(57)【要約】      （修正有）【課題】樹脂パッケージとダイレクトポッティング樹脂の間の樹脂剥離を未然に防止して、高い絶縁耐圧を有する電力用半導体装置を提供する。【解決手段】パワーモジュール１は、ベース板１０と、配線パターン層２２、２４を含み、ベース板１０上に固着された絶縁基板２０と、表面電極および裏面電極を含み、配線パターン層２２上に実装された半導体チップ３０、３２と、表面電極または配線パターン層２２に接続された主端子４０と、開口部５２を有し、開口部５２内において主端子４０、絶縁基板２０、配線パターン層２２、および半導体チップ３０、３２を包囲する樹脂パッケージ５０と、樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填され、硬化されたダイレクトポッティング樹脂６０とを備える。ダイレクトポッティング樹脂６０は、少なくとも１つの主端子４０が樹脂パッケージ５０から突出する領域付近において最も深くなるように成形されている。【選択図】図１
2015046476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板と、
配線パターン層を含み、前記ベース板上に固着された絶縁基板と、
表面電極および裏面電極を含み、前記配線パターン層上に実装された少なくとも１つの半導体チップと、
前記表面電極または前記配線パターン層に接続された少なくとも１つの主端子と、
開口部を有し、前記開口部内において前記主端子の少なくとも一部、前記絶縁基板、前記配線パターン層、および前記半導体チップを包囲する樹脂パッケージと、
前記樹脂パッケージの前記開口部内に充填され、硬化されたダイレクトポッティング樹脂とを備え、
前記ダイレクトポッティング樹脂は、前記少なくとも１つの主端子が前記樹脂パッケージから突出する領域付近において最も深くなるように成形されたことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂パッケージが平面矩形形状を有し、
前記少なくとも１つの主端子が前記樹脂パッケージの第１の辺に対して垂直に突出するとき、前記第１の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂が、前記樹脂パッケージのその他の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂より深くなるように成形されたことを特徴とする請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
複数の前記主端子が前記樹脂パッケージの第１および第２の辺に対して垂直に突出するとき、前記第１および第２の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂が、前記樹脂パッケージのその他の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂より深くなるように成形されたことを特徴とする請求項２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記樹脂パッケージの前記開口部のほぼ中央に配置された凹部を有するリッド部を有し、
前記ダイレクトポッティング樹脂は、その周縁部が中央部より深くなるように、前記リッド部の前記凹部を、硬化前の前記ダイレクトポッティング樹脂に当接させた状態で成形されたことを特徴とする請求項１または２に記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記リッド部は、前記凹部の一部に薄肉部を有することを特徴とする請求項４に記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
電力用半導体装置の製造方法であって、
前記電力用半導体装置は、ベース板と、配線パターン層を含み、前記ベース板上に固着された絶縁基板と、表面電極および裏面電極を含み、前記配線パターン層上に実装された少なくとも１つの半導体チップと、前記表面電極または前記配線パターン層に接続された少なくとも１つの主端子と、開口部を有し、前記開口部内において前記主端子の少なくとも一部、前記絶縁基板、前記配線パターン層、および前記半導体チップを包囲する樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの前記開口部内に充填され、硬化されたダイレクトポッティング樹脂とを備え、
