JP4492257B2 - 半導体モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、金属ベース基板28を別途製造しておく必要があるため、材料コスト・製造コストが増大するという問題点があった。このような問題は特許文献2に記載された従来技術でも起こりうる問題である。
1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールにおいて、
回路素子を搭載するための回路パターンが形成されたリードフレームと、
回路素子およびリードフレームを覆うように一方の面に設けられる成形樹脂と、
成形樹脂およびリードフレームを覆うように他方の面に設けられる絶縁層と、
を備え、
前記絶縁層は、被服材が酸化珪素であり、また、コア材が窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであり、コア材は固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて溶射されてコア材の表面を覆う被服材が相互に溶着して形成された層であることを特徴とする。
1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールにおいて、
回路素子を搭載するための回路パターンが形成されたリードフレームと、
回路素子およびリードフレームを覆うように一方の面に設けられる成形樹脂と、
成形樹脂およびリードフレームを覆うように他方の面に設けられる絶縁層と、
を備え、
前記絶縁層は、被服材が酸化アルミニウムであり、また、コア材が窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであり、コア材は固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて溶射されてコア材の表面を覆う被服材が相互に溶着して形成された層であることを特徴とする。
1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールの製造方法において、
予め成形加工されたリードフレームに回路素子を接合する第1工程と、
回路素子とリードフレームとをボンディングワイヤにより接続する第2工程と、
回路素子およびリードフレームを覆う成形樹脂を一方の面に形成する第3工程と、
窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであるコア材の表面に酸化珪素である被服材が皮膜されてなる溶射材料粉末をプラズマ溶射法によりコア材が固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて他方の面に溶射して、成形樹脂およびリードフレームを覆う絶縁層を形成する第4工程と、
を有することを特徴とする。
1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールの製造方法において、
予め成形加工されたリードフレームに回路素子を接合する第1工程と、
回路素子とリードフレームとをボンディングワイヤにより接続する第2工程と、
回路素子およびリードフレームを覆う成形樹脂を一方の面に形成する第3工程と、
窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであるコア材の表面に酸化アルミニウムである被服材が皮膜されてなる溶射材料粉末をプラズマ溶射法によりコア材が固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて他方の面に溶射して、成形樹脂およびリードフレームを覆う絶縁層を形成する第4工程と、
を有することを特徴とする。
本形態の半導体モジュール100は、図1で示すように、リードフレーム1、パワー半導体2、駆動IC3、ボンディングワイヤ4,5、成形樹脂6、絶縁層7を備える。
このリードフレーム1の上には、回路素子の一具体例であるパワー半導体2、回路素子の一具体例である駆動IC3が実装され、ボンディングワイヤ4,5により相互に接続されている。これらリードフレーム1、パワー半導体2、駆動IC3、ボンディングワイヤ4,5を覆うように一方の側(図1では上側)で成形樹脂6が形成され、さらに他方の側(図1では下側)に成形樹脂6およびリードフレーム1を覆うように絶縁層7が形成される。
コア材11としては窒化珪素(Si3N4)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)の少なくとも一つであり、粒径は1〜50μmである。
組合せとして、
(1)被服材10を酸化珪素とし、また、コア材11を窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の何れか一つを選択する組み合わせ、
(2)被服材10を酸化珪素とし、また、コア材11を窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の中から二つ選択する組み合わせ、
(3)被服材10を酸化珪素とし、また、コア材11を窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の全部を選択する組み合わせ、
を採用できる。
また、
(4)被服材10を酸化アルミニウムとし、また、コア材11を窒化アルミニウム、窒化ホウ素の何れか一つを選択する組み合わせ、
(5)被服材10を酸化アルミニウムとし、また、コア材11を窒化アルミニウム、窒化ホウ素の全部を選択する組み合わせ、
を採用できる。
(1)0.3〜1.0mm程度の銅板を、プレス加工により打ち抜いて、所定の回路パターンが形成されたリードフレーム1を製作する(図3(a))。
