JP2018133481A - Semiconductor module and inverter device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor module and an inverter device capable of enhancing an insulation property by resin encapsulation while securing exhibition of a spring property of a press-fit relay terminal at press fitting.SOLUTION: A power semiconductor module 2 comprises: an insulation substrate 3; power semiconductor devices 12 and 14 arranged on the insulation substrate 3; a hard resin 40 that covers the power semiconductor devices 12 and 14 on the insulation substrate 3; a housing frame 20 that surrounds a lateral face of the hard resin 40; a lid 22 attached to the housing frame 20 so as to be overlapped on a control substrate 50; an external terminal 32; and a press-fit relay terminal 30. The hard resin 40 comprises a step part 42. A press fitting part 30a of the press-fit relay terminal 30 is protruded from the step part 42.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体モジュールおよびインバータ装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor module and an inverter device.

従来、例えば特開２０１６−１４３４４１号公報に開示されているように、インサートケース内に配置した半導体デバイスを樹脂封止した半導体モジュールが知られている。上記従来の半導体モジュールは、さらに、半導体デバイスとインサートケース外の制御基板との電気接続を取るために、プレスフィット中継端子をケース外に突出させている。プレスフィット中継端子は、外付けの制御基板が有するスルーホールに圧入される。半導体デバイスはシリコーンゲルで封止されており、インサートケース上部に蓋が配置されている。この蓋を貫通して半導体モジュールの上方にプレスフィット中継端子が突出している。プレスフィット中継端子の胴体はインサートケースに埋め込まれており、プレスフィット中継端子の根本はシリコーンゲル内部においてワイヤを介して半導体デバイスに接続されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-143441, a semiconductor module in which a semiconductor device arranged in an insert case is sealed with a resin is known. The conventional semiconductor module further has a press-fit relay terminal protruding outside the case in order to establish electrical connection between the semiconductor device and the control board outside the insert case. The press-fit relay terminal is press-fitted into a through hole provided in an external control board. The semiconductor device is sealed with silicone gel, and a lid is disposed on the top of the insert case. A press-fit relay terminal projects through the lid above the semiconductor module. The body of the press-fit relay terminal is embedded in the insert case, and the base of the press-fit relay terminal is connected to the semiconductor device via a wire inside the silicone gel.

特開２０１６−１４３４４１号公報JP 2006-143441 A

本願発明者は、上記従来の技術とは異なり、シリコーンゲルではなく硬質樹脂で半導体デバイスを封止する技術を開発している。半導体デバイスを樹脂で封止する目的の一つは、半導体モジュールの絶縁性を高めることである。絶縁性を向上させるためには、封止樹脂の厚さを増大させることが好ましい。ここで、プレスフィット中継端子の先端位置を変えずに硬質樹脂の厚さを増大させていくと、プレスフィット中継端子の先端付近が硬質樹脂に埋没しうる。その結果、スルーホールへの圧入時にプレスフィット中継端子の変形が硬質樹脂によって阻害されるおそれがある。   The inventor of the present application has developed a technique for sealing a semiconductor device with a hard resin instead of a silicone gel, unlike the above conventional technique. One of the purposes of sealing a semiconductor device with resin is to increase the insulation of the semiconductor module. In order to improve insulation, it is preferable to increase the thickness of the sealing resin. Here, if the thickness of the hard resin is increased without changing the tip position of the press-fit relay terminal, the vicinity of the tip of the press-fit relay terminal can be buried in the hard resin. As a result, deformation of the press-fit relay terminal may be hindered by the hard resin during press-fitting into the through hole.

一方、硬質樹脂の厚さを増大させるとともに、上記のプレスフィット中継端子の変形が阻害されるのを避けるようにプレスフィット中継端子の先端位置を上方にずらすことも考えられる。しかし、この場合には、半導体モジュールに制御基板を取り付けたときの制御基板の取り付け位置が、制御基板が半導体モジュールから離れるように半導体モジュールの厚さ方向へずれてしまう。その結果、制御基板取り付け後において装置全体が大型化してしまう。   On the other hand, it is also conceivable to increase the thickness of the hard resin and shift the tip end position of the press-fit relay terminal upward so as to avoid the deformation of the press-fit relay terminal. However, in this case, the mounting position of the control board when the control board is attached to the semiconductor module is shifted in the thickness direction of the semiconductor module so that the control board is separated from the semiconductor module. As a result, the entire apparatus becomes large after the control board is attached.

これらの問題点に関し鋭意研究を進めたところ、本願発明者は、封止樹脂の厚さを増大させたいという要求と、圧入時にプレスフィット中継端子が持つバネ性を有効に発揮させたいという要求とを両立可能な、新規な装置構造を見出した。   As a result of diligent research on these problems, the inventor of the present application requested to increase the thickness of the sealing resin, and to request to effectively exhibit the spring property of the press-fit relay terminal during press-fitting. We have found a new device structure that is compatible with both.

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、プレスフィット中継端子のバネ性が圧入時に発揮されることを確保しつつ、樹脂封止による絶縁性を高めることができる半導体モジュールおよびインバータ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a semiconductor capable of enhancing insulation by resin sealing while ensuring that the spring property of a press-fit relay terminal is exhibited during press-fitting. An object is to provide a module and an inverter device.

