JP2003224236A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱機能を確保しつつ、半導体素子とバスバ
ーとのはんだ接合部の信頼性を向上させた半導体装置を
提供する。 【解決手段】 樹脂ケース本体５Ａにおける開口部１０
Ａの開口周縁下部に、低ヤング率樹脂でなる変形吸収層
１１が配設されて樹脂ケース５が構成されている。変形
吸収層１１は、実装用バスバー３の半導体素子搭載部３
Ｃの周縁の反り上がりを吸収するようになっている。こ
のため、半導体素子２を実装用バスバー３に接続、固定
するはんだ１６の信頼性を高めることができる。
ーとのはんだ接合部の信頼性を向上させた半導体装置を
提供する。 【解決手段】 樹脂ケース本体５Ａにおける開口部１０
Ａの開口周縁下部に、低ヤング率樹脂でなる変形吸収層
１１が配設されて樹脂ケース５が構成されている。変形
吸収層１１は、実装用バスバー３の半導体素子搭載部３
Ｃの周縁の反り上がりを吸収するようになっている。こ
のため、半導体素子２を実装用バスバー３に接続、固定
するはんだ１６の信頼性を高めることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体装置および
その製造方法に関し、さらに詳しくは、パッケージ内の
バスバーの上に半導体素子がはんだ付けされている半導
体装置およびその製造方法に関する。
その製造方法に関し、さらに詳しくは、パッケージ内の
バスバーの上に半導体素子がはんだ付けされている半導
体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、トランジスタ、ＩＧＢＴ、サイリ
スタなどの半導体チップを用いて直流電力を交流電力に
変換するインバータや、交流電力を直流電力に変換する
コンバータなどを構成している半導体装置が知られてい
る。これらの半導体装置では、大電力用の半導体チップ
を用いると半導体チップからの放熱量が大きくなり、冷
却器を具備させて冷却を行う必要がある。
スタなどの半導体チップを用いて直流電力を交流電力に
変換するインバータや、交流電力を直流電力に変換する
コンバータなどを構成している半導体装置が知られてい
る。これらの半導体装置では、大電力用の半導体チップ
を用いると半導体チップからの放熱量が大きくなり、冷
却器を具備させて冷却を行う必要がある。
【０００３】このように冷却器を備える半導体装置とし
ては、特開２００１−１１０９８５に記載されたものが
知られている。この半導体装置は、バスバーが、ケース
を構成する枠状の成形樹脂にインサート成形されると共
に、バスバーの一部が成形樹脂の枠内に露呈するように
配置されている。そして、成形樹脂の枠内に位置するバ
スバーには、はんだ付けにより半導体チップが実装され
ている。また、バスバーが絶縁放熱シートを介して冷却
器に当接するように、成形樹脂は冷却器にネジで固定さ
れている。このため、半導体チップで発生する熱は、バ
スバーと絶縁放熱シートとを介して冷却器に伝達して、
冷却器で放熱されるようになっている。
ては、特開２００１−１１０９８５に記載されたものが
知られている。この半導体装置は、バスバーが、ケース
を構成する枠状の成形樹脂にインサート成形されると共
に、バスバーの一部が成形樹脂の枠内に露呈するように
配置されている。そして、成形樹脂の枠内に位置するバ
スバーには、はんだ付けにより半導体チップが実装され
ている。また、バスバーが絶縁放熱シートを介して冷却
器に当接するように、成形樹脂は冷却器にネジで固定さ
れている。このため、半導体チップで発生する熱は、バ
スバーと絶縁放熱シートとを介して冷却器に伝達して、
冷却器で放熱されるようになっている。
【０００４】通常、成形樹脂としては、成形時の寸法安
定性を確保するために、ポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）な
どをフィラーで強化した樹脂が用いられている。
定性を確保するために、ポリブチレンテレフタレート
（ＰＢＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）な
どをフィラーで強化した樹脂が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体装置において、フィラーで強化された成
形樹脂は上述するように寸法安定性が高く、かつ高強度
である反面、ヤング率が高いために、線膨脹係数差によ
り生じたバスバーの歪みを吸収できないという問題点が
ある。具体的には、図８に示すように、半導体装置１０
０では、成形樹脂１０１をネジ止めすることにより、半
導体チップ１０２がはんだ１０３を介して実装されたブ
スバー１０４と、絶縁放熱シート１０５とを、冷却器１
０６側に押圧するようになっている。このような半導体
装置１００において、半導体チップ１０２が発熱する
と、バスバー１０４の周縁部を成形樹脂１０１が拘束す
るため、図８に示すように、半導体チップ１０２の両側
のバスバー１０４にうねり部１０４Ａが発生する。この
とき、半導体チップ１０２をバスバー１０４に固定して
いるはんだ１０３のフィレット部には、バスバー１０４
の変形に伴う応力が働く。その結果、はんだ１０３にク
ラックが発生、進行し、最終的には通電機能および放熱
機能が著しく低下するという問題が生じる。
た従来の半導体装置において、フィラーで強化された成
形樹脂は上述するように寸法安定性が高く、かつ高強度
である反面、ヤング率が高いために、線膨脹係数差によ
り生じたバスバーの歪みを吸収できないという問題点が
ある。具体的には、図８に示すように、半導体装置１０
０では、成形樹脂１０１をネジ止めすることにより、半
導体チップ１０２がはんだ１０３を介して実装されたブ
スバー１０４と、絶縁放熱シート１０５とを、冷却器１
０６側に押圧するようになっている。このような半導体
装置１００において、半導体チップ１０２が発熱する
と、バスバー１０４の周縁部を成形樹脂１０１が拘束す
るため、図８に示すように、半導体チップ１０２の両側
のバスバー１０４にうねり部１０４Ａが発生する。この
とき、半導体チップ１０２をバスバー１０４に固定して
いるはんだ１０３のフィレット部には、バスバー１０４
の変形に伴う応力が働く。その結果、はんだ１０３にク
ラックが発生、進行し、最終的には通電機能および放熱
機能が著しく低下するという問題が生じる。
【０００６】そこで、本発明は、成形時の寸法安定性を
確保しつつ、はんだ接合部の信頼性を向上させた半導体
装置およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。
確保しつつ、はんだ接合部の信頼性を向上させた半導体
装置およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の発明は、半導体装置であって、半導体素子がはんだ
付けされて搭載される板状の半導体素子搭載部を備える
バスバーと、前記バスバーにおける前記半導体素子を搭
載した面と反対の面側に配置される冷却器と、前記半導
体素子搭載部を取り囲む部分を有する、高ヤング率の樹
脂材料でなる樹脂ケース本体とを備え、前記半導体素子
搭載部の周縁部に沿って、該周縁部の少なくとも上面に
当接する低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層が配置さ
れ、且つ該変形吸収層を前記樹脂ケース本体で保持した
状態で、該樹脂ケース本体と前記冷却器とで前記バスバ
ーが挟持されていることを特徴としている。
載の発明は、半導体装置であって、半導体素子がはんだ
付けされて搭載される板状の半導体素子搭載部を備える
バスバーと、前記バスバーにおける前記半導体素子を搭
載した面と反対の面側に配置される冷却器と、前記半導
体素子搭載部を取り囲む部分を有する、高ヤング率の樹
脂材料でなる樹脂ケース本体とを備え、前記半導体素子
搭載部の周縁部に沿って、該周縁部の少なくとも上面に
当接する低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層が配置さ
れ、且つ該変形吸収層を前記樹脂ケース本体で保持した
状態で、該樹脂ケース本体と前記冷却器とで前記バスバ
ーが挟持されていることを特徴としている。
【０００８】このような構成の請求項１記載の発明で
