JP2009146944A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体モジュールから外部に延びる端子と配線基板とが接続された半導体装置に関し、半導体モジュールから外部に延びる端子と配線基板とがネジやはんだを使用せず簡素な構成でかつ配線基板に強い応力ストレスを与えずに十分低い接触抵抗で接続される半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体モジュールの筐体１５と、該筐体の内部から外部に延びる金属端子１０と、該筐体の内部に配置され該金属端子と電気的に接続された半導体素子２４と、表面に配線パターン３６が形成され該金属端子を介して該半導体パッケージと接続された配線基板３４とを備える。該金属端子は、該筐体の外部において、該筐体の外面に面接触した接合部分１２と、該接合部分に対向するように離間して配置された弾性部分１１とを有し、該配線基板は、該接合部分と該弾性部分に挟まれ、該配線パターンと該接合部分は、圧接により金属接合される。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体モジュールの端子と半導体モジュールの外部のプリント基板(配線基板)とが簡素な構成で接続される半導体装置に関するものである。

例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)モジュールやIPM(Intelligent Power Module)などの半導体モジュールは外部に延びる端子を備えることが一般的である。前述の端子は半導体モジュールが内包する半導体素子と、半導体モジュール外部の配線基板との電気的接続を行うものである。ここで「半導体モジュール外部の配線基板」としてPCB(Print Circuit Board)が挙げられる。以後、半導体モジュールと配線基板とが端子を介して接続されたものを半導体装置と称する。

上述のような半導体装置において、端子と配線基板との間の接触抵抗は低い方が好ましい。従って、端子と配線基板との接合を強固なものとするため、両者の接続はネジを用いたりはんだを用いたりすることが一般的であった。

特開平５−２７５８７２号公報 特開２００２−２５７２０号公報 特開平１０−１８９１０８号公報 特開２００２−２４６７７０号公報 特開平７−２１１３６３号公報 特表２００２−５０１２９１号公報 特開２００２−９３４８０号公報 特開２００７−３５２９１号公報 特開平６−１８８０４５号公報

しかし、環境負荷への配慮からはんだの使用は回避するのが好ましい。またネジを用いた接続も端子数が多い場合などには作業が複雑になるため回避することが好ましい。これらの観点から、例えば前述のネジによる接続箇所を従来より低減し、補足的にバネを用いて端子と配線基板との接続を行うことが考えられる。しかしながらこの場合、ネジ止め部分に力が集中したり、接続部分にかかる力が弱まり接触不良を起す端子が生じたりするなどの問題が考えられる。さらにバネを介することにより、接続箇所が増えるから接触抵抗が増大する問題もある。またこのような押し付けによる固定では配線基板に定常的に応力ストレスをかけることになり配線基板にとって好ましくない。

前述したように、端子と配線基板との接続を行う際には、ネジ締めによる場合には作業が複雑化したり配線基板のネジ止め部に力が集中したりする問題があった。また、接続をはんだで行うことは環境負荷の観点から好ましくない問題があった。また、接続をバネにより行うことは接合の強度不足による接触抵抗増大の問題があった。

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、半導体モジュールから外部に延びる端子と配線基板とが、ネジやはんだを使用せず簡素な構成でしかも配線基板に強い応力ストレスを与えずに十分低い接触抵抗で接続される半導体装置を提供することを目的とする。

本願の発明にかかる半導体装置は、
半導体モジュールの筐体と、
該筐体の内部から外部に延びる金属端子と、
該筐体の内部に配置され、該金属端子と電気的に接続された半導体素子と、
表面に配線パターンが形成され、該金属端子を介して該半導体パッケージと接続された配線基板とを備え、
該金属端子は、該筐体の外部において、該筐体の外面に面接触した接合部分と、該接合部分に対向するように離間して配置された弾性部分とを有し、
該配線基板は、該接合部分と該弾性部分に挟まれ、
該配線パターンと該接合部分は、圧接により金属接合されていることを特徴とする。

