JP6261309B2 - パワーモジュール - Google Patents

パワーモジュール Download PDF

Info

Publication number
JP6261309B2
JP6261309B2 JP2013249287A JP2013249287A JP6261309B2 JP 6261309 B2 JP6261309 B2 JP 6261309B2 JP 2013249287 A JP2013249287 A JP 2013249287A JP 2013249287 A JP2013249287 A JP 2013249287A JP 6261309 B2 JP6261309 B2 JP 6261309B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power module
frame
igbt
die pad
control
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.)
Active
Application number
JP2013249287A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015106685A (ja
Inventor
直輝 池田
直輝 池田
寿志 小田
寿志 小田
真紀 長谷川
真紀 長谷川
川藤　寿
寿 川藤
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 JP2013249287A priority Critical patent/JP6261309B2/ja
Priority to US14/513,712 priority patent/US9716058B2/en
Priority to CN201410720919.8A priority patent/CN104681546A/zh
Priority to CN201710229276.0A priority patent/CN107039388B/zh
Publication of JP2015106685A publication Critical patent/JP2015106685A/ja
Priority to US15/582,258 priority patent/US10332869B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6261309B2 publication Critical patent/JP6261309B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49503—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/50—Multistep manufacturing processes of assemblies consisting of devices, each device being of a type provided for in group H01L27/00 or H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4821—Flat leads, e.g. lead frames with or without insulating supports
    • H01L21/4825—Connection or disconnection of other leads to or from flat leads, e.g. wires, bumps, other flat leads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4821—Flat leads, e.g. lead frames with or without insulating supports
    • H01L21/4842—Mechanical treatment, e.g. punching, cutting, deforming, cold welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3114—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4334—Auxiliary members in encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49503—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad
    • H01L23/49513—Lead-frames or other flat leads characterised by the die pad having bonding material between chip and die pad
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/4952—Additional leads the additional leads being a bump or a wire
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49517—Additional leads
    • H01L23/49531—Additional leads the additional leads being a wiring board
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49537—Plurality of lead frames mounted in one device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49568—Lead-frames or other flat leads specifically adapted to facilitate heat dissipation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • 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
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—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
    • H01L2224/48221—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
    • H01L2224/48245—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 metallic
    • H01L2224/48247—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 metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、電力用半導体装置などのパワーモジュールに関するものである。
電力用半導体装置などのパワーモジュールとして、高耐圧ＩＣ（ＨＶＩＣ：High-Voltage Integrated Circuit）と、低耐圧ＩＣ（ＬＶＩＣ：Low-Voltage Integrated Circuit）と、パワートランジスタと、ＦＷＤｉ（Free Wheeling Diode）と、これらが搭載されるフレームとを備えるパワーモジュールが提案されている（例えば特許文献１）。
特開２００３−１８９６３２号公報
近年、パワーモジュールの市場においては、価格競争が激しくなっており、さらなる低コスト化及び小型化が要求されている。
また、ダイボンダやモールド装置における、パワーモジュールのフレームの搬送レーン、及び、稼働範囲等により製造上の制約があることに加え、パワーモジュールのパッケージサイズの多様化に対応することができるように、フレームは単列（例えば横一列）に並べて設計されている。このため、１枚の金属板から生産可能なフレームの数が、パッケージのサイズにより決まる従来のフレームの設計方法では、パワーモジュールの生産量に限度があった。
そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、パワーモジュールの小型化が可能な技術、または、パワーモジュールの生産性を向上可能な技術を提供することを目的とする。
本発明に係るパワーモジュールは、高耐圧ＩＣ（Integrated Circuit）の機能と低耐圧ＩＣの機能とを有する矩形状の１つの制御ＩＣと、前記制御ＩＣの四方のうち三方において配置され、前記制御ＩＣとワイヤのみを介して接続された複数のＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）とを備える。前記複数のＲＣ−ＩＧＢＴのそれぞれは、前記制御ＩＣの１つの長辺及び２つの短辺と隣接して配設されている。前記パワーモジュールは、それぞれが前記ＲＣ−ＩＧＢＴが搭載された一端と、平面視において前記制御ＩＣの前記長辺側に配列された他端と、を有する複数の第１フレームをさらに備える。

