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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123341
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】パワー半導体装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 23/28 20060101AFI20240905BHJP
H01L 23/29 20060101ALI20240905BHJP
H01L 25/07 20060101ALI20240905BHJP
H01L 23/00 20060101ALI20240905BHJP
H01L 23/24 20060101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
H01L23/28 L
H01L23/30 B
H01L25/04 C
H01L23/00 B
H01L23/24
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023030656
(22)【出願日】2023-03-01
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002941
【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】岸本 幸樹
【テーマコード（参考）】
4M109
【Ｆターム（参考）】
4M109AA02
4M109BA03
4M109CA02
4M109DB09
4M109DB15
4M109EA02
4M109EA10
4M109EC20
(57)【要約】
【課題】低気圧環境下においても金属製の部品を起点に発生する放電を抑制できるパワー半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本願のパワー半導体装置は、熱伝導性を有するベース板１と、ベース板１の表面に設けられた絶縁層２と、絶縁層２の表面に設けられた表面電極３に、はんだ１４により接合された半導体素子４と、半導体素子４及び表面電極３とボンディングワイヤ５を介して電気的に接続された端子６と、端子６と電気的に接続し、端子６を介して半導体素子４に外部から電圧を供給するバスバー７と、半導体素子４を格納し、バスバー７を端子６と接続して内部に固定するケース１１と、ケース１１の内部に充填された封止樹脂１２と、を備え、封止樹脂１２は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下とする。
【選択図】図１
【解決手段】本願のパワー半導体装置は、熱伝導性を有するベース板１と、ベース板１の表面に設けられた絶縁層２と、絶縁層２の表面に設けられた表面電極３に、はんだ１４により接合された半導体素子４と、半導体素子４及び表面電極３とボンディングワイヤ５を介して電気的に接続された端子６と、端子６と電気的に接続し、端子６を介して半導体素子４に外部から電圧を供給するバスバー７と、半導体素子４を格納し、バスバー７を端子６と接続して内部に固定するケース１１と、ケース１１の内部に充填された封止樹脂１２と、を備え、封止樹脂１２は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記ケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第二の封止樹脂と、
を備え、
前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記ケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第二の封止樹脂と、
を備え、
前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項2】
前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、同一の樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項3】
前記ケースは、内部に仕切り板が設けられ、前記仕切り板で仕切られたそれぞれの領域に、前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項4】
前記ケースは、第一のケース及び第二のケースからなり、それぞれの内部に前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体装置。
【請求項5】
少なくとも前記第二の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆を備え、前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項6】
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納する第一のケースと、
前記外部端子の接続部を格納する第二のケースと、
前記第一のケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記第二のケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第三の封止樹脂と、
少なくとも前記第三の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記第二のケースは、前記外部端子を内部に固定する領域を囲う内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられ、
前記第一の封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納する第一のケースと、
前記外部端子の接続部を格納する第二のケースと、
前記第一のケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記第二のケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第三の封止樹脂と、
少なくとも前記第三の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記第二のケースは、前記外部端子を内部に固定する領域を囲う内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられ、
前記第一の封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項7】
前記第一のケースと前記第二のケースは、一つのケースの内部に仕切り板が設けられ、前記仕切り板で仕切られたそれぞれの領域に、前記第一の封止樹脂及び前記第三の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする請求項６に記載のパワー半導体装置。
【請求項8】
前記第一のケースと前記第二のケースは、別々のケースで設けられ、それぞれの内部に前記第一の封止樹脂及び前記第三の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする請求項６に記載のパワー半導体装置。
【請求項9】
前記第三の封止樹脂は、シリコーン系樹脂であることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項10】
