JP2001284524A - 電力用半導体モジュール - Google Patents
電力用半導体モジュールInfo
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- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/30107—Inductance
Abstract
(57)【要約】
【課題】電力用半導体モジュールを小型化し、小型化に
よる原価低減と配線の電気抵抗・インダクタンスの低減
を図り、個別ユーザの要求による実装基板上での配線パ
ターン、外部接続端子の取り出し位置の変更に柔軟に対
応可能とする。 【解決手段】熱伝導性が良好な絶縁基板11上に配線パタ
ーン12が形成された実装基板10と、実装基板上に実装さ
れた電力用の複数の半導体チップ13と、半導体チップと
配線パターンとを電気的に接続するボンディングワイヤ
ー14と、配線パターン上に固着された外部接続端子15
と、外部接続端子の先端面が露出するように実装基板の
少なくともチップ実装面側の全面を覆う樹脂層16とを具
備する。
よる原価低減と配線の電気抵抗・インダクタンスの低減
を図り、個別ユーザの要求による実装基板上での配線パ
ターン、外部接続端子の取り出し位置の変更に柔軟に対
応可能とする。 【解決手段】熱伝導性が良好な絶縁基板11上に配線パタ
ーン12が形成された実装基板10と、実装基板上に実装さ
れた電力用の複数の半導体チップ13と、半導体チップと
配線パターンとを電気的に接続するボンディングワイヤ
ー14と、配線パターン上に固着された外部接続端子15
と、外部接続端子の先端面が露出するように実装基板の
少なくともチップ実装面側の全面を覆う樹脂層16とを具
備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力用半導体モジ
ュールに係り、特に電力用半導体モジュールのパッケー
ジ構造に関するもので、例えば小型化を要求されるイン
バータ、コンバータ等の電力変換装置などに使用される
ものである。
ュールに係り、特に電力用半導体モジュールのパッケー
ジ構造に関するもので、例えば小型化を要求されるイン
バータ、コンバータ等の電力変換装置などに使用される
ものである。
【０００２】
【従来の技術】電力用の半導体素子（例えばＩＧＢＴ、
ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタなど）が同じ回
路基板上に実装された電力用半導体モジュールは、例え
ばモータ駆動回路に用いられている。
ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタなど）が同じ回
路基板上に実装された電力用半導体モジュールは、例え
ばモータ駆動回路に用いられている。
【０００３】図14は、電力用半導体モジュールを用いた
三相モータ駆動用インバータを示す等価回路図である。
三相モータ駆動用インバータを示す等価回路図である。
【０００４】81は電力用のＩＧＢＴ素子（チップ）であ
り、82は電源端子、83は接地端子、84は入力端子、85は
出力端子である。
り、82は電源端子、83は接地端子、84は入力端子、85は
出力端子である。
【０００５】図15は、従来の電力用半導体モジュールの
外観の一例を概略的に示す。
外観の一例を概略的に示す。
【０００６】このモジュールは、複数の電力用の半導体
素子（チップ）91が実装された実装基板92と、モジュー
ルのアウターリード（外部接続端子）としてピン95が取
り出されるケースの接続部とが、ボンディングワイヤー
により電気的に接続された構造を有する。
素子（チップ）91が実装された実装基板92と、モジュー
ルのアウターリード（外部接続端子）としてピン95が取
り出されるケースの接続部とが、ボンディングワイヤー
により電気的に接続された構造を有する。
【０００７】このような構造では、外部接続ピン95をケ
ース94から取り出すので、実装基板92上での配線の引き
回しや、ボンディングワイヤーの引き回しが必要とな
り、モジュールの小型化に制約があった。
ース94から取り出すので、実装基板92上での配線の引き
回しや、ボンディングワイヤーの引き回しが必要とな
り、モジュールの小型化に制約があった。
【０００８】また、実装基板92上での配線の引き回しに
より、電気抵抗やインダクタンスが増加する。さらに、
個別のユーザの要求により、実装基板92上での回路パタ
ーンの変更や外部接続ピン95の取り出し位置の変更が生
じても、大幅な設計の変更が必要となり、簡単に対応す
ることが困難であった。
より、電気抵抗やインダクタンスが増加する。さらに、
個別のユーザの要求により、実装基板92上での回路パタ
ーンの変更や外部接続ピン95の取り出し位置の変更が生
じても、大幅な設計の変更が必要となり、簡単に対応す
ることが困難であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
電力用半導体モジュールは、外部接続端子をケース側か
ら取り出す構造に起因して、小型化に制約があり、配線
の引き回しによる電気抵抗やインダクタンスが増加する
などの問題があった。
電力用半導体モジュールは、外部接続端子をケース側か
ら取り出す構造に起因して、小型化に制約があり、配線
の引き回しによる電気抵抗やインダクタンスが増加する
などの問題があった。
【００１０】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、小型化が可能になり、小型化による原価低
減、配線の電気抵抗・インダクタンスの低減が可能にな
り、個別のユーザの要求による実装基板上での回路パタ
ーン、外部接続端子の取り出し位置の変更などに柔軟に
対応可能となる電力用半導体モジュールを提供すること
を目的とする。
たもので、小型化が可能になり、小型化による原価低
減、配線の電気抵抗・インダクタンスの低減が可能にな
り、個別のユーザの要求による実装基板上での回路パタ
ーン、外部接続端子の取り出し位置の変更などに柔軟に
対応可能となる電力用半導体モジュールを提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の電力用半
導体モジュールは、熱伝導性が良好な絶縁基板上に配線
パターンが形成された実装基板と、前記実装基板上に実
装された電力用の複数の半導体チップと、前記半導体チ
ップと前記配線パターンとを電気的に接続するボンディ
ングワイヤーと、前記配線パターン上に固着された外部
接続端子と、前記外部接続端子の先端面が露出するよう
に前記実装基板の少なくとも半導体チップ実装面側の全
面を覆う樹脂層とを具備することを特徴とする。
導体モジュールは、熱伝導性が良好な絶縁基板上に配線
パターンが形成された実装基板と、前記実装基板上に実
装された電力用の複数の半導体チップと、前記半導体チ
ップと前記配線パターンとを電気的に接続するボンディ
ングワイヤーと、前記配線パターン上に固着された外部
接続端子と、前記外部接続端子の先端面が露出するよう
に前記実装基板の少なくとも半導体チップ実装面側の全
面を覆う樹脂層とを具備することを特徴とする。
【００１２】本発明の第２の電力用半導体モジュール
は、熱伝導性が良好な絶縁基板上に配線パターンが形成
された実装基板と、前記実装基板上に実装された複数の
電力半導体チップと、前記電力半導体チップと前記配線
パターンとを電気的に接続するボンディングワイヤー
と、前記配線パターン上に固着された外部接続端子と、
前記外部接続端子の先端面が露出するように前記実装基
板の少なくとも半導体チップを覆う樹脂層とを具備する
ことを特徴とする。
は、熱伝導性が良好な絶縁基板上に配線パターンが形成
された実装基板と、前記実装基板上に実装された複数の
電力半導体チップと、前記電力半導体チップと前記配線
パターンとを電気的に接続するボンディングワイヤー
