before the hydraulic pressure was applied to the rubber plate 60. It is sufficient that a gap 62 is formed between the rubber plate 60 and the fin 21, and a part of one surface 61 of the rubber plate 60 is formed on the other surface 20 b of the heat exchanger 20 as shown in FIG. The rubber plate 60 and the heat exchanger 20 may not be in contact with each other.

そして、図４（ｂ）に示されるように、ゴム板６０に油圧が掛かったときにゴム板６０が変形することにより隙間６２がゴム板６０によって埋まる。言い換えると、ゴム板６０に油圧が掛かったときに隙間６２が埋まるような凹凸形状がゴム板６０の一面６１に設けられている。   As shown in FIG. 4B, the rubber plate 60 is deformed when hydraulic pressure is applied to the rubber plate 60, thereby filling the gap 62 with the rubber plate 60. In other words, an uneven shape is provided on one surface 61 of the rubber plate 60 so that the gap 62 is filled when hydraulic pressure is applied to the rubber plate 60.

以上説明したように、ゴム板６０の一面６１に凹凸形状が設けられたものを用いることで、ゴム板６０に油圧が掛かったときに、ゴム板６０でフィン２１が形成された熱交換器２０の他面２０ｂ全体を支持することができる。このため、ゴム板６０の一面６１に掛かるフィン２１の荷重が分散されるので、ゴム板６０の寿命を長くすることができる。   As described above, the heat exchanger 20 in which the fins 21 are formed by the rubber plate 60 when the rubber plate 60 is subjected to hydraulic pressure by using the rubber plate 60 having an uneven shape on the one surface 61. The entire other surface 20b can be supported. For this reason, since the load of the fin 21 applied to the one surface 61 of the rubber plate 60 is dispersed, the life of the rubber plate 60 can be extended.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、モジュール１０に１つの半導体素子１２を設けた構造が示されているが、これは一例であり、モジュール１０に設ける半導体素子１２の数はモジュール１０の用途に応じて適宜変更できる。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, a structure in which one semiconductor element 12 is provided in the module 10 is shown. However, this is an example, and the number of semiconductor elements 12 provided in the module 10 is appropriately changed according to the use of the module 10. it can.

また、熱交換器２０の他面２０ｂに設けられたフィン２１はピンフィンではなく、板状フィンやオフセットフィン等の他の種類のフィンでも良い。一方、熱交換器２０の他面２０ｂにフィン２１を設けるのではなく、熱交換器２０の他面２０ｂが波状等の凹凸形状になっていても良い。この場合、ゴム板６０の一面６１の形状も熱交換器２０の他面２０ｂの凹凸形状に対応した形状になっていることが好ましい。   Further, the fins 21 provided on the other surface 20b of the heat exchanger 20 are not pin fins but may be other types of fins such as plate fins and offset fins. On the other hand, the fins 21 are not provided on the other surface 20b of the heat exchanger 20, but the other surface 20b of the heat exchanger 20 may have an uneven shape such as a wave shape. In this case, the shape of the one surface 61 of the rubber plate 60 is also preferably a shape corresponding to the uneven shape of the other surface 20 b of the heat exchanger 20.

上記第３実施形態では、ゴム板６０として、油５０への加圧中にゴム板６０とフィン２１との隙間６２を埋めるようにゴム板６０の一面６１に凹凸形状が設けられたものを用いていたが、油５０への加圧中にゴム板６０は必ずしも隙間６２を埋めるように変形しなくても良い。すなわち、ゴム板６０の一面６１のうち熱交換器２０の他面２０ｂに対向する部分が凹んでおり、ゴム板６０に油圧が掛かったときにゴム板６０の一面６１のうちフィン２１に対向しない部分が熱交換器２０の他面２０ｂに接触するようにゴム板６０の一面６１に凹凸形状が設けられていれば良い。これにより、油５０への加圧中には、ゴム板６０の一面６１にはフィン２１だけでなく熱交換器２０の他面２０ｂのうちフィン２１が形成されていない部分からも荷重が掛かるので、ゴム板６０の一面６１に掛かる荷重が分散される。したがって、ゴム板６０の寿命を長くすることができる。   In the third embodiment, as the rubber plate 60, a rubber plate having an uneven shape on one surface 61 so as to fill the gap 62 between the rubber plate 60 and the fin 21 during pressurization of the oil 50 is used. However, the rubber plate 60 does not necessarily have to be deformed so as to fill the gap 62 during pressurization of the oil 50. That is, the portion of the one surface 61 of the rubber plate 60 that faces the other surface 20b of the heat exchanger 20 is recessed, and when the oil pressure is applied to the rubber plate 60, it does not face the fins 21 of the one surface 61 of the rubber plate 60. It is only necessary that an uneven shape is provided on one surface 61 of the rubber plate 60 so that the portion contacts the other surface 20 b of the heat exchanger 20. Thereby, during the pressurization to the oil 50, the load is applied not only to the fin 21 but also from the portion of the other surface 20b of the heat exchanger 20 where the fin 21 is not formed on the one surface 61 of the rubber plate 60. The load applied to one surface 61 of the rubber plate 60 is dispersed. Therefore, the life of the rubber plate 60 can be extended.

