JP6547354B2 - 半導体モジュールおよび樹脂ケース - Google Patents

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Description

本発明は、半導体モジュールおよび樹脂ケースに関する。
従来、ＩＧＢＴ等の半導体素子を収納する半導体モジュールが知られている。半導体モジュールは、ベース基板上に設けた半導体素子を樹脂ケースによって囲み、且つ、樹脂ケースに設けた接続端子によって半導体素子と外部電子部品とを接続する（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
特許文献１ 特開２００８−２９４３６２号公報
特許文献２ 特開２００６−２１０５００号公報
特許文献３ 特開平８−１６２５７１号公報
特許文献４ 特開２００３−７９６６号公報
樹脂ケースにおいて厚みが大きい部分は、樹脂ケース成形時の冷却に伴う樹脂の収縮量が大きいので、内部にボイドが生じる場合がある。ボイドの発生を低減するために、樹脂ケースの肉厚部分には、予め樹脂材料を充填しない肉盗み（または肉抜きとも称される）部分を設けることが考えられる。
当該肉盗み部分は、樹脂ケースをベース基板に接着することで密閉される。しかし、半導体モジュールを加熱、または、真空雰囲気に曝す等の処理により、樹脂ケースの肉盗み内の気体が膨張する。そして、膨張した気体が樹脂ケースとベース基板とを接着する接着部分に応力を与え、接着部分が剥離してしまう場合がある。
本発明の第１の態様においては、ベース基板と、ベース基板の表面側に設けられた半導体素子と、ベース基板の表面に接着され、且つ、半導体素子が設けられた領域を囲む樹脂ケースとを備え、樹脂ケースは、ベース基板に接着される底面において、ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、凹部と樹脂ケースの外部とを接続する接続孔とを有する半導体モジュールを提供する。
本発明の第２の態様においては、表面側に半導体素子が設けられるベース基板の表面に接着され、且つ、半導体素子が設けられる領域を囲む樹脂ケースであって、ベース基板に接着される底面において、ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、凹部と樹脂ケースの外部とを接続する接続孔とを有する樹脂ケースを提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本発明の一つの実施形態に係る半導体モジュール１００を示す図である。 樹脂ケース２０の底面３１の一例を示す図である。 比較例に係る壁部３０の断面図を示す。 第１の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。 第１の実施例に係る壁部３０の表面を示す。 第１の実施例の変形例に係る壁部３０の断面図を示す。 第１の実施例の変形例に係る壁部３０の表面を示す。 第２の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。 第２の実施例の変形例に係る壁部３０の断面図を示す。 第３の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。 第４の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。 各実施例に適用される壁部３０の変形例を示す図である。 連結部６０の一例を示す図である。 各実施例に適用される壁部３０の変形例を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の一つの実施形態に係る半導体モジュール１００を示す図である。図１においては半導体モジュール１００の斜視図を示す。半導体モジュール１００は、ベース基板１０、樹脂ケース２０および半導体素子１２等の内部回路を有する。
ベース基板１０は、表面側に半導体素子１２等の内部回路を載置する。半導体素子１２は、例えばＩＧＢＴ等のパワー半導体素子である。内部回路とベース基板１０との間には絶縁層あるいは両面に金属層が形成された絶縁層が設けられてよい。ベース基板１０は、樹脂よりも熱伝導率が高い銅等の材料で形成される。
樹脂ケース２０は、ベース基板１０の表面に接着される。また、樹脂ケース２０は、孔部２２にネジ等の接合部材が挿入される。樹脂ケース２０は、内部回路が設けられた領域１４を囲むように設けられる。本例の樹脂ケース２０は、領域１４を囲む壁部２８および壁部３０を有する。
