WO2016052183A1 - 半導体モジュール - Google Patents

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WO2016052183A1
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高村明男
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株式会社三社電機製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor module in which a substrate on which a power semiconductor chip such as a thyristor or a transistor is mounted is housed in a resin case and the case is sealed with a gel agent or an epoxy resin.
  • the manufacturing process of a semiconductor module in which a substrate on which a power semiconductor chip is mounted is housed in a resin case and the case is sealed with a gel or epoxy resin includes the following steps.
  • a process of mounting a semiconductor chip etc. on a substrate placed on the base and soldering by solder reflow a process of bonding and fixing the aligned case and the base plate, silicon gel or epoxy resin in the case It includes a step of injecting and thermosetting, a step of inserting an external terminal into the case, and a step of bending. And visual inspection is performed after completion
  • Patent Document 1 proposes a configuration including a case main body with an entire upper portion opened and a lid to which an external terminal covering the upper opening of the case main body is attached.
  • an internal circuit is soldered in a solder reflow process in a state where the case main body and the lid are combined in place on the substrate, and at the same time, the case main body and the lid are bonded.
  • Patent Document 2 includes a case main body having an upper surface opened, and a lid that covers the opening of the case main body and has a hole formed to insert an external terminal extending upward from the substrate. Has been proposed.
  • the internal circuit is soldered in a solder reflow process with the case main body and external terminals fixed with a jig, and then silicon gel or epoxy resin is injected into the case main body. Then, the external terminal is inserted into the hole of the lid to fix the lid, and finally the external terminal is bent.
  • the substrate can be sealed with silicon gel or epoxy resin after solder reflow, but the sealing material itself is caused by thermal stress applied to the sealing material when the module is used. It is not a structure that misses the expansion. For this reason, in the process in which the sealing material itself repeats expansion and contraction, the interface between the sealing material and the substrate may be peeled off, or a crack may occur in the epoxy resin on the sealing material.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor module in which soldering can be easily observed and a solder reflow process can be performed with an external terminal attached to a case.
  • a further object of the present invention is to provide a semiconductor module with high mounting accuracy when soldering external terminals.
  • a further object of the present invention is to provide a semiconductor module capable of absorbing physical changes even when the sealing material for sealing the substrate repeatedly expands and contracts due to thermal stress. It is another object of the present invention to provide a semiconductor module that prevents the sealing material from being inhibited from being cured, which may be caused by a cleaning agent remaining during cleaning after solder reflow.
  • the semiconductor module of the present invention is A rectangular base plate, a terminal for driving a semiconductor chip on the base plate, for example, a substrate such as a ceramic substrate on which a circuit including a gate terminal and a semiconductor chip is formed, and the base plate are attached to the base plate.
  • a rectangular parallelepiped resin case to be stored, and a plurality of external terminals whose lower ends are fixed to the substrate so that the upper ends are exposed on the upper surface of the case are provided.
  • the semiconductor chip is, for example, a power control thyristor, diode, or transistor chip.
  • the case is made of a resin material such as PPS (polyphenylene sulfide).
  • the case is A first case opening cut out from the upper side of the front of the case along the longitudinal direction; A second case opening cut out from the upper side of the back of the case along the longitudinal direction; provided on the upper surface of the case between the first case opening and the second case opening; And an external terminal holding part that holds the plurality of external terminals with their upper ends exposed.
  • the plurality of external terminals are held by the external terminal holding portion. Thereby, when attaching the case to the base plate, the external terminals can be attached to the substrate on the base at the same time. Further, since there are the first case opening and the second case opening, the soldering state on the substrate inside the case can be easily visually confirmed after the solder reflow process. Since the first case opening is disposed on the front surface of the case and the second case opening is disposed on the back surface of the case, when visual inspection is performed, the front and back surfaces of the case are placed on the substrate in the case. Enough light enters. For this reason, visual inspection of the soldered state is easy.
  • the case includes a central chamber in which a substrate on which a semiconductor chip, which is an important component related to module performance, is mounted, a stress absorption chamber, and a drive terminal in which a drive terminal for driving the semiconductor chip is routed
  • the room is divided into three rooms. Since the case is partitioned into each room, even if dust or the like enters the stress absorption chamber or the drive terminal chamber, the influence on the central chamber can be prevented.
  • the first case opening, the second case opening, and the external terminal holding portion in the central chamber only the portion that requires visual inspection in the manufacturing process is provided from the outside. Since the inside is opened, the stress absorption chamber and the drive terminal chamber that do not require visual inspection can be manufactured in a state of being covered with a case.
  • a sealing material for example, a gel such as silicon gel and a resin are respectively injected from the case opening to the upper surface of the substrate.
  • a sealing material for example, a gel such as silicon gel and a resin are respectively injected from the case opening to the upper surface of the substrate.
  • the sealing material either one of gel or resin, or both of them can be used.
  • a lid is further provided.
  • the lid includes an upper surface formed with a terminal lead portion where the plurality of external terminals are exposed on the upper surface, and covers the case openings on the front surface and the rear surface from the upper surface downward.
  • the external terminal holding portion can be reinforced to prevent dust and dust from entering the case through the case opening. Even when the substrate is sealed with a sealing material, the strength of the external terminal holding portion, and thus the semiconductor module, can be increased by covering the case opening with this lid.
  • the lid body can be provided with a leg portion that reaches the sealing material at a lower portion of the cover. By providing such a leg portion, the leg body is fixed in a step of curing the sealing material. Can be fixed to the case.
  • the external terminal includes a first vertical piece provided between the upper end and the lower end.
  • the external terminal holding portion regulates movement of the first vertical piece of the external terminal in a horizontal direction. It has a first vertical piece holding part that slides and guides in the vertical direction, The external terminal is movable in the vertical direction and restricted in the horizontal direction via the external terminal holding portion before the case is attached to the base plate.
  • the external terminal is held by the external terminal holding part before the soldering process.
  • the external terminal is movable in the vertical direction via the external terminal holding portion and is restricted from moving in the horizontal direction. Therefore, before soldering, the soldered portion at the lower end of the external terminal is in contact with the circuit of the substrate via the solder paste, and the external terminal is in a state of being lifted upward by the thickness of the solder paste. At this time, no external force is applied in the vertical direction of the external terminal. Further, the movement of the external terminal is restricted in the horizontal direction so that the position of the external terminal does not shift. Next, when the soldering process is started (solder reflow), the solder paste is melted, so that the external terminal descends by its own weight, and the soldering portion at the lower end is soldered onto the circuit.
  • the external terminal is made free in the vertical direction and soldering is performed by using the lowering due to its own weight, unnecessary external force is not applied to the external terminal during soldering. Further, since the external terminal can be bent before soldering, no internal stress is generated in the external terminal during soldering, and the bending process itself can be easily performed by the external terminal alone. By soldering using the free fall of the external terminal, soldering between the soldered part at the lower end of the external terminal and the circuit on the board is ensured, and at the connecting part between the lower end and the circuit (semiconductor chip, etc.) Large stress does not cause damage or contact failure.
  • the external terminal has a narrow width portion narrower than the width of the vertical piece formed continuously with the first vertical piece
  • the first vertical piece holding portion has an insertion port formed by opening one surface of a through hole, and a plurality of first guide grooves formed on both right and left sides of the insertion port,
  • the width between the plurality of first guide grooves is such that the first vertical piece of the external terminal can slide and be guided, and the width of the insertion slot is narrower than the width of the first vertical piece.
  • a width equal to or greater than the narrow width portion is provided.
  • the first vertical piece When attaching the external terminal, the first vertical piece is moved downward while passing through the first guide groove. At this time, since the narrow width portion is narrower than the width of the insertion slot, even if the narrow width portion is bent from the vertical piece, the entire external terminal can move downward. Therefore, the external terminal can be bent in advance.
  • the external terminal comprises a rectangular hole in a horizontal piece obtained by bending the first vertical piece
  • the external terminal holding part comprises a rectangular protrusion inside the case
  • the external terminal is securely fixed to the case by engaging the rectangular hole of the external terminal with the rectangular protrusion inside the case.
  • the case is A first partition wall formed vertically in the case; A central chamber and a stress absorption chamber partitioned by the first partition wall; The substrate is disposed in the central chamber,
  • the stress absorption chamber includes a space portion having a size equal to or larger than a volume expansion due to thermal stress of the sealing material, and a small hole communicating with the outside provided above.
  • the reason why the stress absorbing chamber is provided is as follows.
  • Sealing material for example, gel such as silicon gel, repeats expansion and contraction due to thermal stress received from a semiconductor chip or substrate during normal use, and therefore it is necessary to provide a space for absorbing the volume change in advance.
  • the stress absorbing chamber performs its function.
  • the reason why the stress absorbing chamber has a small hole communicating with the outside is as follows.
  • the small hole completely discharges the gas generated when the sealing material is thermally cured. Since there is no residual gas, there is no deterioration in characteristics over time of the wall surface of the stress absorption chamber. Further, since the cleaning liquid can flow through the small holes at the time of cleaning after the solder reflow, the circulation in the case at the time of cleaning is improved, and the cleaning liquid does not remain in the stress absorption chamber. For this reason, it is possible to prevent a curing inhibition phenomenon in which the cleaning liquid remains and the sealing material is hardly thermally cured. Further, since the circulation in the case during cleaning is improved, the cleaning performance of the substrate is improved.
  • the external terminal by attaching the external terminal to the external terminal holding portion before bonding the case to the base plate, the external terminal can be attached to the substrate on the base plate at the same time when the case is attached to the base plate. it can. Further, since there are the first case opening and the second case opening, the soldering state on the substrate inside the case can be easily visually confirmed after the solder reflow process. Since these case openings are on the front and back surfaces, sufficient light enters the substrate from the front and back surfaces during visual inspection. For this reason, light can be sufficiently taken into the case, and visual inspection of the soldered state is possible.
  • a sealing material for example, one or both of a gel such as silicon gel and a resin is injected from the case opening to the upper surface of the substrate.
  • a gel such as silicon gel
  • a resin is injected from the case opening to the upper surface of the substrate.
  • each injection is easy. Workability is very good.
  • soldering can be performed using the lowering due to its own weight, no internal stress is generated in the external terminal. Also, soldering between the soldered portion at the lower end of the external terminal and the circuit on the substrate is ensured, and a large stress is not generated at the connecting portion between the lower end and the circuit to cause peeling or poor contact.
  • the stress absorption chamber having a space portion larger than the volume expansion due to the thermal stress of the sealing material since the stress absorption chamber having a space portion larger than the volume expansion due to the thermal stress of the sealing material is provided, the volume change due to the thermal stress of the sealing material is absorbed by the stress absorption chamber. . Further, since a small hole communicating with the outside is formed above the stress absorption chamber, the gas generated when the sealing material is cured is completely discharged to the outside. Thereby, the interface between the substrate and the sealing material in the central chamber is maintained in a physically stable state, and there is no adverse effect of physical change of the wall surface of the stress absorption chamber due to the residual gas. Further, since the cleaning liquid used at the time of cleaning after the solder reflow is discharged to the outside from the small holes, it is possible to prevent the inhibition of the curing of the sealing material due to the remaining cleaning liquid.
  • the perspective view of the semiconductor module of embodiment of this invention Disassembled perspective view of semiconductor module
  • the perspective view which shows a mode when attaching an external terminal to a case Cross section of the semiconductor module before the solder reflow process
  • Cross section of semiconductor module after solder reflow process Perspective view of case with external terminals attached
  • the figure which shows typically the injection amount of the silicon gel 10, and the injection amount of the epoxy resin 11
  • FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor module according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view thereof
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state when external terminals are attached to a case
  • FIG. 4 is a semiconductor before a solder reflow process.
  • a cross-sectional view of the module is shown.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the semiconductor module after the solder reflow process.
  • FIG. 6 is a perspective view of the case to which the external terminal is attached.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the injection amount of the silicon gel 10 and the injection amount of the epoxy resin 11.
  • the semiconductor module 1 has a rectangular parallelepiped shape as a whole, and terminal portions 30a to 30c which are upper ends of three external terminals are exposed at an upper portion.
  • the module 1 includes a metal base plate 2 (see FIG. 2) located in the lower part thereof and a top surface, a front surface, a back surface, a left side surface, and a right side surface that cover the entire inside of the module including the base plate 2. 4 and a lid 5 that covers the case 4 from above.
  • the semiconductor module 1 is partitioned into three rooms, a central chamber 9a, a stress absorbing chamber 9b, and a gate terminal chamber 9c.
  • a gate terminal as a driving terminal, a semiconductor chip, a circuit pattern, and the like are arranged. These are important parts related to product quality.
  • a stress absorption chamber 9b is disposed on the left side of the central chamber 9a.
  • a gate terminal chamber 9c around which the gate terminal 7 is routed is disposed on the right side of the central chamber 9a.
  • the lid 5 covers the central chamber 9a.
  • a partition wall 15a is provided between the central chamber 9a and the stress absorption chamber 9b.
  • a silicon gel inflow hole 12a is provided at the lower portion of the partition wall 15a.
  • a partition wall 15b is provided between the central chamber 9a and the gate terminal chamber 9c.
  • a gate terminal hole 12b through which the gate terminal 7 is wired is provided at the lower part of the partition wall 15b. Details of the silicon gel inflow hole 12a and the gate terminal hole 12b will be described later.
  • the lid 5 is provided with legs 50 that are bonded in the step of curing the epoxy resin, as will be described in detail in the manufacturing process described later.
  • the case 4 and the lid 5 are made of a resin material such as PPS (polyphenylene sulfide) that is thermoplastic, environmentally friendly, can be cured at high temperature, and has high thermal conductivity.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • a copper circuit pattern is formed on a ceramic substrate 6 for electrical insulation from a base plate 2 on a metal base plate 2. Since the ceramic substrate 6 is very thin, the heat of the ceramic substrate 6 is easily diffused through the base plate 2.
  • a circuit element including a semiconductor chip for power control, a circuit pattern, an internal terminal 60 and the like are mounted on the ceramic substrate 6.
  • the semiconductor chip is, for example, a power control thyristor, diode, or transistor chip.
  • the ceramic substrate 6 is soldered with soldered portions 32a to 32c which are lower ends of the three external terminals 3a to 3c held by the case 4.
