JP6984127B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
従来、配線基板に設けられた貫通孔に対して、端子ピンを圧入して電気的に接続するプレスフィット接続が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、関連する技術として、特許文献２および特許文献３が知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２００９−２１８４５５号公報
［特許文献２］ 特開平１０−１４９８６３号公報
［特許文献３］ 特開平１１−１６８１６８号公報
半導体チップ等を収容する半導体装置において、プリント基板に端子ピンを圧入した状態のままプリント基板を樹脂ケースの成形金型にセットして一体成型しようとすると、セット時に端子ピンが傾いたり、曲がったりする場合がある。
本発明の第１の態様においては、半導体装置を提供する。半導体装置は、プリント基板と、複数のピンと、樹脂ブロックと、樹脂ケースとを備えてよい。複数のピンは、プリント基板に圧入されてよい。樹脂ブロックは、複数の貫通孔が形成されてよい。複数の貫通孔は、複数のピンがそれぞれ圧入されていてよい。樹脂ケースは、プリント基板と樹脂ブロックの少なくとも一部を覆ってよい。
プリント基板は、複数の基板貫通孔を有してよい。複数のピンのそれぞれは、第１プレスフィット部と、第２プレスフィット部とを備えてよい。第１プレスフィット部は、複数の基板貫通孔に圧入されて弾性力により各基板貫通孔の内面に接触してよい。第２プレスフィット部は、樹脂ブロックの複数の貫通孔に圧入されて弾性力により樹脂ブロックの各貫通孔の内面に接触してよい。
樹脂ブロックの底面は、プリント基板の表面と密着するように平らになっていてよい。
半導体装置は、樹脂ブロックを複数有してよい。それぞれの樹脂ブロックは、異なるプリント基板に設けられるピンに圧入されてよい。半導体装置は、連結部を備えてよい。連結部は、複数のプリント基板に亘って、複数の樹脂ブロック間を連結してよい。
連結部は、複数の樹脂ブロックより細くてよい。
連結部は、樹脂ケースの樹脂に埋め込まれてよい。
複数の樹脂ブロックと連結部とを形成する樹脂材料は、樹脂ケースを形成する樹脂材料より収縮率が小さくてよい。
複数の樹脂ブロックのうち少なくも１つの樹脂ブロックは、上面において、窪みを有してよい。窪みは、複数のピンを２つ以上の群に区画してよい。窪みと連結部との間の位置に設けられた少なくとも一つのピンが、主電源の監視用端子であってよい。
連結された複数の樹脂ブロックの間に、主端子を支持するための支持部を更に備えてよい。
樹脂ブロックに形成された貫通孔は、プリント基板側にテーパーがついていてよい。
樹脂ブロックの側面に第１の段差を有してよい。
樹脂ブロックの側面の一部に、第１の段差よりも面積の大きい第２の段差を更に有してよい。
樹脂ブロックは、上面において、窪みを有してよい。窪みは、複数のピンを２つ以上の群に区画してよい。
本発明の第２の態様においては、半導体装置の製造方法を提供する。半導体装置の製造方法は、プリント基板に複数のピンを圧入する段階と、樹脂ブロックを用意する段階と、樹脂ブロックを複数のピンに嵌め込む段階と、樹脂ケースを樹脂成形する段階と、を備えてよい。樹脂ブロックを用意する段階は、複数の貫通孔が形成された樹脂ブロックを用意してよい。樹脂ブロックを複数のピンに嵌め込む段階は、複数の貫通孔に複数のピンがそれぞれ圧入されるように樹脂ブロックを複数のピンに嵌め込んでよい。樹脂ケースを樹脂成形する段階は、プリント基板と樹脂ブロックの少なくとも一部を覆うように樹脂ケースを樹脂成形してよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本発明の第１実施形態の半導体装置１００の概要を示す斜視図である。 