JP2010086977A

JP2010086977A - Power module

Info

Publication number: JP2010086977A
Application number: JP2008250846A
Authority: JP
Inventors: Junichi Nakao; 淳一中尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-04-15

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１To relieve stress at a solder joint of a power module.
A power module 80 is provided with a metal base 1 at the bottom and a plurality of terminals 5, 5c, 5e and a plurality of nuts 13 on the top surface. A plurality of circuit boards 2 are placed on the surface of the metal base 1, and a semiconductor chip 3 is placed on the surface of the circuit board 2. The circuit board 2 is soldered to the metal base 1. The terminals 5, 5 c and 5 e are soldered to the circuit board 2. The semiconductor chip 3 is electrically connected to the terminals 5, 5 c and 5 e through the bonding wires 4. The resin holder 6 is provided so as to be separated from the circuit board 2 and cover the circuit board 2. The case 8 is provided so that the lower end thereof is in contact with the end of the metal base 1 and covers the side surface of the power module 80. The distance between the resin holder 6 and the metal base 1 around the circuit board 2 is kept constant by bolts 12 and nuts 13.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、パワーモジュールに関する。 The present invention relates to a power module.

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。）。 In a power module, the circuit board on which a semiconductor chip as a power device is placed and terminals, and between the circuit board and the metal base are soldered, and a silicone gel or the like is formed in the gap between the circuit board and the case. Filled. In power modules such as IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) modules, a ceramic substrate such as ALN (aluminum nitride), for example, is used as a circuit board in consideration of thermal conductivity, and Cu is excellent in thermal conductivity on a metal base. (Copper) etc. are used (for example, refer patent document 1).

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 The power module described in Patent Document 1 or the like has a larger area to be soldered than a resin-encapsulated semiconductor device or other modules. As a solder used for soldering, Pb (lead) solder (Pb-Sn eutectic solder) that has inherent creep characteristics and can reduce warping of a large substrate has been conventionally used. In recent years, Pb-free is required from the viewpoint of the environment, Sn-Ag-Cu system, Sn-Ag-Bi system, Sn-Cu system, Sn-Zn system, etc. instead of Pb solder (Pb-Sn eutectic solder) Pb-free solder is widely used. However, this Pb-free solder has a problem that the solder joint portion is likely to become brittle in the temperature increase / decrease cycle of the power module because it is difficult to undergo creep deformation against large deformation caused by warping of the substrate. When the solder joint is weakened, there arises a problem that the reliability of the power module is lowered. The weakening of the solder joint is confirmed by reliability tests such as TFT (Thermal Fatigue Test thermal fatigue test) and TCT (Thermal Cycling Test thermal shock cycle test).
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-311019

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。 The present invention provides a power module that can relieve stress at a solder joint.

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。 In the power module of one embodiment of the present invention, a metal base and a semiconductor chip are mounted on a first main surface, and an upper electrode electrically connected to the semiconductor chip and soldered to an electrode terminal is provided on the first main surface. A lower electrode provided on the second main surface opposed to the first main surface, and a circuit board that is solder-bonded to the metal base; and a circuit board that is spaced apart from the circuit board and covers the circuit board. It is characterized by comprising a resin holder and fastening means that are spaced apart from the circuit board and fasten the metal base and the resin holder.

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。 Furthermore, the power module according to another aspect of the present invention includes a metal base, a semiconductor chip mounted on the first main surface, an upper electrode electrically connected to the semiconductor chip and solder-bonded to the electrode terminal. A circuit board on which a lower electrode provided on a second main surface facing the first main surface and soldered to the metal base is soldered to the metal base; and an end is in contact with an end of the metal base; A case provided to be separated from the substrate and cover the circuit board, and a fastening means to be separated from the circuit board and fasten the metal base and the case.

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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power module which can relieve | moderate the stress in a solder joint part can be provided.

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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

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。 First, the power module which concerns on Example 1 of this invention is demonstrated with reference to drawings. 1 is a plan view showing the power module, FIG. 2 is a cross-sectional view of the power module taken along line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 5 is a plan view showing a power module of a comparative example, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the power module of the comparative example along the line CC in FIG. In this embodiment, the circuit board and the terminals, and the circuit board and the metal base are joined using Pb-free solder.

