JP7809181B2 - Semiconductor Module - Google Patents
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Description
本発明は、バスバーに半導体素子が装着されてなる半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a semiconductor module in which a semiconductor element is mounted on a bus bar .
互いに対して電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結されている複数のバスバーを備えたバスバーアッセンブリが提案され、種々の分野において利用されている。 Busbar assemblies comprising multiple busbars that are electrically insulated from one another but mechanically connected have been proposed and are used in a variety of fields.
例えば、一の平板状バスバーと他の平板状バスバーとが互いに対して平行状態で上下に積層されてなる積層型のバスバーアッセンブリが提案されている(下記特許文献1及び2参照)。 For example, a stacked busbar assembly has been proposed in which one flat busbar and another flat busbar are stacked one on top of the other in a parallel relationship (see Patent Documents 1 and 2 below).
前記積層型バスバーアッセンブリは、一の平板状バスバーの対向平面と他の平板状バスバーの対向平面とが絶縁性樹脂層を挟んで全面的に対向配置されている為、絶縁性に関する信頼性を十分には確保し難いという問題がある。
特に、上下方向に関し小型化を図る為に前記一の平板状バスバーと前記他の平板状バスバーとの間の絶縁性樹脂層の厚みを薄くすると、両バスバー間にリーク電流が流れる恐れがある。
In the laminated bus bar assembly, the opposing flat surfaces of one flat bus bar and the opposing flat surfaces of another flat bus bar are arranged to face each other across an insulating resin layer, which makes it difficult to ensure sufficient reliability in terms of insulation.
In particular, if the thickness of the insulating resin layer between the one flat bus bar and the other flat bus bar is reduced in order to reduce the size in the vertical direction, there is a risk of leakage current flowing between the two bus bars.
前記積層型バスバーアッセンブリの問題点を解決する為に、本願出願人は、導電性金属平板の第1及び第2バスバーが同一平面内で並列配置されている平面型バスバーアッセンブリに関する出願を行い、特許を受けている(下記特許文献3及び4参照)。 To solve the problems with the laminated busbar assembly, the applicant filed an application for and received a patent for a planar busbar assembly in which first and second busbars made of conductive metal flat plates are arranged side by side on the same plane (see Patent Documents 3 and 4 below).
図17に、前記平面型バスバーアッセンブリ500に半導体素子(LED)が装着されてなる半導体モジュールの縦断面図を示す。
図17に示すように、前記平面型バスバーアッセンブリ500は、導電性金属平板の第1バスバー510(1)と、前記第1バスバー510(1)との間に間隙515を存しつつ前記第1バスバー510(1)と同一平面内に配置された導電性金属平板の第2バスバー510(2)と、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)を電気的には絶縁状態で且つ機械的には連結する絶縁性樹脂層520とを備えている。
FIG. 17 shows a vertical cross-sectional view of a semiconductor module in which semiconductor elements (LEDs) are mounted on the planar bus bar assembly 500.
As shown in FIG. 17 , the planar bus bar assembly 500 includes a first bus bar 510(1) made of a conductive flat metal plate, a second bus bar 510(2) made of a conductive flat metal plate that is arranged in the same plane as the first bus bar 510(1) with a gap 515 between them, and an insulating resin layer 520 that electrically insulates and mechanically connects the first and second bus bars 510(1), 510(2).
前記絶縁性樹脂層520は、前記間隙515内に充填された間隙充填部525と、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)が前記間隙充填部525によって連結されてなるバスバー連結体の表面上に積層された表面積層部527とを有している。 The insulating resin layer 520 has a gap filling portion 525 that fills the gap 515, and a surface lamination portion 527 that is laminated on the surface of the busbar connection body formed by connecting the first and second busbars 510(1), 510(2) by the gap filling portion 525.
前記表面積層部527は、前記バスバー連結体の厚み方向一方側の第1面及び厚み方向他方側の第2面をそれぞれ覆う第1面側積層部530及び第2面側積層部540と、前記前記バスバー連結体の外側面を覆い、前記第1及び第2面側積層部530、540を連結する側面側積層部550とを有している。 The surface laminated portion 527 includes a first surface laminated portion 530 and a second surface laminated portion 540 that respectively cover the first surface on one thickness side of the busbar connector and the second surface on the other thickness side, and a side surface laminated portion 550 that covers the outer surface of the busbar connector and connects the first and second surface laminated portions 530, 540.
前記第1面側積層部530には、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)のそれぞれの上面の所定部分を露出させて第1及び第2素子接続領域511(1)、511(2)を形成する第1及び第2開口531(1)、531(2)が設けられている。 The first-surface-side laminated portion 530 has first and second openings 531(1) and 531(2) that expose predetermined portions of the upper surfaces of the first and second bus bars 510(1) and 510(2), respectively, to form first and second element connection regions 511(1) and 511(2).
前記半導体素子110は、素子本体115と、前記素子本体115の厚み方向一方側及び他方側にそれぞれ配設された上側電極層111及び下側電極層112とを有しており、下側電極層112が前記第1及び第2素子接続領域511(1)、511(2)の一方(図17においては前記第1素子接続領域511(1))に、例えば、メッキ層(図示せず)を介して機械的且つ電気的に接続され、且つ、上側電極層111が前記第1及び第2素子接続領域511(1)、511(2)の他方(図17においては前記第2素子接続領域511(2))にワイヤ120を介して電気的に接続される。 The semiconductor element 110 has an element body 115 and an upper electrode layer 111 and a lower electrode layer 112 disposed on one and the other thickness-wise sides of the element body 115, respectively. The lower electrode layer 112 is mechanically and electrically connected to one of the first and second element connection regions 511(1), 511(2) (the first element connection region 511(1) in FIG. 17) via, for example, a plating layer (not shown), and the upper electrode layer 111 is electrically connected to the other of the first and second element connection regions 511(1), 511(2) (the second element connection region 511(2) in FIG. 17) via a wire 120.
前記バスバーアッセンブリ500においては、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の一方(例えば前記第1バスバー510(1))が陽極として作用し、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の他方(例えば前記第2バスバー510(2))が陰極として作用し、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の下面の露出領域が外部との電気接続部を形成している。 In the bus bar assembly 500, one of the first and second bus bars 510(1), 510(2) (e.g., the first bus bar 510(1)) acts as an anode, the other of the first and second bus bars 510(1), 510(2) (e.g., the second bus bar 510(2)) acts as a cathode, and the exposed areas on the undersides of the first and second bus bars 510(1), 510(2) form electrical connections with the outside.
図17に示すように、前記バスバーアッセンブリ500は、さらに、少なくとも前記第1及び第2素子接続領域511(1)、511(2)を含む部分を平面視において囲むように、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)が前記絶縁性樹脂層520によって連結されてなるバスバー連結体の上面に固着される枠体550を備えている。 As shown in FIG. 17, the busbar assembly 500 further includes a frame 550 that is fixed to the upper surface of the busbar connection body formed by connecting the first and second busbars 510(1), 510(2) via the insulating resin layer 520, so as to surround, in a plan view, at least the portion including the first and second element connection regions 511(1), 511(2).
前記枠体550は、前記半導体素子110及び前記ワイヤ120を囲繞することで保護する封止樹脂体130の為の部品である。 The frame 550 is a component of the sealing resin body 130 that surrounds and protects the semiconductor element 110 and the wires 120.
前記封止樹脂体130は、前記半導体素子110及び前記ワイヤ120等の部品を囲繞するように当該封止樹脂体130を形成する絶縁性樹脂を前記バスバーアッセンブリ1の上面に塗布して、硬化させることによって設けられるが、塗布した後に硬化されるまでの間に前記樹脂が流れ出ることを防止する必要がある。 The encapsulating resin body 130 is formed by applying an insulating resin that forms the encapsulating resin body 130 to the upper surface of the busbar assembly 1 so as to surround the semiconductor element 110, the wires 120, and other components, and then allowing it to harden. However, it is necessary to prevent the resin from flowing out after application and before hardening.
前記枠体550は、前記樹脂の流出を堰き止めると共に、硬化後の前記封止樹脂体の脱離を防止する。 The frame 550 blocks the outflow of the resin and prevents the sealing resin body from detaching after hardening.
