(57)【要約】【課題】  モールド樹脂によりトランスファー成形されるパワー半導体装置において、品種ごとに成形金型を用意する必要があり、多品種少量生産においては高コスト化、生産性の低下を招いていた。【解決手段】  絶縁材６ａと導電材６ｂ、６ｃとから構成され厚みのほぼ一様な複合基板６を、その周縁が成形金型のパーティングラインに沿って樹脂筐体８の側面全周に突き出したパワー半導体装置としたことにより、品種間で成形金型を共用でき、多品種少量生産においても保有金型数を少なくし金型交換を削減することができ、コスト削減、生産性の向上が図れた。【選択図】        図１
2009206406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上主面と下主面と前記上主面と前記下主面とを結ぶ側面とを有する樹脂筐体と、
前記側面を前記上主面側と前記下主面側とに分断するように前記側面より外部に突き出た周縁部分を有し、前記周縁部分は一様な所定の厚みを有する板状の形状を有し、絶縁材と導電材とから構成される複合基板と、
前記樹脂筐体の中に封入されたベース板と、
前記樹脂筐体の中に封入され、前記ベース板上に設けられた半導体素子と、
を備え、
前記複合基板の導電材は前記半導体素子から前記樹脂筐体外部に主電流を取り出すための主電流取り出し電極を含むことを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項２】
前記複合基板は、前記樹脂筐体内部に存在する部分に貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項３】
前記配線は、その一方の端が前記半導体素子又は前記ベース板に接合されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか記載のパワー半導体装置。
【請求項４】
前記複合基板上に前記半導体素子を制御する制御用ＩＣを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパワー半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モールド樹脂で封止してなるパワー半導体装置に係り、特に多品種少量生産への対応を容易にしたパワー半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワー半導体装置においては、例えば特許文献１に開示されているパワーモジュールのように、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂によりトランスファーモールド成形することが一般的であった。このようなパワーモジュールは、数Ａから数百Ａといった大きな電流を、制御信号に従ってオン／オフ制御することで、モータ駆動や無停電電源装置における電力制御に用いられる。このような大電流を制御する際には、パワー半導体チップを所定の放熱フィンのような冷却装置に固定し、且つ所定の回路構成となるように配線端子を備えるように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６５２８１号公報  （図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パワーモジュール内部の主要な配線部材としては、一般的に銅板が用いられる。このような銅板は、その通電方向に垂直な断面積が、定格電流を流したときの電流密度が１平方ミリメートル当たり５０〜１００Ａとなるように選ばれる。例えば定格電流が２００Ａのパワーモジュールであれば、電流密度を１平方ミリメートル当たり５０Ａで設計すると、その主回路配線は板厚０．８ｍｍ、幅５ｍｍの銅板で配線を構成することとなる。パワーモジュールにおいては、このような大電流とは別に、パワー半導体チップを制御するための制御電圧をゲートに供給するための、あるいはパワー半導体チップの通電電流値を監視するための配線を備えることが常であり、そのような配線における電流値は１Ａ程度と非常に小さいため、例えば板厚が０．８ｍｍの銅板を用いた場合、配線の幅は０．１ｍｍ程度で十分である。
【０００５】