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。 As shown in FIG. 1, the power module 80 is provided with a metal base 1 as a heat dissipation board at the bottom, and a plurality of terminals 5, 5 c, 5 e and a plurality of nuts 13 on the top surface. The terminals 5, 5c and 5e are electrically connected to a semiconductor chip (not shown). The nut 13 and a bolt (not shown) fix the metal base 1 and the resin holder 6 so as to maintain a predetermined distance. Case 8 covers power module 80. The power module 80 is an IGBT module using an IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) as a semiconductor chip to be mounted. The power module 80 is used in the inverter field. In addition, power modules, such as an IGBT power module and a power MOS module, are applied to various fields, such as a railway application field, an electric vehicle, an inverter field, and an induction heating field.

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。 As shown in FIG. 2, in the power module 80, a plurality of circuit boards 2 are placed on the first main surface (front surface) of the metal base 1. A semiconductor chip 3, which is an IGBT, is placed on the first main surface (front surface) of the circuit board 2. A terminal 5 e that is electrically connected to the semiconductor chip 3 is provided on the first main surface (front surface) of the circuit board 2. The terminal 5e extends to the upper surface of the resin holder 6. Similarly, the terminal 5 c and the terminal 5 (not shown) extend to the upper surface of the resin holder 6. The semiconductor chip 3 is electrically connected to electrode terminals such as terminals 5 e, terminals 5 c, and terminals 5 through bonding wires 4.

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。 Here, the terminal 5e is an emitter terminal of the IGBT, and the terminal 5c is a collector terminal of the IGBT. The terminal 5 is used as a gate terminal of the IGBT, an emitter terminal of the IGBT, or a collector terminal of the IGBT.

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。 The resin holder 6 is provided so as to be separated from the circuit board 2 and cover the circuit board 2. The case 8 is provided so that the lower end thereof is in contact with the end of the metal base 1 and covers the side surface of the power module 80. The gap surrounded by the metal base 1, the resin holder 6, and the case 8 is filled with silicone gel 9 below the interface 11 and filled with epoxy resin 10 above the interface 11.

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。 Holes 7 are respectively provided in the right part, the center part, and the left part of the power module 80 in the drawing. The resin holder 6 is provided on the upper side surface of the hole 7, and the metal base 1 is provided on the lower side surface of the hole 7. Bolts 12 and nuts 13 are provided in the hole 7 as fastening means for fixing the resin holder 6 to the metal base 1 while keeping the distance between the resin holder 6 and the metal base 1 constant. The head portion of the bolt 12 is adjusted to the same height as the second main surface (back surface) of the metal base 1, and the tip portion of the bolt 12 is adjusted to be lower than the first main surface (front surface) of the resin holder 6. The The tightening position of the nut 13 is inside the hole 7.

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。 By tightening the nut 13 to a predetermined position of the screw portion of the bolt 12, the distance between the resin holder 6 around the circuit board 2 and the metal base 1 is kept constant. In the power module 80, bolts 12 and nuts 13 as fastening means are arranged around the circuit board 2. The bolt 12 and the nut 13 as fastening means are provided in 11 places on the power module 80. As the bolt 12, for example, a screw having a diameter of 3 mm and a head having a dish shape is used. As the nut 13, for example, a hexagonal one having an inner diameter of 3 mm is used. Here, what is fixed using a nut is defined as a bolt and is not called a screw.

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。 As shown in FIG. 3, in the power module 80, the terminal 5c is electrically connected to the circuit board 2 via the terminal 5d. In addition, the right part and center part in a figure are sectional drawings, and the left part in a figure is a side view.

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。 As shown in FIG. 4, the circuit board 2 includes a substrate 21, an upper electrode 22, and a lower electrode 23. The upper electrode 22 is provided on the first main surface (front surface) of the substrate 21. The lower electrode 23 is provided on a second main surface (back surface) opposite to the first main surface (front surface) of the substrate. Solder 24 is provided between the metal base 1 and the lower electrode 23 and between the upper electrode 22 and the terminal 5e. The circuit board 2 is fixed to the metal base 1 by the solder 24, and the terminal 5 e is fixed to the circuit board 2.

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。 Here, although the metal base 1 is formed by, for example, pressing, and uses Cu (copper) having excellent thermal conductivity, a copper alloy, AL (aluminum), Ni (nickel), or Mo is used instead. (Molybdenum) or the like may be used. The thermal conductivity of Cu (copper) is 393 W / mk, which is larger than other metals. For the bonding wire 4, for example, AL (aluminum) having a relatively large diameter and cheaper than gold (Au) is used.

