JP2008091787A - パワー半導体モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】パワー半導体モジュールを精度良く組み立てる。複数モジュールを配置する際の配置上の要請に応える。複数モジュールの並列化を容易とする。
【解決手段】外囲ケース３はその周壁の端面に端子保持凸部３３を有し、外部導出端子３１の外部端子部６のある端部は、端子保持凸部の先端から外部に延出する。蓋体４は、端子保持凸部に嵌合する挿通孔４２を有し、端子保持凸部の先端は挿通孔４２より外部に突出している。また、外部端子部６と固定用孔１１とが、放熱板１の長手方向に垂直な方向に見て重なっているように各部を配置し、寸法の縮小を図る。また、１列に並んだＡＣ入力外部端子部６ｃ，６ｄ，６ｅに対しＰ極及びＮ極の２つの外部端子部６ａ，６ｂは並設されておらず、一直線状の配線バー７，７，７により各ＡＣ入力外部端子部６ｃ，６ｄ，６ｅ間を並列に接続可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換に用いられるパワー半導体モジュールに関する。

特許文献１〜３に記載されるように、電力変換装置に複数のダイオードにより構成される３相ブリッジ回路が組み込まれ利用されている。
この３相ブリッジ回路の単体回路図を図１６(a)に示す。この３相ブリッジ回路７０単体をパッケージングした従来のパワー半導体モジュール単品の外観図を図１６(b)(c)に示す。図１６(b)は上面図、(c)は正面図である。図１６(b)(c)に示すように、従来のパワー半導体モジュール７１は、図１６(a)に示す３相ブリッジ回路７０を構成するダイオードチップを金属基板７４上に実装し、これに外囲ケース７２と蓋体７５とを組み合わせて箱状としたものである。蓋体７５の上面に、３相ブリッジ回路７０の各電極Ｐ，Ｎ，ＡＣ１〜ＡＣ３を取り出す外部端子部７３ａ〜ｅが配置されている。電極ＡＣ１〜ＡＣ３に相当する外部端子部７３ａ〜ｃが片側に横一列に並んでいる。電極Ｐ（＋），Ｎ（−）に相当する外部端子部７３ｄ，ｅが残る片側に横一列に並んでいる。金属基板７４の裏面は露出しており、放熱板としても機能する。パワー半導体モジュール７１の側部には金属基板７４及び外囲ケース７２を貫く固定用の切欠７６と孔７７が形成されている。

３相ブリッジ回路７０の１アーム分に相当するタブラー回路を図１７(a1)(a2)に示す。図１７(a1)に示すタブラー回路８０ａと図１７(a2)に示すタブラー回路８０ｂとは、互いにダイオードＤ１の極性が逆のものである。このタブラー回路８０ａ又は８０ｂ単体をパッケージングした従来のパワー半導体モジュール単品の外観図を図１７(b)(c)に示す。図１７(b)は上面図、(c)は正面図である。図１７(b)(c)に示すように、従来のパワー半導体モジュール８１にあっては、電極１〜３に相当する外部端子部８２ａ〜ｃが横一列に並んでおり、両側部に固定用の孔８３，８３が形成されている。

図１８にタブラー回路８０ｂをパッケージングした他の従来のパワー半導体モジュール単品の外観図を示す。図１８(a)は上面図、(b)は正面図である。図１８(b)に示すように、従来のパワー半導体モジュール９１にあっても、電極１〜３に相当する外部端子部９２ａ〜ｃが横一列に並んでおり、両側部に固定用の孔９３，９３が形成されている。

上記のようなパワー半導体モジュールにおいても一般の例に漏れず小型化（小面積化、薄型化）が求められる。
ところが、外部導出端子などの導体部品に必要な断面積を確保した上で、モジュールを小面積化しようとすれば、外部端子間や外部端子と放熱板との間の距離を短くせざるを得ず、絶縁性が低下する。そこで、特許文献４，５に示すように、外部端子が配置されるモジュール上面に絶縁壁を立設して、絶縁沿面距離を確保する発明が提案されている。

外部導出端子を設置した成形型内に樹脂を充填し硬化させることにより、外部導出端子の中間部が埋没保持された樹脂製の外囲ケースを効率よく生産することできる。

上記のような３相ブリッジ回路を構成したパワー半導体モジュールを１単位として、１単位を用いたり、必要な数単位を設置して互いに並列に接続して用いたりすることによって、種々の電流サイズに応じるように構成できる。
特開平７−３０８０６９号公報 特開２００４−３６４３４５号公報 特開２００５−１０２４４３号公報 特開２００３−０４６０３５号公報 特開平７−１４２６５８号公報