前記底部領域には、第二の封止樹脂が充填され、前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
【請求項11】
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する封止樹脂と、
前記外部端子及び前記外部端子の接続部の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する封止樹脂と、
前記外部端子及び前記外部端子の接続部の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項12】
ケースで囲われ、前記ケースの内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられた領域内に、外部端子を内部端子と接続して固定する工程と、
前記ケースの開口部側から、前記ケース側にシリコーン系樹脂を付着させた蓋を前記ケースに被せるとともに、前記外部端子と前記内部端子の接続部を封止する工程と、
を含み、
前記外部端子は、少なくとも前記シリコーン系樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆が設けられ、
前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置の製造方法。
前記ケースの開口部側から、前記ケース側にシリコーン系樹脂を付着させた蓋を前記ケースに被せるとともに、前記外部端子と前記内部端子の接続部を封止する工程と、
を含み、
前記外部端子は、少なくとも前記シリコーン系樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆が設けられ、
前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置の製造方法。
【請求項13】
前記外部端子を固定する工程の後に前記底部領域に封止樹脂を充填する工程を含み、前記封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする請求項１２に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、パワー半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
航空機及び電鉄等の電力変換装置に用いられる一般的なパワー半導体装置は、表面に半導体素子が搭載された絶縁基板、及び絶縁基板の裏面に接合されたベース板から構成される。この絶縁基板とベース板の組立体を取り囲むようにケースがベース板に金属製のねじで固定されている。ケース内部に絶縁基板と間隔を空けて制御基板が配置され、絶縁基板及び制御基板は外部接続端子により外部に電気的に接続される。半導体素子及び電極はボンディングワイヤにより電気的に接続される。また、ケース内部に半導体素子保護、並びに部分放電及び絶縁破壊防止のためにシリコーンゲル、あるいは、エポキシ樹脂組成物等の硬質樹脂が充填されている。
【0003】
この従来のパワー半導体装置では、充電部となる外部接続端子と、接地部となる外部接続端子、ベース板、または金属製のねじとの間において強い電界が生じ、気中に露出した金属製の部品を起点に放電が発生する。
【0004】
そこで、気中に露出した箇所を樹脂で埋め、放電発生を抑制する技術が検討されている。例えば、特許文献１では、ケースと金属製のねじの間に形成された空隙に高耐電圧樹脂を充填し、放電発生を抑制する構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００６―０３２３９２（段落００１６、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１のパワー半導体装置では、高耐電圧樹脂で充填した箇所において、低気圧環境下で高耐電圧樹脂に引張応力がかかり、高耐電圧樹脂内部に気泡が発生する可能性がある。高耐電圧樹脂に比べ空気の絶縁破壊電界は低いため、この気泡内で放電が発生するという課題があった。また、空気の絶縁破壊電界が低下する低気圧環境下において、外部接続端子などの気中に露出した金属製の部品を起点に放電が発生するという課題があった。
【0007】
本願は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、低気圧環境下においても金属製の部品を起点に発生する放電を抑制できるパワー半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願に開示されるパワー半導体装置は、熱伝導性を有するベース板と、前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、前記半導体素子を格納するケースと、前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、前記ケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第二の封止樹脂と、を備え、前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする。
【0009】
また、本願に開示されるパワー半導体装置は、熱伝導性を有するベース板と、前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、前記半導体素子を格納する第一のケースと、前記外部端子の接続部を格納する第二のケースと、前記第一のケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、前記第二のケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第三の封止樹脂と、少なくとも前記第三の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆と、を備え、前記第二のケースは、前記外部端子を内部に固定する領域を囲う内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられ、前記第一の封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする。
【0010】
また、本願に開示されるパワー半導体装置は、熱伝導性を有するベース板と、前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、前記半導体素子を格納するケースと、前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する封止樹脂と、前記外部端子及び前記外部端子の接続部の表面を覆う絶縁被覆と、を備え、前記封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする。
【0011】
本願に開示されるパワー半導体装置の製造方法によれば、ケースで囲われ、前記ケースの内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられた領域内に、外部端子を内部端子と接続して固定する工程と、前記ケースの開口部側から、前記ケース側にシリコーン系樹脂を付着させた蓋を前記ケースに被せるとともに、前記外部端子と前記内部端子の接続部を封止する工程と、を含み、前記外部端子は、少なくとも前記シリコーン系樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆が設けられ、前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本願に開示されるパワー半導体装置によれば、低気圧環境下においても金属製の部品を起点に発生する放電を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】実施の形態１に係るパワー半導体装置の概略構成を示す断面図および側面図である。
