(57)【要約】【課題】半導体素子等を固定した回路基板に枠体を容易に配置させることができると共に、半導体素子と外部端子との接合に要する空間を低減して小型化を図ることのできるパワーモジュール構造を提供する。【解決手段】回路基板５と、回路基板に実装される半導体素子（１５ａ、１５ｂ）と、半導体素子の一面に接触し、且つ、半導体素子の端子に電気的に接続された冷却用金属部材（ヒートスプレッダ１３）と、回路基板および前記冷却用金属部材の外側に配置された枠体２００とを備え、冷却用金属部材の外側には、可撓性金属部（起立部１３Ｂ）を介して外部端子接続部１３Ｃが一体に設けられ、外部端子接続部は、可撓性金属部の変形によって前記枠体の配置領域より内側に変移自在に設けられている。【選択図】図１
2016100503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板（５）と、
前記回路基板に実装される半導体素子（１５ａ、１５ｂ）と、
前記半導体素子の一面に接触し、且つ、前記半導体素子の端子に電気的に接続された冷却用金属部材（ヒートスプレッダ１３）と、
前記回路基板および前記冷却用金属部材の外側に配置された枠体（２００）と、を備え、
前記冷却用金属部材の外側には、可撓性金属部（起立部１３Ｂ）を介して外部端子接続部（１３Ｃ）が一体に設けられ、前記外部端子接続部は、前記可撓性金属部の変形によって前記枠体の配置領域より内側に変移自在に設けられていることを特徴とするパワーモジュール構造。
【請求項２】
前記枠体には、外部から延設される導電部材と接続可能なボルト締結用孔部（２５０）が設けられ、
前記外部端子接続部の前記ボルト締結用孔部に対応する位置にボルト孔（５０）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール構造。
【請求項３】
前記冷却用金属部材が備える前記可撓金属部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成され、
前記外部端子接続部は金属板で構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーモジュール構造。
【請求項４】
前記冷却用金属部材が備える前記可撓金属部および前記外部端子接続部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパワーモジュール構造。
【請求項５】
前記編組体で構成される外部端子接続部（１０３Ｄ）には、予めハンダが浸透されていることを特徴とする請求項４に記載のパワーモジュール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュール構造に関し、特に、筐体内部にパワーデバイスチップを配設し、パワーデバイスチップの電極を筐体が備える外部電極に接続したパワーモジュール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来におけるパワーモジュールは、筐体（枠体）内の絶縁基板上に配設したパワーデバイスチップの電極と、筐体が備える外部電極とを、アルミワイヤ等を用いたワイヤボンディングによって接続した構成となっていた。
【０００３】
このような構成のパワーモジュールに関する技術は種々提案されている（例えば特許文献１等）。
【０００４】
特許文献１に係るパワーモジュールは、筐体（外囲ケース）の内部にパワーデバイスチップを配設し、パワーデバイスチップの電極を外囲ケースと一体となった外部電極に接続したパワーモジュールである。
【０００５】
そして、外囲ケースの内部に固定された冷却器としてのヒートスプレッダと、ヒートスプレッダの上にハンダ接合されたパワーデバイスチップと、ヒートスプレッダの上にパワーデバイスチップを囲んで形成された絶縁性のダムと、一端はパワーデバイスチップの電極とハンダ接合され、他端はダムの上面に固定された内部主電極とを備え、外部電極と内部主電極の他端は、ワイヤボンディングにより電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２１９２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のような従来のパワーモジュールでは、パワーデバイスチップと絶縁基板との間にヒートスプレッダを挟み、ワイヤボンディングにより筐体が備える外部電極に電気的に接続する構成となっているので、外部電極にワイヤボンディングによる接合を行うためのスペースが必要であった。そのため、このワイヤボンディング用のスペースがパワーモジュール自体の小型化の妨げとなるという問題があった。
【０００８】
そこで、パワーデバイスチップと外部電極との接続をヒートスプレッダを介して行う構成が提案されている。
【０００９】
より具体的には、パワーデバイスチップの下面側または上面側に設けられるヒートスプレッダを外部電極の位置まで延設し、このヒートスプレッダを介してパワーデバイスチップと外部電極との電気的接続を行うようにした構成が提案されている。
【００１０】
ところが、上述のように外部電極の位置まで延設されたヒートスプレッダを備えるパワーデバイスチップを回路基板にハンダ接合あるいは超音波接合した状態では、筐体の一部を構成する枠体を回路基板に嵌め込むことができないという不都合があった。
【００１１】