しかし、以上の従来技術にあってもさらに次のような問題があった。
上記従来技術にあっては、外部導出端子の端部に蓋体に設けられた挿通孔を通して組み立てる方法がとられる場合がある。その場合、外囲ケースと蓋体とが外部導出端子を介して位置決めされる。ところが、外囲ケースや蓋体の成形精度に対し、外部導出端子の位置精度は良好ではない。そのため、外囲ケースと蓋体との位置精度が外部導出端子の位置精度に依存して悪化する。
外部導出端子の位置精度を許容するために、蓋体の挿通孔の大きさに余裕が必要となる。この場合、外部導出端子の端部を蓋体の挿通孔に挿通しても、外部導出端子の端部の曲げ形成されるべき部位は樹脂で支持されず、その曲げ形成を精度良く安定的に行うことが困難になる恐れがある。
また、蓋体の上面より低所において外部導出端子の端部が露出するため、水等に浸食されやすい構造となってしまう。

また、上記従来技術にあっては、固定用の孔等が配置される両側部が外部端子を配置するスペースとしては利用されていないから、モジュールの幅が長くなる。

また、従来の３相ブリッジ回路を構成したパワー半導体モジュールにおいては、外部端子が横２列に配列しているため、その外部端子と外部回路とを接続する配線バーを片側にしか引き出すことができない。
このような従来の外部端子の配列では、パワー半導体モジュールを必要な数を設置して互いに並列に接続して用いる場合に、他極との絶縁を確保するために、配線バーの構造が複雑化する恐れがある。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、パワー半導体モジュールを精度良く組み立てることを課題とする。
また、パワー半導体モジュールが組み込まれる電力変換装置等におけるパワー半導体モジュールの配置上の要請に応えることを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、放熱板と、
前記放熱板上に絶縁材を介して敷設された薄膜状の配線パターンと、
前記配線パターンに実装された半導体チップと
前記放熱板の外縁に一端の開口部を嵌合させ、前記配線パターンの形成領域を取り囲む周壁を有した両端開口の枠状で樹脂製の外囲ケースと、
前記外囲ケースに中間部が埋没して保持され、一端が前記配線パターンに接続する内部端子部を構成し、他端が外部端子部を構成する外部導出端子と、
前記外囲ケースの他端の開口部を覆う樹脂製の蓋体とを備え、
前記外囲ケースは、その周壁の前記他端側の端面に凸部を有し、
前記外部導出端子の前記外部端子部のある端部は、前記凸部の先端から外部に延出し、
前記蓋体は、前記凸部に嵌合する挿通孔を有し、
前記凸部の先端は前記挿通孔より外部に突出してなるパワー半導体モジュールである。

請求項２記載の発明は、前記放熱板の長手方向の両端部に固定用孔又は固定用切欠が形成されており、前記外部端子部と前記固定用孔又は固定用切欠とが、前記長手方向に垂直ないずれかの一方向に見て、少なくとも一部同士が重なるように配置されてなることを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュールである。

請求項３記載の発明は、前記半導体チップをダイオードチップとした３相ブリッジ回路が構成されており、前記外部端子部が１つの陽極外部端子部、１つの陰極外部端子部及び３つのＡＣ入力外部端子部からなる５端子で構成され、
前記５端子のうち前記３つのＡＣ入力外部端子部を含む４端子が、長手方向の一辺側に偏在して長手方向の１列に配置され、
前記３つのＡＣ入力外部端子部が他の外部端子部を介さず連続して配置され、
前記陽極外部端子部及び前記陰極外部端子部が、前記長手方向の一端部において前記長手方向に垂直な方向に配置されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体モジュールである。

請求項４記載の発明は、前記放熱板の長手方向の両端部に固定用孔又は固定用切欠が形成されており、前記陽極外部端子部及び前記陰極外部端子部並びにこれらの逆端部に配置される１つのＡＣ入力外部端子部のそれぞれと、前記固定用孔又は固定用切欠とが、前記長手方向に垂直ないずれかの一方向に見て、少なくとも一部同士が重なるように配置されてなることを特徴とする請求項３に記載のパワー半導体モジュールである。

