JP2016032040A - Power semiconductor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、パワー半導体モジュールに関し、より詳細には、半導体素子を有する回路体が収納されたパワー半導体モジュールに関する。 The present invention relates to a power semiconductor module, and more particularly to a power semiconductor module in which a circuit body having a semiconductor element is accommodated.
自動車等の車両用に適用されるパワー半導体モジュールは、直流電力を交流電力に、または交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を有する。電力変換回路は、発熱量が大きいパワー半導体素子を備えている。
このため、パワー半導体モジュールのケースは、通常、冷却可能な金属により形成される。ケースは、パワー半導体素子等の電子部品を有する回路体が収納される収納空間を備えている。
A power semiconductor module applied to a vehicle such as an automobile has a power conversion circuit that converts DC power into AC power or AC power into DC power. The power conversion circuit includes a power semiconductor element that generates a large amount of heat.
For this reason, the case of the power semiconductor module is usually formed of a metal that can be cooled. The case includes a storage space in which a circuit body having an electronic component such as a power semiconductor element is stored.
回路体を、ケースの挿入口から収納空間内の底面に達するまで挿入し、回路体の表裏面をケースの内面に熱伝導可能に配置したパワー半導体モジュールが知られている。回路体は、ケースに収納した後、ケースの外部から表裏両面が対向する厚さ方向に加圧され、ケース内面と回路体とが熱結合される(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art A power semiconductor module is known in which a circuit body is inserted from a case insertion opening until it reaches the bottom surface in a storage space, and the front and back surfaces of the circuit body are arranged on the inner surface of the case so as to be able to conduct heat. After the circuit body is housed in the case, pressure is applied from the outside of the case in the thickness direction in which the front and back surfaces face each other, and the case inner surface and the circuit body are thermally coupled (see, for example, Patent Document 1).
上記構成において、ケース内面と回路体とを熱結合するため、ケースの挿入口や内部空間は、回路体との隙間を小さくするような大きさに設定されている。このため、回路体を収納する際、回路体がケースの側面や表裏面の内面に局所的に突当り、収納空間内の正規の位置に収納することが困難となることがある。回路体が正規の位置に収納されないと、熱結合されるべき回路体の放熱面がケースの内面と位置ずれを起こしたり、隙間が生じたりして、放熱性が低下する。 In the above configuration, in order to thermally couple the inner surface of the case and the circuit body, the insertion opening and the internal space of the case are set to have a size that reduces the gap between the circuit body. For this reason, when the circuit body is stored, the circuit body locally bumps against the side surface of the case or the inner surfaces of the front and back surfaces, and it may be difficult to store the circuit body at a regular position in the storage space. If the circuit body is not housed in a proper position, the heat radiation surface of the circuit body to be thermally coupled may be displaced from the inner surface of the case or a gap may be generated, resulting in a decrease in heat dissipation.
本発明のパワー半導体モジュールは、複数の電極を有する半導体素子と、半導体素子の少なくとも一面に熱結合される導体板と、半導体素子の各電極に接続される複数の端子と、一対の側面、複数の端子が配列された上面および上面の反対面側に設けられた下面を有し、端子を外部に露出して半導体素子および導体板の周囲を封止する封止樹脂とを備えた回路体と、回路体の導体板に対面して配置された前面部と、前面部の反対面側の裏面部と、一対の側面部と、底面部と、回路体を挿入する挿入口とを有し、回路体を挿入口から端子を露出した状態で収納する収納空間が形成されたケース部材とを備え、ケース部材の各側面部の内面と回路体の各側面との間に、回路体をケース部材の挿入口から収納空間に挿入する際に回路体を案内する案内部が設けられ、ケース部材の底面部と回路体の下面との間に、回路体の挿入を規制するための突当部が設けられているものである。 The power semiconductor module of the present invention includes a semiconductor element having a plurality of electrodes, a conductor plate thermally coupled to at least one surface of the semiconductor element, a plurality of terminals connected to each electrode of the semiconductor element, a pair of side surfaces, and a plurality of side surfaces A circuit body comprising an upper surface on which the terminals of the semiconductor device are arranged and a lower surface provided on the opposite side of the upper surface, and a sealing resin that seals the periphery of the semiconductor element and the conductor plate by exposing the terminals to the outside; A front portion disposed to face the conductor plate of the circuit body, a back surface portion on the opposite side of the front surface portion, a pair of side surface portions, a bottom surface portion, and an insertion port for inserting the circuit body, And a case member formed with a storage space for storing the circuit body with the terminal exposed from the insertion port, and the circuit body is disposed between the inner surface of each side surface portion of the case member and each side surface of the circuit body. To guide the circuit body when inserting into the storage space from the insertion port Parts are provided, between the lower surface of the bottom portion and the circuit of the case member, in which the abutting portion for restricting the insertion of the circuit body is provided.
