JP2008270469A - パワーモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで製造可能な信頼性の高いパワーモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】金属ベースと、絶縁基板と、パワー半導体素子、制御回路及び外部電極端子を少なくとも含む電子部品とが接着性樹脂で封止され、且つ前記接着性樹脂の表面が熱可塑性樹脂で被覆されていることを特徴とするパワーモジュールとする。また、金属ベース、絶縁基板、並びにパワー半導体素子、制御回路及び外部電極端子を少なくとも含む電子部品の表面に接着性樹脂をポッティングすることにより、前記金属ベース、前記絶縁基板及び前記電子部品を前記接着性樹脂で封止する工程と、前記接着性樹脂の表面に熱可塑性樹脂を射出成形することにより、前記接着性樹脂の表面を前記熱可塑性樹脂で被覆する工程とを含むことを特徴とするパワーモジュールの製造方法とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、パワーモジュール及びその製造方法に関するものであり、特に、電力変換や電力制御等に使用されるパワーモジュール及びその製造方法に関するものである。

現在、電力変換や電力制御等に使用されるパワーモジュールは、電力分野を始めとする多くの分野における需要により、盛んに研究開発が進められている。中でもパワーモジュールの特性に対応する電子部品をパッケージング（封止）したインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）の開発が注目されている。このＩＰＭは、省エネルギー・ダイレクトドライブやインテリジェント・アクチュエータ等のインバータに適用されており、他分野への応用も期待されている。

以下に、従来のパワーモジュールの構成について説明する。
図９は、従来のパワーモジュールの断面図である。図９において、従来のパワーモジュールは、金属ベース４００と、金属ベース４００上に配置された絶縁基板４１０と、絶縁基板４１０上に配置された制御回路４２０及びパワー半導体素子４３０と、制御回路４２０及びパワー半導体素子４３０を電気的に接続するための回路配線４６０と、絶縁基板４１０上に接続された外部電極端子４４０と、パワー半導体素子４３０上に接続された外部端子４５０と、絶縁基板４１０を囲うように金属ベース４００上に設置された外囲ケース４８０と、外囲ケース４８０内に充填された封止樹脂４７０と、封止樹脂を覆う蓋４９０とから構成されている。また、外部電極端子４４０及び外部端子４５０の外部接続端を封止樹脂４７０の表面から導出させている。ここで、外囲ケース４８０の材料としては、ポリフェニレンサルファイド又は不飽和ポリエステル等の絶縁樹脂が使用されている。

この従来のパワーモジュールの製造工程では、一般的に、外囲ケース４８０内にシリコーンゲルを封止樹脂４７０として充填し、続いてシリコーンゲルをエポキシ樹脂（図示していない）で封止した後、エポキシ樹脂上に外囲ケース４８０と同種又は異なる材料からなる蓋４９０をして封止処理を完了させる。
特に、かかるパワーモジュールを高電圧の電力機器等に使用する場合には、シリコーンゲルの有する吸湿性がパワーモジュールの有する電気特性の低下を引き起こすので、パワーモジュール内への水分の侵入を可能な限り防ぐ必要がある。そのため、外囲ケース４８０と金属ベース４００、又は蓋４９０とエポキシ樹脂の間等を強固に接合し、部品間の隙間や継ぎ目の発生を抑制する接着方法や接着構造が採用されている。さらに、シリコーンゲルの膨張や侵み出し防止、又はエポキシ樹脂の熱応力緩和のために、パワーモジュール内部に空間や放圧弁等の内部構造が設けたものもある。

図１０は、従来の別のパワーモジュールの断面図である。図１０において、従来のパワーモジュールは、金属ベース４００と、金属ベース４００上に配置された絶縁基板４１０と、絶縁基板４１０上に配置された電子部品と、金属ベース４００、絶縁基板４１０及び複数の電子部品を一体として封止する熱可塑性絶縁樹脂５００とから構成されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、「電子部品」とは、図示されている制御回路４２０、パワー半導体素子４３０、外部電極端子４４０、リード等の外部端子４５０、ボンディングワイヤ等の回路配線４６０のみならず、パワー半導体素子４３０の制御回路４２０を搭載した半導体チップ、抵抗、コンデンサ、インダクタンス等の種々の電子部品を含むものを意味する。また、外部電極端子４４０及び外部端子４５０の外部接続端を、熱可塑性絶縁樹脂５００を通して装置外部に導出させている。

