(57)【要約】  半導体モジュールは、半導体装置と、第１導電部材と、第２導電部材と、第３導電部材と、絶縁部材を有している。半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の一方の表面に形成されている第１電極と、前記一方の表面と反対の半導体基板の表面に形成されている第２電極を有している。第１導電部材は、第１電極と接している。第２導電部材は、第２電極と接している。第３導電部材は、第２導電部材に接しており、第１導電部材に沿って伸びている。絶縁部材は、第１導電部材と第３導電部材の間を絶縁している。第３導電部材は、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されている。半導体装置は、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されている。
2013054416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュールであって、
半導体基板と、半導体基板の一方の表面に形成されている第１電極と、前記一方の表面と反対の半導体基板の表面に形成されている第２電極を有する半導体装置と、
第１電極と接している第１導電部材と、
第２電極と接している第２導電部材と、
第２導電部材に接しており、第１導電部材に沿って伸びる第３導電部材と、
第１導電部材と第３導電部材の間を絶縁している絶縁部材、
を有しており、
第３導電部材が、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されており、
半導体装置が、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されている、
半導体モジュール。
【請求項２】
絶縁体により構成されており、半導体装置を取り囲んでおり、第１導電部材に固定されており、外周面に第１ネジ溝が形成されている筒体をさらに有しており、
第２導電部材に第２ネジ溝が形成されており、第２ネジ溝が第１ネジ溝に係合していることによって第２導電部材が筒体に固定されている、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記筒体の外周面に、凹形状または凸形状により構成された第１係合部が形成されており、
第３導電部材が貫通孔を有しており、貫通孔の内面に凹形状または凸形状により構成された第２係合部が形成されており、第１係合部が第２係合部と係合する状態で筒体が第３導電部材の貫通孔内に挿入されている、
請求項２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
半導体基板の前記一方の表面に、第１電極及び第２電極よりも小さい電流が流れる第３電極がさらに形成されており、
第１導電部材から絶縁された状態で第１導電部材を貫通しており、第３電極に接続されている配線部材、
をさらに有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
第１電極と接している第１導電部材の表面に対して反対側の表面となる第１導電部材の裏面に、凹部が形成されており、
配線部材は、凹部が形成されている位置で第１導電部材を貫通しており、凹部内において凹部の底面に沿って伸びており、
凹部内の配線部材が、絶縁体に覆われている、
請求項４に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
凹部が形成されていない部分の第１導電部材の裏面と凹部内の絶縁体の表面とが連続する平面を形成している請求項５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】
本明細書に開示の技術は、半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置が発熱すると、半導体装置とその周辺の部材（はんだ、配線等）が熱膨張する。各部材の熱膨張率の違いにより、半導体装置にストレスが加わる。このようなストレスは、半導体装置の寿命を短くする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したストレスを低減するために、はんだ等のろう材による接合を用いることなく、半導体装置を配線に接続することが検討されている。例えば、日本国特許公開公報Ｈ９−２５２０６７号（以下、特許文献１という）には、半導体装置と各電極板を積層し、これらを加圧することで半導体装置と各電極板とを接続した半導体モジュールが開示されている。しかしながら、この半導体モジュールでは、陽極板が半導体モジュールの下面に配置されており、陰極板が半導体モジュールの上面に配置されている。