本発明にかかる半導体装置は、
半導体モジュールの筐体と、
該筐体の内部から外部に延びる金属端子と、
該筐体の内部に配置され、該金属端子と電気的に接続された半導体素子と、
表面に配線パターンが形成され、該金属端子を介して該半導体パッケージと接続された配線基板とを備え、
該金属端子は、該筐体の外部において、該接合部分に対向するように離間して配置された弾性部分を有し、
該配線基板は、該弾性部分と該筐体とに挟まれ、
該配線パターンと該弾性部分は、圧接により金属接合されていることを特徴とする。

本発明により簡素な構成で半導体装置の特性の向上、維持が可能である。

実施の形態1
本実施形態は半導体モジュールと配線基板とが簡易な方法で接続される半導体装置に関する。本実施形態の半導体装置は図１Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに示される。図１Ａは半導体モジュール１３と端子１０との構成を説明する図である。図１Ｂは端子１０の半導体モジュール１３外部に延びる部分などを説明する図である。図１Ｃは端子１０による配線基板３４の固定を説明する図である。図１Ｄは配線基板３４について説明する図である。なお、図１Ａ、Ｂでは説明の便宜上、配線基板の記載が省略されている。

図１Ａに示されるように本実施形態の半導体装置は、半導体モジュール１３と半導体モジュール１３内部から外部に延びる金属端子１０とを備える。半導体モジュール１３は半導体素子などを筐体１５内部に収容し、外部と電気的な接続をとるものである。半導体モジュール１３の底面にはベース板２２が配置されている。ベース板２２はその下に放熱フィン（不図示）などの放熱手段を接触させるための平面を備える板である。ベース板２２は後述する半導体素子で発生した熱を前述の放熱手段に伝達する前に、ベース板２２全体に渡って広い範囲に熱を広げる。なお、半導体モジュールが外部への放熱を行う必要がない場合についてはベース板２２が省略されることがある。

ベース板２２の上方（半導体モジュール１２の外表面でない方向）には絶縁板３０が配置される。絶縁板３０は金属箔を付着させベース板２２とはんだ付けされることが多い。しかし放熱グリースなどを介して両者を接触させるだけでも良い。本実施形態においてはベース板２２と絶縁板３０とははんだ３２により接着されている。

絶縁板３０のベース板２２と逆の面には回路配線パターン２８が形成される。回路配線パターン２８にははんだ２６により半導体素子２４が接続される。ここで、回路配線パターン２８、半導体素子２４、金属端子１０などの間はアルミワイヤやワイヤボンドで接続される。回路配線パターン２８と金属端子１０との接合ははんだ付けや超音波接合などを用いても良い。図１Ａではこれらの接合の一例として金属端子１０と半導体素子２４とがアルミワイヤー１８で接続された構成が示されている。この接続は金属端子１０の半導体モジュール１３内部に配置される部分に対して行われるものである。

前述した半導体素子２４などについて必要な接合（配線）が行われると充填材２０によって筐体１５の所定部分が充填される。充填材２０としては樹脂などが用いられる。さらに、充填材２０と一定間隔の空隙１６を挟んでふた１４が配置される。ふた１４は筐体１５と共に半導体素子２４などを保護する。

半導体素子２４などと接続されるためにアルミワイヤー１８により接続された金属端子１０は半導体モジュール１３内部から外部に延びる部分を備える。以後、金属端子１０の形状について図１Ｂを参照して説明する。図１Ｂは本実施形態の金属端子１０の側面図である。本実施形態の金属端子１０は弾性を有する金属で一体的に形成されるものであるが、以後の説明の便宜上、３つの部分に分割してそれぞれに名称を付与する。すなわち、金属端子１０のうち半導体モジュール１３内部に配置される部分を内部端子１９と称する。また、金属端子１０のうち筐体１５と面接触する部分を接合部分１２と称する。接合部分１２は平坦な板状の形状である。また、金属端子１０のうち前述の接合部分１２と一定距離だけ離隔して接合部分１２と相対する面を備える部分を弾性部分１１と称する。

