[go: up one dir, main page]

JP2018125424A - Semiconductor module, control unit including the same, and electric power steering system - Google Patents

Semiconductor module, control unit including the same, and electric power steering system Download PDF

Info

Publication number
JP2018125424A
JP2018125424A JP2017016782A JP2017016782A JP2018125424A JP 2018125424 A JP2018125424 A JP 2018125424A JP 2017016782 A JP2017016782 A JP 2017016782A JP 2017016782 A JP2017016782 A JP 2017016782A JP 2018125424 A JP2018125424 A JP 2018125424A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lead frame
semiconductor module
wire
semiconductor
wiring member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017016782A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
康寛 川井
Yasuhiro Kawai
康寛 川井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2017016782A priority Critical patent/JP2018125424A/en
Publication of JP2018125424A publication Critical patent/JP2018125424A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48111—Disposition the wire connector extending above another semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item

Landscapes

  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

【課題】ワイヤボンディングのワイヤ長が長すぎる場合に発生するワイヤのたるみや、モールド樹脂成形工程のモールド樹脂の流動に伴うワイヤ流れを抑制し、電気的ショートや断線故障を防止することができる半導体モジュールを提供する。【解決手段】半導体モジュールであって、内部配線材のリードフレーム３（３１、３２）を２層の立体配線構造とし、パワー半導体２とリードフレーム３との間に位置する中継配線部材７を中継して、ボンディングワイヤ８が配線される構造とする。【選択図】図１A semiconductor capable of preventing electrical short-circuiting and disconnection failure by suppressing wire sagging that occurs when the wire length of wire bonding is too long, and wire flow accompanying mold resin flow in a mold resin molding process. Provide modules. In a semiconductor module, a lead frame 3 (31, 32) as an internal wiring material has a two-layered three-dimensional wiring structure, and a relay wiring member 7 positioned between the power semiconductor 2 and the lead frame 3 is relayed. Thus, the bonding wire 8 is arranged. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体モジュールと、これを備えたコントロールユニット、電動パワーステアリングシステムに関する。   The present invention relates to a semiconductor module, a control unit including the semiconductor module, and an electric power steering system.

従来の半導体モジュールの一つに、放熱板上に取り付けられた誘電体板を設けたセラミック基板に半導体チップ（以降、本明細書では「パワー半導体」ともいう）を搭載し、ケース内にシリコーンゲルで封止した構成となっているものがある（例えば特許文献１参照）。このセラミック基板における導電体板の周囲端部にはエポキシ樹脂などの固体絶縁物が配置され、上記ケースは、セラミック基板の四方を囲うようにして放熱板上に設置される等している。
この構成は、半導体モジュールに求められる放熱性や絶縁性を満足させるための構成となっている反面、構成要素が多くなり、半導体モジュールのサイズ肥大化を招く。
そこで、発明者は、この問題を解決するため、トランスファー成形を用いた半導体モジュールにおいて内部配線材のリードフレームが２層構造にして、パワー半導体はそれぞれの層に搭載された構造を採用することより各層のパワー半導体間の配線距離を短くでき、さらにパワー半導体間の接続バスバ及びその搭載スペースを削減でき、パワーモジュールの小型化を図ることを考えた。 A semiconductor chip (hereinafter also referred to as “power semiconductor” in this specification) is mounted on a ceramic substrate provided with a dielectric plate mounted on a heat sink in one of the conventional semiconductor modules, and a silicone gel is placed in the case. There are some which are configured to be sealed (see, for example, Patent Document 1). A solid insulator such as an epoxy resin is disposed at a peripheral end portion of the conductor plate in the ceramic substrate, and the case is placed on the heat sink so as to surround four sides of the ceramic substrate.
Although this configuration is a configuration for satisfying the heat dissipation and insulation required for the semiconductor module, the number of components increases and the size of the semiconductor module increases.
Therefore, in order to solve this problem, the inventor adopts a structure in which the lead frame of the internal wiring material has a two-layer structure in the semiconductor module using transfer molding, and the power semiconductor is mounted on each layer. The wiring distance between the power semiconductors in each layer can be shortened, and further, the connection bus bar between the power semiconductors and the mounting space thereof can be reduced, so that the power module can be miniaturized.