【図2】実施の形態１に係るパワー半導体装置の他の概略構成を示す部分断面図である。
【図3】実施の形態２に係るパワー半導体装置の概略構成を示す断面図である。
【図4】実施の形態２に係るパワー半導体装置の他の概略構成を示す部分断面図である。
【図5】実施の形態２に係るパワー半導体装置の他の概略構成を示す断面図である。
【図6】実施の形態２に係るパワー半導体装置の他の概略構成を示す部分断面図である。
【図7】実施の形態３に係るパワー半導体装置の概略構成を示す部分断面図及び側面断面図である。
【図8】実施の形態３に係るパワー半導体装置の製造工程を示す部分断面図である。
【図9】実施の形態４に係るパワー半導体装置の概略構成を示す部分断面図及び側面断面図である。
【図10】実施の形態５に係るパワー半導体装置での接続部の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本実施の形態について図を参照して説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【0015】
実施の形態１．
図１Ａ及び図１Ｂを用いて実施の形態１に係るパワー半導体装置１００について説明する。図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、本願の実施の形態１に係るパワー半導体装置１００の構成を示す断面図及び側面図である。
図１Ａ及び図１Ｂを用いて実施の形態１に係るパワー半導体装置１００について説明する。図１Ａ及び図１Ｂはそれぞれ、本願の実施の形態１に係るパワー半導体装置１００の構成を示す断面図及び側面図である。
【0016】
図１Ａに示すように、パワー半導体装置１００は、ベース板１、ベース板１の裏面に設けられたヒートシンク１３、ベース板１の表面に設けられた絶縁層２、絶縁層２の表面に設けられた表面電極３、表面電極３にはんだ１４により接合された半導体素子４、半導体素子４及び表面電極３とボンディングワイヤ５を介して電気的に接続された内部端子としての端子６、端子６と電気的に接続し、端子６を介して半導体素子４に外部から電圧を供給する外部端子としてのバスバー７、半導体素子４を格納しバスバー７をねじ８及びナット９で内部に固定するケース１１、ベース板１とケース１１とで囲まれる領域内に充填され半導体素子４を封止する第一の封止樹脂としての封止樹脂１２、を備える。
【0017】
ベース板１は、半導体素子４から発生する熱を放熱するため、例えば、アルミニウム合金、銅等の熱伝導に優れる材料で作られる。ベース板１は、表面及び裏面が平坦であり且つ上面視で矩形の板状であり、半導体素子４が搭載された絶縁層２を支持し、ケース１１を固定する。ベース板１の裏面には、パワー半導体装置１００の冷却性を向上させるため、ヒートシンク１３が設けられる。
【0018】
絶縁層２は、ベース板１の表面に接合されている。絶縁層２は、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミック、またはエポキシ樹脂等の樹脂で構成され、アルミニウム合金、銅等の金属で構成された表面電極３が貼り合わされている。絶縁層２の表面側に設けられた表面電極３には配線パターンが形成されている。表面電極３は互いに分離されるように複数設けられ、そのうちの一つに半導体素子４がはんだ１４を用いて接合されている。はんだ１４として、具体的には、板はんだ、はんだペースト、軟ろう等が用いられている。
【0019】
半導体素子４は、例えば、シリコン（Ｓｉ）素材のＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ダイオード、または逆導通ＩＧＢＴである。なお、半導体素子４は、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等、Ｓｉに比べてバンドギャップの大きい素材で作製されたＭＯＳＦＥＴ （Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ショットキーダイオード等としてもよい。半導体素子４は、絶縁層２の表面電極３にはんだ１４を用いて接合される。絶縁層２に搭載される半導体素子４の個数は限定されず、用途に応じて必要な個数の半導体素子４が搭載されてよい。
【0020】
ボンディングワイヤ５は、半導体素子４の表面電極（図示せず）及び絶縁層２の表面電極３と端子６を電気的に接続している。ボンディングワイヤ５は、線径０．１～０．５ｍｍのアルミニウム合金製若しくは銅合金製の線材が用いられる。実施の形態１ではボンディングワイヤ５を用いているが、これに限定されるものではなく、ボンディングリボン等を用いてもよい。
【0021】
端子６は、ケース１１に取り付けられ、半導体素子４の表面電極（図示せず）及び絶縁層２の表面電極３にボンディングワイヤ５を介して接続される。また、端子６とバスバー７は、ねじ８及びナット９によって固定され、電気的に接続される。パワー半導体装置１００の動作時、バスバー７を通じてそれぞれ高電圧及び接地電圧が半導体素子４に供給される。実施の形態１に係るパワー半導体装置１００では、図１Ｂに示すように、隣接するそれぞれのバスバー７を通じて、高電圧及び接地電圧が半導体素子４に供給される。端子６、バスバー７、ねじ８及びナット９は、アルミニウム合金、銅等の金属で構成される。端子６の数及びバスバー７の数はそれぞれ２つに限らず、３つ以上でもよい。
【0022】
ケース１１は、空間を取り囲む４つの平面状の側壁が一体成形されてなる部材であり、その空間に半導体素子４が搭載された絶縁層２を格納する。ケース１１は、封止樹脂が流し込まれる際の枠組みとなる役割を果たし、例えば、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）で形成される。ケース１１は、シリコーン系またはエポキシ系等の接着剤（図示せず）によりベース板１に接着される。
【0023】
封止樹脂１２は、ベース板１とケース１１とで囲まれる領域内に充填することにより形成され、半導体素子４、半導体素子４を接続する接続部分、端子６、バスバー７の一部、及びバスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分を封止する。封止樹脂１２は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下のものである。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。封止樹脂１２の材質は、例えばシリコーンゴム又はエポキシ系の樹脂である。
【0024】
従来のパワー半導体装置では、低気圧環境下では封止樹脂に引張応力がかかり、封止樹脂が膨張する。封止樹脂の膨張に伴い、封止樹脂内部に気泡が発生する。気体である気泡は、個体の樹脂に比べ絶縁破壊電界が低く、放電が発生しやすい。そのため、高電圧が発生する端子、バスバー、ねじ、及びナットの近傍の封止樹脂内部に、低気圧環境下で気泡が発生した場合、気泡中で放電が発生し得る。
【0025】
これに対し、実施の形態１に係るパワー半導体装置１００では、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下の封止樹脂１２を設ける。ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下の材料は０．１気圧までほとんど膨張しないため、材料内部に気泡が発生することを抑制することができる。そのため、低気圧環境下において、パワー半導体装置１００の金属製の部品を起点に発生する放電を抑制することができる。
