(57)【要約】  本発明は、封止ゲルの膨張収縮による被封止物への過度な応力を低減することにより、信頼性を向上させた半導体モジュールの提供を目的とする。本発明に係る半導体モジュール１００は、ケース１に内包された絶縁基板３上の金属パターン５に接合された半導体素子６ａ，６ｂと、ケース１内で、絶縁基板３および半導体素子６ａ，６ｂを封止する封止ゲル２と、封止ゲル２の上部に、封止ゲル２に少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板８１と、を備え、封止ゲル膨張抑制板８１の封止ゲル２に対向する面は、封止ゲル２の上面に対して傾斜している。
2016120997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上部に、当該封止ゲルに少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板と、
を備え、
前記封止ゲル膨張抑制板の前記封止ゲルに対向する面は、前記封止ゲルの上面に対して傾斜している、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記封止ゲル膨張抑制板はアーチ形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記封止ゲル膨張抑制板は逆Ｖ字形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記封止ゲル膨張抑制板はＶ字形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上部に、当該封止ゲルに少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板と、
を備え、
前記封止ゲル膨張抑制板と前記封止ゲルが平面視で重なる領域において、当該封止ゲルの上面の高さが部分的に異なる、
半導体モジュール。
【請求項６】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上部に配置された封止ゲル膨張抑制板と、
下面が前記封止ゲルと接し、上面が前記封止ゲル膨張抑制板と接する緩衝材と、
を備える、
半導体モジュール。
【請求項７】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上面に接するように配置された封止ゲル膨張抑制板と、
を備え、
前記封止ゲルの上面には、複数の穴が設けられている、
半導体モジュール。
【請求項８】
前記穴は円柱状の穴である、
請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記穴は、切り込み穴である、
請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記金属パターンの素材は銅であり、当該金属パターンの表面は銅以外の素材で覆われていない、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１１】
前記半導体素子はＳｉＣ半導体素子である、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体モジュールに関し、特に電力用途の半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電力用途の半導体モジュールにおいては、絶縁基板上に配置され、ワイヤ等で相互に接続された半導体素子がケース内に封止ゲルにより封止されている。封止ゲルの吸湿および半導体モジュールの動作時の温度変化により、封止ゲルが膨張収縮し、ワイヤが断線するなど、被封止物に損傷を与えることがあった。また、封止ゲルが絶縁基板等から剥離して絶縁性が低下する問題もあった。【０００３】
この課題を解決するために、例えば特許文献１においては、ゲル状の充填剤をケースに充填した後、充填剤の表面に密着するように板を配置している。この板により、ゲル状の充填剤の揺動が抑制され、ワイヤ等の断線が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１１９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電力用途への適用において半導体モジュールのより高温下での動作が求められている。半導体モジュールが高温で動作を行うと、封止ゲルの膨張がより大きくなる。そのため、封止ゲルの膨張によって被封止物へ過度な応力がかかることを抑制する対策が必要となる。【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、封止ゲルの膨張収縮による被封止物への過度な応力を低減することにより、信頼性を向上させた半導体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】
