JPH09191064A - 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 - Google Patents
樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法Info
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- JPH09191064A JPH09191064A JP8001209A JP120996A JPH09191064A JP H09191064 A JPH09191064 A JP H09191064A JP 8001209 A JP8001209 A JP 8001209A JP 120996 A JP120996 A JP 120996A JP H09191064 A JPH09191064 A JP H09191064A
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- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ゲル充填量の管理が比較的し易く、充填したゲ
ルによる蓋状ケース内面への付着を防ぎ、作業性の優れ
た高信頼性の樹脂封止型パワーモジュール装置の提供。 【解決手段】パワーチップ１が絶縁層を介して金属基板
３上に搭載され、蓋状ケース７に設けた外部接続端子５
が前記パワーチップ１と接続され、前記金属基板３上に
取り付けられた外囲ケース６と前記蓋状ケース７とによ
り前記パワーチップ１を収納するパッケージケースを構
成し、前記パワーチップ１がゲル状樹脂で封止されてい
るパワーモジュール装置であって、前記外部接続端子５
部を除きパッケージケースの上部内面はフラットに形成
され、前記蓋状ケース７に設けた注入孔１１よりパッケ
ージ内上部に空間１５を形成して注入されたゲル状樹脂
９の硬化物で前記パワーチップ１が封止されている樹脂
封止型パワーモジュール装置。
ルによる蓋状ケース内面への付着を防ぎ、作業性の優れ
た高信頼性の樹脂封止型パワーモジュール装置の提供。 【解決手段】パワーチップ１が絶縁層を介して金属基板
３上に搭載され、蓋状ケース７に設けた外部接続端子５
が前記パワーチップ１と接続され、前記金属基板３上に
取り付けられた外囲ケース６と前記蓋状ケース７とによ
り前記パワーチップ１を収納するパッケージケースを構
成し、前記パワーチップ１がゲル状樹脂で封止されてい
るパワーモジュール装置であって、前記外部接続端子５
部を除きパッケージケースの上部内面はフラットに形成
され、前記蓋状ケース７に設けた注入孔１１よりパッケ
ージ内上部に空間１５を形成して注入されたゲル状樹脂
９の硬化物で前記パワーチップ１が封止されている樹脂
封止型パワーモジュール装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパッケージケースを
用いた樹脂封止型パワーモジュール装置に関する。
用いた樹脂封止型パワーモジュール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の樹脂封止型パワーモジュール装置
には、耐湿寿命が短いと云う問題があった。これはシリ
コーンゲルの充填によるケース内面の汚染により、エポ
キシ樹脂等のシールレジンとの接着性が阻害されるため
である。
には、耐湿寿命が短いと云う問題があった。これはシリ
コーンゲルの充填によるケース内面の汚染により、エポ
キシ樹脂等のシールレジンとの接着性が阻害されるため
である。
【０００３】更にまた、シリコーンゲル硬化物の大きな
体積温度変化により発生する構造欠陥（クラックやボイ
ド）とによるものと考えられる。即ち、外部からの水分
は、ケースとシールレジンとの接着不良部の隙間から内
部に侵入し、さらにゲル硬化物の構造欠陥部を伝わって
パワーチップ上に到達し、モジュールの耐湿信頼性を低
下させるためである。
体積温度変化により発生する構造欠陥（クラックやボイ
ド）とによるものと考えられる。即ち、外部からの水分
は、ケースとシールレジンとの接着不良部の隙間から内
部に侵入し、さらにゲル硬化物の構造欠陥部を伝わって
パワーチップ上に到達し、モジュールの耐湿信頼性を低
下させるためである。
【０００４】ケースとシールレジンとの接着阻害は、先
に注入されたシリコーンゲルやその硬化時に揮散する低
分子量シロキサンがケースの内面に付着し、離型性の被
膜を形成するためである。
に注入されたシリコーンゲルやその硬化時に揮散する低
分子量シロキサンがケースの内面に付着し、離型性の被
膜を形成するためである。
