JP2023161954A - Semiconductor module and semiconductor module manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】端子における寄生インダクタンスの影響を低減することが可能であり、かつ、寄生インダクタンスの影響の低減のために一般的な半導体モジュールと比較して必須の端子の減少及びパッケージサイズの拡大の必要がない半導体モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体モジュール1は、ソース電極12、ドレイン電極(図示せず。)及びゲート電極16を有する半導体チップ10と、ソース電極12と接合された接合部22、接合部22から突出するソース端子24及びソース端子24とは別に接合部22から突出するケルビンソース端子26,27を有するクリップ20と、半導体チップ10を封止する封止樹脂50とを備え、ケルビンソース端子26,27は、接合部22からソース端子24とは異なる方向に突出する吊りピンでもある。【選択図】図3[Problem] It is possible to reduce the influence of parasitic inductance on terminals, and it is necessary to reduce the number of terminals and increase the package size, which is essential compared to general semiconductor modules in order to reduce the influence of parasitic inductance. To provide a semiconductor module and a method for manufacturing the same. A semiconductor module 1 includes a semiconductor chip 10 having a source electrode 12, a drain electrode (not shown), and a gate electrode 16, a junction 22 joined to the source electrode 12, and a source protruding from the junction 22. A clip 20 having Kelvin source terminals 26 and 27 protruding from the joint portion 22 separately from the terminal 24 and the source terminal 24, and a sealing resin 50 for sealing the semiconductor chip 10, the Kelvin source terminals 26 and 27 are It is also a hanging pin that protrudes from the joint portion 22 in a direction different from that of the source terminal 24 . [Selection diagram] Figure 3
Description
本発明は、半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor module and a method for manufacturing a semiconductor module.
パワー半導体モジュールの技術分野においては、大電流化及び高速化が常に求められている。一方、パワー半導体モジュールのうちMOSFETを用いるものはソース端子、ドレイン端子及びゲート端子の3種類の端子を有するが、大電流化及び高速化の進展によりソース端子における寄生インダクタンスの影響が無視できなくなってきている。このため、寄生インダクタンスの影響を低減することを目的として、ソース端子の他にケルビンソース端子を有する半導体モジュールが従来から知られている(例えば、特許文献1参照。)。 In the technical field of power semiconductor modules, higher current and higher speed are always required. On the other hand, power semiconductor modules that use MOSFETs have three types of terminals: a source terminal, a drain terminal, and a gate terminal, but as the current and speed increase, the influence of parasitic inductance at the source terminal can no longer be ignored. ing. For this reason, semiconductor modules having a Kelvin source terminal in addition to a source terminal have been known for the purpose of reducing the influence of parasitic inductance (for example, see Patent Document 1).
図17は、従来の半導体モジュール900の平面図である。
従来の半導体モジュール900は、図17に示すように、ソース電極912、ドレイン電極(図示せず。)及びゲート電極916を有する半導体チップ910(MOSFET)と、クリップ920(ソースコネクタ)と、ドレイン端子934を有するダイパッドフレーム930と、ゲートクリップ(ゲートコネクタ)940と、ソース端子928と、ケルビンソース端子929と、ゲート端子942とを備える。また、半導体モジュール900は、各端子の末端以外は封止樹脂(図示せず。)により封止されている。クリップ920は、ソース電極912と接合されたチップ接合部922、チップ接合部922から突出しソース端子928と接合されているソース端子接合部924及びソース端子接合部924とは別にチップ接合部922から突出しケルビンソース端子929と接合されているケルビンソース端子接合部926を有する。
FIG. 17 is a plan view of a
As shown in FIG. 17, a
従来の半導体モジュール900によれば、ケルビンソース端子929を備えるため、ソース端子928における寄生インダクタンスの影響を低減し、誤作動やノイズの発生を抑制することが可能となる。
Since the
しかしながら、従来の半導体モジュール900には、ケルビンソース端子を有しない半導体モジュール(以下、「一般的な半導体モジュール」という。)と比較して、必須の端子(ケルビンソース端子以外の端子。特にソース端子。)の減少又はパッケージサイズの拡大が必要となるという問題がある。例えば、従来の半導体モジュール900は、一般的な半導体モジュールでは3本であったソース端子928のうち1本をケルビンソース端子929として使用するものであるとも言える。つまり、一般的な半導体モジュールと比較して、従来の半導体モジュール900ではソース端子928が2/3に減少しているため、単純計算でソース端子928全体の電流容量は2/3に減少し、ソース配線抵抗が1.5倍に増加してしまう。これを避けるためにはソース端子の数を維持したままケルビンソース端子を増設することが考えられるが、この場合には端子が増加した分、半導体モジュールのパッケージサイズを拡大せざるを得なくなることが多い。この問題は、パッケージサイズを容易には拡大できない小型大電流のパワー半導体モジュールにおいて特に影響が大きくなる。
However, compared to a semiconductor module that does not have a Kelvin source terminal (hereinafter referred to as a "general semiconductor module"), the
そこで、本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、端子における寄生インダクタンスの影響を低減することが可能であり、かつ、寄生インダクタンスの影響の低減のために一般的な半導体モジュールと比較して必須の端子の減少及びパッケージサイズの拡大の必要がない半導体モジュールを提供することを目的とする。また、このような半導体モジュールの製造方法を提供することも目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is capable of reducing the influence of parasitic inductance on terminals, and can be applied to general semiconductor modules to reduce the influence of parasitic inductance. It is an object of the present invention to provide a semiconductor module that does not require a reduction in the number of required terminals and an increase in the package size compared to the conventional semiconductor module. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing such a semiconductor module.
