JP2012222009A - パワー半導体モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】ナットのインサート成形不良を低減し、パワー半導体モジュール全体の製造コストを削減し、ナットと放熱部材との間の絶縁性を向上させる。
【解決手段】外部導出端子3がインサート成形された外囲ケース4と、放熱部材2と、蓋体5とによって画定されるケース内部4'にパワー半導体素子1aが配置されたパワー半導体モジュール100において、ナットとしての機能を有するナット部10aと、外部導出端子3の上側水平部分3aに接合するためにナット部10aの上面10a1から上側に延びている概略円筒状の接合部10bとを、袋ナット10に形成し、上側水平部分3aのねじ穴3a3に対して接合部10bを圧入することによって外部導出端子3と袋ナット10とを一体化させた状態で、外部導出端子3と袋ナット10とをインサート成形し、ナット部10aの下面10a2と放熱部材2の上面2a1との間に外囲ケース4の樹脂を配置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部導出端子がインサート成形された外囲ケースと、放熱部材と、蓋体とによって画定されるケース内部にパワー半導体素子が配置されたパワー半導体モジュールに関する。
特に、本発明は、ナットのインサート成形不良を低減しつつ、パワー半導体モジュール全体の製造コストを削減することができ、更に、ナットの下面と放熱部材の上面との間の絶縁性を向上させることができるパワー半導体モジュールに関する。
従来から、外部導出端子（主回路端子）がインサート成形された外囲ケース（樹脂ケース）と、放熱部材（金属ベース板）と、蓋体とによって画定されるケース内部にパワー半導体素子（電力用半導体素子）が配置されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）が知られている。この種のパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）の例としては、例えば特許文献１（特開２００２−７６２５５号公報）の図２に記載されたものがある。
特許文献１の図２に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）では、ねじ穴（ボルト孔）が形成された上側水平部分（外部接続側端）と、鉛直部分と、下側水平部分（内部接続側端）とを有するように、外部導出端子（主回路端子）が成形前に概略クランク状に予め折り曲げられている。また、外部導出端子（主回路端子）の上側水平部分（外部接続側端）のねじ穴（ボルト孔）と、ナットの雌ねじ部とが概略同軸関係を有するように、外部導出端子（主回路端子）とナットとがインサート成形され、外囲ケース（樹脂ケース）が形成されている。
更に、特許文献１の図２に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）では、パワー半導体素子（電力用半導体素子）と放熱部材（金属ベース板）とが熱的に接続されている。また、パワー半導体素子（電力用半導体素子）と外部導出端子（主回路端子）の下側水平部分（内部接続側端）とが、ワイヤなどを介して電気的に接続されている。
また、特許文献１の図２に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）では、外部導出端子（主回路端子）の上側水平部分（外部接続側端）の下側表面が外囲ケース（樹脂ケース）の樹脂内に埋設され、かつ、外部導出端子（主回路端子）の上側水平部分（外部接続側端）の上側表面（外側表面）が外囲ケース（樹脂ケース）の樹脂の外側に露出せしめられている。更に、外部導出端子（主回路端子）の下側水平部分（内部接続側端）のうち、パワー半導体素子（電力用半導体素子）に電気的に接続される部分が、外囲ケース（樹脂ケース）の樹脂の外側に露出せしめられている。また、パワー半導体素子（電力用半導体素子）と、外部導出端子（主回路端子）の下側水平部分（内部接続側端）のうち、外囲ケース（樹脂ケース）の樹脂の外側に露出せしめられている部分とが、封止樹脂によって封止されている。
特開２００２−７６２５５号公報 特開平６−０４７７７３号公報 特開平６−６３９８７号公報
ところで、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）では、外部導出端子（主回路端子）とナットとがインサート成形される時に、外部導出端子（主回路端子）とナットとが互いに接合されていない。そのため、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）では、外部導出端子（主回路端子）とナットとがインサート成形される時に、外部導出端子（主回路端子）とナットとを別個に成形用金型に固定する必要がある。
例えば特許文献２（特開平６−０４７７７３号公報）の段落０００３、段落０００４に記載されたインサート成形の手法のように、成形用金型内に配置された円柱状のピンの外周面とナットの雌ねじ部のねじ山部とを嵌合させることによってナットが成形用金型に固定される場合には、成形時の樹脂の圧力などによってナットが成形用金型内で移動してしまい、その結果、成形不良が生じてしまうおそれがある。
一方、例えば特許文献３（特開平６−６３９８７号公報）の図３に記載されたインサート成形の手法のように、成形用金型内に配置された円柱状のピンの外周面に形成された雄ねじ部とナットの雌ねじ部とを螺合させることによってナットが成形用金型に固定される場合には、成形された外囲ケース（樹脂ケース）が金型から取り出される時に、外囲ケース（樹脂ケース）に損傷を与えることなく、外囲ケース（樹脂ケース）と一体となって円柱状のピンが金型から外れるように、かつ、成形時に樹脂の圧力などによって円柱状のピンが金型から外れてしまうことがないように、金型および円柱状のピンを極めて厳密な寸法関係で形成すると共に維持・管理する必要が生じてしまい、その結果、パワー半導体モジュール（電力用半導体装置）全体の製造コストが嵩んでしまう。
更に、例えば特許文献３の図３に記載されたインサート成形の手法のように、成形用金型内に配置された円柱状のピンの外周面に形成された雄ねじ部とナットの雌ねじ部とを螺合させることによってナットが成形用金型に固定される場合には、成形前に円柱状のピンの雄ねじ部とナットの雌ねじ部とを螺合させる工程と、成形後に円柱状のピンの雄ねじ部とナットの雌ねじ部との螺合を解除する工程とが必要になってしまい、パワー半導体モジュール（電力用半導体装置）全体の製造コストが嵩んでしまう。
また、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）では、成形用金型にナットを固定するための円柱状のピンが成形時に必ず用いられるため、特許文献１の図２に記載されているように、外囲ケース（樹脂ケース）の成形後に、円柱状のピンに対応する空間が、ナットの下面と放熱部材（金属ベース板）の上面との間に残されてしまい、その結果、ナットの下面と放熱部材（金属ベース板）の上面との間を樹脂などによって確実に絶縁することができない。
前記問題点に鑑み、本発明は、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）に対して特許文献２の段落０００３、段落０００４に記載されたインサート成形の手法が適用される場合よりも、ナットが成形用金型内で移動してしまうことに伴う成形不良を低減することができるパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。
更に、本発明は、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）に対して特許文献３の図３に記載されたインサート成形の手法が適用される場合よりも、パワー半導体モジュール全体の製造コストを削減することができるパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。
その上、本発明は、特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）よりも、ナットの下面と放熱部材の上面との間の絶縁性を向上させることができるパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。