壁部３０は、壁部２８よりも厚みが大きい壁である。つまり、壁部３０は、樹脂ケース２０における壁部のうち、最も厚みが大きい壁部である。樹脂ケース２０は、領域１４の四辺を囲む４つの壁部を有してよい。また、樹脂ケース２０において、厚みがほぼ等しい連続した領域を一つの壁部としてもよい。つまり、壁部３０は、樹脂ケース２０において、最大の厚みを有する連続領域を指してよい。壁部の厚みは、領域１４側の内壁と、内壁と対向する外壁との間の厚みを指す。壁部２８および壁部３０の底面が、ベース基板１０の表面に接着される。また、壁部２８および壁部３０は、ベース基板１０の表面に垂直な方向に延伸して設けられる。壁部２８および壁部３０は一体に成形されてよい。
本例では、樹脂ケース２０が囲む領域１４には、半導体素子１２等の内部回路の少なくとも一部を封止する封止部１６が設けられる。封止部１６は、ベース基板１０の表面から所定の高さまで形成される。図１では、封止部１６が形成される高さ方向の位置を点線で示している。封止部１６は、全ての半導体素子１２を封止できる高さを有してよく、内部回路におけるワイヤ配線を封止できる高さを有してよい。
壁部２８および壁部３０の少なくとも一部には、１以上の接続端子２４が設けられる。本例におけるそれぞれの接続端子２４は、壁部２８および壁部３０のベース基板１０とは逆側の表面に挿入される。図１には一つの壁部２８の表面だけに接続端子２４が設けられているが、接続端子２４は他の壁部２８および壁部３０の表面にも設けられてよい。樹脂ケース２０に挿入された側の接続端子２４の端部は、半導体素子１２等の内部回路と電気的に接続される。また、樹脂ケース２０に挿入されていない側の接続端子２４の端部は、半導体モジュール１００と対向して設けられるプリント基板等の電気部品の挿入孔に挿入される。
また、半導体モジュール１００は、領域１４を覆う蓋部を更に備えてよい。当該蓋部は、壁部２８および壁部３０の少なくとも一部の表面に固定されてよい。本例の壁部３０は、表面に蓋部あるいは導電部材を固定する１以上のナット２６を有する。ナット２６は、壁部３０の表面に形成された凹部に挿入または収容されてよい。当該蓋部は、半導体モジュール１００と接続するプリント基板等の電気部品であってもよい。導電部材は、半導体モジュール１００と電源や負荷を電気的に接続する金属部品で、例えば銅線や銅板等であってもよい。
図２は、樹脂ケース２０の底面３１の一例を示す図である。上述したように、底面３１には、ベース基板１０と樹脂ケース２０とを接着する接着材が塗布される。接着材は、複数の壁部２８および壁部３０を、途切れずに少なくとも１周するように塗布される。つまり、領域１４を途切れずに囲むように、底面３１に接着材が塗布される。
樹脂ケース２０には、複数の凹部３２が設けられる。凹部３２は、樹脂ケース２０の底面から、ベース基板１０と離れる高さ方向に形成される。本例の凹部３２は、壁部のうち少なくとも、厚みが最も大きい壁部３０に設けられる。凹部３２は、壁部３０の底面に開口を有し、ベース基板１０の表面に対して垂直な高さ方向に延伸する。凹部３２は、厚みが予め定められた値以上の複数の壁部に形成されてもよい。
複数の凹部３２の開口の大きさは同一であってよく、異なっていてもよい。本例では、複数の凹部３２が直線上に配列されており、両端の凹部３２の開口面積は、他の凹部３２の開口面積よりも小さい。それぞれの凹部３２は、分離壁３５により分離される。分離壁３５は、壁部３０の一部である。分離壁３５の厚みは、厚みが最も小さい壁部２８と同一であってよく、小さくてもよい。
図３は、比較例に係る壁部３０の断面図を示す。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を示す。なお壁部３０には、ベース基板１０の外周と接触してベース基板１０を位置決めする突起３８が設けられてよい。突起３８は、樹脂ケース２０の外周に沿って設けられてよい。また、壁部３０の表面にはネジ止め穴３６が形成される。また、ネジ止め穴３６の上部側には、図１に示したナット２６が挿入される凹部２７が形成される。凹部２７にナット２６が設けられることで、ネジ止め穴３６に隣接してナット２６が設けられる。ネジ止め穴３６およびナット２６にネジ等が挿入されることで、壁部３０の表面に蓋部あるいは導電部材等が固定される。少なくとも一つのネジ止め穴３６は、いずれかの凹部３２と対向する位置に設けられてよい。
壁部３０は、領域１４側の内壁５４と、内壁５４に対向する外壁５６とを有する。内壁５４および外壁５６の間に、凹部３２が設けられる。凹部３２は、外壁５６または内壁５４と、凹部３２との間の幅が、幅が最も小さい壁部２８の幅以上残るように形成されてよい。凹部３２は、内壁５４および外壁５６の中央に形成されてもよい。
壁部３０の底面には、接着部３４が形成される。接着部３４は、凹部３２を囲むように形成される。このため、凹部３２はベース基板１０および樹脂ケース２０により密閉される。ベース基板１０に樹脂ケース２０を接着した後に、領域１４に封止部１６が形成される。
封止部１６は、シリコーンゲルのように、加熱等の所定の処理前は流動性を有しており、且つ、所定の処理により固化する材料で形成される。また、封止部１６の材料は絶縁性を有する。
