JP2000245170A - 半導体モジュールとそれを用いた電力変換装置及びその製法 - Google Patents

半導体モジュールとそれを用いた電力変換装置及びその製法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】モジュール化された電力変換装置で、リードイ
ンサートケースと絶縁金属基板及び配線基板を有する構
造の場合、更なる小型化、低価格化を行うには、配線幅
を細くすることが困難であり、また、金属ワイヤーのパ
ッド面積の増加が、小形・低価格化の妨げとなってい
た。 【解決手段】絶縁接着シートを狭持させた状態で金属ベ
ースとリードフレームを固着し、金属ベースに外装樹脂
モールドケースを接着剤等で固着すると共に、この外装
樹脂モールドケース内に樹脂封止材を充填し、外装樹脂
モールドケースと内部に塔載した半導体素子等の回路部
品を一体封止する構造の半導体モジュールを用いて電力
変換装置を構成し、小形、低価格を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はパワー半導体素子及
び制御素子が搭載された混成集積回路を有するインバー
タ等に代表される電力変換装置に適用されるものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の電力変換装置で用いられている主
回路部と主回路の制御を行う回路部及びパルス幅変調
（ＰＷＭ）制御を行うマイクロコンピュータ等の回路が
混在する半導体モジュール構造（断面図）を図１９に示
す。従来構造では、パワー半導体素子１１ａ，１１ｂを
実装する金属ベースとして放熱性を考慮したアルミ絶縁
基板等に代表される絶縁金属基板１９が適用される。一
般に絶縁金属基板１９には樹脂と熱伝導性の良いフィラ
ーを混ぜ合わせて作られる樹脂絶縁層２０が用いられ、
樹脂絶縁層２０上に主回路及び制御回路の部品を固着並
びに配線するための箔状の積層導体１４が形成されてい
る。また、制御回路の集積回路２３ような低発熱部品
は、放熱の必要性が無いためガラスエポキシ系等の安価
な配線基板２１ａを用いてモジュール内に配置されてい
る。外装樹脂モールドケース３３には、樹脂モールド形
成時に一体形成された主端子１７及び制御端子２４が埋
め込まれ（以下リードインサートケースと呼ぶ）、外装
樹脂モールドケース３３の内部に導出された主端子１７
及び制御端子２４の一部と、各パワー半導体素子１１
ａ，１１ｂ、絶縁金属基板１９上の積層導体１４及び配
線基板２１ａ上の積層導体１４を金属ワイヤー１６によ
って電気的に接続している。また、外装樹脂モールドケ
ース３３内の部品上面に樹脂封止材３２を充填して各内
臓部品を被覆している。絶縁金属基板１９は配線基板２
１ａと比較すると高価であるため、本モジュール構造で
は絶縁金属基板１９の占有面積の縮小が低価格化の大き
な要素となるが、製品としてシステムのワンパッケージ
化を行うと内部の搭載部品が増加し、従って絶縁金属基
板１９のサイズも拡大する傾向にある。それに加え、電
力変換装置の入出力部である主端子１７と各パワー半導
体素子１１ａ，１１ｂ並びに絶縁金属基板１９上の積層
導体１４の電気的接続を金属ワイヤー１６により行って
いるため、電流容量に見合う複数の金属ワイヤー１６が
必要となり、金属ワイヤー１６のパッド面積（ワイヤ接
続部の面積）の増加を招き小型・低価格化の妨げとな
る。
【０００３】一方、この問題を回避するためとしては、
特開平１０−１２５８２６号で開示されるモジュール構
造があり、これの構造（断面図）を図２０に示す。ここ
では主端子１７と一体形成されたリードフレーム１３が
絶縁金属基板１９上における積層導体１４の役割を果た
し、金属ベース１５上のパワー半導体素子１１ａ，１１
ｂは全てこのリードフレーム上に実装され、主端子１７
とパワー半導体素子１１ａ，１１ｂの間はリードフレー
ム１３によって電気的導通が行われる。また、モジュー
ルのベース板としては、絶縁金属基板１９の代わりにア
ルミや銅の金属板が金属ベース１５として適用され、前
記リードフレーム１３、配線基板２１ａは絶縁接着シー
ト１８を狭持して金属ベース１５に固着される。ここで
絶縁接着シート１８は絶縁金属基板１９における樹脂絶
縁層２０の役割を果たし、成分としてはエポキシ樹脂等
