JP5871064B2 - 電動パワーステアリング装置用の半導体モジュール - Google Patents

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    • H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/37001—Core members of the connector
    • H01L2224/37099—Material
    • H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/40225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/40227—Connecting the strap to a bond pad of the item
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    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73263—Layer and strap connectors
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    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors
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    • H01L2224/7725—Means for applying energy, e.g. heating means
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    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
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    • H01L2924/15717—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400 C and less than 950 C
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Description

本発明は、自動車用電気機器に組み込まれる電動パワーステアリング装置用の半導体モジュールに関する
昨今、自動車等の車両における種々の電気機器の制御に電子装置が導入されてきた。電子装置が組み込まれた電気機器の一例として電動パワーステアリング装置では、自動車の操舵に係る電動モータが収容される筐体にモータ駆動部が設けられ、このモータ駆動部に電子装置が搭載される。この電子装置は、パワーモジュールとして、モータ駆動部に組み込まれる。
パワーモジュールは、電動パワーステアリング装置のような比較的大きな電流で駆動される電気機器の制御に適した、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワー素子を搭載したいわゆる半導体モジュールとして構成される。この種のパワーモジュールは、車両に搭載されることから車載モジュール（In-vehicle Module）とも呼ばれる。
従来、この種の半導体モジュールとして、例えば、図１４に示すものが知られている（特許文献１参照）。図１４は、従来の半導体モジュールの一例の断面模式図である。
図１４に示す半導体モジュール１００は、金属製の基板１０１と、基板１０１の凹部の底部平坦面上に設けられた樹脂１０２と、樹脂１０２上に形成された複数の銅箔（配線パターン）１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄとを備えている。銅箔１０３ａ及び銅箔１０３ｃと銅箔１０３ｄとの間には、溝１０９が形成されている。そして、複数の銅箔１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄのうち銅箔１０３ａ，１０３ｂの上には、熱緩衝板１０４ａ，１０４ｂがそれぞれ形成され、熱緩衝板１０４ａ，１０４ｂ上には、ＩＧＢＴ１０５ａ，１０５ｂがそれぞれ形成されている。各ＩＧＢＴ１０５ａ，１０５ｂは、ベアチップＩＧＢT（ベアチップトランジスタ）である。
そして、ＩＧＢＴ１０５ａのエミッタと銅箔１０３ｂとがワイヤで構成される配線１０６ａで接合され、また、ＩＧＢＴ１０５ｂのエミッタと銅箔１０３ｃとが同じくワイヤで構成される配線１０６ｂで接合されている。
また、樹脂１０２、銅箔１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ、熱緩衝板１０４ａ，１０４ｂ、ＩＧＢＴ１０５ａ，１０５ｂ、及び配線１０６ａ，１０６ｂは、ゲル１０７によって封入されている。また、基板１０１の凹部を覆う蓋１０８が基板１０１の上部に固定されている。
また、従来の半導体モジュールの他の例として、例えば、図１５に示すものも知られている（特許文献２参照）。図１５は、従来の半導体モジュールの他の例を示す平面模式図である。
図１５に示す半導体モジュール２００において、基板（図示せず）上には複数の導電パッド２０１，２０２が形成されている。そして、複数の導電パッド２０１，２０２のうちの一つの導電パッド２０１上にはＭＯＳチップ２０３が半田接合されている。また、ＭＯＳチップ２０３の上面には、複数のソース電極２０５及び単一のゲート電極２０４が形成され、ＭＯＳチップ２０３の下面には図示しないドレイン電極が形成されている。
そして、ＭＯＳチップ２０３のソース電極２０５と、基板上に形成された複数の導電パッド２０１，２０２のうちの他の導電パッド２０２とがリード２１０によって相互接合されている。リード２１０は、金属板を打抜き及び曲げ加工することによって形成され、図１５に示すＸ方向及びＹ方向（水平方向）に延びる矩形平板状のソース電極接合部２１１と、Ｘ方向及びＹ方向に延びる平板状の電極接合部２１２と、ソース電極接合部２１１と電極接合部２１２とを繋ぐＺ方向（上下方向）に傾斜した連結部２１３とを備えている。ここで、ソース電極接合部２１１は、ＭＯＳチップ２０３のソース電極２０５に半田接合され、また、電極接合部２１２は、基板上の複数の導電パッド２０１，２０２のうちの他の導電パッド２０２に半田接合されるようになっている。
そして、ソース電極接合部２１１のＸ方向の幅ａは複数のソース電極２０５のＸ方向の幅ｂ以上になっている。これにより、ソース電極２０５における不均一なはんだ濡れと当該半田のリフローによる当該ソース電極２０５に対する位置ずれを防止することができる。
特開２００４−３３５７２５号公報 特開２００７−９５９８４号公報
しかしながら、これら従来の図１４に示した半導体モジュール１００及び図１５に示した半導体モジュール２００にあっては、以下の問題点があった。
即ち、図１４に示した半導体モジュール１００の場合、ＩＧＢＴ１０５ａのエミッタと銅箔１０３ｂとの接合及びＩＧＢＴ１０５ｂのエミッタと銅箔１０３ｃとの接合につき、ワイヤで構成される配線１０６ａ，１０６ｂを用いて接合している。このワイヤを用いた接合は、ワイヤボンディング装置（図示せず）を使用して行われるため、配線１０６ａ，１０６ｂを実装する作業が、ＩＧＢＴ１０５ａ，１０５ｂやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と異なり、製造工程が別になってしまうという問題があった。ワイヤボンディングによる実装作業が、半田実装作業と異なり、別の製造工程を要すると、製造タクトが長くなるとともに、ワイヤボンディングの専用設備が必要になり、製造コストが高くなってしまうという問題があった。