即ち、回路基板に対して枠体を上方から降下させて嵌め合わせする際に、ヒートスプレッダの端部が、外部電極を側壁の上部に備える枠体底部に当ってしまい嵌合を阻害してしまう。
【００１２】
したがって、上記構成では、回路基板に枠体を配置することができず、枠体と一体的に形成された外部電極とヒートスプレッダの端部とを接合することができないという重大な問題があった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子等を固定した回路基板に枠体を容易に配置させることができると共に、半導体素子と外部端子との接合に要する空間を低減して小型化を図ることのできるパワーモジュール構造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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るパワーモジュール構造の第１の態様は、回路基板と、前記回路基板に実装される半導体素子と、前記半導体素子の一面に接触し、且つ、前記半導体素子の端子に電気的に接続された冷却用金属部材と、前記回路基板および前記冷却用金属部材の外側に配置された枠体とを備え、前記冷却用金属部材の外側には、可撓性金属部を介して外部端子接続部が一体に設けられ、前記外部端子接続部は、前記可撓性金属部の変形によって前記枠体の配置領域より内側に変移自在に設けられたことを備えることを要旨とする。
【００１５】
本発明に係る第２の態様は、第１の態様に係るパワーモジュール構造において、前記枠体には、外部から延設される導電部材と接続可能なボルト締結用孔部が設けられ、前記外部端子接続部の前記ボルト締結用孔部に対応する位置にボルト孔が設けられていることを要旨とする。
【００１６】
本発明に係る第３の態様は、第１または第２の態様に係るパワーモジュール構造において、前記冷却用金属部材が備える前記可撓金属部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成され、前記外部端子接続部は金属板で構成されることを要旨とする。
【００１７】
本発明に係る第４の態様は、第１または第２の態様に係るパワーモジュール構造において、前記冷却用金属部材が備える前記可撓金属部および前記外部端子接続部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成されることを要旨とする。
【００１８】
本発明に係る第５の態様は、第４の態様に係るパワーモジュール構造において、前記編組体で構成される外部端子接続部には、予めハンダが浸透されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の態様に係るパワーモジュール構造によれば、枠体を回路基板に配置させる際に、冷却用金属部材の外部端子接続部が枠体の降下を妨げることがなく、半導体素子等をハンダ付け等で固定した回路基板に対して枠体を容易に配置させることができる。
【００２０】
また、従来のようにワイヤボンディングを行うためのスペースが不要であり、パワーモジュールの小型化を図ることができる。
【００２１】
第２の態様に係るパワーモジュール構造によれば、冷却用金属部材のボルト孔を介してボルトを締結するだけで、半導体素子の端子と外部端子とを容易に電気的に接合することができる。
【００２２】
第３の態様に係るパワーモジュール構造によれば、冷却用金属部材が備える可撓金属部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成され、外部端子接続部は金属板で構成されるので、簡易な構成で可撓金属部を構成でき、且つ、外部端子接続部を介してボルトによる締結を確実に行うことができる。
【００２３】
第４の態様に係るパワーモジュール構造によれば、冷却用金属部材が備える可撓金属部および外部端子接続部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成されるので、簡易な構成とすることができ、コストを低減することができる。
【００２４】
第５の態様に係るパワーモジュール構造によれば、編組体で構成される外部端子接続部には、予めハンダが浸透されているので、編組体の強度を高めることができ、ボルトによる締結をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成を示す分解斜視図（ａ）および要部の断面図（ｂ）である。
【図２】第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成を用いたパワーモジュールの構成例を示す図であって、基本姿態を示す側方断面図（ａ）、基本姿態から可撓金属部を介して冷却用金属部材の外部端子接続部を変移させる状態を示す説明図である。
【図３】第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成を用いたパワーモジュールの製造工程を示す工程図である。
【図４】第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成を示す分解斜視図（ａ）および要部の断面図（ｂ）である。
【図５】第３の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成を示す分解斜視図（ａ）および要部の断面図（ｂ）である。