は、バスバーの半導体素子搭載部における周縁部の少な
くとも上面に、低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層が当
接した状態で、高ヤング率の樹脂材料でなる樹脂ケース
本体と冷却器とでバスバーが挟持されているため、半導
体素子の自己発熱に伴って、半導体素子とバスバーとの
線膨張係数差により発生する半導体素子搭載部の変形を
変形吸収層が吸収する。このため、バスバーにおける半
導体搭載部にうねり部が発生することを防止でき、半導
体素子とバスバーとを接合しているはんだ付け部分にク
ラックなどの損傷が発生することを防止できる。
は、バスバーの半導体素子搭載部における周縁部の少な
くとも上面に、低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層が当
接した状態で、高ヤング率の樹脂材料でなる樹脂ケース
本体と冷却器とでバスバーが挟持されているため、半導
体素子の自己発熱に伴って、半導体素子とバスバーとの
線膨張係数差により発生する半導体素子搭載部の変形を
変形吸収層が吸収する。このため、バスバーにおける半
導体搭載部にうねり部が発生することを防止でき、半導
体素子とバスバーとを接合しているはんだ付け部分にク
ラックなどの損傷が発生することを防止できる。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体装置であって、前記樹脂ケース本体には、前記変形
吸収層より前記半導体素子に近い位置に配置、形成され
て前記半導体素子搭載部に当接するバスバー当接部を備
えていることを特徴とする。
導体装置であって、前記樹脂ケース本体には、前記変形
吸収層より前記半導体素子に近い位置に配置、形成され
て前記半導体素子搭載部に当接するバスバー当接部を備
えていることを特徴とする。
【００１０】したがって、請求項２記載の発明では、請
求項１に記載された発明の作用に加えて、樹脂ケース本
体がバスバー当接部を有するため、このバスバー当接部
でバスバーの浮き上がりを防止できる。この結果、バス
バーと冷却器との接触面積を確保できるため、半導体素
子側からバスバーに伝達した熱を冷却器側へ効率よく放
熱させることができる。
求項１に記載された発明の作用に加えて、樹脂ケース本
体がバスバー当接部を有するため、このバスバー当接部
でバスバーの浮き上がりを防止できる。この結果、バス
バーと冷却器との接触面積を確保できるため、半導体素
子側からバスバーに伝達した熱を冷却器側へ効率よく放
熱させることができる。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の半
導体装置であって、前記変形吸収層と前記樹脂ケース本
体との接合面に、前記樹脂ケースの成型時の樹脂変形圧
力で変形しないバリア層が介在されていることを特徴と
する。
導体装置であって、前記変形吸収層と前記樹脂ケース本
体との接合面に、前記樹脂ケースの成型時の樹脂変形圧
力で変形しないバリア層が介在されていることを特徴と
する。
【００１２】請求項３記載の発明では、樹脂ケース本体
と変形吸収層との接合面にバリア層が介在されているた
め、変形吸収層を成形した後、その上に樹脂ケース本体
を重ねて成形する際に、樹脂ケース本体の変形、例えば
樹脂硬化に伴う収縮などの変形が変形吸収層へ伝わるこ
とをバリア層で防止できる。
と変形吸収層との接合面にバリア層が介在されているた
め、変形吸収層を成形した後、その上に樹脂ケース本体
を重ねて成形する際に、樹脂ケース本体の変形、例えば
樹脂硬化に伴う収縮などの変形が変形吸収層へ伝わるこ
とをバリア層で防止できる。
【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載された半導体装置であって、前記
バスバーと前記冷却器との間に、熱伝導性を有する電気
絶縁体を介在させたことを特徴とする。
項３のいずれかに記載された半導体装置であって、前記
バスバーと前記冷却器との間に、熱伝導性を有する電気
絶縁体を介在させたことを特徴とする。
【００１４】請求項４記載の発明では、請求項１から請
求項４に記載された発明の作用に加えて、半導体素子か
ら発生した熱を電気絶縁体を介して冷却器側へ伝達させ
ることができる。
求項４に記載された発明の作用に加えて、半導体素子か
ら発生した熱を電気絶縁体を介して冷却器側へ伝達させ
ることができる。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載された半導体装置であって、前記
樹脂ケース本体に囲まれた前記バスバー上に封止樹脂が
充填されていることを特徴とする。
項４のいずれかに記載された半導体装置であって、前記
樹脂ケース本体に囲まれた前記バスバー上に封止樹脂が
充填されていることを特徴とする。
【００１６】請求項５記載の発明では、請求項１から請
求項４に記載された発明の作用に加えて、封止樹脂が半
導体素子を保護する作用がある。
求項４に記載された発明の作用に加えて、封止樹脂が半
導体素子を保護する作用がある。
【００１７】請求項６記載の発明は、半導体装置の製造
方法であって、板状の半導体素子搭載部を備えるバスバ
ーの前記半導体素子搭載部上に半導体素子をはんだ付け
する工程と、前記半導体素子搭載部の周縁部に沿って低
ヤング率の樹脂でなる変形吸収層を形成する工程と、前
記変形吸収層を覆うように高ヤング率の樹脂材料で樹脂
ケース本体を前記変形吸収層と一体的に形成する工程
と、前記樹脂ケース本体を冷却器に固定して、前記バス
バーを前記樹脂ケース本体と前記冷却器とで挟持させる
工程とを備えることを特徴とする。
方法であって、板状の半導体素子搭載部を備えるバスバ
ーの前記半導体素子搭載部上に半導体素子をはんだ付け
する工程と、前記半導体素子搭載部の周縁部に沿って低
ヤング率の樹脂でなる変形吸収層を形成する工程と、前
記変形吸収層を覆うように高ヤング率の樹脂材料で樹脂
ケース本体を前記変形吸収層と一体的に形成する工程
と、前記樹脂ケース本体を冷却器に固定して、前記バス
バーを前記樹脂ケース本体と前記冷却器とで挟持させる
工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】請求項６記載の発明では、半導体素子を搭
載したバスバーにおける半導体素子搭載部の周縁部に沿
って低ヤング率の変形吸収層を形成した後、高ヤング率
の樹脂ケース本体を形成することにより、バスバーの変
形吸収機能を有する構造を容易に作製することができ
る。また、樹脂ケース本体を冷却器に固定することによ
り、バスバーを樹脂ケース本体と冷却器とで挟持した状
態で保持することができる。
載したバスバーにおける半導体素子搭載部の周縁部に沿
って低ヤング率の変形吸収層を形成した後、高ヤング率
の樹脂ケース本体を形成することにより、バスバーの変
形吸収機能を有する構造を容易に作製することができ
る。また、樹脂ケース本体を冷却器に固定することによ
り、バスバーを樹脂ケース本体と冷却器とで挟持した状
態で保持することができる。
【００１９】請求項７記載の発明は、請求項６記載の半
導体装置の製造方法であって、前記バスバーを前記樹脂
ケース本体と前記冷却器とで挟持させる際に、前記バス
バーと前記冷却器との間に熱伝導性を有する電気絶縁体
を介在させることを特徴とする。
導体装置の製造方法であって、前記バスバーを前記樹脂
ケース本体と前記冷却器とで挟持させる際に、前記バス
バーと前記冷却器との間に熱伝導性を有する電気絶縁体
を介在させることを特徴とする。
【００２０】請求項７記載の発明では、請求項６記載の
発明の作用に加えて、電気絶縁体がバスバーから冷却器
へ熱を伝導させることで放熱効率と絶縁機能とを向上さ
せることができる。
発明の作用に加えて、電気絶縁体がバスバーから冷却器
へ熱を伝導させることで放熱効率と絶縁機能とを向上さ
せることができる。
【００２１】請求項８記載の発明は、請求項６または請
求項７に記載された半導体装置の製造方法であって、前
記変形吸収層を形成した後、前記樹脂ケース本体の成型
時の樹脂変形圧力で変形しないバリア層を前記変形吸収
層を覆うように形成することを特徴とする。
求項７に記載された半導体装置の製造方法であって、前
記変形吸収層を形成した後、前記樹脂ケース本体の成型
