JP5986854B2 - Insulation mounting structure of semiconductor elements - Google Patents

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Description

本発明は、高電圧・大電流が印加されるパワートランジスタ等の半導体素子を、一定の空間距離または沿面距離を確保して取付ける半導体素子の絶縁取付け構造に関するものである。   The present invention relates to an insulating mounting structure for a semiconductor element in which a semiconductor element such as a power transistor to which a high voltage and a large current are applied is mounted with a certain spatial distance or creeping distance secured.

高電圧・大電流が印加されるパワートランジスタ等の半導体素子の取付けに際しては、JIS等の各種規格に対応した絶縁取付け構造が必要となる。これら規格を満たす絶縁取付け構造として、例えば、特許文献1には、半導体素子と放熱フィンとの間に、AIN焼結体等で構成される絶縁部材を挟んで固体絶縁したものが開示されている。また、特許文献2には、半導体素子の電極端子を覆うキャップを取付け、該キャップで固体絶縁するもの、あるいは放熱フィンに凸型加工を施し、電極端子から放熱フィンまでの空間距離あるいは沿面距離を確保して絶縁するようにしたもの等が開示されている。   When mounting a semiconductor element such as a power transistor to which a high voltage and a large current are applied, an insulating mounting structure corresponding to various standards such as JIS is required. As an insulating mounting structure that satisfies these standards, for example, Patent Document 1 discloses a structure that is solid-insulated with an insulating member composed of an AIN sintered body or the like interposed between a semiconductor element and a heat radiating fin. . Further, in Patent Document 2, a cap that covers an electrode terminal of a semiconductor element is attached and solid insulation is performed by the cap, or a convex processing is applied to a radiation fin, and a spatial distance or creepage distance from the electrode terminal to the radiation fin is determined. What is secured and insulated is disclosed.

さらに、特許文献3には、モールド樹脂部に凸部、凹部、端子包囲部、階段状段差部等を設けることにより、沿面距離を確保して絶縁するようにしたものが開示され、特許文献4には、半導体素子が固定設置されている放熱フィンを、アースされている板金シャーシに対して、絶縁シート、絶縁スペーサおよび絶縁ワッシャを介してネジにより締め付け固定し、放熱フィンを絶縁支持したものが開示されている。   Further, Patent Document 3 discloses that a mold resin portion is provided with a convex portion, a concave portion, a terminal surrounding portion, a stepped step portion, and the like so as to ensure insulation and ensure a creepage distance. In this type, the heat radiation fin on which the semiconductor element is fixedly installed is fastened and fixed to the grounded sheet metal chassis with screws through an insulating sheet, an insulating spacer and an insulating washer, and the heat radiation fin is insulated and supported. It is disclosed.

特許第2598236号公報Japanese Patent No. 2598236 特許第4688751号公報Japanese Patent No. 4688751 特開平8−97333号公報JP-A-8-97333 特公平7−45956号公報Japanese Examined Patent Publication No. 7-45956

しかしながら、半導体素子と放熱フィンとの間に、絶縁部材を挟んで固体絶縁したものでは、半導体素子側から放熱フィン側への熱伝導の低下が避けられないため、放熱性能が悪化する等の課題があった。更に、放熱フィンを特殊形状としたものや、半導体素子側のモールド樹脂部に特殊加工を施したものでは、加工工数の増加や製造コストの増加が避けられない等の課題があった。   However, in the case of solid insulation with an insulating member sandwiched between the semiconductor element and the heat radiating fin, a decrease in heat conduction from the semiconductor element side to the heat radiating fin side is unavoidable. was there. Furthermore, when the heat radiation fin has a special shape or the semiconductor resin mold resin part is specially processed, there are problems such as an inevitable increase in the number of processing steps and an increase in manufacturing cost.

また、特許文献4に開示されたものでは、絶縁シートと、絶縁スペーサおよび絶縁ワッシャと、ネジが必要なため、部品数が多くなるとともに、放熱フィンと板金製シャーシとの間および板金シャーシとネジとの間の2箇所に、それぞれ空間距離を確保しなければならないため、設置スペースが大きくなり、小型コンパクト化や構成の簡素化の阻害要因となる等の課題を有していた。   In addition, since the sheet disclosed in Patent Document 4 requires an insulating sheet, an insulating spacer and an insulating washer, and a screw, the number of components increases, and between the radiation fin and the sheet metal chassis, and between the sheet metal chassis and the screw. Since there is a need to secure a spatial distance between each of the two locations, the installation space becomes large, and there are problems such as a hindrance to miniaturization and simplification of the configuration.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、放熱性能を悪化させずに規格を満たす絶縁性能が得られ、しかもコストや加工工数の増加を抑え、構成の簡素化とコンパクト化を実現できる半導体素子の絶縁取付け構造を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to obtain an insulation performance that satisfies the standard without deteriorating the heat dissipation performance, while suppressing an increase in cost and processing man-hours, and a simplified structure and a compact structure. An object of the present invention is to provide an insulating mounting structure of a semiconductor device that can be realized.

