JP2009021286A - 電力用半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、主電極の所定位置への固定を高精度かつ簡易に行う事が出来る電力用半導体装置に係り、半導体チップを搭載した絶縁基板等を囲繞するように備えられたケースに対して主電極の位置が固定された電力用半導体装置を提供する事を目的とする。
【解決手段】半導体チップと、前述の半導体チップを囲繞するケースと、前述の半導体チップと電気的に接続される主電極と、前述のケースの壁面又は前述のケースに取り付けられた部材の壁面に形成された突起部とを備え、前述の突起部は、幅が狭く形成された狭幅部と、前述の狭幅部よりは前述の突起部が支持される場所から離隔した部分に前述の狭幅部より幅の広く形成された広幅部とを備え、前述の突起部は弾性を有する材料で形成され、前述の主電極は前述の狭幅部と前述の広幅部とにより前述の主電極の一部が覆われるようにして固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力用半導体装置に係り、半導体チップを搭載した絶縁基板等を囲繞するように備えられたケースに対して主電極の位置が固定された電力用半導体装置に関するものである。

電力用半導体装置はその一部に、パワー半導体を備える半導体チップを搭載している。そして、半導体チップからの出力を外部負荷等へ伝送するための主電極を備える。主電極はワイヤーボンディング又ははんだ付け等で半導体チップの電極や絶縁基板上の配線パターンと接続される。特許文献１に開示される電力用半導体装置の主電極は、主電極に設けられた折り曲げ部が樹脂ケースと接触する構造となっている。この折り曲げ部は主電極が所定位置に挿入されるとストッパーの役割を果たし、主電極挿入方向と平行方向の主電極のがたつきを抑制する。特許文献１に開示の電力用半導体装置はこのようにして主電極の樹脂ケースへの搭載位置精度を向上させている。

特開平07-153906号公報 特開平07-153907号公報 特開平11-354662号公報

しかしながら特許文献１に開示される電力用半導体装置が備える主電極は、前述の折り曲げ部を作成するために特別の工程が必要である。これにより製造工程が複雑化する問題があった。さらに特許文献１に開示の電力用半導体装置は折り曲げ部だけでは依然としてケースへの固定が十分ではない。そのため、補足的に主電極固定のための工程が必要となる事が考えられる。また、特許文献１に開示される電力用半導体装置は主電極が位置精度良く配置され、またガタツキや傾斜などがない事を要するワイヤーボンディングによる接続が困難であるという問題もあった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、主電極の所定位置への固定を高精度かつ簡易に行う事が出来る電力用半導体装置を提供する事を目的とする。

本発明に係る電力用半導体装置は、半導体チップと、該半導体チップを囲繞するケースと、該半導体チップと電気的に接続される主電極と、該ケースの壁面又は該ケースに取り付けられた部材の壁面に形成された突起部とを備える。そして、該突起部は、幅が狭く形成された狭幅部と、該狭幅部よりは該突起部が支持される場所から離隔した部分に該狭幅部より幅の広く形成された広幅部とを備え、弾性を有する材料で形成され、該主電極は該狭幅部と該広幅部とにより該主電極の一部が覆われるようにして固定される。

本発明により電力用半導体装置の主電極のケースへの固定を高精度かつ簡易に行う事ができる。

実施の形態1
図１は本実施形態の電力用半導体装置の構成を説明するための図である。本実施形態の電力用半導体装置はベース板１０を備える。ベース板１０にはケース１２が固定されている。ケース１２は後述する電極等の固定及び同じく後述のチップなどの保護等を目的として配置されるものである。ケース１２は型を用いて形成する方法である モールド形成により製造される。また、ケース１２はベース板１０と接する面（以後、ケース底面と称する）において開放部を有している。従ってベース板１０のケース１２と接する面は、その全面でケース１２と接しておらず、ケース１２と接しない領域を有する。さらに、ケース１２はケース底面と平行な面であるケース上面においても開放部を有する。また、上述の構成を有するケース１２は所定位置に制御端子１４を備える。

ベース板１０のケース１２と接する面の内、ケース１２と接しない領域には絶縁基板２０が固定されている。この固定ははんだ付けで行われる事が一般的である。絶縁基板２０上にはIGBT(insulated gate bipolar transistor)チップ１６及びダイオードチップ１８が固定されている。この固定もはんだ付けで行われる事が一般的である。IGBTチップ１６及びダイオードチップ１８はワイヤ２２により所定位置との接続が取られている。さらに本実施形態の電力用半導体装置は前述のIGBTチップ１８でスイッチングされた電流を伝送するための主電極２４を備える。主電極２４は、一端で所定の配線とはんだ付けにより接続されている。そして、配線上の都合から、主電極がはんだ付けされるべき端で分岐する形状をとり、分岐した複数の端ではんだ付けされることがある。また、主電極のはんだ付けされるべき端は他の部分と比べて幅が同等であったり太くなる形状を取る事もある。本実施形態では主電極が配線とはんだ付けされるべき端は一箇所であり、他の部分より幅が狭くなる構成としている。

