JP2000068446A - パワー半導体モジュール - Google Patents
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- H01L2924/3025—Electromagnetic shielding
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】封止材の熱膨張，収縮に伴い、上下２層の基板
間を電気的に接続するリードピンのはんだ接合部に生じ
る応力を緩和するパワー半導体モジュールを提供する。 【解決手段】蓋板１０の裏面に、制御回路用プリント基
板１３を上側から押さえつける突起１１を形成する。 【効果】蓋板裏面の突起が、シリコーンゲルの熱膨張に
伴う制御回路用プリント基板の上方向の変位を抑制し、
当該プリント基板とリードピンのはんだ接合部に生じる
応力を緩和する。
間を電気的に接続するリードピンのはんだ接合部に生じ
る応力を緩和するパワー半導体モジュールを提供する。 【解決手段】蓋板１０の裏面に、制御回路用プリント基
板１３を上側から押さえつける突起１１を形成する。 【効果】蓋板裏面の突起が、シリコーンゲルの熱膨張に
伴う制御回路用プリント基板の上方向の変位を抑制し、
当該プリント基板とリードピンのはんだ接合部に生じる
応力を緩和する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ等の電
力変換装置に用いられるパワー半導体モジュールに関す
る。
力変換装置に用いられるパワー半導体モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】電力制御素子として知られる、ＩＧＢＴ
(Insulated Gate Bipolar Transistor），パワーMOSFET
等のパワー半導体スイッチング素子は、これらを絶縁容
器内に密封して構成されるパワー半導体モジュールとし
て使用される。
(Insulated Gate Bipolar Transistor），パワーMOSFET
等のパワー半導体スイッチング素子は、これらを絶縁容
器内に密封して構成されるパワー半導体モジュールとし
て使用される。
【０００３】なかでも、図６に示す模式断面図のよう
な、インテリジェントパワーモジュールと称される、パ
ワー半導体の制御回路を同一モジュール内に内蔵したも
のが近年製品化されている。図６において、銅ベース１
７上に絶縁基板１８をはんだ接合し、さらにその上に半
導体チップ１９をはんだ接合し、Ａｌワイヤ２０で半導
体チップ１９と前記絶縁基板１８上の電極パターン（図
示せず）を接続する。主端子２２と制御端子２１を一体
成型したケース２３を、銅ベース１７にシリコーン系樹
脂接着剤で接着し、同時に主端子２２と絶縁基板１８上
の配線パターンをはんだ接合する。さらに、制御回路用
の部品１４を搭載した制御回路を構成するプリント基板
１３を絶縁基板１８の上方に２段重ね式に配置し、両基
板の間がリードピン１５で電気的に接続されている。プ
リント基板１３と内側の制御端子２１ａは直接はんだ接
合されている。その後、封止材としてシリコーンゲル１
２を、プリント基板１３上の制御回路用部品１４，リー
ドピン１５，内側の制御端子２１ａの内側部分を覆うま
で充填し、熱硬化している。さらに、モジュール上面に
蓋板１０を配置しており、シリコーンゲル１２との間
は、空隙である。
な、インテリジェントパワーモジュールと称される、パ
ワー半導体の制御回路を同一モジュール内に内蔵したも
のが近年製品化されている。図６において、銅ベース１
７上に絶縁基板１８をはんだ接合し、さらにその上に半
導体チップ１９をはんだ接合し、Ａｌワイヤ２０で半導
体チップ１９と前記絶縁基板１８上の電極パターン（図
示せず）を接続する。主端子２２と制御端子２１を一体
成型したケース２３を、銅ベース１７にシリコーン系樹
脂接着剤で接着し、同時に主端子２２と絶縁基板１８上
の配線パターンをはんだ接合する。さらに、制御回路用
の部品１４を搭載した制御回路を構成するプリント基板
１３を絶縁基板１８の上方に２段重ね式に配置し、両基
板の間がリードピン１５で電気的に接続されている。プ
リント基板１３と内側の制御端子２１ａは直接はんだ接
合されている。その後、封止材としてシリコーンゲル１
２を、プリント基板１３上の制御回路用部品１４，リー
ドピン１５，内側の制御端子２１ａの内側部分を覆うま
で充填し、熱硬化している。さらに、モジュール上面に
蓋板１０を配置しており、シリコーンゲル１２との間
は、空隙である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
たモジュール構造では、シリコーンゲル１２の線膨張係
数がリードピン１５や制御端子２１を構成する金属の熱
膨張係数より１桁大きいので、モジュールの実使用およ
びヒートサイクル等により、シリコーンゲル１２の熱膨
張や冷却による収縮が生じる。従って、プリント基板１
３が上方または下方に引っ張られるので、プリント基板
１３に固定されたリードピン１５や内側の制御端子２１
ａのはんだ接合部２６や絶縁基板１８に固定されたリー
ドピン１５のはんだ接合部に引っ張り，圧縮の応力が加
わる。このため、はんだの疲労につながり、はんだ接合
面がはがれる等の問題が生じる。
たモジュール構造では、シリコーンゲル１２の線膨張係