【図６】比較例に係るパワーモジュールの構成を示す側方断面図である。
【図７】他の比較例に係るパワーモジュールの構成を示す平面図である。
【図８】他の比較例に係るパワーモジュール構造の基本構成を示す分解斜視図（ａ）、そのパワーモジュール構造を適用したパワーモジュールの製造工程の一部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
【００２７】
［第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造］
図１および図２を参照して、第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成１Ａおよび当該基本構成を適用したパワーモジュールＰ１の構成例について説明する。
【００２８】
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａの基本構成を示す分解斜視図、図１（ｂ）は、要部であるヒートスプレッダ１３の断面図である。
【００２９】
第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成１Ａは、図１（ａ）に示すように、ケースの一部を構成する枠体２００まで延設された冷却器としてのヒートスプレッダ１３を備えている。なお、ケースおよび枠体２００は樹脂で成形される。
【００３０】
パワーモジュール構造の基本構成１Ａは、半導体素子１５ａ、１５ｂと、半導体素子１５ａ、１５ｂが実装される絶縁基板１０と、半導体素子１５ａ、１５ｂを冷却する冷却器としてのヒートスプレッダ１３と、絶縁基板１０の側方（実際には、図２に示す回路基板５の側方）を囲繞するように配置される枠体２００とを備えている。
【００３１】
そして、冷却器としてのヒートスプレッダ１３は、半導体素子１５ａ、１５ｂの上面および下面の少なくとも一方（図１に示す例では、半導体素子１５ａ、１５ｂの下面）の端子に電気的に接合された銅やアルミニウム等から成る短冊状の冷却用金属部材で構成されている。
【００３２】
冷却用金属部材１３は、平板部１３Ａと、枠体２００に沿って起立する起立部１３Ｂと、枠体２００の上部に設けられる接合部としての外部端子（図示せず）と電気的に接続される外部端子接続部１３Ｃとから構成されている。
【００３３】
ここで、ヒートスプレッダ１３の起立部１３Ｂは、枠体２００を絶縁基板１０に配置させる際に、この枠体２００との当接を避けるように撓み変形可能な可撓金属部で構成されている。
【００３４】
なお、上述のように枠体２００の上部は、当該枠体２００が絶縁基板１０に配置された状態で、ヒートスプレッダ１３の外部端子接続部１３Ｃと外部端子とを電気的に接合する接合部を備えている。
【００３５】
本実施の形態において、接合部は、外部から延設される導電部材（図示せず）と接続可能なボルト締結用孔部２５０（後述の図３（ニ）参照）で構成されている。
【００３６】
また、ヒートスプレッダ１３が備える可撓金属部（起立部）１３Ｂは、銅などで形成された導線を編み組みして形成され柔軟性（可撓性）を有する編組体で構成されている。
【００３７】
また、本実施の形態では、ボルト締結用孔部に対応する外部端子接続部１３Ｃは金属板で構成され、ボルト１７を挿通するボルト孔５０が形成されている。
【００３８】
これにより、枠体２００を回路基板５（図２等参照）に配置させる際に、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３の外部端子接続部１３Ｃを可撓性を有する起立部１３Ｂを介して撓ませることができるので、枠体２００の降下を妨げることがなく、半導体素子１５ａ、１５ｂ等をハンダ付け等で固定した回路基板５に対して枠体２００を容易に配置させることができる。枠体２００を配置させる手順等については、図３を参照して後述する。
【００３９】
また、枠体２００の上部には、枠体２００が回路基板５に配置された状態で、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３の外部端子接続部１３Ｃと外部端子とを電気的に接合する接合部を備えているので、従来のようにワイヤボンディングを行うためのスペースが不要であり、パワーモジュールの小型化を図ることができる。
【００４０】
なお、パワーモジュール構造の基本構成１Ａの詳細構造は図１（ａ）に示す通りである。
【００４１】
即ち、絶縁基板１０上には、回路パターン等を形成する金属パターン１１が設けられ、金属パターン１１上には、はんだ接合部１２を介してヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３が設けられている。
【００４２】
そして、ヒートスプレッダ１３の平板部１３Ａ上には、はんだ接合部１４ａ、１４ｂを介して半導体素子１５ａ、１５ｂとしてパワーデバイスチップが接合された構成となっている。
【００４３】
また、図１（ｂ）に示すように、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３が備える平板部１３Ａと外部端子接続部１３Ｃとは、編組体で構成される起立部１３Ｂの端部１３Ｂａ、１３Ｂｂを介して接合されている。なお、端部１３Ｂａ、１３Ｂｂを介した接合は、溶接やハンダ付け等により行うことができる。
【００４４】
