JP2023112739A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】支持体上に熱伝達媒体を介して搭載される半導体モジュールを備える高性能且つ高品質の半導体装置を実現する。【解決手段】半導体装置１Ａは、支持体１０、半導体モジュール２０、熱伝達媒体３０及び第１フレーム部材４０を備える。半導体モジュール２０は、半導体チップとそれを封止する樹脂部材とを有し、熱伝達媒体３０を介して支持体１０上に搭載される。第１フレーム部材４０は、半導体モジュール２０上に配置され、半導体モジュール２０（その樹脂部材）の上面２０ａの縁部２１ａを覆う第１枠部４１と、第１枠部４１の内側に設けられ半導体モジュール２０（その樹脂部材）に通じる第１開口部４２とを有する。第１フレーム部材４０は、ネジ５０で支持体１０に固定される。第１フレーム部材４０を用いた固定により、半導体モジュール２０に発生する応力の緩和、分散を可能にすると共に、その性能、品質の低下を抑える。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
基板に搭載された半導体素子が内蔵されるケース及びベース板を有する電力半導体装置の、そのベース板の角部付近の４カ所及び角部間の中央付近の４カ所に取り付け穴を設け、取り付け穴にねじを挿入し、ヒートシンクにグリースを介して電力半導体装置を固定する技術が知られている（特許文献１）。
また、凹部が形成された冷却器の上に、グリースを介して、平面視で重なる貫通孔が互いに形成された半導体モジュールの半導体パッケージ、金属板及びバネを順に設け、バネの上方から貫通孔群を通って冷却器の凹部に挿入される固定具のネジにより、半導体モジュールを冷却器に締め付けて固定する技術が知られている（特許文献２）。
また、半導体部品が搭載されたセラミック基板が固着された放熱フィンを、断面ハット状の金属或いは樹脂製のキャップで覆い、キャップを、その長手方向に延長されたフランジ部の取り付け穴を用いてネジにより筐体に取り付ける技術が知られている（特許文献３）。更に、キャップの内部に、弾性に富む接着剤を介して放熱フィンに接着するための突起部を設ける技術が知られている（特許文献３）。
また、半導体パッケージ用の実装装置を、半導体パッケージを収容するキャビティと、半導体パッケージの接続ピンを受け入れる孔とを備える構造とする技術、半導体パッケージを収容した実装装置を放熱構造に固定する技術が知られている（特許文献４）。更に、実装装置のキャビティ内に半導体パッケージを固定する突出部を設ける技術、実装装置に半導体パッケージと熱的結合される構造実装式温度センサを配置する開口部を設ける技術が知られている（特許文献４）。
また、一方の主面側に半導体素子が搭載され、他方の主面側がシリコングリス等を介してヒートシンクに固定される回路基板の、その外周を囲むケースに、貫通孔を設け、貫通孔にネジを挿入してケースをヒートシンクに固定する技術が知られている（特許文献５）。更に、ケースに、ヒートシンクに固定する時に回路基板の周縁部を押える押え部を設ける技術、ヒートシンクに固定する時に回路基板の略中央にヒートシンクへ向かう力を与える突出部を設ける技術が知られている（特許文献５）。
また、底部に開口部が形成されたケースを作業ステージ上に載置し、そのケースの開口部の作業ステージ上にパッケージを載置し、一端がケースの底部で露出し他端がケースの外部に引き出されたケースの第一の端子と、ケースの底部に沿って伸びるパッケージの第二の端子とを、接合材料を用いて接合する技術が知られている（特許文献６）。更に、ケース内側で深さ方向の中間に仕切り壁を設け、その仕切り壁の下面に露出するように第一の端子を設け、パッケージをその第二の端子の上面に接合材料を塗布して作業ステージ上に載置し、その上にケースを配置して、第二の端子の上に接合材料を介して第一の端子を接合する技術が知られている（特許文献６）。
また、半導体素子及びそれが固定されるリードフレームを封止する封止樹脂に、外部の放熱フィンへ締結するネジを挿入するための孔又は切れ込みを形成せず、段差状に陥没した溝を形成し、その溝に係合するクランパの一端部を溝に係合し、他端部を放熱フィンに固定して、封止樹脂を放熱フィンに押圧し固定する技術が知られている（特許文献７）。
また、半導体素子が樹脂封止され貫通孔が設けられた半導体モジュールの上面に板状バネを介して補強梁を設け、補強梁側から補強梁及び板状バネを介して半導体モジュールの貫通孔に固定具のネジを挿入して半導体モジュールをその下面に設けられる放熱板に固定し、放熱板上に半導体モジュールの外周を囲むフレーム部を設ける技術が知られている（特許文献８）。このほか、補強梁をフレーム部に固定する技術が知られている（特許文献９）。
また、裏面に放熱金属を有する半導体モジュールを、ヒートシンクの凹部内に接合された金属プレート上に、放熱金属と金属プレートとの間に放熱グリースを介して配置し、半導体モジュールの上部に板バネを介してバネ押えブラケットを配置し、バネ押えブラケットをネジによってヒートシンクに締結固定する技術が知られている（特許文献１０）。
また、半導体デバイスを封止したパワー半導体モジュールを、放熱装置の装着面に熱伝導樹脂層を介してフレームをガイド部材として装着し、そのパワー半導体モジュール上に断熱シート、押さえ板及び放熱シートを順に介して駆動回路部を搭載し、これらをフレームにネジ等の固定具によって一括して固定する技術が知られている（特許文献１１）。
また、支持部材、冷却板、半導体モジュール、金属板、制御基板という順の積層構造を有する半導体装置において、締結ネジによって支持部材に対して冷却板と金属板とを共締めで固定し、金属板に対して制御基板を固定する技術が知られている（特許文献１２）。
特開２００８－１７２１４６号公報 国際公開第２０２１／０２８９６５号パンフレット 特開平５－３１５４８７号公報 特開２０２０－１４５４２０号公報 特開２０１５－１２２４５３号公報 国際公開第２０１３／１７１９４６号パンフレット 特開平９－１９９６４５号公報 特開２００８－２５８２４１号公報 特開２００９－４３８６３号公報 特開２０１４－２２５５７１号公報 特開２０１７－２１２２８６号公報 特開２０２１－１１８６５７号公報
ところで、半導体チップとそれを封止する封止樹脂や樹脂ケース等の樹脂部材とを有する半導体モジュールは、例えば、放熱グリース等の熱伝達媒体を介して、放熱板、ヒートシンク、冷却器、筐体等の支持体に取り付けられる。半導体モジュールを支持体に取り付けるための手法の１つとして、半導体モジュールの樹脂部材に孔や切れ込みを設け、そこに挿通されるネジを支持体に螺合することで、半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定又は締結する手法が知られている。
しかし、このように半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定する手法では、半導体モジュールにその製造時等に生じる反りが発生していると、ネジで支持体に固定された時に、半導体モジュールが支持体に対して傾いて固定されることが起こり得る。半導体モジュールが傾いて固定されると、半導体モジュールと他の部品との配線接続に不具合が発生する恐れがある。また、半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定する手法では、半導体モジュールの動作時の熱変形により樹脂部材の破壊が発生したり、半導体モジュールと支持体との間に介在される放熱グリースのポンプアウトにより放熱性能が低下して故障が発生したりすることが起こり得る。
半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定する手法では、支持体上に熱伝達媒体を介して搭載される半導体モジュールを備える半導体装置について、十分な性能及び品質が得られないことがある。尚、従来の他の手法でも、同様のことが起こる恐れがあり、従来の他の手法では更に、大型化、重量化、コストアップ等を招く恐れがある。
１つの側面では、本発明は、支持体上に熱伝達媒体を介して搭載される半導体モジュールを備える高性能且つ高品質の半導体装置を実現することを目的とする。
１つの態様では、支持体と、前記支持体上に搭載され、半導体チップと前記半導体チップを封止する樹脂部材とを有する半導体モジュールと、前記支持体と前記半導体モジュールとの間に配置される熱伝達媒体と、前記半導体モジュール上に配置され、前記樹脂部材の上面の縁部を覆う第１枠部と、前記第１枠部の内側に設けられ前記樹脂部材に通じる第１開口部とを有し、前記支持体に固定される第１フレーム部材と、を備える半導体装置が提供される。
また、１つの態様では、半導体モジュールは、半導体チップと前記半導体チップを封止する樹脂部材とを有し、前記半導体モジュールを、熱伝達媒体を介して支持体上に搭載する搭載工程と、第１フレーム部材は、前記樹脂部材の上面の縁部を覆う第１枠部と前記第１枠部の内側に設けられ前記樹脂部材に通じる第１開口部とを有し、前記第１フレーム部材を前記半導体モジュール上に載置する第１載置工程と、前記第１フレーム部材を前記支持体に固定する固定工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
１つの側面では、支持体上に熱伝達媒体を介して搭載される半導体モジュールを備える高性能且つ高品質の半導体装置を実現することが可能になる。