【0026】
なお、上記実施の形態１では、ショア硬度を限定した封止樹脂１２を用いたが、さらにバスバー７の表面に絶縁被覆を設けても良い。
【0027】
図２は、実施の形態１に係るパワー半導体装置１００の他の概略構成を示す部分断面図である。図２に示すように、この実施の形態では、パワー半導体装置１００において、バスバー７の表面に絶縁被覆１０が設けられ、少なくとも封止樹脂１２より外部に突出するバスバー７の露出表面を覆う。絶縁被覆１０は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下のものであり、Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。絶縁被覆１０の材質は、例えばシリコーンゴムである。
【0028】
これにより、低気圧環境下において、パワー半導体装置１００の金属製の部品を起点に発生する放電をさらに抑制することができる。
【0029】
以上のように、本実施の形態１に係るパワー半導体装置１００によれば、熱伝導性を有するベース板１と、ベース板１の表面に設けられた絶縁層２と、絶縁層２の表面に設けられた表面電極３に、はんだ１４により接合された半導体素子４と、半導体素子４及び表面電極３とボンディングワイヤ５を介して電気的に接続された端子６と、端子６と電気的に接続し、端子６を介して半導体素子４に外部から電圧を供給するバスバー７と、半導体素子４を格納し、バスバー７を端子６と接続して内部に固定するケース１１と、ケース１１の内部に充填された封止樹脂１２と、を備え、封止樹脂１２は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下となるようにしたので、封止樹脂に気泡が発生することを抑制することができ、低気圧環境下においも金属製の部品を起点に発生する放電を抑制することができる。
【0030】
また、少なくとも封止樹脂１２より外部に突出するバスバー７の露出表面を覆う絶縁被覆１０を備え、絶縁被覆１０は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下となるようにしたので、金属製の部品を起点に発生する放電をさらに抑制することができる。
【0031】
実施の形態２．
実施の形態１では、ケース１１の内側を封止樹脂１２で一括充填した場合について説明したが、実施の形態２では、端子６及びバスバー７の部分を別のケースで囲み、封止樹脂を充填する場合について説明する。
実施の形態１では、ケース１１の内側を封止樹脂１２で一括充填した場合について説明したが、実施の形態２では、端子６及びバスバー７の部分を別のケースで囲み、封止樹脂を充填する場合について説明する。
【0032】
【0033】
図３に示すように、パワー半導体装置１０１は、半導体素子４、半導体素子４を接続する接続部分、及び端子６の一方の端部が第一のケースとしてのケース１１ａで囲われ、ケース１１ａ内には封止樹脂１２が充填されている。端子６の他方の端部、バスバー７の一部、及びバスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分が、ケース１１ａとは別の第二のケースとしてのケース１１ｂで囲われることで、ケース１１ｂ内には第二の封止樹脂としての封止樹脂１５が充填される。
【0034】
封止樹脂１２は、半導体素子４、半導体素子４を接続する接続部分、及び端子６の一方の端部を封止し、封止樹脂１５は、端子６の他方の端部、バスバー７の一部、及びバスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分を封止する。封止樹脂１２及び封止樹脂１５は、ショア硬度Ａ６６以上、Ｄ９０以下の材料である。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。封止樹脂１２と封止樹脂１５の材質は、例えばシリコーンゴム又はエポキシ系の樹脂であり、封止樹脂１２と封止樹脂１５は同じ材料でも異なる材料でもよい。
【0035】
実施の形態２によるパワー半導体装置１０１のその他の構成については、実施の形態１のパワー半導体装置１００と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。
【0036】
実施の形態２に係るパワー半導体装置１０１において、実施の形態１におけるパワー半導体装置１００と同様の効果を持つ。加えて、封止樹脂１２で充填した領域と封止樹脂１５で充填した領域が分かれているため、樹脂材料の選定の自由度が向上する。そのため、封止樹脂１２と封止樹脂１５の材料を用途に応じて使い分けることを可能とする。例えば、高電界がかかり高温となる半導体素子４を封止する封止樹脂１２には絶縁耐圧及び耐熱温度が高い樹脂を使用し、半導体素子４に比べると電界が低い接続部分を封止する封止樹脂１５には絶縁耐圧及び耐熱温度が低い安価な樹脂を使用するといった使い分けが可能である。
【0037】
なお、上記実施の形態２では、ケース１１ａとケース１１ｂに、それぞれ封止樹脂１２と封止樹脂１５を充填したが、さらにバスバー７の表面に絶縁被覆を設けても良い。
【0038】
図４は、実施の形態１に係るパワー半導体装置１０１の他の概略構成を示す部分断面図である。図４に示すように、この実施の形態では、パワー半導体装置１０１は、ケース１１ａとケース１１ｂに、それぞれ封止樹脂１２と封止樹脂１５が充填されているだけでなく、少なくとも封止樹脂１５より外部に突出するバスバー７の露出表面、及びケース１１ａとケース１１ｂの間に露出する端子６の表面に、それぞれ絶縁被覆１０及び絶縁被覆２０が設けられる。絶縁被覆１０及び絶縁被覆２０は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下のものである。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。絶縁被覆１０及び絶縁被覆２０の材質は、例えばシリコーンゴムである。
【0039】
これにより、上記実施の形態２の効果に加えて、低気圧環境下において、パワー半導体装置１００の金属製の部品を起点に発生する放電をさらに抑制することができる。
【0040】
また、上記実施の形態２では、ケース１１ａとケース１１ｂのように別のケースとしたが、これに限るものではない。実施の形態１のケース１１の内部に仕切り板を設けても良い。
【0041】
図５は、実施の形態２に係るパワー半導体装置１０１の他の概略構成を示す断面図である。図５に示すように、この実施の形態では、パワー半導体装置１０１は、実施の形態１のケース１１に仕切り板であるケース１１ｃを設け、バスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分が、ケース１１とケース１１ｃとで囲われた構成となっている。
【0042】
ケース１１内は、仕切り板であるケース１１ｃで仕切られ、半導体素子４、半導体素子４を接続する接続部分、及び端子６の一方の端部が囲われた領域には封止樹脂１２が充填され、端子６の他方の端部、バスバー７の一部、及びバスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分が囲われた領域には、封止樹脂１５が充填されている。
【0043】
封止樹脂１２は、半導体素子４、半導体素子４を接続する接続部分、及び端子６の一方の端部を封止し、封止樹脂１５は、端子６の他方の端部、バスバー７の一部、及びバスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分を封止する。封止樹脂１２及び封止樹脂１５は、ショア硬度Ａ６６以上、Ｄ９０以下の材料である。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。封止樹脂１２と封止樹脂１５の材質は、例えばシリコーンゴム又はエポキシ系の樹脂であり、封止樹脂１２と封止樹脂１５は同じ材料でも異なる材料でもよい。
