(57)【要約】【課題】リペア性を向上した半導体モジュールを提供する。【解決手段】本半導体モジュールは、冷却器と、絶縁体を介して半導体素子を実装した放熱板と、前記半導体素子と電気的に接続された内部接続端子と、前記放熱板及び前記内部接続端子を保持する保持部材とを含む第１の構造体と、外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する保持部材とを含む第２の構造体と、を有し、前記第１の構造体及び前記第２の構造体は、前記冷却器の同一側に搭載され、前記内部接続端子と前記外部接続端子とは着脱可能に接触することで導通しており、前記第１の構造体は、前記第２の構造体を前記冷却器に搭載した状態で、前記冷却器に着脱可能である。【選択図】図１
2012169454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却器と、
絶縁体を介して半導体素子を実装した放熱板と、前記半導体素子と電気的に接続された内部接続端子と、前記放熱板及び前記内部接続端子を保持する保持部材とを含む第１の構造体と、
外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する保持部材とを含む第２の構造体と、を有し、
前記第１の構造体及び前記第２の構造体は、前記冷却器の同一側に搭載され、
前記内部接続端子と前記外部接続端子とは着脱可能に接触することで導通しており、
前記第１の構造体は、前記第２の構造体を前記冷却器に搭載した状態で、前記冷却器に着脱可能である半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を備えた半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スイッチング素子等の半導体素子を備えた半導体モジュールが知られている。一例を挙げれば、ケースの内壁部に凹部を形成すると共に、凹部の内表面に沿って形成された複数の露出部を有する接続用パターンを設け、ケースの底部の放熱板上に固定されたパワー基板（半導体素子を搭載する基板）と接続用パターンの端子とを接続すると共に、制御基板における突起部に制御素子の端子部としての複数の端子部を対応する露出部と当接可能に形成し、突起部を凹部に着脱自在に装着することにより、パワー基板と制御基板とを接続用パターンを介して接続する半導体モジュール等である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８３２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の半導体モジュールは、ボンディング材とケース内壁に形成された接続用パターンを直接接続する構成であるため、半導体素子周辺の構造体の修復性を向上させることは困難であった。つまり、従来の半導体モジュールには、半導体素子が破損したような場合のリペア（修理）の作業性が悪いという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、リペア性を向上した半導体モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本半導体モジュールは、冷却器と、絶縁体を介して半導体素子を実装した放熱板と、前記半導体素子と電気的に接続された内部接続端子と、前記放熱板及び前記内部接続端子を保持する保持部材とを含む第１の構造体と、外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する保持部材とを含む第２の構造体と、を有し、前記第１の構造体及び前記第２の構造体は、前記冷却器の同一側に搭載され、前記内部接続端子と前記外部接続端子とは着脱可能に接触することで導通しており、前記第１の構造体は、前記第２の構造体を前記冷却器に搭載した状態で、前記冷却器に着脱可能であることを要件とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、リペア性を向上した半導体モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態に係る半導体モジュールを例示する断面図である。
【図２】本実施の形態に係る半導体モジュールの冷却器の全体構造を例示する平面図である。
【図３】本実施の形態に係る半導体モジュールを含むシステムを例示する回路図である。
【図４】本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。
【図５】本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図（その１）である。
【図６】本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図（その２）である。
【図７】比較例に係る半導体モジュールを例示する断面図である。
【図８】比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。
【図９】比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図（その１）である。
【図１０】比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
