JP2019029494A - モジュール、電力変換装置及びモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップの表裏面に電極が接続されたモジュールにおいて、半導体チップの電極に対する位置精度を確保しつつ製造工程を簡略化可能とする。【解決手段】トランジスタ９ａ１の上面を表面とし下面を裏面とした場合、表側電極と裏側電極のうち裏側電極である高圧側電極配線２が、トランジスタ９ａ１を側方から囲繞する収容凹部２ａを有し、トランジスタ９ｂ１の上面を表面とし下面を裏面とした場合、表側電極と裏側電極のうち表側電極である低圧側電極配線３が、トランジスタ９ｂ１を側方から囲繞する収容凹部３ａを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、モジュール、電力変換装置及びモジュールの製造方法に関するものである。

自動車等に搭載される電力変換装置（パワーモジュール）は、例えばバッテリから出力される力流電力をモータに供給するための交流電力に変換する。このような電力変換装置は、トランジスタ等の複数の半導体チップを相互に接続した構造を有している。例えば、特許文献１には、このような電力変換装置に適用することができ、半導体チップと半導体チップを冷却する冷却管とを有する半導体モジュールが開示されている。

特開２００７−１６５６２０号公報

ところで、半導体チップの表裏面を２つの電極で挟み込む構造を採用する場合には、例えば電極に導電性ペーストを塗布して半導体チップの配置し、導電性ペーストを加熱するリフロー工程を経て、半導体チップと電極とを接続している。このとき、半導体チップと電極との位置精度を高めるために、先に半導体チップの一方側の面を一方の電極に固定し、その後に半導体チップの他方側の面を他方の電極に固定している。つまり、従来においては、２つの電極を、位置精度を確保して半導体チップに接合するために、導電性ペーストを加熱する工程を２回行う必要がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、半導体チップの表裏面に電極が接続されたモジュールにおいて、半導体チップの電極に対する位置精度を確保しつつ製造工程を簡略化可能とすることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、半導体チップの表面に導電性接合部を介して接続された表側電極と、上記半導体チップの裏面に導電性接合部を介して接続された裏側電極とを有するモジュールであって、上記表側電極及び上記裏側電極の少なくとも一方が、上記半導体チップを側方から囲繞する収容凹部を有するという構成を採用する。

第２の発明は、第１の発明において、上記表側電極及び上記裏側電極の一方が上記収容凹部を有し、上記表側電極及び上記裏側電極の他方が上記収容凹部に対向配置されると共に上記半導体チップに対して上記収容凹部と反対側から覆い被さる冠部を有するという構成を採用する。

第３の発明は、第１の発明において、上記表側電極及び上記裏側電極の一方が上記収容凹部を有し、上記表側電極及び上記裏側電極の他方が上記収容凹部に対向配置されると共に上記収容凹部に向けて突出する凸部を有するという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記収容凹部の深さ寸法が、表裏方向の上記半導体チップの厚さ寸法よりも小さいという構成を採用する。

第５の発明は、電力変換装置であって、上記第１〜第４のいずれかのモジュールからなる、あるいは、上記第１〜第４のいずれかのモジュールを備え、入力電力の形態を変更して出力するという構成を採用する。

第６の発明は、表裏面の各々に接続部を有する半導体チップと、上記半導体チップの表面に導電性接合部を介して接続された表側電極と、上記半導体チップの裏面に導電性接合部を介して接続された裏側電極とを有するモジュールの製造方法であって、上記表側電極及び上記裏側電極の少なくとも一方に設けられると共に上記半導体チップを収容可能な収容凹部に対して、導電性ペーストを配置する導電性ペースト配置工程と、上記収容凹部に上記半導体チップを収容すると共に、上記表側電極と上記裏側電極とで挟んだ状態で上記半導体チップを保持する半導体チップ保持工程と、上記導電性ペーストを加熱することによって上記導電性接合部を形成する導電性接合部形成工程とを有するという構成を採用する。

第７の発明は、上記第６の発明において、上記半導体チップ、上記表側電極及び上記裏側電極を金型内部に収容した状態で上記導電性接合部形成工程を行い、上記導電性接合部形成工程後に、上記半導体チップ、上記表側電極及び上記裏側電極を樹脂材で覆うインサート成形を行うモールド工程を有するという構成を採用する。

