功率半导体模块以及功率半导体模块的制造方法与流程

本发明涉及功率半导体模块以及功率半导体模块的制造方法，更详细地涉及具有电力转换电路的功率半导体模块以及功率半导体模块的制造方法。

背景技术：

用于汽车等的车辆用的功率半导体模块具有将直流电力转换为交流电力或将交流电力转换为直流电力的电力转换电路。电力转换电路具备发热量大的功率半导体元件。

因此，功率半导体模块的壳体通常由金属形成。壳体具备收纳具有功率半导体元件等电子部件的电路体的收纳空间。

作为这种功率半导体模块的壳体的一例，已知通过将形成有多个散热翅片的散热板嵌合在形成于金属框体的开口部，利用摩擦搅拌接合对散热板的突合部和金属框体的开口部周缘部进行接合的方法(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-257369号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

功率半导体模块的壳体的收纳空间需要以电路体与散热板能够均匀地密合且确保良好的冷却的方式形成为严格的尺寸。因此，需要以在接合时壳体的位置不会变动的方式可靠地固定。

在专利文献1所记载的结构中，金属框体的开口部周缘部的宽度小，无法可靠地固定金属框体。若使金属框体的开口部周缘部的宽度充分大，则功率半导体模块大型化。

用于解决课题的方法

本发明的功率半导体模块具备：电路体，该电路体具有电力转换电路，该电力转换电路具有输入信号用的第一电极、输出信号用的第二电极以及控制信号用的第三电极，基于施加在第三电极上的控制信号转换第一电极的输入信号，并从第二电极输出输出信号；以及壳体部件，其具有金属制的框状壳体以及金属基体，并收纳电路体，框状壳体具有前面、背面以及一对侧面，在前面和背面的至少一方形成开口部，壳体部件具有对嵌入框状壳体的开口部的金属基体的周缘部和框状壳体的开口部的周缘部进行接合的接合部，分别在框状壳体的一对侧面形成凹部，该凹部从侧面向壳体部件的内侧延伸，且在侧面的厚度的中间位置具有与接合部侧面对地形成的底面。

本发明的功率半导体模块的制造方法是上述功率半导体模块的制造方法，具备在框状壳体的开口部中嵌入金属基体的、利用固定夹具将分别形成于框状壳体的一对侧面的凹部的底面至少固定在侧面的厚度方向的、接合框状壳体的开口部的周缘部和金属基体的周缘部而形成壳体部件的、在壳体部件中收纳电路体的各工序。

发明效果

根据本发明，能不使壳体部件大型化地确保良好的冷却。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的功率半导体模块的外观立体图。

图2是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的主视图。

图3是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的右侧视图。

图4是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的左侧视图。

图5是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的后视图。

图6是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的俯视图。

图7(a)是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的仰视图，图7(b)是图1的VIIb-VIIb线放大剖视图。

图8是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的分解立体图。

图9是表示本发明的功率半导体模块的电路的一例的电路图。

图10是用于说明图1所示的功率半导体模块的壳体部件的制造方法的立体图。

图11是图10的XI-XI线剖视图。

图12是表示用图10、图11所示的制造方法制作的壳体部件的完成状态的外观立体图。

图13是本发明的实施方式二的功率半导体模块的外观立体图。

图14是图13所示的功率半导体模块的壳体部件的主视图。

图15是图13所示的功率半导体模块的壳体部件的右侧视图。

图16是图13所示的功率半导体模块的壳体部件的左侧视图。

图17是图13所示的功率半导体模块的壳体部件的后视图。

图18是本发明的实施方式三的功率半导体模块的外观立体图。

图19是图18所示的功率半导体模块的壳体部件的主视图。

图20是图18所示的功率半导体模块的壳体部件的右侧视图。

图21是图18所示的功率半导体模块的壳体部件的左侧视图。

图22是图18所示的功率半导体模块的壳体部件的后视图。

图23是图18所示的功率半导体模块的壳体部件的分解立体图。

图24是用于说明图18所示的壳体部件的制造方法的立体图。

图25是图24的XXV-XXV线剖视图。

图26是用于说明紧接着图24的工序的立体图。

图27是图26的XXVII-XXVII线剖视图。

图28是表示用图24～图27所示的制造方法制作的壳体部件的完成状态的外观立体图。

图29是本发明的实施方式四的功率半导体模块的外观立体图。

图30是图29的XXX-XXX线剖视图。

具体实施方式

-实施方式-

[功率半导体模块的结构]

下面，参照附图详细地说明本发明的功率半导体模块及功率半导体模块的一实施方式。

图1是本发明的一实施方式的功率半导体模块的外观立体图，图2～图7分别是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的主视图、右侧视图、左侧视图、后视图、俯视图及仰视图。另外，图8是图1所示的壳体部件的分解立体图。

