DE112021000173T5

DE112021000173T5 - Halbleitermodul

Info

Publication number: DE112021000173T5
Application number: DE112021000173.6T
Authority: DE
Inventors: Taichi Itoh
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2021-04-26
Publication date: 2022-08-04
Also published as: JPWO2021256092A1; CN114730742A; JP7207611B2; WO2021256092A1; US20220301954A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung verhindert Schäden an einem Gehäuse, während außerdem der Biegewinkel einer externen Anschlussklemme sichergestellt wird. Ein Halbleitermodul (1) umfasst Halbleiterelemente (3, 4), ein Gehäuse (11), in dem die Halbleiterelemente untergebracht sind, und externe Anschlussklemmen (12, 13, 14), die Hauptelektroden der Halbleiterelemente mit einem externen Leiter elektrisch verbinden. Die externen Anschlussklemmen kragen von der Oberseite des Gehäuses aus und sind in einem rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuses gebogen. Das Gehäuse umfasst einen abstehenden Teil (11d), der in einer vorgegebenen Höhe von der Oberseite des Gehäuses herausragt und als Drehpunkt zum Biegen der externen Anschlussklemmen dient, und einen Schlitz (11e), der den abstehenden Teil in einer Richtung teilt, welche die Auskragungsrichtung des abstehenden Teils schneidet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleitermodul.
Stand der Technik
Halbleitervorrichtungen weisen ein Substrat auf, auf dem Halbleiterelemente wie ein Bipolartransistor mit isoliertem Gatter (IGBT), ein Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Leistungs-MOSFET) und eine Freilaufdiode (FWD) angeordnet sind, und werden in Vorrichtungen wie Wechselrichtern verwendet.
In Halbleitermodulen dieser Art sind Halbleiterelemente, die auf einem vorgegebenen Substrat angeordnet sind, beispielsweise in einem Harzgehäuseelement untergebracht. Am äußeren Umfang des Gehäuseelements sind externe Anschlussklemmen zum Verbinden mit einer Sammelschiene oder dergleichen angeordnet. Die externen Anschlussklemmen werden unter Verwendung einer Metallplatte ausgebildet und sind so angeordnet, dass sie von der Oberseite des Gehäuses nach oben abstehen. Außerdem sind die Enden der abstehenden externen Anschlussklemmen in einem rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuses gebogen (siehe z.B. Patentliteratur 1 bis 3).
Zitationsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 9-45831
Patentliteratur 2: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2015-53301
Patentliteratur 3: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2015-220188

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technische Aufgabe
Übrigens, wenn die externen Anschlussklemmen wie oben beschrieben im rechten Winkel gebogen werden, werden die Enden der externen Anschlussklemmen durch das Rückfedern aufgrund der Elastizität der externen Anschlussklemmen leicht zurück gedrückt, wenn die äußere Kraft von den Enden der externen Anschlussklemmen genommen wird. Infolgedessen sind die Endflächen der externen Anschlussklemmen nicht parallel zur Oberseite des Gehäuses, was die Möglichkeit des Verbindens von Komponenten wie der Sammelschiene beeinflussen kann.
Dementsprechend ragen beispielsweise in Patentliteratur 1 die Elektrodenklemmen, bei denen es sich um die externen Anschlussklemmen handelt, aus der Oberseite des Gehäuses heraus, wobei am unteren Ende abstehende Teile ausgebildet sind. Die abstehenden Teile stehen in einer vorgegebenen Höhe von der Oberseite des Gehäuses ab und dienen als Drehpunkt zum Biegen der Elektrodenklemmen. Die Höhen der abstehenden Teile sind so eingestellt, dass sie dem Rückstellweg der Enden der externen Anschlussklemmen aufgrund der Rückfederung nach dem Biegen entsprechen. Diese Anordnung erlaubt es, den Biegewinkel der Elektrodenklemmen auf einen im Wesentlichen rechten Winkel einzustellen.
Die oben beschriebenen abstehenden Teile sind jedoch ein Teil eines aus Harz oder dergleichen gefertigten Gehäuses. Aus diesem Grund besteht beim Biegen der externen Anschlussklemmen die Möglichkeit, dass sich die Spannung auf die abstehenden Teile konzentriert, die als Drehpunkt fungieren, und die abstehenden Teile beschädigt.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die im Lichte dieser Aspekte gemacht wurde, ist es, ein Halbleitermodul bereitzustellen, das einen Schaden des Gehäuses verhindern kann, während der Biegewinkel der externen Anschlussklemmen sichergestellt wird.
Lösung der Aufgabe
Eine Halbleitermodul gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleiterelement, ein Gehäuse, in dem das Halbleiterelement untergebracht ist, und eine externe Anschlussklemme, die eine Hauptelektrode des Halbleiterelements mit einem externen Leiter elektrisch verbindet, wobei die externe Anschlussklemme von einer Oberseite des Gehäuses auskragt und in einem rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuses gebogen ist, und das Gehäuse einen abstehenden Teil aufweist, der in einer vorgegebenen Höhe von der Oberseite des Gehäuses herausragt und als Drehpunkt zum Biegen der externen Anschlussklemme dient, und einen Schlitz, der den abstehenden Teil in einer Richtung teilt, welche die Auskragungsrichtung des abstehenden Teils schneidet, aufweist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Schäden am Gehäuse zu verhindern, während außerdem der Biegewinkel der externen Anschlussklemmen sichergestellt wird.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 ist eine Draufsicht eines Halbleitermoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel.
3 ist eine Draufsicht, bei der das Gehäuse von dem in 2 gezeigten Halbleitermodul entfernt wurde.
4 ist eine Draufsicht des Gebietes um die externe Anschlussklemme gemäß dem Ausführungsbeispiel.
5 ist ein teilweiser Querschnitt des Gebietes um die in 4 dargestellte externe Anschlussklemme.
6 ist ein Bewegungsübergangsdiagramm, das ein Beispiel eines Biegeschritts der externen Anschlussklemme illustriert.
7 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einem Vergleichsbeispiel.
8 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß dem Ausführungsbeispiel.
9 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einer Abwandlung.
10 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einer Abwandlung.
11 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einer Abwandlung.
12 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einer Abwandlung.
13 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einer Abwandlung.
14 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einer Abwandlung.
15 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einer Abwandlung.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein Halbleitermodul beschrieben, auf das die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleitermoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel. 2 ist eine Draufsicht des Halbleitermoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel. 3 ist eine Draufsicht, bei der das Gehäuse von dem in 2 gezeigten Halbleitermodul entfernt wurde. Man beachte, dass das unten dargestellte Halbleitermodul nur ein nicht-einschränkendes Beispiel ist und auf angemessene Weise modifiziert werden kann.
Außerdem wird in den folgenden Schaubildern die Längsrichtung des Halbleitermoduls (die Richtung, in der eine Vielzahl von Vielschichtensubstraten angeordnet ist) als die X-Richtung bezeichnet, die kurze Richtung des Halbleitermoduls wird als die Y-Richtung bezeichnet und die Höhenrichtung (die Substrat-Dickenrichtung) wird als die Z-Richtung bezeichnet. Die dargestellten X-, Y- und Z-Achsen sind senkrecht zueinander und bilden ein rechtshändiges Koordinatensystem. Außerdem kann die X-Richtung in einigen Fällen als die links-rechts-Richtung bezeichnet werden, die Y-Richtung kann als die vorne-hinten-Richtung bezeichnet werden und die Z-Richtung kann als die oben-unten-Richtung bezeichnet werden. Diese Richtungen (vorne-hinten, links-rechts, oben-unten) sind Begriffe die der Einfachheit halber in der Beschreibung verwendet werden, und je nach Einbaulage des Halbleitermoduls können sich die Beziehungen zwischen diesen Richtungen und den XYZ-Richtungen ändern. Beispielsweise wird die Oberfläche der Wärmeableitungsseite (Kühlerseite) des Halbleitermoduls als die Unterseite bezeichnet, während die gegenüberliegende Seite als die Oberseite bezeichnet wird. In dieser Beschreibung bezeichnet eine Draufsicht den Fall des Betrachtens der Oberseite des Halbleitermoduls von der positiven Z-Richtung. In dieser Beschreibung können Richtungs- und Winkelangaben ungefähre Richtungen und Winkel sein und Werte innerhalb von ±10 Grad können toleriert werden.