図17に示された前記バスバーアッセンブリ500においては、前記枠体550は、平面視において前記バスバー連結体の外形状に対応した外形状を有し且つ平面視中央に少なくとも前記第1及び第2素子接続領域を囲む中央孔が設けられた所定厚みを有しており、前記枠体550の外周面は絶縁性樹脂層によって覆われている。 In the busbar assembly 500 shown in Figure 17, the frame body 550 has an outer shape corresponding to the outer shape of the busbar connector in a plan view, has a predetermined thickness, and is provided with a central hole in the center in a plan view that surrounds at least the first and second element connection regions. The outer peripheral surface of the frame body 550 is covered with an insulating resin layer.
前記特許文献3及び4に記載の平面型バスバーアッセンブリ500は、前記積層型バスバーアッセンブリの前記問題点を解決し得る点において有用であるが、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の平面方向に関し小型化を図り難いという問題がある。 The planar busbar assembly 500 described in Patent Documents 3 and 4 is useful in that it can solve the problems of the stacked busbar assembly, but it has the problem of making it difficult to reduce the size of the first and second busbars 510(1), 510(2) in the planar direction.
本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、装着される半導体素子に対する陽極及び陰極を有するバスバーと、前記半導体素子を保護する為の封止樹脂体用の枠体とを有しつつ、平面方向及び厚み方向に関し小型化を図り得る半導体モジュールの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional technology, and aims to provide a semiconductor module that can be made smaller in both the planar and thickness directions while having bus bars with anodes and cathodes for the semiconductor elements to be mounted and a frame body for a sealing resin body that protects the semiconductor elements.
前記目的を達成するために、本発明の第1態様は、導電性部材によって形成された平面状のバスバーと、前記バスバーの上面に設けられた絶縁性樹脂フィルムであって、前記バスバーの上面の少なくとも一部を露出させて素子搭載領域を形成する開口が設けられた絶縁性樹脂フィルムと、上側電極層及び下側電極層を有し、前記下側電極層が前記素子搭載領域に電気的に接続状態で固着された半導体素子と、前記バスバーと同一導電性部材によって形成された封止樹脂用枠体であって、前記バスバーの上面の中央に上方へ開く収容空間を画するように前記バスバーの上面に前記絶縁性樹脂フィルムを介して電気的に絶縁状態で機械的に固着された封止樹脂用枠体と、前記上側電極層及び前記封止樹脂用枠体の内側面を電気的に接続する電気接続部材と、前記半導体素子及び前記電気接続部材を囲繞するように前記収容空間に充填され、前記封止樹脂用枠体によって流出が堰き止められた封止樹脂体とを備え、前記バスバー及び前記封止樹脂用枠体は、それぞれの外表面全体が露出されている半導体モジュールを提供する。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a semiconductor module comprising: a planar bus bar formed of a conductive material; an insulating resin film provided on an upper surface of the bus bar , the insulating resin film having an opening that exposes at least a portion of the upper surface of the bus bar to form an element mounting area ; a semiconductor element having an upper electrode layer and a lower electrode layer, the lower electrode layer being fixed in an electrically connected state to the element mounting area; a sealing resin frame formed from the same conductive material as the bus bar, the sealing resin frame being mechanically fixed to the upper surface of the bus bar via the insulating resin film in an electrically insulated state so as to define an accommodation space that opens upward at the center of the upper surface of the bus bar; electrical connection members that electrically connect the upper electrode layer and inner surfaces of the sealing resin frame; and a sealing resin body that fills the accommodation space so as to surround the semiconductor element and the electrical connection members and whose outflow is blocked by the sealing resin frame , wherein the entire outer surfaces of the bus bar and the sealing resin frame are exposed.
また、本発明の第2態様は、導電性部材によって形成された平面状のバスバーと、前記バスバーの上面に設けられた絶縁性樹脂フィルムであって、前記バスバーの上面の少なくとも一部を露出させて素子搭載領域を形成する開口が設けられた絶縁性樹脂フィルムと、上側電極層及び下側電極層を有し、前記下側電極層が前記素子搭載領域に電気的に接続状態で固着された半導体素子と、前記バスバーと同一導電性部材によって形成された封止樹脂用枠体であって、前記バスバーの上面の中央に上方へ開く収容空間を画するように前記バスバーの上面に前記絶縁性樹脂フィルムを介して電気的に絶縁状態で機械的に固着された封止樹脂用枠体と、一端部が前記上側電極層に電気的に接続された電気接続部材と、前記半導体素子及び前記電気接続部材を囲繞するように前記収容空間に充填され、前記封止樹脂用枠体によって流出が堰き止められた封止樹脂体とを備え、前記バスバーは、外表面全体が露出され、前記封止樹脂用枠体は、前記絶縁性樹脂フィルムに接する下面以外の外表面が枠体側絶縁性樹脂層で覆われており、前記枠体側絶縁性樹脂層には、前記封止樹脂用枠体の内側面の少なくとも一部を露出させて、前記電子接続部材の他端部が電気的に接続される開口及び外部と電気的に接続可能な枠体側外部接続部を形成する開口が設けられている半導体モジュールを提供する。 A second aspect of the present invention provides a semiconductor device comprising: a planar bus bar formed of a conductive member; an insulating resin film provided on an upper surface of the bus bar, the insulating resin film having an opening that exposes at least a portion of the upper surface of the bus bar to form an element mounting area ; a semiconductor element having an upper electrode layer and a lower electrode layer, the lower electrode layer being fixed in an electrically connected state to the element mounting area; and a sealing resin frame formed of the same conductive member as the bus bar, the sealing resin frame being mechanically fixed to the upper surface of the bus bar via the insulating resin film in an electrically insulated state so as to define an accommodation space that opens upward at the center of the upper surface of the bus bar. and an electrical connection member having one end electrically connected to the upper electrode layer, and an encapsulating resin body filled in the accommodating space so as to surround the semiconductor element and the electrical connection member and whose outflow is blocked by the encapsulating resin frame body , wherein the entire outer surface of the bus bar is exposed, and the outer surface of the encapsulating resin frame body except for the lower surface that contacts the insulating resin film is covered with a frame body-side insulating resin layer, and the frame body-side insulating resin layer is provided with an opening that exposes at least a portion of the inner surface of the encapsulating resin frame body and through which the other end of the electronic connection member is electrically connected and an opening that forms a frame body-side external connection part that can be electrically connected to the outside.
また、本発明の第3態様は、導電性部材によって形成された平面状のバスバーと、上側電極層及び下側電極層を有し、前記下側電極層が前記バスバーの上面に電気的に接続状態で固着された半導体素子と、前記バスバーと同一導電性部材によって形成された封止樹脂用枠体であって、前記バスバーの上面の中央に上方へ開く収容空間を画するように前記バスバーの上面に前電気的に絶縁状態で機械的に固着された封止樹脂用枠体と、一端部が前記上側電極層に電気的に接続された電気接続部材と、前記半導体素子及び前記電気接続部材を囲繞するように前記収容空間に充填され、前記封止樹脂用枠体によって流出が堰き止められた封止樹脂体とを備え、前記バスバーは、外表面全体が露出され、前記封止樹脂用枠体は、外表面全体が枠体側絶縁性樹脂層で覆われており、前記枠体側絶縁性樹脂層には、前記封止樹脂用枠体の内側面の少なくとも一部を露出させて、前記電子接続部材の他端部が電気的に接続される素子接続部を形成する開口及び外部と電気的に接続可能な枠体側外部接続部を形成する開口が設けられている半導体モジュールを提供する。 A third aspect of the present invention is a semiconductor device comprising: a planar bus bar formed of a conductive material; a semiconductor element having an upper electrode layer and a lower electrode layer, the lower electrode layer being fixed to the upper surface of the bus bar in an electrically connected state; a sealing resin frame formed of the same conductive material as the bus bar, the sealing resin frame being mechanically fixed to the upper surface of the bus bar in an electrically insulated state so as to define an accommodation space that opens upward at the center of the upper surface of the bus bar ; an electrical connection member having one end electrically connected to the upper electrode layer; and a sealing resin frame for sealing the semiconductor element and the electrical connection member. a sealing resin body that is filled in the storage space so as to surround the connection member and whose outflow is blocked by the sealing resin frame body , wherein the entire outer surface of the bus bar is exposed, the entire outer surface of the sealing resin frame body is covered with a frame body-side insulating resin layer, and the frame body-side insulating resin layer is provided with an opening that exposes at least a portion of the inner surface of the sealing resin frame body and forms an element connection portion to which the other end of the electronic connection member is electrically connected, and an opening that forms a frame body-side external connection portion that can be electrically connected to the outside.