功率半导体模块100搭载于混合汽车、电动汽车等车辆。功率半导体模块100具备壳体部件200和电路体300。

电路体300具备电力转换电路，该电力转换电路具有多个功率半导体元件，将直流电力转换为交流电力。从未图示的蓄电池、由发动机驱动的交流发电机供给的直流电力通过内置于功率半导体模块100的电路体300的电力转换电力转换为交流电力，并供给至马达。能使用三个功率半导体模块100，连接各功率半导体模块100的电路体300而构成U相、V相及W相的三相桥式电路。

壳体部件200如图8所示，接合框状壳体240和金属基体210而构成。框状壳体240和金属基体210均由铝合金材料、例如Al、AlSi、AlSiC、Al-C等金属材料形成。

框状壳体240具有凸缘部220和形成于凸缘部220的下方的框状部230。凸缘部220和框状部230由铝压铸件等一体形成。

参照图7(a)、(b)及图8进行说明。

图7(a)是图1所示的功率半导体模块的壳体部件的仰视图，图7(b)是图1的VIIb-VIIb线放大剖视图。

框状部230具有前面231、背面232、一对侧面233、234和下面235，大致具有长方体形状。在框状部230的前面231形成在俯视中大致为矩形形状的开口部261。开口部261在框状部230的前面231的外周侧边的稍内侧具有开口缘部，四个角部镶边为圆弧状。在开口部261的开口缘部的内侧形成台阶部262。台阶部262使前面231的外面侧向厚度方向凹，使该部分的板厚形成得薄(参照图11)。在框状部230的背面232形成散热翅片213(参照图5、图11)。

凸缘部220具有两端为半圆弧形状的横长的上部221，连结框状部230的前面231、背面232及一对侧面233、234。在上部221的中央部形成横长的贯通孔222。

由框状部230的前面231、背面232、一对侧面233、234及下面235形成收纳电路体300的收纳空间，凸缘部220的贯通孔222与收纳空间连通。电路体300从凸缘部220的贯通孔222插入，在使后述的各端子向凸缘部220的上方突出的状态下收纳在框状壳体240的收纳空间。

如图7(a)、(b)所示，框状部230的侧面233、234分别弯曲形成为框状部230的厚度方向(Z方向)的中央部向外侧鼓的圆弧状。在此，圆弧状除了正圆的部分形状以外，还包括长圆形、椭圆形、圆板状、圆顶状等部分形状。

如图7(b)、图8所示，在侧面233、234的各个形成向框状部230的内侧延伸的第一凹部251和第二凹部252。第一、第二凹部251、252分别形成于框状部230的高度方向(Y方向)的大致中央。另外，X方向、Y方向及Z方向在各图中如图所示。

第一、第二凹部251、252的Z方向的各底面11设在比各侧面233、234的厚度方向(Z方向)的中间位置靠近前面231侧。即，第一、第二凹部251、252的各底面11形成为未到达厚度方向(Z方向)的中间位置的深度。另外，第一、第二凹部251、252的框状部230的长度方向(X方向)的侧端面12分别形成在弯曲为圆弧状的侧面233、234的区域内。

这样，第一、第二凹部251、252设在弯曲为圆弧状的侧面233、234的区域内，分别向前面231及侧面233、234敞开。

第一、第二凹部251、252分别具有在高度方向(Y方向)相对置的端面13、14。

金属基体210具有大致平坦的板状部211、从板状部211突出地形成的多个柱状的散热翅片212。金属基体210具有嵌入框状部230的开口部261的外周形状。详细后述，但金属基体210与框状部230的开口部261嵌合，并且载置在台阶部262上。在该状态下，接合板状部211的周缘部和框状部230的开口部261的周缘部。

如图1虚线所示，在壳体部件200的前面231，形成金属基体210例如通过摩擦搅拌接合的框状的接合部FW。

[电路体具备的电路结构]

电路体300内置构成将直流电力转换为交流电力或将交流电力转换为直流电力的电力转换电路的功率半导体元件。

图9是表示本发明的功率半导体模块的电路的一例的电路图。

电路体300具有上臂IGBT155、上臂二极管156、下臂IGBT157、下臂二极管158等功率半导体元件。

在上臂IGBT155的栅极和下臂IGBT157的栅极分别连接上臂栅端子325U和下臂栅端子325L。在上臂IGBT155的发射电极和下臂IGBT157的发射电极分别连接上臂发射端子326U、下臂发射端子326L。

上臂IGBT155的集电极和上臂二极管156的阴极电极由直流正极导体板315连接，直流正极导体板315与直流正极端子315A连接。上臂IGBT155的发射电极和上臂二极管156的阳极电极由第二交流导体板318连接。

下臂IGBT157的发射电极和下臂二极管158的阳极电极由直流负极导体板319连接，直流负极导体板319与直流负极端子319A连接。下臂IGBT157的集电极和下臂二极管158的阴极电极由第一交流导体板316连接。

