JP2012009734A - Semiconductor module laminate, and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を有する半導体モジュールを複数積層してなる積層体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a laminate formed by laminating a plurality of semiconductor modules having semiconductor elements, and a method for manufacturing the same.
車両に用いる電力変換装置などを構成する際には、スイッチング素子等を備えた半導体素子をモールド樹脂内に配置して半導体モジュールとし、この半導体モジュールを複数積層して用いている。
この半導体モジュールの積層体としては、例えば、特許文献1に開示された半導体装置がある。この半導体装置においては、半導体素子の両側に熱伝達用のヒートシンクを配置し、このヒートシンクの放熱面が露出するように、モールド樹脂によって半導体素子及びヒートシンクを封止して、半導体実装体を構成している。また、ヒートシンクの放熱面を冷媒により冷却するよう構成しており、モールド樹脂の一部によって冷媒を流す冷媒流路を形成している。
When configuring a power conversion device or the like used in a vehicle, a semiconductor element including a switching element or the like is arranged in a mold resin to form a semiconductor module, and a plurality of the semiconductor modules are stacked and used.
As this laminated body of semiconductor modules, for example, there is a semiconductor device disclosed in
ところで、モールド樹脂自体に冷媒流路を形成する際には、複数の半導体実装体(半導体モジュール)が互いに合わさる合わせ面の封止を如何に行うかが問題となる。
特許文献1においては、半導体実装体を構成するモールド樹脂によって形成した合わせ面の全周の壁部に接着剤を施し、この接着剤によって各半導体実装体を接合している。
しかしながら、接着剤は、均一に塗布することが困難であり、持続した合わせ面の封止を行うためには十分ではない。
一方、接着剤を用いる代わりに、Oリング、ガスケット等の封止材を用いることも考えられる。しかしながら、これらの封止材を用いる場合には、組付工数がかかり、ゴミ等が合わせ面と封止材の間に挟まると合わせ面の封止が困難になるといった問題が残る。
By the way, when forming the coolant flow path in the mold resin itself, there is a problem of how to seal the mating surfaces where a plurality of semiconductor mounting bodies (semiconductor modules) are combined.
In
However, the adhesive is difficult to apply uniformly and is not sufficient for the continuous sealing of the mating surfaces.
On the other hand, it is also conceivable to use a sealing material such as an O-ring or a gasket instead of using an adhesive. However, when these sealing materials are used, the assembling man-hours are required, and if dust or the like is sandwiched between the mating surface and the sealing material, it becomes difficult to seal the mating surface.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、半導体モジュールの積層体の組付が容易であり、長期の使用に対して合わせ面の封止状態を持続させることができる半導体モジュールの積層体を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and can easily assemble a laminated body of semiconductor modules, and can maintain a sealing state of a mating surface for long-term use. It is intended to provide a laminated body.
第1の発明は、半導体素子をモールド樹脂内に配置して形成した半導体モジュールを複数積層してなる半導体モジュールの積層体において、
上記モールド樹脂は、上記半導体素子を冷却する冷媒を流すための冷媒流路と、該冷媒流路の外周側において当該モールド樹脂が互いに合わさる合わせ面の全周に形成したシール充填溝と、該シール充填溝に連通するよう上記半導体モジュールの積層方向に貫通形成した充填連結口とを有しており、
上記複数の半導体モジュールに対する両側の積層端には、蓋体が積層してあると共に、該蓋体の一方には、上記シール充填溝に連通する充填注入口が形成してあり、
該充填注入口から注入したシール材を、上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝へ連続して充填してなることを特徴とする半導体モジュールの積層体にある(請求項1)。
A first invention is a laminated body of semiconductor modules in which a plurality of semiconductor modules formed by arranging semiconductor elements in a mold resin are laminated,
The mold resin includes a coolant channel for flowing a coolant that cools the semiconductor element, a seal filling groove formed on the entire periphery of the mating surface where the mold resin meets each other on the outer peripheral side of the coolant channel, and the seal A filling connection port formed through the semiconductor module in the stacking direction so as to communicate with the filling groove;
A lid is laminated on both sides of the plurality of semiconductor modules, and a filling inlet that communicates with the seal filling groove is formed on one of the lids.
The semiconductor module laminate is characterized in that the sealing material injected from the filling inlet is continuously filled into the plurality of seal filling grooves via the filling connection port (Claim 1). .
第2の発明は、半導体素子をモールド樹脂内に配置して形成した半導体モジュールを複数積層してなる半導体モジュールの積層体の製造方法において、
上記モールド樹脂には、上記半導体素子を冷却する冷媒を流すための冷媒流路と、該冷媒流路の外周側において当該モールド樹脂が互いに合わさる合わせ面の全周に形成したシール充填溝と、該シール充填溝に連通するよう上記半導体モジュールの積層方向に貫通形成した充填連結口とを形成しておき、
上記複数の半導体モジュールに対する両側の積層端には、蓋体を積層すると共に、該蓋体の一方には、上記シール充填溝に連通する充填注入口を形成しておき、
該充填注入口からシール材を注入し、該シール材を上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝へ連続して充填することを特徴とする半導体モジュールの積層体の製造方法にある(請求項6)。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a stacked body of semiconductor modules in which a plurality of semiconductor modules formed by arranging semiconductor elements in a mold resin are stacked.
