JP2011249364A - 半導体モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂モールド時に樹脂の流れの力によってボンディングワイヤが隣接するボンディングワイヤと接触したり、断線したりすることを抑制する。
【解決手段】樹脂の流れを遮る抑制壁３０を備える。例えば、第２電気配線１４に対して抑制壁３０を備えるようにする。この抑制壁３０によって樹脂の流れが遮られるため、樹脂の流れがボンディングワイヤ２２に対して垂直方向とならないようにでき、ボンディングワイヤ２２が樹脂によって流されることを抑制できる。これにより、隣接するボンディングワイヤ２２と接触したり、断線したりするという問題を発生させないようにでき、歩留まりの悪化を抑制できると共に、コストアップを防止することが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体パワー素子が形成された半導体チップをヒートスプレッダと呼ばれる放熱板に搭載したのち、樹脂モールドして一体構造とする半導体モジュールおよびその製造方法に関するもので、例えば、上アーム（ハイサイド側素子）と下アーム（ローサイド側素子）の２つの半導体パワー素子を樹脂モールドした２ｉｎ１構造や１つの半導体パワー素子を樹脂モールド部にモールドした１ｉｎ１構造の半導体モジュール等に適用すると好適である。

従来、特許文献１、２等において、半導体パワー素子が形成された半導体チップを放熱板上に搭載したのち、樹脂モールドして一体構造とした半導体モジュールが開示されている。この半導体モジュールは、放熱板と半導体チップとをはんだ等を介して電気的に接続すると共に、半導体チップに形成されたパッドと制御端子とをワイヤボンディングにて電気的に接続したのち、樹脂モールド部によって半導体チップと放熱板などを覆うことで一体化した構造とされている。

特開２００６−２１６６４１号公報 特開２００８−１８２０７４号公報

しかしながら、樹脂モールド時に樹脂の流れの力を受けてボンディングワイヤが流されてしまう。図１３は、この様子を示した半導体モジュールＪ１の樹脂モールド時の様子を示した模式図である。この図の矢印が樹脂の流れを示している。この図に示されるように、半導体モジュールＪ１の任意の一箇所（図中では紙面左上部）より樹脂を注入し、それと反対側（図中では紙面右下部）より空気と共に樹脂を排出させるという流れを作って樹脂モールドを行う。このとき、樹脂の流れがボンディングワイヤＪ２に対して垂直方向になるため、ボンディングワイヤＪ２がその流れの力を大きく受けて流されてしまう。このような場合、隣接するボンディングワイヤＪ２と接触したり、断線したりするという問題を発生させる可能性がある。このため、歩留まりを悪化させ、引いてはコストアップを招くことになる。

本発明は上記点に鑑みて、樹脂モールド時に樹脂の流れの力によってボンディングワイヤが隣接するボンディングワイヤと接触したり、断線したりすることを抑制できる構造の半導体モジュールおよびそれを可能とする半導体モジュールの製造方法を提供する。

上記目的を達成するため、請求項１または８に記載の発明では、半導体チップ（１１）と制御端子（１５）とを接続するボンディングワイヤ（２２）の長手方向に対する垂直方向に、樹脂注入における樹脂入口からボンディングワイヤ（２２）への樹脂の流れを抑制する抑制壁（３０）を配置することを特徴としている。

このように、抑制壁（３０）を備えることにより、樹脂の流れが遮られるため、樹脂の流れがボンディングワイヤ（２２）に対して垂直方向とならないようにでき、ボンディングワイヤ（２２）が樹脂によって流されることを抑制できる。これにより、隣接するボンディングワイヤ（２２）と接触したり、断線したりするという問題を発生させないようにでき、歩留まりの悪化を抑制できると共に、コストアップを防止することが可能となる。

請求項２または９に記載の発明では、半導体チップ（１１）に接続される電気配線（１４）と同一部材により抑制壁（３０）を構成することを特徴としている。

このように、電気配線（１４）にて抑制壁（３０）を構成することにより、抑制壁（３０）を別部品で構成する場合と比較して、部品点数の削減および設置工程の削減を図ることが可能となり、コストアップを抑制することが可能となる。

請求項３または１０に記載の発明では、放熱板（１２）と同一部材により抑制壁（３０）が構成されていることを特徴としている。

このように、放熱板（１２）にて抑制壁（３０）を構成しても、抑制壁（３０）を別部品で構成する場合と比較して、部品点数の削減および設置工程の削減を図ることが可能となり、コストアップを抑制することが可能となる。

