(57)【要約】【課題】金属板が絶縁基板に接合された電気回路基板において、金属板の熱膨張を抑制する。【解決手段】電気回路基板は、絶縁基板１と、絶縁基板に接合された金属板２１と、金属板より熱膨張係数が小さい金属材料からなり、金属板の一部２１ｂを囲み、絶縁基板に接合された金属枠体２２とを備える。金属板は、絶縁基板との間に配置された金属枠体に、絶縁基板側を向いた面を接合した部分２１ｃを有する。【選択図】図２
2020072130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板に接合された金属板と、
前記金属板より熱膨張係数が小さい金属材料からなり、前記金属板の一部を囲み、前記絶縁基板に接合された金属枠体と、を備え、
前記金属板は、前記絶縁基板との間に配置された前記金属枠体に、前記絶縁基板側を向いた面を接合した部分を有する電気回路基板。
【請求項２】
前記金属枠体は、該枠の内側から外側までの部材幅が前記絶縁基板から離れる方向に向かって小さくなる形状である請求項１に記載の電気回路基板。
【請求項３】
前記絶縁基板から離れる方向に向かって前記部材幅は、前記金属枠体の枠内寸が拡大するように小さくなり、前記金属板は前記枠内寸の拡大に伴い外寸が拡大する形状である請求項２に記載の電気回路基板。
【請求項４】
前記金属枠体の外縁は、前記金属板の外縁より内側にある請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の電気回路基板。
【請求項５】
前記金属板は一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形状であり、
前記金属枠体は、該枠の内側から外側までの部材幅が前記長辺に配置される部分より前記短辺に配置される部分で大きい請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の電気回路基板。
【請求項６】
前記絶縁基板の一主面において所定方向の間隙を隔てて配置されて前記絶縁基板に接合した複数の金属板を有し、
前記絶縁基板を介した前記間隙部の反対面領域に跨って配置され前記金属枠体が適用された金属板は、該枠の内側から外側までの部材幅が前記所定方向に沿って延在する部分より前記所定方向の端部に配置される部分で大きい請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の電気回路基板。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載の電気回路基板と、
該電気回路基板の前記金属板に実装された電子部品と、を備えるパワーモジュール。
【請求項８】
前記電子部品、及び前記電子部品が実装された前記金属板を封止する封止樹脂を備える請求項７に記載のパワーモジュール。
【請求項９】
前記金属板に実装された放熱用部品を、前記絶縁基板を介して前記電子部品の反対面に備える請求項７又は請求項８に記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、配線材としての金属板が絶縁基板に接合された電気回路基板及びこれを用いたパワーモジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の電子部品が搭載されたパワーモジュール等の電子装置に用いられる電気回路基板として、例えば、セラミック焼結体等からなる絶縁基板の上面に銅等の金属材料からなる金属板が接合された電気回路基板が用いられている。
金属板を打ち抜き加工で作製して、絶縁基板の上面に対して垂直な側面を有する金属板とすることで、金属板（の側面）同士の間隔を小さくすること（狭ギャップ化）が行なわれている。
絶縁基板と金属板との接合は、金属板をろう材を介して絶縁基板に積層し、ろう付けすることで行われる。
【０００３】
近年、パワーモジュールは電気自動車等の開発を背景に小型、高出力化が要求されており、それに伴いパワーモジュール用の電気回路基板における導体厚の増大化が進んでいる。
電子部品が実装される金属板の厚肉化によって、金属板の熱膨張による熱応力の影響が大きくなる。
特許文献１−５に記載の発明にあっては、金属板に、これより熱膨張係数の小さい材料からなる部材を外周に設ける等して複合することで、実質的な熱膨張係数を抑える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０７４５９１号公報
【特許文献２】特開２０１２−０８４８３２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３４２３０号公報