本発明にかかる半導体モジュールは、
板部材と、
前記板部材の上に配置された半導体デバイスと、
前記板部材の上において前記半導体デバイスを被う硬質樹脂と、
胴体部、前記胴体部の一端に設けられた圧入部、および前記胴体部の他端に設けられた根本部を備え、前記根本部が前記硬質樹脂に埋没し、前記根本部と前記半導体デバイスとが前記硬質樹脂の内部で電気的に接続されたプレスフィット中継端子と、
を備え、
前記硬質樹脂は、前記板部材の反対側を向く上面と、前記上面から下方に落ち込んだ段部と、を備え、
前記根本部は前記段部において前記硬質樹脂に埋め込まれ、少なくとも前記圧入部が前記段部の上方に突出したものである。 The semiconductor module according to the present invention is
A plate member;
A semiconductor device disposed on the plate member;
A hard resin covering the semiconductor device on the plate member;
A trunk portion, a press-fit portion provided at one end of the trunk portion, and a root portion provided at the other end of the trunk portion, the root portion being buried in the hard resin, the root portion and the semiconductor device Is a press-fit relay terminal electrically connected inside the hard resin,
With
The hard resin includes an upper surface facing the opposite side of the plate member, and a stepped portion that falls downward from the upper surface,
The root portion is embedded in the hard resin at the step portion, and at least the press-fitting portion protrudes above the step portion.

本発明にかかるインバータ装置は、
アーム回路を構成するための半導体デバイスを含むパワー半導体モジュール部と、
前記半導体デバイスと電気的に接続される制御基板部と、
を備え、
前記パワー半導体モジュール部は、
板部材と、
前記板部材の上に配置された前記半導体デバイスと、
前記板部材の上において前記半導体デバイスを被う硬質樹脂と、
胴体部、前記胴体部の一端に設けられた圧入部、および前記胴体部の他端に設けられた根本部を備え、前記根本部が前記硬質樹脂に埋没し、前記根本部と前記半導体デバイスとが前記硬質樹脂の内部で電気的に接続されたプレスフィット中継端子と、
を備え、
前記制御基板部は、
スルーホールを備えるプリント配線板と、
前記プリント配線板に実装され前記スルーホールと電気的に接続された電子部品と、
を備え、
前記硬質樹脂は、前記板部材の反対側を向く上面と、前記上面から低く落ち込んだ段部と、を備え、
前記根本部は前記段部において前記硬質樹脂に埋め込まれ、少なくとも前記圧入部が前記段部の上方に突出し、
前記プレスフィット中継端子の前記圧入部が前記スルーホールに圧入されたものである。 The inverter device according to the present invention is
A power semiconductor module part including a semiconductor device for constituting an arm circuit;
A control board portion electrically connected to the semiconductor device;
With
The power semiconductor module part is
A plate member;
The semiconductor device disposed on the plate member;
A hard resin covering the semiconductor device on the plate member;
A trunk portion, a press-fit portion provided at one end of the trunk portion, and a root portion provided at the other end of the trunk portion, the root portion being buried in the hard resin, the root portion and the semiconductor device Is a press-fit relay terminal electrically connected inside the hard resin,
With
The control board unit is
A printed wiring board with a through hole;
An electronic component mounted on the printed wiring board and electrically connected to the through hole;
With
The hard resin includes an upper surface facing the opposite side of the plate member, and a stepped portion that is lowered from the upper surface,
The root portion is embedded in the hard resin in the stepped portion, and at least the press-fitting portion protrudes above the stepped portion,
The press-fitting portion of the press-fit relay terminal is press-fitted into the through hole.

本発明によれば、半導体デバイスを封止する硬質樹脂を厚くした場合にも、段部によって圧入部を硬質樹脂外に突出させることができる。よって、プレスフィット中継端子のバネ性が圧入時に発揮されることを確保しつつ、硬質樹脂封止による絶縁性を高めることができる。   According to the present invention, even when the hard resin for sealing the semiconductor device is thickened, the press-fitting portion can be protruded out of the hard resin by the stepped portion. Therefore, it is possible to enhance the insulation by the hard resin sealing while ensuring that the spring property of the press-fit relay terminal is exhibited during press-fitting.

本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールを備えるインバータ装置を示す図である。It is a figure which shows an inverter apparatus provided with the semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールを示す図である。It is a figure which shows the semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールを備えるインバータ装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of an inverter apparatus provided with the semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールが有するプレスフィット中継端子の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the press fit relay terminal which the semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention has. 本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールが有する段部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the step part which the semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention has. 本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールが有する段部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the step part which the semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention has. 本発明の実施の形態１にかかる半導体モジュールが有する段部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the step part which the semiconductor module concerning Embodiment 1 of this invention has. 本発明の実施の形態２にかかる半導体モジュールを示す図である。It is a figure which shows the semiconductor module concerning Embodiment 2 of this invention.

図１は、本発明の実施の形態１にかかるパワー半導体モジュール２を備えるインバータ装置１を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかるパワー半導体モジュール２を示す図である。インバータ装置１は、パワー半導体モジュール２と、制御基板５０とを備える。パワー半導体モジュール２は、パワー回路６０を備えている。パワー回路６０は、アーム回路１０を構成するためのパワー半導体デバイス１２、１４を含んでいる。制御基板５０は、制御回路６２を備えている。制御回路６２は、パワー半導体デバイス１２、１４と電気的に接続されてアーム回路１０を制御するための電子部品を含んでいる。   FIG. 1 is a diagram illustrating an inverter device 1 including a power semiconductor module 2 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the power semiconductor module 2 according to the first embodiment of the present invention. The inverter device 1 includes a power semiconductor module 2 and a control board 50. The power semiconductor module 2 includes a power circuit 60. The power circuit 60 includes power semiconductor devices 12 and 14 for configuring the arm circuit 10. The control board 50 includes a control circuit 62. The control circuit 62 includes electronic components that are electrically connected to the power semiconductor devices 12 and 14 to control the arm circuit 10.

