(57)【要約】【課題】金属製放熱板と絶縁基板の導体パターンとの間および絶縁基板の導体パターンと外部導出端子の下端部との間の半田接合の信頼性を向上させる。【解決手段】パワー半導体チップ3aの下面電極に電気的に接続される導体パターン2b1と、その上面電極に電気的に接続される導体パターン2b2と、下面側導体パターン2cとを絶縁基板2に設け、金属製放熱板1と導体パターン2cとの間および導体パターン2b1,2b2と外部導出端子6a,6bの下端部6a4,6b4との間の半田接合実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって放熱板1の下面が凸状に変形するように放熱板1を冶具に固定して製造されるパワー半導体モジュール100において、放熱板1と導体パターン2cとの間の半田接合にＳｂを含むＰｂフリー半田10aを用い、導体パターン2b1,2b2と外部導出端子6b,6aの下端部6b4,6a4との間の半田接合にＳｂを含まないＰｂフリー半田10f1,10f2を用いた。【選択図】図９
2015103540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）を、外囲ケース（６）にインサート成形し、
第１上面側導体パターン（２ｂ１）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）を、外囲ケース（６）にインサート成形し、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定することにより製造されるパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）。
【請求項２】
大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）を設け、
第１上面側導体パターン（２ｂ１）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定し、
金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂を充填し、ゲル状樹脂によって、パワー半導体チップ（３ａ）と、第１外部導出端子（６ａ）の中央部（６ａ２）および下端部（６ａ４）と、第２外部導出端子（６ｂ）の中央部（６ｂ２）および下端部（６ｂ４）とを覆ったパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）。
【請求項３】
大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極と絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）とを電気的に接続するための接続部材（５ａ）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、および、接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）と絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定し、
金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂を充填し、ゲル状樹脂によってパワー半導体チップ（３ａ）と接続部材（５ａ）とを覆ったパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｄ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）。
【請求項４】
大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有する第１パワー半導体チップ（３ａ）を設け、
大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有する第２パワー半導体チップ（３ｃ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、第１パワー半導体チップ（３ａ）および第２パワー半導体チップ（３ｃ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第１パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極および第２パワー半導体チップ（３ｃ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第１パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第２パワー半導体チップ（３ｃ）の上面電極に電気的に接続される第３上面側導体パターン（２ｂ６）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
第１パワー半導体チップ（３ａ）および第２パワー半導体チップ（３ｃ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）を設け、
第３上面側導体パターン（２ｂ６）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定し、
金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂を充填し、ゲル状樹脂によって、第１パワー半導体チップ（３ａ）と、第２パワー半導体チップ（３ｃ）と、第１外部導出端子（６ａ）の中央部（６ａ２）および下端部（６ａ４）と、第２外部導出端子（６ｂ）の中央部（６ｂ２）および下端部（６ｂ４）とを覆ったパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体チップの下面電極に電気的に接続される上面側導体パターンと、パワー半導体チップの上面電極に電気的に接続される上面側導体パターンと、下面側導体パターンとを有する絶縁基板を具備し、金属製放熱板と下面側導体パターンとの間の半田接合、および、上面側導体パターンと外部導出端子の下端部との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板をベーシング冶具に対して固定することにより製造されるパワー半導体モジュールに関する。
【０００２】
特に、本発明は、金属製放熱板と絶縁基板の下面側導体パターンとの間の半田接合の信頼性を向上させつつ、絶縁基板の上面側導体パターンと外部導出端子の下端部との間の半田接合の信頼性を向上させることができるパワー半導体モジュールに関する。
【０００３】
更に、本発明は、パワー半導体チップの下面電極に電気的に接続される上面側導体パターンと、パワー半導体チップの上面電極に電気的に接続される上面側導体パターンと、下面側導体パターンとを有する絶縁基板を具備し、パワー半導体チップの上面電極と絶縁基板の上面側導体パターンとを電気的に接続するための接続部材を具備し、金属製放熱板と下面側導体パターンとの間の半田接合、および、パワー半導体チップの上面電極に電気的に接続される上面側導体パターンと接続部材の一方の下端部との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板をベーシング冶具に対して固定し、金属製放熱板上に配置された外囲ケース内にゲル状樹脂を充填し、ゲル状樹脂によってパワー半導体チップと接続部材とを覆ったパワー半導体モジュールに関する。
【０００４】
特に、本発明は、金属製放熱板と絶縁基板の下面側導体パターンとの間の半田接合の信頼性を向上させつつ、パワー半導体チップの上面電極に電気的に接続される上面側導体パターンと接続部材の一方の下端部との間の半田接合の信頼性を向上させることができるパワー半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００５】
従来から、上面側導体パターン（金属回路層）と、下面側導体パターン（金属回路層）とを有する絶縁基板を具備し、金属製放熱板（ベース）と下面側導体パターン（金属回路層）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具（半田付け用冶具）の凹状上面にならって金属製放熱板（ベース）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（ベース）をベーシング冶具（半田付け用冶具）に対して固定することにより製造されるパワー半導体モジュール（半導体装置）が知られている。この種のパワー半導体モジュールの例としては、例えば特許文献１（特開２０１０−１９９２５１号公報）の図１〜図６等に記載されたものがある。
【０００６】
特許文献１に記載されたパワー半導体モジュールでは、パワー半導体チップが絶縁基板の上面側導体パターン（金属回路層）に搭載されている。また、樹脂材料によって形成された外囲ケース（プラスチックケース）が、金属製放熱板（ベース）上に配置されている。更に、外囲ケース（プラスチックケース）内にゲル状樹脂（液状ゲル）が充填され、ゲル状樹脂（液状ゲル）によってパワー半導体チップが覆われている。
【０００７】
ところで、特許文献１には、パワー半導体チップの上面電極に電気的に接続される外部導出端子について記載されていない。また、パワー半導体チップの下面電極に電気的に接続される外部導出端子についても記載されていない。
【０００８】
つまり、特許文献１には、金属製放熱板（ベース）と絶縁基板の下面側導体パターン（金属回路層）との間の半田接合に用いられる半田について記載されているものの、絶縁基板の上面側導体パターン（金属回路層）と外部導出端子の下端部との間の半田接合に用いられる半田について記載されていない。
【０００９】
そのため、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュールでは、金属製放熱板（ベース）と絶縁基板の下面側導体パターン（金属回路層）との間の半田接合の信頼性を向上させつつ、絶縁基板の上面側導体パターン（金属回路層）と外部導出端子の下端部との間の半田接合の信頼性を向上させるように、ベーシング冶具（半田付け用冶具）を用いて半田接合を実行することができない。
【００１０】
また、特許文献１には、パワー半導体チップの上面電極と絶縁基板の上面側導体パターン（金属回路層）とを電気的に接続するための接続部材として金属板を用い、その金属板を半田接合する旨が記載されているものの、金属板の半田接合に用いられる半田の詳細について記載されていない。
【００１１】
そのため、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュールでは、金属製放熱板（ベース）と絶縁基板の下面側導体パターン（金属回路層）との間の半田接合の信頼性を向上させつつ、パワー半導体チップの上面電極に電気的に接続される上面側導体パターン（金属回路層）と接続部材（金属板）の一方の下端部との間の半田接合の信頼性を向上させるように、ベーシング冶具（半田付け用冶具）を用いた半田接合を実行することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−１９９２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記問題点に鑑み、本発明は、金属製放熱板と絶縁基板の下面側導体パターンとの間の半田接合の信頼性を向上させつつ、絶縁基板の上面側導体パターンと外部導出端子の下端部との間の半田接合の信頼性を向上させることができるパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。
【００１４】
更に、本発明は、金属製放熱板と絶縁基板の下面側導体パターンとの間の半田接合の信頼性を向上させつつ、パワー半導体チップの上面電極に電気的に接続される上面側導体パターンと接続部材の一方の下端部との間の半田接合の信頼性を向上させることができるパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）を、外囲ケース（６）にインサート成形し、
第１上面側導体パターン（２ｂ１）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）を、外囲ケース（６）にインサート成形し、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定することにより製造されるパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）を設け、
第１上面側導体パターン（２ｂ１）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定し、
金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂を充填し、ゲル状樹脂によって、パワー半導体チップ（３ａ）と、第１外部導出端子（６ａ）の中央部（６ａ２）および下端部（６ａ４）と、第２外部導出端子（６ｂ）の中央部（６ｂ２）および下端部（６ｂ４）とを覆ったパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極と絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）とを電気的に接続するための接続部材（５ａ）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、および、接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）と絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定し、
金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂を充填し、ゲル状樹脂によってパワー半導体チップ（３ａ）と接続部材（５ａ）とを覆ったパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｄ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有する第１パワー半導体チップ（３ａ）を設け、
大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有する第２パワー半導体チップ（３ｃ）を設け、
絶縁層（２ａ）と、第１パワー半導体チップ（３ａ）および第２パワー半導体チップ（３ｃ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第１パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極および第２パワー半導体チップ（３ｃ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第１パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第２パワー半導体チップ（３ｃ）の上面電極に電気的に接続される第３上面側導体パターン（２ｂ６）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）を設け、
第１パワー半導体チップ（３ａ）および第２パワー半導体チップ（３ｃ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）を設け、
第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）を設け、
第３上面側導体パターン（２ｂ６）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）を設け、
右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）を設け、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）をベーシング冶具に対して固定し、
金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂を充填し、ゲル状樹脂によって、第１パワー半導体チップ（３ａ）と、第２パワー半導体チップ（３ｃ）と、第１外部導出端子（６ａ）の中央部（６ａ２）および下端部（６ａ４）と、第２外部導出端子（６ｂ）の中央部（６ｂ２）および下端部（６ｂ４）とを覆ったパワー半導体モジュール（１００）において、
金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）を用い、
絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）を用い、
絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）を用いたことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）が設けられている。また、絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）が設けられている。更に、パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）が設けられている。
【００２０】
また、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）が設けられている。更に、第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）が、外囲ケース（６）にインサート成形されている。また、第１上面側導体パターン（２ｂ１）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）が、外囲ケース（６）にインサート成形されている。
【００２１】
更に、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）がベーシング冶具に対して固定される。
【００２２】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【００２３】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【００２４】
本発明者等は、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【００２５】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）が破損してしまうことが確認された。
【００２６】
外囲ケース（６）にインサート成形されている第２外部導出端子（６ｂ）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース（６）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、第２外部導出端子（６ｂ）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース（６）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）にかかる熱応力によって、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）が破損したと、本発明者等は考えた。
【００２７】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）も破損しないことが確認された。
【００２８】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損してしまうことが確認された。
【００２９】
外囲ケース（６）にインサート成形されている第１外部導出端子（６ａ）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース（６）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、第１外部導出端子（６ａ）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース（６）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）にかかる熱応力によって、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損したと、本発明者等は考えた。
【００３０】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）も破損しないことが確認された。
【００３１】
本発明者等の研究結果に鑑み、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）が用いられている。
【００３２】
そのため、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田（１０ａ）の剥離を回避することができ、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００３３】
更に、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）が用いられている。
【００３４】
そのため、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田（１０ｆ２）の剥離および絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）が用いられている。
【００３６】
そのため、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田（１０ｆ１）の剥離および絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
換言すれば、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させつつ、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合および絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００３８】
請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）が設けられている。また、絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）が設けられている。更に、パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）が設けられている。
【００３９】
また、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）が設けられている。更に、第１上面側導体パターン（２ｂ１）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）が設けられている。また、右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）が設けられている。
【００４０】
更に、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）がベーシング冶具に対して固定される。
【００４１】
また、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂が充填され、ゲル状樹脂によって、パワー半導体チップ（３ａ）と、第１外部導出端子（６ａ）の中央部（６ａ２）および下端部（６ａ４）と、第２外部導出端子（６ｂ）の中央部（６ｂ２）および下端部（６ｂ４）とが覆われている。
【００４２】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【００４３】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【００４４】
本発明者等は、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【００４５】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）が破損してしまうことが確認された。
【００４６】
外囲ケース（６）内のゲル状樹脂によって覆われている第２外部導出端子（６ｂ）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、第２外部導出端子（６ｂ）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）にかかる熱応力によって、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）が破損したと、本発明者等は考えた。
【００４７】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）も破損しないことが確認された。
【００４８】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損してしまうことが確認された。
【００４９】
外囲ケース（６）内のゲル状樹脂によって覆われている第１外部導出端子（６ａ）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、第１外部導出端子（６ａ）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）にかかる熱応力によって、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損したと、本発明者等は考えた。
【００５０】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）も破損しないことが確認された。
【００５１】
本発明者等の研究結果に鑑み、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）が用いられている。
【００５２】
そのため、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田（１０ａ）の剥離を回避することができ、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００５３】
更に、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）が用いられている。
【００５４】
そのため、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田（１０ｆ２）の剥離および絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
また、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）が用いられている。
【００５６】
そのため、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田（１０ｆ１）の剥離および絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００５７】
換言すれば、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させつつ、絶縁基板（２）の第１上面側導体パターン（２ｂ１）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合および絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００５８】
請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有するパワー半導体チップ（３ａ）が設けられている。また、絶縁層（２ａ）と、パワー半導体チップ（３ａ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）が設けられている。更に、パワー半導体チップ（３ａ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）が設けられている。
【００５９】
また、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極と絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）とを電気的に接続するための接続部材（５ａ）が設けられている。更に、右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）が設けられている。
【００６０】
更に、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、および、接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）と絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）がベーシング冶具に対して固定される。
【００６１】
また、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂が充填され、ゲル状樹脂によってパワー半導体チップ（３ａ）と接続部材（５ａ）とが覆われている。
【００６２】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【００６３】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【００６４】
本発明者等は、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【００６５】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損してしまうことが確認された。
【００６６】
外囲ケース（６）内のゲル状樹脂によって覆われている接続部材（５ａ）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、接続部材（５ａ）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）にかかる熱応力によって、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損したと、本発明者等は考えた。
【００６７】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）も破損しないことが確認された。
【００６８】
本発明者等の研究結果に鑑み、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）が用いられている。
【００６９】
そのため、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田の剥離（１０ａ）を回避することができ、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００７０】
更に、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｄ１）が用いられている。
【００７１】
そのため、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田（１０ｄ１）の剥離および絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００７２】
換言すれば、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させつつ、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と接続部材（５ａ）の一方の下端部（５ａ１）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有する第１パワー半導体チップ（３ａ）が設けられている。更に、大電流が流れる上面電極と、大電流が流れる下面電極とを有する第２パワー半導体チップ（３ｃ）が設けられている。また、絶縁層（２ａ）と、第１パワー半導体チップ（３ａ）および第２パワー半導体チップ（３ｃ）を搭載するために絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第１パワー半導体チップ（３ａ）の下面電極および第２パワー半導体チップ（３ｃ）の下面電極に電気的に接続される第１上面側導体パターン（２ｂ１）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第１パワー半導体チップ（３ａ）の上面電極に電気的に接続される第２上面側導体パターン（２ｂ２）と、絶縁層（２ａ）の上面側に形成され、かつ、第２パワー半導体チップ（３ｃ）の上面電極に電気的に接続される第３上面側導体パターン（２ｂ６）と、絶縁層（２ａ）の下面側に形成された下面側導体パターン（２ｃ）とを有する絶縁基板（２）が設けられている。更に、第１パワー半導体チップ（３ａ）および第２パワー半導体チップ（３ｃ）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板（１）が設けられている。
【００７４】
また、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、第２上面側導体パターン（２ｂ２）に電気的に接続される下端部（６ａ４）を有する第１外部導出端子（６ａ）が設けられている。更に、第３上面側導体パターン（２ｂ６）に電気的に接続される下端部（６ｂ４）を有する第２外部導出端子（６ｂ）が設けられている。また、右側壁（６ｄ）と左側壁（６ｅ）と前側壁（６ｆ）と後側壁（６ｇ）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース（６）が設けられている。
【００７５】
更に、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合、および、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の実行時に、ベーシング冶具の凹状上面にならって金属製放熱板（１）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板（１）がベーシング冶具に対して固定される。
【００７６】
また、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）上に配置された外囲ケース（６）内にゲル状樹脂が充填され、ゲル状樹脂によって、第１パワー半導体チップ（３ａ）と、第２パワー半導体チップ（３ｃ）と、第１外部導出端子（６ａ）の中央部（６ａ２）および下端部（６ａ４）と、第２外部導出端子（６ｂ）の中央部（６ｂ２）および下端部（６ｂ４）とが覆われている。
【００７７】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【００７８】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【００７９】