本発明に係る半導体モジュールによれば、装着される半導体素子を保護する為の封止樹脂体用の枠体を有しつつ、平面方向及び厚み方向に関し小型化を図ることができる。 The semiconductor module according to the present invention can be made smaller in size in the planar and thickness directions while having a frame for a sealing resin body for protecting a mounted semiconductor element .
実施の形態1
以下、本発明に係る半導体モジュールの一実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図1(a)に、本実施の形態に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1の平面図を示す。
また、図1(b)に、図1(a)におけるI(b)-I(b)線に沿った断面図を示す。
First Embodiment
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor module according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A shows a plan view of a busbar assembly 1 in a semiconductor module according to this embodiment.
FIG. 1(b) shows a cross-sectional view taken along line I(b)-I(b) in FIG. 1(a).
前記バスバーアッセンブリ1は、導電性部材によって形成されたバスバー10と、導電性部材によって形成された枠体30とを備えている。 The busbar assembly 1 comprises a busbar 10 formed from a conductive material and a frame body 30 formed from a conductive material.
図1(a)及び図1(b)に示すように、前記バスバー10は、上面11と、前記上面11とは反対側の下面12と、前記上面11及び前記下面12の周縁を連結する側面13とを有している。
前記バスバー10は、例えば、Cu等の導電性金属プレートによって形成される。
As shown in Figures 1(a) and 1(b), the busbar 10 has an upper surface 11, a lower surface 12 opposite the upper surface 11, and a side surface 13 connecting the peripheries of the upper surface 11 and the lower surface 12.
The bus bar 10 is formed of a conductive metal plate such as Cu.
前記バスバー10は、上面11の少なくとも一部に半導体素子等の電気素子が電気的かつ機械的に装着可能な素子搭載領域15を有し、且つ、下面12の少なくとも一部に外部と電気的に接続可能なバスバー側外部接続部16を有している。 The busbar 10 has an element mounting area 15 on at least a portion of the upper surface 11, where an electrical element such as a semiconductor element can be electrically and mechanically mounted, and a busbar-side external connection portion 16 on at least a portion of the lower surface 12, which can be electrically connected to the outside.
図1(a)及び図1(b)に示すように、本実施の形態に係る半導体モジュールにおける前記バスバーアッセンブリ1は、前記バスバー10の上面11に設けられたバスバー側絶縁性樹脂層20を有している。 As shown in Figures 1(a) and 1(b), the busbar assembly 1 in the semiconductor module according to this embodiment has a busbar-side insulating resin layer 20 provided on the upper surface 11 of the busbar 10.
前記枠体30は、前記バスバー側絶縁性樹脂層20を介して前記バスバー10の上面11に固着されることで、前記バスバー10の上面11に電気的に絶縁状態で機械的に固着されている。 The frame body 30 is fixed to the upper surface 11 of the busbar 10 via the busbar-side insulating resin layer 20, and is thereby mechanically fixed to the upper surface 11 of the busbar 10 in an electrically insulated state.
本実施の形態においては、前記バスバー側絶縁性樹脂層20は絶縁性樹脂フィルム25によって形成されている。
前記絶縁性樹脂フィルム25は、絶縁性を有する種々の材質によって形成され、好適には、ポリアミドイミドが用いられる。
In this embodiment, the bus bar side insulating resin layer 20 is formed of an insulating resin film 25 .
The insulating resin film 25 is made of various insulating materials, and preferably polyamideimide is used.
前記バスバー側絶縁性樹脂層20には、前記素子搭載領域15を露出させる開口21が設けられる。 The busbar-side insulating resin layer 20 has an opening 21 that exposes the element mounting area 15.
図1(a)及び図1(b)に示すように、前記枠体30は、少なくとも前記素子搭載領域15を含む前記バスバー10の上面11の中央部分に上方へ開く収容空間Sを画するように前記バスバー10の上面11に、前記バスバー側絶縁性樹脂層20を介して電気的に絶縁状態で機械的に固着されている。 As shown in Figures 1(a) and 1(b), the frame 30 is mechanically and electrically insulated from the upper surface 11 of the busbar 10 via the busbar-side insulating resin layer 20 so as to define an accommodation space S that opens upward in at least the central portion of the upper surface 11 of the busbar 10, including the element mounting area 15.
前記枠体30は、前記素子搭載領域15に搭載される電気素子及び前記電子素子に接続されるワイヤ120等の電気接続部材(下記図2参照)を保護する封止樹脂体130(下記図2参照)の為の保護部材である。
好ましくは、前記枠体30は、前記バスバー10と同一の導電性部材によって形成される。
The frame body 30 is a protective member for the sealing resin body 130 (see Figure 2 below) that protects the electrical elements mounted in the element mounting area 15 and electrical connection members such as wires 120 connected to the electronic elements (see Figure 2 below).
Preferably, the frame 30 is formed from the same conductive material as the bus bar 10 .
図2に、前記バスバーアッセンブリ1に、前記電気素子としてLED等の半導体素子110が装着されてなる半導体モジュール101の縦断面図を示す。 Figure 2 shows a vertical cross-sectional view of a semiconductor module 101 in which a semiconductor element 110 such as an LED is mounted as the electrical element on the busbar assembly 1.
前記半導体素子110は、厚み方向一方側の上面及び厚み方向他方側の下面にそれぞれ上側電極層及び下側電極層111、112を有し、前記上側電極層及び下側電極層111、112の間に素子本体115を有している。 The semiconductor element 110 has an upper electrode layer 111 and a lower electrode layer 112 on the upper surface on one side in the thickness direction and a lower surface on the other side in the thickness direction, respectively, and has an element body 115 between the upper electrode layer 111 and the lower electrode layer 112.
前記半導体素子110は、前記下面電極層112が前記素子搭載領域15に電気的に接続状態で接着等により固着される。 The semiconductor element 110 is fixed by adhesive or the like so that the lower electrode layer 112 is electrically connected to the element mounting area 15.
図2に示すように、前記半導体モジュール101には、前記バスバーアッセンブリ1に装着される前記半導体素子110及び前記ワイヤ120等の部品を覆う前記封止樹脂体130が設けられる。 As shown in FIG. 2, the semiconductor module 101 is provided with the sealing resin body 130 that covers components such as the semiconductor element 110 and the wires 120 that are mounted on the busbar assembly 1.
前記封止樹脂体130は、前記半導体素子110及び前記ワイヤ120等の部品を囲繞するように当該封止樹脂体130を形成する樹脂を前記バスバーアッセンブリ1の前記収容空間S上面に塗布して、硬化させることによって設けられるが、塗布した後に硬化されるまでの間に前記樹脂が流れ出ることを防止する必要がある。
前記枠体30は、未硬化状態の前記樹脂の流出を堰き止めると共に、硬化後の前記封止樹脂体130の脱離を防止する。
The sealing resin body 130 is formed by applying a resin that forms the sealing resin body 130 to the upper surface of the storage space S of the busbar assembly 1 so as to surround components such as the semiconductor element 110 and the wire 120, and then hardening the resin. However, it is necessary to prevent the resin from flowing out after application and before hardening.
The frame 30 blocks the outflow of the uncured resin and prevents the sealing resin body 130 from coming off after curing.
本実施の形態においては、前記枠体130は、平面視において前記バスバー10の周縁領域に沿うように構成されている。 In this embodiment, the frame body 130 is configured to fit along the peripheral region of the busbar 10 in a plan view.
ここで、前述の通り、本実施の形態においては、前記枠体30は、導電性部材によって形成されており、前記枠体30は、前記素子搭載領域15に搭載される前記半導体素子110に対して電気的に接続可能な素子接続部36及び外部と電気的に接続可能な枠体側外部接続部38を有するように構成されている。 As mentioned above, in this embodiment, the frame body 30 is formed from a conductive material, and is configured to have an element connection portion 36 that can be electrically connected to the semiconductor element 110 mounted in the element mounting area 15, and a frame-side external connection portion 38 that can be electrically connected to the outside.