【特許文献４】特開２０１８−０７４１４７号公報
【特許文献５】国際公開第２０１５／０２２９９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
今後、パワーモジュールはますます小型、高出力化が求められるに伴い、金属板の厚肉化が進むとともに動作温度が上昇し熱的環境変化が激しくなる。
電子部品が搭載される金属板と、実質的な熱膨張係数を抑えるための拘束材とは、熱膨張係数が異なるから、これら両者の間の接合性も問題となる。
また、より熱膨張を抑えるために拘束材を太くすると、金属板表面の電子部品実装面積が小さくなるというという問題もある。金属板表面の電子部品実装面積を一定面積確保した上で、太い拘束材を設けると、金属板と拘束材との金属複合板が大面積化し、小型化の要求に対応し難くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の１つの態様の電気回路基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板に接合された金属板と、前記金属板より熱膨張係数が小さい金属材料からなり、前記金属板の一部を囲み、前記絶縁基板に接合された金属枠体と、を備え、前記金属板は、前記絶縁基板との間に配置された前記金属枠体に、前記絶縁基板側を向いた面を接合した部分を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の電気回路基板によれば、絶縁基板に接合される金属部が金属板と低熱膨張係数の金属枠体とで形成されることで加熱時に金属枠体が拘束材として作用して、金属部全体の熱膨張率が小さくなる。そのため、金属板の厚肉化による絶縁基板や電子部品との熱膨張率差に起因した応力が低減され、クラックの発生などの熱応力に起因した不具合が低減される。これにより、本電気回路基板を用いたパワーモジュールの信頼性が向上する。
金属枠体の下面は絶縁基板の主面にも接合されるので、ろう付け温度のような高温下においても絶縁基板との接合面での金属部全体の熱膨張率が小さく保たれ、絶縁基板のクラックを抑制できる。
金属板は、絶縁基板との間に配置された金属枠体に、絶縁基板側を向いた面を接合した部分を有するので、その部分の接合面に対して熱応力が直角な方向には作用せず剥離が生じにくい、すなわち、金属板と金属枠体との接合性が向上する。したがって、より信頼性の高い電気回路基板を提供することができる。
金属板は、絶縁基板との間に配置された金属枠体に、絶縁基板側を向いた面を接合した部分を有するので、部品実装面を金属枠体に重なる部分にも確保することができ、金属枠体の部材幅に拘わらず、部品実装面を広く確保することができ、配線設計自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る電気回路基板を示す正面図である。
【図２】図１に示した電気回路基板の部分的縦断面図(a)と、Ａ−Ａ線における水平断面図(b)である。
【図３】金属板と金属枠体の適用材料例を記載した表である。
【図４】従来の一例の電気回路基板の縦断面図である。
【図５】実施形態２に係る電気回路基板の縦断面図である。
【図６】実施形態２に係る他の例の電気回路基板の部分的縦断面図である。
【図７】実施形態３に係る金属板及び金属枠体の縦断面図(a)及び電気回路基板の部分的縦断面図(b)である。である。
【図８】実施形態４に係る電気回路基板を示す正面図(a)及びＢ−Ｂ線における水平断面図(b)である。
【図９】実施形態５に係る電気回路基板を示す正面図(a)、Ｂ１−Ｂ１線における水平断面図(b) 及びＢ２−Ｂ２線における水平断面図(c)である。
【図１０】パワーモジュールの一例を示す斜視図である。
【図１１】(a)は図１０に示すパワーモジュールの上面図であり、(b)は(a)のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図１２】(a)および(b)は、いずれもパワーモジュールの他の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施形態の電気回路基板及びパワーモジュールについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明における上下の区別は便宜的なものであり、実際に電気回路基板が使用される際の上下を限定するものではない。
【００１０】
〔電気回路基板〕
（実施形態１）