前記製造方法は、前記少なくとも１つの主端子が前記樹脂パッケージから突出する領域が最も下方に位置するように前記電力用半導体装置を傾斜させた状態で前記ダイレクトポッティング樹脂材料を樹脂硬化させるステップを有することを特徴とする製造方法。
【請求項７】
前記ダイレクトポッティング樹脂材料を樹脂硬化させるステップは、前記樹脂パッケージが平面矩形形状を有し、前記少なくとも１つの主端子が前記樹脂パッケージの第１の辺に対して垂直に突出するとき、前記第１の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂が、前記樹脂パッケージのその他の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂より深くなるように成形することを含むことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記ダイレクトポッティング樹脂材料を樹脂硬化させるステップは、複数の前記主端子が前記樹脂パッケージの第１および第２の辺に対して垂直に突出するとき、前記第１および第２の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂が、前記樹脂パッケージのその他の辺に近接する前記ダイレクトポッティング樹脂より深くなるように成形することを含むことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記ダイレクトポッティング樹脂材料を樹脂硬化させるステップは、前記ダイレクトポッティング樹脂の周縁部が中央部より深くなるように、リッド部の凹部を前記ダイレクトポッティング樹脂に当接させた状態で成形することを含むことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記ダイレクトポッティング樹脂材料を樹脂硬化させるステップは、前記ダイレクトポッティング樹脂が硬化した後、前記リッド部を前記ダイレクトポッティング樹脂から取り外すことを含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電および送電技術から、効率的な電気エネルギの利用および再生技術に関するあらゆる装置に利用される、いわゆるパワーモジュール等の電力用半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今のパワーモジュールは、産業機器から家電製品および情報端末等を含む民生機器に至るさまざまな装置において広く採用されており、とりわけ家電製品に搭載されるパワーモジュールは、小型かつ軽量で、多様な規格に対応可能であるととともに、高い生産性および信頼性が求められている。
【０００３】
一般に、パワーモジュールは、たとえば交流電流を直流電流に変換するための電力用半導体素子（パワースイッチング素子）を有するものである。これまで一般に利用されていたシリコン（Ｓｉ）半導体からなるパワースイッチング素子に比して、より小型化が可能で、消費電力を抑制し、動作温度が高く、かつ高い変換効率を実現するシリコンカーバイド（以下、単に「ＳｉＣパワー素子」という。）半導体からなるパワースイッチング素子が次世代のパワースイッチング素子として近年脚光を浴びている。したがって、パワーモジュールにおいて、パワースイッチング素子として今後主流となる可能性の高いＳｉＣパワー素子にも適用できるようなパッケージ形態を提供することが期待されている。
【０００４】
たとえば特許文献１に記載のパワーモジュール装置は、概略、樹脂製ケース本体内に配置され、パワー素子が実装され金属配線基板と、ケース本体の一部を貫通し、ケース本体内で金属配線基板に向かってせり出した（オーバーハングした）入出力端子と、ケース本体内に充填されるシリコーン系ポリマとを有する。オーバーハングした入出力端子と金属配線基板とが電気的に接続された後、未硬化のシリコーン系ポリマがケース本体内に充填されるが、特許文献１に記載のパワーモジュール装置は、硬化前のポリマが装置の外部に遺漏することを防止するために、ケース本体と金属配線基板との装着面に凹凸形状を設けることにより、ケース本体とシリコーン系ポリマとの間の剥離を抑制し、かつ未硬化ポリマが漏洩するまでのパスを長くして、ポリマの充填封入方法やその充填量のコントロールを容易にし、作業性および量産性を向上させることが提案されている。
【０００５】