本発明によれば、半導体チップの表面に接続された表側電極と半導体チップの裏面に接続された裏側電極との少なくとも一方が、半導体チップを側方から囲繞可能な収容凹部を有している。このため、導電性ペーストの流動性が高い状態であっても、半導体チップの表側電極あるいは裏側電極に対する位置精度を維持することができる。したがって、本発明によれば、表側電極と裏側電極とを１つの工程で半導体チップに接合することが可能となる。よって、本発明によれば、半導体チップの表裏面に電極が接続されたモジュールにおいて、半導体チップの電極に対する位置精度を確保しつつ製造工程を簡略化することが可能となる。

本実施形態の電力変換装置の概略構成図であり、（ａ）が回路図であり、（ｂ）が断面図である。 図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態の電力変換装置の製造方法を説明するための模式図である。 本実施形態の電力変換装置の変形例を示す模式的な断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るモジュール、電力変換装置及びモジュールの製造方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。なお、本実施形態においては、本発明のモジュールからなる電力変換装置及びその製造方法の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の電力変換装置１の概略構成図であり、（ａ）が回路図であり、（ｂ）が断面図である。本実施形態の電力変換装置１は、車両に搭載され、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータ機能を有するパワーモジュールである。図１（ａ）に示すように、本実施形態の電力変換装置１は、高圧側電極配線２と、低圧側電極配線３と、Ｕ相用スイッチングレグ４と、Ｖ相用スイッチングレグ５と、Ｗ相用スイッチングレグ６と、出力用電極配線７と、制御電極配線８（図１（ｂ）参照）とを有している。

図１（ａ）に示すように、高圧側電極配線２は、バッテリＢの高圧側端子と接続されており、Ｕ相用スイッチングレグ４、Ｖ相用スイッチングレグ５及びＷ相用スイッチングレグ６をバッテリＢの高圧側端子に接続している。低圧側電極配線３は、バッテリＢの低圧側端子と接続されており、Ｕ相用スイッチングレグ４、Ｖ相用スイッチングレグ５及びＷ相用スイッチングレグ６をバッテリＢの低圧側端子に接続している。

Ｕ相用スイッチングレグ４、Ｖ相用スイッチングレグ５及びＷ相用スイッチングレグ６は、複数のアーム９が複数並列接続されて形成されている。各々のアーム９は、直列接続された１つの上アーム９ａと１つの下アーム９ｂとを有している。上アーム９ａは、コレクタが高圧側電極配線２に接続され、エミッタが出力用電極配線７に接続されたトランジスタ９ａ１と、カソードが高圧側電極配線２に接続され、アノードが出力用電極配線７に接続されたダイオード９ａ２とを備えている。下アーム９ｂは、コレクタが出力用電極配線７に接続され、エミッタが低圧側電極配線３に接続されたトランジスタ９ｂ１と、アノードが低圧側電極配線３に接続され、カソードが出力用電極配線７に接続されたダイオード９ｂ２とを備えている。

出力用電極配線７は、Ｕ相用スイッチングレグ４、Ｖ相用スイッチングレグ５及びＷ相用スイッチングレグ６との各々に対して設けられており、各々のアーム９において、上アーム９ａと下アーム９ｂとの間に接続されている。これらの出力用電極配線７から交流電力が不図示のモータに向けて出力される。制御電極配線８は、トランジスタ９ａ１のベースと、トランジスタ９ｂ１のベースとの各々に１本ずつ接続されている。これらの制御電極配線８は、不図示の制御装置の制御の下に、トランジスタ９ａ１及びトランジスタ９ｂ１に駆動信号を入力する。

図１（ｂ）は、１つのアーム９に沿って切断した断面図である。この図に示すように、本実施形態の電力変換装置１は、上述の高圧側電極配線２と、低圧側電極配線３と、出力用電極配線７、制御電極配線８、アーム９に加えて、樹脂モールド部１０と、導電性接合部１１と、制御電極配線保持部１２と、熱伝導シート１３と、冷却器１４とを備えている。なお、本実施形態の電力変換装置１の設置姿勢は、重力方向に対して特に限定されるものではない。ただし、以下の説明においては、説明の便宜上、図１（ｂ）の座標軸に示すように、高圧側電極配線２側を下側、低圧側電極配線３を上側として説明する。

