(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイサイド側半導体素子とローサイド側半導体素子とを備え、両面からの冷却を可能とする半導体装置において、
前記ハイサイド側半導体素子に接続するハイサイド電極板と、
前記ローサイド側半導体素子に接続するローサイド電極板と、
前記ハイサイド側半導体素子及び前記ローサイド側半導体素子に接続するミドルサイド電極板とを備え、
前記ミドルサイド電極板は、前記ハイサイド側半導体素子を接続するハイサイド側板部と、前記ローサイド側半導体素子を接続するローサイド側板部とが、前記ハイサイド側板部及び前記ローサイド側板部より断面積の小さい連結部を介して連結されたものであること、
前記連結部は、前記ミドルサイド電極板の、前記ハイサイド側半導体素子および前記ローサイド側半導体素子に接続される側から厚さ方向へ凹ませた凹部を形成したときの残存部分である
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載する半導体装置において、
前記残存部の断面積は、前記ハイサイド側板部及び前記ローサイド側板部の断面積の１／５〜１／２であることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイサイド側半導体素子とローサイド側半導体素子とを備え、両面からの冷却を可能とする半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばハイブリッド自動車の電源等を制御する半導体装置として、半導体素子を実装したパワーカードが用いられている。一般に、パワーカードに実装される半導体素子は、トランジスタ（例えばＩＧＢＴ）とダイオードとが１組となって構成されている。そして、パワーカードの中には、小型化などを目的として、Ｐ極側に接続するハイサイド側半導体素子と、Ｎ極側に接続するローサイド側半導体素子との２組を、１つのパワーカードに実装したものがある（例えば特許文献１）。こうしたパワーカード（いわゆる２ｉｎ１パワーカード）では、ハイサイド側半導体素子がハイサイド電極板及びミドルサイド電極板に接続され、ローサイド側半導体素子がローサイド電極板及びミドルサイド電極板に接続されている。
【０００３】
２ｉｎ１パワーカードの具体的な積層構造としては、例えば特許文献２に記載されるように、一枚板のミドルサイド電極板上にハイサイド側半導体素子とローサイド側半導体素子とが積層されている。そして、ハイサイド側半導体素子上には、ハイサイド電極板が積層されている。一方、ローサイド側半導体素子上には、ローサイド電極板が積層されている。こうした積層構造によると、各半導体素子での発熱は、上側のハイサイド電極板及びローサイド電極板と、下側のミドルサイド電極板とに放熱される。したがって、パワーカードの上面側と下面側の両方に冷却器を配置することにより、上下の各電極板を介して半導体素子を両面から冷却することができる。
【０００４】
ここで、パワーカードを製造する場合には、例えば特許文献３に記載されるように、まず半導体素子の下面を下側電極板の上面にはんだ接合し、続いて半導体素子の上面を上側電極板の下面にはんだ接合することが行われている。このとき、上側電極板には、はんだを注入するための注入口が設けられており、この注入口から上側電極板と半導体素子との間にはんだを注入して、素子と電極板とのはんだ接合が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０８４１１号公報
【特許文献２】特開２００１−３０８２６３号公報
【特許文献３】特開２００４−１３４４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、２ｉｎ１パワーカードを製造する場合には、次のような問題点があった。
ミドルサイド電極板と半導体素子とをはんだ接合する際、はんだコテ等の加熱器具を使用して、ミドルサイド電極板の接合部位を所定温度まで加熱しておかなければならない。ところが、２ｉｎ１パワーカードでは、ハイサイド側半導体素子とローサイド側半導体素子との両方を一枚板のミドルサイド電極板に接続しているため、全長の長いミドルサイド電極板を用いる必要がある。そのため、例えばハイサイド側半導体素子とミドルサイド電極板とをはんだ接合する際に、ミドルサイド電極板のハイサイド側に加えた熱がローサイド側へと逃げてしまい、加熱効率が悪かった。同様に、ローサイド側半導体素子とミドル
サイド電極板とをはんだ接合する際に、ミドルサイド電極板のローサイド側に加えた熱がハイサイド側へと逃げてしまい、加熱効率が悪かった。その結果、ミドルサイド電極板の接合部位を必要な温度まで加熱するのに、長い時間が必要であるという問題があった。この場合には、加熱器具等による消費電力も増大してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、次のような特徴を有している。
（１）ハイサイド側半導体素子とローサイド側半導体素子とを備え、両面からの冷却を可能とする半導体装置において、前記ハイサイド側半導体素子に接続するハイサイド電極板と、前記ローサイド側半導体素子に接続するローサイド電極板と、前記ハイサイド側半導体素子及び前記ローサイド側半導体素子に接続するミドルサイド電極板とを備え、前記ミドルサイド電極板は、前記ハイサイド側半導体素子を接続するハイサイド側板部と、前記ローサイド側半導体素子を接続するローサイド側板部とが、前記ハイサイド側板部及び前記ローサイド側板部より断面積の小さい連結部を介して連結されたものであることを特徴とする。
ここで、「断面積の小さい連結部」とは、一方の素子との接合部位に加えた熱が連結部を越えて他方の素子側へと逃げるのを抑制するのに十分小さい断面積であればよく、かつ電極板の通電性能や冷却器による冷却性能を確保する必要もあることから、連結部の断面積は、ハイサイド側板部及びローサイド側板部の断面積の１／５〜１／２程度であることが望ましい。
【０００９】
前記連結部は、前記ミドルサイド電極板の、前記ハイサイド側半導体素子および前記ローサイド側半導体素子に接続される側から厚さ方向へ凹ませた凹部を形成したときの残存部分であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置は、次のような作用・効果を奏する。
（１）２物体間を移動する熱の移動量は、２物体間における熱の伝達面積に比例する。そこで、本発明の半導体装置では、ハイサイド側板部とローサイド側板部とを、断面積の小さい連結部を介して連結することで、ハイサイド側板部とローサイド側板部との間における熱の伝達面積を小さくしている。これにより、ハイサイド側板部とハイサイド側半導体素子とをはんだ接合する際、ハイサイド側板部の接合部位に加えた熱が連結部を越えてローサイド側板部へと逃げるのを抑制することができる。同様に、ローサイド側板部とローサイド側半導体素子とをはんだ接合する際、ローサイド側板部の接合部位に加えた熱が連結部を越えてハイサイド側板部へと逃げるのを抑制することができる。こうして、ミドルサイド電極板の加熱効率を高めることができるので、接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力も低減することができる。
例えば、連結部の断面積を、ハイサイド側板部及びローサイド側板部の断面積の１／５〜１／２程度にすることで、実際の製造工程において、はんだ接合工程で要する時間を半減することができる。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
連結部が、前記ミドルサイド電極板の、前記ハイサイド側半導体素子および前記ローサイド側半導体素子に接続される側から厚さ方向へ凹ませた凹部を形成したときの残存部分であるため、連結部では薄肉となって熱の伝達面積が小さくなり、熱が連結部を越えて他方の素子側へと逃げるのを抑制することができる。こうして、ミドルサイド電極板の加熱効率を高めることができるので、接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができ、さらに、冷却器との接触面を小さくすることがないため、ミドルサイド電極板の冷却性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る２ｉｎ１パワーカードの全体構成を示す上面図である。
【図２】２ｉｎ１パワーカードの回路構成を示す回路図である。
【図３】図１のIII−III線における拡大断面図である。
【図４】同パワーカードのミドルサイド電極板を示す上面図である。
【図５】（ａ）は、図４におけるＶ（ａ）−Ｖ（ａ）断面図であり、（ｂ）は、図４におけるＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）断面図であり、（ｃ）は、図４におけるＶ（ｃ）−Ｖ（ｃ）断面図である。
【図６】同パワーカードの製造方法における第１はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図７】同製造方法における封止工程の様子を示す断面図である。
【図８】同製造方法における研削工程の様子を示す断面図である。
【図９】同製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図１０】同製造方法における第３はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図１１】同製造方法における仕上げ工程の様子を示す断面図である。
【図１２】同製造方法における第３はんだ接合工程時のミドルサイド電極板における熱伝達の様子を示す説明図である。
【図１３】（ａ）は、本実施形態の変更例１に係る連結部を示す断面図であり、（ｂ）は、本実施形態の変更例２に係る連結部を示す断面図であり、（ｃ）は、本実施形態の変更例３に係る連結部を示す断面図である。
【図１４】参考例１に係る２ｉｎ１パワーカードを示す断面図である。
【図１５】同パワーカードの製造方法における第１はんだ接続工程の様子を示す断面図である。
【図１６】同製造方法における封止工程の様子を示す断面図である。
【図１７】同製造方法における研削工程の様子を示す断面図である。
【図１８】同製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図１９】同製造方法における第３はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図２０】（ａ）は、参考例１の参考変更例１に係る接合構造を示す断面図であり、（ｂ）は、参考例１の参考変更例２に係る接合構造を示す断面図である。
【図２１】（ａ）は、参考例１の参考変更例３に係る連結部分を示す上面図であり、（ｂ）は、参考例１の参考変更例４に係る連結部分を示す上面図である。
