(57)【要約】  製造タクトの短縮と製造コストの削減とを実現すると共に、接合部の信頼性を確保することができる半導体モジュールを提供する。半導体モジュール（３０）は、金属製の基板（３１）と、基板（３１）の上に形成された絶縁層（３２）と、絶縁層（３２）上に形成された複数の配線パターン（３３ａ〜３３ｄ）と、配線パターン（３３ａ）上に半田（３４ａ）を介して実装されるベアチップトランジスタ（３５）と、ベアチップトランジスタ（３５）の電極（Ｓ，Ｇ）上と配線パターン（３３ｂ，３３ｃ）上とを半田（３４ｂ，３４ｃ）を介して接合する銅コネクタ（３６ａ，３６ｂ）とを備える。銅コネクタ（３６ａ，３６ｂ）はブリッジ形状であり、電極（Ｓ，Ｇ）との接合面（３６ａｆ）近傍に幅狭部（３６ａｇ）を設けると共に、電極（Ｓ，Ｇ）との接合面（３６ａｆ）に応力緩和部（３６ａｋ）を設ける。
2014068937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基板と、該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された複数の配線パターンと、該複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に半田を介して実装されるベアチップトランジスタと、該ベアチップトランジスタの上面に形成された電極上と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上とを半田を介して接合する、銅板で構成される銅コネクタとを備え、
前記銅コネクタは、平板部と、該平板部の一端から立ち下がるように折り曲げられ前記電極上に接合される第１の脚部と、前記平板部の他端から立ち下がるように折り曲げられ前記他の配線パターン上に接合される第２の脚部とを有してブリッジ形状をなし、
前記第１の脚部の前記電極との接合面近傍に、前記第１の脚部の他の部分と比較して幅の狭い幅狭部を設けると共に、前記第１の脚部の前記電極との接合面に、当該接合面に作用する応力を緩和する形状を有する応力緩和部を設けることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記応力緩和部として、前記接合面に切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記応力緩和部として、前記接合面を薄板で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記応力緩和部として、前記接合面の角部に面取り部を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記応力緩和部として、前記接合面の中央に孔を形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１の脚部と前記第２の脚部にそれぞれ、前記接合面に作用する応力を緩和するダンベル形状のダンベル部を形成したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用電気機器に組み込まれるパワーモジュール等の半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、自動車等の車両における種々の電気機器の制御に電子装置が導入されてきた。電子装置が組み込まれた電気機器の一例として電動パワーステアリング装置では、自動車の操舵に係る電動モータが収容される筐体にモータ駆動部が設けられ、このモータ駆動部に電子装置が搭載される。この電子装置は、パワーモジュールとして、モータ駆動部に組み込まれる。
パワーモジュールは、電動パワーステアリング装置のような比較的大きな電流で駆動される電気機器の制御に適した、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー素子を搭載したいわゆる半導体モジュールとして構成される。この種のパワーモジュールは、車両に搭載されることから車載モジュール（Ｉｎ−ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｍｏｄｕｌｅ）とも呼ばれる。【０００３】
従来、この種の半導体モジュールとして、例えば、特許文献１に記載の技術がある。この技術は、金属基板上の配線パターンとベアチップトランジスタとを接合する電気的配線にワイヤを使用したものである。
また、例えば特許文献２に記載の技術のように、金属基板上に実装される半導体素子を電気的に接続するリード部品を、半導体上の電極よりも大きくすると共に、接触部の信頼性の確保のために複数の接点としたり、接点幅を広くしたりするものもある。
さらに、例えば特許文献３に記載の技術のように、コネクタ配線の応力緩和を行うために、立ち上がり曲げ部を設けたり、配線途中にヒューズ形状（波形状）を設けたりするものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＪＰ２００４−３３５７２５Ａ
【特許文献２】ＪＰ２００７−９５９８４Ａ
【特許文献３】ＪＰ２０００−１２４３９８Ａ
【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、上記特許文献１に記載の技術にあっては、ワイヤを使用した電気的配線を採用しているため、当該電気的配線をワイヤボンディング装置により実装することが必要となる。すなわち、その他の電子部品の半田実装とは異なり、製造工程を別で行う必要があり、製造タクトが長くなる。また、ワイヤボンディングの専用設備が必要となるため、製造コストが高くなる。
また、上記特許文献２に記載の技術にあっては、大型の接点としているため、接合面が大きくなりすぎるために、捩れや熱収縮に弱くなる。そのため、接合部の信頼性を確保することが難しい。さらに、上記特許文献３に記載の技術にあっては、配線途中にヒューズ形状を設けているが、ヒューズ形状は成形が困難であり実用性に乏しい。
そこで、本発明は、製造タクトの短縮と製造コストの削減とを実現すると共に、接合部の信頼性を確保することができる半導体モジュールを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体モジュールの一態様は以下の通りである。すなわち、本発明に係る半導体モジュールの一態様は、金属製の基板と、該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された複数の配線パターンと、該複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に半田を介して実装されるベアチップトランジスタと、該ベアチップトランジスタの上面に形成された電極上と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上とを半田を介して接合する、銅板で構成される銅コネクタとを備えている。前記銅コネクタは、平板部と、該平板部の一端から立ち下がるように折り曲げられ前記電極上に接合される第１の脚部と、前記平板部の他端から立ち下がるように折り曲げられ前記他の配線パターン上に接合される第２の脚部とを有してブリッジ形状をなす。更に、前記第１の脚部に、前記電極との接合面とは反対側の端部から前記接合面が形成された端部へ向けて幅が狭くなる幅狭部を設ける。また、前記第１の脚部の前記電極との接合面に、当該接合面に作用する応力を緩和する形状を有する応力緩和部を設けることを特徴としている。【０００７】