本発明者等は、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【００８０】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）が破損してしまうことが確認された。
【００８１】
外囲ケース（６）内のゲル状樹脂によって覆われている第２外部導出端子（６ｂ）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、第２外部導出端子（６ｂ）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）にかかる熱応力によって、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）が破損したと、本発明者等は考えた。
【００８２】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）も破損しないことが確認された。
【００８３】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損してしまうことが確認された。
【００８４】
外囲ケース（６）内のゲル状樹脂によって覆われている第１外部導出端子（６ａ）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、第１外部導出端子（６ａ）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）にかかる熱応力によって、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）が破損したと、本発明者等は考えた。
【００８５】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）も破損しないことが確認された。
【００８６】
本発明者等の研究結果に鑑み、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）が用いられている。
【００８７】
そのため、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田（１０ａ）の剥離を回避することができ、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００８８】
更に、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ２）が用いられている。
【００８９】
そのため、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田（１０ｆ２）の剥離および絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００９０】
また、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（１０ａ）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（１０ｆ１）が用いられている。
【００９１】
そのため、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田（１０ｆ１）の剥離および絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【００９２】
換言すれば、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、金属製放熱板（１）と絶縁基板（２）の下面側導体パターン（２ｃ）との間の半田接合の信頼性を向上させつつ、絶縁基板（２）の第３上面側導体パターン（２ｂ６）と第２外部導出端子（６ｂ）の下端部（６ｂ４）との間の半田接合および絶縁基板（２）の第２上面側導体パターン（２ｂ２）と第１外部導出端子（６ａ）の下端部（６ａ４）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。
【図２】第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。
【図３】金属製放熱板１上に絶縁基板２等が搭載される様子を示した図である。
【図４】図３（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ｂが搭載される様子を示した図である。
【図５】図４（Ａ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図６】図４（Ａ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図７】図４（Ａ）に示した組立体上に図５および図６に示した外囲ケース６が被せられる様子を示した図である。
【図８】図７（Ａ）に示した組立体上に被せられる蓋体７の部品図である。
【図９】第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。
【図１０】第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。
【図１１】第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。
【図１２】金属製放熱板１上に絶縁基板２等が搭載される様子を示した図である。
【図１３】図１２（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ａ’が搭載される様子を示した図である。
【図１４】図１３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載される様子を示した図である。
【図１５】図１３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載される様子を示した図である。
【図１６】図１４に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図１７】図１４に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図１８】図１４に示した組立体上に被せられた図１６および図１７に示した外囲ケース６上に被せられる蓋体７の部品図である。
【図１９】第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。
【図２０】第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。
【図２１】第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。
【図２２】金属製放熱板１上に絶縁基板２等が搭載される様子を示した図である。
【図２３】図２２（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ａ’が搭載される様子を示した図である。
【図２４】図２３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載される様子を示した図である。
【図２５】図２３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載される様子を示した図である。
【図２６】図２４に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図２７】図２４に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図２８】図２４に示した組立体上に被せられた図２６および図２７に示した外囲ケース６上に被せられる蓋体７の部品図である。
【図２９】第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。
【図３０】第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。
【図３１】第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。
【図３２】絶縁基板２上にパワー半導体チップ３ａ，３ｂ，３ｃが搭載される様子等を示した図である。
【図３３】図３２（Ｄ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図３４】図３２（Ｄ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図３５】図３０に示した金属製放熱板１上に、図３２（Ｄ）に示した組立体が搭載されると共に、図３３および図３４に示した外囲ケース６が被せられる様子を示した図である。
【図３６】図３５（Ａ）に示した組立体上に被せられる蓋体７の部品図である。
【図３７】第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。
【図３８】第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。
【図３９】第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。
【図４０】絶縁基板２上にパワー半導体チップ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが搭載される様子等を示した図である。
【図４１】第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する蓋体７の部品図である。
【図４２】外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体を示した図である。
【図４３】図４３は図４２に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの図である。
【図４４】図４２に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの図である。
【図４５】図３８に示した金属製放熱板１上に、図４０（Ｃ）に示した組立体が搭載され、その上に図４２に示した組立体が搭載される様子を示した図である。
【図４６】図４５（Ａ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図４７】第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。
【図４８】第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。
【図４９】第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。
【図５０】絶縁基板２上にパワー半導体チップ３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’，３ｃ，３ｃ’，３ｄ，３ｄ’，３ｅ，３ｆおよびゲート抵抗チップＲ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’が搭載される様子を示した図である。
【図５１】図５０（Ａ）に示した組立体に対してワイヤボンディングを行うことにより得られる組立体の平面図である。
【図５２】第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する蓋体７の部品図である。
【図５３】外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体を示した図である。
【図５４】図５３に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの図である。
【図５５】図５３に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの図である。
【図５６】図４８に示した金属製放熱板１上に、図５１に示した組立体が搭載され、その上に図５３に示した組立体が搭載される様子を示した図である。
【図５７】図５６（Ａ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。
【図５８】第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００９４】
以下、本発明のパワー半導体モジュールの第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。詳細には、図１（Ａ）は金属製放熱板１の平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った鉛直断面図である。図２は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。詳細には、図２（Ａ）は絶縁基板２の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った鉛直断面図、図２（Ｃ）は絶縁基板２の底面図である。図３は金属製放熱板１上に絶縁基板２等が搭載される様子を示した図である。詳細には、図３（Ａ）は金属製放熱板１上に絶縁基板２が搭載され、絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ，３ｂが搭載され、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ，３ｂ上に例えばアノードＰＣＭ（琺瑯鉄）板、アノードモリブデン板などのようなアノード電極板４ａ，４ｂが搭載された状態を示した平面図である。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿った分解組立断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿った分解組立断面図である。
【００９５】
図４は図３（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ｂが搭載される様子を示した図である。詳細には、図４（Ａ）は図３（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ｂが搭載された状態を示した平面図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＥ−Ｅ線に沿った分解組立断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿った分解組立断面図である。図５および図６は図４（Ａ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。詳細には、図５（Ａ）は外囲ケース６の平面図、図５（Ｂ）は外囲ケース６の正面図、図５（Ｃ）は外囲ケース６の底面図である。図６（Ａ）は図５（Ａ）のＧ−Ｇ線に沿った鉛直断面図、図６（Ｂ）は図５（Ａ）のＨ−Ｈ線に沿った鉛直断面図である。
【００９６】
図７は図４（Ａ）に示した組立体上に図５および図６に示した外囲ケース６が被せられる様子を示した図である。詳細には、図７（Ａ）は図４（Ａ）に示した組立体上に図５および図６に示した外囲ケース６が被せられた状態を示した平面図である。図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＫ−Ｋ線に沿った分解組立断面図、図７（Ｃ）は図７（Ａ）のＬ−Ｌ線に沿った分解組立断面図である。図８は図７（Ａ）に示した組立体上に被せられる蓋体７の部品図である。詳細には、図８（Ａ）は蓋体７の平面図、図８（Ｂ）は蓋体７の正面図、図８（Ｃ）は蓋体７の底面図である。図９は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。詳細には、図９（Ａ）は図７（Ａ）に示した組立体上に、図８に示した蓋体７が被せられることにより得られる第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の平面図である。図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示した外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの上端部が折り曲げられることにより得られる第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の概略的な鉛直断面図である。図９（Ｃ）は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の等価回路図である。
【００９７】
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ，３ｂ（図３参照）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板１（図１および図３参照）の上面と、絶縁基板２（図２および図３参照）の絶縁層２ａ（図２および図３参照）の下面側に形成された下面側導体パターン２ｃ（図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間に半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）が配置されている。また、図３（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図２および図３参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ１（図３（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図３（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図２および図３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ（図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ２（図３（Ｃ）参照）が配置されている。
【００９８】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）の上面電極（アノード電極）とアノード電極板４ａ（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｃ１（図３（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図３（Ｃ）に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ（図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）の上面電極（アノード電極）とアノード電極板４ｂ（図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｃ２（図３（Ｃ）参照）が配置されている。
【００９９】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４に示すように、例えば金属材料のプレス加工等によって形成された接続部材５ａ，５ｂが設けられている。詳細には、図４（Ｂ）に示すように、アノード電極板４ａ（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）の上面と接続部材５ａ（図４参照）の前側下端部５ａ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｅ１（図４（Ｂ）参照）が配置されている。また、図４（Ｃ）に示すように、アノード電極板４ｂ（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）の上面と接続部材５ｂ（図４参照）の後側下端部５ｂ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｄ２（図４（Ｃ）参照）が配置されている。
【０１００】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｄ１（図４（Ｃ）参照）が配置されている。更に、図４（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｅ２（図４（Ｂ）参照）が配置されている。
【０１０１】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５および図６に示すように、右側壁６ｄ（図５（Ｃ）参照）と左側壁６ｅ（図５（Ｃ）参照）と前側壁６ｆ（図５および図６参照）と後側壁６ｇ（図５（Ａ）、図５（Ｃ）および図６（Ａ）参照）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース６（図５および図６参照）が設けられている。
【０１０２】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図６（Ａ）に示すように、外囲ケース６の後側壁６ｇから上側に突出している上端部６ａ１と、外囲ケース６の後側壁６ｇに埋設されている中央部６ａ２と、外囲ケース６の後側壁６ｇから下側に突出している下端部６ａ４とを有する外部導出端子６ａが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。
【０１０３】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図６（Ａ）に示すように、外囲ケース６の前側壁６ｆから上側に突出している上端部６ｂ１と、外囲ケース６の前側壁６ｆに埋設されている中央部６ｂ２と、外囲ケース６の前側壁６ｆから下側に突出している下端部６ｂ４とを有する外部導出端子６ｂが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。
【０１０４】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図６（Ｂ）に示すように、外囲ケース６の前側壁６ｆから上側に突出している上端部６ｃ１と、外囲ケース６の前側壁６ｆに埋設されている中央部６ｃ２と、外囲ケース６の前側壁６ｆから下側に突出している下端部６ｃ４とを有する外部導出端子６ｃが、金属材料の例えばプレス加工によって形成されている。
【０１０５】
つまり、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５（Ａ）、図５（Ｃ）および図６（Ａ）に示すように、外部導出端子６ａが外囲ケース６の後側壁６ｇにインサート成形されている。また、図５（Ａ）、図５（Ｃ）および図６（Ａ）に示すように、外部導出端子６ｂが外囲ケース６の前側壁６ｆにインサート成形されている。更に、図５（Ａ）、図５（Ｃ）および図６（Ｂ）に示すように、外部導出端子６ｃが外囲ケース６の前側壁６ｆにインサート成形されている。
【０１０６】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図７（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１（図７（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ２（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。更に、図７（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２（図７（Ｃ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ１（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図７（Ａ）参照）とが電気的に接続されている。また、図７（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と、外部導出端子６ｃ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｆ３（図７（Ｃ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ３（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図７（Ａ）参照）とが電気的に接続されている。
【０１０７】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図７（Ａ）に示した組立体の外囲ケース６の内側にゲル状樹脂（図示せず）が充填され、ゲル状樹脂（図示せず）によって、少なくとも絶縁基板２（図７参照）と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ，３ｂ（図７参照）と、電極板４ａ，４ｂ（図７参照）と、接続部材５ａ，５ｂ（図４および図９（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図５、図６および図７（Ａ）参照）の下端部６ａ４，６ｂ４，６ｃ４（図５（Ｃ）、図６、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）参照）とが覆われている。更に、図７（Ａ）に示した組立体に対し、図８に示した蓋体７が被せられている。詳細には、蓋体７（図８、図９（Ａ）および図９（Ｂ）参照）の装着時に、図９（Ａ）に示すように、外部導出端子６ａ（図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図９（Ａ）参照）の上端部６ａ１（図６（Ａ）参照）が蓋体７（図８、図９（Ａ）および図９（Ｂ）参照）の導出穴７ａ（図８（Ａ）および図８（Ｃ）参照）を通され、外部導出端子６ｂ（図７（Ａ）および図９（Ａ）参照）の上端部６ｂ１（図６（Ａ）参照）が蓋体７（図８、図９（Ａ）および図９（Ｂ）参照）の導出穴７ｂ（図８（Ａ）および図８（Ｃ）参照）を通され、外部導出端子６ｃ（図７（Ａ）および図９（Ａ）参照）の上端部６ｃ１（図６（Ｂ）参照）が蓋体７（図８、図９（Ａ）および図９（Ｂ）参照）の導出穴７ｃ（図８（Ａ）および図８（Ｃ）参照）を通される。次いで、蓋体７（図８、図９（Ａ）および図９（Ｂ）参照）の上面の凹部７ｆ（図８（Ａ）および図９（Ａ）参照）にナット（図示せず）が挿入される。次いで、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図７（Ａ）および図９（Ａ）参照）の上端部６ａ１，６ｂ１，６ｃ１（図６（Ａ）および図６（Ｂ）参照）が折り曲げられ、図９（Ｂ）に示す第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００が完成する。
【０１０８】
つまり、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示すように、大電流が流れる上面電極（アノード電極）と、大電流が流れる下面電極（カソード電極）とを有するパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ，３ｂが設けられている。また、図３（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ１に、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａが搭載されている。更に、図３（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。また、図３（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ２に、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂが搭載されている。更に、図３（Ｃ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。
【０１０９】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４に示すように、接続部材５ａ（図４参照）および電極板４ａ（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）を介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）とが電気的に接続されている。更に、接続部材５ｂ（図４参照）および電極板４ｂ（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）を介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。
【０１１０】
詳細には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図１および図３参照）と絶縁基板２（図２および図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）による接合、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ２（図７（Ｃ）参照）による接合、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図７（Ｂ）参照）による接合、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ３（図７（Ｃ）参照）による接合、接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田１０ｄ１（図４（Ｃ）参照）による接合、接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田１０ｅ２（図４（Ｂ）参照）による接合、接続部材５ａ（図４参照）の前側下端部５ａ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と電極板４ａ（図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田１０ｅ１（図４（Ｂ）参照）による接合、接続部材５ｂ（図４参照）の後側下端部５ｂ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と電極板４ｂ（図３（Ａ）、図３（Ｃ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田１０ｄ２（図４（Ｃ）参照）による接合、電極板４ａ（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）の上面電極（アノード電極）との間の半田１０ｃ１（図３（Ｂ）参照）による接合、電極板４ｂ（図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ（図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）の上面電極（アノード電極）との間の半田１０ｃ２（図３（Ｃ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図３参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３（Ａ）および図３（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ１（図３（Ｂ）参照）による接合、および、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ（図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３（Ａ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田１０ｂ２（図３（Ｃ）参照）による接合が一括処理によって実行される。更に、それらの半田接合の実行時に、特許文献１（特開２０１０−１９９２５１号公報）の図３に記載されたパワー半導体モジュールのように、ベーシング冶具（図示せず）の凹状上面にならって金属製放熱板１（図７参照）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板１（図７参照）がベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。具体的には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、ベーシング冶具（図示せず）に対して金属製放熱板１（図７参照）を固定するためのねじ（図示せず）によって、外囲ケース６（図７参照）も共締めされる。つまり、図７（Ａ）に示す状態の組立体が、ねじ（図示せず）によって、ベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。
【０１１１】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【０１１２】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板１（図３参照）と絶縁基板２（図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図３参照）と絶縁基板２（図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂ（アンチモン）を含有しないＰｂ（鉛）フリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図３参照）と絶縁基板２（図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【０１１３】
本発明者等は、金属製放熱板１（図３参照）と絶縁基板２（図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図３参照）と絶縁基板２（図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ−３．０Ｓｂ）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図３参照）と絶縁基板２（図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【０１１４】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１１５】
外囲ケース６（図５および図６参照）にインサート成形されている外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース６（図５および図６参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース６（図５および図６参照）の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１１６】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５、図６（Ａ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）も破損しないことが確認された。
