JP5353825B2 - Semiconductor module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurence of refrigerant leaks in a semiconductor module including a cast plate with a cooling fin. <P>SOLUTION: A plate part 17a of a plate having a cooling fin 17 includes a metal plate 17c, and the metal plate 17c functions as a stopper. In this structure, even if a surface layer, called mill scale, on the back side of the cooling fin 17b or the plate part 17a corrodes and refrigerant such as coolant penetrates into the inner side of the surface layer, the metal plate 17c prevents the refrigerant from penetrating further. Consequently, even if the plate having the cooling fin 17 is formed by a method, such as casting, which tends to leave bubbles called pin holes and the refrigerant penetrates into an area in which strings of the pin holes are formed, a passage penetrating from the surface to the back side of the plate part 17a is not formed. Therefore, the occurence of the refrigerant leaks is prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、半導体パワー素子が形成された半導体チップを樹脂モールド部で覆ったものが冷却フィン付きプレートと一体構造とされた半導体モジュールに関するもので、例えば、上アーム（ハイサイド側素子）と下アーム（ローサイド側素子）の二つの半導体パワー素子を樹脂モールドした２ｉｎ１構造等の半導体モジュールに適用すると好適である。   The present invention relates to a semiconductor module in which a semiconductor chip on which a semiconductor power element is formed is covered with a resin mold part and is integrated with a plate with a cooling fin, for example, an upper arm (high side element) and a lower It is preferable to apply to a semiconductor module having a 2-in-1 structure in which two semiconductor power elements of an arm (low-side element) are resin-molded.

従来、特許文献１において、半導体パワー素子が形成された半導体チップを冷却フィン付きプレート上に搭載したのち、樹脂にてモールド化して一体構造とした半導体モジュールが開示されている。この半導体モジュールは、冷却フィン付きプレート上に絶縁材および銅等の金属ブロックで構成されたヒートスプレッダを介して半導体チップを搭載し、半導体チップとヒートスプレッダおよび絶縁材を覆うように樹脂モールドした構造とされている。   Conventionally, Patent Document 1 discloses a semiconductor module in which a semiconductor chip on which a semiconductor power element is formed is mounted on a plate with a cooling fin and then molded with resin to form an integrated structure. This semiconductor module has a structure in which a semiconductor chip is mounted on a plate with cooling fins via a heat spreader composed of an insulating material and a metal block such as copper, and is resin-molded so as to cover the semiconductor chip, the heat spreader, and the insulating material. ing.

特開平１１−２０４７００号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-204700

一般的に、冷却フィン付きプレートは、アルミ鋳造などの金属の鋳造によって製造される。このような鋳造によって冷却フィン付きプレートが製造される場合、鋳造では表面に細かな凹凸が残るため、冷却フィン付きプレートのうち絶縁材が配置される側となる表面の平坦度を上げるために、切削などの処置を行うことになる。   Generally, a plate with a cooling fin is manufactured by casting of metal such as aluminum casting. When a plate with a cooling fin is manufactured by such casting, since fine irregularities remain on the surface in the casting, in order to increase the flatness of the surface on the side where the insulating material is arranged in the plate with the cooling fin, Treatment such as cutting will be performed.

しかしながら、このような切削を行っているために、半導体モジュールが取り付けられる冷却器内の冷媒が漏れる可能性がある。これについて、図６に示す半導体モジュールの製造工程を示した断面図を参照して説明する。   However, since such cutting is performed, the refrigerant in the cooler to which the semiconductor module is attached may leak. This will be described with reference to a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor module shown in FIG.

図６（ａ）においてハッチングで示したように、金属の鋳造によって冷却フィン付きプレートＪ１を形成した場合、表面全面に凹凸が残るが、その表面に黒皮と呼ばれる表面層Ｊ２が形成され、この表面層Ｊ２が保護膜として働くことで腐食の抑制に寄与している。ところが、図６（ｂ）に示すように、切削などの処置によって冷却フィン付きプレートＪ１の表面側を平坦面としているため、表面側の黒皮と呼ばれる表面層Ｊ２が除去されることになる。このため、図６（ｃ）に示すように、平坦面とされた表面側に絶縁材Ｊ３を介して金属ブロックＪ４や半導体チップＪ５を搭載した半導体モジュールを冷却器に取り付けて使用した場合、冷却フィンＪ６側の表面層Ｊ２が腐食してしまったときに、表面層Ｊ２より内側の金属がさらに腐食されて表面側まで貫通した通路Ｊ７が形成され、その通路Ｊ７を通じて冷媒漏れが発生する。特に、鋳造の場合には、内部に鋳巣と呼ばれる気泡Ｊ８が残り易いため、その気泡Ｊ８が連なった場所において通路Ｊ７が形成され易く、冷媒漏れが発生することがある。   As shown by hatching in FIG. 6 (a), when the plate J1 with cooling fins is formed by metal casting, irregularities remain on the entire surface, but a surface layer J2 called a black skin is formed on the surface. The surface layer J2 serves as a protective film, thereby contributing to the suppression of corrosion. However, as shown in FIG. 6B, since the surface side of the plate J1 with cooling fins is made flat by a treatment such as cutting, the surface layer J2 called the black skin on the surface side is removed. For this reason, as shown in FIG. 6C, when a semiconductor module having a metal block J4 or a semiconductor chip J5 mounted on a flat surface side through an insulating material J3 is attached to a cooler and used, When the surface layer J2 on the fin J6 side is corroded, the metal inside the surface layer J2 is further corroded to form a passage J7 penetrating to the surface side, and refrigerant leakage occurs through the passage J7. In particular, in the case of casting, since bubbles J8 called a cast hole are likely to remain inside, passage J7 is likely to be formed at a place where the bubbles J8 are connected, and refrigerant leakage may occur.

本発明は上記点に鑑みて、冷却フィン付きプレートを鋳造で製造する半導体モジュールにおいて、冷媒漏れの発生を抑制できるようにすることを目的とする。   An object of this invention is to enable it to suppress generation | occurrence | production of a refrigerant | coolant leak in the semiconductor module which manufactures a plate with a cooling fin by casting in view of the said point.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体チップ（１１）、樹脂モールド部（１８）および冷却フィン付きプレート（１７）が一体化されてなる半導体モジュールにおいて、冷却フィン付きプレート（１７）のプレート部（１７ａ）には、該プレート部（１７ａ）の表面側となる表面側プレート部と裏面側となる裏面側プレート部とを区画する金属板（１７ｃ）が備えられており、冷却フィン（１７ｂ）および裏面側プレート部と、金属板（１７ｃ）と、表面側プレート部とが積層構造になっていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the semiconductor module in which the semiconductor chip (11), the resin mold part (18), and the plate with cooling fin (17) are integrated, the plate with cooling fin is provided. The plate portion (17a) of (17) is provided with a metal plate (17c) that divides a front surface side plate portion that is the front surface side of the plate portion (17a) and a back surface side plate portion that is the back surface side. The cooling fin ( 17b ) and the back plate portion, the metal plate (17 c), and the front plate portion have a laminated structure.

