JPH11354716A

JPH11354716A - パワー半導体装置およびそれを適用した電力変換装置

Info

Publication number: JPH11354716A
Application number: JP10161778A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Koike; 義彦小池; Kazuhiro Suzuki; 和弘鈴木; Hideo Shimizu; 英雄清水; Ryuichi Saito; 隆一斉藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】パワー半導体装置のモジュール内部への水分の
浸透を防ぐことで耐湿性を向上させ、吸湿による漏れ電
流増加等の特性不良を無くす。【解決手段】モジュールを構成する各部材の接合に縦弾
性係数が０.０１〜１kgf／mm²の樹脂材料を使用する。【効果】本発明によればモジュールの気密性を確保する
ことが出来るので耐湿性において信頼性の高いモジュー
ルを実現することが出来る。

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装置に
係り、特に、大容量で高信頼性を達成した高耐圧用半導
体モジュールの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からＩＧＢＴ，ダイオード，ＧＴ
Ｏ，トランジスタ等のパワー半導体素子を絶縁容器内に
密封して構成したパワー半導体モジュールが知られてい
る。これらの素子はその耐圧や電流容量に応じて各種イ
ンバータ装置などに応用されている。中でもＩＧＢＴは
電圧制御型の素子であるので制御が容易であり、大電流
の高周波動作が可能であるなどの利点を有している素子
である。また、モジュール使用上の簡便性の点から多く
の場合はモジュール底面金属基板部と電流通電部が電気
的に絶縁された構造となっている。半導体素子のコーテ
ィングには多くの場合シリコーンゲルを用いモジュール
内部での絶縁性を確保している。また、モジュールの封
止には、組立の簡便性向上のため、ＧＴＯ等の金属材料
と違い樹脂材料を使用している。樹脂パッケージの構成
材料には射出形成時の熱変形が小さく、形成品の熱変形
も小さいポリフェニレンサルファイト（Poly Phenylene
Sulfide ：以下ＰＰＳと略す）樹脂が多く使われてい
る。また、各部材の接合には機械的強度も強く、難燃性
も高いエポキシ樹脂が一般的に使われている。

【０００３】これらの半導体モジュールの耐湿性はモジ
ュールの気密性によって決まる。ＧＴＯ等の金属材料で
封止した場合は、溶接等で完全に封止してしまうことが
可能になるが、樹脂パッケージの場合は別の樹脂材料で
異種部材間（例えばモジュールの側面と上蓋）を接合し
て気密性を確保する。気密性の確保は素子の耐圧が高い
とより必須な条件になる。例えば、絶縁耐圧が低いモジ
ュールでは、ＰＰＳ樹脂の一部に呼吸穴を開けてシリコ
ーンゲルの体積変化による悪影響が発生しないよう考慮
しているが、シリコーンゲルの吸湿による体積抵抗率の
変化による悪影響をあまり考慮していない。一方、絶縁
耐圧が高いモジュールはモジュール内部に水分が浸透す
ると、半導体素子を被覆しているシリコーンゲルの体積
抵抗が小さくなり、素子特性として漏れ電流が増加する
問題が発生する。また、半導体素子をコーティングした
シリコーンゲルにクラック等の欠陥が発生、あるいは半
導体素子との密着不良が発生すると、モジュール内部に
浸透した水分が欠陥部分に凝集して漏れ電流が増加し、
劣化が進むと凝集部分で絶縁破壊が発生する。この問題
は素子耐圧が高くなるほど顕著になり対策が必要にな
る。この問題を解決するため従来は、特開昭60−178650
号に示す様にモジュールの気密性を確保する方法、ある
いは、一般的に半導体素子表面に水分の浸透速度の遅い
材料でコーティングする方法が取られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、以下のような問題点がある。