と、前記配線パターン上に固着された外部接続端子と、
前記外部接続端子の先端面が露出するように前記実装基
板の少なくとも半導体チップを覆う樹脂層とを具備する
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００１４】＜第１の実施の形態＞図１（ａ）は、本発
明の第１の実施の形態に係る電力用半導体モジュールを
概略的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）中
の半導体チップが実装された実装基板を取り出して概略
的に示す平面図であり、図１（ｃ）は同図（ｂ）中のＣ
−Ｃ線に沿う構造を概略的に示す断面図である。
明の第１の実施の形態に係る電力用半導体モジュールを
概略的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）中
の半導体チップが実装された実装基板を取り出して概略
的に示す平面図であり、図１（ｃ）は同図（ｂ）中のＣ
−Ｃ線に沿う構造を概略的に示す断面図である。
【００１５】なお、この電力用半導体モジュールは、例
えば図12に等価回路を示したような三相モータ駆動用イ
ンバータを形成している。
えば図12に等価回路を示したような三相モータ駆動用イ
ンバータを形成している。
【００１６】図１（ａ）乃至（ｃ）に示す電力用半導体
モジュールにおいて、10は熱伝導性が良好な絶縁基板11
上に配線パターン12が形成された実装基板である。13は
前記実装基板10上に実装された電力用の複数の半導体チ
ップである。14は前記半導体チップ13と前記配線パター
ン12とを電気的に接続するボンディングワイヤーであ
る。15は前記配線パターン12上に固着された外部接続端
子である。16は前記外部接続端子15の先端面および前記
実装基板10のチップ実装面とは反対側の主面を露出させ
た状態で、前記実装基板10の少なくとも半導体チップ実
装面側の全面を覆う樹脂層である。
モジュールにおいて、10は熱伝導性が良好な絶縁基板11
上に配線パターン12が形成された実装基板である。13は
前記実装基板10上に実装された電力用の複数の半導体チ
ップである。14は前記半導体チップ13と前記配線パター
ン12とを電気的に接続するボンディングワイヤーであ
る。15は前記配線パターン12上に固着された外部接続端
子である。16は前記外部接続端子15の先端面および前記
実装基板10のチップ実装面とは反対側の主面を露出させ
た状態で、前記実装基板10の少なくとも半導体チップ実
装面側の全面を覆う樹脂層である。
【００１７】前記絶縁基板11は、セラミックス基板、金
属基板等何でもよいが、ＳｉＮセラミックス基板が強度
的に優れており使い易い。本例では、ＳｉＮセラミック
ス基板11上に銅板パターン12が形成されており、セラミ
ックス基板11の半導体チップ実装面とは反対面側に放熱
性が良好な銅板17が形成されている。
属基板等何でもよいが、ＳｉＮセラミックス基板が強度
的に優れており使い易い。本例では、ＳｉＮセラミック
ス基板11上に銅板パターン12が形成されており、セラミ
ックス基板11の半導体チップ実装面とは反対面側に放熱
性が良好な銅板17が形成されている。
【００１８】前記外部接続端子15は、円柱または角柱型
のパッドを用いることにより、その先端面と外部回路と
の接続は、半田付け、圧接、ボンディングワイヤー、溶
接のいずれれの方法でも可能になり、使い勝手が向上す
る。本例では、高さと直径がほぼ同じ寸法の円柱パッド
15が使用されている。
のパッドを用いることにより、その先端面と外部回路と
の接続は、半田付け、圧接、ボンディングワイヤー、溶
接のいずれれの方法でも可能になり、使い勝手が向上す
る。本例では、高さと直径がほぼ同じ寸法の円柱パッド
15が使用されている。
【００１９】この場合、パッド15は、前記実装基板10上
の銅板パターン12の任意の場所に固着可能であり、必要
な回路構成がフレキシブルに構成することが可能である
が、実装基板10上での配線パターンの引き回しが最小限
になる位置に固着されることが望ましい。
の銅板パターン12の任意の場所に固着可能であり、必要
な回路構成がフレキシブルに構成することが可能である
が、実装基板10上での配線パターンの引き回しが最小限
になる位置に固着されることが望ましい。
【００２０】前記樹脂層16は、低応力のエポキシ樹脂、
または、低応力のシリコーン樹脂（Ｓｉゲルなど）が使
用されている。
または、低応力のシリコーン樹脂（Ｓｉゲルなど）が使
用されている。
【００２１】上記したような構成であれば、チップ13か
らパッド15までの配線の引き回しを短くすることが可能
となり、モジュールの小型化と、小型化による原価低減
およびパッド15までの電気抵抗・インダクタンスの低減
化が可能となる。
らパッド15までの配線の引き回しを短くすることが可能
となり、モジュールの小型化と、小型化による原価低減
およびパッド15までの電気抵抗・インダクタンスの低減
化が可能となる。
【００２２】また、個別のユーザの都合により、実装基
板10上の配線パターン12の変更や、パッド15の取り出し
位置の変更が生じても、パッド15の位置の変更により対
応が可能となるので、柔軟に対応することができる。
板10上の配線パターン12の変更や、パッド15の取り出し
位置の変更が生じても、パッド15の位置の変更により対
応が可能となるので、柔軟に対応することができる。
【００２３】さらに、チップ13の電極をパッド15を介し
て取り出すので、パッド15と外部回路との接続は、半田
付け、圧接、ボンディングワイヤー、溶接などいずれの
方法でも可能となり、使い勝手のよい半導体モジュール
を提供することができる。
て取り出すので、パッド15と外部回路との接続は、半田
付け、圧接、ボンディングワイヤー、溶接などいずれの
方法でも可能となり、使い勝手のよい半導体モジュール
を提供することができる。
【００２４】さらにまた、半導体モジュールの形状が薄
型かつ端子を含めてフラットに近いものとなるので、カ
ードタイプの電力用半導体として、スロットなどに押し
込み使用することも可能である。
型かつ端子を含めてフラットに近いものとなるので、カ
ードタイプの電力用半導体として、スロットなどに押し
込み使用することも可能である。
【００２５】＜第２の実施の形態…樹脂層はチップ保護
のみ＞図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形
態に係る電力用半導体モジュールを概略的に示す斜視図
および平面図である。
のみ＞図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２の実施の形
態に係る電力用半導体モジュールを概略的に示す斜視図
および平面図である。
【００２６】この電力用半導体モジュールは、図１
（ａ）乃至（ｃ）を参照して前述した第１の実施の形態
の電力用半導体モジュールと比べて、樹脂層16a は実装
基板10上の少なくとも半導体チップ13を覆う（本例では
チップ13上のみ覆う）ように形成されている点が異な
り、その他は同じであるので図１中と同一符号を付して
いる。
（ａ）乃至（ｃ）を参照して前述した第１の実施の形態
の電力用半導体モジュールと比べて、樹脂層16a は実装
基板10上の少なくとも半導体チップ13を覆う（本例では
チップ13上のみ覆う）ように形成されている点が異な
り、その他は同じであるので図１中と同一符号を付して
いる。
【００２７】上記構成の半導体モジュールによれば、前
述した第１の実施の形態の半導体モジュールと比べて、
基本的に同じ効果が得られるほか、樹脂層16a の覆う領
域が少ないので樹脂層16a の収縮による実装基板10の反
りの影響が少なくなるという効果がさらに得られる。な
お、樹脂層16a の覆う領域が少ないことによる絶縁の低
下は、電力用半導体モジュールの使用電圧に対する絶縁
設計が許容すれば支障はない。
