(57)【要約】      （修正有）【課題】端子部材の下側の薄い封止樹脂層を均一にかつ高い厚み精度となるように形成し、当該薄い封止樹脂層での樹脂の充填性が良好なパワー半導体モジュールを製造可能な製造装置および、当該装置を用いた製造方法を提供する。【解決手段】パワーモジュール製造装置Ｍ１は、金型部材１と、第１の成形用部材２と、第２の成形用部材３と、固定部材４とを備えている。第１の成形用部材２は金型部１材内に配置される。第２の成形用部材３は金型部材１内に第２のモールド樹脂１０２ａを注入する。固定部材４は第１の成形用部材２を金型部材１に対して固定させる。第１の成形用部材２は、金型部材１内に半導体素子を搭載する端子部材５との間で半導体素子と反対側に配置される第１のモールド樹脂１０１ａを挟みながら摺動可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型部材と、
前記金型部材内に配置される第１の成形用部材と、
前記金型部材内に第２の熱硬化性樹脂を注入する第２の成形用部材と、
前記第１の成形用部材を前記金型部材に対して固定させる固定部材とを備え、
前記第１の成形用部材は、前記金型部材内に半導体素子を搭載する端子部材との間で前記半導体素子と反対側に配置される第１のモールド樹脂を挟みながら摺動可能である、パワーモジュール製造装置。
【請求項２】
前記第１の成形用部材は摺動により前記金型部材内に挿入可能であり、
前記金型部材および前記第１の成形用部材には、前記第１の成形用部材の摺動による前記金型部材に対する位置に応じて前記金型部材および前記第１の成形用部材を跨ぐように形成される固定部材挿入孔が形成されており、
平板形状を有する前記固定部材が前記第１の成形用部材の摺動方向に交差する方向に摺動することにより、前記固定部材挿入孔内に前記固定部材が挿入可能であり、
前記第１の成形用部材の前記固定部材挿入孔は、前記交差する方向に関して前記第１の成形用部材を貫通している、請求項１に記載のパワーモジュール製造装置。
【請求項３】
前記第１の成形用部材は摺動により前記金型部材内に挿入可能であり、
前記第１の成形用部材の外壁および前記金型部材の内壁には、前記第１の成形用部材の摺動による前記金型部材に対する位置に応じて前記金型部材および前記第１の成形用部材を跨ぐように延びる空洞部が形成されており、
前記固定部材は前記空洞部内に配置された回転駆動部により前記空洞部内を移動可能であり、
前記固定部材が前記金型部材の前記空洞部内のみに収納された第１の状態と、前記固定部材が前記金型部材の前記空洞部内と前記第１の成形用部材の前記空洞部とを跨ぐように配置された第２の状態との切り替えが可能な、請求項１に記載のパワーモジュール製造装置。
【請求項４】
前記第１の成形用部材は摺動により前記金型部材内に挿入可能であり、
前記第１の成形用部材の外壁は、前記第１の成形用部材の摺動方向に対して傾斜しており、
前記第１の成形用部材の外壁に対向可能な前記金型部材の内壁には前記固定部材を収納可能な空洞部が形成されており、
前記固定部材は、前記第１の成形用部材の摺動方向に沿って延びる形状の第１の固定部材領域と、前記第１の固定部材領域の前記第１の成形用部材側に設けられ前記第１の成形用部材の外壁に沿うように延びる第２の固定部材領域とを含み、
前記固定部材が前記空洞部内のみに収納された第１の状態と、前記固定部材が前記第１の成形用部材側に突出し前記第２の固定部材領域の全体が前記金型部材と前記第１の成形用部材との隙間に挟持された第２の状態との切り替えが可能であり、
前記第２の状態においては、前記固定部材の前記第１の成形用部材との接する位置において前記隙間を塞ぐことが可能である、請求項１に記載のパワーモジュール製造装置。
【請求項５】
第１の成形用部材に第１の熱硬化性樹脂を載置した状態で、金型部材内に配置された半導体素子を搭載する端子部材側へ、前記金型部材内を第１の成形用部材が摺動する工程と、
前記第１の成形用部材が摺動する工程の後に、第２の成形用部材を用いて前記金型部材内に第２の熱硬化性樹脂を注入する工程とを備え、
前記第１の成形用部材を摺動する工程においては、固定部材により、前記第１の成形用部材が前記金型部材に対して固定される、パワーモジュールの製造方法。
【請求項６】
前記第１の成形用部材が摺動する工程においては、前記第１の熱硬化性樹脂の前記第１の成形用部材が摺動する方向に沿った第１の厚みが、形成しようとする前記第１の熱硬化性樹脂の封止樹脂層の第２の厚みに等しくなるまで、前記第１の成形用部材が摺動する、請求項５に記載のパワーモジュールの製造方法。
【請求項７】
前記第１の厚みが前記第２の厚みに等しくなるときに、前記固定部材が前記第１の成形用部材と前記金型部材とを跨ぐように配置される、請求項６に記載のパワーモジュールの製造方法。
【請求項８】
前記第１の熱硬化性樹脂の熱伝導率は、前記第２の熱硬化性樹脂の熱伝導率よりも高い、請求項５〜７のいずれか１項に記載のパワーモジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のパワーモジュールの製造装置を用いた、パワーモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワーモジュール製造装置およびパワーモジュールの製造方法に関し、特にリードフレームに形成されたパワー半導体素子を樹脂により封止するためのパワーモジュール製造装置および、当該装置を用いた製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業機器から家電製品および情報端末まで、あらゆる製品にパワー半導体モジュールが普及しつつある。家電製品に搭載されるパワー半導体モジュールは、パワー半導体素子と、ダイパッドと、封止樹脂層とを主に有している。ダイパッドはリードフレームのうち特にパワー半導体素子が搭載された領域である。パワー半導体モジュールに含まれるパワー半導体素子と、他の素子が配置される外部とは、封止樹脂層により電気的に絶縁されている。
【０００３】
このような構造は、パワー半導体モジュールの断面積より小さい面積を持つ注入口を介して熱硬化性樹脂を注入する、いわゆるトランスファーモールド手法を用いて樹脂封止されることが多い。ダイパッドの下側より先に、パワー半導体素子の上側に樹脂が充填され、ダイパッドの下側の領域は最後に樹脂が充填される。この場合、特にダイパッドの下側に形成される封止樹脂層の厚みが５００μｍ以下と薄ければ、ダイパッドの下側の当該厚みが薄い封止樹脂層には樹脂の未充填部が発生し、絶縁性が悪化する。またダイパッドの下側の薄い封止樹脂層の厚みの制御が困難になる。
【０００４】
そこで、パワー半導体モジュールの中で、ダイパッドの下側の領域とそれに隣接する領域、すなわち放熱に大きく影響する領域にのみ高熱伝導率を持つ高価な樹脂を充填し、他の部分すなわちパワー半導体素子の上側の領域などに低熱伝導率の安価な樹脂を充填する方法が知られている。このようにすれば、放熱性の高いパワー半導体モジュールを低コストで製造することができるためである。たとえば特開２０１７−０８７５５１号公報（特許文献１）においては、トランスファーモールド法とコンプレッションモールド法とを組み合わせた樹脂封止方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−０８７５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２０１７−０８７５５１号公報の樹脂封止方法によれば、コンプレッションモールド法用の第１の成形用部材に印加可能な限界の圧力が、トランスファーモールド法用の第２の成形用部材に印加する圧力を下回る場合がある。この場合、トランスファーモールド工程によりコンプレッションモールド法用の第１の成形モジュールが動くため、形成しようとする封止樹脂層の厚みが制御困難となる。
【０００７】
本発明は以上の問題に鑑みなされるものである。その目的は、ダイパッドなどの端子部材の下側の薄い封止樹脂層を均一にかつ高い厚み精度となるように形成し、当該薄い封止樹脂層での樹脂の充填性が良好なパワー半導体モジュールを製造可能な製造装置および、当該装置を用いた製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施の形態のパワーモジュール製造装置は、金型部材と、第１の成形用部材と、第２の成形用部材と、固定部材とを備えている。第１の成形用部材は金型部材内に配置される。第２の成形用部材は金型部材内に第２の熱硬化性樹脂を注入する。固定部材は第１の成形用部材を金型部材に対して固定させる。第１の成形用部材は、金型部材内に半導体素子を搭載する端子部材との間で半導体素子と反対側に配置される第１の熱硬化性樹脂を挟みながら摺動可能である。
【０００９】
本実施の形態のパワーモジュールの製造方法では、第１の成形用部材に第１の熱硬化性樹脂を載置した状態で、金型部材内に配置された半導体素子を搭載する端子部材側へ、前記金型部材内を第１の成形用部材が摺動する。上記第１の成形用部材が摺動する工程の後に、第２の成形用部材を用いて金型部材内に第２の熱硬化性樹脂が注入される。上記第１の成形用部材を摺動する工程においては、固定部材により、第１の成形用部材が金型部材に対して固定される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固定部材により、第１の成形用部材が金型部材に対して固定可能である。このため、端子部材の下側の薄い封止樹脂層の厚みを精密制御しながら、かつ封止樹脂層での樹脂の充填性が良好となるように、薄い封止樹脂層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係るパワーモジュール製造装置の第１例の構成を示す概略断面図である。
【図２】実施の形態１に係るパワーモジュール製造装置の第１例の、特に固定部材よりＺ方向下方の構成を示す概略平面図である。
【図３】実施の形態１に係るパワーモジュール製造装置の第２例の、特に固定部材よりＺ方向下方の構成を示す概略平面図である。
【図４】図１におけるダイパッドを含むリードフレームの構成、およびダイパッドにパワー半導体素子が搭載された部分の構成を示す概略平面図である。
【図５】実施の形態１の第１例のパワーモジュール製造装置を用いたパワーモジュールの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図６】実施の形態１の第１例のパワーモジュール製造装置を用いたパワーモジュールの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。
