(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外囲ケース内部にパワーデバイスチップを配設し、前記パワーデバイスチップの電極を前記外囲ケースと一体となった外部電極に接続したパワーモジュールであって、
前記外囲ケース内部に固定されたヒートスプレッダーと、
前記ヒートスプレッダーの上にはんだ接合された前記パワーデバイスチップと、
前記ヒートスプレッダーの上に、前記パワーデバイスチップを囲んで形成された絶縁性のダムと、
一端は前記パワーデバイスチップの前記電極とはんだ接合され、他端は前記ダムの上面に固定された内部主電極と、
を備え、
前記外部電極と前記内部主電極の前記他端は、ワイヤボンディングにより電気的に接続されることを特徴とする、
パワーモジュール。
【請求項２】
前記ダムは、前記パワーデバイスチップおよび前記パワーデバイスチップの前記電極と前記内部主電極とのはんだ接合部よりも高く形成され、
前記ダム内側にエポキシ樹脂を充填して、前記パワーデバイスチップおよび前記パワーデバイスチップの前記電極と前記内部主電極の前記はんだ接合部が封止されることを特徴とする、
請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
前記ヒートスプレッダーは、前記外囲ケースの下面となるベース板の上に固定された絶縁基板上に固定され、
前記絶縁基板は、両面に金属パターンを備えたセラミック製絶縁板であり、
前記ヒートスプレッダーの材質は銅で、その厚みは１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、
前記ベース板の材質は銅で、その厚みは３．５ｍｍ以下であり、
前記セラミック製絶縁板の材質は窒化珪素で、その厚みは０．３０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であり、
前記金属パターンの材質は銅で、その厚みは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする、
請求項１または２に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記ダムの外側の前記ヒートスプレッダー上に、前記内部主電極の前記他端と同じ高さの導電性の電極ブロックが電気的に接合され、
前記電極ブロックの上面と、前記外囲ケースと一体となった外部電極は、ワイヤボンディングにより電気的に接続されることを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載のパワーモジュール。
【請求項５】
前記絶縁基板の、前記ヒートスプレッダーとの接合面の外周部には予めソルダーレジストが施され、
前記ソルダーレジストが施される前記外周部の幅は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、
前記ヒートスプレッダーは前記絶縁基板上に、はんだ接合により固定されることを特徴とする、
請求項１〜４のいずれかに記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はパワーモジュールに関し、特に、外囲ケース内部にパワーデバイスチップを配設し、前記パワーデバイスチップの電極を前記外囲ケースと一体となった外部電極に接続したパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワーモジュールは、モジュールケース内の絶縁基板上に配設したパワーデバイスチップの電極と、モジュールケースの外部電極とを、アルミワイヤを用いたワイヤボンディングにより接続していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ワイヤボンディングによる接続の代わりに、ＤＬＢ（ダイレクトリードボンド）接続により、パワーデバイスチップの電極とモジュールケースの外部電極とを接続し、かつパワーデバイスチップをトランスファーモールド技術により封止した、高信頼のパワーモジュールがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２６０５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したワイヤボンディングという手法は、１９８０年代から実施されてきた実績のある手法であるが、アルミワイヤが、パワーデバイスチップの発熱部に直接接合しているため、パワーデバイスチップのオン、オフの繰り返しによる熱ストレスがアルミワイヤに加わり、この熱ストレスがそのまま疲労寿命となって現れる。従って、長寿命化を優先すれば、最大定格接合温度を低く設定した設計が必要であるが、このような設計は、パワーモジュールの大型化、高コスト化を招く問題がある。