【０１１７】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１１８】
外囲ケース６（図５および図６参照）にインサート成形されている外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース６（図５および図６参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース６（図５および図６参照）の上下方向（図６（Ａ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１１９】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５、図６（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０１２０】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１２１】
外囲ケース６（図５および図６参照）にインサート成形されている外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース６（図５および図６参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の上下方向（図６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース６（図５および図６参照）の上下方向（図６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１２２】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５、図６（Ｂ）および図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）も破損しないことが確認された。
【０１２３】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１２４】
外囲ケース６（図９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂によって覆われている接続部材５ａ（図４および図９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４および図９（Ｂ）参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、接続部材５ａ（図４および図９（Ｂ）参照）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１２５】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４および図９（Ｂ）参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４および図９（Ｂ）参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）も破損しないことが確認された。
【０１２６】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１２７】
外囲ケース６（図９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂によって覆われている接続部材５ｂ（図４および図９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４および図９（Ｂ）参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、接続部材５ｂ（図４および図９（Ｂ）参照）の上下方向の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１２８】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４および図９（Ｂ）参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４および図９（Ｂ）参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０１２９】
本発明者等の研究結果に鑑み、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図１および図３参照）と絶縁基板２（図２および図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）が用いられている。
【０１３０】
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板１（図１および図３参照）と絶縁基板２（図２および図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）の剥離を回避することができ、金属製放熱板１（図１および図３参照）と絶縁基板２（図２および図３参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２（Ｂ）、図２（Ｃ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１３１】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ２（図７（Ｃ）参照）が用いられている。
【０１３２】
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ２（図７（Ｃ）参照）の剥離および絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１３３】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ１（図７（Ｂ）参照）が用いられている。
【０１３４】
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図７（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図７（Ａ）および図７（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１３５】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ３（図７（Ｃ）参照）が用いられている。
【０１３６】
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ３（図７（Ｃ）参照）の剥離および絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２および図７参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図７（Ａ）参照）の下端部６ｃ４（図７（Ａ）および図７（Ｃ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１３７】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｄ１（図４（Ｃ）参照）が用いられている。
【０１３８】
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田１０ｄ１（図４（Ｃ）参照）の剥離および絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）と接続部材５ａ（図４参照）の後側下端部５ａ１（図４（Ａ）および図４（Ｃ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１３９】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｅ２（図４（Ｂ）参照）が用いられている。
【０１４０】
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田１０ｅ２（図４（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２および図４参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図２（Ａ）、図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）と接続部材５ｂ（図４参照）の前側下端部５ｂ２（図４（Ａ）および図４（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１４１】
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ１，１０ｃ１（図３（Ｂ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ１，１０ｃ１（図３（Ｂ）参照）として、半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０１４２】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ２，１０ｃ２（図３（Ｃ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ２，１０ｃ２（図３（Ｃ）参照）として、半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０１４３】
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｅ１（図４（Ｂ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｅ１（図４（Ｂ）参照）として、半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０１４４】
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｄ２（図４（Ｃ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｄ２（図４（Ｃ）参照）として、半田１０ａ（図３（Ｂ）および図３（Ｃ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０１４５】
以下、本発明のパワー半導体モジュールの第２の実施形態について説明する。図１０は第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。詳細には、図１０（Ａ）は金属製放熱板１の平面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡ１−Ａ１線に沿った鉛直断面図である。図１１は第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。詳細には、図１１（Ａ）は絶縁基板２の平面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＢ１−Ｂ１線に沿った鉛直断面図、図１１（Ｃ）は絶縁基板２の底面図である。図１２は金属製放熱板１上に絶縁基板２等が搭載される様子を示した図である。詳細には、図１２（Ａ）は金属製放熱板１上に絶縁基板２が搭載され、絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａが搭載され、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ上に例えばアノードＰＣＭ（琺瑯鉄）板、アノードモリブデン板などのようなアノード電極板４ａが搭載された状態を示した平面図である。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＣ１−Ｃ１線に沿った分解組立断面図である。
【０１４６】
図１３は図１２（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ａ’が搭載される様子を示した図である。詳細には、図１３（Ａ）は図１２（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ａ’が搭載された状態を示した平面図である。図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＥ１−Ｅ１線に沿った分解組立断面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）のＦ１−Ｆ１線に沿った分解組立断面図である。図１４および図１５は図１３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載される様子を示した図である。詳細には、図１４は図１３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載された状態を示した平面図である。図１５（Ａ）は図１４のＧ１−Ｇ１線に沿った分解組立断面図、図１５（Ｂ）は図１４のＨ１−Ｈ１線に沿った分解組立断面図である。図１６および図１７は図１４に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。詳細には、図１６（Ａ）は外囲ケース６の平面図、図１６（Ｂ）は外囲ケース６の正面図である。図１７（Ａ）は図１６（Ａ）のＫ１−Ｋ１線に沿った鉛直断面図、図１７（Ｂ）は外囲ケース６の底面図である。
【０１４７】
図１８は図１４に示した組立体上に被せられた図１６および図１７に示した外囲ケース６上に被せられる蓋体７の部品図である。詳細には、図１８（Ａ）は蓋体７の平面図、図１８（Ｂ）は蓋体７の正面図、図１８（Ｃ）は蓋体７の底面図である。図１９は第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。詳細には、図１９（Ａ）は図１４に示した組立体上に、図１６および図１７に示した外囲ケース６が被せられ、次いで、図１８に示した蓋体７が被せられることにより得られる第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の平面図である。図１９（Ｂ）は第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の概略的な鉛直断面図である。図１９（Ｃ）は第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の等価回路図である。
【０１４８】
第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１２（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１２参照）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板１（図１０および図１２参照）の上面と、絶縁基板２（図１１および図１２参照）の絶縁層２ａ（図１１および図１２参照）の下面側に形成された下面側導体パターン２ｃ（図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）および図１２（Ｂ）参照）との間に半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）が配置されている。また、図１２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図１１および図１２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ１（図１２（Ｂ）参照）が配置されている。
【０１４９】
また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１２（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）の上面電極（アノード電極）とアノード電極板４ａ（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｃ１（図１２（Ｂ）参照）が配置されている。
【０１５０】
更に、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１３に示すように、例えば金属材料のプレス加工等によって形成された接続部材５ａ，５ａ’が設けられている。詳細には、図１３（Ｂ）に示すように、アノード電極板４ａ（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）の上面と接続部材５ａ（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）の右側下端部５ａ２（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｅ１（図１３（Ｂ）参照）が配置されている。また、図１３（Ｃ）に示すように、アノード電極板４ａ（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）の上面と接続部材５ａ’（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）の右側下端部５ａ２’（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｅ１’（図１３（Ｃ）参照）が配置されている。
【０１５１】
また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１３（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）と接続部材５ａ（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）の左側下端部５ａ１（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｄ１（図１３（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図１３（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）と接続部材５ａ’（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）の左側下端部５ａ１’（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｄ１’（図１３（Ｂ）参照）が配置されている。
【０１５２】
更に、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１４および図１５に示すように、上下方向（図１５の上下方向）に延びている上端部６ａ１と、上端部６ａ１から分岐しかつ屈曲している中央部６ａ２，６ａ２’と、水平方向（図１５の左右方向）に延びている下端部６ａ４，６ａ４’とを有する外部導出端子６ａが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１４および図１５に示すように、上下方向（図１５の上下方向）に延びている上端部６ｂ１と、上端部６ｂ１から分岐しかつ屈曲している中央部６ｂ２，６ｂ２’と、水平方向（図１５の左右方向）に延びている下端部６ｂ４，６ｂ４’とを有する外部導出端子６ｂが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。
【０１５３】
また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１４および図１５（Ａ）に示すように、絶縁基板２（図１４および図１５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１４および図１５（Ａ）参照）と、外部導出端子６ａ（図１４および図１５（Ａ）参照）の下端部６ａ４（図１５（Ａ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１（図１５（Ａ）参照）が配置されている。また、図１４および図１５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図１４および図１５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１４および図１５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ（図１４および図１５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４’（図１５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１’（図１５（Ｂ）参照）が配置されている。その結果、上面側導体パターン２ｂ２（図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）とが電気的に接続されている。
【０１５４】
更に、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１４および図１５（Ａ）に示すように、絶縁基板２（図１４および図１５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１４および図１５（Ａ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図１４および図１５（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図１５（Ａ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２（図１５（Ａ）参照）が配置されている。また、図１４および図１５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図１４および図１５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１４および図１５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図１４および図１５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４’（図１５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２’（図１５（Ｂ）参照）が配置されている。その結果、上面側導体パターン２ｂ１（図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）とが電気的に接続されている。
【０１５５】
また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１６および図１７に示すように、右側壁６ｄ（図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）参照）と左側壁６ｅ（図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）参照）と前側壁６ｆ（図１６（Ｂ）および図１７（Ｂ）参照）と後側壁６ｇ（図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）参照）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース６（図１６および図１７参照）が設けられている。詳細には、外囲ケース６（図１６、図１７、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）が、図１４に示した組立体上に被せられている。
【０１５６】
つまり、外部導出端子６ａ，６ｂ（図５および図６（Ａ）参照）がインサートされて外囲ケース６（図５および図６参照）と一体的に形成されている第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００（図９参照）とは異なり、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１４〜図１７に示すように、外部導出端子６ａ，６ｂ（図１４および図１５参照）が、外囲ケース６（図１６および図１７参照）にインサートされておらず、外囲ケース６（図１６および図１７参照）とは別個の部材として構成されている。
【０１５７】
更に、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１４に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側にゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。詳細には、図１９（Ｂ）に破線で示した高さＨＴまで、ゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。つまり、ゲル状樹脂（図示せず）によって、絶縁基板２（図１９（Ｂ）参照）と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１９（Ｂ）参照）と、電極板４ａ（図１９（Ｂ）参照）と、接続部材５ａ，５ａ’（図１３および図１９（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ，６ｂ（図１４、図１５および図１９（Ｂ）参照）の下端部６ａ４，６ａ４’，６ｂ４，６ｂ４’（図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）参照）および中央部６ａ２，６ａ２’，６ｂ２，６ｂ２’（図１５（Ａ）および図１５（Ｂ）参照）とが覆われている。また、図１４に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側であって、図１９（Ｂ）に破線で示した高さＨＴの上側には、エポキシ樹脂（図示せず）が充填されている。更に、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）に示すように、外囲ケース６（図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）上に、図１８に示した蓋体７が被せられている。詳細には、蓋体７（図１８、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）の装着時に、図１９（Ａ）に示すように、外部導出端子６ａ（図１４、図１５、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）の上端部６ａ１（図１５参照）が蓋体７（図１８、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）の導出穴７ａ（図１８（Ａ）、図１８（Ｃ）および図１９（Ａ）参照）を通される。また、外部導出端子６ｂ（図１４、図１５、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）の上端部６ｂ１（図１５参照）が蓋体７（図１８、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）の導出穴７ｂ（図１８（Ａ）、図１８（Ｃ）および図１９（Ａ）参照）を通される。次いで、蓋体７（図１８、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）の上面の凹部７ｆ（図１８（Ａ）および図１９（Ａ）参照）にナット（図示せず）が挿入される。次いで、外部導出端子６ａ，６ｂ（図１４、図１５、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）の上端部６ａ１，６ｂ１（図１５参照）が折り曲げられ、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００が完成する。
【０１５８】
つまり、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１９（Ｂ）および図１９（Ｃ）に示すように、大電流が流れる上面電極（アノード電極）と、大電流が流れる下面電極（カソード電極）とを有するパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａが設けられている。また、図１２（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ１に、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａが搭載されている。更に、図１２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。
【０１５９】
また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１３に示すように、接続部材５ａ（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）および電極板４ａ（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）を介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１３（Ａ）参照）の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。更に、接続部材５ａ’（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）および電極板４ａ（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）を介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１３（Ａ）参照）の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１３（Ａ）および図１３（Ｃ）参照）とが電気的に接続されている。
【０１６０】
詳細には、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図１０および図１２参照）と絶縁基板２（図１１および図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）および図１２（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）による接合、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田１０ｆ２，１０ｆ２’（図１５参照）による接合、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田１０ｆ１，１０ｆ１’（図１５参照）による接合、接続部材５ａ，５ａ’（図１３参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）と絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）および図１３参照）との間の半田１０ｄ１，１０ｄ１’（図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）参照）による接合、接続部材５ａ，５ａ’（図１３参照）の右側下端部５ａ２，５ａ２’（図１３参照）と電極板４ａ（図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）および図１３参照）との間の半田１０ｅ１，１０ｅ１’（図１３参照）による接合、電極板４ａ（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）の上面電極（アノード電極）との間の半田１０ｃ１（図１２（Ｂ）参照）による接合、および、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図１２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１２（Ａ）および図１２（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ１（図１２（Ｂ）参照）による接合が一括処理によって実行される。更に、それらの半田接合の実行時に、特許文献１（特開２０１０−１９９２５１号公報）の図３に記載されたパワー半導体モジュールのように、ベーシング冶具（図示せず）の凹状上面にならって金属製放熱板１（図１０、図１４および図１５参照）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板１（図１０、図１４および図１５参照）がベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。
【０１６１】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【０１６２】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板１（図１２参照）と絶縁基板２（図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１２（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図１２参照）と絶縁基板２（図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１２（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂ（アンチモン）を含有しないＰｂ（鉛）フリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図１２参照）と絶縁基板２（図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１２（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【０１６３】
本発明者等は、金属製放熱板１（図１２参照）と絶縁基板２（図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１２（Ｂ）参照）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図１２参照）と絶縁基板２（図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１２（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ−３．０Ｓｂ）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図１２参照）と絶縁基板２（図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１２（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【０１６４】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１６５】
