JP2011258764A - 半導体モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】冷却フィン付きプレートを鋳造で製造する半導体モジュールにおいて、冷媒漏れの発生を抑制できるようにする。
【解決手段】冷却フィン付きプレート１７のプレート部１７ａ内に金属板１７ｃを備えることで、金属板１７ｃをストッパーとして機能させる。これにより、仮に冷却フィン１７ｂやプレート部１７ａの裏面側の黒皮と呼ばれる表面層が腐食して、冷却水などの冷媒が表面層の内側まで浸入したとしても、金属板１７ｃによって冷媒の浸入が防がれる。したがって、鋳造のように鋳巣と呼ばれる気泡が残り易い製法によって冷却フィン付きプレート１７を形成し、鋳巣が連なった場所において冷媒が侵入してきたとしても、プレート部１７ａの表裏を貫通するような通路が形成されないようにできる。よって、冷媒漏れが生じることを防止することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体パワー素子が形成された半導体チップを樹脂モールド部で覆ったものが冷却フィン付きプレートと一体構造とされた半導体モジュールに関するもので、例えば、上アーム（ハイサイド側素子）と下アーム（ローサイド側素子）の二つの半導体パワー素子を樹脂モールドした２ｉｎ１構造等の半導体モジュールに適用すると好適である。

従来、特許文献１において、半導体パワー素子が形成された半導体チップを冷却フィン付きプレート上に搭載したのち、樹脂にてモールド化して一体構造とした半導体モジュールが開示されている。この半導体モジュールは、冷却フィン付きプレート上に絶縁材および銅等の金属ブロックで構成されたヒートスプレッダを介して半導体チップを搭載し、半導体チップとヒートスプレッダおよび絶縁材を覆うように樹脂モールドした構造とされている。

特開平１１−２０４７００号公報

一般的に、冷却フィン付きプレートは、アルミ鋳造などの金属の鋳造によって製造される。このような鋳造によって冷却フィン付きプレートが製造される場合、鋳造では表面に細かな凹凸が残るため、冷却フィン付きプレートのうち絶縁材が配置される側となる表面の平坦度を上げるために、切削などの処置を行うことになる。

しかしながら、このような切削を行っているために、半導体モジュールが取り付けられる冷却器内の冷媒が漏れる可能性がある。これについて、図６に示す半導体モジュールの製造工程を示した断面図を参照して説明する。

図６（ａ）においてハッチングで示したように、金属の鋳造によって冷却フィン付きプレートＪ１を形成した場合、表面全面に凹凸が残るが、その表面に黒皮と呼ばれる表面層Ｊ２が形成され、この表面層Ｊ２が保護膜として働くことで腐食の抑制に寄与している。ところが、図６（ｂ）に示すように、切削などの処置によって冷却フィン付きプレートＪ１の表面側を平坦面としているため、表面側の黒皮と呼ばれる表面層Ｊ２が除去されることになる。このため、図６（ｃ）に示すように、平坦面とされた表面側に絶縁材Ｊ３を介して金属ブロックＪ４や半導体チップＪ５を搭載した半導体モジュールを冷却器に取り付けて使用した場合、冷却フィンＪ６側の表面層Ｊ２が腐食してしまったときに、表面層Ｊ２より内側の金属がさらに腐食されて表面側まで貫通した通路Ｊ７が形成され、その通路Ｊ７を通じて冷媒漏れが発生する。特に、鋳造の場合には、内部に鋳巣と呼ばれる気泡Ｊ８が残り易いため、その気泡Ｊ８が連なった場所において通路Ｊ７が形成され易く、冷媒漏れが発生することがある。

本発明は上記点に鑑みて、冷却フィン付きプレートを鋳造で製造する半導体モジュールにおいて、冷媒漏れの発生を抑制できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体チップ（１１）、樹脂モールド部（１８）および冷却フィン付きプレート（１７）が一体化されてなる半導体モジュールにおいて、冷却フィン付きプレート（１７）のプレート部（１７ａ）には、該プレート部（１７ａ）の表面側と裏面側とを区画する金属板（１７ｃ）を備えることを特徴としている。