第１の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。 半導体モジュールの一例について説明する図である。 第１の実施の形態に係る半導体装置に用いられる半導体モジュールの構成例について説明する図である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の第１の構成例について説明する図（その１）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の第１の構成例について説明する図（その２）である。 第１の実施の形態に係る半導体装置の第２の構成例について説明する図である。 第２の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。 第２の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図（その１）である。 第２の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図（その２）である。 第３の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。 第３の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図である。 第４の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図（その１）である。 第４の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図（その２）である。 第５の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図である。 第５の実施の形態に係る半導体装置の外部接続端子と端子台との接続例について説明する図である。 第６の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例について説明する図である。
［第１の実施の形態］
図１は第１の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。図１（Ａ）には、半導体装置の一例の要部平面図を模式的に示している。図１（Ｂ）には、図１（Ａ）のIa－Ia断面図を模式的に示している。図１（Ｃ）には、図１（Ａ）のIb－Ib断面図を模式的に示している。
図１（Ａ）から図１（Ｃ）に示す半導体装置１Ａは、支持体１０、半導体モジュール２０、熱伝達媒体３０、第１フレーム部材４０及びネジ５０を備える。
支持体１０には、放熱板、ヒートシンク、冷却器、筐体等が用いられる。支持体１０には、良好な熱伝導性を有するものが用いられる。支持体１０は、所定の位置に所定の数のネジ孔１１、ここでは一例として半導体モジュール２０の搭載領域の外側に４つのネジ孔１１を有する。
半導体モジュール２０は、支持体１０上に搭載される。半導体モジュール２０は、半導体チップ及びそれを封止する樹脂部材を有する。尚、半導体モジュール２０の構成例については後述する（図２）。支持体１０のネジ孔１１は、支持体１０上に搭載される半導体モジュール２０の外側に位置するように設けられる。
熱伝達媒体３０は、支持体１０と半導体モジュール２０との間に配置される。熱伝達媒体３０には、放熱グリース、放熱シート等の良好な熱伝導性を有するものが用いられる。半導体装置１Ａの動作時に、半導体モジュール２０（その半導体チップ）で発生する熱は、例えば、熱伝達媒体３０を介して支持体１０に伝達され、放熱される。尚、半導体モジュール２０で発生する熱の放熱経路は、これに限定されるものではない。
第１フレーム部材４０は、半導体モジュール２０上に配置され、支持体１０に固定される。第１フレーム部材４０には、金属、セラミックス、樹脂等のうちの１種又は２種以上を組み合わせた一定の剛性を有する材料が用いられる。第１フレーム部材４０は、第１枠部４１と、第１枠部４１の内側に設けられた第１開口部４２とを有する。第１枠部４１は、半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａを覆う枠状の形状を有する。第１開口部４２は、半導体モジュール２０の上面２０ａに通じる。第１フレーム部材４０は更に、第１枠部４１と繋がる部分に第１挿通孔４３を有する。第１挿通孔４３は、支持体１０のネジ孔１１と対向する位置に設けられる。
ネジ５０には、ビス、ボルト等が用いられる。ネジ５０は、第１フレーム部材４０の上方（支持体１０とは反対側）から第１フレーム部材４０の第１挿通孔４３に挿通され、先端部が支持体１０のネジ孔１１に螺合される。ネジ孔１１に螺合されるネジ５０の頭部が第１挿通孔４３の外縁を押圧することで、第１フレーム部材４０が支持体１０に固定される。
半導体装置１Ａでは、半導体モジュール２０の外側においてネジ５０により支持体１０に固定される第１フレーム部材４０の、その第１枠部４１によって、半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａが支持体１０側に押圧される。これにより、半導体モジュール２０が、その下面２０ｂ側に設けられる熱伝達媒体３０を介して、支持体１０に固定される。
ここで、図２は半導体モジュールの一例について説明する図である。図２（Ａ）には、半導体モジュールの第１の例の要部断面図を模式的に示している。図２（Ｂ）には、半導体モジュールの第２の例の要部断面図を模式的に示している。
図２（Ａ）に示す半導体モジュール２０は、絶縁回路基板２２、半導体チップ２３及び封止樹脂２４（樹脂部材）を有する。
絶縁回路基板２２は、セラミックス基板等の絶縁基板２２ａと、その両主面にそれぞれ設けられた銅等の第１導電層２２ｂ及び第２導電層２２ｃとを含む。第１導電層２２ｂ及び第２導電層２２ｃのうち、一方の第１導電層２２ｂは、所定のパターン形状となるように形成される。絶縁回路基板２２には、例えば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板やＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板が用いられる。
半導体チップ２３は、絶縁回路基板２２の第１導電層２２ｂ上に搭載される。半導体チップ２３には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体チップが用いられる。半導体チップ２３は、半田や焼結材等の接合材２５、ワイヤ２６等を用いて、絶縁回路基板２２の第１導電層２２ｂに電気的に接続される。
絶縁回路基板２２及びその上に搭載された半導体チップ２３、並びに接合材２５及びワイヤ２６等を封止するように、封止樹脂２４が設けられる。図２（Ａ）に示す半導体モジュール２０では、絶縁回路基板２２の、半導体チップ２３が搭載される第１導電層２２ｂとは反対側の第２導電層２２ｃが、封止樹脂２４から露出する。ここでは図示を省略するが、図２（Ａ）に示す半導体モジュール２０には、封止樹脂２４内の半導体チップ２３及び絶縁回路基板２２と電気的に接続される正極端子、負極端子、出力端子、制御端子といった外部接続端子が、封止樹脂２４の外側に延びるように設けられる。
図２（Ａ）に示す半導体モジュール２０の封止樹脂２４は、半導体チップ２３等を封止する樹脂部材の一例である。
また、図２（Ｂ）に示す半導体モジュール２０は、放熱板２７、熱伝達媒体２８、絶縁回路基板２２、半導体チップ２３、封止樹脂２４（樹脂部材）及び樹脂ケース２９（樹脂部材）を有する。
放熱板２７には、銅等の金属板が用いられる。放熱板２７上に、放熱グリースや放熱シート等の熱伝達媒体２８を介して、半導体チップ２３が搭載された絶縁回路基板２２が配置される。半導体チップ２３は、接合材２５、ワイヤ２６等を用いて、絶縁回路基板２２の第１導電層２２ｂに電気的に接続される。絶縁回路基板２２の、半導体チップ２３が搭載される第１導電層２２ｂとは反対側の第２導電層２２ｃが、熱伝達媒体２８を介して放熱板２７に接続される。
放熱板２７上には、半導体チップ２３が搭載された絶縁回路基板２２を囲むように、樹脂ケース２９が配置される。樹脂ケース２９は、図示しない接着剤やネジ等を用いて放熱板２７に固定される。樹脂ケース２９で囲まれた内部空間に、封止樹脂２４が設けられる。放熱板２７上に配置された絶縁回路基板２２及びその上に搭載された半導体チップ２３、並びに接合材２５、ワイヤ２６及び熱伝達媒体２８等は、樹脂ケース２９及びその内部空間に設けられた封止樹脂２４によって封止される。ここでは図示を省略するが、図２（Ｂ）に示す半導体モジュール２０には、封止樹脂２４内の半導体チップ２３及び絶縁回路基板２２と電気的に接続される正極端子、負極端子、出力端子、制御端子といった外部接続端子が、封止樹脂２４及び樹脂ケース２９の外側に延びるように設けられる。
図２（Ｂ）に示す半導体モジュール２０の封止樹脂２４及び樹脂ケース２９は、半導体チップ２３等を封止する樹脂部材の一例である。
例えば、図２（Ａ）又は図２（Ｂ）に示すような半導体モジュール２０が、上記図１（Ａ）から図１（Ｃ）に示した半導体装置１Ａのように、ネジ５０で支持体１０に固定される第１フレーム部材４０によって、支持体１０と第１フレーム部材４０との間に挟まれて固定される。
この時、例えば、図２（Ａ）に示すような半導体モジュール２０が半導体装置１Ａ（図１）に用いられる場合、当該半導体モジュール２０は、封止樹脂２４から露出する絶縁回路基板２２の第２導電層２２ｃが支持体１０側に向けられ、第２導電層２２ｃと支持体１０との間に熱伝達媒体３０が介在されて、固定される。第１フレーム部材４０は、その第１枠部４１が、半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａとして、樹脂部材である封止樹脂２４の上面の縁部を覆うように、配置される。第１フレーム部材４０の第１開口部４２は、第１枠部４１の内側の封止樹脂２４に通じる。第１フレーム部材４０及び半導体モジュール２０は、封止樹脂２４の上面の縁部を第１枠部４１が覆う第１フレーム部材４０の、その第１挿通孔４３が、支持体１０のネジ孔１１と対向する位置となるように、配置される。第１フレーム部材４０の第１挿通孔４３にネジ５０が挿通され、そのネジ５０の先端部が支持体１０のネジ孔１１に螺合されることで、第１フレーム部材４０が支持体１０に固定され、それにより、半導体モジュール２０が熱伝達媒体３０を介して支持体１０に固定される。
