板32的剛性只要滿足能耐受利用模塑樹脂5密封電容器100、應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)39、引線框I的制造工序的條件即可。
[0042]另外，在車載用設(shè)備中，要求具有較高的耐振動(dòng)性能。在作為現(xiàn)有車載用功率半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明的殼體型功率半導(dǎo)體裝置中，即使僅應(yīng)用實(shí)施方式3的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部39即金屬板32，也無法滿足可靠性。這里對(duì)其理由進(jìn)行說明。如上所述，在殼體型功率半導(dǎo)體裝置中，在圖案形成有布線的絕緣性基板上安裝功率半導(dǎo)體元件、貼片元器件，并通過布線構(gòu)件來連接功率半導(dǎo)體元件、貼片元器件，然后利用硅凝膠等對(duì)其進(jìn)行密封，由于硅凝膠易于振動(dòng)，因此即使僅應(yīng)用金屬板32也無法滿足可靠性。
[0043]與此相對(duì)，即使在要求具有較高的耐振動(dòng)性能的情況下，由于實(shí)施方式3的功率半導(dǎo)體裝置50具備由金屬板32構(gòu)成的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部39，并利用與硅凝膠相比不易振動(dòng)的模塑樹脂5來密封引線框I上所安裝的功率半導(dǎo)體元件2、電容器100等貼片元器件，因此，能夠滿足可靠性。
[0044]此外，還存在利用彈性較高的環(huán)氧樹脂等通過灌封來進(jìn)行密封的方法，但該方法中，流入環(huán)氧樹脂的工藝時(shí)間較長，且內(nèi)部包含有氣泡。若灌封得到的樹脂中包含有氣泡，則需要增大需要確保絕緣的構(gòu)件間的絕緣距離。需要確保絕緣的構(gòu)件是指引線框1、布線構(gòu)件3、功率半導(dǎo)體元件2的電極、電容器100的外部電極101等貼片元器件的電極等。與此相對(duì)，在實(shí)施方式3的功率半導(dǎo)體裝置50中所應(yīng)用的基于傳遞模塑的密封中，由于以高達(dá)100氣壓的高壓來進(jìn)行模塑成型和密封，因此，在模塑樹脂5的內(nèi)部不包含氣泡等，從而能夠縮小為確保上述構(gòu)件間的絕緣而所需的絕緣距離。其結(jié)果是，能夠使功率半導(dǎo)體裝置50小型化。
[0045]實(shí)施方式4.圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電容器安裝結(jié)構(gòu)的圖。實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體裝置50具有下述結(jié)構(gòu)，即:固定于兩個(gè)引線框I之間的絕緣性布線基板21上所形成的布線圖案22與電容器100的外部電極101相接合，布線基板21上所形成的布線圖案22與引線框I通過其他的焊線等布線構(gòu)件3電連接。S卩，實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體裝置50具備由剛性低于引線框I及電容器100的布線基板21構(gòu)成的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部39。由此，實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體裝置50中，通過在電容器100與引線框I之間配置布線基板21，從而利用布線基板21使得因模塑成型時(shí)的成型壓力、模塑成型的合模而引起的應(yīng)力得以緩和，因此，使得應(yīng)力不直接產(chǎn)生于電容器100，能夠防止電容器100發(fā)生故障。
[0046]此外，實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體裝置50中，由于布線基板21存在于電容器100與引線框I之間，即使在功率半導(dǎo)體裝置50動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生了溫度循環(huán)的情況下，電容器100與布線基板21之間的線膨脹率差也較小。因此，實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體裝置50中，電容器100中產(chǎn)生的熱應(yīng)力變小，從而能夠防止電容器100發(fā)生故障。作為布線基板21的材料，優(yōu)選為與引線框I的材料之間的線膨脹系數(shù)差較小的材料，例如，優(yōu)選為在玻璃纖維布中滲入環(huán)氧樹脂而得到的FR-4(Flame Retardant-4)。
[0047]另外，圖8中示出了使用絕緣性的布線基板21的情況，但也可以是圖9所示那樣的使用第2引線框7的其他的電容器安裝結(jié)構(gòu)。圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的其他電容器安裝結(jié)構(gòu)的圖。圖9中，電容器100接合在第2引線框7上，該第2引線框7以與引線框I相絕緣的狀態(tài)進(jìn)行固定。該情況下，通過使第2引線框7的厚度小于引線框I的厚度，能夠緩和因溫度循環(huán)而引起的電容器熱應(yīng)力。
[0048]實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體裝置50中，通過在電容器100與引線框I之間配置布線基板21、與引線框I絕緣的第2引線框7，從而能夠防止因模塑成形時(shí)的模塑成型壓力、動(dòng)作時(shí)的溫度循環(huán)而產(chǎn)生的熱應(yīng)力直接傳遞至電容器100。因此，實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體裝置50與實(shí)施方式I?3同樣，能夠利用剛性低于電容器的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部39緩和動(dòng)作時(shí)、制造時(shí)電容器100中產(chǎn)生的應(yīng)力，從而能夠防止電容器100被破壞。
