半导体模块和半导体模块的制造方法与流程

1.本公开涉及半导体模块和半导体模块的制造方法。


背景技术：

2.以功率半导体模块为代表的半导体模块通常具备：电路板，其搭载半导体元件；壳体，其收纳半导体元件；以及多个引线，其与电路板电连接。在此，壳体由树脂构成。例如，如专利文献1所公开的那样，壳体有时通过将多个引线设为嵌入件的嵌入成形来形成。
3.在专利文献1中，壳体具有用于收纳电路板的开口，多个引线中的至少一个引线具有沿着该开口的周缘配置的焊垫(日文：
パッド
)。在焊垫上配置控制电路芯片。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2014－157925号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.从半导体模块的小型化等观点出发，优选焊垫与壳体的开口的周缘之间的距离尽可能较小。但是，在专利文献1所述的结构中，若减小该距离，则在上述的嵌入成形时，导致焊垫受到模具内的树脂的流动的影响而与模具的成形面接触。于是，在开模时，由于焊垫钩挂于模具，而引起成形品的焊垫与树脂之间形成间隙。若存在该间隙，则在配置于焊垫上的控制电路芯片上使用超声波进行引线接合时，超声波难以传递到接合部，因此存在导致接合性劣化的问题。
9.考虑到以上的情况，本发明的一技术方案的目的在于，在谋求半导体模块的小型化的同时，使引线接合性提高。
10.用于解决问题的方案
11.为了解决以上的壳体，在本公开的优选的技术方案的半导体模块中，该半导体模块具备：电路板，其搭载至少一个半导体元件；壳体，其具有从所述电路板的厚度方向观察时包含所述至少一个半导体元件的开口，该壳体由树脂组合物构成；以及引线，其与所述壳体一体地成形，所述引线具有：垫部，其配置于与所述开口的周缘相邻的位置，并在沿着所述开口的周缘的方向上延伸；以及第1部分，其自所述垫部的长度方向上的一端延伸，宽度窄于所述垫部的宽度，所述壳体具有：第1凹部，其在比所述第1部分靠近所述开口的一侧与所述第1部分相邻；以及第1凸部，其横跨所述第1部分的局部地设于所述第1部分的局部上。
12.在本公开的优选的技术方案的半导体模块的制造方法中，该半导体模块具备：电路板，其搭载至少一个半导体元件；壳体，其具有从所述电路板的厚度方向观察时包含所述至少一个半导体元件的开口，该壳体由树脂组合物构成；以及引线，其与所述壳体一体地成形，该半导体模块的制造方法包括：准备工序，在该准备工序中，准备模具和包括所述引线的引线框；以及壳体形成工序，在该壳体形成工序中，使用所述模具，通过将所述引线框设
为嵌入件的嵌入成形来形成所述壳体，所述引线具有：垫部，其配置于与所述开口的周缘相邻的位置，在沿着所述开口的周缘的方向上延伸；以及第1部分，其自所述垫部的长度方向上的一端延伸，宽度窄于所述垫部的宽度，所述模具的成形面具有：凸状的第1限制部，其在比所述第1部分靠近所述开口的一侧与所述第1部分接触；以及凹状的第1凸部成形部，其横跨所述第1部分的局部地设于所述第1部分的局部上。
附图说明
13.图1是第1实施方式的半导体模块的俯视图。
14.图2是图1中的a－a线剖视图。
15.图3是用于说明第1实施方式中的第1凹部、第1凸部、第2凹部、第2凸部的配置和形状的俯视图。
16.图4是图3中的b－b线剖视图。
17.图5是图3中的c－c线剖视图。
18.图6是图3中的d－d线剖视图。
19.图7是图3中的e－e线剖视图。
20.图8是表示第1实施方式的半导体模块的制造方法的流程的图。
21.图9是用于说明准备工序和壳体形成工序的配置工序的图。
22.图10是用于说明壳体形成工序的注入工序和固化工序的图。
23.图11是用于说明壳体形成工序的脱模工序的图。
24.图12是用于说明壳体形成工序所使用的的模具的图。
25.图13是用于说明省略了第1限制部和第2限制部的情况的图。
26.图14是用于说明第2实施方式中的第1凹部、第1凸部、第2凹部、第2凸部的配置和形状的俯视图。
27.附图标记说明
28.10、半导体模块、21、半导体元件、22、半导体元件、30、电路板、31、绝缘基板、32、导体层、33、导体层、40、壳体、41、开口、41a、台阶面、42、凹部、43、凹部、44、凸部、45、凹部、45＿1、第1凹部、45＿2、第2凹部、46、凸部、46＿1、第1凸部、46＿2、第2凸部、46＿3、第3凸部、47、部分、50、引线组、50a、引线组、50b、引线组、51、引线、51a、垫部、51a1、焊垫、51a2、焊垫、51a3、焊垫、51a4、窄幅部、51a5、窄幅部、51b、第1部分、51c、第2部分、51d、垫部、51e、第3部分、61、电子部件、62、电子部件、63、电子部件、70、密封树脂、100、模具、110、下模、111、成形面、112、限制部、112＿1、第1限制部、112＿2、第2限制部、112＿3、第3限制部、113、凸部成形部、113＿1、第1凸部成形部、113＿2、第2凸部成形部、113＿3、第3凸部成形部、114、成形面、120、上模、121、成形面、500、引线框、cr、角、d1、深度、d2、深度、da、距离、dc、距离、dd、距离、e1、端、e2、端、rc、树脂组合物、s10、准备工序、s20、壳体形成工序、s21、配置工序、s22、注入工序、s23、固化工序、s24、脱模工序。
具体实施方式
29.以下，参照附图对本公开的优选的实施方式进行说明。此外，在附图中各部分的尺寸和比例尺与实际适当不同，也存在为了容易理解而示意性地示出的部分。另外，本发明的
范围只要在以下的说明中没有特别限定本发明的主旨的记载，就不限定于这些方式。