本発明の半導体モジュールは、第1電極、第2電極及び第3電極を有する半導体チップと、前記第1電極と接合された接合部、前記接合部から突出する第1端子及び前記第1端子とは別に前記接合部から突出する第2端子を有するクリップと、前記半導体チップを封止する封止樹脂とを備え、前記第2端子は、前記接合部から前記第1端子とは異なる方向に突出する吊りピンでもあることを特徴とする。 A semiconductor module of the present invention includes a semiconductor chip having a first electrode, a second electrode, and a third electrode, a joint portion joined to the first electrode, a first terminal protruding from the joint portion, and the first terminal. The clip also includes a clip having a second terminal protruding from the joint, and a sealing resin for sealing the semiconductor chip, wherein the second terminal protrudes from the joint in a direction different from that of the first terminal. It is also characterized by being a hanging pin.
本発明の半導体モジュールの製造方法は、接合部及び前記接合部から突出する第1端子を有し、前記接合部から前記第1端子とは異なる方向に突出する吊りピンによりフレームに固定されているクリップを、第1電極、第2電極及び第3電極を有する半導体チップの前記第1電極側に載置するクリップ載置工程と、前記接合部と前記第1電極とを接合する接合工程と、前記半導体チップを封止樹脂により封止する樹脂封止工程と、前記封止樹脂から突出する部分が残るように前記吊りピンをカットして、前記接合部から前記第1端子とは異なる方向に突出する第2端子を形成する第2端子形成工程とを含むことを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor module of the present invention includes a joint portion and a first terminal protruding from the joint portion, and is fixed to a frame by a hanging pin protruding from the joint portion in a direction different from the first terminal. a clip mounting step of mounting a clip on the first electrode side of a semiconductor chip having a first electrode, a second electrode, and a third electrode; a bonding step of bonding the bonding portion and the first electrode; a resin sealing step of sealing the semiconductor chip with a sealing resin, and cutting the hanging pin so that a portion protruding from the sealing resin remains, and moving the pin from the joint in a direction different from the first terminal. The method is characterized in that it includes a second terminal forming step of forming a protruding second terminal.
ところで、クリップを備える半導体モジュールを製造する際には、吊りピンと呼ばれる構造が一般的に用いられる(後述する実施形態1及び図7参照。)。吊りピンは枠状の外枠にクリップを固定するものであり、一般的には金属板から外枠及びクリップとともに形成される。半導体チップとクリップとを接合する工程や半導体チップを樹脂封止する工程を、吊りピンで外枠にクリップを固定した状態で実施することにより、クリップの位置ずれ、傾き、変形等を抑制することができる。一般的な半導体モジュールの製造方法においては、吊りピンは樹脂封止後、封止樹脂から突出している部分全体がカットされる。このため、吊りピンを用いて製造した半導体モジュールの封止樹脂内には吊りピンが残るが、当該吊りピンは電気的には何の役目も果たさない。本発明の発明者らは吊りピンを有効利用できる可能性を見出し、本発明を完成させた。
By the way, when manufacturing a semiconductor module including a clip, a structure called a hanging pin is generally used (see
本発明の半導体モジュールによれば、第2端子は、接合部から第1端子とは異なる方向に突出する吊りピンでもあるため、従来から存在しながら活用されてこなかった吊りピンを第2端子として活用できる。その結果、本発明の半導体モジュールは、端子における寄生インダクタンスの影響を低減することが可能であり、かつ、寄生インダクタンスの影響の低減のために一般的な半導体モジュールと比較して必須の端子の減少及びパッケージサイズの拡大の必要がない半導体モジュールとなる。 According to the semiconductor module of the present invention, the second terminal is also a hanging pin that protrudes from the joint in a direction different from that of the first terminal, so the hanging pin, which has conventionally existed but has not been utilized, can be used as the second terminal. Can be used. As a result, the semiconductor module of the present invention is capable of reducing the effect of parasitic inductance on the terminals, and the number of terminals required is reduced compared to a general semiconductor module to reduce the effect of parasitic inductance. And it becomes a semiconductor module that does not require expansion of package size.
本発明の半導体モジュールの製造方法は、封止樹脂から突出する部分が残るように吊りピンをカットして、接合部から第1端子とは異なる方向に突出する第2端子を形成する第2端子形成工程を含むため、端子における寄生インダクタンスの影響を低減することが可能であり、かつ、寄生インダクタンスの影響の低減のために一般的な半導体モジュールと比較して必須の端子の減少及びパッケージサイズの拡大の必要がない半導体モジュールを製造することができる半導体モジュールの製造方法となる。 In the method for manufacturing a semiconductor module of the present invention, the hanging pin is cut so that the portion protruding from the sealing resin remains, and the second terminal is formed to protrude from the joint in a direction different from the first terminal. Because it includes a formation process, it is possible to reduce the influence of parasitic inductance on the terminals, and to reduce the influence of parasitic inductance, it is possible to reduce the number of terminals and package size, which are essential compared to general semiconductor modules. This is a semiconductor module manufacturing method that can manufacture a semiconductor module that does not require expansion.