【０００７】
本発明に係る第１の半導体モジュールは、ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、ケース内で、絶縁基板および半導体素子を封止する封止ゲルと、封止ゲルの上部に、封止ゲルに少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板と、を備え、封止ゲル膨張抑制板の封止ゲルに対向する面は、封止ゲルの上面に対して傾斜している。【０００８】
また、本発明に係る第２の半導体モジュールは、ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、ケース内で、絶縁基板および半導体素子を封止する封止ゲルと、封止ゲルの上部に、封止ゲルに少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板と、を備え、封止ゲル膨張抑制板と封止ゲルが平面視で重なる領域において、封止ゲルの上面の高さが部分的に異なる。【０００９】
また、本発明に係る第３の半導体モジュールは、ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、ケース内で、絶縁基板および半導体素子を封止する封止ゲルと、封止ゲルの上部に配置された封止ゲル膨張抑制板と、下面が封止ゲルと接し、上面が封止ゲル膨張抑制板と接する緩衝材と、を備える。【００１０】
また、本発明に係る第４の半導体モジュールは、ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、ケース内で、絶縁基板および半導体素子を封止する封止ゲルと、封止ゲルの上面に接するように配置された封止ゲル膨張抑制板と、を備え、封止ゲルの上面には、複数の穴が設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る第１の半導体モジュールによれば、封止ゲル膨張抑制板を封止ゲルの上面に対して傾斜させて配置することにより、封止ゲルが膨張した際に、封止ゲル内部に過度な圧力が生じることを抑制することができる。つまり、被封止物に過度の応力が加わることを抑制可能である。また、封止ゲル膨張抑制板を配置することにより、封止ゲルの被封止物からの剥離も防止することができる。よって、半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能である。【００１２】
本発明に係る第２の半導体モジュールによれば、封止ゲルの上面の高さを相対的に低くした領域においては、封止ゲル膨張抑制板との間において封止ゲルが上方向に膨張できる空間が設けられる。よって、封止ゲルが膨張した場合であっても、被封止物に対する過度な応力を低減することが可能である。また、封止ゲルがさらに膨張して封止ゲル膨張抑制板に達した場合は、封止ゲル膨張抑制板が封止ゲルの膨張を抑制するため、封止ゲルの絶縁基板等からの剥離を防止することが可能である。よって、半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能である。【００１３】
本発明に係る第３の半導体モジュールによれば、封止ゲルが膨張を始めると、まず、緩衝材により軽度に膨張が抑制される。これにより、被封止物に対する過度な応力を抑制することが可能である。封止ゲルがさらに膨張した場合は、封止ゲル膨張抑制板が封止ゲルの膨張を抑制する。これにより、封止ゲルの被封止物からの剥離を防止することが可能である。よって、半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能である。【００１４】
本発明に係る第４の半導体モジュールによれば、封止ゲルが膨張しても、複数の穴の空間により膨張を吸収することが可能である。よって、被封止物に対する過度な応力を抑制することが可能である。封止ゲルがさらに膨張した場合は、封止ゲル膨張抑制板が封止ゲルの膨張を抑制する。これにより、封止ゲルの被封止物からの剥離を防止することが可能である。よって、半導体モジュールの信頼性を向上させることが可能である。【００１５】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによってより明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る半導体モジュールの断面図である。
【図２】実施の形態１に係る封止ゲル膨張抑制板の平面図である。
【図３】実施の形態２に係る半導体モジュールの断面図である。