図１に示すように本実施形態の電気回路基板１０は、絶縁基板１と、絶縁基板１の主面（上下面）にろう材３で接合されている金属複合板２，２，２とを備えている。絶縁基板１の上面に複数の金属複合板２，２が接合され、絶縁基板１の下面に単一の金属複合板２が接合されている。絶縁基板１に平行なＸＹ座標と、絶縁基板１の厚み方向を示すＺ座標を図示する。
【００１１】
図２に示すように金属複合板２は、金属板２１と金属枠体２２とをろう材３により接合したものである。
金属板２１は、銅、アルミニウム等で形成され、表面２１ａは部品実装面として機能する。金属板２１は絶縁基板１側の面における外周部に切欠き部を有している。図２に示す例では、切欠き部の内面は、絶縁基板１の主面に平行な絶縁基板１を向いている面と、絶縁基板１の主面に直角な面とを含んでいる。この切欠き部内において金属板２１は金属枠体２２の上にも載っており、表面２１ａを金属複合板２全体の表面積とほぼ等しい面積に大きく形成している。表面２１ａに実装（接合）される部品としては、ＩＧＢＴ等の電子部品のほか、ボンディングワイヤーなどの配線材、放熱用部品などであるが特に限定されない。
【００１２】
金属枠体２２は、金属板２１より熱膨張係数が小さい金属材料からなる。金属板２１と金属枠体２２の適用材料例を記載した表を図３に掲載する。
【００１３】
図２(b)の水平断面図に示すように金属枠体２２は、金属板２１の一部（中央部２１ｂ）を囲んだ枠状に形成されている。かかる構造により金属板２１の熱膨張、収縮を拘束する。なお、水平断面図においてろう材の図示を省略する（以下同じ）。
図２に示すように金属板２１（の中央部２１ｂ）の下面及び金属枠体２２の下面がろう材３によって絶縁基板１に接合されている。また、金属板２１と金属枠体２２も、ろう材３によって互いに接合されている。金属板２１の切欠き部の内面と金属枠体２２とがろう材３によって接合されている。このとき、図２に示す例においては、金属板２１と金属枠体２２との接合面は、金属板２１と金属枠体２２の上面との接合面および金属板２１と金属枠体２２の内側面との接合面を有している。これらの接合面は、絶縁基板１と金属板２１との接合面に対して平行な接合面および直角な接合面である。
絶縁基板１は、セラミック焼結体からなり、高い機械的強度および高い伝熱特性（冷却特性）などの特性を有するものがよい。セラミック焼結体としては、公知の材料を用いることができ、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体および炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体などを用いることができる。このような絶縁基板１は、公知の製造方法によって製造することができ、例えば、アルミナ粉末に焼結助剤を添加した原料粉末に有機バインダー等を加えて混練して、基板状に成形したのち、焼成することで製造することができる。
ろう材３としては、例えば、金属板２が銅（Ｃｕ）または銅合金からなる場合であれば、銀―銅（Ａｇ−Ｃｕ）合金ろうに、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の活性金属を含む活性金属ろうを用いることができる。金属板２１がアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金からなる場合は、Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｇｅ系合金のろう材を用いることができる。
例えば、各接合面のうちの適所にスクリーン印刷等の方法でろう材ペーストを塗布、又はろう材プリフォームを設置して、絶縁基板１、金属板２１、金属枠体２２を組立て加圧した状態で加熱することで３者を互いに接合（ろう付け）して製作する。金属板２１、金属枠体２２は組立て前に予め図２に示したような形状に形成しておく。
【００１４】
金属板２１の表面２１ａには、その表面の保護のため、あるいはボンディングワイヤー等の接合性の向上のためにめっき層をもうけてもよい。めっき層は、パラジウム、ニッケル、銀等の金属めっき層とすることができる。
なお、電気回路基板１０は、いわゆる多数個取りの形態で作製してこれを分割することで作製することもできる。
【００１５】
図２に示す例にあっては金属枠体２２は断面矩形状であり、金属枠体２２の内側面及び上面において、金属板２１とろう材３を介して接合している。