の熱硬化性の樹脂でガラス転移温度が１００℃を超える
様な絶縁樹脂シートである。本モジュールでは、積層導
体１４のエッチングに代表される複雑な製造プロセスが
必要な絶縁金属基板１９の代わりに絶縁層や積層導体が
形成されていない安価な金属ベース１５と絶縁接着シー
ト１８及びプレス機等で製造可能な打ち抜きリードフレ
ーム１３を使用して絶縁金属基板１９と同等な機能を構
成できるため、部材のコストダウンが見込めると共に配
線の細線化と金属ワイヤー１６の本数削減によってパッ
ド面積を縮小化でき、モジュールの小形・低価格化が可
能となることが特徴である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図１９に示すリードイ
ンサートケースと絶縁金属基板及び配線基板を有する構
造の場合、更なる電力変換装置の小型化、低価格化を行
うには絶縁金属基板の面積を小型化しなければならない
が、一般に基板を小形化する際には配線幅を縮小する必
要があり、その場合は電流容量を維持するため配線厚を
増加することが必要である。しかし絶縁金属基板上の積
層導体厚は一般に70〜200μｍと比較的薄く単位配線幅
あたりの電流容量が少ないため配線幅を細くすることが
困難であり、小型化の限界を決める要因の一つとなる。
また、電力変換装置の入出力部である主端子１７と各パ
ワー半導体素子１１ａ、１１ｂ並びに絶縁金属基板１９
上の積層導体１４の電気的接続を金属ワイヤー１６によ
るワイヤボンディングで行っているため、接続部には電
流容量に見合う複数本の金属ワイヤー１６が必要とな
り、金属ワイヤー１６のパッド面積の増加を招き小形・
低価格化の妨げとなる。
【０００５】一方、図２０に示すようにパワー半導体１
１ａ、１１ｂと絶縁接着シート１８付き金属ベース１５
に固着されたリードフレームと制御回路が固着された配
線基板２１ａを一度にモールド形成する構造（トランス
ファモールド）においては以下の問題点を抱える。即
ち、 （１）半導体素子、ボンディングワイヤの上面を樹脂が
覆うので流動性の高い樹脂を用いて一体モールドする必
要が有り、その場合樹脂回り込みを防ぐため出力端子周
辺の公差を最小にする必要が生じる。従って、図１９の
様なモールドケース構造と比較した場合、金型のコスト
が大きくなり少量生産品への適用には不向きである。
【０００６】（２）使用する樹脂の膨張及び収縮によっ
て応力が生じ、モールドするサイズに比例して金属ベー
スの反りが増大するため、反りを押さえるために外形サ
イズに制限が生じてしまい自由なシステム構成が構築で
きない。
【０００７】（３）システム全面をモールドする際、モ
ールド外部に引き出す電極の向きを金属ベースに対して
垂直方向にする場合は金型が複雑になり非常にコスト高
となるため、端子は金属ベースに平行に導出することが
望ましい。この様な端子の導出方向の問題より外部回路
との接続に大きな制約が生じシステムの小形化ができな
い。またこれは、外部放熱フィンと出力端子の絶縁距離
を考慮すると、金属ベースに垂直な方向の樹脂モールド
の高さをあまり小さくできないこととなり、これはモー
ルド樹脂量の増大を引き起こし、（２）の問題にもつな
がる。
【０００８】（４）電力変換装置及びシステムを構成す
る上で必要な絶縁トランスや電解コンデンサの様に凹凸
が有る部品をリードフレームと共に樹脂にて一体形成す
るには、全ての部品を完全に覆う必要があることから多
量の樹脂が必要となり、価格が高騰して安価なシステム
の構成ができなくなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めには、絶縁接着シートを狭持させた状態で金属ベース
とリードフレームを固着し、金属ベースに外装樹脂モー
ルドケースを接着剤等で固着すると共に、この外装樹脂
モールドケース内に樹脂封止材を充填し、外装樹脂モー
ルドケースと内部に塔載した半導体素子等の回路部品を
一体封止する。
【００１０】また、リードフレームの一部もしくはリー
ドフレームと絶縁接着シートを狭持させ固着させた金属
ベースの一部と外装樹脂モールドケースを一体形成し、
この外装樹脂モールドケース（以下、リードフレームケ
ースと呼ぶ。）内に樹脂封止材を充填し、内部に塔載し
た半導体素子等の回路部品と前記外装樹脂モールドケー