【図４】実施の形態２に係る封止ゲル膨張抑制板の平面図である。
【図５】実施の形態３に係る半導体モジュールの断面図である。
【図６】実施の形態３に係る封止ゲル膨張抑制板の平面図である。
【図７】実施の形態４に係る半導体モジュールの断面図である。
【図８】実施の形態５に係る半導体モジュールの断面図である。
【図９】実施の形態５に係る封止ゲル膨張抑制板の平面図である。
【図１０】実施の形態６に係る半導体モジュールの断面図である。
【図１１】実施の形態６に係る封止ゲル膨張抑制板の平面図である。
【図１２】実施の形態７に係る半導体モジュールの断面図である。
【図１３】実施の形態７に係る封止ゲル膨張抑制板の平面図である。
【図１４】前提技術に係る半導体モジュールの平面図である。
【図１５】前提技術に係る半導体モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜前提技術＞
本発明の実施形態を説明する前に、本発明の前提となる技術について説明する。図１４は前提技術における半導体モジュールの平面図である。図１５は、図１４の線分ＡＡにおける断面図である。なお、図１４において図の見易さのため、ケース１の蓋１ａおよび封止ゲル２は図示していない。
【００１８】
図１４および図１５に示すように、金属のベース板９上に絶縁基板３がはんだ等の金属材料４を介して接合されている。絶縁基板３の表面には例えば銅の金属パターン５が形成されている。金属パターン５上には複数の半導体素子６ａ，６ｂが接合されている。半導体素子６ａ，６ｂの間および半導体素子６ａ，６ｂと外部電極１０ａ，１０ｂ，１０ｃの間は、ワイヤ７や金属板１４などで電気的に接合されている。
【００１９】
絶縁基板３、半導体素子６ａ，６ｂおよびワイヤ７は、ベース板９を底面とするケース１に収納されている。ケース１内部には封止ゲル２が充填されている。つまり、封止ゲル２により、絶縁基板３、半導体素子６ａ，６ｂおよびワイヤ７が封止されている。図１５に示すように、ケース１の内壁には封止ゲル膨張抑制板８が一体に形成され、封止ゲル膨張抑制板８も封止ゲル２で封止されている。
【００２０】
前提技術において、封止ゲル膨張抑制板８は、封止ゲル２の膨張を抑制するために設けられる。封止ゲル膨張抑制板８は、封止ゲル２の膨張の程度に関わらず、封止ゲル２の膨張を常に抑制する。従って、封止ゲル２が被封止物（ワイヤ７等）に影響を与えない程度の軽度な膨張を起こした場合であっても、封止ゲル膨張抑制板８によって膨張を抑制されるため、被封止物に対して応力が発生し、ワイヤ７の断線等、被封止物の損傷につながる恐れがあった。本発明は以上で述べた課題を解決するものである。
【００２１】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態１における半導体モジュール１００の断面図である。図２は、本実施の形態１における封止ゲル膨張抑制板８１の平面図である。本実施の形態１の半導体モジュール１００において、封止ゲル膨張抑制板８１以外の構成は前提技術（図１５）と同様のため説明を省略する。なお、図１は、前提技術において使用した平面図（図１４）の線分ＡＡに対応した断面図である。また、図２の線分ＢＢにおける断面が図１の封止ゲル膨張抑制板８１の断面に対応する。
【００２２】
本実施の形態１において封止ゲル２とは、例えばシリコーンゲルである。本実施の形態１において封止ゲル膨張抑制板８１は、格子状の枠部８１ａと、枠部８１ａの内側の部分であるアーチ部８１ｂから構成される。図１に示すように、封止ゲル膨張抑制板８１は、アーチ部８１ｂと封止ゲル２の上面との間に空間１２ができるように、封止ゲル２の上面に接着固定される。
【００２３】
アーチ部８１ｂと封止ゲル２との間に空間１２ができることによって、封止ゲル２が膨張を始めても、空間１２が封止ゲル２で埋まるまでは膨張が抑制されない。封止ゲル２がさらに膨張して、空間１２が封止ゲル２で埋まった後は、封止ゲル膨張抑制板８１により膨張が抑制される。
【００２４】
本実施の形態１では、半導体素子６ａ，６ｂは例えば並列接続された絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）と還流ダイオードである。半導体素子６ａ，６ｂは例えばＳｉ（シリコン）半導体素子であるが、高温動作が可能なＳｉＣ（シリコンカーバイド）半導体素子であってもよい。
【００２５】
なお、本実施の形態１において、封止ゲル膨張抑制板８１は封止ゲル２以外の部材に固定または接触していてもよい。例えば、封止ゲル膨張抑制板８１の一辺（即ち枠部８１ａの側面）をケース１に固定してもよい。あるいは、封止ゲル膨張抑制板８１の枠部８１ａの上端がケース１の蓋１ａに向かって延在して、ケース１の蓋１ａに接触又は固定されてもよい。