Das Halbleitermodul gemäß dem Ausführungsbeispiel wird mit einem Leistungswandler, wie z.B. einem Leistungsmodul verwendet und ist ein Leistungsmodul, das einen Wechselrichter bildet. Wie in 1 bis 3 dargestellt, umfasst das Halbleitermodul 1 eine Grundplatte 10, eine Vielzahl von Vielschichtensubstraten 2, die auf der Grundplatte 10 angeordnet ist, eine Vielzahl von Halbleiterelementen 3, 4, die auf den Vielschichtensubstraten 2 angeordnet ist, ein Gehäuseelement 11, in dem die Vielschichtensubstrate 2 und die Vielzahl von Halbleiterelementen untergebracht sind, und ein Versiegelungsharz (nicht dargestellt), welches das Gehäuseelement 11 ausfüllt.
Die Grundplatte 10 ist eine rechteckige Platte mit einer Oberseite und einer Unterseite. Die Grundplatte 10 dient als Kühlkörper. Zusätzlich hat die Grundplatte 10 in Draufsicht eine rechteckige Form mit einer langen Seite in X-Richtung und einer kurzen Seite in Y-Richtung. Die Grundplatte 10 ist eine Metallplatte, die beispielsweise Kupfer, Aluminium oder eine Legierung daraus enthält. Die Oberfläche der Grundplatte 10 kann auch beschichtet sein.
Das Gehäuseelement 11 mit einer rechteckigen Form in Draufsicht ist auf der Oberseite der Grundplatte 10 angeordnet. Das Gehäuseelement 11 ist in Kistenform mit einem offenen Boden ausgebildet, so dass es die Oberseite der Grundplatte 10 und die Vielzahl von Halbleiterelementen bedeckt. Das Gehäuseelements 11 begrenzt einen Raum, in dem die Vielschichtensubstrate 2, die Halbleiterelemente, das Versiegelungsharz und dergleichen untergebracht sind.
Außerdem weist das Gehäuseelement 11 externe Anschlussklemmen auf. Insbesondere umfassen die externen Anschlussklemmen eine positive Elektrodenklemme 12 (P-Klemme), eine negative Elektrodenklemme 13 (N-Klemme) und eine Ausgangsklemme 14 (M-Klemme). Ferner kann eine Vielzahl von Steuerklemmen 15 in den externen Anschlussklemmen enthalten sein. Jede externe Anschlussklemme ist in ein im Gehäuseelement 11 angeordnetes Durchgangsloch (später beschriebenes Durchgangsloch 11c) eingesetzt. Ein Ende jeder externen Anschlussklemme ist mit einer vorgegebenen Leiterplatte im Gehäuseelement 11 verbunden und das andere Ende liegt nach außen hin auf der Oberseite des Gehäuseelements 11 frei.
Außerdem ist das Harz, welches das Gehäuseelement 11 bildet, ein thermoplastisches Harz. Solch ein Harz kann Polyphenylensulfid (PPS) -Harz, Polybutylenterephthalat (PBT) -Harz, Polybutylensuccinat (PBS) -Harz, Polyamid (PA) -Harz, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) -Harz oder dergleichen sein. Ferner kann auch ein Füllmittel dem Harz für das Gehäuseelement 11 hinzugefügt sein. Das Füllmittel ist beispielsweise keramisch. Solch ein Füllmittel kann Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Bornitrid, Aluminiumnitrid oder dergleichen sein.
Insbesondere ist in der Mitte der Oberseite des Gehäuseelements 11 ein Klemmenplatzierungsteil 11a ausgebildet. Die positive Elektrodenklemme 12, die negative Elektrodenklemme 13 und die Ausgangsklemme 14 sind im Klemmenplatzierungsteil 11a angeordnet. Auch eine Vielzahl von Klemmenplatzierungsteilen 11b, in denen die Steuerklemmen 15 angeordnet sind, sind in der Umgebung des Gehäuseelements 11 ausgebildet. Die Klemmenplatzierungsteile 11a und 11b werden durch einen Abschnitt des Gehäuseelements 11 gebildet. Das Klemmenplatzierungsteil 11a hat eine Quaderform, die in X-Richtung lang ist. Auf der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a sind die jeweiligen Endstücke der Ausgangsklemme 14, der positiven Elektrodenklemme 12 und der negativen Elektrodenklemme 13 in dieser Reihenfolge von der negativen X-Seite aus angeordnet.
Jede externe Anschlussklemme hat eine Laschenform. Jede externe Anschlussklemme wird durch einen Prozess wie z.B. Pressen eines metallischen Materials, wie z.B. eines Kupfermaterials, eines Materials auf Basis einer Kupferlegierung, eines Materials auf Basis einer Aluminiumlegierung oder eines Materials auf Basis einer Eisenlegierung, hergestellt. Insbesondere umfasst die positive Elektrodenklemme 12 ein erstes Endstücke 12a, welches ein Ende ist, ein zweites Endstücke 12b, welches das andere Ende ist und ein Zwischenstück 12c zwischen dem ersten Endstück 12a und dem zweiten Endstück 12b.
Eine Vielzahl (sechs) erster Endstücke 12a ist entsprechend den Vielschichtensubstraten 2 angeordnet. Die sechs ersten Endstücke 12a sind im Inneren des Gehäuseelements 11 angeordnet und im Versiegelungsharz eingebettet. Das erste Endstück 12a ist mit einer vorgegebenen Leiterplatte (die später beschriebene Leiterplatte 21) im Inneren des Gehäuseelements 11 verbunden.
Das Zwischenstück 12c ist mit der Vielzahl erster Endstücke 12a auf der Seite, die im Versiegelungsharz eingebettet ist, verbunden. Ferner ist das Zwischenstück 12c in länglicher Form ausgebildet, die sich in X-Richtung im Gehäuseelement 11 erstreckt. Außerdem erstreckt sich das Zwischenstück 12c zur Oberseite des Gehäuseelements 11 und ist durch ein Durchgangsloch (das später beschriebene Durchgangsloch 11c), das im Gehäuseelement 11 angeordnet ist, mit dem zweiten Endstück 12b auf der Oberseite des Gehäuseelements 11 verbunden.
Das zweite Endstück 12b ist außerhalb des Gehäuseelements 11 angeordnet. Das zweite Endstück 12b steht von der Oberseite des Gehäuseelements 11 ab, wobei das vordere Ende im Wesentlichen im rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuseelements 11 (Klemmenplatzierungsteil 11a) gebogen ist. Mit anderen Worten, die Hauptoberfläche der positiven Elektrodenklemme 12 ist entlang der Innenwandfläche (später beschriebener gegenüberliegender Wandteil 11f) und der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a angeordnet. Zwei zweite Endstücke 12b sind in X-Richtung angeordnet. In der Mitte jedes zweiten Endstücks 12b ist ein in Dickenrichtung durchdringendes Durchgangsloch 12d ausgebildet.
Außerdem kann eine Nut oder eine Auskragung auf der Hauptoberfläche des gebogenen Teils, welches der Verbindungsabschnitt zwischen dem Zwischenstück 12c und dem zweiten Endstück 12b ist, ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung kann das Biegen vereinfachen und zudem Risse in den Anschlussklemmen unterdrücken.
Ebenso umfasst die negative Elektrodenklemme 13 ein erstes Endstücke 13a, welches ein Ende ist, ein zweites Endstücke 13b, welches das andere Ende ist und ein Zwischenstück 13c zwischen dem ersten Endstück 13a und dem zweiten Endstück 13b. Eine Vielzahl (sechs) erster Endstücke 13a ist entsprechend den Vielschichtensubstraten 2 angeordnet. Die sechs ersten Endstücke 13a sind im Inneren des Gehäuseelements 11 angeordnet und im Versiegelungsharz eingebettet. Die ersten Endstücke 13a sind mit einer vorgegebenen Leiterplatte (die später beschriebene Leiterplatte 23) im Inneren des Gehäuseelements 11 verbunden.