スを一体封止する構造の半導体モジュールを用いて電力
変換装置及びシステムを構成する。
【００１１】リードフレームを用いることで金属ワイヤ
ーの本数を削減できると共に、リードフレーム厚を絶縁
金属基板の導体厚の３倍以上にも設定可能であるため、
同絶縁金属ベース上のパターンよりもリードフレーム幅
を狭くしてリードフレーム面積及び金属ベースの小型化
が可能となると共に、外装樹脂ケースを用いることで装
置及びシステムを構成するのに必要な凹凸部品をリード
フレーム上及び外装モールドケース内に実装する際、こ
れらの部品のモールド時に必要となる樹脂の量を最小限
にすることが可能である。
【００１２】即ち、必要なモールド樹脂は装置の外装部
分及び内蔵した回路部品で被服を必要とする部分に用い
た量だけである。従って、樹脂の膨張及び収縮によって
生じる応力を最小限に押さえることができ、金属ベース
の反りを緩和することが可能であり、装置サイズにあわ
せて自由に外形サイズを選択できると共に低価格化が可
能である。
【００１３】更に、リードフレームケースの形成に必要
な設備は一般の外装ケース製造装置と等しく多大な設備
投資の必要がなく、少量生産品への適用に向いている。
また、外部との接続端子の位置に関しては金属ベースに
対して垂直に端子が導出されるため、レイアウトの自由
度を十分確保することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施例とし
ての電力変換装置の断面形状（後で示す図３のＡ−Ａ
‘断面に沿った電力変換装置の断面図）を示す。図２は
本実施例の電力変換装置の鳥瞰図である。電力変換装置
としてはこの他に上面カバーなどがあるが、内部構造を
示すためにここでは省略してある。本実施例の電力変換
装置においては、装置底部に本発明による樹脂モールド
により一体化されたパワー半導体モジュール１１ａ、１
１ｂが設置され、リードフレーム１３の一部が曲げられ
モジュールの外部に導出される主端子１７、制御端子２
４が、外装樹脂モールドケース３０とは分離した配線基
板２１ｂに接続され、配線基板２１ｂにはパワー半導体
素子以外の部品である電解コンデンサ４２や、装置の入
出力を配線するための端子台４３が搭載される。本装置
では更に誘導電動機の回転機の出力特性を制御するマイ
クロプロセッサや、パワー半導体１１ａ、１１ｂを駆動
するドライバＩＣ等の集積回路２３及びその周辺制御回
路用部品２２、制御用電源回路、絶縁トランス４１等を
配線基板２１ａに搭載する。
【００１５】本実施例の特徴は前記半導体モジュールに
あり、図１に加えて図３に部品上を樹脂封止する前の半
導体モジュール部の上面図を示す。ここで、モジュール
の外部に導出されている主端子１７、制御端子２４はモ
ジュール内部ではそのまま金属ベース１５上へ延長され
リードフレーム１３を形成する。リードフレーム１３は
絶縁接着シート１８を狭持して金属ベース１５と固着さ
れ、パワー半導体素子１１ａ，１１ｂはこのリードフレ
ーム１３上にはんだにより直接実装される。ここで前記
絶縁接着シート１８は図２０で用いたものと同様で高耐
圧、高熱伝導率、低熱膨張率の特性を持つ未硬化性樹脂
シートであり、金属ベース１５はアルミ、銅に代表され
る高熱伝導率を有する金属を使用し、図１９で示した従
来技術の樹脂絶縁層２０やエッチングされた積層導体１
４の形成は必要としない。外装樹脂モールドケース３０
の樹脂部と金属ベース１５の周辺部は接着剤等で固着
し、更にリードフレーム１３、半導体素子１１ａ、１１
ｂ、主端子１７及び制御端子２４の間はそれぞれアルミ
ワイヤに代表される金属ワイヤー１６によって電気的に
接続され、モジュールの金属ベース１５上に全部品搭載
後、部品の上面にはエポキシ等の樹脂封止材３２が充填
され、半導体モジュールとしては外装樹脂モールドケー
ス３０と一体化したモールド構造となる。樹脂封止材３
２の充填量としてはモジュール内のリードフレーム１３
上に実装された部品１１ａ，１１ｂ及び金属ワイヤー１
６などを覆い隠すだけの量があれば問題無いため、充填
する樹脂量を最小限にすることにより、樹脂の膨張及び
収縮によって生じる応力を最小限に押さえ、金属ベース
１５の反りを緩和することが可能であると共に、材料費
の低減にもつながる。またこれはモジュールサイズに関
する自由度が大きいことにつながるため、モジュールサ
