JP5975180B2 - 半導体モジュール - Google Patents

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Description

この発明は、半導体モジュールに関する。
図１６は、特許文献１に記載されている一般的な従来の半導体モジュール５００の構成図である。この半導体モジュール５００は、絶縁基板５４と、半導体チップ５６と、ベース板５７と、樹脂ケース５９と、金属ワイヤ６０と、ゲル６１と、蓋６２を備える。
絶縁基板５４は、セラミック板５１と、セラミック板５１のおもて面に配置される回路板５２および裏面に配置される金属板５３からなる。そして回路板５２上に、はんだ５５で半導体チップ５６が接合されている。また金属板５３には、はんだ５５を介して金属製のベース板５７が接合されている。樹脂ケース５９は、ベース板５７の外周に接着され、外部端子５８がインサート成型されている。金属ワイヤ６０により、半導体チップ５６と外部端子５８が電気的に接続されている。樹脂ケース５９内には、絶縁封止材であるゲル６１が充填されている。樹脂製の蓋６２は、樹脂ケース５９の上部に固着されている。そして、ベース板５７に図示しない冷却フィンが取り付けられる。
半導体チップ５６で発生した熱は、絶縁基板５４とベース板５７を介して冷却フィンに放熱される。この半導体モジュール５００は片面冷却の半導体装置である。
特開２０１０−２６７６８５号公報
図１６に示した従来の半導体モジュール５００は、次に記述するような問題点がある。
（１）回路板５２をセラミック板５１の一つの面に接合するため、絶縁基板５４の面積が大きくなる。
（２）電気回路の配線の一部を回路板５２で行なっているため、電気回路の構成を変更する場合には回路板５２のパターンを変更する必要があり、その都度、絶縁基板５４と金属マスクなどの組立治具を変更する必要がある。
（３）電気回路の配線の一部を金属ワイヤ６０で行なっているため、バッチ処理ができずに工程時間が長くなり、処理装置が多数必要になる。
（４）電気回路の配線を金属ワイヤ６０と外部端子５８で行なっているため、異なる電気回路にする場合、外部端子５８の形状を変更する必要があり、外部端子５８の加工に伴って金型がその都度必要になる。
（５）構成部材数（金属ワイヤ６０、樹脂ケース５９、蓋６２およびゲル６１など）が多く、製造コストが高くなる。
（６）電気回路が金属ワイヤ６０と回路板５２および外部端子５８で構成され、金属ワイヤと対向する回路板の距離が大きいため、配線インダクタンスが大きくなる。
この発明の目的は、前記の課題を解決して、熱抵抗の低減、配線インダクタンスの低減、対地絶縁距離の確保、回路構成の簡素化および構成部材の接続および接合に要する工程数の削減、低コスト化および小型化が図れる半導体モジュールを提供することにある。
前記の目的を達成するために、この発明の一様態では、半導体モジュールは、絶縁板と、前記絶縁板の主面に配置された第１配線層および第４配線層と、前記主面の反対側の面に配置された第２配線層および第３配線層と、前記絶縁板内に配置され前記第１配線層及び前記第３配線層に電気的かつ機械的に接続された第１ビアと、前記絶縁板内に配置され前記第２配線層及び前記第４配線層に電気的かつ機械的に接続された第２ビアとを有するプリント基板と、前記第１配線層に対向して配置され、前記第１配線層および前記第４配線層との対向面に第１回路板が配置される第１絶縁基板と、前記第２配線層に対向して配置され、前記第２配線層と対向した第２回路板が配置され、前記第３配線層と対向した第３回路板が配置される第２絶縁基板と、前記第１配線層と前記第１回路板との間に挟まれ、両面がそれぞれ導電性の接合材で固定される第１半導体チップと、前記第２配線層と前記第２回路板との間に挟まれ、両面がそれぞれ導電性の接合材で固定される第２半導体チップと、前記第３配線層と前記第３回路板との間に挟まれて固定された第１放熱部材と、前記第４配線層と前記第１回路板との間に挟まれて固定された第２放熱部材を備えている。
