JP5842109B2 - Resin-sealed semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Resin-sealed semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5842109B2 JP5842109B2 JP2013525060A JP2013525060A JP5842109B2 JP 5842109 B2 JP5842109 B2 JP 5842109B2 JP 2013525060 A JP2013525060 A JP 2013525060A JP 2013525060 A JP2013525060 A JP 2013525060A JP 5842109 B2 JP5842109 B2 JP 5842109B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control element
- power element
- exterior body
- semiconductor device
- resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 70
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 67
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 51
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 51
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 51
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 36
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 36
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 13
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 10
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N diphenyl Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 2
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000257465 Echinoidea Species 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
- H01L23/293—Organic, e.g. plastic
- H01L23/295—Organic, e.g. plastic containing a filler
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
- H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
- H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
- H01L23/3135—Double encapsulation or coating and encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
- H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
- H01L21/565—Moulds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45014—Ribbon connectors, e.g. rectangular cross-section
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
- H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48111—Disposition the wire connector extending above another semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49109—Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
- H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、樹脂封止型半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a resin-encapsulated semiconductor device and a method for manufacturing the same.
近年、インバータ制御機器等に搭載されるパワー半導体素子は、高密度化及び高速化が求められている。その結果、パワー半導体素子では、高温動作を可能にする窒化ガリウム(GaN)又は炭化珪素(SiC)等の新材料が実用化されている。新材料を用いたパワー半導体素子では、半導体素子を実装するパッケージの放熱構造が重要である。 In recent years, power semiconductor elements mounted on inverter control devices and the like are required to have higher density and higher speed. As a result, new materials such as gallium nitride (GaN) or silicon carbide (SiC) that enable high-temperature operation have been put to practical use in power semiconductor elements. In a power semiconductor element using a new material, a heat dissipation structure of a package for mounting the semiconductor element is important.
パッケージの放熱構造として、半導体素子を金属製カバーで覆い、金属製カバーの内部に絶縁性の冷媒を封入する放熱構造を備えた密閉型パッケージが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。 As a package heat dissipation structure, a hermetic package including a heat dissipation structure in which a semiconductor element is covered with a metal cover and an insulating refrigerant is sealed inside the metal cover has been proposed (for example, see Patent Document 1). ).
また、図9に示すように、金属製カバーと冷媒との間に空隙を設け、多孔質部材に吸着させた冷媒の気化熱を利用して半導体素子を冷却する放熱構造を備えた密閉型パッケージも提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。 Further, as shown in FIG. 9, a sealed package having a heat dissipation structure in which a gap is provided between the metal cover and the refrigerant and the semiconductor element is cooled by using the heat of vaporization of the refrigerant adsorbed on the porous member. Has also been proposed (see, for example, Patent Document 2).
以下、特許文献2に示された密閉型パッケージの放熱構造について説明する。 Hereinafter, the heat dissipation structure of the hermetic package disclosed in Patent Document 2 will be described.
図9は、特許文献2に示された従来の密閉型パッケージの断面構成を示している。 FIG. 9 shows a cross-sectional configuration of a conventional hermetic package disclosed in Patent Document 2.
図9に示すように、密閉型パッケージは、半導体素子101を実装した基板102と、基板102の実装面を覆うと共に実装面を密閉する金属製カバー103と、柔軟性を有するシート104と、冷媒を吸着した多孔質部材105とから構成されている。半導体素子101は、シート104を介して多孔質部材105と接している。このため、半導体素子101の温度が上がると、多孔質部材105に吸着されている冷媒が気化する。その結果、冷媒の気化熱により半導体素子101が冷却される。なお、気化した冷媒の蒸気は、金属製カバー103の内壁面で水滴状に凝結して液化し、液化した冷媒は、多孔質部材105に吸着される。
As shown in FIG. 9, the sealed package includes a
しかしながら、従来の密閉型パッケージでは、半導体素子を覆う金属製カバーと基板との接合部に、気化した冷媒の蒸気圧による応力が掛かる。 However, in the conventional hermetic package, stress due to the vapor pressure of the vaporized refrigerant is applied to the joint between the metal cover that covers the semiconductor element and the substrate.
さらに、従来の密閉型パッケージは、金属製カバーを接合する前に、多孔質部材を金属製カバーの内部に配置する必要があるため、その製造工程が複雑である。 Further, since the conventional sealed package needs to arrange the porous member inside the metal cover before joining the metal cover, the manufacturing process is complicated.
以上のように、従来の密閉型パッケージは、冷媒の蒸気圧により金属製カバーと基板との接合部に応力が掛かることから、半導体素子の長期信頼性を確保することが困難であるという課題がある。 As described above, the conventional hermetic package has a problem that it is difficult to ensure the long-term reliability of the semiconductor element because the joint portion between the metal cover and the substrate is stressed by the vapor pressure of the refrigerant. is there.