請求項５記載の発明は、前記外囲ケースの周壁に孔が形成されており、前記蓋体の裏面に前記孔に嵌入する凸部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のパワー半導体モジュールである。

本願請求項１に記載の発明によれば、外囲ケースの周壁の端面に凸部を有し、外部導出端子の外部端子部のある端部は前記凸部の先端から外部に延出し、蓋体が前記凸部に嵌合する挿通孔を有するので、外囲ケースと蓋体との位置精度が外部導出端子の位置精度に依存することなく、外囲ケース及び蓋体の成形精度に従って外囲ケースと蓋体とを精度良く組立てることができる。
また、本願請求項１記載の発明によれば、外部導出端子の外部端子部のある端部は外囲ケースの前記凸部の先端から外部に延出しているから、当該凸部に外部導出端子が支持されており、外部端子部の曲げ形成を精度良く安定的に行うことができる。
また、本願請求項１記載の発明によれば、外囲ケースの前記凸部の先端は蓋体の前記挿通孔より外部に突出しているので、蓋体の上面より高所において外部導出端子の端部が露出することとなり、外部導出端子と外囲ケースとの境界からの水等による浸食が防止される。

本願請求項２又は請求項４に記載の発明によれば、固定用の孔等が配置される両側部が外部端子部を配置するスペースとして利用されるから、モジュールの幅を短くすることができ、より幅の狭いスペースに配置することができる。

本願請求項３に記載の発明によれば、３相ブリッジ回路を構成したパワー半導体モジュールにおいて、一列に配列した３つのＡＣ入力外部端子部に並列する位置に他の外部端子部が配置されないから、３つのＡＣ入力外部端子部のそれぞれに接続する配線バーを両側に引き出すことができる。これにより、パワー半導体モジュールを必要数並設して一直線状の配線バーで互いのＡＣ入力外部端子部を並列に接続することができ、他極との絶縁を確保するとともに、配線バーの迂回形状などの複雑な配線構造は要らず、より小さなスペースに複数のパワー半導体モジュールを配置することができる。

本願請求項５に記載の発明によれば、外囲ケースと蓋体との位置精度がさらに向上する。

以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態につき、図１〜図９を参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態のパワー半導体モジュールを示す上面図(a)及びＢ−Ｂ断面図(b)である。図２は、同Ａ−Ａ断面図である。図３はＣｕ放熱板の上面図(a)及びダイオードチップ実装済み配線基板の上面図(b)である。図４は外囲ケースの上面図(a)及び蓋体の上面図(b)である。図５は外囲ケースのＡ−Ａ線断面図(a)、Ｂ−Ｂ線断面図(b)、Ｃ−Ｃ線断面図(c)及びＤ−Ｄ線断面図(d)である。図６は蓋体のＡ−Ａ線断面図(a)及びＢ−Ｂ線断面図(b)である。

本実施形態のパワー半導体モジュールは、Ｃｕ放熱板１と、配線基板２と、外囲ケース３と、蓋体４とを備える。

図３(a)に示すように、Ｃｕ放熱板１の両側端部中央には、固定用孔１１が設けられている。

図３(b)に示すように、配線基板２は、セラミック絶縁基板２１上に薄膜状の配線パターン２３を敷設したものである。配線基板２には、６つのダイオードチップ２６，２６，…が実装される。ケース組立工程の前に、図３(b)に示すようにダイオードチップ２６の裏面に形成された電極が配線パターン２３にボンディングされ、電気的及び機械的に接続される。配線パターン２３ａは、陽極に相当する。配線パターン２３ｂは、陰極に相当する。配線パターン２３ｃ，２３ｄ，２３ｅは、ＡＣ入力電極に相当する。

図４(a)に示すように、外囲ケース３は両端開口の枠状でその枠の外形はほぼ長方形である。外囲ケース３の周壁３２の両側端部中央部は、凹み壁部３２ａを構成する。凹み壁部３２ａは、Ｃｕ放熱板１の固定用孔１１をケース外部とし、外部からの固定用孔１１へのボルトの挿入を可能とするためのものである。