すなわち、前記銅コネクタは、熱膨張率及び熱収縮率が前記基板とは異なることにより、加熱時もしくは冷却時に生じる銅コネクタ接合部の上下方向、左右方向、前後方向及び捻り方向の変位を吸収可能な形状を有することを特徴としている。このように、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合部材として、銅板で構成される銅コネクタを用いる形態であるため、これらの接合を半田実装作業で行える。すなわち、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合と、ベアチップトランジスタやその他の基板実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業とを同一の設備、更には、同一の工程で同時に行うことができる。このため、半導体モジュールの製造タクトを短くすることができると共に、ワイヤボンディングの専用設備が不要になり、半導体モジュールの製造コストを安価にすることができる。【０００８】
さらに、銅コネクタをブリッジ形状とすることで、上下左右方向の変位が吸収可能となる。また、銅コネクタのベアチップトランジスタの電極と接合する第１の脚部に幅狭部を設けることで、前後方向及び捻り方向の変位が吸収可能となる。さらにまた、第１の脚部の上記電極との接合面に応力緩和部を設けるので、接合部に生じる応力を緩和することができる。したがって、リフロー工程や作動熱により熱膨張や熱収縮が発生した場合に、銅コネクタとベアチップトランジスタの電極との半田接合を剥がれ難くすることができ、接合部の信頼性を確保することができる。【０００９】
また、上記半導体モジュールにおいて、前記応力緩和部として、前記接合面に切り欠き部を形成したり、前記接合面を薄板で形成したり、前記接合面の角部に面取り部を形成したり、前記接合面の中央に孔を形成したりしてもよい。このように、切り欠き部を形成することで、接合部を２つにすることができると共に、各々の接合部の幅をさらに狭くすることができるため、捻りを受けても追従しやすくなる。また、接点が２つになることで所謂２重系を構成できるので、電気的信頼性が向上する。【００１０】
また、応力緩和部として薄板形状を採用した場合、板厚が薄いために捩れやすく、変位吸収しやすい。さらに、応力緩和部として先端Ｒ形状を採用した場合、捻りを受けたときの角部への応力集中を逃がす効果がある。さらにまた、応力緩和部として孔を形成した場合、半田が浸透ぬれ現象により接合面の上面に流れて放射状に広がるので、捻りを受けても半田が剥がれ難い。
また、上記半導体モジュールにおいて、前記第１の脚部と前記第２の脚部にそれぞれ、前記接合面に作用する応力を緩和するダンベル形状のダンベル部を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体モジュールでは、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を、銅板で構成される銅コネクタを用いることにより、半田実装作業で行えるので、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を、ベアチップトランジスタやその他の基板実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で同時に行うことができる。このため、半導体モジュールの製造タクトを短くすることができると共に、ワイヤボンディングの専用設備が不要になり、半導体モジュールの製造コストを安価にすることができる。
また、銅コネクタをブリッジ形状とすると共に、ベアチップトランジスタの電極と接合する第１の脚部に幅狭部と応力緩和部とを設けるので、あらゆる方向の変位が吸収可能となる。そのため、リフロー工程での銅コネクタの熱変形を吸収し、接合部の信頼性を確保することができる。さらに、製品使用時における温度変化による銅コネクタの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る半導体モジュールが用いられる電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。
【図２】コントローラの制御系を示すブロック図である
【図３】半導体モジュールを含むコントローラの分解斜視図である。
【図４】半導体モジュールの平面図である。
【図５】ベアチップＦＥＴの概略平面図である。
【図６】ベアチップＦＥＴの電極と基板上の配線パターンとの接合状態を説明するための模式図である。
【図７】銅コネクタの形状を示す斜視図である。
【図８】応力緩和部の形状を示す図である。
【図９】応力緩和部の形状の別の例を示す図である。
【図１０】応力緩和部の形状の別の例を示す図である。
【図１１】応力緩和部の形状の別の例を示す図である。
【図１２】半導体モジュールの製造方法を説明する図である。
【図１３】第１の脚部と第２の脚部に形成したダンベル部の例を示す図である。
【図１４】第１の脚部と第２の脚部に形成した湾曲部の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る半導体モジュールが用いられる電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。図１の電動パワーステアリング装置において、操向ハンドル１のコラム軸２は、減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て走行車輪のタイロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ７が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助する電動モータ８が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。
【００１４】
電動パワーステアリング装置を制御するコントローラ１０には、バッテリー（図示せず）から電力が供給されるとともに、イグニションキー（図示せず）を経てイグニションキー信号ＩＧＮ（図２参照）が入力される。コントローラ１０は、トルクセンサ７で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ９で検出された車速Ｖとに基づいて、アシスト（操舵補助）指令となる操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータ８に供給する電流を制御する。コントローラ１０は、主としてマイクロコンピュータで構成されるが、その制御装置の機構及び構成を示すと図２に示すようになる。
【００１５】
トルクセンサ７で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ９で検出された車速Ｖは制御演算部としての制御演算装置１１に入力され、制御演算装置１１で演算された電流指令値をゲート駆動回路１２に入力する。電流指令値等に基づいてゲート駆動回路１２で形成されたゲート駆動信号は、ＦＥＴのブリッジ構成で成るモータ駆動部１３に入力され、モータ駆動部１３は非常停止用の遮断装置１４を経て３相ブラシレスモータで構成される電動モータ８を駆動する。３相ブラシレスモータの各相電流は電流検出回路１５で検出され、検出された３相のモータ電流ｉａ〜ｉｃは制御演算装置１１にフィードバック電流として入力される。また、３相ブラシレスモータには、ホールセンサ等の回転センサ１６が取り付けられており、回転センサ１６からの回転信号ＲＴがロータ位置検出回路１７に入力され、検出された回転位置θが制御演算装置１１に入力される。
【００１６】
また、イグニションキーからのイグニション信号ＩＧＮはイグニション電圧モニタ部１８及び電源回路部１９に入力され、電源回路部１９から電源電圧Ｖｄｄが制御演算装置１１に入力されるとともに、装置停止用となるリセット信号ＲＳが制御演算装置１１に入力される。さらに、遮断装置１４は、２相を遮断するリレー接点１４１及び１４２で構成されている。