数がリードピン１５や制御端子２１を構成する金属の熱
膨張係数より１桁大きいので、モジュールの実使用およ
びヒートサイクル等により、シリコーンゲル１２の熱膨
張や冷却による収縮が生じる。従って、プリント基板１
３が上方または下方に引っ張られるので、プリント基板
１３に固定されたリードピン１５や内側の制御端子２１
ａのはんだ接合部２６や絶縁基板１８に固定されたリー
ドピン１５のはんだ接合部に引っ張り，圧縮の応力が加
わる。このため、はんだの疲労につながり、はんだ接合
面がはがれる等の問題が生じる。
【０００５】これらのシリコーンゲルの熱膨張及び収縮
に伴う問題を解決するため、一般的にリードピン１５の
ように、Ｓ字型に折曲げバネ弾性を持たせた電極を用い
る。しかし、リードピン１５に折曲げる加工を加えるこ
とで、各電極の単価が高価になったり、折曲げ精度によ
るはんだ接合の不具合が生じたり、電極がアルミワイヤ
等と接触するなど、組み立て上の問題点が生じる。
に伴う問題を解決するため、一般的にリードピン１５の
ように、Ｓ字型に折曲げバネ弾性を持たせた電極を用い
る。しかし、リードピン１５に折曲げる加工を加えるこ
とで、各電極の単価が高価になったり、折曲げ精度によ
るはんだ接合の不具合が生じたり、電極がアルミワイヤ
等と接触するなど、組み立て上の問題点が生じる。
【０００６】本発明の目的は、前述した問題点を解決す
るため、シリコーンゲルの熱膨張の影響により電極のは
んだ接合部に生じる応力を低減した、パワー半導体モジ
ュールを提供することにある。
るため、シリコーンゲルの熱膨張の影響により電極のは
んだ接合部に生じる応力を低減した、パワー半導体モジ
ュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的は、ケース内の
下側にパワー回路用基板を、上側に制御回路基板を収容
し、基板間を内部配線用リードピンで配線し、かつケー
ス内に封止樹脂を充填し、上側の制御基板上に蓋板を配
置するパワー半導体モジュールにおいて、蓋板の内側に
上側の制御基板を下方に押さえる突起を設けることによ
り達成される。また、前記目的は、パワー半導体モジュ
ールが、ケース内周部と、上側制御基板の外周部とが対
向する多辺の内少なくとも一箇所の付近に、開口部を設
け、蓋板の内側に上側の制御基板を下方に押さえる突起
を設け、ケース内壁に制御基板の落下を防止する支持台
を設けることにより達成される。
下側にパワー回路用基板を、上側に制御回路基板を収容
し、基板間を内部配線用リードピンで配線し、かつケー
ス内に封止樹脂を充填し、上側の制御基板上に蓋板を配
置するパワー半導体モジュールにおいて、蓋板の内側に
上側の制御基板を下方に押さえる突起を設けることによ
り達成される。また、前記目的は、パワー半導体モジュ
ールが、ケース内周部と、上側制御基板の外周部とが対
向する多辺の内少なくとも一箇所の付近に、開口部を設
け、蓋板の内側に上側の制御基板を下方に押さえる突起
を設け、ケース内壁に制御基板の落下を防止する支持台
を設けることにより達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるパワー半導体
モジュールの実施形態を図面により詳細に説明する。
モジュールの実施形態を図面により詳細に説明する。
【０００９】（実施例１）図１は本発明の実施例である
パワー半導体モジュールの断面構造模式図、図２は図１
の分解斜視図、図３は、シリコーンゲルの熱膨張を説明
する図である。図１〜図３において、１０は蓋板、１１
は蓋板の内側に設けた突起、１２はシリコーンゲル、１
３は制御回路用プリント基板、１４は制御回路用部品、
１５は内部配線接続用リードピン、１６は下層プリント
基板、１７は銅ベース、１８は絶縁基板、１９はパワー
半導体素子、２０はＡｌワイヤ、２１は制御端子、２１
ａは内側の制御端子、２２は主端子、２３はケース、２
３ａ，２３ｂ，２３ｃはケース内の支持台である。
パワー半導体モジュールの断面構造模式図、図２は図１
の分解斜視図、図３は、シリコーンゲルの熱膨張を説明
する図である。図１〜図３において、１０は蓋板、１１
は蓋板の内側に設けた突起、１２はシリコーンゲル、１
３は制御回路用プリント基板、１４は制御回路用部品、
１５は内部配線接続用リードピン、１６は下層プリント
基板、１７は銅ベース、１８は絶縁基板、１９はパワー
半導体素子、２０はＡｌワイヤ、２１は制御端子、２１
ａは内側の制御端子、２２は主端子、２３はケース、２
３ａ，２３ｂ，２３ｃはケース内の支持台である。
【００１０】図１，図２に示すパワー半導体モジュール
の特徴は、蓋板１０の内側に円柱状かつ先端が半球状の
突起１１が設けられていることである。この突起１１の
長さは、制御回路用プリント基板１３の上側に接触し、
プリント基板１３を押さえ込む長さにしてある。
の特徴は、蓋板１０の内側に円柱状かつ先端が半球状の
突起１１が設けられていることである。この突起１１の
長さは、制御回路用プリント基板１３の上側に接触し、
プリント基板１３を押さえ込む長さにしてある。
【００１１】モジュールの構成について説明する。主端
子２２，制御端子２１，銅ベース１７を一体成型したポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）材によるケース２
