JP2010086977A - パワーモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】パワーモジュールのはんだ接合部の応力を緩和する。
【解決手段】パワーモジュール８０には、底部に金属ベース１が設けられ、上面に複数の端子５、５ｃ、５ｅと複数のナット１３が設けられる。金属ベース１の表面に複数の回路基板２が載置され、回路基板２の表面に半導体チップ３が載置される。回路基板２は金属ベース１にはんだ接合される。端子５、５ｃ、５ｅは回路基板２にはんだ接合される。半導体チップ３は、ボンディングワイヤ４を介して端子５、５ｃ、５ｅと電気的に接続される。樹脂ホルダー６は、回路基板２と離間し、回路基板２を覆うように設けられる。ケース８は、下端部が金属ベース１の端部と接し、パワーモジュール８０の側面を覆うように設けられる。回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔は、ボルト１２とナット１３により一定に保たれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーモジュールに関する。

パワーモジュールでは、パワーデバイスとしての半導体チップが載置された回路基板と端子の間、及び回路基板と金属ベースの間がはんだ接合され、回路基板とケースの間の空隙部にはシリコーンゲルなどが充填される。ＩＧＢＴ（Insulated−Gate Bipolar Transistor）モジュール等のパワーモジュールでは、熱伝導性を考慮して回路基板に、例えばＡＬＮ（窒化アルミニウム）などのセラミック基板が用いられ、金属ベースに熱伝導率に優れたＣｕ（銅）などが用いられる（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１などに記載されるパワーモジュールは、樹脂封止半導体装置や他のモジュールに比較してはんだ付けされる面積が大きい。はんだ付けに使用されるはんだは、固有のクリープ特性を有し大型基板の反りを緩和することのできるＰｂ（鉛）はんだ（Ｐｂ−Ｓｎ共晶はんだ）が従来使用されてきた。近年、環境の観点からＰｂフリー化が要求され、Ｐｂはんだ（Ｐｂ−Ｓｎ共晶はんだ）の代わりにＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系などのＰｂフリーはんだが広範囲に使用される。ところが、このＰｂフリーはんだでは、基板の反りに伴う大変形に対してクリープ変形しにくいのでパワーモジュールの昇温・降温サイクルで、はんだ接合部が脆弱化しやすいという問題点がある。はんだ接合部が脆弱化するとパワーモジュールの信頼性が低下するという問題点が発生する。はんだ接合部の脆弱化は、ＴＦＴ（Thermal Fatigue Test 熱疲労試験）、ＴＣＴ（Thermal Cycling Test 熱衝撃サイクル試験）などの信頼性試験で確認される。
特開２００５−３１１０１９号公報

本発明は、はんだ接合部での応力を緩和することができるパワーモジュールを提供する。

本発明の一態様のパワーモジュールは、金属ベースと、第１主面に半導体チップが載置され、前記半導体チップと電気的に接続され、電極端子とはんだ接合される上部電極が第１主面に設けられ、第１主面と相対抗する第２主面に設けられる下部電極が前記金属ベースとはんだ接合される回路基板と、前記回路基板と離間し、前記回路基板を覆うように設けられる樹脂ホルダーと、前記回路基板と離間し、前記金属ベースと前記樹脂ホルダーを締結する締結手段とを具備することを特徴とする。

更に、本発明の他態様のパワーモジュールは、金属ベースと、第１主面に半導体チップが載置され、前記半導体チップと電気的に接続され、電極端子とはんだ接合される上部電極が第１主面に設けられ、第１主面と相対抗する第２主面に設けられる下部電極が前記金属ベースとはんだ接合される回路基板と、端部が前記金属ベースの端部と接し、前記回路基板と離間し、前記回路基板を覆うように設けられるケースと、前記回路基板と離間し、前記金属ベースと前記ケースを締結する締結手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、はんだ接合部での応力を緩和することができるパワーモジュールを提供することができる。