【０００５】モジュールの気密性を確保するためにはモ
ジュールの側面、あるいは上面を構成する部材間の密着
性を向上させることが必須になる。特に従来から使用さ
れていたＰＰＳ樹脂とエポキシ樹脂との密着性は悪く、
モジュール組立後で気密性が確保されていてもヒートサ
イクル試験等でＰＰＳ／エポキシ樹脂間が剥離する問題
があった。特開昭60−178650号に示す様にモジュール内
部で空間を設けて接着面への応力を低減させる方法でも
モジュールが大型化した場合、同様にヒートサイクル試
験等でＰＰＳ／エポキシ樹脂間が剥離する問題があっ
た。また、端子／ＰＰＳ樹脂界面部分も射出形成しただ
けの状態では密着性が悪く同様な問題があった。特に耐
圧の高いモジュールの場合、耐トラッキング指数の高い
ＰＰＳが必要になる。例えばトラッキング指数が２５０
Ｖ以上を有する材料は、樹脂剤の中にＭｇ，Ａｌ，Ｃ
ａ，Ｋ等の異種材料を添加することで絶縁性を確保して
いる。このような場合は特にＰＰＳ材の機械的強度が低
下すると共に異種材料との密着性が低下する問題があ
る。

【０００６】半導体素子上面を水分の浸透速度が遅い樹
脂でコーティングする従来の方法では半導体素子と金属
ワイヤーの接合界面にもその樹脂をコートすることにな
る。一般的に水分浸透速度が遅い樹脂は粘度が高くなる
ため、半導体素子と金属ワイヤー界面の信頼性を低下さ
せる問題がある。また、半導体素子上はコート材でのコ
ーティングが可能だが、端子等の電圧がかかる部分全て
をコーティングすることは難しく、水分の浸入があった
場合の端子間の絶縁耐量等の問題を解決することが出来
ない。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を対策し、耐湿
性良好なモジュールを得るために本発明では以下の手段
を用いた。

【０００８】モジュール外周部を構成する異種材料間の
接合部分の水分の浸透速度が、外周部分を構成する主な
部材の水分の浸透速度に比べて遅くなる構造とした。つ
まり、各部材間の界面を完全に密着させ、モジュールを
構成するバルク材より水分の浸透速度を遅くした。その
ための具体的方法として各部材の接合剤に縦弾性係数が
０.０１〜１kgf／mm²の樹脂材料を使用した。あるいは
縦弾性係数(kgf／mm²）と熱膨張係数（ppm／℃）の積が
１０００以下の材料を使用した。このような特性を有す
る材料としてはシリコーン系の接着剤がある。さらにま
た、シリコーン系接着剤の低難燃性，低トラッキング指
数，低機械的強度に対処するためシリコーン系の接着剤
の上面や側面（外周露出部分）を難燃性，トラッキング
指数が高く、機械的強度が強いエポキシあるいはＰＰＳ
樹脂等で被覆した。

【０００９】また、異種部材間の接合距離を長くするた
め、接合部分に凹凸を設けた。具体的には金属性の端子
等はサンドブラスト等で表面を荒した。樹脂材料では強
度が確保出来る厚さを保って凹凸を設けたり、何重かの
フィンのはめ込み形状とした。

【００１０】本発明の前記手段により以下の作用が得ら
れる。

【００１１】樹脂封止の半導体素子ではバルクからの水
分浸透は完全に遮断することは難しい。しかし、各部材
の接合部分の水分浸透を抑制することが出来れば封止部
材バルクからの水分浸透速度で決まるレベルのモジュー
ル耐湿性を実現することが出来る。そのために、各部材
の接合剤に縦弾性係数が０.０１〜１kgf／mm²の樹脂材
料を使用した。これにより部材と接合剤の界面部分の応
力集中を緩和することが出来る。界面部分の応力は各部
材の膨張係数：αと縦弾性係数：Ｅ、サンプルの温度変
化量：ΔＴの積に比例する。従来から接合部の封止材料
として使用されていたエポキシ樹脂と今回提案するシリ
コーン系の接着材の物性値を表１に示す。