［本実施の形態に係る半導体モジュールの構造］
まず、本実施の形態に係る半導体モジュールの構造について説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体モジュールを例示する断面図である。図２は、本実施の形態に係る半導体モジュールの冷却器の全体構造を例示する平面図である。図１及び図２を参照するに、半導体モジュール１０は、主なる構成要素として、第１の構造体２０と、第２の構造体３０と、冷却器４０とを有する。
【００１１】
第１の構造体２０は、主なる構成要素として、半導体素子２１と、接合部２２と、基板２３と、絶縁体２４と、放熱板２５と、内部接続端子２６と、ハウジング２７と、ボンディング材２８とを有する。半導体モジュール１０は、例えば、インバータを構成し、半導体素子２１は、例えば、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アーム及び各下アームを構成する絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）及びダイオードである。なお、半導体素子２１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴのようなスイッチング素子を含んでもよい。
【００１２】
半導体素子２１は、はんだや銀（Ａｇ）ペースト等の接合部２２を介して、基板２３上に実装されている。基板２３としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック基板を用いることができる。但し、基板２３は、必要とされる絶縁特性や熱伝導率、機械的強度等を満足するものであれば、セラミック基板以外の基板や、セラミック基板の両面にアルミニウム層が形成された３層構造の基板等を用いても構わない。
【００１３】
基板２３は、絶縁体２４を介して、放熱板２５上に搭載されている。絶縁体２４は、例えば樹脂シートからなり、基板２３と放熱板２５との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、基板２３から放熱板２５への高い熱伝導を可能とする。絶縁体２４は、基板２３や放熱板２５よりも大きい外形を有してもよい。
【００１４】
放熱板２５は、熱（過渡熱等）を吸収し拡散するヒートシンク機能を有し、主に半導体素子２１の駆動時に生じる半導体素子２１からの熱を吸収し内部に拡散する。放熱板２５は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の熱拡散性の優れた金属から形成されることが好ましいが、ヒートシンク機能を有するものであれば金属以外の材料で構成されてもよい。
【００１５】
内部接続端子２６は、第１の構造体２０と第２の構造体３０とを電気的に接続する端子であり、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料から構成されている。内部接続端子２６は、第１接続部２６ａ及び第２接続部２６ｂを有する。第１接続部２６ａは、ハウジング２７の下側に突起している。
【００１６】
基板２３、絶縁体２４、放熱板２５、及び内部接続端子２６は、ハウジング２７により保持されている。ハウジング２７は、例えばエポキシ系樹脂等を主成分とする絶縁性材料から構成されている保持部材である。内部接続端子２６の第１接続部２６ａはハウジング２７の下側に露出しており、内部接続端子２６の第２接続部２６ｂはハウジング２７の上側に露出している。ボンディング材２８は、半導体素子２１の電極（図示せず）と内部接続端子２６の第２接続部２６ｂとを電気的に接続している。ボンディング材２８としては、例えば、金（Ａｕ）線やアルミニウム（Ａｌ）線等を用いることができる。
【００１７】
第２の構造体３０は、主なる構成要素として、外部接続端子３１と、外部接続端子３１を保持するハウジング３２とを有する。外部接続端子３１は、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の導電性材料から構成されている。ハウジング３２は、例えばエポキシ系樹脂等を主成分とする絶縁性材料から構成されている保持部材である。外部接続端子３１は、例えば金属板（リードフレーム基材）から加工されて構成される。外部接続端子３１は、例えば電源ライン用の配線部材（電源ライン用リード）や、信号伝達用の配線部材（信号ライン用リード）である。
【００１８】
冷却器４０は、主なる構成要素として、波板形状のフィンを有し内部に冷却水等の冷却媒体が流れる冷媒流通部４１と、冷媒流通部４１の上面に接合される天板４２と、冷媒流通部４１の下面に接合される底板４３と、冷却器本体４１の外側において天板４２と底板４３との間に介装されるスペーサ４４とを有する。冷却器４０は、冷媒を冷媒流通部４１に導入するための導入パイプ４５と、冷媒を導出するための導出パイプ４６とを有する。冷却器４０は、例えば、導入パイプ４５及び導出パイプ４６の延出方向が長手方向となる略矩形形状とされている。冷却器４０は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の熱伝導性の優れた金属から形成することができる。
【００１９】
第１の構造体２０の放熱板２５の下面は、伝熱材５０を介して、冷却器４０の冷媒流通部４１の上面に接合されている。伝熱材５０としては、例えば、低融点のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ系合金やＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金等）からなるロウ材等を用いることができる。伝熱材５０の厚さは、例えば、１０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００２０】
第２の構造体３０のハウジング３２の下面は、接着材５１を介して、冷却器４０の天板４２の上面に接合されている。接着材５１としては、例えば、エポキシ系の接着材等を用いることができる。接着材５１の厚さは、例えば、１０〜２００μｍ程度とすることができる。第１の構造体２０の内部接続端子２６の第１接続部２６ａは、第２の構造体３０の外部接続端子３１の上面と着脱可能な状態で接触することで電気的に導通している。
【００２１】
このようにして、半導体素子２１の駆動時に生じる半導体素子２１からの熱は、接合部２２、基板２３、絶縁体２４、放熱板２５、伝熱材５０を介して、冷却器４０の冷媒流通部４１内を流れる冷却媒体へと伝達され、半導体素子２１の冷却が実現される。
【００２２】
なお、図２に示すように、冷却器４０上には、複数の半導体モジュール１０が搭載されている。半導体モジュール１０には、１個又は複数個の半導体素子２１を搭載することができる。各半導体モジュール１０は、例えば、冷却器４０の長手方向に沿って２列に配置されている。
【００２３】
図３は、本実施の形態に係る半導体モジュールを含むシステムを例示する回路図である。図３に示す半導体モジュール１０を含むシステムは、蓄電池５５と、コンデンサ５６と、昇降圧コンバータ６０と、コンデンサ６６と、インバータ７０と、モータ９０とを含む。
【００２４】
蓄電池５５は、例えば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の蓄電装置である。コンデンサ５６は、蓄電池５５に並列接続されており、蓄電池５５の直流電圧を平滑化する機能を有する。
【００２５】
昇降圧コンバータ６０は、スイッチング素子６１及び６２と、ダイオード６３及び６４と、リアクトル６５とを有する。図３の例では、スイッチング素子６１及び６２は、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）である。絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）は、ゲートにＭＯＳＦＥＴを組み込んだバイポーラ・トランジスタであり、エミッタ、コレクタ及びゲートの３端子を備えている。ダイオード６３及び６４は、フライホイールダイオードである。フライホイールダイオードは、電流を還流させるためのダイオードである。
【００２６】
スイッチング素子６１とスイッチング素子６２とは、直列接続されている。スイッチング素子６１とダイオード６３とは並列接続されており、スイッチング素子６２とダイオード６４とは並列接続されている。スイッチング素子６１及び６２の各ゲートは、ＥＣＵ（図示せず）等に接続されており、ＥＣＵ（図示せず）等からの駆動信号に基づいてスイッチング動作を行う。
【００２７】
スイッチング素子６１のエミッタ及びダイオード６３のアノードと、スイッチング素子６２のコレクタ及びダイオード６４のカソードと、リアクトル６５の一端とは相互に接続されている。リアクトル６５の他端は、コンデンサ５６の一端及び蓄電池５５の正極に接続されている。コンデンサ５６の他端は、スイッチング素子６２のエミッタ、ダイオード６４のアノード、及び蓄電池５５の負極に接続されている。
【００２８】
スイッチング素子６１のコレクタ及びダイオード６３のカソードは、コンデンサ６６の一端及びインバータ７０の一端と接続されている。スイッチング素子６２のエミッタ及びダイオード６４のアノードは、コンデンサ６６の他端及びインバータ７０の他端と接続されている。つまり、コンデンサ６６は、昇降圧コンバータ６０に並列接続されており、昇降圧コンバータ６０の直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ７０へ供給する。
【００２９】
インバータ７０は、スイッチング素子７１〜７６と、ダイオード８１〜８６とを有する。スイッチング素子７１〜７６は、絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）である。ダイオード８１〜８６は、フライホイールダイオードである。スイッチング素子７１とスイッチング素子７２、スイッチング素子７３とスイッチング素子７４、スイッチング素子７５とスイッチング素子７６とは、直列接続されている。スイッチング素子７１〜７６と、ダイオード８１〜８６とは、それぞれ並列接続されている。スイッチング素子７１〜７６の各ゲートは、ＥＣＵ（図示せず）等に接続されており、ＥＣＵ（図示せず）等からの駆動信号に基づいてスイッチング動作を行う。
【００３０】
スイッチング素子７１のコレクタ、ダイオード８１のカソード、スイッチング素子７３のコレクタ、ダイオード８３のカソード、スイッチング素子７５のコレクタ、及びダイオード８５のカソードは、相互に接続されている。スイッチング素子７２のエミッタ、ダイオード８２のアノード、スイッチング素子７４のエミッタ、ダイオード８４のアノード、スイッチング素子７６のエミッタ、及びダイオード８６のアノードは、相互に接続されている。
【００３１】
スイッチング素子７１のエミッタ、ダイオード８１のアノード、スイッチング素子７２のコレクタ、及びダイオード８２のカソードは、モータ９０のコイル９１の一端と接続されている。スイッチング素子７３のエミッタ、ダイオード８３のアノード、スイッチング素子７４のコレクタ、及びダイオード８４のカソードは、モータ９０のコイル９２の一端と接続されている。スイッチング素子７５のエミッタ、ダイオード８５のアノード、スイッチング素子７６のコレクタ、及びダイオード８６のカソードは、モータ９０のコイル９３の一端と接続されている。モータ９０のコイル９１、９２、及び９３の他端は、接続されている。
【００３２】
モータ９０は、例えば、車両（ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等の電気エネルギーによって車両駆動力を発生する自動車）の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動用電動機であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３つのコイル９１、９２、９３の一端が中性点に共通接続されている。モータ９０は、電動機の機能と発電機の機能とを併せ持つように構成することができる。
【００３３】
図３に示すシステムは、以下のように動作する。すなわち、昇降圧コンバータ６０は、ＥＣＵ（図示せず）等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、蓄電池５５の両端の電圧Ｖ１を電圧Ｖ２に昇圧し、コンデンサ６６の両端に出力する。具体的には、スイッチング素子６１がオフ状態でスイッチング素子６２がオン状態になると、蓄電池５５からリアクトル６５に電流が流れ、リアクトル６５は電気エネルギーを一時的に蓄積する。次いで、スイッチング素子６１がオン状態でスイッチング素子６２がオフ状態になると、リアクトル６５が一時的に蓄積した電気エネルギーは、ダイオード６３を経由して出力される。すなわち、蓄電池５５の両端の電圧Ｖ１は、電圧Ｖ２に昇圧されてコンデンサ６６の両端に出力される。
【００３４】
又、昇降圧コンバータ６０は、ＥＣＵ（図示せず）等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、コンデンサ６６の両端の電圧Ｖ２を電圧Ｖ１に降圧し、蓄電池５５の両端に出力する。具体的には、スイッチング素子６１がオン状態でスイッチング素子６２がオフ状態になると、コンデンサ６６からリアクトル６５に電流が流れ、リアクトル６５は電気エネルギーを一時的に蓄積する。次いで、スイッチング素子６１がオフ状態、スイッチング素子６２がオン状態になると、リアクトル６５が一時的に蓄積した電気エネルギーは、ダイオード６４を経由して還流する。すなわち、コンデンサ６６の両端の電圧Ｖ２は、電圧Ｖ１に降圧され蓄電池５５が充電される。
【００３５】
コンデンサ６６は、昇降圧コンバータ６０からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ７０へ供給する。インバータ７０は、交流電圧と直流電圧とを相互に変換するスイッチング回路であり、コンデンサ６６から直流電圧が供給されると、ＥＣＵ（図示せず）等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、直流電圧を交流電圧に変換して、モータ９０を駆動する。
【００３６】
又、インバータ７０は、車両の回生制動時には、ＥＣＵ（図示せず）等からのスイッチング制御信号に応答してスイッチング動作を行い、モータ９０が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、変換した直流電圧をコンデンサ６６を介して昇降圧コンバータ６０へ供給する。なお、回生制動とは、車両を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。
【００３７】
本実施の形態に係る半導体モジュール１０の半導体素子２１は、昇降圧コンバータ６０とインバータ７０の何れか一方又は双方を含むように構成することができる。又、本実施の形態に係る半導体モジュール１０の半導体素子２１は、昇降圧コンバータ６０やインバータ７０の一部の回路のみを含むように構成してもよい。
【００３８】
［本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法］
次に、本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法について説明する。図４は、本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。図５及び図６は、本実施の形態に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図である。
【００３９】
図４及び図５を参照するに、まず、ステップＳ１００では、射出成形等により、外部接続端子３１と、外部接続端子３１を保持するハウジング３２を含む第２の構造体３０を作製する。次に、ステップＳ１１０では、第２の構造体３０の下面（ハウジング３２の下面）に接着材５１を塗布する。接着材５１は、例えば、第２の構造体３０の下面（ハウジング３２の下面）の内縁部近傍に環状に塗布することができる。
【００４０】
次に、ステップＳ１２０では、第２の構造体３０のハウジング３２の下面を、接着材５１を介して、冷却器４０の天板４２の上面に接合する。この際、例えば、冷却器４０の天板４２の上面に対して第２の構造体３０を押圧して接着材５１を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して接着材５１を硬化させる。
【００４１】
次に、図４及び図６を参照するに、ステップＳ１３０では、第１の構造体２０を作製する。具体的には、射出成形等により、基板２３と、絶縁体２４と、放熱板２５と、内部接続端子２６と、ハウジング２７を含む構造体（便宜上、作製した構造体を放熱モジュールと称する）を作製する。そして、放熱モジュールの基板２３に接合部２２を介して半導体素子２１を実装する。更に、半導体素子２１の電極（図示せず）と内部接続端子２６の第２接続部２６ｂとを金（Ａｕ）線やアルミニウム（Ａｌ）線等のボンディング材２８で接合する。これで、第１の構造体２０が完成する。
【００４２】
次に、ステップＳ１４０では、第１の構造体２０の下面（放熱板２５の下面）に伝熱材５０を塗布する。次に、ステップＳ１５０では、第１の構造体２０の放熱板２５の下面を、伝熱材５０を介して、冷却器４０の冷媒流通部４１の上面に接合する。この際、例えば、冷却器４０の冷媒流通部４１の上面に対して第１の構造体２０を押圧して伝熱材５０を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して伝熱材５０を硬化させる。
【００４３】
なお、ステップＳ１００〜Ｓ１１０と、ステップＳ１３０〜Ｓ１４０とは、何れか一方を先に実行しても構わないし、両方を並行して実行しても構わないが、ステップＳ１５０は、ステップＳ１２０よりも後に実行する。
【００４４】
すなわち、冷却器４０に既に第２の構造体３０が接合されている状態で、第１の構造体２０を冷却器４０に接合する。この際、第１の構造体２０の内部接続端子２６の第１接続部２６ａが、第２の構造体３０の外部接続端子３１の上面と接触するように、第１の構造体２０を冷却器４０に接合する。その結果、第１の構造体２０と第２の構造体３０とは電気的に接続され、半導体モジュール１０が完成する（Ｓ１６０）。
【００４５】
［比較例］
次に、比較例を示しながら、本実施の形態に係る半導体モジュール１０の有する特有の効果について説明する。
【００４６】
［比較例に係る半導体モジュールの構造］
まず、比較例に係る半導体モジュールの構造について説明する。図７は、比較例に係る半導体モジュールを例示する断面図である。図７を参照するに、半導体モジュール１０Ａは、図１に示す半導体モジュール１０の第１の構造体２０が第１の構造体２０Ａに置換され、第２の構造体３０が第２の構造体３０Ａに置換された構造を有する。
【００４７】
第１の構造体２０Ａは、主なる構成要素として、半導体素子２１と、接合部２２と、基板２３と、絶縁体２４と、放熱板２５と、ボンディング材２８とを有する。つまり、第１の構造体２０Ａは、図１に示す第１の構造体２０から内部接続端子２６及びハウジング２７が削除された構造を有する。半導体モジュール１０Ａの機能は、半導体モジュール１０と同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
第２の構造体３０Ａは、主なる構成要素として、外部接続端子３１Ａと、外部接続端子３１Ａを保持するハウジング３２Ａとを有する。外部接続端子３１Ａ及びハウジング３２Ａは、図１等に示す外部接続端子３１及びハウジング３２とは形状が異なるが、材料や機能等は同様である。
【００４９】
第１の構造体２０Ａの放熱板２５の下面は、伝熱材５０を介して、冷却器４０の冷媒流通部４１の上面に接合されている。第２の構造体３０Ａのハウジング３２Ａの下面は、接着材５１を介して、冷却器４０の天板４２の上面に接合されている。図１に示す半導体モジュール１０とは異なり、ボンディング材２８は、第１の構造体２０Ａの半導体素子２１の電極（図示せず）と第２の構造体３０Ａの外部接続端子３１Ａの上面とを電気的に接続している。
【００５０】
このようにして、半導体素子２１の駆動時に生じる半導体素子２１からの熱は、接合部２２、基板２３、絶縁体２４、放熱板２５、伝熱材５０を介して、冷却器４０の冷媒流通部４１内を流れる冷却媒体へと伝達され、半導体素子２１の冷却が実現される。
【００５１】
なお、半導体モジュール１０Ａの平面図は示していないが、図２と同様に、冷却器４０上には、複数の半導体モジュール１０Ａが搭載されている。半導体モジュール１０Ａには、１個又は複数個の半導体素子２１を搭載することができる。各半導体モジュール１０Ａは、例えば、冷却器４０の長手方向に沿って２列に配置されている。
【００５２】
［比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法］
次に、比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法について説明する。図８は、比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示するフローチャートである。図９及び図１０は、比較例に係る半導体モジュールの組み立て方法を例示する図である。
【００５３】
図８及び図９を参照するに、まず、ステップＳ２００では、基板２３と、絶縁体２４と、放熱板２５とを含む構造体（便宜上、作製した構造体を放熱モジュールと称する）を作製する。次に、ステップＳ２１０では、放熱モジュールの下面（放熱板２５の下面）に伝熱材５０を塗布する。次に、ステップＳ２２０では、放熱モジュールの放熱板２５の下面を、伝熱材５０を介して、冷却器４０の冷媒流通部４１の上面に接合する。この際、例えば、冷却器４０の冷媒流通部４１の上面に対して放熱モジュールを押圧して伝熱材５０を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して伝熱材５０を硬化させる。
【００５４】
次に、ステップＳ２３０では、放熱モジュールの基板２３に接合部２２を介して半導体素子２１を実装する。これにより、冷却器４０上に、第１の構造体２０Ａのボンディング材２８を除く部分が接合される。
【００５５】
次に、図８及び図１０を参照するに、ステップＳ２４０では、射出成形等により、外部接続端子３１Ａと、外部接続端子３１Ａを保持するハウジング３２Ａを含む第２の構造体３０Ａを作製する。次に、ステップＳ２５０では、第２の構造体３０Ａの下面（ハウジング３２Ａの下面）に接着材５１を塗布する。接着材５１は、例えば、第２の構造体３０Ａの下面（ハウジング３２Ａの下面）の内縁部近傍に環状に塗布することができる。
【００５６】
次に、ステップＳ２６０では、第２の構造体３０Ａのハウジング３２Ａの下面を、接着材５１を介して、冷却器４０の天板４２の上面に接合する。この際、例えば、冷却器４０の天板４２の上面に対して第２の構造体３０Ａを押圧して接着材５１を押し潰し、この状態で加熱炉等により加熱して接着材５１を硬化させる。これにより、冷却器４０上に、第１の構造体２０Ａのボンディング材２８を除く部分と、第２の構造体３０Ａとが接合される。
【００５７】
次に、ステップＳ２７０では、第１の構造体２０Ａの半導体素子２１の電極（図示せず）と第２の構造体３０Ａの外部接続端子３１Ａの上面とを金（Ａｕ）線やアルミニウム（Ａｌ）線等のボンディング材２８で接合する（図示せず）。その結果、第１の構造体２０Ａと第２の構造体３０Ａとは電気的に接続され、図７に示す半導体モジュール１０Ａが完成する（Ｓ２８０）。
【００５８】
このように、比較例に係る半導体モジュール１０Ａでは、第１の構造体２０Ａと第２の構造体３０Ａとをボンディング材２８で直接接合する。このため、例えば、半導体素子２１の破損等が発生した場合にリペア（修理）するためには、ボンディング材２８を取り外してから第１の構造体２０Ａを交換する必要があった。
【００５９】
一方、本実施の形態に係る半導体モジュール１０では、第１の構造体２０を、ボンディング材２８を含めた半導体素子２１の周辺部材を一体化した小型モジュール構造とし、第２の構造体３０を冷却器４０に搭載した状態で、冷却器４０に着脱可能に構成している。その結果、例えば、半導体素子２１の破損やボンディング材２８の断線等が発生した場合に、これらの部品をリペア（修理）するためには、第１の構造体２０のみを交換すればよい。
【００６０】
具体的には、まず、伝熱材５０を軟化させて半導体モジュール１０から第１の構造体２０のみを除去する。そして、正常動作する他の第１の構造体２０を準備し、伝熱材５０を介して、冷却器４０の冷媒流通部４１の上面に接合する。このように、半導体素子２１やボンディング材２８等の部品をリペア（修理）する場合に、第２の構造体３０を交換せずに（第２の構造体３０を冷却器４０に搭載した状態のまま）、第１の構造体２０のみを交換できるため、リペア性を向上することができる。
【００６１】
又、ボンディング材２８の接合評価等を含む開発時の製品評価をモジュール単位で（第１の構造体２０毎に）実施できるため、半導体モジュール１０の開発費用の低減や開発期間の短縮等が可能となる。更に、ボンディング材２８を接合する工程で使用する設備も小型化でき、工程内不良に伴う仕損費の低減も期待できる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  半導体モジュール
２０  第１の構造体
２１  半導体素子
２２  接合部
２３  基板
２４  絶縁体
２５  放熱板
２６  内部接続端子
２６ａ  第１接続部
２６ｂ  第２接続部
２７  ハウジング
２８  ボンディング材
３０  第２の構造体
３１  外部接続端子
３２  ハウジング
４０  冷却器
４１  冷媒流通部
４２  天板
４３  底板
４４  スペーサ
４５  導入パイプ
４６  導出パイプ
５０  伝熱材
５１  接着材
５５  蓄電池
５６、６６  コンデンサ
６０  昇降圧コンバータ
６１、６２、７１、７２、７３、７４、７５、７６  スイッチング素子
６３、６４、８１、８２、８３、８４、８５、８６  ダイオード
６５  リアクトル
７０  インバータ
９０  モータ
９０  モータ
９１、９２、９３  コイル
【図１】
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【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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