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施例１に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。図１はパワーモジュールを示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うパワーモジュールの断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う部分断面図、図４は図２の領域Ａの拡大断面図、図５は比較例のパワーモジュールを示す平面図、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿う比較例のパワーモジュールの断面図である。本実施例では回路基板と端子の間、及び回路基板と金属ベースの間をＰｂフリーはんだを用いて接合している。

図１に示すように、パワーモジュール８０には、底部に放熱基板である金属ベース１が設けられ、上面に複数の端子５、５ｃ、５ｅと複数のナット１３が設けられる。端子５、５ｃ、５ｅは、図示しない半導体チップと電気的に接続される。ナット１３及び図示しないボルトは、金属ベース１と樹脂ホルダー６を所定の間隔を保つように固定する。ケース８は、パワーモジュール８０を覆う。パワーモジュール８０は、搭載される半導体チップにＩＧＢＴ（Insulated−Gate Bipolar Transistor）を用いたＩＧＢＴモジュールである。パワーモジュール８０は、インバータ分野に使用される。なお、ＩＧＢＴパワーモジュールやパワーＭＯＳモジュール等のパワーモジュールは、電鉄応用分野、電気自動車、インバータ分野、誘導加熱分野など種々の分野に適用される。

図２に示すように、パワーモジュール８０では、金属ベース１の第１主面（表面）に複数の回路基板２が載置される。回路基板２の第１主面（表面）にＩＧＢＴである半導体チップ３が載置される。回路基板２の第１主面（表面）に半導体チップ３と電気的に接続される端子５ｅが設けられる。端子５ｅは、樹脂ホルダー６の上面まで延在している。図示しない端子５ｃ及び端子５も同様に樹脂ホルダー６の上面まで延在している。半導体チップ３はボンディングワイヤ４を介して端子５ｅ、端子５ｃ、端子５などの電極端子と電気的に接続される。

ここで、端子５ｅはＩＧＢＴのエミッタ端子、端子５ｃはＩＧＢＴのコレクタ端子である。端子５は、ＩＧＢＴのゲート端子、ＩＧＢＴのエミッタ端子、或いはＩＧＢＴのコレクタ端子として使用される。

樹脂ホルダー６は、回路基板２と離間し、回路基板２を覆うように設けられる。ケース８は、下端部が金属ベース１の端部と接し、パワーモジュール８０の側面を覆うように設けられる。金属ベース１、樹脂ホルダー６、及びケース８で取り囲まれる空隙部には、界面１１よりも下部にシリコーンゲル９が充填され、界面１１よりも上部にエポキシ樹脂１０が充填される。

パワーモジュール８０の図中の右部分、中央部分、及び左部分には、それぞれ孔７が設けられる。孔７の上部の側面部に樹脂ホルダー６が設けられ、孔７の下部の側面部に金属ベース１が設けられる。孔７には、樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔を一定に保ち、樹脂ホルダー６を金属ベース１に固定する締結手段としてのボルト１２とナット１３が設けられる。ボルト１２の頭部分は金属ベース１の第２主面（裏面）と同じ高さに調整され、ボルト１２の先端部分は樹脂ホルダー６の第１主面（表面）よりも高さが低く調整される。ナット１３の締め付け位置は孔７内部である。

ナット１３をボルト１２のネジ部の所定位置まで締め付けることにより、回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔が一定に保たれる。パワーモジュール８０では、締結手段としてのボルト１２とナット１３が回路基板２の周囲に配置される。締結手段としてのボルト１２とナット１３は、パワーモジュール８０に１１箇所設けられる。ボルト１２には、例えばネジ部の径が３ｍｍで頭部が皿型形状のものを用いている。ナット１３には、例えば内径が３ｍｍの六角形状のものを用いている。ここでは、ナットを用いて固定するものをボルトと定義し、ネジとは呼称しない。