請求項４に記載の発明では、抑制壁（３０）は、半導体パワー素子の任意の部位と同電位とされていることを特徴としている。

抑制壁（３０）が近接する半導体パワー素子と異なる電位とされる場合には、沿面距離の制約が発生するため、同電位とすることで、その制約を受けないようにすることができる。

ここで説明したような抑制壁（３０）は、請求項５または１１に記載されているように、半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）を複数個並べた状態で樹脂モールド部（１６）にてモールドした構造とする場合には、半導体チップ（１１）同士の間に備えられるようにすると好ましい。

ただし、請求項６または１２に記載したように、半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）を３個並べた状態で樹脂モールド部（１６）にてモールドした構造とする場合、少なくとも３個の半導体チップ（１１）のうちのいずれか２個の間に抑制壁（３０）が備えられていれば良い。

また、請求項７または１３に記載したように、半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）を３個ずつ２列並べた状態で樹脂モールド部（１６）にてモールドした構造とする場合、少なくとも２列並べられた３個の半導体チップ（１１）のうちのいずれか２個の間に抑制壁（３０）が備えられるようにすれば良い。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる半導体モジュール１０が適用されるインバータ１の回路図である。 （ａ）は、半導体モジュール１０の上面レイアウト図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図である。 （ａ）が第２電気配線１４の完成前の平面図および斜視図であり、（ｂ）が第２電気配線１４の完成後の平面図および斜視図である。 樹脂モールド時の様子を示した模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。 図５に示す半導体モジュール１０における放熱板１２の斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。 樹脂モールド時の様子を示した模式図である。 本発明の第４実施形態にかかる半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。 第４実施形態の変形例で説明する半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。 本発明の第５実施形態にかかる半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。 第５実施形態の変形例で説明する半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。 樹脂モールド時に樹脂の流れの力を受けてボンディングワイヤが流される様子を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の一実施形態にかかる半導体モジュールの適用例として、三相モータ駆動用のインバータを例に挙げて説明する。

図１は、インバータ１の回路図である。図１に示すように、インバータ１は、直流電源２に基づいて負荷である三相モータ３を交流駆動するためのもので、昇圧回路４とインバータ出力回路５とを備えた構成とされている。

昇圧回路４は、直列接続した上下アーム４１、４２と、リアクトル４３およびコンデンサ４４にて構成されている。上下アーム４１、４２は、それぞれ、ＩＧＢＴ４１ａ、４２ａとフリーホイールダイオード（以下、ＦＷＤという）４１ｂ、４２ｂが並列接続された構成とされ、上下アーム４１、４２の間にリアクトル４３を介して直流電源２の正極側が接続されている。また、リアクトル４３よりも直流電源２側において、直流電源２と並列的にコンデンサ４４が接続されている。このようにして昇圧回路４が構成されている。

このように構成される昇圧回路４では、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオフ、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオンしているときに直流電源２からの電力供給に基づいてリアクトル４３がエネルギーを蓄積する。例えば直流電源２は２８８Ｖの電圧を発生させる２００Ｖ系のバッテリであり、この高電圧に基づいてリアクトル４３にエネルギーが蓄えられる。そして、上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａをオン、下アーム４２のＩＧＢＴ４２ａをオフすると、リアクトル４３に蓄積されているエネルギーがインバータ出力回路５への電源供給ライン６に直流電源２よりも大きな電源電圧（例えば６５０Ｖ）を印加する。このような上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのオンオフ動作を交互に繰り返し行うことで、一定の電源電圧をインバータ出力回路５側に供給することができる。

なお、昇圧回路４とインバータ出力回路５との間において、電源供給ライン６とＧＮＤライン７との間にコンデンサ８および抵抗９が並列的に接続されている。コンデンサ８は、平滑用コンデンサであり、昇圧回路４における上下アーム４１、４２のＩＧＢＴ４１ａ、４２ａのスイッチング時のリプルの低減やノイズの影響を抑制して一定な電源電圧を形成するために用いられる。抵抗９は、放電抵抗であり、昇圧回路４における上アーム４１のＩＧＢＴ４１ａのオフ時に、コンデンサ８に蓄えられているエネルギーを消費するために備えられている。