特開２００２−０７６１９７号公報JP 2002-076197 A

しかしながら、上記２層構造のパワーモジュールのパワー半導体において、信号配線部（例えばＦＥＴのゲート）についてはワイヤボンディングにより配線される。ワイヤボンディングについては、モールド樹脂成形工程時に、図５の矢印符号Ｂに示すように樹脂が流れた場合（図面では「樹脂モールド前」）、ワイヤが樹脂に押され、その流れによりワイヤ断線やワイヤ同士が接触してショートが発生する虞があり（図面では「樹脂モールド後」）、そのためにワイヤ１本当たりの配線長を長くできないという制約がある。   However, in the power semiconductor of the power module having the two-layer structure, the signal wiring portion (for example, the gate of the FET) is wired by wire bonding. As for wire bonding, when resin flows as shown by an arrow B in FIG. 5 during the molding resin molding process (“before resin molding” in the drawing), the wire is pushed by the resin, and the flow causes wire breakage or wire There is a possibility that short-circuits may occur due to contact with each other (in the drawing, “after resin molding”), and there is a restriction that the wiring length per wire cannot be increased.

そこで、本発明は、ワイヤボンディングのワイヤ長が長すぎる場合に発生するワイヤのたるみや、モールド樹脂成形工程のモールド樹脂の流動に伴うワイヤ流れを抑制し、電気的ショートや断線故障を防止できる半導体モジュールを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is a semiconductor capable of preventing electrical short-circuiting and disconnection failure by suppressing wire sagging that occurs when the wire length of wire bonding is too long and flow of mold resin due to mold resin flow in the molding resin molding process. The purpose is to provide modules.

かかる課題を解決するべく、第一の発明は、半導体モジュールにおいて、内部配線部材のリードフレームが２層の立体配線構造であり、前記立体配線構造には、前記リードフレーム上の中継配線部材を中継して、少なくとも一部のボンディングワイヤが配線される構造が含まれることを特徴とする。
第二の発明は、第一の発明において、前記中継配線部材は、セラミック絶縁素体と導電材からなることを特徴とする。
第三の発明は、第一の発明または第二の発明において、前記中継配線部材を中継したボンディングワイヤは、面方向におけるワイヤボンディング方向（角度）がそれぞれ異なる構造であることを特徴とする。
第四の発明は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、前記中継配線部材上に温度推定素子を実装したことを特徴とする。
第五の発明は、第一の発明乃至第四の発明のいずれかにおいて、前記半導体モジュールを有する電動パワーステアリング用コントロールユニットであることを特徴とする。
第六の発明は、第五の発明において、前記電動パワーステアリング用コントロールユニットを有する電動パワーステアリングシステムであることを特徴とする。 In order to solve this problem, the first invention is a semiconductor module in which the lead frame of the internal wiring member has a two-layered three-dimensional wiring structure, and the three-dimensional wiring structure relays the relay wiring member on the lead frame. Thus, a structure in which at least a part of the bonding wires is wired is included.
According to a second aspect, in the first aspect, the relay wiring member is made of a ceramic insulator and a conductive material.
A third invention is characterized in that, in the first invention or the second invention, the bonding wires relaying the relay wiring member have structures having different wire bonding directions (angles) in the plane direction.
According to a fourth invention, in any one of the first invention to the third invention, a temperature estimation element is mounted on the relay wiring member.
According to a fifth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects, the control unit for electric power steering has the semiconductor module.
A sixth invention is the electric power steering system having the control unit for electric power steering in the fifth invention.