【００１２】

【表１】

【００１３】モジュールを密封するために一般的に使用
されているエポキシ樹脂はαは１０〜３０ppm／℃と小
さいがＥが１０００〜２０００kgf／mm²と大きく、一
定の温度変化でエポキシ樹脂と接合した部材との界面に
は１００００〜６００００の定数倍の応力がかかる。一
方、シリコーン系の材料ではαが２００〜３００ppm／
℃と大きいがＥが０.０１〜１kgf／mm²と小さく、シリ
コーン系接着剤と接合した部材との界面には２〜３００
の定数倍の応力しかかからない。このため温度変化があ
っても界面剥離等の不良が生じない。特に、耐トラッキ
ング性の高い材料では機械的強度も低下しているため、
エポキシ樹脂材使用時に発生する応力でＰＰＳバルク材
料が破断してしまい密着不良が発生していたが、シリコ
ーン系の接着材では界面での応力が小さいことと、縦断
数係数が小さくシリコーン系接着材自身が変形すること
により界面剥離を防止する作用がある。これにより界面
での水分の浸透速度を遅くすることが出来る。

【００１４】また、シリコーン系の接着材がモジュール
表面の広い面積に渡って露出した場合、難燃性が低いこ
と，トラッキング指数が低いこと，機械的強度が弱いこ
とにより製品としての性能を満足しなくなる可能性があ
る。また、モジュール内部でも金属端子挿入部分など機
械的強度が必要な場所でその強度が弱く機械的に界面剥
離が生じる可能性がある。本発明では、シリコーン系の
接着材で部材を接合した部分に必要に応じてエポキシ等
の材料を積層にすることで、難燃性，耐トラッキング
性，機械的強度はエポキシ樹脂で確保し、モジュールの
気密性はシリコーン系接着材で確保することでモジュー
ルとしての性能を確保することが出来る。材料の変更以
外の方法では、界面距離を長くすることで水分の浸透速
度を遅くすることが出来る。サンドブラスト等で表面を
荒くするとミクロな界面の距離は２倍以上、つまり浸透
速度を１／２以下にすることが出来る。また、この方法
では界面の密着性を向上させる効果もある。材料の強度
が確保されれば、何重かのフィンを接合する両面に設
け、互いにはめ込む形状にすればそのフィンの数だけ界
面距離を延ばすことが出来る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面を用い
て説明する。

【００１６】図１は本発明の概念を示す。横軸は各構成
材料の位置を示し、縦軸は各部分での水分浸透速度を示
す。従来技術では、水分浸透速度は各部材の界面でより
早く浸透していた。これは部材間の初期の密着不良や、
組立中、あるいは組立後の熱履歴による界面の剥離等に
よって生じていたためである。例えばＡ材がＰＰＳ、Ｂ
材がエポキシ樹脂、Ｃ材が金属性端子の場合。各樹脂材
料は金属のバルクに比べ浸透速度が早いが、それ以上に
ＰＰＳ樹脂とエポキシ樹脂では材料の密着性が悪く多く
の場合界面剥離が起り水分浸透速度が各樹脂材のバルク
部分より早くなる。本発明では異種部材界面の密着性向
上や水分浸透経路を長くする構造等で界面の水分浸透速
度を遅くした。以下、具体的な方法につき説明する。