【図７】実施の形態１の第１例のパワーモジュール製造装置を用いたパワーモジュールの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態１の第１例のパワーモジュール製造装置を用いたパワーモジュールの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態１の第１例のパワーモジュール製造装置を用いたパワーモジュールの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。
【図１０】図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールの構成の第１例を示す概略断面図である。
【図１１】図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールの構成の第２例を示す概略断面図である。
【図１２】図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールの構成の第３例を示す概略断面図である。
【図１３】図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールの構成の第４例を示す概略断面図である。
【図１４】実施の形態２に係るパワーモジュール製造装置の第１例の構成を示す概略断面図である。
【図１５】実施の形態２に係るパワーモジュール製造装置の第１例の、特に固定部材よりＺ方向下方の構成を示す概略平面図である。
【図１６】図１４中の点線で囲まれた領域ＸＶＩの概略拡大断面図である。
【図１７】実施の形態２の第１例のパワーモジュール製造装置を用いたパワーモジュールの製造方法の一工程を示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態２に係るパワーモジュール製造装置の第２例の構成を示す概略断面図である。
【図１９】実施の形態３に係るパワーモジュール製造装置の構成を示す概略断面図である。
【図２０】実施の形態３のパワーモジュール製造装置を用いたパワーモジュールの製造方法の一工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず本実施の形態のパワー半導体モジュールを製造するための装置としての、パワーモジュール製造装置の構成について、図１〜図４を用いて説明する。なお、説明の便宜のため、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。図１は実施の形態１に係るパワーモジュール製造装置の第１例の構成を示す概略断面図である。図２は実施の形態１に係るパワーモジュール製造装置の第１例の、特に固定部材よりＺ方向下方の構成を示す概略平面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う部分の断面図として見た概略平面図である。
【００１３】
図１および図２を参照して、本実施の形態の第１例のパワーモジュール製造装置Ｍ１は、金型部材１と、第１の成形用部材としてのインサートキャビティ２と、第２の成形用部材としてのプランジャ３と、固定部材４とを主に有している。パワーモジュール製造装置Ｍ１は、パワー半導体モジュールに含まれるたとえばリード５１と、ダイパッド５２，５３と、半導体素子８となどを樹脂材料により封止する工程に用いられる装置である。ここでダイパッド５２，５３は、端子部材としての後述するリードフレーム５のうち、半導体素子８を搭載する領域を意味する。
【００１４】
金型部材１は、上金型１１と、下金型１２とを有している。上金型１１は金型部材１のうちＺ方向の上側に配置され、下金型１２は金型部材１のうちＺ方向の下側に配置される。上金型１１と下金型１２とが噛み合うことにより、たとえば電気回路が形成されたリードフレーム５が型閉めされる。図１においては金型部材１にセットされたリードフレーム５が、上金型１１および下金型１２に接触しながら挟まれるように型閉めされた状態が示される。すなわち上金型１１と下金型１２とが図１のように噛み合った状態では、上金型１１の上金型内壁面１３と、下金型１２の下金型内壁面１４となどの内部に金型内空洞部１５が形成される。上金型内壁面１３は上金型１１のうち下金型１２と噛み合わせられた状態にて金型内空洞部１５の内壁面となる面である。下金型内壁面１４は下金型１２のうち上金型１１と噛み合わせられた状態にて金型内空洞部１５の内壁面となる面である。上金型内壁面１３および下金型内壁面１４は、Ｚ方向に沿って延びる部分がＺ方向に対して傾斜した内壁面テーパ１７を含んでいてもよい。
【００１５】
上金型内壁面１３は金型が閉じられた状態で最上部に配置される面と、側面として配置される面とを有している。これに対して、下金型内壁面１４は少なくとも図１の断面図においては金型が閉じられた状態で側面として配置される面のみを有し、最下部には面を有していない。しかし下金型内壁面１４にも図１の断面以外の領域において最下部の面を有してもよいし、有さなくてもよい。
【００１６】
インサートキャビティ２は金型部材１内、特に下金型内壁面１４内に配置されている。インサートキャビティ２は、たとえばＸＹ平面に関して矩形状であり、下金型内壁面１４に沿ってＺ方向に延びる直方体状のキャビティ本体２１として形成されている。インサートキャビティ２は下金型１２の金型内空洞部１５内を、図１中に矢印で示すようにＺ方向に沿って上下に摺動可能である。図示されないが、インサートキャビティ２のキャビティ本体２１は、たとえばモータを用いた一般公知の移動機構により、上下方向に往復運動が可能となっている。
【００１７】
たとえばインサートキャビティ２の最上面には、第１の熱硬化性樹脂としての第１のモールド樹脂１０１が載置される。インサートキャビティ２は、金型部材１内すなわち金型内空洞部１５にて半導体素子８を搭載するリードフレーム５のダイパッド５２，５３とともに、Ｚ方向に関して、封止される前の第１のモールド樹脂１０１を挟む。インサートキャビティ２は、ダイパッド５２，５３との間で第１のモールド樹脂１０１を挟みながら、Ｚ方向に往復運動するように摺動可能である。図１においては、第１のモールド樹脂１０１は、ダイパッド５２，５３との間で、すなわちダイパッド５２，５３から見たときに、半導体素子８が配置されるＺ方向上側とは反対側であるＺ方向下側に配置されている。これを言い換えれば、インサートキャビティ２は、第１のモールド樹脂１０１を載せた状態で、金型内空洞部１５をＺ方向上側に摺動する。金型内空洞部１５のインサートキャビティ２上には、たとえば半導体素子８の封止材料としての第１のモールド樹脂１０１ａが供給される。第１のモールド樹脂１０１ａは上記の第１のモールド樹脂１０１と同一の材質からなる同等の部材である。
【００１８】
本実施の形態においては、半導体素子８を封止する樹脂材料としては、第１のモールド樹脂１０１の他に、第２の熱硬化性樹脂としての第２のモールド樹脂１０２が存在する。第２のモールド樹脂１０２は、第２の成形用部材としてのプランジャ３により、金型部材１内、特に金型内空洞部１５に注入される。プランジャ３はプランジャ配置領域３１に配置される。プランジャ配置領域３１には樹脂搭載用空洞部３２が設けられている。この樹脂搭載用空洞部３２は、金型部材１の樹脂通過部１８を介して、金型内空洞部１５と一体の空洞部として繋がっている。
【００１９】
したがって樹脂搭載用空洞部３２の第２のモールド樹脂１０２は、樹脂通過部１８を通って金型内空洞部１５に進入可能である。このため金型内空洞部１５には第１のモールド樹脂１０１と第２の熱硬化性樹脂とが供給される。このように２種類の熱硬化性樹脂が異なる部材から金型内空洞部１５に供給されることにより、半導体素子８が封止されたパワー半導体モジュールが形成される。
【００２０】
このように２つの異なる部材により金型内空洞部１５に２種類の熱硬化性樹脂が供給されるパワーモジュール製造装置Ｍ１においては、インサートキャビティ２を金型部材１に対して固定させる固定部材４が備えられている。固定部材４は、たとえば平面視においてＸＹ平面に沿って主表面が拡がりＸ方向に長く延びる矩形状の平板であってもよい。
【００２１】
インサートキャビティ２は、下金型内壁面１４に沿ったＺ方向の摺動により、金型部材１内、特に金型内空洞部１５に挿入可能である。ここで、金型部材１には固定部材挿入孔１６ａおよび固定部材挿入孔１６ｂが形成されている。またインサートキャビティ２には、固定部材挿入孔２２が形成されている。固定部材挿入孔１６ａ、１６ｂ、２２はいずれも、平面視においてたとえばＸＹ平面に沿うように水平方向に拡がる矩形状を有している。なおインサートキャビティ２の外壁と下金型１２の内壁との間隔２３は、インサートキャビティ２の上下方向の摺動が可能でありかつ金型内空洞部１５内に供給された樹脂材料が漏出しない程度であることが好ましい。
【００２２】
固定部材挿入孔１６ａは、Ｘ方向に複数並ぶ下金型１２のＸ方向に関する外側の下金型内壁面１４から外側へ、Ｘ方向に関して下金型１２を貫通するように形成されている。具体的には、図１においてＸ方向に２つ並ぶ金型部材１のうち左側の金型部材１は、金型内空洞部１５の左側の下金型１２の部分を貫通するように固定部材挿入孔１６ａが形成されている。一方、図１における右側の金型部材１は、金型内空洞部１５の右側の下金型１２の部分を貫通するように固定部材挿入孔１６ａが形成されている。なおＸ方向において金型部材１の外側に駆動機構１９を有する場合には、図１および図２のように、各固定部材挿入孔１６ａは下金型１２に加え当該駆動機構１９も貫通するように形成されてもよいし、貫通されなくてもよい。なお駆動機構１９は、固定部材４をＸ方向に摺動させるための機材である。駆動機構１９は、たとえば強度が高く熱伝導率が高い、超硬合金などにより形成されることが好ましい。
【００２３】
固定部材挿入孔１６ｂは、Ｘ方向に複数並ぶ下金型１２のＸ方向に関する内側の下金型内壁面１４から内側へ掘られた凹部を形成するような態様を有している。具体的には、図１の左側の金型部材１においては、金型内空洞部１５の右側の下金型１２の部分に固定部材挿入孔１６ｂが形成されている。また図１の右側の金型部材１においては左側の下金型１２の部分に固定部材挿入孔１６ｂが形成されている。なお固定部材挿入孔１６ｂも固定部材挿入孔１６ａと同様に下金型１２の基材部分を貫通してもよい。また１つの下金型１２においては、固定部材挿入孔１６ａと固定部材挿入孔１６ｂとはＺ方向高さがほぼ同じ位置に形成される。
【００２４】
インサートキャビティ２の固定部材挿入孔２２は、インサートキャビティ２をＸ方向、すなわちインサートキャビティ２の摺動方向に交差する方向に関して貫通するように形成されている。