また、図１５に示した半導体モジュール２００の場合、ソース電極２０５に接合されたリード２１０の引き出し方向は、図１５に示すＹ方向のみであり、一方、ゲート電極２０４に接合されるリードについては何ら記載されていない。ここで、ソース電極２０５に接合されたリード２１０の引き出し方向が一方向のみであると、基板上に実装されるＭＯＳチップ２０３の配置の自由度がなく、基板上の配線の設計自由度がない。この基板上の配線の設計自由度がないことにより、基板上における半導体モジュールのレイアウトをコンパクトにすることができない、という問題があった。また、ソース電極２０５に接合されたリード２１０の引き出し方向が一方向のみであると、基板上における３相モータの各相の径路の長さを同一にすることが困難で、各相のインピーダンス特性が異なり、３相モータの各相特性を一致させることが困難となる、という問題があった。
従って、本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接続を半田実装作業で行うようにして、ベアチップトランジスタやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で行うことを可能とする電動パワーステアリング装置用の半導体モジュールを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、基板上に実装されるベアチップトランジスタの配置及び基板上の配線の設計に自由度を持たせ、基板上における半導体モジュールのレイアウトをコンパクトにすることができるとともに、基板上における３相モータの各相の径路の長さを同一にすることを容易に行える電動パワーステアリング装置用の半導体モジュールを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明のある態様に係る半導体モジュールは、金属製の基板と、該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された複数の配線パターンと、該複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に半田を介して実装されるベアチップトランジスタと、該ベアチップトランジスタの上面に形成された電極と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターンとを半田を介して接合するための、銅板で構成される銅コネクタとを備えたことを特徴としている。
この半導体モジュールによれば、銅板で構成される銅コネクタを用いることにより、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を半田実装作業で行える。そのため、ベアチップトランジスタやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を行うことができる。これにより、半導体モジュールの製造タクトを短くすることができるとともに、ワイヤボンディングの専用設備が不要になり、半導体モジュールの製造コストを安価にすることができる。即ち、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合も半田実装作業用の設備にて行うことが可能であるため、設備投資を抑制することができる。更に、ベアチップトランジスタやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する工程と、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を行う工程とを同時に行うことも可能となる。
なお、銅板及び銅コネクタは、それぞれ、銅と同様の電気的・機械的特性を有する材質の板状部材、銅と同様の電気的・機械的特性を有する材質のコネクタであってもよいが、工業的に安定した品質のものが比較的安価に得やすいため、銅板、銅コネクタを用いることが好ましい。
また、この半導体モジュールにおいて、前記ベアチップトランジスタが、上面にソース電極及びゲート電極を形成したベアチップＦＥＴであり、前記銅コネクタが、ソース電極用銅コネクタと、ゲート電極用銅コネクタとを備え、前記ベアチップＦＥＴのソース電極上と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上とを前記ソース電極用銅コネクタで半田を介して接合し、前記ベアチップＦＥＴのゲート電極上と前記複数の配線パターンのうち更に他の配線パターン上とを前記ゲート電極用銅コネクタで半田を介して接合することが好ましい。
この半導体モジュールによれば、ベアチップＦＥＴのソース電極と基板上の配線パターンとの接合をソース電極用銅コネクタを用い、ベアチップＦＥＴのゲート電極と基板上の別の配線パターンとの接合をゲート電極用銅コネクタを用いることにより、半田実装作業で行えるので、ベアチップＦＥＴのソース電極と基板上の配線パターンとの接合及びベアチップＦＥＴのゲート電極と基板上の別の配線パターンとの接合をベアチップＦＥＴやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われるはんだ実装作業と同一の工程で行うことができる。
また、この半導体モジュールにおいて、前記ゲート電極用銅コネクタは１種類であり、前記ソース電極用銅コネクタは、前記ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタと、前記ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタとの２種類であり、１つのベアチップＦＥＴにおいて、前記１種類のゲート電極用銅コネクタと前記２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとを組み合わせて使用するとよい。
この半導体モジュールによれば、基板上に実装されるベアチップトランジスタの配置に自由度が生まれ、基板上の配線の設計の自由度が増大し、基板上における半導体モジュールのレイアウトをコンパクトにすることができるとともに、基板上における３相モータの各相の径路の長さを同一にすることを容易に行うことができる。これにより、３相モータの各相特性、特に各相のインピーダンス特性を容易に一致させることができ、トルクや速度等のリップル精度を向上することが可能になる。
また、この半導体モジュールにおいて、前記ベアチップＦＥＴの上面に形成された前記ゲート電極と前記ソース電極とが直列にストレート配置され、前記ソース電極は長方形状に形成されていてもよい。
更に、この半導体モジュールにおいて、前記第１ソース電極用銅コネクタは、前記長方形状に形成されたソース電極の短辺が延びる方向に沿って引き出されるとともに、当該ソース電極の短辺及び長辺に沿う短辺及び長辺を有する、前記ソース電極に接合する接合面の面積が前記ソース電極とほぼ同一の面積である接合部を備えることが好ましい。
この半導体モジュールによれば、ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタとベアチップＦＥＴの上面に形成されたソース電極との接合信頼性を確保できる。
また、この半導体モジュールにおいて、前記第２ソース電極用銅コネクタは、前記長方形状に形成されたソース電極の長辺が延びる方向に沿って引き出されるとともに、当該ソース電極の長辺及び短辺に沿う長辺及び短辺を有する、前記ソース電極に接合する接合面の面積が前記ソース電極とほぼ同一の面積である接合部を備えることが好ましい。
この半導体モジュールによれば、ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタとベアチップＦＥＴの上面に形成されたソース電極との接合信頼性を確保できる。
更に、本発明のある態様に係る半導体モジュールの製造方法は、金属製の基板上に絶縁層を形成する工程と、該絶縁層上に複数の配線パターンを形成する工程と、該複数の配線パターン上に半田ペーストを塗布する工程と、前記複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に塗布された半田ペースト上にベアチップトランジスタを搭載する工程と、前記ベアチップトランジスタの上面に形成された電極上に半田ペーストを塗布する工程と、前記ベアチップトランジスタの電極上に塗布された半田ペースト上及び前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上に塗布された半田ペースト上に、銅板で構成される銅コネクタを搭載して半導体モジュール中間組立体を構成する工程と、該半導体モジュール中間組立体をリフロー炉に入れて、前記複数の配線パターンのうち一つの配線パターンと前記ベアチップトランジスタとの半田を介しての接合、前記ベアチップトランジスタの上面に形成された電極と前記銅コネクタとの半田を介しての接合、及び前記複数の配線パターンのうち他の配線パターンと前記銅コネクタとの半田を介しての接合を行う工程とを含むことを特徴としている。
