JP4764976B2 - External case for module type semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール形半導体装置用外装ケースに関し、特にスイッチング電源装置、定電圧定周波数制御装置(CVCF)または可変電圧可変周波数電源装置(VVVF)等のコンバータやインバータに用いられるパワートランジスタモジュールと称される半導体装置を収納するための外装ケースに関する。
【0002】
【従来の技術】
パワートランジスタモジュールが、前述のスイッチング電源装置などの装置内に組み込まれる形態として、図5に示すように、パワートランジスタチップ(図には現われていない)を収納した外装ケース1上に、制御回路などを搭載したプリント板2をタッピングねじ3により取り付ける場合がある。図6は外装ケース1の平面図であり、外装ケース1にはタッピングねじ3を受けるための突起状(筒状)のねじ穴4が設けられている。図7はプリント板2の平面図であり、外装ケース1に取り付けられた様子をイメージし易いようにするため、タッピングねじ3も示されている。
【0003】
従来、外装ケース1は、機械的特性、特に靭性の点で優れるポリブチレンテレフタレート樹脂でできている。また、タッピングねじ3がM2.6の場合、図8に示すように、突起状のねじ穴4の外径および内径はそれぞれ4.5mmおよび2.1mmであり、肉厚は1.2mmである。また、ねじ穴4の深さは6mmである。ところで、近時、環境問題が注目されており、ハロゲン元素を含まないハロゲンフリー化、および鉛を含まない鉛フリー化が推進されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来より外装ケース1の材料として用いられているポリブチレンテレフタレート樹脂は、難燃剤にハロゲン物質を使用している。また、半田の鉛フリー化に伴ってより高い耐熱性が要求されるが、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、はんだ耐熱が低いため、鉛フリー化に伴う高耐熱性の要求を満足させることができない。
【0005】
そこで、本発明者らは、外装ケースの材料として、耐熱性が高く、かつ難燃剤を使用していないポリフェニレンサルファイド樹脂に着目している。しかし、ポリフェニレンサルファイド樹脂はポリブチレンテレフタレート樹脂よりも靭性が低いため、突起状のねじ穴の肉厚をより厚くする必要がある。
【0006】
ポリフェニレンサルファイド樹脂製の外装ケースの突起状のねじ穴の寸法について本発明者らが検討した結果、ポリブチレンテレフタレート樹脂製の外装ケース1の突起状のねじ穴4と同等強度を確保するためには、図9に示すように、M2.6のタッピングねじに対して突起状のねじ穴5の外径、内径、肉厚および深さはそれぞれ6.5mm、2.2mm、2.15mmおよび6.5mmとなる。つまり、突起状のねじ穴の外径が2mmも大きくなってしまい、そのため外形寸法的な制約から、製品によってはポリフェニレンサルファイド樹脂を外装ケースの材料として用いることができないという問題点がある。
【0007】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、従来のポリブチレンテレフタレート樹脂製の外装ケースの突起状のねじ穴と比べて、同じ外径で十分な強度を具えた突起状のねじ穴を有するポリフェニレンサルファイド樹脂製の外装ケースを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ポリフェニレンサルファイド樹脂製の外装ケースであって、タッピングねじを受ける突起状のねじ穴を、ねじピッチの2倍以上の深さで、かつねじの呼び径と同じ内径を有するガイド部と、ねじピッチの5倍にねじの呼び径の1.5倍を足した値以上の深さの下穴部で構成する。また、ガイド部は、下穴部の上側に設けられ、該下穴部の内径より広い内径を有する。この発明によれば、突起状のねじ穴に、適当な深さと内径を有するガイド部が設けられているため、下穴部にタッピングねじが斜めに入るのが防止される。また、下穴部の深さが最適化されているため、下穴部内にねじ込まれるねじ山の数が最適化されるとともに、穴の底に屑溜りが確保される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、本発明にかかる外装ケースのねじ留め部分を拡大して示す部分拡大断面図である。
【0010】
外装ケース6はポリフェニレンサルファイド樹脂でできており、その形状は、図5および図6に示す従来のケース1と同じである。したがって、外装ケース6の、図5および図6に相当する図については省略する。タッピングねじ3を受ける突起状のねじ穴7は、タッピングねじ3のねじ山がねじ込まれる下穴部71と下穴部71に傾くことなくまっすぐとタッピングねじ3を挿入させるためのガイド部72により構成される。なお、図1において符号8は座金である。
【0011】
下穴部71の内径はタッピングねじ3のねじの呼び径よりも若干小さい寸法となっている。下穴部71の深さは、タッピングねじ3のねじピッチの略5倍にねじの呼び径の略1.5倍を足した値以上の寸法となっている。ここで、下穴部71の深さに関し、タッピングねじ3のねじピッチの略5倍というのは、旧電気用品取締法、技術基準別表第8共通にて規制されているねじ山数(5山)を確実に確保するためである。したがって、この規制によらなければ、ねじピッチの略5倍に限らない。また、下穴部71の深さに関し、タッピングねじ3のねじの呼び径の略1.5倍というのは、ねじ穴7の底に屑溜りを確保するためであり、屑溜りとして経験上ねじの呼び径の略1.5倍が適当である。