高圧側電極配線２は、樹脂モールド部１０に保持された導電性の金属配線であり、例えば銅（Ｃｕ）材によって形成されている。この高圧側電極配線２は、湾曲された出力用電極配線７の下側に配置されている。また、高圧側電極配線２は、上面側に、下方に向けて窪んだ収容凹部２ａを有している。この収容凹部２ａは、半導体チップからなるトランジスタ９ａ１とダイオード９ａ２とを個別に収容しており、トランジスタ９ａ１とダイオード９ａ２をそれぞれ側方から囲繞するように平面視において矩形状に形状設定されている。この収容凹部２ａの深さ寸法は、表裏方向（図１（ｂ）における上下方向）におけるトランジスタ９ａ１やダイオード９ａ２の厚さ寸法よりも小さく設定されている。

図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。上述したように、Ｕ相用スイッチングレグ４、Ｖ相用スイッチングレグ５及びＷ相用スイッチングレグ６は、複数のアーム９が複数並列接続されている。本実施形態の電力変換装置１では、Ｕ相用スイッチングレグ４、Ｖ相用スイッチングレグ５及びＷ相用スイッチングレグ６が、それぞれ５つずつのアーム９を並列に備えているものとする。このため、高圧側電極配線２は、各スイッチングレグに１０箇所の収容凹部２ａを有している。このような高圧側電極配線２は、導電性接合部１１を介してトランジスタ９ａ１（５つのトランジスタ９ａ１）及びダイオード９ａ２（５つのダイオード９ａ２）の下側面と接続されている。

低圧側電極配線３は、高圧側電極配線２と同様に、樹脂モールド部１０に保持された導電性の金属配線であり、例えば銅（Ｃｕ）材によって形成されている。この低圧側電極配線３は、湾曲された出力用電極配線７の上側に配置されている。また、低圧側電極配線３は、下面側に、上方に向けて窪んだ収容凹部３ａを有している。この収容凹部３ａは、半導体チップからなるトランジスタ９ｂ１とダイオード９ｂ２とを個別に収容しており、トランジスタ９ｂ１とダイオード９ａ２とをそれぞれ側方から囲繞するように平面視において矩形状に形状設定されている。この収容凹部３ａの深さ寸法は、表裏方向（図１（ｂ）における上下方向）におけるトランジスタ９ｂ１やダイオード９ｂ２の厚さ寸法よりも小さく設定されている。このような低圧側電極配線３に形成された収容凹部３ａは、高圧側電極配線２に形成された収容凹部２ａと同様に、図１（ｂ）の奥行方向に５つずつ配列されている。このような低圧側電極配線３は、導電性接合部１１を介してトランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２の上側面と接続されている。

出力用電極配線７は、高圧側電極配線２及び低圧側電極配線３と同様に、樹脂モールド部１０に保持された導電性の金属配線であり、例えば銅（Ｃｕ）材によって形成されている。出力用電極配線７は、図１（ｂ）に示すように、断面形状が略Ｓ字状となるように湾曲されており、一端側が高圧側電極配線２の上方に配置され、他端側が低圧側電極配線３の下方に配置されている。出力用電極配線７は、高圧側電極配線２に対向される部位に高圧側電極配線２に向かって突出して設けられた冠部７ａを有している。この冠部７ａには、図２に示すように、トランジスタ９ａ１とダイオード９ａ２とがそれぞれ収容される凹部７ａ１が形成されている。このような冠部７ａは、図２に示すように、トランジスタ９ａ１及びダイオード９ａ２に高圧側電極配線２と反対側から覆い被さるように配置されている。このような出力用電極配線７は、導電性接合部１１を介してトランジスタ９ａ１及びダイオード９ａ２の上面側と接続されている。

また、出力用電極配線７は、図１（ｂ）に示すように、低圧側電極配線３に対向される部位に低圧側電極配線３に向かって突出して設けられた冠部７ｂを有している。この冠部７ｂには、トランジスタ９ｂ１とダイオード９ｂ２とがそれぞれ収容される凹部（不図示）が形成されている。このような冠部７ｂは、トランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２に低圧側電極配線３と反対側から覆い被さるように配置されている。このような出力用電極配線７は、導電性接合部１１を介してトランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２の下面側と接続されている。

制御電極配線８は、制御電極配線保持部１２に保持された状態で樹脂モールド部１０の内部に配置されている。この制御電極配線８は、トランジスタ９ａ１上方のベースあるいはトランジスタ９ｂ１下方のベースに接続されている。