３の銅ベース１７上に、銅板で回路パターンを予め形成
してある絶縁基板１８（アルミナあるいは窒化アルミ）
上にパワー半導体チップ１９をはんだ接合したものと下
層プリント基板１６を所定の位置にはんだ接合する。パ
ワー半導体チップ１９と絶縁基板１８上の回路パターン
及び主端子２２，下層プリント基板１６との電気的接続
は、Ａｌワイヤ２０で行う。パワー半導体チップ１９を
駆動させる制御回路部品１４を搭載した制御回路用プリ
ント基板１３は、絶縁基板上側に配置する。この制御回
路用プリント基板１３の下限位置を決めるため、ケース
２３の内壁に、支持台２３ａ，２３ｂ，２３ｃが成型さ
れており、制御回路用プリント基板１３の落下防止も兼
ねている。下層プリント基板１６にあらかじめはんだ接
合した直線状の内部配線接続用のリードピン１５の先端
を制御回路プリント基板１３のスルーホール２５に挿
入、はんだ接合して、下層プリント基板１６との電気的
接続を行う。同時に内側の制御端子２１ａの先端も制御
回路用プリント基板のスルーホール２５に挿入、はんだ
接合して、モジュール外部からの制御信号を制御回路に
伝達する。
子２２，制御端子２１，銅ベース１７を一体成型したポ
リフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）材によるケース２
３の銅ベース１７上に、銅板で回路パターンを予め形成
してある絶縁基板１８（アルミナあるいは窒化アルミ）
上にパワー半導体チップ１９をはんだ接合したものと下
層プリント基板１６を所定の位置にはんだ接合する。パ
ワー半導体チップ１９と絶縁基板１８上の回路パターン
及び主端子２２，下層プリント基板１６との電気的接続
は、Ａｌワイヤ２０で行う。パワー半導体チップ１９を
駆動させる制御回路部品１４を搭載した制御回路用プリ
ント基板１３は、絶縁基板上側に配置する。この制御回
路用プリント基板１３の下限位置を決めるため、ケース
２３の内壁に、支持台２３ａ，２３ｂ，２３ｃが成型さ
れており、制御回路用プリント基板１３の落下防止も兼
ねている。下層プリント基板１６にあらかじめはんだ接
合した直線状の内部配線接続用のリードピン１５の先端
を制御回路プリント基板１３のスルーホール２５に挿
入、はんだ接合して、下層プリント基板１６との電気的
接続を行う。同時に内側の制御端子２１ａの先端も制御
回路用プリント基板のスルーホール２５に挿入、はんだ
接合して、モジュール外部からの制御信号を制御回路に
伝達する。
【００１２】ケース２３の内周部の大きさ約９０mm×６
０mmに対し、制御回路用プリント基板１３の大きさは約
８８mm×４０mmにすることで、制御回路用プリント基板
１３における制御端子２１ａと内部配線接続用リードピ
ン１５を並列接続する辺の対辺に、封止材シリコーンゲ
ル注入口２４を設けている。この注入口２４から、制御
回路プリント基板１３上の制御回路部品１４の端子、リ
ードピン１５や内側の制御端子２１ａのはんだ接合部な
ど絶縁体で被服していない導電部分を十分に覆うまでシ
リコーンゲル１２を注入し、熱硬化させる。最後にケー
ス２３の上面に蓋板１０を配置し、ケース２３と嵌合す
る。
０mmに対し、制御回路用プリント基板１３の大きさは約
８８mm×４０mmにすることで、制御回路用プリント基板
１３における制御端子２１ａと内部配線接続用リードピ
ン１５を並列接続する辺の対辺に、封止材シリコーンゲ
ル注入口２４を設けている。この注入口２４から、制御
回路プリント基板１３上の制御回路部品１４の端子、リ
ードピン１５や内側の制御端子２１ａのはんだ接合部な
ど絶縁体で被服していない導電部分を十分に覆うまでシ
リコーンゲル１２を注入し、熱硬化させる。最後にケー
ス２３の上面に蓋板１０を配置し、ケース２３と嵌合す
る。
【００１３】次に、シリコーンゲル１２の熱膨張と蓋板
１０に形成した突起１１の効果を説明する。リードピン
１５や制御端子２１を構成する銅や、ケース２３の材料
のポリフェニレンサルファイド材の線膨張係数に比べ、
一般的なシリコーンゲルの線膨張係数は一桁大きく約３
００ppm ／Ｋであり、体積膨張係数に換算すると、約１
０００ppm ／Ｋになる。従って、ケース内のシリコーン
ゲルの深さが１０mmのとき、＋１００℃の温度変化によ
り高さ方向に１mm熱膨張する計算になり、制御回路用プ
リント基板１３が持ち上げられ、リードピン１５や内側
の制御端子21ａのはんだ接合部２６に大きな応力が生じ
る。
１０に形成した突起１１の効果を説明する。リードピン
１５や制御端子２１を構成する銅や、ケース２３の材料
のポリフェニレンサルファイド材の線膨張係数に比べ、
一般的なシリコーンゲルの線膨張係数は一桁大きく約３
００ppm ／Ｋであり、体積膨張係数に換算すると、約１
０００ppm ／Ｋになる。従って、ケース内のシリコーン
ゲルの深さが１０mmのとき、＋１００℃の温度変化によ
り高さ方向に１mm熱膨張する計算になり、制御回路用プ
リント基板１３が持ち上げられ、リードピン１５や内側
の制御端子21ａのはんだ接合部２６に大きな応力が生じ
る。
【００１４】一方、図３に示すようにケースモジュール
ケース内のシリコーンゲルの上側に遮蔽物がない場合の
シリコーンゲル１２の熱膨張は、ケース中央付近を頂上
にした山状になるので、ケース壁際付近はあまり膨張せ
ず、ケース中央付近が熱膨張の計算値以上に持ち上が
る。従って、ケース２３の壁際に集中して並列にリード
