(57)【要約】【課題】半導体モジュールにおける防水効果の向上を図る。【解決手段】半導体モジュールは、半導体素子と、半導体素子が接合された導体部材と、半導体素子に熱伝導可能に設けられた放熱部材と、放熱部材とは異なる材質からなり、放熱部材の一面を露出して半導体素子を封止する封止材とを備える半導体構造体と、少なくとも冷媒の接触領域内における放熱部材と封止材との境界を覆う被覆層と、被覆層とは異なる材質からなり、被覆層の表面に形成される防水層とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、前記半導体素子が接合された導体部材と、前記半導体素子に熱伝導可能に設けられた放熱部材と、前記放熱部材とは異なる材質からなり、前記放熱部材の一面を露出して前記半導体素子を封止する封止材とを備える半導体構造体と、
少なくとも冷媒の接触領域内における前記放熱部材と前記封止材との境界を覆う被覆層と、
前記被覆層とは異なる材質からなり、前記被覆層の表面に形成される防水層とを備える半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールにおいて、
前記被覆層は、前記封止材における冷媒の接触領域の全体に形成されている半導体モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体モジュールにおいて、
前記被覆層は、有機化合物からなる半導体モジュール。
【請求項４】
請求項１または２に記載の半導体モジュールにおいて、
前記被覆層は、無機化合物からなる半導体モジュール。
【請求項５】
請求項１または２に記載の半導体モジュールにおいて、
前記被覆層は、金属からなる半導体モジュール。
【請求項６】
請求項１または２に記載の半導体モジュールにおいて、
前記防水層は、厚みが５００μｍ以下の金属膜である半導体モジュール。
【請求項７】
請求項１または２に記載の半導体モジュールを備える電子制御装置。
【請求項８】
半導体素子と、前記半導体素子が接合された導体部材と、前記半導体素子に熱伝導可能に設けられた放熱部材と、前記放熱部材とは異なる材質からなり、前記放熱部材の一面を露出して前記半導体素子を封止する封止材とを備える半導体構造体を準備し、
少なくとも冷媒の接触領域内における前記放熱部材と前記封止材との境界を覆う被覆層を形成し、
前記被覆層の表面に前記被覆層とは異なる材質からなる防水層を形成する半導体モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記被覆層を形成する際、前記封止材における冷媒の接触領域の全体に前記被覆層を形成する半導体モジュールの製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記被覆層を形成する際、樹脂の含有量が５重量％以上１００重量％以下の塗布溶液を塗布することで、前記被覆層を形成する半導体モジュールの製造方法。
【請求項１１】
請求項８または９に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記被覆層を形成する際、粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下の塗布溶液を塗布することで、前記被覆層を形成する半導体モジュールの製造方法。
【請求項１２】
請求項８または９に記載の半導体モジュールの製造方法において、
前記被覆層を形成する際、無機元素比率が２重量％以下の塗布溶液を塗布することで、前記被覆層を形成する半導体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、半導体モジュールおよび半導体モジュールの製造方法ならびに電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー化の推進や低炭素社会の実現のため、電気自動車やハイブリッド自動車といった自動車の電動化が急速に進展している。特に、電動化システムの基本構成要素となるインバータの役割は今まで以上に多様化し、小型化と高出力化を同時に実現することが求められている。インバータには、その主要部品としてトランジスタやダイオード等のパワー半導体チップを樹脂で封止してなるパワー半導体モジュールが搭載されている。電気自動車、ハイブリッド自動車用のパワー半導体モジュールでは、デバイスの電流容量の増大や小型化による電流密度の増大に伴い、通電により発熱するため、パワー半導体モジュールの温度上昇を抑える冷却手段が設けられている。
【０００３】
パワー半導体モジュールなどの半導体装置の冷却方式として水冷方式が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、半導体装置の側面とケースの内壁とによって規定される空間が、半導体装置を冷却するための冷媒の流路を構成し、半導体装置が冷媒中に浸漬されている点が記載されている。また、特許文献１には、半導体装置の表面を覆う金属膜がめっきや半田付け等によって形成され、放熱性の向上と、冷媒に対する防水性を高めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１９６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体モジュールでは、金属製の放熱板や放熱フィンなどの放熱部材を封止樹脂から露出させて、冷媒に接触させ、放熱効率を高めることが行われる。半導体モジュールの製造方法として、トランスファーモールド法がある。トランスファーモールド法では、半導体素子等を実装した基板を予め加熱された金型内に固定し、この金型にモールド樹脂を溶融させながら加圧注入し封止する。しかしながら、放熱部材と封止樹脂とが異種材料であるため、成形後、封止樹脂と放熱部材との境界面に極わずかな隙間が発生するおそれがある。
【０００６】
境界面に隙間が存在していると、めっき処理を施しても、隙間を覆うように金属膜を形成することができず、この隙間から冷媒が浸入してしまうという問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の半導体モジュールは、半導体素子と、半導体素子が接合された導体部材と、半導体素子に熱伝導可能に設けられた放熱部材と、放熱部材とは異なる材質からなり、放熱部材の一面を露出して半導体素子を封止する封止材とを備える半導体構造体と、少なくとも冷媒の接触領域内における放熱部材と封止材との境界を覆う被覆層と、被覆層とは異なる材質からなり、被覆層の表面に形成される防水層とを備える。
請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法は、半導体素子と、半導体素子が接合された導体部材と、半導体素子に熱伝導可能に設けられた放熱部材と、放熱部材とは異なる材質からなり、放熱部材の一面を露出して半導体素子を封止する封止材とを備える半導体構造体を準備し、少なくとも冷媒の接触領域内における放熱部材と封止材との境界を覆う被覆層を形成し、被覆層の表面に被覆層とは異なる材質からなる防水層を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、防水効果の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図。