次に、図２を参照して、第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａの基本構成を用いたパワーモジュールＰ１の構成例について説明する。
【００４５】
図２（ａ）は、パワーモジュールＰ１の基本姿態を示す側方断面図、図２（ｂ）は、基本姿態から可撓金属部１３Ｂを介して冷却用金属部材１３の外部端子接続部１３Ｃを変移させる状態を示す説明図である。
【００４６】
図２（ａ）に示すパワーモジュールＰ１は、図１（ａ）に示すような構成の一対のヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３、２３を備えている。
【００４７】
より具体的には、銅、アルミニウム等の金属材料もしくはＡｌＳｉＣ等の複合材料で構成される回路基板（ベース板）５の上に、両面に所定の金属パターン７、１１を電気メッキやエッチング等によって形成したセラミック製の絶縁基板１０が、ハンダ接合部６を介して設けられている。
【００４８】
そして、金属パターン１１上には、ハンダ接合部１２を介してヒートスプレッダ１３が設けられている。
【００４９】
ヒートスプレッダ１３の平板部１３Ａ上には、ハンダ接合部６を介して半導体素子１５ａ、１５ｂとしてパワーデバイスチップが接合されている。
【００５０】
また、半導体素子１５ａ、１５ｂの上面には、ハンダ接合部１６ａ、１６ｂを介してヒートスプレッダ（冷却用金属部材）２３が設けられている。
【００５１】
なお、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）２３は、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３と略同様の構成を備えている。
【００５２】
このような構成により、パワーモジュールＰ１は、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）の基本姿態から可撓金属部１３Ｂ、２３Ｂを介してヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３、２３の外部端子接続部１３Ｃ、２３Ｃを矢印Ｄ１、Ｄ２で示す方向に変移させることができる。
【００５３】
これにより、枠体２００を回路基板５に配置させる際に、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３、２３の外部端子接続部１３Ｃ、２３Ｃを可撓性を有する起立部１３Ｂ、２３Ｃを介して矢印Ｄ１、Ｄ２方向に撓ませることができ、枠体２００の降下を妨げることがなく、半導体素子１５ａ、１５ｂ等をハンダ付け等で固定した回路基板５に対して枠体２００を容易に配置させることができる。
【００５４】
［パワーモジュールの製造方法］
図３を参照して、第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成１Ａを用いたパワーモジュールＰ１の製造方法について説明する。
【００５５】
図３（イ）〜（ニ）は、パワーモジュールＰ１の製造工程を示す工程図である。
【００５６】
まず、図３（イ）に示すように、可撓金属部１３Ｂ、２３Ｂを介してヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３、２３の外部端子接続部１３Ｃ、２３Ｃを上方に変移させた状態で、枠体２００を回路基板５に向けて矢印Ｄ３方向に降下させる。
【００５７】
この際に、外部端子接続部１３Ｃ、２３Ｃと枠体２００は接触あるいは当接することが無いので、回路基板５に対して枠体２００を容易に配置させることができる（図３（ロ）参照）。
【００５８】
次いで、図３（ハ）に示すように、可撓金属部１３Ｂ、２３Ｂを介してヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３、２３の外部端子接続部１３Ｃ、２３Ｃを下方（矢印Ｄ４方向）に変移させて、枠体２００の上面に外部端子接続部１３Ｃ、２３Ｃを当接させる。
【００５９】
そして、図３（ニ）に示すように、固定用のボルト１７を外部端子接続部１３Ｃ、２３Ｃに形成されたボルト孔（図示省略）を介して枠体２００の上方に形成されたボルト締結用孔部２５０に螺合させて固定する。
【００６０】
なお、図示は省略するが、接合部を構成するボルト締結用孔部２５０には、外部から延設される導電部材（バスバー等）が連結される。
【００６１】
このように、第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成１Ａを用いたパワーモジュールＰ１によれば、枠体２００を回路基板５に配置させる際に、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３の外部端子接続部１３Ｃを可撓性を有する起立部１３Ｂを介して撓ませることができ、枠体２００の降下を妨げることがなく、半導体素子１５ａ、１５ｂ等をハンダ付け等で固定した回路基板５に対して枠体２００を容易に配置させることができる。
【００６２】
また、枠体２００の上部には、枠体２００が回路基板５に配置された状態で、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１３の外部端子接続部１３Ｃと外部端子とを電気的に接合する接合部（ボルト締結用孔部２５０等）を備えているので、従来のようにワイヤボンディングを行うためのスペースが不要であり、パワーモジュールＰ１自体の小型化を図ることができる。
