(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体チップから冷却器までの熱抵抗を軽減すると共に、金属ブロックの組み立て誤差を原因とする絶縁層の厚さばらつきを抑えることで放熱性能を高めることができる半導体装置を提供する。【解決手段】両面にそれぞれエミッタ電極・コレクタ電極、及び、少なくとも一方の面に制御電極を有する半導体チップ４０と、半導体チップのエミッタ電極に接合された金属材製のエミッタ板５０と、半導体チップのコレクタ電極に接合された金属材製のコレクタ板６０と、制御電極に金属細線を介して接続された接続端子と、半導体チップ、エミッタ板、コレクタ板、及び、接続端子の一部を、エミッタ板の半導体チップとの接合面に対し垂直なエミッタ導電面５２及びコレクタ板の半導体チップとの接合面に対し垂直なコレクタ導電面６２を露出させて封止するモールド樹脂８０を具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面にそれぞれエミッタ電極・コレクタ電極、及び、少なくとも一方の面に制御電極を有する半導体チップと、
この半導体チップの上記エミッタ電極に接合された金属材製のエミッタ板と、
上記半導体チップの上記コレクタ電極に接合された金属材製のコレクタ板と、
上記制御電極に金属細線を介して接続された接続端子と、
上記半導体チップ、上記エミッタ板、上記コレクタ板、及び、上記接続端子の一部を、上記エミッタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なエミッタ導電面及び上記コレクタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なコレクタ導電面を露出させて封止するモールド樹脂を具備し、
上記エミッタ導通面の面積が上記半導体チップのエミッタ電極の面積より大きく、上記コレクタ導通面の面積が上記半導体チップのコレクタ電極の面積より大きく、上記コレクタ導通面の面積が上記エミッタ導通面の面積より大きいことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
両面にそれぞれエミッタ電極・コレクタ電極、及び、少なくとも一方の面に制御電極を有する半導体チップと、
この半導体チップの上記エミッタ電極に接合された金属材製のエミッタ板と、
上記半導体チップの上記コレクタ電極に接合された金属材製のコレクタ板と、
上記制御電極に金属細線を介して接続された接続端子と、
上記半導体チップ、上記エミッタ板、上記コレクタ板、及び、上記接続端子の一部を、上記エミッタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なエミッタ導電面及び上記コレクタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なコレクタ導電面を露出させて封止するモールド樹脂を具備し、
上記エミッタ導通面の面積が上記半導体チップのエミッタ電極の面積より大きく、上記コレクタ導通面の面積が上記半導体チップのコレクタ電極の面積より大きく、
上記エミッタ電極面積の上記半導体チップ面積に対する比率をＱＡとし、上記エミッタ板の板厚の上記コレクタの板厚に対する比率をＱＢとしたとき、
ＱＡ×０．５≦ＱＢ≦２×ＱＡとなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
両面にそれぞれエミッタ電極・コレクタ電極、及び、少なくとも一方の面に制御電極を有する半導体チップと、
この半導体チップの上記エミッタ電極に接合された金属材製のエミッタ板と、
上記半導体チップの上記コレクタ電極に接合された金属材製のコレクタ板と、
上記制御電極に金属細線を介して接続された接続端子と、
上記半導体チップ、上記エミッタ板、上記コレクタ板、及び、上記接続端子の一部を、上記エミッタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なエミッタ導電面及び上記コレクタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なコレクタ導電面を露出させて封止するモールド樹脂とを具備し、上記エミッタ導通面の面積が上記半導体チップのエミッタ電極の面積より大きく、上記コレクタ導通面の面積が上記半導体チップのコレクタ電極の面積より大きく、上記コレクタ導通面の面積が上記エミッタ導通面の面積より大きいことを特徴とする半導体装置と、
