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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】P2025022095
(43)【公開日】2025-02-14
(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 25/04 20230101AFI20250206BHJP
H01L 23/29 20060101ALI20250206BHJP
【ＦＩ】
H01L25/04 Z
H01L23/36 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023126355
(22)【出願日】2023-08-02
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大崎 滉二
【テーマコード（参考）】
5F136
【Ｆターム（参考）】
5F136BA30
5F136DA07
5F136DA41
5F136EA36
(57)【要約】 （修正有）
【課題】半導体モジュールの冷却効率向上を図る。
【解決手段】半導体モジュール３００は、ヒートシンク２６０と、ヒートシンクの上方に設けられた第１半導体モジュールセル２００ａと、ヒートシンクの上方に設けられ、第１半導体モジュールセルと接する第２半導体モジュールセル２００ｂと、ヒートシンクに連結され、第１、第２半導体モジュールセルを収容するケース部２１０と、を含む。第１半導体モジュールセルは、第１積層基板１５０ａと、第１積層基板上に載置された第１半導体チップ１００ａと、第１半導体チップを覆う第１封止部２２０ａと、を有し、第２半導体モジュールセルは、第２積層基板１５０ｂと、第２積層基板上に載置された第２半導体チップ１００ｂと、第２半導体チップを覆う第２封止部２２０ｂと、を有し、押圧部２１５が第１、第２封止部の上面を押圧する。第１、第２封止部は、側面同士が接触する接所部２２５ａを有する。
【選択図】図３Ｂ
【解決手段】半導体モジュール３００は、ヒートシンク２６０と、ヒートシンクの上方に設けられた第１半導体モジュールセル２００ａと、ヒートシンクの上方に設けられ、第１半導体モジュールセルと接する第２半導体モジュールセル２００ｂと、ヒートシンクに連結され、第１、第２半導体モジュールセルを収容するケース部２１０と、を含む。第１半導体モジュールセルは、第１積層基板１５０ａと、第１積層基板上に載置された第１半導体チップ１００ａと、第１半導体チップを覆う第１封止部２２０ａと、を有し、第２半導体モジュールセルは、第２積層基板１５０ｂと、第２積層基板上に載置された第２半導体チップ１００ｂと、第２半導体チップを覆う第２封止部２２０ｂと、を有し、押圧部２１５が第１、第２封止部の上面を押圧する。第１、第２封止部は、側面同士が接触する接所部２２５ａを有する。
【選択図】図３Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒートシンクと、
前記ヒートシンクの上方に設けられた第１半導体モジュールセルと、
前記ヒートシンクの上方に設けられ、前記第１半導体モジュールセルと接して設けられた第２半導体モジュールセルと、
前記ヒートシンクに連結され、前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを収容するケース部と、
を備え、
前記第１半導体モジュールセルは
第１積層基板と、
前記第１積層基板上に載置された第１半導体チップと、
前記第１半導体チップを覆う第１封止部と、
を有し、
前記第２半導体モジュールセルは
第２積層基板と、
前記第２積層基板上に載置された第２半導体チップと、
前記第２半導体チップを覆う第２封止部と、
を有し、
前記第１封止部および前記第２封止部の上面を押圧するための押圧部を備え、
前記第１封止部および前記第２封止部は、側面同士が接触する
半導体装置。
前記ヒートシンクの上方に設けられた第１半導体モジュールセルと、
前記ヒートシンクの上方に設けられ、前記第１半導体モジュールセルと接して設けられた第２半導体モジュールセルと、
前記ヒートシンクに連結され、前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを収容するケース部と、
を備え、
前記第１半導体モジュールセルは
第１積層基板と、
前記第１積層基板上に載置された第１半導体チップと、
前記第１半導体チップを覆う第１封止部と、
を有し、
前記第２半導体モジュールセルは
第２積層基板と、
前記第２積層基板上に載置された第２半導体チップと、
前記第２半導体チップを覆う第２封止部と、
を有し、
前記第１封止部および前記第２封止部の上面を押圧するための押圧部を備え、
前記第１封止部および前記第２封止部は、側面同士が接触する
半導体装置。
【請求項2】
前記第１封止部および前記第２封止部は、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を有する
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する、前記１または複数の接触面のうちいずれかの接触面の角度は、１０°以上、９０°以下である
請求項２に記載の半導体装置。
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記１または複数の接触面は、
前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する角度が１０°以上、９０°以下である第１傾斜部分と、
前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する角度が－９０°以上、－１０°以下である第２傾斜部分と、
を含む
請求項２に記載の半導体装置。
前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する角度が１０°以上、９０°以下である第１傾斜部分と、
前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する角度が－９０°以上、－１０°以下である第２傾斜部分と、
を含む
請求項２に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第１傾斜部分と前記第２傾斜部分との角度の絶対値が同一である
請求項４に記載の半導体装置。
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記第１封止部および前記第２封止部は、相互に分離可能な状態で、側面同士が接触するように設けられる
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項7】
前記ケース部は、前記ヒートシンクと連結するための複数の連結部を有する
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項8】
前記ケース部は、前記第１積層基板および前記第２積層基板から分離されている
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記ヒートシンクの上面に設けられた有機絶縁性の介在部を備える
請求項１に記載の半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルは、共通の前記介在部の上方に設けられる
請求項９に記載の半導体装置。
請求項９に記載の半導体装置。
【請求項11】