時の樹脂変形圧力で変形しないバリア層を前記変形吸収
層を覆うように形成することを特徴とする。
【００２２】請求項８記載の発明では、変形吸収層を形
成した後、バリア層を形成することで、樹脂ケース本体
の成型時の樹脂変形に伴って、変形吸収層が変形するこ
とを防止することができる。
成した後、バリア層を形成することで、樹脂ケース本体
の成型時の樹脂変形に伴って、変形吸収層が変形するこ
とを防止することができる。
【００２３】請求項９記載の発明は、半導体装置の製造
方法であって、板状の半導体素子搭載部を備えるバスバ
ーの一方側の面の前記半導体素子搭載部上に半導体素子
をはんだ付けする工程と、前記半導体素子搭載部の周縁
部に沿って低ヤング率の樹脂材料でなる変形吸収層を形
成する工程と、前記変形吸収層を収容する段差部を有す
ると共に、高ヤング率の樹脂材料でなる樹脂ケース本体
を形成する工程と、前記樹脂ケース本体の前記段差部に
前記変形吸収層を収容して、該変形吸収層と前記樹脂ケ
ース本体とを組み付ける工程と、前記バスバーの他方側
の面に冷却器を配置すると共に、該冷却器と前記樹脂ケ
ース本体とを固定して、前記バスバーの周辺部を前記冷
却器と前記樹脂ケース本体とで挟持させる工程と、を備
えることを特徴とする。
方法であって、板状の半導体素子搭載部を備えるバスバ
ーの一方側の面の前記半導体素子搭載部上に半導体素子
をはんだ付けする工程と、前記半導体素子搭載部の周縁
部に沿って低ヤング率の樹脂材料でなる変形吸収層を形
成する工程と、前記変形吸収層を収容する段差部を有す
ると共に、高ヤング率の樹脂材料でなる樹脂ケース本体
を形成する工程と、前記樹脂ケース本体の前記段差部に
前記変形吸収層を収容して、該変形吸収層と前記樹脂ケ
ース本体とを組み付ける工程と、前記バスバーの他方側
の面に冷却器を配置すると共に、該冷却器と前記樹脂ケ
ース本体とを固定して、前記バスバーの周辺部を前記冷
却器と前記樹脂ケース本体とで挟持させる工程と、を備
えることを特徴とする。
【００２４】請求項９記載の発明では、変形吸収層を形
成する工程と、樹脂ケース本体を形成する工程とが別で
あるため、樹脂ケース本体の成型時の温度が変形吸収層
に及んで変形吸収層を劣化させたり、変形させることを
防止できる。
成する工程と、樹脂ケース本体を形成する工程とが別で
あるため、樹脂ケース本体の成型時の温度が変形吸収層
に及んで変形吸収層を劣化させたり、変形させることを
防止できる。
【００２５】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、変形吸収
層が、半導体素子の自己発熱によるバスバーの変形を吸
収するため、バスバーにうねりが生じるのを防止でき
る。このため、バスバーと半導体素子とを接合するはん
だの信頼性を向上できる。また、請求項１記載の発明に
よれば、高ヤング率材料でなる樹脂ケース本体が冷却器
に固定されるため、成形時の寸法安定性を確保すること
ができる。
層が、半導体素子の自己発熱によるバスバーの変形を吸
収するため、バスバーにうねりが生じるのを防止でき
る。このため、バスバーと半導体素子とを接合するはん
だの信頼性を向上できる。また、請求項１記載の発明に
よれば、高ヤング率材料でなる樹脂ケース本体が冷却器
に固定されるため、成形時の寸法安定性を確保すること
ができる。
【００２６】請求項２記載の発明によれば、変形吸収層
がバスバー当接部を有するため、このバスバー当接部で
バスバーの浮き上がりを防止できるため、バスバーと冷
却器との接触面積を確保でき、請求項１に記載された発
明の効果に加えて、半導体素子側からバスバーに伝達し
た熱を冷却器側へ効率よく放熱させることができる。
がバスバー当接部を有するため、このバスバー当接部で
バスバーの浮き上がりを防止できるため、バスバーと冷
却器との接触面積を確保でき、請求項１に記載された発
明の効果に加えて、半導体素子側からバスバーに伝達し
た熱を冷却器側へ効率よく放熱させることができる。
【００２７】請求項３記載の発明によれば、上記した効
果に加えて、樹脂ケース本体と変形吸収層との接合面に
バリア層が介在されているため、バスバーに直接接触す
る変形吸収層が圧縮されることを防止できる。このた
め、バスバーの熱変形を変形吸収層で有効に吸収するこ
とができる。
果に加えて、樹脂ケース本体と変形吸収層との接合面に
バリア層が介在されているため、バスバーに直接接触す
る変形吸収層が圧縮されることを防止できる。このた
め、バスバーの熱変形を変形吸収層で有効に吸収するこ
とができる。
【００２８】請求項４記載の発明によれば、上記した効
果に加えて、バスバーと前記冷却器との間に、熱伝導性
を有する電気絶縁体を介在させているため、バスバー側
の熱を電気絶縁体を介して冷却器側へ伝達することがで
き、半導体装置の放熱性を高めることができる。
果に加えて、バスバーと前記冷却器との間に、熱伝導性
を有する電気絶縁体を介在させているため、バスバー側
の熱を電気絶縁体を介して冷却器側へ伝達することがで
き、半導体装置の放熱性を高めることができる。
【００２９】請求項５記載の発明によれば、上記した効
果に加えて、樹脂ケース本体内に封止樹脂が充填されて
いるため、半導体素子を保護する効果がある。
果に加えて、樹脂ケース本体内に封止樹脂が充填されて
いるため、半導体素子を保護する効果がある。
【００３０】請求項６記載の発明によれば、バスバーの
変形吸収機能を有する構造を容易に作製できるという効
果がある。また、樹脂ケース本体を冷却器に固定するこ
とにより、バスバーを樹脂ケース本体と冷却器とで挟持
した状態で確実に保持することができる。
変形吸収機能を有する構造を容易に作製できるという効
果がある。また、樹脂ケース本体を冷却器に固定するこ
とにより、バスバーを樹脂ケース本体と冷却器とで挟持
した状態で確実に保持することができる。
【００３１】請求項７記載の発明によれば、電気絶縁体
がバスバーから冷却器へ熱を伝導させることで放熱効率
と電気絶縁機能とを向上させることができる。
がバスバーから冷却器へ熱を伝導させることで放熱効率
と電気絶縁機能とを向上させることができる。
【００３２】請求項８記載の発明によれば、変形吸収層
を形成した後、バリア層を形成することで、樹脂ケース
本体の成型時の樹脂変形に伴って、変形吸収層が変形す
ることを防止する効果が得られる。
を形成した後、バリア層を形成することで、樹脂ケース
本体の成型時の樹脂変形に伴って、変形吸収層が変形す
ることを防止する効果が得られる。
【００３３】請求項９記載の発明によれば、変形吸収層
を形成する工程と、樹脂ケース本体を形成する工程とが
別であるため、樹脂ケース本体の成型時の温度が変形吸
収層に及ぶことによる変形吸収層の劣化や変形を防止で
きる。
を形成する工程と、樹脂ケース本体を形成する工程とが
別であるため、樹脂ケース本体の成型時の温度が変形吸
収層に及ぶことによる変形吸収層の劣化や変形を防止で
きる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置お
よびその製造方法の詳細を図面に示す各実施の形態に基
づいて説明する。
よびその製造方法の詳細を図面に示す各実施の形態に基
づいて説明する。
【００３５】（第１の実施の形態）図１〜図３は、本発
明に係る半導体装置の第１の実施の形態を示している。
明に係る半導体装置の第１の実施の形態を示している。
【００３６】以下、図１〜図３を用いて本実施の形態に
係る半導体装置１の概略構成について説明する。図１に
示すように、本実施形態の半導体装置１は、半導体素子
２が搭載された実装用バスバー３と、この実装用バスバ
ー３に所定寸法を隔てて並行に配置された通電用バスバ
ー４と、これら実装用バスバー３および通電用バスバー
４の長手方向の一方の端部側が埋設されるようにインサ
ート成形された枠状の樹脂ケース５と、この樹脂ケース
５の少なくとも下面全体に亘るような面積、形状を有す
る絶縁放熱シート６と、図２および図３に示すように絶
縁放熱シート６の下面側に配置され、絶縁放熱シートを
介して樹脂ケース５がボルト１２、１４で固定される冷
却器７とを備えている。また、半導体素子２の上面に
は、電極パッド（図２参照）２Ａが設けられている。こ
の電極パッド２Ａは、通電用バスバー４とボンディング
ワイヤ２０を介して接続されている。
係る半導体装置１の概略構成について説明する。図１に