この半導体装置を複数個搭載し、金属材製の冷却板と、上記冷却板上に設けられた絶縁材と、上記絶縁材上に設けられた金属配線を有する冷却器と、
上記半導体装置のエミッタ導通面と上記冷却器の金属配線とが金属製接合材で接合されたことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項４】
上記半導体装置は、上記冷却板側に向けて上記樹脂封止部と上記絶縁材との間の距離を規制する突起部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
上記絶縁材には、上記突起部が挿入される凹部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
上記モールド樹脂は、上記冷却板側に向けて形成され、上記エミッタ導電面と上記コレクタ導電面との間を仕切る壁状突起部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
上記モールド樹脂と上記冷却板との間に形成され、少なくとも上記エミッタ板の上記エミッタ導電面及び上記コレクタ板の上記コレクタ導電面と、上記金属配線との接合部を封止する封止樹脂を備えていることを特徴とする請求項３に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
両面にそれぞれエミッタ電極・コレクタ電極、及び、少なくとも一方の面に制御電極を有する半導体チップと、この半導体チップの上記エミッタ電極に接合された金属材製のエミッタ板と、上記半導体チップの上記コレクタ電極に接合された金属材製のコレクタ板と、上記制御電極に金属細線を介して接続された接続端子と、上記半導体チップ、上記エミッタ板、上記コレクタ板、及び、上記接続端子の一部を、上記エミッタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なエミッタ導電面及び上記コレクタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なコレクタ導電面を露出させて封止するモールド樹脂を具備する半導体装置と、この半導体装置を複数個搭載し、金属材製の冷却板と、上記冷却板上に設けられた絶縁材と、上記絶縁材上に設けられた金属配線を有する冷却器とを有する半導体モジュールの製造方法であって、
上記エミッタ板とリードフレームを溶接もしくは超音波接合で接合し、
上記コレクタ板上に上記半導体チップを位置合せして、接合材を介してマウントし、
上記半導体チップ上にと上記エミッタ板を位置合せして、接合材を介してマウントし、
不活性雰囲気もしくは還元雰囲気で加熱して前記接合材を溶融させた後に冷却して、上記コレクタ板、上記半導体チップ、上記エミッタ板を接合し、
超音波接合法を用いて、上記半導体チップの制御電極と上記リードフレームを上記金属細線で接続し、
トランスファーモールド法により、上記モールド樹脂を用いて、上記コレクタ板、上記半導体チップ、上記リードフレーム、上記エミッタ板を封止し、
上記リードフレームの不要部分を打ち抜きにより切断除去して上記接続端子とすることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項９】
上記冷却器の金属配線上に金属製接合材を介して上記半導体装置を複数個マウントし、
不活性雰囲気もしくは還元雰囲気で加熱して接合材を溶融させた後に冷却して、上記半導体装置と上記冷却器を接合することを特徴とする請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置、半導体モジュール、及び半導体モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等には、電力用の半導体装置を用いたインバータ装置が用いられている。電力用の半導体装置は、冷却器を兼ねた基板上にパワー半導体モジュールが搭載され、樹脂等で封止されている。
