JP2010147116A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基板スルーホールへの実装が容易で、かつ、小型化、低廉化に適した半導体装置を提供することを目的とする。
【解決手段】内部に半導体素子を備える端子ケースと、該端子ケースに取り付けられ、該半導体素子と電気的に接続され、該端子ケースの所定面から該端子ケースの外部同一方向に伸びる、長さの均一な複数のピン端子とを備える。そして、該端子ケースに取り付けられ、該端子ケースの該所定面から該端子ケースの該外部同一方向に該複数のピン端子よりも突出して伸びる突出ピン端子を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板のスルーホールに挿入するピン端子を備えた半導体装置に関する。

ピン端子が取り付けられたケースに複数の半導体素子をパッケージしモジュール化することがある。モジュール化された半導体装置は、前述のピン端子をプリント基板のスルーホールに挿入することでプリント基板と嵌合させられる。そして、プリント基板とピン端子をはんだ付けして半導体装置をプリント基板へ実装する。

このようにモジュール化され、ピン端子が取り付けられた半導体装置をプリント基板に実装する方法は特にパワーモジュールと呼ばれる半導体装置において広く用いられている。例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やインバータやコンバータを搭載したパワーモジュールはピン端子のプリント基板への挿入により実装されることが多い。また、パワーモジュールに加えて駆動回路等を同一パッケージ内に包含したＩＰＭ（Intelligent Power Module）と呼ばれる半導体装置も上述のピン端子により実装されることが多く、使いやすさや小型化の観点から広く用いられている。

モジュール化された半導体装置に備わるピン端子が多ピンであって、しかもそれらの長さが均一である場合には、ピン端子を基板のスルーホールに挿入することが困難な場合がある。この挿入の容易性を高めるために、半導体装置にはガイドピンとよばれるピンが形成されていることが多い。ガイドピンはピン端子よりも半導体装置から突出して配置されるものである。ガイドピンを備える半導体装置は例えば特許文献１に記載がある。特許文献１にはパワーモジュールではまず、ガイドピンが基板に形成されたガイドピン用穴に挿入される。そしてガイドピンが、ピン端子のスルーホールへの挿入のガイド役を担い、実装の容易性を高める。

特開平０５−９４８５４号公報 特開平８−７９５６号公報 特開２０００−２２３６２１号公報 特開２００４−１８６４７６号公報 実公平７−５３４０８号公報

上述したとおり、長さが均一である多数のピン端子を有する半導体装置を基板に実装する際には、半導体基板のスルーホールとの位置合わせが難しく、生産効率が低下する問題があった。そこで、前述のガイドピンを用いると実装を容易化し得るがガイドピンの存在により半導体装置が小型化できない問題があった。また、ガイドピンの形成により半導体装置を低廉化できない問題があった。

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、半導体装置のピン端子を容易に基板のスルーホールに位置合わせおよび実装でき、しかも半導体装置の小型化および低廉化を阻害しない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、内部に半導体素子を備える端子ケースと、該端子ケースに取り付けられ、該半導体素子と電気的に接続され、該端子ケースの所定面から該端子ケースの外部同一方向に伸びる、長さの均一な複数のピン端子とを備える。さらに、該端子ケースに取り付けられ、該端子ケースの該所定面から該端子ケースの該外部同一方向に該複数のピン端子よりも突出して伸びる突出ピン端子とを備えたことを特徴とする。

本発明により実装が容易で、かつ、小型化、低廉化に適した半導体装置を製造することができる。

実施の形態
本実施形態は図１〜図６を参照して説明する。なお、同一材料または同一、対応する構成要素には同一の符号を付して複数回の説明を省略する場合がある。

図１は本実施形態の半導体装置を説明する斜視図である。半導体装置１０は端子ケース２４を備える。端子ケース２４とは例えば樹脂製であって、後述の半導体素子およびピン端子を取り付けることができる箱状のケースである。本実施形態の端子ケース２４はその内部に半導体素子２１を備える。半導体素子２１は端子ケース２４内部に搭載され、蓋２７により覆われているため外部から視認できないが図１では説明の便宜上破線で示す。本実施形態で半導体素子２１はＩＧＢＴやその制御回路であるが特にこれらに限定されない。また、半導体素子２１は複数の半導体素子からなるものとする。また、以後、端子ケース２４は蓋２７を含むものとする。