このため、この半導体モジュールを機器に取り付ける際には、半導体モジュールの上面側（すなわち、陰極板側）と半導体モジュールの下面側（すなわち、陽極板側）にそれぞれ配線を接続する必要がある。すなわち、この半導体モジュールを機器に取り付ける際には、複雑な配線が必要となる。したがって、本明細書では、より簡単な配線により機器に取り付けることが可能な半導体モジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書が開示する半導体モジュールは、半導体装置と、第１導電部材と、第２導電部材と、第３導電部材と、絶縁部材を有している。半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の一方の表面に形成されている第１電極と、前記一方の表面と反対の半導体基板の表面に形成されている第２電極を有している。第１導電部材は、第１電極と接している。第２導電部材は、第２電極と接している。第３導電部材は、第２導電部材に接しており、第１導電部材に沿って伸びている。絶縁部材は、第１導電部材と第３導電部材の間を絶縁している。第３導電部材は、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されている。半導体装置は、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されている。【０００５】
この半導体モジュールでは、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、半導体装置が第１導電部材と第２導電部材に対して固定されている。すなわち、圧力によって半導体装置が固定されている。この半導体モジュールでは、ろう材による接合を用いていないため、半導体装置の発熱時に、半導体装置にストレスが加わり難い。第１導電部材は、半導体装置の第１電極と導通している。また、第３導電部材は、第２導電部材を介して半導体装置の第２電極と導通している。第３導電部材は、第１導電部材に沿って伸びている。したがって、この半導体モジュールを機器に取り付ける際には、簡単に、第３導電部材及び第１導電部材に対する配線を設けることができる。【０００６】
上述した半導体モジュールは、筒体をさらに有していることが好ましい。筒体は、絶縁体により構成されており、半導体装置を取り囲んでおり、第１導電部材に固定されており、その外周面に第１ネジ溝が形成されていることが好ましい。また、第２導電部材に第２ネジ溝が形成されており、第２ネジ溝が第１ネジ溝に係合していることによって第２導電部材が筒体に固定されていることが好ましい。【０００７】
この半導体モジュールでは、第２導電部材を回転させて第２ネジ溝を第１ネジ溝に係合させることで、第２導電部材を筒体に固定することができる。また、このような構成によれば、第２導電部材を回転させることで、第２導電部材と第１導電部材の間に存在する半導体装置と第３導電部材を加圧して固定することができる。すなわち、第２導電部材を筒体に取り付けることで、第２導電部材、第３導電部材、第１導電部材、及び、半導体装置を互いに固定することができる。したがって、この半導体モジュールは、容易に組み立てることができる。また、第３導電部材が第２導電部材から分離された部材であるので、第３導電部材から独立して第２導電部材を回転させることができる。したがって、容易に、第３導電部材を第１導電部材に対して位置合わせすることができる。【０００８】
上述した半導体モジュールは、前記筒体の外周面に、凹形状または凸形状により構成された第１係合部が形成されていることが好ましい。第３導電部材が貫通孔を有しており、貫通孔の内面に凹形状または凸形状により構成された第２係合部が形成されており、第１係合部が第２係合部と係合する状態で筒体が第３導電部材の貫通孔内に挿入されていることが好ましい。【０００９】
このような構成によれば、第２導電部材を回転させるときに、第３導電部材が第１導電部材に対して相対回転することを防止することができる。したがって、確実に、第３導電部材を第１導電部材に対して位置合わせすることができる。【００１０】
上述した半導体モジュールは、半導体基板の前記一方の表面に、第１電極及び第２電極よりも小さい電流が流れる第３電極がさらに形成されていることが好ましい。また、第１導電部材から絶縁された状態で第１導電部材を貫通しており、第３電極に接続されている配線部材をさらに有していることが好ましい。【００１１】
このような構成によれば、第３電極に接続されている配線部材を、第１導電部材側に引き出すことができる。したがって、第１導電部材に近い位置に、第３電極に対する配線を設けることができる。【００１２】
