JP2020188113A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。 The techniques disclosed herein relate to semiconductor devices.
特許文献1には、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、オス端子を有する半導体モジュールと、オス端子が挿入されるとともにオス端子と接触するメス端子を有するコネクタと、コネクタに挿入されるオス端子に接触して、オス端子をコネクタへ案内するガイドとを備える。 Patent Document 1 discloses a semiconductor device. This semiconductor device guides the male terminal to the connector by contacting a semiconductor module having a male terminal, a connector having a female terminal into which the male terminal is inserted and contacting the male terminal, and a male terminal inserted into the connector. With a guide to do.
上記した半導体装置では、コネクタに挿入されるオス端子が、ガイドに接触しながらコネクタへ案内される。このとき、特にオス端子の先端側はガイドに対して摺動するので、オス端子の表面がガイドによって削り取られることがある。オス端子は導電性を有する材料を用いて形成されていることから、その削り屑も導電性を有する。導電性を有する異物が発生すると、それが付着することによって、半導体装置やその周囲に位置する電子機器を短絡させるおそれがある。従って、本明細書は、そのような異物の発生を抑制し得る技術を提供する。 In the above-mentioned semiconductor device, the male terminal inserted into the connector is guided to the connector while contacting the guide. At this time, since the tip side of the male terminal slides with respect to the guide, the surface of the male terminal may be scraped off by the guide. Since the male terminal is formed using a material having conductivity, the shavings thereof also have conductivity. When a foreign substance having conductivity is generated, it may adhere to the semiconductor device and the electronic devices located around the semiconductor device to be short-circuited. Therefore, the present specification provides a technique capable of suppressing the generation of such a foreign substance.
本明細書が開示する半導体装置は、オス端子を有する半導体モジュールと、オス端子が挿入されるとともに、オス端子と接触するメス端子を有するコネクタと、コネクタに挿入されるオス端子に接触して、オス端子をコネクタへ案内するガイドとを備える。オス端子は、メス端子と接触する接点部を除いて、少なくとも接点部よりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されている。 The semiconductor device disclosed in the present specification includes a semiconductor module having a male terminal, a connector having a female terminal in which the male terminal is inserted, and a female terminal in contact with the male terminal, and a male terminal inserted into the connector. It is equipped with a guide that guides the male terminal to the connector. Except for the contact portion that comes into contact with the female terminal, at least the portion including the tip side of the contact portion of the male terminal is covered with an insulating material.
上記した半導体装置では、オス端子は、メス端子と接触する接点部を除いて、少なくとも接点部よりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されている。このような構成によると、オス端子がコネクタへ挿入されるときに、ガイドに対して特に摺動するオス端子の先端側が、ガイドによって表面が削り取られたとしても、その削り屑は導電性を有さない。そのため導電性の異物の発生が抑制されるので、例えば、それに起因する短絡等を防止することができる。 In the above-mentioned semiconductor device, at least the portion including the tip side of the contact portion is covered with an insulating material in the male terminal except for the contact portion in contact with the female terminal. According to such a configuration, when the male terminal is inserted into the connector, the shavings have conductivity even if the surface of the tip side of the male terminal, which slides particularly with respect to the guide, is scraped by the guide. Do not. Therefore, the generation of conductive foreign matter is suppressed, and for example, a short circuit caused by the occurrence can be prevented.