【００２６】
＜効果＞
本実施の形態１における半導体モジュール１００は、ケース１に内包された絶縁基板３上の金属パターン５に接合された半導体素子６ａ，６ｂと、ケース１内で、絶縁基板３および半導体素子６ａ，６ｂを封止する封止ゲル２と、封止ゲル２の上部に、封止ゲル２に少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板８１と、を備え、封止ゲル膨張抑制板８１の封止ゲル２に対向する面は、封止ゲル２の上面に対して傾斜している。
【００２７】
従って、封止ゲル膨張抑制板８１を封止ゲル２の上面に対して傾斜させて配置することにより、封止ゲルが膨張した際に、封止ゲル２内部に過度な圧力が生じることを抑制することができる。つまり、封止ゲル２に封止された半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ７などに過度の応力が加わることを抑制可能である。また、封止ゲル膨張抑制板８１を配置することにより、封止ゲル２の絶縁基板３等からの剥離も防止することができる。以上から、本実施の形態１では、ワイヤ７等の被封止物の損傷と、封止ゲル２の剥離の両方を抑制することが可能となる。よって、高温下における半導体モジュール１００の信頼性を向上させることが可能である。
【００２８】
本実施の形態１における半導体モジュール１００に備わる封止ゲル膨張抑制板８１は、アーチ形の断面形状を有する。
【００２９】
本実施の形態１では、封止ゲル２がアーチ部８１ｂの空間１２を埋める程度まで膨張すると、封止ゲル膨張抑制板８１により膨張が抑制される。つまり、封止ゲル２が被封止物（半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ７等）に影響を与えない程度の軽度な膨張を起こした場合は、膨張分は空間１２により吸収されるため、封止ゲル膨張抑制板８１は膨張を抑制しない。これにより、膨張を抑制することによって被封止物に過度な応力が生じることを抑制することが可能である。また、封止ゲル２が空間１２を埋めるほどの膨張を起こした場合は、封止ゲル膨張抑制板８１によって膨張が抑制される。よって、封止ゲル２が過度の膨張を起こして、封止ゲル２が絶縁基板３等から剥離することを抑制することができる。
【００３０】
以上から、本実施の形態１では、被封止物の損傷と、封止ゲル２の剥離の両方を抑制することが可能となる。よって、高温下における半導体モジュール１００の信頼性を向上させることが可能である。
【００３１】
また、本実施の形態１における半導体モジュール１００において、金属パターン５の素材は銅であり、金属パターン５の表面は銅以外の素材で覆われていない。一般に、めっきを施していない銅の金属パターン５は、銅製の電極、銅製のワイヤとの良好な接合性を得ることができる。一方で、めっきを施していない銅の金属パターン５は、封止ゲル２との剥離を起こし易い。本実施の形態１では、封止ゲル２の封止物からの剥離を抑制することができるため、金属パターン５として、めっきを施していない銅パターンを設けた場合であっても、剥離を起こし難い。
【００３２】
また、本実施の形態１における半導体モジュール１００において、半導体素子６ａ，６ｂはＳｉＣ半導体素子である。従って、ＳｉＣ半導体素子は高温動作が可能であるため、封止ゲル２の膨張に対する信頼性を向上させた本実施の形態１へＳｉＣ半導体素子を適用するのがより効果的である。
【００３３】
＜実施の形態２＞
図３は、本実施の形態２における半導体モジュール２００の断面図である。図４は、本実施の形態２における封止ゲル膨張抑制板８２の平面図である。半導体モジュール２００において、封止ゲル膨張抑制板８２以外の構成は実施の形態１（図１）と同様のため説明を省略する。
【００３４】
なお、図３は、前提技術において使用した平面図（図１４）の線分ＡＡに対応した断面図である。また、図４の線分ＣＣにおける断面が図３の封止ゲル膨張抑制板８２の断面に対応する。
【００３５】
封止ゲル膨張抑制板８２は第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８２ａ，８２ｂから構成される。図３に示すように、第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８２ａ，８２ｂは、傾斜部８２２ａ，８２２ｂのそれぞれが封止ゲル２上面に対して傾斜するように配置される。第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８２ａ，８２ｂは、互いに向かい合って逆Ｖ字形になるように配置される。
【００３６】