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。 For the terminal 5, the terminal 5c, the terminal 5d, and the terminal 5e, for example, Cu (copper) having excellent thermal conductivity is used. As the substrate 21, for example, a ceramic substrate made of ALN (aluminum nitride) having excellent thermal conductivity is used. Instead, AL ₂ O ₃ (alumina), Si ₃ N ₄ (silicon nitride), SiC (silicon carbide). A ceramic substrate such as) may be used. ALN (aluminum nitride) has a thermal conductivity of 170 to 200 W / mk, which is larger than that of other ceramic substrates.

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。 For example, Cu (copper) is used for the upper electrode 22 and the lower electrode 23, but Ni (nickel) or the like may be used instead. Pb-free Sn—Ag—Cu solder is used for the solder 24, but Sn—Ag—Bi, Sn—Cu, Sn—Zn, or other Pb free solder may be used instead.

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。 As shown in FIG. 5, in the power module 90 of the comparative example, bolts and nuts as fastening means for fixing the resin holder 6 to the metal base 1 are not installed.

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。 As shown in FIG. 6, in the power module 90 of the comparative example, the resin holder 6 is provided so as to be separated from the circuit board 2 and cover the power module 90. The case 8 is provided so as to cover the periphery of the power module 90. The gap surrounded by the metal base 1, the resin holder 6, and the case 8 is filled with silicone gel 9 below the interface 11 and filled with epoxy resin 10 above the interface 11.

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。 For this reason, during operation of the power module 90, in the TFT (Thermal Fatigue Test thermal fatigue test), TCT (Thermal Cycling Test thermal shock cycle test), etc., when the temperature rises or falls, the resin holder 6 around the circuit board 2 The interval between the metal bases 1 is changed and cannot be kept constant.

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。 Next, a reliability test of the power module will be described with reference to FIGS. 7 is a diagram showing the deformation behavior of the power module, FIG. 7A is a diagram showing the deformation behavior when the temperature is raised, FIG. 7B is a diagram showing the deformation behavior when the temperature is lowered, and FIG. 8 is the power module. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a location where a defect occurs in the TFT of the power module.

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。 As shown in FIG. 7A, when the power module operates, the power module is heated from room temperature. When the temperature of the power module is increased, the metal base 1, the circuit board 2, the terminal 5e, and the solder 24 are expanded. Here, the thermal expansion coefficient of the substrate 21 which is a ceramic substrate made of ALN (aluminum nitride) is 4.6 × 10 ⁻⁶ / K, and the thermal expansion coefficient of the terminal made of Cu (copper) and the metal base 1 is 17 × a ^{10 -6} / K, the thermal expansion coefficient of the solder 24 made of Pb free solder is 23 × ^{10 -6} / K, the thermal expansion coefficient of the epoxy resin 10 is 34 × ^{10 -6} / K. The thermal expansion coefficient of the substrate 21 made of ALN (aluminum nitride) is smaller than other components.

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）。 Due to the vertical expansion of the metal base 1, the circuit board 2, the terminal 5 e, and the solder 24, both ends of the solder joint between the terminal 5 e and the circuit board 2 and the end of the solder joint between the metal base 1 and the circuit board 2 are formed. Is subjected to compressive stress. Further, the right end portion of the metal base 1 moves upward in the figure due to the difference between the expansion and the thermal expansion coefficient of the metal base 1, the circuit board 2, the terminal 5e, and the solder 24 in the left-right direction. As a result, a large compressive stress is applied to the end of the solder joint due to the vertical expansion and the difference between the horizontal expansion and the thermal expansion coefficient (indicated by broken lines in the figure).

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。 As shown in FIG. 7B, when the power module stops operating, the power module falls from a high temperature. When the temperature of the power module is lowered, the metal base 1, the circuit board 2, the terminals 5e, and the solder 24 are contracted.

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）。 Due to the vertical contraction of the metal base 1, the circuit board 2, the terminal 5 e, and the solder 24, both ends of the solder joint between the terminal 5 e and the circuit board 2 and the end of the solder joint between the metal base 1 and the circuit board 2 are formed. The tensile stress is applied. Further, the right end portion of the metal base 1 moves downward in the figure due to the shrinkage in the left-right direction of the metal base 1, the circuit board 2, the terminal 5e, and the solder 24 and the difference in thermal expansion coefficient. As a result, a large tensile stress is applied to the end of the solder joint due to the vertical contraction and the difference between the horizontal contraction and the thermal expansion coefficient (indicated by broken lines in the figure).

