(57)【要約】  本発明は低熱膨張で高放熱な複合材料を用いて、パワーモジュールの熱応力低減しつつ放熱効率を向上できるパワーモジュール構造とその製造方法の提供することにある。  本発明にかかるパワーモジュールは、炭素を含有する複合材料により構成されるベース部と、当該ベース部に搭載されるセラミックス絶縁板と、当該セラミックス絶縁板に搭載され、前記複合材料で構成される中間層と、当該中間層に形成される配線層と、当該配線層に接合材料を介して接合される半導体素子と、を有し、前記セラミックス絶縁板と前記ベース部、及び前記セラミックス絶縁板と前記中間層は、それぞれ前記配線層を形成する金属で接合される。
2014170997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素を含有する複合材料により構成されるベース部と、
当該ベース部に搭載されるセラミックス絶縁板と、
当該セラミックス絶縁板に搭載され、前記複合材料で構成される中間層と、
当該中間層に形成される配線層と、
当該配線層に接合材料を介して接合される半導体素子と、を有するパワーモジュールにおいて、
前記セラミックス絶縁板と前記ベース部、及び前記セラミックス絶縁板と前記中間層は、それぞれ前記配線層を形成する金属で接合されることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーモジュールにおいて、
前記中間層及び、あるいは前記ベース部の側面に凹凸部が形成され、
前記中間層及び、あるいは前記ベース部の側面の凹凸部表面には前記配線層を形成する金属で構成されたスキン層が形成され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に記載のパワーモジュールにおいて、
前記中間層及び、あるいは前記ベース部の前記セラミックス絶縁板側の表面に凹凸部が形成され、
前記中間層及び、あるいは前記ベース部の前記セラミックス絶縁板側の表面の凹凸部表面には、前記配線層を形成する金属で構成されたスキン層が形成されることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のパワーモジュールにおいて、
前記中間層及び、あるいは前記ベース部の側面部に凸部を有し、当該凸部と同一平面上まで前記配線層を形成する金属で構成されたメタライズ層が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５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のパワーモジュールにおいて、
前記ベース部の底面に凸部を有し、当該凸部と同一平面上まで前記配線層を形成する金属で構成されたメタライズ層が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６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のパワーモジュールにおいて、
前記ベース部は前記セラミックス絶縁板よりも大きく構成され、
前記ベース部には凹部が設けられ、
前記セラミックス絶縁板は、前記凹部に搭載されていることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のパワーモジュールにおいて、
前記中間層は凸部を有し、当該凸部と同一平面上まで配線層が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８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のパワーモジュールにおいて、
前記中間層は凸部を有し、当該凸部と同一平面上まで配線層が形成されており、当該配線層に接合材料を介して接合される半導体素子の外周部に当該凸部が存在することを特徴とするパワーモジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載のパワーモジュールにおいて、
前記ベース部は、当該ベース部のセラミックス絶縁板の隅部と対向する位置に穴を有しており、当該穴には前記配線層を形成する金属が充填されていることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至９に記載のパワーモジュールにおいて、
前記中間層は、前記配線層から前記セラミックス絶縁板に向かって大きさが小さくなるように逆テーパー部が構成され、
前記逆テーパー部と前記セラミックス絶縁板との間には前記配線層を形成する金属が充填されて逆テーパー金属部が構成され、
前記逆テーパー金属部と前記配線層とは一体で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１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載のパワーモジュールにおいて、
前記配線層はアルミまたは銅で構成され、
前記複合材料は、前記配線層を構成する金属と炭素との複合材料であることを特徴とするパワーモジュール
【請求項１２】
炭素を含有する複合材料により構成されるベース部と、
当該ベース部に搭載されるセラミックス絶縁板と、
当該セラミックス絶縁板に搭載され、前記複合材料で構成される中間層と、
当該中間層に形成される配線層と、
当該配線層に接合材料を介して接合される半導体素子と、を有するパワーモジュールの製造方法において、
前記セラミックス絶縁板の両面に炭素成型体を金型内に配置する第一の工程と、
前記金型内に溶融したアルミまたは溶融した銅を流し込む第二の工程と、
前記第二の工程の後に金型を取り外す第三の工程を有す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１３】
請求項１２に記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体は凹部を有し、
前記第一の工程では当該凹部に前記セラミックス絶縁板が配置され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１４】
請求項１２に記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体は凹部を有し、
