(57)【要約】  パワー半導体モジュール１００は、本体部２ａと外部接続端子部２ｂとが一体に形成され、本体部２ａが同一平面上に配置された電極板２と、本体部２ａの一方の面（載置面）２ｃに載置された半導体素子１と、本体部２ａの他方の面（放熱面）２ｄが露出され、電極板２の本体部２ａ及び半導体素子１を樹脂により封止した樹脂パッケージ３と、を備えこの放熱面２ｄと樹脂パッケージ３の底面３ａとは、同一面となっている。これにより、放熱性及び信頼性を向上させ、かつ小型化を図ることができる。
2012108011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続端子部と本体部とが一体に形成されるとともに、前記本体部が同一平面上に配置された複数の電極板と、
前記電極板の本体部の一方の面に載置された半導体素子と、
前記電極板の本体部の他方の面の少なくとも一部を露出させて、前記電極板の本体部及び前記半導体素子を樹脂封止した樹脂パッケージと、を備えたことを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項２】
前記外部接続端子部の幅は、前記電極板の本体部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項３】
前記電極板の本体部の露出面と、この面側の前記樹脂パッケージの底面とは、同一面を形成しており、前記外部接続端子部の根元部の周囲は、前記電極板の本体部の露出面と同一面を除いて樹脂で覆われていることを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項４】
前記電極板の本体部には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の孔内にも前記樹脂パッケージの樹脂が充填されていることを特徴とする請求項３に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項５】
前記電極板の本体部の露出面と、この面側の前記樹脂パッケージの底面とは、この底面の外縁部を除き同一面を形成しており、
前記樹脂パッケージの底面の外縁部には連続的あるいは断続的に樹脂突出部が形成され、前記外部接続端子部の根元部が前記樹脂突出部を貫通していることを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項６】
前記電極板の本体部には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の孔内にも前記樹脂パッケージの樹脂が充填されており、前記貫通孔の少なくとも一部は、前記樹脂突出部の樹脂で埋設されている部分に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項７】
前記電極板の本体部の一部には、前記半導体素子の載置面側に折り曲げられた爪が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項８】
前記電極板の本体部の露出面側の縁部の少なくとも一部には、段状に切り欠かれた欠切部が設けられており、前記欠切部には前記樹脂パッケージの樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項９】
自動車用の回転電気機器に組み込まれるものであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体モジュールに関するものであり、特に、自動車用の回転電気機器に組み込まれて使用されるものであって、例えば、自動車用電動パワーステアリングシステム用回転電気機器のためのインバータ回路やリレー回路を構成するパワー半導体モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両用のインバータ回路やリレー回路に使用されるパワー半導体モジュールは、大電流が流れ、発熱量が大きいため、電気的絶縁性を確保しつつ、放熱対策が必要となる。【０００３】
そこで、従来の特許文献１の半導体装置では、複数の導電性の放熱基板上に半導体素子が直接に配設されており、これらが半導体素子と電気的に接続された複数の外部接続電極と共にトランスファモールド成形によって樹脂パッケージ内部に一体成形されてものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。ここでは、複数の放熱基板の半導体素子が配設された面と反対の面側の樹脂パッケージは薄くなっており、半導体素子からの発熱は、放熱基板を通過後、さらに薄い樹脂パッケージを通過し、パワー半導体モジュールの外部に取り付けられたヒートシンクなどに放熱される。なお、パワー半導体モジュールとヒートシンクは放熱性の絶縁接着剤などを介して接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の半導体装置では、複数の外部接続端子と放熱基板は、それぞれ個別に用意されたものを、はんだ付けなどで接合されたものであったため、接合に要する面積の分だけ半導体装置が余分に大きくなり、また、半導体素子からの発熱は、放熱基板を通過後、さらに、熱伝導性の低い樹脂パッケージを通過する構造であるため、放熱性の面からも不利であることから、放熱性能を確保するために放熱基板の面積を拡大する必要があり、この点からも半導体装置の小型化が困難であるという問題点があった。