弾性部分１１の接合部分１２と相対する面は曲面である。この曲面について説明するために、弾性部分１１の接合部分１２と接続されている部分を「第一の側辺」と称する。一方弾性部分１１の「第一の側辺」と反対側の側辺を「第二の側辺」と称する。そして、前述の曲面は「第二の側面」においては接合部分１２と離れる方向にテーパー形状となっている。

このように本実施形態の金属端子１０は弾性部分１１、弾性部分１１と接する接合部分１２、接合部分１２と接する内部端子１９とに区別することができる。なお、弾性部分１１と接合部分１２とはコの字状の形状を形成しており開放部を備えている。

図１Ｃは金属端子１０に配線基板３４が固定される様子を示す図である。配線基板３４はその表面に配線パターン３６を備える。配線パターン３６は金属端子１０を介して半導体素子２４と電気的に接続されるものである。このような配線パターン３６を備える配線基板３４は、コの字状に形成された金属端子１０に対し図１Ｃ矢印方向に挿入されることにより、図１Ｃの位置に配置されている。なお、接合部分１２と、弾性部分であって接合部分１２と相対する曲面との再近接する場所における両者の距離は配線基板３４と配線パターン３６の厚みの和よりも短く形成されている。したがって図１Ｃのように配置された配線基板３４は、弾性部分１１と接合部分１２とに挟まれ主に弾性部分１１から微弱な応力を与えられる。

図１Ｄは前述した配線基板３４および配線パターン３６の斜視図である。図１Ｄから分かるように配線基板３４の先端部分には、金属端子とコンタクトされるべき配線パターン３６が形成されている。図１Ｄに示される配線パターン３６は、図１Ｃから把握されるように、金属端子１０の前述した接合部分と接触している。そして、本実施形態において、弾性部分１１と接合部分１２とが配線基板３４を挟む力は、配線基板に弾性部分１１と接合部分１２とが接触する程度の弱いものである。

さらに、本実施形態の接合部分１２と配線パターン３６とは圧接により金属結合されている。圧接の方法は特に限定しないが、本実施形態では図１Ｃにおける矢印を含む平面に対して平行方向に金属端子１０若しくは配線基板３４をしゅう動させることにより行われている。

本実施形態の構成は上述の通りである。本実施形態では、配線基板３４に形成される配線パターン３６と、半導体素子２４とは金属端子１０を介しており他の固定部品や補強手段を要しない。すなわち、金属端子１０と配線パターン３６とは金属接合しているから配線基板３４は半導体モジュールに対して十分強固に固定されている。よって金属端子１０と配線基板３４とをネジ固定したり、はんだ付けしたりする工程が不要である。よって本発明の構成によれば簡素な構成により半導体装置を形成することができる。

また、例えば弾性部分１１と接合部分１２とが相対する領域において両者の最近接する部分における弾性部分１１と接合部分１２との距離を、配線パターン３６および配線基板３４との厚さの和より十分短くすることが考えられる。この場合、金属端子１０の弾性力により配線基板３４は強固に固定され得る。しかし、この場合金属端子１０の配線基板３４に対する応力がかかり続けるため配線基板３４のダメージなどの問題が生じると考えられる。本実施形態の構成によればこの問題も解決できる。すなわち、本実施形態の金属端子の弾性力による配線基板の固定は補足的なものであり配線基板を強固に固定するものではない。本実施形態では前述の固定は金属端子１０と配線パターン３６とが金属結合することにより行われている。従って、半導体基板に対し定常的に強い応力をかけないから配線基板などへのダメージは回避できる。

また、金属端子１０と配線パターン３６との圧接時のしゅう動は、配線基板３４の配線パターンが形成された面と平行方向に行われるため、金属端子への負荷（応力）が過大となることはない。従って金属端子に補強手段を設けて金属端子を補強するなどの余分な工程が不要となる。また、前述のしゅう動時およびその後においても接合部分１２が筐体１５と面接触しているから、接合端子の位置を安定させることができる。

