JP2018160618A - 外部導出用自立端子及び半導体モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自立することができ、自立した状態で導電パターンに取り付けられることができる外部導出用自立端子を提供する。【解決手段】本発明に係る外部導出用自立端子は、モジュールケース内に配置された放熱板上に形成された導電パターンに接合されるための接合部と、前記モジュールケース外の上方に配置されるための主端子片と、前記接合部と前記主端子片との間を上下方向に連結する連結板とを有する外部導出用自立端子であって、前記連結板に延出された脚部を有し、前記脚部の下端部には水平方向に延伸された延伸部が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体モジュールに用いられる外部導出用自立端子及び半導体モジュールの製造方法に関し、特に組立治具を用いずに外部導出用自立端子を取り付けることができる半導体モジュールの製造方法に関する。

近年、半導体モジュール等の半導体装置の実装において高密度化が進んでいる。このような半導体モジュールでは放熱板を設け、その放熱板を介して電子部品等で発生した熱が放熱されるようになっている。

図３は、半導体モジュールを示す外観を示す斜視図である。半導体モジュール１は、平板形状の放熱板５１と、放熱板５１上に接着剤で接着された略長方形状の樹脂ケース（モジュールケース）５２とを備えた外観を有する。放熱板５１の長手方向の両端部近傍には、ねじ止め等に利用され得る孔５１ａがそれぞれ貫通形成されている。また、樹脂ケース５２の上面には、３個の外部導出用端子１１０の主端子片（先端部）が長手方向に一列に並んで配置されている。

なお、放熱板５１は、アルミニウムや銅製の放熱ベース上に導電パターン付絶縁基板が固着されたものであり、その導電パターンに多数の電子部品や３個の外部導出用端子１１０が半田付けされている。そして、樹脂ケース５２の内部にはシリコーンゲル（封止樹脂）が充填されている。

このような半導体モジュール１は、電子部品や外部導出用端子１１０が導電パターンに取り付けられることで製造される。図４の（ａ）は、導電パターンに取り付けられる前の従来の外部導出用端子１１０の一例を示す斜視図であり、図４の（ｂ）は、（ａ）に示す外部導出用端子１１０の正面図であり、図４の（ｃ）は、（ａ）に示す外部導出用端子１１０の側面図である。外部導出用自立端子１１０は、下部に形成された接合部３０と、上部に形成された主端子片（先端部）１０と、接合部３０と主端子片１０との間を上下方向に連結する連結板２０とを有する。

ところが、このような外部導出用端子１１０の下部には、導電パターンに接合されるための接合部３０が形成されているだけであり、外部導出用端子１１０は半田付けされるまで起立した姿勢を保つことができない。よって、外部導出用端子１１０を導電パターンに接合する際には取付姿勢に保たさせる組立治具等を用いている（例えば特許文献１参照）。

ここで、半導体モジュール１の製造方法について説明する。まず、第一組立治具を用いて多数の電子部品を板状半田を介して放熱板５１上の所定の位置に位置決めする。次に、第二組立治具を用いて３個の外部導出用端子１１０を板状半田を介して放熱板５１上の所定の位置に位置決めする。次に、このように組み合わせられたものを熱板上に載せ、各部材間に介在させた板状半田を溶融させ、電子部品や外部導出用端子１１０を放熱板５１上の所定の位置にそれぞれ半田付けする。次に、第一組立治具と第二組立治具とを取り除く。

次に、樹脂ケース５２の貫通孔５２ａに外部導出用端子１１０の主端子片１０を挿通させながら、放熱板５１の外周に樹脂ケース５２を嵌め合わせて放熱板５１と樹脂ケース５２とを接着剤で接着する。次に、樹脂ケース５２の内部にシリコーンゲルを充填する。最後に、外部導出用端子１１０の主端子片１０を樹脂ケース５２の上面に沿うように略直角に折曲げて、半導体モジュール１を完成させる。

実開平５−１５４４４号公報

しかしながら、半導体モジュール１を製造する際には、第二組立治具を用いて３個の外部導出用端子１１０を位置決めして保持させなければならず、非常に手間であった。
また、回路設計において第二組立治具を用いるためのスペースを設けなければならず、スペースを設けないと第二組立治具自体も外部導出用端子１１０と一緒に半田付けされてしまうことがあった。つまり、半導体モジュール１の実装において高密度化を進めるにあたって非常に問題があった。
そこで、本発明は、上述した如き課題に鑑みてなされたものであり、自立することができ、自立した状態で導電パターンに取り付けられることができる外部導出用自立端子を提供することを目的とする。