第一交流导体板316和第二交流导体板318由中间导体板159连接。

第一交流导体板316与交流输出端子321连接。

图1所示的电路体300的各端子所附加的参照编号与图9所示的上述各端子的参照编号一致。

[电路体的收纳结构]

电路体300的结构未图示，但其概要如下。

如图9所示，上臂IGBT155和上臂二极管156在直流正极导体板315与第二交流导体板318之间，在与各导体板315、318热结合的状态下被夹持，形成为第一半导体组。下臂IGBT157和下臂二极管158在交流输出端子321与直流负极导体板319之间，在与各导体板321、319热结合的状态下被夹持，形成为第二半导体组。第一交流导体板316和第二交流导体板318由中间导体板159连接。第一半导体组和第二半导体组以直流正极导体板315和第一交流导体板316为同一平面的方式排列并配置在金属模具内，通过模制成形，使各端子315A、325U、326U、319A、321、325L、326L露出地封闭。此时，直流正极导体板315和第一交流导体板316在一面侧与树脂的外表面为同一面，从树脂表面露出。另外，第二交流导体板318和直流负极导体板319在另一面侧与树脂的外表面为同一面，从树脂表面露出。

即，电路体300在与功率半导体元件热结合的导体板与封闭树脂的表背面的各个为同一面的状态下向外部露出。

电路体300从壳体部件200的贯通孔222插入，收纳在壳体部件200的收纳空间内。在收纳在收纳空间内的状态下，形成于电路体300的表背两面的导体板能与金属基体210的内面及框状壳体240的背面232的内面热传导地接触。未图示，但也可以为使热传导薄板介于电路体300与金属基体210之间、以及电路体300与框状壳体240的背面232的内面之间而热结合的结构。

在这种结构中，当金属基体210的内面与框状壳体240的背面232的内面之间的厚度方向(Z方向)的间隔不均匀，则会在电路体300与金属基体210、或电力体300与框状壳体240的背面232之间形成间隙或接触不均匀，因此，冷却电路体300的能力下降。尤其当接合时的框状壳体240的固定不可靠时，在利用接合工具25在框状壳体240上接合金属基体210时，框状壳体240位移，金属基体210的内面与框状壳体240的背面232的内面之间的厚度方向(Z方向)的间隔不均匀。

为了使接合时的框状壳体240的固定可靠，考虑增大从框状部230的开口部261的开口缘部到框状部230的侧面233、234的外周侧边的长度，但如果这样，则框状壳体240、即壳体部件200大型化。

下面，对不使壳体部件200大型化地可靠固定框状壳体240，高精度地接合框状壳体240和金属基体210的、利用本发明的功率半导体模块的制造方法的一实施方式进行说明。

[功率半导体模块的制造方法]

图10是用于说明图1所示的功率半导体模块的壳体部件的制造方法的立体图，图11是图10的XI-XI线剖视图。另外，图12是表示用图11所示的制造方法制作的壳体部件200的完成状态的外观立体图。

如上所述，为了制造电路体300的冷却均匀且能力大的功率半导体模块100，不使框状壳体240位移地将金属基体210接合在框状壳体240上而制作壳体部件200是重要的。

为了制作壳体部件200，首先，利用接受夹具24保持框状壳体240。接受夹具24大致形成为矩形状，具有支撑面24a和槽部24b。在支撑面24a上，在与设于框状壳体240的背面232的散热翅片213对应的区域形成凹部24c(参照图11)。在该凹部24c内配置散热翅片213，将框状壳体240的背面232载置在支撑面24a上，另外，在接受夹具24的槽部24b内收纳从凸缘部220的背面232突出的部分。

在该状态下，将框状壳体240的开口261配置在作为与接受夹具24相反侧的上部侧。将金属基体210的板状部211嵌入框状壳体240的开口部261，载置在形成于开口部261的周缘部的台阶部262上。台阶部262的金属基体210的载置面可以是铸造肌面，也可以根据需要实施切削加工。期望以在将金属基体210载置在了台阶部62上的状态下，金属基体210的上面与框状部230的前面231的上面大致为同一面的方式设定台阶部262的深度及板状部211的厚度。

利用固定夹具23按压形成于框状壳体240的侧面233的第一凹部251以及形成于侧面234的第二凹部252各个的底面11，固定框状壳体240。框状壳体240需要在X方向、Y方向、Z方向上固定。通过利用固定夹具23将第一、第二凹部251、252的底面11按压在接受夹具24上，在Z方向上固定。即，通过使各固定夹具23的前端面与第一、第二凹部251、252的侧端面12抵接，在X方向上固定框状壳体240。另外，通过将各固定夹具23的侧面按压在第一、第二凹部251、252的端面13、14，在Y方向上固定框状壳体240。在该情况下，可以将一固定夹具23按压在第一凹部251的端面13、14中的一端面，将另一固定夹具23按压在第二凹部252的端面13、14中的另一端面。