また、本実施形態の金属端子１０の一部である接合部分１２が筐体１５と面接触しているため金属端子が固定されたまま圧接を行うことができる。これにより金属端子１０と配線パターンとの強固な接合を行うことができる。

また、本実施形態の構成によれば、金属端子１０と配線パターン３６とが金属接合されているから両者の接触抵抗を低減できる。特に半導体素子２４がパワーデバイスなどであるときは、低抵抗化が要求されている。ところが、半導体素子と配線基板との間に、金属端子だけでなく固定や補強のための部材を介すると接触抵抗が増大するため半導体装置の特性劣化につながる問題があった。しかしながら本発明の構成によれば、半導体素子と配線基板とは金属端子のみを介して接続され、しかも配線基板の配線パターンと金属端子とは金属接合しているから半導体装置を低抵抗化できる。本実施形態の構成は、２００Ａ程度以下の電流を流す端子と配線基板間の接続において特に有効である。

本実施形態では金属端子１０と配線パターン３６とが金属結合しているが本発明はこれに限定されない。配線基板のより強固な固定のために、例えば、配線基板３４の配線パターン３６が形成されない面と弾性部分１１とが金属結合されていても本発明の効果を得られる。また、配線基板３４の金属端子１０に対する固定のためには、配線基板の配線パターン以外の部分で金属接合が行われていてもよい。

実施の形態２
本実施形態は簡易な製造工程で形成できる金属端子の形状に関する。図２に本実施形態の金属端子４０および半導体モジュールの筐体４２を示す。本実施形態は金属端子４０の形状を除き金属端子の材料も含めて実施の形態１と同様である。金属端子４０は筐体４２から垂直方向に立つように配置されている。金属端子４０の特徴は、金属端子４０が曲げ加工なしに形成されている点にある。すなわち、金属端子４０の弾性部分、接合部分の間隔は切り欠き部分で形成されている。したがって簡素な工程で金属端子を形成できる。また、前述した切り欠きは容易に任意の形状に成形できるから金属端子の形状の自由度が高い。

実施の形態３
本実施形態は配線基板にかかる応力を分散できる半導体装置に関する。本実施形態の金属端子の斜視図を図３に示す。なお、本実施形態の半導体装置の構成は後述する金属端子の形状を除き実施形態１と同様である。

図３に示されるように本実施形態の金属端子５０は弾性部分５２と接合部分５４を備える。接合部分５４については実施形態１と同様の構成である。一方弾性部分５２は実施形態１で定義した「第一の側辺」においては実施形態１と同様である。しかし「第二の側辺」においては、第二の側辺から第一の側辺に向かう方向に切り込みが入れられており、複数（３本）の帯状部分が形成されている。

実施形態１で記載した通り、金属端子の接合部分の弾性部分に面する面と、接合部分と相対する弾性部分の面との最近接距離は配線基板および配線パターンの厚さより短くなっている。従って、配線基板および配線パターンは弾性体である金属端子によって微弱な応力を与えられている。実施形態１の構成では弾性部分が１の帯状の形状であるから前述の応力が配線基板の特定箇所へ集中することが考えられる。このような応力集中により、金属端子と配線パターンとの接触面積低下および金属端子又は配線パターンの特定箇所への電流集中の問題などが起こると考えられる。

本実施形態の構成によれば前述の問題を回避できる。すなわち、本実施形態の弾性部分５２はその「第二の側辺」から「第一の側辺」に向かって切り込みを有する。そのため、弾性部分５２は複数の部分で配線基板に対し応力を及ぼす。また、弾性部分５２と配線基板との接触面積も拡大する。故に配線基板に対する応力が分散される。これにより前述した電流集中などの問題を回避できる。

