CN104952815B - 半导体模块以及半导体模块的制造方法 - Google Patents

半导体模块以及半导体模块的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供一种能够容易地相对于冷却器进行固定而不会使散热性受损的半导体模块以及半导体模块的制造方法。半导体模块具备半导体元件、第一导电体、第二导电体以及封壳。所述半导体元件具有第一电极以及形成在与所述第一电极对置的面上的第二电极。所述第一导电体具有第一接合面以及第一散热面，所述第一接合面与所述第一电极电连接。所述第二导电体具有第二接合面以及第二散热面，第二接合面与第二电极电连接。所述封壳具有第一封壳部分以及第二封壳部分，所述第一封壳部分由第一绝缘材料构成，并形成为密封住所述半导体元件；所述第二封壳部分由导热率高于所述第一绝缘材料的第二绝缘材料构成，并形成为与第一散热面和第二散热面相接触。

Description

半导体模块以及半导体模块的制造方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种半导体模块以及半导体模块的制造方法。
背景技术
近年来，以节省汽车的燃油费用为目的，联合使用内燃机与电机的混合动力汽车正在迅速地普及。另一方面，正在推进可仅通过电机来行驶的电动汽车的产品化。为了实现这种汽车，在电池与电机之间需要设置将直流电力转换成交流电力、以及将交流电力转换成直流电力的电力转换装置。
在混合动力汽车以及电动汽车中，需要实现半导体电力转换装置的小型化、高可靠性。为了实现半导体电力转换装置的小型化、高可靠性，需要冷却效率优异的半导体电力转换装置。作为实现这种冷却效率优异的半导体电力转换装置的方法，提出了一种双面散热型的半导体模块，其在半导体元件的正背面连接导电体，并使其从导电体向冷却器散热。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-258166号公报
专利文献2：日本特开2007-068302号公报
发明的内容
发明所要解决的技术问题
将半导体模块配置到冷却器上时，例如，需要将半导体模块与冷却器绝缘并将半导体模块相对于冷却器进行固定。在进行这种绝缘工序以及固定工序的过程中，如果不能以不使散热性受损的方式将半导体模块配置到冷却器上，则将导致半导体电力转换装置的性能下降。
本发明是鉴于上述技术问题而做出的，所要解决的技术问题在于，提供一种能够容易地相对于冷却器进行固定而不会使散热性受损的半导体模块以及半导体模块的制造方法。
用于解决技术问题的方案
根据实施方式，半导体模块具备半导体元件、第一导电体、第二导电体以及封壳。所述半导体元件具有第一电极以及形成在与所述第一电极对置的面上的第二电极。所述第一导电体具有第一接合面以及第一散热面，所述第一接合面与所述第一电极电连接。所述第二导电体具有第二接合面以及第二散热面，所述第二接合面与所述第二电极电连接。所述封壳具有第一封壳部分以及第二封壳部分，所述第一封壳部分由第一绝缘材料构成，并形成为密封住所述半导体元件；所述第二封壳部分由导热率高于所述第一绝缘材料的第二绝缘材料构成，并形成为与所述第一散热面和所述第二散热面相接触。
附图说明
图1是用于说明实施方式的半导体模块的构成部件的一例的分解立体图。
图2是示出实施方式的半导体模块的等效电路的一例的图。
图3是示出实施方式的半导体模块的一例的立体图。
图4是从底面侧观察实施方式的半导体模块的一例的分解立体图。
图5是示出拆下控制电路基板后的状态的半导体电力转换装置的一例的立体图。
图6是示出半导体电力转换装置的支承框架以及冷却器的一例的立体图。
图7是示出包含控制电路基板在内的半导体电力转换装置整体的一例的立体图。
图8是用于说明实施方式的半导体模块的制造方法的一例的图。
图9是用于说明其他实施方式的半导体模块的构成部件的一例的分解立体图。
图10是示出其他实施方式的半导体模块的一例的立体图。
图11是用于说明其他实施方式的半导体模块的制造方法的一例的图。
附图标记说明
10：半导体电力转换装置 12：冷却器
14：支承框架 16：半导体模块
18：冷却体 18a：受热面
20：制冷剂流路 22：设置空间部
24：连接端子 26：汇流条
28：输入端子 30：输出端子
32：控制电路基板 34：第一导电体
34a：第一接合面 34b：第一散热面
36：第二导电体 36a：第二接合面
36b：第二散热面 38：第一半导体元件
38a：第一电极 38b：第二电极
38c：连接端子 40：第二半导体元件
40a：第一电极 40b：第二电极
42a～42f：接合体(焊片) 44a：第一凸型导电体
44b：第二凸型导电体 45a：凸部
45b：凸部 46a：电力端子
46b：电力端子 47a：接触部
47b：接触部 48：连接部
50：信号端子 50a：发射极分支端子
50b：电流监测端子 50c：门极端子
50d：芯片温度监测端子 50e：芯片温度监测端子
51a：开口 51b：开口
52：第一绝缘体 52a：侧面
52b：侧面 52c：底面
52d：上表面 52e：端面
53a：端部 54：分型线
56：凹处 62：第二绝缘体
71：封壳 161：半导体模块
341：第一导电体 341a：第一接合面
341c：第一散热面 361：第二导电体
361a：第二接合面 361c：第二散热面
381：第一半导体元件 381a：第一电极
381b：第二电极 401：第二半导体元件
401a：第一电极 401b：第二电极
461a：第一电力端子 461b：第二电力端子
501：信号端子 521：第一绝缘体
541：分型线 621：第二绝缘体
621a：第一面 621b：第二面
622：第三绝缘体 622a：第一面
622b：第二面 711：封壳
具体实施方式
下面，参照附图，对实施方式所涉及的半导体电力转换装置进行详细说明。此外，各个附图是用于对实施方式进行说明以及促进对其理解的模式图，虽然其形状和尺寸、比例等存在着与实际装置不同之处，但是这些可以参考以下的说明和公知技术适当地进行设计变更。
图1是用于说明实施方式的半导体模块16的构成部件的一例的分解立体图。实施方式的半导体模块16作为所谓的双面散热型以及垂直安装型的电力转换装置而构成。
半导体模块16具有第一导电体34、第二导电体36、第一半导体元件38、第二半导体元件40、第一凸型导电体44a、第二凸型导电体44b、第一电力端子46a、连接部48以及多个接合体42a～42f。
第一导电体34例如是由铜形成且呈大致长方体形状。第一导电体34具有：第一接合面34a，呈平坦的矩形；以及第一散热面34b，与第一接合面34a垂直、且呈平坦的矩形。进一步，第一导电体34具有：面34c，与第一接合面34a对置、且呈平坦的矩形；面34d，与第一散热面34b对置、并与第一接合面34a垂直、且呈平坦的矩形；面34e，与第一接合面34a以及第一散热面34b垂直、且呈平坦的矩形；以及面34f，与面34e对置、并与第一接合面34a以及第一散热面34b垂直、且呈平坦的矩形。此外，第一导电体34具有第一接合面34a、以及与第一接合面34a垂直的第一散热面34b即可，也可以是大致长方体形状以外的形状。第一接合面34a的形状也可以是矩形以外的形状。第一散热面34b的形状也可以是矩形以外的形状。
第二导电体36例如是由铜形成的，且呈大致长方体形状。第二导电体36具有：第二接合面36a，呈平坦的矩形；以及第二散热面36b，与第二接合面36a垂直、且呈平坦的矩形。进一步，第二导电体36具有：面36c，与第二接合面36a对置、且呈平坦的矩形；面36d，与第二散热面36b对置、并与第二接合面36a垂直、且呈平坦的矩形；面36e：与第二接合面36a以及第二散热面36b垂直、且呈平坦的矩形；以及面36f，与面36e对置、并与第二接合面36a以及第二散热面36b垂直、且呈平坦的矩形。第二接合面36a与第一接合面34a对置。第二散热面36b位于包含第一散热面34b的虚拟平面上。其目的在于：在后述的图6所示的受热面18a上配置完半导体模块16时，使从第一散热面34b到受热面18a的间隔与从第二散热面36b到受热面18a的间隔大致相同。第一导电体34以及第二导电体36各自的散热性依存于从第一散热面34b以及第二散热面36b到受热面18a的距离(最短散热路径)。如果从第一散热面34b到受热面18a的距离、以及从第二散热面36b到受热面18a的距离较短，则第一导电体34以及第二导电体36各自的散热性将会提高。如果从第一散热面34b到受热面18a的间隔与从第二散热面36b到受热面18a的间隔大致相同，则不会牺牲任何一个导电体的散热性。换言之，如果从第一散热面34b到受热面18a的间隔与从第二散热面36b到受热面18a的间隔不同，则与距离受热面18a的间隔较小的导电体相比，距离受热面18a的间隔较大的导电体的散热性会变差。
此外，第二导电体36具有第二接合面36a、以及位于包含第一散热面34b的虚拟平面上且与第二接合面36a垂直的第二散热面36b即可，也可以是大致长方体形状以外的形状。第二接合面36a的形状也可以是矩形以外的形状。第二散热面36b的形状也可以是矩形以外的形状。
第一半导体元件38是功率半导体元件，例如是绝缘栅双极型晶体管(IGBT：insulated gate bipolar transistor)。第一半导体元件38夹在第一导电体34与第二导电体36之间，并接合在这些导电体上。第一半导体元件38具有电极38a以及电极38b。第一半导体元件38形成为矩形板状，并在第一面具有电极38a，在与第一面对置的第二面具有与电极38a不同的电极38b。此外，第一半导体元件38具有电极38a以及电极38b即可，其形状也可以是矩形板状以外的形状。在第一半导体元件38的第二面上形成有多个、例如四个连接端子38c。而且，除了电极部分以及连接端子部分以外，第一半导体元件38的第一面以及第二面被绝缘膜、例如聚酰亚胺薄膜覆盖。