【００２５】
以上のように形成されるため、インサートキャビティ２の摺動による金型部材１に対する位置に応じて、金型部材１およびインサートキャビティ２を跨ぐように、固定部材挿入孔が形成されている。具体的には、インサートキャビティ２が上下方向に摺動することにより、固定部材挿入孔２２のＺ方向の位置が、固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂのＺ方向の位置とほぼ同じになることがある。このとき、それぞれの固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２は同一のＸＹ平面上に並ぶ位置となり、互いに連なって１つのＸ方向に長く延びる挿入孔となる。
【００２６】
このため、それぞれの固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２は同一のＸＹ平面上に並ぶ位置となったときには、各固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２内には、たとえばＸ方向外側から、１つの平板状の固定部材４を挿入することが可能となる。またこの状態においては、挿入された固定部材４は、連なった各挿入孔内をＸ方向に関して移動可能となる。このように、平板形状を有する固定部材４がインサートキャビティ２の摺動方向であるＺ方向に交差する方向、すなわちＸ方向に摺動する。これにより、固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２内に固定部材４が挿入可能である。
【００２７】
図３は実施の形態１に係るパワーモジュール製造装置の第２例の、特に固定部材よりＺ方向下方の構成を示す概略平面図であり、同製造装置の第１例における図２に対応する概略平面図である。図３を参照して、本実施の形態の第２例のパワーモジュール製造装置Ｍ２は、同第１例のパワーモジュール製造装置Ｍ１と大筋で同様の構成を有している。このため図３において図２と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただしパワーモジュール製造装置Ｍ２は、プランジャ配置領域３１を挟んで、その左側および右側のそれぞれに、Ｘ方向に２つずつの金型部材１が並ぶように配置されている。この点においてパワーモジュール製造装置Ｍ１は、プランジャ配置領域３１を挟んでその左側および右側のそれぞれに、Ｘ方向に１つずつの金型部材１が配置されるパワーモジュール製造装置Ｍ１と構成上異なっている。
【００２８】
図３に示すように、プランジャ配置領域３１のたとえば左側においてＸ方向に２つ並ぶ金型部材１のそれぞれの固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２同士がＸ方向に関してすべて１つに連なることが可能な構成であってもよい。この場合、たとえば図３のＸ方向外側（プランジャ配置領域３１の左側に２列並ぶ金型部材１のうちＸ方向左側の金型部材１）の固定部材挿入孔１６ｂは、固定部材挿入孔１６ａと同様に、下金型内壁面１４から外側へ、Ｘ方向に関して下金型１２を貫通するように配置されてもよい。以上はプランジャ配置領域３１の右側においてＸ方向に２つ並ぶ金型部材１のそれぞれの固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２についても同様である。
【００２９】
図３に示すように、プランジャ配置領域３１のＸ方向に関する片側に、Ｘ方向に関して２つ以上の金型部材１が並ぶように配置されてもよい。また図２、図３ともに金型部材１のインサートキャビティ２および金型内空洞部１５などは、Ｙ方向に関して３つずつ並ぶように配置されている。しかしこれらがＹ方向に関して並ぶ数についても３つに限らず、２つ以下であっても４つ以上であってもよい。
【００３０】
図４は図１におけるダイパッド５２，５３を含むリードフレームの構成、およびダイパッド５２，５３に半導体素子８が搭載された部分の構成を示す概略平面図である。図４および再度図１を参照して、端子部材としてのリードフレーム５は、銅などの金属材料により形成された薄い部材である。
【００３１】
リードフレーム５は、リード５１と、ダイパッド５２と、ダイパッド５３と、接続部５４とを有している。リード５１は、形成されるパワー半導体モジュールとその外部との電気的な接続を可能とする、細長く延びた端子の部分である。ダイパッド５２，５３は既述のようにリードフレーム５のうち、半導体素子８を搭載する領域である。ダイパッド５２およびダイパッド５３のそれぞれはリード５１と一体として形成されている。ダイパッド５２およびダイパッド５３は、半導体素子８を接合するために、リード５１よりも幅が広く、平面積が大きくなっている。
【００３２】
ダイパッド５２またはダイパッド５３と一体として形成されたリード５１は複数形成されている。それら複数のリード５１同士が接続部５４において互いに連結されている。図４においては接続部５４は平面視においてそれぞれのダイパッド５２，５３を囲みつつ各リード５１を繋ぐような矩形状を有しているがこれに限られない。なお接続部５４は、パワー半導体モジュールの製造工程にて樹脂封止される前に切断され、個々のリード５１が分離された状態となる。
【００３３】
より具体的には、図１および図４では、半導体素子８として、パワー半導体素子８１と、これに接続される他の半導体素子８２とを有している。パワー半導体素子８１は、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）またはダイオードなどの素子が搭載された半導体チップである。他の半導体素子８２は、たとえばＩＣ（integrated circuit）またはダイオードなどの素子が搭載された半導体チップである。
【００３４】
パワー半導体素子８１はダイパッド５２上に、はんだまたは銀ペーストなどの導電性接着剤７により接合されている。また他の半導体素子８２はダイパッド５３上に、はんだまたは銀ペーストなどの導電性接着剤７により接合されている。
【００３５】
図４に示すように、ダイパッド５２に接合されたパワー半導体素子８１は、そのパワー半導体素子８１が接合されたダイパッド５２と一体のリード５１とは異なるリード５１と、ワイヤ９１により接合されている。図４においては、各パワー半導体素子８１は、それが接合されたダイパッド５２の左隣のダイパッド５２と一体のリード５１に接合されている。
【００３６】
パワー半導体素子８１と他の半導体素子８２とは、ワイヤ９２により接合されている。またダイパッド５３に接合された他の半導体素子８２は、その周囲のリード５１とワイヤ９３により接合されている。図４に示すように、他の半導体素子８２が接合されるリード５１は、パワー半導体素子８１が接合されるリード５１とは延びる方向が互いに逆向きであることが好ましい。ただしこれに限らず、たとえばパワー半導体素子８１と他の半導体素子８２とは互いに同じ向きに延びるリード５１に接合されてもよい。
【００３７】
なおワイヤ９１，９２，９３のそれぞれは、金または銀などの金属材料により形成され、一般公知のワイヤボンディング法により接合される。図４のような各部材の接続態様により、パワー半導体モジュールの電気回路が形成される。
【００３８】
次に、本実施の形態のたとえばパワーモジュール製造装置Ｍ１を用いたパワー半導体モジュールの製造方法について、図５〜図９を用いて説明する。
【００３９】
図５は実施の形態１のパワーモジュール製造装置Ｍ１を用いたパワーモジュールの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。なお以降の各図においては駆動機構１９は図示省略されるが実際には図１のように駆動機構１９が備えられてもよい。図５を参照して、図１に示す構成を有するパワーモジュール製造装置Ｍ１が準備される。他方、図４に示すようにダイパッド５２，５３に半導体素子８が接合され、各部同士がワイヤ９（ワイヤ９１，９２，９３）で接合されたリードフレーム５が準備される。
【００４０】
このリードフレーム５がパワーモジュール製造装置Ｍ１に図５のようにセットされる。図５に示すように、型閉め時に上金型１１と下金型１２とが噛み合うように接近する部分にリード５１の付け根部分が載置され、型閉め時に形成される金型内空洞部１５にダイパッド５２，５３が配置されるように、リードフレーム５がセットされる。なお図５の時点においては上金型１１と下金型１２とは互いに開かれた状態となっている。
【００４１】
この時点ではインサートキャビティ２はＺ方向下方に配置されていてもよい。この状態で、金型部材１の上金型１１および下金型１２が、１５０℃以上に加熱される。なお上金型１１および下金型１２には図示されないヒータが内蔵されている。上金型１１および下金型１２が加熱されたところで、インサートキャビティ２の上面上には第１の熱硬化性樹脂としての第１のモールド樹脂１０１ａが配置される。またプランジャ３の上面上には第２の熱硬化性樹脂としての第２のモールド樹脂１０２ａが配置される。第２のモールド樹脂１０２ａは上記の第２のモールド樹脂１０２と同一の材質からなる同等の部材である。
【００４２】
第１のモールド樹脂１０１ａは顆粒形状、容易に溶けて流動しやすい粉末形状、または搬送性の良好なシート形状のいずれかであることが好ましい。第２のモールド樹脂１０２ａは搬送性の良好なタブレット形状のいずれかであることが好ましい。
【００４３】
第１のモールド樹脂１０１ａは、インサートキャビティ２上に配置された時点で熱により溶けて拡がることが好ましい。また第１のモールド樹脂１０１ａは、インサートキャビティ２上で溶融した際にダイパッド５２，５３の平面積よりも大きな平面積となるように拡がることが好ましい。このようにすれば、第１のモールド樹脂１０１ａによるパワー半導体素子８１からの放熱性を良好にすることができる。
【００４４】
第１のモールド樹脂１０１ａおよび第２のモールド樹脂１０２ａはほぼ同じ成分を有する樹脂材料であってもよい。具体的には、第１のモールド樹脂１０１ａおよび第２のモールド樹脂１０２ａはエポキシ樹脂をはじめとする樹脂材料に、シリカ、アルミナ、窒化ボロンからなる群から選択されるいずれかのセラミックフィラーが含有された絶縁性の材料であることが好ましい。ただし第１のモールド樹脂１０１ａと第２のモールド樹脂１０２ａとは、以下のように少しずつ互いに成分が異なるようにすればより大きな効果を奏する場合がある。
【００４５】
具体的には、第１のモールド樹脂１０１ａは汎用的なシリカよりも熱伝導率が高い材料、すなわちアルミナまたは窒化ボロンを多く含有することがより好ましい。第１のモールド樹脂１０１ａの全体の線膨張係数は２５ｐｐｍ以下であることが好ましく、１７ｐｐｍ以下であることがより好ましい。このようにすれば第１のモールド樹脂１０１ａは、リードフレーム５を構成する銅との密着性を良好にすることができる。
