JP5975856B2 - 電力用半導体装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態1について、図1などを用いて説明する。
本実施形態に係る電力用半導体装置100は、主として、回路基板1と、その回路基板1に搭載された電力用半導体素子(電流を制御する半導体素子、以下、半導体素子)3と、回路基板1の上方に設けられたプリント基板7と、半導体素子3とプリント基板7の一部とを電気的に接続する可撓性端子4とを備えている。また、図1の右側に示す可撓性端子4のように、半導体素子3を介さず、回路基板1の導電層1aに接合された可撓性端子4が存在してもよい。
図2に示すように、可撓性端子4は、板状で、かつ、交互に折り返された形状を有している。また、図1、図2では、可撓性端子4が略S字状(即ち、y方向に見て曲線状)に折り返されているが、これに限定されることなく、例えばZ字状、「<」状、「>」状に折り返されてもよく、これらを組み合わせた折り返し方でもよい。また、可撓性端子4は、y方向に見て一部が直線状に形成されてもよい。さらに、折り返された可撓性端子4の最も上側の面4aは、中央部分が凸状に形成されている。
電力用半導体装置100では、可撓性端子4と充填材6とが弾性的に接触しているため、半導体素子3に加わる熱応力は可撓性端子4により吸収され、低減する。さらに、可撓性端子4がはんだなどによって接合されていないため、熱応力がはんだ接合部に集中することによるはんだクラックの進展という問題が生じない。その結果、可撓性端子4と充填材6(又は、プリント基板7の導体部)との接続部が長寿命化し、信頼性に優れた電力用半導体装置100が実現されるという効果がある。
本実施形態では、可撓性端子4が、下端で半導体素子3の電極面3aと、図3(a)のような点接合或は線接合(即ち、微小な面積での接合)でなく、充分に広い面積で面接合している。これにより、半導体素子3の電極面3a全体に略均一に電流が流れるため、半導体素子3が動作する際の電極面内での温度を均一化することができる。その結果、電極面内で温度にバラつきが生じず、半導体素子3での局所的な応力の発生が防止され、電力用半導体装置100の信頼性をさらに向上させることができるという効果がある。
次に、本発明の実施の形態2について、図4などを用いて説明する。
実施形態1では、スルーホール5を充填材6で充填し、可撓性端子4は、充填材6に接触させた。一方、本実施形態では、スルーホール5に、中空部26aを有する筒状導体26が挿入されている。また、可撓性端子4は、プリント基板7の導体パターン7aと弾性的に接触している。このとき、好ましくは、可撓性端子4は、スルーホール5の周囲の導体パターン7a、例えばランド部分と弾性的に接触している。その他の点は実施形態1と同様であり、各構成について説明は省略する。
次に、本発明の実施の形態3について、図5などを用いて説明する。
実施形態2では、スルーホール5に筒状導体26を挿入した。一方、本実施形態では、プリント基板7の上方にスルーホール挿入部品36が設けられ、そのスルーホール挿入部品36の脚部(又はリード)36aがスルーホール5に挿入されている点で、実施形態2と異なる。その他の点は実施形態2と同様であり、各構成について説明は省略する。
5 スルーホール、 6 充填材、 7 プリント基板、 7a 導体パターン、
7b 絶縁基板、 8 配線材、 9 主端子、 10 ケース、 11 接合材、
12 信号端子、 13 ワイヤ、 14 封止材、26 筒状導体、
30 スルーホール接合材、 36 スルーホール挿入部品、
100,200,300 電力用半導体装置。
Claims (5)
- 電流を制御する半導体素子と、
半導体素子が搭載された回路基板と、
前記回路基板に対向配置され、導体パターン及び1つ以上のスルーホールが形成されたプリント基板と、
前記半導体素子と前記プリント基板の導体パターンとを電気的に接続する可撓性端子と、
前記プリント基板の導体パターンに接合された放熱部品とを備え、
前記可撓性端子の一端は接合材を用いて前記半導体素子に接合され、前記可撓性端子の他端は前記プリント基板の導体パターンと弾性的に接触し、
前記放熱部品は、前記可撓性端子と前記プリント基板の導体パターンとの接触部に隣接するスルーホールに挿入された脚部を有し、
前記プリント基板の導体パターンと前記放熱部品の脚部とは、スルーホール接合材を介して接続され、
前記可撓性端子は、交互に折り返された板状のばね部材であることを特徴とする電力用半導体装置。 - 前記スルーホールに挿入された中空の筒状導体をさらに備えたことを特徴とする、請求項1に記載の電力用半導体装置。
- 前記プリント基板の導体パターン間を橋絡すると共に電気的に接続する配線材をさらに備えたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の電力用半導体装置。
- 前記プリント基板に電気的に接続された主端子と、
導電性ワイヤを用いて前記半導体素子に電気的に接続され、該半導体素子の制御信号を送信する信号端子と、
前記主端子及び前記信号端子が設けられた外装ケースとをさらに備え、
前記プリント基板側で前記可撓性端子の少なくとも一部が覆われないように、前記電力用半導体装置の一部が封止材で封止されたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。 - 前記可撓性端子は、前記半導体素子の電極面に面接合されたことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力用半導体装置。
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