  • the upper ends of the external terminals 3a to 3c are bent to form terminal portions 30a to 30c.
  • the left and right external terminals 3a and 3c and the central external terminal 3b are differently attached to the case 4, and therefore, these terminals have different shapes.
  • the external terminals 3a and 3c are formed by vertically folding the vertical pieces 31a and 31c, terminal portions 30a and 33c obtained by horizontally bending the upper portions of the vertical pieces 31b, and horizontally below the center of the vertical pieces 31a and 31c. Bending horizontal pieces 33a and 33c, lower vertical pieces 34a and 34c obtained by bending these horizontal pieces 33a and 33c downward, and solders obtained by bending the lowermost ends of these lower vertical pieces 34a and 34c Soldering portions 32a and 32c used for attaching. In addition, rectangular fitting holes 36a and 36c are provided at the center of the horizontal pieces 33a and 33c.
  • At least the lower surfaces of the horizontal pieces 33a and 33c are formed to be equal to or less than the height of the case opening lower side portion 40L (see FIGS. 4 and 5) when the soldering portions 32a and 32c are soldered to the ceramic substrate 6. ing.
  • the central external terminal 3b includes a vertical piece 31b, a terminal portion 30b horizontally bent above the vertical piece 31b, a horizontal piece 33b horizontally bent below the center of the vertical piece 31b, The lower vertical piece 34b which bent this horizontal piece 33b below, and the soldering part 32b used for soldering which bent the lowermost end of this lower vertical piece 34b are provided.
  • the second vertical piece 36 is provided so that the back side of the terminal portion 30b is bent downward and is opposed to the vertical piece 31b.
  • the lower vertical piece 34b is formed by once bending the vertical piece 31b to the front side and then bending it downward. For this reason, the surface of the lower vertical piece 34b is disposed on the front side of the surface of the vertical piece 31b.
  • a narrow portion 35 (see FIG. 3) narrower than the vertical piece 31b is formed at the lower end of the vertical piece 31b between the vertical piece 31b and the horizontal piece 33b.
  • the case 4 has left and right first and second partition walls 15a and 15b, and the partition wall 15a and 15b allows the case 4 to be placed in a central chamber 9a, a stress absorption chamber 9b, and a gate terminal chamber.
  • (Drive terminal chamber) 9c is partitioned.
  • a silicon gel inflow hole 12a is formed in the lower part of the first partition wall 15a, and the central chamber 9a and the stress absorption chamber 9b communicate with each other through the silicon gel inflow hole 12a.
  • a gate terminal hole 12b for routing the gate terminal 7 from the central chamber 9a to the gate terminal chamber 9c is formed below the second partition wall 15b.
  • the central chamber 9a and the gate terminal chamber 9c are separated from the gate terminal hole 12b. Communicate through.
  • the gate terminal hole 12b includes a plurality of protrusions in a comb-teeth shape when viewed from the side so that the plurality of gate terminals 7 can be separated and routed.
  • the height of the silicon gel inflow hole 12a and the gate terminal hole 12b will be described later.
  • a stress absorption chamber 9b is provided at one end of the case 4, in this example, the left side. Small holes 90 and 91 are formed from the upper surface or side surface of the stress absorption chamber 9b or from the upper surface to the side surface. Further, a gate terminal chamber 9c (drive terminal chamber) is provided at the other end of the case 4, in this example, the right side. A gate opening 41 is formed on the upper surface of the gate terminal chamber 9c. The gate terminal 7 routed from the central chamber 9a through the gate terminal hole 12b is exposed to the outside through the gate opening 41.
  • the central chamber 9a is formed between the stress absorption chamber 9b and the gate terminal chamber 9c, and is surrounded by the first and second partition walls 15a and 15b and the front, back and top surfaces of the case 4.
  • the case 4 has a first case opening 40a in which the front surface of the case 4 is cut out from the upper side along the longitudinal direction, and a second case opening portion in which the back surface of the case 4 is cut out from the upper side along the longitudinal direction. 40b (see FIGS. 2 and 6).
  • the first case opening 40a and the second case opening 40b are set to a length between the partition walls 15a and 15b in the longitudinal direction. Further, in the vertical direction, the height of the case opening lower side 40L is set from the upper surface of the case 4.
  • the external terminal holding part 42 is located between the first case opening 40a and the second case opening 40b.
  • a stress absorbing chamber 9b and a gate terminal chamber 9c on the left and right, and a central chamber 9a in the middle between them.
  • a first case opening 40a and a second case opening 40b on the front side and back side thereof, and between the first case opening 40a and the second case opening 40b.
  • I-shaped external terminal holding portion 42 From the first case opening 40a and the second case opening 40b, the case opening lower side 40L can be seen.
  • the front surface of the central chamber 9a is located between the stress absorbing chamber 9b and the front surface of the gate terminal chamber 9c.
  • the inside of the central chamber 9a can be seen from the first case opening 40a and the second case opening 40b.
  • the external terminal holding portion 42 is provided with terminal surfaces 48a to 48c on the upper surface. Terminal portions 30a to 30c of external terminals are arranged on the terminal surfaces 48a to 48c. A concave recess is formed between the terminal surfaces 48a and 48b and between the terminal surfaces 48b and 48c to increase the linear distance for insulation. Small holes 47 (see FIGS. 4 and 5) are formed in these recesses. A small hole 92 (see FIGS. 4 and 5) is also formed on the upper surface between the terminal surface 48a and the first partition wall 15a (stress absorption chamber 9a).
  • rectangular through holes 44a to 44c are formed in which the vertical pieces 31a and 31c of the external terminals 3a and 3c can slide in the vertical direction. Further, rectangular projections 42a and 42c projecting downward are formed on the opposite surfaces of the terminal surfaces 48a and 48c of the external terminal holding portion 42 (see FIG. 4). The heights of the lower ends of the rectangular protrusions 42a and 42c are set to be equal to or lower than the height of the case opening lower side portion 40L.
  • These through holes 44a and 44c and the rectangular protrusions 42a and 42c constitute left and right vertical piece holding portions 43a and 43c.
  • An insertion port 45 is formed in the central vertical piece holding portion 43b.
  • the insertion port 45 is formed to have a width and thickness such that the front side of the rectangular through hole is opened and the vertical piece 31b of the external terminal 3b is slidable in the vertical direction.
  • Guide grooves 44 b are formed at the left and right ends of the insertion port 45.
  • the vertical piece holding part 43b whose back surface is opened is similarly formed on the back side of the case 4.
  • the guide groove 44b is formed from the upper surface of the external terminal holding portion 42 to a height equal to or lower than the height of the case opening lower side portion 40L.
  • the width of the guide groove 44b is set such that the vertical piece 31b of the external terminal 3b is slidable in the vertical direction, and the width of the insertion port 45 is set narrower than the vertical piece 31b and wider than the narrow width portion 35. .
  • the horizontal piece 33b cannot pass through the insertion port 45. For this reason, the vertical piece 31b cannot be inserted and attached to the vertical piece holding portion 43b.
  • the vertical piece 31b can be attached to the vertical piece holding portion 43b even in a state of being bent into the final form. That is, when the narrow portion 35 is positioned at the upper end of the vertical piece holding portion 43 b, the portion below the narrow portion 35 protrudes to the front side of the insertion port 45. In this state, when the narrow portion 35 is inserted from above the insertion port 45, the vertical piece 31b is inserted into the guide groove 44b. At this time, the portion below the narrow width portion 35 protrudes to the front side of the insertion port 45, so that the vertical movement of the vertical piece 31b is not hindered. Further, since the width of the vertical piece 31b is wider than that of the insertion port 45, the vertical piece 31b is held without being removed from the front surface of the guide groove 44b, and can be moved up and down along the guide groove 44b.
  • the central external terminal 3b is attached and held to the vertical piece holding portion 43b in a state where the terminal portion 30b is bent at the central external terminal 3b, that is, in a state where the external terminal 3b is completed in the final shape. be able to.
  • the vertical piece 31b is pushed down from above along the guide groove 44b, the second vertical piece 36 is inserted into the guide groove 44b on the back side in the vicinity of the upper portion of the external terminal 3b. Thereafter, when the vertical piece 31b is further pushed down, the terminal portion 30b comes into contact with the terminal surface 48b of the external terminal holding portion 42 and cannot move further down.
  • the vertical piece 31b is held by the vertical piece holding portion 43b as described above, the vertical piece 31b is restricted by the guide groove 44b so that it cannot move in the front-rear and left-right directions.
  • the narrow portion 35 is formed below the vertical piece 31b.
  • the horizontal piece 33b itself may be the narrow portion 35.
  • the second vertical piece 36 and the guide groove 44b on the rear side are provided to hold the external terminal 3b firmly and stably by the vertical piece holding portion 43b. However, they can be omitted.
  • the horizontal piece 33b and the lower vertical piece 34b were formed in the external terminal 3b, the lower vertical piece 34b is abbreviate
  • the external terminals 3a and 3c are formed by bending the vertical pieces 31a and 31c to form horizontal pieces 33a and 33c, bending them downward to form the lower vertical pieces 34a and 34c, and then bending the bottom end. Thus, soldered portions 32a and 32c are formed.
  • the fitting holes 33a and 33c of the horizontal pieces 33a and 33c of the external terminals 3a and 3c are fitted into the rectangular protrusions 42a and 42c provided so as to protrude downward on the opposite surfaces of the terminal surfaces 48a and 48c. (See FIG. 4).
  • the external terminals 3a and 3c are held by the vertical piece holding portions 43a and 43c.
  • the external terminals 3a and 3c are positioned on the vertical piece holding portions 43a and 43c by the rectangular protrusions 42a and 42c and the fitting holes 33a and 33c, but are not fixed. Therefore, after the external terminals 3a and 3c are held by the vertical piece holding portions 43a and 43c, the terminal portions 30a and 30c are bent.
  • the external terminals 3a and 3c are restricted from moving in the horizontal direction of the front, rear, left and right.
  • the external terminals 3a and 3c form horizontal pieces 33a and 33c and lower vertical pieces 34a and 34c, but the lower vertical pieces 34a and 34c are also used as the soldering portions 32a and 32c, and the horizontal pieces 33a and 33c are omitted. It is also possible to do.
  • the external terminals 3a and 3c are restricted from moving in the horizontal direction by the fitting holes 36a and 36c and the rectangular protrusions 42a and 42c, and the external terminal 3b is restricted from moving in the horizontal direction by the guide groove 44b.
  • these external terminals 3a to 3c are positioned without being completely fixed, and the vertical pieces 31a to 31c are movable up and down by a few millimeters along the vertical piece holding portions 43a to 43c. It has become.
  • the soldering portions 32a to 32c of the external terminals 3a to 3c are moved upward by a weak force that comes into contact with the ceramic substrate of the base plate 2. Even if there is a slight error in the height direction, the error can be absorbed. Therefore, it is possible to prevent problems such as the external terminals 3a to 3c strongly damaging the semiconductor chip or the like, and the external terminals 3a to 3c are inclined or bent.
  • FIG. 3 shows how the three external terminals 3a to 3c are attached to the case 4 in this way.
  • the external terminals 3a and 3c are as follows.
  • the external terminals 3a and 3c are inserted into the through holes 44a and 44c from below, and the rectangular protrusions 42a and 42c are fitted into the fitting holes 36a and 36c.
  • the external terminals 3a and 3c are not completely fixed.
  • the external terminals 3a and 3c are positioned and held by the vertical piece holding parts 43a and 43c, and the terminal parts 30a and 30c are bent. In this state, the external terminals 3a and 3c can move in the vertical direction with a slight force.
  • the external terminal 3b is as follows.
  • the narrow portion 35 of the vertical piece 31b is inserted from the upper end of the guide groove 44b of the vertical piece holding portion 43b with the horizontal piece 33b as the front side.
  • the portion below the narrow portion 35 of the external terminal 3b protrudes from the insertion port 45 to the front side, and the vertical piece 31b can move in the guide groove 44b.
  • the second vertical piece 36 is also inserted into the guide groove 44b on the back side near the top of the external terminal 3b. Further, when the vertical piece 31b is pushed down, the terminal portion 30b comes into contact with the terminal surface 48b and the descent stops.
  • both sides of the front-side vertical piece 31b and the back-side second vertical piece 36 are held in the guide groove 44b. That is, when the external terminal 3b is held by the vertical piece holding portion 43b, the movement of the external terminal 3b in the front-rear and left-right directions is restricted. In this state, the external terminal 3b is not completely fixed and can move in the vertical direction with a little force.
  • the external terminal 3a is in a state before being inserted into the vertical piece holding portion 43a
  • the external terminal 3b is in a state before being inserted into the vertical piece holding portion 43b
  • the external terminal 3c is inserted into the vertical piece holding portion 43c.
  • the state which bent the terminal part 30c is shown.
  • FIG. 4 shows a state in which the three external terminals 3a to 3c are attached to the case 4 as described above.
  • the semiconductor module 1 can also be provided with a lid 5 that covers the case 4.
  • the lid 5 covers the case opening 40 formed in the central chamber 9 a of the case 4.
  • Creep portions 53a to 53d are provided on the upper surface of the lid 5 in order to ensure an electrical creepage distance between the terminals.
  • the creeping portions 53a to 53d are U-shaped protruding downward.
  • the creeping portion 53b has a shape that fits into a recess between the terminal surfaces 48a-48b of the external terminal holding portion.
  • the creeping portion 53c has a shape that fits into a recess between the terminal surfaces 48b-48c of the external terminal holding portion.
  • the creeping portions 53a and 53d at the left and right ends are disposed on both outer sides of the terminal surfaces 48a and 48c.
  • terminal lead-out portions 54 a to 54 c that expose the terminal portions 30 a to 30 c when the lid 5 is put on the case 4 are formed. Further, numbers representing the respective terminals are engraved on the upper surface of the lid 5, and the direction in which the lid 5 is covered with the case 4 is determined. Therefore, it is preferable to form a concave portion and a convex portion that fit together in the external terminal holding portion 42 and the lid body 5 of the case so as not to make a mistake in the direction of covering the lid body 5. As shown in FIG.