本発明によれば、回路体をケース部材に円滑に収納することが可能となり、回路体とケース部材との位置ずれに起因する放熱性の低下を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to accommodate a circuit body in a case member smoothly, and the heat dissipation fall resulting from position shift with a circuit body and a case member can be suppressed.
−実施形態1−
[パワー半導体モジュールの構造]
以下、図面を参照して本発明によるパワー半導体モジュールを詳細に説明する。
図1は、本発明による一実施の形態に係るパワー半導体モジュールの外観斜視図であり、図2は、図1に図示されたパワー半導体モジュールの分解斜視図であり、図3は、図1に図示されたパワー半導体モジュールにおいて、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
パワー半導体モジュール100は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される。パワー半導体モジュール100は、ケース部材200と回路体300とを備える。
回路体300は、複数のパワー半導体素子を有し、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を備えている。不図示のバッテリやエンジンにより駆動されるオルタネータから供給される直流電力は、パワー半導体モジュール100の回路体300に内蔵された電力変換回路により交流電力に変換されてモータに供給される。パワー半導体モジュール100を3個用い、各パワー半導体モジュール100の回路体300を接続して、U相、V相、W相の3相ブリッジ回路を構成することができる。
Embodiment 1
[Structure of power semiconductor module]
Hereinafter, a power semiconductor module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is an external perspective view of a power semiconductor module according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the power semiconductor module illustrated in FIG. 1, and FIG. It is a front view of the state where the metal base was removed in the illustrated power semiconductor module.
The
The
ケース部材200は、図2に図示されるように、枠状ケース240と、枠状ケース240の表裏面に接合された一対の金属ベース210A、210Bとにより構成されている。枠状ケース240と金属ベース210A、210Bとは、ともに、例えば、1000番台、5000番台、6000番台のアルミニウム合金により形成されている。
枠状ケース240は、フランジ部220と、フランジ部220の下方に形成された枠状部230とを有する。フランジ部220と枠状部230は、アルミダイキャスト等により一体成形される。
As illustrated in FIG. 2, the
The frame-
枠状部230は、前面231と、前面231の反対側の裏面232と、一対の側面部233、234と、底面部235とを有し、ほぼ直方体形状を有する。枠状部230には、前・裏面231、232を貫通する、平面視でほぼ矩形形状の開口部261が形成されている。開口部261の周縁部、すなわち、枠状部230の前・裏面231、232の外周側辺の僅かに内側には、段部262が形成され、段部262の4つの角部は、円弧状に縁取りされている。段部262は、前・裏面231、232の表面から厚さ方向に窪むように形成されている。
The frame-
フランジ部220は、枠状部230より大きい外周側面を有し、枠状部230の前面231と、裏面232と一対の側面部233、234とを連結する。フランジ部220の中央部には、横長の貫通孔(挿入口)222が形成されている。
枠状部230の前面231と、裏面232と、一対の側面部233、234と、底面部235とにより回路体300を収納する収納空間が形成され、この収納空間にフランジ部220の貫通孔222が連通する。回路体300は、フランジ部220の貫通孔222から挿入され、後述する各端子をフランジ部220の上方に突き出した状態で、枠状ケース240の収納空間に収納される。枠状部230の一対の側面部233、234の内面には、貫通孔222の近傍が、貫通孔222側に向かって、漸次、外方に広がる傾斜部361が形成されている。
The
A storage space for storing the
金属ベース210A、210Bは、それぞれ、ほぼ平坦な板状部211と、板状部211から突出して形成された多数の柱状の放熱フィン212を有する。板状部211は、枠状部230の開口部261に嵌入される外周形状を有する。金属ベース210Aは、枠状部230の開口部261に嵌合され、段部262上に載置される。この状態で、板状部211の周縁部と枠状部230の開口部261の周縁部とが、例えば、摩擦攪拌接合により接合され、接合部FW(図1参照)が形成される。枠状ケース240の前面231に金属ベース210Aが接合されることにより、ケース部材200の前面部が形成される。同様に、金属ベース210Bは、枠状部230の開口部261に嵌合され、段部262上に載置された状態で、板状部211の周縁部と枠状部230の開口部261の周縁部とが、例えば、摩擦攪拌接合により接合され、ケース部材200の裏面部が形成される。
Each of the metal bases 210 </ b> A and 210 </ b> B has a substantially flat plate-
収納空間内に収納された回路体300と、ケース部材200の内面との間には、隙間が形成されており、回路体300がケース部材200の収納空間内に収納された後、この隙間に絶縁樹脂401が充填されて硬化される。絶縁樹脂401は、図1に図示されるように、フランジ部220の貫通孔222内の、フランジ部220の上面部221よりも少し低い位置まで充填される。
A gap is formed between the
[回路体の回路構成]
回路体300は、直流電力を交流電力に、または交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を構成するパワー半導体素子を内蔵している。
図4は、図1に図示されたパワー半導体モジュールの回路の一例を示す回路図である。
図4に図示されるように、回路体300は、上アームIGBT155、上アームダイオード156、下アームIGBT157、下アームダイオード158等のパワー半導体素子を有する。
上アームIGBT155のゲート電極と下アームIGBT157のゲート電極には、それぞれ、上アームゲート端子325U、下アームゲート端子325Lが接続される。上アームIGBT155のエミッタ電極と下アームIGBT157のエミッタ電極には、それぞれ、上アームエミッタ端子326U、下アームエミッタ端子326Lが接続される。
[Circuit configuration of the circuit body]
The
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a circuit of the power semiconductor module shown in FIG.