Das Zwischenstück 13c ist mit der Vielzahl erster Endstücke 13a auf der Seite, die im Versiegelungsharz eingebettet ist, verbunden. Ferner ist das Zwischenstück 13c in länglicher Form ausgebildet, die sich in X-Richtung im Gehäuseelement 11 erstreckt. Außerdem erstreckt sich das Zwischenstück 13c zur Oberseite des Gehäuseelements 11 und ist durch ein Durchgangsloch (das später beschriebene Durchgangsloch 11c), das im Gehäuseelement 11 angeordnet ist, mit dem zweiten Endstück 13b auf der Oberseite des Gehäuseelements 11 verbunden. Das zweite Endstück 13b ist außerhalb des Gehäuseelements 11 angeordnet.
Das zweite Endstück 13b ist außerhalb des Gehäuseelements 11 angeordnet. Das zweite Endstück 13b steht von der Oberseite des Gehäuseelements 11 ab, wobei das vordere Ende im Wesentlichen im rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuseelements 11 (Klemmenplatzierungsteil 11a) gebogen ist. Mit anderen Worten, die Hauptoberfläche der negativen Elektrodenklemme 13 ist entlang der Innenwandfläche (später beschriebener gegenüberliegender Wandteil 11f) und der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a angeordnet. Zwei zweite Endstücke 13b sind in X-Richtung angeordnet. In der Mitte jedes zweiten Endstücks 13b ist ein in Dickenrichtung durchdringendes Durchgangsloch 13d ausgebildet.
Außerdem kann eine Nut oder eine Auskragung auf der Hauptoberfläche des gebogenen Teils, welches der Verbindungsabschnitt zwischen dem Zwischenstück 13c und dem zweiten Endstück 13b ist, ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung kann das Biegen vereinfachen und zudem Risse in den Anschlussklemmen unterdrücken.
Ebenso umfasst die Ausgangsklemme 14 ein erstes Endstücke 14a, welches ein Ende ist, ein zweites Endstücke 14b, welches das andere Ende ist und ein Zwischenstück 14c zwischen dem ersten Endstück 14a und dem zweiten Endstück 14b. Eine Vielzahl (sechs) erster Endstücke 14a ist entsprechend den Vielschichtensubstraten 2 angeordnet. Die sechs ersten Endstücke 14a sind im Inneren des Gehäuseelements 11 angeordnet und im Versiegelungsharz eingebettet. Die ersten Endstücke 14a sind mit einer vorgegebenen Leiterplatte (die später beschriebene Leiterplatte 22) im Inneren des Gehäuseelements 11 verbunden.
Das Zwischenstück 14c ist mit der Vielzahl erster Endstücke 14a auf der Seite, die im Versiegelungsharz eingebettet ist, verbunden. Ferner ist das Zwischenstück 14c in länglicher Form ausgebildet, die sich in X-Richtung im Gehäuseelement 11 erstreckt. Außerdem erstreckt sich das Zwischenstück 14c zur Oberseite des Gehäuseelements 11 und ist durch ein Durchgangsloch (das später beschriebene Durchgangsloch 11c), das im Gehäuseelement 11 angeordnet ist, mit dem zweiten Endstück 14b auf der Oberseite des Gehäuseelements 11 verbunden. Das zweite Endstück 14b ist außerhalb des Gehäuseelements 11 angeordnet.
Das zweite Endstück 14b ist außerhalb des Gehäuseelements 11 angeordnet. Das zweite Endstück 14b steht von der Oberseite des Gehäuseelements 11 ab, wobei das vordere Ende im Wesentlichen im rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuseelements 11 (Klemmenplatzierungsteil 11a) gebogen ist. Mit anderen Worten, die Hauptoberfläche der Ausgangsklemme 14 ist entlang der Innenwandfläche (später beschriebener gegenüberliegender Wandteil 11f) und der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a angeordnet. Zwei zweite Endstücke 14b sind in X-Richtung angeordnet. In der Mitte jedes zweiten Endstücks 14b ist ein in Dickenrichtung durchdringendes Durchgangsloch 14d ausgebildet.
Außerdem kann eine Nut oder eine Auskragung auf der Hauptoberfläche des gebogenen Teils, welches der Verbindungsabschnitt zwischen dem Zwischenstück 14c und dem zweiten Endstück 14b ist, ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung kann das Biegen vereinfachen und zudem Risse in den Anschlussklemmen unterdrücken.
Außerdem ist ein Ende jeder Steuerklemme 15 mit einer vorgegebenen Leiterplatte im Inneren des Gehäuseelements 11 verbunden. Das andere Ende jeder Steuerklemme 15 steht von der Oberseite des Gehäuseelements 11 ab, wobei das vordere Ende im Wesentlichen im rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuseelements 11 (Klemmenplatzierungsteil 11b) gebogen ist.
Obwohl erst später im Einzelnen beschrieben, ist ein externer Leiter 7, wie z.B. eine Sammelschiene, mittels einer Schraube 6 mit jeder dieser externen Anschlussklemmen befestigt (siehe 5). Außerdem ist die Mutter 8, in welche die Spitze des Schraube 6 eingeschraubt ist, unter dem zweiten Ende jeder externen Anschlussklemme angeordnet (siehe 5). Die Mutter 8 ist in einem Muttergehäuse 16 (siehe 4), das in jedem Klemmenplatzierungsteil ausgebildet ist, untergebracht.
Auch auf der Innenseite des Gehäuseelements 11 sind sechs Vielschichtensubstrate 2 auf der Oberseite der Grundplatte 10 angeordnet. Die Vielschichtensubstrate 2 weisen in Draufsicht beispielsweise eine rechteckige Form auf. Die sechs Vielschichtensubstrate 2 sind in X-Richtung angeordnet. Die Vielschichtensubstrate 2 werden durch Stapeln von Metallschichten und Isolierschichten gebildet, und umfassen beispielsweise ein direktes Kupferbonding („Direct Copper Bonding“, DCB) -Substrat, ein Aktivmetall-Lotsubstrat („Active Metal Brazing“, AMB) oder ein metallbasiertes Substrat. Insbesondere umfassen die Vielschichtensubstrate 2 eine Isolierplatte 20, einen Kühlkörper (nicht dargestellt), der auf der Unterseite der Isolierplatte 20 angeordnet ist, und Leiterplatten 21, 22, 23, die auf der Oberseite der Isolierplatte 20 angeordnet sind.
Die Isolierplatte 20 hat eine vorgegebene Dicke in Z-Richtung und ist in einer flachen Form ausgebildet mit einer Oberseite und einer Unterseite. Die Isolierplatte 20 ist beispielsweise aus einem keramischen Material wie z.B. Aluminiumoxid (Al₂O₃), Aluminiumnitrid (AIN) oder Siliziumnitrid (Si₃N₄), aus einem Harz wie z.B. Epoxid oder aus einem Isoliermaterial wie z.B. einem Epoxidharz mit einem Keramikmaterial als Füllmittel gefertigt. Die Isolierplatte 20 kann auch als Isolierschicht oder Isolierfilm bezeichnet werden.
Der Kühlkörper hat eine vorgegebene Dicke in Z-Richtung und ist so ausgebildet, dass er im Wesentlichen die gesamte untere Unterseite der Isolierplatte bedeckt. Der Kühlkörper ist aus einer Metallplatte mit guter Wärmeleitfähigkeit gefertigt, wie zum Beispiel Kupfer oder Aluminium.
Auf der Oberseite (Hauptoberfläche) der Isolierplatte 20 sind die drei Leiterplatten 21, 22, 23 als unabhängige Inseln ausgebildet, die elektrisch voneinander isoliert sind. Neben den drei Leiterplatten 21, 22, 23 sind zwei Leiterplatten 24 als Leiterplatte zum Regeln angeordnet. Die zwei Leiterplatten 24 sind in einem Paar diagonal gegenüberliegender Ecken der Isolierplatte 20 angeordnet. Diese Leiterplatten enthalten eine Metallschicht mit vorgegebener Dicke, die aus Kupferfolie oder dergleichen ausgebildet ist.