換言すれば、本発明は、ナットのインサート成形不良を低減しつつ、パワー半導体モジュール全体の製造コストを削減することができ、更に、ナットの下面と放熱部材の上面との間の絶縁性を向上させることができるパワー半導体モジュールを提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明によれば、ねじ穴（３ａ３）が形成された上側水平部分（３ａ）と、鉛直部分（３ｂ）と、下側水平部分（３ｃ）とを有するように概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子（３）を具備し、
外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）と、ナット（１０）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）とが概略同軸関係を有するように、概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子（３）とナット（１０）とがインサート成形された樹脂製の外囲ケース（４）を具備し、
外囲ケース（４）と、放熱部材（２）と、蓋体（５）とによって画定されるケース内部（４’）にパワー半導体素子（１ａ）を配置し、
パワー半導体素子（１ａ）と放熱部材（２）とを熱的に接続し、
パワー半導体素子（１ａ）と外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）とを電気的に接続し、
少なくとも外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の下側表面（３ａ２）を外囲ケース（４）の樹脂内に埋設し、かつ、少なくとも外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の上側表面（３ａ１）を外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出させ、
外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）のうち、少なくともパワー半導体素子（１ａ）に電気的に接続される部分（３ｃ１ａ）を外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出させ、
少なくともパワー半導体素子（１ａ）と、外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）のうち、外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出せしめられている部分（３ｃ−１）とを、封止樹脂（６）によって封止したパワー半導体モジュール（１００）において、
ナット（１０）として、下側が閉じているねじ穴（１０ａ３）を有する袋ナット（１０）を用い、
ナットとしての機能を有するナット部（１０ａ）と、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）に接合するためにナット部（１０ａ）の上面（１０ａ１）から上側に延びている概略円筒状の接合部（１０ｂ）とを、袋ナット（１０）に形成し、
外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）に対して袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）を圧入することによって外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とを一体化させた状態で、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とをインサート成形し、
ナット部（１０ａ）の下面（１０ａ２）と放熱部材（２）の上面（２ａ１）との間に外囲ケース（４）の樹脂を配置したことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
請求項２に記載の発明によれば、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の厚さ（Ｔ３ａ）を袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の長さ（Ｌ１０ｂ）よりも大きく設定し、
外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）の内周面（３ａ３ａ）の上側部分（３ａ３ａ１）と袋ナット（１０）の接合部（１０ｂ）の外周面（１０ｂ３）とを嵌合させることなく、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）の内周面（３ａ３ａ）の下側部分（３ａ３ａ２）と袋ナット（１０）の接合部（１０ｂ）の外周面（１０ｂ３）とを嵌合させることによって、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とを一体化させたことを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
請求項３に記載の発明によれば、袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）にテーパ状部（１０ｂ２ａ）と円筒状部（１０ｂ２ｂ）とを形成し、
袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）の円筒状部（１０ｂ２ｂ）をテーパ状部（１０ｂ２ａ）よりも下側に配置し、
袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）に連続する雌ねじ部（１０ｂ２ｂ１）を、接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）のテーパ状部（１０ｂ２ａ）に形成せず、円筒状部（１０ｂ２ｂ）のみに形成したことを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
請求項４に記載の発明によれば、袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）に垂直な断面内における袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の外周面（１０ａ４）の形状を円形に設定したことを特徴とする請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）が提供される。
請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、ねじ穴（３ａ３）が形成された上側水平部分（３ａ）と、鉛直部分（３ｂ）と、下側水平部分（３ｃ）とを有するように概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子（３）が設けられている。また、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）と、ナット（１０）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）とが概略同軸関係を有するように、概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子（３）とナット（１０）とがインサート成形された樹脂製の外囲ケース（４）が設けられている。
更に、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、外囲ケース（４）と、放熱部材（２）と、蓋体（５）とによって画定されるケース内部（４’）にパワー半導体素子（１ａ）が配置されている。また、パワー半導体素子（１ａ）と放熱部材（２）とが熱的に接続されている。更に、パワー半導体素子（１ａ）と外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）とが電気的に接続されている。