この発明により、熱抵抗の低減、配線インダクタンスの低減、対地絶縁距離の確保、回路構成の簡素化および構成部材の接続および接合に要する工程数の削減、低コスト化および小型化が図れる半導体モジュールを提供することができる。
図１は、第１実施例の半導体モジュール１００の断面図である。 図２は、図１のＡ部拡大図である。 図３は、第１半導体チップ６ａの熱抵抗Ｒｔｈ１と第１ビア１２ａの埋め込み率の関係を計算するために用いた構成図である。 図４は、第１ビア１２ａの構成図である。 図５は、熱抵抗Ｒｔｈ１と第１ビア１２ａの埋め込み率の関係を示した図である。 図６は、第１実施例のダイオードモジュールの各部品の透視平面図である。 図７は、第１実施例のダイオードモジュールの各部品の透視平面図である。 図８は、第１実施例の変形例を示した断面図である。 図９は、第２実施例の半導体モジュール１００の製造工程断面図である。 図１０は、図９に続く第２実施例の半導体モジュール１００の製造工程断面図である。 図１１は、図１０に続く第２実施例の半導体モジュール１００の製造工程断面図である。 図１２は、図１１に続く第２実施例の半導体モジュール１００の製造工程断面図である。 図１３は、図１２に続く第２実施例の半導体モジュール１００の製造工程断面図である。 図１４は、図１３に続く第２実施例の半導体モジュールの製造工程断面図である。 図１５は、ビアを形成する工程を説明した工程図である。 図１６は、従来の半導体モジュール５００の構成図である。
実施の形態を実施例で詳細に説明する。なお、平易な説明のために以下において図面の記載に対応した「上側」や「下側」といった表現を用いているが、この実施例は説明された実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。また、「電気的かつ機械的に接続されている」とは、対象物同士が直接接合により接続されている場合に限られず、ハンダや金属焼結材などの導電性の接合材を介して対象物同士が接続されている場合も含むものとし、以下の説明でも同様である。
図１は、この発明に係る第１実施例の半導体モジュール１００の断面図である。図２は、図１のＡ部拡大図である。この半導体モジュール１００は、プリント基板８と、第１絶縁基板４と、第２絶縁基板５と、第１半導体チップ６ａと、第２半導体チップ６ｂと、第１放熱部材１６ａと、第２放熱部材１６ｂを備えている。さらに、外部端子９により、第１半導体チップ６ａ及び第２半導体チップ６ｂを外部回路と電気的に接続可能とした半導体モジュールである。尚、第１半導体チップ６ａは上側のチップであり、第２半導体チップ６ｂは下側のチップである。
プリント基板８は、絶縁板８ａと、第１配線層１３ａと、第２配線層１３ｂと、第３配線層１３ｃと、第４配線層１３ｄと、第１ビア１２ａと、第２ビア１２ｂを有している。第１配線層１３ａおよび第４配線層１３ｄは絶縁板８ａの主面に配置され、第２配線層１３ｂおよび第３配線層１３ｃは絶縁板８ａの主面と反対側の面に配置されている。そして、絶縁板８ａ内に配置された第１ビア１２ａにより、第１配線層１３ａと第３配線層１３ｃが電気的かつ機械的に接続されている。また、絶縁板８ａ内に配置された第２ビア１２ｂにより、第２配線層１３ｂと第４配線層１３ｄが電気的かつ機械的に接続されている。第１ビア１２ａおよび第２ビア１２ｂは、多数の微小な貫通孔２０を絶縁板８ａに形成し、Ｃｕ（銅）めっきなどで金属を貫通孔２０に埋め込んだ導体で形成される。絶縁板８ａとしては、例えば、ガラスエポキシ板などがある。
第１絶縁基板４は、第１回路板１ａと、第１セラミック板３ａと、第１金属板２ａが積層して構成されている。第１絶縁基板４は、プリント基板８の主面と対向して配置されている。さらに第１回路板１ａは、第１配線層１３ａおよび第４配線層１３ｄと対向して配置されている。
第２絶縁基板５は、第２回路板１ｂおよび第３回路板１ｃと、第２セラミック板３ｂと、第２金属板２ｂが積層して構成されている。第２絶縁基板５は、プリント基板８の主面と反対側の面と対向して配置されている。さらに第２回路板１ｂは、第２配線層１３ｂと対向して配置され、第３回路板１ｃは、第３配線層１３ｃと対向して配置されている。