【０００５】一方、シリコーンゲルが熱収縮する際、ケ
ースで拘束され、その体積変化分をシリコーンゲル内で
吸収することができず、これによって生ずるシリコーン
ゲル内の応力によりクラックやボイド等の構造欠陥が発
生する。
ースで拘束され、その体積変化分をシリコーンゲル内で
吸収することができず、これによって生ずるシリコーン
ゲル内の応力によりクラックやボイド等の構造欠陥が発
生する。
【０００６】こうしたシリコーンゲルの熱膨張に伴う内
圧上昇、および外部からの吸湿を防ぐ半導体装置が提案
（特開平４−３２１２５９号公報）されているが、前記
ケースとシールレジンとの接着不良を改善することはで
きなかった。
圧上昇、および外部からの吸湿を防ぐ半導体装置が提案
（特開平４−３２１２５９号公報）されているが、前記
ケースとシールレジンとの接着不良を改善することはで
きなかった。
【０００７】本発明らは、上記を解決するため図６の模
式断面図に示すような樹脂封止型パワーモジュール装置
を先に提案した。
式断面図に示すような樹脂封止型パワーモジュール装置
を先に提案した。
【０００８】ＩＧＢＴあるいはダイオードチップに代表
されるパワーチップ１は、セラミックス板２を介して金
属基板３に半田付けされている。セラミックス板３上の
導電性パターンからは、半田付けされた外部接続端子５
が立ち上がっている。外部接続端子５とパワーチップ１
とは金属ワイヤ４により電気的に接続されている。
されるパワーチップ１は、セラミックス板２を介して金
属基板３に半田付けされている。セラミックス板３上の
導電性パターンからは、半田付けされた外部接続端子５
が立ち上がっている。外部接続端子５とパワーチップ１
とは金属ワイヤ４により電気的に接続されている。
【０００９】さらに金属基板３には樹脂製外囲ケース６
が接着されている。７は樹脂製蓋状ケースである。樹脂
製外囲ケース６と樹脂製蓋状ケース７との嵌合部は、隙
間を設けた遊嵌構造になっており、この隙間部分、およ
び、外部接続端子５周囲の蓋状ケース７に設けた溝状空
隙部には、シール樹脂８が充填されている。
が接着されている。７は樹脂製蓋状ケースである。樹脂
製外囲ケース６と樹脂製蓋状ケース７との嵌合部は、隙
間を設けた遊嵌構造になっており、この隙間部分、およ
び、外部接続端子５周囲の蓋状ケース７に設けた溝状空
隙部には、シール樹脂８が充填されている。
【００１０】このパッケージ内部のパワーチップ１を搭
載する基板上には、蓋状ケース７に設けた注入孔から、
パッケージ内上部に空間１５を設けるようにシリコーン
ゲル９が充填され、蓋状ケース７の注入孔１１はシリコ
ーンゴム製キャップ１０が嵌め込まれ、外気とシールさ
れている。
載する基板上には、蓋状ケース７に設けた注入孔から、
パッケージ内上部に空間１５を設けるようにシリコーン
ゲル９が充填され、蓋状ケース７の注入孔１１はシリコ
ーンゴム製キャップ１０が嵌め込まれ、外気とシールさ
れている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】前記のパワーモジュー
ル装置は、パッケージが完全にシールされた気密構造と
なっている上に、温度変化時にゲルが体積変化しても、
ゲル上部を空間としているためゲルには過大な応力が働
かず、ゲル部にクラックやボイド等の構造欠陥が発生す
ることはない。従って、耐湿信頼性を含め、各種信頼性
に優れた構造である。
ル装置は、パッケージが完全にシールされた気密構造と
なっている上に、温度変化時にゲルが体積変化しても、
ゲル上部を空間としているためゲルには過大な応力が働
かず、ゲル部にクラックやボイド等の構造欠陥が発生す
ることはない。従って、耐湿信頼性を含め、各種信頼性
に優れた構造である。
【００１２】しかし、この構造では、外囲ケースと蓋状
ケースとの遊嵌部分（接合部分１４）が、パッケージ内
部に突起した構造となっているため、シリコーンゲルの
充填量を厳密に管理しないと、ゲルの上面がケース内面
に付着する可能性が高い。特に、充填したゲルの状態の
観察は、注入孔から行うしかなく、ゲル上面全域に渡っ
て観察することは困難である。従って、ゲル充填量の管
理は、充填するゲル重量あるいは注入孔からゲル上面ま
での深さについて厳密に行うことになる。
ケースとの遊嵌部分（接合部分１４）が、パッケージ内
部に突起した構造となっているため、シリコーンゲルの
充填量を厳密に管理しないと、ゲルの上面がケース内面
に付着する可能性が高い。特に、充填したゲルの状態の
観察は、注入孔から行うしかなく、ゲル上面全域に渡っ
て観察することは困難である。従って、ゲル充填量の管
理は、充填するゲル重量あるいは注入孔からゲル上面ま