【００１７】図２は本発明を用いて作成したモジュール
の実施例の断面図を示す。半導体素子１０１は半田１０
２によりＡｌＮ板１０４に銅箔１０３をろう材で接合し
たＡｌＮ基板１０５に接合される。ＡｌＮ基板１０５は
半田によりモジュール底面ベース１０６に接合される。
半導体素子１０１と銅箔１０３とは金属ワイヤー１０７
により配線される。モジュールの側面には例えばＰＰＳ
樹脂からなるケース材１０８と端子１０９が一体になっ
たケースブロック１１０をシリコーンゴム系接着材１１
１により封止する。この時端子１０９は銅箔１０３に半
田１０２により同時に接続されモジュール内部の回路を
形成する。次にシリコーンゲル112をモジュール内部に
充填し、ＰＰＳ樹脂からなるモジュール上面蓋１１３を
シリコーンゴム系接着材１１４で接着。端子１０９とＰ
ＰＳ樹脂からなるモジュール上面蓋１１３をシリコーン
ゴム系接着材１１５で接着，密封した後端子１０９を曲
げてモジュールを完成させる。完成したモジュールの底
面ベース１０６とモジュール側面ＰＰＳ材１０８，モジ
ュール上面蓋１１３は全てシリコーンゴム系接着材１１
１，１１４，１１５により外気から完全に封止される。
このように、各部シリコーンゴム系の接着剤で密封した
部分の密着性劣化を防止することで耐湿性の高いモジュ
ールが完成する。特にトラッキング指数の高い樹脂材料
を適用した場合は本発明の効果が顕著である。尚、本実
施例ではモジュール内部全面に空間１１６が形成され、
モジュールの温度サイクル時のシリコーンゲル１１２の
体積変化を吸収する構造としているため、耐ヒートサイ
クル性に優れているが、後述の従来構造と同様に空間１
１６がエポキシ樹脂で充填された構造としても、本発明
の効果が得られる。

【００１８】図３は従来構造の代表的なモジュールの断
面構造を示す。従来構造でもモジュール底面ベース１０
６に絶縁基板１０５を接合するまでは同じ工程で作製す
る。次にモジュール側面を形成するＰＰＳ樹脂と端子１
０９、更にモジュール上面蓋１１３が一体になったケー
スブロック２０１をシリコーンゴム系接着材１１１によ
り封止する。この時端子１０９は銅箔１０３に半田１０
２により同時に接続されモジュール内部の回路を形成す
る。次にシリコーンゲル１１２をモジュール内部に充填
する。最後にエポキシ樹脂２０２をシリコーンゲル１１
２の上に直接充填してモジュールを完成させる。この
時、モジュール内部への水分の浸透経路としては水分１
のモジュール上面ＰＰＳ樹脂１１３とモジュール側面Ｐ
ＰＳ樹脂１０８を接合しているエポキシ樹脂２０２との
各界面からの浸入する経路、水分２のモジュール上面Ｐ
ＰＳ樹脂１１３と端子１０９を接合しているエポキシ樹
脂２０２との各界面、水分３のモジュール上面ＰＰＳ樹
脂１１３のバルクからの浸透、水分４のモジュール側面
ＰＰＳ樹脂１０８のバルクからの浸透、水分５のモジュ
ール底面ベース１０６のバルクからの浸透、水分６のモ
ジュール側面ＰＰＳ１０８とモジュール底面ベース１０
６を接合しているシリコーンゴム系接着材１０８との界
面がある。従来構造ではエポキシ樹脂２０２とＰＰＳ樹
脂の密着性が悪いため外気の水分１，２がＰＰＳ樹脂と
エポキシ樹脂の界面２０３と端子とエポキシ樹脂２０２
の界面２０４から浸入する速度が最も早い。浸入した水
分によりシリコーンゲル１１２が吸湿した結果、ゲルの
体積抵抗率が低下し、素子特性のリーク電流が増加す
る。また、シリコーンゲル１１２がエポキシ樹脂２０２
により密封されているため、熱サイクルによりシリコー
ンゲル１１２にクラック状の欠陥が発生する。この欠陥
に水分が凝集することで絶縁劣化の発生率が更に高くな
る。

【００１９】図４は本発明を用いて作製したモジュール
の他の実施例の断面構造の一部を示す。モジュール底面
ベース１０６に絶縁基板１０５を接合するまでは同じ工
程で作製する。次にモジュール上面を形成するＰＰＳか
らなるケース材３０１に端子３０２が組込れた端子ブロ
ック３０３を半田１０２により銅箔１０３に接続し、モ
ジュール内部の回路を形成する。次にＰＰＳ樹脂からな
るモジュール側面樹脂３０４をシリコーンゴム系の接着
剤３０５で封止する。その時端子ブロック303との接合
面と、端子３０２とＰＰＳ樹脂との界面もシリコーンゴ
ム系の接着剤３０５で同時に封止する。次に端子部、ケ
ース／端子ブロック接合部のシリコーンゴム系接着剤上
面をエポキシ樹脂３０６で封止し、端子３０２を曲げ
る。最後に図示していないシリコーンゲル注入口からシ
リコーンゲル３０７を注入、注入口をシリコーンゴム系
接着剤で封止してモジュールを完成させる。この場合も
モジュール底面ベース材と側面及び上面のＰＰＳ樹脂材
との接合面は全てシリコーンゴム系の接着材で封止する
ことでモジュールの気密性を確保した。さらに、接着剤
の上面をエポキシ樹脂で封止することでモジュールの難
燃性，耐トラッキング性，機械的強度を確保した。