また、例えば、図２（Ｂ）に示すような半導体モジュール２０が半導体装置１Ａ（図１）に用いられる場合、当該半導体モジュール２０は、封止樹脂２４及び樹脂ケース２９が設けられる放熱板２７が支持体１０側に向けられ、放熱板２７と支持体１０との間に熱伝達媒体３０が介在されて、固定される。第１フレーム部材４０は、その第１枠部４１が、半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａとして、樹脂部材である封止樹脂２４及び樹脂ケース２９の上面の縁部又は樹脂ケース２９の上面若しくはその縁部を覆うように、配置される。第１フレーム部材４０の第１開口部４２は、第１枠部４１の内側の封止樹脂２４又はそれと樹脂ケース２９とに通じる。第１フレーム部材４０及び半導体モジュール２０は、封止樹脂２４及び樹脂ケース２９の上面の縁部又は樹脂ケース２９の上面若しくはその縁部を第１枠部４１が覆う第１フレーム部材４０の、その第１挿通孔４３が、支持体１０のネジ孔１１と対向する位置となるように、配置される。第１フレーム部材４０の第１挿通孔４３にネジ５０が挿通され、そのネジ５０の先端部が支持体１０のネジ孔１１に螺合されることで、第１フレーム部材４０が支持体１０に固定され、それにより、半導体モジュール２０が熱伝達媒体３０を介して支持体１０に固定される。
上記のように、図１（Ａ）から図１（Ｃ）に示した半導体装置１Ａでは、半導体モジュール２０が、その上面２０ａの縁部２１ａを覆う第１枠部４１を有する第１フレーム部材４０を用いて、支持体１０に固定される。第１フレーム部材４０は、それに設けられた第１挿通孔４３に挿通されるネジ５０を用いて支持体１０に固定され、半導体モジュール２０は、その上面２０ａの縁部２１ａが第１フレーム部材４０の第１枠部４１で支持体１０側に押圧されて固定される。
このような構成を有する半導体装置１Ａによれば、第１フレーム部材４０の第１枠部４１で半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａを押さえる構造のため、従来の手法、即ち、半導体モジュールの樹脂部材に孔や切れ込みを設け、そこに挿通されるネジを支持体に螺合することで、半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定する従来の手法を用いる場合に比べて、半導体モジュール２０に発生する応力を緩和、分散することが可能になる。従って、半導体装置１Ａの組み立て時の温度変化、動作時の温度変化、外部環境の温度変化等によって生じ得る半導体モジュール２０の熱変形に伴う応力を緩和、分散し、半導体モジュール２０の破壊を抑えることが可能になる。
また、半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定する従来の手法を用いる場合には、半導体モジュールにその製造時等に生じる反りが発生していると、ネジで支持体に固定された時に、半導体モジュールが支持体に対して傾いて固定され、他の部品との配線接続に不具合が発生する恐れがある。しかし、上記のような第１フレーム部材４０を用いて半導体モジュール２０を固定する手法を用いる半導体装置１Ａによれば、第１フレーム部材４０の第１枠部４１で半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａを押さえる構造のため、傾いた状態での半導体モジュール２０の固定、それによる配線接続の不具合の発生を抑えることが可能になる。
また、半導体装置１Ａによれば、半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定する従来の手法を用いる場合に比べて、支持体１０上に放熱グリース等の熱伝達媒体３０を介して固定される半導体モジュール２０に対するトルク抜けの発生が抑えられる。従って、半導体モジュール２０と支持体１０との間に介在される熱伝達媒体３０のポンプアウト、それによる放熱性能の低下を抑え、半導体モジュール２０の過熱による故障を抑えることが可能になる。
更に、半導体装置１Ａでは、半導体モジュール２０にネジ挿通用の孔や切れ込みを設けることを要しないため、半導体モジュール２０の製造コスト、及び半導体モジュール２０を用いる半導体装置１Ａの製造コストを抑えることが可能になる。半導体装置１Ａでは、半導体モジュール２０にネジ挿通用の孔や切れ込みを設けることを要しないため、そのような孔や切れ込みの部分の強度を高める代わりに、第１フレーム部材４０やその第１挿通孔４３の部分の強度を高めることで、支持体１０に対する第１フレーム部材４０の固定、及び半導体モジュール２０の固定を、強化することが可能になる。
第１の実施の形態によれば、支持体１０上に熱伝達媒体３０を介して搭載される半導体モジュール２０を備える高性能且つ高品質の半導体装置１Ａが実現される。
続いて、上記のような半導体装置１Ａの、より具体的な構成例について、図３から図５を参照して説明する。
図３は第１の実施の形態に係る半導体装置に用いられる半導体モジュールの構成例について説明する図である。図３（Ａ）には、半導体モジュールの一例の一方側から見た時の要部斜視図を模式的に示している。図３（Ｂ）には、半導体モジュールの一例の他方側から見た時の要部斜視図を模式的に示している。
また、図４及び図５は第１の実施の形態に係る半導体装置の第１の構成例について説明する図である。図４（Ａ）には、半導体装置の一例の要部分解斜視図を模式的に示している。図４（Ｂ）には、半導体装置の一例の要部斜視図を模式的に示している。図５（Ａ）には、図４（Ｂ）のVa－Va断面図を模式的に示している。図５（Ｂ）には、図４（Ｂ）のVb－Vb断面図を模式的に示している。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、半導体モジュール１２０の一例を示している。半導体モジュール１２０は、樹脂部材１２４、及び樹脂部材１２４の外側に延びる正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８を有する。
半導体モジュール１２０の樹脂部材１２４内には、図示しない絶縁回路基板及びそれに搭載されるＩＧＢＴ等の半導体チップが設けられる。絶縁回路基板及び半導体チップは、絶縁回路基板の半導体チップが搭載される主面とは反対側の主面に設けられる導電層１２２ｃが樹脂部材１２４から露出するように、樹脂部材１２４によって封止される。
正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８は、樹脂部材１２４内に設けられる絶縁回路基板及び半導体チップと電気的に接続されるように設けられる。正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７は、例えば、半導体モジュール１２０の、対向する上面１２０ａ（樹脂部材１２４の上面側の面）と下面１２０ｂ（樹脂部材１２４から露出する導電層１２２ｃ側の面）との間を繋ぐ側面１２０ｃから外側に引き出され、半導体モジュール１２０の側方に向かって延びるように設けられる。制御端子１２８は、例えば、半導体モジュール１２０の側面１２０ｃから側方に引き出され、半導体モジュール１２０の上方に向かって屈曲されて延びるように設けられる。
例えば、半導体モジュール１２０は、電力変換装置における上下アームを構成する半導体チップ群を含む、いわゆる２ｉｎ１タイプのＩＧＢＴモジュールとすることができる。
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すような半導体モジュール１２０が、図４（Ａ）に示すように、その下面１２０ｂが支持体１１０と対向するように、支持体１１０上に搭載される。半導体モジュール１２０と支持体１１０との間には、放熱グリース等の熱伝達媒体１３０（図５）が介在される。支持体１１０には、搭載される半導体モジュール１２０の樹脂部材１２４の外側に位置するようにネジ孔１１１が設けられている。支持体１１０上に搭載される半導体モジュール１２０上には更に、図４（Ａ）に示すように、第１フレーム部材１４０が配置される。第１フレーム部材１４０には、金属等の一定の剛性を有する材料が用いられる。第１フレーム部材１４０は、半導体モジュール１２０の上面１２０ａ側の縁部１２１ａを覆う第１枠部１４１と、第１枠部１４１の内側の第１開口部１４２と、第１挿通孔１４３が設けられた第１締結部１４４とを有する。第１フレーム部材１４０の第１挿通孔１４３は、支持体１１０のネジ孔１１１と対向する位置に設けられる。図４（Ａ）に示すように、ネジ１５０が、第１フレーム部材１４０の上方からその第１挿通孔１４３に挿通され、支持体１１０のネジ孔１１１に螺合される。これにより、図４（Ｂ）に示すような半導体装置１００Ａ、即ち、第１フレーム部材１４０が支持体１１０に固定され、その第１フレーム部材１４０によって半導体モジュール１２０が支持体１１０に固定された半導体装置１００Ａが得られる。
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）並びに図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、半導体装置１００Ａにおいて、第１フレーム部材１４０の、半導体モジュール１２０の縁部１２１ａを覆う第１枠部１４１は、半導体モジュール１２０の上面１２０ａ（樹脂部材１２４の上面１２０ａとも言う）及び側面１２０ｃ（樹脂部材１２４の側面１２０ｃとも言う）を部分的に覆う形状となっている。
また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、半導体装置１００Ａにおいて、第１フレーム部材１４０の、第１挿通孔１４３が設けられる第１締結部１４４は、例えば、上端１４４ａが第１枠部１４１よりも上方に突出し、下端１４４ｂが第１枠部１４１よりも下方に突出する形状となっている。
