CN116259581A - 半导体模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体模块。半导体模块具备半导体元件、收纳半导体元件的壳体和多个控制端子单元。控制端子单元具有：至少一个控制端子，其与半导体元件电连接；以及导向块，其由与壳体不同的部件构成，一体地固定于至少一个控制端子。至少一个控制端子具有自壳体的外壁面突出的端子销部。导向块具有自壳体的外壁面向与端子销部相同的方向突出的引导销部。多个控制端子单元的导向块由彼此独立的部件构成。

Description

半导体模块
技术领域
本发明涉及一种半导体模块。
背景技术
在以功率半导体模块为代表的半导体模块中，通常具备半导体元件、包括搭载半导体元件的布线基板的层叠板、收纳半导体元件的壳体和与半导体元件电连接的多个控制端子。例如，如专利文献1所公开的那样，在壳体设有贯通该壳体的多个端子孔。各控制端子具有***于该多个端子孔中的任一者并在壳体的外壁面突出的部分。
在专利文献1中，在壳体设有沿着该突出的部分突出的引导销。该引导销用于与安装半导体模块的基板之间的定位。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2016/163237号
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中，控制端子固定于基座，而引导销固定于壳体。因而，这些构件固定时的组装公差对控制端子和引导销彼此的位置公差造成影响。因此，在专利文献1所记载的半导体模块中，难以提高控制端子和引导销彼此的位置公差，有时难以将半导体模块安装于基板。
考虑到以上的情况，本公开的一个方式的目的在于提供一种容易安装于基板的半导体模块。
用于解决问题的方案
为了解决以上的课题，本公开的优选的方式为一种半导体模块，其中，该半导体模块具备：半导体元件；壳体，其收纳所述半导体元件；以及多个控制端子单元，其具备与所述半导体元件电连接的至少一个控制端子和由与所述壳体不同的部件构成并且一体地固定于所述至少一个控制端子的导向块，所述至少一个控制端子分别具有自所述壳体的外壁面突出的端子销部，所述导向块具有自所述壳体的外壁面向与所述端子销部相同的方向突出的引导销部，所述多个控制端子单元的所述导向块由彼此独立的部件构成。
附图说明
图1是第1实施方式的半导体模块的俯视图。
图2是图1中的A－A线剖视图。
图3是半导体模块的电路图。
图4是拆下了壳体的半导体模块的俯视图。
图5是控制端子的侧视图。
图6是导向块的立体图。
图7是用于说明控制端子和导向块的嵌合的图。
图8是第1实施方式的半导体模块的局部放大剖视图。
图9是图8中的B－B线剖视图。
图10是第2实施方式的半导体模块的局部放大剖视图。
图11是图10中的B－B线剖视图。
图12是表示半导体模块的应用例的剖视图。
图13是用于说明半导体模块、多个汇流条、基板、散热器之间的配置的俯视图。
附图标记说明
10、半导体模块；10A、半导体模块；11、层叠板；12、控制端子单元；12A、控制端子单元；20、布线基板；30、半导体元件；30_1、半导体元件；30_2、半导体元件；40、基座；41、安装孔；50、壳体；51、孔；52、孔；53、安装孔；54、面；55、面；60、螺母壳体；61、螺母；70、主端子；70_1、主端子；70_2、主端子；70_3、主端子；71、电极部；72、框架部；73、孔；80、控制端子；80_1、控制端子；80_2、控制端子；80_3、控制端子；80_4、控制端子；81、端子销部；82、框架部；82a、第1部分；82a1、接合部；82b、第2部分；82b1、部分(第1形状部)；82c、第3部分；82c1、突出部；82c2、突出部；82c3、部分(第1形状部)；90、导向块；90A、导向块；91、引导销部；91a、轴部；91b、锥形部；92、支承部；92A、支承部；92a、柱部；92b、宽幅部；92c、连接部；92d、狭缝(第2形状部)；92d1、凹部；92e、狭缝(第2形状部)；92f、台阶部；92g、接合部；92h、接合部；110、汇流条；120、基板；121、孔；122、孔；130、散热器；131、螺纹孔；BD、边界；D1、距离；D2、距离；SC1、螺钉；SC2、螺钉；d1、间隙；d2、间隙。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的优选的实施方式进行说明。此外，附图中各部分的尺寸和比例尺与实际适当不同，也存在为了容易理解而示意性地示出的部分。另外，只要在以下的说明中没有表示特别限定本发明的意思的记载，本发明的范围就不限于这些方式。
1.第1实施方式
1－1.半导体模块的整体结构
图1是第1实施方式的半导体模块10的俯视图。图2是图1中的A-A线剖视图。图3是半导体模块10的电路图。半导体模块10是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)模块等功率模块。半导体模块10例如用于在搭载于铁路车辆、汽车或家用电气机械等设备的逆变器或整流器等装置中进行电力控制。