はんだ付けはペレット状のはんだを利用し、水素還元が可能な炉において行う。水素還元が可能な炉を使用する理由は、リードフレーム1の表面の酸化膜を水素還元により除去して活性化させることにより、はんだとの濡れ性を向上させるためである。はんだ材料には、例えば、Sn−Pb−Agからなる高温はんだ、Sn−Ag−Cu系からなる鉛フリーはんだを用いる。これらはんだは高温の成形樹脂に接触しても溶けないはんだであり、はんだ付けの温度は、はんだの融点に応じて設定される。
このエポキシ樹脂はマトリクス(主材)であり、フィラー(添加物)として酸化珪素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ホウ素(BN)の中の1または2以上を選択的に組み合わせたセラミック粉末を添加したものであり、熱伝導率は2〜5W/m・Kとなる。
なお、このようにして形成した絶縁層形成前の半導体モジュールの底面は、リードフレーム1および成形樹脂6が下側に露出するが、同一平面となるように形成されている(理由は後述する)。従来技術ではリードフレーム1の下側にも成型樹脂を充填する必要があり、未充填部が発生するおそれがあったが、本実施形態ではリードフレーム1の下側に成形樹脂を充填させないため従来技術のような未充填部が発生する事態をなくし、また、充填性を考慮する必要もなくしている。
また、被服材10は酸化珪素(SiO2 )であり、コア材11は窒化珪素(Si3N4)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)の少なくとも一つである。または、被服材10は酸化アルミニウム(Al 2 O 3 )であり、コア材11は窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)の少なくとも一つである。溶射材料粉末はこのような粒体の集まりである。
このように(1)〜(7)の工程を経て、半導体モジュール100が製造されることとなる。
1:リードフレーム
2:パワー半導体
3:駆動IC
4:ボンディングワイヤ
5:ボンディングワイヤ
6:成形樹脂
7:セラッミクス絶縁層
8:マスク
10:被服材
11:コア材
Claims (4)
- 1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールにおいて、
回路素子を搭載するための回路パターンが形成されたリードフレームと、
回路素子およびリードフレームを覆うように一方の面に設けられる成形樹脂と、
成形樹脂およびリードフレームを覆うように他方の面に設けられる絶縁層と、
を備え、
前記絶縁層は、被服材が酸化珪素であり、また、コア材が窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであり、コア材は固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて溶射されてコア材の表面を覆う被服材が相互に溶着して形成された層であることを特徴とする半導体モジュール。 - 1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールにおいて、
回路素子を搭載するための回路パターンが形成されたリードフレームと、
回路素子およびリードフレームを覆うように一方の面に設けられる成形樹脂と、
成形樹脂およびリードフレームを覆うように他方の面に設けられる絶縁層と、
を備え、
前記絶縁層は、被服材が酸化アルミニウムであり、また、コア材が窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであり、コア材は固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて溶射されてコア材の表面を覆う被服材が相互に溶着して形成された層であることを特徴とする半導体モジュール。 - 1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールの製造方法において、
予め成形加工されたリードフレームに回路素子を接合する第1工程と、
回路素子とリードフレームとをボンディングワイヤにより接続する第2工程と、
回路素子およびリードフレームを覆う成形樹脂を一方の面に形成する第3工程と、
窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであるコア材の表面に酸化珪素である被服材が皮膜されてなる溶射材料粉末をプラズマ溶射法によりコア材が固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて他方の面に溶射して、成形樹脂およびリードフレームを覆う絶縁層を形成する第4工程と、
を有することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。 - 1または複数の回路素子を搭載し、樹脂によって封止され、形成された半導体モジュールの製造方法において、
予め成形加工されたリードフレームに回路素子を接合する第1工程と、
回路素子とリードフレームとをボンディングワイヤにより接続する第2工程と、
回路素子およびリードフレームを覆う成形樹脂を一方の面に形成する第3工程と、
窒化アルミニウム、窒化ホウ素の少なくとも一つであるコア材の表面に酸化アルミニウムである被服材が皮膜されてなる溶射材料粉末をプラズマ溶射法によりコア材が固体を維持しつつ被服材のみが溶ける所定温度にて他方の面に溶射して、成形樹脂およびリードフレームを覆う絶縁層を形成する第4工程と、
を有することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
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