また、ネジ１５０が第１挿通孔１４３を介してネジ孔１１１に螺合された時、第１フレーム部材１４０は、図４（Ｂ）に示すように、第１枠部１４１が半導体モジュール１２０の側面１２０ｃから引き出される正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８とは非接触の状態（図４及び図５）で、第１締結部１４４の下端１４４ｂが支持体１１０に当接される。第１フレーム部材１４０に金属等の導電性材料が用いられる場合にも、第１フレーム部材１４０がネジ１５０で支持体１１０に固定された時の、第１フレーム部材１４０と、正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８との電気的な接続が回避される。
尚、第１フレーム部材１４０の第１枠部１４１は、正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８の引き出し箇所を除く半導体モジュール１２０の側面１２０ｃを全体的に覆う形状とされてもよく、それにより、第１フレーム部材１４０と、正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８との電気的な接続が回避されてもよい。
図４（Ｂ）並びに図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、ネジ１５０で支持体１１０に固定される第１フレーム部材１４０により、半導体モジュール１２０が熱伝達媒体１３０を介して支持体１１０に固定される。第１フレーム部材１４０を支持体１１０に固定するネジ１５０は、例えば、第１フレーム部材１４０の第１締結部１４４の上端１４４ａから突出しないように、第１挿通孔１４３に挿通されるようになっている。ネジ１５０は、支持体１１０のネジ孔１１１に螺合され、第１フレーム部材１４０の第１締結部１４４を支持体１１０側に押圧し、第１フレーム部材１４０を支持体１１０に固定する。
半導体装置１００Ａでは、上記半導体装置１Ａについて述べたのと同様に、半導体モジュールを直接ネジで支持体に固定する従来の手法を用いる場合に比べて、熱等に起因して半導体モジュール１２０に発生する応力を緩和、分散し、その破壊を抑えることが可能になる。このほか、傾いた状態での半導体モジュール１２０の固定、それによる配線接続の不具合の発生を抑えることが可能になる。また、支持体１１０上に放熱グリース等の熱伝達媒体１３０を介して固定される半導体モジュール１２０に対するトルク抜け、熱伝達媒体３０のポンプアウト、それによる放熱性能の低下、半導体モジュール２０の過熱を抑えることが可能になる。
また、半導体装置１００Ａでは、第１フレーム部材１４０の第１枠部１４１が、半導体モジュール１２０の縁部１２１ａにおける樹脂部材１２４の上面１２０ａ及び側面１２０ｃを覆う形状とされることで、半導体モジュール１２０の上方及び側方の変位が効果的に抑えられる。半導体モジュール１２０の縁部１２１ａにおける樹脂部材１２４の上面１２０ａ及び側面１２０ｃを覆う第１フレーム部材１４０を、その第１挿通孔１４３が支持体１１０のネジ孔１１１と対向するように配置することで、支持体１１０に対する半導体モジュール１２０及び第１フレーム部材１４０の位置が規定される。
更に、上記半導体装置１Ａについて述べたのと同様に、半導体モジュール１２０にネジ挿通用の孔や切れ込みを設けることを要しないため、半導体モジュール１２０及びそれを用いる半導体装置１００Ａの製造コストが抑えられる。半導体装置１００Ａでは、第１フレーム部材１４０に金属等の剛性の高い材料を用い、第１フレーム部材１４０やその第１締結部１４４の強度を高めることで、支持体１０に対する第１フレーム部材１４０の固定及び半導体モジュール２０の固定を強化することが可能になる。
また、図６は第１の実施の形態に係る半導体装置の第２の構成例について説明する図である。図６（Ａ）には、半導体装置の一例の要部斜視図を模式的に示している。図６（Ｂ）には、半導体装置の一例の要部側面図を模式的に示している。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す半導体装置１００Ａａは、第１フレーム部材１４０上に回路基板１８０が配置された構成を有する点で、上記半導体装置１００Ａ（図４及び図５）と相違する。
回路基板１８０には、片面又は両面に所定の配線パターンが設けられた各種回路基板、例えば、プリント基板等が用いられる。ここでは図示を省略するが、回路基板１８０には、それに設けられた配線パターンに電気的に接続される各種電子部品、例えば、半導体チップ、コンデンサ、抵抗、インダクタ等が実装されていてもよい。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、第１フレーム部材１４０上（支持体１１０側とは反対側）に配置される回路基板１８０は、第１フレーム部材１４０の第１締結部１４４の上端１４４ａに当接される。第１フレーム部材１４０を支持体１１０に固定するネジ１５０が、第１締結部１４４の上端１４４ａから突出しないようにしておくことで、第１締結部１４４の上端１４４ａに回路基板１８０が当接されるようになる。第１締結部１４４の上端１４４ａを、第１枠部１４１よりも上方に突出させておくことで、第１締結部１４４の上端１４４ａに当接される回路基板１８０と、第１枠部１４１との間に所定のギャップが確保されるようになる。回路基板１８０は、例えば、図示しないネジを用いて、第１フレーム部材１４０に固定される。
回路基板１８０は、半導体モジュール１２０の制御端子１２８に対応する位置に、制御端子１２８が挿通可能な貫通孔１８１を有する。回路基板１８０は、貫通孔１８１に半導体モジュール１２０の制御端子１２８が挿通され、第１フレーム部材１４０の第１締結部１４４の上端１４４ａに当接されるように、第１フレーム部材１４０上に配置され、ネジ等を用いて第１フレーム部材１４０に固定される。回路基板１８０の貫通孔１８１に挿通された制御端子１２８は、回路基板１８０の配線パターンと電気的に接続される。半導体モジュール１２０に対し、回路基板１８０から制御端子１２８を通じて制御信号が供給される。
この図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すような半導体装置１００Ａａ、即ち、半導体モジュール１２０の制御端子１２８と電気的に接続される配線パターンを有する回路基板１８０が第１フレーム部材１４０上に配置された半導体装置１００Ａａを得ることもできる。尚、このような半導体装置１００Ａａについても、上記半導体装置１００Ａ（図４及び図５）について述べたのと同様の効果を得ることができる。
尚、ここでは、第１フレーム部材１４０をネジ１５０で支持体１１０に固定する例を示した。このほか、第１フレーム部材１４０は、溶接、接着等の手法を用いて支持体１１０に固定することもできる。
［第２の実施の形態］
図７は第２の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。図７（Ａ）には、半導体装置の一例の要部平面図を模式的に示している。図７（Ｂ）には、図７（Ａ）のVIIa－VIIa断面図を模式的に示している。図７（Ｃ）には、図７（Ａ）のVIIb－VIIb断面図を模式的に示している。
図７（Ａ）から図７（Ｃ）に示す半導体装置１Ｂは、支持体１０と半導体モジュール２０と間に第２フレーム部材６０が配置された構成を有する点で、上記第１の実施の形態で述べた半導体装置１Ａ（図１）と相違する。
第２フレーム部材６０には、金属、セラミックス、樹脂等のうちの１種又は２種以上を組み合わせた材料が用いられる。ここで、半導体モジュール２０には、その外側に延びる図示しない外部接続端子（正極端子、負極端子、出力端子、制御端子等）が設けられる。そのような外部接続端子と第２フレーム部材６０との電気的な接続を回避するためには、第２フレーム部材６０に絶縁性の材料を用いることが好適である。
第２フレーム部材６０は、半導体モジュール２０が載置される第２枠部６１と、第２枠部６１の内側に設けられた第２開口部６２とを有する。第２枠部６１上には、半導体モジュール２０の上面２０ａとは反対側の下面２０ｂの縁部２１ｂが載置される。第２開口部６２には、支持体１０と半導体モジュール２０との間に介在される熱伝達媒体３０が配置される。第２フレーム部材６０は更に、第２枠部６１と繋がる部分に第２挿通孔６３を有する。第２挿通孔６３は、支持体１０のネジ孔１１及び第１フレーム部材４０の第１挿通孔４３と対向する位置に設けられる。
支持体１０上に、第２フレーム部材６０及び熱伝達媒体３０を介して、半導体モジュール２０が配置され、その上に第１フレーム部材４０が配置される。そして、ネジ５０が、第１フレーム部材４０の第１挿通孔４３及び第２フレーム部材６０の第２挿通孔６３に挿通され、支持体１０のネジ孔１１に螺合される。ネジ孔１１に螺合されるネジ５０の頭部が第１挿通孔４３の外縁を押圧することで、第１フレーム部材４０が支持体１０に固定される。
半導体装置１Ｂでは、半導体モジュール２０の外側においてネジ５０により支持体１０に固定される第１フレーム部材４０の、その第１枠部４１によって、半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａが支持体１０側に押圧される。これにより、半導体モジュール２０が、第２フレーム部材６０及び熱伝達媒体３０を介して支持体１０に固定される。
このような半導体装置１Ｂによっても、上記第１の実施の形態で述べた半導体装置１Ａと同様の効果を得ることが可能である。半導体装置１Ｂでは更に、支持体１０と半導体モジュール２０との間に、半導体モジュール２０に通じる第２開口部６２を有する第２フレーム部材６０が配置され、その第２開口部６２内に熱伝達媒体３０が配置される。これにより、支持体１０と半導体モジュール２０との間に、第２フレーム部材６０の厚さに相当する一定のギャップが確保され、そこに第２枠部６１で囲まれて熱伝達媒体３０が配置される。このような第２フレーム部材６０と、上記のような第１フレーム部材４０とを用いた半導体モジュール２０の固定により、熱等に起因する半導体モジュール２０の変形、それによる熱伝達媒体３０のポンプアウトを効果的に抑えることが可能になる。
第２の実施の形態によれば、支持体１０上に熱伝達媒体３０を介して搭載される半導体モジュール２０を備える高性能且つ高品質の半導体装置１Ｂが実現される。
続いて、上記のような半導体装置１Ｂの、より具体的な構成例について、図８及び図９を参照して説明する。
図８及び図９は第２の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図である。図８（Ａ）には、半導体装置の一例の要部分解斜視図を模式的に示している。図８（Ｂ）には、半導体装置の一例の要部斜視図を模式的に示している。図９（Ａ）には、図８（Ｂ）のIXa－IXa断面図を模式的に示している。図９（Ｂ）には、図８（Ｂ）のIXb－IXb断面図を模式的に示している。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す半導体装置１００Ｂは、支持体１１０と半導体モジュール１２０との間に配置される第２フレーム部材１６０と、それに嵌合される第１フレーム部材１４０とを備えた構成を有する点で、上記第１の実施の形態で述べた半導体装置１００Ａ（図４及び図５）と相違する。
半導体モジュール１２０は、図示しない絶縁回路基板及びそれに搭載されるＩＧＢＴ等の半導体チップを封止する樹脂部材１２４、並びに、樹脂部材１２４内の絶縁回路基板及び半導体チップと電気的に接続され樹脂部材１２４の外側に延びる正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８を有する。
支持体１１０には、搭載される半導体モジュール１２０の樹脂部材１２４の外側に位置するようにネジ孔１１１が設けられる。支持体１１０とその上に搭載される半導体モジュール１２０との間に、放熱グリース等の熱伝達媒体１３０（図９）及び第２フレーム部材１６０が配置される。第２フレーム部材１６０には、樹脂、セラミックス等の絶縁性を有する材料が用いられる。第２フレーム部材１６０は、半導体モジュール１２０の下面１２０ｂ側の縁部１２１ｂが載置される第２枠部１６１と、第２枠部１６１の内側の第２開口部１６２と、第２挿通孔１６３が設けられた第２締結部１６４とを有する。第２枠部１６１には、載置される半導体モジュール１２０の下面１２０ｂ側の一部、即ち、半導体モジュール１２０の下部が収容される窪み１６５が設けられる。第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３は、支持体１１０のネジ孔１１１と対向する位置に設けられる。
第２フレーム部材１６０を介して支持体１１０上に搭載される半導体モジュール１２０上に、金属等の一定の剛性を有する材料が用いられた第１フレーム部材１４０が配置される。第１フレーム部材１４０は、半導体モジュール１２０の上面１２０ａ側の縁部１２１ａを覆う第１枠部１４１と、第１枠部１４１の内側の第１開口部１４２と、第１挿通孔１４３が設けられた第１締結部１４４とを有する。第１フレーム部材１４０の第１挿通孔１４３は、支持体１１０のネジ孔１１１と対向する位置に設けられる。第１フレーム部材１４０の第１締結部１４４の、下端１４４ｂ側の第１挿通孔１４３の外縁には、第２フレーム部材１６０側に向かって突出しその第２挿通孔１６３に嵌合される凸部１４５（図８）が設けられる。第２挿通孔１６３は、凸部１４５が嵌合される凹部の一例である。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように、支持体１１０上に、第２フレーム部材１６０（及び図９に示す熱伝達媒体１３０）を介して、半導体モジュール１２０が配置され、その上に第１フレーム部材１４０が配置される。第１フレーム部材１４０は、その第１締結部１４４の凸部１４５が第２フレーム部材１６０の凹部である第２挿通孔１６３に嵌合されて、半導体モジュール１２０上に配置される。そして、ネジ１５０が、第１フレーム部材１４０の上方からその第１挿通孔１４３に挿通され、第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３に挿通されて、支持体１１０のネジ孔１１１に螺合される。これにより、図８（Ｂ）に示すような半導体装置１００Ｂ、即ち、第１フレーム部材１４０が第２フレーム部材１６０（及び図９に示す熱伝達媒体１３０）を介して支持体１１０に固定され、その第１フレーム部材１４０によって半導体モジュール１２０が支持体１１０に固定された半導体装置１００Ｂが得られる。
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）並びに図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、半導体装置１００Ｂにおいて、第１フレーム部材１４０の、半導体モジュール１２０の縁部１２１ａを覆う第１枠部１４１は、半導体モジュール１２０（その樹脂部材１２４）の上面１２０ａ及び側面１２０ｃを部分的に覆う形状となっている。第２フレーム部材１６０の、半導体モジュール１２０が載置される第２枠部１６１は、半導体モジュール１２０の縁部１２１ｂの下面１２０ｂ及び側面１２０ｃを部分的に覆う形状となっている。半導体モジュール１２０は、第２フレーム部材１６０の窪み１６５に部分的に収容されることで、第２フレーム部材１６０に対する位置が規定される。
半導体モジュール１２０の縁部１２１ｂにおける樹脂部材１２４の下面１２０ｂ及び側面１２０ｃを覆う第２フレーム部材１６０を、その第２挿通孔１６３が支持体１１０のネジ孔１１１と対向するように配置することで、支持体１１０に対する第２フレーム部材１６０及び半導体モジュール１２０の位置が規定される。半導体モジュール１２０の縁部１２１ａにおける樹脂部材１２４の上面１２０ａ及び側面１２０ｃを覆う第１フレーム部材１４０を、その第１挿通孔１４３が支持体１１０のネジ孔１１１及び第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３と対向するように配置することで、支持体１１０、第２フレーム部材１６０及び半導体モジュール１２０に対する第１フレーム部材１４０の位置が規定される。
ネジ１５０が第１挿通孔１４３及び第２挿通孔１６３を介してネジ孔１１１に螺合された時、第１フレーム部材１４０は、図８（Ｂ）に示すように、第１枠部１４１が半導体モジュール１２０の側面１２０ｃから引き出される正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８とは非接触の状態（図８及び図９）で、第１締結部１４４が第２フレーム部材１６０の第２締結部１６４に当接される。第２フレーム部材１６０に絶縁性を有する材料が用いられている場合、第２枠部１６１は、半導体モジュール１２０の正極端子１２５、負極端子１２６、出力端子１２７及び制御端子１２８と接触した状態となってもよい。
半導体装置１００Ｂでは、上記半導体装置１Ｂについて述べたのと同様に、支持体１１０と半導体モジュール１２０との間に、半導体モジュール１２０に通じる第２開口部１６２を有する第２フレーム部材１６０が設けられ、その第２開口部１６２内に熱伝達媒体３０が配置される。このような第２フレーム部材１６０と、上記のような第１フレーム部材１４０とを用いた半導体モジュール１２０の固定により、熱等に起因する半導体モジュール１２０の変形、それによる熱伝達媒体１３０のポンプアウトを効果的に抑えることが可能になる。
半導体装置１００Ｂでは、第１フレーム部材１４０及び第２フレーム部材１６０を用いた固定により、熱等に起因して半導体モジュール１２０に発生する応力を緩和、分散し、その破壊を抑えることが可能になるほか、傾いた状態での半導体モジュール１２０の固定、それによる配線接続の不具合の発生を抑えることが可能になる。また、半導体装置１００Ｂでは、支持体１１０上に放熱グリース等の熱伝達媒体１３０及び第２フレーム部材１６０を介して固定される半導体モジュール１２０の変位、半導体モジュール１２０に対するトルク抜け、熱伝達媒体１３０のポンプアウト等を抑え、放熱性能の低下、半導体モジュール１２０の過熱を抑えることが可能になる。
更に、半導体装置１００Ｂでは、半導体モジュール１２０及びそれを用いる半導体装置１００Ａの製造コストを抑えることが可能になる。半導体装置１Ａでは、第１フレーム部材１４０に金属等の剛性の高い材料を用い、第１フレーム部材１４０やその第１締結部１４４の強度を高めることで、支持体１０に対する第１フレーム部材１４０の固定、及び半導体モジュール２０の固定を、強化することが可能になる。
尚、ここでは、第１フレーム部材１４０における第１締結部１４４の第１挿通孔１４３の外縁に凸部１４５を設け、第２フレーム部材１６０における第２締結部１６４の第２挿通孔１６３を当該凸部１４５が嵌合される凹部として用いる例を示した。このほか、第２フレーム部材１６０における第２締結部１６４の第２挿通孔１６３の外縁に第１フレーム部材１４０側に向かって突出する凸部を設け、第１フレーム部材１４０における第１締結部１４４の第１挿通孔１４３を当該凸部が嵌合される凹部として用いることもできる。
また、第１フレーム部材１４０及び第２フレーム部材１６０には、第１締結部１４４及び第２締結部１６４とは異なる所定の箇所に別途、凸部とそれが嵌合される凹部とを設けることもできる。即ち、第１フレーム部材１４０及び第２フレーム部材１６０のうち、一方の所定の箇所には凸部を設け、他方の所定の箇所には当該凸部が嵌合される凹部を設けることもできる。
また、ここでは、第１フレーム部材１４０及び第２フレーム部材１６０をネジ１５０で支持体１１０に固定する例を示した。このほか、第１フレーム部材１４０は、溶接、接着等の手法を用いて第２フレーム部材１６０に固定し、第２フレーム部材１６０は、溶接、接着等の手法を用いて支持体１１０に固定することもできる。