第３積層基板と、
前記第３積層基板上に載置された第３半導体チップと、
前記第３半導体チップを覆う第３封止部と、
を有する第３半導体モジュールセルを備える
請求項１に記載の半導体装置。
前記第３積層基板上に載置された第３半導体チップと、
前記第３半導体チップを覆う第３封止部と、
を有する第３半導体モジュールセルを備える
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記第３封止部の側壁は、前記第１封止部の側壁および前記第２封止部の側壁の少なくとも一方と接している
請求項１１に記載の半導体装置。
請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記押圧部は、前記ケース部の内壁であり、
前記ケース部の内壁は、前記第１封止部の上面および前記第２封止部の上面と接する
請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
前記ケース部の内壁は、前記第１封止部の上面および前記第２封止部の上面と接する
請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記押圧部は、前記ケース部と前記第１封止部および前記第２封止部との間に設けられたバネ部である
請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
請求項１から１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項15】
半導体装置の製造方法であって、
第１積層基板と、前記第１積層基板の上方に設けられた第１半導体チップと、前記第１半導体チップを覆うように形成された第１封止部と、を有する第１半導体モジュールセルを取得する段階と、
第２積層基板と、前記第２積層基板の上方に設けられた第２半導体チップと、前記第２半導体チップを覆うように形成された第２封止部と、を有する第２半導体モジュールセルを取得する段階と、
ヒートシンクの上面に前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを互いに接するように載置する段階と、
前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを覆うように、ケース部を前記ヒートシンクに連結し、前記ケース部の押圧部により前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを前記ヒートシンクに押圧する段階と
を備える、半導体装置の製造方法。
第１積層基板と、前記第１積層基板の上方に設けられた第１半導体チップと、前記第１半導体チップを覆うように形成された第１封止部と、を有する第１半導体モジュールセルを取得する段階と、
第２積層基板と、前記第２積層基板の上方に設けられた第２半導体チップと、前記第２半導体チップを覆うように形成された第２封止部と、を有する第２半導体モジュールセルを取得する段階と、
ヒートシンクの上面に前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを互いに接するように載置する段階と、
前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを覆うように、ケース部を前記ヒートシンクに連結し、前記ケース部の押圧部により前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを前記ヒートシンクに押圧する段階と
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項16】
前記ヒートシンクの上面に、有機絶縁性の介在部を設ける段階を備える
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項17】
前記第１半導体モジュールセルを取得する段階は、
前記第１積層基板の上方に前記第１半導体チップを設ける段階と、
前記第１積層基板および前記第１半導体チップを電気的に接続する段階と、
前記第１半導体チップを覆うように前記第１封止部を充填する段階と、
前記第１封止部の短手方向における端部の少なくとも一部を切断する段階と、
を含み、
前記第２半導体モジュールセルを取得する段階は、
前記第２積層基板の上方に前記第２半導体チップを設ける段階と、
前記第２積層基板および前記第２半導体チップを電気的に接続する段階と、
前記第２半導体チップを覆うように前記第２封止部を充填する段階と、
前記第２封止部の短手方向における端部の少なくとも一部を切断する段階と、
を含み、
前記第１封止部および前記第２封止部は、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を有する
請求項１５または１６に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１積層基板の上方に前記第１半導体チップを設ける段階と、
前記第１積層基板および前記第１半導体チップを電気的に接続する段階と、
前記第１半導体チップを覆うように前記第１封止部を充填する段階と、
前記第１封止部の短手方向における端部の少なくとも一部を切断する段階と、
を含み、
前記第２半導体モジュールセルを取得する段階は、
前記第２積層基板の上方に前記第２半導体チップを設ける段階と、
前記第２積層基板および前記第２半導体チップを電気的に接続する段階と、
前記第２半導体チップを覆うように前記第２封止部を充填する段階と、
前記第２封止部の短手方向における端部の少なくとも一部を切断する段階と、
を含み、
前記第１封止部および前記第２封止部は、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を有する
請求項１５または１６に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、「筐体１２２と、筐体１２２に収められたモジュール本体ＭＤとを有する」半導体モジュールが記載されている。特許文献２には「横に並べて設けられた第１絶縁基板１０２と第２絶縁基板１１０」を備え、「金属パターン１６には、はんだ２０によって半導体素子２２が固定」され、「金属パターン１１４には、はんだ１２０により半導体素子１２２が固定」されている半導体モジュールが記載されている。特許文献３には「各半導体モジュール３０，３１，３２の上部」に、「板バネ６０が配置」される構成が記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１５－１７０７８６号公報
［特許文献２］ 特開２０１５－２１６３４９号公報
［特許文献３］ 特開２０１４－２２５５７１号公報
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１５－１７０７８６号公報
［特許文献２］ 特開２０１５－２１６３４９号公報
［特許文献３］ 特開２０１４－２２５５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