【０００６】
また、上述したトランスファーモールド技術は、優れた信頼性と量産性を有するが、金型等を用意するために初期投資を多く必要とする。また、ＤＬＢによる接合は、外部電極の端子形状や寸法の自由度に制約があり、設計寸法の異なる製品を少量ずつ製造すると、コストが非常に大きくなる問題があった。
【０００７】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、長寿命化と高い設計自由度を、低コストで両立するパワーモジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るパワーモジュールは、外囲ケース内部にパワーデバイスチップを配設し、パワーデバイスチップの電極を前記外囲ケースと一体となった外部電極に接続したパワーモジュールであって、外囲ケース内部に固定されたヒートスプレッダーと、ヒートスプレッダーの上にはんだ接合されたパワーデバイスチップと、ヒートスプレッダーの上に、パワーデバイスチップを囲んで形成された絶縁性のダムと、一端はパワーデバイスチップの電極とはんだ接合され、他端はダムの上面に固定された内部主電極とを備え、外部電極と内部主電極の前記他端は、ワイヤボンディングにより電気的に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ダムの壁の上面に固定される内部主電極の前記他端は、パワーデバイスチップとの接合部分に比べて低い温度となる。この比較的低い温度となる部分にワイヤをボンディングして外部電極と接続することで、ワイヤが受ける熱ストレスを比較的小さくすることができる。よって、ワイヤを長寿命化できるため、パワーモジュールの長寿命化の効果が得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、内部主電極とパワーデバイスチップの電極との接合をはんだ接合とすることで、接合面積を広くとることができ、パワーデバイスチップの熱を効率的に放熱することができるため、パワーモジュールをより長寿命化する効果が得られる。
【００１１】
また、本発明によれば、内部主電極と、外囲ケースの外部電極の接続をワイヤボンディングによる接続とすることで、外部電極の端子形状や寸法の自由度についての制約が除去され、本実施の形態を多品種、少量の製品群に適用しても、製造コストの上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るパワーモジュールの断面図である。
【図２】ヒートスプレッダーの厚みとはんだの劣化率の関係を示す図である。
【図３】ベース板の厚みとはんだの劣化率の関係を示す図である。
【図４】実施の形態２に係るパワーモジュールの断面図である。
【図５】実施の形態３に係る絶縁基板を示す図である。
【図６】実施の形態３に係る絶縁基板の写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１に本実施の形態に係るパワーモジュールの断面図を示す。本実施の形態のパワーモジュールは、外囲ケース１内部に配設されたヒートスプレッダー３上に電気的に接合されたパワーデバイスチップ５の各電極を、パワーモジュールと一体となった外部電極１０ａ，外部電極１０ａ奥側の外部電極（図示せず）および外部信号電極１０ｂに接続したものである。
【００１４】
外部信号電極１０ｂに印加する電流を調整することで、パワーデバイスチップ５をオン、オフし、外部電極１０ａとその奥側の外部電極間に流れる主電流を制御する。
【００１５】
パワーデバイスチップ５には、例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の電圧制御型のパワーデバイスを用いる。また、パワーデバイスチップ５には、還流ダイオード（以下、ＦＷＤ）６が並列に接続される。これは、回生電流経路を確保し、パワーデバイスチップ５を保護するためである。
【００１６】
以下で、本実施の形態におけるパワーモジュールの構造を詳しく説明する。外囲ケース１には、外囲ケースの下面となるベース板２が設けられ、ベース板２の上には、はんだ接合部２０ａを介して絶縁基板が配設される。ここで、絶縁基板は、両面に金属パターン８ａ，８ｂが設けられたセラミック製絶縁板８である。セラミック製絶縁板８の材質は窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）であり、その厚みは０．３２ｍｍとする。また、金属パターンの材質は銅であり、その厚みを０．４ｍｍとする。