本発明によれば、パワーモジュールは、高耐圧ＩＣの機能と低耐圧ＩＣの機能とを有する１つの制御ＩＣと、ＲＣ−ＩＧＢＴとを備える。これにより、パワーモジュールの小型化が実現できる。
関連パワーモジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態１に係るパワーモジュールの内部構成を示す上面図である。 実施の形態２に係るパワーモジュールの内部構成を示す上面図である。 実施の形態３に係るパワーモジュールの内部構成を示す上面図である。 実施の形態３に係るパワーモジュールの内部構成を示す上面図である。 実施の形態４に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態４に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態４に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態４に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態４に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態５に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態６に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態７に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態８に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態９に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。 実施の形態１０に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。
＜実施の形態１＞
まず、本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの構成について説明する前に、これと関連するパワーモジュール（以下、「関連パワーモジュール」と呼ぶ）について説明する。
図１は、関連パワーモジュール（トランスファーモールド型の電力半導体装置）の構成を示す断面図である。関連パワーモジュールは、第１フレーム１と、第２フレーム２と、パワーチップ３と、１つの制御ＩＣ（Integrated Circuit）４と、太線アルミワイヤ５と、細線金ワイヤ６と、モールド樹脂７と、絶縁シート８と、銅箔９とを備えている。
第１フレーム１は、水平方向に延設された延設部分１ａ及び第１ダイパッド１ｂを有している。第１ダイパッド１ｂにはパワーチップ３が搭載されており、第１ダイパッド１ｂは、パワーチップ３と接続されている。なお、延設部分１ａと、第１ダイパッド１ｂとの間には、高さ方向（図１の上下方向）に段差１ｃが設けられている。
第２フレーム２は、延設部分１ａに対応させて水平方向に延設された第２ダイパッド２ａを有している。すなわち、第２フレーム２の第２ダイパッド２ａの高さ方向の位置と、第１フレーム１の延設部分１ａの高さ方向の位置とは同じ、または略同じとなっている。ここで、第１フレーム１に、上述の段差１ｃが設けられることによって、第１ダイパッド１ｂが、第２ダイパッド２ａよりも下方に位置する（モールド樹脂７の底面に近く配置される）とともに、絶縁シート８の厚さを薄くすることが可能となっている。第２ダイパッド２ａには制御ＩＣ４が搭載されており、第２ダイパッド２ａは、制御ＩＣ４と接続されている。
第２フレーム２には、外部から制御信号が入力され、第２フレーム２に入力された制御信号は制御ＩＣ４に出力される。なお、この第２フレーム２には、第２ダイパッド２ａを有するフレームだけでなく、制御ＩＣ４が搭載される第２ダイパッド２ａを有さないが、細線金ワイヤ６を介して制御ＩＣ４と接続されるフレームも含まれるものとする。
パワーチップ３は、パワートランジスタのチップ３ａと、ＦＷＤｉのチップ３ｂとを含んでおり、チップ３ａ，３ｂは、はんだ（図示せず）によって第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂと接続されている。
制御ＩＣ４は、金属を含んだ樹脂ペースト（図示せず）によって、第２フレーム２の第２ダイパッド２ａと接続されている。制御ＩＣ４は、ＨＶＩＣの機能とＬＶＩＣの機能とを有しており、第２フレーム２からの制御信号に応じてパワーチップ３を制御する。
太線アルミワイヤ５は、パワーチップ３と第１フレーム１との間を接続し、細線金ワイヤ６は、制御ＩＣ４と第２フレーム２との間を接続している。また、パワーチップ３同士の間、または、パワーチップ３と第２フレーム２との間は、太線アルミワイヤまたは細線金ワイヤと同様のワイヤなどによって接続されている。
第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂ下には、絶縁シート８及び銅箔９がこの順で配置されており、銅箔９の一部が、モールド樹脂７の底面において外部に露出されている。
モールド樹脂７は、第１及び第２フレーム１，２の一部及び銅箔９の下面を除いて、上述した構成要素を覆う。第１及び第２フレーム１，２のうち、モールド樹脂７から露出された一部は、めっき処理が施されたリード端子１１であり、当該リード端子１１は、基板（図示せず）などに実装される。なお、パワーチップ３の動作時の発熱を効率よく放熱するために、第１及び第２フレーム１，２の材質には、例えば熱抵抗が比較的低い銅または銅合金が使用される。
以上に説明した関連パワーモジュールにおいては、１つの制御ＩＣ４が、ＨＶＩＣの機能とＬＶＩＣの機能とを有していることから、ある程度の小型化及び低コスト化が実現されているが、さらに改善できる余地があった。そこで、本実施の形態１に係るパワーモジュールでは、さらなる小型化及び低コスト化を実現することが可能となっている。
図２は、本実施の形態１に係るパワーモジュールの内部構成を示す上面図である。本実施の形態１に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
本実施の形態１に係るパワーモジュールは、第１及び第２フレーム１，２と、１つの制御ＩＣ４と、モールド樹脂７と、複数（図２では６つ）のＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）２１と、ゲートワイヤ２２とを備えている。図２では、説明を容易にするために、モールド樹脂７は想像線（二点鎖線）で示されている。なお、図２以降の図においても同様にモールド樹脂７を想像線で示すことがある。
ＲＣ−ＩＧＢＴ２１は、ＦＷＤｉをＩＧＢＴに内蔵させた逆導通ＩＧＢＴであり、ＦＷＤｉの機能とＩＧＢＴの機能とを有している。つまり、本実施の形態１に係るパワーモジュールは、関連パワーモジュールのパワートランジスタのチップ３ａ及びＦＷＤｉのチップ３ｂに代えて、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１を備えている。なお、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１には、例えば特開２０１２−１８６８９９号公報に開示されたＲＣ−ＩＧＢＴが適用されてもよい。ＲＣ−ＩＧＢＴ２１は、はんだ（図示せず）によって第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂと接続されている。
