JP2002170923A - 半導体パワーモジュール - Google Patents
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Abstract
用することができ、電極端子に対する外部電極の位置決
めを容易化して、組立作業の効率化を実現し得る半導体
パワーモジュールを提供する。 【解決手段】 ケース内部に樹脂封止された電力用半導
体素子からの電極取出し用に、その一端側で該半導体素
子に接続された電極端子が、その他端側でケース外面に
沿って露出され、該電極端子上に配置される外部接続用
の電極と電気的に接続される接続構造を備えた半導体パ
ワーモジュールにおいて、ケース外面側にネジ止め用の
雌ネジ孔を設け、該雌ネジ孔に対して、両端側にネジ山
が形成された雄ネジ部材を、上記電極端子を貫通して螺
合させる。
Description
ュール用外装ケース上での半導体パワーモジュールの電
極端子と外部接続電極との接続構造に関する。
ュール用外装ケース上での電極端子と外部接続電極であ
る電極板との接続構造の一例を示す縦断面説明図であ
る。半導体パワーモジュール用の外装ケース82は、ケ
ース外面側でその一端部が電極板97と電気的に接続さ
れる電極端子83と、電極端子83及び電極板97をケ
ース上面側にて固定させるべく用いられる端子ナット8
5とを具備するもので、これら電極端子83及び端子ナ
ット85は、外装ケース82をモールド成形する工程に
おいて、ケース本体に一体的にインサート成形される。
インサート成形後、電極端子83は、端子ナット85を
覆うようにして折曲げ加工される。電極端子83には、
その厚さ方向に沿ってボルト挿入孔84が形成されてお
り、電極端子83が折曲げ加工された状態で、ボルト挿
入孔84の中心軸は、ケース外面側で固定された端子ナ
ット85の雌ネジ孔の中心軸と一致する。
を、その厚さ方向に沿って形成されたボルト挿入孔98
の中心軸が上記端子ナット85の雌ネジ孔及び電極端子
83側のボルト挿入孔84の中心軸と一致するように、
電極端子83上に位置決めした状態で、締結用ボルト8
9を、電極板97及び電極端子83を介して、端子ナッ
ト85に締結させる。これにより、電極板97及び電極
端子83は、電気的に接続されて、半導体パワーモジュ
ールの内部で生じた電気信号が、電極端子83を介して
電極板97へ導かれることになる。
うな外部接続電極の電極板97との接続構造を備えた従
来の半導体パワーモジュールでは、電極板97を所定位
置に保持した状態で、締結用ボルト89を締結させる必
要がある。これにより、半導体パワーモジュールに含ま
れる電極端子の数が多い場合、電極端子に対して電極板
の位置決めが面倒な作業となる。特に、多数の半導体パ
ワーモジュールを使用する場合、若しくは、半導体パワ
ーモジュールが、電極端子に対して電極板を位置決めし
難い位置にある場合には、作業時間が長くなるという問
題があった。
たもので、現状の半導体パワーモジュールをそのまま使
用することができ、電極端子に対する外部接続電極の位
置決めを容易化して、組立作業の効率化を実現し得る半
導体パワーモジュールを提供することを目的とする。
ース内部に樹脂封止された電力用半導体素子からの電極
取出し用に、その一端側で該半導体素子に接続された電
極端子が、その他端側でケース外面に沿って露出され、
該電極端子上に配置される外部接続用の電極と電気的に
接続される接続構造を備えた半導体パワーモジュールに
おいて、ケース外面側にネジ止め用の雌ネジ孔が設けら
れており、該雌ネジ孔に対して、両端側にネジ山が形成
された雄ネジ部材が、上記電極端子を貫通して螺合され
ていることを特徴としたものである。
明において、ケース外面に、上記雌ネジ孔を有するナッ