半導体素子２１はワイヤ２３（半導体素子２１と同様に破線で示す）によりピン端子１６と接続される。ピン端子１６は半導体素子２１を外部機器あるいは外部回路と接続するための端子である。本実施形態でピン端子は、端子ケース２４の上面が有する４つの側辺に沿って取り付けられている。すなわち、図１から把握されるように端子ケース２４の上面は長方形であり、この上面のそれぞれの側辺に沿ってピン端子１６、１８、２０、２２が取り付けられている。

本実施形態でピン端子１６の語は、長方形である端子ケース２４上面の一側辺に形成された長さの均一な複数のピン端子をさす。ピン端子１８、２０、２２についても同様である。ピン端子１６、１８、２０、２２は端子ケース２４の「外部同一方向」へ伸びる。また、ピン端子１６、１８、２０、２２は全て外部へ伸びる長さが同じである。また、ピン端子１６、１８、２０、２２は実装後に外部と電気的に接続されて信号の伝送などを行うものである。

本実施形態の半導体装置１０は前述のピン端子に加えて突出ピン端子１２、１４を備える。突出ピン端子１２、１４とはピン端子１６、１８、２０、２２と比較して端子ケース２４の上面から前述の「外部同一方向」へ長く伸びる端子である。このように端子ケース２４からピン端子１６、１８、２０、２２より突出した突出ピン端子１２、１４は端子ケース２４上面の側辺に沿って取り付けられている。すなわち、突出ピン端子１２はピン端子１６の並ぶ列の端部（側辺の端部でもある）に取り付けられている。また、突出ピン端子１４はピン端子１８の並ぶ列の端部（側辺の端部でもある）に取り付けられている。そして突出ピン端子１２と突出ピン端子１４との相対的な位置関係は、両者が長方形である端子ケース２４の上面の対角位置となる関係である。

また、突出ピン端子１２、１４は実装後に外部と電気的に接続されて信号の伝送などを行うものである。

さらに本実施形態の半導体装置１０は後述する基板の台座１９を備える。また、半導体装置１０の裏面に冷却フィンなどを取り付けるための取り付け穴２６を備える。本実施形態の半導体装置１０は上述の構成を備える。

図２は半導体装置１０を基板へ実装する様子を説明する図である。図２に示される通り、基板３０は突出ピン端子用スルーホール３２、３４およびスルーホール３６、３８、４０、４２を備える。スルーホール３６、３８、４０、４２は、それぞれピン端子１６、１８、２０、２２に対応する複数のスルーホールが直線的に形成されたものを指す。半導体装置１０を基板３０へ実装する際には、最初に突出ピン端子１２、１４が基板３０の突出ピン端子用スルーホール３２、３４へ挿入されて位置決めが行われる。次いでピン端子１６、１８、２０、２２がスルーホール３６、３８、４０、４２へ挿入される。次いで突出ピン端子１２、１４およびピン端子１６、１８、２０、２２が基板３０とはんだ付けされて実装を終了する。なお、ここで突出ピン端子用スルーホール３２、３４とスルーホール３６、３８、４０、４２とは説明の便宜上区別したにすぎず、同一のホール径である。

長さの均一な複数のピン端子を基板のスルーホールに挿入する場合には、同時に多数のピン端子をスルーホールに挿入しなくてはならず、位置合わせが困難で生産効率が低下する問題があった。しかしながら本実施形態の半導体装置の構成によれば最初に突出ピン端子１２、１４を突出ピン端子用スルーホール３２、３４に挿入する。このように二本の突出ピン端子をスルーホールに挿入するのは容易であり、しかも、半導体装置と基板の位置合わせはこの突出ピン端子の挿入により終了する。挿入された突出ピン端子のガイドによりその後速やかにピン端子１６、１８、２０、２２を挿入することができる。よって多数のピン端子を有する半導体装置の基板への実装を迅速化および容易化できる。

また、本実施形態の構成では実装後においてピン端子、突出ピン端子ともに電気的接続がなされ、半導体装置の動作時に信号の伝送などを行う。よって電気的接続に無関係で実装容易性の向上のためだけに配置されるガイドピン（特許文献１等を参照）を設ける無駄を省くことができる。このように本実施形態の半導体装置はガイドピンを設けることなく基板への実装を迅速化、容易化している点において半導体装置の小型化および低廉化に有利な構成である。また、基板にガイドピン用のスルーホールを形成する必要もない。