パワー半導体モジュール２は、絶縁基板３と、絶縁基板３の上に配置されたパワー半導体デバイス１２、１４と、絶縁基板３の上においてパワー半導体デバイス１２、１４を被う硬質樹脂４０と、硬質樹脂４０の側面を囲うハウジング枠２０と、制御基板５０の上に重なるようにハウジング枠２０に装着される蓋２２と、外部端子３２と、プレスフィット中継端子３０と、を備えている。   The power semiconductor module 2 includes an insulating substrate 3, power semiconductor devices 12 and 14 disposed on the insulating substrate 3, a hard resin 40 covering the power semiconductor devices 12 and 14 on the insulating substrate 3, and a hard resin. 40, a housing frame 20 that surrounds the side surface of 40, a lid 22 mounted on the housing frame 20 so as to overlap the control board 50, an external terminal 32, and a press-fit relay terminal 30.

絶縁基板３は、金属板８と、金属板８の上面に設けられた絶縁層６と、絶縁層６の上に設けられた金属配線パターン４とを備えている。金属配線パターン４上には、はんだ等の導電性接合材を用いてパワー半導体デバイス１２、１４が実装されている。パワー回路６０は、金属配線パターン４と、パワー半導体デバイス１２、１４と、ワイヤ１６と、外部端子３２と、プレスフィット中継端子３０とによって構成されている。   The insulating substrate 3 includes a metal plate 8, an insulating layer 6 provided on the upper surface of the metal plate 8, and a metal wiring pattern 4 provided on the insulating layer 6. Power semiconductor devices 12 and 14 are mounted on the metal wiring pattern 4 using a conductive bonding material such as solder. The power circuit 60 includes the metal wiring pattern 4, the power semiconductor devices 12 and 14, the wires 16, the external terminals 32, and the press-fit relay terminals 30.

実施の形態１におけるパワー半導体モジュール２は、インバータ回路を構成するパワー回路６０を備えている。インバータ回路を構成するパワー回路６０の具体的な回路構成は種々のものがあるが、実施の形態では一例として２レベルの三相フルブリッジ回路を用いてもよい。簡略化のために図１および図２においてパワー半導体デバイス１２、１４の組を１つのみ図示しているが、実際にはパワー半導体モジュール２にパワー半導体デバイス１２、１４の組が合計で６組内蔵されてもよい。パワー半導体デバイス１２、１４は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、バイポーラトランジスタ、ＰＮダイオード、あるいはショットキーバリアダイオードであってもよい。実施の形態では、一例として、パワー半導体デバイス１２がアーム回路１０を構成するＩＧＢＴであり、パワー半導体デバイス１４がアーム回路１０を構成するダイオードであるものとする。なお、パワー半導体デバイス１２、１４の材料は、シリコンであってもよいし、シリコンよりもバンドギャップの大きいいわゆるワイドバンドギャップ半導体であってもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、ＳｉＣ、ＧａＮ、あるいはダイヤモンドであってもよい。   The power semiconductor module 2 in the first embodiment includes a power circuit 60 that constitutes an inverter circuit. Although there are various specific circuit configurations of the power circuit 60 constituting the inverter circuit, a two-level three-phase full bridge circuit may be used as an example in the embodiment. For simplification, only one set of power semiconductor devices 12 and 14 is shown in FIGS. 1 and 2, but actually, a total of six sets of power semiconductor devices 12 and 14 are included in the power semiconductor module 2. It may be built in. The power semiconductor devices 12 and 14 may be, for example, insulated gate bipolar transistors (IGBTs), MOS field effect transistors (MOSFETs), bipolar transistors, PN diodes, or Schottky barrier diodes. In the embodiment, as an example, the power semiconductor device 12 is an IGBT constituting the arm circuit 10, and the power semiconductor device 14 is a diode constituting the arm circuit 10. The material of the power semiconductor devices 12 and 14 may be silicon or a so-called wide band gap semiconductor having a band gap larger than that of silicon. The wide band gap semiconductor may be SiC, GaN, or diamond.

パワー回路６０は、ハウジング枠２０によって囲われている。ハウジング枠２０は、樹脂製の枠体である。インサート成型を行うことにより、ハウジング枠２０にプレスフィット中継端子３０および外部端子３２が一体化されている。ワイヤ１６の一つは、外部端子３２と金属配線パターン４とを電気的に接続する。また、ワイヤ１６の他の一つは、プレスフィット中継端子３０の根本部３０ｄとパワー半導体デバイス１２とを電気的に接続している。ワイヤ１６は、金属線であり、一例としてアルミワイヤである。   The power circuit 60 is surrounded by the housing frame 20. The housing frame 20 is a resin frame. By performing the insert molding, the press-fit relay terminal 30 and the external terminal 32 are integrated with the housing frame 20. One of the wires 16 electrically connects the external terminal 32 and the metal wiring pattern 4. The other wire 16 electrically connects the base portion 30 d of the press-fit relay terminal 30 and the power semiconductor device 12. The wire 16 is a metal wire, for example, an aluminum wire.

