JP3960273B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、並置された複数の半導体モジュールとその表裏両側の一対の冷却チューブとから成るユニットが複数個積層された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a plurality of units each including a plurality of semiconductor modules arranged side by side and a pair of cooling tubes on both sides of the front and back are stacked.
上記半導体装置は、例えば電気自動車のインバータのスイッチング素子として利用されている。作動時における半導体モジュールの発熱を抑制するため、半導体モジュールの表面び裏面をそれぞれ上方冷却チューブ及び下方冷却チューブに密着させ、冷却チューブ内を流れる冷媒で半導体モジュールを冷却している。 The semiconductor device is used as a switching element of an inverter of an electric vehicle, for example. In order to suppress the heat generation of the semiconductor module during operation, the front and back surfaces of the semiconductor module are brought into close contact with the upper cooling tube and the lower cooling tube, respectively, and the semiconductor module is cooled with the refrigerant flowing in the cooling tube.
従来の半導体モジュール(特許文献1参照)は半導体チップを封止した本体と、本体の端面から延びた端子とを含む。上方冷却チューブ及び下方冷却チューブは細長い角筒形状を持つ。上方絶縁材及び下方絶縁材を介して、上方チューブ及び下方チューブが半導体モジュールの本体をサンドイッチ状に挟持している。
しかし、上記従来の半導体装置は半導体モジュールと冷却チューブとの間に両者の相対位置を決める積極的な位置決め手段が設けられていない。そのため、冷却チューブの上に複数の半導体モジュールを載せ、その上に別の冷却チューブを被せた後、これらを一体化する際、特定の半導体モジュールが冷却チューブに対して位置ずれすることがあった。位置ずれを防止するためには細心の注意が必要で、半導体装置の組付けに時間がかかる。 However, the conventional semiconductor device described above is not provided with positive positioning means for determining the relative position between the semiconductor module and the cooling tube. For this reason, when a plurality of semiconductor modules are placed on the cooling tube and another cooling tube is placed thereon, when these are integrated, the position of the specific semiconductor module may be displaced with respect to the cooling tube. . Careful attention is required to prevent misalignment, and it takes time to assemble the semiconductor device.
また、半導体モジュールの作動時、本体の一端面及び他端面から外方に電磁波が漏れ、周辺の機器に対してノイズとなり易い。しかし、本体の一端面及び他端面に何ら遮蔽手段がなく、満足できるものとは言い難かった。 In addition, when the semiconductor module is operated, electromagnetic waves leak outward from one end face and the other end face of the main body, which easily causes noise for peripheral devices. However, it is difficult to say that there is no shielding means on the one end face and the other end face of the main body, which is not satisfactory.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、半導体装置の組付け時半導体モジュールと冷却チューブとの相対位置ずれが防止でき、また必要に応じて端子が延び出た本体の端面から装置外部への電磁波の漏れを防止できる半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and can prevent the relative displacement between the semiconductor module and the cooling tube during assembly of the semiconductor device, and from the end surface of the main body from which the terminal extends as necessary to the outside of the device. An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of preventing leakage of electromagnetic waves.
本願の発明者は、半導体モジュール及びこれを挟持する冷却チューブの少なくとも一方に位置決め部を設けること、並びに必要に応じて半導体モジュールを挟持する冷却チューブの側縁に電磁波の漏れを防止する位置決め兼遮蔽部を形成することを思い付いて、本発明を完成した。
(1)本願の第1発明による半導体モジュールは、請求項1に記載したように、ともに冷却媒体の流通空間を有する角筒状の第1冷却チューブと第2冷却チューブとの間に、それぞれが薄い矩形板状の本体とその一端面から突出した一端端子及び他端面から突出した他端端子とを持つ複数の半導体モジュールが挟持され、前記本体が前記第1冷却チューブ及び前記第2冷却チューブに密着されている。各半導体モジュールの少なくとも一側第1縁に第1冷却チューブの一側面に係合する一側第1位置決め部が形成され、一側第2縁に第2冷却チューブの一側面に係合する一側第2位置決め部が形成されていることを特徴とする。
The inventor of the present application provides a positioning unit in at least one of the semiconductor module and the cooling tube that holds the semiconductor module, and positioning and shielding that prevents leakage of electromagnetic waves at the side edge of the cooling tube that holds the semiconductor module as necessary. The present invention was completed with the idea of forming a part.
(1) As described in claim 1, the semiconductor module according to the first invention of the present application is provided between the first cooling tube and the second cooling tube each having a cooling medium circulation space. thin rectangular plate-shaped body with a plurality of semiconductor modules having the other end terminal which projects from one end terminal及beauty other end face protruding at one end face or these is sandwiched, said body first cooling tube and the second cooling It is in close contact with the tube. One side first positioning portion that engages with one side surface of the first cooling tube is formed on at least one side first edge of each semiconductor module, and one side second edge engages with one side surface of the second cooling tube. A side second positioning portion is formed.
この半導体モジュールによれば、一側第1位置決め部及び一側第2位置決め部が第1冷却チューブ及び第2冷却チューブを位置決めし、半導体モジュールに対する相対位置を決める。 According to this semiconductor module, the one-side first positioning portion and the one-side second positioning portion position the first cooling tube and the second cooling tube, and determine the relative position with respect to the semiconductor module.
請求項2の半導体モジュールは請求項1において更に、各半導体モジュールの他側第1縁に第1冷却チューブの他側面に係合する他側第1位置決め部が形成され、他側第2縁に前記第2冷却チューブの他側面に係合する他側第2位置決め部が形成されている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the semiconductor module according to the first aspect, further comprising: a first first positioning portion that engages with the other side surface of the first cooling tube is formed on the other first edge of each semiconductor module; An other-side second positioning portion that engages with the other side surface of the second cooling tube is formed.