また、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、少なくとも外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の下側表面（３ａ２）が、外囲ケース（４）の樹脂内に埋設されており、かつ、少なくとも外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の上側表面（３ａ１）が、外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出せしめられている。更に、外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）のうち、少なくともパワー半導体素子（１ａ）に電気的に接続される部分（３ｃ１ａ）が、外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出せしめられている。また、少なくともパワー半導体素子（１ａ）と、外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）のうち、外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出せしめられている部分（３ｃ−１）とが、封止樹脂（６）によって封止されている。
詳細には、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、ナット（１０）として、下側が閉じているねじ穴（１０ａ３）を有する袋ナット（１０）が用いられている。また、ナットとしての機能を有するナット部（１０ａ）と、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）に接合するためにナット部（１０ａ）の上面（１０ａ１）から上側に延びている概略円筒状の接合部（１０ｂ）とが、袋ナット（１０）に形成されている。
更に、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）に対して袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）を圧入することによって外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とを一体化させた状態で、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とがインサート成形されている。
そのため、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とがインサート成形される時に、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とを別個に成形用金型に固定する必要がない。
つまり、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とがインサート成形される時に、外部導出端子（３）が成形用金型に対して固定されると、それに伴って、袋ナット（１０）も成形用金型に対して固定される。
その結果、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、外部導出端子（主回路端子）とナットとがインサート成形される時に外部導出端子（主回路端子）とナットとを別個に成形用金型に固定しなければならない特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）に対して特許文献２の段落０００３、段落０００４に記載されたインサート成形の手法が適用される場合のように、ナットが成形用金型内で移動してしまうことに伴う成形不良のおそれを低減することができる。
また、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、外部導出端子（主回路端子）とナットとがインサート成形される時に外部導出端子（主回路端子）とナットとを別個に成形用金型に固定しなければならない特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）に対して特許文献３の図３に記載されたインサート成形の手法が適用される場合のように、パワー半導体モジュール全体の製造コストが嵩んでしまうおそれを回避することができる。
その上、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、ナット部（１０ａ）の下面（１０ａ２）と放熱部材（２）の上面（２ａ１）との間に外囲ケース（４）の樹脂が配置されている。
つまり、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、上述したように、ナット（１０）として、下側が閉じているねじ穴（１０ａ３）を有する袋ナット（１０）が用いられているため、円柱状のピンに対応する空間がナットの下面と放熱部材（金属ベース板）の上面との間に残されてしまう特許文献１の図２に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）とは異なり、ナット部（１０ａ）の下面（１０ａ２）と放熱部材（２）の上面（２ａ１）との間に外囲ケース（４）の樹脂を配置することができる。
その結果、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、円柱状のピンに対応する空間がナットの下面と放熱部材（金属ベース板）の上面との間に残されてしまう特許文献１の図２に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）よりも、ナット部（１０ａ）の下面（１０ａ２）と放熱部材（２）の上面（２ａ１）との間の絶縁性を向上させることができる
換言すれば、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、袋ナット（１０）のインサート成形不良を低減しつつ、パワー半導体モジュール（１００）全体の製造コストを削減することができ、更に、ナット部（１０ａ）の下面（１０ａ２）と放熱部材（２）の上面（２ａ１）との間の絶縁性を向上させることができる。
請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の厚さ（Ｔ３ａ）が、袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の長さ（Ｌ１０ｂ）よりも大きく設定されている。
詳細には、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）の内周面（３ａ３ａ）の上側部分（３ａ３ａ１）と袋ナット（１０）の接合部（１０ｂ）の外周面（１０ｂ３）とを嵌合させることなく、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）の内周面（３ａ３ａ）の下側部分（３ａ３ａ２）と袋ナット（１０）の接合部（１０ｂ）の外周面（１０ｂ３）とを嵌合させることによって、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とが一体化せしめられている。
そのため、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）が外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の上側表面（３ａ１）よりも上側に突出するのに伴って、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の上側表面（３ａ１）とブスバーの下側表面とを密着させることができなくなるおそれを回避することができる。
更に、請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、一体化せしめられた外部導出端子（３）および袋ナット（１０）を成形用金型に固定する時に、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）の内周面（３ａ３ａ）の上側部分（３ａ３ａ１）を、成形用金型に対する外部導出端子（３）および袋ナット（１０）の位置決めなどに利用することができる。
請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）にテーパ状部（１０ｂ２ａ）と円筒状部（１０ｂ２ｂ）とが形成されている。また、袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）の円筒状部（１０ｂ２ｂ）が、テーパ状部（１０ｂ２ａ）よりも下側に配置されている。更に、袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）に連続する雌ねじ部（１０ｂ２ｂ１）が、接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）のテーパ状部（１０ｂ２ａ）に形成されず、円筒状部（１０ｂ２ｂ）のみに形成されている。