【０００３】
パワー半導体モジュールは、大電流のスイッチングを行う際に半導体チップで発生する損失熱を除去して、チップ温度を動作可能温度以下に保つ必要がある。このため、半導体チップから冷却器までの熱抵抗の低減が必要となる。また、動作電圧が数百ボルトから数千ボルトと高電圧であるため、高絶縁耐圧の絶縁層が必要となる。絶縁層には高熱伝導の材料が用いられるが金属材料よりは熱抵抗が高いため放熱性能の障害となる。
【０００４】
このような問題を解決するため、半導体チップの両面に配置された金属ブロックを介して、冷却器に熱伝達することで高効率に冷却する構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６１１３１号公報
【特許文献２】特許第４５７５０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した冷却構造を有する半導体装置では、次のような問題があった。すなわち、金属ブロックが複雑な形状となり、冷却器までの距離が長くなって放熱性能が低下する問題と、隣接する金属ブロック間の組立て誤差により、金属ブロックの樹脂絶縁シートとの接着面の高さばらつきが生ずるため、絶縁樹脂シート層の厚さがばらつき、放熱性能が低下する課題があった。
【０００７】
そこで、半導体チップから冷却器までの熱抵抗を軽減すると共に、金属ブロックの組み立て誤差を原因とする絶縁樹脂シートの厚さばらつきを抑えることで放熱性能を高めることができる半導体装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
両面にそれぞれエミッタ電極・コレクタ電極、及び、少なくとも一方の面に制御電極を有する半導体チップと、この半導体チップの上記エミッタ電極に接合された金属材製のエミッタ板と、上記半導体チップの上記コレクタ電極に接合された金属材製のコレクタ板と、上記制御電極に金属細線を介して接続された接続端子と、上記半導体チップ、上記エミッタ板、上記コレクタ板、及び、上記接続端子の一部を、上記エミッタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なエミッタ導電面及び上記コレクタ板の上記半導体チップとの接合面に対し垂直なコレクタ導電面を露出させて封止するモールド樹脂を具備し、上記エミッタ導通面の面積が上記半導体チップのエミッタ電極の面積より大きく、上記コレクタ導通面の面積が上記半導体チップのコレクタ電極の面積より大きく、上記コレクタ導通面の面積が上記エミッタ導通面の面積より大きいことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体モジュールを示す斜視図。
【図２】同半導体モジュールを示す縦断面図。
【図３】同半導体装置を示す縦断面図。
【図４】同半導体装置における各部の位置関係を示す説明図。
【図５】同半導体モジュールを構成する冷却板を示す平面図。
【図６】同半導体装置の製造工程を示す説明図。
【図７】同半導体装置の製造工程を示す説明図。
【図８】同半導体モジュールの製造工程を示す説明図。
【図９Ａ】同半導体装置におけるエミッタ厚／コレクタ厚とチップ動作温度との関係を示す説明図。
【図９Ｂ】同半導体装置におけるコレクタ導通面の面積／スイッチング素子面積とチップ動作温度との関係を示す説明。
【図９Ｃ】同半導体モジュールの機能を示す縦断面図。
【図１０】同半導体装置が組み込まれたインバータ装置を示す平面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る半導体モジュールを示す縦断面図。
【図１２】同半導体装置を示す底面図。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る半導体モジュールを構成する半導体パッケージを示す縦断面図。
【図１４】同半導体装置を示す底面図。
【図１５】同半導体装置の製造工程を示す説明図。
【図１６】同半導体モジュールの製造工程を示す説明図。