での深さについて厳密に行うことになる。
【００１３】ゲルの上面がケース内上面に付着した状態
を図５に示す。図５（ａ）は断面を、また図５（ｂ）は
上面へのゲルの付着部分を示す模式図である。
を図５に示す。図５（ａ）は断面を、また図５（ｂ）は
上面へのゲルの付着部分を示す模式図である。
【００１４】この場合の蓋状ケース内面へのゲル付着部
分１３へのゲルの付着は、注入直後のゲルを減圧，脱泡
する際のゲル飛散、または、ゲルが熱膨張する際のゲル
上面の上昇が引きがねとなって発生する。このようにゲ
ル上面がケース内上面に付着すると、ゲル内部には絶え
ず引っ張り応力が作用し、このためにゲル内部にボイド
が発生し易くなる。ゲルに発生する応力は、ケース内面
の付着ゲルの拘束面積が大きいほど増加する。
分１３へのゲルの付着は、注入直後のゲルを減圧，脱泡
する際のゲル飛散、または、ゲルが熱膨張する際のゲル
上面の上昇が引きがねとなって発生する。このようにゲ
ル上面がケース内上面に付着すると、ゲル内部には絶え
ず引っ張り応力が作用し、このためにゲル内部にボイド
が発生し易くなる。ゲルに発生する応力は、ケース内面
の付着ゲルの拘束面積が大きいほど増加する。
【００１５】通常、複数の外部接続端子８がゲル上面を
貫いており、この端子周りにもゲルは付着するが、この
付着により拘束されるゲル上面の面積は比較的小さいた
め、この部分の付着ゲルが及ぼす影響はそれほど大きく
はない。
貫いており、この端子周りにもゲルは付着するが、この
付着により拘束されるゲル上面の面積は比較的小さいた
め、この部分の付着ゲルが及ぼす影響はそれほど大きく
はない。
【００１６】しかし、外囲ケース６と蓋状ケース７との
接合部分１４は、パッケージ内周をほぼ完全に一周する
ように構成されているため、図５（ｂ）の蓋状ケース内
面へのゲル付着部分１３に付着するゲルの拘束面積が大
きくなり、その結果、ゲル中にボイドが発生し易くな
る。ゲル中のボイドは、モジュールの絶縁信頼性および
耐湿信頼性に深刻な影響を及ぼすため、是非とも排除す
る必要がある。
接合部分１４は、パッケージ内周をほぼ完全に一周する
ように構成されているため、図５（ｂ）の蓋状ケース内
面へのゲル付着部分１３に付着するゲルの拘束面積が大
きくなり、その結果、ゲル中にボイドが発生し易くな
る。ゲル中のボイドは、モジュールの絶縁信頼性および
耐湿信頼性に深刻な影響を及ぼすため、是非とも排除す
る必要がある。
【００１７】本発明の目的は、ゲル充填量の管理が比較
的し易く、充填したゲルによる蓋状ケース内面への付着
を防ぎ、製造時の作業性が優れた高信頼性の樹脂封止型
パワーモジュール装置とその製法を提供することにあ
る。
的し易く、充填したゲルによる蓋状ケース内面への付着
を防ぎ、製造時の作業性が優れた高信頼性の樹脂封止型
パワーモジュール装置とその製法を提供することにあ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】パワーチップを搭載した
基板上に充填されるシリコーンゲル等のゲルは、基板上
に設けられている金属ワイヤを完全に覆う必要性から、
充填下限量が規定される。一方、上限量については、モ
ジュール装置の高さを高くすることができれば原理的に
は規定されない。しかし、実際にはモジュール装置の大
きさは可能な限りコンパクトにまとめることが要求され
ることから、該モジュール装置の高さおよびゲルの充填
上限量も規定されることになる。
基板上に充填されるシリコーンゲル等のゲルは、基板上
に設けられている金属ワイヤを完全に覆う必要性から、
充填下限量が規定される。一方、上限量については、モ
ジュール装置の高さを高くすることができれば原理的に
は規定されない。しかし、実際にはモジュール装置の大
きさは可能な限りコンパクトにまとめることが要求され
ることから、該モジュール装置の高さおよびゲルの充填
上限量も規定されることになる。
【００１９】現行のパッケージサイズ（特に高さ）を保
持しつゝ、上記ゲル上面付着の問題を解決する本発明の
要旨は次のとおりである。
持しつゝ、上記ゲル上面付着の問題を解決する本発明の
要旨は次のとおりである。
【００２０】半導体素子が絶縁層を介して金属基板上に
搭載され、蓋状ケースに設けた外部接続端子が前記半導
体素子と接続され、前記金属基板上に取り付けられた外
囲ケースと前記蓋状ケースとにより前記半導体素子を収
納するパッケージケースを構成し、前記半導体素子がゲ
ル状樹脂で封止されているパワーモジュール装置であっ
て、前記外部接続端子部を除きパッケージケースの上部
内面はフラットに形成され、前記蓋状ケースに設けた注
入孔よりパッケージ内上部に空間を形成して注入された