【００１７】
また、ベース板２は、銅またはアルミ等の金属材料、もしくはＡｌＳｉＣ等の複合材料を用いればよく、本実施の形態では銅を用い、その厚みを３．５ｍｍとする。
【００１８】
絶縁基板の上には、はんだ接合部２０ｂを介してヒートスプレッダー３が設けられる。ヒートスプレッダー３の材質は銅であり、その厚みを１ｍｍ以上２ｍｍ以下とする。
【００１９】
ヒートスプレッダー３上に、はんだ接合部２０ｃを介してパワーデバイスチップ５が接合される。また、ＦＷＤ６もはんだ接合部２０ｅを介してヒートスプレッダー３上に接合される。
【００２０】
さらに、ヒートスプレッダー３上には、パワーデバイスチップ５およびＦＷＤ６を囲むように、積層されたガラスエポキシ基板でダム４が形成される。なお、ダム４の壁は、パワーデバイスチップ５と内部主電極７を接合するはんだ接合部２０ｄよりも高く形成される。
【００２１】
パワーデバイスチップ５とＦＷＤ６は、主電流を導通するための内部主電極７により、はんだ接合部２０ｄ，２０ｆを介して、並列に接続される。また、内部主電極７の他端は、ダムの壁の上面に引き出され、はんだ接合部２０ｇを介して固定される。なお、内部主電極７の材質は、耐熱性に優れる銅とするのが好ましい。
【００２２】
外部電極１０ａと、ダム４の壁の上面にはんだ接合された内部主電極７の他端は、太線アルミワイヤ９ｂにより接続される。また、外部電極１０ａの奥側の外部電極と、ダム４外側のヒートスプレッダー３は、太線アルミワイヤ９ａにより接続される。
【００２３】
また、細線アルミワイヤ９ｄにより、パワーデバイスチップ５の制御電極とダム４上面の金属パターンとが接続され、さらに、細線アルミワイヤ９ｃにより、ダム４上面の金属パターンと外部信号電極１０ｂが接続されることにより、パワーデバイスチップ５の制御電極と外囲ケース１の外部信号電極１０ｂとが接続される。
【００２４】
また、ダム内側には、エポキシ樹脂１１が充填され、パワーデバイスチップ５、ＦＷＤ６、およびはんだ接合部２０ｄ，２０ｆが封止される。さらに、外囲ケース１内部には、シリコーンゲル１２等の低弾性封止材が充填される。
【００２５】
＜製造方法＞
外囲ケース１には、インサート成型またはアウトサート成型により、外部電極１０ａ、外部電極１０ａの奥側の外部電極、および外部信号電極１０ｂが形成される。また、外囲ケース１下面には、ベース板２が取り付けられる。
【００２６】
セラミック製絶縁板８の両面に所定の金属パターン８ａ，８ｂを、例えば、電気めっき、エッチング等により形成して、これを絶縁基板とする。
【００２７】
次に、絶縁基板を、はんだ接合によりベース板２上に固定する。さらに、絶縁基板上に、ヒートスプレッダー３をはんだ接合により固定する。
【００２８】
次に、ヒートスプレッダー３上に、パワーデバイスチップ５とＦＷＤ６をはんだ接合により配設する。また、ヒートスプレッダー３上に、パワーデバイスチップ５およびＦＷＤ６を囲むようにエポキシ基板（プリント基板）を積層してダム４の形成を行う。ここで、エポキシ基板の積層は、ダム４の壁の高さが、少なくとも、パワーデバイスチップ５と内部主電極７を接合するはんだ接合部２０ｄの高さを超えるまで行う。
【００２９】
なお、ダム４の形成は、遅くとも、内部主電極７をパワーデバイスチップ５およびＦＷＤ６に取り付ける前までに行う。
【００３０】
次に、パワーデバイスチップ５、ＦＷＤ６およびダム４の壁の上面に、内部主電極７をはんだ接合により接合する。なお、ダム４の壁上面には予め金属パターンが形成されており、内部主電極７はこの金属パターンにはんだ接合される。
【００３１】
次に、内部主電極７と外部電極１０ａの接続を行う。ワイヤボンディングにより、外部電極１０ａとダム４の壁上面に固定された内部主電極７の端を太線アルミワイヤ９ｂで接続する。また、外部電極１０ａの奥側の外部電極と、ダム４の外側のヒートスプレッダー３を同様に、太線アルミワイヤ９ａで接続する。
【００３２】
また、パワーデバイスチップ５の制御電極と外部信号電極１０ｂをワイヤボンディングにより、ダム４を中継して、細線アルミワイヤ９ｃ，９ｄで接続する。
【００３３】
次に、ポッティングによりダム４内部にエポキシ樹脂１１を充填する。ポッティングは、少なくとも、パワーデバイスチップ５と内部主電極７を接合するはんだ接合部２０ｄが封止される高さまで行う。
【００３４】
最後に、外囲ケース１内部にシリコーンゲル１２等の低弾性封止材を流し込み、エポキシ樹脂１１以外の部分の封止を行う。なお、シリコーンゲル１２等で外囲ケース内部を封止するのは、アルミワイヤ等の絶縁保護を図るためである。
【００３５】
なお、はんだ接合部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇの接合は、例えば、板はんだや、はんだペレットを用いて行われる。