なお、本実施形態においては切り込みによる帯状部分の数は３であるが特に３に限定されず適宜定めれば良い。また前述したように配線基板への応力を分散する効果を得られる限りにおいては前述の切り込みの形状は特に限定されるものではない。

さらに、前述した応力分散の効果を高める構成を図４A、Bに示す。図４Aは図３の変形例についての斜視図であり、図４Bは図４Aの側面図である。図４A、Bが図３の構成と異なるのは、前述の複数の帯状部分について、金属端子の接合部分と再近接する部分が一直線上に並ばないように前述の帯状部分が配置されている点である。このように弾性部分の「第二の側辺」から「第一の側辺」に向かう方向に位置をずらして各帯状部分の最近接部を配置することにより、図３を用いて説明した効果がより顕著になる。すなわち、配線基板に対する応力分散効果が高い。

なお、図４A、Bに示す構成についても、弾性部分が配線基板に及ぼす応力を分散する限りにおいては帯状部分の形状はこれに限られない。

実施の形態４
本実施形態は配線基板が金属端子に対してより強固に固定される半導体装置に関する。本実施形態は斜視図である図５Aおよび側面図である図５Bを参照して説明する。なお、本実施形態における半導体装置の構成は図５A、Bに示す金属端子および、図５Bに示す配線基板を除き実施の形態１と同様である。

本実施形態の金属端子７０は実施形態３の弾性部分と同様に切り込みが形成されており、３の帯状部分を備える。そして３の帯上部分のうち１の帯状部分については「第二の側辺」において、図５Aに示すかぎ状部分７２を備える。かぎ状部分７２のかぎ状となる部分は接合部分に向かう方向に延びている。また、本実施形態の配線基板８０は、このようなかぎ状部分７２と嵌合が可能なように孔７８を備える。

図５Bに配線基板８０の孔７８と弾性部分７４に備わるかぎ状部分７２とが嵌合し接続されている半導体装置を示す。本実施形態の構成によれば、金属端子と接続されている配線基板が不慮の力によって外れる事を回避できる。これは、例えば、配線基板を金属端子から外す必要のある場合において、配線基板の配線パターンと金属端子とが圧接されていない場合には、金属端子の弾性による配線基板の固定に加えてより強固な固定に寄与するため有効である。

本実施形態の弾性部分は切り込みを備えるがこれは本発明の必須要件ではない。すなわち、金属端子に形成されたかぎ状部分と、それに嵌合する孔が配線基板に形成されている限りにおいては、かぎ状部分の配置・形状などは特に限定されない。

実施の形態５
本実施形態は電気的特性を改善した半導体装置に関する。本実施形態において言及しない構成については実施の形態１と同様である。本実施の形態の構成は最初に図６A、B、C、Dを参照して説明する。本実施形態の金属端子は、筐体９４の外部に延びる部分において弾性部品９０と高電気伝導度部品９２とを備える。

弾性部品９０は高電気伝導度部品９２より弾性の高い材料で形成されている。そして、弾性部品９０は開口部が広くなるように成形されたコの字上の形状である。そして弾性部品９０は図６Cに示すようにその一部に弾性部品かぎ状部分９６を備える。弾性部品かぎ状部分９６は前述のコの字状の形状の内側に向かう方向に配置されている。

一方、高電気伝導度部品９２は弾性部品９０よりも電気伝導度の高い材料で形成されている。そして、高電気伝導度部品９２はその先端部に高電気伝導度部品かぎ状部分９７を備える。この高電気伝導度部品かぎ状部分９７は筐体９４の方向に形成される。

弾性部品９０および高電気伝導度部品９２は図６Bに示すように嵌合される。すなわち、弾性部品かぎ状部分９６および高電気伝導度部品かぎ状部分９７とが嵌合するように接続される。弾性部品９０はさらに筐体９４ともその一部が接触している。