如图1和图2所示，半导体模块10具备多个半导体元件30、布线基板20、基座40、壳体50、螺母壳体60、主端子70_1、70_2、70_3、控制端子80_1、80_2、80_3、80_4和两个导向块90。
在此，布线基板20与基座40一起构成层叠板11。层叠板11是至少具有布线基板20的板状的层叠体。在本实施方式中，层叠板11除了具有布线基板20之外，还具有基座40。另外，控制端子80_1、80_2与两个导向块90中的一个导向块90一起构成控制端子单元12。同样地，控制端子80_3、80_4与两个导向块90中的另一导向块90一起构成控制端子单元12。控制端子单元12是将控制端子80_1、80_2或控制端子80_3、80_4与导向块90一体化而成的构造体。
此外，以下，有时将各主端子70_1、70_2、70_3称为主端子70。有时将各控制端子80_1、80_2、80_3、80_4称为控制端子80。
以下，首先，基于图1至图3，依次对半导体模块10的各部分的概要进行说明。此外，为了方便，适当地使用互相正交的X轴、Y轴以及Z轴进行以下的说明。Z轴是与半导体模块10的厚度方向平行的轴。以下，沿着X轴的一个方向是X1方向，与X1方向相反的方向是X2方向。沿着Y轴的一个方向是Y1方向，与Y1方向相反的方向是Y2方向。沿着Z轴的一个方向是Z1方向，与Z1方向相反的方向是Z2方向。这些方向与铅垂方向之间的关系没有特别限定，是任意的。另外，以下，有时将在沿着Z轴的方向上观察称为“俯视”。
图2所示的布线基板20是收纳于壳体50内并搭载多个半导体元件30的基板，与该多个半导体元件30一起构成电路。例如，布线基板20是DCB(Direct Copper Bonding：直接敷铜)基板或者DBA(Direct Bonded Aluminum：直接敷铝)基板等基板。
虽然未图示，但布线基板20具有绝缘基板和分别设于该绝缘基板的两面的两个导体层。该绝缘基板例如由氮化铝、氧化铝或氮化硅等陶瓷构成。该两个导体层分别由例如铜或铝等金属构成。该两个导体层中的一个导体层是与多个半导体元件30一起构成电路的导体图案。在该一个导体层利用焊料等接合多个半导体元件30。在此，虽未图示，但在该一个导体层适当地连接有接合线等布线。另外，在该两个导体层中的另一导体层利用焊料等与基座40接合。
此外，该另一导体层也可以利用焊料以外的方法与基体40接合。另外，该另一导体层也可以构成为作为散热用基板发挥功能。该情况下，也可以省略基座40。另外，在图1所示的例子中，层叠于基座40上的布线基板20的数量为两个，但该数量并不限定于图1所示的例子，可以为一个，也可以为三个以上。
在图2所示的例子中，布线基板20的厚度方向是沿着Z轴的方向。多个半导体元件30分别利用焊料等导电性接合材料与布线基板20的朝向Z1方向的面接合。另一方面，基座40利用焊料等导电性接合材料与布线基板20的朝向Z2方向的面接合。
搭载于布线基板20的多个半导体元件30中的至少一个元件是IGBT等功率半导体芯片。在此，在布线基板20上，作为半导体元件30，除了搭载有功率半导体芯片之外，也可以搭载用于控制功率半导体芯片的动作的控制用芯片，还可以搭载用于使负载电流换流的FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)等元件。
具体而言，例如，如图3所示，搭载于布线基板20的多个半导体元件30包括作为IGBT的两个半导体元件30_1和作为FWD的两个半导体元件30_2。
在图3所示的例子中，两个半导体元件30_2与两个半导体元件30_1分别对应。而且，半导体元件30_2的阴极与对应的半导体元件30_1的集电极电连接，另一方面，半导体元件30_2的阳极与对应的半导体元件30_1的发射极电连接。图3中的上侧的半导体元件30_1和半导体元件30_2分别是高电位侧的元件，图3中的下侧的半导体元件30_1和半导体元件30_2分别是低电位侧的元件。高电位侧的半导体元件30_1的发射极和低电位侧的半导体元件30_1的集电极与主端子70_1和控制端子80_3电连接。高电位侧的半导体元件30_1的集电极与主端子70_3电连接。高电位侧的半导体元件30_1的栅极与控制端子80_4电连接。低电位侧的半导体元件30_1的发射极与主端子70_2和控制端子80_2电连接。低电位侧的半导体元件30_1的栅极与控制端子80_1电连接。
图2所示的基座40是散热用的板状构件。例如，基座40是由铜、铜合金、铝或铝合金构成的金属板。基座40具有导热性，对来自半导体元件30的热进行散热。另外，基座40具有导电性，例如与接地电位等基准电位电连接。
在图2所示的例子中，基座40的厚度方向是沿着Z轴的方向。在沿着Z轴的方向上观察，基座40成为具有在沿着X轴的方向上延伸的一对长边和在沿着Y轴的方向上延伸的一对短边的形状。在基座40上，在各短边的附近设有安装孔41。安装孔41例如是用于将未图示的散热片等散热用构件相对于基座40螺纹固定的贯通孔。此外，基座40的俯视形状是任意的，并不限定于图1所示的例子。另外，安装孔41根据需要而设置，也可以省略。