【００４６】
一方、第２のモールド樹脂１０２ａは、溶融シリカなどのサイズの小さなフィラーを有することがより好ましい。このようにすれば、流動性を良好にすることができる。また第２のモールド樹脂１０２ａの全体の線膨張係数は２５ｐｐｍ以下であることが好ましく、１７ｐｐｍ以下であることがより好ましい。このようにすれば第２のモールド樹脂１０２ａは、リードフレーム５を構成する銅との密着性を良好にすることができる。
【００４７】
なお第１のモールド樹脂１０１ａおよび第２のモールド樹脂１０２ａを配置するための供給機構は図示および説明を省略する。
【００４８】
また別の観点から言えば、第１のモールド樹脂１０１ａの熱伝導率は、第２のモールド樹脂１０２ａの熱伝導率よりも高いことがより好ましい。
【００４９】
図６は実施の形態１のパワーモジュール製造装置Ｍ１を用いたパワーモジュールの製造方法の第２工程を示す概略断面図である。図６を参照して、第１のモールド樹脂１０１ａが溶融した後、上金型１１および下金型１２が互いに接触するまで接近する。これによりリードフレーム５が型閉めされる。
【００５０】
この後、コンプレッションモールド法により、インサートキャビティ２がＺ方向上方へ上昇される。ここでコンプレッションモールド法とは、インサートキャビティ２上に載置された第１のモールド樹脂１０１ａを、リードフレーム５に対してＺ方向の下方から上方へ流動させる手法を意味する。すなわちＺ方向に関してリードフレーム５のダイパッド５２とインサートキャビティ２の間に第１のモールド樹脂１０１ａが挟まれた状態を保ちながら、金型部材１内に配置された半導体素子８を搭載するリードフレーム５側すなわち上側へ、金型部材１内をインサートキャビティ２が摺動する。このようなインサートキャビティ２の上昇により、拡がった第１のモールド樹脂１０１ａはダイパッド５２の下側の表面に接触し、第１のモールド樹脂１０１ｂとしての態様となる。
【００５１】
なお図６のように、ダイパッド５２の下側に第１のモールド樹脂１０１ｂが接触しながらインサートキャビティ２が上昇すれば、ダイパッド５２が下からの力によって上方向に変形する場合がある。仮にダイパッド５２が上方向に変形すれば、パワー半導体素子８１からダイパッド５２への放熱性が低下し、パワー半導体素子８１が故障する可能性がある。
【００５２】
そこでこのような問題を回避し、第１のモールド樹脂１０１ｂがダイパッド５２に与える力を小さくするとともに、第１のモールド樹脂１０１ｂの流動性を良好にする観点から、第１のモールド樹脂１０１ｂの粘度は５０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。なおそのなかでも、第１のモールド樹脂１０１ｂの粘度は２０Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましい。
【００５３】
また上記の問題を回避する観点から、図６に示すように、ダイパッド５２を上方からピン１０３で下向きに押さえてもよい。これによっても第１のモールド樹脂１０１ｂの押圧に起因するダイパッド５２の上方向への変形を抑制することができる。ピン１０３は図示しない駆動機構（たとえば図１の駆動機構１９）により上下方向に移動させることができる棒状の部材である。
【００５４】
たとえば型閉めの後、インサートキャビティ２の上昇が開始する前に、ピン１０３は、ダイパッド５２と接触する位置まで下降する。ピン１０３はインサートキャビティ２の上昇摺動が始まってから第１のモールド樹脂１０１ｂの流動が完了するまでダイパッド５２に接触した状態が保たれる。第１のモールド樹脂１０１ｂの流動の完了後、ピン１０３は上方に引き上げられる。
【００５５】
図７は実施の形態１のパワーモジュール製造装置Ｍ１を用いたパワーモジュールの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。図７を参照して、図６でのインサートキャビティ２の上昇により第１のモールド樹脂１０１ｂがダイパッド５２に接触した後、さらにインサートキャビティ２が上昇する。このようなインサートキャビティ２の上方への摺動は、第１のモールド樹脂１０１ｂの摺動する方向であるＺ方向に沿った第１の厚みｈが、ダイパッド５２の下に形成しようとする第１のモールド樹脂１０１ｂの封止樹脂層の第２の厚みに（ほぼ）等しくなるまで続けられる。第１のモールド樹脂１０１ｂのＺ方向の厚みｈが所望の厚みとなったところでインサートキャビティ２の上昇は終了し、その位置が固定される。
【００５６】
上記のように第１のモールド樹脂１０１ｂの第１の厚みが所望の第２の厚みと（ほぼ）等しくなるときにちょうど、インサートキャビティ２の固定部材挿入孔２２と、下金型１２の固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂとが同一のＸＹ平面上に並ぶ位置となり、互いに連なって１つのＸ方向に長く延びる挿入孔となる。この状態になったときに、連なって一体となった固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２に固定部材４が挿入される。このため固定部材４が固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２を跨ぐことにより当該固定部材４は金型部材１とインサートキャビティ２とを跨ぐように配置される。これによりインサートキャビティ２はその摺動方向すなわちＺ方向について固定部材４から干渉を受けるため、Ｚ方向の移動が妨げられ、インサートキャビティ２は金型部材１に対して位置固定される。このようにして、インサートキャビティ２を摺動する工程においては、固定部材４により、インサートキャビティ２が金型部材１に対して固定される。
【００５７】
なお固定部材４は、２０ｍｍ以上のＺ方向厚みを有することが好ましい。このようにすれば、固定部材４は、上からの圧力に対して強度を保ち、変形を抑制できる。また固定部材４と、固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２のＺ方向に関するクリアランスは１００μｍ以下であることが好ましい。
【００５８】
図８は実施の形態１のパワーモジュール製造装置Ｍ１を用いたパワーモジュールの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。図８を参照して、インサートキャビティ２の上方への摺動が終わりこれが固定部材４で金型部材１に対しＺ方向に固定された後に、プランジャ３を用いて金型部材１の金型内空洞部１５内に第２のモールド樹脂１０２ａが注入される。具体的には、プランジャ３が図中の矢印に示すように上方向に押し上げられる。すなわちトランスファーモールド法により、第２のモールド樹脂１０２ａは溶融され、第２のモールド樹脂１０２ｂとなる。プランジャ３の上昇により加圧された第２のモールド樹脂１０２ｂは、プランジャ配置領域３１の樹脂搭載用空洞部３２を通る。さらに当該第２のモールド樹脂１０２ｂは、樹脂搭載用空洞部３２と一体に繋がる樹脂通過部１８を通り、樹脂通過部１８と一体に繋がる金型内空洞部１５内に流入される。なお樹脂通過部１８は、型閉めされたリードフレーム５の部分よりも下側に位置してもよく、上側に位置してもよい。
【００５９】
さらに、形成されるパワー半導体モジュールの第２のモールド樹脂１０２ｂによる封止樹脂層内のボイド発生を抑制する観点から、プランジャ３による上方への圧力は５０ｋｇｆ／ｃｍ2以上であることが好ましい。なお当該圧力は１００ｋｇｆ／ｃｍ2以上であることがより好ましい。
【００６０】
また、第２のモールド樹脂１０２ｂが最後に充填される領域、すなわちたとえば金型部材１のＸ方向外側の領域（図８の左側の金型部材１の左側、および図８の右側の金型部材１の右側）にはエアベント２５が設けられることが好ましい。エアベント２５は、図示しない真空引きの機構と接続されるために設けられる領域である。このエアベント２５は、溶融した第１のモールド樹脂１０１ｂおよび第２のモールド樹脂１０２ｂから発生する溶剤揮発成分を取り除くため、真空引きの機構と接続し、金型内空洞部１５を大気圧よりも大幅に低い真空状態に保つ処理がなされる。エアベント２５のＺ方向の厚みは２５μｍ以下とすることが好ましい。このようにすれば、第２のモールド樹脂１０２ｂがエアベント２５から外部に漏れることを抑制できる。
【００６１】
図９は実施の形態１のパワーモジュール製造装置Ｍ１を用いたパワーモジュールの製造方法の第５工程を示す概略断面図である。図９を参照して、最終的に第１のモールド樹脂１０１ｂおよび第２のモールド樹脂１０２ｂは、固化により第１のモールド樹脂１０１ｃおよび第２のモールド樹脂１０２ｃとなる。この状態で、固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂ，２２内に挿入されていた固定部材４が元の位置に戻される。次に上金型１１を上昇させて型開きがなされる。
【００６２】
その後、インサートキャビティ２がさらに上昇することにより、形成されたパワー半導体モジュールＤ１が離型される。このとき、仮に先の工程において樹脂通過部１８が型閉めされたリードフレーム５の部分よりも下側に配置された場合、たとえば第２のモールド樹脂１０２ｃがパワー半導体モジュールの封止樹脂層からはみ出し残った樹脂残渣部１０２ｄを、製品であるパワー半導体モジュールＤ１からスムーズに切り離すことができる。最後にプランジャ３を上昇させて、樹脂残渣部１０２ｄがプランジャ３上から除去される。
【００６３】
図１０は図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールＤ１の構成を示す概略断面図である。図１０を参照して、パワー半導体モジュールＤ１においては、コンプレッションモールド法により形成された第１のモールド樹脂１０１ｃと、トランスファーモールド法により形成された第２のモールド樹脂１０２ｃとが充填される。これらの２種類のモールド樹脂により、充填されるべき領域の全体がモールド樹脂で充填された構成となっている。当該モールド樹脂の外形は、金型部材１の金型内空洞部１５の形状に沿っている。すなわち当該モールド樹脂の外形は、上金型内壁面１３、下金型内壁面１４および内壁面テーパ１７の形状に沿っている。
【００６４】
パワー半導体モジュールＤ１において半導体素子８１の駆動により発生する熱は、その真下のダイパッド５２から下方に放熱される。ダイパッド５２の下方の領域は、封止樹脂層として、当該熱を逃がす第１のモールド樹脂１０１ｃが充填されている。またダイパッド５２の下方以外の領域は、封止樹脂層として、第２のモールド樹脂１０２ｃにより充填されている。