上述した半導体モジュールにおいては、第１電極と接している第１導電部材の表面に対して反対側の表面となる第１導電部材の裏面に、凹部が形成されていることが好ましい。配線部材は、凹部が形成されている位置で第１導電部材を貫通しており、凹部内において凹部の底面に沿って伸びていることが好ましい。凹部内の配線部材が、絶縁体に覆われていることが好ましい。【００１３】
このような構成によれば、第１導電部材の裏面から配線部材が突出しない。第１導電部材の裏面を他の機器に密着させ易い。このため、この構成によれば、半導体モジュールを、容易に機器に取り付けることができる。【００１４】
上述した半導体モジュールは、凹部が形成されていない部分の第１導電部材の裏面と凹部内の絶縁体の表面とが連続する平面を形成していることが好ましい。【００１５】
このような構成によれば、半導体モジュールを、より容易に機器に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施例の半導体モジュール１０の概略断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における半導体モジュール１０の断面図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における半導体モジュール１０の断面図。
【図４】第１変形例の半導体モジュールの概略断面図。
【図５】第２変形例の半導体モジュールの概略断面図。
【図６】第３変形例の半導体モジュールの組立方法を示す概略断面図。
【図７】第４変形例の半導体モジュールの組立方法を示す概略断面図。
【図８】第２実施例の半導体モジュール１００の概略断面図。
【図９】凹部１４０の拡大断面図。
【図１０】第３実施例の半導体モジュール２００の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施例）
図１に示す半導体モジュール１０は、ケース４０とカバー５０内に半導体装置２０を収容したアセンブリである。
【００１８】
ケース４０は、金属により構成された電極板４０ａと、絶縁体により構成された絶縁部４０ｂを有している。電極板４０ａは、略平面状に形成されている。絶縁部４０ｂは、フェノール樹脂等の高強度エンジニアリングプラスチックにより構成されている。絶縁部４０ｂは、電極板４０ａ上に固定されている。図１〜３に示すように、絶縁部４０ｂは、筒部４０ｃとフランジ部４０ｄを有している。筒部４０ｃは、電極板４０ａに対して垂直に中心軸が伸びる円筒形状に形成されている。筒部４０ｃの外周面には、ネジ溝４０ｆが形成されている。ネジ溝４０ｆの下側には、凸部４０ｇが形成されている。図３に示すように、凸部４０ｇは、筒部４０ｃの外周面から部分的に突出している部分である。フランジ部４０ｄは、筒部４０ｃの外周面よりも半径が大きい円板状の部分である。フランジ部４０ｄは、凸部４０ｇの下側に形成されている。電極板４０ａの一部は、絶縁部４０ｂが固定されている部分から外側に引き出された延出部４０ｈとなっている。
【００１９】
電極板４０ａ上には、筒部４０ｃの内側の位置に、金属板８４、半導体装置２０、金属板８２、ピン９０が設置されている。
【００２０】
金属板８４は、電極板４０ａ上に設置されている。金属板８４は、すず等の比較的柔らかい金属により構成されている。
【００２１】
金属板８４上には、半導体装置２０が設置されている。半導体装置２０は、ＳｉＣにより構成された半導体基板２４を有している。半導体基板２４には、ＭＯＳＦＥＴが形成されている。半導体基板２４の下面には、ＭＯＳＦＥＴのソース電極２６と、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極２８の複数個が形成されている。図２の点線２６、２８は、半導体基板２４の下面におけるソース電極２６とゲート電極２８の位置を示している。図２に示すように、半導体基板２４は、正方形である。複数のゲート電極２８は、半導体基板２４の一辺に沿って配列されている。図１に示すように、半導体基板２４の上面には、ＭＯＳＦＥＴのドレイン電極２２が形成されている。半導体装置２０は、ソース電極２６が金属板８４と接触するように、金属板８４上に設置されている。各ゲート電極２８は、金属板８４と接触していない。なお、各ゲート電極２８には、ソース電極２６及びドレイン電極２２よりも小さい電流が流れる。
【００２２】
金属板８２は、半導体装置２０上に設置されている。金属板８２は、すず等の比較的柔らかい金属により構成されている。金属板８２は、半導体装置２０のドレイン電極２２と接触している。
【００２３】
