CN1832164A - 半导体模块 - Google Patents

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Abstract

提供一种具备合适的绝缘空间距离和绝缘沿面距离的半导体模块。本发明的半导体模块(10)的特征在于，包括：半导体装置(12)和斗形的壳体(14)，半导体装置(12)具有，a)封固半导体元件、具有用来与散热器(16)抵接的主面(20)的封壳(18)；b)具有从封壳(18)的侧面(24)突出而向离开主面(20)的方向弯折的端子(26)；斗形的壳体(14)在底部(30)具备插通端子(26)的端子孔(32)，以端子(26)插通在端子孔(32)中的状态收容半导体装置(12)的封壳(18)；将绝缘性树脂(34)填充于壳体(14)和半导体装置(12)之间，至少将位于封壳(18)侧面的端子部分封固。

Description

半导体模块
技术领域
本发明涉及半导体模块，特别涉及由连接在地电位上的散热器抵接在其上的半导体装置构成的半导体模块。
背景技术
以往，在封壳封固半导体元件而形成的半导体装置中，有在抵接着散热器的状态下使用的半导体装置，该散热器用来释放从半导体元件产生的热量。根据半导体装置的种类，也有将地电位连接在散热器上而驱动的。在这种情况下，特别是在要求高绝缘耐压(例如，600V或1200V)的电力用半导体装置的情况下，在半导体装置的端子和连接在地电位上的散热器之间设置适当的绝缘空间距离和绝缘沿面距离。作为具有用来设置适当的绝缘空间距离和绝缘沿面距离的构造的半导体装置(模块)，有特许文献1中的装置。这在需要设置适当的绝缘空间距离和绝缘沿面距离的端子间，通过树脂制的壁和与壁相连而设置的槽来确保适当的绝缘空间距离和绝缘沿面距离。
【特许文献1】特开2003-303939公报
但是，在使用已制成的半导体装置、换言之已决定了形状的半导体装置而构成的半导体模块的情况下，难以形成壁和槽。特别地，在具有封固半导体元件而具有用来与散热器抵接的主面的封壳、和从封壳侧面突出而向离开主面的方向弯折的端子的半导体装置(例如，DIP(Dual Inline Package，双列直插封壳)型的半导体装置)中，在与连接在地电位上的散热器抵接的情况下，因为端子和散热器的距离变近，所以确保绝缘空间距离和绝缘沿面距离成为较大的问题。
发明内容
所以，本发明的目的是提供如下半导体模块：由具有封固半导体元件并具有用来与散热器抵接的主面的封壳、和从封壳的侧面突出并向离开主面的方向弯折的端子的半导体装置构成，即使与连接在地电位上所的散热器抵接也能够确保合适的绝缘空间距离和绝缘沿面距离。
有关本发明的半导体模块是由与散热器抵接的半导体装置构成的半导体模块，其特征在于，具有半导体装置和斗形的壳体，
半导体装置具有，
a)封固半导体元件、具有用来与散热器抵接的主面的封壳；
b)从封壳侧面突出而向离开主面的方向弯折的端子；
斗形的壳体在底部具备插通端子的端子孔，在端子插通在端子孔中的状态下收容半导体装置的封壳；
将绝缘性树脂填充于壳体和半导体装置之间，至少将位于封壳侧面的端子部分封固。
根据本发明，在与连接在地电位上的散热器抵接的半导体模块中，通过壳体和绝缘性树脂，使绝缘空间距离和绝缘沿面距离与没有它们的情况相比变长。结果也提高了半导体模块的绝缘耐久性。
附图说明
图1是有关本发明的实施方式1的半导体模块的剖视图。
图2是有关本发明的实施方式2的半导体模块的部分剖视图。
图3是有关本发明的实施方式3的半导体模块的剖视图。
图4是有关本发明的实施方式4的半导体模块的剖视图。
图5是表示改良后的端子孔的图。
图6是表示端子导引部的图。
图7是改良后的半导体模块的剖视图。
具体实施方式
实施方式1
图1表示有关本发明的实施方式1的、整体由标号10表示的半导体模块的概略剖面(半导体装置内部省略)。如图所示，半导体模块10由电力用的半导体装置12和斗形(中空箱形)的壳体14构成，与散热器16抵接，该散热器16接受来自于半导体装置12的热量而散热并且与地电位连接。半导体装置12具有封固半导体元件(未图示)的封壳18，通过封壳18的主面20与散热器16抵接。
此外，半导体装置12具有从封壳侧面24突出而向离开主面20(散热器16)的方向弯折的多个端子26。这样的半导体装置12对应于例如DIP(Dual Inline Package)型构造的半导体装置。
壳体14由绝缘材料、例如PPS、PBT、PET等树脂形成。壳体14是斗形而具有至少部分收容半导体装置12的封壳18的结构。这里所谓的“收容”是指从与封壳侧面24垂直的方向观察的情况下、在半导体装置12的封壳的18的至少一部分被壳体14覆盖而无法看到的状态下位于斗形的壳体14内。壳体14的深度D设置为可充分收容半导体装置12的端子26的根部28的大小。
此外，壳体14为了能够收容半导体装置12的封壳18，在与半导体装置12的端子26相对应的底部(基座部)30的位置上，具有端子所插通的端子孔32。半导体装置12以端子26插通在端子孔32中的状态收容在壳体14中。
在半导体装置12的封壳18和壳体14之间，填充有例如环氧树脂等的绝缘性树脂34。绝缘性树脂34优选为，在填充时是液态而具有流入到封壳18和壳体14的间隙的细小部的流动性，能够用简单的方法硬化。另外，液态的树脂是与图1不同、将半导体装置12收容在底部30朝下(壳体14的开口朝上)配置的壳体14中而填充的。
通过壳体14和绝缘性树脂34，使端子26的从端子孔32到前端的部分露出到外界气体中。结果，介于端子26到散热器16之间的最短距离(绝缘空间距离)为L1，端子26和散热器16之间的沿面上的最短距离(绝缘沿面距离)为L2。半导体模块10具有比没有壳体14和绝缘性树脂34时的绝缘空间距离(为了参考而用虚线L表示)以及绝缘沿面距离长的绝缘空间距离L1和绝缘沿面距离L2。结果，绝缘耐久性也提高了。
实施方式2