インバータ出力回路５は、直列接続した上下アーム５１〜５６が三相分並列接続された構成とされ、上アーム５１、５３、５５と下アーム５２、５４、５６との中間電位を三相モータ３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に順番に入れ替えながら印加する。すなわち、上下アーム５１〜５６は、それぞれ、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂを備えた構成とされ、各相の上下アーム５１〜５６のＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａがオンオフ制御されることで、三相モータ３に対して周期の異なる三相の交流電流を供給する。これにより、三相モータ３の駆動を可能としている。

本実施形態では、昇圧回路４における上下アーム４１、４２やインバータ出力回路５における上下アーム５１〜５６の少なくとも１つのアームについて、本発明の一実施形態を適用した１ｉｎ１構造の半導体モジュールとしている。

図２（ａ）に、半導体モジュール１０の上面レイアウト図を示すと共に、図２（ｂ）に、図２（ａ）のＡ−Ａ’矢視断面図を示す。なお、図２（ｂ）では、本来であれば後述する樹脂モールド部１６が図示されるべきであるが、樹脂モールド部１６については破線で示すのみとし、樹脂モールド部１６を省略した図としてある。以下、図２（ａ）、（ｂ）を参照して本実施形態に係る半導体モジュール１０の構成について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体モジュール１０は、半導体チップ１１、放熱板１２、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５および樹脂モールド部１６を備えた構成とされている。放熱板１２の上に各構成要素を搭載した状態で樹脂モールド部１６にてモールドされることで、半導体モジュール１０が一体化構造とされている。

半導体チップ１１には、上アーム４１、５１、５３、５５もしくは下アーム４２、５２、５４、５６のいずれかが形成されている。本実施形態では、半導体チップ１１に形成されるＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂを基板垂直方向に電流を流す縦型素子として形成しており、半導体チップ１１の表面側と裏面側に各種パッドが形成されている。具体的には、半導体チップ１１の表面側には、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッド１１０が形成されていると共に、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ５１ｂ〜５１ｄのカソードに接続されるパッド１１１が形成されている。また、裏面側は、裏面全面がＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ５１ｂ〜５１ｄのアノードに繋がるパッドとされている。

放熱板１２は、ヒートスプレッダに相当するものであり、半導体チップ１１における裏面側において、はんだ２０を介して、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａのコレクタおよびＦＷＤ５１ｂ〜５６ｂのカソードと接続されている。放熱板１２のうちの裏面側、つまり半導体チップ１１が配置される面と反対側の面は樹脂モールド部１６から露出させられており、この露出部分において放熱が行えるようになっている。

第１電気配線１３は、半導体チップ１１の正極端子を構成するものであり、放熱板１２に対して第１電気配線１３が一体成形もしくは溶接等によって接合され、放熱板１２を介して半導体チップ１１の裏面側に備えられたパッドに電気的に接続されている。第１電気配線１３における放熱板１２とは反対側の端部は、樹脂モールド部１６から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。

第２電気配線１４は、半導体チップ１１の負極端子を構成するものであり、はんだ２１を介して半導体チップ１１の表面側のＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａのエミッタおよびＦＷＤ５１ｂ〜５１ｄのカソードに接続されるパッド１１１に電気的に接続されている。第２電気配線１４における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１６から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。そして、本実施形態では、この第２電気配線１４に対して、樹脂モールド時における樹脂の流れによる影響を抑制するための構造を備えている。この構造の詳細については後述する。

制御端子１５は、ＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａのゲート配線となるもので、半導体チップ１１の表面側に形成されたＩＧＢＴ５１ａ〜５６ａのゲートに接続されるパッド１１０にボンディングワイヤ２２を介して電気的に接続されている。制御端子１５における半導体チップ１１とは反対側の端部は、樹脂モールド部１６から露出させられており、この露出部分を通じて外部との接続が行えるように構成されている。

樹脂モールド部１６は、放熱板１２の表面側に上述した各部、つまり、はんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５を搭載したのち、これらを成形型に設置し、その成形型内に樹脂を注入してモールド化することで構成される。この樹脂モールド部１６により、第１、第２電気配線１３、１４および制御端子１５の露出箇所以外が覆われることで、半導体チップ１１などが保護されている。

このような構造により、本実施形態の半導体モジュール１０が構成されている。続いて、第２電気配線１４の詳細構造について説明する。

第２電気配線１４は、図２に示されるように略Ｌ字状で構成されており、四角形状の半導体チップ１１のうち制御端子１５が引き出される辺とは異なる辺から引き出されたのち、制御端子１５と同方向に引き出された形状とされている。この第２電気配線１４は、基本的には平板を打ち抜くことなどにより形成され、平板状とされている。本実施形態では、この第２電気配線１４に対して、樹脂モールド時にボンディングワイヤ２２にモールド圧が加えられることを抑制するための制御壁３０を設けている。これについて、図３および図４を参照して具体的に説明する。