換言すれば、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）に連続する雌ねじ部（１０ｂ２ｂ１）が、接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）の円筒状部（１０ｂ２ｂ）に形成されている。
そのため、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、雌ねじ部（１０ｂ２ｂ１）が袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）の円筒状部（１０ｂ２ｂ）に形成されていない場合よりも、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）に対してブスバーを固定するためのボルトの雄ねじ部のねじ山部と螺合する袋ナット（１０）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１，１０ｂ２ｂ１）のねじ山部の数を増加させることができる。
更に、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）に連続する雌ねじ部（１０ｂ２ｂ１）が、接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）のテーパ状部（１０ｂ２ａ）に形成されていない。
そのため、請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、一体化せしめられた外部導出端子（３）および袋ナット（１０）を成形用金型に固定する時に、袋ナット（１０）の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）のテーパ状部（１０ｂ２ａ）を、成形用金型に対する外部導出端子（３）および袋ナット（１０）の位置決めなどに利用することができる。
仮に、袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）に垂直な断面内における袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の外周面（１０ａ４）の形状が例えば六角形などのような多角形に設定されている場合には、外囲ケース（４）の樹脂に対する袋ナット（１０）の食いつきを向上させることができる。
一方、袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）に垂直な断面内における袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の外周面（１０ａ４）の形状が例えば六角形などのような多角形に設定されている場合には、その多角形の辺の中点から袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）までの距離(ＲＳ）と、その多角形の辺の頂点から袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）までの距離（ＲＬ）とが異なる。
そのため、袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）に垂直な断面内における袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の外周面（１０ａ４）の形状が例えば六角形などのような多角形に設定されている場合には、袋ナット（１０）の周りの外囲ケース（４）の樹脂の袋ナット（１０）の径方向の肉厚（Ｔ４）を限界まで薄くすることによってパワー半導体モジュール（１００）全体の小型化を図ろうとすると、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）に対する袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の周方向の回転位置を厳密に管理する必要が生じてしまい、その結果、パワー半導体モジュール（１００）全体の製造コストが嵩んでしまう。
この点に鑑み、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）では、袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）に垂直な断面内における袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の外周面（１０ａ４）の形状が円形に設定されている。
そのため、請求項４に記載のパワー半導体モジュール（１００）によれば、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）に対する袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の周方向の回転位置を管理する必要なく、袋ナット（１０）の周りの外囲ケース（４）の樹脂の袋ナット（１０）の径方向の肉厚（Ｔ４）を薄くすることによってパワー半導体モジュール（１００）全体を小型化することができる。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の主要部を示した図である。 第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する外部導出端子３の拡大部品図である。 第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成するナット１０の拡大部品図である。 外部導出端子３とナット１０とを接合することによって形成された組立体１５を拡大して示した図である。 第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の特徴を説明するための図である。 第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の他の主要部を示した図である。 第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００の主要部を示した図である。 第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００の他の主要部を示した図である。
以下、本発明のパワー半導体モジュールの第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の主要部を示した図である。詳細には、図１（Ａ）は蓋体５（図１（Ｂ）参照）および封止樹脂６（図１（Ｂ）参照）を透視して見た第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の主要部の概略的な平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略的な鉛直断面図である。図２は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成する外部導出端子３の拡大部品図である。詳細には、図２（Ａ）は外部導出端子３の概略的な拡大平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿った概略的な鉛直断面図である。図３は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の一部を構成するナット１０の拡大部品図である。詳細には、図３（Ａ）はナット１０の概略的な拡大平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＤ−Ｄ線に沿った概略的な鉛直断面図である。図３において、１０ｂ１はナット１０の接合部１０ｂの上面を示しており、１０ａ３ａはナット１０のナット部１０ａのねじ穴１０ａ３の内周面を示している。図４は外部導出端子３とナット１０とを接合することによって形成された組立体１５を拡大して示した図である。詳細には、図４（Ａ）は組立体１５の概略的な拡大平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＥ−Ｅ線に沿った概略的な鉛直断面図である。