【００６５】
このように本実施の形態のパワー半導体モジュールＤ１は、パワーモジュール製造装置Ｍ１を用いて形成される。第１のモールド樹脂１０１ｃの充填にはコンプレッションモールド法が用いられ、第２のモールド樹脂１０１ｃの充填にはトランスファーモールド法が用いられる。
【００６６】
次に、本実施の形態の背景技術について簡潔に述べた上で、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００６７】
第１に、たとえば１種類のモールド樹脂のみを用いて封止樹脂層の全体をたとえばトランスファーモールド法のみにより形成する比較例においては、特にダイパッド５２の下側に形成される封止樹脂層の厚みが５００μｍ未満と薄い場合に、当該モールド樹脂が当該ダイパッド５２の下側に回り込みにくい。この場合にはモールド樹脂は上側から下側に向けて流入するように充填されることから、最後にモールド樹脂が到達するダイパッド５２の下側の領域にはモールド樹脂が届きにくいためである。このためダイパッド５２の下側の領域の封止樹脂層にはモールド樹脂が充填されずボイドが形成される可能性がある。
【００６８】
しかし本実施の形態の製造装置、およびこれを用いた製造方法では、ダイパッド５２の下側の領域を充填するために第１のモールド樹脂１０１ｃが、ダイパッド５２の上側の領域などを充填するために第２のモールド樹脂１０２ｃとは別の工程により形成されることが前提となる。このため図７のように先に第１のモールド樹脂１０１ｂがダイパッド５２の下側の領域を充填するようにコンプレッションモールド法により配置され、その後に第２のモールド樹脂１０２ｂが上記以外の領域を充填するようにトランスファーモールド法により配置される。したがって形成される封止樹脂層の全体において十分に樹脂材料が充填される。よって封止樹脂層の絶縁性が向上し、パワー半導体モジュールの信頼性を向上させることができる。
【００６９】
第２に、家電製品に搭載されるパワー半導体モジュールは、小型化が特に求められる。パワー半導体モジュールは高電圧・大電流を扱うため発熱が大きい。このためパワー半導体モジュールに定まった容量の電流を通電させるためには、外部に効率的に放熱する必要がある。
【００７０】
特にダイパッド５２の下側の領域は、ダイパッド５２上に載置されたパワー半導体素子８１の熱を逃がすために高い放熱性が要求される領域である。このためダイパッド５２の下側の領域は、特に封止樹脂層が十分に充填されるべき領域である。この観点から、本実施の形態のように、トランスファーモールド法とは別のコンプレッションモールド法を用いてダイパッド５２の下側の領域に第１のモールド樹脂１０１ｃを形成することにより、より高品質な第１のモールド樹脂１０１ｃを供給することができる。
【００７１】
本実施の形態の製造方法においては、第１のモールド樹脂１０１ａ〜１０１ｃの熱伝導率は、第２のモールド樹脂１０２ａ〜１０２ｃの熱伝導率よりも高いことが好ましい。仮に封止樹脂層の全体が熱伝導率の高い樹脂材料で構成されれば、半導体素子８からの放熱性をより高めることができ、半導体素子８により大きな電流を流すことができる。しかし樹脂材料は、その熱伝導率が高いほどコストが高くなるという問題がある。そこで本実施の形態のように、高い放熱性が要求されるダイパッド５２の下側の領域にのみ選択的に、より熱伝導率の高い第１のモールド樹脂１０１ａ〜１０１ｃを設ける。そしてダイパッド５２の下側の領域以外の領域には熱伝導率がたとえば１Ｗ／ｍＫと低く低コストな第２のモールド樹脂１０２ａ〜１０２ｃを設ける。これにより、低コストで半導体素子８により大電流を流すことができる。
【００７２】
第３に、たとえ２種類の工程および樹脂材料により封止樹脂層を形成したとしても以下の問題が生じ得る。すなわち、たとえば本願発明の製造装置および製造方法を用いずに、第１のモールド樹脂１０１ａを配置した後に第２のモールド樹脂１０２ｂにより封止する比較例では、ダイパッド５２の下側に形成される第１のモールド樹脂１０１ｂの封止樹脂層が流動しない。すると先に配置された第１のモールド樹脂１０１ａから揮発する成分によって形成される第１のモールド樹脂１０１ｃにボイドが残存し、封止樹脂層の絶縁性が不十分になる可能性がある。
【００７３】
しかし本実施の形態の製造装置によれば第１のモールド樹脂１０１ｂはこれをダイパッド５２との間で挟みながら摺動可能である。また製造方法においては第１のモールド樹脂１０１ｂが載置された状態で、ダイパッド５２側へ、インサートキャビティ２が摺動する。このため当該摺動時に第１のモールド樹脂１０１ｂも動くことにより、第１のモールド樹脂１０１ｂ中に含まれる空気およびボイドが排出される。したがって最終製品の第１のモールド樹脂１０１ｃ中にボイドが残存する可能性を低減することができる。よって封止樹脂層の絶縁性が向上し、パワー半導体モジュールの信頼性を向上させることができる。
【００７４】
第４に、たとえば本願発明の製造装置および製造方法を用いずに、本願と同様にコンプレッションモールド法とトランスファーモールド法とを用いた封止工程を行なった比較例においては以下の問題が生じ得る。すなわち、第１のモールド樹脂１０１ｂの供給後に上方から第２のモールド樹脂１０２ｂがトランスファーモールド法で供給されれば、第２のモールド樹脂１０２ｂの注入圧力により第１のモールド樹脂１０１ｂの形成されたインサートキャビティ２がＺ方向下方に戻され、第１のモールド樹脂１０１ｂの厚みがばらつくなど変化する可能性がある。
【００７５】
しかし本実施の形態の製造装置においてはインサートキャビティ２と金型部材１とを跨ぐように配置されることによりインサートキャビティ２を金型部材１に対して固定させる固定部材４が備えられる。また製造方法においては上記のように固定部材４によりインサートキャビティ２が金型部材１に対して固定される。このためトランスファーモールド時の圧力によりインサートキャビティ２が動くことはなく、これに起因する第１のモールド樹脂１０１ｂの厚みの変化を抑制することができる。このため形成されるべき第１のモールド樹脂１０１ｂの厚みを精密に制御することができる。
【００７６】
図１などに示すように、通常はインサートキャビティ２の平面視における面積がプランジャ３の平面視における面積よりも大きい。このため、インサートキャビティ２をプランジャ３と同様に上昇させるためには、インサートキャビティ２にプランジャ３よりも大きな荷重を加える必要がある。このためパワーモジュール製造装置Ｍ１の全体が、大きなプレスを要する高価な装置となる。また一度の工程により封止されるパワー半導体モジュールＤ１の数が多い場合には、上方への摺動時にプレスによってインサートキャビティ２に印加可能な限界の圧力が、トランスファーモールド法が用いられるプランジャ３の上方への摺動時にプレスによって印加される圧力を下回る。このような場合にトランスファーモールド工程によりインサートキャビティ２が上下方向に意図せず動くことがある。このようにインサートキャビティ２が動いてしまえば、その上に形成される第１のモールド樹脂１０１ｃの厚みを制御することができなくなる。
【００７７】
これに対し、本実施の形態においては、インサートキャビティ２は固定部材４により上下方向に動かないよう固定された状態で、所望の厚みの第１のモールド樹脂１０１ｃが形成される。このためプランジャ３の摺動時にはプランジャ３のみに上昇のための圧力を加えればよく、インサートキャビティ２には圧力を加える必要がなくなる。したがってプランジャ３の上昇に用いられるモータなどの駆動能力を小さくすることができ、モータ本体のサイズを小さくすることができる。これによりパワーモジュール製造装置Ｍ１全体のサイズとを小さくして装置費用を削減することができる。
【００７８】
なお本実施の形態の製造装置によるインサートキャビティ２の金型部材１に対するＺ方向位置の固定は、以下のようにして実現される。固定部材４によるインサートキャビティ２の固定は、インサートキャビティ２の上下方向の摺動位置に応じてインサートキャビティ２の固定部材挿入孔２２が下金型１２のそれと一体となるように連結し、その一体化された固定部材挿入孔内に、平板形状を有する固定部材４が挿入されることにより、容易に実現できる。固定部材挿入孔２２が水平方向に関してインサートキャビティ２を貫通するように形成され、これを挟むように形成される金型部材１の固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂと固定部材挿入孔２２とが１つの連なった固定部材挿入孔を形成する。このため当該連なった固定部材挿入孔に平板状の固定部材４を挿入すれば、インサートキャビティ２を金型部材１に対して固定させることができる。固定部材４がインサートキャビティ２の金型部材１に対するＺ方向の移動に対する障害となるためである。
【００７９】
また本実施の形態の製造方法における上記の第１のモールド樹脂１０１ｂの厚みの制御は、以下のようにして実現される。すなわちインサートキャビティ２のＺ方向の位置が、形成する第１のモールド樹脂１０１ｂの厚み（上記の第２の厚み）に対応する好ましい位置に配置されたときにちょうどインサートキャビティ２の固定部材挿入孔２２と下金型の固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂとが一体連結され、固定部材４が金型部材１とインサートキャビティ２とを跨ぐように挿入される。これにより固定部材４はインサートキャビティ２を金型部材１に対して摺動できないように固定する。このため固定部材４によりインサートキャビティ２の位置固定、およびそれによる第１のモールド樹脂１０１ｂの厚みの制御が容易に実現可能となる。
【００８０】
その他にも本実施の形態の製造装置および製造方法は以下の各作用効果を奏する。
たとえば封止樹脂層の全体がコンプレッションモールド法のみにより封止される場合、流動させるべきモールド樹脂の量が多く、かつモールド樹脂を流動させるべき距離も多い。このような場合に比べれば、本実施の形態の製造方法においては、コンプレッションモールド法によりインサートキャビティ２の上方への摺動時に流動する第１のモールド樹脂１０１ａの分量が少ない。このため摺動時におけるインサートキャビティ２の駆動距離が短くなる。これにより摺動時におけるインサートキャビティ２の摩耗が少なくなることにより、パワーモジュール製造装置Ｍ１の寿命が長くなり、メンテナンス費用を低減することができる。
【００８１】
なおインサートキャビティ２の上方への摺動距離が短くなれば、その分だけ第１のモールド樹脂１０１ａから排出されるボイドなどの量も少なくなる。しかしそのことによる問題は特に生じない。そもそも摺動される第１のモールド樹脂１０１ａの量が少ないためである。