Die Endstücke der oben beschriebenen externen Anschlussklemmen sind mit den Oberseiten dieser Leiterplatten verbunden. Insbesondere ist das erste Endstück 12a der positiven Elektrodenklemme 12 auf der Oberseite der Leiterplatte 21 angeordnet. Zusätzlich sind die später beschriebenen Halbleiterelemente 3, 4 auf der Oberseite der Leiterplatte 21 angeordnet. Das erste Endstück 14a der Ausgangsklemme 14 ist auf der Oberseite der Leiterplatte 22 angeordnet. Zusätzlich sind die später beschriebenen Halbleiterelemente 3, 4 auf der Oberseite der Leiterplatte 22 angeordnet. Das erste Endstück 13a der negativen Elektrodenklemme 13 ist auf der Oberseite der Leiterplatte 23 angeordnet. Die jeweiligen Endstücke dieser externen Anschlussklemmen sind mit den Oberseiten einer vorgegebenen Leiterplatte verbunden, entweder direkt durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder dergleichen oder mittels eines Bondiermaterials, wie z.B. Lot oder gesintertes Metall. Mit dieser Ausgestaltung sind die jeweiligen Endstücke 12a, 13a, 14a der externen Anschlussklemmen leitend mit den Leiterplatten 21, 22, 23 verbunden.
Die Vielzahl der Halbleiterelemente 3, 4 ist über ein Bondiermaterial wie z.B. Lot auf Oberseite der Leiterplatten 21, 22 angeordnet. Bei dieser Ausführung sind jeweilige untere Elektroden der Halbleiterelemente 3, 4 leitend mit den Leiterplatten 21, 22 verbunden. Entsprechend sind die externen Anschlussklemmen und die Halbleiterelemente leitend verbunden.
Die Halbleiterelemente 3, 4 sind mit quadratischer Form in Draufsicht durch ein Halbleitersubstrat wie z.B. Silizium (Si), Siliziumkarbit (SiC) oder Galliumnitrid (GaN) ausgebildet. Man beachte, dass ein Schaltelement wie ein Bipolartransistor mit isoliertem Gatter (IGBT) oder ein Leistungs-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (Leistungs-MOSFET) oder eine Diode wie eine Freilaufdiode (FWD) als jedes der Halbleiterelemente 3, 4 verwendet wird. Im folgenden Ausführungsbeispiel wird ein Halbleiterelement 3 als ein IGBT-Element bezeichnet, während das andere Halbleiterelement 4 als Diodenelement bezeichnet wird. Auch kann ein Element wie ein rückwärts leitendes IGBT (RC-IGBT) - Element, das einen IGBT und eine FWD in einem kombiniert, ein Leistungs-MOSFET-Element, oder ein rückwärts blockierender IGBT (RB-IGBT), der eine ausreichende Spannungsfestigkeit in Bezug auf eine Sperrvorspannung aufweist, als jedes der Halbleiterelemente verwendet werden. Auch Eigenschaften wie die Form, Anzahl und Platzierung der Halbleiterelemente können entsprechend verändert werden. Die Halbleiterelemente gemäß dem Ausführungsbeispiel sind senkrechte Schaltelemente, bei denen ein funktionelles Element, wie z.B. ein Transistor auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eines von jedem der Halbleiterelemente 3, 4 in der Y-Richtung auf der Oberseite der Leiterplatte 21 angeordnet. Auf der Leiterplatte 21 ist das Halbleiterelement 3 auf der positiven Y-Seite angeordnet und das Halbleiterelement 4 ist auf der negativen Y-Seite angeordnet. In ähnlicher Weise ist auf der Oberseite der Leiterplatte 22 eines von jedem der Halbleiterelemente 3, 4 in Y-Richtung angeordnet. Auf der Leiterplatte 22 ist das Halbleiterelement 4 auf der positiven Y-Seite angeordnet und das Halbleiterelement 3 ist auf der negativen Y-Seite angeordnet. In diesem Ausführungsform bilden die Halbleiterelemente 3, 4 auf der Leiterplatte 21 einen Oberarm, während die Halbleiterelemente 3, 4 auf der Leiterplatte 22 einen Unterarm bilden.
Außerdem sind die in Y-Richtung angeordnete Halbleiterelemente 3, 4 durch ein Verdrahtungselement elektrisch verbunden. Das Halbleiterelement 4 und eine vorgegebene Leiterplatte sind ebenfalls durch ein Verdrahtungselement elektrisch verbunden. Ferner sind auch eine Gatterelektrode des Halbleiterelements 3 und die Leiterplatte 24 durch ein Verdrahtungselement elektrisch verbunden.
Leiterdrähte (Bondierdrähte) werden als diese Verdrahtungselemente verwendet. Gold, Kupfer, Aluminium, Goldlegierung, Kupferlegierung und Aluminiumlegierung können einzeln oder in Kombination miteinander als Material der Leiterdrähte verwendet werden. Zusätzlich ist es auch möglich, andere Bauteile als Leiterdrähte als die Verdrahtungselemente zu verwenden. Beispielsweise können Bänder als Verdrahtungselemente verwendet werden. Die Verdrahtungselemente sind nicht auf Drähte oder dergleichen beschränkt und können durch eine Metallplatte wie z.B. ein Kupfermaterial, ein Material auf Basis einer Kupferlegierung, ein Material auf Basis einer Aluminiumlegierung oder ein Material auf Basis einer Eisenlegierung, gebildet werden.
Als nächstes wird auf 4 und 5 Bezug genommen, um eine Struktur zum Sicherstellen eines externen Leiters gemäß dem Ausführungsbeispiel im Detail zu beschreiben. 4 ist eine Draufsicht des Gebietes um die externe Anschlussklemme gemäß dem Ausführungsbeispiel. 5 ist ein teilweiser Querschnitt des Gebietes um die in 4 dargestellte externe Anschlussklemme. In 4 ist das Gehäuseelement 11 mit durchgezogenen Linien dargestellt und der Umriss der externen Anschlussklemme 12 ist durch doppelt-gestrichelte Kettenlinien dargestellt. In 5 sind das Gehäuseelement 11, die externe Anschlussklemme 12 und die Mutter 8 mit durchgezogenen Linien dargestellt und die Umrisse der Schraube 6 und des externen Leiters 7 sind mit einer doppelt gestrichelten Kettenlinie dargestellt. In 4 und 5 wird die Struktur, welche die positive Elektrodenklemme 12 umgibt, der Einfachheit halber als Beispiel beschrieben, aber die Struktur ist nicht auf die positive Elektrodenklemme 12 beschränkt. Es wird angenommen, dass die Gebiete um die negative Elektrodenklemme 13 und die Ausgangsklemme 14 einen ähnlichen Aufbau haben. Außerdem kann auch ein ähnlicher Aufbau für die Steuerklemmen 15 übernommen werden.
Wie in 4 und 5 dargestellt ist auf der Oberseite des Gehäuseelements 11 (Klemmenplatzierungsteil 11a) das Durchgangsloch 11c ausgebildet, welches in den Raum innerhalb und außerhalb des Gehäuseelements 11 eindringt. Das Zwischenstück 12c, das in Z-Richtung zwischen dem ersten Endstück 12a und dem zweiten Endstück 12b der positiven Elektrodenklemme 12 steht, ist ins Durchgangsloch 11c eingefügt. Das Durchgangsloch 11c hat in X-Richtung eine lange, flache Form. Das Durchgangsloch 11c ist vorzugsweise rechteckig in Draufsicht, weiter vorzugsweise etwas größer als die Breite und Dicke des Querschnitts des Zwischenstücks 12c der positiven Elektrodenklemme 12, welche ins Durchgangsloch 11c eingefügt ist.
Außerdem ist ein abstehendes Teil 11d, das in Z-Richtung nach oben auskragt, in der kurzen Richtung neben dem Durchgangsloch 11c ausgebildet. Das abstehende Teil 11d ist in einer länglichen Form ausgebildet, die sich in X-Richtung entlang der langen Seite der Innenwandfläche (später beschriebener gegenüberliegender Wandteil 11f) des Durchgangslochs 11c auf der positiven Y-Seite des Durchgangslochs 11c erstreckt. Das abstehende Teil 11d ist eine Quaderform oder eine Quaderform mit einer Hohlkehle an der Oberseite und kann außerdem eine Halbzylinderform sein.