ところが、このような銅板の加工にはコストの観点から打ち抜き加工を採用することが常であるが、打ち抜き加工によって残す部材の幅は最低でも板厚程度必要であることが常識である。この幅が板厚を下回ると、端面のダレが大きく所定の形状が得られないという問題点が生じる。このため制御用の配線には不必要に大きな幅の板材を用いる必要があった。またパワーモジュールでは、例えば数百から数千Ｖ程度の電圧を取り扱うが、配線間が短絡しては正常な動作を担保できないので、配線間に所定の絶縁距離を確保する必要があり、絶縁物により被覆されていない場合には配線間に例えば１ｍｍ程度の間隔をあける必要があった。このような事情によりパワーモジュールは不必要に大きな配線領域を制御のため必要とし、そのため大型化したり、別の板厚の制御専用の配線部材を配置するなどにより高コスト化していた。
【０００６】
この例ではパワー半導体チップは放熱板に半田付けされ、保護金属層と放熱板とに介在する絶縁シートにより外部との絶縁性を確保している。また全体はモールド樹脂で封止され、外部配線には銅のリードフレームをモールド封止後に所定の形状に分離したものを用いている。封止工程においてはインジェクションモールドやトランスファーモールドと呼ばれる封止技術が用いられる。これらは、通常は上型と下型とから構成される金型を用い、上型と下型の接触面に凹部をそれぞれ形成して、その内部に所定の部材を配置し、前記上型と下型とを加圧接触させた状態で、樹脂を前記凹部で形成されるキャビティに注入するものである。この上型と下型の合わせ目にできる線をパーティングラインと呼ぶが、このパーティングラインに沿って複数の外部取り出し電極を配置して、接触面に平行に電極を引き出すのが通常であった。このとき複数の外部取り出し電極の間からの樹脂が漏れ出すことを防止するため、上型又は下型には所定の位置に外部取り出し電極を配置するための切欠きが設けられている。多様な製品構成を実現しようとした場合、各製品ごとに外部取り出し電極の配置状態は異なるので、使用する金型の前記切欠きの設置場所も異なる。したがって、同じ容量の製品であっても別の金型を用意する必要があり、多数の金型が必要となり製品の高コスト化を招いていた。また、金型交換後は金型温度が上昇し所定の温度となるまで待つ必要があり、頻繁な金型交換は生産性を低下させていた。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、金型により成形されたパワー半導体装置において、多品種少量生産においても、保有金型数を少なくし、金型交換を削減することにより生産性を向上させたパワー半導体装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明に係るパワー半導体装置は、上主面と下主面と前記上主面と前記下主面とを結ぶ側面とを有する樹脂筐体と、前記側面を前記上主面側と前記下主面側とに分断するように前記側面より外部に突き出た周縁部分を有し、前記周縁部分は一様な所定の厚みを有する板状の形状を有し、絶縁材と導電材とから構成される複合基板と、前記樹脂筐体の中に封入されたベース板と、前記樹脂筐体の中に封入され、前記ベース板上に設けられた半導体素子とを備え、前記複合基板の導電材は前記半導体素子から前記樹脂筐体外部に電流を取り出す配線を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記のような構成としたため、上記パワー半導体装置は、そのモールド成形金型を多品種間で共用することが可能となり、多品種少量生産においても、保有金型数を少なくし、金型交換を削減することによる生産性の向上という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態１を示す（ａ）平面図及び（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。なお説明の都合上、本図では樹脂筐体は除去された状態であり、樹脂筐体があるはずの部分は破線で示している。
【００１１】
図１において、パワー半導体装置１００は定格電流２００Ａのパワーモジュールで、金属ベース板１と、その一方の主面上に例えば半田などで固定されたパワー半導体チップであるＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３と、他方の主面上に接着された絶縁シート４と、絶縁シート４上に接着された保護金属層５と、外部に電流を取り出すための複合基板６と、パワー半導体チップと複合基板６とを電気的に接続しているアルミワイヤ７と、それらを封止しているエポキシ樹脂のようなモールド樹脂からなる樹脂筐体８とから構成されている。