また、主電極２４は金属製である。主電極２４の厚さは全体に渡って一定である。主電極２４はケース１２に対して３次元的にがたつき無く、かつ、所定の場所に位置精度良く搭載される事が望ましい。主電極２４はその一部をケース１２から伸びる突起部により固定されている。この突起を「ユニバーサルガイド２６」と称する。

図２は図１に記載の電力用半導体装置のユニバーサルガイド２６周辺を拡大した斜視図である。図２を用いて本発明の特徴の一つである、ユニバーサルガイド２６による主電極２４の固定方法について説明する。ユニバーサルガイド２６はケース１２に支持される突起物である。ケース１２の壁面の内、ユニバーサルガイド２６が形成されている面をユニバーサルガイド形成面７２とする。ユニバーサルガイド２６の中でもユニバーサルガイド形成面７２に近い方の部分は幅が狭く形成されている。この部分を狭幅部８２と称する。狭幅部８２の幅は一定である。一方、ユニバーサルガイド２６のユニバーサルガイド形成面７２と離隔した部分には前述した狭幅部より幅が広く形成された部分を備える。この部分を広幅部２７と称する。このように、ユニバーサルガイド２６はユニバーサルガイド形成面７２から近いほうにまず狭幅部８２を備え、狭幅部８２よりユニバーサルガイド形成面から離れた部分に広幅部２７を備える。そして広幅部２７は、狭幅部８２と接続される部分でその幅が最大となり、狭幅部８２との距離が離れるにつれてその幅を連続的に減じていく形状となっている。そのため、広幅部２７はその一部に半円状の曲面を備える。

ユニバーサルガイド２６はケース１２をモールド形成した後、再度モールド形成する事により製造される。そして、ユニバーサルガイド２６は弾性体で形成されている。ユニバーサルガイド２６の材料となる弾性体としては、PPS(Poly-phenylene sulfide)やPBT(Polybutylene terephthalate)などが一例として挙げられる。これらの材料の構成物質については、その配合比を調整する事で所望の特性を有する弾性体を得る事ができる。

ユニバーサルガイド２６と隣接する他のユニバーサルガイド２６（以後、隣接ユニバーサルガイドと称する）は、以下のように配置される。すなわち、隣接ユニバーサルガイド２６は、ユニバーサルガイド２６の狭幅部８２と、隣接ユニバーサルガイドの狭幅部８２との最短距離が、主電極２４における狭幅部と接する部分の幅と等しくなるように配置される。また、隣接ユニバーサルガイドは、ユニバーサルガイド２６の狭幅部８２の側面と、隣接ユニバーサルガイドの狭幅部８２の側面とが対向し相互に平行となるように配置される。ここで、主電極２４の側面を主電極側面部８０とする。そして主電極２４の両側にある主電極側面部８０の一方は、ユニバーサルガイド２６の狭幅部８２側面と接し、他方の主電極側面部８０は隣接ユニバーサルガイドの狭幅部８２の側面と接する。主電極２４は上述した二つの狭幅部８２の側面により挟まれるように配置される。故に主電極２４は左右方向に固定されている。ここで、左右方向とは図２に記載されている座標軸に「左右方向」と記載される方向の事を指す。以後、前後方向、上下方向と記載した場合も図２の座標軸に従うものとする。なお、この座標軸は図２に記載されたユニバーサルガイド２６等の図面との関係において定義されるものである。他の図面において左右方向、前後方向、上下方向と記載した場合もこの関係は維持されるものとする。

ユニバーサルガイド形成面７２には、ユニバーサルガイド形成面７２と接するように配置されるステップ３１が形成されている。ステップ３１はケース１２の一部である。ステップ３１はステップ上面３２を備える。ステップ３１はさらに、ステップ上面３２に対して溝を形成している主電極ガイド用溝３０を備える。主電極２４は主電極ガイド用溝３０と嵌合するように配置される。ここで、主電極ガイド用溝３０の幅は主電極２４の、主電極ガイド用溝に嵌合されるべき部分の幅と一致する。そのため、上述の隣り合うユニバーサルガイド狭幅部による主電極の固定に加え、さらに主電極ガイド用溝３０は主電極２４の左右方向の動きを固定することになり、その固定状態をより一層強固かつ安定的なものとすることができる。なお、主電極ガイド用溝３０は主電極２４をケース１２に装着する際にも、簡易かつ高精度の主電極固定に有益なものであるが詳細については後述する。