トが埋め込まれ、該ナットが上記電極端子の下面に固着
されていることを特徴としたものである。
明において、上記電極端子が、上記雌ネジ孔を有してい
ることを特徴としたものである。
1〜第3の発明のいずれか一において、上記雄ネジ部材
が、両端側で異なる呼び径を有していることを特徴とし
たものである。
1〜第3の発明のいずれか一において、上記雄ネジ部材
が、両端側で捩込み方向が互いに逆向きであるネジ山を
有していることを特徴としたものである。
1〜第3の発明のいずれか一において、上記雄ネジ部材
の途中部にて、少なくとも1つのナットが固着されてい
ることを特徴としたものである。
1〜第3の発明のいずれか一において、上記雄ネジ部材
の途中部にて、ネジ山を有しない不連続部分が形成され
ていることを特徴としたものである。
1〜第7の発明のいずれか一において、上記雄ネジ部材
が、上記雌ネジ孔に対し、複数の電極端子を貫通して螺
合されていることを特徴としたものである。
て、添付図面を参照しながら説明する。 実施の形態1.図1は、本発明の実施の形態1に係る半
導体パワーモジュールの主要な構成を概略的に示す縦断
面説明図である。この半導体パワーモジュール10にお
いて、符号21は、例えばセラミック基板からなる絶縁
性基板をあらわすものであり、該絶縁性基板21の上面
には、複数の回路導体箔23が形成されている。回路導
体箔23のうちの幾つかには、その上面上に電力用半導
体素子22が固着されており、電力用半導体素子22の
各電極と他の回路導体箔23との間には、アルミ線26
が接続配線されている。また、絶縁性基板21の下面に
は放熱板27が固設されており、該放熱板27は、電力
用半導体素子22が発する熱を外部へ放熱する。
7からなる能動体部を外装ケース2によって覆い、外装
ケース2に設けられた注入窓13よりシリコン樹脂及び
エポキシ樹脂を外装ケース内に順次注入することによっ
て、半導体パワーモジュール10は樹脂封止される。
ケース外面側でその一端部が外部接続電極である電極板
7と電気的に接続される電極端子3と、電極端子3及び
電極板7をケース上面側にて固定させるべく用いられる
端子ナット5とを具備するもので、これら電極端子3及
び端子ナット5は、外装ケース2をモールド成形する工
程において、ケース本体に一体的にインサート成形され
る。電極端子3の一端部は、ケース上面側で、電極板7
と電気的に接続される一方、その他端部は、電力用半導
体素子22が固着されていない回路導体箔23(この実
施の形態では左側の2つ)に接続される。なお、外装ケ
ース2をモールド成形する工程は、半導体パワーモジュ
ールの組立・樹脂封止工程の前工程にあたる。
外装ケース2上での電極端子3と外部接続電極である電
極板7との接続構造を拡大して示す。外装ケース2は、
連続した2段式の凹部、すなわち、ケース外面にて開口
する、端子ナット5を挿入するための第1の凹部2a
と、該第1の凹部2aの底面にて開口するように形成さ
れた第2の凹部2bを有する。このうち、第1の凹部2
aは、端子ナット5の外形形状と同一の形状及び寸法を
有する。この実施の形態では、端子ナット5が六角ナッ
トであるから、第1の凹部2aは、その中心軸に垂直な
断面が六角形状となる凹部形状を有し、その深さは端子
ナット5の外側側面の長さ寸法に相等しくなるように設
定されている。
1の凹部2aの中心軸と一致するように形成された穴で
あり、その形状及び寸法は、締結用雄ネジ部材9を端子
ナット5に螺合させた際に、雄ネジ部材9の下端部が端
子ナット5の下面より突出可能となるように設定されて
いる。
子3は、それぞれ予めプレス機等により精度良く所定の
形状に折曲げ加工された端子部3aを有する。端子部3
aは、モールド成形後に外装ケース2の上面に沿って配