半導体モジュールを構成する複数の半導体モジュールセルに印加される押圧を均一化し、半導体モジュールの冷却効率を向上させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の第１の態様においては、ヒートシンクと、前記ヒートシンクの上方に設けられた第１半導体モジュールセルと、前記ヒートシンクの上方に設けられ、前記第１半導体モジュールセルと接して設けられた第２半導体モジュールセルと、前記ヒートシンクに連結され、前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを収容するケース部と、を備え、前記第１半導体モジュールセルは第１積層基板と、前記第１積層基板上に載置された第１半導体チップと、前記第１半導体チップを覆う第１封止部と、を有し、前記第２半導体モジュールセルは第２積層基板と、前記第２積層基板上に載置された第２半導体チップと、前記第２半導体チップを覆う第２封止部と、を有し、前記第１封止部および前記第２封止部の上面を押圧するための押圧部を備え、前記第１封止部および前記第２封止部は、側面同士が接触する半導体装置を提供する。
【0005】
上記半導体装置において、前記第１封止部および前記第２封止部は、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を有してよい。
【0006】
上記いずれかの半導体装置において、前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する、前記１または複数の接触面のうちいずれかの接触面の角度は、１０°以上、９０°以下であってよい。
【0007】
上記いずれかの半導体装置において、前記１または複数の接触面は、前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する角度が１０°以上、９０°以下である第１傾斜部分と、前記第１積層基板および前記第２積層基板の積層方向に対する角度が－９０°以上、－１０°以下である第２傾斜部分と、を含んでよい。
【0008】
上記いずれかの半導体装置において、前記第１傾斜部分と前記第２傾斜部分との角度の絶対値が同一であってよい。
【0009】
上記いずれかの半導体装置において、前記第１封止部および前記第２封止部は、相互に分離可能な状態で、側面同士が接触するように設けられてよい。
【0010】
上記いずれかの半導体装置において、前記ケース部は、前記ヒートシンクと連結するための複数の連結部を有してよい。
【0011】
上記いずれかの半導体装置において、前記ケース部は、前記第１積層基板および前記第２積層基板から分離されていてよい。
【0012】
上記いずれかの半導体装置において、前記ヒートシンクの上面に設けられた有機絶縁性の介在部を備えてよい。
【0013】
上記いずれかの半導体装置において、前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルは、共通の前記介在部の上方に設けられてよい。
【0014】
上記いずれかの半導体装置において、第３積層基板と、前記第３積層基板上に載置された第３半導体チップと、前記第３半導体チップを覆う第３封止部と、を有する第３半導体モジュールセルを備えてよい。
【0015】
上記いずれかの半導体装置において、前記第３封止部の側壁は、前記第１封止部の側壁および前記第２封止部の側壁の少なくとも一方と接していてよい。
【0016】
上記いずれかの半導体装置において、前記押圧部は、前記ケース部の内壁であってよい。前記ケース部の内壁は、前記第１封止部の上面および前記第２封止部の上面と接してよい。
【0017】
上記いずれかの半導体装置において、前記押圧部は、前記ケース部と前記第１封止部および前記第２封止部との間に設けられたバネ部であってよい。
【0018】
本発明の第２の態様においては、半導体装置の製造方法であって、第１積層基板と、前記第１積層基板の上方に設けられた第１半導体チップと、前記第１半導体チップを覆うように形成された第１封止部と、を有する第１半導体モジュールセルを取得する段階と、第２積層基板と、前記第２積層基板の上方に設けられた第２半導体チップと、前記第２半導体チップを覆うように形成された第２封止部と、を有する第２半導体モジュールセルを取得する段階と、ヒートシンクの上面に前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを互いに接するように載置する段階と、前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを覆うように、ケース部を前記ヒートシンクに連結し、前記ケース部の押圧部により前記第１半導体モジュールセルおよび前記第２半導体モジュールセルを前記ヒートシンクに押圧する段階とを備える、半導体装置の製造方法を提供する。
【0019】
上記半導体装置の製造方法において、前記ヒートシンクの上面に、有機絶縁性の介在部を設ける段階を備えてよい。
【0020】
上記いずれかの半導体装置の製造方法において、前記第１半導体モジュールセルを取得する段階は、前記第１積層基板の上方に前記第１半導体チップを設ける段階と、前記第１積層基板および前記第１半導体チップを電気的に接続する段階と、前記第１半導体チップを覆うように前記第１封止部を充填する段階と、前記第１封止部の短手方向における端部の少なくとも一部を切断する段階と、を含んでよい。上記いずれかの半導体装置の製造方法において、前記第２半導体モジュールセルを取得する段階は、前記第２積層基板の上方に前記第２半導体チップを設ける段階と、前記第２積層基板および前記第２半導体チップを電気的に接続する段階と、前記第２半導体チップを覆うように前記第２封止部を充填する段階と、前記第２封止部の短手方向における端部の少なくとも一部を切断する段階と、を含んでよい。上記いずれかの半導体装置の製造方法において、前記第１封止部および前記第２封止部は、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を有してよい。
【0021】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1A】半導体モジュール３００の構成の概要を示す。
【図1B】半導体モジュール３００の構成の変形例を示す。
【図1C】半導体モジュール３００の構成の変形例を示す。
【図2】半導体モジュールセル２００の構成の一例を示す。
【図3A】半導体モジュール３００の構成の一例を示す。
【図3B】半導体モジュール３００の構成の変形例を示す。
【図4A】接触部２２５を有する封止部２２０の上面図の一例を示す。
【図5A】ヒートシンク２６０の上面に作用する垂直方向の応力分散ｓ２を算出する際の模式図を示す。
【図5B】接触面２２６の個数と垂直方向の応力分散ｓ２との関係を示す。
【図5C】接触面２２６の角度と垂直方向の応力分散ｓ２との関係を示す。
【図6A】半導体モジュール３００の構成の変形例を示す。
【図6B】半導体モジュール３００の構成の変形例を示す。
【図7A】半導体モジュール３００の製造方法のフローチャートを示す。
【図7B】半導体モジュールセル２００の製造方法のフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0024】
本明細書においては、半導体チップ１００の厚み方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。素子、基板、層、膜またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は重力方向に限定されない。本例では、上下方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向と垂直な面内において直交する２つの方向をＸ軸方向およびＹ軸方向と称する。ＸＹＺ軸は右手系を構成する。上面視とは、半導体チップ１００をＺ軸正方向から見た場合をいう。
【0025】