【図２】インバータ回路の電気回路の構成を説明する図。
【図３】半導体モジュールの斜視図。
【図４】図３（ａ）のＩＶａ−ＩＶａ線で切断した半導体モジュールの断面模式図。
【図５】半導体モジュールの回路構成を示す回路図。
【図６】半導体モジュールの封止樹脂を取り除いた導体板組みの斜視図。
【図７】図６の第１導体板および第３導体板を取り除いた導体板組みの斜視図。
【図８】半導体モジュールの製造手順を示すフローチャート。
【図９】塗布溶液により形成される塗膜について説明する説明図。
【図１０】被覆層の形成について説明する説明図。
【図１１】（ａ）は封止樹脂の成形後の状態を示す部分断面模式図、（ｂ）は被覆層を設けずに、直接、半導体構造体の表面に防水層を設けた比較例を示す部分断面模式図。
【図１２】被覆層および防水層を設けた本実施の形態を示す部分断面模式図。
【図１３】第２の実施の形態に係る半導体モジュールの斜視図。
【図１４】第２の実施の形態に係る半導体モジュールの断面模式図。
【図１５】第３の実施の形態に係る半導体モジュールの断面模式図。
【図１６】第４の実施の形態に係る半導体モジュールの断面模式図。
【図１７】変形例１に係る半導体モジュールの部分拡大模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
−第１の実施の形態−
図１は、ハイブリッド自動車の制御ブロックを示す図である。エンジンＥＧＮおよびモータジェネレータＭＧ１は車両の走行用トルクを発生する。モータジェネレータＭＧ１は回転トルクを発生するだけでなく、モータジェネレータＭＧ１に外部から加えられる機械エネルギーを電力に変換する機能を有する。
【００１１】
モータジェネレータＭＧ１は、たとえば同期機あるいは誘導機であり、上述のごとく、運転方法によりモータとしても発電機としても動作する。モータジェネレータＭＧ１を自動車に搭載する場合には、小型で高出力を得ることが望ましく、ネオジウムなどの磁石を使用した永久磁石型の同期電動機が適している。永久磁石型の同期電動機は誘導電動機に比べて回転子の発熱が少なく、この観点でも自動車用として優れている。
【００１２】
エンジンＥＧＮの出力トルクは動力分配機構ＴＳＭを介してモータジェネレータＭＧ１に伝達され、動力分配機構ＴＳＭからの回転トルクあるいはモータジェネレータＭＧ１が発生する回転トルクは、トランスミッションＴＭおよびデファレンシャルギアＤＩＦを介して車輪に伝達される。一方、回生制動の運転時には、車輪から回転トルクがモータジェネレータＭＧ１に伝達され、供給されてきた回転トルクに基づいて交流電力を発生する。発生した交流電力は後述するように電力変換装置２００により直流電力に変換され、高電圧用のバッテリ１３６を充電し、充電された電力は再び走行エネルギーとして使用される。
【００１３】
次に半導体素子のスイッチング動作によって電力を直流から交流に、交流から直流に変換する電力変換装置２００について説明する。インバータ回路１４０は、バッテリ１３６と直流コネクタ１３８を介して電気的に接続されており、バッテリ１３６とインバータ回路１４０との相互において電力の授受が行われる。モータジェネレータＭＧ１をモータとして動作させる場合には、インバータ回路１４０は直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６から供給された直流電力に基づき交流電力を発生し、交流端子１８８を介してモータジェネレータＭＧ１に供給する。モータジェネレータＭＧ１とインバータ回路１４０からなる構成は電動発電ユニットとして動作する。
【００１４】
なお、本実施形態では、バッテリ１３６の電力によって電動発電ユニットを電動ユニットとして作動させることにより、モータジェネレータＭＧ１の動力のみによって車両の駆動ができる。さらに、本実施形態では、電動発電ユニットを発電ユニットとしてエンジンＥＧＮの動力あるいは車輪からの動力によって作動させて発電させることにより、バッテリ１３６の充電ができる。
【００１５】
電力変換装置２００は、インバータ回路１４０に供給される直流電力を平滑化するためのコンデンサモジュール５００を備えている。
【００１６】
電力変換装置２００は、上位の制御装置から指令を受けたりあるいは上位の制御装置に状態を表すデータを送信したりするための通信用のコネクタ２１を備えている。電力変換装置２００は、コネクタ２１からの指令に基づいて制御回路１７２でモータジェネレータＭＧ１の制御量を演算し、さらにモータとして運転するか発電機として運転するかを演算し、演算結果に基づいて制御パルスを発生し、その制御パルスをドライバ回路１７４へ供給する。ドライバ回路１７４は、供給された制御パルスに基づいて、インバータ回路１４０を制御するための駆動パルスを発生する。
【００１７】
次に、図２を用いてインバータ回路１４０の電気回路の構成を説明する。なお、本実施形態では半導体素子として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を使用しており、以下略してＩＧＢＴと記す。
【００１８】
上アームのＩＧＢＴ３２８およびダイオード１５６と、下アームのＩＧＢＴ３３０およびダイオード１６６とで、上下アームの直列回路１５０が構成される。インバータ回路１４０は、この直列回路１５０を、出力しようとする交流電力のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相に対応して備えている。
【００１９】
これらの３相は、この実施の形態ではモータジェネレータＭＧ１の電機子巻線の３相の各相巻線に対応している。３相のそれぞれの上下アームの直列回路１５０は、直列回路の中点部分である中間電極１６９から交流電流を出力する。この中間電極１６９は、交流端子１５９および交流端子１８８を通して、モータジェネレータＭＧ１への交流電力線である交流バスバー８０２と接続される。
【００２０】
上アームのＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極は、直流正極端子１５７を介してコンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６に電気的に接続されている。また、下アームのＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極は、直流負極端子１５８を介してコンデンサモジュール５００の負極側のコンデンサ端子５０４に電気的に接続されている。
【００２１】
上述のように、制御回路１７２は上位の制御装置からコネクタ２１を介して制御指令を受け、これに基づいてインバータ回路１４０を構成する各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための制御信号である制御パルスを発生し、ドライバ回路１７４に供給する。
【００２２】
ドライバ回路１７４は、上記制御パルスに基づき、各相の直列回路１５０の上アームあるいは下アームを構成するＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０を制御するための駆動パルスを各相のＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０に供給する。ＩＧＢＴ３２８やＩＧＢＴ３３０は、ドライバ回路１７４からの駆動パルスに基づき、導通あるいは遮断動作を行い、バッテリ１３６から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、この変換された電力はモータジェネレータＭＧ１に供給される。