第一半导体元件38被配置成与第一导电体34的接合面34a平行，并且，电极38a(集电极)通过第一连接体、例如矩形的焊片42a接合在第一导电体34的第一接合面34a上。
第二半导体元件40夹在第一导电体34与第二导电体36之间，并接合在第一导电体34以及第二导电体36上。第二半导体元件40具有二极管。第二半导体元件40具有电极40a以及电极40b。第二半导体元件40形成为矩形板状，并在第一面具有电极40a，在与第一面对置的第二面具有与电极40a不同的电极40b。此外，第二半导体元件40具有电极40a以及电极40b即可，其形状也可以是矩形板状以外的形状。除了矩形的电极部分以外，第二半导体元件40的第一面以及第二面被绝缘膜、例如聚酰亚胺薄膜所覆盖。
第二半导体元件40被配置成与第一导电体34的接合面34a平行，并进一步以保持间隙的方式与第一半导体元件38并排配置。第二半导体元件40的电极40a通过第二连接体、例如矩形的焊片42b接合在第一导电体34的第一接合面34a上。
第一凸型导电体44a通过第三连接体、例如矩形的焊片42c接合在第一半导体元件38的电极38b上。
第一凸型导电体44a例如由铜形成，并且一体地具有本体以及凸部45a，该本体呈扁平的长方体形状，该凸部45a从本体一侧的正面向第二导电体36的接合面36a一侧突出、其尺寸小于本体、且呈扁平的长方体形状。第一凸型导电体44a的本体的平坦的正面侧通过焊片42c电气地且机械地接合在第一半导体元件38的电极38b上。此外，第一凸型导电体44a只要是能够电气地且机械地接合到第一半导体元件38的电极38b上的形状即可，并不限定于上述的形状。
第二凸型导电体44b通过第四连接体、例如矩形的焊片42d接合在第二半导体元件40的另一侧的电极上。第二凸型导电体44b例如由铜形成，并且一体地具有本体以及凸部45b，该本体呈扁平的长方体形状，该凸部45b从本体一侧的正面向第二导电体36的接合面36a一侧突出、其尺寸小于本体、且呈扁平的长方体形状。而且，第二凸型导电体44b的本体的平坦的正面侧通过焊片42d电气地且机械地接合在第二半导体元件40的电极40b上。此外，第二凸型导电体44b只要是能够电气地且机械地接合到第二半导体元件40的电极40b上的形状即可，并不限定于上述的形状。
此外，第一凸型导电体44a以及第二凸型导电体44b并不限定为独立部件的形式，也可以构成为如下结构：将两个本体形成为一体，并将两个凸部设置在共同的本体上。
第一电力端子46a独立地形成，其基端部通过第五连接体、例如矩形的焊片42e接合在第一导电体34的接合面34a上。第一电力端子46a伸出至不与第一导电体34以及第二导电体36对置的位置。
第二电力端子46b的基端部与连接部48相连接。第二电力端子46b伸出至不与第一导电体34以及第二导电体36对置的位置。
连接部48由细长的矩形板状的导电金属板形成。在该连接部48上并排形成有分别用于定位的矩形的第一开口51a以及第二开口51b。第一开口51a形成为，可使第一凸型导电体44a的凸部45a嵌合、且比第一凸型导电体44a的本体更小的尺寸。同样地，第二开口51b形成为，可使第二凸型导电体44b的凸部45b嵌合、且比第二凸型导电体44b的本体更小的尺寸。在连接部48的第二导电体36一侧的表面上，在包含第一开口51a以及第二开口51b在内的区域形成有较浅的矩形的凹处56。进一步，连接部48一体地具有从其上缘向上方突出的三根支承突起。一根信号端子50从中央的支承突起向上方延伸。即、在五根信号端子50中，发射极分支端子50a从连接部48分支出来并延伸，并且位于与其他的信号端子50大致平行的位置。
连接部48以及第二电力端子46b以第一凸型导电体44a的凸部45a、第二凸型导电体44b的凸部45b分别与第一开口51a、第二开口51b卡合的状态，与第一凸型导电体44a以及第二凸型导电体44b接合。
进一步，连接部48、第一凸型导电体44a的凸部45a以及第二凸型导电体44b的凸部45b通过配置在连接部48的凹处56内的第六连接体、例如矩形的焊片42f电气地且机械地接合在第二导电体36的接合面36a上。即、连接部48、第一以及第二凸型导电体44a、44b、以及第二导电体36这三个部件通过焊片42f彼此接合。
由此，第一半导体元件38以及第二半导体元件40以被夹在第一导电体34与第二导电体36之间的方式被配置。第一半导体元件38的第一电极38a与第一导电体34的第一接合面34a电连接，第一半导体元件38的第二电极38b与第二导电体36的第二接合面36a电接合。同样地，第二半导体元件40的第一电极40a与第一导电体34的第一接合面34a电连接，第二半导体元件40的第二电极40b与第二导电体36的第二接合面36a电接合。例如，第一半导体元件38以及第二半导体元件40被配置成，相对于第一接合面34a以及第二接合面36a平行，并且相对于第一散热面34b以及第二散热面36b垂直。
信号端子50以平行于第一导电体34的接合面34a的方式延伸。信号端子50中的四根的基端通过键合线(未图示)与第一半导体元件38的连接端子38c连接。实施方式的半导体模块16例如具有五根信号端子50。信号端子50形成为细长的棒状，且彼此平行地延伸。此外，构成信号端子50的端子数量也可以是五根以外的数量。
图2是示出实施方式的半导体模块16的等效电路的一例的图。
信号端子50包括：从上述连接部48分支出来的、即与连接部48导通的发射极分支端子(集电极与发射极之间的电压监测端子)(分支信号端子)50a，电流(发射极检测电流)监测端子50b，门极(门极与发射极之间的电压)端子50c，以及芯片温度监测端子50d、50e。信号端子50b、50c、50d、50e各自的基端通过未图示的键合线(导线)与相对应的第一半导体元件38的连接端子38c相连接。通过第一导电体34以及第二导电体36，第一半导体元件38连接到第一电力端子46a、第二电力端子46b。同样地，通过第一导电体34以及第二导电体36，第二半导体元件40连接到第一电力端子46a、第二电力端子46b。
图3是示出实施方式的半导体模块16的一例的立体图。图4是从底面侧观察实施方式的半导体模块16的一例的立体图。此外，在图4中，示出了将第二绝缘体62从半导体模块16上分解后的状态。
半导体模块16进一步具有第一绝缘体52和第二绝缘体62。在本实施方式中，在与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面垂直的方向(以下称为第一方向)上，将多个信号端子50一侧的外表面称为半导体模块16的上表面，将第二绝缘体62一侧的外表面称为半导体模块16的底面。
第一绝缘体52是用于对半导体模块16的构成部件进行绝缘的绝缘层。第一绝缘体52由具有绝缘性的材料构成即可，并不限定其材料。第一绝缘体52密封着第一半导体元件38以及第二半导体元件40。进一步，第一绝缘体52覆盖着第一导电体34中除第一散热面34b以外的面(图1示出的示例中的第一接合面34a、面34c、面34d、面34e、面34f)、以及第二导电体36中除第二散热面36b以外的面(图1示出的示例中的第二接合面36a、面36c、面36d、面36e、面36f)。进一步，覆盖着第一凸型导电体44a、第二凸型导电体44b、连接部48、第一电力端子46a的基端部、第二电力端子46b的基端部、以及信号端子50的基端部。
第一绝缘体52具有：相互平行的两个侧面52a、52b，与这些侧面52a、52b垂直的平坦的底面52c，与底面52c对置的上表面52d，两个端面52e，以及分型线(parting line)54。如图4所示，第一绝缘体52的底面52c位于包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面上。
该分型线54位于包含引线框架的连接部48、第一电力端子46a以及第二电力端子46b的平面内，并沿着第一绝缘体52的上表面52d以及两个端面52e残留下来。另外，分型线54位于偏向侧面52b一侧的位置。
在第一绝缘体52的上表面52d中，分型线54与侧面52a之间的部分从分型线54朝着侧面52a向底面52c一侧略微倾斜地延伸，分型线54与侧面52b之间的部分从分型线54朝着侧面52b向底面52c一侧略微倾斜地延伸。
在第一绝缘体52的各端面52e中，分型线54与侧面52a之间的部分从分型线54朝着侧面52a向另一侧的端面52e一侧略微倾斜地延伸，分型线54与侧面52b之间的部分从分型线54朝着侧面52b向另一侧的端面52e一侧略微倾斜地延伸。
第一电力端子46a在分型线54的位置上从第一绝缘体52的一侧的端面52e朝第一绝缘体52的外侧伸出。第一电力端子46a的接触部47a朝侧面52a一侧弯曲成直角，并与第一绝缘体52的端面52e以保持间隙的方式对置。另外，接触部47b弯曲成大致直角，其相对于第一绝缘体52位于第一绝缘体52的中央附近。
第二电力端子46b在分型线54的位置上从第一绝缘体52的另一侧的端面52e朝第一绝缘体52的外侧伸出，进一步，第二电力端子46b的接触部47b朝侧面52a一侧弯曲成直角，并与第一绝缘体52的端面52e以保持间隙的方式对置。另外，接触部47a弯曲成大致直角，其相对于第一绝缘体52位于第一绝缘体52的中央附近。
五根信号端子50在分型线54的位置上从第一绝缘体52的上表面52d沿着第一方向突出。另外，五根信号端子50分别在两个部位弯曲，信号端子50的伸出端一侧的端部53a位于第一绝缘体52的中央附近。信号端子50的至少端部53a的外表面形成有未图示的导电膜。
