JP2006032392A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明によれば、ねじ孔を含む樹脂ケースと、半導体チップが実装された絶縁基板と、放熱板貫通孔を含み、該絶縁基板を搭載した放熱板と、該放熱板貫通孔および該ねじ孔を通り、該樹脂ケースを該放熱板に係合する金属製タッピングねじと、を有する半導体装置において、前記樹脂ケースと前記金属製タッピングねじの間に形成された前記ねじ孔内における空隙が、高耐電圧樹脂により充填される。
【選択図】図4
Description
図1〜図4を参照しながら、本発明に係る半導体装置(パワーデバイス)の実施の形態1について以下に説明する。図1に示すパワーデバイス1は、概略、樹脂などの絶縁材料からなる樹脂ケース10と、その主面12上に配設されたエミッタ主電極14およびコレクタ主電極16を備える。またパワーデバイス1は、図2に示すように、樹脂ケース10により包囲された内部空間において、放熱板20と、これに半田により実装される絶縁基板30を備える。放熱板20は良好な熱伝導性を有する銅などの金属からなり、絶縁基板30は、その上面および下面にロウ材で接合された銅またはアルミニウムなどの金属からなる表電極パターンおよび裏電極パターン(ともに図示せず)を有する。また、絶縁基板30の表電極パターン上には、同様に半田を介して、IGBTチップなどの電力用半導体チップ32が実装されている。
さらに高耐電圧樹脂70は、空隙に注入される前に、脱泡処理しておくことが好ましく、高耐電圧樹脂70内に気泡を残すことなく、空隙を一様に充填し、部分放電耐量をさらにいっそう改善することができる。
次に、図5を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態2について以下に説明する。図5に示すパワーデバイス2は、高耐圧樹脂が空隙に充填される代わりに、金属製タッピングねじが高耐電圧樹脂からなる被膜を有し、ねじ孔内の空隙には高耐電圧樹脂が充填されない点以外は、実施の形態1と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
さらに、金属製タッピングねじ60上の高耐電圧樹脂からなる被膜64を形成する工程は、実施の形態1で説明したように、空隙に高耐電圧樹脂を注入して、硬化させる作業より簡便であるので、実施の形態1と比べて工数を削除し、組立作業性の向上を図ることができる。
図6を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態3について以下に説明する。図6に示すパワーデバイス3は、概略、ねじ孔が樹脂ケースの内部空間まで連通する点を除き、実施の形態1と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
また、実施の形態1のように高耐電圧樹脂70を別途注入する必要がないので、より簡便な作業工程(すなわちより安価な製造コスト)により、部分放電耐量を改善することができる。
図7を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態4について以下に説明する。図7に示すパワーデバイス4は、絶縁部材として、シリコーンゲルではなく高耐電圧樹脂をケース貫通孔に別途注入した点を除き、実施の形態3と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
図8を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態5について以下に説明する。図8に示すパワーデバイス5は、ケース貫通孔が金属製タッピングねじの先端部に隣接して配設された拡大部を有する点を除き、実施の形態4と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
なお、当業者ならば容易に理解されるように、実施の形態5による拡大部72は、絶縁部材として、高耐電圧樹脂70だけでなく、シリコーンゲル36を受容するために用いることができる。すなわち、この拡大部72は、実施の形態4のみならず、実施の形態3にも適用することができる。
図9を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態6について以下に説明する。図9に示すパワーデバイス6は、樹脂ケースを放熱板に係合させるために、金属製タッピングねじの代わりに、金属製ねじと金属製ナットを用いるが、その他の点において実施の形態3と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
図10を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態7について以下に説明する。図10に示すパワーデバイス7は、金属製ナットを樹脂ケースと一体に成型した点以外、実施の形態6と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
また、実施の形態6と同様、樹脂ケースを放熱板に固定するためにタッピングねじを用いないので、タッピングねじを過剰に締め付けることにより生じ得る樹脂ケースの破損を防止することができる。
さらに、金属製のねじ80の代わりに、絶縁性材料からなるねじを用いて、樹脂ケース10を放熱板20に固定してもよい。こうして、絶縁性ねじと充電部の間における部分放電耐量の問題を解消することができる。