このような構造により、金属板２１は、絶縁基板１との間に配置された金属枠体２２に、絶縁基板１側を向いた面（金属枠体２２の上面に対向する面）を接合した部分２１ｃを有する。すなわち、金属板２１の部分２１ｃと絶縁基板１との間に金属枠体２２が配置される。金属板２１の部分２１ｃと絶縁基板１との間に配置されるのは、金属枠体２２の全部でも一部でもよい。さらに、金属板２１の部分２１ｃの下面が絶縁基板１側を向いた面であり、同面が、部分２１ｃと絶縁基板１との間に配置された部位の金属枠体２２に接合している。
【００１６】
以上説明した構造の電気回路基板１０によれば、絶縁基板１に接合される金属部（金属複合板２）が金属板２１と低熱膨張係数の金属枠体２２とで構成されることで加熱時に金属枠体２２が拘束材として作用して、金属複合板２全体の熱膨張率が小さくなる。そのため、金属板２１の厚肉化による絶縁基板１や電子部品との熱膨張率差に起因した応力が低減され、クラックの発生などの熱応力に起因した不具合が低減される。これにより、本電気回路基板１０を用いたパワーモジュールの信頼性が向上する。
金属枠体２２の下面は絶縁基板１の主面にも接合されるので、ろう付け時の高温下においても絶縁基板１との接合面での金属複合板２全体の熱膨張率が小さく保たれ、絶縁基板１のクラックを抑制できる。
【００１７】
金属板２１は、絶縁基板１との間に配置された金属枠体２２に、絶縁基板１側を向いた面を接合した部分２１ｃを有するので、その部分２１ｃの接合面に対して熱応力が直角の方向には作用しない。図２の例の場合、部分２１ｃは金属枠体２２の上面と接合しており、熱応力が作用する方向Ｘ，Ｙと平行である。そのため、部分２１ｃと金属枠体２２上面との接合面に剥離が生じにくい、すなわち、金属板２１と金属枠体２２との接合性が向上する。したがって、より信頼性の高い電気回路基板１０を提供することができる。
図４に従来の一例の構造を示す。図４に示すように金属枠体２２を金属複合板２の上面まで形成してしまうと、上記の部分２１ｃは生じないため、上の作用効果が得られない。金属板２１と金属枠体２２との接合面は、熱応力が作用する方向Ｘ，Ｙと直角である金属枠体２２の内側面と金属板２１の側面との接合面しかなく、熱応力により剥離が生じやすい。
【００１８】
金属板２１は、絶縁基板１との間に配置された金属枠体２２に、絶縁基板１側を向いた面を接合した部分２１ｃを有するので、部品実装面（表面２１ａ）を金属枠体２２の上面に重なる部分にも確保することができ、金属枠体２２の部材幅２２ｗに拘わらず、部品実装面を広く確保することができ、配線設計自由度が向上する。
これに対して図４に示す従来例では、上記の部分２１ｃは生じないため、本作用効果も得られない。金属板２１の肉厚化に伴い金属枠体２２の部材幅２２ｗを大きくしようとすると、部品実装面（表面２１ａ）が小面積化してしまう。又は、金属板２１の表面２１ａの電子部品実装面積を一定面積確保した上で、部材幅２２ｗが大きい金属枠体２２を設けると、金属複合板２が大面積化し、小型化の要求に対応し難くなる。
【００１９】
以上の作用効果は、他の形態によっても得られる。以下に他の実施形態を開示する。
（実施形態２）
例えば図５に示すように実施形態２において金属枠体２２は、枠の内側から外側までの部材幅２２ｗｚが絶縁基板１から離れる方向（Ｚ方向）に向かって小さくなる形状である。他の例を図６に示す。また、このときの金属板２１の切欠き部の形状は、金属枠体２２の形状に対応した形状である。この場合もまた、金属板２１は、絶縁基板１側を向いており、金属枠体２２に接合されている面を含む部分２１ｃを有する。図５および図６（ａ）に示す例では、切欠き部は絶縁基板１の主面に対して傾斜した平面を１つ有しており、この平面が絶縁基板１側を向いている面であり、部分２１ｃの面である。図６（ｂ）に示す例では、切欠き部は絶縁基板１の主面に対して平行な平面と傾斜した平面を有しており、いずれの面も絶縁基板１側を向いている面であり、部分２１ｃの面である。図６（ｃ）に示す例では、切欠き部は絶縁基板１の主面に対して直角な平面と傾斜した平面を有しており、傾斜した面が絶縁基板１側を向いている面であり、部分２１ｃの面である。図６（ｄ）に示す例では、切欠き部は絶縁基板１の主面に対して直角（垂直）な平面を２つと、平行な平面を２つ有しており、平行な面が絶縁基板１側を向いている面であり、部分２１ｃの面である。切欠き部の内面は、平面だけでなく曲面を含んでいてもよい。
かかる構造により、金属板２１に、絶縁基板１側を向いた面を接合した部分２１ｃを生じさせることができ、金属枠体２２と金属板２１の部分２１ｃとの接合面を熱応力の方向Ｘ，Ｙに直角な方向（Ｚ）からずらすことができ、同接合面の剥離を抑制することができ、その他上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
