JPS5931044A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS5931044A JPS5931044A JP57141452A JP14145282A JPS5931044A JP S5931044 A JPS5931044 A JP S5931044A JP 57141452 A JP57141452 A JP 57141452A JP 14145282 A JP14145282 A JP 14145282A JP S5931044 A JPS5931044 A JP S5931044A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sealing resin
- relief chamber
- outer container
- gel
- container
- 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.)
- Granted
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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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07541—Controlling the environment, e.g. atmosphere composition or temperature
- H10W72/07551—Controlling the environment, e.g. atmosphere composition or temperature characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting
-
- 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
- H10W72/50—Bond wires
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、放熱板上方の半導体素子部を外装容器で囲
い、内部に樹脂を充てんして封止した半導体装置に関す
る。
い、内部に樹脂を充てんして封止した半導体装置に関す
る。
近年、電子機器の小形軽量化が急速に進んでおり、これ
らの基をなすものは、半導体装置の小形化によるもので
ある。なかでも、中容量の電力用半導体装置として、以
前はサイリスタが使用されてきたが、トランジスタの大
電流容量化が進んでおり、周辺回路の簡略化、また、ス
イッチングタイムが短いなどの特長から、サイリスタに
対し置換わるようになってきた。さらに、パワー素子を
複数個組合わせて単一パッケージにした、いわゆるパワ
ーモジュールの分野においても、トランジスタの進出が
活発になっている。
らの基をなすものは、半導体装置の小形化によるもので
ある。なかでも、中容量の電力用半導体装置として、以
前はサイリスタが使用されてきたが、トランジスタの大
電流容量化が進んでおり、周辺回路の簡略化、また、ス
イッチングタイムが短いなどの特長から、サイリスタに
対し置換わるようになってきた。さらに、パワー素子を
複数個組合わせて単一パッケージにした、いわゆるパワ
ーモジュールの分野においても、トランジスタの進出が
活発になっている。
このようなパワーモジュールの特長は、軽量化と低価格
であるが、このためには、樹脂封止形となる。パワーモ
ジュールでは、複数個の半導体チップを組込んでおり、
半導体チップ自体も大電流容量化に伴ない太きくなるた
め、外形寸法は従来の樹脂封止形半導体装置に比べかな
り大きなものとなる。例えば、電動機のインバータ制御
用に最近開発されたものでは、パッケージ内に13個の
チップな組込み、外形寸法が長さ100mm、幅100
mm、高さ30mmになるものが実用化されている。
であるが、このためには、樹脂封止形となる。パワーモ
ジュールでは、複数個の半導体チップを組込んでおり、
半導体チップ自体も大電流容量化に伴ない太きくなるた
め、外形寸法は従来の樹脂封止形半導体装置に比べかな
り大きなものとなる。例えば、電動機のインバータ制御
用に最近開発されたものでは、パッケージ内に13個の
チップな組込み、外形寸法が長さ100mm、幅100
mm、高さ30mmになるものが実用化されている。
このようなことから、パワーモジュールの樹脂封止には
、従前のものとは異なった構造が必要となってくる。な
かでも、最も問題となるのは、外形が大きくなることに
より、容器内に充てんされる樹脂の体積か大きくなり、
半導体チップの発熱による温度」−昇で、封止樹脂の膨
張や温度低下時における収縮によるひずみがチップやア
ルミ線に加わり、チップの割れやアルミ線の断組の原因
となることである。