図３に示すように、パワーモジュール８０では、端子５ｃは端子５ｄを介して回路基板２と電気的に接続される。なお、図中の右部分及び中央部分が断面図、図中の左部分が側面図である。

図４に示すように、回路基板２は、基板２１、上部電極２２、下部電極２３から構成される。上部電極２２は、基板２１の第１主面（表面）に設けられる。下部電極２３は、基板の第１主面（表面）と相対向する第２主面（裏面）に設けられる。金属ベース１と下部電極２３の間、及び上部電極２２と端子５ｅの間には、はんだ２４が設けられる。はんだ２４により、回路基板２は金属ベース１に固着され、端子５ｅは回路基板２に固着される。

ここで、金属ベース１には、例えばプレス加工などにより形成され、熱伝導率の優れたＣｕ（銅）を用いているが、代わりに銅合金、ＡＬ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、或いはＭｏ（モリブデン）などを用いてもよい。Ｃｕ（銅）の熱伝導率は、他の金属よりも値が大きく、３９３Ｗ／ｍｋである。ボンディングワイヤ４には、径の比較的大きく、金（Ａｕ）よりも安価な、例えばＡＬ（アルミニウム）が使用される。

端子５、端子５ｃ、端子５ｄ、端子５ｅには、例えば熱伝導率の優れたＣｕ（銅）が使用される。基板２１には、例えば熱伝導率の優れたＡＬＮ（窒化アルミニウム）からなるセラミック基板を用いているが、代わりにＡＬ_２Ｏ_３（アルミナ）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）、ＳｉＣ（炭化珪素）などのセラミック基板を用いてもよい。ＡＬＮ（窒化アルミニウム）の熱伝導率は、他のセラミック基板よりも値が大きく、１７０〜２００Ｗ／ｍｋである。

上部電極２２及び下部電極２３には、例えばＣｕ（銅）を用いているが、代わりにＮｉ（ニッケル）などを用いてもよい。はんだ２４には、ＰｂフリーのＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだを用いているが、代わりにＳｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系などのＰｂフリーはんだを用いてもよい。

図５に示すように、比較例のパワーモジュール９０では、樹脂ホルダー６を金属ベース１に固定する締結手段としてのボルトとナットが設置されない。

図６に示すように、比較例のパワーモジュール９０では、樹脂ホルダー６が回路基板２と離間し、パワーモジュール９０を覆うように設けられる。ケース８は、パワーモジュール９０の周囲を覆うように設けられる。金属ベース１、樹脂ホルダー６、及びケース８で取り囲まれる空隙部には、界面１１よりも下部にシリコーンゲル９が充填され、界面１１よりも上部にエポキシ樹脂１０が充填される。

このため、パワーモジュール９０の動作時、ＴＦＴ（Thermal Fatigue Test 熱疲労試験）、ＴＣＴ（Thermal Cycling Test 熱衝撃サイクル試験）などでは、昇温時或いは降温時、回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔が変化して一定に保たれない。

次に、パワーモジュールの信頼性試験について図７乃至９を参照して説明する。図７はパワーモジュールの変形挙動を示す図、図７（ａ）は昇温時での変形挙動を示す図、図７（ｂ）は降温時での変形挙動を示す図、図８はパワーモジュールのＴＦＴでの不良率の変化を示す図、図９はパワーモジュールのＴＦＴでの不良発生箇所を示す断面図である。

図７（ａ）に示すように、パワーモジュールが動作すると、パワーモジュールは室温から昇温する。パワーモジュールが昇温すると、金属ベース１、回路基板２、端子５ｅ、はんだ２４が伸張する。ここで、ＡＬＮ（窒化アルミニウム）からなるセラミック基板である基板２１の熱膨張係数は４．６×１０^−６／Ｋであり、Ｃｕ（銅）からなる端子及び金属ベース１の熱膨張係数は１７×１０^−６／Ｋであり、Ｐｂフリーはんだからなるはんだ２４の熱膨張係数は２３×１０^−６／Ｋであり、エポキシ樹脂１０の熱膨張係数は３４×１０^−６／Ｋである。ＡＬＮ（窒化アルミニウム）からなる基板２１の熱膨張係数は他の部品よりも小さい。