図５は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の特徴を説明するための図である。詳細には、図５（Ａ）は図１（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った概略的な拡大水平断面図である。図５（Ｂ）および図５（Ｃ）は袋ナット１０の中心軸線１０’に垂直な水平断面内における袋ナット１０のナット部１０ａの外周面１０ａ４の形状が六角形に設定されている場合における図５（Ａ）と同様の拡大水平断面図である。図５において、４ａは外囲ケースの側面を示している。図６は第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の他の主要部を示した図である。詳細には、図６（Ａ）は蓋体５（図６（Ｂ）参照）および封止樹脂６（図６（Ｂ）参照）を透視して見た第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の他の主要部の概略的な平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＦ−Ｆ線に沿った概略的な鉛直断面図である。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１および図２に示すように、ねじ穴３ａ３が形成された上側水平部分３ａと、鉛直部分３ｂと、下側水平部分３ｃとを有するように概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子３が設けられている。詳細には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、外部導出端子３が樹脂製の外囲ケース４にインサート成形された後に上側水平部分３ａと鉛直部分３ｂとが概略９０°をなすように外部導出端子３が折り曲げられるのではなく、インサート成形前に、図２に示すように、外部導出端子３が概略クランク状に予め折り曲げられている。
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１および図３に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａとブスバー（図示せず）とを電気的に接続するためにボルト（図示せず）と螺合せしめられるナット１０が設けられている。詳細には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１および図３に示すように、ナット１０として、下側（図１（Ｂ）および図３（Ｂ）の下側）が閉じているねじ穴１０ａ３を有する袋ナット１０が用いられている。
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａのねじ穴３ａ３と、ナット１０の雌ねじ部１０ａ３ａ１とが概略同軸関係を有するように、つまり、ねじ穴３ａ３の中心軸線３ａ３’（図２参照）とナット１０の中心軸線１０’（図３参照）とが概略一致するように、概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子３とナット１０とがインサート成形され、樹脂製の外囲ケース４が形成されている。詳細には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１に示すように、概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子３とナット１０とがインサート成形される前に、図４に示すように、外部導出端子３とナット１０とが一体化せしめられている。
具体的には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３に示すように、ナットとしての機能を有するナット部１０ａと、外部導出端子３（図２参照）の上側水平部分３ａ（図２参照）に接合するためにナット部１０ａの上面１０ａ１から上側（図３（Ｂ）の上側）に延びている概略円筒状の接合部１０ｂとが、袋ナット１０に形成されている。更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００の製造時には、図２〜図４に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａのねじ穴３ａ３に対して袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂを圧入することによって、外部導出端子３と袋ナット１０とが一体化せしめられ、組立体１５が形成される。次いで、図１および図４に示すように、組立体１５がインサート成形され、樹脂製の外囲ケース４が形成される。
詳細には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１に示すように、少なくとも外部導出端子３の上側水平部分３ａの下側表面３ａ２（図２参照）が、外囲ケース４の樹脂内に埋設され、かつ、少なくとも外部導出端子３の上側水平部分３ａの上側表面３ａ１（図２参照）が、外囲ケース４の樹脂の外側に露出せしめられるように、組立体１５（図４参照）がインサート成形され、樹脂製の外囲ケース４が形成されている。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａの外側表面３ａ４（図２参照）の全体が外囲ケース４の樹脂内に埋設されているが、第２の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、代わりに、外部導出端子３の上側水平部分３ａの外側表面３ａ４（図２参照）の少なくとも一部分を外囲ケース４の樹脂の外側に露出させることも可能である。
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１に示すように、外部導出端子３の下側水平部分３ｃのうち、少なくともパワー半導体素子１ａに電気的に接続される部分３ｃ１ａ（図４（Ａ）のクロスハッチング部分）が外囲ケース４の樹脂の外側に露出せしめられるように、組立体１５（図４参照）がインサート成形され、樹脂製の外囲ケース４が形成されている。
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ｂ）に示すように、概略板状の板状部分２ａとフィン部分２ｂとを有する放熱部材２が設けられている。また、放熱部材２の板状部分２ａの上面２ａ１に対して絶縁基板７が接合されている。更に、絶縁基板７の上面に形成された導体パターン７ａ（図１（Ａ）参照）と、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａの下側電極（コレクタ電極）とが電気的に接続されている。その結果、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａと放熱部材２とが熱的に接続されている。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ｂ）に示すように、概略板状の板状部分２ａとフィン部分２ｂとを有する放熱部材２が設けられているが、第３の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、代わりに、別個に設けられた放熱板とフィン部材とを接合して用いることも可能である。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ｂ）に示すように、別個に設けられた放熱部材２と絶縁基板７とが接合されて用いられているが、第４の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、代わりに、放熱部材２および絶縁基板７を一部材によって構成することも可能である。
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ｂ）に示すように、放熱部材２の板状部分２ａの上面２ａ１と外囲ケース４とが接続されている。更に、絶縁基板７の上面に形成された導体パターン７ａ（図１（Ａ）参照）と、外部導出端子３の下側水平部分３ｃとが、ワイヤ８ａによって接続されている。その結果、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａの下側電極（コレクタ電極）と外部導出端子３の下側水平部分３ｃとが電気的に接続されている。