前記第一の工程では、前記炭素成型体の凹部が形成された面とは反対側の面に前記セラミックス絶縁板が配置され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１５】
請求項１２に記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体には穴が設けられ、
前記第一の工程では、前記炭素成型体の穴と前記セラミックス絶縁板の隅部が対向するように配置され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１６】
請求項１２に記載のパワーモジュールの製造方法において、
前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体は、一方の面よりも当該一方の面に対向する他方の面の方が小さい逆テーパー形状となるように構成され、
前記第一の工程では、前記炭素成型体の他方の面が前記セラミックス絶縁板と対向して配置さ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、パワーモジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネのためにパワー半導体チップと呼ばれる半導体素子のスイッチングを利用した高効率な小型の電力変換装置が利用されている。このように用いられるパワー半導体チップは通電による大幅に発熱量が高く、効率的に冷却できるモジュール構造、発熱により発生する各部材間に発生する熱応力で破壊しないようなモジュール構造が求められている。【０００３】
本発明にかかわる従来技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているような構造がある。【０００４】
特許文献１に記載されたパワーモジュールは、熱膨張係数が小さいセラミックス絶縁板の両側に設けられる配線部やメタライズ層を厚くしてもセラミックス絶縁板が破壊しないようにするため、Ｃｕよりも熱膨張係数が小さい金属を挿入する構造である。【０００５】
一方、特許文献２に記載されたパワーモジュールは、溶湯Ａｌがセラミックス絶縁板に直接接合した構造をしている。金型内にセラミックス板を設置することで、溶融したＡｌ金属が直接凝固してチップを搭載する配線部や熱を逃がすベース部を形成している。また、金型に低熱膨張材を保持する突起を設け、チップを搭載する配線部のチップ搭載部周辺の所定の位置に低熱膨張材を設置している。この技術の特徴は、熱を逃がすベース部やチップの熱応力を低減する低熱膨張材を挿入したチップを搭載する配線部を別途用意して、それらよりも熱伝導率の低いろう材等の接合材を用いてセラミックス板に接合するのではなく、溶湯Ａｌにより一体形成したことにある。【０００６】
近年、配線材料に主として用いられるＣｕあるいはＡｌと黒鉛（以下：Ｃ）を複合化することでＣｕやＡｌの低熱膨張化をしつつ、高熱伝導化できる材料（以下：Ｃｕ−Ｃ、Ａｌ−Ｃ複合材料）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０２−１７１５７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１の構造では、パワーモジュールの熱応力低減のため、セラミックスの両面のＣｕを低熱膨張化させるためにＭｏを複合化させているが、Ｃｕよりも熱伝導率の低い材料を複合化したため、パワーモジュールの放熱効率が低下する問題があった。【０００９】
一方、特許文献２の構造では、金型で絶縁基板と低熱膨張材を保持するために、反りや厚さばらつきを考慮し、両者の距離を一定量とる必要があり、絶縁基板と低熱膨張材の間に形成されるＡｌ層の厚さ分、熱抵抗が増加する課題があった。また、配線部のチップ搭載面の所定の位置に低熱膨張材を設置するための保持機構を金型に設けられた突起で行うため、型作製や鋳造後の型外しなど製造効率に課題があった。【００１０】
本発明は上記課題に鑑み、低熱膨張で高放熱な複合材料を用いて、パワーモジュールの熱応力低減しつつ放熱効率を向上できるパワーモジュール構造とその製造方法の提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係るパワーモジュールは、炭素を含有する複合材料により構成されるベース部と、当該ベース部に搭載されるセラミックス絶縁板と、当該セラミックス絶縁板に搭載され、前記複合材料で構成される中間層と、当該中間層に形成される配線層と、当該配線層に接合材料を介して接合される半導体素子と、を有し、前記セラミックス絶縁板と前記ベース部、及び前記セラミックス絶縁板と前記中間層は、それぞれ前記配線層を形成する金属で接合される。
【発明の効果】
【００１２】
パワーモジュールに用いられるパワー半導体素子の放熱効率向上、熱応力低減、組立性向上を可能とするパワーモジュールの構造と製造方法の提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一例であるパワーモジュール１０１の斜視図を示す。
【図２】本発明の一例であるパワーモジュール１０１の断面模式図を示す。
【図３】本発明の一例であるパワーモジュール１０１の一連の製造方法を示す図３（ａ）〜（ｄ）である。
【図４】本発明の変形例であるパワーモジュールの中間層４０１の側面に形成させたスキン層３０２ｂの厚さＸを説明する（ａ）および（ｂ）と、当該スキン層３０２ｂの厚さＸと１２５℃から-４０℃まで冷却した際に発生する中間層４０１の最大熱応力の関係を解析した結果（ｃ）を示す。
【図５】本発明の変形例であるパワーモジュール１０１ａ１の断面模式図（ａ）〜（ｃ）を示す。
【図６】本発明の変形例であるパワーモジュール１０１ｂの中間層４０１とセラミックス絶縁板５０１の界面に形成させたスキン層３０２ａの厚さＹを説明する図（ａ）および（ｂ）と、当該スキン層３０２ａのスキン層３０２ａの厚さＹと１２５℃から-４０℃に冷却した際に発生する中間層４０１の最大熱応力の関係を解析した結果（ｃ）を示す。
【図７】本発明の変形例であるパワーモジュール１０１ｂ１の断面模式図を示す。
【図８】本発明の変形例であるパワーモジュール１０２の斜視図（ａ）と断面模式図（ｂ）を示す。
【図９】本発明の変形例であるパワーモジュール１０２の製造方法（ａ）および（ｂ）を示す。
【図１０】本発明の変形例であるパワーモジュール１０３の斜視図（ａ）と断面模式図（ｂ）を示す。