金属ベース１、回路基板２、端子５ｅ、はんだ２４の上下方向の膨張により、端子５ｅと回路基板２のはんだ接合部の両端部、及び金属ベース１と回路基板２のはんだ接合部の端部には、圧縮応力がかかる。また、金属ベース１、回路基板２、端子５ｅ、はんだ２４の左右方向の伸張及び熱膨張係数の差により、金属ベース１の右端部が図中上方向に移動する。この結果、上下方向の膨張と、左右方向の伸張及び熱膨張係数の差とにより、はんだ接合部の端部には大きな圧縮応力がかかる（図中破線表示）。

図７（ｂ）に示すように、パワーモジュールが動作を停止すると、パワーモジュールは高温から降温する。パワーモジュールが降温すると、金属ベース１、回路基板２、端子５ｅ、はんだ２４が収縮する。

金属ベース１、回路基板２、端子５ｅ、はんだ２４の上下方向の収縮により、端子５ｅと回路基板２のはんだ接合部の両端部、及び金属ベース１と回路基板２のはんだ接合部の端部には、引張り応力がかかる。また、金属ベース１、回路基板２、端子５ｅ、はんだ２４の左右方向の収縮及び熱膨張係数の差により、金属ベース１の右端部が図中下方向に移動する。この結果、上下方向の収縮と、左右方向の収縮及び熱膨張係数の差とにより、はんだ接合部の端部には大きな引張り応力がかかる（図中破線表示）。

なお、パワーモジュールのＯＮ・ＯＦＦ動作時と同様に、ＴＦＴ（Thermal Fatigue Test 熱疲労試験）、ＴＣＴ（Thermal Cycling Test 熱衝撃サイクル試験）などの信頼性試験においても、はんだ接合部に大きな圧縮応力と大きな引張り応力がかかる。熱膨張係数の異なる基板２１、端子、金属ベース１、はんだ２４、エポキシ樹脂１０などにより、高温時或いは降温時では回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔は大きく変化する。

図８に示すように、本実施例のパワーモジュール８０では、複数のボルト１２及びナット１３により、回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔が一定に保たれる。このため、はんだ接合部にかかる圧縮応力と引張り応力が緩和される。したがって、図中実線（ａ）で示すようにＴＦＴ（Thermal Fatigue Test 熱疲労試験）では８×１０^４サイクルまで不良発生を抑制することができる。

一方、比較例のパワーモジュール９０では、ボルト及びナットが設けられていない。高温時或いは降温時では回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔が大きく変化し、はんだ接合部に大きな応力がかかる。このため、はんだ接合部の脆弱化の進行が早い。したがって、図中破線（ｂ）に示すようにＴＦＴ（Thermal Fatigue Test 熱疲労試験）では、６×１０^４サイクルから不良が発生し、サイクル数が増加するにつれて不良率が増加する（４×１０^４サイクルで不良率０％、６×１０^４サイクルで不良率２０％、８×１０^４サイクルで不良率４０％）。

ＴＦＴ（Thermal Fatigue Test 熱疲労試験）で不良と判定されたパワーモジュールでは、図９に示すように、圧縮応力及び引張り応力がかかる端子５ｅと回路基板２のはんだ接合部の両端部、及び金属ベース１と回路基板２のはんだ接合部の端部に、はんだクラックが発生する。特に、より大きな圧縮応力及び引張り応力がかかる端子５ｅと回路基板２のはんだ接合部の両端部には、はんだクラックが多発し、例えば大きな裂け目が発生する。