、従前のものとは異なった構造が必要となってくる。な
かでも、最も問題となるのは、外形が大きくなることに
より、容器内に充てんされる樹脂の体積か大きくなり、
半導体チップの発熱による温度」−昇で、封止樹脂の膨
張や温度低下時における収縮によるひずみがチップやア
ルミ線に加わり、チップの割れやアルミ線の断組の原因
となることである。
これを防止するため、最近は、内部を下層のゲル状の軟
質樹脂で封止してチップやアルミ線部を囲い、この上層
を充てん後硬化された強度の高い封止樹脂で封止し、引
出された外部端子の保持やモジュールの機械的保獲をす
る、2重の樹脂封止構造のものが増えてきた。
質樹脂で封止してチップやアルミ線部を囲い、この上層
を充てん後硬化された強度の高い封止樹脂で封止し、引
出された外部端子の保持やモジュールの機械的保獲をす
る、2重の樹脂封止構造のものが増えてきた。
この種の従来の半導体装置は、第1図に断面図で示すよ
うになっていた。図は2組の素子を1パツケージ内に組
込んだ例を示す。[11は放熱板で、上面に1対の絶縁
基板(2)を固着している。これらの絶縁基板(2)上
にはそれぞれコレクタ電極(3)、エミッタ電極(4)
又は(5)、及びベース電極(6)が接着されている。
うになっていた。図は2組の素子を1パツケージ内に組
込んだ例を示す。[11は放熱板で、上面に1対の絶縁
基板(2)を固着している。これらの絶縁基板(2)上
にはそれぞれコレクタ電極(3)、エミッタ電極(4)
又は(5)、及びベース電極(6)が接着されている。
これらの電極のうち、一方のコレクタ電極(3)から共
通極の外部端−了(3a)と、他方のコレクタ電極(3
)からコレクタ極の外部端子(3c)が、それぞれはん
だ付は接合されて上方に引出されている。捷だ、一方の
エミッタ電極(4)から折曲げられてエミッタ極の外部
端子(4a)が上方に引出されている。双方のコし/ク
タ電極(3)上にそれぞれトランジスタチップ(7)が
接着されており、これらのチップ(7)上面の各電極パ
ッドとそれぞれ対応するエミッタ電極(41、(61、
ベース電極(6)とを、アルミ線(8)でワイヤボンド
している。(9)は2組の素子を接続するための接続片
で、一方のコレクタ電極(3)と他方のエミッタ電極(
5)とを甘たかって接合している。(10)は上方に引
出された複数の信号端子で、それぞれ対応する電極から
各接続線(++)により接続されている。(12)は合
成樹脂成形品など絶縁材からなり、放熱板fN上に周縁
に沿って接着され各電極部やチップ部を囲う外装容器で
、上部が開口している。(131は外装容器04)内に
中間高さ擾で充てんされた下層のゲル状の封止樹脂(例
えばシリコンゲル) 、f14+はこのゲル状封止樹脂
03)の上部に充てんして硬化されモールドされた上層
の封止樹脂(例えばエポキシ樹脂)で、内部を封止する
とともに、外部端子(3a)、 (3c)、 (4a)
及び各信号端子(lO)を機械的に保持している。(1
5)は合成樹脂成形品など絶縁材からなり、外装容器(
12)の上部にはめられたふたで、各外部端子(3a)
+ (3c)+ (4a)が上方に引出され上端部か水
平に折曲げられており、各信号端子(10)か上方に引
出されている。
通極の外部端−了(3a)と、他方のコレクタ電極(3
)からコレクタ極の外部端子(3c)が、それぞれはん
だ付は接合されて上方に引出されている。捷だ、一方の
エミッタ電極(4)から折曲げられてエミッタ極の外部
端子(4a)が上方に引出されている。双方のコし/ク
タ電極(3)上にそれぞれトランジスタチップ(7)が
接着されており、これらのチップ(7)上面の各電極パ
ッドとそれぞれ対応するエミッタ電極(41、(61、
ベース電極(6)とを、アルミ線(8)でワイヤボンド
している。(9)は2組の素子を接続するための接続片
で、一方のコレクタ電極(3)と他方のエミッタ電極(
5)とを甘たかって接合している。(10)は上方に引
出された複数の信号端子で、それぞれ対応する電極から
各接続線(++)により接続されている。(12)は合
成樹脂成形品など絶縁材からなり、放熱板fN上に周縁
に沿って接着され各電極部やチップ部を囲う外装容器で
、上部が開口している。(131は外装容器04)内に
中間高さ擾で充てんされた下層のゲル状の封止樹脂(例
えばシリコンゲル) 、f14+はこのゲル状封止樹脂
03)の上部に充てんして硬化されモールドされた上層
の封止樹脂(例えばエポキシ樹脂)で、内部を封止する
とともに、外部端子(3a)、 (3c)、 (4a)
及び各信号端子(lO)を機械的に保持している。(1
5)は合成樹脂成形品など絶縁材からなり、外装容器(
12)の上部にはめられたふたで、各外部端子(3a)
+ (3c)+ (4a)が上方に引出され上端部か水
平に折曲げられており、各信号端子(10)か上方に引
出されている。
上記従来の装置では、各チップ(7)部やアルミ線(8
)部を保護するため充てんしたゲル状封止樹脂で囲い、