【００２０】図５は端子部を例に、接着剤での封止構造
の断面構造の実施例を示す。（ａ）は図４に記載した構
造と同じでＰＰＳケース剤４０１と端子４０２の界面を
まずシリコーンゴム系の接着剤４０３で密着性を確保、
その上面をエポキシ樹脂404で封止することでモジュー
ルの難燃性，耐トラッキング性，機械的強度を確保し
た。（ｂ）シリコーンゴム系の接着剤４０３をエポキシ
樹脂４０４で両面コートした例で、端子ブロック上下面
で難燃性，耐トラッキング性，機械的強度を確保した。
尚、これらの実施例で接着剤４０３が厚い場合、熱膨張
によりエポキシ樹脂を持上げてエポキシ樹脂の剥離に至
場合があるため、接着剤４０３の厚さは例えば５mm以下
とするのが好ましい。（ｃ）は端子ブロックの内側でシ
リコーンゴム系の接着剤４０３の密着性を確保し、モジ
ュール上面はエポキシ樹脂４０４で充填した。この実施
例の構造では接着剤自身の膨張により後から充填するエ
ポキシ樹脂を持上げる危険性がない。また、端子ブロッ
クの部品状態で気密性を確保することが出来、モジュー
ル組立時の工程を短縮することが出来る。これらの構造
は端子部分だけではなくモジュール側面と上面の接合部
分などに適用しても同じ効果が得られる。

【００２１】図６は材料を変えないで界面での水分浸透
速度を遅くさせた例を示す。例えばＰＰＳ樹脂６０１の
ケース材に金属からなる端子６０２を通してエポキシ樹
脂６０３で封止した場合、（ａ）に示す本発明を適用し
た構造で、金属端子６０２の表面をサンドブラストで荒
し６０４、水分浸透経路を長くすることが出来た。各部
材の界面の水分浸透速度を模擬的に記載する。ＰＰＳ樹
脂６０１，エポキシ樹脂６０２，金属端子６０３のバル
クの水分浸透速度は金属端子≦エポキシ樹脂≦ＰＰＳ樹
脂の順に遅い。各材料の界面はＰＰＳ樹脂とエポキシ樹
脂界面はエポキシ樹脂のバルクより早いがＰＰＳ樹脂の
バルクより遅い。また、金属端子とエポキシ樹脂の界面
はサンドブラストを実施している効果でエポキシ樹脂よ
り遅い。この構造ではＰＰＳバルク材の水分浸透速度が
最も早く、この材料が耐湿寿命の支配的要因となるた
め、水分浸透の遅い材料を検討すればよい。ところが、
（ｂ）に示すサンドブラスト処理をしていない従来構造
では、金属端子とエポキシ樹脂界面の水分浸透速度が最
も早く耐湿寿命が界面状態で決まり、材料選定をしても
耐湿寿命を向上させることが出来ない。