【図２２】（ａ）は、参考例１の参考変更例５に係る連結部分を示す上面図であり、（ｂ）は、参考例１の参考変更例６に係る連結部分を示す上面図である。
【図２３】参考例２に係る２ｉｎ１パワーカードを示す断面図である。
【図２４】同パワーカードの製造方法における第１はんだ接続工程の様子を示す断面図である。
【図２５】同製造方法における封止工程の様子を示す断面図である。
【図２６】同製造方法における研削工程の様子を示す断面図である。
【図２７】同製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図２８】同製造方法における仕上げ工程の様子を示す断面図である。
【図２９】（ａ）は、参考例２の参考変更例１に係る連結部分を示す上面図であり、（ｂ）は、参考例２の参考変更例２に係る連結部分を示す上面図である。
【図３０】参考例３に係る２ｉｎ１パワーカードを示す断面図である。
【図３１】同パワーカードの製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図３２】同製造方法における第３はんだ接合工程の様子を示す断面図である。
【図３３】（ａ）は、参考例３の参考変更例１に係る連結部分を示す上面図であり、（ｂ）は、参考例３の参考変更例２に係る連結部分を示す上面図である。
【図３４】（ａ）は、参考例１〜３の共通参考変更例１に係る連結部分を示す上面図であり、（ｂ）は、参考例１〜３の共通参考変更例２に係る連結部分を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した実施形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態は、ハイブリッド自動車等の電源を制御する２ｉｎ１パワーカードに本発明を適用したものである。
【００１６】
［パワーカードの構成］
本実施形態に係る２ｉｎ１パワーカードの全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る２ｉｎ１パワーカードの全体構成を示す上面図である。
２ｉｎ１パワーカード１は、図１に示すように、ハイサイド側のスイッチング回路を構成するハイサイド側回路部１０と、ローサイド側のスイッチング回路を構成するローサイド側回路部２０とを備えている。ハイサイド側回路部１０には、Ｐ極側に接続するハイサイド側パワー素子１１が実装されている。ローサイド側回路部２０には、Ｎ極側に接続するローサイド側パワー素子２１が実装されている。なお、図１では、両パワー素子１１，２１をモータ側に接続するための出力バスバーを省略して示している。
【００１７】
２ｉｎ１パワーカード１の回路構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、２ｉｎ１パワーカードの回路構成を示す回路図である。
ハイサイド側パワー素子１１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）１
１Ａとダイオード１１Ｂとが、１組となって構成されている。ハイサイド側ＩＧＢＴ１１ＡのゲートＧは、制御用配線１５を介して、ゲート電圧を制御するための制御用端子１６に接続されている。ハイサイド側ＩＧＢＴ１１ＡのエミッタＥは、出力側に接続されている。ハイサイド側ＩＧＢＴ１１ＡのコレクタＣは、バスバー１３を介してＰ極側に接続されている。そして、ハイサイド側ダイオード１１Ｂは、ハイサイド側ＩＧＢＴ１１ＡのエミッタＥ−コレクタＣ間に並列接続されている。
【００１８】
ローサイド側パワー素子２１は、ＩＧＢＴ２１Ａとダイオード２１Ｂとが１組となって
構成されている。ローサイド側ＩＧＢＴ２１ＡのゲートＧは、制御用配線２５を介して、ゲート電圧を制御するための制御用端子２６に接続されている。ローサイド側ＩＧＢＴ２１ＡのエミッタＥは、バスバー２３を介してＮ極側に接続されている。ローサイド側ＩＧＢＴ２１ＡのコレクタＣは、出力側に接続されている。そして、ローサイド側ダイオード２１Ｂは、ローサイド側ＩＧＢＴ２１ＡのエミッタＥ−コレクタＣ間に並列接続されている。
【００１９】
続いて、本実施形態に係る２ｉｎ１パワーカード１の積層構造について、図３を参照しながら説明する。図３は、図１のIII−III線における拡大断面図である。
図３に示すように、ハイサイド側回路部１０では、ハイサイド電極板１２、ハイサイド側パワー素子１１、ハイサイド側ブロック電極１４、ハイサイド側板部３１が、この順に積層されている。ハイサイド電極板１２、ハイサイド側ブロック電極１４及びハイサイド側板部３１は、それぞれ矩形平板形状をなしており、銅板又は銅板やアルミ板にニッケルをめっきしたものである。そして、ハイサイド電極板１２の上面１２ａと、ハイサイド側パワー素子１１の下面１１ｂとの間には、はんだ層２が形成されている。また、ハイサイド側パワー素子１１の上面１１ａと、ハイサイド側ブロック電極１４の下面１４ｂとの間には、はんだ層３が形成されている。さらに、ハイサイド側ブロック電極１４の上面１４ａと、ハイサイド側板部３１の下面３１ｂとの間には、はんだ層４が形成されている。また、ハイサイド側板部３１の中央には、はんだを注入するために厚さ方向へ貫通形成されたはんだ注入口３２が設けられている。
【００２０】
一方、ローサイド側回路部２０では、ローサイド電極板２２、ローサイド側ブロック電極２４、ローサイド側パワー素子２１、ローサイド側板部３５が、この順に積層されている。ローサイド電極板２２、ローサイド側ブロック電極２４及びローサイド側板部３５は、それぞれ矩形平板形状をなしており、銅板又は銅板やアルミ板にニッケルをめっきしたものである。そして、ローサイド電極板２２の上面２２ａと、ローサイド側ブロック電極２４の下面２４ｂとの間には、はんだ層５が形成されている。また、ローサイド側ブロック電極２４の上面２４ａと、ローサイド側パワー素子２１の下面２１ｂとの間には、はんだ層６が形成されている。さらに、ローサイド側パワー素子２１の上面２１ａと、ローサイド側板部３５の下面３５ｂとの間には、はんだ層７が形成されている。また、ローサイド電極板２２の中央には、はんだを注入するために厚さ方向へ貫通形成されたはんだ注入口２９が設けられている。
【００２１】
このようにハイサイド側回路部１０とローサイド側回路部２０とを積層させた状態で、上面３１ａ，３５ａ及び下面１２ｂ，２２ｂを除いた部分が封止樹脂８によりモールドされている。こうした積層構造によると、各パワー素子１１，２１での発熱は、図中下側のハイサイド電極板１２及びローサイド電極板２２と、図中上側のハイサイド側板部３１及びローサイド側板部３５とに放熱される。したがって、パワーカード１の上面側と下面側の両方に冷却器（図示略）を配置することにより、上下の各電極板を介してパワー素子１１，２１を両面から冷却することができる。
【００２２】
続いて、本実施形態のミドルサイド電極板３０について、図４及び図５を参照しながら詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る２ｉｎ１パワーカードのミドルサイド電極板を示す上面図である。図５（ａ）は、図４のＶ（ａ）−Ｖ（ａ）断面図である。図５（ｂ）は、図４のＶ（ｂ）−Ｖ（ｂ）断面図である。図５（ｃ）は、図４のＶ（ｃ）−Ｖ（ｃ）断面図である。
ミドルサイド電極板３０は、図４に示すように、ハイサイド側パワー素子１１を接続するハイサイド側板部３１と、ローサイド側パワー素子２１を接続するローサイド側板部３５と、ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５とを連結する連結部３６とが、一体に形成されたものである。ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５とは、略同じ矩
形平板形状をなしている。ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５との連結位置は、ハイサイド側板部３１及びローサイド側板部３５それぞれの端面における中央位置である。ハイサイド側板部３１の上面視中央には、はんだを注入するために厚さ方向へ貫通形成されたはんだ注入口３２が設けられている。なお、はんだ注入口３２の位置や数は、素子の接続位置や接続数に応じて変更してもよい。
【００２３】
連結部３６は、図４及び図５（ａ）に示すように、矩形平板形状をなしており、ハイサイド側板部３１及びローサイド側板部３５と同じ厚みを有している。連結部３６の断面積Ｓ１は、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ハイサイド側板部３１及びローサイド側板部３５の断面積Ｓ２，Ｓ３より小さく形成されている。特に、本実施形態では、連結部３６の断面積Ｓ１は、ハイサイド板部３１及びローサイド板部３５の断面積Ｓ２，Ｓ３の１／４程度である。なお、連結部３６の断面積Ｓ１は、一方の素子との接合部位に加えた熱が連結部３６を越えて他方の素子側へと逃げるのを抑制するのに十分小さい断面積であればよく、例えばハイサイド板部３１及びローサイド板部３５の断面積Ｓ２，Ｓ３の１／３〜１／２以下であればよい。また、ミドルサイド電極板３０の通電性能や冷却器による冷却性能を確保する必要性から、連結部３６の断面積Ｓ１は、例えばハイサイド板部３１及びローサイド板部３５の断面積Ｓ２，Ｓ３の１／５以上であることが望ましい。
【００２４】
こうした連結部３６は、図４に示すように、ミドルサイド電極板３０に厚さ方向へ貫通するスリット３３，３４を形成したときの残存部分となっている。つまり、一枚板のミドルサイド電極板３０から、スリット３３，３４部分を切り取ることにより、連結部３６を形成することができる。スリット３３，３４は、連結方向Ｘと直交する方向Ｙにおいて両側から中央へ向けて延設された第１スリット３３，３３と、連結部３６の周囲にて連結方向Ｘにおけるハイサイド側に向けて延設された第２スリット３４，３４とから構成されている。すなわち、第１スリット３３，３３は、ハイサイド側板部３１の図中上側の端面３３ａと、ローサイド側板部３５の図中下側の端面３３ｂと、連結部３６（及び二点鎖線）とで囲まれた部分である。第２スリット３４，３４は、ハイサイド側板部３１の連結部３６周囲を切り抜いて形成された端面３４ａ、３４ｂと、連結部３６（及び二点鎖線）とで囲まれた部分である。この第２スリット３４により、ほとんどミドルサイド電極板３０の面積を減らすことなく、連結部３６の連結方向Ｘにおける長さが、実質的に延長されている。図３において、ミドルサイド電極板３０を冷却するための冷却器は図中上側にも配置される。従ってこの様に、ミドルサイド電極板３０の面積を減らさないということは、冷却性能への影響を回避できることになる。なお、図４では、第２スリット３４，３４を、連結方向Ｘにおけるハイサイド側に向けて延設した場合を示したが、連結方向Ｘにおけるローサイド側に向けて延設してもよく、連結方向Ｘにおける両側に向けて延設してもよい。
【００２５】
［パワーカードの製造方法］