なお、本実施の形態２において、第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８２ａ，８２ｂの端部８２１ａ，８２１ｂのそれぞれをケース１に固定してもよい。あるいは、第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８２ａ，８２ｂの端部８２１ａ，８２１ｂのそれぞれがケース１の蓋１ａに向かって延在して、ケース１の蓋１ａに接触又は固定されてもよい。
【００３７】
＜効果＞
本実施の形態２における半導体モジュール２００において、封止ゲル膨張抑制板８２は逆Ｖ字形の断面形状を有する。
【００３８】
従って、前提技術と比較して、封止ゲル膨張抑制板８２を封止ゲル２上面に対して傾斜をつけて配置するため、前提技術のように封止ゲル膨張抑制板８を封止ゲル２上面に対して水平に配置した場合と比較して、封止ゲル２の膨張をより緩やかに抑制することが可能である。よって、封止ゲル２内部に過度な圧力が生じることを抑制することができる。つまり、封止ゲル２に封止された半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ７などに過度の応力が加わることを抑制可能である。また、封止ゲル膨張抑制板８２を配置することにより、封止ゲル２の絶縁基板３等からの剥離も防止することができる。以上から、本実施の形態２では、被封止物の損傷と、封止ゲル２の剥離の両方を抑制することが可能となる。よって、高温下における半導体モジュール２００の信頼性を向上させることが可能である。
【００３９】
＜実施の形態３＞
図５は、本実施の形態３における半導体モジュール３００の断面図である。図６は、本実施の形態３における封止ゲル膨張抑制板８３の平面図である。半導体モジュール３００において、封止ゲル膨張抑制板８３以外の構成は実施の形態１（図１）と同様のため説明を省略する。
【００４０】
なお、図５は、前提技術において使用した平面図（図１４）の線分ＡＡに対応した断面図である。また、図６の線分ＤＤにおける断面が図５の封止ゲル膨張抑制板８３の断面に対応する。
【００４１】
封止ゲル膨張抑制板８３は第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８３ａ，８３ｂから構成される。図５に示すように、第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８３ａ，８３ｂは、傾斜部８３２ａ，８３２ｂのそれぞれが封止ゲル２上面に対して傾斜するように配置される。第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８３ａ，８３ｂは、互いに向かい合ってＶ字形になるように配置される。
【００４２】
なお、本実施の形態３において、第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８３ａ，８３ｂの端部８３１ａ，８３１ｂのそれぞれをケース１に固定してもよい。あるいは、第１、第２の封止ゲル膨張抑制板８３ａ，８３ｂの端部８３１ａ，８３１ｂのそれぞれがケース１の蓋１ａに向かって延在して、ケース１の蓋１ａに接触又は固定されてもよい。
【００４３】
＜効果＞
本実施の形態３における半導体モジュール３００において、封止ゲル膨張抑制板８３はＶ字形の断面形状を有する。
【００４４】
従って、前提技術と比較して、封止ゲル膨張抑制板８３を封止ゲル２上面に対して傾斜をつけて配置するため、前提技術のように封止ゲル膨張抑制板８を封止ゲル２上面に対して水平に配置した場合と比較して、封止ゲル２の膨張をより緩やかに抑制することが可能である。よって、封止ゲル２内部に過度な圧力が生じることを抑制することができる。つまり、封止ゲル２に封止された半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ７などに過度の応力が加わることを抑制可能である。また、封止ゲル膨張抑制板８３を配置することにより、封止ゲル２の絶縁基板３等からの剥離も防止することができる。以上から、本実施の形態３では、被封止物の損傷と、封止ゲル２の剥離の両方を抑制することが可能となる。よって、高温下における半導体モジュール３００の信頼性を向上させることが可能である。
【００４５】
＜実施の形態４＞
図７は、本実施の形態４における半導体モジュール４００の断面図である。図７は、前提技術において使用した平面図（図１４）の線分ＡＡに対応した断面図である。
【００４６】
本実施の形態４の半導体モジュール４００においては、封止ゲル膨張抑制板８と平面視で重なる領域において、封止ゲル２の上面の高さを変化させる。
【００４７】