【００２３】
上アームのＩＧＢＴ３２８および下アームのＩＧＢＴ３３０は、それぞれ、コレクタ電極と、信号用のエミッタ電極と、ゲート電極とを備えている。上アームのダイオード１５６が、コレクタ電極端子１５３とエミッタ電極端子１５５との間に電気的に接続されている。また、ダイオード１６６が、コレクタ電極端子１６３とエミッタ電極端子１６５との間に電気的に接続されている。
【００２４】
なお、スイッチング用パワー半導体素子としては金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ（以下略してＭＯＳＦＥＴと記す）を用いてもよい、この場合はダイオード１５６やダイオード１６６は不要となる。スイッチング用パワー半導体素子としては、ＩＧＢＴは直流電圧が比較的高い場合に適していて、ＭＯＳＦＥＴは直流電圧が比較的低い場合に適している。
【００２５】
コンデンサモジュール５００は、正極側のコンデンサ端子５０６と負極側のコンデンサ端子５０４と正極側の電源端子５０９と負極側の電源端子５０８とを備えている。バッテリ１３６からの高電圧の直流電力は、直流コネクタ１３８を介して、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８に供給され、コンデンサモジュール５００の正極側のコンデンサ端子５０６および負極側のコンデンサ端子５０４から、インバータ回路１４０へ供給される。
【００２６】
一方、交流電力からインバータ回路１４０によって変換された直流電力は、正極側のコンデンサ端子５０６や負極側のコンデンサ端子５０４からコンデンサモジュール５００に供給され、正極側の電源端子５０９や負極側の電源端子５０８から直流コネクタ１３８を介してバッテリ１３６に供給され、バッテリ１３６に蓄積される。
【００２７】
制御回路１７２は、ＩＧＢＴ３２８およびＩＧＢＴ３３０のスイッチングタイミングを演算処理するためのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を備えている。マイコンへの入力情報としては、モータジェネレータＭＧ１に対して要求される目標トルク値、直列回路１５０からモータジェネレータＭＧ１に供給される電流値、およびモータジェネレータＭＧ１の回転子の磁極位置がある。
【００２８】
目標トルク値は、不図示の上位の制御装置から出力された指令信号に基づくものである。電流値は、電流センサ１８０による検出信号に基づいて検出されたものである。磁極位置は、モータジェネレータＭＧ１に設けられたレゾルバなどの回転磁極センサ（不図示）から出力された検出信号に基づいて検出されたものである。本実施形態では、電流センサ１８０は３相の電流値を検出する場合を例に挙げているが、２相分の電流値を検出するようにし、演算により３相分の電流を求めてもよい。
【００２９】
制御回路１７２内のマイコンは、目標トルク値に基づいてモータジェネレータＭＧ１のｄ軸、ｑ軸の電流指令値を演算し、この演算されたｄ軸、ｑ軸の電流指令値と、検出されたｄ軸、ｑ軸の電流値との差分に基づいてｄ軸、ｑ軸の電圧指令値を演算し、この演算されたｄ軸、ｑ軸の電圧指令値を、検出された磁極位置に基づいてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に変換する。そして、マイコンは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令値に基づく基本波（正弦波）と搬送波（三角波）との比較に基づいてパルス状の変調波を生成し、この生成された変調波をＰＷＭ（パルス幅変調）信号としてドライバ回路１７４に出力する。
【００３０】
ドライバ回路１７４は、下アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号を増幅したドライブ信号を、対応する下アームのＩＧＢＴ３３０のゲート電極に出力する。また、ドライバ回路１７４は、上アームを駆動する場合、ＰＷＭ信号の基準電位のレベルを上アームの基準電位のレベルにシフトしてからＰＷＭ信号を増幅し、これをドライブ信号として、対応する上アームのＩＧＢＴ３２８のゲート電極にそれぞれ出力する。
【００３１】
直列回路１５０に設けられた温度センサ（不図示）からは直列回路１５０の温度の情報がマイコンに入力されている。また、マイコンには直列回路１５０の直流正極側の電圧の情報が入力されている。マイコンは、それらの情報に基づいて過温度検知および過電圧検知を行い、過温度あるいは過電圧が検知された場合には全てのＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０のスイッチング動作を停止させる。
【００３２】
図３〜図７を参照して、インバータ回路１４０に使用される半導体モジュール３００ａ〜３００ｃの構成を説明する。なお、上記半導体モジュール３００ａ〜３００ｃ（図２参照）はいずれも同じ構造であるため、代表して半導体モジュール３００ａ（以下、半導体モジュール３００Ａと記す）の構造を説明する。
【００３３】
図３は半導体モジュール３００Ａの斜視図である。図４は半導体モジュール３００Ａの断面模式図であり、図３（ａ）のＩＶａ−ＩＶａ線で切断した断面模式図である。なお、図４では、ＩＶｂ−ＩＶｂ線で切断した断面において表される構成部材の符号についても付記している。図５は、半導体モジュール３００Ａの回路構成を示す回路図である。図６は、理解を助けるために、半導体モジュール３００Ａの封止樹脂３４８を取り除いた導体板組み９５０の斜視図である。図７は、図６の第１導体板３１５および第３導体板３２０を取り除いた導体板組み９５０の斜視図である。
【００３４】
図４に示すように、半導体モジュール３００Ａは、図２および図５に示す直列回路１５０を構成するパワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０，ダイオード１５６，ダイオード１６６）を含んで構成され、これらパワー半導体素子が樹脂からなる封止樹脂３４８により封止されてなる。
【００３５】
図５を参照して半導体モジュールの回路構成について説明する。図５に示すように、上アーム側のＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極と上アーム側のダイオード１５６のカソード電極は、第１導体板３１５を介して接続されている。同様に、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のコレクタ電極と下アーム側のダイオード１６６のカソード電極は、第３導体板３２０を介して接続されている。上アーム側のＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極と上アーム側のダイオード１５６のアノード電極は、第２導体板３１８を介して接続されている。同様に、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極と下アーム側のダイオード１６６のアノード電極は、第４導体板３１９を介して接続されている。第２導体板３１８と第３導体板３２０は中間電極３２９によって接続されている。こうした回路構成により上下アームの直列回路１５０が形成される。