第１セラミック板３ａおよび第２セラミック板３ｂは、アルミナや窒化アルミ、窒化珪素などの高熱伝導セラミックなどで構成される。また、第１回路板１ａ、第２回路板１ｂ、第３回路板１ｃ、第１金属板２ａ、第２金属板２ｂは、銅やアルミなどの高熱伝導金属で構成される。
第１半導体チップ６ａおよび第２半導体チップ６ｂは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）やパワーＭＯＳＦＥＴ、ＦＷＤ（還流ダイオード）などのパワー半導体素子で構成される。第１半導体チップ６ａおよび第２半導体チップ６ｂは、両面にエミッタ電極やコレクタ電極、ゲート電極などの電極を備えている（図示せず）。
第１半導体チップ６ａは、第１配線層１３ａおよび第１回路板１ａとの間に挟まれ、両面がはんだなどの導電性の接合材７で電気的かつ機械的に接続されている。これにより、第１配線層１３ａおよび第１回路板１ａと、第１半導体チップ６ａの両面の電極がそれぞれ電気的に接続される。
第２半導体チップ６ｂは、第２配線層１３ｂおよび第２回路板１ｂとの間に挟まれ、両面がはんだなどの導電性の接合材７で電気的かつ機械的に接続されている。これにより、第２配線層１３ｂおよび第２回路板１ｂと、第２半導体チップ６ｂの両面の電極がそれぞれ電気的に接続される。
この第１半導体チップ６ａ及び第２半導体チップ６ｂのそれぞれの表裏面には良好なはんだなどの接合材７の濡れ性を高めるために導電性めっき（例えば、Ｔｉ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属めっき）が施されている。接合材７としては、ＡｇペーストやＣｕペーストなどの導電性接着剤を用いても構わない。
第１放熱部材１６ａおよび第２放熱部材１６ｂは、金属で構成されている。第１放熱部材１６ａは、第３配線層１３ｃおよび第３回路板１ｃとの間に挟まれ、両端が電気的かつ機械的に接続されている。第２放熱部材１６ｂは、第４配線層１３ｄおよび第１回路板１ａとの間に挟まれ、両端が電気的かつ機械的に接続されている。第１放熱部材１６ａおよび第２放熱部材１６ｂは、例えばはんだを用いることができる。この場合、別途接合材を用意する必要が無いので、製造コストの低減が可能となる。また、第１放熱部材１６ａおよび第２放熱部材１６ｂに銅ブロックなどを用いることもできる。この場合は、放熱特性の改善が可能となる。
半導体モジュール１００は、また、プリント基板８の貫通ビア１１を介して接合され、第１配線層１３ａまたは第２配線層１３ｂの少なくともいずれかと電気的に接続される外部端子９を備える。また、外部端子９および第２金属板２ｂが露出するようにして全体を封止し、筐体としても機能する封止樹脂１０を備える。また、プリント基板８と第２回路板１ｂを電気的に接続する導電体１７を備える。この半導体モジュール１００は、第２金属板２ｂの露出した下面に図示しない冷却フィンを設置して、片面冷却の半導体装置として用いられる。
半導体モジュール１００では、プリント基板８と、第１絶縁基板４と、第２絶縁基板５と、外部端子９とで、半導体モジュール１００に求められている所定の電気回路が構成されている。
半導体モジュール１００は、第１半導体チップ６ａが配置された第１配線層１３ａと、絶縁板８ａを挟んで対向する第３配線層１３ｃが、第１ビア１２ａで接続されている。そして第３配線層１３ｃと第３回路板１ｃが、第１放熱部材１６ａで接続されている。このため、第１半導体チップ６ａで発生した熱は、第１絶縁基板４のみならず第２絶縁基板５にも伝わることから、放熱性を高めることができる。
さらに、半導体モジュール１００は、第２半導体チップ６ｂが配置された第２配線層１３ｂと、絶縁板８ａを挟んで対向する第４配線層１３ｄが、第２ビア１２ｂで接続されている。そして第４配線層１３ｄと第１回路板１ａが、第２放熱部材１６ｂで接続されている。このため、第２半導体チップ６ｂで発生した熱は、第２絶縁基板５のみならず第１絶縁基板４にも伝わることから、放熱性を高めることができる。