  • a convex portion 46 is provided on the right side portion of the right terminal surface 48 c of the external terminal holding portion 42, and a concave portion 52 is provided on the right side surface portion 53 d of the terminal lead portion 54 c of the lid 5.
  • the concave portion 52 of the lid 5 fits into the convex portion 46 of the external terminal holding portion 42.
  • the concave portion 52 of the lid 5 does not fit into the convex portion 46 of the external terminal holding portion 42.
  • the lid body 5 since the lid body 5 is disposed in the reverse direction at 180 ° C., the reverse surface portion 53 a of the lid body 5 is disposed oppositely on the convex portion 46 of the external terminal holding portion 42. For this reason, the creeping portion 53a of the lid body 5 rides on the convex portion 46, and the right side thereof rises.
  • a rectangular cover 51 is formed on the front surface and the back surface of the lid 5, and the leg portions 50 are directed downward at a slightly inner position so that they can enter inside the front surface and the back surface of the case 4 at the four corners of the cover. Is formed.
  • the creeping portions 53 a and 54 d of the lid 5 are arranged on the outer upper surfaces of the terminal surfaces 48 a and 48 c of the external terminal holding portion 42. Further, the creeping portions 52b and 52c fit into the recesses between the terminal surfaces 48b-48c of the external terminal holding portion 42. Further, the external terminals 3a to 3c are drawn from the terminal lead portions 54a to 54c of the lid 5. As a result, the case opening 40 is covered and sealed.
  • leg part 50 of the cover body 5 is located below the case opening lower side part 40L in a state where the cover body 5 is covered with the case 4.
  • the leg portion 50 is formed to have a length that is the same as the position of the lower end of the rectangular protrusions 42a and 42c.
  • the lid of the conventional semiconductor module has a thin flat shape, and the thin side surface is lifted with a finger and assembled on the case.
  • the cover 5 since the cover 5 has the cover 51 that covers the case opening 40, the cover 5 can have the front surface and the back surface of the cover 51 having a wide area from the lateral direction. For this reason, the lid 5 can be easily grasped with one hand and can be easily put on the case 4.
  • the lid body 5 since the lid body 5 is put on the case 4 after the leg portion 50 is inserted inside the central chamber 9a of the case 4, the positioning of the lid body 5 is easy.
  • the leg 50 may be provided with a claw for fitting the leg 50 and the case 4, and the case 4 may be provided with a recess for fitting with the claw.
  • the case 4 may be provided with a guide groove along the leg so that the leg can be guided to a fixed position of the case. If it does in this way, position alignment with lid 5 and case 4 will become easier, and work efficiency will improve.
  • the case opening 40 is filled with a gel such as a silicone gel 10 as a sealing material or a resin such as an epoxy resin 11 before being covered with the lid 5 and cured.
  • a gel such as a silicone gel 10 as a sealing material or a resin such as an epoxy resin 11
  • the lid 5 does not affect the function of the semiconductor module and is not necessarily required.
  • the external terminal holding portion 42 in the state sealed with the sealing material, the external terminal holding portion 42 is bridged in a state where the left and right and the bottom are hollow, and thus the strength is not sufficient.
  • the external terminal holding part 42 can be reinforced by the lid 5.
  • the lid 5 prevents dust and dust from entering the gap on the sealing material.
  • the ceramic substrate 6, the semiconductor chip, and the internal terminals 60 are placed on the base plate 2 with a predetermined alignment.
  • a solder paste or a conductive adhesive that is used for soldering by melting in a later solder reflow process is applied.
  • solder pastes 8a to 8c (see FIG. 4) for soldering the soldered portions 32a to 32c of the external terminals 3a to 3c are also applied to the upper surface of the internal terminal 60.
  • each of the three external terminals 3a to 3c is not completely fixed, and is slightly movable in the vertical direction. That is, the vertical pieces 31a to 31c are restricted from moving back and forth and left and right by the vertical piece holding portions 43a to 43c, but are slightly movable in the vertical direction.
  • thermosetting adhesive is applied to the base 2 to cover the case 4.
  • the lower side of the vertical piece 31b of the external terminal 3b is omitted.
  • the soldering portions 32a to 32c are arranged on the solder pastes 8a to 8c and the case 4 is covered, the soldering portions 32a to 32c are pushed up by the solder pastes 8a to 8c, and the external terminals 3a ⁇ 3c moves up by length t.
  • the vertical position of the external terminals 3a to 3c is adjusted by this length t, and the error is absorbed.
  • the thickness of the solder pastes 8a to 8c is about 300 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the external weights of the external terminals 3a to 3c are applied to the solder pastes 8a to 8c.
  • the positions of the external terminals 3a to 3c are determined by the self weight.
  • the external terminals 3a to 3c are completely fixed to the case 4, and then the base plate 2 is covered with the case 4.
  • this conventional structure has a problem if there is an error in the height of the external terminals 3a to 3c. That is, the soldered portions 32a to 32c do not reach the solder pastes 8a to 8c, causing a connection failure.
  • the semiconductor chip is strongly pressed by the external terminals 3a to 3c through the solder pastes 8a to 8c, and is broken. Also, the external terminals 3a to 3c themselves are tilted or distorted.
  • the external terminals 3a to 3c are attached to the case 4 so as to be movable up and down.
  • the external terminals 3a to 3c that have moved downward due to their own weight rise by the length t.
  • the soldered portions 32a to 32c of the external terminals 3a to 3c are surely in contact with the solder pastes 8a to 8c. That is, the vertical alignment of the external terminals 3a to 3c can be automatically performed. Also, the external terminals 3a to 3c can prevent problems such as damage to the semiconductor chip and bending of the external terminals.
  • the entire semiconductor module is moved to the solder reflow process and soldered.
  • the solder paste is melted to solder each element, and at the same time, the case 4 is bonded and fixed to the base 2.
  • the solder pastes 8a to 8c are melted, and as a result, the external terminals 3a to 3c are lowered by their own weight.
  • the external terminals 3a to 3c are lowered by t ⁇ , where ⁇ is the height of the solder joint layer.
  • the external terminals 3a to 3c are not displaced in the horizontal direction since the movement in the horizontal direction is restricted by the vertical piece holding portions 43a to 43c.
  • the soldering portions 32a to 32c are soldered onto the ceramic substrate 6, and the external terminals 3a to 3c are fixed at predetermined positions as shown in FIG. As described above, the external terminals 3a to 3c are attached to predetermined positions with high accuracy.
  • the soldered portions 30a to 30c are previously attached to the case 4 and bent before soldering, the soldered portions can be bent at the time of bending by bending after soldering as in the prior art. There is no problem of peeling due to stress or causing poor contact.
  • the external terminals 3a to 3c are attached to the base plate 2 with high accuracy.
  • the external terminal holding portion 42 has the holes 47 formed between the terminal surfaces 48a and 48b and between the terminal surfaces 48b and 48c, and a small hole is formed on the upper surface between the terminal surface 48a and the stress absorbing chamber 9b. 92 is formed.
  • a gate opening 41 is opened on the upper surface of the gate terminal chamber 9c.
  • most of the cleaning liquid is taken in and out from the case opening 40 (first case opening 40a, second case opening 40b) of the central chamber 9a, and is stressed through the silicon gel inflow hole 12a and the gate terminal hole 12b.
  • the cleaning liquid also circulates in the absorption chamber 9b and the gate terminal chamber 9c.
  • the cleaning liquid enters the inside of the case 4 from the holes 47, the small holes 92, and the gate opening 41, and the cleaning liquid is convected in every corner, so that the cleaning liquid in the case is smoothly circulated.
  • the case 4 is provided with a stress absorption chamber 9b on one side (left side in the figure).
  • the stress absorption chamber 9b has a sufficiently large space portion as described later, which is the volume expansion due to the thermal stress of the silicon gel.
  • the stress absorption chamber 9b has small holes 90 and 91 (see FIG. 2) on the upper surface as described above.
  • the cleaning liquid inside the case 4 is discharged from the case opening 40 and the small hole 92.
  • the cleaning liquid in the gate terminal chamber 9b is discharged from the gate opening 41 having a large upper surface, and is also discharged from the case opening 40 of the central chamber 9a through the gate terminal hole 12b.
  • the cleaning liquid in the stress absorption chamber 9b is discharged from the small holes 90 and 91 formed on the upper surface, and is discharged from the case opening 40 through the central chamber 9a through the silicon gel inflow hole 12a.
  • the small holes 90 and 91 of the stress absorbing chamber 9b may be formed on a surface other than the upper surface, for example, a side surface, or a hole having a shape that makes the case opening 40 smaller from the upper surface to the side surface.
  • the small holes 90 and 91 can be dried most efficiently if they are formed at a position where the case 4 faces downward in the drying process. If the cleaning liquid remains in the stress absorbing chamber 9b, a phenomenon (curing inhibition) that the silicon gel injected thereafter is not completely cured during the curing process occurs. When the cleaning process is finished, the semiconductor module enters an inspection process for visual inspection and electrical characteristic inspection.
  • the operator visually checks whether the soldering is complete and the soldering, such as confirmation of the terminal position, is complete.
  • Visual inspection is performed by looking through the case opening 40 in FIG.
  • the case opening 40 (the first case opening 40a and the second case opening 40b) is opened in the vertical direction from the upper side of the case 4 downward to the height of the case opening lower side 40L.
  • the front surface and the rear surface of the case 4 are cut out so as to open between the first and second partition walls 15a-15b.
  • the case opening 40 has a sufficient opening area for visual observation. Therefore, the inside can be confirmed from the case opening 40 in a normal posture, and a soldering failure or the like can be easily determined by visual confirmation.
  • the hole 47 is formed in the upper surface of the external terminal holding part 42, the area into which external light enters when visually observed can be increased. For this reason, the light reaches the inside sufficiently from both the front and back sides of the case 4, and the soldering state on the substrate can be easily checked.
  • visual inspection after the soldering is completed is possible, it is not necessary to judge the defect after inspecting the electrical characteristics as in the prior art. In other words, defective products such as solder familiarity and terminal position deviation can be identified at an early stage before electrical inspection, and the defective products can be reliably removed.
  • silicon gel 10 and epoxy resin 11 are used as the sealing material.
  • Silicon gel 10 has a lower viscosity than epoxy resin 11. For this reason, the wrapping into the case 4 during the injection of the silicon gel 10 is good, and the silicon gel 10 is difficult to peel off from the substrate during the thermal cycle. For this reason, the silicon gel 10 is injected and cured, and then sealing with the epoxy resin 11 is performed.
  • the first case is formed on the ceramic substrate 6 disposed in the central chamber 9a from the case opening 40 (first case opening 40a, second case opening 40b) of the semiconductor module 1 of FIG.
  • Silicon gel 10 is injected into this, and the silicon gel 10 flows from the central chamber 9a through the silicon gel inflow hole 12a and the gate terminal hole 12b into the stress absorption chamber 9b and the gate terminal chamber 9c. Thereafter, the silicon gel 10 is cured by heating. Next, as will be described later, an epoxy resin 11 is injected and cured by heating.
  • FIG. 7 schematically shows the injection amount of the silicon gel 10 and the injection amount of the epoxy resin 11.
  • the height of the silicon gel inflow hole 12a provided in the lower part of the first partition wall 15a between the central chamber 9a and the stress absorption chamber 9b is set lower.
  • the gate terminal hole 12b provided in the lower part of the second partition wall 15b between the central chamber 9a and the gate terminal chamber 9c is for pulling out the gate terminal 7 from the central chamber 9a.
  • the height of the gate terminal hole 12b is silicon gel. It is set at a position higher than the inflow hole 12a and at the same height as the horizontal pieces 33a and 33b of the external terminals 3a and 3c.
  • the injection amount of the silicon gel 10 is set so as to fill up the upper surfaces of the soldered portions 32a to 32c of the external terminals 3a to 3b, and the height of the silicon gel inflow hole 12a is higher than that of the upper surface of the silicon gel 10. Is set to a lower position. Therefore, as shown in FIG. 7, when the silicon gel 10 is injected, the silicon gel inflow hole 12 a is filled with the silicon gel 10. The height of the upper surface of the silicon gel 10 is located above the silicon gel inflow hole 12a and is higher than the upper surfaces of the soldered portions 32a to 32c of the external terminals 3a to 3b. At this time, since the height of the gate terminal hole 12b is higher than the silicon gel 10, the gate terminal hole 12b is not buried.
  • the silicon gel 10 is injected, the silicon gel 10 is cured by heating.
  • the gas generated during the curing is discharged from the case opening 40 and the small hole 92 in the central portion 9a.
  • the gas is discharged from the gate opening 41 in the gate terminal chamber 9b. Since the central chamber 9a and the gate terminal chamber 9b communicate with each other on the silicon gel 10 in the gate terminal hole 12b, the central chamber 9a and the gate terminal chamber 9b are also discharged from the case opening 40 (first case opening 40a, second case opening 40b).
  • the central chamber 9a and the stress absorbing chamber 9b are isolated by the first partition plate 15a and the silicon gel 10, and the stress absorbing chamber 9b becomes an independent room. Yes.
  • the gas generated in the stress absorption chamber when the silicon gel 10 is cured is discharged from the small holes 90 and 91 and does not remain in the case 4.
  • the small holes 90 and 91 formed in the stress absorption chamber 9b are used for the cleaning and drying process and also for the sealing process.
  • the epoxy resin 11 becomes the silicon gel 10. It spreads upward and flows into the gate terminal chamber 9c from the central chamber 9a through the gate terminal hole 12b.
  • the silicon gel inflow hole 12a is filled with the silicon gel 10 as described above, the epoxy resin 11 does not flow into the stress absorbing chamber 9b.
  • the injection amount of the epoxy resin 11 is such an amount that the epoxy resin 11 does not spill out of the case opening 40 and becomes a height below the lower side 40L of the case opening.
  • the injection amount of the epoxy resin 11 may be set to a height for filling the horizontal pieces 33a and 33c.
  • the case 4 is covered with the lid 5 before it is cured.
  • the leg portion 50 of the lid 5 is lowered along the inner surface of the case opening 40 (first case opening 40a, second case opening 40b) of the case 4 and the terminal surface 48a of the external terminal holding portion 42 is lowered.