図４(a)及び図５に示すように、外囲ケース３の周壁３２の端面には、端子保持凸部３３が形成されている。
外囲ケース３に、外部導出端子３１が保持されている。外部導出端子３１の中間部が端子保持凸部３３及びその基端に続く周壁３２に埋没することにより、外部導出端子３１は外囲ケース３に保持されている。端子保持凸部３３の先端から外部に延出した外部導出端子３１の端部は、外部端子部６を構成する。周壁３２の内面から延出した外部導出端子３１の端部は、配線パターン２３に接続するために適宜水平・垂直方向に屈曲形成された内部端子部５を構成する。
また、周壁３２の端子保持凸部３３ａと対角の角部には、位置規制孔３４が形成されている。
図５に示すように、周壁３２の裏面側の内周縁には、Ｃｕ放熱板１を嵌め入れる段差部３５が形成されている。

ケース組立工程の前において、外囲ケース３は、外部導出端子３１が設置された成形型内に樹脂を充填し硬化させることにより製造される。この時、外部導出端子３１の中間部の周りに樹脂が付着して硬化し、外部導出端子３１を外囲ケース３に固定する。

図４(b)に示すように、蓋体４は樹脂成型品で、その外形は外囲ケース３の外周に沿った形状である。
図４(b)及び図６に示すように、蓋体４には、外部端子部６を搭載するランド部４１が隆起して形成されている。各ランド部４１には、端子保持凸部３３が嵌入される挿通孔４２が形成されている。また、各ランド部４１には、ナット保持穴４３が形成されている。１つのランド部４１とこれに隣接するランド部４１との間には、隔壁４５が形成されている。
また、蓋体４の裏面には、位置規制孔３４に嵌入される位置規制凸部４４が形成されている。

次に、ケース組立工程につき図７を参照して説明する。
まず、図７(a)に示すように、ダイオードチップが搭載された配線基板２をＣｕ放熱板１上に半田により接合する。

次に、図７(b)に示すように、外囲ケース３の段差部３５にＣｕ放熱板１を嵌め入れて、Ｃｕ放熱板１の外縁に外囲ケース３の下端開口部を嵌合させる。Ｃｕ放熱板１と外囲ケース３の合わせ面は接着剤等を用いて接合し、外囲ケース３をＣｕ放熱板１に固定する。
外部導出端子３１の内部端子部５と、配線パターン２３とを半田により接合する。
また、配線パターン２３ａに搭載されたダイオードチップ２６の表面に形成された電極と、配線パターン２３ｃ，２３ｄ，２３ｅのそれぞれとの間をリード部材２７により接続する。同様に、配線パターン２３ｃ，２３ｄ，２３ｅのそれぞれに搭載されたダイオードチップ２６の表面に形成された電極と、配線パターン２３ｂとの間をリード部材２７により接続する。
その後、ゲル材をケース内に注入して電気回路を封止する。

次に、図７(c)に示すように、蓋体４を外囲ケース３の上端に被せる。この時、端子保持凸部３３を挿通孔４２に嵌め入れるとともに、位置規制凸部４４を位置規制孔３４に嵌め入れる。これにより、外囲ケース３及び蓋体４の成型精度に従った精度で外囲ケース３と蓋体４とが位置決めされる。また、外囲ケース３の上端開口及び周壁３２の上端は蓋体４に覆われる。端子保持凸部３３を挿通孔４２に嵌め入れた状態の拡大断面図を図８に示す。

図８に示すように、端子保持凸部３３の先端は挿通孔４２より外部に突出している。すなわち、端子保持凸部３３の上端は、挿通孔４２の周囲にあるランド部４１の上面より高い位置にある。かかる構造により、外部導出端子３１と外囲ケース３の樹脂との露出した境界からの水等による浸食を防止する。
また、端子保持凸部３３とランド部４１とで階段状の構造を構成することにより、隣接する外部端子部６，６間の絶縁沿面距離を長くすることができる。さらに隔壁４５により絶縁沿面距離は長くなる。すなわち、外部端子部６ｃと外部端子部６ｄとの間で言えば、絶縁沿面距離は、図８に示されるように、端子保持凸部３３ｃとランド部４１ｃとの外面に沿って階段状に辿り、隔壁４５の外面に沿って迂回し、隣接するランド部４１ｄと端子保持凸部３３ｄとの外面に沿って階段状に辿った距離となる。
また、端子保持凸部３３とランド部４１とで階段状の構造を構成することにより、外部端子部６とＣｕ放熱板１との間の絶縁沿面距離を長くすることができる。すなわち、図８に示されるように、外部端子部６ｃとＣｕ放熱板１との間で言えば、端子保持凸部３３ｃとランド部４１ｃとの外面に沿って階段状に周壁３２の外周面に至り、裏面に露出するＣｕ放熱板１に達するまでの距離となる。