このように、冷却フィン付きプレート（１７）におけるプレート部（１７ａ）の表面側を切削によって削る場合、その表面側において鋳造によって形成される黒皮と呼ばれる表面層が削り取られることになる。しかしながら、プレート部（１７ａ）内に金属板（１７ｃ）を備えているため、この金属板（１７ｃ）がストッパーとして機能する。このため、仮に冷却フィン（１７ｂ）やプレート部（１７ａ）の裏面側となる裏面側プレート部の黒皮と呼ばれる表面層が腐食して、冷却水などの冷媒が表面層の内側まで浸入したとしても、金属板（１７ｃ）によって冷媒の浸入が防がれる。したがって、鋳造のように鋳巣と呼ばれる気泡が残り易い製法によって冷却フィン付きプレート（１７）を形成し、鋳巣が連なった場所において冷媒が侵入してきたとしても、プレート部（１７ａ）の表裏を貫通するような通路が形成されないようにできる。これにより、冷媒漏れが生じることを防止することが可能となる。 Thus, when the surface side of the plate part (17a) in the plate (17) with cooling fins is cut by cutting, a surface layer called a black skin formed by casting is cut off on the surface side. However, since the metal plate (17c) is provided in the plate portion (17a), the metal plate (17c) functions as a stopper. For this reason, suppose that the surface layer called the black skin of the back surface side plate portion which is the back surface side of the cooling fin (17b) or the plate portion (17a) corrodes, and coolant such as cooling water has penetrated to the inside of the surface layer. However, the metal plate (17c) prevents the refrigerant from entering. Therefore, even if a cooling fin-attached plate (17) is formed by a manufacturing method in which bubbles are likely to remain like casting, even if the refrigerant enters in the place where the casting voids are continuous, the front and back of the plate portion (17a) are It is possible not to form a passage that penetrates. As a result, it is possible to prevent refrigerant leakage.

請求項２に記載の発明では、金属板（１７ｃ）は、冷却フィン付きプレート（１７）のうち鋳造によって形成される部分と同じ材質の金属で構成されていることを特徴としている。   The invention according to claim 2 is characterized in that the metal plate (17c) is made of a metal of the same material as that of the portion formed by casting in the plate (17) with cooling fins.

このように、冷却フィン付きプレート（１７）に備えた金属板（１７ｃ）を鋳造にて構成される他の部分と同じ金属にて構成した場合には、金属板（１７ｃ）と他の部分との線膨張係数が等しいため、金属板（１７ｃ）がインサート成形されていても、線膨張係数の相違に起因する応力の発生を防止することができる。   Thus, when the metal plate (17c) provided in the plate (17) with the cooling fin is made of the same metal as the other part constituted by casting, the metal plate (17c) and the other part are Therefore, even if the metal plate (17c) is insert-molded, the occurrence of stress due to the difference in the linear expansion coefficient can be prevented.

請求項３に記載の発明では、金属板（１７ｃ）は、冷却フィン付きプレート（１７）のうち鋳造によって形成される部分よりも高融点の金属で構成されていることを特徴としている。   The invention according to claim 3 is characterized in that the metal plate (17c) is made of a metal having a higher melting point than the portion formed by casting in the plate (17) with cooling fins.

このように、冷却フィン付きプレート（１７）に備えた金属板（１７ｃ）を鋳造にて構成される他の部分よりも高融点の金属にて構成した場合には、鋳造時に金属板（１７ｃ）が溶融することを確実に防止することができる。   As described above, when the metal plate (17c) provided in the plate (17) with the cooling fin is made of a metal having a melting point higher than that of the other parts formed by casting, the metal plate (17c) is cast at the time of casting. Can be surely prevented from melting.

請求項４に記載の発明では、金属板（１７ｃ）は、凹凸形状とされた凹凸板であることを特徴としている。   The invention according to claim 4 is characterized in that the metal plate (17c) is an uneven plate having an uneven shape.

このように、金属板（１７ｃ）を凹凸板にて構成することで、冷却フィン付きプレート（１７）の強度を高くすることが可能となる。特に、請求項５に記載したように、金属板（１７ｃ）を複数の凸部が点在させられた凹凸形状とすれば、金属板（１７ｃ）の強度を一方向だけでなく、それと垂直な方向についても得ることが可能となり、冷却フィン付きプレート（１７）の強度をより高くすることが可能となる。   Thus, it becomes possible to make the intensity | strength of the plate (17) with a cooling fin high by comprising a metal plate (17c) with an uneven | corrugated board. In particular, as described in claim 5, if the metal plate (17c) has an uneven shape in which a plurality of convex portions are interspersed, the strength of the metal plate (17c) is not only in one direction but also perpendicular thereto. The direction can be obtained, and the strength of the plate (17) with cooling fins can be further increased.

請求項６に記載の発明では、冷却フィン付きプレート（１７）におけるプレート部（１７ａ）の平坦面上に絶縁材（１６）が配置されると共に、絶縁材（１６）の表面にヒートスプレッダとしての金属ブロック（１２）を介して半導体チップ（１１）が配置されており、半導体チップ（１１）と金属ブロック（１２）および絶縁材（１６）がすべて樹脂モールド部（１８）にて樹脂モールドされることで、冷却フィン付きプレート（１７）に対して一体化されていることを特徴としている。   In the invention according to claim 6, the insulating material (16) is disposed on the flat surface of the plate portion (17a) of the plate with cooling fin (17), and the metal as the heat spreader is formed on the surface of the insulating material (16). The semiconductor chip (11) is arranged via the block (12), and the semiconductor chip (11), the metal block (12), and the insulating material (16) are all resin-molded by the resin mold part (18). And it is characterized by being integrated with the plate (17) with the cooling fin.

