JP2014229782A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】組み付け性に優れた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】コンデンサ40は、ケース20の内部に配置されたコンデンサ素子41、および、冷却器30から絶縁された配線材45,46を有し、半導体モジュール50,51,52は、ケース20の内部に配置された半導体素子、および、冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する。ケース20の内部に封止樹脂60が充填され、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52が封止されている。
【選択図】図3
【解決手段】コンデンサ40は、ケース20の内部に配置されたコンデンサ素子41、および、冷却器30から絶縁された配線材45,46を有し、半導体モジュール50,51,52は、ケース20の内部に配置された半導体素子、および、冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する。ケース20の内部に封止樹脂60が充填され、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52が封止されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
特許文献1において、コンデンサの上に冷却器、半導体モジュール、板ばね、ばね押えブラケットを重ねて配置し、板ばねにより半導体モジュールと冷却器とをコンデンサ側に押圧する技術が開示されている。
ところで、シール性や絶縁性等を考慮して組み付け作業性が優れた半導体装置が望まれている。
本発明の目的は、組み付け性に優れた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の目的は、組み付け性に優れた半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
請求項1に記載の発明では、ケースと、前記ケースの内部に配置された冷却器と、前記ケースの内部に配置されたコンデンサ素子、および、前記冷却器から絶縁された配線材を有するコンデンサと、前記ケースの内部に配置された半導体素子、および、前記冷却器から絶縁された配線材を有する半導体部と、前記ケースの内部に充填され、前記冷却器、前記コンデンサ、前記半導体部を封止する封止樹脂と、を備えたことを要旨とする。
請求項1に記載の発明によれば、コンデンサは、ケースの内部に配置されたコンデンサ素子、および、冷却器から絶縁された配線材を有し、半導体部は、ケースの内部に配置された半導体素子、および、冷却器から絶縁された配線材を有する。ケースの内部に封止樹脂が充填され、冷却器、コンデンサ、半導体部が封止される。これにより、組み付け性に優れたものとなる。
請求項2に記載のように、請求項1に記載の半導体装置において、前記半導体部、前記冷却器、コンデンサの順に配置してなると、冷却器で半導体部およびコンデンサを冷却することが可能となる。
請求項3に記載のように、請求項1または2に記載の半導体装置において、前記半導体部は、半導体モジュールであると、組み付け性がよりよい。
請求項4に記載のように、請求項1または2に記載の半導体装置において、前記半導体部は、半導体素子が前記冷却器に絶縁層を介して固定されているとよい。
請求項4に記載のように、請求項1または2に記載の半導体装置において、前記半導体部は、半導体素子が前記冷却器に絶縁層を介して固定されているとよい。
請求項5に記載のように、請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置において、前記封止樹脂より高熱伝導材を前記冷却器と前記コンデンサとの間に配置してなると、放熱性に優れたものとなる。
請求項6に記載の発明では、ケースの内部に冷却器、コンデンサ素子と前記冷却器から絶縁された配線材を有するコンデンサ、半導体素子と前記冷却器から絶縁された配線材を有する半導体部を配置する第1工程と、前記ケースの内部に封止樹脂を充填して、前記冷却器、前記コンデンサ、前記半導体部を封止する第2工程と、を有することを要旨とする。
請求項6に記載の発明によれば、第1工程において、ケースの内部に冷却器、コンデンサ素子と冷却器から絶縁された配線材を有するコンデンサ、半導体素子と冷却器から絶縁された配線材を有する半導体部が配置され、第2工程において、ケースの内部に封止樹脂が充填されて、冷却器、コンデンサ、半導体部が封止される。これにより、組み付け性に優れたものとなる。