この従来のパワーモジュールは、金属ベース４００上に配置された絶縁基板４１０上に電子部品を配置した後、射出成形によって熱可塑性絶縁樹脂（封止樹脂）５００で封止することにより製造することができる。この従来のパワーモジュールは、金属ベース４１０上に形成された電子部品と封止樹脂とを一体化させることにより接着性を向上させているので、パワーモジュール内への水分の侵入を防止することができる。また、この従来のパワーモジュールは、封止樹脂として、耐湿性に優れる熱可塑性絶縁樹脂５００を用いているので、パワーモジュールの吸湿に伴う電気特性の劣化がなく、優れた電気特性を得ることができる。さらに、この従来のパワーモジュールでは、外囲ケース等を使用する必要がないので、内部構造を簡素化することができ、装置を小型化し、装置の組み立て工程数を減らすことができる。
しかしながら、この従来のパワーモジュールでは、金属ベース４００、絶縁基板４１０及び電子部品と、封止樹脂とを一体化することで接着性を向上させているものの、かかる熱可塑性樹脂５００と、金属ベース４００、絶縁基板４１０及び電子部品との密着性が十分ではなかった。

そこで、この従来のパワーモジュールにおいて、金属ベース４００の下部に切り欠きや段差等を設けることで封止樹脂との密着性を向上させる方法が知られている。かかるパワーモジュールの断面図を図１１に示す。この構成を有するパワーモジュールは、金属ベース下部に切り欠き５１０を形成した後、絶縁基板４１０及び電子部品を配置し、これらを射出成形によって熱可塑性絶縁樹脂５００で一体として封止することで製造することができる。このパワーモジュールは、金属ベース４００、絶縁基板４１０及び電子部品と、熱可塑性絶縁樹脂（封止樹脂）５００との密着性に優れているので、パワーモジュールの信頼性が高くなる。

一方、一般的なパワーモジュールでは、金属ベースと電極パターンとを絶縁層で絶縁し、これらの部品をエポキシ樹脂で封止することが知られている（例えば、特許文献２参照）。また、これらの部品と、エポキシ樹脂との密着性を向上させるために、金属ベースの周縁部に段差を設けることも知られている。

特開２０００−７７６０３号公報 特開２００１−１９６４９５号公報

しかしながら、従来のパワーモジュールでは、金属ベース、絶縁基板及び電子部品と封止樹脂との密着性を向上させるために、金属ベースに切り欠きや段差等を形成する必要があり、コスト増加の要因の一つとなっていた。
また、金属ベースに切り欠きや段差等を形成する場合、その高さは金属ベースの厚み以下となる。しかしながら、パワーモジュールに用いられる金属ベースの厚さは、一般的に０．１〜５ｍｍ程度しかないため、金属ベースに切り欠きや段差等を形成した際に、封止樹脂が金属ベースを抱え込む機械的強度が不足し、金属ベース、絶縁基板及び電子部品と封止樹脂との密着性が低下して電気絶縁性が悪くなる。その結果、パワーモジュールの信頼性、特に高温多湿の過酷な環境下でのパワーモジュールの信頼性が低下するという問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、低コストで製造可能な信頼性の高いパワーモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、金属ベースと、絶縁基板と、パワー半導体素子、制御回路及び外部電極端子を少なくとも含む電子部品とが接着性樹脂で封止され、且つ前記接着性樹脂の表面が熱可塑性樹脂で被覆されていることを特徴とするパワーモジュールである。
また、本発明は、金属ベース、絶縁基板、並びにパワー半導体素子、制御回路及び外部電極端子を少なくとも含む電子部品の表面に接着性樹脂をポッティングすることにより、前記金属ベース、前記絶縁基板及び前記電子部品を前記接着性樹脂で封止する工程と、前記接着性樹脂の表面に熱可塑性樹脂を射出成形することにより、前記接着性樹脂の表面を前記熱可塑性樹脂で被覆する工程とを含むことを特徴とするパワーモジュールの製造方法である。

