JP2016100503A - Power module structure - Google Patents
Power module structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016100503A JP2016100503A JP2014237515A JP2014237515A JP2016100503A JP 2016100503 A JP2016100503 A JP 2016100503A JP 2014237515 A JP2014237515 A JP 2014237515A JP 2014237515 A JP2014237515 A JP 2014237515A JP 2016100503 A JP2016100503 A JP 2016100503A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power module
- module structure
- external terminal
- circuit board
- frame body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/191—Disposition
- H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
- H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、パワーモジュール構造に関し、特に、筐体内部にパワーデバイスチップを配設し、パワーデバイスチップの電極を筐体が備える外部電極に接続したパワーモジュール構造に関する。 The present invention relates to a power module structure, and more particularly, to a power module structure in which a power device chip is disposed inside a casing, and electrodes of the power device chip are connected to external electrodes provided in the casing.
従来におけるパワーモジュールは、筐体(枠体)内の絶縁基板上に配設したパワーデバイスチップの電極と、筐体が備える外部電極とを、アルミワイヤ等を用いたワイヤボンディングによって接続した構成となっていた。 A conventional power module has a configuration in which an electrode of a power device chip disposed on an insulating substrate in a housing (frame) and an external electrode provided in the housing are connected by wire bonding using an aluminum wire or the like. It was.
このような構成のパワーモジュールに関する技術は種々提案されている(例えば特許文献1等)。 Various techniques relating to the power module having such a configuration have been proposed (for example, Patent Document 1).
特許文献1に係るパワーモジュールは、筐体(外囲ケース)の内部にパワーデバイスチップを配設し、パワーデバイスチップの電極を外囲ケースと一体となった外部電極に接続したパワーモジュールである。 The power module according to Patent Document 1 is a power module in which a power device chip is disposed inside a casing (enclosure case), and electrodes of the power device chip are connected to an external electrode integrated with the enclosure case. .
そして、外囲ケースの内部に固定された冷却器としてのヒートスプレッダと、ヒートスプレッダの上にハンダ接合されたパワーデバイスチップと、ヒートスプレッダの上にパワーデバイスチップを囲んで形成された絶縁性のダムと、一端はパワーデバイスチップの電極とハンダ接合され、他端はダムの上面に固定された内部主電極とを備え、外部電極と内部主電極の他端は、ワイヤボンディングにより電気的に接続されている。 And a heat spreader as a cooler fixed inside the outer case, a power device chip soldered on the heat spreader, an insulating dam formed around the power device chip on the heat spreader, One end is solder-bonded to the electrode of the power device chip, the other end is provided with an internal main electrode fixed to the upper surface of the dam, and the other end of the external electrode and the internal main electrode is electrically connected by wire bonding. .
ところで、上述のような従来のパワーモジュールでは、パワーデバイスチップと絶縁基板との間にヒートスプレッダを挟み、ワイヤボンディングにより筐体が備える外部電極に電気的に接続する構成となっているので、外部電極にワイヤボンディングによる接合を行うためのスペースが必要であった。そのため、このワイヤボンディング用のスペースがパワーモジュール自体の小型化の妨げとなるという問題があった。 By the way, in the conventional power module as described above, the heat spreader is sandwiched between the power device chip and the insulating substrate, and is electrically connected to the external electrode provided in the housing by wire bonding. In addition, a space for wire bonding is required. Therefore, there is a problem that this wire bonding space hinders miniaturization of the power module itself.
そこで、パワーデバイスチップと外部電極との接続をヒートスプレッダを介して行う構成が提案されている。 Thus, a configuration has been proposed in which the power device chip and the external electrode are connected via a heat spreader.
より具体的には、パワーデバイスチップの下面側または上面側に設けられるヒートスプレッダを外部電極の位置まで延設し、このヒートスプレッダを介してパワーデバイスチップと外部電極との電気的接続を行うようにした構成が提案されている。 More specifically, the heat spreader provided on the lower surface side or the upper surface side of the power device chip is extended to the position of the external electrode, and the power device chip and the external electrode are electrically connected through the heat spreader. A configuration is proposed.