請求項7に記載のように、請求項6に記載の半導体装置の製造方法において、前記第2工程において、前記半導体部としての半導体モジュールを前記冷却器に押し付けながら前記封止樹脂で封止すると、半導体モジュールを冷却器に圧接することが可能となる。
本発明によれば、組み付け性に優れたものとすることができる。
(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するX,Y方向で規定するとともに、上下方向をZ方向で規定している。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図面において、水平面を、直交するX,Y方向で規定するとともに、上下方向をZ方向で規定している。
図1,2,3に示すように、半導体装置10は、ケース20と、冷却器30と、コンデンサ40と、半導体部としての半導体モジュール50,51,52と、封止樹脂60と、制御基板70を備える。冷却器30は、ケース20の内部に配置されている。コンデンサ40は、ケース20の内部に配置されたコンデンサ素子41、および、冷却器30から絶縁された配線材(バスバー)45,46を有する。図1に示すように、半導体モジュール50,51,52は、ケース20の内部に配置された半導体素子55、および、冷却器30から絶縁された配線材(バスバー)56,57,58を有する。封止樹脂60は、ケース20の内部に充填され、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52を封止している。図3に示すように、ケース20内において、上から下に向かって、半導体モジュール50,51,52、冷却器30、コンデンサ40の順に配置されている。
ケース20は、四角箱型をなし、上面が開口している。ケース20は平面視において長方形状をなし、長手方向がX方向となるとともに短手方向がY方向となっている。ケース20は例えば樹脂によりなる。
コンデンサ40は8つの円柱状コンデンサ素子41を用いて構成されている。ケース20の底部に8つの円柱状コンデンサ素子41が立設する状態で配置されている。立設するコンデンサ素子41における下面には平板状のマイナス電極板47が配置されている。また、立設するコンデンサ素子41における上面には平板状のプラス電極板48が配置されている。つまり、上下に水平状態で配置されたプラス電極板48とマイナス電極板47との間に8つの円柱状コンデンサ素子41が電気的に接続された状態で配置されている。マイナス電極板47から3つの帯状の配線材(負極端子)45が上方に延び、その先端側が屈曲され水平に延びている。プラス電極板48から3つの帯状の配線材(正極端子)46が上方に延び、その先端側が屈曲され水平に延びている。
冷却器30は上下方向において薄い扁平形状をなしている。冷却器30は平面視において長方形状をなし、長手方向がX方向となるとともに短手方向がY方向となっている。冷却器30におけるX方向での一端面には冷媒入口管31が連結されているとともに冷却器30におけるX方向での他端面には冷媒出口管32が連結されている。そして、冷媒入口管31から冷却器30の内部に冷媒(冷却水)が供給されるとともに冷媒出口管32から冷媒が排出されるようになっている。
ケース20の内部に冷却器30が水平状態で配置されるとともに冷媒入口管31および冷媒出口管32はX方向においてケース20を貫通している。ケース20の内部においてプラス電極板48の上に僅かに離間して冷却器30の下面が位置している。そして、コンデンサ40のコンデンサ素子41で発生した熱は電極板48、封止樹脂60を介して冷却器30の下面に逃がされるようになっている。つまり、絶縁を保ちつつ冷却器30でコンデンサ40の冷却ができるように封止樹脂60を介在させてコンデンサ40に冷却器30が近接して配置されている。
半導体モジュール50,51,52により、図4のインバータ80の上下アーム(3相分)が構成されている。
図4において、半導体装置はハイブリッド車の走行モータ駆動装置を構成している。ハイブリッド車は、バッテリB、走行用モータM、走行用モータMを駆動するインバータ80、バッテリBとインバータ80との間に設けられたコンデンサ40を有する。
図4において、半導体装置はハイブリッド車の走行モータ駆動装置を構成している。ハイブリッド車は、バッテリB、走行用モータM、走行用モータMを駆動するインバータ80、バッテリBとインバータ80との間に設けられたコンデンサ40を有する。