トランジスタ９ａ１及びトランジスタ９ｂ１は、トランジスタとして機能を有する扁平かつ矩形状のベアチップ（半導体チップ）からなる。トランジスタ９ａ１は、高圧側電極配線２の上面側に設けられた収容凹部２ａに収容された状態で、高圧側電極配線２と出力用電極配線７との間に配置されている。このトランジスタ９ａ１は、上面側にエミッタが形成され、下面側にコレクタが形成されている。トランジスタ９ｂ１は、低圧側電極配線３の下面側に設けられた収容凹部３ａに収容された状態で、低圧側電極配線３と出力用電極配線７との間に配置されている。このトランジスタ９ｂ１は、上面側にエミッタが形成され、下面側にコレクタが形成されている。

例えば、トランジスタ９ａ１の上面を表面とし下面を裏面とした場合、出力用電極配線７がトランジスタ９ａ１の表面に導電性接合部１１を介して接続された表側電極となる。また、高圧側電極配線２がトランジスタ９ａ１の裏面に導電性接合部１１を介して接続された裏側電極となる。さらに、これらの表側電極と裏側電極のうち裏側電極である高圧側電極配線２が、トランジスタ９ａ１を側方から囲繞する収容凹部２ａを有している。

一方、トランジスタ９ｂ１の上面を表面とし下面を裏面とした場合、出力用電極配線７がトランジスタ９ｂ１の裏面に導電性接合部１１を介して接続された裏側電極となる。また、低圧側電極配線３がトランジスタ９ｂ１の表面に導電性接合部１１を介して接続された表側電極となる。さらに、これらの表側電極と裏側電極のうち表側電極である低圧側電極配線３が、トランジスタ９ｂ１を側方から囲繞する収容凹部３ａを有している。

ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２は、ダイオードとして機能を有する扁平かつ矩形状のベアチップ（半導体チップ）からなる。ダイオード９ａ２は、高圧側電極配線２の上面側に設けられた収容凹部２ａに収容された状態で、高圧側電極配線２と出力用電極配線７との間に配置されている。このダイオード９ａ２は、上面側にアノードが形成され、下面側にカソードが形成されている。ダイオード９ｂ２は、低圧側電極配線３の下面側に設けられた収容凹部３ａに収容された状態で、低圧側電極配線３と出力用電極配線７との間に配置されている。このダイオード９ｂ２は、上面側にアノードが形成され、下面側にカソードが形成されている。

樹脂モールド部１０は、高圧側電極配線２、低圧側電極配線３、出力用電極配線７及び制御電極配線８等を保持するベース部材であり、絶縁性の樹脂材によって形成されている。この樹脂モールド部１０は、高圧側電極配線２の下面と低圧側電極配線３の上面とを露出するようにして、高圧側電極配線２及び低圧側電極配線３を保持している。

導電性接合部１１は、高圧側電極配線２とトランジスタ９ａ１の下面（コレクタ）との間、出力用電極配線７とトランジスタ９ａ１の上面（エミッタ）との間、低圧側電極配線３とトランジスタ９ｂ１の上面（エミッタ）との間、出力用電極配線７とトランジスタ９ａ１の下面（コレクタ）との間、高圧側電極配線２とダイオード９ａ２の下面（カソード）との間、出力用電極配線７とダイオード９ａ２の上面（アノード）との間、低圧側電極配線３とダイオード９ｂ２の上面（アノード）との間、及び、出力用電極配線７とダイオード９ｂ２の下面（カソード）との間に介挿されている。これらの導電性接合部１１は、熱硬化性の導電性ペーストを加熱することによって硬化させた導電性部材であり、トランジスタ９ａ１あるいはトランジスタ９ｂ１を電極（高圧側電極配線２、低圧側電極配線３あるいは出力用電極配線７）と電気的に接続する。

これらの導電性接合部１１のうち高圧側電極配線２とトランジスタ９ａ１及びダイオード９ａ２の下面（コレクタ、カソード）との間に介挿された導電性接合部１１は、高圧側電極配線２の収容凹部２ａに収容された状態で設けられている。また、導電性接合部１１のうち低圧側電極配線３とトランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２の上面（エミッタ、アノード）との間に介挿された導電性接合部１１は低圧側電極配線３の収容凹部３ａに収容された状態で設けられている。