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ａ）に示すように、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａのゲート電極１ａ３と、ゲート信号入力端子（図示せず）とがワイヤ８ｃなどを介して接続されている。また、図１（Ｂ）に示すように、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａと、ワイヤ８ａ，８ｃと、外部導出端子３の下側水平部分３ｃのうち、外囲ケース４の樹脂の外側に露出せしめられている部分３ｃ−１（図２参照）とが、封止樹脂６によって封止されている。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ｂ）および図２（Ｂ）に示すように、外部導出端子３の下側水平部分３ｃの内側表面３ｃ２（図２（Ｂ）参照）が外囲ケース４の樹脂の外側に露出せしめられているが、第５の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、代わりに、外部導出端子３の下側水平部分３ｃの内側表面３ｃ２（図２（Ｂ）参照）を外囲ケース４の樹脂内に埋設することも可能である。
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ｂ）に示すように、蓋体５と外囲ケース４とが接続されている。その結果、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、外囲ケース４と、放熱部材２と、蓋体５とによって画定されるケース内部４’にパワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａが配置されている。
上述したように、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図４に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａのねじ穴３ａ３に対して袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂ（図３（Ｂ）参照）を圧入することによって外部導出端子３と袋ナット１０とを一体化させた状態で、外部導出端子３と袋ナット１０とがインサート成形されている。そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、外部導出端子３と袋ナット１０とがインサート成形される時に、外部導出端子３と袋ナット１０とを別個に成形用金型（図示せず）に固定する必要がない。つまり、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、外部導出端子３と袋ナット１０とがインサート成形される時に、外部導出端子３が成形用金型（図示せず）に対して固定されると、それに伴って、袋ナット１０も成形用金型（図示せず）に対して固定される。
その結果、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、外部導出端子（主回路端子）とナットとがインサート成形される時に外部導出端子（主回路端子）とナットとを別個に成形用金型に固定しなければならない特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）に対して特許文献２の段落０００３、段落０００４に記載されたインサート成形の手法が適用される場合のように、ナットが成形用金型内で移動してしまうことに伴う成形不良のおそれを低減することができる。
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、外部導出端子（主回路端子）とナットとがインサート成形される時に外部導出端子（主回路端子）とナットとを別個に成形用金型に固定しなければならない特許文献１に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）に対して特許文献３の図３に記載されたインサート成形の手法が適用される場合のように、パワー半導体モジュール１００全体の製造コストが嵩んでしまうおそれを回避することができる。
その上、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１（Ｂ）に示すように、ナット部１０ａの下面１０ａ２（図３（Ｂ）参照）と放熱部材２の上面２ａ１との間に外囲ケース４の樹脂が配置されている。つまり、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、上述したように、ナット１０として、下側（図１（Ｂ）の下側）が閉じているねじ穴１０ａ３を有する袋ナット１０が用いられているため、円柱状のピンに対応する空間がナットの下面と放熱部材（金属ベース板）の上面との間に残されてしまう特許文献１の図２に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）とは異なり、図１（Ｂ）に示すように、ナット部１０ａの下面１０ａ２（図３（Ｂ）参照）と放熱部材２の上面２ａ１との間に外囲ケース４の樹脂を配置することができる。
その結果、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、円柱状のピンに対応する空間がナットの下面と放熱部材（金属ベース板）の上面との間に残されてしまう特許文献１の図２に記載されたパワー半導体モジュール（電力用半導体装置）よりも、ナット部１０ａの下面１０ａ２と放熱部材２の上面２ａ１との間の絶縁性を向上させることができる
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２および図３に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａの厚さＴ３ａ（図２（Ｂ）参照）が、袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂの長さＬ１０ｂ（図３（Ｂ）参照）よりも大きく設定されている。
詳細には、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２および図３に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａのねじ穴３ａ３の内周面３ａ３ａの上側部分３ａ３ａ１（図２（Ｂ）参照）と袋ナット１０の接合部１０ｂ（図３（Ｂ）参照）の外周面１０ｂ３（図３（Ｂ）参照）とを嵌合させることなく、外部導出端子３の上側水平部分３ａのねじ穴３ａ３の内周面３ａ３ａの下側部分３ａ３ａ２（図２（Ｂ）参照）と袋ナット１０の接合部１０ｂ（図３（Ｂ）参照）の外周面１０ｂ３（図３（Ｂ）参照）とを嵌合させることによって、図４に示すように、外部導出端子３と袋ナット１０とが一体化せしめられている。
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂが外部導出端子３の上側水平部分３ａの上側表面３ａ１よりも上側（図４（Ｂ）の上側）に突出するのに伴って、外部導出端子３の上側水平部分３ａの上側表面３ａ１とブスバー（図示せず）の下側表面（図示せず）とを密着させることができなくなるおそれを回避することができる。
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、一体化せしめられた外部導出端子３および袋ナット１０を成形用金型（図示せず）に固定する時に、外部導出端子３の上側水平部分３ａのねじ穴３ａ３の内周面３ａ３ａの上側部分３ａ３ａ１を、成形用金型（図示せず）に対する外部導出端子３および袋ナット１０の位置決めなどに利用することができる。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図２および図３に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａの厚さＴ３ａ（図２（Ｂ）参照）が、袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂの長さＬ１０ｂ（図３（Ｂ）参照）よりも大きく設定されているが、第６の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、代わりに、外部導出端子３の上側水平部分３ａの厚さＴ３ａ（図２（Ｂ）参照）と、袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂの長さＬ１０ｂ（図３（Ｂ）参照）とを等しく設定することも可能である。