(2)第2発明による半導体装置は、請求項3に記載したように、ともに冷却媒体の流通空間を有する角筒状の第1冷却チューブと第2冷却チューブとの間に、それぞれが薄い矩形板状の本体とその一端面から突出した一端端子及び他端面から突出した他端端子とを持つ複数の半導体モジュールが挟持され、本体が第1冷却チューブ及び第2冷却チューブに密着されている。第1冷却チューブの一側縁及び第2冷却チューブの一側縁に本体の一端面を覆う一側位置決め兼遮蔽部が形成され、第1冷却チューブの他側縁及び第2冷却チューブの他側縁に本体の他端面を覆う他側位置決め兼遮蔽部が形成されている。 (2) The semiconductor device according to the second aspect of the present invention, as described in claim 3, is a thin rectangular shape between the first cooling tube and the second cooling tube each having a cooling medium circulation space. a plurality of semiconductor modules sandwich with the other end terminal projecting from the plate-like body and one end terminal及beauty other end face protruding at one end face or et body is in close contact with the first cooling tube and the second cooling tube Yes. A one-side positioning and shielding portion that covers one end surface of the main body is formed on one side edge of the first cooling tube and one side edge of the second cooling tube, and the other side edge of the first cooling tube and the other side of the second cooling tube. The other side positioning and shielding part which covers the other end surface of the main body is formed at the edge.
この半導体装置において、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの一側位置決め兼遮蔽部及び他側位置決め兼遮蔽部が半導体モジュールの側面に係合し、半導体モジュールを長手方向で位置決めする。また、両位置決め兼遮蔽部が半導体モジュールの一端面及び他端面を覆い、半導体モジュールの作動時に本体の端面から漏れる電磁波や熱が半導体装置の外部に漏れることを防止する。 In this semiconductor device, the one side positioning / shielding portion and the other side positioning / shielding portion of the first cooling tube and the second cooling tube engage with the side surface of the semiconductor module to position the semiconductor module in the longitudinal direction. Further, both positioning and shielding portions cover one end face and the other end face of the semiconductor module, and prevent electromagnetic waves and heat leaking from the end face of the main body during operation of the semiconductor module from leaking to the outside of the semiconductor device.
請求項4の半導体装置は、請求項3において、一側位置決め兼遮蔽部は、第1冷却チューブの一側縁に形成された第1一側突出部と、第2冷却チューブの一側縁に形成された第2一側突出部とを含み、他側位置決め兼遮蔽部は第1冷却チューブの他側縁に形成された第1他側突出部と、第2冷却チューブの他側縁に形成された第2他側突出部とを含む。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to the third aspect, wherein the one-side positioning and shielding portion is formed on the first one-side protruding portion formed on one side edge of the first cooling tube and on one side edge of the second cooling tube. The other side positioning and shielding part is formed on the other side edge of the first cooling tube and the other side edge of the second cooling tube. And the second other side protruding portion.
請求項5の半導体装置は、請求項3において、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの第1長手方向位置に本体の一側面に当接し半導体モジュールを第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの幅方向で位置決めする一側位置決め部が形成され、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの第2長手方向位置に本体の他側面に当接し半導体モジュールを第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの幅方向で位置決めする他側位置決め部が形成されている。 A semiconductor device according to a fifth aspect is the semiconductor device according to the third aspect, wherein the semiconductor module is brought into contact with one side surface of the main body at the first longitudinal position of the first cooling tube and the second cooling tube and the width of the first cooling tube and the second cooling tube. One side positioning portion for positioning in the direction is formed, the semiconductor module is brought into contact with the other side surface of the main body at the second longitudinal direction position of the first cooling tube and the second cooling tube, and the width direction of the first cooling tube and the second cooling tube The other side positioning part for positioning with is formed.
請求項6の半導体装置は、請求項3において更に、本体の一端面及び他端面と、一側端子及び他側端子と、一側位置決め兼遮蔽部及び他側位置決め兼遮蔽部との間に、絶縁部が形成されている。請求項7の半導体装置は、請求項3において更に、本体の第1面と第1冷却チューブとの間に第1絶縁板が介在され、本体の第2面と第2冷却チューブとの間に第2絶縁板が介在されている。請求項8の半導体装置は、請求項7において第1絶縁板は一側位置決め兼遮蔽部に設けられた第1保持部に保持され、第2絶縁板は他側位置決め兼遮蔽部に設けられた第2保持部に保持されている。 A semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor device according to the third aspect, further comprising the one end surface and the other end surface of the main body, the one side terminal and the other side terminal, and the one side positioning and shielding portion and the other side positioning and shielding portion. An insulating part is formed. The semiconductor device according to claim 7 is the semiconductor device according to claim 3, further comprising a first insulating plate interposed between the first surface of the main body and the first cooling tube, and between the second surface of the main body and the second cooling tube. A second insulating plate is interposed. A semiconductor device according to an eighth aspect is the semiconductor device according to the seventh aspect, wherein the first insulating plate is held by the first holding portion provided in the one-side positioning and shielding portion, and the second insulating plate is provided in the other-side positioning and shielding portion. It is held by the second holding part.
以上述べてきたように、第1発明の半導体モジュールによれば、一側第1位置決め部及び一側第2位置決め部により、半導体モジュールの長さ一方向において、半導体モジュールに対して第1冷却チューブ及び第2冷却チューブが所定の相対位置に位置決めされる。 As described above, according to the semiconductor module of the first invention, the first cooling tube with respect to the semiconductor module in one length direction of the semiconductor module by the one-side first positioning portion and the one-side second positioning portion. And the second cooling tube is positioned at a predetermined relative position.