上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂封止型半導体装置は、外装体と、外装体の内部に封止されると共に、外装体から端部が突出したリードフレームと、外装体の内部に封止されると共に、リードフレームに実装されたパワー素子と、外装体の内部に封止されると共に、リードフレームに実装された制御素子とを備え、外装体におけるパワー素子と制御素子との間の領域は、パワー素子と制御素子との間を断熱するために他の領域と比べてフィラーの含有割合が高く、外装体におけるパワー素子と制御素子との間を除く領域は、外装体を介してパワー素子からの熱を放熱するためにパワー素子と制御素子との間の領域と比べてフィラーの含有割合が低く、フィラーは、パワー素子と制御素子とを接続する第1金属部材を完全に覆うように配置されたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a resin-encapsulated semiconductor device according to the present invention includes an exterior body, a lead frame that is sealed inside the exterior body, and has an end protruding from the exterior body, and the exterior body A power element mounted in the lead frame and a control element sealed in the exterior body and mounted in the lead frame, the power element and the control element in the exterior body The region between and the power element and the control element insulate the space between the power element and the control element in order to insulate the filler, and the area excluding the space between the power element and the control element in the exterior body is the exterior. content of the filler in comparison with the region between the power element and the control element in order to radiate heat from the power device via the body rather low, filler, first metal connecting the power device and the control device Fully cover the part Characterized in that the sea urchin arranged.
また、上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂封止型半導体装置の製造方法は、パワー素子及び制御素子が実装されたリードフレームを金型の内部に配置し、パワー素子と制御素子との間の領域にフィラーを含有する第1封止樹脂を注入した後、パワー素子、制御素子及びリードフレームを第2封止樹脂で封止することで、パワー素子と制御素子との間の領域が、パワー素子と制御素子との間を断熱するために他の領域と比べてフィラーの含有割合が高く、パワー素子と制御素子との間を除く領域が、外装体を介してパワー素子からの熱を放熱するためにパワー素子と制御素子との間の領域と比べてフィラーの含有割合が低い外装体を形成することを特徴とする。 In addition, in order to solve the above-described problems, a method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to the present invention includes arranging a lead frame on which a power element and a control element are mounted inside a mold, and controlling the power element and the control element. After injecting the first sealing resin containing the filler into the region between the elements, the power element, the control element, and the lead frame are sealed with the second sealing resin, so that the gap between the power element and the control element is reached. In order to insulate between the power element and the control element, the content ratio of the filler is higher than that of the other areas, and the area excluding the space between the power element and the control element is the power element through the exterior body. In order to dissipate the heat from the outer surface, an exterior body having a lower filler content than the region between the power element and the control element is formed.
本発明によれば、半導体素子の長期信頼性を確保することができる。 According to the present invention, long-term reliability of a semiconductor element can be ensured.
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されない。 The present invention is not limited to the contents described below as long as it is based on the basic characteristics described in this specification.
(一実施形態)
図1は、一実施形態に係る半導体装置の断面構成を示している。図2は、図1の領域Aを拡大した断面構成を示している。本実施形態に係る半導体装置は、樹脂封止型半導体装置である。本実施形態に係る半導体装置は、太陽光発電システム、又は家電用若しくは電気自動車(EV)用モータ等の組み込み対象装置に組み込んで使用される。(One embodiment)
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a semiconductor device according to an embodiment. FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional configuration of region A in FIG. The semiconductor device according to this embodiment is a resin-encapsulated semiconductor device. The semiconductor device according to the present embodiment is used by being incorporated in a photovoltaic power generation system or a device to be incorporated such as a motor for home appliances or an electric vehicle (EV).