以下、本発明の半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法について、図に示す各実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the semiconductor module and the manufacturing method of the semiconductor module of this invention are demonstrated based on each embodiment shown in a figure. Note that each embodiment described below does not limit the invention according to the claims. Furthermore, not all of the elements and combinations thereof described in each embodiment are essential to the solution of the present invention.
[実施形態1]
1.半導体モジュール1
まず、実施形態1に係る半導体モジュール1について説明する。
図1は、実施形態1に係る半導体モジュール1の斜視図である。
図2は、実施形態1に係る半導体モジュール1の六面図である。図2(a)は半導体モジュール1の正面図であり、図2(b)は半導体モジュール1の背面図であり、図2(c)は半導体モジュール1の平面図であり、図2(d)は半導体モジュール1の底面図であり、図2(e)は半導体モジュール1の左側面図であり、図2(f)は半導体モジュール1の右側面図である。
図3は、実施形態1に係る半導体モジュール1の内部構造を説明するために示す平面図である。図3においては、封止樹脂50の外形形状を破線で図示している。
図4は、実施形態1におけるクリップ20の六面図である。図4(a)はクリップ20の正面図であり、図4(b)はクリップ20の背面図であり、図4(c)はクリップ20の平面図であり、図4(d)はクリップ20の底面図であり、図4(e)はクリップ20の左側面図であり、図4(f)はクリップ20の右側面図である。
[Embodiment 1]
1.
First, a
FIG. 1 is a perspective view of a
FIG. 2 is a six-sided view of the
FIG. 3 is a plan view shown to explain the internal structure of the
FIG. 4 is a hexagonal view of the
実施形態1に係る半導体モジュール1は、図1~図3に示すように、半導体チップ10と、クリップ20と、ダイパッドフレーム30と、ゲートクリップ40と、封止樹脂50とを備える。なお、一般的な事項であるため都度の説明及び図示は省略するが、各構成要素における電気的な導通が必要な部分は、はんだ等の導電性接合材により接合されている。
The
半導体チップ10は、MOSFETである。半導体チップ10は、図3に示すように、ソース電極12(第1電極)、ドレイン電極(第2電極)(図示せず。)及びゲート電極16(第3電極)を有する。
The
クリップ20は、図3及び図4に示すように、ソース電極12(第1電極)と接合された接合部22、接合部22から突出するソース端子24(第1端子)及びソース端子24(第1端子)とは別に接合部22から突出するケルビンソース端子26,27(第2端子)を有する。ケルビンソース端子26,27(第2端子)は、接合部22からソース端子24(第1端子)とは異なる方向に突出する吊りピンでもある。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
クリップ20の接合部22は、ソース電極12に対応する矩形の部分である。ソース端子24及びケルビンソース端子26,27は、同じ側(底面側)に向かって折り曲げられている。半導体モジュール1におけるソース端子24は、3本存在する。3本のソース端子24は、平面視したとき、最終的には(末端は)同じ方向に向かって延出する。
The
ケルビンソース端子26,27(第2端子)の断面積は、ソース端子24(第1端子)の断面積より小さい。また、半導体モジュール1を平面視したとき、ケルビンソース端子26,27(第2端子)の幅は、ソース端子24(第1端子)の幅より狭い。なお、「ケルビンソース端子(第2端子)の断面積」の比較対象は、「1本のソース端子(第1端子)の断面積」であり、「ソース端子(第1端子全体)の断面積」ではない。幅についても同様である。
The cross-sectional area of the
半導体モジュール1は、ケルビンソース端子26,27(第2端子)として、第1の方向に向かって突出する第1のケルビンソース端子26(第2端子)と、第1の方向とは反対の第2の方向に向かって突出する第2のケルビンソース端子27(第2端子)とを有する。半導体モジュール1を平面視したとき、第1のケルビンソース端子26(第2端子)及び第2のケルビンソース端子27(第2端子)は、ソース端子24(第1端子)が最終的に延出する方向に対して垂直な方向に向かって延出する。また、半導体モジュール1を平面視したとき、第1のケルビンソース端子26(第2端子)及び第2のケルビンソース端子27(第2端子)は同一直線上にある。
The
「第1端子が最終的に延出する方向」とは、第1端子の末端が延出する方向のことをいう。なお、半導体モジュール1のように第1端子(ソース端子24)が複数存在する場合には、少なくとも1つの第1端子が最終的に延出する方向に対して第1の第2端子及び第2の第2端子(ケルビンソース端子26,27)が垂直な方向に向かって延出していれば、上記条件を満たすものとする。
"The direction in which the first terminal finally extends" refers to the direction in which the end of the first terminal extends. Note that in the case where there are a plurality of first terminals (source terminals 24) as in the