以上のような目的を達成するために、本発明に係る外部導出用自立端子は、モジュールケース内に配置された放熱板上に形成された導電パターンに接合されるための接合部と、前記モジュールケース外の上方に配置されるための主端子片と、前記接合部と前記主端子片との間を上下方向に連結する連結板とを有する外部導出用自立端子であって、前記連結板に延出された脚部を有し、前記脚部の下端部には水平方向に延伸された延伸部が形成されていることを特徴とする。

上記発明においては、前記脚部は、２本の脚からなることが好ましい。

また、本発明に係る半導体モジュールの製造方法は、上述したような外部導出用自立端子と、導電パターンが形成された放熱板と、前記外部導出用自立端子の主端子片を導出するための貫通孔を有するモジュールケースとを備える半導体モジュールの製造方法であって、（ａ）前記放熱板上に形成された導電パターンに前記外部導出用自立端子の接合部を載置するとともに、前記放熱板上に形成された導電パターン以外に前記外部導出用自立端子の延伸部を載置する載置工程と、（ｂ）前記導電パターンと前記接合部とを半田で接合する接合工程とを含むことを特徴とする。

上記発明においては、（ａ）載置工程では、前記外部導出用自立端子を前記放熱板上に配置するための組立治具を用いないことが好ましい。

本発明に係る外部導出用自立端子によれば、自立させることができ、自立させた状態で導電パターンに取り付けることができ、外部導出用自立端子を位置決め保持するための組立治具が不要となり、組立を簡略化することができる。また、使用中には、発生した熱が脚部を介して放熱板に伝達され、放熱効率が向上する。

実施形態に係る外部導出用端子を示す図である。 樹脂ケースを取り付ける前の状態の斜視図である。 半導体モジュールを示す外観を示す斜視図である。 従来の外部導出用端子の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

＜外部導出用自立端子＞
図１の（ａ）は、実施形態に係る外部導出用端子を示す斜視図であり、図１の（ｂ）は、（ａ）に示す外部導出用端子の正面図であり、図１の（ｃ）は、（ａ）に示す外部導出用端子の側面図である。
外部導出用自立端子１００は、下部に形成された接合部３０と、上部に形成された主端子片１０と、接合部３０と主端子片１０との間を上下方向に連結する連結板２０と、連結板２０に延出された脚部４０とを有する。すなわち、本実施形態に係る外部導出用自立端子１００には脚部４０が形成されている。

接合部３０は、側面視でコの字形状を呈しており、連結板２０下部から後方に延出された上側板状体３０ａと、上側板状体３０ａから下方に延出された連結板３０ｂと、連結板３０ｂから前方に延出された下側板状体３０ｃとを有する。このような接合部３０の全ての部分は、連結板２０より後方に配置されている。そして、下側板状体３０ｃが放熱板５１上の導電パターン５１ａの所定の位置や、半導体モジュール１内に搭載された図示しない半導体チップ等の電子部品の電極上に半田や導電性接着剤等によって接合される。

主端子片１０は、樹脂ケース（モジュールケース）５２外の上方に配置されるための板状体であり、その中央部に円形状の孔１１が貫通形成されている。

連結板２０は、接合部３０と主端子片１０との間を上下方向に連結する板状体であり、後述するが半導体モジュール１を製造する際に、主端子片１０が樹脂ケース（モジュールケース）５２外の上方に配置されるように予め設定された距離だけ延出されている。また、連結板２０と主端子片１０との間には図示しない溝１２がコイニングにより形成されており、この溝１２を境にして連結板２０と主端子片１０との間で略直角に折曲げられるようになっている。

本実施形態に係る脚部４０は、何本の脚を有してもよいが、２本の脚を有することが好ましく、本実施形態では略Ｌ字形状を呈する右側脚４１と左側脚４２とからなる場合について説明する。本実施形態では、右側脚４１は連結板２０の右下部に連結されるとともに左側脚４２は連結板２０の左下部に連結されている。右側脚４１は、下方に延出された連結部４１ｂと、連結部４１ｂから前方（水平方向）に所定距離だけ延出された延伸部４１ａとを有する。また、左側脚４２も、下方に延出された連結部４２ｂと、連結部４２ｂから前方（水平方向）に所定距離だけ延出された延伸部４２ａとを有する。これら延伸部４１ａ、４２ａは、放熱板５１上の導電パターンの形成されていない所定の位置に載置され、脚部４０は電気的な接続には用いられていない。しかしこの脚部４０は放熱板５１や電子部品等の熱を伝達することができるため、２本の脚部４０の分外部導出用自立端子１００の放熱面積を広くすることができる。
なお、上記脚部４０及び外部導出用自立端子１００の材質としては、特に限定されないが銅等が挙げられる。また、上記脚部４０と外部導出用自立端子１００とは一体形成されたものであってもよく、別々に形成されたものであってもよい。

