(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された配線パターンと、
前記配線パターン上に搭載された半導体素子と、
前記配線パターン上に形成された凹部と、
前記凹部にリードが搭載されて超音波接合により接合され、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタとを有し、
前記配線パターンを構成している主材質の硬度は、前記リード付サーミスタのリードを構成している主材質の硬度より小さく、
前記リード付サーミスタのリードは、前記主材質からなる中心部に比べて、前記中心部の周囲が柔らかい材質から形成されており、
前記リード付サーミスタのリードは、それぞれ２箇所をクランク状に曲げて形成されていることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された配線パターンと、
前記配線パターン上に搭載された半導体素子と、
前記配線パターン上に形成された凹部と、
前記凹部にリードが搭載されて超音波接合により接合され、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタとを有し、
前記配線パターンを構成している主材質の硬度は、前記リード付サーミスタのリードを構成している主材質の硬度より小さく、
前記リード付サーミスタのリードは、前記主材質からなる中心部に比べて、前記中心部の周囲が柔らかい材質から形成されており、
前記リード付サーミスタのリードは、それぞれ２箇所を内側に曲げて対向するように形成されていることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項３】
請求項１または２記載のパワーモジュールにおいて、
前記リード付サーミスタのリードは、前記主材質に鉄ニッケル合金が用いられ、前記鉄ニッケル合金の周囲に銅メッキが施されており、
前記配線パターンは、前記主材質に銅またはアルミニウムが用いられることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項４】
絶縁基板上に形成された配線パターン上に、半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタとを搭載するパワーモジュールの製造方法であって、
前記絶縁基板上に形成された前記配線パターン上に凹部を形成し、
前記配線パターン上の前記凹部に前記リード付サーミスタのリードを搭載し、
前記凹部に搭載された前記リード付サーミスタの前記リードに超音波ツールにより押圧と振幅を伝えて、前記凹部に前記リードを超音波接合により接合し、
前記配線パターンを構成している主材質の硬度は、前記リード付サーミスタのリードを構成している主材質の硬度より小さく、
前記リード付サーミスタのリードは、前記主材質からなる中心部に比べて、前記中心部の周囲が柔らかい材質から形成されており、
前記リード付サーミスタのリードは、それぞれ２箇所をクランク状に曲げて形成されていることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【請求項５】
絶縁基板上に形成された配線パターン上に、半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタとを搭載するパワーモジュールの製造方法であって、
前記絶縁基板上に形成された前記配線パターン上に凹部を形成し、
前記配線パターン上の前記凹部に前記リード付サーミスタのリードを搭載し、
前記凹部に搭載された前記リード付サーミスタの前記リードに超音波ツールにより押圧と振幅を伝えて、前記凹部に前記リードを超音波接合により接合し、
前記配線パターンを構成している主材質の硬度は、前記リード付サーミスタのリードを構成している主材質の硬度より小さく、
前記リード付サーミスタのリードは、前記主材質からなる中心部に比べて、前記中心部の周囲が柔らかい材質から形成されており、
前記リード付サーミスタのリードは、それぞれ２箇所を内側に曲げて対向するように形成されていることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【請求項６】
請求項４または５記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記リード付サーミスタのリードは、前記主材質に鉄ニッケル合金が用いられ、前記鉄ニッケル合金の周囲に銅メッキが施されており、
前記配線パターンは、前記主材質に銅またはアルミニウムが用いられることを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の温度を検出するサーミスタを有するパワーモジュールおよびその製造方法に関する。より詳細には、サーミスタのリードを超音波接合により接続する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワーモジュールは、半導体素子の温度をサーミスタで検出し、半導体素子が異常に過熱したときに、パワーモジュールの動作を停止させたり、半導体素子に流れる電流を抑制したりして、パワーモジュールの故障を防止している。