第１実施形態の半導体装置１００の主回路の概要を示す回路図である。 端子ピン１１０、樹脂ブロック１２０、およびプリント基板１５０を示す図である。 樹脂ブロック１２０を端子ピン１１０に嵌め込んだ状態を示す図である。 樹脂ブロック１２０およびプリント基板１５０の他の例を示す図である。 端子ピン１１０の一例を示す図である。 樹脂ブロック１２０の他の例を示す図である。 本発明の第２実施形態の半導体装置１００における複数プリント基板に亘る連結構造を示す図である。 端子ピン１３０の接続例を示す図である。 樹脂ブロック１２０、１４０間に支持部１９２を備えた構造の一例を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本発明の第１実施形態の半導体装置１００の概要を示す斜視図である。半導体装置１００は、半導体チップ１８６等の電子回路を内部に収容する。本例の半導体装置１００は、複数の端子ピン１１０、樹脂ブロック１２０、プリント基板１５０を有する。本例のプリント基板１５０は、Ｌ字形状をしたプリント基板１５０ａとＴ字形状をしたプリント基板１５０ｂとを含んでよい。複数の端子ピン１１０の基端は、プリント基板１５０に圧入される。また、複数の端子ピン１１０は、樹脂ブロック１２０の貫通孔に圧入される。
半導体装置１００は、複数の端子ピン１３０および樹脂ブロック１４０を備える。複数の端子ピン１３０の基端は、プリント基板１５０に圧入される。また、複数の端子ピン１３０は、樹脂ブロック１４０の貫通孔に圧入される。半導体装置１００は、樹脂ケース１６０を備える。樹脂ケース１６０は、プリント基板１５０と樹脂ブロック１２０、１４０との少なくとも一部を覆う。本例では、プリント基板１５０と樹脂ブロック１２０、１４０とは、一体成型されている。
本例では、半導体装置１００は、樹脂ケース１６０の表面に、Ｕ端子１６１、Ｖ端子１６２、およびＷ端子１６３を備える。Ｕ端子１６１、Ｖ端子１６２、およびＷ端子１６３は、三相出力端子であってよい。また、半導体装置１００は、樹脂ケース１６０の表面にＰ端子１７２およびＮ端子１７４を備えてよい。Ｐ端子１７２は、主電源の正極に接続され得る入力端子であり、Ｎ端子１７４は、主電源の負極に接続され得る入力端子である。
半導体装置１００において、Ｐ端子１７２に正極が、Ｎ端子１７４に負極がそれぞれ接続される。本例において、複数の端子ピン１１０および複数の端子ピン１３０の少なくとも一部は、制御端子として機能してよい。複数の端子ピン１１０および複数の端子ピン１３０には、制御信号が印加されてよい。Ｕ端子１６１、Ｖ端子１６２、およびＷ端子１６３は、制御信号に応じた電圧を出力する。樹脂ケース１６０における長手方向の一方の辺側には、複数組のＰ端子１７２およびＮ端子１７４が設けられてよい。本例では、樹脂ケース１６０の長手方向に沿った側面にＰ端子１７２とＮ端子１７４が交互に設けられている。本例では、側面方向からみて、Ｐ端子１７２とＮ端子１７４には段差が設けられており、コンデンサ等の部品が装着しやすくなっている。一方、樹脂ケース１６０における長手方向の他方の辺側には、Ｕ端子１６１、Ｖ端子１６２、およびＷ端子１６３が設けられてよい。複数組のＰ端子１７２およびＮ端子１７４と、Ｕ端子１６１、Ｖ端子１６２およびＷ端子１６３とは、積層基板１８０を挟んで、樹脂ケース１６０に配置されている。
半導体装置１００は、収容部１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃにそれぞれ収納された積層基板１８０を備える。本例では、隣接するプリント基板１５０ａとプリント基板１５０ｂとの間が、収容部１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃとなっている。積層基板１８０は、絶縁基板１８２および金属箔１８４を備えてよい。金属箔１８４は、絶縁基板１８２の上面に形成される。金属箔１８４は銅箔であってよい。