ケース４０の電極板４０ａには、半導体装置２０のゲート電極２８と対向する位置に、電極板４０ａを上面から下面に貫通する貫通孔９４が形成されている。貫通孔９４は複数のゲート電極２８が配列されている方向に沿って伸びている。すなわち、全てのゲート電極２８と対向するように、平面視したときに略長方形状を有する１つの貫通孔９４が電極板４０ａに形成されている。貫通孔９４内には、絶縁部材９２が固定されている。絶縁部材９２は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料により構成されている。貫通孔９４は、絶縁部材９２により塞がれている。ゲート電極２８と対向する位置の絶縁部材９２には、金属製のピン９０が固定されている。図３に示すように、各ゲート電極２８と対向する各位置に、１つずつピン９０が固定されている。各ピン９０は、絶縁部材９２を貫通している。したがって、各ピン９０の上端は電極板４０ａの上側に位置しており、各ピン９０の下端は電極板４０ａの下側に位置している。各ピン９０の電極板４０ａよりも上側の部分９０ａは、弾性変形するバネ部である。各バネ部９０ａは、湾曲した状態で対応するゲート電極２８と接触している。各ピン９０は、絶縁部材９２によってケース４０の電極板４０ａから絶縁されている。
【００２４】
カバー５０は、金属により構成されている。カバー５０の外表面には、絶縁塗装が施されている。カバー５０は、円筒形状の側壁部５０ｂと、その側壁部５０ｂの中心孔の一端を閉塞する平板部５０ａとを有している。すなわち、カバー５０は、カップ形状を備えている。側壁部５０ｂの内周面には、ネジ溝５０ｃが形成されている。カバー５０のネジ溝５０ｃは、ケース４０のネジ溝４０ｆに係合している。すなわち、ネジ溝４０ｆ、５０ｃを用いて、カバー５０がケース４０に締結されている。カバー５０の平板部５０ａの下面は、金属板８２と接している。すなわち、カバー５０の平板部５０ａとケース４０の電極板４０ａによって、金属板８４、半導体装置２０、金属板８２からなる積層体が挟まれている。カバー５０はケース４０に対して高いトルクで締結されている。したがって、前記積層体は、平板部５０ａと電極板４０ａによって加圧されている。この圧力によって、前記積層体を構成する各部材が固定されている。なお、ケース４０の電極板４０ａと金属板８４との接触部分、金属板８４と半導体装置２０のソース電極２６との接触部分、半導体装置２０のドレイン電極２２と金属板８２との接触部分、金属板８２とカバー５０の平板部５０ａとの接触部分、及び、ピン９０と半導体装置２０のゲート電極２８との接触部分は、はんだ等のろう材によって接合されていない。したがって、カバー５０をケース４０から取り外すと、前記積層体の各部材を互いに分離させることができる。
【００２５】
また、半導体モジュール１０は、バスバー３０を有している。バスバー３０は、金属により構成されている。バスバー３０は、リング部３０ａと、リング部３０ａから外側に引き出されているプレート部３０ｂを有している。リング部３０ａは、プレート部３０ｂよりも薄い。図３に示すように、リング部３０ａの中心孔３０ｃの内面には、凹部３０ｄが形成されている。リング部３０ａの中心孔３０ｃには、ケース４０の筒部４０ｃが挿入されている。リング部３０ａの凹部３０ｄには、筒部４０ｃの凸部４０ｇが係合している。プレート部３０ｂは、電極板４０ａの延出部４０ｈから間隔を空けた状態で、延出部４０ｈと略平行に伸びている。リング部３０ａの上面は、カバー５０の側壁部５０ｂの下端と接している。リング部３０ａの下面は、ケース４０のフランジ部４０ｄと接している。リング部３０ａは、カバー５０とケース４０によって上下方向に挟まれている。上記の通り、カバー５０はケース４０に対して高いトルクで締結されている。したがって、リング部３０ａは、カバー５０とケース４０によって加圧されている。この圧力によって、バスバー３０がカバー５０及びケース４０に対して固定されている。バスバー３０は、フランジ部４０ｄによって電極板４０ａから絶縁されている。
【００２６】
カバー５０の平板部５０ａの上面には、絶縁シート７０が設置されている。絶縁シート７０の上面には、冷却器６０が設置されている。冷却器６０は、液循環式の冷却器である。なお、カバー５０と絶縁シート７０との接触部分、及び、絶縁シート７０と冷却器６０の接触部分には、グリースが塗布されている。これによって、冷却器６０とカバー５０の間における熱抵抗が低減されている。
【００２７】