上述したように、本実施例のパワーモジュールでは、底部に金属ベース１が設けられ、上面に複数の端子５、５ｃ、５ｅと複数のナット１３が設けられる。金属ベース１の表面に複数の回路基板２が載置され、回路基板２の表面に半導体チップ３が載置される。回路基板２は、金属ベース１にはんだ接合される。端子５、５ｃ、５ｅは、回路基板２にはんだ接合される。半導体チップ３は、ボンディングワイヤ４を介して端子５、５ｃ、５ｅと電気的に接続される。樹脂ホルダー６は、回路基板２と離間し、回路基板２を覆うように設けられる。ケース８は、下端部が金属ベース１の端部と接し、パワーモジュール８０の側面を覆うように設けられる。樹脂ホルダー６と金属ベース１は、ボルト１２とナット１３により締結される。回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔は、ボルト１２とナット１３により一定に保たれる。

このため、パワーモジュール８０のＯＮ・ＯＦＦ動作サイクルではんだ接合部にかかる大きな圧縮応力と引張り応力が緩和され、はんだ接合部の脆弱化の進行を大幅に抑制することができる。したがって、パワーモジュール８０を高信頼性化することができる。

なお、本実施例ではパワーモジュールに搭載される半導体チップにＩＧＢＴを用いているが、代わりにパワーＭＯＳ、ＧＴＯ、或いはＳＩＴなどを用いてもよい。また、デバイス種の異なる半導体チップ、例えばＩＧＢＴとパワーＭＯＳトランジスタを用いてもよい。また、Ｐｂフリーはんだの代わりに、Ｐｂ−Ｓｎ共晶はんだを用いてもよい。

次に、本発明の実施例２に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。図１０は、パワーモジュールを示す断面図である。本実施例ではボルトとナットの代わりにネジを用いて樹脂ホルダーを金属ベースに締め付け固定している。

以下、本実施例において、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。

図１０に示すように、搭載される半導体チップにＩＧＢＴを用いたパワーモジュール８１の右部分、中央部分、及び左部分には、それぞれ孔７が設けられる。孔７の上部の側面部に樹脂ホルダー６が設けられる。孔７の下部にはネジ穴を有する金属ベース１が設けられる。孔７には、樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔を一定に保ち、樹脂ホルダー６を金属ベース１に固定する締結手段としてのネジ３１が設けられる。

ネジ３１を金属ベース１のネジ穴に螺着することにより、回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔が一定に保たれる。

上述したように、本実施例のパワーモジュールでは、底部に金属ベース１が設けられ、上面に複数の端子５、５ｃ、５ｅと複数のネジ３１が設けられる。金属ベース１の表面に複数の回路基板２が載置され、回路基板２の表面に半導体チップ３が載置される。回路基板２は、金属ベース１にはんだ接合される。端子５、５ｃ、５ｅは、回路基板２にはんだ接合される。半導体チップ３は、ボンディングワイヤ４を介して端子５、５ｃ、５ｅと電気的に接続される。樹脂ホルダー６は、回路基板２と離間し、回路基板２を覆うように設けられる。ケース８は、下端部が金属ベース１の端部と接し、パワーモジュール８１の側面を覆うように設けられる。樹脂ホルダー６は、ネジ３１により金属ベース１に固定される。回路基板２の周囲の樹脂ホルダー６と金属ベース１の間隔は、ネジ３１により一定に保たれる。

このため、パワーモジュール８１のＯＮ・ＯＦＦ動作サイクルではんだ接合部にかかる大きな圧縮応力と引張り応力が緩和され、はんだ接合部の脆弱化の進行を大幅に抑制することができる。したがって、パワーモジュール８１を高信頼性化することができる。

次に、本発明の実施例３に係るパワーモジュールについて、図面を参照して説明する。図１１は、パワーモジュールを示す断面図である。本実施例ではケースとホルダーが一体成形されたものを使用している。

以下、本実施例において、実施例１と同一構成部分には、同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。