【図１７】本発明の第４の実施の形態に係る半導体モジュールの要部を示す縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態に係る半導体モジュール１０を示す斜視図、図２は半導体モジュール１０を示す縦断面図、図３は半導体モジュール１０を構成する半導体装置３０を示す縦断面図、図４は半導体装置３０における各部の位置関係を示す説明図、図５は半導体モジュール１０を構成する冷却板２０を示す平面図、図６は半導体モジュール１０の製造工程を示す説明図、図７は半導体モジュール１０の製造工程を示す説明図、図８は半導体モジュール１０の製造工程を示す説明図、図９は半導体モジュール１０の機能を示す縦断面図、図１０は半導体モジュール１０が組み込まれたインバータ装置２００を示す平面図である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、半導体モジュール１０は、冷却板２０と、この冷却板２０上に設けられた２台の半導体装置３０と、半導体装置３０を冷却板２０に実装するためのはんだ材製の接合部１００とを備えている。
【００１２】
図２及び図３に示すように、冷却板２０は、アルミニウム材製の金属板２１と、この金属板２１上に形成された絶縁層２２と、絶縁層２２上に形成された銅箔製の金属配線２３とを備えている。なお、金属配線２３は、後述するように絶縁材２２とエミッタ導電面５２及びコレクタ導電面６２の一方と挟まれて接合されている。なお、厚さの一例としては、金属板２１は３ｍｍ、絶縁層２２は０．１ｍｍ、金属配線２３は０．２ｍｍである。
【００１３】
半導体装置３０は、図３に示すように、主面を垂直方向に置かれた半導体チップ４０と、銅材製のエミッタ板５０と、銅材製のコレクタ板６０と、接続端子７３と、これら半導体チップ４０、エミッタ板５０、コレクタ板６０、接続端子７３の一部を樹脂封止するモールド樹脂８０とを備えている。なお、エミッタ板５０の後述するエミッタ導電面５２と、コレクタ板６０のコレクタ導電面６２はモールド樹脂８０から外部に露出している。
【００１４】
図３及び図４に示すように、半導体チップ４０は一組のスイッチング素子４０ａと還流ダイオード４５であり、スイッチング素子４０ａは、第１主面４１と、第２主面４２とを備えている。第１主面４１には、エミッタ電極４１ａ及び制御電極４１ｂが設けられ、第２主面４２には、コレクタ電極４２ａが設けられている。
【００１５】
エミッタ電極４１ａには、エミッタ電極４１ａ側から、はんだ等の導電性の接合材４３ａ、銅材製のスペーサ４３ｂ、接合材４３ｃの順でエミッタ板５０が接続されている。制御電極４１ｂには、アルミ材製のワイヤ（金属細線）４１ｃを介して接続端子７３の後述する接続部７２が接続されている。なお、適宜、接合材４３ａ、導電性のスペーサ４３ｂ、接合材４３ｃをまとめて符号４３で示している。
【００１６】
銅材製のスペーサ４３ｂはエミッタ板５０とスイッチング素子４０ａのエミッタ電極４１ａ以外の絶縁部分が接触することを防ぐ機能がある。エミッタ板５０とスペーサ４３ｂを別部品で形成することにより、エミッタ板の形状を加工が容易な直方体とすることができるため加工精度が向上して製造歩留りを向上することができる。
【００１７】
コレクタ電極４２ａには、コレクタ電極４２ａ側から、接合材４４を介してコレクタ板６０が接続されている。エミッタ板５０は、直方体状に形成され、半導体チップ４０に対向する電極面（接合面）５１と、この電極面５１に対し垂直で、かつ、冷却板２０に対向するエミッタ導電面（導通面）５２とを備えている。電極面（接合面）５１もエミッタ導電面（導通面）５２もいずれも対向する部材に当接することにより導通可能に形成されている。
【００１８】
また、還流ダイオード４５はスイッチング時の誘導電流を流すための素子であり、第１主面４６に正電極、第２主面に負電極４６ｂが形成され、正電極がエミッタ板５０に接続され、負電極４６ｂがコレクタ板６０に接続される。
【００１９】
スイッチング素子４０ａと還流ダイオード４５のうち、スイッチング素子の発熱量が大きくチップ動作温度に注意が必要であるため、半導体チップ４０の放熱については、主にスイッチング素子４０ａについて説明する。
【００２０】
コレクタ板６０は、直方体状に形成され、半導体チップ４０に対向する電極面６１と、この電極面（接合面）６１に対し垂直で、かつ、冷却板２０に対向するエミッタ導電面６２とを備えている。電極面（接合面）６１もエミッタ導電面（導通面）６２もいずれも対向する部材に当接することにより導通可能に形成されている。
