JPH0312468B2 - - Google Patents
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- JPH0312468B2 JPH0312468B2 JP58122655A JP12265583A JPH0312468B2 JP H0312468 B2 JPH0312468 B2 JP H0312468B2 JP 58122655 A JP58122655 A JP 58122655A JP 12265583 A JP12265583 A JP 12265583A JP H0312468 B2 JPH0312468 B2 JP H0312468B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- organic resin
- semiconductor pellet
- soldering
- plate
- 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.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
- H10W76/40—Fillings or auxiliary members in containers, e.g. centering rings
- H10W76/42—Fillings
- H10W76/47—Solid or gel fillings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
- H10W90/734—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Thyristors (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体装置に係り、特に半導体基体
表面の電極膜に同形状の微細な部分を有する電極
板を軟ろうで固着し、半導体素子基体と電極板を
有機樹脂で被覆した構造の半導体装置に関する。 〔発明の背景〕 本願発明はゲートターンオフサイリスタ(以下
GTOと略す)やトランジスタ等の電力用半導体
素子の電極構造として、主表面上に設けた微細な
制御電極膜と主電極膜に、これと大略同じ形状の
部分を有する金属箔を半田等の軟ろうで固着した
構造を提案している。このような構造にすれば、
従来、電極リード線としてのアルミニウム線を超
音波法等でワイヤボンデイングしていた半導体素
子や、ヘツダー付きの銅リードを半田接続してい
た半導体素子に比べて、ボンデイングパツト部分
をなくすことができるため、半導体素子を小型に
できる利点を有する。 本願発明者は上記のように電極構造を有する
GTOをインバータ装置に組み込み、動作試験す
るとともに、信頼性の確認のため、熱サイクル試
験およびパワーサイクル試験した。その結果、
GTOの表面保護および電気絶縁のために有機樹
脂で被覆した場合、熱サイクル試験やパワーサイ
クル試験で以下の問題があることが判つた。 第1図aは上記構造からなるGTOサイリスタ
の電極構造の斜視図、第1図bはGTOサイリス
タの断面図である。同図において、GTOサイリ
スタ100があり、このGTOサイリスタ100
はnエミツタ101にオーミツク接続する一方の
主電極であるカソード電極102、カソード電極
102と半田116で接合して固着されたカソー
ド電極銅箔103、nエミツタ101と同一表面
に露出したpベース104にオーミツク接続する
制御電極である補助ゲート電極105と主ゲート
電極106、主ゲート電極106と半田116で
接合して固着された主ゲート電極銅箔107から
なる。 前記カソード電極銅箔103は、カソード微小
電極接続部108、カソード電極架橋部109、
カソード電極共通部110からなり、カソード電
極共通部110はカソード電極銅板111と半田
で接合して固着されている。同様に、前記主ゲー
ト電極銅箔107は、ゲート微小電極接続部11
2ゲート電極架橋部113、ゲート電極共通部1
14からなり、このゲート電極共通部114は、
ゲート電極銅板115と半田で接合して固着され
ている。前記GTOサイリスタ100の他方の主
電極であるアノード電極196は電極板117に
半田で接合して固着されている。そして、このよ
うなGTOサイリスタ100、主ゲート電極銅箔
107、カソード電極銅箔103、ゲート電極銅
板115、カソード電極銅板111、および電極
板117を含む全体は有機樹脂118で被覆され
ている。 このような構造をもつ半導体装置を熱サイクル
試験およびパワーサイクル試験した結果、主ゲー
ト電極銅箔107のゲート電極架橋部113、あ
るいはカソード電極銅箔103のカソード電極架