プレスフィット中継端子３０は、胴体部３０ｂ、胴体部３０ｂの一端に設けられた圧入部３０ａ、および胴体部３０ｂの他端に設けられた根本部３０ｄを備えている。実施の形態では、一例として、楕円リング状の圧入部３０ａを用いている。プレスフィット接続時には圧入部３０ａが楕円の短軸方向に圧縮変形する。根本部３０ｄは、胴体部３０ｂの他端から屈曲している。根本部３０ｄは、硬質樹脂４０に埋没している。ワイヤ１６の一端が根本部３０ｄに接続され、ワイヤ１６の他端がパワー半導体デバイス１２の表面に設けられた電極に接続されている。硬質樹脂４０の内部でワイヤ１６により電気接続が形成されている。なお、図１および図２では例示のために１個のプレスフィット中継端子３０をパワー半導体モジュール２の端部に設けている。しかしながら、硬質樹脂４０の上面４１におけるプレスフィット中継端子３０の配置および個数は、様々な変形が可能である。例えば複数のプレスフィット中継端子３０を上面４１に並べて、あるいは離間して配置してもよい。また、上面４１の中央にプレスフィット中継端子３０を設けても良い。   The press-fit relay terminal 30 includes a trunk portion 30b, a press-fit portion 30a provided at one end of the trunk portion 30b, and a root portion 30d provided at the other end of the trunk portion 30b. In the embodiment, as an example, an oval ring-shaped press-fit portion 30a is used. At the time of press-fit connection, the press-fit portion 30a is compressed and deformed in the minor axis direction of the ellipse. The root portion 30d is bent from the other end of the body portion 30b. The root portion 30 d is buried in the hard resin 40. One end of the wire 16 is connected to the root portion 30 d, and the other end of the wire 16 is connected to an electrode provided on the surface of the power semiconductor device 12. An electrical connection is formed by the wire 16 inside the hard resin 40. 1 and 2, one press-fit relay terminal 30 is provided at the end of the power semiconductor module 2 for illustration. However, the arrangement and number of the press-fit relay terminals 30 on the upper surface 41 of the hard resin 40 can be variously modified. For example, a plurality of press-fit relay terminals 30 may be arranged on the upper surface 41 or separated from each other. Further, the press-fit relay terminal 30 may be provided at the center of the upper surface 41.

制御基板５０は、スルーホール５３を備えるプリント配線板５１と、プリント配線板５１に実装された電子部品５２および外部端子３４と、を備えている。電子部品５２は、プリント配線板５１の表面に設けられた配線パターン（図示せず）を通じてスルーホール５３と接続されている。スルーホール５３は、プリント配線板５１の貫通穴の内側に金属めっきを施したものである。プリント配線板５１には、パワー半導体デバイス１２、１４を駆動制御するための電子部品５２および外部端子３４が、はんだ付けされている。プリント配線板５１の図示しない配線パターンおよび電子部品５２によって制御回路６２が構成される。制御回路６２は、パワー半導体デバイス１２、１４の駆動および保護のための回路が組み込まれている。   The control board 50 includes a printed wiring board 51 having a through hole 53, an electronic component 52 mounted on the printed wiring board 51, and an external terminal 34. The electronic component 52 is connected to the through hole 53 through a wiring pattern (not shown) provided on the surface of the printed wiring board 51. The through hole 53 is obtained by applying metal plating to the inside of the through hole of the printed wiring board 51. Electronic components 52 and external terminals 34 for driving and controlling the power semiconductor devices 12 and 14 are soldered to the printed wiring board 51. A control circuit 62 is configured by a wiring pattern (not shown) of the printed wiring board 51 and the electronic component 52. The control circuit 62 incorporates a circuit for driving and protecting the power semiconductor devices 12 and 14.

プレスフィット中継端子３０の圧入部３０ａが、スルーホール５３に圧入されている。プレスフィット接続を実現するための公知の圧入部構造を適用すればよく、圧入部３０ａは実施の形態１の構造に限定されるものではない。スルーホール５３に圧入部３０ａが圧入されてスルーホール５３と圧入部３０ａとが金属接触することで、電気的な接続が得られている。   The press-fit portion 30 a of the press-fit relay terminal 30 is press-fitted into the through hole 53. A known press-fit portion structure for realizing the press-fit connection may be applied, and the press-fit portion 30a is not limited to the structure of the first embodiment. The press-fit portion 30a is press-fitted into the through hole 53, and the through-hole 53 and the press-fit portion 30a are in metal contact with each other, so that electrical connection is obtained.

硬質樹脂４０は、絶縁基板３の反対側を向く上面４１と、上面４１から低く落ち込んだ段部４２と、を備えている。一例として、硬質樹脂４０の中央部にパワー半導体デバイス１２、１４が埋没され、段部４２は硬質樹脂４０の端部に設けられている。硬質樹脂４０は、パワー回路６０に絶縁性を備えさせるために、少なくともパワー半導体デバイス１２、１４およびワイヤ１６を覆うように形成されている。   The hard resin 40 includes an upper surface 41 facing the opposite side of the insulating substrate 3 and a stepped portion 42 that is lowered from the upper surface 41. As an example, the power semiconductor devices 12 and 14 are buried in the central portion of the hard resin 40, and the stepped portion 42 is provided at the end of the hard resin 40. The hard resin 40 is formed so as to cover at least the power semiconductor devices 12 and 14 and the wires 16 in order to provide the power circuit 60 with insulation.

「硬質樹脂」とは、ゲルなどの容易に変形する軟質樹脂と比較した硬さを意味しており、具体的には常温において少なくともシリコーンゲルより変形しにくい樹脂のことを意味している。実施の形態１では一例として熱硬化性のエポキシ樹脂が用いられるが、これ以外の熱硬化性樹脂を含む種々の硬化樹脂を用いることができる。実施の形態１の硬質樹脂４０は、ハウジング枠２０の内側に液状のエポキシ樹脂が充填された後、加熱処理によって熱硬化されたものである。   “Hard resin” means a hardness compared to a soft resin such as a gel that can be easily deformed, and specifically means a resin that is harder to deform than a silicone gel at room temperature. In the first embodiment, a thermosetting epoxy resin is used as an example, but various curable resins including other thermosetting resins can be used. The hard resin 40 according to the first embodiment is a resin that is thermally cured by heat treatment after the inside of the housing frame 20 is filled with a liquid epoxy resin.