  • the creeping portions 53b and 53c of the convex convex cover 5 are fitted into the recess between ⁇ 48b and 48b and 48c, and the hole 47 formed in the recess of the external terminal holding portion 42 is closed by the creeping portions 53 and 53c.
  • the creeping portions 53a and 53d at the left and right ends of the lid cover the outer sides of the terminal surfaces 48a and 48c of the external terminal holding portion 42, and the hole 92 is closed by the creeping portion 53a.
  • the lid 5 is placed flat on the upper surface of the case 4.
  • the terminal portions 30a to 30c of the external terminals 3a to 3c are exposed from the terminal lead portions 54a to 54c of the lid 5.
  • the case opening 40 is completely covered with the cover 51, and the central chamber 9 a is sealed.
  • the lower ends of the leg portions 50 are positioned at the same height as the horizontal pieces 33a and 33c of the external terminals 3a and 3c. Further, as described above, the lower ends of the rectangular protrusions 42 a and 42 c inserted into the fitting holes 36 a and 36 c of the horizontal pieces 33 a and 33 c are also at the same height as the lower ends of the leg portions 50.
  • the guide groove 44b of the vertical piece holding portion 43b is formed to a height below the lower side portion 40L of the case opening, and the lower end thereof is at a height below the horizontal pieces 33a and 33c. Therefore, the lower end of the leg portion 50 of the lid 5, the lower ends of the rectangular protrusions 42 a and 42 c of the external terminal holding portion 42 in the state inserted into the fitting holes 36 a and 37 a of the external terminals 3 a and 3 c, and the guide groove 44 b The lower part of is immersed in the epoxy resin 11.
  • the epoxy resin 11 is cured by heating after covering the case 5 with the lid 5 (see FIG. 2). By curing the epoxy resin 11, the central chamber 9a and the gate terminal chamber 9c are sealed. At this time, since the epoxy resin 11 is injected to the lower end of the leg portion 50 provided at the four corners of the lower portion of the lid body 5, the leg portion 50 is bonded to the case 4 when the epoxy resin 11 is cured. Since the lower ends of the rectangular protrusions 42a and 42c are also integrated with the cured epoxy resin 11, the external terminals 3a and 3c are fixed, and the lower portion of the guide groove 44b is also integrated with the cured epoxy resin 11 and the lower portion of the insertion port 45. Is buried and the external terminal 3b is fixed. Since the external terminals 3a to 3c are completely fixed in this way, it is possible to prevent problems such as looseness of the external terminals and peeling of the solder.
  • the gate terminal 7 is also fixed. According to this example, since the lid 5 can be bonded to the case 4 in the process of sealing the inside of the case 4, the number of processes can be reduced and other parts such as an adhesive can be reduced.
  • the circuit body such as the semiconductor chip in the central chamber 9a inside the semiconductor module 1 and the gate terminal are filled with the epoxy resin 11, and interference from the outside can be prevented.
  • the stress absorption chamber 9b is filled with the silicon gel 10, and similarly, interference from the outside can be prevented.
  • the stress absorbing chamber 9b, the central chamber 9a, and the gate terminal chamber 9c are sealed by the silicon gel 10 and the epoxy resin 11 which are sealing materials, and the three chambers are isolated from each other by the sealing material. Can be divided into separate rooms. Therefore, for example, even if dust or dust enters the stress absorbing chamber 9b from the holes 90 and 91, it does not move to the adjacent central chamber 9a, and the stress absorbing chamber 9b itself is also a silicon gel as a sealing material. 10, the surface of the base plate 2 is sealed, so that it is not affected by dust and dirt. Similarly, the surface of the gate terminal chamber 9c is sealed with an epoxy resin, which is a sealing material, so that it is not affected by dust and dust and does not adversely affect the adjacent central chamber 9a.
  • the silicon gel 10 and the epoxy resin 11 are used as the sealing material, but either one of the sealing materials may be used, or another sealing material may be used. Since the sealing material can prevent a failure such as an electrical short of the semiconductor module 1 due to dust or dust, it can be used as a product without the lid 5.
  • the external terminal holding part 42 is exposed on the upper surface portion of the central chamber 9a with the left and right and the bottom being hollow, so the strength of the external terminal holding part 42 is not so strong. Therefore, by covering the case 4 with the lid 5 as in this example, the central chamber 9a of the semiconductor module 1 is sealed, and the left and right sides of the external terminal holding portion 42 are reinforced, thereby improving the safety of the semiconductor module 1. You can increase it. In addition, dust and dust can be prevented from entering the epoxy resin 11 in the semiconductor module 1 from the outside. Therefore, the external terminal holding part 42 with a small amount of resin can be reinforced and the appearance can be maintained.
  • the final inspection process including final visual inspection and electrical characteristic inspection is completed, and the semiconductor module shown in FIG. 1 is completed.
  • the vertical piece holding portion 43b at the center of the case 4 is configured by an insertion port 45 that opens the front side of the through hole and a guide groove 44b that is formed by leaving the left and right sides.
  • a vertical piece inserted into the guide groove 44b and a narrow width portion 35 protruding from the insertion port 45 are formed in the central external terminal 3b. For this reason, the central external terminal 3b can be inserted into the vertical piece holding portion 43b from above even after the terminal portion 30b is bent. Since the terminal portion 30b can be bent in advance as described above, the workability is good.
  • the vertical piece holding portions 43a and 43c may have the same structure as the vertical piece holding portion 43b, and the external terminals 3a and 3c may have the same shape as the external terminal 3b.

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Abstract