また、モータ駆動部１３の回路構成について説明すると、電源ライン８１に対し、直列に接続されたＦＥＴＴｒ１及びＴｒ２、ＦＥＴＴｒ３及びＴｒ４、及びＦＥＴＴｒ５及びＴｒ６が直列に接続されている。そして、電源ライン８１に対して、並列に接続されたＦＥＴＴｒ１及びＴｒ３、ＦＥＴＴｒ５及びＴｒ２、及びＦＥＴＴｒ４及びＴｒ６が接地ライン８２に接続されている。これにより、インバータを構成する。
【００１７】
ここで、ＦＥＴＴｒ１及びＴｒ２は、ＦＥＴＴｒ１のソース電極ＳとＦＥＴＴｒ２のドレイン電極Ｄとが直列に接続され、３相モータのｃ相アームを構成し、ｃ相出力ライン９１ｃにて電流が出力される。また、ＦＥＴＴｒ３及びＴｒ４は、ＦＥＴＴｒ３のソース電極ＳとＦＥＴＴｒ４のドレイン電極Ｄとが直列に接続され、３相モータのａ相アームを構成し、ａ相出力ライン９１ａにて電流が出力される。更に、ＦＥＴＴｒ５及びＴｒ６は、ＦＥＴＴｒ５のソース電極ＳとＦＥＴＴｒ６のドレイン電極Ｄとが直列に接続され、３相モータのｂ相アームを構成し、ｂ相出力ライン９１ｂにて電流が出力される。
【００１８】
図３は、図１に示す電動パワーステアリング装置の半導体モジュールを含むコントローラ１０の分解斜視図であり、コントローラ１０は、ケース２０と、モータ駆動部１３を含むパワーモジュールとしての半導体モジュール３０と、放熱用シート３９と、制御演算装置１１及びゲート駆動回路１２を含む制御回路基板４０と、電力及び信号用コネクタ５０と、３相出力用コネクタ６０と、カバー７０とを備えている。
ここで、ケース２０は、略矩形状に形成され、半導体モジュール３０を載置するための平板状の半導体モジュール載置部２１と、半導体モジュール載置部２１の長手方向端部に設けられた、電力及び信号用コネクタ５０を実装するための電力及び信号用コネクタ実装部２２と、半導体モジュール載置部２１の幅方向端部に設けられた、３相出力用コネクタ６０を実装するための３相出力用コネクタ実装部２３とを備えている。
【００１９】
そして、半導体モジュール載置部２１には、半導体モジュール３０を取り付けるための取付けねじ３８がねじ込まれる複数のねじ孔２１ａが形成されている。また、半導体モジュール載置部２１及び電力及び信号用コネクタ実装部２２には、制御回路基板４０を取り付けるための複数の取付けポスト２４が立設され、各取付けポスト２４には、制御回路基板４０を取り付けるための取付けねじ４１がねじ込まれるねじ孔２４ａが形成されている。更に、３相出力用コネクタ実装部２３には、３相出力用コネクタ６０を取り付けるための取付けねじ６１がねじ込まれる複数のねじ孔２３ａが形成されている。
【００２０】
また、半導体モジュール３０は、前述したモータ駆動部１３の回路構成を有し、図４に示すように、基板３１に、６個のＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６、電源ライン８１に接続された正極端子８１ａ、及び接地ライン８２に接合された負極端子８２ａが実装されている。また、基板３１には、ａ相出力ライン９１ａに接合されたａ相出力端子９２ａ、ｂ相出力ライン９１ｂに接合されたｂ相出力端子９２ｂ、及びｃ相出力ライン９１ｃに接合されたｃ相出力端子９２ｃを含む３相出力部９０が実装されている。また、基板３１上には、コンデンサを含むその他の基板実装部品３７が実装されている。更に、半導体モジュール３０の基板３１には、半導体モジュール３０を取り付けるための取付けねじ３８が挿通する複数の貫通孔３１ａが設けられている。
【００２１】
ここで、この半導体モジュール３０において、６個のＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６の基板３１上への実装について説明する。各ＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６は、ベアチップＦＥＴ（ベアチップトランジスタ）３５で構成され、図５に示すように、ベアチップＦＥＴ３５上にソース電極Ｓとゲート電極Ｇとを備え、また、ベアチップＦＥＴ３５の下面には図示しないドレイン電極を備えている。半導体モジュール３０は、図６に示すように、金属製の基板３１を備え、基板３１の上には、絶縁層３２が形成されている。基板３１は、アルミニウムなどの金属製である。また、この絶縁層３２上には、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄが形成されている。各配線パターン３３ａ〜３３ｄは、銅やアルミニウムなどの金属、又はこの金属を含む合金で構成される。
【００２２】
そして、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち一つの配線パターン３３ａ上には半田３４ａを介して各ＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６を構成するベアチップＦＥＴ３５が実装されている。ベアチップＦＥＴ３５の下面に形成されたドレイン電極が半田３４ａを介して配線パターン３３ａに接合される。そして、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓ上と複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち他の配線パターン３３ｂ上とがソース電極用銅コネクタ３６ａでそれぞれ半田３４ｅ，３４ｂを介して接合される。
ソース電極用銅コネクタ３６ａは、銅板を打抜き及び曲げ加工することによって形成される。ソース電極用銅コネクタ３６ａは、平板部３６ａａと、平板部３６ａａの一端から立ち下がるように折り曲げられて延び、半田３４ｅを介してベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓに接合される接続部３６ａｂと、平板部３６ａａの他端から立ち下がるように折り曲げられて延び、半田３４ｂを介して配線パターン３３ｂに接合される接続部３６ａｃとを備えている。
【００２３】
また、ベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇ上と複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち更に他の配線パターン３３ｃ上とがゲート電極用銅コネクタ３６ｂでそれぞれ半田３４ｆ，３４ｃを介して接合される。
ゲート電極用銅コネクタ３６ｂは、銅板を打抜き及び曲げ加工することによって形成される。ゲート電極用銅コネクタ３６ｂは、平板部３６ｂａと、平板部３６ｂａの一端から立ち下がるように折り曲げられて延び、半田３４ｆを介してベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇに接合される接続部３６ｂｂと、平板部３６ｂａの他端から立ち下がるように折り曲げられて延び、半田３４ｃを介して配線パターン３３ｃに接合される接続部３６ｂｃとを備えている。
また、絶縁層３２上に形成された複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち更にもう一つ他の配線パターン３３ｄ上には、半田３４ｄを介してコンデンサなどの他の基板実装部品３７が実装される。
【００２４】
次に、ソース電極用銅コネクタ３６ａの形状について説明する。
ソース電極用銅コネクタ３６ａは、図７に斜視図を示すように、平板部３６ａａと、接続部３６ａｂ（第１の脚部）と、接続部３６ａｃ（第２の脚部）とでブリッジ形状となっている。より具体的には、ソース電極用銅コネクタ３６ａは、平板部３６ａａの左右方向（図７のＸ軸方向）一端部に、第１屈曲部３６ａｄを介して接続部３６ａｂの一端が接続されており、接続部３６ａｂの他端は、第２屈曲部３６ａｅを介して外向きの接合面３６ａｆが形成されている。この接合面３６ａｆの下面が半田３４ｅを介してベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓに接合される。
