JP2549633Y2 - パワーモジュール - Google Patents
パワーモジュールInfo
- Publication number
- JP2549633Y2 JP2549633Y2 JP8748692U JP8748692U JP2549633Y2 JP 2549633 Y2 JP2549633 Y2 JP 2549633Y2 JP 8748692 U JP8748692 U JP 8748692U JP 8748692 U JP8748692 U JP 8748692U JP 2549633 Y2 JP2549633 Y2 JP 2549633Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- module
- outer frame
- thermosetting resin
- power module
- frame portion
- 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.)
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、基板上にベアチップの
パワー素子及び半導体装置及び電子部品等の複数の実装
部品を実装し樹脂封止するパワーモジュールの構造に関
するものである。
パワー素子及び半導体装置及び電子部品等の複数の実装
部品を実装し樹脂封止するパワーモジュールの構造に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のパワーモジュールの一例を図２及
び図３に基づいて説明する。図２は、封止枠をモジュー
ル基板に固着する前の状態を示す斜視図で、図３は、図
２のＡ−Ａ位置での断面図である。図中、１はモジュー
ル基板、２は実装部品、３はボンディングワイヤー、４
は外部端子、５は封止枠である。モジュール基板１はア
ルミニウム、セラミック等の放熱性の良いベース基板上
に絶縁層を介して導体パターンを形成したものである
が、簡略化のため絶縁層、導体パターンは適宜省略す
る。封止枠５は、図２に示すようにモジュール基板１を
取り囲む外枠部５ａとその外枠部５ａの内側に設けられ
た２つの板状の堰部５ｂ及び十字状の補強用桟部５ｃ及
び取付け穴部５ｄから構成されている。尚、この封止枠
５の材料としてはＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂等が使用され
る。
び図３に基づいて説明する。図２は、封止枠をモジュー
ル基板に固着する前の状態を示す斜視図で、図３は、図
２のＡ−Ａ位置での断面図である。図中、１はモジュー
ル基板、２は実装部品、３はボンディングワイヤー、４
は外部端子、５は封止枠である。モジュール基板１はア
ルミニウム、セラミック等の放熱性の良いベース基板上
に絶縁層を介して導体パターンを形成したものである
が、簡略化のため絶縁層、導体パターンは適宜省略す
る。封止枠５は、図２に示すようにモジュール基板１を
取り囲む外枠部５ａとその外枠部５ａの内側に設けられ
た２つの板状の堰部５ｂ及び十字状の補強用桟部５ｃ及
び取付け穴部５ｄから構成されている。尚、この封止枠
５の材料としてはＰＢＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂等が使用され
る。
【０００３】パワーモジュールの組立は、部品実装工程
と封止工程に分けられ、部品実装工程は、モジュール基
板１上の導体パターンへの外部端子４の固着、実装部品
２の実装、ボンディングワイヤー３による結線を行った
後、封止枠５をモジュール基板１に接着して行われる。
図３に示すように、封止枠５がモジュール基板１に当接
接着された状態では、堰部５ｂもモジュール基板１に当
接接着されている。この２つの堰部５ｂによりモジュー
ル基板１上の領域は、実装部品２を実装しボンディング
ワイヤー３の結線を行った中央部１ａと、外部端子４を
立設した両端部１ｂに区分けされることになる。
と封止工程に分けられ、部品実装工程は、モジュール基
板１上の導体パターンへの外部端子４の固着、実装部品
２の実装、ボンディングワイヤー３による結線を行った
後、封止枠５をモジュール基板１に接着して行われる。
図３に示すように、封止枠５がモジュール基板１に当接
接着された状態では、堰部５ｂもモジュール基板１に当
接接着されている。この２つの堰部５ｂによりモジュー