本発明によれば、低コストで製造可能な信頼性の高いパワーモジュールを提供することができる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１におけるパワーモジュールの断面図である。図１において、本実施の形態１のパワーモジュールは、金属ベース１００と、金属ベース１００上に形成された絶縁基板１１０と、絶縁基板１１０上に形成された、制御回路１２０、パワー半導体素子１３０及び外部電極端子１４０を少なくとも含む電子部品と、金属ベース１００、絶縁基板１１０及び電子部品を封止する接着性樹脂１５０と、接着性樹脂１５０上に形成された熱可塑性樹脂１６０とから構成されている。ここで、絶縁基板１１０上に配置される電子部品の位置は特に制限されることはなく、所望の用途にあわせて適宜配置することができる。なお、図１では、パワー半導体素子１３０は、電子部品１２０上に形成されているが、絶縁基板１１０上に直接形成してもよい。

金属ベース１００としては、パワーモジュールに使用可能なものであれば特に限定されることはなく、例えば、金属板や金属箔等を使用することができる。
絶縁基板１１０としては、パワーモジュールに使用可能なものであれば特に限定されることはなく、例えば、従来公知の熱伝導性樹脂シートを用いることができる。かかる熱伝導性樹脂シートは、熱硬化性樹脂中に無機充填剤が分散されたシートである。特に、図８に示されるような、粒径の異なる２種以上の粒子状無機充填剤６００（例えば、窒化ホウ素や窒化アルミニウム）と、扁平状無機充填剤６１０（例えば、ガラス）とをエポキシ樹脂６２０に分散させた熱硬化性樹脂シートは、熱伝導性に優れるので好ましい。また、絶縁基板１１０として、複数の絶縁基板部材からなる積層構造体を用いることも可能である。

電子部品は、制御回路１２０、パワー半導体素子１３０及び外部電極端子１４０を少なくとも含む。また、電子部品は、電源や回路配線等の様々な電子部品を用途等にあわせて適宜含むことができる。
制御回路１２０としては、パワーモジュールに使用可能なものであれば特に限定されることはなく、例えば、ｎＭＯＳ制御回路、ｐＭＯＳ制御回路、ＣＭＯＳ制御回路、バイポーラ制御回路、ＢｉＣＭＯＳ制御回路、ＳＩＴ制御回路等を使用することができる。また、かかる制御回路は、過電圧保護回路、過電流保護回路、過熱保護回路を含むこともできる。なお、回路配線には、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、アルミ（Ａｌ）等のボンディングワイヤやボンディング帯を使用することができる。
パワー半導体素子１３０としては、パワーモジュールに使用可能なものであれば特に限定されることはなく、例えば、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ、パワーＢＪＴ、パワーＳＩＴ、サイリスタ、ＧＴＯサイリスタ、ＳＩサイリスタ等を使用することができる。
外部電極端子１４０としては、パワーモジュールに使用可能なものであれば特に限定されることはなく、例えば、ニッケル若しくは錫等をメッキした銅、又はアルミニウム、黄銅等を使用することができる。

接着性樹脂１５０は、金属ベース１００、絶縁基板１１０及び電子部品との密着性に優れた樹脂であり、機械的強度に優れるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であることが好ましい。
また、接着性樹脂１５０は、耐熱性（耐ヒートサイクル性）を向上させる観点から、窒化硼素粉末、窒化アルミニウム粉末、ガラス短繊維等の無機充填剤を含むことができる。これらの無機充填剤は、単独又は併用して使用することができる。かかる無機充填剤を用いる場合、無機充填剤の配合量は、１００質量部の接着性樹脂１５０に対して３０〜８０質量部であることが好ましい。
かかる接着性樹脂１５０を封止樹脂として用いることで、金属ベース１００、絶縁基板１１０及び電子部品との密着性を向上させるために金属ベース１００に切り欠きや段差等を形成する必要がなくなり、製造コストを低減することができる。

熱可塑性樹脂１６０は、外部からの水分の浸入を防止するために設けられる。かかる熱可塑性樹脂１６０としては、ポリフェニレンサルファイド、不飽和ポリエステル等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂の中でも、コスト性、耐湿性等の観点から、ポリフェニレンサルファイド又は不飽和ポリエステルが好ましい。また、熱可塑性樹脂は、耐熱性（耐ヒートサイクル性）を向上させる観点から、窒化アルミニウム粉末やガラス短繊維等の無機充填剤を含むことができる。これらの無機充填剤は、単独又は併用して使用することができる。かかる無機充填剤を用いる場合、無機充填剤の配合量は、１００質量部の熱可塑性樹脂１６０に対して、３０〜８０質量部であることが好ましい。