インバータ80は、バッテリBから供給される直流電力を交流電力に変換し、走行用モータMへ供給する。これにより走行用モータMが回転駆動される。詳しくは、インバータ80は、電源ラインとアースラインとの間に互いに並列に配置されるU相、V相、W相の各アームから構成される。各アームは、半導体モジュール50,51,52により構成されている。半導体モジュール50,51,52は、2つのトランジスタ(IGBT)Q1,Q2、Q3,Q4、Q5,Q6の直列接続から構成される。また、各アームを構成するトランジスタQ1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6にはダイオードD1,D2,D3,D4,D5,D6が逆並列接続されている。
図1,3に示すように、冷却器30の上に放熱部材(図示略)を介して半導体モジュール50,51,52が載置される。放熱部材はシリコーングリースまたは放熱シートである。
半導体モジュール50,51,52は、配線材(アースライン用端子)56と配線材(電源ライン用端子)57と配線材(出力端子)58と信号ピン59を備えている。半導体モジュール50,51,52は、図1に示す半導体素子55が樹脂封止され、薄い箱型をなし、側面から各配線材(各端子)56,57,58および信号ピン59が突出している。信号ピン59は上方に延設されている。配線材(アースライン用端子)56と配線材(電源ライン用端子)57と配線材(出力端子)58は板状をなし、水平に並設した状態で延びている。
半導体モジュール50,51,52の配線材(アースライン用端子)56の下にコンデンサ40の配線材(負極端子)45が積層して配置され、図2に示すように、ケース20の外部においてボルトBo1とナットNu1によりネジ締結されている。また、半導体モジュール50,51,52の配線材(電源ライン用端子)57の下にコンデンサ40の配線材(正極端子)46が積層して配置され、図2に示すように、ケース20の外部においてボルトBo2とナットNu2によりネジ締結されている。さらに、半導体モジュール50,51,52の配線材(出力端子)58は、図2に示すように、ケース20の外部に延設され、図1に示すように締結用貫通孔Hが形成されている。この締結用貫通孔Hにねじを通す等により外部の機器(走行用モータM)と接続できるようになっている。
また、冷却器30により半導体モジュール50,51,52とコンデンサ40の両方が冷やされるようになっている。
図2に示すように、制御基板70は、ケース20の上面に配置され、半導体モジュール50,51,52の信号ピン59と接合されている。制御基板70には、半導体モジュール50,51,52のトランジスタQ1〜Q6等を駆動する制御装置(IC等)が実装されている。
図2に示すように、制御基板70は、ケース20の上面に配置され、半導体モジュール50,51,52の信号ピン59と接合されている。制御基板70には、半導体モジュール50,51,52のトランジスタQ1〜Q6等を駆動する制御装置(IC等)が実装されている。
なお、図1,2等においてコンデンサ40へのプラス入力端子およびマイナス入力端子は省略しているが、例えばケース20の配線材56,57,58とは反対側長手側面や、ケース20の短手側側面からケース20外に出すと良い。また、ケース20の上部には冷却器30や半導体モジュール50,51,52,コンデンサ40を配置可能なように、冷媒入口管31,冷媒出口管32,配線材45,46,56,57,58に対応する部分に切り欠きが形成されており、封止樹脂60が切り欠きから漏れ出さないように、各部品を配置後に別部品やシール材を用いて切り欠きを塞いでいる。
次に、このように構成した半導体装置10の作用について説明する。
組み立ての際には、まず、図5に示すように、ケース20の内部に冷却器30、コンデンサ40(コンデンサ素子41)、半導体モジュール50,51,52(半導体素子55)を配置する。コンデンサ40は、冷却器30から絶縁された配線材45,46を有する。半導体モジュール50,51,52は、冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する。また図2に示すように、半導体モジュール50,51,52の配線材(アースライン用端子)56とコンデンサ40の配線材(負極端子)45とを積層して配置してケース20の外部においてボルトBo1とナットNu1によりネジ締結する。同様に、半導体モジュール50,51,52の配線材(電源ライン用端子)57とコンデンサ40の配線材(正極端子)46とを積層して配置してケース20の外部においてボルトBo2とナットNu2によりネジ締結する。つまり、コンデンサ40と半導体モジュール50,51,52の電気的接続を樹脂封止前に行う。
