JP5767920B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、本体部の外面上に複数の外部端子を配置した半導体装置に関する。

従来の半導体装置には、半導体チップを内蔵した本体部（例えば、半導体チップを収容するケース、半導体チップを封止するモールド樹脂など）の外面に設けられる複数のナット部と、前記半導体チップに電気接続されると共に前記各ナット部のそれぞれに重なるように前記外面上に配置される複数の外部端子（端子板）とを備え、前記各外部端子を互いに隣り合わせて配置したものがある。
この種の半導体装置においては、外部端子間で電気的な短絡が生じないように、外部端子間の距離（絶縁距離）を十分に確保する必要がある。
例えば特許文献１では、本体部の外面から突出する平板状の絶縁隔壁を外部端子間に配置することで、前記絶縁距離の延長を図っている。

特開２００８−１９８８９９号公報

ところで、上記の従来技術においては、前記本体部に絶縁隔壁を設けるために、絶縁隔壁をモールド樹脂で一体に形成したり、別部材として本体部に固定したりしているが、このような構成は、本体部を大型化させたり部品点数を増加させるという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本体部の外面上に複数の外部端子を配置した半導体装置において、本体部を大型化させたり部品点数を増加させることなく外部端子間の絶縁距離の増大を図ることを目的とする。

上記課題の解決手段として、本発明は、半導体チップを内蔵する本体部と、前記本体部の外面に設けられる複数のナット部と、前記半導体チップに電気接続されると共に前記各ナット部のそれぞれに重なるように前記外面上に配置される板状の複数の外部端子とを備え、前記各外部端子には、前記各ナット部に螺着させるネジを挿通するためのネジ挿通孔が形成された半導体装置であって、前記複数の外部端子の少なくとも一つに、他の外部端子側を向く部位を切り欠く切り欠き部が設けられ、この切り欠き部によって、前記一つの外部端子のネジ挿通孔が前記他の外部端子側に向けて開放されることを特徴とする。
この構成によれば、外部端子における他の外部端子側を向く部位を切り欠くことで、当該外部端子間の距離が増大する。また、ネジ挿通孔を切り欠き部側に向けて開放させることで、ネジ挿通孔の切り欠き部側に薄肉部が生じなくなる。

そして、前記半導体装置においては、前記切り欠き部を設けた外部端子が、前記切り欠き部側に向かうほど徐々に板厚を増すテーパ状に形成されるとよい。
また、前記半導体装置においては、前記ナット部が、前記本体部に形成された凹部内に遊嵌されたナット部材からなることが好ましい。
これらの構成によれば、ネジ挿通孔に挿通したネジをナット部材に締め込んだ際、これらネジ及びナット部材を外部端子のテーパ形状により切り欠き部と反対側（他方の外部端子から離間する側）に移動させることができるため、前記ネジ及びナット部材を他方の外部端子から離間させる（絶縁距離を増大させる）と共に、ネジ挿通孔の開放部側へのネジの移動（脱落）を抑止することができる。

さらに、前記半導体装置においては、前記切り欠き部によって開放されるネジ挿通孔が、前記ネジの直径よりも小さい幅の開放部を有することが好ましい。
この構成によれば、ネジ挿通孔の切り欠き部側の薄肉部を無くした上で、他方の外部端子側へのネジの移動（脱落）を抑止することができる。

また、前記半導体装置においては、前記切り欠き部によって開放されるネジ挿通孔が、その直径と同等の幅の開放部を有していてもよい。
この構成によれば、ネジ挿通孔及びその開放部を形成する打抜き刃の形状を簡単なものとしてコストダウンを図ることができる。

本発明によれば、外部端子における他の外部端子側を向く部位を切り欠くことで、当該外部端子間の距離が増大するため、本体部を大型化させたり部品点数を増加させることなく、外部端子間の絶縁距離を延長することができる。また、ネジ挿通孔を切り欠き部側に向けて開放させることで、ネジ挿通孔の切り欠き部側に薄肉部が生じなくなるため、外部端子を容易に形成することができる。