(実施例1)図面を参照して、実施例の電力制御装置100について説明をする。電力制御装置100は、本明細書が開示する技術における半導体装置の一例である。ここで例示する電力制御装置100は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車等の電動車に搭載され、電源とモータジェネレータとの間で電力の変換を行う。図1、図2、図3に示すように、電力制御装置100は、主に、半導体モジュールユニット10、大容量コンデンサ12、リアクトル14及び制御基板16を備える。
(Example 1) The
半導体モジュールユニット10は、複数の半導体モジュール20と複数の冷却器22とを備える。半導体モジュール20と冷却器22は、交互に配置されている。半導体モジュール20は、パワー半導体素子(不図示)を内蔵している。パワー半導体素子は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、又はダイオードである。
The
半導体モジュール20は、封止体21と、複数の信号端子(以下、本明細書ではオス端子28と称する)を備える。封止体21は、半導体モジュール20に内蔵されるパワー半導体素子を封止する。封止体21は、概して板形状を有し、冷却器22に隣接する二つの主表面と、二つの主表面の間に延びる側面21aを有する。封止体21は、例えばエポキシ樹脂といった絶縁性の材料を用いて構成されている。各々のオス端子28は、封止体21の側面21aから制御基板16に向かって垂直に延びている。各々のオス端子28は、主に、例えば銅、アルミニウム又はその他の金属といった導電性を有する材料を用いて構成されている。
The
制御基板16は、概して板形状を有し、例えば、ガラスエポキシやセラミック等といった絶縁材料を用いて構成されている。制御基板16は、CPUやメモリを内蔵するコントローラ等を有し、各々の半導体モジュール20に内蔵されたパワー半導体素子の動作を制御する。制御基板16には、複数の貫通孔16aが設けられており、各々の貫通孔16aには、コネクタ24及び第1ガイド26が設けられている。各々のコネクタ24には、対応する半導体モジュール20のオス端子28が挿入されており、これによって、各々の半導体モジュール20が制御基板16へ電気的に接続されている。貫通孔16aの断面形状は、特に限定されないが、矩形状又は円形状を有している。また、貫通孔16aは、オス端子28の断面の外周縁よりも大きく形成されている。
The
コネクタ24は、制御基板16の上側に位置している。コネクタ24は、概して筒形状を有し、制御基板16の貫通孔16aを通過したオス端子28を受け入れる。コネクタ24のハウジングは、例えば樹脂といった絶縁材料を用いて構成されている。コネクタ24の内部には、挿入されたオス端子28に接触するメス端子25が設けられている。メス端子25は、例えば銅又は他の金属といった導電性を有する材料を用いて構成されている。コネクタ24の内部において、オス端子28とメス端子25とが接触することにより、半導体モジュール20と制御基板16とが電気的に接続される。
The
第1ガイド26は、制御基板16の下側に位置しており、半導体モジュール20のオス端子28をコネクタ24へ案内する。第1ガイド26には、オス端子28が挿入される挿入口26eと、挿入口26eからコネクタ24に向けて延びるガイド面26aとが設けられている。一例ではあるが、本実施例におけるガイド面26aは、概してテーパ形状を有しており、第1ガイド26に挿入されたオス端子28が、ガイド面26aに接触しながらコネクタ24へ案内される。加えて、コネクタ24の内部にも、第2ガイド27が設けられている。第1ガイド26と同様に、第2ガイド27は、概してテーパ形状を有するガイド面27aを有している。第2ガイド27は、第1ガイド26によって案内されたオス端子28をメス端子25へさらに案内する。
The
なお、第1ガイド26は、例えば樹脂といった絶縁材料によって構成されている。加えて、第1ガイド26を構成する絶縁材料には、例えばガラス繊維といったフィラーが含有されている。このフィラーの含有により、電力制御装置100の製造段階で第1ガイド26に必要とされる耐熱性を向上することができる。
The
図3、4を参照して、複数のオス端子28の詳細について説明する。上記したが、半導体モジュール20は、複数のオス端子28を備える。各々のオス端子28は、例えば銅、アルミニウム又はその他の金属といった、導電性を有する材料を用いて構成されている。各々のオス端子28は、概して細長い板形状を有し、表裏に位置する二つの主表面と、その二つの主表面に隣接する二つの側面とを有する。オス端子28の先端は、概してテーパ形状を有している。図3に示すように、各々のオス端子28は、接点部28aを有する。接点部28aは、オス端子28がコネクタ24へ規定の位置まで挿入されたときに、コネクタ24内のメス端子25に接触する部位である。各々のオス端子28では、接点部28aが長手方向の中間に位置しており、接点部28aに隣接して干渉部28b1、28b2がさらに存在する。即ち、干渉部28b1、28b2は、接点部28aに隣接するその他の部位である。以下では、接点部28aよりも先端側に位置する部分を第1干渉部28b1と称し、接点部28aよりも基端側(即ち、封止体21の側面21a側)に位置する部分を第2干渉部28b2と称する。
The details of the plurality of
オス端子28は、部分的に被覆膜32で被覆されている。被覆膜32は、例えば樹脂といった、絶縁性の材料を用いて構成されている。オス端子28は、接点部28aを除いて(即ち、本実施例でいう第1干渉部28b1及び第2干渉部28b2において)、被覆膜32によって被覆されている。即ち、オス端子28は、接点部28aにおいて、被覆膜32から露出しており、オス端子28がコネクタ24へ規定の位置まで挿入されたときに、オス端子28がメス端子25と直接接触する。
The
オス端子28がコネクタ24に挿入されるとき、オス端子28は第1ガイド26に接触しながら案内される。このとき、オス端子28は第1ガイド26に対して摺動するので、表面が第1ガイド26によって削り取られることがある。第1ガイド26には、例えばガラス繊維といった硬質のフィラーが含有されている。そのため、オス端子28の表面は、第1ガイド26内のフィラーによって削り取られ易い。オス端子28は導電性を有しているため、第1ガイド26によって削り取られたオス端子28の削り屑も導電性を有する。このような導電性を有する異物が発生すると、それが付着することによって、半導体モジュール20やその周囲に位置する制御基板16等の電子機器を短絡させるおそれがある。
When the
上記課題を解決するために、本実施例のオス端子28は、メス端子25と接触する接点部28aを除いて、被覆膜32で被覆されている。このような構成によると、オス端子28がコネクタ24へ挿入されるときに、第1ガイド26に対して摺動するオス端子28は、第1ガイド26によって被覆膜32が削り取られる。従って、その削り屑は導電性を有さない。そのため導電性の異物の発生が抑制されるので、例えば、それに起因する短絡等を防止することができる。
In order to solve the above problems, the