上記した課題を解決するために、本発明の半導体素子の絶縁取付け構造は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる半導体素子の絶縁取付け構造は、半導体素子が直に設置される放熱フィンと、該放熱フィンが取付けられる板金製部品と、該板金製部品が取付けられるとともに、自身が電気的に接地されている板金製シャーシとを備え、前記板金製部品と前記板金製シャーシとが、双方の間に一定の空間距離を確保するとともに、その一方に自らを固体絶縁部として取付けられる樹脂製絶縁部材を介して互いに結合されていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the semiconductor element insulation mounting structure of the present invention employs the following means.
That is, the insulating mounting structure of a semiconductor element according to the present invention includes a radiation fin on which the semiconductor element is directly installed, a sheet metal part to which the radiation fin is mounted, and the sheet metal part to which the semiconductor element is mounted. A sheet metal chassis that is grounded, and the sheet metal component and the sheet metal chassis ensure a certain spatial distance between them, and are attached to one of them as a solid insulation part It is characterized by being coupled to each other through an insulating member.

本発明によれば、半導体素子を直に放熱フィンに設置するとともに、放熱フィンが取付けられている板金製部品を、自身が電気的に接地されている板金製シャーシに対して双方の間に一定の空間距離を確保するとともに、その一方に自らを固体絶縁部として取付けられる樹脂製絶縁部材を介して結合した構成としているため、高電圧・大電流が印加されることにより発熱するパワートランジスタ等の半導体素子からの熱を直に放熱フィンに伝達して放熱できることから、半導体素子の放熱性能を一切損なうことがなく、また、半導体素子や放熱フィン自体に規格に対応した絶縁性能を満たす空間距離や沿面距離を確保する特別な工夫や構成を施すことなく、放熱フィンが取付けられている板金製部品を電気的に接地(アース)されている板金製シャーシに対して、樹脂製絶縁部材を介して一定の空間距離を確保するとともに、固体絶縁して絶縁支持することができる。従って、放熱性能を十分確保しながら、各種規格を満たす絶縁構造を提供することができる。しかも半導体素子や放熱フィン自体に構造変更や特別な工夫を施す必要がなく、製造コストや加工工数の増加を抑制することができる。また、放熱フィンが取付けられる板金製部品を放熱フィンとして機能させ、放熱性能を高めることによって、放熱フィン等の小型化を図ることができる。更には、樹脂モールド等により基礎絶縁されている半導体素子の電極端子と放熱フィンとの間が、何らかの原因で絶縁破壊されたとしても、板金製部品と板金製シャーシとの間の絶縁により、二重の絶縁構造とされることから、感電等に対する保護機能を略2倍に高めることができる。   According to the present invention, the semiconductor element is directly installed on the heat radiating fin, and the sheet metal part to which the heat radiating fin is attached is fixed between the two with respect to the sheet metal chassis which is electrically grounded. The power transistor that generates heat when a high voltage and a large current are applied to the other is secured through a resin insulating member attached to one of them as a solid insulating part. Since the heat from the semiconductor element can be directly transferred to the heat dissipation fin and dissipated, the heat dissipation performance of the semiconductor element is not impaired at all. Sheet metal parts that are electrically grounded (earthed) without any special contrivances or configurations to ensure creepage distances. The chassis, as well as ensure a constant spatial distance through the resin insulating member, solid insulation to be able to insulate the support. Therefore, it is possible to provide an insulating structure that satisfies various standards while ensuring sufficient heat dissipation performance. In addition, there is no need to change the structure or special measures on the semiconductor element or the heat radiating fin itself, and an increase in manufacturing cost and processing man-hours can be suppressed. Further, by making the sheet metal part to which the heat radiating fins are attached function as heat radiating fins and improving the heat radiating performance, it is possible to reduce the size of the heat radiating fins. Furthermore, even if the insulation between the electrode terminal of the semiconductor element that is fundamentally insulated by a resin mold or the like and the radiation fin is broken for some reason, the insulation between the sheet metal part and the sheet metal chassis Since it has a heavy insulating structure, the protection function against electric shock or the like can be increased approximately twice.

さらに、本発明の半導体素子の絶縁取付け構造は、上記の半導体素子の絶縁取付け構造において、前記放熱フィンは、前記板金製部品に対してネジを介して直接結合されていることを特徴とする。   Furthermore, the insulating mounting structure for a semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the insulating mounting structure for a semiconductor device, the radiating fin is directly coupled to the sheet metal part via a screw.

本発明によれば、放熱フィンが、板金製部品に対してネジを介して直接結合されているため、半導体素子から放熱フィンに伝達された熱を、放熱フィンだけでなく、それにネジを介して直接結合されている面積の大きい板金製部品からも放熱させることができる。従って、半導体素子の放熱性能を向上させ、ひいては放熱フィンの小型化、それらを含む回路基板および制御ボックスの小型コンパクト化を図ることができる。   According to the present invention, since the radiating fin is directly coupled to the sheet metal part via a screw, the heat transferred from the semiconductor element to the radiating fin is not limited to the radiating fin but via the screw. Heat can also be radiated from a sheet metal part that is directly coupled and has a large area. Therefore, it is possible to improve the heat dissipation performance of the semiconductor element, thereby reducing the size of the heat dissipation fins, and reducing the size and size of the circuit board and control box including them.