複数のＲＣ−ＩＧＢＴ２１は、制御ＩＣ４の四方のうち三方（図２では第２フレーム２が配置された上方を除いた左方、右方及び下方）に分散されて配置されている。そして、各ＲＣ−ＩＧＢＴ２１のゲート端子は、ゲートワイヤ２２（ワイヤ）のみを介して制御ＩＣ４の出力端子と接続されている。
以上のような本実施の形態１に係るパワーモジュールによれば、１つの制御ＩＣ４がＨＶＩＣの機能とＬＶＩＣの機能とを有することにより、従来の構成では複数必要であった制御ＩＣの数を低減することができる。よって、パワーモジュールの小型化が実現できるとともに、コストの低減を図ることができる。また、パワートランジスタのチップ３ａ及びＦＷＤｉのチップ３ｂの代わりにＲＣ−ＩＧＢＴ２１を備えることにより、パワーモジュールの小型化が確実に実現できるとともに、コストの低減をさらに図ることができる。これに加えて、制御ＩＣ４とＲＣ−ＩＧＢＴ２１とをゲートワイヤ２２のみを介して接続することにより、パッケージの小型化が可能となる。さらに、複数のＲＣ−ＩＧＢＴ２１を、制御ＩＣ４の四方のうち三方に分散して配置することにより、制御ＩＣ４と各ＲＣ−ＩＧＢＴ２１とを接続するゲートワイヤ２２の配線長のばらつきを抑制することが可能となり、各相の特性のばらつきを抑制することができる。
＜実施の形態１の変形例１＞
エアコンの通年稼働時間において、暖房中間運転期間が年間を通して最も長く、そのときのモータ出力電流値は低いため、この期間における損失をなるべく改善することが好ましい。そこで、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１の代わりに、材質にシリコンを使用したＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であるＳｉ−ＭＯＳＦＥＴを、パワーモジュールに備えてもよい。このようなＳｉ−ＭＯＳＦＥＴを備える構成によれば、低電流領域の損失を改善することができる。したがって、当該パワーモジュールがエアコンに搭載された場合には、エアコンの省エネルギー効果を表す指標であるＡＰＦ（Annual Performance Factor）を改善する効果が見込める。
＜実施の形態１の変形例２＞
ＲＣ−ＩＧＢＴ２１の代わりに、材質にシリコンカーバイドを使用したＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であるＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを、パワーモジュールに備えてもよい。ＳｉＣはＳｉに比べて放熱性に優れるため、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１及びＳｉ−ＭＯＳＦＥＴと比較して同程度の放熱性であればチップサイズを縮小することができるので、パッケージの小型化が可能となる。また、同程度のチップサイズであれば、放熱性の向上が見込めるため、当該パワーモジュールがエアコンに搭載された場合には、製品性能向上によるエアコンシステムトータルでのコスト低減（例えば放熱性向上による放熱フィンの小型化など）を図ることができる。
＜実施の形態１の変形例３＞
実施の形態１では、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１は、はんだ（図示せず）によって第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂと接続されている構成、すなわちダイボンドにはんだを用いた構成について説明したが、これに限ったものではない。例えば、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１が、はんだの代わりに銀ペーストなどの樹脂ダイボンド剤（図示せず）によって第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂと接続される構成であってもよい。これにより、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１のダイボンド工程と、制御ＩＣ４のダイボンド工程とにおいて同じダイボンド装置を用いることが可能となる。加えて、銀ペーストなどの樹脂ダイボンド剤を用いることでアセンブリ加工費の低減を図ることができる。
＜実施の形態２＞
図３は、本発明の実施の形態２に係るパワーモジュールの内部構成を示す上面図である。本実施の形態２に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
本実施の形態２に係る制御ＩＣ４は、制御ＩＣ４の表面に設けられた第１パッド４ａと、制御ＩＣ４の裏面に設けられた第２パッド（図示せず）とを有している。ここで、第１パッド４ａは、ゲートワイヤ２２を介してＲＣ−ＩＧＢＴ２１と接続され、第２パッドは、金属を含んだ樹脂ペーストなどを介して第２フレーム２と接続されている。
以上のような本実施の形態２に係るパワーモジュールによれば、制御ＩＣ４と第２フレーム２との間にゲートワイヤ２２を接続しなくて済むことから、その分のワイヤボンドを形成する工程を省略することができる。したがって、アセンブリ加工費の低減と製造タスクの低減とを図ることができる。
＜実施の形態３＞
図４は、本発明の実施の形態３に係るパワーモジュールの内部構成を示す上面図である。本実施の形態３に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
本実施の形態３に係るパワーモジュールは、関連パワーモジュール（図１）と同様に、第１フレーム１に、高さ方向に段差１ｃが設けられることによって、第１ダイパッド１ｂが、第２ダイパッド２ａよりも下方に位置する（モールド樹脂７の底面に近く配置される）。
このような本実施の形態３に係るパワーモジュールによれば、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１がモールド樹脂７の外部に近くなることから、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１の発熱に関して放熱性向上が見込める。これに伴い、当該パワーモジュールがエアコンに搭載された場合には、製品性能向上によるエアコンシステムトータルでのコスト低減（例えば放熱性向上による放熱フィンの小型化など）を図ることができる。
なお、本実施の形態３に係るパワーモジュールは上述に図４に示した構成に限ったものではない。例えば、図５に示すようにパワーモジュールは、関連パワーモジュール（図１）と同様に、第１ダイパッド１ｂ下に配置された、絶縁シート８をさらに備えてもよい。このような構成によれば、大容量化が可能となることにより、同じ電流定格下において耐圧性向上を図ることができる。また、上述の段差１ｃを設けていることから、絶縁シート８の厚さを薄くすることが可能となり、この観点からも放熱性向上が見込める。
＜実施の形態４＞
図６〜図１０は、本発明の実施の形態４に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。なお、本実施の形態４に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
まず、金属板を選択的に打ち抜いてパターンを形成することによって、図６に示す金属成型体（成型体）３１を成型する。この金属成型体３１は複数のフレーム３２を含んでおり、複数のフレーム３２は、それぞれの延在方向（図６のｘ方向）と垂直方向（図６のｙ方向）に配列されている。