最後に、外部導出端子３１の位置規制凸部４４近傍のくびれた部分で折り曲げ、外部端子部６をランド部４１の上面に合わせ、図１、図２に示す構造とする。なお、図１(a)及び図７(c)においては、蓋体４を透視して図を描いている。

以上説明したように、本実施形態のパワー半導体モジュールは、その各部品が構成され、組立てられる。図１に示すように、外囲ケース３の周壁３２は、配線基板２を取り囲む。図９(a)に本実施形態のパワー半導体モジュール単体を４つ並設し、配線バーを接続した配置例の模式図を示す。図９(b)には、従来の３相ブリッジ回路を構成したパワー半導体モジュール単体の上面模式図を示す。

図９(b)に示すように、従来のパワー半導体モジュールにおいては、１列に並んだＡＣ入力外部端子部に対し並列してＰ極及びＮ極の２つの外部端子部が配置されている。かかる従来の外部端子配列にあっては、図中実線の矢印で示す方向にしか配線バーを引き出すことができない。図中の破線矢印で示す方向に配線バーを引き出そうとすると、異なる電極が接触してしまう。
これに対し、本発明実施形態のパワー半導体モジュールにあっては、図９(a)に示すように、１列に並んだＡＣ入力外部端子部６ｃ，６ｄ，６ｅに対しＰ極及びＮ極の２つの外部端子部６ａ，６ｂは並設されておらず、一直線状の配線バー７，７，７により各ＡＣ入力外部端子部６ｃ，６ｄ，６ｅ間を並列に接続することできる。Ｐ極及びＮ極の２つの外部端子部６ａ，６ｂのそれぞれには、他の配線バー８，９をそれぞれ接続する。

また、本発明実施形態のパワー半導体モジュールにあっては、陽極外部端子部６ａ及び陰極外部端子部６ｂと固定用孔１１の全部とが、Ｃｕ放熱板１の長手方向に垂直な方向に見て重なっている。これにより固定用孔１１が配置される両側部が外部端子部６を配置するスペースとして利用されるから、幅方向の外部端子部６の最大配列数が同じであれば確実にモジュールの幅を短くすることができる。本実施形態のパワー半導体モジュールは、幅方向の外部端子部６の最大配列数が従来の３に対し１つ増加したが、その構造的利点により、従来品と同程度又はそれ以下の幅方向（長手方向）の寸法に設計することが可能である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態につき、図１０〜図１５を参照して説明する。図１０は本発明の第２実施形態に係るＣｕ放熱板の上面図(a)及びダイオードチップ実装済み配線基板の上面図(b)である。図１１は外囲ケースの上面図(a)及び蓋体の上面図(b)である。図１２は外囲ケースのＡ−Ａ線断面図(a)、Ｂ−Ｂ線断面図(b)、Ｃ−Ｃ線断面図(c)及びＤ−Ｄ線断面図(d)である。図１３は蓋体のＡ−Ａ線断面図(a)及びＢ−Ｂ線断面図(b)である。

本実施形態のパワー半導体モジュールは、３相ブリッジ回路の１アーム分に相当するタブラー回路を構成するものである。
本実施形態のパワー半導体モジュールは、Ｃｕ放熱板１０１と、配線基板１０２と、外囲ケース１０３と、蓋体１０４とを備える。

図１０(a)に示すように、Ｃｕ放熱板１０１の相対する両角部には、固定用孔１１１が設けられている。

図１０(b)に示すように、配線基板１０２は、セラミック絶縁基板１２１上に薄膜状の配線パターン１２３を敷設したものである。配線基板１０２には、２つのダイオードチップ１２６，１２６が実装される。ケース組立工程の前に、図１０(b)に示すようにダイオードチップ１２６の裏面に形成された電極が配線パターン２３にボンディングされ、電気的及び機械的に接続される。配線パターン１２３ａは、陽極に相当する。配線パターン１２３ｂは、陰極に相当する。配線パターン１２３ｃは、ＡＣ入力電極に相当する。

