JPH0332032A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0332032A JPH0332032A JP16792989A JP16792989A JPH0332032A JP H0332032 A JPH0332032 A JP H0332032A JP 16792989 A JP16792989 A JP 16792989A JP 16792989 A JP16792989 A JP 16792989A JP H0332032 A JPH0332032 A JP H0332032A
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Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、制御素子と電力素子とを組み合わせた複合素
子を有する電力半導体装置の製造方法に関する。
子を有する電力半導体装置の製造方法に関する。
く従来技術〉
従来、集積回路（以下、ＩＣという）を含む半導体制御
素子と半導体電力素子とを組み合わせた複合素子を有す
る電力半導体装置は、第３図の如く、基板１に制御素子
２と電力素子（ヒートスプレツタ−３、パワーチップ４
）とを組み合わせた複合素子を搭載し、これらをトラン
スファーモールド、粉体塗装、キャスティング法あるい
はボッティング法を用いてシリカおよびアルミナ等の熱
伝導媒体（フィラー）６を含有する高熱伝導性の絶縁封
止材（エポキシ樹脂）５を注入することにより絶縁封止
されている。
素子と半導体電力素子とを組み合わせた複合素子を有す
る電力半導体装置は、第３図の如く、基板１に制御素子
２と電力素子（ヒートスプレツタ−３、パワーチップ４
）とを組み合わせた複合素子を搭載し、これらをトラン
スファーモールド、粉体塗装、キャスティング法あるい
はボッティング法を用いてシリカおよびアルミナ等の熱
伝導媒体（フィラー）６を含有する高熱伝導性の絶縁封
止材（エポキシ樹脂）５を注入することにより絶縁封止
されている。
なお、図中、マはアルミニウム線等のボンディングワイ
ヤー、８は半導体受動素子、９はリード端子である く 発明が解決しようとする問題点 〉しかし、このよ
うなＩＣを含む制御素子と電力素子とを組み合わせた複
合素子を有する電力半導体装置の絶縁封止法は、トラン
スファーモールド、粉体塗装、キャスティング法、ボッ
ティング法があり、いずれの方法においても電力素子の
熱放散性を主眼としているため、高熱伝導性のエポキシ
樹脂が使用される。
ヤー、８は半導体受動素子、９はリード端子である く 発明が解決しようとする問題点 〉しかし、このよ
うなＩＣを含む制御素子と電力素子とを組み合わせた複
合素子を有する電力半導体装置の絶縁封止法は、トラン
スファーモールド、粉体塗装、キャスティング法、ボッ
ティング法があり、いずれの方法においても電力素子の
熱放散性を主眼としているため、高熱伝導性のエポキシ
樹脂が使用される。
ここで、トランスファーモールド、粉体塗装ではデル化
時間が非常に短いため、樹脂硬化後、熱伝導媒体は、第
３図の如く、樹脂全体に一様に分布し熱伝導性が均一と
なる。この場合、ＩＣを含む制御素子と電力素子との許
容接合温度は、制御素子の方が低く、複合素子である半
導体装置としての使用温度範囲は制御素子側で規制され
てしまう。
時間が非常に短いため、樹脂硬化後、熱伝導媒体は、第
３図の如く、樹脂全体に一様に分布し熱伝導性が均一と
なる。この場合、ＩＣを含む制御素子と電力素子との許
容接合温度は、制御素子の方が低く、複合素子である半
導体装置としての使用温度範囲は制御素子側で規制され
てしまう。
また、均一の熱伝導を持つ材料で封止された場合、電力
素子の許容接合温度が制御素子の許容接合温度に等しく
なり、半導体装置としての使用温度範囲が狭くなる。
素子の許容接合温度が制御素子の許容接合温度に等しく
なり、半導体装置としての使用温度範囲が狭くなる。
上記に対応する手段として、キャスティング法あるいは
ボッティング法により制御素子と電力素子とを組み合わ
せた複合素子を絶縁封止材で一体的で封止する際に、絶
縁封止材は電力素子の周辺に高熱伝導部が形成されると
共に制御素子の周辺に低熱伝導部を形成するような方法
の提案もある。
ボッティング法により制御素子と電力素子とを組み合わ
せた複合素子を絶縁封止材で一体的で封止する際に、絶
縁封止材は電力素子の周辺に高熱伝導部が形成されると
共に制御素子の周辺に低熱伝導部を形成するような方法
の提案もある。
しかし、この方法においても、絶縁封止材はシリカおよ
びアルミナ等の熱伝導媒体を含有するもので、ゲル化時