壳体50是收纳搭载于布线基板20的多个半导体元件30的箱状构件。壳体50是实质上的绝缘体，例如由PPS(Polyphenylene Sulfide：聚苯硫醚)或PBT(Polybutyleneterephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)等树脂材料构成，通过注射成形等而获得。此外，从提高壳体50的机械强度或导热性等观点出发，该树脂材料可以含有玻璃纤维等无机纤维，也可以含有氧化铝或二氧化硅等无机填料。
壳体50具有孔51、两个孔52和两个安装孔53。这些孔分别是在沿着Z轴的方向上贯通壳体50的孔。在此，孔51是用于配置螺母壳体60并且供三个主端子70***的孔。各孔52是用于供控制端子单元12***的孔。各安装孔53是与上述的安装孔41一起使用从而将未图示的散热片等散热用构件相对于基座40螺纹固定的贯通孔。
在图1和图2所示的例子中，壳体50的厚度方向是沿着Z轴的方向。而且，在沿着Z轴的方向上观察时，壳体50成为具有在沿着X轴的方向上延伸的一对长边和在沿着Y轴的方向上延伸的一对短边的外形。两个安装孔53在俯视时以与上述的两个安装孔41重叠的方式位于壳体50的各短边附近。而且，孔51在俯视时位于两个安装孔53之间，成为在沿着X轴的方向上延伸的形状。两个孔52在俯视时以夹着两个安装孔53中的一个安装孔53的方式位于壳体50的一个短边的两端附近。
螺母壳体60配置于上述的孔51，是用于将主端子70_1、70_2、70_3螺纹固定于未图示的汇流条的结构体。在螺母壳体60固定多个螺母61。螺母壳体60例如与壳体50同样地由PPS(Polyphenylene Sulfide：聚苯硫醚)或PBT(Polybutylene terephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)等树脂材料构成，利用注射成形等而获得。在此，也可以利用将多个螺母61作为嵌入件的嵌入成形来形成螺母壳体60。
3个主端子70分别是用于将半导体元件30与未图示的汇流条互相电连接的端子。在此，如上所述，3个主端子70分别与图3所示的半导体元件30_1的集电极或发射极电连接。各主端子70例如由铜、铜合金、铝、铝合金或者铁合金等金属构成，通过金属板的弯折加工等而获得。
在图1和图2所示的例子中，主端子70具有电极部71和两个框架部72。电极部71是主端子70的经由上述的孔51在壳体50的外侧暴露的部分，成为将沿着Z轴的方向作为厚度方向的板状。在电极部71设有孔73。在孔73中***紧固于螺母外壳60的未图示的螺钉。电极部71经由框架部72支承于布线基板20。两个框架部72是支承电极部71的主端子70的部分，从电极部71的Y1方向和Y2方向上的两端朝向布线基板20延伸。各框架部72利用焊料等与布线基板20接合。
4个控制端子80分别是用于将半导体元件30与具有用于控制半导体模块10的动作的电路的未图示的基板(以下，也称为“安装基板”)互相电连接的端子。在此，如上所述，4个控制端子80分别与图3所示的半导体元件30_1的栅极或半导体元件30_2的阳极电连接。多个控制端子80例如由铜、铜合金、铝、铝合金或铁合金等金属构成，利用金属板的弯折加工等而获得。
在图1和图2所示的例子中，控制端子80具有端子销部81和框架部82。端子销部81是控制端子80的经由上述的孔52自壳体50的外壁面突出的棒状部分，在沿着Z轴的方向上延伸。端子销部81经由框架部82被支承于布线基板20。框架部82是控制端子80的对端子销部81进行支承的部分，自端子销部81的Z2方向上的端部朝向布线基板20延伸。框架部82利用焊料等与布线基板20接合。此外，关于控制端子80的详细情况，随后基于图5等进行说明。
两个导向块90分别由与壳体50不同的构件构成，是用于在将控制端子80与未图示的安装基板连接时对该安装基板和控制端子80进行定位的构件。在此，两个导块90由彼此独立的部件构成。两个导向块90中的一个导向块90一体地固定于控制端子80_1、80_2，另一导向块90一体地固定于控制端子80_3、80_4。导向块90例如与壳体50同样地由PPS(Polyphenylene Sulfide：聚苯硫醚)或PBT(Polybutylene terephthalate：聚对苯二甲酸丁二醇酯)等树脂材料构成，并利用注射成形等而获得。
此外，“一体地固定”是指在能够通过例如嵌合、嵌入成形、粘接等视为实质上的一体物的状态下彼此位置和姿势的关系被固定。在本实施方式中，例示出通过嵌合将控制端子80和导向块90一体地固定的结构。
在图1和图2所示的例子中，导向块90具有引导销部91和支承部92。引导销部91是导向块90的经由上述的孔52自壳体50的外壁面突出的棒状部分，在沿着Z轴的方向上延伸。支承部92是导向块90的对引导销部91进行支承的部分，自引导销部91的Z2方向上的端部朝向层叠板11延伸。支承部92通过被夹在壳体50与层叠板11之间从而支承部92在沿着Z轴的方向上的移动被限制。此外，关于导向块90的详细情况，随后基于图6等进行说明。