【図１１】本発明の変形例であるパワーモジュール１０３の製造方法（ａ）および（ｂ）を示す。
【図１２】本発明の変形例であるパワーモジュール１０４の断面模式図を示す。
【図１３】本発明のパワーモジュールのセラミックス絶縁板５０１とベース４０２の形状と１２５℃から-４０℃に冷却した際に発生する熱応力の分布図を示す。
【図１４】本発明のパワーモジュールのセラミックス絶縁板５０１とベース４０２の形状と１２５℃から-４０℃に冷却した際に発生する熱応力と接合部端部からの距離との関係を示した両対数グラフを示す。
【図１５】本発明の変形例であるパワーモジュール１０４の製造方法を示す。
【図１６】本発明の変形例であるパワーモジュール１０５の一連の製造方法を示す図８（ａ）〜（ｄ）である。
【図１７】本発明の変形例であるパワーモジュール１０６の断面模式図を示す。
【図１８】本発明の複合材３１０を上面から見た図である。
【図１９】本発明の変形例であるパワーモジュール１０７の断面模式図を示す。
【図２０】本発明の変形例であるパワーモジュール１０８の断面模式図を示す。
【図２１】本発明の炭素成型体４５１を上面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《第一の実施形態》
本発明に関するパワーモジュールの一例の斜視図を図１、図１のＡＡ’断面を図２にそれぞれ示す。
【００１５】
本発明にかかるパワーモジュール１０１は、図２に示す通り、下からベース４０２、ベース４０２に接して配置されるセラミックス絶縁板５０１、セラミックス絶縁板５０１に接して配置される中間層４０１、中間層４０１と接合される配線層３０１、配線層３０１に金属接合部６０１を介して接合されるＩＧＢＴ２０１及びダイオード２０２という順で構成されている。
【００１６】
配線層３０１は電気抵抗の小さいＡｌ、Ｃｕあるいはそれらの合金であり、モジュールに求められる電気容量を満足する厚さとなっている。また、配線層３０１下の中間層４０１は、配線層を形成する金属であるＡｌやＣｕとＣとの複合材料であるＡｌ−ＣやＣｕ−Ｃで形成され、多孔質なＣの間にＡｌやＣｕが含浸した構造となっている。この中間層３０１は、配線層３０１がＣｕの場合にはＣｕ−Ｃの複合材料が用いられ、配線層３０１がＡｌの場合にはＡｌ−Ｃで構成される。ＣがＡｌやＣｕよりも、熱伝導率が高く低熱膨張であるため、上記のように構成された中間層４０１が搭載するチップよりも広い面積で存在することで、チップから発生した熱が効率よく集められるとともに、中間層４０１を厚く形成しても熱膨張係数がチップやセラミックス層と近いため、チップやセラミックスに発生する熱応力が低減することが可能となる。
【００１７】
また、ベース４０２は中間層４０１と同様、配線層を形成する金属であるＡｌやＣｕとＣの複合材料で形成され、熱応力の低減と放熱性の向上に寄与している。このようにベース４０２と中間層４０１に同様の材料を用いることによって、セラミックス絶縁板５０１の上下で熱膨張係数をそろえた部材を配置することとなり、セラミックス絶縁板５０１の上下で発生する歪量の差を低減することできる。そのため、単純な材質による熱応力の低減だけでなく、パワーモジュールの全体構造でも発生する熱応力を低減することが可能となる。
【００１８】
セラミックス絶縁板５０１は、高放熱なアルミナや窒化アルミニウムや窒化珪素であり、モジュールに求められる耐電圧を満足する厚さとなっており、板状形状をしている。また、配線層３０１には、上述したようにＩＧＢＴ２０１（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）とダイオード２０２がはんだや焼結金属などの金属接合部６０１により電気的に接合されている。
【００１９】
セラミックス絶縁板５０１の両面に近接して、配線層３０１よりも高放熱低熱膨張層な中間層４０１とベース４０２を設置することで、パワーモジュールの使用環境下で発生する熱応力低減しつつ高放熱化を図ることが可能となる。
【００２０】
また、本実施形態では後述する作製方法で、配線層３０１、中間層４０１、セラミックス絶縁板５０１、ベース４０２をそれぞれ一体として作製しているため、それぞれの部材間に接合材料（例えばろう材など）が配置されない構造、つまりそれぞれの部材が他の部材を介さず直接接合する構造となっている。したがって、配線、中間層、ベース部材を予め用意してろう材などで接合する構造よりも熱抵抗の低減や生産性の向上が可能なパワーモジュールの提供が可能となる。
【００２１】
また、低熱膨張層となる中間層４０１及びベース４０２をセラミックス絶縁板５０１の両面に設置したため、上述したように基板作製時やチップ接合時の全体の反りを小さくすることが可能となる。そのため、放熱面となる図２に示す点線ＢＢ’部をグリスを介して冷却器に取り付ける際、厚さばらつきが減少するので、低熱伝導なグリス厚さが小さくなり熱抵抗の増加を低減できる。
【００２２】
続いて、図３を用いて本発明に関するパワーモジュール１０１の製造方法について説明する。まず、図３(ａ）に示すように、溶融金属を含浸後に低熱膨張かつ高放熱となるように成型された多孔質な炭素成型体４０１ａと４０２ａの間にセラミックス絶縁板５０１を挿入し、金型７０１，７０２，７０３，７０４で固定することで、それぞれの位置決めをする。
【００２３】
また、金型７０３は炭素成型体４０１ａよりも厚くなるように構成されている。言い換えると、金型７０４と炭素成型体４０１の間には空間３０１ａが形成されることとなる。このように金型７０３を炭素成型体４０１ａよりも大きく構成することによって、同時に配線層３０１を作製することが可能となる。
【００２４】
また、金型は簡易形状である平板の積層体で構成されている。そのため簡易な方法で離型剤をムラ無く塗布でき、平面方向や積層方向に多数並べて一括で製造することが可能となる。
【００２５】
図３（ａ）に示したようにセラミックス絶縁板５０１の両側に炭素成型体４０１ａ、４０２ａを配置し、金型７０１，７０２，７０３，７０４での固定が終了すると、溶融金属を炭素成型体４０１ａ、４０２ａに含浸させる工程に移る。その工程を示すのが図３(ｂ）である。図３（ｂ）に示すように、溶融金属であるＡｌやＣｕ、それらの合金を含浸させると、多孔質な炭素成型体４０１ａと４０２ａ内に溶融金属が含浸し、低熱膨張かつ高放熱なＡｌ-ＣあるいはＣｕ-Ｃで構成される中間層４０１、ベース４０２が形成される。さらに、図３（ａ）で示した空間３０１ａにも同時に溶融金属が流れ込み、低電気抵抗なＡｌあるいはＣｕで構成される配線層３０１が形成される。