30.1.第1实施方式
31.1－1.半导体模块的整体结构
32.图1是第1实施方式的半导体模块10的俯视图。图2是图1中的a-a线剖视图。半导体模块10是igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)模块等功率模块。在图1所示的例子中，半导体模块10是内置有逆变器桥接电路和控制电路的ipm(intelligent power module：智能功率模块)。半导体模块10用于在例如搭载于空调、铁路车辆、汽车或家庭用电气机械等设备的逆变器或整流器等装置中进行电力控制。
33.如图1和图2所示，半导体模块10具备多个半导体元件21、多个半导体元件22、电路板30、壳体40、引线组50、多个电子部件61、多个电子部件62、电子部件63以及密封树脂70。此外，在图1中，为了便于说明，省略密封树脂70的图示。另外，在图1中，从容易观察的观点出发，引线组50以阴影显示。
34.以下，首先，基于图1和图2依次说明半导体模块10的各部分的概要。此外，为了方便，适当地使用互相正交的x轴、y轴以及z轴进行以下的说明。z轴是与半导体模块10的厚度方向平行的轴。以下，沿着x轴的一个方向为x1方向，与x1方向相反的方向为x2方向。沿着y轴的一个方向为y1方向，与y1方向相反的方向为y2方向。沿着z轴的一个方向为z1方向，与z1方向相反的方向为z2方向。这些方向与铅垂方向的关系没有特别限定，而是任意的。另外，以下有时将在沿着z轴的方向上观察称为“俯视”。
35.半导体元件21是igbt(insulated gate bipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)或功率mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件。在半导体元件21的背面设有作为漏极电极或集电极电极的输入电极。另一方面，在半导体元件21的正面设有作为源极电极或发射极电极的输出电极和作为栅极电极的控制电极。
36.半导体元件22是fwd(free wheeling diode：续流二极管)等二极管。在半导体元件22的背面设有作为阴极电极的输出电极。另一方面，在半导体元件22的正面设有作为阳极电极的输入电极。
37.在图1所示的例子中，半导体元件21和半导体元件22成对，该对的数量为6对。并且，6对半导体元件21和半导体元件22构成3组半桥电路。在此，半导体元件21的输出电极经由未图示的接合线与成对的半导体元件22的输入电极电连接。此外，半导体元件21和半导体元件22各自的数量不限于图1所示的例子，而是任意的。另外，半导体元件21也可以是具有igbt和fwd这两个功能的rc(reverse-conducting)-igbt等半导体元件。该情况下，可以省略半导体元件22。
38.电路板30是搭载多个半导体元件21和多个半导体元件22的dcb(direct copper bonding)基板或dba(direct bonded aluminum)基板等基板。电路板30具有绝缘基板31、设于绝缘基板31的正面的导体层32、设于绝缘基板31的背面的导体层33。
39.绝缘基板31例如由氮化铝、氧化铝或氮化硅等陶瓷构成。导体层32、33分别由例如铜或铝等金属构成。多个半导体元件21和多个半导体元件22各自的背面利用焊料等导电性接合材料与导体层32接合。由此，成对的半导体元件21和半导体元件22的背面彼此电连接。导体层33具有对来自半导体元件21、22的热进行散热的功能。此外，图1所示的导体层32的
形状是一个例子，并不限定于此。
40.壳体40是收纳被搭载于电路板30上的多个半导体元件21和多个半导体元件22的框状构件。在图1所示的例子中，壳体40除了收纳多个半导体元件21和多个半导体元件22之外，还收纳多个电子部件61、多个电子部件62、电子部件63。
41.壳体40具有开口41，该开口41在俯视时包含多个半导体元件21和多个半导体元件22。如图2所示，电路板30的厚度方向上的至少局部配置于开口41。而且，电路板30利用环氧系粘接剂或硅酮系粘接剂等粘接剂与壳体40接合。
42.在此，壳体40具有朝向z1方向开放的凹部42。在凹部42的底面设有开口41，引线组50的局部配置于开口41的周围。另外，壳体40在俯视时成为沿着四边形的外形，具有4个角cr。另外，开口41的俯视形状也成为四边形。
43.在图2所示的例子中，开口41具有台阶面41a。台阶面41a的法线朝向z2方向，电路板30的正面的外周缘与台阶面41a接触。另外，开口41的内壁面具有自台阶面41a朝向z2方向扩展的倾斜面。此外，开口41的形状并不限定于图1所示的例子，例如，也可以是不具有台阶面41a和该倾斜面的恒定宽度的形状。
44.壳体40是实质上的绝缘体，例如由包含pps(polyphenylene sulfide：聚苯硫醚)或pbt(polybutylene terephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)等树脂的树脂组合物构成。从提高壳体40的机械强度或导热性等观点出发，该树脂组合物中也可以含有氧化铝或二氧化硅等无机填料。由该树脂材料构成的壳体40通过将引线组50设为嵌入件的嵌入成形，从而与引线组50一体地成形。在此，如后所述嵌入成形壳体40时所使用的模具的浇口位于壳体40的4个角cr中在图1中的右上和左下的对角处的两个角cr的附近的位置p1、p2。此外，该树脂组合物所使用的树脂并不限定于热塑性树脂，也可以是热固性树脂。