段部４２の形成方法の一例を挙げると、段部４２を設けたい箇所に凸状治具を被せた状態で液状エポキシ樹脂を充填し、凸状治具を被せたまま加熱処理を行って熱硬化を生じさせ、その後凸状治具を取り外すという方法がある。ただし、これ以外にも段部４２の形成箇所を削り加工するなどの他の方法を用いてもよく、段部４２の形成方法に限定はない。   As an example of a method for forming the stepped portion 42, a liquid epoxy resin is filled in a state where a convex jig is put on a portion where the stepped portion 42 is to be provided, and heat treatment is performed while the convex jig is put on. There is a method of causing hardening and then removing the convex jig. However, in addition to this, other methods may be used such as cutting the formation location of the stepped portion 42, and the method for forming the stepped portion 42 is not limited.

硬質樹脂４０は、プレスフィット中継端子３０の根本部３０ｄと胴体部３０ｂの一部とを覆っている。圧入部３０ａと胴体部３０ｂの一部とが段部４２から突出し、根本部３０ｄは段部４２において硬質樹脂４０に埋め込まれている。根本部３０ｄが硬質樹脂４０の段部４２に埋没させられることで、根本部３０ｄが硬質樹脂４０で強固に固定されるとともに、胴体部３０ｂの一部および圧入部３０ａは硬質樹脂４０の固定を受けずに圧入時にバネ性を発揮することができる。パワー半導体デバイス１２、１４を封止する硬質樹脂４０を厚くした場合にも、段部４２によって胴体部３０ｂを硬質樹脂４０外に突出させることができる。よって、プレスフィット中継端子３０の圧入時にバネ性が発揮されることを確保しつつ、樹脂封止による絶縁性を高めることができる。   The hard resin 40 covers the base portion 30d of the press-fit relay terminal 30 and a part of the body portion 30b. The press-fit portion 30 a and a part of the body portion 30 b protrude from the step portion 42, and the root portion 30 d is embedded in the hard resin 40 at the step portion 42. Since the root portion 30d is buried in the step portion 42 of the hard resin 40, the root portion 30d is firmly fixed by the hard resin 40, and a part of the body portion 30b and the press-fitting portion 30a fix the hard resin 40. The spring property can be exerted during press-fitting without receiving. Even when the hard resin 40 that seals the power semiconductor devices 12 and 14 is thickened, the trunk portion 30 b can be projected out of the hard resin 40 by the stepped portion 42. Therefore, it is possible to improve the insulation by resin sealing while ensuring that the spring property is exhibited when the press-fit relay terminal 30 is press-fitted.

上記の実施の形態１にかかる装置構成の効果を説明すると、まず、プレスフィット中継端子３０を用いることで、はんだ付けが不要となり組立工程を簡素化することができる。また、圧入部３０ａの下方にある胴体部３０ｂの一部および根本部３０ｄが硬質樹脂４０によって固定されている。このためスルーホール５３への圧入時に生じるストレスによってプレスフィット中継端子３０が容易に変形したり、ハウジング枠２０が割れたり、ハウジング枠２０からプレスフィット中継端子３０が剥離することを防止できる。また、プレスフィット中継端子３０の埋設箇所に段部４２が設けられているので、圧入部３０ａが硬質樹脂４０で被われることでバネ性が損なわれるという事態を防止できる。よって接触導通の信頼性を高めることができる。パワー回路６０の封止に必要な硬質樹脂４０の厚さを確保する一方で、圧入部３０ａのバネ性が損われることが無い。   The effect of the apparatus configuration according to the first embodiment will be described. First, by using the press-fit relay terminal 30, soldering becomes unnecessary and the assembly process can be simplified. Further, a part of the trunk portion 30 b and the root portion 30 d below the press-fit portion 30 a are fixed by the hard resin 40. For this reason, it is possible to prevent the press-fit relay terminal 30 from being easily deformed, the housing frame 20 from being cracked, and the press-fit relay terminal 30 from being peeled off from the housing frame 20 due to the stress generated when the through-hole 53 is press-fitted. Moreover, since the step part 42 is provided in the embedding location of the press fit relay terminal 30, the situation where spring property is impaired by covering the press-fit part 30a with the hard resin 40 can be prevented. Therefore, the reliability of contact conduction can be improved. While securing the thickness of the hard resin 40 necessary for sealing the power circuit 60, the spring property of the press-fit portion 30a is not impaired.

図３は、本発明の実施の形態１にかかるパワー半導体モジュール２を備えるインバータ装置１の変形例を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１にかかるパワー半導体モジュール２が有するプレスフィット中継端子３０の変形例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a modification of the inverter device 1 including the power semiconductor module 2 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a modification of the press-fit relay terminal 30 included in the power semiconductor module 2 according to the first embodiment of the present invention.

図３および図４の変形例では、プレスフィット中継端子３０の胴体部３０ｂが、くびれ部３０ｃを有している。くびれ部３０ｃは、胴体部３０ｂの板幅を部分的に細くしたものである。くびれ部３０ｃは段部４２において硬質樹脂４０の外に露出している。スルーホール５３へプレスフィット中継端子３０を圧入する際に、両者が制御基板５０の面方向にずれた場合であっても、くびれ部３０ｃが変形することでこの位置ずれに追従することができる。その結果、圧入部３０ａに過度な荷重が加わって圧入部３０ａが異常変形したり、スルーホール５３が損傷したりすることを防止できる。また、異常な挿入状態を防止することができ、プレスフィット接続における機械的接続および電気接続の品質が安定化する。   3 and 4, the body portion 30b of the press-fit relay terminal 30 has a constricted portion 30c. The constricted portion 30c is obtained by partially reducing the plate width of the body portion 30b. The constricted portion 30 c is exposed outside the hard resin 40 at the step portion 42. When the press-fit relay terminal 30 is press-fitted into the through-hole 53, even if both are displaced in the surface direction of the control board 50, the constriction 30c can be deformed to follow this positional shift. As a result, it is possible to prevent an excessive load from being applied to the press-fit portion 30a and the press-fit portion 30a to be abnormally deformed or the through hole 53 to be damaged. Moreover, an abnormal insertion state can be prevented, and the quality of mechanical connection and electrical connection in press-fit connection is stabilized.