次に、本実施形態に係る２ｉｎ１パワーカードの製造方法について、図６〜図１２を参照しながら説明する。本実施形態の製造方法では、主として、第１はんだ接合工程、封止工程、研削工程、第２はんだ接合工程、第３はんだ接合工程、仕上げ工程が、この順に行われる。図６は、同製造方法における第１はんだ接合工程の様子を示す断面図である。図７は、同製造方法における封止工程の様子を示す断面図である。図８は、同製造方法における研削工程の様子を示す断面図である。図９は、同製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。図１０は、同製造方法における第３はんだ接合工程の様子を示す断面図である。図１１は、同製造方法における仕上げ工程の様子を示す断面図である。図１２は、第３はんだ接合工程時のミドルサイド電極板における熱伝達の様子を示す説明図である。なお、図６〜図９では、ローサイド側を上下方向に反転させた状態で各工程を行うため、図３の場合とは、上面及び下面が逆になっている。
【００２６】
第１はんだ接合工程では、図６（ａ）に示すように、ハイサイド電極板１２と、ハイサイド側パワー素子１１とハイサイド側ブロック電極１４とをはんだ接合する。ここでは、ハイサイド側パワー素子１１の下面１１ｂと、ハイサイド電極板１２の上面１２ａとの間、及びハイサイド側パワー素子１１の上面１１ａと、ハイサイド側ブロック電極１４の下面１４ｂとの間に、それぞれはんだ箔を挿入し、ハイサイド側ブロック電極１４、ハイサイド側パワー素子１１及びハイサイド電極板１２を重ねたまま丸ごと加熱して、はんだ箔を溶融させることにより、はんだ層２，３を形成する。これにより、ハイサイド側パワー素子１１と、ハイサイド電極板１２とが、電気的及び熱的に接続される。また、ハイサイド側パワー素子１１と、ハイサイド側ブロック電極１４とが、電気的及び熱的に接続される。こうして形成されたものが、ハイサイド側接合体１７である。なお、はんだ箔を挿入してはんだ層２，３を形成する場合を示したが、溶融はんだを注入してはんだ層２，３を形成してもよい。
【００２７】
また、第１はんだ接合工程では、図６（ｂ）に示すように、ミドルサイド電極板３０のローサイド側板部３５と、ローサイド側パワー素子２１とローサイド側ブロック電極２４とをはんだ接合する。ここでは、ローサイド側パワー素子２１の下面２１ａと、ローサイド側板部３５の上面３５ｂとの間、及びローサイド側パワー素子２１の上面２１ｂと、ローサイド側ブロック電極２４の下面２４ａとの間に、それぞれはんだ箔を挿入し、ローサイド側ブロック電極２４、ローサイド側パワー素子２１及びローサイド側板部３５を重ねたまま丸ごと加熱して、はんだ箔を溶融させることにより、はんだ層６，７を形成する。これにより、ローサイド側パワー素子２１と、ローサイド側板部３５とが、電気的及び熱的に接続される。また、ローサイド側パワー素子２１と、ローサイド側ブロック電極２４とが、電気的及び熱的に接続される。こうして形成されたものが、ローサイド側接合体２７である。なお、はんだ箔を挿入してはんだ層６，７を形成する場合を示したが、溶融はんだを注入してはんだ層６，７を形成してもよい。
【００２８】
封止工程では、図７（ａ），（ｂ）に示すように、トランスファーモールド又はポッティング封止などにより、ハイサイド側接合体１７及びローサイド側接合体２７それぞれの周囲を封止樹脂８で覆う。封止樹脂８としては、例えばエポキシ樹脂を用いる。なお、ハイサイド側接合体１７の下面１２ｂ及びローサイド側接合体２７の下面３５ａは、封止樹脂８で覆わないようにしている。これは、各パワー素子１１，２１の熱を電極板１２，３５の外側の面１２ｂ，３５ａに接触させた冷却器に放熱する際に、封止樹脂８がその面１２ｂ，３５ａを覆っていると、封止樹脂８が断熱体となって放熱を阻害するからである。
【００２９】
研削工程では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、各接合体１７，２７のブロック電極１４，２４の上面１４ａ，２４ｂが露出する高さまで、上側に存在する封止樹脂８を研削して除去する。
【００３０】
第２はんだ接合工程では、図９（ｂ）に示すように、ローサイド側ブロック電極２４と、ローサイド電極板２２とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。はんだを注入する前には、予め予備加熱ヒータ４０を用いて、はんだ層６，７の融点及び封止樹脂８の耐熱温度以下の温度で、ローサイド側板部３５を加熱しておく。また、ローサイド電極板２２も、予め還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。そして、所定温度まで加熱されたローサイド電極板２２をローサイド側ブロック電極２４に載置した状態で、はんだ注入器９によりローサイド電極板２２のはんだ注入口２９に溶融はんだを注入する。こうして、ローサイド電極板２２の下面２２ａと、ローサイド側ブロック電極２４の上面２４ｂとの間に、はんだ層５を形成する。これにより、ローサイド電極板２２と、ローサイド側ブロック電極２４とが、電気的及び熱的に接続される。なお、はんだ注入口２９から溢れ
出たはんだは、後の仕上げ工程で取り除かれるので、はんだ注入器９による注入量の精度は、厳密に管理されていなくてもよい。
【００３１】
第３はんだ接合工程では、図１０に示すように、ハイサイド側ブロック電極１４と、ミドルサイド電極板３０のハイサイド側板部３１とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。また、この工程前には、通電検査や強度検査等の特性検査を、ハイサイド側とローサイド側とで各別に行っておく。そして、不良品を除去した状態で、２ｉｎ１化する。これは、２ｉｎ１化した後に、一方の素子の不良が発見されると、正常な他方の素子をも含めて、丸ごと廃棄せざるを得ないからである。
【００３２】
さらに、はんだを注入する前には、予め予備加熱ヒータ４０を用いて、はんだ層２，３の融点及び封止樹脂８の耐熱温度以下の温度で、ハイサイド電極板１２を加熱しておく。同様に、ミドルサイド電極板３０のハイサイド側板部３１も、予め還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。
ところで、２ｉｎ１パワーカード１では、ハイサイド側パワー素子１１とローサイド側パワー素子２１との両方を一枚板のミドルサイド電極板３０に接続しているため、ミドルサイド電極板３０の全長が長い。したがって、ハイサイド側ブロック電極１４とハイサイド側板部３１とをはんだ接合する際に、ミドルサイド電極板３０のハイサイド側に加えた熱がローサイド側へと逃げてしまう。
【００３３】
しかしながら、本実施形態の２ｉｎ１パワーカード１では、図５（ａ）に示すように、ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５とが断面積の小さい連結部３６を介して連結されている。そのため、ハイサイド側板部３１の接合部位Ｐに加えた熱は、図１２に太線矢印で示すように、主としてハイサイド側板部３１内で広がっていく。なぜなら、連結部３６を越えてローサイド側板部３５へと逃げていく熱の伝達経路Ｚもあるが、連結部３６の断面積Ｓ１を小さくしたことで、ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５との間における熱の伝達面積が小さくなり、それにより連結部３６を越えてローサイド側板部３５へと熱が逃げるのを抑制できるからである。こうして、ハイサイド側板部３１の接合部位Ｐを必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮できるので、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができる。特に、連結部３６の断面積Ｓ１を、ハイサイド側板部３１及びローサイド側板部３５の断面積Ｓ２，Ｓ３の１／５〜１／２程度にすることで、実際の製造工程において、はんだ接合工程で要する時間を半減することができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力も低減することができる。
【００３４】
また、連結部３６の周囲には、連結方向Ｘと直交する方向Ｙに第１スリット３３が延設されているため、ハイサイド側板部３５への熱の伝達経路は、連結部３６しか存在しない。加えて、第２スリット３４により連結部３６の連結方向Ｘにおける長さが実質的に延長されている。ここで、２物体間を移動する熱の移動量は、２物体間における熱の伝達経路の長さに反比例する。したがって、第１スリット３３をそのまま連結方向Ｘに延設することも考えられるが、これでは、ミドルサイド電極板３０と冷却器（図示略）との接触面積が小さくなり冷却性能が低下してしまう。そこで、連結部３６の周囲にて連結方向Ｘに第２スリット３４，３４を延設したことにより、連結部３６を実質的に連結方向Ｘに長くしている。これにより、熱が連結部３６を越えてローサイド側板部３５へと逃げるのをより確実に抑制できるうえ、連結部３６の周囲を除いた電極板部分３７，３７では冷却器と接触させることができるので、ミドルサイド電極板３０の冷却性能を確保することができる。さらに、連結部３６が電気伝導率の高い銅又はアルミにより形成されているため、各スリット３３，３３，３４，３４を形成した場合にも、ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５との間で必要な通電性能は十分に確保されている。
【００３５】
そして、ハイサイド側板部３１の接合部位Ｐを所定温度まで加熱した後、図１０に示すように、はんだ注入口３２に溶融はんだを注入する。これにより、ハイサイド側板部３１の下面３１ｂと、ハイサイド側ブロック電極１４の上面１４ａとの間に、はんだ層４を形成する。こうして、ハイサイド側板部３１とハイサイド側ブロック電極１４とが、電気的及び熱的に接続される。なお、はんだ注入口３２から溢れ出たはんだは、後の仕上げ工程で取り除かれるので、はんだ注入器９による注入量の精度は、厳密に管理されていなくてもよい。
【００３６】
仕上げ工程では、図１１に示すように、はんだコテ等の加熱器具を用いて、はんだ層４，５の融点以上の温度で、はんだ注入口２９，３２から溢れ出たはんだを溶かして除去する。あるいは、はんだ注入口２９，３２から溢れ出たはんだを機械的に切削してもよい。その後、必要に応じて封止樹脂８による成形がなされ、２ｉｎ１パワーカード１が製造される。
【００３７】
以上、詳細に説明したように、本実施形態の２ｉｎ１パワーカード１によれば、ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５とを、断面積の小さい連結部３６を介して連結することで、ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５との間における熱の伝達面積を小さくしている。これにより、ハイサイド側板部３１とハイサイド側ブロック電極１４とをはんだ接合する第３はんだ接合工程において、ハイサイド側板部３１の接合部位Ｐに加えた熱が連結部３６を越えてローサイド側板部３５へと逃げるのを抑制することができる。こうして、接合部位Ｐの加熱効率を高めることができるので、接合部位Ｐが必要な温度に達するまでにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力も低減することができる。