組み立ての際には、まず、図5に示すように、ケース20の内部に冷却器30、コンデンサ40(コンデンサ素子41)、半導体モジュール50,51,52(半導体素子55)を配置する。コンデンサ40は、冷却器30から絶縁された配線材45,46を有する。半導体モジュール50,51,52は、冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する。また図2に示すように、半導体モジュール50,51,52の配線材(アースライン用端子)56とコンデンサ40の配線材(負極端子)45とを積層して配置してケース20の外部においてボルトBo1とナットNu1によりネジ締結する。同様に、半導体モジュール50,51,52の配線材(電源ライン用端子)57とコンデンサ40の配線材(正極端子)46とを積層して配置してケース20の外部においてボルトBo2とナットNu2によりネジ締結する。つまり、コンデンサ40と半導体モジュール50,51,52の電気的接続を樹脂封止前に行う。
また、冷却器30の冷媒入口管31および冷媒出口管32は外部との接続ができるようにケース20から突出される。
引き続き、図6に示すように、半導体モジュール50,51,52の上から棒材100を下方に向かって押し付けて半導体モジュール50,51,52を冷却器30の上面に押え付ける。
引き続き、図6に示すように、半導体モジュール50,51,52の上から棒材100を下方に向かって押し付けて半導体モジュール50,51,52を冷却器30の上面に押え付ける。
この状態で、図7に示すように、ケース20の内部に封止樹脂60を充填する。これにより、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52を封止する。この際、半導体モジュール50,51,52を冷却器30に所定の荷重で押し付けながら封止樹脂60で封止される。つまり、封止する際に半導体モジュール50,51,52は冷却器30に所定の荷重で押付けながら樹脂封止が行われる。
そして、図8に示すように、樹脂60の上面から突出する棒材100を樹脂60の上面で切って削除する。
このようにして、コンデンサ40を封止する際に冷却器30および半導体モジュール50,51,52も同時に封止する。
このようにして、コンデンサ40を封止する際に冷却器30および半導体モジュール50,51,52も同時に封止する。
引き続き、図3に示すように、半導体モジュール50,51,52の信号ピン59が制御基板70を貫通するようにして制御基板70をケース20の上面に搭載する。また、半導体モジュール50,51,52の配線材(出力端子)58については封止後に接続される。
このようにコンデンサ40の封止は既存の必須工程であるため、追加工程にはならず、コストアップにならない。また、コンデンサ40を封止する際に,冷却器30および半導体モジュール50,51,52も同時に封止することができる。
製造後において、制御基板70における駆動回路からのゲート信号によりインバータ80のトランジスタ(半導体スイッチング素子)Q1〜Q6がスイッチング動作する。このトランジスタ(半導体スイッチング素子)Q1〜Q6のスイッチング動作により、直流が適宜の周波数の3相交流に変換されてモータMの各相の巻線に供給される。トランジスタ(半導体スイッチング素子)Q1〜Q6のスイッチング動作に伴い半導体モジュール50〜52が発熱する。この熱は冷却器30において冷却水と熱交換される。
以上のごとく、コンデンサ40と半導体モジュール50,51,52が近接しており,その間の配線インダクタンス低減が可能である。また、半導体モジュール50,51,52と冷却器30とコンデンサ40を積層して支持することにより、配線が短くなり、インダクタンスの低減が図られる。さらに、半導体モジュール50〜52を冷却器30に封止樹脂60で押付けることにより、半導体モジュール50,51,52を冷却器30に押付ける部材(例えば、板ばね)が不要となる。つまり、封止樹脂60で半導体モジュール50〜52を冷却器30に押付けることにより、ばね材等の半導体モジュール50〜52を冷却器30に押付ける部材が不要となる。さらに、冷却器30の固定も不要となる。さらには、配線材(バスバー)間を封止樹脂60で封止することにより配線材(バスバー)間の絶縁距離を短くでき、小型化が図られる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)コンデンサ40は、ケース20の内部に配置されたコンデンサ素子41、および、冷却器30から絶縁された配線材45,46を有し、半導体モジュール50,51,52は、ケース20の内部に配置された半導体素子55、および、冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する。ケース20の内部に封止樹脂60が充填され、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52が封止される。これにより、組み付け性に優れたものとなる。また、シール性を確保しつつ絶縁性に優れている。