図３は、第２電気配線１４の平面図および斜視図であり、（ａ）が第２電気配線１４の完成前の図、（ｂ）が第２電気配線１４の完成図である。また、図４は、樹脂モールド時の様子を示した模式図である。

図３（ｂ）に示す第２電気配線１４の完成図のように、第２電気配線１４には略Ｌ字状とされた部分の平面に対して垂直方向に伸びる抑制壁３０が備えられている。この抑制壁３０が樹脂モールド時にボンディングワイヤ２２にモールド圧が加えられることを抑制するための手段となる。この抑制壁３０は、例えば図３（ａ）に示されるように第２電気配線１４を平板の打ち抜きによって形成する際には、略Ｌ字状部とされる部分と同一平面として形成されるが、それを図３（ｂ）に示されるように垂直方向に折り曲げることによって構成される。この抑制壁３０は、放熱板１２上に半導体チップ１１はんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５を搭載したときに、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにボンディングワイヤ２２と対向する位置に、ボンディングワイヤ２２に平行に備えられている。このようにして、第２電気配線１４が構成されている。

このような構造により第２電気配線１４を構成しているため、樹脂モールド時には、樹脂の流れが図４の矢印に示すようになる。すなわち、樹脂モールドを行う際には、半導体モジュールの任意の一箇所（図中では紙面左上部）、具体的には第２電気配線１４が引き出される箇所を樹脂入口として樹脂を注入し、それと反対側（図中では紙面右下部）である第１電気配線１３が引き出される箇所を樹脂出口として空気と共に樹脂を排出させるという流れを作って樹脂モールドを行う。

このとき、従来の場合には、上述した図１３に示したようにボンディングワイヤＪ２に向かう樹脂の流れに対して樹脂を遮るものがないため、ボンディングワイヤＪ２に対して垂直方向に樹脂が流れ、それによってボンディングワイヤＪ２が流されてしまう。これに対して、本実施形態のように抑制壁３０を設けるようにすると、その抑制壁３０によって樹脂の流れが遮られるため、図４の矢印で示されるように樹脂の流れがボンディングワイヤ２２に対して垂直方向とならないようにでき、ボンディングワイヤ２２が樹脂によって流されることを抑制できる。このため、隣接するボンディングワイヤ２２と接触したり、断線したりするという問題を発生させないようにできる。

以上説明したように、本実施形態では、第２電気配線１４に対して抑制壁３０を備えるようにしている。このため、この抑制壁３０によって樹脂の流れが遮られるため、樹脂の流れがボンディングワイヤ２２に対して垂直方向とならないようにでき、ボンディングワイヤ２２が樹脂によって流されることを抑制できる。これにより、隣接するボンディングワイヤ２２と接触したり、断線したりするという問題を発生させないようにでき、歩留まりの悪化を抑制できると共に、コストアップを防止することが可能となる。

また、第２電気配線１４にて抑制壁３０を構成しているため、抑制壁３０を別部品で構成する場合と比較して、部品点数の削減および設置工程の削減を図ることが可能となり、コストアップを抑制することが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の半導体モジュール１０は、抑制壁３０の形成位置を第１実施形態に対して変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図５に、本実施形態の半導体モジュール１０の上面レイアウト図を示すと共に、図６に、本実施形態の半導体モジュール１０における放熱板１２の斜視図を示す。以下、これらの図を参照して本実施形態に係る半導体モジュール１０の構成について説明する。

図５および図６に示すように、本実施形態では、放熱板１２に対して抑制壁３０を備えた構造としている。この抑制壁３０も、放熱板１２上にはんだ２０、２１やボンディングワイヤ２２による電気的な接続を終えた半導体チップ１１、第１、第２電気配線１３、１４、制御端子１５を搭載したときに、ボンディングワイヤ２２と対向する位置に、ボンディングワイヤ２２に平行に備えられる。