ピン１５と内側の制御端子２１ａがはんだ接合されてい
る制御回路用プリント基板１３は、ケース中央に近い部
分が大きく持ち上がり、はんだ接合部２６には、圧縮
や、引っ張り応力が複雑に働き、はんだ接合部が疲労す
る。
ケース内のシリコーンゲルの上側に遮蔽物がない場合の
シリコーンゲル１２の熱膨張は、ケース中央付近を頂上
にした山状になるので、ケース壁際付近はあまり膨張せ
ず、ケース中央付近が熱膨張の計算値以上に持ち上が
る。従って、ケース２３の壁際に集中して並列にリード
ピン１５と内側の制御端子２１ａがはんだ接合されてい
る制御回路用プリント基板１３は、ケース中央に近い部
分が大きく持ち上がり、はんだ接合部２６には、圧縮
や、引っ張り応力が複雑に働き、はんだ接合部が疲労す
る。
【００１５】ここで、蓋板１０内側に制御回路用基板１
３を上側から押さえつける突起１１を設けているので、
制御回路用基板１３の上方向の変位を防ぐことができ
る。突起１１の位置は、前述したシリコーンゲルの最も
膨張するケース中央付近に定め、部品の損傷を避けるた
め制御回路部品１４をさけて制御回路用プリント基板１
３に接触させる。蓋板１０の材質はケース２３と同じポ
リフェニレンサルファイドであり、シリコーンゲルに比
べ縦弾性係数は一桁以上大きいが、シリコーンゲルの注
入口２４が十分広く、シリコーンゲル１２の熱膨張体積
の逃げ道になるので、制御回路用プリント基板１３の上
方への変位を十分抑えられ、はんだ接合部に生じる応力
を緩和できる。図１，図３の突起１１の形状は円柱状
で、先端が半球状にしてあるが、直方体でも可能であ
る。また、図１，図２に示すパワー半導体モジュール
は、ケース２３の内壁に近い制御回路用基板１３の一辺
に固定部はんだ接合２６が集中しているので、その対辺
上に、複数個突起を設けてもよい。また、図４に示すよ
うに対辺を十分に覆う長さの突起１１を蓋板１０の内側
に設け、制御回路用プリント基板１３との接触面をふや
すことで、制御回路用プリント基板１３を押さえつける
と応力緩和効果が大きくなる。
３を上側から押さえつける突起１１を設けているので、
制御回路用基板１３の上方向の変位を防ぐことができ
る。突起１１の位置は、前述したシリコーンゲルの最も
膨張するケース中央付近に定め、部品の損傷を避けるた
め制御回路部品１４をさけて制御回路用プリント基板１
３に接触させる。蓋板１０の材質はケース２３と同じポ
リフェニレンサルファイドであり、シリコーンゲルに比
べ縦弾性係数は一桁以上大きいが、シリコーンゲルの注
入口２４が十分広く、シリコーンゲル１２の熱膨張体積
の逃げ道になるので、制御回路用プリント基板１３の上
方への変位を十分抑えられ、はんだ接合部に生じる応力
を緩和できる。図１，図３の突起１１の形状は円柱状
で、先端が半球状にしてあるが、直方体でも可能であ
る。また、図１，図２に示すパワー半導体モジュール
は、ケース２３の内壁に近い制御回路用基板１３の一辺
に固定部はんだ接合２６が集中しているので、その対辺
上に、複数個突起を設けてもよい。また、図４に示すよ
うに対辺を十分に覆う長さの突起１１を蓋板１０の内側
に設け、制御回路用プリント基板１３との接触面をふや
すことで、制御回路用プリント基板１３を押さえつける
と応力緩和効果が大きくなる。
【００１６】冷却時におけるシリコーンゲル１２は、熱
膨張時とは逆に、ケース中央付近が大きく凹むように収
縮するので、制御回路用プリント基板１３が下方に変位
し、同じくはんだ接合部２６には圧縮または引っ張り応
力が働く。しかし、ケース内壁に形成した支持台２３
ａ，２３ｂ，２３ｃが、制御回路用プリント基板１３の
下方への変位を防止するので、これによりはんだ接合部
２６に生じる応力を緩和できる。従って、はんだ接合部
の寿命を延長できる。
膨張時とは逆に、ケース中央付近が大きく凹むように収
縮するので、制御回路用プリント基板１３が下方に変位
し、同じくはんだ接合部２６には圧縮または引っ張り応
力が働く。しかし、ケース内壁に形成した支持台２３
ａ，２３ｂ，２３ｃが、制御回路用プリント基板１３の
下方への変位を防止するので、これによりはんだ接合部
２６に生じる応力を緩和できる。従って、はんだ接合部
の寿命を延長できる。
【００１７】（実施例２）図５は、制御回路用プリント
基板１３がケース２３の内部水平面を全域覆っている大
きさである時の実施例である。制御回路用プリント基板
１３の対辺同士が共に、直線状のリードピン１５とはん
だ接合で固定されており、シリコーンゲル１２の熱膨張
により制御回路用プリント基板１３の裏面に受ける圧力
は大きい。この圧力に耐えられるように、蓋板１０の内
側に十字型の突起１１を設けている。前述した、シリコ
ーンゲルの熱膨張形状に合わせて、突起１１の十字型の
中心は、ケース２３内空間の水平面の中央部に当る位置
に定め、十字型の長手方向は、ケース２３内壁に対し垂
直にする。本実施例によれば、突起１１が制御回路用プ
リント基板１３に接触する面積を広がり、接触面に生じ
る圧力が緩和される。さらに、突起１１が蓋板１０によ
る制御回路用プリント基板の上側からの固定を行い、は
んだ接合部に生じる応力を緩和する。
基板１３がケース２３の内部水平面を全域覆っている大
きさである時の実施例である。制御回路用プリント基板
１３の対辺同士が共に、直線状のリードピン１５とはん
だ接合で固定されており、シリコーンゲル１２の熱膨張