【００２２】図７は接合する樹脂の両面にフィンを設け
た例を示す。モジュール側面を形成するＰＰＳ樹脂７０
１とモジュール上面を構成するＰＰＳ樹脂７０２をエポ
キシ系接着材７０３で接合した構造で、（ａ）に示す本
発明を適用した構造で、各ＰＰＳ樹脂にはめ込み式のフ
ィン７０４を設けた。この時の各部材の界面の水分浸透
速度を模擬的に記載する。ＰＰＳ樹脂とエポキシ樹脂で
は水分浸透速度はＰＰＳ樹脂の方が早い。ＰＰＳ樹脂と
エポキシ樹脂界面では界面距離を長くすることでＰＰＳ
樹脂のバルクより遅い。この構造ではＰＰＳ樹脂材で水
分浸透の遅い材料を検討すればよい。ところが、（ｂ）
に示すフィンのない構造ではＰＰＳ樹脂とエポキシ樹脂
の水分浸透速度が最も早く耐湿寿命が界面状態で決ま
り、材料選定をしても耐湿寿命を向上させることが出来
ない。

【００２３】図８は本発明のモジュールを適用した電力
変換装置の一実施例を示す。この場合は、パワー半導体
装置８０１がヒートシンク８１１上に放熱性グリース８
１０をはさんで実装され、２レベルインバータを構成し
ている。一般的にモジュール８０１は中間点（Ｂ点）を
１本の中間点配線８０３で配線出来るように左右を反転
させて実装する。コレクタ側配線８０２とエミッタ側配
線８０４は各々Ｕ，Ｖ，Ｗ相を配線して電源電圧８０９
を供給する。信号線は各ＩＧＢＴモジュール８０１から
ゲート配線８０５，エミッタ補助配線８０６，コレクタ
補助配線807によって構成する。これら電力変換装置が
本発明のモジュールであれば、モジュール自身の耐湿性
が確保されているので設置場所を制限されることはな
く、表面をエポキシ樹脂でコートする２層構造としてい
ればさらに塵あい度の低いレベルでも使用が可能にな
る。図８に図示した以外の実装方法でも本発明のパワー
半導体モジュールはトラッキング指数を高くし、耐湿性
を向上させることが可能なため、比較的湿気，雰囲気の
ガスの影響および塵あい，金属粉等の堆積が多い環境条
件（日本電機工業会標準規格（ＪＥＭ規格）では分類
Ｃ、International Electrotechnical Commissin（ＩＥ
Ｃ規格）では分類ＰＤ３）に適用することができる。こ
れらの環境としては、例えば空調設備の整っていない部
屋や、電力変換装置で気密構造になっていないインバー
タ、あるいはコンバータ装置内，電力変換装置でファン
を回転させ強制空冷を行っている装置内で清浄用のフィ
ルターがないインバータ、あるいはコンバータ装置が上
げられる。空冷時のフィルターがない構造電力変換装置
では冷却効率を向上させることが出来るのでフィンをよ
り小型に、また、ファンの回転数を下げより静かなイン
バータ、あるいはコンバータを提供することが出来る。
また、長い耐湿寿命を確保することが出来るので電圧１
０００Ｖ以上の高耐圧電力変換装置にも好適である。

【００２４】以上の説明では有機樹脂部剤はＰＰＳとし
ているが、ポリブチレンテレフタレート（Poly Butylen
e Terephthalate ）や芳香族ポリイミド系樹脂等の他の
樹脂剤を用いたパワー半導体装置でも本発明が有効であ
ることは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】本発明によればモジュールの気密性を確
保することが出来るので耐湿性において信頼性の高いモ
ジュールを実現することが出来る。また、トラッキング
指数の高い樹脂材料でも優れた耐湿性を得られる、高塵
あい環境、あるいは、高電圧電力変換装置を実現出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図。