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３に示すように、袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂ（図３（Ｂ）参照）の内周面１０ｂ２（図３（Ｂ）参照）にテーパ状部１０ｂ２ａと円筒状部１０ｂ２ｂ（図３（Ｂ）参照）とが形成されている。また、袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂ（図３（Ｂ）参照）の内周面１０ｂ２（図３（Ｂ）参照）の円筒状部１０ｂ２ｂ（図３（Ｂ）参照）が、テーパ状部１０ｂ２ａよりも下側（図３（Ｂ）の下側）に配置されている。更に、袋ナット１０のナット部１０ａ（図３（Ｂ）参照）の雌ねじ部１０ａ３ａ１（図３（Ｂ）参照）に連続する雌ねじ部１０ｂ２ｂ１（図３（Ｂ）参照）が、接合部１０ｂ（図３（Ｂ）参照）の内周面１０ｂ２（図３（Ｂ）参照）のテーパ状部１０ｂ２ａに形成されず、円筒状部１０ｂ２ｂ（図３（Ｂ）参照）のみに形成されている。
換言すれば、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３（Ｂ）に示すように、袋ナット１０のナット部１０ａの雌ねじ部１０ａ３ａ１に連続する雌ねじ部１０ｂ２ｂ１が、接合部１０ｂの内周面１０ｂ２の円筒状部１０ｂ２ｂにも形成されている。
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、雌ねじ部１０ｂ２ｂ１が袋ナット１０の概略円筒状の接合部１０ｂの内周面１０ｂ２の円筒状部１０ｂ２ｂに形成されていない場合よりも、外部導出端子３の上側水平部分３ａに対してブスバー（図示せず）を固定するためのボルト（図示せず）の雄ねじ部（図示せず）のねじ山部（図示せず）と螺合する袋ナット１０の雌ねじ部１０ａ３ａ１，１０ｂ２ｂ１のねじ山部の数を増加させることができる。
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図３（Ｂ）に示すように、袋ナット１０のナット部１０ａの雌ねじ部１０ａ３ａ１に連続する雌ねじ部１０ｂ２ｂ１が、接合部１０ｂの内周面１０ｂ２のテーパ状部１０ｂ２ａに形成されていない。
そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、一体化せしめられた外部導出端子３および袋ナット１０を成形用金型に固定する時に、袋ナット１０の接合部１０ｂの内周面１０ｂ２のテーパ状部１０ｂ２ａを、成形用金型に対する外部導出端子３および袋ナット１０の位置決めなどに利用することができる。
第７の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、代わりに、袋ナット１０の接合部１０ｂの内周面１０ｂ２の全体に雌ねじ部を形成することも可能である。
仮に、図５（Ｂ）に示すように、袋ナット１０の中心軸線１０’に垂直な断面内における袋ナット１０のナット部１０ａの外周面１０ａ４の形状が六角形に設定されている場合には、外囲ケース４の樹脂に対する袋ナット１０の食いつきを向上させることができる。
一方、図５（Ｂ）に示すように、袋ナット１０の中心軸線１０’に垂直な断面内における袋ナット１０のナット部１０ａの外周面１０ａ４の形状が六角形に設定されている場合には、その六角形の辺の中点から袋ナット１０の中心軸線１０’までの距離ＲＳと、その六角形の辺の頂点から袋ナット１０の中心軸線１０’までの距離ＲＬとが異なる。
そのため、図５（Ｂ）に示すように、袋ナット１０の中心軸線１０’に垂直な断面内における袋ナット１０のナット部１０ａの外周面１０ａ４の形状が六角形に設定されている場合には、袋ナット１０の周りの外囲ケース４の樹脂の袋ナット１０の径方向の肉厚Ｔ４を限界まで薄くすることによってパワー半導体モジュール１００全体の小型化を図ろうとすると、外部導出端子３の上側水平部分３ａに対する袋ナット１０のナット部１０ａの周方向の回転位置を厳密に管理する必要が生じてしまい、その結果、パワー半導体モジュール１００全体の製造コストが嵩んでしまう。
換言すれば、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）に示すように、袋ナット１０の中心軸線１０’に垂直な断面内における袋ナット１０のナット部１０ａの外周面１０ａ４の形状が六角形に設定されている場合には、仮に、図５（Ｃ）に示すように、外部導出端子３の上側水平部分３ａに対する袋ナット１０のナット部１０ａの周方向の回転位置が設計位置からずれると、袋ナット１０の周りの外囲ケース４の樹脂の袋ナット１０の径方向の肉厚Ｔ４’が限界肉厚Ｔ４（図５（Ａ）および図５（Ｂ）参照）よりも薄くなってしまい、成形不良が生じてしまう。
この点に鑑み、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図５（Ａ）に示すように、袋ナット１０の中心軸線１０’に垂直な断面内における袋ナット１０のナット部１０ａの外周面１０ａ４の形状が円形に設定されている。そのため、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００によれば、外部導出端子３の上側水平部分３ａに対する袋ナット１０のナット部１０ａの周方向の回転位置を管理する必要なく、袋ナット１０の周りの外囲ケース４の樹脂の袋ナット１０の径方向の肉厚Ｔ４を薄くすることによってパワー半導体モジュール１００全体を小型化することができる。
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図６に示すように、外部導出端子３（図１参照）とほぼ同様に構成された外部導出端子１３が設けられている。また、図６（Ｂ）に示すように、袋ナット１０（図１（Ｂ）参照）とほぼ同様に構成された袋ナット２０が設けられている。更に、一体化せしめられた外部導出端子３（図１（Ｂ）参照）および袋ナット１０（図１（Ｂ）参照）と同様に、一体化せしめられた外部導出端子１３および袋ナット２０が、インサート成形され、樹脂製の外囲ケース４が形成されている。
また、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図６に示すように、絶縁基板７の上面に形成された導体パターン７ｂ（図６（Ａ）参照）と、外部導出端子１３の下側水平部分とが、ワイヤ８ｄによって接続されている。更に、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａのエミッタ電極１ａ２（図６（Ａ）参照）と絶縁基板７の導体パターン７ｂ（図６（Ａ）参照）とが、ワイヤ８ｂによって接続されている。その結果、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａのエミッタ電極１ａ２（図６（Ａ）参照）と外部導出端子１３の下側水平部分とが電気的に接続されている。
更に、第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図６（Ｂ）に示すように、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ）１ａと、ワイヤ８ｂ，８ｄと、外部導出端子１３の下側水平部分のうち、外囲ケース４の樹脂の外側に露出せしめられている部分とが、封止樹脂６によって封止されている。
図７は第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００の主要部を示した図である。詳細には、図７（Ａ）は蓋体５（図７（Ｂ）参照）および封止樹脂６（図７（Ｂ）参照）を透視して見た第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００の主要部の概略的な平面図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＧ−Ｇ線に沿った概略的な鉛直断面図である。図８は第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００の他の主要部を示した図である。詳細には、図８（Ａ）は蓋体５（図８（Ｂ）参照）および封止樹脂６（図８（Ｂ）参照）を透視して見た第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００の他の主要部の概略的な平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＨ−Ｈ線に沿った概略的な鉛直断面図である。