以上に説明したように、この半導体モジュール１０では、半導体基板２４の下面側に位置するソース電極２６に対する配線が、ケース４０の電極板４０ａによって構成されている。また、半導体基板２４の上面側に位置するドレイン電極２２に対する配線が、バスバー３０によって構成されている。バスバー３０は、ケース４０の側面に接続されており、電極板４０ａと略平行に伸びている。このように、電極板４０ａとバスバー３０が近くに配置されているので、これらに対する外部の配線を容易に設置することができる。また、このように、電極板４０ａとバスバー３０を互いに接近させるとともに、これらを互いに略平行に配置することで、これらの間のインダクタンスを低減することができる。特に、バスバー３０は略平板状の部材であるので、バスバー３０と電極板４０ａの間の間隔を、フランジ部４０ｄの厚みによって正確に制御することができる。このため、この間隔をより小さくすることができる。このため、この半導体モジュール１０では、電極板４０ａとバスバー３０の間のインダクタンスが極めて低い。
【００２８】
また、ゲート電極２８に対する配線であるピン９０は、ケース４０の電極板４０ａを貫通して電極板４０ａの下側に引き出されている。このため、カバー５０の上面には、配線が設置されない。カバー５０の上面に配線が存在しないので、カバー５０の上面全体を絶縁シート７０を介して冷却器６０に接続することができる。このため、冷却器６０で半導体装置２０を好適に冷却することができる。
【００２９】
また、この半導体モジュール１０では、半導体装置２０が圧力によって固定されており、半導体装置２０と周囲の部材とがろう付け等によって接合されていない。したがって、半導体装置２０が発熱することで半導体装置２０とその周囲の部材が熱膨張した場合に、半導体装置２０にストレスが加わり難い。したがって、この半導体モジュール１０は寿命が長い。
【００３０】
また、この半導体モジュール１０では、カバー５０自体がドレイン電極２２に対する配線の一部になっている。このため、バスバー３０をカバー５０に接触させるだけで、バスバー３０とドレイン電極２２を電気的に接続することができる。仮に、バスバーを、カバー５０や電極板４０ａを貫通してドレイン電極２２に接続する構造にした場合には、カバー５０や電極板４０ａに貫通孔を形成する必要があり、半導体モジュールの構造が複雑になるとともに、貫通孔のスペースを確保するために半導体モジュールが大型になる。また、半導体モジュール内の配線が長くなるので、配線のインダクタンスも大きくなる。第１実施例の半導体モジュール１０では、このような問題が生じない。したがって、小型で配線のインダクタンスが小さい半導体モジュール１０を提供することができる。
【００３１】
次に、半導体モジュール１０の製造方法について説明する。最初に、ケース４０を用意し、筒部４０ｃ内の電極板４０ａ上に金属板８４を載置する。次に、複数のピン９０と絶縁部材９２とが一体化した部品を、電極板４０ａの貫通孔９４に設置する。次に、金属板８４上に半導体装置２０を載置する。このとき、ソース電極２６を金属板８４に接触させ、各ゲート電極２８を対応するピン９０に接触させる。次に、半導体装置２０上に、金属板８２を載置する。次に、リング部３０ａがフランジ部４０ｄ上に載置されるように、ケース４０上にバスバー３０を設置する。次に、カバー５０のネジ溝５０ｃをケース４０のネジ溝４０ｆと係合させることで、カバー５０をケース４０に固定する。カバー５０をその中心軸回りに回転させることでカバー５０を下側に移動させると、カバー５０の平板部５０ａが金属板８２と接触する。また、カバー５０の側壁部５０ｂの下端が、バスバー３０のリング部３０ａと接触する。そこから、さらにカバー５０を回転させると、カバー５０の平板部５０ａが金属板８２を半導体装置２０に向かって加圧する。すなわち、カバー５０の平板部５０ａとケース４０の電極板４０ａに挟まれている積層体（すなわち、金属板８４、半導体装置２０、金属板８２）が、その積層方向に加圧される。これによって、積層体の各部材がケース４０及びカバー５０に対して固定される。同時に、カバー５０の側壁部５０ｂがバスバー３０のリング部３０ａをフランジ部４０ｄに向かって加圧する。すなわち、側壁部５０ｂとフランジ部４０ｄに挟まれているリング部３０ａが加圧される。これによって、バスバー３０が、ケース４０及びカバー５０に対して固定される。
【００３２】
なお、金属板８４は、隣接するソース電極２６及びケース４０の電極板４０ａよりも柔らかい。このため、積層体が加圧されると、金属板８４の上面がソース電極２６の表面形状に合わせて塑性変形し、金属板８４がソース電極２６と密着する。同様に、積層体が加圧されると、金属板８４の下面が電極板４０ａの表面形状に合わせて塑性変形し、金属板８４が電極板４０ａと密着する。これによって、ソース電極２６と電極板４０ａとが確実に電気的に接続される。
【００３３】
また、金属板８２は、隣接するドレイン電極２２及びカバー５０よりも柔らかい。このため、積層体が加圧されると、金属板８２の下面がドレイン電極２２の表面形状に合わせて塑性変形し、金属板８２がドレイン電極２２と密着する。同様に、積層体が加圧されると、金属板８２の上面がカバー５０の表面形状に合わせて塑性変形し、金属板８２がカバー５０と密着する。これによって、ドレイン電極２２とカバー５０とが確実に電気的に接続される。
