(57)【要約】【課題】半導体素子１と絶縁基板４間の接合を長寿命化できる半導体装置を提供する。【解決手段】複数の絶縁基板４毎に上面に接合した第１金属回路箔５ｃと、第１金属回路箔５ｃに半田で下面が接合した半導体素子１と、第１金属回路箔５ｃから離れて絶縁基板４毎の上面に接合し、金属ワイヤ３を介して半導体素子１の上面に接続する第２金属回路箔５ａと、金属ワイヤ３と半導体素子１との接続部を被覆する絶縁性の第１樹脂１７ｃと、第１金属回路箔５ｃと第２金属回路箔５ａの側面を被覆する絶縁性の第２樹脂１７ａ、１７ｂとを有し、第１金属回路箔５ｃと、半導体素子１と、金属ワイヤ３と、第２金属回路箔５ａと、第１樹脂１７ｃと、第２樹脂１７ａ、１７ｂを被覆し、第１樹脂１７ｃと第２樹脂１７ａ、１７ｂより硬く、線膨張係数が半田と略等しい絶縁性の第３樹脂１８を有し、第３樹脂１８が、複数の絶縁基板４毎に設けられ、互いに離れている。【選択図】図２
2012015222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板の一方の面に接合した複数の絶縁基板と、
前記絶縁基板毎に上面に接合した第１金属回路箔と、
前記第１金属回路箔に半田で下面が接合した半導体素子と、
前記第１金属回路箔から離れて前記絶縁基板毎の上面に接合し、金属ワイヤを介して前記半導体素子の上面に接続する第２金属回路箔と、
前記金属ワイヤと前記半導体素子との接続部を被覆する絶縁性の第１樹脂と、
前記第１金属回路箔と前記第２金属回路箔の側面を被覆する絶縁性の第２樹脂とを有する半導体装置において、
前記第１金属回路箔と、前記半導体素子と、前記金属ワイヤと、前記第２金属回路箔と、前記第１樹脂と、前記第２樹脂を被覆し、前記第１樹脂と前記第２樹脂より硬く、線膨張係数が前記半田と略等しい絶縁性の第３樹脂を有し、
前記第３樹脂が、複数の前記絶縁基板毎に設けられ、互いに離れていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
複数の前記第３樹脂の間に、前記第３樹脂より柔らかい絶縁性の第４樹脂が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１金属回路箔に半田で接合し外部に引き出された第１金属端子と、
前記第２金属回路箔に半田で接合し外部に引き出された第２金属端子とを有し、
前記第１金属回路箔と前記第１金属端子との接合部と、前記第２金属回路箔と前記第２金属端子との接合部は、前記第３樹脂で被覆され、
前記第１金属端子と前記第２金属端子にそれぞれ設けられる応力緩和ベンド部は、前記第４樹脂内に埋め込まれていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
複数の前記絶縁基板毎の周囲には、上面の高さが、前記第３樹脂の上面の高さより高い分割壁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１樹脂と前記第２樹脂のヤング率が、１．５〜５．０ＧＰａであり、
前記第１樹脂と前記第２樹脂の線膨張係数が、５０〜６０ｐｐｍ／℃であり、
前記第１樹脂と前記第２樹脂の絶縁耐量が、１００ｋＶ／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１樹脂と前記第２樹脂が、ポリアミド系或いはポリアミドイミド系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第３樹脂の線膨張係数が、２０〜３０ｐｐｍ／℃であり、
前記第３樹脂のヤング率が、５〜１０ＧＰａであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第３樹脂が、エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第４樹脂が、シリコーンゲル系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が樹脂封止されている半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置には、モータ等の電気機器を制御するために大電力のスイッチングの制御が可能な、いわゆるパワー半導体装置がある。パワー半導体装置は、その耐圧、電流容量に応じて家電用、産業用、電鉄用などの各種インバータ装置に用いられている。パワー半導体装置では、従来から、半導体素子（半導体スイッチング素子）が樹脂パッケージ内に密封されている。パワー半導体装置内部では、半導体素子の絶縁性を確保する為、半導体素子をシリコーンゲルでコーティングするのが一般的である。
【０００３】
近年、家電、産業システム、電鉄などの用途に用いられるパワー半導体装置において、半導体素子の高耐圧化、電流容量の増大化が進んでおり、パワー半導体装置内部のより高度な絶縁性の確保とともに、パワー半導体装置の長寿命化による信頼性の向上が要求されている。
【０００４】
これらの絶縁性、信頼性向上（長寿命化）の技術として、半導体素子と金属ワイヤの接合部と、半導体素子等が接合される絶縁基板上の金属回路箔の側面部とに、電気絶縁性樹脂を被覆し、その電気絶縁性樹脂の上をシリコーンゲルで被覆する構造が提案されている（特許文献１等参照）。具体的に、電気絶縁性樹脂としては、シリコーンゲルより膨張係数が小さく、ヤング率が大きく、絶縁耐量が高いポリアミド系又はポリアミドイミド系樹脂を用いる。これによりパワー半導体装置内部の金属ワイヤと半導体素子間の接合の長寿命化、及び、絶縁基板の絶縁耐量を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１２８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パワー半導体装置の動作時には、半導体素子の電気的スイッチング動作により、半導体素子、及び、半導体素子に接合された金属ワイヤは、スイッチング・オンの際の発熱による昇温とオフの際の降温を繰り返すが、その際、各部材の接合部には熱応力が発生する。しかし、ポリアミドイミド系樹脂によって被覆されていない半導体素子と絶縁基板間の半田接合部は、ポリアミドイミド系樹脂による寿命向上の効果が働いていないため、熱応力によりクラックが入り、熱抵抗が上昇する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、半導体素子と絶縁基板間の半田接合を長寿命化できる半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は、
金属基板の一方の面に接合した複数の絶縁基板と、
前記絶縁基板毎に上面に接合した第１金属回路箔と、
前記第１金属回路箔に半田で下面が接合した半導体素子と、
前記第１金属回路箔から離れて前記絶縁基板毎の上面に接合し、金属ワイヤを介して前記半導体素子の上面に接続する第２金属回路箔と、
前記金属ワイヤと前記半導体素子との接続部を被覆する絶縁性の第１樹脂と、
前記第１金属回路箔と前記第２金属回路箔の側面を被覆する絶縁性の第２樹脂とを有する半導体装置において、