さらに図５又は図６に示すように金属枠体２２の部材幅２２ｗｚは、金属枠体２２の枠内寸２２ｗｉが拡大するように小さくなり、金属板２１は枠内寸２２ｗｉの拡大に伴い外寸が拡大する形状である。
そのため、一方側の金属板２１に実装された発熱部品４からの他方側の金属板２１への放熱性が図５中に矢印で示すように良好である。すなわち、他方側の金属板２１内において、熱がＸ，Ｙ方向にも伝熱して他方側の金属板２１の絶縁基板１との接合面とは反対側の面における広い領域に伝熱しやすくなる。そのため、この面における放熱性が向上し、あるいはこの面に接合される放熱用部品との熱的な接続面積が大きくなるので、放熱用部品によってより効果的に放熱することができる。
【００２０】
（実施形態３）
例えば図７に示すように実施形態３において金属枠体２２の外縁２２ｅは、金属板２１の外縁２１ｅより内側にある。
金属板２１の部品実装面（表面２１ａ）を大面積に確保することができる。
また、金属枠体２２の外側面２２ｆを部品実装面（表面２１ａ）よりも内側に後退配置することができているので、ろう材３の表面２１ａへの這い上がりを防止することができる。
さらに、金属板２１と金属枠体２２の接合部において金属板２１が突き出していることで、金属枠体２２の外側面２２ｆと金属板２１の下面２１ｆとの間にろう材３によるメニスカス形状の延び広がり３ｆを形成することができて接合強度が増すので、より信頼性の高い金属複合板２を提供することができる。
【００２１】
（実施形態４）
例えば図８に示すように実施形態４において金属板２１は一対の長辺（Ｘ方向の辺）と一対の短辺（Ｙ方向の辺）とを有する矩形状であり、金属枠体２２は、該枠の内側から外側までの部材幅２２ｗｘ、２２ｗｙが長辺に配置される部分２２ｘより短辺に配置される部分２２ｙで大きい。すなわち、部材幅２２ｗｘ＞部材幅２２ｗｙである。
金属板２１の辺の長さが異なることで金属枠体２２に生じる熱応力が短辺方向Ｙよりも長辺方向Ｘで大きくなる。このとき、部材幅２２ｗが均等であると、長辺方向Ｘの電気回路基板１０の反りが大きくなる。
本実施形態によれば、金属枠体２２の短辺部２２ｙの部材幅２２ｗｘを長辺部２２ｘの部材幅２２ｗｙよりも大きくすることで長辺方向Ｘの熱膨張、収縮を抑えて上記熱応力を抑制し、電気回路基板１０全体の反りを小さくすることができる。
【００２２】
（実施形態５）
例えば図９に示すように実施形態５においては次の構造を有する
まず、絶縁基板１の一主面（上面）において所定方向Ｘの間隙ＬＳを隔てて配置されて絶縁基板１に接合した複数の金属板２１（金属複合板２）を有する。上面は金属複合板２でも金属板２１単体でもよい。
絶縁基板１を介した上記間隙部ＬＳの反対面領域ＬＳＰに跨って配置され金属枠体２２が適用された金属板２１は、該枠の内側から外側までの部材幅２２ｗｘ、２２ｗｙが上記所定方向Ｘに沿って延在する部分２２ｘより上記所定方向Ｘの端部に配置される部分２２ｙで大きい。すなわち、部材幅２２ｗｘ＞部材幅２２ｗｙである。
上面の発熱部品と接合する金属部材（２，２）が複数となることでその間の間隙ＬＳに金属部材と絶縁基板１との接合による熱応力が生じない。
片面（上面）に金属部材の間隙ＬＳがあり、上記間隙部ＬＳの反対面領域ＬＳＰに跨って配置された金属板２１がある場合、表裏の応力差により所定方向Ｘの電気回路基板１０の反りが大きくなる。
本実施形態によれば、金属枠体２２の部分２２ｙの部材幅２２ｗｘを部分２２ｘの部材幅２２ｗｙよりも大きくすることで、所定方向Ｘの熱膨張、収縮を抑えて上記熱応力を抑制し、間隙ＬＳによって生じる電気回路基板１０全体の反りを小さくすることができる。
【００２３】
なお、以上の実施形態において金属枠体２２が含まれた金属複合板２は、電気回路基板１０上の必ずしもすべての金属板に適用する必要は無く、必要に応じて１つ又は２以上の金属板を選択して金属複合板２として実施すればよい。絶縁基板１の表裏にそれぞれ金属板が接合された構成においても、絶縁基板１の表裏の少なくともいずれか一方の一又は複数の金属板に対して金属枠体２２を選択的に適用することで、効率的に電気回路基板の信頼性を向上することができる。
【００２４】
〔パワーモジュール〕
上記のような電気回路基板１０に電子部品４０を搭載することで、図１０および図１１に示す例のようなパワーモジュール１００となる。以下に説明する金属板２は適宜選択的に上述した金属複合板２として実施される。パワーモジュール１００は、例えば、自動車などに用いられ、ＥＣＵ（engine control unit）およびパワーアシストハンドル、モータドライブなどの各種制御ユニットに使用される。パワーモジュール１００は、このような車載の制御ユニットに限られるものではなく、例えば、その他の各種インバータ制御回路、電力制御回路、パワーコンディショナー等に用いられる。