在以上的概略的半导体模块10中，由于控制端子80一体地固定于导向块90，因而与使用未固定于控制端子80的引导销的结构相比，能够减小端子销部81和引导销部91彼此的位置公差。因此，能够提供容易安装于未图示的安装基板的半导体模块10。以下，对控制端子单元12进行详细叙述。
1－2.控制端子单元
图4是拆下壳体50后的半导体模块10的俯视图。如图4所示，两个控制端子单元12在俯视时以夹着两个安装孔41中的一个安装孔41的方式在沿着Y轴的方向上排列。即，安装孔41在沿层叠板11的厚度方向观察时位于互相相邻的两个控制端子单元12之间。
在此，两个控制端子单元12中的一个控制端子单元12由控制端子80_1、80_2以及导向块90构成，另一控制端子单元12由控制端子80_3、80_4以及导向块90构成。
控制端子80_1、80_2、80_3、80_4分别在俯视时在沿着X轴的方向上延伸，自与布线基板20重叠的位置遍及到与布线基板20不重叠而与基座40重叠的位置地配置。导向块90配置于在俯视时与布线基板20不重叠而与基座40重叠的位置。
在图4所示的例子中，两个控制端子单元12是彼此相同的结构。在此，控制端子80_1和控制端子80_3是彼此相同的结构。控制端子80_2和控制端子80_4是彼此相同的结构。另外，控制端子80_1、80_3和控制端子80_2、80_4除了框架部82的长度互不相同以外，是彼此相同的结构。此外，两个控制端子单元12也可以是互不相同的结构。另外，控制端子80_1和控制端子80_2也可以是彼此相同的结构，控制端子80_3和控制端子80_4也可以是彼此相同的结构。
在此，在各控制端子单元12中，引导销部91与两个控制端子80的端子销部81中的一个端子销部81之间的距离D1同引导销部91与另一端子销部81之间的距离D2相等。即，在各控制端子单元12中，两个控制端子80的端子销部81在沿着引导销部91的中心轴线的方向观察时配置于以该中心轴线为中心的同一圆周上。此外，“距离D1和距离D2彼此相等”是指除了严格相等的情况之外，还包括具有制造误差等能够视为实质上相等的差的情况。
图5是控制端子80的侧视图。如图5所示，控制端子80的框架部82具有第1部分82a、第2部分82b和第3部分82c。
第1部分82a是框架部82的自布线基板20沿Z1方向延伸的部分。在第1部分82a的Z2方向上的端部设有与布线基板20接合的接合部82a1。在图5所示的例子中，第1部分82a的除接合部82a1以外的部分成为将沿着X轴的方向作为厚度方向的板状。接合部82a1成为将沿着Z轴的方向作为厚度方向的板状。这样的形状的第1部分82a在沿着X轴的方向上比在其他方向上容易挠曲变形。
第2部分82b是框架部82的自第1部分82a的Z1方向上的端部沿X1方向延伸的部分。第2部分82b具有与导向块90的后述的狭缝92e嵌合的部分82b1。部分82b1是“第1形状部”的一个例子。在图5所示的例子中，第2部分82b成为将沿着Z轴的方向作为厚度方向的板状。因此，第2部分82b在沿着Z轴的方向上比在其他方向上容易挠曲变形。
第3部分82c是框架部82的自第2部分82b的X1方向上的端部沿Z1方向延伸的部分。第3部分82c具有与导向块90的后述的狭缝92d嵌合的部分82c3。部分82c3是“第1形状部”的一个例子。部分82c3具有向X2方向突出的突出部82c1和向Y2方向突出的突出部82c2。在图5所示的例子中，第3部分82c成为将沿着Y轴的方向设为厚度方向的板状。因此，第3部分82c在沿着Y轴的方向上比在其他方向上容易挠曲变形。
图6是导向块90的立体图。如图6所示，导向块90的支承部92成为在沿着Z轴的方向上延伸的柱状。详细地进行说明，支承部92具有柱部92a、宽幅部92b以及连接部92c。柱部92a、宽幅部92b以及连接部92c依次在Z1方向上排列。
柱部92a是支承部92的在沿着Z轴的方向上延伸的部分。在图6所示的例子中，柱部92a大致成为四棱柱状。在此，柱部92a在俯视时成为具有沿着X轴的一对短边和沿着Y轴的一对长边的外形。在柱部92a的朝向Y1方向的面和朝向Y2方向的面分别设有分别向X1方向和X2方向开放的狭缝92e。狭缝92e是“第2形状部”的一个例子，与上述的第2部分82b的部分82b1嵌合。这些狭缝92e在沿着Z轴的方向上设于彼此不同的位置。另外，各狭缝92e成为在与Z轴正交的方向上扩展的形状。此外，柱部92a的形状并不限定于图6所示的例子，例如也可以是圆柱状。