請求項2の半導体モジュールによれば、半導体モジュールの長さ両方向において、半導体モジュールに対して第1冷却チューブ及び第2冷却チューブが所定の相対位置に位置決めされる。 According to the semiconductor module of the second aspect, the first cooling tube and the second cooling tube are positioned at predetermined relative positions with respect to the semiconductor module in both directions of the length of the semiconductor module.
第2発明の半導体装置によれば、半導体モジュールの作動時に本体の端面から漏れる電磁波及び熱の装置外部への漏れが、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの一側位置決め兼遮蔽部及び他側位置決め兼遮蔽部により防止される。よって、周辺機器の誤作動等、電磁波による悪影響が抑制される。また、一側位置決め兼遮蔽部及び他側位置決め兼遮蔽部が半導体モジュール、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブ間の相対位置を決める。 According to the semiconductor device of the second invention, the electromagnetic wave leaking from the end face of the main body during operation of the semiconductor module and the leakage of heat to the outside of the device are caused by the one side positioning and shielding portion and the other side of the first cooling tube and the second cooling tube. It is prevented by the positioning and shielding part. Therefore, adverse effects due to electromagnetic waves such as malfunction of peripheral devices are suppressed. The one-side positioning / shielding portion and the other-side positioning / shielding portion determine the relative positions between the semiconductor module, the first cooling tube, and the second cooling tube.
請求項4の半導体装置によれば、一側位置決め兼遮蔽部及び他側位置決め兼遮蔽部を容易に形成することができる。請求項5の半導体装置によれば、第1及び第2冷却チューブに対する半導体モジュールの位置決めが容易になる。 According to the semiconductor device of the fourth aspect, the one-side positioning / shielding portion and the other-side positioning / shielding portion can be easily formed. According to the semiconductor device of the fifth aspect, the semiconductor module can be easily positioned with respect to the first and second cooling tubes.
請求項6及び7の半導体装置によれば、半導体モジュールと冷却チューブとの間が確実に絶縁できる。請求項8の半導体装置によれば、絶縁板が確実に保持される。 According to the semiconductor device of claims 6 and 7, the semiconductor module and the cooling tube can be reliably insulated. According to the semiconductor device of the eighth aspect, the insulating plate is securely held.
本発明の半導体装置は半導体モジュールと、その両側の一対の冷却チューブとを1ユニットとする。
<半導体モジュール>
半導体モジュールは第1面(表面)及び第2面(裏面)と、一対の側面と、一対の端面とで区画される薄い矩形状の本体と、その一端面から延び出た一端端子及び他端面から延び出た他端端子とを含む。以下、両側面を結ぶ方向を「幅」と呼び、両端面を結ぶ方向を「長さ」と呼ぶ。
In the semiconductor device of the present invention, a semiconductor module and a pair of cooling tubes on both sides thereof are taken as one unit.
<Semiconductor module>
The semiconductor module the first surface (front surface) and the second surface (the back surface), a pair of side surfaces, and a thin rectangular body which is defined by a pair of end faces, one end face or al extending out one end terminal及beauty And the other end terminal extending from the other end surface . Hereinafter, the direction connecting both side surfaces is referred to as “width”, and the direction connecting both end surfaces is referred to as “length”.
本体は半導体チップとその表面及び裏面に密着する表面側電極板及び裏面側電極板とが、樹脂モールドで一体的に封止されて成る。電極板の一部は半導体モジュールの表面及び裏面に露出し、電極板は先端に端子を備えている。
<冷却チューブ>
(1)全般
冷却チューブはアルミニウムや他の金属から成る。細長い角筒形状を呈し、横断面形状は薄い矩形状である。内面及び外面と、一側面と他側面と、一端面及び他端面とで区画される。以下、両側面を結ぶ方向を「幅」と呼び、両端面を結ぶ方向を「長さ」と呼ぶ。
The main body is formed by integrally sealing a semiconductor chip with a front-side electrode plate and a back-side electrode plate that are in close contact with the front and back surfaces of the semiconductor chip with a resin mold. A part of the electrode plate is exposed on the front and back surfaces of the semiconductor module, and the electrode plate has a terminal at the tip.
<Cooling tube>
(1) General The cooling tube is made of aluminum or other metals. It has an elongated rectangular tube shape, and the cross-sectional shape is a thin rectangular shape. The inner surface and the outer surface, one side surface and the other side surface, and one end surface and the other end surface are partitioned. Hereinafter, the direction connecting both side surfaces is referred to as “width”, and the direction connecting both end surfaces is referred to as “length”.
冷却チューブの幅は半導体モジュールの本体の長さとほぼ等しく、長さは挿入する半導体モジュールの個数、及び隣接する半導体モジュールの間隔により決まる。半導体モジュールの長手方向が冷却チューブの長手方向と直交している。
<位置決め部>
位置決め部は半導体装置の組立て時、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブと半導体モジュールとの相対位置を決めるものである。少なくとも、半導体モジュールの長手方向即ち冷却チューブの幅方向で相対位置決めする。半導体モジュール及び両冷却チューブの一方に設ければ良く、半導体モジュールに設ける場合(第1タイプ)と、冷却チューブに設ける場合(第2タイプ)とがある。
(1)第1タイプでは、半導体モジュールは少なくとも一側第1縁及び一側第2縁に、冷却チューブの一側面に係合し冷却チューブの長手方向に延びる一側第1位置決め部及び一側第2位置決め部を持つ。加えて、他側第1縁及び他側第2縁に、他側第1位置決め部及び他側第2位置決め部を持つことができる。半導体モジュールの長さ方向で、半導体モジュールと冷却チューブとを相対位置決めする。この他、半導体モジュールの幅方向の位置決め部を有することもできる。
(2)第2タイプでは、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの一側縁及び他側縁に位置決め部を有する。位置決め部は冷却チューブの長手方向に延び半導体モジュールの端面に当接し、半導体モジュールの長さ方向で相対位置決めする。
The width of the cooling tube is substantially equal to the length of the main body of the semiconductor module, and the length is determined by the number of semiconductor modules to be inserted and the interval between adjacent semiconductor modules. The longitudinal direction of the semiconductor module is orthogonal to the longitudinal direction of the cooling tube.