【００１２】
金属ベース板１は、ＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３とを支持し、ＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３の一方の主電極を兼ねると共に、ＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３から発生した熱を、絶縁シート４及び保護金属層５を介して、保護金属層５上に取り付けられた図示しない放熱フィンに逃がす役割を果たしているため、例えば銅のような電気伝導性及び熱伝導性に優れた金属からなっている。絶縁シート４は金属ベース板１と放熱フィンとを電気的に絶縁するために設けられており、保護金属層５は樹脂筐体８の表面に露出しており絶縁シート４を保護している。樹脂筐体８は上主面、下主面及びそれらを結ぶ４つの側面を有する直方体形状を有している。
【００１３】
図２は実施の形態１における複合基板６を示す（ａ）平面図及び（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。複合基板６は、ＩＧＢＴチップ２とダイオードチップ３への主電流の供給及びそれらからの主電流の取り出しの機能、すなわち主電流取り出し電極としての機能を有する複数の導電材６ｂと、ＩＧＢＴチップ２への制御電流の供給等の機能、すなわち制御電極としての機能を有する複数の導電材６ｃと、複合基板６の主要部を形成し導電材６ｂ，６ｃを一体に支持している絶縁材６ａとから構成されており、上主面と下主面とを有し中央部に開口部を有する板状の形状を有している。絶縁材６ａには例えばガラスエポキシのような絶縁性の板材が用いられている。導電材６ｂは、複合基板６の上主面に露出するように設けられ、例えば厚みが０．４ｍｍで幅が１０ｍｍの銅のような金属の板材が用いられている。導電材６ｃはやはり複合基板６の上主面に露出するように２ｍｍ間隔で配列され、例えば厚みが０．１ｍｍで幅が１ｍｍの銅のような金属の板材が用いられている。
【００１４】
導電材６ｂ及び６ｃの構成材料としては、銅やアルミニウムのような電気抵抗の少ない金属が好適であるが、最表面が金だとモールド樹脂との密着性が悪く剥離の起点となる可能性があり、長期信頼性の保証に制約が生じるため、少なくとも樹脂筐体８に包含される部分は金めっき以外の素材とすることが好ましい。逆にモールド樹脂と接しない、ＩＧＢＴチップ２やダイオードチップ３との接合面や樹脂筐体８の外側の部分は金めっき処理がされていることが、半田付け性や生産性の観点から好ましい。すなわち厚み数μｍのバリが樹脂筐体の外側に張り出しても容易に除去することが可能であり、特に図示していないがモールド樹脂を金型内へ導くゲートに面した複合基板６上では剥離が容易であることが好ましく、複合基板６の樹脂筐体８の外に露出する部分の導電材表面は金めっき仕上げされていることが好ましい。
【００１５】
導電材６ｂ及び導電材６ｃの露出面と複合基板６の上主面とは、１０μｍ以下の範囲で同一平面に含まれるように設けられている。このような同一面とする手法としては、例えば平面状の金属板をエッチングして導電材６ｂ及び導電材６ｃを構成した後に、絶縁性の樹脂を導電材と１０μｍ以下の段差となる厚みまで積層することで得られる。例えば、前記金属板をエッチングして導電材６ｂ及び導電材６ｃを構成した後に、導電材６ｂ及び導電材６ｃをカバーするようなマスクを用いて絶縁樹脂を印刷しキュアすることで得られる。この他にも導電材６ｂと同等の厚みの樹脂を供給し、導電材の上面部分を物理的もしくは化学的手法で除去してもよい。
【００１６】
複合基板６は少なくともその周縁部分において一様な所定の厚みを有する板状の形状を有している。本実施の形態においては前記所定の厚みは１ｍｍである。複合基板６は、その周縁部分が樹脂筐体８の側面を上主面側と下主面側とに分断するように、樹脂筐体８の側面の全周において樹脂筐体８から外に突き出している。樹脂筐体８から露出した複合基板の周縁部分に存在する導電材６ｂには、例えば圧着端子を有する配線などをネジ固定するための貫通孔が設けられている。導電材６ｃは２ｍｍ間隔で配列されており、プリント基板配線用のソケットに挿入して用いることが可能であるので、ソケットに挿入するだけで回路構成が可能となり、使用が容易となる。また、複合基板６は、樹脂筐体８内部に存在する部分に複数の貫通孔６ｄを有している。