【００３６】
図４および図７に示すように、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ３２８，ＩＧＢＴ３３０，ダイオード１５６，ダイオード１６６）は、板状の扁平構造であり、当該パワー半導体素子の各電極は表裏面に形成されている。
【００３７】
図４および図６に示すように、パワー半導体素子の各電極は、それぞれの電極面に対向して配置される第１導体板３１５と第２導体板３１８、または第３導体板３２０と第４導体板３１９によって挟まれる。つまり、第１導体板３１５と第２導体板３１８は、ＩＧＢＴ３２８およびダイオード１５６を介して略平行に対向した積層配置となる。同様に、第３導体板３２０と第４導体板３１９は、ＩＧＢＴ３３０およびダイオード１６６を介して略平行に対向した積層配置となる。図６に示すように、第３導体板３２０と第２導体板３１８は中間電極３２９を介して接続されている。この接続により上アーム回路と下アーム回路が電気的に接続され、上下アーム直列回路が形成される。
【００３８】
直流側の第１導体板３１５と交流側の第３導体板３２０は、略同一平面状に配置される。第１導体板３１５には、上アーム側のＩＧＢＴ３２８のコレクタ電極と上アーム側のダイオード１５６のカソード電極が固着される。第３導体板３２０には、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のコレクタ電極と下アーム側のダイオード１６６のカソード電極が固着される。同様に、交流側の第２導体板３１８と直流側の第４導体板３１９は、略同一平面状に配置される。第２導体板３１８には、上アーム側のＩＧＢＴ３２８のエミッタ電極と上アーム側のダイオード１５６のアノード電極が固着される。第４導体板３１９には、下アーム側のＩＧＢＴ３３０のエミッタ電極と下アーム側のダイオード１６６のアノード電極が固着される。
【００３９】
第１導体板３１５からは直流正極端子１５７が延在し、第２導体板３１８からは交流端子１５９が延在し、第４導体板３１９からは直流負極端子１５８が延在している。
【００４０】
本実施の形態に係る各導体板３１５，３１８，３１９，３２０は、大電流回路用配線で
あり、純銅もしくは銅合金等の熱伝導率が高くて電気抵抗の低い材料からなり、厚さは０.５ｍｍ以上がよい。
【００４１】
図４に示すように、各導体板３１５，３１８，３１９，３２０には各パワー半導体素子が金属接合材１６０を介してそれぞれ接合されている。金属接合材１６０は、たとえば銀シートや微細金属粒子を含んだ低温焼結接合材、あるいは、熱伝導率が高くて環境性に優れた鉛フリーはんだ等、たとえば、Ｓｎ−Ｃｕはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｂｉはんだ等である。
【００４２】
ドライバ回路１７４と接続するためのゲート電極端子１５４，１６４およびエミッタ電極端子１５５，１６５は、ワイヤボンディング、リボンボンディング等により、パワー半導体素子のゲート電極およびエミッタ電極に接続されている。ワイヤやリボンにはアルミニウムや金を用いることが好適である。ワイヤやリボンに代えて、はんだ等を用いて接続してもよい。ゲート電極端子１５４，１６４およびエミッタ電極端子１５５，１６５は、純銅もしくは銅合金を用いることが好適である。なお、直流正極端子１５７、直流負極端子１５８および交流端子１５９、ならびに、ゲート電極端子１５４，１６４およびエミッタ電極端子１５５，１６５、その他、電流検出用端子、温度検出用端子等は、一列に配置され、所定の間隔で絶縁性樹脂等からなるタイバー９５１により接続され、一体的に保持されている。
【００４３】
図４および図６に示すように、半導体モジュール３００Ａは、放熱フィン３７１を備えている。図４に示すように、放熱フィン３７１は、フィン板３７１ａと、フィン板３７１ａの剛性を高める補強板３７１ｂとを有している。フィン板３７１ａは矩形平板状の基部と、基部の一面に突設された円柱状の複数のフィンとを有している。補強板３７１ｂは矩形平板状であり、補強板３７１ｂの外形はフィン板３７１ａの基部の外形と略同一とされている。フィン板３７１ａの基部と補強板３７１ｂとは、フィン板３７１ａの基部の外周側面と補強板３７１ｂの外周側面とが面一となるように位置決めされ、接合される。
【００４４】
半導体モジュール３００Ａはケース１２２内に配置され、放熱フィン３７１はケース１２２内の冷媒１２１との間で熱交換を行い、半導体モジュールで発生した熱を冷媒１２１に放熱する。冷媒１２１は、各フィンと直交する方向に流れ、図示しない循環装置によりケース１２２内を循環する。
【００４５】
第２導体板３１８および第４導体板３１９の外側面（半導体素子の接合面の反対側の面）には絶縁性を有する絶縁板３８９が接合され、絶縁板３８９の外側面には補強板３７１ｂが接合され、後述のトランスファーモールド成形の後、補強板３７１ｂの露出面にフィン板３７１ａが接合される。つまり、フィン板３７１ａにおけるフィンが形成される面は封止樹脂３４８から露出する。絶縁板３８９は、絶縁性を有するセラミックスなどの無機化合物や絶縁性を有する樹脂などの有機化合物からなり、放熱フィン３７１と導体板３１８，３１９との間に配置されて、両者を絶縁する。絶縁板３８９の材質は、熱伝導率の高いものを選択することが好ましい。絶縁板３８９を樹脂で形成する場合、樹脂成分が完全に硬化する前の状態、すなわち粘着性を有する状態で導体板３１８，３１９、および、補強板３７１ｂに接続することが好ましい。なお、放熱フィン３７１を構成する補強板３７１ｂやフィン板３７１ａが絶縁性を有する材料で形成される場合は、絶縁板３８９を省略することができる。
【００４６】
補強板３７１ｂおよびフィン板３７１ａは、アルミニウム、銅、マグネシウムなど、封止樹脂３４８に用いられる材料に比べて熱伝導率の高い金属材料やアルミナなどのセラミックス材料からなる。補強板３７１ｂの材質は、フィン板３７１ａの材質よりも剛性の高い材質を選択することが好適である。本実施の形態では、補強板３７１ｂとフィン板３７１ａとは異なる材質が選択されている。
【００４７】
第２導体板３１８または第４導体板３１９と、絶縁板３８９と、補強板３７１ｂと、フィン板３７１ａとは、溶接、はんだ、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）などにより接合される。なお、フィン板３７１ａの強度が十分な場合には、補強板３７１ｂを省略することができる。
【００４８】
このように第２導体板３１８および第４導体板３１９は、それぞれ絶縁板３８９を介して放熱フィン３７１に熱伝導可能に結合されている。半導体素子１５６，１６６，３２８，３３０で発生した熱は、第２導体板３１８または第４導体板３１９に伝わり、絶縁板３８９を介して放熱フィン３７１に伝わり、放熱フィン３７１から後述の被覆層６０１および防水層６０２を介して冷媒１２１に放熱される。
【００４９】