图2表示有关本发明的实施方式2的半导体模块的概略的部分剖面。图2的剖视图为与半导体装置的侧面平行的剖视图。在多个半导体装置收容于壳体中这一点上与实施方式1不同。说明与实施方式1的不同之处。
有关本实施方式的半导体模块110将2个半导体装置112a和112b收容在壳体114中。壳体114具有2个半导体装置112a和112b的端子126a和126b所插通的端子孔132。
说明由2个半导体装置形成1个半导体模块的优点。在制成了组合了2个半导体装置的功能的1个半导体装置、换言之具有2个功能部的半导体装置的情况下，如果1个功能部发生不合格，即使另一个是合格品，半导体装置也会成为不合格(合格的功能部变得没用了)。例如，使用具有与其它功能部相比成品率低(不合格率高)的功能部的半导体装置和具有剩余的功能部的半导体装置来代替具有多个功能部的半导体装置，制造具有相同功能部的半导体模块。通过使用具有成品率低的功能部的半导体装置的合格品，具有剩余的功能部的半导体装置不会变得无用。结果，与具有相同功能部的半导体装置相比具有相同功能部的半导体模块的成品率变得更高。
此外，在半导体装置112a中，2根端子126a在绝缘性树脂134内通过配线136电气连接。进而，2个半导体装置112a、112b的端子126a、126b的各1个，在绝缘性树脂134内通过配线138电气连接。因而，在半导体模块110的外部，这些端子不需要电气地连接。结果，使用有关本实施方式的半导体模块的用户不需要连接这些端子。
实施方式3
图3表示的是有关本发明的实施方式3的半导体模块的概略的部分剖面。与上述实施方式不同的点是，将连接在半导体装置上的电路基板收容在半导体装置和壳体的间隙中。说明与上述实施方式的不同之处。
有关本实施方式的半导体模块210将通过端子226而与半导体装置212电气连接的电路基板242收容在与半导体装置212的主面220对置的面240和壳体214的底部230之间。
此外，电路基板242具有用来与外部的部件电气连接的端子244，壳体214具有端子244用的端子孔246。
根据本实施方式，与半导体装置212电气连接的电路基板242受到绝缘性树脂234保护。
实施方式4
图4表示的是有关本发明的实施方式4的半导体模块的概略的部分剖面。与上述实施方式不同的点是在壳体上具有端子台。说明与上述实施方式的不同之处。
在有关本实施方式的半导体模块310中，由半导体装置312的端子326d和壳体314构成端子台348。壳体314具有构成端子台348的端子台基座350，在其内部收容着螺母352。端子326d具有与螺母352螺合的螺钉的螺纹部(未图示)所插通的孔354，端子326d弯曲以使螺母352和孔354存在于同轴上，并且使端子326d与端子台基座350抵接。
根据本实施方式，通过端子台，汇流条等的配线能够容易地拆装。
以上举出了4个实施方式的半导体模块，但并不是需要相互独立地实施。例如，也可以是具有多个半导体装置、在壳体的底部和半导体装置之间有电路基板、并且具有端子台的半导体模块。此外，很明显，可以不脱离本发明的确保合适的绝缘空间距离和绝缘沿面距离的目的而进行改良。
例如，端子孔也可以构成为，使端子与端子孔接触，具体而言，在端子孔的孔深方向的一部分上与端子的外周接触。例如，如图5所示，相对于具有一边为W的正方形的剖面的端子426，在壳体414的端子孔432中，如果壳体414的内部456侧的开口剖面为比W大的W1的正方形形状、并且外侧部458的开口剖面为与W相等的W2的正方形形状，则端子426和端子孔432接触。由此，将端子426相对于壳体414而定位，此外，在填充的绝缘性树脂的流动性高的情况下，可以防止该绝缘性树脂从端子孔432泄漏。
此外，如图5所示，端子孔432优选地构成为使内部侧的剖面变大，即构成为锥状。通过形成为锥状，锥部起到导引的功能，使端子426容易插通在端子孔432中。
进而，如果参照图1，则壳体14优选地构成为，使半导体装置12的端子26的根部28为最小限度收容的深度(深度D)。如果以完全收容半导体装置的封壳的方式构成壳体，则在壳体中使用的树脂材料变多。壳体只要具有填充的绝缘性树脂不外溢的深度、以使半导体装置的端子的根部不露出到外界气体中就可以。
进而，如果参照图1，半导体模块10优选地构成为，使从绝缘性树脂34露出的半导体装置12的封壳18的侧面24的长度(图中露出侧面长度S)为作为绝缘沿面距离L2而确认的最小值以上。如图1所示，为了提高散热效果，与主面20抵接的散热器16即使以与壳体14和封壳18之间的绝缘性树脂34对置那样的大小来构成，也可以确保封壳18的露出侧面长度S作为绝缘沿面距离L2的一部分。此外，与图1那样与整个主面20接触不同，在使用与封壳的主面的一部分接触的散热器的情况下，能够将从壳体内的绝缘性树脂露出的半导体装置的封壳的侧面(露出侧面)和没有与散热器接触的主面部分作为绝缘沿面距离来利用。进而，优选地使该封壳的露出侧面的长度为作为绝缘沿面距离而确认的最小值，由此，半导体模块可在确保绝缘沿面距离的同时实现小型化。
此外，壳体也可以具有在将半导体装置收容于壳体中时将端子导引到端子孔中的导引部。图6表示形成有导引部560的壳体514。导引部560由端子前端引导部566和端子限制部570构成，所述端子前端引导部566由从壳体514的内侧面562(在收容半导体装置时，与端子突出的侧面对置的面)向设置在底面564上的端子孔532倾斜的倾斜面而形成；所述的端子限制部570设置在引导部566之间，比引导部566更高地而从壳体隆起，限制在端子插通时端子向端子排列方向568的移动。由此，在将半导体装置收容在壳体中时的端子的向端子孔的插通变得容易。
最后，如图7所示，在壳体614中，端子626的根部628被绝缘性树脂634覆盖，如果端子626的露出到外界气体中的部分(端子孔632)位于距离散热器616较远的位置(经由半导体装置612与散热器616对置的位置)，则可确保合适的绝缘空间距离和绝缘沿面距离，所以也可以在底部630上设置开口部672。由此，构成壳体614的材料较少就够了。

