JP2012146919A - 半導体モジュール - Google Patents

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】金属ブロックと半導体素子とのはんだ付け性及び金属ブロックと樹脂との密着性を確保すると共に、製造コストの上昇を抑えた半導体モジュール、及びその製造方法等を提供すること。
【解決手段】本半導体モジュールは、金属ブロックと、前記金属ブロックの一方の面に設けられた半導体素子設置領域にはんだ層を介して設置された半導体素子と、前記金属ブロック及び前記半導体素子に樹脂をモールドして形成されるモールド部と、を有し、前記金属ブロックの一方の面は、めっき領域と、粗化領域と、を含み、前記半導体素子設置領域は、前記めっき領域に設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、樹脂によるモールド部を備える半導体モジュール等に関する。
従来より、金属ブロック上にはんだ層を介して半導体素子を設置し、その半導体素子を被覆するように樹脂をモールドした半導体モジュールが知られている。
このような半導体モジュールでは、例えば、金属ブロックに設置される半導体素子直下のはんだ厚みの安定性を向上するとともに、金属ブロックと樹脂との密着度を確保するために、半導体素子が設置される金属ブロックの表面における半導体素子設置領域以外の部分に複数の方形凹部を略等間隔で縦横に配置していた（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、金属ブロック上の半導体素子を設置する領域には、めっき等の表面処理が施されていないため、酸化しやすく、はんだ濡れ性確保のために厳しい温湿度管理や還元処理が必要である等の問題があった。又、金属ブロックがＣｕの無垢材である場合には、はんだ接合の際に金属間化合物としてＣｕＳｎが形成され、カーケンダルボイドが発生する等の問題があった。
そこで、このような問題を解決するために、金属ブロックの表面全体にＮｉめっきを施すことが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１８６６２２号公報 特開２００３−１２４４０６号公報
しかしながら、Ｎｉめっきと樹脂とは密着性が悪く、金属ブロックと樹脂とが剥離する虞がある。金属ブロックと樹脂とが剥離すると、はんだ層にクラックが入る等の信頼性上の問題が生じる。そのため、従来は、表面全体にＮｉめっきが施された金属ブロックと樹脂との密着性を確保すべく、金属ブロックの樹脂が形成される領域に、高価なポリアミド樹脂等のプライマを塗布しており、製造コストを上昇させる要因となっていた。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、金属ブロックと半導体素子とのはんだ付け性及び金属ブロックと樹脂との密着性を確保すると共に、製造コストの上昇を抑えた半導体モジュール、及びその製造方法等を提供することを課題とする。
本半導体モジュールは、金属ブロックと、前記金属ブロックの一方の面に設けられた半導体素子設置領域にはんだ層を介して設置された半導体素子と、前記金属ブロック及び前記半導体素子に樹脂をモールドして形成されるモールド部と、を有し、前記金属ブロックの一方の面は、めっき領域と、粗化領域と、を含み、前記半導体素子設置領域は、前記めっき領域に設けられていることを要件とする。
本半導体モジュールの製造方法は、金属ブロックと、前記金属ブロックの一方の面に設けられた半導体素子設置領域にはんだ層を介して設置された半導体素子と、前記金属ブロック及び前記半導体素子に樹脂をモールドして形成されるモールド部と、を有する半導体モジュールの製造方法であって、複数の半導体素子設置領域が並設された帯状の金属材料を準備し、前記金属材料の一方の面の所定領域にめっきを施し、前記複数の半導体素子設置領域を含むめっき領域を形成する第１工程と、前記めっき領域をマスクで被覆する第２工程と、前記金属材料の一方の面の前記マスクから露出する領域を粗化し、粗化領域を形成する第３工程と、前記金属材料を短手方向に切断して個片化し、前記半導体素子設置領域を少なくとも１つ含む金属ブロックを形成する第４工程と、を有することを要件とする。
本発明によれば、金属ブロックと半導体素子とのはんだ付け性及び金属ブロックと樹脂との密着性を確保すると共に、製造コストの上昇を抑えた半導体モジュール、及びその製造方法等を提供できる。
本発明の第１の実施の形態に係る半導体モジュール１の外観を例示する斜視図である。 図１の半導体モジュール１の要部要素を便宜上分解して例示する分解斜視図である。 図１の半導体モジュール１の各ラインに沿った断面図である。 ドライブ基板９０と半導体モジュール１の接続方法の一例を示す図であり、（Ａ）は、半導体モジュール１の上方からの透視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるラインＡ−Ａに沿った断面図である。 樹脂モールド部６０の延長側部６２と冷却板５０の側面５０ｂとの密着態様の好ましい複数の例を示す図である。 金属ブロック３０に半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。 凹部３５を拡大して例示する断面図である。 粗化領域３０ｂの表面粗度と粗化領域３０ｂと樹脂モールド部６０とのせん断強度との関係を例示する図であり、（Ａ）は金属ブロック３０の材料が銅である場合、（Ｂ）は金属ブロック３０の材料がアルミニウムである場合の図である。 金属ブロック３０の製造方法について例示する平面図（その１）である。 金属ブロック３０の製造方法について例示する平面図（その２）である。 金属ブロック３０の製造方法について例示する平面図（その３）である。 金属ブロック３０の製造方法について例示する平面図（その４）である。 金属ブロック３０の製造方法について例示する平面図（その５）である。 半導体モジュール１の実装状態の一例を示す断面図である。 金属ブロック３０Ａに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。 金属ブロック３０Ｂに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。 金属ブロック３０Ｂに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する断面図である。 凹部３７を拡大して例示する平面図である。 金属ブロック３０Ｃに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。 半導体モジュール１を含むハイブリッドシステム６００の一例を示す概要図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
〈第１の実施の形態〉
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体モジュール１の外観を例示する斜視図であり、（Ａ）は、上方から見た斜視図であり、（Ｂ）は、下方から見た斜視図である。尚、搭載状態に応じて上下方向が異なるが、以下では、便宜上、半導体モジュール１の冷却板側を下方とする。また、用語の定義として、「中心側」または「中央側」とは、半導体モジュール１の中心Ｏ（図１（Ａ）参照）を基準とする。尚、中心Ｏは凡そであればよく、厳密に決定されるべき性質のものでない。図２は、図１の半導体モジュール１の要部要素を便宜上分解して例示する分解斜視図である。
図示の例では、半導体モジュール１は、ハイブリッド車又は電気自動車で使用されるモータ駆動用のインバータを構成する。