The mold resin includes a coolant channel for flowing a coolant for cooling the semiconductor element, a seal filling groove formed on the entire periphery of the mating surface where the mold resin is combined with each other on the outer peripheral side of the coolant channel, And forming a filling connection port penetrating in the stacking direction of the semiconductor module so as to communicate with the seal filling groove,
A laminated body on both sides of the plurality of semiconductor modules is laminated with a lid, and a filling inlet that communicates with the seal filling groove is formed on one of the lid,
A method of manufacturing a laminated body of a semiconductor module, comprising: injecting a sealing material from the filling inlet, and continuously filling the sealing material into the plurality of seal filling grooves via the filling connection port. (Claim 6).
第1の発明の半導体モジュールの積層体は、接着剤等の塗布が不要であり、かつOリング、ガスケット等の封止材を用いることなく、モールド樹脂の合わせ面を封止(シール)することができるものである。
具体的には、本発明においては、モールド樹脂にシール充填溝と充填連結口とを形成しており、充填注入口から注入したシール材を、充填連結口を経由して複数のシール充填溝へ連続して充填し、各半導体モジュールを積層した積層体を形成している。つまり、各半導体モジュールを重ね合わせ、この重ね合わせた状態においてシール材を充填することにより、積層体を形成することができる。
これにより、本発明のシール材は、接着剤のように合わせ面に塗布する必要がなく、Oリング、ガスケットのように所定の形状に成形する必要もない。そのため、モールド樹脂同士が合わさる合わせ面の封止を簡単な方法で行うことができ、かつ合わせ面の封止を安定して行うことができる。
The laminated body of the semiconductor module of the first invention does not require application of an adhesive or the like, and seals (seal) the mating surface of the mold resin without using a sealing material such as an O-ring or a gasket. It is something that can be done.
Specifically, in the present invention, the seal filling groove and the filling connection port are formed in the mold resin, and the sealing material injected from the filling injection port is transferred to the plurality of seal filling grooves via the filling connection port. The laminated body is formed by continuously filling and laminating each semiconductor module. That is, a stacked body can be formed by stacking the semiconductor modules and filling the sealing material in the stacked state.
Thereby, the sealing material of the present invention does not need to be applied to the mating surfaces like an adhesive, and does not need to be molded into a predetermined shape like an O-ring or a gasket. Therefore, sealing of the mating surfaces where the mold resins are combined can be performed by a simple method, and sealing of the mating surfaces can be performed stably.
それ故、第1の発明の半導体モジュールの積層体によれば、半導体モジュールの積層体の組付が容易であり、長期の使用に対して合わせ面の封止状態を持続させることができる。 Therefore, according to the laminated body of the semiconductor module of the first invention, it is easy to assemble the laminated body of the semiconductor module, and the sealing state of the mating surface can be maintained for long-term use.
第2の発明の半導体モジュールの積層体の製造方法によれば、第1の発明と同様に、半導体モジュールの積層体の組付が容易であり、長期の使用に対して合わせ面の封止状態を持続させることができる。 According to the method for manufacturing a laminated body of semiconductor modules of the second invention, as in the first invention, assembly of the laminated body of semiconductor modules is easy, and the sealing state of the mating surface for long-term use Can be sustained.
上述した第1、第2の発明の半導体モジュールの積層体及びその製造方法における好ましい実施の形態につき説明する。
第1、第2の発明においては、上記シール材としては、充填時に流動性を有し、充填後に硬化又は固化させることができる種々の樹脂材料を用いることができる。シール材としては、半導体素子の許容耐熱温度よりも低い温度で硬化する性質を有する熱硬化性樹脂を用いることができる。この熱硬化性樹脂は、半導体モジュールの積層体に用いる冷媒が加熱されたときの温度よりも高い温度で硬化する性質を有するものとすることができる。また、シール材に用いる熱硬化性樹脂としては、光を照射して硬化するものを用いることもできる。また、シール材としては、シリコーン等のゴム材料による液状ガスケット(FIPG)を用いることもできる。
A preferred embodiment of the above-described laminated body of semiconductor modules and the manufacturing method thereof according to the first and second inventions will be described.
In the first and second inventions, as the sealing material, various resin materials that have fluidity at the time of filling and can be cured or solidified after filling can be used. As the sealing material, a thermosetting resin having a property of being cured at a temperature lower than the allowable heat resistant temperature of the semiconductor element can be used. This thermosetting resin may have a property of being cured at a temperature higher than the temperature when the refrigerant used for the laminated body of the semiconductor modules is heated. Moreover, as a thermosetting resin used for a sealing material, what hardens | cures by irradiating light can also be used. As the sealing material, a liquid gasket (FIPG) made of a rubber material such as silicone can also be used.
