JP2012015287A - 半導体モジュールの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂モールドの前の段階で絶縁不良の検査である絶縁検査工程を行うことができるようにする。
【解決手段】冷却プレート１８の表面に溶射絶縁膜１６と溶射アルミ膜１７とを成膜したのち、溶射アルミ膜１７と冷却プレート１８を電極として、これらの間に電流が流れるかを検査する。これにより、溶射アルミ膜１７と冷却プレート１８との間の絶縁が行えているか否かを検査できるため、樹脂モールド部１９によるモールド化を行う前に、絶縁検査工程を行うことが可能となる。したがって、樹脂モールドの前の段階で絶縁不良の検査である絶縁検査工程を行うことができる半導体モジュールの製造方法と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冷却フィン付きプレート上に搭載したのち、樹脂モールドして一体構造とした半導体モジュールの製造方法およびそれに適した構造の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シート状の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
上記した特許文献１に示すような構造の半導体モジュールでは、絶縁材を使用して冷却フィン付きプレートと半導体チップ等との絶縁を図っている。このような構造の場合、冷却フィン付きプレートに対するヒートスプレッダの固着は、冷却フィン付きプレートの上に絶縁材を載せた後、銅ブロックや半導体チップを搭載した上で、樹脂モールドを行うという手法が用いられる。つまり、樹脂モールド時の熱とモールド圧によって、冷却フィン付きプレートに対してヒートスプレッダを含めた各部が固着させられる。
しかしながら、このような固着形態とされる場合、樹脂シートにピンホールが無いことを確認するための絶縁検査工程が樹脂モールドの後に行われることになる。このため、絶縁検査工程によって絶縁不良が検出されたときには、完成後の半導体モジュールすべてを廃棄することになり、省資源化の観点から好ましくない。
本発明は上記点に鑑みて、樹脂モールドの前の段階で絶縁不良の検査である絶縁検査工程を行うことができる半導体モジュールの製造方法およびそれに適した構造の半導体モジュールを提供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、冷却プレート（１８）の表面に絶縁材として溶射絶縁膜（１６）を形成する絶縁膜形成工程と、溶射絶縁膜（１６）における冷却プレート（１８）とは反対側の面に溶射導体膜（１７）を形成する導体膜形成工程と、溶射導体膜（１７）および冷却プレート（１８）を電極として、これら溶射導体膜（１７）と冷却プレート（１８）との間に電圧を印加することにより、溶射導体膜（１７）と冷却プレート（１８）との間の絶縁が行われていることの検査を行う絶縁検査工程と、絶縁検査工程にて絶縁が行われているものを用いて、溶射導体膜（１７）の上に半導体チップ（１１）を搭載したのち、樹脂モールド部（１９）にてモールドして一体構造とする樹脂モールド工程と、を含んでいることを特徴としている。
このように、冷却プレート（１８）の表面に溶射絶縁膜（１６）と溶射導体膜（１７）とを成膜したのち、溶射導体膜（１７）と冷却プレート（１８）を電極として、これらの間に電流が流れるかを検査している。これにより、溶射導体膜（１７）と冷却プレート（１８）との間の絶縁が行えているか否かを検査できるため、樹脂モールド部（１９）によるモールド化を行う前に、絶縁検査工程を行うことが可能となる。したがって、樹脂モールドの前の段階で絶縁不良の検査である絶縁検査工程を行うことができる半導体モジュールの製造方法とすることが可能となる。
請求項２に記載の発明は、樹脂モールド工程では、溶射導体膜（１７）の表面に金属ブロック（１２）を介して半導体チップ（１１）を配置することを特徴としている。
このように、金属ブロック（１２）を介して半導体チップ（１１）を配置すれば、半導体チップ（１１）の固着面の精度が向上して半導体チップ（１１）を冷却プレート（１８）に固着させ易くなる。
請求項３に記載の発明は、樹脂モールド工程では、溶射導体膜（１７）の表面に直接半導体チップ（１１）を配置することを特徴としている。
このように、溶射導体膜（１７）の表面に直接半導体チップ（１１）を配置すれば、請求項２のように金属ブロック（１２）が必要とされないため、部品点数を削減することが可能となり、部品点数削減およびその部品の設置工程などの削減を行うことが可能になると共に、コスト削減を図ることも可能となる。
請求項４に記載の発明は、冷却プレート（１８）として、板状のプレート部（１８ａ）のみによって構成されたものを用いることを特徴としている。
このように、単なる板状のプレート部（１８ａ）のみによって構成される冷却プレート（１８）を用いれば、冷却プレート（１８）の構成を簡素化でき、冷却プレート（１８）を容易に製造することができる。
請求項５に記載の発明は、溶射絶縁膜形成工程、絶縁膜形成工程、絶縁検査工程および樹脂モールド工程では、冷却プレート（１８）のうちの板状のプレート部（１８ａ）のみを用いて行い、樹脂モールド工程の後に、冷却プレート（１８）のプレート部（１８ａ）に対して冷却フィン（１８ａ）を接続する工程を行うことを特徴としている。
このように、プレート部（１８ａ）のみの状態で樹脂モールド工程を行い、その後、プレート部（１８ａ）の裏面側に冷却フィン（１８ｂ）を接続することで、冷却フィン（１８ｂ）を変形を抑制できる。これにより、冷却フィン（１８ｂ）の変形による冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
請求項６ないし９に記載の発明では、冷却プレート（１８）の表面側には、溶射絶縁膜（１６）を介して溶射導体膜（１７）が形成されており、該溶射導体膜（１７）の上に半導体チップ（１１）が配置されていることを特徴としている。