【００２５】
また、接続部３６ａｂは、接合面３６ａｆ近傍に幅狭部３６ａｇを有する。幅狭部３６ａｇは、第１屈曲部３６ａｄから第２屈曲部３６ａｅに向けて幅が狭くなるテーパ形状となっている。平板部３６ａａの左右方向他端部には、第３屈曲部３６ａｈを介して接続部３６ａｃの一端が接続されており、接続部３６ａｃの他端は、第４屈曲部３６ａｉを介して外向きの接合面３６ａｊが形成されている。この接合面３６ａｊの下面が半田３４ｂを介して配線パターン３３ｂに接合される。
【００２６】
さらに、接合面３６ａｆには、当該接合面３６ａｆに作用する応力を緩和する形状を有する応力緩和部３６ａｋを設ける。図８〜図１１は、応力緩和部３６ａｋの形状の例を示す図である。図８、図９及び図１１において、符号ＰはソースＰＡＤである。図８に示す応力緩和部３６ａｋは、接合面３６ａｆにスリット（切り込み）を設けたものである。なお、当該スリットは、接合面３６ａｆの先端部を２つの面に分けられるものであれば、その形状や大きさは適宜選択可能である。
【００２７】
応力緩和部３６ａｋの別の例としては、例えば図９に示すように、接合面３６ａｆの板厚を薄くするものもある。また、応力緩和部３６ａｋとしては、図１０に示すように、接合面３６ａｆ先端の角に面取り部を設けるものもある。ここで、面取り部は、図１０に示すＲ面取りに代えて、大きな円でもよく、またＣ面取りでもよい。さらに、応力緩和部３６ａｋとしては、図１１に示すように、接合面３６ａｆの中央に孔を設けるものもある。
【００２８】
なお、ソース電極用銅コネクタ３６ａの形状は、ソース電極Ｓと配線パターン３３ｂとを接合できるブリッジ形状であれば任意の形状をとることができる。また、応力緩和部３６ａｋの形状についても、ソース電極Ｓと接合できる形状であれば任意の形状をとることができる。但し、半田接合の際に後に述べるリフロー接合を行い、また、半導体モジュール３０が稼働した際に発熱により高温になることから、熱応力を緩和できる形状とする。ゲート電極用銅コネクタ３６ｂについても同様である。このように構成された半導体モジュール３０は、図３に示すように、ケース２０の半導体モジュール載置部２１上に複数の取付けねじ３８により取り付けられる。半導体モジュール３０の基板３１には、取付けねじ３８が挿通する複数の貫通孔３１ａが形成されている。
【００２９】
なお、半導体モジュール３０を半導体モジュール載置部２１上に取り付けるに際しては、放熱用シート３９を半導体モジュール載置部２１上に取付け、その放熱用シート３９の上から半導体モジュール３０を取り付ける。この放熱用シート３９により、半導体モジュール３０で発生した熱が放熱用シート３９を介してケース２０に放熱される。また、制御回路基板４０は、基板上に複数の電子部品を実装して制御演算装置１１及びゲート駆動回路１２を含む制御回路を構成するものである。制御回路基板４０は、半導体モジュール３０を半導体モジュール載置部２１上に取り付けた後、半導体モジュール３０の上方から半導体モジュール載置部２１及び電力及び信号用コネクタ実装部２２に立設された複数の取付けポスト２４上に複数の取付けねじ４１により取り付けられる。制御回路基板４０には、取付けねじ４１が挿通する複数の貫通孔４０ａが形成されている。
【００３０】
また、電力及び信号用コネクタ５０は、バッテリー（図示せず）からの直流電源を半導体モジュール３０に、トルクセンサ１２や車速センサ９からの信号を含む各種信号を制御回路基板４０に入力するために用いられる。電力及び信号用コネクタ５０は、半導体モジュール載置部２１に設けられた電力及び信号用コネクタ実装部２２に複数の取付けねじ５１により取り付けられる。
そして、３相出力用コネクタ６０は、ａ相出力端子９２ａ、ｂ相出力端子９２ｂ、及びｃ相出力端子９２ｃからの電流を出力するために用いられる。３相出用コネクタ６０は、半導体モジュール載置部２１の幅方向端部に設けられた３相出力用コネクタ実装部２３に複数の取付けねじ６１により取り付けられる。３相出力コネクタ６０には、取付けねじ６１が挿通する複数の貫通孔６０ａが形成されている。更に、カバー７０は、半導体モジュール３０、制御回路基板４０、電力及び信号用コネクタ５０、及び３相出力用コネクタ６０が取り付けられたケース２０に対し、制御回路基板４０の上方から当該制御回路基板４０を覆うように取り付けられる。
【００３１】
次に、半導体モジュール３０の製造方法について図１２を参照して説明する。半導体モジュール３０の製造に際し、先ず、図１２（ａ）に示すように、金属製の基板３１の一方の主面上に絶縁層３２を形成する（絶縁層形成工程）。次いで、絶縁層３２上に複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄを形成する（配線パターン形成工程）。その後、図１２（ｂ）に示すように、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄ上にそれぞれ半田ペースト（半田３４ａ〜３４ｄ）を塗布する（半田ペースト塗布工程）。そして、図１２（ｃ）に示すように、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち一つの配線パターン３３ａ上に塗布された半田ペースト（半田３３ａ）上にベアチップＦＥＴ３５の一つを搭載するとともに（ベアチップＦＥＴ搭載工程）、他の配線パターン３３ｄ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｄ）上にその他の基板実装部品３７を搭載する。その他のベアチップＦＥＴ３５についても、配線パターン３３ａと同一あるいは別個の配線パターン上に搭載する。
【００３２】
次いで、図１２（ｄ）に示すように、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓ及びゲート電極Ｄ上に半田ペースト（半田３４ｅ，３４ｆ）を塗布する（半田ペースト塗布工程）。その後、図１２（ｅ）に示すように、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｅ）上及び複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうちベアチップＦＥＴ３５が搭載された配線パターン３３ａ以外の他の配線パターン３３ｂ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｂ）上に、ソース電極用銅コネクタ３６ａを搭載する（ソース電極用銅コネクタ搭載工程）。
【００３３】
また、ベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｆ）上、及び複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうちベアチップＦＥＴ３５が搭載された配線パターン３３ａ及びソース電極用銅コネクタ３６ａが搭載された配線パターン３３ｂ以外の更に他の配線パターン３３ｃ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｃ）上に、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂを搭載する（ゲート電極用銅コネクタ搭載工程）。これにより、半導体モジュール中間組立体が構成される。
【００３４】