この構成では、外部端子９が半導体モジュール１００の上面に突出させているため、第２絶縁基板５の接地面である第２金属板２ｂと外部端子９との間の沿面距離を長くすることができる。そのため、対地絶縁距離を十分に確保することができる。
尚、第３配線層１３ｃと第３回路板１ｃは、図示した例では第１半導体チップ６ａの熱を第２絶縁基板５を介して冷却フィンへ流すため、第１放熱部材１６ａを接合する金属パッドである。そのため、第３配線層１３ｃと第３回路板１ｃは、電気配線としては用いない場合もある。またこの場合においては、第２配線層１３ｂと第３配線層１３ｃが一体で構成されている場合もある。
図３は、第１半導体チップ６ａの熱抵抗Ｒｔｈ１と、第１ビア１２ａの埋め込み率の関係を計算するために用いた第１半導体チップ６ａ近傍の構成図である。図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ１−Ｘ１線で切断した平面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＸ２−Ｘ２で切断した平面図である。ここでは、平面図に示すように４箇所のビアを示した。
第１半導体チップ６ａで発生する熱は、プリント基板８の第１ビア１２ａを経由して第２絶縁基板５へ伝わり、図示しない冷却フィンへ放熱される。このため、第１半導体チップ６ａから第２金属板２ｂまでの熱伝導の経路に基づいて、熱抵抗Ｒｔｈ１が決定される。そして、この熱抵抗Ｒｔｈ１は第１ビア１２ａの構造に大きく依存する。一方、第２半導体チップ６ｂで発生する熱は、第２金属板２ｂへ直接流れて行くため、熱抵抗Ｒｔｈ２はビアの構造には依存しない。
図４は、第１ビア１２ａの構成図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した断面図である。
第１ビア１２ａは、プリント基板８の絶縁板８ａに形成された多数の微小な貫通孔２０に金属を埋め込み、細線の柱状の導体２１が集合した構造をしている。ここでは、貫通孔２０の平面形状は円形の場合を示したが、これに限るものではなく、多角形やスリット状の場合もある。図４では、上下の第１配線層１３ａ及び第３配線層１３ｃを点線で示した。
図５は、図３の構成を用いて計算した熱抵抗Ｒｔｈ１と、第１ビア１２ａの埋め込み率の関係を示した図であり、図５（ａ）はプリント基板８の絶縁板８ａの厚さが薄い場合、図５（ｂ）はプリント基板８の絶縁板８ａの厚さを図５（ａ）の３倍程度にした場合である。埋め込み率は、半導体チップの面積に対して、埋め込まれた第１ビア１２ａの面積の割合を百分率（％）で表わした。
また、ここでは、第１半導体チップ６ａ及び第２半導体チップ６ｂのチップの大きさは５ｍｍ□程度で、チップ面積は２５ｍｍ２程度である。また、第１ビア１２ａ及び第２ビア１２ｂは前記したようにＣｕめっき膜で埋め込まれ、第１配線層１３ａ及び第３配線層１３ｃはＣｕめっき膜である。プリント基板８の絶縁板８ａの熱伝導率はＣｕの熱伝導率に対して１／１０００程度と極めて小さく、そのためプリント基板８のビア以外の箇所での熱抵抗は大きくなる。
熱抵抗Ｒｔｈ２はビアを経由しないので、埋め込み率に関係なく０．５℃／Ｗ程度で一定である。
一方、熱抵抗Ｒｔｈ１は、図５（ａ）及び図５（ｂ）のいずれの場合も、埋め込み率が１０％以下ではＲｔｈ１の上昇が顕著となり好ましくない。このため、埋め込み率を１０％以上にするのが望ましい。
上記結果については、第２半導体チップ６ｂから第２ビア１２ｂを経由した、第１絶縁基板４への熱伝導についても同様である。そのため、第２ビア１２ｂの埋め込み率についても、１０％以上が望ましい。
尚、プリント基板８の絶縁板８ａとしてセラミック板を用いると、例えば、ガラスエポキシ板などを用いる場合より熱抵抗を低減できるのでよい。その場合には、ビアはめっき以外の方法（例えばスパッタ法など）で形成すればよい。