本発明によれば、ワイヤボンディングのワイヤ長が長すぎる場合に発生するワイヤのたるみや、モールド樹脂成形工程のモールド樹脂の流動に伴うワイヤ流れを抑制し、電気的ショートや断線故障を防止することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress wire sagging that occurs when the wire length of wire bonding is too long and the flow of wire accompanying the flow of mold resin in the molding resin molding process, thereby preventing electrical shorts and disconnection failures. Can do.

本実施形態の半導体モジュールの内部構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the internal structure of the semiconductor module of this embodiment. 本実施形態の半導体モジュールの内部構造を示す側面図である。It is a side view which shows the internal structure of the semiconductor module of this embodiment. 本実施形態の半導体モジュールの内部構造の一部を示す略平面図である。It is a schematic plan view which shows a part of internal structure of the semiconductor module of this embodiment. （ａ）は、本実施形態の半導体モジュールの中継配線部材との配線を示す概略説明の斜視図で、（ｂ）は、その平面図である。(A) is a perspective view of the schematic explanation which shows wiring with the relay wiring member of the semiconductor module of this embodiment, (b) is the top view. 従来技術の半導体モジュールの配線を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the wiring of the semiconductor module of a prior art. 電動パワーステアリング装置の構成の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of a structure of an electric power steering apparatus.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る半導体モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する（図１〜図５参照）。なお、図１は、半導体モジュールの内部構造の説明図であるため樹脂モールドは示されていない、又、図１には、２層のリードフレーム３からなる３個組の半導体モジュールが図示されているが、同一の機能構成であるため手前側１個の２層のリードフレーム３からなる半導体モジュールのみに符号や配線図を記載することにしてその他構成要素についての符号や配線図を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a semiconductor module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings (see FIGS. 1 to 5). FIG. 1 is an explanatory diagram of the internal structure of the semiconductor module, so that the resin mold is not shown. FIG. 1 shows a set of three semiconductor modules including two lead frames 3. However, since they have the same functional configuration, reference numerals and wiring diagrams are described only in the semiconductor module composed of one lead layer 3 of one layer on the front side, and reference numerals and wiring diagrams of other components are omitted.

本発明の半導体モジュール１は、パワー半導体２と２層のリードフレーム３を積層した立体配線構造を有し、その立体配線構造には、セラミック絶縁素体と導電材からなる中継配線部材７を有し、ボンディングワイヤ８が中継配線部材７を中継し配線される構造となっている。
具体的には、図１及び図２に示すように、モータ５０を駆動させるためのインバータ回路（図示省略）を有する半導体モジュール（パワーモジュール）１は、パワー半導体（半導体チップ）２、リードフレーム３、はんだ５、バスバ６、中継配線部材７、ボンディングワイヤ８などで構成されている。 The semiconductor module 1 of the present invention has a three-dimensional wiring structure in which a power semiconductor 2 and a two-layer lead frame 3 are laminated, and the three-dimensional wiring structure has a relay wiring member 7 made of a ceramic insulator and a conductive material. In addition, the bonding wire 8 relays the relay wiring member 7 and is wired.
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor module (power module) 1 having an inverter circuit (not shown) for driving a motor 50 includes a power semiconductor (semiconductor chip) 2 and a lead frame 3. , Solder 5, bus bar 6, relay wiring member 7, bonding wire 8 and the like.

本実施形態のパワー半導体２は、例えばＭＯＳＦＥＴであって、ＳｉまたはＳｉＣのベアチップ（ベアダイ）の状態のものを指す。ＭＯＳＦＥＴは縦構造で、厚み方向に電流を流す構造のため、ベアチップ上面及び下面に電極を有した構造とされる。   The power semiconductor 2 of the present embodiment is, for example, a MOSFET, which is in the state of a Si or SiC bare chip (bare die). Since the MOSFET has a vertical structure and a current flows in the thickness direction, the MOSFET has electrodes on the upper and lower surfaces of the bare chip.