その上に充てんし硬化された封止樹脂で封止した、2重
の樹脂封止構造になっている。このため、装置の温度が
上昇すると、下層のゲル状封止樹脂03)が膨張し、第
2図に示すように、硬化封止樹脂04)を矢印P方向に
押上げる力が作用する。
)部を保護するため充てんしたゲル状封止樹脂で囲い、
その上に充てんし硬化された封止樹脂で封止した、2重
の樹脂封止構造になっている。このため、装置の温度が
上昇すると、下層のゲル状封止樹脂03)が膨張し、第
2図に示すように、硬化封止樹脂04)を矢印P方向に
押上げる力が作用する。
特にゲル状封止樹脂(13)は線膨張係数が4〜’7X
10で、通常のモールド硬化封止樹脂の(10のオーダ
)に比べて太きいため、かなり大きな力が作用すること
になる。これにより、硬化封止樹脂04)で固定されで
ある外部端子(3a)+ (3c)、 (4a)は引上
げ力を直接受ける。このため、例えはヒートサイクルの
ような使用条件下では、外部端子の下端のはんだ付部(
16)に周期的に引張力が反復印加され、繰返し疲労と
なり、やがて断線状態に至る事故となる。例えば、第2
図で示すはんだ付部(16)の断面積が3mm2で一4
0°C〜+125℃を1ザイクルとするヒートサイクル
を加えると、50ザイクルで上記のような断線事故が発
生する。
10で、通常のモールド硬化封止樹脂の(10のオーダ
)に比べて太きいため、かなり大きな力が作用すること
になる。これにより、硬化封止樹脂04)で固定されで
ある外部端子(3a)+ (3c)、 (4a)は引上
げ力を直接受ける。このため、例えはヒートサイクルの
ような使用条件下では、外部端子の下端のはんだ付部(
16)に周期的に引張力が反復印加され、繰返し疲労と
なり、やがて断線状態に至る事故となる。例えば、第2
図で示すはんだ付部(16)の断面積が3mm2で一4
0°C〜+125℃を1ザイクルとするヒートサイクル
を加えると、50ザイクルで上記のような断線事故が発
生する。
このように、従来の半導体装置は、チップやアルミ線保
論のため、下層のゲル状封止樹脂θ3)と上層の硬質の
封止樹脂04)との2重封止しているが、温度上昇によ
り外部端子のはんだ付部が繰返し引張応力を生じ、疲労
破損に至り、信頼性が低かった○ この発明は、外装容器の一部に下層のゲル状封止樹脂に
下方で通じ、熱膨張分を逃がす逃かし室を設け、温度上
昇によりゲル状封止樹脂が膨張しても逃かし室に逃がさ
れ、上層の硬化封止樹脂に押上げ力が作用し/fいよう
にし、外部端子の断線事故をなくし、信頼性の高い半導
体装置を提供することを目的としている。
論のため、下層のゲル状封止樹脂θ3)と上層の硬質の
封止樹脂04)との2重封止しているが、温度上昇によ
り外部端子のはんだ付部が繰返し引張応力を生じ、疲労
破損に至り、信頼性が低かった○ この発明は、外装容器の一部に下層のゲル状封止樹脂に
下方で通じ、熱膨張分を逃がす逃かし室を設け、温度上
昇によりゲル状封止樹脂が膨張しても逃かし室に逃がさ
れ、上層の硬化封止樹脂に押上げ力が作用し/fいよう
にし、外部端子の断線事故をなくし、信頼性の高い半導
体装置を提供することを目的としている。
第3図はこの発明の一実施例による半導体装置の断面図
であり、itt 〜(u) 、 (+3+ 、 in)
、 (3a)、 (3C)、 (4a)は上記従来
装置と同一のものである。(21)は合成(す1脂成形
品など絶縁材からなる外装容器で、放熱板(1)の上−
p、Bに周縁に沿って接着され内部の各部品を−囲い上
部は開口[7ており、−刃側内に下方及び上部か開口す
る逃がし室(21a)が形成されている。この外装容器
(21)の逃がし室部を、第4図に斜視図で示す。+2
21 G−1合成樹脂成形品など絶縁材からなり、外装
容に1f (21iの上部にはめられたふたで、各外部
端子(3a)、 (3す、 (4a)が引出され上端部
が水平に折曲げられており、各信号端子(10)が上方
に引出されている。また、ふた(2りには逃がし室(2
1a )に連通し外気に通じる通気穴(22a)が設け
られである。逃がし室(21a)内には上層の封止樹脂
(14)は充てんしない。
であり、itt 〜(u) 、 (+3+ 、 in)
、 (3a)、 (3C)、 (4a)は上記従来
装置と同一のものである。(21)は合成(す1脂成形
品など絶縁材からなる外装容器で、放熱板(1)の上−
p、Bに周縁に沿って接着され内部の各部品を−囲い上
部は開口[7ており、−刃側内に下方及び上部か開口す
る逃がし室(21a)が形成されている。この外装容器
(21)の逃がし室部を、第4図に斜視図で示す。+2
21 G−1合成樹脂成形品など絶縁材からなり、外装
容に1f (21iの上部にはめられたふたで、各外部
端子(3a)、 (3す、 (4a)が引出され上端部
が水平に折曲げられており、各信号端子(10)が上方
に引出されている。また、ふた(2りには逃がし室(2
1a )に連通し外気に通じる通気穴(22a)が設け