このように、冷却フィン付きプレート（１７）におけるプレート部（１７ａ）の表面側を切削によって削る場合、その表面側において鋳造によって形成される黒皮と呼ばれる表面層が削り取られることになる。しかしながら、プレート部（１７ａ）内に金属板（１７ｃ）を備えているため、この金属板（１７ｃ）がストッパーとして機能する。このため、仮に冷却フィン（１７ｂ）やプレート部（１７ａ）の裏面側の黒皮と呼ばれる表面層が腐食して、冷却水などの冷媒が表面層の内側まで浸入したとしても、金属板（１７ｃ）によって冷媒の浸入が防がれる。したがって、鋳造のように鋳巣と呼ばれる気泡が残り易い製法によって冷却フィン付きプレート（１７）を形成し、鋳巣が連なった場所において冷媒が侵入してきたとしても、プレート部（１７ａ）の表裏を貫通するような通路が形成されないようにできる。これにより、冷媒漏れが生じることを防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明では、金属板（１７ｃ）は、冷却フィン付きプレート（１７）のうち鋳造によって形成される部分と同じ材質の金属で構成されていることを特徴としている。

このように、冷却フィン付きプレート（１７）に備えた金属板（１７ｃ）を鋳造にて構成される他の部分と同じ金属にて構成した場合には、金属板（１７ｃ）と他の部分との線膨張係数が等しいため、金属板（１７ｃ）がインサート成形されていても、線膨張係数の相違に起因する応力の発生を防止することができる。

請求項３に記載の発明では、金属板（１７ｃ）は、冷却フィン付きプレート（１７）のうち鋳造によって形成される部分よりも高融点の金属で構成されていることを特徴としている。

このように、冷却フィン付きプレート（１７）に備えた金属板（１７ｃ）を鋳造にて構成される他の部分よりも高融点の金属にて構成した場合には、鋳造時に金属板（１７ｃ）が溶融することを確実に防止することができる。

請求項４に記載の発明では、金属板（１７ｃ）は、凹凸形状とされた凹凸板であることを特徴としている。

このように、金属板（１７ｃ）を凹凸板にて構成することで、冷却フィン付きプレート（１７）の強度を高くすることが可能となる。特に、請求項５に記載したように、金属板（１７ｃ）を複数の凸部が点在させられた凹凸形状とすれば、金属板（１７ｃ）の強度を一方向だけでなく、それと垂直な方向についても得ることが可能となり、冷却フィン付きプレート（１７）の強度をより高くすることが可能となる。

請求項６に記載の発明では、冷却フィン付きプレート（１７）におけるプレート部（１７ａ）の平坦面上に絶縁材（１６）が配置されると共に、絶縁材（１６）の表面にヒートスプレッダとしての金属ブロック（１２）を介して半導体チップ（１１）が配置されており、半導体チップ（１１）と金属ブロック（１２）および絶縁材（１６）がすべて樹脂モールド部（１８）にて樹脂モールドされることで、冷却フィン付きプレート（１７）に対して一体化されていることを特徴としている。

このように、樹脂モールドによって冷却フィン付きプレート（１７）が一体化された半導体モジュール（１０）とする場合、半導体モジュール（１０）を簡素な構造で構成することができる。しかしながら、その反面、樹脂モールドによる一体化が行われているため、冷却フィン付きプレート（１７）にプレート部（１７ａ）の表裏を貫通する通路が形成された場合、漏れた冷媒が半導体チップ（１１）側に到達してしまう可能性が高い。このため、このような構造において、請求項１ないし５に記載の発明を適用するとより効果的である。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる半導体モジュール１０が適用されるインバータ１の回路図である。 半導体モジュール１０の断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。 本発明の他の実施形態で説明する製造途中の半導体モジュール１０の断面図である。 半導体モジュールの製造工程を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の一実施形態にかかる半導体モジュールの適用例として、三相モータ駆動用のインバータを例に挙げて説明する。

図１は、インバータ１の回路図である。図１に示すように、インバータ１は、直流電源２に基づいて負荷である三相モータ３を交流駆動するためのもので、昇圧回路４とインバータ出力回路５とを備えた構成とされている。

昇圧回路４は、直列接続した上下アーム４１、４２と、リアクトル４３およびコンデンサ４４にて構成されている。上下アーム４１、４２は、それぞれ、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａとフリーホイールダイオード（以下、ＦＷＤという）４１ｂ、４２ｂが並列接続された構成とされ、上下アーム４１、４２の間にリアクトル４３を介して直流電源２の正極側が接続されている。また、リアクトル４３よりも直流電源２側において、直流電源２と並列的にコンデンサ４４が接続されている。このようにして昇圧回路４が構成されている。