【００３６】
本実施の形態では、ヒートスプレッダー３の材質を銅とし、その厚みを、１ｍｍ以上２ｍｍ以下としたが、ヒートスプレッダー３の材質、寸法をこのように設定すると、放熱性と、はんだ接合部２０ｂに加わる熱ストレスのトレードオフの観点から最も好ましいことが、発明者らの実験により確認されている。この実験により得られたデータを図２に示す。
【００３７】
図２は、厚みの異なるヒートスプレッダー３に対して、−４０℃〜１５０℃の熱サイクルを３００回まで繰り返して、はんだ接合部２０ｂの劣化率を調べた結果である。サイクル数３００回における劣化率を見ると、厚みが３ｍｍの場合は、劣化率は２０％以上と大きい値である。一方、厚みが１．５ｍｍおよび２ｍｍの場合は、劣化率は１０％以下と低い値である。また、厚みの減少に従って、劣化率が低下しているため、ヒートスプレッダー３の厚みを１．０ｍｍとした場合には、厚みが１．５ｍｍ，２．０ｍｍの場合と同様に低い劣化率を示すと予測される。また、放熱性の観点から、ヒートスプレッダー３の厚みは少なくとも１ｍｍ以上必要であるため、ヒートスプレッダー３の最適な厚みは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であると考えられる。
【００３８】
また、ベース板２の材質を銅とし、その厚みを３．５ｍｍ以下とし、また、セラミック製絶縁板８の材質を窒化珪素とし、その厚みを０．３０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下とし、また、金属パターン８ａ，８ｂの材質を銅とし、その厚みを０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下として、ベース板２および絶縁基板を設計すると、はんだ接合部２０ａの疲労寿命の観点から好ましいことが、発明者らの実験により確認されている。この実験により得られた結果を図３に示す。
【００３９】
図３に、従来の絶縁基板と、本実施の形態の絶縁基板において、ベース板２の厚みを変化させて、はんだ接合部２０ａの劣化率を測定した結果を示す。劣化率は、−４０℃〜１５０℃の熱サイクルを３００回まで繰り返して測定した。本実施の形態の絶縁基板としては、セラミック製絶縁板８として厚さ０．３２ｍｍの窒化珪素を、また、セラミック製絶縁板８の両面に設けられる金属パターン８ａ，８ｂとして厚さ０．４ｍｍの銅を用いた。なお、従来の絶縁基板としては、セラミック製絶縁板として厚さ０．６３５ｍｍの窒化アルミニウムを、また、セラミック製絶縁板の両面に設けられる金属パターンとして厚さ０．２５ｍｍの銅を用いた。
【００４０】
図３より、熱サイクル数３００回のデータを見ると、ベース板２の厚みに関わらず、本実施の形態の絶縁基板の方が、従来の絶縁基板よりも劣化率が低いことがわかる。また、本実施の形態の絶縁基板においては、ベース板２の厚みの減少に伴って、劣化率が低下していることもわかる。この実験データから、発明者らは、ベース板２の厚みを３．５ｍｍ以下とすると、劣化率を十分に低減することが可能であると判断した。従って、上記の寸法、材質でベース板２および絶縁基板を設計すると、はんだ接合部２０ａの疲労寿命の観点から好ましい。
【００４１】
＜効果＞
本実施の形態におけるパワーモジュールは、外囲ケース１内部にパワーデバイスチップ５を配設し、パワーデバイスチップ５の電極を外囲ケース１と一体となった外部電極１０ａに接続したパワーモジュールであって、外囲ケース１内部に固定されたヒートスプレッダー３と、ヒートスプレッダー３の上にはんだ接合されたパワーデバイスチップ５と、ヒートスプレッダー３の上に、パワーデバイスチップ５を囲んで形成された絶縁性のダム４と、一端はパワーデバイスチップ５の電極とはんだ接合され、他端はダム４の上面に固定された内部主電極７とを備え、外部電極１０ａと内部主電極７の他端は、ワイヤボンディングにより電気的に接続されることを特徴とする。
【００４２】
従って、ダム４の壁の上面にはんだ接合により固定されている内部主電極７の前記他端は、パワーデバイスチップ５との接合部分に比べて低い温度になっている。この比較的低い温度になっている部分に太線アルミワイヤ９ｂをボンディングすることで、太線アルミワイヤ９ｂが受ける熱ストレスを比較的小さくすることができる。よって、太線アルミワイヤ９ｂを長寿命化できるため、パワーモジュールの長寿命化の効果が得られる。
【００４３】
また、内部主電極７とパワーデバイスチップ５との接合をはんだ接合とすることで、接合面積を広くとることができ、パワーデバイスチップ５の熱を効率的に放熱することができるため、パワーモジュールをより長寿命化する効果が得られる。また、効率的な放熱により、パワーデバイスチップ５のオン抵抗の上昇を抑えることで、電力損失を軽減する効果が期待できる。