<Positioning part>
The positioning portion determines a relative position between the first cooling tube and the second cooling tube and the semiconductor module when the semiconductor device is assembled. Relative positioning is performed at least in the longitudinal direction of the semiconductor module, that is, in the width direction of the cooling tube. It may be provided on one of the semiconductor module and both cooling tubes, and there are a case where it is provided on the semiconductor module (first type) and a case where it is provided on the cooling tube (second type).
(1) In the first type, the semiconductor module has at least one side first edge and one side second edge engaged with one side surface of the cooling tube and extending in the longitudinal direction of the cooling tube. It has a second positioning part. In addition, the other side first edge and the other side second edge can have the other side first positioning part and the other side second positioning part. The semiconductor module and the cooling tube are relatively positioned in the length direction of the semiconductor module. In addition, it can also have a positioning part in the width direction of the semiconductor module.
(2) The second type has positioning portions on one side edge and the other side edge of the first cooling tube and the second cooling tube. The positioning portion extends in the longitudinal direction of the cooling tube and abuts against the end face of the semiconductor module, and relatively positions in the length direction of the semiconductor module.
この位置決め部は次述する遮蔽部を兼ねる。その意味で、本願明細書では「位置決め兼遮蔽部」と呼んでいる。位置決め部は対向する冷却チューブの両方に形成した突部から成ることが望ましいが、何れか一方のみに形成した突部のみから成ることもできる。 This positioning part also serves as a shielding part described below. In that sense, in the present specification, it is called a “positioning / shielding portion”. The positioning part is preferably composed of protrusions formed on both opposing cooling tubes, but can also be composed of protrusions formed on only one of them.
一側位置決め部即ち一側位置決め兼遮蔽部は、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの対向する一側部に形成した突出部から成り、他側位置決め部即ち他側位置決め兼遮蔽部は第1冷却チューブ及び第2冷却チューブの対向する他側部に形成した突出部から成る。突出部は冷却チューブの全長に渡って形成しても良いし、長手方向の一部のみに形成しても良い。 The one-side positioning portion, that is, the one-side positioning / shielding portion is composed of a protruding portion formed on one side portion of the first cooling tube and the second cooling tube facing each other, and the other-side positioning portion, that is, the other-side positioning / shielding portion is the first. It consists of the protrusion formed in the other side part which a cooling tube and a 2nd cooling tube oppose. The protruding portion may be formed over the entire length of the cooling tube, or may be formed only in a part in the longitudinal direction.
なお、冷却チューブはこの他に、上面(表面)及び下面(裏面)に、冷却チューブの幅方向に延び半導体モジュールの側面に当接する位置決め部分を有することができる。
(3)遮蔽部
上記第2タイプにおいて、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブは一側縁及び他側縁に遮蔽部を有する。遮蔽部は半導体モジュールからの電磁波等の漏れを防止する。上記位置決め部が遮蔽部を兼ねている。
<絶縁物>
第1、第2及び第3タイプの何れにおいても、半導体モジュールの本体の端面及び端子と位置決め兼遮蔽部との間に、Al2O3やSiNから成る絶縁部(絶縁板の接着、絶縁物の溶射による)を形成することができる。 半導体モジュールの第1面と第1冷却チューブとの間に第1絶縁板を接着させたり、溶射によって絶縁物を介在させる。第2面と第2冷却チューブとの間に第2絶縁板を接着させたり、溶射によって絶縁物を介在させる。
In addition, the cooling tube can have a positioning portion that extends in the width direction of the cooling tube and contacts the side surface of the semiconductor module on the upper surface (front surface) and the lower surface (back surface).
(3) Shielding part In the second type, the first cooling tube and the second cooling tube have shielding parts on one side edge and the other side edge. The shielding part prevents leakage of electromagnetic waves and the like from the semiconductor module. The positioning part also serves as a shielding part.
<Insulator>
In any of the first, second, and third types, an insulating portion made of Al 2 O 3 or SiN (adhesion of an insulating plate, insulating material) is provided between an end face of a semiconductor module main body and terminals and a positioning / shielding portion. (By thermal spraying). A first insulating plate is adhered between the first surface of the semiconductor module and the first cooling tube, or an insulator is interposed by thermal spraying. A second insulating plate is adhered between the second surface and the second cooling tube, or an insulator is interposed by thermal spraying.
半導体モジュールの第1面と第1冷却チューブとの第1絶縁板を介在させ、第1冷却チューブの第1一側突出部及び第1他側突出部に形成した第1保持部で保持する。第2面と第2冷却チューブとの間に第2絶縁板を介在させ、第2冷却チューブの第2一側突出部及び第2他側突出部に形成した第2保持部で保持することができる。 The first insulating plate is interposed between the first surface of the semiconductor module and the first cooling tube, and is held by the first holding portion formed on the first one-side protruding portion and the first other-side protruding portion of the first cooling tube. A second insulating plate is interposed between the second surface and the second cooling tube, and is held by a second holding portion formed on the second first side protruding portion and the second other side protruding portion of the second cooling tube. it can.