半導体装置１００は、収容部１０２ａ、１０２ｂ、および１０２ｃにおいて、金属箔１８４上に、半導体チップ１８６を備える。半導体チップ１８６は、複数個が並置されてよい。半導体チップ１８６は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ），ＭＯＳＦＥＴ、ＦＷＤ（還流ダイオード）、およびＲＣ‐ＩＧＢＴ（逆導通ＩＧＢＴ）等の素子であってよい。本例では、半導体チップ１８６は、ＲＣ−ＩＧＢＴである。
本例の半導体チップ１８６は、はんだを介して金属箔１８４上に接合されている。例えば、半導体チップ１８６がＩＧＢＴの場合において、半導体チップ１８６の裏面側がコレクタ電極となっており、コレクタ電極が金属箔１８４に電気的に接続される。
半導体チップ１８６上には、内部配線端子１６４が設けられてよい。内部配線端子１６４は、例えば、ＩＧＢＴである複数の半導体チップ１８６の各エミッタ電極を電気的に接続する。複数の半導体チップ１８６は、金属箔１８４と内部配線端子１６４との間に電気的に並列に接続されてよい。内部配線端子１６４は、プリント基板１５０に沿って配置されてよい。半導体チップ１８６におけるゲート電極等の制御用電極は、例えば、アルミニウム等を用いたボンディングワイヤー１４８によってプリント基板１５０ａ、１５０ｂに電気的に接続される。なお、半導体装置１００の内部は、エポキシ樹脂等の樹脂によって充填されてよい。
図２は、第１実施形態の半導体装置における主回路の概要を示す回路図である。この例は３相インバータを示しており、スイッチングを行うアームとしての６組の半導体チップ１８６を有している。各アームは３つ１組の半導体チップ１８６を有している。各アームにおける３つの半導体チップ１８６は電気的に並列に接続されている。
半導体チップ１８６は、エミッタ電極、制御電極パッド、および、エミッタ電極と基板を挟んで反対側のコレクタ電極を備えてよい。制御電極パッドはゲート電極、センスエミッタ電極や、温度測定用のアノード電極およびカソード電極を含んでよい。
２組のアームは対をなしレグを構成してよい。図示する例は３つのレグを含む。各レグにおいて、上アームに含まれる半導体チップ１８６のコレクタ電極には、Ｐ端子１７２が電気的に接続されている。下アームに含まれる半導体チップ１８６のエミッタ電極には、Ｎ端子１７４が電気的に接続されている。また、上アームの半導体チップ１８６のエミッタ電極と、下アームの半導体チップ１８６のコレクタ電極とが、Ｕ端子１６１等に電気的に接続されている。これらの電気的接続は、積層基板１８０上の金属箔１８４に形成された回路や内部配線端子１６４等を介して実施されてよい。また制御電極パッドは、プリント基板１５０や端子ピン１１０、１３０等を介して外部の制御回路に接続されてよい。
図３は、端子ピン１１０、樹脂ブロック１２０、およびプリント基板１５０を示す図である。プリント基板１５０は、複数の基板貫通孔１５３を有する。複数の端子ピン１１０の基端（‐Ｚ側の端部）は、それぞれ複数の基板貫通孔１５３に圧入される。プリント基板１５０は、基材と基材上に形成された配線層とを有する。プリント基板１５０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）または回路配線基板とも呼ばれる。
端子ピン１１０は、プリント基板１５０の基板貫通孔１５３に圧入されることによって、プリント基板１５０の上面に立つように設けられる。基板貫通孔１５３に圧入された端子ピン１１０は、基板貫通孔１５３を通じて配線層に電気的に接続される。端子ピン１１０の基端は、プリント基板１５０の裏面側に露出もしくは突出してもよい。