Die Höhe (Länge in Z-Richtung) des abstehenden Teils 11d beträgt 10% oder mehr und 150% oder weniger als die Dicke des zweiten Endstücks 12b. Die Breite (Länge in Y-Richtung) des abstehenden Teils 11d beträgt 10% oder mehr und 150% oder weniger als die Dicke des zweiten Endstücks 12b. Das Einstellen der Höhe und Breite in diesem Bereich ermöglicht es, die Anschlussklemme unter Berücksichtigung des später beschriebenen Rückfederns zu biegen.
Auch die Länge (Länge in X-Richtung) des abstehenden Teils 11d beträgt 70% oder mehr und 150% oder weniger als die Breite des zweiten Endstücks 12b. Vorzugsweise beträgt die Länge des abstehenden Teils 11d 80% oder mehr und 120% oder weniger als die Breite des zweiten Endstücks 12b. Auch die Länge (Länge in X-Richtung) des abstehenden Teils 11d beträgt 70% oder mehr und 150% oder weniger als die Länge des Durchgangslochs 11c. Vorzugsweise beträgt die Länge (Länge in X-Richtung) des abstehenden Teils 11d 100% oder mehr und 120% oder weniger als die Breite des Durchgangslochs 11c, und die zwei Endstücke (die Endstücke in X-Richtung) des abstehenden Teils 11d sind auf der Außenseite der zwei Endstücke (Endstücke in X-Richtung) des Durchgangslochs 11c. Mit dieser Ausführung kann die Konzentration der Belastung auf den zwei Endstücken (Endstücke in X-Richtung) des abstehenden Teils 11d unterdrückt werden.
Zusätzlich ist ein Seitlich 11e, der sich in Z-Richtung erstreckt, auf der Innenfläche (später beschriebener gegenüberliegender Wandteil 11f) und dem abstehenden Teil 11d des Durchgangslochs 11c ausgebildet, was später im Detail beschrieben wird. Ferner kann auch eine Hohlkehle 11g (siehe 8) an beiden Endstücken der Innenfläche (gegenüberliegendes Wandteil 11f) des Durchgangslochs 11c ausgebildet sein.
Wie oben beschrieben steht das zweite Endstück 12b von der Oberseite des Gehäuseelements 11 ab, wobei das vordere Ende im Wesentlichen im rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuseelements 11 (Klemmenplatzierungsteil 11a) und in Richtung der positiven Y-Seite gebogen ist. Zu diesem Zeitpunkt dient der abstehende Teil 11d als Drehpunkt zum Biegen des zweiten Endstücks 12b und eine geringe Lücke C1 wird zwischen der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a und der Unterseite des zweiten Endstücks 13b ausgebildet. Die Größe der Lücke C1 beträgt 80% oder mehr und 120% oder weniger als die Höhe des abstehenden Teils 11d. Vorzugsweise ist die Größe der Lücke C1 dieselbe wie die Höhe des abstehenden Teils.
Auch das Muttergehäuse 16 zum Unterbringen der Mutter 8 ist auf der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a ausgebildet. Die Mutter 8 ist eine sechseckige Mutter mit einem mittig ausgebildeten Schraubenloch 8a. Die Mutter 8 wird beispielsweise durch Eindringen des Schraubenlochs 8a durch die axiale Mitte eines sechseckigen Zylinders gebildet.
Das Muttergehäuse 16 ist entsprechend dem Durchgangsloch 11c angeordnet. Insbesondere ist das Muttergehäuse 16 in der Nähe des Durchgangslochs 11c an einer vorgegebenen Position auf der negativen Y-Seite des Durchgangslochs 11c ausgebildet. Das Muttergehäuse 16 umfasst eine erste Aussparung 16a, in der die Mutter 8 untergebracht ist, und eine zweite Aussparung 16b, in der die Spitze eines Schraubenteils 61 der Schraube 6 untergebracht ist.
Die erste Aussparung 16a ist eine Vertiefung, die eine Öffnung in der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a aufweist, sich in -Z-Richtung über eine Länge erstreckt, welche gleich groß wie oder etwas größer als der Umriss der Mutter 8 ist, und hat eine Bodenfläche. Man beachte, dass die Bodenfläche eine runde Öffnung aufweist, welche konzentrisch zur Öffnung in der Oberseite ist, kleiner als der Umriss der Mutter 8 ist und etwas breiter als der Außendurchmesser des Schraubenteils 61 der Schraube 6 ist. Die erste Aussparung 16a ist an einer Position ausgebildet, die in positiver Y-Richtung vom Durchgangsloch 11c beabstandet ist. Mit anderen Worten, die erste Aussparung 16a ist gegenüberliegend vom in Z-Richtung aufstehenden Zwischenstück der positiven Elektrodenklemme 12 ausgebildet. Die erste Aussparung 16a weist in Draufsicht eine gewöhnliche sechseckige Form auf, die der Form der Mutter 8 entspricht. Die erste Aussparung 16a ist so ausgebildet, dass sich eins der Paare gegenüberliegender Flächen, welche die sechseckige Form bilden, in Y-Richtung gegenüberliegt. Mit anderen Worten, die Richtung, in der eines der Paare gegenüberliegender Flächen, welche die sechseckige Form der ersten Aussparung 14a definieren, einander gegenüber liegen, ist dieselbe wie die Richtung, die gegenüber der positiven Elektrodenklemme 12, die in Z-Richtung nach oben steht, ausgerichtet ist. Eine Seitenfläche der ersten Aussparung 16a und die Hauptoberfläche des Zwischenstücks der positiven Elektrodenklemme 12 sind einander parallel zugewandt. Die erste Aussparung 16a ist auch so ausgebildet, dass die Tiefe der Dicke der Mutter 8 entspricht.
Zusätzlich kann es eine zweite Aussparung 16b in der Bodenfläche der ersten Aussparung 16a geben. Die zweite Aussparung 16b umfasst ein Loch, dass mit einer vorgegebenen Tiefe von der Mitte der Bodenfläche der ersten Aussparung 16a ausgebildet ist. Die zweite Aussparung 16b hat eine runde Form, welche konzentrisch zur ersten Aussparung 16a ist, schmaler als der Innendurchmesser der ersten Aussparung 16a ist und etwas breiter als der Außendurchmesser des Schraubenteils 61 der Schraube 6 ist.
Der Boden der zweiten Aussparung 16b kann durch das Gehäuseelements 11 abgeschlossen sein, ohne in das Innere des Gehäuseelements 11 einzudringen. In diesem Fall ist die zweite Aussparung 16b tiefer ausgebildet als das untere Ende des Schraubenteils 61, das in die Mutter 8 eingeschraubt ist. Alternativ kann die zweite Aussparung 16b durch einen Hohlraum 17 eindringen. Auch die Mitte des Muttergehäuses 16 (zweite Aussparung 16b) ist auf die Mitte des Durchgangslochs 12c des zweiten Endstücks 12b ausgerichtet. Mit anderen Worten, das zweite Endstück 12b und das Muttergehäuse 16 sind einander in Z-Richtung zugewandt.
Die Dicke (Länge in Z-Richtung) des Klemmenplatzierungsteils 11a kann größer als die kombinierte Tiefe der ersten Aussparung 16a und der zweiten Aussparung 16b sein. Außerdem ist die Tiefe (Länge in Z-Richtung) des Durchgangslochs 11c dieselbe wie die Dicke des Klemmenplatzierungsteils 11a. Aus diesem Grund kann die Tiefe des Durchgangslochs 11c größer als die kombinierte Tiefe der ersten Aussparung 16a und der zweiten Aussparung 16b sein. Umgekehrt kann die Dicke (Länge in Z-Richtung) des Klemmenplatzierungsteils 11a kleiner als die kombinierte Tiefe der ersten Aussparung 16a und der zweiten Aussparung 16b sein. Außerdem ist die Tiefe (Länge in Z-Richtung) des Durchgangslochs 11c dieselbe wie die Dicke des Klemmenplatzierungsteils 11a. Aus diesem Grund kann die Tiefe des Durchgangslochs 11c kleiner als die kombinierte Tiefe der ersten Aussparung 16a und der zweiten Aussparung 16b sein.