半田付けの目視が容易であり、且つ、ケースに外部端子が取り付けられた状態で半田リフロー工程が可能な半導体モジュールを提供する。　半導体モジュールは、矩形状のベース板と、このベース板上に半導体チップ等を含む回路を形成した基板と、前記ベース板に取り付けられ、前記基板を内部に収納する直方体形状の樹脂製のケースと、上端を前記ケースの上面に露出するようにして下端が前記基板に固定された複数の外部端子と、を備えている。長手方向に沿って前記ケースの前面と背面を上辺から切り抜いた第１のケース開口部と第２のケース開口部とが設けられ、前記第１のケース開口部と第２のケース開口部の間の前記ケース上面に、長手方向に沿って前記複数の外部端子の上端を露出させて保持する外部端子保持部を備えている。前記第１のケース開口部と第２のケース開口部から前記基板上面に封止材が注入されて半導体モジュールが封止される。

Description

半導体モジュール
　この発明は、サイリスタ、トランジスタ等の電力用半導体チップを搭載した基板を樹脂性のケース内に収納し、ケース内をゲル剤やエポキシ樹脂で封止した半導体モジュールに関する。
　電力用半導体チップを搭載した基板を樹脂性のケース内に収納し、ケース内をゲル剤やエポキシ樹脂で封止した半導体モジュール、の製造工程は次の工程を含む。
　すなわち、ベース上に載置した基板上に半導体チップ等を実装して半田リフローで半田付けを行う工程、位置合わせしたケースとベース板とを接着固定する工程、ケース内にシリコンゲルやエポキシ樹脂を注入して熱硬化させる工程、ケースに外部端子を挿入して折り曲げる工程等を含んでいる。そして、各工程の終了後に目視による検査が行われる。
　ケースの形状としては様々なものが提案されている。例えば、特許文献１には、上部全体が開口したケース本体と、このケース本体の上部開口部を覆う外部端子が取り付けられた蓋とで構成されるものが提案されている。このケース構造を備えるモジュール製造方法では、基板上にケース本体と蓋とを定位置に組み合わせた状態で、半田リフロー工程にて内部の回路を半田付けし、同時にケース本体と蓋を接着する。また、特許文献２には、上面が開口したケース本体と、このケース本体の開口部を覆い、基板から上方に伸びている外部端子を挿入する孔部が形成された蓋とで構成されるものが提案されている。このケース構造を備えるモジュール製造方法では、ケース本体や外部端子を冶具にて固定した状態で、半田リフロー工程にて内部の回路を半田付けし、次いでケース本体内にシリコンゲルやエポキシ樹脂を注入して熱硬化させ、その後に、蓋の孔部に外部端子を挿入して蓋を固定し、最後に外部端子を折曲加工する。
特開平５－１６０３３９号公報 特開平３－１７８１５６号公報
　しかし、上記特許文献１に示される半導体モジュールにおいては、基板上にケース本体と蓋とを定位置に組み合わせた状態で半田リフローを行うために、半田リフロー工程後に外部からケース内部を目視することができない。そのため、半田リフロー工程後の半田付け目視検査が殆ど不可能である。
　また、上記特許文献２に示される半導体モジュールにおいては、ケース本体上部が開口しているため、半田リフロー工程後の半田付け目視検査が容易であるが、外部端子を冶具で固定して半田付けすることが必要であり作業性が良くない。また、外部端子を基板に固定した状態で蓋が被せられるため、外部端子の取り付け位置の高い精度が要求される。すなわち、半田リフロー工程時に外部端子の位置が少しずれてしまったりすると、外部端子が蓋の孔部に挿入できないことが生じたり、外部端子を折曲加工するときにその端子と回路との接続部に大きな応力が生じて剥離したり接触不良を起こしたりすることがある。
　また、上記特許文献１に示される半導体モジュールにおいては、基板上にケース本体と外部端子が取り付けられた蓋とを定位置に組み合わせた状態で半田リフローを行うために、基板とケース本体と外部端子の各部品との取付け精度が高いことが要求される。もし、これらの取付け精度が悪いと、半田リフロー時に外部端子の半田付け部が基板に完全に半田付け出来なかったり、又は、半田付け部で基板を過度に押圧して回路にクラックを生じさせることがある。
　また、上記特許文献２に示される半導体モジュールにおいては、外部端子を基板に固定した状態で蓋が被せられるため、外部端子の取り付け位置の高い精度が要求される。すなわち、半田リフロー工程時に外部端子の位置が少しずれてしまったりすると、外部端子が蓋の孔部に挿入できないことが生じたり、外部端子を折曲加工するときにその端子と回路との接続部に大きな応力が生じて剥離したり接触不良を起こしたりすることがある。
　また、上記特許文献１に示される半導体モジュールにおいては、基板上にケース本体と外部端子が取り付けられた蓋とを定位置に組み合わせた状態で半田リフローを行うために、基板上をシリコンゲルやエポキシ樹脂で封止することが困難又は出来ない。このため、絶縁特性の経時的劣化が生じる問題がある。
　また、上記特許文献２に示される半導体モジュールにおいては、半田リフロー後に基板上をシリコンゲルやエポキシ樹脂で封止出来るが、モジュール使用時に封止材に加わる熱ストレスを原因とする、封止材自身の膨張を逃す構造でない。このため、封止材自身が膨張と収縮を繰り返す過程で、封止材と基板の界面が剥離したり、封止材上のエポキシ樹脂にクラックが発生する可能性がある。
　この発明の目的は、半田付けの目視が容易であり、且つ、ケースに外部端子が取り付けられた状態で半田リフロー工程が可能な半導体モジュールを提供することにある。
　この発明のさらなる目的は、外部端子の半田付け時の取付け精度が高い半導体モジュールを提供することにある。
　この発明のさらなる目的は、基板上を封止する封止材が熱ストレスによる膨張や収縮を繰り返しても、その物理的変化を吸収することのできる半導体モジュールを提供することにある。また、半田リフロー後の洗浄時に残存する洗浄剤が原因となって生じうる、封止材の硬化阻害を防止する半導体モジュールを提供することにある。
　この発明の半導体モジュールは、
　矩形状のベース板と、このベース板上に半導体チップを駆動させる端子、例えばゲート端子と半導体チップを含む回路を形成したセラミック基板等の基板と、前記ベース板に取り付けられ、前記基板を内部に収納する直方体形状の樹脂製のケースと、上端を前記ケースの上面に露出するようにして下端が前記基板に固定された複数の外部端子と、を備えている。
　前記半導体チップは、例えば、電力制御用のサイリスタ、ダイオード、トランジスタのチップである。
　前記ケースはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料で形成される。
　前記ケースは、
　長手方向に沿って前記ケースの前面を上辺から切り抜いた第１のケース開口部と、
　長手方向に沿って前記ケースの背面を上辺から切り抜いた第２のケース開口部と
　前記第１のケース開口部と前記第２のケース開口部の間の前記ケースの上面に設けられ、長手方向に沿って前記複数の外部端子を、その上端を露出させて保持する外部端子保持部と、をさらに備えている。
　前記ケースを前記ベース板に取り付ける前に、前記複数の外部端子を前記外部端子保持部に保持させておく。これによって、ケースをベース板に取り付ける際に、同時に外部端子をベース上の基板に取り付けることができる。また、前記第１のケース開口部と第２のケース開口部があるため、半田リフロー工程後に、これらのケース開口部からケース内部にある基板上の半田付け状態を容易に目視できる。前記第１のケース開口部はケースの前面に配置され、前記第２のケース開口部はケースの背面に配置されているため、目視検査をするときには、ケースの前面と背面からケース内の基板上に十分な光が入り込む。このため、半田付け状態の目視検査が容易である。
　また、前記ケースを、モジュールの性能に関わる重要部品である半導体チップ等が搭載された基板が配置される中央室と、応力吸収室と、半導体チップを駆動する駆動端子が引き回される駆動端子室の３つの部屋に分けている。前記ケースを、各々の部屋に区画するので、応力吸収室又は駆動端子室に万一ゴミなどが侵入しても、中央室への影響を防止することができる。また、前記第１のケース開口部と前記第２のケース開口部と前記外部端子保持部とをこの中央室に形成することで、製造工程の中で目視検査が必要な部分のみ、外部からケース内部を開口しているため、目視検査を必要としない応力吸収室と駆動端子室は、ケースで覆った状態で製造することができる。
　また、前記ケース開口部から前記基板上面に封止材、例えばシリコンゲル等のゲルと樹脂がそれぞれ注入されるが、注入のための面積が大きいためそれぞれの注入が容易である。このように封止材で基板上を封止することにより、ベース板及び基板は外部に露出されることがなく、品質を保つことができる。なお、封止材はゲルと樹脂の何れか一方、又は夫々両方を用いることができる。
　この発明の好ましい実施態様では、さらに蓋体を備えている。
　前記蓋体は、上面に前記複数の外部端子が露出する端子引出部を形成した上面と、この上面から下方に向けて前面と背面に前記ケース開口部をカバーとを備える。
　この蓋体で前記ケース開口部を覆うため、前記外部端子保持部を補強し、ケース開口部から内部にゴミや塵等が侵入するのを防止できる。基板上を封止材で封止した場合でも、この蓋体でケース開口を覆うことで、外部端子保持部、ひいては半導体モジュールの強度を高めることができる。
　前記蓋体は、前記カバーの下部に前記封止材に届く脚部を備えることができる、このような脚部を備えることで、封止材を硬化する工程で脚部を固定して蓋体をケースに固定することができる。
　この発明のさらに別の実施態様では、
　前記外部端子は、前記上端と前記下端の間に設けられた第１の垂直片を備え
　前記外部端子保持部は、前記外部端子の前記第１の垂直片を水平方向への移動を規制して垂直方向に摺動案内する第1の垂直片保持部を備え、
　前記外部端子は、前記ケースが前記ベース板に取り付けられる前の状態で、前記外部端子保持部を介して垂直方向に移動可能で且つ水平方向に移動規制されている。
　以上の構成で、外部端子は、半田付け工程の前に外部端子保持部に保持されている。このとき、外部端子は、外部端子保持部を介して垂直方向に移動可能で且つ水平方向に移動規制されている。したがって、半田付け前では、外部端子の下端の半田付け部は半田ペーストを介して基板の回路上に当接し、外部端子は半田ペーストの厚みだけ上方に浮いた状態である。このとき、外部端子の上下方向には全く外力が加わっていない。また、水平方向には外部端子の位置がずれないように移動規制される。次に、半田付けの工程に入ると（半田リフロー）、上記半田ペーストが溶けることにより、外部端子が自重で下降し、下端の半田付け部が回路上に半田付けされる。
　このように、外部端子を上下方向に自由な状態にし、自重による下降を利用して半田付けを行うため、半田付け時に外部端子に不要な外力が加わらない。また、外部端子は半田付け前に折り曲げることが出来るため、半田付け時に外部端子に内部応力が生じることがなく、折り曲げ加工自体も外部端子単独で出来るため容易である。外部端子の自由落下を利用して半田付けを行うことにより、外部端子の下端の半田付け部と基板上の回路との半田付けが確実となり、下端と回路（半導体チップ等）との接続部に大きな応力が生じて破損したり接触不良を起こすことがない。
　この発明の好ましい実施態様では、前記外部端子は、前記第１の垂直片に連続して形成された前記垂直片の幅より狭い幅の狭幅部を有し、
　前記第1の垂直片保持部は、貫通孔の一面を開口して形成された挿入口と、前記挿入口の左右両側部に形成された複数の第1の案内溝とを有し、
　前記複数の第1の案内溝間の幅は、前記外部端子の前記第１の垂直片が摺動案内可能な幅を備え、前記挿入口の幅は、前記第1の垂直片の幅より狭く前記狭幅部以上の幅を備えている。
　外部端子を取り付けるとき、前記第１の垂直片を第1の案内溝に通しながら下方に移動させる。このとき、狭幅部は挿入口の幅よりも狭いため、狭幅部が垂直片から折り曲げられていても、外部端子全体が下方に移動することが出来る。したがって、外部端子は予め折り曲げ加工しておくことが可能である。
　この発明のさらに好ましい実施態様では、前記外部端子は、前記第1の垂直片を折曲させた水平片に矩形孔を備え、前記外部端子保持部は、前記ケース内部に矩形突起を備え、
　前記外部端子の前記第1の垂直片を前記垂直片案内部に挿入したとき、前記矩形孔に前記矩形突起が係合することで、前記外部端子を前記外部端子保持部に保持する。
　以上の構成のように、外部端子の矩形孔をケース内部の矩形突起に契合することで、外部端子のケースへの固定が確実となる。
　この発明のさらに別の実施態様では、
　前記ケースは、
　前記ケース内に上下方向に形成された第１の仕切り壁と、
　前記第１の仕切り壁によって仕切られた中央室と応力吸収室とを備え、
　前記中央室には、前記基板が配置され、
　前記応力吸収室は、前記封止材の熱応力による体積膨張分以上の大きさの空間部と、上方に設けられた外部と連通する小孔とを備える。
　前記応力吸収室を設ける理由は以下の通りである。
　封止材、例えばシリコンゲル等のゲルは、通常使用時に半導体チップや基板から受ける熱ストレスで膨張と収縮を繰り返すため、その体積変化を吸収する空間部を予め設けておくことが必要である。前記応力吸収室はその機能を発揮する。
　また、前記応力吸収室が外部と連通する小孔を備える理由は以下のとおりである。
　上記小孔は、封止材の熱硬化時に発生するガスを外部に完全に排出する。ガスの残存がないため、応力吸収室内壁面の経時的な特性劣化がなくなる。また、半田リフロー後の洗浄時に洗浄液がこの小孔を流通することが出来るため、洗浄時のケース内での循環が良くなり、応力吸収室内に洗浄液が残存しない。このため、洗浄液が残存して封止材が熱硬化しにくくなる硬化阻害現象を防ぐことが出来る。さらに洗浄時のケース内での循環が良くなるため、基板の洗浄性が向上する。
　この発明では、ケースをベース板に接着する前に外部端子を外部端子保持部に保持させておくことで、ケースをベース板に取り付ける際に、同時に外部端子をベース板上の基板に取り付けることができる。また、第１のケース開口部と第２のケース開口部があるため、半田リフロー工程後に、これらのケース開口部からケース内部にある基板上の半田付け状態を容易に目視できる。これらのケース開口部は前面と背面にあるため、目視検査をするときには、前面と背面から基板上に十分な光が入り込む。このため、ケース内部に十分に光を取り込むことができ、半田付け状態の目視検査が可能である。
　また、前記これらのケース開口部から基板上面に封止材として、例えばシリコンゲル等のゲルと樹脂の一方又は両方が注入されるが、注入のための面積が大きいためそれぞれの注入が容易であり、作業性が極めてよい。
　また、この発明では、自重による下降を利用して半田付けを行うことが出来るため、外部端子に内部応力が生じない。また、外部端子の下端の半田付け部と基板上の回路との半田付けが確実となり、下端と回路との接続部に大きな応力が生じて剥離したり接触不良を起こすことがない。
　また、この発明では、封止材の熱応力による体積膨張分以上の大きさの空間部を有する応力吸収室を設けたため、封止材の熱ストレスによる体積変化は、応力吸収室で吸収される。また、応力吸収室の上方に外部と連通する小孔を形成したため、封止材の硬化時に発生するガスは完全に外部に排出される。これにより、前記中央室にある基板と前記封止材との界面は物理的に安定な状態を維持し、残存ガスによる応力吸収室の壁面の物理的変化の悪影響はなくなる。また、半田リフロー後の洗浄時に使用する洗浄液が小孔から外部に排出されるため、残存洗浄液を原因として封止材の硬化阻害が生じるのを防止できる。