図３および図４の変形例では、硬質樹脂４０の上面４１に突起部４８が設けられている。突起部４８は、プリント配線板５１の下面を支持するように複数個設けられている。突起部４８の高さはくびれ部３０ｃよりも高い。突起部４８の高さは、胴体部３０ｂと圧入部３０ａとの接続部分と同じかそれよりもやや高くてもよい。突起部４８は、スルーホール５３にプレスフィット中継端子３０を圧入するときに、制御基板５０に当接する。突起部４８によって、制御基板５０の組み付け高さを規制することができ、スルーホール５３に対するプレスフィット中継端子３０の圧入深さを一定にすることができる。スルーホール５３とプレスフィット中継端子３０との間の接触導通を安定化することができ、プレスフィット接続における機械的接続および電気接続の品質が安定化する。   3 and 4, a protrusion 48 is provided on the upper surface 41 of the hard resin 40. A plurality of protrusions 48 are provided to support the lower surface of the printed wiring board 51. The height of the protrusion 48 is higher than that of the constricted portion 30c. The height of the protrusion 48 may be the same as or slightly higher than the connection portion between the body portion 30b and the press-fit portion 30a. The protrusion 48 contacts the control board 50 when the press-fit relay terminal 30 is press-fitted into the through hole 53. The protrusion 48 can regulate the assembly height of the control board 50, and the press-fitting depth of the press-fit relay terminal 30 with respect to the through hole 53 can be made constant. Contact conduction between the through hole 53 and the press-fit relay terminal 30 can be stabilized, and the quality of mechanical connection and electrical connection in the press-fit connection is stabilized.

図１における段部４２の形状は一例であり、様々な変形が可能である。図５〜図７は、本発明の実施の形態１にかかるパワー半導体モジュール２が有する段部４２の変形例を示す図である。図１のように、底面および側壁を有する凹部に限らず、図５のように階段状に設けた段部４３であってもよく、この場合には段部４３の底部がハウジング枠２０に連結する。また、図６のように、側壁から下に凸の滑らかな曲面を有するくぼみを形成する段部４４であってもよい。   The shape of the stepped portion 42 in FIG. 1 is an example, and various modifications are possible. 5-7 is a figure which shows the modification of the step part 42 which the power semiconductor module 2 concerning Embodiment 1 of this invention has. As shown in FIG. 1, the step is not limited to a recess having a bottom surface and a side wall, but may be a step 43 provided in a step shape as shown in FIG. 5. In this case, the bottom of the step 43 is connected to the housing frame 20. To do. Further, as shown in FIG. 6, it may be a step portion 44 that forms a recess having a smooth curved surface that protrudes downward from the side wall.

また、図１における段部４２の高さは一例であり、様々な変形が可能である。図７のように、高さＨ１〜Ｈ３のいずれかに設定されてもよい。段部４２を高さＨ１に設定して、段部４２をくびれ部３０ｃよりも低くしてもよい。段部４２を高さＨ２に設定して、段部４２とくびれ部３０ｃの高さを一致させてもよい。段部４２を高さＨ３に設定して、段部４２をくびれ部３０ｃよりも高くしてもよい。具体例として、高さＨ３を圧入部３０ａと胴体部３０ｂとの境界に設定してもよい。   Moreover, the height of the step part 42 in FIG. 1 is an example, and various modifications are possible. As shown in FIG. 7, it may be set to any one of heights H1 to H3. The step part 42 may be set to the height H1, and the step part 42 may be made lower than the constricted part 30c. The stepped portion 42 may be set to the height H2, and the height of the stepped portion 42 and the constricted portion 30c may be matched. The step portion 42 may be set to the height H3, and the step portion 42 may be made higher than the constricted portion 30c. As a specific example, the height H3 may be set at the boundary between the press-fit portion 30a and the body portion 30b.

また、図示しないが、プレスフィット中継端子３０を段部４２において硬質樹脂４０にどの程度埋没させるかも、種々の変形例が考えられる。くびれ部３０ｃを設ける場合には、くびれ部３０ｃの追随機能を発揮させるためにくびれ部３０ｃを硬質樹脂４０からある程度突き出す必要がある。くびれ部３０ｃを設けない場合には、胴体部３０ｂの中央付近を硬質樹脂４０に埋没させてもよく、胴体部３０ｂと圧入部３０ａの連結部分と胴体部３０ｂの中央部分との間の任意の位置を硬質樹脂４０に埋没させてもよく、硬質樹脂４０で根本部３０ｄのみを覆うように段部４２を深く形成することで胴体部３０ｂ全体を露出させてもよい。   Although not shown, various modifications are conceivable as to how much the press-fit relay terminal 30 is buried in the hard resin 40 in the step portion 42. When the constricted portion 30c is provided, the constricted portion 30c needs to protrude from the hard resin 40 to some extent in order to exhibit the following function of the constricted portion 30c. When the constricted portion 30c is not provided, the vicinity of the center of the body portion 30b may be buried in the hard resin 40, and an arbitrary portion between the connection portion of the body portion 30b and the press-fit portion 30a and the center portion of the body portion 30b. The position may be buried in the hard resin 40, or the entire body part 30b may be exposed by forming the step part 42 deeply so as to cover only the root part 30d with the hard resin 40.