図2に示すように、前記素子接続部36は、前記ワイヤ120を介して前記半導体素子110の上側電極層111に電気的に接続される。 As shown in FIG. 2, the element connection portion 36 is electrically connected to the upper electrode layer 111 of the semiconductor element 110 via the wire 120.
即ち、本実施の形態においては、前記バスバー10が前記半導体素子110の前記下側電極層112に電気的に接続されて、当該半導体素子110に対する陽極及び陰極の一方(例えば陽極)として作用し、且つ、前記封止樹脂体130の為に設けられる前記枠体30が前記半導体素子110の前記上側電極層111に電気的に接続されて、当該半導体素子110に対する前記陽極及び陰極の他方(例えば陰極)としても作用する。 In other words, in this embodiment, the bus bar 10 is electrically connected to the lower electrode layer 112 of the semiconductor element 110 and acts as one of the anode and cathode (e.g., the anode) for the semiconductor element 110, and the frame body 30 provided for the sealing resin body 130 is electrically connected to the upper electrode layer 111 of the semiconductor element 110 and also acts as the other of the anode and cathode (e.g., the cathode) for the semiconductor element 110.
斯かる構成の前記バスバーアッセンブリ1は、第1平板状バスバーと第2平板状バスバーとが絶縁性樹脂層を挟んで互いに対して平行状態で上下に積層されてなる積層型のバスバーアッセンブリ(以下、従来構成1という)、並びに、間隙515を存しつつ同一平面内に並列配置された第1及び第2バスバー510(1)、510(2)と前記間隙515内並びに前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)の上面に設けられた絶縁性樹脂層520と前記絶縁性樹脂層520によって連結されてなる前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)のバスバー連結体の上面に前記絶縁性樹脂層520を介して固着された枠体550とを備えた平面型バスバーアッセンブリ500(図17参照、従来構成2という)に比して、下記効果を奏する。 The busbar assembly 1 having such a configuration offers the following advantages over a stacked busbar assembly (hereinafter referred to as conventional configuration 1) in which a first flat busbar and a second flat busbar are stacked one above the other in a parallel relationship with an insulating resin layer sandwiched therebetween, and a planar busbar assembly 500 (see FIG. 17 , referred to as conventional configuration 2) in which first and second busbars 510(1), 510(2) are arranged in parallel in the same plane with a gap 515 therebetween, insulating resin layers 520 are provided in the gap 515 and on the upper surfaces of the first and second busbars 510(1), 510(2), and a frame 550 is fixed via the insulating resin layer 520 to the upper surface of the busbar connection body of the first and second busbars 510(1), 510(2) connected by the insulating resin layer 520.
即ち、前記従来構成1においては、前記第1及び第2バスバーが全面に亘って対向配置される為、前記第1及び第2バスバー間の絶縁性に関する信頼性を十分には確保し難いという問題がある。 In other words, in the conventional configuration 1, the first and second bus bars are arranged facing each other across the entire surface, which makes it difficult to ensure sufficient reliability in terms of insulation between the first and second bus bars.
また、前記従来構成1において枠体を備える場合には、前記第1バスバー、前記第2バスバー及び前記枠体が厚み方向に積層されることになり、厚み方向に関し小型化を図り難いという問題がある。 Furthermore, if a frame body is provided in the conventional configuration 1, the first bus bar, the second bus bar, and the frame body are stacked in the thickness direction, which makes it difficult to achieve miniaturization in the thickness direction.
これに対し、本実施の形態に係る半導体モジュールにおける前記バスバーアッセンブリ1においては、陽極及び陰極の一方として作用する前記バスバー10の平面の一部(図示の形態においては周縁領域)においてのみ、陽極及び陰極の他方として作用する前記枠体30が対向しており、従って、前記バスバー10及び前記枠体30の間の前記絶縁性樹脂層20を厚くすることなく、前記バスバー10及び前記枠体30間の絶縁性を十分に確保することができる。 In contrast, in the busbar assembly 1 in the semiconductor module according to this embodiment, the frame body 30, which acts as the other of the anode and cathode, faces only a portion of the plane of the busbar 10 (the peripheral region in the illustrated embodiment), which acts as one of the anode and cathode. Therefore, sufficient insulation between the busbar 10 and the frame body 30 can be ensured without increasing the thickness of the insulating resin layer 20 between the busbar 10 and the frame body 30.
また、封止樹脂体130用の前記枠体30が陽極又は陰極として兼用されている為、前記バスバーアッセンブリ1の厚み方向の小型化を図ることができる。 In addition, since the frame body 30 for the sealing resin body 130 serves as both the anode and cathode, the busbar assembly 1 can be made smaller in thickness direction.
前記従来構成2は、前記従来構成1に比して、厚み方向の小型化を図りつつ、前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)間の絶縁性に関する信頼性を十分に確保できるものの、陽極及び陰極の一方及び他方として作用する前記第1及び第2バスバー510(1)、510(2)が同一平面内に配置されている為、平面方向に関する小型化を図り難いという問題がある。 Compared to conventional configuration 1, conventional configuration 2 is able to achieve a smaller thickness while still ensuring sufficient reliability in terms of insulation between the first and second bus bars 510(1), 510(2). However, because the first and second bus bars 510(1), 510(2), which act as one and the other of the anode and cathode, are arranged in the same plane, it is difficult to achieve a smaller size in the planar direction.
これに対し、本実施の形態に係る半導体モジュールにおける前記バスバーアッセンブリ1においては、封止樹脂体130用の前記枠体30が陽極又は陰極として兼用されている為、前記従来構成2と同様の効果、即ち、厚み方向の小型化を図りつつ、陽極及び陰極として作用する一対のバスバー間の絶縁性に関する信頼性を十分に確保できるという効果を得つつ、さらに、平面方向に関しても小型化を図ることができる。 In contrast, in the bus bar assembly 1 in the semiconductor module according to this embodiment, the frame body 30 for the sealing resin body 130 is used as both an anode and a cathode, and therefore, the same effect as that of the conventional configuration 2 can be obtained, that is, the effect of being able to sufficiently ensure the reliability of the insulation between the pair of bus bars that act as an anode and a cathode while achieving miniaturization in the thickness direction, and further, it is possible to achieve miniaturization in the planar direction as well.
図1(b)及び図2に示すように、本実施の形態においては、前記枠体30は、外周面の全体が外部に露出されており、外周面の任意位置を前記素子接続部36及び前記枠体側外部接続部38として利用可能となっている。 As shown in Figures 1(b) and 2, in this embodiment, the entire outer peripheral surface of the frame body 30 is exposed to the outside, and any position on the outer peripheral surface can be used as the element connection portion 36 and the frame body side external connection portion 38.
図3(a)~(d)に、それぞれ、本実施の形態の第1変形例に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1Aの平面図、図3(a)におけるIII(b)-III(b)線に沿った断面図、前記バスバーアッセンブリ1Aの側面図、及び、図3(a)におけるIII(d)-III(d)線に沿った断面図を示す。
また、図4に、前記第1変形例に係る半導体モジュール101Aの縦断面図を示す。
3(a) to 3(d) respectively show a plan view of a busbar assembly 1A in a semiconductor module according to a first modified example of this embodiment, a cross-sectional view taken along line III(b)-III(b) in FIG. 3(a), a side view of the busbar assembly 1A, and a cross-sectional view taken along line III(d)-III(d) in FIG. 3(a).
FIG. 4 shows a vertical cross-sectional view of a semiconductor module 101A according to the first modified example.
前記バスバーアッセンブリ1Aにおいては、前記枠体30の上面、内側面(前記収容空間Sを向く側面)及び外側面(前記収容空間Sとは反対側を向く側面)を覆う枠体側絶縁性樹脂層31Aが設けられている。 In the busbar assembly 1A, a frame body side insulating resin layer 31A is provided to cover the upper surface, inner surface (side surface facing the storage space S), and outer surface (side surface facing the opposite side from the storage space S) of the frame body 30.