Um die dicken Abschnitte des Klemmenplatzierungsteils 11a zu eliminieren, ist ein Hohlraum 17 in anderen Gebieten als das Muttergehäuse 16 und das Durchgangsloch 11c ausgebildet. Der Hohlraum 17 ist auf Innenseite des Gehäuses ausgebildet, während eine vorgegebene Dicke zwischen dem externen Raum, dem Muttergehäuse 16 und dem Durchgangsloch 11c beibehalten wird. Beispielsweise kann der Hohlraum 17 wie in 5 zwischen der zwischen Aussparung 16b und dem Durchgangsloch 11c ausgebildet sein.
Als nächstes wird auf 6 bis 8 Bezug genommen, um eine Struktur zum Biegen einer externen Anschlussklemme gemäß dem Ausführungsbeispiel zu beschreiben. 6 (6A-6C) ist ein Bewegungsübergangsdiagramm, das ein Beispiel eines Biegeschritts der externen Anschlussklemme illustriert. 7 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß einem Vergleichsbeispiel. 8 ist eine Strukturansicht des Gebietes um eine externe Anschlussklemme gemäß dem Ausführungsbeispiel. In 7 und 8 ist das Schaubild A eine Draufsicht des Gebiets um die externe Anschlussklemme und das Schaubild B ist eine perspektivische Ansicht des Gebiets in der Nähe des Durchgangslochs 11c.
In dem oben beschriebenen Halbleitermodul kragen externe Anschlussklemmen von der Oberseite des Gehäuseelements 11 aus. Im Herstellungsverfahren des Halbleitermoduls werden die von der Oberseite des Gehäuseelements 11 auskragenden Endstücke der externen Anschlussklemme so gebogen, dass die Hauptoberfläche im rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuseelements 11 steht. Zu diesem Zeitpunkt werden die Enden der externen Anschlussklemmen durch das Rückfedern aufgrund der Elastizität der externen Anschlussklemmen leicht zurück gedrückt, wenn die äußere Kraft von den Enden der externen Anschlussklemmen genommen wird. Infolgedessen sind die Endflächen der externen Anschlussklemmen nicht parallel zur Oberseite des Gehäuses, was die Möglichkeit des Verbindens von Komponenten wie der Sammelschiene beeinflussen kann.
Entsprechend ist es wie in 6A dargestellt denkbar, den abstehenden Teil 11d an dem Ort anzuordnen, der als Drehpunkt zum Biegen einer externen Anschlussklemme (zweites Endstück 12b) dient. Durch Vorsehen des abstehenden Teils 11d, ist es möglich, das zweite Endstück 12b um 90 Grad oder mehr zu biegen, indem der abstehende Teil 11d als Drehpunkt verwendet wird (siehe 6B). Die Höhe des abstehenden Teils 11a ist so eingestellt, dass sie dem Rückstellweg des Endes der externen Anschlussklemme aufgrund des Rückfederns nach dem Biegen entspricht. Mit anderen Worten, die Höhe des abstehenden Teils 11d wird unter Berücksichtigung des Betrags des Rückfederns eingestellt, das auftritt, wenn die beim Biegen ausgeübte äußere Kraft weggenommen wird. Diese Anordnung erlaubt es, den Biegewinkel der externen Anschlussklemme auf einen im Wesentlichen rechten Winkel einzustellen (siehe 6C).
Wie in 7A dargestellt ist der oben beschriebene abstehende Teil 11d jedoch ein Teil des Gehäuseelements 11, das aus Harz oder dergleichen gefertigt ist. Aus diesem Grund besteht beim Biegen des zweiten Endstücks 12b die Möglichkeit, dass sich die Spannung am abstehenden Teil konzentriert, der als Drehpunkt dient, und der abstehende Teil beschädigt wird. Insbesondere wirkt die Kraft von der Oberseite des abstehenden Teils 11d nach unten entlang der Innenfläche des Durchgangslochs 11c und breitet sich nach beiden Seiten in X-Richtung am Boden aus, und die Belastung konzentriert sich in den Randabschnitten des Durchgangslochs 11c.
Auf diese Weise hat sich der Erfinder auf die Bereiche konzentriert, in denen sich die Spannung konzentriert, wenn der abstehende Teil 11d zum Steuern des Biegewinkels einer externen Anschlussklemme vorgesehen ist, und hat die vorliegende Erfindung konzipiert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 4, 5 und 8 dargestellt, ragt das zweite Endstück 12b der externen Anschlussklemme (positive Elektrodenklemme 12) von der Oberseite des Gehäuseelements 11 heraus und ist in einem rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuseelements 11 gebogen. Das Gehäuseelement 11 umfasst den abstehenden Teil 11d, der in einer vorgegebenen Höhe von der Oberseite des Klemmenplatzierungsteils 11a herausragt und als Drehpunkt zum Biegen des zweiten Endstücks 12b dient, und einen Schlitz 11e, der den abstehenden Teil 11d in der Richtung (X-Richtung) teilt, welche die Auskragungsrichtung (Z-Richtung) des abstehenden Teils 11d schneidet.
Zusätzlich umfasst das Gehäuseelement 11 einen gegenüberliegenden Wandteil 11f, welcher einer Seite der positiven Elektrodenklemme 12, die in Z-Richtung nach oben steht, zugewandt ist. Der abstehende Teil 11d ist entlang des gegenüberliegenden Wandteils 11f ausgebildet. Mit anderen Worten, der gegenüberliegende Wandteil 11f schließt nahtlos an die Endfläche des abstehenden Teils 11d an.
Der Schlitz 11e erstreckt sich nach oben in Z-Richtung, d.h. in Auskragungsrichtung des abstehenden Teils 11d. Auch ist das untere Ende des Schlitzes 11e ganz bis zum unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils 11f ausgebildet. Die Tiefe (Länge in Y-Richtung) des Schlitzes 11e in Bezug auf den gegenüberliegenden Wandteil 11f ist gleich groß wie oder größer als die Breite (Länge in Y-Richtung) des abstehenden Teils 11d und gleich groß wie oder kleiner als die Länge vom gegenüberliegenden Wandteil 11f zum Muttergehäuse 16. Mit anderen Worten, es reicht aus, wenn der Schlitz 11e zumindest an einer Tiefe ist, welche den abstehenden Teil 11d teilt. Der Schlitz 11e ist in einem mittleren Abschnitt des abstehenden Teils 11d in Längenrichtung (X-Richtung) ausgebildet.
Gemäß der obigen Ausführung wird der gegenüberliegende Wandteil 11f durch den Schlitz 11e in zwei Abschnitte in X-Richtung aufgeteilt. Mit dieser Anordnung pflanzt sich die Kraft, die beim Biegen der externen Anschlussklemme auf die Oberseite des abstehenden Teils 11d ausgeübt wird, entlang der geteilten Vielzahl gegenüberliegender Wandteile 11f fort. Mit anderen Worten, die Kraft, die sich auf einen einzelnen Ort konzentriert hat, wird entlang der Vielzahl gegenüberliegender Wandteile 11f verteilt. Entsprechend ist es möglich, die Konzentration der Belastung an den Ecken des Gehäuseelements 11 zu reduzieren. Somit ist es möglich, eine Beschädigung des abstehenden Teils 11d und Schäden an den Ecken des Gehäuses zu verhindern. Mit anderen Worten, es ist möglich, Schäden am Gehäuseelement 11 zu verhindern, während außerdem der Biegewinkel der externen Anschlussklemmen sichergestellt wird.
Der untere Teil des Schlitzes 11e ist auch in einer Bogenform in Tiefenrichtung (Y-Richtung) in Bezug auf die gegenüberliegenden Wandteile 11f ausgebildet. Mit anderen Worten, die Endfläche des Schlitzes 11e ist als gekrümmte Oberfläche ausgebildet, die in Draufsicht eine Kurve zeichnet. Gemäß dieser Ausführung kann die Konzentration der Belastung an der Endfläche des Schlitzes 11e verhindert werden, was es erlaubt, das Auftreten von Rissen, die vom Schlitz 11e ausgehen, zu reduzieren.