このように構成される昇圧回路４では、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオフ、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオンしているときに直流電源２からの電力供給に基づいてリアクトル４３がエネルギーを蓄積する。例えば直流電源２は２８８Ｖの電圧を発生させる２００Ｖ系のバッテリであり、この高電圧に基づいてリアクトル４３にエネルギーが蓄えられる。そして、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオン、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオフすると、リアクトル４３に蓄積されているエネルギーがインバータ出力回路５への電源供給ライン６に直流電源２よりも大きな電源電圧（例えば６５０Ｖ）を印加する。このような上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのオンオフ動作を交互に繰り返し行うことで、一定の電源電圧をインバータ出力回路５側に供給することができる。

なお、昇圧回路４とインバータ出力回路５との間において、電源供給ライン６とＧＮＤライン７との間にコンデンサ８および抵抗９が並列的に接続されている。コンデンサ８は、平滑用コンデンサであり、昇圧回路４における上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのスイッチング時のリプルの低減やノイズの影響を抑制して一定な電源電圧を形成するために用いられる。抵抗９は、放電抵抗であり、昇圧回路４における上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａのオフ時に、コンデンサ８に蓄えられているエネルギーを消費するために備えられている。

インバータ出力回路５は、直列接続した上下アーム５１〜５６が三相分並列接続された構成とされ、上アーム５１、５３、５５と下アーム５２、５４、５６との中間電位を三相モータ３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に順番に入れ替えながら印加する。すなわち、上下アーム５１〜５６は、それぞれ、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂを備えた構成とされ、各相の上下アーム５１〜５６のＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａがオンオフ制御されることで、三相モータ３に対して周期の異なる三相の交流電流を供給する。これにより、三相モータ３の駆動を可能としている。

本実施形態では、昇圧回路４における上下アーム４１、４２もしくはインバータ出力回路５における上下アーム５１〜５６の少なくとも１つのアームを半導体モジュールとしている。

図２に、半導体モジュール１０の断面図を示し、この図を参照して本実施形態に係る半導体モジュール１０の構成について説明する。

図２に示すように、半導体モジュール１０は、半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５、絶縁材１６、冷却フィン付きプレート１７および樹脂モールド部１８を備えた構成とされている。冷却フィン付きプレート１７の上に半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５、絶縁材１６が配置され、樹脂モールド部１８による樹脂モールドによって冷却フィン付きプレート１７と一体化構造とされている。

半導体チップ１１には、上アーム４１、５１、５３、５５もしくは下アーム４２、５２、５４、５６のうちのいずれかが形成されている。ここでは、各アーム４１、４２、５１〜５６のうちの１つのみを半導体モジュール１０内に備えた１ｉｎ１構造について説明するが、それらのうちの２つを半導体モジュール１０内に備えた２ｉｎ１構造、インバータ出力回路５を構成する上下アーム５１〜５６のすべてを半導体モジュール１０内に備えた６ｉｎ１構造など、いずれのタイプのものについても本実施形態を適用できる。

本実施形態では、半導体チップ１１に形成されるＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂを基板垂直方向に電流を流す縦型素子として形成しており、半導体チップ１１の表面側と裏面側に各種パッドが形成されている。具体的には、半導体チップ１１の表面側には、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッドが形成されていると共に、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂのカソードに接続されるパッドが形成されている。また、裏面側は、裏面全面がＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂのアノードに繋がるパッドとされている。

銅ブロック１２は、ヒートスプレッダとなる金属ブロックに相当するものであり、半導体チップ１１における裏面側において、はんだ２０を介して、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂのカソードと接続されている。

第１電気配線１３は、半導体チップ１１の正極端子を構成するものであり、銅ブロック１２に対して第１電気配線１３が一体成形もしくは溶接等によって接合され、銅ブロック１２を介して半導体チップ１１の裏面側に備えられたパッドに電気的に接続されている。第１電気配線１３における銅ブロック１２とは反対側の端部は、樹脂モールド部１８から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。