前記枠体側絶縁性樹脂層31Aには、前記内側面の一部を露出させて前記素子接続部36を形成する開口、及び、前記外側面の一部を露出させて前記枠体側外部接続部38を形成する開口が形成されている。 The frame-side insulating resin layer 31A has an opening that exposes a portion of the inner surface to form the element connection portion 36, and an opening that exposes a portion of the outer surface to form the frame-side external connection portion 38.
図5(a)~(d)に、それぞれ、本実施の形態の第2変形例に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1Bの平面図、図5(a)におけるV(a)-V(a)線に沿った断面図、前記バスバーアッセンブリ1Bの側面図、及び、図5(a)におけるV(d)-V(d)線に沿った断面図を示す。
また、図6に、前記第2変形例に係る半導体モジュール101Bの縦断面図を示す。
5(a) to 5(d) respectively show a plan view of a busbar assembly 1B in a semiconductor module according to a second modified example of this embodiment, a cross-sectional view taken along line V(a)-V(a) in FIG. 5(a), a side view of the busbar assembly 1B, and a cross-sectional view taken along line V(d)-V(d) in FIG. 5(a).
FIG. 6 shows a vertical cross-sectional view of a semiconductor module 101B according to the second modified example.
前記第2変形例に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1Bにおいては、前記枠体30の上面、内側面、外側面及び下面を覆う枠体側絶縁性樹脂層31Bが設けられている。 In the bus bar assembly 1B in the semiconductor module according to the second modification, a frame-side insulating resin layer 31B is provided to cover the upper, inner, outer and lower surfaces of the frame 30.
前記枠体側絶縁性樹脂層31Bには、前記内側面の一部を露出させて前記素子接続部36を形成する開口、及び、前記外側面の一部を露出させて前記枠体側外部接続部38を形成する開口が形成されている。 The frame-side insulating resin layer 31B has an opening that exposes a portion of the inner surface to form the element connection portion 36, and an opening that exposes a portion of the outer surface to form the frame-side external connection portion 38.
なお、前記開口を有する前記枠体側絶縁性樹脂層31A、31Bは、例えば、前記開口を形成すべき部位をマスクで覆った状態で前記枠体30に絶縁性樹脂塗料を塗布して、硬化させることにより、形成することができる。 The frame-side insulating resin layers 31A, 31B having the openings can be formed, for example, by applying an insulating resin paint to the frame 30 while the area where the openings are to be formed is covered with a mask, and then allowing it to harden.
以下、前記バスバーアッセンブリ1の製造方法の一例について説明する。
図7に、前記製造方法において用いられる導電性金属製のバスバー用平板200の平面図を示す。
An example of a method for manufacturing the busbar assembly 1 will now be described.
FIG. 7 shows a plan view of a bus bar flat plate 200 made of conductive metal and used in the manufacturing method.
前記製造方法は、前記バスバー10と同一厚みのバスバー形成領域210を有するバスバー用平板200を用意する工程を有している。 The manufacturing method includes the step of preparing a busbar flat plate 200 having a busbar forming region 210 with the same thickness as the busbar 10.
本実施の形態においては、図7に示すように、前記バスバー用平板200は、当該バスバー用平板200が位置するX-Y平面内のY方向に沿って直列配列された複数の前記バスバー形成領域210と、Y方向に隣接するバスバー形成領域210の間を連結する連結領域230とを含むバスバー列205を有している。 In this embodiment, as shown in FIG. 7, the busbar formation plate 200 has a busbar row 205 including a plurality of busbar formation regions 210 arranged in series along the Y direction in the X-Y plane on which the busbar formation plate 200 is located, and a connecting region 230 connecting adjacent busbar formation regions 210 in the Y direction.
本実施においては、前記バスバー用平板200は、前記バスバー列205の長手方向(Y方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片207を有しており、前記一対の把持片207には位置合わせ孔208が設けられている。 In this embodiment, the busbar plate 200 has a pair of gripping pieces 207 connected to one side and the other side of the busbar row 205 in the longitudinal direction (Y direction), and alignment holes 208 are formed in the pair of gripping pieces 207.
なお、複数の前記バスバー列205をX方向に並列配置させ、X方向に並列配置された複数のバスバー列205を前記一対の把持片207、207によって一体的に保持することも可能である。 It is also possible to arrange multiple bus bar rows 205 in parallel in the X direction, and hold the multiple bus bar rows 205 arranged in parallel in the X direction together using the pair of gripping pieces 207, 207.
前記製造方法は、前記バスバー形成領域210の厚み方向一方側の第1面211(前記半導体素子110が装着される上面)に、前記バスバー側絶縁性樹脂層20を形成するバスバー側絶縁性樹脂層形成工程を有している。 The manufacturing method includes a busbar-side insulating resin layer formation process in which the busbar-side insulating resin layer 20 is formed on the first surface 211 (the upper surface on which the semiconductor element 110 is mounted) on one side in the thickness direction of the busbar forming region 210.
本実施の形態においては、前記バスバー側絶縁性樹脂層形成工程は、前記バスバー形成領域210の第1面に絶縁性樹脂フィルム25を接着するように構成されている。
図8に、前記バスバー側絶縁性樹脂層形成工程後の前記バスバー用平板200の平面図を示す。
In this embodiment, the bus bar side insulating resin layer forming step is configured to adhere the insulating resin film 25 to the first surface of the bus bar forming region 210 .
FIG. 8 shows a plan view of the bus bar forming plate 200 after the bus bar side insulating resin layer forming step.
前記絶縁性樹脂フィルム25は、前記バスバー形成領域210と平面視同一外形状を有している。 The insulating resin film 25 has the same external shape as the busbar forming area 210 in a plan view.
前記絶縁性樹脂フィルム20は、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ等の耐熱性及び絶縁性を有する絶縁性樹脂材料によって形成される。 The insulating resin film 20 is formed from an insulating resin material that has heat resistance and insulating properties, such as polyamideimide, polyimide, polyamide, or epoxy.
前記製造方法は、前記バスバー用平板200を用意する工程から前記バスバー側絶縁性樹脂層形成工程までの処理に並行して、若しくは、前記処理の前又は後に、前記枠体30を形成する枠体形成処理を行うように構成されている。 The manufacturing method is configured to perform a frame formation process to form the frame 30 in parallel with, or before or after, the processes from preparing the busbar flat plate 200 to forming the busbar-side insulating resin layer.
図9に、前記枠体形成処理において用いられる導電性金属製の枠体用平板300の平面図を示す。
前記枠体形成処理は、前記枠体30の厚みと同一厚みを有し且つ平面視において前記バスバー形成領域210に対応した外形状を有する枠体形成領域310を含む枠体用平板300を用意する工程と、前記枠体30に相当する枠体形成部位が残るように前記枠体形成領域310の中央を打ち抜く打ち抜き工程とを備えている。
図9は、前記打ち抜き工程後の状態を示している。
FIG. 9 shows a plan view of a frame plate 300 made of conductive metal and used in the frame forming process.
The frame body forming process includes a step of preparing a frame body flat plate 300 including a frame body forming region 310 having the same thickness as the frame body 30 and an outer shape corresponding to the busbar forming region 210 in a planar view, and a punching step of punching out the center of the frame body forming region 310 so that a frame body forming portion corresponding to the frame body 30 remains.
FIG. 9 shows the state after the punching step.
前記枠体用平板300は、導電性を有する種々の材料によって形成される。
好ましくは、前記枠体用平板300は、前記バスバー用平板200と同一材料によって形成される。
The frame plate 300 is made of various conductive materials.
Preferably, the frame plate 300 is made of the same material as the bus bar plate 200 .
前記枠体用平板300は、前記バスバー用平板200に重合させた際に、前記枠体形成領域310が前記バスバー形成領域210に位置合わせされるように構成されている。 The frame body flat plate 300 is configured so that when it is superimposed on the bus bar flat plate 200, the frame body forming region 310 is aligned with the bus bar forming region 210.