各実施例においては、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型とした例を示しているが、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型としてもよい。この場合、各実施例における基板、層、領域等の導電型は、それぞれ逆の極性となる。ＮまたはＰを冠記した層および領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ＮおよびＰに付す＋および－は、それぞれ、それが付されていない層または領域よりも高ドーピング濃度および低ドーピング濃度であることを意味する。
【0026】
図１Ａは、半導体モジュール３００の構成の概要を示す。半導体モジュール３００は、複数の半導体モジュールセル２００を備える。本例の半導体モジュールセル２００は、３つの半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃを備えるが、これに限定されない。本例の半導体モジュール３００は、外部端子として、出力端子１１０、ゲート外部端子１１２、補助ソース外部端子１１４、ゲート外部端子１２２、補助ソース外部端子１２４、正極端子１４２および負極端子１４４を備える。
【0027】
半導体モジュール３００は、インバータ回路を構成するパワーモジュール等の電力変換装置に適用されてよい。例えば、半導体モジュール３００が三相インバータ回路を構成する場合、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃは、三相インバータ回路のＵ相、Ｖ相およびＷ相にそれぞれ対応してよい。
【0028】
半導体モジュールセル２００は、後述する半導体チップ１００を有してよい。半導体モジュールセル２００の詳細は後述する。半導体モジュールセル２００は、半導体モジュール３００のケース部２１０に収容されている。隣接する複数の半導体モジュールセル２００は、側壁同士が接触してよい。
【0029】
出力端子１１０は、半導体モジュール３００の外部に設けられた負荷と電気的に接続するための外部端子である。本例の出力端子１１０は、Ｕ相～Ｗ相にそれぞれ対応して、出力端子１１０Ｕ、出力端子１１０Ｖおよび出力端子１１０Ｗの３つの外部端子を有する。出力端子１１０は、半導体モジュール３００の予め定められた一辺に設けられる。本例の出力端子１１０は、半導体モジュール３００の４辺のうち、Ｘ軸方向の正側において、Ｙ軸方向に延伸する辺に設けられる。本例の出力端子１１０は、Ｙ軸方向に延伸した第１配置領域１８１に設けられる。複数の出力端子１１０は、第１配置領域１８１において、Ｙ軸方向に配列されている。
【0030】
３つの出力端子１１０Ｕ～出力端子１１０Ｗは、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃにそれぞれ対向するように、Ｙ軸方向に配列されている。なお、出力端子１１０の個数および配列方法はこれに限定されない。
【0031】
ゲート外部端子１１２、補助ソース外部端子１１４、ゲート外部端子１２２および補助ソース外部端子１２４は、半導体モジュール３００の動作を制御するための制御端子の一例である。本例の制御端子は、出力端子１１０が設けられた辺と対向する辺に設けられる。本例の制御端子は、半導体モジュール３００のＸ軸方向の負側において、Ｙ軸方向に延伸する辺に設けられる。
【0032】
ゲート外部端子１１２は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つのゲート外部端子１１２ａ～ゲート外部端子１１２ｃを有する。補助ソース外部端子１１４は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つの補助ソース外部端子１１４ａ～補助ソース外部端子１１４ｃを有する。本例の複数のゲート外部端子１１２は、Ｙ軸方向に延伸した第２配置領域１８２に設けられる。本例の複数の補助ソース外部端子１１４は、Ｙ軸方向に延伸した第２配置領域１８２に設けられる。
【0033】
同様に、ゲート外部端子１２２は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つのゲート外部端子１２２ａ～ゲート外部端子１２２ｃを有する。補助ソース外部端子１２４は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つの補助ソース外部端子１２４ａ～補助ソース外部端子１２４ｃを有する。本例の複数のゲート外部端子１２２は、Ｙ軸方向に延伸した第２配置領域１８２に設けられる。本例の複数の補助ソース外部端子１２４は、Ｙ軸方向に延伸した第２配置領域１８２に設けられる。
【0034】
正極端子１４２および負極端子１４４は、半導体モジュール３００の予め定められた一辺に設けられる。本例の正極端子１４２および負極端子１４４は、出力端子１１０が設けられた辺と直交する辺に設けられる。正極端子１４２および負極端子１４４は、ゲート外部端子１１２などの制御端子が設けられた辺と直交する辺に設けられてよい。本例の正極端子１４２および負極端子１４４は、半導体モジュール３００のＹ軸方向の正側において、Ｘ軸方向に延伸する辺に設けられる。
【0035】
正極端子１４２および負極端子１４４は、Ｙ軸方向の負側において、Ｘ軸方向に延伸する辺に設けられてもよい。本例の正極端子１４２および負極端子１４４は、Ｘ軸方向に延伸した第３配置領域１８３に設けられる。第３配置領域１８３は、Ｙ軸方向において、複数のレグと並んで配置されてよい。即ち、第３配置領域１８３は、Ｙ軸方向において、複数のレグと対向して設けられてよい。正極端子１４２および負極端子１４４は、第３配置領域１８３において、Ｘ軸方向に配列されている。
【0036】
【0037】
正極端子１４２および負極端子１４４は、半導体モジュール３００の予め定められた一辺に設けられる。本例の正極端子１４２および負極端子１４４は、出力端子１１０が設けられた辺と対向する辺に設けられる。正極端子１４２および負極端子１４４は、ゲート外部端子１１２などの制御端子が設けられた辺と直交する辺に設けられてよい。正極端子１４２および負極端子１４４は、半導体モジュール３００のＸ軸方向の負側において、Ｙ軸方向に延伸する辺に設けられる。
【0038】
正極端子１４２は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つの正極端子１４２ａ～１４２ｃを有する。負極端子１４４は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つの負極端子１４４ａ～１４４ｃを有する。本例の正極端子１４２および負極端子１４４は、Ｙ軸方向に延伸した第２配置領域１８２に設けられる。なお、正極端子１４２および負極端子１４４の個数および配列方法はこれに限定されない。
【0039】
ゲート外部端子１１２、補助ソース外部端子１１４、ゲート外部端子１２２および補助ソース外部端子１２４は、半導体モジュール３００の動作を制御するための制御端子の一例である。本例の制御端子は、出力端子１１０が設けられた辺と直交する辺に設けられる。本例の制御端子は、半導体モジュール３００のＹ軸方向の正側において、Ｘ軸方向に延伸する辺に設けられる。
【0040】
ゲート外部端子１１２は、複数の半導体モジュールセル２００に対応して、複数設けられてよい。ゲート外部端子１１２は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つのゲート外部端子１１２ａ～ゲート外部端子１１２ｃを有する。補助ソース外部端子１１４は、複数の半導体モジュールセル２００に対応して、複数設けられてよい。補助ソース外部端子１１４は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つの補助ソース外部端子１１４ａ～補助ソース外部端子１１４ｃを有する。本例の複数のゲート外部端子１１２は、Ｘ軸方向に延伸した第３配置領域１８３に設けられる。本例の複数の補助ソース外部端子１１４は、Ｘ軸方向に延伸した第３配置領域１８３に設けられる。