リードフレーム３は、その上に固定されたパワー半導体２を支持し、外部配線との接続をする部品（内部配線材）であり、所望の回路動作をさせるためにプレス成形によって任意のパターン形状に形成される。本実施形態において、リードフレーム３は２層の立体配線構造となっている（図１、図２参照。）。なお、図１等において、１層目のリードフレームを符号３１、２層目のリードフレームを符号３２、及び１層目のリードフレーム３１の一部である信号用リードフレームを符号３３で表している。   The lead frame 3 is a component (internal wiring material) that supports the power semiconductor 2 fixed on the lead frame 3 and is connected to the external wiring. The lead frame 3 is formed into an arbitrary pattern shape by press molding to perform a desired circuit operation. It is formed. In the present embodiment, the lead frame 3 has a two-layered three-dimensional wiring structure (see FIGS. 1 and 2). 1 and the like, the first lead frame is denoted by reference numeral 31, the second lead frame is denoted by reference numeral 32, and the signal lead frame that is part of the first layer lead frame 31 is denoted by reference numeral 33. Yes.

また、パワー半導体２は、２層のリードフレーム３（３１、３２）に対して交互に積層された状態で搭載される。なお、図２において、１層目のパワー半導体（２個）を符号２１ａ、２１ｂ、２層目のパワー半導体を符号２２で表している。最下層が１層目リードフレーム３１であり、その上にはんだ５、１層目のパワー半導体２１ａ、２１ｂ、はんだ５、２層目リードフレーム３２、はんだ５、２層目のパワー半導体２２の順に積層される。１層目のパワー半導体２１ａ、２１ｂは、１層目リードフレーム３１と２層目リードフレーム３２との間に介在している。   Further, the power semiconductor 2 is mounted in a state of being alternately stacked on the two lead frames 3 (31, 32). In FIG. 2, the first power semiconductors (two) are denoted by reference numerals 21 a and 21 b and the second power semiconductor is denoted by reference numeral 22. The lowermost layer is a first lead frame 31, on which solder 5, first layer power semiconductors 21 a and 21 b, solder 5, second layer lead frame 32, solder 5, second layer power semiconductor 22 are arranged in this order. Laminated. The first-layer power semiconductors 21 a and 21 b are interposed between the first-layer lead frame 31 and the second-layer lead frame 32.

２層目のパワー半導体２２はバスバ６を使い、１層目リードフレーム３１にはんだ付けで配線される。その後、エポキシの熱硬化性樹脂を用いたトランスファー成形により、パワー半導体２やリードフレーム３を封止してモールドを形成し、半導体モジュール１が完成する。   The power semiconductor 22 of the second layer is wired by soldering to the lead frame 31 of the first layer using the bus bar 6. Thereafter, the power semiconductor 2 and the lead frame 3 are sealed to form a mold by transfer molding using an epoxy thermosetting resin, whereby the semiconductor module 1 is completed.

このように、パワー半導体２（２１、２２）を積層し、立体配線することによりパワー半導体２（２１、２２）及びバスバ６の投影面積が抑制でき、同一の回路構成としながらも従来のパワーモジュールよりも小型化を図る半導体モジュール１を提供することが出来る。   Thus, by stacking the power semiconductors 2 (21, 22) and three-dimensionally wiring, the projected areas of the power semiconductors 2 (21, 22) and the bus bar 6 can be suppressed, and the conventional power module has the same circuit configuration. It is possible to provide the semiconductor module 1 that is more downsized.

また、１層目のリードフレーム３１の片方の面（パワー半導体２が搭載されていない側）は、外部に露出した放熱面３１Ｓを持つようにした構造となっている。これにより、半導体モジュール１の一部が放熱可能な面となって外部に放熱することが可能となる。   In addition, one surface of the lead frame 31 of the first layer (the side where the power semiconductor 2 is not mounted) has a heat radiation surface 31S exposed to the outside. As a result, a part of the semiconductor module 1 becomes a heat radiable surface and can be radiated to the outside.