述した第１の実施の形態の半導体モジュールと比べて、
基本的に同じ効果が得られるほか、樹脂層16a の覆う領
域が少ないので樹脂層16a の収縮による実装基板10の反
りの影響が少なくなるという効果がさらに得られる。な
お、樹脂層16a の覆う領域が少ないことによる絶縁の低
下は、電力用半導体モジュールの使用電圧に対する絶縁
設計が許容すれば支障はない。
【００２８】＜第３の実施の形態…取り付け用ケース有
り、樹脂層を押さえて締め付け＞図３（ａ）、（ｂ）
は、本発明の第３の実施の形態に係る電力用半導体モジ
ュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜視図
である。
り、樹脂層を押さえて締め付け＞図３（ａ）、（ｂ）
は、本発明の第３の実施の形態に係る電力用半導体モジ
ュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜視図
である。
【００２９】この電力用半導体モジュールは、図１を参
照して前述した第１の実施の形態の電力用半導体モジュ
ールと比べて、さらに、樹脂層16の少なくとも上面外縁
部および側面部を覆い、実装基板10の半導体チップ実装
面とは反対面側をそれに対向して配設される放熱板（図
示せず）などに押圧状態で取り付け（本例では締め付け
固定）可能な絶縁ケース18が設けられている点が異な
り、その他は同じであるので図１中と同一符号を付して
いる。なお、絶縁ケース18としては、低価格の樹脂ケー
スが用いられている。
照して前述した第１の実施の形態の電力用半導体モジュ
ールと比べて、さらに、樹脂層16の少なくとも上面外縁
部および側面部を覆い、実装基板10の半導体チップ実装
面とは反対面側をそれに対向して配設される放熱板（図
示せず）などに押圧状態で取り付け（本例では締め付け
固定）可能な絶縁ケース18が設けられている点が異な
り、その他は同じであるので図１中と同一符号を付して
いる。なお、絶縁ケース18としては、低価格の樹脂ケー
スが用いられている。
【００３０】上記構成の半導体モジュールによれば、前
述した第１の実施の形態の半導体モジュールと比べて、
基本的に同じ効果が得られるほか、樹脂ケース18を放熱
板へねじ等により取り付けることが容易であり、絶縁ケ
ース18により実装基板10を放熱板に押さえつけることが
可能であるので、放熱性の良好な半導体モジュールを実
現できるという効果が得られる。
述した第１の実施の形態の半導体モジュールと比べて、
基本的に同じ効果が得られるほか、樹脂ケース18を放熱
板へねじ等により取り付けることが容易であり、絶縁ケ
ース18により実装基板10を放熱板に押さえつけることが
可能であるので、放熱性の良好な半導体モジュールを実
現できるという効果が得られる。
【００３１】＜第４の実施の形態…取り付け用ケース有
り、実装基板を押さえ締め付け＞図４（ａ）、（ｂ）
は、本発明の第４の実施の形態に係る電力用半導体モジ
ュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜視図
である。
り、実装基板を押さえ締め付け＞図４（ａ）、（ｂ）
は、本発明の第４の実施の形態に係る電力用半導体モジ
ュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜視図
である。
【００３２】この電力用半導体モジュールは、図２を参
照して前述した第２の実施の形態の電力用半導体モジュ
ールと比べて、さらに、実装基板10の少なくとも上面外
縁部および側面部を覆い、実装基板10の半導体チップ実
装面とは反対面側をそれに対向して配設される放熱板
（図示せず）などに押圧状態で取り付け（本例では締め
付け固定）可能な絶縁ケース（例えば樹脂ケース）18a
が設けられている点が異なり、その他は同じであるので
図２中と同一符号を付している。
照して前述した第２の実施の形態の電力用半導体モジュ
ールと比べて、さらに、実装基板10の少なくとも上面外
縁部および側面部を覆い、実装基板10の半導体チップ実
装面とは反対面側をそれに対向して配設される放熱板
（図示せず）などに押圧状態で取り付け（本例では締め
付け固定）可能な絶縁ケース（例えば樹脂ケース）18a
が設けられている点が異なり、その他は同じであるので
図２中と同一符号を付している。
【００３３】上記構成の半導体装置によれば、前述した
第２の実施の形態の半導体モジュールと比べて、基本的
に同じ効果が得られるほか、樹脂ケース18a を放熱板へ
ねじ等により取り付けることにより、絶縁ケース18によ
り実装基板10を放熱板に押さえつけることが可能である
ので、放熱性の良好な半導体モジュールを実現できると
いう効果が得られる。
第２の実施の形態の半導体モジュールと比べて、基本的
に同じ効果が得られるほか、樹脂ケース18a を放熱板へ
ねじ等により取り付けることにより、絶縁ケース18によ
り実装基板10を放熱板に押さえつけることが可能である
ので、放熱性の良好な半導体モジュールを実現できると
いう効果が得られる。
【００３４】なお、上記構成においては、上記絶縁ケー
ス18aと実装基板10は接着剤により固着した構成であっ
てもかまわない。この構成の場合はケース内側に低応力
のエポキシ樹脂または低応力のシリコーン樹脂を充填す
ることが可能である。これらの樹脂を充填した構成の場
合には、図示している少なくとも半導体チップ表面を覆
っている樹脂層16aは設けられていても、いなくてもよ
い。
ス18aと実装基板10は接着剤により固着した構成であっ
てもかまわない。この構成の場合はケース内側に低応力
のエポキシ樹脂または低応力のシリコーン樹脂を充填す
ることが可能である。これらの樹脂を充填した構成の場
合には、図示している少なくとも半導体チップ表面を覆
っている樹脂層16aは設けられていても、いなくてもよ
い。
【００３５】＜第５の実施の形態…基板材料と反り＞前
記第１から第４の実施の形態の半導体モジュールにおい
て、実装基板10は樹脂層16、16a の収縮による反りが発
生することがある。
記第１から第４の実施の形態の半導体モジュールにおい
て、実装基板10は樹脂層16、16a の収縮による反りが発
生することがある。
【００３６】図５（ａ）は、本発明の第５の実施の形態
に係る電力用半導体モジュールにおいて樹脂層の収縮に
よる反りが発生した実装基板を放熱版に押さえ付けて取
り付ける様子を概略的に示す側面図である。
に係る電力用半導体モジュールにおいて樹脂層の収縮に
よる反りが発生した実装基板を放熱版に押さえ付けて取
り付ける様子を概略的に示す側面図である。
【００３７】図５（ａ）に示すように、樹脂層16の収縮
後に実装基板10の半導体チップ実装面とは反対面（裏
面）が若干凸状（0 〜100μｍ程度）に反っている場合
には、ユーザが実装基板10の裏面を放熱板に実装する場
合（特に、第３、第４の実施の形態のように絶縁ケース
18により押さえて締め付ける場合）に、実装基板10と放
熱板との接触熱抵抗が良好な状態になるという利点を有
する。この場合、実装基板10には締め付けによる応力が
発生するので、絶縁基板11の材料として高い破壊靭性値
と抗折強度を有するＳｉＮセラミックスを用いた実装基
板10が適している。
後に実装基板10の半導体チップ実装面とは反対面（裏
面）が若干凸状（0 〜100μｍ程度）に反っている場合
には、ユーザが実装基板10の裏面を放熱板に実装する場
合（特に、第３、第４の実施の形態のように絶縁ケース
18により押さえて締め付ける場合）に、実装基板10と放
熱板との接触熱抵抗が良好な状態になるという利点を有
する。この場合、実装基板10には締め付けによる応力が
発生するので、絶縁基板11の材料として高い破壊靭性値
と抗折強度を有するＳｉＮセラミックスを用いた実装基
板10が適している。
【００３８】図５（ｂ）、（ｃ）は、図５（ａ）に示し
た実装基板10の反りを打ち消す方向に予め反りを持たせ