このような構造により放熱板１２を構成しているため、樹脂モールド時には、第１実施形態と同様、抑制壁３０によって樹脂の流れが遮られ、樹脂の流れが上述した図４と同様な流れになる。このため、ボンディングワイヤ２２が樹脂によって流されることを抑制できる。したがって、本実施形態のような構造としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、放熱板１２にて抑制壁３０を構成しているため、抑制壁３０を別部品で構成する場合と比較して、部品点数の削減および設置工程の削減を図ることが可能となり、コストアップを抑制することが可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。ここでは、本発明の一実施形態を２つの半導体パワー素子を樹脂モールドした２ｉｎ１構造の半導体モジュール１０に対して適用した場合について説明する。

図７は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。この図に示されるように、２つの半導体チップ１１ａ、１１ｂを樹脂モールド部１６にモールドしている。本実施形態では、１つ目の半導体チップ１１ａに上アーム４１、５１、５３、５５を形成し、２つ目の半導体チップ１１に上アーム４１、５１、５３、５５に直列接続された下アーム４２、５２、５４、５６を形成してある。

半導体チップ１１ａは放熱板１２ａ上に配置され、半導体チップ１１ｂは放熱板１２ｂ上に配置された状態で樹脂モールドされている。半導体チップ１１ａの第１電気配線１３ａは樹脂モールド部１６の外部に引き出されているが、第２電気配線１４ａは樹脂モールド部１６内において放熱板１２ｂに電気的に接続されている。つまり、半導体チップ１１ａの第２電気配線１４ａが半導体チップ１１ｂの第１電気配線１３ｂも兼ねた構成とされている。そして、半導体チップ１１ｂの第２電気配線１４ｂが樹脂モールド部１６の外部に引き出されている。また、各半導体チップ１１ａ、１１ｂからはボンディングワイヤ２２ａ、２２ｂを介して制御端子１５ａ、１５ｂも外部に引き出されている。このような構成とされることで、上アーム４１、５１、５３、５５と下アーム４２、５２、５４、５６とが図１に示した接続形態となるようにしてある。

このように構成された半導体モジュール１０において、第２電気配線１４ｂについて抑制壁３０を備えた構造としてある。このため、この抑制壁３０により、樹脂モールド時の樹脂の流れを遮断することができる。

図８は、樹脂モールド時の様子を示した模式図である。この図の矢印で示されるように、抑制壁３０を設けるようにしてあるため、その抑制壁３０によって樹脂の流れが遮られ、樹脂の流れがボンディングワイヤ２２に対して垂直方向とならないようにでき、ボンディングワイヤ２２が樹脂によって流されることを抑制できる。このため、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態のように複数の半導体チップ１１ａ、１１ｂを並べる場合、樹脂入口から遠くなるため、ボンディングワイヤ２２ａに対して樹脂が垂直方向に流れることもある。しかしながら、抑制壁３０によって樹脂の流れが堰き止められるため、その流速は大きくなく、ボンディングワイヤ２２ａを流して問題を発生させる程ではない。

また、ここでは、第２電気配線１４ｂに対して抑制壁３０を備えた場合について説明したが、それに限らず、放熱板１２ｂもしくは放熱板１２ａに備えることもできる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。ここでは、本発明の一実施形態を３つの半導体パワー素子を樹脂モールドした３ｉｎ１構造の半導体モジュール１０に対して適用した場合について説明する。

図９は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。この図に示されるように、３つの半導体チップ１１ａ〜１１ｃを樹脂モールド部１６にモールドしている。本実施形態では、各半導体チップ１１ａ〜１１ｃは、インバータ出力回路５における３つの上アーム５１、５３、５５を形成してある。

半導体チップ１１ａ〜１１ｃはそれぞれ一枚の放熱板１２上に配置された状態で樹脂モールドされている。半導体チップ１１ａ〜１１ｃには個々に第２電気配線１４ａ〜１４ｃが備えられているが、第１電気配線１３は共通した１つとされている。この第１電気配線１３が電源供給ライン６に電気的に接続されている。また、第２電気配線１４ａ〜１４ｃは二方向において樹脂モールド部１６から外部に引き出された構造とされ、一方が下アーム５２、５４、５６側に接続され、他方が三相モータ３に接続される。また、各半導体チップ１１ａ〜１１ｃからはボンディングワイヤ２２ａ〜２２ｃを介して制御端子１５ａ〜１５ｃも外部に引き出されている。このような構成とされることで、上アーム５１、５３、５５が図１に示した接続形態となるようにしてある。