【0044】
この構成により、封止樹脂１２を充填した領域と封止樹脂１５を充填した領域に分けることができ、上記実施の形態２と同様の効果を得ることができるだけでなく、部品数の増加抑制、装置の大型化の抑制を可能とする。
【0045】
また、この実施の形態では、仕切り板であるケース１１ｃを設けて封止樹脂１２を充填した領域と封止樹脂１５を充填した領域に分けたが、さらにバスバー７の表面に絶縁被覆を設けても良い。
【0046】
図６は、実施の形態２に係るパワー半導体装置１０１の他の概略構成を示す部分断面図である。図６に示すように、この実施の形態では、パワー半導体装置１０１は、仕切り板であるケース１１ｃを設けて封止樹脂１２を充填した領域と封止樹脂１５を充填した領域に分けただけでなく、少なくとも封止樹脂１５より外部に突出するバスバー７の露出表面を覆う絶縁被覆１０が設けられる。絶縁被覆１０は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下のものである。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。絶縁被覆１０の材質は、例えばシリコーンゴムである。
【0047】
これにより、上記実施の形態２の効果に加えて、部品数の増加抑制、装置の大型化の抑制を可能とするとともに、低気圧環境下において、パワー半導体装置１００の金属製の部品を起点に発生する放電をさらに抑制することができる。
【0048】
以上のように、本実施の形態２に係るパワー半導体装置１０１によれば、熱伝導性を有するベース板１と、ベース板１の表面に設けられた絶縁層２と、絶縁層２の表面に設けられた表面電極３に、はんだ１４により接合された半導体素子４と、半導体素子４及び表面電極３とボンディングワイヤ５を介して電気的に接続された端子６と、端子６と電気的に接続し、端子６を介して半導体素子４に外部から電圧を供給するバスバー７と、半導体素子４を格納し、バスバー７を端子６と接続して内部に固定するケース（１１ａ、１１ｂ）又は（１１、１１ｃ）と、ケース（１１ａ、１１ｂ）又は（１１、１１ｃ）の内部に充填され、半導体素子４と半導体素子４の接続部、及びバスバー７の接続部を、それぞれ封止する封止樹脂１２及び封止樹脂１５と、を備え、封止樹脂１２及び封止樹脂１５は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下となるようにしたので、実施の形態１と同様の効果を有するだけでなく、封止樹脂を充填する領域が分かれているため、樹脂材料の選定の自由度が向上する。そのため、封止樹脂の材料を用途に応じて使い分けることを可能とする。例えば、高電界がかかり高温となる半導体素子を封止する封止樹脂には絶縁耐圧及び耐熱温度が高い樹脂を使用し、半導体素子に比べると電界が低い接続部分を封止する封止樹脂には絶縁耐圧及び耐熱温度が低い安価な樹脂を使用するといった使い分けが可能である。
【0049】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、ショア硬度を限定した封止樹脂のみを用いた場合について説明したが、実施の形態３では、バスバーの接続部の封止にショア硬度を限定しない樹脂を用いた場合について説明する。
実施の形態１及び実施の形態２では、ショア硬度を限定した封止樹脂のみを用いた場合について説明したが、実施の形態３では、バスバーの接続部の封止にショア硬度を限定しない樹脂を用いた場合について説明する。
【0050】
図７Ａ及び図７Ｂを用いて実施の形態３に係るパワー半導体装置１０２について説明する。図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ、本願の実施の形態３に係るパワー半導体装置１０２の構成を示す部分断面図及び側面断面図である。
【0051】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、パワー半導体装置１０２は、ケース１１に仕切り板であるケース１１ｃを設け、バスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分が、ケース１１と仕切り板であるケース１１ｃとで囲われ、さらにケース１１と仕切り板であるケース１１ｃとで囲われた領域の内壁に、底部領域が狭くなるように傾斜が設けられた構成となっている。
【0052】
ケース１１内は、仕切り板であるケース１１ｃで仕切られ、半導体素子４、半導体素子４を接続する接続部分、及び端子６の一方の端部が囲われた領域には封止樹脂１２が充填され、ケース１１及び仕切り板であるケース１１ｃの傾斜する内壁で、端子６の他方の端部、バスバー７の一部、及びバスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分が囲われた領域には、第三の封止樹脂としてのシリコーン系樹脂１６が充填されている。なお、ケース１１内を仕切り板であるケース１１ｃで仕切ったが、実施の形態２のケース１１ａとケース１１ｂのように、別々のケースとしても良い。
【0053】
封止樹脂１２は、半導体素子４、半導体素子４を接続する接続部分、及び端子６の一方の端部を封止し、シリコーン系樹脂１６は、端子６の他方の端部、バスバー７の一部、及びバスバー７と端子６をねじ８及びナット９で接続する接続部分を封止する。封止樹脂１２は、ショア硬度Ａ６６以上、Ｄ９０以下の材料である。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。封止樹脂１２の材質は、例えばシリコーンゴム又はエポキシ系の樹脂である。
【0054】
ケース１１と仕切り板であるケース１１ｃとで囲われた領域の開口部には、蓋１７が設けられ、内部を密閉する。蓋１７により、パワー半導体装置１０２の内部と外部を分離し、粉塵等がパワー半導体装置１０２内部に侵入することを防いでいる。蓋１７は、例えば、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅ ｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）で形成され、シリコーン系若しくはエポキシ系等の接着剤（図示せず）又はネジ（図示せず）でケース１１及び仕切り板であるケース１１ｃに固定される。
【0055】
バスバー７には、少なくともシリコーン系樹脂１６より外部に突出する露出表面を覆う絶縁被覆１０が設けられる。絶縁被覆１０は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下のものである。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。絶縁被覆１０の材質は、例えばシリコーンゴムである。
【0056】
実施の形態３によるパワー半導体装置１０２のその他の構成については、実施の形態１のパワー半導体装置１００と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。
【0057】
【0058】
最初に、図８Ａに示すように、ケース１１、１１ｃの内部に端子６及びナット９を設置する。端子６は仕切り板であるケース１１ｃに設けられた貫通孔（図示せず）を通して固定し、ナット９はケース１１の下部に設けられた溝（図示せず）に置くことで固定される。ねじ８でバスバー７を端子６に固定する際に、ナット９が回転して動かないように、溝の大きさを制限する。
【0059】