このように、冷却プレート（１８）の表面に溶射絶縁膜（１６）および溶射アルミ膜（１７）を成膜した構造の半導体モジュールとしているため、樹脂モールドの前の段階で絶縁不良の検査である絶縁検査工程を行うことを可能とすることができる。
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。 半導体モジュール１０の製造工程の一つである絶縁検査工程の様子を示した断面図である。 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。 本発明の第４実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。 半導体モジュール１０の製造工程中の冷却フィン１８ｂの接続工程を示した半導体モジュール１０の断面図である。
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、溶射絶縁膜１６、溶射アルミ膜１７、冷却プレート１８および樹脂モールド部１９を備えた構成とされている。冷却プレート１８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、溶射絶縁膜１６、溶射アルミ膜１７が配置され、樹脂モールド部１９による樹脂モールドによって冷却プレート１８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〜５１ｄ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〜５１ｄ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１９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〜５１ｄ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１９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１９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。
溶射絶縁膜１６は、銅ブロック１２と冷却プレート１８との間の絶縁性を確保するために備えられるもので、冷却プレート１８の表面側、つまり平坦面側に絶縁材料を溶射することによって成膜されている。溶射絶縁膜１６の膜厚は、銅ブロック１２と冷却プレート１８との間の絶縁性を確保できる厚み、つまりピンホールが形成され難くできる厚みであれば良い。溶射絶縁膜１６の形成範囲は、半導体チップ１１や溶射アルミ膜１７よりも広範囲とされ、半導体モジュール１０を上方から見たときに半導体チップ１１や溶射アルミ膜１７が溶射絶縁膜１６内に収まる範囲とされている。
溶射アルミ膜１７は、銅ブロック１２における半導体チップ１１が配置される面と反対側の面において、銅ブロック１２と接触させられている。この溶射アルミ膜１７は、溶射絶縁膜１６の表面にアルミニウムを溶射することによって形成されている。溶射アルミ膜１７の形成範囲については、半導体チップ１１と同サイズ以上かつ溶射絶縁膜１６よりも狭い範囲であれば良く、半導体モジュール１０を上方から見たときに溶射アルミ膜１７内に半導体チップ１１が収まる範囲であれば良い。
冷却プレート１８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１８ａと、プレート部１８ａの裏面側に備えられた冷却フィン１８ｂとを有する構造とされている。この冷却プレート１８の平坦面とされた表面側に、溶射絶縁膜１６および溶射アルミ膜１７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。
また、冷却フィン１８ｂ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１８ｂ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。
なお、冷却プレート１８のプレート部１８ａ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１９の接合が強固になるようにしてある。
樹脂モールド部１９は、冷却プレート１８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１９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。図３は、半導体モジュール１０の製造工程の一つである絶縁検査工程の様子を示した断面図である。この図を参照して半導体モジュール１０の製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、冷却プレート１８の表面に対して、絶縁材を溶射することにより溶射絶縁膜１６を形成したのち、アルミニウムを溶射することにより溶射アルミ膜１７を成膜する。そして、溶射アルミ膜１７と冷却プレート１８を電極に見立てて、これらそれぞれに対して電源３０からの正極側配線と負極側配線を接続し、電流が流れるか否かを電流計３１にて検査する。これにより、電流が流れなければ、溶射絶縁膜１６によって溶射アルミ膜１７と冷却プレート１８との間の絶縁が行えていると確認できる。そして絶縁が行えているものを良品として選択して次の工程に進む。
続いて、冷却プレート１８および溶射絶縁膜１６の上に形成した溶射アルミ膜１７の上に、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１９を構成する。これにより、半導体モジュール１０が完成する。なお、この樹脂モールド工程の前に、既に溶射アルミ膜１７と冷却プレート１８との間の絶縁が行えていることが検査されているため、溶射アルミ膜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および制御端子１５を搭載しても、銅ブロック１２等と冷却プレート１８との絶縁も既に行えている。したがって、樹脂モールド工程の前に絶縁検査工程を行っても、樹脂モールド後に絶縁が確保できなくなることはない。