た実装基板10a を使用する場合を概略的に示す側面図で
ある。
た実装基板10の反りを打ち消す方向に予め反りを持たせ
た実装基板10a を使用する場合を概略的に示す側面図で
ある。
【００３９】この場合、例えば絶縁性基板の両面に厚さ
の異なる金属板を張ったものを用いて配線パターンを形
成することにより、実装基板10a を予め反らせることが
可能になる。また、反りの方向の選択（図５（ｂ）また
は（ｃ））および反りの量の選択は、実装基板10aの熱
膨張率、樹脂層16の熱膨張率、また樹脂層16の硬化温度
により異なるが、半導体モジュール完成後の反り（前記
裏面）が0 〜100μｍ程度になるものを選択する。
の異なる金属板を張ったものを用いて配線パターンを形
成することにより、実装基板10a を予め反らせることが
可能になる。また、反りの方向の選択（図５（ｂ）また
は（ｃ））および反りの量の選択は、実装基板10aの熱
膨張率、樹脂層16の熱膨張率、また樹脂層16の硬化温度
により異なるが、半導体モジュール完成後の反り（前記
裏面）が0 〜100μｍ程度になるものを選択する。
【００４０】＜第６の実施の形態…外部接続端子はピン
＞図６は、本発明の第６の実施の形態に係る電力用半導
体モジュールを示している。
＞図６は、本発明の第６の実施の形態に係る電力用半導
体モジュールを示している。
【００４１】この電力用半導体モジュールは、図１乃至
図５を参照して前述した各実施の形態の電力用半導体モ
ジュールと比べて、外部接続端子としてピン15a が用い
られている点が異なり、その他は同じであるので図１中
と同一符号を付している。
図５を参照して前述した各実施の形態の電力用半導体モ
ジュールと比べて、外部接続端子としてピン15a が用い
られている点が異なり、その他は同じであるので図１中
と同一符号を付している。
【００４２】このような構成の半導体モジュールによれ
ば、前述した各実施の形態の半導体モジュールと基本的
に同じ効果が得られるほか、上記ピン15a と外部回路と
の接続は、プリント基板への半田付け、プリント基板上
のコネクタとの接続、コネクタ接続のいずれかの方法で
も可能になる。
ば、前述した各実施の形態の半導体モジュールと基本的
に同じ効果が得られるほか、上記ピン15a と外部回路と
の接続は、プリント基板への半田付け、プリント基板上
のコネクタとの接続、コネクタ接続のいずれかの方法で
も可能になる。
【００４３】＜第７の実施の形態…他の部品の取り付け
が可能＞第７の実施の形態では、前記各実施の形態の電
力用半導体モジュールの実装基板の半導体チップ実装面
とは反対面側に他の部品、例えば空冷用のファンを配設
して取り付けるように工夫した構造を説明する。
が可能＞第７の実施の形態では、前記各実施の形態の電
力用半導体モジュールの実装基板の半導体チップ実装面
とは反対面側に他の部品、例えば空冷用のファンを配設
して取り付けるように工夫した構造を説明する。
【００４４】図７（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第７の
実施の形態に係る電力用半導体モジュールの一部を示し
ている。
実施の形態に係る電力用半導体モジュールの一部を示し
ている。
【００４５】図７（ａ）に示す半導体モジュールは、樹
脂層16の側面部にファン70の取り付け用爪部71を係止可
能な凸状のロック部19を設けたものである。
脂層16の側面部にファン70の取り付け用爪部71を係止可
能な凸状のロック部19を設けたものである。
【００４６】図７（ｂ）に示す半導体モジュールは、樹
脂層16の側面部にファン70の取り付け用爪部71を係止可
能な凹状のロック部20を設けたものである。
脂層16の側面部にファン70の取り付け用爪部71を係止可
能な凹状のロック部20を設けたものである。
【００４７】図７（ｃ）に示す半導体モジュールは、実
装基板10の側面部にファン70の取り付け用爪部71を係止
可能な凸状のロック部21を設けたものである。
装基板10の側面部にファン70の取り付け用爪部71を係止
可能な凸状のロック部21を設けたものである。
【００４８】図７（ｄ）に示す半導体モジュールは、絶
縁ケース18にファン70の取り付け用爪部71を係止可能な
凸状のロック部22を設けたものである。
縁ケース18にファン70の取り付け用爪部71を係止可能な
凸状のロック部22を設けたものである。
【００４９】なお、空冷ファン70の取り付け用爪部71を
ロック部19、20に係止する構造に代えて、例えば絶縁ケ
ース18に空冷ファン70の取り付け片（図示せず）をねじ
止め可能なねじ止め部（図示せず）を設けるようにして
もよい。
ロック部19、20に係止する構造に代えて、例えば絶縁ケ
ース18に空冷ファン70の取り付け片（図示せず）をねじ
止め可能なねじ止め部（図示せず）を設けるようにして
もよい。
【００５０】このような構成の半導体モジュールによれ
ば、前述した各実施の形態の半導体モジュールと基本的
に同じ効果が得られるほか、実装基板10の半導体チップ
実装面とは反対面側にファン70を配設して取り付けるこ
とが可能になる。したがって、半導体モジュールを放熱
板に取り付けなくても、ファン70による空冷が可能とな
る。
ば、前述した各実施の形態の半導体モジュールと基本的
に同じ効果が得られるほか、実装基板10の半導体チップ
実装面とは反対面側にファン70を配設して取り付けるこ
とが可能になる。したがって、半導体モジュールを放熱
板に取り付けなくても、ファン70による空冷が可能とな
る。
【００５１】＜第８の実施の形態…弾性を有する外部接
続端子＞図８（ａ）は、本発明の第８の実施の形態に係
る電力用半導体モジュールを概略的に示す斜視図であ
る。この電力用半導体モジュールは、図８（ａ）に示す
ように、樹脂層16の上部の表面から外部接続端子15ｂの
弾性を有する応力緩和部が突出した形となっている。
続端子＞図８（ａ）は、本発明の第８の実施の形態に係
る電力用半導体モジュールを概略的に示す斜視図であ
る。この電力用半導体モジュールは、図８（ａ）に示す
ように、樹脂層16の上部の表面から外部接続端子15ｂの
弾性を有する応力緩和部が突出した形となっている。
【００５２】図８（ｂ）は同図（ａ）中の８Ｂ−８Ｂ線
に沿う構造を概略的に示す断面図である。この図におい
て、10は熱伝導性が良好な絶縁基板11上に配線パターン
12が形成された実装基板である。13は前記実装基板10上
に実装された電力用の複数の半導体チップである。14は
前記半導体チップ13と実装基板10上の前記配線パターン
と12とを電気的に接続するボンディングワイヤーであ
る。15ｂは前記配線パターン12上に接続された外部接続
端子である。16は前記実装基板10の少なくとも半導体チ
ップ実装面側の全面を覆う樹脂層である。この樹脂層16
の表面から前記外部接続端子15ｂの先端部（応力緩和
部）が露出され、裏面から前記実装基板10のチップ実装
面とは反対側の主面が露出されている。
に沿う構造を概略的に示す断面図である。この図におい
て、10は熱伝導性が良好な絶縁基板11上に配線パターン
12が形成された実装基板である。13は前記実装基板10上
に実装された電力用の複数の半導体チップである。14は
前記半導体チップ13と実装基板10上の前記配線パターン
と12とを電気的に接続するボンディングワイヤーであ
る。15ｂは前記配線パターン12上に接続された外部接続
端子である。16は前記実装基板10の少なくとも半導体チ
ップ実装面側の全面を覆う樹脂層である。この樹脂層16
の表面から前記外部接続端子15ｂの先端部（応力緩和
部）が露出され、裏面から前記実装基板10のチップ実装
面とは反対側の主面が露出されている。
【００５３】図９（ａ）、（ｂ）は本実施形態の端子の
一例を示す外観図である。図９（ａ）に示すように、本
実施形態に係る外部接続端子15ｂは、適当な幅を持っ
た、例えば板状の金属を折り曲げることにより形成す