図３は、図１の半導体モジュール１の各ラインに沿った断面図であり、（Ａ）は、ラインＡ−Ａに沿った断面図であり、（Ｂ）は、ラインＢ−Ｂに沿った断面図であり、（Ｃ）は、ラインＣ−Ｃに沿った断面図であり、（Ｄ）は、ラインＤ−Ｄに沿った断面図である。
半導体モジュール１は、主なる構成要素として、半導体素子１０と、配線部材２０，２２と、金属ブロック３０と、絶縁シート４０と、冷却板５０と、樹脂モールド部６０とを含む。
半導体素子１０は、パワー半導体素子を含み、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field‐effect transistor)のようなスイッチング素子を含んでよい。尚、図示の例では、半導体モジュール１はインバータを構成し、半導体素子１０は、正極ラインと負極ラインとの間に互いに並列に配置されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アーム及び各下アームを構成するＩＧＢＴ及びダイオードであってよい。
配線部材２０，２２は、金属板（リードフレーム基材）から加工されて構成される。図示の例では、配線部材２０は、電源ライン用の配線部材（電源ライン用リード）である。また、配線部材２２は、ピン状の形態を有し、信号伝達用の配線部材（信号ライン用リード）である。配線部材２０は、はんだ等により、対応する半導体素子１０の端子に接続されてもよい。図示の例では、配線部材２０は、はんだ層８０により、対応する半導体素子１０に接続される。また、配線部材２２は、ワイヤボンディング（アルミ細線）等により、対応する半導体素子１０の端子に接続されてもよい。例えばＩＧＢＴに関しては、配線部材２０は、金属ブロック３０を介してＩＧＢＴのコレクタ電極に接続される。また、配線部材２０は、ＩＧＢＴのエミッタ電極に接続される。配線部材２２は、ＩＧＢＴのゲート電極に接続される。
金属ブロック３０は、熱（過渡熱等）を吸収し拡散するヒートシンク機能を備える。金属ブロック３０は、ヒートシンク機能を有するものであれば金属以外の材料で構成されてもよいが、好ましくは、銅や銅合金、或いはアルミニウムのような、熱拡散性の優れた金属から形成される。金属ブロック３０の上面には、はんだ等により半導体素子１０が設置される。図示の例では、金属ブロック３０の上面には、はんだ層８２を介して半導体素子１０が設置される。金属ブロック３０は、主に、半導体素子１０の駆動時に生じる半導体素子１０からの熱を吸収し内部に拡散する。なお、金属ブロック３０については、別途、詳説する。
絶縁シート４０は、例えば樹脂シートからなり、金属ブロック３０と冷却板５０との間の電気的な絶縁性を確保しつつ、金属ブロック３０から冷却板５０への高い熱伝導を可能とする。絶縁シート４０は、図３等に例示するように、金属ブロック３０の下面よりも大きい外形を有する。
尚、絶縁シート４０は、好ましくは、はんだや金属膜等を用いることなく、直接、金属ブロック３０と冷却板５０を接合する。これにより、はんだを用いる場合に比べて、熱抵抗を低くすることができ、工程を簡素化することができる。また、冷却板５０側にもはんだ付け用表面処理が不要となる。例えば、絶縁シート４０は、後述の樹脂モールド部６０と同様の樹脂材料（エポキシ樹脂）からなり、後述の樹脂モールド部６０のモールド時の圧力及び温度により金属ブロック３０及び冷却板５０に接合する。
冷却板５０は、熱伝導性の良い材料から形成され、例えば、アルミなどの金属により形成されてもよい。冷却板５０は、下面側にフィン５４を有する。フィン５４の数や配列態様は、特に言及しない限り任意である。また、フィン５４の構成（形状・高さ等）も任意であってよい。フィン５４は、例えばストレートフィンやピンフィンの千鳥配置等で実現されてもよい。半導体モジュール１の実装状態では、フィン５４は、冷却水や冷却空気のような冷却媒体と接触する。このようにして、半導体素子１０の駆動時に生じる半導体素子１０からの熱は、金属ブロック３０、絶縁シート４０及び冷却板５０を介して、冷却板５０のフィン５４から冷却媒体へと伝達され、半導体素子１０の冷却が実現される。
尚、フィン５４は、冷却板５０と一体で形成されてもよいし（例えば、アルミダイカスティング）、溶接等により冷却板５０と一体化されてもよい。
冷却板５０は、一方向（本例では、図１のＹ方向）の両端部に締結部５２を含む。各締結部５２は、ボルト座面を提供し、ボルト座面には、ボルト挿通用の締結穴５３が形成される。冷却板５０は、冷却媒体が連通する冷却媒体流路を形成する流路形成部材（水路、ハウジング等）１００に締結されてもよい（図１４参照）。
冷却板５０の締結部５２は、図１等に例示するように、冷却板５０の端部における他の領域よりもＹ方向に突出した領域内に形成される。即ち、図１に示す例では、締結部５２は、両端部にそれぞれ２箇所形成され、各端部において、２箇所の締結部５２は、Ｘ方向で両側の領域であって、その間の領域よりもＹ方向に突出した領域内に形成される。尚、冷却板５０の締結部５２は、例えばプレス加工により冷却板５０と一体に形成されるが、冷却板５０とは別に形成され、冷却板５０に溶接等により固定されてもよい。
樹脂モールド部６０は、図３等に例示するように、半導体素子１０、配線部材２０，２２、金属ブロック３０、絶縁シート４０及び冷却板５０を樹脂でモールドすることにより形成される。即ち、樹脂モールド部６０は、冷却板５０の上面に対して、半導体モジュール１の主要構成要素（半導体素子１０、配線部材２０，２２、金属ブロック３０及び絶縁シート４０）を内部に封止する部位である。尚、使用される樹脂は、例えばエポキシ樹脂であってよい。但し、配線部材２０，２２については、周辺装置との接続用端子２０ａ，２２ａ及びそれらを所定位置まで引き出すための付属部分（以下、付属部分を含めて単に端子２０ａ，２２ａという）が、樹脂モールド部６０から露出する。また、冷却板５０は、締結部５２が樹脂モールド部６０から露出する。即ち、締結部５２は、冷却板５０における樹脂モールド部６０との密着領域よりも（Ｙ方向）側方側に設定される。尚、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａは、樹脂モールド部６０によるモールド封止後のリードカット及びフォーミングにより最終形状が実現されてもよい。
ここで、本実施の形態では、図１、図３（Ａ）及び（Ｃ）等に例示するように、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａは、樹脂モールド部６０からＸ方向に露出して延在するのに対して、冷却板５０の締結部５２は、樹脂モールド部６０からＹ方向に露出して延在する。即ち、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａと冷却板５０の締結部５２とは、樹脂モールド部６０からの露出方向が直交する関係となっている。換言すると、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａは、半導体モジュール１のＸ方向の両側面にて樹脂モールド部６０から露出し、冷却板５０の締結部５２は、導体モジュール１のＹ方向の両側面にて樹脂モールド部６０から露出する。
このような構成によれば、冷却板５０の締結部５２（特に締結穴５３）の鉛直方向上方に、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａが延在しないので、後述の流路形成部材（水路、ハウジング等）１００（図１４参照）に冷却板５０の締結部５２を真上からボルト締結することが可能となり、ボルト締結の作業性が良好であると共に、無駄なスペースを無くすことができる。また、図４に例示するように、配線部材２２の各端子（信号端子）２２ａをドライブ基板９０に接続する際、ドライブ基板９０のＸ方向の両端が、配線部材２２の各端子（信号端子）２２ａの存在領域（信号端子エリア）に対して上下方向で対向する。従って、ドライブ基板９０の中央部（図においてＷで指示する領域）を活用する際、レイアウトの自由度が高くなる（例えば、ドライブ基板９０内において高電圧の回路ブロックと低電圧の回路ブロックとを分けやすくなる）。