Claims (11)

1.一种半导体模块，其特征在于，包括：
至少1个半导体装置，具有由包含主面及侧面的封壳封固的半导体元件、以及从侧面突出并向离开主面的方向弯折的多个端子；
中空箱形(斗形)的壳体，具有含多个端子孔的基座部(底部)以及与其对置的开口部，在半导体装置的端子插通在端子孔中的状态下收容半导体装置；
绝缘性树脂，填充在半导体装置和壳体间形成的间隙，将半导体装置的封壳的侧面的端子部分封固。
2.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，多个半导体装置收容在壳体内，各个半导体装置的端子插通在各端子孔中。
3.如权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，经由在绝缘性树脂内形成的导电性连接部，半导体装置的1个端子与其他端子电气地连接。
4.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，还具有与半导体装置电气地连接、收容在半导体装置和壳体间的绝缘性树脂内的电路基板。
5.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，壳体具有与半导体装置的端子一起形成端子台的端子台基座。
6.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，壳体的端子孔与半导体装置的端子接触。
7.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，壳体的端子孔的剖面朝向离开半导体装置的方向变细。
8.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，半导体装置的端子的根部被充分地封固在绝缘性树脂中。
9.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，从填充在箱体内的绝缘性树脂露出的封壳的侧面的长度为作为绝缘沿面距离而确认的最小值以上。
10.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，壳体具有在将半导体装置收容在壳体中时将端子导引到端子孔中的导引部。
11.如权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，还具有与半导体装置的主面抵接的散热器。
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