【０００３】
このサーミスタは、主にはんだで搭載される。近年、環境負荷の低減から鉛フリーのはんだが使用され始めている。この鉛フリーのはんだは、鉛入りはんだに比べて濡れ性が劣るため、水素雰囲気でのはんだ付けを行うようになってきた。
【０００４】
一方、サーミスタは、温度検出素子を挟むように電極が形成されており、素子部の保護のためにガラスで覆われている。電極は、主材質として主に鉄ニッケル合金が使用され、その表面に銅メッキが施されており、ガラスと電極の密着に酸化銅が形成されている。水素雰囲気でのはんだ付けは、サーミスタの酸化銅を還元することになり、ガラスと電極や素子の密着が弱まり、温度を計測する機能が劣化もしくは測定不能になってしまう。
【０００５】
サーミスタの機能低下を防止する技術として、例えば特開２０１１−８６８２１号公報（特許文献１）がある。この公報には、半導体素子は水素雰囲気中ではんだ工程を行い、サーミスタの接続には銀ペーストを用いて防止する技術が記載されている。
【０００６】
また、はんだや銀ペーストを用いずに電子部品を基板に接続する方法として、超音波接合技術がある。基板とリードを超音波ツールにより振幅と荷重を与えることで表面にある酸化物を除去し、新生面同士を接合させる。一方、サーミスタは、電極タイプの他にリードタイプもある。
【０００７】
リードタイプの電子部品を超音波接合により接続させる技術として、例えば特開２０１１−２５８７３２号公報（特許文献２）がある。この公報には、リードの超音波ツールと接触する面に平面部を設け、その平面部の面積をリードと基板が接触する面積より大きくすることにより、リードの位置ずれや回転を抑制するとともに初期のエネルギーを集中し易くし、より少ないエネルギーで接続させる構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−８６８２１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５８７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記特許文献１の方法では、銀ペーストを用いるために新たに塗布工程や硬化工程などが必要であり、また銀ペーストの硬化時間が長いためにトータルの製造時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１０】
また、上記特許文献２の方法では、リードの超音波ツールと接触する面をプレス加工や切削などにより平面に加工するため、サーミスタのリードには不向きである。すなわち、サーミスタのリードは、鉄ニッケル合金という硬めの金属の周りに銅メッキという柔らかい金属がコーティングされている構造になっているので、銅メッキがつぶれてしまうという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の代表的な目的は、上記記載した従来技術の欠点を解消し、基板とサーミスタのリードとを、超音波接合を用いて良好に接合が可能なパワーモジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１４】
すなわち、代表的なパワーモジュールは、以下の特徴を有するものである。前記パワーモジュールは、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された配線パターンと、前記配線パターン上に搭載された半導体素子と、前記配線パターン上に形成された凹部と、前記凹部にリードが搭載されて超音波接合により接合され、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、代表的なパワーモジュールの製造方法は、絶縁基板上に形成された配線パターン上に、半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタとを搭載するパワーモジュールの製造方法であって、以下の特徴を有するものである。前記パワーモジュールの製造方法は、前記絶縁基板上に形成された前記配線パターン上に凹部を形成し、前記配線パターン上の前記凹部に前記リード付サーミスタのリードを搭載し、前記凹部に搭載された前記リード付サーミスタの前記リードに超音波ツールにより押圧と振幅を伝えて、前記凹部に前記リードを超音波接合により接合することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１７】