【００３４】
また、積層体が加圧されると、ピン９０のバネ部９０ａが撓む。これによって、ピン９０とゲート電極２８との間に適切な圧力が加わり、ピン９０とゲート電極２８とが確実に電気的に接続される。
【００３５】
カバー５０をケース４０に固定したら、カバー５０に、絶縁シート７０を介して冷却器６０を取り付けることで、図１に示す半導体モジュール１０が完成する。
【００３６】
この半導体モジュール１０では、半導体装置２０に対する配線がカバー５０を貫通していない。したがって、組立時にカバー５０を自由に回転させることができる。したがって、ネジ溝４０ｆとネジ溝５０ｃとを係合させて、カバー５０をケース４０に取り付けることができる。また、このネジ構造によって、カバー５０によって前記積層体とバスバー３０を加圧して固定することができる。したがって、この半導体モジュール１０は、容易に組み立てることができる。
【００３７】
また、この半導体モジュール１０では、バスバー３０がカバー５０とは別の部品により構成されている。また、半導体モジュール１０の組立時に、バスバー３０のリング部３０ａの中心孔３０ｃに筒部４０ｃを挿入すると、バスバー３０の凹部３０ｄが筒部４０ｃの凸部４０ｇと係合する。これにより、バスバー３０がケース４０に対して相対回転できなくなる。このため、カバー５０を回転させてカバー５０をケース４０に取り付けるときに、バスバー３０とケース４０との相対位置が変化しない。これにより、バスバー３０とケース４０の位置ずれが防止されている。したがって、容易に、バスバー３０を、電極板４０ａの延出部４０ｈと対向する位置に固定することができる。
【００３８】
なお、第１実施例の半導体モジュール１０では、請求項の各構成要素に対して以下のように対応する。ケース４０の電極板４０ａと金属板８４によって、請求項における第１導電部材が構成されている。カバー５０と金属板８２によって、請求項における第２導電部材が構成されている。バスバー３０によって、請求項における第３導電部材が構成されている。ケース４０のフランジ部４０ｄによって、請求項における絶縁部材が構成されている。ケース４０の筒部４０ｃによって、請求項における筒体が構成されている。
【００３９】
なお、第１実施例では、バスバー３０に凹部３０ｄが形成されており、筒部４０ｃに凸部４０ｇが形成されており、これらが係合していた。しかしながら、バスバー３０に凸部が形成されており、筒部４０ｃに凹部が形成されており、これらが係合していてもよい。
【００４０】
また、第１実施例の半導体モジュール１０は、金属板８４を有していたが、金属板８４が存在せず、ソース電極２６が直接電極板４０ａと接触していてもよい。また、第１実施例の半導体モジュール１０は、金属板８２を有していたが、金属板８２が存在せず、ドレイン電極２２が直接ケース５０ａと接触していてもよい。
【００４１】
次に、第１実施例の半導体モジュール１０を変形した変形例の半導体モジュールについて説明する。なお、変形例の各半導体モジュールに関する以下の説明においては、第１実施例と同じ構成の部材には、第１実施例と同じ参照番号を用いる。
【００４２】
第１実施例では、絶縁シート７０を介してカバー５０が冷却器６０に固定されていた。しかしながら、カバー５０の表面に絶縁膜が形成されており、その絶縁膜を介してカバー５０が冷却器６０に固定されていてもよい。また、図４に示すように、カバー５０に絶縁性のキャップ７２を被せて、キャップ７２を介してカバー５０を冷却器６０に固定してもよい。
【００４３】
また、第１実施例では、バスバー３０の下に筒部４０ｃと一体化されているフランジ部４０ｄが配置されていた。しかしながら、図５に示すように、バスバー３０の下に配置されている絶縁体４０ｉが、筒部４０ｃから分離されていてもよい。この場合、絶縁体４０ｉはリング状の部材であり、バスバー３０のリング部３０ａと重なるように配置されている。絶縁体４０ｉとリング部３０ａは積層された状態で、ケース４０とカバー５０の間に挟まれている。ケース４０とカバー５０によって加圧されることによって、バスバー３０と絶縁体４０ｉは固定されている。
【００４４】
また、図６に示すように、バスバー３０の下面に絶縁層４０ｊが形成された部品９６を準備し、この部品９６を電極板４０ａ上に設置してもよい。このような構成でも、バスバー３０を電極板４０ａから絶縁することができる。
【００４５】
また、図７に示すように、一定の直径を有する粒子を含有する流動性の樹脂９８を電極板４０ａ上に塗布し、その樹脂９８の上にバスバー３０を配置してもよい。この場合でも、樹脂９８内の粒子によってバスバー３０と電極板４０ａの間の間隔が確保される。なお、バスバー３０を設置した後に、樹脂９８を硬化させてもよいし、硬化させなくてもよい。