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかるパワー半導体モジュール１０２を示す図である。パワー半導体モジュール１０２はトランスファモールド型のモジュールであり、硬質樹脂１４０はトランスファモールド成形されたものである。リード端子１３２およびダイパッド１３１を備えるリードフレーム１３０を含む。硬質樹脂１４０の上面１４１および側面１４３が露出し、側面１４３からリード端子１３２が突出している。この点は実施の形態１でハウジング枠２０が硬質樹脂４０を囲っていたのと異なる。リード端子１３２は実施の形態１の外部端子３２と同じ役割を果たす。パワー半導体デバイス１２、１４の裏面に接するダイパッド１３１には、絶縁シート１１８が接している。絶縁シート１１８には金属箔１２０が接している。金属箔１２０は、硬質樹脂１４０の下面１４８から露出している。金属箔１２０の材料は例えば銅である。ダイパッド１３１、絶縁シート１１８、および金属箔１２０は、実施の形態１における絶縁基板３と同様の役割を果たす。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the power semiconductor module 102 according to the second embodiment of the present invention. The power semiconductor module 102 is a transfer mold type module, and the hard resin 140 is transfer molded. A lead frame 130 including lead terminals 132 and a die pad 131 is included. The upper surface 141 and the side surface 143 of the hard resin 140 are exposed, and the lead terminal 132 protrudes from the side surface 143. This is different from the first embodiment in which the housing frame 20 surrounds the hard resin 40. The lead terminal 132 plays the same role as the external terminal 32 of the first embodiment. An insulating sheet 118 is in contact with the die pad 131 in contact with the back surfaces of the power semiconductor devices 12 and 14. A metal foil 120 is in contact with the insulating sheet 118. The metal foil 120 is exposed from the lower surface 148 of the hard resin 140. The material of the metal foil 120 is, for example, copper. The die pad 131, the insulating sheet 118, and the metal foil 120 play the same role as the insulating substrate 3 in the first embodiment.

硬質樹脂１４０の段部１４２からプレスフィット中継端子３０が突出している点は、実施の形態１と同様である。従って、実施の形態２にかかるトランスファモールド型のパワー半導体モジュール１０２においも、実施の形態１と同様に、プレスフィット中継端子３０のバネ性と樹脂封止による絶縁性とを両立することができる。なお、実施の形態２にかかるパワー半導体モジュール１０２に、制御基板５０と同様の制御回路が構築された制御基板（図示せず）を組み付けることで、実施の形態２にかかるインバータ装置が提供されてもよい。   The point that the press-fit relay terminal 30 protrudes from the step portion 142 of the hard resin 140 is the same as in the first embodiment. Therefore, also in the transfer mold type power semiconductor module 102 according to the second embodiment, both the spring property of the press-fit relay terminal 30 and the insulating property by resin sealing can be achieved as in the first embodiment. The inverter device according to the second embodiment is provided by assembling a control board (not shown) in which a control circuit similar to the control board 50 is built into the power semiconductor module 102 according to the second embodiment. Also good.

実施の形態２に対して実施の形態１で述べた各種変形を適用することができる。例えば、くびれ部３０ｃが設けられてもよく、突起部４８が設けられてもよく、段部１４２の形状、高さを図５〜図７に示したように変形してもよい。   Various modifications described in the first embodiment can be applied to the second embodiment. For example, the constricted part 30c may be provided, the protrusion part 48 may be provided, and the shape and height of the step part 142 may be modified as shown in FIGS.

実施の形態１および２におけるパワー半導体モジュール２、１０２の変形例として、パワー回路６０が、３レベル又はマルチレベルの三相インバータとして構成されてもよく、あるいは単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータとして構成されてもよい。また、パワー回路６０は、インバータ回路に限られず、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータとして構成されてもよい。   As a modification of the power semiconductor modules 2 and 102 in the first and second embodiments, the power circuit 60 may be configured as a three-level or multi-level three-phase inverter, or when power is supplied to a single-phase load. May be configured as a single-phase inverter. The power circuit 60 is not limited to an inverter circuit, and may be configured as a DC / DC converter or an AC / DC converter when supplying power to a DC load or the like.

１ インバータ装置
２、１０２ パワー半導体モジュール
３ 絶縁基板
４ 金属配線パターン
６ 絶縁層
８ 金属板
１０ アーム回路
１２、１４ パワー半導体デバイス
１６ ワイヤ
２０ ハウジング枠
２２ 蓋
３０ プレスフィット中継端子
３０ａ 圧入部
３０ｂ 胴体部
３０ｃ くびれ部
３０ｄ 根本部
３２、３４ 外部端子
４０、１４０ 硬質樹脂
４１、１４１ 上面
４２、４３、４４、１４２ 段部
４８ 突起部
５０ 制御基板
５１ プリント配線板
５２ 電子部品
５３ スルーホール
６０ パワー回路
６２ 制御回路
１１８ 絶縁シート
１２０ 金属箔
１３０ リードフレーム
１３１ ダイパッド
１３２ リード端子
１４３ 側面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverter apparatus 2,102 Power semiconductor module 3 Insulation board 4 Metal wiring pattern 6 Insulation layer 8 Metal plate 10 Arm circuit 12, 14 Power semiconductor device 16 Wire 20 Housing frame 22 Lid 30 Press fit relay terminal 30a Press-fit part 30b Body part 30c Neck part 30d Root part 32, 34 External terminal 40, 140 Hard resin 41, 141 Upper surface 42, 43, 44, 142 Step part 48 Protrusion part 50 Control board 51 Printed wiring board 52 Electronic component 53 Through hole 60 Power circuit 62 Control circuit 118 Insulating sheet 120 Metal foil 130 Lead frame 131 Die pad 132 Lead terminal 143 Side

