JP3466329B2 - 半導体パワーモジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体パワーモジュ
ールに関し、特に、高い放熱特性と製造コストの簡素化
および低廉化とを両立的に実現するための改良に関す
る。
ールに関し、特に、高い放熱特性と製造コストの簡素化
および低廉化とを両立的に実現するための改良に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体パワーモジュールは、負荷への電
力の供給を担う主電流（負荷電流）を断続するなど主電
流の流れを変調制御する電力用半導体素子を備える主回
路と、この電力用半導体素子の動作を制御する制御回路
とが、１個の装置に組み込まれた半導体装置である。こ
の半導体パワーモジュールは、例えば、モータ等の動作
を制御するインバータ、あるいは無停電電源などに利用
が拡大しつつある。
力の供給を担う主電流（負荷電流）を断続するなど主電
流の流れを変調制御する電力用半導体素子を備える主回
路と、この電力用半導体素子の動作を制御する制御回路
とが、１個の装置に組み込まれた半導体装置である。こ
の半導体パワーモジュールは、例えば、モータ等の動作
を制御するインバータ、あるいは無停電電源などに利用
が拡大しつつある。
【０００３】主回路は電力回路であり、主電流が流れる
電力用半導体素子からの発熱が大きいために、放熱構造
が採用される。一方の制御回路は弱電回路であって、そ
の回路素子には微弱な電流しか流れないために、制御回
路それ自体には放熱構造は必要とされない。このよう
に、半導体パワーモジュールでは、熱的特性上要求され
る構造が相異なる２つの回路が一つの装置の中に同居し
ており、しかも、装置のサイズはできるだけ小さいこと
が求められている。
電力用半導体素子からの発熱が大きいために、放熱構造
が採用される。一方の制御回路は弱電回路であって、そ
の回路素子には微弱な電流しか流れないために、制御回
路それ自体には放熱構造は必要とされない。このよう
に、半導体パワーモジュールでは、熱的特性上要求され
る構造が相異なる２つの回路が一つの装置の中に同居し
ており、しかも、装置のサイズはできるだけ小さいこと
が求められている。
【０００４】図２８は、特開平5-129515号公報に開示さ
れる従来の半導体パワーモジュールの正面断面図であ
る。図２８において、１はアルミベース板、２はアルミ
ベース板１の上に形成されたエポキシ系の耐熱性の絶縁
層、そして、３は絶縁層２の上に所定のパターンに形成
された銅箔層を代表例とする金属箔である。これらの部
材１〜３は、絶縁配線基板１００を構成している。
れる従来の半導体パワーモジュールの正面断面図であ
る。図２８において、１はアルミベース板、２はアルミ
ベース板１の上に形成されたエポキシ系の耐熱性の絶縁
層、そして、３は絶縁層２の上に所定のパターンに形成
された銅箔層を代表例とする金属箔である。これらの部
材１〜３は、絶縁配線基板１００を構成している。
【０００５】さらに、５は金属箔３の上の所定の部位に
固定された電力用半導体素子、４は電力用半導体素子５
を金属箔３へ固着するハンダ、６は電力用半導体素子５
と金属箔３との間などを電気的に接続するアルミニウム
製のボンディングワイヤ、そして、１０１は絶縁配線基
板１００の上の所定の領域を占めるように金属箔３の上
に固定された制御回路基板である。
固定された電力用半導体素子、４は電力用半導体素子５
を金属箔３へ固着するハンダ、６は電力用半導体素子５
と金属箔３との間などを電気的に接続するアルミニウム
製のボンディングワイヤ、そして、１０１は絶縁配線基
板１００の上の所定の領域を占めるように金属箔３の上
に固定された制御回路基板である。
【０００６】制御回路基板１０１は、ガラスエポキシ
（ガラスファイバで強化されたエポキシ樹脂）で構成さ
れる電気絶縁性の制御回路基板本体９を有している。そ
して、制御回路基板本体９の下面すなわち絶縁配線基板
１００に対向する面には、厚さ１００μｍ程度の銅箔な
どの導電体から成るシールド層８が形成されており、他
方の面すなわち上面には、パターニングされた銅箔など
の導電体から成る配線１０が形成されている。また、制
御回路基板本体９にはシールド層８と配線１０とを電気
的に接続するスルーホール１１が形成されている。
（ガラスファイバで強化されたエポキシ樹脂）で構成さ
れる電気絶縁性の制御回路基板本体９を有している。そ
して、制御回路基板本体９の下面すなわち絶縁配線基板
１００に対向する面には、厚さ１００μｍ程度の銅箔な
どの導電体から成るシールド層８が形成されており、他
方の面すなわち上面には、パターニングされた銅箔など
の導電体から成る配線１０が形成されている。また、制
御回路基板本体９にはシールド層８と配線１０とを電気
的に接続するスルーホール１１が形成されている。
【０００７】制御回路基板１０１のシールド層８と絶縁
配線基板１００の金属箔３との間には、エポキシ系の接
着剤７が塗布されている。この接着剤７によって制御回
路基板１０１が絶縁配線基板１００の上に固定されてい
る。配線１０の上には、ハンダ１２によって集積回路な
どの電子部品１３（図２８には代表例として集積回路が
描かれている）が固着されている。
配線基板１００の金属箔３との間には、エポキシ系の接
着剤７が塗布されている。この接着剤７によって制御回
路基板１０１が絶縁配線基板１００の上に固定されてい
る。配線１０の上には、ハンダ１２によって集積回路な
どの電子部品１３（図２８には代表例として集積回路が
描かれている）が固着されている。
【０００８】また、絶縁配線基板１００の金属箔３に
は、主電流を入力または出力するための銅製の複数の端
子１４ａ（図２８には代表として１本が描かれている）
が、ハンダ１５ａによって固着されている。さらに、制
御回路基板１０１の配線１０の上には、信号を入力また
は出力するための銅製の複数の端子１４ｂ（図２８には
代表として１本が描かれている）が、ハンダ１５ｂによ
って固着されている。すなわち、制御回路基板１０１は
電子部品１３などとともに制御回路を構成しており、絶
縁配線基板１００は電力用半導体素子５、ボンディング
ワイヤ６などとともに主回路を構成している。
は、主電流を入力または出力するための銅製の複数の端
子１４ａ（図２８には代表として１本が描かれている）
が、ハンダ１５ａによって固着されている。さらに、制
御回路基板１０１の配線１０の上には、信号を入力また
は出力するための銅製の複数の端子１４ｂ（図２８には
代表として１本が描かれている）が、ハンダ１５ｂによ
って固着されている。すなわち、制御回路基板１０１は
電子部品１３などとともに制御回路を構成しており、絶
縁配線基板１００は電力用半導体素子５、ボンディング
ワイヤ６などとともに主回路を構成している。
【０００９】絶縁配線基板１００にはその周囲を囲むよ
うに樹脂などの絶縁体で構成される枠状のケース１６が
取り付けられている。絶縁配線基板１００はケース１６
の底部に係合しており、しかも、接着剤１７で互いに接
合されている。すなわち、ケース１６と絶縁配線基板１
００とは、あたかも上端が開口した箱の側面と底面とを
構成している。この箱の内部、すなわち、絶縁配線基板
１００とケース１６とで囲まれる内部には、電力用半導
体素子５などの保護を目的として封止樹脂１８が充填さ
れている。
うに樹脂などの絶縁体で構成される枠状のケース１６が
取り付けられている。絶縁配線基板１００はケース１６
の底部に係合しており、しかも、接着剤１７で互いに接
合されている。すなわち、ケース１６と絶縁配線基板１
００とは、あたかも上端が開口した箱の側面と底面とを
構成している。この箱の内部、すなわち、絶縁配線基板
１００とケース１６とで囲まれる内部には、電力用半導
体素子５などの保護を目的として封止樹脂１８が充填さ
れている。
【００１０】この装置は、つぎの手順で組み立てられ
る。まず、アルミベース板１の上に絶縁層２を形成し、
さらにその上に金属箔３を形成する。その後、金属箔３
を選択的にエッチングすることによって、パターニング
する。その結果、絶縁配線基板１００が形成される。ま
た、それと前後して、あらかじめ入手した市販の基板の
一方主面の金属箔を配線１０の形状にパターニングする
ことによって、制御回路基板１０１を形成する。
る。まず、アルミベース板１の上に絶縁層２を形成し、
さらにその上に金属箔３を形成する。その後、金属箔３
を選択的にエッチングすることによって、パターニング
する。その結果、絶縁配線基板１００が形成される。ま
た、それと前後して、あらかじめ入手した市販の基板の
一方主面の金属箔を配線１０の形状にパターニングする
ことによって、制御回路基板１０１を形成する。
【００１１】つぎに、シールド層８と金属箔３とを接着
剤７で接着することによって、制御回路基板１０１を絶
縁配線基板１００の上に固定する。つぎに、電力用半導
体素子５をハンダ４で金属箔３の上の所定の部位にハン
ダ付けする。その後、電子部品１３等をハンダ１２で配
線１０の上の所定の部位にハンダ付けすることによって
制御回路を形成する。つぎにアルミワイヤ６で電力用半
導体素子５と金属箔３の間等をワイヤボンディングする
ことによって、主回路を形成する。
剤７で接着することによって、制御回路基板１０１を絶
縁配線基板１００の上に固定する。つぎに、電力用半導
体素子５をハンダ４で金属箔３の上の所定の部位にハン
ダ付けする。その後、電子部品１３等をハンダ１２で配
線１０の上の所定の部位にハンダ付けすることによって
制御回路を形成する。つぎにアルミワイヤ６で電力用半
導体素子５と金属箔３の間等をワイヤボンディングする
ことによって、主回路を形成する。
【００１２】その後、端子１４ａ，１４ｂを配線１０お
よび金属箔３の所定の部位にそれぞれハンダ５ａ，５ｂ
を用いてハンダ付けする。なお、ハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂとして、それぞれ融点の異なるハンダを準備
し、前の工程でハンダ付けに供されたハンダを溶融しな
いようにする。その後、ケース１６を絶縁配線基板１０
０に接着剤１７で固着し、最後にケース１６と絶縁配線
基板１００とで囲まれた内部を封止樹脂１８で封止する
ことによって装置が完成する。
よび金属箔３の所定の部位にそれぞれハンダ５ａ，５ｂ
を用いてハンダ付けする。なお、ハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂとして、それぞれ融点の異なるハンダを準備
し、前の工程でハンダ付けに供されたハンダを溶融しな
いようにする。その後、ケース１６を絶縁配線基板１０
０に接着剤１７で固着し、最後にケース１６と絶縁配線
基板１００とで囲まれた内部を封止樹脂１８で封止する
ことによって装置が完成する。
【００１３】図２９は、特開平7-22576号公報に開示さ
れるもう一つの従来の半導体パワーモジュールの正面断
面図である。図２９において、符号が付された各部材
は、形状の差異を除いて、同一符号が付された図２８の
装置の各部材と同一の材料で構成されるとともに同様の
機能を果たす部材であるので、その詳細な説明を略す
る。すなわち、この従来装置では、ケース１６が、底面
部を有するとともにその底面部に開口部が設けられてい
る。そうして、底面部の上に接着剤７を用いて制御回路
基板１０１が固着されており、開口部には絶縁配線基板
１００がはめ込まれている。絶縁配線基板１００とケー
ス１６の間は、接着剤１７で接着されている。
れるもう一つの従来の半導体パワーモジュールの正面断
面図である。図２９において、符号が付された各部材
は、形状の差異を除いて、同一符号が付された図２８の
装置の各部材と同一の材料で構成されるとともに同様の
機能を果たす部材であるので、その詳細な説明を略す
る。すなわち、この従来装置では、ケース１６が、底面
部を有するとともにその底面部に開口部が設けられてい
る。そうして、底面部の上に接着剤７を用いて制御回路
基板１０１が固着されており、開口部には絶縁配線基板
１００がはめ込まれている。絶縁配線基板１００とケー
ス１６の間は、接着剤１７で接着されている。
【００１４】この従来装置はつぎの手順で組み立てられ
る。まず、アルミベース板１の上に絶縁層２を形成す
る。さらに、絶縁層２の上に銅箔層３を形成し、その
後、銅箔層３を選択的にエッチングすることによってパ
ターニングする。その結果、絶縁配線基板１００が形成
される。また、それと前後して、あらかじめ入手した市
販の基板の一方主面の金属箔を配線１０の形状にパター
ニングすることによって、制御回路基板１０１を形成す
る。
る。まず、アルミベース板１の上に絶縁層２を形成す
る。さらに、絶縁層２の上に銅箔層３を形成し、その
後、銅箔層３を選択的にエッチングすることによってパ
ターニングする。その結果、絶縁配線基板１００が形成
される。また、それと前後して、あらかじめ入手した市
販の基板の一方主面の金属箔を配線１０の形状にパター
ニングすることによって、制御回路基板１０１を形成す
る。
【００１５】つぎに、電力用半導体素子５をハンダ４で
金属箔３の上の所定の部位にハンダ付けする。それと同
時ないし前後して、電子部品１３等をハンダ１２で配線
１０の上の所定の部位にハンダ付けすることによって、
制御回路を形成する。つぎに、絶縁配線基板１００と制
御回路基板１０１とをケース１６に、それぞれ接着剤１
７と接着剤７とで接着する。その後、アルミワイヤ６で
電力用半導体素子５と金属箔３の間等をワイヤボンディ
ングすることによって、主回路を形成する。
金属箔３の上の所定の部位にハンダ付けする。それと同
時ないし前後して、電子部品１３等をハンダ１２で配線
１０の上の所定の部位にハンダ付けすることによって、
制御回路を形成する。つぎに、絶縁配線基板１００と制
御回路基板１０１とをケース１６に、それぞれ接着剤１
７と接着剤７とで接着する。その後、アルミワイヤ６で
電力用半導体素子５と金属箔３の間等をワイヤボンディ
ングすることによって、主回路を形成する。
【００１６】その後、端子１４ａ，１４ｂを配線１０お
よび金属箔３の所定の部位にそれぞれハンダ５ａ，５ｂ
を用いてハンダ付けする。なお、ハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂとして、それぞれ融点の異なるハンダを準備
し、前の工程でハンダ付けに供されたハンダを溶融しな
いようにする点は、図２８の装置と同様である。最後に
ケース１６と絶縁配線基板１００とで囲まれる内部を封
止樹脂１８で封止することによって装置が完成する。
よび金属箔３の所定の部位にそれぞれハンダ５ａ，５ｂ
を用いてハンダ付けする。なお、ハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂとして、それぞれ融点の異なるハンダを準備
し、前の工程でハンダ付けに供されたハンダを溶融しな
いようにする点は、図２８の装置と同様である。最後に
ケース１６と絶縁配線基板１００とで囲まれる内部を封
止樹脂１８で封止することによって装置が完成する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】従来装置は、以上のよ
うに構成されていたので、つぎのような問題点を有して
いた。まず、図２８の従来装置では、高価な絶縁配線基
板１００の上に制御回路基板１０１が接着されているた
め、絶縁配線基板１００の上に、主回路の部品を搭載で
きない領域が発生することが避けらない。このため、こ
の部分で高価な絶縁配線基板１００が無駄となるという
問題点があった。
うに構成されていたので、つぎのような問題点を有して
いた。まず、図２８の従来装置では、高価な絶縁配線基
板１００の上に制御回路基板１０１が接着されているた
め、絶縁配線基板１００の上に、主回路の部品を搭載で
きない領域が発生することが避けらない。このため、こ
の部分で高価な絶縁配線基板１００が無駄となるという
問題点があった。
【００１８】また、端子１４ａ、１４ｂが、独立した部
品として準備され、それらがハンダ付けによって基板１
００、１０１に取り付けられるので、ハンダ付けを実行
する際にはそれらの端子１４ａ、１４ｂを支持する治具
を必要とするという問題点があった。このことは、製造
工程を複雑かつ困難にするとともに、特に製造工程の自
動化を阻害する要因となっていた。
品として準備され、それらがハンダ付けによって基板１
００、１０１に取り付けられるので、ハンダ付けを実行
する際にはそれらの端子１４ａ、１４ｂを支持する治具
を必要とするという問題点があった。このことは、製造
工程を複雑かつ困難にするとともに、特に製造工程の自
動化を阻害する要因となっていた。
【００１９】他方、図２９の従来装置では、絶縁配線基
板１００と制御回路基板１０１とを横に並べて配置して
いるため、絶縁配線基板１００のサイズが小さく抑えら
れるという利点がある。しかしながら、基板を横に並べ
たため、それらの基板を固定するためにケース１６が底
面部にも必要となった。すなわち、ケース１６の構造が
複雑となるという別の問題が発生した。また、端子１４
ａ、１４ｂの構造が図２８の従来装置と同様であるため
に、製造工程を自動化することが困難であった。
板１００と制御回路基板１０１とを横に並べて配置して
いるため、絶縁配線基板１００のサイズが小さく抑えら
れるという利点がある。しかしながら、基板を横に並べ
たため、それらの基板を固定するためにケース１６が底
面部にも必要となった。すなわち、ケース１６の構造が
複雑となるという別の問題が発生した。また、端子１４
ａ、１４ｂの構造が図２８の従来装置と同様であるため
に、製造工程を自動化することが困難であった。
【００２０】この発明は、従来の装置における上記した
問題点を解消するためになされたもので、主回路の放熱
効率を劣化させることなく、製造が容易で製造コストが
節減される半導体パワーモジュールを提供することを目
的とする。
問題点を解消するためになされたもので、主回路の放熱
効率を劣化させることなく、製造が容易で製造コストが
節減される半導体パワーモジュールを提供することを目
的とする。
【００２１】
【００２２】
【００２３】第１の発明は、外部の負荷への電力の供給
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とが、電
気絶縁性の枠体を通じて固定的に連結されている半導体
パワーモジュールにおいて、外部との間で主電流および
電気信号の入出力を行うための複数の端子の各１が、前
記枠体に一部埋設されることによって当該枠体に固定さ
れており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板
と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層
の上に配設された主回路配線パターンと、を備え、前記
電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定部位
に固着されており、前記枠体は、上端が開放され側壁部
と底面部とを有する箱状であって、しかも当該底面部に
開口部を有しており、前記主回路基板は、前記電力用半
導体素子が前記枠体の内側に収納され前記金属板が外側
に露出する向きに、前記開口部に挿入されており、前記
制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体と、当
該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配設され
た制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記制御回路基板本体の
他方主面が前記枠体の内側表面に固着されることによっ
て、前記制御回路基板が前記枠体に固定されており、前
記主回路基板は、前記金属板が前記枠体の底部の外側表
面よりも突出するように前記枠体に固定されていること
を特徴とする。
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とが、電
気絶縁性の枠体を通じて固定的に連結されている半導体
パワーモジュールにおいて、外部との間で主電流および
電気信号の入出力を行うための複数の端子の各１が、前
記枠体に一部埋設されることによって当該枠体に固定さ
れており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板
と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層
の上に配設された主回路配線パターンと、を備え、前記
電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定部位
に固着されており、前記枠体は、上端が開放され側壁部
と底面部とを有する箱状であって、しかも当該底面部に
開口部を有しており、前記主回路基板は、前記電力用半
導体素子が前記枠体の内側に収納され前記金属板が外側
に露出する向きに、前記開口部に挿入されており、前記
制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体と、当
該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配設され
た制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記制御回路基板本体の
他方主面が前記枠体の内側表面に固着されることによっ
て、前記制御回路基板が前記枠体に固定されており、前
記主回路基板は、前記金属板が前記枠体の底部の外側表
面よりも突出するように前記枠体に固定されていること
を特徴とする。
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】第２の発明は、外部の負荷への電力の供給
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とが、電
気絶縁性の枠体を通じて固定的に連結されている半導体
パワーモジュールにおいて、外部との間で主電流および
電気信号の入出力を行うための複数の端子の各１が、前
記枠体に一部埋設されることによって当該枠体に固定さ
れており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板
と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層
の上に配設された主回路配線パターンと、を備え、前記