本発明の第一実施形態における半導体装置の外部端子の締結軸線に沿う断面図である。 上記半導体装置の外部端子をその締結軸線と平行に見た上面図である。 本発明の第二実施形態における図１の要部に相当する断面図であり、（ａ）はボルトを締め込む前の状態を、（ｂ）はボルトを締め込んだ状態をそれぞれ示す。 本発明の第三実施形態における図２の要部に相当する上面図であり、（ａ）は外部端子のボルト挿通孔に開放部を設ける前の状態を、（ｂ）は外部端子のボルト挿通孔に開放部を設けた後の状態をそれぞれ示す。 本発明の第四実施形態における図２に相当する上面図である。 本発明の第五実施形態における図２に相当する上面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
図１に示す半導体装置Ｐ１は、板状のヒートシンク２上に基板３を載置し、基板３上にはダイオードやトランジスタ等の半導体チップ４を実装し、さらに半導体チップ４には一対の端子板７の長手方向の一端部（内部端子、不図示）を電気接続した上で、これらをモールド樹脂５（本体部６）で樹脂封止したものである。

図１，２を参照すると、本体部６は直方体形状の外観をなし、例えば水平に配された上面（外面）６ａの互いに平行な二辺を前後方向、他の二辺を左右方向に沿わせて配置される。以下、前記した本体部６の前後左右等の向きを用いて説明するが、半導体装置Ｐ１の配置はこれに限定されるものではない。

本体部６の上部であって各端子板７の後述する外部端子１２の下方には、上面６ａから下方に向けて窪むナット収容部（凹部）１５が形成される。各ナット収容部１５は、収容するナット（ナット部、ナット部材）１４と同等の深さを有し、このナット１４を回転不能かつ左右方向で所定量移動可能に遊嵌させる。このナット１４に対し、その直上に配置された外部端子１２に挿通されたボルト（ネジ）１３が螺着され締め込まれる。このとき、ナット１４はナット収容部１５から抜け出すように前記所定量だけ上昇し、外部端子１２の下面１２ｂに下方から当接する（図３（ｂ）参照）。

各端子板７の他端部は、本体部６の上面６ａの左右の側辺部６ｂからこれらと平行な平板状をなして本体部６の外方に延出する。各端子板７の他端部は、本体部６の左右で互いに対称に設けられ、前記側辺部６ｂからこれと平行な屈曲部１１を形成しつつ本体部６の左右内側に向けて屈曲し延出する。そして、各端子板７の屈曲部１１よりも延出先端側の部位が、本体部６の上面６ａに平行し、かつ、この上面６ａから所定量上方に離間した外部端子１２とされる。

各外部端子１２は互いに絶縁を要するもので、板厚一定かつ上面視略矩形状をなし、互いに同一平面上に配置される。各外部端子１２には、ボルト１３及びナット１４によって不図示の外部配線が接続される。

図２を参照すると、各外部端子１２には、前記ボルト１３の軸部（雄ネジ）１３ｂを上方から挿通するためのボルト挿通孔（ネジ挿通孔）１６が形成される。ボルト挿通孔１６は、ボルト１３の軸部１３ｂを挿通可能な上面視円形状（又は左右に長い長円形状）のベース孔１６ａと、自身を他方の外部端子側に向けて開放させる開放部１６ｂとを一体に有する。なお、本実施形態の上面視はナット１４の軸方向視でもある。

ボルト挿通孔１６の開放部１６ｂの幅（前後幅）Ｗ１は、ベース孔１６ａの円形状の直径と同一（ボルト１３の軸部１３ｂの直径Ｒ１よりも大）とされる。各外部端子１２のボルト挿通孔１６の開放部１６ｂは、左右方向で互いに対向している。