図１１に示すように、搭載される半導体チップにＩＧＢＴを用いたパワーモジュール８２では、ケース部とホルダー部が一体成形されるケース８ａが回路基板２と離間し、端部が金属ベース１に端部に接し、回路基板２を覆うように設けられる。

パワーモジュール８２の図中の右部分、中央部分、及び左部分には、それぞれ孔７が設けられる。孔７の上部の側面部にケース８ａが設けられ、孔７の下部の側面部に金属ベース１が設けられる。孔７には、ケース８ａと金属ベース１の間隔を一定に保ち、ケース８ａを金属ベース１に固定する締結手段としてのボルト１２とナット１３が設けられる。ナット１３をボルト１２のネジ部の所定位置まで締め付けることにより、回路基板２の周囲のケース８ａと金属ベース１の間隔が一定に保たれる。

上述したように、本実施例のパワーモジュールでは、底部に金属ベース１が設けられ、上面に複数の端子５、５ｃ、５ｅと複数のナット１３が設けられる。金属ベース１の表面に複数の回路基板２が載置され、回路基板２の表面に半導体チップ３が載置される。回路基板２は、金属ベース１にはんだ接合される。端子５、５ｃ、５ｅは、回路基板２にはんだ接合される。半導体チップ３は、ボンディングワイヤ４を介して端子５、５ｃ、５ｅと電気的に接続される。ケース８ａは、回路基板２と離間し、下端部が金属ベース１の端部と接し、回路基板２を覆うように設けられる。ケース８ａと金属ベース１は、ボルト１２とナット１３により締結される。回路基板２の周囲のケース８ａと金属ベース１の間隔は、ボルト１２とナット１３により一定に保たれる。

このため、パワーモジュール８２のＯＮ・ＯＦＦ動作サイクルではんだ接合部にかかる大きな圧縮応力と引張り応力が緩和され、はんだ接合部の脆弱化の進行を大幅に抑制することができる。したがって、パワーモジュール８２を高信頼性化することができる。

本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々、変更してもよい。

実施例では、パワーモジュールの空隙部の下部にシリコーンゲルを充填し、空隙部の上部にエポキシ樹脂を充填しているが、代わりに空隙部にエポキシ樹脂を充填してもよい。

本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。
（付記１） 金属ベースと、第１主面に半導体チップが載置され、セラミック基板と、前記セラミック基板の第１主面に設けられる上部電極と、前記セラミック基板の第１主面と相対抗する第２主面に設けられる下部電極とから構成され、前記上部電極が前記半導体チップと電気的に接続され、電極端子とはんだ接合され、前記下部電極が前記金属ベースとはんだ接合されるセラミック回路基板と、前記セラミック回路基板と離間し、前記セラミック回路基板の上部を覆うように設けられる樹脂ホルダーと、前記セラミック回路基板と離間し、前記金属ベースと前記樹脂ホルダーを締結する締結手段とを具備するパワーモジュール。

（付記２） 下端部が前記金属ベースの端部と接し、側面を覆うように設けられるケースを有し、前記金属ベース、前記樹脂ホルダー、及び前記ケースで取り囲まれる空隙部の下部にシリコーンゲルが充填され、前記空隙部の上部に樹脂が充填される付記１に記載のパワーモジュール。

（付記３） 金属ベースと、第１主面に半導体チップが載置され、セラミック基板と、前記セラミック基板の第１主面に設けられる上部電極と、前記セラミック基板の第１主面と相対抗する第２主面に設けられる下部電極とから構成され、前記上部電極が前記半導体チップと電気的に接続され、電極端子とはんだ接合され、前記下部電極が前記金属ベースとはんだ接合されるセラミック回路基板と、端部が前記金属ベースの端部と接し、前記セラミック回路基板と離間し、前記セラミック回路基板を覆うように設けられるケースと、前記セラミック回路基板と離間し、前記金属ベースと前記ケースを締結する締結手段と、前記金属ベース、前記樹脂ホルダー、及び前記ケースで取り囲まれる空隙部の下部に充填されるシリコーンゲルと、前記空隙部の上部に充填される樹脂とを具備するパワーモジュール。