本実施の形態４では、複数のフレーム３２は、次の工程にてＲＣ−ＩＧＢＴ２１（半導体装置）が接続される第１フレーム１と、次の工程にて制御ＩＣ４（半導体装置）が接続される第２フレーム２とを、パワーモジュールごとに含んでいる。ここで、図６に示す金属成型体３１においては、パワーモジュールが、ｙ方向に２つ、ｘ方向に２つ以上配列されている。ただし、パワーモジュールの配列は、これに限ったものではなく、ｙ方向に１つまたは３つ以上のパワーモジュールが配列されてもよいし、ｘ方向に１つのパワーモジュールが配列されてもよい。
複数のパワーモジュールの向きは同一であり、各パワーモジュールの第１フレーム１は＋ｘ方向側、第２フレーム２は−ｘ方向側に配置されている。また、ここでは、複数のパワーモジュール同士の水平方向（図６のｘ方向及びｙ方向）の間隔も同一にしている。
図７は、金属成型体３１のうち１つのパワーモジュールに対応する部分を示す図である。図７に示されるように、金属成型体３１には、第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂ、及び、第２フレーム２の第２ダイパッド２ａも含んでいる。
また、金属成型体３１は、複数のフレーム３２（第１及び第２フレーム１，２）だけでなく、第１フレーム１と第１フレーム１との間、または、第２フレーム２と第２フレーム２との間を接続するタイバー３３をさらに含んでいる。そして、第１フレーム１（予め定められたフレーム３２）と、第１フレーム１側のタイバー３３（予め定められたタイバー３３）とには、樹脂を注入するための経路である樹脂ランナー３４が設けられている。この樹脂ランナー３４は、当該第１フレーム１及び当該タイバー３３の上面の溝パターンとして形成されてもよいし、これらの内部の空洞パターンとして形成されてもよい。
次に、複数のフレーム３２（第１フレーム１及び第２フレーム２）に複数の半導体装置（ＲＣ−ＩＧＢＴ２１及び制御ＩＣ４）を接続する。ここでは、第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂにＲＣ−ＩＧＢＴ２１を、ダイボンドによって搭載及び接続するとともに、第２フレーム２の第２ダイパッド２ａに制御ＩＣ４を、ダイボンドによって搭載及び接続する。それから、第１及び第２フレーム１，２、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１並びに制御ＩＣ４にワイヤボンディングを行うことにより、ゲートワイヤ２２などが形成される。なお、図の簡略化の観点からＲＣ−ＩＧＢＴ２１及び制御ＩＣ４は図示しないが、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１及び制御ＩＣ４は、例えば実施の形態１〜３と同様にして、第１及び第２フレーム１，２に接続される。なお、以下の図においても、図の簡略化の観点から、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１及び制御ＩＣ４の図示を省略することもある。また、本実施の形態４のいても、図１に示したように、第１ダイパッド１ｂ下に絶縁シート８及び銅箔９がこの順で配置されてもよい。
それから、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１及び制御ＩＣ４が接続された金属成型体３１を、モールド樹脂７を成型するための金型（以下「モールド用金型」と記す）内に配置する。図８には、モールド用金型の内部空間３５が二点鎖線で示されている。
図８の二点鎖線に示されるように、モールド用金型に配置された樹脂ランナー３４の出口（樹脂注入ゲート３４ａ）がモールド用金型の内部空間３５と連通するように、金属成型体３１はモールド用金型内に配置される。この状態において、固形化前の樹脂が、樹脂ランナー３４及び樹脂注入ゲート３４ａを経由してモールド用金型の内部空間３５に注入され、その後、当該樹脂が固形化される。これにより、図９に示すように、複数の半導体装置（ＲＣ−ＩＧＢＴ２１及び制御ＩＣ４）を覆うとともに、金属成型体３１を部分的に覆うモールド樹脂７が成型される。
つまり、本実施の形態４では、樹脂ランナー３４から樹脂を注入するサイドゲート方式によって、モールド樹脂７が成型される。なお、モールド樹脂７に覆われる金属成型体３１は、第１フレーム１の第１ダイパッド１ｂ、及び、第２フレーム２の第２ダイパッド２ａなどである。
次に、金属成型体３１のうち、モールド樹脂７から露出した複数のフレーム３２の間の部分を切断する。ここでは、当該切断によって第１フレーム１間のタイバー３３、及び、第２フレーム２間のタイバー３３などを除去することにより、図１０に示すパワーモジュールが完成する。
ここで、従来のパワーモジュールの製造方法で成型される金属成型体の複数のフレームは、延在方向（図６のｘ方向）に沿って単列で配列されていた。これに対して、本実施の形態４に係るパワーモジュールの製造方法で成型される金属成型体３１の複数のフレーム３２は、延在方向に沿って複数列で配列されている。すなわち、複数のフレーム３２が延在方向と垂直方向（図６のｙ方向）にも配列されている。したがって、金属成型体３１から生産可能なフレーム３２の個数を、従来よりも増やすことができるので、生産性を向上させることができる。
また、本実施の形態４によれば、第１フレーム１及び第１フレーム１側のタイバー３３に設けた樹脂ランナー３４に樹脂を注入するサイドゲート方式によって、モールド樹脂７を成型する。これにより、フレーム３２を複数列で配列しても、タイバー３３の位置から樹脂注入を行うことができることから、生産性を向上させることができる。
なお、本実施の形態４のように金属成型体３１における複数のパワーモジュール同士の向き及び水平方向の間隔を同一にする構成によれば、樹脂の流れによるワイヤの変形や剥離を抑えつつ、モールド樹脂７の樹脂を同時に注入することが可能となる。
＜実施の形態４の変形例＞
実施の形態４では、第１フレーム１及び第１フレーム１側のタイバー３３に設けた樹脂ランナー３４に樹脂を注入することによって、モールド樹脂７を成型したが、これに限ったものではない。例えば、上述の樹脂ランナー３４を設けずに、隣り合う第１フレーム１と、これらを接続するタイバー３３とによって囲まれる空間に樹脂注入ゲートを配置し、当該樹脂注入ゲート（図示せず）から樹脂を注入することによって、モールド樹脂７を成型してもよい。
また、実施の形態４では、第２ダイパッド２ａに接続する半導体装置に、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１を適用した場合について説明した。しかしこれに限ったものではなく、ＲＣ−ＩＧＢＴ２１の代わりに、パワーチップ３が適用されてもよい。なお、このことは、実施の形態５以降においても同様である。
＜実施の形態５＞
図１１は、本発明の実施の形態５に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。なお、本実施の形態５に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
実施の形態４では、金属成型体３１における複数のパワーモジュール同士の向きは同一であった（図６）。これに対して、本実施の形態５では、図１１に示すように、金属成型体３１における複数のパワーモジュール同士の向きが異なっている。
具体的には、図１１の複数のパワーモジュールのうち、−ｘ側のパワーモジュール（第１のパワーモジュール）の向きは、図６のパワーモジュールと同じ向きであり、その第１フレーム１は＋ｘ方向側、第２フレーム２は−ｘ方向側に配置されている。一方、図１１の複数のパワーモジュールのうち、＋ｘ側のパワーモジュール（第２のパワーモジュール）の向きは、図６のパワーモジュールを１８０度回転させたものと同じであり、その第１フレーム１は−ｘ方向側、第２フレーム２は＋ｘ方向側に配置されている。すなわち、＋ｘ側のパワーモジュールは、−ｘ側のパワーモジュールに隣接し、かつ、−ｘ側のパワーモジュールと逆向きに配置されている。