宽幅部92b相对于柱部92a位于Z1方向，是支承部92的与柱部92a相比沿着X轴的方向上的宽度较宽的部分。宽幅部92b具有自柱部92a的朝向X1方向的面突出的部分。在图6所示的例子中，宽幅部92b在俯视时大致成为具有沿着X轴的一对边和沿着Y轴的一对边的外形。在宽幅部92b的朝向X1方向的面上设有分别向Z1方向和Z2方向开放的两个狭缝92d。各狭缝92d是“第2形状部”的一个例子，与上述的第3部分82c的部分82c3嵌合。这些狭缝92d在沿着Z轴的方向上设于彼此相同的位置。另外，各狭缝92d成为在与Y轴正交的方向上扩展的形状。另外，在宽幅部92b的朝向Z1方向的面上，沿着沿X轴的两条边分别设有台阶部92f。此外，宽幅部92b的形状并不限定于图6所示的例子，例如，也可以是省略了台阶部92f的形状。
连接部92c自宽幅部92b的朝向Z1方向的面突出，是支承部92的与引导销部91的Z2方向上的端部连接的部分。在图6所示的例子中，连接部92c在俯视时成为圆形。另外，连接部92c的宽度朝向Z1方向逐渐减小，在Z1方向上的端部与引导销部91的宽度一致。此外，连接部92c的形状并不限定于图6所示的例子，例如可以是一定宽度的形状，也可以是在与引导销部91之间形成台阶的形状。另外，连接部92c根据需要而设置，也可以省略。
引导销部91成为自支承部92向Z1方向突出的柱状。在图6所示的例子中，引导销部91具有轴部91a和锥形部91b。
轴部91a是引导销部91的自支承部92以一定宽度向Z1方向延伸的部分。在图6所示的例子中，轴部91a成为圆柱状。锥形部91b是引导销部91的自轴部91a的Z1方向上的端部朝向前端去而宽度逐渐减小的部分。在图6所示的例子中，锥部91b成为圆锥台状。
图7是用于说明控制端子80和导向块90的嵌合的图。如图7所示，控制端子80的部分82c3与导向块90的狭缝92d嵌合。在图7所示的例子中，在狭缝92d设有与突出部82c1对应的形状的凹部92d1。因此，控制端子80的相对于导向块90在沿着Z轴的方向上的移动被限制。
另外，控制端子80的部分82b1与导向块90的狭缝92e嵌合。因此，在这一点上，控制端子80的相对于导向块90在沿着Z轴的方向上的移动也被限制。另外，通过使控制端子80在两个部位与导向块90嵌合，也能够减少控制端子80的相对于导向块90的姿势变化。
在此，轴部91a与锥形部91b之间的边界BD在沿着Z轴的方向上位于与控制端子80的端子销部81的前端大致一致的第1位置或者比该第1位置靠Z1方向的第2位置。因此，在将半导体模块10安装于未图示的安装基板时，能够在完成了由引导销部91进行的该安装基板与半导体模块10之间的定位的状态下，将端子销部81***于该安装基板的端子销部81用的孔。
图8是第1实施方式的半导体模块10的局部放大剖视图。图9是图8中的B-B线剖视图。如图8和图9所示，导向块90与两个控制端子80一起***于壳体50的孔52。
导向块90与基座40和壳体50均不接合。因此，容许如上所述的导向块90相对于基座40和壳体50的位置和姿态的变化。
在此，如图8所示，在孔52的内周面与导向块90的外周面之间设有沿着X轴的方向的些许间隙d1。该间隙d1的大小没有特别限定，但优选为后述的间隙d2以下。相对于此，若间隙d1过大，则有时伴随着导向块90的位置或姿势的变化而在控制端子80与布线基板20之间的接合部产生过大的应力。另一方面，若间隙d1过小，则难以将控制端子单元12***于孔52。
另外，如图9所示，在孔52的内周面与导向块90的外周面之间设有沿着Y轴的方向的些许间隙d2。该间隙d2的大小没有特别限定，是在安装半导体模块10的安装基板上为了引导销部91用而设置的孔的位置公差程度，例如为0.1mm以上且1mm以下。因此，在间隙d2的范围内容许导向块90相对于壳体50在沿着Y轴的方向上移动。与此相对，若间隙d2过大，则有时伴随着导向块90的位置或姿势的变化而在控制端子80与布线基板20之间的接合部产生过大的应力。另一方面，若间隙d2过小，则与将导向块90和壳体50一体地构成的情况同样地，有时因在安装半导体模块10的安装基板上为了引导销部91用而设置的孔的位置公差，存在难以将半导体模块10安装于该安装基板的倾向。
另外，导向块90的支承部92的台阶部92f与孔52的Z2方向上的端部接触。因此，支承部92被夹在壳体50与基座40之间。另外，如图9所示，壳体50具有与支承部92的朝向Y1方向的面相对的面54和与支承部92的朝向Y2方向的面相对的面55。利用这些面54、55，限制导向块90相对于壳体50绕X轴的姿态变化。在此，在这些面与支承部92之间设有与上述的间隙d2相同程度的间隙。此外，台阶部92f根据需要而设置，也可以省略。
如上所述，以上的半导体模块10具备半导体元件30、壳体50和多个控制端子单元12。在此，壳体50收纳半导体元件30。控制端子单元12具有至少一个控制端子80和导向块90。控制端子80具有自壳体50的外壁面突出的端子销部81，控制端子80与半导体元件30电连接。导向块90具有自壳体50的外壁面向与端子销部81相同的方向突出的引导销部91，由相对于壳体50独立的部件构成，一体地固定于该至少一个控制端子80。另外，多个控制端子单元12的导向块90由彼此独立的部件构成。
在以上的半导体模块10中，由于控制端子80一体地固定于导向块90，因此与使用未固定于控制端子80的引导销的结构相比，能够减小端子销部81和引导销部91彼此的位置公差。