以後図３について説明する。なお、図２の主電極２４はその幅が一定ではないが、図３においては説明の便宜上、主電極２４の幅は一定でありその幅は主電極ガイド用溝３０の幅と一致するものとする。この前提のもとでは図２の平面図、正面図はそれぞれ図４、５のように表される。図４、５において一点鎖線で記載されているA-Aについての矢示図が図３である。図３では、主電極２４の上下方向及び前後方向の固定について説明する。

まず主電極２４の上下方向の固定について説明する。ここで、広幅部２７の底面（以後、広幅部底面２９と称する）から主電極ガイド用溝３０の底面であるガイド用溝底面１１までの最短距離を「広幅部―溝底面間距離」とする。本実施形態では前述の「広幅部―溝底面間距離」と「主電極２４の厚さ」とが一致する。そして主電極２４の主電極ガイド用溝３０に嵌合する部分は広幅部底面２９とガイド用溝底面１１との間に配置される。このため、主電極２４の主電極ガイド用溝３０に嵌合する部分は広幅部底面２９とガイド用溝底面１１とにより上下方向の動きが制限される。このようにして主電極２４は上下方向に固定される。

次に本実施形態の主電極２４の前後方向の固定について図３を用いて説明する。前述した広幅部２７の、ユニバーサルガイド形成面７２と対向する面を広幅部対向面５６と定義する。広幅部対向面５６とユニバーサルガイド形成面７２との距離を「広幅部―ガイド形成面間距離」とする。本実施形態では前述の「広幅部―ガイド形成面間距離」と「主電極２４の厚さ」とが一致する。主電極２４は広幅部ガイド対向面５６とユニバーサルガイド形成面７２との間に組み込まれるように配置されている。より具体的に説明すると以下のようになる。主電極２４のうち、主電極のユニバーサルガイド形成面７２と接触すべき面は第一接触面７０である。この第一接触面７０がユニバーサルガイド形成面７２と接触する。さらに、主電極の第一接触面７０と対向する面は第二接触面５４である。第二接触面５４は広幅部対向面５６と接触する。このため主電極２４は前後方向に固定されるように配置されている。上述してきたように主電極２４はケース１２に対して左右方向、上下方向、前後方向に固定されている。

図６−１０は本実施形態の主電極２４のケース１２への取り付け方法について説明するための図である。図６、８、９は平面図である。また、図７は図６のB1-B1で示される矢示図である。図１０は図９のB-Bで示される矢示図である。まず、主電極２４は主電極ガイド用溝３０に嵌合される。そして前述の嵌合を維持したまま、ユニバーサルガイド形成面７２に向かう方向にスライドされる。主電極２４の挿入方向は図６、７において矢印で示されている方向である。上述のように主電極２４が挿入されていくと、主電極２４はユニバーサルガイド２６の広幅部２７に接触する。主電極２４がユニバーサルガイド２６の広幅部２７に接触後も主電極２４をユニバーサルガイド形成面７２に向かう方向に押し込まれ続けると、ユニバーサルガイド２６に主電極２４挿入方向と垂直方向の力がかかる。ユニバーサルガイド２６は前述した通り弾性体で形成されているから一定以上の力が加わると変形する。図８においては、ユニバーサルガイド２６が主電極２４から主電極２４挿入方向と垂直方向に力を受けて変形している様子が表されている。ユニバーサルガイド２６の広幅部２７と隣接ユニバーサルガイドの広幅部２７との距離が主電極２４の幅、すなわち主電極ガイド用溝３０の幅と同等の幅となるまでユニバーサルガイド２６と隣接ユニバーサルガイドとが変形すると主電極はユニバーサルガイド形成面７２方向にスライドを続ける。

図９、１０は主電極２４がユニバーサルガイド形成面７２に接触した時点での平面図とそのB-B矢示図である。図１０に示されるように主電極２４の第一接触面７０がユニバーサルガイド形成面７２と接触した時点で主電極２４の挿入は終了する。前述した通り、主電極２４は広幅部対向面５６とユニバーサルガイド形成面７２とにより挟まれるように固定される。この固定が行われると、ユニバーサルガイド２６には力がかからないから、ユニバーサルガイド２６は変形前の位置に戻る。このように、本実施形態の主電極２４は主電極ガイド用溝３０に嵌合しながら挿入される。そして、ユニバーサルガイド２６の弾性を利用して簡易に所定位置に固定される。この固定は主電極をケース１２に対して三次元的に固定するものである。