そして、金属成型体３１において、−ｘ側のパワーモジュールの第１フレーム１と、＋ｘ側のパワーモジュールの第１フレーム１とが、垂直方向（ｙ方向）に並べて配列されている。ただし、−ｘ側のパワーモジュールの第１フレーム１と、＋ｘ側のパワーモジュールの第１フレーム１とが重なったり、接触したりしないように、金属成型体３１の設計時において、これら第１フレーム１の位置は適宜調整されているものとする。
図１１に示す金属成型体３１を成型した後、実施の形態４と同様に、当該金属成型体３１に半導体装置などの接続、モールド樹脂７の成型、及び、金属成型体３１のうちモールド樹脂７から露出した部分の選択的な切断が実施される。ただし、本実施の形態５では、切断工程においては、−ｘ側のパワーモジュールの第１フレーム１の＋ｘ側部分が切断され、＋ｘ側のパワーモジュールの第１フレーム１の−ｘ側部分が切断される。
以上のような本実施の形態５に係るパワーモジュールの製造方法によれば、一のパワーモジュールの第１フレーム１同士の隙間に、別のパワーモジュールの第１フレーム１を形成することができる。したがって、金属成型体３１から生産可能なフレーム３２の個数を、従来よりも増やすことができるので、生産性を向上させることができる。また、第１フレーム１同士の隙間は、第２フレーム２同士の隙間よりも比較的広いことから、一のパワーモジュールの第２フレーム２同士の隙間に、別のパワーモジュールの第２フレーム２を形成するよりも、金属成型体３１の成型を容易に行うことができる。
＜実施の形態６＞
図１２は、本発明の実施の形態６に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。なお、本実施の形態６に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
本実施の形態６では、図１２に示すように、金属成型体３１における複数のパワーモジュール同士の向きが異なっている。
具体的には、図１２の複数のパワーモジュールのうち、＋ｘ側のパワーモジュールの向きは、図６のパワーモジュールと同じ向きであり、その第１フレーム１は＋ｘ方向側、第２フレーム２は−ｘ方向側に配置されている。一方、図１２の複数のパワーモジュールのうち、−ｘ側のパワーモジュールの向きは、図６のパワーモジュールを１８０度回転させたものと同じであり、その第１フレーム１は−ｘ方向側、第２フレーム２は＋ｘ方向側に配置されている。これにより、各パワーモジュールにおいて、第１フレーム１は、第２フレーム２よりも金属成型体３１の端部に配設される。
図１２に示す金属成型体３１を成型した後、実施の形態４と同様に、当該金属成型体３１に半導体装置などの接続、モールド樹脂７の成型、及び、金属成型体３１のうちモールド樹脂７から露出した部分の選択的な切断が実施される。
以上のような本実施の形態６に係るパワーモジュールの製造方法によれば、第１フレーム１は、第２フレーム２よりも金属成型体３１の端部に配設される。これにより、例えば、上述の樹脂ランナー３４に樹脂を注入する際に、樹脂の流れによるワイヤの変形や剥離を抑えることができる。また、例えば、実施の形態４の変形例と同様に、隣り合う第１フレーム１とタイバー３３とによって囲まれる空間に配置された樹脂注入ゲートから樹脂を注入したりする際に、樹脂の流れによるワイヤの変形や剥離を抑えることができる。さらに、金属成型体３１の両端部（図１２の＋ｘ側端部及び−ｘ側端部）から、モールド樹脂７の樹脂を同時に注入することが可能となるので、生産性を向上させることができる。
＜実施の形態７＞
図１３は、本発明の実施の形態７に係るパワーモジュールの製造工程（半導体装置の接続工程）を示す図である。なお、本実施の形態７に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
図１３に示すように、本実施の形態７では、半導体装置を接続する工程において、上述のｙ方向（予め定められた方向に）等間隔で配列された複数のＲＣ−ＩＧＢＴ２１が、第１ダイパッド１ｂに接続される。つまり、同一の搭載ピッチで複数のＲＣ−ＩＧＢＴ２１が接続される。このような本実施の形態７に係るパワーモジュールの製造方法によれば、例えば、複数のＲＣ−ＩＧＢＴ２１を接続するためのダイボンド工程が、１回のフロー（流し）で済み、制御ＩＣ４を接続するためのダイボンド工程も含めて２回のフロー（流し）で済む。すなわち、ダイボンダの処理回数を低減することができる。
＜実施の形態８＞
図１４は、本発明の実施の形態８に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。なお、本実施の形態８に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
図１４に示すように、本実施の形態８では、平面視においてモールド樹脂７の辺に凹凸が形成されている。これにより、一のフレーム３２が突出しているモールド樹脂７の端面７ａの位置と、その隣のフレーム３２が突出しているモールド樹脂７の端面７ａの位置とが、フレーム３２の突出方向において異なっている。このような本実施の形態８に係るパワーモジュールの製造方法によれば、リード端子１１（フレーム３２）同士の間の沿面距離Ｌを長くすることができるので、パワーモジュールのパッケージの小型化を図ることができる。
＜実施の形態９＞
図１５は、本発明の実施の形態９に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。なお、本実施の形態９に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
図１５に示すように、本実施の形態９では、一のフレーム３２が突出しているモールド樹脂７の端部７ｂと、その隣のフレーム３２が突出しているモールド樹脂７の端部７ｂとの間に絶縁部４１を形成している。このような本実施の形態９に係るパワーモジュールの製造方法によれば、リード端子１１（フレーム３２）同士の間の沿面距離を実質的に長くすることができるので、パワーモジュールのパッケージの小型化を図ることができる。
＜実施の形態１０＞
図１６は、本発明の実施の形態１０に係るパワーモジュールの製造工程を示す図である。なお、本実施の形態１０に係るパワーモジュールの構成要素のうち、以上で説明した構成要素と同一または類似するものについては同じ符号を付して以下説明する。
図１６に示すように、本実施の形態１０では、一のフレーム３２が突出しているモールド樹脂７の端面７ａに隣接して、当該一のフレーム３２の周囲を覆う絶縁キャップ４２を形成する。このような本実施の形態１０に係るパワーモジュールの製造方法によれば、リード端子１１（フレーム３２）同士の間の沿面距離を実質的に長くすることができるので、パワーモジュールのパッケージの小型化を図ることができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態及び各変形例を自由に組み合わせたり、各実施の形態及び各変形例を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
１ 第１フレーム、１ａ 延設部分、１ｂ 第１ダイパッド、１ｃ 段差、２ 第２フレーム、２ａ 第２ダイパッド、３ パワーチップ、４ 制御ＩＣ、４ａ 第１パッド、７ モールド樹脂、７ａ 端面、７ｂ 端部、８ 絶縁シート、２１ ＲＣ−ＩＧＢＴ、２２ ゲートワイヤ、３１ 金属成型体、３２ フレーム、３３ タイバー、３４ 樹脂ランナー、４１ 絶縁部、４２ 絶縁キャップ。