図６は、各積層部品別の垂直方向で上面から見た各部品の透視平面図である。図６（ａ）は、第１絶縁基板４の第１回路板１ａの平面図、図６（ｂ）はプリント基板８の第１配線層１３ａおよび第４配線層１３ｄの平面図、図６（ｃ）はプリント基板８の第２配線層１３ｂおよび第３配線層１３ｃの平面図、図６（ｄ）は第２絶縁基板５の第２回路板１ｂ及び第３回路板１ｃの平面図、図６（ｅ）は回路図である。この回路図はダイオードで３相ブリッジ（コンバータ回路）を形成したダイオードモジュールの図である。この図ではＢ部で電流の向きが逆になり配線インダクタンスを小さくできる。
図７は、図６のプリント基板８の両面の配線層を変更した場合の図である。
図７に示すように、プリント基板８の両面の配線層を変更することで、異なる電気回路を容易に構成することができる。なお、図７ではＢ部で電流の向きが逆になり配線インダクタンスを小さくできる。
また、上記のダイオードモジュールは、容易にＩＧＢＴモジュールなどに変更することが可能である。
第１実施例の半導体モジュール１００は、従来の半導体モジュール５００を構成する構成部材（アルミワイヤ、樹脂ケース、ゲルなど）を削減でき、低コスト化が可能となる。また、プリント基板８の両面に複数の半導体チップを分割配置することで、半導体モジュールの小型化を図ることができる。
また、第１回路板１ａや第２回路板１ｂ、第３回路板１ｃと、これらに対向するプリント基板８の各配線層の電流方向を互いに逆方向にすることにより、配線インダクタンスを低減することができる。さらに、図６や図７で示した通り、プリント基板８の両面の配線層の電流方向を互いに逆方向にすることにより、配線インダクタンスを低減することができる。これは、これらの間で生じる相互誘導の効果である。
また、第１絶縁基板４を配置することで、第１絶縁基板４の第１金属板２ａが放射電磁ノイズに対して遮蔽板となり、第１半導体チップ６ａや第２半導体チップ６ｂなどから上方に放射される電磁ノイズを低減することができる。
また、第１ビア１２ａと第１放熱部材１６ａを配置することで、第１半導体チップ６ａから発生した熱を効果的に両面冷却することが可能となる。同様に、第２ビア１２ｂと第２放熱部材１６ｂを配置することで、第２半導体チップ６ｂから発生した熱を効果的に両面冷却することが可能となる。
図８は、第１実施例の変形例として、第１放熱部材１６ａを高熱伝導絶縁体１８に代えた場合の断面図である。これにより、第２回路板１ｂと第３回路板１ｃを電気的に分離する必要が無くなり、第２回路板１ｂと第３回路板１ｃを一体にできるため距離Ｌを短縮できる。その結果、半導体モジュールをさらに小型化することができる。
第１実施例の半導体モジュール１００は、上側の第１絶縁基板４には冷却フィンが設置されていないが、第１金属板２ａを露出するように封止した場合には、冷却フィンを設置することもできる。このようにすれば、さらに半導体チップからの両面冷却の効率が向上する。なおこの場合、外部端子９との沿面距離が短くなるので、例えば、外部端子９の根元表面を絶縁層で被覆したり、外部端子９を絶縁チューブに入れるなどの工夫をすればよい。
図９〜図１４に、第２実施例の半導体モジュール１００の製造方法を示す。図９（ａ）〜図９（ｄ）において、左側の列は第１絶縁基板４に関係する工程であり、右側の列は第２絶縁基板５に関係する工程である。
まず、第１絶縁基板４及び第２絶縁基板５のそれぞれに、金属マスク３０を載置する（図９（ａ））。
次に、金属マスク３０上に、固化して接合材７になるはんだペースト７ａを塗布する（図９（ｂ））。
次に、金属マスク３０を取り外すと、第１回路板１ａ及び第２回路板１ｂ上にはんだペースト７ａが載置される（図９（ｃ））。
次に、上記のはんだペースト７ａ上に第１半導体チップ６ａ及び第２半導体チップ６ｂを載置し、図示しないリフロー炉で処理してはんだペースト７ａを固化する（図９（ｄ））。
次に、第２絶縁基板５上に金属マスク３１を載置する（図１０（ｅ））。金属マスク３１の開口部３２は、第２半導体チップ６ｂが位置する箇所と、第１放熱部材１６ａ及び導電体１７となるはんだペースト７ａを配置する箇所に形成されている。
次に、金属マスク３１上にはんだペースト７ａを塗布する（図１０（ｆ））。