また特許文献２に記載の樹脂封止型パワーモジュール装置の製造方法は、パワーチップを搭載したセラミックス板と、これをはんだにより接合した金属基板とによりモジュール基板を予め形成するステップと、外部取出端子を含む高剛性で大容量のフレーム体、外囲ケース、およびモジュール基板の間に隙間を形成して外部取出端子を金属基板に接続するステップと、前記隙間内に封止樹脂を注入して硬化させるステップとを有する。封止樹脂は、通常、硬化する際、体積が収縮して、モジュール基板に応力（反り）を与え得るが、特許文献２に記載の樹脂封止型パワーモジュール装置の製造方法によれば、封止樹脂の収縮応力を、高剛性のフレーム体およびモジュール基板に分散させて、分散された収縮応力を互いに相殺させることにより、全体としての応力を低減することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−１０７００９号公報
【特許文献２】特開平０９−２３７８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のパワーモジュール装置によれば、ケース本体と金属配線基板との装着面に凹凸形状を設けるために、ケース本体の大型化が避けられず、ケース本体に沿った樹脂剥離が抑制されたとしても、入出力端子と金属配線基板との間でケース本体にショートカットしたクラックが生じた場合には、これらの間の電気的な絶縁距離が不足する虞があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の樹脂封止型パワーモジュール装置によれば、封止樹脂の硬化時の樹脂収縮によるモジュール基板に対する応力を低減するために、高剛性で大容量のフレーム体を配置する必要があり、パワーモジュール装置全体の重量および容量が増大するという問題があった。
【０００９】
ところで、パワーモジュールは、一般に、パワースイッチング素子を樹脂ケース内の絶縁基板上に実装した後、ゲル状の樹脂を封止するケースタイプのものと、絶縁基板上に実装された半導体チップを樹脂でモールド成形するモールドタイプのものに大別される。ケースタイプのパワーモジュールは、トランスファモールド金型を必要とせず、製造コストを抑制できるという利点がある一方、モールドタイプのパワーモジュールは高電圧の大電流を制御する際、より高い信頼性を確保できるという利点がある。
【００１０】
しかし近年、ケースタイプのものでも、ゲル状の樹脂に比して、硬度が高く、耐熱性が高く、かつ耐湿信頼性が高いダイレクトポッティング樹脂材料を、ケース本体内に充填し、硬化させるダイレクトポッティング封止技術が応用されつつある。しかしながら、ダイレクトポッティング封止技術を用いた場合、ケース本体およびダイレクトポッティング樹脂材料の膨張係数および硬化収縮率が互いに一致しないことに起因して、両者間の界面で剥離が生じる場合があった。ただし、ケース本体とダイレクトポッティング樹脂との間の界面剥離は、これまで不可避なものとして対応せざるを得ず、界面剥離が生じても、入出力端子と金属配線基板との間の電気的な絶縁距離を確保するように、たとえばケース本体内を封止するダイレクトポッティング樹脂が深くなるようにパワーモジュールが設計されてきた。しかしながら、ダイレクトポッティング樹脂材料を深く充填するほど、膨張係数および硬化収縮率のミスマッチが増大するというジレンマ（二律相反）が生じていた。
【００１１】
そこで本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ケース本体とダイレクトポッティング樹脂との間の界面剥離を防止して、主端子と金属ベース板（ヒートシンク）との間、または極性の異なる２つの主端子の間の絶縁距離（沿面距離）を十分確保し、高い絶縁耐圧を有する電力用半導体装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る電力用半導体装置は、ベース板と、配線パターン層を含み、前記ベース板上に固着された絶縁基板と、表面電極および裏面電極を含み、前記配線パターン層上に実装された少なくとも１つの半導体チップと、前記表面電極または前記配線パターン層に接続された少なくとも１つの主端子と、開口部を有し、前記開口部内において前記主端子の少なくとも一部、前記絶縁基板、前記配線パターン層、および前記半導体チップを包囲する樹脂パッケージと、前記樹脂パッケージの前記開口部内に充填され、硬化されたダイレクトポッティング樹脂とを備え、前記ダイレクトポッティング樹脂は、前記少なくとも１つの主端子が前記樹脂パッケージから突出する領域付近において最も深くなるように成形されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る電力用半導体装置によれば、ダイレクトポッティング樹脂が、少なくとも１つの主端子が前記樹脂パッケージから突出する領域付近において最も深くなるように成形することにより、ダイレクトポッティング樹脂の樹脂剥離を未然に防止して、高い絶縁耐圧を有する電力用半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るパワーモジュールの垂直断面図である。