第２電気配線１４は、半導体チップ１１の負極端子を構成するものであり、はんだ２１を介して半導体チップ１１の表面側のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂのカソードに接続されるパッドに電気的に接続されている。第２電気配線１４における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１８から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。

制御端子１５は、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲート配線となるもので、半導体チップ１１の表面側に形成されたＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッドにボンディングワイヤ２２を介して電気的に接続されている。制御端子１５における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１８から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。

絶縁材１６は、銅ブロック１２と冷却フィン付きプレート１７との間の絶縁性を確保するために備えられるもので、板状とされ、銅ブロック１２と冷却フィン付きプレート１７の間に挟み込まれている。

冷却フィン付きプレート１７は、熱伝導率の高い金属、例えば銅やアルミニウム等で構成されており、表面側が平坦面とされたプレート部１７ａと、プレート部１７ａの裏面側に備えられた冷却フィン１７ｂとを有する構造とされている。冷却フィン付きプレート１７は、基本的には鋳造によって形成されるが、プレート部１７ａとなる部分に金属板１７ｃをインサート成形してある。

金属板１７ｃは、冷却フィン付きプレート１７におけるプレート部１７ａと同寸法とされており、本実施形態では平板とされており、プレート部１７ａの表面側と裏面側とを区画している。金属板１７ｃは、鍛造やプレス成形などのように、内部に気泡が残り難い製法によって形成されている。また、金属板１７ｃの材質は、冷却フィン付きプレート１７のうち金属板１７ｃ以外の鋳造形成される部分と同じ材料もしくはそれよりも高融点の金属にて構成される。例えば、冷却フィン付きプレート１７のうち金属板１７ｃ以外をアルミ鋳造にて形成するのであれば、金属板１７ｃをアルミニウムもしくはアルミニウムよりも融点の高い銅などによって構成することができる。

また、冷却フィン付きプレート１７におけるプレート部１７ａの表面側の鋳造によって形成された部分を切削等によって除去して平坦面としてあり、この平坦面上に、絶縁材１６を介して、はんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５が搭載されている。

なお、冷却フィン１７ｂの形状は問わないが、本実施形態では、例えば一方向を長手方向とする薄板状のフィンが複数本等間隔に並べられた構造としている。このように、冷却フィン１７ｂを設けることによって表面積を稼ぐことができ、熱交換の効率を高めることができる。また、冷却フィン付きプレート１７のプレート部１７ａの表面側は、基本的には平坦面とされるが、部分的に凹部などが設けられることで樹脂モールド部１８の接合が強固になるようにしてあっても構わない。

樹脂モールド部１８は、冷却フィン付きプレート１７の表面側に上述した各部を搭載したのち、これらを成形型に設置し、その成形型内に樹脂を注入してモールド化することで構成される。この樹脂モールド部１８により、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５の露出箇所以外が覆われることで、半導体チップ１１などが保護されている。

このような構造により、本実施形態の半導体モジュール１０が構成されている。続いて、本実施形態の半導体モジュール１０の製造方法について説明する。

まず、冷却フィン付きプレート１７の形成工程を行う。具体的には、予め冷却フィン付きプレート１７を鋳造形成する際に用いる材料と同じ金属もしくはそれよりも高融点の金属を用いて、鍛造やプレス成形等により金属板１７ｃを形成しておく。そして、鋳造用の成形型（図示せず）内に金属板１７ｃを配置しておき、冷却フィン付きプレート１７を形成するための金属を成形型内に流し込むことにより、金属板１７ｃがプレート部１７ａ内にインサート成形された冷却フィン付きプレート１７を形成する。このとき、金属板１７ｃの材質を冷却フィン付きプレート１７のうち金属板１７ｃ以外の部分、つまり鋳造によって形成する部分の金属と同じもしくはそれよりも高融点の金属にて構成しているため、成形時に金属板１７ｃが溶融しないようにできる。金属板１７ｃが若干溶融されることはあるものの、金属板１７ｃがすべて溶融しきってしまうことはなく、少なくともプレート部１７ａとほぼ同寸法の領域分が残るようにすることができる。

そして、冷却フィン付きプレート１７を成形型から取り出したのち、プレート部１７ａの表面側を切削し、平坦面とする。この切削により、プレート部１７ａの表面側において、鋳造によって形成される冷却フィン付きプレート１７の表面の黒皮と呼ばれる表面層まで削り取られることになる。