シリコーンゲル等の材料を注入する場合、材料中に水分および気泡が混ざることを回避すべく、真空雰囲気で材料を注入することが好ましい。しかし、樹脂ケース２０をベース基板１０に接着した後に半導体モジュール１００を真空雰囲気に曝すと、凹部３２内の気体が膨張する。
また、シリコーンゲル等の材料を固化すべく半導体モジュール１００を加熱した場合にも、凹部３２内の気体が膨張する。これらのような処理により凹部３２内の気体が膨張すると、接着部３４に応力がかかり、接着部３４が剥離してしまう場合もある。この場合、接着部３４の剥離部分からシリコーンゲル等が漏れ出てしまう不良が発生する。
なお、接着部３４を離散的に塗布することで、接着部３４の間から凹部３２内の気体を逃がすことも考えられる。しかし、接着強度が低下してしまう。また、接着部３４の間隔を精度よく制御することも困難である。
図４Ａは、第１の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。本例の壁部３０は、図３に示した壁部３０の構成に対して、接続孔４０を更に備える点で相違する。接続孔４０以外の構成は、図３に示した壁部３０と同一である。
接続孔４０は、凹部３２と樹脂ケース２０の外部とを接続する。これにより、凹部３２内の気体が膨張した場合であっても、当該気体を樹脂ケース２０の外に逃がすことができる。このため、接着部３４の剥離を防ぐことができる。
凹部３２は、ベース基板１０とは逆側の頂部３３を有する。頂部３３は、凹部３２のうち、ベース基板１０の表面との距離が最大となる箇所を指す。本例の凹部３２は、直方体形状を有する。当該直方体においてベース基板１０とは逆側の面が頂部３３に該当する。接続孔４０は、凹部３２の頂部３３と、樹脂ケース２０の外部とを接続する。接続孔４０は、樹脂ケース２０の外部側の開口４２と、凹部３２側の開口４４とを有する。
本例において外部側の開口４２は、ネジ止め穴３６の底面に形成される。また、凹部３２側の開口４４は、凹部３２の頂部３３に形成される。外部側の開口４２の直径は、ネジ止め穴３６の内径よりも小さいことが好ましい。接続孔４０を細くし肉厚の減少を抑えることで、樹脂ケース２０の強度を損なわずに当該気体を樹脂ケース２０の外に逃がすことができる。また、接続孔４０を細くすることで凹部３２内に異物が混入する可能性を低減できる。また、ネジ止め穴３６は、封止部１６が形成された後に、ネジ等により塞がれる。このため、封止部１６を形成するときには、凹部３２の内部を樹脂ケース２０の外部と接続しつつ、ネジ止めした後は凹部３２に異物が混入することを防ぐことができる。なお、ネジ止め穴３６に挿入されるネジ等は、接続孔４０までは到達しないように設けられてよい。接続孔４０の直径は、ネジ等の直径よりも小さくてよい。
接続孔４０は、凹部３２の頂部３３から、高さ方向にベース基板１０に垂直に延伸して形成されてよい。また、接続孔４０は、凹部３２側の開口４４から樹脂ケース２０の外部側の開口４２までの間に屈曲する屈曲部を有してもよい。この場合、凹部３２の中に異物が落ちる可能性を低くすることができる。
接続孔４０の開口４２の直径は、ネジ止め穴３６の内径の半分以下であってよい。また、接続孔４０の開口４４の面積は、凹部３２の頂部３３の面積の半分以下であってよい。また、接続孔４０の開口４４の直径は、凹部３２の幅の半分以下であってよい。凹部３２の幅とは、内壁５４から外壁５６に向かう方向における幅を指す。凹部３２の頂部３３の面積は、ネジ止め穴３６の底面の面積より大きくてよい。接続孔４０は、開口４２から開口４４まで均一な太さを有してよい。
接続孔４０の開口４２は、ネジ止め穴３６の底面の中央に設けられてよい。また、接続孔４０の開口４４は、凹部３２の頂部３３の中央に設けられてよい。開口４２の直径は、開口４４の直径と同一であってよく、小さくてもよい。
図４Ｂは、第１の実施例に係る壁部３０の表面を示す図である。上述したように、接続孔４０はネジ止め穴３６の底面に設けられる。接続孔４０の断面形状は、円形状であってよく、楕円または長円形状であってもよい。図４Ｂにおいては、断面形状が長円の接続孔４０を示している。当該楕円または長円は、壁部３０（または外壁５６および内壁５４）と平行な方向に長軸を有することが好ましい。この場合、外壁５６と内壁５４の間の肉厚の減少を少なくすることができ、樹脂ケース２０の強度を損なわずに当該気体を樹脂ケース２０の外に逃がすことができる。
なお、図示しないナット２６は、凹部２７内に配置される。本例では、凹部２７の中央付近にネジ止め穴３６が形成される。ナット２６は略正六角柱の形状であり、凹部２７もナット２６を収容可能な六角柱の形状であってよい。凹部２７の底面側に配置されるネジ止め穴３６は円柱の形状である。この例では凹部２７の軸とネジ止め穴３６の軸は一致してよい。接続孔４０はこれらの軸付近、すなわちネジ止め穴３６の中央付近に設けられてよい。さらに好ましくは凹部２７の対向する２面が外壁５６および内壁５４と平行になるように、凹部２７を配置するとよい。このとき接続孔４０の長軸は凹部２７の対向する２辺を含む面付近に位置するので、ナット２６にネジを挿入しトルクをかけた際発生し得る樹脂ケース２０の割れを防止できる。