により制御回路用プリント基板１３の裏面に受ける圧力
は大きい。この圧力に耐えられるように、蓋板１０の内
側に十字型の突起１１を設けている。前述した、シリコ
ーンゲルの熱膨張形状に合わせて、突起１１の十字型の
中心は、ケース２３内空間の水平面の中央部に当る位置
に定め、十字型の長手方向は、ケース２３内壁に対し垂
直にする。本実施例によれば、突起１１が制御回路用プ
リント基板１３に接触する面積を広がり、接触面に生じ
る圧力が緩和される。さらに、突起１１が蓋板１０によ
る制御回路用プリント基板の上側からの固定を行い、は
んだ接合部に生じる応力を緩和する。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、蓋板の内側に、制御回
路用プリント基板を上方からおさえる突起を設置し、シ
リコーンゲルの熱膨張に伴う、制御回路用プリント基板
の変位を抑制し、制御端子やリードピンのはんだ接合部
に加わる応力を低減することができ、このはんだ接合部
の長寿命化を達成できる。
路用プリント基板を上方からおさえる突起を設置し、シ
リコーンゲルの熱膨張に伴う、制御回路用プリント基板
の変位を抑制し、制御端子やリードピンのはんだ接合部
に加わる応力を低減することができ、このはんだ接合部
の長寿命化を達成できる。
【図１】本発明の実施例であるパワー半導体モジュール
の断面構造模式図。
の断面構造模式図。
【図２】図１のパワー半導体モジュールの分解斜視図。
【図３】パワー半導体モジュール内のシリコーンゲルの
熱膨張を説明する図。
熱膨張を説明する図。
【図４】本発明の実施例であるパワー半導体モジュール
の断面構造模式図（ａ）と蓋板の斜視図（ｂ）。
の断面構造模式図（ａ）と蓋板の斜視図（ｂ）。
【図５】本発明の実施例であるパワー半導体モジュール
の断面構造模式図（ａ）と蓋板の斜視図（ｂ）。
の断面構造模式図（ａ）と蓋板の斜視図（ｂ）。
【図６】従来技術によるパワー半導体モジュールの断面
構造模式図。
構造模式図。
１０…蓋板、１１…突起、１２…シリコーンゲル、１３
…制御回路用プリント基板、１４…制御回路用部品、１
５…内部配線接続用リードピン、１６…下層プリント基
板、１７…銅ベース、１８…絶縁基板、１９…パワー半
導体素子、２０…Ａｌワイヤ、２１…制御端子、２１ａ
…内側の制御端子、２２…主端子、２３…ケース、２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ…支持台、２４…シリコーンゲル注
入口、２５…スルーホール、２６…はんだ接合部。
…制御回路用プリント基板、１４…制御回路用部品、１
５…内部配線接続用リードピン、１６…下層プリント基
板、１７…銅ベース、１８…絶縁基板、１９…パワー半
導体素子、２０…Ａｌワイヤ、２１…制御端子、２１ａ
…内側の制御端子、２２…主端子、２３…ケース、２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ…支持台、２４…シリコーンゲル注
入口、２５…スルーホール、２６…はんだ接合部。
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 和弘 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 薗部 幸男 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】外周部に樹脂ケースを有する金属ベース上
面にパワー半導体チップを備えたパワー回路部を搭載
し、前記パワー回路部上に制御回路を有する制御回路部
を備え、前記パワー回路部と前記制御回路部間を金属の
電極で接続し、ゲル状樹脂を前記ケース内部に充填し、
前記制御回路部の上方に蓋板を備え、前記蓋板の裏面に
制御回路部を上側から押さえる突起を有することを特徴
とする半導体モジュール。 - 【請求項２】請求項１記載のパワー半導体モジュールに
おいて、前記電極が直線状であることを特徴とするパワ
ー半導体モジュール。 - 【請求項３】請求項１記載のパワー半導体モジュールに
おいて、前記ケース内壁に前記制御回路部を下側から支
える支持台を有することを特徴とするパワー半導体モジ
ュール。 - 【請求項４】外周部に樹脂ケースを有する金属ベース上
面にパワー半導体チップを備えたパワー回路部を搭載
し、前記パワー回路部上に制御回路を有する制御回路部
を備え、前記パワー回路部と前記制御回路部間を金属の
電極で接続し、ゲル状樹脂を前記ケース内部に充填し、
前記制御回路部の上方に蓋板を備え、前記ケース内周部
と前記制御回路部の外周部とが対向する多辺の内少なく
とも一箇所辺に開口部を設け、前記蓋板の裏面に前記制
御回路部を上側から押さえる突起を有することを特徴と
する半導体モジュール。 - 【請求項５】請求項４記載のパワー半導体モジュールに
おいて、前記電極が直線状であることを特徴とするパワ
ー半導体モジュール。 - 【請求項６】請求項４記載のパワー半導体モジュールに
おいて、前記ケース内壁に前記制御回路部を下側から支
える支持台を有することを特徴とするパワー半導体モジ
ュール。 - 【請求項７】請求項４記載のパワー半導体モジュールに
おいて、前記制御回路部の一辺に前記電極が、並列に接