そして、以上の工程により構成された半導体モジュール中間組立体をリフロー炉（図示せず）に入れて、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち一つの配線パターン３３ａとベアチップＦＥＴ３５との半田３４ａを介しての接合、配線パターン３３ｄとその他の基板実装部品３７との半田３４ｄを介しての接合、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓとソース電極用銅コネクタ３６ａとの半田３４ｅを介しての接合、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち他の配線パターン３３ｂとソース電極用銅コネクタ３６ａとの半田３４ｂを介しての接合、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたゲート電極Ｇとゲート電極用銅コネクタ３６ｂとの半田３４ｆを介しての接合、及び複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち更に他の配線パターン３３ｃとゲート電極用銅コネクタ３６ｂとの半田３４ｃを介しての接合を一括して行う（接合工程）。これにより、半導体モジュール３０は完成する。
【００３５】
ここで、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓと基板３１上の配線パターン３３ｂとの接合にソース電極用銅コネクタ３６ａを用い、ベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇと基板３１上の別の配線パターン３３ｃとの接合にゲート電極用銅コネクタ３６ｂを用いることにより、これらの接合を半田実装作業により行えるので、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓと基板３１上の配線パターン３３ｂとの接合及びベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇと基板３１上の別の配線パターン３３ｃとの接合を、ベアチップＦＥＴ３５やその他の基板実装部品３７を基板３１上の配線パターン３３ａ，３３ｄ上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で同時に行うことができる。このため、半導体モジュール３０の製造タクトを短くすることができるとともに、ワイヤボンディングの専用設備が不要になり、半導体モジュール３０の製造コストを安価にすることができる。
【００３６】
ところで、半導体モジュール３０の基板３１にはアルミニウムが用いられており、ソース電極用銅コネクタ３６ａ及びゲート電極用銅コネクタ３６ｂには銅材が用いられている。アルミニウムの線膨張係数は２３．６×１０−６／℃であり、銅材の線膨張係数は１６．８×１０−６／℃であり、ベアチップＦＥＴ３５のシリコンの線膨張係数は２．５×１０−６／℃である。すなわち、基板３１の方が、銅コネクタ３６ａ及び３６ｂよりも温度変化に対して変形しやすい。
そのため、リフロー工程や、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）作動中の発熱により高温となると、基板３１及びベアチップＦＥＴ３５と銅コネクタ３６ａ，３６ｂとの膨張率の違いにより、銅コネクタ３６ａ，３６ｂに応力がかかる。このとき、銅コネクタ３６ａ，３６ｂがこの応力を緩和できない構造となっていると、ベアチップＦＥＴ３５との半田接合が剥がれてしまうおそれがある。
【００３７】
これに対して、本実施形態では、銅コネクタ３６ａ及び３６ｂをブリッジ形状とし、ベアチップＦＥＴ３５の電極との接合面３６ａｆ付近に幅狭部３６ａｇを設けると共に、ベアチップＦＥＴ３５の電極との接合面３６ａｆに応力緩和部３６ａｋを設ける。このように、銅コネクタ３６ａ，３６ｂをブリッジ形状とすることで、上下左右方向（図７のＺ軸方向，Ｘ軸方向）の変位が吸収可能となる。また、幅狭部３６ａｇを設けることで、曲げの基点を細くすることができ、前後方向（図７のＹ軸方向）及び捻り方向の変位が吸収可能となる。
【００３８】
すなわち、熱膨張、熱収縮により基板３１や銅コネクタ３６ａ，３６ｂに変形が生じた場合であっても、銅コネクタ３６ａ，３６ｂを曲がりやすくすることができる。また、幅狭部３６ａｇを接合面３６ａｆ近傍に設けるので、銅コネクタ３６ａ，３６ｂが幅狭部３６ａｇを基点に曲がったときの、銅コネクタ３６ａ，３６ｂとベアチップＦＥＴ３５との半田接合が剥がれにくい。
さらに、応力緩和部３６ａｋを設けることで、捻り方向への応力を緩和することができる。特に、銅コネクタ３６ａ，３６ｂの応力緩和形状を、図８に示すスリット形状とした場合、ベアチップＦＥＴ３５との接点が２つになると共に、各々の接合部の幅がさらに狭くなるため、捻りを受けても追従しやすくなる。また、接点が２つになることで所謂２重系を構成できるので、電気的信頼性が向上する。
【００３９】
また、図９に示す薄板形状とした場合、板厚が薄いために捩れやすく、変位吸収しやすい。図１０に示す先端Ｒ形状とした場合、捻りを受けたときの角部への応力集中を逃がす効果がある。さらに、図１１に示す孔形状とした場合にも、捩りを受けても追従しやすくなる。また、半田が浸透ぬれ現象により接合面３６ａｆの上面に流れて放射状に広がるので、捻りを受けても半田が剥がれ難い。
またさらに、接合面３６ａｆ及び接合面３６ａｊに作用する応力を緩和する第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍを設けたソース電極用銅コネクタ３６ａの形状について説明する。なお、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍの両方又は一方を、応力緩和部３６ａｋ及び幅狭部３６ａｇに加えて更に設けてもよいが、応力緩和部３６ａｋ又は幅狭部３６ａｇに代えて設けてもよい。また、応力緩和部３６ａｋ及び幅狭部３６ａｇを設けることなく、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍの両方又は一方を設けてもよい。
【００４０】
図１３に示すように、ソース電極用銅コネクタ３６ａは、平板部３６ａａと、接続部３６ａｂ（第１の脚部）と、接続部３６ａｃ（第２の脚部）とでブリッジ形状となっている。より具体的には、ソース電極用銅コネクタ３６ａは、平板部３６ａａの左右方向（図１３のＸ軸方向）の一端部に、第１屈曲部３６ａｄを介して接続部３６ａｂの一端が接続されており、接続部３６ａｂの他端には、第２屈曲部３６ａｅを介して外向きの接合面３６ａｆが形成されている。この接合面３６ａｆの下面が半田３４ｅを介してベアチップＦＥＴ３５のソース電極に接合される。
【００４１】
接続部３６ａｂの接合面３６ａｆ近傍には、幅狭な第１ダンベル部３６ａｌが形成されている。詳述すると、接続部３６ａｂの幅方向両側部に、例えば半円弧状の切り欠きが対向して設けられていて、この切り欠きにより、接続部３６ａｂにはダンベル形状をなす第１ダンベル部３６ａｌが形成されている。
平板部３６ａａの左右方向他端部には、第３屈曲部３６ａｈを介して接続部３６ａｃの一端が接続されており、接続部３６ａｃの他端は、第４屈曲部３６ａｉを介して外向きの接合面３６ａｊが形成されている。この接合面３６ａｊの下面が半田３４ｂを介して配線パターン３３ｂに接合される。
【００４２】
接続部３６ａｃには、そのほぼ中央付近に、幅狭な第２ダンベル部３６ａｍが形成されている。詳述すると、接続部３６ａｃの幅方向両側部に、例えば半円弧状の切り欠きが対向して設けられていて、この切り欠きにより、接続部３６ａｃにはダンベル形状をなす第２ダンベル部３６ａｍが形成されている。
この幅狭な第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍにより、ソース電極用銅コネクタ３６ａは、捩れやすく、変位吸収しやすい。第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍによる応力緩和の効果としては、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍが伸び縮みするだけでなく、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍの曲部が折れる方向にも変形できるので、板バネの効果が得られる。かつ、ソース電極用銅コネクタ３６ａは、ブリッジ形状による応力緩和によって上下方向、左右方向への変形吸収が更に可能となる。