Claims (6)

  1. 高耐圧ＩＣ（Integrated Circuit）の機能と低耐圧ＩＣの機能とを有する矩形状の１つの制御ＩＣと、
    前記制御ＩＣの四方のうち三方において配置され、前記制御ＩＣとワイヤのみを介して接続された複数のＲＣ−ＩＧＢＴ（Reverse Conducting Insulated Gate Bipolar Transistor）と
    を備え、
    前記複数のＲＣ−ＩＧＢＴのそれぞれは、前記制御ＩＣの１つの長辺及び２つの短辺と隣接して配設され、
    それぞれが前記ＲＣ−ＩＧＢＴが搭載された一端と、平面視において前記制御ＩＣの前記長辺側に配列された他端と、を有する複数の第１フレームをさらに備える、パワーモジュール。
  2. 請求項１に記載のパワーモジュールであって、
    前記第１フレームは、
    水平方向に延設された延設部分と、水平方向に延設され、かつ前記ＲＣ−ＩＧＢＴが搭載された第１ダイパッドと、を有し、
    前記延設部分に対応させて水平方向に延設され、かつ前記制御ＩＣが搭載された第２ダイパッドを有する第２フレームをさらに備え、
    前記第１フレームにおいて前記延設部分と前記第１パッドとの間に段差が設けられることによって、前記第１ダイパッドは、前記第２ダイパッドよりも下方に位置する、パワーモジュール。
  3. 請求項２に記載のパワーモジュールであって、
    前記第１フレームの前記第１ダイパッド下に配置された絶縁シートをさらに備える、パワーモジュール。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    前記ＲＣ−ＩＧＢＴの代わりに、材質にシリコンを使用したＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を備える、パワーモジュール。
  5. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のパワーモジュールであって、
    前記ＲＣ−ＩＧＢＴの代わりに、材質にシリコンカーバイドを使用したＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）を備える、パワーモジュール。
  6. 請求項１に記載のパワーモジュールであって、
    前記第１フレームは、
    前記ＲＣ−ＩＧＢＴが搭載されたダイパッドを有し、
    前記ＲＣ−ＩＧＢＴは、樹脂ダイボンド剤によって前記ダイパッドと接続されている、パワーモジュール。
JP2013249287A 2013-12-02 2013-12-02 パワーモジュール Active JP6261309B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013249287A JP6261309B2 (ja) 2013-12-02 2013-12-02 パワーモジュール
US14/513,712 US9716058B2 (en) 2013-12-02 2014-10-14 Power module and control integrated circuit
CN201410720919.8A CN104681546A (zh) 2013-12-02 2014-12-02 功率模块及其制造方法
CN201710229276.0A CN107039388B (zh) 2013-12-02 2014-12-02 功率模块的制造方法
US15/582,258 US10332869B2 (en) 2013-12-02 2017-04-28 Method for manufacturing power module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013249287A JP6261309B2 (ja) 2013-12-02 2013-12-02 パワーモジュール