図１１、１２、１３は本実施形態の特徴の理解を目的とした比較例について説明するための図である。比較例の電力用半導体装置も主電極をケースに固定して、主電極の一端がはんだ付けされる点は本実施形態の電力用半導体装置と同様である。しかしながら比較例は主電極及び主電極固定に用いられる部分の構成が本実施形態とは異なる。比較例の主電極１００はその一部に抜け止め防止部分１０２を備える。抜け止め防止部分１０２は主電極１００の一部を突起させるように加工した部分である。抜け止め防止部分１０２は主電極を固定するために設けられるものであり、詳細は後述する。また主電極１００は幅１１１で表される幅を有する太幅部と、幅１１２で表される幅を有する細幅部とを備える。

さらに比較例のケース１０４はその一壁面から突出した主電極固定部分１０６を備える。主電極固定部分１０６はケース１０４側に狭幅部、ケース１０４と離隔した部分に広幅部を備える。ここで、広幅部の幅は一様である。この点において、図２で表されるように広幅部の幅がケースから離れる程漸減する本発明の広幅部２７とは相違する。そして比較例の広幅部と、同じく隣接する広幅部との間隔は幅１１０となるように構成されている。この幅１１０は主電極１００の細幅部の幅である幅１１２と等しい。また、狭幅部と隣接する狭幅部との間隔１１５は前述の主電極１００の太幅部と等しい。

ここで、主電極固定部分１０６が形成されるケース１０４の一壁面は主電極固定部分設置面１０３と定義する。さらに、比較例のケース１０４はステップ１０８を備える。ステップ１０８は主電極固定部分設置面１０３に形成される。そして主電極１００がケース１０４の所定位置に搭載されると、ステップ１０８と主電極１００とは接触する。比較例について、上述した以外の構成は図１、２などに示される本実施形態の構成と同様である。

図１１は前述の主電極１００をケース１０４に設置する方法について説明するための図である。主電極１００は図１１矢印方向に挿入される事でケース１０４に設置される。その際、主電極１００は主電極１００の細幅部が、幅１１０で表される広幅部同士の間隔を通過するように挿入される。従って、主電極１００の細幅部の幅１１２は、前述した広幅部同士の間隔を通過する部分において幅１１０と同等以下でなければならない。以後、このような制約を「主電極設置時の制約」と称する。図１２は主電極１００のケース１０４への設置後の図である。主電極設置時の制約により、主電極１００の広幅部は、主電極固定部分１０６の狭幅部の長さを超えてその長さ方向に連続的に、広幅部の幅を保つ事は出来ない。これは比較例のような主電極固定部分１０６を用いる限り課される制約である。

さらに比較例の主電極固定部分１０６が主電極を固定するためには主電極固定部分、主電極とが共に所定の設計値通りに形成されていなければならず高い設計精度と製造ばらつきの抑制が要求される。このような理由により、比較例の電力用半導体装置は不良率が高いという課題があった。

ところで、図１２のように搭載された主電極１００は、左右方向及び前後方向には動きが規制されるが、主電極１００の挿入方向と平行方向である上下方向には固定されていない。また、本発明の構成が備える主電極ガイド用溝に相当するものもなく主電極の固定が十分ではない。そこで比較例においては主電極のケースへの固定を十分行うために補足的な工程を要する。図１３は補足的な工程による主電極の固定について説明するための図である。図１３は図１２の主電極１００を含む断面図である。比較例においては図１３に示すように抜け止め防止部分１０２を含む主電極１００の部分に樹脂１１６で樹脂加工が施される。抜け止め防止部分１０２が樹脂に埋まるため主電極１００とケース１０４とは樹脂により固定される。このような樹脂加工の後にチップなどの保護のためにふた１１４が所定位置に搭載される。なお、ふたは比較例だけでなく、本発明の電力用半導体装置にも搭載される。前述のように、比較例においては樹脂加工による補足的な固定が必要である。さらに、比較例において行われる樹脂加工の効果を一層高めるため、比較例においては樹脂加工の前に主電極の表面粗さを増加させるための処理を行う事もある。

本発明は主電極の搭載後その固定のために特別の工程を要さない。なお、比較例においてはエポキシ樹脂１１６の下層にシリコーンゲル１１７が充填されており、IGBTチップ等を保護している。シリコーンゲルによるIGBTチップ等の保護は本発明の電力用半導体装置においても行われている。