上記各実施形態では、ゴム板６０や緩衝板７０を用いていたが、図５に示されるように、ゴム板６０や緩衝板７０を用いずに熱交換器２０の他面２０ｂ側を油５０で直接加圧するようにしても良い。この場合、モールド樹脂１４を形成した後に熱交換器２０に付着した油５０を洗い流せば良い。   In each of the above embodiments, the rubber plate 60 and the buffer plate 70 are used. However, as shown in FIG. 5, the other surface 20 b side of the heat exchanger 20 is not oil 50 without using the rubber plate 60 and the buffer plate 70. You may make it pressurize directly. In this case, the oil 50 adhering to the heat exchanger 20 after forming the mold resin 14 may be washed away.

１４ モールド樹脂
２０ 熱交換器
２０ａ 熱交換器の一面
２０ｂ 熱交換器の他面
２１ フィン
２２ 熱交換器の外縁部
３０ 下側金型
３１ 凹部
４０ 上側金型
４１ 成形部
５０ 油
５１ 油圧室
６０ ゴム板
６１ ゴム板の一面
６２ 隙間
７０ 緩衝板 14 Mold resin 20 Heat exchanger 20a One side of heat exchanger 20b Other side of heat exchanger 21 Fin 22 Outer edge part of heat exchanger 30 Lower mold 31 Recess 40 Upper mold 41 Molding part 50 Oil 51 Hydraulic chamber 60 Rubber Plate 61 One side of rubber plate 62 Clearance 70 Buffer plate

Claims (5)