【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、放熱性が良好であって、小型化が実現でき、なおかつ信頼性の高いパワー半導体モジュールを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るパワー半導体モジュールは、外部接続端子部と本体部とが一体に形成されるとともに、前記本体部が同一平面上に配置された複数の電極板と、前記電極板の本体部の一方の面に載置された半導体素子と、前記電極板の本体部の他方の面の少なくとも一部を露出させて、前記電極板の本体部及び前記半導体素子を樹脂封止した樹脂パッケージと、を備えたものである。【０００８】
また、請求項２に係るパワー半導体モジュールは、前記外部接続端子部の幅は、前記電極板の本体部の幅よりも狭いものである。【０００９】
また、請求項３に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部の露出面と、この面側の前記樹脂パッケージの底面とは、同一面を形成しており、前記外部接続端子部の根元部の周囲は、前記電極板の本体部の露出面と同一面を除いて樹脂で覆われているものである。【００１０】
また、請求項４に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の孔内にも前記樹脂パッケージの樹脂が充填されているものである。【００１１】
また、請求項５に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部の露出面と、この面側の前記樹脂パッケージの底面とは、この底面の外縁部を除き同一面を形成しており、前記樹脂パッケージの底面の外縁部には連続的あるいは断続的に樹脂突出部が形成され、前記外部接続端子部の根元部が前記樹脂突出部を貫通しているものである。【００１２】
また、請求項６に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の孔内にも前記樹脂パッケージの樹脂が充填されており、前記貫通孔の少なくとも一部は、前記樹脂突出部の樹脂で埋設されている部分に設けられているものである。【００１３】
また、請求項７に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部の一部には、前記半導体素子の載置面側に折り曲げられた爪が形成されているものである。【００１４】
また、請求項８に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部の露出面側の縁部の少なくとも一部には、段状に切り欠かれた欠切部が設けられており、前記欠切部には前記樹脂パッケージの樹脂が充填されているものである。【００１５】
また、請求項９に係るパワー半導体モジュールは、自動車用の回転電気機器に組み込まれるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパワー半導体モジュールによれば、外部接続端子部と本体面とが一体に形成された複数の電極板に半導体素子が載置され、露出された電極板の半導体素子の非載置面を外部放熱手段と直接接触させることによって、放熱性及び信頼性を向上させ、かつ小型化を図ることができる。【００１７】
また、本発明のパワー半導体モジュールは、小型化が可能であることから、限られたスペースに搭載することが要求される自動車の回転電気機器の小型化に貢献できる。また、使用中の走行や回転に伴う振動によって外部接続端子部と樹脂パッケージとを引き剥がすような力が発生しても、密着性が向上されているため故障の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】図１のパワー半導体モジュールの構成を下方から見た斜視図である。
【図３】図２のパワー半導体モジュールのＡＡ部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの変形例１の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの構成を示す斜視図である。
【図６】図５のパワー半導体モジュールのＡＡ部断面図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例１の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例２の構成を示す斜視図である。
【図９】図７及び図８のパワー半導体モジュールの断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例３の構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係るパワー半導体モジュールの構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るパワー半導体モジュールの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態に係るパワー半導体モジュールについて図１〜図１２を参照して説明する。なお、本発明におけるパワー半導体モジュールは内部の回路構成を限定するものではないが、以下の実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いたリレー回路を有するパワー半導体モジュールを例として説明する。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの構成を示す斜視図であり、図２は、このパワー半導体モジュールの構成を下方から見た斜視図である。また、図３は、図２のパワー半導体モジュールのＡＡ部断面図である。さらに、図４は、実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの変形例１の構成を示す断面図である。