導体板組み９５０をトランスファーモールド法などにより、絶縁性を有する封止樹脂３４８でモールドすることで半導体構造体３０２が形成される。トランスファーモールド法では、導体板組み９５０を予め加熱された金型内に固定し、金型内にエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂を溶融させながら加圧注入して成形することで、パワー半導体素子を含む導体板組み９５０が封止樹脂３４８により封止され、半導体構造体（モジュール封止体）３０２が形成される。なお、トランスファーモールドを行う際、補強板３７１ｂの外側面（絶縁板３８９との接合面の反対側の面）は封止樹脂３４８より露出される。図３および図４に示すように、封止樹脂３４８は、各端子１５７，１５８，１５９，１５４，１５５，１６４，１６５が相互に絶縁された状態で配置される端子面３４８ａを有している。
【００５０】
このように導体板組み９５０をモールド成形する場合、半導体構造体３０２の表面における封止樹脂３４８と導体板組み９５０との境界にごくわずかな隙間（窪み）が生じることがある。隙間（窪み）は、幅が１〜５００μｍ、深さが１〜５００μｍの範囲内のものが多く、境界面に沿って深さ方向に細長く生じることもある。境界面に隙間が生じると、この隙間から冷媒が浸入してしまう問題が生じる。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、半導体構造体３０２の外表面に、隙間を覆う被覆層６０１と、被覆層６０１の表面に形成される防水層６０２とを形成するようにした。被覆層６０１が形成される領域は、半導体構造体３０２における冷媒１２１の接触領域の全体を含む領域である。
【００５２】
第１の実施の形態における半導体モジュール３００Ａの製造方法について説明する。図８は、半導体モジュール３００Ａの製造手順を示すフローチャートである。図８（ａ）に示すように、半導体モジュール３００Ａは、半導体構造体３０２を準備する準備工程Ｓ１００、被覆層６０１を形成する被覆層形成工程Ｓ１１０、防水層６０２を形成する防水層形成工程Ｓ１２０を経て作製される。
【００５３】
被覆層６０１および防水層６０２の形成方法について詳しく説明する。
−被覆層形成工程−
図８（ｂ）に示すように、被覆層形成工程Ｓ１１０は、塗布溶液作製工程Ｓ１１２、浸漬工程Ｓ１１５、および、加熱硬化工程Ｓ１１８を含む。
【００５４】
−塗布溶液作製工程Ｓ１１２−
市販のポリアミドイミドを６重量％で、かつ粘度が０．３Ｐａ・ｓになるようにＮ−メチル−２−ピロリドンで希釈、調整した塗布溶液を作製する。
【００５５】
−浸漬工程Ｓ１１５−
塗布領域以外の部分、たとえば端子面３４８ａや端子面近傍の各端子を養生テープや養生シート、養生用の治具などの養生部材（不図示）を用いて覆った後、ディップ法により、半導体構造体３０２を塗布溶液に浸漬し、塗膜する。この際、端子面３４８ａは浸漬しないように塗布溶液の量および浸漬させる高さなどを調整する。
【００５６】
−加熱硬化工程Ｓ１１８−
浸漬塗膜後、１００℃、１７０℃で各々１時間加熱することで溶媒（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を除去するとともに樹脂（ポリアミドイミド）を硬化させ、図４のＡ部拡大図で示される被覆層６０１を形成する。
【００５７】
図９は、塗布溶液Ｌにより形成される塗膜Ｆについて説明する説明図であり、説明の便宜上、窪みＳ０の開口面を上にして、水平にした状態で塗膜Ｆを形成した例について示している。封止樹脂３４８の表面には、成形の際に発生するボイドに起因して、窪みＳ０が形成される。図９（ａ）に示すように、端子側を上にして半導体構造体３０２を塗布溶液Ｌに浸漬し、その後、半導体構造体３０２を引き上げると、図９（ｂ）に示すように、窪みＳ０の天井面（上側面）から塗布溶液Ｌが流れ落ち、窪みＳ０の天井面に比べて底面（下側面）に付着する塗膜Ｆの厚みが厚くなる。
【００５８】
塗布溶液Ｌの粘度が０．１Ｐａ・ｓ未満であると、窪みＳ０に塗布された塗布溶液Ｌが流れ落ち、窪みＳ０の内面の一部が露出してしまう。また、塗布溶液Ｌの粘度が１００Ｐａ・ｓを超えると、窪みＳ０に塗布溶液Ｌを入れることができず、埋め込み効果がなくなってしまう。このため、塗布溶液Ｌの粘度は、０．１Ｐａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下とすることが好ましい。
【００５９】
図１０は、被覆層６０１の形成について説明する説明図である。図１０（ａ）に示すように、塗布溶液Ｌにより塗膜Ｆを形成し（図９参照）、塗膜Ｆによって窪みＳ０を覆う。その後、塗膜Ｆを所定時間加熱し、硬化させることで、図１０（ｂ）に示すように、被覆層６０１が形成される。
【００６０】
ここで、塗膜Ｆの厚みをＹ、樹脂含有量をＣ重量％とすると、被覆層６０１の厚みはＣ・Ｙ、窪みＳ０内の被覆層６０１の厚みはＣ・（Ｙ＋Ｚ０）となる。窪みＳ０の深さをＺ０とすると、被覆層６０１の窪みＳ１の深さＺ１は、次式（１）で表される。
Ｚ１＝Ｚ０＋Ｃ・Ｙ−Ｃ（Ｙ＋Ｚ０）
＝Ｚ０＋Ｃ・Ｙ−Ｃ・Ｙ−Ｃ・Ｚ０
＝Ｚ０−Ｃ・Ｚ０
＝Ｚ０（１−Ｃ）                      ・・・（１）
【００６１】
塗布溶液Ｌは種々の成分で構成することができるが、式（１）で表されるように、樹脂含有量Ｃが多いほど窪みＳ０を埋める効果が高い。５重量％未満の場合では、窪みＳ０を埋める効果が小さいため、樹脂含有量Ｃは５重量％以上１００重量％以下であることが望ましい。このように被覆層６０１により、窪みの高さを小さくする効果が得られるので、被覆層６０１は封止樹脂３４８の表面を平坦にする平坦化層としての機能がある。
【００６２】
−防水層形成工程−
図８（ｃ）に示すように、防水層形成工程Ｓ１２０は、無電解銅めっき工程Ｓ１２２、および、無電解ニッケルめっき工程Ｓ１２５を含む。
−無電解銅めっき工程Ｓ１２２−
無電解銅めっきにより０．５μｍの銅膜を下地膜として形成する。
−無電解ニッケルめっき工程Ｓ１２５−
下地膜の上に、無電解ニッケルめっきにより２０μｍのニッケル膜を形成し、図４のＡ部拡大図で示されるように、銅膜とニッケル膜とからなる防水層６０２を形成する。下地膜については省略することもできるが、下地膜を形成することで有機化合物からなる被覆層６０１との密着力を向上できるため、下地膜を形成することが好ましい。防水層６０２の形成後、養生部材を取り外し、半導体モジュール３００Ａが完成する。
【００６３】
なお、防水層６０２の厚みは、５００μｍを超えると、めっき工程に時間を要し、製造が困難となる。したがって、防水層６０２の厚みは、５００μｍ以下とすることが好ましい。
【００６４】
上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）半導体モジュール３００Ａは、半導体素子３２８，３３０，１５６，１６６と、半導体素子が接合された導体板３１８，３１９と、半導体素子に導体板３１８，３１９および絶縁板３８９を介して熱伝導可能に固着された放熱フィン３７１と、放熱フィン３７１とは異なる材質からなり、放熱フィン３７１の一面を露出して半導体素子を封止する封止樹脂３４８とを備える半導体構造体３０２と、少なくとも冷媒１２１の接触領域内における放熱フィン３７１と封止樹脂３４８との境界を覆う被覆層６０１と、被覆層６０１とは異なる材質からなり、被覆層６０１の表面に形成される防水層６０２とを備える。
被覆層６０１を形成することによって、封止樹脂３４８と放熱フィン３７１との境界に沿って形成される隙間（窪み）が覆われる。