【0041】
同様に、ゲート外部端子１２２は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つのゲート外部端子１２２ａ～ゲート外部端子１２２ｃを有する。補助ソース外部端子１２４は、半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して、３つの補助ソース外部端子１２４ａ～補助ソース外部端子１２４ｃを有する。本例の複数のゲート外部端子１２２は、Ｘ軸方向に延伸した第３配置領域１８３に設けられる。本例の複数の補助ソース外部端子１２４は、Ｘ軸方向に延伸した第３配置領域１８３に設けられる。
【0042】
【0043】
本例の制御端子は、出力端子１１０が設けられた辺と同一の辺に設けられる。即ち、ゲート外部端子１１２、補助ソース外部端子１１４、ゲート外部端子１２２および補助ソース外部端子１２４は、第１配置領域１８１に設けられる。各制御端子が半導体モジュールセル２００ａ～半導体モジュールセル２００ｃに対応して３つずつ設けられてよい点は、図１Ａを用いて説明した通りである。
【0044】
制御端子は、出力端子１１０が設けられた辺と対向する辺に設けられてよい。即ち、ゲート外部端子１１２、補助ソース外部端子１１４、ゲート外部端子１２２および補助ソース外部端子１２４は、正極端子１４２および負極端子１４４が設けられた第２配置領域１８２に設けられてもよい。全ての外部接続端子を半導体モジュール３００の長辺側に配置することにより、半導体モジュールセル２００が故障した際の取り換えが容易となる。
【0045】
図２は、半導体モジュールセル２００の構成の一例を示す。本例の半導体モジュールセル２００は、半導体チップ１００と、積層基板１５０と、封止部２２０と、リードフレーム２３０とを備える。
【0046】
積層基板１５０は、ＤＣＢ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｏｐｐｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇ）基板またはＡＭＢ（Ａｃｔｉｖｅ Ｍｅｔａｌ Ｂｒａｚｉｎｇ）基板であってよい。積層基板１５０上には、複数の半導体チップ１００が設けられてよい。積層基板１５０は、第１金属層１５１、絶縁板１５２および第２金属層１５３を備える。
【0047】
絶縁板１５２は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミックス等の絶縁材料で形成される。第１金属層１５１は、絶縁板１５２の下面に設けられ、結合部材１６０を介して基板ベースの上面に固定されてよい。
【0048】
第２金属層１５３は、絶縁板１５２の上面に設けられた導電性の部材である。第２金属層１５３は、金属配線またはパッド等を含んでよい。第１金属層１５１および第２金属層１５３は、銅および銅合金などの金属材料を含む板で形成されてよい。第２金属層１５３の材料は、第１金属層１５１の材料と同一であってよく、異なっていてよい。第１金属層１５１および第２金属層１５３は、半田およびロウ等によって絶縁板１５２の表面に固定されてもよい。第２金属層１５３は、結合部材１６０により半導体チップ１００と電気的に接続されている。
【0049】
結合部材１６０は、第２金属層１５３に含まれるパッドと、半導体チップ１００のコレクタ電極２４とを接続する。例えば、結合部材１６０の材料は、Ｓｎ－Ｃｕ系またはＳｎ－Ｓｂ系の半田である。
【0050】
リードフレーム２３０は、半導体チップ１００と外部の制御装置等とを電気的に接続する。リードフレーム２３０は、半導体モジュール３００に組み込まれた際、ケース部２１０を貫通して、外部端子と接続されるよう設けられる。
【0051】
封止部２２０は、半導体チップ１００を覆うように設けられる。封止部２２０は、絶縁性の材料で構成される。これにより、半導体モジュールセル２００における導電性の構成要素間の絶縁不良を回避できる。一例では、封止部２２０は、シリコーンゲル材料またはフッ素ゲル材料を含む。
【0052】
封止部２２０は、リードフレーム２３０の上面を覆う位置まで設けられる。封止部２２０の下面から上面までの膜厚は、後述する接触部２２５を形成した場合に、封止部２２０の内部に封止された各素子が露出しない程度の膜厚であってよい。
【0053】
図３Ａは、本例の半導体モジュール３００の構成の一例を示す。本例の半導体モジュール３００は、２つの半導体モジュールセル２００を備える。半導体モジュール３００は、第１半導体モジュールセル２００ａと、第２半導体モジュールセル２００ｂとを備えてよい。本例の半導体モジュール３００は、複数の半導体モジュールセル２００と、ケース部２１０と、連結部２４０と、介在部２５０と、ヒートシンク２６０とを備える。
【0054】
第１半導体モジュールセル２００ａは、ヒートシンク２６０の上方に設けられる。第１半導体モジュールセル２００ａは、第１積層基板１５０ａと、第１積層基板１５０ａ上に載置された第１半導体チップ１００ａと、第１半導体チップ１００ａを覆う第１封止部２２０ａとを有してよい。第１半導体モジュールセル２００ａの構成の詳細は、図２で説明した半導体モジュールセル２００と同一であってよい。
【0055】
第２半導体モジュールセル２００ｂは、ヒートシンク２６０の上方において、第１半導体モジュールセル２００ａと接して設けられる。第２半導体モジュールセル２００ｂは、第２積層基板１５０ｂと、第２積層基板１５０ｂ上に載置された第２半導体チップ１００ｂと、第２半導体チップ１００ｂを覆う第２封止部２２０ｂとを有してよい。第２半導体モジュールセル２００ｂの構成の詳細は、第１半導体モジュールセル２００ａの構成と同一であってよく、異なっていてよい。
【0056】
複数の半導体モジュールセル２００は、側面同士が接触してよい。本例において、第１封止部２２０ａの側面は、第２封止部２２０ｂの側面と接触している。これにより、半導体モジュールセル２００の接触面に摩擦力が作用し、半導体モジュールセル２００がヒートシンク２６０に均一に押圧され、半導体モジュール３００全体の冷却バラツキが低減される。
【0057】
ケース部２１０は、半導体モジュールセル２００を収容する。ケース部２１０は、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂを収容してよい。ケース部２１０は、ヒートシンク２６０に連結されてよい。ケース部２１０をヒートシンク２６０に連結するとは、ねじ等を用いてヒートシンク２６０に固定することであってよく、接着剤等を用いてヒートシンク２６０に固着することであってよい。
【0058】
ケース部２１０は、連結部２４０を取り付けるための取り付け部を有してよい。本例のケース部２１０は、連結部２４０が貫通するための孔部を有する。
【0059】
ケース部２１０は、積層基板１５０から分離して設けられる。本例のケース部２１０は、第１積層基板１５０ａおよび第２積層基板１５０ｂから分離されて設けられる。ケース部２１０と積層基板１５０との間には、封止部２２０が設けられてよい。ケース部２１０を積層基板１５０から分離して設け、封止部２２０を介在させることにより、半導体モジュールセル２００に印加する押圧を均一化できる。
【0060】