設されるように、略直角をなして折り曲げられてなる。
この端子部3aの所定位置には、締結用雄ネジ部材9を
挿通させるための挿通孔4が予め加工形成されている。
端子部3aが外装ケース2の上面に沿って配設された状
態で、挿通孔4の中心軸は、端子ナット5のネジ孔(不
図示)の中心軸と一致することになる。
外部に取り出すために、すなわち、電極端子3を通じて
送られる電気信号を外部に取り出すために、ケース外面
上に露出した電極端子3に対して、外部接続電極である
電極板7が電気的に接続される。この電極板7の先端近
傍には、電極端子3と同様に、雄ネジ部材9を挿通させ
るための挿通孔8が予め加工形成されている。電極端子
3と電極板7とを電気的に接続するに際し、図2に示す
ように、電極端子3上に電極板7が重ね合わさった状態
で、ケース外面に対して両者が締結させられるが、この
実施の形態では、かかる締結用の部材として、雄ネジ部
材9及び固定ナット11が用いられる。
締結作業では、まず、雄ネジ部材9を、電極端子3の挿
通孔4内に挿通させつつ、ケース外面側の第1の凹部2
a内に固定された端子ナット5に螺合させる。次に、電
極端子3の上面から突出した雄ネジ部材9をその挿通孔
8に挿通させるようにして、電極板7を配置する。その
後、固定ナット11を用い、ケース上面に対して電極端
子3及び電極板7を締結させる。
ース外面に対して締結させる締結用部材として、雄ネジ
部材9及び固定ナット11を用いる場合には、電極板7
を、雄ネジ部材9をその挿通孔8に挿通させつつ配置す
ることにより、電極板7の位置が自動的に決まるため、
電極板7側の挿通孔8の中心軸が電極端子3側の挿通孔
4の中心軸と一致するような電極板7の位置決めを容易
に行なうことができる。また、この場合には、締結時に
電極板7を所定位置に保持する必要もない。これによ
り、電極端子3及び電極板7をケース外面に対して締結
させ、両者を電気的に接続させる作業に要する時間を短
縮することができる。更に、この場合、現状の半導体パ
ワーモジュールをそのまま使用することができ、コスト
を増大させることなく、上記のような効果を得ることが
できる。
子3の一部(端子部3a)がケース上面に沿って延びる
ように折り曲げられて、ケース外面側で固定された端子
ナット5を覆うのみであったが、これに限定されること
なく、電極端子3の下面及び端子ナット5の上面を、例
えば樹脂接着剤及び接着テープを用いて、互いに接合さ
せてもよい。これにより、雄ネジ部材9を端子ナット5
に螺合させるに際して、端子ナット5のがたつきを抑制
することができる。
明する。なお、以下の説明では、上記実施の形態1にお
ける場合と同じものについては、同一の符号を付し、そ
れ以上の説明を省略する。
態2に係る半導体パワーモジュール用外装ケース及びそ
れに取り付けられた雄ネジ部材を拡大して示す縦断面説
明図である。この実施の形態2では、電極端子33の端
子部33aにおいて、その厚さ方向に沿って雌ネジ孔3
4が形成されている。この場合、雄ネジ部材9は、電極
端子33に直接に螺合させられるため、外装ケース32
に端子ナット5(図2参照)を埋め込む必要がなく、こ
れにより、半導体パワーモジュールの組立に要する部品
点数を減らすことができる。
態3に係る半導体パワーモジュール用外装ケース及びそ
れに取り付けられた雄ネジ部材を拡大して示す縦断面説
明図である。この実施の形態3では、外装ケース2の外
面側に固定された端子ナット5に螺合させられる雄ネジ
部材39として、その長手方向における途中部で呼び径
が変化するものが用いられる。すなわち、この雄ネジ部
材39は、端子ナット5の雌ネジに対応する小径部分3
9aと、該小径部分39aよりも大きな呼び径を有する
大径部分39bとから構成されている。この場合、大径