例えば、封止ゲル２の膨張による応力を受けて断線等を起こし易い領域２ｂにおいては、封止ゲル２の上面の高さを低くして、封止ゲル２が封止ゲル膨張抑制板８に接触しないようにする。一方、領域２ｂ以外の領域２ａにおいては、封止ゲル２の上面の高さを高くして、封止ゲル２が封止ゲル膨張抑制板８に接触するようにする。その他の構成は前提技術（図１５）と同様なため説明を省略する。
【００４８】
＜効果＞
本実施の形態４における半導体モジュール４００は、ケース１に内包された絶縁基板３上の金属パターン５に接合された半導体素子６ａ，６ｂと、ケース１内で、絶縁基板３および半導体素子６ａ，６ｂを封止する封止ゲル２と、封止ゲル２の上部に、封止ゲル２に少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板８と、を備え、封止ゲル膨張抑制板８と封止ゲル２が平面視で重なる領域において、封止ゲル２の上面の高さが部分的に異なる。
【００４９】
従って、封止ゲル２の上面の高さを低くした領域２ｂにおいては、封止ゲル２が上方向に膨張できる空間１３が設けられる。よって、領域２ｂにおいて封止ゲル２が膨張した場合であっても、被封止物（半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ等）に対する過度な応力を低減することが可能である。また、領域２ｂにおいて封止ゲル２がさらに膨張して封止ゲル膨張抑制板８に達した場合は、封止ゲル膨張抑制板８が封止ゲル２の膨張を抑制するため、封止ゲル２の絶縁基板３等からの剥離を防止することが可能である。
【００５０】
以上から、本実施の形態４では、被封止物の損傷と、封止ゲル２の剥離の両方を抑制することが可能となる。よって、高温下における半導体モジュール４００の信頼性を向上させることが可能である。
【００５１】
＜実施の形態５＞
図８は、本実施の形態５における半導体モジュール５００の断面図である。図９は、本実施の形態５における封止ゲル膨張抑制板８とケース１の関係を示す平面図である。なお、図８は、前提技術において使用した平面図（図１４）の線分ＡＡに対応した断面図である。
【００５２】
本実施の形態５においては、封止ゲル２の上面と、封止ゲル膨張抑制板８の下面との間に緩衝材１１を配置する。封止ゲル膨張抑制板８の一辺は、ケース１と一体に形成されている。また、封止ゲル膨張抑制板８とケース１とは別部材で、封止ゲル膨張抑制板８とが接着等により固定されていてもよい。
【００５３】
緩衝材１１は、封止ゲル膨張抑制板８よりもヤング率の小さい素材であるとする。緩衝材１１としては、例えばシリコーンゴムを用いる。その他の構成は前提技術（図１５）と同じため説明を省略する。
【００５４】
封止ゲル２が膨張を開始すると、まず、封止ゲル２は緩衝材１１によって膨張を軽度に抑制される。そして、封止ゲル２がさらに膨張を続けると、封止ゲル２は緩衝材１１よりもヤング率の大きい封止ゲル膨張抑制板８によって、膨張を強度に抑制される。
【００５５】
＜効果＞
本実施の形態５における半導体モジュール５００は、ケース１に内包された絶縁基板３上の金属パターン５に接合された半導体素子６ａ，６ｂと、ケース１内で、絶縁基板３および半導体素子６ａ，６ｂを封止する封止ゲル２と、封止ゲル２の上部に配置された封止ゲル膨張抑制板８と、下面が封止ゲル２と接し、上面が封止ゲル膨張抑制板８と接する緩衝材１１と、を備える。
【００５６】
従って、封止ゲル２が膨張を始めると、まず、緩衝材１１により軽度に膨張が抑制される。これにより、被封止物（半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ等）に対する過度な応力を抑制することが可能である。封止ゲル２がさらに膨張した場合は、封止ゲル膨張抑制板８が封止ゲル２の膨張を抑制する。これにより、封止ゲル２の絶縁基板３等からの剥離を防止することが可能である。以上から、本実施の形態５では、被封止物の損傷と、封止ゲル２の剥離の両方を抑制することが可能となる。よって、高温下における半導体モジュール５００の信頼性を向上させることが可能である。
【００５７】
＜実施の形態６＞
図１０は、本実施の形態６における半導体モジュール６００の断面図である。図１１は、本実施の形態６における封止ゲル２の平面図である。半導体モジュール６００において、封止ゲル２以外の構成は前提技術（図１５）と同様のため説明を省略する。
【００５８】
なお、図１０は、前提技術において使用した平面図（図１４）の線分ＡＡに対応した断面図である。また、図１１の線分ＥＥにおける断面が図１０の封止ゲル２の断面に対応する。
【００５９】
図１０、図１１に示すように、半導体モジュール６００において封止ゲル２の上面には複数の穴２ｃが設けられている。穴２ｃは、例えば円柱状の穴である。封止ゲル２の上面には、封止ゲル膨張抑制板８が配置されている。封止ゲル２の上面と封止ゲル膨張抑制板８の下面とが接している。
【００６０】
＜効果＞