45.壳体40具有多个凹部43、多个凸部44、多个凹部45和多个凸部46。它们设于凹部42的底面。
46.多个凹部43分别设于与构成引线组50a(引线组50a在后面叙述)的多个引线中的任一者相邻的位置。由此，在壳体40嵌件成形时使用的模具设有形成多个凹部43的凸状的限制部，因此能够减少引线组50a的位置偏移。
47.多个凸部44分别横跨构成引线组50a的多个引线中的任一者的局部地设置。由此，能够提高引线组50a相对于壳体40的密合性。
48.多个凹部45分别设于与构成引线组50b(引线组50b在后面叙述)的多个引线中的任一者相邻的位置。由此，在壳体40嵌件成形时使用的模具设有形成多个凹部45的凸状的限制部，因此能够减少引线组50b的位置偏移。在此，多个凹部45包括设于与引线51(引线51在后面叙述)相邻的位置的第1凹部45_1和第2凹部45_2。
49.多个凸部46分别横跨构成引线组50b的多个引线中的任一者的局部地设置。由此，能够提高引线组50b相对于壳体40的密合性。在此，多个凸部46包括横跨引线51的局部地设置的第1凸部46_1、第2凸部46_2以及第3凸部46_3。此外，多个凸部46也可以分别横跨构成引线组50b的多个引线中的多条引线地设置。
50.引线组50是用于将半导体元件21、22和电子部件61、62、63分别相对于安装半导体模块10的未图示的基板互相电连接的多个引线的集合。构成引线组50的多个引线分别具有配置于凹部42的底面的部分，并贯穿壳体40的内外。引线组50例如由铜、铜合金、铝、铝合金
或者铁合金等金属构成，通过对引线框进行加工来获得。
51.引线组50被划分为引线组50a和引线组50b，该引线组50a由用于与多个半导体元件21和多个半导体元件22电连接的多个引线构成，该引线组50b由用于与多个电子部件61、多个电子部件62和电子部件63电连接的多个引线构成。
52.引线组50a包括高电位侧的引线、低电位侧的引线和输出用的引线。在图1所示的例子中，低电位侧的引线和输出用的引线各自的数量为3个。此外，构成引线组50a的多个引线的配置并不限定于图1所示的例子。
53.引线组50b包括多个控制用的引线，在引线组50b安装有多个电子部件61、多个电子部件62和电子部件63。电子部件61、62、63分别经由焊料等导电性接合材料与构成引线组50b的多个引线中的规定的引线接合。在此，引线51为构成引线组50b的多个引线中用于安装多个电子部件61和电子部件63的引线。
54.电子部件61、63分别是用于驱动半导体元件21的ic(integrated circuit：集成电路)等电子部件。在图1所示的例子中，在6个半导体元件21中，3个电子部件61与3个半导体元件21对应，电子部件63与其他3个半导体元件21对应。电子部件61经由未图示的接合线与对应的半导体元件21的控制电极电连接，控制该对应的半导体元件21的驱动。电子部件63经由未图示的接合线与该其他3个半导体元件21分别连接，控制该其他3个半导体元件21的驱动。
55.电子部件62是bsd(boot strap diode：阴极负载二极管)等二极管。在图1所示的例子中，3个电子部件62与3个电子部件61对应。电子部件62经由未图示的接合线与对应的电子部件61电连接。
56.密封树脂70是填充于壳体40内的灌封材料。密封树脂70例如由环氧树脂或硅酮树脂等热固性树脂构成。在此，从提高导热性的观点出发，优选在密封树脂70中包含二氧化硅或氧化铝等无机填料。此外，密封树脂70也可以是凝胶状。
57.1－2.第1凹部、第1凸部、第2凹部以及第2凸部
58.图3是用于说明第1实施方式中的第1凹部45＿1、第1凸部46＿1、第2凹部45＿2、第2凸部46＿2的配置和形状的俯视图。图4是图3中的b－b线剖视图。图5是图3中的c－c线剖视图。图6是图3中的d－d线剖视图。图7是图3中的e－e线剖视图。
59.如图3所示，引线51具有垫部51a、第1部分51b、第2部分51c、垫部51d和第3部分51e。
60.垫部51a配置于与开口41的周缘相邻的位置，是引线51的在沿着开口41的周缘的方向上延伸的部分。
61.在图3所示的例子中，垫部51a相对于开口41位于y1方向，在沿着x轴的方向上延伸。另外，垫部51a具有焊垫51a1、51a2、51a3和窄幅部51a4、51a5。它们朝向x1方向按照焊垫51a1、窄幅部51a4、焊垫51a2、窄幅部51a5、焊垫51a3的顺序排列。在此，窄幅部51a4、51a5各自的宽度窄于焊垫51a1、51a2、51a3各自的宽度。
62.焊垫51a1、51a2、51a3分别是垫部51a的用于安装电子部件61的部分。窄幅部51a4分别与焊垫51a1和焊垫51a2连接。同样地，窄幅部51a5分别与焊垫51a2和焊垫51a3连接。此外，垫部51a的形状并不限定于图3所示的例子，例如也可以是恒定宽度的形状。即，垫部51a也可以由恒定宽度的一个焊垫构成。
63.如图4所示，垫部51a以不从开口41的内壁面露出的程度，配置于尽可能靠近开口41的周缘的位置。在此，在壳体40设置位于垫部51a的y2方向上的侧面与开口41的内壁表面之间的薄膜状的部分47。部分47的厚度是与垫部51a和开口41的周缘之间的距离d对应的厚度。
64.如图3所示，第1部分51b是引线51的自垫部51a的长度方向上的一端即端e1延伸且宽度窄于垫部51a的宽度的部分。在图3所示的例子中，端e1是垫部51a的x1方向上的端。即，端e1是垫部51a的最大宽度的部分的x1方向上的端。
65.第2部分51c是引线51的自垫部51a的长度方向上的另一端即端e2延伸且宽度窄于垫部51a的宽度的部分。在图3所示的例子中，端e2是垫部51a的x2方向上的端。即，端e2是垫部51a的最大宽度的部分的x2方向上的端。