このように構成された半導体モジュール１０において、第２電気配線１４ａ、１４ｂについて抑制壁３０を備えた構造としてある。すなわち、各半導体チップ１１ａ〜１１ｃの間に抑制壁３０が備えられるようにしている。このため、この抑制壁３０により、樹脂モールド時の樹脂の流れを遮断することができる。このような構造とすれば、３ｉｎ１構造の半導体モジュール１０にて、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、抑制壁３０を第２電気配線１４ｃにも備えるようにするとより効果的であるが、本実施形態に示すように各半導体チップ１１ａ〜１１ｃの間に抑制壁３０が備えられた構造とされていれば、上記効果を十分に発揮できる。また、本実施形態の場合、紙面左上の樹脂入口から樹脂を注入したときにボンディングワイヤ２２ｃに対して樹脂の流れが垂直になるが、半導体チップ１１ｃと半導体チップ１１ｂの間に配置される抑制壁３０によって樹脂の流速が弱められるため、ボンディングワイヤ２２ｃについても樹脂の流れによる影響を抑制することが可能となる。したがって、本実施形態のような構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、紙面左上を樹脂入口とせずに、紙面左中央位置、つまり半導体チップ１１ａと半導体チップ１１ｂの間に配置した抑制壁３０と半導体チップ１１ｂと半導体チップ１１ｃの間に配置した抑制壁３０の間を樹脂入口として樹脂モールドを行うこともできる。このようにすれば、各抑制壁３０によって樹脂の流れが妨げられる。このようにしても、第１実施形態に示した効果を得ることができる。

（第４実施形態の変形例）
上記第４実施形態において、抑制壁３０の数を１つにすることもできる。例えば、図１０に示すように、半導体チップ１１ｂと半導体チップ１１ｃの間に抑制壁３０を設けるようにするだけにしても良い。この場合、抑制壁３０を２つもしくは３つ形成する場合と比較して、効果が低下するものの上記効果を得ることができる。このように、抑制壁３０の数を必要最低限の数にすることにより、部品点数の抑制、抑制壁３０を別部品とする場合と比較して設置工数の削減などを図れ、コストアップを抑制することが可能となる。

上記第４実施形態では、３つの上アーム５１、５３、５５を備えた半導体モジュール１０を例に挙げて説明したが、第１、第２電気配線１３、１４の構成を変更すれば、３つの下アーム５２、５４、５６を備えることもできる。そして、半導体モジュール１０を３つの上アーム５１、５３、５５を備えたものと下アーム５２、５４、５６を備えたものとすれば、２つの半導体モジュール１０によってインバータ出力回路５を構成できるため、電力変換器しての構成を簡素化することが可能となる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。ここでは、本発明の一実施形態を６つの半導体パワー素子を樹脂モールドした６ｉｎ１構造の半導体モジュール１０に対して適用した場合について説明する。

図１１は、本実施形態にかかる半導体モジュール１０の上面レイアウト図である。この図に示されるように、６つの半導体チップ１１ａ〜１１ｆを樹脂モールド部１６にモールドしている。本実施形態では、各半導体チップ１１ａ〜１１ｆは、インバータ出力回路５における各アーム５１〜５６を形成したものであり、半導体チップ１１ａ〜１１ｃには３つの上アーム５１、５３、５５がそれぞれ形成してあり、半導体チップ１１ｄ〜１１ｆには３つの下アーム５２、５４、５６がそれぞれ形成してある。

半導体チップ１１ａ〜１１ｃは同じ一枚の放熱板１２ａ上に配置された状態で樹脂モールドされており、半導体チップ１１ｄ〜１１ｆはそれぞれ異なる放熱板１２ｂ〜１２ｄ上に配置された状態で樹脂モールドされている。

半導体チップ１１ａ〜１１ｃには個々に第２電気配線１４ａ〜１４ｃが備えられているが、第１電気配線１３は共通した１つとされている。この第１電気配線１３が電源供給ライン６に電気的に接続されている。また、第２電気配線１４ａ〜１４ｃは二方向において樹脂モールド部１６から外部に引き出された構造とされ、一方が三相モータ３に接続され、他方が半導体チップ１１ｄ〜１１ｅが接続された放熱板１２ｂ〜１２ｄにそれぞれ接続される。つまり、半導体チップ１１ａ〜１１ｃの第２電気配線１４ａ〜１４ｃが半導体チップ１１ｄ〜１１ｆの第１電気配線１３ｄ〜１３ｆも兼ねた構成とされている。そして、半導体チップ１１ｄ〜１１ｆの第２電気配線１４も共通した１つとされている。また、各半導体チップ１１ａ〜１１ｆからはボンディングワイヤ２２ａ〜２２ｆを介して制御端子１５ａ〜１５ｆが外部に引き出されている。このような構成とされることで、各上下アーム５１〜５６が図１に示した接続形態となるようにしてある。