【００８２】
本実施の形態の製造装置および製造方法によれば、第１のモールド樹脂１０１ａの質量を第２のモールド樹脂１０２ａの質量に対して自由に変更することができる。このため線膨張係数の異なる２種類の樹脂材料を組み合わせて形成されるパワー半導体モジュールＤ１の反りを容易に調整することができる。仮に形成されるパワー半導体モジュールＤ１の反りが大きければ、これを他の部材に表面実装する際に端子とはんだとの接合される部分の面積にばらつきが生じ、接合不良が発生する可能性がある。しかし第２のモールド樹脂１０２ａ内のセラミックフィラーの充填量を多くして線膨張係数を銅の値である１７ｐｐｍ前後に近づけることにより、形成されるパワー半導体モジュールＤ１の反り量を小さくすることができる。
【００８３】
さらに、図１０に示すように、パワー半導体モジュールＤ１においては、ダイパッド５２の下部のみを第１のモールド樹脂１０１ｃが覆う構成である。これにより、第１のモールド樹脂１０１ｃの側面は第２のモールド樹脂１０２ｃで挟まれ、第１のモールド樹脂１０１ｃと第２のモールド樹脂１０２ｃとの密着性を良好にすることができる。
【００８４】
その他にも、本実施の形態の製造装置および製造方法を用いて製造されたパワー半導体モジュールについて、以下の作用効果を奏する。
【００８５】
図１１は図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールＤ２の構成を示す概略断面図である。仮にトランスファーモールド法のみを用いて樹脂封止した場合、供給されるモールド樹脂の表面の凹凸は比較的小さくなる。しかし図１１を参照して、本実施の形態のパワーモジュール製造装置Ｍ１および上記の製造方法を用いて製造されたパワー半導体モジュールＤ２においては、第１のモールド樹脂１０１ｃと第２のモールド樹脂１０２ｃとの界面の凹凸が大きくなる。これは第１のモールド樹脂１０１ｂの加圧時の流動が大きいためである（図６参照）。これにより、パワー半導体モジュールＤ２においては、第１のモールド樹脂１０１ｃと第２のモールド樹脂１０２ｃとの密着性をより向上させることができる。
【００８６】
図１２は図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールＤ３の構成を示す概略断面図である。図１２を参照して、第１のモールド樹脂１０１ｂ（図６参照）が加圧時に大きく流動することにより、高熱伝導性の第１のモールド樹脂１０１ｂがパワー半導体素子８１の周囲にまで達する。これにより、パワー半導体モジュールＤ３においては、パワー半導体素子８１からの放熱性が良好になる。
【００８７】
図１３は図５〜図９の製造方法および製造装置により形成されたパワー半導体モジュールＤ４の構成を示す概略断面図である。図１３を参照して、パワー半導体モジュールＤ４においては、絶縁層１０４がダイパッド５２の真下に配置され、これと第１のモールド樹脂１０１ｃとを有することにより他のパワー半導体モジュールＤ１〜Ｄ３の第１のモールド樹脂１０１ｃと同様に機能する構成を有している。このように絶縁層１０４が別途配置されている点においてパワー半導体モジュールＤ４は他のパワー半導体モジュールＤ１〜Ｄ３と構成上異なっている。
【００８８】
絶縁層１０４を有する場合においても、パワー半導体モジュールＤ４を本実施の形態のパワーモジュール製造装置Ｍ１および製造方法を用いて形成することができる。このようにすれば、絶縁層１０４の存在する分だけ、高熱伝導性を有する第１のモールド樹脂１０１ｂに高い圧力を加え、これをより薄く形成することが可能となる。
【００８９】
実施の形態２．
まず本実施の形態のパワー半導体モジュールを製造するための装置としての、パワーモジュール製造装置の構成について、図１４〜図１６を用いて説明する。図１４は実施の形態２に係るパワーモジュール製造装置の第１例の構成を示す概略断面図である。図１５は実施の形態２に係るパワーモジュール製造装置の第１例の、特に固定部材よりＺ方向下方の構成を示す概略平面図であり、図１４中のＸＶ−ＸＶ線に沿う部分の断面図として見た概略断面図である。図１６は図１４中の点線で囲まれた領域ＸＶＩの概略拡大断面図である。
【００９０】
図１４および図１５を参照して、本実施の形態の第１例のパワーモジュール製造装置Ｍ３は、固定部材の部分の構成において、実施の形態１のパワーモジュール製造装置Ｍ１と異なっている。具体的には、パワーモジュール製造装置Ｍ３においてもパワーモジュール製造装置Ｍ１と同様に、インサートキャビティ２は、下金型内壁面１４に沿ったＺ方向の摺動により、金型部材１内、特に金型内空洞部１５に挿入可能である。
【００９１】
金型部材１の下金型１２の内壁には、当該内壁面が凹部として掘られた形状を有する空洞部１６ｃ，１６ｄが形成されている。空洞部１６ｃは図１４に示す金型部材１の左側の内壁から図の左側へ、水平方向に沿って、言い換えればインサートキャビティ２の摺動方向に交差する方向に沿って延びている。同様に空洞部１６ｄは図１４に示す金型部材１の右側の内壁から図の右側へ、水平方向に沿って、言い換えればインサートキャビティ２の摺動方向に交差する方向に沿って延びている。
【００９２】
図１４に示すように、金型部材１においては左側の空洞部１６ｃと右側の空洞部１６ｄとはＺ方向の高さがほぼ同じ位置に形成される。また図１４に示すように、インサートキャビティ２においては左側の空洞部２２ａと右側の空洞部２２ｂとはＺ方向の高さがほぼ同じ位置に形成される。
【００９３】
一方、インサートキャビティ２の外壁には、当該外壁面が凹部として掘られた形状を有する空洞部２２ａ，２２ｂが形成されている。空洞部２２ａは図１４に示す金型部材１の左側の外壁から図の右側へ、水平方向に沿って、言い換えればインサートキャビティ２の摺動方向に交差する方向に沿って延びている。同様に空洞部２２ｂは図１４に示す金型部材１の右側の外壁から図の左側へ、水平方向に沿って、言い換えればインサートキャビティ２の摺動方向に交差する方向に沿って延びている。図１５に示すように、空洞部２２ａ，２２ｂはいずれも、平面視においてたとえばＸＹ平面に沿うように水平方向に拡がる矩形状を有している。
【００９４】
インサートキャビティ２は、実施の形態１と同様に、下金型１２の金型内空洞部１５内を、図１４中に矢印で示すようにＺ方向に沿って上下に摺動可能である。このインサートキャビティ２の摺動により、金型部材１に対するＺ方向の位置が変化する。このためインサートキャビティ２の摺動による金型部材１に対する位置に応じて、金型部材１およびインサートキャビティ２を跨ぐように、Ｘ方向に延びる（ＸＹ平面に沿って拡がる）空洞部１６ｃ，１６ｄ，２２ａ，２２ｂが形成されている。具体的には、インサートキャビティ２が上下方向に摺動することにより、空洞部２２ａ，２２ｂのＺ方向の位置が、空洞部１６ｃ，１６ｄのＺ方向の位置とほぼ同じになることがある。このとき、空洞部２２ａと空洞部１６ｃとは同一のＸＹ平面上に並ぶ位置となり、互いに連なって１つのＸ方向に長く延びる挿入孔となる。同様に、空洞部２２ｂと空洞部１６ｄとは同一のＸＹ平面上に並ぶ位置となり、互いに連なって１つのＸ方向に長く延びる挿入孔となる。
【００９５】
金型部材１の空洞部１６ｃ，１６ｄ内には、固定部材４１が配置可能となっている。固定部材４１は、たとえばＸＹ平面に沿う矩形状を有する平板形状である。また空洞部１６ｃ、１６ｄは、Ｚ方向下方に少し延び拡がる領域を有し、当該延び拡がる領域内には、回転駆動部４２が配置されている。回転駆動部４２はたとえばモータにより回転可能な歯車などの部材であり、回転中心４２ｃを中心に回転する。回転駆動部４２は、その周の回転による移動方向が、固定部材４１の摺動方向すなわちＸ方向に沿うように配置されている。回転駆動部４２のたとえば歯車状の周の部分は固定部材４１のＺ方向下面の、摺動方向に沿う歯車状の部分に沿い、噛み合いながら接するように配置されている。これにより、特に図１６を参照して、回転駆動部４２中の矢印Ｒの方向に回転することにより、これに接する固定部材４１が、たとえばＸ方向に沿って図１６中の矢印Ｍに示すように、空洞部１６ｃなどの内部をＸ方向に沿って移動可能である。
【００９６】
すなわち固定部材４１が金型部材１の空洞部１６ｃ，１６ｄ内のみに収納された第１の状態と、固定部材４１が金型部材１の空洞部１６ｃ，１６ｄ内とインサートキャビティ２の空洞部２２ａ，２２ｂとを跨ぐように配置された第２の状態との切り替えが可能となっている。具体的には、図１５においてＹ方向に３列並ぶインサートキャビティ２のうち１列目および３列目のものは第１の状態となっており、２列目のものは第２の状態となっている。
【００９７】
第１の状態においては固定部材４１は金型部材１とインサートキャビティ２とを跨がないため、インサートキャビティ２は摺動方向すなわちＺ方向に移動可能である。これに対して第２の状態においては固定部材４１は金型部材１とインサートキャビティ２とを跨ぐように配置されるため、これによりインサートキャビティ２の摺動方向すなわちＺ方向の移動が妨げられ、インサートキャビティ２は金型部材１に対して位置固定される。このことは実施の形態１と同様である。
【００９８】
以上の各点について、本実施の形態のパワーモジュール製造装置Ｍ３は実施の形態１のパワーモジュール製造装置Ｍ１と異なり、他の点については同様である。このためパワーモジュール製造装置Ｍ３におけるパワーモジュール製造装置Ｍ１と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。またパワーモジュール製造装置Ｍ１と同一の特徴についてはその説明を繰り返さない。
【００９９】
次に、本実施の形態のたとえばパワーモジュール製造装置Ｍ３を用いたパワー半導体モジュールの製造方法について、図１７を用いて説明する。
【０１００】
図１７は、実施の形態２の第１例のパワーモジュール製造装置Ｍ３を用いたパワーモジュールの製造方法における、上記の図５〜図７と同様の処理がなされた後の態様を示す概略断面図である。図１７を参照して、本実施の形態の製造方法においても、パワーモジュール製造装置Ｍ３を用いて、実施の形態１の図５〜図７と基本的に同様の処理がなされる。これにより第１のモールド樹脂１０１ｂの第１の厚みが所望の第２の厚みとなるときにちょうど、インサートキャビティ２の空洞部２２ａ，２２ｂと、下金型１２の空洞部１６ｃ，１６ｄとが同一のＸＹ平面上に並ぶ位置となり、互いに連なって１つのＸ方向に長く延びる空洞部となる。
【０１０１】
