JP6698965B1 - 半導体装置、電力変換装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1および図2を参照して本実施の形態1に係る半導体装置50の構成について説明する。図1は、実施の形態1に係る半導体装置50の構成を概略的に示す断面図である。図2は、図1のII−II線に沿う断面図である。図1に示されるように、半導体装置50は、パワーモジュール1と、冷却構造体4と、冷媒5と、第1シール部材6とを備えている。半導体装置50は、電力用のパワー半導体装置である。
図4および図5を参照して、配置工程S13では、金属ベース板3の第2部分312が金型20の第1底部(底部)21bに第2部分312の全周にわたって接するよう、金属ベース板ユニットが金型20に配置される。具体的には、露出面312eが、第1底部21bに接する。金型20は、第1収容部21および第2収容部22を有する。第2収容部22は、第1収容部21の第1底部21bから凹んでいる。
本実施の形態における半導体装置50では、第1シール部材6は、周壁部42の全周にわたって金属ベース板3の第2ベース部32の側面32sと冷却構造体4の周壁部42との間の隙間を封止している。このため、第1シール部材6は、ねじ留めによる金属ベース板からの押しつけが低下した場合でも、金属ベース板3と冷却構造体4との間の隙間を封止することができる。また、封止樹脂2が、金属ベース板3の第1部分311を封止しつつ、第1部分311と冷却構造体4とが向かい合う領域に入り込んでいる。このため、封止樹脂2が金属ベース板3から剥離することを抑制できる。
実施の形態2は、特に説明しない限り、上記の実施の形態1と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
固定工程S15では、第2シール部材7が、根元部321の全周にわたって根元部321を取り囲んでいる。第2シール部材7は、第2部分312と冷却構造体4とに接触するよう配置される。第2シール部材7を介して、第2部分312と冷却構造体4とが、根元部321の全周にわたって接する。具体的には、第2部分312の露出面312eと冷却構造体4の上面4tとが根元部321の全周にわたって接する。また、周壁部42と先端部322とが先端部322の全周にわたって接する。
本実施の形態では、半導体装置50は第1シール部材6および第2シール部材7を備えている。このため、半導体装置50は、冷媒5が漏れることを抑制できるシール部材を少なくとも2つ備えている。したがって、第1シール部材6および第2シール部材7のいずれかが劣化した場合でも、冷媒5が漏れることが抑制される。この構造により、半導体装置50の長期信頼性が向上する。
図11〜図16を参照して、本発明の実施の形態3に係る半導体装置50を説明する。本実施の形態に係る半導体装置50は、金属ベース板3の側面32sおよび冷却構造体4の内壁42iの少なくともいずれかが第1溝G1を有する点において、実施の形態1に係る半導体装置50とは異なっている。
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
実施の形態4は、特に説明しない限り、上記の実施の形態2と同一の構成、動作および効果を有している。したがって、上記の実施の形態2と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
本実施の形態に係る半導体装置50では、第2溝G2に第2シール部材7が入り込むように配置されている。これにより、第2シール部材7の位置決めを容易に行うことができる。
本実施の形態は、上述した実施の形態1から実施の形態4のいずれか1つにかかる半導体装置50を電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態5として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
Claims (9)
- 半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と、
前記封止樹脂で封止された第1部分と、前記第1部分に対して前記半導体素子と反対側に配置され前記第1部分よりも内側に凹みかつ前記封止樹脂から露出した露出面を有するように前記封止樹脂で封止された第2部分とを有する第1ベース部と、前記第1ベース部の前記第2部分に対して前記第1部分と反対側に配置されかつ前記第2部分よりも内側に凹む第2ベース部とを含む金属ベース板と、
前記第2ベース部が挿入される開口部が設けられ、かつ前記開口部に連通する内部空間を取り囲む周壁部とを含む冷却構造体と、