制御電極配線保持部１２は、制御電極配線８を保持する部位であり、絶縁性の樹脂によって形成されている。この制御電極配線保持部１２は、樹脂モールド部１０によって保持されている。熱伝導シート１３は、高圧側電極配線２と冷却器１４との間、及び、低圧側電極配線３と冷却器１４との間に介挿されている。これらの熱伝導シート１３は、高圧側電極配線２の樹脂モールド部１０に被覆されていない領域と、低圧側電極配線３の樹脂モールド部１０に被覆されていない領域とに配置されており、高圧側電極配線２あるいは低圧側電極配線３から冷却器１４に熱を伝達する。冷却器１４は、例えば内部に冷却水が流されており、高圧側電極配線２や低圧側電極配線３を経由してトランジスタ９ａ１やトランジスタ９ｂ１から伝達された熱を外部に放出する。なお、冷却器１４としては、放熱フィン等を用いることも可能である。

このような本実施形態の電力変換装置１は、バッテリＢから供給される直流電力を、トランジスタ９ａ１及びトランジスタ９ｂ１のオンオフが適宜切り替えられることによって、交流電力に変換して出力する。

続いて、本実施形態の電力変換装置１の製造方法について図３の模式図を参照して説明する。まず、図３（ａ）に示すように、例えば削り出し等によって収容凹部２ａが形成された高圧側電極配線２と、同様に削り出し等によって冠部７ａが形成された出力用電極配線７とを作製する。なお、出力用電極配線７には冠部７ｂも合せて形成される。また、収容凹部３ａが形成された不図示の低圧側電極配線３も作製する。さらに、図３（ａ）に示すように、高圧側電極配線２の収容凹部２ａに対して、導電性接合部１１となる導電性ペースト１１ａを塗布する（導電性ペースト配置工程）。また、出力用電極配線７の冠部７ａの凹部７ａ１にも導電性ペースト１１ａを塗布する。なお、図示していないが、低圧側電極配線３の収容凹部３ａと、出力用電極配線７の冠部７ｂの凹部７ｂ１にも導電性ペースト１１ａを塗布する。

続いて、図３（ｂ）に示すように、高圧側電極配線２の収容凹部２ａにダイオード９ａ２及びトランジスタ９ａ１を配置し、高圧側電極配線２と出力用電極配線７とで挟み込んだ状態とすることによってダイオード９ａ２及びトランジスタ９ａ１を保持する（半導体チップ保持工程）。なお、図示していないが、低圧側電極配線３の収容凹部３ａにはダイオード９ｂ２及びトランジスタ９ｂ１を配置し、低圧側電極配線３と出力用電極配線７とで挟み込んだ状態とすることによってダイオード９ｂ２及びトランジスタ９ｂ１を保持する。

さらに、図３（ｂ）に示すように、トランジスタ９ａ１等を保持した高圧側電極配線２、出力用電極配線７、及び、低圧側電極配線３（不図示）を射出成形用の金型１００のキャビティに配置する。続いて、金型ごと加熱して、導電性ペースト１１ａを硬化させて導電性接合部１１を形成する（導電性接合部形成工程）。

続いて、図３（ｃ）に示すように、金型１００のキャビティに溶融樹脂を射出し、その後冷却することによって、トランジスタ９ａ１等を保持した高圧側電極配線２、出力用電極配線７、及び、低圧側電極配線３（不図示）を樹脂材で覆うインサート成形を行う（モールド工程）。これによって、樹脂モールド部１０が形成される。なお、複数のトランジスタ９ａ１同士の間にも樹脂材が流れ込み、図３（ｃ）に示すように、トランジスタ９ａ１同士の間にも樹脂モールド部１０が入り込んだ状態で形成される。なお、金型１００のキャビティには、制御電極配線８や制御電極配線保持部１２も合せて収容される。

その後、熱伝導シート１３や冷却器１４が設置されることによって本実施形態の電力変換装置１となる。このような本実施形態の電力変換装置１は、車両に搭載される。このとき、高圧側電極配線２がバッテリＢの高圧側端子に接続され、低圧側電極配線３がバッテリＢの低圧側端子に接続され、出力用電極配線７がモータに接続され、制御電極配線８が制御部と接続される。