【００２６】
さらに、同時に多孔質な炭素成型体４０１ａと４０２ａから染み出た溶融金属のスキン層３０２により、中間層４０１、ベース４０２とセラミックス絶縁板５０１の接合が行われる。溶融金属による接合部が極薄いため、中間層４０１、ベース４０２とセラミックス絶縁板５０１との距離が小さくなり、熱抵抗の増加を抑えられ放熱性を向上することが可能となる。
【００２７】
溶融金属の含浸は、溶けた金属の中に浸漬、あるいは溶けた金属を注入することで行う。含浸中に未充填部ができないよう加圧を付与してもよい。この時、ＡｌやＣｕの融点以上の温度となっているため、冷却時に熱応力が発生する。本発明の構造では、セラミックスの両側に低熱膨張部を設置したので、片側だけに設置するよりも冷却時の熱応力の発生や反りを小さくすることが可能となる。
【００２８】
続いて、図３(ｃ）に示すように、溶融金属を炭素成型体４０１ａ、４０２ａに含浸させた後に金型７０１，７０２，７０３，７０４を外し、複合体１１０を得る。複合体１１０は、ベース４０２、セラミックス絶縁板５０１、中間層４０１、配線層３０１から構成される。
【００２９】
セラミックス絶縁板５０１の端部Ａを拡大したものを図３（ｃ）内に示す。溶融金属を炭素成型体４０１ａ、４０２ａに含浸させた際、中間層４０１、ベース４０２、セラミックス絶縁板５０１は表面粗さを有しているため、セラミックス絶縁板５０１との間にわずかな隙間が存在することになり、溶融金属で構成されたスキン層３０２が中間層４０１とセラミックス絶縁板５０１、ベース４０２とセラミックス絶縁板５０１の表面全面に亘って形成され接合される。また、中間層４０１、ベース４０２とセラミックス絶縁板５０１との接合と同様、金型７０１から７０４と中間層４０１、ベース４０２、セラミックス絶縁板５０１の間にも溶融金属によるスキン層３０２が形成される。スキン層３０２は、展延性に富むＡｌやＣｕ、それらの合金で形成されているため、中間層４０１、ベース４０２、セラミックス絶縁板５０１の端部で集中する熱応力を分散低減することができ、ＡｌやＣｕ、それらの合金が溶融する高い温度（６００℃以上）から、室温まで冷却する際に発生する熱応力でも中間層４０１、ベース４０２、セラミックス絶縁板５０１が破壊されない。
【００３０】
この中で、セラミックス絶縁層５０１に形成したスキン層３０２（図中点線部）は、絶縁沿面距離を設けるために除去する。この際、酸やアルカリを用いたエッチングや、ブラスト処理などを用いる。スキン層３０２は極薄いため、これらの処理で容易に除去可能である。一方、中間層４０１、ベース４０２の外周部に形成したスキン層３０２は、上述したように、中間層４０１、ベース４０２の端部で集中する熱応力を分散低減することができるため、残存させた方が好ましい。
【００３１】
最後に図３(ｄ）に示すように、配線層３０１上にＩＧＢＴ２０１とダイオード２０２をＡｌやＣｕよりも融点が低いＳｎ、Ｚｎ、Ｂｉを主体としたはんだ材やＡｌやＣｕの融点よりも低い温度で焼結するＡｇやＣｕのナノ粒子や酸化銀や酸化銅で接合し、金属接合部６０１を形成する。この時、はんだのぬれ性や焼結性を向上して接合強度を上昇させるための表面処理としてめっきをしてもよい。その後、ＩＧＢＴ２０１とダイオード２０２側の表面主電極や制御端子、配線層３０１に外部端子を超音波接合によるワイヤ、リボンをボンディングしてパワーモジュール１０１が完成する。
【００３２】
このように、本実施形態ではセラミックス絶縁板５０１の両面には、配線層３０１よりも低熱膨張かつ高熱伝導な複合材料であるＡｌ−ＣまたはＣｕ−Ｃが設けられており、当該複合材料が配線層を形成する金属で接合されている。言い換えるとセラミックス絶縁板５０１と複合材料の間にはろう材のような接合材料がない構造となっている。そのため、配線層３０１からベース４０２に至るまでの熱抵抗が小さくなり、放熱性の高いパワーモジュール１０１を提供することが可能となる。
【００３３】
《第一の実施形態の変形例》
続いて、本発明に関するパワーモジュール構造の第一の実施形態の変形例について説明する。なお、第一の実施形態のパワーモジュールと同様の構成については、上述した第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００３４】
図４と図５を用いて第一の実施形態の変形例であるパワーモジュール１０１ａを説明する。本実施形態では、中間層４０１やベース４０２の側面に配線層３０１と同様の金属から構成されるスキン層３０２ｂを設ける。図４（ｃ）は、中間層４０１の側面に形成するスキン層３０２ｂの厚さＸと中間層４０１に発生する熱応力の関係を解析した結果である。ベース４０２の側面にスキン層３０２ｂを設けた場合も同様の効果であるため、ここでは省略する。図４（ｂ）は図４（ａ）内に示した点線部を拡大した図である。図４ (ｂ）に示すように、中間層４０１の側面には厚さＸのスキン層３０２ｂが設けられている。図４(ｃ）は、１２５℃から-４０℃に冷却した際に中間層４０１に発生する最大応力を計算した結果である。図中の横軸はスキン層３０２ｂの厚さであり、縦軸はスキン層が無い場合に中間層４０１に発生する最大応力を１とした規格値である。図４(ｃ）の結果から、スキン層３０２ｂの厚さが大きくなるほど、中間層４０１に発生する熱応力の最大値が単調に低減することがわかる。特に、スキン層３０２ｂの厚さＸが１０ｕｍ以上では発生する熱応力が急激に減少する。Ａｌ-ＣやＣｕ-ＣはＡｌやＣｕよりも剛性に乏しく熱応力耐性に劣るが、中間層４０１やベース４０２の端部などの局所領域にスキン層３０２ｂを設けることで発生する熱応力が格段に低減され、信頼性を向上できることがわかった。また、図４(ａ）に示すように、スキン層３０２はチップ２０１や２０２からベース４０２に放熱する熱の流れの主経路上に配置されないので、スキン層３０２の厚さを増加してもチップ２０１や２０２とベース４０２の間の熱抵抗は増加しない。さらに、中間層４０１やベース４０２の側面は、発熱源となるチップ２０１や２０２から最も距離が離れた位置にあり、熱広がりの効果を必要としないため、放熱性を悪化させずに信頼性を向上することが可能となる。
【００３５】