防水層６０２を形成することによって、冷媒１２１が封止樹脂３４８内に浸入することを防止することができるため、半導体モジュール３００Ａの長寿命化を図ることができる。
【００６５】
図１１（ａ）は、封止樹脂３４８の成形後の状態を示す部分断面模式図であり、図１１（ｂ）は、被覆層６０１を設けずに、直接、半導体構造体３０２の表面に防水層６０２を設けた例（以下、比較例と記す）を示す部分断面模式図である。図１２は、被覆層６０１および防水層６０２を設けた本実施の形態を示す部分断面模式図である。図１１（ａ），（ｂ）および図１２は、それぞれ図４のＡ部に相当する部分の断面を模式的に示したものである。
【００６６】
図１１（ａ）に示すように、封止樹脂３４８の成形後、封止樹脂３４８の熱収縮により、封止樹脂３４８と放熱フィン３７１の補強板３７１ｂとの境界面に極わずかな隙間Ｇが発生することがある。図１１（ｂ）に示すように、比較例では、被覆層６０１が形成されておらず、無電解銅めっきおよび無電解ニッケルめっきにより０．５μｍの銅膜および２０μｍのニッケル膜とからなる防水層６０２が形成されている。しかしながら、比較例では、図１１（ｂ）に示すように隙間Ｇが十分に覆われず、放熱フィン３７１と封止樹脂３４８の境界面に沿って冷媒１２１が浸入し、半導体素子のリーク電流が増加して、正常に起動することができないという検証結果が得られた。仮に、隙間Ｇがめっき処理により形成された防水層６０２で覆われたとしても、異種部材の境界では応力が集中しやすいため、長期に亘って防水性を確保するのは困難である。
【００６７】
これに対して、本実施の形態では、図１２に示すように、被覆層６０１で隙間（窪み）Ｇを埋めるようにして、被覆層６０１を覆い、被覆層６０１の表面に防水層６０２を形成しているため、冷媒１２１の浸入を防止して、長期に亘って正常に半導体モジュール３００Ａを動作させることができる。表面に存在する窪みＳ０，Ｇを埋める被覆層６０１を有しているので、比較例に比べて、防水層６０２の密着性が良くなり、信頼性が向上する効果がある。
【００６８】
（２）封止樹脂３４８の成形後、封止樹脂３４８の表面にはボイドによる窪みが発生する。本実施の形態では、被覆層６０１が、放熱フィン３７１と封止樹脂３４８との境界を含む、冷媒１２１の接触領域の全体に形成され、この被覆層６０１の表面に防水層６０２が形成されている。これにより、冷媒１２１の接触領域の全体で、封止樹脂３４８に対する冷媒１２１の直接的な接触を防止して、半導体モジュール３００Ａの長寿命化を図ることができる。
【００６９】
（３）被覆層６０１を有機化合物で形成したので、数μｍ〜数百μｍの窪みを覆うことができる。このため、放熱フィン３７１と封止樹脂３４８との境界に形成される隙間（窪み）や封止樹脂３４８の表面に形成される複数の窪みの幅や深さにばらつきがあっても、各窪みを被覆層６０１で覆うことができる。
【００７０】
（４）防水層６０２を金属で形成したので、冷媒１２１を遮断して、冷媒１２１が被覆層６０１に直接的に接触することを防止できる。
【００７１】
このように、被覆層６０１と防水層６０２の多層構造（積層構造）を採用することで、成形時に意図しない窪みＳ０，Ｇが形成されたとしても、冷媒１２１の浸入を遮断し、半導体チップやチップ部品等の素子周辺の吸水を防止し、吸水による半導体チップのリーク電流の増加や、複数の素子間のマイグレーションによる絶縁抵抗の低下等の絶縁性能の低下を防止することができる。
これは、複数種の異なる部材で構成される表面に被膜する際には、部材ごとに密着性が異なることから不均一になるのに対して、異種部材同士の境界に被覆層６０１を形成することで、その表面が単一材料となり、防水層６０２を均一に密着させることができるためである。これにより、長期に亘って正常に動作する信頼性の高い半導体モジュール３００Ａおよび電力変換装置２００を提供することができる。
【００７２】
−第２の実施の形態−
図１３および図１４を参照して第２の実施の形態に係る半導体モジュール３００Ｂについて説明する。図１３は、図３（ａ）と同様の図であり、第２の実施の形態に係る半導体モジュール３００Ｂの斜視図である。図１４は、図４と同様の図であり、第２の実施の形態に係る半導体モジュール３００Ｂの断面模式図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
【００７３】
第１の実施の形態では、放熱フィン３７１が半導体モジュール３００Ａの一方の面にのみ設けられている例について説明したが、第２の実施の形態では、半導体モジュール３００Ｂの両方の面に放熱フィン３７１が設けられている。
【００７４】
図１４に示すように、第１導体板３１５および第３導体板３２０の外側面には絶縁性を有する絶縁板３８９が接合され、絶縁板３８９の外側面には補強板３７１ｂが接合され、トランスファーモールド成形の後、補強板３７１ｂの露出面にフィン板３７１ａが接合される。絶縁板３８９は、絶縁性を有するセラミックスなどの無機化合物や絶縁性を有する樹脂などの有機化合物からなり、放熱フィン３７１と導体板３１５，３２０との間に配置されて、両者を絶縁する。絶縁板３８９の材質は、熱伝導率の高いものを選択することが好ましい。絶縁板３８９を樹脂で形成する場合、樹脂成分が完全に硬化する前の状態、すなわち粘着性を有する状態で導体板３１５，３２０、および、補強板３７１ｂに接続することが好ましい。なお、放熱フィン３７１を構成する補強板３７１ｂやフィン板３７１ａが絶縁性を有する材料で形成される場合は、絶縁板３８９を省略することができる。
【００７５】
補強板３７１ｂおよびフィン板３７１ａは、アルミニウム、銅、マグネシウムなど、封止樹脂３４８に用いられる材料に比べて熱伝導率の高い金属材料やアルミナなどのセラミックス材料からなる。補強板３７１ｂの材質は、フィン板３７１ａの材質よりも剛性の高い材質を選択することが好適である。
【００７６】
第１導体板３１５または第３導体板３２０と、絶縁板３８９と、補強板３７１ｂと、フィン板３７１ａとは、溶接、はんだ、摩擦攪拌接合などにより接合される。なお、フィン板３７１ａの強度が十分な場合には、補強板３７１ｂを省略することができる。
【００７７】
このような第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。なお、第１の実施の形態に比べて、放熱フィン３７１の放熱面積が増えているため、第１の実施の形態よりも冷却性能を向上できる。
【００７８】
−第３の実施の形態−
図１５を参照して第３の実施の形態に係る半導体モジュール３００Ｃについて説明する。図１５は、図４と同様の図であり、第３の実施の形態に係る半導体モジュール３００Ｃの断面模式図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
【００７９】
第１の実施の形態では、各端子が一の端子面３４８ａに配置されていたが、第３の実施の形態では、一の端子面３４８ａの反対側の面（以下、他の端子面３４８ｂ）にも端子が配置されている。第３の実施の形態では、一の端子面３４８ａからは、図５に示される直流負極端子１５８、直流正極端子１５７および交流端子１５９、ゲート電極端子１５４，１６４、エミッタ電極端子１５５，１６５が延在し、他の端子面３４８ｂからは電流検出端子１９０が延在している。
【００８０】