以上のような本実施形態の電力変換装置１及びその製造方法においては、例えばトランジスタ９ａ１及びダイオード９ａ２の上面を表面とし下面を裏面とした場合、表側電極と裏側電極のうち裏側電極である高圧側電極配線２が、トランジスタ９ａ１及びダイオード９ａ２をそれぞれ側方から囲繞する収容凹部２ａを有している。また、トランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２の上面を表面とし下面を裏面とした場合、表側電極と裏側電極のうち表側電極である低圧側電極配線３が、トランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２をそれぞれ側方から囲繞する収容凹部３ａを有している。このため、導電性ペースト１１ａの流動性が高い状態であっても、トランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２の高圧側電極配線２等に対する位置精度を維持することができる。したがって、本実施形態の電力変換装置１によれば、上述のように、１回の加熱工程でトランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２の接合をすることが可能となる。したがって、本実施形態の電力変換装置１によれば、トランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２の高圧側電極配線２等に対する位置精度を確保しつつ製造工程を簡略化することが可能となる。

また、本実施形態の電力変換装置１においては、出力用電極配線７が、トランジスタ９ａ１及びダイオード９ａ２に高圧側電極配線２と反対側から覆い被さるように配置された冠部７ａと、トランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２に低圧側電極配線３と反対側から覆い被さるように配置された冠部７ｂとを有している。このため、製造時に冠部７ａによってもトランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２が移動することを規制することができる。したがって、トランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２の高圧側電極配線２等に対する位置精度をより確実に確保することが可能となる。

また、本実施形態の電力変換装置１においては、収容凹部２ａ及び収容凹部３ａの深さ寸法が、トランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２の厚さ寸法よりも小さく設定されている。このため、高圧側電極配線２と出力用電極配線７とが短絡することを防止し、また低圧側電極配線３と出力用電極配線７とが短絡することを防止することができる。

また、本実施形態の電力変換装置１の製造方法においては、金型１００の内部で導電性ペースト１１ａを加熱することで導電性接合部１１を形成し、その後、金型１００の内部に溶融樹脂を射出することでインサート成形を行っている。このため、金型１００から取り出すことなく、導電性接合部形成工程とモールド工程を行うことができ、製造工程が簡略化される。

また、本実施形態の電力変換装置１においては、インサート成形によって、高圧側電極配線２と出力用電極配線７との間や、低圧側電極配線３と出力用電極配線７との間にも樹脂モールド部１０が入り込んだ状態となっている。このため、経時劣化等によって、高圧側電極配線２と出力用電極配線７とが短絡、あるいは、低圧側電極配線３と出力用電極配線７とが短絡することを防止することができる。なお、より短絡を確実に防止するために、高圧側電極配線２の出力用電極配線７との対向面、出力用電極配線７の高圧側電極配線２との対向面、低圧側電極配線３の出力用電極配線７との対向面、及び、出力用電極配線７の低圧側電極配線３との対向面のいずれかあるいは複数に対して絶縁シートを別途貼付するようにしても良い。

また、本実施形態の電力変換装置１においては、収容凹部２ａ及び収容凹部３ａが削り出しによって形成する例を説明した。収容凹部２ａ及び収容凹部３ａを削り出しによって形成することで、高圧側電極配線２の収容凹部２ａと反対側の面と、低圧側電極配線３の収容凹部３ａと反対側の面とを平坦とすることができる。このため、エンボス加工等によって収容凹部２ａ及び収容凹部３ａを形成する場合と比較して、高圧側電極配線２の収容凹部２ａと反対側の面と、低圧側電極配線３の収容凹部３ａと反対側の面とを平面度を向上させ、冷却器１４との間に隙間が生じることを防止することができる。したがって、収容凹部２ａ及び収容凹部３ａを削り出しによって形成することで冷却効率の向上を図ることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、出力用電極配線７が、トランジスタ９ａ１及びダイオード９ａ２に高圧側電極配線２と反対側から覆い被さるように配置された冠部７ａと、トランジスタ９ｂ１及びダイオード９ｂ２に低圧側電極配線３と反対側から覆い被さるように配置された冠部７ｂとを有しており、該冠部７ａ及び冠部７ｂに、トランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２及びダイオード９ｂ２がそれぞれ収容される凹部が形成されている構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示すように、出力用電極配線７が、収容凹部２ａに向けて突出する凸部７ｃを備える構成を採用することも可能である。また、図４には示されていないが、同様に、出力用電極配線７が、収容凹部３ａに向けて突出する凸部を備えるようにすることも可能である。このような構成を採用することによって、高圧側電極配線２と出力用電極配線７との距離、及び、低圧側電極配線３と出力用電極配線７との距離を長く確保することができ、より確実に短絡が生じることを防止することが可能となる。