詳しくは、前述の通り、前記バスバー用平板200は、Y方向に沿って直列配列された複数の前記バスバー形成領域210と、Y方向に隣接するバスバー形成領域210の間を連結する連結領域230とを含むバスバー列205を有している。 In more detail, as described above, the busbar plate 200 has a busbar row 205 including a plurality of busbar forming regions 210 arranged in series along the Y direction and a connecting region 230 connecting adjacent busbar forming regions 210 in the Y direction.
従って、前記枠体用平板300は、図9に示すように、前記複数のバスバー形成領域210と同一ピッチでY方向に直列配置された複数の前記枠体形成領域310と、Y方向に隣接する枠体形成領域310の間を連結する連結領域330とを含む枠体列305を有している。 As shown in Figure 9, the frame body flat plate 300 therefore has a frame body row 305 including a plurality of frame body forming regions 310 arranged in series in the Y direction at the same pitch as the plurality of busbar forming regions 210, and connecting regions 330 connecting adjacent frame body forming regions 310 in the Y direction.
なお、前述の通り、前記バスバー用平板200は、前記バスバー列205の長手方向(Y方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片207を有しており、前記一対の把持片207には位置合わせ孔208が設けられている。 As mentioned above, the busbar plate 200 has a pair of gripping pieces 207 connected to one side and the other side of the busbar row 205 in the longitudinal direction (Y direction), and alignment holes 208 are formed in the pair of gripping pieces 207.
これに応じて、図9に示すように、前記枠体用平板300にも、前記枠体列305の長手方向(Y方向)一方側及び他方側にそれぞれ連結された一対の把持片307が設けられ、前記一対の把持片307には前記位置合わせ孔208に対応した位置合わせ孔308が設けられている。 Accordingly, as shown in Figure 9, the frame body flat plate 300 is also provided with a pair of gripping pieces 307 connected to one side and the other side of the frame body row 305 in the longitudinal direction (Y direction), and the pair of gripping pieces 307 are provided with alignment holes 308 corresponding to the alignment holes 208.
前記製造方法は、前記バスバー用平板200及び前記枠体用平板300を重合させて、前記枠体形成領域310を対応する前記バスバー形成領域210の第1面211に前記絶縁性樹脂層20(本実施の形態においては前記絶縁性樹脂フィルム25)を介して固着させる平板固着工程を有している、
図10に、前記平板固着工程後の状態の前記バスバー用平板200及び前記枠体用平板300の平面図を示す。
The manufacturing method includes a plate fixing step of laminating the busbar forming plate 200 and the frame forming plate 300 together, and fixing the frame forming region 310 to the first surface 211 of the corresponding busbar forming region 210 via the insulating resin layer 20 (the insulating resin film 25 in this embodiment).
FIG. 10 shows a plan view of the bus bar forming plate 200 and the frame forming plate 300 after the plate fixing step.
前記平板固着工程は、例えば、前記枠体形成領域310を対応する前記バスバー形成領域210の第1面211上の前記絶縁性樹脂層20(本実施の形態においては前記絶縁性樹脂フィルム25)に接着剤によって接着させることによって行われる。 The flat plate fixing process is performed, for example, by adhering the frame body forming region 310 to the insulating resin layer 20 (the insulating resin film 25 in this embodiment) on the first surface 211 of the corresponding busbar forming region 210 using an adhesive.
前記製造方法は、さらに、前記バスバー側絶縁性樹脂層20に、前記素子装着領域15を露出させる為の前記開口21を形成する開口形成工程を有している。 The manufacturing method further includes an opening formation step of forming the opening 21 in the busbar-side insulating resin layer 20 to expose the element mounting area 15.
本実施の形態においては、前記開口形成工程は、前記平板固着工程後の前記絶縁性樹脂フィルム25にレーザー光を照射することで前記開口21を形成するように構成されている。
図11に、前記開口形成工程後の状態の前記バスバー用平板200及び前記枠体用平板300の平面図を示す。
In this embodiment, the opening forming step is configured to form the opening 21 by irradiating the insulating resin film 25 with laser light after the flat plate fixing step.
FIG. 11 shows a plan view of the bus bar forming plate 200 and the frame forming plate 300 after the opening forming step.
前記製造方法は、さらに、固着状態の前記バスバー形成領域210及び前記枠体形成領域310を前記バスバー用平板200及び前記枠体用平板300から切断する切断工程を有している。 The manufacturing method further includes a cutting step in which the busbar forming region 210 and the frame body forming region 310, which are in a fixed state, are cut from the busbar forming plate 200 and the frame body forming plate 300.
前記切断工程は、図11に示すように、前記バスバー形成領域210及び前記枠体形成領域のY方向一方側及び他方側のエッジにそれぞれ沿った切断線C1、C2で切断するように構成される。 As shown in Figure 11, the cutting process is configured to cut along cutting lines C1 and C2 that respectively follow the edges of the busbar forming region 210 and the frame forming region on one and the other side in the Y direction.
なお、本実施の形態においては、前記開口形成工程は、前記平板固着工程の後で且つ前記切断工程の前に行われているが、これに代えて、前記バスバー形成領域210に接着される前の前記絶縁性樹脂フィルム25に対して予め前記開口21を形成することも可能である。
この場合、前記バスバー側絶縁性樹脂層形成工程は、前記開口21が形成された状態の前記絶縁性樹脂フィルム25を前記バスバー形成領域210に接着させるように構成される。
In this embodiment, the opening formation process is performed after the flat plate fixing process and before the cutting process, but instead, it is also possible to form the openings 21 in advance in the insulating resin film 25 before it is adhered to the bus bar forming region 210.
In this case, the bus bar side insulating resin layer forming step is configured to adhere the insulating resin film 25 in which the openings 21 are formed to the bus bar forming region 210 .
若しくは、前記絶縁性樹脂フィルム25へのレーザー光の照射を、前記バスバー側絶縁性樹脂層形成工程の後で且つ前記平板固着工程の前(図8に示す状態)、又は、前記切断工程の後に、行うことも可能である。 Alternatively, the insulating resin film 25 can be irradiated with laser light after the busbar-side insulating resin layer forming process and before the flat plate fixing process (the state shown in Figure 8), or after the cutting process.
また、本実施の形態においては、レーザー光照射によって前記開口21を形成しているが、これに代えて、エッチングによって前記開口21を形成することも可能である。
この場合、前記バスバー側絶縁性樹脂層20のうち前記開口21を形成すべき領域以外の領域にマスキングを行った状態でエッチングを行うことにより、前記開口21が形成される。
In addition, in this embodiment, the openings 21 are formed by irradiating with laser light, but instead, the openings 21 can also be formed by etching.
In this case, the openings 21 are formed by etching the bus bar side insulating resin layer 20 while masking the areas other than the areas where the openings 21 are to be formed.
さらには、前記絶縁性樹脂フィルム25を前記バスバー形成領域210に接着させる前に前記開口21が形成される場合においては、前記絶縁性樹脂フィルム25に対してパンチング加工を行うことによって、前記開口21を形成することも可能である。 Furthermore, if the openings 21 are formed before the insulating resin film 25 is adhered to the busbar forming region 210, the openings 21 can also be formed by punching the insulating resin film 25.
本実施の形態においては、前述の通り、前記バスバー側絶縁性樹脂層20は、前記絶縁性樹脂フィルム25によって形成されているが、これに代えて、前記バスバー側絶縁性樹脂層20を絶縁性樹脂塗膜27によって形成することも可能である。 In this embodiment, as described above, the busbar-side insulating resin layer 20 is formed from the insulating resin film 25. However, instead, the busbar-side insulating resin layer 20 can also be formed from an insulating resin coating film 27.
図12(a)~(c)に、それぞれ、本実施の形態、前記第1変形例及び前記第2変形例に係る前記半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1、1A、1Bにおいて、前記バスバー側絶縁性樹脂層20が絶縁性樹脂フィルム25に代えて絶縁性樹脂塗膜27によって形成された第3~第5変形例に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1C~1Eの縦断面図を示す。 12(a) to 12(c) show longitudinal cross-sectional views of busbar assemblies 1C to 1E in semiconductor modules according to third to fifth modified examples in which the busbar side insulating resin layer 20 is formed of an insulating resin coating film 27 instead of the insulating resin film 25 in the busbar assemblies 1, 1A, and 1B in the semiconductor modules according to the present embodiment, the first modified example, and the second modified example, respectively.