この半導体モジュールの製造方法によれば、前述の半導体モジュールと同様に、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を、銅板で構成される銅コネクタを用いることにより、半田実装作業で行えるので、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合をベアチップトランジスタやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で行うことができる。このため、半導体モジュールの製造タクトを短くすることができるとともに、ワイヤボンディングの専用設備が不要になり、半導体モジュールの製造コストを安価にすることができる。
また、この半導体モジュールの製造方法において、前記ベアチップトランジスタが、上面にソース電極及びゲート電極を形成したベアチップＦＥＴであり、前記銅コネクタが、ソース電極用銅コネクタと、ゲート電極用銅コネクタとを備えており、金属製の前記基板上に前記絶縁層を形成する工程と、該絶縁層上に複数の配線パターンを形成する工程と、該複数の配線パターン上に半田ペーストを塗布する工程と、前記複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に塗布された半田ペースト上に前記ベアチップＦＥＴを搭載する工程と、前記ベアチップＦＥＴの上面に形成されたソース電極及びゲート電極上に半田ペーストを塗布する工程と、前記ベアチップＦＥＴのソース電極上に塗布された半田ペースト上及び前記複数の配線パターンのうち他の配線パターン上に塗布された半田ペースト上に、前記ソース電極用銅コネクタを搭載する工程と、前記ベアチップＦＥＴのゲート電極上に塗布された半田ペースト上及び前記複数の配線パターンのうち更に他の配線パターン上に塗布された半田ペースト上に、前記ゲート電極用銅コネクタを搭載して半導体モジュール中間組立体を構成する工程と、該半導体モジュール中間組立体をリフロー炉に入れて、前記複数の配線パターンのうち一つの配線パターンと前記ベアチップＦＥＴとの半田を介しての接合、前記ベアチップＦＥＴの上面に形成されたソース電極と前記ソース電極用銅コネクタとの半田を介しての接合、前記複数の配線パターンのうち他の配線パターンと前記ソース電極用銅コネクタとの半田を介しての接合、前記ベアチップＦＥＴの上面に形成されたゲート電極と前記ゲート電極用銅コネクタとの半田を介しての接合、及び前記複数の配線パターンのうち更に他の配線パターンと前記ゲート電極用銅コネクタとの半田を介しての接合を行う工程とを含むことが好ましい。
この半導体モジュールの製造方法によれば、前述の半導体モジュールと同様に、ベアチップＦＥＴのソース電極と基板上の配線パターンとの接合をソース電極用銅コネクタを用い、ベアチップＦＥＴのゲート電極と基板上の別の配線パターンとの接合をゲート電極用銅コネクタを用いることにより、半田実装作業で行えるので、ベアチップＦＥＴのソース電極と基板上の配線パターンとの接合及びベアチップＦＥＴのゲート電極と基板上の別の配線パターンとの接合をベアチップＦＥＴやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われるはんだ実装作業と同一の工程で行うことができる。
更に、この半導体モジュールの製造方法において、前記ゲート電極用銅コネクタは１種類であり、前記ソース電極用銅コネクタは、前記ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタと、前記ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタとの２種類であり、１つのベアチップＦＥＴにおいて、前記１種類のゲート電極用銅コネクタと前記２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとを組み合わせて使用するとよい。
この半導体モジュールの製造方法によれば、前述の半導体モジュールと同様に、基板上に実装されるベアチップトランジスタの配置に自由度が生まれ、基板上の配線の設計の自由度が増大し、基板上における半導体モジュールのレイアウトをコンパクトにすることができるとともに、基板上における３相モータの各相の径路の長さを同一にすることを容易に行うことができる。これにより、３相モータの各相特性、特に各相のインピーダンス特性を容易に一致させることができ、トルクや速度等のリップル精度を向上することが可能になる。
また、本発明の別の態様に係る半導体モジュールは、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を、銅板で構成される銅コネクタを用いることにより、半田実装作業で行うことを特徴とする。
また、本発明の更に別の態様に係る半導体モジュールは、基板上に実装されるベアチップトランジスタの配置に自由度が生まれ、基板上の配線の設計の自由度が増大し、基板上における半導体モジュールのレイアウトをコンパクトにすることができるように、１つのベアチップＦＥＴにおいて、１種類のゲート電極用銅コネクタと、ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタと、前記ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタとの２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとを組み合わせて使用することを特徴とする。
本発明に係る半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法によれば、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合を、銅板で構成される銅コネクタを用いることにより、半田実装作業で行えるので、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合をベアチップトランジスタやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で行うことができる。このため、半導体モジュールの製造タクトを短くすることができるとともに、ワイヤボンディングの専用設備が不要になり、半導体モジュールの製造コストを安価にすることができる。
また、この半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法において、１つのベアチップＦＥＴにおいて、１種類のゲート電極用銅コネクタと２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとを組み合わせて使用した場合には、基板上に実装されるベアチップトランジスタの配置に自由度が生まれ、基板上の配線の設計の自由度が増大し、基板上における半導体モジュールのレイアウトをコンパクトにすることができるとともに、基板上における３相モータの各相の径路の長さを同一にすることを容易に行うことができる。これにより、３相モータの各相特性、特に各相のインピーダンス特性を容易に一致させることができ、トルクや速度等のリップル精度を向上することが可能になる。