第二绝缘体62是用于对半导体模块16的构成部件进行绝缘的绝缘层。第二绝缘体62由具有绝缘性的材料构成即可，并不限定其材料。第二绝缘体62覆盖着第一散热面34b以及第二散热面36b。第二绝缘体62具有：第一面62a，用于覆盖第一散热面34b以及第二散热面36b、且呈平坦的矩形；以及第二面62b，与第一面62a对置、并与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面平行、且呈平坦的矩形。第二绝缘体62是以在第一方向上形成均匀的厚度方式而形成的平板形状。为了使第一面62a位于包含第一散热面34b以及第二散热面36b的平坦的虚拟平面上，以平坦面构成第一面62a。为了使第二面62b粘接于后述的图6中示出的冷却器12的平坦的受热面18a上，以平坦面构成第二面62b。此外，第一面62a以及第二面62b的形状也可以是矩形以外的形状。以平板形状形成第二绝缘体62的目的在于：使从第一散热面34b到受热面18a的距离与从第二散热面36b到受热面18a的距离大致相同。在考虑了相对于图6中示出的冷却器12的受热面18a的绝缘性、以及第一导电体34与第二导电体36的散热性的平衡的基础之上，将第二绝缘体62在第一方向上的厚度确定成规定厚度。第二绝缘体62的厚度例如形成为0.2mm。
由此，第一导电体34会被第一绝缘体52或第二绝缘体62中的一个覆盖而不会露出来，由此被绝缘。同样地，第二导电体36会被第一绝缘体52或第二绝缘体62中的一个覆盖而不会暴露，由此被绝缘。
下面，作为搭载了上述半导体模块16的装置的一例，对半导体电力转换装置10进行说明。
图5是示出拆下控制电路基板后的状态的半导体电力转换装置10的一例的立体图。
图6是示出半导体电力转换装置10的支承框架14以及冷却器12的一例的立体图。
图7是示出包含控制电路基板在内的半导体电力转换装置10整体的一例的立体图。
如图5至图7所示，半导体电力转换装置10具有冷却器12、固定在冷却器12上的支承框架14、以及载置在冷却器12上并通过支承框架14支承的多个半导体模块16。
冷却器12具有冷却体18，该冷却体18具有平坦的矩形的受热面18a、且呈扁平的长方体形状。该冷却体18例如由铝形成。此外，在冷却体18内形成有使水等制冷剂流通的制冷剂流路20。
支承框架14一体地具有与受热面18a相对应的尺寸的矩形外框、以及在外框之间延伸的彼此平行的多个连接梁，通过该外框以及连接梁，形成有例如排列成4列的、分别呈矩形的设置空间部22。此外，在支承框架14上设置有多个汇流条26、多个输入端子28以及两组三相输出端子30，其中，该汇流条26具有多个用于与半导体模块16电连接的连接端子24，关于该连接端子24将在后文中进行说明。沿着各设置空间部22的各侧缘以保持间隔的方式分别并排配置有多个汇流条26的连接端子24。而且，支承框架14例如通过夹物模压，与多个端子一体地通过树脂成形。另外，支承框架14例如通过多个螺钉固定在冷却体18的受热面18a上。
如图5所示，例如以六个半导体模块16为一列，在支承框架14上并列设置有四列半导体模块16。在各列中，六个半导体模块16被配置在支承框架14的设置空间部22内，并以第二绝缘体62的第二面62a与冷却器12的受热面18a相接触的方式被设置在受热面18a上。第二绝缘体62的第二面62a例如通过粘接剂相对于受热面18a粘接在一起。第一导电体34以及第二导电体36通过第二绝缘体62与冷却器12热连接。从第一半导体元件38以及第二半导体元件40产生的热量通过第一导电体34以及第二导电体36向冷却器12散热。各半导体模块16的电力端子与汇流条26的连接端子24接触，并与汇流条26电连接。另外，各半导体模块16的多个信号端子50沿着第一方向突出。
如上所述，本实施方式的半导体模块16的第一散热面34b以及第二散热面36b已被第二绝缘体62覆盖。因此，将本实施方式的半导体模块16配置到受热面18a上时，不需要对受热面18a进行进一步的绝缘处理。
进一步，将本实施方式的半导体模块16配置到受热面18a上时，仅通过第二绝缘体62就能够控制从第一散热面34b到受热面18a的间隔、以及从第二散热面36b到受热面18a的间隔。如上所述，在考虑了绝缘性以及散热性的平衡的基础之上，将第二绝缘体62的第一方向的厚度确定为规定厚度。只要将半导体模块16放置到受热面18a上，从第一散热面34b到受热面18a的间隔、以及从第二散热面36b到受热面18a的间隔就将形成为由第二绝缘体62规定的规定间隔。因此，不需要在将半导体模块16配置到受热面18a上之后再进一步调整间隔。
进一步，只要将本实施方式的半导体模块16放置到受热面18a上，包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面相对于受热面18a就将形成平行关系。这是因为，包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面与第二绝缘体62的第二面62b具有平行关系，因此，与和第二面62b相接触的受热面18a也将形成平行关系。因此，从第一散热面34b到受热面18a的间隔与由第二绝缘体62规定的规定间隔相对应，并且在第一散热面34b的任何区域都相同。在此，假想第一散热面34b与受热面18a不具有平行关系的情况。在这种情况下，从第一散热面34b到受热面18a的间隔在第一散热面34b的第一区域与第二区域存在差异。例如，即使从第一散热面34b的第一区域到受热面18a的间隔为考虑了绝缘性以及散热性的基础之上的规定间隔，但有时从第一散热面34b的第二区域到受热面18a的间隔也会大于该规定间隔。第二区域中的散热性比第一区域中的散热性低。由此，作为第一导电体34整体的散热性，当第一散热面34b与受热面18a保持规定间隔并具有平行关系时，比第一散热面34b与受热面18a不具有平行关系时更高。这一点在第二散热面36b与受热面18a之间的关系中也是同样的。即使仅仅是简单地将本实施方式的半导体模块16放置到受热面18a上，也不会使第一导电体34以及第二导电体36的散热性下降。
进一步，即使在受热面18a上配置多个本实施方式的半导体模块16时，如上所述的半导体模块16的散热性以及与散热性相关联的各个半导体模块16的性能也不会在半导体模块16之间产生差异。这是因为，如上所述，对于任何一个半导体模块16，通过第二绝缘体62都能够使第一散热面34b以及第二散热面36b与受热面18a平行，并且能够使从第一散热面34b到受热面18a的间隔、以及第二散热面36b到受热面18a的间隔形成为考虑了绝缘性以及散热性的基础之上的规定间隔。
在此，例如假想一种未预先安装第二绝缘体62的半导体模块。将这种半导体模块配置到受热面18a上时，例如，通过广泛涂覆在受热面18a上的树脂，将第一散热面34b以及第二散热面36b与受热面18a绝缘，并且使第一散热面34b以及第二散热面36b粘接在受热面18a上。在这种情况下，需要进行将受热面18a上的树脂厚度均匀地涂覆成规定厚度等高精度的控制。因此，难以以第一散热面34b以及第二散热面36b相对于受热面18a形成平行关系的方式将半导体模块配置到受热面18a上。进一步，难以以在第一散热面34b的整个表面使第一散热面34b与受热面18a之间的距离保持为考虑了绝缘性以及散热性的平衡的基础之上的规定厚度的方式，将半导体模块配置到受热面18a上。同样地，难以以在第二散热面36b的整个表面使第二散热面36b与受热面18a之间的距离保持为该规定厚度的方式，将半导体模块配置到受热面18a上。因此，将多个这种半导体模块配置到受热面18a上时，各个半导体模块的散热性以及与散热性相关联的各个半导体体模块的性能在半导体模块之间会产生差异。其结果是，未预先安装第二绝缘体62的半导体模块引起因配置不良而导致半导体电力转换装置的性能下降的可能性较高。
由此，根据本实施方式，即使在将多个半导体模块16配置到受热面18a上时，也能够容易地将半导体模块16固定到冷却器12的受热面18a上，而不会使散热性受损。其结果是，根据本实施方式，能够防止因半导体模块16的配置不良而导致半导体电力转换装置的性能下降。
如图7所示，半导体电力转换装置10具有控制电路基板32，该控制电路基板32用于对半导体模块16以及整个装置的输入输出以及动作进行控制。控制电路基板32形成为尺寸与支承框架14大致相等的矩形。控制电路基板32叠放设置在半导体模块16上，并通过未图示的螺钉等安装在支承框架14上。半导体模块16的信号端子50与控制电路基板32电连接。
半导体模块16被配置在支承框架14的设置空间部22内，并且，半导体模块16以使第二绝缘体62的第二面62b与受热面18a相接触的方式设置在受热面18a上。半导体模块16的第一电力端子46a以及第二电力端子46b的接触部47a、47b分别与汇流条26的连接端子24接触，并与汇流条26电连接。另外，半导体模块16的多个信号端子50向上方突出。
在排成一列的多个半导体模块16中，相邻的两个半导体模块16以如下状态配置：第一绝缘体52的侧面彼此相邻并对置，或者相互抵接。也可以以如下状态配置：在相邻的两个半导体模块16中，一个半导体模块16的朝向相对于另一个半导体模块16的朝向反转180度。无论以任何朝向配置，半导体模块16的第一电力端子46a以及第二电力端子46b都将与汇流条26的连接端子24可靠地结合。另外，在这种情况下，无论以任何朝向配置，半导体模块16的信号端子50都位于绝缘体52的中央部，并且相对于控制电路基板32配置在规定位置。
如图7所示，通过将控制电路基板32设置到半导体模块16上，各个半导体模块16的信号端子50的端部将穿通形成在控制电路基板32上的通孔，并通过未图示的焊锡等与控制电路基板32电连接。