66.第1部分51b或第2部分51c的宽度w2窄于垫部51a的宽度w1即可。例如，宽度w2相对于宽度w1在0.2倍以上且0.8倍以下的范围内。另外，第1部分51b或者第2部分51c的宽度w2为后述的引线51的厚度t以上即可。
67.垫部51d是引线51的用于安装电子部件63的部分，经由第2部分51c与垫部51a电连接。在此，垫部51d配置于与开口41的周缘相邻的位置，在沿着开口41的周缘的方向上延伸。在图3所示的例子中，垫部51d相对于开口41位于y1方向，在沿着x轴的方向上延伸。
68.第3部分51e是引线51的自第2部分51c的中途向与开口41相反的方向延伸的部分。在图3所示的例子中，第3部分51e自第2部分51c向y1方向延伸。另外，第3部分51e的宽度宽于第1部分51b或第2部分51c的宽度w2。此外，第3部分51e的宽度也可以在第1部分51b或第2部分51c的宽度w2以下。
69.第1凹部45_1、第1凸部46_1、第2凹部45_2、第2凸部46_2和第3凸部46_3设于上述引线51的附近。
70.具体地说明，第1凹部45_1在比第1部分51b靠近开口41的一侧与第1部分51b相邻。如后所述，第1凹部45_1由嵌入成形壳体40时使用的模具100的凸状的第1限制部112_1形成。
71.在图3所示的例子中，第1凹部45_1相对于第1部分51b位于y2方向。另外，在俯视时，第1凹部45_1的外缘与第1部分51b的外缘互相接触或者互相接近。在本实施方式中，第1凹部45_1在俯视时成为四边形。此外，第1凹部45_1的俯视形状并不限定于四边形，例如也可以是圆形等具有曲线的形状，还可以是四边形以外的多边形状。但是，从减小后述的第1限制部112_1与第1部分51b的接触面积的观点出发，第1凹部45_1的沿着第1部分51b的方向上的长度优选为与长度la相同的程度，具体而言，优选为la的0.5倍以上且1.5倍以下。
72.如图5所示，第1凹部45_1的宽度在深度方向上恒定。另外，在图5所示的例子中，第1凹部45_1的深度d1小于引线51的厚度t。此外，深度d1也可以为厚度t以上。另外，第1凹部45_1的形状并不限定于在深度方向上宽度恒定的形状，也可以是随着向底部去而宽度变小的形状。
73.如图3和图6所示，第1凸部46_1横跨第1部分51b的局部地设于第1部分51b的局部上。即，第1凸部46_1具有俯视时与第1部分51b重叠的部分和不与第1部分51b重叠的部分，这些部分一体地构成。如后所述，第1凸部46_1由嵌入成形壳体40时使用的模具100的凹状的第1凸部成形部113_1形成。
74.在图3和图6所示的例子中，第1凸部46_1具有俯视时遍及第1部分51b的宽度方向上的整个区域地与第1部分51b重叠的部分。在此，第1凸部46_1成为在沿着y轴的方向上延伸的形状。而且，第1凸部46_1的沿着y轴的长度大于第1部分51b的宽度。另外，第1凸部46_1的高度h1没有特别限定，但从确保第1凸部46_1所需要的机械强度并且使嵌入成形壳体40时的脱模性良好的观点出发，第1凸部46_1的高度h1例如为引线51的厚度t的0.5倍以上且2倍以下。
75.在本实施方式中，从如后述那样在嵌入成形壳体40时恰当地防止垫部51a的浮起的观点出发，如图3所示，在俯视时，第1凸部46_1位于垫部51a与第1凹部45_1之间。因而，第1凸部46_1与垫部51a的端e1之间的距离dc短于第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离da。
76.另外，从同样的观点出发，在将第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离设为da，将第1凸部46_1的沿着垫部51a的长度方向的长度设为la时，优选满足la≤da≤1.5
×
la的关系。
77.第2凹部45_2在比第2部分51c靠近开口41的一侧与第2部分51c相邻。如后所述，第2凹部45_2由在嵌件成形壳体40时使用的模具100的凸状的第2限制部112_2形成。
78.在图3所示的例子中，第2凹部45_2相对于第2部分51c位于y2方向。另外，在俯视时，第2凹部45_2的外缘与第2部分51c的外缘互相接触或者互相接近。在此，第2凹部45_2在俯视时成为四边形。此外，第2凹部45_2的俯视形状并不限定于四边形，例如，也可以是半圆形等具有曲线的形状，还可以是四边形以外的多边形状。但是，从减小后述的第2限制部112_2与第2部分51c的接触面积的观点出发，第2凹部45_2的沿着第2部分51c的方向上的长度优选为与长度lb相同的程度，具体而言，优选为lb的0.5倍以上且1.5倍以下。
79.如图7所示，第2凹部45_2不仅在凹部42的底面开放，还在开口41的内壁面开放。在图7所示的例子中，第2凹部45_2的深度d2小于引线51的厚度t。此外，深度d2也可以为厚度t以上。另外，第2凹部45_2的形状并不限定于图7所示的例子，例如，也可以是随着向底部去而宽度变小的形状。
80.如图3所示，第2凸部46_2和第3凸部46_3分别横跨第2部分51c的局部地设于第2部分51c的局部上。即，在俯视时，第2凸部46_2和第3凸部46_3分别具有与第2部分51c重叠的部分和不与第2部分51c重叠的部分，并且这些部分一体地构成。如后所述，第2凸部46_2由嵌入成形壳体40时使用的模具100的凹状的第2凸部成形部113_2形成。另外，如后所述，第3凸部46_3由嵌入成形40壳体时使用的模具100的凹状的第3凸部成形部113_3形成。