【００２１】
図１、図２及び図３に示すように、パワー半導体モジュール１００は、本体部２ａと外部接続端子部２ｂとが一体に形成され、本体部２ａが同一平面上に配置された電極板２と、本体部２ａの一方の面（載置面）２ｃに載置された半導体素子１と、本体部２ａの他方の面（放熱面）２ｄが露出され、電極板２の本体部２ａ及び半導体素子１を樹脂により封止した樹脂パッケージ３と、により構成されており、外部接続端子部２ｂの幅は、電極板２の本体部２ａの幅よりも狭く、放熱面２ｄと、この放熱面２ｄ側の樹脂パッケージ３の底面３ａとは、同一面となっており、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅの周囲は、放熱面２ｄと同一面を除いて樹脂で覆われている。
【００２２】
次に、実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの構成の詳細及び効果について説明する。ＭＯＳＦＥＴのチップである半導体素子１は、一方の面にソース電極１ａとゲート電極１ｂを有しており、その反対面にはドレイン電極を有している。半導体素子１のドレイン電極と電極板２の載置面２ｃとは、はんだや導電性接着剤などの導電性の接続部材（図示せず）によって機械的・電気的に接続されている。電極板２は、例えば、銅合金などの熱伝導性及び導電性の良好な金属からなり、全面もしくは部分的にスズめっき処理やニッケルめっき処理などが適宜なされている。
【００２３】
２個の半導体素子１のそれぞれのソース電極１ａの間はリード５ａによって電気的に接続されている。リード５ａは、はんだなどの接続部材（図示せず）によってソース電極１aと接続されている。また、リード５ａの中間部は半導体素子１が載置されていない電極板２に、はんだなどの接続部材で電気的に接続されている。同様に、ゲート電極１ｂ間にもリード５ｂが接続されており、その中間部もリード５ａとは別の電極板２に電気的に接続されている。なお、リード５の代わりにアルミ線等で接続してもよい。アルミ線の場合は、周知のワイヤボンディング法が用いることができ、アルミ線の直径、本数及び線径は許容電流に応じて適宜選択される。
【００２４】
樹脂パッケージ３は、図１及び図２に示すように、半導体素子１と電極板２及びリード５をエポキシ樹脂等により樹脂封止したものである。樹脂パッケージ３は、半導体素子１、電極板２及びリード５をインサート部材として、周知のトランスファモールディング法によって一体成形することで形成することができる。
【００２５】
半導体素子１及びリード５は、樹脂パッケージ３によって完全に覆われているが、電極板２の外部接続端子部２ｂは、根元部２ｅを除いて樹脂パッケージ３の外部に引き出されている。外部接続端子部２ｂは、ここでは外部機器との接続のために折り曲げ上げられている。接続手段としては、各種溶接法やはんだ付け、ボルトによる締結などが挙げられる。
【００２６】
半導体素子１が載置された電極板２の載置面２ｃの反対面２ｄは、図２及び図３に示すように、樹脂パッケージ３から露出され、放熱面２ｄが形成されている。
【００２７】
なお、外部接続端子部２ｂは、樹脂パッケージ３の中から曲げられること無く引き出されている。即ち、外部接続端子部２ｂは、放熱面２ｄと同一平面において樹脂パッケージ３から引き出されているため、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅは、放熱面２ｄと同じ面のみが樹脂パッケージ３から露出された状態となっており、半導体素子１が載置された載置面２ｃと側面の２面の計３面は樹脂パッケージ３の樹脂で覆われている。外部接続端子部２ｂの側面は、電極板２を打ち抜き加工やエッチング加工で製造した際に形成された面であるため、実際には、図１、図２及び図３に示すような理想的な平面とはなっておらず、抜きダレなどによって電極板２の載置面２ｃや底面の放熱面２ｄの面と明確に区別できない場合がある。しかし、この場合でも側面部の大半が樹脂パッケージ３の樹脂で覆われていれば問題はない。
【００２８】
また、樹脂パッケージ３の外部に引きだされた外部接続端子部２ｂの幅ｗ１は、樹脂パッケージ３に埋設された本体部２ａ（載置面２ｃ、放熱面２ｄ）の幅ｗ２よりも狭められている。このため、外部接続端子部２ｂが外部機器の端子と接合される際に引っ張られたとしても、狭められた箇所が引っ掛かりとなるため、剥離を防止することができる。
【００２９】
図４に、実施の形態１に係るパワー半導体モジュールの変形例１の構成による断面図を示す。図４のパワー半導体モジュール１１０では、樹脂パッケージ３に覆われた電極板２の本体部２ａには板厚方向に貫通孔１０が形成されている。また、貫通孔１０の内部にも、樹脂パッケージ３の樹脂が埋め込まれている。貫通孔１０の配置箇所や個数に関しては特に指定するものではないが、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅ付近に設けられていることが望ましい。