各外部端子１２には、他方の外部端子側を向く延出先端縁部を所定量（左右幅）だけ切り欠く（後退させる）切り欠き部１７が形成される。これら各切り欠き部１７によって、各外部端子１２の他方の外部端子側への延出長さが減少し、外部端子１２間の距離Ｌ２が、切り欠き部１７のない外部端子１２間の距離Ｌ１と比べて増大する。なお、切り欠き部１７が一方の外部端子１２のみに形成される構成であっても、同様に前記距離Ｌ２が前記距離Ｌ１と比べて増大する。また、各切り欠き部１７によって、各外部端子１２のボルト挿通孔１６が他方の外部端子側に向けて開放する。

各ボルト挿通孔１６は、その内周縁が上面視Ｕ字形状を描くように形成される。詳細には、各ボルト挿通孔１６は、ボルト１３の軸部１３ｂの直径Ｒ１よりも大の半径を有する半円部と、この半円部の他方の外部端子側に連なる矩形部とを一体形成してなる。換言すれば、各ボルト挿通孔１６は、他方の外部端子側に向けて開放する上面視Ｕ字形状に形成されている。
ここで、ボルト挿通孔１６の左右内側端（開放端）から左右外側端までの左右幅を、ボルト１３の軸部１３ｂの直径Ｒ１よりも大とすれば、ボルト１３がボルト挿通孔１６から脱落し難くなる。

なお、本実施形態ではナット収容部１５ナット１４を遊嵌しているが、例えば、ナット１４を本体部６に固定したり、本体部６に直接ナット孔（雌ネジ）を形成したものをナット部としてもよい。さらに、外部端子１２は本体部６の上面６ａに接するように配されてもよい。また、規格品のナット１４に限らず、ボルト１３の軸部（雄ネジ）１３ｂを螺着可能なナット孔（雌ネジ）を有する専用のナット部材を用いた構成としてもよい。

以上説明したように、上記実施形態における半導体装置Ｐ１によれば、複数の外部端子１２の少なくとも一つに、他の外部端子側を向く部位を切り欠く切り欠き部１７が設けられることで、この切り欠き部１７によって外部端子１２間の距離が増大するため、本体部６を大型化させたり部品点数を増加させることなく、外部端子１２間の絶縁距離を延長することができる。

また、前記切り欠き部１７によって、前記一つの外部端子１２のボルト挿通孔１６が前記他の外部端子側（切り欠き部１７側）に向けて開放されることで、ボルト挿通孔１６の切り欠き部１７側に薄肉部ｔ（図４（ａ）参照）が生じなくなるため、外部端子１２を容易に形成することができる。

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態について、図１，２を援用し図３を参照して説明する。
この実施形態は、第一実施形態と比較して、前記切り欠き部１７を設けた外部端子１２の形状が異なっている。その他、第一実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。

図３（ａ），（ｂ）を参照すると、各外部端子１２の上面１２ａは、切り欠き部１７側（他方の外部端子側）に向かうほど徐々に上方に位置するように緩やかに傾斜して設けられる。すなわち、各外部端子１２は、切り欠き部１７側（他方の外部端子側）に向かうほど徐々に板厚を増す断面テーパ状（くさび状）に形成される。

前記ナット１４は、本体部６に固定されず左右方向で移動可能に遊嵌されることから、ボルト挿通孔１６に挿通したボルト１３をナット１４に螺着し締め込むことで、これらボルト１３及びナット１４が外部端子１２の上面１２ａの傾斜に案内されて他方の外部端子１２から離間する側へ移動する（図３（ｂ）参照）。これにより、前記ボルト１３及びナット１４がボルト挿通孔１６の開放部１６ｂ側へ移動（脱落）することが抑止される。