イズ、形状も電力変換装置としてのシステムに最適化す
ることが可能である。また外装樹脂モールドケース３０
の製作時又は樹脂封止時に設備的な制約を受けないた
め、モジュールの外部に導出する主端子１７、制御端子
２４は金属ベースに垂直に立てることが容易であり、配
線基板２１ａとの接続性の向上及び小形化を含むシステ
ム構成上の自由度を拡大することができる。更に、図２
０のパワー半導体素子１１ａ，１１ｂや金属ワイヤー１
６等、樹脂注入時破壊され易い部品を一体モールドする
構造のトランスファモールドの場合と異なり、外装樹脂
モールドケース３０の内部に樹脂封止材３２を充填する
ため、主端子１７、制御端子２４及び外装樹脂モールド
ケース３０の金型を安価に押さえることができる。
【００１６】制御回路部は発熱量が小さいため安価なエ
ポキシ系の配線基板２１ｂを適用し、本実施例では前記
一体化されたモールド部分の上面に導出されている主端
子１７、制御端子２４にはんだ等で接続され、制御回路
部品２２、集積回路部品２３は配線基板２１ａ上の積層
導体１４にはんだにより実装され、最後に電解コンデン
サ４２、端子台１４等が配線基板２１ｂに搭載され、電
力変換装置の基本的な構造を形成する。本実施例の前記
基板及び部品構成は電力変換装置としての最小限の構成
であり、本装置構成に更に外部インターフェース等の制
御基板を接続することなどにより、電力変換装置として
の更なる上位システムを構成していくことが可能であ
る。
【００１７】第２の実施例を図４、図５に示す。第１の
実施例との相違点は次の内容である。すなわち、図１に
おいてモジュール外部の配線基板２１ａ上に実装してい
る制御用部品２２、集積回路部品２３の一部をモールド
されたモジュール内部に搭載している点である。ここで
は制御端子２４は配線基板２１ａにはんだで接続され、
主回路側のリードフレーム部とは金属ワイヤーで電気的
に接続される。樹脂封止材３２は配線基板２１ａ上の部
品を完全に覆うことが可能な高さが最低限必要である。
本構造の場合、第１の実施例と比較して配線基板２１ａ
のサイズが縮小可能で、モジュールの小形化が可能とな
る。また配線基板２１ａの下部には熱的には金属ベース
１５は必要無いため、金属ベース１５のサイズを主回路
リードフレーム１３の下部のみに縮小することによって
低価格化にも有利となる。この場合の装置としての主要
工程図を図６に示す。またこれに対応する製造フローは
図７に示すとおりである。
【００１８】第３の実施例を図８に示す。第１の実施例
との相違点は外装樹脂モールドケースを予めリードフレ
ーム１３と一体成形したリードフレームケース１２とし
ている点である。これにより、第１の実施例におけるリ
ードフレーム１３と外装樹脂モールドケース３０のそれ
ぞれの金属ベースへの接着工程を、リードフレームケー
ス１２の金属ベースへの接着工程で同時に行うことが可
能であり、前記工程短縮が可能となる。ここではリード
フレーム１３の絶縁接着シート１８と固着する境界のリ
ードの部分に図８の様な曲げを形成し、リードの前後に
樹脂の入り込む隙間を設けることが必要となる。即ち前
記リード部の前後を樹脂封止材３２で覆うことにより、
金属ベース１５及びリードフレームケース１２間に発生
する熱応力の不均衡に起因するリードフレーム１３への
応力を緩和できる。これにより同部の固着強度の信頼性
を向上させることができる構造である。
【００１９】この場合の半導体モジュール部の製造工程
を図９に示す。同図（ａ）に示す様に、予めリードフレ
ーム１３が外装樹脂モールドケース１２と一体成形され
ていることに特徴を有する。（ａ）（ｂ）の順に行程が
進む。
【００２０】第４の実施例を図１０、図１１に示す。第
３の実施例との相違点は、第２の実施例と同様に制御部
品を搭載した配線基板２１ａの一部をモジュール内部に
内蔵としたことにある。ここでは制御端子２４の部分は
図１９で示した従来のインサート端子構造（リードイン
サートケース３３の構造）をとり、配線基板２１ａと前
記制御端子２４は金属ワイヤー１６で接続される。本実
施例においても第３の実施例と比較して更にモジュール
サイズの小形化、低価格化を行ったことを特徴とする。
【００２１】第５の実施例を図１２に示す。第４の実施
例との相違点は、配線基板２１ａにおいて両面実装基板
の搭載を可能とした点にある。ここではリードインサー