前記第１金属回路箔と、前記半導体素子と、前記金属ワイヤと、前記第２金属回路箔と、前記第１樹脂と、前記第２樹脂を被覆し、前記第１樹脂と前記第２樹脂より硬く、線膨張係数が前記半田と略等しい絶縁性の第３樹脂を有し、
前記第３樹脂が、複数の前記絶縁基板毎に設けられ、互いに離れていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体素子と絶縁基板間の半田接合を長寿命化できる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置を上から透視した平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向の矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ方向の矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略している。
【００１２】
図１に、本発明の実施形態に係る半導体装置（パワー半導体装置）１００を上から透視した平面図を示す。図１では、パワー半導体装置１００の一例として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールを示している。なお、本実施形態では、ＩＧＢＴモジュールを例に説明するが、本発明は、ＩＧＢＴモジュール以外のパワー半導体装置、例えば、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）モジュールや、ダイオードモジュールにも適用できるのである。
【００１３】
パワー半導体装置１００の最外周には、樹脂ケース１０が設けられている。樹脂ケース１０は、ベース（金属基板）８に固定されている。ベース（金属基板）８を土台として、ベース（金属基板）８の上にパワー半導体装置１００が構築されている。ベース（金属基板）８には、アルミニウムと炭化珪素（Al-SiC）や、銅とモリブデン（Cu-Mo）からなる複合材を用いることができる。ベース（金属基板）８の上には、電流定格を増大させるための複数の（図１では２つの）分割板（分割壁）２０が、互いに離れて設けられている。分割板（分割壁）２０同士の間には、シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９が設けられている。
【００１４】
個々の分割板（分割壁）２０の内側には、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や窒化シリコン（ＳｉＮ）等のセラミック製の絶縁基板４（絶縁回路基板７）が設けられている。絶縁基板４はベース（金属基板）８に固定されている。分割板（分割壁）２０は、絶縁基板４（絶縁回路基板７）を取り囲んでいる。絶縁基板４上には、複数の金属回路箔５が、設けられている。複数の金属回路箔５は互いに離れている。複数の金属回路箔５は、エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａ（５）と、ゲート回路箔５ｂ（５）と、コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃ（５）とを含んでいる。
【００１５】
コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃ上には、電流定格を増大させるための複数の半導体素子（半導体スイッチング素子）１の下面が、半田１５によって接合されている。また、コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃ上には、コレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃが、半田１５によって接合されている。複数の半導体素子１には、ＩＧＢＴチップやダイオードチップ等が含まれている。
【００１６】
エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａは、複数のアルミワイヤ（金属ワイヤ）３を介して、複数の半導体素子（半導体スイッチング素子）１の上面に接続している。エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａ上には、エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａが、半田１５によって接合されている。ゲート回路箔５ｂは、複数のアルミワイヤ（金属ワイヤ）３を介して、複数の半導体素子（半導体スイッチング素子）１の上面に接続している。コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃとエミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａには、電気抵抗が小さく、熱伝導率が大きいニッケル（Ni）メッキされた無酸素銅や銅合金などを使用することができる。
【００１７】
複数のアルミワイヤ（金属ワイヤ）３の、半導体素子１との接続部は、絶縁性であるポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃで被覆されている。
【００１８】
複数の金属回路箔５（エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａと、ゲート回路箔５ｂと、コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃ）の側面を被覆するように、金属回路箔５の縁に沿った絶縁基板４上に、絶縁性であるポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａ、１７ｂが設けられている。ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａは、絶縁基板４の外周部に沿って設けられ、分割板（分割壁）２０に対向する複数の金属回路箔５の側面を被覆している。ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ｂは、複数の金属回路箔５の側面が互いに対向している、その側面間の絶縁基板４上に設けられている。なお、ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａ、１７ｂと、ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃには、ポリアミドイミド系樹脂に替えて、ポリアミド系樹脂を用いてもよい。
【００１９】