此外，在本实施方式的半导体模块16中，第二绝缘体62可以具有高于第一绝缘体52的导热性。第一绝缘体52例如由在树脂中混入硅填充物而制成的廉价材料构成。树脂例如使用环氧树脂等，但并不限定于此。第二绝缘体62例如由在树脂中混入具有导热性且具有绝缘性的填充物而制成的材料构成。树脂例如使用环氧树脂或聚酰亚胺树脂等，但并不限定于此。填充物例如使用氮化硼(BN)填充物、氧化铝填充物等，但并不限定于此。在受热面18a上配置完半导体模块16时，第二绝缘体62存在于第一散热面34b与受热面18a之间、以及第二散热面36b与受热面18a之间。即、第二绝缘体62位于从第一散热面34b到受热面18a、以及从第二散热面36b到受热面18a的最短散热路径上。如果第二绝缘体62是由如上所述的具有高导热性的材料而构成的，则第一导电体34以及第二导电体36的散热性将会提高。另一方面，在受热面18a上配置完半导体模块时，第一绝缘体52并不存在于第一散热面34b与受热面18a之间、以及第二散热面36b与受热面18a之间。第一绝缘体52并不位于从第一散热面34b到受热面18a、以及从第二散热面36b到受热面18a的最短散热路径上。因此，即使第一绝缘体52不具有高导热性，作为半导体模块16整体的散热性也不会下降。此外，第一绝缘体52也可以由具有与第二绝缘体62同样的高导热性的材料构成，但是具有高导热性的材料需要花费成本。因此，如果考虑成本方面，则优选为，第一绝缘体52由导热性低于第二绝缘体62的廉价材料构成。
此外，当第二绝缘体62由如上所述的、在树脂中混入具有导热性且具有绝缘性的填充物而制成的材料构成时，也可以对第二面62b进行切削加工。切削加工例如可以通过使用金刚石片进行的切片加工来进行。通过对第二面62b进行切削加工，填充物将呈现出细微的凹凸。因此，第二面62b将形成粗糙状态的切削面。例如，通过硅酮粘接剂将半导体模块16粘接到冷却器12的受热面18a上时，硅酮粘接剂将进入到第二面62b的凹凸部分并硬化。通过由第二面62b的凹凸部分带来的固定效果，半导体模块16与冷却器12之间的接合强度将变大。
图8是用于说明实施方式的半导体模块16的制造方法的一例的图。此外，图8是示出与第一接合面34a以及第一散热面34b垂直的平面中的、半导体模块16的截面的一例的图。半导体模块16的制造方法例如包括回焊(reflow)工序、一次浇铸工序、一次切削工序、二次浇铸工序以及二次切削工序。
图8的(a)是示出半导体模块16经过回焊工序后的状态的图。回焊工序是通过焊锡来接合半导体模块16的构成部件的工序。
在回焊工序中，以使用图1进行过说明的方式，接合第一导电体34、第二导电体36、第一半导体元件38、第二半导体元件40、第一凸型导电体44a、第二凸型导电体44b、第一电力端子46a、连接部48以及信号端子50。
在回焊工序中，将第一半导体元件38所具有的第一电极38a电连接到第一导电体34所具有的第一接合面34a上，并将第一半导体元件38所具有的第二电极38b电连接到与第一接合面34a对置的、第二导电体36所具有的第二接合面36a上。同样地，将第二半导体元件40所具有的第一电极40a电连接到第一导电体34所具有的第一接合面34a上，并将第二半导体元件40所具有的第二电极40b电连接到与第一接合面34a对置的、第二导电体36所具的第二接合面36a上。此外，回焊工序过程中的第一导电体34具有与第一接合面34a垂直、且与面34d对置的面34g。回焊工序过程中的第一导电体34形成为，在与面34d垂直的方向上的宽度大于使用图1进行过说明的第一导电体34的宽度。同样地，回焊工序过程中的第二导电体36具有与第二接合面36a垂直、且与面36d对置的面36g。回焊工序过程中的第二导电体36形成为，在与面36d垂直的方向上的宽度大于使用图1进行过说明的第二导电体36的宽度。其理由在于：由于回焊工序过程中的部件搭载位置的差异，第一导电体34的面34g有时并不位于包含第二导电体36的面36g的虚拟平面上。第一导电体34以及第二导电体36为保有如下余量的尺寸：用于在后述的一次切削工序中通过切削第一导电体34的面34g以及第二导电体36的面36g从而在第一导电体34上形成与第一接合面34a垂直的第一散热面34b、并且在第二导电体36上形成与第二接合面36a垂直且位于包含第一散热面34b的虚拟平面上的第二散热面36b的余量。
图8的(b)是示出半导体模块16经过一次浇铸工序后的状态的图。一次浇铸工序为如下工序：使用第一绝缘体52，密封第一半导体元件38以及第二半导体元件40，并覆盖第一导电体34、第二导电体36、第一凸型导电体44a、第二凸型导电体44b、连接部48、第一电力端子46a的基端部、第二电力端子46b的基端部、以及信号端子50的基端部。一次浇铸工序例如通过向未图示的模具内注入第一树脂材料的传递模塑(transfer mold)来进行。第一树脂材料用于形成第一绝缘体52。将用于注入第一树脂材料的浇口位置设置在第一导电体34的面34g附近、或第二导电体36的面36g附近。一次浇铸工序能够通过现有的铸型装置来进行。模具温度例如为180℃，成形压力例如为15MPa左右。通过一次浇铸工序，第一绝缘体52覆盖了第一导电体34的整个表面以及第二导电体36的整个表面。
图8的(c)是示出半导体模块16经过一次切削工序后的状态的图。一次切削工序为如下工序：通过切削第一绝缘体52、第一导电体34以及第二导电体36的一部分，从而在第一导电体34上形成与第一接合面34a垂直、并从第一绝缘体52中露出的第一散热面34b，并且，在第二导电体36上形成与第二接合面36a垂直、并位于包含第一散热面34b的虚拟平面上、且从第一绝缘体52中露出的第二散热面36b。此外，除了切削加工以外，还可以研削、研磨、剪切。因此，能够将本说明书中的切削加工设定成作为这些加工的总称的除去加工。
切削半导体模块16的方向是与垂直于第一接合面34a或第二接合面36a的平面相垂直的方向(以下称为第二方向)。切削半导体模块16的方向只要使面34g形成为与第一接合面34a垂直的平坦面即可，也可以是与面34g垂直的方向。同样地，切削半导体模块16的方向只要使面36g形成为与第二接合面36a垂直的平坦面即可，也可以是与面36g垂直的方向。一次切削加工沿着第二方向从面34g或面36g附近的第一绝缘体52的外表面开始进行。首先，通过一次切削工序，覆盖着面34g的第一绝缘体52以及覆盖着面36g的第一绝缘体52将被切削掉。在面34g露出以后，如果从面34g一侧进一步沿着第二方向对第一导电体34进行切削，则将在第一导电体34上形成与第一接合面34a垂直、并从第一导电体34中露出的面(通过图1进行过说明的第一散热面34b)。在露出面36g以后，如果从面36g一侧进一步沿着第二方向对第二导电体36进行切削，则将在第二导电体36上形成与第二接合面36a垂直、且位于包含第一散热面34b的虚拟平面上、并从第二导电体36中露出的面(通过图1中进行过说明的第二散热面36b)。伴随着对第一导电体34进行的切削，覆盖着第一导电体34的第一接合面34a、面34c、面34e以及面34f的第一绝缘体52的一部分也将被切削掉。同样地，伴随着对第二半导体36进行的切削，覆盖着第二导电体36的第二接合面36a、面36c、面36e以及面36f的第一绝缘体52的一部分也将被切削掉。在第一绝缘体52上将形成位于包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面上的底面52c。一次切削加工例如通过使用金刚石片进行的切片加工来进行。
图8的(d)是示出半导体模块16经过二次浇铸工序后的状态的图。二次浇铸工序为如下工序：，通过第二绝缘体62覆盖第一散热面34b以及第二散热面36b。二次浇铸工序例如通过向未图示的模具内注入用于形成第二绝缘体62的第二树脂材料的传递模塑来进行。将用于注入第二树脂材料的浇口位置设置在与第一散热面34b、第二散热面36b以及底面52c中的任意一个面对置的位置。模具温度例如为180℃，成形压力例如为15MPa左右。通过二次浇铸工序，以覆盖第一散热面34b以及第二散热面36b的方式形成第二绝缘体62。第二绝缘体62具有覆盖第一散热面34b以及第二散热面36b的第一面62a。第一面62a对应于包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面。进一步，第二绝缘体62具有与第一面62a对置的面。在该面上有时会形成由二次浇铸工序造成的浇口痕迹、分型线、分型部的高度差。如上所述，由于要使与第一面62a对置的面接触冷却器12的平坦的受热面18a，因此需要由切削掉浇口痕迹等的平坦面构成与第一面62a对置的面。通过后述的二次切削工序，将与第一面62a对置的面加工成与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面平行的平坦面。因此，为了使第二绝缘体62在与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面垂直的方向上(之前使用图1进行过说明的第一方向)的厚度在后述的二次切削工序后变成预先确定的规定厚度，在二次浇铸工序中，以使第二绝缘体62的厚度大于该规定厚度的方式在半导体模块16上形成该第二绝缘体62。
图8的(e)是示出半导体模块16经过二次切削工序后的状态的图。二次切削工序为如下工序：在不使第一导电体34的第一散热面34b以及第二导电体36的第二散热面36b露出的范围内，在第二绝缘体62上形成第二面62b，该第二面62b与覆盖第一散热面34b以及第二散热面36b的第一面62a对置、并与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面平行。
切削半导体模块16的方向为第一方向。此外，第一方向也可以与一次切削工序中的第二方向相对应。沿着第一方向从与第一面62a对置的面朝着第一面62a对第二绝缘体62进行切削。在不使第一导电体34的第一散热面34b以及第二导电体36的第二散热面36b露出范围内、并且直到在与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面垂直的方向上达到预先确定的规定厚度为止，对第二绝缘体62进行切削加工。
二次切削工序后，将在第二绝缘体62上形成与第一面62a对置、并与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面平行的、平坦的第二面62b。第二绝缘体62是以在第一方向上形成预先确定的规定的、均匀的厚度的方式而形成的平板形状。通过二次切削工序，将从第二绝缘体62上去除在一次浇铸工序中形成在第二绝缘体62上的浇口痕迹、分型线、分型部的高度差。