【図２】本発明を適用したモジュールの一実施例の断面
図。

【図３】従来モジュールの断面図。

【図４】本発明を適用したモジュールの他の実施例の断
面図。

【図５】本発明を適用した他の実施例の端子部分の断面
図。

【図６】本発明で端子部にサンドブラストを適用した場
合の断面図。

【図７】本発明で樹脂表面にはめ込み式のフィンを適用
した場合の断面図。

【図８】本発明を適用したモジュールを実装した電力変
換装置の一実施例。

【符号の説明】

１０１…半導体素子、１０２…半田、１０３…銅箔、１
０４…ＡｌＮ板、105…ＡｌＮ基板、１０６…モジュー
ル底面ベース、１０７…金属ワイヤー、１０８，３０４
…モジュール側面樹脂、１０９，３０２，４０２，６０
２…端子、110，２０１…ケースブロック、１１１，１
１４，１１５，３０５，４０３…シリコーンゴム系接着
剤、１１２，３０７…シリコーンゲル、１１３…モジュ
ール上面蓋樹脂、１１６，３０８…モジュール内部空
間、２０２，３０６，４０４，603，７０３…エポキシ
樹脂、２０３…ＰＰＳ／エポキシ樹脂界面、２０４…モ
ジュール上面ＰＰＳ樹脂／端子界面、３０１…モジュー
ル上面樹脂、３０３…端子ブロック、４０１…ＰＰＳケ
ース剤、６０１…ＰＰＳ樹脂、６０４…サンドブラスト
面、７０１…モジュール側面ＰＰＳ樹脂、７０２…モジ
ュール上面ＰＰＳ樹脂、７０４…はめ込み式フィン、８
０１…パワー半導体装置、８０２…コレクタ側配線、８
０３…中間点配線、８０４…エミッタ側配線、８０５…
ゲート配線、８０６…エミッタ補助配線、８０７…コレ
クタ補助配線、８０８…負荷(モータ)、８０９…電源、
８１０…放熱性グリース、８１１…ヒートシンク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤隆一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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】底面が金属基板、側面及び上面が有機樹脂
で構成され、内部に複数個の半導体素子を搭載し、前記
底面の金属基板上とモジュール内部に搭載する半導体素
子との間に絶縁基板を配置した内部絶縁型のパワー半導
体装置において、モジュール外周を構成する金属基板、
あるいは有機樹脂のバルクの水分浸透速度に比べ、異種
部材間を接合した部分の水分浸透速度が同等、あるいは
遅いことを特徴としたパワー半導体装置。
【請求項２】底面が金属基板、側面及び上面が有機樹脂
で構成され、内部に複数個の半導体素子を搭載し、前記
底面の金属基板上とモジュール内部に搭載する半導体素
子との間に絶縁基板を配置した内部絶縁型のパワー半導
体装置において、異種部材間を接合する材料の縦弾性係
数が０.０１〜１kgf／mm²の樹脂材料で構成したことを
特徴としたパワー半導体装置。
【請求項３】底面が金属基板、側面及び上面が有機樹脂
で構成され、内部に複数個の半導体素子を搭載し、前記
底面の金属基板上とモジュール内部に搭載する半導体素
子との間に絶縁基板を配置した内部絶縁型のパワー半導
体装置において、異種部材間を接合する材料を縦弾性係
数（kgf／mm²）と熱膨張係数（ppm／℃）の積が1000以
下の樹脂材料で構成したことを特徴としたパワー半導体
装置。
【請求項４】内部絶縁型のパワー半導体装置において、
異種部材間を接合する材料をシリコーン系の接着剤で構
成したことを特徴とする請求項１，請求項２または請求
項３に記載のパワー半導体装置。
【請求項５】内部絶縁型のパワー半導体装置において、
側面及び上面を構成する有機樹脂がＰＰＳ剤であること
を特徴とする請求項１，請求項２，請求項３または、請
求項４に記載のパワー半導体装置。
【請求項６】内部絶縁型のパワー半導体装置において、
側面及び上面を構成する有機樹脂が耐トラッキング指数
が２５０Ｖ以上のＰＰＳ剤であることを特徴とする請求
項１，請求項２，請求項３または、請求項４に記載のパ
ワー半導体装置。
【請求項７】内部絶縁型のパワー半導体装置において、
異種部材を接合した材料のモジュール外側部分をエポキ
シ樹脂でコーティングし、２層構造としたことを特徴と
する請求項１，請求項２，請求項３または、請求項４に
記載のパワー半導体装置。
【請求項８】請求項１から７のいずれか１項に記載の内
部絶縁型のパワー半導体装置をスイッチング素子とし、
オン／オフ動作させて制御する素子として適用したこと
を特徴とする電力変換装置。