(57)【要約】【課題】組み立てしやすく、かつ半導体装置の歩留まりを低下させることなく、大電流容量化を実現できるパワー半導体モジュールを提供すること。【解決手段】第１金属部材は、複数の第１凸部と、複数の第１凸部が配置された領域の周囲を連続して囲む環状部とを有する。第２金属部材は、第１凸部に対向して配置された複数の第２凸部を有する。サブモジュールは、第１凸部と第２凸部との間に配置され、半導体素子と、半導体素子の一方の面と第１凸部に接合された第３金属部材と、半導体素子の他方の面と第２凸部に接合された第４金属部材とを有する。樹脂は、環状部に囲まれた領域に設けられ、第１凸部と第３金属部材との接合部、および第２凸部と第４金属部材との接合部を覆う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１凸部と、前記第１凸部と同じ方向に突出し、前記複数の第１凸部が配置された領域の周囲を連続して囲む環状部と、を有する第１金属部材と、
前記第１凸部に対向して配置された複数の第２凸部を有する第２金属部材と、
前記複数の第１凸部と前記複数の第２凸部との間に配置された複数のサブモジュールであって、半導体素子と、前記半導体素子の一方の面と前記第１凸部に接合された第３金属部材と、前記半導体素子の他方の面と前記第２凸部に接合された第４金属部材と、をそれぞれが有する複数のサブモジュールと、
前記環状部に囲まれた前記領域に設けられ、前記第１凸部と前記第３金属部材との接合部、および前記第２凸部と前記第４金属部材との接合部を覆う電気絶縁性の樹脂と、
を備えたパワー半導体モジュール。
【請求項２】
前記環状部の先端は、前記第２凸部と前記第４金属部材との接合部よりも前記第２金属部材に近い側に位置し、前記第２金属部材からは離間している請求項１記載のパワー半導体モジュール。
【請求項３】
前記環状部は、電気絶縁性のコーティング材で覆われている請求項１または２に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項４】
前記環状部に嵌合する凹部を有する電気絶縁樹脂製の環状部材をさらに備えた請求項１または２に記載のパワー半導体モジュール。
【請求項５】
前記第１金属部材は、前記環状部の外周側に設けられたフランジ部を有し、
前記環状部材は、前記凹部の外周側に設けられ、前記第１金属部材の前記フランジ部に固定されたフランジ部を有する請求項４記載のパワー半導体モジュール。
【請求項６】
前記第１金属部材および前記第２金属部材の少なくとも一方における、前記第１または第２凸部の突出方向の反対側に突出したフィン状突起が設けられた請求項１〜５のいずれか１つに記載のパワー半導体モジュール。
【請求項７】
前記第１金属部材および第２金属部材は、銅またはアルミニウムを主成分に含む請求項１〜６のいずれか１つに記載のパワー半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パワー半導体素子を搭載したパワー半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば耐圧数ｋＶでＭＷ級の電力変換器を構築するためには、半導体素子の電圧および電流容量を大きくすることが求められる。半導体素子（半導体チップ）は、高純度シリコンに微細加工を施して製造される。製造上、品質上などの理由により、大きくても面積２ｃｍ２前後の薄いチップ形状に加工したものを、複数個、直列ないし並列に組み合わせて使用することが合理的である。
【０００３】
パッケージ内で複数個の半導体チップを並列接続したものを直列接続することが、応用装置の回路もしくは構造を構成するうえで、合理的な方法である。大電力の半導体モジュールにおいては、高電圧、大電流を適切にスイッチングする必要がある。上述のように、複数の半導体チップを並列接続して構成するため、並列チップ間の電流分担が、できる限り均等になることが望ましい。
【０００４】
また、大電力スイッチングに伴い発生する損失も、比較的大きなものになるため、効率よく放熱できる構造にして、半導体チップの温度上昇を抑制し、半導体としての信頼性を確保する必要がある。
【０００５】
また、高電圧をスイッチングする関係で、パッケージ内部および外部で、正負極間を電気絶縁する必要があり、チップ周囲は、防塵、防湿の観点で絶縁封止する必要がある。
【０００６】
さらに、チップおよびパッケージを構成する複数の部材の相互間を接触方式または接合方式で結合するうえで、長期使用時における結合部の信頼性維持も重要である。