一面（２０ａ）および他面（２０ｂ）を有すると共に前記他面（２０ｂ）から突き出したフィン（２１）を有する熱交換器（２０）と、
前記熱交換器（２０）の一面（２０ａ）に熱伝導絶縁性の樹脂層（１３）を介して接着されたヒートスプレッダ（１１）と、
前記ヒートスプレッダ（１１）の上に実装された半導体素子（１２）と、
前記半導体素子（１２）、前記ヒートスプレッダ（１１）、および前記樹脂層（１３）を封止したモールド樹脂（１４）と、を備えたパワー半導体モジュールの製造方法であって、
凹部（３１）を有する下側金型（３０）と、凹状の成形部（４１）を有する上側金型（４０）と、を用意する工程と、
前記下側金型（３０）の凹部（３１）に前記フィン（２１）が位置するように前記下側金型（３０）に前記熱交換器（２０）を配置すると共に前記熱交換器（２０）の一面（２０ａ）に前記樹脂層（１３）と前記半導体素子（１２）が実装されたヒートスプレッダ（１１）とを順に積層し、さらに、前記成形部（４１）に前記半導体素子（１２）、前記ヒートスプレッダ（１１）、および前記樹脂層（１３）が位置するように前記熱交換器（２０）の外縁部（２２）を前記下側金型（３０）と前記上側金型（４０）とで挟み、前記熱交換器（２０）によって前記下側金型（３０）の凹部（３１）と前記上側金型（４０）の成形部（４１）とを分離する工程と、
前記凹部（３１）内において前記熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）側を前記溶融したモールド樹脂（１４）の成形圧と等しい油圧により支持した状態で前記成形部（４１）に前記溶融したモールド樹脂（１４）を流し込んで前記モールド樹脂（１４）を成形すると共に、前記溶融したモールド樹脂（１４）の温度および成形圧を利用して前記樹脂層（１３）によって前記熱交換器（２０）と前記ヒートスプレッダ（１１）とを接着する工程と、を含んでいることを特徴とするパワー半導体モジュールの製造方法。 A heat exchanger (20) having one side (20a) and the other side (20b) and having fins (21) protruding from the other side (20b);
A heat spreader (11) bonded to one surface (20a) of the heat exchanger (20) via a heat conductive insulating resin layer (13);
A semiconductor element (12) mounted on the heat spreader (11);
A method of manufacturing a power semiconductor module comprising: the semiconductor element (12); the heat spreader (11); and a mold resin (14) encapsulating the resin layer (13).
Preparing a lower mold (30) having a recess (31) and an upper mold (40) having a concave molding part (41);
The heat exchanger (20) is arranged in the lower mold (30) so that the fin (21) is positioned in the recess (31) of the lower mold (30), and the heat exchanger (20 ) On one surface (20a) of the resin layer (13) and the heat spreader (11) on which the semiconductor element (12) is mounted in order, and further, the semiconductor element (12), The outer edge (22) of the heat exchanger (20) is placed between the lower mold (30) and the upper mold (40) so that the heat spreader (11) and the resin layer (13) are positioned. Sandwiching and separating the recess (31) of the lower mold (30) and the molded part (41) of the upper mold (40) by the heat exchanger (20);
In the recessed portion (31), the other surface (20b) side of the heat exchanger (20) is supported by the pressure equal to the molding pressure of the melted mold resin (14) and is melted in the molded portion (41). The molded resin (14) is poured to mold the mold resin (14), and the heat exchanger (20) is formed by the resin layer (13) using the temperature and molding pressure of the molten mold resin (14). And a step of adhering the heat spreader (11) to the power semiconductor module. 前記下側金型（３０）を用意する工程では、前記下側金型（３０）として前記凹部（３１）の底部に油（５０）が配置された油圧室（５１）が設けられたものを用意し、
前記熱交換器（２０）によって前記下側金型（３０）の凹部（３１）と前記上側金型（４０）の成形部（４１）とを分離する工程では、前記油圧室（５１）と前記フィン（２１）との間に前記油圧室（５１）を覆うゴム板（６０）を配置することを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュールの製造方法。 In the step of preparing the lower mold (30), the lower mold (30) is provided with a hydraulic chamber (51) in which oil (50) is disposed at the bottom of the recess (31). Prepare
In the step of separating the recess (31) of the lower mold (30) and the molding part (41) of the upper mold (40) by the heat exchanger (20), the hydraulic chamber (51) and the The method for manufacturing a power semiconductor module according to claim 1, wherein a rubber plate (60) covering the hydraulic chamber (51) is disposed between the fin (21). 前記熱交換器（２０）によって前記下側金型（３０）の凹部（３１）と前記上側金型（４０）の成形部（４１）とを分離する工程では、前記ゴム板（６０）と前記フィン（２１）との間に、前記フィン（２１）と同材質の緩衝板（７０）を配置することを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体モジュールの製造方法。   In the step of separating the recess (31) of the lower mold (30) and the molding part (41) of the upper mold (40) by the heat exchanger (20), the rubber plate (60) and the The method for manufacturing a power semiconductor module according to claim 2, wherein a buffer plate (70) made of the same material as that of the fin (21) is disposed between the fin (21). 前記ゴム板（６０）として、前記熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）に対向する前記ゴム板（６０）の一面（６１）のうち前記フィン（２１）に対向する部分が凹んでおり、前記ゴム板（６０）に前記油圧が掛かったときに前記ゴム板（６０）の一面（６１）のうち前記フィン（２１）に対向しない部分が前記熱交換器（２０）の他面（２０ｂ）に接触するように前記ゴム板（６０）の一面（６１）に凹凸形状が設けられたものを用いることを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体モジュールの製造方法。   As the rubber plate (60), a portion facing the fin (21) of the one surface (61) of the rubber plate (60) facing the other surface (20b) of the heat exchanger (20) is recessed. When the hydraulic pressure is applied to the rubber plate (60), a portion of the one surface (61) of the rubber plate (60) that does not face the fin (21) is the other surface (20b) of the heat exchanger (20). 3. The method for manufacturing a power semiconductor module according to claim 2, wherein a surface of the rubber plate (60) having a concavo-convex shape is used so as to be in contact with the rubber plate (60). 前記ゴム板（６０）として、前記ゴム板（６０）に前記油圧が掛かる前では前記ゴム板（６０）と前記フィン（２１）との間に隙間（６２）を形成し、前記ゴム板（６０）に前記油圧が掛かったときに前記ゴム板（６０）が変形することにより前記隙間（６２）が前記ゴム板（６０）によって埋まるように前記ゴム板（６０）の一面（６１）に凹凸形状が設けられたものを用いることを特徴とする請求項４に記載のパワー半導体モジュールの製造方法。   As the rubber plate (60), a gap (62) is formed between the rubber plate (60) and the fin (21) before the hydraulic pressure is applied to the rubber plate (60), and the rubber plate (60). The rubber plate (60) is deformed when the hydraulic pressure is applied to the rubber plate (60) so that the gap (62) is filled with the rubber plate (60). The method for manufacturing a power semiconductor module according to claim 4, wherein a device provided with the above is used.
JP2010106271A 2010-05-06 2010-05-06 Method of manufacturing power semiconductor module Pending JP2011238644A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010106271A JP2011238644A (en) 2010-05-06 2010-05-06 Method of manufacturing power semiconductor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010106271A JP2011238644A (en) 2010-05-06 2010-05-06 Method of manufacturing power semiconductor module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011238644A true JP2011238644A (en) 2011-11-24