【００１７】
このような複合基板６は以下のようにして製作することができる。例えば所定の形状の型を用意し、所定の形状にパターニングした導電材６ｂ及び導電材６ｃを上記型の所定の位置に並べ、しかる後に絶縁樹脂を上記型に流し込み硬化成形する。その後成形物を型より取り出し、導電材６ｂ及び導電材６ｃの露出面を研磨し樹脂バリを取り除く。このようにすることにより、導電材６ｂ及び導電材６ｃの露出面と複合基板６の上主面とは、１０μｍ以下の範囲で同一平面に含まれるような複合基板６を得ることができる。
【００１８】
次にこのようなパワーモジュールは以下のようにして組み立てられる。まず、金属ベース板１の一方の主面上にＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３を半田により接合する。金属ベース板１の他方の主面上には絶縁シート４及び保護金属層５を配置する。次に、上記のように製作された複合基板６の導電材６ｂ，６ｃとＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３とをアルミワイヤ７で結線し、これらの組立体を成形金型の中に設置し、エポキシ樹脂によるトランスファーモールドにより樹脂筐体８の成形を行なう。
【００１９】
最後のトランスファーモールド工程についてさらに詳述する。本実施例における成形金型９内での部品の設置状態の一例を図３に示す。成形金型９の一方である下型９ａの所定の位置に上記組立体が設置される。下型９ａ内に上記組立体を設置した後、上型９ｂと下型９ａとを所定の圧力で型締めする。このとき、複合基板６の周縁部分は成型金型９のパーティングライン全周にわたって上型９ｂと下型９ａとに挟まれるようになる。しかる後に成形金型９のゲート（図示しない）より溶融したモールド樹脂をキャビティ９ｃに流し込み樹脂筐体８を形成する。
【００２０】
上述したように、複合基板６の一様な所定の厚みを有する周縁部分が成型金型９のパーティングライン全周にわたって上型９ｂと下型９ａとに挟まれるため、成型金型９の上型９ｂ又は下型９ａには所定の位置に外部取り出し電極を配置するための切欠きを設ける必要はなくなっている。したがって、その成形金型を多品種間で共用することが可能となり、多品種少量生産においても、保有金型数を少なくし、金型交換を削減することによる生産性の向上という効果を奏する。また、導電材６ｂ及び導電材６ｃの露出面と複合基板６の上主面とは、１０μｍ以下の範囲で同一平面に含まれるように設けられているので、モールド樹脂が上型９ｂ又は下型９ａと複合基板６との間に滲みこむのを最小限に抑えることができ、バリの発生が防止できという効果を奏する。
【００２１】
トランスファーモールド工程が完了すると、複合基板６に設けられた複数の貫通孔６ｄは、その内部がモールド樹脂で満たされることとなる。このように貫通孔６ｄにモールド樹脂を充填したことで、複合基板６と樹脂筐体８との界面に働く熱応力を低減できる。すなわち、負荷の増減に応じてパワーモジュール全体の温度が上昇下降するが、複合基板６と樹脂筐体８との間には数〜数十％程度の線膨張係数の差が存在ため、これによって両者の間に熱応力が発生する。熱応力は複合基板６と樹脂筐体８との重なる部分の幅、長さが大きいほど大きくなる。熱応力が大きいと複合基板６と樹脂筐体８の剥離などが懸念され、長期信頼性の観点から好ましくない。
【００２２】
複合基板６の成形金型キャビティ内への突き出し量を減らすことは、熱応力を下げる有効な手段ではあるが、複合基板６と樹脂筐体８との接着界面の面積が減少するため、剥離の進展耐量という観点からは好ましくない。これに対して複合基板６の樹脂筐体８内に埋設された部分に複数の貫通孔６ｄを設けることで、複合基板６の見かけの剛性を下げることができ、樹脂筐体８の熱膨張／収縮に追従するため熱応力が下がる。また、貫通孔６ｄに満たされたモールド樹脂によるアンカー効果により、モールド樹脂の複合基板６への密着性を向上させる効果も期待できる。