この状態になったときに、回転駆動部４２がモータなどにより、回転中心４２ｃを中心として回転する（図１６参照）。回転駆動部４２の回転駆動により、空洞部１６ｃ，１６ｄ内のみに収納され第１の状態となっていた固定部材４１が、Ｘ方向に沿って摺動する。これにより当該固定部材４１は図１５に示す金型部材１とインサートキャビティ２とを跨ぐ第２の状態となるように配置される。このようにして、実施の形態１と同様に、インサートキャビティ２の金型部材１に対するＺ方向移動に対して障害となる固定部材４１の存在により、インサートキャビティ２は金型部材１に対してＺ方向に関して固定される。以降の各工程については、実施の形態１の図８〜図９と同様の処理がなされる。
【０１０２】
以上の各点について、本実施の形態のパワーモジュールの製造方法は実施の形態１のパワーモジュールの製造方法と異なり、他の点については同様である。このため本実施の形態のパワーモジュールの製造方法における実施の形態１と同様の内容についてはその説明を繰り返さない。
【０１０３】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【０１０４】
実施の形態１においては、インサートキャビティ２を貫通する固定部材挿入孔２２と固定部材挿入孔１６ａ，１６ｂとが一体として連結されそこに当該領域を跨ぐようにＸ方向に長く延びる固定部材４が挿入される。これに対し本実施の形態では、各空洞部１６ｃ，１６ｄ，２２ａ，２２ｂはインサートキャビティ２および下金型１２を貫通するのではなく、これらの側面から凹部が掘られた態様である。すなわち空洞部１６ｃと空洞部２２ａとのＺ方向位置が等しくなり一体となって形成される本実施の形態の空洞部は、実施の形態１の固定部材挿入孔が一体となったものに比べてＸ方向に沿う長さが短く、ＸＹ平面に沿う平面積が小さい。このためパワーモジュール製造装置Ｍ３はパワーモジュール製造装置Ｍ１よりもサイズを小型化することができる。装置を小さくすることにより、供給される樹脂材料の領域間における加熱量のばらつきを小さくし、その加熱時の温度分布を均一にすることができる。
【０１０５】
これは以下の理由に基づく。インサートキャビティ２内に空洞があれば、パワーモジュール製造装置Ｍ３の金型部材１の加熱時に、インサートキャビティ２は、空洞がない場合に比べて温度が下がる。これによりインサートキャビティ２に温度分布ができることが考えられる。しかし本実施の形態では実施の形態１に比べてインサートキャビティ２の体積が小さくなるため、その分だけ上記空洞の体積も小さくなる。このため本実施の形態では実施の形態１に比べて加熱時の温度分布のばらつきが小さくなる。
【０１０６】
図１８は実施の形態２に係るパワーモジュール製造装置の第２例の構成を示す概略断面図である。ただし図１８においては１つの金型部材１のみが図示されており、図１４などのようにこれがＸ方向に複数並ぶ構成については図示が省略されている。図１８を参照して、本実施の形態の第２例のパワーモジュール製造装置Ｍ４は、基本的に第１例のパワーモジュール製造装置Ｍ３と同一の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。またパワーモジュール製造装置Ｍ３と同一の特徴についてはその説明を繰り返さない。
【０１０７】
パワーモジュール製造装置Ｍ４においては、金型部材１の下金型１２の内壁には、当該内壁面が凹部として掘られた形状を有する空洞部１６ｅ，１６ｆが形成されている。空洞部１６ｅは基本的に空洞部１６ｃと同様であり、空洞部１６ｆは基本的に空洞部１６ｄと同様である。ただし空洞部１６ｃ，１６ｄはほぼＸＹ平面に沿って水平方向に拡がるのに対し、空洞部１６ｅ，１６ｆはインサートキャビティ２側に向けて徐々にＺ方向上方に向かうよう傾斜されている。なおこの傾斜角度は、金型部材１などの載置される水平方向すなわちＸＹ平面に沿う方向に対して５°以上２０°以下であることが好ましく、１０°以上１５°以下であることがより好ましい。
【０１０８】
インサートキャビティ２の外壁には、当該外壁面が凹部として掘られた形状を有する空洞部２２ｃ，２２ｄが形成されている。空洞部２２ｃは基本的に空洞部２２ａと同様であり、空洞部２２ｄは基本的に実施の形態２の空洞部２２ｂと同様である。ただし空洞部２２ａ，２２ｂはほぼＸＹ平面に沿って水平方向に拡がるのに対し、空洞部２２ｃ，２２ｄはインサートキャビティ２の内側に向けて徐々にＺ方向上方に向かうよう傾斜されている。
【０１０９】
これにより、インサートキャビティ２の摺動による上昇により、空洞部１６ｅと空洞部２２ｃとが一体として繋がり、空洞部１６ｆと空洞部２２ｄとが一体として繋がる位置が存在する。このときが第１のモールド樹脂１０１ｂの厚みが所望の厚みとなった上記第２の状態である。このとき、空洞部１６ｅ，１６ｆ内に収納されこれらと同様にインサートキャビティ２側に向けて徐々にＺ方向上方に向かうよう傾斜される固定部材４３が、パワーモジュール製造装置Ｍ３と同様に、金型部材１とインサートキャビティ２とを跨ぐように配置される。これにより固定部材４３はインサートキャビティ２を固定可能とする。
【０１１０】
図１８のように空洞部および固定部材が傾斜する構成とすることにより、図１４の構成に比べて、固定部材４３に加わる負荷が低減される。このため固定部材４３の寿命を長くすることができる。
【０１１１】
実施の形態３．
まず本実施の形態のパワー半導体モジュールを製造するための装置としての、パワーモジュール製造装置の構成について、図１９を用いて説明する。図１９は実施の形態３に係るパワーモジュール製造装置の構成を示す概略断面図である。
【０１１２】
図１９を参照して、本実施の形態のパワーモジュール製造装置Ｍ５は、固定部材の部分の構成において、パワーモジュール製造装置Ｍ１，Ｍ３と異なっている。具体的には、パワーモジュール製造装置Ｍ３においてもパワーモジュール製造装置Ｍ１と同様に、インサートキャビティ２は、下金型内壁面１４に沿ったＺ方向の摺動により、金型部材１内、特に金型内空洞部１５に挿入可能である。
【０１１３】
インサートキャビティ２の外壁２６は、インサートキャビティ２の摺動方向すなわちＺ方向に対して傾斜している。具体的には、外壁２６は、Ｚ方向下方に向けてインサートキャビティ２のＸ方向寸法が狭くなり平面積が小さくなるように傾斜している。なお外壁２６はさらに、Ｚ方向下側に向けてインサートキャビティ２のＹ方向寸法が狭くなるように傾斜してもよい。なおこの傾斜角度は、金型部材１などの摺動する鉛直方向すなわちＺ方向に対して５°以上２０°以下であることが好ましく、１０°以上１５°以下であることがより好ましい。
【０１１４】
一方、金型部材１の下金型１２の内壁２７、すなわちインサートキャビティ２の外壁２６に対向可能な金型部材１の内壁２７には、当該内壁２７が凹部として掘られた形状を有する空洞部１６ｇ，１６ｈが形成されている。ここで内壁２７とは、下金型内壁面１４のうち内壁面テーパ１７の部分を除く、Ｚ方向に沿って延びる部分を意味する。空洞部１６ｇは基本的に実施の形態２の空洞部１６ｃと同様であり、空洞部１６ｈは基本的に実施の形態２の空洞部１６ｄと同様である。ただし空洞部１６ｇ，１６ｈは空洞部１６ｃ，１６ｄよりもＺ方向の寸法がやや大きいことが好ましい。図１９に示すように、金型部材１においては左側の空洞部１６ｇと右側の空洞部１６ｈとはＺ方向の高さがほぼ同じ位置に形成される。
【０１１５】
金型部材１の空洞部１６ｇ，１６ｈ内には固定部材４４が収納可能となっている。固定部材４４は、第１の固定部材領域４４ａと、第２の固定部材領域４４ｂとを含んでいる。第１の固定部材領域４４ａは、固定部材４４のうち下金型１２の比較的外側に配置される領域である。第１の固定部材領域４４ａは、インサートキャビティ２の摺動方向であるＺ方向に沿って延びる筒状の形状の領域である。第２の固定部材領域４４ｂは、第１の固定部材領域４４ａよりも下金型１２の比較的内側すなわちインサートキャビティ２側に設けられた領域である。第２の固定部材領域４４ｂは、第１の固定部材領域４４ａと一体となるよう連続した構成となっている。第２の固定部材領域４４ｂは、インサートキャビティ２の外壁２６に沿うように延びている。
【０１１６】
すなわち第２の固定部材領域４４ｂのうち最もインサートキャビティ２側の領域は、インサートキャビティ２に対向する対向面４４ｃとなっている。対向面４４ｃは、インサートキャビティ２のＺ方向に対して傾斜した外壁２６にほぼ平行になるように沿っている。つまり当該対向面４４ｃは、外壁２６と同様に、Ｚ方向に対して傾斜している。対向面４４ｃのうち最もＺ方向上側の部分は、第１の固定部材領域４４ａの最もインサートキャビティ２側の領域に接している。すなわち第２の固定部材領域４４ｂは、固定部材４４の最もＺ方向上側の部分においてはＸ方向の幅を有さない。しかし対向面４４ｃがＺ方向に対して傾斜しているため、第２の固定部材領域４４ｂは、Ｚ方向下側に向かうにつれてＸ方向の幅が広くなるように形成されている。
【０１１７】
インサートキャビティ２は、実施の形態１などと同様に、下金型１２の金型内空洞部１５内を、図１中に矢印で示すようにＺ方向に沿って上下に摺動可能である。このインサートキャビティ２の摺動により、金型部材１に対するＺ方向の位置が変化する。このためインサートキャビティ２の摺動による金型部材１に対する位置に応じて、第２の固定部材領域４４ｂのほぼ全体が、金型部材１の下金型１２とインサートキャビティ２との隙間２８に挟持されることが可能な構成となっている。具体的には、インサートキャビティ２が上下方向に摺動することにより、インサートキャビティ２のＺ方向の最上面の位置が、固定部材４４、特に第２の固定部材領域４４ｂのＺ方向の最上部の位置とほぼ同じになることがある。このとき、元々全体が空洞部１６ｇ，１６ｈ内に収納されていた固定部材４４をインサートキャビティ２側へ摺動させれば、第２の固定部材領域４４ｂの全体が空洞部１６ｇ，１６ｈとインサートキャビティ２との隙間２８にすっぽり収まる状態とすることができる。このような状態となれば、金型部材１の金型内空洞部１５に樹脂材料を供給して、ダイパッド５２の真下に所望厚みの樹脂封止を行なうことができる。
【０１１８】
固定部材４４は、実施の形態２と同様に、たとえばＸＹ平面に沿う矩形状を有する平板形状である。また空洞部１６ｇ，１６ｈは、Ｚ方向下方に少し延び拡がる領域を有し、当該延び拡がる領域内には、回転駆動部４２が配置されている。実施の形態２と同様の歯車状の機構により、回転駆動部４２の回転に追随して固定部材４４がＸ方向に移動可能となっている。
【０１１９】