【００３０】
貫通孔１０に樹脂が埋め込まれていることにより、電極板２の樹脂パッケージ３への喰い付きを高めることができる。これによって万が一、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅに剥離が発生した場合でも、喰い付いた部分がアンカーとして作用し、電極板２の剥離の伸展を防止でき、内部部品に損傷が及ぶことを防止することができる。
【００３１】
このように、実施の形態１におけるパワー半導体モジュールでは、外部接続端子部と放熱部（本体部）とが同一の電極板で構成されているため、個別に用意されたものを接合する場合と比べて、接合するための面積を削減することができ、また、放熱部が樹脂パッケージから露出されているので、半導体素子からの発熱を熱伝導性の低い樹脂部を介さず外部に直接放熱することができるため、小型で放熱性が高いものが得られるという顕著な効果がある。
【００３２】
さらに、外部接続端子部の根元部の周囲が３面において樹脂パッケージの樹脂で覆われているため、１面のみしか樹脂で覆われていない場合と比べて、電極板と樹脂パッケージとの間で高い密着性が得られる。パワー半導体モジュールを外部機器への組み込む段階においては、外部接続端子部を外部機器の端子に溶接あるいはねじ締結などの手段によって接合する際に、外部接続端子部と外部機器の端子とを挟み込むため、この挟み込み荷重によって外部接続端子部の根元部で電極板と樹脂パッケージとが剥離し易い。根元部において樹脂パッケージとの間に高い密着性があれば、剥離を防止することができる。その結果、剥離箇所から水が浸入して内部の半導体素子の電極などが腐食されることを防止することができ、剥離の伸展に伴って、半導体素子やリードや接続部材などの内部部品が損傷されることを防止することができるため、信頼性の高いパワー半導体モジュールを得ることができる。
【００３３】
また、外部接続端子部は、本体部より幅が狭められて樹脂パッケージの外部に引き出されていることにより、上記の挟み込み荷重に対して狭められた箇所が引っ掛かりとなるため、剥離防止効果を更に高めることができる。
【００３４】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの構成を示す斜視図であり、図６は、このパワー半導体モジュールのＡＡ部断面図である。また、図７は、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例１の構成を示す斜視図である。また、図８は、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例２の構成を示す斜視図である。また、図９は、図７及び図８のパワー半導体モジュールの断面図である。さらに、図１０は、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例３の構成を示す断面図である。
【００３５】
図５及び図６に示すように、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールにおいては、図１及び図２に示す実施の形態１のパワー半導体モジュールとの相異点は、電極板２の露出面２ｄ側の樹脂パッケージ３の底面３ａの外縁部に樹脂突出部６が設けられ、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅが樹脂突出部６を貫通するように構成されている点であり、他の構成要素は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
次に、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの構成の詳細及び効果について説明する。図５及び図６のパワー半導体モジュール２００に示すように、樹脂突出部６は、樹脂パッケージ３の外縁部に沿って形成されており、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅを覆っている。樹脂突出部６の幅ｄは、特に指定されるものではないが、図５に示すように一部が電極板２の放熱面２ｄの端部を覆うような幅とすることが望ましい。このようにすることで、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅ及び電極板２の放熱面２ｄの端部の一部が樹脂パッケージ３の樹脂で覆われることになり、電極板２が樹脂パッケージ３から剥離することを防止することができる。
【００３７】
図７に、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例１の構成による斜視図を示す。また、図８に、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例２の構成による斜視図を示す。図７のパワー半導体モジュール３００においては、樹脂突出部６が、樹脂パッケージ３の外縁部に沿って、放熱面２ｄを取り囲むように断続的に複数個設けられている。さらに、図８のパワー半導体モジュール４００においては、樹脂突出部６は、樹脂パッケージ３の外縁部に沿って、放熱面２ｄを取り囲むように環状に設けられている。
