JP5383599B2 - 半導体モジュールユニットの製造方法 - Google Patents
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Description
図1に、本実施の形態の半導体モジュールの一例であるモールド型のインバーターモジュールの断面構造を示す。モールド型インバーターモジュールは、リードフレーム1と、リードフレーム1に高熱伝導導電性のダイボンド5を介して実装されるパワー素子4と、複数のリードフレーム1間を導通するワイヤーボンド3とを備える。さらに、モールド型インバーターモジュールは、リードフレーム1の背面に設けられて放熱機能を有するインナーヒートスプレッター6と、インナーヒートスプレッター6の背面に設けられる熱伝導性絶縁シート7と、熱伝導性絶縁シート7の背面に設けられる銅箔8と、銅箔8とリードフレーム1の一部を露出させてそれ以外の上述の構成要素を封止する封止樹脂2とを備える。インナーヒートスプレッター6、熱伝導性絶縁シート7、銅箔8を介して、パワー素子4の熱が放熱される構成となっている。
インバーターモジュールとヒートシンク15の間に設けられる熱伝導層14には、従来から、熱伝導性グリースの他、ゲルシートあるいはゴムシートや、硬化性接着剤などが用いられる。
用いる増粘性グリースの増粘前の粘度、増粘後の粘度と実際の塗布性、信頼性評価結果について検討を重ねた。粘度とスクリーン印刷仕上がり結果の検討結果を図6に示す。市販の7種類のグリース(グリース1〜グリース7)を、スクリーン印刷機を用いて0.5mm厚のSUSステンシル版に印刷した。50mm角パターンを3×5配列で印刷し、ウレタン平スキージを用いてスキージ角度75°、塗布速度は5mm/secとした。このときの、室温(20℃)における、剪断速度5(1/sec)及び剪断速度1(1/sec)で測定した粘度(Pa・s)と、降伏値(Pa)、擦れの有無を示している。
実施の形態1の半導体モジュールユニットの製造方法では、増粘性グリースとして反応性グリースを用いる。図8では、図1に示したトランスファーモールド型半導体モジュールであるCT300DAB060(三菱電機製)を、金属ベース板19に実装して半導体モジュールユニットとする工程を示す。なお、図8において、図3,4で示した構成要素と同一のものについては同一の参照符号を付している。
本実施の形態の半導体モジュールユニットの製造方法によれば、以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態1の半導体モジュールユニットの製造方法は、半導体モジュールの外筺体を放熱体(金属ベース板19)上に実装してなる半導体モジュールユニットの製造方法であって、(a)半導体モジュールまたは金属ベース板19の実装面に、20℃、剪断速度5/secにおける粘度が130Pa・s以下の反応性グリース14aを塗布する工程と、(b)半導体モジュールを金属ベース板19上にグリース塗布面を介して実装する工程と、(c)工程(b)の後、反応性グリース14aを20℃における粘度の降伏値が40Pa以上300Pa以下となるように増粘させる工程とを備える。反応性グリース14aの粘度を塗布時に低くすることによって、擦れることなく塗布できると共に、半導体モジュールを金属ベース板19に実装した後に増粘することによって、ポンピングアウトを防止し信頼性のあるグリースとなる。さらに、20℃における粘度の降伏値を300Pa以下とすることによって、半導体モジュールの反りに追従することも可能である。加えて、反応性グリース14aはゲルシートや接着剤とは異なり高温で熱膨張することによる熱抵抗増加が生じない。
実施の形態2の半導体モジュールユニットの製造方法では、増粘性グリースとして溶剤希釈グリースを用いる。図11では、図1に示したトランスファーモールド型半導体モジュールであるCT300DAB060(三菱電機製)を、金属ベース板19に実装して半導体モジュールユニットとする工程を示す。なお、図11において、図8で示した構成要素と同一のものについては同一の参照符号を付している。
本実施の形態の半導体モジュールユニットの製造方法によれば、以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態2の半導体モジュールユニットの製造方法は、半導体モジュールの外筺体を放熱体(金属ベース板19)上に実装してなる半導体モジュールユニットの製造方法であって、(a)半導体モジュールまたは金属ベース板19の実装面に、20℃、剪断速度5/secにおける粘度が130Pa・s以下の溶剤希釈グリース14bを塗布する工程と、(b)溶剤希釈グリース14bを20℃における粘度の降伏値が40Pa以上300Pa以下となるように増粘させる工程と、(c)半導体モジュールを金属ベース板19上にグリース塗布面を介して実装する工程と、を備える。溶剤希釈グリース14bの粘度を塗布時に低くすることによって、擦れることなく塗布できると共に、溶剤希釈グリース14bを増粘した後に半導体モジュールを金属ベース板19上に実装することによって、ポンピングアウトを防止し信頼性のあるグリースとなる。さらに、20℃における粘度の降伏値を300Pa以下とすることによって、半導体モジュールの反りに追従することも可能である。加えて、溶剤希釈グリース14bはゲルシートや接着剤とは異なり高温で熱膨張することによる熱抵抗増加が生じない。
Claims (6)
- 半導体モジュールの外筺体を放熱体上に実装してなる半導体モジュールユニットの製造方法であって、
(a)前記半導体モジュール又は前記放熱体の実装面に、20℃、剪断速度5/secにおける粘度が130Pa・s以下の熱伝導性グリースを塗布する工程と、
(b)前記半導体モジュールを前記放熱体上に前記グリース塗布面を介して実装する工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記グリースを20℃における粘度の降伏値が40Pa以上300Pa以下となるように増粘させる工程とを備える、半導体モジュールユニットの製造方法。 - 前記工程(c)は、加熱、光もしくは放射線照射、水分供給のいずれかにより前記熱伝導性グリースを増粘させる工程である、請求項1に記載の半導体モジュールユニットの製造方法。
- 前記工程(a)は、熱硬化性を有するグリースを含む前記熱伝導性グリースを塗布する工程である、請求項2に記載の半導体モジュールユニットの製造方法。
- 半導体モジュールの外筺体を放熱体上に実装してなる半導体モジュールユニットの製造方法であって、
(a)前記半導体モジュールまたは前記放熱体の実装面に、20℃、剪断速度5/secにおける粘度が130Pa・s以下の熱伝導性グリースを塗布する工程と、
(b)前記熱伝導性グリースを20℃における粘度の降伏値が40Pa以上300Pa以下となるように増粘させる工程と、
(c)前記工程(b)の後、前記半導体モジュールを前記放熱体上に前記熱伝導性グリース塗布面を介して実装する工程とを備える、半導体モジュールユニットの製造方法。 - 前記工程(b)は、加熱、光もしくは放射線照射、水分供給のいずれかにより前記熱伝導性グリースを増粘させる工程である、請求項4に記載の半導体モジュールユニットの製造方法。
- 前記工程(a)は、揮発性の溶媒を含む前記熱伝導性グリースを塗布する工程である、請求項5に記載の半導体モジュールユニットの製造方法。
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