示すように、本実施形態の半導体装置１は、半導体素子
２が搭載された実装用バスバー３と、この実装用バスバ
ー３に所定寸法を隔てて並行に配置された通電用バスバ
ー４と、これら実装用バスバー３および通電用バスバー
４の長手方向の一方の端部側が埋設されるようにインサ
ート成形された枠状の樹脂ケース５と、この樹脂ケース
５の少なくとも下面全体に亘るような面積、形状を有す
る絶縁放熱シート６と、図２および図３に示すように絶
縁放熱シート６の下面側に配置され、絶縁放熱シートを
介して樹脂ケース５がボルト１２、１４で固定される冷
却器７とを備えている。また、半導体素子２の上面に
は、電極パッド（図２参照）２Ａが設けられている。こ
の電極パッド２Ａは、通電用バスバー４とボンディング
ワイヤ２０を介して接続されている。
【００３７】樹脂ケース５は、図１に示すように、高ヤ
ング率の樹脂材料でなり、矩形環状のケース外枠部８お
よびこのケース外枠部８の一対の対向する側部８Ａ、８
Ｂとの対向内側面の下部中央部同士を連結する中央枠部
９で構成される樹脂ケース本体５Ａと、実装用バスバー
３に直接接触する低ヤング率の樹脂材料でなる変形吸収
層１１とでなる。ケース外枠部８の内側面１０Ａ、１０
Ｂによって、樹脂ケース５は開口された部分を有し、こ
の部分に後述する封止樹脂１７が充填される。実装用バ
スバー３が配置される内側面１０Ａの下部には、図２に
示すように、低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層１１が
配設されている。また、変形吸収層１１は、後述するよ
うに、実装用バスバー３における半導体素子搭載部３Ｃ
の幅方向両側の縁部の上面および側面に当接するよう
に、断面Ｌ字状（図２参照）に形成されている。すなわ
ち、変形吸収層１１は、実装用バスバー３の半導体素子
搭載部３Ｃの幅方向の伸びと両側の周縁の反り上がりを
吸収するようになっている。
ング率の樹脂材料でなり、矩形環状のケース外枠部８お
よびこのケース外枠部８の一対の対向する側部８Ａ、８
Ｂとの対向内側面の下部中央部同士を連結する中央枠部
９で構成される樹脂ケース本体５Ａと、実装用バスバー
３に直接接触する低ヤング率の樹脂材料でなる変形吸収
層１１とでなる。ケース外枠部８の内側面１０Ａ、１０
Ｂによって、樹脂ケース５は開口された部分を有し、こ
の部分に後述する封止樹脂１７が充填される。実装用バ
スバー３が配置される内側面１０Ａの下部には、図２に
示すように、低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層１１が
配設されている。また、変形吸収層１１は、後述するよ
うに、実装用バスバー３における半導体素子搭載部３Ｃ
の幅方向両側の縁部の上面および側面に当接するよう
に、断面Ｌ字状（図２参照）に形成されている。すなわ
ち、変形吸収層１１は、実装用バスバー３の半導体素子
搭載部３Ｃの幅方向の伸びと両側の周縁の反り上がりを
吸収するようになっている。
【００３８】ここで、樹脂ケース本体５Ａを形成する高
ヤング率樹脂としては、例えばポリブチレンテレフタレ
ート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの
フィラー強化グレードのものを用いることができる。こ
のような材料でなる高ヤング率樹脂に対して、変形吸収
層１１を形成する低ヤング率樹脂層１１の樹脂材料とし
ては、上記したＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの非強化
グレードのものや、エラストマー入りの低ヤング率グレ
ードのものを用いるという組み合わせがある。
ヤング率樹脂としては、例えばポリブチレンテレフタレ
ート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰ
Ｓ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの
フィラー強化グレードのものを用いることができる。こ
のような材料でなる高ヤング率樹脂に対して、変形吸収
層１１を形成する低ヤング率樹脂層１１の樹脂材料とし
ては、上記したＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの非強化
グレードのものや、エラストマー入りの低ヤング率グレ
ードのものを用いるという組み合わせがある。
【００３９】この他の組み合わせとしては、高ヤング率
樹脂として、例えばＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、エポキ
シなどを用い、低ヤング率樹脂として、例えばシリコン
樹脂、ウレタン樹脂などを用いるという組み合わせがあ
る。
樹脂として、例えばＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、エポキ
シなどを用い、低ヤング率樹脂として、例えばシリコン
樹脂、ウレタン樹脂などを用いるという組み合わせがあ
る。
【００４０】なお、高ヤング率樹脂と低ヤング率樹脂の
材料の組み合わせとしては、必要な応力緩和効果や、製
造工程中および製品として必要な耐熱温度により適宜決
定することができる。
材料の組み合わせとしては、必要な応力緩和効果や、製
造工程中および製品として必要な耐熱温度により適宜決
定することができる。
【００４１】このような材料で構成された樹脂ケース５
において、図１に示すように、ケース外枠部８の四隅に
は、冷却器７へ樹脂ケース５を取り付けるためのボルト
１２を挿入するボルト挿入孔１３が貫通するように形成
されている。また、中央枠部９の中心部には、同様に、
ボルト１４を挿入するためのボルト挿通孔１５が形成さ
れている。なお、これらボルト挿入孔１３、１５は、図
２に示すように、上部にボルト１２、１４の頭部１２
Ａ、１４Ｂを収納する太い径の孔１３Ａ、１５Ａが形成
され、下部にボルトネジ部１２Ｂ、１４Ｂのみが挿入で
きる細い径の孔１３Ｂ、１５Ｂが形成されている。そし
て、これらボルト挿通孔１３、１５は、高ヤング率樹脂
でなる樹脂ケース本体５Ａに形成されている。
において、図１に示すように、ケース外枠部８の四隅に
は、冷却器７へ樹脂ケース５を取り付けるためのボルト
１２を挿入するボルト挿入孔１３が貫通するように形成
されている。また、中央枠部９の中心部には、同様に、
ボルト１４を挿入するためのボルト挿通孔１５が形成さ
れている。なお、これらボルト挿入孔１３、１５は、図
２に示すように、上部にボルト１２、１４の頭部１２
Ａ、１４Ｂを収納する太い径の孔１３Ａ、１５Ａが形成
され、下部にボルトネジ部１２Ｂ、１４Ｂのみが挿入で
きる細い径の孔１３Ｂ、１５Ｂが形成されている。そし
て、これらボルト挿通孔１３、１５は、高ヤング率樹脂
でなる樹脂ケース本体５Ａに形成されている。
【００４２】本実施の形態では、実装用バスバー３およ
び通電用バスバー４は、例えば銅（Ｃｕ）で形成されて
いる。実装用バスバー３は、図１に示すように、樹脂ケ
ース５のケース外枠部８の一側部８Ａの上面に配置され
て配線などの接続が施される上面部３Ａと、上面部３Ａ
と直角をなして折り曲げられ、且つケース外枠部８の一
側部８Ａを高さ方向に貫通してケース外枠部８に保持さ
れたインサート部３Ｂと、一側部８Ａの下部からインサ
ート部３Ｂと直角をなすように、上面部３Ａと反対方向
に開口部１０Ａを図１中矢印ｙ方向に沿って折り曲げら
れた半導体素子搭載部３Ｃとからなる。
び通電用バスバー４は、例えば銅（Ｃｕ）で形成されて
いる。実装用バスバー３は、図１に示すように、樹脂ケ
ース５のケース外枠部８の一側部８Ａの上面に配置され
て配線などの接続が施される上面部３Ａと、上面部３Ａ
と直角をなして折り曲げられ、且つケース外枠部８の一
側部８Ａを高さ方向に貫通してケース外枠部８に保持さ
れたインサート部３Ｂと、一側部８Ａの下部からインサ
ート部３Ｂと直角をなすように、上面部３Ａと反対方向
に開口部１０Ａを図１中矢印ｙ方向に沿って折り曲げら
れた半導体素子搭載部３Ｃとからなる。
【００４３】上述したように、この半導体素子搭載部３
Ｃの幅方向の両縁部は、図２に示す通り、ケース外枠部
８および中央枠部９の下面に配設された（開口部１０Ａ
の下縁部に位置する）変形吸収層１１の下に位置するよ
うに配置されている。