【００２１】
接続端子７３は、リードフレーム７０の一部である。リードフレーム７０は、エミッタ板５０に支持される支持部７１と、上述した制御電極４１ｂに接続される接続部７２と、モールド樹脂８０から突出し、外部端子等との接続に供される接続端子（リード）７３と、これらを一体に結合する結合部７４を備えている（図４参照）。なお、結合部７４は製品完成時に切除される。
【００２２】
次に、半導体モジュール１０の製造工程について、図４〜図８を用いて説明する。図４及び図５は半導体装置３０及び冷却板２０の各部の位置関係を示している。図５中二点鎖線で示す部位２３ａは、電力端子Ｅを取り付けるための部位を示している。
【００２３】
図６に示すように、エミッタ板５０に、リードフレーム７０の支持部７１を超音波接合で接合する。一方、コレクタ板６０に、半導体チップ４０を接合材４４を介してコレクタ電極４２ａを搭載する（接合は行わない）。次に、接合材４３ａを介してスペーサ４３ｂを搭載する（接合は行わない）。次に、支持部７１が取り付けられたエミッタ板５０を、スペーサ４３ｂに接合材４３ｃを介して搭載する（接合は行わない）。次のリフロー装置を用いて半導体チップ４０、スペーサ４３ｂ、エミッタ板５０、コレクタ板６０を不活性雰囲気叉は還元性雰囲気中で一括過熱することにより、接合材４３ａ，４４を溶融凝固させてこれらを接合する。そして、ワイヤ４１ｃで制御電極４１ｂと接続部７２とをワイヤボンディグにより接続する。
【００２４】
図７に示すように、半導体チップ４０、エミッタ板５０、コレクタ板６０、リードフレーム７０の一部をトランスファモールド法により樹脂封止し、モールド樹脂８０を形成する。なお、図７では便宜上、半導体チップ４０、エミッタ板５０、コレクタ板６０、リードフレーム７０等は実線で示している。なおこのとき、エミッタ板５０のエミッタ導電面５２と、コレクタ板６０のコレクタ導電面６２は外部に露出させる。次に、モールド樹脂８０を研削し、エミッタ導電面５２及びコレクタ導電面６２を同一平面内とする。そして、リードフレーム７０の結合部７４を切断して接続端子７３を形成する。
【００２５】
図８に示すように、冷却板２０の金属配線２３上にはんだペーストＰを塗布し、半導体装置３０を位置決めし、リフロー炉に投入する。はんだペーストＰを溶融・凝固し、接合部１００となり、冷却板２０と半導体装置３０とは一体となる。
【００２６】
このように構成された半導体モジュール１０によれば、半導体チップ４０によって発生した熱が、エミッタ板５０及びコレクタ板６０に伝達し、さらにエミッタ導電面５２及びコレクタ導電面６２を介して接合部１００、金属配線２３、絶縁層２２、金属板２１に伝達されて放熱が可能となる。このため、半導体チップ４０の両面から高効率で冷却することが可能である。また、金属配線２３の熱放散効果により絶縁層２２の熱伝達に寄与する面積が増加するため、半導体チップ４０と金属板２１との間の熱抵抗を低減できる。
【００２７】
本構造においては、図９Ａに示すように、エミッタ導通面の面積／コレクタ導通面の面積比を０．２５から０．７５の間に設計することにより放熱効率を向上することができる。これは、スイッチング素子のエミッタ電極は周囲に絶縁耐圧確保のための絶縁領域が必要であるのに対して、コレクタ電極４２ａはチップ面積と等しいため、エミッタ電極の面積がコレクタ電極よりも狭くなり、エミッタ電極側の放熱量がコレクタ電極側より小さくなるためである。従って、コレクタ板の導通面の比率を大きくすることにより、コレクタ板側とエミッタ板側の熱流速が均一化され放熱効率が向上する。
【００２８】
本実施の形態ではスイッチング素子のエミッタ電極面積／チップ面積は０．５である。この設計値をもとにエミッタ板とコレクタ板の板厚比、すなわち露出面の面積比を変化させた場合の半導体チップ動作温度のシミュレーションを実施した。スイッチング素子のエミッタ電極面積／チップ面積０．５に対してエミッタ板厚さ／コレクタ板厚さ比が、エミッタ電極面積／チップ面積比の±５０％の範囲になるように設計することで良好な放熱性能が得られることが分かる。特にエミッタ板厚／コレクタ板厚が０．６でチップ動作温度が最小となっており、最大の放熱性能が得られる。本実施の形態ではこの値を設計値として用いた。なお、図中Ｇは現状の設計値を示している。ここで、エミッタ電極面積の半導体チップ面積に対する比率をＱＡとし、エミッタ板の板厚のコレクタの板厚に対する比率をＱＢとしたとき、