尚、冷却板５０の締結部５２の延在方向及び配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａの延在方向は、平面視で略直角であればよく、上記の効果を実質的に損なわない範囲で９０度からずれてもよい。また、冷却板５０の締結部５２の延在方向及び配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａの延在方向は、必ずしも樹脂モールド部６０の対応する側面に対して略垂直である必要はなく、また、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａは、樹脂モールド部６０からの露出後に上下方向やＹ方向に曲げられた部位を有してもよい。実質的には、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａは、締結部５２が露出する側の樹脂モールド部６０の側面とは異なる側面側に位置すればよい。
樹脂モールド部６０は、好ましくは、図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）にて対比的に示すように、配線部材２０，２２の端子２０ａ，２２ａが露出する側部領域（図３（Ｃ））において、該側部領域と隣接する側部領域（図３Ｄ）よりも側方に突出したリブ部６６を有する。リブ部６６は、配線部材２０，２２の露出部付近で配線部材２０，２２に対して上下方向に延在する。即ち、リブ部６６は、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａの根本（樹脂モールド部６０に対する根本）を上下方向から覆う態様で設けられる。リブ部６６は、配線部材２０，２２の端子２０ａ，２２ａが露出する側部領域のみに対応して設けられる。従って、図１（Ｂ）に例示するように、樹脂モールド部６０の側部は、リブ部６６間が凹状になり、全体として凹凸状となる。これにより、樹脂モールド部６０の側部においてＹ方向で隣り合う配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａ間の沿面距離を増加することができる。
また、リブ部６６は、好ましくは、図３（Ｃ）に例示するように、上下方向で配線部材２０，２２の露出位置のみならず、樹脂モールド部６０の側部の高さ方向の広範囲に亘って設けられる。これにより、樹脂モールド部６０の端部の強度・剛性を高めることができる。例えば、リブ部６６は、下方向では、冷却板５０の上面５０ｃまで延在してもよいし、或いは、図３（Ｃ）に例示するように、冷却板５０の下面５０ａと同一平面まで延在してもよい。また、リブ部６６は、上方向では、配線部材２０，２２の各端子２０ａ，２２ａを超えて延在してよく、例えば、図３（Ｃ）に例示するように、樹脂モールド部６０の上面を構成する高さまで延在してもよい。
樹脂モールド部６０は、図３等に例示するように、実質的には、配線部材２０，２２の略全体（上述の露出した端子２０ａ，２２ａ部分、及び、半導体素子１０との接続面を除く）、半導体素子１０の上面（配線部材２０，２２の設置部分を除く）及び側面、金属ブロック３０の上面（半導体素子１０等の設置部分を除く）及び側面、絶縁シート４０の上面（金属ブロック３０の設置部分を除く）及び側面、及び、冷却板５０の上面に密着する。
また、樹脂モールド部６０は、好ましくは、図３（Ｂ）に例示するように、冷却板５０の下面５０ａと同一平面まで延在して冷却板５０の側面５０ｂに密着する延長側部６２を有する。これにより、冷却板５０の上面５０ｃでの樹脂モールド部６０の密着に加えて、冷却板５０の側面５０ｂでの樹脂モールド部６０の密着が得られるので、冷却板５０と樹脂モールド部６０との密着性を効率的に高めることができる。また、樹脂モールド部６０の反り等による冷却板５０からの樹脂モールド部６０の剥離を防止することができる。また、冷却板５０の上面５０ｃにおける樹脂モールド部６０との密着部において、表面処理（粗化、プライマ処理）を無くすことが可能である。但し、必要に応じて、かかる表面処理を維持してもよい。
尚、延長側部６２は、上下方向では、少なくとも、冷却板５０の側面５０ｂより上方から冷却板５０の下面５０ａと同一平面まで延在すればよい。図３（Ｂ）に示す例では、延長側部６２は、上述のリブ部６６と同様、上下方向で樹脂モールド部６０の側部の全体に亘って設けられる。尚、図示の例では、リブ部６６が存在する領域では、延長側部６２は、リブ部６６と一体的な関係となり、リブ部６６の内側（樹脂モールド部６０の中心側）に画成されることになる（図３（Ｄ）参照）。
この延長側部６２は、好ましくは、密着性を高めるために、冷却板５０における広範囲の側面５０ｂに対して設けられる。例えば、図示の例では、延長側部６２は、冷却板５０のＹ方向の端部において、締結部５２以外の領域における冷却板５０の側面５０ｂに対して設けられる。即ち、延長側部６２は、冷却板５０のＹ方向の両端部において、Ｘ方向での２つの締結部５２の間の領域における冷却板５０の側面５０ｂに対して設けられる。また、延長側部６２は、冷却板５０のＸ方向の両端部において、冷却板５０の側面５０ｂに対してＹ方向の全長に亘って設けられる。即ち、延長側部６２は、冷却板５０のＸ方向の両端部において、冷却板５０の側面５０ｂに対して全面的に設けられる。これにより、冷却板５０の締結部５２以外の実質的に全ての領域における冷却板５０の側面５０ｂに対して延長側部６２が設けられるので、冷却板５０と樹脂モールド部６０との密着性を効果的に高めることができる。
図５は、樹脂モールド部６０の延長側部６２と冷却板５０の側面５０ｂとの密着態様の好ましい複数の例を示す図である。尚、図５に関してのみ、見易さの観点から、樹脂モールド部６０のハッチングが他の図と異なる。尚、図５は、図３（Ｂ）に相当する断面を示す。
樹脂モールド部６０の延長側部６２と冷却板５０の側面５０ｂとの密着を更に高めるため、図５に例示するように、冷却板５０の下面５０ａに薄肉部５１が形成されてもよい。薄肉部５１は、図５に例示するように、冷却板５０の下面５０ａにおける側面５０ｂ側に形成される。即ち、薄肉部５１は、冷却板５０の端部の下面５０ａを薄肉化することにより形成される。樹脂モールド部６０の延長側部６２は、薄肉部５１において冷却板５０の下面５０ａを覆う。この際、樹脂モールド部６０の延長側部６２の部分であって、薄肉部５１において冷却板５０の下面５０ａを覆う部分は、冷却板５０の冷却板５０の中心側の下面５０ａと実質的に面一になるような厚みに設定される。
薄肉部５１は、冷却板５０の側面５０ｂにおける樹脂モールド部６０の延長側部６２が設けられる範囲で設けられる。即ち、薄肉部５１は、延長側部６２が存在しない締結部５２以外の領域における冷却板５０の側面５０ｂに対して設けられる。薄肉部５１は、好ましくは、延長側部６２に対応して、冷却板５０の締結部５２以外の実質的に全ての領域における冷却板５０の側面５０ｂに対応して設けられる。薄肉部５１は、エッチング、プレス、機械加工、ダイキャスト用の型の形状等の任意の方法で形成されてもよい。
より具体的には、図５において、（Ａ）で示す例では、薄肉部５１は、冷却板５０の端部の下面５０ａを一定厚さｔａで薄肉化することで形成される。