外囲ケース６（図１６、図１７、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ｂ（図１９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｂ（図１９（Ｂ）参照）の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１６６】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）も破損しないことが確認された。
【０１６７】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１６８】
外囲ケース６（図１６、図１７、図１９（Ａ）および図１９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ａ（図１９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ａ（図１９（Ｂ）参照）の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１６９】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）も破損しないことが確認された。
【０１７０】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ（図１３参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）が破損してしまうことが確認された。
【０１７１】
外囲ケース６（図１９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂によって覆われている接続部材５ａ，５ａ’（図１３および図１９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３および図１９（Ｂ）参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、接続部材５ａ，５ａ’（図１３および図１９（Ｂ）参照）の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向（図１９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０１７２】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３および図１９（Ｂ）参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３および図１９（Ｂ）参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）も破損しないことが確認された。
【０１７３】
本発明者等の研究結果に鑑み、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図１０および図１２参照）と絶縁基板２（図１１および図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）および図１２（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）が用いられている。
【０１７４】
そのため、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板１（図１０および図１２参照）と絶縁基板２（図１１および図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）および図１２（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）の剥離を回避することができ、金属製放熱板１（図１０および図１２参照）と絶縁基板２（図１１および図１２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）および図１２（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１７５】
更に、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ２，１０ｆ２’（図１５参照）が用いられている。
【０１７６】
そのため、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田１０ｆ２，１０ｆ２’（図１５参照）の剥離および絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図１１（Ａ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ｂ（図１４および図１５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図１５参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１７７】
また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ１，１０ｆ１’（図１５参照）が用いられている。
【０１７８】
そのため、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田１０ｆ１，１０ｆ１’（図１５参照）の剥離および絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１４および図１５参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図１１、図１４および図１５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１４および図１５参照）と外部導出端子６ａ（図１４および図１５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図１５参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１７９】
また、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｄ１，１０ｄ１’（図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）参照）が用いられている。
【０１８０】
そのため、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間の半田１０ｄ１，１０ｄ１’（図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）参照）の剥離および絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図１１および図１３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１３（Ｃ）参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図１３参照）の左側下端部５ａ１，５ａ１’（図１３参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０１８１】
第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ１，１０ｃ１（図１２（Ｂ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ１，１０ｃ１（図１２（Ｂ）参照）として、半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０１８２】
更に、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｅ１，１０ｅ１’（図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｅ１，１０ｅ１’（図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）参照）として、半田１０ａ（図１２（Ｂ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０１８３】
以下、本発明のパワー半導体モジュールの第３の実施形態について説明する。図２０は第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。詳細には、図２０（Ａ）は金属製放熱板１の平面図、図２０（Ｂ）は図２０（Ａ）のＡ２−Ａ２線に沿った鉛直断面図である。図２１は第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。詳細には、図２１（Ａ）は絶縁基板２の平面図、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）のＢ２−Ｂ２線に沿った鉛直断面図、図２１（Ｃ）は絶縁基板２の底面図である。図２２は金属製放熱板１上に絶縁基板２等が搭載される様子を示した図である。詳細には、図２２（Ａ）は金属製放熱板１上に絶縁基板２が搭載され、絶縁基板２上に例えばアノードＰＣＭ（琺瑯鉄）板、アノードモリブデン板などのようなアノード電極板４ａ’が搭載され、アノード電極板４ａ’上にパワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａが搭載され、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａの上面に形成された大電流が流れるための上面電極（カソード電極）上に例えばカソードＰＣＭ（琺瑯鉄）板、カソードモリブデン板などのようなカソード電極板４ａが搭載され、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａの上面に形成されたゲート電極上に接続部材８が搭載された状態を示した平面図である。図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）のＣ２−Ｃ２線に沿った分解組立断面図である。
【０１８４】
図２３は図２２（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ａ’が搭載される様子を示した図である。詳細には、図２３（Ａ）は図２２（Ａ）に示した組立体上に接続部材５ａ，５ａ’が搭載された状態を示した平面図である。図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）のＥ２−Ｅ２線に沿った概略的な分解組立断面図、図２３（Ｃ）は図２３（Ａ）のＦ２−Ｆ２線に沿った概略的な分解組立断面図である。図２４および図２５は図２３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載される様子を示した図である。詳細には、図２４は図２３（Ａ）に示した組立体上に外部導出端子６ａ，６ｂが搭載された状態を示した平面図である。図２５（Ａ）は図２４のＧ２−Ｇ２線に沿った概略的な分解組立断面図、図２５（Ｂ）は図２４のＨ２−Ｈ２線に沿った概略的な分解組立断面図である。図２６および図２７は図２４に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。詳細には、図２６（Ａ）は外囲ケース６の平面図、図２６（Ｂ）は外囲ケース６の正面図である。図２７（Ａ）は図２６（Ａ）のＫ２−Ｋ２線に沿った鉛直断面図、図２７（Ｂ）は外囲ケース６の底面図である。
【０１８５】
図２８は図２４に示した組立体上に被せられた図２６および図２７に示した外囲ケース６上に被せられる蓋体７の部品図である。詳細には、図２８（Ａ）は蓋体７の平面図、図２８（Ｂ）は蓋体７の正面図、図２８（Ｃ）は蓋体７の底面図である。図２９は第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。詳細には、図２９（Ａ）は図２４に示した組立体上に、図２６および図２７に示した外囲ケース６が被せられ、次いで、図２８に示した蓋体７が被せられることにより得られる第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の平面図である。図２９（Ｂ）は第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の概略的な鉛直断面図である。図２９（Ｃ）は第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の等価回路図である。
【０１８６】
第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２２（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２２参照）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板１（図２０および図２２参照）の上面と絶縁基板２（図２１および図２２参照）の絶縁層２ａ（図２１および図２２参照）の下面側に形成された下面側導体パターン２ｃ（図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）および図２２（Ｂ）参照）との間に半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）が配置されている。また、図２２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図２１および図２２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）とアノード電極板４ａ’（図２２（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｃ１’（図２２（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図２２（Ｂ）に示すように、アノード電極板４ａ’（図２２（Ｂ）参照）の上面とパワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の下面電極（アノード電極）との間に半田１０ｂ１（図２２（Ｂ）参照）が配置されている。
【０１８７】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２２（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の大電流が流れる上面電極（カソード電極）とカソード電極板４ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｃ１（図２２（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図２２（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の上面に形成されたゲート電極と接続部材８（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｇ１（図２２（Ｂ）参照）が配置されている。
【０１８８】
更に、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２３に示すように、例えば金属材料のプレス加工等によって形成された接続部材５ａ，５ａ’が設けられている。詳細には、図２３（Ｂ）に示すように、カソード電極板４ａ（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）の上面と接続部材５ａ（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）の左側下端部５ａ２（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｅ１（図２３（Ｂ）参照）が配置されている。また、図２３（Ｃ）に示すように、カソード電極板４ａ（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）の上面と接続部材５ａ’（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）の左側下端部５ａ２’（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｅ１’（図２３（Ｃ）参照）が配置されている。
【０１８９】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２３（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）と接続部材５ａ（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）の右側下端部５ａ１（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｄ１（図２３（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図２３（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）と接続部材５ａ’（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）の右側下端部５ａ１’（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｄ１’（図２３（Ｂ）参照）が配置されている。
【０１９０】
更に、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２４および図２５に示すように、上下方向（図２５の上下方向）に延びている上端部６ａ１と、上端部６ａ１から分岐しかつ屈曲している中央部６ａ２，６ａ２’と、水平方向（図２５の左右方向）に延びている下端部６ａ４，６ａ４’とを有する外部導出端子６ａが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２４および図２５に示すように、上下方向（図２５の上下方向）に延びている上端部６ｂ１と、上端部６ｂ１から分岐しかつ屈曲している中央部６ｂ２，６ｂ２’と、水平方向（図２５の左右方向）に延びている下端部６ｂ４，６ｂ４’とを有する外部導出端子６ｂが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。
【０１９１】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２４および図２５（Ａ）に示すように、絶縁基板２（図２４および図２５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２４および図２５（Ａ）参照）と、外部導出端子６ａ（図２４および図２５（Ａ）参照）の下端部６ａ４（図２５（Ａ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１（図２５（Ａ）参照）が配置されている。また、図２４および図２５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図２４および図２５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２４および図２５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ（図２４および図２５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４’（図２５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１’（図２５（Ｂ）参照）が配置されている。その結果、上面側導体パターン２ｂ２（図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）とが電気的に接続されている。
【０１９２】
更に、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２４および図２５（Ａ）に示すように、絶縁基板２（図２４および図２５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２４および図２５（Ａ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図２４および図２５（Ａ）参照）の下端部６ｂ４（図２５（Ａ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２（図２５（Ａ）参照）が配置されている。また、図２４および図２５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図２４および図２５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２４および図２５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図２４および図２５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４’（図２５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２’（図２５（Ｂ）参照）が配置されている。その結果、上面側導体パターン２ｂ１（図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）とが電気的に接続されている。
【０１９３】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２６および図２７に示すように、右側壁６ｄ（図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）参照）と左側壁６ｅ（図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）参照）と前側壁６ｆ（図２６（Ｂ）および図２７（Ｂ）参照）と後側壁６ｇ（図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）参照）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース６（図２６および図２７参照）が設けられている。詳細には、外囲ケース６（図２６、図２７、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）が、図２４に示した組立体上に被せられている。
【０１９４】
つまり、外部導出端子６ａ，６ｂ（図５および図６（Ａ）参照）がインサートされて外囲ケース６（図５および図６参照）と一体的に形成されている第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００（図９参照）とは異なり、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２４〜図２７に示すように、外部導出端子６ａ，６ｂ（図２４および図２５参照）が、外囲ケース６（図２６および図２７参照）にインサートされておらず、外囲ケース６（図２６および図２７参照）とは別個の部材として構成されている。
【０１９５】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、信号端子６ｄ（図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）および図２９（Ｃ）参照）が、信号線を介して接続部材８（図２２参照）に接続され、その結果、信号端子６ｄ（図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）および図２９（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図２９（Ｂ）および図２９（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが電気的に接続されている。更に、信号端子６ｅ（図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）および図２９（Ｃ）参照）が、信号線を介して絶縁基板２（図２２および図２９（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２２参照）に接続され、その結果、信号端子６ｅ（図２９（Ａ）、図２９（Ｂ）および図２９（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ａ（図２９（Ｂ）および図２９（Ｃ）参照）の上面電極（カソード電極）とが電気的に接続されている。
【０１９６】
更に、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２４に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側にゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。詳細には、図２９（Ｂ）に破線で示した高さＨＴまで、ゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。つまり、ゲル状樹脂（図示せず）によって、絶縁基板２（図２９（Ｂ）参照）と、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２９（Ｂ）参照）と、電極板４ａ，４ａ’（図２２（Ｂ）および図２９（Ｂ）参照）と、接続部材５ａ，５ａ’（図２３および図２９（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ，６ｂ（図２４、図２５および図２９（Ｂ）参照）の下端部６ａ４，６ａ４’，６ｂ４，６ｂ４’（図２５（Ａ）および図２５（Ｂ）参照）および中央部６ａ２，６ａ２’，６ｂ２，６ｂ２’（図２５（Ａ）および図２５（Ｂ）参照）とが覆われている。また、図２４に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側であって、図２９（Ｂ）に破線で示した高さＨＴの上側には、エポキシ樹脂（図示せず）が充填されている。更に、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）に示すように、外囲ケース６（図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）上に、図２８に示した蓋体７が被せられている。詳細には、蓋体７（図２８、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）の装着時に、図２９（Ａ）に示すように、外部導出端子６ａ（図２４、図２５、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）の上端部６ａ１（図２５参照）が蓋体７（図２８、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）の導出穴７ａ（図２８（Ａ）、図２８（Ｃ）および図２９（Ａ）参照）を通される。また、外部導出端子６ｂ（図２４、図２５、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）の上端部６ｂ１（図２５参照）が蓋体７（図２８、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）の導出穴７ｂ（図２８（Ａ）、図２８（Ｃ）および図２９（Ａ）参照）を通される。次いで、蓋体７（図２８、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）の上面の凹部７ｆ（図２８（Ａ）および図２９（Ａ）参照）にナット（図示せず）が挿入される。次いで、外部導出端子６ａ，６ｂ（図２４、図２５、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）の上端部６ａ１，６ｂ１（図２５参照）が折り曲げられ、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００が完成する。
【０１９７】
つまり、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２９（Ｂ）および図２９（Ｃ）に示すように、大電流が流れる上面電極（カソード電極）と、大電流が流れる下面電極（アノード電極）とを有するパワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａが設けられている。また、図２２（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ１に、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａが搭載されている。更に、図２２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａの下面電極（アノード電極）とが、電気的に接続されている。
【０１９８】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２３に示すように、接続部材５ａ（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）および電極板４ａ（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）を介して、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２３（Ａ）参照）の上面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２３（Ａ）および図２３（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。更に、接続部材５ａ’（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）および電極板４ａ（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）を介して、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２３（Ａ）参照）の上面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２３（Ａ）および図２３（Ｃ）参照）とが電気的に接続されている。
【０１９９】
詳細には、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図２０および図２２参照）と絶縁基板２（図２１および図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）および図２２（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）による接合、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田１０ｆ２，１０ｆ２’（図２５参照）による接合、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田１０ｆ１，１０ｆ１’（図２５参照）による接合、接続部材５ａ，５ａ’（図２３参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）と絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）および図２３参照）との間の半田１０ｄ１，１０ｄ１’（図２３（Ｂ）および図２３（Ｃ）参照）による接合、接続部材５ａ，５ａ’（図２３参照）の左側下端部５ａ２，５ａ２’（図２３参照）と電極板４ａ（図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）および図２３参照）との間の半田１０ｅ１，１０ｅ１’（図２３参照）による接合、電極板４ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の上面電極（カソード電極）との間の半田１０ｃ１（図２２（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の下面電極（アノード電極）と電極板４ａ’（図２２（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ１（図２２（Ｂ）参照）による接合、電極板４ａ’（図２２（Ｂ）参照）と絶縁基板２（図２２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）との間の半田１０ｃ１’（図２２（Ｂ）参照）による接合、および、パワー半導体チップ（サイリスタチップ）３ａ（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）の上面に形成されたゲート電極と接続部材８（図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）参照）との間の半田１０ｇ１（図２２（Ｂ）参照）による接合が一括処理によって実行される。更に、それらの半田接合の実行時に、特許文献１（特開２０１０−１９９２５１号公報）の図３に記載されたパワー半導体モジュールのように、ベーシング冶具（図示せず）の凹状上面にならって金属製放熱板１（図２０、図２４および図２５参照）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板１（図２０、図２４および図２５参照）がベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。
【０２００】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【０２０１】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板１（図２２参照）と絶縁基板２（図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２２（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図２２参照）と絶縁基板２（図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２２（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂ（アンチモン）を含有しないＰｂ（鉛）フリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図２２参照）と絶縁基板２（図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２２（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【０２０２】