さらに、本発明の半導体素子の絶縁取付け構造は、上述のいずれかの半導体素子の絶縁取付け構造において、前記板金製部品は、前記半導体素子を備えた回路基板を収容設置する制御ボックスとされていることを特徴とする。   Furthermore, the insulating mounting structure for a semiconductor element of the present invention is the above-described insulating mounting structure for a semiconductor element, wherein the sheet metal part is a control box for accommodating and installing a circuit board including the semiconductor element. It is characterized by that.

本発明によれば、板金製部品が、半導体素子を備えた回路基板を収容設置する制御ボックスとされているため、板金製部品として特別な部品を追加することなく、半導体素子を備えた回路基板を収容設置する制御ボックスを利用し、上述の絶縁取付け構造を実現することができる。従って、部品数やコスト等の増加を招くことなく、高い絶縁性能および放熱性能を有する簡素で安価な半導体素子の絶縁取付け構造を提供することができる。   According to the present invention, since the sheet metal part is a control box that accommodates and installs the circuit board provided with the semiconductor element, the circuit board provided with the semiconductor element without adding a special part as the sheet metal part. The above-described insulation mounting structure can be realized by using a control box that accommodates and installs the housing. Accordingly, it is possible to provide a simple and inexpensive semiconductor element insulation mounting structure having high insulation performance and heat dissipation performance without incurring an increase in the number of parts, costs, and the like.

さらに、本発明の半導体素子の絶縁取付け構造は、上述のいずれかの半導体素子の絶縁取付け構造において、前記樹脂製絶縁部材は、前記板金製部品と前記板金製シャーシとの間に一定の空間距離を確保するスペーサ部と、前記板金製部品または前記板金製シャーシの一方に設けられた取付け穴に抜け止め部を介して嵌着されるとともに、前記板金製部品または前記板金製シャーシの他方および前記スペーサ部を貫通するネジが締め付け固定されるネジ結合部とを一体に樹脂成形した構成とされていることを特徴とする。   Furthermore, the insulating mounting structure for a semiconductor element of the present invention is the insulating mounting structure for any one of the semiconductor elements described above, wherein the resin insulating member has a certain spatial distance between the sheet metal part and the sheet metal chassis. And the other of the sheet metal part or the sheet metal chassis and the other one of the sheet metal part and the sheet metal chassis. The screw coupling portion to which a screw that penetrates the spacer portion is fastened and fixed is integrally formed with resin.

本発明によれば、樹脂製絶縁部材が、板金製部品と板金製シャーシとの間に一定の空間距離を確保するスペーサ部と、板金製部品または板金製シャーシの一方に設けられた取付け穴に抜け止め部を介して嵌着されるとともに、板金製部品または板金製シャーシの他方およびスペーサ部を貫通するネジが締め付け固定されるネジ結合部とを一体に樹脂成形した構成とされているため、この樹脂製絶縁部材を板金製部品と板金製シャーシとの間に介在して板金製部品と板金製シャーシとを互いに結合することにより、半導体素子および放熱フィンが設置されている板金製部品を、一定の空間距離を確保するとともに、固体絶縁部を介して板金製シャーシにより絶縁支持することができる。従って、単一の樹脂製絶縁部材を介して一定の空間距離を確保して板金製部品を板金製シャーシで絶縁支持することができ、余計なスペースを確保することなく、簡素でコンパクトな構成の半導体素子の絶縁取付け構造を得ることができる。   According to the present invention, the resin insulating member is provided in the spacer hole that secures a certain spatial distance between the sheet metal part and the sheet metal chassis, and the mounting hole provided in one of the sheet metal part or the sheet metal chassis. Because it is configured to be integrally resin-molded with a screw coupling part to which a screw that penetrates the other of the sheet metal part or the sheet metal chassis and the spacer part and is fixed while being fitted through the retaining part, By interposing the resin insulating member between the sheet metal part and the sheet metal chassis and coupling the sheet metal part and the sheet metal chassis to each other, the sheet metal part on which the semiconductor element and the heat radiation fin are installed is obtained. In addition to ensuring a certain spatial distance, it can be insulated and supported by the sheet metal chassis via the solid insulating portion. Accordingly, it is possible to secure a certain spatial distance through a single resin insulating member to insulate and support the sheet metal part with the sheet metal chassis, and to achieve a simple and compact configuration without securing extra space. An insulating mounting structure for a semiconductor element can be obtained.

さらに、本発明の半導体素子の絶縁取付け構造は、上記の半導体素子の絶縁取付け構造において、前記樹脂製絶縁部材の前記ネジ結合部は、該ネジ結合部が嵌着される前記板金製部品または前記板金製シャーシの一方と、該ネジ結合部に締め付け固定されるネジとの間を絶縁する前記固体絶縁部を備えた構成とされていることを特徴とする。   Further, the insulating mounting structure of the semiconductor element of the present invention is the above-described insulating mounting structure of the semiconductor element, wherein the screw coupling portion of the resin insulating member is the sheet metal part to which the screw coupling portion is fitted or the It is characterized by comprising the solid insulating part that insulates between one of the sheet metal chassis and the screw fastened and fixed to the screw coupling part.