ところが、上述のように外部電極の位置まで延設されたヒートスプレッダを備えるパワーデバイスチップを回路基板にハンダ接合あるいは超音波接合した状態では、筐体の一部を構成する枠体を回路基板に嵌め込むことができないという不都合があった。 However, in the state where the power device chip having the heat spreader extended to the position of the external electrode as described above is soldered or ultrasonically bonded to the circuit board, the frame constituting a part of the housing is fitted to the circuit board. There was an inconvenience that could not be included.
即ち、回路基板に対して枠体を上方から降下させて嵌め合わせする際に、ヒートスプレッダの端部が、外部電極を側壁の上部に備える枠体底部に当ってしまい嵌合を阻害してしまう。 That is, when the frame body is lowered from above and fitted to the circuit board, the end of the heat spreader hits the bottom of the frame body provided with the external electrodes on the side walls, thereby hindering the fitting.
したがって、上記構成では、回路基板に枠体を配置することができず、枠体と一体的に形成された外部電極とヒートスプレッダの端部とを接合することができないという重大な問題があった。 Therefore, in the above configuration, there is a serious problem that the frame cannot be disposed on the circuit board, and the external electrode formed integrally with the frame and the end of the heat spreader cannot be joined.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、半導体素子等を固定した回路基板に枠体を容易に配置させることができると共に、半導体素子と外部端子との接合に要する空間を低減して小型化を図ることのできるパワーモジュール構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can easily arrange a frame body on a circuit board to which a semiconductor element or the like is fixed, and can reduce a space required for joining the semiconductor element and an external terminal. It is an object of the present invention to provide a power module structure that can be reduced in size.
上記目的を達成するため、本発明に係るパワーモジュール構造の第1の態様は、回路基板と、前記回路基板に実装される半導体素子と、前記半導体素子の一面に接触し、且つ、前記半導体素子の端子に電気的に接続された冷却用金属部材と、前記回路基板および前記冷却用金属部材の外側に配置された枠体とを備え、前記冷却用金属部材の外側には、可撓性金属部を介して外部端子接続部が一体に設けられ、前記外部端子接続部は、前記可撓性金属部の変形によって前記枠体の配置領域より内側に変移自在に設けられたことを備えることを要旨とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of a power module structure according to the present invention includes a circuit board, a semiconductor element mounted on the circuit board, a surface of the semiconductor element, and the semiconductor element. A cooling metal member electrically connected to a terminal of the circuit board, and a frame body disposed outside the circuit board and the cooling metal member. A flexible metal is disposed outside the cooling metal member. An external terminal connection part is provided integrally through the part, and the external terminal connection part is provided so as to be displaceable inward from the arrangement region of the frame body by deformation of the flexible metal part. The gist.
本発明に係る第2の態様は、第1の態様に係るパワーモジュール構造において、前記枠体には、外部から延設される導電部材と接続可能なボルト締結用孔部が設けられ、前記外部端子接続部の前記ボルト締結用孔部に対応する位置にボルト孔が設けられていることを要旨とする。 According to a second aspect of the present invention, in the power module structure according to the first aspect, the frame is provided with a bolt fastening hole that can be connected to a conductive member extending from the outside, and the external The gist is that a bolt hole is provided at a position corresponding to the bolt fastening hole of the terminal connecting portion.
本発明に係る第3の態様は、第1または第2の態様に係るパワーモジュール構造において、前記冷却用金属部材が備える前記可撓金属部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成され、前記外部端子接続部は金属板で構成されることを要旨とする。 According to a third aspect of the present invention, in the power module structure according to the first or second aspect, the flexible metal part provided in the cooling metal member is a braided body formed by braiding a conducting wire. The gist of the invention is that the external terminal connecting portion is made of a metal plate.
本発明に係る第4の態様は、第1または第2の態様に係るパワーモジュール構造において、前記冷却用金属部材が備える前記可撓金属部および前記外部端子接続部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成されることを要旨とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the power module structure according to the first or second aspect, the flexible metal part and the external terminal connection part included in the cooling metal member are braided wires. The gist is that it is composed of a formed braided body.