続されていることを特徴とするパワー半導体モジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23809498A JP2000068446A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | パワー半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23809498A JP2000068446A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | パワー半導体モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068446A true JP2000068446A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17025086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23809498A Pending JP2000068446A (ja) | 1998-08-25 | 1998-08-25 | パワー半導体モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000068446A (ja) |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002164500A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| EP1355351A1 (en) * | 2001-01-23 | 2003-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| KR100446277B1 (ko) * | 2001-11-08 | 2004-09-01 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 반도체 전력용 모듈 및 그 제조방법 |
| JP2006140317A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2007335719A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Hitachi Ltd | 半導体パワーモジュールおよびその製法 |
| KR100843734B1 (ko) * | 2001-09-27 | 2008-07-04 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 반도체 전력용 모듈 및 그 제조방법 |
| KR100873420B1 (ko) * | 2002-09-10 | 2008-12-11 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 서로 다른 와이어 본딩이 가능한 인쇄 회로 기판 및 이를채용한 반도체 전력용 모듈 |
| JP2009010252A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2009099638A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Denso Corp | 半導体装置 |
| JP2009261139A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2009289980A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2011077311A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Nichicon Corp | 樹脂封止型モジュール |
| US8278744B2 (en) | 2008-10-07 | 2012-10-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same |
| JP2012238651A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Ikegami Tsushinki Co Ltd | Ｆｐｕ用筐体放熱構造 |
| WO2013051387A1 (ja) * | 2011-10-07 | 2013-04-11 | 富士電機株式会社 | プリント基板の取り付け構造およびその構造を用いた半導体装置 |
| EP2775524A1 (en) | 2013-03-08 | 2014-09-10 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| WO2015007507A1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-22 | Abb Technology Ag | Power semiconductor module |
| JP2015053301A (ja) * | 2013-09-05 | 2015-03-19 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| JP2015088654A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール |
| WO2015107804A1 (ja) | 2014-01-17 | 2015-07-23 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| CN106358412A (zh) * | 2015-07-17 | 2017-01-25 | Tdk株式会社 | 变换器装置及变换器装置制造方法 |
| JP2017163113A (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 京セラ株式会社 | パワー半導体モジュール |
| JP2018170362A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 株式会社東芝 | 半導体モジュール |
| US11658151B2 (en) | 2020-09-25 | 2023-05-23 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| DE102023125272A1 (de) | 2022-11-22 | 2024-05-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP23809498A patent/JP2000068446A/ja active Pending
Cited By (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002164500A (ja) * | 2000-11-27 | 2002-06-07 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| EP1355351A1 (en) * | 2001-01-23 | 2003-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| EP1355351A4 (en) * | 2001-01-23 | 2009-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | SEMICONDUCTOR COMPONENT |
| KR100843734B1 (ko) * | 2001-09-27 | 2008-07-04 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 반도체 전력용 모듈 및 그 제조방법 |
| KR100446277B1 (ko) * | 2001-11-08 | 2004-09-01 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 반도체 전력용 모듈 및 그 제조방법 |
| KR100873420B1 (ko) * | 2002-09-10 | 2008-12-11 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 서로 다른 와이어 본딩이 가능한 인쇄 회로 기판 및 이를채용한 반도체 전력용 모듈 |
| JP2006140317A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP4615289B2 (ja) * | 2004-11-12 | 2011-01-19 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| EP2221870A3 (en) * | 2006-06-16 | 2011-03-09 | Hitachi Ltd. | Power semiconductor module and fabrication method thereof |
| EP1868242A3 (en) * | 2006-06-16 | 2009-02-18 | Hitachi, Ltd. | Power semiconductor module and fabrication method thereof |
| JP2007335719A (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-27 | Hitachi Ltd | 半導体パワーモジュールおよびその製法 |
| US8304889B2 (en) | 2006-06-16 | 2012-11-06 | Hitachi, Ltd. | Power semiconductor module and fabrication method thereof |
| US8283763B2 (en) | 2006-06-16 | 2012-10-09 | Hitachi, Ltd. | Power semiconductor module and fabrication method thereof |
| EP2221870A2 (en) | 2006-06-16 | 2010-08-25 | Hitachi Ltd. | Power semiconductor module and fabrication method thereof |