【図２】図１に示すパワーモジュールを上から見た平面図であって、ダイレクトポッティング樹脂を省略したものである。
【図３】従来技術に係るパワーモジュールを示す図１と同様の垂直断面図である。
【図４】実施の形態１の変形例に係るパワーモジュールの垂直断面図である。
【図５】本発明の形態２に係るパワーモジュールの垂直断面図である。
【図６】図５に示すパワーモジュールを上から見た図２と同様の平面図である。
【図７】ダイレクトポッティング樹脂材料が硬化後、リッド部を樹脂パッケージの開口部から取り外したときのパワーモジュールの垂直断面図である。
【図８】実施の形態２の変形例に係るパワーモジュールの垂直断面図である。
【図９】実施の形態２の変形例に係るパワーモジュールを上から見た平面図である。
【図１０】本発明の形態３に係るパワーモジュールの垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１〜図４を参照しながら、本発明に係る電力用半導体装置（以下、単に「パワーモジュール」という。）の実施の形態１について以下説明する。図１は、実施の形態１に係るパワーモジュール１の垂直断面図であり、図２は、図１に示すパワーモジュール１を上から見た平面図であって、ダイレクトポッティング樹脂６０を省略したものである。また図３は、従来技術に係るパワーモジュールを示す図１と同様の垂直断面図である。なお本明細書では、未硬化で流動性を有する状態にあるものを「ダイレクトポッティング樹脂材料６５」と、硬化した状態にあるものを「ダイレクトポッティング樹脂６０」と区別して表現するものとする。
【００１６】
図１および図２に示すパワーモジュール１は、概略、ベース板１０と、ベース板１０上に固着された絶縁基板２０と、絶縁基板２０の両面上に形成された配線パターン層２２，２４と、導電性接着層（図示せず）を介して上方配線パターン層２２上に実装された少なくとも１つの半導体チップ３０，３２を有する。なお本明細書では、半導体チップ３０，３２として絶縁ゲート型バイポーラトランジスタチップ３０およびフリーホイールダイオードチップ３２（以下、それぞれ単に「ＩＧＢＴチップ３０」および「ＦＷＤチップ３２」という。）を例示して説明するが、その他の半導体チップを有していてもよいし、単一のまたは３つ以上の半導体チップを有していてもよく、本発明は半導体チップ３０，３２の種類および数量により限定されるものではない。
【００１７】
ＩＧＢＴチップ３０およびＦＷＤチップ３２は、導電性ワイヤ４４を用いて接続されるソース電極（表面電極）３４，３６と、下方配線パターン層２４を介して互いに接続されるドレイン電極（裏面電極）とを有する（図２）。またＩＧＢＴチップ３０は、外部制御回路（図示せず）からゲート信号が供給されるゲート電極、およびＩＧＢＴチップ３０の温度を示す信号を出力する温度センサ電極等を含む制御電極３８を有する。
【００１８】
またパワーモジュール１は、絶縁基板２０、配線パターン層２２，２４、開口部５２を含む樹脂パッケージ５０と、樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填されるダイレクトポッティング樹脂材料６５と、充填されたダイレクトポッティング樹脂材料６５の漏れを防止する接着部材２６とを有する。
【００１９】
さらに図１および図２に示すパワーモジュール１は、短辺方向の幅がたとえば１０ｍｍのアルミニウム板を複数回折り曲げた後、樹脂パッケージ５０と一体成形された第１および第２の主端子４０，４２を有する。第１の主端子４０は、上方配線パターン層２２から２ｍｍ程度上方に離間して配置され、導電性ワイヤ４４を介して半導体チップ３０，３２のソース電極（表面電極）３４に接続され、第２の主端子４２は、上方配線パターン層２２（すなわち半導体チップ３０，３２のドレイン電極（裏面電極））にはんだ等で直接的に接続されている。またパワーモジュール１は、導電性ワイヤ４４を介してＩＧＢＴチップ３０上の各制御電極３８と接続される複数の制御端子４６を有する。
【００２０】
上述の各構成部品の材質および寸法は、これに限定するものではないが、以下説明する構成材料および寸法を有していてもよい。
【００２１】
ベース板１０は、図２の横方向（以下、「長辺方向」という。）の長さが約５０ｍｍで、縦方向（以下、「短辺方向」という。）の幅が約３０ｍｍで、垂直方向の厚みが２ｍｍ（図１）の銅板、アルミニウム板、または銅タングステン板等の放熱性の高い金属板からなるものであってもよい。