本発明に係る第5の態様は、第4の態様に係るパワーモジュール構造において、前記編組体で構成される外部端子接続部には、予めハンダが浸透されていることを要旨とする。 The fifth aspect according to the present invention is summarized in that, in the power module structure according to the fourth aspect, solder is infiltrated in advance into the external terminal connection portion configured by the braided body.
第1の態様に係るパワーモジュール構造によれば、枠体を回路基板に配置させる際に、冷却用金属部材の外部端子接続部が枠体の降下を妨げることがなく、半導体素子等をハンダ付け等で固定した回路基板に対して枠体を容易に配置させることができる。 According to the power module structure according to the first aspect, when arranging the frame body on the circuit board, the external terminal connection portion of the cooling metal member does not prevent the frame body from being lowered, and the semiconductor element is soldered. The frame body can be easily arranged on the circuit board fixed by, for example.
また、従来のようにワイヤボンディングを行うためのスペースが不要であり、パワーモジュールの小型化を図ることができる。 Further, a space for wire bonding as in the prior art is not required, and the power module can be miniaturized.
第2の態様に係るパワーモジュール構造によれば、冷却用金属部材のボルト孔を介してボルトを締結するだけで、半導体素子の端子と外部端子とを容易に電気的に接合することができる。 According to the power module structure according to the second aspect, the terminal of the semiconductor element and the external terminal can be easily electrically joined simply by fastening the bolt through the bolt hole of the cooling metal member.
第3の態様に係るパワーモジュール構造によれば、冷却用金属部材が備える可撓金属部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成され、外部端子接続部は金属板で構成されるので、簡易な構成で可撓金属部を構成でき、且つ、外部端子接続部を介してボルトによる締結を確実に行うことができる。 According to the power module structure according to the third aspect, the flexible metal portion included in the cooling metal member is configured by a braided body formed by braiding a conducting wire, and the external terminal connection portion is configured by a metal plate. Therefore, a flexible metal part can be comprised with a simple structure, and fastening with a volt | bolt can be reliably performed via an external terminal connection part.
第4の態様に係るパワーモジュール構造によれば、冷却用金属部材が備える可撓金属部および外部端子接続部は、導線を編み組みして形成される編組体で構成されるので、簡易な構成とすることができ、コストを低減することができる。 According to the power module structure according to the fourth aspect, since the flexible metal portion and the external terminal connection portion provided in the cooling metal member are configured by a braided body formed by braiding the conductive wire, a simple configuration The cost can be reduced.
第5の態様に係るパワーモジュール構造によれば、編組体で構成される外部端子接続部には、予めハンダが浸透されているので、編組体の強度を高めることができ、ボルトによる締結をより確実に行うことができる。 According to the power module structure according to the fifth aspect, since the solder is preliminarily permeated into the external terminal connecting portion constituted by the braided body, the strength of the braided body can be increased, and the fastening by the bolt is more performed. It can be done reliably.
以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment as an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In addition, since description here is the best form by which this invention is implemented, this invention is not limited to the said form.
[第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造]
図1および図2を参照して、第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成1Aおよび当該基本構成を適用したパワーモジュールP1の構成例について説明する。
[Power Module Structure According to First Embodiment]
A
図1(a)は、第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Aの基本構成を示す分解斜視図、図1(b)は、要部であるヒートスプレッダ13の断面図である。
FIG. 1A is an exploded perspective view showing a basic configuration of a
第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成1Aは、図1(a)に示すように、ケースの一部を構成する枠体200まで延設された冷却器としてのヒートスプレッダ13を備えている。なお、ケースおよび枠体200は樹脂で成形される。
As shown in FIG. 1A, the
パワーモジュール構造の基本構成1Aは、半導体素子15a、15bと、半導体素子15a、15bが実装される絶縁基板10と、半導体素子15a、15bを冷却する冷却器としてのヒートスプレッダ13と、絶縁基板10の側方(実際には、図2に示す回路基板5の側方)を囲繞するように配置される枠体200とを備えている。
The
そして、冷却器としてのヒートスプレッダ13は、半導体素子15a、15bの上面および下面の少なくとも一方(図1に示す例では、半導体素子15a、15bの下面)の端子に電気的に接合された銅やアルミニウム等から成る短冊状の冷却用金属部材で構成されている。
The
冷却用金属部材13は、平板部13Aと、枠体200に沿って起立する起立部13Bと、枠体200の上部に設けられる接合部としての外部端子(図示せず)と電気的に接続される外部端子接続部13Cとから構成されている。
The
ここで、ヒートスプレッダ13の起立部13Bは、枠体200を絶縁基板10に配置させる際に、この枠体200との当接を避けるように撓み変形可能な可撓金属部で構成されている。
Here, the standing
なお、上述のように枠体200の上部は、当該枠体200が絶縁基板10に配置された状態で、ヒートスプレッダ13の外部端子接続部13Cと外部端子とを電気的に接合する接合部を備えている。
As described above, the upper portion of the
本実施の形態において、接合部は、外部から延設される導電部材(図示せず)と接続可能なボルト締結用孔部250(後述の図3(ニ)参照)で構成されている。 In the present embodiment, the joint portion is configured by a bolt fastening hole portion 250 (see FIG. 3D described later) that can be connected to a conductive member (not shown) extending from the outside.