【００４３】
なお、接続部３６ａｂ及び接続部３６ａｃには、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍの代わりに、接合面３６ａｆ及び接合面３６ａｊに作用する応力を緩和する湾曲部３６ａｎ及び湾曲部３６ａｏを設けてもよい（図１４を参照）。湾曲部３６ａｎ及び湾曲部３６ａｏを設けたソース電極用銅コネクタ３６ａの形状について、以下に説明する。ただし、湾曲部３６ａｎ及び湾曲部３６ａｏの両方または一方を、応力緩和部３６ａｋ及び幅狭部３６ａｇに加えて更に設けてもよいが、応力緩和部３６ａｋ又は幅狭部３６ａｇに代えて設けてもよい。また、応力緩和部３６ａｋ及び幅狭部３６ａｇを設けることなく、湾曲部３６ａｎ及び湾曲部３６ａｏの両方又は一方を設けてもよい。
【００４４】
図１４に示すソース電極用銅コネクタ３６ａは、図１３に示すソース電極用銅コネクタ３６ａと基本構成は同様であるが、接続部３６ａｂ及び接続部３６ａｃの形状が異なっており、図１４に示すソース電極用銅コネクタ３６ａの接続部３６ａｂ及び接続部３６ａｃには、略“７”の字状に湾曲して形成された湾曲部３６ａｎ及び湾曲部３６ａｏが設けられている。
詳述すると、接続部３６ａｂは、平板部３６ａａの左右方向（図７のＸ軸方向）一端部に接続され平板部３６ａａと同幅の幅広部と、この幅広部のうち平板部３６ａａの幅方向（図７のＹ軸方向）一端部から、平板部３６ａａの幅方向中央部に位置する接合面３６ａｆに向かって斜め方向に延びる斜め部とで構成されている。また、この斜め部は、幅広部よりも幅狭で、前記幅広部から接合面３６ａｆまでの全長にわたって略同幅である。これにより接続部３６ａｂは、全体として略“７”の字状に湾曲しており、湾曲部３６ａｎを構成している。
【００４５】
一方、接続部３６ａｃも接続部３６ａｂとほぼ同様であり、平板部３６ａａの左右方向（図７のＸ軸方向）他端部に接続され平板部３６ａａと同幅の幅広部と、この幅広部のうち平板部３６ａａの幅方向（図７のＹ軸方向）他端部から、接合面３６ａｊの幅方向中央部に向かって斜め方向に延びる斜め部とで構成されている。また、この斜め部は、幅広部よりも幅狭で、前記幅広部から接合面３６ａｊまでの全長にわたって略同幅である。これにより接続部３６ａｃは、全体として略“７”の字状に湾曲しており、湾曲部３６ａｏを構成している。
これら湾曲部３６ａｎ及び湾曲部３６ａｏにより、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍと同様の作用が奏されるため、図１４のソース電極用銅コネクタ３６ａは、捩れやすく、変位吸収しやすい。かつ、図１４のソース電極用銅コネクタ３６ａは、ブリッジ形状による応力緩和によって上下方向、左右方向への変形吸収が更に可能となる。
【００４６】
以上のように、本実施形態の半導体モジュール３０は、銅コネクタ３６ａ及び３６ｂがリフロー工程で熱変形する場合や、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）作動中に基板３１が膨張又は収縮する場合でも、適切に変位吸収することができるので、銅コネクタ３６ａ及び３６ｂとベアチップＦＥＴ３５との半田接合の剥がれを防止することができ、電気的接続の信頼性を確保することができる。また、銅コネクタ３６ａ，３６ｂ自身の破損も防止することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、半導体モジュール３０においてベアチップＦＥＴ３５を用いているが、ベアチップＦＥＴ３５に限らず、ベアチップＩＧＢＴなどの他のベアチップトランジスタを用いてもよい。そして、その他のベアチップトランジスタを用いる場合には、銅コネクタにより、ベアチップトランジスタの上面に形成された電極上と複数の配線パターンのうちベアチップトランジスタが接合された配線パターン以外の他の配線パターン上とを半田を介して接合すればよい。これにより、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を、ベアチップトランジスタやその他の基板実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で同時に行うことができる。
【００４８】
そして、ベアチップトランジスタとしてベアチップＩＧＢＴを用いる場合、ベアチップＩＧＢＴ上に形成されたエミッタ電極及びゲート電極を、それぞれ、銅コネクタを用いて基板上の配線パターンに半田を介して接合することが好ましい。このように、ベアチップＩＧＢＴを用い、ベアチップＩＧＢＴ上に形成されたエミッタ電極及びゲート電極を、それぞれ、銅コネクタを用いて基板上の配線パターンに半田を介して接合する場合には、ベアチップＩＧＢＴのエミッタ電極と基板上の配線パターンとの接合及びベアチップＩＧＢＴのゲート電極と基板上の別の配線パターンとの接合を、ベアチップＩＧＢＴやその他の基板実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で同時に行うことができる。
【００４９】
更に、半導体モジュール３０において、ゲート電極用銅コネクタは１種類であり、ソース電極用銅コネクタは、ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタ（図４のＴｒ２及びＴｒ４を参照）と、ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタ（図４のＴｒ１、Ｔｒ３、及びＴｒ５を参照）との２種類であり、１つのベアチップＦＥＴにおいて、１種類のゲート電極用銅コネクタと、２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとを組み合わせて使用するとよい。
【００５０】
なお、ゲート電極用銅コネクタに対する第１ソース電極用銅コネクタの配置（ゲート電極用銅コネクタと第１ソース電極用銅コネクタのなす角度）は、９５〜２６５°とすることが好ましく、１６０〜２００°とすることがより好ましく、１７５〜１８５°とすることがさらに好ましく、１８０°とすることが最も好ましい。
また、ゲート電極用銅コネクタに対する第２ソース電極用銅コネクタの配置（ゲート電極用銅コネクタと第２ソース電極用銅コネクタのなす角度）は、５〜１７５°とすることが好ましく、７０〜１２０°とすることがより好ましく、８５〜９５°とすることがさらに好ましく、９０°とすることが最も好ましい。
【００５１】