Wie in 8 dargestellt kann auch eine Hohlkehle 11g mit vorgegebenem Radius an jedem Ende der Innenfläche des Durchgangslochs 11c (gegenüberliegende Wandteile 11f) ausgebildet sein. Ferner kann auch ein Hohlkehle 11h mit vorgegebenem Radius im unteren Teil des Durchgangslochs 11c ausgebildet sein. Durch dieses Anordnen einer Hohlkehlenform an den Ecken des Durchgangslochs 11c ist es möglich, die Konzentration der Belastung an den Ecken zu reduzieren.
Außerdem beschreibt das obige Ausführungsbeispiel einen Fall, in dem der Schlitz 11e bis zum unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils 11f ausgebildet ist, oder mit anderen Worten, einen Fall, in dem der gegenüberliegende Wandteil 11f vollständig in mehrere Abschnitte in X-Richtung unterteilt ist, aber die Ausführung ist darauf nicht beschränkt. Beispiel kann der Schlitz 11e nur im abstehenden Teil 11d wie in der in 9 dargestellten Abwandlung ausgebildet sein. In diesem Fall wird der abstehende Teil 11d vom Schlitz 11e in eine Vielzahl von Abschnitten (zwei in 9) aufgeteilt. Mit solch einer Ausführung ist es ebenso möglich, die Konzentration der Belastung in Bezug auf den Schlitz 11e zu verhindern und das Auftreten von Rissen zu reduzieren.
Außerdem ist auch der in 11 dargestellte Aufbau möglich. 11A zeigt die Struktur um eine externe Anschlussklemme gemäß einer anderen Abwandlung und 11B ist ein Querschnitt entlang A-A in 11A. Wie die Abwandlung in 11 kann das untere Ende des Schlitzes 11e auch bis zu einer teilweisen Höhe nach unten in Z-Richtung vom oberen Ende des abstehenden Teils 11d ausgebildet sein. In diesem Fall ist das untere Ende des Schlitzes 11e in Z-Richtung in einer Bogenform ausgebildet. Gemäß dieser Ausführung kann die Konzentration der Belastung an der unteren Kante des Schlitzes 11e verhindert werden, was es erlaubt, das Auftreten von Rissen, die vom Schlitz 11e ausgehen, zu reduzieren.
In 11 ist auch ein dicker Teil 18 in dem Gebiet ausgebildet, das dem unteren Ende des Schlitzes 11e entspricht. Der dicke Teil 18 dient als Verstärkung zum Erhöhen der Festigkeit des gegenüberliegenden Wandteils 11f um den Schlitz 11e. Der dicke Teil 18 hat eine zum Hohlraum 17 hin verdickte Wölbung an der Innenseite (Rückseite) des gegenüberliegenden Wandteils 11f. Der dicke Teil 18 ist auch in einem Gebiet angeordnet, das der zweiten Aussparung zugewandt ist. Durch Verdicken der Rückenfläche des gegenüberliegenden Wandteils 11f, der dem unteren Ende des Schlitzes 11e entspricht, ist es möglich, das Auftreten von Rissen, die vom unteren Ende des Schlitzes 11e ausgehen und die Rückenfläche des gegenüberliegenden Wandteils 11f erreichen, zu reduzieren.
Außerdem ist auch der in 10 dargestellte Aufbau möglich. In 10 sind zwei Schlitze 11k (zweite Schlitze) in den unteren Randabschnitten des gegenüberliegenden Wandteils 11f angeordnet. Die Schlitze 11k sind so ausgebildet, dass die unteren Enden des gegenüberliegenden Wandteils 11f ein R-Form (Hohlkehlenform) bilden. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, das Auftreten von Rissen an den unteren Kanten des gegenüberliegenden Wandteils 11f und dem mittleren unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils 11f zu reduzieren.
Auch das untere Ende des Schlitzes 11e kann in viele Wege verzweigen wie die in 12 dargestellte Abwandlung. In 12A verzweigt das untere Ende des Schlitzes 11e in zwei Pfade und bildet ungefähr eine Y-Form. In diesem Fall endet das untere Ende des Schlitzes 11e auf halbem Weg und die Enden sind in einer Bogenform ausgebildet. Auch kann der dicke Teil 18 wie in 11 im gegenüberliegenden Wandteil 11f am unteren Ende des Schlitzes 11e als Verstärkung ausgebildet sein. Beispiels weise kann die Verstärkung 18 durch Verdicken der Rückenfläche des gegenüberliegenden Wandteils 11f, der dem unteren Ende des Schlitzes 11e entspricht, ausgebildet sein.
Zusätzlich, wie in 12B dargestellt, kann der Schlitz 11e in mehrere Pfade verzweigen und auch ganz bis zum unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils 11f ausgebildet sein.
Wie in 13A dargestellt, kann auch eine Vielzahl von Schlitzen 11e ausgebildet sein und in der Richtung (X-Richtung), welche die Auskragungsrichtung (Z-Richtung) des abstehenden Teils 11d schneidet, angeordnet sein. Wie in 13B dargestellt, kann die Vielzahl von Schlitzen 11e auch ganz bis zum unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils 11f ausgebildet sein.
Außerdem beschreibt das obige Ausführungsbeispiel einen Fall, bei dem der Schlitz 11e nicht mit dem Muttergehäuse in Y-Richtung verbunden ist und vor dem Erreichen des Muttergehäuses aufhört, oder mit anderen Worten, auf halbem Weg durch den gegenüberliegenden Wandteil 11f in Y-Richtung aufhört, aber die Ausgestaltung ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist der in 14 und 15 dargestellte Aufbau ebenfalls möglich. 14 und 15 illustrieren einen Fall, dass der Schlitz 11e mit dem Muttergehäuse 16 verbunden ist. In 14 und 15 ist der Schlitz 11e so ausgebildet, dass er in die erste Aussparung 16a eindringt. Der Schlitz 11e kann auch so ausgebildet sein, dass er in die zweite Aussparung 16b eindringt. Außerdem kann der Schlitz 11e auch mit dem Hohlraum 17 darunter verbunden sein. Diese Ausführung ermöglicht es, das Auftreten von Rissen, die von der Kante des Schlitzes 11e in Y-Richtung ausgehen, zu verhindern.
Ferner beschreibt das obige Ausführungsbeispiel einen Fall, bei dem der Schlitz 11e an einer Position ausgebildet ist, die einer Seite der ersten Aussparung 16a in der Mitte des gegenüberliegenden Wandteils 11f in X-Richtung zugewandt ist, aber die Ausführung ist nicht hierauf beschränkt. Der Schlitz 11e kann auch exzentrisch auf einer Seite in X-Richtung angeordnet sein.
Außerdem beschreibt das obige Ausführungsbeispiel einen Fall, in dem sich der Schlitz 11e gerade in senkrechter Richtung (Z-Richtung) erstreckt, aber die Ausführung ist nicht hierauf beschränkt. Der Schlitz 11e kann auch schräg gekippt sein. In diesem Fall ist der Schlitz 11e vorzugsweise geneigt, so dass das untere Ende weiter außen steht als das obere Ende.
Außerdem beschreibt das obige Ausführungsbeispiel einen Fall, bei dem das Durchgangsloch 11c zum Einsetzen der externen Anschlussklemme ins Gehäuseelement 11 ausgebildet ist, aber die Ausführung ist nicht hierauf beschränkt. Es ist nicht unbedingt notwendig, das Durchgangsloch 11c auszubilden, und eine Ausführung, bei der die externe Anschlussklemme integral ins Gehäuseelement 11 eingebettet ist, ist ebenfalls möglich. Ferner kann das Gehäuseelement 11 auch eine Kombination aus einem Gehäuserahmen und einem Gehäusedeckel sein, und in diesem Fall kann das Durchgangsloch 11c durch die Grenze zwischen den Gehäuserahmen und dem Gehäusedeckel ausgebildet werden.
Auch sind im obigen Ausführungsbeispiel die Anzahl und das Layout der Leiterplatten nicht auf die obige Ausführung beschränkt und können in geeigneter Weise verändert werden.