間の長いエポキシ樹脂ｔ脂を使用するか、もしくは熱伝
導媒体を含まないエポキシ樹脂を併用する必要があり、
工程数が増える。
びアルミナ等の熱伝導媒体を含有するもので、ゲル化時
間の長いエポキシ樹脂ｔ脂を使用するか、もしくは熱伝
導媒体を含まないエポキシ樹脂を併用する必要があり、
工程数が増える。
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、−工程で電力素子
（高熱伝導部）と制御素子（低熱伝導部）との熱分離が
有効に行い得、使用温度を広範囲とし得る半導体装置の
製造方法の提供を目的とする。
（高熱伝導部）と制御素子（低熱伝導部）との熱分離が
有効に行い得、使用温度を広範囲とし得る半導体装置の
製造方法の提供を目的とする。
く 課題を解決するための手段 〉
本発明による課題解決手段は、第１．２図の如く、基板
１１上に制御素子１２と電力素子１３゜１４とを組み合
わせた複合素子を搭載し、これらを熱伝導媒体１６を含
有する絶縁封止材１５で一体的に封止する半導体装置の
製造方法において、絶縁封止材１５の注型作業前に前処
理として絶縁封止材１５を高温で連続的に攪拌し、注型
作業途中においても絶縁封止材１５を高温保持してその
粘度を低下させることにより熱伝導媒体１６の沈降速度
を大にし、電力素子１３．１４の周辺に高熱伝導部１７
を形成すると共に制御素子１２の周辺に低熱伝導部１８
を形成して高熱伝導部１７と低熱伝導部１８との二層に
分離するものである。
１１上に制御素子１２と電力素子１３゜１４とを組み合
わせた複合素子を搭載し、これらを熱伝導媒体１６を含
有する絶縁封止材１５で一体的に封止する半導体装置の
製造方法において、絶縁封止材１５の注型作業前に前処
理として絶縁封止材１５を高温で連続的に攪拌し、注型
作業途中においても絶縁封止材１５を高温保持してその
粘度を低下させることにより熱伝導媒体１６の沈降速度
を大にし、電力素子１３．１４の周辺に高熱伝導部１７
を形成すると共に制御素子１２の周辺に低熱伝導部１８
を形成して高熱伝導部１７と低熱伝導部１８との二層に
分離するものである。
〈作用〉
上記課題解決手段において、絶縁封止材１５の注型作業
前に前処理として絶縁封止材１５を高温で連続的に攪拌
し、注型作業途中においても絶縁封止材１５を高温保持
してその粘度を低下させることにより熱伝導媒体１６の
沈降速度を大にしているので、−工程で電力素子１３．
１４を封止する高熱伝導部１７と、制御素子１２を封止
する低熱伝導部１８との熱分離が有効に行い得る。
前に前処理として絶縁封止材１５を高温で連続的に攪拌
し、注型作業途中においても絶縁封止材１５を高温保持
してその粘度を低下させることにより熱伝導媒体１６の
沈降速度を大にしているので、−工程で電力素子１３．
１４を封止する高熱伝導部１７と、制御素子１２を封止
する低熱伝導部１８との熱分離が有効に行い得る。
また、これにより、同一パッケージ内に熱匂配をもたせ
ることができ、電子素子１３．１４の発熱する熱が制御
素子１２に伝達しにくくなり、半導体装置としては使用
温度範囲の設定を電力素子。
ることができ、電子素子１３．１４の発熱する熱が制御
素子１２に伝達しにくくなり、半導体装置としては使用
温度範囲の設定を電力素子。
１３．１４ｉ１１１の許容接合温度範囲内で使用できる
様になるので、使用温度範囲の広い半導体装置を提供で
きる。
様になるので、使用温度範囲の広い半導体装置を提供で
きる。
〈実施例〉
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて詳述する。
第１図は本発明の一実施例を示すボッティング法で絶縁
封止された半導体装置の断面図である。
封止された半導体装置の断面図である。
図示の如く、本実施例の半導体装置は、基板１１上にＩ
Ｃを含む制御素子１２と電力素子（ヒートスプレツタ−
１３，パワーチップ１４）とを組み合わせた複合素子が
搭載され、該複合素子が熱伝導媒体（フィラー）１６が
含有された絶縁封止材１５でポツティング法により一体
的に封止され、前記電力素子１３．１４の周辺に熱伝導
媒体１６が凝集する高熱伝導部１７と、前記制御素子１
２の周辺に熱伝導媒体・１６をほとんど分布させない低
熱伝導部１８が形ｒ＆されたものである。
Ｃを含む制御素子１２と電力素子（ヒートスプレツタ−
１３，パワーチップ１４）とを組み合わせた複合素子が
搭載され、該複合素子が熱伝導媒体（フィラー）１６が
含有された絶縁封止材１５でポツティング法により一体
的に封止され、前記電力素子１３．１４の周辺に熱伝導
媒体１６が凝集する高熱伝導部１７と、前記制御素子１
２の周辺に熱伝導媒体・１６をほとんど分布させない低
熱伝導部１８が形ｒ＆されたものである。