このように構成された半導体モジュール１０において、第２電気配線１４ａ、１４ｂおよび放熱板１２ｃ、１２ｄについて抑制壁３０を備えた構造としてある。すなわち、各半導体チップ１１ａ〜１１ｃの間に抑制壁３０が備えられると共に、半導体チップ１１ｄ〜１１ｆの間にも抑制壁３０が備えられるようにしている。このため、この抑制壁３０により、樹脂モールド時の樹脂の流れを遮断することができる。このような構造とすれば、６ｉｎ１構造の半導体モジュール１０にて、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、抑制壁３０を第２電気配線１４ｃや放熱板１２ｄにも備えるようにするとより効果的であるが、本実施形態に示すように各半導体チップ１１ａ〜１１ｃや各半導体チップ１１ｄ〜１１ｆの間に抑制壁３０が備えられた構造とされていれば、上記効果を十分に発揮できる。また、本実施形態の場合、紙面左上の樹脂入口から樹脂を注入したときにボンディングワイヤ２２ｃに対して樹脂の流れが垂直になるが、半導体チップ１１ｃと半導体チップ１１ｂの間に配置される抑制壁３０によって樹脂の流速が弱められるため、ボンディングワイヤ２２ｃについても樹脂の流れによる影響を抑制することが可能となる。したがって、本実施形態のような構成としても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、紙面左上を樹脂入口とせずに、紙面左中央位置、つまり半導体チップ１１ａと半導体チップ１１ｂの間に配置した抑制壁３０と半導体チップ１１ｂと半導体チップ１１ｃの間に配置した抑制壁３０の間を樹脂入口として樹脂モールドを行うこともできる。このようにすれば、各抑制壁３０によって樹脂の流れが妨げられ、より第１実施形態に示した効果を得ることができる。

（第５実施形態の変形例）
上記第５実施形態において、抑制壁３０の数を上アーム側と下アーム側ぞれぞれで１つずつにすることもできる。例えば、図１２に示すように、半導体チップ１１ｂと半導体チップ１１ｃの間や半導体チップ１１ｅと半導体チップ１１ｆの間に抑制壁３０を設けるようにするだけにしても良い。この場合、抑制壁３０を上アーム側および下アーム側それぞれに２つもしくは３つ形成する場合と比較して、効果が低下するものの上記効果を得ることができる。このように、抑制壁３０の数を必要最低限の数にすることにより、部品点数の抑制、抑制壁３０を別部品とする場合と比較して設置工数の削減などを図れ、コストアップを抑制することが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、抑制壁３０を放熱板１２もしくは第２電気配線１４に備える場合について説明したが、抑制壁３０を別体で構成することもできる。ただし、このような別体で構成する場合には、抑制壁３０を別途用意しなければならないため部品点数が増加することになるし、抑制壁３０を固定するための設置工程が必要になり、工程数も増加することになる。このため、抑制壁３０を半導体モジュール１０を構成する部品として元々存在するものによって構成することで、部品点数の増加および設置工数の削減を図れ、コストアップを抑制することができる。

なお、抑制壁３０を別部材とする場合にも、近接する半導体パワー素子の任意の部位と同電位となるようにすると好ましい。すなわち、抑制壁３０が近接する半導体パワー素子と異なる電位とされる場合には、沿面距離の制約が発生するため、同電位とすることで、その制約を受けないようにすることができる。例えば、上記各実施形態の場合は、抑制壁３０を第１、第２電気配線１３、１４と同一部材で構成している場合について説明したが、この抑制壁３０も第１、第２電気配線１３、１４と同電位、つまり半導体パワー素子の任意の部位と同電位となるように構成している。このため、沿面距離の制約が発生しなくて済む。したがって、抑制壁３０を別部材にしたとしても、上記各実施形態と同様に、抑制壁３０が半導体パワー素子の任意の部位と同電位となるようにするのが好ましい。

１ インバータ
３ 三相モータ
４ 昇圧回路
５ インバータ出力回路
１０ 半導体モジュール
１１ 半導体チップ
１２ 放熱板
１３、１４ 第１、第２電気配線
１５ 制御端子
１６ 樹脂モールド部
２２ ボンディングワイヤ
３０ 抑制壁
４１、５１、５３、５５ 上アーム
４２、５２、５４、５６ 下アーム