本発明によれば、樹脂製絶縁部材のネジ結合部が、該ネジ結合部が嵌着される板金製部品または板金製シャーシの一方と、該ネジ結合部に締め付け固定されるネジとの間を絶縁する固体絶縁部を備えた構成とされているため、樹脂製絶縁部材のスペーサ部を介して板金製部品と板金製シャーシとの間に、一定の空間距離を確保できるとともに、ネジ結合部の固体絶縁部を介して、該ネジ結合部が嵌着される板金製部品または板金製シャーシの一方と、その他方を樹脂製絶縁部材に締め付け固定するネジとの間を固体絶縁することができる。従って、放熱フィンが取付けられる板金製部品と、該板金製部品が取付けられる板金製シャーシとの間を、樹脂製絶縁部材を介して確実に絶縁することができる。   According to the present invention, the screw coupling portion of the resin insulating member is between the one of the sheet metal part or the sheet metal chassis to which the screw coupling portion is fitted and the screw fastened and fixed to the screw coupling portion. Since it is configured to have a solid insulating part to insulate, a certain spatial distance can be secured between the sheet metal part and the sheet metal chassis via the spacer part of the resin insulating member, and the screw coupling part Through the solid insulating portion, it is possible to perform solid insulation between one of the sheet metal part or the sheet metal chassis to which the screw coupling portion is fitted and the screw that fastens and fixes the other to the resin insulating member. Therefore, it is possible to reliably insulate between the sheet metal part to which the heat radiating fin is attached and the sheet metal chassis to which the sheet metal part is attached via the resin insulating member.

本発明によると、高電圧・大電流が印加されることにより発熱するパワートランジスタ等の半導体素子からの熱を直に放熱フィンに伝達して放熱できることから、半導体素子の放熱性能を一切損なうことがなく、また、半導体素子や放熱フィン自体に規格に対応した絶縁性能を満たす空間距離や沿面距離を確保する特別な工夫や構成を施すことなく、放熱フィンが取付けられている板金製部品を電気的に接地(アース)されている板金製シャーシに対して、樹脂製絶縁部材を介して一定の空間距離を確保するとともに、固体絶縁して絶縁支持することができるため、放熱性能を十分確保しながら、各種規格を満たす絶縁構造を提供することができる。しかも半導体素子や放熱フィン自体に構造変更や特別な工夫を施す必要がなく、製造コストや加工工数の増加を抑制することができる。また、放熱フィンが取付けられる板金製部品を放熱フィンとして機能させ、放熱性能を高めることによって、放熱フィン等の小型化を図ることができる。更には、樹脂モールド等により基礎絶縁されている半導体素子の電極端子と放熱フィンとの間が、何らかの原因で絶縁破壊されたとしても、板金製部品と板金製シャーシとの間の絶縁により、二重の絶縁構造とされることから、感電等に対する保護機能を略2倍に高めることができる。   According to the present invention, heat from a semiconductor element such as a power transistor, which generates heat when a high voltage and a large current are applied, can be directly transferred to the radiation fin to dissipate heat, so that the heat dissipation performance of the semiconductor element may be impaired at all. In addition, the sheet metal parts to which the radiation fins are attached can be electrically connected without any special devices or configurations to ensure the clearance and creepage distances that satisfy the insulation performance corresponding to the standards for the semiconductor elements and the radiation fins themselves. While ensuring a certain spatial distance through a resin insulation member and supporting insulation by solid insulation with respect to a sheet metal chassis that is grounded (grounded), while ensuring sufficient heat dissipation performance Insulating structures that satisfy various standards can be provided. In addition, there is no need to change the structure or special measures on the semiconductor element or the heat radiating fin itself, and an increase in manufacturing cost and processing man-hours can be suppressed. Further, by making the sheet metal part to which the heat radiating fins are attached function as heat radiating fins and improving the heat radiating performance, it is possible to reduce the size of the heat radiating fins. Furthermore, even if the insulation between the electrode terminal of the semiconductor element that is fundamentally insulated by a resin mold or the like and the radiation fin is broken for some reason, the insulation between the sheet metal part and the sheet metal chassis Since it has a heavy insulating structure, the protection function against electric shock or the like can be increased approximately twice.

本発明の一実施形態に係る半導体素子の絶縁取付け構造を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the insulation attachment structure of the semiconductor element which concerns on one Embodiment of this invention. 図1中におけるA部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section in FIG.

以下に、本発明の一実施形態について、図1および図2を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る半導体素子の絶縁取付け構造の概略構成図が示されており、図2には、そのA部の拡大図が示されている。
例えば、空気調和機のファンモータを駆動するファンモータドライバーには、高電圧が印加されるパワートランジスタ等の半導体素子1が組み込まれている。ここでの半導体素子1は、樹脂モールドされたものであり、その両端側から電極端子2がL字状に上方に延長されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an insulating mounting structure for a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an enlarged view of a portion A thereof.
For example, a semiconductor element 1 such as a power transistor to which a high voltage is applied is incorporated in a fan motor driver that drives a fan motor of an air conditioner. The semiconductor element 1 here is resin-molded, and electrode terminals 2 are extended upward in an L shape from both ends thereof.