図１１(a)に示すように、外囲ケース１０３は両端開口の枠状でその枠の外形はほぼ長方形である。外囲ケース１０３の周壁１３２の相対する両角部は、凹み壁部１３２ａを構成する。凹み壁部１３２ａは、Ｃｕ放熱板１０１の固定用孔１１をケース外部とし、外部からの固定用孔１１１へのボルトの挿入を可能とするためのものである。

図１１(a)及び図１２に示すように、外囲ケース１０３の周壁１３２の端面には、端子保持凸部１３３が形成されている。
外囲ケース１０３に、外部導出端子１３１が保持されている。外部導出端子１３１の中間部が端子保持凸部１３３及びその基端に続く周壁１３２に埋没することにより、外部導出端子１３１は外囲ケース１０３に保持されている。端子保持凸部１３３の先端から外部に延出した外部導出端子１３１の端部は、外部端子部１０６を構成する。周壁１３２の内面から延出した外部導出端子１３１の端部は、配線パターン１２３に接続するために適宜水平・垂直方向に屈曲形成された内部端子部１０５を構成する。
また、各凹み壁部１３２ａ，１３２ａの端部付近にある対角の角部には、位置規制孔１３４が形成されている。
図１２に示すように、周壁１３２の裏面側の内周縁には、放熱板１を嵌め入れる段差部１３５が形成されている。

ケース組立工程の前において、外囲ケース１０３は、外部導出端子１３１が設置された成形型内に樹脂を充填し硬化させることにより製造される。この時、外部導出端子１３１の中間部の周りに樹脂が付着して硬化し、外部導出端子１３１を外囲ケース１０３に固定する。

図１１(b)に示すように、蓋体１０４は樹脂成型品で、その外形は外囲ケース１０３の外周に沿った形状である。
図１１(b)及び図１３に示すように、蓋体１０４には、外部端子部１０６を搭載するランド部１４１が隆起して形成されている。各ランド部１４１には、端子保持凸部１３３が嵌入される挿通孔１４２が形成されている。また、各ランド部１４１には、ナット保持穴１４３が形成されている。１つのランド部１４１とこれに隣接するランド部１４１との間には、隔壁１４５が形成されている。
また、蓋体１０４の裏面には、位置規制孔１３４に嵌入される位置規制凸部１４４が形成されている。

次に、ケース組立工程につき図１４を参照して説明する。
まず、図１４(a)に示すように、ダイオードチップが搭載された配線基板１０２をＣｕ放熱板１０１上に半田により接合する。

次に、図１４(b)に示すように、外囲ケース１０３の段差部１３５にＣｕ放熱板１０１を嵌め入れて、Ｃｕ放熱板１０１の外縁に外囲ケース１０３の下端開口部を嵌合させる。Ｃｕ放熱板１０１と外囲ケース１０３の合わせ面は接着剤等を用いて接合し、外囲ケース１０３をＣｕ放熱板１０１に固定する。
外部導出端子１３１の内部端子部１０５と、配線パターン１２３とを半田により接合する。
また、配線パターン１２３ａに搭載されたダイオードチップ１２６の表面に形成された電極と、配線パターン１２３ｃとの間をリード部材（図示せず）により接続する。同様に、配線パターン１２３ｃに搭載されたダイオードチップ１２６の表面に形成された電極と、配線パターン１２３ｂとの間をリード部材（図示せず）により接続する。
その後、ゲル材をケース内に注入して電気回路を封止する。

次に、図１４(c)に示すように、蓋体１０４を外囲ケース１０３の上端に被せる。この時、端子保持凸部１３３を挿通孔１４２に嵌め入れるとともに、位置規制凸部１４４を位置規制孔１３４に嵌め入れる。これにより、外囲ケース１０３及び蓋体１０４の成型精度に従った精度で外囲ケース１０３と蓋体１０４とが位置決めされる。また、外囲ケース１０３の上端開口及び周壁１３２の上端は蓋体１０４に覆われる。