(1)コンデンサ40は、ケース20の内部に配置されたコンデンサ素子41、および、冷却器30から絶縁された配線材45,46を有し、半導体モジュール50,51,52は、ケース20の内部に配置された半導体素子55、および、冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する。ケース20の内部に封止樹脂60が充填され、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52が封止される。これにより、組み付け性に優れたものとなる。また、シール性を確保しつつ絶縁性に優れている。
(2)半導体モジュール50,51,52、冷却器30、コンデンサ40の順に配置したので、冷却器30で半導体モジュール50,51,52およびコンデンサ40を冷却することが可能となる。
(3)半導体部は半導体モジュール50〜52であるので、組み付け性がよりよい。
(4)半導体装置の製造方法として、第1工程と第2工程を有する。第1工程では、ケース20の内部に冷却器30、コンデンサ素子41と冷却器30から絶縁された配線材45,46を有するコンデンサ40、半導体素子55と冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する半導体モジュール50,51,52を配置する。第2工程では、ケース20の内部に封止樹脂60を充填して、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52を封止する。よって、組み付け性に優れたものとなる。
(4)半導体装置の製造方法として、第1工程と第2工程を有する。第1工程では、ケース20の内部に冷却器30、コンデンサ素子41と冷却器30から絶縁された配線材45,46を有するコンデンサ40、半導体素子55と冷却器30から絶縁された配線材56,57,58を有する半導体モジュール50,51,52を配置する。第2工程では、ケース20の内部に封止樹脂60を充填して、冷却器30、コンデンサ40、半導体モジュール50,51,52を封止する。よって、組み付け性に優れたものとなる。
(5)第2工程において、半導体部としての半導体モジュール50〜52を冷却器30に押し付けながら封止樹脂60で封止することにより、半導体モジュール50〜52を冷却器30に圧接することが可能となる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
第1の実施形態では半導体部は半導体モジュールであった。本実施形態では、図9に示すように、半導体部200は、半導体素子としての半導体スイッチング素子(チップ)201,202が冷却器30に絶縁層としてのセラミック基板220,221,222を介して固定(接合)されている構成となっている。
詳しくは、図9において、冷却器30の上面にセラミック基板220,221,222が配置されている。セラミック基板220,221,222においては、下面には金属層223が形成されているとともに上面には配線層224,225が形成されている。具体的には、例えば、セラミック基板220,221,222はAlN基板よりなり、金属層223はアルミ層よりなり、配線層224,225はアルミ層とその表面のNiめっき層よりなる。冷却器30の上面に金属層223がロウ付け等により接合されている。
配線層224の上面には、各相の上アーム用の半導体スイッチング素子(チップ)201および帰還ダイオード(チップ)203が接近する位置に、はんだ付け等により接合されている。同様に、配線層225の上面には、各相の下アーム用の半導体スイッチング素子(チップ)202および帰還ダイオード(チップ)204が接近する位置に、はんだ付け等により接合されている。
これにより、冷却器30の外面(上面)にセラミック基板220,221,222を介して半導体スイッチング素子201,202および帰還ダイオード203,204が固定され、半導体スイッチング素子201,202および帰還ダイオード203,204は冷却器30に熱的に結合している。