【００２２】
図２に示す絶縁基板２０は、長辺方向の長さが約４０ｍｍで、短辺方向の幅が約２５ｍｍで、垂直方向の厚みが０．６３５ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、または窒化シリコン（ＳｉＮ）等のセラミック材料からなる。また絶縁基板２０は、高い放熱性を必要としない場合には、ガラスエポキシ樹脂などの高分子材料で構成してもよい。
【００２３】
絶縁基板２０上の配線パターン層２２，２４は、所定のパターン形状を有する０．４ｍｍの厚みを有する銅薄膜であってもよい。また導電性ワイヤ４４は、通常、径が０．３ｍｍのアルミニウム製ワイヤであるが、択一的には、銅製ワイヤおよびアルミニウム被覆銅ワイヤ、または金ワイヤであってもよい。さらに、導電性ワイヤ４４の代わりに、リボンボンドおよび金属板を超音波接合したバスバーを採用してもよい。なお、ベース板１０と絶縁基板２０の機能を兼ね備えた金属基板（図示せず）を用いることにより、パワーモジュール１を構成する部品点数の削減を図り、パワーモジュール１の軽量化および小型化を実現することができる。
【００２４】
半導体チップ３０，３２（ＩＧＢＴチップ３０およびＦＷＤチップ３２）は、図２の長辺方向の長さおよび短辺方向の幅が約１５ｍｍで、垂直方向の厚みが２ｍｍの寸法を有する。また半導体チップ３０，３２は、より小型化が可能で、消費電力を抑制し、動作温度が高く、かつ高い変換効率を実現するシＳｉＣパワー素子を用いることが好ましい。
【００２５】
樹脂パッケージ５０は、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）製であり、長辺方向の長さが約４８ｍｍで、短辺方向の幅が約２８ｍｍで、垂直方向の厚みが１２ｍｍの寸法を有する。また樹脂パッケージ５０は、主端子４０，４２および制御端子４６の少なくとも一部、絶縁基板２０、配線パターン層２２，２４、および半導体チップ３０，３２を包囲し、その開口部５２内にはダイレクトポッティング樹脂材料６５（図１）が充填される。またパワーモジュール１は、樹脂パッケージ５０および絶縁基板２０をベース板１０上に固着し、開口部５２から充填されるダイレクトポッティング樹脂材料６５の漏れを防止するための接着部材２６を有する。ダイレクトポッティング樹脂材料６５は、菱電化成株式会社から市販されている型番Ｒ−４１６であり、接着部材２６は、任意の接着剤を用いてもよいが、たとえばシリコーン製接着剤であってもよい。
【００２６】
図３は、従来技術によるパワーモジュールの図１と同様の垂直断面図である。［発明が解決しようとする課題］の欄で上記説明したように、ダイレクトポッティング樹脂材料６５を樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填して、水平状態を維持して硬化させると、図３に示すように、樹脂パッケージ５０およびダイレクトポッティング樹脂材料６５の膨張係数および硬化収縮率が一致しないことに起因して、第１および第２の主端子４０，４２の付近の領域において、両者間の界面で樹脂剥離６２が生じる場合があった。このとき、第１および第２の主端子４０，４２の一部がダイレクトポッティング樹脂材料６５から露出し、第１および第２の主端子４０，４２とベース板１０との間の絶縁距離（沿面距離）ｄまたは第１および第２の主端子４０，４２の間の絶縁距離（沿面距離、図示せず）が小さくなり、パワーモジュール１としての絶縁耐圧が低くなる虞がある。パワーモジュール１の第１および第２の主端子４０，４２間には高電圧が印加されているため、第１および第２の主端子４０，４２、樹脂パッケージ５０、およびダイレクトポッティング樹脂材料６５の膨張係数および硬化収縮率が一致しなくても、図３に示すような樹脂剥離６２が生じないようにダイレクトポッティング樹脂６０を成形することが望ましい。
【００２７】
そこで本発明の実施の形態１に係るパワーモジュール１は、図３の従来技術によるパワーモジュールで用いたダイレクトポッティング樹脂材料６５の容量より少ない容量（たとえば約２／３倍の容量）のダイレクトポッティング樹脂材料６５を、水平方向に対して所定の鋭角θ１だけ傾けた状態で樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填する。このときのオーブンによる硬化条件は、これに限定するものでないが、約１００℃で１．５時間加熱した後、約１４０℃で１．５時間加熱することにより硬化させてもよい。なお、ダイレクトポッティング樹脂材料６５は、樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填して常温で硬化させるものであってもよい。第１および第２の主端子４０，４２が樹脂パッケージ５０から突出する領域付近においてダイレクトポッティング樹脂材料６５を最も深くする（最も厚みを大きくする）ことができ、樹脂パッケージ５０とダイレクトポッティング樹脂材料６５の界面で生じ得る樹脂剥離６２を防止または実質的に低減することができる。したがって、本発明によれば、従来技術（図３）とは異なり、樹脂剥離６２を未然に防止して（図１）、高い絶縁耐圧を有するパワーモジュール１を実現することができる。