【０００７】
また、パッケージとして、より体格が小さく、より軽量で、より低コストであることが望ましいことも当然である。
【０００８】
これら期待される多数の要件に対応すべく、様々な半導体パッケージ構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３２５８２００号公報
【特許文献２】特許第４３８５３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１では、導体で半導体素子を挟み、セラミック製の外囲器で封止した圧接型の半導体が提案されている。圧接型半導体は、防爆機能に優れているが、多数の半導体素子を一括で圧接する構造であり、皿ばねによって７０ｋＮ程度の荷重で圧接可能なスタック構造が必要である。また、全半導体素子を均等に圧接することが重要であるため、部材の加工精度やスタック構造の組立精度を高めるための取り組みが必要である。
【００１１】
特許文献２では、圧接構造を用いないパッケージが提案されている。半導体素子の両面を接合することで、複数の半導体素子を並列実装する際に均等圧接が不要となり構造を簡素化できるが、複数の半導体素子を一括実装する場合に接合部の不良が出ると半導体装置の製造歩留まりが低下するという課題がある。
【００１２】
本発明の実施形態は、組み立てしやすく、かつ半導体装置の歩留まりを低下させることなく、大電流容量化を実現できるパワー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】
【００１３】
実施形態によれば、パワー半導体モジュールは、第１金属部材と、第２金属部材と、複数のサブモジュールと、電気絶縁性の樹脂と、を備えている。前記第１金属部材は、複数の第１凸部と、前記第１凸部と同じ方向に突出し、前記複数の第１凸部が配置された領域の周囲を連続して囲む環状部と、を有する。前記第２金属部材は、前記第１凸部に対向して配置された複数の第２凸部を有する。前記サブモジュールは、前記第１凸部と前記第２凸部との間に配置されている。前記サブモジュールは、半導体素子と、前記半導体素子の一方の面と前記第１凸部に接合された第３金属部材と、前記半導体素子の他方の面と前記第２凸部に接合された第４金属部材と、を有する。前記樹脂は、前記環状部に囲まれた前記領域に設けられ、前記第１凸部と前記第３金属部材との接合部、および前記第２凸部と前記第４金属部材との接合部を覆う。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態のパワー半導体モジュールの側断面図。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図。
【図３】第１実施形態の第１金属部材の斜視図。
【図４】第１実施形態のサブモジュールの断面図。
【図５】第２実施形態のパワー半導体モジュールの一部拡大断面図。
【図６】第３実施形態の第１金属部材および環状部材の斜視図。
【図７】図６に示す第１金属部材および環状部材の分解斜視図。
【図８】図６に示す環状部材の裏面側から見た斜視図。
【図９】第３実施形態の第１金属部材に環状部材を装着した状態の断面図。
【図１０】第３実施形態の第１金属部材と環状部材とを分離した状態の断面図。
【図１１】第４実施形態の第１金属部材の斜視図。
【図１２】第４実施形態の第１金属部材の裏面側から見た斜視図。
【図１３】第４実施形態の第１金属部材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のパワー半導体モジュールの側断面図である。  
図２は、図１におけるＡ部の拡大図である。
【００１７】
第１実施形態のパワー半導体モジュールは、第１金属部材１０と、第２金属部材１１と、複数のサブモジュール（または半導体装置）１００とを有する。複数のサブモジュール１００は、第１金属部材１０と第２金属部材１１との間における同一平面に配置されている。
【００１８】
図３は、第１金属部材１０の斜視図である。
【００１９】
第１金属部材１０は、板状部１０ａと、複数の第１凸部１０ｃと、環状部１０ｂとを有する。板状部１０ａの一方の面に、複数の第１凸部１０ｃが板状部１０ａに一体に設けられている。隣り合う第１凸部１０ｃの間は凹部１０ｄとなっている。環状部１０ｂと第１凸部１０ｃとの間にも凹部１０ｄが設けられている。
【００２０】