橋部109が熱疲労し、応力集中の大きい箇所か
ら切れることが判つた。パワーサイクル試験では
さらに電流集中による熱でGTOサイリスタが破
壊するものが生じた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであり、熱疲労に強い半導体装置を提供
するものにある。 〔発明の概要〕 このような目的を達成するために、本発明は、
金属板と、この金属板にろう接により載置され上
面に短冊状の電極がその長手方向の直交する方向
に複数並設された半導体ペレツトと、この半導体
ペレツトに対し間隔をおいてそれぞれ前記金属板
上に絶縁体を介してろう接により載置された第1
と第2の外部引き出し電極と、前記半導体ペレツ
トの前記電極の一つ又は複数おきに各電極全面に
ろう接接続されかつ電極架橋部を介して基部が共
通とされ、この基部が前記第1の外部引き出し電
極にろう接接続されたくし状の金属箔からなる第
1内部リードと、この第1内部リードと接続され
た電極以外の他の電極の全面にろう接接続されか
つ電極架橋部を介して基部が共通とされ、この基
部が前記第2の外部引き出し電極にろう接接続さ
れたくし状の金属箔からなる第2内部リードと、
前記各電極を含む前記半導体ペレツト面、および
前記各内部リードの電極架橋部と基部とを被つて
配置されたゲル状の有機樹脂とを備えたことを特
徴とする半導体装置にある。 このように構成することにより、本発明によれ
ば、次の作用により上記目的が達成される。 まず、外部引き出し電極を半導体ペレツトに直
接接続しないで、間隔をおいて同一の金属板上に
固定した構造にしていることから外部引き出し電
極の熱膨張によつて半導体ペレツトが破壊される
のを防止できる。一方、外部引き出し電極と半導
体ペレツトの電極とを金属箔からなる内部リード
により接続する構造にしていることから、同一金
属板上に載置された半導体ペレツトと外部引き出
し電極との熱膨張の差により生ずるそれらの相対
位置の変化は、内部リードにより吸収される。し
かし、内部リードは電極架橋部において複数に分
かれた電極部分と基部とから形成されているた
め、また、一定の厚みを有する金属箔から形成さ
れているため、ヒートサイクルにより繰り返し応
力(曲げ応力)が作用すると疲労により切れるお
それがある。特に電極架橋部に応力が集中しやす
い。 そこで、本発明では、半導体ペレツト上面と外
部引き出し電極を含めて内部リード全体を、ゲル
状の有機樹脂にて被つた構成としたのである。す
なわち、ゲル状の有機樹脂が有する柔軟性により
電極架橋部を含めた内部リードの屈曲を全体に分
散させ、これにより電極架橋部等の特定の部位に
応力が集中するのを防止し、あるいは応力を低減
するようにして、熱疲労に強いものにしたのであ
る。 〔発明の実施例〕 第2図は本発明に係る半導体装置の一実施例を
示す断面構成図である。同図においてGTOサイ
リスタ100(その寸法は例えば8.0mm□ )はNi
メツキした銅電極板201(その寸法は例えば25
×29×2t)とPb40%・Sn60%の組成からなる半
田2101で、銅電極板201はアルミナ絶縁板
202(その寸法は例えば(28×32×0.4t)のタ
ングステン、ニツケルメタライズ層と半田210
2で接着し、アルミナ絶縁板202はNiメツキ
した銅ヒートシンク板203(その寸法は例えば
63×36×3.2t)と半田2103で接着されてい
る。銅電極板201にはカソード端子用アルミナ
絶縁板204(その寸法は例えば22×6×2t)と
ゲート端子用アルミナ絶縁板205(その寸法は
例えば22×6×2t)のそれぞれメタライズ層と半
田2104および2105で、またアノード銅電
極端子207が半田で接着されている。カソード
端子用アルミナ絶縁板204はL字型のカソード
電極端子111と、ゲート端子用アルミナ絶縁板
205は同じくL字型の外部引き出し電極として
のゲート銅電極端子115とそれぞれ半田210
6および2107で接着され、内部リードとして
のカソード電極銅箔103(その厚さは例えば
35μmt)が外部引き出し電極としてのカソード電
極端子111と、内部リードとしてのゲート電極
銅箔107(その寸法は例えば35μmt)がゲート
電極端子115と半田で接着されている。銅ヒー
トシンク板203には樹脂製ケース206(その
高さは例えば12mm)をシリコーン系接着像211
で接着されている。樹脂製ケース206の中に
は、有機樹脂()208がカソード電極銅箔1
03およびゲート電極銅箔107をその上部約1
mm程度まで完全に覆うように注入されて加熱硬化
後、有機樹脂()209が前記樹脂製ケース2
06の上部開口部の位置まで注入されて加熱硬化
されている。 このようにして構成した半導体装置において、
有機樹脂()および有機樹脂()として使用
した材料を表1に示す。
表面の電極膜に同形状の微細な部分を有する電極