上記充填連結口は、上記半導体モジュールの上記モールド樹脂における1箇所において積層方向に貫通形成することができ、複数箇所において積層方向に貫通形成することもできる。
上記充填注入口は、蓋体の一方における1箇所又は複数箇所に形成することができる。また、上記充填注入口は、複数の半導体モジュールに対する積層方向の両側の蓋体に形成することもできる。この場合には、両側の蓋体における充填注入口からシール材の注入を行い、複数のシール充填溝における積層方向の中心部分に位置するシール充填溝の外周側からガス抜きを行うことができる。
The filling connection port can be formed to penetrate in the laminating direction at one place in the mold resin of the semiconductor module, or can be formed to penetrate in the laminating direction at a plurality of places.
The filling inlet can be formed at one or a plurality of locations on one side of the lid. Further, the filling inlet can be formed in the lids on both sides in the stacking direction with respect to the plurality of semiconductor modules. In this case, the sealing material can be injected from the filling inlets of the lids on both sides, and the gas can be vented from the outer peripheral side of the seal filling groove located in the central portion of the plurality of seal filling grooves in the stacking direction.
また、第1の発明においては、互いに隣接する上記半導体モジュールの上記シール充填溝の周方向における互いに反対側の位置に交互に形成してあり、上記シール材は、複数の上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝に対して蛇行して充填してあることが好ましい(請求項2)。
第2の発明においては、複数の上記充填連結口は、互いに隣接する上記半導体モジュールの上記シール充填溝の周方向における互いに反対側の位置に交互に形成しておき、上記シール材を、複数の上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝に対して蛇行して充填することが好ましい(請求項7)。
これらの場合には、充填注入口又は充填連結口から各シール充填溝の周方向の両側へ略均等にシール材を充填していくことができ、複数のシール充填溝に対して、充填不良を生じることなく安定してシール材を充填することができる。
また、上記充填連通口は、互いに隣接する半導体モジュールのシール充填溝の周方向における互いに反対側の位置の複数箇所にそれぞれ形成することもできる。
In the first aspect of the present invention, the semiconductor modules that are adjacent to each other are alternately formed at positions opposite to each other in the circumferential direction of the seal filling groove, and the sealing material passes through the plurality of filling connection ports. It is preferable that the plurality of seal filling grooves meander and be filled (claim 2).
In the second invention, the plurality of filling connection ports are alternately formed at positions opposite to each other in the circumferential direction of the seal filling groove of the semiconductor modules adjacent to each other, and the sealing material is provided with a plurality of sealing materials. It is preferable to meander and fill the plurality of seal filling grooves via the filling connection port.
In these cases, the sealing material can be filled almost uniformly from the filling inlet or the filling connection port to both sides in the circumferential direction of each seal filling groove. The sealing material can be filled stably without being generated.
In addition, the filling communication port can be formed at a plurality of positions on opposite sides in the circumferential direction of the seal filling grooves of the semiconductor modules adjacent to each other.
また、第1の発明においては、上記モールド樹脂は、上記合わせ面において上記シール充填溝と上記冷媒流路との間の全周に、上記合わせ面の一部を突出させてなる流出防止堰を有していることが好ましい(請求項3)。
第2の発明においては、上記モールド樹脂には、上記合わせ面において上記シール充填溝と上記冷媒流路との間の全周に、上記合わせ面の一部を突出させてなる流出防止堰を形成しておき、該流出防止堰によって、上記シール材が上記冷媒流路へ流出することを防止することが好ましい(請求項8)。
これらの場合には、流出防止堰の形成により、シール充填溝に充填するシール材が不意に冷媒流路へと流出してしまうことを防止することができる。
In the first invention, the mold resin has an outflow prevention weir formed by projecting a part of the mating surface on the entire circumference between the seal filling groove and the coolant channel on the mating surface. It is preferable to have (claim 3).
In a second aspect of the invention, the mold resin is provided with an outflow prevention weir formed by projecting a part of the mating surface on the entire circumference between the seal filling groove and the coolant channel on the mating surface. In addition, it is preferable to prevent the sealing material from flowing out to the refrigerant flow path by the outflow prevention weir (claim 8).
In these cases, the formation of the outflow prevention weir can prevent the sealing material filled in the seal filling groove from unexpectedly flowing out to the refrigerant flow path.
また、第1の発明においては、上記蓋体の他方には、上記シール充填溝に連通する充填流出口が形成してあることが好ましい(請求項4)。
第2の発明においては、上記蓋体の他方には、上記シール充填溝に連通する充填流出口を形成しておき、上記充填注入口から注入して、上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝へ連続して充填した上記シール材の流動先端部を上記充填流出口から流出させることが好ましい(請求項9)。
これらの場合には、複数のシール充填溝及び充填連結口等に存在するガスを、充填流出口から抜き出すことができ、シール材の充填を一層安定して行うことができる。
In the first invention, it is preferable that a filling outlet for communicating with the seal filling groove is formed on the other side of the lid.