部分39bに螺合させられる固定ナットとしては、端子
ナット5よりも大きなサイズのナットが用いられる。す
なわち、この実施の形態3では、小径部分39aと大径
部分39bとでは、異なるサイズのナットが用いられ
る。
子ナット5に小径部分39aを螺合させていくと、雄ネ
ジ部材39は、大径部分39bの下端部が端子ナット5
の上面に当接する位置で規制され、これにより、雄ネジ
部材69が外方へ突出する長さが規制される。その結
果、外装ケース2に対する雄ネジ部材39の位置決めが
容易となり、半導体パワーモジュールの組立を一層効率
的に行なうことが可能となる。
態4に係る半導体パワーモジュール用外装ケース及びそ
れに取り付けられた雄ネジ部材を拡大して示す縦断面説
明図である。この実施の形態4では、外装ケース2の外
面側に固定された端子ナット5に螺合させられる雄ネジ
部材49として、その長手方向における途中部で、捩じ
込み方向が逆になったものが用いられる。すなわち、こ
の雄ネジ部材49は、端子ナット5の雌ネジに対応する
第1のネジ山部分49aと、該第1のネジ山部分49a
に形成されたネジ山とは逆向きのネジ山が形成された第
2のネジ山部分49bとから構成されている。この場
合、第2のネジ山部分49bに螺合させられる固定ナッ
トとしては、端子ナット5の雌ネジとは逆向きのネジ山
を有するナットが用いられる。すなわち、この実施の形
態4では、第1のネジ山部分49aと第2のネジ山部分
49bとでは、互いに逆向きのネジ山を有するナットが
用いられる。
子ナット5に第1のネジ山部分49aを螺合させていく
と、雄ネジ部材49は、端子ナット5の雌ネジの上端部
に第2のネジ山部分49bが差しかかる位置で規制さ
れ、これにより、雄ネジ部材69が外方へ突出する長さ
が規制される。その結果、外装ケース2に対する雄ネジ
部材69の位置決めが容易となり、半導体パワーモジュ
ールの組立を一層効率的に行なうことが可能となる。
施の形態5に係る半導体パワーモジュール用外装ケース
及びそれに取り付けられた雄ネジ部材を拡大して示す縦
断面説明図である。この実施の形態5では、外装ケース
2の外面側に固定された端子ナット5に螺合させられる
雄ネジ部材9の長手方向における途中部に、位置規制用
ナット59が取り付けられている。この場合、端子ナッ
ト5に雄ネジ部材9を螺合させていくと、雄ネジ部材9
は、位置規制用ナット59が端子ナット5の上面に当接
する位置で規制され、これにより、雄ネジ部材59が外
方へ突出する長さが規制される。その結果、外装ケース
2に対する雄ネジ部材59の位置決めが容易となり、半
導体パワーモジュールの組立を一層効率的に行なうこと
が可能となる。
施の形態6に係る半導体パワーモジュール用外装ケース
及びそれに取り付けられた雄ネジ部材を拡大して示す縦
断面説明図である。この実施の形態6では、外装ケース
2の外面側に固定された端子ナット5に螺合させられる
雄ネジ部材9の長手方向における途中部に、ネジ山が形
成されていない不連続部分69が設けられている。この
場合、雄ネジ部材9を端子ナット5に螺合させていく
と、雄ネジ部材9は、端子ナット5の雌ネジの上端部に
不連続部分69が差しかかる位置で規制され、これによ
り、雄ネジ部材69が外方へ突出する長さが規制され
る。その結果、外装ケース2に対する雄ネジ部材69の
位置決めが容易となり、半導体パワーモジュールの組立
を一層効率的に行なうことが可能となる。
態7に係る半導体パワーモジュール用外装ケース及びそ
れに取り付けられた雄ネジ部材を拡大して示す縦断面説
明図である。この実施の形態7では、外装ケース72上
で、1枚の電極板7に対して複数の電極端子が電気的に
接続される。すなわち、外装ケース72の上面側に固定