この発明の実施形態の半導体モジュールの斜視図 半導体モジュールの分解斜視図 ケースに外部端子を取り付けるときの様子を示す斜視図 半田リフロー工程前の半導体モジュールの断面図 半田リフロー工程後の半導体モジュールの断面図 外部端子が取り付けられたケースの斜視図 シリコンゲル１０の注入量とエポキシ樹脂１１の注入量を模式的に示す図
　図１は、この発明の実施形態の半導体モジュールの斜視図、図２はその分解斜視図、図３はケースに外部端子を取り付けるときの様子を示す斜視図、図４は半田リフロー工程前の半導体モジュールの断面図を示す。図５は、半田リフロー工程後の半導体モジュールの断面図を示す。図６は、外部端子が取り付けられたケースの斜視図を示す。図７は、シリコンゲル１０の注入量とエポキシ樹脂１１の注入量を模式的に示す図である。
　図１において、半導体モジュール１は、全体として直方体形状にあり、上部に３つの外部端子の上端である端子部３０ａ～３０ｃが露出している。同モジュール１は、その下部に位置する金属製のベース板２（図２参照）と、このベース板２を含むモジュール内部の全体を覆う、上面，前面，背面，左側面及び右側面からなるケース４と、上部からケース４に覆い被せられる蓋体５とを備えている。
　図４に示すように、本例では半導体モジュール１は、中央室９ａと、応力吸収室９ｂと、ゲート端子室９ｃとの３つの部屋に仕切られている。
　中央室９ａには、駆動端子としてのゲート端子と、半導体チップと、回路パターン等が配置されている。これらは、製品としての品質に関わる重要部品である。中央室９ａの左側には応力吸収室９ｂが配置されている。中央室９ａの右側にはゲート端子７が引き回されたゲート端子室９ｃが配置されている。
　蓋体５は中央室９ａを覆う。中央室９ａと応力吸収室９ｂとの間には、仕切り壁１５ａが設けられている。この仕切り壁１５ａの下部には、シリコンゲル流入孔１２ａが設けられている。中央室９ａとゲート端子室９ｃとの間には、仕切り壁１５ｂが設けられている。この仕切り壁１５ｂの下部には、ゲート端子７が配線されるゲート端子孔１２ｂが設けられている。これらシリコンゲル流入孔１２ａとゲート端子孔１２ｂの詳細については、後述する。
　蓋体５は、後述の製造工程で詳述するように、エポキシ樹脂を硬化させる工程で接着される脚部５０を備えている。
　ケース４と蓋体５とは、熱可塑性で環境に優しく、高温硬化が可能で高い熱伝導性を持つＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料で形成される。
　図２において、金属製のベース板２上には、ベース板との電気的絶縁のためのセラミック基板６に銅回路パターンが形成されている。セラミック基板６は非常に薄く、このため、セラミック基板６の熱はベース板２を介して容易に拡散される。セラミック基板６に、電力制御用の半導体チップを含む回路素子と回路パターンと内部端子６０等を実装する。半導体チップは、例えば、電力制御用のサイリスタ、ダイオード、トランジスタのチップである。
　セラミック基板６には、ケース４に保持された３つの外部端子３ａ～３ｃの各下端部である半田付部３２ａ～３２ｃが半田付される。各外部端子３ａ～３ｃの上端部は折曲されて端子部３０ａ～３０ｃを形成している。
　左右の外部端子３ａ，３ｃと中央の外部端子３ｂとは、ケース４への取り付け方が異なり、そのためそれらの端子は異なる形状をしている。
　外部端子３ａ，３ｃは、垂直片３１ａ，３１ｃと、これらの垂直片３１ｂの上方を水平に折曲させた端子部３０ａ，３３ｃと、これらの垂直片３１ａ，３１ｃの中央より下方で水平に折曲させた水平片３３ａ，３３ｃと、これらの水平片３３ａ，３３ｃを下方に折曲させた下部垂直片３４ａ，３４ｃと、これらの下部垂直片３４ａ，３４ｃの最下端を折曲させた、半田付けに用いられる半田付部３２ａ，３２ｃとを備える。また、水平片３３ａ，３３ｃの中央部には、矩形の嵌合孔３６ａ，３６ｃを備えている。水平片３３ａ，３３ｃの少なくとも下面は、セラミック基板６に半田付部３２ａ，３２ｃを半田付した際に、ケース開口下辺部４０Ｌ（図４、図５参照）の高さ以下となるように形成されている。
　中央の外部端子３ｂは、垂直片３１ｂと、この垂直片３１ｂの上方を水平に折曲させた端子部３０ｂと、この垂直片３１ｂの中央より下方で水平に折曲させた水平片３３ｂと、この水平片３３ｂを下方に折曲させた下部垂直片３４ｂと、この下部垂直片３４ｂの最下端を折曲させた、半田付けに用いられる半田付部３２ｂとを備える。また、前記端子部３０ｂの背面側を下方に折曲させ、垂直片３１ｂに対向させた第２垂直片３６を備える。
　前記下部垂直片３４ｂは、前記垂直片３１ｂを一旦前面側に折り曲げてから、これを下方に折り曲げて形成している。このため、下部垂直片３４ｂの面は、垂直片３１ｂの面よりも前面側に配置されている。また、垂直片３１ｂと水平片３３ｂの間の垂直片３１ｂの下端には、垂直片３１ｂよりも幅の狭い狭幅部３５（図３参照）が形成されている。
　図4に示すように、ケース４は、左右の第１及び第２仕切り壁１５ａ，１５ｂを有し、これら仕切り壁１５ａ，１５ｂによって、ケース４を中央室９ａ，応力吸収室９ｂ，ゲート端子室（駆動端子室）９ｃに仕切っている。第１仕切り壁１５ａの下部には、シリコンゲル流入孔１２ａが形成され、中央室９ａと応力吸収室９ｂとはこのシリコンゲル流入孔１２ａを通じて連通している。第２仕切り壁１５ｂの下部には、中央室９ａからゲート端子室９ｃにゲート端子７を引き回すための、ゲート端子孔１２ｂが形成され、中央室９ａとゲート端子室９ｃとはこのゲート端子孔１２ｂを通じて連通している。ゲート端子孔１２ｂは、複数のゲート端子７を夫々離間させて引き回すことが出来るように、側面から見て櫛歯状に複数本の突出部からなる。シリコンゲル流入孔１２ａとゲート端子孔１２ｂの高さに付いては、後述する。
　ケース４の一方の端部、本例では左側部には、応力吸収室９ｂが備えられている。応力吸収室９ｂの上面又は側面、又は上面から側面にかけて、小孔９０、９１が形成されている。また、ケース４の他方の端部、本例では右側部には、ゲート端子室９ｃ（駆動端子室）が備えられている。ゲート端子室９ｃの上面には、ゲート開口４１が形成されている。中央室９ａからゲート端子孔１２ｂを通じて引き回されたゲート端子７は、このゲート開口４１から外部に露出される。中央室９ａは、応力吸収室９ｂとゲート端子室９ｃの間に形成され、第１及び第２仕切り壁１５ａ，１５ｂと、ケース４の前面，背面，上面で囲まれている。
　ケース４は、その長手方向に沿って前記ケース４の前面を上辺から切り抜いた第１のケース開口部４０ａと、長手方向に沿って前記ケース４の背面を上辺から切り抜いた第２のケース開口部４０ｂとを備えている（図２、図６参照）。これらの第１のケース開口部４０ａ、第２のケース開口部４０ｂは、長手方向には仕切り壁１５ａと１５ｂ間の長さに設定されている。また、上下方向にはケース４の上面からケース開口下辺部４０Ｌの高さに設定されている。
　上記外部端子保持部４２は、第１のケース開口部４０ａと第２のケース開口部４０ｂ間に位置している。
　したがって、ケース４を上から見ると以下のようになる。
　左右に応力吸収室９ｂとゲート端子室９ｃがあり、それらに挟まれた中間に中央室９ａがある。中央室９ａの上には、その前面側と背面側に第１のケース開口部４０ａと第２のケース開口部４０ｂがあり、第１のケース開口部４０ａと第２のケース開口部４０ｂの間にＩ字状の外部端子保持部４２がある。第１のケース開口部４０ａと第２のケース開口部４０ｂからは、ケース開口下辺部４０Lが見える。また、ケース４を前面側から見ると、応力吸収室９ｂとゲート端子室９ｃの前面で挟まれた位置に中央室９ａの前面がある。中央室９ａは、第１のケース開口部４０ａと第２のケース開口部４０ｂから、内部が見える。
　外部端子保持部４２は、上面に端子面４８ａ～４８ｃが設けられている。この端子面４８ａ～４８ｃには、外部端子の端子部３０ａ～３０ｃが配置される。端子面４８ａと４８ｂの間、及び端子面４８ｂと４８ｃの間には、直線距離を長くして絶縁を図るための凹状の窪みが形成されている。これらの窪みには、小孔４７（図４、図５参照）が形成されている。端子面４８ａと第１仕切り壁１５ａ（応力吸収室９ａ）との間の上面にも小孔９２（図４、図５参照）が形成されている。左右の端子面４８ａ～４８ｃの端部には、外部端子３ａ，３ｃの垂直片３１ａ，３１ｃが上下方向に摺動可能な矩形状の貫通孔４４ａ～４４ｃが形成されている。また、外部端子保持部４２の端子面４８ａ，４８ｃの反対面には、下方に突出する矩形突起４２ａ，４２ｃが形成されている（図４参照）。矩形突起４２ａ，４２ｃの下端の高さは、ケース開口下辺部４０Ｌの高さ以下の高さになるように、設定されている。これら貫通孔４４ａ，４４ｃと矩形突起４２ａ，４２ｃにより左右の垂直片保持部４３ａ，４３ｃが構成されている。中央の垂直片保持部４３ｂには、挿入口４５が形成されている。この挿入口４５は、矩形状の貫通孔の前面側を開口させ、外部端子３ｂの垂直片３１ｂが上下方向に摺動可能な幅と厚みに形成されている。この挿入口４５の左右端部には案内溝４４ｂが形成されている。
　ケース４の背面側にも、背面が開口された垂直片保持部４３ｂが同様に形成されている。前記案内溝４４ｂは、外部端子保持部４２の上面から、ケース開口下辺部４０Ｌの高さ以下の高さまで、形成されている。案内溝４４ｂの幅は外部端子３ｂの垂直片３１ｂが上下方向に摺動可能な幅に設定され、挿入口４５の幅は垂直片３１ｂよりも狭く、狭幅部３５よりも広く設定されている。一般に、外部端子３ｂを折曲させて、垂直片３１ｂに水平片３３ｂを有する状態では、水平片３３ｂが挿入口４５を通過することができない。このため、垂直片保持部４３ｂに垂直片３１ｂを挿入して取り付けることはできない。しかし本例では、外部端子３ｂに狭幅部３５を形成したため、最終形態に折り曲げた状態でも、その垂直片３１ｂを垂直片保持部４３ｂに取り付けることができる。すなわち、狭幅部３５を垂直片保持部４３ｂ上端に位置させると、狭幅部３５から下の部分は挿入口４５の前面側に突出した状態になる。この状態で、狭幅部３５を挿入口４５の上部から挿入すると、垂直片３１ｂが案内溝４４ｂに挿入される。このとき、狭幅部３５から下の部分は挿入口４５の前面側に突出しているため、垂直片３１ｂの上下動を阻害しない。また垂直片３１ｂの幅は挿入口４５より広いため、垂直片３１ｂが案内溝４４ｂの前面から抜けることなく保持され、案内溝４４ｂに沿って上下動させることができる。
　したがって、中央の外部端子３ｂに端子部３０ｂを折曲させた状態で、すなわち、外部端子３ｂを最終形状に完成させた状態で、中央の外部端子３ｂを垂直片保持部４３ｂに取り付けて保持することができる。垂直片３１ｂを上方から案内溝４４ｂに沿って押し下げると、外部端子３ｂの上部付近で第２垂直片３６が背面側の案内溝４４ｂに挿入される。その後、さらに垂直片３１ｂを押し下げると、外部端子保持部４２の端子面４８ｂに端子部３０ｂが当接し、それ以上下には移動することができない。このように垂直片３１ｂを垂直片保持部４３ｂに保持させた状態では、垂直片３１ｂは案内溝４４ｂによって前後左右の水平方向への移動ができないように規制されている。
　尚、本例では垂直片３１ｂの下部に狭幅部３５を形成しているが、水平片３３ｂ自体を狭幅部３５としてもよい。また背面側の第２垂直片３６と案内溝４４ｂは、外部端子３ｂを垂直片保持部４３ｂにより強固に安定して保持する為に設けられているが、これらは省略する事もできる。また、外部端子３ｂに、水平片３３ｂと下部垂直片３４ｂを形成したが、下部垂直片３４ｂを省略し、水平部３３ｂを狭幅部３５兼半田付部３２ｂとして用いることもできる、
　外部端子３ａ，３ｃは、垂直片３１ａ，３１ｃを折曲して水平片３３ａ，３３ｃを形成し、これを下方に折曲して下部垂直片３４ａ，３４ｃを形成し、次いで最下端を折曲して半田付部３２ａ，３２ｃを形成している。
　貫通孔４４ａ，４４ｃに外部端子３ａ，３ｃを取り付ける手順を説明する。
　端子部３０ａ，３０ｃを折曲させる前に、１直線になっている垂直片３１ａ，３１ｃを貫通孔４４ａ，４４ｃ下方から貫通させて押し上げる。
　次に、端子面４８ａ，４８ｃの反対面において下方に突出するように設けられている矩形突起４２ａ，４２ｃに、外部端子３ａ，３ｃの水平片３３ａ，３３ｃの嵌合孔３３ａ，３３ｃを勘合させ（図４参照）る。これにより、外部端子３ａ，３ｃを垂直片保持部４３ａ，４３ｃに保持させる。
　この状態では、外部端子３ａ，３ｃは、矩形突起４２ａ，４２ｃと嵌合孔３３ａ，３３ｃにより垂直片保持部４３ａ，４３ｃに位置決めされているが、固定されてはいない。そこで、外部端子３ａ，３ｃを垂直片保持部４３ａ，４３ｃに保持させた後、端子部３０ａ，３０ｃを折曲する。
　このように、矩形突起４２ａ，４２ｃに嵌合孔３６ａ，３６ｃを嵌合させることにより、外部端子３ａ，３ｃの前後左右の水平方向への移動ができないように規制している。外部端子３ａ，３ｃは、水平片３３ａ，３３ｃと下部垂直片３４ａ，３４ｃを形成しているが、下部垂直片３４ａ，３４ｃを半田付部３２ａ，３２ｃに兼用させ、水平片３３ａ，３３ｃを省略することも可能である。
　以上の構造で、外部端子３ａ，３ｃは嵌合孔３６ａ，３６ｃと矩形突起４２ａ，４２ｃにより水平方向の移動が規制され、外部端子３ｂは、案内溝４４ｂにより水平方向の移動が規制される。一方、これらの外部端子３ａ～３ｃは、完全に固定されることなく位置決めされており、その垂直片３１ａ～３１ｃが垂直片保持部４３ａ～４３ｃに沿って、上下方向に数ミリ程度だけ移動自在となっている。したがって、予めケース４に取り付けた外部端子３ａ～３ｃを、ベース板２の上に置くと、外部端子３ａ～３ｃの半田付部３２ａ～３２ｃがベース板２のセラミック基板に当接する弱い力によって上に移動し、高さ方向に若干の誤差等があったとしても、その誤差を吸収することができる。そのため、外部端子３ａ～３ｃが半導体チップなどを強く押し付けてこれを破損したり、外部端子３ａ～３ｃが傾いたり曲がったりするなどの不具合を防止できる。
　図３は、このようにして、ケース４に３つの外部端子３ａ～３ｃを取り付けるときの様子を示している。
　第１に、外部端子３ａ，３ｃについては、次の通りである。
　端子部３０ａ，３０ｃを折曲する前の状態で、この外部端子３ａ，３ｃを下方から貫通孔４４ａ，４４ｃに挿入して、嵌合孔３６ａ，３６ｃに矩形突起４２ａ，４２ｃを嵌合させる。この状態では、外部端子３ａ，３ｃは完全に固定されてはいない。外部端子３ａ，３ｃを垂直片保持部４３ａ，４３ｃに位置決め保持させ、端子部３０ａ，３０ｃを折曲形成する。この状態では外部端子３ａ，３ｃは、少しの力で垂直方向に移動可能である。
　第２に、外部端子３ｂについては、次の通りである。