られである。逃がし室(21a)内には上層の封止樹脂
(14)は充てんしない。
上記一実施例の装置において、外装容器(21)内に充
てんされた下層のゲル状封止樹脂(l 3iが、温度上
昇により熱膨張しても、その膨張分の体積は、外装容器
(121の逃がし室(21a)内に下方から入って収容
されて逃がされる。このため、上層の硬化封止樹脂(1
4)に作用する押上げ力は極くわずかとなり、外部端子
の断線事故がなくされる。
てんされた下層のゲル状封止樹脂(l 3iが、温度上
昇により熱膨張しても、その膨張分の体積は、外装容器
(121の逃がし室(21a)内に下方から入って収容
されて逃がされる。このため、上層の硬化封止樹脂(1
4)に作用する押上げ力は極くわずかとなり、外部端子
の断線事故がなくされる。
なお、上記実施例では、半導体装置として、トランジス
タチップ(7)を使用したパワーモジュールの場合につ
いて説明したが、これに限らず、外装容器内に下層のゲ
ル状封止樹脂と上層の硬化封止樹脂とで2N封止するよ
うにした、他の種の半導体装置にも適用でさるものであ
る。
タチップ(7)を使用したパワーモジュールの場合につ
いて説明したが、これに限らず、外装容器内に下層のゲ
ル状封止樹脂と上層の硬化封止樹脂とで2N封止するよ
うにした、他の種の半導体装置にも適用でさるものであ
る。
以上のように、この発明によれば、外装容器内に、下方
が開口し下層のゲル状封止樹脂に通じ上部が開口した逃
がし家を設け、外装容器の上部にはめたふたに、上記逃
がし室に通じ外気に通じる通気穴を設けたので、温度上
昇によりゲル状封止樹脂が〃(膨張しても逃かし宥〈に
逃がされ、上層の硬化封止樹脂への押上げ力か極くわず
かとなり、外部端子の断紗斗故が防止され、信頼性が向
上される。
が開口し下層のゲル状封止樹脂に通じ上部が開口した逃
がし家を設け、外装容器の上部にはめたふたに、上記逃
がし室に通じ外気に通じる通気穴を設けたので、温度上
昇によりゲル状封止樹脂が〃(膨張しても逃かし宥〈に
逃がされ、上層の硬化封止樹脂への押上げ力か極くわず
かとなり、外部端子の断紗斗故が防止され、信頼性が向
上される。
第1図は従来の半導体装置の断面図、第2図は第1図の
tW部と夕)部端子部の一部を示す拡大断面図、第3図
はこの発明の一実施例による半導体装置の断面図、第4
図は第3図の外装容器の逃がし室部の拡大斜視図である
。 図において、1・・・放熱板、2・・・絶縁基板、3・
・・コレクタ電m 、’ + 5・・・エミッタ電極、
3a13c。 4a・・・外部電極、6・・・ペース電極、7・・・ト
ランジスタチップ、13・・・下層のゲル状封止樹脂、
14・・・上層の硬化封止樹脂、21・・・列装容器、
21a・・・逃がし室、22・・・ふた、22a・・・
通気穴。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図 1o3. 44−3.4 第2図 ムが 6 7′ 3′ 76′ z ?′第3
図 第4図 手続補正書(自発) い) 特許庁長官殿 ■、事件の表示 特願昭57−141452号2
、発明の名称 半導体装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 5、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 6、補正の内容 明細書第7ページ第15行の「一方何内」を「一方の内
側」に補正する。 以上
tW部と夕)部端子部の一部を示す拡大断面図、第3図
はこの発明の一実施例による半導体装置の断面図、第4
図は第3図の外装容器の逃がし室部の拡大斜視図である
。 図において、1・・・放熱板、2・・・絶縁基板、3・
・・コレクタ電m 、’ + 5・・・エミッタ電極、
3a13c。 4a・・・外部電極、6・・・ペース電極、7・・・ト
ランジスタチップ、13・・・下層のゲル状封止樹脂、
14・・・上層の硬化封止樹脂、21・・・列装容器、
21a・・・逃がし室、22・・・ふた、22a・・・
通気穴。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図 1o3. 44−3.4 第2図 ムが 6 7′ 3′ 76′ z ?′第3
図 第4図 手続補正書(自発) い) 特許庁長官殿 ■、事件の表示 特願昭57−141452号2
、発明の名称 半導体装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号
名 称(601) 三菱電機株式会社代表者片山仁
八部 5、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 6、補正の内容 明細書第7ページ第15行の「一方何内」を「一方の内
側」に補正する。 以上
Claims (1)
- 放熱板上に固着された絶縁基板、この絶縁基板上に配置