ゲル状樹脂の硬化物で前記半導体素子が封止されている
樹脂封止型パワーモジュール装置にある。
搭載され、蓋状ケースに設けた外部接続端子が前記半導
体素子と接続され、前記金属基板上に取り付けられた外
囲ケースと前記蓋状ケースとにより前記半導体素子を収
納するパッケージケースを構成し、前記半導体素子がゲ
ル状樹脂で封止されているパワーモジュール装置であっ
て、前記外部接続端子部を除きパッケージケースの上部
内面はフラットに形成され、前記蓋状ケースに設けた注
入孔よりパッケージ内上部に空間を形成して注入された
ゲル状樹脂の硬化物で前記半導体素子が封止されている
樹脂封止型パワーモジュール装置にある。
【００２１】外囲ケースと蓋状ケースとの接合部をパッ
ケージケース内面に突起させず、パッケージケースの上
部内面をフラットな構造とすることにより、ケースの上
部内面へのゲルの付着を防止することが可能となる。
ケージケース内面に突起させず、パッケージケースの上
部内面をフラットな構造とすることにより、ケースの上
部内面へのゲルの付着を防止することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明による樹脂封止型パワーモ
ジュール装置の製造工程の一例を図１を用いて説明す
る。
ジュール装置の製造工程の一例を図１を用いて説明す
る。
【００２３】蓋状ケース７には外部接続端子５が嵌合あ
るいはエポキシ樹脂等でシールされて固定されており、
上記外部接続端子５をパワーチップ１を搭載した絶縁基
板（セラミックス板）２上の所定の位置に、半田リフロ
ー等により接続する（工程２）。次いで、外囲ケース６
を金属基板３上に接着固定する（工程３）。その後、外
囲ケース６と蓋状ケース７との接合部を、樹脂充填ある
いは樹脂溶接によりシールする（工程４）。
るいはエポキシ樹脂等でシールされて固定されており、
上記外部接続端子５をパワーチップ１を搭載した絶縁基
板（セラミックス板）２上の所定の位置に、半田リフロ
ー等により接続する（工程２）。次いで、外囲ケース６
を金属基板３上に接着固定する（工程３）。その後、外
囲ケース６と蓋状ケース７との接合部を、樹脂充填ある
いは樹脂溶接によりシールする（工程４）。
【００２４】このとき、上記蓋状ケース７と上記外囲ケ
ース６との接合部は、図２に例示するような各種構造が
有効である。
ース６との接合部は、図２に例示するような各種構造が
有効である。
【００２５】（ａ）は両ケースを単純に接触配置した場
合である。これに対し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は両ケースが嵌合等に
より組み合って配置したものである。なお、これらの中
で、（ｅ）は両ケース以外に第３のパーツを用いたも
の、（ｈ）は両ケースに設けた爪状突起が噛み合うロッ
ク構造のものである。なお、（ｈ）のロック部は両ケー
スの接合部全周域にわたって形成しても、あるいは
（ｉ）に示しすようにロック部を部分的に配置していて
もよい。
合である。これに対し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は両ケースが嵌合等に
より組み合って配置したものである。なお、これらの中
で、（ｅ）は両ケース以外に第３のパーツを用いたも
の、（ｈ）は両ケースに設けた爪状突起が噛み合うロッ
ク構造のものである。なお、（ｈ）のロック部は両ケー
スの接合部全周域にわたって形成しても、あるいは
（ｉ）に示しすようにロック部を部分的に配置していて
もよい。
【００２６】前記蓋状ケース７を貫通してパッケージ内
部からパッケージ外部に取り出すように配置した外部接
続端子５のシールは、蓋状ケース７の端子貫通部周囲に
配置した溝状空隙にシール樹脂８を注入、硬化すること
により行う（工程５）。
部からパッケージ外部に取り出すように配置した外部接
続端子５のシールは、蓋状ケース７の端子貫通部周囲に
配置した溝状空隙にシール樹脂８を注入、硬化すること
により行う（工程５）。
【００２７】上記のように、シリコーンゲル充填前に樹
脂シールを完了することにより、シリコーンゲルによる
接着性阻害を受けない、水分浸入阻止に非常に有効な、
蓋状ケース７と外囲ケース６とのシールおよび蓋状ケー
ス７を貫通する外部取出端子５のシールが可能となる。
脂シールを完了することにより、シリコーンゲルによる
接着性阻害を受けない、水分浸入阻止に非常に有効な、
蓋状ケース７と外囲ケース６とのシールおよび蓋状ケー
ス７を貫通する外部取出端子５のシールが可能となる。
【００２８】次にパッケージ内部のパワーチップ１上に
シリコーンゲルを充填する方法について説明する。ゲル