この半導体モジュールによれば、前述の半導体モジュール３０と同様に、基板上に実装されるベアチップトランジスタの配置に自由度が生まれ、基板上の配線の設計の自由度が増大し、基板上における半導体モジュールのレイアウトをコンパクトにすることができる。さらに、基板上における３相モータの各相の径路の長さを同一にすることを容易に行うことができる。これにより、３相モータの各相特性、特に各相のインピーダンス特性を容易に一致させることができ、トルクや速度等のリップル精度を向上することが可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１…操向ハンドル、２…コラム軸、３…減速ギア、４Ａ，４Ｂ…ユニバーサルジョイント、５…ピニオンラック機構、６…タイロッド、７…トルクセンサ、８…電動モータ、９…車速センサ、１０…コントローラ、１１…制御演算装置、１２…ゲート駆動回路、１３…モータ駆動部、１４…非常停止用の遮断装置、１５…電流検出回路、１６…回転センサ、１７…ロータ位置検出回路、１８…ＩＧＮ電圧モニタ部、１９…電源回路部、２０…ケース、２１…半導体モジュール載置部、２１ａ…ねじ孔、２２…電力及び信号用コネクタ実装部、２３…３相出力用コネクタ実装部、２３ａ…ねじ孔、２４…取付けポスト、２４ａ…ねじ孔、３０…半導体モジュール、３１…基板、３１ａ…貫通孔、３２…絶縁層、３３ａ〜３３ｄ…配線パターン、３４ａ〜３４ｄ…半田、３５…ベアチップＦＥＴ（ベアチップトランジスタ）、３６ａ…ソース電極用銅コネクタ、３６ａａ…平板部、３６ａｂ…接続部（第１の脚部）、３６ａｃ…接続部（第２の脚部）、３６ａｄ…第１屈曲部、３６ａｅ…第２屈曲部、３６ａｆ…接合面、３６ａｇ…幅狭部、３６ａｈ…第３屈曲部、３６ａｉ…第４屈曲部、３６ａｊ…接合面、３６ａｋ…応力緩和部、３６ａｌ…第１ダンベル部、３６ａｍ…第２ダンベル部、３６ｂ…ゲート電極用銅コネクタ、３６ｂａ…平板部、３６ｂｂ…接続部、３６ｂｃ…接続部、３７…基板実装部品、３８…取付けねじ、３９…放熱用シート、４０…制御回路基板、４０ａ…貫通孔、４１…取付けねじ、５０…電力及び信号用コネクタ、５１…取付けねじ、６０…３相出力用コネクタ、６０ａ…貫通孔、６１…取付けねじ、７０…カバー、８１…電源ライン、８１ａ…正極端子、８２…接地ライン、８２ａ…負極端子、９０…３相出力部、９１ａ…ａ相出力ライン、９１ｂ…ｂ相出力ライン、９１ｃ…ｃ相出力ライン、Ｇ…ゲート電極（電極）、Ｓ…ソース電極（電極）
【図１】
2014068937.tif 000003
【図２】
2014068937.tif 000004
【図３】
2014068937.tif 000005
【図４】
2014068937.tif 000006
【図５】
2014068937.tif 000007
【図６】
2014068937.tif 000008
【図７】
2014068937.tif 000009
【図８】
2014068937.tif 000010
【図９】
2014068937.tif 000011
【図１０】
2014068937.tif 000012
【図１１】
2014068937.tif 000013
【図１２】
2014068937.tif 000014
【図１３】
2014068937.tif 000015
【図１４】
2014068937.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月29日(2014.5.29)
【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】
金属製の基板と、該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された複数の配線パターンと、該複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に半田を介して実装されるベアチップトランジスタと、該ベアチップトランジスタの上面に形成された電極上と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上とを半田を介して接合する、銅板で構成される銅コネクタとを備え、
前記銅コネクタは、平板部と、該平板部の一端から立ち下がるように折り曲げられ前記電極上に接合される第１の脚部と、前記平板部の他端から立ち下がるように折り曲げられ前記他の配線パターン上に接合される第２の脚部とを有してブリッジ形状をなし、
前記第１の脚部の前記電極との接合面近傍に、前記第１の脚部の他の部分と比較して幅の狭い幅狭部を設けると共に、前記第１の脚部の前記電極との接合面に、当該接合面に作用する応力を緩和する形状を有する応力緩和部を設け、
前記ベアチップトランジスタが、上面にソース電極及びゲート電極を形成したベアチップＦＥＴであり、前記銅コネクタが、ソース電極用銅コネクタと、ゲート電極用銅コネクタとを備え、前記ベアチップＦＥＴのソース電極上と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上とを前記ソース電極用銅コネクタで半田を介して接合し、前記ベアチップＦＥＴのゲート電極上と前記複数の配線パターンのうち更に他の配線パターン上とを前記ゲート電極用銅コネクタで半田を介して接合するものであり、
前記ゲート電極用銅コネクタは１種類であり、前記ソース電極用銅コネクタは、前記ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタと、前記ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタとの２種類であり、１つのベアチップＦＥＴにおいて、前記１種類のゲート電極用銅コネクタと前記２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとを組み合わせて使用することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記応力緩和部として、前記接合面に切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記応力緩和部として、前記接合面を薄板で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記応力緩和部として、前記接合面の角部に面取り部を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記応力緩和部として、前記接合面の中央に孔を形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１の脚部と前記第２の脚部にそれぞれ、前記接合面に作用する応力を緩和するダンベル形状のダンベル部を形成したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１の脚部と前記第２の脚部にそれぞれ、前記接合面に作用する応力を緩和する略７の字状に湾曲して形成された湾曲部を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
応力緩和部３６ａｋの別の例としては、例えば図９に示すように、接合面３６ａｆの板厚を薄くするものもある。また、応力緩和部３６ａｋとしては、図１０に示すように、接合面３６ａｆ先端の角に面取り部を設けるものもある。ここで、面取り部は、図１１に示すＲ面取りに代えて、大きな円でもよく、またＣ面取りでもよい。さらに、応力緩和部３６ａｋとしては、図１０に示すように、接合面３６ａｆの中央に孔を設けるものもある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
また、電力及び信号用コネクタ５０は、バッテリー（図示せず）からの直流電源を半導体モジュール３０に、トルクセンサ７や車速センサ９からの信号を含む各種信号を制御回路基板４０に入力するために用いられる。電力及び信号用コネクタ５０は、半導体モジュール載置部２１に設けられた電力及び信号用コネクタ実装部２２に複数の取付けねじ５１により取り付けられる。
そして、３相出力用コネクタ６０は、ａ相出力端子９２ａ、ｂ相出力端子９２ｂ、及びｃ相出力端子９２ｃからの電流を出力するために用いられる。３相出用コネクタ６０は、半導体モジュール載置部２１の幅方向端部に設けられた３相出力用コネクタ実装部２３に複数の取付けねじ６１により取り付けられる。３相出力コネクタ６０には、取付けねじ６１が挿通する複数の貫通孔６０ａが形成されている。更に、カバー７０は、半導体モジュール３０、制御回路基板４０、電力及び信号用コネクタ５０、及び３相出力用コネクタ６０が取り付けられたケース２０に対し、制御回路基板４０の上方から当該制御回路基板４０を覆うように取り付けられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、半導体モジュール３０の製造方法について図１２を参照して説明する。半導体モジュール３０の製造に際し、先ず、図１２（ａ）に示すように、金属製の基板３１の一方の主面上に絶縁層３２を形成する（絶縁層形成工程）。次いで、絶縁層３２上に複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄを形成する（配線パターン形成工程）。その後、図１２（ｂ）に示すように、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄ上にそれぞれ半田ペースト（半田３４ａ〜３４ｄ）を塗布する（半田ペースト塗布工程）。そして、図１２（ｃ）に示すように、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち一つの配線パターン３３ａ上に塗布された半田ペースト（半田３４ａ）上にベアチップＦＥＴ３５の一つを搭載するとともに（ベアチップＦＥＴ搭載工程）、他の配線パターン３３ｄ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｄ）上にその他の基板実装部品３７を搭載する。その他のベアチップＦＥＴ３５についても、配線パターン３３ａと同一あるいは別個の配線パターン上に搭載する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
次いで、図１２（ｄ）に示すように、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓ及びゲート電極Ｇ上に半田ペースト（半田３４ｅ，３４ｆ）を塗布する（半田ペースト塗布工程）。その後、図１２（ｅ）に示すように、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｅ）上及び複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうちベアチップＦＥＴ３５が搭載された配線パターン３３ａ以外の他の配線パターン３３ｂ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｂ）上に、ソース電極用銅コネクタ３６ａを搭載する（ソース電極用銅コネクタ搭載工程）。
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月16日(2015.4.16)
【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】
金属製の基板と、該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された複数の配線パターンと、該複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に半田を介して実装されるベアチップトランジスタと、該ベアチップトランジスタの上面に形成された電極上と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上とを半田を介して接合する、銅板で構成される銅コネクタとを備え、
前記銅コネクタは、平板部と、該平板部の一端から立ち下がるように折り曲げられ前記電極上に接合される第１の脚部と、前記平板部の他端から立ち下がるように折り曲げられ前記他の配線パターン上に接合される第２の脚部とを有してブリッジ形状をなし、
前記第１の脚部の前記電極との接合面近傍に、前記第１の脚部の他の部分と比較して幅の狭い幅狭部を設けると共に、前記第１の脚部の前記電極との接合面に、当該接合面に作用する応力を緩和する形状を有する応力緩和部を設け、
前記ベアチップトランジスタが、上面にソース電極及びゲート電極を形成したベアチップＦＥＴであり、前記銅コネクタが、ソース電極用銅コネクタと、ゲート電極用銅コネクタとを備え、前記ベアチップＦＥＴのソース電極上と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上とを前記ソース電極用銅コネクタで半田を介して接合し、前記ベアチップＦＥＴのゲート電極上と前記複数の配線パターンのうち更に他の配線パターン上とを前記ゲート電極用銅コネクタで半田を介して接合するものであり、
前記ゲート電極用銅コネクタは１種類であり、前記ソース電極用銅コネクタは、前記ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタと、前記ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタとの２種類であり、１つのベアチップＦＥＴにおいて、前記１種類のゲート電極用銅コネクタと前記２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとを組み合わせて使用することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記応力緩和部として、前記接合面に切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記応力緩和部として、前記接合面を薄板で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記応力緩和部として、前記接合面の角部に面取り部を形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記応力緩和部として、前記接合面の中央に孔を形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１の脚部と前記第２の脚部にそれぞれ、前記接合面に作用する応力を緩和するダンベル形状のダンベル部を形成したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１の脚部と前記第２の脚部にそれぞれ、前記接合面に作用する応力を緩和する略７の字状に湾曲して形成された湾曲部を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記湾曲部は、前記平板部の端部に接続され前記平板部と同幅の幅広部と、前記幅広部のうち前記平板部の幅方向端部から前記接合面に向かって斜め方向に延びる斜め部と、で構成され、前記斜め部は、前記幅広部よりも幅狭で、前記幅広部から前記接合面までの全長にわたって略同幅であり、これにより前記湾曲部は略７の字状に湾曲して形成されていることを特徴とする請求項７に記載の半導体モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、図９に示す薄板形状とした場合、板厚が薄いために捩れやすく、変位吸収しやすい。図１１に示す先端Ｒ形状とした場合、捻りを受けたときの角部への応力集中を逃がす効果がある。さらに、図１０に示す孔形状とした場合にも、捩りを受けても追従しやすくなる。また、半田が浸透ぬれ現象により接合面３６ａｆの上面に流れて放射状に広がるので、捻りを受けても半田が剥がれ難い。
またさらに、接合面３６ａｆ及び接合面３６ａｊに作用する応力を緩和する第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍを設けたソース電極用銅コネクタ３６ａの形状について説明する。なお、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍの両方又は一方を、応力緩和部３６ａｋ及び幅狭部３６ａｇに加えて更に設けてもよいが、応力緩和部３６ａｋ又は幅狭部３６ａｇに代えて設けてもよい。また、応力緩和部３６ａｋ及び幅狭部３６ａｇを設けることなく、第１ダンベル部３６ａｌ及び第２ダンベル部３６ａｍの両方又は一方を設けてもよい。
【国際調査報告】
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