上記の半導体素子1は、その複数の電極端子2が制御ボックスを構成する板金製部品3内に設置されている回路基板4に接続され、ファンモータの駆動回路を構成している。板金製部品(制御ボックス)3は、所定の深さを有する矩形状のボックス体であり、ファンモータの駆動回路を構成する半導体素子1および回路基板4等が収容設置される大きさとされたものである。   The semiconductor element 1 has a plurality of electrode terminals 2 connected to a circuit board 4 installed in a sheet metal part 3 constituting a control box, and constitutes a drive circuit for a fan motor. The sheet metal part (control box) 3 is a rectangular box body having a predetermined depth, and is sized to accommodate and install the semiconductor element 1 and the circuit board 4 constituting the drive circuit of the fan motor. It is.

板金製部品(制御ボックス)3の底面には、開口部5が設けられ、この開口部5を覆うように、その外側面に、アルミ合金製の放熱フィン6がネジ7を介して直に締め付け固定されている。この放熱フィン6の基部面の表面には、半導体素子1の一面が接触配置されており、高電圧・大電流の印加により半導体素子1で発生した熱が直に放熱フィン6に熱伝導され、該放熱フィン6および放熱フィン6が直接結合されている板金製部品3を介して外気に放熱されるようになっている。   An opening 5 is provided on the bottom surface of the sheet metal part (control box) 3, and an aluminum alloy radiating fin 6 is directly clamped to the outer surface of the sheet metal part (control box) 3 with screws 7 so as to cover the opening 5. It is fixed. One surface of the semiconductor element 1 is disposed in contact with the surface of the base surface of the heat radiating fin 6, and heat generated in the semiconductor element 1 due to application of a high voltage and large current is directly conducted to the heat radiating fin 6. Heat is dissipated to the outside air through the heat dissipating fins 6 and the sheet metal parts 3 to which the heat dissipating fins 6 are directly coupled.

また、板金製部品(制御ボックス)3は、その周縁に設けられたフランジ部8が、複数箇所(例えば、4箇所)で樹脂製絶縁部材10を介して板金製シャーシ9に、ネジ11により締め付け固定されている。この板金製シャーシ9は、空気調和機の筐体等を構成するものであり、電気的に接地(アース)された構成とされている。   Further, the sheet metal part (control box) 3 has flange portions 8 provided on the periphery thereof, which are tightened to the sheet metal chassis 9 with screws 11 via resin insulating members 10 at a plurality of positions (for example, four positions). It is fixed. The sheet metal chassis 9 constitutes a casing or the like of the air conditioner, and is configured to be electrically grounded.

樹脂製絶縁部材10は、図2に示されるように、板金製部品(制御ボックス)3と板金製シャーシ9との間に介在され、両者間に一定の空間距離Sを確保するスペーサ部10Aと、このスペーサ部10Aの一面から延出され、板金製部品3または板金製シャーシ9の一方(本実施形態では、板金製シャーシ9側)に設けられている取付け穴12に抜け止め部10Cを介して嵌着されるネジ結合部10Bとを一体に樹脂成形したものである。   As shown in FIG. 2, the resin insulating member 10 is interposed between a sheet metal part (control box) 3 and a sheet metal chassis 9, and a spacer portion 10 </ b> A that secures a certain spatial distance S therebetween. The spacer portion 10A extends from one surface and is attached to a mounting hole 12 provided in one of the sheet metal part 3 or the sheet metal chassis 9 (in this embodiment, the sheet metal chassis 9 side) via a retaining portion 10C. And the screw coupling portion 10B to be fitted together are integrally molded with resin.

樹脂製絶縁部材10は、例えば、PPS樹脂製とすることができ、スペーサ部10Aの他面側からネジ結合部10Bに向ってネジ穴10Dが穿設され、ネジ11が螺着可能な構成とされている。このネジ穴10Dとネジ結合部10Bの外周との間に一定の厚さTを有する固体絶縁部10Eが形成され、該固体絶縁部10Eでネジ11と板金製シャーシ9との間が固体絶縁されるように構成されている。   The resin insulating member 10 can be made of, for example, PPS resin, has a configuration in which a screw hole 10D is formed from the other surface side of the spacer portion 10A toward the screw coupling portion 10B, and the screw 11 can be screwed. Has been. A solid insulating portion 10E having a certain thickness T is formed between the screw hole 10D and the outer periphery of the screw coupling portion 10B, and the screw 11 and the sheet metal chassis 9 are solidly insulated by the solid insulating portion 10E. It is comprised so that.