よって、本実施形態に係る外部導出用自立端子１００によれば、接合部３０と延伸部４１ａと延伸部４２ａとの３点で、連結板２０と主端子片１０とを支えることができ、安定して自立させることができる。また、連結板２０の上下方向における予め設定された距離が長くなっても延伸部４１ａ、４２ａの長さ（所定距離）を調整することで自立させることができる。さらに、延伸部４１ａ、４２ａの長さ（所定距離）を調整することで放熱性も調整することができる。

＜半導体モジュールの製造方法＞
ここで、半導体モジュール１の製造方法について説明する。図２は、樹脂ケースを取り付ける前の状態の斜視図である。
本実施形態に係る半導体モジュール１の製造方法は、電子部品や３個の外部導出用端子１００等の各部品を所定の位置に位置決めする載置工程（ａ）と、各部品を半田で接合する接合工程（ｂ）と、樹脂ケース接着工程（ｃ）と、折曲工程（ｄ）とを含む。

（ａ）載置工程
（ａ−１）まず、第一組立治具を用いて多数の電子部品を板状半田を介して放熱板５１上の所定の位置に位置決めする。
（ａ−２）次に、３個の外部導出用端子１００を板状半田を介して放熱板５１上の所定の位置に位置決めする。このとき、放熱ベース５１ｃ上に形成された導電パターン５１ａに外部導出用自立端子１００の接合部３０を載置するとともに、放熱ベース５１ｃ上に形成された絶縁基板（導電パターン以外）５１ｂに外部導出用自立端子１００の延伸部４１ａ、４２ａを載置する。すなわち、本実施形態に係る外部導出用自立端子１００の製造方法の工程（ａ−２）では、組立治具を用いる必要がない。

（ｂ）接合工程
このように組み合わせられたものを熱板上に載せ、各部材間に介在させた半田を溶融させ、電子部品や外部導出用端子１００を放熱板５１上の所定の位置にそれぞれ半田付けする。

（ｃ）樹脂ケース接着工程
次に、樹脂ケース５２の貫通孔５２ａに外部導出用端子１００の主端子片１０を挿通させながら、放熱板５１の外周に樹脂ケース５２を嵌め合わせて接着剤で接着する。次に、樹脂ケース５２の内部にシリコーンゲルを充填する。
なお、上記接着剤としては、特に限定されないがシリコンゴム等が挙げられる。
（ｄ）折曲工程
最後に、外部導出用端子１００の主端子片１０を樹脂ケース５２の上面に沿うように略直角に折曲げて、半導体モジュール１を完成させる（図３参照）。

以上のように実施形態に係る外部導出用自立端子１００によれば、自立させた状態で導電パターン５１ａに取り付けることができ、外部導出用自立端子１００を位置決め保持するための組立治具が不要となり、組立を簡略化することができる。

本発明に係る外部導出用自立端子は、組立治具を用いずに外部導出用自立端子を取り付けることができる半導体モジュールの製造方法等として有用である。

１ 半導体モジュール
１０ 主端子片
２０ 連結板
３０ 接合部
４０ 脚部
４１ 右側脚
４１ａ 延伸部
４２ 左側脚
４２ａ 延伸部
５１ 放熱板
５１ａ 導電パターン
５２ 樹脂ケース（モジュールケース）
１００ 外部導出用自立端子

Claims (4)

1. モジュールケース内に配置された放熱板上に形成された導電パターンに接合されるための接合部と、
   前記モジュールケース外の上方に配置されるための主端子片と、
   前記接合部と前記主端子片との間を上下方向に連結する連結板とを有する外部導出用自立端子であって、
   前記連結板に延出された脚部を有し、前記脚部の下端部には水平方向に延伸された延伸部が形成されていることを特徴とする外部導出用自立端子。
2. 前記脚部は、２本の脚からなることを特徴とする請求項１に記載の外部導出用自立端子。
3. 請求項１又は請求項２に記載の外部導出用自立端子と、導電パターンが形成された放熱板と、前記外部導出用自立端子の主端子片を導出するための貫通孔を有するモジュールケースとを備える半導体モジュールの製造方法であって、
   （ａ）前記放熱板上に形成された導電パターンに前記外部導出用自立端子の接合部を載置するとともに、前記放熱板上に形成された導電パターン以外に前記外部導出用自立端子の延伸部を載置する載置工程と、
   （ｂ）前記導電パターンと前記接合部とを半田で接合する接合工程とを含むことを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
4. （ａ）載置工程では、前記外部導出用自立端子を前記放熱板上に配置するための組立治具を用いないことを特徴とする請求項３に記載の半導体モジュールの製造方法。