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
A 第1実施例から第4実施例は、半導体装置の構成部材の相対位置決め及び電磁波の漏れの防止を意図している。
<第1実施例>
(構成)
第1実施例の半導体装置の斜視図を示す図1において、半導体装置は複数(ここでは2つ図示)の並置された半導体モジュール10(10L,10R)と、半導体モジュール10を表裏両面からサンドイッチ状に挟持する第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45とから成り、いわゆる両面冷却構造を持つ。
(1)半導体モジュール
図1及び図2に示すように、左方半導体モジュール10Lは薄い矩形板状の本体11と、その一端面13aから突出した制御ピン19と、他端面13bから突出したコレクタ端子15及びエミッタ端子17とを含む。本体11は半導体チップと、その表面に密着された第1電極板(放熱板)及び裏面に密着された第2電極板(放熱板)と、これらを一体的に封止する樹脂モールドとを持つ(何れも公知であり、不図示)。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
A The first to fourth embodiments are intended for relative positioning of components of a semiconductor device and prevention of leakage of electromagnetic waves.
<First embodiment>
(Constitution)
In FIG. 1 showing a perspective view of the semiconductor device of the first embodiment, the semiconductor device is composed of a plurality of (two shown here) semiconductor modules 10 (10L, 10R) arranged side by side and a
(1) Semiconductor Module As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1電極板の先端にコレクタ端子15が、第2電極板の先端にエミッタ端子17及び制御ピン19が形成されている。第1及び第2電極板の外面の一部はモールド樹脂で覆われておらず、半導体モジュール10の表面及び裏面に露出している。
A
なお、右方半導体モジュール10Rは左方半導体モジュール10Lと同じ構成を持つが、説明の都合上異なる番号を付している。
(2)冷却チューブ
図1及び図2に示すように、第1冷却チューブ25は全体として四角筒形状を持ち、横断面は幅(図1で上下方向寸法)に比べて高さが低い扁平な長方形を呈し、内面26及び外面33を持つ。その幅は半導体モジュール10の本体11の幅とほぼ同じで、高さは本体11の高さよりも少し小さい。
The
(2) Cooling tube As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1冷却チューブ25には複数の冷媒通路39が幅方向に並設されている。各冷媒通路39は矩形断面形状を持ち、第1冷却チューブ25の一端から他端まで貫通している。
A plurality of
内面26の一側縁(図1で左側縁)27には一側内向き突出部28が、他側縁29には他側内向き突出部31が、それぞれ形成されている。一側内向き突出部28及び他側内向き突出部31は内面26に対して直角に突出し、一定厚さで、半導体モジュール10の本体11の高さの半分程度の高さを持つ。第1冷却チューブ25の外面33の一側縁34には一側外向き突出部35が、他側縁36には他側外向き突出部37が、それぞれ形成されている。一側外向き突出部35及び他側外向き突出部37の形状、大きさは、一側内向き突出部28及び他側内向き突出部31のそれと同じである。
One side inward protruding
これら一側内向き突出部28、他側内向き突出部31、一側外向き突出部35及び他側外向き突出部37は第1冷却チューブの成形時に一体的に形成されたものである。
The one side
第2冷却チューブ45は第1冷却チューブ25と同じ構成を持ち、内面46に一側内向き突出部48及び他側内向き突出部51が形成され、外面53に一側外向き突出部55及び他側外向き突出部57が形成されている。第2冷却チューブ45に第1冷却チューブ25と異なる番号を付したのは、説明の都合上である。
The
第1冷却チューブ25の一側内向き突出部28と第2冷却チューブ45の一側内向き突出部48とが一側位置決め兼遮蔽部30を構成し、他側外向き突出部31と他側内向き突出部51とが他側位置決め兼遮蔽部60を構成している。
The one side
図3に示すように、第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45には半導体モジュール10を挟持する領域に、一側位置決め部66及び他側位置決め部67が形成されている。このうち、第1冷却チューブ25の内面26には一定距離離れ幅方向に延びる第1一側リブ42及び第1他側リブ43が形成されている。第1一側リブ42と第1他側リブ43との間隔は本体11の幅とほぼ等しく、長さは本体11の長さとほぼ等しい。第1一側リブ42及び第1他側リブ43は第1冷却チューブ25の成形時に一体的に形成されたものである。
As shown in FIG. 3, the
第2冷却チューブ45の内面にも、第1一側リブ42に対向する位置に第2一側リブ62が形成され、第1他側側リブ43に対向する位置に第2他側リブ63がが形成されている。第1一側リブ42と第2一側リブ62とが一側位置決め部66を構成し、第1他側方リブ43と第2他側リブ63とが他側位置決め部67を構成している。
(3)組立て
半導体装置の組立は以下の通り行う。第2冷却チューブ45の第2一側リブ62と第2他側リブ63との間に半導体モジュール10の本体11をセットし、その上に第1冷却チューブ25を乗せる。第1冷却チューブ25の外面33及び第2冷却チューブ45の外面53から内向きに加圧力を加える。第1冷却チューブ25の第1一側リブ42及び第1他側リブ43が、第2一側リブ62及び第2他リブ63に当接する。その後、第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45の両端を締結する。
Also on the inner surface of the
(3) Assembly The semiconductor device is assembled as follows. The
第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45の一側部では、一側内向き突出部28と一側内向き突出部48とがわずかの隙間を残して対向し、本体11の一端面13a全体を覆い、隙間から制御ピン19が突出している。
At one side of the
他側部でも同様に、第1他側内向き突出部31と第2他側内向き突出部51とがわずかの隙間を残して対向し、本体11の他端面13b全体を覆い、隙間からコレクタ端子15及びエミッタ端子17が突出している。
Similarly, on the other side portion, the first other side inward protruding