As illustrated in FIG. 4, the
An upper
上アームIGBT155のコレクタ電極と上アームダイオード156のカソード電極は直流正極導体板315により接続され、直流正極導体板315は直流正極端子315Aに接続される。上アームIGBT155のエミッタ電極と上アームダイオード156のアノード電極は第二交流導体板318により接続される。
下アームIGBT157のエミッタ電極と下アームダイオード158のアノード電極は直流負極導体板319により接続され、直流負極導体板319は直流負極端子319Aに接続される。下アームIGBT157のコレクタ電極と下アームダイオード158のカソード電極は第一交流導体板316により接続される。
第一交流導体板316と第二交流導体板318とは中間導体板159により接続される。
第一交流導体板316は、交流出力端子321に接続される。
図1に図示された回路体300の各端子に付された参照符号は、図1に図示された上記各端子の参照符号と一致する。
なお、以下では、各導体板315、316、318、319を、適宜、単に導体板という。
The collector electrode of the
The emitter electrode of the
The first
The first
The reference numerals assigned to the respective terminals of the
In the following description, the
[回路体の構成]
回路体300の構造は図示されないが、その概要は以下の通りである。
図4に図示されるように、上アームIGBT155と上アームダイオード156は、直流正極導体板315と第二交流導体板318との間に、各導体板315、318に熱結合した状態で挟持され、第1半導体ブロックとして形成される。下アームIGBT157と下アームダイオード158は、交流出力端子321と直流負極導体板319との間に、各導体板321、319に熱結合した状態で挟持され第2半導体ブロックとして形成される。第一交流導体板316と第二交流導体板318とは中間導体板159により接続される。第1半導体ブロックと第2半導体ブロックとは、直流正極導体板315と第一交流導体板316とが同一平面となるように並べて金型内に配置され、モールド成形により、各端子315A、325U、326U、319A、321、325L、326Lを露出して封止される。このとき、直流正極導体板315と第一交流導体板316とは、一面側において封止樹脂の外表面と同一面とされ、樹脂から表出される。また、第二交流導体板318と直流負極導体板319とは、他面側において封止樹脂の外表面と同一面とされ、樹脂から表出される。
[Configuration of circuit body]
Although the structure of the
As shown in FIG. 4, the
つまり、回路体300は、図2に図示されるように、パワー半導体素子に熱結合された導体板315、316の外表面が、封止樹脂410の一面410aと同一面とされた状態で、外部に表出されている。また、図示はしないが、パワー半導体素子に熱結合された導体板318、319の外表面は、封止樹脂410の他面と同一面とされた状態で、外部に表出されている。封止樹脂410は、導体板315〜319の外周全体を覆う平坦状のほぼ直方体形状とされ、一対の側面373、374および下面375を有する。各側面373、374は、厚さの中央部が両端側よりも外方に張り出すように、断面がほぼ三角形状に形成されている。
That is, in the
封止樹脂410の一面410aから表出する導体板315、316および封止樹脂410の他面から表出する導体板318、319には、絶縁性熱伝導シート(絶縁性熱伝導層)411が貼付される。絶縁性熱伝導シート411に替えて熱伝導性の接着剤を塗布するようにしてもよい。
なお、図示はしないが、ダイオード156、158それぞれのアノード電極およびカソード電極を、封止樹脂の一面410aまたは裏面から表出するようにしてもよい。
The
Although not shown, the anode electrode and the cathode electrode of each of the
[ケース部材の構造]
図3に図示されるように、枠状ケース240の側面部233、234それぞれの内面には、案内部250が形成されている。案内部250は、内側に向かって先細りとなるほぼ台形状の突起部251として形成され、底面部235の内面からの高さがほぼ同じ位置に配置されている。突起部251は、回路体300に対向する側面252と、根元側から先端側に向けて先細りとなる直線状の傾斜面253a、253bを有する。上部側の傾斜面(上部傾斜面)253aは、枠状ケース240の内側に向かって下り勾配の傾斜面として形成されている。下部側の傾斜面253bは、枠状ケース240の内側に向かって上り勾配の傾斜面として形成されている。突起部251は、枠状ケース240に一体成形され、図2に図示されるように、その厚さ(前面231から裏面232に向かう方向の長さ)は、回路体300の封止樹脂410の厚さより薄く形成されている。
[Case member structure]
As shown in FIG. 3, guide