81.在图3所示的例子中，第2凸部46_2具有俯视时遍及第2部分51c的宽度方向上的整个区域地与第2部分51c重叠的部分。在此，第2凸部46_2成为在沿着y轴的方向上延伸的形状。而且，第2凸部46_2的沿着y轴的长度大于第2部分51c的宽度。
82.在本实施方式中，从如后述那样在嵌入成形壳体40时恰当地防止垫部51a的浮起的观点出发，如图3所示，在俯视时，第2凸部46_2位于垫部51a与第2凹部45_2之间。因而，第2凸部46_2与垫部51a的端e2之间的距离dd短于第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离db。
83.另外，根据同样的观点，在将第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离设为db，将第2凸部46_2的沿着垫部51a的长度方向的长度设为lb时，优选满足lb≤db≤1.5
×
lb的关
系。
84.如上所述，嵌入成形壳体40时使用的模具的浇口位于位置p1。位置p1是壳体40的4个角cr中最靠近第1部分51b的角cr的附近位置。在此，第1部分51b与该最近的角cr之间的距离短于第2部分51c与该最近的角cr之间的距离。因此，在嵌入成形壳体40时，相比于第2部分51c，第1部分51b从自浇口流入模具100内的树脂组合物受到更大的力。因而，从恰当地防止该嵌入成形时的垫部51a的浮起的观点来看，优选的是，第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离da短于第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离db。
85.1－3.半导体模块的制造方法
86.图8是表示第1实施方式的半导体模块10的制造方法的流程的图。如图8所示，半导体模块10的制造方法依次包括准备工序s10和壳体形成工序s20。
87.在准备工序s10中，准备模具100和包含引线组50的引线框500。在准备工序s10中，除了准备引线框500和模具100以外，还适当地准备壳体形成工序s20所需要的要素。
88.在壳体形成工序s20中，使用模具100，通过将引线框500设为嵌入件的嵌入成形来形成壳体40。具体而言，如图8所示，壳体形成工序s20依次包括配置工序s21、注入工序s22、固化工序s23和脱模工序s24。
89.在配置工序s21中，相对于模具100配置引线框500。在注入工序s22中，向模具100内注入树脂组合物。在固化工序s23中，通过使模具100内的树脂组合物固化而得到壳体40。在脱模工序s24中，自模具100取下壳体40。在以上的壳体形成工序s20之后，除了所得到的壳体40以外，通过利用公知的方法适当地组装半导体模块10的壳体40以外的部件，从而得到半导体模块10。以下，依次详细说明准备工序s10和壳体形成工序s20。
90.图9是用于说明准备工序s10和壳体形成工序s20的配置工序s21的图。在准备工序s10中，如图9所示，准备引线框500和模具100。
91.引线框500由引线组50和除引线组50以外的部分构成。引线框500的除引线组50以外的部分在固化工序s23之后被切除。
92.模具100具有下模110和上模120。下模110具有成形壳体40的正面的成形面111和成形开口41的内壁面的成形面114。在此，在成形面111具有多个限制部112和多个凸部成形部113。多个限制部112是用于成形上述多个凹部45的凸部。多个凸部成形部113是用于成形上述多个凸部46的凹部。另一方面，上模120具有成形壳体40的背面的成形面121。
93.在配置工序s21中，如图9所示，引线框500被配置于下模110的成形面111上。在此，多个限制部112分别与构成引线组50的多个引线中的任一者相邻。由此，引线框500利用多个限制部112相对于成形面111定位。
94.图10是用于说明壳体形成工序s20的注入工序s22和固化工序s23的图。在注入工序s22中，在配置工序s21之后，如图10所示，将模具100合模之后，在该状态下，将作为上述的树脂组合物的树脂组合物rc以通过加热而软化的状态注入到模具100内。由此，向模具100内填充树脂组合物rc。此时，构成引线组50的多个引线的移动被多个限制部112限制。
95.然后，在固化工序s23中，通过使模具100内的树脂组合物rc的温度降低至低于软化点的温度，从而使树脂组合物rc固化。由此，得到与引线框500一体化的壳体40。
96.图11是用于说明壳体形成工序s20的脱模工序s24的图。在脱模工序s24中，如图11所示，将模具100开模之后，自模具100取下壳体40。如上所述，获得壳体40。
97.图12是用于说明在壳体形成工序s20中使用的模具100的图。在模具100中，未图示的浇口分别设于上述的位置p1、p2。在图12中，用双点划线的箭头表示从设于位置p1的浇口向模具100内注入的树脂组合物的流动。此外，在图12中，用实线表示下模110的形状。
98.如图12所示，多个限制部112包括第1限制部112_1和第2限制部112_2。第1限制部112_1是成形面111的用于成形上述的第1凹部45_1的凸状的部分。第2限制部112_2是用于成形上述的第2凹部45_2的凸部。第1限制部112_1和第2限制部112_2分别相对于引线51在树脂组合物自位置p1流动的方向的下游的位置相邻。
99.在此，第1限制部112_1在比第1部分51b靠近开口41的位置与第1部分51b接触。另外，第2限制部112_2和第3限制部112_3分别在比第2部分51c靠近开口41的一侧与第2部分51c接触。