このように、樹脂モールドによって冷却フィン付きプレート（１７）が一体化された半導体モジュール（１０）とする場合、半導体モジュール（１０）を簡素な構造で構成することができる。しかしながら、その反面、樹脂モールドによる一体化が行われているため、冷却フィン付きプレート（１７）にプレート部（１７ａ）の表裏を貫通する通路が形成された場合、漏れた冷媒が半導体チップ（１１）側に到達してしまう可能性が高い。このため、このような構造において、請求項１ないし５に記載の発明を適用するとより効果的である。   Thus, when setting it as the semiconductor module (10) with which the plate (17) with a cooling fin was integrated by the resin mold, a semiconductor module (10) can be comprised with a simple structure. However, on the other hand, since integration by the resin mold is performed, when a passage penetrating the front and back of the plate portion (17a) is formed in the cooling fin-equipped plate (17), the leaked refrigerant is removed from the semiconductor chip (11). ) Is likely to reach the side. For this reason, in such a structure, it is more effective to apply the invention described in claims 1 to 5.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態にかかる半導体モジュール１０が適用されるインバータ１の回路図である。1 is a circuit diagram of an inverter 1 to which a semiconductor module 10 according to a first embodiment of the present invention is applied. 半導体モジュール１０の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor module 10. 本発明の第２実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor module 10 concerning 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態にかかる半導体モジュール１０の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor module 10 concerning 3rd Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態で説明する製造途中の半導体モジュール１０の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor module 10 in the middle of manufacture demonstrated in other embodiment of this invention. 半導体モジュールの製造工程を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the manufacturing process of the semiconductor module.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の一実施形態にかかる半導体モジュールの適用例として、三相モータ駆動用のインバータを例に挙げて説明する。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, as an application example of the semiconductor module according to the embodiment of the present invention, an inverter for driving a three-phase motor will be described as an example.

図１は、インバータ１の回路図である。図１に示すように、インバータ１は、直流電源２に基づいて負荷である三相モータ３を交流駆動するためのもので、昇圧回路４とインバータ出力回路５とを備えた構成とされている。   FIG. 1 is a circuit diagram of the inverter 1. As shown in FIG. 1, the inverter 1 is for driving an AC drive of a three-phase motor 3 that is a load based on a DC power supply 2, and includes a booster circuit 4 and an inverter output circuit 5. .

昇圧回路４は、直列接続した上下アーム４１、４２と、リアクトル４３およびコンデンサ４４にて構成されている。上下アーム４１、４２は、それぞれ、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａとフリーホイールダイオード（以下、ＦＷＤという）４１ｂ、４２ｂが並列接続された構成とされ、上下アーム４１、４２の間にリアクトル４３を介して直流電源２の正極側が接続されている。また、リアクトル４３よりも直流電源２側において、直流電源２と並列的にコンデンサ４４が接続されている。このようにして昇圧回路４が構成されている。   The booster circuit 4 includes upper and lower arms 41 and 42 connected in series, a reactor 43 and a capacitor 44. The upper and lower arms 41 and 42 are configured such that IGBTs 41 a and 42 a and free wheel diodes (hereinafter referred to as “FWD”) 41 b and 42 b are connected in parallel, respectively, and a DC power source 2 is connected between the upper and lower arms 41 and 42 via a reactor 43. The positive electrode side is connected. Further, a capacitor 44 is connected in parallel with the DC power supply 2 on the DC power supply 2 side of the reactor 43. In this way, the booster circuit 4 is configured.

このように構成される昇圧回路４では、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオフ、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオンしているときに直流電源２からの電力供給に基づいてリアクトル４３がエネルギーを蓄積する。例えば直流電源２は２８８Ｖの電圧を発生させる２００Ｖ系のバッテリであり、この高電圧に基づいてリアクトル４３にエネルギーが蓄えられる。そして、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオン、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオフすると、リアクトル４３に蓄積されているエネルギーがインバータ出力回路５への電源供給ライン６に直流電源２よりも大きな電源電圧（例えば６５０Ｖ）を印加する。このような上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのオンオフ動作を交互に繰り返し行うことで、一定の電源電圧をインバータ出力回路５側に供給することができる。   In the booster circuit 4 configured as described above, the reactor 43 accumulates energy based on the power supply from the DC power supply 2 when the IGBT 41a of the upper arm 41 is turned off and the IGBT 42a of the lower arm 42 is turned on. For example, the DC power source 2 is a 200V battery that generates a voltage of 288V, and energy is stored in the reactor 43 based on this high voltage. When the IGBT 41a of the upper arm 41 is turned on and the IGBT 42a of the lower arm 42 is turned off, the energy accumulated in the reactor 43 is supplied to the power supply line 6 to the inverter output circuit 5 by a power supply voltage (for example, 650V) larger than the DC power supply 2. ) Is applied. By alternately repeating the on / off operations of the IGBTs 41a and 42a of the upper and lower arms 41 and 42, a constant power supply voltage can be supplied to the inverter output circuit 5 side.

なお、昇圧回路４とインバータ出力回路５との間において、電源供給ライン６とＧＮＤライン７との間にコンデンサ８および抵抗９が並列的に接続されている。コンデンサ８は、平滑用コンデンサであり、昇圧回路４における上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのスイッチング時のリプルの低減やノイズの影響を抑制して一定な電源電圧を形成するために用いられる。抵抗９は、放電抵抗であり、昇圧回路４における上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａのオフ時に、コンデンサ８に蓄えられているエネルギーを消費するために備えられている。   A capacitor 8 and a resistor 9 are connected in parallel between the power supply line 6 and the GND line 7 between the booster circuit 4 and the inverter output circuit 5. The capacitor 8 is a smoothing capacitor, and is used to form a constant power supply voltage by suppressing ripple reduction and noise influence during switching of the IGBTs 41 a and 42 a of the upper and lower arms 41 and 42 in the booster circuit 4. The resistor 9 is a discharge resistor, and is provided for consuming energy stored in the capacitor 8 when the IGBT 41 a of the upper arm 41 in the booster circuit 4 is turned off.