在此，由于导向块90是与壳体50独立的部件，因此能够在将壳体50固定于层叠板11之前，容易地将控制端子80与半导体元件30电连接。
另外，由于多个控制端子单元12的导向块90由彼此独立的部件构成，因此能够采用容许导向块90相对于壳体50的位置或姿势变化的结构。因此，在将半导体模块10安装于具有用于供两个引导销部91***的两个孔的安装基板的情况下，即使该两个孔之间的距离与该两个引导销部91之间的距离稍微不同，也能够在维持端子销部81和引导销部91彼此的位置公差的状态下，将半导体模块10容易地安装于该安装基板。
在此基础上，多个控制端子单元12的导向块90由彼此独立的部件构成，从而即使在两个引导销部91之间的距离不同的其它半导体模块10中，也能够沿用导向块90或控制端子单元12。因此，能够谋求半导体模块10的低成本化。另外，能够在多个控制端子单元12之间使用相同结构的导向块90。因此，与在多个控制端子单元12之间使用不同结构的导向块90的情况相比，也能够谋求半导体模块10的低成本化。
另外，如上所述，该至少一个控制端子80分别具有作为“第1形状部”的一个例子的板状的部分82b1、82c3。另一方面，导向块90具有作为“第2形状部”的一个例子的狭缝92d、92e(狭缝状的部分)。狭缝92d与部分82c3嵌合。狭缝92e与部分82b1嵌合。因此，能够不使用粘接剂地将控制端子80和导向块90互相一体地固定。另外，由于不需要嵌入成形那样的昂贵的模具，因此与使用嵌入成形的结构相比，能够谋求半导体模块10的低成本化。而且，能够在导向块90成形后从种类互不相同的多个控制端子80中适当地选择用于导向块90的控制端子80，因此能够在多种半导体模块10彼此之间使导向块90共用化。因此，在这一点上，也能够谋求半导体模块10的低成本化。
而且，如上所述，半导体模块10还具备层叠板11。层叠板11包括搭载半导体元件30并收纳于壳体50的布线基板20。另外，至少一个控制端子80还具有框架部82。而且，端子销部81经由框架部82支承于布线基板20。因此，能够将控制端子单元12相对于层叠板11的位置和姿势限制在预定范围内，并且将控制端子80与半导体元件30电连接。在使用这样的控制端子80的结构中，在壳体50相对于层叠板11固定之前，需要将控制端子80与布线基板20连接。因而，如上所述，将与控制端子80一体化的导向块90设为与壳体50独立的部件在半导体模块10的组装方面也是有用的。
在此，如上所述，框架部82具有第1部分82a、第2部分82b和第3部分82c。第1部分82a与布线基板20接合，沿着远离布线基板20的方向延伸。第2部分82b自第1部分82a沿着与布线基板20的厚度方向交叉的方向延伸。第3部分82c自第2部分82b沿着布线基板20的厚度方向延伸。而且，在第3部分82c一体地固定有导向块90。因此，即使布线基板20与引导销部91之间的距离变大，也能够在引导销部91的附近配置端子销部81。
另外，如上所述，第2部分82b成为将沿着布线基板20的厚度方向的方向作为厚度方向的板状。另外，第3部分82c成为将沿着多个控制端子单元12所排列的方向的方向作为厚度方向的板状。因此，能够容许端子销部81和引导销部91的位置以及姿势的变化。
而且，如上所述，导向块90还具有与该至少一个控制端子80的第3部分82c一体地固定的支承部92。而且，引导销部91自支承部92突出。因此，与不具有支承部92的结构相比，能够容易地将导向块90相对于壳体50定位。
另外，如上所述，第3部分82c具有向与第3部分82c的延伸方向交叉的方向突出的突出部82c1。另一方面，支承部92具有与突出部82c1嵌合的凹部92d1。因此，能够容许第2部分82b在厚度方向上的变形，并且使控制端子80相对于导向块90容易地嵌合。
而且，如上所述，支承部92具有与第2部分82b嵌合的狭缝92e。因此，控制端子80在第2部分82b和第3部分82c这两个部位与导向块90嵌合，因此能够防止端子销部81和引导销部91互相的位置和姿势变动。
另外，如上所述，支承部92成为柱状。因此，由于导向块90整体成为柱状，因此能够减少导向块90的设置空间。其结果，能够防止半导体模块10的大型化。
而且，如上所述，支承部92被夹在壳体50与层叠板11之间。因此，能够限制引导销部91在沿着中心轴线的方向上的移动。另外，由于不需要专利文献1所记载的树脂块相对于树脂壳体嵌合那样的结构，因此能够使半导体模块10的结构简化。
另外，如上所述，层叠板11具有用于散热器130的安装的安装孔41。另外，壳体50具有用于散热器130的安装的安装孔53。安装孔41、53在沿层叠板11的厚度方向观察时位于互相相邻的两个控制端子单元12之间。因此，能够实现半导体模块10的小型化，并且能够将安装孔41、53配置于即使在将半导体模块10与汇流条110连接在一起的状态下也能够访问半导体模块10的位置。