本発明者等は、金属製放熱板１（図２２参照）と絶縁基板２（図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２２（Ｂ）参照）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図２２参照）と絶縁基板２（図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２２（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ−３．０Ｓｂ）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図２２参照）と絶縁基板２（図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２２（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【０２０３】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２０４】
外囲ケース６（図２６、図２７、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ｂ（図２９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｂ（図２９（Ｂ）参照）の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２０５】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）も破損しないことが確認された。
【０２０６】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２０７】
外囲ケース６（図２６、図２７、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ａ（図２９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ａ（図２９（Ｂ）参照）の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２０８】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）も破損しないことが確認された。
【０２０９】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ（図２３参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２１０】
外囲ケース６（図２９（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂によって覆われている接続部材５ａ，５ａ’（図２３および図２９（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の温度サイクル試験時の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３および図２９（Ｂ）参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、接続部材５ａ，５ａ’（図２３および図２９（Ｂ）参照）の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂の上下方向（図２９（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２１１】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３および図２９（Ｂ）参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３および図２９（Ｂ）参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）も破損しないことが確認された。
【０２１２】
本発明者等の研究結果に鑑み、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図２０および図２２参照）と絶縁基板２（図２１および図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）および図２２（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）が用いられている。
【０２１３】
そのため、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板１（図２０および図２２参照）と絶縁基板２（図２１および図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）および図２２（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）の剥離を回避することができ、金属製放熱板１（図２０および図２２参照）と絶縁基板２（図２１および図２２参照）の下面側導体パターン２ｃ（図２１（Ｂ）、図２１（Ｃ）および図２２（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２１４】
更に、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ２，１０ｆ２’（図２５参照）が用いられている。
【０２１５】
そのため、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田１０ｆ２，１０ｆ２’（図２５参照）の剥離および絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図２１（Ａ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ｂ（図２４および図２５参照）の下端部６ｂ４，６ｂ４’（図２５参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２１６】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ１，１０ｆ１’（図２５参照）が用いられている。
【０２１７】
そのため、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田１０ｆ１，１０ｆ１’（図２５参照）の剥離および絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、図２４および図２５参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２１、図２４および図２５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）、図２４および図２５参照）と外部導出端子６ａ（図２４および図２５参照）の下端部６ａ４，６ａ４’（図２５参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２１８】
また、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｄ１，１０ｄ１’（図２３（Ｂ）および図２３（Ｃ）参照）が用いられている。
【０２１９】
そのため、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間の半田１０ｄ１，１０ｄ１’（図２３（Ｂ）および図２３（Ｃ）参照）の剥離および絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図２１および図２３参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図２１（Ａ）、図２１（Ｂ）および図２３（Ｃ）参照）と接続部材５ａ，５ａ’（図２３参照）の右側下端部５ａ１，５ａ１’（図２３参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２２０】
第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ１，１０ｃ１，１０ｃ１’，１０ｇ１（図２２（Ｂ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ１，１０ｃ１，１０ｃ１’，１０ｇ１（図２２（Ｂ）参照）として、半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０２２１】
更に、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｅ１，１０ｅ１’（図２３（Ｂ）および図２３（Ｃ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｅ１，１０ｅ１’（図２３（Ｂ）および図２３（Ｃ）参照）として、半田１０ａ（図２２（Ｂ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０２２２】
以下、本発明のパワー半導体モジュールの第４の実施形態について説明する。図３０は第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。詳細には、図３０（Ａ）は金属製放熱板１の平面図、図３０（Ｂ）は図３０（Ａ）のＡ３−Ａ３線に沿った鉛直断面図である。図３１は第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。詳細には、図３１（Ａ）は絶縁基板２の平面図、図３１（Ｂ）は図３１（Ａ）のＢ３−Ｂ３線に沿った鉛直断面図、図３１（Ｃ）は絶縁基板２の底面図である。図３２は絶縁基板２上にパワー半導体チップ３ａ，３ｂ，３ｃが搭載される様子等を示した図である。詳細には、図３２（Ａ）は絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａおよびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ，３ｃが搭載された状態を示した平面図である。図３２（Ｂ）は図３２（Ａ）のＣ３−Ｃ３線に沿った分解組立断面図、図３２（Ｃ）は図３２（Ａ）のＤ３−Ｄ３線に沿った分解組立断面図である。図３２（Ｄ）は図３２（Ａ）に示した組立体に対してワイヤボンディングを行うことにより得られる組立体の平面図である。
【０２２３】
図３３および図３４は図３２（Ｄ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。詳細には、図３３（Ａ）は外囲ケース６の平面図、図３３（Ｂ）は外囲ケース６の正面図、図３３（Ｃ）は外囲ケース６の底面図である。図３４は外囲ケース６の一部を構成する樹脂材料を透視して見た外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの正面図である。
【０２２４】
図３５は図３０に示した金属製放熱板１上に、図３２（Ｄ）に示した組立体が搭載されると共に、図３３および図３４に示した外囲ケース６が被せられる様子を示した図である。詳細には、図３５（Ａ）は図３０に示した金属製放熱板１上に、図３２（Ｄ）に示した組立体が搭載されると共に、図３３および図３４に示した外囲ケース６が被せられた状態を示した平面図である。図３５（Ｂ）は外部導出端子６ａの下端部６ａ４を含む鉛直断面内における概略的な分解組立断面図、図３５（Ｃ）は外部導出端子６ｂの下端部６ｂ４および外部導出端子６ｃの下端部６ｃ４を含む鉛直断面内における概略的な分解組立断面図である。図３６は図３５（Ａ）に示した組立体上に被せられる蓋体７の部品図である。詳細には、図３６（Ａ）は蓋体７の平面図、図３６（Ｂ）は蓋体７の正面図、図３６（Ｃ）は蓋体７の底面図である。図３７は第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。詳細には、図３７（Ａ）は図３５（Ａ）に示した組立体上に、図３６に示した蓋体７が被せられることにより得られる第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の平面図である。図３７（Ｂ）は図３７（Ａ）に示した外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの上端部が折り曲げられることにより得られる第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の概略的な鉛直断面図である。図３７（Ｃ）は第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の等価回路図である。
【０２２５】
第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）に示すように、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図３２および図３５参照）およびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ，３ｃ（図３２および図３５参照）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板１（図３０および図３５参照）の上面と、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の絶縁層２ａ（図３１、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）の下面側に形成された下面側導体パターン２ｃ（図３１（Ｂ）、図３１（Ｃ）、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間に半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）が配置されている。また、図３２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図３１および図３２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）、図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）参照）の下面電極（コレクタ電極）との間に半田１０ｂ１（図３２（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図３２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図３１および図３２参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）、図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ（図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ２（図３２（Ｂ）参照）が配置されている。また、図３２（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図３１および図３２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３１（Ｂ）、図３２（Ａ）および図３２（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ（図３２（Ａ）および図３２（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ３（図３２（Ｃ）参照）が配置されている。
【０２２６】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３２（Ｄ）に示すように、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの大電流用上面電極（エミッタ電極）と絶縁基板２（図３１および図３２（Ｄ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）および図３２（Ｄ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの上面に形成されたゲート電極と絶縁基板２（図３１および図３２（Ｄ）参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図３１（Ａ）および図３２（Ｄ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図３１および図３２（Ｄ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）および図３２（Ｄ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図３１および図３２（Ｄ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）および図３２（Ｄ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。
【０２２７】
更に、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３３および図３４に示すように、右側壁６ｄ（図３３（Ｃ）参照）と左側壁６ｅ（図３３（Ｃ）参照）と前側壁６ｆ（図３３参照）と後側壁６ｇ（図３３（Ａ）および図３３（Ｃ）参照）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース６（図３３および図３４参照）が設けられている。
【０２２８】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３４に示すように、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）から上側に突出している上端部６ａ１と、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）に埋設されている中央部６ａ２と、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）から下側に突出している下端部６ａ４とを有する外部導出端子６ａが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。
【０２２９】
更に、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３４に示すように、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）から上側に突出している上端部６ｂ１と、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）に埋設されている中央部６ｂ２と、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）から下側に突出している下端部６ｂ４とを有する外部導出端子６ｂが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。
【０２３０】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３４に示すように、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）から上側に突出している上端部６ｃ１と、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）に埋設されている中央部６ｃ２と、外囲ケース６の前側壁６ｆ（図３３参照）から下側に突出している下端部６ｃ４とを有する外部導出端子６ｃが、金属材料の例えばプレス加工によって形成されている。
【０２３１】
つまり、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３３（Ａ）および図３３（Ｃ）に示すように、外部導出端子６ａが外囲ケース６の前側壁６ｆにインサート成形されている。また、外部導出端子６ｂが外囲ケース６の前側壁６ｆにインサート成形されている。更に、外部導出端子６ｃが外囲ケース６の前側壁６ｆにインサート成形されている。
【０２３２】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１（図３５（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ２（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。更に、図３５（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２（図３５（Ｃ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ１（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）とが電気的に接続されている。また、図３５（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と、外部導出端子６ｃ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下面との間に半田１０ｆ３（図３５（Ｃ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ３（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）とが電気的に接続されている。
【０２３３】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、信号端子６ｊ（図３３（Ａ）、図３３（Ｃ）、図３５（Ａ）および図３７（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図３２（Ｄ）および図３５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図３２（Ｄ）および図３５（Ａ）参照）に接続され、その結果、信号端子６ｊ（図３３（Ａ）、図３３（Ｃ）、図３５（Ａ）および図３７（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図３２（Ｄ）、図３５（Ａ）および図３７（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが電気的に接続されている。更に、信号端子６ｋ（図３３（Ａ）、図３３（Ｃ）、図３５（Ａ）および図３７（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図３２（Ｄ）および図３５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３２（Ｄ）および図３５（Ａ）参照）に接続され、その結果、信号端子６ｋ（図３３（Ａ）、図３３（Ｃ）、図３５（Ａ）および図３７（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図３２（Ｄ）、図３５（Ａ）および図３７（Ｃ）参照）の大電流用上面電極（エミッタ電極）とが電気的に接続されている。
【０２３４】
更に、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３５（Ａ）に示した組立体の外囲ケース６の内側にゲル状樹脂（図示せず）が充填され、ゲル状樹脂（図示せず）によって、少なくとも絶縁基板２（図３５参照）と、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図３５参照）およびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ，３ｃ（図３５参照）と、ボンディングワイヤ（図３５（Ａ）参照）と、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図３３、図３４および図３５参照）の下端部６ａ４，６ｂ４，６ｃ４（図３３（Ａ）、図３３（Ｃ）、図３４および図３５参照）とが覆われている。更に、図３５（Ａ）に示した組立体に対し、図３６に示した蓋体７が被せられている。詳細には、蓋体７（図３６、図３７（Ａ）および図３７（Ｂ）参照）の装着時に、図３７（Ａ）に示すように、外部導出端子６ａ（図３５（Ａ）、図３５（Ｂ）および図３７（Ａ）参照）の上端部６ａ１（図３５（Ｂ）参照）が蓋体７（図３６、図３７（Ａ）および図３７（Ｂ）参照）の導出穴７ａ（図３６（Ａ）および図３６（Ｃ）参照）を通され、外部導出端子６ｂ（図３５（Ａ）、図３５（Ｃ）および図３７（Ａ）参照）の上端部６ｂ１（図３５（Ｂ）参照）が蓋体７（図３６、図３７（Ａ）および図３７（Ｂ）参照）の導出穴７ｂ（図３６（Ａ）および図３６（Ｃ）参照）を通され、外部導出端子６ｃ（図３５（Ａ）、図３５（Ｃ）および図３７（Ａ）参照）の上端部６ｃ１（図３５（Ｂ）参照）が蓋体７（図３６、図３７（Ａ）および図３７（Ｂ）参照）の導出穴７ｃ（図３６（Ａ）および図３６（Ｃ）参照）を通される。次いで、蓋体７（図３６、図３７（Ａ）および図３７（Ｂ）参照）の上面の凹部７ｆ（図３６（Ａ）および図３７（Ａ）参照）にナット（図示せず）が挿入される。次いで、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図３５、図３７（Ａ）および図３７（Ｂ）参照）の上端部６ａ１，６ｂ１，６ｃ１（図３４および図３７（Ｂ）参照）が折り曲げられ、図３７（Ｂ）に示す第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００が完成する。
【０２３５】
つまり、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３５（Ａ）および図３７（Ｃ）に示すように、大電流が流れる上面電極（エミッタ電極）と、大電流が流れる下面電極（コレクタ電極）とを有するパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａが設けられ、大電流が流れる上面電極（アノード電極）と、大電流が流れる下面電極（カソード電極）とを有するパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ，３ｃが設けられている。また、図３２（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ１に、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａが搭載されている。更に、図３２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの下面電極（コレクタ電極）とが、電気的に接続されている。また、図３２（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ３に、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂが搭載されている。更に、図３２（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ３と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。また、図３２（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ１に、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃが搭載されている。更に、図３２（Ｃ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。
【０２３６】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３２（Ｄ）に示すように、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの上面電極（エミッタ電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１とが電気的に接続されている。また、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２とが電気的に接続されている。
【０２３７】
詳細には、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、まず最初に、図３２（Ｂ）および図３２（Ｃ）に示すように、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）参照）の下面電極（コレクタ電極）と絶縁基板２（図３２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ１（図３２（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｂ（図３２（Ａ）および図３２（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図３２参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３２（Ａ）および図３２（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ２（図３２（Ｂ）参照）による接合、および、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ（図３２（Ａ）および図３２（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図３２参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３２（Ａ）および図３２（Ｃ）参照）との間の半田１０ｂ３（図３２（Ｃ）参照）による接合が実行される。次いで、図３２（Ｄ）に示すワイヤボンディングが実行される。次いで、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）に示すように、金属製放熱板１（図３０および図３５参照）と絶縁基板２（図３１および図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３１（Ｂ）、図３１（Ｃ）、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）による接合、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ２（図３５（Ｃ）参照）による接合、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図３５（Ｂ）参照）による接合、および絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ３（図３５（Ｃ）参照）による接合が実行される。更に、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）に示す半田接合の実行時に、特許文献１（特開２０１０−１９９２５１号公報）の図３に記載されたパワー半導体モジュールのように、ベーシング冶具（図示せず）の凹状上面にならって金属製放熱板１（図３５参照）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板１（図３５参照）がベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。具体的には、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、ベーシング冶具（図示せず）に対して金属製放熱板１（図３５参照）を固定するためのねじ（図示せず）によって、外囲ケース６（図３３および図３５（Ａ）参照）も共締めされる。つまり、図３５（Ａ）に示す状態の組立体が、ねじ（図示せず）によって、ベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。
【０２３８】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【０２３９】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板１（図３５参照）と絶縁基板２（図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図３５参照）と絶縁基板２（図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂ（アンチモン）を含有しないＰｂ（鉛）フリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図３５参照）と絶縁基板２（図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【０２４０】
本発明者等は、金属製放熱板１（図３５参照）と絶縁基板２（図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図３５参照）と絶縁基板２（図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ−３．０Ｓｂ）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図３５参照）と絶縁基板２（図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【０２４１】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２４２】
外囲ケース６（図３３および図３４参照）にインサート成形されている外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース６（図３３および図３４参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース６（図３３および図３４参照）の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２４３】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）も破損しないことが確認された。
【０２４４】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２４５】