なお、図1及び図2は一つのユニットを示すのみであり、実際の半導体装置では冷却チューブ45上に複数の半導体モジュール10L,10Rを並置し、その上に冷却チューブ25を置き、その後複数の半導体モジュール10L,10Rと冷却チューブ25,45とを交互に積層する。半導体モジュール10L,10Rの第1電極板の一部が第1冷却チューブ25の内面26に密着し、第2電極板の一部が第2冷却チューブ45の内面46に密接する。
1 and 2 show only one unit. In an actual semiconductor device, a plurality of
また、半導体装置の組立てに際しては、複数の冷却チューブ45を両端に介在物を介して所定間隔で積み重ね、上下方向の空間内に半導体モジュール10Lを挿入し、その後冷却チューブ45により半導体モジュール10L等を締め付けても良い。
(作用効果)
この実施例において、半導体モジュール10がスイッチング素子として作動する間、第1冷却チューブ25の冷媒通路39及び第2冷却チューブ45の冷媒通路59に冷媒を流通させ、半導体モジュール10の第1及び第2電極板を冷却する。
Further, when assembling the semiconductor device, a plurality of
(Function and effect)
In this embodiment, while the
この実施例によれば、第1に、半導体モジュール10の作動時における本体11の一端面13a及び他端面13bから装置外部への電磁波及び熱の漏れが、第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45に形成した一側位置決め兼遮蔽部30及び他側位置決め兼遮蔽部60により防止される。図2から分かるように、一側位置決め兼遮蔽部30が本体11の一端面13aを覆い、他側位置決め兼遮蔽部60が他側面13bを覆っているからである。
According to this embodiment, first, electromagnetic waves and heat leakage from the one
第2に、第1、第2冷却チューブ25、45の幅方向即ち半導体モジュール10の長手方向において、一側位置決め兼遮蔽部30及び他側位置決め兼遮蔽部60が、第1冷却チューブ25に対する半導体モジュール10及び第1絶縁板41の相対位置を決める。同様に、第2冷却チューブ45に対する半導体モジュール10及び第2絶縁板46の相対位置を決める。
Second, in the width direction of the first and
第3に、第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45上における半導体モジュール10の位置決めが容易になる。図3から分かるように、第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45による半導体モジュール10の加圧時、一側位置決めリブ66及び他側位置決めリブ67が半導体モジュール10をその幅方向、即ち冷却チューブ25及び40の長手方向で位置決めするからである。その結果、第1冷却チューブ25及び第2冷却チューブ45を垂直方向にセットして半導体モジュール10を左右方向から加圧することも可能になる。
<第2実施例>
図4に示す第2実施例は、一側位置決め兼遮蔽部及び他側位置決め兼遮蔽部の構成が第1実施例とは異なり、3つの態様が含まれる。
Third, the positioning of the
<Second embodiment>
The second embodiment shown in FIG. 4 differs from the first embodiment in the configuration of the one-side positioning / shielding portion and the other-side positioning / shielding portion, and includes three modes.
図4(a)の第1態様では、第1冷却チューブ70の一側部に一側波状板部材72を取り付けている。この一側波状板部材72は所定幅及び所定長さを持ち、長さ方向において凸部73と凹部74とが交互に形成されている。
In the first mode of FIG. 4A, the one-side
第1冷却チューブ70の他側部にも、他側波状板部材76が取り付けられている。また、第2冷却チューブ80の一側部には一側波状板部材82が、他側部には他側波状板部材86がそれぞれ取り付けられている。
The other side corrugated
図4(b)に示す第2態様では、第1冷却チューブ90の一側部及び他側部のうち、半導体モジュール10を挟持する領域に対応する部分のみに位置決め兼遮蔽部112等が取り付けられている。一側部に取り付けられた一側遮蔽板92は細長い矩形板から成り、その幅は第1冷却チューブ90の厚さよりも大きい。その結果、両側縁93及び94が第1冷却チューブ90から表面及び裏面から突出している。
In the second mode shown in FIG. 4B, the positioning /
他側部には細長い矩形板から成る他側遮蔽板(不図示)が取り付けられ、その一側縁及び他側縁が表面及び裏面から突出している。第2冷却チューブ100の一側部及び他側部にも、それぞれ一側遮蔽板102及び他側遮蔽板106が取り付けられている。
An other side shielding plate (not shown) made of an elongated rectangular plate is attached to the other side portion, and one side edge and the other side edge protrude from the front surface and the back surface. The one-side shielding plate 102 and the other-
図4(c)に示す第3態様は、第1冷却チューブ110の一側部及び他側部のうち、半導体モジュール10の挟持領域に対応する部分に、複数(ここでは4つ)の小さな矩形板片113から成る一側位置決め兼遮蔽部112及び他側位置決め兼遮蔽部(不図示)を形成している。各矩形板片113は同じ形状を持ち、両側縁が半導体モジュール10の表面及び裏面から突出している。また隣接する矩形板片113間には隙間が形成されている。第2冷却チューブ120にも一側位置決め兼遮蔽部122及び他側位置決め兼遮蔽部124が形成されている。
In the third mode shown in FIG. 4C, a plurality of (four in this case) small rectangles are formed in a portion corresponding to the sandwiching region of the
第2態様及び第3態様によれば、半導体装置の軽量化という特有の効果が得られる。
<第3実施例>
図5に示す第3実施例は、第1実施例と比較して、遮蔽物の形状と、第1冷却チューブ(不図示)及び第2冷却チューブ130に形成した半導体モジュール10の位置決め部の構成が異なる。
According to the 2nd aspect and the 3rd aspect, the characteristic effect of weight reduction of a semiconductor device is acquired.