第３の実施の形態では、図１５に示すように、２つの端子面３４８ａ，３４８ｂが露出しているため、すなわち２つの端子面３４８ａ，３４８ｂには被覆層６０１および防水層６０２が形成されていないため、第１の実施の形態に比べて、被覆層６０１および防水層６０２が形成されない面積が増えている。第３の実施の形態では、２つの端子面３４８ａ，３４８ｂや端子を養生部材で覆い、塗布溶液により被覆層６０１を形成する。その後、防水層６０２を形成し、養生部材を取り外す。
【００８１】
このような第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、第１の実施の形態よりも被覆層６０１および防水層６０２が形成される面積が少ないので、第１の実施の形態よりも重量およびコストを低減できる。
【００８２】
−第４の実施の形態−
図１６を参照して第４の実施の形態に係る半導体モジュール３００Ｄについて説明する。図１６は、図４と同様の図であり、第４の実施の形態に係る半導体モジュール３００Ｄの断面模式図である。図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。以下、第１の実施の形態との相違点について詳しく説明する。
【００８３】
第１の実施の形態では、半導体構造体３０２における冷媒１２１の接触領域の全体に被覆層６０１および防水層６０２が形成されていたが、第４の実施の形態では、放熱フィン３７１の周縁部を除き、放熱フィン３７１には被覆層６０１および防水層６０２が形成されていない。
【００８４】
第４の実施の形態では、被覆層形成工程において、放熱フィン３７１の表面を養生部材で覆った状態で塗布溶液に浸漬し、被覆層６０１を形成する。その後、防水層６０２を形成し、養生部材を取り外す。第４の実施の形態では、フィン板３７１ａの周縁部、すなわち放熱フィン３７１と封止樹脂３４８の境界近傍における放熱フィン３７１には、被覆層６０１および防水層６０２が形成されている。
【００８５】
第４の実施の形態では、被覆層６０１および防水層６０２は、封止樹脂３４８における冷媒１２１の接触領域の全体に形成されるが、放熱フィン３７１には被覆層６０１および防水層６０２が形成されずに露出している。このため、第１の実施の形態と同様の作用効果に加え、放熱フィン３７１を直接冷媒に接触させて熱交換をすることができるので、放熱効果をより高めることができるという作用効果を奏する。また、第１の実施の形態よりも重量およびコストを低減できる。なお、第２の実施の形態や第３の実施の形態でも同様に、放熱フィン３７１を冷媒に接触させる構成を採用することができる。
【００８６】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
（変形例１）
フィン板３７１ａ、補強板３７１ｂおよび絶縁板３８９の位置関係は、上述した実施の形態に限定されない。たとえば、図１７（ａ）に示すように、補強板３７１ｂの外形をフィン板３７１ａの外形よりも一回り大きくしてもよい。上述した実施の形態では、封止樹脂３４８と補強板３７１ｂの境界において、封止樹脂３４８、補強板３７１ｂ、フィン板３７１ａおよび被覆層６０１の４種類の異なる材料からなる４つの構成部材が交わる部分が存在していた（図４のＡ部拡大図参照）。これに対して、本変形例では、補強板３７１ｂの大きさをフィン板３７１ａよりも大きくすることで、封止樹脂３４８と補強板３７１ｂの境界（Ｂ１部）において、封止樹脂３４８、補強板３７１ｂおよび被覆層６０１の３つの異種部材が交わる部分とすることができる。これにより４つの異種部材が交わる第１の実施の形態に比べて、交点の部分（Ｂ１部）における応力集中を緩和することができる。
【００８７】
（変形例２）
フィン板３７１ａ、補強板３７１ｂおよび絶縁板３８９の材料をそれぞれ異なるものとする場合に限定されない。たとえば、図１７（ｂ）に示すように、補強板３７１ｂとフィン板３７１ａとを同じ材料で形成することで、封止樹脂３４８と補強板３７１ｂの境界（Ｂ１部）において、３つの異種部材が交わることになる。このため、４つの異種部材が交わる構造に比べ、応力集中を緩和することができる。なお、図１７（ｃ）に示すように、補強板３７１ｂを省略した場合も同様にＢ１部における応力集中を緩和することができる。
【００８８】
（変形例３）
上述した実施の形態では、ポリアミドイミドにより被覆層６０１を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ポリアミドイミドに代えて、ポリイミド、ポリイミダゾール、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂など、種々の熱硬化性樹脂により被覆層６０１を形成することができる。塗布溶液は、少なくとも溶剤と樹脂成分から構成されている。なお、無機フィラーを配合してもよい。なお、防水層６０２を金属で形成することを考慮し、耐薬品性や耐熱性に優れたものを選択することが好適である。
【００８９】
たとえば、２０重量％エポキシ樹脂で粘度が３０Ｐａ・ｓのメチルエチルケトン溶液を作製し、その後、この塗布溶液を用いて半導体構造体３０２の表面を塗膜する。１５０℃で１時間加熱硬化させることにより、被覆層６０１が形成される。
【００９０】
（変形例４）
上述した実施の形態では、塗布溶液に浸漬するディップ法により被覆層６０１を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。塗布溶液の塗布の方法は、浸漬に限定されず、スプレーや刷毛により塗布溶液を半導体構造体３０２に塗布して、被覆層６０１を形成してもよい。ディップ（浸漬）、スプレー、はけ塗り、あるいは、それらの組み合わせを用いることもできる。埋め込み性が不十分な場合には、重ね塗りを行うことで改善できる。
【００９１】
（変形例５）
上述した実施の形態では、溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドンを採用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。室温で被覆層６０１を構成する樹脂との相溶性に優れる種々の溶媒を採用できる。たとえば、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、メチルエチルケトンなどの極性溶媒を用いることができる。
【００９２】
（変形例６）
上述した実施の形態では、有機化合物により被覆層６０１を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。無機化合物により被覆層６０１を形成してもよい。窪みＳ０，Ｇの幅や深さが小さい場合には、無機化合物により薄い被覆層６０１を形成することで、無駄なく被覆層６０１を形成することができる。たとえば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム等の無機化合物により被覆層６０１を形成することができる。これらは、テトラエトキシシラン、テトラブトキシチタン、ジルコニウム（ＩＶ）プロポキシドなどを用いて、熱硬化させることにより酸化膜が形成される。熱硬化には使用した溶媒の沸点程度の加熱で十分なことから、ガラス被膜と異なり、半導体チップや封止樹脂３４８にダメージを与えることなく形成可能である。
【００９３】