外囲ケース６（図３３および図３４参照）にインサート成形されている外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース６（図３３および図３４参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース６（図３３および図３４参照）の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２４６】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０２４７】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２４８】
外囲ケース６（図３３および図３４参照）にインサート成形されている外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、樹脂材料によって構成されている外囲ケース６（図３３および図３４参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、外囲ケース６（図３３および図３４参照）の上下方向（図３３（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２４９】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３３、図３４、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）も破損しないことが確認された。
【０２５０】
本発明者等の研究結果に鑑み、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図３０および図３５参照）と絶縁基板２（図３１および図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３１（Ｂ）、図３１（Ｃ）、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）が用いられている。
【０２５１】
そのため、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板１（図３０および図３５参照）と絶縁基板２（図３１および図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３１（Ｂ）、図３１（Ｃ）、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）の剥離を回避することができ、金属製放熱板１（図３０および図３５参照）と絶縁基板２（図３１および図３５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３１（Ｂ）、図３１（Ｃ）、図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２５２】
更に、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ２（図３５（Ｃ）参照）が用いられている。
【０２５３】
そのため、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ２（図３５（Ｃ）参照）の剥離および絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｂ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｂ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２５４】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ１（図３５（Ｂ）参照）が用いられている。
【０２５５】
そのため、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図３５（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２５６】
更に、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ３（図３５（Ｃ）参照）が用いられている。
【０２５７】
そのため、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田１０ｆ３（図３５（Ｃ）参照）の剥離および絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図３１および図３５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３１（Ａ）、図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）と外部導出端子６ｃ（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）の下端部６ｃ４（図３５（Ａ）および図３５（Ｃ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２５８】
第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ１，１０ｂ２（図３２（Ｂ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ１，１０ｂ２（図３２（Ｂ）参照）として、半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０２５９】
また、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ３（図３２（Ｃ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ３（図３２（Ｃ）参照）として、半田１０ａ（図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０２６０】
以下、本発明のパワー半導体モジュールの第５の実施形態について説明する。図３８は第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。詳細には、図３８（Ａ）は金属製放熱板１の平面図、図３８（Ｂ）は図３８（Ａ）のＡ４−Ａ４線に沿った鉛直断面図である。図３９は第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。詳細には、図３９（Ａ）は絶縁基板２の平面図、図３９（Ｂ）は図３９（Ａ）のＢ４−Ｂ４線に沿った鉛直断面図、図３９（Ｃ）は絶縁基板２の底面図である。図４０は絶縁基板２上にパワー半導体チップ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが搭載される様子等を示した図である。詳細には、図４０（Ａ）は絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ，３ｂおよびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｄが搭載された状態を示した平面図である。図４０（Ｂ）は図４０（Ａ）のＣ４−Ｃ４線に沿った分解組立断面図である。図４０（Ｃ）は図４０（Ａ）に示した組立体に対してワイヤボンディングを行うことにより得られる組立体の平面図である。
【０２６１】
図４１は第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する蓋体７の部品図である。詳細には、図４１（Ａ）は蓋体７の平面図、図４１（Ｂ）は蓋体７の右側面図、図４１（Ｃ）は蓋体７の正面図、図４１（Ｄ）は蓋体７の底面図である。図４２は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体を示した図である。詳細には、図４２（Ａ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体の平面図、図４２（Ｂ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体の正面図、図４２（Ｃ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体の右側面図である。
【０２６２】
図４３は図４２に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの図である。詳細には、図４３（Ａ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの平面図、図４３（Ｂ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの正面図、図４３（Ｃ）は外部導出端子６ｃ（６ａ，６ｂ）の右側面図である。図４４は図４２に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの図である。詳細には、図４４（Ａ）は信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの平面図、図４４（Ｂ）は信号端子６ｍ（６ｊ，６ｋ，６ｎ）の正面図、図４４（Ｃ）は信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの右側面図である。図４５は図３８に示した金属製放熱板１上に、図４０（Ｃ）に示した組立体が搭載され、その上に図４２に示した組立体が搭載される様子を示した図である。詳細には、図４５（Ａ）は図３８に示した金属製放熱板１上に、図４０（Ｃ）に示した組立体が搭載され、その上に図４２に示した組立体が搭載された状態を示した平面図である。図４５（Ｂ）は図３８に示した金属製放熱板１上に、図４０（Ｃ）に示した組立体が搭載され、その上に図４２に示した組立体が搭載される様子を、蓋体７を透視して示した概略的な分解組立図である。
【０２６３】
図４６は図４５（Ａ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。詳細には、図４６（Ａ）は外囲ケース６の平面図、図４６（Ｂ）は図４６（Ａ）のＫ４−Ｋ４線に沿った鉛直断面図、図４６（Ｃ）は外囲ケース６の底面図である。図４７は第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。詳細には、図４７（Ａ）は図４５（Ａ）に示した組立体上に、図４６に示した外囲ケース６が被せられることにより得られる第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の平面図である。図４７（Ｂ）は第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の概略的な鉛直断面図である。図４７（Ｃ）は第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の等価回路図である。
【０２６４】
第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４５（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ，３ｂ（図４０参照）およびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｄ（図４０参照）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板１（図３８および図４５参照）の上面と、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の絶縁層２ａ（図３９および図４５（Ｂ）参照）の下面側に形成された下面側導体パターン２ｃ（図３９（Ｂ）、図３９（Ｃ）および図４５（Ｂ）参照）との間に半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）が配置されている。また、図４０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図３９および図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）、図３９（Ｂ）、図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（コレクタ電極）との間に半田１０ｂ１（図４０（Ｂ）参照）が配置されている。更に、絶縁基板２（図３９および図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）、図３９（Ｂ）、図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（コレクタ電極）との間に半田１０ｂ２（図４０（Ｂ）参照）が配置されている。また、図４０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図３９および図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）、図３９（Ｂ）、図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ３（図４０（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図４０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図３９および図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）、図３９（Ｂ）、図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ４（図４０（Ｂ）参照）が配置されている。
【０２６５】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４０（Ｃ）に示すように、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの大電流用上面電極（エミッタ電極）と絶縁基板２（図３９および図４０（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４０（Ｃ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの上面に形成されたゲート電極と絶縁基板２（図３９および図４０（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図３９（Ａ）および図４０（Ｃ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂの大電流用上面電極（エミッタ電極）と絶縁基板２（図３９および図４０（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４０（Ｃ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂの上面に形成されたゲート電極と絶縁基板２（図３９および図４０（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ５（図３９（Ａ）および図４０（Ｃ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図３９および図４０（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４０（Ｃ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図３９および図４０（Ｃ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４０（Ｃ）参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。
【０２６６】
更に、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４１に示すように、例えば樹脂材料の成形によって形成された電気絶縁性の蓋体７が設けられている。詳細には、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図３９参照）の位置決め穴２ｈ（図３９（Ａ）および図３９（Ｃ）参照）および金属製放熱板１（図３８参照）の位置決め穴１ｈ（図３８（Ａ）参照）に挿入される先端部を有する脚部７ｇ（図４１（Ｂ）、図４１（Ｃ）および図４１（Ｄ）参照）が、蓋体７（図４１参照）に設けられている。
【０２６７】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）に示すように、上下方向（図４３（Ｂ）の上下方向）に延びている上端部６ａ１と、屈曲している中央部６ａ２と、水平方向に延びている下端部６ａ４とを有する外部導出端子６ａが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）に示すように、上下方向（図４３（Ｂ）の上下方向）に延びている上端部６ｂ１と、屈曲している中央部６ｂ２と、水平方向に延びている下端部６ｂ４とを有する外部導出端子６ｂが、例えば金属材料のプレス加工によって、外部導出端子６ａ（図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）参照）と同一形状に形成されている。更に、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４３に示すように、上下方向（図４３（Ｂ）および図４３（Ｃ）の上下方向）に延びている上端部６ｃ１と、屈曲している中央部６ｃ２と、水平方向（図４３（Ｃ）の左右方向）に延びている下端部６ｃ４とを有する外部導出端子６ｃが、例えば金属材料のプレス加工によって、外部導出端子６ａ（図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）参照）と同一形状に形成されている。
【０２６８】
第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の製造時には、外部導出端子６ａ（図４２（Ａ）、図４２（Ｂ）、図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）参照）の上端部６ａ１（図４２（Ｂ）、図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）参照）が蓋体７（図４１および図４２参照）の導出穴７ａ（図４１（Ａ）、図４１（Ｃ）および図４２（Ａ）参照）を通され、図４２に示すように、外部導出端子６ａが蓋体７に取り付けられる。また、外部導出端子６ｂ（図４２（Ａ）、図４２（Ｂ）、図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）参照）の上端部６ｂ１（図４２（Ｂ）、図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）参照）が蓋体７（図４１および図４２参照）の導出穴７ｂ（図４１（Ａ）、図４１（Ｃ）および図４２（Ａ）参照）を通され、図４２に示すように、外部導出端子６ｂが蓋体７に取り付けられる。更に、外部導出端子６ｃ（図４２および図４３参照）の上端部６ｃ１（図４２（Ｂ）、図４２（Ｃ）および図４３参照）が蓋体７（図４１および図４２参照）の導出穴７ｃ（図４１（Ａ）、図４１（Ｃ）および図４２（Ａ）参照）を通され、図４２に示すように、外部導出端子６ｃが蓋体７に取り付けられる。
【０２６９】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の製造時には、図４２に示すように、信号端子６ｊ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）および図４４（Ｃ）参照）が蓋体７に取り付けられる。更に、信号端子６ｊ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）および図４４（Ｃ）参照）と同一形状に形成された信号端子６ｋ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）および図４４（Ｃ）参照）が蓋体７に取り付けられる。また、信号端子６ｊ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）および図４４（Ｃ）参照）と同一形状に形成された信号端子６ｍ（図４２および図４４参照）が蓋体７に取り付けられる。更に、信号端子６ｊ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）および図４４（Ｃ）参照）と同一形状に形成された信号端子６ｎ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）および図４４（Ｃ）参照）が蓋体７に取り付けられる。
【０２７０】
第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、蓋体７（図４１参照）とは別個に形成された外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図４３参照）および信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎ（図４４参照）が、蓋体７（図４１参照）に対して取り付けられ、図４２に示した組立体が形成されているが、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、樹脂材料の成形によって形成される蓋体７に外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎをインサートして一体成形することにより、図４２に示した組立体と同様の組立体を形成することも可能である。
【０２７１】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図４３（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１（図４５（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ２（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。更に、図４５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図４３（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２（図４５（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ１（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。また、図４５（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ｃ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図４３（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ３（図４５（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ３（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。
【０２７２】
具体的には、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４５（Ｂ）に示す製造工程の時に、蓋体７（図４１参照）の脚部７ｇ（図４１（Ｂ）、図４１（Ｃ）および図４１（Ｄ）参照）の先端部が、絶縁基板２（図３９参照）の位置決め穴２ｈ（図３９（Ａ）および図３９（Ｃ）参照）および金属製放熱板１（図３８参照）の位置決め穴１ｈ（図３８（Ａ）参照）に挿入され、その結果、外部導出端子６ａ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図４３（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が絶縁基板２（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）に位置決めされ、外部導出端子６ｂ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図４３（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が絶縁基板２（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）に位置決めされ、外部導出端子６ｃ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図４３（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が絶縁基板２（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４０（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）に位置決めされる。
【０２７３】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、信号端子６ｊ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）、図４４（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図４０（Ｃ）および図４５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図４０（Ｃ）および図４５（Ａ）参照）に接続され、その結果、信号端子６ｊ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）、図４４（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図４０（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが電気的に接続されている。更に、信号端子６ｋ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）、図４４（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図４０（Ｃ）および図４５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４０（Ｃ）参照）に接続され、その結果、信号端子６ｋ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）、図４４（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図４０（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）の大電流用上面電極（エミッタ電極）とが電気的に接続されている。
【０２７４】
更に、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、信号端子６ｍ（図４２、図４４および図４７（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図４０（Ｃ）および図４５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ５（図４０（Ｃ）参照）に接続され、その結果、信号端子６ｍ（図４２、図４４および図４７（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂ（図４０（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが電気的に接続されている。また、信号端子６ｎ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）、図４４（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図４０（Ｃ）および図４５（Ａ）参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４０（Ｃ）参照）に接続され、その結果、信号端子６ｎ（図４２（Ａ）、図４２（Ｃ）、図４４（Ａ）、図４４（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂ（図４０（Ｃ）および図４７（Ｃ）参照）の大電流用上面電極（エミッタ電極）とが電気的に接続されている。
【０２７５】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４６に示すように、右側壁６ｄ（図４６参照）と左側壁６ｅ（図４６参照）と前側壁６ｆ（図４６（Ａ）および図４６（Ｃ）参照）と後側壁６ｇ（図４６参照）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース６（図４６参照）が設けられている。詳細には、外囲ケース６（図４６、図４７（Ａ）および図４７（Ｂ）参照）が、図４５（Ａ）に示した組立体上に被せられている。
【０２７６】
つまり、外部導出端子６ａ，６ｂ（図５および図６（Ａ）参照）がインサートされて外囲ケース６（図５および図６参照）と一体的に形成されている第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００（図９参照）とは異なり、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４２、図４３および図４６に示すように、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図４２および図４３参照）が、外囲ケース６（図４６参照）にインサートされておらず、外囲ケース６（図４６参照）とは別個の部材として構成されている。
【０２７７】
更に、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４５（Ａ）に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側にゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。詳細には、図４７（Ｂ）に破線で示した高さＨＴまで、ゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。つまり、ゲル状樹脂（図示せず）によって、絶縁基板２（図４７（Ｂ）参照）と、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ，３ｂ（図４０（Ｃ）参照）と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｄ（図４０（Ｃ）参照）と、ボンディングワイヤ（図４０（Ｃ）参照）と、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図４２、図４３、図４７（Ａ）および図４７（Ｂ）参照）の下端部６ａ４，６ｂ４，６ｃ４（図４２（Ｂ）、図４３（Ａ）、図４３（Ｂ）および図４７（Ｂ）参照）および中央部６ａ２，６ｂ２，６ｃ２（図４２（Ｂ）、図４３（Ａ）および図４３（Ｂ）参照）とが覆われている。また、図４５（Ａ）に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側であって、図４７（Ｂ）に破線で示した高さＨＴの上側には、エポキシ樹脂（図示せず）が充填されている。第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の製造時には、蓋体７（図４１、図４２、図４７（Ａ）および図４７（Ｂ）参照）の上面の凹部７ｆ（図４１（Ａ）、図４２（Ａ）および図４７（Ａ）参照）にナット（図示せず）が挿入される。次いで、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図４２、図４３、図４７（Ａ）および図４７（Ｂ）参照）の上端部６ａ１，６ｂ１，６ｃ１（図４２（Ｂ）および図４７（Ｂ）参照）が折り曲げられ、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００が完成する。
【０２７８】
つまり、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４０（Ｃ）および図４７（Ｃ）に示すように、大電流が流れる上面電極（エミッタ電極）と、大電流が流れる下面電極（コレクタ電極）とを有するパワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ，３ｂが設けられ、大電流が流れる上面電極（アノード電極）と、大電流が流れる下面電極（カソード電極）とを有するパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｄが設けられている。また、図４０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ１に、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａおよびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃが搭載されている。更に、図４０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの下面電極（コレクタ電極）とが、電気的に接続されている。また、図４０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。更に、図４０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ３に、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂおよびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄが搭載されている。また、図４０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ３と、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂの下面電極（コレクタ電極）とが、電気的に接続されている。また、図４０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ３と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。
【０２７９】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４０（Ｃ）に示すように、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａの上面電極（エミッタ電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂの上面電極（エミッタ電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１とが電気的に接続されている。また、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１とが電気的に接続されている。