ル基板１上の領域は、実装部品２を実装しボンディング
ワイヤー３の結線を行った中央部１ａと、外部端子４を
立設した両端部１ｂに区分けされることになる。
【０００４】封止は、先ず実装部品２保護のため２つの
堰部５ｂの間にシリコーンゲル等のゲル状樹脂６を注入
し硬化させ中央部１ａを封止した後、封止枠５の外枠部
５ａ内にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂７を注入硬化さ
せてゲル状樹脂６の上部及び両端部１ｂを封止して完了
する。
堰部５ｂの間にシリコーンゲル等のゲル状樹脂６を注入
し硬化させ中央部１ａを封止した後、封止枠５の外枠部
５ａ内にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂７を注入硬化さ
せてゲル状樹脂６の上部及び両端部１ｂを封止して完了
する。
【０００５】なお、熱硬化性樹脂７による封止はパワー
モジュールの機械的強度及び耐湿性確保のため及び外部
端子４補強のために行われるのであるが、上述のように
硬化しても柔らかいゲル状樹脂６でまず実装部品２を封
止するのは、熱硬化性樹脂７で実装部品２を封止した場
合、この熱硬化性樹脂７の硬化時収縮や硬化後の周囲温
度変化による収縮及び膨張によりボンディングワイヤー
３の断線等の不具合が発生するためである。
モジュールの機械的強度及び耐湿性確保のため及び外部
端子４補強のために行われるのであるが、上述のように
硬化しても柔らかいゲル状樹脂６でまず実装部品２を封
止するのは、熱硬化性樹脂７で実装部品２を封止した場
合、この熱硬化性樹脂７の硬化時収縮や硬化後の周囲温
度変化による収縮及び膨張によりボンディングワイヤー
３の断線等の不具合が発生するためである。
【０００６】このような不具合の原因となる熱硬化性樹
脂７の収縮及び膨張は材料の選定上避けられない問題で
あるが、実際この例のパワーモジュールの場合も実装部
品２の発熱により、使用時には内部に１００〜１５０℃
の熱応力がかかること、及び熱硬化性樹脂７の線膨張係
数がアルミニウム製のモジュール基板１やＰＢＴ樹脂製
の封止枠５と異なることにより、信頼性評価の温度サイ
クル試験等において熱硬化製樹脂７にクラックが発生す
るという問題を引き起こしていた。この例の場合、図３
に示すように堰部５ｂの上端と熱硬化性樹脂７の上面と
の間にクラック８が発生したため外気が耐湿性の劣るゲ
ル状樹脂６にまで達して著しい信頼性の低下を招いた。
脂７の収縮及び膨張は材料の選定上避けられない問題で
あるが、実際この例のパワーモジュールの場合も実装部
品２の発熱により、使用時には内部に１００〜１５０℃
の熱応力がかかること、及び熱硬化性樹脂７の線膨張係
数がアルミニウム製のモジュール基板１やＰＢＴ樹脂製
の封止枠５と異なることにより、信頼性評価の温度サイ
クル試験等において熱硬化製樹脂７にクラックが発生す
るという問題を引き起こしていた。この例の場合、図３
に示すように堰部５ｂの上端と熱硬化性樹脂７の上面と
の間にクラック８が発生したため外気が耐湿性の劣るゲ
ル状樹脂６にまで達して著しい信頼性の低下を招いた。
【０００７】
【考案が解決しようとする課題】上記のように、パワー
モジュール内部の発熱とパワーモジュール構成材料の線
膨張係数の差により熱硬化性樹脂７にクラック８が入
り、外気が耐湿性の劣るゲル状樹脂６にまで達して著し
く信頼性が低下するという問題点があった。
モジュール内部の発熱とパワーモジュール構成材料の線
膨張係数の差により熱硬化性樹脂７にクラック８が入
り、外気が耐湿性の劣るゲル状樹脂６にまで達して著し
く信頼性が低下するという問題点があった。
【０００８】本考案は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、熱硬化性樹脂のクラック
による著しい封止性能劣化、信頼性低下を防止できるパ
ワーモジュールの構造を提供することにある。
で、その目的とするところは、熱硬化性樹脂のクラック
による著しい封止性能劣化、信頼性低下を防止できるパ
ワーモジュールの構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本考案は、基板の中央部に複数の実装部品を実装し、そ
の両端部に外部端子を立設したモジュール基板と、その
モジュール基板を囲んでその表面に固着された外枠部及
びその外枠部と一体をなし前記中央部と前記両端部を区
切るように前記モジュール基板に当接固着された実装部