Ｃの幅方向の両縁部は、図２に示す通り、ケース外枠部
８および中央枠部９の下面に配設された（開口部１０Ａ
の下縁部に位置する）変形吸収層１１の下に位置するよ
うに配置されている。
【００４４】通電用バスバー４は、上記した実装用バス
バー３と同様の構造に形成されている。図１に示すよう
に、樹脂ケース５のケース外枠部８の一側部８Ａの上面
に配置されて配線などの接続が施される上面部４Ａと、
この上面部４Ａと直角をなして折り曲げられ、且つケー
ス外枠部８を高さ方向に貫通してケース外枠部８に保持
されたインサート部４Ｂと、前記一側部８Ａの下部から
インサート部４Ｂと直角をなすように、内側面１０Ｂを
上面部４Ａと反対方向に（図１中矢印ｙ方向）に沿って
折り曲げられたワイヤ接続部４Ｃとからなる。なお、本
実施の形態において通電用バスバー４には、自己発熱す
る半導体素子２が搭載されないため、開口部１０Ｂおよ
び中央枠部９の下部に変形吸収層１１は形成されていな
いが、通電用バスバー４のワイヤ接続部４Ｃの面方向の
熱膨脹を吸収し得るように変形吸収層１１を配設する構
成としても勿論よい。
バー３と同様の構造に形成されている。図１に示すよう
に、樹脂ケース５のケース外枠部８の一側部８Ａの上面
に配置されて配線などの接続が施される上面部４Ａと、
この上面部４Ａと直角をなして折り曲げられ、且つケー
ス外枠部８を高さ方向に貫通してケース外枠部８に保持
されたインサート部４Ｂと、前記一側部８Ａの下部から
インサート部４Ｂと直角をなすように、内側面１０Ｂを
上面部４Ａと反対方向に（図１中矢印ｙ方向）に沿って
折り曲げられたワイヤ接続部４Ｃとからなる。なお、本
実施の形態において通電用バスバー４には、自己発熱す
る半導体素子２が搭載されないため、開口部１０Ｂおよ
び中央枠部９の下部に変形吸収層１１は形成されていな
いが、通電用バスバー４のワイヤ接続部４Ｃの面方向の
熱膨脹を吸収し得るように変形吸収層１１を配設する構
成としても勿論よい。
【００４５】上記した実装用バスバー３の半導体素子搭
載部３Ｃの上面には、例えばＩＧＢＴ、サイリスタなど
の半導体素子２がはんだ（例えばＳｎ−Ｐｂなど）１６
を介して実装されている。この半導体素子２の下面（裏
面）には、裏面電極（図示省略する）が形成されてお
り、はんだ１６により電気的導通が図られている。
載部３Ｃの上面には、例えばＩＧＢＴ、サイリスタなど
の半導体素子２がはんだ（例えばＳｎ−Ｐｂなど）１６
を介して実装されている。この半導体素子２の下面（裏
面）には、裏面電極（図示省略する）が形成されてお
り、はんだ１６により電気的導通が図られている。
【００４６】また、絶縁放熱シート６は、例えば熱伝導
フィラー入りのシリコンラバーなどで形成されたシート
を用いることができる。
フィラー入りのシリコンラバーなどで形成されたシート
を用いることができる。
【００４７】さらに、冷却器７は、熱伝導性の高い金属
（例えばアルミニウムなど）でブロック状に形成され、
図２および図３に示すように、放熱性を高めるために内
部に複数の空気流通路７Ａが形成されたヒートシンク構
造を有している。
（例えばアルミニウムなど）でブロック状に形成され、
図２および図３に示すように、放熱性を高めるために内
部に複数の空気流通路７Ａが形成されたヒートシンク構
造を有している。
【００４８】このような構成において、半導体素子２と
実装用バスバー３との線膨張係数の関係は、半導体素子
（Ｓｉ）２＜実装用バスバー（Ｃｕ）３である。また、
半導体素子２が自己発熱したときの温度勾配は、半導体
素子２＞実装用バスバー３＞冷却器７である。したがっ
て、半導体素子２の自己発熱時は、実装用バスバー３
（半導体素子搭載３Ｃ）が大きく伸び、且つ半導体素子
２がその伸びを拘束する。その結果、実装用バスバー３
（３Ｃ）は、図３に示すように、周縁部が上方へ向けて
反り上がった形状となる。すなわち、実装用バスバー３
（３Ｃ）中央が下方へ向けて凸状となるように湾曲した
形状となる。本実施の形態に係る半導体装置１では、図
３に示すように、実装用バスバー３（３Ｃ）の変形（歪
み）を低ヤング率樹脂でなる変形吸収層１１で吸収する
ことができる。このため、図８に示したように、半導体
素子２の近傍に実装用バスバー３（３Ｃ）のうねり部が
発生するのを抑制することができる。この結果、半導体
素子２を半導体素子搭載部３Ｃに接続、固定するはんだ
１６のフィレット部にかかる応力を低減させることがで
きる。
実装用バスバー３との線膨張係数の関係は、半導体素子
（Ｓｉ）２＜実装用バスバー（Ｃｕ）３である。また、
半導体素子２が自己発熱したときの温度勾配は、半導体
素子２＞実装用バスバー３＞冷却器７である。したがっ
て、半導体素子２の自己発熱時は、実装用バスバー３
（半導体素子搭載３Ｃ）が大きく伸び、且つ半導体素子
２がその伸びを拘束する。その結果、実装用バスバー３
（３Ｃ）は、図３に示すように、周縁部が上方へ向けて
反り上がった形状となる。すなわち、実装用バスバー３
（３Ｃ）中央が下方へ向けて凸状となるように湾曲した
形状となる。本実施の形態に係る半導体装置１では、図
３に示すように、実装用バスバー３（３Ｃ）の変形（歪
み）を低ヤング率樹脂でなる変形吸収層１１で吸収する
ことができる。このため、図８に示したように、半導体
素子２の近傍に実装用バスバー３（３Ｃ）のうねり部が
発生するのを抑制することができる。この結果、半導体
素子２を半導体素子搭載部３Ｃに接続、固定するはんだ
１６のフィレット部にかかる応力を低減させることがで
きる。
【００４９】また、この半導体装置１では、上述のよう
に部分的に低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層１１を備
えるものの、略全体は高ヤング率の樹脂でなる樹脂ケー
ス本体５Ａであるため、樹脂ケース５の寸法安定性を確
保できる。このため、樹脂ケース５の周辺部品である絶
縁放熱シート６や冷却器７との組み付けに際する寸法精
度を確保することができる。さらに、ボルト挿通孔１
３、１５が樹脂ケース５の高ヤング率樹脂でなる樹脂ケ
ース本体５Ａに形成されているため、樹脂ケース全体が
低ヤング率樹脂で形成されたものに比較して、冷却器７
に固定するボルト１２、１４のトルクが得られ、経時劣
化によるボルト緩みの発生を抑制することができる。
に部分的に低ヤング率の樹脂でなる変形吸収層１１を備
えるものの、略全体は高ヤング率の樹脂でなる樹脂ケー
ス本体５Ａであるため、樹脂ケース５の寸法安定性を確
保できる。このため、樹脂ケース５の周辺部品である絶
縁放熱シート６や冷却器７との組み付けに際する寸法精
度を確保することができる。さらに、ボルト挿通孔１
３、１５が樹脂ケース５の高ヤング率樹脂でなる樹脂ケ
ース本体５Ａに形成されているため、樹脂ケース全体が
低ヤング率樹脂で形成されたものに比較して、冷却器７
に固定するボルト１２、１４のトルクが得られ、経時劣
化によるボルト緩みの発生を抑制することができる。
【００５０】次に、本実施の形態に係る半導体装置１の
製造方法について説明する。本実施の形態では、以下に
示す工程を経て半導体装置１の製造を行う。
製造方法について説明する。本実施の形態では、以下に
示す工程を経て半導体装置１の製造を行う。
【００５１】（一次成型工程）まず、実装用バスバー３
の半導体素子搭載部３Ｃを周回するようにキャビティが
形成された金型を用いて、実装用バスバー３の半導体素
子搭載部３Ｃの周縁に沿って低ヤング率樹脂でなる変形
吸収層１１を一次成形する。ここで、低ヤング率樹脂と
しは、例えばＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの非強化グ
レードのものや、エラストマー入りの低ヤング率グレー
ドのものを用いる。
の半導体素子搭載部３Ｃを周回するようにキャビティが
形成された金型を用いて、実装用バスバー３の半導体素
子搭載部３Ｃの周縁に沿って低ヤング率樹脂でなる変形
吸収層１１を一次成形する。ここで、低ヤング率樹脂と
しは、例えばＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの非強化グ
レードのものや、エラストマー入りの低ヤング率グレー
ドのものを用いる。
【００５２】（二次成型工程）その後、樹脂ケース５全
体を成形する金型を用いて、変形吸収層１１が配設され
た実装用バスバー３と、通電用バスバー４とが所定間隔