【００３８】
上述した実施の形態２におけるパワー半導体モジュール２００，３００，４００においては、電極板２からなる放熱面２ｄに対して、樹脂突出部６が突出している。従って、図５及び図７の実施の形態２に係るパワー半導体モジュール及びその変形例１の断面図（図９）で示すように、パワー半導体モジュール３００，４００に組み付けるヒートシンク７においては、放熱中間部材９を介して放熱面２ｄに接合される面を一段高くする必要がある。図７及び図８の変形例１及び変形例２の構成であれば、放熱面２ｄを取り囲むように設けられた樹脂突出部６がヒートシンク７の凸部８に嵌合されるため、ヒートシンク７を組み付ける際に、前後左右にずれることがなく、使用中も、振動などによってずれる懸念が少ない。これによって、放熱面２ｄは放熱中間部材９を介して確実にヒートシンク７に接することができ、放熱性を確保することができる。
【００３９】
図１０に、実施の形態２に係るパワー半導体モジュールの変形例３の構成による断面図を示す。図１０のパワー半導体モジュール５００へのヒートシンク７の組み付けでは、樹脂パッケージ３に覆われた電極板２の本体部２ａには板厚方向に貫通孔１０が形成されている。また貫通孔１０の内部にも、樹脂パッケージ３の樹脂が埋め込まれている。貫通孔１０の配置箇所や個数に関しては特に指定するものではないが、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅ付近に設けられていることが望ましい。さらには、貫通孔１０の全てあるいは一部分が樹脂突出部６に覆われた箇所に設けられていることが好ましい。
【００４０】
貫通孔１０に樹脂が埋め込まれていることにより、電極板２の樹脂パッケージ３への喰い付きを高めることができる。これによって万が一、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅに剥離が発生した場合でも、喰い付いた部分がアンカーとして作用し、電極板２の剥離の伸展を防止でき、内部部品に損傷が及ぶことを防止することができる。
【００４１】
また、貫通孔１０を樹脂突出部６の位置に設けることによって、貫通孔１０がトランスファモールド時の樹脂パッケージ３の樹脂の流入路として作用する。これによって、樹脂パッケージ３の樹脂突出部６への充填性が良好となる。樹脂突出部６は、図５に示すとおり細長い形状となっており、また、大部分が電極板２の本体部２ａによって他の部分と分断されている。このため、トランスファモールドの際に、樹脂パッケージ３の樹脂が電極板２の半導体素子１の側から樹脂突出部６にまで充填されにくい。その結果、樹脂突出部６の形状が不完全となる懸念がある。また、不完全でなくても樹脂の硬化反応が進行した後に充填されることによって樹脂パッケージ３と電極板２の本体部２ａとの密着性が低下する問題がある。貫通孔１０を設けて、樹脂の流入路が増えることにより、樹脂突出部６への樹脂の充填性が良好となり、上記の問題を解決することができる。
【００４２】
なお、図１０のパワー半導体モジュール５００には、放熱面２ｄの隙間に樹脂パッケージ３と同じ樹脂からなるスペーサ１１が設けられている。スペーサ１１の高さは、放熱中間部材９の厚みに設定されている。これにより、パワー半導体モジュール５００をヒートシンク７に組み付ける際に、放熱中間部材９の厚みを管理することができ、放熱中間部材９が薄すぎて、放熱面２ｄとヒートシンク７が接触し、電気的に短絡する不具合を防止することができる。なお、図７に示すように、樹脂突出部６が断続的に設けられていれば、放熱中間部材９を多めに塗布しても過剰な分は樹脂突出部６の隙間から排出される。よって塗布量の管理も容易になるという利点がある。
【００４３】
このように、実施の形態２におけるパワー半導体モジュールでは、外部接続端子部の根元部を全周において樹脂パッケージの樹脂で覆うことにより、実施の形態１のパワー半導体モジュールで得られる小型化と放熱性向上の効果に加えて、さらに、外部接続端子部の根元部と樹脂パッケージとの密着性を向上させることができるので、電極板の剥離が生じ難くなり、剥離に伴って発生する半導体素子の電極の腐食や、半導体素子などの内部部品の損傷をさらに減少させることができるという顕著な効果がある。
【００４４】
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係るパワー半導体モジュールの構成を示す斜視図である。
【００４５】
図１１に示すように、実施の形態３に係るパワー半導体モジュールにおいては、図１及び図２に示す実施の形態１のパワー半導体モジュールとの相異点は、電極板２の縁部の一部が、半導体素子１の載置面２ｄ側に折り曲げられて形成された爪２ｆが設けられている点であり、他の構成要素は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
次に、実施の形態３におけるパワー半導体モジュールの構成及び効果について説明する。図１１に示すように、ここでは、半導体素子１が載置された２枚の最外部の電極板２の縁部の一部に、半導体素子１の載置面２ｄ側に折り曲げられた爪２ｆが形成されている。爪２ｆの折り曲げ形状、個数、配置などは特に指定されるものではないが、配置に関しては、外部接続端子部２ｂの根元部２ｅ付近に設けられていることが望ましい。爪２ｆを設けることにより、電極板２が樹脂パッケージ３が喰い付き、密着性を向上させることができるため、剥離の発生や伸展を抑制する効果をより高めることができ、信頼性の高いパワー半導体モジュールを得ることができる。