本発明に係る半導体モジュールが用いられる電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。 図１に示す電動パワーステアリング装置のコントローラの制御系を示すブロック図である。 図１に示す電動パワーステアリング装置の半導体モジュールを含むコントローラの分解斜視図である。 図３に示す半導体モジュールの平面図である。 図３及び図４に示す半導体モジュールにおいて、ベアチップトランジスタを構成するベアチップＦＥＴの電極と基板上の配線パターンとの接合状態を説明するための模式図である。 ベアチップＦＥＴの電極と銅コネクタとの接合状態を説明するための平面図であり、（Ａ）は、ベアチップＦＥＴのゲート電極にゲート電極用銅コネクタを接合するとともに、ソース電極に第１ソース電極用銅コネクタを接合した状態を説明するための平面図、（Ｂ）は、ベアチップＦＥＴのゲート電極にゲート電極用銅コネクタを接合するとともに、ソース電極に第２ソース電極用銅コネクタを接合した状態を説明するための平面図である。 ベアチップＦＥＴの概略平面図である。 ゲート電極用銅コネクタを示し、（Ａ）はゲート電極用銅コネクタを左側面斜め上方から見た状態の斜視図、（Ｂ）はゲート電極用銅コネクタを右側面斜め上方から見た状態の斜視図である。 ゲート電極用銅コネクタを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は左側面図である。 第１ソース電極用銅コネクタを左側面斜め上方から見た状態の斜視図である。 第１ソース電極用銅コネクタを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は左側面図である。 第２ソース電極用銅コネクタを左側面斜め上方から見た状態の斜視図である。 第２ソース電極用銅コネクタを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は左側面図である。 従来の半導体モジュールの一例の断面模式図である。 従来の半導体モジュールの他の例を示す平面模式図である。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る半導体モジュールが用いられる電動パワーステアリング装置の基本構造を示す図である。図２は、図１に示す電動パワーステアリング装置のコントローラの制御系を示すブロック図である。図３は、図１に示す電動パワーステアリング装置の半導体モジュールを含むコントローラの分解斜視図である。図４は、図３に示す半導体モジュールの平面図である。図５は、図３及び図４に示す半導体モジュールにおいて、ベアチップトランジスタを構成するベアチップＦＥＴの電極と基板上の配線パターンとの接合状態を説明するための模式図である。図６は、ベアチップＦＥＴの電極と銅コネクタとの接合状態を説明するための平面図であり、（Ａ）は、ベアチップＦＥＴのゲート電極にゲート電極用銅コネクタを接合するとともに、ソース電極に第１ソース電極用銅コネクタを接合した状態を説明するための平面図、（Ｂ）は、ベアチップＦＥＴのゲート電極にゲート電極用銅コネクタを接合するとともに、ソース電極に第２ソース電極用銅コネクタを接合した状態を説明するための平面図である。図７は、ベアチップＦＥＴの概略平面図である。
図１には、本発明に係る半導体モジュールが用いられる電動パワーステアリング装置の基本構造が示されており、電動パワーステアリング装置において、操向ハンドル１のコラム軸２は、減速ギア３、ユニバーサルジョイント４Ａ及び４Ｂ、ピニオンラック機構５を経て操向車輪のタイトロッド６に連結されている。コラム軸２には、操向ハンドル１の操舵トルクを検出するトルクセンサ７が設けられており、操向ハンドル１の操舵力を補助する電動モータ８が減速ギア３を介してコラム軸２に連結されている。電動パワーステアリング装置を制御するコントローラ１０には、バッテリー（図示せず）から電力が供給されるとともに、イグニションキー（図示せず）を経てイグニションキー信号ＩＧＮ（図２参照）が入力される。コントローラ１０は、トルクセンサ７で検出された操舵トルクＴｓと車速センサ９で検出された車速Ｖとに基づいて、アシスト（操舵補助）指令となる操舵補助指令値の演算を行い、演算された操舵補助指令値に基づいて電動モータ８に供給する電流を制御する。
コントローラ１０は、主としてマイクロコンピュータで構成されるが、その制御装置の機構及び構成を示すと図２に示すようになる。
トルクセンサ７で検出された操舵トルクＴｓ及び車速センサ９で検出された車速Ｖは制御演算部としての制御演算装置１１に入力され、制御演算装置１１で演算された電流指令値をゲート駆動回路１２に入力する。ゲート駆動回路１２で、電流指令値等に基づいて形成されたゲート駆動信号はＦＥＴのブリッジ構成で成るモータ駆動部１３に入力され、モータ駆動部１３は非常停止用の遮断装置１４を経て３相ブラシレスモータで構成される電動モータ８を駆動する。３相ブラシレスモータの各相電流は電流検出回路１５で検出され、検出された３相のモータ電流ｉａ〜ｉｃは制御演算装置１１にフィードバック電流として入力される。また、３相ブラシレスモータには、ホールセンサ等の回転センサ１６が取り付けられており、回転センサ１６からの回転信号ＲＴがロータ位置検出回路１７に入力され、検出された回転位置θが制御演算装置１１に入力される。
また、イグニションキーからのイグニション信号ＩＧＮはイグニション電圧モニタ部１８及び電源回路部１９に入力され、電源回路部１９から電源電圧Ｖｄｄが制御演算装置１１に入力されるとともに、装置停止用となるリセット信号Ｒｓが制御演算装置１１に入力される。そして、遮断装置１４は、２相を遮断するリレー接点１４１及び１４２で構成されている。
また、モータ駆動部１３の回路構成について説明すると、電源ライン８１に対し、直列に接続されたＦＥＴＴｒ１及びＴｒ２、ＦＥＴＴｒ３及びＴｒ４、及びＦＥＴＴｒ５及びＴｒ６が並列に接続されている。そして、電源ライン８１に対して、並列に接続されたＦＥＴＴｒ１及びＴｒ２、ＦＥＴＴｒ３及びＴｒ４、及びＦＥＴＴｒ５及びＴｒ６が接地ライン８２に接続されている。これにより、インバータを構成する。ここで、ＦＥＴＴｒ１及びＴｒ２は、ＦＥＴＴｒ１のソース電極ＳとＦＥＴＴｒ２のドレイン電極Ｄとが直列に接続され、３相モータのｃ相アームを構成し、ｃ相出力ライン９１ｃにて電流が出力される。また、ＦＥＴＴｒ３及びＴｒ４は、ＦＥＴＴｒ３のソース電極ＳとＦＥＴＴｒ４のドレイン電極Ｄとが直列に接続され、３相モータのａ相アームを構成し、ａ相出力ライン９１ａにて電流が出力される。更に、ＦＥＴＴｒ５及びＴｒ６は、ＦＥＴＴｒ５のソース電極ＳとＦＥＴＴｒ６のドレイン電極Ｄとが直列に接続され、３相モータのｂ相アームを構成し、ｂ相出力ライン９１ｂにて電流が出力される。
次に、図３は、図１に示す電動パワーステアリング装置の半導体モジュールを含むコントローラ１０の分解斜視図であり、コントローラ１０は、ケース２０と、モータ駆動部１３を含むパワーモジュールとしての半導体モジュール３０と、放熱用シート３９と、制御演算装置１１及びゲート駆動回路１２を含む制御回路基板４０と、電力及び信号用コネクタ５０と、３相出力用コネクタ６０と、カバー７０とを備えている。
ここで、ケース２０は、略矩形状に形成され、半導体モジュール３０を載置するための平板状の半導体モジュール載置部２１と、半導体モジュール載置部２１の長手方向端部に設けられた、電力及び信号用コネクタ５０を実装するための電力及び信号用コネクタ実装部２２と、半導体モジュール載置部２１の幅方向端部に設けられた、３相出力用コネクタ６０を実装するための３相出力用コネクタ実装部２３とを備えている。
そして、半導体モジュール載置部２１には、半導体モジュール３０を取り付けるための取付けねじ３８がねじ込まれる複数のねじ孔２１ａが形成されている。また、半導体モジュール載置部２１及び電力及び信号用コネクタ実装部２２には、制御回路基板４０を取り付けるための複数の取付けポスト２４が立設され、各取付けポスト２４には、制御回路基板４０を取り付けるための取付けねじ４１がねじ込まれるねじ孔２４ａが形成されている。更に、３相出力用コネクタ実装部２３には、３相出力用コネクタ６０を取り付けるための取付けねじ６１がねじ込まれる複数のねじ孔２３ａが形成されている。