另外，为了在X方向及Y方向固定框状壳体240，即使通过按压框状壳体240的外周侧面也能够进行。即，为了在X方向固定框状壳体240，可以利用与固定夹具23不同的固定夹具保持框状壳体240的侧面233、234。另外，为了在Y方向固定框状壳体240，可以利用与固定夹具23不同的固定夹具保持框状壳体240的下面235以及凸缘部220的上部221的上面。

在利用固定夹具23在Z方向固定框状壳体240的情况下，由于第一、第二凹部251、252向框状部230的前面231侧敞开，因此，只要使固定夹具23在Z方向上移动并按压第一、第二凹部251、252的底面11即可。因此，能有效地进行框状壳体240的固定。

图11是用于说明框状壳体240的侧面233侧的、框状壳体240与金属基体210的接合方法的图，但以下的说明即使在框状壳体240的侧面234侧也相同。

以搭载在框状壳体240的第一凹部251的底面11上的固定夹具23的上面比框状部230的前面231低的方式设定第一凹部251的底面11的深度以及固定夹具23的厚度。

在该状态下，使用接合工具25例如利用摩擦搅拌接合对金属基体210的外周缘和框状壳体240的开口部261的周缘部进行接合。摩擦搅拌接合使接合工具25的端面与金属基体210的外周侧面和框状壳体240的开口部261的突合面对应地配置，沿突合面在开口部261的整周使接合工具25移动。由此，金属基体210和框状壳体240在接合部FW接合。

如图11所示，在从框状壳体240的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第一凹部251的射影部P₁配置在接合部FW的射影部P₂的外侧。即，第一凹部251的长度方向(X方向)的侧端面12位于比接合部FW靠外侧。因此，能利用框状壳体240的框状部230中的内面230a与侧端面12之间的部分支撑利用接合工具25的接合时的负荷，能防止由接合时的负荷产生的框状壳体240的变形。

另外，在从框状壳体240的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第一凹部251的射影部P₁与侧面233的侧边233a重合地配置。换言之，第一凹部251的底面11设在弯曲为圆弧状的侧面233的区域内，第一凹部251的底面11从侧面233直接向外侧敞开。这样，第一凹部251设在弯曲为圆弧状的侧面233的区域内，并且，第一凹部251的底面11从侧面233直接向外侧敞开。因此，与将第一凹部251形成在侧面233的最外侧的侧边233a的内侧的结构、即在凹部251与侧面233的最外侧的侧边233a之间设置侧壁等隔离部的结构相比，能减小框状壳体240。

图12是表示用上述方法制作的壳体部件200的完成状态的外观立体图。

在制作了壳体部件200后，将电路体300从凸缘部220的贯通孔222插入壳体部件240内，通过在使各端子向凸缘部220的上方突出的状态下收纳在壳体部件200的收纳空间内，形成图1所示的功率半导体模块100。在将电路体300收纳在壳体部件200后，可以在电路体300与壳体部件200之间注入树脂并固化。

根据上述一实施方式，能起到下述效果。

(1)在框状壳体240的侧面233、234设置第一、第二凹部251、252，利用固定夹具23在Z方向按压第一、第二凹部251、252的底面11并固定在夹具24的上面24a上，在该固定状态下，接合金属基体210和框状壳体240。由此，即使在框状壳体240的前面231中的、开口部261与侧面233、234之间没有利用固定夹具23按压框状壳体240的空间，也能可靠地固定框状壳体240。因此，能抑制接合时的框状壳体240的位置的变动，能提高通过接合而形成于壳体部件200的电路体300的收纳空间的精度。因此，能不使壳体部件200大型地良好地进行利用壳体部件200的电路体300的冷却。

(2)在从框状壳体240的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第一凹部251为其射影部P₁配置在接合部FW的射影部P₂的外侧的结构(参照图11)。即，第一凹部251的长度方向(X方向)的侧端面12位于比接合部FW靠外侧，第一凹部251的X方向的侧端面12未位于比接合部FW靠内侧。因此，由接合工具25产生的负荷由框状部230的内面230a与第一、第二凹部251、252的侧端面12之间的框状部230的部分支撑，能防止框状壳体240的变形。

(3)在从框状壳体240的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第一凹部251的射影部P₁与侧面233的侧边233a重合地配置(参照图11)。第一凹部251的底面11设在弯曲为圆弧状的侧面233的区域内，因此，能减小框状壳体240。另外，由于为第一凹部251的底面11从侧面233直接向外侧敞开的结构，因此，即使利用该结构，也能减小框状壳体240。

(4)第一、第二凹部251、252向框状壳体240的前面231敞开。因此，能通过使固定夹具23在Z方向移动并按压第一、第二凹部251、252的底面11，固定框状壳体240，能有效地进行框状壳体240的固定。