第１実施形態と同様に、端子保持凸部１３３の先端は挿通孔１４２より外部に突出している。すなわち、端子保持凸部１３３の上端は、挿通孔１４２の周囲のランド部１４１の上面より高い位置にある。かかる構造により、外部導出端子１３１と外囲ケース１０３の樹脂との露出した境界からの水等による浸食を防止する。
また、端子保持凸部１３３とランド部１４１とで階段状の構造を構成することにより、隣接する外部端子部１０６ａ，１０６ｂ間の絶縁沿面距離を長くすることができる。さらに隔壁１４５により絶縁沿面距離は長くなる。すなわち、絶縁沿面距離は、端子保持凸部１３３ａとランド部４１ａとの外面に沿って階段状に辿り、隔壁１４５の外面に沿って迂回し、隣接するランド部１４１ｂと端子保持凸部１３３ｂとの外面に沿って階段状に辿った距離となる。
また、端子保持凸部１３３とランド部１４１とで階段状の構造を構成することにより、外部端子部１０６とＣｕ放熱板１０１との間の絶縁沿面距離を長くすることができる。すなわち、端子保持凸部１３３とランド部１４１ｃとの外面に沿って階段状に周壁１３２の外周面に至り、裏面に露出するＣｕ放熱板１０１に達するまでの距離となる。

最後に、外部導出端子１３１の位置規制凸部１４４近傍のくびれた部分で折り曲げ、外部端子部１０６をランド部１４１の上面に合わせて完成させる。なお、図１４(c)においては、蓋体１０４を透視して図を描いている。

以上説明したように、本実施形態のパワー半導体モジュールは、その各部品が構成され、組立てられる。図１４(b)に示すように、外囲ケース１０３の周壁１３２は、配線基板１０２を取り囲む。

本発明実施形態のパワー半導体モジュールにあっては、陰極外部端子部１０６ｂと固定用孔１１１の約半分とが、Ｃｕ放熱板１０１の長手方向に垂直な方向に見て重なっている。また、ＡＣ入力外部端子部１０６ｃと固定用孔１１１の約半分とが、Ｃｕ放熱板１０１の長手方向に垂直な方向に見て重なっている。これにより固定用孔１１１が配置される両側部が外部端子部１０６を配置するスペースとして利用されるから、幅方向の外部端子部１０６の最大配列数が同じであれば確実にモジュールの幅を短くすることができる。本実施形態のパワー半導体モジュールは、幅方向の外部端子部１０６の最大配列数が従来の３と同じであるが、その構造的利点により、従来品より小さい幅方向（長手方向）の寸法に設計することが可能である。

さらに寸法を短くするため、図１５に示すように、陰極外部端子部１０６ｂと固定用孔１１１のほぼ全部とが、Ｃｕ放熱板１０１の長手方向に垂直な方向に見て重なっているようにしても良い。同様に、ＡＣ入力外部端子部１０６ｃと固定用孔１１１のほぼ全部とが、Ｃｕ放熱板１０１の長手方向に垂直な方向に見て重なっているようにしても良い。

本発明第１実施形態のパワー半導体モジュールを示す上面図(a)及びＢ−Ｂ断面図(b)である。 本発明の第１実施形態のパワー半導体モジュールのＡ−Ａ断面図である。 本発明第１実施形態に係るＣｕ放熱板の上面図(a)及びダイオードチップ実装済み配線基板の上面図(b)である。 本発明第１実施形態に係る外囲ケースの上面図(a)及び蓋体の上面図(b)である。 本発明第１実施形態に係る外囲ケースのＡ−Ａ線断面図(a)、Ｂ−Ｂ線断面図(b)、Ｃ−Ｃ線断面図(c)及びＤ−Ｄ線断面図(d)である。 本発明第１実施形態に係る蓋体のＡ−Ａ線断面図(a)及びＢ−Ｂ線断面図(b)である。 本発明第１実施形態に係るケース組立工程を示す上面図である。 本発明第１実施形態に係る外囲ケースと蓋体の拡大断面図である。 （ａ）は本発明第１実施形態に係るパワー半導体モジュール単体を４つ並設し、配線バーを接続した配置例の模式図である。（ｂ）は、従来の３相ブリッジ回路を構成したパワー半導体モジュール単体の上面模式図である。 本発明第２実施形態に係るＣｕ放熱板の上面図(a)及びダイオードチップ実装済み配線基板の上面図(b)である。 本発明第２実施形態に係る外囲ケースの上面図(a)及び蓋体の上面図(b)である。 本発明第２実施形態に係る外囲ケースのＡ−Ａ線断面図(a)、Ｂ−Ｂ線断面図(b)、Ｃ−Ｃ線断面図(c)及びＤ−Ｄ線断面図(d)である。 本発明第２実施形態に係る蓋体のＡ−Ａ線断面図(a)及びＢ−Ｂ線断面図(b)である。 本発明第２実施形態に係るケース組立工程を示す上面図である。 本発明第２実施形態に係る変形例を示すパワー半導体モジュールの上面図である。 ３相ブリッジ回路の回路図(a)、及び３相ブリッジ回路単体をパッケージングした従来のパワー半導体モジュール単品の外観図（上面図(b) 、正面図(c)）である。 タブラー回路の回路図(a1)(a2)、及びタブラー回路単体をパッケージングした従来のパワー半導体モジュール単品の外観図（上面図(b) 、正面図(c)）である。 タブラー回路をパッケージングした他の従来のパワー半導体モジュール単品の外観図（上面図(a)、正面図(b)）である。