【００２３】
導電材６ｂ及び６ｃの構成材料としては、銅やアルミニウムのような電気抵抗の少ない金属が好適である。また、導電材６ｂ及び６ｃの表面はニッケルや金等の加熱による酸化の進行が遅い金属で覆われていることが、表面の酸化防止及びワイヤボンド性確保の観点から望ましいが、最表面が金で覆われているとモールド樹脂との密着性が悪く剥離の起点となる可能性があり、長期信頼性の保証に制約が生じるため、少なくとも樹脂筐体８に包含される部分は金めっき以外の素材とすることが好ましい。逆にモールド樹脂と接しない樹脂筐体８の外側の部分は金めっき処理がされていることが、半田付け性や生産性の観点から好ましい。すなわち、厚み数μｍのバリが樹脂筐体８の外側に張り出しても容易に除去することを可能とするため、特に図示していないがモールド樹脂を金型内へ導くゲートに面した複合基板６上では剥離が容易であることが好ましく、複合基板６の樹脂筐体の外に露出する部分の導電材表面は金めっき仕上げされていることが好ましい。
【００２４】
図４に示すように、複合基板６は絶縁材６ａと導電材６ｂの積層構造とすることもできる。本図に示された複合基板６においては、導電材６ｂは厚みが０．１ｍｍで幅が１０ｍｍの銅のような電気伝導性のよい金属の板材が４枚積層されて用いられており、やはり最上位の導電材６ｂ及び導電材６ｃの露出面と複合基板６の上主面とは、１０μｍ以下の範囲で同一平面に含まれるように設けられている。各導電材６ｂの間には絶縁材６ａが介挿されており、各導電材６ｂの両端は接続材６ｅで相互に電気的に接続されている。本図に示された複合基板６はこのような構造となっているため、高周波電流が流れる際における表皮効果を軽減でき、導電材６ｂの実効抵抗の増大を防止できる効果が期待できる。
【００２５】
＜実施の形態２＞
図５は本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態２を示す（ａ）平面図、（ｂ）Ｄ−Ｄ断面図及び（ｃ）Ｅ−Ｅ断面図である。なお説明の都合上、本図では樹脂筐体は除去された状態であり、樹脂筐体があるはずの部分は破線で示している。図１との相違は、複合基板６の構成である。
【００２６】
図６は本実施の形態に係る複合基板６を示す（ａ）平面図及び（ｂ）Ｆ−Ｆ断面図である。複合基板６は、ＩＧＢＴチップ２とダイオードチップ３への主電流の供給及びそれらからの主電流の取り出しの機能、すなわち主電流取り出し電極としての機能を有する複数の導電材６ｂと、ＩＧＢＴチップ２への制御電流の供給等の機能、すなわち制御電極としての機能を有する複数の導電材６ｃと、導電材６ｂを支持している弾性部材６ｆと、複合基板６の主要部を形成し導電材６ｃ及び弾性部材６ｆを一体に支持している絶縁材６ａとから構成されており、上主面と下主面とを有し中央部に開口部を有する板状の形状を有している。弾性部材６ｆは、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）のような弾性及び耐熱性を備えた材料からなり、絶縁材６ａの厚みと等しいかやや大きい厚みを有し、絶縁材６ａと共に複合基板６の開口部を画定している。導電材６ｂは弾性部材６ｆを貫通するように弾性部材６ｆに支持され、その一方の端に直接ＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３への接合のためのあるいは金属ベース板１への接合のための延伸部を有し、他方の端に外部回路との接続のための延伸部を有し、例えば厚みが０．４ｍｍで幅が１０ｍｍの銅のような金属の板材が用いられている。他の構成は図１と同じであるので説明を省略する。
【００２７】
このようなパワーモジュールは次のようにして組み立てられる。まず、金属ベース板１の一方の主面上にＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３を半田により接合する。金属ベース板１の他方の主面上には絶縁シート４及び保護金属層５を配置する。次に、複合基板６の導電材６ｂの各延伸部とＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３とを、あるいは金属ベース板１とを半田により接合し、導電材６ｃとＩＧＢＴチップ２とをアルミワイヤ７で結線し、これらの組立体を成形金型の中に設置し、エポキシ樹脂によるトランスファーモールドにより樹脂筐体８の成形を行なう。