次に、金属マスク３１を取り外すと、第２回路板１ｂ及び第３回路板１ｃ上にはんだペースト７ａが載置される（図１０（ｇ））。
次に、プリント基板８の主面上に金属マスク３３を載置する（図１０（ｈ））。なお、プリント基板８の端部には外部端子９が挿入される貫通ビア１１が形成され、貫通ビア１１の側壁には金属層３７が形成されている。また、プリント基板８には第１ビア１２ａおよび第２ビア１２ｂがすでに形成されている。
次に、金属マスク３３上にはんだペースト７ａを塗布する（図１０（ｉ））。
次に、金属マスク３３を取り外すと、プリント基板８の主面上にはんだペースト７ａが載置される。
尚、上記のはんだ印刷工程は、ディスペンサーなどによりはんだペーストを塗布してもよい。
次に、固定治具１５に固定された第２絶縁基板５の上に、プリント基板８を載置する（図１１（ｋ））。なお、固定治具１５には外部端子９を差し込む凹部３８が配置されている。
次に、プリント基板８の主面上に、第１絶縁基板４を第１回路板１ａを下向きにして載置する。さらに、その上に第１絶縁基板４を固定する固定治具１４を載置する（図１１（ｌ））。なお、固定治具１４および固定治具１５は、カーボン・セラミック材など線膨張係数が小さく、はんだが付着しない材料で構成されている。また、固定治具１４および固定治具１５には、第１絶縁基板４や第２絶縁基板５、プリント基板８などの位置決めができるように加工が施されている。また、固定治具１４には、外部端子９を挿入するために貫通孔３９が設けられている。また、対地絶縁距離を確保するために、外部端子９の下端は第２金属板２ｂよりも高い位置に固定する。
次に、貫通孔３９に柱状の外部端子９を挿入する（図１２（ｍ））。この外部端子９ははんだペースト７ａが載置された貫通ビア１１を貫通して配置される。
次に、これらを図示しないリフロー炉で処理してはんだペースト７ａを固化し、各部材のはんだ付けを同時に行なう。続いて、固定治具１４および固定治具１５を外して、各部材がはんだ付けされた構造体３４が出来上がる（図１３（ｎ））。
次に、構造体３４を注型治具３５ｂに固定し、さらに注型治具３５ａを被せ、その内部に熱硬化性樹脂４０を注入する（図１３（ｏ））。なお、注型治具３５ａには、外部端子９を貫通させる貫通孔３５ｃが設けられている。
次に、熱硬化性樹脂４０を硬化させて封止樹脂１０にする。さらに、注型治具３５ａ，３５ｂから封止樹脂１０で被覆された構造体３４を取り出し、半導体モジュール１００が完成する（図１４（ｐ））。
このように、実施例２における半導体モジュール１００の組立の主要工程は、下記の３工程である。
（１）第１絶縁基板４及び第２絶縁基板５に第１半導体チップ６ａ及び第２半導体チップ６ｂを固着する工程。
（２）プリント基板８と、その両面に配置される第１絶縁基板４及び第２絶縁基板５と、外部端子９をはんだペースト７ａを用いて同時に固着する工程。
（３）封止樹脂１０で被覆する工程。
そのため、バッチ処理による組立工程時間の削減が可能となり、製造コストを低減できる。
つぎに、第１ビア１２ａの形成方法についてその一例を説明する。なお、第２ビア１２ｂについても同様の方法で形成できる。
図１５は、第１ビア１２ａを形成する工程を説明した工程図である。
まず、プリント基板８の絶縁板８ａに微小な貫通孔２０を多数形成する（図１５（ａ））。貫通孔２０の直径は、第１配線層１３ａの厚さの２倍以内とする。
次に、めっき処理でＣｕめっき膜２１ａを絶縁板８ａの両面に形成する。このとき、貫通孔２０の直径をＣｕめっき膜２１ａの厚さ、すなわち第１配線層１３ａの厚さの２倍以内にすることで、貫通孔２０の側壁に形成されたＣｕめっき膜２１ａ同士が貫通孔２０の内部で接触する（図１５（ｂ））。この接触によって貫通孔２０内はＣｕめっき膜２１ａで充填されて導体２１が形成される。この導体２１の集合体が第１ビア１２ａである。
次に、フォトリソグラフィー技術で絶縁板８ａの両面のＣｕめっき膜２１ａをパターニングし、第１配線層１３ａ及び第３配線層１３ｃを形成する（図１５（ｃ））。