電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定部位
に固着されており、前記枠体は、上端が開放され側壁部
と底面部とを有する箱状であって、しかも当該底面部に
開口部を有しており、前記主回路基板は、前記電力用半
導体素子が前記枠体の内側に収納され前記金属板が外側
に露出する向きに、前記開口部に挿入されており、前記
制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体と、当
該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配設され
た制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記制御回路基板本体の
他方主面が前記枠体の内側表面に固着されることによっ
て、前記制御回路基板が前記枠体に固定されており、前
記制御回路基板本体の前記他方主面は、前記側壁部の内
側表面に固着されていることを特徴とする。
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とが、電
気絶縁性の枠体を通じて固定的に連結されている半導体
パワーモジュールにおいて、外部との間で主電流および
電気信号の入出力を行うための複数の端子の各１が、前
記枠体に一部埋設されることによって当該枠体に固定さ
れており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板
と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層
の上に配設された主回路配線パターンと、を備え、前記
電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定部位
に固着されており、前記枠体は、上端が開放され側壁部
と底面部とを有する箱状であって、しかも当該底面部に
開口部を有しており、前記主回路基板は、前記電力用半
導体素子が前記枠体の内側に収納され前記金属板が外側
に露出する向きに、前記開口部に挿入されており、前記
制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体と、当
該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配設され
た制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記制御回路基板本体の
他方主面が前記枠体の内側表面に固着されることによっ
て、前記制御回路基板が前記枠体に固定されており、前
記制御回路基板本体の前記他方主面は、前記側壁部の内
側表面に固着されていることを特徴とする。
【００２８】第３の発明は、第２の発明の半導体パワー
モジュールにおいて、前記複数の端子は前記底面部の内
側表面において露出しており、前記制御回路配線パター
ンの所定部位と前記複数の端子の前記露出する部分の中
の所定部位とがハンダ付けされていることを特徴とす
る。
モジュールにおいて、前記複数の端子は前記底面部の内
側表面において露出しており、前記制御回路配線パター
ンの所定部位と前記複数の端子の前記露出する部分の中
の所定部位とがハンダ付けされていることを特徴とす
る。
【００２９】第４の発明は、第２の発明の半導体パワー
モジュールにおいて、前記制御回路基板本体が樹脂製の
シート状であり、前記制御回路基板が柔軟に折り曲げ可
能であって、当該制御回路基板が前記側壁部を離れて前
記底面部の内側表面に沿う第１延長部を有し、当該第１
延長部における前記制御回路配線パターンの所定部位と
前記複数の端子の前記露出する部分の中の所定部位と
が、ハンダ付けされていることを特徴とする。
モジュールにおいて、前記制御回路基板本体が樹脂製の
シート状であり、前記制御回路基板が柔軟に折り曲げ可
能であって、当該制御回路基板が前記側壁部を離れて前
記底面部の内側表面に沿う第１延長部を有し、当該第１
延長部における前記制御回路配線パターンの所定部位と
前記複数の端子の前記露出する部分の中の所定部位と
が、ハンダ付けされていることを特徴とする。
【００３０】第５の発明は、第４の発明の半導体パワー
モジュールにおいて、前記制御回路基板が、前記主回路
基板の前記主回路配線パターンが形成される側の主面に
対向するように前記側壁部を離れて前記第１延長部とは
反対側に延びた第２延長部を有することを特徴とする。
モジュールにおいて、前記制御回路基板が、前記主回路
基板の前記主回路配線パターンが形成される側の主面に
対向するように前記側壁部を離れて前記第１延長部とは
反対側に延びた第２延長部を有することを特徴とする。
【００３１】第６の発明は、外部の負荷への電力の供給
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とが、電
気絶縁性の枠体を通じて固定的に連結されている半導体
パワーモジュールにおいて、外部との間で主電流および
電気信号の入出力を行うための複数の端子の各１が、前
記枠体に一部埋設されることによって当該枠体に固定さ
れており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板
と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層
の上に配設された主回路配線パターンと、を備え、前記
電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定部位
に固着されており、前記枠体は、上端が開放され側壁部
と底面部とを有する箱状であって、しかも当該底面部に
開口部を有しており、前記主回路基板は、前記電力用半
導体素子が前記枠体の内側に収納され前記金属板が外側
に露出する向きに、前記開口部に挿入されており、前記
制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体と、当
該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配設され
た制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記制御回路基板本体の
他方主面が前記枠体の内側表面に固着されることによっ
て、前記制御回路基板が前記枠体に固定されており、前
記複数の端子の中の、前記主回路配線パターンと電気的
に接続される端子が、前記開口部の内側へと突出してお
り、当該端子の突出した部分と前記主回路配線パターン
とが固着されることによって、双方の電気的接続がなさ
れるとともに前記主回路基板と前記枠体との間の固定が
なされていることを特徴とする。
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とが、電
気絶縁性の枠体を通じて固定的に連結されている半導体
パワーモジュールにおいて、外部との間で主電流および
電気信号の入出力を行うための複数の端子の各１が、前
記枠体に一部埋設されることによって当該枠体に固定さ
れており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板
と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層
の上に配設された主回路配線パターンと、を備え、前記
電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定部位
に固着されており、前記枠体は、上端が開放され側壁部
と底面部とを有する箱状であって、しかも当該底面部に
開口部を有しており、前記主回路基板は、前記電力用半
導体素子が前記枠体の内側に収納され前記金属板が外側
に露出する向きに、前記開口部に挿入されており、前記
制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体と、当
該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配設され
た制御回路配線パターンと、を備え、前記制御回路素子
は、前記一方主面上において前記制御回路配線パターン
の所定部位に接続されており、前記制御回路基板本体の
他方主面が前記枠体の内側表面に固着されることによっ
て、前記制御回路基板が前記枠体に固定されており、前
記複数の端子の中の、前記主回路配線パターンと電気的
に接続される端子が、前記開口部の内側へと突出してお
り、当該端子の突出した部分と前記主回路配線パターン
とが固着されることによって、双方の電気的接続がなさ
れるとともに前記主回路基板と前記枠体との間の固定が
なされていることを特徴とする。
【００３２】第７の発明は、第６の発明の半導体パワー
モジュールにおいて、前記枠体の内側に樹脂が充填され
ることによって、前記主回路基板、前記制御回路基板、
前記電力用半導体素子、および、前記制御回路素子が封
止されており、前記主回路基板の外周端面と前記開口部
の内周端面との間に間隙が設けられており、前記樹脂は
当該間隙をも充填していることを特徴とする。
モジュールにおいて、前記枠体の内側に樹脂が充填され
ることによって、前記主回路基板、前記制御回路基板、
前記電力用半導体素子、および、前記制御回路素子が封
止されており、前記主回路基板の外周端面と前記開口部
の内周端面との間に間隙が設けられており、前記樹脂は
当該間隙をも充填していることを特徴とする。
【００３３】
【００３４】
【００３５】第８の発明は、外部の負荷への電力の供給
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とを備え
る半導体パワーモジュールにおいて、前記制御回路基板
が主面中央部に開口部を有する平板状であって、前記主
回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制御回路基板
に固着されており、外部との間で主電流および電気信号
の入出力を行うための複数の端子が、前記制御回路基板
に接続されており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦
な金属板と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当
該絶縁層の上に配設された主回路配線パターンと、を備
え、前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの
所定部位に固着されており、前記制御回路基板は、電気
絶縁性の板状の制御回路基板本体と、当該制御回路基板
本体の少なくとも一方主面上に配設された制御回路配線
パターンと、を備え、前記制御回路素子は、前記一方主
面上において前記制御回路配線パターンの所定部位に接
続されており、前記主回路基板の前記主回路配線パター
ンが形成される側の主面が前記制御回路基板本体の前記
一方主面と同一方向を向くように、前記主回路基板と前
記制御回路基板との間の固定がなされており、前記主回
路配線パターンの表面と前記制御回路配線パターンの表
面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基板と前記
制御回路基板との間の固定が行われており、前記主回路
基板の前記主面の反対側主面が、前記制御回路基板本体
の他方主面よりも突出するように、前記主回路基板の厚
さと前記制御回路基板の厚さの関係が設定されているこ
とを特徴とする。
を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載
された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制
御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とを備え
る半導体パワーモジュールにおいて、前記制御回路基板
が主面中央部に開口部を有する平板状であって、前記主
回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制御回路基板
に固着されており、外部との間で主電流および電気信号
の入出力を行うための複数の端子が、前記制御回路基板
に接続されており、前記主回路基板が、熱良導性の平坦
な金属板と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、当
該絶縁層の上に配設された主回路配線パターンと、を備
え、前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの
所定部位に固着されており、前記制御回路基板は、電気
絶縁性の板状の制御回路基板本体と、当該制御回路基板
本体の少なくとも一方主面上に配設された制御回路配線
パターンと、を備え、前記制御回路素子は、前記一方主
面上において前記制御回路配線パターンの所定部位に接
続されており、前記主回路基板の前記主回路配線パター
ンが形成される側の主面が前記制御回路基板本体の前記
一方主面と同一方向を向くように、前記主回路基板と前
記制御回路基板との間の固定がなされており、前記主回
路配線パターンの表面と前記制御回路配線パターンの表
面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基板と前記
制御回路基板との間の固定が行われており、前記主回路
基板の前記主面の反対側主面が、前記制御回路基板本体
の他方主面よりも突出するように、前記主回路基板の厚
さと前記制御回路基板の厚さの関係が設定されているこ
とを特徴とする。
【００３６】第９の発明は、第８の発明の半導体パワー
モジュールにおいて、前記複数の端子の外方先端部およ
び前記主回路基板の前記反対側主面が露出するように、
少なくとも前記主回路基板の前記主面、前記制御回路基
板本体の前記一方主面、前記電力用半導体素子、およ
び、前記制御回路素子が樹脂で封止されていることを特
徴とする。
モジュールにおいて、前記複数の端子の外方先端部およ
び前記主回路基板の前記反対側主面が露出するように、
少なくとも前記主回路基板の前記主面、前記制御回路基
板本体の前記一方主面、前記電力用半導体素子、およ
び、前記制御回路素子が樹脂で封止されていることを特
徴とする。
【００３７】第１０の発明は、第８の発明の半導体パワ
ーモジュールにおいて、前記制御回路基板の前記他方主
面と、当該他方主面から突出する前記主回路基板の外周
端面との間に接着剤を塗布することによって、前記主回
路基板と前記制御回路基板とが互いに固定されているこ
とを特徴とする。
ーモジュールにおいて、前記制御回路基板の前記他方主
面と、当該他方主面から突出する前記主回路基板の外周
端面との間に接着剤を塗布することによって、前記主回
路基板と前記制御回路基板とが互いに固定されているこ
とを特徴とする。
【００３８】第１１の発明は、外部の負荷への電力の供
給を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭
載された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を
制御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とを備
える半導体パワーモジュールにおいて、前記制御回路基
板が主面中央部に開口部を有する平板状であって、前記
主回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制御回路基
板に固着されており、外部との間で主電流および電気信
号の入出力を行うための複数の端子が、前記制御回路基
板に接続されており、前記主回路基板が、熱良導性の平
坦な金属板と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、
当該絶縁層の上に配設された主回路配線パターンと、を
備え、前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターン
の所定部位に固着されており、前記制御回路基板は、電
気絶縁性の板状の制御回路基板本体と、当該制御回路基
板本体の少なくとも一方主面上に配設された制御回路配
線パターンと、を備え、前記制御回路素子は、前記一方
主面上において前記制御回路配線パターンの所定部位に
接続されており、前記主回路基板の前記主回路配線パタ
ーンが形成される側の主面が前記制御回路基板本体の前
記一方主面と同一方向を向くように、前記主回路基板と
前記制御回路基板との間の固定がなされており、前記主
回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パターンの
表面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基板と前
記制御回路基板との間の固定が行われており、前記制御
回路配線パターンと前記複数の端子とが、それらの主面
が露出するように前記制御回路基板本体の前記一方主面
に埋設されることによって、当該制御回路基板本体に固
定されていることを特徴とする。
給を担う主電流の流れを制御する電力用半導体素子が搭
載された主回路基板と、当該電力用半導体素子の動作を
制御する制御回路素子が搭載される制御回路基板とを備
える半導体パワーモジュールにおいて、前記制御回路基
板が主面中央部に開口部を有する平板状であって、前記
主回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制御回路基
板に固着されており、外部との間で主電流および電気信
号の入出力を行うための複数の端子が、前記制御回路基
板に接続されており、前記主回路基板が、熱良導性の平
坦な金属板と、当該金属板の上に形成された絶縁層と、
当該絶縁層の上に配設された主回路配線パターンと、を
備え、前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターン
の所定部位に固着されており、前記制御回路基板は、電
気絶縁性の板状の制御回路基板本体と、当該制御回路基
板本体の少なくとも一方主面上に配設された制御回路配
線パターンと、を備え、前記制御回路素子は、前記一方
主面上において前記制御回路配線パターンの所定部位に
接続されており、前記主回路基板の前記主回路配線パタ
ーンが形成される側の主面が前記制御回路基板本体の前
記一方主面と同一方向を向くように、前記主回路基板と
前記制御回路基板との間の固定がなされており、前記主
回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パターンの
表面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基板と前
記制御回路基板との間の固定が行われており、前記制御
回路配線パターンと前記複数の端子とが、それらの主面
が露出するように前記制御回路基板本体の前記一方主面
に埋設されることによって、当該制御回路基板本体に固
定されていることを特徴とする。
【００３９】第１２の発明は、第１１の発明の半導体パ
ワーモジュールにおいて、前記複数の端子の中の、前記
主回路配線パターンと電気的に接続される端子が、前記
開口部の内側へと突出しており、当該端子の突出した部
分と前記主回路配線パターンとが固着されることによっ
て、双方の電気的接続がなされるとともに前記主回路基
板と前記制御回路基板との間の固定がなされていること
を特徴とする。
ワーモジュールにおいて、前記複数の端子の中の、前記
主回路配線パターンと電気的に接続される端子が、前記
開口部の内側へと突出しており、当該端子の突出した部
分と前記主回路配線パターンとが固着されることによっ
て、双方の電気的接続がなされるとともに前記主回路基
板と前記制御回路基板との間の固定がなされていること
を特徴とする。
【００４０】第１３の発明は、第１２の発明の半導体パ
ワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方先端部
および前記主回路基板の前記反対側主面が露出するよう
に、少なくとも前記主回路基板の前記主面、前記制御回
路基板本体の前記一方主面、前記電力用半導体素子、お
よび、前記制御回路素子が樹脂で封止されており、前記
主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面との間に
間隙が設けられており、前記樹脂は当該間隙をも充填し
ていることを特徴とする。
ワーモジュールにおいて、前記複数の端子の外方先端部
および前記主回路基板の前記反対側主面が露出するよう
に、少なくとも前記主回路基板の前記主面、前記制御回
路基板本体の前記一方主面、前記電力用半導体素子、お
よび、前記制御回路素子が樹脂で封止されており、前記
主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面との間に
間隙が設けられており、前記樹脂は当該間隙をも充填し
ていることを特徴とする。
【００４１】
【００４２】第１４の発明は、前記主回路基板の前記主
面の反対側主面と前記金属基材の他方主面とが同一平面
上に並ぶように、前記主回路基板と前記金属基材との間
の固定が行われていることを特徴とする。
面の反対側主面と前記金属基材の他方主面とが同一平面
上に並ぶように、前記主回路基板と前記金属基材との間
の固定が行われていることを特徴とする。
【００４３】第１５の発明は、第１４の発明の半導体パ
ワーモジュールにおいて、前記主回路配線パターンの表
面と前記制御回路配線パターンの表面とが同一平面上に
並ぶように、前記主回路基板、前記制御回路基板、およ
び、前記金属基材の厚さの関係が設定されていることを
特徴とする。
ワーモジュールにおいて、前記主回路配線パターンの表
面と前記制御回路配線パターンの表面とが同一平面上に
並ぶように、前記主回路基板、前記制御回路基板、およ
び、前記金属基材の厚さの関係が設定されていることを
特徴とする。
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【作用】第１、第２及び第６の各発明の半導体パワーモ
ジュールでは、複数の端子が枠体に固定されているの
で、装置を製造する際に、端子を制御回路基板等へハン
ダ付けによって固定するという従来装置で必要とされた
工程が必要でなくなる。
ジュールでは、複数の端子が枠体に固定されているの
で、装置を製造する際に、端子を制御回路基板等へハン