Family

ID=45326342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010106271A Pending JP2011238644A (en) 2010-05-06 2010-05-06 Method of manufacturing power semiconductor module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011238644A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012243941A (en) * 2011-05-19 2012-12-10 Toyota Motor Corp Jig, manufacturing method of semiconductor module, and semiconductor module
WO2013125474A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufaturing same
JP2016001766A (en) * 2015-10-08 2016-01-07 三菱電機株式会社 Semiconductor module
CN109827693A (en) * 2019-03-22 2019-05-31 华北电力大学 A kind of crimp type power semiconductor internal pressure distribution measurement system
WO2019145154A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Zf Friedrichshafen Ag A method and a jig for manufacturing a pin-fin type power module

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012243941A (en) * 2011-05-19 2012-12-10 Toyota Motor Corp Jig, manufacturing method of semiconductor module, and semiconductor module
WO2013125474A1 (en) * 2012-02-24 2013-08-29 三菱電機株式会社 Semiconductor device and method for manufaturing same
US9320173B2 (en) 2012-02-24 2016-04-19 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device having a bulge portion and manufacturing method therefor
JP2016001766A (en) * 2015-10-08 2016-01-07 三菱電機株式会社 Semiconductor module
WO2019145154A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Zf Friedrichshafen Ag A method and a jig for manufacturing a pin-fin type power module
CN111527598A (en) * 2018-01-29 2020-08-11 Zf腓德烈斯哈芬股份公司 Method and jig for manufacturing pin-fin type power module
JP2021513217A (en) * 2018-01-29 2021-05-20 ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフトＺｆ Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓｈａｆｅｎ Ａｇ Methods and jigs for manufacturing pin fin type power modules
JP7290650B2 (en) 2018-01-29 2023-06-13 ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト METHOD AND JIG FOR MANUFACTURING PIN FIN TYPE POWER MODULE
CN109827693A (en) * 2019-03-22 2019-05-31 华北电力大学 A kind of crimp type power semiconductor internal pressure distribution measurement system
CN109827693B (en) * 2019-03-22 2023-09-12 华北电力大学 Pressure-welding type power semiconductor device internal pressure distribution measuring system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI234860B (en) Chip package and process thereof
JP4254527B2 (en) Semiconductor device
JP5126278B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN113454774B (en) Packaged chip and manufacturing method thereof
JP6308780B2 (en) Power module
US11862542B2 (en) Dual side cooling power module and manufacturing method of the same
JP2011238644A (en) Method of manufacturing power semiconductor module
JP6217884B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP6469660B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5126201B2 (en) Semiconductor module and manufacturing method thereof
JP2013062282A (en) Semiconductor device
JP2002329815A (en) Semiconductor device, its manufacturing method and its production device
JP6150866B2 (en) Power semiconductor device
JP2011238643A (en) Power semiconductor module
JP7204919B2 (en) Power module and manufacturing method thereof
JP4356494B2 (en) Semiconductor device
JP2001267475A (en) Mounting structure of semiconductor device and its mounting method
JP2005116963A (en) Semiconductor device
JP2008181922A (en) Heat-conductive substrate and manufacturing method thereof, and semiconductor device using heat-conductive substrate
JP6417898B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5987665B2 (en) Semiconductor device
JP6230522B2 (en) Power semiconductor device, method of manufacturing the same, and insulating substrate
JP4258391B2 (en) Semiconductor device
JP2020072094A (en) Power unit, method of manufacturing the same, and electric device having power unit
JP7241962B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device