された端子ナット7上には、電極端子3(以下、第1の
電極端子という)の端子部3aが配設されるとともに、
更に、別の電極端子(以下、第2の電極端子という)7
3の端子部73aが配設される。第2の電極端子73の
端子部73aには、第1の電極端子3と同様に、雄ネジ
部材9を挿通させるための挿通孔74が形成され、第2
の電極端子73側の挿通孔74の中心軸は、第1の電極
端子3側の挿通孔4の中心軸に一致する。外装ケース7
2に対して雄ネジ部材9を取り付けるに際し、雄ネジ部
材9は2つの第1及び第2の電極端子3及び73に形成
された挿通孔4及び74を挿通して、端子ナット5に螺
合させられる。電極板7の配設以降の作業は、前述した
実施の形態1の場合と同様である。このようにして、1
枚の電極板7に対し2つの電極端子3,73を電気的に
接続することができる。
限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、種々の改良及び設計上の変更が可能であるこ
とは言うまでもない。
内部に樹脂封止された電力用半導体素子からの電極取出
し用に、その一端側で該半導体素子に接続された電極端
子が、その他端側でケース外面に沿って露出され、該電
極端子上に配置される外部接続用の電極と電気的に接続
される接続構造を備えた半導体パワーモジュールにおい
て、ケース外面側にネジ止め用の雌ネジ孔が設けられて
おり、該雌ネジ孔に対して、両端側にネジ山が形成され
た雄ネジ部材が、上記電極端子を貫通して螺合されてい
るので、外部接続用の電極を、雄ネジ部材をその挿通孔
に挿通させつつ配置することにより、外部接続用の電極
の位置が自動的に決まり、外部接続用の電極の位置決め
を容易に行なうことができる。これにより、電極端子及
び外部接続用の電極をケース外面に対して締結させ、両
者を電気的に接続させる作業に要する時間を短縮するこ
とができる。
求項1の発明において、ケース外面に、上記雌ネジ孔を
有するナットが埋め込まれ、該ナットが上記電極端子の
下面に固着されているので、雄ネジ部材をナットに螺合
させるに際して、ナットのがたつきを抑制することがで
きる。
求項1の発明において、上記電極端子が、上記雌ネジ孔
を有しているので、雄ネジ部材が、電極端子に直接に螺
合させられ、ケースにナットを埋め込む必要がなく、こ
れにより、半導体パワーモジュールの組立に要する部品
点数を減らすことができる。
ば、請求項1〜3の発明のいずれか一において、上記雄
ネジ部材が、両端側で異なる呼び径を有しているので、
雄ネジ部材をナットに螺合させるに際して、雄ネジ部材
が位置規制され、これにより、雄ネジ部材が外方へ突出
する長さが規制される。その結果、ケースに対する雄ネ
ジ部材の位置決めが容易となり、半導体パワーモジュー
ルの組立を一層効率的に行なうことが可能となる。
ば、請求項1〜3の発明のいずれか一において、上記雄
ネジ部材が、両端側で捩込み方向が互いに逆向きである
ネジ山を有しているので、雄ネジ部材をナットに螺合さ
せるに際して、雄ネジ部材が位置規制され、これによ
り、雄ネジ部材が外方へ突出する長さが規制される。そ
の結果、ケースに対する雄ネジ部材の位置決めが容易と
なり、半導体パワーモジュールの組立を一層効率的に行
なうことが可能となる。
ば、請求項1〜3の発明のいずれか一において、上記雄
ネジ部材の途中部にて、少なくとも1つのナットが固着
されているので、雄ネジ部材をナットに螺合させるに際
して、雄ネジ部材が位置規制され、これにより、雄ネジ
部材が外方へ突出する長さが規制される。その結果、ケ
ースに対する雄ネジ部材の位置決めが容易となり、半導
体パワーモジュールの組立を一層効率的に行なうことが
可能となる。
ば、請求項1〜3の発明のいずれか一において、上記雄