ダ付けによって固定するという従来装置で必要とされた
工程が必要でなくなる。
【００６７】第１、第２及び第６の各発明の半導体パワ
ーモジュールでは、主回路基板が枠体の底面部の開口部
に固定的に挿入されており、制御回路基板が枠体の内側
表面に固着されている。すなわち、主回路基板と制御回
路基板とは互いに重ならないように配置されている。し
たがって、構造が複雑で高価な主回路基板が、不必要に
広く用いられることがない。また、主回路基板は、金属
板が外側に向くように開口部に挿入されているので、電
力用半導体素子で発生した熱が金属板を通じて効率よく
放散される。
ーモジュールでは、主回路基板が枠体の底面部の開口部
に固定的に挿入されており、制御回路基板が枠体の内側
表面に固着されている。すなわち、主回路基板と制御回
路基板とは互いに重ならないように配置されている。し
たがって、構造が複雑で高価な主回路基板が、不必要に
広く用いられることがない。また、主回路基板は、金属
板が外側に向くように開口部に挿入されているので、電
力用半導体素子で発生した熱が金属板を通じて効率よく
放散される。
【００６８】第１の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板に備わる金属板が枠体の底部の外側表面
よりも突出するので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。
は、主回路基板に備わる金属板が枠体の底部の外側表面
よりも突出するので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。
【００６９】
【００７０】
【００７１】
【００７２】第２の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が枠体の側壁部の内側表面に固着され
ているので、装置の底面積が縮小され装置が小型化され
る。
は、制御回路基板が枠体の側壁部の内側表面に固着され
ているので、装置の底面積が縮小され装置が小型化され
る。
【００７３】第３の発明の半導体パワーモジュールで
は、複数の端子が枠体の底面部の内側表面において露出
しており、制御回路配線パターンが、この露出部にハン
ダ付けされることによって、制御回路配線パターンと端
子との電気的接続がなされている。すなわち、制御回路
基板が枠体の側壁に取り付けられているためにボンディ
ングワイヤによる電気的接続が容易でない制御回路配線
パターンと端子との間の接続が容易に行ない得る。
は、複数の端子が枠体の底面部の内側表面において露出
しており、制御回路配線パターンが、この露出部にハン
ダ付けされることによって、制御回路配線パターンと端
子との電気的接続がなされている。すなわち、制御回路
基板が枠体の側壁に取り付けられているためにボンディ
ングワイヤによる電気的接続が容易でない制御回路配線
パターンと端子との間の接続が容易に行ない得る。
【００７４】第４の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能で、枠体の側壁
部と底面部の双方に沿うように折り曲げられ、制御回路
配線パターンと底面部に露出する端子との間がハンダ付
けされる。このため、制御回路配線パターンと端子との
電気的接続が容易に行なわれる。
は、制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能で、枠体の側壁
部と底面部の双方に沿うように折り曲げられ、制御回路
配線パターンと底面部に露出する端子との間がハンダ付
けされる。このため、制御回路配線パターンと端子との
電気的接続が容易に行なわれる。
【００７５】第５の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が側壁部を離れて主回路基板に覆いか
ぶさるように延びている。すなわち、制御回路基板と主
回路基板とが立体的に配置されるので、装置の寸法がさ
らに縮小される。
は、制御回路基板が側壁部を離れて主回路基板に覆いか
ぶさるように延びている。すなわち、制御回路基板と主
回路基板とが立体的に配置されるので、装置の寸法がさ
らに縮小される。
【００７６】第６の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の枠体への固定がなされている。こ
のため、装置の製造工程において、接着剤等による主回
路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電気的接続
を個別に行う必要がない。
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の枠体への固定がなされている。こ
のため、装置の製造工程において、接着剤等による主回
路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電気的接続
を個別に行う必要がない。
【００７７】第７の発明の半導体パワーモジュールで
は、枠体の内側に樹脂が充填されることによって、電力
用半導体素子等が封止されているので、電力用半導体素
子等の回路部品が外部から侵入する水分等から保護され
る。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面と
の間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充填されて
いるので、装置の底面からの水分等の侵入も防止され
る。
は、枠体の内側に樹脂が充填されることによって、電力
用半導体素子等が封止されているので、電力用半導体素
子等の回路部品が外部から侵入する水分等から保護され
る。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面と
の間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充填されて
いるので、装置の底面からの水分等の侵入も防止され
る。
【００７８】第８及び第１１の各発明の半導体パワーモ
ジュールでは、主回路基板が制御回路基板の開口部に挿
入されて、互いに固着されているので、双方の基板を固
定的に連結するための枠体を必要としない。
ジュールでは、主回路基板が制御回路基板の開口部に挿
入されて、互いに固着されているので、双方の基板を固
定的に連結するための枠体を必要としない。
【００７９】第８及び第１１の各発明の半導体パワーモ
ジュールでは、主回路配線パターンと制御回路配線パタ
ーンとが同一平面上に並ぶように、双方の基板が固定さ
れている。このため、電力用半導体素子および制御回路
素子を、主回路配線パターンおよび制御回路配線パター
ンにそれぞれ接続する際に、ハンダを一括的に印刷する
ことが可能である。
ジュールでは、主回路配線パターンと制御回路配線パタ
ーンとが同一平面上に並ぶように、双方の基板が固定さ
れている。このため、電力用半導体素子および制御回路
素子を、主回路配線パターンおよび制御回路配線パター
ンにそれぞれ接続する際に、ハンダを一括的に印刷する
ことが可能である。
【００８０】第８の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板と制御回路基板の厚さを調節すること
で、主回路基板の金属板が制御回路基板の他方主面より
も突出しているので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。
は、主回路基板と制御回路基板の厚さを調節すること
で、主回路基板の金属板が制御回路基板の他方主面より
も突出しているので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。
【００８１】第９の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。また、封止樹脂によって装置
の機械的強度が高くなる。さらに、主回路基板の反対側
主面すなわち金属板の表面が封止樹脂から露出している
ので、金属板を通じての放熱が封止樹脂によって妨げら
れない。
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。また、封止樹脂によって装置
の機械的強度が高くなる。さらに、主回路基板の反対側
主面すなわち金属板の表面が封止樹脂から露出している
ので、金属板を通じての放熱が封止樹脂によって妨げら
れない。
【００８２】第１０の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板の他方主面と、これより突出する主回
路基板の外周端面との間に接着剤が塗布されるので、双
方の基板が強固に固着される。
は、制御回路基板の他方主面と、これより突出する主回
路基板の外周端面との間に接着剤が塗布されるので、双
方の基板が強固に固着される。
【００８３】第１１の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路配線パターンと複数の端子とが、制御回路
基板本体に埋設されることによって固定されているの
で、装置を製造する際に、端子を制御回路配線パターン
へハンダ付けによって固定する工程を必要としない。
は、制御回路配線パターンと複数の端子とが、制御回路
基板本体に埋設されることによって固定されているの
で、装置を製造する際に、端子を制御回路配線パターン
へハンダ付けによって固定する工程を必要としない。
【００８４】第１２の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の制御回路基板への固定がなされて
いる。このため、装置の製造工程において、接着剤等に
よる主回路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電
気的接続を個別に行う必要がない。
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の制御回路基板への固定がなされて
いる。このため、装置の製造工程において、接着剤等に
よる主回路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電
気的接続を個別に行う必要がない。
【００８５】第１３の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂で封止されているので、
電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入する水分
等から保護される。このため、装置の信頼性および寿命
が向上する。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内
周端面との間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充
填されているので、装置の底面からの水分等の侵入も防
止される。
は、電力用半導体素子等が樹脂で封止されているので、
電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入する水分
等から保護される。このため、装置の信頼性および寿命
が向上する。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内
周端面との間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充
填されているので、装置の底面からの水分等の侵入も防
止される。
【００８６】第１４の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属基材の開口部に主回路基板が挿入されて固着さ
れており、金属基材の主面上に制御回路基板が固着され
ている。すなわち、単純な形状の金属基材を通じて双方
の基板が固定的に連結している。このため、低コストで
しかも高い機械的強度が得られる。さらに、金属基材は
熱良導性であるために、電力用半導体素子で生じた熱
が、主回路基板の金属板からさらに金属基材へも伝わっ
て、外部へと放散されるので、高い放熱効率が得られ
る。
は、金属基材の開口部に主回路基板が挿入されて固着さ
れており、金属基材の主面上に制御回路基板が固着され
ている。すなわち、単純な形状の金属基材を通じて双方
の基板が固定的に連結している。このため、低コストで
しかも高い機械的強度が得られる。さらに、金属基材は
熱良導性であるために、電力用半導体素子で生じた熱
が、主回路基板の金属板からさらに金属基材へも伝わっ
て、外部へと放散されるので、高い放熱効率が得られ
る。
【００８７】第１４の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板の反対側主面すなわち金属板の表面と、
金属基材の他方主面とが、同一平面上に並ぶように、主
回路基板と金属基材との間の固定がなされている。この
ため、表面が平坦な通常の放熱板へ装置を取り付けたと
きに、金属板だけでなく金属基材も放熱板へ密着する。
は、主回路基板の反対側主面すなわち金属板の表面と、
金属基材の他方主面とが、同一平面上に並ぶように、主
回路基板と金属基材との間の固定がなされている。この
ため、表面が平坦な通常の放熱板へ装置を取り付けたと
きに、金属板だけでなく金属基材も放熱板へ密着する。
【００８８】第１５の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが同一平面上に並ぶように、双方の基板と金属
基材の厚さの関係が設定されているので、電力用半導体
素子および制御回路素子を、主回路配線パターンおよび
制御回路配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハンダ
を一括的に印刷することが可能である。
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが同一平面上に並ぶように、双方の基板と金属
基材の厚さの関係が設定されているので、電力用半導体
素子および制御回路素子を、主回路配線パターンおよび
制御回路配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハンダ
を一括的に印刷することが可能である。
【００８９】
【００９０】
【００９１】
【００９２】
【００９３】
【００９４】
【００９５】
【００９６】
【００９７】
【００９８】
【００９９】
【０１００】
【０１０１】
【０１０２】
【０１０３】
【０１０４】
【０１０５】
【０１０６】
【０１０７】
【０１０８】
【０１０９】
【０１１０】
【０１１１】
＜第１実施例＞図１は第１実施例の半導体パワーモジュ
ールの正面断面図である。なお、以下の図において、図
２８に示した従来装置と同一部材あるいは同一の材料で
構成され同様の機能を果たす部材については、同一符号
を付してその詳細な説明を略する。図１において、１０
２は電気絶縁性の樹脂で構成され、端子１４ａ、１４ｂ
を一体的に組み込むように成型された枠体である。枠体
１０２は、側壁部とともに底面部を有し、上端が開放さ
れた箱状をなしている。
ールの正面断面図である。なお、以下の図において、図
２８に示した従来装置と同一部材あるいは同一の材料で
構成され同様の機能を果たす部材については、同一符号
を付してその詳細な説明を略する。図１において、１０
２は電気絶縁性の樹脂で構成され、端子１４ａ、１４ｂ
を一体的に組み込むように成型された枠体である。枠体
１０２は、側壁部とともに底面部を有し、上端が開放さ
れた箱状をなしている。
【０１１２】図２は、枠体１０２と絶縁配線基板１００
の輪郭形状を示す概略平面図である。上述した図１は、
図２におけるＡ−Ａ切断線に沿った断面図である。図２
に示すように、枠体１０２の底面部の中央部には矩形の
開口部３０が形成されており、この開口部３０を埋める
ように矩形の絶縁配線基板１００が枠体１０２に固定さ
れている。
の輪郭形状を示す概略平面図である。上述した図１は、
図２におけるＡ−Ａ切断線に沿った断面図である。図２
に示すように、枠体１０２の底面部の中央部には矩形の
開口部３０が形成されており、この開口部３０を埋める
ように矩形の絶縁配線基板１００が枠体１０２に固定さ
れている。
【０１１３】図１に戻って、枠体１０２の開口部３０に
は絶縁配線基板１００が挿入されている。開口部３０の
側壁（内周端面）の上端部には、内側に突出する突出部
３０ａが設けられており、絶縁配線基板１００の上面端
縁部がこの突出部３０ａに当接することによって、絶縁
配線基板１００の上下方向の位置が容易に定められる。
絶縁配線基板１００は、装置の搬送時等において開口部
３０から下方に脱落しないように、接着剤１７によって
開口部３０の側壁に固着されている。接着剤１７は、開
口部３０の側壁と配線１０の外周端面とを互いに接着し
ている。
は絶縁配線基板１００が挿入されている。開口部３０の
側壁（内周端面）の上端部には、内側に突出する突出部
３０ａが設けられており、絶縁配線基板１００の上面端
縁部がこの突出部３０ａに当接することによって、絶縁
配線基板１００の上下方向の位置が容易に定められる。
絶縁配線基板１００は、装置の搬送時等において開口部
３０から下方に脱落しないように、接着剤１７によって
開口部３０の側壁に固着されている。接着剤１７は、開
口部３０の側壁と配線１０の外周端面とを互いに接着し
ている。
【０１１４】このとき、絶縁配線基板１００の底面（言
い替えるとアルミベース板１の底面）が、枠体１０２の
底面よりも幾分下方に突出するように、絶縁配線基板１
００の厚さと枠体１０２の底面部における突出部３０ａ
より下方の厚さとが調整されている。このため、この装
置を例えば表面が平坦な通常の放熱板へ取り付けたとき
に、枠体１０２をネジ等で放熱板へ固定することによっ
て、絶縁配線基板１００の底面を放熱板へ密着させるこ
とが可能である。すなわち、装置の放熱効率を高めるこ
とができる。このとき、突出部３０ａは接着剤１７とと
もに、絶縁配線基板１００が開口部３０を貫通して上方
へ不必要に浮き上がることを防止する働きをもなす。
い替えるとアルミベース板１の底面）が、枠体１０２の
底面よりも幾分下方に突出するように、絶縁配線基板１
００の厚さと枠体１０２の底面部における突出部３０ａ
より下方の厚さとが調整されている。このため、この装
置を例えば表面が平坦な通常の放熱板へ取り付けたとき
に、枠体１０２をネジ等で放熱板へ固定することによっ
て、絶縁配線基板１００の底面を放熱板へ密着させるこ
とが可能である。すなわち、装置の放熱効率を高めるこ
とができる。このとき、突出部３０ａは接着剤１７とと
もに、絶縁配線基板１００が開口部３０を貫通して上方
へ不必要に浮き上がることを防止する働きをもなす。
【０１１５】図３は、制御回路基板１０１とその周辺部
を拡大して示す斜視断面図である。図３における断面
は、図２におけるＡ−Ａ切断線に沿っている。図３に示
すように、端子１４ａ、１４ｂはともに枠体１０２に埋
め込まれている。すなわち、端子１４ａ、１４ｂは「Ｌ
字」型に折曲げられた平板状であり、その直立部は頭部
を残して枠体１０２の側壁部に埋め込まれており、頭部
が枠体１０２の側壁部の上端面から上方へ突出してい
る。他方の水平部はその上面が露出するとともに枠体１
０２の底面部の上面と同一平面となるように、底面部に
埋設されている。
を拡大して示す斜視断面図である。図３における断面
は、図２におけるＡ−Ａ切断線に沿っている。図３に示
すように、端子１４ａ、１４ｂはともに枠体１０２に埋
め込まれている。すなわち、端子１４ａ、１４ｂは「Ｌ
字」型に折曲げられた平板状であり、その直立部は頭部
を残して枠体１０２の側壁部に埋め込まれており、頭部
が枠体１０２の側壁部の上端面から上方へ突出してい
る。他方の水平部はその上面が露出するとともに枠体１
０２の底面部の上面と同一平面となるように、底面部に
埋設されている。
【０１１６】制御回路基板１０１は、接着剤７によって
枠体１０２の底面部の上面に固着されている。そうし
て、端子１４ｂと制御回路基板１０１の上面に形成され
た配線１０（図３では図示を略している）の所定の部位
とが、ボンディングワイヤ６によって電気的に接続され
ている。図１に示したように、この装置の例では、複数
個の制御回路基板１０１が同要領で取り付けられてい
る。端子１４ａと絶縁配線基板１００の金属箔３の所定
の部位との間も、同じくボンディングワイヤ６で電気的
に接続されている（図１）。
枠体１０２の底面部の上面に固着されている。そうし
て、端子１４ｂと制御回路基板１０１の上面に形成され
た配線１０（図３では図示を略している）の所定の部位
とが、ボンディングワイヤ６によって電気的に接続され
ている。図１に示したように、この装置の例では、複数
個の制御回路基板１０１が同要領で取り付けられてい
る。端子１４ａと絶縁配線基板１００の金属箔３の所定
の部位との間も、同じくボンディングワイヤ６で電気的
に接続されている（図１）。
【０１１７】このように、この実施例の装置では、端子
１４ａ、１４ｂが枠体１０２と一体的に成型されている
ために、装置を製造する際に、従来装置で必要とされた
端子１４ａ、１４ｂをハンダ付けによって固定する工程
が必要でなくなる。また、ワイヤボンディング等の量産
性に優れた方法によって制御回路基板１０１と端子１４
ｂおよび、絶縁配線基板１００と端子１４ａの電気的接
続を行うことが可能となる。したがって、製造工程が容
易化されるとともに製造コストが節減される。
１４ａ、１４ｂが枠体１０２と一体的に成型されている
ために、装置を製造する際に、従来装置で必要とされた
端子１４ａ、１４ｂをハンダ付けによって固定する工程
が必要でなくなる。また、ワイヤボンディング等の量産
性に優れた方法によって制御回路基板１０１と端子１４
ｂおよび、絶縁配線基板１００と端子１４ａの電気的接
続を行うことが可能となる。したがって、製造工程が容
易化されるとともに製造コストが節減される。
【０１１８】また、この実施例の装置では、絶縁配線基
板１００の上に、主回路の部品を搭載できない領域が発
生することない。すなわち、高価な絶縁配線基板１００
が、主回路が占める領域を超えて、不必要に大きなサイ
ズで用いられることがない。このことも、製造コストの
節減に寄与する。
板１００の上に、主回路の部品を搭載できない領域が発
生することない。すなわち、高価な絶縁配線基板１００
が、主回路が占める領域を超えて、不必要に大きなサイ
ズで用いられることがない。このことも、製造コストの
節減に寄与する。