板を軟ろうで固着し、半導体素子基体と電極板を
有機樹脂で被覆した構造の半導体装置に関する。 〔発明の背景〕 本願発明はゲートターンオフサイリスタ(以下
GTOと略す)やトランジスタ等の電力用半導体
素子の電極構造として、主表面上に設けた微細な
制御電極膜と主電極膜に、これと大略同じ形状の
部分を有する金属箔を半田等の軟ろうで固着した
構造を提案している。このような構造にすれば、
従来、電極リード線としてのアルミニウム線を超
音波法等でワイヤボンデイングしていた半導体素
子や、ヘツダー付きの銅リードを半田接続してい
た半導体素子に比べて、ボンデイングパツト部分
をなくすことができるため、半導体素子を小型に
できる利点を有する。 本願発明者は上記のように電極構造を有する
GTOをインバータ装置に組み込み、動作試験す
るとともに、信頼性の確認のため、熱サイクル試
験およびパワーサイクル試験した。その結果、
GTOの表面保護および電気絶縁のために有機樹
脂で被覆した場合、熱サイクル試験やパワーサイ
クル試験で以下の問題があることが判つた。 第1図aは上記構造からなるGTOサイリスタ
の電極構造の斜視図、第1図bはGTOサイリス
タの断面図である。同図において、GTOサイリ
スタ100があり、このGTOサイリスタ100
はnエミツタ101にオーミツク接続する一方の
主電極であるカソード電極102、カソード電極
102と半田116で接合して固着されたカソー
ド電極銅箔103、nエミツタ101と同一表面
に露出したpベース104にオーミツク接続する
制御電極である補助ゲート電極105と主ゲート
電極106、主ゲート電極106と半田116で
接合して固着された主ゲート電極銅箔107から
なる。 前記カソード電極銅箔103は、カソード微小
電極接続部108、カソード電極架橋部109、
カソード電極共通部110からなり、カソード電
極共通部110はカソード電極銅板111と半田
で接合して固着されている。同様に、前記主ゲー
ト電極銅箔107は、ゲート微小電極接続部11
2ゲート電極架橋部113、ゲート電極共通部1
14からなり、このゲート電極共通部114は、
ゲート電極銅板115と半田で接合して固着され
ている。前記GTOサイリスタ100の他方の主
電極であるアノード電極196は電極板117に
半田で接合して固着されている。そして、このよ
うなGTOサイリスタ100、主ゲート電極銅箔
107、カソード電極銅箔103、ゲート電極銅
板115、カソード電極銅板111、および電極
板117を含む全体は有機樹脂118で被覆され
ている。 このような構造をもつ半導体装置を熱サイクル
試験およびパワーサイクル試験した結果、主ゲー
ト電極銅箔107のゲート電極架橋部113、あ
るいはカソード電極銅箔103のカソード電極架
橋部109が熱疲労し、応力集中の大きい箇所か
ら切れることが判つた。パワーサイクル試験では
さらに電流集中による熱でGTOサイリスタが破
壊するものが生じた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであり、熱疲労に強い半導体装置を提供
するものにある。 〔発明の概要〕 このような目的を達成するために、本発明は、
金属板と、この金属板にろう接により載置され上
面に短冊状の電極がその長手方向の直交する方向
に複数並設された半導体ペレツトと、この半導体
ペレツトに対し間隔をおいてそれぞれ前記金属板
上に絶縁体を介してろう接により載置された第1
と第2の外部引き出し電極と、前記半導体ペレツ
トの前記電極の一つ又は複数おきに各電極全面に
ろう接接続されかつ電極架橋部を介して基部が共
通とされ、この基部が前記第1の外部引き出し電
極にろう接接続されたくし状の金属箔からなる第
1内部リードと、この第1内部リードと接続され
た電極以外の他の電極の全面にろう接接続されか
つ電極架橋部を介して基部が共通とされ、この基
部が前記第2の外部引き出し電極にろう接接続さ
れたくし状の金属箔からなる第2内部リードと、
前記各電極を含む前記半導体ペレツト面、および
前記各内部リードの電極架橋部と基部とを被つて
配置されたゲル状の有機樹脂とを備えたことを特
徴とする半導体装置にある。 このように構成することにより、本発明によれ
ば、次の作用により上記目的が達成される。 まず、外部引き出し電極を半導体ペレツトに直
接接続しないで、間隔をおいて同一の金属板上に
固定した構造にしていることから外部引き出し電
極の熱膨張によつて半導体ペレツトが破壊される
のを防止できる。一方、外部引き出し電極と半導
体ペレツトの電極とを金属箔からなる内部リード
により接続する構造にしていることから、同一金
属板上に載置された半導体ペレツトと外部引き出
し電極との熱膨張の差により生ずるそれらの相対
位置の変化は、内部リードにより吸収される。し