In the second aspect of the invention, a filling outlet that communicates with the seal filling groove is formed on the other side of the lid, and a plurality of injections are made through the filling inlet through the filling inlet. It is preferable that a flow front end of the sealing material continuously filled in the seal filling groove is caused to flow out from the filling outlet.
In these cases, the gas present in the plurality of seal filling grooves and filling connection ports can be extracted from the filling outlet, and the sealing material can be filled more stably.
また、第1の発明においては、上記シール充填溝は、上記モールド樹脂において上記積層方向におけるいずれか一方に位置する上記合わせ面に形成してあり、上記流出防止堰は、上記モールド樹脂において上記積層方向におけるいずれか一方に位置する上記合わせ面に形成してあることが好ましい(請求項5)。
この場合には、シール充填溝及び流出防止堰の形成が容易である。
Further, in the first invention, the seal filling groove is formed on the mating surface located in one of the mold resins in the stacking direction, and the outflow prevention weir is the stack of the mold resin. Preferably, it is formed on the mating surface located in one of the directions (Claim 5).
In this case, it is easy to form the seal filling groove and the outflow prevention weir.
以下に、本発明の半導体モジュールの積層体及びその製造方法に係る実施例につき、図面を参照して説明する。
(実施例1)
本例の半導体モジュール2の積層体1は、図1、図3に示すごとく、半導体素子3をモールド樹脂4内に配置して形成した半導体モジュール2を複数積層してなる。
モールド樹脂4は、半導体素子3を冷却する冷媒Cを流すための冷媒流路41と、冷媒流路41の外周側においてモールド樹脂4が互いに合わさる合わせ面42の全周に形成したシール充填溝46と、シール充填溝46に連通するよう半導体モジュール2の積層方向Tに貫通形成した充填連結口47とを有している。
複数の半導体モジュール2に対する両側の積層端には、蓋体21A、21Bが積層してあると共に、一方の蓋体21Aには、シール充填溝46に連通する充填注入口24が形成してある。半導体モジュール2の積層体1は、充填注入口24から注入したシール材6を、充填連結口47を経由して複数のシール充填溝46へ連続して充填してなる。
Hereinafter, embodiments of a semiconductor module laminate and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
As shown in FIGS. 1 and 3, the
The
以下に、本例の半導体モジュール2の積層体1及びその製造方法につき、図1〜図12を参照して詳説する。
図10に示すごとく、本例の半導体モジュール2の積層体1は、車載用の電力変換装置7を構成するものであり、直流電圧を昇圧する昇圧回路72、及び直流電圧から交流電圧を作り出すインバータ回路73に用いるものである。また、半導体素子3は、スイッチング素子を備えており、スイッチング素子によって三相交流のモータジェネレータ71のブリッジ回路を形成してなる。
図1、図2に示すごとく、各半導体素子3は、プラス電源側に接続するスイッチング素子3Aとマイナス電源側に接続するスイッチング素子3Bとを一体化してなる。各半導体モジュール2は、プラス電源端子731、マイナス電源端子732、出力端子733(又は入力端子734)を構成する端子22を幅方向Wの一方側に引き出し、スイッチング素子3A、3Bに制御信号を送信するための制御端子735を構成する端子23を幅方向Wの他方側に引き出して構成されている。なお、幅方向Wとは、後述する厚み方向T及び長手方向Lに直交する方向のことをいう。
Below, it demonstrates in full detail with reference to FIGS. 1-12 about the
As shown in FIG. 10, the
As shown in FIGS. 1 and 2, each
図3、図4に示すごとく、本例の半導体モジュール2の積層体1は、半導体モジュール2同士の間に、冷媒流路41に供給される冷媒Cを流す冷却器5を挟持して構成されている。
図5、図6に示すごとく、各半導体素子3は、板形状に形成されており、その両側の板面31には、伝熱性に優れた半田、接着剤等の結合層34を介して、アルミニウム材からなる放熱板32(ヒートシンク、熱伝導性の金属板)が対面配置されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
As shown in FIG. 5 and FIG. 6, each
冷却器5は、放熱板32を介して発熱体である半導体素子3から生ずる熱を吸収し、半導体素子3を冷却するよう構成されている。
また、放熱板32の外側面321(半導体素子3に対面する内側面とは反対側の面)には、放熱板32と冷却器5との間の絶縁を行う絶縁膜33が設けてある。
半導体モジュール2は、半導体素子3の厚み方向Tに向けて複数(電力変換回路の形成に必要な数)が積層される。
The
An insulating
A plurality of semiconductor modules 2 (the number necessary for forming the power conversion circuit) are stacked in the thickness direction T of the
図2、図8に示すごとく、本例のシール充填溝46は、モールド樹脂4において積層方向Tにおける一方側に位置する合わせ面42に形成してある。各シール充填溝46は、冷媒流路41の外周側であって合わせ面42の外周端の近傍において、この外周端の形状に沿って全周に形成してある。