【００３８】
また、本実施形態の２ｉｎ１パワーカード１によれば、連結部３６の周囲に厚さ方向へ貫通する第１スリット３３，３３が形成されているため、ハイサイド側板部３１とローサイド側板部３５との間で連結部３６しか熱の伝達経路が存在せず、加熱効率をより確実に向上させることができる。これにより、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くすることができる。また、スリットの形成は、凹部の形成に比べて加工が容易であるため、製造コストを低く抑えることも可能となる。
【００３９】
さらに、本実施形態の２ｉｎ１パワーカード１によれば、連結部３６の周囲にて第２スリット３４，３４を連結方向Ｘに延設したことにより、連結部３６を実質的に連結方向Ｘに長くしている。これにより、熱が連結部３６を越えてローサイド側板部３５へと逃げるのをより確実に抑制できるうえ、連結部３６の周囲を除いた電極板部分３７，３７では冷却器と接触させることができるので、ミドルサイド電極板３０の冷却性能を確保することができる。
【００４０】
次に、本実施形態に係る２ｉｎ１パワーカード１の変更例１〜３について、図面を参照しながら説明する。以下に示す変更例１〜３は、ミドルサイド電極板の形状において、上記実施形態のものと相違する。
【００４１】
［変更例１］
図１３（ａ）は、本実施形態の変更例１に係るミドルサイド電極板の連結部分を拡大して示す断面図である。なお、図１３（ａ）では、ミドルサイド電極板を連結方向Ｘに沿って切断した断面を示している。
本実施形態の変更例１に係るミドルサイド電極板７０は、図１３（ａ）に示すように、ハイサイド側パワー素子１１に接続するハイサイド側板部７１と、ローサイド側パワー素子２１に接続するローサイド側板部７５とが、一体に形成されたものである。ハイサイド側板部７１とローサイド側板部７５との間には、ミドルサイド電極板７０を厚さ方向Ｚに
おける両側から凹ませた凹部７２，７３が形成されている。この凹部７２，７３を形成したときの残存部分が、ハイサイド側板部７１とローサイド側板部７５とを連結する連結部７６となっている。この例では、連結部７６の厚みＴ１を、ハイサイド側板部７１及びローサイド板部７５の厚みＴ２の１／２程度としている。なお、連結部７６の厚みＴ１は、一方の素子との接合部位に加えた熱が連結部７６を越えて他方の素子側へと逃げるのを抑制するのに十分小さい厚みであればよく、例えばハイサイド板部７１及びローサイド板部７５の厚みＴ２の１／３〜１／２以下であればよい。
【００４２】
本実施形態の変更例１では、連結部７６が、ミドルサイド電極板７０に厚さ方向Ｚへ凹ませた凹部７２，７３を形成したときの残存部分であるため、連結部７６の断面積は、ハイサイド側板部７１及びローサイド側板部７５より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部７１とローサイド側板部７５との間における熱の伝達面積を小さくできるので、ハイサイド側板部７１とハイサイド側ブロック電極１４とをはんだ接合する第３はんだ接合工程において、ハイサイド側板部７１の接合部位Ｐに加えた熱が連結部７６を越えてローサイド側板部７５へと逃げるのを抑制することができる。こうして、接合部位Ｐの加熱効率を高めることができるので、接合部位Ｐが必要な温度に達するまでにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力も低減することができる。
【００４３】
なお、本実施形態の変更例１においても、凹部７２，７３を連結方向Ｘに延設すれば、連結部７６を実質的に連結方向Ｘに長くすることができる。これにより、熱が連結部７６を越えてローサイド側板部７５へと逃げるのをより確実に抑制することができる。
【００４４】
［変更例２］
図１３（ｂ）は、本実施形態の変更例２に係るミドルサイド電極板の連結部分を拡大して示す断面図である。なお、図１３（ｂ）では、ミドルサイド電極板を連結方向Ｘに沿って切断した断面を示している。
本実施形態の変更例２に係るミドルサイド電極板８０は、図１３（ｂ）に示すように、ハイサイド側パワー素子１１に接続するハイサイド側板部８１と、ローサイド側パワー素子２１に接続するローサイド側板部８５とが、一体に形成されたものである。ハイサイド側板部８１とローサイド側板部８５との間には、ミドルサイド電極板８０を厚さ方向Ｚにおける一端側（図中上側）から凹ませた凹部８２が形成されている。この凹部８２を形成したときの残存部分が、ハイサイド側板部８１とローサイド側板部８５とを連結する連結部８６となっている。
【００４５】
本実施形態の変更例２では、連結部８６が、ミドルサイド電極板８０に厚さ方向Ｚへ凹ませた凹部８２を形成したときの残存部分であるため、連結部８６の断面積は、ハイサイド側板部８１及びローサイド側板部８５より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部８１とローサイド側板部８５との間における熱の伝達面積を小さくできるので、ハイサイド側板部８１とハイサイド側ブロック電極１４とをはんだ接合する第３はんだ接合工程において、ハイサイド側板部８１の接合部位Ｐに加えた熱が連結部８６を越えてローサイド側板部８５へと逃げるのを抑制することができる。こうして、接合部位Ｐの加熱効率を高めることができるので、接合部位Ｐが必要な温度に達するまでにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力も低減することができる。
【００４６】
特に、本実施形態の変更例２では、ミドルサイド電極板８０の厚さ方向Ｚにおける上側にのみ凹部８２を形成しているので、本実施形態の変更例１のように厚さ方向Ｚにおける両側に凹部７２，７３を形成する場合に比べて、容易に形成することができる。なお、本実施形態の変更例２においても、凹部８２を連結方向Ｘに延設すれば、連結部８６を実質
的に連結方向Ｘに長くすることができる。これにより、熱が連結部８６を越えてローサイド側板部８５へと逃げるのをより確実に抑制することができる。
【００４７】
［変更例３］
図１３（ｃ）は、本実施形態の変更例３に係るミドルサイド電極板の連結部分を拡大して示す断面図である。なお、図１３（ｃ）では、ミドルサイド電極板を連結方向Ｘに沿って切断した断面を示している。
本実施形態の変更例３に係るミドルサイド電極板９０は、図１３（ｃ）に示すように、ハイサイド側パワー素子１１に接続するハイサイド側板部９１と、ローサイド側パワー素子２１に接続するローサイド側板部９５とが、一体に形成されたものである。ハイサイド側板部９１とローサイド側板部９５との間には、ミドルサイド電極板９０を厚さ方向Ｚにおける一端側（図中下側）から凹ませた凹部９２が形成されている。この凹部９２を形成したときの残存部分が、ハイサイド側板部９１とローサイド側板部９５とを連結する連結部９６となっている。
【００４８】
本実施形態の変更例３でも、連結部９６が、ミドルサイド電極板９０に厚さ方向Ｚへ凹ませた凹部９２を形成したときの残存部分であるため、連結部９６の断面積は、ハイサイド側板部９１及びローサイド側板部９５より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部９１とローサイド側板部９５との間における熱の伝達面積を小さくできるので、ハイサイド側板部９１とハイサイド側ブロック電極１４とをはんだ接合する第３はんだ接合工程において、ハイサイド側板部９１の接合部位Ｐに加えた熱が連結部９６を越えてローサイド側板部９５へと逃げるのを抑制することができる。こうして、接合部位Ｐの加熱効率を高めることができるので、接合部位Ｐが必要な温度に達するまでにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間を短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力も低減することができる。
また、本実施形態の変更例３でも、ミドルサイド電極板９０の厚さ方向Ｚにおける下側にのみ凹部９２を形成しているので、本実施形態の変更例１のように厚さ方向Ｚにおける両側に凹部７２，７３を形成する場合に比べて、容易に形成することができる。
【００４９】
ところで、上記実施形態の積層構造（図３参照）を採用した場合、ミドルサイド電極板９０を冷却するための冷却器は、図中上側にも配置される。したがって、本実施形態の変更例２のようにミドルサイド電極板８０の厚さ方向Ｚにおける上側に凹部８２を形成した場合には、その分だけ冷却器との接触面が小さくなってしまう。
これに対して、本実施形態の変更例３では、ミドルサイド電極板９０の厚さ方向Ｚにおける下側に凹部９２を形成することにより、冷却器との接触面９０ａを小さくすることがないため、ミドルサイド電極板９０の冷却性能を確保することができる。なお、本実施形態の変更例３においても、凹部９２を連結方向Ｘに延設すれば、連結部９６を実質的に連結方向Ｘに長くすることができる。これにより、熱が連結部９６を越えてローサイド側板部９５へと逃げるのをより確実に抑制できる。
［参考例］
【００５０】
ここで、２ｉｎ１パワーカードの参考例について、図面を参照しながら説明する。以下に示す参考例は、ハイサイド側半導体素子とローサイド側半導体素子とを備え、両面からの冷却を可能とする半導体装置に関するものである。
従来、２ｉｎ１パワーカードにおいては、２ｉｎ１化した後に一方の素子の不良が発見されると、正常な他方の素子をも含めて、丸ごと廃棄せざるを得ないという問題があった。こうした問題点を解決したものが、以下に示す参考例である。
【００５１】
［参考例１］
参考例１に係る２ｉｎ１パワーカードの構成について、図１４を参照しながら説明する。
図１４は、参考例１に係る２ｉｎ１パワーカードを示す断面図である。なお、参考例１に係る２ｉｎ１パワーカード１００は、上記実施形態のものと基本的に同様の構成を有するため、同一部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。
２ｉｎ１パワーカード１００は、図１４に示すように、ハイサイド側半導体素子１１に接続するハイサイド電極板１２と、ローサイド側半導体素子２１に接続するローサイド電極板２２と、ハイサイド側半導体素子１１及びローサイド側半導体素子２１に接続するミドルサイド電極板１１０とを備えている。
【００５２】