【００４７】
このように、実施の形態３に係るパワー半導体モジュールでは、電極板の縁部の一部を半導体素子の載置面側に折り曲げられた爪を設けることにより、実施の形態１のパワー半導体モジュールで得られる小型化と放熱性向上の効果に加えて、さらに、電極板の樹脂パッケージへの喰い付きがよくなり、密着性が向上するため、電極板の剥離が生じ難くなり、剥離の発生や伸展を抑制することができ、より信頼性を向上させることができるという顕著な効果がある。
【００４８】
実施の形態４．
図１２は、実施の形態４に係るパワー半導体モジュールの構成を示す断面図である。図１及び図２に示す実施の形態１のパワー半導体モジュールとの相異点は、複数の電極板の露出面側の縁部の少なくとも一部には、段状に切り欠かれた欠切部が設けられている点であり、他の構成要素は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４９】
次に、実施の形態４におけるパワー半導体モジュールの構成及び効果について説明する。図１２に示すように、電極板２の放熱面２ｄ側の縁部の一部分または全周に亘って段状に切り欠かれた欠切部２ｇが設けられており、欠切部２ｇは、樹脂パッケージ３の樹脂が充填されている。これにより、電極板２の放熱面２ｄ側の縁部の先端部が樹脂パッケージ３内に埋設されることになり、電極板２と樹脂パッケージ３との密着性が向上する。
【００５０】
また、電極板２の欠切部２ｇの反対面側の半導体素子１が載置された面には、欠切部２ｇがプレス加工によって形成された際のわずかな盛り上がりがある以外は、ほぼ平らな形状となっている。このため、半導体素子１などの内部部品を組み付ける製造工程が容易となる。例えば、半導体素子１の接続部材としてはんだペーストを用い、スクリーン印刷法で供給する工程において、電極板２の半導体素子１の載置面が平らであるので、スクリーンマスクを密着させることができ、はんだペーストの印刷厚みを管理することが容易になる。
【００５１】
このように、実施の形態４に係るパワー半導体モジュールでは、電極板の放熱面側の縁部の一部分または全周に亘って段状に切り欠かれた欠切部を設けることにより、実施の形態１のパワー半導体モジュールで得られる小型化と放熱性向上の効果に加えて、さらに、段状の欠切部を設けたことにより電極板の縁部の先端部が、樹脂パッケージ内に埋設されることで、より一層、電極板と樹脂パッケージとの密着性が向上し、剥離抑制効果をより高めることができるという顕著な効果がある。
【００５２】
なお、上記実施の形態で説明したものは、本発明の実施の形態の事例に過ぎず、本発明の趣旨に則って適宜変更を加えたり、上記実施の形態を組み合わせたりしたものであってもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態では、半導体素子として、ＭＯＳＦＥＴ素子を用いたリレー回路であったが、他の回路機能を有するパワー半導体モジュールであってもよい。たとえば、三相回転機のための三相ブリッジインバータ回路であってもよく、インバータ回路の一部を構成するパワー半導体モジュールであってもよい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、半導体素子として、パワーＭＯＳＦＥＴ素子に限らず、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子などのパワー半導体素子であってもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、パワー半導体モジュールの樹脂パッケージにモールドされる電子素子として、半導体素子がモールドされる場合について説明したが、半導体素子のみならず、チップ型のコンデンサや抵抗も一緒に樹脂パッケージにモールドされる場合であってもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態で説明したパワー半導体モジュールは自動車用の回転電気機器に組み込まれて使用されるものとして好適である。上記実施の形態のパワー半導体モジュールは小型化されているので、自動車のように限られたスペースに搭載される回転電気機器の小型化に貢献できる。さらに、使用中の走行や回転による振動によって外部接続端子部と樹脂パッケージを引き剥がすような力が発生しても、密着性が向上されているのでこのような力によって発生する不具合を低減することができるためである。
【００５７】
また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１００，１１０，２００，３００，４００，５００，６００，７００  パワー半導体モジュール
１  半導体素子
２  電極板
２ａ  本体部
２ｂ  外部接続端子部
２ｃ  載置面
２ｄ  放熱面（露出面）
２ｅ  根元部
２ｆ  爪
２ｇ  欠切部
３  樹脂パッケージ
５，５ａ，５ｂ  リード
６  樹脂突出部
１０  貫通孔
１１  スペーサ
【図１】
2012108011.tif 000003
【図２】
2012108011.tif 000004
【図３】
2012108011.tif 000005
【図４】
2012108011.tif 000006