【0012】
また、ガイド部72の内径はねじの呼び径と略同じ寸法である。上述した通り、このガイド部72はタッピングねじ3をまっすぐ挿入させるためのものであるから、ガイド部72にタッピングねじ3の先端部を挿入したときにタッピングねじ3がぐらつかないのが好ましい。一般にねじ山の外寸はそのねじの呼び径よりもわずかに小さい。したがって、ガイド部72の内径がねじの呼び径と略同じ寸法であれば、タッピングねじ3はまったくぐらつかずにガイド部72に挿入される。したがって、タッピングねじ3はまっすぐ下穴部71に挿入されることになる。
【0013】
また、ガイド部72の深さはねじピッチの略2倍以上の寸法である。その理由を図2および図3を用いて説明する。図2および図3において、タッピングねじ3の下から3番目のねじ山の左端部および右端部をそれぞれP1およびP3とし、下から2番目のねじ山の左端部および右端部をそれぞれP2およびP4とする。
【0014】
図2に示すように、ガイド部72の深さがねじピッチの略2倍以上であれば、ガイド部72の内周面にP1、P2、P3およびP4が接触する。すなわち、確実に2個のねじ山がガイド部72の内周面に接するので、タッピングねじ3は傾かない。それに対して、図3に示すねじ穴7’のように、ガイド部72’の深さがねじピッチの略2倍に満たないと、ガイド部72’の内周面にはP3が接触しない。そのため、ガイド部72’の内周面に接する山が1個になり、タッピングねじ3がたとえば約2°程度傾く場合がある。
【0015】
タッピングねじ3がM2.6の場合、ねじ穴7の寸法の一例を図4に示す。ねじ穴7のガイド部72の内径および深さはそれぞれ(約)2.6mmおよび(約)3mmである。下穴部71の内径および深さはそれぞれ(約)2.25mmおよび(約)9mmである。また、下穴部71の肉厚は(約)1.125mmであり、したがってねじ穴7の外径は、従来のポリブチレンテレフタレート樹脂製の外装ケースのねじ穴と同じ(約)4.5mmとなる。
【0016】
上述した実施の形態によれば、突起状のねじ穴7に、適当な深さと内径を有するガイド部72が設けられているため、下穴部71にタッピングねじ3が斜めに入るのが防止される。また、下穴部71の深さが屑溜りを考慮して最適化されているため、下穴部71内にねじ込まれるねじ山の数が最適化されるとともに、穴の底に屑溜りが確保されるので、従来のポリブチレンテレフタレート樹脂製の外装ケースの突起状のねじ穴と比べて、同じ外径で十分な強度を具えた突起状のねじ穴7を有するポリフェニレンサルファイド樹脂製の外装ケース6が得られる。
【0017】
以上において本発明は種々変更可能であり、上述した実施の形態の説明および図示例、並びに例示した寸法等に限定されるものではない。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のポリブチレンテレフタレート樹脂製の外装ケースの突起状のねじ穴と比べて、同じ外径で十分な強度を具えた突起状のねじ穴を有するポリフェニレンサルファイド樹脂製の外装ケースが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる外装ケースのねじ留め部分を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図2】本発明にかかる外装ケースに設けられたねじ穴のガイド部の深さについて説明するための図である。
【図3】本発明にかかる外装ケースに設けられたねじ穴のガイド部の深さについて説明するための図である。
【図4】本発明にかかる外装ケースのねじ穴の寸法の一例を示す模式図である。
【図5】パワートランジスタモジュールの外観を示す正面図である。
【図6】パワートランジスタモジュールの外装ケースを示す平面図である。
【図7】外装ケースに取り付けられるプリント板を示す平面図である。
【図8】従来の外装ケースのねじ穴の寸法を示す模式図である。
【図9】本発明者らが検討したポリフェニレンサルファイド樹脂製外装ケースのねじ穴の寸法を示す模式図である。
【符号の説明】
2 プリント板
3 タッピングねじ
6 外装ケース
7 ねじ穴
8 座金
71 下穴部
72 ガイド部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exterior case for a module type semiconductor device, and more particularly, is referred to as a power transistor module used for a converter or inverter such as a switching power supply device, a constant voltage constant frequency control device (CVCF) or a variable voltage variable frequency power supply device (VVVF). The present invention relates to an outer case for housing a semiconductor device to be used.