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
モータに流れる電流を高速で遮断するために用いられるパワートランジスタ等の半導体素子1は、その時の電力ロスで発熱し、それによる過熱を防止するため、冷却する必要がある。この冷却には、一般にパワートランジスタを放熱フィン上に設置し、発熱を放熱フィンに伝熱して放熱するようにしているが、本実施形態では、半導体素子1を直に放熱フィン6上に設置するとともに、放熱フィン6が取付けられている板金製部品(制御ボックス)3を、自身が電気的に接地されている板金製シャーシ9に対して、双方の間に一定の空間距離Sを確保するとともに、その一方に自らを固体絶縁部10Eとして取付けられる樹脂製絶縁部材10を介して結合し、絶縁支持した構成としている。
With the configuration described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
The semiconductor element 1 such as a power transistor used for interrupting the current flowing through the motor at high speed generates heat due to power loss at that time, and needs to be cooled in order to prevent overheating. For this cooling, a power transistor is generally installed on the radiation fin and heat is transferred to the radiation fin to dissipate the heat, but in this embodiment, the semiconductor element 1 is installed directly on the radiation fin 6. At the same time, the sheet metal part (control box) 3 to which the radiating fins 6 are attached is secured to the sheet metal chassis 9 which is electrically grounded with a certain spatial distance S therebetween. In addition, it is configured such that it is coupled to one side via a resin insulating member 10 attached as a solid insulating portion 10E and insulated and supported.

このため、半導体素子1で発生された熱を直に放熱フィン6に伝達して放熱できることから、半導体素子1の放熱性能を一切損なうことがなく、また、半導体素子1や放熱フィン6自体に規格に対応した絶縁性能を満たす空間距離や沿面距離を確保する特別な工夫や構成を施すことなく、放熱フィン6が取付けられている板金製部品(制御ボックス)3を電気的に接地(アース)されている板金製シャーシ9に対して、樹脂製絶縁部材10を介して一定の空間距離Sを確保するとともに、固体絶縁部10Eを介して確実に絶縁支持することができる。   For this reason, since the heat generated in the semiconductor element 1 can be directly transferred to the heat radiation fin 6 and radiated, the heat radiation performance of the semiconductor element 1 is not impaired at all. The sheet metal part (control box) 3 to which the heat radiating fins 6 are attached is electrically grounded (grounded) without any special device or configuration for ensuring the space distance and the creepage distance satisfying the insulation performance corresponding to A certain spatial distance S can be ensured with respect to the sheet metal chassis 9 via the resin insulating member 10 and can be reliably insulated and supported via the solid insulating portion 10E.

従って、放熱性能を十分に確保しながら、各種規格を満たすことができる絶縁構造をすることができる。しかも、半導体素子1や放熱フィン6自体に構造変更や特別な工夫を施す必要がなく、製造コストや加工工数の増加を抑えることができる。また、放熱フィン6が取付けられる板金製部品(制御ボックス)3を放熱フィンとして機能させ、放熱性能を高めることにより、放熱フィン6等の小型化を図ることができる。更に、樹脂モールド等により基礎絶縁されている半導体素子1の電極端子2と放熱フィン6との間が、何らかの原因で絶縁破壊されたとしても、板金製部品(制御ボックス)3と板金製シャーシ9との間の絶縁により、二重の絶縁構造とされることから、感電等に対する保護機能を略2倍に高めることができる。   Therefore, it is possible to provide an insulating structure that can satisfy various standards while ensuring sufficient heat dissipation performance. In addition, there is no need to change the structure or special device on the semiconductor element 1 or the radiating fin 6 itself, and the increase in manufacturing cost and processing man-hour can be suppressed. Further, by making the sheet metal part (control box) 3 to which the radiating fins 6 are attached function as radiating fins and improving the radiating performance, it is possible to reduce the size of the radiating fins 6 and the like. Furthermore, even if the insulation between the electrode terminal 2 of the semiconductor element 1 and the heat radiating fin 6 that is fundamentally insulated by a resin mold or the like is broken down for some reason, the sheet metal part (control box) 3 and the sheet metal chassis 9 As a result of the double insulation structure, the protection function against electric shock or the like can be increased approximately twice.

また、上記放熱フィン6は、板金製部品(制御ボックス)3に対してネジ7を介して直接結合されている。このため、半導体素子1から放熱フィン6に伝達された熱を、放熱フィン6だけでなく、それにネジ7を介して直接結合されている面積の大きい板金製部品3からも放熱させることができる。これにより、半導体素子1の放熱性能を向上させ、ひいては放熱フィン6の小型化、それらを含む回路基板4および制御ボックス3の小型コンパクト化を図ることができる。   The radiating fin 6 is directly coupled to a sheet metal part (control box) 3 via a screw 7. For this reason, the heat transmitted from the semiconductor element 1 to the heat radiating fins 6 can be radiated not only from the heat radiating fins 6 but also from the sheet metal part 3 having a large area directly coupled thereto via the screws 7. Thereby, the heat dissipation performance of the semiconductor element 1 can be improved, and as a result, the heat dissipation fins 6 can be downsized, and the circuit board 4 and the control box 3 including them can be downsized and compact.