Ferner hat das obige Ausführungsbeispiel einen Aufbau, bei dem die Vielschichtensubstrate 2 und die Halbleiterelemente in Draufsicht mit rechteckiger oder quadratischer Form ausgebildet sind, aber das Ausführungsbeispiel ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Die Vielschichtensubstrate 2 und die Halbleiterelemente können anders als oben auch in vieleckiger Form ausgeführt sein.
Zusätzlich wurden das vorliegende Ausführungsbeispiel und Abwandlungen beschrieben, aber das obige Ausführungsbeispiel und die Abwandlungen können auch teilweise oder ganz kombiniert und als weiteres Ausführungsbeispiel betrachtet werden.
Außerdem ist das vorliegende Ausführungsbeispiel nicht auf das obige Ausführungsbeispiel und die Abwandlungen beschränkt und verschiedene Abwandlungen, Ersetzungen und Änderungen sind möglich, ohne vom Geltungsbereich der technischen Idee abzuweichen. Falls die technische Idee durch ein anderes Verfahren mittels Weiterentwicklung der Technologie oder eine andere abgeleitete Technologie erreicht werden kann, kann die technische Idee unter Verwendung des Verfahrens implementiert werden. Folglich decken die Ansprüche alle Ausführungsformen ab, die in den Anwendungsbereich der technischen Idee einbezogen werden können.
Merkmale des obigen Ausführungsbeispiels werden im Folgenden zusammengefasst.
Ein Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel umfasst ein Halbleiterelement, ein Gehäuse, in dem das Halbleiterelement untergebracht ist, und eine externe Anschlussklemme, die eine Hauptelektrode des Halbleiterelements mit einem externen Leiter elektrisch verbindet, wobei die externe Anschlussklemme von einer Oberseite des Gehäuses auskragt und in einem rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuses gebogen ist, und das Gehäuse umfasst einen abstehenden Teil, das in einer vorgegebenen Höhe von der Oberseite des Gehäuses herausragt und als Drehpunkt zum Biegen der externen Anschlussklemme dient, und einen Schlitz, der das abstehende Teil in einer Richtung teilt, welche die Auskragungsrichtung des abstehenden Teils schneidet, aufweist.
Im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil auf, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, ist der abstehende Teil entlang einem oberen Ende des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet, und erstreckt sich der Schlitz nach oben und unten entlang der Auskragungsrichtung des abstehenden Teils, und ist ein unteres Ende des Schlitzes ganz bis zum gegenüberliegenden Wandteil ausgebildet.
Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel das untere Ende des Schlitzes ganz bis zu einem unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet.
Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel das untere Ende des Schlitzes teilweise durch den gegenüberliegenden Wandteil und bogenförmig ausgebildet.
Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel ein unteres Ende des Schlitzes in Tiefenrichtung in Bezug auf den gegenüberliegenden Wandteil bogenförmig ausgebildet.
Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel der Schlitz so ausgebildet, dass er in eine Aussparung zum Unterbringen einer Mutter eindringt.
Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Schlitzen in einer Richtung, welche die Auskragungsrichtung des abstehenden Teils schneidet, ausgebildet und angeordnet.
Im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel verzweigt sich ein unteres Ende des Schlitzes in eine Vielzahl von Pfaden.
Im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse ferner ein Durchgangsloch auf, in das die externe Anschlussklemme eingebracht werden kann, ist das Durchgangsloch in Draufsicht rechteckig und etwas größer als eine Breite und Dicke eines Querschnitts der externen Anschlussklemme ausgebildet, und wird die externe Anschlussklemme von der Innenseite des Gehäuses ins Durchgangsloch eingeführt und ragt aus der Oberseite des Gehäuses heraus.
Im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse ferner eine Verstärkung in einem Gebiet auf, das einem unteren Ende des Schlitzes entspricht.
Im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil auf, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, und wird die Verstärkung durch ein dickes Element gebildet, das auf der Rückseite des gegenüberliegenden Wandteils verdickt ist.
Im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil auf, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, und ist ein zweiter Schlitz an einem unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet.
Im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil auf, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, und ist eine Hohlkehle auf einer Innenfläche des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet.
Außerdem ist im Halbleitermodul gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel eine Aussparung zum Unterbringen einer Mutter auf der Oberseite des Gehäuses an einem Ort ausgebildet, welcher der gebogenen externen Anschlussklemme zugewandt ist, und ein Durchgangsloch in der externen Anschlussklemme an einem Ort ausgebildet, welcher der Aussparung zugewandt ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, hat die vorliegende Erfindung die Wirkung, dass eine Beschädigung des Gehäuses verhindert und gleichzeitig der Biegewinkel der externen Anschlussklemme sichergestellt wird, was insbesondere bei einem Halbleitermodul nützlich ist.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Anmeldung Nr. 2020-103814 , eingereicht am Dienstag, 16. Juni 2020, deren Offenbarung hiermit durch Verweis in Gänze hierin einbezogen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 9045831 [0003]
JP 2015053301 [0003]
JP 2015220188 [0003]
JP 2020103814 [0098]

Claims

Halbleitermodul, umfassend: ein Halbleiterelement; ein Gehäuse, in dem das Halbleiterelement untergebracht ist; und eine externe Anschlussklemme, die eine Hauptelektrode des Halbleiterelements mit einem externen Leiter elektrisch verbindet, wobei die externe Anschlussklemme von einer Oberseite des Gehäuses auskragt und in einem rechten Winkel entlang der Oberseite des Gehäuses gebogen ist, und das Gehäuse umfasst einen abstehenden Teil, der in einer vorgegebenen Höhe von der Oberseite des Gehäuses herausragt und als Drehpunkt zum Biegen der externen Anschlussklemme dient, und einen Schlitz, der den abstehenden Teil in einer Richtung teilt, welche die Auskragungsrichtung des abstehenden Teils schneidet.
Halbleitermodul nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil aufweist, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, der abstehende Teil entlang einem oberen Ende des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet ist, und sich der Schlitz nach oben und unten entlang der Auskragungsrichtung des abstehenden Teils erstreckt und ein unteres Ende des Schlitzes ganz bis zum gegenüberliegenden Wandteil ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei das untere Ende des Schlitzes ganz bis zu einem unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach Anspruch 2, wobei das untere Ende des Schlitzes teilweise durch den gegenüberliegenden Wandteil und bogenförmig ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein unteres Ende des Schlitzes in Tiefenrichtung in Bezug auf den gegenüberliegenden Wandteil bogenförmig ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Schlitz so ausgebildet ist, dass er in eine Aussparung zum Unterbringen einer Mutter in Tiefenrichtung in Bezug auf den gegenüberliegenden Wandteil eindringt.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Vielzahl von Schlitzen in einer Richtung, welche die Auskragungsrichtung des abstehenden Teils schneidet, ausgebildet und angeordnet ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein unteres Ende des Schlitzes in eine Vielzahl von Pfaden verzweigt.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Gehäuse ferner ein Durchgangsloch aufweist, in das die externe Anschlussklemme eingebracht werden kann, das Durchgangsloch in Draufsicht rechteckig ist und etwas größer als eine Breite und Dicke eines Querschnitts der externen Anschlussklemme ausgebildet ist, und die externe Anschlussklemme von der Innenseite des Gehäuses ins Durchgangsloch eingeführt wird und aus der Oberseite des Gehäuses herausragt.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Gehäuse ferner eine Verstärkung in einem Gebiet aufweist, das einem unteren Ende des Schlitzes entspricht.
Halbleitermodul nach Anspruch 10, wobei das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil aufweist, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, und die Verstärkung durch ein dickes Element gebildet, das auf der Rückseite des gegenüberliegenden Wandteils verdickt ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil aufweist, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, und ein zweiter Schlitz an einem unteren Ende des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Gehäuse einen gegenüberliegenden Wandteil aufweist, der einer Seite der externen Anschlussklemme zugewandt ist, und eine Hohlkehle auf einer Innenfläche des gegenüberliegenden Wandteils ausgebildet ist.
Halbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine Aussparung zum Unterbringen einer Mutter auf der Oberseite des Gehäuses an einem Ort ausgebildet ist, welcher der gebogenen externen Anschlussklemme zugewandt ist, und ein Durchgangsloch in der externen Anschlussklemme an einem Ort ausgebildet ist, welcher der Aussparung zugewandt ist.