図3に示すように、半導体モジュール1を平面視したとき、ソース端子24(第1端子)とケルビンソース端子26,27(第2端子)とは、接合部22の重心Cを通過しかつソース端子24(第1端子)の突出方向とは垂直な仮想線Vにより区分される接合部22の別々の側を起点として接合部22から突出する。この場合の「接合部の重心」とは、平面視したときの接合部の形状から導出される仮想的な重心である。
As shown in FIG. 3, when the
ダイパッドフレーム30は、半導体チップ10を載置するための部材である。ダイパッドフレーム30は、半導体チップ10のドレイン電極と接合されたダイパッド(図示せず。)及びドレイン端子34を有する。
The
ゲートクリップ40は、ゲート電極16と接合されたゲート電極接合部42及びゲート電極接合部42から突出するゲート端子44を有する。
The
封止樹脂50は、半導体チップ10を封止する。図1及び図2に示すように、封止樹脂50からは、ソース端子24、ケルビンソース端子26,27、ドレイン端子34、ゲート端子44及びダイパッドフレーム30の底面が露出している。なお、ダイパッドフレーム30の底面が封止樹脂50から露出しているのは主に放熱のためであり、放熱に問題がない場合には、ダイパッドフレーム30の底面は必ずしも封止樹脂50から露出していなくてもよい。
The sealing
2.半導体モジュールの製造方法
次に、実施形態1に係る半導体モジュールの製造方法について説明する。
図5は、実施形態1に係る半導体モジュールの製造方法のフローチャートである。
図6は、実施形態1における半導体チップ載置工程S10を説明するために示す図である。図6(a)は、外枠F1にピンFP1を介して固定されているダイパッドフレーム30の様子を示す図であり、図6(b)はダイパッドフレーム30に半導体チップ10を載置した後の様子を示す図である。なお、符号の表示が煩雑になることを避けるため、図6においては、半導体モジュール1に関する構成要素について、最も紙面左上の1つにのみ符号を表示する。後述する図7~図10においても同様である。
図7は、実施形態1におけるクリップ載置工程S20を説明するために示す図である。図7(a)は外枠F2に吊りピンFP2を介して固定されているクリップ20の様子を示す図であり、図7(b)は半導体チップ10にクリップ20を載置した後の様子を示す図である。
図8は、実施形態1における接合工程S30の後、外枠F1を外した状態を説明するために示す図である。
図9は、実施形態1における樹脂封止工程S40を説明するために示す図である。
図10は、実施形態1におけるケルビンソース端子形成工程S50(第2端子形成工程)を説明するために示す図である。図10(a)は吊りピンFP2をカットした直後の様子を示す図であり、図10(b)は吊りピンFP2をケルビンソース端子26,27とした状態を示す図である。
2. Method for Manufacturing a Semiconductor Module Next, a method for manufacturing a semiconductor module according to the first embodiment will be described.
FIG. 5 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor module according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram shown to explain the semiconductor chip mounting step S10 in the first embodiment. 6(a) is a diagram showing the state of the
FIG. 7 is a diagram shown to explain the clip mounting step S20 in the first embodiment. 7(a) is a diagram showing the state of the
FIG. 8 is a diagram shown to explain a state in which the outer frame F1 is removed after the joining step S30 in the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram shown to explain the resin sealing step S40 in the first embodiment.
FIG. 10 is a diagram shown for explaining the Kelvin source terminal forming step S50 (second terminal forming step) in the first embodiment. FIG. 10(a) is a diagram showing a state immediately after cutting the hanging pin FP2, and FIG. 10(b) is a diagram showing a state in which the hanging pin FP2 is used as
実施形態1に係る半導体モジュールの製造方法は、図5に示すように、半導体チップ載置工程S10と、クリップ載置工程S20と、接合工程S30と、樹脂封止工程S40と、ケルビンソース端子形成工程S50(第2端子形成工程)とを含む。以下、各工程について説明する。 As shown in FIG. 5, the method for manufacturing a semiconductor module according to the first embodiment includes a semiconductor chip mounting step S10, a clip mounting step S20, a bonding step S30, a resin sealing step S40, and a Kelvin source terminal formation. Step S50 (second terminal forming step). Each step will be explained below.