枠状ケース240の底面部235の内面には、一対の突当部260が形成されている。突当部260は、枠状ケース240の一方の側面部233と他方の側面部234との中心面に対して線対称に配置され、根元側が先端側よりも大きいほぼ台形形状の突起として形成されている。突当部260は、枠状ケース240に一体成形され、図2に図示されるように、その厚さ(前面231から裏面232に向かう方向の長さ)は、回路体300の封止樹脂410の厚さより薄く形成されている。
A pair of abutting
[回路体のケース部材への収納]
枠状ケース240の前・裏面231、232に金属ベース210A、210Bを接合し、ケース部材200を形成した後、ケース部材200内に回路体300が収納される。
回路体300は、その下面375側をケース部材200側に向け、上面376側を反対面側にして、フランジ部220の貫通孔222からケース部材200内に挿入される。回路体300は、ケース部材200の側面部233、234の内面に回路体300の側面373、374を沿わせながら底面部235側に挿入されていく。挿入の過程において、回路体300の下面375が枠状ケース240の突起部251に当接すると、回路体300は突起部251の傾斜面253aに案内されて突起部251の側面252間に嵌入する。これにより、回路体300は、その側面373、374が枠状ケース240の側面部233、234に対して傾いて挿入された場合でも、その側面373、374が枠状ケース240の側面部233、234に対して平行となるように矯正される。
[Storage of circuit body in case member]
After the metal bases 210 </ b> A and 210 </ b> B are joined to the front and
The
このようにして、回路体300は、ほぼ正規の姿勢のまま挿入され、その下面375が、枠状ケース240の突当部260に当接する。なお、「正規の姿勢」とは、設計上の公差内に収まる姿勢状態をいう。回路体300の下面375が、枠状ケース240の突当部260に当接することにより、回路体300をそれ以上挿入することが規制される。突当部260は、枠状ケース240の側面部233、234の中心面に対して線対称に設けられている。従って、回路体300の下面375が、側面部233、234の一方にのみ当接する片当り状態となった場合、回路体300を時計方向および反時計方向に揺動させ、最も安定した位置に保持することにより、回路体300をケース部材200の収納空間内の正規の位置に収納させることができる。
In this way, the
図3において、回路体300の下面375からは、リードの端面333が露出している。図示はしないが、導体板315および導体板316、または導体板318および導体板319は、それぞれ、連結部により連結された1つのリードフレームから形成される。上述した如く、導体板315〜319は封止樹脂410により封止されるが、導体板315および導体板316、または導体板318および導体板319は、封止前にはリードフレームの連結部により連結されている。連結部は、樹脂封止後に回路体300を成型用金型から取り出す際に使用するためのものであり、金型から取り出した後に切断して、除去される。リードの端面333は、この切断面である。突当部260がリードの端面333に接続されると短絡を生じるので、各突当部260は、リードの端面333に接触しない位置に形成されている。
In FIG. 3, the
上記一実施の形態のパワー半導体モジュール100によれば下記の効果を奏する。
(1)枠状ケース240の側面部233、234それぞれの内面に案内部250が設けられている。案内部250には、枠状ケース240の貫通孔222に対向する上部側に、内側に向けて下り勾配の傾斜面253aが形成されている。このため、回路体300をケース部材200の収納空間内に収納する際、回路体300が枠状ケース240の側面部233、234に対して傾斜して挿入された場合でも、回路体300の側面373、374が枠状ケース240の側面部233、234に対して平行となるように矯正される。
According to the
(1)
(2)枠状ケース240の底面部235の内面に突当部260が設けられている。このため、回路体300の下面375が底面部235に対して傾斜して挿入された場合でも、回路体300を揺動することにより、回路体300の下面375を枠状ケース240の底面部235の内面と平行にすることができる。
上記(1)および(2)により、回路体300をケース部材200の収納空間内の正規の位置に収納することができる。これにより、回路体300とケース部材との位置ずれに起因する放熱性の低下を抑制することができる。
(2) The abutting
By the above (1) and (2), the
(3)案内部250は、その厚さが回路体300の封止樹脂410の厚さより薄く形成されている。このため、回路体300をケース部材200内に収納後、絶縁樹脂401を充填する際、絶縁樹脂401の流れが案内部250により止められることはない。また、案内部250が、根元側から先端側に向けて先細りの形状とされていることにより、絶縁樹脂401の流れが円滑となる。
(3) The