る。この外部接続端子15ｂの一端部が例えばＬ字形状と
され、他端部に応力緩和部15ｄが設けられている。この
応力緩和部15ｄは、図示矢印方向の応力を緩和できる。
一例を示す外観図である。図９（ａ）に示すように、本
実施形態に係る外部接続端子15ｂは、適当な幅を持っ
た、例えば板状の金属を折り曲げることにより形成す
る。この外部接続端子15ｂの一端部が例えばＬ字形状と
され、他端部に応力緩和部15ｄが設けられている。この
応力緩和部15ｄは、図示矢印方向の応力を緩和できる。
【００５４】また、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す外部
接続端子15ｂの他の例を示すものであり、Ｓ字形状の上
部を水平方向に、例えば90度ひねった構造としている。
この場合、図示矢印と直交方向の応力も緩和できる。さ
らに、端子自身をコイルバネ形状にしたものや、端子の
上部に皿バネ等を取り付けた構造の端子を用いてもよ
い。
接続端子15ｂの他の例を示すものであり、Ｓ字形状の上
部を水平方向に、例えば90度ひねった構造としている。
この場合、図示矢印と直交方向の応力も緩和できる。さ
らに、端子自身をコイルバネ形状にしたものや、端子の
上部に皿バネ等を取り付けた構造の端子を用いてもよ
い。
【００５５】上記外部接続端子15ｂを前記配線パターン
12に固着する際、外部接続端子15ｂのＬ字形状をした部
分の底面部を、配線パターン12に半田付け、ろう付け、
溶接のいずれかの方法で接合する。さらに、Ｓ字形状の
部分が前記樹脂層16の外部に出るように配置する。
12に固着する際、外部接続端子15ｂのＬ字形状をした部
分の底面部を、配線パターン12に半田付け、ろう付け、
溶接のいずれかの方法で接合する。さらに、Ｓ字形状の
部分が前記樹脂層16の外部に出るように配置する。
【００５６】また、半導体モジュールの熱変動による反
り量は、特に図８（ａ）に矢印で示す長手方向に大きく
なる。したがって、外部接続端子15ｂを配置する場合、
半導体モジュールの大きな反り量を生じる方向と、図９
（ａ）に示す矢印の方向とが平行になるように外部接続
端子15ｂを配置する。図９（ｂ）に示す外部接続端子15
ｃの場合も、矢印の一方が大きな反り量を生じる方向と
平行するように配置する。
り量は、特に図８（ａ）に矢印で示す長手方向に大きく
なる。したがって、外部接続端子15ｂを配置する場合、
半導体モジュールの大きな反り量を生じる方向と、図９
（ａ）に示す矢印の方向とが平行になるように外部接続
端子15ｂを配置する。図９（ｂ）に示す外部接続端子15
ｃの場合も、矢印の一方が大きな反り量を生じる方向と
平行するように配置する。
【００５７】なお、樹脂層16として硬質な、例えばエポ
キシ樹脂系材料を用いた場合、前述したように外部接続
端子15ｂの応力緩和部15ｄを樹脂層16の外側に配置する
必要がある。しかし、樹脂層16として軟質の、例えばシ
リコン系材料を用いた場合、図１０に示すように応力緩
和部15ｄの一部を樹脂層16の内部に配置することも可能
である。なお、図１０において、図８（ｂ）と同一部分
には同一符号を付し、説明は省略する。
キシ樹脂系材料を用いた場合、前述したように外部接続
端子15ｂの応力緩和部15ｄを樹脂層16の外側に配置する
必要がある。しかし、樹脂層16として軟質の、例えばシ
リコン系材料を用いた場合、図１０に示すように応力緩
和部15ｄの一部を樹脂層16の内部に配置することも可能
である。なお、図１０において、図８（ｂ）と同一部分
には同一符号を付し、説明は省略する。
【００５８】上記構成によれば、外部接続端子15ｂを、
平板状金属を屈曲して形成している。このため、外部接
続端子15ｂと配線パターン12間、及び外部接続端子15ｂ
とプリント基板の圧着用ランド間の接触面積を大きくす
ることができる。したがって、大電流を扱うことが容易
になる。
平板状金属を屈曲して形成している。このため、外部接
続端子15ｂと配線パターン12間、及び外部接続端子15ｂ
とプリント基板の圧着用ランド間の接触面積を大きくす
ることができる。したがって、大電流を扱うことが容易
になる。
【００５９】また、従来は線状の外部接続端子を配線パ
ターンに圧接し、点接触させる構成が開発されている。
しかし、この構成に比べて、上記第８の実施形態の構成
によれば、外部接続端子15ｂと配線パターン12との接触
状態が安定し、素子の信頼性を高めることができる。
ターンに圧接し、点接触させる構成が開発されている。
しかし、この構成に比べて、上記第８の実施形態の構成
によれば、外部接続端子15ｂと配線パターン12との接触
状態が安定し、素子の信頼性を高めることができる。
【００６０】さらに、図１０に示すモジュールの場合、
外部接続端子15ｂの応力緩和部15ｄを樹脂層16内に埋設
している。このため、図８（ｂ）に示す構成に比べて全
体の高さを低くできる。したがって、素子を更に小型化
することが可能である。
外部接続端子15ｂの応力緩和部15ｄを樹脂層16内に埋設
している。このため、図８（ｂ）に示す構成に比べて全
体の高さを低くできる。したがって、素子を更に小型化
することが可能である。
【００６１】次に上記の半導体モジュールを用いた実装
例について説明する。なお、以下の説明では図８（ｂ）
に示す半導体モジュールを用いた場合について示すが、
図10に示す半導体モジュールを用いることも可能であ
る。
例について説明する。なお、以下の説明では図８（ｂ）
に示す半導体モジュールを用いた場合について示すが、
図10に示す半導体モジュールを用いることも可能であ
る。
【００６２】図１１（ａ）、（ｂ）は第１の実装例を示
している。図１１（ａ）、（ｂ）において、19は半導体
を実装するプリント基板である。このプリント基板19に
は、半導体モジュール20の外部接続端子15ｂが電気的に
接続される図示せぬ圧着用ランドが設けられている。21
は前記半導体モジュール20の上面に、例えば垂直方向に
設けられる位置合わせ用ガイドであり、前記外部接続端
子15ｂと圧着用ランドとを正確に合わせるためのもので
ある。このガイド21は、最低２箇所に、適当数設置され
る。22は放熱フィンであり、23はこの放熱フィン22と前
記モジュール20を密着させるためのグリースである。24
は前記プリント基板19と前記放熱フィン22を接続するた
めのネジである。
している。図１１（ａ）、（ｂ）において、19は半導体
を実装するプリント基板である。このプリント基板19に
は、半導体モジュール20の外部接続端子15ｂが電気的に
接続される図示せぬ圧着用ランドが設けられている。21
は前記半導体モジュール20の上面に、例えば垂直方向に
設けられる位置合わせ用ガイドであり、前記外部接続端
子15ｂと圧着用ランドとを正確に合わせるためのもので
ある。このガイド21は、最低２箇所に、適当数設置され
る。22は放熱フィンであり、23はこの放熱フィン22と前
記モジュール20を密着させるためのグリースである。24
は前記プリント基板19と前記放熱フィン22を接続するた
めのネジである。
【００６３】実装を行う際、図１１（ａ）に示すように
ガイド21をプリント基板19の図示せぬガイド穴に挿通
し、半導体モジュール20の外部接続端子15ｂとプリント
基板19の圧着用ランドとを正確に合わせる。
ガイド21をプリント基板19の図示せぬガイド穴に挿通
し、半導体モジュール20の外部接続端子15ｂとプリント
基板19の圧着用ランドとを正確に合わせる。
【００６４】この状態で、図１１（ｂ）に示すように、
プリント基板19に最大で６箇所に設けられるネジ24を放
熱フィン22に螺合し、放熱フィン22を半導体モジュール
20に装着するとともに、外部接続端子15ｂを圧着用ラン
ドに圧接させる。
プリント基板19に最大で６箇所に設けられるネジ24を放
熱フィン22に螺合し、放熱フィン22を半導体モジュール
20に装着するとともに、外部接続端子15ｂを圧着用ラン
ドに圧接させる。
