(57)【要約】【課題】本発明は、フレームと樹脂封止体が熱伸縮しても、樹脂封止体とフレームとの剥離を発生させない半導体モジュールを提供する。【解決手段】本発明の半導体モジュールは、矩形板状のフレームと、フレームの一方の面に搭載された半導体素子と、半導体素子と前記フレームの一方の面の端部とフレームのもう一方の面を露出させて封止する樹脂封止体とを有し、フレームは樹脂封止体との境界部に沿った内側に環状の溝部を備え、溝部に接合材を塗布することを特徴とする。また、接合材は、ポリイミド樹脂である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形板状のフレームと、前記フレームの一方の面に搭載された半導体素子と、前記半導体素子と前記フレームの一方の面の端部と前記フレームのもう一方の面を露出させて封止する樹脂封止体とを有する半導体モジュールにおいて、前記フレームは前記樹脂封止体との境界部に沿った内側に環状の溝部を備え、前記溝部に接合材を塗布することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記接合着材は、ポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体モジュールに関し、特に半導体素子をフレーム上に搭載し、樹脂封止する半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
大電流の動作を行うパワー半導体素子として、整流用のダイオードがある。こうしたダイオードは、高い放熱性をもつ基板（フレーム、放熱板）上に搭載された上でモールド（樹脂封止）され、電極端子がその外部に取り出された形態とされる。例えばこれらのダイオードはＤＣ−ＤＣコンバータに用いられるが、その際には、複数のダイオードが並列に接続されて用いられる場合が多いため、複数のダイオードチップ（シリコンチップ）が一方の端子を共通にした形態で内蔵された構造をもつ半導体モジュールとされる場合が多い。ダイオードチップは例えば数ｍｍ角程度の大きさであり、その両面にそれぞれアノード電極とカソード電極が設けられている。こうした場合の半導体モジュールの構成は、ダイオードモジュールと呼ばれていることもある。半導体素子の高い発熱から、熱応力対策を施したパッケージが提案されている（例えば特許文献１参照）。チップ近傍のリードフレーム表面をブラスト処理により粗面とした構造である。これにより、放熱板とパッケージ本体との接合部分の剥離を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１０７１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術は、小電力製品ならよいが、パワー半導体素子を搭載したモジュールでは、さらに強い樹脂伸縮応力がかかるので、粗面化だけでは剥離の懸念がある。本発明は、パワー半導体素子を搭載する半導体モジュール構造において、フレームと樹脂封止体が熱伸縮しても樹脂剥離を発生させない半導体モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体モジュールは、矩形板状のフレームと、フレームの一方の面に搭載された半導体素子と、半導体素子と前記フレームの一方の面の端部とフレームのもう一方の面を露出させて封止する樹脂封止体とを有し、フレームは樹脂封止体との境界部に沿った内側に環状の溝部を備え、溝部に接合材を塗布することを特徴とする。また、接合材は、ポリイミド樹脂である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、フレームと樹脂封止体が熱伸縮しても樹脂封止体とフレームとの剥離を発生させない半導体モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体モジュールの構造を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体モジュールの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。但し、図面は模式的なものであり、寸法関係の比率等は現実のものとは異なる部分が含まれている。
【実施例１】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例１に係る半導体モジュール１を説明する。図１、図２に示すように、フレーム２の一方の面２１（上部、表面）に半導体素子３が搭載されている。フレーム２の一部と半導体素子３がモールド樹脂で樹脂封止された樹脂封止体４からなる構成である。なお、半導体素子から引き出される外部端子をここでは省略している。
【００１０】
フレーム２は、支持基板として矩形板状をしている。フレーム２の一方の面２１に半導体素子３を搭載する。さらにフレーム２の一方の面２１に環状の溝部５を備えている。例えばフレーム２の材質は銅合金であり、フレーム２の表面はニッケルめっきを施している。フレーム２の板厚は厚く放熱板の役目をする。
【００１１】
半導体素子３は、大電流の動作を行うパワー半導体素子の整流用ダイオードである。動作時には高い発熱を生じる。通常モジュールとしては、複数の素子を搭載する。図１では、溝部５の内側に半導体素子２をふたつ搭載している。
【００１２】
樹脂封止体４は、フレーム２に沿った矩形形状で、半導体素子３とフレーム２の一部を樹脂封止する。フレーム２の一方の面２１の端部１１（上面）とフレーム２のもう一方の面２２（裏面）を全面露出させて封止する。ここでは封止体４と端部１１の境目を境界部１２としている。例えば樹脂封止体４の材質はエポキシ樹脂が多く使われる。図では、破線で表示している。端部１１はフレーム２の一部であり、半導体モジュール１の電極や接合部分として使用される。
【００１３】
溝部５は、フレーム２の一方の面２１において、搭載部品を囲むように環状に位置している。正確には樹脂封止体５との境界部１２に沿った内側で断面がＶ字形状をしている。例えばフレームをプレス装置にて製造するときに、溝加工することができる。
【００１４】
接合材６は、溝部５に沿って塗布する接着材である。フレーム２と樹脂封止体４の両方に強固に接着することができる。例えば接合材６の材質はポリイミド樹脂が多く使われる。粘度の低い材質であれば、対角上の２箇所に塗布すれば、溝部５に沿って、接合材６が伸びて、溝部５全周にいきわたらせることができる。
【００１５】
半導体モジュールの動作時には、発熱し、熱により、フレーム２と樹脂封止体４が膨張や収縮の熱伸縮を繰り返す。その時、フレーム２の金属と樹脂封止体４の樹脂の膨張率の違いから、接している界面に剥離を生じる。剥離は特にフレーム２と樹脂封止体４の境界部１２から発生し始める。表面上は口開き現象が現れ、そこから水分が侵入して、内部の半導体素子３に悪影響を及ぼし、半導体モジュール１の品質劣化につながる。
【００１６】
以上に説明したように、本発明の実施例１に係る半導体モジュール１では、樹脂封止体５との境界部１２に沿った内側を囲むように溝部５と接合材６を設けているので、半導体素子３の外周でフレーム２と樹脂封止体４を強固に密着させることができる。これにより、半導体素子３の動作時にフレーム２と樹脂封止体４が熱膨張や収縮した際にも、フレーム２と樹脂封止体４の剥離を発生させることなく、半導体素子３へ水分の侵入を防ぎ、信頼性の高い半導体モジュールとすることができる。
【００１７】
また、断面方向で現品確認したところ、樹脂剥離の延長ではんだクラックが発生している。このことより、樹脂剥離が始まる周辺部の接着を強化し、樹脂剥離を抑制するので、はんだクラックも同時に抑制することができる。
【００１８】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
【００１９】
溝部５を断面Ｖ字形状としたが、断面Ｕ字形状としてもよい。これにより、接合材の容量を増加させることができ、同様の効果が得られる。
【００２０】
また、溝部と接合材は、複数であってもよい。さらに強固に密着することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１、半導体モジュール
２、フレーム
３、半導体素子
４、樹脂封止体
５、溝部
６、接合材
１１、端部
１２、境界部
２１、一方の面（表面）
２２、もう一方の面（裏面）
【図１】
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【図２】
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