本実施例のオス端子28は、メス端子25と接触する接点部28aを除いて、第1干渉部28b1及び第2干渉部28b2が被覆膜32で被覆されている。但し、オス端子28の被覆膜32で被覆される部分は、これに限定されず、第1干渉部28b1だけが被覆膜32で被覆されていてもよい。オス端子28は、特に先端側が第1ガイド26に対して摺動するので、オス端子28の第1干渉部28b1における表面が第1ガイド26によって削り取られやすい。従って、オス端子28は、メス端子25と接触する接点部28aを除いて、少なくとも接点部28aよりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されているとよい。従って、オス端子28は、接点部28aにおいて、露出している。但し、オス端子28は、オス端子28の断面における周縁全体において必ずしも露出していなくてもよい。ここでいうオス端子28の断面とは、オス端子28の長手方向に垂直に切断した断面のことを示す。
In the
また、オス端子28が、被覆膜32によって被覆されることによって、オス端子28全体の剛性が高まる。従って、オス端子28の繰り返し応力による疲労の耐久性が高められる。
Further, since the
ここで、オス端子28の作製方法について説明する。オス端子28の被覆膜32は、例えば樹脂といった絶縁性の材料で構成されている。一例ではあるが、被覆膜32は、エポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂を用いて構成されることができる。従って、被覆膜32は、例えばインサート成形によって形成されてもよい。この場合に、被覆膜32は、半導体モジュール20の封止体21と併せて形成することができる。これにより、半導体モジュール20の製造時において、オス端子28が変形する可能性を回避することができる。また、オス端子28と半導体モジュール20の他の部分との絶縁距離を短く設計することも可能となり、半導体モジュール20のサイズの小型化を図ることができる。
Here, a method of manufacturing the
本実施例の電力制御装置100では、各々のオス端子28が、被覆膜32によって個別に被覆されている。これにより、複数のオス端子28がコネクタ24に挿入されるときに、各々のオス端子28が互いに独立して変形することができる。そのことから、オス端子28と第1ガイド26との接触圧が抑制されることで、異物の発生が効果的に抑制される。但し、これに限定されず、各々のオス端子28は、第2干渉部28b2において、被覆膜32が一体に形成されていてもよい。これにより、オス端子28の剛性をさらに高めることができる。
In the
なお、オス端子28の構成は他にも様々に変形可能である。オス端子28の形状は特に限定されず、オス端子28が概して板形状を有していてもよいし、円柱形状又は角柱形状であってもよい。また、図5に示すように、オス端子28が枝分かれ構造を有していてもよい。これにより、オス端子28の強度を高めることができる。
The configuration of the
本実施例の電力制御装置100は、オス端子28が被覆膜32で被覆されており、被覆膜32を含めたオス端子28の外形は、オス端子28単体での外形よりも大きくなる。言い換えると、オス端子28単体での外形を小さくしても、被覆膜32を含めたオス端子28の外形は比較的に大きくすることができ、それによって、オス端子28に必要とされる外形寸法や機械的な強度を満足することができる。これにより、オス端子28を構成する材料の使用を低減することができる。
In the
本実施例の電力制御装置100では、オス端子28の被覆膜32は樹脂で形成されている。被覆膜32を構成する材料は、絶縁性の材料であればよく、他の具体的な構成は特に限定されない。被覆膜32は、例えばゲル状の材料で形成されていてもよい。
In the
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the techniques disclosed in the present specification have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. The techniques illustrated in this specification or drawings can achieve a plurality of objectives at the same time, and achieving one of the objectives itself has technical usefulness.
10:半導体モジュールユニット
12:大容量コンデンサ
14:リアクトル
16:制御基板
16a:貫通孔
20:半導体モジュール
21:封止体
21a:側面
22:冷却器
24:コネクタ
25:メス端子
26:第1ガイド
26a:ガイド面
26e:挿入口
27:第2ガイド
28:オス端子
28a:接点部
28b1:第1干渉部
28b2:第2干渉部
32:被覆膜
100:電力制御装置
10: Semiconductor module unit 12: Large-capacity capacitor 14: Reactor 16:
Claims (1)
前記オス端子が挿入されるとともに、前記オス端子と接触するメス端子を有するコネクタと、
前記コネクタに挿入される前記オス端子に接触して、前記オス端子を前記コネクタへ案内するガイドと、を備え、
前記オス端子は、前記メス端子と接触する接点部を除いて、少なくとも前記接点部よりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されている、
半導体装置。 A semiconductor module with a male terminal and
A connector having a female terminal in which the male terminal is inserted and in contact with the male terminal,
A guide that comes into contact with the male terminal inserted into the connector and guides the male terminal to the connector is provided.
Except for the contact portion that comes into contact with the female terminal, at least the portion including the tip side of the contact portion of the male terminal is covered with an insulating material.
Semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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WO2022202446A1 (en) * | 2021-03-26 | 2022-09-29 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | Terminal unit, first terminal, and second terminal |
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2019
- 2019-05-14 JP JP2019091350A patent/JP2020188113A/en active Pending
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