トケース３３における配線基板２１ａの下部を一部下げ
前記両面実装基板の部品がリードインサートケース３３
に接触しない構造としたことに特徴がある。ただし、配
線基板２１ａ上のボンディング用パッド部分の裏面にお
いては、ボンディング強度を確保する必要性があること
からリードインサートケース３３と配線基板２１ａが密
着された状態にしておく必要がある。このため、同部分
は配線パターンのみにとどめる。配線基板２１ａは第４
の実施例と比較して更に多層化、高密度化が可能とな
り、基板サイズが縮小できることからモジュールのサイ
ズの小形化につながる。
【００２２】第６の実施例を図１３に示す。第５の実施
例との相違点は配線基板２１ａの下部において、更にリ
ードフレームケースのフィンとの取付面側も削り取った
構造とすることにある。この結果、電力変換装置として
駆動時の放熱フィン４４からの配線基板２１ａ上の制御
回路部品への熱の伝播を空気層で遮断することが可能と
なる。更にモジュール底面（図面の下側）を、図面の手
前側を大地側にして、大地に対して垂直方向にして取り
付けることにより、煙突効果による空気の対流が発生す
るため温度上昇の抑制に効果を得ることができる。自己
発熱の大きな部品はその直下のモジュール取付面を放熱
フィン４４に直接接触させ放熱させる必要があるが、制
御回路部品等の比較的自己発熱の小さな部品に対しては
放熱フィン４４から受ける熱を遮断することは部品の温
度上昇の抑制に有効である。
【００２３】第７の実施例を図１４、図１５、図１６に
示す。第５の実施例との相違点はリードフレームケース
１２を金属ベース１５と一体成形とする構造である。即
ち、リードフレーム１３と金属ベース１５を絶縁接着シ
ート１８を狭持して固着させた後に図１７（ｂ）に示す
様な金型５１，５２を用いて、金属ベース１５の端部、
主端子１７、リードフレームケース１２を一体成形す
る。ここで、金属ベース１５は図１４、図１５に示す様
に斜面状或いは鍵状に予め形成しておくことにより、リ
ードフレームケース１２との接合強度の強化を図る。図
１６の場合は外装樹脂モールドケース１２、３３を金属
ベース１５の下面に回り込ませることにより同等の効果
を得る。前記リードフレームケース１２の形成の際、半
導体素子１１ａ、１１ｂや金属ワイヤーを行うリードフ
レーム上面は上金型５１で樹脂の流入を防ぎ、下金型５
２によって金属ベース１５と外装樹脂モールドケースの
一体成形を行う。従って、絶縁接着シート１８上のリー
ドフレーム１３間の隙間には樹脂が注入されるが、前記
の通りリードフレーム１３の上面への注入を防げばこの
後の部品実装には支障は生じない。この場合の装置とし
ての半導体モジュール部の主要工程図を図１７に示す。
これに対応する製造フローは図１８に示すとおりであ
る。図１８を第２の実施例の製造工程である図７と比較
すると、外装樹脂モールドケース３０と金属ベース１５
の接着工程を省略することが可能であり、低価格化に関
する効果が見込める。
【００２４】
【発明の効果】本発明によると次の効果が有る。
【００２５】（１）絶縁金属基板を採用せず、同基板と
同等の役割を金属ベースと絶縁接着シート、リードフレ
ームで満足させることにより、モジュールの大きな原価
比率を占める基板コストの大幅低減が可能となる。
【００２６】（２）リードフレーム厚は絶縁金属ベース
の導体厚の３倍以上確保可能である。従ってこのリード
フレームの厚みを増加させ、幅を縮小させることによ
り、同様の電流容量を確保しつつ、パワー配線部の総配
線面積を縮小させ、金属ベースの小形化及びモジュール
の小形化を図ることが可能である。
【００２７】（３）リードフレーム、絶縁接着シート、
金属ベースによるモジュール構造を外装樹脂モールドケ
ースを用い樹脂封止材で充填することにより、従来トラ
ンスファモールドの課題であった金型のコストが低減で
き、少量生産品にも適用可能となる。
【００２８】（４）前記トランスファモールドよりモー
ルド形成後の金属ベース平坦度の確保が容易であるた
め、モジュールサイズに関しても同トランスファモール
ドよりも柔軟な対応が可能となる。
【００２９】（５）前記トランスファモールドと異な
り、モジュールから導出される端子を金属ベースに対し
垂直方向へ引き出すことが容易であるため、モジュール