前記制御素子１２は、基板１１の一側部に搭載されてお
り、該制御素子１２の両端には、半導体受動素子２０（
例えば、コンデンサーや抵抗等）が対向するように載置
されている。
り、該制御素子１２の両端には、半導体受動素子２０（
例えば、コンデンサーや抵抗等）が対向するように載置
されている。
前記電力素子１３．１４は、基板１１の他側部に搭載さ
れている。該パワーチップ１４は、ヒートスプレツタ１
３上に載置されており、その上面よりアルミニウム線等
のボンディングワイヤー２１にて基板１１に接続されて
いる。
れている。該パワーチップ１４は、ヒートスプレツタ１
３上に載置されており、その上面よりアルミニウム線等
のボンディングワイヤー２１にて基板１１に接続されて
いる。
前記基板１１の一側部には、リード端子２２が取り付け
られており、該リード端子２２の一部が絶縁封止材１５
から突出している。
られており、該リード端子２２の一部が絶縁封止材１５
から突出している。
前記絶縁封止材１５は、熱伝導媒体１６の沈降を防止す
るため超微粉シリカおよびアルミナ等を含有する熱硬化
タイプの２液温合型エポキシ！Ｉ脂が使用されている。
るため超微粉シリカおよびアルミナ等を含有する熱硬化
タイプの２液温合型エポキシ！Ｉ脂が使用されている。
該制御素子１２および電力素子１３．１４が一体となる
よう箱状（パッケージ）に形成されている。
よう箱状（パッケージ）に形成されている。
次に、上記半導体装置の製造方法について説明する。
まず、電力素子１３．１４の発熱量は高いので、電力素
子１３．１４をリード端子２２から離れた位置で基板１
１に搭載し、制御素子１２の発熱量は電力素子１３．１
４に比べて低いので、制御素子１２をリード端子２２側
に搭載する。そして、リード端子２２を上側にして熱伝
導媒体１６を含有する絶縁封止材１５を用いてポツティ
ング法で絶縁封止する。
子１３．１４をリード端子２２から離れた位置で基板１
１に搭載し、制御素子１２の発熱量は電力素子１３．１
４に比べて低いので、制御素子１２をリード端子２２側
に搭載する。そして、リード端子２２を上側にして熱伝
導媒体１６を含有する絶縁封止材１５を用いてポツティ
ング法で絶縁封止する。
このとき使用する絶縁封止材１５は、主剤と硬化剤とが
別々になっている２液温合熱硬化タイプのエポキシ樹脂
であり、主剤および硬化剤に夫々熱伝導媒体１６を含有
しておく、そして、主剤と硬化剤とを夫々別々に、その
樹脂が硬化することなく粘度が最小となる温度（例えば
、８０℃）で１時間放置する８次に、主剤と硬化剤とを
６０℃に保温された別々の攪拌用ステンレス製容器に移
し連続的に攪拌を続ける。この攪拌を続けながら、その
一方で一台の半導体装置の注入充填に必要な量を取り出
し主剤と硬化剤とを混合し、箱（ケース）２３内に注入
する。このとき、箱２３も４０〜６０°Ｃに加熱保温し
ておく。注入後は、そのエポキシ樹脂の所定の硬化温度
で加熱し硬化させる。
別々になっている２液温合熱硬化タイプのエポキシ樹脂
であり、主剤および硬化剤に夫々熱伝導媒体１６を含有
しておく、そして、主剤と硬化剤とを夫々別々に、その
樹脂が硬化することなく粘度が最小となる温度（例えば
、８０℃）で１時間放置する８次に、主剤と硬化剤とを
６０℃に保温された別々の攪拌用ステンレス製容器に移
し連続的に攪拌を続ける。この攪拌を続けながら、その
一方で一台の半導体装置の注入充填に必要な量を取り出
し主剤と硬化剤とを混合し、箱（ケース）２３内に注入
する。このとき、箱２３も４０〜６０°Ｃに加熱保温し
ておく。注入後は、そのエポキシ樹脂の所定の硬化温度
で加熱し硬化させる。
このようにすると、そのエポキシ樹脂に対する所定の時
間条件内で、熱伝導媒体１６をエポキシ層の下部に沈降
させることができ、電力素子１３゜１４の周辺に高熱伝
導部１７と制御素子１２の周辺に低熱伝導部１８との２
層を一工程で形成することができる。
間条件内で、熱伝導媒体１６をエポキシ層の下部に沈降
させることができ、電力素子１３゜１４の周辺に高熱伝
導部１７と制御素子１２の周辺に低熱伝導部１８との２
層を一工程で形成することができる。
ここで、熱伝導媒体１６の沈降について説明する。
液状エポキシ樹脂は非ニユートン流体であるが、高温に
して粘度を下げた状態では、ニュートン流体に対するス
トークスの法則を適用できると考える。すなわち、沈降
速度は、熱伝導媒体１６の粒子半径の２乗に正比例し、
粒子と液体の密度差とに比例し、液体の粘度に逆比例す
る。
して粘度を下げた状態では、ニュートン流体に対するス
トークスの法則を適用できると考える。すなわち、沈降
速度は、熱伝導媒体１６の粒子半径の２乗に正比例し、
粒子と液体の密度差とに比例し、液体の粘度に逆比例す