ＱＡ×０．５≦ＱＢ≦２×ＱＡとなる関係にある。
【００２９】
また、図９Ｂに、コレクタ板厚とチップ動作温度との関係をシミュレーションした結果を示す。ここでは、コレクタ板幅を４０ｍｍに固定してコレクタ板を増加させることによりコレクタ導通面の面積／スイッチング素子の面積の比を変化させた。コレクタ導通面の面積すなわちコレクタ板厚さの増加に伴い放熱性能が向上して、半導体チップの動作温度が低下することが分かる。また、コレクタ導通面の面積／スイッチング素子面積が２．６から４．６に増加すると、動作温度低下の傾きが３０％以下に低減することが分かる。これは、コレクタ板の板厚増加が放熱性能向上に大きく寄与するが、コレクタ導通面の面積／スイッチング素子面積を４．６まで増加させると放熱性向上の効果が小さくなり、装置寸法増加による大型化、重量増加の短所が現れてくることを示す。このような知見に基づき、本構造においては、コレクタ導通面の面積／スイッチング素子面積の比を２．０から４．０の間に設定することにより、高放熱性能と装置の小型軽量化を両立させている。
【００３０】
また、本構造は、図９Ｃに示すように、エミッタ板５０とコレクタ板６０の組立誤差による高さばらつきをはんだ材の接合部１００が吸収するため、絶縁層２２の厚さは半導体装置の外形精度に依存することなく薄く一定に保つことが容易である。このように、放熱経路の中で最も熱抵抗の高い材料である絶縁層の膜厚を必要最低限の膜厚に設定することができるため高い放熱性能が実現できる。
【００３１】
本発明の半導体モジュールを用いたインバータ装置を図１０に示す。冷却板２１０と、この冷却板２１０上に平面状に２列で複数配置された半導体装置３０とを備えている。これら半導体装置３０は、外部の発電モータに接続される半導体装置アレイ２２０と、外部の駆動モータに接続される半導体装置アレイ２３０と、外部の昇圧装置に接続される半導体装置アレイ２４０とを備えている。なお、各半導体装置アレイ２２０〜２４０における半導体装置３０アレイの数や接続形態は、流れる電流量に応じて適宜決められている。
【００３２】
ここでは、発電モータ部は正極側、負極側をそれぞれ１つの半導体装置で形成して、これを３並列して３相交流の回路を形成している。駆動モータ部と昇圧部は電流量が大きいため、正極側、負極側をそれぞれ２つの半導体装置を並列接続して、駆動モータ部は、これを３並列して３相交流の回路を形成している。
【００３３】
冷却板上の金属配線２３のパターンは、発電部の正極、負極、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の金属配線を半導体装置アレイの整列方向に対して斜めに形成することにより、Ｗ相とＶ相の負極を共用することと、Ｖ相とＵ相の正極を共用することが可能となり、平面配線のみで回路を構成できる。さらに発電部Ｕ相と駆動部Ｗ相の負極、駆動部のＷ相とＶ相の正極、駆動部Ｖ相とＵ相の負極、駆動部Ｕ相と昇圧部の正極を共用することで、インバータの小型化が可能であるとともに、簡素な構造の平面配線のみで形成できるため信頼性の向上を図ることができる。
【００３４】
また、このように複数の半導体装置と冷却板を組み合わせてインバータ装置を形成することにより、冷却板上の金属配線パターンの変更のみで出力容量や出力端子数の変更に対応可能であり、インバータの設計が容易になる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図１１は本発明の第２の実施の形態に係る半導体モジュール１０Ａを構成する半導体装置３０を示す縦断面図、図１２は半導体装置３０を示す底面図である。これらの図において、上述した図２と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図１２に示すように、モールド樹脂８０の冷却板２０側の四隅に突起部８１が設けられている。一方、絶縁層２２の上面には金属配線２３に隣接して、係合部２４が形成されている。なお、係合部２４の他、絶縁層２２上面に凹部２２ａを設けるようにしてもよい。