上述してきたように、比較例の電力用半導体装置は、主電極固定部分１０６のみの効果では主電極の固定が不十分であるために抜け止め防止部分１０２形成及び樹脂加工などのための工程を要し、処理が複雑化する等の問題があった。また、主電極の搭載のためのケース所定位置への挿入時に、その挿入をガイドする機構がないために搭載位置精度が悪いという問題もあった。また、前述した「主電極設置時の制約」により主電極の幅が制約を受け、主電極の電流容量を十分確保できない事もあった。

本実施形態の構成によれば、上述した比較例の有する諸問題を解消する事ができる。まず、本実施形態では主電極２４はユニバーサルガイド２６、主電極ガイド用溝３０を含むステップ３１、ユニバーサルガイド形成面７２により固定されるためケース１２に対して３次元的に十分な搭載位置精度で固定されている。そのため、比較例で必要とした抜け止め防止部分を作成したり、樹脂加工したりする工程は必ずしも必要でなくなる。よって本実施形態の構成によれば比較例より簡素な工程で電力用半導体装置を製造できる。さらに本実施形態の構成によれば、主電極を主電極ガイド用溝に嵌合させたままスライドさせるだけで主電極のケースへの取り付けが行われるので、主電極の搭載を簡易かつ正確に行う事ができる。また、本実施形態の主電極の幅は、比較例において前述した「主電極設置時の制約」を受ける事はないので、特に主電極の一部分において他の部分と比較して幅を細める必要はない。よって、主電極の幅は電流容量を十分確保できる程度に任意に定める事ができる。

本実施形態ではユニバーサルガイド２６上面の形状とその底面の形状が一致するものとしたが本発明はこれに限定されない。すなわち、図１４−１６に示されるように、ユニバーサルガイド１３０の広幅部における上面が曲面を形成しており、その底面の形状と一致しない構成としても良い。なお、図１４、１５、１６はそれぞれ平面図、正面図、図１４、１５におけるC-C矢示図を表している。ユニバーサルガイド１３０により主電極１３８の固定を行っても、固定の効果は変わらないから本発明により得られる３次元的固定の効果を得られる。ここで、ユニバーサルガイド１３０を用いた場合の利点について図１７、１８を用いて説明する、図１７、１８はユニバーサルガイド１３０による主電極の固定の方法を説明するための図である。図１７、１８はそれぞれ平面図、C1-C1矢示図である。図１７，１８に示すように、ユニバーサルガイド１３０の形状により、主電極１３８の挿入方向の自由度を拡大する事ができる。故にこの場合、主電極の挿入方向がケース１３２の壁面と垂直方向でなくても主電極のケース１３２への固定ができる。

図１９は前述したユニバーサルガイド１３０と異なる形状のユニバーサルガイドについて説明するための図である。図１９(a)は主電極を示す。図１９(b)はケースの部分を示している。図１９(b)に記載のユニバーサルガイド２００を用いて図１９(a)に記載の主電極２０２を固定しても本発明の効果を失わない。この例ではユニバーサルガイド２００は狭幅部、広幅部双方の上面において曲面を有する。この構成により主電極２０２の挿入方向の自由度が増し、より簡易に主電極をケース２０４に固定する事ができる。主電極をケースに固定後の構成については図１９(c)に示す。

本実施形態ではユニバーサルガイドの広幅部２７は曲面を有するが本発明はこれに限定されない。ユニバーサルガイドが、弾性体で形成されており、ユニバーサルガイド形成面７２に近い方から順に狭幅部、広幅部を備えている限りにおいては主電極の３次元的な固定が可能であるから本発明の効果は得られる。なお、図１９に見られるような構造にあっては、特に主電極としての使用に限らず、そのサイズ等によって制御端子としての利用も可能であることは言うまでもない。

本実施形態では主電極の幅は一端で細くなる形状としたが本発明はこれに限定されない。すなわち主電極の幅は図２０に記載の主電極１２０のようにその幅が一定であっても良い。このような構成により主電極の電流容量を高める事ができ、より大電流を用いる電力用半導体装置にも対応できる。

本実施形態においては、主電極２４のケース１２に対する前後方向の固定は、主電極の厚さと「広幅部―ガイド形成面間距離」を一致させる事により行う。同様に左右方向、上下方向の固定についても、主電極を挟み込むように固定すべき部分同士の距離は主電極の厚さ又は幅と一致させていた。しかしながら本発明は前述のような主電極の固定方法に限定されない。すなわち、主電極を挟み込むように固定すべき部分同士の距離が主電極の厚さ又は幅よりも短くなるように定められていても本発明の効果は得られる。このように配置する事で主電極は、弾性体であるユニバーサルガイド２６により強固に固定される事ができる。