続いて、図８Ｂに示すように、絶縁被覆１０付きのバスバー７を端子６と接するように配置し、ねじ８を用いて固定する。
【0060】
次いで、図８Ｃに示すように、蓋１７の裏面にシリコーン系樹脂１６を付着させ、ケース１１の取り付ける位置の上方に配置する。
【0061】
続いて、図８Ｄに示すように、シリコーン系樹脂１６が付着した蓋１７を、蓋１７に設けられた貫通孔（図示せず）にバスバー７を挿通させ、ケース１１と仕切り板であるケース１１ｃとで囲われた領域の開口部に、接着剤又はねじを用いてケース１１及び仕切り板であるケース１１ｃに固定する。
【0062】
このとき、シリコーン系樹脂１６は、柔らかく、力を受けることで変形するため、蓋１７の取り付け時にケース１１の内壁に設けられた傾斜に沿って変形しながら充填される。
【0063】
以上のようにして、図７Ａに示されるパワー半導体装置１０２の構造が得られる。
【0064】
従来のパワー半導体装置では、低気圧環境下では封止樹脂に引張応力がかかり、封止樹脂が膨張する。封止樹脂の膨張に伴い、封止樹脂内部に気泡が発生する。気体である気泡は個体の樹脂に比べ絶縁破壊電界が低く、放電が発生しやすい。そのため、高電圧が発生する端子、バスバー、ねじ、及びナットの近傍の封止樹脂内部に、低気圧環境下で気泡が発生した場合、気泡中で放電が発生し得る。
【0065】
これに対し、実施の形態３に係るパワー半導体装置１０２では、シリコーン系樹脂１６が蓋１７の取り付け時にケース１１の内壁に設けられた傾斜に沿って変形しながら充填されるため、シリコーン系樹脂１６には圧縮応力がかかる。低気圧環境下においても圧縮応力が保持されることで、シリコーン系樹脂１６の膨張を抑制することができ、材料内部に気泡が発生することを抑制することができる。そのため、低気圧環境下において、パワー半導体装置１０２のシリコーン系樹脂１６で覆われたバスバー７及びねじ８を起点に発生する放電を抑制することができる。
【0066】
また、シリコーン系樹脂１６は、硬化した状態でケース１１内部に設けられるため、シリコーン系樹脂１６とケース１１は強固に接合せず、力をかけることで取り外しが可能である。したがって、パワー半導体装置１０２の故障時に、シリコーン系樹脂１６及びねじ８を取り外し、パワー半導体装置を交換することができる。
【0067】
以上のように、本実施の形態３に係るパワー半導体装置１０２によれば、熱伝導性を有するベース板１と、ベース板１の表面に設けられた絶縁層２と、絶縁層２の表面に設けられた表面電極３に、はんだ１４により接合された半導体素子４と、半導体素子４及び表面電極３とボンディングワイヤ５を介して電気的に接続された端子６と、端子６と電気的に接続し、端子６を介して半導体素子４に外部から電圧を供給するバスバー７と、内部に仕切り板であるケース１１ｃが配置され、半導体素子４を格納する領域及びバスバー７を端子６と接続して内部に固定する領域がそれぞれ設けられたケース１１と、ケース１１の内部に充填され、半導体素子４と半導体素子４の接続部、及びバスバー７の接続部を、それぞれ封止する封止樹脂１２及びシリコーン系樹脂１６と、少なくともシリコーン系樹脂１６より外部の領域にあるバスバー７の表面を覆う絶縁被覆１０を備え、ケース１１、１１ｃは、バスバー７を内部に固定する領域を囲う内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられ、封止樹脂１２及び絶縁被覆１０は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下となるようにしたので、バスバーの外部側を起点に発生する放電を抑制することができるだけでなく、封止されたバスバー及びバスバーの接続部においては、低気圧環境下においても圧縮応力が保持されることでシリコーン系樹脂の膨張を抑制することができ、材料内部に気泡が発生することを抑制することができる。そのため、低気圧環境下において、封止されているバスバー及びバスバーの接続部を起点に発生する放電も抑制することができる。また、バスバーの接続部ではショア硬度が限定された封止樹脂を用いることなく放電を抑制することができるため、樹脂材料の選定の自由度が向上し、封止樹脂の材料を用途に応じて使い分けることを可能とする。
【0068】
また、本実施の形態３に係るパワー半導体装置１０２の製造方法によれば、ケース１１、１１ｃで囲われ、ケース１１、１１ｃの内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられた領域内に、バスバー７を端子６と接続して固定する工程と、ケース１１、１１ｃの開口部側から、ケース側にシリコーン系樹脂１６を付着させた蓋１７をケース１１、１１ｃに被せるとともに、バスバー７と端子６の接続部を封止する工程と、を含み、バスバー７は、少なくともシリコーン系樹脂１６より外部の領域にあるバスバー７の表面を覆う絶縁被覆１０が設けられ、前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下となるようにしたので、シリコーン系樹脂は硬化した状態でケース内部に設けられるため、シリコーン系樹脂とケースは強固に接合せず、力をかけることで取り外しが可能である。したがって、パワー半導体装置の故障時に、シリコーン系樹脂及びねじを取り外し、パワー半導体装置を交換することができる。
【0069】
実施の形態４．
実施の形態３では、傾斜が設けられたケース１１、１１ｃの内部にシリコーン系樹脂１６のみを充填した場合を説明したが、実施の形態４では、２種の樹脂を充填した場合について説明する。
実施の形態３では、傾斜が設けられたケース１１、１１ｃの内部にシリコーン系樹脂１６のみを充填した場合を説明したが、実施の形態４では、２種の樹脂を充填した場合について説明する。
【0070】
図９Ａ及び図９Ｂを用いて実施の形態４に係るパワー半導体装置１０３について説明する。図９Ａ及び図９Ｂはそれぞれ、本願の実施の形態４に係るパワー半導体装置１０３の構成を示す部分断面図及び側面断面図である。
【0071】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、パワー半導体装置１０３は、傾斜が設けられたケース１１、１１ｃの内部の底部領域に、第二の封止樹脂としての封止樹脂１５が充填され、シリコーン系樹脂１６とともに、バスバー７の接続部を封止する。封止樹脂１５は、ショア硬度Ａ６６以上、Ｄ９０以下の材料である。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。封止樹脂１５の材質は、例えばシリコーンゴム又はエポキシ系の樹脂である。
【0072】
実施の形態３に係るパワー半導体装置１０２の製造方法では、実施の形態３の製造方法で図８Ａに示すケース１１、１１ｃの内部に端子６及びナット９を設置して固定する工程の後に、傾斜が設けられたケース１１、１１ｃの内部の底部領域に、封止樹脂１５を充填する工程が追加される。
【0073】
実施の形態４によるパワー半導体装置１０３のその他の構成及び製造方法については、実施の形態３のパワー半導体装置１０２と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。
【0074】
実施の形態４に係るパワー半導体装置１０３では、実施の形態３におけるパワー半導体装置１０２と同様の効果を持つ。加えて、シリコーン系樹脂１６だけでなく封止樹脂１５も充填されるため、低気圧環境下において、端子６及びナット９を起点に発生する放電をさらに抑制することができる。
【0075】