-实施方式二-

参照图13～图17说明本发明的功率半导体模块的实施方式二。

图13是本发明的实施方式二的功率半导体模块的外观立体图。图14～17分别是图13所示的功率半导体模块的壳体部件的主视图、右侧视图、左侧视图以及后视图。

实施方式二的功率半导体模块100A与实施方式一的功率半导体模块100的不同点在于具有壳体部件200A在表背两面接合在金属基体210A、210B的结构。即，在框状壳体240A的前面231接合于金属基体210A，在框状壳体240A的背面232接合金属基体210B。

下面，以与实施方式一的不同点为主说明实施方式二，与实施方式一相同的结构在对应的部件上标注相同的符号，适当省略说明。

框状壳体240A在前面231以及背面232的两面具有图8所示的开口部261，金属壳体210A、210B的各个嵌入框状壳体240A的前面231以及背面232各自的开口部261，金属基体210A、210B各自的周缘部和框状壳体240A的开口部261的周缘部在接合部FWa、FWb接合。金属基体210A、210B是与实施方式一的金属基体210相同的部件，分别具有散热翅片212。

在框状壳体240A的前面231侧的侧面233、234分别与实施方式一相同，形成第一凹部251、第二凹部252。第一凹部251和第二凹部252相对于框状壳体240A的长度方向(X方向)的中心轴C-C(参照图14)左右对称地形成。另外，在框状壳体240A的背面232侧的侧面233、234分别形成第三凹部253、第四凹部254。第三凹部253和第四凹部254相对于框状壳体240的长度方向(X方向)的中心轴C-C(参照图17)左右对称地形成。第一凹部251～第四凹部254全部高度方向(Y方向)以及长度方向(X方向)的长度相同，形成为相同形状。

第一、第二凹部251、252的底面11配置在比框状壳体240A的厚度方向(Z方向)的中央部靠前面231侧。另外，第三、第四凹部253、254的底面11配置在比框状壳体240A的厚度方向(Z方向)的中央部靠背面232侧。因此，如图15所示，第一凹部251的底面11和第三凹部253的底面11在高度方向(Y方向)的相同位置对置地配置在框状壳体240A的侧面233，但第一凹部251的底面11和第三凹部253的底面11离开。换言之，第一凹部251和第三凹部253隔着隔壁部271配置。同样地，如图16所示，第二凹部252的底面11和第四凹部254的底面11离开，换言之，第二凹部252和第四凹部254隔着隔壁部271配置。

为了制作实施方式二的功率半导体模块100A的壳体部件200A，在与实施方式一相关地进行说明的方法中，在框状壳体240A的前面231的开口部261嵌入金属基体210A，使用接合工具25，通过摩擦搅拌接合等接合。由此，在框状壳体240A的前面231的开口部261的周缘部和金属基体210A的周缘部形成接合部FWa。

接着，使固定夹具23在厚度方向(Z方向)上升，使框状壳体240A将中心轴C-C作为旋转轴进行180度旋转，利用接受夹具24支撑接合了金属基体210A的框状壳体240A。并且，使固定夹具23下降，利用接受夹具24按压形成于框状壳体240A的侧面233、234的第三、第四凹部253、254的底面11并固定。

如上所述，第一、第二凹部251、252在前面231侧相对于中心轴C-C左右对称地形成，第三、第四凹部253、254在背面232侧相对于中心轴C-C左右对称地形成。

因此，若使框状壳体240A将中心轴C-C作为旋转轴反转，则第三、第四凹部253、254与反转前的第一、第二凹部251、252配置在相同位置。因此，能只通过使固定夹具23沿厚度方向(Z方向)下降，按压第三、第四凹部的底面11，不需要进行与第三、第四凹部253、254的位置重合。由此，能有效地进行框状壳体240A的固定。

之后，在框状壳体240A的背面232的开口部261嵌入金属基体210B。并且，使用接合工具25并通过摩擦搅拌接合等接合金属基体210B和框状壳体240A。由此，在框状壳体240A的背面232的开口部261的周缘部和金属基体210B的周缘部形成接合部FWb。

第三、第四凹部253、254的侧端面12和接合部FWb在X方向的位置关系与第一、第二凹部251、252的侧端面12和接合部FWa在X方向的位置关系相同。

即，在从框状壳体240A的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第一、第二凹部251、252的射影部P₁配置在接合部FWa的射影部的外侧，第一、第二凹部251、252的射影部P₁与侧面233、234的侧边233a、234a(未图示)的斜影部P₃重合地配置。

同样地，在从框状壳体240A的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第三、第四凹部253、254的射影部配置在接合部FWb的射影部的外侧，第三、第四凹部253、254的射影部与侧面233、234的侧边233a、234a(未图示)的斜影部重合地配置。

即使在实施方式二中，也在框状壳体240A的前面231侧、背面232侧各个的侧面233、234设置第一、第二凹部251、252或第三、第四凹部253、254，利用固定夹具23在厚度方向(Z方向)按压第一凹部251～第四凹部254的底面11并固定。在该固定状态下，接合框状壳体240A和金属基体210A，或接合框状壳体240A和金属基体210B。因此，起到与实施方式的(1)～(4)相同的效果。