半導体チップ載置工程S10は、ダイパッドフレーム30に半導体チップ10を載置する工程である。半導体チップ載置工程S10においては、まず、外枠F1にピンFP1を介して固定されているダイパッドフレーム30を準備する(図6(a)参照。)。なお、図6においては、1つの外枠F1に9個のダイパッドフレーム30が固定されているが、これはあくまで例示である。外枠F1に固定されているダイパッドフレーム30の数、つまり、同時に製造する半導体モジュール1の数は、8個以下であってもよく、10個以上であってもよい。また、図6においては、1つのダイパッドフレーム30につき4本のピンFP1が接続されているが、これも例示である。ダイパッドフレーム30に接続されているピンFP1の数は3本以下であってもよく、5本以上であってもよい。
The semiconductor chip mounting step S10 is a step of mounting the
次に、ダイパッドフレーム30に、導電性接合材又はその前駆体(例えば、はんだペースト。図示せず。)を介して、ソース電極12(第1電極)、ドレイン電極(第2電極)(図示せず。)及びゲート電極16(第3電極)を有する半導体チップ10を載置する(図6(b)参照。)。当該載置は、ダイパッドフレーム30のダイパッドと半導体チップ10のドレイン電極との位置を合わせるように行う。
Next, the source electrode 12 (first electrode) and the drain electrode (second electrode) (not shown) are attached to the
クリップ載置工程S20は、接合部22及び接合部22から突出するソース端子24(第1端子)を有し、接合部22からソース端子24(第1端子)とは異なる方向に突出する吊りピンFP2により外枠に固定されているクリップ20を、半導体チップ10のソース電極12(第1電極)側に載置する工程である。
The clip mounting step S20 includes a hanging pin that has a
クリップ載置工程S20においては、まず、外枠F2に吊りピンFP2を介して固定されているクリップ20を準備する(図7(a)参照。)。クリップ20の数及び位置は、半導体チップ10の数及び位置に対応する。なお、クリップ載置工程S20で準備するクリップ20は、半導体モジュール1におけるクリップ20の最終的な形状と同じ形状である必要は無く、特に、ソース端子24の形状が整えられていなくてもよい。この場合、クリップ20の形状の整形は、接合工程S30や樹脂封止工程S40の後に実施することができる。次に、半導体チップ10に、導電性接合材又はその前駆体(例えば、はんだペースト。図示せず。)を介してクリップ20を載置する(図7(b)参照。)。当該載置は、半導体チップ10のソース電極12とクリップ20の接合部22との位置を合わせるように行う。この時、外枠F1と外枠F2とを重ねるようにすることで、各構成要素の位置ずれや傾きを抑制できる。
In the clip mounting step S20, first, the
また、クリップ載置工程S20においては、ゲートクリップ40も半導体チップ10に載置する。つまり、半導体チップ10に、導電性接合材又はその前駆体(例えば、はんだペースト。図示せず。)を介してゲートクリップ40を載置する。当該載置は、半導体チップ10のゲート電極16とゲートクリップ40のゲート電極接合部42との位置を合わせるように行う。なお、ゲートクリップ40は、吊りピンを介して外枠F2と接続されていてもよい。この場合、クリップ20の載置とゲートクリップ40の載置とを同時に実施することができ、ゲートクリップ40の位置ずれや傾きも抑制できる。
Furthermore, in the clip mounting step S20, the
接合工程S30は、接合部22とソース電極12(第1電極)とを接合する工程である。加熱により溶融する導電性接合材又はその前駆体(例えば、はんだペースト)を用いる場合には、本工程は加熱及び冷却(リフロー)により実施することができる。接合工程S30においては、半導体モジュール1となる構成要素全体を加熱及び冷却することにより、半導体チップ10とダイパッドフレーム30との接合(ドレイン電極とダイパッドとの接合)及び半導体チップ10とゲートクリップ40との接合(ゲート電極16とゲート電極接合部42との接合)も同時に行う。その後、ピンFP1をダイパッドフレーム30側の根本から切断し、外枠F1を除去する(図8参照。)。
The bonding step S30 is a step of bonding the
樹脂封止工程S40は、半導体チップ10を封止樹脂50により封止する工程である。樹脂封止工程S40においては、封止樹脂50からソース端子24、ケルビンソース端子26,27、ドレイン端子34、ゲート端子44及びダイパッドフレーム30の底面が露出するように樹脂封止を行う(図9参照。)。樹脂封止工程S40は、例えば、所定の形状の金型(図示せず。)に吊りピンFP2ごと各構成要素をセットし、金型内に封止樹脂50を流し込んで硬化させることで実施できる。
The resin sealing step S40 is a step of sealing the
ケルビンソース端子形成工程S50(第2端子形成工程)は、封止樹脂50から突出する部分が残るように吊りピンFP2をカットして、接合部22からソース端子24(第1端子)とは異なる方向に突出するケルビンソース端子26,27(第2端子)を形成する工程である。外枠F2は、吊りピンFP2をカットした後に除去する(図10(a)参照。)。カット後の吊りピンFP2は、適切な折り曲げ加工等を実施することにより、ケルビンソース端子26,27となる(図10(b)参照。)。実施形態1においては、ケルビンソース端子形成工程S50を実施することにより、半導体モジュール1が完成する。
In the Kelvin source terminal forming step S50 (second terminal forming step), the hanging pin FP2 is cut so that a portion protruding from the sealing
3.実施形態1に係る半導体モジュール1及び半導体モジュールの製造方法の効果
実施形態1に係る半導体モジュール1によれば、ケルビンソース端子26,27(第2端子)は、接合部22からソース端子24(第1端子)とは異なる方向に突出する吊りピンでもあるため、従来から存在しながら活用されてこなかった吊りピンをケルビンソース端子26,27(第2端子)として活用できる。その結果、実施形態1に係る半導体モジュール1は、端子における寄生インダクタンスの影響を低減することが可能であり、かつ、寄生インダクタンスの影響の低減のために一般的な半導体モジュールと比較して必須の端子の減少及びパッケージサイズの拡大の必要がない半導体モジュールとなる。
3. Effects of the
また、実施形態1に係る半導体モジュール1によれば、ケルビンソース端子26,27(第2端子)の断面積は、ソース端子24(第1端子)の断面積より小さいため、ソース端子24ほどの電流容量を必要としないケルビンソース端子26,27の断面積を適切なものとすることが可能となる。