で平行をなすように配置する。そして、金型内に樹脂ケ
ース本体５Ａを例えばインジェクション成形する。な
お、予め、実装用バスバー３のインサート部３Ｂと通電
用バスバー４のインサート部４Ｂとは、金型内で樹脂ケ
ース本体５Ａ中にインサート状態となるように配置す
る。そして、低ヤング率樹脂と高ヤング率樹脂とで形成
された樹脂ケース５を離型する。なお、高ヤング率樹脂
としては、例えばＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどのフィ
ラー強化グレードのものを用いる。
体を成形する金型を用いて、変形吸収層１１が配設され
た実装用バスバー３と、通電用バスバー４とが所定間隔
で平行をなすように配置する。そして、金型内に樹脂ケ
ース本体５Ａを例えばインジェクション成形する。な
お、予め、実装用バスバー３のインサート部３Ｂと通電
用バスバー４のインサート部４Ｂとは、金型内で樹脂ケ
ース本体５Ａ中にインサート状態となるように配置す
る。そして、低ヤング率樹脂と高ヤング率樹脂とで形成
された樹脂ケース５を離型する。なお、高ヤング率樹脂
としては、例えばＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどのフィ
ラー強化グレードのものを用いる。
【００５３】（はんだ付け工程）次に、実装用バスバー
３と通電用バスバー４とを一体に保持した樹脂ケース５
を例えばはんだ付け装置にセッティングして、実装用バ
スバー３の半導体素子搭載部３Ｃ上の所定位置に半導体
素子２をはんだ１６を介して固定させる。
３と通電用バスバー４とを一体に保持した樹脂ケース５
を例えばはんだ付け装置にセッティングして、実装用バ
スバー３の半導体素子搭載部３Ｃ上の所定位置に半導体
素子２をはんだ１６を介して固定させる。
【００５４】（ワイヤボンディング工程）そして、半導
体素子２が実装された実装用バスバー３と通電用バスバ
ー４とを一体に保持した樹脂ケース５をワイヤボンディ
ング装置にセッティングして、半導体素子２の上面に形
成された電極パッド２Ａと通電用バスバー４のワイヤ接
続部４Ｃとをボンディングワイヤ２０で接続する。
体素子２が実装された実装用バスバー３と通電用バスバ
ー４とを一体に保持した樹脂ケース５をワイヤボンディ
ング装置にセッティングして、半導体素子２の上面に形
成された電極パッド２Ａと通電用バスバー４のワイヤ接
続部４Ｃとをボンディングワイヤ２０で接続する。
【００５５】（組立工程）次に、樹脂ケース５を下面に
絶縁放熱シート６を介在させて冷却器７の上面に配置さ
せる。そして、ボルト１２、１４を用いて冷却器７に樹
脂ケース５を固定する。
絶縁放熱シート６を介在させて冷却器７の上面に配置さ
せる。そして、ボルト１２、１４を用いて冷却器７に樹
脂ケース５を固定する。
【００５６】（封止工程）最後に、樹脂ケース５を冷却
器７に組み付けた状態で、樹脂ケース５の内側面１０
Ａ、１０Ｂによって形成された開口部に封止樹脂１７を
充填して絶縁封止を行う。このようにして半導体装置１
の製造が完了する。
器７に組み付けた状態で、樹脂ケース５の内側面１０
Ａ、１０Ｂによって形成された開口部に封止樹脂１７を
充填して絶縁封止を行う。このようにして半導体装置１
の製造が完了する。
【００５７】このような半導体装置１の製造方法によれ
ば、変形吸収層１１を高ヤング率樹脂でなる樹脂ケース
本体５Ａで常に圧縮している状態であるため、実装用バ
スバー３と変形吸収層１１と樹脂ケース５の大半を占め
る樹脂ケース本体５Ａとの相互間に微少な隙間ができる
ことがなく、封止樹脂が硬化する前の低粘度状態のとき
に、封止樹脂が半導体装置の外部へ漏れ出ることを防止
できる。
ば、変形吸収層１１を高ヤング率樹脂でなる樹脂ケース
本体５Ａで常に圧縮している状態であるため、実装用バ
スバー３と変形吸収層１１と樹脂ケース５の大半を占め
る樹脂ケース本体５Ａとの相互間に微少な隙間ができる
ことがなく、封止樹脂が硬化する前の低粘度状態のとき
に、封止樹脂が半導体装置の外部へ漏れ出ることを防止
できる。
【００５８】（第２の実施の形態）次に、本発明に係る
半導体装置の第２の実施の形態について、図４を用いて
説明する。なお、この実施の形態に係る半導体装置の構
成において、上記した第１の実施の形態に係る半導体装
置１と同一部分には同一符号を付して説明する。
半導体装置の第２の実施の形態について、図４を用いて
説明する。なお、この実施の形態に係る半導体装置の構
成において、上記した第１の実施の形態に係る半導体装
置１と同一部分には同一符号を付して説明する。
【００５９】この実施の形態に係る半導体装置１は、上
記した第１の実施の形態の半導体装置１と製造方法が異
なる。すなわち、図４に示すように、実装用バスバー３
の半導体素子搭載部３Ｃの周縁に沿って低ヤング率樹脂
でなる変形吸収層１１を一体に形成した部品Ａと、この
部品Ａと合致する形状に高ヤング率樹脂を成型して樹脂
ケース５の大部分をなす部品Ｂ（樹脂ケース本体５Ａ）
と、絶縁放熱シート６と、冷却器７とを組み付けてボル
ト１２、１４で固定されてなる。すなわち、部品Ｂの内
側面１０Ａの下部には、部品Ａが収容される段部１８が
形成されており、この段部１８に部品Ａの変形吸収層１
１が収容されるようになっている。そして、部品Ａと部
品Ｂと絶縁放熱シート６と冷却器７とを組み付けた状態
で部品Ｂの内側面１０Ａ、１０Ｂで形成された開口部に
封止樹脂を充填することで、半導体装置１が構成されて
いる。
記した第１の実施の形態の半導体装置１と製造方法が異
なる。すなわち、図４に示すように、実装用バスバー３
の半導体素子搭載部３Ｃの周縁に沿って低ヤング率樹脂
でなる変形吸収層１１を一体に形成した部品Ａと、この
部品Ａと合致する形状に高ヤング率樹脂を成型して樹脂
ケース５の大部分をなす部品Ｂ（樹脂ケース本体５Ａ）
と、絶縁放熱シート６と、冷却器７とを組み付けてボル
ト１２、１４で固定されてなる。すなわち、部品Ｂの内
側面１０Ａの下部には、部品Ａが収容される段部１８が
形成されており、この段部１８に部品Ａの変形吸収層１
１が収容されるようになっている。そして、部品Ａと部
品Ｂと絶縁放熱シート６と冷却器７とを組み付けた状態
で部品Ｂの内側面１０Ａ、１０Ｂで形成された開口部に
封止樹脂を充填することで、半導体装置１が構成されて
いる。
【００６０】このように部品Ｂを部品Ａと別体に構成し
ているため、高ヤング率樹脂でなる部品Ｂが製造時の硬
化よる縮小に伴う圧力で低ヤング率樹脂層１１が潰され
ることがなく、実装用バスバー３の変形領域が充分に確
保でき、応力低減の効果を高めることができる。
ているため、高ヤング率樹脂でなる部品Ｂが製造時の硬
化よる縮小に伴う圧力で低ヤング率樹脂層１１が潰され
ることがなく、実装用バスバー３の変形領域が充分に確
保でき、応力低減の効果を高めることができる。
【００６１】（第３の実施の形態）図５および図６は、
本発明に係る半導体装置の第３の実施の形態を示してい
る。なお、本実施の形態において、上記した第１の実施
の形態に係る半導体装置１と同一部分には同一の符号を
付して説明する。
本発明に係る半導体装置の第３の実施の形態を示してい
る。なお、本実施の形態において、上記した第１の実施
の形態に係る半導体装置１と同一部分には同一の符号を
付して説明する。
【００６２】本実施の形態に係る半導体装置１は、上記
した第１の実施の形態に係る半導体装置１に対して、樹
脂ケース本体部５Ａの形状と、変形吸収層１１の形状と
が異なる。すなわち、図５および図６に示すように、樹
脂ケース５を構成する樹脂ケース本体５Ａは、内側面１
０Ａの下壁部が、実装用バスバー３の半導体素子搭載部
３Ｃ上面に当接するバスバー当接部５Ｂを有する形状と
なっている。また、樹脂ケース本体５Ａにおけるバスバ
ー当接部５Ｂより内側の下面には、変形吸収層１１が設
けられている。この変形吸収層１１を含む樹脂ケース５
の製造方法は、上記した第１の実施の形態または第２の
実施の形態で説明した製造方法を採用することができ
る。なお、本実施の形態の半導体装置１における他の構
成は、上記した第１の実施の形態に係る半導体装置１の
構成と同様である。
した第１の実施の形態に係る半導体装置１に対して、樹
脂ケース本体部５Ａの形状と、変形吸収層１１の形状と
が異なる。すなわち、図５および図６に示すように、樹