以上説明したように、第二実施形態の構成によれば、第一実施形態と同様の作用効果に加え、外部端子１２に装着されるボルト１３の頭部１３ａ及びナット１４を、他方の外部端子及びこれに装着されるボルト及びナットから離間させる（絶縁距離を増大させる）ことができる。
なお、外部端子１２の上面１２ａを切り欠き部１７側ほど上方に位置するように傾斜させることに限らず、例えば、外部端子１２の下面１２ｂを切り欠き部１７側ほど下方に位置するように傾斜させたり、上下面１２ａ，１２ｂをそれぞれ前述の如く傾斜させた構成としてもよい。

〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態について、図１，２を援用し図４を参照して説明する。
この実施形態は、第一実施形態と比較して、前記切り欠き部１７を設けた外部端子１２のボルト挿通孔の形状が異なっている。その他、第一実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。

図４（ａ）を参照すると、前記外部端子１２が上面視円形等の閉じた内周縁を有する（開放部１６ｂを有さない）ボルト挿通孔１６’を形成する場合、外部端子１２の延出先端縁部に例えばその板厚よりも小さい左右幅の薄肉部ｔが残存することが考えられる。
これに対し、本実施形態の構成では、図４（ｂ）に示すように、前記薄肉部ｔ周辺を切除して切り欠き部１６”とすることで、上面視Ｃ字形状の前記ボルト挿通孔１６”が形成される。

ここで、ボルト挿通孔１６”の開放部１６ｂ”の幅（前後幅）Ｗ２を、ボルト１３の軸部１３ｂの直径Ｒ１よりも小さく設定すれば、前記薄肉部ｔを無くした上で開放部１６ｂ”側へのボルト１３の移動（脱落）を抑止できる。なお、図２に示す如く上面視Ｕ字形状のボルト挿通孔１６を形成した場合には、図４（ｂ）に示す構成と比較して、ボルト挿通孔１６及びその開放部１６ｂを形成する打抜き刃の形状を簡単なものとしてコストダウンを図ることができる。

以上説明したように、第三実施形態の構成によれば、第一実施形態と同様の作用効果に加え、外部端子１２に装着されるボルト１３の頭部１３ａ及びナット１４の他方の外部端子側への移動を抑止し、他方の外部端子に対する絶縁距離を確保することができる。

〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態について、図１を援用し図５を参照して説明する。
この実施形態の半導体装置Ｐ２は、第一実施形態と比較して、本体部６から延出する一対の端子板の相対的な延出方向が異なっている。その他、第一実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。

図５を参照すると、半導体装置Ｐ２は、本体部６の左右の側辺部６ｂの一方からこれと平行な平板状をなして延出する第一端子板２１と、前辺部（又は後辺部）６ｃからこれと平行な平板状をなして延出する第二端子板２２とを有する。
第一端子板２１は、前記側辺部６ｂから本体部６の上面６ａの左右内側に向けて屈曲、延出し、この第一端子板２１のうち、本体部６の上面６ａと平行でかつこの上面６ａから所定量上方に離間した部分が、第一外部端子２３となっている。
また、第二端子板２２は、前記前辺部６ｃから本体部６の上面６ａの前後内側に向けて屈曲、延出し、この第二端子板２２のうち、本体部６の上面６ａと平行でかつこの上面６ａから所定量上方に離間した部分が、第二外部端子２４となっている。

各外部端子２３，２４は互いに絶縁を要するもので、板厚一定かつ上面視略矩形状をなし、互いに同一平面上に配置される。各外部端子２３，２４には、前記ボルト１３及びナット１４によって不図示の外部配線が接続される。第一外部端子２３の延出先端縁は、第二外部端子２４における延出先端縁と直交する側縁に対向配置される。

各外部端子２３，２４のボルト挿通孔２５，２６は、第一実施形態のボルト挿通孔１６と同様、他方の外部端子側に向けて開放する上面視Ｕ字形状に形成される。第一外部端子２３のボルト挿通孔（第一ボルト挿通孔）２５は、第一外部端子２３の延出先端縁で開放する第一開放部２５ｂを形成する。一方、第二外部端子２４のボルト挿通孔（第二ボルト挿通孔）２６は、第二外部端子２４の第一外部端子２３側の側縁で開放する第二開放部２６ｂを形成する。