[0002]
[Prior art]
As a form in which the power transistor module is incorporated in a device such as the aforementioned switching power supply device, as shown in FIG. 5, a control circuit or the like is provided on an outer case 1 containing a power transistor chip (not shown in the figure). May be attached by a tapping
[0003]
Conventionally, the outer case 1 is made of a polybutylene terephthalate resin that is excellent in mechanical properties, particularly in toughness. When the tapping
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the polybutylene terephthalate resin conventionally used as the material of the outer case 1 uses a halogen substance as a flame retardant. Further, higher heat resistance is required with the lead-free solder, but the polybutylene terephthalate resin has a low solder heat resistance, and therefore cannot satisfy the high heat-resistance requirement with lead-free.
[0005]
Therefore, the present inventors have focused on polyphenylene sulfide resin that has high heat resistance and does not use a flame retardant as a material for the exterior case. However, since polyphenylene sulfide resin has lower toughness than polybutylene terephthalate resin, it is necessary to increase the thickness of the protruding screw holes.
[0006]
As a result of the examination by the present inventors on the dimensions of the protruding screw holes of the outer case made of polyphenylene sulfide resin, in order to ensure the same strength as the protruding
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a protruding shape having sufficient strength with the same outer diameter as compared with a protruding screw hole of a conventional outer case made of polybutylene terephthalate resin. An object is to provide an exterior case made of polyphenylene sulfide resin having a screw hole.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention is to provide an exterior case made of polyphenylene sulfide resin, a protruding threaded bore for receiving a tapping screw, at least twice the depth of the thread pitch, and nominal diameter of the screw and A guide portion having the same inner diameter and a screw diameter of 5 times the screw pitch; It is composed of a pilot hole with a depth equal to or greater than the value obtained by adding 5 times. The guide portion is provided on the upper side of the prepared hole portion and has an inner diameter wider than the inner diameter of the prepared hole portion. According to the present invention, since the guide portion having an appropriate depth and inner diameter is provided in the protruding screw hole, the tapping screw is prevented from entering the lower hole portion obliquely. In addition, since the depth of the pilot hole is optimized, the number of screw threads to be screwed into the pilot hole is optimized, and a waste pool is secured at the bottom of the hole.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view showing an enlarged screw fastening portion of an exterior case according to the present invention.
[0010]
The
[0011]
The inner diameter of the
[0012]
The inner diameter of the
[0013]
Further, the depth of the
[0014]
As shown in FIG. 2, when the depth of the
[0015]
When the tapping
[0016]
According to the embodiment described above, the
[0017]
The present invention can be variously modified as described above, and is not limited to the above description of the embodiment, the illustrated examples, the illustrated dimensions, and the like.
[0018]
【The invention's effect】
According to the present invention, an outer case made of polyphenylene sulfide resin having a protruding screw hole having the same outer diameter and sufficient strength as compared to the protruding screw hole of a conventional outer case made of polybutylene terephthalate resin Is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view showing a screwed portion of an exterior case according to the present invention in an enlarged manner.
FIG. 2 is a view for explaining a depth of a guide portion of a screw hole provided in an exterior case according to the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a depth of a guide portion of a screw hole provided in an exterior case according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of the dimensions of the screw holes of the exterior case according to the present invention.
FIG. 5 is a front view showing an appearance of a power transistor module.
FIG. 6 is a plan view showing an outer case of the power transistor module.
FIG. 7 is a plan view showing a printed board attached to an exterior case.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the dimensions of a screw hole of a conventional exterior case.
FIG. 9 is a schematic diagram showing the dimensions of screw holes in a polyphenylene sulfide resin outer case investigated by the present inventors.
[Explanation of symbols]
2 Printed
Claims (3)
前記タッピングねじを受ける突起状のねじ穴を有し、かつポリフェニレンサルファイド樹脂でできており、
前記突起状のねじ穴は、
前記タッピングねじのねじ部と噛み合うための下穴部と、
前記下穴部の上側に設けられ、該下穴部の内径より広い内径で、かつ前記タッピングねじのねじピッチの2倍以上の深さを有するガイド部と、からなり、
前記ガイド部の径は前記タッピングねじの呼び径と同じ寸法であることを特徴とするモジュール形半導体装置用外装ケース。An exterior case used for a module-type semiconductor device that houses a semiconductor device and has a configuration in which a printed board is attached to the upper surface of the case by a tapping screw,
It has a protruding screw hole for receiving the tapping screw, and is made of polyphenylene sulfide resin.
The protruding screw hole is
A pilot hole portion for meshing with a screw portion of the tapping screw;
A guide portion provided on the upper side of the pilot hole portion, having an inner diameter wider than the inner diameter of the pilot hole portion and having a depth of twice or more the screw pitch of the tapping screw,
Module type semiconductor device outer casing for, characterized in that the diameter of the guide portion is a same size and a nominal diameter of the tapping screw.
前記下穴部に前記タッピングねじを傾かないように挿入させるための前記ガイド部からなることを特徴とする請求項1に記載のモジュール形半導体装置用外装ケース。The protruding screw hole is
The outer case for a module type semiconductor device according to claim 1, comprising the guide portion for inserting the tapping screw into the lower hole portion so as not to tilt.
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