　端子部３０ｂを折曲した状態で、水平片３３ｂを前面側にしてその垂直片３１ｂの狭幅部３５を垂直片保持部４３ｂの案内溝４４ｂの上端から挿入する。このとき、外部端子３ｂの狭幅部３５よりも下の部分が、挿入口４５から前面側に突出した状態となり、垂直片３１ｂが案内溝４４ｂを移動できる。垂直片３１ｂを上方からさらに押し下げると、外部端子３ｂの上部付近で第２垂直片３６も背面側の案内溝４４ｂに挿入される。さらにこの垂直片３１ｂを押し下げることにより、端子部３０ｂが端子面４８ｂに当接して下降が停止する。このようにして前面側の垂直片３１ｂと背面側の第２垂直片３６の両側が、案内溝４４ｂに保持される。すなわち、外部端子３ｂが垂直片保持部４３ｂに保持されることで、外部端子３ｂの前後左右の移動が規制される。この状態では外部端子３ｂも完全に固定されてはおらず、少しの力で垂直方向に移動可能である。
　図３において、外部端子３ａは、垂直片保持部４３ａに挿入前の状態、外部端子３ｂは、垂直片保持部４３ｂに挿入前の状態、外部端子３ｃは、垂直片保持部４３ｃに挿入して端子部３０ｃを折曲した状態を示している。
　以上のようにして、ケース４に３つの外部端子３ａ～３ｃが取り付けられた状態を図４に示す。
　図２に示すように、半導体モジュール１は、ケース４を覆う蓋体５を設けることもできる。
　蓋体５は、ケース４の中央室９ａに形成したケース開口部４０を覆う。蓋体５の上面には、端子間の電気的な沿面距離を確保する為に、沿面部５３ａ～５３ｄが設けられている。沿面部５３ａ～５３ｄは、下方に突出したＵ字形状にある。沿面部５３ｂは外部端子保持部４２の端子面４８ａ－４８ｂ間の窪みにはまる形状である。沿面部５３ｃは外部端子保持部４２の端子面４８ｂ－４８ｃ間の窪みにはまる形状である。左右両端の沿面部５３ａ，５３ｄは、端子面４８ａ，４８ｃの両外側に配置される。
　蓋体５の上面には、蓋体５をケース４に被せた際に、端子部３０ａ～３０ｃを露出させる端子引出部５４ａ～５４ｃが形成されている。また、蓋体５の上面には、それぞれの端子を表す番号が刻印されており、蓋体５をケース４に被せる方向が定められている。そこで、蓋体５を被せる方向を間違わないように、ケースの外部端子保持部４２と蓋体５とに、相互に嵌合する凹部と凸部を形成すると良い。図２に示すように、本例では、外部端子保持部４２の右側の端子面４８ｃの右側部に凸部４６を設け、蓋体５の端子引出部５４ｃの右側の沿面部５３ｄに凹部５２を設けている。蓋体５をケース４に対して正しい向きに被せた場合には、蓋体５の凹部５２が外部端子保持部４２の凸部４６に嵌る。これに対して、蓋体５をケース４に対して正しくない向きに被せた場合には、蓋体５の凹部５２が外部端子保持部４２の凸部４６に嵌らない。つまり、蓋体５が１８０℃逆向きに配置されるため、外部端子保持部４２の凸部４６上に、蓋体５の逆向きの沿面部５３ａが対向配置される。このため、凸部４６に蓋体５の沿面部５３ａが乗り上げて、その右側が浮き上がる。
　以上の構造より、蓋体５を間違った向きに被せる事が防止される。
　蓋体５の前面と背面には、長方形状のカバー５１が形成され、このカバーの四隅には、ケース４の前面及び背面の内側に入り込めるよう、少し内側の位置で下方に向けて脚部５０が形成されている。蓋体５をケース４に被せると、蓋体５の沿面部５３ａ，５４ｄが外部端子保持部４２の端子面４８ａ，４８ｃの外側上面に配される。また、沿面部５２ｂ，５２ｃが外部端子保持部４２の端子面４８ｂ－４８ｃ間の窪みに嵌る。また、蓋体５の端子引出部５４ａ～５４ｃから外部端子３ａ～３ｃが引き出される。その結果、ケース開口部４０が覆われて、密閉される。
　なお、蓋体５の脚部５０は、ケース４に蓋体５を被せた状態で、ケース開口下辺部４０Ｌよりも下方に位置する。この脚部５０は、矩形突起４２ａ，４２ｃの下端の位置と同じになるような長さに形成されている。
　従来の半導体モジュールの蓋体は薄い平らな形状をしており、薄い側面を指で持ち上げて、ケース上に組み立てていた。しかし、蓋体を指で持ち上げることが難しく、また、蓋体をケース上に置いても、後に蓋体が横方向にずれてしまうことがある。このように、組立時の作業性が悪かった。
　これに対して、本例では、蓋体５は、ケース開口部４０を被うカバー５１がある為に、蓋体５を広い面積を持つカバー５１の前面と背面を横方向から持てる。このため、蓋体５を片手で容易に掴むことができ、ケース４に被せるのも容易である。また、脚部５０をケース４の中央室９ａの内側に挿入させてから蓋体５をケース４に被せるので、蓋体５の位置合わせも容易である。脚部５０には脚部５０とケース４を嵌合させる為の爪を設け、ケース４にはこの爪と嵌合させる為の凹部を設けてもよい。また、ケース４には、ケースの定位置に脚部を案内できるように脚部に沿った案内溝を設けてもよい。このようにすれば、蓋体５とケース４との位置合わせがより容易になり、作業効率が向上する。
　後述するように、ケース開口部４０には、蓋体５を被せる前に、封止材であるシリコンゲル１０などのゲルや、エポキシ樹脂１１などの樹脂を充填させて硬化させる。この為、中央室９ａ、応力吸収室９ｂ、ゲート端子室９ｃは封止されて、半導体チップ等の回路素子や回路パターンは外部に露出しない。そのため蓋体５は、半導体モジュールの機能を左右するものでなく、必ずしも必要でない。しかし、本例の場合には、封止材で封止した状態では、外部端子保持部４２が左右と下が空洞の状態で橋渡しされているため、十分な強度にない。しかし、蓋体５により外部端子保持部４２を補強することができる。また、蓋体５は、封止材上に隙間にゴミや塵等が侵入するのを防ぐ。
　次に、半導体モジュールの製造工程について説明する。
　図２において、セラミック基板６、半導体チップ、内部端子６０が、ベース板２上に所定の位置合わせをして載せられる。セラミック基板６、半導体チップ、内部端子６０の上には、後の半田リフロー工程で溶融することによって半田付けに供される半田ペーストや導電性接着剤が塗布されている。このとき、内部端子６０の上面にも、外部端子３ａ～３ｃの半田付部３２ａ～３２ｃを半田付けする為の半田ペースト８ａ～８ｃ（図４参照）が塗布される。
　図３を参照して説明したように、上述した方法により、ケース４に３つの外部端子３ａ～３ｃを取り付ける。なお、このとき、３つの外部端子３ａ～３ｃのそれぞれは完全に固定されておらず、垂直方向に若干移動自在である。すなわち、垂直片３１ａ～３１ｃは、垂直片保持部４３ａ～４３ｃによって前後左右への動きを規制されているが、垂直方向に若干移動自在である。
　次に、図４において、ベース２に熱硬化性接着剤を塗布してケース４を被せる。図４では外部端子３ｂの垂直片３１ｂより下側を省略している。
　図４に示すように、半田付部３２ａ～３２ｃを半田ペースト８ａ～８ｃ上に配置させてケース４を被せると、半田付部３２ａ～３２ｃは半田ペースト８ａ～８ｃに押し上げられて、外部端子３ａ～３ｃが長さｔだけ上に移動する。この長さｔによって、外部端子３ａ～３ｃの上下方向の高さ位置を調整し、誤差が吸収される。ここで、半田ペースト８ａ～８ｃの厚みは３００μｍ～５００μｍ程度である。半田ペースト８ａ～８ｃには、外部端子３ａ～３ｃの自重がかかっており、ベース板２にケース４を被せると、その自重により外部端子３ａ～３ｃの位置が定まる。
　従来の構造では、外部端子３ａ～３ｃをケース４に完全に固定してからベース板２にケース４を被せていた。しかし、この従来の構造では、もし外部端子３ａ～３ｃの高さに誤差があると、問題が生じる。すなわち、半田付部３２ａ～３２ｃが半田ペースト８ａ～８ｃに届かずに接続不良を起こす。半田ペースト８ａ～８ｃを介して半導体チップを外部端子３ａ～３ｃで強く押圧してこれを割ってしまう。また、外部端子３ａ～３ｃ自身が傾いたり歪む。これに対して本例では、第１に、ケース４に外部端子３ａ～３ｃを上下に移動可能に取り付けている。第２に、ベース板２にケース４を被せると、自重により下方に移動していた外部端子３ａ～３ｃが長さｔだけ上昇する。このとき、外部端子３ａ～３ｃの半田付部３２ａ～３２ｃは半田ペースト８ａ～８ｃに確実に接する。すなわち、外部端子３ａ～３ｃの垂直方向の位置合わせを自動的に行うことができる。また、外部端子３ａ～３ｃは半導体チップを破損したり、外部端子が折れ曲がるなどの不具合を防止することができる。
　次に、半導体モジュール全体を半田リフロー工程に移動させて半田付けの処理をする。
　この工程では、半田ペーストが溶融して各要素の半田付けが行われると同時に、ケース４はベース２に接着固定される。
　図４において、半田ペースト８ａ～８ｃが溶融し、その結果、外部端子３ａ～３ｃは自重により下降する。外部端子３ａ～３ｃは、半田接合層の高さをαとして、ｔ－αだけ下降する。このとき、外部端子３ａ～３ｃは、垂直片保持部４３ａ～４３ｃで水平方向への移動が規制されているため、水平方向へずれたりしない。その結果、半田付部３２ａ～３２ｃがセラミック基板６上に半田付けされて図５のように外部端子３ａ～３ｃが所定の位置に固定される。このように、外部端子３ａ～３ｃは精度よく、所定の位置に取り付けられる。なお、端子部３０ａ～３０ｃは半田付け前に、予めケース４に取り付けられて折曲加工されているため、従来のように、半田付け後に折曲することによって半田付部が折曲加工時の応力で剥離したり接触不良を起こしたりする不具合がない。
　以上のように、本実施形態の半導体モジュールの構造では、外部端子３ａ～３ｃがベース板２に高精度に取り付けられる。
　次に、半田付けの終了した図５の状態の半導体モジュールを超音波洗浄機等で洗浄する。
　前述のように、外部端子保持部４２には、端子面４８ａ－４８ｂ間及び、端子面４８ｂ－４８ｃ間に孔４７が形成され、端子面４８ａと応力吸収室９ｂとの間の上面に小孔９２が形成されている。また、ゲート端子室９ｃの上面にはゲート開口４１が開口している。洗浄工程において、洗浄液の大半は、中央室９ａのケース開口部４０（第１のケース開口部４０ａ、第２のケース開口部４０ｂ）から出し入れされ、シリコンゲル流入孔１２ａとゲート端子孔１２ｂを通じて応力吸収室９ｂ，ゲート端子室９ｃにも洗浄液が循環する。また、洗浄液は、孔４７と小孔９２やゲート開口４１からも、ケース４内部に入り込洗浄液が隅々に対流されて、ケース内部での洗浄液がスムーズに循環される。
　本実施形態の半導体モジュールは、図５に示すように、ケース４は、一方の側部（図の左側）に、応力吸収室９ｂを設けている。基板封止のためのシリコンゲルを用いているが、応力吸収室９ｂは、後述のように、そのシリコンゲルの熱応力による体積膨張分、以上の十分な大きさの空間部を有している。また、この応力吸収室９ｂは、前述のように上面に小孔９０、９１（図２参照）を備えている。
　洗浄工程後の乾燥工程において、ケース４を図と上下逆さまにすると、ケース４内部の洗浄液は、ケース開口部４０と小孔９２から排出される。ゲート端子室９ｂの洗浄液は上面の大きなゲート開口４１から排出されるとともに、ゲート端子孔１２ｂを通じて中央室９ａのケース開口部４０からも排出される。応力吸収室９ｂの洗浄液は、上面に形成された小孔９０，９１から排出されるとともに、シリコンゲル流入孔１２ａで中央室９ａを通じてケース開口部４０から排出される。応力吸収室９ｂの小孔９０，９１は、上面以外の面、例えば側面に形成しても良く、上面から側面にかけて、ケース開口部４０を小さくしたような形状の孔を形成しても良い。小孔９０，９１は、乾燥工程でケース４が下向きになる位置に形成すると、最も効率よく乾燥することができる。もし、応力吸収室９ｂに洗浄液が残存すると、この後に注入されるシリコンゲルの硬化工程時に完全に硬化しなくなる現象（硬化阻害）が生じる。洗浄工程を終えると、半導体モジュールの目視検査と電気的特性検査の検査工程に入る。
　目視検査工程では、作業者の目視で、半田の馴染みや端子位置の確認などの半田付けが完全であるかどうか等のチェックを行う。目視は、図６のケース開口部４０から内部を覗くことで行う。ケース開口部４０（第１のケース開口部４０ａ、第２のケース開口部４０ｂ）は、垂直方向には、ケース４の上辺から下方に向けてケース開口下辺部４０Ｌの高さまで開口するように、長手方向には、第１及び第２仕切り壁１５ａ－１５ｂ間まで開口するように、ケース４の前面と背面切り抜いて形成される。このため、ケース開口部４０は、目視には十分な開口面積にある。したがって、通常姿勢でケース開口部４０から内部を確認でき、半田付不良等を目視確認で容易に判断することができる。さらに、外部端子保持部４２の上面には孔４７が形成されているため、目視時に外部光が入る面積を大きくすることができる。このため、光はケース４の前面と背面の両側から内部に十分に届き、基板上の半田付け状態等を容易にチェックすることができる。また、半田付け終了後の目視による検査が可能になった為に、従来のように電気特性を検査してから不良を判断しなくてもよい。つまり、電機検査前の早い段階で半田の馴染み不良や端子位置のずれなどの不良品を判別して、不良品の除去を確実に行う事ができる。
　検査工程が終了すると、基板封止工程に入る。
　本例では、封止材としてシリコンゲル１０とエポキシ樹脂１１を用いる。シリコンゲル１０はエポキシ樹脂１１に比べて粘度が小さい。このためシリコンゲル１０の注入時のケース４内への回り込みが良く、また、シリコンゲル１０は熱サイクル時に基板と剥離しにくい。このため、シリコンゲル１０を注入してこれを硬化し、次いでエポキシ樹脂１１による封止が行われる。基板封止工程では、図６の半導体モジュール１のケース開口部４０（第１のケース開口部４０ａ、第２のケース開口部４０ｂ）から、中央室９ａに配置されたセラミック基板６上に第１にシリコンゲル１０が注入され、このシリコンゲル１０は中央室９ａからシリコンゲル流入孔１２ａ及びゲート端子孔１２ｂを通じて、応力吸収室９ｂ及びゲート端子室９ｃにも流れ込む。その後加熱によりシリコンゲル１０が硬化される。次いで後述するように、エポキシ樹脂１１が注入されて加熱により硬化される。図７は、シリコンゲル１０の注入量とエポキシ樹脂１１の注入量を模式的に示している。
　ここで、本実施形態の半導体モジュールでは、図７に示すように、中央室９ａと応力吸収室９ｂの間の第１仕切り壁１５ａの下部に設けられたシリコンゲル流入孔１２ａの高さは、セラミック基板６上に半田付けされた外部端子３ａ～３ｃの半田付部３２ａ～３２ｃの上面の高さよりも低く設定されている。中央室９ａとゲート端子室９ｃの間の第２仕切り壁１５ｂの下部に設けられたゲート端子孔１２ｂは、ゲート端子７を中央室９ａから引き出すもので、ゲート端子孔１２ｂの高さはシリコンゲル流入孔１２ａよりも高い位置で、且つ外部端子３ａ，３ｃの水平片３３ａ，３３ｂと同程度の高さに設定されている。言い換えれば、シリコンゲル１０の注入量は、外部端子３ａ～３ｂの半田付部３２ａ～３２ｃの上面までを埋める程度の量とされ、シリコンゲル流入孔１２ａの高さは、シリコンゲル１０の上面よりも低い位置に設定される。このため、図７のように、シリコンゲル１０を注入すると、シリコンゲル流入孔１２ａはシリコンゲル１０で埋まる。シリコンゲル１０の上面高さは、シリコンゲル流入孔１２ａよりも上に位置し、且つ、外部端子３ａ～３ｂの半田付部３２ａ～３２ｃの上面以上の高さとなる。このとき、ゲート端子孔１２ｂの高さは、シリコンゲル１０よりも高い位置にあるので、ゲート端子孔１２ｂは埋まっていない状態にある。