与一次切削工序同样地，二次切削工序例如通过使用金刚石片进行的切片加工来进行。二次切削工序的精度只取决于机械加工精度。因此，能够对第二绝缘体62在第一方向上的厚度进行高精度地、均匀地加工。
根据本实施方式的半导体模块16的制造方法，仅使用铸型装置和切削装置这样的现有的装置，就能够高精度地将安装在半导体模块16上的第二绝缘体62在第一方向上的厚度加工成预先确定的规定厚度，并能够以高精度将第二绝缘体62的第二面62b加工成与该虚拟平面平行。
由此，根据本实施方式，能够制造出一种半导体模块16，即使在受热面18a配置多个该半导体模块16，也能够容易地将其固定到冷却器12的受热面18a上，而不会使散热性受损。
此外，在二次浇铸工序时，浇口位置也可以设置在与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面垂直的面上。即、第二树脂材料的注入方向相对于包含第一散热面34b以及第二散热面36b的虚拟平面平行。在这种情况下，能够使用可在半导体模块16上形成使用图2等进行过说明的形状的第二绝缘体62的模具。在第二绝缘体62的第二面62b上不会产生浇口痕迹。因此，无需进行二次切削工序，半导体模块16的制造成本将会降低。
上述半导体模块16构成为如下结构。第一半导体元件38具有第一电极38a以及第二电极38b，该第二电极38b形成在与第一电极38a对置的面上。对于第二半导体元件40也是同样的。第一导电体34具有第一接合面34a以及第一散热面34b，该第一接合面34a与第一电极38a以及第一电极40a电连接。第二导电体36具有第二接合面36a以及第二散热面36b，该第二接合面36a与第二电极38b以及第二电极40b电连接。第一绝缘体52由第一绝缘材料构成，并形成为密封住第一半导体元件38以及第二半导体元件40。第一绝缘体52也可称为第一封壳部分。第二绝缘体62由导热率高于第一绝缘材料的第二绝缘材料构成，并形成为与第一散热面34b以及第二散热面36b相接触。第二绝缘体62也可称为第二封壳部分。半导体模块16的封壳71由第一绝缘体52以及第二绝缘体62构成。
进一步，第二散热面36b位于包含第一散热面34b的虚拟平面上。
进一步，第二绝缘体62具有：第一面62a，包含与第一散热面34b相接触的区域、以及与第二散热面36b相接触的区域；以及第二面62b，与第一面62a平行。
此外，第二绝缘体62所含的填充物的导热率高于第二绝缘材料(如上所述的树脂等)的导热率。
上述半导体模块16的制造方法的各个工序以如下方式进行。上述回焊工序为如下工序：将第一半导体元件38所具有的第一电极38a电连接到第一导电体34所具有的第一接合面34a上，并将第一半导体元件38所具有的、形成在与第一电极38a对置的面上的第二电极38b电连接到第二导电体36所具有的第二接合面36a上。对于第二半导体元件40也是同样的。
上述一次浇铸工序为如下工序：使用第一绝缘材料对第一半导体元件38以及第二半导体元件40进行密封，从而形成第一绝缘体52。
上述一次切削工序为如下工序：对第一绝缘体52的一部分、第一导电体34的一部分以及第二导电体36的一部分进行除去加工，并在第一导电体34上形成第一散热面34b，在第二导电体36上形成第二散热面36b。
上述二次浇铸工序为如下工序：使用导热率高于第一绝缘材料的第二绝缘材料，以与第一散热面34b以及第二散热面36b相接触的方式形成第二绝缘体62。
上述二次切削工序为如下工序：对第二绝缘体62的一部分进行除去加工，并在第二绝缘体62上形成与第一散热面34b平行的面。
进一步，一次切削工序中的、在第二导电体36上形成第二散热面36b的工序为如下工序：在包含第一散热面34b的虚拟平面上形成第二散热面36b。
进一步，二次切削工序中的、在第二绝缘体62上形成与第一散热面34b平行的面的工序为如下工序：在第二绝缘体62上形成与包含第一散热面34b以及第二散热面36b的面对置的面。
此外，在上述实施方式中，说明了第一接合面34a以及第二接合面36a(与这些第一接合面34a以及第二接合面36a接合的第一半导体元件38以及第二半导体元件40)相对于冷却器12的受热面18a垂直的半导体模块16的示例，但是，相对于受热面18a的角度也可以并非垂直，并不作特别限定。
下面，对其他实施方式进行说明。
图9是示出其他实施方式所涉及的半导体模块161的一例的立体图。在此，以与上述半导体模块16的结构以及制造方法不同之处为中心进行说明，并对于相同的部分省略说明。
半导体模块161具有第一导电体341、第二导电体361、第一半导体元件381、第二半导体元件401、第一凸型导电体441a、第二凸型导电体441b、第一电力端子461a、第二电力端子461b、连接部481、以及多个接合体421a～421f。
与上述第一导电体34同样地，第一导电体341例如是由铜形成的、且呈大致长方体形状。第一导电体341具有：第一接合面341a，呈平坦的矩形；以及第一散热面341c，与第一接合面341a对置、且呈平坦的矩形。第一接合面341a与第一散热面341c大致平行。进一步，第一导电体341具有：面341b，与第一接合面341a以及第一散热面341c垂直、且呈平坦的矩形；面341d，与面341b对置、并与第一接合面341a以及第一散热面341c垂直、且呈平坦的矩形；面341e，与第一接合面341a以及第一散热面341c垂直、且呈平坦的矩形；以及面341f，与面341e对置、并与第一接合面341a以及第一散热面341c垂直、且呈平坦的矩形。此外，第一导电体341具有第一接合面341a以及第一散热面341c即可，也可以是大致长方体形状以外的形状。第一接合面341a的形状也可以是矩形以外的形状。第一散热面341c的形状也可以是矩形以外的形状。
与上述第二导电体36同样地，第二导电体361例如是由铜形成的、且呈大致长方体形状。第二导电体361具有：第二接合面361a，呈平坦的矩形；以及第二散热面361c，与第二接合面361a对置、且呈平坦的矩形。第二接合面361a与第二散热面361c大致平行。进一步，第二导电体361具有：面361b，与第二接合面361a以及第二散热面361c垂直、且呈平坦的矩形；面361d，与面361b对置、并与第二接合面361a以及第二散热面361c垂直、且呈平坦的矩形；面361e，与第二接合面361a以及第二散热面361c垂直、且呈平坦的矩形；以及面361f，与面361e对置、并与第二接合面361a以及第二散热面361c垂直、且呈平坦的矩形。第二接合面361a与第一接合面341a大致平行地对置。第二散热面361c与第一散热面341c大致平行地对置。从第二接合面361a到第二散热面361c的宽度与从第一接合面341a到第一散热面341c的宽度大致相同。
此外，第二导电体361具有第二接合面361a以及第二散热面361c即可，也可以是大致长方体形状以外的形状。第二接合面361a的形状也可以是矩形以外的形状。第二散热面361c的形状也可以是矩形以外的形状。
第一半导体元件381与上述第一半导体元件38同样地构成。第一半导体元件381被夹在第一导电体341与第二导电体361之间，并与这些导电体接合。第一半导体元件381具有第一电极381a以及第二电极381b。第一半导体元件381在第一面具有第一电极381a，并在与第一面对置的第二面具有与第一电极381a不同的第二电极381b。在第一半导体元件381的第二面形成有多个、例如四个连接端子381c。
第一半导体元件381被配置成与第一导电体341的第一接合面341a平行，并且，第一电极381a(集电极)通过第一连接体、例如矩形的焊片421a接合在第一导电体341的第一接合面341a上。
第二半导体元件401与上述第二半导体元件40同样地构成。第二半导体元件401被夹在第一导电体341与第二导电体361之间，并与第一导电体341以及第二导电体361接合。第二半导体元件401在第一面具有第一电极401a，并在与第一面对置的第二面具有与第一电极401a不同的第二电极401b。
第二半导体元件401的第一电极401a通过第二连接体、例如矩形的焊片421b接合在第一导电体341的第一接合面341a上。
第一凸型导电体441a与上述第一凸型导电体44a同样地构成。第一凸型导电体441a通过第三连接体、例如矩形的焊片421c接合在第一半导体元件381的第二电极381b上。
第一凸型导电体441a一体地具有与上述凸部45a同样构成的凸部451a。第一凸型导电体441a的本体的平坦的正面侧通过焊片421c电气地且机械地接合在第一半导体元件381的第二电极381b上。
第二凸型导电体441b与上述第二凸型导电体44b同样地构成。第二凸型导电体441b通过第四连接体、例如矩形的焊片421d接合在第二半导体元件401的另一侧的电极上。第二凸型导电体441b一体地具有与上述凸部45b同样构成的凸部451b。而且，第二凸型导电体441b的本体的平坦的正面侧通过焊片421d电气地且机械地接合在第二半导体元件401的第二电极401b上。
第一电力端子461a独立地形成，其基端部通过第五连接体、例如矩形的焊片421e接合在第一导电体341的第一接合面341a上。第一电力端子461a伸出至不与第一导电体341以及第二导电体361对置的位置。
第二电力端子461b的基端部与连接部481相连接。第二电力端子461b伸出至不与第一导电体341以及第二导电体361对置的位置。
连接部481与上述连接部48同样地构成。在该连接部481上并排形成有分别与上述第一开口51a以及第二开口51b同样构成的第一开口511a以及第二开口511b。在连接部481的第二导电体361一侧的表面形成有与上述凹处56同样构成的凹处561。
连接部481以及第二电力端子461b以第一凸型导电体441a的凸部451a、第二凸型导电体441b的凸部451b分别与第一开口511a、第二开口511b卡合的状态，与第一凸型导电体441a以及第二凸型导电体441b接合。