また、本実施形態において、板金製部品3は、上記の如く、半導体素子1を備えた回路基板4を収容設置する制御ボックスとされているため、板金製部品3として特別な部品を追加することなく、半導体素子1を備えた回路基板4を収容設置する制御ボックスを利用して上述の絶縁取付け構造を実現することができる。従って、部品数やコスト等の増加を招くことなく、高い絶縁性能および放熱性能を有する簡素で安価な半導体素子1の絶縁取付け構造を提供することができる。   In the present embodiment, the sheet metal part 3 is a control box that houses and installs the circuit board 4 including the semiconductor element 1 as described above, and therefore, a special part is added as the sheet metal part 3. In addition, the above-described insulating mounting structure can be realized by using a control box that houses and installs the circuit board 4 including the semiconductor element 1. Therefore, it is possible to provide a simple and inexpensive insulation mounting structure for the semiconductor element 1 having high insulation performance and heat dissipation performance without causing an increase in the number of parts, cost, and the like.

さらに、上記樹脂製絶縁部材10は、板金製部品(制御ボックス)3と板金製シャーシ9との間に一定の空間距離Sを確保するスペーサ部10Aと、板金製部品3または板金製シャーシ9の一方(ここでは、板金製シャーシ9)に設けられた取付け穴12に抜け止め部10Cを介して嵌着されるとともに、板金製部品3または板金製シャーシ9の他方およびスペーサ部10Aを貫通するネジ11が締め付け固定されるネジ結合部10Bとを一体に樹脂成形した構成とされている。   Further, the resin insulating member 10 includes a spacer portion 10 </ b> A that secures a certain spatial distance S between the sheet metal part (control box) 3 and the sheet metal chassis 9, and the sheet metal part 3 or the sheet metal chassis 9. A screw that fits into a mounting hole 12 provided in one (here, the sheet metal chassis 9) via a retaining portion 10C and penetrates the other of the sheet metal part 3 or the sheet metal chassis 9 and the spacer section 10A. The screw coupling portion 10B to which 11 is fastened and fixed is integrally molded with resin.

このため、樹脂製絶縁部材10を板金製部品3と板金製シャーシ9との間に介在して板金製部品3と板金製シャーシ9とを互いに結合することにより、半導体素子1および放熱フィン6が設置されている板金製部品3を、一定の空間距離Sを確保するとともに、固体絶縁部10Eを介して板金製シャーシ9により絶縁支持することができる。従って、単一の樹脂製絶縁部材10を介して一定の空間距離Sを確保して板金製部品3を板金製シャーシ9で絶縁支持することができ、余計なスペースを確保することなく、簡素でコンパクトな構成の半導体素子1の絶縁取付け構造を得ることができる。   For this reason, by interposing the resin insulating member 10 between the sheet metal part 3 and the sheet metal chassis 9 and coupling the sheet metal part 3 and the sheet metal chassis 9 to each other, the semiconductor element 1 and the radiation fins 6 are formed. The installed sheet metal part 3 can be insulated and supported by the sheet metal chassis 9 through the solid insulating portion 10E while ensuring a certain spatial distance S. Therefore, the sheet metal part 3 can be insulated and supported by the sheet metal chassis 9 by securing a certain spatial distance S through the single resin insulating member 10, and it is simple without securing an extra space. An insulating mounting structure of the semiconductor element 1 having a compact configuration can be obtained.

また、上記樹脂製絶縁部材10のネジ結合部10Bは、ネジ結合部10Bが嵌着される板金製部品3または板金製シャーシ9の一方(ここでは、板金製シャーシ9)と、ネジ結合部10Bに締め付け固定されるネジ11との間を絶縁する固体絶縁部10Eを備えた構成とされている。   Further, the screw coupling portion 10B of the resin insulating member 10 includes one of the sheet metal part 3 or the sheet metal chassis 9 (here, the sheet metal chassis 9) to which the screw coupling portion 10B is fitted, and the screw coupling portion 10B. It is set as the structure provided with the solid-insulation part 10E which insulates between the screws 11 fastened and fixed to.

このため、樹脂製絶縁部材10のスペーサ部10Aを介して板金製部品3と板金製シャーシ9との間に、一定の空間距離Sを確保することができるとともに、ネジ結合部10Bの固体絶縁部10Eを介して、ネジ結合部10Bが嵌着される板金製部品3または板金製シャーシ9の一方と、その他方を樹脂製絶縁部材10に締め付け固定するネジ11との間を固体絶縁することができ、従って、放熱フィン6が取付けられる板金製部品3と、板金製部品3が取付けられる板金製シャーシ9との間を、樹脂製絶縁部材10を介して確実に絶縁することができる。   Therefore, a certain spatial distance S can be secured between the sheet metal part 3 and the sheet metal chassis 9 via the spacer part 10A of the resin insulating member 10, and the solid insulating part of the screw coupling part 10B. Solid insulation is provided between one of the sheet metal part 3 or the sheet metal chassis 9 to which the screw coupling portion 10B is fitted and the screw 11 for fastening the other side to the resin insulating member 10 via 10E. Therefore, the sheet metal part 3 to which the radiation fin 6 is attached and the sheet metal chassis 9 to which the sheet metal part 3 is attached can be reliably insulated via the resin insulating member 10.