(4)同様に、突当部260は、その厚さが回路体300の封止樹脂410の厚さより薄く形成されている。このため、回路体300をケース部材200内に収納後、絶縁樹脂401を充填する際、絶縁樹脂401の流れが突当部260により止められることはない。また、突当部260が、根元側から先端側に向けて先細りの形状とされていることにより、絶縁樹脂401の流れが円滑となる。
上記(3)および(4)により、ケース部材200の収納空間内に収納された回路体300とケース部材200の内面との間に絶縁樹脂401が一様に充填される。
(4) Similarly, the abutting
By the above (3) and (4), the insulating
(5)突当部260は、回路体300のリードの端面333に接触しない位置に形成されている。このため、回路体300の半導体素子を支持する導体板をリードフレームにより形成し、枠状ケース240を金属部材で形成しても回路体300の短絡を防ぐことができる。つまり、リードフレームを導体板とする生産性の良い製造方法により作製した回路体300、および枠状ケース240を金属製とする簡素な放熱構造を有するケース部材200を用いた場合でも、本発明を採用することができる。
(5) The abutting
−実施形態2−
図5は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態2を示し、ケース部材の中間部において底面部と平行な面で切断した状態の断面図である。
実施形態2のパワー半導体モジュール100Aは、案内部250Aが、実施形態1の案内部250と相違する。
枠状ケース240Aに一体成形された案内部250Aは、幅広の先端部254と、幅狭の支持部255とを有している。先端部254は、矩形状断面を有し、支持部255は、根元から先端部254まで、一様に、先端部254の厚さよりも薄い矩形状断面に形成されている。上述したように、回路体300の側面373、374は、厚さの中央部が両端側よりも外方に張出して形成されており、先端側が幅狭に形成されている。案内部250Aの先端部254は幅広に形成されているので、回路体300が厚さ方向にずれた状態でケース部材200内に挿入された場合でも、回路体300側面373、374の厚さの中央部が案内部250Aの先端部254に当接する。
Embodiment 2
FIG. 5 shows a second embodiment of the power semiconductor module according to the present invention, and is a cross-sectional view showing a state in which a middle portion of the case member is cut along a plane parallel to the bottom portion.
The
The
なお、図示はしないが、案内部250Aには、ケース部材200の貫通孔222に対向する上部側に、実施形態1と同様に、根元側が先端側によりも貫通孔222側に近い下り勾配の傾斜面253aを形成することが好ましい。
Although not shown in the drawings, the
実施形態2における他の構成は実施形態1と同様である
従って、実施形態2のパワー半導体モジュール100Aにおいても、実施形態1のパワー半導体モジュール100と同様な効果を奏する。
特に、実施形態2では、案内部250Aの支持部255が、薄く形成されているので、ケース部材200内に絶縁樹脂401を充填する際、絶縁樹脂401の流れをより円滑にすることができる。
Other configurations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment. Therefore, the
In particular, in Embodiment 2, since the
−実施形態3−
図6は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態3を示し、実施形態1を示す図3と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
実施形態3のパワー半導体モジュールは、案内部および突当部を回路体に形成した構造を備えている。
回路体300Bの側面373、374のそれぞれには、案内部250Bが形成され、下面375には、一対の突当部260Aが形成されている。案内部250Bおよび突当部260Aは、封止樹脂410Aに一体成形されている。
Embodiment 3
FIG. 6 shows a third embodiment of the power semiconductor module according to the present invention, and is a front view in a state where the metal base is removed as in FIG. 3 showing the first embodiment.
The power semiconductor module of Embodiment 3 has a structure in which a guide part and a bump part are formed in a circuit body.