また、ヒートスプレッダ13が備える可撓金属部(起立部)13Bは、銅などで形成された導線を編み組みして形成され柔軟性(可撓性)を有する編組体で構成されている。
Moreover, the flexible metal part (standing part) 13B with which the
また、本実施の形態では、ボルト締結用孔部に対応する外部端子接続部13Cは金属板で構成され、ボルト17を挿通するボルト孔50が形成されている。
In the present embodiment, the external
これにより、枠体200を回路基板5(図2等参照)に配置させる際に、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13の外部端子接続部13Cを可撓性を有する起立部13Bを介して撓ませることができるので、枠体200の降下を妨げることがなく、半導体素子15a、15b等をハンダ付け等で固定した回路基板5に対して枠体200を容易に配置させることができる。枠体200を配置させる手順等については、図3を参照して後述する。
Thus, when the
また、枠体200の上部には、枠体200が回路基板5に配置された状態で、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13の外部端子接続部13Cと外部端子とを電気的に接合する接合部を備えているので、従来のようにワイヤボンディングを行うためのスペースが不要であり、パワーモジュールの小型化を図ることができる。
Further, at the upper portion of the
なお、パワーモジュール構造の基本構成1Aの詳細構造は図1(a)に示す通りである。
The detailed structure of the
即ち、絶縁基板10上には、回路パターン等を形成する金属パターン11が設けられ、金属パターン11上には、はんだ接合部12を介してヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13が設けられている。
That is, a
そして、ヒートスプレッダ13の平板部13A上には、はんだ接合部14a、14bを介して半導体素子15a、15bとしてパワーデバイスチップが接合された構成となっている。
And it has the structure by which the power device chip | tip was joined on the
また、図1(b)に示すように、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13が備える平板部13Aと外部端子接続部13Cとは、編組体で構成される起立部13Bの端部13Ba、13Bbを介して接合されている。なお、端部13Ba、13Bbを介した接合は、溶接やハンダ付け等により行うことができる。
Further, as shown in FIG. 1B, the
次に、図2を参照して、第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Aの基本構成を用いたパワーモジュールP1の構成例について説明する。
Next, a configuration example of the power module P1 using the basic configuration of the
図2(a)は、パワーモジュールP1の基本姿態を示す側方断面図、図2(b)は、基本姿態から可撓金属部13Bを介して冷却用金属部材13の外部端子接続部13Cを変移させる状態を示す説明図である。
FIG. 2A is a side sectional view showing the basic form of the power module P1, and FIG. 2B shows the external
図2(a)に示すパワーモジュールP1は、図1(a)に示すような構成の一対のヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13、23を備えている。 The power module P1 shown in FIG. 2A includes a pair of heat spreaders (cooling metal members) 13 and 23 configured as shown in FIG.