次に、本実施の形態におけるパワーモジュールの製造方法について説明する。
まず、金属ベース１００上に絶縁基板１１０を積層させた後、制御回路１２０、パワー半導体素子１３０及び外部電極端子１４０等の電子部品を配置することにより、アセンブリ基板を作製する。これらの積層及び配置方法は、特に限定されることはなく、従来公知の方法を用いることができる。
次に、金属ベース１００と、絶縁基板１１０と、電子部品とを接着性樹脂１５０で封止するために、図２に示すようなポッティング型２００内に、上記アセンブリ基板を配置する。

次に、図３に示すように、ポッティング型２００内のアセンブリ基板上に、ディスペンサー３００から接着性樹脂１５０をポッティングした後、真空下に付すことにより、接着性樹脂１５０内のボイドを除去する。ここで、接着性樹脂１５０をポッティングする工程と、接着性樹脂１５０内のボイドを除去するために真空下に付す工程とを別々に行わず、接着性樹脂１５０をポッティングする工程を真空下にて行うこともできる。真空下にてポッティング工程を行えば、接着性樹脂１５０内のボイドの除去を同時に行うことができるため、製造効率が高くなり、製造コストを低減することができる。
その後、ポッティング型２００内の接着性樹脂１５０を加熱することで接着性樹脂１５０を硬化させる。この時のキュア温度は、使用する接着性樹脂１５０にあわせて適宜設定すればよく、一般的に低いもので室温、高いもので１８０℃である。
接着性樹脂１５０を硬化した後、ポッティング型２００から接着性樹脂１５０で封止されたアセンブリ基板を取り出す。次に、射出成形により、接着性樹脂１５０の表面に熱可塑性樹脂１６０を被覆させる。射出成形の方法は、特に限定されることはなく、公知の方法を用いて行うことができる。

このようにして製造される本実施の形態１のパワーモジュールでは、封止樹脂としてシリコーンゲルを用いた場合に生ずる熱膨張等の問題がないため、内部に空間等を設ける必要がない。そのため、パワーモジュールの大きさを従来のものよりも小型化し、製造コストを低減することができる。また、本実施の形態１のパワーモジュールでは、金属ベース１００、絶縁基板１１０及び電子部品と、接着性樹脂１５０との密着性に優れているので、金属ベース１００に切り欠きや段差等を形成する必要がなく、製造コストを低減することができると共に、信頼性にも優れている。さらに、本実施の形態１のパワーモジュールでは、製造の際に必要とされる材料の数が従来よりも少なくなるので、製造に要する時間を短縮することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２におけるパワーモジュールは、熱可塑性樹脂１６０と接する接着性樹脂１５０の側壁表面が、接着性樹脂１５０と熱可塑性樹脂１６０との間の剥離を防止するための形状（以下、剥離防止形状という）を有すること以外は、本実施の形態１の本実施の形態１のパワーモジュールの構成と同じである。ここで、剥離防止形状としては、特に限定されることはなく、例えば、凹凸形状や、テーパー形状等が挙げられる。
図４は、剥離防止形状が凹凸形状である場合の、本実施の形態２におけるパワーモジュールの断面図である。図４において、本実施の形態２のパワーモジュールは、熱可塑性樹脂１６０と接する接着性樹脂１５０の側壁表面が凹凸形状１７０を有すること以外は、本実施の形態１のパワーモジュールの構成と同じである。
図６は、剥離防止形状がテーパー形状である場合の、本実施の形態２におけるパワーモジュールの断面図である。図６において、実施の形態２のパワーモジュールは、熱可塑性樹脂１６０と接する接着性樹脂１５０の側壁表面がテーパー形状１８０を有すること以外は、本実施の形態１のパワーモジュールの構成と同じである。
なお、図４及び６において、接着性樹脂１５０の側壁表面は、底部のみに剥離防止形状を形成しているが、底部のみならず上部等に設けてもよい。また、接着性樹脂１５０の側壁表面は、当該形状を複数有していてもよい。