【００２８】
最後のトランスファーモールド工程についてさらに詳述する。本実施例における成形金型９内での部品の設置状態の一例を図７に示す。成形金型９の一方である下型９ａの所定の位置に上記組立体が設置される。下型９ａ内に上記組立体を設置した後、上型９ｂと下型９ａとを所定の圧力で型締めする。このとき、複合基板６の周縁部分は成型金型９のパーティングライン全周にわたって上型９ｂと下型９ａとに挟まれるようになる。しかる後に成形金型９のゲート（図示しない）より溶融したモールド樹脂をキャビティ９ｃに流し込み樹脂筐体８を形成する。
【００２９】
本実施の形態においては、弾性部材６ｆは絶縁材６ａの厚みと等しいかやや大きい厚みを有しているので、単独の状態では複合基板６はその周縁部分において一様な所定の厚みを有するわけではないが、トランスファーモールド工程における型締め圧力により弾性部材６ｆは変形し、型締め時点では複合基板６はその周縁部分において一様な所定の厚みを有することになる。さらに、弾性部材６ｆは熱可塑性樹脂であるＰＰＳ樹脂であるので、トランスファーモールド時の温度で軟化し、弾性部材６ｆは型締め時点で変形し複合基板６はその周縁部分において一様な所定の厚みを有することになる。実施の形態１の場合と同様に、複合基板６と上型９ｂ又は下型９ａとの間の間隙は解消されるため、成型金型９の上型９ｂ又は下型９ａには所定の位置に外部取り出し電極を配置するための切欠きを設ける必要はなくなっている。したがって、その成形金型を多品種間で共用することが可能となり、多品種少量生産においても、保有金型数を少なくし、金型交換を削減することによる生産性の向上という効果を奏する。本実施の形態においてはさらに、導電材６ｂは、その一方の端に延伸部を有し、その延伸部を半田付けにより直接ＩＧＢＴチップ２及びダイオードチップ３へ接合、あるいは金属ベース板１へ接合させたので、上記組立体の構造が堅牢となり、下型９ａ内に上記組立体を設置する際におけるアルミワイヤ切れ等の不具合が防止され、高品質のパワーモジュールが得られるという効果を奏する。また、アルミワイヤに比べて数倍以上の断面積で配線することが可能となるため、電気抵抗が下がるなどの効果も奏する。
【００３０】
＜実施の形態３＞
図８は本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態３を示す（ａ）平面図及び（ｂ）Ｇ−Ｇ断面図である。なお説明の都合上、本図では樹脂筐体は除去された状態であり、樹脂筐体があるはずの部分は破線で示している。図１との相違は、複合基板６の構成である。
【００３１】
本実施の形態においては、複合基板６の樹脂筐体８に覆われる部分に、ＩＧＢＴチップ２を駆動制御するための制御用ＩＣ１０を搭載している。制御用ＩＣ１０とその他の部分との接続には複合基板６上の複数の導電材６ｃを用いる。他の構成は図１と同じであるので説明を省略する。制御用ＩＣ１０とＩＧＢＴチップ２との結線は導電材６ｃを用いてもよいし、制御用ＩＣ１０からＩＧＢＴチップ２に直接金ワイヤで結線してもよい。この場合片方の電極にまず超音波金ボールボンダを用いてボールバンプを形成し、他方の電極にボールボンドを行なってから、前記ボールバンプにステッチボンドをするなどの工法であれば、金線での結線が可能である。他の方法の場合では、アルミウェッジボンドなどを用いることができる。このように制御用ＩＣを内蔵したことで、外部制御回路との絶縁分離を可能としたり、パワー半導体チップ上に作り込んだオンチップ温度センサの温度を、近い温度環境で測定できるため、温度測定の誤差が小さくなる。
【００３２】
＜実施の形態４＞
図９は本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態４を示す平面図である。なお説明の都合上、本図では樹脂筐体は除去された状態であり、樹脂筐体があるはずの部分は破線で示している。
【００３３】