除此之外，在实施方式二中，起到下述效果。

(5)由于是在框状壳体240A的表背两面接合金属基体210A、210B的结构，因此，换言之，框状壳体240A的开口部261贯通表背面，不需要在背面232形成宽面积的薄板区域，因此，利用铸造的成形容易，能实现生产性、成品率的提高。

(6)另外，将第一、第二凹部251、252以及第三、第四凹部253、254分别在框状壳体240A的前面231侧以及背面232相对于长度方向(X方向)的中心轴C-C左右对称地配置。因此，当使框状壳体240A将中心轴C-C作为旋转轴反转，则第三、第四凹部253、254配置在与反转前的第一、第二凹部251、252的位置相同的位置。由此，能不进行第三、第四凹部253、254的位置重合地利用固定夹具23固定框状壳体240A，能有效地进行框状壳体240A的固定。

-实施方式三-

参照图18～图28说明本发明的功率半导体模块的实施方式三。

图18是本发明的实施方式三的功率半导体模块的外观立体图。图19～图22分别是图18所示的功率半导体模块的壳体部件的主视图、右侧视图、左侧视图及后视图。另外，图23是图18所示的壳体部件的分解立体图。

实施方式三与实施方式二的不同点在于，第一凹部～第四凹部分别形成多个。下面，主要以与实施方式二的不同点说明实施方式三的方式，与实施方式二共通的结构在对应的部件上标注相同的符号，适当省略说明。

实施方式三的功率半导体模块100B与实施方式二的功率半导体模块100A相同，壳体部件200B具有在表背面两面与金属基体210A、210B接合的结构。

框状壳体240B在前面231及背面232分别具有与金属基体210A、210B的接合部FWa、FWb。

与实施方式二不同，在框状壳体240B的前面231侧的侧面233形成多个第一凹部251，在前面231侧的侧面234形成多个第二凹部252。形成于侧面233的第一凹部251的数量与第二凹部252的数量不同，在侧面233形成偶数(在实施例中为两个)个第一凹部251，在侧面234形成奇数(在实施方式中为三个)个第二凹部252。

框状壳体240B的背面232侧的侧面233形成多个第三凹部253，在侧面234形成多个第四凹部254。形成于前面231侧的侧面233的第一凹部251的数量与形成于背面232侧的侧面234的第四凹部254的数量相等。形成于前面231侧的侧面234的第二凹部252的数量与形成于背面232侧的侧面234的第三凹部253的数量相等。

即，第一凹部251和第四凹部254相对于框状壳体240的长度方向(X方向)的中心轴C-C左右对称地形成。同样地，第二凹部252和第三凹部253相对于框状壳体240的长度方向(X方向)的中心轴C-C左右对称地形成。另外，第一凹部251～第四凹部254全部高度方向(Y方向)及长度方向(X方向)的长度相同，形成为相同形状。因此，若使框状壳体240B将中心轴C-C作为旋转轴旋转180度，则各第四凹部254的位置以及形状与旋转前的各第一凹部251的位置以及形状重合，各第三凹部253的位置以及形状与旋转前的各第二凹部252的位置以及形状重合。

如图20所示，各第一凹部251和各第三凹部253形成于侧面233中的在高度方向(Y方向)上错开的位置。各第一凹部251的高度方向(Y方向)的中心位于第三凹部253之间的大致中心，各第一凹部251的上下两端部配置在与上下的第三凹部253的一端以及另一端重合的位置。

如图21所示，各第二凹部252和各第四凹部254形成于侧面234中的在高度方向(Y方向)错开的位置。各第二凹部252的高度方向(Y方向)的中心位于第四凹部254之间的大致中心，各第二凹部252的上下两端部配置在与上下的第四凹部254的一端以及另一端重合的位置。

第一、第二凹部251、252的底面11配置在比框状壳体240B的厚度方向(Z方向)的中央部靠前面231侧，第三、第四凹部253、254的底面11配置在比框状壳体240B的厚度方向(Z方向)的中央部靠背面232侧。因此，如图20、图21所示，各第一凹部251和第三凹部253的各底面11以及第二凹部252和第四凹部254的底面11与隔壁部272的两侧对置地配置。在隔壁部272的中央区域未形成第一、第二凹部251、252的一方或第三、第四凹部253、254的一方，因此，具有比形成于第一、第二凹部251、252或第三、第四凹部253、254的整体对置的区域的实施方式二的隔壁部271大的刚性。

说明实施方式三的功率半导体模块100B的制造方法。

图24是用于说明图18所示的壳体部件的制造方法的立体图，图25是图24的XXV-XXV线剖视图。图26是用于说明紧接着图24的工序的立体图，图27是图26的XXVII-XXVII线剖视图。另外，图28是本发明的实施方式三的功率半导体模块的壳体部件的外观立体图。