この後、冷却フィン付きプレート１７の平坦面上に、絶縁材１６を介してはんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５を搭載する。そして、図示しない成形型内に配置したのち、成形型内にモールド用の樹脂を注入してモールド化することで樹脂モールド部１８を構成する。これにより、半導体モジュール１０が完成する。

このような半導体モジュール１０は、例えば冷却水などの冷媒が循環する冷却器に設けられた開口部内に、冷却フィン１７ｂを含めた冷却フィン付きプレート１７の裏面側を挿入した状態で取り付けることにより用いることができる。

以上説明したように、冷却フィン付きプレート１７におけるプレート部１７ａの表面側を切削等によって除去しているため、その表面側において鋳造によって形成される黒皮と呼ばれる表面層が削り取られることになる。しかしながら、本実施形態の半導体モジュール１０では、プレート部１７ａ内に金属板１７ｃを備えているため、この金属板１７ｃがストッパーとして機能する。このため、仮に冷却フィン１７ｂやプレート部１７ａの裏面側の黒皮と呼ばれる表面層が腐食して、冷却水などの冷媒が表面層の内側まで浸入したとしても、金属板１７ｃによって冷媒の浸入が防がれる。したがって、鋳造のように鋳巣と呼ばれる気泡が残り易い製法によって冷却フィン付きプレート１７を形成し、鋳巣が連なった場所において冷媒が侵入してきたとしても、プレート部１７ａの表裏を貫通するような通路が形成されないようにできる。これにより、冷媒漏れが生じることを防止することが可能となる。

また、冷却フィン付きプレート１７に備えた金属板１７ｃを鋳造にて構成される他の部分と同じ金属にて構成した場合には、金属板１７ｃと他の部分との線膨張係数が等しいため、金属板１７ｃがインサート成形されていても、線膨張係数の相違に起因する応力の発生を防止することができる。逆に、冷却フィン付きプレート１７に備えた金属板１７ｃを鋳造にて構成される他の部分よりも高融点の金属にて構成した場合には、鋳造時に金属板１７ｃが溶融することを確実に防止することができる。

さらに、本実施形態では、樹脂モールドによって冷却フィン付きプレート１７が一体化された半導体モジュール１０としている。このような構造の半導体モジュール１０は、樹脂モールドのみによって冷却フィン付きプレート１７と他の構成とを一体化できるため、構成を簡素にすることができる。しかしながら、その反面、樹脂モールドによる一体化が行われているため、冷却フィン付きプレート１７にプレート部１７ａの表裏を貫通する通路が形成された場合、漏れた冷媒が半導体チップ１１側に到達してしまう可能性が高い。このため、このような構造において、金属板１７ｃを備えることで冷媒漏れを防止できる構造とすることは、より効果的である。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の半導体モジュール１０は、第１実施形態に対して冷却フィン付きプレート１７の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図３に、本実施形態の半導体モジュール１０の断面図を示す。この図に示されるように、本実施形態の半導体モジュール１０に備えられる冷却フィン付きプレート１７では、金属板１７ｃを凹凸板にて構成している。金属板１７ｃの凹凸は、プレート部１７ａの厚みよりも低くされており、紙面垂直方向において、図３に示した断面の凹凸が連続的に続いている形状とされている。このため、金属板１７ｃは、プレート部１７ａ内に収容され、プレート部１７ａの表裏面から露出していない状態とされている。

このように構成される冷却フィン付きプレート１７についても、プレート部１７ａの表面側を切削することで平坦面を構成し、その平坦面上に、絶縁材１６を介してはんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５を搭載した構造とされている。

このような構造とされていても、第１実施形態と同様、冷媒漏れが生じることを防止することが可能となるという効果を得ることができる。また、金属板１７ｃを凹凸板にて構成しているため、冷却フィン付きプレート１７の強度を高くすることが可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の半導体モジュール１０は、第２実施形態に対して冷却フィン付きプレート１７の凹凸形状を変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４に、本実施形態の半導体モジュール１０の冷却フィン付きプレート１７に備えられる金属板１７ｃの斜視図を示す。この図に示されるように、本実施形態では、冷却フィン付きプレート１７に備えられる金属板１７ｃの凹凸が、複数の凸部を点在させた構造（例えば、マトリクス状に配置した構造）により構成されている。