符号の説明

１ Ｃｕ放熱板
２ 配線基板
３ 外囲ケース
４ 蓋体
５ 内部端子部
６ａ 陽極外部端子部
６ｂ 陰極外部端子部
６ｃ，６ｄ，６ｅ ＡＣ入力外部端子部
１１ 固定用孔
２１ セラミック絶縁基板
２３ 配線パターン
２６ ダイオードチップ
３１ 外部導出端子
３２ 周壁
３３ 端子保持凸部
３４ 位置規制孔
４１ ランド部
４２ 挿通孔
４３ ナット保持穴
４４ 位置規制凸部
４５ 隔壁
１０１ 放熱板
１０２ 配線基板
１０３ 外囲ケース
１０４ 蓋体
１０５ 内部端子部
１０６ａ 陽極外部端子部
１０６ｂ 陰極外部端子部
１０６ｃ ＡＣ入力外部端子部
１１１ 固定用孔
１２３ 配線パターン
１２６ ダイオードチップ
１３１ 外部導出端子
１３２ 周壁
１３３ 端子保持凸部
１３４ 位置規制孔
１４１ ランド部
１４２ 挿通孔
１４４ 位置規制凸部
１４５ 隔壁

Claims (5)

1. 放熱板と、
   前記放熱板上に絶縁材を介して敷設された薄膜状の配線パターンと、
   前記配線パターンに実装された半導体チップと
   前記放熱板の外縁に一端の開口部を嵌合させ、前記配線パターンの形成領域を取り囲む周壁を有した両端開口の枠状で樹脂製の外囲ケースと、
   前記外囲ケースに中間部が埋没して保持され、一端が前記配線パターンに接続する内部端子部を構成し、他端が外部端子部を構成する外部導出端子と、
   前記外囲ケースの他端の開口部を覆う樹脂製の蓋体とを備え、
   前記外囲ケースは、その周壁の前記他端側の端面に凸部を有し、
   前記外部導出端子の前記外部端子部のある端部は、前記凸部の先端から外部に延出し、
   前記蓋体は、前記凸部に嵌合する挿通孔を有し、
   前記凸部の先端は前記挿通孔より外部に突出してなるパワー半導体モジュール。
2. 前記放熱板の長手方向の両端部に固定用孔又は固定用切欠が形成されており、前記外部端子部と前記固定用孔又は固定用切欠とが、前記長手方向に垂直ないずれかの一方向に見て、少なくとも一部同士が重なるように配置されてなることを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
3. 前記半導体チップをダイオードチップとした３相ブリッジ回路が構成されており、前記外部端子部が１つの陽極外部端子部、１つの陰極外部端子部及び３つのＡＣ入力外部端子部からなる５端子で構成され、
   前記５端子のうち前記３つのＡＣ入力外部端子部を含む４端子が、長手方向の一辺側に偏在して長手方向の１列に配置され、
   前記３つのＡＣ入力外部端子部が他の外部端子部を介さず連続して配置され、
   前記陽極外部端子部及び前記陰極外部端子部が、前記長手方向の一端部において前記長手方向に垂直な方向に配置されてなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体モジュール。
4. 前記放熱板の長手方向の両端部に固定用孔又は固定用切欠が形成されており、前記陽極外部端子部及び前記陰極外部端子部並びにこれらの逆端部に配置される１つのＡＣ入力外部端子部のそれぞれと、前記固定用孔又は固定用切欠とが、前記長手方向に垂直ないずれかの一方向に見て、少なくとも一部同士が重なるように配置されてなることを特徴とする請求項３に記載のパワー半導体モジュール。
5. 前記外囲ケースの周壁に孔が形成されており、前記蓋体の裏面に前記孔に嵌入する凸部が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のパワー半導体モジュール。

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