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る半導体装置10は、少なくとも、リードフレーム11と、パワー素子12と、放熱板30と、制御素子14と、外装体15とを備えている。リードフレーム11は、パワー素子12を搭載する第1ダイパッド部16と、制御素子14を搭載する第2ダイパッド部40と、複数のリードとを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
リードフレーム11は、例えば銅(Cu)等の熱伝導性が高い材料から形成されている。リードフレーム11の一部は外装体15に封止され、リードフレーム11の複数のリードの端部は、外装体15の側面から外装体15の外側に向けて突出している。リードフレーム11における第1ダイパッド部16の上面16aには、パワー素子12が実装されている。パワー素子12は、例えばろう材26により、上面16aに実装されている。また、リードフレーム11における第2ダイパッド部40の上面40aには、制御素子14が実装されている。制御素子14は、例えば銀(Ag)ペーストにより、上面40aに実装されている。
The
パワー素子12は、例えばIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)、又はパワーMOSFET(金属酸化膜型電界効果トランジスタ)である。パワー素子12のボンディングパッド(図示せず)とリードフレーム11の複数のリードとは、金属部材13により電気的に接続されている。
The
制御素子14は、パワー素子12を制御する素子であり、駆動回路又は過電流防止回路等を内蔵している。制御素子14のボンディングパッド(図示せず)とリードフレーム11の複数のリードとは、金属部材13により電気的に接続されている。パワー素子12のボンディングパッド(図示せず)と制御素子14のボンディングパッド(図示せず)とは、金属部材13により電気的に接続されている。制御素子14は、これらの金属部材13を介して、パワー素子12を制御している。
The
以下の説明では、パワー素子12として、ダイオード50が接続された縦型パワーMOSFETを例にしている。ダイオード50とパワー素子12のボンディングパッド(図示せず)とは、金属部材13により電気的に接続されている。また、金属部材13として、例えばアルミニウム(Al)ワイヤ又は金(Au)ワイヤを例にして説明する。なお、金属部材13として、アルミニウムワイヤ又は金ワイヤの代わりに、アルミニウム(Al)リボン又は銅(Cu)クリップを用いてもよい。アルミニウムリボン又は銅クリップは、アルミニウムワイヤ又は金ワイヤと比べて断面積が大きく、配線抵抗値が小さくなるため、半導体装置10における電力損失を低減することができる。
In the following description, as the
放熱板30は、例えば、銅(Cu)又はアルミニウム(Al)等の熱伝導性が高い金属から形成されている。リードフレーム11における第1ダイパッド部16の下面16bには、絶縁性シート41を介して、放熱板30が固着されている。絶縁性シート41は、絶縁層を接着層で挟む3層構造を有する熱伝導性の絶縁材料で形成されている。絶縁性シート41は、パワー素子12から発生する熱を効果的に放熱板30へ伝達する。放熱板30は、該放熱板30の下面30bが外装体15の下面15bから露出するように、外装体15により封止されている。このため、パワー素子12から生じる熱は、絶縁性シート41を介して、露出した放熱板30の下面30bから外部に、効率良く伝達される。また、半導体装置10において、放熱板30の側面30cは外装体15で覆われているため、放熱板30とリードフレーム11とは一体化されている。
The
外装体15は、その一部に多孔質フィラー35を含有する封止樹脂であって、例えばエポキシ等の熱硬化性樹脂からなる封止樹脂で構成される。外装体15の一部である多孔質フィラー35を含有する領域については、図3を用いて後述する。本実施形態では、外装体15を構成する封止樹脂において、多孔質フィラー35を含有する領域を「断熱用封止樹脂領域」とし、その他の領域を「通常封止樹脂領域」としている。外装体15は、パワー素子12、制御素子14、第2ダイパッド部40を含むリードフレーム11の一部、並びに放熱板30の側面30cを内包して封止している。このように封止することにより、リードフレーム11と放熱板30とを一体化すると共に、パワー素子12と制御素子14とを保護することが可能となる。
The
図3は、本実施形態に係る半導体装置10の内部構造であって、その平面構成を示している。
FIG. 3 shows the internal structure of the
図3に示すように、リードフレーム11の端部は、それぞれ外装体15の側面から突出している。リードフレーム11の端部は、半導体装置10の実装端子として、例えばインバータ制御機器等の回路と接続される。
As shown in FIG. 3, the end portions of the
ここで、本実施形態に係る半導体装置10は、図2及び図3に示すように、外装体15を構成する封止樹脂の内部において、パワー素子12と制御素子14との間の領域に、他の領域と比べて多孔質フィラー35を密に配置して、断熱用封止樹脂領域(多孔質フィラー35を密に含む領域)を形成していることを特徴とする。パワー素子12と制御素子14との間に断熱用封止樹脂領域を形成している(多孔質フィラー35を密に配置している)のは、パワー素子12から発生する熱が、一般的に熱に弱い制御素子14に伝達されることを、防ぐためである。本実施形態では、具体的には、断熱用封止樹脂領域において、多孔質フィラー35を、70重量%以上(さらに望ましくは90重量%以上)の割合で含有させている。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the
さらに、本実施形態に係る半導体装置10では、多孔質フィラー35を、制御素子14側よりもパワー素子12側に偏在して配置している。多孔質フィラー35が制御素子14側よりもパワー素子12側に偏在して配置されることで、パワー素子12から発生する熱が制御素子14に伝達されることを、さらに確実に防ぐことができる。
Furthermore, in the