各相の上アーム用の半導体スイッチング素子(チップ)201の上面と帰還ダイオード(チップ)203の上面とがバスバー230に、はんだ付け等により接合されている。配線材としてのバスバー230の延設部が配線層225に、はんだ付け等により接合されている。バスバー230は、半導体スイッチング素子201のエミッタ端子から延びる各相出力端子として水平方向に延設されている。
各相の下アーム用の半導体スイッチング素子(チップ)202の上面と帰還ダイオード(チップ)204の上面とがバスバー231に、はんだ付け等により接合されている。配線材としてのバスバー231は、半導体スイッチング素子(チップ)202のエミッタ端子から延びる負極入力端子(N端子)として水平方向に延設されている。
配線層224の上面にはバスバー232が、はんだ付け等により接合されている。配線材としてのバスバー232は、半導体スイッチング素子201のコレクタ端子から延びる正極入力端子(P端子)として水平方向に延設されている。
そして、第1の実施形態と同じく、コンデンサ40と図9に示す状態の半導体部200および冷却器30をケース20内に配置して、封止樹脂60により各素子およびその配線材も含めて封止する。
上記実施形態によれば、上記(1),(2),(4)の効果に加えて以下のような効果を得ることができる。
(6)半導体スイッチング素子201,202周辺の接合部を樹脂で封止することにより接合部の信頼性を確保することができる。
(6)半導体スイッチング素子201,202周辺の接合部を樹脂で封止することにより接合部の信頼性を確保することができる。
(7)コンデンサ素子を樹脂封止する際に冷却器および半導体素子、配線等も同時に封止でき、半導体スイッチング素子201,202およびその配線の個別樹脂モールド工程も不要となり、コスト低減が可能となる(個別の樹脂封止を行うことなく接合部の信頼性を確保することができる)。
(8)半導体スイッチング素子201,202は冷却器に予め設けたセラミック基板220〜222に、はんだ等の接合部材で接合することにより固定できる。
(9)半導体スイッチング素子201,202とバスバー(配線材)との接続は、はんだ等の接合材で行うことができる。
(9)半導体スイッチング素子201,202とバスバー(配線材)との接続は、はんだ等の接合材で行うことができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図3では冷却器30とコンデンサ40とは封止樹脂60を介して配置されることにより両者は熱的に結合されていた。これに代わり、図10に示すように、封止樹脂60より高熱伝導材300を、冷却器30とコンデンサ40との間に配置してもよい。この場合、放熱性に優れたものとなる。高熱伝導材としては例えば高放熱樹脂シートなどが用いられる。
・図3では冷却器30とコンデンサ40とは封止樹脂60を介して配置されることにより両者は熱的に結合されていた。これに代わり、図10に示すように、封止樹脂60より高熱伝導材300を、冷却器30とコンデンサ40との間に配置してもよい。この場合、放熱性に優れたものとなる。高熱伝導材としては例えば高放熱樹脂シートなどが用いられる。
・第2の実施形態においてセラミック基板(絶縁基板)はロウ付け以外の方法で冷却器に固定してもよい。さらに、半導体素子(チップ)の基板への実装および配線の半導体素子との接合は、はんだ付け以外でもよい。
・第2の実施形態においてセラミック基板(絶縁基板)を用いたが、これに代わり、絶縁層としての絶縁シートを用いて絶縁してもよい。より具体的には、冷却器の上面に絶縁シートを介して銅板を貼り合わせ、この銅板上に半導体素子を、はんだ付けしてもよい。
・第1の実施形態における半導体モジュール(50〜52)の数、形状及び機能は,適宜製品の仕様に応じて変更するものとする。
・第1の実施形態では,半導体モジュール(50〜52)と冷却器30の間に放熱部材(シリコーングリース、放熱シート等)を設けたが、必須ではない。また、放熱部材の代わりに、はんだ等で接続されていてもよい。
・第1の実施形態では,半導体モジュール(50〜52)と冷却器30の間に放熱部材(シリコーングリース、放熱シート等)を設けたが、必須ではない。また、放熱部材の代わりに、はんだ等で接続されていてもよい。
・前述の実施形態における冷却器30の形状は、適宜製品の仕様に応じて変更するものとする。
・前述の実施形態における冷却器の冷媒入口管31および冷媒出口管32の位置、数および形状は、適宜製品の仕様に応じて決定するものとする.