100.多个凸部成形部113包含第1凸部成形部113_1、第2凸部成形部113_2以及第3凸部成形部113_3。第1凸部成形部113_1是用于成形上述的第1凸部46_1的凹部，第2凸部成形部113_2是用于成形上述的第2凸部46_2的凹部。第3凸部成形部113_3是用于成形上述的第3凸部46_3的凹部。第1凸部成形部113_1、第2凸部成形部113_2以及第3凸部成形部113_3分别横跨于引线51的局部上。
101.在此，第1凸部成形部113_1横跨于第1部分51b的局部上。第2凸部成形部113_2和第3凸部成形部113_3分别横跨于第2部分51c的局部上。
102.在注入工序s22中，引线51从来自位置p1的树脂组合物受到朝向模具100的成形面114的方向的力。在此，第1部分51b比第2部分51c接近位置p1，因此容易受到来自位置p1的树脂组合物的力的影响。
103.这样，在壳体形成工序s20中，在第1限制部112_1和第2限制部112_2限制了引线51的移动的状态下，向模具100内注入树脂组合物rc。在此，第1限制部112_1和第2限制部112_2分别限制引线51的朝向成形面114的移动。因此，即使上述的力作用于引线51，也能够防止垫部51a与成形面114接触。其结果，能防止垫部51a浮起。此外，虽然未图示，但与垫部51a同样地，也能防止垫部51d浮起。
104.另外，通过在第1限制部112_1的附近配置第1凸部成形部113_1，从而即使第1限制部112_1与第1部分51b接触，也能够利用由第1凸部成形部113_1成形的第1凸部46_1防止开模时的第1部分51b的浮起。同样地，通过在第2限制部112_2的附近配置第2凸部成形部113_2，从而即使第2限制部112_2与第2部分51c接触，也能够利用由第2凸部成形部113_2成形的第2凸部46_2来防止开模时的第2部分51c的浮起。在此，第3凸部成形部113_3也与第2凸部成形部113_2同样地防止开模时的第2部分51c的浮起。
105.图13是用于说明省略了第1限制部112_1和第2限制部112_2的情况的图。该情况下，引线51因来自位置p1的树脂组合物而受到朝向模具100的成形面114的方向的力从而变形。其结果，垫部51a与成形面114接触。于是，开模时垫部51a会浮起。此外，在图13中，示出了引线51在成形面114的角的位置px处与成形面114接触的状态。
106.如上所述，半导体模块10具备电路板30、壳体40和引线51。电路板板30搭载至少一个半导体元件21、22。壳体40具有在电路板30的厚度方向上观察时包含该至少一个半导体元件21、22的开口41，该壳体40由树脂组合物构成。引线51与壳体40一体地成形，具有垫部51a和第1部分51b。垫部51a是引线51的配置于与开口41的周缘相邻的位置且在沿着开口41
的周缘的方向上延伸的部分。第1部分51b是引线51的自垫部51a的长度方向上的一端即端e1延伸且宽度窄于垫部51a的宽度的部分。
107.此外，壳体40具有第1凹部45_1和第1凸部46_1。第1凹部45_1在比第1部分51b靠近开口41的一侧与第1部分51b相邻。第1凸部46_1横跨第1部分51b的局部地设于第1部分51b的局部上。
108.在以上的半导体模块10中，壳体40具有在比第1部分51b靠近开口41的一侧与第1部分51b相邻的第1凹部45_1，因此，在将引线51设为嵌入件来嵌入成形壳体40时所使用的模具100中，设有与第1凹部45_1对应的凸状的第1限制部112_1。而且，通过第1限制部112_1与第1部分51b的接触，在嵌入成形时限制垫部51a朝向模具100的开口41用的成形面114的移动。因此，防止垫部51a与模具100的开口41用的成形面114的接触。其结果，能够防止开模时因垫部51a与模具100的接触而引起的垫部51a的浮起。
109.而且，由于壳体40具有横跨第1部分51b地设于第1部分51b上的第1凸部46_1，因此，利用第1凸部46_1，还能够防止开模时由第1限制部112_1与第1部分51b的接触引起的第1部分51b的浮起。其结果，能在开模时恰当地防止垫部51a的浮起。
110.根据以上说明，即使缩短垫部51a与壳体40的开口41的周缘之间的距离d，也能够防止垫部51a的浮起。因而，能够在谋求半导体模块10的小型化的同时提高引线接合性。
111.在此，半导体模块10的制造方法包括：准备工序s10，在该准备工序s10中，准备模具100和包括引线51的引线框500；以及壳体形成工序s20，在该壳体形成工序s20中，使用模具100，通过将引线框500设为嵌入件的嵌入成形来形成壳体40。而且，模具100的成形面111具有：凸状的第1限制部112_1，其在比第1部分51b靠近开口41的一侧与第1部分51b接触；以及凹状的第1凸部成形部113_1，其横跨第1部分51b的局部地设于第1部分51b的局部上。在以上的制造方法中，能够在实现半导体模块10的小型化的同时提高引线接合性。
112.在本实施方式中，如上所述，第1凸部46_1与垫部51a的端部e1之间的距离dc短于第1凹部45_1与垫部51a的端部e1之间的距离da。因此，相比于第1凹部45_1位于比第1凸部46_1靠近垫部51a的位置的结构，具有容易防止在开模时由第1部分51b与第1限制部112_1的接触引起的垫部51a的浮起的优点。
113.另外，如上所述，在将第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离设为da，将沿着垫部51a的长度方向的第1凸部46_1的长度设为la时，满足la≤da≤1.5