また、２層目リードフレーム３２の一部は、１層目リードフレーム３１の放熱面３１Ｓまで導出され、外部への放熱面３２Ｓを有する導出部３２Ｈとなっている（図２参照）。該導出部３２Ｈにより、２層目に搭載したパワー半導体２２の熱を放熱することが出来る。さらに図２に示すようにリードフレーム３の積層方向に対して導出部３２Ｈの形状を広げることで放熱面３２Ｓの面積が増加し、放熱性が向上する。当該導出部３２Ｈは熱伝導性のよい金属たとえば銅製であり、放熱経路として機能しながら、尚かつ、一定の熱量を一時的に貯熱しておく熱容量としても機能しうる。   Further, a part of the second layer lead frame 32 is led out to the heat radiating surface 31S of the first layer lead frame 31, and serves as a lead-out portion 32H having a heat radiating surface 32S to the outside (see FIG. 2). By the lead-out part 32H, the heat of the power semiconductor 22 mounted on the second layer can be radiated. Furthermore, as shown in FIG. 2, the area of the heat radiating surface 32S is increased by increasing the shape of the lead-out portion 32H in the stacking direction of the lead frames 3, and the heat dissipation is improved. The lead-out portion 32H is made of a metal having good thermal conductivity, such as copper, and can function as a heat capacity for temporarily storing a certain amount of heat while functioning as a heat dissipation path.

さらに導出部３２Ｈの放熱面３２Ｓは、１層目リードフレーム３１の放熱面３１Ｓと同一面となるように形成されている。また、２層目リードフレーム３２を、図２に示したようなＴ字状の断面形状であって、左右対称の形状にすることで重心を安定させることができ、さらに配線距離の等長化を図ることもできる。   Further, the heat radiating surface 32S of the lead-out portion 32H is formed to be flush with the heat radiating surface 31S of the first layer lead frame 31. In addition, the second layer lead frame 32 has a T-shaped cross section as shown in FIG. 2 and is symmetric so that the center of gravity can be stabilized and the wiring distance can be made equal. Can also be planned.

中継配線部材７は、２層目リードフレーム３２の片方の面（図２では側面視左側の２層目のパワー半導体２２が搭載されていない面、または１層目のパワー半導体２１ａの上部にあたる位置）に、はんだ付けまたは接着固定により実装される。この中継配線部材７は、セラミック材料を素体とし、表面に導電性材料でなる電極を有している。その電極は中継配線部材７の片面または両面どちらに形成されてもよい。片面の場合には接着剤、両面の場合には、はんだ付けでリードフレーム３２上に実装される。但し両面電極の場合は、表裏の電極同士は電気的に絶縁していることが必要である。   The relay wiring member 7 corresponds to one surface of the second-layer lead frame 32 (the surface on which the second-layer power semiconductor 22 on the left side in FIG. 2 is not mounted or the upper portion of the first-layer power semiconductor 21a). ) By soldering or adhesive fixing. The relay wiring member 7 is made of a ceramic material and has an electrode made of a conductive material on the surface. The electrode may be formed on one side or both sides of the relay wiring member 7. In the case of one side, it is mounted on the lead frame 32 by an adhesive, and in the case of both sides, it is mounted by soldering. However, in the case of a double-sided electrode, the front and back electrodes must be electrically insulated.