品封止用の板状の堰部とからなる封止枠と、その２つの
堰部間に注入硬化させた前記実装部品保護用のゲル状樹
脂と、強度及び耐湿性確保のために前記外枠部内に注入
硬化させた熱硬化性樹脂を備えたパワーモジュールの構
造において、前記堰部の上端に外枠部側に水平に延設す
る鍔部を設けると共に、この鍔部と前記外枠部との距離
を前記鍔部上方の熱硬化性樹脂層の厚さより小さくした
ことを特徴とするものである。
本考案は、基板の中央部に複数の実装部品を実装し、そ
の両端部に外部端子を立設したモジュール基板と、その
モジュール基板を囲んでその表面に固着された外枠部及
びその外枠部と一体をなし前記中央部と前記両端部を区
切るように前記モジュール基板に当接固着された実装部
品封止用の板状の堰部とからなる封止枠と、その２つの
堰部間に注入硬化させた前記実装部品保護用のゲル状樹
脂と、強度及び耐湿性確保のために前記外枠部内に注入
硬化させた熱硬化性樹脂を備えたパワーモジュールの構
造において、前記堰部の上端に外枠部側に水平に延設す
る鍔部を設けると共に、この鍔部と前記外枠部との距離
を前記鍔部上方の熱硬化性樹脂層の厚さより小さくした
ことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】堰部の上端に外枠部側に水平に延設する鍔部を
設け、この鍔部と外枠部の距離を鍔部の上方の熱硬化性
樹脂層の厚みよりも小さくすることで、熱硬化性樹脂層
はその鍔部と外枠部との間で最も薄肉となるため、その
箇所に温度変化による応力が集中しクラックが発生す
る。
設け、この鍔部と外枠部の距離を鍔部の上方の熱硬化性
樹脂層の厚みよりも小さくすることで、熱硬化性樹脂層
はその鍔部と外枠部との間で最も薄肉となるため、その
箇所に温度変化による応力が集中しクラックが発生す
る。
【００１１】
【実施例】図１は本考案の一実施例を示すもので、前記
従来例と異なる点は、堰部５ｂに板状の鍔部９を設けた
点であり、その他の構成は前記従来例と同様であるので
同等構成については同符号を付すことにより詳細な説明
は省略する。
従来例と異なる点は、堰部５ｂに板状の鍔部９を設けた
点であり、その他の構成は前記従来例と同様であるので
同等構成については同符号を付すことにより詳細な説明
は省略する。
【００１２】従来例で示したように、モジュールの発熱
とモジュールの構成部品の線膨張係数の差により熱硬化
性樹脂７にクラック８が発生するのは、材料選定上避け
られない問題であるが、クラック８が発生してもそれに
よって外気がゲル状樹脂６に達しなければ耐湿性が著し
く低下することはないわけである。本考案のパワーモジ
ュールはこのような点に着目して考案されたもので、耐
湿性に影響のない箇所でクラックが発生するように鍔部
９を設けたものである。
とモジュールの構成部品の線膨張係数の差により熱硬化
性樹脂７にクラック８が発生するのは、材料選定上避け
られない問題であるが、クラック８が発生してもそれに
よって外気がゲル状樹脂６に達しなければ耐湿性が著し
く低下することはないわけである。本考案のパワーモジ
ュールはこのような点に着目して考案されたもので、耐
湿性に影響のない箇所でクラックが発生するように鍔部
９を設けたものである。
【００１３】鍔部９は、それと外枠部５ａとの距離が、
鍔部９上方の熱硬化性樹脂層の厚みよりも小さくなるよ
うに設けられている。このような構成にすることによ
り、鍔部９と外枠部５ａとの間が熱硬化性樹脂層の薄肉
部７ａとなり、熱硬化性樹脂７の収縮及び膨張による応
力は、この薄肉部７ａに集中する。よって、図１に示す
ように熱硬化性樹脂７にクラック８が発生する場合はこ
の薄肉部７ａに、つまり堰部５ｂと外枠部５ａとの間に
発生することになり、このクラック８により外気が内部
のゲル状樹脂６にまで達することはないので著しく耐湿
性が劣化し信頼性が低下することはない。また、一度こ
の箇所にクラック８が発生すれば、熱硬化性樹脂７の内
部応力は緩和されるので、その近傍でクラックは再発し
にくくなる。
鍔部９上方の熱硬化性樹脂層の厚みよりも小さくなるよ
うに設けられている。このような構成にすることによ
り、鍔部９と外枠部５ａとの間が熱硬化性樹脂層の薄肉
部７ａとなり、熱硬化性樹脂７の収縮及び膨張による応
力は、この薄肉部７ａに集中する。よって、図１に示す
ように熱硬化性樹脂７にクラック８が発生する場合はこ
の薄肉部７ａに、つまり堰部５ｂと外枠部５ａとの間に