本実施形態の弾性部品９０のように、弾性を備える材料は高伝導度化が困難である。故に、弾性体は弾性が低い金属より電気伝導度が低い。そして、本実施形態のように半導体装置の金属端子として弾性体を用いると、十分な電気伝導度を得られず金属端子の厚さを厚くする必要が生じるなどの問題があった。また、弾性体は熱処理に劣化しやすいため、金属端子として弾性体を用いると半導体モジュールなどを形成する際の熱工程に制約が加えられる問題があった。

しかしながら、本実施形態の構成によれば、金属端子を弾性部品９０および高電気伝導度部品９２とに分けているため前述の問題を回避できる。すなわち、配線基板に応力を加えるべき弾性部品９０は弾性体で形成しているから、配線基板の金属端子への固定が可能である。一方、弾性を要せず高い電気伝導度が求められる弾性部品９０以外の部分は高電気伝導度部品９２で形成するから端子の厚さ（断面積）を低減できる。また、本実施形態の高電気伝導度部品９２は弾性体でないから半導体モジュール製造の際に行う熱処理によって劣化しない。よって半導体モジュールの製造段階において所望の熱処理を行うことができる。

さらに、本発明の構成は弾性部品９０が備える弾性部品かぎ状部分９６と、高電気伝導度部品９２が備える高電気伝導度部品かぎ状部分９７とが引っかかるようにして、両者を固定し抜け止めを行うことができる。故に簡素な製造工程で本発明の効果を得ることができる。

また、図６Dに示すように、絶縁材で形成された連結材９８により弾性部品９０を複数連結すると、高電気伝導度部品９２への取り付に用いても良い。このように連結材９８によって弾性部品９０の取り扱いが容易になり、高電気伝導度部品９２への装着も容易化する。

本実施形態は図６A、B、C、Dに表される構成に限られず、図７のような構成としても良い。図７においては、筐体１１６内部から延びる高電気伝導度部品１１０の一端と、弾性部品１１４の一端とが連結部分１１２において連結される。この連結は溶接でもよいし接触抵抗を考慮して適宜行われる。

本実施形態は図６A、B、C、Dに表される構成に限られず、図８のような構成としても良い。図８においては高電気伝導度部品１２２の一端と、弾性部品１２４の一端とが連結部分１２３において連結される。

本実施形態は図６A、B、C、Dに表される構成に限られず、図９のような構成としても良い。図９においては高電気伝導度部品１３２の一端と、弾性部品１３４の一端とが連結部分１３３において連結される。

本実施形態は図６A、B、C、Dに表される構成に限られず、図１０のような構成としても良い。図１０においては高電気伝導度部品１４２の一端と、弾性部品１４４の一端とが連結部分１４３において連結される。

本実施形態は図６A、B、C、Dに表される構成に限られず、図１１のような構成としても良い。図１１においては高電気伝導度部品１５２の一端と、弾性部品１５４の一端とが連結部分１５３において連結される。そして配線基板は弾性部品１５４と筐体１１６とに挟まれる。このような構成では高電気伝導度部品１５２を筐体１１６と面接触するように加工する必要がないから工程を簡略化できる。

本実施形態は図６A、B、C、Dに表される構成に限られず、図１２のような構成としても良い。図１２においては高電気伝導度部品１６２、１６６の一端と、弾性部品１６４、１６８の一端とが連結部分１６３、１６７においてそれぞれ連結される。なお、図８〜図１２の構成のようには高電気伝導度部品の一端と、弾性部品の一端とが同一方向を向くように接続されることとすると、精度の高い接合が可能である。その他本発明の範囲を超えない限度において様々な変形が考えられる。

実施の形態６
本実施形態は金属端子の弾性部分がばね材を備える半導体装置に関する。本実施形態において言及しない点は実施の形態１と同様である。本実施の形態は図１３を参照して説明する。本実施形態の半導体装置は、筐体１０５から延びる接合部分１０４と連結している弾性部分１０２を備える。弾性部分１０２は前述した「第一の側辺」から「第二の側辺」に向かう方向と垂直方向の切り欠きを備える。この切り欠きは弾性部分１０２に帯状部分１０１を形成している。さらに本実施形態では前述の帯状部分１０１を覆うようにバネ材１００が配置されている。