図3、図9に示すごとく、本例の充填連結口47は、互いに隣接する半導体モジュール2のシール充填溝46の周方向における互いに最も離れた位置に交互に形成してある。つまり、半導体モジュール2の積層体1において、いずれかの半導体モジュール2においては互いに対向する位置の一方側(長手方向の一方側)に充填連結口47を形成し、これに隣接する半導体モジュール2においては互いに対向する位置の他方側(長手方向の他方側)に充填連結口47を形成し、さらに隣接する半導体モジュール2において互いに対向する位置の一方側に充填連結口47を形成し、以降、充填連結口47を他方側と一方側に交互に形成してなる。なお、図9は、シール充填溝46及び充填連結口47の形成状態のみを抜き出して模式的に示す図である。
As shown in FIGS. 2 and 8, the
As shown in FIGS. 3 and 9, the filling
そして、図7に示すごとく、本例のシール材6は、複数の充填連結口47を経由して複数のシール充填溝46に対して蛇行して充填してある。これにより、充填注入口24から注入するシール材6は、充填注入口24又は充填連結口47から各シール充填溝46の周方向の両側へ略均等に充填していくことができ、複数のシール充填溝46に対して、充填不良を生じることなく安定してシール材6を充填することができる。
本例のシール材6は、充填時に流動性を有し、充填後に加熱することによって硬化する性質を有する熱硬化性樹脂である。この熱硬化性樹脂は、半導体素子3の許容耐熱温度よりも低い温度で硬化する性質を有するものである。
As shown in FIG. 7, the sealing
The sealing
図8に示すごとく、本例のシール充填溝46は、略四角形状の断面形状に形成した。これに対し、シール充填溝46は、V字状、円弧状等の種々の断面形状に形成することができる。
図3に示すごとく、複数の半導体モジュール2に対する両側の積層端に積層した一対の蓋体21A、21Bのうちの他方の蓋体21Bには、シール充填溝46に連通する充填流出口25が形成してある。
本例の充填注入口24と充填流出口25とは、複数の充填連結口47と共にシール材6の蛇行充填を行うよう、最端の半導体モジュール2においてシール充填溝46の周方向において充填連結口47を形成した側と反対側に形成してある。
As shown in FIG. 8, the
As shown in FIG. 3, a filling
The filling
図2、図8に示すごとく、モールド樹脂4は、放熱板32の外側面321に設けた絶縁膜33を、合わせ面42における中心部分43に露出させるようにして、半導体素子3、放熱板32等を内部に配置してモールド成形してなる。モールド樹脂4において、絶縁膜33を設けた合わせ面42の中心部分43は、冷却器5を配置するためにその周辺部分44よりも低くなっており、周辺部分44は、その外周部分45よりも低くなっている。モールド樹脂4の両側の合わせ面42の全周には、外周部分45によって外周壁部45が形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 8, the
図5に示すごとく、本例の半導体モジュール2は、モールド樹脂4に対してスイッチング素子3Aとスイッチング素子3Bとを並列に2つ配置してなる。半導体モジュール2は、スイッチング素子を2つ配置した方向に長く形成されており、この方向がスイッチング素子(半導体素子3)の厚み方向Tに直交する長手方向Lとなる。
半導体モジュール2は、半導体素子3、放熱板32、絶縁膜33等を配置してモールド樹脂4によるモールド成形を行って形成することができる。また、半導体素子3、放熱板32、絶縁膜33等は、モールド樹脂4を成形した後、その内部に形成した配置部分に配置することもできる。
As shown in FIG. 5, the
The
図3、図4に示すごとく、本例の冷媒流路41は、複数の半導体モジュール2を積層したときに、モールド樹脂4の長手方向Lの両側において厚み方向Tへ貫通形成した貫通冷媒流路411と、モールド樹脂4の両側の合わせ面42の中心部分43及び周辺部分44に形成した沿面冷媒流路412とが連結して形成される。
貫通冷媒流路411は、半導体素子3に対する長手方向Lの両側部に一対に形成されており、一方の貫通冷媒流路411Aが、積層体1における各冷却器5へ冷媒Cを供給する供給流路として形成され、他方の貫通冷媒流路411Bが、積層体1における各冷却器5から冷媒Cを回収する回収流路として形成されている。
本例の冷却器5は、モールド樹脂4における中心部分43に配置される。冷却器5は、アルミニウム製のプレートから構成してあり、2枚の平板状プレート51の間に波形状プレート52を接合して形成してある。冷却器5は、波形状プレート52の波形成方向に直交する方向を、モールド樹脂4の長手方向Lに向けて配置され、各半導体モジュール2の間に形成された沿面冷媒流路412に流れる冷媒Cを通過させるよう構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
The through
The
図3に示すごとく、積層体1の積層方向Tにおける両側の最も端には、樹脂から構成した蓋体21A、21Bが冷却器5を挟んで半導体モジュール2に積層してある。また、積層体1における充填流出口25を形成した他方の蓋体21Bには、半導体モジュール2における一対の貫通冷媒流路411に連通させる冷媒導入管211と冷媒排出管212とが形成されている。
As shown in FIG. 3, lid bodies 21 </ b> A and 21 </ b> B made of resin are laminated on the
次に、本例の半導体モジュール2の積層体1を製造する方法について説明する。
本例においては、まず、半導体素子3、放熱板32等を内部に配置し、絶縁膜33が放熱板32の表面に露出する状態で、モールド樹脂4によってモールド成形して、半導体モジュール2を形成する。このとき、モールド樹脂4には、冷媒流路41、シール充填溝46及び充填連結口47が形成される。
Next, a method for manufacturing the
In this example, first, the
次いで、図5、図6に示すごとく、冷却器5を間に配置しながら、複数の半導体モジュール2を積層すると共に、最端の半導体モジュール2に対しては冷却器5を間に配置して蓋体21A、21Bを積層する。そして、図示しないボルトの締付等を行って、上記積層状態を維持、固定する。この積層固定状態においては、図3、図4に示すごとく、各半導体モジュール2におけるシール充填溝46が充填連結口47を介して隣接する半導体モジュール2におけるシール充填溝46と連通される。また、一方の蓋体21Aにおける充填注入口24は、隣接する半導体モジュール2のシール充填溝46に連通され、他方の蓋体21Bにおける充填流出口25は、隣接する半導体モジュール2のシール充填溝46に連通される。
Next, as shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of