<Third embodiment>
Compared with the first embodiment, the third embodiment shown in FIG. 5 has a shape of a shield, and a configuration of a positioning portion of the
位置決め部は第2冷却チューブ130の幅方向に離れた第2一側位置決め突部131と、第2他側位置決め突部136とから成る。第2一側位置決め突部は131は第2冷却チューブ130の長さ方向に延びる長手部132と、その両端から直角に延びる一対の短手部133とから成り、長手部132に端子15,17の通過を許す孔が形成されている。
The positioning portion includes a second one-
第2他側位置決め突部は136は第2冷却チューブ130の長さ方向に延びる長手部137と、その両端から直角に延びる一対の短手部138とから成り、長手部137にはピン19の通過を許す孔が形成されている。図示しない第1冷却チューブにも、第2一側位置決め突部131及び第2他側位置決め突部136と同様の第1一側位置決め突部及び第1他側位置決め突部が形成されている。
The second other
この実施例によれば、半導体装置の組立て時における半導体モジュールの位置決めが容易かつ確実になる。第1一側位置決め突部(不図示)及び第2一側位置決め突部131から成る一側位置決め部と、第1他側位置決め突部(不図示)及び第2他側位置決め突部136から成る他側位置決め部とが、第1冷却チューブ及び第2冷却チューブ140の長手方向及び幅方向において、半導体モジュール10を位置決めすることによる。
<第4実施例>
図6に示す第4実施例は、第1実施例と比べると、位置決め兼遮蔽部の他に、半導体モジュール10と冷却チューブとの間に絶縁物が介在されている点が異なり、3つの態様を含む。
According to this embodiment, the semiconductor module can be easily and reliably positioned when the semiconductor device is assembled. It consists of a first side positioning projection (not shown) and a second one
<Fourth embodiment>
Compared to the first embodiment, the fourth embodiment shown in FIG. 6 differs from the first embodiment in that an insulator is interposed between the
図6(a)に示す第1態様では、半導体モジュール10のコレクタ端子15及びエミッタ端子17の付け根に他側絶縁部162が形成され、制御ピン19の付け根に一側絶縁部163が形成されている。この絶縁部162及び163はコレクタ端子15、エミッタ端子17及び制御ピン19と位置決め兼遮蔽部との間を絶縁している。
In the first mode shown in FIG. 6A, the other-side
図6(b)に示す第2態様では、半導体モジュール10の本体11の一端面13aと、制御ピン19と、突出部28,48との間に一側絶縁部167が形成されている。同様に、他端面13bと、コレクタ端子15及びエミッタ端子17と、突出部31,51との間に他側絶縁部168が形成されている。
In the second mode shown in FIG. 6B, the one-
この絶縁部167及び168は、本体の端面13a、13b、コレクタ端子15、エミッタ端子17及び制御ピン19と位置決め兼遮蔽部との間を絶縁している。
The insulating
図6(c)に示す第3態様では、本体11の表面と第1冷却チューブ170の内面との間に表面側絶縁板172が介在され、本体11の裏面と第2冷却チューブ185の内面との間に裏面側絶縁板187が介在されている。これらの絶縁板172,187は本体11の表面及び裏面と同じ矩形板形状を持つ。
In the third mode shown in FIG. 6C, a surface-
第1冷却チューブ170は一側突出部173に形成された一側保持部174と、他側突出部176に形成された他側保持部177を持つ。第2冷却チューブ185は一側突出部188に形成された一側保持部189と、他側突出部191に形成された他側保持部192を持つ。
The
保持部174,189により保持された絶縁板172及び187は、本体11の表面及び裏面と冷却チューブとの間を絶縁している。
B 第5実施例及び第6実施例は、半導体モジュールの構成部材の相対位置決めを意図している。
<第5実施例>
(構成)
図7に示す第5実施例では、複数の半導体モジュールのそれぞれの両側に位置決め部が形成されている。詳述すると、図7(a)(b)から分かるように、半導体モジュール200の一側201の上縁202及び下縁205にそれぞれ一側第1位置決め部203及び一側第2位置決め部206が形成されている。また、他側211の上縁212及び下縁215にそれぞれ他側第1位置決め部213及び他側第2位置決め部216が形成されている。その結果、半導体モジュール200は断面H字形状を持つ。
The insulating
B The fifth and sixth embodiments are intended for relative positioning of the constituent members of the semiconductor module.