すなわち、代表的な効果は、サーミスタのリードが凹部に搭載されるため、搭載が容易で初期接合時に発生する位置ずれを防止し、かつ接合初期の面積を小さくできるので、パワーが集中し易くなり、より小さいエネルギーで基板とサーミスタのリードとを接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１であるパワーモジュールのリード付サーミスタが搭載されている付近の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１であるパワーモジュールに用いたリード付サーミスタの一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１であるパワーモジュールの全体の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１であるパワーモジュールを分解した各部材の一例を示す展開図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１であるパワーモジュールのリード付サーミスタの接続方法の一例を説明する図である。
【図６】（ｄ），（ｅ）は図５に続く、リード付サーミスタの接続方法の一例を説明する図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１であるパワーモジュールのリード付サーミスタを接続したときのリードの断面ＳＥＭ像の一例を説明する図である。
【図８】図７に対する比較例として、従来技術のパワーモジュールのリード付サーミスタを接続したときのリードの断面ＳＥＭ像の一例を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２であるパワーモジュールのリード付サーミスタのリード形状の構造の一例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態３であるパワーモジュールのリード付サーミスタのリード形状の構造の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００２０】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２１】
［本発明の実施の形態の概要］
本発明の実施の形態のパワーモジュールは、以下の特徴を有するものである（一例として、（）内に対応する構成要素、符号、図面などを付記）。前記パワーモジュールは、絶縁基板（１）と、前記絶縁基板上に形成された配線パターン（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、前記配線パターン（２ａ）上に搭載された半導体素子（４）と、前記配線パターン（２ｂ，２ｃ）上に形成された凹部（１０ｂ，１０ｃ）と、前記凹部にリードが搭載されて超音波接合により接合され、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタ（５）とを有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の実施の形態のパワーモジュールの製造方法は、絶縁基板上に形成された配線パターン上に、半導体素子と、前記半導体素子の温度を検出するためのリード付サーミスタとを搭載するパワーモジュールの製造方法であって、以下の特徴を有するものである（一例として、（）内に対応する構成要素、符号、図面などを付記）。前記パワーモジュールの製造方法は、前記絶縁基板上に形成された前記配線パターン上に凹部を形成し（図５（ａ））、前記配線パターン上の前記凹部に前記リード付サーミスタのリードを搭載し（図５（ｂ））、前記凹部に搭載された前記リード付サーミスタの前記リードに超音波ツールにより押圧と振幅を伝えて（図５（ｃ），図６（ｄ））、前記凹部に前記リードを超音波接合により接合する（図６（ｅ））ことを特徴とする。
【００２３】
以上説明した本発明の実施の形態の概要に基づいた各実施の形態を、以下において図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
［実施の形態１］
実施の形態１のパワーモジュールおよびその製造方法を、図１〜図８を用いて説明する。
【００２５】
＜パワーモジュールのリード付サーミスタが搭載されている付近＞
図１を用いて、本実施の形態のパワーモジュールのリード付サーミスタが搭載されている付近について説明する。図１は、このパワーモジュールのリード付サーミスタが搭載されている付近の一例を示す斜視図である。
【００２６】
図１において、絶縁基板１には、複数の配線パターン２（２ａ，２ｂ，２ｃ）が形成されている。配線パターン２ａ上には、はんだ３を介して半導体素子４が搭載されている。この半導体素子４は、例えばＩＧＢＴの半導体チップなどである。また、配線パターン２ｂ，２ｃ上には、リード付サーミスタ５が超音波接合により搭載されている。
【００２７】
リード付サーミスタ５は、半導体素子４の温度を検出し、半導体素子４が異常に過熱したとき、パワーモジュールの動作を停止させたり、半導体素子４に流れる電流を抑制したりして、パワーモジュールの故障を防止するために用いられている。
【００２８】
リード付サーミスタ５のリード６には、超音波接合時に超音波ツールで押圧された圧痕７が形成されている。
【００２９】
絶縁基板１の材質は、例えば主にＳｉＮやＡｌＮなどである。また、配線パターンの材質は、例えば主に銅やアルミニウムなどである。