【００３７】
このように半導体モジュール１０Ａでは、上述した半導体モジュール１０と同様の効果が得られる。また、突起部８１が設けられていることにより、接合部１００の厚さを制御することが可能となる。また、係合部２４は上述した突起部８１に係合し、冷却板２０の面に沿った方向の移動を規制する。このため、冷却板２０と半導体装置３０とを組み立てる際に、位置ズレを防止することができ、歩留まり向上・信頼性向上が可能となる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
図１３は本発明の第３の実施の形態に係る半導体モジュール１０Ｂを構成する半導体装置３０を示す縦断面図、図１４は半導体装置３０を示す底面図、図１５は半導体モジュール１０Ｂの製造工程を示す説明図、図１６は半導体モジュール１０Ｂの製造工程を示す説明図である。これらの図において、上述した図６〜図８及び図１１，１２と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
図１３，１４に示すように、半導体モジュール１０Ｃでは、突起部８１が設けられていると共に、エミッタ導電面５２とコレクタ導電面６２との間を仕切る壁状突起部８２とを備えている。また、冷却板２０の金属配線２３間には接着剤２５が塗布されており、壁状突起部８２と接着剤２５が接合されている。
【００４０】
次に、半導体モジュール１０の製造工程について、図１５，１６を用いて説明する。なお、半導体チップ４０、エミッタ板５０、コレクタ板６０、リードフレーム７０の接合は、図６と同様であるので省略する。
【００４１】
次に、図１５に示すように、半導体チップ４０、エミッタ板５０、コレクタ板６０、リードフレーム７０の一部を樹脂封止し、モールド樹脂８０を形成する。このとき、エミッタ板５０のエミッタ導電面５２と、コレクタ板６０のコレクタ導電面６２は外部に露出させる。そして、リードフレーム７０の結合部７４を切断し、接続端子７３を形成する。
【００４２】
図１６に示すように、冷却板２０の金属配線２３上にはんだペーストＰを塗布すると共に、金属配線２３間に接着剤２５を塗布する。サブモジュール３０を位置決めし、リフロー炉に投入する。はんだペーストＰを溶融・凝固し、接合部１００となり、冷却板２０とサブモジュール３０とは一体となると同時に接着剤２５を加熱硬化する。
【００４３】
このように構成された半導体モジュール１０Ｂによれば、半導体モジュール１０，１０Ａと同様の効果を得ることができると共に、金属配線２３間とエミッタ導電面５２、コレクタ導電面６２間の沿面放電を抑制することが可能となり、絶縁耐圧が向上する。
【００４４】
（第４の実施の形態）
図１７は本発明の第４の実施の形態に係る半導体モジュール１０Ｃの要部を示す縦断面図である。この図において、上述した図２と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
半導体モジュール１０Ｃでは、サブモジュール３０の底面と冷却板２０の間隙をエポキシとシリカ粉末を混合した樹脂３００で封止している。このように構成されていると、上述した半導体モジュール１０と同様の効果があると共に、金属配線２３間とエミッタ導電面５２、コレクタ導電面６２間の沿面放電を抑制する効果があり、絶縁耐圧が向上する。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…半導体モジュール、２０…冷却板、２１…金属板、２２…絶縁層、２３…金属配線、３０…半導体装置、４０…半導体チップ、５０…エミッタ板、５２…エミッタ導電面、６０…コレクタ板、６２…コレクタ導電面、７０…リードフレーム、７１…支持部、７２…接続部、７３…接続端子、７４…結合部、８０…モールド樹脂、１００…接合部、２００…インバータ装置、３００…樹脂。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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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