第一外部端子２３には、その延出先端縁部を所定量（左右幅）だけ切り欠く第一切り欠き部２７が形成される。この第一切り欠き部２７によって、第一外部端子２３の第二外部端子２４側への延出長さが減少すると共に、第一ボルト挿通孔２５が第二外部端子２４に向けて開放する。
また、第二外部端子２４には、その第一外部端子２３側の側縁部を所定量（左右幅）だけ切り欠く第二切り欠き部２８が形成される。この第二切り欠き部２８によって、第二外部端子２４の第一外部端子２３側への張り出し量が減少すると共に、第二ボルト挿通孔２６が第一外部端子２３に向けて開放する。

このように、各外部端子２３，２４における他方の外部端子側の端部を切り欠くことで、外部端子２３，２４間の距離が増大すると共に、各開放部２５ｂ，２６ｂによって前記薄肉部の発生が抑止される。
なお、この実施形態においても、第二及び第三実施形態の構成を適宜採用可能である。

以上説明したように、上記実施形態における半導体装置Ｐ２においても、第一実施形態の場合と同様に、各外部端子２３，２４における他の外部端子側を向く部位を切り欠くことで、外部端子２３，２４間の距離（絶縁距離）を増大させることができると共に、各ボルト挿通孔２５，２６をそれぞれ各切り欠き部２７，２８側に向けて開放させることで、外部端子２３，２４を容易に形成することができる。

〔第五実施形態〕
次に、本発明の第五実施形態について、図１を援用し図６を参照して説明する。
この実施形態の半導体装置Ｐ３は、第一実施形態と比較して、端子板の数及び配置が異なっている。その他、第一実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。

図６を参照すると、半導体装置Ｐ３は、本体部６の左右の側辺部６ｂの一方からこれと平行な平板状をなして延出する第一端子板３１と、本体部６の左右の側辺部６ｂの他方からこれと平行な平板状をなして延出する第二及び第三端子板３２，３３とを有する。
第一〜第三端子板３１，３２，３３は、それぞれ前記側辺部６ｂから本体部６の左右内側に向けて屈曲、延出し、これら第一〜第三端子板３１，３２，３３のうち、本体部６の上面６ａと平行でかつこの上面６ａから所定量上方に離間した部分が、第一〜第三外部端子３４，３５，３６となっている。
第一外部端子３４と第二及び第三外部端子３５，３６とは互いに絶縁を要する。各外部端子３４，３５，３６は板厚一定かつ上面視略矩形状をなし、互いに同一平面上に配置される。各外部端子３４，３５，３６には、前記ボルト１３及びナット１４によって不図示の外部配線が接続される。

第一外部端子３４は本体部６の前後中間部に配置され、第二及び第三外部端子３５，３６は本体部６の前後に振り分けて配置される。第一外部端子３４の延出先端縁は、図６では第二及び第三外部端子３５，３６の両者の延出先端縁の一部と左右方向で対向する。なお、第一外部端子３４の延出先端縁を第二及び第三外部端子３５，３６の一方のみの延出先端縁と対向させてもよい。

各外部端子３４，３５，３６のボルト挿通孔３７，３８，３９は、前記ボルト挿通孔１６と同様、他の外部端子側に向けて開放する上面視Ｕ字形状に形成される。第一外部端子３４のボルト挿通孔（第一ボルト挿通孔）３７は、第一外部端子３４の延出先端縁で開放する第一開放部３７ｂを形成し、第二及び第三外部端子３５，３６のボルト挿通孔（第二及び第三ボルト挿通孔）３８，３９は、第二及び第三外部端子３５，３６の延出先端縁で開放する第二及び第三開放部３８ｂ，３９ｂを形成する。

