特開2019-201114IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

パワー半導体チップを搭載した半導体モジュール及びそれを用いた半導体装置

要約特許出願時に添付された[要約書]

【課題】ネジ止め時の反り矯正に起因する樹脂割れを防止するための高い破壊耐量を具備させた半導体モジュール及び半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体モジュール1は、下面に第2金属層23を有する絶縁回路基板2a,2bと、裏面を有し、第2金属層23を裏面に露出するように絶縁回路基板2a,2bを封止し、裏面が下側に凸状に反った封止樹脂5と、上部が封止樹脂5に包埋され凹凸を有する中央外周面62(第1外周面)を有し、中央外周面62より下部に中外周面62よりも円滑な下部外周面63(第2外周面)を有し、かつ下部外周面63の下端の底面が封止樹脂5の裏面から露出し、下部外周面63の下端より上側の下部外周面63(第2外周面)の少なくとも一部が封止樹脂5で封止され、絶縁回路基板2a,2bよりも封止樹脂5の端部側に配置された筒状部材6a,6bと、を備える。
【選択図】図1

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

更に本発明者の検討によって、特に、凹凸構造を有する筒状部材が両端に設けられた封止樹脂をネジ締めする場合、筒状部材に隣接する下部の領域に負荷される応力が著しく大きくなり、樹脂割れが生じ易いことが分かった。
本発明はした問題に着目して為されたものであって、ネジ止め時の反り矯正に起因する樹脂割れを防止するための高い破壊耐量を具備させた半導体モジュール及び半導体装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題を解決するために、本発明に係る半導体モジュールのある態様は、下面に金属層を有する絶縁回路基板と、裏面を有し、金属層を裏面に露出するように絶縁回路基板を封止し、裏面が下側に凸状に反った封止樹脂と、封止樹脂に包埋され凹凸を有する第1外周面を有し、第1外周面より下部に第1外周面よりも円滑な第2外周面を有し、かつ第2外周面の下端の底面が封止樹脂の裏面から露出し、第2外周面よりの下端より上側の・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明によれば、ネジ止め時の反り矯正に起因する樹脂割れを防止するための高い破壊耐量を具備させた半導体モジュール及び半導体装置を提供できる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】図1は、本発明の実施の形態に係る半導体モジュールの構成の概略を模式的に説明する断面図である。

【図2】図2(a)は、筒状部材の構成の概略を模式的に説明する断面図である。図2(b)は、図2(a)のA−A方向から見た断面図である。図2(c)は、図2(a)のB−B方向から見た断面図である。

【図3】図3は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を組み立てる直前の、反りを有する半導体モジュール及び冷却器の概略を模式的に説明する断面図である。

【図4】図4は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成の概略を模式的に説明する断面図である。

【図5】図5は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の封止樹脂の裏面を正面から見た底面図である。

【図6】図6は、第1比較例に係る半導体モジュールの構成の概略を模式的に説明する断面図である。

【図7】図7は、第2比較例に係る半導体モジュールの構成の概略を模式的に説明する断面図である。

【図8】図8は、実施例、第1比較例及び第2比較例に係る半導体モジュールをネジ止めした際の応力集中部への応力の大きさ、樹脂割れの有無及び筒状部材の脱落の有無を測定した結果を示す図である。

【図9】図9は、第1比較例に係る半導体モジュールのネジ止めによって生じた樹脂割れの状態を示す画像である。

【図10】図10は、第1比較例に係る半導体モジュールのネジ止めによって生じた樹脂割れの状態を示す画像である。

【図11】図11は、実施例、第1比較例及び第2比較例に係る半導体モジュールについて、トータルモジュール変形量と累積故障率を示すグラフ図である。

【図12】図12は、第1変形例に係る半導体モジュールの構成の概略を模式的に説明する断面図である。

【図13】図13(a)〜図13(c)は、筒状部材の外周面の他の構造の概略を模式的に説明する断面図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1,1a,1x,1y 半導体モジュール   2a,2b 絶縁回路基板   3 外部端子   4 プリント配線板   5 封止樹脂   5a,5ax,5ay 固定孔   5b,5bx,5by 固定孔   6a,6ax,6ay 筒状部材   6b,6bx,6by 筒状部材   6c,6d,6e 筒状部材   7 伝熱材   8 冷却器(外部装置)   8a 取り付け板   8a1,8a2 取り付け孔   8b 放熱板   9a,9b ネジ(固定部材)   10 半導体装置   12a,12b 樹脂割れ   15a,15b 応力集中部   21 絶縁板   22 第1金属層   23 第2金属層   61,61c,61d,61e 上部外周面   62 中央外周面   62a 突起部   62e 凹部   63 下部外周面   63a 凹凸面   63d,63e 下部外周面   hb1 半導体モジュールの反り量   hb2 冷却器の反り量   r 筒状部材の内径   R1 筒状部材の外径   R2 筒状部材の最大外径   w 突起部の張り出し幅

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