本発明の半導体装置は上述の構成に限定されず、様々な変形が可能である。一例として図３に突出ピン端子が、長方形の面である端子ケース２４上面の四隅に取り付けられた構成を示す。このように突出ピン端子１２、１３、１４、１５を配置することで、半導体装置の基板に対する位置決め精度を更に向上させることができる。

また、半導体装置の仕様によってはピン端子が一列に取り付けられる場合がある。この場合図４に示されるように一列配置されたピン端子１６の両端部に突出ピン端子１２、１３を取り付けることにより基板への実装を迅速化、容易化できる。しかしながらピン端子が一列に取り付けられ、かつ、ガイドピンを有しない構成では実装後の半導体装置の基板への固定力が低下することが考えられる。

そこで、図５に示されるように長方形の面である端子ケース２４上面の四隅に突出ピン端子が配置されるように突出ピン端子５２、５４を付加することで前述の固定力を高めることができる。図５における突出ピン端子５２、５４は実装後における信号の伝送などの電気通信に寄与しないため、ガイドピンと同様に「実装容易性の向上のためだけに配置」されている。しかしながら、ピン端子を用いる半導体装置では、汎用化のために、ピン端子を接続しないがピン端子の取り付けが可能な場所（ピン端子取り付け可能位置）があることが多い。そのような場合に、ピン端子取り付け可能位置に突出ピン端子を取り付けて実装を迅速化、容易化することは、ガイドピンの場合と比較して小型化、低廉化に有利である。

さらに、図6に示されるように、上述したピン端子が一列に取り付けられる場合においても実装後の電気通信に寄与しない突出ピン端子５４を付加してもよい。図６の構成により突出ピン端子の対角配置ができる。このように前述したピン端子取り付け可能位置に突出ピン端子を配置することによっても本発明の効果を得ることができる。

本実施形態でピン端子は長方形の面である端子ケース２４上面の側辺に沿って取り付けられたが本発明はこれに限定されない。端子ケース２４上面の中央部などにピン端子が配置（取り付け）された場合であっても多数ピン端子を基板に挿入する際の位置合わせが難しいという問題は変わらないため本発明の効果を得ることができる。同様に端子ケース上面の形状も長方形に限定されない。

その他、本発明の範囲を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

実施形態の半導体装置の斜視図である。 半導体装置を基板に実装する様子を説明する斜視図である。 四隅に突出ピン端子を取り付けた構成を説明する斜視図である。 ピン端子が一列配置された場合の構成を説明する斜視図である。 ピン端子が一列配置された場合において、電気通信に寄与しない突出ピン端子を備える構成を説明する斜視図である。 ピン端子が一列配置された場合において、電気通信に寄与しない突出ピン端子を備える構成を説明する斜視図である。

符号の説明

１０ 半導体装置、 １２ 突出ピン端子、 １６ ピン端子、 ２４ 端子ケース

Claims (6)

1. 内部に半導体素子を備える端子ケースと、
   前記端子ケースに取り付けられ、前記半導体素子と電気的に接続され、前記端子ケースの所定面から前記端子ケースの外部同一方向に伸びる、長さの均一な複数のピン端子と、
   前記端子ケースに取り付けられ、前記端子ケースの前記所定面から前記端子ケースの前記外部同一方向に前記複数のピン端子よりも突出して伸びる突出ピン端子とを備えたことを特徴とする半導体装置。
2. 前記突出ピン端子は前記半導体素子と電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記所定面は長方形の面であり、
   前記長方形の面の側辺に沿って前記複数のピン端子が取り付けられ、
   前記複数のピン端子が取り付けられた前記側辺の少なくとも一方の端部には前記突出ピン端子が取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記突出ピン端子が前記長方形の面の対角位置に取り付けられたことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記突出ピン端子が前記長方形の面の四隅に取り付けられたことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
6. 前記複数のピン端子は前記長方形の面の一側辺に形成され、
   前記長方形の面の他の側辺に取り付けられる前記突出ピン端子は前記半導体素子と電気的に接続されていないことを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置。

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