第一外部端子３４には、絶縁を要する第二及び第三外部端子３５，３６側を向く延出先端縁部を所定量（左右幅）だけ切り欠く第一切り欠き部４１が形成される。同様に、第二及び第三外部端子３５，３６には、絶縁を要する第一外部端子３４側を向く延出先端縁部を所定量（左右幅）だけ切り欠く第二及び第三切り欠き部４２，４３がそれぞれ形成される。これら各切り欠き部４１，４２，４３によって、各外部端子３４，３５，３６における絶縁を要する他の外部端子側への延出長さが減少すると共に、各ボルト挿通孔３７，３８，３９が絶縁を要する他の外部端子に向けて開放する。

このように、各外部端子３４，３５，３６における絶縁を要する他の外部端子側の端部を切り欠くことで、互いに絶縁を要する外部端子間の距離が増大すると共に、各開放部３７ｂ，３８ｂ，３９ｂによって前記薄肉部の発生が抑止される。
なお、この実施形態においても、第二及び第三実施形態の構成を適宜採用可能である。

以上説明したように、上記実施形態における半導体装置Ｐ３においても、第一実施形態の場合と同様に、各外部端子３４，３５，３６における絶縁を要する他の外部端子側を向く部位を切り欠くことで、互いに絶縁を要する外部端子間の距離（絶縁距離）を増大させることができると共に、各ボルト挿通孔３７，３８，３９をそれぞれ各切り欠き部４１，４２，４３側に向けて開放させることで、各外部端子３４，３５，３６を容易に形成することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限られるものではなく、例えば、モールド樹脂ではなく中空ケース内に半導体チップを内蔵したパッケージタイプの半導体装置に適用してもよい。
また、各外部端子が同一平面上に配置されず、例えば段差状に配置されたり相対角度を有して配置された構成であってもよい。この場合、切り欠き部を設ける外部端子は、その厚さ方向から見た矢視（外部端子に対応するナット部の軸方向から見た矢視）で絶縁を要する他の外部端子側を向く端部を切り欠けばよい。
さらに、四つ以上の外部端子を有する半導体装置においても、互いに絶縁を要する外部端子間に上記各実施形態の構成を適用することで、同様の効果を得ることが可能である。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 半導体装置
４ 半導体チップ
６ 本体部
６ａ 上面（外面）
１４ ナット（ナット部、ナット部材）
１５ ナット収容部（凹部）
１２，２３，２４，３４，３５，３６ 外部端子
１６，１６”，２５，２６，３７，３８，３９ ボルト挿通孔（ネジ挿通孔）
１７，２７，２８，３７，３８，３９ 切り欠き部
１６ｂ，１６ｂ”，２５ｂ，２６ｂ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ 開放部

Claims (5)

1. 半導体チップを内蔵する本体部と、
   前記本体部の外面に設けられる複数のナット部と、
   前記半導体チップに電気接続されると共に前記各ナット部のそれぞれに重なるように前記外面上に配置される板状の複数の外部端子とを備え、
   前記各外部端子には、前記各ナット部に螺着させるネジを挿通するためのネジ挿通孔が形成された半導体装置であって、
   前記複数の外部端子の少なくとも一つに、他の外部端子側を向く部位を切り欠く切り欠き部が設けられ、この切り欠き部によって、前記一つの外部端子のネジ挿通孔が前記他の外部端子側に向けて開放されることを特徴とする半導体装置。
2. 前記切り欠き部を設けた外部端子が、前記切り欠き部側に向かうほど徐々に板厚を増すテーパ状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記ナット部が、前記本体部に形成された凹部内に遊嵌されたナット部材からなることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記切り欠き部によって開放されるネジ挿通孔が、前記ネジの直径よりも小さい幅の開放部を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
5. 前記切り欠き部によって開放されるネジ挿通孔が、その直径と同等の幅の開放部を有することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。

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