本実施の形態６における半導体モジュール６００は、ケース１に内包された絶縁基板３上の金属パターン５に接合された半導体素子６ａ，６ｂと、ケース１内で、絶縁基板３および半導体素子６ａ，６ｂを封止する封止ゲル２と、封止ゲル２の上面に接するように配置された封止ゲル膨張抑制板８と、を備え、封止ゲル２の上面には、複数の穴２ｃが設けられている。
【００６１】
従って、封止ゲル２が膨張しても、穴２ｃの空間により膨張を吸収することが可能である。よって、被封止物（半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ等）に対する過度な応力を抑制することが可能である。封止ゲル２がさらに膨張した場合は、封止ゲル膨張抑制板８が封止ゲル２の膨張を抑制する。これにより、封止ゲル２の絶縁基板３等からの剥離を防止することが可能である。
【００６２】
以上から、本実施の形態６では、被封止物の損傷と、封止ゲル２の剥離の両方を抑制することが可能となる。よって、高温下における半導体モジュール５００の信頼性を向上させることが可能である。
【００６３】
また、本実施の形態６における半導体モジュール６００において、穴２ｃは円柱状の穴である。
【００６４】
従って、穴２ｃを円柱状とすることにより、封止ゲル２が膨張したときに、平面視であらゆる方向からの圧力を均等に吸収することが可能である。よって、被封止物（半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ等）に対する過度な応力をより抑制することが可能となる。従って、高温下における半導体モジュール６００の信頼性を向上させることが可能である。
【００６５】
＜実施の形態７＞
図１２は、本実施の形態７における半導体モジュール７００の断面図である。図１３は、本実施の形態７における封止ゲル２の平面図である。半導体モジュール７００において、封止ゲル２以外の構成は前提技術（図１５）と同様のため説明を省略する。
【００６６】
なお、図１２は、前提技術において使用した平面図（図１４）の線分ＡＡに対応した断面図である。また、図１３の線分ＦＦにおける断面が図１２の封止ゲル２の断面に対応する。
【００６７】
図１２、図１３に示すように、半導体モジュール７００において封止ゲル２の上面には複数の切り込み穴２ｄが設けられている。封止ゲル２の上面には、封止ゲル膨張抑制板８が配置されている。封止ゲル２の上面と封止ゲル膨張抑制板８の下面とが接している。
【００６８】
図１３に示すように、複数の切り込み穴２ｄは互いに平行に設けられる。
【００６９】
＜効果＞
本実施の形態７における半導体モジュール７００において、穴は、切り込み穴２ｄである。従って、封止ゲル２の上面に複数の切り込み穴２ｄを設けることにより、封止ゲル２が膨張したとき切り込み穴２ｄが広がることにより、封止ゲル２内部の圧力を封止ゲル２の上面側に逃がすことができる。よって、被封止物（半導体素子６ａ，６ｂ、ワイヤ等）に対する過度な応力をより抑制することが可能である。従って、高温下における半導体モジュール７００の信頼性を向上させることが可能である。
【００７０】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【００７１】
１  ケース、２  封止ゲル、２ａ、２ｂ  領域、２ｃ  穴、２ｄ  切り込み穴、３  絶縁基板、４  金属材料、５  金属パターン、６ａ，６ｂ  半導体素子、７  ワイヤ、８，８１，８２，８３  封止ゲル膨張抑制板、８２ａ，８３ａ  第１の封止ゲル膨張抑制板、８２ｂ，８３ｂ  第２の封止ゲル膨張抑制板、９  ベース板、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  外部電極、１１  緩衝材、１２，１３  空間、１４  金属板、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００  半導体モジュール、８２１ａ，８２１ｂ，８３１ａ，８３１ｂ  端部、８２２ａ，８２２ｂ，８３２ａ，８３２ｂ  傾斜部。
【図１】
2016120997.tif 000003
【図２】
2016120997.tif 000004
【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】
2016120997.tif 000009
【図８】
2016120997.tif 000010
【図９】
2016120997.tif 000011
【図１０】
2016120997.tif 000012
【図１１】
