JP3750427B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）などのパワー半導体デバイスを対象とする半導体装置のパッケージ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、本発明の実施対象となる半導体装置として、２個組パワー半導体モジュールを例にその構成を図４(a),(b) に示す。まず、図４(a) において、１はＩＧＢＴなどのパワー半導体素子を含む主回路ブロック，補助回路ブロックを内蔵した半導体モジュール、２はその樹脂ケース、３，４は樹脂ケース２の上面に引出してその周域に配列した主回路端子（ねじ端子），および補助端子（ピン端子）、５は四隅に開口した取付用のねじ穴である。また、図４(b) は半導体モジュール１の等価回路図であり、図中の記号Ｃ1,Ｅ2,Ｃ2 Ｅ1 は主回路端子記号を表している。
【０００３】
かかる構成になる半導体モジュール１のディスクリート製品を採用してインバータ装置，モータ制御装置などに組付ける場合には、主回路の相数に応じて２台，または３台の半導体モジュール１を並置して装置側に備えた放熱フィンなどの上に装着し、さらに上面側にパワーボード（プリント配線板）を配置し、パワーボードと主回路端子，補助端子と相互接続するようにしている。
【０００４】
ここで、前記パワーボードを支持する方法として、従来では半導体モジュール１の主回路端子（ねじ端子）３を利用してこの上にパワーボードをねじ止めする、あるいは樹脂ケース２の上面にねじ穴を形成し、このねじ穴にパワーボードに取付けたねじ付きの柱状支持脚を直接ねじ込んで固定するなどの方法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体モジュールの上部側にパワーボードを取付ける場合に、前記のように主回路端子を利用する方法は配線面の制約があることから一般的でない。また、樹脂ケースにねじ穴を形成してここに支持脚を直接ねじ込んで固定する方法では、無理なねじ締めにより樹脂ケース２の材料にクラックが生じたり、ねじ止めを繰り返し行うとねじ溝が変形してガタが生じるなどのトラブルが生じ易いといった問題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は半導体モジュールの上面側にパワーボードなどの外付け部品を自由，かつ安全に取付けられるように改良した半導体装置のパッケージ構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、パワー半導体素子を内装し、かつ樹脂ケースの上面に主回路端子，補助端子を引出した半導体装置において、
前記樹脂ケースの上面側に外付け部品の固定手段として金属製のねじ座を形成した柱状ブロックの上部を樹脂ケースの上面に突き出して埋設して備え、前記外付け部品を、前記ねじ座で支持するとともに締結ねじにて前記ねじ座に固定する（請求項１）ものとし、具体的には前記ねじ止め部材を次記のような態様で構成する。
【０００８】
(1) ねじ座が雌ねじ，もしくは雄ねじであること（請求項２）。
(2) ねじ座を樹脂ケースの四隅コーナー部に配置して樹脂ケースと一体にインサート成形する（請求項３）。
【０００９】
上記の構成によれば、半導体装置をインバータ装置，モータ制御装置などに組付けた状態で、金属製のねじ座を使ってモジュールの上面側にパワーボード，コンデンサなどの外付け部品を自由，かつ強固に支持できる。また、別な利用法として複数台の半導体モジュールを並べて設置した場合に、各モジュールの間に跨がり連結フレームを架設してモジュール同士の間を連結することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４に対応する同一部材には同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１１】
すなわち、図示実施例の半導体モジュールにおいては、図１(a),(b) で示すように樹脂ケース２の上面側における四隅コーナー部に、外付け部品の固定手段として金属製のねじ座６が設けてある。
【００１２】
このねじ座６は、図２(a) 〜(e) に示すように外形が六角柱（(a) 〜(c) 図），もしくは円柱（(d) ，(e) 図）の柱状ブロックで、ブロックに雌ねじ６ａを切ったナット（(c) 図を除く），あるいは雄ねじ６ｂを切ったボトル（(c) 図）としてなり、その基部には凹溝６ｃを形成し、さらに必要に応じて周面にローレット６ｅ（(d) ，(e) 図）が形成されている。
【００１３】
また、このねじ座６は、半導体モジュール１の樹脂ケース２のモールド成形工程で、ねじ座の上部が樹脂ケース２の上面から突き出すようにセットしてインサート成形するものとする。この場合に、先記した凹溝６ｃ，ローレット６ｅを形成しておくことで、その投錨効果で樹脂ケース２に強固に結合される。
【００１４】
そして、半導体モジュール１の実使用状態では、図３に示すように、ねじ座６を使ってモジュールの上面側にパワーボード７を載置し、締結ねじ８によりパワーボード７をねじ座６に固定する。また、パワーボード７の代わりにコンデンサなどの外付け部品も取付けることができる。
【００１５】
さらに、ねじ座６を利用して左右に並ぶ半導体モジュール１を連結フレームにより相互連結することもできる。すなわち、図示の２個組半導体モジュール１を３台使用して三相のインバータ回路を構成する場合に、各モジュールの間を連結してその主回路端子間を外部配線で結線しておくことで、６個組半導体モジュールのユニットとして取り扱うことができ、これによりインバータ装置などへの組み込む際に取付け，配線作業が簡単に行える。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成によれば、パワー半導体素子を内装し、かつ樹脂ケースの上面に主回路端子，補助端子を引出した半導体装置において、前記樹脂ケースの上面側に外付け部品の固定手段として金属製のねじ座を埋設したことにより、この金属製のねじ座を使って半導体装置の上にパワーボード，コンデンサなどの外付け部品を自由，かつ安全に固定支持することができる。しかも、このねじ座を樹脂ケースにインサート成形したことで、樹脂ケースに無理な応力を加えることなく外付け部品を固定支持でき、かつ繰り返し作業にも十分に耐える耐久性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる半導体装置の構成図であり、(a) は平面図、(b) は一部断面側視図
【図２】図１におけるねじ止め部材の実施例を示し、(a) 〜(e) はそれぞれ異なる実施例の構造図
【図３】図１の半導体装置の上面側にパワーボードを取付けた状態を表す側面図
【図４】従来における２個組半導体モジュールの構成図であり、(a) は外観斜視図、(b) は等価回路図
【符号の説明】
１ 半導体モジュール
２ 樹脂ケース
３ 主回路端子
４ 補助端子
６ ねじ座
７ パワーボード
８ 締結ねじ

Claims (3)

1. パワー半導体素子を内装し、かつその樹脂ケースの上面に主回路端子，補助端子を引出した半導体装置において、前記樹脂ケースの上面側に外付け部品の固定手段として、金属製のねじ座を形成した柱状ブロックの上部を樹脂ケースの上面に突き出して埋設して備え、前記外付け部品を、前記ねじ座で支持するとともに締結ねじにて前記ねじ座に固定することを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置において、ねじ座が雌ねじ，もしくは雄ねじであることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１，または２記載の半導体装置において、ねじ座を樹脂ケースの四隅コーナー部に配置して樹脂ケースと一体にインサート成形したことを特徴とする半導体装置。

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