押圧部２１５は、封止部２２０の上面を押圧する。押圧部２１５は、第１封止部２２０ａおよび第２封止部２２０ｂの上面を押圧してよい。押圧部２１５が封止部２２０の上面を押圧することにより、半導体モジュールセル２００がヒートシンク２６０に押し付けられ、冷却効率が向上する。本例の押圧部は、ケース部２１０の内壁である。即ち、ケース部２１０の内壁は、第１封止部２２０ａの上面および第２封止部２２０ｂ上面と接してよい。
【0061】
複数の封止部２２０は、相互に分離可能な状態で、側面同士が接触するように設けられてよい。本例において、第１封止部２２０ａおよび第２封止部２２０ｂは、相互に分離可能な状態で、側面同士が接触するように設けられる。複数の封止部２２０は一体成型されず、個別成形されてよい。
【0062】
複数の封止部２２０は、側面同士が接触する１または複数の接触面からなる接触部２２５を有する。本例の第１封止部２２０ａおよび第２封止部２２０ｂは、側面同士が接触する領域に接触部２２５を有する。複数の封止部２２０が接触部２２５を有することにより、隣接する封止部２２０同士において摩擦力が働き、一方の封止部２２０に印加された押圧が他方の封止部２２０にも印加され、各封止部２２０に印加される押圧が均一化される。
【0063】
連結部２４０は、ケース部２１０をヒートシンク２６０に連結する。ケース部２１０は、複数の連結部２４０を有していてよい。複数の連結部２４０は、ケース部２１０の対称な位置に設けられてよい。本例の複数の連結部２４０は、ケース部２１０の四隅に設けられる。連結部２４０を対称な位置に設けることにより、押圧部２１５が封止部２２０に印加する押圧を均一化し、半導体モジュールセル２００に印加される押圧を均一化できる。
【0064】
介在部２５０は、ヒートシンク２６０の上面に設けられる。介在部２５０は、ヒートシンク２６０の上面と、積層基板１５０の下面との間に設けられてよい。介在部２５０は、有機絶縁性の材料で構成されてよい。介在部２５０は、ＴＩＭ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉｃａｌ）であってよい。これにより、半導体モジュール３００の冷却効率が向上する。
【0065】
介在部２５０は、一例としてグリースである。グリースは、シリコーングリースであってよく、オイルコンパウンドであってよい。介在部２５０をグリースで構成することにより、半導体モジュールセル２００が故障した場合などにおいて、取り換え容易性が向上する。
【0066】
介在部２５０は、接着剤であってよく、樹脂シートであってよい。これにより、半導体モジュールセル２００をヒートシンク２６０の上面に固定できる。
【0067】
複数の半導体モジュールセル２００は、共通の介在部２５０の上方に設けられてよい。本例の第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂは、共通の介在部２５０の上方に設けられている。これにより、半導体モジュール３００全体の冷却バラツキが低減される。
【0068】
ヒートシンク２６０は、半導体モジュールセル２００を冷却する。ヒートシンク２６０は、熱伝達効率の高い材料で構成されてよい。一例では、ヒートシンク２６０は、ステンレスで構成される。ヒートシンク２６０は、外部の図示しない冷却装置に接続され、冷却されてよい。
【0069】
図３Ｂは、本例の半導体モジュール３００の構成の変形例を示す。本例の半導体モジュール３００は、３つの半導体モジュールセル２００を備える。半導体モジュール３００は、第１半導体モジュールセル２００ａと、第２半導体モジュールセル２００ｂと、第３半導体モジュールセル２００ｃとを備えてよい。
【0070】
第３半導体モジュールセル２００ｃは、第３積層基板１５０ｃと、第３積層基板１５０ｃ上に載置された第３半導体チップ１００ｃと、第３半導体チップ１００ｃを覆う第３封止部２２０ｃとを有してよい。第３半導体モジュールセル２００ｃの構成の詳細は、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂの構成と同一であってよく、異なっていてよい。
【0071】
接触部２２５を形成する側面は、傾斜した側面を含んでよい。本例の複数の封止部２２０は、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面２２６を含む、接触部２２５を有する。接触部２２５が傾斜した側面を含むことにより、隣接する封止部２２０同士において、一方の封止部２２０に印加された押圧をより効率的に他方の封止部２２０に印加できる。
【0072】
本例の第１封止部２２０ａおよび第２封止部２２０ｂは、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を含む、接触部２２５ａを有する。これにより、第１半導体モジュールセル２００ａに印加された押圧の一部が第２半導体モジュールセル２００ｂにも印加され、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂがヒートシンク２６０に均一に押圧されるので、半導体モジュール３００全体の冷却バラツキが低減される。
【0073】
本例の第２封止部２２０ｂおよび第３封止部２２０ｃは、傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を含む、接触部２２５ｂを有する。第３封止部２２０ｃの側壁は、第１封止部２２０ａの側壁および第２封止部２２０ｂの側壁の少なくとも一方と接してよい。これにより、第１半導体モジュールセル２００ａ、第２半導体モジュールセル２００ｂおよび第３半導体モジュールセル２００ｃがヒートシンク２６０に均一に押圧され、半導体モジュール３００全体の冷却バラツキが低減される。
【0074】
図４Ａは、接触部２２５を有する封止部２２０の上面図の一例である。接触部２２５は、複数の接触面２２６を有してよい。本例の第１封止部２２０ａおよび第２封止部２２０ｂにおける接触部２２５ａは、第１接触面２２６－１ａおよび第２接触面２２６－２ａを有する。本例の第２封止部２２０ｂおよび第３封止部２２０ｃにおける接触部２２５ｂは、第１接触面２２６－１ｂおよび第２接触面２２６－２ｂを有する。
【0075】
接触面２２６は、積層基板１５０の積層方向に対して傾斜した側面である傾斜部分２２７と、積層方向に平行な側面である垂直部分２２８の少なくとも一方を含んでよい。図３Ａに示した例において、接触面２２６は垂直部分２２８を含み、傾斜部分２２７を含まない。図３Ｂに示した例において、接触面２２６は、傾斜部分２２７および垂直部分２２８の両方を含む。傾斜部分２２７および垂直部分２２８については後述する。
【0076】
本例の接触部２２５は、２つの接触面２２６を有する。接触部２２５は、１つの接触面２２６を有してよく、３つ以上の接触面２２６を有してよい。第１封止部２２０ａおよび第２封止部２２０ｂにおける接触部２２５ａが有する接触面２２６の個数と、第２封止部２２０ｂおよび第３封止部２２０ｃにおける接触部２２５ｂが有する接触面２２６の個数とは、同一であってよく、異なっていてよい。
【0077】
本明細書において、接触部２２５が有する接触面２２６の個数とは、接触部２２５において、隣接する封止部２２０の傾斜した側面同士が異なる角度で接触している領域の個数であってよく、異なる形状で接触している領域の個数であってよい。接触面２２６が傾斜部分２２７を有さない場合は、接触部２２５が有する接触面２２６の個数は１つである。本例において、接触部２２５ａは、第２封止部２２０ｂが第１封止部２２０ａの上方に延伸することで形成された第１接触面２２６－１ａと、第１封止部２２０ａが第２封止部２２０ｂの上方に延伸することで形成された第２接触面２２６－２ａとの２つの接触面２２６を有している。