続いて、図５に中間層４０１やベース４０２の側面の表面粗さを大きくした例を示す。図５（ｂ）は図５（ａ）内に示した点線部を拡大した図である。図５（ｂ）に示すよう、図５（ｂ）では、中間層４０１ｂ１とベース４０２ｂ１の端部にスキン層３０２ｂの厚さを厚く形成できるように、中間層４０１ｂ１やベース４０２ｂ１の表面粗さを大きくしている。また、図５(ｃ）に示すように、中間層４０１ｃ１やベース４０２ｃ１の側面部にディンプル(凹部）を形成してもよい。これにより、スキン層３０２ｂの体積が大きくなるため、中間層４０１やベース４０２の端部に発生する熱応力を低減する効果が大きくなる。
【００３６】
図６と図７を用いて第一の実施形態の変形例であるパワーモジュール１０１ｂを説明する。本実施形態では、中間層４０１やベース４０２とセラミックス絶縁板５０１との界面に形成するスキン層３０２ａの厚さを増加させた形態である。図６（ｃ）は、中間層４０１とセラミックス絶縁板５０１の間に形成させるスキン層３０２ａの厚みＹと中間層４０１に発生する熱応力の関係を解析した結果である。ベース４０２とセラミックス絶縁板５０１の間に形成させるスキン層３０２ａを設けた場合も同様の効果であるため、ここでは省略する。図６（ｂ）は図６（ａ）内に示した点線部を拡大した図である。図６ (ｂ）に示すように、中間層４０１の底面に厚さＹのスキン層３０２ａを設けている。図６(ｃ）は、１２５℃から-４０℃に冷却した際に中間層４０１に発生する最大応力を計算した結果である。図中の横軸はスキン層３０２ａの厚さであり、縦軸はスキン層が無い場合に中間層４０１に発生する最大応力を１とした規格値である。図６(ｃ）の結果から、スキン層３０２の厚さが大きくなるほど、中間層４０１に発生する熱応力の最大値が単調に低減することがわかる。特に、スキン層３０２ａの厚さＹが５０ｕｍ以上では発生する熱応力が急激に減少する。そのため、スキン層３０２ａの厚さが５０ｕｍ以上では、発生する熱応力をより低減できることがわかる。
【００３７】
続いて、図７に中間層４０１やベース４０２のセラミックス絶縁板５０１と対向する面の表面粗さを大きくした例を示す。図７（ｂ）は図７（ａ）内に示した点線部を拡大した図である。図６（ｂ）では、中間層４０１ｄ１やベース４０２ｄ１とセラミックス絶縁板５０１との界面のスキン層３０２ａの厚さを厚く形成できるよう、中間層４０１ｄ１やベース４０２ｄ１のセラミックス絶縁板５０１側の表面粗さを大きくしている。また、図７(ｃ）に示すように、中間層４０１ｅ１やベース４０２ｅ１のセラミックス絶縁板５０１側の表面にディンプル(凹部）を形成してもよい。これにより、スキン層３０２ａの体積が大きくなるため、中間層４０１やベース４０２の端部に発生する熱応力を低減可能となる。このような構成にすることによって、中間層４０１やベース４０２の端部に発生する熱応力を分散して低減させることができ、信頼性の高いパワーモジュールを提供することが可能となる。
【００３８】
図８には、本発明に関するパワーモジュール１０１の変形例の一例であるパワーモジュール１０２の斜視図図８（ａ）とＡＡ’断面図８ (ｂ）をそれぞれに示す。本実施形態では、鋳造時に形成するスキン層３０２による中間層４６１やベース４６２の応力低減効果を熱応力が最も大きくなる中間層４６１やベース４６２の角部に作用させることができる構造としている。言い換えると、中間層４６１やベース４６２の角部にスキン層３０２を厚く全面に形成している（以下：中間層４６１やベース４６２の角部近傍に形成したスキン層をメタライズ層３０３とする。）。本変形例では、図８（ａ）に示すとおりパワーモジュール１０１の中間層４０１及びベース４０２の構造と比較し、中間層４６１及びベース４６２の構造が異なっている。より詳細な構造については、図９を用いて説明する。
【００３９】
図９は、図８に示したパワーモジュール１０２を作製するための工程の一部を示している。図９(ａ）は成型前の炭素成型体４６１ａの形状とセラミックス絶縁板５０１と炭素成型体４６１ａの位置決めを行う金型７０３の内面７０３’（破線部）の上視図を示している。図９(ｂ）は鋳造後の上視断面図である。炭素成型体４６１ａの角部と金型の内面７０３’とは空間を形成しており、その領域に溶融金属で構成されたメタライズ層３０３が形成される。また、図９(ａ）に示すように、炭素成型体４６１ａの全周を小さくせず、角部だけ小さくすることで、金型７０３で位置決めできることで、セラミックス絶縁板５０１と中間層４６１との位置あわせ精度を高めることが可能となる。ベース４６２についても同様の手法で、位置あわせ精度を高めつつベース４６２の角部にスキン層を厚く全面に形成したメタライズ層３０３を設けることができる。
【００４０】
また、図８(ａ）に示すように、中間層４０１やベース４０２の角部は、発熱源となるチップ２０１や２０２から最も距離が離れた位置にあり、熱広がり向上による放熱性向上の効果が小さいため、放熱性を悪化させずに信頼性を向上することが可能となる。なお、本変形例では中間層４６１（またはベース４６２）の角部をＬ字型に欠損させ、当該中間層４６１（またはベース４６２）の４つの面それぞれに凸部４６１ｂを残す構造としているが、角部のみを切り落とす形としても良い。ただし、本変形例のように中間層４６１（またはベース４６２）をＬ字型に欠損させ、凸部４６２ｂを有する構造とした方が、メタライズ層３０３の体積を大きくできるため、熱応力を低減する構造としては好ましい。なお、メタライズ層３０３は凸部４６２ｂと同一平面上まで設けられる構造となっている方が応力緩和の観点から好ましい。
【００４１】
続いて、本発明に関するパワーモジュールの変形例の一例であるパワーモジュール１０３の斜視図図１０（ａ）とＡＡ’断面図図１０ (ｂ）をそれぞれ示す。本変形例では、ベース４７２の底面の大部分に配線層３０１と同様の金属から構成されるメタライズ層３０３を設置することで、セラミックス絶縁板５０１をはさみ、配線層３０１、中間層４０１、ベース４７２、メタライズ層３０３と上下を略対称な構成にすることで、温度増減に伴う反りの発生をより抑制した構成としている。図１１（ａ）〜（ｃ）は、図１０に示したパワーモジュール１０３を作製するための工程の一部を示している。図１１(ａ）に示すように、炭素成型体４７２ａに突起４７３ａ（破線部）を設けることで、金型７０４との間にメタライズ層３０３を作製するための空間を設けることが可能となる。つまり、突起の高さがメタライズ層３０３となり、反りが小さくなるメタライズ層３０３の厚さを再現よく作製できる。また、突起は炭素成型体４７２ａと一体化されているため、メタライズ層３０３の平面方向のばらつきも小さく作製可能となる。なお、このメタライズ層３０３はベース４７２の突起部４７３と同一平面上まで設けられている方が応力緩和の観点から好ましい。