また、出力用電極配線７に対して、冠部や凸部を設けずに平坦面とすることも可能である。また、収容凹部を出力用電極配線７に形成し、高圧側電極配線２や低圧側電極配線３に冠部や凸部を設ける構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、半導体チップがトランジスタ９ａ１、トランジスタ９ｂ１、ダイオード９ａ２あるいはダイオード９ｂ２である構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の半導体チップを表側電極と裏側電極とで挟んだ状態となるモジュールの全般に適用することが可能である。

また、上記実施形態においては、直流電力を交流電力に変換するインバータ機能を有するパワーモジュールに本発明を適用した例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、交流電力を直流電力に変換するパワーモジュールや、直流電力の電圧を変化させるパワーモジュール等に本発明を適用することも可能である。つまり、本発明は、入力電力の形態を変更して出力する電力変換装置に適用することが可能である。

１……電力変換装置、２……高圧側電極配線（表側電極）、２ａ……収容凹部、３……低圧側電極配線（裏側電極）、３ａ……収容凹部、４……Ｕ相用スイッチングレグ、５……Ｖ相用スイッチングレグ、６……Ｗ相用スイッチングレグ、７……出力用電極配線（表側電極、裏側電極）、７ａ……冠部、７ａ１……凹部、７ｂ……冠部、７ｂ１……凹部、７ｃ……凸部、８……制御電極配線、９……アーム、９ａ……上アーム、９ａ１……トランジスタ（半導体チップ）、９ａ２……ダイオード（半導体チップ）、９ｂ……下アーム、９ｂ１……トランジスタ（半導体チップ）、９ｂ２……ダイオード（半導体チップ）、１０……樹脂モールド部、１１……導電性接合部、１１ａ……導電性ペースト、１２……制御電極配線保持部、１３……熱伝導シート、１４……冷却器、１００……金型、Ｂ……バッテリ

Claims (7)

1. 半導体チップの表面に導電性接合部を介して接続された表側電極と、前記半導体チップの裏面に導電性接合部を介して接続された裏側電極とを有するモジュールであって、
   前記表側電極及び前記裏側電極の少なくとも一方は、前記半導体チップを側方から囲繞する収容凹部を有することを特徴とするモジュール。
2. 前記表側電極及び前記裏側電極の一方が前記収容凹部を有し、前記表側電極及び前記裏側電極の他方が前記収容凹部に対向配置されると共に前記半導体チップに対して前記収容凹部と反対側から覆い被さる冠部を有することを特徴とする請求項１記載のモジュール。
3. 前記表側電極及び前記裏側電極の一方が前記収容凹部を有し、前記表側電極及び前記裏側電極の他方が前記収容凹部に対向配置されると共に前記収容凹部に向けて突出する凸部を有することを特徴とする請求項１記載のモジュール。
4. 前記収容凹部の深さ寸法は、表裏方向の前記半導体チップの厚さ寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載のモジュール。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のモジュールからなる、あるいは、請求項１〜４のいずれか一項に記載のモジュールを備え、
   入力電力の形態を変更して出力することを特徴とする電力変換装置。
6. 表裏面の各々に接続部を有する半導体チップと、前記半導体チップの表面に導電性接合部を介して接続された表側電極と、前記半導体チップの裏面に導電性接合部を介して接続された裏側電極とを有するモジュールの製造方法であって、
   前記表側電極及び前記裏側電極の少なくとも一方に設けられると共に前記半導体チップを収容可能な収容凹部に対して、導電性ペーストを配置する導電性ペースト配置工程と、
   前記収容凹部に前記半導体チップを収容すると共に、前記表側電極と前記裏側電極とで挟んだ状態で前記半導体チップを保持する半導体チップ保持工程と、
   前記導電性ペーストを加熱することによって前記導電性接合部を形成する導電性接合部形成工程と
   を有することを特徴とするモジュールの製造方法。
7. 前記半導体チップ、前記表側電極及び前記裏側電極を金型内部に収容した状態で前記導電性接合部形成工程を行い、
   前記導電性接合部形成工程後に、前記半導体チップ、前記表側電極及び前記裏側電極を樹脂材で覆うインサート成形を行うモールド工程を有する
   ことを特徴とする請求項６記載のモジュールの製造方法。

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