并且，如上所述，壳体50具有针对每个导向块90设置的多个孔52。在多个孔52分别***导向块90。在此基础上，在多个孔52各自的内周面与导向块90的外周面之间设有间隙d1、d2。因此，能够容许引导销部91相对于壳体50的位置和姿势的变化。
另外，如上所述，在一个导向块90一体地固定有两个控制端子80。而且，该两个控制端子80的端子销部81配置于在沿着引导销部91的中心轴线的方向上观察时以该中心轴线为中心的同一圆周上。因此，与和一个导向块90一体化的控制端子的数量为一个的结构相比，能够减少导向块90的数量。其结果，能够谋求半导体模块10的低成本化。另外，两个控制端子80的端子销部81配置于在沿着引导销部91的中心轴线的方向上观察时以该中心轴线为中心的同一圆周上，由此，具有容易降低两个端子销部81各自的位置公差之差的优点。
2.第2实施方式
以下，对本公开的第2实施方式进行说明。在以下例示的方式中，对于作用和功能与上述的实施方式相同的要素，沿用在上述的实施方式的说明中使用的附图标记并适当地省略各自的详细的说明。
图10是第2实施方式的半导体模块10A的局部放大剖视图。图11是图10中的B-B线剖视图。半导体模块10A除了代替控制端子单元12而具备控制端子单元12A以外，与上述的第1实施方式的半导体模块10同样地构成。控制端子单元12A除了代替导向块90而具备导向块90A以外，与控制端子单元12同样地构成。导向块90A除了利用将控制端子80作为嵌入件的嵌入成形而与控制端子80成为一体成形品以外，与导向块90同样地构成。
在此，导向块90A除了代替支承部92而具有支承部92A以外，与导向块90同样地构成。支承部92A除了代替两个狭缝92d和两个狭缝92e而具有两个接合部92g和两个接合部92h以外，与支承部92同样地构成。
如图10和图11所示，两个接合部92g分别利用嵌入成形与控制端子80的第3部分82c的一部分接合。两个接合部92h分别利用嵌入成形与控制端子80的第2部分82b的一部分接合。在图10和图11所示的例子中，第3部分82c具有自导向块90A暴露的部分。此外，导向块90A的形状并不限定于图10和图11所示的例子，例如，也可以是覆盖第3部分82c整体的形状。
根据以上的第2实施方式，也能够容易地将半导体模块10A安装于安装基板。在本实施方式中，如上所述，至少一个控制端子80和导向块90A是一体成形品。因此，能够不使用粘接剂地将控制端子80和导向块90A互相一体地固定。另外，与使用嵌合或粘接等的结构相比，能够减小端子销部81和引导销部91的位置公差。
3.应用例
图12是表示半导体模块10的应用例的剖视图。在图12中，示出了安装于多个汇流条110和基板120并且安装了散热片130的状态的半导体模块10。此外，以下描述的事项也适用于代替半导体模块10而使用半导体模块10A的情况。
多个汇流条110分别是用于传输大电流的棒状的导体，例如由铜或铝等金属构成。在图12所示的例子中，各汇流条110在沿着Y轴的方向上延伸。多个汇流条110以与主端子70_1、70_2、70_3对应的方式在沿着X轴的方向上排列且互相平行地配置。而且，在主端子70_1、70_2、70_3分别连接有对应的汇流条110。在此，各汇流条110使用螺钉SC1螺纹固定于螺母壳体60。
基板120是具有用于控制半导体模块10的动作的电路的安装基板。在基板120设有四个孔121和两个孔122。在各孔121***端子销部81。另外，在各孔122***引导销部91。
散热器130是用于对半导体模块10进行散热的构件。散热器130例如由铜、铝或它们中的任一者的合金构成。在图12所示的例子中，散热器130成为具有多个散热片的形状。在散热器130设有与两个安装孔41或两个安装孔53对应的两个螺纹孔131。而且，散热器130通过将***于安装孔41、53的螺钉SC2紧固于螺纹孔131而安装于半导体模块10。
图13是用于说明半导体模块10与多个汇流条110以及基板120与散热片130的配置的俯视图。在图13中，为了方便，由双点划线表示汇流条110和基板120。如图13所示，安装孔41、53在俯视时与汇流条110不重叠。因此，即使在将半导体模块10连接于汇流条110连接之后，也能够将散热器130安装于半导体模块10。
4.变形例
本公开并不限定于上述的各实施方式，能够进行以下所述的各种变形。另外，也可以适当组合各实施方式和各变形例。
4－1.变形例1
在上述的各方式中，例示了在两个部位将各控制端子80相对于导向块90或导向块90A固定的结构，但该固定部位的数量并不限定于该结构，也可以是一个部位，还可以是三个部位以上。另外，与一个导向块90或导向块90A一体化的控制端子80的数量不限定于两个，也可以是一个，还可以是三个以上。
4－2.变形例2
在上述的第1实施方式中，控制端子80和导向块90通过互相嵌合而一体化即可，其嵌合的方式并不限定于上述的方式，例如也可以是卡扣装配那样的方式。
4－3.变形例3
在上述的各方式中，例示了支承部92或支承部92A被夹在基座40与壳体50之间的结构，但并不限定于该结构，例如，支承部92或支承部92A也可以不与基座40接触。在该情况下，例如，也可以在壳体50设置用于限制支承部92或支承部92A在沿着Z轴的方向上移动的结构。另外，支承部92或支承部92A根据需要而设置，也可以省略。