【００２５】
図１０および図１１に示す例のパワーモジュール１００においては、セラミック基板（１）の表面（上面）の中央部に接合された金属板２（１２１）の上に、１つの電子部品４０が搭載されている。電子部品４０が搭載された金属板２（１２１）を挟むように配置されて接合された金属板２（１２２）と電子部品４０とはボンディングワイヤー４１によって電気的に接続されている。この外側の金属板２（１２２）は、外部の電気回路と接続するための端子として機能する。また、電子部品４０で発生した熱は、セラミック基板（１）の上面に接合された金属板２（１２１、１２２）およびセラミック基板（１）を介してセラミック基板（１）の下面に接合された金属板２（１２３）に伝わり、さらに外部へ放熱することができる。つまり、セラミック基板（１）の下面に接合された金属板２（１２３）は放熱板として機能する。電子部品４０の数、大きさおよび搭載位置等については、図１０および図１１に示す例に限られるものではない。
【００２６】
電子部品４０は、例えばパワー半導体であり、上記のような各種制御ユニットにおいて、電力制御のために用いられる。例えばＳｉを用いたＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor）やＩＧＢＴといったトランジスタ、あるいはＳｉＣやＧａＮを用いたパワー素子があげられる。
電子部品４０は、不図示の接合材によって電気回路基板１０の金属板２に接合されて固定される。接合材は、例えば、はんだまたは銀ナノペーストを用いることができる。金属板２の表面に部分的に金属皮膜を設ける場合は、平面視での電子部品４０の大きさが金属皮膜の大きさより小さいと、電子部品４０の側面から金属皮膜の上面にかけて接合材のフィレットが形成されるので、電子部品４０の金属板２（金属皮膜）への接合強度を高めることができる。また、金属皮膜の表面は接合材によって覆われて露出しないので、後述する封止樹脂５０の接合性が向上する。
【００２７】
ボンディングワイヤー４１は、電子部品４０の端子電極（不図示）と金属板２とを電気的に接続する、接続部材である。ボンディングワイヤー４１としては、例えば、銅もしくはアルミニウム製のものを用いることができる。
図１２（ａ）に示す例のパワーモジュール１０１は、図１０および図１１に示す例のパワーモジュール１００が、上面から下面の外周部にかけて封止樹脂５０で覆われて、電子部品４０が封止されているものである。封止樹脂５０は、セラミック基板（１）の下面に接合された金属板２（１２３）の主面（下面）は覆っていない。そのため、放熱板として機能する金属板２（１２３）を外部の放熱体等に直接に熱的に接続することができるので、放熱性に優れたパワーモジュール１０１とすることができる。また、端子として機能する金属板２（１２２）は、絶縁基板１からはみ出す長さであり、封止樹脂５０からもはみ出している。これによって、端子として機能する金属板２（１２２）と外部の電気回路との電気的に接続が容易に可能となっている。
封止樹脂５０には、熱伝導性、絶縁性、耐環境性および封止性の点から、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、イミド樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。
【００２８】
図１２（ｂ）に示す例のパワーモジュール１０２は、図１０および図１１に示す例のパワーモジュール１００が、内側空間を有する筐体６０の内部空間に配置され、内部空間に封止樹脂５０が充填されて電子部品４０および電気回路基板１０が封止されている例である。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す例のように、電子部品４０、金属板２および絶縁基板１を覆う封止樹脂５０を備えるパワーモジュール１０１，１０２とすることができる。封止樹脂５０によって電子部品４０の耐環境性が向上し、また隣接する金属板１２１，１２２間の絶縁性が向上したものとなる。
筐体６０は、枠体６１と、この枠体６１の一方の開口を塞ぐ放熱板６２とで構成されており、枠体６１と放熱板６２とで囲まれた空間が内側空間となる。また、内側空間から筐体６０の枠体６１を貫通して外部へ導出されたリード端子６３を備えている。そして、リード端子６３の内部空間内の端部と電気回路基板１０の金属板２とがボンディングワイヤー４１で接続されている。これにより、電子部品４０と外部の電気回路とが電気的に接続可能となっている。