以上より、固定部材４４が金型部材１の空洞部１６ｇ，１６ｈ内のみに収納された第１の状態と、固定部材４４がその摺動によりインサートキャビティ２側に突出し第２の固定部材領域４４ｂの（ほぼ）全体（たとえば体積の９０％以上）が金型部材１とインサートキャビティ２との隙間２８に挟持された第２の状態との切り替えが可能となっている。具体的には、図１９においては固定部材４４は、第２の固定部材領域４４ｂも含めその全体が空洞部１６ｇ，１６ｈ内に収納されているため上記の第１の状態となっている。これに対し、図２０においては固定部材４４は、インサートキャビティ２の外壁２６と対向する対向面４４ｃにおいて、インサートキャビティ２の外壁２６と接する。このように対向面４４ｃが外壁２６と接する位置において、金型部材１とインサートキャビティ２との隙間２８を塞ぐことが可能である。なお第２の状態では、インサートキャビティ２の外壁２６は、固定部材４４の対向面４４ｃの上に重畳するように接している。
【０１２０】
なお固定部材４４は、第２の状態においては、第２の固定部材領域４４ｂが隙間２８側へ突出し、そのＺ方向の最上部すなわち半導体素子８が搭載される側に最も近い位置において隙間２８を塞いでいてもよい。図２０を参照して、第２の状態においては第２の固定部材領域４４ｂが隙間２８に収まり、第１の固定部材領域４４ａのみが空洞部１６ｇ，１６ｈに収まった状態となっている。この状態においてはインサートキャビティ２の最上部において第２の固定部材領域４４ｂにより隙間２８が金型内空洞部１５とつながらないよう塞がれた状態となっている。
【０１２１】
第１の状態においては固定部材４４はインサートキャビティ２に対し金型部材１側からＸ方向に押圧せず、インサートキャビティ２は固定部材４４からの干渉を受けない。このため、インサートキャビティ２は摺動方向すなわちＺ方向に移動可能である。これに対して第２の状態においては固定部材４４はインサートキャビティ２に対し金型部材１側からＸ方向にこれを挟み込むように押圧する。これによりインサートキャビティ２はそのＺ方向の位置がある程度固定される。
【０１２２】
しかし第２の状態においては仮にインサートキャビティ２がＺ方向下方へ動こうとしても動くことはない。これは以下の理由による。第２の状態においては外壁２６が対向面４４ｃに接している。対向面４４ｃを含む固定部材４４は、第２の状態においてインサートキャビティ２側へ突出しているが、少なくとも第１の固定部材領域４４ａが空洞１６ｇ，１６ｈ内に収納されていることから、Ｚ方向に動くことはない。また対向面４４ｃはＺ方向に対して傾斜している。このため、たとえ対向面４４ｃの上に外壁２６が接するインサートキャビティ２にＺ方向下側の力が加わったとしても、外壁２６が対向面４４ｃにＺ方向下向きの力を加えるに過ぎず、インサートキャビティ２は下方に落下することはない。傾斜した対向面４４ｃを含む固定部材４４によりインサートキャビティ２はＺ方向の下方から干渉を受けるため、固定部材４４が障害となって下方に動けないためである。
【０１２３】
以上により、第２の状態においては、インサートキャビティ２の摺動方向すなわちＺ方向の移動が妨げられ、インサートキャビティ２は金型部材１に対して確実に位置固定される。
【０１２４】
以上の各点について、本実施の形態のパワーモジュール製造装置Ｍ５は実施の形態１，２のパワーモジュール製造装置Ｍ１，Ｍ３と異なり、他の点については同様である。このためパワーモジュール製造装置Ｍ５におけるパワーモジュール製造装置Ｍ１，Ｍ３と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。またパワーモジュール製造装置Ｍ１，Ｍ３と同一の特徴についてはその説明を繰り返さない。
【０１２５】
次に、本実施の形態のパワーモジュール製造装置Ｍ５を用いたパワー半導体モジュールの製造方法について、図１９および図２０を用いて説明する。図１９は、実施の形態３のパワーモジュールの製造方法における、上記の図５〜図６と同様の処理がなされた後の態様を示す概略断面図であり、上記の第１の状態を示す概略断面図である。また図２０は、実施の形態３のパワーモジュールの製造方法における、上記の図７と同様の処理がなされた後の態様を示す概略断面図であり、上記の第２の状態を示す概略断面図である。
【０１２６】
図１９を参照して、本実施の形態の製造方法においても、パワーモジュール製造装置Ｍ５を用いて、実施の形態１の図５〜図６と基本的に同様の処理がなされる。これにより第１のモールド樹脂１０１ｂ（図７など参照）の第１の厚みが所望の第２の厚みとなるときにちょうど、第２の固定部材領域４４ｂのＺ方向の最上部の高さ位置がインサートキャビティ２のＺ方向の最上部の高さ位置とほぼ等しくなる。
【０１２７】
この状態になったときに、回転駆動部４２がモータなどにより、回転中心４２ｃを中心として回転する（図１６参照）。回転駆動部４２の回転駆動により、空洞部１６ｇ，１６ｈ内のみに収納され第１の状態となっていた固定部材４４が、Ｘ方向に沿って摺動する。なおここでは、図１６中の固定部材４１を固定部材４４に置き換えて考える。
【０１２８】
これにより当該固定部材４４の第２の固定部材領域４４ｂは、金型部材１とインサートキャビティ２との隙間２８にすっぽり収まる第２の状態となるように配置される。すなわち第２の状態においては、図２０に示すように、第１の固定部材領域４４ａは空洞部１６ｇ内に、第２の固定部材領域４４ｂは空洞部１６ｇとインサートキャビティ２との隙間２８に収まるように配置される。言い換えれば第２の状態において、第２の固定部材領域４４ｂは、Ｘ方向に関して、最も外側の面が下金型１２の内壁２７と同一の面となり、最も内側の面がインサートキャビティ２の外壁２６と同一の面となる。
【０１２９】
この状態となれば、第２の固定部材領域４４ｂは、図２０の左右双方から、インサートキャビティ２の外壁２６を挟み込むように固定することが可能となる。またこの状態となれば、インサートキャビティ２に加わる重力の反作用として、インサートキャビティ２の外壁２６は、空洞部１６ｇ，１６ｈ内に載置された固定部材４４の対向面４４ｃから上向きの力を受けるように接触する。このためインサートキャビティ２は、固定部材４４により、金型部材１に対してＺ方向の位置が変化しないよう固定される。以降の各工程については、実施の形態１の図８〜図９と同様の処理がなされる。
【０１３０】
以上の各点について、本実施の形態のパワーモジュールの製造方法は実施の形態１，２のパワーモジュールの製造方法と異なり、他の点については同様である。このため本実施の形態のパワーモジュールの製造方法における実施の形態１，２と同様の内容についてはその説明を繰り返さない。
【０１３１】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１，２と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【０１３２】
実施の形態１においては、インサートキャビティ２が金型部材１内を摺動するために、図１に示す両者間の隙間としての間隔２３が必要となる。この間隔２３を過剰に狭くすればインサートキャビティ２の摺動が困難となる。他方、この間隔２３を過剰に広くすれば金型内空洞部１５内への樹脂封止時に、当該間隔２３から樹脂材料の屑が落下し、間隔２３には当該屑が溜まる。これによりインサートキャビティ２の摺動抵抗が増加し、インサートキャビティ２の外壁が摩耗する問題が生じ得る。
【０１３３】
しかし本実施の形態によれば、第２の状態において、インサートキャビティ２の重力により、Ｚ方向に対して傾斜する外壁２６が、上記と同様に傾斜する対向面４４ｃと接する。この接する領域にてインサートキャビティ２は下降しないよう下方から上向きの力を受けながら固定される。このように外壁２６と対向面４４ｃとが接する部分において両者が隙間２８を塞ぐように接触する。これにより金型内空洞部１５内への樹脂封止時に、当該間隔２３から樹脂材料の屑が落下する可能性を低減できる。
【０１３４】
なお第２の状態においては、第２の固定部材領域４４ｂの最上部である、図１９における三角形の頂点部が、インサートキャビティ２の外壁２６および下金型１２の内壁２７の双方と密着することが好ましい。このようにすれば、金型内空洞部１５に充填されるモールド樹脂が隙間２８から下方へ落下する余地がなくなる。尖った形状の第２の固定部材領域４４ｂの頂点部が外壁２６および内壁２７の双方と密着すれば、金型内空洞部１５と隙間２８とを完全に分離させる効果が高められる。
【０１３５】
またインサートキャビティ２の外壁２６は下金型１２の内壁２７に対して傾斜しており、特にＺ方向下方において両者間の隙間２８の幅が大きくなっている。このためインサートキャビティ２の摺動抵抗が増加する問題を解消させ、寿命の長いパワーモジュール製造装置Ｍ５を提供することができる。
【０１３６】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。
【０１３７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３８】
１  金型部材、２  インサートキャビティ、３  プランジャ、４，４１，４３，４４  固定部材、５  リードフレーム、７  導電性接着剤、８  半導体素子、９，９１，９２，９３  ワイヤ、１１  上金型、１２  下金型、１３  上金型内壁面、１４  下金型内壁面、１５  金型内空洞部、１６ａ，１６ｂ，２２  固定部材挿入孔、１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｇ，１６ｈ，２２ａ，２２ｂ  空洞部、１７  内壁面テーパ、１８  樹脂通過部、１９  駆動機構、２１  キャビティ本体、２５  エアベント、２６  外壁、２７  内壁、２８  隙間、３１  プランジャ配置領域、３２  樹脂搭載用空洞部、４２  回転駆動部、４４ａ  第１の固定部材領域、４４ｂ  第２の固定部材領域、４４ｃ  対向面、５１  リード、５２，５３  ダイパッド、５４  接続部、８１  パワー半導体素子、８２  他の半導体素子、１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ  第１のモールド樹脂、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ  第２のモールド樹脂、１０２ｄ  樹脂残渣部、１０３  ピン、１０４  絶縁層、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  パワー半導体モジュール、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６  パワーモジュール製造装置。 
【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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