【０２８０】
詳細には、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、まず最初に、図４０（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ａ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（コレクタ電極）と絶縁基板２（図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ１（図４０（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ＩＧＢＴチップ）３ｂ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（コレクタ電極）と絶縁基板２（図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ２（図４０（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ３（図４０（Ｂ）参照）による接合、および、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図４０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ４（図４０（Ｂ）参照）による接合が実行される。次いで、図４０（Ｃ）に示すワイヤボンディングが実行される。次いで、図４５（Ｂ）に示すように、金属製放熱板１（図３８および図４５参照）と絶縁基板２（図３９および図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３９（Ｂ）、図３９（Ｃ）および図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）による接合、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）、図３９（Ｂ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ２（図４５（Ｂ）参照）による接合、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図４５（Ｂ）参照）による接合、および絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）、図３９（Ｂ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ３（図４５（Ｂ）参照）による接合が実行される。更に、図４５（Ｂ）に示す半田接合の実行時に、特許文献１（特開２０１０−１９９２５１号公報）の図３に記載されたパワー半導体モジュールのように、ベーシング冶具（図示せず）の凹状上面にならって金属製放熱板１（図４５参照）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板１（図４５参照）がベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。
【０２８１】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【０２８２】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板１（図４５参照）と絶縁基板２（図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図４５参照）と絶縁基板２（図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂ（アンチモン）を含有しないＰｂ（鉛）フリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図４５参照）と絶縁基板２（図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【０２８３】
本発明者等は、金属製放熱板１（図４５参照）と絶縁基板２（図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４５（Ｂ）参照）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図４５参照）と絶縁基板２（図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ−３．０Ｓｂ）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図４５参照）と絶縁基板２（図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【０２８４】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２８５】
外囲ケース６（図４６、図４７（Ａ）および図４７（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ｂ（図４７（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図４７（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図４７（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｂ（図４５（Ｂ）参照）の上下方向（図４５（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図４５（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２８６】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０２８７】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２８８】
外囲ケース６（図４６、図４７（Ａ）および図４７（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ａ（図４７（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図４７（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図４７（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ａ（図４５（Ｂ）参照）の上下方向（図４５（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図４５（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２８９】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０２９０】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４２、図４３、図４５（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０２９１】
外囲ケース６（図４６、図４７（Ａ）および図４７（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ｃ（図４７（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図４７（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図４７（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｃ（図４５（Ｂ）参照）の上下方向（図４５（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図４５（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０２９２】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０２９３】
本発明者等の研究結果に鑑み、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図３８および図４５参照）と絶縁基板２（図３９および図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３９（Ｂ）、図３９（Ｃ）および図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）が用いられている。
【０２９４】
そのため、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板１（図３８および図４５参照）と絶縁基板２（図３９および図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３９（Ｂ）、図３９（Ｃ）および図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）の剥離を回避することができ、金属製放熱板１（図３８および図４５参照）と絶縁基板２（図３９および図４５参照）の下面側導体パターン２ｃ（図３９（Ｂ）、図３９（Ｃ）および図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２９５】
更に、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ２（図４５（Ｂ）参照）が用いられている。
【０２９６】
そのため、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ２（図４５（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図４５参照）の下端部６ｂ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２９７】
また、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ１（図４５（Ｂ）参照）が用いられている。
【０２９８】
そのため、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図４５（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図４５参照）の下端部６ａ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０２９９】
更に、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ３（図４５（Ｂ）参照）が用いられている。
【０３００】
そのため、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ３（図４５（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図３９および図４５参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図３９（Ａ）および図４５（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図４５参照）の下端部６ｃ４（図４５（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０３０１】
第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ１，１０ｂ２，１０ｂ３，１０ｂ４（図４０（Ｂ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ１，１０ｂ２，１０ｂ３，１０ｂ４（図４０（Ｂ）参照）として、半田１０ａ（図４５（Ｂ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０３０２】
以下、本発明のパワー半導体モジュールの第６の実施形態について説明する。図４８は第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する金属製放熱板１を示した図である。詳細には、図４８（Ａ）は金属製放熱板１の平面図、図４８（Ｂ）は図４８（Ａ）のＡ５−Ａ５線に沿った鉛直断面図である。図４９は第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する絶縁基板２を示した図である。詳細には、図４９（Ａ）は絶縁基板２の平面図、図４９（Ｂ）は図４９（Ａ）のＢ５−Ｂ５線に沿った鉛直断面図、図４９（Ｃ）は絶縁基板２の底面図である。図５０は絶縁基板２上にパワー半導体チップ３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’，３ｃ，３ｃ’，３ｄ，３ｄ’，３ｅ，３ｆおよびゲート抵抗チップＲ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’が搭載される様子を示した図である。詳細には、図５０（Ａ）は絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｃ’，３ｄ，３ｄ’，３ｅ，３ｆおよびゲート抵抗チップＲ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’が搭載された状態を示した平面図である。図５０（Ｂ）は絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’およびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｆが搭載される様子を示した分解組立断面図である。図５０（Ｃ）は絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｃ’，３ｄ，３ｄ’が搭載される様子を示した分解組立断面図である。図５０（Ｄ）は絶縁基板２上にパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｅおよびゲート抵抗チップＲ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’が搭載される様子を示した分解組立断面図である。図５１は図５０（Ａ）に示した組立体に対してワイヤボンディングを行うことにより得られる組立体の平面図である。
【０３０３】
図５２は第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する蓋体７の部品図である。詳細には、図５２（Ａ）は蓋体７の平面図、図５２（Ｂ）は蓋体７の右側面図、図５２（Ｃ）は蓋体７の正面図、図５２（Ｄ）は蓋体７の底面図である。図５３は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体を示した図である。詳細には、図５３（Ａ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体の平面図、図５３（Ｂ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体の正面図、図５３（Ｃ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎを蓋体７に取り付けることにより得られる組立体の右側面図である。
【０３０４】
図５４は図５３に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの図である。詳細には、図５４（Ａ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの平面図、図５４（Ｂ）は外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃの正面図、図５４（Ｃ）は外部導出端子６ｃ（６ａ，６ｂ）の右側面図である。図５５は図５３に示した組立体のうちの蓋体７を透視して見た信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの図である。詳細には、図５５（Ａ）は信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの平面図、図５５（Ｂ）は信号端子６ｍ（６ｊ，６ｋ，６ｎ）の正面図、図５５（Ｃ）は信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎの右側面図である。図５６は図４８に示した金属製放熱板１上に、図５１に示した組立体が搭載され、その上に図５３に示した組立体が搭載される様子を示した図である。詳細には、図５６（Ａ）は図４８に示した金属製放熱板１上に、図５１に示した組立体が搭載され、その上に図５３に示した組立体が搭載された状態を示した平面図である。図５６（Ｂ）は図４８に示した金属製放熱板１上に、図５１に示した組立体が搭載され、その上に図５３に示した組立体が搭載される様子を、蓋体７を透視して示した概略的な分解組立図である。
【０３０５】
図５７は図５６（Ａ）に示した組立体上に被せられる外囲ケース６の部品図である。詳細には、図５７（Ａ）は外囲ケース６の平面図、図５７（Ｂ）は図５７（Ａ）のＫ５−Ｋ５線に沿った鉛直断面図、図５７（Ｃ）は外囲ケース６の底面図である。図５８は第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００を示した図である。詳細には、図５８（Ａ）は図５６（Ａ）に示した組立体上に、図５７に示した外囲ケース６が被せられることにより得られる第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の平面図である。図５８（Ｂ）は第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の概略的な鉛直断面図である。図５８（Ｃ）は第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の等価回路図である。
【０３０６】
第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５６（Ｂ）に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’（図５０参照）、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｃ’，３ｄ，３ｄ’，３ｅ，３ｆ（図５０参照）およびゲート抵抗チップＲ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’（図５０参照）が発生した熱を放熱するための金属製放熱板１（図４８および図５６参照）の上面と、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の絶縁層２ａ（図４９および図５６（Ｂ）参照）の下面側に形成された下面側導体パターン２ｃ（図４９（Ｂ）、図４９（Ｃ）および図５６（Ｂ）参照）との間に半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）が配置されている。また、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）との間に半田１０ｂ１（図５０（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）との間に半田１０ｂ１’（図５０（Ｂ）参照）が配置されている。また、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）との間に半田１０ｂ２（図５０（Ｂ）参照）が配置されている。更に、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）との間に半田１０ｂ２’（図５０（Ｂ）参照）が配置されている。また、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｆ（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ６（図５０（Ｂ）参照）が配置されている。
【０３０７】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ３（図５０（Ｃ）参照）が配置されている。また、図５０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ３’（図５０（Ｃ）参照）が配置されている。更に、図５０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ４（図５０（Ｃ）参照）が配置されている。また、図５０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ４’（図５０（Ｃ）参照）が配置されている。
【０３０８】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５０（Ｄ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）とパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｅ（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極（カソード電極）との間に半田１０ｂ５（図５０（Ｄ）参照）が配置されている。更に、図５０（Ｄ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図４９（Ａ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）とゲート抵抗チップＲ１（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極との間に半田１０ｂ７（図５０（Ｄ）参照）が配置されている。また、図５０（Ｄ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図４９（Ａ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）とゲート抵抗チップＲ１’（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極との間に半田１０ｂ７’（図５０（Ｄ）参照）が配置されている。更に、図５０（Ｄ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ５（図４９（Ａ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）とゲート抵抗チップＲ２（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極との間に半田１０ｂ８（図５０（Ｄ）参照）が配置されている。また、図５０（Ｄ）に示すように、絶縁基板２（図４９および図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ５（図４９（Ａ）、図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）とゲート抵抗チップＲ２’（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極との間に半田１０ｂ８’（図５０（Ｄ）参照）が配置されている。
【０３０９】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａの大電流用上面電極（ソース電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａの上面に形成されたゲート電極とゲート抵抗チップＲ１の上面電極とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ’の大電流用上面電極（ソース電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ’の上面に形成されたゲート電極とゲート抵抗チップＲ１’の上面電極とがボンディングワイヤによって接続されている。
【０３１０】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂの大電流用上面電極（ソース電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂの上面に形成されたゲート電極とゲート抵抗チップＲ２の上面電極とがボンディングワイヤによって接続されている。また、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ’の大電流用上面電極（ソース電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ’の上面に形成されたゲート電極とゲート抵抗チップＲ２’の上面電極とがボンディングワイヤによって接続されている。
【０３１１】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ’の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ’の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。更に、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｅの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。また、図５１に示すように、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｆの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２（図４９および図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５１参照）とがボンディングワイヤによって接続されている。
【０３１２】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５２に示すように、例えば樹脂材料の成形によって形成された電気絶縁性の蓋体７が設けられている。詳細には、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図４９参照）の位置決め穴２ｈ（図４９（Ａ）および図４９（Ｃ）参照）および金属製放熱板１（図４８参照）の位置決め穴１ｈ（図４８（Ａ）参照）に挿入される先端部を有する脚部７ｇ（図５２（Ｂ）、図５２（Ｃ）および図５２（Ｄ）参照）が、蓋体７（図５２参照）に設けられている。
【０３１３】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）に示すように、上下方向（図５４（Ｂ）の上下方向）に延びている上端部６ａ１と、屈曲している中央部６ａ２と、水平方向に延びている下端部６ａ４とを有する外部導出端子６ａが、例えば金属材料のプレス加工によって形成されている。また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）に示すように、上下方向（図５４（Ｂ）の上下方向）に延びている上端部６ｂ１と、屈曲している中央部６ｂ２と、水平方向に延びている下端部６ｂ４とを有する外部導出端子６ｂが、例えば金属材料のプレス加工によって、外部導出端子６ａ（図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）参照）と同一形状に形成されている。更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５４に示すように、上下方向（図５４（Ｂ）および図５４（Ｃ）の上下方向）に延びている上端部６ｃ１と、屈曲している中央部６ｃ２と、水平方向（図５４（Ｃ）の左右方向）に延びている下端部６ｃ４とを有する外部導出端子６ｃが、例えば金属材料のプレス加工によって、外部導出端子６ａ（図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）参照）と同一形状に形成されている。
【０３１４】
第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の製造時には、外部導出端子６ａ（図５３（Ａ）、図５３（Ｂ）、図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）参照）の上端部６ａ１（図５３（Ｂ）、図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）参照）が蓋体７（図５２および図５３参照）の導出穴７ａ（図５２（Ａ）、図５２（Ｃ）および図５３（Ａ）参照）を通され、図５３に示すように、外部導出端子６ａが蓋体７に取り付けられる。また、外部導出端子６ｂ（図５３（Ａ）、図５３（Ｂ）、図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）参照）の上端部６ｂ１（図５３（Ｂ）、図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）参照）が蓋体７（図５２および図５３参照）の導出穴７ｂ（図５２（Ａ）、図５２（Ｃ）および図５３（Ａ）参照）を通され、図５３に示すように、外部導出端子６ｂが蓋体７に取り付けられる。更に、外部導出端子６ｃ（図５３および図５４参照）の上端部６ｃ１（図５３（Ｂ）、図５３（Ｃ）および図５４参照）が蓋体７（図５２および図５３参照）の導出穴７ｃ（図５２（Ａ）、図５２（Ｃ）および図５３（Ａ）参照）を通され、図５３に示すように、外部導出端子６ｃが蓋体７に取り付けられる。
【０３１５】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の製造時には、図５３に示すように、信号端子６ｊ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）および図５５（Ｃ）参照）が蓋体７に取り付けられる。更に、信号端子６ｊ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）および図５５（Ｃ）参照）と同一形状に形成された信号端子６ｋ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）および図５５（Ｃ）参照）が蓋体７に取り付けられる。また、信号端子６ｊ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）および図５５（Ｃ）参照）と同一形状に形成された信号端子６ｍ（図５３および図５５参照）が蓋体７に取り付けられる。更に、信号端子６ｊ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）および図５５（Ｃ）参照）と同一形状に形成された信号端子６ｎ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）および図５５（Ｃ）参照）が蓋体７に取り付けられる。
【０３１６】
第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、蓋体７（図５２参照）とは別個に形成された外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図５４参照）および信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎ（図５５参照）が、蓋体７（図５２参照）に対して取り付けられ、図５３に示した組立体が形成されているが、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、樹脂材料の成形によって形成される蓋体７に外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃおよび信号端子６ｊ，６ｋ，６ｍ，６ｎをインサートして一体成形することにより、図５３に示した組立体と同様の組立体を形成することも可能である。
【０３１７】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５６（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ａ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図５４（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ１（図５６（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ２（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。更に、図５６（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ｂ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図５４（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ２（図５６（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ６（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。また、図５６（Ｂ）に示すように、絶縁基板２（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と、外部導出端子６ｃ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図５４（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下面との間に半田１０ｆ３（図５６（Ｂ）参照）が配置され、上面側導体パターン２ｂ７（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）とが電気的に接続されている。
【０３１８】