【００３０】
絶縁基板１上の配線パターン２ｂ，２ｃには、リード付サーミスタ５で検出した温度をパワーモジュールの外部に伝えるための信号ピンとワイヤボンディング（図示せず）により接続するボンディングエリア８が設けられている。
【００３１】
＜リード付サーミスタ＞
図２を用いて、図１に示したパワーモジュールに用いたリード付サーミスタ５について説明する。図２は、このリード付サーミスタ５の一例を示す斜視図である。
【００３２】
図２において、リード付サーミスタ５は、２本のリード６と、内部の温度検出素子（図示せず）および２本のリード６の接続部を保護するためのガラス９から構成されている。このリード付サーミスタ５のリード６の主材質は、例えば一般的に鉄ニッケル合金が用いられており、その周りに銅メッキが施されている。そして、リード６とガラス９の接着層として、例えば酸化銅が用いられる。
【００３３】
＜パワーモジュールの全体＞
図３を用いて、本実施の形態のパワーモジュールの全体について説明する。図３は、このパワーモジュールの全体の一例を示す斜視図である。
【００３４】
図３において、２０はパワーモジュールのベースであり、放熱性の観点から、例えば主に熱伝導性の良いアルミニウムや銅や銅合金などで作られる。２１はパワーモジュールのケースであり、形状の複雑さから、例えば主にプラスチックが主流である。ベース２０とケース２１は、例えばねじや接着剤などで固定されている。
【００３５】
パワーモジュールのベース２０上には、図１に示した絶縁基板１が搭載され、その絶縁基板１の上部に外部接続用リード２３が配置され、絶縁基板１と外部接続用リード２３は、例えばはんだや超音波接合などにより接続されている。
【００３６】
パワーモジュールのケース２１には、外部端子（図示せず）と接続する際に使用するねじ穴２４が設けられており、信号ピン２５も設置されている。信号ピン２５は、図１に示した絶縁基板１上に形成された配線パターン２と、例えば主にアルミニウムなどのワイヤを用いて接続される。
【００３７】
＜パワーモジュールを分解した各部材＞
図４を用いて、図３に示したパワーモジュールを分解した各部材について説明する。図４は、このパワーモジュールを分解した各部材の一例を示す展開図である。
【００３８】
図４において、パワーモジュールのケース２１に取り付けられる外部接続用リード２３は、外部接続用リード２３ａ，２３ｂ，２３ｃの３本から構成されており、外部接続用リード２３ａと２３ｂとの間、外部接続用リード２３ｂと２３ｃとの間にはそれぞれ、絶縁部材２６ａ，２６ｂが設置されている。絶縁部材２６ａ，２６ｂは、耐圧の観点から外部接続用リード２３ａ，２３ｂ，２３ｃよりやや大きめに設計されており、材質は、例えば不織布やプラスチックなどが用いられる。
【００３９】
パワーモジュールのベース２０に取り付けられる絶縁基板１上には、図１に示したように配線パターン２があり、その配線パターン２（２ａ）上には半導体素子４が複数搭載されている。また、図１に示したように、配線パターン２（２ｂ，２ｃ）上にはリード付サーミスタ５も搭載されている。
【００４０】
なお、図が煩雑になるので図中には記載していないが、通常、配線パターン２や半導体素子４、信号ピン２５、リード付サーミスタ５などの電気的な接続には、多数のワイヤが用いられる。これらのワイヤは、例えば主に材質としてアルミニウムが用いられて、直径０．３〜０．５ｍｍのものが使用される。
【００４１】
この図４の中で、丸で囲んで示したＡ部は、図１に示した場所であり、リード付サーミスタ５はこの部分に搭載される。
【００４２】
＜リード付サーミスタの接続方法＞
図５および図６を用いて、パワーモジュールの製造方法において、図２に示したリード付サーミスタ５を、図１に示したリード付サーミスタ５が搭載される場所に搭載する場合の、リード付サーミスタ５の接続方法について説明する。図５および図６は、このリード付サーミスタ５の接続方法の一例を説明する図である。接続方法は、図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）の順で行われる。
【００４３】
まず、図５（ａ）に示すように、絶縁基板１の配線パターン２ｂ，２ｃ上に、リード付サーミスタ５を搭載するための凹部１０ｂ，１０ｃを形成する。この際に、リード付サーミスタ５が接続される前に位置ずれを生じないように、凹部１０ｂ，１０ｃの深さと幅を適正に設計する必要がある。この配線パターン２ｂ，２ｃに凹部１０ｂ，１０ｃを形成する方法には、例えば研削、ハーフエッチング、押し当てなどが用いられる。
【００４４】
そして、図５（ｂ）に示すように、配線パターン２ｂ，２ｃ上の凹部１０ｂ，１０ｃに、リード付サーミスタ５のリード６を搭載する。この際に、適正に設計された深さと幅を有する凹部１０ｂ，１０ｃに、リード付サーミスタ５は位置ずれを生じることなく搭載することができる。
【００４５】
続いて、図５（ｃ）に示すように、配線パターン２ｂ，２ｃ上の凹部１０ｂ，１０ｃに搭載されたリード付サーミスタ５の一方のリード６に、超音波ツール１１により押圧（荷重）と振幅を伝えて、凹部１０ｃにリード６を超音波接合により接合する。この超音波ツール１１は、荷重と振幅をリード６に伝えるために、先端が複数のピラミッド状になっている。