【００２８】
また図４に示すように、ダイレクトポッティング樹脂材料６５の充填および硬化工程において、導電性ワイヤ４４が浸漬する程度までダイレクトポッティング樹脂材料６０を充填して硬化させた後、上述と同様、水平方向に対して所定の鋭角θ２だけ傾けた状態でダイレクトポッティング樹脂材料６５を樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填して硬化させてもよい。これにより、樹脂パッケージ５０とダイレクトポッティング樹脂６０の界面で生じ得る樹脂剥離６２を未然に防止して、高い絶縁耐圧を有するパワーモジュール１を実現することができる。
【００２９】
なお上記製造方法では、樹脂パッケージ５０の開口部５２が矩形の平面形状を有し、第１および第２の主端子４０，４２が樹脂パッケージ５０の同一の辺（第１の辺）に対して垂直に突出するとき、第１の辺に近接するダイレクトポッティング樹脂６０が、樹脂パッケージのその他の辺に近接するダイレクトポッティング樹脂６０より深くなるように成形するものとして説明した。同様に、詳細図示しないが、第１および第２の主端子４０，４２が樹脂パッケージ５０の異なる辺（第１および第２の辺）に対して垂直に突出するとき、ダイレクトポッティング樹脂材料６５の充填および硬化工程を複数回繰り返すことにより、第１および第２の辺に近接するダイレクトポッティング樹脂６０が樹脂パッケージ５０のその他の辺に近接するダイレクトポッティング樹脂６０より深くなるように成形してもよい。これにより、第１および第２の主端子４０，４２に隣接するダイレクトポッティング樹脂６０の剥離６２を未然に防止して、高い絶縁耐圧を有するパワーモジュール１を実現することができる。
【００３０】
実施の形態２．
図５〜図９を参照しながら、本発明に係るパワーモジュールの実施の形態２について以下説明する。実施の形態２に係るパワーモジュール２は、概略、ダイレクトポッティング樹脂材料６５を樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填した後、凹部７２を有するリッド部７０をダイレクトポッティング樹脂材料６５上に当接させた状態で硬化させる点を除き、実施の形態１のパワーモジュール１と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
【００３１】
図５は実施の形態２に係るパワーモジュール２の図１と同様の垂直断面図であり、図６は図５に示すパワーモジュール２を上から見た図２と同様の平面図である。上述のように、図６に示すパワーモジュール２は、ほぼ中央において矩形形状の凹部７２を有するリッド部７０を有し、凹部７２は、その周縁部７４より下方に突出した形状を有する底面（以下単に「凹状底面」という。）を含む。すなわち実施の形態２に係るパワーモジュール２は、ダイレクトポッティング樹脂材料６５を樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填して、硬化させる際に、ダイレクトポッティング樹脂材料６５上にリッド部７０を当接させた状態で硬化させることにより製造されるものである。
【００３２】
図５および図６に示すリッド部７０は、たとえばフッ素樹脂製であり、長辺方向の長さが約３５ｍｍで、短辺方向の幅が約２３ｍｍで、垂直方向の厚みが０．３ｍｍの寸法を有し、そのほぼ中央において矩形形状の凹部７２を有する。リッド部７０は、凹状底面が周縁部７４に対して４ｍｍの深さを有していてもよい。
【００３３】
上述のように、ダイレクトポッティング樹脂材料６５を樹脂パッケージ５０の開口部５２内に充填して、硬化させる際に、リッド部７０をダイレクトポッティング樹脂６０上に当接させた状態で硬化させると、中央に配置されるリッド部７０の凹部７２が硬化前のダイレクトポッティング樹脂材料６５を長辺方向および短辺方向の外向きに（樹脂パッケージ５０の方向へ）押圧する。したがって、実施の形態２に係るパワーモジュール２は、実施の形態１と同様、ダイレクトポッティング樹脂６０と樹脂パッケージ５０との間の樹脂剥離６２を未然に防止して、高い絶縁耐圧を有するパワーモジュール２を実現することができる。