の注入は、前記蓋状ケース７に予め設けた１個または複
数個の注入孔１１より行なう。パッケージ内上部に空間
１５が形成されるように、所定量のシリコーンゲルを注
入した後、硬化させる（工程６）。この際、蓋状ケース
７の注入孔１１を塞がず開放雰囲気で硬化しても、ある
いは後述の注入孔を塞いだ後に硬化してもよい。
シリコーンゲルを充填する方法について説明する。ゲル
の注入は、前記蓋状ケース７に予め設けた１個または複
数個の注入孔１１より行なう。パッケージ内上部に空間
１５が形成されるように、所定量のシリコーンゲルを注
入した後、硬化させる（工程６）。この際、蓋状ケース
７の注入孔１１を塞がず開放雰囲気で硬化しても、ある
いは後述の注入孔を塞いだ後に硬化してもよい。
【００２９】前記蓋状ケース７に設けられた注入孔１１
からパッケージ内部にシリコーン樹脂を充填した後、こ
の注入孔１１をシールするには、図３に示す方法で行な
う。
からパッケージ内部にシリコーン樹脂を充填した後、こ
の注入孔１１をシールするには、図３に示す方法で行な
う。
【００３０】図３（ａ）は、予め前記注入孔１１をゴム
製キャップ１０と嵌合する構造としておき、注入孔１１
にゴム製キャップ１０を嵌め込んでシールする方法であ
る。この際、注入孔とゴム製キャップとを接着剤を用い
て固定してもよい。
製キャップ１０と嵌合する構造としておき、注入孔１１
にゴム製キャップ１０を嵌め込んでシールする方法であ
る。この際、注入孔とゴム製キャップとを接着剤を用い
て固定してもよい。
【００３１】図３（ｂ）は、注入孔シール蓋１２を用い
て接着あるいは樹脂溶接によりシールするものである
が、注入孔シール蓋１２を用いず直接樹脂溶接してシー
ルしてもよい。前記蓋状ケース７の注入孔１１をシール
する時期については特に限定せず、パッケージ内部にシ
リコーン樹脂注入後、硬化前にシールしてもよいし、硬
化完了後にシールしてもよい。
て接着あるいは樹脂溶接によりシールするものである
が、注入孔シール蓋１２を用いず直接樹脂溶接してシー
ルしてもよい。前記蓋状ケース７の注入孔１１をシール
する時期については特に限定せず、パッケージ内部にシ
リコーン樹脂注入後、硬化前にシールしてもよいし、硬
化完了後にシールしてもよい。
【００３２】本発明によれば、外囲ケース６と蓋状ケー
ス７の接合部が突起状構造をパッケージ内部に形成しな
いため、充填したシリコーンゲル上面の付着が防止さ
れ、各種信頼性に優れたパワーモジュール装置を実現す
ることができる。
ス７の接合部が突起状構造をパッケージ内部に形成しな
いため、充填したシリコーンゲル上面の付着が防止さ
れ、各種信頼性に優れたパワーモジュール装置を実現す
ることができる。
【００３３】
【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、実施例および比較例で用いたパワーモジュー
ル装置の外形サイズは全て同じであるが、シリコーンゲ
ルの充填量を変えて充填した。
る。なお、実施例および比較例で用いたパワーモジュー
ル装置の外形サイズは全て同じであるが、シリコーンゲ
ルの充填量を変えて充填した。
【００３４】〔実施例 １〕図４に本実施例のパワーモ
ジュール装置の組立工程を示す。パワーチップ１を搭載
した絶縁基板２の所定の位置に、ＰＰＳ（ポリフェニレ
ンスルフィド）製の蓋状ケース７に固定された外部接続
端子５をクリーム半田により接合した（工程２）。この
蓋状ケース７は２個の注入孔１１を有する。
ジュール装置の組立工程を示す。パワーチップ１を搭載
した絶縁基板２の所定の位置に、ＰＰＳ（ポリフェニレ
ンスルフィド）製の蓋状ケース７に固定された外部接続
端子５をクリーム半田により接合した（工程２）。この
蓋状ケース７は２個の注入孔１１を有する。
【００３５】次に、ＰＰＳ製外囲ケース６を、蓋状ケー
ス７の上端周囲に設けた仕切り領域に嵌めるようにセッ
トし、シリコーン系接着剤で金属基板３に接着した（工
程３）。次いで、蓋状ケース７の上端周囲に設けた仕切
り領域および外部接続端子を取り巻くように蓋状ケース
７に設けた溝状空隙部に、無水酸硬化型脂環式エポキシ
樹脂を溢れないように充填し、１２０℃／２時間、１５
０℃／４時間加熱，硬化し、蓋状ケース７と外囲ケース
６とをシールした（工程４）。
ス７の上端周囲に設けた仕切り領域に嵌めるようにセッ
トし、シリコーン系接着剤で金属基板３に接着した（工
程３）。次いで、蓋状ケース７の上端周囲に設けた仕切
り領域および外部接続端子を取り巻くように蓋状ケース
７に設けた溝状空隙部に、無水酸硬化型脂環式エポキシ
樹脂を溢れないように充填し、１２０℃／２時間、１５
０℃／４時間加熱，硬化し、蓋状ケース７と外囲ケース