また、半導体装置１００Ｂの第１フレーム部材１４０上には、上記第１の実施の形態で述べた半導体装置１００Ａａ（図６）の例に従い、半導体モジュール１２０の制御端子１２８が挿通されて電気的に接続される回路基板１８０が配置されてもよい。
［第３の実施の形態］
図１０は第３の実施の形態に係る半導体装置の一例について説明する図である。図１０（Ａ）には、半導体装置の一例の要部平面図を模式的に示している。図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）のXa－Xa断面図を模式的に示している。図１０（Ｃ）には、図１０（Ａ）のXb－Xb断面図を模式的に示している。
図１０（Ａ）から図１０（Ｃ）に示す半導体装置１Ｃは、複数、ここでは一例として３つの半導体モジュール２０を挟んで第１フレーム部材４０と第２フレーム部材６０とが配置された構成を有する点で、上記第２の実施の形態で述べた半導体装置１Ｂ（図７）と相違する。
半導体モジュール２０群は、支持体１０上に、例えば、一方向に整列されて搭載される。支持体１０と半導体モジュール２０群との間に第２フレーム部材６０が配置され、半導体モジュール２０群の上に第１フレーム部材４０が配置される。
半導体装置１Ｃの第２フレーム部材６０は、各半導体モジュール２０の下面２０ｂの縁部２１ｂが載置される第２枠部６１と、第２枠部６１の内側にあって各半導体モジュール２０の下面２０ｂにそれぞれ通じる第２開口部６２と、ネジ５０が挿通される第２挿通孔６３とを有する。第２フレーム部材６０の第２開口部６２内に、放熱グリース等の熱伝達媒体３０が配置される。また、半導体装置１Ｃの第１フレーム部材４０は、各半導体モジュール２０の上面２０ａの縁部２１ａを覆う第１枠部４１と、第１枠部４１の内側にあって各半導体モジュール２０の上面２０ａにそれぞれ通じる第１開口部４２と、ネジ５０が挿通される第１挿通孔４３とを有する。第２フレーム部材６０の第２挿通孔６３及び第１フレーム部材４０の第１挿通孔４３は、支持体１０のネジ孔１１と対向する位置に設けられる。
支持体１０上に、第２フレーム部材６０及び熱伝達媒体３０を介して、半導体モジュール２０が配置され、その上に第１フレーム部材４０が配置される。そして、ネジ５０が、第１フレーム部材４０の第１挿通孔４３及び第２フレーム部材６０の第２挿通孔６３に挿通され、支持体１０のネジ孔１１に螺合される。これにより、図１０（Ａ）から図１０（Ｃ）に示すような半導体装置１Ｃが得られる。
この半導体装置１Ｃのように、複数の半導体モジュール２０に対応した形状を有する第１フレーム部材４０及び第２フレーム部材６０を用い、それら半導体モジュール２０群を支持体１０に対して固定することもできる。尚、複数の半導体モジュール２０に対応した形状を有する第１フレーム部材４０のみを用いて半導体モジュール１２０を支持体１１０に固定することもできる。
続いて、上記のような半導体装置１Ｃの、より具体的な構成例について、図１１を参照して説明する。
図１１は第３の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図である。図１１には、半導体装置の一例の要部分解斜視図を模式的に示している。
図１１に示す半導体装置１００Ｃは、３つの半導体モジュール１２０を挟んで第１フレーム部材１４０と第２フレーム部材１６０とが配置された構成を有する点で、上記第２の実施の形態で述べた半導体装置１００Ｂ（図８及び図９）と相違する。
例えば、３つの半導体モジュール１２０の各々は、電力変換装置における上下アームを構成する半導体チップ群を含む、いわゆる２ｉｎ１タイプのＩＧＢＴモジュールとすることができる。半導体装置１Ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相用の３つの半導体モジュール１２０を含む、いわゆる３相インバータの一例である。
第２フレーム部材１６０は、各半導体モジュール１２０の下面１２０ｂ側の縁部１２１ｂが載置される第２枠部１６１と、第２枠部１６１の内側にあって各半導体モジュール１２０の下面１２０ｂにそれぞれ通じる第２開口部１６２と、第２挿通孔１６３が設けられた第２締結部１６４とを有する。第２枠部１６１には、載置される各半導体モジュール１２０の下面１２０ｂ側の一部が収容される窪み１６５が設けられる。第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３は、支持体１１０のネジ孔１１１と対向する位置に設けられる。
第２フレーム部材１６０（及び熱伝達媒体（後述する図１３の熱伝達媒体１３０に相当））を介して支持体１１０上に搭載される半導体モジュール１２０群の上に、第１フレーム部材１４０が配置される。第１フレーム部材１４０は、各半導体モジュール１２０の上面１２０ａ側の縁部１２１ａを覆う第１枠部１４１と、第１枠部１４１の内側にあって各半導体モジュール１２０の上面１２０ａにそれぞれ通じる第１開口部１４２と、第１挿通孔１４３が設けられた第１締結部１４４とを有する。第１フレーム部材１４０の第１挿通孔１４３は、支持体１１０のネジ孔１１１と対向する位置に設けられる。第１フレーム部材１４０の第１締結部１４４の、下端１４４ｂ側の第１挿通孔１４３の外縁には、第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３（凹部）に嵌合される凸部１４５が設けられる。
図１１に示すように、支持体１１０上に、第２フレーム部材１６０（及び熱伝達媒体）を介して半導体モジュール１２０群が配置され、それらの上に第１フレーム部材１４０が配置される。第１フレーム部材１４０は、その第１締結部１４４の凸部１４５が第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３に嵌合されて、半導体モジュール１２０群の上に配置される。そして、ネジ１５０が、第１フレーム部材１４０の上方からその第１挿通孔１４３に挿通され、第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３に挿通されて、支持体１１０のネジ孔１１１に螺合される。これにより、半導体装置１００Ｃが得られる。
半導体装置１００Ｃにおいて、第１フレーム部材１４０の、各半導体モジュール１２０の縁部１２１ａを覆う第１枠部１４１は、各半導体モジュール１２０（その樹脂部材１２４）の上面１２０ａ及び側面１２０ｃを部分的に覆う形状となっている。第２フレーム部材１６０の、各半導体モジュール１２０が載置される第２枠部１６１は、各半導体モジュール１２０の縁部１２１ｂの下面１２０ｂ及び側面１２０ｃを部分的に覆う形状となっている。各半導体モジュール１２０は、第２フレーム部材１６０の窪み１６５にそれぞれ部分的に収容されることで、第２フレーム部材１６０に対する位置が規定される。
半導体モジュール１２０群の各々の縁部１２１ｂにおける樹脂部材１２４の下面１２０ｂ及び側面１２０ｃを覆う第２フレーム部材１６０を、その第２挿通孔１６３が支持体１１０のネジ孔１１１と対向するように配置することで、支持体１１０に対する半導体モジュール１２０群及び第２フレーム部材１６０の位置が規定される。半導体モジュール１２０群の各々の縁部１２１ａにおける樹脂部材１２４の上面１２０ａ及び側面１２０ｃを覆う第１フレーム部材１４０を、その第１挿通孔１４３が支持体１１０のネジ孔１１１及び第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３と対向するように配置することで、支持体１１０、第２フレーム部材１６０及び半導体モジュール１２０に対する第１フレーム部材１４０の位置が規定される。
半導体装置１００Ｃでは、複数の半導体モジュール１２０に対応した形状を有する第１フレーム部材１４０及び第２フレーム部材１６０を用いることで、それら半導体モジュール１２０群を、位置ずれを抑えて支持体１１０上に搭載することが可能になる。また、半導体装置１００Ｃでは、半導体モジュール１２０群の変位、半導体モジュール１２０群に対するトルク抜け、各半導体モジュール１２０と支持体１１０との間に介在される熱伝達媒体のポンプアウト等を抑え、放熱性能の低下、半導体モジュール１２０群の過熱を抑えることが可能になる。そのほか、半導体装置１００Ｃにおいても、上記半導体装置１００Ｂについて述べたのと同様の効果を得ることができる。
尚、ここでは、第１フレーム部材１４０及び第２フレーム部材１６０をネジ１５０で支持体１１０に固定する例を示した。このほか、第１フレーム部材１４０は、溶接、接着等の手法を用いて第２フレーム部材１６０に固定し、第２フレーム部材１６０は、溶接、接着等の手法を用いて支持体１１０に固定することもできる。
また、ここでは、第１フレーム部材１４０及び第２フレーム部材１６０の両方を用いて半導体モジュール１２０を支持体１１０に固定する例を示したが、第１フレーム部材１４０のみを用いて半導体モジュール１２０を支持体１１０に固定することもできる。
また、半導体装置１００Ｃの第１フレーム部材１４０上には、上記第１の実施の形態で述べた半導体装置１００Ａａ（図６）の例に従い、半導体モジュール１２０の制御端子１２８が挿通されて電気的に接続される回路基板１８０が配置されてもよい。
［第４の実施の形態］
図１２及び図１３は第４の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図である。図１２には、半導体装置の一例の要部斜視図を模式的に示している。図１３には、図１２のXIII－XIII断面図を模式的に示している。
図１２及び図１３に示す半導体装置１００Ｄは、第１フレーム部材１４０に梁部材１７０が取り付けられた構成を有する点で、上記第３の実施の形態で述べた半導体装置１００Ｃ（図１１）と相違する。