[0049]在上述任一實(shí)施方式中，功率半導(dǎo)體元件2均可由硅形成。也可以由與硅相比帶隙較大的寬帶隙半導(dǎo)體材料形成。作為寬帶隙半導(dǎo)體材料，例如有碳化硅、氮化鎵類材料或金剛石。
[0050]由這種寬帶隙半導(dǎo)體材料形成的功率半導(dǎo)體元件2的耐電壓性較高，容許電流密度也較高，因此，能夠?qū)⒐β拾雽?dǎo)體元件2形成得較小，通過使用這種小型化的功率半導(dǎo)體元件2，從而能夠?qū)崿F(xiàn)組裝入這些元件的功率半導(dǎo)體裝置50的小型化。
[0051]此外，本發(fā)明可以在該發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)各實(shí)施方式自由地進(jìn)行組合，或?qū)Ω鲗?shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖冃?、省略?br> 標(biāo)號(hào)說明
[0052]I…引線框，2、2a、2b、2c…功率半導(dǎo)體兀件，3…布線構(gòu)件，4…焊料，5…模塑樹脂，7…第2引線框，21...布線基板，30...導(dǎo)電性應(yīng)力緩和部，32...金屬板，37...電極連接部，38...電極非連接部，39…應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部，50…功率半導(dǎo)體裝置，100…電容器，101...外部電極，111…非連接部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率半導(dǎo)體裝置，該功率半導(dǎo)體裝置由模塑樹脂進(jìn)行密封，其特征在于，包括: 成型為布線圖案狀的多個(gè)引線框； 接合在所述引線框上的功率半導(dǎo)體元件；以及 配置在彼此相鄰的兩個(gè)所述引線框之間的電容器， 所述電容器中，該電容器的外部電極經(jīng)由剛性低于該電容器的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部與所述引線框相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電容器與所述引線框相連接的連接結(jié)構(gòu)包括: 連接至所述電容器的外部電極的所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部、以及對(duì)所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部與所述引線框進(jìn)行連接的焊料， 所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部的剛性低于所述焊料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部具有向樹脂混合入導(dǎo)電性填充物而得到的導(dǎo)電性應(yīng)力緩和部。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述電容器中，在該電容器的所述外部電極的與所述引線框相對(duì)的一側(cè)具有不與所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部相連接的非連接部， 所述非連接部被所述模塑樹脂覆蓋。
5.如權(quán)利要求1至4的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部具有與所述電容器的所述外部電極相連接的電極連接部、以及不與所述外部電極相連接的電極非連接部。
6.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部是金屬板。
7.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部是具有與所述電容器的所述外部電極相連接的布線圖案的絕緣性的布線基板。
8.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部是配置在所述引線框上且與該引線框相絕緣的第2引線框，所述第2引線框與所述電容器的所述外部電極相連接，且通過布線構(gòu)件與所述引線框相連接。
9.一種功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體裝置設(shè)置于車載用的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，向所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電樞提供電流。
10.如權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述功率半導(dǎo)體元件由寬帶隙半導(dǎo)體材料形成。
11.如權(quán)利要求10所述的功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述寬帶隙半導(dǎo)體材料是碳化硅、氮化鎵類材料、或金剛石中的任一種。
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體裝置(50)，包括：成型為布線圖案狀的多個(gè)引線框(1)、接合在引線框(1)上的功率半導(dǎo)體元件(2)、以及配置在彼此相鄰的兩個(gè)引線框(1)之間的電容器(100)，并由模塑樹脂(5)進(jìn)行密封。電容器(100)的特征在于，該電容器(100)的外部電極(101)經(jīng)由剛性低于該電容器(100)的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部(39)與引線框(1)相連接。
【IPC分類】H01L25-00, H05K3-34, H05K3-32
【公開號(hào)】CN104604344
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201280075682
【發(fā)明人】深瀨達(dá)也, 中島泰, 藤田暢彥, 加藤政紀(jì)
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2012年9月7日
【公告號(hào)】EP2894952A1, WO2014038066A1