2016120997.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月21日(2015.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上部に、当該封止ゲルに少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板と、
を備え、
前記封止ゲル膨張抑制板の前記封止ゲルに対向する面は、前記封止ゲルの上面に対して傾斜していて、
前記ケースは、当該ケースの開口を塞ぐ蓋を備え、当該蓋と前記封止ゲルの上面との間には空間が設けられる、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記封止ゲル膨張抑制板はアーチ形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記封止ゲル膨張抑制板は逆Ｖ字形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記封止ゲル膨張抑制板はＶ字形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上面に接するように配置された封止ゲル膨張抑制板と、
を備え、
前記封止ゲルの上面には、複数の穴が設けられている、
半導体モジュール。
【請求項８】
前記穴は円柱状の穴である、
請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記穴は、切り込み穴である、
請求項７に記載の半導体モジュール。
【請求項１０】
前記金属パターンの素材は銅であり、当該金属パターンの表面は銅以外の素材で覆われていない、
請求項１から請求項４と請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項１１】
前記半導体素子はＳｉＣ半導体素子である、
請求項１から請求項４と請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月26日(2016.12.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上部に、当該封止ゲルに少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板と、
を備え、
前記封止ゲル膨張抑制板の前記封止ゲルに対向する面は、前記封止ゲルの上面に対して傾斜していて、
前記ケースは、当該ケースの開口を塞ぐ蓋を備え、当該蓋と前記封止ゲルの上面との間には空間が設けられる、
半導体モジュール。
【請求項２】
前記封止ゲル膨張抑制板はアーチ形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記封止ゲル膨張抑制板は逆Ｖ字形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記封止ゲル膨張抑制板はＶ字形の断面形状を有する、
請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、
前記ケース内で、前記絶縁基板および前記半導体素子を封止する封止ゲルと、
前記封止ゲルの上面に接するように配置された封止ゲル膨張抑制板と、
を備え、
前記封止ゲルの上面には、複数の穴が設けられている、
半導体モジュール。
【請求項６】
前記穴は円柱状の穴である、
請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記穴は、切り込み穴である、
請求項５に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記金属パターンの素材は銅であり、当該金属パターンの表面は銅以外の素材で覆われていない、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【請求項９】
前記半導体素子はＳｉＣ半導体素子である、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る第１の半導体モジュールは、ケースに内包された絶縁基板上の金属パターンに接合された半導体素子と、ケース内で、絶縁基板および半導体素子を封止する封止ゲルと、封止ゲルの上部に、封止ゲルに少なくとも一部が接して配置された封止ゲル膨張抑制板と、を備え、封止ゲル膨張抑制板の封止ゲルに対向する面は、封止ゲルの上面に対して傾斜していて、ケースは、ケースの開口を塞ぐ蓋を備え、蓋と封止ゲルの上面との間には空間が設けられる。
【国際調査報告】
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2016120997.tif 000019
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