次いで、複数の半導体モジュール2をボルト等の締付によって積層固定した状態において、一方の蓋体21Aの充填注入口24から液状態のシール材6を注入し、このシール材6を、充填注入口24の側に位置する半導体モジュール2から順に、シール充填溝46及び充填連結口47に交互に充填していく。図9に示すごとく、シール充填溝46に充填されるシール材6は、充填連結口47又は充填注入口24からシール充填溝46の周方向の両側に分岐して流動し、次の充填連結口47へと流動する。
そして、図7に示すごとく、シール材6は、他方の蓋体21Bの充填流出口25に到達し、その流動先端部が充填流出口25から流出する。複数のシール充填溝46及び充填連結口47等に存在するガス(空気等)は、充填流出口25から容易に抜き出すことができる。こうして、各シール充填溝46に対してシール材6を充填することができる。
その後、加熱等を行ってシール材6を硬化させ、各冷媒流路41の周りであって各半導体モジュール2同士の間の隙間を封止(シール)することができる。
Next, in a state where the plurality of
Then, as shown in FIG. 7, the sealing
Thereafter, the sealing
本例の半導体モジュール2の積層体1は、接着剤等の塗布が不要であり、かつOリング、ガスケット等の封止材を用いることなく、モールド樹脂4の合わせ面42を封止することができるものである。
具体的には、本例においては、モールド樹脂4にシール充填溝46と充填連結口47とを形成しており、充填注入口24から注入したシール材6を、充填連結口47を経由して複数のシール充填溝46へ連続して充填し、各半導体モジュール2を積層した積層体1を形成している。つまり、各半導体モジュール2を重ね合わせ、この重ね合わせた状態においてシール材6を充填することにより、積層体1を形成することができる。
これにより、本例のシール材6は、接着剤のように合わせ面42に塗布する必要がなく、Oリング、ガスケットのように所定の形状に成形する必要もない。そのため、モールド樹脂4同士が合わさる合わせ面42の封止を簡単な方法で行うことができ、かつ合わせ面42の封止を安定して行うことができる。
The
Specifically, in this example, the
Thereby, the sealing
それ故、本例の半導体モジュール2の積層体1及びその製造方法によれば、半導体モジュール2の積層体1の組付が容易であり、長期の使用に対して合わせ面42の封止状態を持続させることができる。
Therefore, according to the
なお、本例においては、充填注入口24を形成した蓋体21Aを上方に配置し、複数の半導体モジュール2におけるシール充填溝46及び充填連結口47に対して、上方から下方へ重力に倣ってシール材6を充填した。これに対し、図11、図12に示すごとく、充填注入口24を形成した蓋体21Aを下方に配置し、複数の半導体モジュール2におけるシール充填溝46及び充填連結口47に対して、下方から上方へ重力に逆らってシール材6を充填することもできる。各図に示すごとく、充填注入口24、充填連結口47は、各シール充填溝46に対する複数箇所に設けることができる。なお、図12は、図9と同様に、シール充填溝46及び充填連結口47の形成状態のみを抜き出して模式的に示す図である。
In this example, the
(実施例2)
本例は、図13に示すごとく、半導体モジュール2のモールド樹脂4の合わせ面42に、この合わせ面42の一部を突出させて形成した流出防止堰48を有する例である。
図14に示すごとく、本例の流出防止堰48は、モールド樹脂4において積層方向Tにおける一方側に位置する合わせ面42に形成してある。各流出防止堰48は、モールド樹脂4の合わせ面42においてシール充填溝46と冷媒流路41との間の全周に形成してある。
(Example 2)
In this example, as shown in FIG. 13, an
As shown in FIG. 14, the
本例において、複数の半導体モジュール2を積層したときには、半導体モジュール2のモールド樹脂4の一方側の合わせ面42に形成された流出防止堰48と、隣接する半導体モジュール2のモールド樹脂4の他方側の合わせ面42とが対面する。そして、各合わせ面42のシール充填溝46においては、冷媒流路41側である内周側が閉塞され、外周側が開放される。
そして、複数の半導体モジュール2をボルト等の締付によって積層固定した状態において、一方の蓋体21Aの充填注入口24から液状態のシール材6を注入したときには、各シール充填溝46の外周側へガス(空気等)を逃がしつつ、各シール充填溝46に充填連結口47を経由してシール材6を充填していくことができる。このとき、流出防止堰48の形成により、シール充填溝46に充填するシール材6が不意に冷媒流路41へと流出してしまうことを防止することができる。
本例においても、半導体モジュール2の積層体1のその他の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
In this example, when a plurality of
When a plurality of
Also in this example, the other structure of the
1 積層体
2 半導体モジュール
21A、21B 蓋体
24 充填注入口
25 充填流出口
3 半導体素子
32 放熱板
33 絶縁膜
4 モールド樹脂
41 冷媒流路
42 合わせ面
46 シール充填溝
47 充填連結口
48 流出防止堰
5 冷却器
6 シール材
C 冷媒
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記モールド樹脂は、上記半導体素子を冷却する冷媒を流すための冷媒流路と、該冷媒流路の外周側において当該モールド樹脂が互いに合わさる合わせ面の全周に形成したシール充填溝と、該シール充填溝に連通するよう上記半導体モジュールの積層方向に貫通形成した充填連結口とを有しており、
上記複数の半導体モジュールに対する両側の積層端には、蓋体が積層してあると共に、該蓋体の一方には、上記シール充填溝に連通する充填注入口が形成してあり、
該充填注入口から注入したシール材を、上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝へ連続して充填してなることを特徴とする半導体モジュールの積層体。 In a laminate of semiconductor modules formed by laminating a plurality of semiconductor modules formed by arranging semiconductor elements in a mold resin,