外部基板との接続に関する自由度が高く、電力変換装置
としての小形化が可能である。
【００３０】本発明のモジュール構造は以上の効果を得
ることより、信頼性、機能を確保した上でモジュールの
小形化、低価格化に有効であると言える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における電力変換装置の断面
構成図。
【図２】本発明の第１の実施例における電力変換装置の
斜視模式図。
【図３】本発明の第１の実施例における樹脂封止前の半
導体モジュールの上面構成図。
【図４】本発明の第２の実施例における電力変換装置の
断面構成図。
【図５】本発明の第２の実施例における樹脂封止前の半
導体モジュールの上面構成図。
【図６】本発明の第２の実施例における装置製造工程
図。
【図７】本発明の第２の実施例、実施例７における製造
フロー。
【図８】本発明の第３の実施例における電力変換装置の
断面構成図。
【図９】本発明の第３の実施例における半導体モジュー
ル部製造工程図。
【図１０】本発明の第４の実施例における電力変換装置
の断面構成図。
【図１１】本発明の第４の実施例における樹脂封止前の
半導体モジュールの上面構成図。
【図１２】本発明の第５の実施例における電力変換装置
の断面構成図。
【図１３】本発明の第６の実施例における電力変換装置
の断面構成図。
【図１４】本発明の第７の実施例における電力変換装置
の断面構成図。
【図１５】本発明の第７の実施例における電力変換装置
の断面構成図。
【図１６】本発明の第７の実施例における電力変換装置
の断面構成図。
【図１７】本発明の第７の実施例における半導体モジュ
ール部製造工程図。
【図１８】本発明の第７の実施例における製造フロー。
【図１９】従来法による半導体モジュールの断面構成
図。
【図２０】従来法による半導体モジュールの断面構成
図。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ・・・パワー半導体素子、１２・・・外装樹脂
モールドケース（リードフレームケース部）、１３・・・
リードフレーム、１４・・・積層導体、１５・・・金属ベー
ス、１６・・・金属ワイヤー、１７・・・主端子、１８・・・絶
縁接着シート、１９・・・絶縁金属基板、２０・・・樹脂絶縁
層、２１ａ、２１ｂ・・・配線基板、２２・・・制御回路用部
品、２３・・・集積回路部品、２４・・・制御端子、３０・・・
外装樹脂モールドケース、３１・・・取付穴、３２・・・樹脂
封止材、３３・・・外装樹脂モールドケース（リードイン
サートケース部）、４１・・・絶縁トランス、４２・・・電解
コンデンサ、４３・・・端子台、４４・・・放熱フィン、５１
・・・モールドケース用上金型、５２・・・モールドケース用
下金型。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 洋 千葉県習志野市東習志野七丁目１番１号株 式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 中津 欣也 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小川 敏夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 丹波 昭浩 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山田 一二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 5H006 AA05 DB02 DB07 HA01 HA06 HA08 5H007 AA06 DB12 EA02 HA03 HA04 HA05 HA07

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パワー半導体を用いて構成された主回路部
    とパワー半導体を制御する制御回路部を内蔵する半導体
    モジュールを用いた電力変換装置において、リードフレ
    ーム上に固着されたパワー半導体素子を有し配線基板上
    にマイクロコンピュータ等の制御用半導体素子を有し、
    該リードフレームによって主回路部と制御回路部及び外
    部接続端子を電気的に接続し、該リードフレームは金属