脂ケース５を構成する樹脂ケース本体５Ａは、内側面１
０Ａの下壁部が、実装用バスバー３の半導体素子搭載部
３Ｃ上面に当接するバスバー当接部５Ｂを有する形状と
なっている。また、樹脂ケース本体５Ａにおけるバスバ
ー当接部５Ｂより内側の下面には、変形吸収層１１が設
けられている。この変形吸収層１１を含む樹脂ケース５
の製造方法は、上記した第１の実施の形態または第２の
実施の形態で説明した製造方法を採用することができ
る。なお、本実施の形態の半導体装置１における他の構
成は、上記した第１の実施の形態に係る半導体装置１の
構成と同様である。
【００６３】このような構成の半導体装置１では、樹脂
ケース本体５Ａの一部であるバスバー当接部５Ｂが、実
装用バスバー３の半導体素子搭載部３Ｃにおける周縁部
と半導体素子２を搭載した部分との間の中間部分の浮き
上がりを抑制することができる。因みに、半導体素子２
の自己発熱と線膨張係数差とにより、実装用バスバー３
の下面部３Ｃの中間部分が浮き上がると、半導体素子２
から冷却器７との間に放熱経路に微少な空隙ができるた
め、熱抵抗が増大し、半導体素子２のジャンクション温
度が上昇し、最終的には半導体素子２が熱破損する。し
かし、図６に示すように、本実施の形態では、バスバー
当接部５Ｂを高ヤング率樹脂で形成したことにより、変
形吸収層１１内で下面部３Ｃの周縁部の歪みを吸収しつ
つ、冷却器７からの浮き上がりを防止できるため、半導
体素子２から冷却器７との間に放熱経路に微少な空隙が
できるのを防止して放熱性の低下を防止できる。その結
果、半導体素子２が熱破損することを防止できる。
ケース本体５Ａの一部であるバスバー当接部５Ｂが、実
装用バスバー３の半導体素子搭載部３Ｃにおける周縁部
と半導体素子２を搭載した部分との間の中間部分の浮き
上がりを抑制することができる。因みに、半導体素子２
の自己発熱と線膨張係数差とにより、実装用バスバー３
の下面部３Ｃの中間部分が浮き上がると、半導体素子２
から冷却器７との間に放熱経路に微少な空隙ができるた
め、熱抵抗が増大し、半導体素子２のジャンクション温
度が上昇し、最終的には半導体素子２が熱破損する。し
かし、図６に示すように、本実施の形態では、バスバー
当接部５Ｂを高ヤング率樹脂で形成したことにより、変
形吸収層１１内で下面部３Ｃの周縁部の歪みを吸収しつ
つ、冷却器７からの浮き上がりを防止できるため、半導
体素子２から冷却器７との間に放熱経路に微少な空隙が
できるのを防止して放熱性の低下を防止できる。その結
果、半導体素子２が熱破損することを防止できる。
【００６４】なお、絶縁放熱シート６の弾力性も考慮の
上、バスバー当接部５Ｂの寸法調整を行うことにより、
任意の許容浮き上がり量を設定でき、放熱性と応力緩和
のバランスをとることができる。同様に、半導体素子２
からバスバー当接部５Ｂまでの距離を変更することで、
はんだ１６にかかる応力を調整できるため、放熱性と応
力緩和とのバランスをとることができる。
上、バスバー当接部５Ｂの寸法調整を行うことにより、
任意の許容浮き上がり量を設定でき、放熱性と応力緩和
のバランスをとることができる。同様に、半導体素子２
からバスバー当接部５Ｂまでの距離を変更することで、
はんだ１６にかかる応力を調整できるため、放熱性と応
力緩和とのバランスをとることができる。
【００６５】（第４の実施の形態）図７は、本発明に係
る半導体装置の第４の実施の形態を示している。なお、
本実施の形態は、上記した第３の実施の形態に係る半導
体装置１における樹脂ケース本体５Ａと変形吸収層１１
との境界部分に、樹脂成型時の樹脂圧力に耐え得るバリ
ア層１９を備えた構成であり、他の部分の構成は第３の
実施の形態に係る半導体装置１の構成と同一であるため
説明を省略する。
る半導体装置の第４の実施の形態を示している。なお、
本実施の形態は、上記した第３の実施の形態に係る半導
体装置１における樹脂ケース本体５Ａと変形吸収層１１
との境界部分に、樹脂成型時の樹脂圧力に耐え得るバリ
ア層１９を備えた構成であり、他の部分の構成は第３の
実施の形態に係る半導体装置１の構成と同一であるため
説明を省略する。
【００６６】バリア層１９は、高ヤング率の樹脂を変形
吸収層１１を覆うように成型したものや、金属板を加工
して形成されたものである。このように、変形吸収層１
１をバリア層１９で覆うことにより、変形吸収層１１を
一次成型した後、樹脂ケース本体５Ａを二次成型する際
に、樹脂ケース本体５Ａを構成する高ヤング率樹脂の硬
化に伴う収縮の圧力で変形吸収層１１が潰されることを
防止できる。このため、実装用バスバー３の下面部３Ｃ
の変形領域が充分に確保され、はんだ１６のフィレット
部に及ぶ応力を低減することができる。なお、本実施の
形態では、バリア層１９内に変形吸収層１１が収容され
た構成であるが、変形吸収層１１を省略した構成として
もよく、このような構成とした場合では、実装用バスバ
ー３の半導体素子搭載部３Ｃの周縁部はさらに自由に変
形することが可能となり、応力低減効果を高めることが
できる。
吸収層１１を覆うように成型したものや、金属板を加工
して形成されたものである。このように、変形吸収層１
１をバリア層１９で覆うことにより、変形吸収層１１を
一次成型した後、樹脂ケース本体５Ａを二次成型する際
に、樹脂ケース本体５Ａを構成する高ヤング率樹脂の硬
化に伴う収縮の圧力で変形吸収層１１が潰されることを
防止できる。このため、実装用バスバー３の下面部３Ｃ
の変形領域が充分に確保され、はんだ１６のフィレット
部に及ぶ応力を低減することができる。なお、本実施の
形態では、バリア層１９内に変形吸収層１１が収容され
た構成であるが、変形吸収層１１を省略した構成として
もよく、このような構成とした場合では、実装用バスバ
ー３の半導体素子搭載部３Ｃの周縁部はさらに自由に変
形することが可能となり、応力低減効果を高めることが
できる。
【００６７】以上、第１〜第４の実施の形態について説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
構成の要旨に付随する各種の設計変更が可能である。
【００６８】例えば、上記各実施の形態では、高ヤング
率樹脂としてＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどのフィラー
強化グレードのものを用い、低ヤング率樹脂としてＰＢ
Ｔ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの非強化グレードのものや、
エラストマー入りの低ヤング率グレードのものを用いる
という組み合わや、高ヤング率樹脂としてＰＢＴ、ＰＰ
Ｓ、ＰＥＥＫ、エポキシなどを用い、低ヤング率樹脂と
してシリコン樹脂、ウレタン樹脂などを用いるという組
み合わせとしたが、高ヤング率樹脂と低ヤング率樹脂の
材料の組み合わせとしては、必要な応力緩和効果や、製
造工程中および製品として必要な耐熱温度により適宜決
定することができる。
率樹脂としてＰＢＴ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどのフィラー
強化グレードのものを用い、低ヤング率樹脂としてＰＢ
Ｔ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫなどの非強化グレードのものや、
エラストマー入りの低ヤング率グレードのものを用いる
という組み合わや、高ヤング率樹脂としてＰＢＴ、ＰＰ
Ｓ、ＰＥＥＫ、エポキシなどを用い、低ヤング率樹脂と
してシリコン樹脂、ウレタン樹脂などを用いるという組
み合わせとしたが、高ヤング率樹脂と低ヤング率樹脂の
材料の組み合わせとしては、必要な応力緩和効果や、製
造工程中および製品として必要な耐熱温度により適宜決
定することができる。
【００６９】また、上記した各実施の形態では、樹脂ケ
ース５内に、実装用バスバー３と通電用バスバー４とを
配置する構成としたが、実装用バスバー３や通電用バス
バー４の数は、半導体装置１の回路設計に従って適宜変
更可能である。
ース５内に、実装用バスバー３と通電用バスバー４とを
配置する構成としたが、実装用バスバー３や通電用バス
バー４の数は、半導体装置１の回路設計に従って適宜変
更可能である。