如关于实施方式二进行说明那样，利用接受夹具24保持框状壳体240B。

首先，在框状壳体240B的前面231的开口部261嵌入金属基体210A，载置在形成于框状壳体240B的开口部261的周缘部的台阶部262(参照图8)上。

如图24所示，利用固定夹具23按压各第一凹部251的底面11以及各第二凹部252的底面11，固定框状壳体240B。固定夹具23使用按压形成于前面231侧的第一凹部251的底面11的两个、以及按压第二凹部252的底面11的三个。并且，利用摩擦搅拌接合等，接合金属基体210A和框状壳体240B的前面231。由此，在框状壳体240B的前面231的开口部261的周缘部和金属基体210A的周缘部形成接合部FWb。

图25表示接合状态的图24的XXV-XXV线剖视图。

该状态除了在框状壳体240B的背面232形成开口部263之外，与实施方式一的情况相同。即，在从框状壳体240B的厚度方向(Z方向)投影的情况下，各第一凹部251的射影部P₁配置在接合部FWa的射影部P₂的外侧。另外，各第一凹部251的射影部P₁与侧面233的侧边233a重合地配置。

如果金属基体210A和框状壳体240B的前面231的接合结束，则使全部的固定夹具23在厚度方向(Z方向)上升。并且，使接合了金属基体210A的框状壳体240B将中心轴C-C作为旋转轴反转，利用接受夹具24支撑框状壳体240B的前面231侧。

如上所述，若使框状壳体240B将中心轴C-C作为旋转轴旋转180度，则各第四凹部254的位置以及形状与旋转前的各第一凹部251的位置以及形状重合，各第三凹部253的位置以及形状与旋转前的第二凹部252的位置以及形状重合。即，在图26中，设于背面232侧的两个第四凹部254以及三个第三凹部253的位置以及形状分别与使框状壳体240B反转前的两个第一凹部251以及三个第二凹部252重合。因此，能只通过使上升后的五个固定夹具23原样在厚度方向(Z方向)上下降将第四凹部254以及第三凹部253的各底面11向接受夹具24侧按压并固定。

在框状壳体240B的背面232的开口部263嵌入金属基体210B，载置在形成于框状壳体240B的开口部263的周缘部的台阶部264(参照图27)。并且，使用接合工具25，通过摩擦搅拌接合等接合金属基体210B和框状壳体240B。由此，在框状壳体240B的背面232的开口部263的周缘部和金属基体210B的周缘部形成接合部FWb。

这样，即使在实施方式三中，也与实施方式二相同，能只通过使固定夹具23在Z方向下降按压第三、第四凹部253、254的底面11，不需要进行与第三、第四凹部253、254的位置重合。因此，能有效地进行框状壳体240B的固定。

图27表示接合状态的图26的XXVII-XXVII线剖视图。

该状态下的、第四凹部254和接合部FWb的位置关系与第一凹部251和接合部FWa的位置关系相同。即，在从框状壳体240B的厚度方向(Z方向)投影的情况下，各第四凹部254的射影部P₄配置在接合部FWb的射影部P₅的外侧。另外，各第四凹部254的射影部P₄与侧面234的侧边234a的射影部P₆重合地配置。第四凹部253、254的斜影部P₄的长度可以与第一凹部251的斜影部P₁的长度相同，也可以不同。只要各第四凹部254的射影部P₄配置在接合部FWb的射影部P₅的外侧即可。

实施方式三相对于实施方式二只有使第一凹部251～第四凹部254的数量分别为多个这一点不同。因此，即使在实施方式三中，也起到实施方式二的效果1～5。

另外，在实施方式三中，由于隔壁部272具有第一凹部251和第三凹部253不对置的厚度的区域或第二凹部252和第四凹部254不对置的厚度的区域，因此，具有比实施方式二的隔壁部271大的刚性。因此，由于接合时的框状壳体240B的变形能比实施方式二的情况小，因此，能进一步提高形成于壳体部件200B内的收纳空间的尺寸精度。

另外，在上述实施方式三中，示例了第一、第三凹部251、253和第二、第二凹部252、254的数量不同的结构。但是，可以使第一凹部251和第三凹部253的数量、或者第二凹部252和第四凹部254的数量分别相同。但是，优选使形成于侧面233侧的第一、第三凹部251、253的位置和形成于侧面234侧的第二、第四凹部252、254的位置错开而增大隔壁部的刚性以及相对于长度方向(X方向)的中心轴C-C左右对称。未图示，但例如使第一凹部251～第四凹部254的数量分别为两个的情况下，能够为将第一、第四凹部251、254配置在高度方向(Y方向)的框状部230B的中心侧，将第二、第三凹部252、253配置在高度方向(Y方向)的第一、第四凹部251、254的外侧的结构。在高度方向(Y方向)，可以以没有第一凹部251和第三凹部253重合的区域的方式配置，以没有第二凹部252和第四凹部254重合的区域的方式配置。第一凹部251～第四凹部254的数量未限定于两个。