より具体的には、銅、アルミニウム等の金属材料もしくはAlSiC等の複合材料で構成される回路基板(ベース板)5の上に、両面に所定の金属パターン7、11を電気メッキやエッチング等によって形成したセラミック製の絶縁基板10が、ハンダ接合部6を介して設けられている。
More specifically,
そして、金属パターン11上には、ハンダ接合部12を介してヒートスプレッダ13が設けられている。
A
ヒートスプレッダ13の平板部13A上には、ハンダ接合部6を介して半導体素子15a、15bとしてパワーデバイスチップが接合されている。
On the
また、半導体素子15a、15bの上面には、ハンダ接合部16a、16bを介してヒートスプレッダ(冷却用金属部材)23が設けられている。
A heat spreader (cooling metal member) 23 is provided on the upper surfaces of the
なお、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)23は、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13と略同様の構成を備えている。 The heat spreader (cooling metal member) 23 has substantially the same configuration as the heat spreader (cooling metal member) 13.
このような構成により、パワーモジュールP1は、図2(b)に示すように、図2(a)の基本姿態から可撓金属部13B、23Bを介してヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13、23の外部端子接続部13C、23Cを矢印D1、D2で示す方向に変移させることができる。
With such a configuration, as shown in FIG. 2B, the power module P1 has the heat spreaders (cooling metal members) 13 and 23 through the
これにより、枠体200を回路基板5に配置させる際に、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13、23の外部端子接続部13C、23Cを可撓性を有する起立部13B、23Cを介して矢印D1、D2方向に撓ませることができ、枠体200の降下を妨げることがなく、半導体素子15a、15b等をハンダ付け等で固定した回路基板5に対して枠体200を容易に配置させることができる。
Thus, when the
[パワーモジュールの製造方法]
図3を参照して、第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成1Aを用いたパワーモジュールP1の製造方法について説明する。
[Power Module Manufacturing Method]
With reference to FIG. 3, a method for manufacturing power module P1 using
図3(イ)〜(ニ)は、パワーモジュールP1の製造工程を示す工程図である。 3A to 3D are process diagrams showing the manufacturing process of the power module P1.
まず、図3(イ)に示すように、可撓金属部13B、23Bを介してヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13、23の外部端子接続部13C、23Cを上方に変移させた状態で、枠体200を回路基板5に向けて矢印D3方向に降下させる。
First, as shown in FIG. 3 (a), the external
この際に、外部端子接続部13C、23Cと枠体200は接触あるいは当接することが無いので、回路基板5に対して枠体200を容易に配置させることができる(図3(ロ)参照)。
At this time, since the external
次いで、図3(ハ)に示すように、可撓金属部13B、23Bを介してヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13、23の外部端子接続部13C、23Cを下方(矢印D4方向)に変移させて、枠体200の上面に外部端子接続部13C、23Cを当接させる。
Next, as shown in FIG. 3C, the external
そして、図3(ニ)に示すように、固定用のボルト17を外部端子接続部13C、23Cに形成されたボルト孔(図示省略)を介して枠体200の上方に形成されたボルト締結用孔部250に螺合させて固定する。
Then, as shown in FIG. 3 (d), the fixing
なお、図示は省略するが、接合部を構成するボルト締結用孔部250には、外部から延設される導電部材(バスバー等)が連結される。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the electrically-conductive member (bus bar etc.) extended from the outside is connected with the
このように、第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成1Aを用いたパワーモジュールP1によれば、枠体200を回路基板5に配置させる際に、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13の外部端子接続部13Cを可撓性を有する起立部13Bを介して撓ませることができ、枠体200の降下を妨げることがなく、半導体素子15a、15b等をハンダ付け等で固定した回路基板5に対して枠体200を容易に配置させることができる。
Thus, according to the power module P1 using the
また、枠体200の上部には、枠体200が回路基板5に配置された状態で、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)13の外部端子接続部13Cと外部端子とを電気的に接合する接合部(ボルト締結用孔部250等)を備えているので、従来のようにワイヤボンディングを行うためのスペースが不要であり、パワーモジュールP1自体の小型化を図ることができる。
Further, at the upper portion of the
また、比較的簡易な構成で可撓金属部(起立部)13Bを構成でき、且つ、外部端子接続部13Cを構成する冷却用金属部材を介してボルト17による締結を確実に行うことができる。
In addition, the flexible metal portion (standing portion) 13B can be configured with a relatively simple configuration, and the fastening with the
[第2の実施の形態に係るパワーモジュール構造]
図4を参照して、第2の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成1Cの構成例について説明する。
[Power Module Structure According to Second Embodiment]
With reference to FIG. 4, a configuration example of the basic configuration 1C of the power module structure according to the second embodiment will be described.