【図１】本発明に係る半導体装置の第１実施の形態を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】本発明に係る半導体装置の第１実施の形態を示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の第１実施の形態にお
いてバスバーが変形した場合を示す部分断面図である。
いてバスバーが変形した場合を示す部分断面図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の第２実施の形態を示
す分解部分断面図である。
す分解部分断面図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の第３実施の形態を示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図６】本発明に係る半導体装置の第３実施の形態にお
いてバスバーが変形した場合を示す部分断面図である。
いてバスバーが変形した場合を示す部分断面図である。
【図７】本発明に係る半導体装置の第４実施の形態を示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図８】従来の半導体装置においてバスバーが変形した
場合を示す部分断面図である。
場合を示す部分断面図である。
１ 半導体装置
２ 半導体素子
３ 実装用バスバー
３Ｃ 半導体素子搭載部
５ 樹脂ケース
５Ａ 樹脂ケース本体
６ 絶縁放熱シート
７ 冷却器
１１ 変形吸収層
１６ はんだ
１７ 封止樹脂
１８ 段部
１９ バリア層
Claims (9)
- 【請求項１】 半導体素子がはんだ付けされて搭載され
た板状の半導体素子搭載部を備えるバスバーと、 前記バスバーにおける前記半導体素子を搭載した面と反
対側の面に配置される冷却器と、 前記半導体素子搭載部を取り囲む部分を有する、高ヤン
グ率の樹脂でなる樹脂ケース本体とを備え、 前記半導体素子搭載部の周縁部に沿って、該周縁部の少
なくとも上面に当接する低ヤング率の樹脂でなる変形吸
収層が配置され、且つ該変形吸収層を前記樹脂ケース本
体で保持した状態で、該樹脂ケース本体と前記冷却器と
で前記バスバーが挟持されていることを特徴とする半導
体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置であって、 前記樹脂ケース本体には、前記変形吸収層より前記半導
体素子に近い位置に配置、形成されて前記半導体素子搭
載部に当接するバスバー当接部を備えていることを特徴
とする半導体装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置であって、 前記変形吸収層と前記樹脂ケース本体との接合面に、前
記樹脂ケース本体の成型時の樹脂変形圧力で変形しない
バリア層が介在されていることを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
された半導体装置であって、 前記バスバーと前記冷却器との間に、熱伝導性を有する
電気絶縁体を介在させたことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
された半導体装置であって、 前記樹脂ケース本体に囲まれた前記バスバー上に封止樹
脂が充填されていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】 板状の半導体素子搭載部を備えるバスバ
ーの前記半導体素子搭載部上に半導体素子をはんだ付け
する工程と、 前記半導体素子搭載部の周縁部に沿って低ヤング率の樹
脂でなる変形吸収層を形成する工程と、 前記変形吸収層を覆うように、高ヤング率の樹脂材料で
なる樹脂ケース本体を前記変形吸収層と一体的に形成す
る工程と、 前記樹脂ケース本体を冷却器に固定して、前記バスバー
を前記樹脂ケース本体と前記冷却器とで挟持させる工程
と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の半導体装置の製造方法で
あって、 前記バスバーを前記樹脂ケース本体と前記冷却器とで挟
持させる際に、前記バスバーと前記冷却器との間に熱伝
導性を有する電気絶縁体を介在させることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 請求項６または請求項７に記載された半
導体装置の製造方法であって、 前記変形吸収層を形成した後、前記樹脂ケース本体の成
型時の樹脂変形圧力で変形しないバリア層を前記変形吸
収層を覆うように形成することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項９】 板状の半導体素子搭載部を備えるバスバ
ーの一方側の面の前記半導体素子搭載部上に半導体素子
をはんだ付けする工程と、 前記半導体素子搭載部の周縁部に沿って低ヤング率の樹
脂材料でなる変形吸収層を形成する工程と、 前記変形吸収層を収容する段差部を有すると共に、高ヤ
ング率の樹脂材料でなる樹脂ケース本体を形成する工程
と、 前記樹脂ケース用本体の前記段差部に前記変形吸収層を
収容して、該変形吸収層と前記樹脂ケース本体とを組み
付ける工程と、 前記バスバーの他方側の面に冷却器を配置すると共に、
該冷却器と前記樹脂ケース本体とを固定して、前記バス
バーの周辺部を前記冷却器と前記樹脂ケース本体とで挟
持させる工程と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002018689A JP2003224236A (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002018689A JP2003224236A (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003224236A true JP2003224236A (ja) | 2003-08-08 |
Family
ID=27743012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002018689A Pending JP2003224236A (ja) | 2002-01-28 | 2002-01-28 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003224236A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101533833B (zh) * | 2007-12-19 | 2011-05-18 | 通用汽车环球科技运作公司 | 具有集成冷却的汇流条组件 |
| CN112640095A (zh) * | 2018-08-28 | 2021-04-09 | 新确有限公司 | 汇流条组件及其制造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0357988U (ja) * | 1989-10-09 | 1991-06-05 | ||
| JP2001110985A (ja) * | 1999-10-08 | 2001-04-20 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
-
2002
- 2002-01-28 JP JP2002018689A patent/JP2003224236A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0357988U (ja) * | 1989-10-09 | 1991-06-05 | ||
| JP2001110985A (ja) * | 1999-10-08 | 2001-04-20 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101533833B (zh) * | 2007-12-19 | 2011-05-18 | 通用汽车环球科技运作公司 | 具有集成冷却的汇流条组件 |
| CN112640095A (zh) * | 2018-08-28 | 2021-04-09 | 新确有限公司 | 汇流条组件及其制造方法 |
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