Further, according to the
また、実施形態1に係る半導体モジュール1によれば、平面視したとき、ケルビンソース端子26,27(第2端子)の幅は、ソース端子24(第1端子)の幅より狭いため、ソース端子24ほどの電流容量を必要としないケルビンソース端子26,27の幅を適切なものとすることが可能となる。
Further, according to the
また、実施形態1に係る半導体モジュール1によれば、第1の方向に向かって突出する第1のケルビンソース端子26(第2端子)と、第1の方向とは反対の第2の方向に向かって突出する第2のケルビンソース端子27(第2端子)とを有するため、吊りピンとして好ましい突出方向をそのまま活用したケルビンソース端子26,27とすることが可能となる。
Further, according to the
また、実施形態1に係る半導体モジュール1によれば、平面視したとき、第1のケルビンソース端子26(第2端子)及び第2のケルビンソース端子27(第2端子)は、ソース端子24(第1端子)が最終的に延出する方向に対して垂直な方向に向かって延出するため、バランス上好ましい吊りピンの延出方向をそのまま活用したケルビンソース端子26,27とすることが可能となる。
Further, according to the
また、実施形態1に係る半導体モジュール1によれば、平面視したとき、第1のケルビンソース端子26(第2端子)及び第2のケルビンソース端子27(第2端子)は同一直線上にあるため、バランス上一層好ましい吊りピンの突出方向をそのまま活用したケルビンソース端子26,27とすることが可能となる。
Further, according to the
また、実施形態1に係る半導体モジュール1によれば、平面視したとき、ソース端子24(第1端子)とケルビンソース端子26,27(第2端子)とは、接合部22の重心Cを通過しかつソース端子24(第1端子)の突出方向とは垂直な仮想線Vにより区分される接合部22の別々の側を起点として接合部22から突出するため、ソース端子24の起点とケルビンソース端子26,27の起点との間の距離を十分に取ることが可能となる。
Further, according to the
実施形態1に係る半導体モジュールの製造方法は、封止樹脂50から突出する部分が残るように吊りピンFP2をカットして、接合部からソース端子24(第1端子)とは異なる方向に突出するケルビンソース端子26,27(第2端子)を形成するケルビンソース端子形成工程S50(第2端子形成工程)を含むため、端子における寄生インダクタンスの影響を低減することが可能であり、かつ、寄生インダクタンスの影響の低減のために一般的な半導体モジュールと比較して必須の端子の減少及びパッケージサイズの拡大の必要がない半導体モジュールを製造することができる半導体モジュールの製造方法となる。
In the method for manufacturing a semiconductor module according to the first embodiment, the hanging pin FP2 is cut so that a portion protruding from the sealing
[実施形態2]
図11は、実施形態2に係る半導体モジュール2の斜視図である。
図12は、実施形態2に係る半導体モジュール2の六面図である。図12(a)は半導体モジュール2の正面図であり、図12(b)は半導体モジュール2の背面図であり、図12(c)は半導体モジュール2の平面図であり、図12(d)は半導体モジュール2の底面図であり、図12(e)は半導体モジュール2の左側面図であり、図12(f)は半導体モジュール2の右側面図である。
図13は、実施形態2に係る半導体モジュール2の内部構造を説明するために示す平面図である。図13においては、封止樹脂50の外形形状を破線で図示している。
図14は、実施形態2におけるクリップ20a,20bの六面図である。図14(a)はクリップ20a,20bの正面図であり、図14(b)はクリップ20a,20bの背面図であり、図14(c)はクリップ20a,20bの平面図であり、図14(d)はクリップ20a,20bの底面図であり、図14(e)はクリップ20aの左側面図であり、図14(f)はクリップ20aの右側面図であり、図14(g)はクリップ20bの左側面図であり、図14(h)はクリップ20bの右側面図である。
[Embodiment 2]
FIG. 11 is a perspective view of the
FIG. 12 is a six-sided view of the
FIG. 13 is a plan view shown to explain the internal structure of the
FIG. 14 is a hexagonal view of the
実施形態2に係る半導体モジュール2は、基本的に実施形態1に係る半導体モジュール2と同様の構成を有するが、封止樹脂以外の構成要素をそれぞれ2つ備える点で実施形態1に係る半導体モジュール1の場合とは異なる。以下、半導体モジュール2における半導体モジュール1との相違点について説明する。
The
実施形態2に係る半導体モジュール2は、図11~図13に示すように、半導体チップ10a,10bと、クリップ20a,20bと、ダイパッドフレーム30a,30bと、ゲートクリップ40a,40bと、封止樹脂50とを備える。封止樹脂50は実施形態1における封止樹脂50と同様のものであるため、説明を省略する。
As shown in FIGS. 11 to 13, the
半導体チップ10aは、図13に示すように、ソース電極12a(第1電極)、ドレイン電極(第2電極)(図示せず。)及びゲート電極16a(第3電極)を有する。半導体チップ10bは、ソース電極12b(第1電極)、ドレイン電極(第2電極)(図示せず。)及びゲート電極16b(第3電極)を有する。
As shown in FIG. 13, the
クリップ20aは、図13及び図14に示すように、接合部22a、ソース端子24a(第1端子)及びケルビンソース端子26a(第2端子)を有する。クリップ20bは、接合部22b、ソース端子24b(第1端子)及びケルビンソース端子26b(第2端子)を有する。ケルビンソース端子26a,26b(第2端子)は、接合部22a,22bからソース端子24a,24b(第1端子)とは異なる方向にそれぞれ突出する吊りピンでもある。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
ダイパッドフレーム30a,30bは、それぞれ半導体チップ10a,10bを載置するための部材である。ダイパッドフレーム30a,30bは、半導体チップ10a,10bのドレイン電極と接合されたダイパッド(図示せず。)及びドレイン端子34a,34bをそれぞれ有する。
The
ゲートクリップ40a,40bは、ゲート電極16a,16bと接合されたゲート電極接合部42a,42b及びゲート電極接合部42a,42bから突出するゲート端子44a,44bをそれぞれ有する。
The gate clips 40a, 40b have