また、外装体15を構成する封止樹脂の内部において、多孔質フィラー35は、パワー素子12と制御素子14とを接続する金属部材13を囲むように、その周囲に配置されている。パワー素子12と制御素子14とを接続する金属部材13は、第1金属部材の一例である。ここで、断熱用封止樹脂領域(多孔質フィラー35を密に含む領域)と通常封止樹脂領域(その他の領域)との界面に金属部材13が位置していると、界面にかかるせん断応力により金属部材13が破断する可能性がある。そこで、本実施形態では、図2に示すように、パワー素子12と制御素子14とを接続する金属部材13を多孔質フィラー35が完全に覆うように配置している。すなわち、パワー素子12と制御素子14とを接続する金属部材13の全てが、断熱用封止樹脂領域内に位置するように配置している。このように多孔質フィラー35を配置することにより、金属部材13が破断する可能性を低減することができる。
In addition, inside the sealing resin constituting the
本実施形態に係る半導体装置10において、パワー素子12から発生する熱が制御素子14に伝達されるのを防ぐことができる理由について、以下に説明する。
The reason why heat generated from the
一般的に、パワー素子は、高速又は大電流でのスイッチング動作により発熱する。このとき、例えばパワー素子のジャンクション温度が上昇して125℃以上になると、動作に対する信頼性が著しく低下し、パワー素子が誤動作する可能性がある。そこで、パワー素子の構成材料として、GaN又はSiC等の高耐熱素子が適用され始めている。しかし、パワー素子自体が高熱に耐えられても、制御素子は、シリコン(Si)により形成されるため、その耐熱性が低い。例えば、パワー素子からの熱伝導により制御素子の温度が上昇して125℃以上になると、該制御素子の動作に対する信頼性が著しく低下して、制御素子が誤動作する場合がある。制御素子が誤動作すると、正常な信号がパワー素子に伝達されず、半導体装置全体の特性及び信頼性が著しく低下する。本実施形態に係る半導体装置10は、この課題を解決し、パワー素子12と制御素子14との間の領域に多孔質フィラー35を、他の領域よりも密に配置して、断熱用封止樹脂領域を形成することにより、長期信頼性が高い半導体装置10を実現することを可能としている。
Generally, a power element generates heat by a switching operation at a high speed or a large current. At this time, for example, when the junction temperature of the power element rises to 125 ° C. or higher, the reliability of the operation is remarkably lowered, and the power element may malfunction. Therefore, a high heat resistance element such as GaN or SiC has begun to be applied as a constituent material of the power element. However, even if the power element itself can withstand high heat, since the control element is formed of silicon (Si), its heat resistance is low. For example, when the temperature of the control element rises to 125 ° C. or higher due to heat conduction from the power element, the reliability of the operation of the control element is significantly reduced, and the control element may malfunction. If the control element malfunctions, a normal signal is not transmitted to the power element, and the characteristics and reliability of the entire semiconductor device are significantly reduced. The
ここで、断熱用封止樹脂領域(パワー素子12と制御素子14との間の領域)に密に配置した多孔質フィラー35の作用について説明する。
Here, the effect | action of the
図4に、本実施形態に係る半導体装置10に用いる多孔質フィラー35を拡大して示す。多孔質フィラー35は、図4に示すように、多孔質フィラー部位35aの内部に、空気層である複数の孔部位35bを含む。
FIG. 4 shows an enlarged view of the
多孔質フィラー35の材料としては、例えば二酸化珪素(シリカ:SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化アルミニウム(アルミナ:Al2O3)又は窒化ボロン(BN)がある。また、多孔質フィラー35は、比表面積が300m2/g以上で、平均粒径が約1μm以上且つ10μm以下の、例えば球状のフィラーが望ましい。多孔質フィラー35が球状であると、多孔質フィラー35と外装体15の封止樹脂とが面接触でなく点接触するため、多孔質フィラー35と外装体15の封止樹脂との接触面積を可能な限り大きくすることができる。多孔質フィラー35と外装体15の封止樹脂との接触面積を大きくすることで、封止樹脂の充填密度を向上させると共に、封止樹脂への多孔質フィラー35の密着性を向上させることができる。Examples of the material of the