【００４６】
（第２実施例）
次に、図８に示す第２実施例の半導体モジュール１００について説明する。なお、第２実施例の半導体モジュール１００は、電極板４０ａとピン９０以外については、第１実施例の半導体モジュール１０と同じ構成を有している。なお、第２実施例の半導体モジュール１００についての以下の説明では、第１実施例の半導体モジュール１０を構成する各部材に対応する部材に、第１実施例と同じ参照番号を付している。
【００４７】
第２実施例の半導体モジュール１００では、電極板４０ａの下面に凹部１４０が形成されている。図９は、凹部１４０近傍の拡大断面図を示している。凹部１４０の底面１４０ａは、凹部１４０以外の電極板４０ａの裏面４０ｅよりも上側に位置している。電極板４０ａに形成されている貫通孔９４は、凹部１４０の底面１４０ａに開口している。ピン９０は、凹部１４０内で折り曲げられている。凹部１４０内のピン９０は、凹部１４０の底面１４０ａと略平行に伸びている。凹部１４０内には、２つの絶縁部材１４２、１４４が配置されている。絶縁部材１４２は、ピン９０と電極板４０ａの間に配置されており、ピン９０を電極板４０ａから絶縁している。絶縁部材１４４は、ピン９０の下側に配置されている。絶縁部材１４２と絶縁部材１４４の間に隙間が形成されており、その隙間に沿ってピン９０が伸びている。絶縁部材１４４の表面１４４ａは、平面である。絶縁部材１４４の表面１４４ａは、凹部１４０以外の電極板４０ａの裏面４０ｅと略同じ高さに位置している。したがって、表面１４４ａと裏面４０ｅによって、連続する１つの平面が形成されている。
【００４８】
ケース４０の下面（すなわち、表面１４４ａと裏面４０ｅ）には、絶縁シート１７０が設置されている。絶縁シート１７０の下面には、冷却器１６０が設置されている。第２実施例の半導体モジュール１００では、上面側の冷却器６０だけでなく、下面側の冷却器１６０によっても半導体装置２０を冷却することができる。
【００４９】
以上に説明したように、第２実施例の半導体モジュール１００では、電極板４０ａを貫通しているピン９０を折り曲げて凹部１４０内に収容している。ピン９０は、小電流が流れる配線であるため、その直径は小さい。したがって、容易にピン９０を折り曲げることが可能であり、好適にピン９０を凹部１４０内に収容することができる。このようにピン９０を凹部１４０内に収容することで、ケース４０の下面（表面１４４ａと裏面４０ｅ）を平坦に形成することができる。ケース４０の下面が平坦に形成されているので、ケース４０の下面全体を絶縁シート１７０を介して冷却器１６０に接続することができる。したがって、冷却器１６０によって効率的に半導体装置２０を冷却することができる。この半導体モジュール１００では、２つの冷却器６０、１６０によって、半導体装置２０の温度上昇をより抑制することができる。
【００５０】
なお、第２実施例の半導体モジュール１００は、以下のようにして組み立てることができる。まず、凹部１４０が形成されている電極板４０ａを用いて、第１実施例と同様の作業を行う。次に、凹部１４０内に絶縁部材１４２を設置する。次に、ピン９０を折り曲げる。次に、絶縁部材１４４の表面１４４ａと電極板４０ａの裏面４０ｅとが平坦となるように、凹部１４０内に絶縁部材１４４を設置する。その後、絶縁シート１７０と冷却器１６０を取り付けることで、図８に示す半導体モジュール１００が完成する。
【００５１】
（第３実施例）
次に、図１０に示す第３実施例の半導体モジュール２００について説明する。なお、第３実施例の半導体モジュール２００は、カバー５０とケース４０以外については、第１実施例の半導体モジュール１０と同じ構成を有している。なお、第３実施例の半導体モジュール２００についての以下の説明では、第１実施例の半導体モジュール１０を構成する各部材に対応する部材に、第１実施例と同じ参照番号を付している。
【００５２】
第３実施例の半導体モジュール２００は、ケース４０が、筒部を有していない。すなわち、ケース４０は、電極板４０ａと絶縁体４０ｄ（第１実施例のフランジ部４０ｄに相当する部分）により構成されている。
【００５３】
第３実施例の半導体モジュール２００では、カバー５０の側壁部５０ｂの下端に、フランジ部５０ｄが形成されている。
【００５４】
カバー５０のフランジ部５０ｄ、バスバー３０、及び、絶縁体４０ｄには、これらを貫通する貫通孔１５２が形成されている。図示していないが、貫通孔１５２は、３箇所に形成されている。また、電極板４０ａには、貫通孔１５２に対応する３箇所に、ネジ孔１５４が形成されている。
【００５５】