熱可塑性樹脂１６０と接する接着性樹脂１５０の側壁表面に凹凸形状１７０を形成する方法としては、図５に示すように、凹凸形状１７０に対応する形状を有するポッティング型２１０内にアセンブリ基板を配置して、このアセンブリ基板上に、ディスペンサー３００から接着性樹脂１５０をポッティングすればよい。同様に、熱可塑性樹脂１６０と接する接着性樹脂１５０の側壁表面にテーパー形状１８０を形成する方法としては、図７に示すように、テーパー形状１８０に対応する形状を有するポッティング型２２０内にアセンブリ基板を配置して、このアセンブリ基板上に、ディスペンサー３００から接着性樹脂１５０をポッティングすればよい。
このような、熱可塑性樹脂１６０と接する接着性樹脂１５０の側壁表面が剥離防止形状を有する本実施の形態２のパワーモジュールでは、接着性樹脂１５０と熱可塑性樹脂１６０と密着性が向上する。これにより、高温多湿の過酷な環境下においても、接着性樹脂１５０と熱可塑性樹脂１６０との密着性が低下することがないため、パワーモジュールの信頼性を高めることができる。

以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
［実施例１］
（熱伝導性樹脂シートの作製）
１５質量部のエポキシ樹脂（主剤）と、４質量部のジアミノジフェニルスルフォン（硬化剤）、４質量部のフェノキシ樹脂（接着付与剤）とを含む熱硬化性樹脂組成物に、７６質量部のメリルエチルケトン（溶剤）を添加し、撹拌して熱硬化性樹脂組成物の溶液を調製した。この溶液に、さらに微量の２−エチル−４−メチルイミダゾール（触媒）を添加した。次に、扁平状の窒化硼素と粒子状の窒化アルミニウムとの混合充填剤を、熱硬化性樹脂組成物の溶液と混合充填剤との合計体積に対して、３２体積％配合して予備混合した。ここで、扁平状の窒化硼素と粒子状の窒化アルミニウムの体積比率は、７：３とした。
次に、上記予備混合物を、三本ロール又はニーダにて混練し、熱硬化性樹脂組成物の溶液中に混合充填剤を均一に分散させた熱伝導性樹脂シート用コンパウンドを作製した。次に、得られた熱伝導性樹脂シート用コンパウンドを、離型処理された樹脂シート又は金属板上にドクターブレード法で塗付した後、１２０℃にて乾燥させ、Ｂステージ状態の熱伝導性樹脂シートを作製した。

（パワーモジュールの作製）
厚さ２ｍｍの銅板上に、厚さ約０．２ｍｍの上記Ｂステージ状態の熱伝導性樹脂シートを積層した後、この熱伝導性樹脂シート上に、厚さ０．５ｍｍの銅板を積層し、これらを１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で、１８０℃にてホットプレスすることにより、熱伝導性樹脂シートをＣステージ化すると共に、銅板と熱伝導性樹脂シートとを接着させた。次に、熱伝導性シート上に配置された銅板上に外部電極端子及びパワー半導体素子を実装し、アセンブリ基板を得た。
次に、得られたアセンブリ基板を、図２に示す形状を有するテフロン（登録商標）製のポッティング型に配置した。次に、ポッティング型内のアセンブリ基板上に、図３に示すようにしてディスペンサーを用いてエポキシ樹脂（接着性樹脂）をポッティングした後、これらを真空下に置くことでエポキシ樹脂（接着性樹脂）のボイドを除去した。その後、これらを乾燥器内において１２５℃で熱処理することにより、エポキシ樹脂（接着性樹脂）を硬化させた。
次に、上記エポキシ樹脂（接着性樹脂）で封止されたアセンブリ基板を、射出成形用の金型に配置した後、６０質量部のポリフェニレンサルファイドと４０質量部のシリカ（無機質フィラー）とを含む熱可塑性樹脂を射出成形し、エポキシ樹脂（接着性樹脂）の表面を熱可塑性樹脂で被覆することによって、図１に示す構成を有するパワーモジュールを作製した。