このような金属端子に配線基板が挿入されると、配線基板はバネ材１００と接合部分１０４とに挟まれる。本実施形態においてはバネ材１００が弾性を有するから金属端子のその他の部分は非弾性体で形成されていても良い。これにより金属端子のバネ材以外の部分を電気伝導度の観点から最適な材料とできるなど特性の観点から最適化できる。

なお、本実施形態においてバネ材１００は、筒状あるいはコイル状のバネ材であってもよいし、バネ材が巻き付け機などで巻きつけられた物であっても良い。また、圧接の要否は要求される配線基板の固定強度に応じて適宜定めれば良い。

実施の形態７
本実施形態は電流容量などの要請に応じて金属端子の構成を変更した半導体装置に関する。本実施形態において言及しない点は実施の形態１と同様である。本実施の形態は図１４A、Bを参照して説明する。本実施形態は第２の金属端子１７０を備える点に特徴がある。図１４Aに示されるように第２の金属端子１７０は筐体１７１内部から延びる部分において湾曲した部分を有する。図１４Bに示すように第２の金属端子１７０の湾曲した部分は、配線基板１７２が備える配線パターン１７４と接触する。

第２の金属端子１７０は金属端子１０と異なり、配線基板１７２との接触は弱く、配線基板１７２を固定するものではない。しかしながら、半導体装置を構成する金属端子はその全てが大電流を流すわけではない。また、配線基板の固定も全ての金属電極によって行う必要がない場合がある。そのような場合にまで実施の形態１で説明した金属端子１０を用いることは、非経済であったり、作業工程が複雑化したりする問題が生じると考えられる。そこで本実施形態のように第２の金属端子１７０を、例えば制御端子やセンサー端子などの比較的低電流の金属端子としてもちいることにより、簡素な構造になり工程も容易化できる。

実施の形態８
本実施形態は半導体モジュールのレイアウト自由度を向上させることができる半導体装置に関する。本実施形態において言及しない点は実施の形態１と同様である。本実施形態は図１５および図１６を参照して説明する。図１５に示す配線基板１８０は四角形の孔１８２および四角形の孔１８２と接する配線パターン１８４を備える。また、図１６に示す配線基板１９０は円形の孔１９２および円形の孔１９２と接する配線パターン１９４を備える。四角形の孔１８２、円形の孔１９２ともに配線基板の端部ではなく中央付近に配置されている。

一般的に、金属端子と接続される配線基板の配線パターンは、配線基板の端（外周部）に形成される。しかし、本実施形態のように配線基板中央付近に配置しそれと対応する孔を形成すると、金属端子を前述の孔を貫通するように配置でき、半導体モジュールのレイアウト自由度が高くなる。図１６のように孔が四角形の孔１８２であるときは、配線基板を固定する際に四角形の孔１８２の鋭角部分に大きな応力がかかることも考えられるが、図１６のように円形の孔１９２を設けると前述の問題が緩和される。

実施の形態１の構成を説明する図である。 実施の形態２の構成を説明する斜視図である。 実施の形態３の金属端子を説明する斜視図である。 Ａは実施の形態３における金属端子の変形例を説明する斜視図である。Ｂはその正面図である。 Ａは実施の形態４の金属端子を説明する図である。Ｂはその正面図である。 実施の形態５の金属端子を説明する図である。 実施の形態５における金属端子の変形例を説明する正面図である。 実施の形態５における金属端子の変形例を説明する正面図である。 実施の形態５における金属端子の変形例を説明する正面図である。 実施の形態５における金属端子の変形例を説明する正面図である。 実施の形態５における金属端子の変形例を説明する正面図である。 実施の形態５における金属端子の変形例を説明する正面図である。 実施の形態６における金属端子の構成を説明する斜視図である。 Ａは実施の形態７における金属端子を説明する斜視図である。Ｂは正面図である。 実施の形態８の配線基板について説明する図である。 実施の形態８の配線基板について説明する図である。