図５において、（Ｂ）で示す例では、薄肉部５１は、冷却板５０の端部の下面５０ａを可変厚さで薄肉化することで形成される。薄肉化する厚さは、冷却板５０の端部の縁部から中心側に向かって、第１厚さｔａから、該第１厚さｔａよりも厚い第２厚さｔｂを介して、第１厚さｔａへと変化する。尚、代替的に、第１厚さｔａから、該第１厚さｔａよりも厚い第２厚さｔｂを介して、第３厚さ（０以上で冷却板５０の厚さよりも薄い厚さ）へと変化してもよい。
図５において、（Ｃ）で示す例では、薄肉部５１は、冷却板５０の端部の下面５０ａを可変厚さで薄肉化することで形成される。薄肉化する厚さは、冷却板５０の端部の縁部から中心側に向かって、第１厚さｔａから徐々に厚さ０へと変化する。尚、代替的に、薄肉化する厚さは、冷却板５０の端部の縁部から中心側に向かって、第１厚さｔａから徐々に第４厚さ（０より大きく第１厚さｔａよりも薄い厚さ）まで徐々に変化してもよい。
図５において、（Ｄ）で示す例では、薄肉部５１は、冷却板５０の端部の下面５０ａを可変厚さで薄肉化することで形成される。薄肉化する厚さは、冷却板５０の端部の縁部から中心側に向かって、第１厚さｔａから、該第１厚さｔａよりも厚い第２厚さｔｂまで徐々に変化する。
図５に示すいずれの例においても、樹脂モールド部６０の延長側部６２は、薄肉部５１において冷却板５０の下面５０ａ側まで回り込む（薄肉部５１を下方側から覆う）ことで、冷却板５０の端部を上下から囲むように密着することができ、樹脂モールド部６０と冷却板５０との密着性を高めることができる。尚、図５に示す各例は、あくまで代表的な複数の例に過ぎない。また、図５に示す各例は、任意に組み合わせることも可能である。薄肉部５１の形状は、樹脂モールド部６０の延長側部６２が、冷却板５０の冷却板５０の中心側の下面５０ａと実質的に面一になる範囲で、冷却板５０の側面５０ｂから冷却板５０の下面５０ａ側まで回り込むことができればよい。
ここで、図６を参照して、金属ブロック３０について詳説する。図６は、金属ブロック３０に半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。図６に例示するように、金属ブロック３０の上面は、めっき領域３０ａと、粗化領域３０ｂとに分割されている。めっき領域３０ａは、金属ブロック３０の上面の中央部近傍の半導体素子設置領域３０ｃを含むようにＹ方向に沿って帯状に形成されている。
なお、帯状とは、面内の一方向の長さが他方向の長さよりも長い形状の総称である。従って、具体的形状は長方形等に限られることはなく、例えば、長手方向の一部分が狭いなど幅方向の間隔が一定でなくてもよいし、円弧状に湾曲していたり、波状であったり、ギザギザ状（三角波状）であったりしてもよい。又、これらを組み合わせた形状であってもよい。
又、図６では、めっき領域３０ａは半導体素子設置領域３０ｃを含むように金属ブロック３０の長手方向に沿って帯状に形成されているが、めっき領域３０ａは、半導体素子設置領域３０ｃを含むように金属ブロック３０の短手方向に沿って帯状に形成される場合もあり得る。例えば、金属ブロック３０に半導体素子設置領域３０ｃが１つだけ設けられているような場合である。このように、めっき領域３０ａは、半導体素子設置領域３０ｃを含むように金属ブロック３０に対して帯状に形成されている。
半導体素子設置領域３０ｃは金属ブロック３０の上面に予め形成された線ではなく、はんだ層８２を介して半導体素子１０の設置が予定されている領域である。粗化領域３０ｂは、めっき領域３０ａを挟持するように、めっき領域３０ａの両側にＹ方向に沿って帯状に形成されている。金属ブロック３０の一方の側には、切り欠き部３０ｘが設けられている。但し、切り欠き部３０ｘは位置決め等に用いるものであり、必ずしも必要ではない。
めっき領域３０ａは、金属ブロック３０の上面に、例えば、ニッケルめっきが施されている領域である。但し、めっきの種類はニッケルめっきには限定されず、銀めっき、金めっき、錫めっき、パラジウムめっき等の銅よりも酸化し難く、はんだ濡れ性が良好な様々なめっきを用いることができる。又、めっき領域３０ａには、複数のめっき層が積層されていてもよい。例えば、金属ブロック３０の上面にニッケルめっき層を形成し、更にニッケルめっき層上に金めっき層を積層した形態や、金属ブロック３０の上面にニッケルめっき層を施し、更にニッケルめっき層上にパラジウムめっき層及び金めっき層をこの順番で積層した形態等とすることができる。
金属ブロック３０の上面にめっき領域３０ａを設ける理由は、はんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際の、はんだ濡れ性を確保するためである。つまり、前述のように、半導体素子設置領域３０ｃに、めっき等の表面処理が施されていないと、酸化しやすく、はんだ濡れ性確保のために厳しい温湿度管理や還元処理が必要である等の問題がある。特に、金属ブロック３０が銅の無垢材である場合には、はんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際にＣｕＳｎの化合物が形成される問題や、カーケンダルボイドが発生する等の問題がある。
そこで、本実施の形態では、金属ブロック３０の上面にめっき領域３０ａを設け、めっき領域３０ａに半導体素子設置領域３０ｃを設けている。これにより、金属ブロック３０の上面に、はんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際のはんだ濡れ性を確保することができる。又、はんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際に金属間化合物であるＮｉＳｎが形成されるが、ＮｉＳｎは拡散が遅いため、カーケンダルボイドが発生し難い。
めっき領域３０ａの半導体素子設置領域３０ｃを除く領域には、開口部の平面形状が略矩形状の凹部３５が形成されている。凹部３５は、めっき領域３０ａの半導体素子設置領域３０ｃを除く領域に、所定の間隔を隔てて複数個形成されている。図７は、凹部３５を拡大して例示する断面図である。図７に例示するように、凹部３５は、底部に楔状部３５ａが形成され、その上に楔状部３５ａに連通する矩形状部３５ｂが形成された断面形状を有する。なお、楔状部３５ａは底部の面積よりも矩形状部３５ｂに連通する部分の面積が小さくなるように（逆テーパ状に）形成されている。凹部３５の開口部の大きさ（平面形状）は、例えば、０．２〜０．５ｍｍ角程度とすることができる。又、楔状部３５ａ及び矩形状部３５ｂの深さは、例えば、それぞれ０．２〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
めっき領域３０ａの半導体素子設置領域３０ｃを除く領域に凹部３５を形成する理由は、金属ブロック３０と樹脂モールド部６０との密着性を確保するためである。半導体素子１０、配線部材２０，２２、金属ブロック３０を覆うように樹脂モールド部６０を形成すると、樹脂モールド部６０を構成するエポキシ樹脂等の樹脂材料が凹部３５内に充填され硬化する。そのため、半導体素子１０が動作する際等に、金属ブロック３０と樹脂モールド部６０との界面を剥離する方向に熱応力が加わっても、凹部３５の楔状部３５ａ内に充填された樹脂が抜けることはないため、金属ブロック３０のめっき領域３０ａと樹脂モールド部６０との界面剥離を防止することが可能となり、金属ブロック３０のめっき領域３０ａと樹脂モールド部６０との密着性を確保することができる。
なお、前述のように、従来はニッケルめっきと樹脂とは密着性が良くないため、金属ブロック上の樹脂が形成される領域に、ポリアミド樹脂等のプライマを塗布していた。本実施の形態では、めっき領域３０ａの半導体素子設置領域３０ｃを除く領域に凹部３５を形成したため、ポリアミド樹脂等のプライマを塗布することなく、金属ブロック３０と樹脂モールド部６０との十分な密着性を確保できる。その結果、金属ブロック３０の製造コストを低減することができる。