また、半導体モジュール３０は、前述したモータ駆動部１３の回路構成を有し、図４に示すように、基板３１に、６個のＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６、電源ライン８１に接続された正極端子８１ａ、及び接地ライン８２に接続された負極端子８２ａが実装されている。また、基板３１には、ａ相出力ライン９１ａに接続されたａ相出力端子９２ａ、ｂ相出力ライン９１ｂに接続されたｂ相出力端子９２ｂ、及びｃ相出力ライン９１ｃに接続されたｃ相出力端子９２ｃを含む３相出力部９０が実装されている。また、基板３１上には、コンデンサを含むその他の表面実装部品３７が実装されている。更に、半導体モジュール３０の基板３１には、半導体モジュール３０を取り付けるための取付けねじ３８が挿通する複数の貫通孔３１ａが設けられている。
ここで、この半導体モジュール３０において、６個のＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６の基板３１上への実装について説明する。各ＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６は、ベアチップＦＥＴ（ベアチップトランジスタ）３５で構成され、図７に示すように、ベアチップＦＥＴ３５上にソース電極Ｓとゲート電極Ｇとを備え、また、ベアチップＦＥＴ３５の下面には図示しないドレイン電極を備えている。
このベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたゲート電極Ｇとソース電極Ｓとは、図７に示すように、図７における上下方向に沿って直列にストレート配置されている。ゲート電極Ｇは、図７における上下方向に沿って延びる短辺及びこの短辺と直交する長辺を有する長方形状に形成されている。また、ソース電極Ｓは、図７における上下方向に沿って延びる短辺及びこの短辺と直交する長辺を有する長方形状に形成されている。ソース電極Ｓの短辺及び長辺は、ゲート電極Ｇの短辺及び長辺よりも大きく、ソース電極Ｓの面積はゲート電極Ｇの面積よりも大きくなってる。
半導体モジュール３０は、図５に示すように、金属製の基板３１を備え、基板３１の上には、絶縁層３２が形成されている。基板３１は、アルミニウムなどの金属製である。また、この絶縁層３２上には、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄが形成されている。各配線パターン３３ａ〜３３ｄは、銅やアルミニウムなどの金属、又はこの金属を含む合金で構成される。そして、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち一つの配線パターン３３ａ上には半田３４ａを介して各ＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６を構成するベアチップＦＥＴ３５が実装されている。ベアチップＦＥＴ３５の下面に形成されたドレイン電極が半田３４ａを介して配線パターン３３ａに接合される。そして、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓ上と複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち他の配線パターン３３ｂ上とがソース電極用銅コネクタ３６ａでそれぞれ半田３４ｅ，３４ｂを介して接合される。また、ベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇ上と複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち更に他の配線パターン３３ｃ上とがゲート電極用銅コネクタ３６ｂでそれぞれ半田３４ｆ，３４ｃを介して接合される。
ここで、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂは１種類であり、図４におけるＦＥＴＴｒ１〜Ｔｒ６のすべてにおいて図７に示す矢印Ａ方向に引き出されて接合される。この様子は、図６（Ａ）,（Ｂ）に示される。
また、ソース電極用銅コネクタ３６ａは、図６（Ａ）に示すように、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１と、図６（Ｂ）に示すようにゲート電極用銅コネクタ３６ｂに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２との２種類ある。そして、第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１は、図４におけるＦＥＴＴｒ２、Ｔｒ４、及びＴｒ６において図７に示す矢印Ａ’方向に引き出されて接合される。また、第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２は、図４におけるＦＥＴＴｒ１において図７に示す矢印Ｂ方向に引き出されて接合され、図４におけるＦＥＴＴｒ３及びＴｒ５において図７に示す矢印Ｂ’方向に引き出されて接合される。
このように、１つのベアチップＦＥＴ３５において、１種類のゲート電極用銅コネクタ３６ｂと２種類の第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１及び第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２のうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとが組み合わせて使用される。
これにより、基板３１上に実装されるベアチップＦＥＴ３５の配置に自由度が生まれ、基板３１上の配線の設計の自由度が増大し、基板３１上における半導体モジュール３０のレイアウトをコンパクトにすることができる。また、基板３１上における３相モータの各相の径路の長さ（ａ相出力ライン９１ａの長さ、ｂ相出力ライン９１ｂの長さ、及びｃ相出力ライン９１ｃの長さ）を同一にすることを容易に行うことができる。これにより、３相モータの各相特性、特に、インピーダンス特性を容易に一致させることができ、トルクや速度等のリップル精度を向上することが可能になる。
ここで、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂの形状について、図５、図８（Ａ）,（Ｂ）、及び図９（Ａ）,(Ｂ)，（Ｃ），（Ｄ）を参照して具体的に説明する。
ゲート電極用銅コネクタ３６ｂは、銅板を打抜き及び曲げ加工することによって形成されるものであり、平板部３６ｂａと、平板部３６ｂａの一端から延び、半田３４ｆを介してベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇに接合される接合部３６ｂｂと、平板部３６ｂａの他端から延び、半田３４ｃを介して配線パターン３３ｃに接合される接合部３６ｂｃとを備えている。
ゲート電極用銅コネクタ３６ｂの平板部３６ｂａは、エアーによる吸着装置の吸着面を構成する。このため、平板部３６ｂａを利用してエアーによる吸着を行うことができる。
また、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂの接合部３６ｂｂは、平板部３６ｂａの一端から斜め下方に延びる連結片３６ｂｄの下端に外方に延びるように形成されている。この接合部３６ｂｂは、ゲート電極Ｇの短辺及び長辺に沿う短辺及び長辺を有し、ゲート電極Ｇに接合する接合面の面積がゲート電極Ｇの面積とほぼ同一の面積を有する。接合部３６ｂｂのゲート電極Ｇに接合する接合面の面積がゲート電極Ｇとほぼ同じとすることにより、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂとゲート電極Ｇとの接合信頼性を確保することができる。
更に、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂの接合部３６ｂｃは、平板部３６ｂａの他端から斜め下方に延びる連結片３６ｂｅの下端に外方に延びるように形成されている。接合部３６ｂｃは、接合部３６ｂｂよりも下方に位置する。接合部３６ｂｃの配線パターン３３ｃに対する接合面の面積は、接合部３６ｂｂのゲート電極Ｇに対する接合面の面積よりも大きくなっている。