絶縁基板４の上方には、複数の金属回路箔５の上方や、ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃの上方や、ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａ、１７ｂの上方や、半導体素子１の上方や、半田１５の上方や、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３の上方を含めて、分割板（分割壁）２０で囲まれた領域から溢れない程度に、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８が充填されている。
【００２０】
図２に、図１のＡ−Ａ方向の矢視断面図を示す。パワー半導体装置１００は、ベース（金属基板）８の上面に、電流定格を増大させるために複数（図２では２つ）の絶縁回路基板７が設けられている。絶縁回路基板７は、３層構造をしており、絶縁基板４の上面と下面にそれぞれ金属回路箔５と金属回路箔６が設けられている。金属回路箔５と金属回路箔６は、絶縁基板４に接合している。金属回路箔６は、基板下半田９によって、ベース（金属基板）８の上面に接合されている。これにより、絶縁基板４はベース（金属基板）８の上面に接合している。
【００２１】
絶縁基板４の上面には、金属回路箔５のエミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａとコレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃが、接合されている。エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａとコレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃとは、離れている。
【００２２】
コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃには、半導体素子１の下面が、チップ下半田２によって接合されている。また、コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃには、コレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃが、半田１５によって接合されている。コレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃは、パワー半導体装置１００の外部に引き出されている。
【００２３】
エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａには、エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａが、半田１５によって接合されている。エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａは、パワー半導体装置１００の外部に引き出されている。
【００２４】
アルミワイヤ（金属ワイヤ）３は、エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａの上面と、半導体素子１の上面とを接続している。エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａの上面と、半導体素子１の上面とは、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３を介して接続している。アルミワイヤ（金属ワイヤ）３と半導体素子１との接続部は、絶縁性であるポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃによって、被覆されている。ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃの厚さは、２０〜２００μｍでよい。半導体素子１とアルミワイヤ（金属ワイヤ）３との接合部に働く応力を緩和し、接合部でのせん断強度を向上させることができる。なお、図２では、ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃは、半導体素子１の上面の一部（接合部）に設けているが、これに限らず、半導体素子１の上面の全面に設けてもよい。
【００２５】
エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａとコレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃの側面は、絶縁性であるポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａ、１７ｂによって被覆されている。この被覆により、絶縁基板４の絶縁耐量を向上させることができる。
【００２６】
複数の絶縁基板４毎の周囲には、分割板（分割壁）２０が設けられている。分割板（分割壁）２０は、接着剤１１によって、ベース（金属基板）８に固定されている。分割板（分割壁）２０の上面の高さは、半導体素子１の上面の高さより高く、エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａとコレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃの半田１５との接合部の高さより高くなっている。また、分割板（分割壁）２０の上面の高さは、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３の最も高い場所より高くなっている。
【００２７】
分割板（分割壁）２０の内側には、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８が充填されている。エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８は、絶縁基板４（絶縁回路基板７）の上方の全領域を被覆するように、分割板（分割壁）２０で囲まれた領域内に注入されている。エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８は、複数の分割板（分割壁）２０毎、すなわち、複数の絶縁基板４毎に設けられ、複数のエポキシ系樹脂（第３樹脂）１８は、互いに離れている。分割板（分割壁）２０の上面の高さは、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８の上面の高さより高くなっている。
【００２８】
エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８は、絶縁基板４と、金属回路箔５（エミッタ回路箔（第２金属回路箔）５ａ、ゲート回路箔５ｂ（図示省略）、コレクタ回路箔（第１金属回路箔）５ｃ）と、ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａ、１７ｂと、ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃと、半導体素子１と、チップ下半田２と、エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａとコレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃの半田１５による接合部と、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３とを、被覆し封止している。エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８の上面の高さは、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３が形成するループの高さよりも高く、分割板（分割壁）２０の上面の高さより低くなっている。
【００２９】
エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８は、ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａ、１７ｂと、ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃより硬い。また、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８の線膨張係数は、チップ下半田２や半田１５の線膨張係数と略等しくなっている。
【００３０】
ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）１７ｃによって、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３の接合部は長寿命化し、ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）１７ａ、１７ｂによって、絶縁基板４における絶縁耐量は向上している。さらに、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８によって、絶縁基板４（絶縁回路基板７）の上方の全領域を被覆することによって、半導体素子１、金属回路箔５、金属端子１２ａ、１２ｃを、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８によって拘束し、チップ下半田２や半田１５に働く熱応力を緩和している。チップ下半田２や半田１５には、熱応力による膨張、収縮によりクラックが入るのを抑制することができ、半田接合を長寿命化できるので、放熱性、及び電気伝導性の劣化を抑えることができる。
【００３１】
また、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８によって、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３のループ全体を被覆することで、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３全体を強力に拘束し、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３の接合部の寿命を更に向上することができる。
【００３２】
更に、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８は、パワー半導体装置１００内部に一様に注入するのではなく、分割板（分割壁）２０を用いて絶縁回路基板７上のみを被覆し、隣接する絶縁回路基板７の間には設けていない。これにより、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８内の歪（内部応力）を緩和し、絶縁回路基板７とエポキシ系樹脂（第３樹脂）１８間の界面における応力を小さくすることができる。
【００３３】
複数のエポキシ系樹脂（第３樹脂）１８の間、すなわち、複数の分割板（分割壁）２０の間のベース（金属基板）８には、シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９が設けられている。シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９は、分割板（分割壁）２０の周囲に配置されている。シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９は、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８の上と、分割板（分割壁）２０の上にも設けられている。
【００３４】
樹脂ケース１０は、ベース（金属基板）８の周縁部に沿って設けられている。樹脂ケース１０は、接着剤２３によって、ベース（金属基板）８に固定されている。シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９の上面の高さは、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８の上面の高さや、分割板（分割壁）２０の上面の高さより高く、樹脂ケース１０の上面の高さより低くなっている。シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９は、樹脂ケース１０で仕切られた領域に充填されている。
【００３５】
シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９を、エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａとコレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃは、貫通している。シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９中には、エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａとコレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃの応力緩和ベンド部２２が埋め込まれている。応力緩和ベンド部２２によれば、応力緩和ベンド部２２の上側の金属端子１２ａ、１２ｃで生じた内部応力を、応力緩和ベンド部２２の下側の金属端子１２ａ、１２ｃに緩和して伝達したり、遮断したりすることができる。シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９は、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８より柔らかくなっている。
【００３６】
シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９の上方には、空間２１を空けて、樹脂ケースフタ１３が設けられている。樹脂ケースフタ１３は、接着剤１６で、樹脂ケース１０の上部に固定されている。樹脂ケースフタ１３を、エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａとコレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃは、貫通し、外部に引き出されている。エミッタ端子（主端子、第２金属端子）１２ａとコレクタ端子（主端子、第１金属端子）１２ｃは、接着剤１６で固定された端子ブロック１４によって、樹脂ケースフタ１３に固定されている。なお、製造方法としては、接着剤１６、２３で、樹脂ケース１０と樹脂ケースフタ１３を固定した後に、シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９を、空間２１が残るように、パワー半導体装置１００の内部に注入し硬化させている。
【００３７】
表１に、本発明の実施形態に係るパワー半導体装置１００で使用したポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂、第１樹脂）１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８、シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９の物性値を示す。
【表１】
2012015222.tif 000003
【００３８】
エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８は、チップ下半田２と半田１５の接合部における半田のクラック発生を抑えるために、線膨張係数が半田の線膨張係数(２１ｐｐｍ／℃)、及びアルミニウムの線膨張係数(２４ｐｐｍ／℃)とほぼ等しい、２４ｐｐｍ／℃に設定しているが、２０〜３０ｐｐｍ／℃の範囲であれば、本実施形態と同様の効果が得られる。また、半導体素子１と金属回路箔５の間と、金属回路箔５と金属端子１２ａ、１２ｃの間の線膨張係数差による歪を押さえ込むために、ヤング率（硬さ）を５ＧＰａに設定しているが、５〜１０ＧＰａの範囲であれば、本実施形態と同様の効果が得られる。また、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８の絶縁耐量としては、高電界の発生する部位を直接被覆することがないため、３０ｋＶ／ｍｍ程度に設定している。そして、本実施形態と同様の効果を得るためには、その絶縁耐量を１０〜３０ｋＶ／ｍｍの範囲に設定すればよい。
【００３９】
ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂、第１樹脂）１７ａ、１７ｂ、１７ｃのヤング率は、半導体素子１とアルミワイヤ（金属ワイヤ）３との線膨張係数差による歪を抑制するために、３ＧＰａに設定しているが、１．５〜５ＧＰａの範囲であれば、本実施形態と同様の効果が得られる。また、ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂、第１樹脂）１７ａ、１７ｂ、１７ｃの線膨張係数は、半導体素子１やアルミワイヤ（金属ワイヤ）３の線膨張係数に近づけるため、ポリアミドイミド系樹脂としては低い５０ｐｐｍ／℃に設定している。なお、本実施形態と同様の効果を得るためには、線膨張係数を５０〜６０ｐｐｍ／℃の範囲に設定すればよい。また、ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂、第１樹脂）１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、半導体素子１とアルミワイヤ（金属ワイヤ）３との接合部や、絶縁回路基板７の沿面及び隣り合った金属回路箔５の間隙といった、電界集中の発生しやすい部位を被覆するため、その絶縁耐量は２３０ｋＶ／ｍｍに設定している。そして、本実施形態と同様の効果を得るためには、その絶縁耐量を１００ｋＶ／ｍｍ以上に設定すればよい。
【００４０】
シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）１９は、エポキシ系樹脂（第３樹脂）１８との界面における歪を小さくするため、線膨張係数は３００ｐｐｍ／℃、ヤング率は０．００４ＭＰａに設定している。そして、本実施形態と同様の効果を得るためには、線膨張係数を２００〜４００ｐｐｍ／℃の範囲に、ヤング率を１ＭＰａ以下の範囲に設定すればよい。また、シリコーンゲル系樹脂１９の絶縁耐量としては、高電界の発生する部位を直接被覆することがないため、１５ｋＶ／ｍｍ程度に設定している。そして、本実施形態と同様の効果を得るためには、その絶縁耐量を１０〜３０ｋＶ／ｍｍの範囲に設定すればよい。
【００４１】
図３に、図１のＢ−Ｂ方向の矢視断面図を示す。アルミワイヤ（金属ワイヤ）３を覆うようにエポキシ系樹脂（第３樹脂）１８を塗布し封止すると、アルミワイヤ（金属ワイヤ）３が形成するワイヤループの内側（下側）と外側（上側）でエポキシ系樹脂１８の厚みが異なった場合、ワイヤループの内側と外側でエポキシ系樹脂１８の歪に差が生じるためアルミワイヤ３にループの外向き、或いは内向きの応力が加わり、エポキシ系樹脂１８とアルミワイヤ３との界面で剥離破壊や、アルミワイヤ３と金属回路箔５の接合部での剪断などを引き起こす可能性がある。よって、エポキシ系樹脂１８の厚さ（塗布量）としては、図３に示すように金属回路箔５の表面からエポキシ系樹脂１８の表面までの直線距離が、アルミワイヤ３のループ高さｔに対して２倍（２ｔ）となるように調節している。これにより、エポキシ系樹脂１８からアルミワイヤ３の外側と内側にかかる応力を等しくし、エポキシ系樹脂１８の応力に起因した破壊を防止できる。
【符号の説明】
【００４２】
１      半導体素子（半導体スイッチング素子）
２      チップ下半田
３      アルミワイヤ（金属ワイヤ）
４      （セラミック製）絶縁基板
５、６  金属回路箔
５ａ    エミッタ回路箔（第２金属回路箔）
５ｂ    ゲート回路箔
５ｃ    コレクタ回路箔（第１金属回路箔）
７      絶縁回路基板
８      ベース（金属基板）
９      基板下半田
１０    樹脂ケース
１１、１６、２３  接着剤
１２ａ  エミッタ端子（主端子、第２金属端子）
１２ｃ  コレクタ端子（主端子、第１金属端子）
１３    樹脂ケースフタ
１４    端子ブロック
１５    （主端子）半田
１７ａ  ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）
１７ｂ  ポリアミドイミド系樹脂（第２樹脂）
１７ｃ  ポリアミドイミド系樹脂（第１樹脂）
１８    エポキシ系樹脂（第３樹脂）
１９    シリコーンゲル系樹脂（第４樹脂）
２０    分割板（分割壁）
２１    モジュール内の空間
２２    応力緩和ベンド部
１００  パワー半導体装置（半導体装置）
【図１】
2012015222.tif 000004
【図２】
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【図３】
2012015222.tif 000006