枠体６１は、樹脂材料、金属材料またはこれらの混合材料からなり、放熱板６２により一方の開口が塞がれて電気回路基板１０を収納する内側空間を形成している。枠体６１に用いられる材料としては、放熱性、耐熱性、耐環境性および軽量性の点から、銅、アルミニウムなどの金属材料またはポリブチルテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）などの樹脂材料を使用することができる。これらの中でも、入手しやすさの点から、ＰＢＴ樹脂を用いることが望ましい。また、ＰＢＴ樹脂には、ガラス繊維を添加して繊維強化樹脂とすることが、機械的強度が増大するので好ましい。
【００２９】
リード端子６３は、内側空間から枠体６１を貫通して外部へ導出するように取り付けられている、導電性の端子である。このリード端子６３の内側空間側の端部は電気回路基板１０の金属板２と電気的に接続され、外部側の端部は外部の電気回路（図示せず）または電源装置（図示せず）などと電気的に接続される。このリード端子６３は、導電性端子に用いられる各種の金属材料は、例えばＣｕおよびＣｕ合金、ＡｌおよびＡｌ合金、ＦｅおよびＦｅ合金、ステンレススチール（ＳＵＳ）等を用いることができる。
放熱板６２は、動作時に電子部品４０で生じた熱を、パワーモジュール１０２の外部に放熱するためのものである。この放熱板６２には、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｕ−Ｗなどの高熱伝導性材料を使用することができる。特に、ＡｌはＦｅなどの一般的な構造材料としての金属材料と比べて熱伝導性が高く、電子部品４０で生じた熱をより効率的にパワーモジュール１０２の外部に放熱できるので、電子部品４０を安定して正常に動作させることが可能となる。また、ＡｌはＣｕあるいはＣｕ−Ｗなどの他の高熱伝導性材料と比較して、入手しやすく安価であることから、パワーモジュール１０２の低コスト化にも有利になる点で優れている。
【００３０】
放熱板６２と電気回路基板１０の金属板２（１２３）とは、不図示の伝熱性接合材で熱的に接続されている。伝熱性接合材としては、ろう材を用いて熱的に接続するとともに機械的に強固に接合してもよく、グリスなどで熱的に接続し、機械的には比較的弱く接合してもよく、さらに後述のように封止樹脂５０によって接合してもよい。
封止樹脂５０は、内側空間に充填され、電気回路基板１０に搭載された電子部品４０を封止して保護するものである。電気回路基板１０と放熱板６２との機械的な接合と内側空間の封止とを同じ封止樹脂５０で行なってもよい。この場合、電気回路基板１０と放熱板６２との機械的な強固な接合と樹脂封止とを同一工程で行うことができる。
【００３１】
パワーモジュール１０２は、さらに放熱特性を向上させるために、放熱板６２の、電気回路基板１０が接合されている側とは反対側の露出した面に、伝熱性接合材７１を介して冷却器７０を接合してもよい。この伝熱性接合材７１は上記した、放熱板６２と電気回路基板１０の金属板２（１２３）とを接続する伝熱性接合材と同様のものを用いることができる。図１２（ｂ）に示す例では、冷却器７０は金属等のブロック体に水等の冷媒を通過させる流路を設けたものを示しているが、これ以外の、例えば冷却フィンであってもよい。このような冷却器７０は、図１０および図１１または図１２（ａ）に示す例のパワーモジュール１００，１０１にも適用することができ、電気回路基板１０の金属板２（１２３）に接続すればよい。この場合は、平板状のもの、すなわち図１２（ｂ）に示す放熱板６２だけを冷却器７０として適用することもできる。
なお、電気回路基板１０およびパワーモジュール１００は、上記実施形態に記載された例に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内で種々の変更は可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１     絶縁基板
２     金属複合板
３     ろう材
１０   電気回路基板
２１   金属板
２２   金属枠体
２２ｗ 部材幅
４０   電子部品
５０   封止樹脂
１００ パワーモジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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