図11〜図13を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態8について以下に説明する。図11に示すパワーデバイス8は、概略、下方から挿通されるねじの代わりに、上方から挿入される頭部付きねじを用い、放熱板貫通孔に雌ねじが形成されているが、その他の点においては実施の形態6と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
さらに図13に示すように、ねじ挿入ガイド86は、その内側にシリコーンゲル36を案内して流入しやすくするために、少なくとも1つのスリットを設けておくことが好ましい。これにより、頭部付きねじ84の頭部89上において、十分にシリコーンゲル36を充填して、部分放電耐量を改善することができる。
図14を参照しながら、本発明に係るパワーデバイスの実施の形態9について以下に説明する。図14に示すパワーデバイス9は、樹脂ケース10を放熱板20に固定するために、頭部付きねじの代わりに、止めねじを用いるが、その他の点において実施の形態8と同様の構成を有するので、重複する部分に関する詳細な説明を省略する。
また、止めねじ92の上方端部94は、ナット90の上側端面96より下方に位置するように、すなわち上側端面96より突出させないように構成される。これにより、とりわけ止めねじ92の上方端部94における電界を緩和して、部分放電耐量をさらに改善することができる。
さらに、実施の形態8で説明したように、止めねじ92をナット90および放熱板孔46に挿入しやすくするために、樹脂ケース10にスリット88付きのねじ挿入ガイド86を設けて(図示せず)、組立作業性を改善することもできる。
Claims (12)
- ねじ孔を含む樹脂ケースと、半導体チップが実装された絶縁基板と、放熱板貫通孔を含み、該絶縁基板を搭載した放熱板と、該放熱板貫通孔および該ねじ孔を通り、該樹脂ケースを該放熱板に係合する金属製タッピングねじと、を有する半導体装置において、
前記樹脂ケースと前記金属製タッピングねじの間に形成された前記ねじ孔内における空隙が、高耐電圧樹脂により充填されることを特徴とする半導体装置。 - ねじ孔を含む樹脂ケースと、半導体チップが実装された絶縁基板と、放熱板貫通孔を含み、該絶縁基板を搭載した放熱板と、該放熱板貫通孔および該ねじ孔を通り、該樹脂ケースを該放熱板に係合する金属製タッピングねじと、を有する半導体装置において、
前記金属製タッピングねじが高耐電圧樹脂からなる被膜を有することを特徴とする半導体装置。 - 樹脂ケースと、半導体チップが実装された絶縁基板と、放熱板貫通孔を含み、該絶縁基板を搭載した放熱板と、該樹脂ケースを該放熱板に係合する金属製タッピングねじと、該樹脂ケースにより包囲される内部空間に充填されるシリコーンゲルと、を有する半導体装置において、
前記樹脂ケースが前記内部空間と連通するケース貫通孔を有し、
前記金属製タッピングねじが前記放熱板貫通孔および前記ケース貫通孔を通り、
前記ケース貫通孔内には絶縁部材が充填されることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記絶縁部材が前記シリコーンゲルまたは高耐電圧樹脂であることを特徴とする半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置において、
前記ケース貫通孔が前記金属製タッピングねじの先端部に隣接して配設された拡大部を有し、
前記絶縁部材が前記ケース貫通孔の前記拡大部内に充填されることを特徴とする半導体装置。 - 樹脂ケースと、半導体チップが実装された絶縁基板と、放熱板貫通孔を含み、該絶縁基板を搭載した放熱板と、該樹脂ケースにより包囲される内部空間に充填されるシリコーンゲルと、を有する半導体装置において、
前記樹脂ケースが前記内部空間と連通するケース貫通孔を有し、
前記放熱板貫通孔および前記ケース貫通孔を通り、前記樹脂ケース内に配設されたナットと協働して、放熱板と樹脂ケースを係合するねじが配設されたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置において、
前記ナットが前記樹脂ケースと一体に成型されていることを特徴とする半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置において、
前記ねじが金属または絶縁性材料からなることを特徴とする半導体装置。 - 樹脂ケースと、半導体チップが実装された絶縁基板と、放熱板孔を含み、該絶縁基板を搭載した放熱板と、該樹脂ケースにより包囲される内部空間に充填されるシリコーンゲルと、を有する半導体装置において、
前記樹脂ケースが前記内部空間と連通するケース貫通孔を有し、
前記放熱板孔が雌ねじを含み、
前記ケース貫通孔および前記放熱板孔を通り、前記放熱板孔の前記雌ねじと協働して、前記放熱板と前記樹脂ケースを係合する頭部付きねじが配設されたことを特徴とする半導体装置。 - 請求項9に記載の半導体装置において、
前記樹脂ケースがねじ挿入ガイドを有することを特徴とする半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置において、
前記ねじ挿入ガイドが前記シリコーンゲルを案内する少なくとも1つのスリットを有することを特徴とする半導体装置。 - 前記高耐電圧樹脂が実質的に気泡を含まないことを特徴とする請求項1、2、または4に記載の半導体装置。
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