本実施形態においては、主電極を固定すべき部分にのみユニバーサルガイドを形成する事としたが本発明はこれに限定されない。すなわち、一定の規格を準備してその規格の範囲内で主電極が配置され得る全ての場所にユニバーサルガイドを設けておく事で、ユニバーサルガイドを含むケースの汎用化が可能である。この場合主電極の形状や搭載位置の異なる品種ごとにユニバーサルガイドを作り分ける必要がなくなる。よって高効率かつ低コストで電力用半導体装置を製造できる。

本実施形態では図１に示されるようにユニバーサルガイドが等間隔で配置されるが本発明はこれに限定されるものではない。ユニバーサルガイドが任意の場所に任意の間隔で配置されていても、本発明の効果である主電極の固定の効果は得られる。

実施の形態２
本実施形態は、ユニバーサルガイドを任意の配置に安価かつ容易に形成する事ができる電力用半導体装置に関する。本実施形態の電力用半導体装置は実施形態１の電力用半導体装置とユニバーサルガイドの形成方法が相違する。以下この相違点を中心に説明する。なお、本実施形態で記載しない電力用半導体装置の部分については実施形態１と同様であるものとする。

図２１は本実施形態の電力用半導体装置の平面図である。本実施形態の電力用半導体装置は後述するユニバーサルガイド部品などを固定すべきケース９４を備える。ケース９４はユニバーサルガイドを固定すべき壁面である壁面９９と壁面９７を備える。壁面９９と壁面９７にはそれぞれ、ユニバーサルガイドを備える部材であるユニバーサルガイド部品９０、９２が固定されている。ユニバーサルガイド部品９０、９２の壁面９９、９７への固定は接着剤などを用いて行われる。ユニバーサルガイド部品９０、９２は共に、板状の部材にユニバーサルガイドが固定されたり、或いは両者が一体成形されたりして形成される。ユニバーサルガイド部品９０には同一形状のユニバーサルガイドが直線的に複数形成されている。またユニバーサルガイド部品９０は壁面９９の長手方向全体に渡って等間隔でユニバーサルガイドを配置するように形成されている。ユニバーサルガイド部品９２はユニバーサルガイド部品９０が有するものよりは小型の同一形状のユニバーサルガイドが直線的に複数形成されている。また、ユニバーサルガイド部品９２は、壁面９７の長手方向の一部に等間隔にユニバーサルガイドを配置するように形成されている。

また、ユニバーサルガイド部品９０に形成されているユニバーサルガイドと、それと最近接するユニバーサルガイドとの間隔は、ユニバーサルガイド部品９２に形成されているユニバーサルガイドと、それの最近接するユニバーサルガイドとの間隔より長い。そしてユニバーサルガイド部品９０に形成されるユニバーサルガイドは、ユニバーサルガイド部品９２に形成されるユニバーサルガイドよりも幅、長さが長く形成されている。なお、ユニバーサルガイド部品９０と９２との間に見られる違いや、ケース壁面に固定するユニバーサルガイド部品の組み合わせやその個数などは、上述内容に限られるものではなく、電力用半導体装置の品種（仕様）に応じて任意に設定可能である。

上述したユニバーサルガイド部品９０のユニバーサルガイドによって主電極９６が固定される。また、ユニバーサルガイド部品９２のユニバーサルガイドによって主電極９８が固定される。主電極９６、９８はそれぞれユニバーサルガイド部品９０、９２に対応した形状を備える。従って主電極９６、９８は実施形態１と同様にケースに対して３次元的に固定されている。

このように本実施形態のユニバーサルガイドはケース９４の壁面にユニバーサルガイド部品を固定する事で形成されている事が特徴である。次いで、上述したユニバーサルガイド部品９０、９２の壁面９９、９７への固定方法について説明する。