【００４４】
また、パワーデバイスチップの電極と外囲ケースの外部電極との接合をＤＬＢ接合とする従来技術は、外部電極の端子形状や寸法に制約があったが、本実施の形態では、各外部電極（即ち、外部電極１０ａ、外部電極の奥側の外部電極、および外部信号電極１０ｂ）への接続をワイヤボンディングによる接続とすることで、外部電極の端子形状、寸法の自由度についての制約が除去され、本実施の形態を多品種、少量の製品群に適用しても、製造コストの上昇を抑えることができる。
【００４５】
また、本実施の形態のパワーモジュールにおいて、ダム４は、パワーデバイスチップ５およびパワーデバイスチップ５と内部主電極７とを接合するはんだ接合部２０ｄよりも高く形成され、ダム４内側にエポキシ樹脂１１を充填して、パワーデバイスチップ５およびパワーデバイスチップ５と内部主電極７のはんだ接合部２０ｄが封止されることを特徴とする。
【００４６】
従って、ダム４の内側にエポキシ樹脂１１を充填することで、パワーデバイスチップ５、ＦＷＤ６およびはんだ接合部２０ｄ，２０ｆが封止されるため、パワーデバイスチップ５およびはんだ接合部２０ｄを、パワーデバイスチップ５のオン、オフの熱ストレスから保護することが可能であり、パワーモジュールの長寿命化が期待される。また、ダム４を利用して、ポッティングにより封止を行うことで、トランスファーモールド技術を用いて封止を行う場合に比べて、製造コストを削減する効果がある。
【００４７】
また、本実施の形態のパワーモジュールにおいて、ヒートスプレッダー３は、外囲ケース１の下面となるベース板２の上に固定された絶縁基板上に固定され、絶縁基板は、両面に金属パターン８ａ，８ｂを備えたセラミック製絶縁板８であり、ヒートスプレッダー３の材質は銅で、その厚みは１ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、ベース板２の材質は銅で、その厚みは３．５ｍｍ以下であり、セラミック製絶縁板８の材質は窒化珪素で、その厚みは０．３０ｍｍ以上０．３５ｍｍ以下であり、金属パターン８ａ，８ｂの材質は銅で、その厚みは０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００４８】
従って、ヒートスプレッダー３、絶縁基板、およびベース板２を上記のように設計することで、はんだ接合部２０ａ，２０ｂの疲労寿命を最大化することが可能であり、パワーモジュールの長寿命化の効果が得られる。
【００４９】
＜実施の形態２＞
図４に、本実施の形態に係るパワーモジュールの断面図を示す。本実施の形態では、実施の形態１（図１）のように、ヒートスプレッダー３上に直接太線アルミワイヤ９ａをボンディングするのではなく、ヒートスプレッダー３上にはんだ接合した導電性の電極ブロック３ａの上面にボンディングを行う。その他の構造は実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００５０】
電極ブロック３ａは、はんだ接合部２０ｆを介して、ダム４外側のヒートスプレッダー３上に接合される。電極ブロック３ａの高さは、内部主電極７の前記他端の高さと同じとする。高さの誤差は±０．３ｍｍ程度以内とするのが、ワイヤボンディングの観点から好ましい。また、電極ブロック３ａの材質は熱伝導性に優れた銅とするのが好ましい。
【００５１】
＜効果＞
本実施の形態のパワーモジュールにおいて、ダム４の外側のヒートスプレッダー３上に、内部主電極７の前記他端と同じ高さの導電性の電極ブロック３ａが電気的に接合され、電極ブロック３ａの上面と、外囲ケース１と一体となった外部電極１０ａ奥側の外部電極は、ワイヤボンディングにより電気的に接続されることを特徴とする。
【００５２】
従って、太線アルミワイヤ９ａ，９ｂのワイヤボンディング面の高さが同じとなるため、ボンディング面の高低差によって生じていたワイヤボンダーの可動範囲に対する制約が無くなり、ワイヤボンディング面に高低差が生じていた実施の形態１と比較して、太線アルミワイヤ９ａ，９ｂのワイヤボンディング位置の水平方向の間隔を狭くすることが可能である。よって、ヒートスプレッダー３の幅を小さくすることが可能であるため、パワーモジュールの小型化が可能である。
【００５３】
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、図１における、絶縁基板とヒートスプレッダー３の接合面、即ち金属パターン８ｂとヒートスプレッダー３の接合面において、金属パターン８ｂの外周部に予めソルダーレジスト２１を施してから、はんだ接合を行う点が実施の形態１と異なる。それ以外は、実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００５４】