【００４２】
このようにして作製されたパワーモジュール１０３は、基板作製時やチップ接合時の全体の反りを小さくすることが可能であり、放熱面をグリスを介して冷却器に取り付ける際、厚さばらつきが減少するので、低熱伝導なグリス厚さが小さくなり熱抵抗の増加を低減できる。
【００４３】
《第二の実施形態》  続いて、本発明に関するパワーモジュール構造の第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態のパワーモジュールと同様の構成については、上述した第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００４４】
第二の実施形態にかかるパワーモジュール１０４を図１２に示す。本実施形態と第一の実施形態の相違点は、ベース４０２の面積をセラミックス絶縁板５０１よりも広くした点が異なる。
【００４５】
図１２のセラミックス絶縁板５０１の端部Ａを拡大した拡大図も図１２中に示し、ベース４０２のセラミックス絶縁板５０１設置面に凹部４２２を設けた際の効果を説明する。この凹部４２２は、底面部４２２ａと側壁面部４２２ｂから構成される。
【００４６】
図１３は、各形状で熱応力を解析した結果である。図１３(ａ）はベース４０２のセラミックス絶縁板５０１設置面に凹部を設けた形状、(ｂ）はセラミックス絶縁板５０１設置面に凹部を設けない形状、(ｃ）は図２（第一の実施形態）の形状である。１２５℃から-４０℃に冷却した際に発生する応力を計算した結果を示しており、セラミックス絶縁板５０１設置面に凹部を設けることで発生する熱応力の最大値を低減していることがわかる。
【００４７】
また、図１４に端部近傍の応力特異性を表すため両対数で表示した結果を示す。図１３(ａ）の構造が最も熱応力が小さい構造であり、ベース４０２やセラミックス絶縁板５０１の破壊を防止可能な構造となっていることがわかる。これは、ベース４０２に凹部を設けることによって壁面にセラミックス絶縁板５０１と凹部４２２の側壁面部４２２ｂが当接する形となり、中間層４０１などが積層している積層方向だけでなく、他の方向（側壁面部４２２ｂが当接する方向）にも応力を逃がすことができ、応力を分散させることができるためであると考えられる。
【００４８】
続いて、図１５を用いて本実施形態に関するパワーモジュール１０４の製造方法を説明する。なお、第一の実施形態と同様の点の説明は重複するため省くこととする。
【００４９】
本実施形態では、多孔質な炭素成型体４０１ａと当該炭素成型体４０１ａよりも幅広で凹部を有する炭素成型体４０２ｂを用意する。この炭素成型体４０２ｂは、両側をセラミックス絶縁板５０１よりも広くするようにしている。また、この構造に合わせて金型８０１の水平方向の厚さを金型７０３の水平方向の厚さよりも薄くしている。
【００５０】
セラミックス絶縁板５０１よりも広くした成型体４０２ｂの両側にザグリをいれることで、セラミックス板５０１の設置面のセラミックス板５０１の位置決めを金型を用いず容易にかつ高精度に行うことが可能となる。
【００５１】
このようにベース４０２の面積をセラミックス絶縁板５０１よりも広くすることによって、ＩＧＢＴ２０１とダイオード２０２から発生したセラミックス絶縁板５０１に伝達した熱がベース４０２の面内方向に広がり、第一の実施形態の図２の放熱面積ＢＢ’よりも広い面積ＣＣ’で放熱できる。したがって、より放熱性が向上したパワーモジュールを提供することが可能となる。また、ベース４０２のセラミックス絶縁板５０１を当接させる部分に凹部４２２を設け、その凹部４２２にセラミックス絶縁板５０１を配置する（すなわち、凹部４２２の側壁面部４２２ｂに当接させる）事によって、さらに熱応力を低減することが可能となる。
【００５２】
《第三の実施形態》
続いて、本発明に関するパワーモジュール構造の第三の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態のパワーモジュールと同様の構成については、上述した第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００５３】
本実施形態にかかるパワーモジュールが第一の実施形態と大きく異なる点はその製造方法である。本発明に関するパワーモジュールの製造方法の変形例を図１６を用いて説明する。
【００５４】
図１６（ａ）は溶融金属を入れる前の状態を示すものである。本実施形態では図１６（ａ）に示すように、多孔質な炭素成型体４０１ａの周縁部の一部に突起部４０１ｂを設ける構成としている。このような構成にすることによって事、配線層３０１を形成するための金型を省略できる。そのため、第一の実施形態のように金型７０１、７０２、７０３を一体とした金型９０１を使用することができる。さらに、このように金型９０１を単純な構造とすることができるため、複数個の複合材２１０を一括で作製することができ、生産性が向上する。
【００５５】
その後、図１６（ｂ）に示すように溶融金属を流し込み、炭素成型体４０１ａ及び４０１ｂ、炭素成型体４０２ａにそれぞれ金属を含浸させ、凸部４１１ｂに囲まれた凹部を有する中間層４１１と、ベース４０２が形成される。なお、このとき凸部４１１ｂに囲まれた凹部には配線層３０１が形成される。
【００５６】
そして、金型９０１、７０２が取り外され、図１６（ｃ）に示す複合材２１０が取り出される。
【００５７】
最後に両端を研磨、掘削等の手段を用いて中間層４１１の端部を削りパワーモジュール１０５を得る。
【００５８】
以上、本実施形態では炭素成型体４０１ａの周縁部に突起部４０１ｂを設ける構成とした炭素成型体を用いてパワーモジュールを作製する。この凸部４０１ｂを有する炭素成型体を用いることによって、金型を簡素化できるとともに、炭素成型体４０１ａの厚み方向の拘束が高まるため、中間層４０１、ベース４０２とセラミックス絶縁板５０１のスキン層３０２の厚みを減少させることが可能となる。そのため、セラミックス絶縁板５０１と中間層４１１、及びセラミックス層５０１とベース４０２の距離を近づけることが可能となり、放熱性がより向上する。また別の効果として、少ない数の金型で固定できるので生産性が向上する。
【００５９】
《第四の実施形態》
続いて、本発明に関するパワーモジュール構造の第四の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態のパワーモジュールと同様の構成については、上述した第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００６０】