进一步，连接部481、第一凸型导电体441a的凸部451a以及第二凸型导电体441b的凸部451b通过配置在连接部481的凹处561内的第六连接体、例如矩形的焊片421f电气地且机械地接合在第二导电体361的第二接合面361a上。即、连接部481、第一以及第二凸型导电体441a、441b、以及第二导电体361这三个部件通过焊片421f彼此接合。
由此，第一半导体元件381以及第二半导体元件401以被夹在第一导电体341与第二导电体361之间的方式被配置。第一半导体元件381的第一电极381a与第一导电体341的第一接合面341a电连接，第一半导体元件381的第二电极381b与第二导电体361的第二接合面361a电接合。同样地，第二半导体元件401的第一电极401a与第一导电体341的第一接合面341a电连接，第二半导体元件401的第二电极401b与第二导电体361的第二接合面361a电接合。例如，第一半导体元件381以及第二半导体元件401相对于第一接合面341a和第一散热面341c、以及第二接合面361a和第二散热面361c平行地配置。
信号端子501与上述信号端子50同样地构成。信号端子501以平行于第一导电体341的第一接合面341a的方式延伸。信号端子501中的四根的基端通过键合线(未图示)与第一半导体元件381的连接端子381c连接。
图10是示出其他实施方式的半导体模块161的一例的立体图。
半导体模块161进一步具有第一绝缘体521、第二绝缘体621以及第三绝缘体622。在此，在与第一导电体341的面341b(或第二导电体361的面361b)垂直的方向(以下称为方向A)上，将多个信号端子501一侧的外表面称为半导体模块161的上表面，将面341b以及面361b一侧的外表面称为半导体模块161的底面。将与第一接合面341a(或第二接合面361a)垂直的方向称为方向B。
第一绝缘体521是用于对半导体模块161的构成部件进行绝缘的绝缘层。第一绝缘体521密封着第一半导体元件381以及第二半导体元件401。进一步，第一绝缘体521覆盖着第一导电体341中除第一散热面341c以外的面(图9示出的示例中的第一接合面341a、面341b、面341d、面341e、面341f)、以及第二导电体361中除第二散热面361c以外的面(图9示出的示例中的第二接合面361a、面361b、面361d、面361e、面361f)。进一步，覆盖着第一凸型导电体441a、第二凸型导电体441b、连接部481、第一电力端子461a的基端部、第二电力端子461b的基端部、以及信号端子501的基端部。第一绝缘体521例如由在树脂中混入硅填充物而制成的、廉价的、具有绝缘性的材料构成。树脂例如使用环氧树脂等，但并不限定于此。
第一绝缘体521具有底面521a、与底面521a对置的上表面521b、端面521c、端面521d以及分型线541。该分型线541位于包含引线框架的连接部481、第一电力端子461a以及第二电力端子461b的平面内，并沿着第一绝缘体521的底面521a、上表面521b、端面521c以及端面521d残留下来。
第一电力端子461a在分型线541的位置上从第一绝缘体521的底面521a朝第一绝缘体521的外侧伸出。同样地，第二电力端子461b在分型线541的位置上从第一绝缘体521的底面521a朝第一绝缘体521的外侧伸出。此外，第一电力端子461a以及第二电力端子461b中的至少一个也可以从端面521c或端面521d朝第一绝缘体521的外侧伸出。五根信号端子501在分型线541的位置上从第一绝缘体521的上表面521b沿着方向A突出。
第二绝缘体621是用于对半导体模块161的构成部件进行绝缘的绝缘层。第二绝缘体621覆盖着第一散热面341c。第二绝缘体621具有：第一面621a(参照图11)，用于覆盖第一散热面341c、且呈平坦的矩形；以及第二面621b(参照图11)，与第一面621a对置、并与第一散热面341c平行。第二面621b是平坦的矩形。第二绝缘体621是以在方向B上形成均匀的厚度的方式而形成的平板形状。为了使第二绝缘体621的第二面621b粘接于冷却器的平坦的受热面，以平坦面构成第二绝缘体621的第二面621b。此外，第二绝缘体621的第一面621a以及第二面621b的形状也可以是矩形以外的形状。
第二绝缘体621由具有比第一绝缘体521更高的导热性(导热率)的绝缘材料构成。第二绝缘体621例如由在树脂中混入具有导热性且具有绝缘性的填充物而制成的材料构成。树脂例如使用环氧树脂或聚酰亚胺树脂等，但并不限定于此。填充物例如使用氮化硼(BN)填充物、氧化铝填充物等，但并不限定于此。
第三绝缘体622是用于对半导体模块161的构成部件进行绝缘的绝缘层。第三绝缘体622覆盖着第二散热面361c。第三绝缘体622具有：第一面622a(参照图11)，用于覆盖第二散热面361c、且呈平坦的矩形；以及第二面622b(参照图11)，与第一面622a对置、并与第二散热面361c平行。第二面622b是平坦的矩形。第三绝缘体622是以在方向B上形成均匀的厚度的方式而形成的平板形状。第三绝缘体622在方向B上的厚度与第二绝缘体621在方向B上的厚度大致相同。为了使第三绝缘体622的第二面622b粘接于冷却器的平坦的受热面，以平坦面构成第三绝缘体622的第二面622b。此外，第三绝缘体622的第一面622a以及第二面622b的形状也可以是矩形以外的形状。第三绝缘体622由与第二绝缘体621同样的材料构成。即、第三绝缘体622由具有比第一绝缘体521更高的导热性(导热率)的绝缘材料构成。此外，第二绝缘体621以及第三绝缘体622所含有的填充物的导热率高于第二绝缘材料(如上所述的树脂等)的导热率。
由此，第一导电体341会被第一绝缘体521或第二绝缘体621中的一个覆盖而不会露出来，由此被绝缘。同样地，第二导电体361会被第一绝缘体521或第三绝缘体622中的一个覆盖而不会露出来，由此被绝缘。
上述半导体模块161构成为如下结构。第一半导体元件381具有第一电极381a以及第二电极381b，该第二电极381b形成在与第一电极381a对置的面上。对于第二半导体元件401也是同样的。第一导电体341具有第一接合面341a以及第一散热面341c，该第一接合面341a与第一电极381a以及第一电极401a电连接。第二导电体361具有第二接合面361a以及第二散热面361c，该第二接合面361a与第二电极381b以及第二电极401b电连接。第一绝缘体521由第一绝缘材料构成，并形成为密封住第一半导体元件381以及第二半导体元件401。第一绝缘体521也可称为第一封壳部分。第二绝缘体621由导热率高于第一绝缘材料的第二绝缘材料构成，并形成为与第一散热面341c相接触。第三绝缘体622由导热率高于第一绝缘材料的第二绝缘材料构成，并形成为与第二散热面361c相接触。第二绝缘体621以及第三绝缘体622也可称为第二封壳部分。半导体模块161的封壳711由第一绝缘体521、第二绝缘体621以及第三绝缘体622构成。
进一步，第一散热面341c与第一接合面341a对置，第二散热面361c与第二接合面361a对置。第二绝缘体621具有：第一面621a，包含与第一散热面341c相接触的区域；以及第二面621b，与第一面621a平行。第三绝缘体622具有：第一面622a，包含与第二散热面361c相接触的区域；以及第二面622b，与第一面622a平行。
如上所述构成的半导体模块161被搭载到具备冷却器的半导体电力转换装置上。半导体模块161以被冷却器所具备的平坦的两个受热面从第二绝缘体621一侧以及第三绝缘体622一侧包夹的状态，被搭载到半导体电力转换装置上。第二绝缘体621的第二面621b以及第三绝缘体622的第二面622b与冷却器的受热面相接触。即、从与第一电极381a对置的受热面、以及与第二电极381b对置的受热面两侧冷却第一半导体元件381。从与第一电极401a对置的受热面、以及与第二电极401b对置的受热面两侧冷却第二半导体元件401。半导体模块161通过第二绝缘体621以及第三绝缘体622散热。
作为能够这样从两侧对半导体元件进行冷却的半导体模块的一例，有一种具备由绝缘材料构成的基板的半导体模块。在这种半导体模块中，基板与冷却器的受热面直接接触。这种半导体模块通过基板被冷却。但是，由绝缘材料构成的基板成本较高。与此相对地，半导体模块161取代绝缘材料的基板，而具备具有绝缘性以及散热性的第二绝缘体621以及第三绝缘体622。与具备绝缘材料的基板的半导体模块相比，能够以低成本制造这种半导体模块161。
将半导体模块161配置到冷却器上时，第二绝缘体621存在于第一散热面341c与受热面之间。同样地，第三绝缘体622存在于第二散热面361c与受热面之间。第二绝缘体621位于从第一散热面341c到受热面的最短散热路径上。同样地，第三绝缘体622位于从第二散热面361c到受热面的最短散热路径上。由于第二绝缘体621以及第三绝缘体622由如上所述的具有高导热性的材料构成，因此，第一导电体341以及第二导电体361的散热性将会提高。
进一步，如上所述，半导体模块161的第一散热面341c以及第二散热面361c已被第二绝缘体621以及第三绝缘体622覆盖。将半导体模块161配置到冷却器上时，不需要对受热面进行进一步的绝缘处理。
进一步，将半导体模块161配置到冷却器上时，通过第二绝缘体621以及第三绝缘体622就能够控制从第一散热面341c到受热面的间隔、以及从第二散热面361c到受热面的间隔。在考虑了相对于受热面的绝缘性、以及第一导电体341和第二导电体361的散热性的平衡的基础之上，将第二绝缘体621以及第三绝缘体622在方向B上的厚度确定为大致相同的规定厚度。只要将半导体模块161配置到冷却器上，从第一散热面341c到受热面的距离、以及从第二散热面361c到受热面的距离就将形成为由第二绝缘体621以及第三绝缘体622规定的规定间隔。因此，不需要在将半导体模块161配置到冷却器上之后再进一步调整间隔。