符号の説明

１０ 金属端子
１１ 弾性部分
１２ 接合部分
１３ 半導体モジュール
１５ 筐体
２４ 半導体素子
３４ 配線基板
３６ 配線パターン
７２ かぎ状部分
９０ 弾性部品
９２ 高電気伝導度部品
９６ 弾性部品かぎ状部分
９７ 高電気伝導度部品かぎ状部分
１００ バネ材
１７０ 第２の金属端子

Claims (12)

1. 半導体モジュールの筐体と、
   前記筐体の内部から外部に延びる金属端子と、
   前記筐体の内部に配置され、前記金属端子と電気的に接続された半導体素子と、
   表面に配線パターンが形成され、前記金属端子を介して前記半導体パッケージと接続された配線基板とを備え、
   前記金属端子は、前記筐体の外部において、前記筐体の外面に面接触した接合部分と、前記接合部分に対向するように離間して配置された弾性部分とを有し、
   前記配線基板は、前記接合部分と前記弾性部分に挟まれ、
   前記配線パターンと前記接合部分は、圧接により金属接合されていることを特徴とする半導体装置。
2. 半導体モジュールの筐体と、
   前記筐体の内部から外部に延びる金属端子と、
   前記筐体の内部に配置され、前記金属端子と電気的に接続された半導体素子と、
   表面に配線パターンが形成され、前記金属端子を介して前記半導体パッケージと接続された配線基板とを備え、
   前記金属端子は、前記筐体の外部において、前記接合部分に対向するように離間して配置された弾性部分を有し、
   前記配線基板は、前記弾性部分と前記筐体とに挟まれ、
   前記配線パターンと前記弾性部分は、圧接により金属接合されていることを特徴とする半導体装置。
3. 前記弾性部分は、第１の側辺において前記接合部分と連結され、前記第１の側辺とは反対側の第２の側辺において前記接合部分との間隔がテーパー状に広がっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
4. 前記接合部分と前記弾性部分は、一枚の平坦な金属板により形成され、
   前記接合部分と前記弾性部分は、前記金属板に形成された切り欠きにより離間していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
5. 前記弾性部分は、前記第２の側辺から前記第１の側辺に向かう方向へ形成された切り込みにより、第１の帯状部分と第２の帯状部分に分離されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
6. 前記第１の帯状部分の前記接合部分との最近接部分と、前記第２の帯状部分の前記接合部分との最近接部分とは、前記第２の側辺から前記第１の側辺に向かう方向において位置がずれていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記配線基板に孔が形成され、
   前記第１の帯状部分の先端にかぎ状部分が形成され、
   前記かぎ状部分は前記孔に嵌合されることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
8. 前記金属端子の前記弾性部分以外は前記弾性部分よりも電気伝導度の高い材料で形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
9. 前記弾性部分に第１のかぎ状部分が形成され、
   前記接合部分に第２のかぎ状部分が形成され、
   前記第１のかぎ状部分と前記第２のかぎ状部分が嵌合されることにより、前記弾性部分と前記接合部分が連結されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
10. 前記弾性部分は平板部を有し、
    前記平板部の一部にバネ材が取り付けられ、
    前記配線基板は、前記接合部分と前記バネ材に挟まれることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
11. 前記筐体の内部から外部に延びる第２の金属端子を更に備え、
    前記半導体素子は前記第２の金属端子と電気的に接続され、
    前記配線基板の表面に第２の配線パターンが形成され、
    前記第２の金属端子は、前記筐体の外部において、前記第２の配線パターンと、接触することを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の半導体装置。
12. 前記配線基板に孔が形成され、
    前記金属端子は、前記筐体の外部において、前記孔を貫通していることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の半導体装置。

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