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、樹脂製絶縁部材10を板金製シャーシ9側の取付け穴12に嵌着し、スペーサ部10Aを介在して板金製部品(制御ボックス)3をネジ11により樹脂製絶縁部材10に締め付け固定しているが、逆に板金製部品(制御ボックス)3側に樹脂製絶縁部材10を嵌着し、板金製シャーシ9側からネジ11で締め付け固定するようにしてもよい。なお、この場合は、板金製部品3側に樹脂製絶縁部材10の取付け穴12が設けられることになる。   In addition, this invention is not limited to the invention concerning the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. For example, in the above-described embodiment, the resin insulating member 10 is fitted into the mounting hole 12 on the sheet metal chassis 9 side, and the sheet metal part (control box) 3 is screwed by the screw 11 with the spacer portion 10A interposed therebetween. However, the resin insulating member 10 may be fitted on the sheet metal part (control box) 3 side and tightened and fixed with the screw 11 from the sheet metal chassis 9 side. In this case, a mounting hole 12 for the resin insulating member 10 is provided on the sheet metal part 3 side.

また、樹脂製絶縁部材10は、PPSに限らず、他の樹脂材を用いてもよく、更にスペーサ部10Aおよびネジ結合部10Bの断面形状については、円形断面に限らず、角形断面形状としてもよい等、様々な形状を選択することができる。   Further, the resin insulating member 10 is not limited to PPS, and other resin materials may be used. Further, the cross-sectional shapes of the spacer portion 10A and the screw coupling portion 10B are not limited to a circular cross-section, and may be a square cross-sectional shape. Various shapes can be selected.

1 半導体素子
3 板金製部品(制御ボックス)
4 回路基板
6 放熱フィン
7 ネジ
9 板金製シャーシ
10 樹脂製絶縁部材
10A スペーサ部
10B ネジ結合部
10C 抜け止め部
10E 固体絶縁部
11 ネジ
12 取付け穴
S 空間距離
1 Semiconductor element 3 Sheet metal parts (control box)
4 Circuit board 6 Radiation fin 7 Screw 9 Sheet metal chassis 10 Resin insulating member 10A Spacer portion 10B Screw coupling portion 10C Detachment portion 10E Solid insulation portion 11 Screw 12 Mounting hole S Spatial distance

Claims (5)

半導体素子が直に設置される放熱フィンと、
該放熱フィンが取付けられる板金製部品と、
該板金製部品が取付けられるとともに、自身が電気的に接地されている板金製シャーシとを備え、
前記板金製部品と前記板金製シャーシとが、双方の間に一定の空間距離を確保するとともに、その一方に自らを固体絶縁部として取付けられる樹脂製絶縁部材を介して互いに結合されていることを特徴とする半導体素子の絶縁取付け構造。
Radiating fins on which semiconductor elements are installed directly;
A sheet metal part to which the radiating fin is attached;
The sheet metal part is mounted, and the sheet metal chassis itself is electrically grounded,
The sheet metal component and the sheet metal chassis are secured to each other via a resin insulating member that secures a certain spatial distance therebetween and is attached to one of them as a solid insulating portion. Insulating mounting structure for semiconductor elements.
前記放熱フィンは、前記板金製部品に対してネジを介して直接結合されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の絶縁取付け構造。   2. The insulating mounting structure for a semiconductor device according to claim 1, wherein the radiating fin is directly coupled to the sheet metal part via a screw. 前記板金製部品は、前記半導体素子を備えた回路基板を収容設置する制御ボックスとされていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の絶縁取付け構造。   The insulating mounting structure for a semiconductor element according to claim 1, wherein the sheet metal part is a control box for accommodating and installing a circuit board including the semiconductor element. 前記樹脂製絶縁部材は、前記板金製部品と前記板金製シャーシとの間に一定の空間距離を確保するスペーサ部と、前記板金製部品または前記板金製シャーシの一方に設けられた取付け穴に抜け止め部を介して嵌着されるとともに、前記板金製部品または前記板金製シャーシの他方および前記スペーサ部を貫通するネジが締め付け固定されるネジ結合部とを一体に樹脂成形した構成とされていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の半導体素子の絶縁取付け構造。   The resin insulating member passes through a spacer portion that secures a certain spatial distance between the sheet metal part and the sheet metal chassis, and an attachment hole provided in one of the sheet metal part or the sheet metal chassis. The sheet metal part or the sheet metal chassis and the screw coupling part to which a screw passing through the spacer part is fastened and fixed are integrally molded with a resin while being fitted through a stopper. 4. The insulating mounting structure for a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating mounting structure is a semiconductor device. 前記樹脂製絶縁部材の前記ネジ結合部は、該ネジ結合部が嵌着される前記板金製部品または前記板金製シャーシの一方と、該ネジ結合部に締め付け固定されるネジとの間を絶縁する前記固体絶縁部を備えた構成とされていることを特徴とする請求項4に記載の半導体素子の絶縁取付け構造。

The screw coupling portion of the resin insulating member insulates between one of the sheet metal part or the sheet metal chassis to which the screw coupling portion is fitted and a screw fastened and fixed to the screw coupling portion. 5. The insulating mounting structure for a semiconductor device according to claim 4, wherein the solid insulating portion is provided.

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