进一步，即使在将多个半导体模块161配置到冷却器上时，对于各个半导体模块161来说，也不需要相对于受热面进行上述绝缘处理以及间隔调整。因此，各个半导体模块161的散热性、以及与散热性相关联的性能不会产生差异。
由此，即使在将多个半导体模块161配置到冷却器上时，也能够容易地将半导体模块161固定到冷却器的受热面上，而不会使散热性受损。其结果是，能够防止因半导体模块161的配置不良而引起半导体电力转换装置的性能下降。
此外，可以对第二绝缘体621的第二面621b以及第三绝缘体622的第二面622b进行切削加工。切削加工例如可以通过使用金刚石片进行的切片加工来进行。通过对第二绝缘体621的第二面621b以及第三绝缘体622的第二面622b进行切削加工，填充物将呈现出细微的凹凸，并将形成粗糙状态的切削面。例如，通过硅酮粘接剂将半导体模块161粘接到冷却器的受热面上时，硅酮粘接剂将进入到第二绝缘体621的第二面621b以及第三绝缘体622的第二面622b的凹凸部分并硬化。通过由凹凸部分带来的固定效果，半导体模块161与冷却器之间的接合强度将变大。
图11是用于说明半导体模块161的制造方法的一例的图。此外，图11是示出与第一接合面341a以及第二接合面361a垂直的平面中的、半导体模块161的截面的一例的图。此外，在图11中，为了示出第一电力端子461a以及第二电力端子461b在半导体模块161中的位置而简单地将其示出。根据截面的位置，第一电力端子461a以及第二电力端子461b中的至少一个有时可能显现不出来。半导体模块161的制造方法例如包括回焊工序、一次浇铸工序、一次切削工序、二次浇铸工序以及二次切削工序。
图11的(a)是示出半导体模块161经过回焊工序后的状态的图。回焊工序是通过焊锡来接合半导体模块161的构成部件的工序。
在回焊工序中，以使用图9进行过说明的方式，接合第一导电体341、第二导电体361、第一半导体元件381、第二半导体元件401、第一凸型导电体441a、第二凸型导电体441b、第一电力端子461a、连接部481以及信号端子501。
在回焊工序中，将第一半导体元件381所具有的第一电极381a电连接到第一导电体341所具有的第一接合面341a上，并将第一半导体元件381所具有的第二电极381b电连接到与第一接合面341a对置的、第二导电体361所具有的第二接合面361a上。同样地，将第二半导体元件401所具有的第一电极401a电连接到第一导电体341所具有的第一接合面341a上，并将第二半导体元件401所具有的第二电极401b电连接到与第一接合面341a对置的、第二导电体361所具有的第二接合面361a上。此外，回焊工序过程中的第一导电体341具有与第一接合面341a对置的、平坦的矩形的面341g。在回焊工序过程中，第一导电体341在方向B上的宽度形成为，大于使用图9进行过说明的第一导电体341在方向B上的宽度。同样地，回焊工序过程中的第二导电体361具有与第二接合面361a对置的、平坦的矩形的面361g。在回焊工序过程中，第二导电体361在方向B上的宽度形成为，大于使用图9进行过说明的第二导电体361在方向B上的宽度。其理由在于：为了通过后述的一次切削工序来切削第一导电体341的面341g以及第二导电体361的面361g，使第一导电体341在方向B上的宽度与第二导电体361在方向B上的宽度大致相同。
图11的(b)是示出半导体模块161经过一次浇铸工序后的状态的图。一次浇铸工序为如下工序：使用第一绝缘体521，密封第一半导体元件381以及第二半导体元件401，并覆盖第一导电体341、第二导电体361、第一凸型导电体441a、第二凸型导电体441b、第一电力端子461a的基端部、第二电力端子461b的基端部、连接部481、以及信号端子501的基端部。一次浇铸工序例如通过向未图示的模具内注入第一树脂材料的传递模塑来进行。第一树脂材料用于形成第一绝缘体521。将用于注入第一树脂材料的浇口位置设置在第一导电体341的面341b附近、或第二导电体361的面361b附近。一次浇铸工序能够通过现有的铸型装置来进行。模具温度例如为180℃，成形压力例如为15MPa左右。通过一次浇铸工序，第一绝缘体521将覆盖第一导电体341的整个表面以及第二导电体361的整个表面。
图11的(c)是示出半导体模块161经过一次切削工序后的的状态的图。一次切削工序为如下工序：通过切削第一绝缘体521、第一导电体341以及第二导电体361的一部分，从而在第一导电体341上形成与第一接合面341a对置、并从第一绝缘体521中露出的第一散热面341c，并且，在第二导电体361上形成与第二接合面361a对置、并从第一绝缘体521中露出的第二散热面361c。此外，除了切削加工以外，还可以研削、研磨、剪切。因此，能够将本说明书中的切削加工设定成作为这些加工的总称的除去加工。
一次切削工序沿着方向B从面341g附近的第一绝缘体521的外表面开始进行。同样地，一次切削工序还沿着方向B从面361g附近的第一绝缘体521的外表面开始进行。
通过一次切削工序，覆盖着面341g的第一绝缘体521将被切削掉。在面341g露出以后，如果从面341g一侧进一步沿着方向B对第一导电体341进行切削，则将在第一导电体341上形成与第一接合面341a平行的、从第一导电体341中露出的第一散热面341c。此外，伴随着对第一导电体341进行的切削，覆盖着第一导电体341的面341b、面341d、面341e以及面341f的第一绝缘体521的一部分也将被切削掉。同样地，通过一次切削工序，覆盖着面361g的第一绝缘体521将被切削掉。在面361g露出以后，如果从面361g一侧进一步沿着方向B对第二导电体361进行切削，则将在第二导电体361上形成与第二接合面361a平行的、从第二导电体361中露出的第二散热面361c。此外，伴随着对第二半导体361进行的切削，覆盖着第二导电体361的面361b、面361d、面361e以及面361f的第一绝缘体521的一部分也将被切削掉。此外，根据一次切削工序中的切削量，有时面341g对应于第一散热面341c，面361g对应于第二散热面361c。一次切削加工例如通过使用金刚石片进行的切片加工来进行。
图11的(d)是示出半导体模块161经过二次浇铸工序后的状态的图。二次浇铸工序为如下工序：通过第二绝缘体621覆盖第一散热面341c，并通过第三绝缘体622覆盖第二散热面361c。二次浇铸工序例如通过向未图示的模具内注入用于形成第二绝缘体621以及第三绝缘体622的第二树脂材料的传递模塑来进行。将用于注入第二树脂材料的浇口位置设置在与第一散热面341c对置的位置、以及与第二散热面361c对置的位置。模具温度例如为180℃，成形压力例如为15MPa左右。通过二次浇铸工序，第二绝缘体621形成为覆盖第一散热面341c，第三绝缘体622形成为覆盖第二散热面361c。
第二绝缘体621具有覆盖第一散热面341c的平坦的第一面621a。进一步，第二绝缘体621具有与第一面621a对置的面。在该面上有时会形成由二次浇铸工序造成的浇口痕迹、分型线、分型部的高度差。如上所述，由于要使与第一面621a对置的面接触冷却器的平坦的受热面，因此需要由切削掉浇口痕迹等的平坦面构成与第一面621a对置的面。通过后述的二次切削工序，将与第一面621a对置的面加工成与第一散热面341c平行的平坦面。因此，为了使第二绝缘体621在方向B上的厚度在后述的二次切削工序后变成预先确定的规定厚度，在二次浇铸工序中，以使第二绝缘体621的厚度大于该规定厚度的方式在半导体模块161上形成该第二绝缘体621。
第三绝缘体622具有覆盖第二散热面361c平坦的第一面622a。进一步，第三绝缘体622具有与第一面622a对置的面。在该面上有时会形成由二次浇铸工序造成的浇口痕迹、分型线、分型部的高度差。如上所述，由于要使与第一面622a对置的面接触冷却器的平坦的受热面，因此需要由切削掉浇口痕迹等的平坦面构成与第一面622a对置的面。通过后述的二次切削工序，将与第一面622a对置的面加工成与第二散热面361c平行的平坦面。因此，为了使第三绝缘体622在方向B上的厚度在后述的二次切削工序后变成预先确定的规定厚度，在二次浇铸工序中，以使第三绝缘体622的厚度大于该规定厚度的方式在半导体模块161上形成该第三绝缘体622。
图11的(e)是示出半导体模块161经过二次切削工序后的状态的图。二次切削工序为如下工序：在不使第一导电体341的第一散热面341c露出的范围内，在第二绝缘体621上形成第二面621b，该第二面621b与覆盖第一散热面341c的第一面621a对置、并与第一散热面341c平行。沿着方向B从与第一面621a对置的面朝着第一面621a一侧对第二绝缘体621进行切削。在不使第一导电体341的第一散热面341c露出的范围内、并且直到在方向B上达到预先确定的规定厚度为止，对第二绝缘体621进行切削加工。
同样地，二次切削工序为如下工序：在不使第二导电体361的第二散热面361c露出的范围内，在第三绝缘体622上形成第二面622b，该第二面622b与覆盖第二散热面361c的第一面622a对置、并与第二散热面361c平行。沿着方向B从与第一面622a对置的面朝着第一面622a一侧对第三绝缘体622进行切削。在不使第二导电体361的第二散热面361c露出的范围内、并且直到在方向B上达到预先确定的规定厚度为止，对第三绝缘体622进行切削加工。
二次切削工序后，将在第二绝缘体621上形成与第一面621a对置、并与第一散热面341c平行的第二面621b。以在方向B上形成预先确定的规定厚度的方式而形成第二绝缘体621。通过二次切削工序，将从第二绝缘体621上去除在一次浇铸工序中形成在第二绝缘体621上的浇口痕迹、分型线、分型部的高度差。同样地，二次切削工序后，将在第三绝缘体622上形成与第一面622a对置、并与第二散热面361c平行的第二面622b。以在方向B上形成预先确定的规定厚度的方式形成第三绝缘体622。通过二次切削工序，将从第三绝缘体622上去除在一次浇铸工序中形成在第三绝缘体622上的浇口痕迹、分型线、分型部的高度差。