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016227936A Division JP6373332B2 (ja) 2016-11-24 2016-11-24 パワーモジュールの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015106685A JP2015106685A (ja) 2015-06-08
JP6261309B2 true JP6261309B2 (ja) 2018-01-17

Family

ID=53265950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013249287A Active JP6261309B2 (ja) 2013-12-02 2013-12-02 パワーモジュール

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9716058B2 (ja)
JP (1) JP6261309B2 (ja)
CN (2) CN104681546A (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017162866A (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 株式会社東芝 半導体装置
JP2017183699A (ja) * 2016-03-29 2017-10-05 株式会社ケーヒン 電力変換装置及び電力変換装置の製造方法
JP6598739B2 (ja) * 2016-07-14 2019-10-30 三菱電機株式会社 半導体モジュール
JP6939392B2 (ja) * 2017-10-17 2021-09-22 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP6992399B2 (ja) * 2017-10-19 2022-01-13 株式会社デンソー 半導体モジュール
JP6988362B2 (ja) * 2017-10-19 2022-01-05 株式会社デンソー 半導体モジュール
CN109524333B (zh) * 2018-12-27 2024-03-26 西安中车永电电气有限公司 一种高压igbt模块封装用释放液注入工装
CN115280496A (zh) * 2020-03-13 2022-11-01 三菱电机株式会社 半导体装置以及电力变换装置
JP7484770B2 (ja) 2021-02-26 2024-05-16 三菱電機株式会社 半導体パッケージ
JP2023100406A (ja) 2022-01-06 2023-07-19 三菱電機株式会社 半導体装置
CN116364695B (zh) * 2023-01-31 2024-05-14 海信家电集团股份有限公司 功率模块及其电子设备
CN115939073A (zh) * 2023-01-31 2023-04-07 海信家电集团股份有限公司 功率模块及其电子设备
CN116646326B (zh) * 2023-04-28 2023-11-10 海信家电集团股份有限公司 智能功率模块和具有其的电子设备
CN117673066A (zh) * 2023-11-30 2024-03-08 海信家电集团股份有限公司 智能功率模块和电子设备