【0078】
【0079】
傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面は、第１接触面２２６－１ａを有してよい。第１接触面２２６－１ａは、第１封止部２２０ａの有する傾斜した側面と、第２封止部２２０ｂの有する傾斜した側面とで構成される第１傾斜部分２２７－１ａ、および、第１封止部２２０ａの有する垂直面と、第２封止部２２０ｂの有する垂直面とで構成される第１垂直部分２２８－１ａを含む。
【0080】
第１積層基板１５０ａおよび第２積層基板１５０ｂの積層方向に対する、第１封止部２２０ａの有する傾斜した側面の角度と、第２封止部２２０ｂの有する傾斜した側面の角度とは、同一であってよく、異なっていてよい。本例における第１封止部２２０ａの有する傾斜した側面の角度と、第２封止部２２０ｂの有する傾斜した側面の角度とは、同一である。
【0081】
第１接触面２２６－１ａを構成する第１傾斜部分２２７－１ａは、第１積層基板１５０ａおよび第２積層基板１５０ｂの積層方向に対して、予め定められた角度を有してよい。本例の第１傾斜部分２２７－１ａは、第１積層基板１５０ａおよび第２積層基板１５０ｂの積層方向に対して、予め定められた角度αを有する。本明細書において、第１接触面２２６－１ａの角度とは、第１傾斜部分２２７－１ａが有する予め定められた角度αのことであってよい。予め定められた角度αは、１０°以上であってよく、９０°以下であってよい。予め定められた角度αは、９０°以上であってよく、１８０°以下であってよい。
【0082】
第１傾斜部分２２７－１ａは、平面であってよく、曲面であってよい。第１傾斜部分２２７－１ａのＹＺ断面における形状は、直線形状であってよく、折れ線形状であってよく、曲線形状であってよい。第１傾斜部分２２７－１ａの形状がいずれの形状である場合でも、第２封止部２２０ｂの上面に印加される押圧を第１封止部２２０ａに印加でき、押圧を分散できる。
【0083】
図４Ｃは、図４Ａにおけるｃ－ｃ'断面の一例を示す図である。ｃ－ｃ'断面は、第１封止部２２０ａおよび第２封止部２２０ｂの境界であって、第２接触面２２６－２ａを通る断面である。第２接触面２２６－２ａは、第１封止部２２０ａの有する傾斜した側面と、第２封止部２２０ｂの有する傾斜した側面とで構成される第２傾斜部分２２７－２ａ、および、第１封止部２２０ａの有する垂直面と、第２封止部２２０ｂの有する垂直面とで構成される第２垂直部分２２８－２ａを含む。
【0084】
傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面は、第２接触面２２６－２ａを有してよい。第２接触面２２６－２ａを構成する第２傾斜部分２２７－２ａは、第１積層基板１５０ａおよび第２積層基板１５０ｂの積層方向に対して、予め定められた角度を有してよい。本例の第２傾斜部分２２７－２ａは、第１積層基板１５０ａおよび第２積層基板１５０ｂの積層方向に対して、予め定められた角度βを有する。本明細書において、第２接触面２２６－２ａの角度とは、第２傾斜部分２２７－２ａが有する予め定められた角度βのことであってよい。予め定められた角度βは、－９０°以上であってよく、－１０°以下であってよい。予め定められた角度βは、－１８０°以上であってよく、－９０°以下であってよい。
【0085】
第２傾斜部分２２７－２ａは、平面であってよく、曲面であってよい。第２傾斜部分２２７－２ａのＹＺ断面における形状は、直線形状であってよく、折れ線形状であってよく、曲線形状であってよい。第２傾斜部分２２７－２ａの形状がいずれの形状である場合でも、第１封止部２２０ａの上面に印加される押圧を第２封止部２２０ｂに印加でき、押圧を分散できる。
【0086】
第１傾斜部分２２７－１ａの有する予め定められた角度αと、第２傾斜部分２２７－２ａの有する予め定められた角度βとは、絶対値が同一であってよく、異なっていてよい。本例において、第１傾斜部分２２７－１ａと第２傾斜部分２２７－２ａとの角度の絶対値は、同一である。
【0087】
図５Ａは、ヒートシンク２６０の上面に作用する垂直方向の応力分散ｓ２を算出する際のモデル図である。ヒートシンク２６０の上面に３つの半導体モジュールセル２００を収容したケース部２１０を載置し、ケース部２１０の四隅に連結部２４０を介して垂直方向の荷重負荷を印加した。その後、ヒートシンク２６０の上面における領域を、２６０－１、２６０－２、２６０－３の順に、２６０－ｎまでのｎ個の領域に分割し、分割された各領域における垂直方向の応力を算出した。ここで、ｎはシミュレーション規模およびシミュレーション時間に応じて決定される任意の自然数である。そして、得られた各応力の値から、以下の数１に記載の式を用いて垂直方向の応力分散ｓ２を算出した。式中、σｎは各領域２６０－ｎにおける垂直方向の応力の大きさを、σａｖｇは垂直方向の応力の平均値を示す。
【数1】
【0088】
図５Ｂは、接触部２２５が有する接触面２２６の個数と、ヒートシンク２６０の上面に作用する垂直方向の応力の分散との関係を表す図である。横軸に、接触部２２５が有する接触面２２６の個数を、縦軸に、ヒートシンク２６０の上面に作用する垂直方向の応力の分散を取り、プロットしている。
【0089】
接触部２２５が傾斜部分２２７を１つ以上有する場合、傾斜部分２２７を有さない場合よりも分散が小さくなることが分かる。接触部２２５が傾斜部分２２７を有することにより、複数の半導体モジュールセル２００に印加される押圧を均一化できる。
【0090】
図５Ｃは、接触部２２５が有する接触面２２６の角度と、ヒートシンク２６０の上面に作用する垂直方向の応力の分散との関係を表す図である。横軸に、接触部２２５が有する接触面２２６の角度を、縦軸に、ヒートシンク２６０の上面に作用する垂直方向の応力の分散を取り、プロットしている。本例において接触面２２６の角度とは、図４Ｂおよび図４Ｃで示した予め定められた角度αおよびβのことをいう。なお、応力分散の算出過程において、αとβは同一であるものとして計算している。
【0091】
接触部２２５が有する接触面２２６の角度が１０°、２０°、４０°および９０°のとき、接触面２２６の角度が０°の場合よりも分散が小さくなることが分かる。接触部２２５が有する接触面２２６の角度を１０°以上、９０°以下とすることにより、複数の半導体モジュールセル２００に印加される押圧を均一化できる。
【0092】
図６Ａは、本例の半導体モジュール３００の構成の変形例を示す。本例の半導体モジュール３００は、３つの半導体モジュールセル２００を備える。半導体モジュール３００は、ケース部２１０と封止部２２０との間にバネ部２７０を有してよい。本例の半導体モジュール３００は、押圧部２１５として、ケース部２１０と第１封止部２２０ａ、第２封止部２２０ｂおよび第３封止部２２０ｃとの間に設けられたバネ部２７０を有する。
【0093】
バネ部２７０は、ケース部２１０の内壁からの押圧を、封止部２２０に印加する。バネ部２７０は板バネであってよい。バネ部２７０は、ケース部２１０の内壁からの押圧を封止部２２０に印加可能な弾性材料で構成される。バネ部２７０の材料は、炭素鋼、ステンレス、ニッケル合金およびチタン合金等の金属材料であってよく、天然ゴム、プラスチックおよびセラミック等の非金属材料であってよい。バネ部２７０を設けることにより、封止部２２０に印加される押圧を均一化できる。
【0094】
【0095】