そして、材料がアルミや金ワイヤを使ったボンディングワイヤ８により中継配線部材７を中継して信号用リードフレーム３３に配線される。
図３は、ボンディングワイヤ８の配線において、中継配線部材７が無い場合と中継配線部材７が有る場合の違いを示している。中継配線部材７が無い場合は、１層目のパワー半導体２１と信号用リードフレーム３３とが１本のボンディングワイヤ８で配線されており、中継配線部材７が有る場合は、１層目のパワー半導体２１と中継配線部材７とボンディングワイヤ８ａとで配線され、さらに中継配線部材７と信号用リードフレーム３３とで、ボンディングワイヤ８ｂが配線される。すなわち、１本のボンディングワイヤ８が２本のボンディングワイヤ８ａ、８ｂに分割され、１本自体の配線長（ワイヤ長）を短くすることができる。 Then, the material is relayed through the relay wiring member 7 by the bonding wire 8 using aluminum or gold wire and wired to the signal lead frame 33.
FIG. 3 shows the difference between the bonding wire 8 when the relay wiring member 7 is not present and the relay wiring member 7 is present. When there is no relay wiring member 7, the first-layer power semiconductor 21 and the signal lead frame 33 are wired by one bonding wire 8, and when there is the relay wiring member 7, the first-layer power Wiring is performed by the semiconductor 21, the relay wiring member 7, and the bonding wire 8 a, and further, the bonding wire 8 b is wired by the relay wiring member 7 and the signal lead frame 33. That is, one bonding wire 8 is divided into two bonding wires 8a and 8b, and the wiring length (wire length) of one wire can be shortened.

このように、絶縁材料であるセラミックを主とし表面に導電性材料を形成した中継配線部材７を用いて、ボンディングワイヤ８が中継配線部材７の電極を中継することにより、１本あたりの配線長（ワイヤ長）を短くすることで、モールドを形成するときに、ボンディングワイヤ８が樹脂の流れる方向に押し流れてしまうことを阻止し、ボンディングワイヤ８自体の断線やボンディングワイヤ８間のショート発生を減らす効果を奏することができる。   In this way, the bonding wire 8 relays the electrodes of the relay wiring member 7 by using the relay wiring member 7 mainly made of ceramic which is an insulating material and having a conductive material formed on the surface thereof. By shortening (wire length), the bonding wire 8 is prevented from being pushed in the direction of resin flow when the mold is formed, and the bonding wire 8 itself is broken or short-circuited between the bonding wires 8. The effect of reducing can be produced.

さらに、パワー半導体２と信号用リードフレーム３３の相対位置によって、直線距離でボンディングワイヤ８が配線できない場合に迂回するための中継点として利用することもできる。
例えば、図４に示すように、パワー半導体２と信号用リードフレーム３３の直線距離上に、仮に高さがあり、上側を越えるように配線できないその他の部品Ａがある場合に、パワー半導体２および信号用リードフレーム３３間の配線において、中継配線部材７を中継してワイヤ配線する構造とし、当該中配線部材はパワー半導体２と中継配線部材７間のボンディングワイヤ８a、信号用リードフレーム３３と中継配線部材７間のボンディングワイヤ８ｂをつないだ２直線が部品Ａを迂回する位置に配置される。
なお、前述のようにパワー半導体２および信号用リードフレーム３３の直線距離上には部品Ａがあるため、ボンディングワイヤ８ａとボンディングワイヤ８ｂの方向（角度）がそれぞれ異なる。 Further, depending on the relative position of the power semiconductor 2 and the signal lead frame 33, it can also be used as a relay point for detouring when the bonding wire 8 cannot be wired at a linear distance.
For example, as shown in FIG. 4, when there is another part A that is on the linear distance between the power semiconductor 2 and the signal lead frame 33 and that has a height and cannot be wired beyond the upper side, In the wiring between the signal lead frames 33, the relay wiring member 7 is relayed and wire-wired, and the intermediate wiring member is a bonding wire 8a between the power semiconductor 2 and the relay wiring member 7, the signal lead frame 33 and the relay. Two straight lines connecting the bonding wires 8b between the wiring members 7 are arranged at positions that bypass the component A.
As described above, since the component A exists on the linear distance between the power semiconductor 2 and the signal lead frame 33, the directions (angles) of the bonding wire 8a and the bonding wire 8b are different from each other.