図２２、２３は本実施形態のユニバーサルガイド部品９０の壁面９９への固定方法について説明するための図である。図２２は平面図であり、図２３(a)は斜視図である。図２２に示すように、ユニバーサルガイド部品９０、９２はケース９４の壁面の所定位置に取り付けられる前は独立した部品であり、あらかじめ所望の形状、配置等を考慮して製造されるものである。そして、本実施形態の壁面９９はユニバーサルガイド部品をケース壁面に固定する際に、ユニバーサルガイド部品の固定位置精度を向上させるために図２３(a)に示すステップ９３を備える。ステップ９３は壁面９９から突出した階段状の形状を有している。そして、ユニバーサルガイド部品９０は、図２３(a)に示すように、ユニバーサルガイド部品９０を前述のステップ９３に乗せるようにしてケース９４に固定される。このようなユニバーサルガイド部品９０の搭載方法を用いるとユニバーサルガイド部品９０の搭載位置はステップ９３により一義的に決められる事になるから位置精度良く搭載できる。そしてユニバーサルガイド部品９０の固定については、ユニバーサルガイド部品９０の壁面９９に接すべき部分又は、壁面９９或いはステップ９３のユニバーサルガイド部品９０と接すべき部分に塗布された接着剤により行われる。なお、図示しないがユニバーサルガイド部品９２についてもユニバーサルガイド部品９０と同様の方法で壁面９７に固定される。なお、ステップ９３はユニバーサルガイド部品９０の強度や寸法精度等との関係で無くても良い。またさらには、図２３（ｂ）の斜視図に示すように、ユニバーサルガイド側だけでなく主電極ガイド用溝をも一体成形により備えた構成をユニバーサルガイド部品９１として、ケース壁面とステップ上に接着するようにして固定しても良い。

図２４は主電極のユニバーサルガイドへの固定について説明するための平面図である。主電極９６はユニバーサルガイド部品９０が備えるユニバーサルガイドにより固定される。また、主電極９８はユニバーサルガイド部品９２が備えるユニバーサルガイドにより固定される。そして、前述したユニバーサルガイド部品９０、９２の壁面９９、９７への固定は少なくとも、主電極９６、９８をユニバーサルガイドに固定する前には行われている。

配線や電気容量等の制限から、大きさや形状の異なる主電極を同一電力半導体装置に用いる事がある。また、主電極の配置も品種によって異なる事が考えられる。また、少量生産の品種が固有の主電極の形状、配置等、例えば、ケースの長辺側のみにユニバーサルガイドを設け主電極が配置されるようにしているが、短辺側においても同様にユニバーサルガイドを設け主電極を配置することが考えられる。そのような場合にまで、実施形態１に記載したように、２回のモールド成形により主電極の搭載位置に対応したユニバーサルガイドをケースと一体的に製造する事は、個々に金型の準備が必要となりコスト面、作業性等の面から必ずしも効率的ではなかった。

本実施形態では任意の場所に任意の形状のユニバーサルガイドを簡易に形成する事ができる。すなわちユニバーサルガイドの大きさ、形状、配置などは、ユニバーサルガイド部品とその配置により任意に定める事ができるため、
様々な品種への対応を効率的に行う事ができる。また、実施形態１ではケースとユニバーサルガイドが一体的に形成されていたため、原則としてケースは特定品種専用となっていたが本発明ではケースを汎用とし、ユニバーサルガイド部品を特定品種専用とする事ができるので安価に電力用半導体装置を製造する事ができる。

実施の形態３
本実施形態はワイヤーボンディングにより主電極と所定位置との接続が行われる電力用半導体装置に関する。図２５は本実施形態の特徴部分を示す斜視図である。本実施形態では実施形態１と構成が異なる部分についてのみ説明する。本実施形態で説明しない本実施形態の電力用半導体装置の部分については実施形態１と同様であるものとする。

本実施形態は主電極１４０を備える。主電極１４０はケース１４４に固定されている。実施形態１と同様に主電極の固定はケース１４４、ユニバーサルガイド１４２、ステップ１４３とにより行われている。また、本実施形態の主電極はその全体において幅が一定である。本実施形態の主電極１４０はステップ１４３上（溝部との嵌合部分）にその一端を備える。ここで、主電極１４０がステップ１４３上における主電極１４０の上面を面１４５と定義する。面１４５とIGBTチップ１４８の所定位置とはワイヤーボンディングされる。ワイヤーボンディングにより面１４５とIGBTチップ１４８の所定位置とはワイヤ１４６により接続される。なお、面１４５はIGBTチップ１４８と導通している所定位置と接続されていても良い。

図２６−２８はそれぞれ、図２５の平面図、正面図、図２６、２７におけるD-D矢示図である。図２８に示す通り、主電極１４０はステップ１４３上においてその一端を備える。なお図２６、２７においてはワイヤ１４６を省略している。