<Fifth embodiment>
(Constitution)
In the fifth embodiment shown in FIG. 7, positioning portions are formed on both sides of each of the plurality of semiconductor modules. More specifically, as can be seen from FIGS. 7A and 7B, the one-side
なお、一側第1位置決め部203、一側第2位置決め部206、他側第1位置決め部213及び他側第2位置決め部216は、本体210の樹脂モールドに形成されている。樹脂モールドを成形する金型に、これらの位置決め部203等に対応するくぼみを形成しておくことにより容易に形成できる。但し、くぼみなしの樹脂モールド成形後、位置決め部に相当する角片を接着剤で接着しても良い。
The one-side
一側第1位置決め部203と他側第1位置決め部213との間隔は第1冷却チューブ220の幅と同程度であり、一側第2位置決め部206と他側第2位置決め部216との間隔は第2冷却チューブ225の幅と同程度である。
The distance between the first side first positioning
第2冷却チューブ225の上に絶縁板229を介して複数の半導体モジュール200が載置され、その上に絶縁板224を介して第1冷却チューブ210が載置されている。一側第1位置決め部203は第1冷却チューブ220の一側面221に係合し、他側第1位置決め部213は他側面222に係合している。同様に、一側第2位置決め部206は第2冷却チューブ225の一側面226に係合し、他側第2位置決め部216は他側面227に係合している。
(組立て)
また、半導体装置の組立てに際しては、複数の冷却チューブ220,225等を両端に介在物を介して所定間隔で積み重ね、上下方向の空間内に半導体モジュール200を挿入し、その後冷却チューブ220,225により半導体モジュール200等を締め付ける。
(作用効果)
この実施例によれば、一側第1位置決め部203及び他側第1位置決め部213が半導体モジュール200と第1冷却チューブ220との半導体モジュール200の長さ方向(冷却チューブ220,225の幅方向)の相対位置を決める。また、一側第2位置決め部206及び他側第2位置決め部216が半導体モジュール200と第2冷却チューブ225との長さ方向(冷却チューブ220,225の幅方向)方向の相対位置を決める。
A plurality of
(Assembly)
Further, when assembling the semiconductor device, a plurality of
(Function and effect)
According to this embodiment, the one-side
特に、半導体モジュール200の一側201及び他側211に位置決め部203,206及び位置決め部213,216を設けたので、長手方向の両方向(図7(b)の左右方向)で位置決めできる。
In particular, since the
これと同時に、一側第1位置決め部203及び他側第1位置決め部213により半導体モジュール200と絶縁板224との相対位置も決まる。同様に、半導体モジュール220と絶縁板229との相対位置は一側第2位置決め部213及び他側第2位置決め部216により決まる。
<第6実施例>
図8(a)(b)に示した第6実施例では、半導体モジュール250の一側251の上縁252に第1位置決め部253が形成され、下縁255に第2位置決め部256が形成されている。但し、他側261には位置決め部は形成されていない。
At the same time, the relative position between the
<Sixth embodiment>
8A and 8B, the
この実施例によれば、半導体モジュール250の長手方向の一方向(図8(b)の右方向)で、半導体モジュールと第1冷却チューブ及び第2冷却チューブとの相対位置、並びに半導体モジュール250と絶縁部材224及び229との相対位置が決まる。
According to this embodiment, the relative position between the semiconductor module and the first cooling tube and the second cooling tube in one direction in the longitudinal direction of the semiconductor module 250 (the right direction in FIG. 8B), and the
また、半導体モジュール250の一側251のみに位置決め部253,256を形成すればよいので、製造の時間、手間が少なくできる。なお、半導体モジュール250の左方向における相対位置決めは適当な補助部材(例えば、半導体モジュールを右方に付勢する付勢部材)を使用すれば良い。
<変形例>
なお、上記第5実施例において、必要に応じて、半導体モジュールを幅方向で位置決めする位置決め部を設けることができる。即ち、図9(a)に示すように、第1冷却チューブ300及び第2冷却チューブ305の側面上に、矩形棒材から成り幅方向に延びる位置決め部310及び315が設けられている。位置決め部310及び315は半導体モジュール320の側面に当接して、半導体モジュール320の幅方向即ち冷却チューブ300,305の長さ方向で相対位置を決める。
In addition, since the
<Modification>
In the fifth embodiment, if necessary, a positioning part for positioning the semiconductor module in the width direction can be provided. That is, as shown in FIG. 9A, positioning portions 310 and 315 made of a rectangular bar and extending in the width direction are provided on the side surfaces of the
また、図9(b)に示すように、第1冷却チューブ300及び第2冷却チューブ305の端面上に、矩形片から成り厚さ方向に延びる位置決め部330及び335が設けられている。位置決め部330及び335は半導体モジュール320の側面に当接して、半導体モジュール320の幅方向即ち冷却チューブ300,305の長さ方向で相対位置を決める。
Further, as shown in FIG. 9B, positioning
10:半導体モジュール 11:本体
13a,13b:端面 15,17,19:端子、ピン
25:第1冷却チューブ 26:内面
28,31:突出部 39:冷媒通路
45:第2冷却チューブ 46:内面
48,51:突出部 50:冷媒通路
30:一側位置決め兼遮蔽部 60:他側位置決め兼遮蔽部
203:一側第1位置決め部 205:一側第2位置決め部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Semiconductor module 11:
Claims (8)
各前記半導体モジュールの少なくとも一側第1縁に前記第1冷却チューブの一側面に係合する一側第1位置決め部が形成され、一側第2縁に前記第2冷却チューブの一側面に係合する一側第2位置決め部が形成されていることを特徴とする半導体装置。 Between the both rectangular tube-like first cooling tube and the second cooling tube having a flow space of the cooling medium, projecting from one end terminal及beauty other end surface projecting each thin rectangular plate-like main body one end surface or al the plurality of semiconductor modules having the other end terminal is sandwiched, there is provided a semiconductor device wherein the main body is in close contact with the first cooling tube and the second cooling tube,
A first first positioning portion that engages with one side surface of the first cooling tube is formed on at least one first edge of each semiconductor module, and one side second edge is engaged with one side surface of the second cooling tube. A semiconductor device, wherein a second positioning portion on one side is formed.
前記第1冷却チューブの一側縁及び前記第2冷却チューブの一側縁に前記本体の一端面を覆う一側位置決め兼遮蔽部が形成され、該第1冷却チューブの他側縁及び該第2冷却チューブの他側縁に該本体の他端面を覆う他側位置決め兼遮蔽部が形成されていることを特徴とする半導体装置。 Between the both rectangular tube-like first cooling tube and the second cooling tube having a flow space of the cooling medium, projecting from one end terminal及beauty other end surface projecting each thin rectangular plate-like main body one end surface or al the plurality of semiconductor modules having the other end terminal is sandwiched, there is provided a semiconductor device wherein the main body is in close contact with the first cooling tube and the second cooling tube,
A one-side positioning and shielding portion that covers one end surface of the main body is formed on one side edge of the first cooling tube and one side edge of the second cooling tube, and the other side edge of the first cooling tube and the second side 2. A semiconductor device according to claim 1, wherein an other side positioning / shielding portion for covering the other end surface of the main body is formed on the other side edge of the cooling tube.
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