Claims (7)

板部材と、
前記板部材の上に配置された半導体デバイスと、
前記板部材の上において前記半導体デバイスを被う硬質樹脂と、
胴体部、前記胴体部の一端に設けられた圧入部、および前記胴体部の他端に設けられた根本部を備え、前記根本部が前記硬質樹脂に埋没し、前記根本部と前記半導体デバイスとが前記硬質樹脂の内部で電気的に接続されたプレスフィット中継端子と、
を備え、
前記硬質樹脂は、前記板部材の反対側を向く上面と、前記上面から下方に落ち込んだ段部と、を備え、
前記根本部は前記段部において前記硬質樹脂に埋め込まれ、少なくとも前記圧入部が前記段部の上方に突出した半導体モジュール。 A plate member;
A semiconductor device disposed on the plate member;
A hard resin covering the semiconductor device on the plate member;
A trunk portion, a press-fit portion provided at one end of the trunk portion, and a root portion provided at the other end of the trunk portion, the root portion being buried in the hard resin, the root portion and the semiconductor device Is a press-fit relay terminal electrically connected inside the hard resin,
With
The hard resin includes an upper surface facing the opposite side of the plate member, and a stepped portion that falls downward from the upper surface,
The semiconductor module in which the root portion is embedded in the hard resin in the step portion, and at least the press-fitting portion protrudes above the step portion. 前記胴体部がくびれ部を有し、前記くびれ部は前記段部において前記硬質樹脂の外に露出している請求項１に記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to claim 1, wherein the body portion has a constricted portion, and the constricted portion is exposed outside the hard resin at the stepped portion. 前記硬質樹脂の前記上面に突起部が設けられた請求項１または２に記載の半導体モジュール。   The semiconductor module according to claim 1, wherein a protrusion is provided on the upper surface of the hard resin. 前記硬質樹脂の側面を囲うハウジング枠と、
前記硬質樹脂の前記上面に被さる蓋と、
を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体モジュール。 A housing frame surrounding the side surface of the hard resin;
A lid covering the upper surface of the hard resin;
The semiconductor module of any one of Claims 1-3 provided with. リードおよびダイパッドを備えるリードフレームを含み、
前記板部材が前記ダイパッドであり、
前記硬質樹脂の前記上面および前記硬質樹脂の側面が露出し、
前記側面から前記リードが突出している請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体モジュール。 Including a lead frame with leads and die pads;
The plate member is the die pad;
The upper surface of the hard resin and the side surface of the hard resin are exposed,
The semiconductor module according to claim 1, wherein the lead protrudes from the side surface. アーム回路を構成するための半導体デバイスを含むパワー半導体モジュール部と、
前記半導体デバイスと電気的に接続される制御基板部と、
を備え、
前記パワー半導体モジュール部は、
板部材と、
前記板部材の上に配置された前記半導体デバイスと、
前記板部材の上において前記半導体デバイスを被う硬質樹脂と、
胴体部、前記胴体部の一端に設けられた圧入部、および前記胴体部の他端に設けられた根本部を備え、前記根本部が前記硬質樹脂に埋没し、前記根本部と前記半導体デバイスとが前記硬質樹脂の内部で電気的に接続されたプレスフィット中継端子と、
を備え、
前記制御基板部は、
スルーホールを備えるプリント配線板と、
前記プリント配線板に実装され前記スルーホールと電気的に接続された電子部品と、
を備え、
前記硬質樹脂は、前記板部材の反対側を向く上面と、前記上面から低く落ち込んだ段部と、を備え、
前記根本部は前記段部において前記硬質樹脂に埋め込まれ、少なくとも前記圧入部が前記段部の上方に突出し、
前記プレスフィット中継端子の前記圧入部が前記スルーホールに圧入されたインバータ装置。 A power semiconductor module part including a semiconductor device for constituting an arm circuit;
A control board portion electrically connected to the semiconductor device;
With
The power semiconductor module part is
A plate member;
The semiconductor device disposed on the plate member;
A hard resin covering the semiconductor device on the plate member;
A trunk portion, a press-fit portion provided at one end of the trunk portion, and a root portion provided at the other end of the trunk portion, the root portion being buried in the hard resin, the root portion and the semiconductor device Is a press-fit relay terminal electrically connected inside the hard resin,
With
The control board unit is
A printed wiring board with a through hole;
An electronic component mounted on the printed wiring board and electrically connected to the through hole;
With
The hard resin includes an upper surface facing the opposite side of the plate member, and a stepped portion that is lowered from the upper surface,
The root portion is embedded in the hard resin in the stepped portion, and at least the press-fitting portion protrudes above the stepped portion,
An inverter device in which the press-fitting portion of the press-fit relay terminal is press-fitted into the through hole. 前記制御基板部は、前記硬質樹脂の前記上面に重ねられ、
前記硬質樹脂の側面を囲うハウジング枠と、
前記制御基板部の上に重なるように前記ハウジング枠に装着される蓋と、
をさらに備える請求項６に記載のインバータ装置。 The control board part is overlaid on the upper surface of the hard resin,
A housing frame surrounding the side surface of the hard resin;
A lid attached to the housing frame so as to overlap the control board portion;
The inverter device according to claim 6, further comprising:
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