【００３４】
なお、リッド部７０は、硬化前の高温のダイレクトポッティング樹脂材料６５に当接可能な耐熱性を有し、平坦な板状部材をリッド部７０として加工しやすいものであれば、ポリプロピレン等の任意の樹脂材料、またはアルミニウムもしくはステンレス等の金属材料で構成してもよい。
【００３５】
また実施の形態２に係るリッド部７０は、ダイレクトポッティング樹脂材料が硬化した後、図７の破線で示すように、樹脂パッケージ５０の開口部５２から取り外すことができる。したがって実施の形態２に係るパワーモジュール２は、樹脂剥離６２を未然に防止して、絶縁耐圧を改善するとともに、前掲特許文献２に記載のフレーム体のようなフレーム体を排除して、軽量化および小型化を実現することができる。
【００３６】
またリッド部７０の凹部７２は、矩形形状を有するものであってもよいが（図５および図６）、図８および図９に示すように、連続的に湾曲して下方に突出した凹状底面を有していてもよい。このとき、硬化前のダイレクトポッティング樹脂材料６５は、開口部５２の中央付近では薄く、周縁部７４付近ではより厚く形成されるため、ダイレクトポッティング樹脂６０と樹脂パッケージ５０との間の樹脂剥離６２を未然に防止することができる。さらに、硬化前のダイレクトポッティング樹脂材料６５は、リッド部７０の凹部７２の凹状底面から一様な応力を受けるため、矩形形状を有する樹脂パッケージ５０の角部５４に加わる応力集中が緩和され、ダイレクトポッティング樹脂材料６５全体に応力を与えることができる。これにより、接着部材２６を用いて、樹脂パッケージ５０との間からダイレクトポッティング樹脂材料６５が漏れることを防止しているが、ダイレクトポッティング樹脂材料６５が、とりわけ樹脂パッケージ５０の角部５４から漏れることを、より確実に防止することができる。
【００３７】
実施の形態３．
図１０を参照しながら、本発明に係るパワーモジュールの実施の形態３について以下説明する。実施の形態３に係るパワーモジュール３は、概略、リッド部７０の凹部７２の一部に薄肉部７６を有する点を除き、実施の形態１，２のパワーモジュール１，２と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。
【００３８】
図１０は、パワーモジュール２を示す図５と同様の垂直断面図である。上述のように、実施の形態２に係るパワーモジュール２によれば、リッド部７０の凹部７２に配置された薄肉部７６を有する。この薄肉部７６は、その他のリッド部７０の部分より薄く、可撓性が高いので、硬化収縮の際のダイレクトポッティング樹脂材料６５内に生じる応力を緩和することができる。すなわち実施の形態３によれば、実施の形態１と同様、ダイレクトポッティング樹脂６０と樹脂パッケージ５０との間の樹脂剥離６２を未然に防止して、高い絶縁耐圧を有するパワーモジュール３を実現することができる。
【００３９】
また薄肉部７６を凹部７２の一部であって、とりわけＩＧＢＴチップ３０の上方に配置してもよい。このとき、ダイレクトポッティング樹脂材料６５の硬化収縮工程において、冷却スプレー等（図示せず）を用いて、薄肉部７６のみを選択的に冷却することにより、薄肉部７６付近のダイレクトポッティング樹脂材料６５をより早期に硬化させ、薄肉部７６をより大きく湾曲させることにより、とりわけ主端子４０，４２付近のダイレクトポッティング樹脂６０の樹脂剥離６２の発生を抑制することができる。また、薄肉部７６のみを選択的に冷却すると、制御端子４６付近のダイレクトポッティング樹脂６０に樹脂剥離６２が生じる可能性があるが、主端子４０，４２間に必要な絶縁耐圧は、制御端子４６間に必要な絶縁耐圧よりも比較的に小さいので、信頼性を大きく損なうことはない。すなわち、この観点からも、凹部７２の薄肉部７６は、主端子４０，４２から離れた位置、またはＩＧＢＴチップ３０の上方に配置することが好ましい。
【符号の説明】
【００４０】
１〜３…電力用半導体装置（パワーモジュール）、１０…ベース板、２０…絶縁基板、２２，２４…配線パターン層、２６…接着部材、３０，３２…半導体チップ、３４，３６…表面電極、３８…制御電極、４０，４２…主端子、４４…導電性ワイヤ、５０…樹脂パッケージ、５２…開口部、５４…角部、６０…ダイレクトポッティング樹脂、６２…樹脂剥離、６５…ダイレクトポッティング樹脂材料、７０…リッド部、７２…凹部、７４…周縁部、７６…薄肉部。
【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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