| JP2009010252A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2009099638A (ja) * | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Denso Corp | 半導体装置 |
| JP2009261139A (ja) * | 2008-04-17 | 2009-11-05 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2009289980A (ja) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| US8278744B2 (en) | 2008-10-07 | 2012-10-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method for manufacturing same |
| JP2011077311A (ja) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Nichicon Corp | 樹脂封止型モジュール |
| JP2012238651A (ja) * | 2011-05-10 | 2012-12-06 | Ikegami Tsushinki Co Ltd | Ｆｐｕ用筐体放熱構造 |
| US9165852B2 (en) | 2011-10-07 | 2015-10-20 | Fuji Electric Co., Ltd. | Mounting structure for printed circuit board, and semiconductor device using such structure |
| WO2013051387A1 (ja) * | 2011-10-07 | 2013-04-11 | 富士電機株式会社 | プリント基板の取り付け構造およびその構造を用いた半導体装置 |
| JPWO2013051387A1 (ja) * | 2011-10-07 | 2015-03-30 | 富士電機株式会社 | プリント基板の取り付け構造およびその構造を用いた半導体装置 |
| EP2775524A1 (en) | 2013-03-08 | 2014-09-10 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US9750137B2 (en) | 2013-03-08 | 2017-08-29 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| WO2015007507A1 (en) * | 2013-07-15 | 2015-01-22 | Abb Technology Ag | Power semiconductor module |
| JP2015053301A (ja) * | 2013-09-05 | 2015-03-19 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| JP2015088654A (ja) * | 2013-10-31 | 2015-05-07 | 三菱電機株式会社 | 半導体モジュール |
| US9673117B2 (en) | 2014-01-17 | 2017-06-06 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor module |
| WO2015107804A1 (ja) | 2014-01-17 | 2015-07-23 | 富士電機株式会社 | 半導体モジュール |
| CN106358412A (zh) * | 2015-07-17 | 2017-01-25 | Tdk株式会社 | 变换器装置及变换器装置制造方法 |
| JP2017028020A (ja) * | 2015-07-17 | 2017-02-02 | Tdk株式会社 | コンバータ装置およびコンバータ装置製造方法 |
| CN106358412B (zh) * | 2015-07-17 | 2019-07-26 | Tdk株式会社 | 变换器装置及变换器装置制造方法 |
| JP2017163113A (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 京セラ株式会社 | パワー半導体モジュール |
| JP2018170362A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 株式会社東芝 | 半導体モジュール |
| US11658151B2 (en) | 2020-09-25 | 2023-05-23 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| DE102023125272A1 (de) | 2022-11-22 | 2024-05-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung |
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