バネ部２７０は、複数の封止部２２０のそれぞれについて共通に設けられてよく、個別に設けられてよい。本例のバネ部２７０は、第１封止部２２０ａ、第２封止部２２０ｂおよび第３封止部２２０ｃについて共通に設けられている。バネ部２７０が複数の封止部２２０のそれぞれについて共通に設けられるとは、半導体モジュール３００において、複数の封止部２２０のそれぞれを押圧するための単一のバネ部２７０が設けられることであってよい。
【0096】
バネ部２７０は、上面視で、複数の封止部２２０のそれぞれについて略十字型の形状を有するように構成されてよい。これにより、ケース部２１０から印加される押圧を均一に封止部２２０に印加することができる。
【0097】
図７Ａは、半導体モジュール３００の製造方法のフローチャートを示す。本例の半導体モジュール３００の製造方法は、第１半導体モジュールセル２００ａを取得する段階Ｓ１００と、第２半導体モジュールセル２００ｂを取得する段階Ｓ２００とを備える。本例の半導体モジュール３００の製造方法は、ヒートシンク２６０の上面に有機絶縁性の介在部２５０を設ける段階Ｓ３００を備えてよい。本例の半導体モジュール３００の製造方法は、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂを載置する段階Ｓ４００を備える。本例の半導体モジュール３００の製造方法は、ケース部２１０をヒートシンク２６０に連結し、ケース部２１０の押圧部２１５により第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂをヒートシンク２６０に押圧する段階Ｓ５００を備える。
【0098】
第１半導体モジュールセル２００ａを取得する段階Ｓ１００は、第１半導体モジュールセル２００ａを製造する段階を含んでよい。第２半導体モジュールセル２００ｂを取得する段階Ｓ２００は、第２半導体モジュールセル２００ｂを製造する段階を含んでよい。第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂを製造する行為主体は、本例の半導体モジュール３００を製造する行為主体と同一であってよく、異なっていてよい。
【0099】
段階Ｓ１００において取得される第１半導体モジュールセル２００ａは、第１積層基板１５０ａと、第１積層基板１５０ａ上に載置された第１半導体チップ１００ａと、第１半導体チップ１００ａを覆う第１封止部２２０ａとを有する。同様に、段階Ｓ２００において取得される第２半導体モジュールセル２００ｂは、第２積層基板１５０ｂと、第２積層基板１５０ｂ上に載置された第２半導体チップ１００ｂと、第２半導体チップ１００ｂを覆う第２封止部２２０ｂとを有する。
【0100】
段階Ｓ３００において、ヒートシンク２６０の上面に有機絶縁性の介在部２５０が設けられる。これにより、半導体モジュールセル２００とヒートシンク２６０との間の熱伝達効率が向上し、半導体モジュール３００の冷却効率が向上する。段階Ｓ３００は、省略されてもよい。
【0101】
段階Ｓ４００において、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂがヒートシンク２６０の上面に載置される。第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂは、側面同士が互いに接するように載置される。これにより、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂの間に摩擦力が作用し、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂに印加される押圧が均一化される。
【0102】
段階Ｓ５００において、第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂを覆うように、ケース部２１０がヒートシンク２６０に連結される。これにより、ケース部２１０の押圧部２１５が第１半導体モジュールセル２００ａおよび第２半導体モジュールセル２００ｂの上面に押圧を印加し、半導体モジュール３００の冷却効率が向上する。
【0103】
図７Ｂは、半導体モジュールセル２００の製造方法のフローチャートを示す。半導体モジュールセル２００の製造方法は、第１半導体モジュールセル２００ａを取得する段階Ｓ１００の一例であってよく、第２半導体モジュールセル２００ｂを取得する段階Ｓ２００の一例であってよい。
【0104】
半導体モジュールセル２００の製造方法は、積層基板１５０を設ける段階Ｓ１１０と、半導体チップ１００を設ける段階Ｓ１２０と、積層基板１５０および半導体チップ１００を接続する段階Ｓ１３０と、封止部２２０を充填する段階Ｓ１４０とを備える。半導体モジュールセル２００の製造方法は、封止部２２０を切断する段階Ｓ１５０を備えてよい。積層基板１５０を設ける段階Ｓ１１０については、当業者であれば理解しうる通常の方法で行われてよいので、本明細書では説明を省略する。
【0105】
段階Ｓ１２０において、積層基板１５０の上方に半導体チップ１００が設けられる。半導体チップ１００は、積層基板１５０の上方に１つ載置されてよく、２つ以上載置されてよい。一例として、半導体チップ１００は、半導体モジュールセル２００の上アームおよび下アームを形成するように、積層基板１５０の上方に載置される。積層基板１５０と半導体チップ１００との間には、半田等で構成された結合部材１６０が設けられてよい。
【0106】
段階Ｓ１３０において、積層基板１５０および半導体チップ１００が電気的に接続される。積層基板１５０および半導体チップ１００の接続は、リードフレーム２３０を介して行われてよく、ボンディングワイヤ等を介して行われてよく、結合部材１６０を介して行われてよい。
【0107】
段階Ｓ１４０において、半導体チップ１００が封止部２２０により覆われる。封止部２２０の充填は、半導体チップ１００および積層基板１５０が完全に内部に収容されるまで行われてよい。封止部２２０の充填は、鋳型を用いて行なわれてよい。
【0108】
段階Ｓ１５０において、封止部２２０の短手方向における端部の少なくとも一部が切断される。本例の封止部２２０は、他の封止部と傾斜した側面同士が接触する１または複数の接触面を有する。封止部２２０の傾斜した側面は、段階Ｓ１５０において、封止部２２０の少なくとも一部が切断されることにより形成されてよい。
【0109】
封止部２２０の傾斜した側面は、封止部２２０の少なくとも一部を切断する段階Ｓ１５０以外の方法で形成されてもよい。一例では、封止部２２０の傾斜した側面は、段階Ｓ１４０において、封止部２２０を充填する際の鋳型に傾斜を設けることで形成される。
【0110】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0111】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0112】
１００・・・半導体チップ、１１０・・・出力端子、１１２・・・ゲート外部端子、１１４・・・補助ソース外部端子、１２２・・・ゲート外部端子、１２４・・・補助ソース外部端子、１４２・・・正極端子、１４４・・・負極端子、１５０・・・積層基板、１５１・・・第１金属層、１５２・・・絶縁板、１５３・・・第２金属層、１６０・・・結合部材、１８１・・・第１配置領域、１８２・・・第２配置領域、１８３・・・第３配置領域、２００・・・半導体モジュールセル、２１０・・・ケース部、２１５・・・押圧部、２２０・・・封止部、２２５・・・接触部、２２６・・・接触面、２２７・・・傾斜部分、２２８・・・垂直部分、２３０・・・リードフレーム、２４０・・・連結部、２５０・・・介在部、２６０・・・ヒートシンク、２７０・・・バネ部、３００・・・半導体モジュール
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】