本実施形態では、平均粒径が2.8μmで且つ比表面積が380m2/gである球状の多孔質フィラー35を約90重量%含有したビフェニル系エポキシ樹脂を準備し、準備したビフェニル系エポキシ樹脂を断熱用封止樹脂として用い、パワー素子12と制御素子14との間の領域をこの断熱用封止樹脂で封止して、半導体装置10を製造した。本実施形態の場合の多孔質フィラー35内の空気層である孔部位35bは、熱伝導率が0.0241W/m・Kであり、エポキシ樹脂の熱伝導率における0.2〜0.4W/m・Kの値の5分の1から10分の1程度である。In this embodiment, a biphenyl epoxy resin containing about 90% by weight of a spherical
パワー素子12の発熱によりパワー素子12の温度が上昇した場合、その発熱は、第1ダイパッド部16と絶縁性シート41を介して放熱板30に伝達されると共に、パワー素子12を覆っている外装体15へと伝達される。このとき、本実施形態に係る半導体装置10では、断熱用封止樹脂領域で熱の伝達が遮断され(断熱され)、制御素子14への熱影響が低減される。これは、多孔質フィラー35に含まれる空気層である孔部位35bが、外装体15を形成するエポキシ樹脂よりも熱伝導率が低いためであると考えられる。具体的には、本実施形態に係る半導体装置10では、パワー素子12が発熱して200℃近くまで温度上昇した際にも、制御素子14の温度を125℃未満に抑えることができた。
When the temperature of the
本実施形態に係る半導体装置10によれば、パワー素子12と制御素子14との間の領域に密に配置した多孔質フィラー35により、制御素子14の発熱温度を125℃未満に保つことができる。これにより、密閉パッケージ構造を必要とせず、小型で生産性に優れ、パワー素子12及び制御素子14の長期動作信頼性が高い半導体装置を実現することができる。
According to the
以下、本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図5〜図8を用いて説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図5に示すように、上面に絶縁性シート41を仮接着した放熱板30を下にして、下金型62に載置する。続いて、リードフレーム11における第1ダイパッド部16の下面16bが絶縁性シート41と接するように、下金型62にリードフレーム11を載置する。その後、上金型63を下降させ、リードフレーム11を、上金型63と下金型62とによってクランプする。これにより、上金型63と下金型62との間に、キャビティ65が形成される。続いて、例えばトランスファモールド法により、多孔質フィラー35を含有したエポキシ樹脂75を、上金型63に設けられた少なくとも1つのゲート70から、キャビティ65の内部に充填する。エポキシ樹脂75は、断熱用封止樹脂領域を形成するための封止樹脂であり、第1封止樹脂の一例である。ゲート70は、キャビティ65の内部に配置されたパワー素子12と制御素子14との間の空間の鉛直上方に、形成されている。これにより、パワー素子12と制御素子14との間に、多孔質フィラー35を含有したエポキシ樹脂75が充填される。
First, as shown in FIG. 5, the
このとき、上金型63に設けられたゲート70の位置は、図5及び図6に示すように、パワー素子12と制御素子14との中間位置よりも、パワー素子12に近い側に配置されることが好ましい。ゲート70の位置をパワー素子12に近い側に配置することにより、多孔質フィラー35を含有する割合が、制御素子14側よりもパワー素子12側が高くなる。すなわち、本実施形態に係る半導体装置10では、多孔質フィラー35が、制御素子14側よりもパワー素子12側に偏在して配置される。なお、ゲート70を複数個配置することにより、多孔質フィラー35を含有したエポキシ樹脂75を、より確実に充填することができる。
At this time, the position of the
続いて、図7及び図8に示すように、上金型63の側面に設けたゲート64からエポキシ樹脂66を注入し、該エポキシ樹脂66をキャビティ65の内部に充填する。エポキシ樹脂66は、通常封止樹脂領域を形成するための封止樹脂であり、第2封止樹脂の一例である。本実施形態では、エポキシ樹脂66として流動性が高い組成の樹脂を用いているため、エポキシ樹脂66は、上金型63のキャビティ65を完全に充填するように入り込んでいく。本実施形態では、ゲート70から注入されたエポキシ樹脂75よりも、ゲート64から注入されたエポキシ樹脂66の方が、流動性が高い。このため、図7に示すように、ゲート64から注入されたエポキシ樹脂66は、既にゲート70から充填されたエポキシ樹脂75を除く領域を埋めるように充填される。すなわち、断熱用封止樹脂領域に予め充填されたエポキシ樹脂75はそのままで、残りの領域(通常封止樹脂領域)にエポキシ樹脂66が充填される。その結果、パワー素子12と制御素子14との間の領域(断熱用封止樹脂領域)にエポキシ樹脂75が充填され、それ以外の領域(通常封止樹脂領域)にエポキシ樹脂66が充填される。そして、これらエポキシ樹脂75、66を硬化させることで、図1に示す外装体15を構成し、半導体装置10を製造することができる。
Subsequently, as shown in FIGS. 7 and 8, an
なお、本実施形態では、多孔質フィラー35を含まないエポキシ樹脂66の粘性は、0.01Pa・s程度であり、多孔質フィラー35を含むエポキシ樹脂75の粘性は、2Pa・s程度である。
In this embodiment, the viscosity of the
本実施形態では、外装体15の内部におけるパワー素子12と制御素子14との配置の比率に基づいて、ゲート70から注入したエポキシ樹脂75とゲート64から注入したエポキシ樹脂66との体積比を、エポキシ樹脂75:エポキシ樹脂66=1:3とした。なお、外装体15からも放熱することを考えると、エポキシ樹脂75の体積は、エポキシ樹脂66の体積の3分の1以下であることが望ましい。
In the present embodiment, the volume ratio between the
なお、まず、パワー素子12と制御素子14との間に充填したエポキシ樹脂75を硬化させた後に、その周囲を囲むようにエポキシ樹脂66を充填させて、外装体15を形成してもよい。この場合、エポキシ樹脂75による断熱用封止樹脂領域を、パワー素子12と制御素子14との間により確実に形成することができる。