【００４６】
さらに、図６（ｄ）に示すように、図５（ｃ）と同様に、リード付サーミスタ５の他方のリード６に、超音波ツール１１により押圧（荷重）と振幅を伝えて、凹部１０ｂにリード６を超音波接合により接合する。リード付サーミスタ５のリード６には、超音波接合による接続が終了すると、超音波ツール１１により圧痕７が形成される。
【００４７】
そして、図６（ｅ）に示すように、配線パターン２ｂ，２ｃ上の凹部１０ｂ，１０ｃにリード付サーミスタ５のリード６が接続され、これによって、リード付サーミスタ５の接続が完了した状態となる。このリード付サーミスタ５の接続が完了した状態では、超音波ツール１１による圧痕７は、リード付サーミスタ５の両方のリード６に形成されている。
【００４８】
＜リード付サーミスタを接続したときのリードの断面ＳＥＭ像＞
図７および図８を用いて、リード付サーミスタ５を接続したときのリード６の断面ＳＥＭ像について説明する。図７は、図５および図６に示したリード付サーミスタ５の接続方法によりリード付サーミスタ５を接続したときのリード６の断面ＳＥＭ像の一例を説明する図である。図８は、図７に対する比較例として、従来技術のパワーモジュールのリード付サーミスタ５を接続したときのリード６の断面ＳＥＭ像の一例を説明する図である。
【００４９】
具体的には、図７において、（ａ）は配線パターン２ｂ（２ｃ）上の凹部１０ｂ（１０ｃ）に、リード付サーミスタ５のリード６を搭載する時の断面ＳＥＭ像を示し、（ｂ）は配線パターン２ｂ（２ｃ）上の凹部１０ｂ（１０ｃ）に、リード付サーミスタ５のリード６を超音波接合により接続した後の断面ＳＥＭ像を示している。凹部１０ｂ（１０ｃ）の寸法は、０．５ｍｍ（幅）×０．２ｍｍ（深さ）の例である。
【００５０】
また、図８は、凹部がない配線パターン２ｂ（２ｃ）の平坦上に、リード付サーミスタ５のリード６を超音波接合により接続した後の断面ＳＥＭ像を示している。
【００５１】
図７および図８の断面ＳＥＭ像においては、配線パターン２ｂ（２ｃ）の材質は銅、リード６の主材質は鉄ニッケル合金、その周りに銅メッキが施されているものを使用した。
【００５２】
図８に示す従来技術の断面ＳＥＭ像においては、リード付サーミスタ５のリード６の上部は超音波ツール１１のピラミッド状の突起により変形され、リード６の下部は配線パターン２ｂ（２ｃ）にほぼ原型を留めた形で埋没して接続されている。これは、配線パターン２ｂ（２ｃ）の銅よりリード６の鉄ニッケル合金が硬いためである。
【００５３】
これに対して、図７（ｂ）に示す本実施の形態の断面ＳＥＭ像においては、リード付サーミスタ５のリード６が配線パターン２ｂ（２ｃ）の凹部１０ｂ（１０ｃ）に搭載されるため、搭載が容易で、初期接合時に発生する位置ずれを防止することができる。さらに、リード６と配線パターン２ｂ（２ｃ）との接合初期の面積を小さくすることができる。この結果、超音波ツール１１によるパワーが集中し易くなり、従来技術に比べてより小さいエネルギーで接続することができる。
【００５４】
特に、リード付サーミスタ５のリード６は、中心が鉄ニッケル合金で硬く、周囲が銅メッキで柔らかく形成されているため、柔らかい周囲のみが変形し、硬い中心はほとんど変化しない。このため、リード６を、このリード６の周囲と同等に柔らかい銅の配線パターン２ｂ（２ｃ）の凹部１０ｂ（１０ｃ）に超音波接合する時にリード６の変形が生じ、小さいエネルギーで良好に接合することができる。
【００５５】
＜実施の形態１の効果＞
以上説明した本実施の形態のパワーモジュールおよびその製造方法によれば、パワーモジュールとして、絶縁基板１と、絶縁基板１上に形成された配線パターン２ａ，２ｂ，２ｃと、配線パターン２ａ上に搭載された半導体素子４と、配線パターン２ｂ，２ｃ上に形成された凹部１０ｂ，１０ｃと、凹部１０ｂ，１０ｃにリードが搭載されて超音波接合により接合され、半導体素子４の温度を検出するためのリード付サーミスタ５とを有する。
【００５６】
そして、このパワーモジュールの製造方法として、絶縁基板１上に形成された配線パターン２ｂ，２ｃ上に凹部１０ｂ，１０ｃを形成し、配線パターン２ｂ，２ｃ上の凹部１０ｂ，１０ｃにリード付サーミスタ５のリード６を搭載し、凹部１０ｂ，１０ｃに搭載されたリード付サーミスタ５のリード６に超音波ツール１１により押圧と振幅を伝えて、凹部１０ｂ，１０ｃにリード６を超音波接合により接合することで、以下のような効果を得ることができる。
【００５７】
すなわち、効果として、リード付サーミスタ５のリード６が凹部１０ｂ，１０ｃに搭載されるため、搭載が容易で初期接合時に発生する位置ずれを防止し、かつ接合初期の面積を小さくできるので、パワーが集中し易くなり、より小さいエネルギーで配線パターン２ｂ，２ｃとリード６とを接続することができる。
【００５８】