・第1の実施形態では,半導体モジュールは冷却器30の片面にしか搭載していないが、両面搭載でもよい。つまり、冷却器の片面に半導体モジュールを配したが、冷却器の両面に半導体モジュールをそれぞれ配してもよい。同様に、第2の実施形態でのセラミック基板(絶縁基板)、半導体素子(チップ)、配線は冷却器の片側のみとしたが、これに代わり冷却器における両面にそれぞれセラミック基板(絶縁基板)、半導体素子(チップ)、配線を配してもよい。
・前述の実施形態における冷却器の冷媒入口管31および冷媒出口管32の位置、数および形状は、適宜製品の仕様に応じて決定するものとする.
・第1の実施形態では,半導体モジュールは冷却器30の片面にしか搭載していないが、両面搭載でもよい。つまり、冷却器の片面に半導体モジュールを配したが、冷却器の両面に半導体モジュールをそれぞれ配してもよい。同様に、第2の実施形態でのセラミック基板(絶縁基板)、半導体素子(チップ)、配線は冷却器の片側のみとしたが、これに代わり冷却器における両面にそれぞれセラミック基板(絶縁基板)、半導体素子(チップ)、配線を配してもよい。
・第1の実施形態では,コンデンサ40と半導体モジュールの電気的接続は,封止前に行ったが、封止後に行ってもよい。この場合、接続を確認する上で好ましい。同様に、第2の実施形態においてコンデンサと半導体素子(チップ)の配線の電気的接続は樹脂封止前ではなく封止後に行ってもよい。
・配線と半導体素子(チップ)との接合はアルミ等によるワイヤーボンディングでもよい。
・配線接合部も樹脂で封止してもよい。
・配線接合部も樹脂で封止してもよい。
・配線の接合部はケース20の内部にあってもよい。この場合、配線接合部が封止樹脂60の上面から露出するように配置すればよい。冷媒入口管31,冷媒出口管32についても、ケース20の側面からケース20外に出しているが、封止樹脂60の上面からケース20外に出すようにしても良い。
・図2に示したように配線材(配線材56と配線材45、配線材57と配線材46)の電気接続にネジ締結を用いたが、これに代わり、溶接等であってもよい。
10…半導体装置、20…ケース、30…冷却器、40…コンデンサ、41…コンデンサ素子、45,46…配線材、50…半導体モジュール、51…半導体モジュール、52…半導体モジュール、55…半導体素子、56,57,58…配線材、60…封止樹脂、201〜204…半導体スイッチング素子、220,221,222…セラミック基板、300…高熱伝導材。
Claims (7)
- ケースと、
前記ケースの内部に配置された冷却器と、
前記ケースの内部に配置されたコンデンサ素子、および、前記冷却器から絶縁された配線材を有するコンデンサと、
前記ケースの内部に配置された半導体素子、および、前記冷却器から絶縁された配線材を有する半導体部と、
前記ケースの内部に充填され、前記冷却器、前記コンデンサ、前記半導体部を封止する封止樹脂と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。 - 前記半導体部、前記冷却器、コンデンサの順に配置してなることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記半導体部は、半導体モジュールであることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記半導体部は、半導体素子が前記冷却器に絶縁層を介して固定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記封止樹脂より高熱伝導材を前記冷却器と前記コンデンサとの間に配置してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- ケースの内部に冷却器、コンデンサ素子と前記冷却器から絶縁された配線材を有するコンデンサ、半導体素子と前記冷却器から絶縁された配線材を有する半導体部を配置する第1工程と、
前記ケースの内部に封止樹脂を充填して、前記冷却器、前記コンデンサ、前記半導体部を封止する第2工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2工程において、前記半導体部としての半導体モジュールを前記冷却器に押し付けながら前記封止樹脂で封止することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
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