First, after the
本実施形態に係る半導体装置10は、外装体15の内部において、多孔質フィラー35をパワー素子12と制御素子14との近傍に密に配置すると共に、パワー素子12側に偏在させている。これにより、パワー素子12と制御素子14との間の断熱効果を高めた半導体装置10を実現することができる。本実施形態により、パワー素子12と制御素子14との間の断熱効果を高めると共に、パワー素子12から放熱板30への放熱特性は、従来通りの半導体装置10を実現できる。そのため、パワー素子12の温度が高くなっても、制御素子14への熱の影響を小さくでき、動作が安定した半導体装置10を実現することができる。
In the
なお、外装体15におけるパワー素子12と制御素子14との間を除く領域(通常封止樹脂領域)では、多孔質フィラー35の含有割合は、できる限り低い方が望ましい。これは、パワー素子12と制御素子14との間を除く領域(通常封止樹脂領域)においても多孔質フィラー35の含有割合が高くなると、外装体5を通してパワー素子12の駆動により発生する熱を放出できず、パワー素子12の放熱経路が放熱板30を経由する以外になくなり、放熱板30等の大型化が必要となるためである。
In addition, in the area | region (normal sealing resin area | region) except between the
また、本実施形態に係る半導体装置10では、リードフレーム11の枚数は、本発明の目的を実現する限り、これに限られない。例えば、2枚の個別のリードフレームを一体化したリードフレームを用いてもよい。
In the
また、放熱板30の熱伝導率を非常に高くすることが可能であれば、外装体15からの放熱が不要となり、多孔質フィラー35を含有したエポキシ樹脂75を、キャビティ65の内部の全体に充填させることも可能であると考えられる。すなわち、外装体15として、エポキシ樹脂66を使用しないことも可能であると考えられる。
Further, if the heat conductivity of the
本発明に係る樹脂封止型半導体装置及びその製造方法は、エアコン等の大電力用の機器に用いられる半導体装置等に適用できる。 The resin-encapsulated semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention can be applied to a semiconductor device or the like used in high-power equipment such as an air conditioner.
10 半導体装置
11 リードフレーム
12 パワー素子
13 金属部材
14 制御素子
15 外装体
15b,16b,30b 下面
16 第1ダイパッド部
16a,40a 上面
26 ろう材
30 放熱板
30b 下面
30c 側面
35 多孔質フィラー
35a 多孔質フィラー部位
35b 孔部位
40 第2ダイパッド部
41 絶縁性シート
50 ダイオード
62 下金型
63 上金型
64,70 ゲート
65 キャビティ
66,75 エポキシ樹脂DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記外装体の内部に封止されると共に、前記外装体から端部が突出したリードフレームと、
前記外装体の内部に封止されると共に、前記リードフレームに実装されたパワー素子と、
前記外装体の内部に封止されると共に、前記リードフレームに実装された制御素子と、を備え、
前記外装体における前記パワー素子と前記制御素子との間の領域は、前記パワー素子と前記制御素子との間を断熱するために他の領域と比べてフィラーの含有割合が高く、
前記外装体における前記パワー素子と前記制御素子との間を除く領域は、前記外装体を介して前記パワー素子からの熱を放熱するために前記パワー素子と前記制御素子との間の領域と比べて前記フィラーの含有割合が低く、
前記フィラーは、前記パワー素子と前記制御素子とを接続する第1金属部材を完全に覆うように配置された、
樹脂封止型半導体装置。 An exterior body,
A lead frame that is sealed inside the exterior body and has an end protruding from the exterior body;
A power element sealed inside the exterior body and mounted on the lead frame,
A control element mounted inside the lead frame and sealed inside the exterior body,
The region between the power element and the control element in the exterior body has a high filler content compared to other regions in order to insulate between the power element and the control element,
The region except between the power element and the control element in the exterior body is compared with the area between the power element and the control element in order to dissipate heat from the power element through the exterior body. the content of the filler Te is rather low,
The filler is disposed so as to completely cover the first metal member that connects the power element and the control element.