ネジ部材の途中部にて、ネジ山を有しない不連続部分が
形成されているので、雄ネジ部材をナットに螺合させる
に際して、雄ネジ部材が位置規制され、これにより、雄
ネジ部材が外方へ突出する長さが規制される。その結
果、ケースに対する雄ネジ部材の位置決めが容易とな
り、半導体パワーモジュールの組立を一層効率的に行な
うことが可能となる。
ば、上記第1〜第7の発明のいずれか一において、上記
雄ネジ部材が、上記雌ネジ孔に対し、複数の電極端子を
貫通して螺合されているので、1つの外部接続用の電極
に対し、複数の電極端子を電気的に接続することができ
る。
ジュールの主要構成を示す縦断面説明図である。
上での電極端子と外部接続電極との接続構造を拡大して
示す縦断面説明図である。
ジュール用外装ケース上での電極端子と外部接続電極と
の接続構造を拡大して示す縦断面説明図である。
ジュール用外装ケース及びそれに取り付けられた雄ネジ
部材を拡大して示す縦断面説明図である。
ジュール用外装ケース及びそれに取り付けられた雄ネジ
部材を拡大して示す縦断面説明図である。
ジュール用外装ケース及びそれに取り付けられた雄ネジ
部材を拡大して示す縦断面説明図である。
ジュール用外装ケース及びそれに取り付けられた雄ネジ
部材を拡大して示す縦断面説明図である。
ジュール用外装ケース及びそれに取り付けられた雄ネジ
部材を拡大して示す縦断面説明図である。
示す断面説明図である。
電極板,9 雄ネジ部材,10 半導体パワーモジュー
ル,11 固定ナット,22 電力用半導体素子,34
電極端子の雌ネジ孔,39a 雄ネジ部材の小径部
分,39b 雄ネジ部材の大径部分,49a 第1のネ
ジ山部分,49b 第2のネジ山部分,59 ナット,
69 不連続部分,73 第2の電極端子
Claims (8)
- 【請求項1】 ケース内部に樹脂封止された電力用半導
体素子からの電極取出し用に、その一端側で該半導体素
子に接続された電極端子が、その他端側でケース外面に
沿って露出され、該電極端子上に配置される外部接続用
の電極と電気的に接続される接続構造を備えた半導体パ
ワーモジュールにおいて、 ケース外面側にネジ止め用の雌ネジ孔が設けられてお
り、該雌ネジ孔に対して、両端側にネジ山が形成された
雄ネジ部材が、上記電極端子を貫通して螺合されている
ことを特徴とする半導体パワーモジュール。 - 【請求項2】 ケース外面に、上記雌ネジ孔を有するナ
ットが埋め込まれ、該ナットが上記電極端子の下面に固
着されていることを特徴とする請求項1記載の半導体パ
ワーモジュール。 - 【請求項3】 上記電極端子が、上記雌ネジ孔を有して
いることを特徴とする請求項1記載の半導体パワーモジ
ュール。 - 【請求項4】 上記雄ネジ部材が、両端側で異なる呼び
径を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
か一に記載の半導体パワーモジュール。 - 【請求項5】 上記雄ネジ部材が、両端側で捩込み方向
が互いに逆向きであるネジ山を有していることを特徴と
する請求項1〜3のいずれか一に記載の半導体パワーモ
ジュール。 - 【請求項6】 上記雄ネジ部材の途中部にて、少なくと
も1つのナットが固着されていることを特徴とする請求
項1〜3のいずれか一に記載の半導体パワーモジュー
ル。 - 【請求項7】 上記雄ネジ部材の途中部にて、ネジ山を
有しない不連続部分が形成されていることを特徴とする
請求項1〜3のいずれか一に記載の半導体パワーモジュ
ール。 - 【請求項8】 上記雄ネジ部材が、上記雌ネジ孔に対
し、複数の電極端子を貫通して螺合されている請求項1
〜7のいずれか一に記載の半導体パワーモジュール。
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