　シリコンゲル１０の注入後、加熱により、シリコンゲル１０が硬化する。この硬化時に際に発生するガスは、中央部９ａにおいてはケース開口部４０，小孔９２から排出される。同ガスは、ゲート端子室９ｂにおいてはゲート開口４１から排出される。中央室９ａとゲート端子室９ｂはゲート端子孔１２ｂのシリコンゲル１０上で連通しているので、ケース開口部４０（第１のケース開口部４０ａ、第２のケース開口部４０ｂ）からも排出される。
　シリコンゲル流入孔１２ａがシリコンゲル１０で埋まっているため、第１仕切り板１５ａとシリコンゲル１０により、中央室９ａと応力吸収室９ｂは隔絶されて、応力吸収室９ｂは独立した部屋になっている。シリコンゲル１０の硬化時に応力吸収室内で発生したガスは、小孔９０，９１から排出され、ケース４内に残存することがない。このように、応力吸収室９ｂに形成された小孔９０，９１は、洗浄乾燥工程に使用されるとともに、封止工程にも用いられる。
　次いで、エポキシ樹脂１１をシリコンゲル１０と同様にケース開口部４０（第１のケース開口部４０ａ、第２のケース開口部４０ｂ）から中央室９ａに適当量注入すると、エポキシ樹脂１１はシリコンゲル１０上で広がり、中央室９ａからゲート端子孔１２ｂを通って、ゲート端子室９ｃにも流入する。しかし、前述のようにシリコンゲル流入孔１２ａはシリコンゲル１０で埋まっているため、エポキシ樹脂１１は応力吸収室９ｂには流入しない。エポキシ樹脂１１の注入量は、本例ではエポキシ樹脂１１がケース開口部４０からこぼれ落ちない程度の、ケース開口下辺部４０Ｌ以下の高さになる量であり、本例では外部端子３ａ～３ｃの水平片３３ａ，３３ｃの下面までの高さにされている。なお、エポキシ樹脂１１の注入量は、水平片３３ａ，３３ｃを埋める高さにしてもよい。
　エポキシ樹脂１１の注入後、これが硬化する前にケース４に蓋体５を被せる。
　ケース４のケース開口部４０（第１のケース開口部４０ａ、第２のケース開口部４０ｂ）の内面に蓋体５の脚部５０を沿わせて下降させ、外部端子保持部４２の端子面４８ａ－４８ｂ，４８ｂ－４８ｃ間の窪みに、下に凸状のカバー５の沿面部５３ｂ，５３ｃを嵌めこみ、外部端子保持部４２の窪みに形成された孔４７を沿面部５３，５３ｃで閉塞させる。同時に蓋体の左右両端の沿面部５３ａ，５３ｄが外部端子保持部４２の端子面４８ａ，４８ｃの両外側に被さり、孔９２を沿面部５３ａで閉塞させる。このとき、外部端子保持部４２の凸部４６とカバー５の凹部５２が組み合わされるため、蓋体５はケース４上面に平らに被せられる。蓋体５を被せたとき、外部端子３ａ～３ｃの端子部３０ａ～３０ｃは、蓋体５の端子引出部５４ａ～５４ｃから露出した状態になる。
　この様にケース４に蓋体５を被せると、カバー５１でケース開口部４０が完全に覆れて、中央室９ａは密閉状態となる。ケース４に蓋体５を被せたとき、その脚部５０の下端は、外部端子３ａ，３ｃの水平片３３ａ，３３ｃと同じ程度の高さに位置する。また、前述のように水平片３３ａ，３３ｃの嵌合孔３６ａ，３６ｃに挿入される矩形突起４２ａ，４２ｃの下端も、脚部５０の下端と同程度の高さにある。また、垂直片保持部４３ｂの案内溝４４ｂは、ケース開口下辺部４０Ｌよりも下の高さまで形成されており、その下端は水平片３３ａ，３３ｃよりも下の高さにある。その為、蓋体５の脚部５０の下端及び、外部端子３ａ，３ｃの嵌合孔３６ａ，３７ａに挿入された状態の外部端子保持部４２の矩形突起４２ａ、４２ｃの下端、及び案内溝４４ｂの下部は、エポキシ樹脂１１に浸った状態になる。
　エポキシ樹脂１１は、蓋体５（図２参照）をケース４に被せてから加熱により硬化される。エポキシ樹脂１１を硬化させることにより、中央室９ａとゲート端子室９ｃが封止される。このとき、蓋体５の下部の４隅に備えた脚部５０の下端までエポキシ樹脂１１が注入されているので、エポキシ樹脂１１が硬化する事によって、脚部５０はケース４に接着される。矩形突起４２ａ，４２ｃの下端も硬化したエポキシ樹脂１１と一体化されるので、外部端子３ａ，３ｃが固定され、案内溝４４ｂの下部も硬化したエポキシ樹脂１１と一体化され、挿入口４５の下部が埋められて、外部端子３ｂが固定される。このようにして外部端子３ａ～３ｃを完全に固定するので、外部端子がガタついて半田が剥離する等の不具合を防止できる。
　尚、ゲート端子室９ｃにおいても、ゲート端子７の下部はエポキシ樹脂１１で固められ、第２仕切り壁１５ｂの下部で、櫛歯状のゲート端子孔１２ｂがエポキシ樹脂１１と一体化されるので、ゲート端子室９ｃが封止されると同時に、ゲート端子７も固定される。本例によれば、ケース４内部を封止する工程で、ケース４に蓋体５の接着もできるので、工程を減らし、接着剤等の別部品も削減できる。
　この様にして、半導体モジュール１内部の中央室９ａの半導体チップ等の回路本体と、ゲート端子はエポキシ樹脂１１で埋め固められ、外部からの干渉が防止できる。また、応力吸収室９ｂはシリコンゲル１０で充填され、同様に外部からの干渉を防止できる。
　このように、封止材であるシリコンゲル１０とエポキシ樹脂１１によって、応力吸収室９ｂ，中央室９ａ，ゲート端子室９ｃが封止されるとともに、封止材により３つの部屋を夫々隔離された独立した部屋に区分けすることができる。したがって、例えば応力吸収室９ｂに、孔９０，９１からゴミや埃が侵入しても、隣の中央室９ａにこれが移動することはなく、応力吸収室９ｂ自体も、封止材であるシリコンゲル１０でベース板２の面を封止されている為、ゴミや埃に影響されない。ゲート端子室９ｃも同様に、封止材であるエポキシ樹脂でその表面が封止され、ゴミや埃に影響されず、隣り合う中央室９ａに悪影響を及ぼすこともない。
　本例では封止材としてシリコンゲル１０とエポキシ樹脂１１を用いたが、封止材は何れか一方のみでも良く、別の封止材を用いることもできる。封止材により、ゴミや塵による半導体モジュール１の電気的なショートなどの故障を防ぐ事ができるので、蓋体５が無くても製品としては使用する事ができる。しかし本例の構成の場合、中央室９ａの上面部分に、左右及び下が空洞の状態で外部端子保持部４２が露出するので、外部端子保持部４２の強度がそれ程強くない。そこで、本例のように蓋体５でケース４を被うことにより、半導体モジュール１の中央室９ａを密閉し、外部端子保持部４２の左右を補強することで、半導体モジュール１の安全性を増す事ができる。また、ゴミや塵が外部から半導体モジュール１内のエポキシ樹脂１１上に侵入するのを防ぐことができる。したがって、樹脂量の少ない外部端子保持部４２を補強する事ができ、外観を保つこともできる。
　なお、図７では、モジュール使用時に基板が熱ストレスを受けると、シリコンゲル１０に熱膨張応力が生じるが、シリコンゲル１０は応力吸収室９ｂ内で膨張することができるため、基板封止部でのシリコンゲル１０自身や、シリコンゲル１０と基板の界面に物理的変化は生じない。このため、ゲルが膨張してケース４にクラックが発生したり、シリコンゲル１０と基板の界面の接合状態が劣化して隔離等の現象を生じることがない。
　以上の工程後、最終目視、電気的特性検査を含む最終検査工程を終えて図１の半導体モジュールが完成する。
　本実施形態では、ケース４の中央の垂直片保持部４３ｂが、貫通孔の前面側を開口させた挿入口４５と、その左右を残して形成した案内溝４４ｂで構成されている。また、中央の外部端子３ｂに、案内溝４４ｂに挿入される垂直片と、挿入口４５から突出する狭幅部３５を形成している。このため、中央の外部端子３ｂは、端子部３０ｂを折曲形成した後であっても、この垂直片保持部４３ｂに上方から挿入することができる。このように予め端子部３０ｂを折曲させておくことができるから作業性が良い。これに対して、左右の外部端子３ａ、３ｃについては、ケース４の左右の垂直片保持部４３ａ、４３ｃが貫通孔４４ａ，４４ｃで構成されているため、垂直片３１ａ，３１ｃを真っ直ぐにした状態でこれらの貫通孔４４ａ，４４ｃを貫通させて位置決め保持した後に、これを折曲して端子部３０ａ，３０ｃを形成する必要がある。そこで、作業性の見地から、これらの垂直片保持部４３ａ，４３ｃについても垂直片保持部４３ｂと同様な構造とし、外部端子３ａ，３ｃについても、外部端子３ｂと同じ形状にしても良い。
１－半導体モジュール
２－ベース板
３（３ａ、３ｂ、３ｃ）－外部端子
４－ケース
５－蓋体
６－セラミック基板
７－ゲート端子
９ａ－中央室
９ｂ－応力吸収室
９ｃ－ゲート端子室
４０－ケース開口部

Claims (21)

  1. 　矩形状のベース板と、
    このベース板上に半導体チップを駆動する駆動端子と前記半導体チップを含む回路を形成した基板と、
    前記ベース板に取り付けられ、前記基板を内部に収納する直方体形状の樹脂製のケースと、
    　上端を前記ケースの上面に露出するようにして下端が前記基板に固定された複数の外部端子と、を備え、
    　前記ケースは、
    　長手方向に沿って前記ケースの前面を上辺から切り抜いた第１のケース開口部と、
    　長手方向に沿って前記ケースの背面を上辺から切り抜いた第２のケース開口部と
    　前記第１のケース開口部と前記第２のケース開口部の間の前記ケースの上面に設けられ、長手方向に沿って前記複数の外部端子を、その上端を露出させて保持する外部端子保持部と、
    　前記第１のケース開口部又は前記第２のケース開口部から前記基板上面に注入された封止材と、
    　を備える半導体モジュール。
  2. 　前記封止材は、ゲル及び樹脂の何れか一方又は両方を含む、請求項１記載の半導体モジュール
  3. 　前記ケースは、
    　前記基板が備えられる中央室と、
    　前記中央室の右側又は左側の一方に位置する第１の側部に、前記封止材の熱応力による体積膨張分以上の大きさの空間部を有する応力吸収室を備え、
    　前記中央室の右側又は左側の他方に位置する第２の側部に、前記駆動端子が引き回される駆動端子室を備える、請求項１に記載の半導体モジュール。
  4. 　前記応力吸収室は上面又は側面、又は上面から側面にかけて形成された小孔を備え、前記駆動端子室は前記駆動端子を前記ケースの外部に引き出す端子開口を備える、請求項３に記載の半導体モジュール。
  5. 　前記第１のケース開口部と前記第２のケース開口部と前記外部端子保持部は、前記ケースの前記中央室に備えられる、請求項３に記載の半導体モジュール。
  6. 　前記ケースを覆う蓋体をさらに備え、
    　前記蓋体は、
    　前記複数の外部端子が露出する端子引出部を形成した上面と、
    　前記上面から下方に向けて前記第１のケース開口部と前記第２のケース開口部を覆うカバーとを備える、請求項１に記載の半導体モジュール。
  7. 　前記蓋体は、前記カバーの下部に前記封止材に届く脚部を備えた請求項６記載の半導体モジュール。
  8. 　前記外部端子保持部の一部に凹部又は凸部を備え、前記蓋体の一部に前記凹部又は凸部と組み合わせられる凸部又は凹部を備える、請求項６に記載の半導体モジュール。
  9. 　前記外部端子は、前記上端と前記下端の間に設けられた第１の垂直片を備え
    　前記外部端子保持部は、前記外部端子の前記第１の垂直片を水平方向への移動を規制して垂直方向に摺動案内する第1の垂直片保持部を備え、
    　前記外部端子は、前記ケースが前記ベース板に取り付けられる前の状態で、前記外部端子保持部を介して垂直方向に移動可能で且つ水平方向に移動規制されている、請求項１記載の半導体モジュール。
  10. 　前記外部端子は、前記第１の垂直片に連続して形成された前記第１の垂直片の幅より狭い幅の狭幅部を有し、
    　前記第1の垂直片保持部は、貫通孔の一面を開口して形成された挿入口と、前記挿入口の左右両側部に形成された第1の案内溝とを有し、
    　前記第1の案内溝間の幅は、前記外部端子の前記第１の垂直片が摺動案内可能な幅を備え、前記挿入口の幅は、前記第1の垂直片の幅より狭く前記狭幅部以上の幅を備えている、請求項９記載の半導体モジュール。
  11. 　前記狭幅部は、前記外部端子の前記第１の垂直片と前記下端との間に形成されている、請求項１０記載の半導体モジュール。
  12. 　前記外部端子保持部は、前記外部端子の前記上端が露出される端子面を有し、
    　前記外部端子は、前記第1の垂直片の前記上端が折曲されて形成される端子部を有し、該端子部は前記端子面に沿って配置される請求項１０記載の半導体モジュール。
  13. 　前記外部端子は、前記第１の垂直片に対向するように前記端子部が垂直方向に折り曲げられて形成された第２の垂直片を有し、
    　前記外部端子保持部は、前記第２の垂直片を水平方向への移動を規制して垂直方向に摺動案内する第２の垂直片保持部を備え、
    　前記第２の垂直片保持部は、前記第２の垂直片が摺動案内可能な幅の第２の案内溝を備えている、請求項１２記載の半導体モジュール。
  14. 　前記外部端子は、前記第1の垂直片を折曲させた水平片に矩形孔を備え、前記外部端子保持部は、前記ケース内部に矩形突起を備え、
    　前記外部端子の前記第1の垂直片を前記垂直片案内部に挿入したとき、前記矩形孔に前記矩形突起が係合することで、前記外部端子を前記外部端子保持部に保持する、請求項９記載の半導体モジュール。
  15. 　前記ケースは、
    　前記ケース内に上下方向に形成された第１の仕切り壁と、
    　前記第１の仕切り壁によって仕切られた中央室と応力吸収室とを備え、
    　前記中央室には、前記基板が配置され、
    　前記応力吸収室は、前記封止材の熱応力による体積膨張分以上の大きさの空間部と、上方に設けられた外部と連通する小孔とを備える、請求項１記載の半導体モジュール。
  16. 　前記ケースは、前記第１の仕切り壁の下部に形成された封止材流入孔を備え、
    　前記封止材流入孔の高さは、前記封止材で形成される層の高さよりも低い、請求項１５記載の半導体モジュール。
  17. 　前記複数の外部端子の各外部端子の前記上端には端子部が形成され、
    　前記外部端子保持部は、前記各外部端子の前記端子部が配置される複数の端子面と、前記複数の端子面のうち隣接する端子面間に形成された複数の領域とを備え、前記複数の領域の少なくとも１つの領域に小孔を備えた、請求項１記載の半導体モジュール。
  18. 　前記ケースは、
    　前記ケース内に上下方向に形成された第２の仕切り壁と、
    　前記第２の仕切り壁によって前記中央室と仕切られた駆動端子室とを備え、
    　前記駆動端子室は、駆動端子が引き回され、さらに前記駆動端子を外部に露出させる駆動端子開口を備えた、請求項１５記載の半導体モジュール。
  19. 　前記ケースは、前記第２の仕切り壁の下部に形成され、前記駆動端子が引き回される駆動端子孔を備え、
    　前記駆動端子孔の高さは、前記封止材で形成される層よりも高い、請求項１８記載の半導体モジュール。
  20. 　前記封止材の上方を覆う絶縁封止層を備える、請求項１５記載の半導体モジュール。
  21. 前記絶縁樹脂層は樹脂を熱硬化させて形成された樹脂層である、請求項２０記載の半導体モジュール。
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