【００６３】
また、比較的簡易な構成で可撓金属部（起立部）１３Ｂを構成でき、且つ、外部端子接続部１３Ｃを構成する冷却用金属部材を介してボルト１７による締結を確実に行うことができる。
【００６４】
［第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造］
図４を参照して、第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成１Ｃの構成例について説明する。
【００６５】
図４（ａ）は、第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｃの基本構成を示す分解斜視図、図４（ｂ）は、要部（ヒートスプレッダ１０３）の断面図である。
【００６６】
なお、第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｃにおいて、上述の第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａ（図１参照）と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は割愛する。
【００６７】
第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｃが、第１の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａと異なる点は、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１０３の構成である。
【００６８】
より具体的には、ヒートスプレッダ１０３は、平板部１０３Ａと、枠体２００に沿って起立する起立部１０３Ｂと、枠体２００の上部に設けられる接合部としての外部端子（図示せず）と電気的に接続される外部端子接続部１０３Ｃとから構成されており、起立部１０３Ｂと外部端子接続部１０３Ｃは、銅などで形成された導線を編み組みして形成され柔軟性（可撓性）を有する編組体で構成されている。
【００６９】
また、図４（ｂ）に示すように、起立部１０３Ｂと外部端子接続部１０３Ｃは、編組体により一体的に形成されている。
【００７０】
そして、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１０３が備える平板部１３Ａと、起立部１０３Ｂとは、編組体で構成される起立部１０３Ｂの端部１０３Ｂａを介して接合されている。なお、端部１０３Ｂａを介した接合は、溶接やハンダ付け等により行うことができる。
【００７１】
このように、第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｃによれば、ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）１０３が備える可撓金属部（起立部）１０３Ｂおよびボルト締結用孔部に対応する部位である外部端子接続部１０３Ｃは、導線を編み組みして形成される編組体で構成されているので、簡易な構成とすることができ、コストを低減することができる。
【００７２】
［第３の実施の形態に係るパワーモジュール構造］
図５を参照して、第３の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成１Ｄの構成例について説明する。
【００７３】
図５（ａ）は、第３の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｄの基本構成を示す分解斜視図、図５（ｂ）は、要部（ヒートスプレッダ１０３）の断面図である。
【００７４】
なお、第３の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｄにおいて、上述の第２の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｂ（図４参照）と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は割愛する。
【００７５】
第３の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｄが、第３の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ｃと異なる点は、外部端子接続部１０３Ｄを構成する編組体にハンダを浸透させている点である。
【００７６】
これにより、外部端子接続部１０３Ｄを構成する編組体の強度を高めることができ、ボルト１７による締結をより確実に行うことができる。
【００７７】
［比較例に係るパワーモジュール］
図６を参照して比較例に係るパワーモジュール５００について簡単に説明する。
【００７８】
図６は、比較例に係るパワーモジュール５００の構成を示す側方断面図である。
【００７９】
なお、上述の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａ〜１Ｄと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００８０】
