JPH1012812A - 電力用半導体装置 - Google Patents
電力用半導体装置Info
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Abstract
のある電力用半導体装置を提供すること。 【解決手段】 表面に回路を形成した導電性パターンを
持つ回路基板上にベアパワー素子、およびそのドライブ
回路および制御回路等を構成する電子部品5を実装して
パッケージにした電力用半導体装置において、ベアパワ
ー素子2を実装したパワー回路基板1と、ベアパワー素
子回路接続用の導電性パターン10cを有するパワー回
路接続用基板10とを設け、前記ベアパワー素子2上に
前記パワー回路接続用基板10を重ね合わせ、ベアパワ
ー素子2の上面と前記回路基板接続用基板10の導電性
パターン10cとを電気的に接続したことを特徴とす
る。
Description
ンバータ等の大電力を制御する電力変換装置等に使用さ
れるパワートランジスタモジュールを対象とした電力用
半導体装置に関する。
る金属製基板にベアパワー素子を実装し、ベアパワー素
子端子と金属基板間をアルミ、金等のワイヤで接続する
ことにより作られている。
属板1aの上に絶縁層1bを介して導電性パターン1c
を有するパワー回路基板1上に、ベアパワー素子2がベ
アパワー素子放熱用ヒートシンク3を介して配置される
回路接続用ポンデイングワイヤ4によってベアパワー素
子2は導電性パターンに接続される。ドライブ回路およ
び制御回路等を構成する電子部品5や外部接続端子6は
直接導電性パターンに接続されている。封止樹脂7によ
ってケース8内は完全封入される。すなわち、金属基板
であるパワー回路基板1上にベアチップであるベアパワ
ー素子2や表面実装部品である電子部品5を実装した
後、一括リフローを行い、フラックスを洗浄し、その後
にベアパワー素子2とパワー回路基板1上の導電性パタ
ーン1cとをアルミワイヤ等でボンディングにより接続
するという行程を行うことにより、従来の電力用半導体
装置(パワートランジスタモジュール)は作製されてい
る。
バータ等の大電力を制御する従来の電力用半導体装置に
使用されるパワートランジスタモジュールは以下に示す
問題点がある。 (1)ベアパワー素子2を回路と接続するのに金属基板
上にボンディングワイヤ接続用の導電性パターン1cが
必要であるために回路が複雑になり、また回路の所用面
積が大きくなり、ひいては電力用半導体装置全体が大型
化する。
のに表面実装行程と別にワイヤボンディング行程が必要
であるため製造行程が複雑になる。 (3)同一平面上にパワー回路とドライブ回路および制
御回路等を構成するために回路の所用面積が大きくな
り、電力用半導体装置が大形化し、装置への組み込みス
ペースが大きくなり、装置が大形化する。
路基板1上の素子はすべて樹脂にて封止されるので、そ
の行程でワイヤボンディングワイヤの素子からはずれる
などの問題がある。本発明の目的は,製造が容易かつ、
従来のものより小形、さらに高信頼性のある電力用半導
体装置を提供することにある。
導体装置は、表面に回路を形成した導電性パターンを持
つ回路基板上にベアパワー素子、およびそのドライブ回
路および制御回路等を構成する電子部品を実装してパッ
ケージにした電力用半導体装置において、ベアパワー素
子を実装したパワー回路基板と、ベアパワー素子回路接
続用の導電性パターンを有するパワー回路接続用基板
と、前記ベアパワー素子上に前記パワー回路接続用基板
を重ね合わせ、前記ベアパワー素子の上面と前記回路基
板接続用基板の導電性パターンとを電気的に接続したこ
とを特徴とするものである。
項1記載の電力用半導体装置において、ベアパワー素子
の上面と前記回路基板接続用基板の導電性パターンとを
リフロー炉ではんだ付けにより接合したことを特徴とす
るものである。
項1記載の電力用半導体装置において、パワー回路接続
用基板を金属板等の放熱特性の良い基板であることを特
徴とするものである。
ー回路接続用基板の一方の面にパワー回路用の導電性パ
ターンを、他方の面にドライブ回路または制御回路等の
電子回路を構成した積層基板であることを特徴とするも
のである。
アパワー素子上面にはんだ接合する構成のためワイヤボ
ンディング工程が不要となり、製造工程を簡素化するこ
とができ、品質の安定化が図れる。またパワー回路基板
上のワイヤボンディング接続用パターンが不要となり半
導体装置を小形化することができる。さらにパワー回路
接続用基板に金属基板を用いることでベアパワー素子上
面より放熱することが可能になり、良好な放熱性を確保
できる。さらにパワー回路接続用基板に積層基板を用
い、基板上面にドライブ回路および制御回路等を構成す
ることで半導体装置の小形化が図れ、据付面積が小さく
なる。
用いて説明する。図1は、本発明の一実施例の電力用半
導体装置の構成を示す断面図である。従来と同じパワー
回路基板1の絶縁層1b上に作られた導電性パターン1
cに、ヒートシンク3aを介してベアパワー素子2が取
付けられている。また、他の電子部品5も導電性パター
