JP6688198B2 - 圧接ユニットおよび電力用半導体装置 - Google Patents
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Description
図1〜図3は、本発明の一実施の形態にかかる電力用半導体装置の構成を示す部分断面図である。図1は、電力用半導体装置1の構成を示す断面図である。図2は、電力用半導体装置1の圧接ユニットの構成を説明する斜視図である。図3は、図2に示す圧接ユニットを下方からみたときの構成を説明する平面図である。なお、図1に示す電力用半導体装置は、使用状態を示す図であり、後述する導電性カバープレートに荷重が加わっている状態である。電力用半導体装置は、スイッチングチップ、フリーホイールダイオードチップ、ワイドバンドギャップチップなどの複数の電力用半導体チップを用いた電力用半導体装置であり、各チップと導電性カバープレートの間には、複数の圧力接触用の圧接部材が配置されている。これと同時に、スイッチングチップやワイドバンドギャップチップを用いた電力用半導体装置においては、圧接部材以外に信号用の接続部材(図示せず)が配置されており、その接続部材の一端は、スイッチングチップやワイドバンドギャップチップの信号パッドに接続されるとともに、他端は導電性カバープレート下に配置されたゲート/エミッタ信号用基板に接続されている構造である。電力用半導体装置は、一つの電力用半導体装置を用いるものであってもよいし、複数個積層してもよい。
図12および図13は、本発明の実施の形態の変形例1にかかる電力用半導体装置の要部の構成を示す模式図である。図12は、電力用半導体装置1の圧接ユニットの構成を説明する斜視図である。図13は、図12に示す圧接ユニットを下方からみたときの構成を説明する平面図である。上述した実施の形態では、各圧接部材5が、各々の向きを揃えて配列されているものとして説明したが、図12および図13に示すように、各圧接部材5が互い違いに向くように配列されてもよい。導電性カバープレート3の主面上において圧接部材5が占有する面積が長方形である場合、隣り合う圧接部材5の長辺と短辺とが互い違いとなるように配列することによって、複数の圧接部材5をより密に配列させることが可能となる。
図14〜図16は、本発明の実施の形態の変形例2にかかる電力用半導体装置の要部の構成を示す模式図である。図14は、本変形例2にかかる圧接部材5Aを斜め上方から見た斜視図である。図15は、本変形例2にかかる圧接部材5Aの側面図である。図16は、本変形例2にかかる圧接部材5Aを斜め下方から見た斜視図である。本変形例2にかかる圧接ユニット10Aは、導電性カバープレート3Aに複数の圧接部材5Aが取り付けられてなる。導電性カバープレート3Aは、略板状をなしている。
図17および図18は、本発明の実施の形態の変形例3にかかる電力用半導体装置の要部の構成を示す模式図である。図17は、本変形例3にかかる圧接部材5Bを斜め上方から見た斜視図である。図18は、本変形例3にかかる圧接部材5Bの側面図である。本変形例3にかかる圧接ユニット10Bは、導電性カバープレート3Bに複数の圧接部材5Bが取り付けられてなる。導電性カバープレート3Bは、略板状をなしている。
図19〜図22は、本発明の実施の形態の変形例4にかかる電力用半導体装置の要部の構成を示す模式図である。図19は、本変形例4にかかる圧接部材5Cを斜め上方から見た斜視図である。図20は、本変形例4にかかる圧接部材5Cの側面図である。図21は、本変形例4にかかる圧接部材5Cを斜め下方から見た斜視図である。本変形例4にかかる圧接ユニット10Cは、導電性カバープレート3Cに複数の圧接部材5Cが取り付けられてなる。導電性カバープレート3Cは、略板状をなしている。
図22は、本発明の実施の形態の変形例5にかかる電力用半導体装置の要部の構成を示す模式図であって、ばね部材の構成の他の例を示す図である。本変形例5にかかるばね部材53Aは、図22に示すように、当該ばね部材53Aを構成し、断面が矩形をなす線材である帯状部材の幅d1が、巻回により延伸する方向の部材間の距離であるピッチd2より大きい。また、ばね部材53Aは、図23に示すように、帯状部材の長手方向および幅d1方向と垂直な方向の長さ(板厚)d3が、幅d1よりも小さい。
図23は、本発明の実施の形態の変形例6にかかる電力用半導体装置の要部の構成を示す模式図であって、ばね部材の構成の他の例を示す図である。上述した実施の形態では、ばね部材53が、長手方向と直交する面を切断面とする断面が矩形をなす線材を巻回してなる角線コイルばねであるものとして説明したが、図23に示すばね部材53Bのように、長手方向と直交する面を切断面とする断面が円をなす線材を巻回してなる丸線コイルばねであってもよい。
図24は、本発明の実施の形態の変形例7にかかる電力用半導体装置の要部の構成を示す模式図であって、ばね部材の構成の他の例を示す図である。上述した実施の形態1では、ばね部材53が、長手方向と直交する面を切断面とする断面が矩形をなす線材を巻回してなる角線コイルばねであるものとして説明したが、図24に示すばね部材53Cのように、帯状の材料が用いられ、主面に沿って湾曲された形状をなす板ばねであってもよい。ばね部材53Cに用いられる帯状の材料は、一様な幅および均一な板厚を有する材料であってもよい。なお、幅とは、帯状の部材の主面において、長手方向と直交する方向の長さを指す。
2 導電性ベースプレート
3,3A,3B 導電性カバープレート
4 半導体チップ
4a 電極
5,5A,5B 圧接部材
6 金属板
7 内側樹脂フレーム
8 外側樹脂フレーム
10,10A,10B,20 圧接ユニット
51,51A 第1通電部
52,52A,52B 第2通電部
53,53A,53B,53C ばね部材
54,54A 固定ねじ
55 ガイドピン
511,513 本体部
511c 平面部
512 突出部
521,523,525 基部
522,524,526 摺動部
522a,524a,526a 延出部
522b,524b,526b 湾曲部
Claims (6)
- 導電性を有する板状部材と、
前記板状部材に固定されており、前記板状部材への接続方向に沿って伸縮自在な複数の圧接部材と、
を備え、
前記圧接部材は、
当該圧接部材の伸縮方向に沿って延びる導電性の第1通電部と、
前記第1通電部の表面に対して摺動自在に接触するとともに、前記板状部材に固定された第2通電部と、
伸縮方向を揃えて前記第1通電部に配置される複数のコイルばねであって、前記圧接部材の伸縮方向に沿って伸縮自在な複数のコイルばねと、
を備えることを特徴とする圧接ユニット。 - 前記第2通電部は、
前記板状部材に固定される基部と、
前記基部から延び、該第1通電部の表面に対して摺動可能な摺動部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の圧接ユニット。 - 前記コイルばねは、長手方向と直交する断面が矩形をなす線材を巻回してなる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の圧接ユニット。 - 前記コイルばねは、当該コイルばねの長手方向に沿った前記線材の幅が、巻回により形成される前記長手方向における前記線材のピッチよりも大きい
ことを特徴とする請求項3に記載の圧接ユニット。 - 800Nの荷重を加えた際の電気抵抗に対する100Nの荷重を加えた際の電気抵抗の比が、1.0以上1.5以下である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の圧接ユニット。 - 請求項1〜5のいずれか一つに記載の圧接ユニットと、
前記圧接ユニットの各第1通電部と電気的に接続する半導体チップと、
前記半導体チップを保持する第2の板状部材と、
を備えることを特徴とする電力用半導体装置。
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