The mold resin includes a coolant channel for flowing a coolant that cools the semiconductor element, a seal filling groove formed on the entire periphery of the mating surface where the mold resin meets each other on the outer peripheral side of the coolant channel, and the seal A filling connection port formed through the semiconductor module in the stacking direction so as to communicate with the filling groove;
A lid is laminated on both sides of the plurality of semiconductor modules, and a filling inlet that communicates with the seal filling groove is formed on one of the lids.
A laminated body of semiconductor modules, wherein the sealing material injected from the filling inlet is continuously filled into the plurality of seal filling grooves via the filling connection port.
上記シール材は、複数の上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝に対して蛇行して充填してあることを特徴とする半導体モジュールの積層体。 The laminated body of semiconductor modules according to claim 1, wherein the plurality of filling connection ports are alternately formed at positions opposite to each other in the circumferential direction of the seal filling groove of the semiconductor modules adjacent to each other.
The said sealing material is meanderingly filled with respect to the said several seal filling groove | channel via the said some filling connection port, The laminated body of the semiconductor module characterized by the above-mentioned.
上記流出防止堰は、上記モールド樹脂において上記積層方向におけるいずれか一方に位置する上記合わせ面に形成してあることを特徴とする半導体モジュールの積層体。 In the laminated body of the semiconductor module according to claim 3, the seal filling groove is formed on the mating surface located on either side in the lamination direction in the mold resin,
The laminated body of semiconductor modules, wherein the outflow prevention weir is formed on the mating surface located on either side of the molding resin in the laminating direction.
上記モールド樹脂には、上記半導体素子を冷却する冷媒を流すための冷媒流路と、該冷媒流路の外周側において当該モールド樹脂が互いに合わさる合わせ面の全周に形成したシール充填溝と、該シール充填溝に連通するよう上記半導体モジュールの積層方向に貫通形成した充填連結口とを形成しておき、
上記複数の半導体モジュールに対する両側の積層端には、蓋体を積層すると共に、該蓋体の一方には、上記シール充填溝に連通する充填注入口を形成しておき、
該充填注入口からシール材を注入し、該シール材を上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝へ連続して充填することを特徴とする半導体モジュールの積層体の製造方法。 In a method for manufacturing a stacked body of semiconductor modules in which a plurality of semiconductor modules formed by arranging semiconductor elements in a mold resin are stacked,
The mold resin includes a coolant channel for flowing a coolant for cooling the semiconductor element, a seal filling groove formed on the entire periphery of the mating surface where the mold resin is combined with each other on the outer peripheral side of the coolant channel, And forming a filling connection port penetrating in the stacking direction of the semiconductor module so as to communicate with the seal filling groove,
A laminated body on both sides of the plurality of semiconductor modules is laminated with a lid, and a filling inlet that communicates with the seal filling groove is formed on one of the lid,
A method for producing a laminated body of semiconductor modules, comprising: injecting a sealing material from the filling inlet and continuously filling the sealing material into the plurality of seal filling grooves via the filling connection port.