具体的には、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５６（Ｂ）に示す製造工程の時に、蓋体７（図５２参照）の脚部７ｇ（図５２（Ｂ）、図５２（Ｃ）および図５２（Ｄ）参照）の先端部が、絶縁基板２（図４９参照）の位置決め穴２ｈ（図４９（Ａ）および図４９（Ｃ）参照）および金属製放熱板１（図４８参照）の位置決め穴１ｈ（図４８（Ａ）参照）に挿入され、その結果、外部導出端子６ａ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図５４（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が絶縁基板２（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）に位置決めされ、外部導出端子６ｂ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図５４（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が絶縁基板２（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）に位置決めされ、外部導出端子６ｃ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図５４（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が絶縁基板２（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図５０（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）に位置決めされる。
【０３１９】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、信号端子６ｊ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図５１参照）に接続され、その結果、信号端子６ｊ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ（図５１および図５８（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが、ゲート抵抗チップＲ１（図５１および図５８（Ｃ）参照）を介して電気的に接続されると共に、信号端子６ｊ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ’（図５１および図５８（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが、ゲート抵抗チップＲ１’（図５１および図５８（Ｃ）参照）を介して電気的に接続されている。更に、信号端子６ｋ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図５１参照）に接続され、その結果、信号端子６ｋ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ（図５１および図５８（Ｃ）参照）の大電流用上面電極（ソース電極）とが電気的に接続されると共に、信号端子６ｋ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ’（図５１および図５８（Ｃ）参照）の大電流用上面電極（ソース電極）とが電気的に接続されている。
【０３２０】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、信号端子６ｍ（図５３、図５５および図５８（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ５（図５１参照）に接続され、その結果、信号端子６ｍ（図５３、図５５および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ（図５１および図５８（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが、ゲート抵抗チップＲ２（図５１および図５８（Ｃ）参照）を介して電気的に接続されると共に、信号端子６ｍ（図５３、図５５および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ’（図５１および図５８（Ｃ）参照）の上面に形成されたゲート電極とが、ゲート抵抗チップＲ２’（図５１および図５８（Ｃ）参照）を介して電気的に接続されている。また、信号端子６ｎ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）が、例えば半田（図示せず）等を介して絶縁基板２（図５１参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図５１参照）に接続され、その結果、信号端子６ｎ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ（図５１および図５８（Ｃ）参照）の大電流用上面電極（ソース電極）とが電気的に接続されると共に、信号端子６ｎ（図５３（Ａ）、図５３（Ｃ）、図５５（Ａ）、図５５（Ｃ）および図５８（Ｃ）参照）とパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ’（図５１および図５８（Ｃ）参照）の大電流用上面電極（ソース電極）とが電気的に接続されている。
【０３２１】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５７に示すように、右側壁６ｄ（図５７参照）と左側壁６ｅ（図５７参照）と前側壁６ｆ（図５７（Ａ）および図５７（Ｃ）参照）と後側壁６ｇ（図５７参照）とを有し、電気絶縁性樹脂材料の成形によって形成された外囲ケース６（図５７参照）が設けられている。詳細には、外囲ケース６（図５７、図５８（Ａ）および図５８（Ｂ）参照）が、図５６（Ａ）に示した組立体上に被せられている。
【０３２２】
つまり、外部導出端子６ａ，６ｂ（図５および図６（Ａ）参照）がインサートされて外囲ケース６（図５および図６参照）と一体的に形成されている第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００（図９参照）とは異なり、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５３、図５４および図５７に示すように、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図５３および図５４参照）が、外囲ケース６（図５７参照）にインサートされておらず、外囲ケース６（図５７参照）とは別個の部材として構成されている。
【０３２３】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５６（Ａ）に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側にゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。詳細には、図５８（Ｂ）に破線で示した高さＨＴまで、ゲル状樹脂（図示せず）が充填されている。つまり、ゲル状樹脂（図示せず）によって、絶縁基板２（図５８（Ｂ）参照）と、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’（図５１参照）と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｃ’，３ｄ，３ｄ’，３ｅ，３ｆ（図５１参照）と、ゲート抵抗チップＲ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’（図５１参照）と、ボンディングワイヤ（図５１参照）と、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図５３、図５４、図５８（Ａ）および図５８（Ｂ）参照）の下端部６ａ４，６ｂ４，６ｃ４（図５３（Ｂ）、図５４（Ａ）、図５４（Ｂ）および図５８（Ｂ）参照）および中央部６ａ２，６ｂ２，６ｃ２（図５３（Ｂ）、図５４（Ａ）および図５４（Ｂ）参照）とが覆われている。また、図５６（Ａ）に示した組立体上に被せられた外囲ケース６の内側であって、図５８（Ｂ）に破線で示した高さＨＴの上側には、エポキシ樹脂（図示せず）が充填されている。第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の製造時には、蓋体７（図５２、図５３、図５８（Ａ）および図５８（Ｂ）参照）の上面の凹部７ｆ（図５２（Ａ）、図５３（Ａ）および図５８（Ａ）参照）にナット（図示せず）が挿入される。次いで、外部導出端子６ａ，６ｂ，６ｃ（図５３、図５４、図５８（Ａ）および図５８（Ｂ）参照）の上端部６ａ１，６ｂ１，６ｃ１（図５３（Ｂ）および図５８（Ｂ）参照）が折り曲げられ、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００が完成する。
【０３２４】
つまり、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５１および図５８（Ｃ）に示すように、大電流が流れる上面電極（ソース電極）と、大電流が流れる下面電極（ドレイン電極）とを有するパワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’が設けられ、大電流が流れる上面電極（アノード電極）と、大電流が流れる下面電極（カソード電極）とを有するパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｃ’，３ｄ，３ｄ’，３ｅ，３ｆが設けられている。また、図５０（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ１に、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ，３ａ’およびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｃ’が搭載されている。更に、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ，３ａ’の下面電極（ドレイン電極）とが、電気的に接続されている。また、図５０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ１と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ，３ｃ’の下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。更に、図５０（Ａ）に示すように、絶縁基板２の絶縁層２ａの上面側に形成された上面側導体パターン２ｂ３に、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ，３ｂ’およびパワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ，３ｄ’が搭載されている。また、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ３と、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ，３ｂ’の下面電極（ドレイン電極）とが、電気的に接続されている。また、図５０（Ｃ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ３と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ，３ｄ’の下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。更に、図５０（Ｄ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ６と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｅの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。また、図５０（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ７と、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｆの下面電極（カソード電極）とが、電気的に接続されている。
【０３２５】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５１に示すように、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａの上面電極（ソース電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ’の上面電極（ソース電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２とが電気的に接続されている。また、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂの上面電極（ソース電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ６とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ’の上面電極（ソース電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ６とが電気的に接続されている。また、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ６とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ’の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ６とが電気的に接続されている。また、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ７とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ’の上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ７とが電気的に接続されている。また、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｅの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ２とが電気的に接続されている。更に、ボンディングワイヤを介して、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｆの上面電極（アノード電極）と絶縁基板２の上面側導体パターン２ｂ６とが電気的に接続されている。
【０３２６】
詳細には、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、まず最初に、図５０（Ｂ）、図５０（Ｃ）および図５０（Ｄ）に示すように、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ１（図５０（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ａ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ１’（図５０（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ２（図５０（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ＭＯＳＦＥＴチップ）３ｂ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（ドレイン電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ２’（図５０（Ｂ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）との間の半田１０ｂ３（図５０（Ｃ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｃ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ１（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）との間の半田１０ｂ３’（図５０（Ｃ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）との間の半田１０ｂ４（図５０（Ｃ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｄ’（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ３（図５０（Ａ）および図５０（Ｃ）参照）との間の半田１０ｂ４’（図５０（Ｃ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｅ（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）との間の半田１０ｂ５（図５０（Ｄ）参照）による接合、パワー半導体チップ（ダイオードチップ）３ｆ（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）の下面電極（カソード電極）と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図５０（Ａ）および図５０（Ｂ）参照）との間の半田１０ｂ６（図５０（Ｂ）参照）による接合、ゲート抵抗チップＲ１（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）との間の半田１０ｂ７（図５０（Ｄ）参照）による接合、ゲート抵抗チップＲ１’（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ４（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）との間の半田１０ｂ７’（図５０（Ｄ）参照）による接合、ゲート抵抗チップＲ２（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ５（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）との間の半田１０ｂ８（図５０（Ｄ）参照）による接合、および、ゲート抵抗チップＲ２’（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）の下面電極と絶縁基板２（図５０参照）の上面側導体パターン２ｂ５（図５０（Ａ）および図５０（Ｄ）参照）との間の半田１０ｂ８’（図５０（Ｄ）参照）による接合が実行される。次いで、図５１に示すワイヤボンディングが実行される。次いで、図５６（Ｂ）に示すように、金属製放熱板１（図４８および図５６参照）と絶縁基板２（図４９および図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４９（Ｂ）、図４９（Ｃ）および図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）による接合、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ２（図５６（Ｂ）参照）による接合、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図５６（Ｂ）参照）による接合、および絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）、図４９（Ｂ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ３（図５６（Ｂ）参照）による接合が実行される。更に、図５６（Ｂ）に示す半田接合の実行時に、特許文献１（特開２０１０−１９９２５１号公報）の図３に記載されたパワー半導体モジュールのように、ベーシング冶具（図示せず）の凹状上面にならって金属製放熱板１（図５６参照）の下面が凸状に変形するように、金属製放熱板１（図５６参照）がベーシング冶具（図示せず）に対して固定される。
【０３２７】
近年、パワー半導体モジュールには、高い信頼性が要求されている。具体的には、厳しい温度サイクル試験に耐えることが要求されている。
【０３２８】
そこで、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、金属製放熱板１（図５６参照）と絶縁基板２（図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図５６参照）と絶縁基板２（図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂ（アンチモン）を含有しないＰｂ（鉛）フリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図５６参照）と絶縁基板２（図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離してしまうことが確認された。
【０３２９】
本発明者等は、金属製放熱板１（図５６参照）と絶縁基板２（図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図５６（Ｂ）参照）との間の半田の引張強度が不足していると考え、本発明者等の研究において、金属製放熱板１（図５６参照）と絶縁基板２（図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−３．９Ａｇ−０．６Ｃｕ−３．０Ｓｂ）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、金属製放熱板１（図５６参照）と絶縁基板２（図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田が剥離しないことが確認された。
【０３３０】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０３３１】
外囲ケース６（図５７、図５８（Ａ）および図５８（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ｂ（図５８（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図５８（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図５８（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｂ（図５６（Ｂ）参照）の上下方向（図５６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図５６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０３３２】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０３３３】
また、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０３３４】
外囲ケース６（図５７、図５８（Ａ）および図５８（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ａ（図５８（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図５８（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図５８（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ａ（図５６（Ｂ）参照）の上下方向（図５６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図５６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０３３５】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０３３６】
更に、本発明者等は、パワー半導体モジュールに対する近年の高信頼性要求に応えるために、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の温度サイクル試験を行った。具体的には、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５３、図５４、図５６（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有するＰｂフリー半田の剥離は認められないものの、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が破損してしまうことが確認された。
【０３３７】
外囲ケース６（図５７、図５８（Ａ）および図５８（Ｂ）参照）内のゲル状樹脂（図示せず）によって覆われている外部導出端子６ｃ（図５８（Ｂ）参照）の温度サイクル試験時の上下方向（図５８（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の温度サイクル試験時の上下方向（図５８（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量とが異なるため、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いると、温度サイクル試験時に、外部導出端子６ｃ（図５６（Ｂ）参照）の上下方向（図５６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量と、ゲル状樹脂（図示せず）の上下方向（図５６（Ｂ）の上下方向）の熱膨張量・熱収縮量との差分を、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田の変形によって十分に吸収することができず、その結果、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）にかかる熱応力によって、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）が破損したと、本発明者等は考えた。
【０３３８】
そこで、本発明者等の研究において、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田（合金組成が例えばＳｎ−０．３Ａｇ−０．７Ｃｕ−０．０３５Ｎｉ、Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．０５Ｎｉ等）を用い、温度サイクル試験を行った。その結果、温度サイクル試験後に、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間のＳｂを含有しないＰｂフリー半田が剥離せず、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）も破損しないことが確認された。
【０３３９】
本発明者等の研究結果に鑑み、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、金属製放熱板１（図４８および図５６参照）と絶縁基板２（図４９および図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４９（Ｂ）、図４９（Ｃ）および図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）が用いられている。
【０３４０】
そのため、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の金属製放熱板１（図４８および図５６参照）と絶縁基板２（図４９および図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４９（Ｂ）、図４９（Ｃ）および図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）の剥離を回避することができ、金属製放熱板１（図４８および図５６参照）と絶縁基板２（図４９および図５６参照）の下面側導体パターン２ｃ（図４９（Ｂ）、図４９（Ｃ）および図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０３４１】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ２（図５６（Ｂ）参照）が用いられている。
【０３４２】
そのため、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ２（図５６（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ６（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｂ（図５６参照）の下端部６ｂ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０３４３】
また、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ１（図５６（Ｂ）参照）が用いられている。
【０３４４】
そのため、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ１（図５６（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ２（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ａ（図５６参照）の下端部６ａ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０３４５】
更に、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合に、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田１０ｆ３（図５６（Ｂ）参照）が用いられている。
【０３４６】
そのため、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、温度サイクル試験後の絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田１０ｆ３（図５６（Ｂ）参照）の剥離および絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）の破損を同時に回避することができ、絶縁基板２（図４９および図５６参照）の上面側導体パターン２ｂ７（図４９（Ａ）および図５６（Ｂ）参照）と外部導出端子６ｃ（図５６参照）の下端部６ｃ４（図５６（Ｂ）参照）との間の半田接合の信頼性を向上させることができる。
【０３４７】
第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、半田１０ｂ１，１０ｂ１’，１０ｂ２，１０ｂ２’，１０ｂ３，１０ｂ３’，１０ｂ４，１０ｂ４’，１０ｂ５，１０ｂ６，１０ｂ７，１０ｂ７’，１０ｂ８，１０ｂ８’（図５０（Ｂ）、図５０（Ｃ）および図５０（Ｄ）参照）として、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）よりも引張強度が低い、Ｓｂを含有しないＰｂフリー半田が用いられているが、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００の変形例では、代わりに、半田１０ｂ１，１０ｂ１’，１０ｂ２，１０ｂ２’，１０ｂ３，１０ｂ３’，１０ｂ４，１０ｂ４’，１０ｂ５，１０ｂ６，１０ｂ７，１０ｂ７’，１０ｂ８，１０ｂ８’（図５０（Ｂ）、図５０（Ｃ）および図５０（Ｄ）参照）として、半田１０ａ（図５６（Ｂ）参照）と同様に引張強度が高い、Ｓｂを含有するＰｂフリー半田を用いることも可能である。
【０３４８】
第７の実施形態では、第１から第６の実施形態およびそれらの変形例を適宜組み合わせたり、チップの数を任意に変更したりすることも可能である。
【符号の説明】
【０３４９】
１                                          金属製放熱板
１ｈ                                        穴
２                                          絶縁基板
２ａ                                        絶縁層
２ｂ１，２ｂ２，２ｂ３，２ｂ４              上面側導体パターン
２ｂ５，２ｂ６，２ｂ７                      上面側導体パターン
２ｃ                                        下面側導体パターン
２ｈ                                        穴
３ａ，３ａ’，３ｂ，３ｂ’，３ｃ，３ｃ’    パワー半導体チップ
３ｄ，３ｄ’，３ｅ，３ｆ                    パワー半導体チップ
４ａ，４ｂ                                  電極板
５ａ，５ｂ                                  接続部材
５ａ１，５ａ２，５ｂ１，５ｂ２              下端部
６                                          外囲ケース
６ａ，６ｂ，６ｃ                            外部導出端子
６ａ１，６ｂ１，６ｃ１                      上端部
６ａ２，６ｂ２，６ｃ２                      中央部
６ａ４，６ｂ４，６ｃ４                      下端部
６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ                      側壁
７                                          蓋体
７ａ，７ｂ，７ｃ                            穴
７ｆ                                        凹部
７ｇ                                        脚部
１０ａ，１０ｂ１，１０ｂ１’                半田
１０ｂ２，１０ｂ２’，１０ｂ３，１０ｂ３’  半田
１０ｂ４，１０ｂ４’，１０ｂ５，１０ｂ６    半田
１０ｂ７，１０ｂ７’，１０ｂ８，１０ｂ８’  半田
１０ｃ１，１０ｃ２，１０ｄ１，１０ｄ２      半田
１０ｅ１，１０ｅ２                          半田
１０ｆ１，１０ｆ２，１０ｆ３                半田
１０ｇ１                                    半田
１００                                      パワー半導体モジュール
Ｒ１，Ｒ１’，Ｒ２，Ｒ２’                  ゲート抵抗チップ
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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