以上説明したように、本実施形態によれば、冷却プレート１８の表面に溶射絶縁膜１６と溶射アルミ膜１７とを成膜したのち、溶射アルミ膜１７と冷却プレート１８を電極として、これらの間に電流が流れるかを検査している。これにより、溶射アルミ膜１７と冷却プレート１８との間の絶縁が行えているか否かを検査できるため、樹脂モールド部１９によるモールド化を行う前に、絶縁検査工程を行うことが可能となる。したがって、樹脂モールドの前の段階で絶縁不良の検査である絶縁検査工程を行うことができる半導体モジュール１０の製造方法とすることが可能となる。
そして、冷却プレート１８の表面に溶射絶縁膜１６および溶射アルミ膜１７を成膜した構造の半導体モジュール１０としているため、上記のような樹脂モールドの前の段階で絶縁不良の検査である絶縁検査工程を行うことを可能とすることができる。
（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実施形態に対して銅ブロック１２を無くしたものであり、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４は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。この図に示されるように、銅ブロック１２を無くし、溶射アルミ膜１７に対して半導体チップ１１の裏面を電気的に接続すると共に、溶射アルミ膜１７に対して第１電気配線１３を電気的に接続した構成としている。このように、溶射アルミ膜１７に対して半導体チップ１１の裏面を電気的に接続した構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第１実施形態のように、銅ブロック１２を介して半導体チップ１１を配置すれば、半導体チップ１１の固着面の精度が向上して半導体チップ１１を冷却プレート１８に固着させ易くなるという効果が得られるが、本実施形態のように、溶射導体膜１７の表面に直接半導体チップ１１を配置すれば、銅ブロック１２が必要とされないため、部品点数を削減することが可能となり、部品点数削減およびその部品の設置工程などの削減を行うことが可能になると共に、コスト削減を図ることも可能となる。
なお、半導体チップ１１と冷却プレート１８との間に銅ブロック１２が無くなるため、熱伝導の広がり範囲が狭くなる。このため、図４に示したように、本実施形態のように銅ブロック１２を無くす場合には、冷却プレート１８のプレート部の厚みを第１実施形態の場合よりも厚くすることで、プレート部がヒートスプレッダとしての役割を果たして熱伝導の広がり範囲が広くなるようにすることができる。このようにすることで、第１実施形態に対して放熱効率が低下することを抑制することができる。
（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１実施形態に対して冷却プレート１８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５は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。第１実施形態では、冷却プレート１８として冷却フィン１８ｂが備えられたものを例に挙げて説明したが、冷却フィン１８ｂを備えていない単なる板状のプレート部１８ａのみによって構成されていても構わない。このように、冷却フィン１８ｂが備えられていない単なる板状のプレート部１８ａのみからなる冷却プレート１８であっても、冷却プレート１８の表面に溶射絶縁膜１６を介して溶射アルミ膜１７を形成することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、単なる板状のプレート部１８ａのみによって構成される冷却プレート１８を用いれば、冷却プレート１８の構成を簡素化でき、冷却プレート１８を容易に製造することができる。
（第４実施形態）
本発明の第４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プレート１８の構成およびその形成方法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６は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。本実施形態も第１実施形態と同様に、放熱フィン１８ｂを備えた冷却プレート１８としているが、放熱フィン１８ｂは、波状構造とされた一枚構造とされている。このような構造の冷却プレート１８は、樹脂モールド部１９を形成するための樹脂モールド工程を行った後に冷却フィン１８ｂをプレート部に接続することで形成される。
図７は、半導体モジュール１０の製造工程中の冷却フィン１８ｂの接続工程を示した半導体モジュール１０の断面図である。この図に示されるように、冷却フィン１８ｂを備えていないプレート部１８ａに対して溶射絶縁膜１６および溶射アルミ膜１７を形成して絶縁検査工程を行ったのち、溶射アルミ膜１７の上に、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１９を構成する。
このとき、樹脂のモールド圧が半導体チップ１１や銅ブロック１２に対して加えられるため、半導体チップ１１や銅ブロック１２がプレート部１８ａ側に押し付けられることになる。ここで、プレート部１８ａの裏面に冷却フィン１８ｂが備えられた状態で樹脂モールドを行うと、モールド圧によって冷却フィン１８ｂが変形してしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態では、冷却プレート１８の冷却フィン１８ｂが備えられる前のプレート部１８ａのみの状態のときに樹脂モールドを行っているため、モールド圧によって冷却フィン１８ｂが変形することを防止できる。