Resin-sealed semiconductor device.
前記外装体の内部に封止されると共に、前記外装体から端部が突出したリードフレームと、
前記外装体の内部に封止されると共に、前記リードフレームに実装されたパワー素子と、
前記外装体の内部に封止されると共に、前記リードフレームに実装された制御素子と、を備え、
前記外装体における前記パワー素子と前記制御素子との間の領域は、前記パワー素子と前記制御素子との間を断熱するために他の領域と比べてフィラーの含有割合が高く、
前記外装体における前記パワー素子と前記制御素子との間を除く領域は、前記外装体を介して前記パワー素子からの熱を放熱するために前記パワー素子と前記制御素子との間の領域と比べて前記フィラーの含有割合が低く、
前記フィラーは、前記制御素子側と比べて前記パワー素子側に偏在して配置されている、
樹脂封止型半導体装置。 An exterior body,
A lead frame that is sealed inside the exterior body and has an end protruding from the exterior body;
A power element sealed inside the exterior body and mounted on the lead frame,
A control element mounted inside the lead frame and sealed inside the exterior body,
The region between the power element and the control element in the exterior body has a high filler content compared to other regions in order to insulate between the power element and the control element,
The region except between the power element and the control element in the exterior body is compared with the area between the power element and the control element in order to dissipate heat from the power element through the exterior body. the content of the filler Te is rather low,
The filler is arranged unevenly on the power element side compared to the control element side,
Resin-sealed semiconductor device.
前記第1封止樹脂の流動性よりも前記第2封止樹脂の流動性が高い、
請求項1又は2に記載の樹脂封止型半導体装置。 The first sealing resin disposed in a region between the power element and the control element in the exterior body has a higher content of the filler than the second sealing resin disposed in another region,
The fluidity of the second sealing resin is higher than the fluidity of the first sealing resin.
The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 1.
請求項3に記載の樹脂封止型半導体装置。 The volume of the first sealing resin is 1/3 or less of the volume of the second sealing resin.
The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 3 .
請求項1から4のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置。 In the region between the power element and the control element in the exterior body, the filler was contained at a ratio of 70% by weight or more.
The resin-encapsulated semiconductor device according to any one of claims 1 to 4 .
請求項5に記載の樹脂封止型半導体装置。 In the region between the power element and the control element in the exterior body, the filler was contained at a ratio of 90% by weight or more.
The resin-encapsulated semiconductor device according to claim 5 .
前記パワー素子、前記制御素子及び前記リードフレームを第2封止樹脂で封止することで、
前記パワー素子と前記制御素子との間の領域が、前記パワー素子と前記制御素子との間を断熱するために他の領域と比べてフィラーの含有割合が高く、前記パワー素子と前記制御素子との間を除く領域が、外装体を介して前記パワー素子からの熱を放熱するために前記パワー素子と前記制御素子との間の領域と比べて前記フィラーの含有割合が低い外装体を形成する、
樹脂封止型半導体装置の製造方法。 After placing the lead frame on which the power element and the control element are mounted inside the mold and injecting a first sealing resin containing a filler in a region between the power element and the control element,
By sealing the power element, the control element and the lead frame with a second sealing resin,
The region between the power element and the control element has a higher filler content than other regions in order to insulate the power element and the control element, and the power element and the control element The region excluding the space between the power element and the control element forms an exterior body with a lower content of the filler in order to dissipate heat from the power element through the exterior body. ,
Manufacturing method of resin-encapsulated semiconductor device.
請求項8に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 The filler is disposed so as to completely cover the first metal member that connects the power element and the control element.
A method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 8 .
請求項8又は9に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 The filler is arranged unevenly on the power element side compared to the control element side,
A method for manufacturing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 8 or 9 .
請求項8から10のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 The filler is a porous filler,
Method for producing a resin-encapsulated semiconductor device according to any one of claims 8 10.
請求項8から11のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 The gate for injecting the first sealing resin is closer to the power element than the control element arranged in the mold so that the filler content is higher on the power element side than on the control element side. Placed on the side,
Method for producing a resin-encapsulated semiconductor device according to any one of claims 8 11.