このように、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂは、図９（Ｂ）に示すように、平板部３６ｂａ、連結片３６ｂｄ、接合部３６ｂｂ、連結片３６ｂｅ、及び接合部３６ｂｃを有する正面から見て略コ字形に形成されているため、半田接合の際に後に述べるリフロー接合を行い、また、半導体モジュール３０が稼働した際に発熱により高温になった際に、熱応力を効果的に緩和できる。
また、ソース電極用銅コネクタ３６ａのうち、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１の形状について、図５、図１０（Ａ）,（Ｂ）、及び図１１（Ａ）,(Ｂ)，（Ｃ），（Ｄ）を参照して具体的に説明する。
第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１は、銅板を打抜き及び曲げ加工することによって形成されるものであり、平板部３６ａａと、平板部３６ａａの一端から延び、半田３４ｅを介してベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓに接合される接合部３６ａｂと、平板部３６ａａの他端から延び、半田３４ｂを介して配線パターン３３ｂに接合される接合部３６ａｃとを備えている。
第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１の平板部３６ａａは、エアーによる吸着装置の吸着面を構成する。このため、平板部ａａを利用してエアーによる吸着を行うことができる。この平板部３６ａａには、第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２との識別のための識別用孔３６ａｆが形成されている。
また、第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１は、長方形状に形成されたソース電極Ｓの短辺が延びる方向（図７における矢印Ａ’方向）に沿って引き出される。そして、第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１の接点部３６ａｂは、平板部３６ａａの一端から斜め下方に延びる連結片３６ａｄの下端に外方に延びるように形成される。この接点部３６ａｂは当該ソース電極Ｓの短辺及び長辺に沿う短辺及び長辺を有し、ソース電極Ｓに接合する接合面の面積が、ソース電極Ｓとほぼ同一の面積を有している。接合部３６ａｂのソース電極Ｓに接合する接合面の面積を、長方形状のソース電極Ｓとほぼ同一の面積とすることにより、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１とベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓとの接合信頼性を確保できる。
更に、第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１の接合部３６ａｃは、平板部３６ａａの他端から斜め下方に延びる連結片３６ａｅの下端に外方に延びるように形成されている。接合部３６ａｃは、接合部３６ａｂよりも下方に位置する。接合部３６ａｃの配線パターン３３ｂに対する接合面の面積は、接合部３６ａｂのソース電極Ｓに対する接合面の面積とほぼ同一となっている。
このように、第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１は、図１１（Ｂ）に示すように、平板部３６ａａ、連結片３６ａｄ、接合部３６ａｂ、連結片３６ａｅ、及び接合部３６ａｃを有する正面から見て略コ字形に形成されているため、半田接合の際に後に述べるリフロー接合を行い、また、半導体モジュール３０が稼働した際に発熱により高温になった際に、熱応力を効果的に緩和できる。
また、ソース電極用銅コネクタ３６ａのうち、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２の形状について、図５、図１２（Ａ）,（Ｂ）、及び図１３（Ａ）,(Ｂ)，（Ｃ），（Ｄ）を参照して具体的に説明する。
第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２は、銅板を打抜き及び曲げ加工することによって形成されるものであり、平板部３６ａａと、平板部３６ａａの一端から延び、半田３４ｅを介してベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓに接合される接合部３６ａｂと、平板部３６ａａの他端から延び、半田３４ｂを介して配線パターン３３ｂに接合される接合部３６ａｃとを備えている。
第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２の平板部３６ａａは、エアーによる吸着装置の吸着面を構成する。このため、平板部３６ａａを利用してエアーによる吸着を行うことができる。
また、第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２は、長方形状に形成されたソース電極Ｓの長辺が延びる方向（図７における矢印ＢあるいはＢ‘方向）に沿って引き出される。そして、第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２の接合部３６ａｂは、平板部３６ａａの一端から斜め下方に延びる連結片３６ａｄの下端に外方に延びるように形成される。この接合部３６ａｂは、当該ソース電極Ｓの長辺及び短辺に沿う短辺及び長辺を有し、ソース電極Ｓに接合する接合面の面積がソース電極Ｓとほぼ同一の面積を有する。接合部３６ａｂのソース電極Ｓに接合する接合面の面積を、長方形状のソース電極Ｓとほぼ同一の面積とすることにより、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２とベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓとの接合信頼性を確保できる。
更に、第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２の接合部３６ａｃは、平板部３６ａａの他端から斜め下方に延びる連結片３６ａｅの下端に外方に延びるように形成されている。接合部３６ａｃは、接合部３６ａｂよりも下方に位置する。接合部３６ａｃの配線パターン３３ｂに対する接合面の面積は、接合部３６ａｂのソース電極Ｓに対する接合面の面積とほぼ同一である。
このように、第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２は、図１３（Ｂ）に示すように、平板部３６ａａ、連結片３６ａｄ、接合部３６ａｂ、連結片３６ａｅ、及び接合部３６ａｃを有する正面から見て略コ字形に形成されているため、半田接合の際に後に述べるリフロー接合を行い、また、半導体モジュール３０が稼働した際に発熱により高温になった際に、熱応力を効果的に緩和できる。
なお、図５に示す半導体モジュール３０において、絶縁層３２上に形成された複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち更にもう一つ他の配線パターン３３ｄ上には半田３４ｄを介してコンデンサなどの他の表面実装部品３７が実装される。
このように構成された半導体モジュール３０は、図３に示すように、ケース２０の半導体モジュール載置部２１上に複数の取付けねじ３８により取り付けられる。半導体モジュール３０の基板３１には、取付けねじ３８が挿通する複数の貫通孔３１ａが形成されている。
なお、半導体モジュール３０を半導体モジュール載置部２１上に取り付けるに際しては、放熱用シート３９を半導体モジュール載置部２１上に取付け、その放熱用シート３９の上から半導体モジュール３０を取り付ける。この放熱用シート３９により、半導体モジュール３０で発生した熱が放熱用シート３９を介してケース２０に放熱される。
また、制御回路基板４０は、基板上に複数の電子部品を実装して制御演算装置１１及びゲート駆動回路１２を含む制御回路を構成するものである。制御回路基板４０は、半導体モジュール３０を半導体モジュール載置部２１上に取り付けた後、半導体モジュール３０の上方から半導体モジュール載置部２１及び電力及び信号用コネクタ実装部２２に立設された複数の取付けポスト２４上に複数の取付けねじ４１により取り付けられる。制御回路基板４０には、取付けねじ４１が挿通する複数の貫通孔４０ａが形成されている。