以上のように、本実施の形態４に係るパワー半導体装置１０３によれば、実施の形態３のパワー半導体装置１０２の構成において、さらにケース１１、１１ｃの内部の底部領域に、封止樹脂１５が充填され、封止樹脂１５は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下となるようにしたので、実施の形態３と同様の効果を有するだけでなく、シリコーン系樹脂だけでなくショア硬度が限定された封止樹脂も充填されるため、低気圧環境下において、バスバー及びバスバーの接続部を起点に発生する放電をさらに抑制することができる。
【0076】
実施の形態５．
実施の形態５では、バスバー７だけでなく、バスバー７及びバスバー７の接続部分の表面全体に絶縁被覆１０を設ける場合について説明する。
実施の形態５では、バスバー７だけでなく、バスバー７及びバスバー７の接続部分の表面全体に絶縁被覆１０を設ける場合について説明する。
【0077】
【0078】
図１０に示すように、実施の形態５に係るパワー半導体装置１０４は、実施の形態２のパワー半導体装置１０１で封止樹脂１５を充填する代わりに、端子６、バスバー７、ねじ８、及びナット９の表面に絶縁被覆１０が設けられ、端子６とバスバー７が互いに接触する表面の一部に電気接続を確保するために、端子６とバスバー７には、それぞれ金属露出部６ａ及び金属露出部７ａが設けられている。絶縁被覆１０は、Ａ６６以上、Ｄ９０以下の材料である。Ａ６６未満の場合、低気圧環境下で樹脂の膨張により樹脂内部に気泡が発生する。Ｄ９０を超えると、高温環境下で熱応力が大きくなり、樹脂の割れ及び剥離が発生する。絶縁被覆１０の材質は、例えばシリコーンゴムである。
【0079】
実施の形態５に係るパワー半導体装置１０４では、端子６、バスバー７、ねじ８、及びナット９の表面が絶縁被覆１０で覆われているため、低気圧環境下において、パワー半導体装置１０４の端子６、バスバー７、ねじ８、及びナット９を起点に発生する放電を抑制することができる。
【0080】
また、この構成を用いることにより、実施の形態２のパワー半導体装置１０１（図３及び図５参照）において、それぞれ封止樹脂１５の充填が不要なため、部品数の増加抑制を可能とする。また、バスバー７及びねじ８は封止樹脂によって固定されないため取り外しが可能であり、パワー半導体装置１０４の故障時に、ねじ８を取り外し、パワー半導体装置を交換することができる。
【0081】
実施の形態５によるパワー半導体装置１０４のその他の構成については、実施の形態２のパワー半導体装置１０１と同様であり、対応する部分には同符号を付してその説明を省略する。
【0082】
なお、上記実施の形態５では、バスバー７及びバスバー７の接続部がケース１１ｂ又は１１の内部に配置したが、これに限るものではない。バスバー７及びバスバー７の接続部をケース外に配置しても良い。これにより、部品数の増加抑制が可能となるとともに、バスバー７及びねじ８は封止樹脂によって固定されないため取り外しが容易となり、パワー半導体装置１０４の故障時に、ねじ８を取り外し、パワー半導体装置を交換することができる。
【0083】
また、この構成を、実施の形態１のパワー半導体装置１００に適用しても良い。これにより、バスバー及びバスバーの接続部を起点に発生する放電をさらに抑制することができる。
【0084】
以上のように、本実施の形態５に係るパワー半導体装置１０４によれば、熱伝導性を有するベース板１と、ベース板１の表面に設けられた絶縁層２と、絶縁層２の表面に設けられた表面電極３に、はんだ１４により接合された半導体素子４と、半導体素子４及び表面電極３とボンディングワイヤ５を介して電気的に接続された端子６と、端子６と電気的に接続し、端子６を介して半導体素子４に外部から電圧を供給するバスバー７と、半導体素子４を格納するケース１１と、ケース１１の内部に充填され、半導体素子４と半導体素子４の接続部を封止する封止樹脂１２と、バスバー７及びバスバー７の接続部の表面を覆う絶縁被覆と、を備え、封止樹脂１２及び絶縁被覆１０は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下となるようにしたので、低気圧環境下において金属製の部品を起点に発生する放電を抑制することができるだけでなく、バスバー及びバスバーの接続部では封止樹脂の充填が不要なため、部品数の増加抑制を可能とする。また、バスバー及びバスバーの接続部は封止樹脂によって固定されないため取り外しが可能であり、パワー半導体装置の故障時に、ねじを取り外し、パワー半導体装置を交換することができる。
【0085】
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【0086】
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0087】
（付記１）
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記ケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第二の封止樹脂と、
を備え、
前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
（付記２）
前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、同一の樹脂であることを特徴とする付記１に記載のパワー半導体装置。
（付記３）
前記ケースは、内部に仕切り板が設けられ、前記仕切り板で仕切られたそれぞれの領域に、前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記１に記載のパワー半導体装置。
（付記４）
前記ケースは、第一のケース及び第二のケースからなり、それぞれの内部に前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記１に記載のパワー半導体装置。
（付記５）
少なくとも前記第二の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆を備え、前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする付記１から付記４のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
（付記６）
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納する第一のケースと、
前記外部端子の接続部を格納する第二のケースと、
前記第一のケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記第二のケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第三の封止樹脂と、
少なくとも前記第三の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記第二のケースは、前記外部端子を内部に固定する領域を囲う内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられ、
前記第一の封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
（付記７）
前記第一のケースと前記第二のケースは、一つのケースの内部に仕切り板が設けられ、前記仕切り板で仕切られたそれぞれの領域に、前記第一の封止樹脂及び前記第三の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記６に記載のパワー半導体装置。
（付記８）
前記第一のケースと前記第二のケースは、別々のケースで設けられ、それぞれの内部に前記第一の封止樹脂及び前記第三の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記６に記載のパワー半導体装置。