樹脂ブロック１２０には、複数のブロック貫通孔１２２が形成されている。ブロック貫通孔１２２は、樹脂ブロック１２０の上面と下面との間で樹脂ブロック１２０をＺ方向に貫通する貫通孔であってよい。複数の端子ピン１１０は、それぞれ複数のブロック貫通孔１２２に圧入されている。したがって、本例の端子ピン１１０は、プリント基板１５０に圧入されているのみならず、樹脂ブロック１２０にも圧入されている。「樹脂ブロック１２０に圧入されている」とは、端子ピン１１０の少なくとも一部がブロック貫通孔１２２の内壁と接しており、かつ、接触部において樹脂ブロック１２０が端子ピン１１０を押圧している状態を意味する。
樹脂ブロック１２０は、側面に第１段差１２４を有する。第１段差１２４は、樹脂ブロック１２０を樹脂ケース１６０と一体となるように樹脂成形するときにバリが生じることを抑制する。具体的には、樹脂ブロック１２０の側面と第１段差１２４とが成す角部に合わせて樹脂ケース１６０の金型を配置することによって、樹脂ブロック１２０の側面に沿って樹脂が不必要に流れることを防止して、バリの発生が抑制される。
樹脂ブロック１２０は、側面に第２段差１２３を有してよい。第２段差１２３は、第１段差１２４よりも面積が大きくてよい。第２段差１２３は、樹脂ブロック１２０を複数の端子ピン１１０に嵌め込むときに力を印加するための肩部である。図３は、第２段差１２３が、樹脂ブロック１２０の一つの側面に形成される場合を示すが、第２段差１２３が樹脂ブロック１２０の複数の側面に形成されてもよい。第２段差１２３を設けることによって、端子ピン１１０を樹脂ブロック１２０のブロック貫通孔１２２に圧入するのに十分な力を加えることが容易となる。
図４は、樹脂ブロック１２０を端子ピン１１０に嵌め込んだ状態を示す図である。本例では、樹脂ブロック１２０は、底面側に一対の脚部１２５を有する。脚部１２５は、樹脂ブロック１２０の底面の両端に設けられている。一対の脚部１２５の間には、隙間が形成されている。樹脂ブロック１２０を樹脂ケース１６０と一体となるように樹脂成形するときに、隙間から樹脂が樹脂ブロック１２０の下方に流入して脚部１２５を取り囲むことによって樹脂ブロック１２０と樹脂ケース１６０の部分とを一体化しやすくする。
図３および図４においては、端子ピン１１０、樹脂ブロック１２０、およびプリント基板１５０の構成について説明したが、端子ピン１３０、樹脂ブロック１４０、およびプリント基板１５０ｂの構造についても、プリント基板１５０および樹脂ブロック１４０の外形を除いて同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
図１から図４を用いて、本例の半導体装置１００の製造方法を説明する。半導体装置１００の製造方法は、図３に示されるとおり、プリント基板１５０に複数の端子ピン１１０を圧入する圧入段階を備える。同様に、プリント基板１５０ｂ等にも複数の端子ピン１３０を圧入してよい。圧入段階と並行して、半導体装置１００の製造方法は、樹脂ブロック１２０、１４０を用意する段階を備える。
図４に示されるとおり、半導体装置１００の製造方法は、複数の端子ピン１１０が、複数のブロック貫通孔１２２に圧入されるように、樹脂ブロック１２０を複数の端子ピン１１０にＺ軸の正方向から嵌め込む段階を備える。プリント基板１５０ｂ等においても、同様に、複数の端子ピン１３０が、複数のブロック貫通孔に圧入されるように、樹脂ブロック１４０を複数の端子ピン１３０に嵌め込まれる。
図４に示されるように、プリント基板１５０ａ、１５０ｂと、端子ピン１１０、１３０と、樹脂ブロック１２０、１４０とが組み合わされた結果物を、他の端子等とともに樹脂ケース１６０成形用の金型にセットして、一体成型（インサート成形）によって樹脂を用いて樹脂ケース１６０を形成する。具体的には、Ｕ端子１６１、Ｖ端子１６２、Ｗ端子１６３、内部配線端子１６４、Ｐ端子１７２、Ｎ端子１７４等も同時に一体成型されてよい。
図１に示されるとおり、樹脂ブロック１２０、１４０の底面側および側面の一部は、樹脂ケース１６０によって覆われる。側面の一部の端は、第２段差１２３と第１段差１２４の間の側面に位置してよい。このように、本例の半導体装置１００の製造方法は、プリント基板１５０ａ、１５０ｂと樹脂ブロック１２０、１４０の少なくとも一部を覆うように樹脂ケース１６０を樹脂成形する樹脂成形段階を備える。樹脂ケース１６０の一部は、その上面が第１段差１２４の上面と実質的に面一であってよい。