かし、内部リードは電極架橋部において複数に分
かれた電極部分と基部とから形成されているた
め、また、一定の厚みを有する金属箔から形成さ
れているため、ヒートサイクルにより繰り返し応
力(曲げ応力)が作用すると疲労により切れるお
それがある。特に電極架橋部に応力が集中しやす
い。 そこで、本発明では、半導体ペレツト上面と外
部引き出し電極を含めて内部リード全体を、ゲル
状の有機樹脂にて被つた構成としたのである。す
なわち、ゲル状の有機樹脂が有する柔軟性により
電極架橋部を含めた内部リードの屈曲を全体に分
散させ、これにより電極架橋部等の特定の部位に
応力が集中するのを防止し、あるいは応力を低減
するようにして、熱疲労に強いものにしたのであ
る。 〔発明の実施例〕 第2図は本発明に係る半導体装置の一実施例を
示す断面構成図である。同図においてGTOサイ
リスタ100(その寸法は例えば8.0mm□ )はNi
メツキした銅電極板201(その寸法は例えば25
×29×2t)とPb40%・Sn60%の組成からなる半
田2101で、銅電極板201はアルミナ絶縁板
202(その寸法は例えば(28×32×0.4t)のタ
ングステン、ニツケルメタライズ層と半田210
2で接着し、アルミナ絶縁板202はNiメツキ
した銅ヒートシンク板203(その寸法は例えば
63×36×3.2t)と半田2103で接着されてい
る。銅電極板201にはカソード端子用アルミナ
絶縁板204(その寸法は例えば22×6×2t)と
ゲート端子用アルミナ絶縁板205(その寸法は
例えば22×6×2t)のそれぞれメタライズ層と半
田2104および2105で、またアノード銅電
極端子207が半田で接着されている。カソード
端子用アルミナ絶縁板204はL字型のカソード
電極端子111と、ゲート端子用アルミナ絶縁板
205は同じくL字型の外部引き出し電極として
のゲート銅電極端子115とそれぞれ半田210
6および2107で接着され、内部リードとして
のカソード電極銅箔103(その厚さは例えば
35μmt)が外部引き出し電極としてのカソード電
極端子111と、内部リードとしてのゲート電極
銅箔107(その寸法は例えば35μmt)がゲート
電極端子115と半田で接着されている。銅ヒー
トシンク板203には樹脂製ケース206(その
高さは例えば12mm)をシリコーン系接着像211
で接着されている。樹脂製ケース206の中に
は、有機樹脂()208がカソード電極銅箔1
03およびゲート電極銅箔107をその上部約1
mm程度まで完全に覆うように注入されて加熱硬化
後、有機樹脂()209が前記樹脂製ケース2
06の上部開口部の位置まで注入されて加熱硬化
されている。 このようにして構成した半導体装置において、
有機樹脂()および有機樹脂()として使用
した材料を表1に示す。
【表】
【表】
また、GTOサイリスタ100のゲート電極端
子115とカソード電極端子111の間に電流
10Aを流し、nエミツタ101とPベース104
間の接合の順電圧下降を測定し、−55℃(20分)
→20℃(10分)→150℃(20分)→20℃(10分)
を1サイクルとする熱サイクル試験による変化を
追跡した。第3図は、試験GTOサイリスタ装置
との熱サイクル試験による順方向の抵抗の追
跡結果を示す。試験GTOサイリスタ装置は、
上記有機樹脂()にKJR9033シリコーン樹脂、
有機樹脂()にKE523−16Fr−5・2液性エ
ポキシ系樹脂を塗付モールドした試料、試験
GTOサイリスタ装置は有機樹脂()に
KE104シリコーンゲル、有機樹脂()にKE523
−16Fr−5を塗付・モールドした試料である。
有機樹脂()に、KE104のように針入度が大き
く軟らかい樹脂を用いるの順方向の抵抗は変化し
ないが、KJR9033ではゲート電極架橋部および
カソード電極架橋部の部分的な熱疲労破損により
順方向の抵抗が増加することが判る。さらに表2
に塗付、モールドした樹脂の種類と熱サイクル試
験結果を示す。
子115とカソード電極端子111の間に電流
10Aを流し、nエミツタ101とPベース104
間の接合の順電圧下降を測定し、−55℃(20分)
→20℃(10分)→150℃(20分)→20℃(10分)
を1サイクルとする熱サイクル試験による変化を
追跡した。第3図は、試験GTOサイリスタ装置
との熱サイクル試験による順方向の抵抗の追
跡結果を示す。試験GTOサイリスタ装置は、
上記有機樹脂()にKJR9033シリコーン樹脂、
有機樹脂()にKE523−16Fr−5・2液性エ
ポキシ系樹脂を塗付モールドした試料、試験
GTOサイリスタ装置は有機樹脂()に
KE104シリコーンゲル、有機樹脂()にKE523
−16Fr−5を塗付・モールドした試料である。
有機樹脂()に、KE104のように針入度が大き
く軟らかい樹脂を用いるの順方向の抵抗は変化し