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51152957U (ja) * 1975-05-30 1976-12-06
JPS59115653A (ja) 1982-12-22 1984-07-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 暴走監視機能付扱台
JP2844239B2 (ja) 1990-03-09 1999-01-06 株式会社日立製作所 半導体装置の製造方法
JP2656416B2 (ja) * 1991-12-16 1997-09-24 三菱電機株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法、並びに半導体装置に用いられる複合基板および複合基板の製造方法
JPH06181286A (ja) * 1992-12-14 1994-06-28 Toshiba Corp 半導体装置
JPH06268103A (ja) * 1993-03-17 1994-09-22 Hitachi Cable Ltd リードフレーム、成形金型、半導体素子の製造方法および半導体素子の半製品
JPH0897333A (ja) * 1994-09-29 1996-04-12 Tokin Corp 半導体モールドパッケージ
US6114750A (en) * 1996-10-01 2000-09-05 International Rectifier Corp. Surface mount TO-220 package and process for the manufacture thereof
JP2003124437A (ja) 2001-10-19 2003-04-25 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP3806644B2 (ja) 2001-12-13 2006-08-09 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP2003258163A (ja) * 2002-03-01 2003-09-12 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2004265931A (ja) * 2003-02-14 2004-09-24 Hitachi Ltd 半導体素子駆動用集積回路及び電力変換装置
JP2005109100A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
TWI236741B (en) * 2003-11-05 2005-07-21 Cyntec Co Ltd Chip package and substrate
JP4061551B2 (ja) * 2004-03-24 2008-03-19 サンケン電気株式会社 半導体装置
JP4682007B2 (ja) 2004-11-10 2011-05-11 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US7291869B2 (en) * 2006-02-06 2007-11-06 Infieon Technologies A.G. Electronic module with stacked semiconductors
JP4875380B2 (ja) 2006-02-24 2012-02-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
DE102006012781B4 (de) * 2006-03-17 2016-06-16 Infineon Technologies Ag Multichip-Modul mit verbessertem Systemträger und Verfahren zu seiner Herstellung
JP5125758B2 (ja) * 2008-05-19 2013-01-23 三菱電機株式会社 樹脂封止型半導体装置及びその製造方法
JP2011198889A (ja) 2010-03-18 2011-10-06 Seiko Epson Corp リードフレームおよび電子装置の製造方法
JP2011199148A (ja) * 2010-03-23 2011-10-06 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置
US8587101B2 (en) 2010-12-13 2013-11-19 International Rectifier Corporation Multi-chip module (MCM) power quad flat no-lead (PQFN) semiconductor package utilizing a leadframe for electrical interconnections
JP6114184B2 (ja) 2011-04-04 2017-04-12 ローム株式会社 半導体装置および半導体装置の製造方法
US8471600B2 (en) 2011-09-30 2013-06-25 Infineon Technologies Ag Detection of the zero crossing of the load current in a semiconductor device
US9589872B2 (en) * 2012-03-28 2017-03-07 Infineon Technologies Americas Corp. Integrated dual power converter package having internal driver IC
JP5921491B2 (ja) * 2013-06-13 2016-05-24 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
CN103413801A (zh) * 2013-07-12 2013-11-27 无锡红光微电子有限公司 一种dfn封装引线框架
US9041172B1 (en) * 2013-12-13 2015-05-26 Alpha & Omega Semiconductor, Inc. Semiconductor device for restraining creep-age phenomenon and fabricating method thereof
KR20150090616A (ko) * 2014-01-29 2015-08-06 삼성전기주식회사 전력반도체 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
US20170236812A1 (en) 2017-08-17
CN107039388A (zh) 2017-08-11
CN107039388B (zh) 2019-07-23
US10332869B2 (en) 2019-06-25
US20150155228A1 (en) 2015-06-04
JP2015106685A (ja) 2015-06-08
CN104681546A (zh) 2015-06-03
US9716058B2 (en) 2017-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6261309B2 (ja) パワーモジュール
JP6280265B2 (ja) パワーモジュール半導体装置
JP6707583B2 (ja) 半導体装置
JP4489485B2 (ja) 半導体装置
KR101208332B1 (ko) 반도체 패키지용 클립 구조 및 이를 이용한 반도체 패키지
JP5787784B2 (ja) 半導体装置
US9468087B1 (en) Power module with improved cooling and method for making
US8582317B2 (en) Method for manufacturing a semiconductor component and structure therefor
JP2006049341A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2007184501A (ja) 外部に露出する放熱体を上部に有する樹脂封止型半導体装置及びその製法
JP5315378B2 (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置
JP6373332B2 (ja) パワーモジュールの製造方法
JP5341339B2 (ja) 回路装置
KR101255930B1 (ko) 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법
JP5123966B2 (ja) 半導体装置
JP2005051109A (ja) パワー半導体モジュール
JP5648095B2 (ja) 半導体装置
JP2011228719A (ja) Ｄｃ／ｄｃコンバータ用半導体装置
JP2601228B2 (ja) 樹脂封止型回路装置の製造方法
JP2013187267A (ja) 半導体モジュール
JP2023100406A (ja) 半導体装置
JP2023076113A (ja) 半導体装置
JP2005064532A (ja) 半導体装置
JPH05259343A (ja) 半導体モジュールの製造方法
JP2002134560A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151218

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161011

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161018

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161124

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170530

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170824

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20170901

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171212

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6261309

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250