６とをシールした（工程４）。
【００３６】次に、蓋状ケース７の注入孔１１からモジ
ュール内部へシリコーンゲルを注入した。このとき、シ
リコーンゲル上面と蓋状ケース７の下面との距離が１０
ｍｍになるよう充填した。シリコーンゲルを脱泡後、８
０℃／３時間、１５０℃／２時間加熱しシリコーンゲル
を硬化した（工程５）。
ュール内部へシリコーンゲルを注入した。このとき、シ
リコーンゲル上面と蓋状ケース７の下面との距離が１０
ｍｍになるよう充填した。シリコーンゲルを脱泡後、８
０℃／３時間、１５０℃／２時間加熱しシリコーンゲル
を硬化した（工程５）。
【００３７】この後、前記注入孔１１にシリコーンゴム
製キャップ１０を嵌め込み、パワーモジュール内部を外
界と遮断した（工程６）。
製キャップ１０を嵌め込み、パワーモジュール内部を外
界と遮断した（工程６）。
【００３８】〔実施例 ２〕ゲル充填量を、ゲル上面と
蓋状ケース７の下面との距離が８ｍｍになるよう変更し
た以外は、上記実施例１と同様にしてパワーモジュール
装置を組み立てた。
蓋状ケース７の下面との距離が８ｍｍになるよう変更し
た以外は、上記実施例１と同様にしてパワーモジュール
装置を組み立てた。
【００３９】〔実施例 ３〕ゲル充填量を、ゲル上面と
蓋状ケース７の下面との距離が６ｍｍになるよう変更し
た以外は、上記実施例１と同様にしてパワーモジュール
装置を組み立てた。
蓋状ケース７の下面との距離が６ｍｍになるよう変更し
た以外は、上記実施例１と同様にしてパワーモジュール
装置を組み立てた。
【００４０】〔比較例 １〕外囲ケースと蓋状ケースと
の接合部分１４がパッケージ内部に突起しているパワー
モジュール装置を図７に示す工程で組み立てた。用いた
両ケースの接合部分１４の構造が異なる以外は、実施例
１〜３と同様な工程である。
の接合部分１４がパッケージ内部に突起しているパワー
モジュール装置を図７に示す工程で組み立てた。用いた
両ケースの接合部分１４の構造が異なる以外は、実施例
１〜３と同様な工程である。
【００４１】ここでのシリコーンゲル充填量は、ゲル上
面と蓋状ケース注入孔部下端との距離が１０ｍｍになる
ように設定した。なお、このときのゲル上面と両ケース
の接合部分１４の下端との距離は３ｍｍである。
面と蓋状ケース注入孔部下端との距離が１０ｍｍになる
ように設定した。なお、このときのゲル上面と両ケース
の接合部分１４の下端との距離は３ｍｍである。
【００４２】〔比較例 ２〕ゲル充填量が異なる以外は
比較例１と同様にして組み立てた。ここでのシリコーン
ゲル充填量は、ゲル上面と蓋状ケース注入孔部下端との
距離が８ｍｍ、ゲル上面と両ケース接合部分１４の下端
との距離は１ｍｍになるように設定した。
比較例１と同様にして組み立てた。ここでのシリコーン
ゲル充填量は、ゲル上面と蓋状ケース注入孔部下端との
距離が８ｍｍ、ゲル上面と両ケース接合部分１４の下端
との距離は１ｍｍになるように設定した。
【００４３】上記樹脂封止型パワーモジュール装置につ
いて絶縁耐圧試験を行った。さらに、この試験後、パワ
ーモジュール装置を分解し、ゲルの状態を観察した。
いて絶縁耐圧試験を行った。さらに、この試験後、パワ
ーモジュール装置を分解し、ゲルの状態を観察した。
【００４４】その結果、実施例１、２、３および比較例
１のものでは絶縁耐圧不良は皆無であったが、比較例２
のものでは３０％の不良が発生した。
１のものでは絶縁耐圧不良は皆無であったが、比較例２
のものでは３０％の不良が発生した。
【００４５】実施例１、２、３および比較例１では、ゲ
ル上面のケース内面付着は皆無であり、ゲル内部にはク
ラック、ボイド等の構造欠陥は全く認められなかった。
これに対し比較例２では、全数がゲル上面に付着してい
た（両ケース接合部分１４に付着）。さらに全数のゲル
中にボイドが発生していた。これらの内、絶縁耐圧を確
保する上で重要な基板の縁面近傍にボイドが発生したも
のが絶縁耐圧不良となった。
ル上面のケース内面付着は皆無であり、ゲル内部にはク
ラック、ボイド等の構造欠陥は全く認められなかった。
これに対し比較例２では、全数がゲル上面に付着してい
た（両ケース接合部分１４に付着）。さらに全数のゲル
中にボイドが発生していた。これらの内、絶縁耐圧を確
保する上で重要な基板の縁面近傍にボイドが発生したも
のが絶縁耐圧不良となった。
【００４６】上記の結果から明らかなように、外部接続
端子５部を除いて蓋状ケース内面には突起状構造物を設
けていない本実施例の場合は、ゲル充填量の許容範囲が
広くなり、パワーモジュール装置の特性不良の発生がほ
とんど無い。
端子５部を除いて蓋状ケース内面には突起状構造物を設