ないが、KJR9033ではゲート電極架橋部および
カソード電極架橋部の部分的な熱疲労破損により
順方向の抵抗が増加することが判る。さらに表2
に塗付、モールドした樹脂の種類と熱サイクル試
験結果を示す。
【表】
以上述べたことから明らかなように、本発明に
よる半導体装置によれば、熱疲労に極めて強くな
るものが得られる。
よる半導体装置によれば、熱疲労に極めて強くな
るものが得られる。
第1図a,bはそれぞれ従来の半導体装置の一
例を示す斜視図、およびペレツトの断面図、第2
図a,bはそれぞれ本発明による半導体装置の一
実施例を示す断面図、および一部拡大図、第3図
は本発明の効果を示すグラフ、第4図は本発明に
よる半導体装置の他の実施例を示す断面図であ
る。 100……GTO、103……カソード電極銅
箔、107……主ゲート電極銅箔、201……銅
電極板、202……アルミナ絶縁板、203……
銅ヒートシンク板、206……樹脂製ケース、2
08……有機樹脂()、209……有機樹脂
()。
例を示す斜視図、およびペレツトの断面図、第2
図a,bはそれぞれ本発明による半導体装置の一
実施例を示す断面図、および一部拡大図、第3図
は本発明の効果を示すグラフ、第4図は本発明に
よる半導体装置の他の実施例を示す断面図であ
る。 100……GTO、103……カソード電極銅
箔、107……主ゲート電極銅箔、201……銅
電極板、202……アルミナ絶縁板、203……
銅ヒートシンク板、206……樹脂製ケース、2
08……有機樹脂()、209……有機樹脂
()。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 金属板と、この金属板にろう接により載置さ
れ上面に短冊状の電極がその長手方向と直交する
方向に複数並設された半導体ペレツトと、この半
導体ペレツトに対し間隔をおいてそれぞれ前記金
属板上に絶縁体を介してろう接により載置された
第1と第2の外部引き出し電極と、前記半導体ペ
レツトの前記電極の一つ又は複数おきに各電極全
面にろう接接続されかつ電極架橋部を介して基部
が共通とされ、この基部が前記第1の外部引き出
し電極にろう接接続されたくし状の金属箔からな
る第1内部リードと、この第1内部リードと接続
された電極以外の他の電極全面にろう接接続され
かつ電極架橋部を介して基部が共通とされ、この
基部が前記第2の外部引き出し電極にろう接接続
されたくし状の金属箔からなる第2内部リード
と、前記各電極を含む前記半導体ペレツト面、お
よび前記各内部リードの電極架橋部と基部とを被
つて配置されたゲル状の有機樹脂とを備えたこと
を特徴とする半導体装置。 2 前記ゲル状の有機樹脂はその針入度を40以上
の材料とした特許請求の範囲第1項記載の半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122655A JPS6014469A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122655A JPS6014469A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6014469A JPS6014469A (ja) | 1985-01-25 |
| JPH0312468B2 true JPH0312468B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=14841346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122655A Granted JPS6014469A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014469A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2712618B2 (ja) * | 1989-09-08 | 1998-02-16 | 三菱電機株式会社 | 樹脂封止型半導体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58161347A (ja) * | 1982-03-19 | 1983-09-24 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1983
- 1983-07-06 JP JP58122655A patent/JPS6014469A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6014469A (ja) | 1985-01-25 |
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