与一次切削工序同样地，二次切削工序例如通过使用金刚石片进行的切片加工来进行。二次切削工序的精度只取决于机械加工精度。
根据本实施方式的半导体模块161的制造方法，仅使用铸型装置和切削装置这样的现有的装置，就能够高精度地将安装在半导体模块161上的第二绝缘体621以及第三绝缘体622在方向B上的厚度加工成预先确定的规定厚度。进一步，能够以高精度将第二绝缘体621的第二面621b加工成与第一散热面341c平行，以及将第三绝缘体622的第二面622b加工成与第二散热面361c平行。
由此，能够制造出一种能够容易地固定到冷却器的受热面上而不会使散热性受损的半导体模块161。
上述半导体模块161的制造方法的各个工序以如下方式进行。上述回焊工序为如下工序：将第一半导体元件381所具有的第一电极381a电连接到第一导电体341所具有的第一接合面341a上，并将第一半导体元件381所具有的、形成在与第一电极381a对置的面上的第二电极381b电连接到第二导电体361所具有的第二接合面361a上。对于第二半导体元件401也是同样的。
上述一次浇铸工序为如下工序：使用第一绝缘材料对第一半导体元件381以及第二半导体元件401进行密封，从而形成第一绝缘体521。
上述一切削工序为如下工序：对第一绝缘体521的一部分、第一导电体341的一部分以及第二导电体361的一部分进行除去加工，并在第一导电体341上形成第一散热面341c，在第二导电体361上形成第二散热面361c。
上述二次浇铸工序为如下工序：使用导热率高于第一绝缘材料的第二绝缘材料，以与第一散热面341c以及第二散热面361c相接触的方式形成包含第二绝缘体621以及第三绝缘体622的第二封壳。
上述二次切削工序为如下工序：对第二封壳部分的一部分进行除去加工，并在第二封壳部分形成与第一散热面341c平行的面。
进一步，上述二次切削工序为如下工序：对第二封壳部分的一部分进行除去加工，并在第二封壳部分形成与第二散热面361c平行的面。
进一步，一次切削工序中的、在第一导电体341上形成第一散热面341c的工序为如下工序：在第一导电体341上形成与第一接合面341a对置的第一散热面341c。一次切削工序中的、在第二导电体361上形成第二散热面361c的工序为如下工序：在第二导电体361上形成与第二接合面361a对置的第二散热面361c。
此外，在上述实施方式中，说明了第一接合面341a以及第二接合面361a(与这些第一接合面341a以及第二接合面361a接合的第一半导体元件381以及第二半导体元件401)相对于冷却器的受热面平行的半导体模块161的示例，但是，相对于受热面的角度也可以并非平行，并不作特别限定。
此外，本发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以通过对构成要素进行变形以使其具体化。另外，通过适当地组合上述实施方式中公开的多个构成要素，能够形成各种发明。例如，可以从实施方式所示出的全部构成要素中删除若干个构成要素。进一步，也可以对不同实施方式中的构成要素进行适当组合。
例如，半导体模块以及电力转换装置的构成部件的尺寸、形状等并不限定于上述实施方式，可根据设计进行各种变更。

Claims (3)

1.一种半导体模块，具备：
半导体元件，具有第一电极以及形成在与所述第一电极对置的面上的第二电极；
第一导电体，具有第一接合面以及第一散热面，所述第一接合面与所述第一电极电连接；
第二导电体，具有第二接合面以及第二散热面，所述第二接合面与所述第二电极电连接；以及
封壳，具有第一封壳部分以及第二封壳部分，所述第一封壳部分由第一绝缘材料构成，并形成为密封住所述半导体元件；所述第二封壳部分由导热率高于所述第一绝缘材料的第二绝缘材料构成，并形成为与所述第一散热面和所述第二散热面相接触；
所述第二散热面位于包含所述第一散热面的虚拟平面上；
所述第二封壳部分具有：第一面，包含与所述第一散热面相接触的区域以及与所述第二散热面相接触的区域；以及第二面，与所述第一面平行。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，
所述第二封壳部分含有导热率高于所述第二绝缘材料的填充物。
3.一种半导体模块的制造方法，具备如下工序：
将半导体元件所具有的第一电极电连接到第一导电体所具有的第一接合面上，并将所述半导体元件所具有的、形成在与所述第一电极对置的面上的第二电极电连接到第二导电体所具有的第二接合面上；
使用第一绝缘材料密封所述半导体元件，从而形成第一封壳部分；
对所述第一封壳部分的一部分、所述第一导电体的一部分以及所述第二导电体的一部分进行除去加工，从而在所述第一导电体上形成第一散热面，在所述第二导电体上形成第二散热面；
使用导热率高于所述第一绝缘材料的第二绝缘材料，以与所述第一散热面和所述第二散热面相接触的方式形成第二封壳部分；以及
对所述第二封壳部分的一部分进行除去加工，从而在所述第二封壳部分形成与所述第一散热面平行的面；
在所述第二导电体上形成所述第二散热面的工序是，在包含所述第一散热面的虚拟平面上形成所述第二散热面的工序；
在所述第二封壳部分形成与所述第一散热面平行的面的工序是，在所述第二封壳部分形成与包含所述第一散热面以及所述第二散热面的面对置的面的工序。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6641161B2 (ja) 2015-11-18 2020-02-05 株式会社 日立パワーデバイス 半導体装置、およびそれを用いたオルタネータ
JP6877561B2 (ja) * 2017-09-21 2021-05-26 三菱電機株式会社 半導体装置およびこれを備えた電力変換装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1574316A (zh) * 2003-05-26 2005-02-02 株式会社电装 具有冷却系统的半导体装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6703707B1 (en) 1999-11-24 2004-03-09 Denso Corporation Semiconductor device having radiation structure
JP4286465B2 (ja) * 2001-02-09 2009-07-01 三菱電機株式会社 半導体装置とその製造方法
JP4479121B2 (ja) * 2001-04-25 2010-06-09 株式会社デンソー 半導体装置の製造方法
JP3627738B2 (ja) * 2001-12-27 2005-03-09 株式会社デンソー 半導体装置
JP4979909B2 (ja) * 2005-08-19 2012-07-18 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4805636B2 (ja) 2005-08-30 2011-11-02 株式会社東芝 電力用半導体素子及び半導体電力変換装置
JP2007251076A (ja) 2006-03-20 2007-09-27 Hitachi Ltd パワー半導体モジュール
JP5365627B2 (ja) 2008-04-09 2013-12-11 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP5415823B2 (ja) * 2008-05-16 2014-02-12 株式会社デンソー 電子回路装置及びその製造方法
JP6033215B2 (ja) 2011-03-29 2016-11-30 ローム株式会社 パワーモジュール半導体装置
JP5840933B2 (ja) * 2011-11-15 2016-01-06 トヨタ自動車株式会社 半導体装置
JP5663462B2 (ja) * 2011-12-15 2015-02-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 パワー半導体モジュールおよびパワーモジュール
JP5661052B2 (ja) * 2012-01-18 2015-01-28 三菱電機株式会社 パワー半導体モジュールおよびその製造方法
ITMI20120712A1 (it) * 2012-04-27 2013-10-28 St Microelectronics Srl Dispositivo elettronico a montaggio passante con doppio dissipatore di calore
JP6165525B2 (ja) * 2012-10-31 2017-07-19 株式会社東芝 半導体電力変換装置およびその製造方法
JP6058353B2 (ja) 2012-11-02 2017-01-11 株式会社東芝 半導体装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1574316A (zh) * 2003-05-26 2005-02-02 株式会社电装 具有冷却系统的半导体装置

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Publication number Publication date
JP6407756B2 (ja) 2018-10-17
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US9379040B2 (en) 2016-06-28
EP2937899A1 (en) 2015-10-28
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