実施形態１、２においては、主電極からIGBT等への配線は主電極の所定位置へのはんだ付けにより行っていた。他の配線方法としてワイヤーボンディングで配線を行う事が考えられるが、ワイヤーボンディングにより主電極からIGBT等への配線を行うためには主電極がケースなどに３次元的に強固に固定されている必要がある。しかしながら実施形態１の比較例のような構成では主電極の固定がワイヤーボンディングを行い得る程十分ではないためワイヤーボンディングを使用して配線（接続）する事は出来なかった。

本実施形態の構成によれば、主電極がユニバーサルガイド１４２等により３次元的に強固に固定されているため、ワイヤーボンディングによる主電極からIGBT等への配線を行う事ができる。故に上述のようなはんだ付けによる弊害を回避し、高歩留まりの電力用半導体装置の製造ができる。

実施形態１の電力用半導体装置の斜視図である。 実施形態１の主電極の固定方法を説明する図である。 図４、５のA-A矢示図である。 実施形態１の主電極の固定方法を説明する平面図である。 実施形態１の主電極の固定方法を説明する正面図である。 実施形態１の主電極のユニバーサルガイドへの挿入方法を説明する平面図である。 図６のB1-B1矢示図である。 実施形態１の主電極のユニバーサルガイドへの挿入方法を説明する平面図である。 実施形態１の主電極のユニバーサルガイドへの挿入方法を説明する平面図である。 図９のB-B矢示図である。 実施形態１の比較例における主電極の挿入方法について説明する斜視図である。 実施形態１の比較例における主電極の固定方法について説明する斜視である。 実施形態１の比較例における主電極の樹脂加工による固定について説明する主電極断面図である。 実施形態１のユニバーサルガイドの変形例を説明する平面図である。 実施形態１のユニバーサルガイドの変形例を説明する正面図である。 実施形態１のユニバーサルガイドの変形例を説明する図１４、１５のC-C矢示図である。 実施形態１のユニバーサルガイドの変形例において主電極の挿入方法を説明する平面図である。 実施形態１のユニバーサルガイドの変形例において主電極の挿入方法を説明する図１７のC1-C1矢示図である。 実施形態１のユニバーサルガイドの変形例について説明する斜視図である。 実施形態１の主電極の変形例について説明する斜視図である。 実施形態２の電力用半導体装置の構成について説明するための平面図である。 実施形態２のユニバーサルガイド部品の取り付け方法について説明する平面図である。 実施形態２のユニバーサルガイド部品の取り付け方法について説明する斜視図である。 実施形態２の主電極の取り付けについて説明する平面図である。 実施形態３の主電極とIGBT等との接続について説明する斜視図である。 実施形態３の構成について説明する平面図である。 実施形態３の構成について説明する正面図である。 実施形態３の構成について説明する図26、27のD-D矢示図である。

符号の説明

１２ ケース
２４ 主電極
２６ 突起部（ユニバーサルガイド）
２７ 広幅部
８２ 狭幅部

Claims (6)

1. 半導体チップと、
   前記半導体チップを囲繞するケースと、
   前記半導体チップと電気的に接続される主電極と、
   前記ケースの壁面又は前記ケースに取り付けられた部材の壁面に形成された突起部とを備え、
   前記突起部は、幅が狭く形成された狭幅部と、
   前記狭幅部よりは前記突起部が支持される場所から離隔した部分に前記狭幅部より幅の広く形成された広幅部とを備え、
   弾性を有する材料で形成され、
   前記主電極は前記狭幅部と前記広幅部とにより前記主電極の一部が覆われるようにして固定される事を特徴とする電力用半導体装置。
2. 前記主電極の幅は、前記ケース又は前記ケースに取り付けられた部材の前記突起部が形成された面から前記突起部の伸びる方向と同方向に、前記狭幅部の長さより長く一定幅を保つ事を特徴とする請求項１に記載の電力用半導体装置。
3. 前記突起部は少なくとも前記ケース又は前記部材の一壁面には等間隔で複数形成されている事を特徴とする請求項１又は２に記載の電力用半導体装置。
4. 前記突起部は、前記突起部を備える主電極固定用部材を前記ケース又は前記部材の壁面に固定する事で形成される事を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力用半導体装置。
5. 前記ケースの壁面から突出し、前記突起部とともに前記主電極を固定するステップ部分を備える事を特徴とする請求項１に記載の電力用半導体装置。
6. 前記ステップ部分に形成される主電極ガイド用溝を備え、
   前記主電極ガイド用溝の幅は前記主電極の幅と一致し、
   前記主電極は前記主電極ガイド用溝に嵌合するように配置される事を特徴とする請求項５に記載の電力用半導体装置。

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