ミドルサイド電極板１１０は、ハイサイド側半導体素子１１を接続するハイサイド側板部材１１１と、ローサイド側半導体素子２１を接続するローサイド側板部材１１５とを備え、ハイサイド側半導体素子１１とハイサイド側板部材１１１との接続後かつローサイド側半導体素子２１とローサイド側板部材１１５との接続後に、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５とが接続されたものである。この２ｉｎ１パワーカード１００では、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５とが、同じ高さ位置に配置されている。
【００５３】
ハイサイド側板部材１１１及びローサイド側板部材１１５は、それぞれ矩形平板形状をなしており、銅板又は銅板やアルミ板にニッケルをめっきしたものである。ハイサイド側板部材１１１の中央には、はんだを注入するために厚さ方向へ貫通形成されたはんだ注入口１１２が設けられている。ハイサイド側板部材１１１の一端面１１１ｃとローサイド側板部材１１５の一端面１１５ｃとの間には、はんだ層１０１が形成されている。
【００５４】
ここで、参考例１に係る２ｉｎ１パワーカード１００の製造方法について、図１５〜図１９を参照しながら説明する。参考例１に係る製造方法では、主として、第１はんだ接合工程、封止工程、研削工程、第２はんだ接合工程、第３はんだ接合工程が、この順に行われる。図１５は、同製造方法における第１はんだ接続工程の様子を示す断面図である。図１６は、同製造方法における封止工程の様子を示す断面図である。図１７は、同製造方法における研削工程の様子を示す断面図である。図１８は、同製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。図１９は、同製造方法における第３はんだ接合工程の様子を示す断面図である。なお、図１５〜図１８では、ローサイド側を上下方向に反転させた状態で各工程を行うため、図１４の場合とは、上面及び下面が逆になっている。
【００５５】
第１はんだ接合工程では、図１５（ａ）に示すように、ハイサイド電極板１２と、ハイサイド側パワー素子１１とハイサイド電極１４とをはんだ接合する。ここでは、ハイサイド側パワー素子１１の下面１１ｂと、ハイサイド側電極板１２の上面１２ａとの間、及びハイサイド側パワー素子１１の上面１１ａと、ハイサイド側ブロック電極１４の下面１４ｂとの間に、それぞれはんだ箔を挿入し、ハイサイド側ブロック電極１４、ハイサイド側パワー素子１１及びハイサイド電極板１２を重ねたまま丸ごと加熱して、はんだ箔を溶融させることにより、はんだ層２，３を形成する。これにより、ハイサイド側パワー素子１１と、ハイサイド電極板１２とが、電気的及び熱的に接続される。また、ハイサイド側パワー素子１１と、ハイサイド側ブロック電極１４とが、電気的及び熱的に接続される。こうして形成されたものが、ハイサイド側接合体１１３である。なお、はんだ箔を挿入してはんだ層２，３を形成する場合を示したが、溶融はんだを注入してはんだ層２，３を形成してもよい。
【００５６】
また、第１はんだ接合工程では、図１５（ｂ）に示すように、ローサイド側板部材１１５と、ローサイド側パワー素子２１とローサイド側ブロック電極２４とをはんだ接合する。ここでは、ローサイド側パワー素子２１の下面２１ａと、ローサイド側板部材１１５の上面１１５ｂとの間、及びローサイド側パワー素子２１の上面２１ｂと、ローサ
イド側ブロック電極２４の下面２４ａとの間に、それぞれはんだ箔を挿入し、ローサイド側ブロック電極２４、ローサイド側パワー素子２１及びローサイド側板部材１１５を重ねたまま丸ごと加熱して、はんだ箔を溶融させることにより、はんだ層６，７を形成する。これにより、ローサイド側パワー素子２１と、ローサイド側板部材１１５とが、電気的及び熱的に接続される。また、ローサイド側パワー素子２１と、ローサイド側ブロック電極２４とが、電気的及び熱的に接続される。こうして形成されたものが、ローサイド側接合体１１８である。なお、はんだ箔を挿入してはんだ層６，７を形成する場合を示したが、溶融はんだを注入してはんだ層６，７を形成してもよい。
【００５７】
封止工程では、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、トランスファーモールド又はポッティング封止などにより、ハイサイド側接合体１１３及びローサイド側接合体１１８それぞれの周囲を封止樹脂８で覆う。封止樹脂８としては、例えばエポキシ樹脂を用いる。なお、ハイサイド側接合体１１３の下面１２ｂ及びローサイド側接合体１１８の下面１１５ａは、封止樹脂８で覆わないようにしている。これは、各パワー素子１１，２１の熱を電極板１２，１１５の外側の面１２ｂ，１１５ａに接触させた冷却器に放熱する際に、封止樹脂８がその面１２ｂ，１１５ａを覆っていると、封止樹脂８が断熱体となって放熱を阻害するからである。また、ローサイド側板部材１１５の一端面１１５ｃも、後にハイサイド側板部材１１１の一端面１１１ｃと接合されるため、封止樹脂８で覆わないようにしている。
【００５８】
研削工程では、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、各接合体１１３，１１８のブロック電極１４，２４の上面１４ａ，２４ｂが露出する高さまで、上側に存在する封止樹脂８を研削して除去する。
【００５９】
第２はんだ接合工程では、図１８（ａ）に示すように、ハイサイド側ブロック電極１４と、ハイサイド側板部材１１１とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。はんだを注入する前には、予めハイサイド側板部材１１１等を、還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。そして、ハイサイド側板部材１１１をハイサイド側ブロック電極１４に載置した状態で、はんだ注入器９によりハイサイド側板部材１１１のはんだ注入口１１２に溶融はんだを注入する。こうして、ハイサイド側板部材１１１の下面１１１ｂと、ハイサイド側ブロック電極１４の上面１４ａとの間に、はんだ層４を形成する。これにより、ハイサイド側板部材１１１と、ハイサイド側ブロック電極１４とが、電気的及び熱的に接続される。
【００６０】
また、第２はんだ接合工程では、図１８（ｂ）に示すように、ローサイド側ブロック電極２４と、ローサイド電極板２２とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。はんだを注入する前には、予めローサイド電極板２２等を、還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。そして、ローサイド電極板２２をローサイド側ブロック電極２４に載置した状態で、はんだ注入器９によりローサイド電極板２２のはんだ注入口２９に溶融はんだを注入する。こうして、ローサイド電極板２２の下面２２ａと、ローサイド側ブロック電極２４の上面２４ｂとの間に、はんだ層５を形成する。これにより、ローサイド電極板２２と、ローサイド側ブロック電極２４とが、電気的及び熱的に接続される。
【００６１】
第３はんだ接合工程では、図１９に示すように、ハイサイド側板部材１１１と、ローサイド側板部材１１５とをはんだ接合する。ところで、この工程前には、通電検査や強度検査等の特性検査を、ハイサイド側とローサイド側とで各別に行っておく。そして、不良品
を除去した状態で、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５とを接続して２ｉｎ１化するようにしている。これは、２ｉｎ１化した後に、一方の素子の不良が発見されると、正常な他方の素子をも含めて、丸ごと廃棄せざるを得ないからである。
【００６２】
この特性検査の後、ハイサイド側板部材１１１の一端面１１１ｃと、ローサイド側板部材１１５の一端面１１５ｃとの間に溶融はんだを注入して、はんだ層１０１を形成する。これにより、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５が、電気的に接続される。その後、必要に応じて仕上げ工程や封止樹脂８による成形がなされ、２ｉｎ１パワーカード１００が製造される。
【００６３】
以上のように、参考例１によれば、ハイサイド側半導体素子１１を接続するハイサイド側板部材１１１と、ローサイド側半導体素子２１を接続するローサイド側板部材１１５とが予め別体に形成され、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５とが接続される前に、ハイサイド側とローサイド側とで各別に特性検査が行われているので、不良品を予め除去してから良品同士を２ｉｎ１化することができる。これにより、２ｉｎ１化した後に一方の素子の不良のため正常な素子をも含めて丸ごと廃棄するような状況を回避することができる。なお、例えば３ｉｎ１や６ｉｎ１など複数のインバータ回路を構成する場合には、実装された素子の不良率が高くなり、正常な素子の廃棄率も高まる。したがって、こうした場合に参考例を適用することで、より高い効果を得ることが可能となる。
【００６４】
ここで、参考例１に係るミドルサイド電極板１１０におけるハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５との接合構造について、以下にその参考変更例１，２を示す。図２０（ａ）は、参考例１の参考変更例１に係る接合構造を示す断面図である。図２０（ｂ）は、参考例１の参考変更例２に係る接合構造を示す断面図である。
【００６５】
［参考変更例１］
参考例１の参考変更例１に係る接合構造では、図２０（ａ）に示すように、ハイサイド側板部材１１１の接合端面とローサイド側板部材１１５の接合端面とに、互いに上下段違いとなるように凸部１７１，１７５が形成されている。そして、凸部１７１，１７５同士を嵌め合わせたときの隙間Ｇに溶融はんだを注入することで、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５との接合端面において、階段状のはんだ層１０１が形成されている。
参考例１の参考変更例１によれば、ハイサイド側板部材１１１及びローサイド側板部材１１５の接合端面に溶融はんだを注入する際、下側の凸部１７５によってはんだが下側へと漏れ落ちるのを防止できるので、はんだ接合を容易に行うことができる。
【００６６】
［参考変更例２］
参考例１の参考変更例２に係る接合構造では、図２０（ｂ）に示すように、ハイサイド側板部材１１１の接合端面とローサイド側板部材１１５の接合端面とにおいて、互いに上下段違いとなるように凸部１７１，１７５が形成され、上側に位置するハイサイド側板部材１１１の凸部１７１には、はんだを注入するために厚さ方向へ貫通形成されたはんだ注入口１７２が設けられている。そして、凸部１７１，１７５同士を嵌め合わせたときの隙間Ｇにはんだ注入口１７２から溶融はんだを注入することで、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５との接合端面において、階段状のはんだ層１０１が形成されている。
