[發明專利]半導體裝置

在審

• 申請號: 201410049108.X
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN104037147A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 高橋秀明
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L23/49
• 分類號: H01L23/49
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

技術領域

本發明涉及半導體裝置，尤其涉及搭載了功率半導體元件的功率模塊。

背景技術

搭載有多個IGBT(絕緣柵雙極晶體管)、功率MOSFET、FWD(續流二極管)等功率半導體元件、在逆變器等中用于進行電力控制的稱為功率模塊的半導體裝置在產業領域中得到了廣泛使用。

通常，功率模塊具有如下結構：對電力進行轉換的功率半導體元件安裝在設有主電路圖案的絕緣電路基板上，將這些部件安裝在散熱用的金屬底板上，并在其外周覆蓋樹脂制的殼體。

此外，對該功率模塊添加了各種控制功能的被稱為IPM(智能功率模塊：Intelligent?Power?Module)的半導體裝置內置有主電路用的絕緣電路基板以及具有控制用元件和控制電路用圖案的印刷基板。

在該IPM中，通常采用劃分為絕緣電路基板和印刷基板這兩層的結構，因而需要對各個基板之間、基板與外部端子之間等進行電連接。因此，在裝置內部，利用被稱為引線框的金屬板、接合引線、各種焊接材料等來實現電連接，構建半導體裝置正常工作所需的電路。并且，從IPM的外部通過控制端子提供的控制信號被提供給IPM內的控制電路，基于從該控制電路輸出的信號來驅動主電路的功率半導體元件，由此能進行高效的電力控制。

關于IPM的控制信號用的內部布線，已知有專利文獻1和2所記載的技術。以下進行詳細描述。

圖6是現有的IPM100的剖視圖。金屬底板111上放置有絕緣電路基板112，還放置有功率半導體元件113。此外，與控制端子130、連接端子131a以及131b一體成形的樹脂制的殼體120以包圍絕緣電路基板112的方式放置在金屬底板111上。

利用接合引線等在功率半導體元件113上設置了主電路布線以及控制用布線，其中，控制用布線利用接合引線140、連接端子131a以及131b與印刷基板150相連。

另外，印刷基板150與IPM外部之間的控制用布線利用U字形的控制端子130來實現。另外，控制端子130構成為埋入殼體側壁120a中。IPM100的內部由絕緣性膠(未圖示)等來密封，上部放置有用于防止異物混入等的蓋160。

接著，對IPM100的制造方法進行描述。首先，利用焊料等在絕緣電路基板112上安裝功率半導體元件113，并利用焊料等將上述部件安裝在金屬底板111上。

另一方面，在金屬模具中設置將金屬板加工成規定形狀后得到的控制端子130、連接端子131a以及131b，進行嵌入成形，由此形成殼體120。利用粘接劑等將該成形后的殼體120以包圍金屬底板111上的絕緣電路基板112的方式進行安裝。在該狀態下，利用接合引線140對連接端子131a、131b以及功率半導體元件113進行連接。

該階段下的俯視圖如圖7所示，VIII-VIII’剖視圖如圖8所示。如圖7所示，在殼體120的周圍四條邊中的相對的兩條邊上設有連接端子131a、131b，此外，在一條邊上設有控制端子130。

接著，對印刷基板150進行安裝，使控制端子130、連接端子131a以及131b插入到設置在該印刷基板150上的通孔中。并且對通孔與各個端子的連接部實施焊接等，從而確保印刷基板150與各端子的電連接，并將印刷基板150固定在IPM100內。

最后將絕緣性膠(未圖示)注入到內部，利用粘接劑等對蓋160進行安裝，從而完成IPM。

另外，關于上述IPM100的主電路布線，與控制用布線同樣地設置了各種布線，以將其導出到IPM外部，這里省略了圖示以及說明。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平11-68035號公報

專利文獻2：日本專利特開2000-68446號公報

發明內容

發明所要解決的技術問題

然而，本發明人經過潛心研究，發現現有結構的IPM存在著各種問題。以下進行詳細描述。

IPM最終安裝在需要進行電力控制的各種裝置的內部來使用，但若IPM的占有面積較大，則安裝有該IPM的裝置也相應地大型化，因此近年來強烈要求IPM進一步小型化。另一方面，殼體側壁120a必須通過嵌入成形來保持控制端子130，其厚度不能低于能對控制端子130進行保持的厚度。此外，如圖6所示，為了將控制端子130配置在殼體側壁120a上，需要來自印刷基板150的水平方向的布線，但也需要相應地確保該延長布線的空間。由此，側壁厚度、水平方向布線的必要性顯然會對IPM的占有面積的縮小造成妨礙。