第１フレーム部材１４０は、第１枠部１４１の対向する外縁部に、係合部１４６を有する。梁部材１７０は、一定の剛性を有する金属等の帯状の板材を所定の位置で屈曲させた形状を有し、一方の端部１７１及び他方の端部１７２（両端部）が第１フレーム部材１４０の係合部１４６に係合され、第１フレーム部材１４０に固定される。梁部材１７０は、３つの半導体モジュール１２０を横断するように配置され、隣り合う半導体モジュール１２０間の位置で第１枠部１４１にネジ１７４で固定される。梁部材１７０の端部１７１と端部１７２との間の中間部１７３には、第１フレーム部材１４０の各第１開口部１４２の位置に、そこから露出する各半導体モジュール１２０の上面１２０ａを押圧する押圧構造１７５が設けられる。図１２の例では、押圧構造１７５は、梁部材１７０の屈曲により実現され、板バネとして機能する。
梁部材１７０が取り付けられた第１フレーム部材１４０が、半導体モジュール１２０群の上に配置され、ネジ１５０により第２フレーム部材１６０及び熱伝達媒体１３０（図１３）を介して支持体１１０に固定される。或いは、第１フレーム部材１４０が、半導体モジュール１２０群の上に配置され、ネジ１５０により第２フレーム部材１６０及び熱伝達媒体１３０（図１３）を介して支持体１１０に固定された後、第１フレーム部材１４０に梁部材１７０が取り付けられる。これにより、各半導体モジュール１２０の上面１２０ａが、梁部材１７０の板バネとして機能する押圧構造１７５によって支持体１１０側に押圧される。その結果、各半導体モジュール１２０の熱伝達媒体１３０側及び支持体１１０側への押圧力が高められ、放熱性能が向上される。更に、第１フレーム部材１４０と第２フレーム部材１６０との間に挟まれる各半導体モジュール１２０の位置が安定化され、その変位が抑えられ、振動耐久性が向上される。
尚、ここでは、３つの半導体モジュール１２０に対応した形状を有する第１フレーム部材１４０に、各半導体モジュール１２０の上面１２０ａを押圧する押圧構造１７５を有する梁部材１７０を取り付ける例を示した。このほか、１つの半導体モジュール１２０に対応した形状を有する第１フレーム部材１４０、即ち、上記第１及び第２の実施の形態で述べたような第１フレーム部材１４０に、当該１つの半導体モジュール１２０の上面１２０ａを押圧する押圧構造１７５を有する梁部材１７０を取り付けることもできる。
また、半導体装置１００Ｄの第１フレーム部材１４０上には、上記第１の実施の形態で述べた半導体装置１００Ａａ（図６）の例に従い、半導体モジュール１２０の制御端子１２８が挿通されて電気的に接続される回路基板１８０が配置されてもよい。
［第５の実施の形態］
図１４は第５の実施の形態に係る半導体装置の構成例について説明する図である。図１４には、半導体装置の一例の要部分解斜視図を模式的に示している。
図１４に示す半導体装置１００Ｅは、端子台１６６を有する第２フレーム部材１６０が用いられた構成を有する点で、上記第３の実施の形態で述べた半導体装置１００Ｃ（図１１）と相違する。
半導体装置１００Ｅの第２フレーム部材１６０が有する端子台１６６は、第２枠部１６１の外側に、第２枠部１６１と一体で、設けられる。端子台１６６は、第２フレーム部材１６０が支持体１１０上に配置された時に、第１枠部１６１の上面１６１ａよりも端子台１６６の上面１６６ａの方が高い位置となるような形状とされる。
半導体装置１００Ｅの半導体モジュール１２０群の各々は、正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７が、半導体モジュール１２０の側面１２０ｃから第２枠部１６１の外側に延び、半導体モジュール１２０の上方に向かって屈曲され、更に半導体モジュール１２０の側方に向かって屈曲されて延びるような形状（クランク形状）とされる。この時、正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７は、端子台１６６の形状に合わせて屈曲される。正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７は、半導体モジュール１２０が第２フレーム部材１６０上に載置された時に、各々の先端部１２５ａ、先端部１２６ａ及び先端部１２７ａが、端子台１６６の上面１６６ａ上に位置するように予め屈曲される。
図１４に示すように、支持体１１０上に、第２フレーム部材１６０を介して半導体モジュール１２０群が配置され、それらの上に第１フレーム部材１４０が配置される。第１フレーム部材１４０は、その第１締結部１４４の凸部１４５が第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３（凹部）に嵌合されて、半導体モジュール１２０群の上に配置される。そして、ネジ１５０が、第１フレーム部材１４０の上方からその第１挿通孔１４３に挿通され、第２フレーム部材１６０の第２挿通孔１６３に挿通されて、支持体１１０のネジ孔１１１に螺合される。これにより、半導体装置１００Ｅが得られる。
図１５は第５の実施の形態に係る半導体装置の外部接続端子と端子台との接続例について説明する図である。図１５（Ａ）から図１５（Ｃ）にはそれぞれ、外部接続端子と端子台とが接続された半導体装置の一例の要部断面図を模式的に示している。
図１５（Ａ）から図１５（Ｃ）に示すように、半導体モジュール１２０の外部接続端子１２９（正極端子１２５、負極端子１２６又は出力端子１２７）は、第２フレーム部材１６０の端子台１６６の形状に合わせて予め屈曲され、半導体モジュール１２０が第２フレーム部材１６０上に載置された時に、先端部１２９ａ（先端部１２５ａ、先端部１２６ａ又は先端部１２７ａ）が、端子台１６６の上面１６６ａ上に位置するようになっている。
例えば、図１５（Ａ）に示すように、半導体モジュール１２０の外部接続端子１２９は、その先端部１２９ａが端子台１６６の上面１６６ａに載置される。或いは、図１５（Ｂ）に示すように、半導体モジュール１２０の外部接続端子１２９は、その先端部１２９ａを端子台１６６の上面１６６ａにネジ１６７で固定してもよい。或いはまた、図１５（Ｃ）に示すように、端子台１６６の上面１６６ａに導電性の端子部１６６ｂを設けておき、半導体モジュール１２０の外部接続端子１２９の先端部１２９ａを、当該端子部１６６ｂに電気的に接続してもよい。例えば、半田等の接合材を用いて先端部１２９ａを端子部１６６ｂに接合したり、ネジを用いて先端部１２９ａを端子部１６６ｂに締結したり、レーザー溶接によって先端部１２９ａを端子部１６６ｂに溶接したりすることができる。
この半導体装置１００Ｅのように、端子台１６６を有する第２フレーム部材１６０を用い、所定の形状に屈曲させた半導体モジュール１２０の正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７の各々の先端部１２５ａ、先端部１２６ａ及び先端部１２７ａ（外部接続端子１２９の先端部１２９ａ）を、端子台１６６に接続することもできる。
尚、ここでは、３つの半導体モジュール１２０に対応した形状を有する第２フレーム部材１６０に端子台１６６を設け、各半導体モジュール１２０の正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７の各々の先端部１２５ａ、先端部１２６ａ及び先端部１２７ａを端子台１６６に接続する例を示した。このほか、１つの半導体モジュール１２０に対応した形状を有する第２フレーム部材１６０、即ち、上記第１及び第２の実施の形態で述べたような第２フレーム部材１６０についても同様に、その第１枠部１６１の外側に端子台１６６を設け、当該１つの半導体モジュール１２０の正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７の各々の先端部１２５ａ、先端部１２６ａ及び先端部１２７ａを端子台１６６に接続することもできる。
また、このような端子台１６６を有する第２フレーム部材１６０を用いる場合において、それと組み合わせて用いられる第１フレーム部材１４０に対し、上記第４の実施の形態の例に従って梁部材１７０を取り付け、その押圧構造１７５によって半導体モジュール１２０を支持体１１０側に押圧するようにすることもできる。
また、半導体装置１００Ｅの第１フレーム部材１４０上には、上記第１の実施の形態で述べた半導体装置１００Ａａ（図６）の例に従い、半導体モジュール１２０の制御端子１２８が挿通されて電気的に接続される回路基板１８０が配置されてもよい。
次に、半導体装置の製造方法の例を第６の実施の形態として説明する。
［第６の実施の形態］
図１６は第６の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例について説明する図である。
例えば、上記第１の実施の形態で述べたような半導体装置１００Ａ（図４及び図５）を製造する場合であれば、まず、半導体モジュール１２０を、熱伝達媒体１３０を介して支持体１１０上に搭載する搭載工程が実施される（ステップＳ１）。その際は、例えば、支持体１１０の、ネジ孔１１１よりも内側に設定された所定の搭載領域に、放熱グリース等の熱伝達媒体１３０が配置され、その上に、半導体モジュール１２０が搭載される。或いは、下面１２０ｂに熱伝達媒体１３０が配置された半導体モジュール１２０が、支持体１１０の所定の搭載領域に搭載される。
次いで、第１フレーム部材１４０を半導体モジュール１２０上に載置する第１載置工程が実施される（ステップＳ２）。その際は、例えば、第１挿通孔１４３が支持体１１０のネジ孔１１１と対向され、且つ、半導体モジュール１２０（その樹脂部材１２４）の上面１２０ａの縁部１２１ａが第１枠部１４１で覆われるように、第１フレーム部材１４０が半導体モジュール１２０上に載置される。
次いで、第１フレーム部材１４０を支持体１１０に固定する固定工程が実施される（ステップＳ３）。その際は、例えば、ネジ１５０が第１フレーム部材１４０の第１挿通孔１４３に挿入され、その先端部が支持体１１０のネジ孔１１１に螺合されることで、第１フレーム部材１４０が支持体１１０に固定される。