4－4.变形例4
控制端子80的形状并不限定于上述的形状，例如，框架部82的一部分也可以是曲折形状，还可以是具有宽度不同的多个部分的形状，也还可以是具有分支的多个部分的形状。另外，第1部分82a、第2部分82b和第3部分82c各自的延伸方向并不限定于上述的方向，例如也可以是相对于上述的方向倾斜的方向。
在上述的各方式中，作为半导体元件例示了IGBT，但半导体元件的种类或结构并不限定于以上的例示。例如，也可以将MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)用作半导体元件。在半导体元件为MOSFET的方式中，集电极是源极电极和漏极电极中的一者，发射极是源极电极和漏极电极中的另一者。另外，也可以将包含IBGT和FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)的RC-IGBT(Reverse Conducting IGBT：反向导通IGBT)用作半导体元件。

Claims (16)

1.一种半导体模块，其中，
该半导体模块具备：
半导体元件；
壳体，其收纳所述半导体元件；以及
多个控制端子单元，其具备与所述半导体元件电连接的至少一个控制端子和由与所述壳体不同的部件构成并且一体地固定于所述至少一个控制端子的导向块，
所述至少一个控制端子具有自所述壳体的外壁面突出的端子销部，
所述导向块具有自所述壳体的外壁面向与所述端子销部相同的方向突出的引导销部，
所述多个控制端子单元的所述导向块由彼此独立的部件构成。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，
所述至少一个控制端子具有第1形状部，
所述导向块具有与所述第1形状部嵌合的第2形状部。
3.根据权利要求2所述的半导体模块，其中，
所述第1形状部形成为板状，
所述第2形状部形成为在厚度方向上夹着所述第1形状部的狭缝状。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
该半导体模块还具备层叠板，该层叠板包括搭载所述半导体元件并收纳于所述壳体的布线基板，
所述至少一个控制端子还具有框架部，
所述端子销部经由所述框架部支承于所述布线基板。
5.根据权利要求4所述的半导体模块，其中，
所述框架部具有：
第1部分，其与所述布线基板接合，并沿着远离所述布线基板的方向延伸；
第2部分，其自所述第1部分沿着与所述布线基板的厚度方向交叉的方向延伸；以及
第3部分，其自所述第2部分沿着所述布线基板的厚度方向延伸，
所述导向块一体地固定于所述第3部分。
6.根据权利要求5所述的半导体模块，其中，
所述导向块还具有支承部，该支承部一体地固定于所述至少一个控制端子的所述第3部分，
所述引导销部自所述支承部突出。
7.根据权利要求5所述的半导体模块，其中，
所述第2部分形成为将沿着所述布线基板的厚度方向的方向作为厚度方向的板状，
所述第3部分形成为将沿着所述多个控制端子单元的排列方向的方向作为厚度方向的板状。
8.根据权利要求7所述的半导体模块，其中，
所述导向块还具有支承部，该支承部一体地固定于所述至少一个控制端子的所述第3部分，
所述引导销部自所述支承部突出。
9.根据权利要求8所述的半导体模块，其中，
所述第3部分具有向与所述第3部分的延伸方向交叉的方向突出的突出部，
所述支承部具有与所述突出部嵌合的凹部。
10.根据权利要求8所述的半导体模块，其中，
所述支承部具有与所述第2部分嵌合的凹部。
11.根据权利要求8所述的半导体模块，其中，
所述支承部形成为柱状。
12.根据权利要求8所述的半导体模块，其中，
所述支承部被夹在所述壳体与所述层叠板之间。
13.根据权利要求4所述的半导体模块，其中，
所述层叠板或所述壳体具有用于散热器的安装的安装孔，
所述安装孔在沿所述层叠板的厚度方向观察时位于所述多个控制端子单元中互相相邻的两个控制端子单元之间。
14.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
所述壳体具有针对每个所述导向块设置的多个孔，
在所述多个孔分别***有所述导向块，
在所述多个孔各自的内周面与所述导向块的外周面之间设有间隙。
15.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
所述至少一个控制端子是一体地固定于所述导向块的两个控制端子，
所述两个控制端子的所述端子销部在沿着所述引导销部的中心轴线的方向观察时配置于以所述中心轴线为中心的同一圆周上。
16.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，
所述至少一个控制端子和所述导向块是一体成形品。
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