環状部１０ｂは、板状部１０ａに一体に設けられ、第１凸部１０ｃと同じ方向に突出している。環状部１０ｂは、複数の第１凸部１０ｃが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。環状部１０ｂは、環状と称するも必ずしも円環ではなく、本実施形態においては、略額縁状または角環状に設けられている。
【００２１】
図１、図２に示すように、板状部１０ａを基準にして、環状部１０ｂの突出高さは、第１凸部１０ｃの突出高さよりも高く、環状部１０ｂの先端は、第１凸部１０ｃの上面よりも上方に位置する。
【００２２】
板状部１０ａは、環状部１０ｂの外周側に設けられたフランジ部１０ｅを有する。フランジ部１０ｅは、環状部１０ｂに囲まれた領域（複数の第１凸部１０ｃが配置された領域）よりも外側に設けられ、その領域の周囲を連続して囲んでいる。
【００２３】
第２金属部材１１も、第１金属部材１０と同様に、板状部１１ａと、複数の第２凸部１１ｃとを有する。板状部１１ａの一方の面に、複数の第２凸部１１ｃが板状部１１ａに一体に設けられている。隣り合う第２凸部１１ｃの間は凹部１１ｄとなっている。
【００２４】
板状部１１ａにおける複数の第２凸部１１ｃが配置された領域よりも外側に、フランジ部１１ｅが設けられている。フランジ部１１ｅは、複数の第２凸部１１ｃが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。
【００２５】
第１金属部材１０および第２金属部材１１は、電気伝導性と熱伝導性に優れた材料からなる。例えば、第１金属部材１０および第２金属部材１１は、銅またはアルミニウムを主成分に含み、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金からなる。
【００２６】
図４は、サブモジュール１００の断面図である。
【００２７】
サブモジュール１００は、例えば電力変換に用いられるパワー半導体素子（半導体チップ）１を有する。半導体素子１は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等の制御電極を有するスイッチング素子である。または、半導体素子１は、ＦＲＤ（Fast Recovery Diode）等のダイオードであってもよい。
【００２８】
サブモジュール１００は、１つまたは複数の半導体素子１を有する。１つのサブモジュール１００に複数の半導体素子１が搭載された場合、複数の半導体素子１はすべて同一のチップでなくてもよい。１つのサブモジュール１００内にＩＧＢＴ等のスイッチング素子のチップと、ＦＲＤ等のダイオードのチップが混在していてもよい。
【００２９】
半導体素子１の一方の面（裏面）には、例えば、コレクタ電極、ドレイン電極、アノード電極が形成されている。それら電極は、接合材２によって第３金属部材３に接合されている。
【００３０】
半導体素子１の他方の面（表面）には、例えば、エミッタ電極、ソース電極、カソード電極が形成されている。それら電極は、接合材５によって第４金属部材４に接合されている。
【００３１】
第３金属部材３および第４金属部材４は、電気伝導性と熱伝導性に優れた材料からなる。例えば、第３金属部材３および第４金属部材４は、銅またはアルミニウムを主成分に含み、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金からなる。
【００３２】
接合材２、５は、例えば、はんだ、導電性接着剤、銀ペースト等である。接合材２は接合材５と同等の材料で構成される。または、接合材２と接合材５は互いに特性を変えてもよい。
【００３３】
半導体素子１、第３金属部材３、第４金属部材４、接合材２および接合材５は、樹脂モールド材６によって封止されている。樹脂モールド材６は、例えばメラミン系樹脂等の熱硬化性樹脂である。金型内に樹脂材料を注入し固化させることで、金属部材３、４や半導体素子１の近傍に気泡を残さずに、金属部材３、４および半導体素子１は樹脂モールド材６によって封止される。樹脂材料の注入方法として、例えばトランスファーモールド法が用いられる。
【００３４】
第３金属部材３のうち、半導体素子１と接合している面の反対側の面３ａは樹脂モールド材６で封止されずに露出している。第４金属部材４のうち、半導体素子１と接合している面の反対側の面４ａは樹脂モールド材６で封止されずに露出している。
【００３５】
図１、２に示すように、第１金属部材１０の第１凸部１０ｃと第２金属部材１１の第２凸部１１ｃは互いに対向され、第１金属部材１０の凹部１０ｄと第２金属部材１１の凹部１１ｄは互いに対向される。
【００３６】
サブモジュール１００は、第１金属部材１０の第１凸部１０ｃと、第２金属部材１１の第２凸部１１ｃとの間に配置される。