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。 In addition, in the reliability test such as TFT (Thermal Fatigue Test Thermal Fatigue Test) and TCT (Thermal Cycling Test Thermal Shock Cycle Test) as well as the ON / OFF operation of the power module, a large compressive stress is applied to the solder joint. A large tensile stress is applied. The distance between the resin holder 6 around the circuit board 2 and the metal base 1 varies greatly at high temperature or at low temperature due to the substrate 21, the terminal, the metal base 1, the solder 24, the epoxy resin 10, and the like having different thermal expansion coefficients.

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。 As shown in FIG. 8, in the power module 80 of this embodiment, the distance between the resin holder 6 around the circuit board 2 and the metal base 1 is kept constant by the plurality of bolts 12 and nuts 13. For this reason, the compressive stress and tensile stress concerning a solder joint part are relieved. Therefore, as shown by a solid line (a) in the figure, TFT (Thermal Fatigue Test thermal fatigue test) can suppress the occurrence of defects up to 8 × 10 ⁴ cycles.

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％）。 On the other hand, bolts and nuts are not provided in the power module 90 of the comparative example. When the temperature is high or when the temperature is low, the distance between the resin holder 6 around the circuit board 2 and the metal base 1 changes greatly, and a large stress is applied to the solder joint. For this reason, progress of weakening of a solder joint part is quick. Therefore, as shown by the broken line (b) in the figure, in the TFT (Thermal Fatigue Test thermal fatigue test), defects occur from 6 × 10 ⁴ cycles, and the defect rate increases as the number of cycles increases (4 × 10 ^4). defective rate in cycle 0%, 20% failure rate at 6 × 10 ⁴ cycles, 40% failure rate at 8 × 10 ⁴ cycles).

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。 As shown in FIG. 9, in the power module determined to be defective by TFT (Thermal Fatigue Test), both terminals 5e to which compressive stress and tensile stress are applied and both ends of the solder joint of the circuit board 2, and the metal base A solder crack occurs at the end of the solder joint between 1 and the circuit board 2. In particular, solder cracks frequently occur at both ends of the solder joint between the terminal 5e and the circuit board 2 to which a larger compressive stress and tensile stress are applied, for example, large cracks are generated.

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。 As described above, in the power module of this embodiment, the metal base 1 is provided at the bottom, and the plurality of terminals 5, 5c, 5e and the plurality of nuts 13 are provided on the top surface. A plurality of circuit boards 2 are placed on the surface of the metal base 1, and a semiconductor chip 3 is placed on the surface of the circuit board 2. The circuit board 2 is soldered to the metal base 1. The terminals 5, 5 c and 5 e are soldered to the circuit board 2. The semiconductor chip 3 is electrically connected to the terminals 5, 5 c and 5 e through the bonding wires 4. The resin holder 6 is provided so as to be separated from the circuit board 2 and cover the circuit board 2. The case 8 is provided so that the lower end thereof is in contact with the end of the metal base 1 and covers the side surface of the power module 80. The resin holder 6 and the metal base 1 are fastened by bolts 12 and nuts 13. The distance between the resin holder 6 and the metal base 1 around the circuit board 2 is kept constant by bolts 12 and nuts 13.

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。 For this reason, the large compressive stress and tensile stress applied to the solder joint in the ON / OFF operation cycle of the power module 80 are alleviated, and the progress of weakening of the solder joint can be significantly suppressed. Therefore, the power module 80 can be made highly reliable.

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。 In this embodiment, the IGBT is used for the semiconductor chip mounted on the power module, but a power MOS, GTO, SIT, or the like may be used instead. Also, semiconductor chips with different device types, such as IGBTs and power MOS transistors, may be used. Further, Pb—Sn eutectic solder may be used instead of Pb-free solder.

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。 Next, a power module according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the power module. In this embodiment, the resin holder is fastened and fixed to the metal base using screws instead of bolts and nuts.

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。 Hereinafter, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only different portions will be described.

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。 As shown in FIG. 10, holes 7 are respectively provided in the right part, the center part, and the left part of the power module 81 using an IGBT as a semiconductor chip to be mounted. A resin holder 6 is provided on the side surface of the upper portion of the hole 7. A metal base 1 having a screw hole is provided below the hole 7. The hole 7 is provided with a screw 31 as a fastening means for fixing the resin holder 6 to the metal base 1 while keeping the distance between the resin holder 6 and the metal base 1 constant.

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。 By screwing the screw 31 into the screw hole of the metal base 1, the distance between the resin holder 6 around the circuit board 2 and the metal base 1 is kept constant.