【図５】
2012108011.tif 000007
【図６】
2012108011.tif 000008
【図７】
2012108011.tif 000009
【図８】
2012108011.tif 000010
【図９】
2012108011.tif 000011
【図１０】
2012108011.tif 000012
【図１１】
2012108011.tif 000013
【図１２】
2012108011.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月22日(2014.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続端子部と本体部とが一体に形成されるとともに、前記本体部が同一平面上に配置された複数の電極板と、
前記電極板の本体部の一方の面に載置された半導体素子と、
前記電極板の本体部の他方の面の少なくとも一部を露出させて、前記電極板の本体部及び前記半導体素子を樹脂封止した樹脂パッケージと、を備え、
前記電極板の本体部の露出面と、この面側の前記樹脂パッケージの底面とは、この底面の外縁部を除き同一面を形成しており、
前記樹脂パッケージの底面の外縁部には、少なくとも前記外部接続端子部の根元部の全周を覆う樹脂突出部が形成されていることを特徴とするパワー半導体モジュール。
【請求項２】
前記外部接続端子部の幅は、前記電極板の本体部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項３】
前記電極板の本体部には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の孔内にも前記樹脂パッケージの樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項４】
前記貫通孔の少なくとも一部は、前記樹脂突出部の樹脂で埋設されている部分に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項５】
前記電極板の本体部の一部には、前記半導体素子の載置面側に折り曲げられた爪が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項６】
前記電極板の本体部の露出面側の縁部の少なくとも一部には、段状に切り欠かれた欠切部が設けられており、前記欠切部には前記樹脂パッケージの樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項７】
自動車用の回転電気機器に組み込まれるものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係るパワー半導体モジュールは、外部接続端子部と本体部とが一体に形成されるとともに、前記本体部が同一平面上に配置された複数の電極板と、前記電極板の本体部の一方の面に載置された半導体素子と、前記電極板の本体部の他方の面の少なくとも一部を露出させて、前記電極板の本体部及び前記半導体素子を樹脂封止した樹脂パッケージと、を備え、前記電極板の本体部の露出面と、この面側の前記樹脂パッケージの底面とは、この底面の外縁部を除き同一面を形成しており、前記樹脂パッケージの底面の外縁部には、少なくとも前記外部接続端子部の根元部の全周を覆う樹脂突出部が形成されていることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、請求項２に係るパワー半導体モジュールは、前記外部接続端子部の幅は、前記電極板の本体部の幅よりも狭いものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、請求項３に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部には貫通孔が設けられており、前記貫通孔の孔内にも前記樹脂パッケージの樹脂が充填されているものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、請求項４に係るパワー半導体モジュールは、前記貫通孔の少なくとも一部は、前記樹脂突出部の樹脂で埋設されている部分に設けられているものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、請求項５に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部の一部には、前記半導体素子の載置面側に折り曲げられた爪が形成されているものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、請求項６に係るパワー半導体モジュールは、前記電極板の本体部の露出面側の縁部の少なくとも一部には、段状に切り欠かれた欠切部が設けられており、前記欠切部には前記樹脂パッケージの樹脂が充填されているものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、請求項７に係るパワー半導体モジュールは、自動車用の回転電気機器に組み込まれるものである。
【国際調査報告】
2012108011.tif 000015
2012108011.tif 000016
2012108011.tif 000017
2012108011.tif 000018