参考例１の参考変更例２によれば、はんだ注入口１７２からハイサイド側板部材１１１及びローサイド側板部材１１５の接合端面に溶融はんだを注入でき、かつ、注入の際に下側の凸部１７５によってはんだが下側へと漏れ落ちるのを防止できるので、はんだ接合をさらに容易に行うことができる。
【００６７】
続いて、参考例１に係るミドルサイド電極板１１０におけるハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５との連結部分について、以下にその参考変更例３〜６を示す。図２１（ａ）は、参考例１の参考変更例３に係る連結部分を示す上面図である。図２１（ｂ）は、参考例１の参考変更例４に係る連結部分を示す上面図である。図２２（ａ）は、参考例１の参考変更例５に係る連結部分を示す上面図である。図２２（ｂ）は、参考例１の参考変更例６に係る連結部分を示す上面図である。
【００６８】
［参考変更例３］
参考例１の参考変更例３は、参考例１に示す構造（図１４参照）及び参考例１の参考変更例１に示す構造（図２０（ａ）参照）を採用した場合の連結部分の例である。参考例１の参考変形例３に係るミドルサイド電極板１１０Ａは、図２１（ａ）に示すように、ハイサイド側パワー素子１１に接続するハイサイド側板部材１１１と、ローサイド側パワー素子２１に接続するローサイド側板部材１１５とが、はんだ層１０１によりはんだ接合されたものである。ハイサイド側板部材１１１には、ハイサイド側スリット１７６Ａ，１７６Ａが形成されている。ハイサイド側スリット１７６Ａ，１７６Ａは、ハイサイド側板部材１１１の方向Ｙにおける両端側から、中央に向けて方向Ｙに延設されたものである。このハイサイド側スリット１７６Ａ，１７６Ａを形成したときの残存部分が、ハイサイド側連結部１７７Ａとなっている。
一方、ローサイド側板部材１１５には、ローサイド側スリット１７８Ａ，１７８Ａが形成されている。ローサイド側スリット１７８Ａ，１７８Ａは、ローサイド側板部材１１５の方向Ｙにおける両端側から、中央に向けて方向Ｙに延設されたものである。このローサイド側スリット１７８Ａ，１７８Ａを形成したときの残存部分が、ローサイド側連結部１７９Ａとなっている。
【００６９】
参考例１の参考変更例３では、各連結部１７７Ａ，１７９Ａが方向Ｙに延設されたスリット１７６Ａ，１７６Ａ，１７８Ａ，１７８Ａの残存部分であるため、各連結部１７７Ａ，１７９Ａの断面積は、ハイサイド側板部材１１１及びローサイド側板部材１１５より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５との接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。
【００７０】
［参考変更例４］
参考例１の参考変更例４は、参考例１に示す構造（図１４参照）及び参考例１の参考変更例１に示す構造（図２０（ａ）参照）を採用した場合の連結部分の例である。参考例１の参考変更例４に係るミドルサイド電極板１１０Ｂは、図２１（ｂ）に示すように、ハイサイド側パワー素子１１に接続するハイサイド側板部材１１１と、ローサイド側パワー素子２１に接続するローサイド側板部材１１５とが、はんだ層１０１によりはんだ接合されたものである。ハイサイド側板部材１１１には、ハイサイド側スリット１７６Ｂが形成されている。ハイサイド側スリット１７６Ｂは、ハイサイド側板部材１１１の方向Ｙにおける一端側（図中下側）から、他端側（図中上側）へ向けて方向Ｙに延設されたものである。このハイサイド側スリット１７６Ｂを形成したときの残存部分が、ハイサイド側連結部１７７Ｂとなっている。
一方、ローサイド側板部材１１５には、ローサイド側スリット１７８Ｂが形成されている。ローサイド側スリット１７８Ｂは、ローサイド側板部材１１５のＹ方向における一端側（図中下側）から、他端側（図中上側）へ向けてＹ方向に延設されたものである。このローサイド側スリット１７８Ｂを形成したときの残存部分が、ローサイド側連結部１７９Ｂとなっている。
【００７１】
参考例１の参考変更例４では、各連結部１７７Ｂ，１７９Ｂが方向Ｙに延設されたスリ
ット１７６Ｂ，１７８Ｂの残存部分であるため、各連結部１７７Ｂ，１７９Ｂの断面積は、ハイサイド側板部材１１１及びローサイド側板部材１１５より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５との接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。
特に、参考例１の参考変更例４では、各スリット１７６Ｂ，１７８Ｂを、方向Ｙにおける一端側のみから切り取った形状としているため、参考例１の参考変更例３のように方向Ｙにおける両端側から切り取った形状のスリット１７６Ａ，１７６Ａ，１７８Ａ，１７８Ａに比べて、容易に形成することができる。
【００７２】
［参考変更例５，６］
参考例１の参考変更例５及び参考変更例６は、参考変更例２に示す接合構造（図２０（ｂ）参照）を採用した場合の連結部分の例である。参考変更例５及び参考変更例６では、図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハイサイド側板部材１１１の凸部１７１に形成されたはんだ注入口１７２に溶融はんだを注入することで、ハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５とをはんだ接合することができる。こうして、参考変更例２に示す接合構造を採用した場合にも、上記した参考変更例３，４と同様の効果を得ることが可能となる。
【００７３】
［参考例２］
参考例２に係る２ｉｎ１パワーカードの構成について、図２３を参照しながら説明する。図２３は、参考例２に係る２ｉｎ１パワーカードを示す断面図である。なお、参考例２に係る２ｉｎ１パワーカード１２０は、上記実施形態及び参考例１のものと基本的に同様の構成を有するため、同一部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。
２ｉｎ１パワーカード１２０は、図２３に示すように、ハイサイド側半導体素子１１に接続するハイサイド電極板１２と、ローサイド側半導体素子２１に接続するローサイド電極板２２と、ハイサイド側半導体素子１１及びローサイド側半導体素子２１に接続するミドルサイド電極板１３０とを備えている。
【００７４】
ミドルサイド電極板１３０は、ハイサイド側半導体素子１１を接続するハイサイド側板部材１３１と、ローサイド側半導体素子２１を接続するローサイド側板部材１３５と、ハイサイド側板部材１３１とローサイド側板部材１３５とを連結する中継部材１３９とを備え、ハイサイド側半導体素子１１とハイサイド側板部材１３１との接続後かつローサイド側半導体素子２１とローサイド側板部材１３５との接続後に、ハイサイド側板部材１３１とローサイド側板部材１３５とが中継部材１３９を介して接続されたものである。この２ｉｎ１パワーカード１２０では、ハイサイド側板部材１３１とローサイド側板部材１３５とが、中継部材１３９を介して上下位置が反転するように配置されている。
【００７５】
ハイサイド側板部材１３１、ローサイド側板部材１３５及び中継部材１３９は、それぞれ矩形平板形状をなしており、銅板又は銅板やアルミ板にニッケルをめっきしたものである。ハイサイド側板部材１３１の中央及び一端には、はんだを注入するために厚さ方向へ貫通形成されたはんだ注入口１３２，１３３が設けられている。ハイサイド側板部材１３１の一端側の下面１３１ｃと、中継部材１３９の上面１３９ａとの間には、はんだ層１２１が形成されている。また、ローサイド側板部材１３５の一端側の上面１３５ｃと、中継部材１３９の下面１３９ｂとの間には、はんだ層１２２が形成されている。
【００７６】
ここで、参考例２に係る２ｉｎ１パワーカード１２０の製造方法について、図２４〜図２８を参照しながら説明する。参考例２に係る製造方法では、主として、第１はんだ接合
工程、封止工程、研削工程、第２はんだ接合工程、仕上げ工程が、この順に行われる。図２４は、同製造方法における第１はんだ接続工程の様子を示す断面図である。図２５は、同製造方法における封止工程の様子を示す断面図である。図２６は、同製造方法における研削工程の様子を示す断面図である。図２７は、同製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。図２８は、同製造方法における仕上げ工程の様子を示す断面図である。
【００７７】
第１はんだ接合工程では、図２４（ａ）に示すように、ハイサイド電極板１２と、ハイサイド側パワー素子１１とハイサイド側ブロック電極１４とをはんだ接合する。ここでは、ハイサイド側パワー素子１１の下面１１ｂと、ハイサイド電極板１２の上面１２ａとの間、及びハイサイド側パワー素子１１の上面１１ａと、ハイサイド側ブロック電極１４の下面１４ｂとの間に、それぞれはんだ箔を挿入し、ハイサイド側ブロック電極１４、ハイサイド側パワー素子１１及びハイサイド電極板１２を重ねたまま丸ごと加熱して、はんだ箔を溶融させることにより、はんだ層２，３を形成する。これにより、ハイサイド側パワー素子１１と、ハイサイド電極板１２とが、電気的及び熱的に接続される。また、ハイサイド側パワー素子１１と、ハイサイド側ブロック電極１４とが、電気的及び熱的に接続される。こうして形成されたものが、ハイサイド側接合体１３３である。なお、はんだ箔を挿入してはんだ層２，３を形成する場合を示したが、溶融はんだを注入してはんだ層２，３を形成してもよい。
【００７８】
また、第１はんだ接合工程では、図２４（ｂ）に示すように、ローサイド側板部材１３５と、ローサイド側パワー素子２１とローサイド側ブロック電極２４とをはんだ接合する。併せて、ローサイド側板部材１３５と、中継部材１３９とをはんだ接合する。ここでは、ローサイド側パワー素子２１の下面２１ａと、ローサイド側板部材１３５の上面１３５ａとの間、ローサイド側パワー素子２１の上面２１ｂと、ローサイド側ブロック電極２４の下面２４ａとの間、及びローサイド側板部材１３５の一端側の上面１３５ｃと、中継部材１３９の下面１３９ｂとの間に、それぞれはんだ箔を挿入し、ローサイド側ブロック電極２４、ローサイド側パワー素子２１、ローサイド電極板１３５及び中継部材１３９を重ねたまま丸ごと加熱して、はんだ箔を溶融させることにより、はんだ層６，７，１２２を形成する。これにより、ローサイド側パワー素子２１と、ローサイド側板部材１３５とが、電気的及び熱的に接続される。また、ローサイド側パワー素子２１と、ローサイド側ブロック電極２４とが、電気的及び熱的に接続される。さらに、ローサイド側板部材１３５と、中継部材１３９とが、電気的及び熱的に接続される。こうして形成されたものが、ローサイド側接合体１４０である。なお、はんだ箔を挿入してはんだ層６，７，１２２を形成する場合を示したが、溶融はんだを注入してはんだ層６，７を形成してもよい。
【００７９】