発生することになり、このクラック８により外気が内部
のゲル状樹脂６にまで達することはないので著しく耐湿
性が劣化し信頼性が低下することはない。また、一度こ
の箇所にクラック８が発生すれば、熱硬化性樹脂７の内
部応力は緩和されるので、その近傍でクラックは再発し
にくくなる。
【００１４】
【考案の効果】以上のように、本考案のパワーモジュー
ルでは、板状の鍔部を堰部に設け、それと外枠部の間の
熱硬化性樹脂の薄肉部に応力が集中するように構成した
ので、クラックはその箇所で発生するようになり、ゲル
状樹脂を外気に曝すようなクラックの発生が防止できる
ため著しい耐湿性劣化による信頼性低下が防止できると
いう効果がある。
ルでは、板状の鍔部を堰部に設け、それと外枠部の間の
熱硬化性樹脂の薄肉部に応力が集中するように構成した
ので、クラックはその箇所で発生するようになり、ゲル
状樹脂を外気に曝すようなクラックの発生が防止できる
ため著しい耐湿性劣化による信頼性低下が防止できると
いう効果がある。
【図１】（ａ）は本考案の一実施例を示す断面図であ
り、（ｂ）はその一部拡大図である。
り、（ｂ）はその一部拡大図である。
【図２】従来のパワーモジュールの一例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図３】（ａ）は従来のパワーモジュールの一例を示す
断面図であり、（ｂ）はその一部拡大図である。
断面図であり、（ｂ）はその一部拡大図である。
１ モジュール基板 １ａ 中央部 １ｂ 両端部 ２ 実装部品 ３ ボンディングワイヤー ４ 外部端子 ５ 封止枠 ５ａ 外枠部 ５ｂ 堰部 ６ ゲル状樹脂 ７ 熱硬化性樹脂 ７ａ 薄肉部 ８ クラック ９ 鍔部
Claims (1)
- 【請求項１】 基板の中央部に複数の実装部品を実装
し、その両端部に外部端子を立設したモジュール基板
と、 そのモジュール基板を囲んでその表面に固着された外枠
部及びその外枠部と一体をなし前記中央部と前記両端部
を区切るように前記モジュール基板に当接固着された実
装部品封止用の板状の堰部とからなる封止枠と、 その２つの堰部間に注入硬化させた前記実装部品保護用
のゲル状樹脂と、強度及び耐湿性確保のために前記外枠
部内に注入硬化させた熱硬化性樹脂を備えたパワーモジ
ュールの構造において、 前記堰部の上端に外枠部側に水平に延設する鍔部を設け
ると共に、この鍔部と前記外枠部との距離を前記鍔部上
方の熱硬化性樹脂層の厚さより小さくしたことを特徴と
するパワーモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748692U JP2549633Y2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | パワーモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748692U JP2549633Y2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | パワーモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0652152U JPH0652152U (ja) | 1994-07-15 |
| JP2549633Y2 true JP2549633Y2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=13916285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8748692U Expired - Fee Related JP2549633Y2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | パワーモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2549633Y2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP8748692U patent/JP2549633Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0652152U (ja) | 1994-07-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |