(57)【要約】【課題】第１フレームの上に、制御素子が設けられている第２フレームをオーバーラップさせて配置した場合に、第１フレームに実装された電力用半導体素子が発熱しても、制御素子を、動作保証の範囲内に維持できる半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】電力用半導体素子（２０ａ，２０ｂ）と第２フレーム（２）の間に、熱遮蔽体（１１）が介装されており、熱遮蔽体（１１）が電力用半導体素子（２０ａ，２０ｂ）から制御素子（３０）への熱伝達を遮る。【選択図】図１
2012146711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子が設けられている第１フレームに、制御素子が設けられている第２フレームをオーバーラップさせて配置するとともに、これを樹脂モールドした半導体装置において、
前記電力用半導体素子と前記第２フレームの間に、前記電力用半導体素子から前記第２フレームへの熱伝達を遮る熱遮蔽体が介装されている
半導体装置。
【請求項２】
電力用半導体素子が設けられている第１フレームを放熱器の一方の面に熱結合し、
制御素子が設けられている第２フレームを前記第１フレームにオーバーラップさせて配置して、
前記放熱器の他方の面を外部に露出するように樹脂モールドした半導体装置において、
前記電力用半導体素子と前記第２フレームの間に、前記電力用半導体素子から前記第２フレームへの熱伝達を遮る熱遮蔽体を介装するとともに、前記熱遮蔽体から前記放熱器に放熱するよう前記熱遮蔽体が前記放熱器に熱的に結合している
半導体装置。
【請求項３】
前記熱遮蔽体に、前記第１フレームの側と前記第２フレームの側を連通する孔が形成されている
請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記熱遮蔽体は、前記第１フレームに実装された前記電力用半導体素子の上方を覆うカバー面と、一端が前記カバー面に接続され他端が前記放熱器に熱的に結合された脚と
を有している
請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記熱遮蔽体の表面に、前記樹脂モールドの際の注入ゲート跡から前記第１，第２フレームの間に向かう方向に沿って延びる溝が形成されている
請求項１〜請求項４の何れかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記電力用半導体素子から前記熱遮蔽体を経て前記放熱器に至る熱抵抗が、前記電力用半導体素子から前記熱遮蔽体と前記第２フレームを介し前記制御素子までの熱抵抗よりも小さい
請求項２〜請求項５の何れかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記熱遮蔽体の脚に、切り欠きが形成されている
請求項４〜請求項６の何れか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、電力用半導体モジュールなどの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力用半導体モジュールの動向として、その小型化が強く要望されている。
従来の電力用半導体モジュールは、主回路および制御回路の各々の回路配線において、平面状のリードフレームで、かつ、実質的に平面的に全ての回路構成をしているので、外形サイズが大きくなってしまう。これでは、電力用半導体モジュールを使用する装置自体の小型化高集積化も困難となる。
【０００３】
また、量産時の低コスト化のために樹脂封止したパッケージ形状物が要望されている。そこで特許文献１では、図１４に示すように電力用半導体素子２０ａ，２０ｂを配置した第１フレーム１の上に、制御素子３０を配置した第２フレーム２をオーバーラップした状態に配置してモジュール全体の小型化を図る構成が提案されている。第１フレーム１は、モールド樹脂３から片面が露出した放熱器４に絶縁シート５を介して結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２４０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今、樹脂封止型の電力用半導体モジュールに対する要求として、さらなる高出力化が求められ、小型化の制約とあわせて発熱密度はさらに大きくなってきている。
電力用半導体モジュールの放熱機構を小型化すると、熱抵抗が大きくなり放熱特性は悪化する。モジュール小型化の流れは、そのまま、半導体素子のジャンクション温度の上昇に直結する。つまり、電力用半導体素子がオン・オフする際に自己発熱により発生する熱により半導体素子内部の温度上昇が大きくなる。従来のＳｉ製電力用半導体トランジスタの場合、半導体素子のジャンクション温度が１２５℃に制限され、その範囲で電力用半導体モジュールの熱抵抗を設計しなければならなくモジュール小型化の阻害要因になってきた。
【０００６】
炭化珪素、ＧａＮといったワイドバンドギャップの半導体材料を用いた場合には、半導体素子のジャンクション温度を２５０℃以上、５００℃以下と高温に設定できるため、モジュールのさらなる小型化が原理的に可能になる。
【０００７】
上で説明したように、電力用半導体素子にワイドバンドギャップ材料を用いた場合には、ジャンクション温度を高く設定できるために、放熱機構を簡素化して熱抵抗を大きく設定できるのでモジュールの小型化が可能となる。しかし、このような状況下では、次に、制御素子の動作温度が制約事項となる。一般的に制御素子はＳｉの集積回路にて構成されるので、動作温度範囲を１２５℃以下に設定しなければならない。小型化するために、制御素子を電力用半導体素子の直近に配置した場合、その温度上昇が問題になるので、制御素子と電力用半導体素子間距離を離して配置しなければならない。この制約が電力用半導体モジュールの小型化を阻害する要因となる。
【０００８】
特に、図１４に示すように第１フレーム１の上に第２フレーム２をオーバーラップさせて配置した場合には、状況がさらに不利な状況となる。具体的には、第１フレーム１に実装されている電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの発熱が、モールド樹脂３を熱伝導して第２フレーム２を過熱する。そして第２フレーム２を伝導した熱が、第２フレーム２に実装されている制御素子３０を高温状態にする。Ｓｉで構成された制御素子３０でシステム制御を実施する場合、制御素子３０の温度が１２５℃を超えた時点で電力用半導体モジュール動作が保証されない状況になる。
【０００９】
本発明は、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂが設けられている第１フレーム１の上に、制御素子３０が設けられている第２フレーム２をオーバーラップさせて配置するとともに、これを樹脂モールドすることで電力用半導体モジュールを小型化した場合に、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂが発熱しても制御素子３０のジャンクション温度を、動作保証の範囲内に維持できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体装置は、電力用半導体素子が設けられている第１フレームに、制御素子が設けられている第２フレームをオーバーラップさせて配置するとともに、これを樹脂モールドした半導体装置において、前記電力用半導体素子と前記第２フレームの間に、前記電力用半導体素子から前記第２フレームへの熱伝達を遮る熱遮蔽体が介装されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の半導体装置は、電力用半導体素子が設けられている第１フレームを放熱器の一方の面に熱結合し、制御素子が設けられている第２フレームを前記第１フレームにオーバーラップさせて配置するとともに、前記放熱器の他方の面を外部に露出するように樹脂モールドした半導体装置において、前記電力用半導体素子と前記第２フレームの間に、前記電力用半導体素子から前記第２フレームへの熱伝達を遮る熱遮蔽体を介装するとともに、前記熱遮蔽体から前記放熱器に放熱するよう前記熱遮蔽体が前記放熱器に熱的に結合していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この構成によれば、第１フレームに実装されている電力用半導体素子の素子ジャンクション温度が上がっても、電力用半導体素子から第２フレームへの熱の伝達を間に介在した熱遮蔽体が熱の伝達を遮るので、第２フレームに実装されている制御素子の温度上昇を抑制でき、半導体装置の安定動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の拡大断面図
【図２】図１の要部の断面図
【図３】同実施の形態の熱遮蔽体としての放熱板の拡大斜視図
【図４】同実施の形態の熱遮蔽体としての放熱板の設置位置の説明図
【図５】同実施の形態の半導体装置を樹脂モールドする途中の断面図
【図６】本発明の実施の形態２における第１，第２フレームの平面図、および第１フレームと第２フレームをオーバーラップさせて重ね合わせた状態の平面図
【図７】本発明の実施の形態３における熱遮蔽体としての放熱板の拡大斜視図と側面図
【図８】本発明の実施の形態４における熱遮蔽体としての放熱板の拡大斜視図
【図９】本発明の実施の形態５における熱遮蔽体としての放熱板の拡大斜視図と側面図
【図１０】本発明の実施の形態６における熱遮蔽体としての放熱板の拡大平面図とその要部の拡大図ならびに別の実施例の要部の拡大図
【図１１】本発明の実施の形態７における熱遮蔽体としての放熱板の拡大斜視図
【図１２】本発明の実施の形態８における熱遮蔽体としての放熱板の拡大斜視図
【図１３】本発明の実施の形態９における熱遮蔽体としての放熱板の側面図
【図１４】従来の半導体モジュールの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図５は本発明の実施の形態１を示す。
【００１５】
図１は半導体装置としての半導体モジュールで、スイッチング素子、還流ダイオードなどの電力用半導体素子２０ａ，２０ｂが実装された第１フレーム１と、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂに制御信号を供給する制御素子３０が実装されている第２フレーム２の間に、熱遮蔽体としての放熱板１１が介装されている点が、図１４に示した従来の半導体モジュールとは異なる。
【００１６】
第１フレーム１は、図３に示すようにリードフレームから吊りリードを切断して分離された複数のリード１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，・・・からなっている。この複数のリード１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，・・・は、熱伝導性が良好な絶縁シート５を介して放熱器４の上面に取り付けられている。
【００１７】
リード１ａの上面には、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂが実装されている。電力用半導体素子２０ａと電力用半導体素子２０ｂの間、電力用半導体素子２０ａとリード１ｂの間、電力用半導体素子２０ｂとリード１ｃの間、電力用半導体素子２０ｂとリード１ｄの間が、ワイヤー７ａ，７ａ，・・・によって電気接続されている。
【００１８】
具体的には、電力用半導体素子２０ａはＳｉ―ＩＧＢＴまたはワイドバンドギャップ材料で構成されるスイッチング素子、電力用半導体素子２０ｂはフリーホイールダイオードで、Ｓｉ―ＦＲＤまたはワイドバンドギャップ材料で構成されるショットキーダイオードである。
【００１９】
さらに、電力用半導体素子２０ａの上面と、電力用半導体素子２０ｂの一部の上面を覆うように、コの字形に折れ曲がった放熱板１１が第１フレーム１に取り付けられている。
なお、この実施の形態では放熱板１１が請求の範囲における熱遮蔽体であって、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂから第２フレーム２への熱伝達を放熱板１１が遮っている。
【００２０】
放熱板１１は、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの上方を覆うカバー面１１ａと、一端が前記カバー面１１ａに接続された脚１１ｂ，１１ｃとで構成されている。ここでは放熱板１１の脚１１ｂ，１１ｃが、リード１ｅ，１ｆに接合されて放熱器４に熱的に結合されている。放熱板１１の材質としては、銅またはアルミニウムなどを使用できる。
【００２１】
第１フレーム１にオーバーラップさせて配置された第２フレーム２も、第１フレーム１と同様にリードフレームから吊りリードを切断して分離された複数のリードから構成されており、ここでは第２フレーム２のリード２ａの上に制御素子３０が設けられている。リード２ａはリード２ｂによって第１フレーム１のリード１ｂに接合されている。制御素子３０はワイヤー７ｂ，７ｂ，・・・によって第２フレーム２のその他のリードに電気接続されている。
【００２２】
これらはモールド樹脂３によって覆われており、第１フレーム１のリード１ａ，第２フレーム２のリード２ａなどがモールド樹脂３の外部に外部接続端子として引き出されている。放熱器４の下面がモールド樹脂３から外部に露出している。
【００２３】
図５はモールド樹脂３の注入工程を示している。
図３に示すように接続の完了した第１フレーム１と第２フレーム２を、図５に示すように高温雰囲気中の金型１２のキャビティー１２ａにセットして、その際に、樹脂流れが第１フレーム１，第２フレーム２に平行になるように注入口ゲート１３からモールド樹脂３の注入を行って、放熱板１１のカバー面１１ａの内面と電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの上面との間、放熱板１１のカバー面１１ａの上面と第２フレーム２の下面との間といった狭部に流動抵抗を少なくモールド樹脂３を導入することで、剥離、ボイドといった問題を回避している。モールド樹脂３が硬化後に金型１２から取り外す。図１の１４が注入口ゲート１３の痕跡である。
【００２４】
このように構成したため、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの発熱の一部は、リード１ａと放熱器４を介してモールド樹脂３の外部に放熱される。また、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの発熱の一部は、モールド樹脂３を伝導して放熱板１１に伝導する。放熱板１１に伝導した熱の一部は、モールド樹脂３を介して第２のフレーム２に伝導するが、放熱板１１に伝導した熱の一部が、リード１ｅ，１ｆと放熱器４を介してモールド樹脂３の外部に放熱されるため、第２のフレーム２に実装されている制御素子３０の温度上昇を、放熱板１１が無い場合に比べて低温に抑えることができる。
【００２５】
なお、図４に示すように、コの字形に折れ曲がった放熱板１１のカバー面１１ａの内面と、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの上面との距離をｙとし、放熱板１１のカバー面１１ａの上面と、第２フレーム２の下面との距離をｘとした場合、 ｘ ＞ｙ にした状態が好ましい。この設定にすることで、モールド樹脂３が入りにくい、放熱板１１と第１フレーム１、半導体素子に囲まれる領域に、トランスファー圧力の損失を伴うことなくモジュール全体に樹脂を供給することが可能となる。
【００２６】
更に、モールド樹脂３の注入については、第１フレーム１と第２フレーム２が重なっている部分において、第２フレーム２と放熱板１１の間には凹凸部分が無いために、トランスファー圧力の損失が発生しにくいために、スムーズに樹脂が供給される。また、狭部となっているところでは樹脂圧力は高くなるので、第１フレーム１とモールド樹脂３、第２フレーム２とモールド樹脂３、モールド樹脂３と電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの表面における樹脂密着性が向上してより信頼性が増す。特に、モールド樹脂３の注入速度については、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂと放熱板１１の間に注入されるモールド樹脂３が到達してから、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂと放熱板１１間の狭部の充填が完了するまでの期間は、その前後の注入期間よりも多少時間をかけて樹脂を充填することによって、狭部へも確実に充填できる。
【００２７】
なお、放熱板１１と第１フレーム１は金属接合されている構成が望ましい。この構成にすることで、放熱板１１と第１フレーム１がしっかりと固定されるので、電力用半導体素子と樹脂、樹脂と第２金属板の密着性が確保され、樹脂剥がれ等の課題が発生しにくくなる。
【００２８】
従って、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂから放熱板１１を経て放熱器４に至る熱抵抗が、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂから放熱板１１と第２フレーム２を介し制御素子３０までの熱抵抗よりも小さくなって、例えば、スイッチング素子がＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴで、接合温度が２５０℃になるような厳しい条件化で使用されても、制御素子３０自体の温度は動作可能温度範囲、例えば、１２５℃以下とすることが可能となる。また、放熱板１１が電気的に接地されたリード１ｅ，１ｆの一部に金属接合して構成することで電磁ノイズに対して強いモジュールとなる。
【００２９】
（実施の形態２）
図６は本発明の実施の形態２を示す。
この実施の形態２は、実施の形態１の第１フレーム１と電力用半導体素子２０ａ，２０ｂ、第２フレーム２と制御素子３０を、具体的なインバータモジュールに適用した具体例を示している。
【００３０】
複数の電力用半導体素子２０ａ，２０ｂがリード１ｈ，１ｉに実装されている第１フレーム１の平面図を図６（ａ）に示す。複数の制御素子３０ａ，３０ｂがリード２ｋに実装されている第２フレーム２の平面図を図６（ｂ）に示す。この第１フレーム１の上に第２フレーム２をオーバーラップさせて配置するとともに、第１フレーム１と第２フレーム２をリードによって接合してインバーター電力用半導体モジュールを構成している。電力用半導体素子２０ａはスイッチング素子である縦型ＩＧＢＴ素子、電力用半導体素子２０ｂは還流ダイオードである。
【００３１】
この電力用半導体モジュールの動作を説明する。
ハイサイド側の電力用半導体素子２０ａは、制御素子３０ａにより制御を行う。ロー側の電力用半導体素子２０ａは、制御素子ＬＶＩＣ素子により制御を行う。マイクロコンピュータ（図示せず）から出力されたハイサイド側の信号がＨＩＮＵ，ＨＩＮＶ，ＨＩＮＷに入力される。ローサイド側の信号がＬＩＮＵ，ＬＩＮＶ，ＬＩＮＷに入力される。
【００３２】
その結果、ハイサイド側素子のゲート信号が、端子２ｋ＿２，２ｌ＿２に供給される。その際に、電源電圧分だけレベルシフトされた信号となる。ローサイド側素子のゲート信号は、端子２ｍ＿２に供給される。これらの信号は、中継用リード１ｋ＿１，１ｌ＿１，１ｍ＿１を介して電力用半導体トランジスタのゲートに対して信号が伝達される。接地されたリード１ｊに接続された放熱板４が、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂを覆っているために、ノイズ、熱に強くなり、モジュールの小型化を実現することが可能となる。
【００３３】
（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３を示す。
この実施の形態３は、実施の形態１の放熱板１１の別の実施例を示している。
【００３４】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、放熱板１１の内側と外側にはモールド樹脂３の注入方向（図５の矢印Ｆ方向）に沿って延びる溝１５が形成されている。このように溝１５を放熱板１１に形成することによって、放熱板１１のカバー面１１ａの内面と電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの上面との間、放熱板１１のカバー面１１ａの上面と第２フレーム２の下面との間といった狭部に流動抵抗を少なくモールド樹脂３を導入でき、剥離、ボイドといった問題を回避できる。
【００３５】
（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４を示す。
この実施の形態４は、実施の形態１の放熱板１１の別の実施例を示している。
【００３６】
図８に示すように放熱板１１のカバー面１１ａには、放熱板１１の内側と外側とを連通する窓状の貫通孔１６が形成されている。このように構成した場合には、モールド樹脂３を注入する際に、放熱板１１の内側から貫通孔１６を介して放熱板１１の外側にモールド樹脂３が流動し、放熱板１１の外側から貫通孔１６を介して放熱板１１の内側にモールド樹脂３が流動できるので、モールド樹脂３を放熱板１１の下側と上側に隙間なく回り込ませることができ、安定して樹脂封止できる。
【００３７】
（実施の形態５）
図９は本発明の実施の形態５を示す。
この実施の形態５は、実施の形態１の放熱板１１の別の実施例を示している。
【００３８】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、放熱板１１のコーナ部１７の形状が曲線状になっている。この構成によると、モールド樹脂３を注入する際に、モールド樹脂３の周りに隙間無く回り込ませることができ、安定して樹脂封止できる。
【００３９】
なお、図７，図８に示した放熱板１１のコーナ部１７の形状を曲線状に構成することもできる。
（実施の形態６）
図１０は本発明の実施の形態６を示す。
【００４０】
この実施の形態６は、実施の形態１の放熱板１１の別の実施例を示している。
図１０（ａ）に示すように、放熱板１１のカバー面１１ａと脚１１ｂ，１１ｃに多数の孔１８が形成されている。孔１８は図８の貫通孔１６よりも小さい孔である。この構成によると、モールド樹脂３を注入する際に、放熱板１１の内側から孔１８を介して放熱板１１の外側にモールド樹脂３が流動し、放熱板１１の外側から孔１８を介して放熱板１１の内側にモールド樹脂３が流動できるので、モールド樹脂３を放熱板１１の下側と上側に隙間無く回り込ませることができ、安定して樹脂封止できる。
【００４１】
さらに、孔１８の形状ならびに隣接する孔１８の配置は、図１０（ｂ）（ｃ）に示す拡大図のように、等距離に配置された頂点に多角形あるいは丸形の孔１８を形成して、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂを覆うような形状に変形加工されて構成にしてもよい。図１０（ｂ）では、隣接する孔１８の中心間の距離をａ＝ｂ＝ｃ＝ｄとし、この位置にそれぞれ六角形の孔１８を形成したが、図１０（ｃ）に示すように円形の孔１８を形成したり、同様に三角形または四角形などの形状の孔１８を多数形成して構成することもできる。
【００４２】
（実施の形態７）
図１１は本発明の実施の形態７を示す。
この実施の形態７は、実施の形態１の放熱板１１の別の実施例を示している。
【００４３】
図１１に示すように、放熱板１１の全体または一部が網で形成されていてもよい。この構成によると、モールド樹脂３を注入する際に、放熱板１１の内側から網目１９を通して放熱板１１の外側にモールド樹脂３が流動し、放熱板１１の外側から網目１９を通して放熱板１１の内側にモールド樹脂３が流動できるので、モールド樹脂３を放熱板１１の下側と上側に隙間無く回り込ませることができ、安定して樹脂封止できる。
【００４４】
なお、図８，図９に示した放熱板１１のカバー面１１ａと脚１１ｂ，１１ｃを網状に構成することもできる。
（実施の形態８）
図１２は本発明の実施の形態８示す。
【００４５】
この実施の形態８は、実施の形態１の放熱板１１の別の実施例を示している。
図１２に示すように、放熱板１１の脚１１ｂ，１１ｃに切れ込み１１ｄを入れることで、モールド樹脂３を注入する際に、放熱板１１の内側から切れ込み１１ｄを通して放熱板１１の外側にモールド樹脂３が流動し、放熱板１１の外側から切れ込み１１ｄを通して放熱板１１の内側にモールド樹脂３が流動できるので、モールド樹脂３を放熱板１１の下側と上側に隙間無く回り込ませることができ、安定して樹脂封止できる。
【００４６】
なお、図７，図８，図９，図１０，図１１に示した放熱板１１のカバー面１１ａと脚１１ｂ，１１ｃに切れ込み１１ｄを入れて構成することもできる。
（実施の形態９）
図１３は本発明の実施の形態９を示す。
【００４７】
上記の各実施の形態では、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの上を一つの放熱板１１が覆っていたが、この実施の形態９では図１２に示すように、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの上を複数の放熱板１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが覆っている。詳しくは、電力用半導体素子２０ａ，２０ｂの上を覆っている放熱板１１Ａの上を、コの字形に折れ曲がった放熱板１１Ｂが覆っている。さらに、放熱板１１Ｂの上を、コの字形に折れ曲がった放熱板１１Ｃが覆っている。放熱板１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃは何れも前記注入口ゲート１３から注入されるモールド樹脂３が、放熱板１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの内側に流れるよう、カバー面１１ａと脚１１ｂ，１１ｃならびに配置された第１フレーム１とで形成される開口が、前記注入口ゲート１３の側に向かって開くように揃えて配置されている。
【００４８】
このように、放熱板１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを複数積み重ねた構造で構成すれば電力用半導体素子が発熱した際に効果的に温度勾配をつけることが可能になりモジュール構造においてより応力を低減した構造を提供することが可能となる。
【００４９】
例えば、電力用半導体素子として炭化珪素（ＳｉＣ）を用いた場合、ジャンクション温度が２５０℃〜３００℃に設定される。素子部でこのように高温になった場合、制御素子温度を１００℃程度に低下させるためには１５０℃以上の温度勾配をつけなければならない。このように大きな温度勾配を制御するためには、一層の金属板で構成するのには困難が伴う。数層の金属板を配置することで温度勾配を制御するのが望ましい。温度勾配をより緩やかに設計することで応力の発生を抑制し、より高信頼性を有する電力用半導体素子を低減することが可能になる。
【００５０】
放熱板１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとしては、熱伝導率が大きい銅を材料主成分とする金属で構成するのが望ましい。その他、金属材料のＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ、その他金属を主成分とする合金でも構成可能である。
【００５１】
スイッチング素子である電力用半導体素子２０ａは、Ｓｉ―ＩＧＢＴで構成される。しかし、近年、ワイドバンドギャップ材料で構成されるスイッチング素子が開発され、これらを適用した場合でも効果的に機能する。特に、炭化珪素（ＳｉＣ）絶縁ゲート型トランジスタを搭載した場合、ジャンクション温度は２００℃〜３００℃に設定され本発明を適用したモジュールに搭載すれば、効果的に小型化・高出力化を実現することが可能になる。
【００５２】
還流ダイオードである電力用半導体素子２０ｂは、Ｓｉ―ＦＲＤ（シリコンのファストリカバリダイオード）で構成される。しかし、還流ダイオードも、ワイドバンドギャップ材料で構成されるショットキーダイオードを用いればさらなる小型化・高出力化を実現することができる。この場合も、上で述べた理由と同様の理由でジャンクション温度が高く設定できるので更なるモジュールの小型化・高出力化を図ることが可能となる。
【００５３】
その他、窒化ガリウム（ＧａＮ）を用いた、スイッチング素子、ダイオードを搭載しても得られる効果は同様である。
なお、放熱板１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの具体的な形状としては、図３と図４に示した形状の放熱板１１，図７〜図１２の何れかに示した形状の放熱板１１の１つまたは複数を組み合わせて構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、大電力制御が必要な空気調和装置などの各種のインバーター装置の小型化と、劣悪な使用環境における高信頼性の動作に寄与する。
【符号の説明】
【００５５】
１    第１フレーム
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｈ，１ｉ    リード
２    第２フレーム
２ｋ    リード
３    モールド樹脂
４    放熱器
５    絶縁シート
７ａ，７ｂ    ワイヤー
１１    放熱板（熱遮蔽体）
１１ａ    カバー面
１１ｂ，１１ｃ    脚
１１ｄ    切れ込み
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ    放熱板（熱遮蔽体）
１２    金型
１２ａ    キャビティー
１３    注入口ゲート
１４    注入口ゲートの痕跡
１５    溝
１６    窓状の貫通孔
１７    放熱板１１のコーナ部
１８    孔
１９    網目
２０ａ，２０ｂ    電力用半導体素子
３０，３０ａ，３０ｂ    制御素子
Ｆ    モールド樹脂３の注入方向
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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