また、図２に示すように、中継配線部材７上にサーミスタ９をはんだ付けで実装し、サーミスタ両端と信号用リードフレーム３３とをワイヤボンディングすればサーミスタ出力電圧を検出し、半導体モジュール内部の温度監視することも可能となる。
このように、２層目のパワー半導体２２をリードフレーム３に直接実装する構造の場合、サーミスタ回路は絶縁が必要となる一方で、２層目のパワー半導体２やリードフレーム３の熱を検出することが求められるため、素体がセラミック材料である中継配線部材７にサーミスタ９を実装することで、要件を満足することができる。
なお、半導体モジュール内部の温度監視にサーミスタ９を有する構成としたが、温度を推定可能なものであれよく、この構成に限らない。 Further, as shown in FIG. 2, if the thermistor 9 is mounted on the relay wiring member 7 by soldering, and the both ends of the thermistor and the signal lead frame 33 are wire-bonded, the thermistor output voltage is detected and the temperature inside the semiconductor module is detected. It is also possible to monitor.
As described above, in the case of the structure in which the second-layer power semiconductor 22 is directly mounted on the lead frame 3, the thermistor circuit needs to be insulated while detecting the heat of the second-layer power semiconductor 2 and the lead frame 3. Therefore, the requirements can be satisfied by mounting the thermistor 9 on the relay wiring member 7 whose body is made of a ceramic material.
In addition, although it was set as the structure which has the thermistor 9 for the temperature monitoring inside a semiconductor module, what can estimate temperature may be sufficient and is not restricted to this structure.

また、本発明の半導体モジュール１は、電動パワーステアリング用コントロールユニットや、当該電動パワーステアリング用コントロールユニットを有する電動パワーステアリングシステム等に適用可能である。
例えば、図６に例示する電動パワーステアリング装置１００は、例えばコラムタイプのものである。該図４において、符号Ｈはステアリングホイール、符号１０ａはステアリング入力軸、符号１０ｂはステアリング出力軸、符号１１はラック・ピニオン運動変換機構、符号１３はウォーム減速機構、符号２０はハウジング、符号２３はトルクセンサ、符号３０はステアリングシャフト、符号４０、４１は自在継手、符号４２は連結部材をそれぞれ示す。 Further, the semiconductor module 1 of the present invention is applicable to an electric power steering control unit, an electric power steering system having the electric power steering control unit, and the like.
For example, the electric power steering apparatus 100 illustrated in FIG. 6 is of a column type, for example. In FIG. 4, symbol H is a steering wheel, symbol 10a is a steering input shaft, symbol 10b is a steering output shaft, symbol 11 is a rack and pinion motion conversion mechanism, symbol 13 is a worm reduction mechanism, symbol 20 is a housing, symbol 23 is Reference numeral 30 denotes a steering shaft, reference numerals 40 and 41 denote universal joints, and reference numeral 42 denotes a connecting member.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明は、電動パワーステアリング等の各種産業機械や各種駆動装置、さらには、これらが搭載された車両などにおける半導体モジュールに適用して好適である。   The present invention is suitable for application to various industrial machines such as electric power steering, various drive devices, and semiconductor modules in vehicles on which these are mounted.

１ 半導体モジュール
２ パワー半導体
３ リードフレーム
５ はんだ
６ バスバ
７ 中継配線部材
８ ボンディングワイヤ
９ サーミスタ
２１ １層目のパワー半導体
２２ ２層目のパワー半導体
３１ １層目リードフレーム
３２ ２層目リードフレーム
３３ 信号用リードフレーム

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor module 2 Power semiconductor 3 Lead frame 5 Solder 6 Bus bar 7 Relay wiring member 8 Bonding wire 9 Thermistor 21 First layer power semiconductor 22 Second layer power semiconductor 31 First layer lead frame 32 Second layer lead frame 33 Signal For lead frame

Claims (6)