けていない本実施例の場合は、ゲル充填量の許容範囲が
広くなり、パワーモジュール装置の特性不良の発生がほ
とんど無い。
【００４７】なお、ゲル充填量としては加熱によるゲル
の熱膨張を考慮し、ゲル硬化物の上面から蓋状ケース内
面（外部取出し端子部を除く）までの距離が少なくとも
２ｍｍとなるよう充填するのがよい。
の熱膨張を考慮し、ゲル硬化物の上面から蓋状ケース内
面（外部取出し端子部を除く）までの距離が少なくとも
２ｍｍとなるよう充填するのがよい。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、外部接続端子を除い
て、蓋状ケース内面に突起状構造物を設けない設計構造
としたことにより、ゲルの充填量の許容範囲が広くな
り、パッケージ内部に充填するゲルの上面がケース内上
面への付着防止が可能となり、ゲル付着に起因する絶縁
性、耐湿性等の特性不良の発生が抑制されて高信頼性
で、かつ、製造の作業性に優れたパワーモジュール装置
を実現することが可能となる。
て、蓋状ケース内面に突起状構造物を設けない設計構造
としたことにより、ゲルの充填量の許容範囲が広くな
り、パッケージ内部に充填するゲルの上面がケース内上
面への付着防止が可能となり、ゲル付着に起因する絶縁
性、耐湿性等の特性不良の発生が抑制されて高信頼性
で、かつ、製造の作業性に優れたパワーモジュール装置
を実現することが可能となる。
【００４９】さらに本発明は、同等のゲル充填量におい
て、信頼性を犠牲にすることなく、パワーモジュール装
置の高さ（ゲル上面の空間１５）をより小さくすること
が可能となり、パワーモジュール装置の小型化を図る上
で極めて有効である。
て、信頼性を犠牲にすることなく、パワーモジュール装
置の高さ（ゲル上面の空間１５）をより小さくすること
が可能となり、パワーモジュール装置の小型化を図る上
で極めて有効である。
【図１】本発明によるパワーモジュール装置の組立て工
程を示す模式断面図である。
程を示す模式断面図である。
【図２】本発明の蓋状ケースと外囲ケースとのシール部
分の模式断面図である。
分の模式断面図である。
【図３】本発明による蓋状ケース注入孔のシール構造の
模式断面図である。
模式断面図である。
【図４】本実施例の他の実施例によるパワーモジュール
装置の組立て工程を示す模式断面図である。
装置の組立て工程を示す模式断面図である。
【図５】ケース内上面に突起状構造物がある場合のゲル
上面が付着した状態を示す模式断面図である。
上面が付着した状態を示す模式断面図である。
【図６】ケース内上面に突起状構造物があるパワーモジ
ュール装置の模式断面図である。
ュール装置の模式断面図である。
【図７】図６のパワーモジュール装置の組立て工程図で
ある。
ある。
１…パワーチップ、２…セラミックス板、３…金属基
板、４…金属ワイヤ、５…外部接続端子、６…外囲ケー
ス、７…蓋状ケース、８…シール樹脂、９…シリコーン
ゲル、１０…シリコーンゴム製キャップ、１１…注入
孔、１２…注入孔シール蓋、１３…蓋状ケース内面への
ゲル付着部分、１４…接合部分、１５…空間。
板、４…金属ワイヤ、５…外部接続端子、６…外囲ケー
ス、７…蓋状ケース、８…シール樹脂、９…シリコーン
ゲル、１０…シリコーンゴム製キャップ、１１…注入
孔、１２…注入孔シール蓋、１３…蓋状ケース内面への
ゲル付着部分、１４…接合部分、１５…空間。
フロントページの続き (72)発明者 九嶋 忠雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 清水 英雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 鈴木 洋 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 森島 慎 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 半導体素子が絶縁層を介して金属基板上
に搭載され、蓋状ケースに設けた外部接続端子が前記半
導体素子と接続され、前記金属基板上に取り付けられた
外囲ケースと前記蓋状ケースとにより前記半導体素子を
収納するパッケージケースを構成し、前記半導体素子が
ゲル状樹脂で封止されているパワーモジュール装置であ
って、前記外部接続端子部を除きパッケージケースの上
部内面はフラットに形成され、前記蓋状ケースに設けた
注入孔よりパッケージ内上部に空間を形成して注入され
たゲル状樹脂の硬化物で前記半導体素子が封止されてい
ることを特徴とする樹脂封止型パワーモジュール装置。 - 【請求項２】 前記外囲ケースと前記蓋状ケースとの接