なお、例えば、Ｘ方向に並設する３個の凹部３５を繋げて、Ｘ方向が長手方向、Ｙ方向が短手方向の凹部を形成しても同様の効果（密着性の確保）を奏する。
粗化領域３０ｂは、金属ブロック３０の上面に、多数の微細な凹凸を形成した領域である。金属ブロック３０の上面に粗化領域３０ｂを形成するには、例えば、粗化領域３０ｂを形成したい領域以外をマスクした状態で、銅めっき液中で金属ブロック３０を陰極として高電流密度でめっき処理を施す方法を用いることができる（所謂粗化めっき）。これにより、金属ブロック３０の上面に、突起状の銅電着物が形成されて粗化された粗化領域３０ｂが形成される。
なお、所謂粗化めっきによる方法に代えて、金属ブロック３０の上面の所定の領域を、例えば蟻酸を主成分とするエッチング液により表面処理して微細な凹凸を形成し、粗化領域３０ｂを形成してもよい（所謂エッチング粗化）。又、金属ブロック３０の上面の所定の領域に、アルミナ砥粒等の研磨剤を高圧で吹きつけて微細な凹凸を形成し、粗化領域３０ｂを形成してもよい（所謂ブラスト処理）。
金属ブロック３０の上面に粗化領域３０ｂを設ける理由は、金属ブロック３０と樹脂モールド部６０との密着性を確保するためである。つまり、半導体素子１０、配線部材２０，２２、金属ブロック３０を覆うように樹脂モールド部６０を形成すると、樹脂モールド部６０を構成するエポキシ樹脂等の樹脂材料が粗化領域３０ｂの微細な凹凸上に形成されるため、アンカー効果により、金属ブロック３０の粗化領域３０ｂと樹脂モールド部６０との密着性を確保することができる。なお、粗化領域３０ｂの微細な凹凸は、Ｒａ＝１〜２μｍ程度の表面粗度にすると好適である。
図８は、粗化領域３０ｂの表面粗度と粗化領域３０ｂと樹脂モールド部６０とのせん断強度との関係を例示する図である。図８（Ａ）は金属ブロック３０の材料が銅である場合を、図８（Ｂ）は金属ブロック３０の材料がアルミニウムである場合を示している。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に例示するように、金属ブロック３０の材料が銅である場合もアルミニウムである場合も、粗化領域３０ｂの表面粗度Ｒａを１〜２μｍ程度の粗さにすることにより、無垢（Ｒａ＜０．１μｍ）の場合に比べて、せん断強度が向上する。つまり、粗化領域３０ｂの表面粗度Ｒａを１〜２μｍ程度の粗さにすることにより、金属ブロック３０の粗化領域３０ｂと樹脂モールド部６０との密着性を向上することができる。なお、金属ブロック３０の粗化領域３０ｂと樹脂モールド部６０との密着性は、粗化領域３０ｂの表面粗度以外に、粗化領域３０ｂの表面積とも密接に関係しており、同じ表面粗度でも表面積が大きくなると密着性が向上する。
次に、金属ブロック３０の製造方法について説明する。図９〜図１３は、金属ブロック３０の製造方法について例示する平面図である。まず、図９に例示する工程では、フープ材３１を準備する（図９は、フープ材３１の一部を示している）。フープ材３１は、最終的に個片化されて金属ブロック３０となる帯状の金属材料であり、予め複数の半導体素子設置領域３０ｃが並設されている。但し、半導体素子設置領域３０ｃはフープ材３１の上面に予め形成された線ではなく、はんだ層８２を介して半導体素子１０の設置が予定されている領域である。
フープ材３１としては、例えば、銅や銅合金、或いはアルミニウム等を用いることができる。フープ材３１の長さは、例えば、数十ｍ程度とすることができる。フープ材３１の幅は、完成状態の金属ブロック３０の所望の幅に合わせて適宜設定できるが、例えば、２０〜５０ｍｍ程度とすることができる。フープ材３１の厚さは、完成状態の金属ブロック３０の所望の幅に合わせて適宜設定できるが、例えば、１〜１０ｍｍ程度とすることができる。
次に、図１０に例示する工程では、フープ材３１の上面にめっきを施し、めっき領域３１ａを形成する。めっき領域３１ａは、フープ材３１の上面の中央部近傍にＹ方向に沿って帯状に形成する。めっき領域３１ａは、最終的に個片化されて金属ブロック３０が形成される際にめっき領域３０ａとなる領域である。
具体的には、フープ材３１の上面の複数の半導体素子設置領域３０ｃが並設する帯状の領域を露出するように、フープ材３１の上面をマスク（図示せず）で被覆する。マスクで被覆するには、例えば、レジスト材料を塗布しても良いが、マスクする領域の幅に対応する幅を有するマスキングテープ（帯状の部材）を用いて貼り付けると好適である。作業性が良く、貼り付けの位置精度が向上するため、製造コストの低減が可能となるからである。続いて、フープ材３１の上面のマスクから露出する領域に、例えば、無電解めっき法によりニッケルめっきを施し、めっき領域３１ａを形成する。めっき領域３１ａの厚さは、例えば、４〜１０μｍ程度とすることができる。その後、マスクを剥離する。但し、図１０に例示する工程において、ニッケルめっきに代えて、前述のめっき材料を用いても良い。
次に、図１１に例示する工程では、フープ材３１の上面のめっき領域３１ａを除く領域を粗化し、粗化領域３１ｂを形成する。粗化領域３１ｂは、めっき領域３１ａを挟持するように、めっき領域３１ａの両側にＹ方向に沿って帯状に形成する。粗化領域３１ｂは、最終的に個片化されて金属ブロック３０が形成される際に粗化領域３０ｂとなる領域である。
具体的には、フープ材３１の上面のめっき領域３１ａをマスク（図示せず）で被覆する。マスクで被覆するには、例えば、レジスト材料を塗布しても良いが、マスクする領域の幅に対応する幅を有するマスキングテープ（帯状の部材）を用いて貼り付けると好適である。作業性が良く、貼り付けの位置精度が向上するため、製造コストの低減が可能となるからである。続いて、フープ材３１の上面のマスクから露出する領域に、例えば、前述の粗化めっきやエッチング粗化、或いはブラスト処理等を施し、多数の微細な凹凸を有する粗化領域３１ｂを形成する。粗化領域３１ｂの表面粗度Ｒａは、例えば、１〜２μｍ程度の粗さにすることができる。その後、マスキングテープを剥離する。
次に、図１２に例示する工程では、めっき領域３１ａの半導体素子設置領域３０ｃを除く領域に、開口部の平面形状が略矩形状であり、底部に楔状部３５ａが形成され、その上に楔状部３５ａに連通する矩形状部３５ｂが形成された凹部３５を形成する。又、フープ材３１の一方の粗化領域３１ｂに、プレス加工により、切り欠き部３０ｘを形成する。なお、Ｃは、最終的にフープ材３１を切断する切断位置を示している（以降、切断位置Ｃとする）。但し、切断位置Ｃはフープ材３１の上面に予め形成された線ではなく、フープ材３１の切断が予定されている位置である。
楔状部３５ａ及び矩形状部３５ｂを有する凹部３５は、例えば、図１３に例示するように第１のプレス加工により凹部３５ｘを形成し、更に金型３９を用いて凹部３５の途中まで第２のプレス加工をすることにより形成できる。その後、図１２に例示する構造体をプレス加工により切断位置Ｃで短手方向に切断して個片化することにより、図６に例示する金属ブロック３０が完成する。金属ブロック３０の製造には、例えば、順送型を用いることができる。
なお、図１１に例示する工程の後、図１１に例示する構造体をプレス加工により切断位置Ｃで切断して個片化してから、凹部３５や切り欠き部３０ｘを形成してもよい。
このように、金属ブロック３０の上面の一部にめっき領域３０ａを設け、めっき領域３０ａに半導体素子設置領域３０ｃを設けることにより、金属ブロック３０の上面に、はんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際のはんだ濡れ性を確保することができる。又、はんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際に金属間化合物であるＮｉＳｎが形成されるが、ＮｉＳｎは拡散が遅いため、カーケンダルボイドが発生し難い。