図4(a)は、第2の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Cの基本構成を示す分解斜視図、図4(b)は、要部(ヒートスプレッダ103)の断面図である。 FIG. 4A is an exploded perspective view showing a basic configuration of a power module structure 1C according to the second embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view of a main part (heat spreader 103).
なお、第2の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Cにおいて、上述の第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造1A(図1参照)と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は割愛する。
In addition, in the power module structure 1C according to the second embodiment, the same configurations as those of the
第2の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Cが、第1の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Aと異なる点は、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)103の構成である。
The power module structure 1C according to the second embodiment is different from the
より具体的には、ヒートスプレッダ103は、平板部103Aと、枠体200に沿って起立する起立部103Bと、枠体200の上部に設けられる接合部としての外部端子(図示せず)と電気的に接続される外部端子接続部103Cとから構成されており、起立部103Bと外部端子接続部103Cは、銅などで形成された導線を編み組みして形成され柔軟性(可撓性)を有する編組体で構成されている。
More specifically, the
また、図4(b)に示すように、起立部103Bと外部端子接続部103Cは、編組体により一体的に形成されている。
Moreover, as shown in FIG.4 (b), the standing
そして、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)103が備える平板部13Aと、起立部103Bとは、編組体で構成される起立部103Bの端部103Baを介して接合されている。なお、端部103Baを介した接合は、溶接やハンダ付け等により行うことができる。
And the
このように、第2の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Cによれば、ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)103が備える可撓金属部(起立部)103Bおよびボルト締結用孔部に対応する部位である外部端子接続部103Cは、導線を編み組みして形成される編組体で構成されているので、簡易な構成とすることができ、コストを低減することができる。
Thus, according to the power module structure 1C according to the second embodiment, the heat spreader (cooling metal member) 103 includes the flexible metal portion (standing portion) 103B and the portion corresponding to the bolt fastening hole. Since some external
[第3の実施の形態に係るパワーモジュール構造]
図5を参照して、第3の実施の形態に係るパワーモジュール構造の基本構成1Dの構成例について説明する。
[Power Module Structure According to Third Embodiment]
With reference to FIG. 5, a configuration example of the
図5(a)は、第3の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Dの基本構成を示す分解斜視図、図5(b)は、要部(ヒートスプレッダ103)の断面図である。
FIG. 5A is an exploded perspective view showing a basic configuration of a
なお、第3の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Dにおいて、上述の第2の実施の形態に係るパワーモジュール構造1B(図4参照)と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は割愛する。
In addition, in the
第3の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Dが、第3の実施の形態に係るパワーモジュール構造1Cと異なる点は、外部端子接続部103Dを構成する編組体にハンダを浸透させている点である。
The
これにより、外部端子接続部103Dを構成する編組体の強度を高めることができ、ボルト17による締結をより確実に行うことができる。
Thereby, the intensity | strength of the braided body which comprises external
[比較例に係るパワーモジュール]
図6を参照して比較例に係るパワーモジュール500について簡単に説明する。
[Power module according to comparative example]
A
図6は、比較例に係るパワーモジュール500の構成を示す側方断面図である。
FIG. 6 is a side sectional view showing a configuration of a
なお、上述の実施の形態に係るパワーモジュール構造1A〜1Dと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
