(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、フレームはアンカー部を備え、アンカー部はフレームの一方の面に溝と、溝内にフレームの一方の面からフレームのもう一方の面へ貫通する孔と、孔の縁でフレームのもう一方の面に段差を備える。また、アンカー部は樹脂封止体と端部の境界部に位置している。【選択図】図２
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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、前記フレームはアンカー部を備え、前記アンカー部は前記フレームの一方の面に溝と、前記溝内に前記フレームの一方の面から前記フレームのもう一方の面へ貫通する孔と、前記孔の縁で前記フレームのもう一方の面に段差を有することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記アンカー部は、前記樹脂封止体と前記端部の境界部に位置してい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）。これは、放熱板に半導体素子を搭載し、その周りにアンカーホール部を設けた構造である。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２００２−１２４６０４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、アンカー部は強固に接合されているが、アンカー部の無い部分では、パッケージ本体と放熱板の口開き（剥離）と水分の侵入が懸念される。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、フレームはアンカー部を備え、アンカー部はフレームの一方の面に溝と、溝内にフレームの一方の面からフレームのもう一方の面へ貫通する孔と、孔の縁でフレームのもう一方の面に段差を備える。また、アンカー部は樹脂封止体と端部の境界部に位置している。
【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。
【図３】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下面図である。
【図４】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境界部断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係るフレームの構造を示す平面図とその断面図である。
【図６】本発明の変形例１に係る半導体モジュールの構造を示す平面図である。
【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から図３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簡略化のため省略している。
【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。長手方向において半導体素子３の搭載した両方の外側部にアンカー部５を設けている。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、アンカー部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１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】
アンカー部５は、フレーム２の半導体素子３を搭載した近傍に位置している。フレーム２の一方の面２１において、フレーム２の全幅に渡る溝６と、溝６内にフレーム２の一方の面２１からフレーム２のもう一方の面２２へ貫通する孔７と、フレーム２のもう一方の面２２において、フレーム２の孔７の縁の周囲に段差８  を備えている。例えばフレームをプレス装置にて製造するときに、溝、孔、段差を加工することができる。
【００１４】
また、アンカー部５は樹脂封止体４とフレーム２の一方の面２１の端部１１との境界部１２に位置している。溝６はフレームの全幅にあるので、境界部１２に隙間が見えることはない。
【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、溝６と孔７と段差８で構成されたアンカー部５を境界部１２に沿って設けているので、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】
境界部１２を直線形状としたが、図６に示すように境界部が湾曲している場合、局面に沿って備えてもよい。これにより、半導体モジュールを接合させるねじ止め部がある場合には、ねじの逃げをつくることができ、全体の小型化することができる。
【００２０】
また、溝、段差形状は、複数であったり、返り形状等を施してもよい。さらに強固に密着することができる。
【００２１】
また、孔はひとつとしたが、小さいものを複数並べてもよい。このとき、裏面の段差は一体としてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
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、アンカー部
６、溝
７、孔
８、段差
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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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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