図４Ｃは、第１の実施例の変形例に係る壁部３０の断面図を示す。本例の壁部３０は、図４Ａに示した壁部３０の構成に対して、複数の接続孔４０を一つの凹部３２に対して備える点で相違する。複数の接続孔４０を備える点以外の構成は、図４Ａに示した壁部３０と同一であってよい。
それぞれの接続孔４０は、凹部３２の頂部３３と、ネジ止め穴３６の底面とを接続する。それぞれの接続孔４０の形状は、図４Ａにおいて説明した接続孔４０と同一であってよい。ただし、それぞれの接続孔４０の樹脂ケース２０の外部側の開口の直径の和は、ネジ止め穴３６の内径の半分以下であってよい。本例では、それぞれの接続孔４０の直径を小さくできるので、凹部３２内に大きな異物が混入することを防ぐことができる。それぞれの接続孔４０の直径は同一であってよい。また、それぞれの接続孔４０の直径は異なっていてもよい。
図４Ｄは、第１の実施例の変形例に係る壁部３０の表面を示す。図４Ｃの例では、複数の接続孔４０が外壁５６および内壁５４と垂直な方向に配列されていたが、本例の複数の接続孔４０は、ネジ締め穴３６の中央において壁部３０（または外壁５６および内壁５４）と平行に配列される。この場合、外壁５６と内壁５４の間の肉厚の減少を少なくすることができ、樹脂ケース２０の強度を損なわずに当該気体を樹脂ケース２０の外に逃がすことができる。なお、図示しないナット２６は、凹部２７内に配置される。凹部２７およびネジ止め穴３６の形状、配置は図４Ｂで示した例と同様である。複数の接続孔４０はこれら凹部２７およびネジ止め穴３６の軸付近、すなわちネジ止め穴３６の中央付近に設けられてよい。複数の接続孔４０を凹部２７の対向する２辺を含む面付近に配置することにより、ナット２６にネジを挿入しトルクをかけた際発生し得る樹脂ケース２０の割れを防止できる。
図５Ａは、第２の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。本例の壁部３０は、図４Ａから図４Ｄに示した壁部３０の構成に対して、接続孔４０を設ける位置が相違する。接続孔４０の位置以外の構成は、図４Ａから図４Ｄに示した壁部３０と同一である。
本例の接続孔４０は、凹部３２と、壁部３０の外壁５６とを接続する。つまり、接続孔４０は、凹部３２に設けられた開口４４と、外壁５６に設けられた開口４６とを有する。接続孔４０の凹部３２側の開口４４は、凹部３２の側面に設けられる。凹部３２の側面は、例えばベース基板１０の表面側から高さ方向に伸びる面である。
本例の接続孔４０は、ベース基板１０の表面と略平行な水平方向に延伸する。外壁５６側の開口４６および凹部３２側の開口４４は、ベース基板１０の表面と凹部３２の頂部３３との間において、頂部３３寄りに設けられる。開口４４および開口４６の位置は、各開口の中心または重心位置により規定される。つまり、ベース基板１０の表面を基準とした開口４４および開口４６の中心位置の高さｈ２は、頂部３３の高さｈ１の半分より大きい。
ベース基板１０および樹脂ケース２０の熱膨張係数の違いに応じて、ベース基板１０および樹脂ケース２０の外周部分は反る。接続孔４０を頂部３３寄りに設けることで、接続孔４０よりもベース基板１０側にある樹脂の量を増やすことができるので、樹脂ケース２０の強度を保つことができる。接続孔４０の開口４４および開口４６の直径は、頂部３３の高さｈ１の半分以下であることが好ましい。これにより、樹脂ケース２０の強度を保つことができる。接続孔４０の開口４４および開口４６の直径は、高さｈ１の１／４以上であってよい。
また、凹部３２は、壁部３０の内壁５４および外壁５６の間において、外壁５６寄りに設けられてよい。この場合、接続孔４０を短くすることができる。また、凹部３２は、内壁５４寄りに設けられてもよい。この場合、接続孔４０が設けられる側の肉厚を大きくすることができる。
図５Ｂは、第２の実施例の変形例に係る壁部３０の断面図を示す。本例の壁部３０は、図５Ａに示した壁部３０の構成に対して、接続孔４０の形状が相違する。接続孔４０の形状以外の構成は、図５Ａに示した壁部３０と同一であってよい。
本例の接続孔４０は、凹部３２側の開口４４から外壁５６側の開口４６に向かう少なくとも一部の領域で、ベース基板１０に近づく方向に延伸する。つまり、本例の接続孔４０は、凹部３２側の開口４４から外壁５６側の開口４６に向かう少なくとも一部の領域で、水平方向よりも下向き（ベース基板１０向き）に延伸する。
図５Ｂに示した接続孔４０は、凹部３２側の開口４４から外壁５６側の開口４６に向かう全ての領域で、水平方向よりも下向きに延伸する。接続孔４０は、凹部３２側の開口４４から外壁５６側の開口４６に向かう一部の領域で、ベース基板１０の表面に向けて垂直に下がっていてもよい。このような構成により、接続孔４０から異物が侵入することを妨げることができる。