In addition, about the structure similar to
比較例に係るパワーモジュール500では、ヒートスプレッダ35上に形成されるダム32等から外部電極201、202への電気的接合をボンディングワイヤ31a〜31cによって行っている。
In the
そのため、ワイヤボンディングを行うためのスペースSが必要となり、パワーモジュール500の小型化を妨げるという不都合があった。
For this reason, a space S for wire bonding is required, and there is a disadvantage that miniaturization of the
[他の比較例に係るパワーモジュール]
図7を参照して、他の比較例に係るパワーモジュール600について簡単に説明する。
[Power modules according to other comparative examples]
A
図7は、他の比較例に係るパワーモジュール600の構成を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a
パワーモジュール600は、水冷ジャケット400上に配置される3個の回路基板300a〜300cを備えている。
The
各回路基板300a〜300cは同様の構成を備え、各回路基板300a〜300c上には半導体素子305としてのパワーデバイスチップが搭載されている。
Each
各回路基板300a〜300cは、樹脂製の枠体301に嵌合されている。
Each of the
枠体301の上面側には、図示しない金属製のボルト孔等で構成される接合部が設けられている。
On the upper surface side of the
そして、各回路基板300a〜300cと枠体301の接合部との間には、端子301が配置され、各端子301の基板側の端部302は、各回路基板300a〜300c上に超音波接合されている。
And the terminal 301 is arrange | positioned between each
そのため、パワーモジュール600では、各端子301を各回路基板300a〜300c上に接合するためのスペースが必要となり、パワーモジュール600の小型化を妨げるという不都合があった。
Therefore, in the
そこで、図8に示すような他の比較例に係るパワーモジュール構造700が提案された。
Therefore, a
図8(a)は、他の比較例に係るパワーモジュール構造700の基本構成を示す分解斜視図、図8(b)は、そのパワーモジュール構造700を適用したパワーモジュールP10の製造工程の一部を示す説明図である。
FIG. 8A is an exploded perspective view showing a basic configuration of a
なお、上述の実施の形態に係るパワーモジュール構造1A〜1Dと同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。
In addition, about the structure similar to
パワーモジュール構造700では、ヒートスプレッダ701を構成する平板部701A、起立部701Bおよび端部701Cが、銅板等で構成される一枚の金属板を折曲げ加工して形成されている。これにより、図7の比較例のような各端子301を各回路基板300a〜300c上に接合するためのスペースが不要となり、パワーモジュールP10を小型化できるのではないかと考えられた。
In the
ところが、図8(b)に示すように、パワーモジュール構造700を適用したパワーモジュールP10を製造する際に、ヒートスプレッダ701の端部701C、702Cが、枠体200の降下を妨げるという問題があった。
However, as shown in FIG. 8B, when manufacturing the power module P10 to which the
そのため、外部電極の位置まで延設されたヒートスプレッダ701、702を備えるパワーデバイスチップを回路基板5等にハンダ接合あるいは超音波接合した状態では、筐体の一部を構成する枠体200を回路基板5に嵌め込むことができないという不都合があった。
Therefore, in the state where the power device chip including the
即ち、図8(b)に示すように、回路基板5等に対して枠体200を上方からD1方向に降下させて嵌合させようとすると、ヒートスプレッダ701、702の端部701C、702Cが、枠体200の底部に当って嵌合を阻害してしまう。
That is, as shown in FIG. 8B, when the
このように、図8(a)に示す構成では、回路基板5に枠体200を配置させることができず、枠体200と一体的に形成された外部電極と701、702の端部701C、702Cとを接合することができないという重大な問題があった。
As described above, in the configuration shown in FIG. 8A, the
これに対して、本実施の形態に係るパワーモジュール構造1A〜1Dによれば、半導体素子15a、15b等を固定した回路基板5に枠体200を容易に配置させることができると共に、半導体素子15a、15bと外部端子との接合に要する空間を低減して小型化を図ることのできるパワーモジュール構造を提供することができる。
On the other hand, according to the
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載にしたがって解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not limited to the disclosed technology. Should not be considered. That is, the technical scope of the present invention should not be construed restrictively based on the description in the above embodiment, but should be construed according to the description of the scope of claims. All the modifications within the scope of the claims and the equivalent technique to the described technique are included.