上述した第２実施形態のような凹凸構造の場合、図３の断面の凹凸が紙面垂直方向において連続的に続いた構造となっているため、紙面垂直方向において金属板１７ｃの強度が得られるものの、紙面左右方向において金属板１７ｃの強度が不足する可能性がある。つまり、一方向については強度が十分であっても、それと垂直方向について強度が十分ではない可能性がある。しかしながら、本実施形態のように、複数の凸部を点在させた構造とすれば、金属板１７ｃの強度を一方向だけでなく、それと垂直な方向についても得ることが可能となる。

したがって、本実施形態のような構造とすることにより、第２実施形態と同様の効果を得ることができると共に、冷却フィン付きプレート１７の強度をより高くすることが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、三相モータ３を駆動するインバータ１について説明したが、半導体装置としてはインバータ１に限るものではなく、少なくとも半導体モジュール１０が備えられるものであれば、どのようなものに対しても第１〜第３実施形態に示した構成を適用することができる。例えば、コンバータなどに対して第１〜第３実施形態に示した構成を適用することができる。

また、上記実施形態では、半導体チップ１１にＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａやＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂが一体形成されているものについて説明したが、これらがそれぞれ別チップとされている構造についても本発明を適用することができる。さらに、半導体パワー素子としてＩＧＢＴを例に挙げて説明したが、他の素子、例えばパワーＭＯＳＦＥＴなどが用いられる場合についても、本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態では、冷却フィン付きプレート２０に対して半導体モジュール１０を一体化した構造について説明したが、図５に示すように、予め半導体モジュール１０を別体として構成しておき、後で冷却フィン付きプレート２０に対して接合するような構造であっても構わない。ただし、一体化構造とすれば、部品構成を簡略化できるし、製造も容易化できる。

１ インバータ
３ 三相モータ
４ 昇圧回路
５ インバータ出力回路
１０ 半導体モジュール
１１ 半導体チップ
１２ 銅ブロック
１６ 絶縁材
１７ 冷却フィン付きプレート
１７ａ プレート部
１７ｂ 冷却フィン
１７ｃ 金属板
１８ 樹脂モールド部
４１、５１、５３、５５ 上アーム
４２、５２、５４、５６ 下アーム

Claims (6)

1. 表面および裏面を有する板状のプレート部（１７ａ）と、前記プレート部（１７ａ）の裏面側に備えられた冷却フィン（１７ｂ）とを有し、鋳造によって形成されたのち、前記プレート部（１７ａ）の表面側を部分的に除去して平坦面とした冷却フィン付きプレート（１７）と、
   前記冷却フィン付きプレート（１７）における前記プレート部（１７ａ）の前記平坦面上に配置され、半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）と、
   前記半導体チップ（１１）を覆う樹脂モールド部（１８）とを有し、
   前記半導体チップ（１１）、前記樹脂モールド部（１８）および前記冷却フィン付きプレート（１７）が一体化されてなる半導体モジュールであって、
   前記冷却フィン付きプレート（１７）の前記プレート部（１７ａ）には、該プレート部（１７ａ）の表面側と裏面側とを区画する金属板（１７ｃ）が備えられていることを特徴とする半導体モジュール。
2. 前記金属板（１７ｃ）は、前記冷却フィン付きプレート（１７）のうち前記鋳造によって形成される部分と同じ材質の金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
3. 前記金属板（１７ｃ）は、前記冷却フィン付きプレート（１７）のうち前記鋳造によって形成される部分よりも高融点の金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
4. 前記金属板（１７ｃ）は、凹凸形状とされた凹凸板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
5. 前記金属板（１７ｃ）は、複数の凸部が点在させられた凹凸形状とされていることを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。
6. 前記冷却フィン付きプレート（１７）における前記プレート部（１７ａ）の前記平坦面上に前記絶縁材（１６）が配置されると共に、該絶縁材（１６）の表面にヒートスプレッダとしての金属ブロック（１２）を介して前記半導体チップ（１１）が配置されており、前記半導体チップ（１１）と前記金属ブロック（１２）および前記絶縁材（１６）がすべて前記樹脂モールド部（１８）にて樹脂モールドされることで、前記冷却フィン付きプレート（１７）に対して一体化されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体モジュール。

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