図９において、複合基板６は３つの開口部を具え、それぞれにＩＧＢＴチップ２とダイオードチップ３が搭載された金属ベース板１で構成されるパワー半導体ユニットが配置され、そのそれぞれが１つの複合基板６上で別個に樹脂筐体８で覆われている。さらに複合基板６上にはチップ抵抗、コンデンサ、制御用ＩＣ等の部品が実装された制御領域が設けられ、この制御領域により３つのパワー半導体ユニットを駆動制御している。３つのパワー半導体ユニットは３相インバータの上側アームを構成するように外部配線により結線されていてもよいし、電流容量を増大させるために外部配線により並列に結線されていてもよい。他の構成は図１と同じであるので説明を省略する。このような構成にすることにより、一個の大きな樹脂筐体にする場合と比較して、本実施の形態の場合は複数に分離した小さな樹脂筐体となるので、モールド樹脂の使用量が少なく軽量となり、複合基板６と樹脂筐体８との間に発生する熱応力も小さくなっている。また、複合基板６の構成を変えることで、同一形状のパワーモジュールを複数個同時に製作したり、複数の樹脂筐体を一体化したパワーモジュールを製作することもできる。
【００３４】
また図９においては、各樹脂筐体８の間の複合基板６には複数の貫通孔６ｇが設けられている。各樹脂筐体８の間の複合基板６には、複合基板６と樹脂筐体８との間の線膨張係数の差による熱応力が存在し、その熱応力により複合基板６にゆがみが生じるが、このような複数の貫通孔６ｇにより熱応力が緩和され、複合基板６のゆがみも軽減されるため、各樹脂筐体の平面度が改善され放熱特性の劣化が防止される。
【００３５】
以上、図面に基づき本発明の具体的な実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限らず種々の改変が可能であり、そのような構成であっても同様の効果を奏することはいうまでも無いことである。例えば、上記各実施の形態においては、樹脂筐体８の材料はエポキシ樹脂に限定されるものではなく、ＰＰＳ樹脂等の熱可塑性樹脂であっても良い。導電材の材料には銅が使用されているが、電気伝導性の良好な他の金属であっても良い。パワー半導体チップはＩＧＢＴ及びダイオードの組合せであったが、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ダイオードその他のあらゆるパワー半導体チップの単独又はいかなる組合せであっても良い。パワー半導体チップは金属ベース板上に直接半田で固定されているが、金属ベース板上に絶縁層を介して、絶縁層上に配された電極層上に固定されていてもよい。また、弾性部材の材料はＰＰＳ樹脂に限定されるものではなく、例えばシリコーン樹脂又はポリイミド樹脂のような弾性及び耐熱性を備えた樹脂であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態１を示す平面図及び断面図である。
【図２】実施の形態１における複合基板６を示す平面図及び断面図である。
【図３】実施の形態１における成形金型９内での部品の設置状態の一例である。
【図４】実施の形態１における複合基板６の他の例を示す平面図及び断面図である。
【図５】本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態２を示す平面図及び断面図である。
【図６】実施の形態２における複合基板６を示す平面図及び断面図である。
【図７】実施の形態２における成形金型９内での部品の設置状態の一例である。
【図８】本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態３を示す平面図及び断面図である。
【図９】本発明に係るパワー半導体装置の実施の形態３を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  金属ベース板、  ２  ＩＧＢＴチップ、  ３  ダイオードチップ、  ４  絶縁シート、  ５  保護金属層、  ６  複合基板、  ６ａ  絶縁材、  ６ｂ  導電材、  ６ｃ  導電材、  ６ｄ  貫通孔、  ６ｅ  接続材、  ６ｆ  接続材、  ６ｇ  貫通孔、  ７  アルミワイヤ、  ８  樹脂筐体、  ９  成形金型、  ９ａ  下型、  ９ｂ  上型、  ９ｃ  キャビティ、  １０  制御用ＩＣ。
【図１】
2009206406.tif 000003
【図２】
2009206406.tif 000004
【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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