ン1cに取付けられている。さらに、接続端子9の一端
が、電子部品5と同様に導電性パターン1cに付けられ
ている。この接続端子9の他端は、パワー回路接続用基
板10の導電性パターン10cに付けられている。な
お、導電性パターン1c及び10cは、それぞれの絶縁
層1b及び10b上で所望のパターンを形成し、基板上
の回路素子を電気的に接続するものである。 パワー回
路接続用基板10は、その表面に設けられた絶縁層10
b上の導電性パターン10cがベアパワー素子2に対し
てヒートシンク3bを介して電気的に接続されている。
パワー回路基板1及びパワー回路接続用基板10とケー
ス8とで電力用半導体装置の外枠を構成するものであ
る。ケース8内は従来のように樹脂にて封止することも
可能である。
電性パターン1cに電気的に接続され、ケース8内の回
路と外部回路(図示せず)との接続を行う。次に図2,
図3を用いて、本発明による電力用半導体装置の作成行
程について説明する。
に設けられた導電性パターン1cに印刷されたソルダペ
ースト11a上に、電子部品5及び外部接続端子6と、
接続端子9と、はんだ付けされたヒートシンク3aを介
してベアパワー素子2のユニットがマウントされてい
る。
のヒートシンク3aが付いている反対側の面にもヒート
シンク3bが付けられている。ベアパワー素子2とヒー
トシンク3a,3bとは高温はんだによりはんだ付けさ
れ、ヒートシンク3aは導電性パターン1cに対して共
晶はんだにより、はんだ付けされている。
ルダペースト11bを印刷する。図1において、図2の
パワー回路基板1に図3のソルダペースト11bの印刷
されたパワー回路接続用基板10を重ね合せ、リフロー
炉等にてはんだ付けをすることにより相互が接合され
る。
に、図2のはんだ付けしたヒートシンク3bとベアパワ
ー素子2上にはんだペレットおよびはんだバンプ等を用
いてはんだ付けすることも可能である。
り、高い品質を得ることができるとともに、ワイヤーボ
ンディング用のパターンが不要となるため、実装面積を
小形化することができ、有利である。
アルミ、銅等の金属基板を使用することにより、ベアパ
ワー素子2上部からベアパワー素子2が発生する熱を放
熱することができ、従来にくらべて高い放熱特性を確保
することが可能となり、ベアパワー素子の温度を下げる
ことができ、品質の安定化、放熱面積の増大により装置
の小形化ができる。
接続用基板10裏面にチップ、IC等の電子部品5を実
装した後、表面にソルダペースト11bを印刷する。図
5では図2のパワー回路基板1に図4のソルダペースト
の印刷されたパワー回路接続用基板10を重ね合せ、リ
フロー炉等ではんだ付けすることにより相互が接続され
る。この構成においてはパワー回路基板10の表面にド
ライブ回路、制御回路等の電子回路を構成できるため、
さらなる小形化が可能となり有利である。
ば、パワー回路基板に実装したベアパワー素子の上面
と、パワー回路接続用基板の導電性パターンをはんだで
接続することにより、従来構造の半導体装置より製造工
程の簡素化が図れ、品質の安定化、小形化が可能とな
り、またパワー回路接続用基板をアルミ、銅等の金属基
板とすることにより、高い放熱特性が得られ、品質の安
定化、小形化が可能となる。またパワー回路接続基板に
チップ、IC等の電子部品を実装した構成にすることに
より、従来構造の半導体装置と比べ、装置本体が小形、
コンパクトにすることができる。以上、本発明によれば
製造工程の簡素化、放熱特性の向上、部品の高密度化に
より、高品質で小形、コンパクトな半導体装置を提供す
ることができる。
図。
図。
2はベアパワー素子、3a及び3bはヒートシンク、5
は電子部品、6は外部接続端子、7は封止樹脂、8はケ
ース、9は接続端子、10はパワー回路接続用基板、1
1a及び11bはソルダペーストである。
Claims (4)
- 【請求項1】表面に回路を形成した導電性パターンを持
つ回路基板上にベアパワー素子、およびそのドライブ回
路および制御回路等を構成する電子部品を実装してパッ
ケージにした電力用半導体装置において、ベアパワー素
子を実装したパワー回路基板と、ベアパワー素子回路接
続用の導電性パターンを有するパワー回路接続用基板
と、前記ベアパワー素子上に前記パワー回路接続用基板
を重ね合わせ、前記ベアパワー素子の上面と前記回路基
板接続用基板の導電性パターンとを電気的に接続したこ
とを特徴とする電力用半導体装置。 - 【請求項2】 前記ベアパワー素子の上面と前記回路基
板接続用基板の導電性パターンとをリフロー炉ではんだ
付けにより接合したことを特徴とする請求項1記載の電
力用半導体装置。 - 【請求項3】 前記パワー回路接続用基板を金属板等の
放熱特性の良い基板であることを特徴とする請求項1記
載の電力用半導体装置。 - 【請求項4】 前記パワー回路接続用基板の一方の面に
パワー回路用の導電性パターンを、他方の面にドライブ
回路または制御回路等の電子回路を構成した積層基板で
あることを特徴とする請求項1記載の電力用半導体装
置。
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