る。
したがって、樹脂を高温にして粘度を下げれば熱伝導媒
体１６の沈降は大きくなる。
体１６の沈降は大きくなる。
また、エポキシ樹脂には熱伝導媒体１６の沈降を防止す
るため超微粒シリカを含有している。この超微粒シリカ
は、多くのＳｉ ＯＨ基を有しており、シラノール基
と水素結合を起こして３次元の網の目構造を形威し熱伝
導媒体１６の沈降を防止している。したがって、絶縁封
止材１５を高温で連続的に攪拌することによって、この
３次元の網の目構造を分断し熱伝導媒体１６を容易に沈
降させることになる。
るため超微粒シリカを含有している。この超微粒シリカ
は、多くのＳｉ ＯＨ基を有しており、シラノール基
と水素結合を起こして３次元の網の目構造を形威し熱伝
導媒体１６の沈降を防止している。したがって、絶縁封
止材１５を高温で連続的に攪拌することによって、この
３次元の網の目構造を分断し熱伝導媒体１６を容易に沈
降させることになる。
以上のように、構成部品が一体となった同一パッケージ
内において、絶縁封止材１５の注型作業前に前処理とし
て絶縁封止材１５を高温で連続的に攪拌し、注型作業途
中においても絶縁封止材１５を高温保持してその粘度を
低下させることにより熱伝導媒体１６の沈降速度を大に
しているので、−工程で電力素子１３．１４を封止する
高熱伝導部１７と、制御素子１２を封止する低熱伝導部
１８との熱分離が有効に行い得る。
内において、絶縁封止材１５の注型作業前に前処理とし
て絶縁封止材１５を高温で連続的に攪拌し、注型作業途
中においても絶縁封止材１５を高温保持してその粘度を
低下させることにより熱伝導媒体１６の沈降速度を大に
しているので、−工程で電力素子１３．１４を封止する
高熱伝導部１７と、制御素子１２を封止する低熱伝導部
１８との熱分離が有効に行い得る。
また、これにより、同一パッケージ内に熱匂配をもたせ
ることができ、電子素子１３．１４の発熱する熱が制御
素子１２に伝達しにくくなり、半導体装置としては使用
温度範囲の設定を電力素子１３．１４９１１１の許容接
合温度範囲内で使用できる様になるので、使用温度範囲
の広い半導体装置を提供できる。
ることができ、電子素子１３．１４の発熱する熱が制御
素子１２に伝達しにくくなり、半導体装置としては使用
温度範囲の設定を電力素子１３．１４９１１１の許容接
合温度範囲内で使用できる様になるので、使用温度範囲
の広い半導体装置を提供できる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。
、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修正および変更
を加え得ることは勿論である。
例えば、エポキシ樹脂の初期加熱速度、混合時の保温温
度を調整することにより熱伝導媒体の密度分布を変える
ことができるので、内蔵される半導体素子の許容温度に
最適の絶縁封止をつくることができる。
度を調整することにより熱伝導媒体の密度分布を変える
ことができるので、内蔵される半導体素子の許容温度に
最適の絶縁封止をつくることができる。
また、上記実施例ではポツティング法で説明したが、第
２図に示すようにキャスティング法でも同様な効果を得
ることができる。
２図に示すようにキャスティング法でも同様な効果を得
ることができる。
〈発明の効果〉
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、絶縁封
止材の注型作業前に前処理として絶縁封止材を高温で連
続的に攪拌し、注型作業途中においても絶縁封止材を高
温保持してその粘度を低下させることにより熱伝導媒体
の沈降速度を大にしているので、−工程で電力素子を封
止する高熱伝導部と、制御素子を封止する低熱伝導部と
の熱分離が有効に行い得る。
止材の注型作業前に前処理として絶縁封止材を高温で連
続的に攪拌し、注型作業途中においても絶縁封止材を高
温保持してその粘度を低下させることにより熱伝導媒体
の沈降速度を大にしているので、−工程で電力素子を封
止する高熱伝導部と、制御素子を封止する低熱伝導部と
の熱分離が有効に行い得る。
また、これにより、同一パッケージ内に熱匂配をもたせ
ることができ、電子素子の発熱する熱が制御素子に伝達
しにくくなり、半導体装置としては使用温度範囲の設定
を電力素子側の許容接合温度範囲内で使用できる様にな
るので、使用温度範囲の広い半導体装置を提供できる。
ることができ、電子素子の発熱する熱が制御素子に伝達
しにくくなり、半導体装置としては使用温度範囲の設定
を電力素子側の許容接合温度範囲内で使用できる様にな
るので、使用温度範囲の広い半導体装置を提供できる。
第１図は本発明の一実施例を示すポツティング法で絶縁