また、電力及び信号用コネクタ５０は、バッテリー（図示せず）からの直流電源を半導体モジュール３０に、トルクセンサ７や車速センサ９からの信号を含む各種信号を制御回路基板４０に入力するために用いられる。電力及び信号用コネクタ５０は、半導体モジュール載置部２１に設けられた電力及び信号用コネクタ実装部２２に複数の取付けねじ５１により取り付けられる。
そして、３相出力用コネクタ６０は、ａ相出力端子９２ａ、ｂ相出力端子９２ｂ、及びｃ相出力端子９２ｃからの電流を出力するために用いられる。３相出力用コネクタ６０は、半導体モジュール載置部２１の幅方向端部に設けられた３相出力用コネクタ実装部２３に複数の取付けねじ６１により取り付けられる。３相出力用コネクタ６０には、取付けねじ６１が挿通する複数の貫通孔６０ａが形成されている。
更に、カバー７０は、半導体モジュール３０、制御回路基板４０、電力及び信号用コネクタ５０、及び３相出力用コネクタ６０が取り付けられたケース２０に対し、制御回路基板４０の上方から当該制御回路基板４０を覆うように取り付けられる。
次に、半導体モジュール３０の製造方法について図５を参照して説明する。
半導体モジュール３０の製造に際し、先ず、金属製の基板３１の一方の主面上に絶縁層３２を形成する（絶縁層形成工程）。
次いで、絶縁層３２上に複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄを形成する（配線パターン形成工程）。
その後、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄ上にそれぞれ半田ペースト（半田３４ａ〜３４ｄ）を塗布する（半田ペースト塗布工程）。
そして、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち一つの配線パターン３３ａ上に塗布された半田ペースト（半田３４ａ）上にベアチップＦＥＴ３５の一つを搭載するとともに（ベアチップＦＥＴ搭載工程）、他の配線パターン３３ｄ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｄ）上にその他の表面実装部品３７を搭載する。その他のベアチップＦＥＴ３５についても、配線パターン３３ａと同一あるいは別個の配線パターン上に搭載する。
次いで、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓ及びゲート電極Ｇ上に半田ペースト（半田３４ｅ，３４ｆ）を塗布する（半田ペースト塗布工程）。
その後、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｅ）上及び複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうちベアチップＦＥＴ３５が搭載された配線パターン３３ａ以外の他の配線パターン３３ｂ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｂ）上に、ソース電極用銅コネクタ３６ａ（第１ソース電極用銅コネクタ３６ａ１及び第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２のうちから選択されたソース電極用銅コネクタ）を搭載する（ソース電極用銅コネクタ搭載工程）。
また、ベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｆ）上、及び複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうちベアチップＦＥＴ３５が搭載された配線パターン３３ａ及びソース電極用銅コネクタ３６ａが搭載された配線パターン３３ｂ以外の更に他の配線パターン３３ｃ上に塗布された半田ペースト（半田３４ｃ）上に、ゲート電極用銅コネクタ３６ｂを搭載する（ゲート電極用銅コネクタ搭載工程）。これにより、半導体モジュール中間組立体が構成される。
そして、以上の工程により構成された半導体モジュール中間組立体をリフロー炉（図示せず）に入れて、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち一つの配線パターン３３ａとベアチップＦＥＴ３５との半田３４ａを介しての接合、配線パターン３３ｄとその他の表面実装部品３７との半田３４ｄを介しての接合、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓとソース電極用銅コネクタ３６ａとの半田３４ｅを介しての接合、複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち他の配線パターン３３ｂとソース電極用銅コネクタ３６ａとの接合、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたゲート電極Ｇとゲート電極用銅コネクタ３６ｂとの半田３４ｆを介しての接合、及び複数の配線パターン３３ａ〜３３ｄのうち更に他の配線パターン３３ｃとゲート電極用銅コネクタ３６ｂとの半田３４ｃを介しての接合を一括して行う（接合工程）。
これにより、半導体モジュール３０は完成する。
ここで、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓと基板３１上の配線パターン３３ｂとの接合をソース電極用銅コネクタ３６ａを用い、ベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇと基板３１上の別の配線パターン３３ｃとの接合をゲート電極用銅コネクタ３６ｂを用いることにより、半田実装作業で行えるので、ベアチップＦＥＴ３５のソース電極Ｓと基板３１上の配線パターン３３ｂとの接合及びベアチップＦＥＴ３５のゲート電極Ｇと基板３１上の別の配線パターン３３ｃとの接合を、ベアチップＦＥＴ３５やその他の表面実装部品３７を基板３１上の配線パターン３３ａ，３３ｄ上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で行うことができる。このため、半導体モジュール３０の製造タクトを短くすることができるとともに、ワイヤボンディングの専用設備が不要になり、半導体モジュール３０の製造コストを安価にすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、半導体モジュール３０においてベアチップＦＥＴ３５を用いているが、ベアチップＦＥＴ３５に限らず、ベアチップＩＧＢTなどの他のベアチップトランジスタを用いてもよい。そして、その他のベアチップトランジスタを用いる場合には、銅コネクタにより、ベアチップトランジスタの上面に形成された電極上と複数の配線パターンのうちベアチップトランジスタが接合された配線パターン以外の他の配線パターン上とを半田を介して接合すればよい。これにより、ベアチップトランジスタの電極と基板上の配線パターンとの接合をベアチップトランジスタやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で行うことができる。
そして、ベアチップトランジスタとしてベアチップＩＧＢＴを用いる場合、ベアチップＩＧＢＴ上に形成されたエミッタ電極及びゲート電極を、それぞれ、銅コネクタを用いて基板上の配線パターンに半田を介して接合することが好ましい。
このように、ベアチップＩＧＢＴを用い、ベアチップＩＧＢＴ上に形成されたエミッタ電極及びゲート電極を、それぞれ、銅コネクタを用いて基板上の配線パターンに半田を介して接合する場合には、ベアチップＩＧＢＴのエミッタ電極と基板上の配線パターンとの接合及びベアチップＩＧＢＴのゲート電極と基板上の別の配線パターンとの接合をベアチップＩＧＢＴやその他の表面実装部品を基板上の配線パターン上に実装する際に行われる半田実装作業と同一の工程で行うことができる。
また、ベアチップＦＥＴ３５の上面に形成されたソース電極Ｓは、長方形状に形成されているが、正方形状で形成してもよい。この場合、ソース電極Ｓに接合される第１ソース電極用コネクタ３６ａ１及び第２ソース電極用銅コネクタ３６ａ２の形状を同一にして共通化することができる。