【００６５】なお、上述した例において、半導体モジュ
ール20及び放熱フィン22を、プリント基板19の下部に配
置する場合について説明した。しかし、これとは逆に、
モジュール20及び放熱フィン22をプリント基板19の上部
に配置する場合も同様にして行うことができる。
ール20及び放熱フィン22を、プリント基板19の下部に配
置する場合について説明した。しかし、これとは逆に、
モジュール20及び放熱フィン22をプリント基板19の上部
に配置する場合も同様にして行うことができる。
【００６６】上記第１の実装例によれば、半導体モジュ
ール20と放熱フィン22をネジ24のみでプリント基板19に
実装できる。したがって、実装作業を簡単化できる。
ール20と放熱フィン22をネジ24のみでプリント基板19に
実装できる。したがって、実装作業を簡単化できる。
【００６７】次に、第２の実装例について、図12を参照
して説明する。なお、図12において、図11（ａ）及び
（ｂ）と同一部分については同一符号を付す。
して説明する。なお、図12において、図11（ａ）及び
（ｂ）と同一部分については同一符号を付す。
【００６８】第2の実装例では、まず、モジュール20と
放熱フィン22とを半田25を用いて半田付けする。このよ
うにして、半導体モジュール20に放熱フィン22を予め取
り付けておく。この後、図示せぬジグ等を用いて、プリ
ント基板19の図示せぬ圧着用ランドと外部接続端子15ｂ
の位置がそれぞれ合うように位置合わせを行う。この状
態で、プリント基板19に挿通されたネジ24を放熱フィン
22に螺合し、プリント基板19に、放熱フィン22が半田付
けされた半導体モジュール20を装着する。このようにし
て、モジュール20及び放熱フィン22がプリント基板19に
実装され、外部接続端子15ｂが圧着用ランドに圧接され
る。
放熱フィン22とを半田25を用いて半田付けする。このよ
うにして、半導体モジュール20に放熱フィン22を予め取
り付けておく。この後、図示せぬジグ等を用いて、プリ
ント基板19の図示せぬ圧着用ランドと外部接続端子15ｂ
の位置がそれぞれ合うように位置合わせを行う。この状
態で、プリント基板19に挿通されたネジ24を放熱フィン
22に螺合し、プリント基板19に、放熱フィン22が半田付
けされた半導体モジュール20を装着する。このようにし
て、モジュール20及び放熱フィン22がプリント基板19に
実装され、外部接続端子15ｂが圧着用ランドに圧接され
る。
【００６９】図13は第３の実装例を示すものである。図
13において、図11と同一部分には同一符号を付し、説明
は省略する。図13に示すように、第3の実装例では、外
部接続端子15ｂとプリント基板19の圧着用ランドとを位
置合わせし、リフロー半田付けにより外部接続端子15ｂ
を圧着用ランドに予め取り付けておく。この状態で、プ
リント基板19に挿通されたネジ24を放熱フィン22に螺合
し、放熱フィン22を半導体モジュールに20に取り付け
る。なお、モジュール20と放熱フィン22との間にはグリ
ース23が塗布してある。
13において、図11と同一部分には同一符号を付し、説明
は省略する。図13に示すように、第3の実装例では、外
部接続端子15ｂとプリント基板19の圧着用ランドとを位
置合わせし、リフロー半田付けにより外部接続端子15ｂ
を圧着用ランドに予め取り付けておく。この状態で、プ
リント基板19に挿通されたネジ24を放熱フィン22に螺合
し、放熱フィン22を半導体モジュールに20に取り付け
る。なお、モジュール20と放熱フィン22との間にはグリ
ース23が塗布してある。
【００７０】なお、上記リフロー半田による半田付けを
行う際、モジュール20自体が半田25の溶融温度近くまで
加熱される。したがって、モジュール20内部に用いられ
る半田の溶融温度は、リフロー半田に用いる半田25の溶
融温度よりも高温のものを選択する必要がある。
行う際、モジュール20自体が半田25の溶融温度近くまで
加熱される。したがって、モジュール20内部に用いられ
る半田の溶融温度は、リフロー半田に用いる半田25の溶
融温度よりも高温のものを選択する必要がある。
【００７１】次に、第４の実装例について説明する。第
４の実装例は第3の実装例を変形したものであり、図13
とほぼ同様の構成である。この実装例の場合、放熱フィ
ン22も半導体モジュール20に半田付けされる。すなわ
ち、この実施例において、プリント基板19、モジュール
20、放熱フィン22は一括して半田付けされる。この半田
付けの際、モジュール20と放熱フィン22とは、ジグ等を
用いて位置決めされる。また、プリント基板19とモジュ
ール20間の半田と、モジュール20と放熱フィン22間の半
田とは、熔融温度が同じものを用い、モジュール20内部
で使用する半田はそれよりも高温のものを用いる。
４の実装例は第3の実装例を変形したものであり、図13
とほぼ同様の構成である。この実装例の場合、放熱フィ
ン22も半導体モジュール20に半田付けされる。すなわ
ち、この実施例において、プリント基板19、モジュール
20、放熱フィン22は一括して半田付けされる。この半田
付けの際、モジュール20と放熱フィン22とは、ジグ等を
用いて位置決めされる。また、プリント基板19とモジュ
ール20間の半田と、モジュール20と放熱フィン22間の半
田とは、熔融温度が同じものを用い、モジュール20内部
で使用する半田はそれよりも高温のものを用いる。
【００７２】上記第1乃至第4の実装例によれば、外部接
続端子15ｂの応力緩和部15ｄを介して半導体モジュール
20をプリント基板19に実装している。このため、半導体
モジュール20に反りが生じた際に、モジュール20にかか
る応力を応力緩和部15ｄによって緩和することができ
る。したがって、外部接続端子15ｂとプリント基板19と
の間の接触不良を低減することができ、また、大電流を
扱うことも可能となる。さらに、図９（ｂ）に示す、水
平方向に直交して曲げた応力緩和部15ｄを有する外部接
続端子15ｃを用い、この応力緩和部15ｄを緩和したい応
力の発生方向に合わせて配置することにより、任意の方
向に対して応力を緩和できる。
続端子15ｂの応力緩和部15ｄを介して半導体モジュール
20をプリント基板19に実装している。このため、半導体
モジュール20に反りが生じた際に、モジュール20にかか
る応力を応力緩和部15ｄによって緩和することができ
る。したがって、外部接続端子15ｂとプリント基板19と
の間の接触不良を低減することができ、また、大電流を
扱うことも可能となる。さらに、図９（ｂ）に示す、水
平方向に直交して曲げた応力緩和部15ｄを有する外部接
続端子15ｃを用い、この応力緩和部15ｄを緩和したい応
力の発生方向に合わせて配置することにより、任意の方
向に対して応力を緩和できる。
【００７３】
【発明の効果】上述したように本発明の電力用半導体モ
ジュールによれば、半導体チップから外部接続端子まで
の配線の引き回しを短くすることが可能となり、小型化
が可能となり、小型化による原価低減と外部接続端子ま
での電気抵抗・インダクタンスの低減が可能となる。ま
た、個別のユーザの都合により、実装基板上での回路パ
ターン変更や外部接続端子の取り出し位置の変更が生じ
ても柔軟に対応することができる。
ジュールによれば、半導体チップから外部接続端子まで
の配線の引き回しを短くすることが可能となり、小型化
が可能となり、小型化による原価低減と外部接続端子ま
での電気抵抗・インダクタンスの低減が可能となる。ま
た、個別のユーザの都合により、実装基板上での回路パ
ターン変更や外部接続端子の取り出し位置の変更が生じ
ても柔軟に対応することができる。
【００７４】また、樹脂層の覆う領域を、使用電圧に対
する絶縁設計が許容する設計においては、少なくともチ
ップ部分とすることにより、樹脂層の樹脂収縮時の反り
の影響を少なくすることができる。
する絶縁設計が許容する設計においては、少なくともチ