本例の半導体装置１００の製造方法によれば、樹脂ケース１６０の樹脂成形に先立って、端子ピン１１０、１３０に樹脂ブロック１２０、１４０を一体成型しておく必要がない。したがって、端子ピン１１０、１３０に樹脂ブロック１２０、１４０を一体成型する場合と比べて、製造工程を簡略化することができ、製造コストを低減することができる。
本例においては、樹脂ブロック１２０、１４０については、端子ピン１１０、１３０と一体成型する必要がない。樹脂ブロック１２０、１４０については、インサート成形によらない通常の成形技術によって別途に成形しておけばよい。インサート成形によらない通常の成形技術によれば、製造コストが低減される。また、端子ピン１１０、１３０に樹脂ブロック１２０、１４０を一体成型しておく必要がないので、端子ピン１１０、１３０の根元に樹脂のバリが発生しない。したがって、バリ取りの工程を追加する必要がない。
一方、プリント基板１５０に端子ピン１１０、１３０のみを装着し、樹脂ケース１６０の成形金型にセットして一体成型する場合と異なり、端子ピン１１０、１３０に樹脂ブロック１２０、１４０が嵌め込まれているので、セット時に端子ピン１１０、１３０が傾いたり、曲がったりしない。したがって、プリント基板１５０を樹脂ケース１６０の成形金型に適切にセットすることが容易となる。
図５は、樹脂ブロック１２０およびプリント基板１５０の他の例を示す図である。本例の樹脂ブロック１２０は、底部に係止部１２７が設けられている。一方、本例のプリント基板１５０には、係止孔１５４が形成されている。係止部１２７が係止孔１５４に挿入されて係止される。すなわち、係止部１２７の爪の部分が係止孔１５４を貫通して、プリント基板１５０の裏面に当接することによって樹脂ブロック１２０、１４０を固定する。なお、樹脂ブロック１４０とプリント基板１５０ｂ等の間も、同様に係止されてよい。
図５に示される例によれば、係止部１２７によって樹脂ブロック１２０がプリント基板１５０に固定される。したがって、樹脂ブロック１２０、１４０に圧入された端子ピン１１０、１３０が、樹脂ブロック１２０、１４０から抜けてしまうことを防止することができる。特に、端子ピン１１０、１３０として、プレスフィットピンを用いない場合のように、圧入の力が弱い場合であっても、本発明を適用しやすくなる。
図６は、端子ピン１１０の一例を示す図である。図６においては、端子ピン１１０および樹脂ブロック１２０を例にとって説明するが、端子ピン１３０および樹脂ブロック１４０についても同様の構成を有してよい。
本例の端子ピン１１０は、プレスフィットピンである。プレスフィットピンは、端子が対象部材の貫通孔に挿入され、プレスフィット部の変形圧力により互いに接触するものである。本例の端子ピン１１０は、第１プレスフィット部１１２と、第２プレスフィット部１１４とを備える。第１プレスフィット部１１２は、それぞれ複数の基板貫通孔１５３に圧入されて弾性力により各基板貫通孔１５３の内面に接触する。第１プレスフィット部１１２によって、端子ピン１１０とプリント基板１５０とは電気的に接続される。
第２プレスフィット部１１４は、樹脂ブロック１２０の複数のブロック貫通孔１２２に圧入されて弾性力により樹脂ブロックの各ブロック貫通孔１２２の内面に接触する。第１プレスフィット部１１２および第２プレスフィット部１１４は、例えば、断面が十字状の十字つぶし構造になっている。但し、第１プレスフィット部１１２および第２プレスフィット部１１４の形状は、断面十字状の場合に限られない。断面は端子ピン１１０の軸方向に垂直な面であってよい。