なお、図４に示す半導体モジュール３０において、ａ相出力ライン９１ａ、ｂ相出力ライン９１ｂ、及びｃ相出力ライン９１ｃには、ジャンパー線として共通の銅コネクタ３６ｃが用いられている。これにより、ａ相出力ライン９１ａ、ｂ相出力ライン９１ｂ、及びｃ相出力ライン９１ｃの径路の長さを同一にすることができる。
１ 操向ハンドル
２ コラム軸
３ 減速ギア３
４Ａ，４Ｂ ユニバーサルジョイント
５ ピニオンラック機構
６ タイトロッド
７ トルクセンサ
８ 電動モータ
９ 車速センサ
１０ コントローラ
１１ 制御演算装置
１２ ゲート駆動回路
１３ モータ駆動部
１４ 非常停止用の遮断装置
１５ 電流検出回路
１６ 回転センサ
１７ ロータ位置検出回路
１８ ＩＧＮ電圧モニタ部
１９ 電源回路部
２０ ケース
２１ 半導体モジュール載置部
２１ａ ねじ孔
２２ 電力及び信号用コネクタ実装部
２３ ３相出力用コネクタ実装部
２３ａ ねじ孔
２４ 取付けポスト
２４ａ ねじ孔
３０ 半導体モジュール
３１ 基板
３１ａ 貫通孔
３２ 絶縁層
３３ａ〜３３ｄ 配線パターン
３４ａ〜３４ｄ 半田
３５ ベアチップＦＥＴ（ベアチップトランジスタ）
３６ａ ソース電極用銅コネクタ
３６ａ１ 第１ソース電極用銅コネクタ
３６ａ２ 第２ソース電極用コネクタ
３６ｃ 銅コネクタ
３６ａａ 平板部
３６ａｂ 接合部
３６ａｃ 接合部
３６ａｄ 連結部
３６ａｅ 連結部
３６ａｆ 識別用孔
３６ｂ ゲート電極用銅コネクタ
３６ｂａ 平板部
３６ｂｂ 接合部
３６ｂｃ 接合部
３６ｂｄ 連結部
３６ｂｅ 連結部
３７ 表面実装部品
３８ 取付けねじ
３９ 放熱用シート
４０ 制御回路基板
４０ａ 貫通孔
４１ 取付けねじ
５０ 電力及び信号用コネクタ
５１ 取付けねじ
６０ ３相出力用コネクタ
６０ａ 貫通孔
６１ 取付けねじ
７０ カバー
８１電源ライン
８１ａ 正極端子
８２ 接地ライン
８２ａ 負極端子
９０ ３相出力部
９１ａ ａ相出力ライン
９１ｂ ｂ相出力ライン
９１ｃ ｃ相出力ライン
Ｇ ゲート電極（電極）
Ｓ ソース電極（電極）

Claims (1)

  1. 金属製の基板と、該基板の上に形成された絶縁層と、該絶縁層上に形成された複数の配線パターンと、該複数の配線パターンのうち一つの配線パターン上に半田を介して表面実装されるベアチップトランジスタと、該ベアチップトランジスタの上面に形成された電極と前記複数の配線パターンのうち他の配線パターンとを半田を介して接合するための、銅板で構成される銅コネクタと、前記複数の配線パターンのうち前記一つの配線パターン及び前記他の配線パターンとは異なる別の配線パターン上に半田を介して表面実装されるパッケージされた表面実装部品を含む他の表面実装部品とを備え、
    前記ベアチップトランジスタが、上面にソース電極及びゲート電極を形成したベアチップＦＥＴであり、前記銅コネクタが、ソース電極用銅コネクタと、ゲート電極用銅コネクタとを備え、前記ベアチップＦＥＴのソース電極上と前記他の配線パターンのうちの１つの配線パターン上とを前記ソース電極用銅コネクタで半田を介して接合し、前記ベアチップＦＥＴのゲート電極上と前記他の配線パターンのうちの別の１つの配線パターン上とを前記ゲート電極用銅コネクタで半田を介して接合するものであり、
    前記ベアチップＦＥＴの上面に形成された前記ゲート電極と前記ソース電極とが直列にストレート配置され、前記ソース電極は長方形状に形成されるとともに、前記ソース電極の面積は前記ゲート電極の面積よりも大きく形成され、
    前記ゲート電極用銅コネクタは、
    第１の平板部と、前記第１の平板部の一端から斜め下方に延びる第１の連結片と、前記第１の連結片の下端に外方に延びるように形成されている前記ゲート電極との接続部である第１の接続部と、前記第１の平板部の他端から斜め下方に延びる第２の連結片と、前記第２の連結片の下端に外方に延びるように形成された前記他の配線パターンとの接続部である第２の接続部とを備え、
    前記第１の接続部は、前記ゲート電極に接続する接続面の面積が前記ゲート電極の面積とほぼ同一の面積であり、
    前記第２の接続部は、前記第１の接続部よりも下方に位置するとともに、前記他の配線パターンとの接続面の面積が、前記第１の接続部の接続面の面積よりも大きくなっており、
    前記第１の連結片は、上端の幅方向の中心と下端の幅方向の中心とを結ぶ直線と前記第１の平板部の両端の幅方向の中心を結ぶ直線とが平面視で一直線状となるように構成されているとともに、上端から下端に向かうに連れて幅方向に左右均等に狭まり前記第１の接続部の上面と接続する形状となっており、
    前記ソース電極用銅コネクタは、前記ゲート電極用銅コネクタに対して１８０°ストレート配置とする第１ソース電極用銅コネクタと、前記ゲート電極用銅コネクタに対して９０°直角配置とする第２ソース電極用銅コネクタとの２種類であり、
    前記第１ソース電極用銅コネクタは、
    第２の平板部と、前記第２の平板部の一端から斜め下方に延びる第３の連結片と、前記第３の連結片の下端に外方に延びるように形成されている前記ソース電極との接続部である第３の接続部と、前記第２の平板部の他端から斜め下方に延びるように形成されている第４の連結片と、前記第４の連結片の下端に外方に延びるように形成された前記他の配線パターンとの接続部である第４の接続部とを備え、
    前記第３の接続部は、長方形状に形成された前記ソース電極の短辺が延びる方向に沿って引き出されるとともに、前記ソース電極の短辺及び長辺に沿う短辺及び長辺を有し、かつ前記ソース電極に接続する接続面の面積が前記ソース電極とほぼ同一の面積であり、
    前記第４の接続部は、前記第３の接続部よりも下方に位置するとともに、前記他の配線パターンとの接続面の面積は、前記第３の接続部の前記ソース電極との接続面の面積とほぼ同一の面積であり、
    前記第２ソース電極用銅コネクタは、
    第３の平板部と、前記第３の平板部の一端から斜め下方に延びる第５の連結片と、前記第５の連結片の下端に外方に延びるように形成されている前記ソース電極との接続部である第５の接続部と、前記第３の平板部の他端から斜め下方に延びるように形成されている第６の連結片と、前記第６の連結片の下端に外方に延びるように形成された前記他の配線パターンとの接続部である第６の接続部とを備え、
    前記第５の接続部は、長方形状に形成された前記ソース電極の長辺が延びる方向に沿って引き出されるとともに、前記ソース電極の長辺及び短辺に沿う長辺及び短辺を有し、かつ前記ソース電極に接続する接続面の面積が前記ソース電極とほぼ同一の面積であり、
    前記第６の接続部は、前記第５の接続部よりも下方に位置するとともに、前記第５の接続部の幅よりも大きい幅を有し、かつ前記他の配線パターンとの接続面の面積は、前記第５の接続部の前記ソース電極との接続面の面積とほぼ同一の面積であり、
    前記第５の連結片は、上端の幅方向の中点と下端の幅方向の中点とを結ぶ直線と前記第３の平板部の両端の幅方向の中点を結ぶ直線とが平面視で一直線状となるように構成されているとともに、上端から下端に向かうに連れて幅方向に左右均等に狭まり前記第５の接続部の上面と接続する形状となっており、
    １つのベアチップＦＥＴにおいて、前記１種類のゲート電極用銅コネクタと前記２種類の第１ソース電極用銅コネクタ及び第２ソース電極用銅コネクタのうちから選択されたいずれか一方のソース電極用銅コネクタとが組み合わされて使用されており、
    前記ベアチップＦＥＴ、前記ソース電極用銅コネクタ、前記ゲート電極用銅コネクタ及び前記パッケージされた表面実装部品を含む他の表面実装部品は、前記基板上に、３相モータを駆動する３相インバータ回路を含むモータ駆動回路を構成する表面実装部品であり、
    前記ベアチップＦＥＴは、前記３相インバータ回路の各相アームを構成する６つのベアチップＦＥＴを含み、前記３相インバータ回路の出力ラインの経路の長さが同一に構成されていることを特徴とする電動パワーステアリング装置用の半導体モジュール。
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