上記シール材を、複数の上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝に対して蛇行して充填することを特徴とする半導体モジュールの積層体の製造方法。 7. The method of manufacturing a laminated body of semiconductor modules according to claim 6, wherein the plurality of filling connection ports are alternately formed at positions opposite to each other in the circumferential direction of the seal filling grooves of the semiconductor modules adjacent to each other. Every
A method of manufacturing a laminated body of semiconductor modules, wherein the sealing material is meandered and filled into the plurality of seal filling grooves via the plurality of filling connection ports.
該流出防止堰によって、上記シール材が上記冷媒流路へ流出することを防止することを特徴とする半導体モジュールの積層体の製造方法。 8. The method of manufacturing a laminated body of semiconductor modules according to claim 6 or 7, wherein the mold resin is provided on the mating surface with a single surface of the mating surface on the entire circumference between the seal filling groove and the coolant channel. The outflow prevention weir formed by protruding the part is formed,
A method of manufacturing a laminated body of semiconductor modules, wherein the outflow prevention weir prevents the sealing material from flowing out into the coolant channel.
上記充填注入口から注入して、上記充填連結口を経由して複数の上記シール充填溝へ連続して充填した上記シール材の流動先端部を上記充填流出口から流出させることを特徴とする半導体モジュールの積層体の製造方法。 In the manufacturing method of the laminated body of the semiconductor module as described in any one of Claims 6-8, the filling outflow port connected to the said seal filling groove is formed in the other of the said cover body,
A semiconductor which is injected from the filling inlet and flows out from the filling outlet through a flow front end of the sealing material which is continuously filled into the plurality of seal filling grooves via the filling connection port. Manufacturing method of module laminate.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016149836A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 株式会社デンソー | Electric power conversion system |
US9613885B2 (en) | 2015-03-03 | 2017-04-04 | Infineon Technologies Ag | Plastic cooler for semiconductor modules |
KR20170056196A (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 현대모비스 주식회사 | Cooling device for power semiconductor |
KR20190012610A (en) * | 2017-07-28 | 2019-02-11 | 현대모비스 주식회사 | Cooling apparatus for power semiconductor |
WO2023248397A1 (en) * | 2022-06-22 | 2023-12-28 | 日立Astemo株式会社 | Semiconductor device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104617064B (en) * | 2013-11-04 | 2017-05-10 | 江苏宏微科技股份有限公司 | Stack-up power module |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005057102A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Denso Corp | Semiconductor cooling unit |
JP2006165534A (en) * | 2004-11-11 | 2006-06-22 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2006166604A (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Power conversion apparatus |
JP2006287037A (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Toyota Industries Corp | Electronic instrument |
-
2010
- 2010-06-28 JP JP2010146093A patent/JP5327150B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005057102A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Denso Corp | Semiconductor cooling unit |
JP2006165534A (en) * | 2004-11-11 | 2006-06-22 | Denso Corp | Semiconductor device |
JP2006166604A (en) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Power conversion apparatus |
JP2006287037A (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Toyota Industries Corp | Electronic instrument |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016149836A (en) * | 2015-02-10 | 2016-08-18 | 株式会社デンソー | Electric power conversion system |
US9613885B2 (en) | 2015-03-03 | 2017-04-04 | Infineon Technologies Ag | Plastic cooler for semiconductor modules |
US9934990B2 (en) | 2015-03-03 | 2018-04-03 | Infineon Technologies Ag | Method of manufacturing a cooler for semiconductor modules |
US10199238B2 (en) | 2015-03-03 | 2019-02-05 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor module cooling system |
DE102016103788B4 (en) * | 2015-03-03 | 2019-06-06 | Infineon Technologies Ag | Plastic cooler for semiconductor modules |
KR20170056196A (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-23 | 현대모비스 주식회사 | Cooling device for power semiconductor |
KR102471223B1 (en) * | 2015-11-13 | 2022-11-25 | 현대모비스 주식회사 | Cooling device for power semiconductor |
KR20190012610A (en) * | 2017-07-28 | 2019-02-11 | 현대모비스 주식회사 | Cooling apparatus for power semiconductor |
KR102298138B1 (en) | 2017-07-28 | 2021-09-06 | 현대모비스 주식회사 | Cooling apparatus for power semiconductor |
WO2023248397A1 (en) * | 2022-06-22 | 2023-12-28 | 日立Astemo株式会社 | Semiconductor device |
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Publication number | Publication date |
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