図示及び詳しい説明は省略するが、実施形態2に係る半導体モジュール2は、実施形態1に係る半導体モジュールの製造方法と基本的に同様の方法(つまり、吊りピンにより外枠に固定されているクリップを用いた製造方法)により製造することができる。
Although illustrations and detailed explanations are omitted, the
実施形態2に係る半導体モジュール2は、封止樹脂以外の構成要素をそれぞれ2つ備える点で実施形態1に係る半導体モジュール1の場合とは異なるが、実施形態2に係る半導体モジュール2によれば、ケルビンソース端子26a,26b(第2端子)は、接合部22a,22bからソース端子24a,24b(第1端子)とは異なる方向に突出する吊りピンでもあるため、従来から存在しながら活用されてこなかった吊りピンをケルビンソース端子26a,26b(第2端子)として活用できる。その結果、実施形態2に係る半導体モジュール2は、実施形態1に係る半導体モジュール1と同様に、端子における寄生インダクタンスの影響を低減することが可能であり、かつ、寄生インダクタンスの影響の低減のために一般的な半導体モジュールと比較して必須の端子の減少及びパッケージサイズの拡大の必要がない半導体モジュールとなる。
The
なお、実施形態2に係る半導体モジュール2は、実施形態1に係る半導体モジュール1が有する上記以外の効果のうち該当する効果も有する。
Note that the
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 Although the present invention has been described above based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. It is possible to implement the present invention in various ways without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are also possible.
(1)上記各実施形態(後述する各変形例も含む。)において記載した形状、位置、大きさ等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。 (1) The shapes, positions, sizes, etc. described in each of the above embodiments (including each modified example described later) are merely examples, and can be changed within a range that does not impair the effects of the present invention.
(2)上記各実施形態におけるケルビンソース端子26,27,26a,26b(第2端子)の断面積は、ソース端子24,24a,24b(第1端子)の断面積より小さいものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。ケルビンソース端子(第2端子)の断面積は、ソース端子(第1端子)の断面積と同じとしてもよい。
(2) Although the cross-sectional area of the
(3)上記各実施形態におけるケルビンソース端子26,27,26a,26b(第2端子)の幅は、ソース端子24,24a,24b(第1端子)の幅より狭いものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。ケルビンソース端子(第2端子)の幅は、ソース端子(第1端子)の幅と同じとしてもよい。
(3) Although the width of the
(4)上記各実施形態における吊りピン(ケルビンソース端子26,27,26a,26b)の数は、1つの半導体モジュールにつき2本であったが、本発明はこれに限定されるものではない。吊りピン(ケルビンソース端子)は1つのクリップにつき最低1本あればよく、製造方法の都合等に合わせて任意の本数とすることができる。なお、1つのクリップに2本以上の吊りピンが存在する場合には、必ずしも全ての吊りピンを第2端子とする必要は無い。第2端子として使用しない吊りピンは端子化せずに除去してもよい。
(4) Although the number of hanging pins (
(5)上記各実施形態におけるケルビンソース端子26,27,26a,26bは、ソース端子24,24a,24bと同じ側に折り曲げられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。図15は、変形例1に係る半導体モジュール3の六面図である。図15(a)は正面図であり、図15(b)は背面図であり、図15(c)は平面図であり、図15(d)は底面図であり、図15(e)は左側面図であり、図15(f)は右側面図である。第2端子(ケルビンソース端子)を折り曲げる向きはチップの用途等に応じて任意の向きとすることができ、例えば図15に示すように、第2端子(ケルビンソース端子26c,27c)は第1端子(ソース端子24)とは反対の側に折り曲げられていてもよい。
(5) Although the
(6)上記各実施形態に係る半導体モジュール1,2においては、封止樹脂50からは、ソース端子24,24a,24b、ケルビンソース端子26,27,26a,26b、ドレイン端子34,34a,34b、ゲート端子44,44a,44b及びダイパッドフレーム30,30a,30bの底面が露出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。図16は、変形例2に係る半導体モジュール4の六面図である。図16(a)は正面図であり、図16(b)は背面図であり、図16(c)は平面図であり、図16(d)は底面図であり、図16(e)は左側面図であり、図16(f)は右側面図である。変形例2に係る半導体モジュール4においては、さらなる放熱を目的としてクリップ20cにおける接合部22cの上面(半導体チップ側とは反対側の面)も封止樹脂50から露出している。半導体モジュール4における接合部22cは実施形態1における接合部22よりも厚みがあるため、封止樹脂50から露出するようになる。本発明は、このような半導体モジュールにも適用可能である。
(6) In the
(7)上記各実施形態における半導体チップ10,10a,10bはMOSFETであったが、本発明はこれに限定されるものではない。MOSFET以外の3端子系の半導体チップ(例えば、IGBT)を備える半導体モジュールにも本発明を適用することが可能である。 (7) Although the semiconductor chips 10, 10a, and 10b in each of the above embodiments are MOSFETs, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to semiconductor modules including three-terminal semiconductor chips other than MOSFETs (for example, IGBTs).