前記第3~第5変形例に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1C~1Eの製造方法においては、前記バスバー側絶縁性樹脂層形成工程は、前記バスバー用平板200の外周面に絶縁性樹脂塗料を塗布し、硬化させるように構成される。 In the manufacturing method of the busbar assemblies 1C to 1E in the semiconductor modules according to the third to fifth modified examples, the busbar side insulating resin layer forming process is configured to apply an insulating resin paint to the outer peripheral surface of the busbar flat plate 200 and then harden it.
図13(a)に、外周面に絶縁性樹脂塗膜27が設けられた状態の前記バスバー用平板200の平面図を示す。 Figure 13(a) shows a plan view of the busbar plate 200 with an insulating resin coating 27 applied to its outer peripheral surface.
この場合、前記開口形成工程は、レーザー光照射又はエッチングによって、前記素子搭載領域15を露出させる前記開口21に加えて、前記バスバー側外部接続部16を露出させる開口22を形成するように構成される。 In this case, the opening formation process is configured to form, by laser light irradiation or etching, openings 21 that expose the element mounting area 15, as well as openings 22 that expose the busbar-side external connection portions 16.
図13(b)に、図13(a)におけるXIII(b)-XIII(b)線に沿った断面図であって、前記開口21、22を形成した状態の断面図を示す。 Figure 13(b) is a cross-sectional view taken along line XIII(b)-XIII(b) in Figure 13(a), showing the state after the openings 21 and 22 have been formed.
なお、前記開口形成工程は、図13(b)に示すように、バスバー側絶縁性樹脂層形成工程の後で且つ平板固着工程の前に行うことも可能であるし、これに代えて、平板固着工程の後で且つ切断工程の前、又は、切断工程の後に行うことも可能である。 As shown in Figure 13(b), the opening formation process can be performed after the busbar-side insulating resin layer formation process and before the plate fixing process, or alternatively, after the plate fixing process and before the cutting process, or after the cutting process.
また、前記枠体側絶縁性樹脂層31A、31Bを設ける構成(前記第1、第2、第4及び第5変形例)の製造方法ににおいては、前記枠体形成処理は、前記打ち抜き工程の後に、前記枠体形成部位の外表面のうち前記素子接続部36及び枠体側外部接続部38を形成する領域をマスキングした状態で絶縁性樹脂塗料を塗布し、硬化させる枠体側絶縁性樹脂層形成工程を有するものとされる。 Furthermore, in the manufacturing method for the configuration in which the frame-side insulating resin layers 31A, 31B are provided (the first, second, fourth, and fifth variants), the frame-forming process includes, after the punching step, a frame-side insulating resin layer forming step in which, while masking the areas of the outer surface of the frame-forming portion where the element connection portion 36 and the frame-side external connection portion 38 are to be formed, an insulating resin paint is applied and cured.
図14(a)に、前記枠体側絶縁性樹脂層形成工程後の前記枠体用平板300の平面図を示す。
また、図14(b)及び(c)に、図14(a)におけるXIV-XIV線に沿った断面図を示す。
図14(b)及び(c)は、それぞれ、前記枠体側絶縁性樹脂層31Aを設けた構成(前記第1及び第4変形例)及び前記枠体側絶縁性樹脂層31Bを設けた構成(前記第2及び第5変形例)を示している。
FIG. 14(a) shows a plan view of the frame body flat plate 300 after the frame body side insulating resin layer forming step.
14(b) and 14(c) are cross-sectional views taken along line XIV-XIV in FIG. 14(a).
Figures 14(b) and (c) respectively show a configuration in which the frame body side insulating resin layer 31A is provided (the first and fourth modified examples) and a configuration in which the frame body side insulating resin layer 31B is provided (the second and fifth modified examples).
なお、前記枠体30及び前記バスバー10の当接領域の少なくとも一方(即ち、少なくとも前記枠体30の下面及び前記バスバー10の上面のうち前記枠体30に当接する領域の一方)に、絶縁性樹脂塗膜が設けられている構成(前記第2~第5変形例)においては、絶縁性樹脂塗膜が半硬化状態の際に前記平板固着工程を行うことができる。 In addition, in configurations (the second to fifth variants) in which an insulating resin coating is provided on at least one of the contact areas of the frame body 30 and the busbar 10 (i.e., at least one of the areas of the lower surface of the frame body 30 and the upper surface of the busbar 10 that contacts the frame body 30), the flat plate fixing process can be performed when the insulating resin coating is in a semi-cured state.
斯かる構成によれば、前記バスバー用平板200及び前記枠体用平板300の固着を、接着剤の作用に代えて、又は、加えて、絶縁性樹脂塗膜の硬化作用を利用して行うことができる。 With this configuration, the busbar plate 200 and the frame plate 300 can be fixed together by utilizing the curing action of the insulating resin coating instead of, or in addition to, the action of an adhesive.
実施の形態2
以下、本発明に係る半導体モジュールの他の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図15(a)~(d)に、それぞれ、本実施の形態に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ2の平面図、図15(a)におけるXV(a)-XV(a)線に沿った断面図、前記バスバーアッセンブリ2の側面図、及び、図15(a)におけるXV(d)-XV(d)線に沿った断面図を示す。
また、図16に、前記バスバーアッセンブリ2に前記半導体素子110が装着されてなる半導体モジュール102の縦断面図を示す。
なお、図中、前記実施の形態1におけると同一部材には同一符号を付して、その説明を適宜省略する。
Embodiment 2
Hereinafter, other embodiments of the semiconductor module according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Figures 15(a) to (d) respectively show a plan view of the busbar assembly 2 in the semiconductor module of this embodiment, a cross-sectional view taken along line XV(a)-XV(a) in Figure 15(a), a side view of the busbar assembly 2, and a cross-sectional view taken along line XV(d)-XV(d) in Figure 15(a).
FIG. 16 shows a vertical cross-sectional view of a semiconductor module 102 in which the semiconductor element 110 is mounted on the bus bar assembly 2.
In the drawings, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
本実施の形態に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ2は、前記バスバー側絶縁性樹脂層20が削除されており、枠体側絶縁性樹脂層30Bのみによって前記枠体30及び前記バスバー10が絶縁されている点において、前記実施の形態1に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1と異なっている。 The busbar assembly 2 in the semiconductor module of this embodiment differs from the busbar assembly 1 in the semiconductor module of embodiment 1 in that the busbar side insulating resin layer 20 is omitted, and the frame body 30 and the busbar 10 are insulated only by the frame body side insulating resin layer 30B.
即ち、本実施の形態においては、前記枠体30の少なくとも下面(前記バスバー10の上面11と対向する面)を覆う枠体側絶縁性樹脂層30Bが設けられており、導電性部材によって形成された前記枠体30は、前記枠体側絶縁性樹脂層30Bを介して前記バスバー10の上面11に電気的に絶縁状態で機械的に固着されている。 In other words, in this embodiment, a frame-side insulating resin layer 30B is provided to cover at least the lower surface of the frame 30 (the surface facing the upper surface 11 of the bus bar 10), and the frame 30, which is formed from a conductive material, is mechanically fixed to the upper surface 11 of the bus bar 10 in an electrically insulated state via the frame-side insulating resin layer 30B.
斯かる構成の前記バスバーアッセンブリ2も、前記従来構成1及び2に比して、前記実施の形態1に係る半導体モジュールにおけるバスバーアッセンブリ1と同様の効果を得ることができる。 The busbar assembly 2 having such a configuration can also obtain the same effects as the busbar assembly 1 in the semiconductor module according to the first embodiment, compared to the conventional configurations 1 and 2.
なお、本実施の形態においては、前記枠体側絶縁性樹脂層30Bは前記枠体30の外周面全体を覆うように構成されており、前記枠体側絶縁性樹脂層30Bには前記素子接続部36を形成する開口及び前記枠体側外部接続部38を形成する開口が設けられている。 In this embodiment, the frame-side insulating resin layer 30B is configured to cover the entire outer peripheral surface of the frame 30, and the frame-side insulating resin layer 30B is provided with an opening for forming the element connection portion 36 and an opening for forming the frame-side external connection portion 38.