ップ部分とすることにより、樹脂層の樹脂収縮時の反り
の影響を少なくすることができる。
【００７５】また、樹脂ケースとを組み合わせることに
より、放熱板へのねじ等による取り付けが容易で、樹脂
ケースにより、樹脂層あるいは実装基板を放熱板に押さ
えつけることが可能となり、放熱性の良い電力用半導体
モジュールを実現できる。
より、放熱板へのねじ等による取り付けが容易で、樹脂
ケースにより、樹脂層あるいは実装基板を放熱板に押さ
えつけることが可能となり、放熱性の良い電力用半導体
モジュールを実現できる。
【００７６】さらに、実装基板のチップが実装される側
の反対側の主面が若干の凸反りになっている構成では、
ユーザが放熱板に実装する際、特に、樹脂ケースにて押
さえ締め付ける場合に、放熱板との良好な接触熱抵抗を
得ることができる。この場合、絶縁実装基板にＳｉＮセ
ラミックスを使用することで、締め付け時に、セラミッ
クス基板が割れるという不具合発生を大幅に低減するこ
とができる。
の反対側の主面が若干の凸反りになっている構成では、
ユーザが放熱板に実装する際、特に、樹脂ケースにて押
さえ締め付ける場合に、放熱板との良好な接触熱抵抗を
得ることができる。この場合、絶縁実装基板にＳｉＮセ
ラミックスを使用することで、締め付け時に、セラミッ
クス基板が割れるという不具合発生を大幅に低減するこ
とができる。
【００７７】また、実装基板あるいは、樹脂層、または
樹脂ケースに、ファンの接続のためのロック部あるいは
ねじ止め部が設けられている構造であれば、電力用半導
体モジュールにファンを取り付けた例えばインバータセ
ットを構成すれば、放熱板に取り付けなくてもファンに
よる空冷が可能となり、インバータセットを小型、軽量
化することができる。
樹脂ケースに、ファンの接続のためのロック部あるいは
ねじ止め部が設けられている構造であれば、電力用半導
体モジュールにファンを取り付けた例えばインバータセ
ットを構成すれば、放熱板に取り付けなくてもファンに
よる空冷が可能となり、インバータセットを小型、軽量
化することができる。
【００７８】また、半導体とモジュールの外部に外部接
続端子の応力緩和部を配置し、ユーザの都合により、応
力緩和部をプリント基板に対して圧接あるいは半田付け
のどちらにも対応することが可能である。さらに、半導
体モジュールをプリント基板に半田付けした場合におい
て、プリント基板と端子間にかかる応力を外部接続端子
の応力緩和部により緩和できる。したがって、熱変動に
よって起こる端子の接触不良等を低減し、信頼性を向上
できる。また、外部接続端と配線パターンが面接触して
いる。したがって接触面積を大きく保つことができる。
したがって、大電流を扱うことが可能となる。
続端子の応力緩和部を配置し、ユーザの都合により、応
力緩和部をプリント基板に対して圧接あるいは半田付け
のどちらにも対応することが可能である。さらに、半導
体モジュールをプリント基板に半田付けした場合におい
て、プリント基板と端子間にかかる応力を外部接続端子
の応力緩和部により緩和できる。したがって、熱変動に
よって起こる端子の接触不良等を低減し、信頼性を向上
できる。また、外部接続端と配線パターンが面接触して
いる。したがって接触面積を大きく保つことができる。
したがって、大電流を扱うことが可能となる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールを概略的に示す斜視図と半導体チップが実装
された実装基板を取り出して概略的に示す平面図および
断面図。
モジュールを概略的に示す斜視図と半導体チップが実装
された実装基板を取り出して概略的に示す平面図および
断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールを概略的に示す斜視図および平面図。
モジュールを概略的に示す斜視図および平面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜
視図。
モジュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜
視図。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜
視図。
モジュールを概略的に示す側面図および分解して示す斜
視図。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールにおいて樹脂層の収縮による反りが発生した
実装基板を放熱版に押さえ付けて取り付ける様子を概略
的に示す側面図および予め反りを有する実装基板を使用
する場合を概略的に示す側面図。
モジュールにおいて樹脂層の収縮による反りが発生した
実装基板を放熱版に押さえ付けて取り付ける様子を概略
的に示す側面図および予め反りを有する実装基板を使用
する場合を概略的に示す側面図。
【図６】本発明の第６の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールを概略的に示す斜視図と半導体チップが実装
された実装基板を取り出して概略的に示す断面図。
モジュールを概略的に示す斜視図と半導体チップが実装
された実装基板を取り出して概略的に示す断面図。
【図７】本発明の第７の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールの各種の形態を概略的に示す側面図。
モジュールの各種の形態を概略的に示す側面図。
【図８】本発明の第８の実施の形態に係る電力用半導体
モジュールを概略的に示す斜視図と半導体チップが実装
された実装基板を取り出して概略的に示す断面図、及
び、端子の外観図。
モジュールを概略的に示す斜視図と半導体チップが実装
された実装基板を取り出して概略的に示す断面図、及
び、端子の外観図。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係る外部接続端子
の外観図。
の外観図。
【図１０】本発明の第８に実施の形態に係る電力用半導
体モジュールの半導体チップが実装された実装基板を取
り出して概略的に示す断面図。
体モジュールの半導体チップが実装された実装基板を取
り出して概略的に示す断面図。
【図１１】本発明の第８の実施の形態に係る電力用半導
体モジュールを用いた第１の実装例を概略的に示す図。
体モジュールを用いた第１の実装例を概略的に示す図。
【図１２】本発明の第８の実施の形態に係る電力用半導
体モジュールを用いた第２の実装例を概略的に示す図。
体モジュールを用いた第２の実装例を概略的に示す図。
【図１３】本発明の第８の実施の形態に係る電力用半導
体モジュールを用いた第３の実装例を概略的に示す図。
体モジュールを用いた第３の実装例を概略的に示す図。
【図１４】電力用半導体モジュールを用いた三相モータ
駆動用インバータを示す等価回路図。
駆動用インバータを示す等価回路図。
【図１５】従来の電力用半導体モジュールの一例を概略
的に示す外観図。
的に示す外観図。
10…実装基板、 11…絶縁基板、 12…配線パターン、 13…電力用の半導体チップ、 14…ボンディングワイヤー、 15…外部接続端子、 16…樹脂層、 17…銅板、 18…絶縁ケース。
フロントページの続き (72)発明者 今村 薫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 梅川 真一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 新谷 修央 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内
Claims (23)
- 【請求項１】 熱伝導性が良好な絶縁基板上に配線パタ
ーンが形成された実装基板と、 前記実装基板上に実装された電力用の複数の半導体チッ
プと、 前記半導体チップと前記配線パターンとを電気的に接続