本実施形態に関するパワーモジュールの構造を図１７を用いて説明する。本実施形態が第一の実施形態のパワーモジュールと異なる点は、セラミックス５０１の上側に存在する中間層４２１の構造であり、中間層４２１は土台部４２１ａから突出した突起部４２１ｂが存在する構造となっている点である。
【００６１】
続いて、本実施形態のパワーモジュール１０６の製造方法の一例について図１８、１９を用いて説明する。
【００６２】
上記構成により、新たに設けた突起部４２１ｂの体積分だけ配線３０１と中間部４２１の合成熱膨張係数が減少するので、発生する熱応力を低減することが可能となる。そのため、より信頼性の高いパワーモジュール１０６を提供することできる。なお、突起部４２１ｂは、配線層３０１に比較して電気抵抗が高いため、チップ搭載部など低電気抵抗が必要な箇所以外に設けた方が好ましい。ここでは省略するが、突起部４２１ｂは、中間層４０１の端部よりも少し内側（チップに近い側）に設けることで、その外側に空間が形成でき、鋳造時にメタライズ層３０３を設けることが可能となり、中間層４０１の応力を低減することが可能となる。
【００６３】
《第五の実施形態》
続いて、本発明に関するパワーモジュール構造の第五の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態のパワーモジュールと同様の構成については、上述した第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００６４】
図１８は本実施形態の複合材３１０の中間層４０１を削除し、上方から見た図である。本実施形態では、図１８に示すように、炭素成型体４３２ａに空間４３２ｂを形成することにより、ベース４０２内に溶湯金属部のみで形成する箇所を作製した。この点が第一の実施形態とは異なる点である。
【００６５】
作製する箇所は、ベース４０２に発生する熱応力が集中するセラミックス絶縁板５０１の端部がよく、さらに角部が効果的である。例えば、図１８に示すように、炭素成型体４４３２のセラミックス絶縁板５０１の四隅に対応する部分に空間４３２ｂを設けるのが好ましい。
【００６６】
図１９に本実施形態にかかるパワーモジュール１０５の断面図を示す。またパワーモジュール１０５のＡ部の拡大図を図１９内に示す。Ａｌ-ＣやＣｕ-Ｃの適用により、発生する熱応力量は低減するが、Ａｌ-ＣやＣｕ-ＣはＡｌやＣｕよりも剛性に乏しく熱応力耐性に劣る。そこで、図１９に示したように炭素成体４３２に空間４３２ｂを設けてパワーモジュールを作製することによって、応力集中部のような局所領域をＡｌやＣｕに置き換えたメタライズ層３０３を形成することが可能となる。そのため、Ａｌ-ＣやＣｕ-Ｃの破壊を防止することが可能となり、より信頼性の向上したパワーモジュール１０７を提供することが可能となる。また、図１９に示すように、メタライズ層３０３の角はテーパーとすることでさらに効果が大きくなる。
【００６７】
《第六の実施形態》
続いて、本発明に関するパワーモジュール構造の第六の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態のパワーモジュールと同様の構成については、上述した第一の実施形態で用いた図面番号と同様の図面番号を用いている。
【００６８】
本発明に関するパワーモジュール１０８の構造を図２０、図２１を用いて説明する。本実施形態は、図２１（ａ）は、本実施形態にかかる炭素成型体４５１を示すもの、図２１（ｂ）は炭素成型体４５１を図２１（ａ）のＡ−Ａ断面から見た図である。図２１に示すように炭素成型体４５１に逆テーパーの空間４５２を形成した点が第一の実施形態と異なっている。
【００６９】
炭素成型体４５１に溶融金属を含浸することで、図２０に示す中間層４６１が形成できる。そして中間層４６１が形成されるのと同時に溶融金属が固まって形成された逆テーパー金属部３０４が形成される。含浸前の炭素成型体４５１に逆テーパーの穴を空けることは容易であるため、生産性にも優れている。空間は応力集中する中間層４６１の角部が効果的であり、チップ搭載部から離れた箇所に設けることで熱抵抗の増加を小さくできる。
【００７０】
以上、本実施形態を実施することにより、炭素成型体４５１に逆テーパーの空間４５２を形成し、溶融金属を炭素成型体４５１に含浸させた後に逆テーパー型のメタライズ層３０４を形成できる。そのため配線層３０１と逆テーパー型のメタライズ層３０４を一体にすることができ、配線３０１と中間層４６１の接合強度をアンカー効果で向上させたパワーモジュール１０５を提供することが可能となる。
【００７１】
以上、本発明を簡単に纏める。
【００７２】
本発明にかかるパワーモジュールは、炭素を含有する複合材料により構成されるベース部と、当該ベース部に搭載されるセラミックス絶縁板と、当該セラミックス絶縁板に搭載され、前記複合材料で構成される中間層と、当該中間層に形成される配線層と、当該配線層に接合材料を介して接合される半導体素子と、を有し、前記セラミックス絶縁板と前記ベース部、及び前記セラミックス絶縁板と前記中間層は、それぞれ前記配線層を形成する金属で接合される。そのため、配線層からベースに至るまでの熱抵抗が少なくなり、放熱性の高いパワーモジュールを提供することが可能となる。また、本発明ではセラミックス絶縁板５０１の両面には、同じ組成の複合材料が配置されることによって、セラミックス絶縁板５０１の両面で熱膨張係数をそろえることが可能になり、反りの抑制につながる。
【００７３】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記中間層やベース部の側面の凹凸を大きくすることで、鋳造時に形成するＡｌやＣｕで構成されるスキン層の体積を大きくしている。そのため、Ａｌ-ＣやＣｕ-Ｃの端部に集中する応力発生量を緩和することが可能となる。従って、中間層やベース部の破壊を防止することが可能となり、より信頼性を向上したパワーモジュールを提供することが可能となる。
【００７４】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記セラミックス絶縁板の搭載面側の前記中間層やベース部の表面の凹凸を大きくすることで、鋳造時に形成するＡｌやＣｕで構成されるスキン層の体積を大きくしている。そのため、Ａｌ-ＣやＣｕ-Ｃとセラミックス絶縁板との端部界面に集中する応力発生量を低減することが可能となる。従って、Ａｌ-ＣやＣｕ-Ｃの破壊を防止することが可能となり、より信頼性を向上したパワーモジュールを提供することが可能となる。