合部が熱硬化性樹脂によりシール、または、樹脂溶接に
よりシールされている請求項１に記載の樹脂封止型パワ
ーモジュール装置。 - 【請求項３】 前記ゲル状樹脂がシリコーン樹脂である
請求項１に記載の樹脂封止型パワーモジュール装置。 - 【請求項４】 半導体素子が絶縁層を介して金属基板上
に搭載され、蓋状ケースに設けた外部接続端子が前記半
導体素子と接続され、前記金属基板上に取り付けられた
外囲ケースと前記蓋状ケースとにより前記半導体素子を
収納するパッケージケースを構成し、前記半導体素子が
ゲル状樹脂で封止されているパワーモジュール装置の製
法であって、前記外部接続端子部を除きパッケージケー
スの上部内面はフラットに形成されており、前記蓋状ケ
ースと外囲ケースとの接合部を熱硬化性樹脂によりシー
ルまたは樹脂溶接によりシールし、前記蓋状ケースに設
けた注入孔よりパッケージ内上部に空間を残して前記半
導体素子を封止できる量のゲル状樹脂を注入し、前記注
入孔を大気と遮断できるシールを施すことを特徴とする
樹脂封止型パワーモジュール装置の製法。 - 【請求項５】 前記ゲル状樹脂を注入して半導体素子を
封止し、加熱硬化後前記注入孔を大気と遮断できるシー
ルを施す請求項４に記載の樹脂封止型パワーモジュール
装置の製法。 - 【請求項６】 前記ゲル状樹脂がシリコーン樹脂である
請求項４または５に記載の樹脂封止型パワーモジュール
装置の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001209A JPH09191064A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8001209A JPH09191064A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191064A true JPH09191064A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11495085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8001209A Pending JPH09191064A (ja) | 1996-01-09 | 1996-01-09 | 樹脂封止型パワーモジュール装置およびその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09191064A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005019723A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Rb Controls Co | 電子装置およびその製造方法 |
| JP2013165139A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Honda Motor Co Ltd | 電子部品ユニットの封止構造及び製造方法 |
| KR101367067B1 (ko) * | 2012-10-29 | 2014-02-24 | 삼성전기주식회사 | 전력 모듈 패키지 |
| JP2015119121A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 株式会社 日立パワーデバイス | パワー半導体装置 |
-
1996
- 1996-01-09 JP JP8001209A patent/JPH09191064A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005019723A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Rb Controls Co | 電子装置およびその製造方法 |
| JP2013165139A (ja) * | 2012-02-10 | 2013-08-22 | Honda Motor Co Ltd | 電子部品ユニットの封止構造及び製造方法 |
| KR101367067B1 (ko) * | 2012-10-29 | 2014-02-24 | 삼성전기주식회사 | 전력 모듈 패키지 |
| JP2015119121A (ja) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | 株式会社 日立パワーデバイス | パワー半導体装置 |
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