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。 As described above, in the power module of this embodiment, the metal base 1 is provided at the bottom, and the plurality of terminals 5, 5c, 5e and the plurality of screws 31 are provided on the top surface. A plurality of circuit boards 2 are placed on the surface of the metal base 1, and a semiconductor chip 3 is placed on the surface of the circuit board 2. The circuit board 2 is soldered to the metal base 1. The terminals 5, 5 c and 5 e are soldered to the circuit board 2. The semiconductor chip 3 is electrically connected to the terminals 5, 5 c and 5 e through the bonding wires 4. The resin holder 6 is provided so as to be separated from the circuit board 2 and cover the circuit board 2. The case 8 is provided so that the lower end thereof is in contact with the end of the metal base 1 and covers the side surface of the power module 81. The resin holder 6 is fixed to the metal base 1 with screws 31. The distance between the resin holder 6 around the circuit board 2 and the metal base 1 is kept constant by screws 31.

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。 For this reason, the large compressive stress and tensile stress applied to the solder joint in the ON / OFF operation cycle of the power module 81 are alleviated, and the progress of weakening of the solder joint can be significantly suppressed. Therefore, the power module 81 can be made highly reliable.

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。 Next, a power module according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the power module. In this embodiment, the case and the holder are integrally formed.

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。 As shown in FIG. 11, in a power module 82 using an IGBT as a semiconductor chip to be mounted, a case 8 a in which a case portion and a holder portion are integrally formed is separated from the circuit board 2, and an end portion is connected to the metal base 1. It is provided so as to be in contact with the portion and cover the circuit board 2.

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。 A hole 7 is provided in each of the right part, the center part, and the left part of the power module 82 in the figure. A case 8 a is provided on the side surface portion of the upper portion of the hole 7, and the metal base 1 is provided on a side surface portion of the lower portion of the hole 7. The hole 7 is provided with bolts 12 and nuts 13 as fastening means for fixing the case 8 a to the metal base 1 while keeping the distance between the case 8 a and the metal base 1 constant. By tightening the nut 13 to a predetermined position of the screw portion of the bolt 12, the distance between the case 8a around the circuit board 2 and the metal base 1 is kept constant.

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。 As described above, in the power module of this embodiment, the metal base 1 is provided at the bottom, and the plurality of terminals 5, 5c, 5e and the plurality of nuts 13 are provided on the top surface. A plurality of circuit boards 2 are placed on the surface of the metal base 1, and a semiconductor chip 3 is placed on the surface of the circuit board 2. The circuit board 2 is soldered to the metal base 1. The terminals 5, 5 c and 5 e are soldered to the circuit board 2. The semiconductor chip 3 is electrically connected to the terminals 5, 5 c and 5 e through the bonding wires 4. The case 8 a is provided so as to be separated from the circuit board 2, with a lower end part in contact with an end part of the metal base 1 and covering the circuit board 2. The case 8 a and the metal base 1 are fastened by bolts 12 and nuts 13. The distance between the case 8 a around the circuit board 2 and the metal base 1 is kept constant by the bolt 12 and the nut 13.

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。 For this reason, the large compressive stress and tensile stress applied to the solder joint in the ON / OFF operation cycle of the power module 82 are alleviated, and the progress of weakening of the solder joint can be significantly suppressed. Therefore, the power module 82 can be made highly reliable.

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。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.

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。 In the embodiment, silicone gel is filled in the lower part of the gap part of the power module and epoxy resin is filled in the upper part of the gap part. However, the gap part may be filled with epoxy resin instead.

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。 The present invention can be configured as described in the following supplementary notes.
(Additional remark 1) A semiconductor chip is mounted on the metal base, the first main surface, the ceramic substrate, the upper electrode provided on the first main surface of the ceramic substrate, and the first main surface of the ceramic substrate. A ceramic circuit comprising a lower electrode provided on a second main surface, wherein the upper electrode is electrically connected to the semiconductor chip, soldered to an electrode terminal, and the lower electrode is soldered to the metal base. A substrate, a resin holder provided so as to be separated from the ceramic circuit board and covering an upper portion of the ceramic circuit board, and a fastening means spaced from the ceramic circuit board and fastening the metal base and the resin holder. Power module to do.

（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。 (Additional remark 2) It has a case where a lower end part contacts the edge part of the said metal base, and is provided so that a side surface may be covered, and a silicone gel is formed in the lower part of the said metal base, the said resin holder, and the space | gap part enclosed by the said case. The power module according to appendix 1, wherein the power module is filled, and the upper portion of the gap is filled with resin.