請求項8から12のいずれか1項に記載の樹脂封止型半導体装置の製造方法。 After injecting and curing the first sealing resin, injecting the second sealing resin;
Method for producing a resin-encapsulated semiconductor device according to claim 8 in any one of 12.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013525060A JP5842109B2 (en) | 2012-02-23 | 2012-12-14 | Resin-sealed semiconductor device and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012037100 | 2012-02-23 | ||
JP2012037100 | 2012-02-23 | ||
PCT/JP2012/008023 WO2013124940A1 (en) | 2012-02-23 | 2012-12-14 | Resin-sealed semiconductor device and method for manufacturing same |
JP2013525060A JP5842109B2 (en) | 2012-02-23 | 2012-12-14 | Resin-sealed semiconductor device and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013124940A1 JPWO2013124940A1 (en) | 2015-05-21 |
JP5842109B2 true JP5842109B2 (en) | 2016-01-13 |
Family
ID=49005164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013525060A Expired - Fee Related JP5842109B2 (en) | 2012-02-23 | 2012-12-14 | Resin-sealed semiconductor device and manufacturing method thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5842109B2 (en) |
WO (1) | WO2013124940A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6270549B2 (en) * | 2014-03-06 | 2018-01-31 | 株式会社 日立パワーデバイス | Semiconductor device, motor using the same, and air conditioner |
JP6980179B2 (en) * | 2016-09-20 | 2021-12-15 | 株式会社Flosfia | Semiconductor device |
US10186478B2 (en) * | 2016-12-30 | 2019-01-22 | Texas Instruments Incorporated | Packaged semiconductor device with a particle roughened surface |
JP7223968B2 (en) * | 2017-01-31 | 2023-02-17 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electrolytic capacitor |
US11139268B2 (en) * | 2019-08-06 | 2021-10-05 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Semiconductor package structure and method of manufacturing the same |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2543452Y2 (en) * | 1990-12-21 | 1997-08-06 | 富士通テン株式会社 | Semiconductor device |
JPH1143566A (en) * | 1997-07-29 | 1999-02-16 | Nippon Zeon Co Ltd | Norbornene-based resin composition |
JP3924968B2 (en) * | 1997-12-17 | 2007-06-06 | トヨタ自動車株式会社 | Igniter |
JP4381047B2 (en) * | 2003-07-09 | 2009-12-09 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Semiconductor device |
JP2005101580A (en) * | 2003-08-28 | 2005-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Module with built-in circuit components, and its manufacturing method |
JP4164874B2 (en) * | 2004-05-31 | 2008-10-15 | サンケン電気株式会社 | Semiconductor device |
JP4135101B2 (en) * | 2004-06-18 | 2008-08-20 | サンケン電気株式会社 | Semiconductor device |
JP4492257B2 (en) * | 2004-08-26 | 2010-06-30 | 富士電機システムズ株式会社 | Semiconductor module and manufacturing method thereof |
JP2009295959A (en) * | 2008-05-09 | 2009-12-17 | Panasonic Corp | Semiconductor device, and method for manufacturing thereof |
JP2012038792A (en) * | 2010-08-04 | 2012-02-23 | Panasonic Corp | Resin sealed semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
2012
- 2012-12-14 JP JP2013525060A patent/JP5842109B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-12-14 WO PCT/JP2012/008023 patent/WO2013124940A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013124940A1 (en) | 2013-08-29 |
JPWO2013124940A1 (en) | 2015-05-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11862533B2 (en) | Fluid-cooled package having shielding layer | |
US8772923B2 (en) | Semiconductor device having leads with cutout and method of manufacturing the same | |
JP6115738B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US9171773B2 (en) | Semiconductor device | |
US9716072B2 (en) | Power semiconductor device and method of manufacturing the same | |
US11862542B2 (en) | Dual side cooling power module and manufacturing method of the same | |
WO2014097798A1 (en) | Semiconductor device | |
US11776867B2 (en) | Chip package | |
WO2012053205A1 (en) | Semiconductor device and production method for same | |
JP5842109B2 (en) | Resin-sealed semiconductor device and manufacturing method thereof | |
US9754855B2 (en) | Semiconductor module having an embedded metal heat dissipation plate | |
JP2009111154A (en) | Power semiconductor module | |
JP6124810B2 (en) | Power module | |
JP5921723B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2012209470A (en) | Semiconductor device, semiconductor device module, and manufacturing method of the semiconductor device | |
JP2011238643A (en) | Power semiconductor module | |
EP3958305A1 (en) | Power semiconductor module arrangement and method for producing the same | |
JP2017092250A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP5412532B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2013157485A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2012038792A (en) | Resin sealed semiconductor device and method for manufacturing the same | |
KR101204223B1 (en) | Power module package and method for manufacturing the same | |
JPS6129162A (en) | Semiconductor device | |
JP5352856B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2015095619A (en) | Mold package |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150407 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150512 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150602 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150624 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5842109 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |