JPH08167677A

JPH08167677A - 半導体モジュール

Info

Publication number: JPH08167677A
Application number: JP31021594A
Authority: JP
Inventors: Koichi Inoue; 広一井上
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-14
Filing date: 1994-12-14
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【構成】金属による底板，表面に半導体素子を搭載した
セラミック配線基板，樹脂によるケース，ケースの側壁
から離れたモジュール内に設置された隔壁，シリコーン
ゲル，接着剤よりなる。【効果】モジュール内に空間を設けない構造でも、シリ
コーンゲルの膨張収縮による応力に対応できる構造を実
現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、側面及び上面から隔て
られ、シリコーンゲルに埋没する隔壁を、側面の内壁側
に設ける半導体モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】底面を金属板で構成し、側面及び上面を
樹脂で構成する半導体モジュールでは、一般的に内部に
シリコーンゲルを充填する構造が採られる。シリコーン
ゲルの熱膨張係数が大きいために、各所に大きい熱応力
が発生する。これを回避する一つの、しかも、有効な手
段は、たとえば、特開昭60−178650号公報に記載されて
いるように、モジュール内に緩衝用の空間を設けること
である。空間を設けるために、たとえば、特開昭63−11
4240号公報に記載されているように、隔壁（仕切り板）
を側壁の内側に設ける構造は有効な方策である。

【０００３】しかし、モジュール内に空間を設けると、
水分が侵入した場合に結露する危険が伴う。従来技術に
は、モジュール内に空間を設けない場合でも、シリコー
ンゲルの膨張収縮による応力に対応する構造の提案がな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術には、必ずし
もモジュール内に空間を設けない場合でも、シリコーン
ゲルの膨張収縮による応力に対応する構造について、開
示がみられない。

【０００５】本発明の目的は、モジュール内に空間を設
けない構造でも、シリコーンゲルの膨張収縮による応力
に対応できる構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】図２に、内部に空間を設
けない、典型的なモジュールの断面図を示す。モジュー
ルの温度を上げると、図中の矢印に示すようにゲル２０
３（シリコーンゲルを今後ゲルと呼ぶ）の膨張によって
上下方向の引っ張り応力が発生する。ゲル203による熱
応力の発生する主な場所は、はんだ付け部２０４，はん
だ付け部２１０及び樹脂ケース２０２と金属製の底面２
０１との接着部２０５である。はんだ付け部２０４及び
はんだ付け部２１０は、金属による接着であるので比較
的強度が大きい。しかも、端子足２０６に曲折を設けて
端子足２０７のようにすることで、はんだ付け部２１０
に示すように応力緩和を図ることができる。しかし、接
着部２０５では、はんだより低強度の接着剤を使用しな
ければならない。しかも、熱応力を緩衝する構造を採れ
ないので、熱応力が強く働く。すなわち、この構造で
は、接着部２０５がいちばん弱い。

【０００７】接着部２０５をできるだけ健全に保つに
は、接着剤を均一に、同時に過不足なく接着部に供給し
なければならない。ところが、この部分への接着剤塗布
の作業性が悪く、均一に塗布することが難しい。いきお
い、多めに塗ることになる。その結果、部分的に、図に
示すように接着剤がはみ出す場所２０８ができることに
なる。

【０００８】一方、電力用半導体素子に高電圧がかかっ
ている状態で、半導体素子の耐圧を分担する部分の近傍
の空間には、電界がかかっている。図２では、半導体素
子を省略しているので、この部分に関しては、説明を省
略する。これと同様に、モジュール外壁に対して内部の
回路が高電圧に保たれている状態で、外部から内部を電
気的に絶縁するための絶縁物の、電圧がかかっている部
分の近くの空間には、電界がかかっている。この部分
は、図中の絶縁基板２０９の端部近くに相当する。この
ような、電界がかかっている部分に、場所によって誘電
率の異なる物質が存在すると、電界強度の均一性が阻害
される。電界がかかっている部分に気泡を内在した樹脂
を充填した場合を想定する。樹脂の比誘電率は３前後で
ある。これに比較して、気泡（なんらかの気体）の比誘
電率はほぼ１であるから、気泡内には樹脂部より約３倍
の電界が発生する。そのため、気泡のない状態よりかな
り低い電圧で放電を開始する恐れがある。これは、絶縁
不良の大きな原因である。したがって、電界がかかって
いる部分に充填される樹脂には、気泡が発生しないよう
に脱泡を施さなければならない。

【０００９】ゲルでは、脱泡を行うことが容易である。
しかし、接着剤には接着という工程の事情から、脱泡作
業ができない。脱泡作業時には減圧するのでさかんに気
泡が発生する。接着部分に気泡が発生すると、ギャップ
が狭いので抜けにくく、気泡の残留による接着不良を招
きやすいのである。以上の理由により、電界のかかる部
分には接着剤が存在してはいけないのである。

【００１０】ところが、接着の健全性を保つためには、
どうしても接着剤のはみ出す場所２０８ができてしま
う。接着剤が絶縁基板２０９に触れると（触れなくて
も、電界のかかっている部分にはみ出すだけでも）、電
気絶縁性能に支障をきたす。そこで、接着剤がはみ出し
ても、絶縁基板２０９に近づかない構造が求められる。
本発明によれば、接着剤のはみ出しを防止するための隔
壁をケースの内側に設置することにより、接着剤が内部
の電界のかかる部分へはみ出すことを効果的に防止す
る。その結果、ゲルの膨張収縮に伴う応力に対して強度
を保ちながら絶縁不良を発生しないモジュール構造を実
現する。

【００１１】

【作用】本発明の基本的な構成要件は、モジュール内に
隔壁を設けることである。隔壁により、モジュール内の
電界のかかる部分に接着剤が到達しないようにしてい
る。ところが、隔壁が存在することによってゲルの流れ
を阻害し、一部にゲルが流入しない部分ができやすくな
る。すなわち、ゲル中に気泡が発生しやすくなる。もっ
とも発生の恐れがあるのは、隔壁の下部の微小な隙間で
ある。隔壁下部の部材と一部でも接触する構造にする
と、接触部近くで流入不良による気泡の発生が起こりや
すい。また、別の現象として、隔壁は、それ自身で脱泡
時のゲル内からの気泡発生の核になる。その場合も、気
泡発生をもっとも恐れなければならないのは、隔壁の下
部の微小な隙間である。狭い部分に発生した気泡は抜け
ずに残留しやすいのである。したがって、隔壁下部の部
材と一部でも接触する構造にすると、接触部近くで発生
した気泡が残りやすい。そこで、隔壁を、周囲の樹脂壁
のみならず、直下の部材（セラミック基板あるいは金属
板）にも接触しない配置にすることで、隔壁下部の隙間
にゲルが流入しやすく、また、この隙間で発生した気泡
も抜けやすい構造とした。その結果、隔壁の存在による
気泡の発生を最小限に抑えることができている。なお、
隔壁と直下の部材とに隙間があっても接着剤が洩れ出さ
ないのは、接着剤に粘性があるためである。

【００１２】また、隔壁をゲルの中に埋没させる構造を
取っているのも、本発明の特徴である。隔壁の一部がゲ
ルからはみ出していると、隔壁の存在により電界の形状
が変わる。すなわち、電界のかかる領域を隔壁より内側
にとじ込める作用がある。高電圧がかかる場合、電界が
局所に集中するのは好ましくない。これに対して、隔壁
をゲル中に埋没させると、ゲルの連続性のために、比較
的電界の形状が隔壁により変化しにくいのである。ま
た、物理的作用は、外部から侵入する水分にとって、ゲ
ルと隔壁の界面が存在しないように見えるメリットがあ
る。一般に、水分は界面を伝わる傾向がある。接着力が
弱いと尚更である。その点、隔壁が埋没していると、ゲ
ルと隔壁の界面が、外部から眺めると存在しないのであ
る。したがって、隔壁をゲル中に埋没させることによっ
て、界面を伝って侵入する水分の経路を遮断することに
なる。この面からも、隔壁の存在による悪影響を最小限
に抑えている。

【００１３】図３を使用して、隔壁の機能を紹介する。
隔壁３０６は、余分の接着剤３０２がモジュール内部の
電界のかかる部分に入り込まないようにする。すなわ
ち、余分の接着剤３０２を樹脂ケース３０５と隔壁３０
６の間の空間に貯めるようにする。したがって、図３に
Ｇで示す、隔壁３０６の下部のギャップをいくらにする
かが重要になる。図中の（ａ）に示すように、Ｇが大き
過ぎると接着剤が隔壁３０６を越えて流れ出す。その部
分が接着剤の流出部３０３である。（ｂ）のようにＧが
適切な値であると、隔壁３０６で、余分な接着剤３０２
が止められる。図４に、隔壁下部のギャップＧと接着剤
のはみ出しの関係を示す。Ｇを大きく取ると、ゲルの流
入及び脱泡時の気泡の離脱が容易になる。その結果、隔
壁周辺での気泡の発生を少なくすることができる。ま
た、組み立て時の寸法の許容値（公差）が大きくなるの
で、製造コストを小さく抑えることもできる。逆に、Ｇ
を小さくすると、容易に接着剤のはみ出しを抑えること
ができる反面、ゲルの流通までも阻害する。したがっ
て、ゲルが良好に流通し、しかも、接着剤のはみ出しを
抑えることのできるＧの値には、適切な範囲がある。流
出距離は１mm以下であることが望ましいので、図４から
Ｇの最大許容値は０.５mm になる。同時に、ゲルの流通
条件（流出距離が大きい方が良い）から、最小許容値は
０.１mm である。

【００１４】隔壁と側壁の隙間にゲルを確実に流し込む
ため、隔壁には適宜孔を開けることが望ましい。孔の大
きさは、直径０.１mm 以上必要である。また、孔の位置
は、接着剤が到達しない高さにすることが必要である。
図５のｈが１mm以上であることが望ましい。また、樹脂
の側壁５０１から隔壁５０２までの距離（図中のｄ）
は、大きいほど良いが、実用的には１mm以上で充分であ
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を、実施例により説明する。

【００１６】本発明の実施例１ないし４を、図１及び図
６ないし図１１に基づいて説明する。

【００１７】（実施例１）本発明の第一の実施例につい
て、図１及び図６を参照して説明する。

【００１８】図１は、本発明の第一の実施例をほぼ中央
で切断し、切断面を斜め上方から眺めたところである。
銅ベース１０１は、縦１００mm，横１３０mm，厚さ４mm
の無酸素銅の板に厚さ１０μｍの電解ニッケルめっきを
施したものである。樹脂ケース１０９は、縦８０mm，横
１１０mm，高さ３５mmである。素材は、ガラス繊維を分
散させて熱膨張係数を銅とほぼ同じに下げた熱硬化性樹
脂である。内部には、１枚のアルミナセラミック基板１
０２が、銅ベース１０１上にはんだで固定されている。
基板のサイズは、縦６０mm，横９０mmである。内部の配
線と外部とを絶縁するため、アルミナセラミック基板１
０２の周囲には、幅２mmの配線のない部分、すなわち、
配線外部間絶縁間隙１０７が設けてある。アルミナセラ
ミック基板１０２上には、２種類の配線が施されてい
る。すなわち、プラス側端子１０４及びマイナス側銅箔
１０５である。その両者の間には、絶縁のための１mmの
間隙、すなわち、配線間絶縁間隙１０８が設けられてい
る。配線外部間絶縁間隙107及び配線間絶縁間隙１０８
は、いずれも接着剤が近づくことを避けなければならな
い場所である。接着剤１１２がこれらの場所に近づかな
いように、樹脂ケース１０９と一体整形された隔壁１１
０が設けられている。隔壁１１０の厚さは0.5mmであ
る。また、高さは１３mmである。銅ベース１０１及び樹
脂ケース１０９で囲まれた容器の中に、ゲル１１４が充
填されている。ゲル１１４の表面は、隔壁１１０より上
であり、隔壁１１０が完全にゲル１１４中に埋没してい
る。ゲル１１４の上部には、封止樹脂１１５があり、モ
ジュール内は、全部樹脂で埋まっている。空間はない。
封止樹脂１１５の上部は樹脂ケース１０９と同じ材質で
構成された樹脂蓋１１３である。樹脂蓋１１３，樹脂ケ
ース１０９、及び銅ベース１０１で構成される容器の隙
間を封止樹脂１１５が覆う構造である。気密構造ではな
いが、水の流入を阻止することはできる構造となってい
る。プラス側銅箔１０３にはプラス側端子１０４が、ま
た、マイナス側銅箔１０５にはマイナス側端子１０６
が、それぞれはんだ付けされている。図では、簡略化の
ため、端子足の曲折部を表示していないが、実物では、
図２の端子足２０７のように、熱応力を緩和するための
曲折部を設けている。隔壁１１０の両面をゲル１１４が
覆うために、隔壁１１０と樹脂ケース１０９との間は開
放状態になっている。隔壁１１０を樹脂ケース１０９に
固定するために、数個所の部分的に張り出した隔壁固定
梁１１１を使用している。本実施例では隔壁１１０と樹
脂ケース１０９の間隔（図５のｄ）が１ｍｍである。１
mmの間隔があるので、図５で示した孔５０４を開けなく
てもゲル１１４が隔壁１１０と樹脂ケース１０９との隙
間に充分入り込んだ。本実施例の製造方法を図６に従っ
て説明する。図は、左半分が製造工程，右半分が各工程
終了後（つぎの工程開始前）の状態を断面で示してい
る。

【００１９】アルミナセラミック基板１０２上には、必
要な半導体素子が取り付けられ、配線が施されている
（いずれも、図示しない）。この状態のアルミナセラミ
ック基板１０２を銅ベース１０１にはんだ付けした状態
が、図６の一番上の断面図である。

【００２０】樹脂蓋１１３で固定された端子群（図で
は、マイナス側端子１０６とプラス側端子１０４のみを
表示した）を一括してアルミナセラミック基板１０２に
接着する。接着個所が図中の接着部６０１である。

【００２１】隔壁１１０と一体の樹脂ケース１０９を銅
ベース１０１に接着剤１１２で接着する。この際、接着
剤１１２は樹脂ケース１０９と銅ベース１０１の対向す
る面にのみ塗布し、隔壁１１０の下側端面には、接着剤
１１２が付着しないようにする。

【００２２】ゲル１１４を注入する。この際、ゲル１１
４が隔壁１１０の両面を覆うように、隔壁１１０の高さ
以上にゲル１１０を充填することが肝要である。注入
後、減圧室にモジュールを入れて、ゲル１１４内の気泡
を抜く（脱泡）。

【００２３】ゲル１１４の上部に封止樹脂１１５を注入
する。樹脂蓋１１３の上面と同じレベルまで入れる。約
１５０℃で保持して樹脂を硬化させると、モジュールが
完成する。

【００２４】（実施例２）本発明の第二の実施例につい
て、図７を参照して説明する。

【００２５】図７は、本発明の第二の実施例をほぼ中央
で切断し、切断面を斜め上方から眺めたところである。
アルミニウムベース７０１は、縦９８mm，横１２８mm，
厚さ６mmのアルミニウムの板に厚さ１０μｍの電解ニッ
ケルめっきを施したものである。樹脂ケース７０９は、
縦７８mm，横１０８mm，高さ３５mmである。素材は、熱
硬化性樹脂である。アルミニウムは銅に比べて熱膨張係
数が大きいので、第一の実施例のように、樹脂ケース７
０９の素材にフィラーを混入して熱膨張係数を抑える必
要がない。その結果、樹脂の流動性が良くなり、樹脂ケ
ース７０９の形状の細かい加工が可能になるばかりでな
く、製作時の歩留まりも向上し、コストも下がる。内部
には、１枚のアルミナセラミック基板７０２が、アルミ
ニウムベース７０１上にはんだで固定されている。基板
のサイズは、縦６０mm，横９０mmである。内部の配線と
外部とを絶縁するため、アルミナセラミック基板７０２
の周囲には、幅２mmの配線のない部分、すなわち、配線
外部間絶縁間隙７０７が設けてある。アルミナセラミッ
ク基板７０２上には、２種類の配線が施されている。す
なわち、プラス側端子７０４及びマイナス側銅箔７０５
である。その両者の間には、絶縁のための１mmの間隙、
すなわち配線間絶縁間隙７０８が設けられている。配線
外部間絶縁間隙７０７及び配線間絶縁間隙７０８は、い
ずれも接着剤が近づくことを避けなければならない場所
である。接着剤７１２がこれらの場所に近づかないよう
に、樹脂ケース７０９と一体整形された隔壁７１０が設
けられている。隔壁７１０の厚さは０.２mm である。ま
た、高さは１３mmである。アルミニウムベース７０１及
び樹脂ケース７０９で囲まれた容器の中に、ゲル７１４
が充填されている。ゲル７１４の表面は、隔壁７１０よ
り上であり、隔壁７１０が完全にゲル７１４中に埋没し
ている。ゲル７１４の上部には、封止樹脂７１５があ
り、モジュール内は、全部樹脂で埋まっている。モジュ
ール内に空間はない。封止樹脂７１５の上部は樹脂ケー
ス７０９と同じ材質で構成された樹脂蓋713である。樹
脂蓋７１３，樹脂ケース７０９、及びアルミニウムベー
ス７０１で構成される容器の隙間を封止樹脂７１５が覆
う構造である。気密構造ではないが、水の流入を阻止す
ることはできる構造となっている。プラス側銅箔７０３
にはプラス側端子７０４が、また、マイナス側銅箔７０
５にはマイナス側端子７０６が、それぞれはんだ付けさ
れている。図では、簡略化のため、端子足の曲折部を表
示していないが、実物では、図２の端子足２０７のよう
に、熱応力を緩和するための曲折部を設けている。隔壁
７１０の両面をゲル７１４が覆うために、隔壁７１０と
樹脂ケース７０９との間は、開放状態になっている。隔
壁７１０を樹脂ケース７０９に固定するために、数個所
の部分的に張り出した隔壁固定梁７１１を使用してい
る。本実施例では隔壁７１０と樹脂ケース７０９の間隔
(図５のｄ)が０.５mm である。隙間が第一の実施例より
狭いので、孔７１６を開けてゲル７１４が隔壁７１０と
樹脂ケース７０９との隙間に充分入り込むようにした。
孔の直径は５mmである。ゲル７１４が通過するために
は、孔の面積を０.０７平方mm以上にしなければならな
い。その条件に照らし合わせると、直径５mmの円形の孔
は、充分な大きさである。また、孔の位置はできるだけ
低い方が早期にゲルの流入を促進するが、接着剤の流出
があってはならない。そこで、図５のｈに相当する距離
を２mmとした。孔７１６の加工が容易にできたのは、さ
きほど述べたように、樹脂ケース７０９の熱膨張係数を
抑えるために、素材にフィラーを混入していないためで
ある。

【００２６】本実施例の製造方法は、第一の実施例と同
じであるので省略する。

【００２７】本実施例の特徴は、隔壁に孔を開けること
によって隔壁とケースの隙間を狭くすることができ、モ
ジュール全体をコンパクトにまとめることができるとこ
ろにある。

【００２８】（実施例３）本発明の第三の実施例につい
て、図８及び図９を参照して説明する。

【００２９】図８は、本発明の第三の実施例をほぼ中央
で切断し、切断面を斜め上方から眺めたところである。
本実施例の特徴は、ベース材料に熱伝導率が良く熱膨張
係数の小さい銅−モリブデン−銅クラッド材を使用し、
セラミック基板の材料として、熱伝導率が良く熱膨張係
数の小さいアルミニウムナイトライドセラミックを使用
している点である。全体として、低熱膨張係数で、高熱
伝導の材料構成になっている。銅−モリブデン−銅クラ
ッドベース８０１は、銅板８０１１とモリブデン板８０
１２を圧着で積層した複合材料である。熱伝導（とく
に、板面に水平な方向の）がよく、しかも、熱膨張係数
が比較的小さいことが特徴である。大きさは、縦１００
mm，横１３０mm，厚さ４mmである。なお、銅−モリブデ
ン−銅クラッド板の表面には、厚さ１０μｍの電解ニッ
ケルめっきが施してある。樹脂ケース８０９は、縦８０
mm，横１１０mm，高さ３５mmである。素材は、石英系の
フィラーを分散して熱膨張係数を小さくした熱硬化性樹
脂である。内部には、１枚のアルミニウムナイトライド
セラミック基板８０２が、銅−モリブデン−銅クラッド
ベース８０１上にはんだで固定されている。基板のサイ
ズは、縦６０mm，横９０mmである。内部の配線と外部と
を絶縁するため、アルミニウムナイトライドセラミック
基板８０２の周囲には、幅２mmの配線のない部分、すな
わち、配線外部間絶縁間隙８０７が設けてある。アルミ
ニウムナイトライドセラミック基板８０２上には、２種
類の配線が施されている。すなわち、プラス側端子８０
４及びマイナス側銅箔８０５である。その両者の間に
は、絶縁のための１mmの間隙、すなわち、配線間絶縁間
隙８０８が設けられている。配線外部間絶縁間隙８０７
及び配線間絶縁間隙８０８は、いずれも接着剤が近づく
ことを避けなければならない場所である。接着剤８１２
がこれらの場所に近づかないように、樹脂蓋813と一体
整形された隔壁８１０が設けられている。本実施例の構
造上の特徴は、第一及び第二の実施例と異なり、隔壁８
１０が樹脂ケース８０９とではなく、樹脂蓋８１３と一
体になっていることである。隔壁８１０の厚さは０.４m
m である。また、高さは１３mmである。銅−モリブデン
−銅クラッドベース８０１及び樹脂ケース８０９で囲ま
れた容器の中に、ゲル８１４が充填されている。ゲル８
１４の表面は、隔壁８１０より上であり、隔壁固定突起
８１１を除いて、隔壁８１０が完全にゲル８１４中に埋
没している。ゲル８１４の上部には、封止樹脂８１５が
あり、モジュール内は、全部樹脂で埋まっている。モジ
ュール内に空間はない。封止樹脂８１５の上部は樹脂ケ
ース８０９と同じ材質で構成された樹脂蓋813である。
樹脂蓋８１３，樹脂ケース８０９、及び銅−モリブデン
−銅クラッドベース８０１で構成される容器の隙間を封
止樹脂８１５が覆う構造である。気密構造ではないが、
水の流入を阻止することはできる構造となっている。プ
ラス側銅箔８０３にはプラス側端子８０４が、また、マ
イナス側銅箔８０５にはマイナス側端子８０６が、それ
ぞれはんだ付けされている。図では、簡略化のため、端
子足の曲折部を表示していないが、実物では、図２の端
子足２０７のように、熱応力を緩和するための曲折部を
設けている。隔壁８１０の両面をゲル８１４が覆うため
に、隔壁８１０の上部はできるだけ開放されている。わ
ずかに数個所隔壁固定突起８１１を設けて、その部分で
のみ樹脂蓋８１３とつながっている。本実施例では隔壁
８１０と樹脂ケース８０９が前もってつながっていない
ので、組み立て精度との絡みで、両者の間隔（図５の
ｄ）を比較的大きく設定する必要がある。そこで、１.
０mm にしてある。また、組み立て途中での検査性を上
げるため、孔８１６を開けてある。もちろん、孔８１６
は、ゲル８１４が隔壁８１０と樹脂ケース８０９との隙
間に充分入り込むためにも役立っている。孔の直径は５
mmである。また、孔の位置として、図５のｈに相当する
距離を２mmに設定した。

【００３０】本実施例の製造方法を図９に従って説明す
る。図は、左半分が製造工程，右半分が各工程終了後
（つぎの工程開始前）の状態を断面で示している。な
お、銅−モリブデン−銅クラッドベース８０１について
は、図面の簡略化のため単一の板として表示した。

【００３１】アルミニウムナイトライドセラミック基板
８０２上には、必要な半導体素子が取り付けられ、配線
が施されている（いずれも、図示しない）。この状態の
アルミニウムナイトライドセラミック基板８０２を銅−
モリブデン−銅クラッドベース８０１にはんだ付けした
状態が、図９の一番上の断面図である。

【００３２】樹脂蓋８１３で固定された端子群（図で
は、マイナス側端子８０６とプラス側端子８０４のみを
表示した）を一括してアルミニウムナイトライドセラミ
ック基板８０２に接着する。接着個所が図中の接着部９
０１である。樹脂蓋８１３に隔壁固定突起８１１で固定
された隔壁８１０が、この時点で固定される。なお、簡
略化のため隔壁固定突起８１１を省略しているので、図
では、隔壁８１０が空中に浮いたように表示されてい
る。隔壁８１０と下地の銅−モリブデン−銅クラッドベ
ース８０１とのギャップを正確に調整する必要があれ
ば、この時点で隔壁８１０の下にゲージを挟む等の方法
を採用することができる。したがって、本実施例では、
第一及び第二の実施例と異なり、隔壁８１０と下地のギ
ャップ（図３のＧ）を正確にコントロールできることが
特徴である。なぜかというと、隔壁８１０が樹脂ケース
８０９と一体であれば、樹脂ケース８０９の陰になって
隔壁８１０が見えないのである。しかし、この構成で
は、隔壁８１０が接着部９０１を隠すので、はんだ付け
部の検査性を良くするため、孔８１６が必須となる。

【００３３】樹脂ケース８０９を銅−モリブデン−銅ク
ラッドベース８０１に接着剤８１２で接着する。この
際、接着剤８１２は樹脂ケース８０９と銅−モリブデン
−銅クラッドベース８０１の対向する面にのみ塗布し、
隔壁８１０の下側端面には、接着剤８１２が付着しない
ようにする。

【００３４】ゲル注入および封止樹脂注入は第一の実施
例の場合と同じである。

【００３５】このように、隔壁下部のギャップを前もっ
て正確にコントロールすることができる点が本実施例の
特徴である。また、本実施例の欠点は、外部から眺めて
ゲル８１４の一部に隔壁固定突起８１１との界面が露出
しているため、水分の侵入経路になることである。

【００３６】（実施例４）本発明の第四の実施例につい
て、図１０を参照して説明する。

【００３７】図１０は、本発明の第四の実施例をほぼ中
央で切断し、切断面を斜め上方から眺めたところであ
る。銅ベース１００１は、縦１００mm，横１３０mm，厚
さ４ｍｍの無酸素銅の板に厚さ１０μｍの電解ニッケル
めっきを施したものである。樹脂ケース１００９は、縦
８０ｍｍ，横１１０mm，高さ３５mmである。素材は、ガ
ラス繊維を分散させて熱膨張係数を銅とほぼ同じに下げ
た熱硬化性樹脂である。内部には、１枚のアルミナセラ
ミック基板１００２が、銅ベース１００１上にはんだで
固定されている。基板のサイズは、縦６０mm，横９０mm
である。内部の配線と外部とを絶縁するため、アルミナ
セラミック基板１００２の周囲には、幅２mmの配線のな
い部分、すなわち、配線外部間絶縁間隙１００７が設け
てある。アルミナセラミック基板１００２上には、２種
類の配線が施されている。すなわち、プラス側端子１０
０４及びマイナス側銅箔１００５である。その両者の間
には、絶縁のための１mmの間隙、すなわち、配線間絶縁
間隙１００８が設けられている。配線外部間絶縁間隙１
００７及び配線間絶縁間隙１００８は、いずれも接着剤
が近づくことを避けなければならない場所である。接着
剤１０１２がこれらの場所に近づかないように、樹脂ケ
ース１００９と一体整形された隔壁１０１０が設けられ
ている。隔壁１０１０の厚さは０.５mm である。また、
高さは５mmである。本実施例では、隔壁１０１０が他の
実施例に比べて低いこと、また、隔壁固定梁１０１１が
隔壁１０１０の最上部でなく、ほぼ中央部に配置されて
いることが特徴である。隔壁１０１０が低いことの理由
は、図を見れば明らかなように、端子足の曲折部１０１
６（図２の端子足２０７を参照）が、隔壁１０１０の上
をまたいでいるためである。この配置を取れば、明らか
にモジュール全体を小型化することができる。また、隔
壁固定梁１０１１が隔壁１０１０の最上部でなく、ほぼ
中央部に配置されていることの理由は、隔壁固定梁１０
１１が接着剤１０１２を吸いつける効果があるので、比
較的低い隔壁１０１０でも接着剤１０１２がオーバーフ
ローしにくいためである。銅ベース１００１及び樹脂ケ
ース１００９で囲まれた容器の中に、ゲル１０１４が充
填されている。ゲル１０１４の表面は、隔壁１０１０よ
り上であり、隔壁１０１０が完全にゲル１０１４中に埋
没している。ゲル１０１４の上部には、空気層１０１５
があり、ゲル１０１４の膨張収縮による応力発生を抑制
している。そのため、樹脂ケース１００９及び樹脂蓋10
13には鈎状の溝を作り、その中に封止樹脂１０１７を充
填している。樹脂蓋１０１３は、樹脂ケース１００９と
同じ材質で構成されている。樹脂蓋１０１３，樹脂ケー
ス１００９、及び銅ベース１００１で構成される容器を
封止樹脂１０１７が封印する構造である。気密構造では
ないが、水の流入を阻止することはできる構造となって
いる。プラス側銅箔１００３にはプラス側端子１００４
が、また、マイナス側銅箔１００５にはマイナス側端子
１００６が、それぞれはんだ付けされている。端子足に
は、熱応力を緩和するための曲折部１０１６を設けてい
る。隔壁１０１０の両面をゲル１０１４が覆うために、
隔壁１０１０と樹脂ケース1009との間は、数個所の部分
的に張り出した隔壁固定梁１０１１を使用して固定して
いる。本実施例では隔壁１０１０と樹脂ケース１００９
の間隔（図５のｄ）が１mmである。１mmの間隔があるの
で、しかも、隔壁１０１０が低いので、図５で示した孔
５０４を開けなくてもゲル１０１４が隔壁１０１０と樹
脂ケース１００９との隙間に充分入り込んだ。

【００３８】本実施例の製造方法を図１１に従って説明
する。図は、左半分が製造工程，右半分が各工程終了後
（つぎの工程開始前）の状態を断面で示している。

【００３９】アルミナセラミック基板１００２上には、
必要な半導体素子が取り付けられ、配線が施されている
（いずれも、図示しない）。この状態のアルミナセラミ
ック基板１００２を銅ベース１００１にはんだ付けした
状態が、図１１の一番上の断面図である。

【００４０】樹脂蓋１０１３で固定された端子群（図で
は、マイナス側端子１００６とプラス側端子１００４の
みを表示した）を一括してアルミナセラミック基板１０
０２に接着する。接着個所が図中の接着部１１０１であ
る。なお、樹脂蓋１０１３の周辺には、モジュール内部
に空気層を残すための蓋側鈎部１１０２がある。また、
他の実施例では省略した端子の曲折部１０１６を、この
実施例では表示した。隔壁１０１０と一体の樹脂ケース
１００９を銅ベース１００１に接着剤1012で接着する。
ケース側鈎部１１０３の出っぱりが蓋側鈎部１１０２の
へこみにはまるように位置合わせする。この際、接着剤
１０１２は樹脂ケース１００９と銅ベース１００１の対
向する面にのみ塗布し、隔壁１０１０の下側端面には、
接着剤１０１２が付着しないようにする。

【００４１】ゲル１０１４を注入する。他の実施例と異
なり、本実施例ではゲルを注入する隙間がない。そこ
で、樹脂蓋１０１３に注入孔をあらかじめ開けておく。
ただし、図示はしていない。注入の際、ゲル１０１４が
隔壁１０１０の両面を覆うように、隔壁１０１０の高さ
以上にゲル１０１０を充填することが肝要である。注入
後、減圧室にモジュールを入れて、ゲル１０１４内の気
泡を抜く（脱泡）。

【００４２】蓋側鈎部１１０２とケース側鈎部１１０３
で構成される容器内に封止樹脂1017を注入する。その結
果、空気層１０１５が形成される。約１５０℃で保持し
て樹脂を硬化させると、モジュールが完成する。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、モジュール内に空間を
設けない構造でも、シリコーンゲルの膨張収縮による応
力に対応できる構造を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す一部断面の斜視
図。

【図２】本発明の手段を示す断面図。

【図３】本発明の作用を示す断面図。

【図４】本発明の作用を示すグラフである。

【図５】本発明の作用を示す一部断面の斜視図。

【図６】本発明の第一の実施例を示す工程の断面図。

【図７】本発明の第二の実施例を示す一部断面の斜視
図。

【図８】本発明の第三の実施例を示す一部断面の斜視
図。

【図９】本発明の第三の実施例を示す工程の断面図。

【図１０】本発明の第四の実施例を示す一部断面の斜視
図。

【図１１】本発明の第四の実施例を示す工程の断面図。

【符号の説明】

１０１…銅ベース、１０２…アルミナセラミック基板、
１０３…プラス側銅箔、１０４…プラス側端子、１０５
…マイナス側銅箔、１０６…マイナス側端子、１０７…
配線外部間絶縁間隙、１０８…配線間絶縁間隙、１０９
…樹脂ケース、１１０…隔壁、１１１…隔壁固定梁、１
１２…接着剤、１１３…樹脂蓋、１１４…ゲル、１１５
…封止樹脂。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】底面を金属，側面及び上面を樹脂で構成
し、表面に半導体素子を搭載した電気絶縁用のセラミッ
ク基板を該金属の内側主面に載置し、前記金属及び前記
樹脂で構成される容器内にシリコーンゲルを注入するこ
とによって前記半導体素子及び前記セラミック基板上の
空間をシリコーンゲルで満たして構成する半導体モジュ
ールにおいて、前記半導体モジュールの側面あるいは上
面を構成する樹脂の何れかと一体成形され、側面及び上
面から隔てられ、前記シリコーンゲル中に埋没する隔壁
を、側面の内壁側に設けることを特徴とする半導体モジ
ュール。
【請求項２】請求項１において、前記半導体モジュール
内から前記半導体モジュール外へ電流を導く電気的経路
として前記半導体モジュール内に収納された、軟化のた
めの熱処理を施した銅あるいは軟化のための熱処理を施
した銅の表面にニッケルめっきを施した端子足群に設け
た、前記半導体モジュールの構成部材間の熱膨張係数の
不整合を緩衝するための曲折部の一部が、隔壁の上をま
たぐ半導体モジュール。
【請求項３】請求項１において、前記隔壁が、前記金属
の内側主面に接着された、両面を金属化したセラミック
基板の、前記金属の内側主面への接着面と逆の主面の金
属化部分に触れず、前記隔壁が前記金属化部分の垂直上
方にも存在しない半導体モジュール。
【請求項４】請求項１において、前記隔壁に０.００７
平方ミリメートル以上の孔が開いている半導体モジュー
ル。
【請求項５】請求項１において、前記底面を構成する金
属に対して側面を構成する樹脂を固定する接着剤が、内
部の電界を生じる部分に存在しない半導体モジュール。
【請求項６】請求項１において、前記隔壁の底辺と該隔
壁の直下の部材が０.５mm 以下の隙間で隔てられている
半導体モジュール。
【請求項７】請求項１において、前記隔壁の最上部に支
柱がある半導体モジュール。
【請求項８】請求項１において、前記隔壁の中央部に支
柱がある半導体モジュール。