（付記９）
前記第三の封止樹脂は、シリコーン系樹脂であることを特徴とする付記６から付記８のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
（付記１０）
前記底部領域には、第二の封止樹脂が充填され、前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする付記６から付記９のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
（付記１１）
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する封止樹脂と、
前記外部端子及び前記外部端子の接続部の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
（付記１２）
ケースで囲われ、前記ケースの内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられた領域内に、外部端子を内部端子と接続して固定する工程と、
前記ケースの開口部側から、前記ケース側にシリコーン系樹脂を付着させた蓋を前記ケースに被せるとともに、前記外部端子と前記内部端子の接続部を封止する工程と、
を含み、
前記外部端子は、少なくとも前記シリコーン系樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆が設けられ、
前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置の製造方法。
（付記１３）
前記外部端子を固定する工程の後に前記底部領域に封止樹脂を充填する工程を含み、前記封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする付記１２に記載のパワー半導体装置の製造方法。
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記ケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第二の封止樹脂と、
を備え、
前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
（付記２）
前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂は、同一の樹脂であることを特徴とする付記１に記載のパワー半導体装置。
（付記３）
前記ケースは、内部に仕切り板が設けられ、前記仕切り板で仕切られたそれぞれの領域に、前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記１に記載のパワー半導体装置。
（付記４）
前記ケースは、第一のケース及び第二のケースからなり、それぞれの内部に前記第一の封止樹脂及び前記第二の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記１に記載のパワー半導体装置。
（付記５）
少なくとも前記第二の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆を備え、前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする付記１から付記４のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
（付記６）
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納する第一のケースと、
前記外部端子の接続部を格納する第二のケースと、
前記第一のケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する第一の封止樹脂と、
前記第二のケースの内部に充填され、前記外部端子の接続部を封止する第三の封止樹脂と、
少なくとも前記第三の封止樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記第二のケースは、前記外部端子を内部に固定する領域を囲う内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられ、
前記第一の封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
（付記７）
前記第一のケースと前記第二のケースは、一つのケースの内部に仕切り板が設けられ、前記仕切り板で仕切られたそれぞれの領域に、前記第一の封止樹脂及び前記第三の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記６に記載のパワー半導体装置。
（付記８）
前記第一のケースと前記第二のケースは、別々のケースで設けられ、それぞれの内部に前記第一の封止樹脂及び前記第三の封止樹脂がそれぞれ充填されたことを特徴とする付記６に記載のパワー半導体装置。
（付記９）
前記第三の封止樹脂は、シリコーン系樹脂であることを特徴とする付記６から付記８のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
（付記１０）
前記底部領域には、第二の封止樹脂が充填され、前記第二の封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする付記６から付記９のいずれか１項に記載のパワー半導体装置。
（付記１１）
熱伝導性を有するベース板と、
前記ベース板の表面に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の表面に設けられた表面電極に接合された半導体素子と、
前記半導体素子及び前記表面電極と電気的に接続された内部端子と、
前記内部端子と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体素子を格納するケースと、
前記ケースの内部に充填され、前記半導体素子と前記半導体素子の接続部を封止する封止樹脂と、
前記外部端子及び前記外部端子の接続部の表面を覆う絶縁被覆と、
を備え、
前記封止樹脂及び前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置。
（付記１２）
ケースで囲われ、前記ケースの内壁に底部領域が狭くなるように傾斜が設けられた領域内に、外部端子を内部端子と接続して固定する工程と、
前記ケースの開口部側から、前記ケース側にシリコーン系樹脂を付着させた蓋を前記ケースに被せるとともに、前記外部端子と前記内部端子の接続部を封止する工程と、
を含み、
前記外部端子は、少なくとも前記シリコーン系樹脂より外部の領域にある前記外部端子の表面を覆う絶縁被覆が設けられ、
前記絶縁被覆は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とするパワー半導体装置の製造方法。
（付記１３）
前記外部端子を固定する工程の後に前記底部領域に封止樹脂を充填する工程を含み、前記封止樹脂は、ショア硬度がＡ６６以上、Ｄ９０以下であることを特徴とする付記１２に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【0088】
１ ベース板、２ 絶縁層、３ 表面電極、４ 半導体素子、５ ボンディングワイヤ、６ 端子、７ バスバー、１０ 絶縁被覆、１１、１１ｃ ケース、１２ 封止樹脂、１５ 封止樹脂、１６ シリコーン系樹脂、１７ 蓋、１００、１０１、１０２、１０３、１０４ パワー半導体装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】