［実施例２］
ポッティング型内のアセンブリ基板上にエポキシ樹脂（接着性樹脂）をポッティングした後、これらを真空下に置く代わりに、ポッティング工程を真空下で行ったこと以外は実施例１と同様にして図１に示す構成を有するパワーモジュールを作製した。
［実施例３］
図５に示すような底部に凹凸形状を有するテフロン（登録商標）製のポッティング型を用いたこと以外は、実施例２と同様にして図４に示す構成を有するパワーモジュールを作製した。
［実施例４］
図７に示すような底部にテーパー形状を有するテフロン（登録商標）製のポッティング型を用いたこと以外は、実施例２と同様にして図６に示す構成を有するパワーモジュールを作製した。

［実施例５］
厚さ約０．５ｍｍの銅箔上に、実施例１と同じ厚さ約０．２ｍｍのＢステージ状態の熱伝導性樹脂シートを積層した後、この熱伝導性樹脂シート上に、厚さ０．５ｍｍの銅板を積層し、これらを１００ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で、１８０℃にてホットプレスすることにより、熱伝導性樹脂シートをＣステージ化すると共に、銅板と熱伝導性樹脂シートとを接着させた。次に、熱伝導性シート上に配置された銅板上に外部電極端子及び半導体素子を実装し、アセンブリ基板を得た。
次に、得られたアセンブリ基板を、実施例４と同様にして図６に示す構成を有するパワーモジュールを作製した。

［比較例１］
比較例１では、実施例１と同様のアセンブリ基板を射出成形用の金型に配置した後、６０質量部のポリフェニレンサルファイドと４０質量部のシリカ（無機質フィラー）とを含む熱可塑性樹脂を射出成形することによって、図１０に示す構成を有するパワーモジュールを作製した。
［比較例２］
厚さ２ｍｍの銅板の下部に深さ１ｍｍの切り欠きを設けた。次いで、かかる銅板を用い、実施例１と同様にしてアセンブリ基板を作製し後、比較例２と同様にして図１１に示す構成を有するパワーモジュールを作製した。

実施例１〜５及び比較例１〜２で得られたパワーモジュールは、次の評価を行った。
（１）初期評価
得られたパワーモジュールを超音波映像装置（ＳＡＴ：Scanning Acoustic Tomograph）を用いて観察し、内部ボイド、クラック、剥離などの欠陥の有無を評価した。内部ボイド及びクラックの評価については、内部ボイド及びクラックが無かったものを○として表し、内部ボイド及びクラックがあったものを×として表した。また、剥離の評価については、剥離がなかったものを○、一部剥離していたものを△、顕著に剥離していたものを×として表した。

（２）ヒートサイクル試験後の評価
得られたパワーモジュールを、−４０℃〜１５０℃間のヒートサイクル試験機に入れ、３００回のヒートサイクルを繰返した後、超音波映像装置を用いて観察し、内部ボイド、クラック、剥離などの欠陥の有無を評価した。なお、内部ボイド、クラック及び剥離の評価結果の表示は上記（１）と同じである。
（３）高温多湿試験後の評価
得られたパワーモジュールを、温度８５℃、湿度８５％の環境下に放置した後、超音波映像装置を用いて観察し、内部ボイド、クラック、剥離などの欠陥の有無を評価した。なお、内部ボイド、クラック及び剥離の評価結果の表示は上記（１）と同じである。
上記評価の結果を表１に示す。

表１に示されているように、比較例１のパワーモジュールでは、初期、ヒートサイクル試験後、及び高温多湿試験後のいずれにおいてもアセンブリ基板からの熱可塑性樹脂（封止樹脂）の剥離が顕著であった。よって、比較例１のパワーモジュールは、かかる剥離によって、熱伝導性や電気特性の低下が生じるものと考えられる。
また、比較例２のパワーモジュールでは、アセンブリ基板からの熱可塑性樹脂（封止樹脂）の剥離が、初期段階では僅かであったものの、ヒートサイクル試験後及び高温多湿試験後では顕著であった。よって、比較例２のパワーモジュールは、過酷な環境下において剥離が生じ、熱伝導性や電気特性の低下が生じるものと考えられる。