封止された半導体装置の断面図、第２図は本発明の他の
実施例を示すキャスティング法で絶縁封止された場合の
半導体装置の断面図、第３図は従来の半導体装置の断面
図である。 １１：基板、１２：制御素子、１３．１４：電力素子、
１５：絶縁封止材、１６：熱伝導媒体（フィラー）、１
７：高熱伝導部、１８：低熱伝導部。 出 願 人 シャープ株式会社 代 理 人 中 村恒久 第２図 第３図 第 １１：基板 １２：制’４Ｐ系ケ Ｄ、！４−：東〃本テ ／り：比♂を封止材
封止された半導体装置の断面図、第２図は本発明の他の
実施例を示すキャスティング法で絶縁封止された場合の
半導体装置の断面図、第３図は従来の半導体装置の断面
図である。 １１：基板、１２：制御素子、１３．１４：電力素子、
１５：絶縁封止材、１６：熱伝導媒体（フィラー）、１
７：高熱伝導部、１８：低熱伝導部。 出 願 人 シャープ株式会社 代 理 人 中 村恒久 第２図 第３図 第 １１：基板 １２：制’４Ｐ系ケ Ｄ、！４−：東〃本テ ／り：比♂を封止材
Claims (1)
- 基板上に制御素子と電力素子とを組み合わせた複合素子
を搭載し、これらを熱伝導媒体を含有する絶縁封止材で
一体的に封止する半導体装置の製造方法において、絶縁
封止材の注型作業前に前処理として絶縁封止材を高温で
連続的に攪拌し、注型作業途中においても絶縁封止材を
高温保持してその粘度を低下させることにより熱伝導媒
体の沈降速度を大にし、電力素子の周辺に高熱伝導部を
形成すると共に制御素子の周辺に低熱伝導部を形成して
高熱伝導部と低熱伝導部との二層に分離することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16792989A JPH0713984B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16792989A JPH0713984B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0332032A true JPH0332032A (ja) | 1991-02-12 |
| JPH0713984B2 JPH0713984B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=15858676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16792989A Expired - Fee Related JPH0713984B2 (ja) | 1989-06-28 | 1989-06-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713984B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998024122A1 (fr) * | 1996-11-28 | 1998-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif a semi-conducteur |
| JP2010199152A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Denso Corp | 電子部品の成形封止方法及びそれによる電子部品 |
-
1989
- 1989-06-28 JP JP16792989A patent/JPH0713984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998024122A1 (fr) * | 1996-11-28 | 1998-06-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif a semi-conducteur |
| US6002166A (en) * | 1996-11-28 | 1999-12-14 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| JP2010199152A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Denso Corp | 電子部品の成形封止方法及びそれによる電子部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0713984B2 (ja) | 1995-02-15 |
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