又、ニッケルめっき等と樹脂の密着性は良くないが、めっき領域３０ａの半導体素子設置領域３０ｃを除く領域に凹部３５を形成することにより、金属ブロック３０のめっき領域３０ａと樹脂モールド部６０との密着性を確保することができる。
又、金属ブロック３０の上面のめっき領域３０ａを除く領域に粗化領域３０ｂを設けることによりアンカー効果が生じ、金属ブロック３０の粗化領域３０ｂと樹脂モールド部６０との密着性を確保することができる。
又、フープ材３１を用いて金属ブロック３０を形成することにより、マスキング処理の作業性や位置精度が向上するため、金属ブロック３０の製造コストを低減することができる。
なお、図６では、金属ブロック３０の上面に３個の半導体素子設置領域３０ｃを設ける例を示したが、金属ブロック３０の上面に設ける半導体素子設置領域３０ｃは１個や２個でもよいし、４個以上であってもよい。
図１４は、半導体モジュール１の実装状態の一例を示す断面図である。図１４では、図１のラインＡ−Ａに沿って切断した断面（図３（Ａ）に相当する断面）で半導体モジュール１の実装状態が示される。
半導体モジュール１は、図１４に例示するように、冷却媒体（本例では、水）が連通する冷却媒体流路１０２を形成する流路形成部材（水路、ハウジング等）１００に締結される。より具体的には、半導体モジュール１は、冷却板５０の下面５０ａ側が、即ちフィン５４側が冷却媒体流路１０２に向く向きで、流路形成部材１００にボルト１１０により締結される。この目的のため、流路形成部材１００には、ボルト１１０の締結位置（即ち、冷却板５０の締結部５２の締結穴５３の位置）に対応してネジ穴１０６が形成される。ボルト１１０は、冷却板５０の締結部５２の締結穴５３を通して、流路形成部材１００のネジ穴１０６に締め込まれる。尚、冷却媒体流路１０２は、図１４に例示するように、冷却板５０の下面５０ａと流路形成部材１００とにより協動して形成される。
また、冷却板５０の下面５０ａと流路形成部材１００との間には、冷却板５０の下面５０ａと流路形成部材１００の間をシールするためのシール材１２０が設けられる。即ち、シール材１２０は、流路形成部材１００の冷却媒体流路１０２内からの冷却媒体の漏れを防止するために、流路形成部材１００のシール部１０８と冷却板５０の下面５０ａのシール部５５との間に設けられる。冷却板５０の下面５０ａのシール部５５は、冷却板５０の外周部の全周に亘って設けられてよい（但し、冷却媒体流路１０２の入口や出口には、必要に応じて他の態様のシールが実現されてもよい）。同様に、流路形成部材１００のシール部１０８は、冷却板５０の下面５０ａのシール部５５に対応して設けられる。シール部５５及びシール部１０８は、好ましくは、金属ブロック３０の側部よりも側方側で且つ樹脂モールド部６０の側部よりも中心側に設定される。これにより、シール領域を効率的に確保することができると共に、半導体モジュール１のＹ方向での小型化を図ることができ、また、樹脂モールド部６０が水のような冷却媒体に晒されることを防止することができる。また、シール部５５がボルト１１０の締結位置（締結部５２）よりも冷却板５０の中心側に設定されるので、ボルト１１０の締結位置（締結部５２）をシール領域（シール部５５）から離間させることができる。
図示の例では、シール部１０８は、冷却板５０の締結部５２を支持する支持面１０９から下方に段差を設定して形成される。この段差により生成される冷却板５０の下面５０ａのシール部５５とシール部１０８との間の隙間に、シール材１２０が弾性的に潰された状態で配設される。シール材１２０は、例えば断面が略円形のゴムパッキンであるが、シール部５５及びシール部１０８間でシールを実現するものであれば、任意の材料・断面で形成されてもよい。シール材１２０は、シール部５５及びシール部１０８に対応した形状・外形を有し、シール部５５及びシール部１０８が冷却板５０の外周部の全周に亘って設けられる場合、冷却板５０の外周部に対応したリング状の外形を有してもよい。尚、シール部５５及びシール部１０８の関係（隙間等）は、シール材１２０と協動して、シール部５５及びシール部１０８間で必要なシールを実現するものであれば任意であってよい。
〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る金属ブロック３０とは異なる粗化領域を設けた金属ブロック３０Ａを例示する。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
図１５は、金属ブロック３０Ａに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。図１５に例示するように、金属ブロック３０Ａの上面は、めっき領域３０ａと、粗化領域３２ｂとに分割されている。金属ブロック３０Ａのめっき領域３０ａの両側にはＹ方向に沿って帯状の凹部が設けられ、この凹部には金属板３２が圧入されている。金属板３２の上面は粗化されて粗化領域３２ｂとされている。金属ブロック３０Ａの一方の側には、切り欠き部３０ｘが設けられている。但し、切り欠き部３０ｘは位置決め等に用いるものであり、必ずしも必要ではない。
金属板３２は、金属ブロック３０Ａの本体（金属板３２以外の部分）とは異なる金属（異種材）から構成されている。つまり、金属ブロック３０Ａの本体の材料が、例えば、銅である場合には、金属板３２の材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ（ＣｒとＮｉを主成分とするステンレス鋼）、銀やこれらの合金等の銅以外の材料を用いることができる。金属板３２の厚さは、例えば、０．１〜４ｍｍ程度とすることができる。
このように、金属ブロック３０Ａの上面は、金属ブロック３０Ａの一部に圧入された金属ブロック３０Ａとは異なる材料からなる金属板３２の上面を含み、金属板３２の上面は粗化されて粗化領域３２ｂとされており、金属ブロック３０Ａの上面の金属板３２の上面を除く領域はめっき領域３０ａとされている。
なお、金属板３２は、金属ブロック３０Ａの本体の一部のみに設けられているため、金属板３２としてどのような材料を選定したとしても、金属ブロック３０Ａの放熱性能を悪化させることはない。従って、金属板３２の材料は、放熱性（熱伝導率等）を考慮せずに自由に選定できるため、樹脂との相性のよい材料を選定することが好ましい。
金属ブロック３０Ａを製造するには、まず、図９に例示する工程と同様にフープ材３１を準備する際に、金型でフープ材３１の巻き方向（長手方向）に帯状の凹部を形成する。そして、形成した帯状の凹部に金属板３２を圧入し、金属板３２の上面をフープ材３１の上面の一部に露出させる。
次に、図１０に例示する工程と同様に、フープ材３１の上面にめっきを施し、めっき領域３１ａを形成する。この際、金属板３２として、めっき領域３１ａの形成に用いるめっきが形成できない金属を選定してくことが好ましい。第１の実施の形態で説明した、フープ材３１の上面の複数の半導体素子設置領域３０ｃが並設する帯状の領域を露出するように、フープ材３１の上面をマスク（図示せず）で被覆する工程が削除できるからである。つまり、マスク（図示せず）で被覆しなくても、フープ材３１の上面の金属板３２の上面を除く領域のみに選択的にめっきが施され、めっき領域３１ａが形成される。その結果、金属ブロック３０Ａの製造コストを低減することができる。
次に、図１１〜図１３と同様の工程を実施することにより、金属ブロック３０Ａが完成する。