これらの工程により、第１配線層１３ａおよび第３配線層１３ｃに電気的かつ機械的に接続された第１ビア１２ａが形成される。
ここでは、第１ビア１２ａはめっき法で形成した場合を示したが、スパッタ法や蒸着法などを用いても形成することもできる。
以上、図面を用いて本発明の半導体モジュールの実施形態について説明したが、本発明の半導体モジュールは、実施形態及び図面の記載に限定されるものではなく、本実施形態の趣旨を逸脱しない範囲で幾多の変形が可能である。
１ａ 第１回路板
１ｂ 第２回路板
１ｃ 第３回路板
２ａ 第１金属板
２ｂ 第２金属板
３ａ 第１セラミック板
３ｂ 第２セラミック板
４ 第１絶縁基板
５ 第２絶縁基板
６ａ 第１半導体チップ
６ｂ 第２半導体チップ
７ 接合材
７ａ はんだペースト
８ プリント基板
８ａ 絶縁板
９ 外部端子
１０ 封止樹脂
１１ 貫通ビア
１２ａ 第１ビア
１２ｂ 第２ビア
１３ 配線層
１３ａ 第１配線層
１３ｂ 第２配線層
１３ｃ 第３配線層
１３ｄ 第４配線層
１４，１５ 固定治具
１６ａ 第１放熱部材
１６ｂ 第２放熱部材
１７ 導電体
１８ 高熱伝導絶縁体
２０ 貫通孔
２１ 導体
２１ａ Ｃｕめっき膜
３０，３１，３３ 金属マスク
３２ 開口部
３４ 構造体
３５ａ，３５ｂ 注型治具
３７ 金属層
３８ 凹部
３９ 貫通孔
４０ 熱硬化性樹脂
１００ 半導体モジュール

Claims (10)

  1. 絶縁板と、前記絶縁板の主面に配置された第１配線層および第４配線層と、前記主面の反対側の面に配置された第２配線層および第３配線層と、前記絶縁板内に配置され前記第１配線層及び前記第３配線層に電気的かつ機械的に接続された第１ビアと、前記絶縁板内に配置され前記第２配線層及び前記第４配線層に電気的かつ機械的に接続された第２ビアとを有するプリント基板と、
    前記第１配線層に対向して配置され、前記第１配線層および前記第４配線層との対向面に第１回路板が配置される第１絶縁基板と、
    前記第２配線層に対向して配置され、前記第２配線層と対向した第２回路板が配置され、前記第３配線層と対向した第３回路板が配置される第２絶縁基板と、
    前記第１配線層と前記第１回路板との間に挟まれ、両面がそれぞれ導電性の接合材で固定される第１半導体チップと、
    前記第２配線層と前記第２回路板との間に挟まれ、両面がそれぞれ導電性の接合材で固定される第２半導体チップと、
    前記第３配線層と前記第３回路板との間に挟まれて固定された第１放熱部材と、
    前記第４配線層と前記第１回路板との間に挟まれて固定された第２放熱部材と、
    を備えた半導体モジュール。
  2. 前記絶縁板上における前記第１ビアの面積が、前記第１半導体チップの面積に対して１０％以上である請求項１に記載の半導体モジュール。
  3. 前記絶縁板上における前記第２ビアの面積が、前記第２半導体チップの面積に対して１０％以上である請求項１に記載の半導体モジュール。
  4. 前記第１放熱部材および前記第２放熱部材は、導電性接合材もしくは金属板で構成されている請求項１に記載の半導体モジュール。
  5. 前記第２回路板および前記第３回路板が一体で構成され、前記第１放熱部材が高熱伝導絶縁体で構成されている請求項１に記載の半導体モジュール。
  6. 前記第２絶縁基板の第２回路板が配置される面の反対面に、金属板が配置されている請求項１に記載の半導体モジュール。
  7. 前記第１絶縁基板の第１回路板が配置される面の反対面に、金属板が配置されている請求項１に記載の半導体モジュール。
  8. 前記第１ビア及び第２ビアが、前記プリント基板の絶縁板に配置された複数の貫通孔内を埋めた柱状の導体からなる請求項１に記載の半導体モジュール。
  9. 前記接合材および前記放熱部材が、いずれもはんだである請求項１に記載の半導体モジュール。
  10. 前記第１配線層もしくは第２配線層と電気的に接続されている外部端子をさらに備えた請求項１に記載の半導体モジュール。
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