×
la的关系。
114.通过满足la≤da的关系，能够恰当地防止在开模时由第1限制部112_1与第1部分51b的接触引起的垫部51a的浮起。另外，通过满足la≤da的关系，能够使第1凸部46_1与垫部51a的端e1之间的距离dc短于第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离da。而且，通过满足da≤1.5
×
la的关系，恰当地防止垫部51a与模具100的开口41用的成形面114的接触。
115.而且，如上所述，引线51具有第2部分51c。第2部分51c是引线51的自垫部51a的长度方向上的另一端即端e2延伸且宽度窄于垫部51a的宽度的部分。而且，壳体40具有第2凹部45_2和第2凸部46_2。第2凹部45_2在比第2部分51c靠近开口41的一侧与第2部分51c相邻。第2凸部46_2横跨第2部分51c的局部地设于第2部分51c的局部上。
116.在以上的方式中，在嵌入成形时使用的模具100设有与第2凹部45_2对应的凸状的第2限制部112_2。而且，与第1限制部112_1和第1凸部46_1同样地，利用第2限制部112_2和第2凸部46_2，在开模时恰当地防止垫部51a的浮起。因此，相比于仅使用第1凹部45_1和第1
凸部46_1的结构，具有容易防止在开模时垫部51a浮起的优点。
117.在本实施方式中，如上所述，第2凸部46_2与垫部51a的端e2之间的距离dd短于第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离db。因此，相比于第2凹部45_2位于比第2凸部46_2靠近垫部51a的位置的结构，具有容易防止由开模时第2部分51c与第2限制部112_2的接触引起的垫部51a的浮起的优点。
118.另外，如上所述，在将第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离设为db，将第2凸部46_2的沿着垫部51a的长度方向的长度设为lb时，满足lb≤db≤1.5
×
lb的关系。
119.通过满足lb≤db的关系，能够恰当地防止由开模时第2限制部112_2与第2部分51c的接触引起的垫部51a的浮起。另外，通过满足lb≤db的关系，能够使第2凸部46_2与垫部51a的端e2之间的距离dd短于第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离db。而且，通过满足db≤1.5
×
lb的关系，恰当地防止垫部51a与模具100的开口41用的成形面114的接触。
120.而且，如上所述，壳体40在俯视时成为沿着四边形的外形，在将壳体40的4个角中最靠近第1部分51b的角设为第1角时，第1部分51b与第1角之间的距离短于第2部分51c与该第1角之间的距离。而且，第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离da短于第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离db。
121.在第1部分51b与第1角之间的距离短于第2部分与第1角之间的距离，并且嵌入成形时的浇口位于第1角附近的情况下，与第2部分51c相比，第1部分51b从自浇口流入模具100内的树脂组合物受到更大的压力。因而，通过使第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离da短于第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离db，能够恰当地防止垫部51a与模具100的开口41用的成形面114的接触。
122.2.第2实施方式
123.以下，对本公开的第2实施方式进行说明。在以下例示的方式中，对于作用、功能与上述的实施方式相同的要素，沿用在上述的实施方式的说明中使用的附图标记，适当地省略各自的详细的说明。
124.图14是用于说明第2实施方式中的第1凹部45_1、第1凸部46_1、第2凹部45_2、第2凸部46_2的配置和形状的俯视图。本实施方式除了第1凹部45_1和第2凹部45_2的俯视形状不同以外，与上述的第1实施方式相同。
125.在本实施方式中，第1凹部45_1和第2凹部45_2各自的沿着x轴的宽度随着向引线51去而变小。第1凹部45_1的俯视形状为圆形。另外，第2凹部45_2的俯视形状为半圆形。
126.根据以上的第2实施方式，也能够在实现半导体模块10的小型化的同时提高引线接合性。在本实施方式中，如上所述，第1凹部45_1和第2凹部45_2各自的沿着x轴的宽度随着向引线51去而变小，因此能够减小模具的用于形成第1凹部45_1和第2凹部45_2的部分与第1部分51b的接触面积。其结果，在开模时恰当地防止垫部51a的浮起。
127.3.变形例
128.本公开并不限定于上述的各实施方式，能够进行以下所述的各种变形。另外，也可以将各实施方式和各变形例适当组合。
129.3－1.变形例1
130.在上述的各方式中，例示了第1凸部46_1与垫部51a的端e1之间的距离dc短于第1凹部45_1与垫部51a的端e1之间的距离da的结构，但并不限定于该结构，距离dc也可以是距
离da以上。同样，例示了第2凸部46_2与垫部51a的端e2之间的距离dd短于第2凹部45_2与垫部51a的端e2之间的距离db的结构，但并不限定于该结构，距离dd也可以是距离db以上。
131.3－2.变形例2