（付記４） 前記金属ベースは、Ｃｕ（銅）、銅合金、ＡＬ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、或いはＭｏ（モリブデン）である付記１乃至３のいずれかに記載のパワーモジュール。

（付記５） 前記セラミック基板は、ＡＬＮ（窒化アルミニウム）、ＡＬ_２Ｏ_３（アルミナ）、Ｓｉ_３Ｎ_４（窒化珪素）、或いはＳｉＣ（炭化珪素）から構成される付記１乃至４のいずれかに記載のパワーモジュール。

（付記６） 前記はんだ接合に使用されるはんだは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、或いはＳｎ−Ｚｎ系のＰｂフリーはんだである付記１乃至５のいずれかに記載のパワーモジュール。

本発明の実施例１に係るパワーモジュールを示す平面図。 図１のＡ−Ａ線に沿うパワーモジュールの断面図。 図１のＢ−Ｂ線に沿うパワーモジュールの部分断面図。 図２の領域Ａの拡大断面図。 本発明の実施例１に係る比較例のパワーモジュールを示す平面図。 図５のＣ−Ｃ線に沿う比較例のパワーモジュールの断面図。 本発明の実施例１に係るパワーモジュールの変形挙動を示す図、図７（ａ）は昇温時での変形挙動を示す図、図７（ｂ）は降温時での変形挙動を示す図。 本発明の実施例１に係るパワーモジュールのＴＦＴ試験での不良率の変化を示す図。 本発明の実施例１に係るパワーモジュールのＴＦＴ試験での不良発生箇所を示す断面図。 本発明の実施例２に係るパワーモジュールを示す断面図。 本発明の実施例３に係るパワーモジュールを示す断面図。

符号の説明

１ 金属ベース
２ 回路基板
３ 半導体チップ
４ ボンディングワイヤ
５、５ｃ、５ｄ、５ｅ 端子
６ 樹脂ホルダー
７、７ａ 孔
８、８ａ ケース
９ シリコーンゲル
１０ エポキシ樹脂
１１ 界面
１２ ボルト
１３ ナット
２１ 基板
２２ 上部電極
２３ 下部電極
２４ はんだ
３１ ネジ
８０、８１、８２、９０ パワーモジュール

Claims (5)

1. 金属ベースと、
   第１主面に半導体チップが載置され、前記半導体チップと電気的に接続され、電極端子とはんだ接合される上部電極が第１主面に設けられ、第１主面と相対抗する第２主面に設けられる下部電極が前記金属ベースとはんだ接合される回路基板と、
   前記回路基板と離間し、前記回路基板を覆うように設けられる樹脂ホルダーと、
   前記回路基板と離間し、前記金属ベースと前記樹脂ホルダーを締結する締結手段と、
   を具備することを特徴とするパワーモジュール。
2. 下端部が前記金属ベースの端部と接し、側面を覆うように設けられるケースを具備することを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
3. 金属ベースと、
   第１主面に半導体チップが載置され、前記半導体チップと電気的に接続され、電極端子とはんだ接合される上部電極が第１主面に設けられ、第１主面と相対抗する第２主面に設けられる下部電極が前記金属ベースとはんだ接合される回路基板と、
   端部が前記金属ベースの端部と接し、前記回路基板と離間し、前記回路基板を覆うように設けられるケースと、
   前記回路基板と離間し、前記金属ベースと前記ケースを締結する締結手段と、
   を具備することを特徴とするパワーモジュール。
4. 前記締結手段は、ボルト及びナットであり、前記ナットを前記ボルトのねじ部の所定位置まで締め付けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパワーモジュール。
5. 前記締結手段は、ネジであり、前記ネジを前記金属ベースのネジ穴に螺着することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパワーモジュール。

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