インバータ出力回路５は、直列接続した上下アーム５１〜５６が三相分並列接続された構成とされ、上アーム５１、５３、５５と下アーム５２、５４、５６との中間電位を三相モータ３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に順番に入れ替えながら印加する。すなわち、上下アーム５１〜５６は、それぞれ、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂを備えた構成とされ、各相の上下アーム５１〜５６のＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａがオンオフ制御されることで、三相モータ３に対して周期の異なる三相の交流電流を供給する。これにより、三相モータ３の駆動を可能としている。   The inverter output circuit 5 has a configuration in which upper and lower arms 51 to 56 connected in series are connected in parallel for three phases, and an intermediate potential between the upper arms 51, 53, 55 and the lower arms 52, 54, 56 is set to the three-phase motor 3. The U phase, the V phase, and the W phase are applied while being sequentially replaced. That is, the upper and lower arms 51 to 56 are configured to include IGBTs 51a to 56a and FWDs 51b to 56b, respectively, and the IGBTs 51a to 56a of the upper and lower arms 51 to 56 of each phase are controlled to be turned on and off, so that the three-phase motor 3 In contrast, three-phase alternating currents with different periods are supplied. Thereby, the three-phase motor 3 can be driven.

本実施形態では、昇圧回路４における上下アーム４１、４２もしくはインバータ出力回路５における上下アーム５１〜５６の少なくとも１つのアームを半導体モジュールとしている。   In the present embodiment, at least one of the upper and lower arms 41 and 42 in the booster circuit 4 or the upper and lower arms 51 to 56 in the inverter output circuit 5 is a semiconductor module.

図２に、半導体モジュール１０の断面図を示し、この図を参照して本実施形態に係る半導体モジュール１０の構成について説明する。   FIG. 2 shows a cross-sectional view of the semiconductor module 10, and the configuration of the semiconductor module 10 according to the present embodiment will be described with reference to this drawing.

図２に示すように、半導体モジュール１０は、半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５、絶縁材１６、冷却フィン付きプレート１７および樹脂モールド部１８を備えた構成とされている。冷却フィン付きプレート１７の上に半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５、絶縁材１６が配置され、樹脂モールド部１８による樹脂モールドによって冷却フィン付きプレート１７と一体化構造とされている。   As shown in FIG. 2, the semiconductor module 10 includes a semiconductor chip 11, a copper block 12, first and second electrical wirings 13 and 14, a control terminal 15, an insulating material 16, a plate 17 with cooling fins, and a resin mold portion 18. It is set as the structure provided. The semiconductor chip 11, the copper block 12, the first and second electric wirings 13 and 14, the control terminal 15, and the insulating material 16 are disposed on the plate 17 with cooling fins, and the plate with cooling fins is formed by resin molding by the resin mold unit 18. 17 and an integrated structure.

半導体チップ１１には、上アーム４１、５１、５３、５５もしくは下アーム４２、５２、５４、５６のうちのいずれかが形成されている。ここでは、各アーム４１、４２、５１〜５６のうちの１つのみを半導体モジュール１０内に備えた１ｉｎ１構造について説明するが、それらのうちの２つを半導体モジュール１０内に備えた２ｉｎ１構造、インバータ出力回路５を構成する上下アーム５１〜５６のすべてを半導体モジュール１０内に備えた６ｉｎ１構造など、いずれのタイプのものについても本実施形態を適用できる。   One of the upper arms 41, 51, 53, 55 and the lower arms 42, 52, 54, 56 is formed on the semiconductor chip 11. Here, a 1 in 1 structure in which only one of the arms 41, 42, 51 to 56 is provided in the semiconductor module 10 will be described, but a 2 in 1 structure in which two of them are provided in the semiconductor module 10, The present embodiment can be applied to any type such as a 6-in-1 structure in which all of the upper and lower arms 51 to 56 constituting the inverter output circuit 5 are provided in the semiconductor module 10.

本実施形態では、半導体チップ１１に形成されるＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂを基板垂直方向に電流を流す縦型素子として形成しており、半導体チップ１１の表面側と裏面側に各種パッドが形成されている。具体的には、半導体チップ１１の表面側には、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッドが形成されていると共に、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂのカソードに接続されるパッドが形成されている。また、裏面側は、裏面全面がＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂのアノードに繋がるパッドとされている。   In the present embodiment, the IGBTs 41 a, 42 a, 51 a to 56 a and the FWDs 41 b, 42 b, 51 b to 56 b formed on the semiconductor chip 11 are formed as vertical elements that allow current to flow in the substrate vertical direction. Various pads are formed on the back side. Specifically, pads connected to the gates of the IGBTs 41a, 42a, 51a to 56a are formed on the surface side of the semiconductor chip 11, and the emitters of the IGBTs 41a, 42a, 51a to 56a and the FWDs 41b, 42b, 51b. Pads connected to the cathodes of .about.56b are formed. Further, the back surface is a pad whose entire back surface is connected to the collectors of the IGBTs 41a, 42a, 51a to 56a and the anodes of the FWDs 41b, 42b, 51b to 56b.

銅ブロック１２は、ヒートスプレッダとなる金属ブロックに相当するものであり、半導体チップ１１における裏面側において、はんだ２０を介して、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂのカソードと接続されている。   The copper block 12 corresponds to a metal block serving as a heat spreader, and is connected to the collectors of the IGBTs 41a, 42a, 51a to 56a and the cathodes of the FWDs 51b to 56b via the solder 20 on the back surface side of the semiconductor chip 11. Yes.

第１電気配線１３は、半導体チップ１１の正極端子を構成するものであり、銅ブロック１２に対して第１電気配線１３が一体成形もしくは溶接等によって接合され、銅ブロック１２を介して半導体チップ１１の裏面側に備えられたパッドに電気的に接続されている。第１電気配線１３における銅ブロック１２とは反対側の端部は、樹脂モールド部１８から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。   The first electrical wiring 13 constitutes the positive terminal of the semiconductor chip 11, and the first electrical wiring 13 is joined to the copper block 12 by integral molding or welding, and the semiconductor chip 11 is interposed via the copper block 12. It is electrically connected to a pad provided on the back side. An end portion of the first electric wiring 13 opposite to the copper block 12 is exposed from the resin mold portion 18 and is configured to be connected to the outside through this exposed portion.

第２電気配線１４は、半導体チップ１１の負極端子を構成するものであり、はんだ２１を介して半導体チップ１１の表面側のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂのカソードに接続されるパッドに電気的に接続されている。第２電気配線１４における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１８から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。   The second electrical wiring 14 constitutes the negative electrode terminal of the semiconductor chip 11, and the emitters of the IGBTs 41 a, 42 a, 51 a to 56 a and the FWDs 41 b, 42 b, 51 b to 56 b on the surface side of the semiconductor chip 11 through the solder 21. It is electrically connected to a pad connected to the cathode. An end portion of the second electric wiring 14 opposite to the semiconductor chip 11 is exposed from the resin mold portion 18 and is configured to be able to be connected to the outside through this exposed portion.

制御端子１５は、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲート配線となるもので、半導体チップ１１の表面側に形成されたＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッドにボンディングワイヤ２２を介して電気的に接続されている。制御端子１５における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１８から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。   The control terminal 15 serves as the gate wiring of the IGBTs 41a, 42a, 51a to 56a. The control terminal 15 is connected to the pads connected to the gates of the IGBTs 41a, 42a, 51a to 56a formed on the surface side of the semiconductor chip 11 via the bonding wires 22. Are electrically connected. An end portion of the control terminal 15 opposite to the semiconductor chip 11 is exposed from the resin mold portion 18 and configured to be connected to the outside through the exposed portion.

絶縁材１６は、銅ブロック１２と冷却フィン付きプレート１７との間の絶縁性を確保するために備えられるもので、板状とされ、銅ブロック１２と冷却フィン付きプレート１７の間に挟み込まれている。   The insulating material 16 is provided in order to ensure insulation between the copper block 12 and the plate 17 with cooling fins, is in the form of a plate, and is sandwiched between the copper block 12 and the plate 17 with cooling fins. Yes.

冷却フィン付きプレート１７は、熱伝導率の高い金属、例えば銅やアルミニウム等で構成されており、表面側が平坦面とされたプレート部１７ａと、プレート部１７ａの裏面側に備えられた冷却フィン１７ｂとを有する構造とされている。冷却フィン付きプレート１７は、基本的には鋳造によって形成されるが、プレート部１７ａとなる部分に金属板１７ｃをインサート成形してある。   The plate 17 with cooling fins is made of a metal having high thermal conductivity, such as copper or aluminum, and has a plate portion 17a whose front side is a flat surface and a cooling fin 17b provided on the back side of the plate portion 17a. It is set as the structure which has. The plate 17 with cooling fins is basically formed by casting, but a metal plate 17c is insert-molded in a portion that becomes the plate portion 17a.

金属板１７ｃは、冷却フィン付きプレート１７におけるプレート部１７ａと同寸法とされており、本実施形態では平板とされており、プレート部１７ａの表面側と裏面側とを区画している。金属板１７ｃは、鍛造やプレス成形などのように、内部に気泡が残り難い製法によって形成されている。また、金属板１７ｃの材質は、冷却フィン付きプレート１７のうち金属板１７ｃ以外の鋳造形成される部分と同じ材料もしくはそれよりも高融点の金属にて構成される。例えば、冷却フィン付きプレート１７のうち金属板１７ｃ以外をアルミ鋳造にて形成するのであれば、金属板１７ｃをアルミニウムもしくはアルミニウムよりも融点の高い銅などによって構成することができる。   The metal plate 17c has the same dimensions as the plate portion 17a in the plate 17 with cooling fins, and is a flat plate in the present embodiment, and partitions the front surface side and the back surface side of the plate portion 17a. The metal plate 17c is formed by a manufacturing method in which air bubbles hardly remain inside, such as forging or press molding. The material of the metal plate 17c is made of the same material as the cast-formed portion other than the metal plate 17c of the cooling fin-equipped plate 17 or a metal having a higher melting point than that. For example, if the plate 17 with cooling fins other than the metal plate 17c is formed by aluminum casting, the metal plate 17c can be made of aluminum or copper having a higher melting point than aluminum.

また、冷却フィン付きプレート１７におけるプレート部１７ａの表面側の鋳造によって形成された部分を切削等によって除去して平坦面としてあり、この平坦面上に、絶縁材１６を介して、はんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５が搭載されている。   Further, a portion formed by casting on the surface side of the plate portion 17a in the plate 17 with cooling fins is removed by cutting or the like to form a flat surface, and the solders 20 and 21 are interposed on the flat surface via the insulating material 16. The semiconductor chip 11, the copper block 12, the first and second electric wirings 13 and 14, and the control terminal 15 that have been electrically connected by the bonding wire 22 are mounted.

なお、冷却フィン１７ｂの形状は問わないが、本実施形態では、例えば一方向を長手方向とする薄板状のフィンが複数本等間隔に並べられた構造としている。このように、冷却フィン１７ｂを設けることによって表面積を稼ぐことができ、熱交換の効率を高めることができる。また、冷却フィン付きプレート１７のプレート部１７ａの表面側は、基本的には平坦面とされるが、部分的に凹部などが設けられることで樹脂モールド部１８の接合が強固になるようにしてあっても構わない。   The shape of the cooling fins 17b is not limited, but in the present embodiment, for example, a plurality of thin plate-like fins whose longitudinal direction is one direction are arranged at equal intervals. Thus, by providing the cooling fin 17b, a surface area can be earned and the efficiency of heat exchange can be improved. In addition, the surface side of the plate portion 17a of the plate 17 with cooling fins is basically a flat surface, but a concave portion or the like is provided partially so that the resin mold portion 18 is firmly joined. It does not matter.

樹脂モールド部１８は、冷却フィン付きプレート１７の表面側に上述した各部を搭載したのち、これらを成形型に設置し、その成形型内に樹脂を注入してモールド化することで構成される。この樹脂モールド部１８により、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５の露出箇所以外が覆われることで、半導体チップ１１などが保護されている。   The resin mold portion 18 is configured by mounting the above-described portions on the surface side of the plate 17 with the cooling fin, and then installing these portions in a mold, and injecting resin into the mold to mold. The resin mold portion 18 covers the portions other than the exposed portions of the first and second electric wirings 13 and 14 and the control terminal 15, thereby protecting the semiconductor chip 11 and the like.

このような構造により、本実施形態の半導体モジュール１０が構成されている。続いて、本実施形態の半導体モジュール１０の製造方法について説明する。   With such a structure, the semiconductor module 10 of the present embodiment is configured. Then, the manufacturing method of the semiconductor module 10 of this embodiment is demonstrated.

まず、冷却フィン付きプレート１７の形成工程を行う。具体的には、予め冷却フィン付きプレート１７を鋳造形成する際に用いる材料と同じ金属もしくはそれよりも高融点の金属を用いて、鍛造やプレス成形等により金属板１７ｃを形成しておく。そして、鋳造用の成形型（図示せず）内に金属板１７ｃを配置しておき、冷却フィン付きプレート１７を形成するための金属を成形型内に流し込むことにより、金属板１７ｃがプレート部１７ａ内にインサート成形された冷却フィン付きプレート１７を形成する。このとき、金属板１７ｃの材質を冷却フィン付きプレート１７のうち金属板１７ｃ以外の部分、つまり鋳造によって形成する部分の金属と同じもしくはそれよりも高融点の金属にて構成しているため、成形時に金属板１７ｃが溶融しないようにできる。金属板１７ｃが若干溶融されることはあるものの、金属板１７ｃがすべて溶融しきってしまうことはなく、少なくともプレート部１７ａとほぼ同寸法の領域分が残るようにすることができる。   First, the formation process of the plate 17 with a cooling fin is performed. Specifically, the metal plate 17c is formed in advance by forging, press molding, or the like using the same metal as the material used when the cooling fin-equipped plate 17 is formed by casting or a metal having a higher melting point than that. The metal plate 17c is placed in a casting mold (not shown), and the metal for forming the cooling fin-equipped plate 17 is poured into the mold, so that the metal plate 17c becomes the plate portion 17a. A plate 17 with cooling fins insert-molded therein is formed. At this time, the metal plate 17c is made of a metal having the same or higher melting point than the metal of the portion other than the metal plate 17c of the plate 17 with cooling fins, that is, the portion formed by casting. Sometimes the metal plate 17c can be prevented from melting. Although the metal plate 17c may be slightly melted, the metal plate 17c is not completely melted, and at least an area having the same size as the plate portion 17a can be left.

そして、冷却フィン付きプレート１７を成形型から取り出したのち、プレート部１７ａの表面側を切削し、平坦面とする。この切削により、プレート部１７ａの表面側において、鋳造によって形成される冷却フィン付きプレート１７の表面の黒皮と呼ばれる表面層まで削り取られることになる。   And after taking out the plate 17 with a cooling fin from a shaping | molding die, the surface side of the plate part 17a is cut, and it is set as a flat surface. By this cutting, a surface layer called a black skin on the surface of the plate 17 with cooling fins formed by casting is scraped off on the surface side of the plate portion 17a.

この後、冷却フィン付きプレート１７の平坦面上に、絶縁材１６を介してはんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５を搭載する。そして、図示しない成形型内に配置したのち、成形型内にモールド用の樹脂を注入してモールド化することで樹脂モールド部１８を構成する。これにより、半導体モジュール１０が完成する。   Thereafter, on the flat surface of the plate 17 with cooling fins, the semiconductor chip 11, the copper block 12, and the first and second electric terminals that have been electrically connected by the solders 20 and 21 and the bonding wires 22 via the insulating material 16. The wirings 13 and 14 and the control terminal 15 are mounted. And after arrange | positioning in the shaping | molding die which is not shown in figure, the resin mold part 18 is comprised by inject | pouring the resin for a mold into a shaping | molding die and molding. Thereby, the semiconductor module 10 is completed.

このような半導体モジュール１０は、例えば冷却水などの冷媒が循環する冷却器に設けられた開口部内に、冷却フィン１７ｂを含めた冷却フィン付きプレート１７の裏面側を挿入した状態で取り付けることにより用いることができる。   Such a semiconductor module 10 is used by being attached in a state where the back surface side of the plate 17 with cooling fins including the cooling fins 17b is inserted into an opening provided in a cooler in which a coolant such as cooling water circulates. be able to.

以上説明したように、冷却フィン付きプレート１７におけるプレート部１７ａの表面側を切削等によって除去しているため、その表面側において鋳造によって形成される黒皮と呼ばれる表面層が削り取られることになる。しかしながら、本実施形態の半導体モジュール１０では、プレート部１７ａ内に金属板１７ｃを備えているため、この金属板１７ｃがストッパーとして機能する。このため、仮に冷却フィン１７ｂやプレート部１７ａの裏面側の黒皮と呼ばれる表面層が腐食して、冷却水などの冷媒が表面層の内側まで浸入したとしても、金属板１７ｃによって冷媒の浸入が防がれる。したがって、鋳造のように鋳巣と呼ばれる気泡が残り易い製法によって冷却フィン付きプレート１７を形成し、鋳巣が連なった場所において冷媒が侵入してきたとしても、プレート部１７ａの表裏を貫通するような通路が形成されないようにできる。これにより、冷媒漏れが生じることを防止することが可能となる。   As described above, since the surface side of the plate portion 17a in the plate 17 with cooling fins is removed by cutting or the like, a surface layer called black skin formed by casting is scraped off on the surface side. However, since the semiconductor module 10 of this embodiment includes the metal plate 17c in the plate portion 17a, the metal plate 17c functions as a stopper. For this reason, even if the surface layer called the black skin on the back side of the cooling fins 17b or the plate portion 17a is corroded and the coolant such as cooling water enters the inside of the surface layer, the metal plate 17c prevents the coolant from entering. It is prevented. Therefore, even if the cooling fin-attached plate 17 is formed by a manufacturing method in which air bubbles are likely to remain like casting, and the coolant enters the place where the casting holes are continuous, the plate portion 17a penetrates the front and back. It is possible to prevent the passage from being formed. As a result, it is possible to prevent refrigerant leakage.

また、冷却フィン付きプレート１７に備えた金属板１７ｃを鋳造にて構成される他の部分と同じ金属にて構成した場合には、金属板１７ｃと他の部分との線膨張係数が等しいため、金属板１７ｃがインサート成形されていても、線膨張係数の相違に起因する応力の発生を防止することができる。逆に、冷却フィン付きプレート１７に備えた金属板１７ｃを鋳造にて構成される他の部分よりも高融点の金属にて構成した場合には、鋳造時に金属板１７ｃが溶融することを確実に防止することができる。   In addition, when the metal plate 17c provided in the plate 17 with the cooling fin is made of the same metal as other parts formed by casting, the linear expansion coefficients of the metal plate 17c and other parts are equal, Even if the metal plate 17c is insert-molded, it is possible to prevent the occurrence of stress due to the difference in linear expansion coefficient. On the contrary, when the metal plate 17c provided in the plate 17 with the cooling fin is made of a metal having a higher melting point than other parts constituted by casting, it is ensured that the metal plate 17c is melted during casting. Can be prevented.

さらに、本実施形態では、樹脂モールドによって冷却フィン付きプレート１７が一体化された半導体モジュール１０としている。このような構造の半導体モジュール１０は、樹脂モールドのみによって冷却フィン付きプレート１７と他の構成とを一体化できるため、構成を簡素にすることができる。しかしながら、その反面、樹脂モールドによる一体化が行われているため、冷却フィン付きプレート１７にプレート部１７ａの表裏を貫通する通路が形成された場合、漏れた冷媒が半導体チップ１１側に到達してしまう可能性が高い。このため、このような構造において、金属板１７ｃを備えることで冷媒漏れを防止できる構造とすることは、より効果的である。   Furthermore, in this embodiment, it is set as the semiconductor module 10 with which the plate 17 with the cooling fin was integrated by the resin mold. Since the semiconductor module 10 having such a structure can integrate the cooling fin-equipped plate 17 and other components only by resin molding, the configuration can be simplified. However, on the other hand, since integration by the resin mold is performed, when a passage penetrating the front and back of the plate portion 17a is formed in the plate 17 with the cooling fin, the leaked refrigerant reaches the semiconductor chip 11 side. There is a high possibility that it will end. For this reason, in such a structure, it is more effective to provide the metal plate 17c so that refrigerant leakage can be prevented.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の半導体モジュール１０は、第１実施形態に対して冷却フィン付きプレート１７の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. The semiconductor module 10 of the present embodiment is obtained by changing the configuration of the cooling fin-equipped plate 17 with respect to the first embodiment, and is otherwise the same as that of the first embodiment, and thus different from the first embodiment. Only will be described.

図３に、本実施形態の半導体モジュール１０の断面図を示す。この図に示されるように、本実施形態の半導体モジュール１０に備えられる冷却フィン付きプレート１７では、金属板１７ｃを凹凸板にて構成している。金属板１７ｃの凹凸は、プレート部１７ａの厚みよりも低くされており、紙面垂直方向において、図３に示した断面の凹凸が連続的に続いている形状とされている。このため、金属板１７ｃは、プレート部１７ａ内に収容され、プレート部１７ａの表裏面から露出していない状態とされている。   FIG. 3 shows a cross-sectional view of the semiconductor module 10 of the present embodiment. As shown in this figure, in the plate 17 with cooling fins provided in the semiconductor module 10 of the present embodiment, the metal plate 17c is constituted by an uneven plate. The unevenness of the metal plate 17c is made lower than the thickness of the plate portion 17a, and has a shape in which the unevenness of the cross section shown in FIG. For this reason, the metal plate 17c is accommodated in the plate portion 17a and is not exposed from the front and back surfaces of the plate portion 17a.

このように構成される冷却フィン付きプレート１７についても、プレート部１７ａの表面側を切削することで平坦面を構成し、その平坦面上に、絶縁材１６を介してはんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、銅ブロック１２、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５を搭載した構造とされている。   The plate 17 with the cooling fin configured in this way also forms a flat surface by cutting the surface side of the plate portion 17a, and solders 20 and 21 and bonding wires are formed on the flat surface via the insulating material 16. The semiconductor chip 11, the copper block 12, the first and second electric wirings 13 and 14, and the control terminal 15 that have been electrically connected by 22 are mounted.

このような構造とされていても、第１実施形態と同様、冷媒漏れが生じることを防止することが可能となるという効果を得ることができる。また、金属板１７ｃを凹凸板にて構成しているため、冷却フィン付きプレート１７の強度を高くすることが可能となる。   Even if it is set as such a structure, the effect that it becomes possible to prevent that a refrigerant | coolant leak arises similarly to 1st Embodiment can be acquired. Moreover, since the metal plate 17c is constituted by a concavo-convex plate, the strength of the plate 17 with cooling fins can be increased.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の半導体モジュール１０は、第２実施形態に対して冷却フィン付きプレート１７の凹凸形状を変更したものであり、その他に関しては第２実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The semiconductor module 10 of this embodiment is different from the first embodiment because the uneven shape of the plate 17 with cooling fins is changed with respect to the second embodiment, and the other parts are the same as those of the second embodiment. Only the part will be described.

図４に、本実施形態の半導体モジュール１０の冷却フィン付きプレート１７に備えられる金属板１７ｃの斜視図を示す。この図に示されるように、本実施形態では、冷却フィン付きプレート１７に備えられる金属板１７ｃの凹凸が、複数の凸部を点在させた構造（例えば、マトリクス状に配置した構造）により構成されている。   In FIG. 4, the perspective view of the metal plate 17c with which the plate 17 with a cooling fin of the semiconductor module 10 of this embodiment is equipped is shown. As shown in this figure, in this embodiment, the unevenness of the metal plate 17c provided in the plate 17 with cooling fins is configured by a structure in which a plurality of protrusions are scattered (for example, a structure arranged in a matrix). Has been.

上述した第２実施形態のような凹凸構造の場合、図３の断面の凹凸が紙面垂直方向において連続的に続いた構造となっているため、紙面垂直方向において金属板１７ｃの強度が得られるものの、紙面左右方向において金属板１７ｃの強度が不足する可能性がある。つまり、一方向については強度が十分であっても、それと垂直方向について強度が十分ではない可能性がある。しかしながら、本実施形態のように、複数の凸部を点在させた構造とすれば、金属板１７ｃの強度を一方向だけでなく、それと垂直な方向についても得ることが可能となる。   In the case of the concavo-convex structure as in the second embodiment described above, the ruggedness of the cross section in FIG. The strength of the metal plate 17c may be insufficient in the left-right direction on the paper surface. That is, even if the strength is sufficient in one direction, the strength may not be sufficient in the direction perpendicular thereto. However, if the structure in which a plurality of convex portions are interspersed as in this embodiment, the strength of the metal plate 17c can be obtained not only in one direction but also in a direction perpendicular thereto.

したがって、本実施形態のような構造とすることにより、第２実施形態と同様の効果を得ることができると共に、冷却フィン付きプレート１７の強度をより高くすることが可能となる。   Therefore, by adopting the structure as in the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the second embodiment, and it is possible to further increase the strength of the plate 17 with cooling fins.

（他の実施形態）
上記実施形態では、三相モータ３を駆動するインバータ１について説明したが、半導体装置としてはインバータ１に限るものではなく、少なくとも半導体モジュール１０が備えられるものであれば、どのようなものに対しても第１〜第３実施形態に示した構成を適用することができる。例えば、コンバータなどに対して第１〜第３実施形態に示した構成を適用することができる。 (Other embodiments)
In the above embodiment, the inverter 1 that drives the three-phase motor 3 has been described. However, the semiconductor device is not limited to the inverter 1, and any semiconductor device that includes at least the semiconductor module 10 can be used. Also, the configurations shown in the first to third embodiments can be applied. For example, the configuration shown in the first to third embodiments can be applied to a converter or the like.