【００３７】
第１凸部１０ｃの上面の面積は、サブモジュール１００の第３金属部材３の裏面３ａの面積と略同じ面積である。第２凸部１１ｃの下面の面積は、サブモジュール１００の第４金属部材４の表面４ａの面積と略同じ面積である。
【００３８】
図２に示すように、サブモジュール１００の第３金属部材３の裏面３ａは、接合材１２を介して第１金属部材１０の第１凸部１０ｃの上面に接合されている。サブモジュール１００の第４金属部材４の上面４ａは、接合材１３を介して第２金属部材１１の第２凸部１１ｃの下面に接合されている。接合材１２、１３は、例えば、はんだ、導電性接着剤、銀ペースト等である。
【００３９】
半導体素子１は、第１金属部材１０、第２金属部材１１、第３金属部材３、および第４金属部材４と電気的に接続されている。第１金属部材１０、第２金属部材１１、第３金属部材３、および第４金属部材４は、電極として機能するとともに、放熱体としても機能する。
【００４０】
第１金属部材１０と第２金属部材１１との間における複数のサブモジュール１００が配置された領域の周囲は、環状部１０ｂに囲まれている。その領域に、電気絶縁性の樹脂４１が充填されている。
【００４１】
例えば、図１、２に示すように、相対的に下に位置する第１金属部材１０と、相対的に上に位置する第２金属部材１１との間に複数のサブモジュール１００が接合された状態で、硬化前の液状の樹脂４１が、環状部１０ｂの先端と第２金属部材１１の板状部１１ａとの間の隙間から、サブモジュール１００が配置された領域に供給される。その樹脂４１は、第１金属部材１０の凹部１０ｄに溜まっていき、サブモジュール１００の周囲を覆い、さらに環状部１０ｂの先端付近の高さまで充填された後、例えば熱硬化される。
【００４２】
環状部１０ｂの先端は、第２凸部１１ｃと第４金属部材４との接合部よりも、第２金属部材１１に近い側に位置し、すなわち、サブモジュール１００と第２凸部１１ｃとの接合部よりも高い位置にある。したがって、樹脂４１は、サブモジュール１００と第２凸部１１ｃとの接合部よりも高い位置まで充填され、第１凸部１０ｃと第３金属部材３との接合部、および第２凸部１１ｃと第３金属部材３との接合部を覆い、それら接合部を水分や塵埃から保護する。
【００４３】
環状部１０ｂの先端は、第２金属部材１１からは離間している。第１金属部材１０と第２金属部材１１との間の放電を防ぐために、環状部１０ｂの先端と第２金属部材１１との間の距離ｄ１（図２に示す）は、例えば３０ｍｍ以上必要とする場合がある。電圧に対応して必要な絶縁距離が変わる。
【００４４】
ここで比較例として、複数のサブモジュールの周囲に外囲器を搭載して電気絶縁性樹脂を封入する場合が挙げられる。その樹脂は、硬化前は低粘度で、外囲器内に注入後に加熱処理等を実施して硬化させる場合が多い。そのような場合、外囲器は、樹脂が硬化前の低粘度状態であっても、漏出せずに維持する容器としての機能が求められる。
【００４５】
図４に示すような略六面体の両面放熱型のサブモジュール（半導体装置）１００では、六面のうち互いに反対側に位置し、かつサブモジュール１００の表面積の大半を占める二面３ａ、４ａが、第１金属部材１０および第２金属部材１１との接合面になる。
【００４６】
このような構成においては、六面体の主要二面３ａ、４ａを金属部材１０、１１で占拠される形になるので、樹脂を保持する外囲器を搭載することが難しい。主要二面３ａ、４ａのうち一方の面だけに金属部材が接合される構成であれば、金属部材がない開放されている側から額縁状ケースを搭載することが可能である。
【００４７】
また、二面を金属部材で占拠される場合、一方の金属部材の面積を他方の金属部材の面積より大きくして、大面積の金属部材に合わせた額縁状ケースを搭載することも考えられるが、モジュール全体の体格増大を招く。
【００４８】
これに対して、本実施形態においては、電極および放熱体である第１金属部材１０に環状部１０ｂを設けることで、第１金属部材１０にさらに外囲器の機能も付加され、複数のサブモジュール１００の周囲に樹脂４１を容易に充填でき、パワー半導体モジュールの組立をより簡単に実施できる。
【００４９】
環状部１０ｂは、第１金属部材１０とは別部材ではなく、第１金属部材１０の構成要素の一部として板状部１０ａに一体に設けられる。そのため、別部品の外囲器を金属部材に搭載する場合に必要な接着シール部が存在せず、充填樹脂の漏液などのリスクがない信頼性が高いモジュールが得られる。
【００５０】