（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。 (Supplementary Note 3) A semiconductor chip is mounted on the metal base, the first main surface, the ceramic substrate, the upper electrode provided on the first main surface of the ceramic substrate, and the first main surface of the ceramic substrate. A ceramic circuit comprising a lower electrode provided on a second main surface, wherein the upper electrode is electrically connected to the semiconductor chip, soldered to an electrode terminal, and the lower electrode is soldered to the metal base. A substrate, a case in which an end portion is in contact with an end portion of the metal base, is separated from the ceramic circuit substrate and covers the ceramic circuit substrate, and is separated from the ceramic circuit substrate, and the metal base and the case Fastening means to fasten the silicone gel filled in the lower part of the gap surrounded by the metal base, the resin holder, and the case, Power module and a resin filled in the upper portion of the gap portion.

（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。 (Supplementary note 4) The power module according to any one of supplementary notes 1 to 3, wherein the metal base is Cu (copper), a copper alloy, AL (aluminum), Ni (nickel), or Mo (molybdenum).

（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。 (Supplementary note 5) The ceramic substrate may be any one of Supplementary notes 1 to 4, which includes ALN (aluminum nitride), AL ₂ O ₃ (alumina), Si ₃ N ₄ (silicon nitride), or SiC (silicon carbide). The described power module.

（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。 (Additional remark 6) Any of the additional remarks 1 thru | or 5 whose solder used for the said solder joint is Sn-Ag-Cu type, Sn-Ag-Bi type, Sn-Cu type, or Sn-Zn type Pb free solder The power module described in Crab.

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。The top view which shows the power module which concerns on Example 1 of this invention. 図１のＡ−Ａ線に沿うパワーモジュールの断面図。Sectional drawing of the power module which follows the AA line of FIG. 図１のＢ−Ｂ線に沿うパワーモジュールの部分断面図。The fragmentary sectional view of the power module which follows the BB line of FIG. 図２の領域Ａの拡大断面図。The expanded sectional view of the area | region A of FIG. 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。The top view which shows the power module of the comparative example which concerns on Example 1 of this invention. 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。Sectional drawing of the power module of the comparative example which follows the CC line of FIG. 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。The figure which shows the deformation | transformation behavior of the power module which concerns on Example 1 of this invention, FIG. 7 (a) is a figure which shows the deformation behavior at the time of temperature rising, FIG.7 (b) is the figure which shows the deformation behavior at the time of temperature fall. 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。The figure which shows the change of the defect rate in the TFT test of the power module which concerns on Example 1 of this invention. 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。Sectional drawing which shows the defect location in the TFT test of the power module which concerns on Example 1 of this invention. 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。Sectional drawing which shows the power module which concerns on Example 2 of this invention. 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。Sectional drawing which shows the power module which concerns on Example 3 of this invention.

Explanation of symbols

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal base 2 Circuit board 3 Semiconductor chip 4 Bonding wire 5, 5c, 5d, 5e Terminal 6 Resin holder 7, 7a Hole 8, 8a Case 9 Silicone gel 10 Epoxy resin 11 Interface 12 Bolt 13 Nut 21 Substrate 22 Upper electrode 23 Lower part Electrode 24 Solder 31 Screw 80, 81, 82, 90 Power module

Claims

A metal base,
A semiconductor chip is mounted on the first main surface, and an upper electrode electrically connected to the semiconductor chip and soldered to the electrode terminal is provided on the first main surface, and is opposed to the first main surface. A circuit board in which a lower electrode provided on a main surface is solder-bonded to the metal base;
A resin holder provided apart from the circuit board and covering the circuit board;
Fastening means that is spaced apart from the circuit board and fastens the metal base and the resin holder;
A power module comprising:

The power module according to claim 1, further comprising a case that is provided so that a lower end thereof is in contact with an end of the metal base and covers a side surface.

A metal base,
A semiconductor chip is mounted on the first main surface, and an upper electrode electrically connected to the semiconductor chip and soldered to the electrode terminal is provided on the first main surface, and is opposed to the first main surface. A circuit board in which a lower electrode provided on a main surface is solder-bonded to the metal base;
A case in which an end portion is in contact with an end portion of the metal base, is separated from the circuit board, and is provided so as to cover the circuit board;
Fastening means for fastening the metal base and the case apart from the circuit board;
A power module comprising:

The power module according to any one of claims 1 to 3, wherein the fastening means is a bolt and a nut, and the nut is fastened to a predetermined position of a thread portion of the bolt.

The power module according to any one of claims 1 to 3, wherein the fastening means is a screw, and the screw is screwed into a screw hole of the metal base.