封止工程では、図２５に示すように、トランスファーモールド又はポッティング封止などにより、ハイサイド側接合体１３３及びローサイド側接合体１４０の周囲を封止樹脂８で一体に覆う。封止樹脂８としては、例えばエポキシ樹脂を用いる。なお、ハイサイド側接合体１３３の下面１２ｂ及びローサイド側接合体１４０の下面１３５ｂは、封止樹脂８で覆わないようにしている。これは、各パワー素子１１，２１の熱を電極板１２，１３５の外側の面１２ｂ，１３５ｂに接触させた冷却器に放熱する際に、封止樹脂８がその面１２ｂ，１３５ｂを覆っていると、封止樹脂８が断熱体となって放熱を阻害するからである。
【００８０】
研削工程では、図２６に示すように、各接合体１３３，１４０のブロック電極１４，２４の上面１４ａ，２４ｂが露出する高さまで、上側に存在する封止樹脂８を研削して除去する。なお、中継部材１３９の上面１３９ａは、各ブロック電極１４，２４の上面１４ａ，２４ｂと同じ高さになっている。
【００８１】
第２はんだ接合工程では、図２７に示すように、ハイサイド側ブロック電極１４と、ハイサイド側板部材１３１とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。はんだを注入する前には、予めハイサイド側板部材１３１等を、還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。そして、ハイサイド側板部材１３１をハイサイド側ブロック電極１４に載置した状態で、はんだ注入器９によりハイサイド側板部材１３１のはんだ注入口１３２に溶融はんだを注入する。こうして、ハイサイド側板部材１３１の下面１３１ｂと、ハイサイド側ブロック電極１４の上面１４ａとの間に、はんだ層４を形成する。これにより、ハイサイド側板部材１３１と、ハイサイド側ブロック電極１４とが、電気的及び熱的に接続される。
【００８２】
また、第２はんだ接合工程では、ローサイド側ブロック電極２４と、ローサイド電極板２２とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。はんだを注入する前には、予めローサイド電極板２２等を、還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。そして、ローサイド電極板２２をローサイド側ブロック電極２４に載置した状態で、はんだ注入器９によりローサイド電極板２２のはんだ注入口２９に溶融はんだを注入する。こうして、ローサイド電極板２２の下面２２ａと、ローサイド側ブロック電極２４の上面２４ｂとの間に、はんだ層５を形成する。これにより、ローサイド電極板２２と、ローサイド側ブロック電極２４とが、電気的及び熱的に接続される。
【００８３】
さらに、第２はんだ接合工程では、ハイサイド側板部材１３１と、中継部材１３９とをはんだ接合する。ところで、この接合前には、通電検査や強度検査等の特性検査を、ハイサイド側とローサイド側とで各別に行っておく。そして、不良品を除去した状態で、ハイサイド側板部材１３１と中継部材１３９とを接合して、２ｉｎ１化するようにしている。これは、２ｉｎ１化した後に、一方の素子の不良が発見されると、正常な他方の素子をも含めて、丸ごと廃棄せざるを得ないからである。
【００８４】
この特性検査の後、はんだ注入器９によりハイサイド側板部材１３１のはんだ注入口１３３に溶融はんだを注入する。こうして、ハイサイド側板部材１３１の一端側の下面１３１ｃと、中継部材１３９の上面１３９ａとの間に、はんだ層１２１を形成する。これにより、ハイサイド側板部材１３１と、中継部材１３９とが、電気的に接続される。
【００８５】
仕上げ工程では、図２８に示すように、はんだコテ等の加熱器具を用いて、はんだ層４，５，１２１の融点以上の温度で、はんだ注入口２９，１３２，１３３から溢れ出たはんだを溶かして除去する。あるいは、はんだ注入口２９，１３２，１３３から溢れ出たはんだを機械的に切削してもよい。その後、必要に応じて封止樹脂８による成形がなされ、２ｉｎ１パワーカード１が製造される。
【００８６】
以上のように、参考例２によれば、ハイサイド側半導体素子１１を接続するハイサイド側板部材１３１と、ローサイド側半導体素子２１を接続するローサイド側板部材１３５とが予め別体に形成され、ハイサイド側板部材１３１とローサイド側板部材１３５とが接続される前に、ハイサイド側とローサイド側とで各別に特性検査が行われているので、不良品を予め除去してから良品同士を２ｉｎ１化することができる。これにより、２ｉｎ１化した後に一方の素子の不良のため正常な素子をも丸ごと廃棄するような状況を回避することができる。
また、参考例２では、ハイサイド側板部材１３１とローサイド側板部材１３５とが、中継部材１３９を介して上下位置が反転するように配置されているため、参考例１のようにハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５とが同じ高さに配置されている場
合と使い分けて使用すれば、配置の自由度や組付性を向上させることが可能となる。
【００８７】
ここで、参考例２に係るミドルサイド電極板１３０におけるハイサイド側板部材１３１と中継部材１３９との連結部分について、以下にその参考変更例１，２を示す。図２９（ａ）は、参考例２の参考変更例１に係る連結部分を示す上面図である。図２９（ｂ）は、参考例２の参考変更例２に係る連結部分を示す上面図である。
【００８８】
［参考変更例１］
参考例２に係る参考変更例１では、図２９（ａ）に示すように、ハイサイド側板部材１３１のはんだ注入口１３３の周囲に、スリット１４５Ａ，１４５Ａが形成されている。このスリット１４５Ａ，１４５Ａは、ハイサイド側板部材１３１の方向Ｙにおける両端側から、中央に向けて方向Ｙに延設されたものである。このスリット１４５Ａ，１４５Ａを形成したときの残存部分が、連結部１４６Ａとなっている。
参考例２に係る参考変更例１によれば、連結部１４６Ａが方向Ｙに延設されたスリット１４５Ａ，１４５Ａの残存部分であるため、連結部１４６Ａの断面積は、ハイサイド側板部材１３１より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部材１３１と中継部材１３９との接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。
【００８９】
［参考変更例２］
参考例２に係る参考変更例２では、図２９（ｂ）に示すように、ハイサイド側板部材１３１のはんだ注入口１３３の周囲に、スリット１４５Ｂが形成されている。このスリット１４５Ｂは、ハイサイド側板部材１３１の方向Ｙにおける一端側（図中下側）から、他端側（図中上側）に向けて方向Ｙに延設されたものである。このスリット１４５Ｂを形成したときの残存部分が、連結部１４６Ｂとなっている。
参考例２に係る参考変更例２によれば、連結部１４６Ｂが方向Ｙに延設されたスリット１４５Ｂの残存部分であるため、連結部１４６Ｂの断面積は、ハイサイド側板部材１３１より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部材１３１と中継部材１３９との接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。
特に、参考例２の参考変更例２では、スリット１４５Ｂを、方向Ｙにおける一端側のみから切り取った形状としているため、参考例２の参考変更例１のように方向Ｙにおける両端側から切り取った形状のスリット１４５Ａ，１４５Ａに比べて、容易に形成することができる。
【００９０】
［参考例３］
参考例３に係る２ｉｎ１パワーカードの構成について、図３０を参照しながら説明する。図３０は、参考例３に係る２ｉｎ１パワーカードを示す断面図である。なお、参考例３に係る２ｉｎ１パワーカード１５０は、上記実施形態及び参考例１，２のものと基本的に同様の構成を有するため、同一部品については同符号を付して説明を適宜省略し、以下では相違点を中心に説明する。
２ｉｎ１パワーカード１５０は、図３０に示すように、ハイサイド側半導体素子１１に接続するハイサイド電極板１２と、ローサイド側半導体素子２１に接続するローサイド電極板２２と、ハイサイド側半導体素子１１及びローサイド側半導体素子２１に接続するミドルサイド電極板１６０とを備えている。
【００９１】
ミドルサイド電極板１６０は、ハイサイド側半導体素子１１を接続するハイサイド側板部材１６１と、ローサイド側半導体素子２１を接続するローサイド側板部材１６５と、ハ
イサイド側板部材１６１とローサイド側板部材１６５とを連結する中継部材１６９とを備え、ハイサイド側半導体素子１１とハイサイド側板部材１６１との接続後かつローサイド側半導体素子２１とローサイド側板部材１６５との接続後に、ハイサイド側板部材１６１とローサイド側板部材１６５とが中継部材１６９を介して接続されたものである。この２ｉｎ１パワーカード１５０では、ハイサイド側板部材１６１とローサイド側板部材１６５とが、中継部材１６９を介して上下位置が反転するように配置されている。
【００９２】
ハイサイド側板部材１６１、ローサイド側板部材１６５及び中継部材１６９は、それぞれ矩形平板形状をなしており、銅板又は銅板やアルミ板にニッケルをめっきしたものである。ハイサイド側板部材１６１の中央には、はんだを注入するために厚さ方向へ貫通形成されたはんだ注入口１６２が設けられている。ハイサイド側板部材１６１の一端側の端面１６１ｃと、中継部材１６９の上部側面１６９ａとの間には、はんだ層１５１が形成されている。また、ローサイド側板部材１６５の一端側の端面１６５ｃと、中継部材１６９の下部側面１６９ｂとの間には、はんだ層１５２が形成されている。
【００９３】
ここで、参考例３に係る２ｉｎ１パワーカード１５０の製造方法について、図３１及び図３２を参照しながら説明する。参考例３に係る製造方法では、主として、第１はんだ接合工程、封止工程、研削工程、第２はんだ接合工程、第３はんだ接合工程、仕上げ工程が、この順に行われる。図３１は、同製造方法における第２はんだ接合工程の様子を示す断面図である。図３２は、同製造方法における第３はんだ接合工程の様子を示す断面図である。なお、参考例３では、第１はんだ接合工程、封止工程、研削工程が、参考例１の場合と同様に行われるため、それらの工程を示す図面及び説明を省略している。
【００９４】
まず、参考例１と同様の手順で第１はんだ接合工程、封止工程、研削工程を行い、ハイサイド側接合体１６３及びローサイド側接合体１７０を得る。その後、各接合体１６３，１７０に対して、第２はんだ接合工程を行う。
【００９５】
第２はんだ接合工程では、図３１に示すように、ハイサイド側ブロック電極１４と、ハイサイド側板部材１６１とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。はんだを注入する前には、予めハイサイド側板部材１６１等を、還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。そして、ハイサイド側板部材１６１をハイサイド側ブロック電極１４に載置した状態で、はんだ注入器９によりハイサイド側板部材１６１のはんだ注入口１６２に溶融はんだを注入する。こうして、ハイサイド側板部材１６１の下面１６１ｂと、ハイサイド側ブロック電極１４の上面１４ａとの間に、はんだ層４を形成する。これにより、ハイサイド側板部材１６１と、ハイサイド側ブロック電極１４とが、電気的及び熱的に接続される。