-实施方式四-

图29是本发明的实施方式四的功率半导体模块的外观立体图，图30是图29的XXX-XXX线剖视图。

在实施方式四的功率半导体模块100C中，形成于壳体部件200C的第一、第二凹部251a、252a只向框状壳体240C的侧面233或侧面234敞开，不向前面231以及背面232敞开。第一、第二凹部251a、252a的高度(Z方向的长度)形成得比固定夹具23的厚度大。

为了固定框状壳体240C，如图30所示，使固定夹具23从侧面233、234的外侧向框状壳体240C侧沿长度方向(X方向)移动，嵌入第一凹部251a或第二凹部252a内。并且，使固定夹具23在厚度方向(Z方向)下降并固定。可以使固定夹具23的前端面与第一、第二凹部251a、252a的侧端面12抵接，在长度方向(X方向)上固定框状壳体240C。另外，也可以使固定夹具23的侧面与第一、第二凹部251a、252a的端面13、14抵接，在高度方向(Y方向)固定框状壳体240C。也能使用其他固定夹具，从框状壳体240C的侧面、上面、下面按压并固定框状壳体240C的长度方向(X方向)以及高度方向(Y方向)的一方、或者双方。

如图30所示，在从框状壳体240C的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第一凹部251a的射影部P_1a延伸至接合部FW的射影部P₂的内侧。即，第一凹部251a的X方向的侧端面12位于比接合部FW靠内侧。该结构即使对于第二凹部252a也相同。第一凹部251a、252a不向框状壳体240C的前面231敞开地形成于比前面231靠下方，因此，不会成为利用接合工具25的接合的障碍。

在从框状壳体240的厚度方向(Z方向)投影的情况下，第一凹部251a的射影部P_1a与侧面233的侧边233a重合地配置这一点与实施方式一～三相同。

实施方式四的其他结构与实施方式一相同，因此，在对应的部件上标注相同的符号并省略说明。

即使在实施方式四中，也在框状壳体240C的侧面233、234设置第一、第二凹部251a、252a，能利用固定夹具23在厚度方向(Z方向)按压第一、第二凹部251a、252a的底面11并固定，能在该固定状态下接合金属基体210和框状壳体240C。因此，起到实施方式一的效果1。

另外，在实施方式四中，第一、第二凹部251a、252a的长度方向(X方向)的侧端面12位于比接合部FW靠内侧。因此，能使框状壳体240C中的、前面231的开口部和侧面233、234之间的长度比实施方式一～三小，能进一步实现壳体部件200的小型化。

上述实施方式四示例了具备在框状壳体240C的前面231侧的侧面233、234形成有第一、第二凹部251a、252a的壳体部件200C的功率半导体模块。但是，也能够使实施方式二或实施方式三的第一凹部251～第四凹部254为与实施方式四的第一、第二凹部251a、252a相同的结构。

另外，在上述实施方式中，示例了具有侧面233、234弯曲为圆弧状的形状的结构，但侧面233、234也可以是平坦的形状。

在上述各实施方式中，示例了壳体部件200、200A～200C具有散热翅片212、213的结构，但壳体部件200、200A～200C也可以不具有散热翅片212、213。

在上述实施方式中，示例了电路体300具备两个通过利用一对导体板夹持半导体元件而形成的半导体组件。但是，电路体300也能够适用于具备一个或三个以上半导体组件的情况。另外，可以是导体板只配置在半导体元件的一面侧的结构，半导体组件的结构未特定为上述实施方式。

本发明能适用于电路体300具有变换电路、转换电路等电力转换电路的功率半导体模块。

在上述各实施方式中，示例了将第一凹部251～第四凹部254只形成在侧面233、234的结构。但是，也可以在壳体部件200、200A～200C的下面235形成第一凹部251～第四凹部254以外的凹部。

除此之外，本发明的功率半导体模块能在发明的主旨的范围内进行多种变形。只要主要是具备在框状壳体的相对置的一对侧面的各个上形成从侧面向壳体部件的内侧延伸且在侧面的厚度的中间位置具有与接合部侧面对地形成的底面的凹部的壳体部件的功率半导体模块即可。

符号说明

11—底面，12—侧端面，13、14—端面，23—固定夹具，24—接受夹具，25—接合工具，100、100A～100C—功率半导体模块，200、200A～200C—壳体部件，210、210A、210B—金属基体，212、213—散热翅片，220—凸缘部，222—贯通孔，230、230A～230C—框状部，231—前面，232—背面，233、234—侧面，235—下面，240、240A～240C—框状壳体，261、263—开口部，262—台阶部，251、251a—第一凹部，252、252a—第二凹部，253—第三凹部，254—第四凹部，300—电路体，FW、FWa、FWb—接合部。