    ベースと電気的に絶縁するため樹脂絶縁層を挟み込むよ
    うにして金属ベースに固着され、該金属ベースに固着さ
    れる外装樹脂モールドケースを有し、該外装樹脂モール
    ドケース内に樹脂を充填し、外装樹脂モールドケース内
    のリードフレームとリードフレーム上の回路部品及び半
    導体素子を封止した構造を特徴とする半導体モジュール
    及びそれを用いた電力変換装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、パワー半導体素子やマ
    イクロコンピュータ等の制御用半導体素子が固着され、
    主回路部と制御回路部及び外部接続端子を電気的に接続
    するリードフレームの一部が外装樹脂モールドケースと
    一体形成された構造を特徴とする半導体モジュール及び
    それを用いた電力変換装置。
  3. 【請求項３】請求項１において、パワー半導体素子やマ
    イクロコンピュータ等の制御用半導体素子が固着され、
    主回路部と制御回路部及び外部接続端子を電気的に接続
    するリードフレームの一部と金属ベースの一部を外装樹
    脂モールドケースと一体形成された構造を特徴とする半
    導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置。
  4. 【請求項４】請求項１において、該外装樹脂モールドケ
    ース内部に配線基板を有し、配線基板にパワー半導体の
    制御回路を有し、該リードフレームとリードフレーム上
    の回路部品及び外部接続端子と配線基板間の電気的接続
    に金属ワイヤーを用い、該外装樹脂モールドケース内に
    樹脂を充填し、外装樹脂モールドケース内のリードフレ
    ームとリードフレーム上の回路部品及び半導体素子を封
    止した構造を特徴とする半導体モジュール及びそれを用
    いた電力変換装置。
  5. 【請求項５】請求項４において、該外装樹脂モールドケ
    ース内部に両面部品実装を行った配線基板を有し、その
    配線基板が固着される支持部を少なくとも金属ワイヤー
    が配線基板に接続される部分の直下に有することを特徴
    とする半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装
    置。
  6. 【請求項６】請求項４において、該外装樹脂モールドケ
    ース上に該配線基板を有し、該外装樹脂モールドケース
    の底面即ち金属ベース側の面上において、該配線基板の
    直下部における樹脂部と放熱フィンの間を接触させずに
    空気が対流可能な空間を設けることを特徴とする半導体
    モジュール及びそれを用いた電力変換装置。
  7. 【請求項７】パワー半導体を用いて構成された主回路部
    とパワー半導体を制御する制御回路部を内蔵する半導体
    モジュールを用いた電力変換装置の製法において、主回
    路部と制御回路部及び外部接続端子を電気的に接続する
    リードフレームの一部を外装樹脂モールドケースと一体
    形成する工程を有し、該リードフレームに絶縁層を挟み
    込むように金属ベースを固着する工程を有し、該金属ベ
    ースと外装樹脂モールドケースを接着する工程を有し、
    該リードフレーム上及び該配線基板上にパワー半導体素
    子や制御用半導体素子を固着する工程を有し、該リード
    フレームとパワー半導体素子と制御用半導体素子を金属
    ワイヤーで電気的に接続する工程を有し、該外装樹脂モ
    ールドケース内に樹脂を充填して外装樹脂モールドケー
    ス内のリードフレームとリードフレーム上の半導体素子
    等の回路部品を封止する工程を有したことを特徴とする
    半導体モジュール及びそれを用いた電力変換装置の製
    法。
  8. 【請求項８】請求項６において、該リードフレームの一
    部と該金属ベースの一部を外装樹脂モールドと一体形成
    する工程を有したことを特徴とする半導体モジュール及
    びそれを用いた電力変換装置の製法。
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