図６は、第３の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。本例の壁部３０は、図４Ａから図４Ｄに示した壁部３０に対して、接続孔４０の形状が相違する。接続孔４０の形状以外の構成は、図４Ａから図４Ｄに示した壁部３０と同一であってよい。
本例の接続孔４０は、凹部３２と、壁部３０の内壁５４とを接続する。つまり接続孔４０は、凹部３２側の開口４４と、内壁５４側の開口４８とを有する。本例の開口４４は、凹部３２の頂部３３に設けられる。
接続孔４０の内壁５４側の開口４８は、ベース基板１０の表面に垂直な高さ方向において、封止部１６の表面よりも高い位置に形成される。本例における開口４８の位置は、開口４８の最下端の位置により規定される。つまり開口４８の全体が、封止部１６に覆われずに露出している。
封止部１６は、凹部３２の頂部３３よりも高い位置まで形成されてよい。この場合、接続孔４０の凹部側の開口４４は頂部３３に設けられることが好ましい。本例の接続孔４０は、凹部３２側の開口４４から高さ方向に延伸する第１領域５０と、第１領域５０の端部と内壁５４側の開口４８とを接続する第２領域５２とを有する。第１領域５０は、高さ方向に、ベース基板１０の表面とは垂直に延伸してよい。第２領域５２は、ベース基板１０の表面とは平行に延伸してよい。
このような構成によっても、接着部３４の剥離を防ぐことができる。また、壁部３０の内壁５４側は封止部１６によって補強されるので、接続孔４０を内壁５４側に設けても壁部３０の強度を保つことができる。なお、第２領域５２は、図５Ｂに示した接続孔４０と同様に、第１領域５０の端部から内壁５４側の開口４８に向かう少なくとも一部の領域において、ベース基板１０の表面側に向かう方向に延伸してよい。
また、凹部３２は、壁部３０の内壁５４および外壁５６の間において、外壁５６寄りに設けられてよい。この場合、接続孔４０が設けられる側の壁の肉厚を大きくすることができる。また、凹部３２は、内壁５４寄りに設けられてもよい。この場合、接続孔４０を短くすることができる。
図７は、第４の実施例に係る壁部３０の断面図を示す。本例の壁部３０は、図４Ａから図４Ｄに示した壁部３０に対して、接続孔４０の形状が相違する。接続孔４０の形状以外の構成は、図４Ａから図４Ｄに示した壁部３０と同一であってよい。
本例の接続孔４０は、凹部３２と、壁部３０の内壁５４とを接続する。ただし、本例における接続孔４０の内壁５４側の開口の位置は、封止部１６の表面よりも低い。接続孔４０の内壁５４側の最上端の位置が、封止部１６の表面よりも低くてよい。また、凹部３２の頂部３３も、封止部１６の表面よりも低い位置に設けられる。また、接続孔４０の下側には、接着部３４および樹脂ケース２０が残っていることが好ましい。これにより、接着強度の低下を防ぐことができる。
本例では、凹部３２および接続孔４０の内部にも、封止部１６が形成される。封止部１６の材料を領域１４に注入するときに、凹部３２および接続孔４０にも同時に封止部１６の材料が注入される。このような構成により、凹部３２内から気体を除去することができる。
また、封止部１６の材料を凹部３２の内部に注入した後に加熱すると、当該材料が膨張して接着部３４に応力を与える可能性も考えられる。しかし、接続孔４０の断面積を大きくすることで、加熱時に膨張した封止部１６の材料が領域１４に戻る経路を確保できる。このため、接着部３４の剥離を防ぐことができる。
接続孔４０は、凹部３２側の開口と、内壁５４側の開口との間を、ベース基板１０の表面と平行に延伸してよい。凹部３２内に封止部１６の材料を十分注入できるように、接続孔４０における開口の高さｈ３は、凹部３２の頂部３３の高さの半分よりも大きいことが好ましい。
接続孔４０の高さｈ３は、頂部３３の高さの９０％以上であってもよい。また、接続孔４０の上端の高さ位置は、凹部３２の頂部３３の高さ位置と同一であってもよい。これにより、封止部１６の材料を凹部３２に注入するときに、凹部３２内に残る気体を低減できる。接続孔４０の上端の高さ位置は、封止部１６の表面よりも低い範囲で、凹部３２の頂部３３より高くてもよい。
図７に示す接続孔４０における奥行き方向の長さは、凹部３２の奥行き方向の長さより小さくてよい。奥行き方向は、内壁５４と平行な面において高さ方向と直交する方向を指す。接続孔４０における奥行き方向の長さは、凹部３２の奥行き方向の長さと同一であってもよい。本例においては接続孔４０の内部にも封止部１６が封止されるので、接続孔４０の奥行き方向の長さを大きくしても、樹脂ケース２０の強度を保つことができる。
図８は、各実施例に適用される壁部３０の変形例を示す図である。図８は、壁部３０の底面の一部を示している。壁部３０の底面には、複数の凹部３２が直線上に配列される。本例の壁部３０は、隣接する凹部３２どうしを連結する連結部６０が形成される。連結部６０は、隣接する凹部３２を分離する分離壁３５に設けられる。また、連結部６０により連結された一群の凹部３２のうちいずれか一つの凹部３２に、第１から第４の実施例に係るいずれかの接続孔４０が形成される。
図９Ａは、連結部６０の一例を示す図である。図９Ａは、図８におけるＢ−Ｂ断面を示す。本例の連結部６０は、分離壁３５を貫通して形成される。連結部６０は、図５Ａに示した接続孔４０と同様に凹部３２の頂部寄りに設けられてよい。また、連結部６０の高さ方向における直径は、凹部３２の高さの半分以下である。連結部６０の当該直径は、凹部３２の高さの１／４以上であってよい。
本例では、直線上に配置され、連結部６０により連結された複数の凹部３２のうち、中央の凹部３２に接続孔４０が設けられる。上述したように、接続孔４０は、第１から第４の実施例のいずれの接続孔４０であってもよい。このような構成により、接続孔４０の個数を減らし、樹脂ケース２０の強度を保つことができる。
また、他の例においては、大きさの異なる複数の凹部３２のうち、最も大きい凹部３２に対して接続孔４０が設けられてもよい。また、直線上に配置された凹部３２のうち、一つ置きに接続孔４０が設けられてもよい。この場合、接続孔４０が設けられる凹部３２の大きさを、接続孔４０が設けられない凹部３２よりも大きくしてよい。ここで凹部３２の大きさとは、凹部３２の内部空間の体積を指す。また、連結部６０は、凹部３２の側面の中心よりも、内壁５４寄りに設けてよい。これにより、樹脂ケース２０の外縁部の強度を維持することができる。
図９Ｂは、各実施例に適用される壁部３０の変形例を示す図である。本例の壁部３０は、図９Ａに示した壁部３０に対して、連結部６０の形状が相違する。連結部６０の形状以外の構造は、図９Ａに示した壁部３０と同一であってよい。
本例の連結部６０は、壁部３０の底部を切り欠いて形成される。切り欠きのサイズは、図９Ａに示した貫通孔形状の連結部６０と同一である。例えば切り欠きの高さｈ４は、凹部３２の高さの半分以下である。また、切り欠きの高さｈ４は、凹部３２の高さの１／４以上であってよい。このような構造によっても、複数の凹部３２を連結して、接続孔４０の個数を減らすことができる。
各実施例によれば、凹部３２内の気体の膨張による接着部３４の剥離を防ぐことができる。また、凹部３２を設けても接着部３４の剥離の可能性が低いので、凹部３２を適用できる範囲が広がる。このため、様々な形態の樹脂ケースに凹部３２を適用することができ、樹脂ケースにおけるボイドの発生を低減できる。従って、高品質の樹脂ケースおよび半導体モジュールを提供することができる。
なお、接続孔４０の断面形状は円形であってよく、矩形であってよく、その他の形状であってもよい。また、連結部６０の断面形状は円形であってよく、矩形であってよく、その他の形状であってもよい。接続孔４０および連結部６０の断面が円形でない場合、これらの直径とは、断面形状における最大幅を指してよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０・・・ベース基板、１２・・・半導体素子、１４・・・領域、１６・・・封止部、２０・・・樹脂ケース、２２・・・孔部、２４・・・接続端子、２６・・・ナット、２７・・・凹部、２８・・・壁部、３０・・・壁部、３１・・・底面、３２・・・凹部、３３・・・頂部、３４・・・接着部、３５・・・分離壁、３６・・・ネジ止め穴、３８・・・突起、４０・・・接続孔、４２・・・開口、４４・・・開口、４６・・・開口、４８・・・開口、５０・・・第１領域、５２・・・第２領域、５４・・・内壁、５６・・・外壁、６０・・・連結部、１００・・・半導体モジュール

Claims (20)

  1. ベース基板と、
    前記ベース基板の表面側に設けられた半導体素子と、
    前記ベース基板の表面に接着され、且つ、前記半導体素子が設けられた領域を囲む壁部を有する樹脂ケースと
    を備え、
    前記樹脂ケースは、
    前記壁部のうち最も厚みの大きい壁部に少なくとも形成され、且つ、前記ベース基板に接着される底面において、前記ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、
    前記凹部と前記樹脂ケースの外部とを接続する接続孔と
    を有し、
    前記凹部は、前記ベース基板とは逆側の頂部を有し、
    前記接続孔は、前記凹部の前記頂部と、前記樹脂ケースの外部とを接続し、前記凹部の前記頂部から前記高さ方向に延伸して形成され、
    前記接続孔は、前記樹脂ケースの外部側の開口を有し、
    前記樹脂ケースは、前記接続孔の前記開口が底面に設けられるネジ止め穴を更に備え、
    前記接続孔の前記開口の直径は、前記ネジ止め穴に挿入されるネジの直径よりも小さい
    半導体モジュール。
  2. ベース基板と、
    前記ベース基板の表面側に設けられた半導体素子と、
    前記ベース基板の表面に接着され、且つ、前記半導体素子が設けられた領域を囲む壁部を有する樹脂ケースと
    を備え、
    前記樹脂ケースは、
    前記壁部のうち最も厚みの大きい壁部に少なくとも形成され、且つ、前記ベース基板に接着される底面において、前記ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、
    前記凹部と前記樹脂ケースの外部とを接続する接続孔と
    を有し、
    前記凹部は、前記ベース基板とは逆側の頂部を有し、
    前記樹脂ケースは、前記凹部の前記ベース基板とは逆側の頂部と、前記樹脂ケースの外部とを接続する、前記凹部の前記頂部から前記高さ方向に延伸して形成された前記接続孔を、一つの前記凹部に対して複数備える
    半導体モジュール。
  3. ベース基板と、
    前記ベース基板の表面側に設けられた半導体素子と、
    前記ベース基板の表面に接着され、且つ、前記半導体素子が設けられた領域を囲む壁部を有する樹脂ケースと
    を備え、
    前記樹脂ケースは、
    前記壁部のうち最も厚みの大きい壁部に少なくとも形成され、且つ、前記ベース基板に接着される底面において、前記ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、
    前記凹部と前記樹脂ケースの外部とを接続する接続孔と
    を有し、
    前記樹脂ケースは、前記半導体素子が設けられた領域側の内壁と、前記内壁と対向する外壁とを有し、
    前記接続孔は、前記凹部に設けられた凹部側の開口と、前記樹脂ケースの前記外壁に設けられた外壁側の開口を有する
    半導体モジュール。
  4. 半導体モジュールであって、
    ベース基板と、
    前記ベース基板の表面側に設けられた半導体素子と、
    前記ベース基板の表面に接着され、且つ、前記半導体素子が設けられた領域を囲む壁部を有する樹脂ケースと
    を備え、
    前記樹脂ケースは、
    前記壁部のうち最も厚みの大きい壁部に少なくとも形成され、且つ、前記ベース基板に接着される底面において、前記ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、
    前記凹部と前記樹脂ケースの外部とを接続する接続孔と
    を有し、
    前記樹脂ケースは、前記半導体素子が設けられた領域側の内壁と、前記内壁と対向する外壁とを有し、
    前記接続孔は、前記凹部に設けられた凹部側の開口と、前記樹脂ケースの前記内壁に設けられた内壁側の開口を有し、
    前記半導体モジュールは、前記樹脂ケースの内壁に囲まれた領域において前記ベース基板の表面から予め定められた高さまで形成され、前記半導体素子を封止する封止部を更に備え、
    前記接続孔の前記内壁側の開口は、前記封止部の表面よりも高い位置に形成される
    半導体モジュール。
  5. 半導体モジュールであって、
    ベース基板と、
    前記ベース基板の表面側に設けられた半導体素子と、
    前記ベース基板の表面に接着され、且つ、前記半導体素子が設けられた領域を囲む壁部を有する樹脂ケースと
    を備え、
    前記樹脂ケースは、
    前記壁部のうち最も厚みの大きい壁部に少なくとも形成され、且つ、前記ベース基板に接着される底面において、前記ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、
    前記凹部と前記樹脂ケースの外部とを接続する接続孔と
    を有し、
    前記樹脂ケースは、前記半導体素子が設けられた領域側の内壁と、前記内壁と対向する外壁とを有し、
    前記接続孔は、前記凹部に設けられた凹部側の開口と、前記樹脂ケースの前記内壁に設けられた内壁側の開口を有し、
    前記半導体モジュールは、前記樹脂ケースの内壁に囲まれた領域において前記ベース基板の表面から予め定められた高さまで形成され、前記半導体素子を封止する封止部を更に備え、
    前記接続孔の前記内壁側の開口は、前記封止部の表面よりも低い位置に形成され、
    前記凹部および前記接続孔の内部にも前記封止部が形成され、
    前記接続孔は、前記凹部側の開口と前記内壁側の開口との間を、前記ベース基板の表面と平行に延伸し、
    前記接続孔の前記高さ方向の幅は、前記凹部の高さの半分よりも大きい
    半導体モジュール。
  6. 前記凹部は、前記ベース基板とは逆側の頂部を有し、
    前記接続孔は、前記凹部の前記頂部と、前記樹脂ケースの外部とを接続する
    請求項３から５のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  7. 前記接続孔は、前記凹部の前記頂部から前記高さ方向に延伸して形成される
    請求項６に記載の半導体モジュール。
  8. 前記接続孔は、前記樹脂ケースの外部側の開口を有し、
    前記樹脂ケースは、前記接続孔の前記開口が底面に設けられるネジ止め穴を更に備え、
    前記接続孔の前記開口の直径は、前記ネジ止め穴の内径よりも小さい
    請求項７に記載の半導体モジュール。
  9. 前記樹脂ケースは、前記半導体素子が設けられた領域側の内壁と、前記内壁と対向する外壁とを有し、
    前記接続孔の前記開口の直径は、前記内壁から前記外壁に向かう方向における前記凹部の幅の半分以下である
    請求項８に記載の半導体モジュール。
  10. 前記凹部は、前記ベース基板とは逆側の頂部を有し、
    前記接続孔の前記外壁側の開口は、前記ベース基板と前記凹部の頂部との間において、前記凹部の頂部寄りに設けられる
    請求項３に記載の半導体モジュール。
  11. 前記接続孔は、前記凹部側の開口から前記外壁側の開口に向かう少なくとも一部の領域で、前記ベース基板に近づく方向に延伸する
    請求項３または１０に記載の半導体モジュール。
  12. 前記樹脂ケースは、前記半導体素子が設けられた領域側の内壁と、前記内壁と対向する外壁とを有し、
    前記接続孔は、前記凹部に設けられた凹部側の開口と、前記樹脂ケースの前記内壁に設けられた内壁側の開口を有する
    請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  13. 前記凹部は、前記ベース基板とは逆側の頂部を有し、
    前記接続孔の前記凹部側の開口は前記凹部の頂部に設けられる
    請求項４に記載の半導体モジュール。
  14. 前記接続孔は、
    前記凹部側の開口から前記高さ方向に延伸する第１領域と、
    前記第１領域の端部と前記内壁側の開口とを接続する第２領域と
    を有する請求項１３に記載の半導体モジュール。
  15. 前記樹脂ケースの内壁に囲まれた領域において前記ベース基板の表面から予め定められた高さまで形成され、前記半導体素子を封止する封止部を更に備え、
    前記接続孔の前記内壁側の開口は、前記封止部の表面よりも低い位置に形成され、
    前記凹部および前記接続孔の内部にも前記封止部が形成される
    請求項１２に記載の半導体モジュール。
  16. 前記接続孔は、前記凹部側の開口と前記内壁側の開口との間を、前記ベース基板の表面と平行に延伸する
    請求項１５に記載の半導体モジュール。
  17. 前記樹脂ケースは、
    複数の前記凹部と、
    それぞれの前記凹部を分離する分離壁と
    を有し、
    それぞれの前記分離壁には、隣接する前記凹部どうしを連結する連結部が形成され、
    前記連結部により連結された複数の前記凹部のうちのいずれか一つに、前記接続孔が形成される
    請求項１から１６のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  18. 複数の前記凹部が直線上に配列され、
    直線上に配列された複数の前記凹部のうち、中央の前記凹部に前記接続孔が形成される
    請求項１７に記載の半導体モジュール。
  19. 表面側に半導体素子が設けられるベース基板の表面に接着され、且つ、前記半導体素子が設けられる領域を囲む樹脂ケースであって、
    前記ベース基板に接着される底面において、前記ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、
    前記凹部と前記樹脂ケースの外部とを接続する接続孔と
    を有し、
    前記凹部は、前記ベース基板とは逆側の頂部を有し、
    前記接続孔は、前記凹部の前記頂部と、前記樹脂ケースの外部とを接続し、前記凹部の前記頂部から前記高さ方向に延伸して形成され、
    前記接続孔は、前記樹脂ケースの外部側の開口を有し、
    前記樹脂ケースは、前記接続孔の前記開口が底面に設けられるネジ止め穴を更に備え、
    前記接続孔の前記開口の直径は、前記ネジ止め穴に挿入されるネジの直径よりも小さい
    樹脂ケース。
  20. 表面側に半導体素子が設けられるベース基板の表面に接着され、且つ、前記半導体素子が設けられる領域を囲む樹脂ケースであって、
    前記ベース基板に接着される底面において、前記ベース基板と離れる高さ方向に形成された凹部と、
    前記凹部と前記樹脂ケースの外部とを接続する接続孔と
    を有し、
    前記凹部は、前記ベース基板とは逆側の頂部を有し、
    前記樹脂ケースは、前記凹部の前記ベース基板とは逆側の頂部と、前記樹脂ケースの外部とを接続する、前記凹部の前記頂部から前記高さ方向に延伸して形成された前記接続孔を、一つの前記凹部に対して複数備える
    樹脂ケース。
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