以下、他の実施形態について説明する。第１実施形態と異なる箇所を中心に説明し、第１実施形態と共通の要素は同じ符号を付し、その説明を省略する場合もある。
【００５１】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態のパワー半導体モジュールの一部拡大断面図である。図５は、前述した図２に示す拡大図に対応する図である。
【００５２】
第２実施形態では、第１金属部材１０に設けた環状部１０ｂに、電気絶縁性のコーティング処理を施している。環状部１０ｂの表面が、電気絶縁性のコーティング材（例えば樹脂系材料）７０で覆われている。
【００５３】
第１金属部材１０に環状部１０ｂを設けた構造は、環状部１０ｂを設けない構造に比べて、第１金属部材１０と第２金属部材１１との間の空間絶縁距離が短くなる。例えば第２凸部１１ｃの突出長さを大きくすれば、環状部１０ｂの先端と第２金属部材１１との間の空間絶縁距離を大きくすることができるが、これはモジュール全体の体格の増大をまねく。
【００５４】
第２実施形態によれば、環状部１０ｂが電気絶縁性コーティング材７０で覆われているため、第１金属部材１０と第２金属部材１１との絶縁距離は、図５中のｄ２となる。したがって、モジュール全体の体格を増大することなく、第１金属部材１０と第２金属部材１１との間に十分な絶縁距離を確保することができる。
【００５５】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態の第１金属部材１０および環状部材５０の斜視図である。  
図７は、第３実施形態の第１金属部材１０および環状部材５０の分解斜視図である。  
図８は、第３実施形態の環状部材５０の裏面側から見た斜視図である。  
図９は、第３実施形態の第１金属部材１０に環状部材５０を装着した状態の断面図である。  
図１０は、第３実施形態の第１金属部材１０と環状部材５０とを分離した状態の断面図である。
【００５６】
第３実施形態のパワー半導体モジュールは、電気絶縁樹脂製の環状部材５０をさらに備えている。環状部材５０は、環状部５０ｂと、環状部５０ｂの外周側に、環状部５０ｂに一体に設けられたフランジ部５０ａとを有する。環状部５０ｂ内には、図８、１０に示すように凹部５０ｃが形成されている。
【００５７】
図６、９に示すように、凹部５０ｃに第１金属部材１０の環状部１０ｂを嵌合させて、環状部材５０は第１金属部材１０に装着される。環状部材５０のフランジ部５０ａは、第１金属部材１０のフランジ部１０ｅに固定される。
【００５８】
第１金属部材１０の環状部１０ｂは、環状部材５０の環状部５０ｂに覆われる。第１金属部材１０の複数の第１凸部１０ｃは、枠状の環状部５０ｂの内側に配置される。
【００５９】
第２実施形態における環状部１０ｂの絶縁コーティング処理と同様に、第１金属部材１０の環状部１０ｂは露出せずに、電気絶縁材料の環状部５０ｂで覆われるので、モジュール全体の体格を増大することなく、第１金属部材１０と第２金属部材１１との間に十分な絶縁距離を確保することができる。
【００６０】
また、フランジ部５０ａを利用して環状部材５０を第１金属部材１０に固定することで、第１金属部材１０と環状部材５０とを強固に結合することができる。例えば、環状部材５０のフランジ部５０ａは、第１金属部材１０のフランジ部１０ｅに接着される。
【００６１】
（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態の第１金属部材６０の斜視図である。  
図１２は、第４実施形態の第１金属部材６０の裏面側から見た斜視図である。  
図１３は、第４実施形態の第１金属部材６０の断面図である。
【００６２】
上記実施形態の第１金属部材１０と同様、第１金属部材６０は、板状部６０ａと、複数の第１凸部６０ｃと、環状部６０ｂとを有する。第１金属部材６０は、銅またはアルミニウムを主成分に含み、銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金からなる。
【００６３】
板状部６０ａの一方の面に、複数の第１凸部６０ｃが板状部６０ａに一体に設けられている。隣り合う第１凸部６０ｃの間は凹部６０ｄとなっている。環状部６０ｂと第１凸部６０ｃとの間にも凹部６０ｄが設けられている。
【００６４】
環状部６０ｂは、板状部６０ａに一体に設けられ、第１凸部６０ｃと同じ方向に突出している。環状部６０ｂは、複数の第１凸部６０ｃが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。
【００６５】