また、上記実施形態では、半導体チップ１１にＩＧＢＴ４１ａ、４２ａ、５１ａ〜５６ａやＦＷＤ４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ〜５６ｂが一体形成されているものについて説明したが、これらがそれぞれ別チップとされている構造についても本発明を適用することができる。さらに、半導体パワー素子としてＩＧＢＴを例に挙げて説明したが、他の素子、例えばパワーＭＯＳＦＥＴなどが用いられる場合についても、本発明を適用することも可能である。   Moreover, although the said embodiment demonstrated what integrated IGBT41a, 42a, 51a-56a and FWD41b, 42b, 51b-56b in the semiconductor chip 11, also about the structure by which these are each set as another chip | tip. The present invention can be applied. Furthermore, the IGBT has been described as an example of the semiconductor power element, but the present invention can also be applied to the case where another element, such as a power MOSFET, is used.

また、上記実施形態では、冷却フィン付きプレート２０に対して半導体モジュール１０を一体化した構造について説明したが、図５に示すように、予め半導体モジュール１０を別体として構成しておき、後で冷却フィン付きプレート２０に対して接合するような構造であっても構わない。ただし、一体化構造とすれば、部品構成を簡略化できるし、製造も容易化できる。   Moreover, in the said embodiment, although the structure which integrated the semiconductor module 10 with respect to the plate 20 with a cooling fin was demonstrated, as shown in FIG. It may be a structure that is joined to the plate 20 with cooling fins. However, if an integrated structure is used, the component configuration can be simplified and the manufacture can be facilitated.

１ インバータ
３ 三相モータ
４ 昇圧回路
５ インバータ出力回路
１０ 半導体モジュール
１１ 半導体チップ
１２ 銅ブロック
１６ 絶縁材
１７ 冷却フィン付きプレート
１７ａ プレート部
１７ｂ 冷却フィン
１７ｃ 金属板
１８ 樹脂モールド部
４１、５１、５３、５５ 上アーム
４２、５２、５４、５６ 下アーム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter 3 Three-phase motor 4 Booster circuit 5 Inverter output circuit 10 Semiconductor module 11 Semiconductor chip 12 Copper block 16 Insulation material 17 Plate with cooling fin 17a Plate part 17b Cooling fin 17c Metal plate 18 Resin mold part 41, 51, 53, 55 Upper arm 42, 52, 54, 56 Lower arm

Claims (6)

表面および裏面を有する板状のプレート部（１７ａ）と、前記プレート部（１７ａ）の裏面側に備えられた冷却フィン（１７ｂ）とを有し、鋳造によって形成されたのち、前記プレート部（１７ａ）の表面側を部分的に除去して平坦面とした冷却フィン付きプレート（１７）と、
前記冷却フィン付きプレート（１７）における前記プレート部（１７ａ）の前記平坦面上に配置され、半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）と、
前記半導体チップ（１１）を覆う樹脂モールド部（１８）とを有し、
前記半導体チップ（１１）、前記樹脂モールド部（１８）および前記冷却フィン付きプレート（１７）が一体化されてなる半導体モジュールであって、
前記冷却フィン付きプレート（１７）の前記プレート部（１７ａ）には、該プレート部（１７ａ）の表面側となる表面側プレート部と裏面側となる裏面側プレート部とを区画する金属板（１７ｃ）が備えられており、前記冷却フィン（１７ｂ）および前記裏面側プレート部と、前記金属板（１７ｃ）と、前記表面側プレート部とが積層構造になっていることを特徴とする半導体モジュール。 A plate-shaped plate portion (17a) having a front surface and a back surface, and a cooling fin (17b) provided on the back surface side of the plate portion (17a) are formed by casting, and then the plate portion (17a ) A plate with cooling fins (17) partially removed from the surface side of
A semiconductor chip (11) disposed on the flat surface of the plate portion (17a) of the plate (17) with cooling fins and having a semiconductor power element formed thereon;
A resin mold part (18) covering the semiconductor chip (11),
A semiconductor module in which the semiconductor chip (11), the resin mold part (18), and the plate (17) with cooling fins are integrated,
The plate portion (17a) of the plate (17) with the cooling fin includes a metal plate (17c) that divides a front surface side plate portion that is the surface side of the plate portion (17a) and a back surface side plate portion that is the back surface side. ), And the cooling fin ( 17b ), the back plate portion, the metal plate (17 c), and the front plate portion have a laminated structure. 前記金属板（１７ｃ）は、前記冷却フィン付きプレート（１７）のうち前記鋳造によって形成される部分と同じ材質の金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。   2. The semiconductor module according to claim 1, wherein the metal plate (17 c) is made of a metal having the same material as that of the portion formed by the casting of the plate with cooling fin (17). 前記金属板（１７ｃ）は、前記冷却フィン付きプレート（１７）のうち前記鋳造によって形成される部分よりも高融点の金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。   2. The semiconductor module according to claim 1, wherein the metal plate (17 c) is made of a metal having a melting point higher than that of the portion formed by the casting of the plate (17) with the cooling fin. 前記金属板（１７ｃ）は、凹凸形状とされた凹凸板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal plate (17c) is an uneven plate having an uneven shape. 前記金属板（１７ｃ）は、複数の凸部が点在させられた凹凸形状とされていることを特徴とする請求項４に記載の半導体モジュール。   5. The semiconductor module according to claim 4, wherein the metal plate (17c) has a concavo-convex shape in which a plurality of convex portions are interspersed. 前記冷却フィン付きプレート（１７）における前記プレート部（１７ａ）の前記平坦面上に前記絶縁材（１６）が配置されると共に、該絶縁材（１６）の表面にヒートスプレッダとしての金属ブロック（１２）を介して前記半導体チップ（１１）が配置されており、前記半導体チップ（１１）と前記金属ブロック（１２）および前記絶縁材（１６）がすべて前記樹脂モールド部（１８）にて樹脂モールドされることで、前記冷却フィン付きプレート（１７）に対して一体化されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体モジュール。   The insulating material (16) is disposed on the flat surface of the plate portion (17a) in the plate (17) with the cooling fin, and a metal block (12) as a heat spreader is formed on the surface of the insulating material (16). The semiconductor chip (11) is disposed through the resin chip, and the semiconductor chip (11), the metal block (12), and the insulating material (16) are all resin-molded by the resin mold part (18). Thus, the semiconductor module according to claim 1, wherein the semiconductor module is integrated with the cooling fin-equipped plate (17).
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