【０１１９】＜第２実施例＞図４は第２実施例の半導体
パワーモジュールの正面断面図である。この装置は、第
１実施例の装置とは、端子１４ａの水平部の先端部が開
口部３０の端縁から内側に突出しており、代わりに突出
部３０ａは設けられない点が特徴的に異なっている。す
なわち、端子１４ａの先端部が、突出部３０ａに替わる
機能、すなわち、絶縁配線基板１００の上下方向の位置
決め機能を果たしている。しかも、この先端部の底面
が、絶縁配線基板１００の上面に形成された金属箔３の
所定部位に直接にハンダ付けあるいは溶接される。その
結果、ボンディングワイヤ６を用いて接続する方法に比
べて、はるかに容易かつ短時間で金属箔３が端子１４ａ
に電気的に接続される。
パワーモジュールの正面断面図である。この装置は、第
１実施例の装置とは、端子１４ａの水平部の先端部が開
口部３０の端縁から内側に突出しており、代わりに突出
部３０ａは設けられない点が特徴的に異なっている。す
なわち、端子１４ａの先端部が、突出部３０ａに替わる
機能、すなわち、絶縁配線基板１００の上下方向の位置
決め機能を果たしている。しかも、この先端部の底面
が、絶縁配線基板１００の上面に形成された金属箔３の
所定部位に直接にハンダ付けあるいは溶接される。その
結果、ボンディングワイヤ６を用いて接続する方法に比
べて、はるかに容易かつ短時間で金属箔３が端子１４ａ
に電気的に接続される。
【０１２０】また、端子１４ａの先端部と金属箔３との
ハンダ付け等を行うことで、電気的接続が実現すると同
時に、絶縁配線基板１００が端子１４ａを介して枠体１
０２に固定的に支持される。このため、絶縁配線基板１
００と枠体１０２との間に接着剤１７を用いる必要がな
くなる。すなわち、二重の意味で、製造工程の省力化お
よび省時間化が得られる。
ハンダ付け等を行うことで、電気的接続が実現すると同
時に、絶縁配線基板１００が端子１４ａを介して枠体１
０２に固定的に支持される。このため、絶縁配線基板１
００と枠体１０２との間に接着剤１７を用いる必要がな
くなる。すなわち、二重の意味で、製造工程の省力化お
よび省時間化が得られる。
【０１２１】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。まず、端子１４ａ、１４ｂが一体的に成型された枠
体１０２、金属箔３がパターニングされた絶縁配線基板
１００、および配線１０がパターニングされた制御回路
基板１０１を準備する。その後、電力用半導体素子５お
よび電子部品１３を、絶縁配線基板１００上の金属箔３
の所定部位および制御回路基板１０１上の配線１０の所
定部位に、それぞれハンダ付けする。つぎに制御回路基
板１０１を枠体１０２の底面部の上面に接着剤７を用い
て固着する。
る。まず、端子１４ａ、１４ｂが一体的に成型された枠
体１０２、金属箔３がパターニングされた絶縁配線基板
１００、および配線１０がパターニングされた制御回路
基板１０１を準備する。その後、電力用半導体素子５お
よび電子部品１３を、絶縁配線基板１００上の金属箔３
の所定部位および制御回路基板１０１上の配線１０の所
定部位に、それぞれハンダ付けする。つぎに制御回路基
板１０１を枠体１０２の底面部の上面に接着剤７を用い
て固着する。
【０１２２】つぎに、絶縁配線基板１００を枠体１０２
の開口部３０の中へ底面側から挿入する。開口部３０の
内側へと突出する端子１４ａの先端部の底面と絶縁配線
基板１００の上の銅箔層３の所定部位とが当接した状態
で、それらの当接する部材の間を例えば局部ハンダ付け
装置を用いることによって接合する。互いに接合される
先端部と金属箔３との位置関係は、絶縁配線基板１００
を開口部３０へ挿入することで必然的に定まるので、そ
れらの位置合わせを特別に行う必要がない。
の開口部３０の中へ底面側から挿入する。開口部３０の
内側へと突出する端子１４ａの先端部の底面と絶縁配線
基板１００の上の銅箔層３の所定部位とが当接した状態
で、それらの当接する部材の間を例えば局部ハンダ付け
装置を用いることによって接合する。互いに接合される
先端部と金属箔３との位置関係は、絶縁配線基板１００
を開口部３０へ挿入することで必然的に定まるので、そ
れらの位置合わせを特別に行う必要がない。
【０１２３】さらに、電力用半導体素子５と絶縁配線基
板１００の上に形成された銅箔層３との間、端子１４ｂ
と制御回路基板１０１の上に形成された配線１０の所定
部位との間等を、アルミワイヤ６でワイヤボンディング
する。最後に、枠体１０２と絶縁配線基板１００とで囲
まれる内部を封止樹脂１８で封止することによって装置
が完成する。封止樹脂１８には、好ましくはエポキシ樹
脂が用いられる。
板１００の上に形成された銅箔層３との間、端子１４ｂ
と制御回路基板１０１の上に形成された配線１０の所定
部位との間等を、アルミワイヤ６でワイヤボンディング
する。最後に、枠体１０２と絶縁配線基板１００とで囲
まれる内部を封止樹脂１８で封止することによって装置
が完成する。封止樹脂１８には、好ましくはエポキシ樹
脂が用いられる。
【０１２４】このとき、絶縁配線基板１００と枠体１０
２との間に間隙を設けることが好ましい。こうすること
によって、封止樹脂１８が絶縁配線基板１００と枠体１
０２の間の間隙にまで容易に浸潤し、この間隙が封止樹
脂１８によって確実に充填されるので、装置の外部から
内部への水分等の進入を防止することができる。また同
時に、枠体１０２と電力用半導体素子５などの発熱によ
って温度が上昇する絶縁配線基板１００との間に熱応力
が発生することが防止されるので、熱応力に起因するそ
れらの接続部の破損事故が防止されるという利点も得ら
れる。すなわち、二重の意味で装置の信頼性が向上す
る。
２との間に間隙を設けることが好ましい。こうすること
によって、封止樹脂１８が絶縁配線基板１００と枠体１
０２の間の間隙にまで容易に浸潤し、この間隙が封止樹
脂１８によって確実に充填されるので、装置の外部から
内部への水分等の進入を防止することができる。また同
時に、枠体１０２と電力用半導体素子５などの発熱によ
って温度が上昇する絶縁配線基板１００との間に熱応力
が発生することが防止されるので、熱応力に起因するそ
れらの接続部の破損事故が防止されるという利点も得ら
れる。すなわち、二重の意味で装置の信頼性が向上す
る。
【０１２５】なお、間隙の大きさは、封止樹脂１８が確
実に充填されるとともに、熱応力の発生を抑える効果を
得る上で、２００μｍ程度以上とすることが望ましい。
実に充填されるとともに、熱応力の発生を抑える効果を
得る上で、２００μｍ程度以上とすることが望ましい。
【０１２６】＜第３実施例＞第１実施例および第２実施
例では、絶縁配線基板１００と制御回路基板１０１と
が、横に並列に配置されたが、それらを互いにある角度
をもって配置することによって、装置の高密度化を図る
ことが可能となる。ここでは、その一例について説明す
る。
例では、絶縁配線基板１００と制御回路基板１０１と
が、横に並列に配置されたが、それらを互いにある角度
をもって配置することによって、装置の高密度化を図る
ことが可能となる。ここでは、その一例について説明す
る。
【０１２７】図５はこの実施例の半導体パワーモジュー
ルの正面断面図である。この装置では、制御回路基板１
０１が枠体１０２の側壁部の内側表面に取り付けられて
いる点が、第１実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。制御回路基板１０１は、接着剤７で側壁部の内側に
固着されている。すなわち、絶縁配線基板１００と制御
回路基板１０１は、直角の角度をもって互いに配置され
ている。
ルの正面断面図である。この装置では、制御回路基板１
０１が枠体１０２の側壁部の内側表面に取り付けられて
いる点が、第１実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。制御回路基板１０１は、接着剤７で側壁部の内側に
固着されている。すなわち、絶縁配線基板１００と制御
回路基板１０１は、直角の角度をもって互いに配置され
ている。
【０１２８】このように、枠体１０２の側壁が有効利用
されるので、枠体１０２の底面部が縮小される。すなわ
ち、装置の寸法上最も重要な装置の底面部の寸法が縮小
され、その結果、取扱いの容易な小型の装置が実現す
る。
されるので、枠体１０２の底面部が縮小される。すなわ
ち、装置の寸法上最も重要な装置の底面部の寸法が縮小
され、その結果、取扱いの容易な小型の装置が実現す
る。
【０１２９】図６は、制御回路基板１０１とその周辺部
を拡大して示す斜視断面図である。図６に示すように、
端子１４ｂの水平部の先端部１４ｃは直立するように折
曲げられている。そうして、制御回路基板１０１は、こ
の直立する先端部１４ｃと枠体１０２の側壁との間に挟
み込まれるように取り付けられている。しかも、制御回
路基板１０１が備える配線１０の所定の部位と先端部１
４ｃとが当接するように、制御回路基板１０１の位置決
めがなされている。
を拡大して示す斜視断面図である。図６に示すように、
端子１４ｂの水平部の先端部１４ｃは直立するように折
曲げられている。そうして、制御回路基板１０１は、こ
の直立する先端部１４ｃと枠体１０２の側壁との間に挟
み込まれるように取り付けられている。しかも、制御回
路基板１０１が備える配線１０の所定の部位と先端部１
４ｃとが当接するように、制御回路基板１０１の位置決
めがなされている。
【０１３０】配線１０の所定の部位と先端部１４ｃと
は、ハンダ付けによって確実に電気的に接続されてい
る。このハンダ付けを行うには、制御回路基板１０１が
固定される前に、配線１０の所定の部位と先端部１４ｃ
とに、それぞれ予備ハンダを塗布しておくとよい。そう
することによって、容易かつ確実にハンダ付けが行われ
る。このように、制御回路基板１０１が直立しているた
めにボンディングワイヤ６の使用が容易でない配線１０
と端子１４ｂとの間の電気的接続が、ハンダ付けによっ
て、直接に容易に行われる。
は、ハンダ付けによって確実に電気的に接続されてい
る。このハンダ付けを行うには、制御回路基板１０１が
固定される前に、配線１０の所定の部位と先端部１４ｃ
とに、それぞれ予備ハンダを塗布しておくとよい。そう
することによって、容易かつ確実にハンダ付けが行われ
る。このように、制御回路基板１０１が直立しているた
めにボンディングワイヤ６の使用が容易でない配線１０
と端子１４ｂとの間の電気的接続が、ハンダ付けによっ
て、直接に容易に行われる。
【０１３１】この実施例では、制御回路基板１０１が直
立する例を示したが、側壁部の内側表面が斜め上方を向
くように底面部に対して傾斜した枠体１０２を用い、制
御回路基板１０１を側壁部の内側表面に固着することに
よって、制御回路基板１０１を絶縁配線基板１００に対
して斜めに傾斜するように配置してもよい。この場合に
も、傾斜の度合いに応じて、装置の底面部の寸法が縮小
される。
立する例を示したが、側壁部の内側表面が斜め上方を向
くように底面部に対して傾斜した枠体１０２を用い、制
御回路基板１０１を側壁部の内側表面に固着することに
よって、制御回路基板１０１を絶縁配線基板１００に対
して斜めに傾斜するように配置してもよい。この場合に
も、傾斜の度合いに応じて、装置の底面部の寸法が縮小
される。
【０１３２】＜第４実施例＞つぎに、絶縁配線基板１０
０と制御回路基板１０１とが互いにある角度をもって配
置された半導体パワーモジュールのもう一つの例につい
て説明する。図７は、この装置例における制御回路基板
とその周辺部分を拡大して示す斜視断面図である。ま
た、図８は、図７におけるＢ−Ｂ切断線に沿った断面図
である。この装置では、制御回路基板１０１として、い
わゆるフレキシブル基板３４が用いられている。
０と制御回路基板１０１とが互いにある角度をもって配
置された半導体パワーモジュールのもう一つの例につい
て説明する。図７は、この装置例における制御回路基板
とその周辺部分を拡大して示す斜視断面図である。ま
た、図８は、図７におけるＢ−Ｂ切断線に沿った断面図
である。この装置では、制御回路基板１０１として、い
わゆるフレキシブル基板３４が用いられている。
【０１３３】フレキシブル基板３４は、代表的には0.1m
m程度の厚さのポリイミドなどの機械的強度の高い樹脂
で構成される基板本体３２の片面ないし両面に、代表的
には0.05mm程度の厚さの導電性の金属箔３３を付着させ
た構造の基板である。金属箔３３が基板本体３２の内部
の層にも形成された、多層基板の形態を有するものも周
知である。金属箔３３は、通常の回路基板と同様に、目
的に応じてパターニングした上で使用に供される。フレ
キシブル基板３４は、その厚さが小さいために、柔軟に
折曲げて使用可能である点、すなわち可とう性を有する
点が最も重要な特徴となっている。
m程度の厚さのポリイミドなどの機械的強度の高い樹脂
で構成される基板本体３２の片面ないし両面に、代表的
には0.05mm程度の厚さの導電性の金属箔３３を付着させ
た構造の基板である。金属箔３３が基板本体３２の内部
の層にも形成された、多層基板の形態を有するものも周
知である。金属箔３３は、通常の回路基板と同様に、目
的に応じてパターニングした上で使用に供される。フレ
キシブル基板３４は、その厚さが小さいために、柔軟に
折曲げて使用可能である点、すなわち可とう性を有する
点が最も重要な特徴となっている。
【０１３４】図７および図８に示すように、制御回路基
板１０１としてのフレキシブル基板３４の主要部が、枠
体１０２の内側の側壁に沿って接着剤７で貼着されてい
る。さらに、フレキシブル基板３４の下端部は、枠体１
０２の底面部の上面に沿うように折曲げられている。そ
して、この下端部の貼着面に形成される金属箔３３の所
定の部位と端子１４ｂとが互いに重なっており、それら
の間がハンダ付けによって電気的に接続されている。
板１０１としてのフレキシブル基板３４の主要部が、枠
体１０２の内側の側壁に沿って接着剤７で貼着されてい
る。さらに、フレキシブル基板３４の下端部は、枠体１
０２の底面部の上面に沿うように折曲げられている。そ
して、この下端部の貼着面に形成される金属箔３３の所
定の部位と端子１４ｂとが互いに重なっており、それら
の間がハンダ付けによって電気的に接続されている。
【０１３５】以上のように、この実施例の装置では、制
御回路基板１０１として可とう性を有するフレキシブル
基板３４が用いられるために、端子１４ｂの水平部の先
端部を折曲げることなく、枠体１０２の側壁に沿って固
定された制御回路基板１０１と端子１４ｂとの電気的接
続が容易に行われる。
御回路基板１０１として可とう性を有するフレキシブル
基板３４が用いられるために、端子１４ｂの水平部の先
端部を折曲げることなく、枠体１０２の側壁に沿って固
定された制御回路基板１０１と端子１４ｂとの電気的接
続が容易に行われる。
【０１３６】＜第５実施例＞図９は、絶縁配線基板１０
０と制御回路基板１０１とが互いにある角度をもって配
置された半導体パワーモジュールのさらに別の例を示す
正面断面図である。この装置においても、第４実施例の
装置と同様に、制御回路基板１０１としてフレキシブル
基板３４が用いられている。この装置では、フレキシブ
ル基板３４は、枠体１０２の側壁に貼着された部分から
さらに上方に長く延びており、しかもこの延長部は絶縁
配線基板１００の上方を覆うように水平方向に折曲げら
れている。
０と制御回路基板１０１とが互いにある角度をもって配
置された半導体パワーモジュールのさらに別の例を示す
正面断面図である。この装置においても、第４実施例の
装置と同様に、制御回路基板１０１としてフレキシブル
基板３４が用いられている。この装置では、フレキシブ
ル基板３４は、枠体１０２の側壁に貼着された部分から
さらに上方に長く延びており、しかもこの延長部は絶縁
配線基板１００の上方を覆うように水平方向に折曲げら
れている。
【０１３７】そして、制御回路を構成する電子部品１３
は、この水平方向に延びた延長部に取り付けられてい
る。すなわち、電子部品１３が絶縁配線基板１００の上
方に立体的に配置されている。このため、枠体１０２の
側壁の高さを低くすることによって、装置のさらなる小
型化が可能となる。
は、この水平方向に延びた延長部に取り付けられてい
る。すなわち、電子部品１３が絶縁配線基板１００の上
方に立体的に配置されている。このため、枠体１０２の
側壁の高さを低くすることによって、装置のさらなる小
型化が可能となる。
【０１３８】＜第６実施例＞図１０は第６実施例の半導
体パワーモジュールの正面断面図である。図１０に示す
ように、この装置では、枠体１０２が設けられず、制御
回路基板１０１に設けられた開口部４０の側壁に、絶縁
配線基板１００の外周端面が直接に接合されている。
体パワーモジュールの正面断面図である。図１０に示す
ように、この装置では、枠体１０２が設けられず、制御
回路基板１０１に設けられた開口部４０の側壁に、絶縁
配線基板１００の外周端面が直接に接合されている。
【０１３９】図１１は、制御回路基板１０１と絶縁配線
基板１００の輪郭形状を示す概略平面図である。図１０
は、図１１におけるＣ−Ｃ切断線に沿った断面図であ
る。図１１に示すように、制御回路基板１０１の中央部
には矩形の開口部４０が形成されており、この開口部４
０に矩形の絶縁配線基板１００が嵌め込まれている。
基板１００の輪郭形状を示す概略平面図である。図１０
は、図１１におけるＣ−Ｃ切断線に沿った断面図であ
る。図１１に示すように、制御回路基板１０１の中央部
には矩形の開口部４０が形成されており、この開口部４
０に矩形の絶縁配線基板１００が嵌め込まれている。
【０１４０】図１０に戻って、開口部４０に嵌合する絶
縁配線基板１００の上面（電力用半導体素子５が取り付
けられる主面）と制御回路基板１０１の上面（電子部品
１３が取り付けられる主面）とは、略同一平面となるよ
うに、双方の基板の上下方向の相対位置が定められてい
る。このため、双方の基板の上のハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂを、一括的に印刷することが可能となる。す
なわち、製造工程において、双方の基板をあたかも平坦
な一つの基板であるかのように取り扱うことができる。
その結果、製造プロセスが簡素化されるという利点が得
られる。
縁配線基板１００の上面（電力用半導体素子５が取り付
けられる主面）と制御回路基板１０１の上面（電子部品
１３が取り付けられる主面）とは、略同一平面となるよ
うに、双方の基板の上下方向の相対位置が定められてい
る。このため、双方の基板の上のハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂを、一括的に印刷することが可能となる。す
なわち、製造工程において、双方の基板をあたかも平坦
な一つの基板であるかのように取り扱うことができる。
その結果、製造プロセスが簡素化されるという利点が得
られる。
【０１４１】絶縁配線基板１００の厚さは、制御回路基
板１０１よりも大きく設定されている。このため、絶縁
配線基板１００の底面（言い替えるとアルミベース板１
の底面）は、制御回路基板１０１の底面よりも下方に突
出する。その結果、制御回路基板１０１の底面における
開口部４０の周辺部と絶縁配線基板１００の外周端面と
の間に角（かど）部が形成される。この角部に接着剤１
７を供給することによって、絶縁配線基板１００と制御
回路基板１０１とが強固に固着されている。すなわち、
双方の基板が互いに直接に固定されている。このため、
この装置では、枠体１０２等のケースが不要である。
板１０１よりも大きく設定されている。このため、絶縁
配線基板１００の底面（言い替えるとアルミベース板１
の底面）は、制御回路基板１０１の底面よりも下方に突
出する。その結果、制御回路基板１０１の底面における
開口部４０の周辺部と絶縁配線基板１００の外周端面と
の間に角（かど）部が形成される。この角部に接着剤１
７を供給することによって、絶縁配線基板１００と制御
回路基板１０１とが強固に固着されている。すなわち、
双方の基板が互いに直接に固定されている。このため、
この装置では、枠体１０２等のケースが不要である。
【０１４２】制御回路基板１０１の上面の外周部には複
数の端子１４ａ、１４ｂが配設されている。端子１４
ａ、１４ｂは、制御回路基板１０１の上面に形成されて
いる配線１０の所定の部位に、ハンダ１５ａ、１５ｂに
よってそれぞれハンダ付けされている。なお、図１０に
は、これらの中の端子１４ｂ、ハンダ１５ｂのみが、代
表として描かれている。
数の端子１４ａ、１４ｂが配設されている。端子１４
ａ、１４ｂは、制御回路基板１０１の上面に形成されて
いる配線１０の所定の部位に、ハンダ１５ａ、１５ｂに
よってそれぞれハンダ付けされている。なお、図１０に
は、これらの中の端子１４ｂ、ハンダ１５ｂのみが、代
表として描かれている。
【０１４３】端子１４ａ、１４ｂの外側先端部と絶縁配
線基板１００の底面部分とのみを残して、他のすべての
部材は封止樹脂１８によって封止されている。これによ
って、装置の内部が保護されている。封止樹脂１８は、
制御回路基板１０１の底面および接着剤１７をも覆うよ
うに設けられる。絶縁配線基板１００は、その底面が封
止樹脂１８の底面よりもさらに下方へ突出するように、
その厚さが十分な大きさに設定されている。このため、
この装置を例えば表面が平坦な通常の放熱板へ取り付け
たときに、絶縁配線基板１００の底面を放熱板へ密着さ
せることが可能である。
線基板１００の底面部分とのみを残して、他のすべての
部材は封止樹脂１８によって封止されている。これによ
って、装置の内部が保護されている。封止樹脂１８は、
制御回路基板１０１の底面および接着剤１７をも覆うよ
うに設けられる。絶縁配線基板１００は、その底面が封
止樹脂１８の底面よりもさらに下方へ突出するように、
その厚さが十分な大きさに設定されている。このため、
この装置を例えば表面が平坦な通常の放熱板へ取り付け
たときに、絶縁配線基板１００の底面を放熱板へ密着さ
せることが可能である。
【０１４４】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。まず、制御回路基板１０１と絶縁配線基板１００を
準備する。そうして、絶縁配線基板１００を制御回路基
板１０１の開口部４０に嵌挿し、双方の上面を略同一平
面に揃えた状態で接着剤７を用いて双方の基板を接着す
る。
る。まず、制御回路基板１０１と絶縁配線基板１００を
準備する。そうして、絶縁配線基板１００を制御回路基
板１０１の開口部４０に嵌挿し、双方の上面を略同一平
面に揃えた状態で接着剤７を用いて双方の基板を接着す
る。
【０１４５】つぎに、ハンダ４、１２、１５ａ、１５ｂ
を、それぞれ所定の部位に一括的に印刷する。その後、
電力用半導体素子５、電子部品１３、および端子１４
ａ、１４ｂを、ハンダが印刷によって塗布された所定の
部位に載置する。そうして、昇温と後続する冷却とを行
うことによって、電力用半導体素子５、電子部品１３、
および端子１４ａ、１４ｂを、ハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂによって所定の部位に固着する。
を、それぞれ所定の部位に一括的に印刷する。その後、
電力用半導体素子５、電子部品１３、および端子１４
ａ、１４ｂを、ハンダが印刷によって塗布された所定の
部位に載置する。そうして、昇温と後続する冷却とを行
うことによって、電力用半導体素子５、電子部品１３、
および端子１４ａ、１４ｂを、ハンダ４、１２、１５
ａ、１５ｂによって所定の部位に固着する。
【０１４６】つぎに、電力用半導体素子５と金属箔３と
の間、金属箔３と配線１０との間等を、アルミワイヤ６
でワイヤボンディングする。最後に、封止樹脂１８で装
置の内部を封止することによって装置が完成する。この
装置においても、封止樹脂１８には、電気絶縁性に加え
て耐熱性、機械的強度、封止の容易さ等に優れるエポキ
シ樹脂が適している。
の間、金属箔３と配線１０との間等を、アルミワイヤ６
でワイヤボンディングする。最後に、封止樹脂１８で装
置の内部を封止することによって装置が完成する。この
装置においても、封止樹脂１８には、電気絶縁性に加え
て耐熱性、機械的強度、封止の容易さ等に優れるエポキ
シ樹脂が適している。
【０１４７】＜第７実施例＞図１２は第７実施例の半導
体パワーモジュールの断面図である。また、図１３は、
この実施例の装置の制御回路基板１０１の斜視断面図で
ある。図１２および図１３に示すように、この装置で
は、配線１０および端子１４ａ、１４ｂが制御回路基板
本体９の上面に埋め込まれている点が、第６実施例の装
置とは特徴的に異なっている。すなわち、この装置で
は、制御回路基板１０１としてインサート基板１０３が
用いられている。なお、図１２および図１３では、端子
１４ａ、１４ｂを代表して、端子１４ｂのみが描かれて
いるが、端子１４ａも同様に制御回路基板本体９の上面
に埋め込まれている。
体パワーモジュールの断面図である。また、図１３は、
この実施例の装置の制御回路基板１０１の斜視断面図で
ある。図１２および図１３に示すように、この装置で
は、配線１０および端子１４ａ、１４ｂが制御回路基板
本体９の上面に埋め込まれている点が、第６実施例の装
置とは特徴的に異なっている。すなわち、この装置で
は、制御回路基板１０１としてインサート基板１０３が
用いられている。なお、図１２および図１３では、端子
１４ａ、１４ｂを代表して、端子１４ｂのみが描かれて
いるが、端子１４ａも同様に制御回路基板本体９の上面
に埋め込まれている。
【０１４８】このように、端子１４ａ、１４ｂが制御回
路基板本体９と一体的に成型されたインサート基板１０
３が用いられるために、端子１４ａ、１４ｂを配線１０
の上にハンダ付けする必要がない。また、端子１４ａ、
１４ｂおよび配線１０は、いずれもその上面が制御回路
基板本体９の上面と同一平面となるように、制御回路基
板本体９に埋設されている。このため、電子部品１３を
配線１０の上だけでなく、端子１４ａ、１４ｂの上にも
直接に固着することが可能である。すなわち、端子１４
ａ、１４ｂは、あたかも配線１０の一部であるかのよう
に取り扱うことができる。
路基板本体９と一体的に成型されたインサート基板１０
３が用いられるために、端子１４ａ、１４ｂを配線１０
の上にハンダ付けする必要がない。また、端子１４ａ、
１４ｂおよび配線１０は、いずれもその上面が制御回路
基板本体９の上面と同一平面となるように、制御回路基
板本体９に埋設されている。このため、電子部品１３を
配線１０の上だけでなく、端子１４ａ、１４ｂの上にも
直接に固着することが可能である。すなわち、端子１４
ａ、１４ｂは、あたかも配線１０の一部であるかのよう
に取り扱うことができる。
【０１４９】以上のように、この装置では製造工程が簡
略化され、その結果、製造コストも節減される。
略化され、その結果、製造コストも節減される。
【０１５０】＜第８実施例＞図１４は、第８実施例の半
導体パワーモジュールの正面断面図である。この装置で
は、端子１４ａの先端部が開口部４０の端縁から内側に
突出しており、その先端部の底面が、絶縁配線基板１０
０の上面の金属箔３の所定部位に直接にハンダ付け、ろ
う付け、あるいは溶接されることによって、インサート
基板１０３と絶縁配線基板１００とが互いに固定されて
いる点が、第７実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。
導体パワーモジュールの正面断面図である。この装置で
は、端子１４ａの先端部が開口部４０の端縁から内側に
突出しており、その先端部の底面が、絶縁配線基板１０
０の上面の金属箔３の所定部位に直接にハンダ付け、ろ
う付け、あるいは溶接されることによって、インサート
基板１０３と絶縁配線基板１００とが互いに固定されて
いる点が、第７実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。
【０１５１】したがって、ボンディングワイヤ６を用い
て接続する方法に比べて、はるかに容易かつ短時間で金
属箔３が端子１４ａに電気的に接続される。しかも、端
子１４ａの先端部と金属箔３とのハンダ付け等を行うこ
とで、電気的接続が実現すると同時に、絶縁配線基板１
００がインサート基板１０３に固定的に支持される。こ
のため、接着剤１７を用いて長時間をかけて絶縁配線基
板１００とインサート基板１０３とを接着する必要がな
くなる。すなわち、二重の意味で、製造工程の省力化お
よび省時間化が得られる。
て接続する方法に比べて、はるかに容易かつ短時間で金
属箔３が端子１４ａに電気的に接続される。しかも、端
子１４ａの先端部と金属箔３とのハンダ付け等を行うこ
とで、電気的接続が実現すると同時に、絶縁配線基板１
００がインサート基板１０３に固定的に支持される。こ
のため、接着剤１７を用いて長時間をかけて絶縁配線基
板１００とインサート基板１０３とを接着する必要がな
くなる。すなわち、二重の意味で、製造工程の省力化お
よび省時間化が得られる。
【０１５２】端子１４ａと金属箔３との間の固着には、
電子部品１３および電力用半導体素子５を固着するため
に用いられるハンダよりも融点の高いハンダ、あるいは
ハンダよりも融点の高いロウ材が用いられる。あるい
は、溶接によって固着してもよい。そうすることによっ
て、一体化された絶縁配線基板１００とインサート基板
１０３との上に、ハンダを一括印刷して電力用半導体素
子５および電子部品１３を同時に固着することが可能と
なる。すなわち、製造工程の簡略化を図ることができ
る。
電子部品１３および電力用半導体素子５を固着するため
に用いられるハンダよりも融点の高いハンダ、あるいは
ハンダよりも融点の高いロウ材が用いられる。あるい
は、溶接によって固着してもよい。そうすることによっ
て、一体化された絶縁配線基板１００とインサート基板
１０３との上に、ハンダを一括印刷して電力用半導体素
子５および電子部品１３を同時に固着することが可能と
なる。すなわち、製造工程の簡略化を図ることができ
る。
【０１５３】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。まず、配線１０とともに端子１４ａ、１４ｂが一体
的に成型されたインサート基板１０、および、金属箔３
がパターニングされた絶縁配線基板１００を準備する。
る。まず、配線１０とともに端子１４ａ、１４ｂが一体
的に成型されたインサート基板１０、および、金属箔３
がパターニングされた絶縁配線基板１００を準備する。
【０１５４】つぎに、絶縁配線基板１００をインサート
基板１０３の開口部４０の中へ底面側から挿入する。開
口部４０の内側へと突出する端子１４ａの先端部の底面
と絶縁配線基板１００の上の銅箔層３の所定部位とが当
接した状態で、それらの当接する部材の間を、例えばレ
ーザ溶接を用いて固着する。その結果、金属箔３と端子
１４ａとの間の電気的接続と、双方の基板の間の固定と
が同時に実現する。互いに接合される端子１４ａの先端
部と金属箔３との位置関係は、絶縁配線基板１００を開
口部４０へ挿入することで必然的に定まるので、それら
の位置合わせを特別に行う必要がない。
基板１０３の開口部４０の中へ底面側から挿入する。開
口部４０の内側へと突出する端子１４ａの先端部の底面
と絶縁配線基板１００の上の銅箔層３の所定部位とが当
接した状態で、それらの当接する部材の間を、例えばレ
ーザ溶接を用いて固着する。その結果、金属箔３と端子
１４ａとの間の電気的接続と、双方の基板の間の固定と
が同時に実現する。互いに接合される端子１４ａの先端
部と金属箔３との位置関係は、絶縁配線基板１００を開
口部４０へ挿入することで必然的に定まるので、それら
の位置合わせを特別に行う必要がない。
【０１５５】つぎに、ハンダ４、１２を、それぞれ所定
の部位に一括的に印刷する。その後、電力用半導体素子
５および電子部品１３を、ハンダが印刷によって塗布さ
れた所定の部位に載置する。そうして、昇温と後続する
冷却とを行うことによって、これらの電力用半導体素子
５、電子部品１３を、ハンダ４、１２によって所定の部
位に固着する。
の部位に一括的に印刷する。その後、電力用半導体素子
５および電子部品１３を、ハンダが印刷によって塗布さ
れた所定の部位に載置する。そうして、昇温と後続する
冷却とを行うことによって、これらの電力用半導体素子
５、電子部品１３を、ハンダ４、１２によって所定の部
位に固着する。
【０１５６】つぎに、電力用半導体素子５と銅箔層３と
の間、および金属箔３と配線１０の間を、アルミワイヤ
６でワイヤボンディングする。最後に、封止樹脂１８で
装置の内部を封止することによって装置が完成する。
の間、および金属箔３と配線１０の間を、アルミワイヤ
６でワイヤボンディングする。最後に、封止樹脂１８で
装置の内部を封止することによって装置が完成する。
【０１５７】なお、絶縁配線基板１００と枠体１０２と
の間には、間隙を設けることが好ましい。こうすること
によって、封止樹脂１８が絶縁配線基板１００とインサ
ート基板１０３の間の間隙にまで容易に浸潤し、この間
隙が封止樹脂１８によって確実に充填されるので、装置
の外部から内部への水分等の進入を防止することができ
る。また同時に、インサート基板１０３と電力用半導体
素子５などの発熱によって温度が上昇する絶縁配線基板
１００との間に熱応力が発生することが防止されるの
で、熱応力に起因するそれらの接続部の破損事故が防止
されるという利点も得られる。すなわち、二重の意味で
装置の信頼性が向上する。
の間には、間隙を設けることが好ましい。こうすること
によって、封止樹脂１８が絶縁配線基板１００とインサ
ート基板１０３の間の間隙にまで容易に浸潤し、この間
隙が封止樹脂１８によって確実に充填されるので、装置
の外部から内部への水分等の進入を防止することができ
る。また同時に、インサート基板１０３と電力用半導体
素子５などの発熱によって温度が上昇する絶縁配線基板
１００との間に熱応力が発生することが防止されるの
で、熱応力に起因するそれらの接続部の破損事故が防止
されるという利点も得られる。すなわち、二重の意味で
装置の信頼性が向上する。
【０１５８】なお、間隙の大きさは、封止樹脂１８が確
実に充填されるとともに、熱応力の発生を抑える効果を
得る上で、２００μｍ程度以上とすることが望ましい。
実に充填されるとともに、熱応力の発生を抑える効果を
得る上で、２００μｍ程度以上とすることが望ましい。
【０１５９】＜第９実施例＞図１５は、第９実施例の半
導体パワーモジュールの正面断面図である。図１５に示
すように、この装置は、アルミニウム等の熱良導性の金
属で構成された金属基材１０４を備えている。
導体パワーモジュールの正面断面図である。図１５に示
すように、この装置は、アルミニウム等の熱良導性の金
属で構成された金属基材１０４を備えている。
【０１６０】図１６は、絶縁配線基板１００と金属基材
１０４の輪郭形状を示す概略平面図である。図１６に示
すように、金属基材１０４の中央部には矩形の開口部５
０が形成されており、この開口部５０に矩形の絶縁配線
基板１００が嵌め込まれている。上述した図１５は、図
１６におけるＤ−Ｄ切断線に沿った断面図である。
１０４の輪郭形状を示す概略平面図である。図１６に示
すように、金属基材１０４の中央部には矩形の開口部５
０が形成されており、この開口部５０に矩形の絶縁配線
基板１００が嵌め込まれている。上述した図１５は、図
１６におけるＤ−Ｄ切断線に沿った断面図である。
【０１６１】図１５に戻って、開口部５０に嵌挿された
アルミベース板１の外周端面が、接着剤で開口部５０の
側壁（内周端面）に接着されることによって、絶縁配線
基板１００と金属基材１０４とが互いに固定されてい
る。このため、アルミベース板１と金属基材１０４と
は、接着剤を介して互いに結合している。金属基材１０
４の上には、制御回路基板１０１が設置されている。制
御回路基板１０１は接着剤７で金属基材１０４の上に固
着されている。
アルミベース板１の外周端面が、接着剤で開口部５０の
側壁（内周端面）に接着されることによって、絶縁配線
基板１００と金属基材１０４とが互いに固定されてい
る。このため、アルミベース板１と金属基材１０４と
は、接着剤を介して互いに結合している。金属基材１０
４の上には、制御回路基板１０１が設置されている。制
御回路基板１０１は接着剤７で金属基材１０４の上に固
着されている。
【０１６２】制御回路基板１０１の上面の外周部には複
数の端子１４ａ、１４ｂが配設されている。端子１４
ａ、１４ｂは、制御回路基板１０１の上面に形成されて
いる配線１０の所定の部位に、ハンダ１５ａ、１５ｂに
よってそれぞれハンダ付けされている。図１５には、こ
れらの中の端子１４ｂ、ハンダ１５ｂのみが、代表とし
て描かれている。端子１４ａ、１４ｂの外側先端部、絶
縁配線基板１００の底面部分、および、金属基材１０４
の底面部分のみを残して、他のすべての部材は封止樹脂
１８によって封止されている。これによって、装置の内
部が保護されている。
数の端子１４ａ、１４ｂが配設されている。端子１４
ａ、１４ｂは、制御回路基板１０１の上面に形成されて
いる配線１０の所定の部位に、ハンダ１５ａ、１５ｂに
よってそれぞれハンダ付けされている。図１５には、こ
れらの中の端子１４ｂ、ハンダ１５ｂのみが、代表とし
て描かれている。端子１４ａ、１４ｂの外側先端部、絶
縁配線基板１００の底面部分、および、金属基材１０４
の底面部分のみを残して、他のすべての部材は封止樹脂
１８によって封止されている。これによって、装置の内
部が保護されている。
【０１６３】絶縁配線基板１００の上の金属箔３の所定
の部位には電力用半導体素子５が固着されている。電力
用半導体素子５は、ボンディングワイヤ６によって他の
配線部材と電気的に接続されるが、この装置では、電力
用半導体素子５がボンディングワイヤ６を通じて接続さ
れる配線部材は制御回路基板１０１の上の配線１０に限
られる。すなわち、電力用半導体素子５はボンディング
ワイヤ６を介して配線１０に直接に接続され、ボンディ
ングワイヤ６と配線１０との間に金属箔３を介さない。
このため、金属箔３の面積は、電力用半導体素子５を固
着するのに必要な大きさに限られる。その結果、絶縁配
線基板１００の面積が最小限に抑えられる。すなわち、
高価な絶縁配線基板１００を最大限に節減することがで
きる。
の部位には電力用半導体素子５が固着されている。電力
用半導体素子５は、ボンディングワイヤ６によって他の
配線部材と電気的に接続されるが、この装置では、電力
用半導体素子５がボンディングワイヤ６を通じて接続さ
れる配線部材は制御回路基板１０１の上の配線１０に限
られる。すなわち、電力用半導体素子５はボンディング
ワイヤ６を介して配線１０に直接に接続され、ボンディ
ングワイヤ６と配線１０との間に金属箔３を介さない。
このため、金属箔３の面積は、電力用半導体素子５を固
着するのに必要な大きさに限られる。その結果、絶縁配
線基板１００の面積が最小限に抑えられる。すなわち、
高価な絶縁配線基板１００を最大限に節減することがで
きる。
【０１６４】絶縁配線基板１００の面積が少なくなって
も、絶縁配線基板１００のアルミベース板１と金属基材
１０４とは互いに固着されているために、電力用半導体
素子５からアルミベース板１へと伝わった熱が金属基材
１０４へとさらに伝わるので、放熱効率の低下を招かな
い。
も、絶縁配線基板１００のアルミベース板１と金属基材
１０４とは互いに固着されているために、電力用半導体
素子５からアルミベース板１へと伝わった熱が金属基材
１０４へとさらに伝わるので、放熱効率の低下を招かな
い。
【０１６５】また、好ましくは、図１５に示すように、
絶縁配線基板１００の底面と金属基材１０４の底面とが
同一平面上に並ぶように、双方の上下方向の相対位置が
定められる。そうすることで、金属基材１０４はアルミ
ベース板１とともに、表面が平坦な外部の放熱板等へ密
着可能となるので、電力用半導体素子５からアルミベー
ス板１へと伝わった熱が、金属基材１０４をも通じて放
熱板等へ放散される。その結果、放熱の効率がさらに高
まる。
絶縁配線基板１００の底面と金属基材１０４の底面とが
同一平面上に並ぶように、双方の上下方向の相対位置が
定められる。そうすることで、金属基材１０４はアルミ
ベース板１とともに、表面が平坦な外部の放熱板等へ密
着可能となるので、電力用半導体素子５からアルミベー
ス板１へと伝わった熱が、金属基材１０４をも通じて放
熱板等へ放散される。その結果、放熱の効率がさらに高
まる。
【０１６６】絶縁配線基板１００の上面と制御回路基板
１０１の上面とは、略同一平面となるように、絶縁配線
基板１００、金属基材１０４、および制御回路基板１０
１の厚さが最適化されている。例えば、絶縁配線基板１
００の底面と金属基材１０４の底面とを同一平面上に揃
えるときには、絶縁配線基板１００の厚さは、金属基材
１０４の厚さと制御回路基板１０１の厚さの和に略一致
するように設定されている。
１０１の上面とは、略同一平面となるように、絶縁配線
基板１００、金属基材１０４、および制御回路基板１０
１の厚さが最適化されている。例えば、絶縁配線基板１
００の底面と金属基材１０４の底面とを同一平面上に揃
えるときには、絶縁配線基板１００の厚さは、金属基材
１０４の厚さと制御回路基板１０１の厚さの和に略一致
するように設定されている。
【０１６７】そうすることによって、絶縁配線基板１０
０と制御回路基板１０１とを金属基材１０４に固定した
後に、双方の基板の上の所定の部位に、ハンダ４、１
２、１５ａ、１５ｂを、一括的に印刷することが可能と
なる。すなわち、製造プロセスが簡素化されるという利
点が得られる。
０と制御回路基板１０１とを金属基材１０４に固定した
後に、双方の基板の上の所定の部位に、ハンダ４、１
２、１５ａ、１５ｂを、一括的に印刷することが可能と
なる。すなわち、製造プロセスが簡素化されるという利
点が得られる。
【０１６８】また、この実施例の装置では、絶縁配線基
板１００と制御回路基板１０１とが金属基材１０４を通
じて結合するので、機械的強度が高いという利点があ
る。さらに、金属基材１０４は、単に開口部を有する平
板形状をなしており、その構造は単純である。すなわ
ち、金属基材１０４は、図２９の従来装置におけるケー
ス１６に比べて、製造が容易で、しかも製造コストが低
廉である。しかも、上述したように、金属基材１０４を
用いることによって、高価な絶縁配線基板１００が節減
されるので、製造コストはさらに低廉となる。
板１００と制御回路基板１０１とが金属基材１０４を通
じて結合するので、機械的強度が高いという利点があ
る。さらに、金属基材１０４は、単に開口部を有する平
板形状をなしており、その構造は単純である。すなわ
ち、金属基材１０４は、図２９の従来装置におけるケー
ス１６に比べて、製造が容易で、しかも製造コストが低
廉である。しかも、上述したように、金属基材１０４を
用いることによって、高価な絶縁配線基板１００が節減
されるので、製造コストはさらに低廉となる。
【０１６９】＜第１０実施例＞図１７は、第１０実施例
の半導体パワーモジュールの正面断面図である。図１７
に示すように、この装置は、アルミニウム等の熱良導性
の金属で構成された金属基材１０５を備えている。そう
して、この金属基材１０５の上に、絶縁配線基板１００
と制御回路基板１０１とが設置されている。
の半導体パワーモジュールの正面断面図である。図１７
に示すように、この装置は、アルミニウム等の熱良導性
の金属で構成された金属基材１０５を備えている。そう
して、この金属基材１０５の上に、絶縁配線基板１００
と制御回路基板１０１とが設置されている。
【０１７０】図１８は、絶縁配線基板１００と制御回路
基板１０１の輪郭形状を示す概略平面図である。図１８
に示すように、矩形の金属基材１０５の上に、矩形の絶
縁配線基板１００と同じく矩形の制御回路基板１０１と
が、互いに隣接するように横に並べられている。上述し
た図１７は、図１７におけるＥ−Ｅ切断線に沿った断面
図である。
基板１０１の輪郭形状を示す概略平面図である。図１８
に示すように、矩形の金属基材１０５の上に、矩形の絶
縁配線基板１００と同じく矩形の制御回路基板１０１と
が、互いに隣接するように横に並べられている。上述し
た図１７は、図１７におけるＥ−Ｅ切断線に沿った断面
図である。
【０１７１】図１７に戻って、絶縁配線基板１００の底
面と金属基材１０５の上面とが、接着剤１９で接着され
ることによって、絶縁配線基板１００は金属基材１０５
の上に固定されている。また、制御回路基板１０１の底
面と金属基材１０５の上面とが、接着剤７で接着される
ことによって、制御回路基板１０１は金属基材１０５の
上に固定されている。これらの接着剤の中で、少なくと
も接着剤１９には、耐熱性に優れるとともに熱伝導性の
高い材料が選ばれる。
面と金属基材１０５の上面とが、接着剤１９で接着され
ることによって、絶縁配線基板１００は金属基材１０５
の上に固定されている。また、制御回路基板１０１の底
面と金属基材１０５の上面とが、接着剤７で接着される
ことによって、制御回路基板１０１は金属基材１０５の
上に固定されている。これらの接着剤の中で、少なくと
も接着剤１９には、耐熱性に優れるとともに熱伝導性の
高い材料が選ばれる。
【０１７２】絶縁配線基板１００の上面の制御回路基板
１０１と隣接する部分を除く外周部には、端子１４ａが
配設されている。端子１４ａは、絶縁配線基板１００の
上面に形成されている金属箔３の所定の部位に、ハンダ
１５ａによってハンダ付けされている。同様に、制御回
路基板１０１の上面の絶縁配線基板１００と隣接する部
分を除く外周部には、端子１４ｂが配設されている。端
子１４ｂは、制御回路基板１０１の上面に形成されてい
る配線１０の所定の部位に、ハンダ１５ｂによってハン
ダ付けされている。
１０１と隣接する部分を除く外周部には、端子１４ａが
配設されている。端子１４ａは、絶縁配線基板１００の
上面に形成されている金属箔３の所定の部位に、ハンダ
１５ａによってハンダ付けされている。同様に、制御回
路基板１０１の上面の絶縁配線基板１００と隣接する部
分を除く外周部には、端子１４ｂが配設されている。端
子１４ｂは、制御回路基板１０１の上面に形成されてい
る配線１０の所定の部位に、ハンダ１５ｂによってハン
ダ付けされている。
【０１７３】端子１４ａ、１４ｂの外側先端部、およ
び、金属基材１０５の底面部分のみを残して、他のすべ
ての部材は封止樹脂１８によって封止されている。これ
によって、装置の内部が保護されている。
び、金属基材１０５の底面部分のみを残して、他のすべ
ての部材は封止樹脂１８によって封止されている。これ
によって、装置の内部が保護されている。
【０１７４】絶縁配線基板１００の上の金属箔３の所定
の部位には、電力用半導体素子５がハンダ４によって固
着されている。電力用半導体素子５は、ボンディングワ
イヤ６によって金属箔３と電気的に接続されている。ま
た、絶縁配線基板１００の上の金属箔３の所定の部位
と、制御回路基板１０１の上の配線１０の所定の部位と
の間も、ボンディングワイヤ６によって電気的に接続さ
れている。また、配線１０の所定の部位には、電子部品
１３がハンダ１２によって固着されている。
の部位には、電力用半導体素子５がハンダ４によって固
着されている。電力用半導体素子５は、ボンディングワ
イヤ６によって金属箔３と電気的に接続されている。ま
た、絶縁配線基板１００の上の金属箔３の所定の部位
と、制御回路基板１０１の上の配線１０の所定の部位と
の間も、ボンディングワイヤ６によって電気的に接続さ
れている。また、配線１０の所定の部位には、電子部品
１３がハンダ１２によって固着されている。
【０１７５】絶縁配線基板１００の上面と制御回路基板
１０１の上面とは、略同一平面となるように、絶縁配線
基板１００、および制御回路基板１０１の厚さが調整さ
れている。そうすることによって、絶縁配線基板１００
と制御回路基板１０１とを金属基材１０５に固定した後
に、双方の基板の上の所定の部位に、ハンダ４、１２、
１５ａ、１５ｂを、一括的に印刷することが可能とな
る。その結果、製造プロセスが簡素化されるという利点
が得られる。
１０１の上面とは、略同一平面となるように、絶縁配線
基板１００、および制御回路基板１０１の厚さが調整さ
れている。そうすることによって、絶縁配線基板１００
と制御回路基板１０１とを金属基材１０５に固定した後
に、双方の基板の上の所定の部位に、ハンダ４、１２、
１５ａ、１５ｂを、一括的に印刷することが可能とな
る。その結果、製造プロセスが簡素化されるという利点
が得られる。
【０１７６】絶縁配線基板１００の底面すなわちアルミ
ベース板１の底面は、金属基材１０５に固着されている
ので、電力用半導体素子５で発生した熱は、アルミベー
ス板１から、それよりも広い金属基材１０５へと伝わ
り、外部の放熱板等へと放散される。このため、良好な
放熱効率が得られるという利点がある。また、接着剤１
９が用いられるために、アルミベース板１から金属基材
１０５への熱の伝導を妨げることなく、絶縁配線基板１
００を金属基材１０５の上へ容易に固定することができ
る。また、接着剤１９は耐熱性であるために、熱による
特性の劣化の恐れがない。
ベース板１の底面は、金属基材１０５に固着されている
ので、電力用半導体素子５で発生した熱は、アルミベー
ス板１から、それよりも広い金属基材１０５へと伝わ
り、外部の放熱板等へと放散される。このため、良好な
放熱効率が得られるという利点がある。また、接着剤１
９が用いられるために、アルミベース板１から金属基材
１０５への熱の伝導を妨げることなく、絶縁配線基板１
００を金属基材１０５の上へ容易に固定することができ
る。また、接着剤１９は耐熱性であるために、熱による
特性の劣化の恐れがない。
【０１７７】また、絶縁配線基板１００と制御回路基板
１０１とが金属基材１０５を通じて結合するので、機械
的強度が高いという利点がある。さらに、金属基材１０
５は、単なる平板形状の金属板であり、その構造はきわ
めて単純である。すなわち、金属基材１０５は、図２９
の従来装置におけるケース１６に比べて、製造が容易
で、しかも製造コストが低廉である。すなわち、低廉な
コストで高い機械的強度と良好な放熱効率とが得られる
という利点がある。
１０１とが金属基材１０５を通じて結合するので、機械
的強度が高いという利点がある。さらに、金属基材１０
５は、単なる平板形状の金属板であり、その構造はきわ
めて単純である。すなわち、金属基材１０５は、図２９
の従来装置におけるケース１６に比べて、製造が容易
で、しかも製造コストが低廉である。すなわち、低廉な
コストで高い機械的強度と良好な放熱効率とが得られる
という利点がある。
【０１７８】＜第１１実施例＞図１９は、第１１実施例
の半導体パワーモジュールの一部を拡大して示す拡大断
面図である。この装置では、金属基材１０５の上面の一
部に凸部５１が設けられている点、言い替えると金属基
材１０５の上面の一部が凸部５１の形状に盛り上がって
いる点が、第１０実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。凸部５１の上面は平坦である。他の部分の構成は、
第１０実施例の装置と同様である。
の半導体パワーモジュールの一部を拡大して示す拡大断
面図である。この装置では、金属基材１０５の上面の一
部に凸部５１が設けられている点、言い替えると金属基
材１０５の上面の一部が凸部５１の形状に盛り上がって
いる点が、第１０実施例の装置とは特徴的に異なってい
る。凸部５１の上面は平坦である。他の部分の構成は、
第１０実施例の装置と同様である。
【０１７９】凸部５１は、絶縁配線基板１００が固着さ
れる領域内の電力用半導体素子５の直下の部位に設けら
れている。そうすることによって、絶縁配線基板１００
が金属基材１０５の上に接着剤１９を介して固着される
ときに、大きな加圧力を印加することなく、電力用半導
体素子５の直下の接着剤１９が容易にその周辺部へと流
出させ、電力用半導体素子５の直下の接着剤１９の厚さ
を選択的に小さくすることができる。その結果、電力用
半導体素子５で発生した熱が、より効果的に金属基材１
０５へと伝達するので、放熱効率が一層向上する。
れる領域内の電力用半導体素子５の直下の部位に設けら
れている。そうすることによって、絶縁配線基板１００
が金属基材１０５の上に接着剤１９を介して固着される
ときに、大きな加圧力を印加することなく、電力用半導
体素子５の直下の接着剤１９が容易にその周辺部へと流
出させ、電力用半導体素子５の直下の接着剤１９の厚さ
を選択的に小さくすることができる。その結果、電力用
半導体素子５で発生した熱が、より効果的に金属基材１
０５へと伝達するので、放熱効率が一層向上する。
【０１８０】＜第１２実施例＞つぎに第１２実施例の半
導体パワーモジュールについて説明する。この実施例の
装置では、金属基材１０５と絶縁配線基板１００のアル
ミベース板１とが、一部において溶接されている点が、
第１０実施例の装置とは特徴的に異なっており、他の部
分の構成は、第１０実施例の装置と同様である。図２０
および図２１は、この実施例の装置の溶接される部位を
示す正面断面図および平面図である。図２０は図２１に
おけるＦ−Ｆ切断線に沿った断面図である。これらの図
において、４２は溶接によって形成された金属の架橋で
ある。
導体パワーモジュールについて説明する。この実施例の
装置では、金属基材１０５と絶縁配線基板１００のアル
ミベース板１とが、一部において溶接されている点が、
第１０実施例の装置とは特徴的に異なっており、他の部
分の構成は、第１０実施例の装置と同様である。図２０
および図２１は、この実施例の装置の溶接される部位を
示す正面断面図および平面図である。図２０は図２１に
おけるＦ−Ｆ切断線に沿った断面図である。これらの図
において、４２は溶接によって形成された金属の架橋で
ある。
【０１８１】これらの図に示すように、溶接は、絶縁配
線基板１００の外周端面に沿った複数箇所（図２１では
２箇所を例示している）において行われている。しか
も、金属架橋４２が、アルミベース板１の底面と金属基
材１０５の上面との間にも形成されるように、溶接箇所
においては、接着剤１９がアルミベース板１および金属
基材１０５の外周端面から、適度な深さに除去されてい
る。そうして、金属架橋４２は、外周端面から内側へと
侵入するように形成されている。このため、高い溶接強
度が得られる。
線基板１００の外周端面に沿った複数箇所（図２１では
２箇所を例示している）において行われている。しか
も、金属架橋４２が、アルミベース板１の底面と金属基
材１０５の上面との間にも形成されるように、溶接箇所
においては、接着剤１９がアルミベース板１および金属
基材１０５の外周端面から、適度な深さに除去されてい
る。そうして、金属架橋４２は、外周端面から内側へと
侵入するように形成されている。このため、高い溶接強
度が得られる。
【０１８２】このように、絶縁配線基板１００と金属基
材１０５とが溶接されるために、アルミベース板１と金
属基材１０５との間の熱的接触が、長期的に保証され
る。すなわち、放熱効率に対して高い長期的信頼性が得
られる。特に、絶縁配線基板１００を金属基材１０５へ
と加圧しつつ溶接を実行することによって、接着剤１９
が常に加圧された状態に置かれるので、放熱効率に対し
て一層高い長期的信頼性が得られる。
材１０５とが溶接されるために、アルミベース板１と金
属基材１０５との間の熱的接触が、長期的に保証され
る。すなわち、放熱効率に対して高い長期的信頼性が得
られる。特に、絶縁配線基板１００を金属基材１０５へ
と加圧しつつ溶接を実行することによって、接着剤１９
が常に加圧された状態に置かれるので、放熱効率に対し
て一層高い長期的信頼性が得られる。
【０１８３】＜第１３実施例＞図２２は、第１３実施例
の半導体パワーモジュールの特徴部を示す断面図であ
る。図２２において、４３は溶接によって形成される金
属架橋である。この装置では、アルミベース板１と金属
基材１０５の外周端面の溶接箇所において、凹部が設け
られており、金属架橋４３がこの凹部に形成されている
点が、第１２実施例の装置とは特徴的に異なっており、
他の部分の構成は、第１２実施例の装置と同様である。
の半導体パワーモジュールの特徴部を示す断面図であ
る。図２２において、４３は溶接によって形成される金
属架橋である。この装置では、アルミベース板１と金属
基材１０５の外周端面の溶接箇所において、凹部が設け
られており、金属架橋４３がこの凹部に形成されている
点が、第１２実施例の装置とは特徴的に異なっており、
他の部分の構成は、第１２実施例の装置と同様である。
【０１８４】この装置では、溶接箇所に凹部が設けられ
るので、溶接時の加圧および加熱に起因するアルミベー
ス板１および金属基材１０５の変形を、凹部に限定する
ことができる。その結果、金属基材１０５の底面の平坦
度が確保されるので、金属基材１０５の底面と外部の放
熱板との間の良好な熱的接触が保証されるという利点が
得られる。
るので、溶接時の加圧および加熱に起因するアルミベー
ス板１および金属基材１０５の変形を、凹部に限定する
ことができる。その結果、金属基材１０５の底面の平坦
度が確保されるので、金属基材１０５の底面と外部の放
熱板との間の良好な熱的接触が保証されるという利点が
得られる。
【０１８５】＜第１４実施例＞図２３および図２４は、
それぞれ第１４実施例の半導体パワーモジュールの正面
断面図および斜視断面図である。この装置では、絶縁配
線基板１００は用いられず、アルミニウム等の熱良導性
の金属で構成された金属基材１０７の上に、熱良導性の
接着剤１９によってリードフレーム１０６が固着されて
おり、このリードフレーム１０６の上に、電力用半導体
素子５および制御回路基板１０１が固着されている。電
力用半導体素子５で発生する熱は、接着剤１９および金
属基材１０７を効率よく伝わり、外部の放熱板等へと速
やかに放散される。すなわち、放熱効率が良好である。
それぞれ第１４実施例の半導体パワーモジュールの正面
断面図および斜視断面図である。この装置では、絶縁配
線基板１００は用いられず、アルミニウム等の熱良導性
の金属で構成された金属基材１０７の上に、熱良導性の
接着剤１９によってリードフレーム１０６が固着されて
おり、このリードフレーム１０６の上に、電力用半導体
素子５および制御回路基板１０１が固着されている。電
力用半導体素子５で発生する熱は、接着剤１９および金
属基材１０７を効率よく伝わり、外部の放熱板等へと速
やかに放散される。すなわち、放熱効率が良好である。
【０１８６】また、リードフレーム１０６は、主回路の
配線パターンを構成するとともに、外部装置との主電流
の受け渡しを行うための端子１４ａ、入出力信号の受け
渡しを行う端子１４ｂをも構成している。すなわち、リ
ードフレーム１０６は、例えば第１０実施例における金
属箔３と端子１４ａ、１４ｂとの双方を兼ねている。製
造工程で準備されるリードフレーム１０６には、図示し
ないタイバが周縁部に設けられており、このタイバを通
じて全体が一体的に連結されている。リードフレーム１
０６は、金属基材１０７の上に固着された後に、タイバ
が切除されることによって、連結が解除され、複数の孤
立した部分へと切り離される。
配線パターンを構成するとともに、外部装置との主電流
の受け渡しを行うための端子１４ａ、入出力信号の受け
渡しを行う端子１４ｂをも構成している。すなわち、リ
ードフレーム１０６は、例えば第１０実施例における金
属箔３と端子１４ａ、１４ｂとの双方を兼ねている。製
造工程で準備されるリードフレーム１０６には、図示し
ないタイバが周縁部に設けられており、このタイバを通
じて全体が一体的に連結されている。リードフレーム１
０６は、金属基材１０７の上に固着された後に、タイバ
が切除されることによって、連結が解除され、複数の孤
立した部分へと切り離される。
【０１８７】電力用半導体素子５とリードフレーム１０
６の所定の部位との間、および、制御回路基板１０１の
上の配線１０とリードフレーム１０６の所定の部位との
間は、ボンディングワイヤ６で電気的に接続されてい
る。図２３および図２４には、制御回路基板１０１が、
二つの制御回路基板１０１ａ、１０１ｂに分割されてい
る例を示している。このように、制御回路基板１０１
は、複数の部分に分割されていてもよい。
６の所定の部位との間、および、制御回路基板１０１の
上の配線１０とリードフレーム１０６の所定の部位との
間は、ボンディングワイヤ６で電気的に接続されてい
る。図２３および図２４には、制御回路基板１０１が、
二つの制御回路基板１０１ａ、１０１ｂに分割されてい
る例を示している。このように、制御回路基板１０１
は、複数の部分に分割されていてもよい。
【０１８８】端子１４ａ、１４ｂの外側先端部、およ
び、金属基材１０７の底面部分のみを残して、他のすべ
ての部材は封止樹脂１８によって封止されている。これ
によって、装置の内部が保護されている。
び、金属基材１０７の底面部分のみを残して、他のすべ
ての部材は封止樹脂１８によって封止されている。これ
によって、装置の内部が保護されている。
【０１８９】この実施例の装置は、以上のように構成さ
れるので、端子１４ａ、１４ｂを別途準備した上で、金
属箔３あるいは配線１０へとハンダ付けによって接続す
る必要がない。また、高価な絶縁配線基板１００を用い
ることなく、良好な放熱特性が得られる。すなわち、製
造工程が簡略化されるとともに製造コストが節減され
る。さらに、主回路と制御回路とが、上下２層に配設さ
れるので、装置の高密度化、小型化が可能であるという
利点も得られる。
れるので、端子１４ａ、１４ｂを別途準備した上で、金
属箔３あるいは配線１０へとハンダ付けによって接続す
る必要がない。また、高価な絶縁配線基板１００を用い
ることなく、良好な放熱特性が得られる。すなわち、製
造工程が簡略化されるとともに製造コストが節減され
る。さらに、主回路と制御回路とが、上下２層に配設さ
れるので、装置の高密度化、小型化が可能であるという
利点も得られる。
【０１９０】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。はじめに、平板状の金属基材１０７とリードフレー
ム１０６とを準備する。リードフレーム１０６の周縁部
には、全体を一体的に連結する図示しないタイバが形成
されている。そうして、金属基材１０７の上に、接着剤
１９を用いてリードフレーム１０６を固着する。その
後、タイバを切除して、リードフレーム１０６をいくつ
かの孤立した部分へと切り離す。
る。はじめに、平板状の金属基材１０７とリードフレー
ム１０６とを準備する。リードフレーム１０６の周縁部
には、全体を一体的に連結する図示しないタイバが形成
されている。そうして、金属基材１０７の上に、接着剤
１９を用いてリードフレーム１０６を固着する。その
後、タイバを切除して、リードフレーム１０６をいくつ
かの孤立した部分へと切り離す。
【０１９１】つぎに、電力用半導体素子５を、リードフ
レーム１０６の上の所定の部位に、ハンダ４でハンダ付
けする。その後、電子部品１３があらかじめ搭載された
制御回路基板１０１を、接着剤７を用いてリードフレー
ム１０６の上に固着する。つづいて、ボンディングワイ
ヤ６を用いて、電力用半導体素子５とリードフレーム１
０６の所定の部位との間、および、制御回路基板１０１
の上の配線１０とリードフレーム１０６の所定の部位と
の間を電気的に接続する。最後に、封止樹脂１８で装置
の内部を封止することによって装置が完成する。
レーム１０６の上の所定の部位に、ハンダ４でハンダ付
けする。その後、電子部品１３があらかじめ搭載された
制御回路基板１０１を、接着剤７を用いてリードフレー
ム１０６の上に固着する。つづいて、ボンディングワイ
ヤ６を用いて、電力用半導体素子５とリードフレーム１
０６の所定の部位との間、および、制御回路基板１０１
の上の配線１０とリードフレーム１０６の所定の部位と
の間を電気的に接続する。最後に、封止樹脂１８で装置
の内部を封止することによって装置が完成する。
【０１９２】金属基材１０７とリードフレーム１０６と
を接着する接着剤１９として、絶縁体の微粒子が混入さ
れた接着剤を用いるのが望ましい。そうすることによっ
て、接着剤１９の厚さが所定の大きさに容易に調整され
るので、金属基材１０７とリードフレーム１０６との間
に、高い熱伝導性とともに、所望の高さの絶縁耐圧が容
易に確保される。混入する微粒子として、微粒子の径よ
りも結晶粒径の小さいＡｌＮ（窒化アルミニウム）が、
特に適している。
を接着する接着剤１９として、絶縁体の微粒子が混入さ
れた接着剤を用いるのが望ましい。そうすることによっ
て、接着剤１９の厚さが所定の大きさに容易に調整され
るので、金属基材１０７とリードフレーム１０６との間
に、高い熱伝導性とともに、所望の高さの絶縁耐圧が容
易に確保される。混入する微粒子として、微粒子の径よ
りも結晶粒径の小さいＡｌＮ（窒化アルミニウム）が、
特に適している。
【０１９３】＜第１５実施例＞図２５は、第１５実施例
の半導体パワーモジュールの正面断面図である。この装
置では、絶縁配線基板１００の上に形成された金属箔３
に、電力用半導体素子５とリードフレーム１０８とが固
着されている。電力用半導体素子５はハンダ４で固着さ
れており、他方のリードフレーム１０８は、例えばエポ
キシ系接着剤などの安価な接着剤２０で固着されてい
る。
の半導体パワーモジュールの正面断面図である。この装
置では、絶縁配線基板１００の上に形成された金属箔３
に、電力用半導体素子５とリードフレーム１０８とが固
着されている。電力用半導体素子５はハンダ４で固着さ
れており、他方のリードフレーム１０８は、例えばエポ
キシ系接着剤などの安価な接着剤２０で固着されてい
る。
【０１９４】この装置では、リードフレーム１０８は、
制御回路の配線パターン、主回路の配線パターン、およ
び外部装置との電気的接続のための端子を構成してい
る。このため、絶縁配線基板１００の上に形成される金
属箔３を少なくして、高価な絶縁配線基板１００の面積
を縮小することができる。また、制御回路の電子部品１
３は、リードフレーム１０８の上の所定部位にハンダ付
けされる。電子部品１３は、ベアチップ部品（樹脂等で
モールドされない裸のチップから成る回路素子）であっ
てもよい。電力用半導体素子５は、ボンディングワイヤ
６によって、リードフレーム１０８の所定の部位に電気
的に接続されている。
制御回路の配線パターン、主回路の配線パターン、およ
び外部装置との電気的接続のための端子を構成してい
る。このため、絶縁配線基板１００の上に形成される金
属箔３を少なくして、高価な絶縁配線基板１００の面積
を縮小することができる。また、制御回路の電子部品１
３は、リードフレーム１０８の上の所定部位にハンダ付
けされる。電子部品１３は、ベアチップ部品（樹脂等で
モールドされない裸のチップから成る回路素子）であっ
てもよい。電力用半導体素子５は、ボンディングワイヤ
６によって、リードフレーム１０８の所定の部位に電気
的に接続されている。
【０１９５】リードフレーム１０８の端子に相当する部
分の先端部、および、絶縁配線基板１００を構成するア
ルミベース板１の底面部分のみを残して、他のすべての
部材は封止樹脂１８によって封止されている。これによ
って、装置の内部が保護されている。
分の先端部、および、絶縁配線基板１００を構成するア
ルミベース板１の底面部分のみを残して、他のすべての
部材は封止樹脂１８によって封止されている。これによ
って、装置の内部が保護されている。
【０１９６】この実施例の装置は、以上のように構成さ
れるので、端子を別途準備した上で、金属箔３等へとハ
ンダ付けする必要がない。また、制御回路基板１０１を
準備する必要もない。さらに、上述したように、高価な
絶縁配線基板１００を節減することができる。このた
め、製造工程が簡略化されるとともに製造コストが節減
される。また、接着剤２０として、テープ状接着剤を用
いることによって、製造工程の作業性を、さらに改善す
ることができる。
れるので、端子を別途準備した上で、金属箔３等へとハ
ンダ付けする必要がない。また、制御回路基板１０１を
準備する必要もない。さらに、上述したように、高価な
絶縁配線基板１００を節減することができる。このた
め、製造工程が簡略化されるとともに製造コストが節減
される。また、接着剤２０として、テープ状接着剤を用
いることによって、製造工程の作業性を、さらに改善す
ることができる。
【０１９７】この装置の製造工程は、つぎの通りであ
る。はじめに、絶縁配線基板１００の上に形成されてい
る金属箔３の上の所定部位に、ハンダ４を用いて電力用
半導体素子５をハンダ付けする。つぎに、あらかじめベ
アチップ部品などの電子部品１３が搭載されたリードフ
レーム１０８を、接着剤２０で金属箔３の上の所定部位
に固着する。
る。はじめに、絶縁配線基板１００の上に形成されてい
る金属箔３の上の所定部位に、ハンダ４を用いて電力用
半導体素子５をハンダ付けする。つぎに、あらかじめベ
アチップ部品などの電子部品１３が搭載されたリードフ
レーム１０８を、接着剤２０で金属箔３の上の所定部位
に固着する。
【０１９８】リードフレーム１０８は、その周縁部に設
けられるタイバ（図示を略する）によって、全体が一体
的に連結している。そして、金属箔３の上に固着した後
に、タイバを切除して、リードフレーム１０８をいくつ
かの孤立した部分へと切り離す。その後、ボンディング
ワイヤ６を用いて、電力用半導体素子５とリードフレー
ム１０８の所定部位との間、および電子部品１３とリー
ドフレーム１０８の所定部位との間を電気的に接続す
る。最後に、封止樹脂１８で装置の内部を封止すること
によって装置が完成する。
けられるタイバ（図示を略する）によって、全体が一体
的に連結している。そして、金属箔３の上に固着した後
に、タイバを切除して、リードフレーム１０８をいくつ
かの孤立した部分へと切り離す。その後、ボンディング
ワイヤ６を用いて、電力用半導体素子５とリードフレー
ム１０８の所定部位との間、および電子部品１３とリー
ドフレーム１０８の所定部位との間を電気的に接続す
る。最後に、封止樹脂１８で装置の内部を封止すること
によって装置が完成する。
【０１９９】以上のように、一体的に連結したリードフ
レーム１０８を、絶縁配線基板１００の上に固定し、そ
の後、タイバカットを行うことによって、主回路の配線
パターン、制御回路の配線パターン、および端子を同時
に形成できるので、作業の能率が高いという利点があ
る。
レーム１０８を、絶縁配線基板１００の上に固定し、そ
の後、タイバカットを行うことによって、主回路の配線
パターン、制御回路の配線パターン、および端子を同時
に形成できるので、作業の能率が高いという利点があ
る。
【０２００】また、製造工程の順序を一部入れ換えて、
電子部品１３が搭載されないリードフレーム１０８を、
金属箔３の所定部位に固着した後に、電力用半導体素子
５と電子部品１３とを同時に、金属箔３およびリードフ
レーム１０８の所定部位にそれぞれ固着してもよい。そ
うすることによって、ハンダの一括印刷が可能になるの
で、工程がさらに簡略となる。また、電子部品１３とし
てベアチップ部品を使用した場合に、機械的強度の低い
ベアチップ部品をリードフレーム１０８の上に搭載した
状態で搬送する必要がないので、搬送時の破損、損傷を
回避することができる。
電子部品１３が搭載されないリードフレーム１０８を、
金属箔３の所定部位に固着した後に、電力用半導体素子
５と電子部品１３とを同時に、金属箔３およびリードフ
レーム１０８の所定部位にそれぞれ固着してもよい。そ
うすることによって、ハンダの一括印刷が可能になるの
で、工程がさらに簡略となる。また、電子部品１３とし
てベアチップ部品を使用した場合に、機械的強度の低い
ベアチップ部品をリードフレーム１０８の上に搭載した
状態で搬送する必要がないので、搬送時の破損、損傷を
回避することができる。
【０２０１】＜第１６実施例＞図２６は、第１６実施例
の装置のリードフレームの斜視図である。この装置で
は、リードフレーム１０８の代わりに、厚さが全体にわ
たって一定ではなく、流れる電流の大きさに応じて各部
分毎に異なっているリードフレーム１０９が用いられて
いる点が、第１５実施例の装置とは特徴的に異なってお
り、その他の部分は、第１５実施例の装置と同様であ
る。すなわち、リードフレーム１０９の中で、主電流が
流れる主回路の配線パターン１０９ａおよび端子１４ａ
は、微弱な電流のみが流れる制御回路の配線パターン１
０９ｂおよび端子１４ｂよりも、厚く形成されている。
例えば、前者は３００μｍの厚さに形成され、後者は１
５０μｍの厚さに形成される。
の装置のリードフレームの斜視図である。この装置で
は、リードフレーム１０８の代わりに、厚さが全体にわ
たって一定ではなく、流れる電流の大きさに応じて各部
分毎に異なっているリードフレーム１０９が用いられて
いる点が、第１５実施例の装置とは特徴的に異なってお
り、その他の部分は、第１５実施例の装置と同様であ
る。すなわち、リードフレーム１０９の中で、主電流が
流れる主回路の配線パターン１０９ａおよび端子１４ａ
は、微弱な電流のみが流れる制御回路の配線パターン１
０９ｂおよび端子１４ｂよりも、厚く形成されている。
例えば、前者は３００μｍの厚さに形成され、後者は１
５０μｍの厚さに形成される。
【０２０２】この実施例の装置は、このように構成され
るので、制御回路の配線パターン１０９ｂを微細化する
ことによって、制御回路を高密度化することができ、そ
の結果、装置を小型化することができる。
るので、制御回路の配線パターン１０９ｂを微細化する
ことによって、制御回路を高密度化することができ、そ
の結果、装置を小型化することができる。
【０２０３】厚さが一定でないリードフレーム１０９を
容易に形成するために、例えば、厚い部分である配線パ
ターン１０９ａ、端子１４ａと、薄い部分である配線パ
ターン１０９ｂ、端子１４ｂとを個別に形成して、両者
を重ね合わせて接着するとよい。
容易に形成するために、例えば、厚い部分である配線パ
ターン１０９ａ、端子１４ａと、薄い部分である配線パ
ターン１０９ｂ、端子１４ｂとを個別に形成して、両者
を重ね合わせて接着するとよい。
【０２０４】図２７は、厚さが一定でないリードフレー
ム１０８を形成するための別の方法を示す工程図であ
る。この方法では、はじめに、図２７（ａ）に示すよう
に、主回路の配線パターン１１０ａおよびこれに連結す
る端子と、制御回路の配線パターン１１０ｂおよびこれ
に連結する端子とを、一定の厚さで構成するリードフレ
ーム１１０を準備する。リードフレーム１１０の厚さ
は、例えば１５０μｍである。
ム１０８を形成するための別の方法を示す工程図であ
る。この方法では、はじめに、図２７（ａ）に示すよう
に、主回路の配線パターン１１０ａおよびこれに連結す
る端子と、制御回路の配線パターン１１０ｂおよびこれ
に連結する端子とを、一定の厚さで構成するリードフレ
ーム１１０を準備する。リードフレーム１１０の厚さ
は、例えば１５０μｍである。
【０２０５】同時に、主回路の配線パターン１１０ａお
よびこれに連結する端子とを構成するもう一つのリード
フレーム１１１を準備する。リードフレーム１１１の厚
さは、例えば１５０μｍであり、その平面形状は、配線
パターン１１０ａと同一である。
よびこれに連結する端子とを構成するもう一つのリード
フレーム１１１を準備する。リードフレーム１１１の厚
さは、例えば１５０μｍであり、その平面形状は、配線
パターン１１０ａと同一である。
【０２０６】つぎに、図２７（ｂ）に示すように、リー
ドフレーム１１０の上にリードフレーム１１１を重ね、
ハンダ付けする。ハンダ付けは、互いに接触する配線パ
ターン１１０ａとリードフレーム１１１の双方の表面に
あらかじめハンダメッキを施した後に、重ねて加熱する
ことによって容易に実行可能である。その結果、配線パ
ターン１１０ａとリードフレーム１１１とによって、厚
い配線パターン１０９ａが形成され、配線パターン１１
０ｂは、そのまま薄い配線パターン１０９ｂとなる。
ドフレーム１１０の上にリードフレーム１１１を重ね、
ハンダ付けする。ハンダ付けは、互いに接触する配線パ
ターン１１０ａとリードフレーム１１１の双方の表面に
あらかじめハンダメッキを施した後に、重ねて加熱する
ことによって容易に実行可能である。その結果、配線パ
ターン１１０ａとリードフレーム１１１とによって、厚
い配線パターン１０９ａが形成され、配線パターン１１
０ｂは、そのまま薄い配線パターン１０９ｂとなる。
【０２０７】以上のように、図２７の方法では、あらか
じめ薄いリードフレームのみが準備されるので、リード
フレームの加工が容易であるという利点がある。すなわ
ち、装置の製造工程における作業性が向上するという利
点がある。
じめ薄いリードフレームのみが準備されるので、リード
フレームの加工が容易であるという利点がある。すなわ
ち、装置の製造工程における作業性が向上するという利
点がある。
【０２０８】＜変形例＞以上の実施例では、絶縁配線基
板１００においてアルミベース板１と金属箔３との間に
介挿される絶縁層２の材料として、エポキシ系樹脂を例
示したが、耐熱性に優れた絶縁材であれば、他の樹脂で
あってもよい。また、樹脂に限らず、例えばセラミクス
であってもよい。例えば、セラミクスの絶縁層２の両面
に金属を接合してなる周知の絶縁配線基板を使用するこ
とも可能である。
板１００においてアルミベース板１と金属箔３との間に
介挿される絶縁層２の材料として、エポキシ系樹脂を例
示したが、耐熱性に優れた絶縁材であれば、他の樹脂で
あってもよい。また、樹脂に限らず、例えばセラミクス
であってもよい。例えば、セラミクスの絶縁層２の両面
に金属を接合してなる周知の絶縁配線基板を使用するこ
とも可能である。
【０２０９】
【発明の効果】第１、第２及び第６の各発明の半導体パ
ワーモジュールでは、複数の端子が枠体に固定されてい
るので、装置を製造する際に、端子を制御回路基板等へ
ハンダ付けによって固定する工程が必要でなくなる。ま
た、ワイヤボンディング等の量産性に優れた方法によっ
て、複数の端子と制御回路基板、および主回路基板との
間の電気的接続を行うことも可能となる。すなわち、製
造工程の容易化と製造コストの節減とがもたらされる。
ワーモジュールでは、複数の端子が枠体に固定されてい
るので、装置を製造する際に、端子を制御回路基板等へ
ハンダ付けによって固定する工程が必要でなくなる。ま
た、ワイヤボンディング等の量産性に優れた方法によっ
て、複数の端子と制御回路基板、および主回路基板との
間の電気的接続を行うことも可能となる。すなわち、製
造工程の容易化と製造コストの節減とがもたらされる。
【０２１０】第１、第２及び第６の各発明の半導体パワ
ーモジュールでは、主回路基板と制御回路基板とは互い
に重ならないように配置されているので、構造が複雑で
高価な主回路基板が、不必要に広く用いられることがな
い。このため、装置が安価となる。また、主回路基板
は、金属板が外側に向くように開口部に挿入されている
ので、電力用半導体素子で発生した熱が金属板を通じて
外部の放熱板等へ効率よく放散される。すなわち、放熱
効率が良好である。
ーモジュールでは、主回路基板と制御回路基板とは互い
に重ならないように配置されているので、構造が複雑で
高価な主回路基板が、不必要に広く用いられることがな
い。このため、装置が安価となる。また、主回路基板
は、金属板が外側に向くように開口部に挿入されている
ので、電力用半導体素子で発生した熱が金属板を通じて
外部の放熱板等へ効率よく放散される。すなわち、放熱
効率が良好である。
【０２１１】第１の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板に備わる金属板が枠体の底部の外側表面
よりも突出するので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。このため、良好な放熱効率を得るために、表面が平
坦な通常の放熱板を使用することが可能である。
は、主回路基板に備わる金属板が枠体の底部の外側表面
よりも突出するので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。このため、良好な放熱効率を得るために、表面が平
坦な通常の放熱板を使用することが可能である。
【０２１２】
【０２１３】
【０２１４】
【０２１５】第２の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が枠体の側壁部の内側表面に固着され
ているので、装置の底面積が縮小され装置が小型化され
る。
は、制御回路基板が枠体の側壁部の内側表面に固着され
ているので、装置の底面積が縮小され装置が小型化され
る。
【０２１６】第３の発明の半導体パワーモジュールで
は、複数の端子が枠体の底面部の内側表面において露出
しており、制御回路配線パターンが、この露出部にハン
ダ付けされることによって、制御回路配線パターンと端
子との電気的接続がなされている。すなわち、制御回路
基板が枠体の側壁に取り付けられているためにボンディ
ングワイヤによる電気的接続が容易でない制御回路配線
パターンと端子との間の接続が容易に行ない得る。
は、複数の端子が枠体の底面部の内側表面において露出
しており、制御回路配線パターンが、この露出部にハン
ダ付けされることによって、制御回路配線パターンと端
子との電気的接続がなされている。すなわち、制御回路
基板が枠体の側壁に取り付けられているためにボンディ
ングワイヤによる電気的接続が容易でない制御回路配線
パターンと端子との間の接続が容易に行ない得る。
【０２１７】第４の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能で、枠体の側壁
部と底面部の双方に沿うように折り曲げられ、制御回路
配線パターンと底面部に露出する端子との間がハンダ付
けされる。このため、制御回路配線パターンと端子との
電気的接続が容易に行われる。
は、制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能で、枠体の側壁
部と底面部の双方に沿うように折り曲げられ、制御回路
配線パターンと底面部に露出する端子との間がハンダ付
けされる。このため、制御回路配線パターンと端子との
電気的接続が容易に行われる。
【０２１８】第５の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板が側壁部を離れて主回路基板に覆いか
ぶさるように延びることで、制御回路基板と主回路基板
とが立体的に配置されるので、装置の寸法がさらに縮小
される。
は、制御回路基板が側壁部を離れて主回路基板に覆いか
ぶさるように延びることで、制御回路基板と主回路基板
とが立体的に配置されるので、装置の寸法がさらに縮小
される。
【０２１９】第６の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の枠体への固定がなされている。こ
のため、装置の製造工程において、接着剤等による主回
路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電気的接続
を個別に行う必要がなく、製造工程が簡略化される。
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の枠体への固定がなされている。こ
のため、装置の製造工程において、接着剤等による主回
路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電気的接続
を個別に行う必要がなく、製造工程が簡略化される。
【０２２０】第７の発明の半導体パワーモジュールで
は、枠体の内側に樹脂が充填されることによって、電力
用半導体素子等が封止されているので、電力用半導体素
子等の回路部品が外部から侵入する水分等から保護され
る。このため、装置の信頼性および寿命が向上する。特
に、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面との間に
間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充填されているの
で、装置の底面からの水分等の侵入も防止される。
は、枠体の内側に樹脂が充填されることによって、電力
用半導体素子等が封止されているので、電力用半導体素
子等の回路部品が外部から侵入する水分等から保護され
る。このため、装置の信頼性および寿命が向上する。特
に、主回路基板の外周端面と開口部の内周端面との間に
間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充填されているの
で、装置の底面からの水分等の侵入も防止される。
【０２２１】第８及び第１１の各発明の半導体パワーモ
ジュールでは、主回路基板が制御回路基板の開口部に挿
入されて、互いに固着されているので、双方の基板を固
定的に連結するための枠体を必要としない。すなわち、
装置の構造が簡単となる。
ジュールでは、主回路基板が制御回路基板の開口部に挿
入されて、互いに固着されているので、双方の基板を固
定的に連結するための枠体を必要としない。すなわち、
装置の構造が簡単となる。
【０２２２】第８及び第１１の各発明の半導体パワーモ
ジュールでは、主回路配線パターンと制御回路配線パタ
ーンとが同一平面上に並ぶように、双方の基板が固定さ
れている。このため、電力用半導体素子および制御回路
素子を、主回路配線パターンおよび制御回路配線パター
ンにそれぞれ接続する際に、ハンダを一括的に印刷する
ことが可能である。すなわち、製造が容易となり、コス
トが節減される。
ジュールでは、主回路配線パターンと制御回路配線パタ
ーンとが同一平面上に並ぶように、双方の基板が固定さ
れている。このため、電力用半導体素子および制御回路
素子を、主回路配線パターンおよび制御回路配線パター
ンにそれぞれ接続する際に、ハンダを一括的に印刷する
ことが可能である。すなわち、製造が容易となり、コス
トが節減される。
【０２２３】第８の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路基板の金属板が制御回路基板の他方主面より
も突出しているので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。このため、良好な放熱効率を得るために、表面が平
坦な通常の放熱板を使用することが可能である。
は、主回路基板の金属板が制御回路基板の他方主面より
も突出しているので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置
を取り付けたときに、放熱板と金属板との間が密着す
る。このため、良好な放熱効率を得るために、表面が平
坦な通常の放熱板を使用することが可能である。
【０２２４】第９の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。このため、装置の信頼性およ
び寿命が向上する。また、封止樹脂によって装置の機械
的強度が高くなる。さらに、主回路基板を構成する金属
板の表面が露出しているので、高い放熱効率が得られ
る。
は、電力用半導体素子等が樹脂によって封止されている
ので、電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入す
る水分等から保護される。このため、装置の信頼性およ
び寿命が向上する。また、封止樹脂によって装置の機械
的強度が高くなる。さらに、主回路基板を構成する金属
板の表面が露出しているので、高い放熱効率が得られ
る。
【０２２５】第１０の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路基板の他方主面と、これより突出する主回
路基板の外周端面との間に接着剤が塗布されるので、双
方の基板が強固に固着される。
は、制御回路基板の他方主面と、これより突出する主回
路基板の外周端面との間に接着剤が塗布されるので、双
方の基板が強固に固着される。
【０２２６】第１１の発明の半導体パワーモジュールで
は、制御回路配線パターンと複数の端子とが、制御回路
基板本体に固定されているので、装置を製造する際に、
端子を制御回路配線パターンへハンダ付けによって固定
する工程を必要としない。また、制御回路配線パターン
とともに複数の端子の主面が露出しているので、ワイヤ
ボンディング等の量産性に優れた方法によって、制御回
路素子と端子との間の電気的接続を行うことも可能とな
る。
は、制御回路配線パターンと複数の端子とが、制御回路
基板本体に固定されているので、装置を製造する際に、
端子を制御回路配線パターンへハンダ付けによって固定
する工程を必要としない。また、制御回路配線パターン
とともに複数の端子の主面が露出しているので、ワイヤ
ボンディング等の量産性に優れた方法によって、制御回
路素子と端子との間の電気的接続を行うことも可能とな
る。
【０２２７】第１２の発明の半導体パワーモジュールで
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の制御回路基板への固定がなされて
いる。このため、装置の製造工程において、接着剤等に
よる主回路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電
気的接続を個別に行う必要がない。
は、開口部の内側へと突出した端子に主回路配線パター
ンが固着されることによって、それらの間の電気的接続
と同時に主回路基板の制御回路基板への固定がなされて
いる。このため、装置の製造工程において、接着剤等に
よる主回路基板の固定、ボンディングワイヤ等による電
気的接続を個別に行う必要がない。
【０２２８】第１３の発明の半導体パワーモジュールで
は、電力用半導体素子等が樹脂で封止されているので、
電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入する水分
等から保護される。このため、装置の信頼性および寿命
が向上する。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内
周端面との間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充
填されているので、装置の底面からの水分等の侵入も防
止される。
は、電力用半導体素子等が樹脂で封止されているので、
電力用半導体素子等の回路部品が外部から侵入する水分
等から保護される。このため、装置の信頼性および寿命
が向上する。特に、主回路基板の外周端面と開口部の内
周端面との間に間隙が設けられ、この間隙にも樹脂が充