このように、第２の実施の形態では、金属ブロック３０Ａの上面の中央部近傍にめっき領域３０ａを形成し、めっき領域３０ａに半導体素子設置領域３０ｃを設けている。そして、めっき領域３０ａの半導体素子設置領域３０ｃを除く領域には、開口部の平面形状が略矩形状の凹部３５が形成されている。更に、めっき領域３０ａを挟持するように、めっき領域３０ａの両側に金属板３２を圧入し金属板３２の上面を粗化している。これにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、金属板３２として、めっき領域３１ａの形成に用いるめっきが形成できない金属を選定することにより、めっき領域３０ａを形成する際にマスクを用いなくても、所望の部分のみを選択的にめっきすることが可能となり、金属ブロック３０Ａの製造コストを低減することができる。
又、金属板３２は、金属ブロック３０Ａの本体の一部のみに設けられているため、金属板３２としてどのような材料を選定したとしても、金属ブロック３０Ａの放熱性能を悪化させることはない。その結果、金属板３２の材料は、放熱性（熱伝導率等）を考慮せずに自由に選定できるため、樹脂との相性のよい材料を選択すること可能となり、その上面を粗化することにより、樹脂との密着性を一層向上することができる。
なお、金属板３２の上面は、粗化することが原則であるが、樹脂との相性のよい材料を選定することにより、樹脂との密着性が十分に確保できる場合には、粗化しなくても構わない。
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、めっき領域３０ａに第２の実施の形態とは形状の異なる凹部が設けられた金属ブロック３０Ｂを例示する。なお、第３の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
図１６は、金属ブロック３０Ｂに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。図１７は、金属ブロック３０Ｂに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する断面図である。図１６及び図１７に例示するように、金属ブロック３０Ｂは、凹部３５が凹部３６に置換された点が、金属ブロック３０Ａ（図１５参照）と相違する。このように、Ｘ方向が短手方向、Ｙ方向が長手方向の凹部をＹ方向に並設してもよい。
凹部３６は凹部３５とは断面形状が異なるが、凹部３５の楔状部３５ａと同様に、底部の面積よりも開口部の面積が小さくなるように（逆テーパ状に）形成されている。その結果、半導体素子１０、配線部材２０，２２、金属ブロック３０Ｂを覆うように樹脂モールド部６０を形成すると、樹脂モールド部６０を構成するエポキシ樹脂等の樹脂材料が凹部３６内に充填され硬化する。そのため、半導体素子１０が動作する際等に、金属ブロック３０Ｂと樹脂モールド部６０との界面を剥離する方向に熱応力が加わっても、凹部３６内に充填された樹脂が抜けることはないため、金属ブロック３０Ｂのめっき領域３０ａと樹脂モールド部６０との界面剥離を防止することが可能となり、金属ブロック３０Ｂのめっき領域３０ａと樹脂モールド部６０との密着性を確保することができる。
なお、凹部３６の開口部の大きさ（平面形状）は、例えば、０．２〜０．５ｍｍ角程度とすることができる。又、凹部３６の深さは、例えば、０．２〜０．５ｍｍ程度とすることができる。
金属ブロック３０Ｂの製造方法は、金属ブロック３０Ａの製造方法と略同一であるが、フープ材３１の巻き方向（長手方向）に、金属板３２を圧入する帯状の凹部を金型で形成する際に、凹部３６を同時に形成する点のみが異なる。
なお、半導体素子設置領域３０ｃに、はんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際に、固化するとはんだ層８２となる溶融状態のはんだ材料が凹部３６に流入することを防止するため、図１８に示すように、各半導体素子設置領域３０ｃを囲むように、平面視額縁状の凹部３７を形成することが好ましい。この際、凹部３７は、凹部３６よりも深いことが好ましい。凹部３７は、フープ材３１の巻き方向（長手方向）に、金属板３２を圧入する帯状の凹部を金型で形成する際に、凹部３６と共に形成することができる。このように、凹部３６及び３７は、金属板３２を圧入する帯状の凹部を金型で形成する際に、同時に形成できるため、金属ブロック３０Ｂの製造コストを上昇させる要因とはならない。
このように、第３の実施の形態では、めっき領域３０ａに、Ｘ方向が短手方向、Ｙ方向が長手方向の凹部をＹ方向に並設した。このような形態でも第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、第１の実施の形態に係る金属ブロック３０とは異なるめっき領域及び粗化領域を設けた金属ブロック３０Ｃを例示する。なお、第４の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
図１９は、金属ブロック３０Ｃに半導体素子１０が設置されていない状態を例示する斜視図である。図１９に例示するように、金属ブロック３０Ｃの上面は、めっき領域３０ｄと、粗化領域３０ｅとに分割されている。めっき領域３０ｄは、金属ブロック３０Ｃの上面の中央部近傍の各半導体素子設置領域３０ｃを含むように形成されている。粗化領域３０ｅは、金属ブロック３０Ｃの上面のめっき領域３０ｄを除く領域に形成されている。金属ブロック３０Ｃの一方の側には、切り欠き部３０ｘが設けられている。但し、切り欠き部３０ｘは位置決め等に用いるものであり、必ずしも必要ではない。
めっき領域３０ｄを設ける理由、めっき領域３０ｄの材料や厚さ等はめっき領域３０ａの場合と同様であるため、その説明は省略する。又、粗化領域３０ｅを設ける理由、粗化領域３０ｅの形成方法や好適な表面粗度等は粗化領域３０ｂの場合と同様であるため、その説明は省略する。
金属ブロック３０Ｃでは、金属ブロック３０とは異なり、めっき領域３０ｄや粗化領域３０ｅをＹ方向に沿って帯状には形成していない。しかしながら、めっき領域３０ｄに各半導体素子設置領域３０ｃを設けているため、各半導体素子設置領域３０ｃにはんだ層８２を介して半導体素子１０を設置する際のはんだ濡れ性の確保等、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。又、金属ブロック３０Ｃの上面のめっき領域３０ｄを除く領域に粗化領域３０ｅを形成しているため、金属ブロック３０Ｃと樹脂モールド部６０との密着性の確保等、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。
めっき領域３０ｄや粗化領域３０ｅは、めっき領域３０ａや粗化領域３０ｂとほぼ同様にして製造することができるが、マスキングの方法が異なる。すなわち、金属ブロック３０Ｃでは、めっき領域３０ｄや粗化領域３０ｅをＹ方向に沿って帯状に形成しないため、めっき工程や粗化工程においてマスクする領域の幅に対応する幅を有するマスキングテープ（帯状の部材）を貼り付ける方法を用いることができない。従って、レジスト材料を塗布する必要があり、金属ブロック３０と比べるとマスキングの作業性が劣るため、製造コストの観点では金属ブロック３０の方が優れている。
〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態では、第１の実施の形態に係る金属ブロック３０、第２の実施の形態に係る金属ブロック３０Ａ、第３の実施の形態に係る金属ブロック３０Ｂ、又は第４の実施の形態に係る金属ブロック３０Ｃを備えた半導体モジュール１を含むハイブリッドシステムを例示する。なお、第５の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する。
図２０は、半導体モジュール１を含むハイブリッドシステム６００の一例を示す概要図である。