比較例に係るパワーモジュール５００では、ヒートスプレッダ３５上に形成されるダム３２等から外部電極２０１、２０２への電気的接合をボンディングワイヤ３１ａ〜３１ｃによって行っている。
【００８１】
そのため、ワイヤボンディングを行うためのスペースＳが必要となり、パワーモジュール５００の小型化を妨げるという不都合があった。
【００８２】
［他の比較例に係るパワーモジュール］
図７を参照して、他の比較例に係るパワーモジュール６００について簡単に説明する。
【００８３】
図７は、他の比較例に係るパワーモジュール６００の構成を示す平面図である。
【００８４】
パワーモジュール６００は、水冷ジャケット４００上に配置される３個の回路基板３００ａ〜３００ｃを備えている。
【００８５】
各回路基板３００ａ〜３００ｃは同様の構成を備え、各回路基板３００ａ〜３００ｃ上には半導体素子３０５としてのパワーデバイスチップが搭載されている。
【００８６】
各回路基板３００ａ〜３００ｃは、樹脂製の枠体３０１に嵌合されている。
【００８７】
枠体３０１の上面側には、図示しない金属製のボルト孔等で構成される接合部が設けられている。
【００８８】
そして、各回路基板３００ａ〜３００ｃと枠体３０１の接合部との間には、端子３０１が配置され、各端子３０１の基板側の端部３０２は、各回路基板３００ａ〜３００ｃ上に超音波接合されている。
【００８９】
そのため、パワーモジュール６００では、各端子３０１を各回路基板３００ａ〜３００ｃ上に接合するためのスペースが必要となり、パワーモジュール６００の小型化を妨げるという不都合があった。
【００９０】
そこで、図８に示すような他の比較例に係るパワーモジュール構造７００が提案された。
【００９１】
図８（ａ）は、他の比較例に係るパワーモジュール構造７００の基本構成を示す分解斜視図、図８（ｂ）は、そのパワーモジュール構造７００を適用したパワーモジュールＰ１０の製造工程の一部を示す説明図である。
【００９２】
なお、上述の実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａ〜１Ｄと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
【００９３】
パワーモジュール構造７００では、ヒートスプレッダ７０１を構成する平板部７０１Ａ、起立部７０１Ｂおよび端部７０１Ｃが、銅板等で構成される一枚の金属板を折曲げ加工して形成されている。これにより、図７の比較例のような各端子３０１を各回路基板３００ａ〜３００ｃ上に接合するためのスペースが不要となり、パワーモジュールＰ１０を小型化できるのではないかと考えられた。
【００９４】
ところが、図８（ｂ）に示すように、パワーモジュール構造７００を適用したパワーモジュールＰ１０を製造する際に、ヒートスプレッダ７０１の端部７０１Ｃ、７０２Ｃが、枠体２００の降下を妨げるという問題があった。
【００９５】
そのため、外部電極の位置まで延設されたヒートスプレッダ７０１、７０２を備えるパワーデバイスチップを回路基板５等にハンダ接合あるいは超音波接合した状態では、筐体の一部を構成する枠体２００を回路基板５に嵌め込むことができないという不都合があった。
【００９６】
即ち、図８（ｂ）に示すように、回路基板５等に対して枠体２００を上方からＤ１方向に降下させて嵌合させようとすると、ヒートスプレッダ７０１、７０２の端部７０１Ｃ、７０２Ｃが、枠体２００の底部に当って嵌合を阻害してしまう。
【００９７】
このように、図８（ａ）に示す構成では、回路基板５に枠体２００を配置させることができず、枠体２００と一体的に形成された外部電極と７０１、７０２の端部７０１Ｃ、７０２Ｃとを接合することができないという重大な問題があった。
【００９８】
これに対して、本実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａ〜１Ｄによれば、半導体素子１５ａ、１５ｂ等を固定した回路基板５に枠体２００を容易に配置させることができると共に、半導体素子１５ａ、１５ｂと外部端子との接合に要する空間を低減して小型化を図ることのできるパワーモジュール構造を提供することができる。
【００９９】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１００】
例えば、本実施の形態に係るパワーモジュール構造１Ａ〜１Ｄを適用したパワーモジュールにおいて、枠体２００を回路基板５に配置させた後に、回路基板５を覆うようにゲルや樹脂を充填するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１Ａ〜１Ｄ…パワーモジュール構造
５…回路基板
６…ハンダ接合部
７…金属パターン
１０…絶縁基板
１１…金属パターン
１２…ハンダ接合部
１３…ヒートスプレッダ（冷却用金属部材）
１３Ａ…平板部
１３Ｂ…可撓金属部（起立部）
１３Ｃ…外部端子接続部
１５ａ、１５ｂ…半導体素子
１６ａ…ハンダ接合部
１７…ボルト
５０…ボルト孔
１０３…ヒートスプレッダ
１０３Ａ…平板部
１０３Ｂ…起立部
１０３Ｂａ…端部
１０３Ｃ、１０３Ｄ…外部端子接続部
２００…枠体
２０１…外部電極
２５０…ボルト締結用孔部
Ｐ１…パワーモジュール
【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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