特に、配線パターン２ｂ，２ｃを構成している銅またはアルミニウムの硬度はリード付サーミスタ５のリード６を構成している鉄ニッケル合金の硬度より小さく（柔らかく）、このリード付サーミスタ５のリード６は、鉄ニッケル合金からなる中心部に比べて周囲が柔らかい銅メッキから形成されていることで、超音波接合時にリード６の変形が生じるため、小さいエネルギーで良好に接合することができる。
【００５９】
［実施の形態２］
実施の形態２のパワーモジュールおよびその製造方法を、図９を用いて説明する。図９は、このパワーモジュールのリード付サーミスタのリード形状の構造の一例を示す斜視図である。
【００６０】
本実施の形態のパワーモジュールは、前記実施の形態１のパワーモジュールに対して、リード付サーミスタのリード形状が異なる。本実施の形態では、この異なる点を主に説明する。
【００６１】
図９において、リード付サーミスタ３０は、２本のリード３１と、内部の温度検出素子（図示せず）および２本のリード３１の接続部を保護するためのガラス９から構成されている。特に、リード付サーミスタ３０のリード３１は、それぞれ２箇所をクランク状に曲げて形成されている。このように形成することにより、超音波接合時にガラス９とリード３１との接合部に外力が加わりにくくなり、破壊しにくい構造にできる。
【００６２】
なお、このリード付サーミスタ３０のリード３１が搭載されて超音波接合される絶縁基板３２上の配線パターン３３ｂ，３３ｃは、リード付サーミスタ３０のリード３１の位置に合わせて形成されている。
【００６３】
以上説明した本実施の形態のパワーモジュールおよびその製造方法によれば、リード付サーミスタ３０のリード３１をクランク状に曲げて形成することで、前記実施の形態１に比べて、超音波接合時にリード付サーミスタ３０が破壊しにくい構造にすることができる。
【００６４】
［実施の形態３］
実施の形態３のパワーモジュールおよびその製造方法を、図１０を用いて説明する。図１０は、このパワーモジュールのリード付サーミスタのリード形状の構造の一例を示す斜視図である。
【００６５】
本実施の形態のパワーモジュールは、前記実施の形態１および２のパワーモジュールに対して、さらにリード付サーミスタのリード形状が異なる。本実施の形態では、この異なる点を主に説明する。
【００６６】
図１０において、リード付サーミスタ４０は、２本のリード４１と、内部の温度検出素子（図示せず）および２本のリード４１の接続部を保護するためのガラス９から構成されている。特に、リード付サーミスタ４０のリード４１は、それぞれ２箇所を内側に曲げて対向するように形成されている。このように形成することにより、超音波接合時にガラス９とリード４１との接合部に外力が加わりにくくなり、破壊しにくい構造にできる。また、リード付サーミスタ４０を小型化することができる。
【００６７】
なお、このリード付サーミスタ４０のリード４１が搭載されて超音波接合される絶縁基板４２上の配線パターン４３ｂ，４３ｃは、リード付サーミスタ４０のリード４１の位置に合わせて形成されている。
【００６８】
以上説明した本実施の形態のパワーモジュールおよびその製造方法によれば、リード付サーミスタ４０のリード４１を内側に曲げて対向するように形成することで、前記実施の形態１に比べて、超音波接合時にリード付サーミスタ４０が破壊しにくい構造にすることができる。また、前記実施の形態２に比べて、リード付サーミスタ４０を小型化することができるので、リード付サーミスタ４０の搭載面積が小さくてすみ、設計の自由度が向上し、さらにパワーモジュールの小型化も容易に実現することができる。
【００６９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、半導体素子の温度を検出するリード付サーミスタを有するパワーモジュールおよびその製造方法に関し、特に、リード付サーミスタのリードを超音波接合により接続する技術に利用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１…絶縁基板
２，２ａ，２ｂ，２ｃ…配線パターン
３…はんだ
４…半導体素子
５…リード付サーミスタ
６…リード
７…圧痕
８…ボンディングエリア
９…ガラス
１０ｂ，１０ｃ…凹部
１１…超音波ツール
２０…ベース
２１…ケース
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…外部接続用リード
２４…ねじ穴
２５…信号ピン
２６ａ，２６ｂ…絶縁部材
３０…リード付サーミスタ
３１…リード
３２…絶縁基板
３３ｂ，３３ｃ…配線パターン
４０…リード付サーミスタ
４１…リード
４２…絶縁基板
４３ｂ，４３ｃ…配線パターン
【図１】
0005755601.tif 000002
【図２】
0005755601.tif 000003
【図３】
0005755601.tif 000004
【図４】
0005755601.tif 000005
【図５】
0005755601.tif 000006
【図６】
0005755601.tif 000007
【図７】
0005755601.tif 000008
【図８】
0005755601.tif 000009
【図９】
0005755601.tif 000010
【図１０】
0005755601.tif 000011