図１３に示すように、板状部６０ａを基準にして、環状部６０ｂの突出高さは、第１凸部６０ｃの突出高さよりも高く、環状部６０ｂの先端は、第１凸部６０ｃの上面よりも上方に位置する。
【００６６】
第１金属部材６０の第１凸部６０ｃおよび環状部６０ｂは、上記実施形態の第１金属部材１０の第１凸部１０ｃおよび環状部１０ｂと同じ機能をもつ。すなわち、第１金属部材６０の第１凸部６０ｃと、図１などに示す第２金属部材１１の第２凸部１１ｃとの間に、サブモジュール１００が配置され、サブモジュール１００は第１金属部材６０および第２金属部材１１に電気的に接続される。
【００６７】
複数のサブモジュール１００が配置された領域に樹脂４１が供給され、第１金属部材６０の環状部６０ｂは、その樹脂４１を上記領域内に保持する壁として機能する。
【００６８】
第４実施形態の第１金属部材６０は、図１２、１３に示すように、さらに複数のフィン状突起６０ｆを有する。複数のフィン状突起６０ｆは、第１金属部材６０の板状部６０ａにおける第１凸部６０ｃが設けられた面の反対側の裏面に設けられ、第１凸部６０ｃの突出方向の反対方向に突出している。
【００６９】
また、第１金属部材６０の板状部６０ａの裏面における最外周部には壁部６０ｅが設けられ、壁部６０ｅはフィン状突起６０ｆと同じ方向に突出している。壁部６０ｅは、複数のフィン状突起６０ｆが配置された領域の周囲を連続して囲んでいる。その壁部６０ｅには、冷却用媒体の出入口部６０ｇが設けられている。
【００７０】
このような第１金属部材６０を備えた第４実施形態のパワー半導体モジュールによれば、別部品の冷却器を搭載することなく、第１金属部材６０の構成要素のひとつとして板状部６０ａに一体に設けられたフィン状突起６０ｆによって、半導体素子１の温度上昇を抑制できる。
【００７１】
さらに、出入口６０ｇを通じて、複数のフィン状突起６０ｆが配置された領域に、直接冷却風を通風して冷却することができる。または、フィン状突起６０ｆのまわりを密閉構造にして、水などの液体冷媒をフィン状突起６０ｆの配置領域に循環させて冷却することも可能できる。
【００７２】
このような第４実施形態によれば、第１金属部材６０と、別部品の冷却器との接触面に生じる接触熱抵抗が存在しない。接触熱抵抗成分は、モジュールに存在する熱抵抗全体に対する占有率が大きいので、冷却構造を一体に設けた第１金属部材６０は、モジュール全体の熱抵抗低減に大きく寄与する。その結果、冷却効率が向上し、より体格の小さい冷却器でも冷却可能になり、モジュール全体の体格縮小につながる。
【００７３】
以上説明した各実施形態によれば、組み立てしやすく、かつ半導体装置の歩留まりを低下させることなく、大電流容量化を実現できるパワー半導体モジュールを提供することができる。
【００７４】
なお、第２金属部材１１にも、第１金属部材１０、６０と同様の環状部１０ｂ、６０ｂや、第１金属部材６０と同様のフィン状突起６０ｆを設けてもよい。
【００７５】
半導体素子１としてＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴのようなスイッチング素子を用いた場合、図３に示すように、第１金属部材１０の凹部１０ｄに信号配線基板２００が配置される。または、信号配線基板２００は、第２金属部材１１の凹部１１ｄに配置してもよい。または、信号配線基板２００は、隣り合うサブモジュール１００の間に配置してもよい。
【００７６】
信号配線基板２００には、半導体素子１のゲート電極（ゲートパッド）と接続されたゲート配線（信号配線）が導体パターンとして形成されている。そのゲート配線は、第１金属部材１０の環状部１０ｂの先端と、第２金属部材１１との間の隙間を通された絶縁被覆導線と接続され、外部の制御回路と接続される。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１…半導体素子、３…第３金属部材、４…第４金属部材、１０…第１金属部材、１０ｂ…環状部、１０ｃ…第１凸部、１１…第２金属部材、１１ｃ…第２凸部、４１…樹脂、５０…環状部材、５０ｃ…凹部、６０…第１金属部材、６０ｂ…環状部、６０ｃ…第１凸部、６０ｆ…フィン状突起、７０…コーティング材、１００…サブモジュール
【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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【図１３】
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