貫通孔１５２を通して、ネジ孔１５４にネジ１６２が締結されている。３つのネジ１６２によって、カバー５０がケース４０に固定されている。金属板８２、半導体装置２０、及び、金属板８４は、カバー５０とケース４０に挟まれて固定されている。また、バスバー３０は、カバー５０とケース４０に挟まれて固定されている。なお、３つのネジ１６２は、絶縁体により構成されている。したがって、カバー５０は電極板４０ａから絶縁されている。
【００５６】
このように、第３実施例の構成でも、ネジ１６２を締め付けることによる加圧によって、半導体装置２０とバスバー３０を固定することができる。
【００５７】
なお、上述した各実施例では、半導体装置がＭＯＳＦＥＴであったが、ＩＧＢＴ、ダイオード等、種々の半導体装置に対して、上述した実施例の構成を適用することができる。
【００５８】
また、上述した実施例では、ピン９０はゲート電極２８に対する配線であった。しかしながら、ピン９０は他の配線であってもよい。例えば、半導体装置２０に流れる電流を検知するための配線（例えば、ソース電極２６に流れる電流に対して一定の比率を有する電流が流れる配線）であってもよいし、半導体装置２０の温度を測定するための配線（例えば、半導体装置２０の温度によって変化する電流が流れる配線）であってもよい。
【００５９】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図１】
2013054416.tif 000003
【図２】
2013054416.tif 000004
【図３】
2013054416.tif 000005
【図４】
2013054416.tif 000006
【図５】
2013054416.tif 000007
【図６】
2013054416.tif 000008
【図７】
2013054416.tif 000009
【図８】
2013054416.tif 000010
【図９】
2013054416.tif 000011
【図１０】
2013054416.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月24日(2013.6.24)
【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】
半導体モジュールであって、
半導体基板と、半導体基板の一方の表面に形成されている第１電極と、前記一方の表面と反対の半導体基板の表面に形成されている第２電極を有する半導体装置と、
第１電極と接している第１導電部材と、
第２電極と接している第２導電部材と、
第２導電部材に接しており、第１導電部材に沿って伸びる第３導電部材と、
第１導電部材と第３導電部材の間を絶縁している絶縁部材、
を有しており、
第３導電部材が、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されており、
半導体装置が、第１導電部材と第２導電部材の間に挟まれることによって、第１導電部材と第２導電部材に対して固定されており、
絶縁体により構成されており、半導体装置を取り囲んでおり、第１導電部材に固定されており、外周面に第１ネジ溝が形成されている筒体をさらに有しており、
第２導電部材に第２ネジ溝が形成されており、第２ネジ溝が第１ネジ溝に係合していることによって第２導電部材が筒体に固定されている、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記筒体の外周面に、凹形状または凸形状により構成された第１係合部が形成されており、
第３導電部材が貫通孔を有しており、貫通孔の内面に凹形状または凸形状により構成された第２係合部が形成されており、第１係合部が第２係合部と係合する状態で筒体が第３導電部材の貫通孔内に挿入されている、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
半導体基板の前記一方の表面に、第１電極及び第２電極よりも小さい電流が流れる第３電極がさらに形成されており、
第１導電部材から絶縁された状態で第１導電部材を貫通しており、第３電極に接続されている配線部材、
をさらに有する請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
第１電極と接している第１導電部材の表面に対して反対側の表面となる第１導電部材の裏面に、凹部が形成されており、
配線部材は、凹部が形成されている位置で第１導電部材を貫通しており、凹部内において凹部の底面に沿って伸びており、
凹部内の配線部材が、絶縁体に覆われている、
請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
凹部が形成されていない部分の第１導電部材の裏面と凹部内の絶縁体の表面とが連続する平面を形成している請求項４に記載の半導体モジュール。
【国際調査報告】
2013054416.tif 000013
2013054416.tif 000014