例えば、本実施の形態に係るパワーモジュール構造1A〜1Dを適用したパワーモジュールにおいて、枠体200を回路基板5に配置させた後に、回路基板5を覆うようにゲルや樹脂を充填するようにしてもよい。
For example, in the power module to which the power module structures 1 </ b> A to 1 </ b> D according to the present embodiment are applied, after the
1A〜1D…パワーモジュール構造
5…回路基板
6…ハンダ接合部
7…金属パターン
10…絶縁基板
11…金属パターン
12…ハンダ接合部
13…ヒートスプレッダ(冷却用金属部材)
13A…平板部
13B…可撓金属部(起立部)
13C…外部端子接続部
15a、15b…半導体素子
16a…ハンダ接合部
17…ボルト
50…ボルト孔
103…ヒートスプレッダ
103A…平板部
103B…起立部
103Ba…端部
103C、103D…外部端子接続部
200…枠体
201…外部電極
250…ボルト締結用孔部
P1…パワーモジュール
DESCRIPTION OF
13A ...
13C: External
Claims (5)
前記回路基板に実装される半導体素子(15a、15b)と、
前記半導体素子の一面に接触し、且つ、前記半導体素子の端子に電気的に接続された冷却用金属部材(ヒートスプレッダ13)と、
前記回路基板および前記冷却用金属部材の外側に配置された枠体(200)と、を備え、
前記冷却用金属部材の外側には、可撓性金属部(起立部13B)を介して外部端子接続部(13C)が一体に設けられ、前記外部端子接続部は、前記可撓性金属部の変形によって前記枠体の配置領域より内側に変移自在に設けられていることを特徴とするパワーモジュール構造。 A circuit board (5);
Semiconductor elements (15a, 15b) mounted on the circuit board;
A cooling metal member (heat spreader 13) in contact with one surface of the semiconductor element and electrically connected to a terminal of the semiconductor element;
A frame (200) disposed outside the circuit board and the cooling metal member,
Outside the cooling metal member, an external terminal connection part (13C) is integrally provided via a flexible metal part (standing part 13B), and the external terminal connection part is formed of the flexible metal part. A power module structure, wherein the power module structure is provided so as to be displaceable inward from an arrangement region of the frame body by deformation.
前記外部端子接続部の前記ボルト締結用孔部に対応する位置にボルト孔(50)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のパワーモジュール構造。 The frame body is provided with a bolt fastening hole (250) connectable with a conductive member extending from the outside,
The power module structure according to claim 1, wherein a bolt hole (50) is provided at a position corresponding to the bolt fastening hole of the external terminal connecting portion.
前記外部端子接続部は金属板で構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパワーモジュール構造。 The flexible metal part provided in the cooling metal member is configured by a braided body formed by braiding a conducting wire,
The power module structure according to claim 1, wherein the external terminal connection portion is made of a metal plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014237515A JP2016100503A (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Power module structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014237515A JP2016100503A (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Power module structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016100503A true JP2016100503A (en) | 2016-05-30 |
Family
ID=56078111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014237515A Pending JP2016100503A (en) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | Power module structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016100503A (en) |
-
2014
- 2014-11-25 JP JP2014237515A patent/JP2016100503A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5176507B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4459883B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5975856B2 (en) | Power semiconductor device | |
JP6226068B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6260566B2 (en) | Circuit structure | |
JP5589950B2 (en) | Electronic equipment | |
WO2013047231A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacture thereof | |
JP5004337B2 (en) | External connection terminal of metal core board | |
CN110771027B (en) | Power semiconductor device and power conversion device using the same | |
JP2005142189A (en) | Semiconductor device | |
KR101216896B1 (en) | Power module | |
JP2007027584A (en) | Connection structure, circuit constituent and manufacturing method therefor | |
JP2005174955A (en) | Semiconductor module | |
US20240006280A1 (en) | Intelligent power module and manufacturing method thereof | |
JP2016100503A (en) | Power module structure | |
KR101698431B1 (en) | Semiconductor power module pakage and methods of fabricating the same | |
JP4708941B2 (en) | Connection structure and circuit structure | |
JP2007180308A (en) | Printed wiring board | |
JP5533983B2 (en) | Semiconductor device | |
JP4622646B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2009158769A (en) | Semiconductor device | |
US20060226531A1 (en) | Power semiconductor module | |
JP2015149363A (en) | semiconductor module | |
JP2014103270A (en) | Semiconductor module | |
JP2016157826A (en) | Power module structure and manufacturing method of the same |