A
一対の案内部250Bは、それぞれ台形状の突起部251bとして形成され、下面375からの高さがほぼ同じ位置に配置されている。突起部251bは、回路体300Bに対向する側面252bと、根元側から先端側に向けて先細りとなる直線状の傾斜面253c、253dを有する。下部側の傾斜面(下部傾斜面)253cは、外側に向けて上り勾配の傾斜面として形成されている。上部側の傾斜面253dは、外側に向けて下り勾配の傾斜面として形成されている。
The pair of
突当部260Aは、回路体300Bの一方の側面373と他方の側面374との中心面に対して線対称に配置され、根元側が先端側よりも大きいほぼ台形形状の突起として形成されている。突当部260Aは、リードの端面333間に、リードの端面333より突出して形成されている。これにより、回路体300Bと枠状ケース240Bとの短絡が防止される。
図示はしないが、案内部250Bおよび突当部260Aは、それぞれ、枠状ケース240Bの厚さより薄く形成されている。
The abutting
Although not shown, the
実施形態3の他の構成は、実施形態1と同様である。
なお、実施形態3において、突当部260Aは、実施形態1と同様、枠状ケース240Bに一体成形するようにしてもよい。
Other configurations of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
In the third embodiment, the abutting
実施形態3のパワー半導体モジュール100Bにおいても、回路体300Bのケース部材200への挿入を案内する案内部250B、および回路体300Bの挿入を規制する突当部260Aを備えている。また、案内部250Bの下部側には、外側に向けて上り勾配とされた傾斜面253cが形成されており、さらに、案内部250Bおよび突当部260Aは、それぞれ、枠状ケース240Bの厚さより薄く形成されている。
従って、実施形態3のパワー半導体モジュール100Bも実施形態1のパワー半導体モジュール100と同様な効果を有する。
The
Therefore, the
−実施形態4−
図7は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態4を示し、実施形態1を示す図3と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
実施形態4のパワー半導体モジュール100Cは、回路体の挿入を案内する案内部が突起部ではない点に特徴を有する。
図7に図示されるように、回路体300Cの挿入を案内する案内部250Cは、枠状ケース240Cに形成された傾斜部251cとして形成されている。
傾斜部251cは、枠状ケース240Cの各側面部233、234の内面の、高さ方向における中間位置から、フランジ部220の貫通孔222側に向かって、外方に広がる方向に延在されている。傾斜部251cは、回路体300Cの側面373、374と平行な端部側内面362に接続され、端部側内面362は、フランジ部220に形成された貫通孔222に接続されている。フランジ部220の貫通孔222の内面間の長さは、端部側内面362間の長さよりも大きく形成され、回路体300Cの挿入が、可能となっている。
Embodiment 4
FIG. 7 shows a power semiconductor module according to a fourth embodiment of the present invention, and is a front view showing a state in which the metal base is removed as in FIG. 3 showing the first embodiment.
The
As shown in FIG. 7, the
The
回路体300Cの側面373、374は、上下方向において直線的に延在されている。回路体300Cの側面373、側面374間の長さは、枠状ケース240Cの側面部233の内面と側面部234の内面間に充填される封止樹脂410の厚さとなるように設定される。回路体300Cの下面375には、実施形態3と同様、封止樹脂410に一体に形成される突当部260Aが形成されている。
The side surfaces 373 and 374 of the
実施形態4において、ケース部材200内に挿入される回路体300Cは、傾斜部251cに案内されて、枠状ケース240Cの側面部233の内面と側面部234の内面との間に嵌入される。これにより、回路体300Cを、ケース部材200の収納空間内の正規の位置に収納させることができる。
In the fourth embodiment, the
実施形態4の他の構成は、実施形態3と同様である。
なお、実施形態4において、突当部260Aは、実施形態1と同様、枠状ケース240Cに一体成形するようにしてもよい。
Other configurations of the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment.
In the fourth embodiment, the abutting
実施形態4のパワー半導体モジュール100Cにおいても、回路体300Cのケース部材200への挿入を案内する案内部250C、および回路体300Cの挿入を規制する突当部260Aを備えている。また、枠状ケース240Cの案内部250Cは、内側に向かって下り勾配とされた傾斜部251cとして形成されている。さらに、枠状ケース240Cの側面部233、234の各内面と回路体300Cの側面373、374の各内面との隙間を塞ぐ部材を有していない。
従って、実施形態4のパワー半導体モジュール100Cも実施形態1のパワー半導体モジュール100と同様な効果を有する。
The
Therefore, the
−実施形態5−
図8は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態5を示し、実施形態1を示す図3と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
実施形態4では、案内部250Cは、端部側内面362を介してフランジ部220の上面部221に接続された構成であった。これに対し、実施形態5のパワー半導体モジュール100Dでは、案内部250Dが、フランジ部220の貫通孔222aにより形成された構成とされている。
つまり、枠状ケース240Dのフランジ部220の貫通孔222aが形成された内面は、案内部250Dとしての機能を有する直線状の傾斜部251dとされている。換言すれば、傾斜部251dは、フランジ部220の上面部221から、直接、枠状ケース240Dの側面部233、234の各内面に延在されている。
-Embodiment 5
FIG. 8 shows a power semiconductor module according to a fifth embodiment of the present invention, and is a front view with the metal base removed, similar to FIG. 3 showing the first embodiment.
In the fourth embodiment, the
That is, the inner surface where the through
実施形態5において、ケース部材200内に挿入される回路体300Cは、傾斜部251dに案内されて、枠状ケース240Dの側面部233の内面と側面部234の内面との間に嵌入される。これにより、回路体300Cを、ケース部材200の収納空間内の正規の位置に収納させることができる。
In the fifth embodiment, the
実施形態5における他の構成は、実施形態4と同様である。
なお、実施形態5において、突当部260Aは、実施形態1と同様、枠状ケース240Dに一体成形するようにしてもよい。
Other configurations in the fifth embodiment are the same as those in the fourth embodiment.