本実施の形態に係る半導体モジュールにおける前記バスバーアッセンブリ2は下記製造方法によって効率よく製造される。 The bus bar assembly 2 in the semiconductor module according to this embodiment is efficiently manufactured by the following manufacturing method.
即ち、前記製造方法は、前記バスバー用平板200を用意する工程と、前記バスバー用平板200を用意する工程の前又は後に、若しくは、前記バスバー用平板200を用意する工程と並行して行う枠体形成処理枠体形成処理とを有している。 That is, the manufacturing method includes a step of preparing the busbar flat plate 200, and a frame-forming process that is performed before or after the step of preparing the busbar flat plate 200, or in parallel with the step of preparing the busbar flat plate 200.
前記枠体形成処理は、前記枠体用平板300を用意する工程と、前記枠体形成領域310のうちの中央部分を打ち抜いて、枠体形成部位を形成する打ち抜き工程と、前記枠体形成部位の外表面のうち少なくとも前記バスバー10の第1面11と対向する面に絶縁性樹脂塗料を塗布して硬化させることにより前記枠体側絶縁性樹脂層30Bを形成する枠体側絶縁性樹脂層形成工程とを含むものとされる。 The frame body forming process includes a step of preparing the frame body flat plate 300, a punching step of punching out the central portion of the frame body forming region 310 to form a frame body forming portion, and a frame body side insulating resin layer forming step of applying an insulating resin paint to at least the surface of the outer surface of the frame body forming portion that faces the first surface 11 of the bus bar 10 and curing the paint to form the frame body side insulating resin layer 30B.
前記製造方法は、さらに、前記バスバー用平板200及び前記枠体用平板300を重合させて、前記枠体形成領域310を対応する前記バスバー形成領域210の第1面211に固着させる平板固着工程と、固着状態の前記バスバー形成領域210及び前記枠体形成領域310を前記バスバー用平板200及び前記枠体用平板300から切断する切断工程とを含む。 The manufacturing method further includes a plate fixing process in which the busbar forming plate 200 and the frame body forming plate 300 are laminated together and the frame body forming region 310 is fixed to the first surface 211 of the corresponding busbar forming region 210, and a cutting process in which the fixed busbar forming region 210 and the frame body forming region 310 are cut from the busbar forming plate 200 and the frame body forming plate 300.
前記平板固着工程における前記枠体形成領域310と前記バスバー形成領域210との固着は、接着剤による接着作用によって行うことも可能であるし、接着剤による接着作用に代えて又は加えて、前記枠体30の対向面に設けられた前記絶縁性樹脂塗膜が半硬化状態の際に前記枠体形成領域310及び前記バスバー形成領域210を重合させて前記塗膜の硬化作用を利用して行うことも可能である。 The fixing of the frame body forming region 310 and the busbar forming region 210 in the flat plate fixing process can be performed by adhesive bonding, or instead of or in addition to adhesive bonding, the fixing can be performed by polymerizing the frame body forming region 310 and the busbar forming region 210 while the insulating resin coating on the opposing surface of the frame body 30 is in a semi-cured state, thereby utilizing the curing effect of the coating.
1、1A~1E、2 バスバーアッセンブリ
10 バスバー
15 素子搭載領域
16 バスバー側外部接続部
20 バスバー側絶縁性樹脂層
25 絶縁性樹脂フィルム
27 絶縁性樹脂塗膜
30 枠体
31A、31B 枠体側絶縁性樹脂層
36 素子接続部
38 素子側外部接続部
101~101B 半導体モジュール
S 収容空間
1, 1A to 1E, 2 Bus bar assembly 10 Bus bar 15 Element mounting area 16 Bus bar side external connection portion 20 Bus bar side insulating resin layer 25 Insulating resin film 27 Insulating resin coating film 30 Frame body 31A, 31B Frame body side insulating resin layer 36 Element connection portion 38 Element side external connection portion
101 to 101B semiconductor modules
S. Storage space
Claims (3)
前記バスバー及び前記封止樹脂用枠体は、それぞれの外表面全体が露出されていることを特徴とする半導体モジュール。 a planar bus bar formed of a conductive member; an insulating resin film provided on an upper surface of the bus bar , the insulating resin film having an opening that exposes at least a portion of the upper surface of the bus bar and forms an element mounting area; a semiconductor element having an upper electrode layer and a lower electrode layer, the lower electrode layer being fixed in an electrically connected state to the element mounting area; a sealing resin frame formed of the same conductive member as the bus bar, the sealing resin frame being mechanically fixed to the upper surface of the bus bar via the insulating resin film in an electrically insulated state so as to define an accommodation space that opens upward at the center of the upper surface of the bus bar ; electrical connection members that electrically connect the upper electrode layer and an inner surface of the sealing resin frame; and a sealing resin body that is filled in the accommodation space so as to surround the semiconductor element and the electrical connection members, the outflow of which is blocked by the sealing resin frame ,
The semiconductor module is characterized in that the entire outer surfaces of the bus bar and the sealing resin frame are exposed.
前記バスバーは、外表面全体が露出され、
前記封止樹脂用枠体は、前記絶縁性樹脂フィルムに接する下面以外の外表面が枠体側絶縁性樹脂層で覆われており、
前記枠体側絶縁性樹脂層には、前記封止樹脂用枠体の内側面の少なくとも一部を露出させて、前記電子接続部材の他端部が電気的に接続される素子接続部を形成する開口及び外部と電気的に接続可能な枠体側外部接続部を形成する開口が設けられていることを特徴とする半導体モジュール。 a planar bus bar formed of a conductive material; an insulating resin film provided on an upper surface of the bus bar , the insulating resin film having an opening that exposes at least a portion of the upper surface of the bus bar and forms an element mounting area; a semiconductor element having an upper electrode layer and a lower electrode layer, the lower electrode layer being fixed in an electrically connected state to the element mounting area; a sealing resin frame formed of the same conductive material as the bus bar, the sealing resin frame being mechanically fixed to the upper surface of the bus bar via the insulating resin film in an electrically insulated state so as to define an accommodation space that opens upward at the center of the upper surface of the bus bar; electrical connection members having one end electrically connected to the upper electrode layer; and a sealing resin body that fills the accommodation space so as to surround the semiconductor element and the electrical connection members, the outflow of which is blocked by the sealing resin frame ;
The entire outer surface of the bus bar is exposed,
the sealing resin frame has an outer surface covered with a frame-side insulating resin layer except for a lower surface that contacts the insulating resin film,
A semiconductor module characterized in that the frame-side insulating resin layer is provided with an opening that exposes at least a portion of the inner surface of the sealing resin frame, forming an element connection portion to which the other end of the electronic connection member is electrically connected, and an opening that forms a frame-side external connection portion that can be electrically connected to the outside.
前記バスバーは、外表面全体が露出され、
前記封止樹脂用枠体は、外表面全体が枠体側絶縁性樹脂層で覆われており、
前記枠体側絶縁性樹脂層には、前記封止樹脂用枠体の内側面の少なくとも一部を露出させて、前記電子接続部材の他端部が電気的に接続される素子接続部を形成する開口及び外部と電気的に接続可能な枠体側外部接続部を形成する開口が設けられていることを特徴とする半導体モジュール。 a planar bus bar formed of a conductive member; a semiconductor element having an upper electrode layer and a lower electrode layer, the lower electrode layer being fixed to an upper surface of the bus bar in an electrically connected state; a sealing resin frame formed of the same conductive member as the bus bar, the sealing resin frame being mechanically fixed to the upper surface of the bus bar in an electrically insulated state so as to define an accommodation space that opens upward at the center of the upper surface of the bus bar ; electrical connection members having one end electrically connected to the upper electrode layer; and a sealing resin body that is filled in the accommodation space so as to surround the semiconductor element and the electrical connection members, the outflow of which is blocked by the sealing resin frame ;
The entire outer surface of the bus bar is exposed,
the entire outer surface of the sealing resin frame is covered with a frame-side insulating resin layer,
A semiconductor module characterized in that the frame-side insulating resin layer is provided with an opening that exposes at least a portion of the inner surface of the sealing resin frame, forming an element connection portion to which the other end of the electronic connection member is electrically connected, and an opening that forms a frame-side external connection portion that can be electrically connected to the outside.
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