第１の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図１および図６に示すように、パワー半導体素子１ａとしてＩＧＢＴが用いられているが、第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図７および図８に示すように、パワー半導体素子１ｂとしてダイオードが用いられている。つまり、第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図７に示すように、パワー半導体素子（ダイオード）１ｂの下側電極（カソード電極）と外部導出端子３の下側水平部分３ｃとが電気的に接続されている。また、第８の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、図８に示すように、パワー半導体素子（ダイオード）１ｂの上側電極（アノード電極）１ｂ２（図８（Ａ）参照）と外部導出端子１３の下側水平部分とが電気的に接続されている。
第９の実施形態のパワー半導体モジュール１００では、代わりに、パワー半導体素子１ａ，１ｂとして例えばサイリスタなどのような他の任意のパワー半導体素子を用いることも可能である。
第１０の実施形態では、上述した第１から第９の実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
本発明のパワー半導体モジュールは、例えば電気自動車、ハイブリッドカーなどに用いられる車載用パワー半導体モジュールに適用可能である。
１ａ，１ｂ パワー半導体素子
２ 放熱部材
２ａ 板状部分
２ａ１ 上面
２ｂ フィン部分
３ 外部導出端子
３ａ 上側水平部分
３ａ１ 上側表面
３ａ２ 下側表面
３ａ３ ねじ穴
３ａ３’ 中心軸線
３ａ３ａ 内周面
３ａ３ａ１ 上側部分
３ａ３ａ２ 下側部分
３ａ４ 外側表面
４ 外囲ケース
４’ ケース内部
４ａ 側面
５ 蓋体
６ 封止樹脂
７ 絶縁基板
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ ワイヤ
１０ ナット
１０’ 中心軸線
１０ａ ナット部
１０ａ１ 上面
１０ａ２ 下面
１０ａ３ ねじ穴
１０ａ３ａ 内周面
１０ａ３ａ１ 雌ねじ部
１０ａ４ 外周面
１０ｂ 接合部
１０ｂ１ 上面
１０ｂ２ 内周面
１０ｂ２ａ テーパ状部
１０ｂ２ｂ 円筒状部
１０ｂ２ｂ１ 雌ねじ部
１０ｂ３ 外周面
１００ パワー半導体モジュール

Claims (4)

  1. ねじ穴（３ａ３）が形成された上側水平部分（３ａ）と、鉛直部分（３ｂ）と、下側水平部分（３ｃ）とを有するように概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子（３）を具備し、
    外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）と、ナット（１０）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）とが概略同軸関係を有するように、概略クランク状に折り曲げられた外部導出端子（３）とナット（１０）とがインサート成形された樹脂製の外囲ケース（４）を具備し、
    外囲ケース（４）と、放熱部材（２）と、蓋体（５）とによって画定されるケース内部（４’）にパワー半導体素子（１ａ）を配置し、
    パワー半導体素子（１ａ）と放熱部材（２）とを熱的に接続し、
    パワー半導体素子（１ａ）と外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）とを電気的に接続し、
    少なくとも外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の下側表面（３ａ２）を外囲ケース（４）の樹脂内に埋設し、かつ、少なくとも外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の上側表面（３ａ１）を外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出させ、
    外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）のうち、少なくともパワー半導体素子（１ａ）に電気的に接続される部分（３ｃ１ａ）を外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出させ、
    少なくともパワー半導体素子（１ａ）と、外部導出端子（３）の下側水平部分（３ｃ）のうち、外囲ケース（４）の樹脂の外側に露出せしめられている部分（３ｃ−１）とを、封止樹脂（６）によって封止したパワー半導体モジュール（１００）において、
    ナット（１０）として、下側が閉じているねじ穴（１０ａ３）を有する袋ナット（１０）を用い、
    ナットとしての機能を有するナット部（１０ａ）と、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）に接合するためにナット部（１０ａ）の上面（１０ａ１）から上側に延びている概略円筒状の接合部（１０ｂ）とを、袋ナット（１０）に形成し、
    外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）に対して袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）を圧入することによって外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とを一体化させた状態で、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とをインサート成形し、
    ナット部（１０ａ）の下面（１０ａ２）と放熱部材（２）の上面（２ａ１）との間に外囲ケース（４）の樹脂を配置したことを特徴とするパワー半導体モジュール（１００）。
  2. 外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）の厚さ（Ｔ３ａ）を袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の長さ（Ｌ１０ｂ）よりも大きく設定し、
    外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）の内周面（３ａ３ａ）の上側部分（３ａ３ａ１）と袋ナット（１０）の接合部（１０ｂ）の外周面（１０ｂ３）とを嵌合させることなく、外部導出端子（３）の上側水平部分（３ａ）のねじ穴（３ａ３）の内周面（３ａ３ａ）の下側部分（３ａ３ａ２）と袋ナット（１０）の接合部（１０ｂ）の外周面（１０ｂ３）とを嵌合させることによって、外部導出端子（３）と袋ナット（１０）とを一体化させたことを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュール（１００）。
  3. 袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）にテーパ状部（１０ｂ２ａ）と円筒状部（１０ｂ２ｂ）とを形成し、
    袋ナット（１０）の概略円筒状の接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）の円筒状部（１０ｂ２ｂ）をテーパ状部（１０ｂ２ａ）よりも下側に配置し、
    袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の雌ねじ部（１０ａ３ａ１）に連続する雌ねじ部（１０ｂ２ｂ１）を、接合部（１０ｂ）の内周面（１０ｂ２）のテーパ状部（１０ｂ２ａ）に形成せず、円筒状部（１０ｂ２ｂ）のみに形成したことを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体モジュール（１００）。
  4. 袋ナット（１０）の中心軸線（１０’）に垂直な断面内における袋ナット（１０）のナット部（１０ａ）の外周面（１０ａ４）の形状を円形に設定したことを特徴とする請求項３に記載のパワー半導体モジュール（１００）。
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