132.在上述的各方式中，例示了具有第1凹部45_1和第2凹部45_2的结构，但并不限定于该结构，也可以省略第1凹部45_1和第2凹部45_2中的一者。此外，在省略第1凹部45_1的情况下，第2凹部45_2相当于“第1凹部”。
133.3－3.变形例3
134.在上述的各方式中，例示了具有第1凸部46_1、第2凸部46_2以及第3凸部46_3的结构，但并不限定于该结构，例如，也可以省略第2凸部46_2和第3凸部46_3中的一者。在省略第2凸部46_2的情况下，第3凸部46_3相当于“第2凸部”。
135.3－4.变形例4
136.在上述的各方式中，例示了防止垫部51a、51d浮起的结构，但并不限定于该结构，只要是沿着开口41的垫部，就能够同样地防止浮起。即，成为防止浮起的对象的焊垫并不限定于用于安装电子部件的冲模垫(日文：
ダイパッド
)，也可以是外部连接用的焊垫。
137.3－5.变形例5
138.在上述的各方式中，例示了第1凸部和第2凸部分别在俯视时遍及引线51的宽度方向上的整个区域地与引线51重叠的结构，但并不限定于该结构，也可以是第1凸部和第2凸部分别在俯视时与引线51的宽度方向上的局部重叠的结构。另外，第1凸部和第2凸部各自的俯视形状并不限定于上述的形状，而是任意的。另外，第1凸部和第2凸部也可以分别在俯视时不仅与引线51重叠，还与和引线51相邻的引线重叠。

技术特征：
1.一种半导体模块，其中，该半导体模块具备：电路板，其搭载至少一个半导体元件；壳体，其具有从所述电路板的厚度方向观察时包含所述至少一个半导体元件的开口，该壳体由树脂组合物构成；以及引线，其与所述壳体一体地成形，所述引线具有：垫部，其配置于与所述开口的周缘相邻的位置，并在沿着所述开口的周缘的方向上延伸；以及第1部分，其自所述垫部的长度方向上的一端延伸，宽度窄于所述垫部的宽度，所述壳体具有：第1凹部，其在比所述第1部分靠近所述开口的一侧与所述第1部分相邻；以及第1凸部，其横跨所述第1部分的局部地设于所述第1部分的局部上。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，所述第1凸部与所述垫部的所述一端之间的距离短于所述第1凹部与所述垫部的所述一端之间的距离。3.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，在将所述第1凹部与所述垫部的所述一端之间的距离设为d
a
，将所述第1凸部的沿着所述垫部的长度方向的长度设为l
a
时，满足l
a
≤d
a
≤1.5
×
l
a
的关系。4.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其中，所述引线具有第2部分，该第2部分自所述垫部的长度方向上的另一端延伸，宽度窄于所述垫部的宽度，所述壳体具有：第2凹部，其在比所述第2部分靠近所述开口的一侧与所述第2部分相邻；以及第2凸部，其横跨所述第2部分的局部地设于所述第2部分的局部上。5.根据权利要求4所述的半导体模块，其中，所述第2凸部与所述垫部的所述另一端之间的距离短于所述第2凹部与所述垫部的所述另一端之间的距离。6.根据权利要求4所述的半导体模块，其中，在将所述第2凹部与所述垫部的所述另一端之间的距离设为d
b
，将所述第2凸部的沿着所述垫部的长度方向的长度设为l
b
时，满足l
b
≤d
b
≤1.5
×
l
b
的关系。7.根据权利要求4所述的半导体模块，其中，所述壳体形成为俯视时沿着四边形的外形，在将所述壳体的四个角中最靠近所述第1部分的角设为第1角时，所述第1部分与所述第1角之间的距离短于所述第2部分与所述第1角之间的距离，所述第1凹部与所述垫部的所述一端之间的距离短于所述第2凹部与所述垫部的所述另一端之间的距离。
8.一种半导体模块的制造方法，该半导体模块具备：电路板，其搭载至少一个半导体元件；壳体，其具有从所述电路板的厚度方向观察时包含所述至少一个半导体元件的开口，该壳体由树脂组合物构成；以及引线，其与所述壳体一体地成形，其中，该半导体模块的制造方法包括：准备工序，在该准备工序中，准备模具和包括所述引线的引线框；以及壳体形成工序，在该壳体形成工序中，使用所述模具，通过将所述引线框设为嵌入件的嵌入成形来形成所述壳体，所述引线具有：垫部，其配置于与所述开口的周缘相邻的位置，在沿着所述开口的周缘的方向上延伸；以及第1部分，其自所述垫部的长度方向上的一端延伸，宽度窄于所述垫部的宽度，所述模具的成形面具有：凸状的第1限制部，其在比所述第1部分靠近所述开口的一侧与所述第1部分接触；以及凹状的第1凸部成形部，其横跨所述第1部分的局部地设于所述第1部分的局部上。9.根据权利要求8所述的半导体模块的制造方法，其中，在所述壳体形成工序中，在所述第1限制部限制了所述引线的移动的状态下，向所述模具内注入树脂组合物。

技术总结
本发明提供半导体模块和半导体模块的制造方法。谋求半导体模块的小型化，并且使引线接合性提高。半导体模块具备：电路板，其搭载至少一个半导体元件；壳体，其具有从电路板的厚度方向观察时包含至少一个半导体元件的开口，该壳体由树脂组合物构成；以及引线，其与壳体一体地成形，引线具有：垫部，其配置于与该开口的周缘相邻的位置，并在沿着该开口的周缘的方向上延伸；以及第1部分，其自垫部的长度方向上的一端延伸，宽度窄于垫部的宽度，壳体具有：第1凹部，其在比第1部分靠近该开口的一侧与第1部分相邻；以及第1凸部，其横跨第1部分的局部地设于第1部分的局部上。地设于第1部分的局部上。地设于第1部分的局部上。


技术研发人员：三枝直树
受保护的技术使用者：富士电机株式会社
技术研发日：2023.01.31
技术公布日：2023/9/23