【００９６】
また、第２はんだ接合工程では、ローサイド側ブロック電極２４と、ローサイド電極板２２とをはんだ接合する。このとき、電極接合面の酸化膜を除去するために、還元雰囲気中で接合を行う。あるいは、フラックスを用いて、酸化皮膜を除去してもよい。はんだを注入する前には、予めローサイド電極板２２等を、還元雰囲気中ではんだ付け温度付近まで加熱しておくか、搭載前後にホットエアを用いて加熱しておく。そして、ローサイド電極板２２をローサイド側ブロック電極２４に載置した状態で、はんだ注入器９によりローサイド電極板２２のはんだ注入口２９に溶融はんだを注入する。こうして、ローサイド電極板２２の下面２２ａと、ローサイド側ブロック電極２４の上面２４ｂとの間に、はんだ層５を形成する。これにより、ローサイド電極板２２と、ローサイド側ブロック電極２４とが、電気的及び熱的に接続される。
【００９７】
第３はんだ接合工程では、図３２に示すように、ハイサイド側板部材１６１と中継部材１６９とをはんだ接合するとともに、ローサイド側板部材１６５と中継部材１６９とをはんだ接合する。ところで、これらの接合前には、通電検査や強度検査等の特性検査を、ハイサイド側とローサイド側とで各別に行っておく。そして、不良品を除去した状態で、２ｉｎ１化する。これは、２ｉｎ１化した後に、一方の素子の不良が発見されると、正常な他方の素子をも含めて、丸ごと廃棄せざるを得ないからである。
【００９８】
この特性検査の後、はんだ注入器９により、ハイサイド側板部材１６１の一端側の端面１６１ｃと、中継部材１６９の上部側面１６９ａとの間に溶融はんだを注入して、はんだ層１５１を形成する。これにより、ハイサイド側板部材１６１と、中継部材１６９とが、電気的及び熱的に接続される。また、ローサイド側板部材１６５の一端側の端面１６５ｃと、中継部材１６９の下部側面１６９ｂとの間に溶融はんだを注入して、はんだ層１５２を形成する。これにより、ローサイド側板部材１６５と、中継部材１６９とが、電気的に接続される。
【００９９】
仕上げ工程では、はんだコテ等の加熱器具を用いて、はんだ層４，５，１５１，１５２の融点以上の温度で、はんだ注入口２９，１６２やはんだ層１５１，１５２から溢れ出たはんだを溶かして除去する。あるいは、はんだ注入口２９，１６２やはんだ層１５１，１５２から溢れ出たはんだを機械的に切削してもよい。その後、必要に応じて封止樹脂８による成形がなされ、２ｉｎ１パワーカード１５０が製造される。
【０１００】
以上のように、参考例３によれば、ハイサイド側半導体素子１１を接続するハイサイド側板部材１６１と、ローサイド側半導体素子２１を接続するローサイド側板部材１６５とが予め別体に形成され、ハイサイド側板部材１６１とローサイド側板部材１６５とが接続される前に、ハイサイド側とローサイド側とで各別に特性検査が行われているので、不良品を予め除去してから良品同士を２ｉｎ１化することができる。これにより、２ｉｎ１化した後に一方の素子の不良のため正常な素子をも丸ごと廃棄するような状況を回避することができる。
また、参考例３でも、ハイサイド側板部材１６１とローサイド側板部材１６５とが、中継部材１６９を介して上下位置が反転するように配置されているため、参考例１のようにハイサイド側板部材１１１とローサイド側板部材１１５とが同じ高さに配置されている場合と使い分けて使用すれば、配置の自由度や組付性を向上させることが可能となる。
【０１０１】
ここで、参考例３に係るミドルサイド電極板１６０におけるハイサイド側板部材１６１と中継部材１６９との連結部分について、以下にその参考変更例１，２を示す。図３３（ａ）は、参考例３の参考変更例１に係る連結部分を示す上面図である。図３３（ｂ）は、参考例３の参考変更例２に係る連結部分を示す上面図である。
【０１０２】
［参考変更例１］
参考例３に係る参考変更例１では、図３３（ａ）に示すように、ハイサイド側板部材１６１におけるはんだ層１５１の周囲に、スリット１５５Ａ，１５５Ａが形成されている。このスリット１５５Ａ，１５５Ａは、ハイサイド側板部材１６１の方向Ｙにおける両端側から、中央に向けて方向Ｙに延設されたものである。このスリット１５５Ａ，１５５Ａを形成したときの残存部分が、連結部１５６Ａとなっている。
参考例３に係る参考変更例１によれば、連結部１５６Ａが方向Ｙに延設されたスリット１５５Ａ，１５５Ａの残存部分であるため、連結部１５６Ａの断面積は、ハイサイド側板部材１６１より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部材１６１と中継部材１６９との接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。
【０１０３】
［参考変更例２］
参考例３に係る参考変更例２では、図３３（ｂ）に示すように、ハイサイド側板部材１６１におけるはんだ層１５１の周囲に、スリット１５５Ｂが形成されている。このスリット１５５Ｂは、ハイサイド側板部材１６１の方向Ｙにおける一端側（図中下側）から、他端側（図中上側）に向けて方向Ｙに延設されたものである。このスリット１５５Ｂを形成したときの残存部分が、連結部１５６Ｂとなっている。
参考例３に係る参考変更例２によれば、連結部１５６Ｂが方向Ｙに延設されたスリット１５５Ｂの残存部分であるため、連結部１５６Ｂの断面積は、ハイサイド側板部材１６１より小さくなっている。これにより、ハイサイド側板部材１６１と中継部材１６９との接合部位を必要な温度まで加熱するのにかかる時間を短縮でき、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くすることができる。これに伴って、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。
特に、参考例３の参考変更例２では、スリット１５５Ｂを、方向Ｙにおける一端側のみから切り取った形状としているため、参考例３の参考変更例１のように方向Ｙにおける両端側から切り取った形状のスリット１５５Ａ，１５５Ａに比べて、容易に形成することができる。
【０１０４】
最後に、上記した参考例１〜３に共通して適用可能な共通参考変更例１，２について、図３４を参照しながら説明する。図３４（ａ）は、参考例１〜３の共通参考変更例１に係る連結部分を示す上面図である。図３４（ｂ）は、参考例１〜３の共通参考変更例２に係る連結部分を示す上面図である。この共通参考変更例１，２において、ハイサイド側板部材１８０Ａ，１８０Ｂは、上記した参考例１〜３のハイサイド側板部材１１１，１３１，１６１のいずれにも置き換えて適用することができる。
【０１０５】
［共通参考変更例１］
共通参考変更例１のハイサイド側板部材１８０Ａには、図３４（ａ）に示すように、方向Ｙにおける両端側から中央に向けて、第１スリット１８１Ａ，１８１Ａが延設されている。この第１スリット１８１Ａ，１８１Ａを形成したときの残存部分が、連結部１８３Ａとなっている。また、第１スリット１８１Ａ，１８１Ａの連結部１８３Ａ周囲には、連結方向Ｘに延設された第２スリット１８２Ａ，１８２Ａが形成されている。これにより、連結部１８３Ａの連結方向Ｘにおける長さが、実質的に延長されている。
共通参考変更例１によれば、第２スリット１８２Ａ，１８２Ａにより連結部１８３Ａの連結方向Ｘにおける長さを実質的に延長したことで、ハイサイド側板部材１８０Ａの接合部位１８５における加熱効率をより高めることができる。これにより、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くするとともに、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。また、連結部１８３Ａの周囲を除いた電極部分では冷却器と接触させることができるので、ハイサイド側板部材１８０Ａの冷却性能を確保することができる。
【０１０６】
［共通参考変更例２］
共通参考変更例２のハイサイド側板部材１８０Ｂには、図３４（ｂ）に示すように、方向Ｙにおける一端側（図中下側）から他端側（図中上側）に向けて、第１スリット１８１Ｂが延設されている。この第１スリット１８１Ｂを形成したときの残存部分が、連結部１８３Ｂとなっている。また、第１スリット１８１Ｂの連結部１８３Ｂ周囲には、連結方向Ｘに延設された第２スリット１８２Ｂが形成されている。これにより、連結部１８３Ｂの連結方向Ｘにおける長さが、実質的に延長されている。
共通参考変更例１によれば、第２スリット１８２Ｂにより連結部１８３Ｂの連結方向Ｘにおける長さを実質的に延長したことで、ハイサイド側板部材１８０Ｂの接合部位１８５における加熱効率をより高めることができる。これにより、製造時にはんだ接合工程で要する時間をさらに短くするとともに、加熱器具等による消費電力もさらに低減することができる。また、連結部１８３Ｂの周囲を除いた電極部分では冷却器と接触させることがで
きるので、ハイサイド側板部材１８０Ｂの冷却性能を確保することができる。
特に、共通参考変更例２では、スリット１８１Ｂ，１８２Ｂを、方向Ｙにおける一端側のみから切り取った形状としているため、共通参考変更例１のように方向Ｙにおける両端側から切り取った形状のスリット１８１Ａ，１８１Ａ，１８２Ａ，１８２Ａに比べて、容易に形成することができる。
【０１０７】
なお、上記した実施形態及び参考例は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、上記実施形態及び参考例では、２つのパワー素子１１，２１を１つのパワーカードに実装した２ｉｎ１パワーカードの場合を示したが、例えば３ｉｎ１や６ｉｎ１など、複数のインバータ回路を構成する場合に適用してもよい。
また、上記実施形態では、第３はんだ接合工程に要する時間の短縮について詳細に説明したが、これに限られず、ミドルサイド電極板３０のハイサイド側板部３１又はローサイド板部３５の一方のみを加熱する必要がある他工程においても、同様に時間を短縮することができる。
また、上記実施形態の各変更例や上記参考例の各参考変更例を適宜自由に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１…２ｉｎ１パワーカード
１０…ハイサイド側回路部
１１…ハイサイド側パワー素子
１２…ハイサイド電極板
２０…ローサイド側回路部
２１…ローサイド側パワー素子
２２…ローサイド電極板
３０…ミドルサイド電極板
３１…ハイサイド側板部
３３…第１スリット
３４…第２スリット
３５…ローサイド側板部
３６…連結部
９２…凹部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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