このような方法により、半導体装置１００Ａが製造される。
ここで、上記第２の実施の形態で述べたような、第２フレーム部材１６０を更に備える半導体装置１００Ｂ（図７）を製造する場合には、ステップＳ１の搭載工程に先立ち、第２フレーム部材１６０を支持体１１０上に載置する第２載置工程が実施される。第２載置工程後にステップＳ１の搭載工程及びステップＳ２の第１載置工程が実施され、ステップＳ３の固定工程において、第１フレーム部材１４０が第２フレーム部材１６０を介して支持体１１０に固定される。
尚、上記第３の実施の形態で述べたような、複数の半導体モジュール１２０、及びそれらに対応する形状を有する第１フレーム部材１４０或いは更に第２フレーム部材１６０を備える半導体装置１００Ｃ（図１１）を製造する場合も、上記と同様の手順で製造することができる。
また、上記第４の実施の形態で述べたような、梁部材１７０を備える半導体装置１００Ｄ（図１２及び図１３）を製造する場合には、例えば、ステップＳ２の第１載置工程に先立ち、半導体モジュール１２０上に載置する第１フレーム部材１４０に、梁部材１７０が取り付けられる。或いは、ステップＳ３の固定工程後に、支持体１１０に固定された第１フレーム部材１４０に、梁部材１７０が取り付けられる。
また、上記第５の実施の形態で述べたような、端子台１６６を有する第２フレーム部材１６０を備える半導体装置１００Ｅ（図１４及び図１５）を製造する場合には、ステップＳ１の搭載工程に先立ち、端子台１６６を有する第２フレーム部材１６０を支持体１１０上に載置する第２載置工程が実施される。そして、例えば、ステップＳ３の固定工程後、半導体モジュール１２０から屈曲されて延びる正極端子１２５、負極端子１２６及び出力端子１２７の各々の先端部１２５ａ、先端部１２６ａ及び先端部１２７ａを端子台１６６に接続する接続工程が実施される。
以上のような方法が用いられ、半導体装置１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅが製造される。
尚、半導体装置１００Ａ、１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅに、上記第１の実施の形態で述べたような回路基板１８０（図６）を配置する場合には、第１フレーム部材１４０上に、半導体モジュール１２０の制御端子１２８が挿通されるように回路基板１８０が配置され、制御端子１２８と回路基板１８０とが電気的に接続される。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１００Ａ，１００Ａａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ 半導体装置
１０，１１０ 支持体
１１，１１１ ネジ孔
２０，１２０ 半導体モジュール
２０ａ，１２０ａ，１６１ａ，１６６ａ 上面
２０ｂ，１２０ｂ 下面
２１ａ，２１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ 縁部
２２ 絶縁回路基板
２２ａ 絶縁基板
２２ｂ 第１導電層
２２ｃ 第２導電層
２３ 半導体チップ
２４ 封止樹脂
２５ 接合材
２６ ワイヤ
２７ 放熱板
２８，３０，１３０ 熱伝達媒体
２９ 樹脂ケース
４０，１４０ 第１フレーム部材
４１，１４１ 第１枠部
４２，１４２ 第１開口部
４３，１４３ 第１挿通孔
５０，１５０，１６７，１７４ ネジ
６０，１６０ 第２フレーム部材
６１，１６１ 第２枠部
６２，１６２ 第２開口部
６３，１６３ 第２挿通孔
１２０ｃ 側面
１２２ｃ 導電層
１２４ 樹脂部材
１２５ 正極端子
１２５ａ，１２６ａ，１２７ａ，１２９ａ 先端部
１２６ 負極端子
１２７ 出力端子
１２８ 制御端子
１２９ 外部接続端子
１４４ 第１締結部
１４４ａ 上端
１４４ｂ 下端
１４５ 凸部
１４６ 係合部
１６４ 第２締結部
１６６ 端子台
１６６ｂ 端子部
１７０ 梁部材
１７１，１７２ 端部
１７３ 中間部
１７５ 押圧構造
１８０ 回路基板
１８１ 貫通孔

Claims (14)

  1. 支持体と、
    前記支持体上に搭載され、半導体チップと前記半導体チップを封止する樹脂部材とを有する半導体モジュールと、
    前記支持体と前記半導体モジュールとの間に配置される熱伝達媒体と、
    前記半導体モジュール上に配置され、前記樹脂部材の上面の縁部を覆う第１枠部と、前記第１枠部の内側に設けられ前記樹脂部材に通じる第１開口部とを有し、前記支持体に固定される第１フレーム部材と、
    を備える半導体装置。
  2. 前記支持体は、前記半導体モジュールの前記樹脂部材の外側に位置するように設けられネジが螺合されるネジ孔を有し、
    前記第１フレーム部材は、前記ネジ孔と対向するように設けられ前記ネジが挿通される第１挿通孔を有し、前記第１挿通孔に挿通されて前記ネジ孔に螺合される前記ネジによって、前記支持体に固定される、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記支持体と前記半導体モジュールとの間に配置され、前記半導体モジュールが載置される第２枠部と、前記第２枠部の内側に設けられ前記熱伝達媒体が配置される第２開口部とを有する第２フレーム部材を備え、
    前記第１フレーム部材は、前記第２フレーム部材を介して前記支持体に固定される、請求項１に記載の半導体装置。
  4. 前記支持体は、前記半導体モジュールの前記樹脂部材の外側に位置するように設けられネジが螺合されるネジ孔を有し、
    前記第１フレーム部材は、前記ネジ孔と対向するように設けられ前記ネジが挿通される第１挿通孔を有し、
    前記第２フレーム部材は、前記ネジ孔及び前記第１挿通孔と対向するように設けられ前記ネジが挿通される第２挿通孔を有し、
    前記第１フレーム部材は、前記第１挿通孔及び前記第２挿通孔に挿通されて前記ネジ孔に螺合される前記ネジによって、前記第２フレーム部材を介して前記支持体に固定される、請求項３に記載の半導体装置。
  5. 前記第２フレーム部材は、前記第２枠部の外側に設けられた端子台を有し、
    前記半導体モジュールは、前記半導体チップと電気的に接続され前記樹脂部材から前記第２枠部の外側に延び、前記端子台と接続された外部接続端子を有する、請求項３又は４に記載の半導体装置。
  6. 前記第２枠部は、載置される前記半導体モジュールの一部が収容される窪みを有する、請求項３から５のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記第１フレーム部材及び前記第２フレーム部材のうち、一方は、他方側に向かって突出する凸部を有し、前記他方は、前記一方側とは反対側に窪み、前記凸部が嵌合される凹部を有する、請求項３から６のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 両端部が前記第１枠部に係合され、前記両端部間の中間部が前記第１開口部に位置し、前記中間部によって前記第１開口部の前記樹脂部材を前記支持体側に押圧する梁部材を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. 前記第１フレーム部材の前記支持体側とは反対側に配置され、前記半導体モジュールと電気的に接続される回路基板を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. 前記半導体モジュールを複数備え、
    前記第１フレーム部材は、複数の前記半導体モジュールのそれぞれの前記樹脂部材の前記上面の前記縁部を覆う前記第１枠部と、前記第１枠部の内側に設けられ複数の前記半導体モジュールのそれぞれの前記樹脂部材に通じる複数の前記第１開口部とを有する、請求項１から９のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 半導体モジュールは、半導体チップと前記半導体チップを封止する樹脂部材とを有し、前記半導体モジュールを、熱伝達媒体を介して支持体上に搭載する搭載工程と、
    第１フレーム部材は、前記樹脂部材の上面の縁部を覆う第１枠部と前記第１枠部の内側に設けられ前記樹脂部材に通じる第１開口部とを有し、前記第１フレーム部材を前記半導体モジュール上に載置する第１載置工程と、
    前記第１フレーム部材を前記支持体に固定する固定工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  12. 第２フレーム部材は、前記半導体モジュールが載置される第２枠部と前記第２枠部の内側に設けられ前記熱伝達媒体が配置される第２開口部とを有し、前記第２フレーム部材を前記支持体と前記半導体モジュールとの間に載置する第２載置工程を備え、
    前記固定工程では、前記第１フレーム部材を、前記第２フレーム部材を介して前記支持体に固定する、請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記半導体モジュールは、前記半導体チップと電気的に接続され前記樹脂部材から前記第２枠部の外側に延びる外部接続端子を有し、前記第２フレーム部材は、前記第２枠部より外側に設けられた端子台を有し、前記外部接続端子を前記端子台に接続する接続工程を備える、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
  14. 梁部材は、前記第１枠部に係合される両端部と前記両端部間の中間部とを有し、前記両端部間の中間部が前記第１開口部に位置し、且つ、前記中間部によって前記第１開口部の前記樹脂部材を前記支持体側に押圧するように、前記梁部材の前記両端部を前記第１枠部に係合する係合工程を備える、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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