In the fifth embodiment, the abutting
実施形態5のパワー半導体モジュール100Dにおいても、回路体300Cのケース部材200への挿入を案内する案内部250D、および回路体300Cの挿入を規制する突当部260Aを備えている。また、枠状ケース240Dに形成された案内部250Dは、内側に向けて下り勾配の傾斜部251dとして形成されている。さらに、枠状ケース240Dの側面部233、234の各内面と回路体300Cの側面373、374の各内面との間を塞ぐ部材を有していない。
従って、実施形態5のパワー半導体モジュール100Cも実施形態1のパワー半導体モジュール100と同様な効果を有する。
なお、実施形態5において、突当部260Aは、実施形態1と同様、枠状ケース240Cに一体成形するようにしてもよい。
The
Therefore, the
In the fifth embodiment, the abutting
なお、上記各実施形態では、案内部250、250A〜250Dの各傾斜面253a、253dまたは傾斜部251c、251dは、直線状として例示した。しかし、傾斜面253a、253dまたは傾斜部251c、251dは、円弧状や、楕円状等の湾曲形状としてもよい。
In the above embodiments, the
上記各実施形態では金属ベース210A、210Bが、放熱フィン212を有している構造として例示した。しかし、金属ベース210A、210Bは、放熱フィン212を有していなくてもよい。
In the above embodiments, the metal bases 210 </ b> A and 210 </ b> B are exemplified as structures having the
上記実施形態では、回路体300の導体板315、316、318、319に絶縁性熱伝導シート411を貼付した構造して例示した。しかし、回路体300の導体板315、316、318、319に絶縁性熱伝導シート411を貼付せず、導体板315、316、318、319が、直接、金属ベース210A、210Bに接触するようにしてもよい。
In the said embodiment, the structure which stuck the insulating heat
上記実施形態では、枠状ケース240の表裏面に金属ベース210A、210Bが接合されたケース部材200として例示した。しかし、枠状ケース240には、金属ベース210A、210Bの一方が一体形成されており、金属ベース210A、210Bの他方のみを枠状ケース240に接合してケース部材200を構成するようにしてもよい。
In the said embodiment, it illustrated as the
上記実施形態1において、案内部250は、枠状ケース240の側面部233、234の各内面に1つずつ形成した構成として例示した。しかし、案内部250は、枠状ケース240の側面部233、234の各内面に複数個、配列してもよい。
In the said Embodiment 1, the
同様に、上記実施形態3において、案内部250Bは、回路体300Bの各側面373、374に1つずつ形成した構成として例示した。しかし、案内部250Bは、回路体300Bの各側面373、374に複数個、配列してもよい。
Similarly, in the third embodiment, the
上記実施形態では、回路体300は、半導体素子を一対の導体板により挟持して形成された半導体ブロックを2個備える構造として例示した。しかし、回路体300が、半導体ブロックを、1個または3個以上備える場合にも適用することができる。また、導体板は半導体素子の一面側のみに配置されている構造であってもよく、半導体ブロックの構造は、上記実施形態に特定されるものではない。
In the embodiment described above, the
本発明は、回路体300が、インバータ回路、コンバータ回路等の電力変換回路を有するパワー半導体モジュールに適用することができる。
The present invention can be applied to a power semiconductor module in which the
その他、本発明のパワー半導体モジュールは、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、ケース部材の各側面部の内面と回路体の各側面との間に、回路体をケース部材の挿入口から収納空間に挿入する際に回路体を案内する案内部が設けられ、ケース部材の底面部および回路体の下面との少なくとも一方に、回路体の挿入を規制するための突当部が設けられている構成であればよい。 In addition, the power semiconductor module of the present invention can be variously modified and applied within the scope of the invention. In short, the power semiconductor module of the present invention can be applied between the inner surface of each side surface portion of the case member and each side surface of the circuit body. There is provided a guide portion for guiding the circuit body when the circuit body is inserted into the storage space from the insertion opening of the case member, and the circuit body is inserted into at least one of the bottom surface portion of the case member and the lower surface of the circuit body. What is necessary is just the structure in which the abutting part for restricting is provided.