Claims (13)

1. 半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）と制御端子（１５）とをボンディングワイヤ（２２）にて電気的に接続すると共に、前記半導体チップ（１１）を放熱板（１２）上に搭載し、その後、成形型内に前記放熱板（１２）および前記半導体チップ（１１）を配置して樹脂注入を行うことで、前記放熱板（１２）および前記半導体チップ（１１）を樹脂モールド部（１６）でモールドして一体構造とした半導体モジュールであって、
   前記半導体チップ（１１）と前記制御端子（１５）とを接続する前記ボンディングワイヤ（２２）の長手方向に対する垂直方向に、前記樹脂注入における樹脂入口から前記ボンディングワイヤ（２２）への樹脂の流れを抑制する抑制壁（３０）を配置していることを特徴とする半導体モジュール。
2. 前記半導体チップ（１１）に接続される電気配線（１４）と同一部材により前記抑制壁（３０）が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
3. 前記放熱板（１２）と同一部材により前記抑制壁（３０）が構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール。
4. 前記抑制壁（３０）は、前記半導体パワー素子の任意の部位と同電位とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
5. 前記半導体パワー素子が形成された前記半導体チップ（１１）を複数個並べた状態で前記樹脂モールド部（１６）にてモールドした構造とされ、前記半導体チップ（１１）同士の間に前記抑制壁（３０）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
6. 前記半導体パワー素子が形成された前記半導体チップ（１１）を３個並べた状態で前記樹脂モールド部（１６）にてモールドした構造とされ、少なくとも３個の前記半導体チップ（１１）のうちのいずれか２個の間に前記抑制壁（３０）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
7. 前記半導体パワー素子が形成された前記半導体チップ（１１）を３個ずつ２列並べた状態で前記樹脂モールド部（１６）にてモールドした構造とされ、少なくとも２列並べられた３個の前記半導体チップ（１１）のうちのいずれか２個の間に前記抑制壁（３０）が備えられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体モジュール。
8. 半導体パワー素子が形成された半導体チップ（１１）と制御端子（１５）とをボンディングワイヤ（２２）にて電気的に接続すると共に、前記半導体チップ（１１）を放熱板（１２）上に搭載し、その後、成形型内に前記放熱板（１２）および前記半導体チップ（１１）を配置して樹脂注入を行うことで、前記放熱板（１２）および前記半導体チップ（１１）を樹脂モールド部（１６）でモールドして一体構造とした半導体モジュールの製造方法であって、
   前記半導体チップ（１１）と前記制御端子（１５）とを接続する前記ボンディングワイヤ（２２）の長手方向に対する垂直方向に、前記樹脂注入における樹脂入口から前記ボンディングワイヤ（２２）への樹脂の流れを抑制する抑制壁（３０）を配置した状態で前記樹脂注入を行い、前記樹脂モールド部（１６）によるモールド化を行うモールド工程を有していることを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
9. 前記半導体チップ（１１）に接続される電気配線（１４）と同一部材により前記抑制壁（３０）を構成することを特徴とする請求項８に記載の半導体モジュールの製造方法。
10. 前記放熱板（１２）と同一部材により前記抑制壁（３０）を構成することを特徴とする請求項８または９に記載の半導体モジュールの製造方法。
11. 前記モールド工程は、前記半導体パワー素子が形成された前記半導体チップ（１１）を複数個並べ、この並べられた前記半導体チップ（１１）同士の間に前記抑制壁（３０）を備えて前記樹脂モールド部（１６）によるモールドを行う工程であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の半導体モジュールの製造方法。
12. 前記モールド工程は、前記半導体パワー素子が形成された前記半導体チップ（１１）を３個並べ、少なくとも３個の前記半導体チップ（１１）のうちのいずれか２個の間に前記抑制壁（３０）を備えて前記樹脂モールド部（１６）によるモールドを行う工程であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の半導体モジュールの製造方法。
13. 前記モールド工程は、前記半導体パワー素子が形成された前記半導体チップ（１１）を３個ずつ２列並べ、少なくとも２列並べられた３個の前記半導体チップ（１１）のうちのいずれか２個の間に前記抑制壁（３０）を備えて前記樹脂モールド部（１６）によるモールドを行う工程であることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の半導体モジュールの製造方法。

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