するボンディングワイヤーと、 前記配線パターン上に固着された外部接続端子と、 前記外部接続端子の先端面が露出するように前記実装基
板の少なくとも半導体チップ実装面側の全面を覆う樹脂
層とを具備する電力用半導体モジュール。 - 【請求項２】 熱伝導性が良好な絶縁基板上に配線パタ
ーンが形成された実装基板と、 前記実装基板上に実装された複数の電力半導体チップ
と、 前記電力半導体チップと前記配線パターンとを電気的に
接続するボンディングワイヤーと、 前記配線パターン上に固着された外部接続端子と、 前記外部接続端子の先端面が露出するように前記実装基
板の少なくとも半導体チップを覆う樹脂層とを具備する
電力用半導体モジュール。 - 【請求項３】 前記実装基板は、セラミックス基板の半
導体チップ実装面に銅板の配線パターンが形成されたこ
とを特徴とする請求項１または２記載の電力用半導体モ
ジュール。 - 【請求項４】 前記外部接続端子は、円柱または角柱型
のパッドであり、その先端面と外部回路との接続は、半
田付け、圧接、ボンディングワイヤー、溶接のいずれか
が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載
の電力用半導体モジュール。 - 【請求項５】 前記外部接続端子は、ピンであり、前記
ピンと外部回路との接続は、半田付け、コネクタとの接
続、コネクタ接続のいずれかが可能であることを特徴と
する請求項１または２に記載の電力用半導体モジュー
ル。 - 【請求項６】 前記セラミックス基板の半導体チップ実
装面とは反対面側に形成された銅板をさらに具備するこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の電力用半導体
モジュール。 - 【請求項７】 前記樹脂層は、低応力のエポキシ樹脂、
または、低応力のシリコーン樹脂からなることを特徴と
する請求項１または２に記載の電力用半導体モジュー
ル。 - 【請求項８】 前記樹脂層の少なくとも上面外縁部およ
び側面部を覆い、前記実装基板の半導体チップ実装面と
は反対面側をそれに対向して配設される放熱板に押圧状
態で取り付け可能な樹脂ケースをさらに具備することを
特徴とする請求項１に記載の電力用半導体モジュール。 - 【請求項９】 前記実装基板の少なくとも上面外縁部お
よび側面部を覆い、前記実装基板の半導体チップ実装面
とは反対面側をそれに対向して配設される放熱板に押圧
状態で取り付け可能な樹脂ケースをさらに具備すること
を特徴とする請求項２に記載の電力用半導体モジュー
ル。 - 【請求項１０】 前記樹脂ケースは、前記実装基板に接
着剤により固着され、ケース内側には、低応力のエポキ
シ樹脂または、低応力のシリコーン樹脂が充填されてい
ることを特徴とする請求項９記載の電力用半導体モジュ
ール。 - 【請求項１１】 前記実装基板あるいは樹脂層の側面部
には、前記実装基板の半導体チップ実装面とは反対面側
に他の部品を配設して取り付けるためのロック部あるい
はねじ止め部が設けられていることを特徴とする請求項
１または２に記載の電力用半導体モジュール。 - 【請求項１２】 前記樹脂ケースには、前記実装基板の
半導体チップ実装面とは反対面側に他の部品を配設して
取り付けるためのロック部あるいはねじ止め部が設けら
れていることを特徴とする請求項８または９に記載の電
力用半導体モジュール。 - 【請求項１３】 前記実装基板は、前記樹脂層により発
生する反りを打ち消す方向に予め反らせた材料を使用し
たことを特徴とする請求項１に記載の電力用半導体モジ
ュール。 - 【請求項１４】 絶縁基板上に配線パターンが形成され
た実装基板と、 前記実装基板上に実装され、前記配線パターンと電気的
に接続された電力用の複数の半導体チップと、 前記配線パターンに一端部が接続され、他端部に弾性を
有する応力緩和部が設けられた外部接続端子と、 前記外部接続端子の前記応力緩和部の少なくとも一部を
露出させ、前記実装基板の少なくとも前記半導体チップ
実装面を覆う樹脂層とを具備することを特徴とする電力
用半導体モジュール。 - 【請求項１５】 前記外部接続端子は、平面構造を有
し、前記一端部が前記配線パターンと平面接触している
ことを特徴とする請求項１４記載の電力用半導体モジュ
ール。 - 【請求項１６】 前記外部接続端子の応力緩和部は、応
力の緩和方向が前記実装基板の少なくとも長手方向に平
行に配置されることを特徴とする請求項１４記載の電力
用半導体モジュール。 - 【請求項１７】 前記外部接続端子の応力緩和部は、略
Ｓ字形状とされていることを特徴とする請求項１４、１
６記載の電力用半導体モジュール。 - 【請求項１８】 前記外部接続端子の応力緩和部は、略
Ｓ字形状の上部が水平方向にねじれた形状をしているこ
とを特徴とする請求項１４、１６記載の電力用半導体モ
ジュール。 - 【請求項１９】 前記外部接続端子は、コイルバネの形
状をしていることを特徴とする請求項１４、１６記載の
電力用半導体モジュール。 - 【請求項２０】 前記外部接続端子は、一部に皿バネを
有することを特徴とする請求項１４、１６記載の電力用
半導体モジュール。 - 【請求項２１】 前記樹脂層は弾性を有し、前記応力緩
和部は一部がこの樹脂層の内側に位置することを特徴と
する請求項１４、１６記載の電力用半導体モジュール。 - 【請求項２２】 前記実装基板の前記半導体チップ実装
面と反対の面に装着される放熱器をさらに具備し、この
放熱器にプリント基板に挿通されたネジを螺合すること
により、前記外部接続端子の応力緩和部を前記プリント
基板の配線に接続することを特徴とする請求項１４記載
の電力用半導体モジュール。 - 【請求項２３】前記外部接続端子は、前記一端部が半田
付け、圧接、溶接のうちの１つの方法で前記配線パター
ンに接続され、前記応力緩和部が半田付け、圧接のうち
の１つの方法で前記配線と接続されることを特徴とする
請求項２１記載の電力用半導体モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294984A JP3881502B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-09-27 | 電力用半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-20293 | 2000-01-28 | ||
| JP2000020293 | 2000-01-28 | ||
| JP2000294984A JP3881502B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-09-27 | 電力用半導体モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284524A true JP2001284524A (ja) | 2001-10-12 |
| JP3881502B2 JP3881502B2 (ja) | 2007-02-14 |
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|---|---|---|---|
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| CN113078147A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-07-06 | 上海易卜半导体有限公司 | 半导体封装方法、半导体组件以及包含其的电子设备 |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000294984A patent/JP3881502B2/ja not_active Expired - Fee Related
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