溶媒は、無機化合物に応じて選択する。たとえば、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、ペンタノールなどのアルコール系溶媒やトルエン、キシレン、シクロへキンサンなどを溶媒として選択できる。希釈溶液の安定性を得るために酢酸を加えてもよい。
【００９４】
無機化合物により被覆層６０１を形成する場合、塗布溶液に対する無機元素比率が２重量％を超えると、数秒から数時間で自己縮合が開始され、固形化するため、作業性が悪くなる。このため、全体の塗布溶液に対して無機元素比率は２重量％以下とすることが好ましい。全体の塗布溶液に対して無機元素比率が２重量％以下であれば、化学変化が起こらず、安定な塗布溶液として使用することができる。なお、無機化合物による被覆層形成方法としては、ディップ（浸漬）、スプレー、はけ塗り、あるいは、それらの組み合わせを用いることができる。埋め込み性が不十分な場合には、重ね塗りを行うことで改善できる。
【００９５】
無機化合物により被覆層６０１を形成する一例としては、１重量％テトラエトキシシランのエタノール溶液を作製し、その後、この塗布溶液をスプレーにて半導体構造体３０２に噴霧し塗膜する。１００℃で１時間加熱硬化させることにより酸化ケイ素膜が形成される。この工程を２，３回程度繰り返し行うことで窪みＳ０，Ｇを埋めるように覆う被覆層６０１が形成される。
【００９６】
無機化合物により被覆層６０１を形成する他の一例としては、１重量％テトラブトキシチタンのトルエン溶液を作製し、その後、この塗布溶液に半導体構造体３０２を浸漬すること（ディップ法）によって塗膜する。浸漬塗膜後、８０℃、１２０℃で各々１時間加熱することで硬化させ、酸化チタン膜を形成する。この工程を２，３回程度繰り返し行うことで窪みＳ０，Ｇを埋めるように覆う被覆層６０１が形成される。
【００９７】
（変形例７）
上述した実施の形態では、非金属により被覆層６０１を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。クロム、チタン、銅およびそれらの合金などの金属により被覆層６０１を形成してもよい。金属からなる被覆層（金属膜）は、スパッタ、蒸着、無電解めっき等によって形成することができる。金属膜は、窪みＳ０，Ｇを埋めるように覆う機能だけでなく、金属からなる防水層６０２との密着性を向上させる機能を有する。
【００９８】
金属により被覆層６０１を形成する一例としては、スパッタ法により、下地膜として０．１μｍのクロム膜を形成した後に、１μｍの銅膜を形成した。スパッタは、たとえば、被覆層６０１を形成する半導体構造体３０２の各面ごとに行うことで、ターゲットとなる金属からの距離が一定となり、均一な金属膜を得ることができる。
【００９９】
（変形例８）
上述した実施の形態では、銅膜（下地膜）の上にニッケル膜を形成し、銅膜とニッケル膜とからなる防水層６０２を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。下地膜を形成せずに、無電解ニッケルめっきを施してニッケル膜のみで防水層６０２を形成してもよい。材料については、銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）に限定されず、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）や、銅、ニッケル、錫、亜鉛を含む合金（たとえば、ニッケルリン（Ｎｉ−Ｐ）合金、ニッケルボロン（Ｎｉ−Ｂ）合金、ニッケルリンボロン（Ｎｉ−Ｐ−Ｂ）多元合金）を用いることができる。ニッケルは耐食性に特に優れており、銅は熱伝導性に特に優れているため、用途に応じて選択することが好ましい。
【０１００】
（変形例９）
上述した実施の形態では、無電解めっきにより防水層６０２を形成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。電気めっき、あるいは無電解めっきと電気めっきの組み合わせにより防水層６０２を形成してもよい。無電解めっきや電気めっきは、量産に適しているだけでなく、コールドスプレーや溶射と言った方法に比べて、半導体構造体３０２に与えるダメージが小さいためである。
【０１０１】
（変形例１０）
上述した実施の形態では、封止樹脂３４８における冷媒１２１の接触領域の全体に被覆層６０１および防水層６０２が形成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。少なくとも、封止樹脂３４８と放熱フィン３７１との境界を覆うように被覆層６０１が設けられ、この被覆層６０１を覆うように防水層６０２を設ければよい。
【０１０２】
（変形例１１）
上述した実施の形態では、放熱フィン３７１および絶縁板３８９が、導体板３１８，３１９，３１５，３２０の熱を伝える伝熱部材として構成されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。絶縁板３８９に代えてシート状の絶縁シートを設けてもよい。上述したように、放熱フィン３７１の補強板３７１ｂを、絶縁性を有する材料により形成し、絶縁板３８９を省略してもよい。放熱フィン３７１のフィン形状は円柱形状に限定されず、種々のフィン形状を採用できる。さらに、放熱フィン３７１に代えて、フィンを有していない平板状の放熱板を採用してもよい。
【０１０３】
（変形例１２）
上述した実施の形態では、電子制御装置の一例として電力変換装置（インバータ）を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。半導体モジュールを備える種々の電子制御装置に本発明を適用できる。
【０１０４】
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【０１０５】
２１  コネクタ、１２１  冷媒、１２２  ケース、１３６  バッテリ、１３８  直流コネクタ、１４０  インバータ回路、１５０  直列回路、１５３  コレクタ電極端子、１５４  ゲート電極端子、１５５  エミッタ電極端子、１５６  ダイオード、１５７  直流正極端子、１５８  直流負極端子、１５９  交流端子、１６０  金属接合材、１６３  コレクタ電極端子、１６５  エミッタ電極端子、１６６  ダイオード、１６９  中間電極、１７２  制御回路、１７４  ドライバ回路、１８０  電流センサ、１８８  交流端子、１９０  電流検出端子、２００  電力変換装置、３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｄ  半導体モジュール、３０２  半導体構造体、３１５  第１導体板、３１８  第２導体板、３１９  第４導体板、３２０  第３導体板、３２９  中間電極、３４８  封止樹脂、３４８ａ，３４８ｂ  端子面、３７１  放熱フィン、３７１ａ  フィン板、３７１ｂ  補強板、３８９  絶縁板、５００  コンデンサモジュール、５０４  コンデンサ端子、５０６  コンデンサ端子、５０８  電源端子、５０９  電源端子、６０１  被覆層、６０２  防水層、８０２  交流バスバー、９５０  導体板組み、９５１  タイバー
【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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