この後、図７に示されるようにプレート部１８ａの裏面側に冷却フィン１８ｂを溶接などによって接続することで、半導体モジュール１０が完成する。
このように、プレート部１８ａのみの状態で溶射絶縁膜形成工程、絶縁膜形成工程、絶縁検査工程および樹脂モールド工程を行い、その後、プレート部１８ａの裏面側に冷却フィン１８ｂを接続することで、冷却フィン１８ｂを変形を抑制できる。これにより、冷却フィン１８ｂの変形による冷却効率の低下を抑制することが可能となる。
（他の実施形態）
上記第４実施形態では、第１実施形態に示す銅ブロック１２がある構造において、冷却フィン１８ｂを樹脂モールド後に接続する場合について説明したが、第２実施形態に示す銅ブロック１２が無い構造において、冷却フィン１８ｂを樹脂モールド後に接続するようにしても良い。
上記各実施形態では、溶射絶縁膜１６の表面、つまり溶射絶縁膜１６を介して冷却プレート１８の反対側の面に導体材料としてアルミニウムを用いた溶射アルミ膜１７を備えた構造としたが、アルミニウムに限らず他の導体材料を用いた溶射導体膜としても良い。
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、半導体モジュール１０としてはインバータ１に適用されるもの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４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４実施形態に示した構成を適用することができる。
また、上記各実施形態では、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。
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
１３、１４ 第１、第２電気配線
１５ 制御端子
１６ 溶射絶縁膜
１７ 溶射アルミ膜
１８ 冷却プレート
１８ａ 冷却フィン
１９ 樹脂モールド部
４１、５１、５３、５５ 上アーム
４２、５２、５４、５６ 下アーム

Claims (9)

  1. 冷却プレート（１８）を用意し、該冷却プレート（１８）の表面側に絶縁材を介して半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）を搭載したのち、樹脂モールド部（１９）にてモールドして一体構造とする半導体モジュールの製造方法において、
    前記冷却プレート（１８）の表面に前記絶縁材として溶射絶縁膜（１６）を形成する絶縁膜形成工程と、
    前記溶射絶縁膜（１６）における前記冷却プレート（１８）とは反対側の面に溶射導体膜（１７）を形成する導体膜形成工程と、
    前記溶射導体膜（１７）および前記冷却プレート（１８）を電極として、これら前記溶射導体膜（１７）と前記冷却プレート（１８）との間に電圧を印加することにより、前記溶射導体膜（１７）と前記冷却プレート（１８）との間の絶縁が行われていることの検査を行う絶縁検査工程と、
    前記絶縁検査工程にて絶縁が行われているものを用いて、前記溶射導体膜（１７）の上に前記半導体チップ（１１）を搭載したのち、前記樹脂モールド部（１９）にてモールドして一体構造とする樹脂モールド工程と、を含んでいることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
  2. 前記樹脂モールド工程では、前記溶射導体膜（１７）の表面に金属ブロック（１２）を介して前記半導体チップ（１１）を配置す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の製造方法。
  3. 前記樹脂モールド工程では、前記溶射導体膜（１７）の表面に直接前記半導体チップ（１１）を配置す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の製造方法。
  4. 前記冷却プレート（１８）として、板状のプレート部（１８ａ）のみによって構成されたものを用い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の製造方法。
  5. 前記溶射絶縁膜形成工程、前記絶縁膜形成工程、前記絶縁検査工程および前記樹脂モールド工程では、前記冷却プレート（１８）のうちの板状のプレート部（１８ａ）のみを用いて行い、前記樹脂モールド工程の後に、前記冷却プレート（１８）のプレート部（１８ａ）に対して冷却フィン（１８ａ）を接続する工程を有してい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の製造方法。
  6. 冷却プレート（１８）を用意し、該冷却プレート（１８）の表面側に絶縁材を介して半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）を搭載したのち、樹脂モールド部（１９）にてモールドして一体構造とする半導体モジュールであって、
    前記冷却プレート（１８）の表面側には、溶射絶縁膜（１６）を介して溶射導体膜（１７）が形成されており、該溶射導体膜（１７）の上に前記半導体チップ（１１）が配置されていることを特徴とする半導体モジュール。
  7. 前記溶射導体膜（１７）の表面に金属ブロック（１２）を介して前記半導体チップ（１１）が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体モジュール。
  8. 前記溶射導体膜（１７）の表面に直接前記半導体チップ（１１）が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体モジュール。
  9. 前記冷却プレート（１８）は、板状のプレート部（１８ａ）のみによって構成されていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
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