(8)上記実施形態1に係る半導体モジュールの製造方法は、上記した半導体チップ載置工程S10を含むが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、外枠F1にピンFP1を介して固定されているダイパッドフレーム30を準備するとしたのは例示であり、外枠に固定されていないダイパッドフレームを準備してもよい。また、製造すべき半導体モジュールの構成によっては、上記したような半導体チップ載置工程を実施する必要がない場合も有りうる。
(8) Although the method for manufacturing a semiconductor module according to the first embodiment includes the semiconductor chip mounting step S10 described above, the present invention is not limited thereto. For example, the
1,2,3,4…半導体モジュール、10,10a,10b…半導体チップ、12,12a,12b…ソース電極、16,16a,16b…ゲート電極、20,20a,20b…クリップ、22,22a,22b…接合部、24,24a,24b…ソース端子、26,26a,26b,26c,27,27c…ケルビンソース端子、30,30a,30b…ダイパッドフレーム、34,34a,34b…ドレイン端子、40,40a,40b…ゲートクリップ、42,42a,42b…ゲート電極接合部、44,44a,44b…ゲート端子、50,50a…封止樹脂、C…接合部の重心、F1,F2…外枠、FP1…ピン、FP2…吊りピン、V…仮想線 1, 2, 3, 4... Semiconductor module, 10, 10a, 10b... Semiconductor chip, 12, 12a, 12b... Source electrode, 16, 16a, 16b... Gate electrode, 20, 20a, 20b... Clip, 22, 22a, 22b...Joint portion, 24, 24a, 24b...Source terminal, 26, 26a, 26b, 26c, 27, 27c...Kelvin source terminal, 30, 30a, 30b...Die pad frame, 34, 34a, 34b...Drain terminal, 40, 40a, 40b... Gate clip, 42, 42a, 42b... Gate electrode joint, 44, 44a, 44b... Gate terminal, 50, 50a... Sealing resin, C... Center of gravity of the joint, F1, F2... Outer frame, FP1 ...Pin, FP2...Hanging pin, V...Virtual line
Claims (8)
前記第1電極と接合された接合部、前記接合部から突出する第1端子及び前記第1端子とは別に前記接合部から突出する第2端子を有するクリップと、
前記半導体チップを封止する封止樹脂とを備え、
前記第2端子は、前記接合部から前記第1端子とは異なる方向に突出する吊りピンでもあることを特徴とする半導体モジュール。 a semiconductor chip having a first electrode, a second electrode, and a third electrode;
a clip having a joint portion joined to the first electrode, a first terminal protruding from the joint portion, and a second terminal protruding from the joint portion separately from the first terminal;
and a sealing resin that seals the semiconductor chip,
The semiconductor module, wherein the second terminal is also a hanging pin that protrudes from the joint in a direction different from that of the first terminal.
前記接合部と前記第1電極とを接合する接合工程と、
前記半導体チップを封止樹脂により封止する樹脂封止工程と、
前記封止樹脂から突出する部分が残るように前記吊りピンをカットして、前記接合部から前記第1端子とは異なる方向に突出する第2端子を形成する第2端子形成工程とを含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。 A clip that has a joint portion and a first terminal protruding from the joint portion, and is fixed to the outer frame by a hanging pin that protrudes from the joint portion in a direction different from that of the first terminal, is connected to the first electrode and the second terminal. a clip mounting step of mounting a semiconductor chip having an electrode and a third electrode on the first electrode side;
a bonding step of bonding the bonding portion and the first electrode;
a resin sealing step of sealing the semiconductor chip with a sealing resin;
a second terminal forming step of cutting the hanging pin so that a portion protruding from the sealing resin remains, and forming a second terminal protruding from the joint in a direction different from the first terminal. A method for manufacturing a semiconductor module characterized by:
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