【００７５】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記中間層や前記ベース部の応力集中部のような局所領域に対し、ＡｌやＣｕで置き換えた応力緩和部を全域に形成することが可能となる。従って、Ａｌ-ＣやＣｕ-Ｃで形成した中間層やベース部の破壊を防止することが可能となり、より信頼性を向上したパワーモジュールを提供することが可能となる。
【００７６】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記ベースの底面部に突起を設け、残部を前記配線層とすることで、前記セラミックス絶縁板をはさんで上下略対称な構造としている。そのため、熱応力による反りなどの変形量を低減し、放熱面の高さばらつきの発生を防止できる。従って、グリスを介した冷却にあたり、放熱面の高さばらつきに起因した低熱伝導なグリス厚の増加を防止できるので、より放熱性を向上したパワーモジュールを提供することが可能となる。
【００７７】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記ベース部が前記セラミックス絶縁板よりも大きく構成され、前記ベース部には凹部が設けられ、前記セラミックス絶縁板は、前記凹部に搭載されている。そのため、凹部４２２の側壁面部４２２ｂにセラミックス絶縁板を当接させる事ができ、さらに熱応力を低減することが可能となる。
【００７８】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記中間層は凹部を有し、当該凹部に配線層が形成されている。そのため、中間層の突起部の体積分だけ配線と中間部の合成熱膨張係数が減少するので、発生する熱応力を低減することが可能となる。
【００７９】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記ベース部が、当該ベース部のセラミックス絶縁板の隅部と対向する位置に穴を有しており、当該穴には前記配線層を形成する金属が充填されている。そのため、応力集中部のような局所領域に、ＡｌやＣｕで置き換えた応力集中低減部を形成することが可能となる。従って、Ａｌ-ＣやＣｕ-Ｃの破壊を防止することが可能となり、より信頼性を向上したパワーモジュールを提供することが可能となる。
【００８０】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記中間層が、前記配線層から前記セラミックス絶縁板に向かって大きさが小さくなるように逆テーパー部が構成され、前記逆テーパー部と前記セラミックス絶縁板との間には前記配線層を形成する金属が充填されて逆テーパー金属部が構成され、前記逆テーパー金属部と前記配線層とは一体で形成されている。そのため、配線層と逆テーパー金属部を一体にすることができ、配線と中間層の接合強度をアンカー効果で向上させたパワーモジュールを提供することが可能となる。
【００８１】
また、本発明にかかるパワーモジュールは、前記配線層はアルミまたは銅で構成され、前記複合材料は、前記配線層を構成する金属と炭素との複合材料である。そのため、ＡｌやＣｕよりも低熱膨張で高放熱なＡｌ−Ｃ、Ｃｕ−Ｃの複合材料を用いているので、信頼性の高いパワーモジュールを提供することが可能である。
【００８２】
また、本発明にかかるパワーモジュールの製造方法では、前記セラミックス絶縁板の両面に炭素成型体を金型内に配置する第一の工程と、前記金型内に溶融したアルミまたは溶融した銅を流し込む第二の工程と、前記第二の工程の後に金型を取り外す第三の工程を有する。このようにすることによって、第一の実施形態のパワーモジュールを作製することが可能となる。
【００８３】
また、本発明にかかるパワーモジュールの製造方法は、前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体は凹部を有し、前記第一の工程では当該凹部に前記セラミックス絶縁板が配置される。このようにすることによって、第二の実施形態のパワーモジュールを作製することが可能となる。
【００８４】
また、本発明にかかるパワーモジュールの製造方法は、前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体は凹部を有し、前記第一の工程では、前記炭素成型体の凹部が形成された面とは反対側の面に前記セラミックス絶縁板が配置される。このようにすることによって、第四の実施形態のパワーモジュールを作製することが可能となる。
【００８５】
また、本発明のパワーモジュールの製造方法において、前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体には穴が設けられ、前記第一の工程では、前記炭素成型体の穴と前記セラミックス絶縁板の隅部が対向するように配置される。このようにすることによって、第五の実施形態のパワーモジュールを作製することが可能となる。
【００８６】
また、本発明にかかるパワーモジュールの製造方法は、前記セラミックス絶縁板の一方の面に配置される炭素成型体は、一方の面よりも当該一方の面に対向する他方の面の方が小さい逆テーパー形状となるように構成され、前記第一の工程では、前記炭素成型体の他方の面が前記セラミックス絶縁板と対向して配置される。このようにすることによって、本発明の第六の実施形態のパワーモジュールを作製することが可能となる。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１０１  パワーモジュール
２０１  ＩＧＢＴ
２０２  ダイオード
３０１  配線
３０２  スキン層
３０３  メタライズ層
４０１  中間層
４０２  ベース
５０１  セラミックス絶縁板
６０１  金属接合部
【図１】
2014170997.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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2014170997.tif 000025
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