され固着された複数種の電極、これらの電極のうち所定
の電極上に装着された半導体チップ、上記各電極のうち
所定の電極から上方に引出された複数の外部端子、絶縁
材からなり上部と底部が開口しており、内側には、開口
した下方が底部からすき間があけられ上部が開口した逃
がし室が形成されてあシ、上記放熱板上に周縁部に沿っ
て固着された外装容器、この外装容器内に充てんされて
おり、熱膨張による体積増加分が下方から上記逃がし室
に入って逃がされる下層のゲル状封止樹脂、上記外装容
器内に逃がし室を除き上記ゲル状封止樹脂上に充てんさ
れ硬化された上層の硬化封止樹脂、及び絶縁材からなり
上記外装容器の上部にはめられ、上記各外部端子を上方
に引出しており、上記逃がし室から外部に通じる通気穴
が設けられたふたを備えた半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57141452A JPS5931044A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57141452A JPS5931044A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5931044A true JPS5931044A (ja) | 1984-02-18 |
| JPS6219063B2 JPS6219063B2 (ja) | 1987-04-25 |
Family
ID=15292236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57141452A Granted JPS5931044A (ja) | 1982-08-12 | 1982-08-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5931044A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0251260A1 (de) * | 1986-07-01 | 1988-01-07 | BROWN, BOVERI & CIE Aktiengesellschaft | Leistungshalbleitermodul |
| JPH01144635A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品の固定方法 |
| EP0706221A3 (en) * | 1994-10-07 | 1997-11-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements |
| WO2021059549A1 (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 株式会社ミツバ | ドライバ |
-
1982
- 1982-08-12 JP JP57141452A patent/JPS5931044A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0251260A1 (de) * | 1986-07-01 | 1988-01-07 | BROWN, BOVERI & CIE Aktiengesellschaft | Leistungshalbleitermodul |
| JPH01144635A (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 電子部品の固定方法 |
| EP0706221A3 (en) * | 1994-10-07 | 1997-11-05 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device comprising a plurality of semiconductor elements |
| US5956231A (en) * | 1994-10-07 | 1999-09-21 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having power semiconductor elements |
| WO2021059549A1 (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 株式会社ミツバ | ドライバ |
| US11452228B2 (en) | 2019-09-25 | 2022-09-20 | Mitsuba Corporation | Driver |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6219063B2 (ja) | 1987-04-25 |
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