これに対して、実施例１〜５のパワーモジュールでは、初期、ヒートサイクル試験後、及び高温多湿試験後のいずれにおいても顕著な剥離が生じることはなかった。なお、実施例１及び２のパワーモジュールでは、ヒートサイクル試験後及び高温多湿試験後において剥離が僅かに生じたが、かかる剥離は実用に絶え得る程度のものであった。また、実施例１〜５のパワーモジュールでは、内部ボイド及びクラック等も生じなかった。よって、実施例１〜５のパワーモジュールは、過酷な環境下においても、剥離に起因する熱伝導性や電気特性の低下を生じることない。
以上説明したように、本発明のパワーモジュールは、低コストで製造可能であると共に、信頼性が高いものである。

本実施の形態１におけるパワーモジュールの断面図である。 本実施の形態１におけるパワーモジュールを製造する際に、ポッティング型内に配置したアセンブリ基板の状態を示す断面図である。 本実施の形態１におけるパワーモジュールを製造する際に、ポッティング型内に配置したアセンブリ基板に接着性樹脂をポッティングする状態を示す断面図である。 本実施の形態２におけるパワーモジュールの断面図である。 本実施の形態２におけるパワーモジュールを製造する際に、ポッティング型内に配置したアセンブリ基板に接着性樹脂をポッティングする状態を示す断面図である。 本実施の形態２におけるパワーモジュールの断面図である。 本実施の形態２におけるパワーモジュールを製造する際に、ポッティング型内に配置したアセンブリ基板に接着性樹脂をポッティングする状態を示す断面図である。 粒径の異なる２種以上の粒子状無機充填剤と扁平状無機充填剤とをエポキシ樹脂に分散させた熱硬化性樹脂シートの断面図である。 従来のパワーモジュールの断面図である。 従来のパワーモジュールの断面図である。 従来のパワーモジュールの断面図である。

符号の説明

１００、４００ 金属ベース、１１０、４１０ 絶縁基板、１２０、４２０ 制御回路、１３０、４３０ パワー半導体素子、１４０、４４０ 外部電極端子、１５０ 接着性樹脂、１６０ 熱可塑性樹脂、１７０ 凹凸形状、１８０ テーパー形状、２００、２１０、２２０ ポッティング型、３００ ディスペンサー、４５０ 外部端子、４６０ 回路配線、４７０ 封止樹脂、４８０ 外囲ケース、４９０ 蓋、５００ 熱可塑性絶縁樹脂、５１０ 切り欠き、６００ 粒子状無機充填剤、６１０ 扁平状無機充填剤、６２０ エポキシ樹脂。

Claims (12)

1. 金属ベースと、絶縁基板と、パワー半導体素子、制御回路及び外部電極端子を少なくとも含む電子部品とが接着性樹脂で封止され、且つ前記接着性樹脂の表面が熱可塑性樹脂で被覆されていることを特徴とするパワーモジュール。
2. 前記接着性樹脂が、熱硬化性樹脂であ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。
3. 前記熱硬化性樹脂が、エポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項２に記載のパワーモジュール。
4. 前記エポキシ系樹脂が、無機充填材を含むことを特徴とする請求項３に記載のパワーモジュール。
5. 前記熱可塑性樹脂と接する前記接着性樹脂の側壁表面が凹凸形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
6. 前記熱可塑性樹脂と接する前記接着性樹脂の側壁表面がテーパー形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
7. 前記金属ベースが、金属箔であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
8. 前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンサルファイド又は不飽和ポリエステルであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
9. 前記絶縁基板が、無機充填剤及び樹脂を含む熱伝導性樹脂シートであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のパワーモジュール。
10. 前記無機充填剤が、窒化アルミニウムであることを特徴とする請求項９に記載のパワーモジュール。
11. 金属ベース、絶縁基板、並びにパワー半導体素子、制御回路及び外部電極端子を少なくとも含む電子部品の表面に接着性樹脂をポッティングすることにより、前記金属ベース、前記絶縁基板及び前記電子部品を前記接着性樹脂で封止する工程と、
    前記接着性樹脂の表面に熱可塑性樹脂を射出成形することにより、前記接着性樹脂の表面を前記熱可塑性樹脂で被覆する工程と
    を含むことを特徴とするパワーモジュールの製造方法。
12. 前記封止工程が、真空下にて行われることを特徴とする請求項１１に記載のパワーモジュールの製造方法。

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