半導体モジュールにおいて、
内部配線部材のリードフレームが２層の立体配線構造であり、
前記立体配線構造には、
前記リードフレーム上の中継配線部材を中継して、少なくとも一部のボンディングワイヤが配線される構造が含まれることを特徴とした半導体モジュール。 In semiconductor modules,
The lead frame of the internal wiring member has a two-layered three-dimensional wiring structure,
In the three-dimensional wiring structure,
A semiconductor module comprising a structure in which at least a part of bonding wires is wired by relaying a relay wiring member on the lead frame. 前記中継配線部材は、セラミック絶縁素体と導電材からな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。   The semiconductor module according to claim 1, wherein the relay wiring member is made of a ceramic insulator and a conductive material. 前記中継配線部材を中継したボンディングワイヤは、面方向におけるボンディングワイヤ方向がそれぞれ異なる構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。   3. The semiconductor module according to claim 1, wherein the bonding wires relayed by the relay wiring member have different structures in the bonding wire directions in the surface direction. 前記中継配線部材上には、温度推定素子を実装したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体モジュール。   4. The semiconductor module according to claim 1, wherein a temperature estimation element is mounted on the relay wiring member. 請求項１乃至４のいずれかの前記半導体モジュールを有する電動パワーステアリング用コントロールユニット。   An electric power steering control unit comprising the semiconductor module according to claim 1. 請求項５に記載の半導体モジュール前記電動パワーステアリング用コントロールユニットを有することを特徴とする電動パワーステアリングシステム。   6. The electric power steering system comprising the semiconductor module according to claim 5, wherein the electric power steering control unit is provided.
JP2017016782A 2017-02-01 2017-02-01 Semiconductor module, control unit including the same, and electric power steering system Pending JP2018125424A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017016782A JP2018125424A (en) 2017-02-01 2017-02-01 Semiconductor module, control unit including the same, and electric power steering system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017016782A JP2018125424A (en) 2017-02-01 2017-02-01 Semiconductor module, control unit including the same, and electric power steering system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018125424A true JP2018125424A (en) 2018-08-09

Family

ID=63111646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017016782A Pending JP2018125424A (en) 2017-02-01 2017-02-01 Semiconductor module, control unit including the same, and electric power steering system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018125424A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021234803A1 (en) 2020-05-19 2021-11-25 三菱電機株式会社 Semiconductor module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021234803A1 (en) 2020-05-19 2021-11-25 三菱電機株式会社 Semiconductor module
US12412813B2 (en) 2020-05-19 2025-09-09 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10177675B2 (en) Electric power conversion device
CN110771027B (en) Power semiconductor device and power conversion device using the same
TW201608676A (en) Semiconductor device
JP5659938B2 (en) Semiconductor unit and semiconductor device using the same
CN110178304B (en) Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips
CN107004673B (en) Semiconductor driving device
CN107863891A (en) Power inverter
CN111587528B (en) Power semiconductor device
CN105429478B (en) Power inverter
JP6261642B2 (en) Power semiconductor device
WO2018220721A1 (en) Semiconductor power module
WO2019181261A1 (en) Power semiconductor device
JP4575034B2 (en) Inverter device
CN113692697B (en) Electronic circuit unit
JP6354283B2 (en) Semiconductor module and semiconductor device
EP3584834A1 (en) Semiconductor device
CN114144965B (en) Circuit arrangement
JP2018125424A (en) Semiconductor module, control unit including the same, and electric power steering system
WO2018150449A1 (en) Semiconductor module and production method therefor, drive device equipped with semiconductor module, and electric power steering device
JP6593630B2 (en) Semiconductor module, drive device including the same, electric power steering device, and vehicle
JP2018133463A (en) Semiconductor module
JP2017038053A (en) Semiconductor module, and drive device, electric power steering device, and vehicle comprising the same
JP2018067588A (en) Semiconductor module, driving device, electric power steering device, vehicle, and method for manufacturing semiconductor module
JP2018067596A (en) Semiconductor module, driving device, electric power steering system, vehicle, and method of manufacturing semiconductor module
JP2017045875A (en) Semiconductor module and manufacturing method thereof