図示の例では、ハイブリッドシステム６００は、電池６０２と、インバータ６１０と、モータジェネレータ６２０，６２２とを含む。半導体モジュール１は、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）６１２として実現されてもよい。ＩＰＭ６１２は、インバータ６１０内部に搭載され、ＥＣＵ６１４からの信号によりＰＷＭ制御で交流（ＤＣ）と直流（ＡＣ）間の変換を行う。尚、図示の例では、インバータ６１０内部にＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータ６１６が追加されている。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上述した実施の形態では、半導体モジュール１における半導体素子１０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アーム及び各下アームの計６アームを構成しているが、半導体モジュール１内に実装されるアーム数は任意である。半導体モジュール１が、例えば２つのモータを駆動するためのインバータとして具現化される場合、半導体素子１０は、第１のモータ用のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アーム及び各下アーム、第２のモータ用のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各上アーム及び各下アームを構成してもよい。また、１アームについて、並列で複数の半導体素子１０が実装されてもよい。
また、半導体モジュール１は、他の構成（例えば、モータ駆動用のＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータの素子の一部）を含んでよいし、また、半導体モジュール１は、半導体素子１０と共に、他の素子（コンデンサ、リアクトル等）を含んでよい。また、半導体モジュール１は、冷却構造が必要なモジュールであれば任意であり、インバータを構成する半導体モジュールに限定されることはない。また、半導体モジュール１は、車両用のインバータに限らず、他の用途（鉄道、エアコン、エレベータ、冷蔵庫等）で使用されるインバータとして実現されてもよい。
また、上述した第１の実施の形態において、半導体モジュール１がＹ方向に複数個配置される場合、互いに隣接しあう半導体モジュール１は、互いに対してＸ方向にオフセットして互い違いに（千鳥状に）配置されてもよい。即ち、互いに隣接しあう２つの半導体モジュール１の一方の締結部５２間の空いた領域（Ｙ方向の端部における凹領域）に、他方の半導体モジュール１の締結部５２の１つが入り込む態様で、半導体モジュール１がＹ方向に複数個配置されてもよい。この場合も、２つ以上の半導体モジュール１をＹ方向に並べて実装する場合に、Ｙ方向で短い距離のスペースを利用して効率的に実装することができ、Ｙ方向の省スペース化（モジュール全体としての小型化）を図ることができる。
１ 半導体モジュール
１０ 半導体素子
２０ 配線部材
２０ａ 端子
２２ 配線部材
２２ａ 端子
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ 金属ブロック
３０ａ，３０ｄ，３１ａ めっき領域
３０ｂ，３０ｅ，３１ｂ，３２ｂ 粗化領域
３０ｃ 半導体素子設置領域
３０ｘ 切り欠き部
３１ フープ材
３２ 金属板
３５，３６，３７ 凹部
３５ａ 楔状部
３５ｂ 矩形状部
３９ 金型
４０ 絶縁シート
５０ 冷却板
５０ａ 冷却板の下面
５０ｂ 冷却板の側面
５０ｃ 冷却板の上面
５１ 薄肉部
５２ 締結部
５３ 締結穴
５４ フィン
５５ シール部
６０ 樹脂モールド部
６２ 延長側部
６６ リブ部
８０ はんだ層
８２ はんだ層
９０ ドライブ基板
１００ 流路形成部材
１０２ 冷却媒体流路
１０６ ネジ穴
１０８ シール部
１０９ 支持面
１１０ ボルト
１２０ シール材
６００ ハイブリッドシステム
６０２ 電池
６１０ インバータ
６１２ ＩＰＭ
６１６ ＤＣ／ＤＣ昇圧コンバータ
６２０，６２２ モータジェネレータ

Claims (13)

  1. 金属ブロックと、
    前記金属ブロックの一方の面に設けられた半導体素子設置領域にはんだ層を介して設置された半導体素子と、
    前記金属ブロック及び前記半導体素子に樹脂をモールドして形成されるモールド部と、を有し、
    前記金属ブロックの一方の面は、めっき領域と、粗化領域と、を含み、
    前記半導体素子設置領域は、前記めっき領域に設けられている半導体モジュール。
  2. 前記めっき領域は、前記金属ブロックに対して帯状に形成されている請求項１記載の半導体モジュール。
  3. 前記めっき領域には複数の凹部が形成されている請求項２記載の半導体モジュール。
  4. 前記粗化領域は、前記めっき領域の両側に帯状に形成されている請求項２又は３記載の半導体モジュール。
  5. 前記金属ブロックの一方の面は、前記金属ブロックの一部に圧入された前記金属ブロックとは異なる材料からなる金属板の上面を含み、
    前記金属板の上面は粗化領域とされており、
    前記金属ブロックの一方の面の前記金属板の上面を除く領域はめっき領域とされている請求項１乃至４の何れ一項記載の半導体モジュール。
  6. 前記半導体素子設置領域は、前記金属ブロックの一方の面に複数個設けられている請求項１乃至５の何れか一項記載の半導体モジュール。
  7. 金属ブロックと、前記金属ブロックの一方の面に設けられた半導体素子設置領域にはんだ層を介して設置された半導体素子と、前記金属ブロック及び前記半導体素子に樹脂をモールドして形成されるモールド部と、を有する半導体モジュールの製造方法であって、
    複数の半導体素子設置領域が並設された帯状の金属材料を準備し、前記金属材料の一方の面の所定領域にめっきを施し、前記複数の半導体素子設置領域を含むめっき領域を形成する第１工程と、
    前記めっき領域をマスクで被覆する第２工程と、
    前記金属材料の一方の面の前記マスクから露出する領域を粗化し、粗化領域を形成する第３工程と、
    前記金属材料を短手方向に切断して個片化し、前記半導体素子設置領域を少なくとも１つ含む金属ブロックを形成する第４工程と、を有する半導体モジュールの製造方法。
  8. 前記第１工程よりも前に、前記金属材料の一部に前記金属材料とは異なる材料からなる金属板を圧入し、前記金属板の上面を前記金属材料の一方の面の一部に露出させる工程を更に有し、
    前記第１工程では、前記金属材料の一方の面の前記金属板の上面を除く領域に選択的にめっきを施して前記めっき領域を形成する請求項７記載の半導体モジュールの製造方法。
  9. 前記第１工程よりも前に、前記複数の半導体素子設置領域が並設する帯状の領域を露出するように、前記金属材料の一方の面を第２のマスクで被覆する工程を更に有し、
    前記第１工程では、前記金属材料の一方の面の前記第２のマスクから露出する領域にめっきを施して前記めっき領域を形成し、
    前記第３工程では、前記第２のマスクを除去した後、前記粗化領域を形成する請求項８記載の半導体モジュールの製造方法。
  10. 前記めっき領域に複数の凹部を形成する第５工程を更に有する請求項７乃至９の何れか一項記載の半導体モジュールの製造方法。
  11. 前記金属材料はフープ材である請求項７乃至１０の何れか一項記載の半導体モジュールの製造方法。
  12. 前記マスク及び前記第２のマスクの何れか一方又は双方は、マスクする領域の幅に対応する幅を有する帯状の部材である請求項７乃至１１の何れか一項記載の半導体モジュールの製造方法。
  13. 請求項１〜６の何れか一項記載の半導体モジュールを含むハイブリッドシステム。
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