填されているので、装置の底面からの水分等の侵入も防
止される。
【０２２９】第１４の発明の半導体パワーモジュールで
は、単純な形状の金属基材を通じて主回路基板と制御回
路基板とが固定的に連結している。このため、複雑な形
状の枠体を有する従来装置に比べて、低コストでしかも
高い機械的強度が得られる。さらに、金属基材は熱良導
性であるために、電力用半導体素子で生じた熱が、主回
路基板の金属板からさらに金属基材へも伝わって、外部
へと放散されるので、高い放熱効率が得られる。
は、単純な形状の金属基材を通じて主回路基板と制御回
路基板とが固定的に連結している。このため、複雑な形
状の枠体を有する従来装置に比べて、低コストでしかも
高い機械的強度が得られる。さらに、金属基材は熱良導
性であるために、電力用半導体素子で生じた熱が、主回
路基板の金属板からさらに金属基材へも伝わって、外部
へと放散されるので、高い放熱効率が得られる。
【０２３０】第１４の発明の半導体パワーモジュールで
は、金属板と金属基材の表面が、同一平面上に並んでい
るので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置を取り付けた
ときに、金属板だけでなく金属基材も放熱板へ密着す
る。このため、平坦な放熱板を用いることで、さらに良
好な放熱効率が得られる。
は、金属板と金属基材の表面が、同一平面上に並んでい
るので、表面が平坦な通常の放熱板へ装置を取り付けた
ときに、金属板だけでなく金属基材も放熱板へ密着す
る。このため、平坦な放熱板を用いることで、さらに良
好な放熱効率が得られる。
【０２３１】第１５の発明の半導体パワーモジュールで
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが同一平面上に並んでいるので、電力用半導体
素子および制御回路素子を、主回路配線パターンおよび
制御回路配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハンダ
を一括的に印刷することが可能である。すなわち製造が
容易であり、その結果、装置が安価となる。
は、主回路配線パターンの表面と制御回路配線パターン
の表面とが同一平面上に並んでいるので、電力用半導体
素子および制御回路素子を、主回路配線パターンおよび
制御回路配線パターンにそれぞれ接続する際に、ハンダ
を一括的に印刷することが可能である。すなわち製造が
容易であり、その結果、装置が安価となる。
【０２３２】
【０２３３】
【０２３４】
【０２３５】
【０２３６】
【０２３７】
【０２３８】
【０２３９】
【０２４０】
【０２４１】
【０２４２】
【０２４３】
【０２４４】
【０２４５】
【０２４６】
【０２４７】
【０２４８】
【０２４９】
【０２５０】
【０２５１】
【０２５２】
【０２５３】
【図１】 第１実施例の装置の正面断面図である。
【図２】 第１実施例の絶縁配線基板と枠体の平面図で
ある。
ある。
【図３】 第１実施例の枠体の斜視断面図である。
【図４】 第２実施例の装置の正面断面図である。
【図５】 第３実施例の装置の正面断面図である。
【図６】 第３実施例の枠体の斜視断面図である。
【図７】 第４実施例の枠体の斜視断面図である。
【図８】 第４実施例の枠体の正面断面図である。
【図９】 第５実施例の装置の正面断面図である。
【図１０】 第６実施例の装置の正面断面図である。
【図１１】 第６実施例の絶縁配線基板と制御回路基板
の平面図である。
の平面図である。
【図１２】 第７実施例の装置の正面断面図である。
【図１３】 第７実施例のインサート基板の斜視断面図
である。
である。
【図１４】 第８実施例の装置の正面断面図である。
【図１５】 第９実施例の装置の正面断面図である。
【図１６】 第９実施例の絶縁配線基板と金属基材の平
面図である。
面図である。
【図１７】 第１０実施例の装置の正面断面図である。
【図１８】 第１０実施例の絶縁配線基板と金属基材の
平面図である。
平面図である。
【図１９】 第１１実施例の装置の一部の拡大断面図で
ある。
ある。
【図２０】 第１２実施例の装置の一部の正面断面図で
ある。
ある。
【図２１】 第１２実施例の絶縁配線基板と制御回路基
板の平面図である。
板の平面図である。
【図２２】 第１３実施例の装置の一部の正面断面図で
ある。
ある。
【図２３】 第１４実施例の装置の正面断面図である。
【図２４】 第１４実施例の装置の斜視断面図である。
【図２５】 第１５実施例の装置の正面断面図である。
【図２６】 第１６実施例のリードフレームの斜視図で
ある。
ある。
【図２７】 第１６実施例のリードフレームの別の例の
斜視図である。
斜視図である。
【図２８】 第１従来例の装置の正面断面図である。
【図２９】 第２従来例の装置の正面断面図である。
１ アルミベース板（金属板）、２ 絶縁層、３ 金属
箔（主回路配線パターン）、５ 電力用半導体素子、９
制御回路基板本体、１０ 配線（制御回路配線パター
ン）、１３ 電子部品（制御回路素子）、１４ａ，１４
ｂ 端子、１７，１９ 接着剤、１８ 封止樹脂（樹
脂）、３０ 開口部、３０ａ 突出部、３２ 基板本体
（制御回路基板本体）、３３ 金属箔（制御回路配線パ
ターン）、３４ フレキシブル基板（制御回路基板）、
４０，５０ 開口部、４２，４３金属架橋、１００ 絶
縁配線基板（主回路基板）、１０１ 制御回路基板、１
０２ 枠体、１０４，１０５ 金属基材、１０６，１０
８ リードフレーム、１０９ａ 配線パターン（第１リ
ードフレーム材）、１０９ｂ 配線パターン（第２リー
ドフレーム材）、１１０ リードフレーム（第１リード
フレーム材）、１１１ リードフレーム（第２リードフ
レーム材）。
箔（主回路配線パターン）、５ 電力用半導体素子、９
制御回路基板本体、１０ 配線（制御回路配線パター
ン）、１３ 電子部品（制御回路素子）、１４ａ，１４
ｂ 端子、１７，１９ 接着剤、１８ 封止樹脂（樹
脂）、３０ 開口部、３０ａ 突出部、３２ 基板本体
（制御回路基板本体）、３３ 金属箔（制御回路配線パ
ターン）、３４ フレキシブル基板（制御回路基板）、
４０，５０ 開口部、４２，４３金属架橋、１００ 絶
縁配線基板（主回路基板）、１０１ 制御回路基板、１
０２ 枠体、１０４，１０５ 金属基材、１０６，１０
８ リードフレーム、１０９ａ 配線パターン（第１リ
ードフレーム材）、１０９ｂ 配線パターン（第２リー
ドフレーム材）、１１０ リードフレーム（第１リード
フレーム材）、１１１ リードフレーム（第２リードフ
レーム材）。
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フロントページの続き
(72)発明者 加柴 良裕
兵庫県尼崎市塚口本町八丁目１番１号
三菱電機株式会社 生産技術センター内
(72)発明者 中出口 真治
兵庫県尼崎市塚口本町八丁目１番１号
三菱電機株式会社 生産技術センター内
(72)発明者 藤原 通雄
兵庫県尼崎市塚口本町八丁目１番１号
三菱電機株式会社 生産技術センター内
(56)参考文献 特開 平５−304248（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−354362（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−188363（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−263621（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 25/00 - 25/18
Claims (15)
- 【請求項１】 外部の負荷への電力の供給を担う主電流
の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回路
基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御回
路素子が搭載される制御回路基板とが、電気絶縁性の枠
体を通じて固定的に連結されている半導体パワーモジュ
ールにおいて、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子の各１が、前記枠体に一部埋設されること
によって当該枠体に固定されており、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記枠体は、上端が開放され側壁部と底面部とを有する
箱状であって、しかも当該底面部に開口部を有してお
り、 前記主回路基板は、前記電力用半導体素子が前記枠体の
内側に収納され前記金属板が外側に露出する向きに、前
記開口部に挿入されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体
と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配
設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記制御回路基板本体の他方主面が前記枠体の内側表面
に固着されることによって、前記制御回路基板が前記枠
体に固定されており、 前記主回路基板は、前記金属板が前記枠体の底部の外側
表面よりも突出するように前記枠体に固定されているこ
とを特徴とする、 半導体パワーモジュール。 - 【請求項２】 外部の負荷への電力の供給を担う主電流
の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回路
基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御回
路素子が搭載される制御回路基板とが、電気絶縁性の枠
体を通じて固定的に連結されている半導体パワーモジュ
ールにおいて、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子の各１が 、前記枠体に一部埋設されること
によって当該枠体に固定されており、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記枠体は、上端が開放され側壁部と底面部とを有する
箱状であって、しかも当該底面部に開口部を有してお
り、 前記主回路基板は、前記電力用半導体素子が前記枠体の
内側に収納され前記金属板が外側に露出する向きに、前
記開口部に挿入されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体
と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配
設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記制御回路基板本体の他方主面が前記枠体の内側表面
に固着されることによって、前記制御回路基板が前記枠
体に固定されており、 前記制御回路基板本体の前記他方主面は、前記側壁部の
内側表面に固着されていることを特徴とする、半導体パ
ワーモジュール。 - 【請求項３】 請求項２に記載の半導体パワーモジュー
ルにおいて、 前記複数の端子は前記底面部の内側表面において露出し
ており、前記制御回路配線パターンの所定部位と前記複
数の端子の前記露出する部分の中の所定部位とがハンダ
付けされていることを特徴とする、半導体パワーモジュ
ール。 - 【請求項４】 請求項２に記載の半導体パワーモジュー
ルにおいて、 前記制御回路基板本体が樹脂製のシート状であり、前記
制御回路基板が柔軟に折り曲げ可能であって、当該制御
回路基板が前記側壁部を離れて前記底面部の内側表面に
沿う第１延長部を有し、当該第１延長部における前記制
御回路配線パターンの所定部位と前記複数の端子の前記
露出する部分の中の所定部位とが、ハンダ付けされてい
ることを特徴とする、半導体パワーモジュール。 - 【請求項５】 請求項４に記載の半導体パワーモジュー
ルにおいて、 前記制御回路基板が、前記主回路基板の前記主回路配線
パターンが形成される側の主面に対向するように前記側
壁部を離れて前記第１延長部とは反対側に延びた第２延
長部を有することを特徴とする半導体パワーモジュー
ル。 - 【請求項６】 外部の負荷への電力の供給を担う主電流
の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回路
基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御回
路素子が搭載される制御回路基板とが、電気絶縁性の枠
体を通じて固定的に連結されている半導体パワーモジュ
ールにおいて、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子の各１が、前記枠体に一部埋設されること
によって当該枠体に固定されており、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記枠体は、上端が開放され側壁部と底面部とを有する
箱状であって、しかも当該底面部に開口部を有してお
り、 前記主回路基板は、前記電力用半導体素子が前記枠体の
内側に収納され前記金属板が外側に露出する向きに、前
記開口部に挿入されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体
と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配
設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記制御回路基板本体の他方主面が前記枠体の内側表面
に固着されることによって、前記制御回路基板が前記枠
体に固定されており、 前記複数の端子の中の、前記主回路配線パターンと電気
的に接続される端子が、前記開口部の内側へと突出して
おり、当該端子の突出した部分と前記主回路配線パター
ンとが固着されることによって、双方の電気的接続がな
されるとともに前記主回路基板と前記枠体との間の固定
がなされていることを特徴とする、半導体パワーモジュ
ール。 - 【請求項７】 請求項６に記載の半導体パワーモジュー
ルにおいて、 前記枠体の内側に樹脂が充填されることによって、前記
主回路基板、前記制御回路基板、前記電力用半導体素
子、および、前記制御回路素子が封止されており、 前記主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面との
間に間隙が設けられており、前記樹脂は当該間隙をも充
填していることを特徴とする、半導体パワーモジュー
ル。 - 【請求項８】 外部の負荷への電力の供給を担う主電流
の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回路
基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御回
路素子が搭載される制御回路基板とを備える半導体パワ
ーモジュールにおいて、 前記制御回路基板が主面中央部に開口部を有する平板状
であって、 前記主回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制御回
路基板に固着されており、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子が、前記制御回路基板に接続されており、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の板状の制御回路基板
本体と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上
に配設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記主回路基板の前記主回路配線パターンが形成される
側の主面が前記制御回路基板本体の前記一方主面と同一
方向を向くように、前記主回路基板と前記制御回路基板
との間の固定がなされており、 前記主回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パタ
ーンの表面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基
板と前記制御回路基板との間の固定が行われており、 前記主回路基板の前記主面の反対側主面が、前記制御回
路基板本体の他方主面よりも突出するように、前記主回
路基板の厚さと前記制御回路基板の厚さの関係が設定さ
れていることを特徴とする、半導体パワーモジュール。 - 【請求項９】 請求項８に記載の半導体パワーモジュー
ルにおいて、 前記複数の端子の外方先端部および前記主回路基板の前
記反対側主面が露出するように、少なくとも前記主回路
基板の前記主面、前記制御回路基板本体の前記一方主
面、前記電力用半導体素子、および、前記制御回路素子
が樹脂で封止されていることを特徴とする、半導体パワ
ーモジュール。 - 【請求項１０】 請求項８に記載の半導体パワーモジュ
ールにおいて、 前記制御回路基板の前記他方主面と、当該他方主面から
突出する前記主回路基板の外周端面との間に接着剤を塗
布することによって、前記主回路基板と前記制御回路基
板とが互いに固定されていることを特徴とする、半導体
パワーモジュール。 - 【請求項１１】 外部の負荷への電力の供給を担う主電
流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回
路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御
回路素子が搭載される制御回路基板とを備える半導体パ
ワーモジュールにおいて、 前記制御回路基板が主面中央部に開口部を有する平板状
であって、 前記主回路基板が、前記開口部に挿入されて前記制御回
路基板に固着されており、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子が、前記制御回路基板に接続されており、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の板状の制御回路基板
本体と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上
に配設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 前記主回路基板の前記主回路配線パターンが形成される
側の主面が前記制御回路基板本体の前記一方主面と同一
方向を向くように、前記主回路基板と前記制御回路基板
との間の固定がなされており、 前記主回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パタ
ーンの表面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基
板と前記制御回路基板との間の固定が行われており、 前記制御回路配線パターンと前記複数の端子とが、それ
らの主面が露出するように前記制御回路基板本体の前記
一方主面に埋設されることによって、当該制御回路基板
本体に固定されていることを特徴とする、半導体パワー
モジュール。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の半導体パワーモジ
ュールにおいて、 前記複数の端子の中の、前記主回路配線パターンと電気
的に接続される端子が、前記開口部の内側へと突出して
おり、当該端子の突出した部分と前記主回路配線パター
ンとが固着されることによって、双方の電気的接続がな
されるとともに前記主回路基板と前記制御回路基板との
間の固定がなされていることを特徴とする、半導体パワ
ーモジュール。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の半導体パワーモジ
ュールにおいて、 前記複数の端子の外方先端部および前記主回路基板の前
記反対側主面が露出するように、少なくとも前記主回路
基板の前記主面、前記制御回路基板本体の前記一方主
面、前記電力用半導体素子、および、前記制御回路素子
が樹脂で封止されており、 前記主回路基板の外周端面と前記開口部の内周端面との
間に間隙が設けられており、前記樹脂は当該間隙をも充
填していることを特徴とする、半導体パワーモジュー
ル。 - 【請求項１４】 外部の負荷への電力の供給を担う主電
流の流れを制御する電力用半導体素子が搭載された主回
路基板と、当該電力用半導体素子の動作を制御する制御
回路素子が搭載される制御回路基板とを備える半導体パ
ワーモジュールにおいて、 前記主回路基板が、熱良導性の平坦な金属板と、当該金
属板の上に形成された絶縁層と、当該絶縁層の上に配設
された主回路配線パターンと、を備え、 前記電力用半導体素子は当該主回路配線パターンの所定
部位に固着されており、 前記制御回路基板は、電気絶縁性の制御回路基板本体
と、当該制御回路基板本体の少なくとも一方主面上に配
設された制御回路配線パターンと、を備え、 前記制御回路素子は、前記一方主面上において前記制御
回路配線パターンの所定部位に接続されており、 外部との間で主電流および電気信号の入出力を行うため
の複数の端子が、前記制御回路基板に接続されており、 前記制御回路基板本体の他方主面が、主面中央部に開口
部を有する熱良導性の平板状の金属基材の一方主面の上
に、固着されることによって、前記制御回路基板が前記
金属基材に固定されており、 前記主回路基板は、前記主回路配線パターンが配設され
る側の主面が前記制御回路基板の前記一方主面と同一方
向を向くように、前記開口部に挿入されており、 しかも、前記金属板の外周端面と前記開口部の内周端面
とが互いに固着されており、 前記主回路基板の前記主面の反対側主面と前記金属基材
の他方主面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基
板と前記金属基材との間の固定が行われていることを特
徴とする、半導体パワーモジュール。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の半導体パワーモジ
ュールにおいて、 前記主回路配線パターンの表面と前記制御回路配線パタ
ーンの表面とが同一平面上に並ぶように、前記主回路基
板、前記制御回路基板、および、前記金属基材の厚さの
関係が設定されていることを特徴とする、半導体パワー
モジュール。
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