図５に、絶縁基板のヒートスプレッダー３との接合面を示す。セラミックス製絶縁板８上には、金属パターン８ｂが形成されており、図１に示すように、金属パターン８ｂとヒートスプレッダー３は、はんだ接合部２０ｂを介して接合されている。
【００５５】
金属パターン８ｂとヒートスプレッダーをはんだ接合する際に、金属パターン８ｂの外周部に予めソルダーレジスト２１を施してから、ヒートスプレッダー３と接合を行うことにより、ソルダーレジスト２１を施さない場合と比べて、はんだ接合部２０ｂにおける、はんだ接合の面積が小さくなる。
【００５６】
絶縁基板がパワーデバイスチップのオン、オフによる熱にさらされると、セラミック製絶縁板８と金属パターン８ａ，８ｂの熱膨張率の違いにより、セラミック製絶縁板８と金属パターン８ａ，８ｂの境界部分に応力が集中して、セラミック製絶縁板８に割れが発生する場合がある。
【００５７】
本実施の形態のように、はんだ接合部２０ｂにおいて、はんだ接合の面積を小さくすることで、セラミック製絶縁板８と金属パターン８ａ，８ｂの境界部分への応力集中を緩和することができる。
【００５８】
本実施の形態では、ソルダーレジスト２１を施す金属パターン８ｂの外周部の幅２１ａを、１ｍｍ以上２ｍｍ以下とする。外周部の幅２１ａを上記の範囲とすることで、はんだ接合部２０ｂの熱伝導を損なわずに、セラミック製絶縁板８の割れを防止できることが、発明者らによる実験によって確認されている。
【００５９】
図６（ａ）に、金属パターン８ｂの外周部にソルダーレジスト２１を施していない絶縁基板の写真を示す。また、図６（ｃ）に、金属パターン８ｂの外周部にソルダーレジスト２１を施し、その外周部の幅２１ａを１ｍｍ以上２ｍｍ以下とした絶縁基板の写真を示す。また、図６（ａ）において、セラミック製絶縁板８の断面を拡大した写真を図６（ｂ）に示す。金属パターン８ｂの外周部にソルダーレジスト２１を施していない場合は、図６（ｂ）に示すように、セラミック製絶縁基板８にクラックが発生して、セラミック製絶縁基板が割れてしまう場合がある。一方、金属パターン８ｂの外周部にソルダーレジスト２１を施し、その外周部の幅２１ａを１ｍｍ以上２ｍｍ以下とした場合には、はんだ接合部２０ｂの熱伝導を損なわずに、クラックの発生を抑制できることが確認されている。
【００６０】
＜効果＞
本実施の形態のパワーモジュールにおいて、絶縁基板の、ヒートスプレッダー３との接合面の外周部には、ソルダーレジスト２１が施され、絶縁基板とヒートスプレッダー３ははんだ接合により固定され、前記外周部の幅２１ａは、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００６１】
従って、金属パターン８ｂの外周部にソルダーレジスト２１を施してから、絶縁基板とヒートスプレッダー３のはんだ接合を行うことで、はんだ接合部２０ｂにおけるはんだ接合の面積が小さくなるため、セラミック製絶縁板８と金属パターン８ａ，８ｂとの境界部分への応力集中を緩和することができる。よって、応力集中によるセラミック製絶縁板８の割れを防止することが可能である。さらに、ソルダーレジスト２１を施す外周部の幅２１ａを１ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることで、はんだ接合部２０ｂの熱伝導を損なわずに、セラミック製絶縁板８の割れを防止することが可能である。
【００６２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  外囲ケース、２  ベース板、３  ヒートスプレッダー、３ａ  電極ブロック、４  ダム、５  パワーデバイスチップ、６  ＦＷＤ、７  内部主電極、８  セラミック製絶縁板、８ａ，８ｂ  金属パターン、９ａ，９ｂ  太線アルミワイヤ、９ｃ，９ｄ  細線アルミワイヤ、１０ａ  外部電極、１０ｂ  外部信号電極、１１  エポキシ樹脂、１２  シリコーンゲル、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ  はんだ接合部、２１  ソルダーレジスト、２１ａ  外周部の幅。
【図１】
0005656907.tif 000002
【図２】
0005656907.tif 000003
【図３】
0005656907.tif 000004
【図４】
0005656907.tif 000005
【図５】
0005656907.tif 000006
【図６】
0005656907.tif 000007