前記金属ベース板の前記第2ベース部と前記冷却構造体の前記周壁部との間の隙間を封止する第1シール部材とを備え、
前記封止樹脂は、前記第1部分と前記冷却構造体とが向かい合う領域に入り込み、
前記金属ベース板の前記第2ベース部は、前記第2部分の前記露出面から前記第1部分と反対側に突き出し、前記冷却構造体の前記内部空間に挿入されており、かつ前記周壁部に向かい合う側面を含み、
前記冷却構造体の前記周壁部は、前記金属ベース板の前記第2ベース部の前記側面に向かい合う内壁を含み、
前記第1シール部材は、前記周壁部の全周にわたって前記側面と前記内壁との間の隙間を封止しており、
前記露出面と前記冷却構造体とが向かい合う領域に配置された第2シール部材をさらに備え、
前記第2ベース部は、前記第2部分に対して前記第1部分と反対側に配置されかつ前記第2部分より内側に凹む根元部と、前記根元部に対して前記第2部分と反対側に配置された先端部とを含み、
前記第2シール部材は、前記根元部の全周にわたって前記露出面と前記冷却構造体との間の隙間を封止し、
前記第1シール部材は、前記周壁部の全周にわたって前記先端部の前記側面と前記内壁との間の隙間を封止している、半導体装置。 - 前記側面および前記内壁の少なくともいずれかは、第1溝を含み、
前記第1溝は前記周壁部に沿って設けられており、
前記第1シール部材が前記第1溝に入り込むように配置されている、請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1溝は、前記内壁のみに設けられている、請求項2に記載の半導体装置。
- 前記露出面の外周端と内周端との第1幅が、
前記第1シール部材の線径の1/2倍以上である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記根元部の外周端と内周端との第2幅が、
前記第1シール部材の線径以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。 - 前記第2部分は、第2溝を含み、
前記第2溝は前記第2部分の外周端と内周端との間に前記根元部を取り囲むように設けられ、
前記第2シール部材が前記第2溝に入り込むように配置されている、請求項5に記載の半導体装置。 - 前記封止樹脂は、前記露出面と前記冷却構造体とが向かい合う領域に入り込むように構成されており、前記第2シール部材と、前記第2シール部材に対して前記第2ベース部と反対で接する、請求項6に記載の半導体装置。
- 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の前記半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。 - 半導体素子と、前記半導体素子と接続された第1部分と、前記第1部分に対して前記半導体素子と反対側に配置され前記第1部分より内側に凹む第2部分とを有する第1ベース部と、前記第2部分に対して前記第1部分と反対側に配置されかつ前記第2部分よりも内側に凹む第2ベース部とを備える金属ベース板と、を含む金属ベース板ユニットを準備する金属ベース板ユニット準備工程と、
第1シール部材を準備する、第1シール部材準備工程と、
第2シール部材を準備する、第2シール部材準備工程と、
前記第2部分が第1収容部と前記第1収容部の底部から凹む第2収容部とを有する金型の前記底部に前記第2部分の全周にわたって接するように、前記金属ベース板ユニットを前記金型に配置する配置工程と、
封止樹脂が、前記半導体素子と、前記第1部分と、前記第1部分と前記底部とが向かい合う領域とを封止することで、前記封止樹脂を成型する成型工程と、
前記第2ベース部の全周に接触するよう前記第1シール部材を配置し、前記第2ベース部が挿入される開口部が設けられ、かつ前記開口部に連通する内部空間を取り囲む周壁部を含む冷却構造体に、前記周壁部と前記第2ベース部とが前記第1シール部材を介して全周にわたって接するよう前記金属ベース板ユニットを固定する固定工程と、を備え、
前記第2ベース部が、前記第2部分に対して前記第1部分と反対側に配置されかつ前記第2部分より内側に凹む根元部と、前記根元部に対して前記第2部分と反対側に配置された先端部とを含み、
前記固定工程では、前記根元部の全周にわたって前記根元部を取り囲み、かつ前記第2部分と前記冷却構造体とに接触するよう前記第2シール部材が配置され、かつ前記周壁部と前記先端部とが前記先端部の全周にわたって接する、半導体装置の製造方法。
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