100、100A〜100D パワー半導体モジュール
155、157 IGBT
156、158 ダイオード
200 ケース部材
210A、210B 金属ベース
211 板状部
212 放熱フィン
220 フランジ部
221 ケース部材の上面部
222、222a 貫通孔(挿入口)
230 枠状部
231 前面
232 裏面
233、234 側面部
235 底面部
240、240A〜240D 枠状ケース
250、250A〜250D 案内部
251 突起部
251c、251d 傾斜部
253a〜253d 傾斜面
260、260A 突当部
261 開口部
262 段部
300、300B、300C 回路体
315、316、318、319 導体板
373、374 側面
375 下面
376 上面
401 絶縁樹脂
410 封止樹脂
100, 100A to 100D
156, 158
230 Frame-shaped
Claims (8)
前記回路体の前記導体板に対面して配置された前面部と、前記前面部の反対面側の裏面部と、一対の側面部と、底面部と、前記回路体を挿入する挿入口とを有し、前記回路体を前記挿入口から前記端子を露出した状態で収納する収納空間が形成されたケース部材とを備え、
前記ケース部材の前記各側面部の内面と前記回路体の前記各側面との間に、前記回路体を前記ケース部材の前記挿入口から前記収納空間に挿入する際に前記回路体を案内する案内部が設けられ、前記ケース部材の前記底面部と前記回路体の前記下面との間に、前記回路体の挿入を規制するための突当部が設けられている、パワー半導体モジュール。 A semiconductor element having a plurality of electrodes, a conductor plate thermally coupled to at least one surface of the semiconductor element, a plurality of terminals connected to the electrodes of the semiconductor element, a pair of side surfaces, and the plurality of terminals arranged A circuit body having a formed upper surface and a lower surface provided on a side opposite to the upper surface, the terminal being exposed to the outside and a sealing resin for sealing the periphery of the semiconductor element and the conductor plate; ,
A front portion disposed facing the conductor plate of the circuit body, a back surface portion on the opposite surface side of the front surface portion, a pair of side surfaces, a bottom surface portion, and an insertion port for inserting the circuit body. And a case member formed with a storage space for storing the circuit body in a state where the terminal is exposed from the insertion port,
A guide for guiding the circuit body between the inner surface of each side surface portion of the case member and each side surface of the circuit body when the circuit body is inserted into the housing space from the insertion port of the case member. A power semiconductor module is provided with an abutting portion for restricting insertion of the circuit body between the bottom surface portion of the case member and the lower surface of the circuit body.
前記案内部は、前記ケース部材または前記回路体の前記封止樹脂に一体成形された突起部である、パワー半導体モジュール。 The power semiconductor module according to claim 1,
The power semiconductor module, wherein the guide portion is a protrusion formed integrally with the sealing resin of the case member or the circuit body.
前記ケース部材の前記各側面部または前記回路体の前記各側面に沿って複数個の前記突起部が配列されている、パワー半導体モジュール。 The power semiconductor module according to claim 2,
A power semiconductor module, wherein a plurality of the protrusions are arranged along the side surfaces of the case member or the side surfaces of the circuit body.
前記突起部は、前記ケース部材の前記各側面部に形成されており、前記ケース部材の内側に向けて下り勾配の上部傾斜面を有する、パワー半導体モジュール。 The power semiconductor module according to claim 2,
The protrusion is formed on each side surface of the case member, and has an upper inclined surface with a downward slope toward the inside of the case member.
前記突起部は、前記回路体の前記封止樹脂の前記各側面に形成されており、外側に向かって上り勾配の下部傾斜面を有する、パワー半導体モジュール。 The power semiconductor module according to claim 2,
The said protrusion part is a power semiconductor module which is formed in each said side surface of the said sealing resin of the said circuit body, and has a lower inclined surface of an upward slope toward the outer side.
前記ケース部材の前記各側面部の前記内面と、前記回路体の前記各側面との間に、絶縁樹脂が充填されている、パワー半導体モジュール。 The power semiconductor module according to claim 2,
A power semiconductor module, wherein an insulating resin is filled between the inner surface of each side surface portion of the case member and each side surface of the circuit body.
さらに、前記回路体の前記導体板と前記ケース部材との間に介在された絶縁性熱伝導層を有し、
前記ケース部材は、前記導体板に対向する開口部を有する枠状ケースと、前記枠状ケースの前記開口部を塞いで前記開口部周縁部に接合された金属ベースとを備える、パワー半導体モジュール。 The power semiconductor module according to any one of claims 1 to 6,
Furthermore, an insulating heat conductive layer interposed between the conductor plate of the circuit body and the case member,
The case member includes a frame-like case having an opening facing the conductor plate, and a metal base that closes the opening of the frame-like case and is joined to the periphery of the opening.
前記導体板は、前記回路体の前記封止樹脂の前記下面から表出する端面を有するリードを備え、
前記ケース部材および前記突当部は金属により形成され、前記突当部は、前記リードの前記端面に接触しないように設けられている、パワー半導体モジュール。
The power semiconductor module according to claim 1,
The conductor plate includes a lead having an end surface exposed from the lower surface of the sealing resin of the circuit body,
The case member and the abutting portion are made of metal, and the abutting portion is provided so as not to contact the end face of the lead.
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