第１プレスフィット部１１２は、端子ピン１１０の基端に設けられてよい。第２プレスフィット部１１４は、樹脂ブロック１２０のブロック貫通孔１２２の位置に対応して、第１プレスフィット部１１２より上方に形成される。端子ピン１１０は、樹脂ブロック１２０の上面から突出する部分においては、端子としての使用利便性の観点から、プレスフィット部を有していないことが望ましい。
本例において、樹脂ブロック１２０に形成されたブロック貫通孔１２２は、プリント基板１５０に対向する面において、テーパー１２８がついている。これにより、プリント基板１５０に設けられた複数の端子ピン１１０の先端を、それぞれ複数のブロック貫通孔１２２に導入しやすくなる。なお、樹脂ブロック１２０を樹脂ケース１６０と一体となるように樹脂成形するときに、底面側から樹脂が基板貫通孔１５３およびブロック貫通孔１２２を通じて上方に注入されてよい。但し、樹脂ブロック１２０の上面まで樹脂が注入されるとバリとなるので、樹脂の注入が抑制することが望ましい。
樹脂ブロック１２０を上面から見ると、ブロック貫通孔１２２が完全には樹脂で埋まっておらず、空隙１２９が観察される。本例の半導体装置１００は、端子ピン１１０とブロック貫通孔１２２との間における空隙１２９を有する。空隙１２９の存在によって、樹脂ケース１６０の樹脂成形に先立って端子ピン１１０に樹脂ブロック１２０を一体成型していないことが判別できる。
樹脂ケース１６０の樹脂成形におけるプロセス条件を調整することによって、樹脂ブロック１２０の上面まで樹脂が注入されないように樹脂の注入を抑制できるが、樹脂ブロック１２０の形状およびプリント基板１５０との密着の仕方によって、樹脂の注入を抑制してもよい。図７は、樹脂ブロック１２０の他の例を示す図である。図７に示される例では、樹脂ブロック１２０の底面１２１は、プリント基板１５０の表面と密着するように平らになっている。本例によれば、図４のように樹脂ブロック１２０において脚部１２５間の隙間が存在しない。したがって、樹脂ブロック１２０内への樹脂の注入が抑制される。
なお、本例によっても、プリント基板１５０の底面側から基板貫通孔１５３およびブロック貫通孔１２２を通じて樹脂が上方へ注入される。しかしながら、樹脂ブロック１２０の底面１２１は、プリント基板１５０の表面と密着するように平らになっているので、樹脂ブロック１２０内への樹脂の注入量を少なくすることができ、樹脂ブロック１２０の上面まで樹脂が注入されないように抑制しやすい。
特に、図６で説明したように、端子ピン１１０が、プレスフィットピンである場合には、端子ピン１１０が断面十字状等に変形されている。それゆえ、端子ピン１１０と基板貫通孔１５３との間、および端子ピン１１０とブロック貫通孔１２２との間において隙間が生じやすいので、バリの発生を抑えるために樹脂の注入量を抑制する必要性が高い。したがって、端子ピン１１０が、プレスフィットピンである場合には、樹脂ブロック１２０の底面１２１がプリント基板１５０の表面と密着するように平らになっていることが望ましい。
図８は、本発明の第２実施形態の半導体装置１００における複数プリント基板に亘る連結構造を示す図である。第１実施形態においては、樹脂ブロック１２０と樹脂ブロック１４０とは、完全に分離していた。これに対し、本例の樹脂ブロック１２０と樹脂ブロック１４０とは連結部１９０によって連結されている。連結部１９０によって複数の樹脂ブロック１２０、１４０が連結されている点を除いて、第２実施形態の半導体装置１００の構造は、第１実施形態の場合と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。
本例の半導体装置１００は、複数の樹脂ブロックとして樹脂ブロック１２０と樹脂ブロック１４０とを備える。それぞれの樹脂ブロック１２０と樹脂ブロック１４０とは、異なるプリント基板１５０ａ、１５０ｂに設けられた端子ピン１１０、１３０に圧入される。連結部１９０は、複数のプリント基板であるプリント基板１５０ａとプリント基板１５０ｂとに亘って、複数の樹脂ブロック１２０、１４０間を連結する。
連結部１９０は、樹脂ブロック１２０および樹脂ブロック１４０より細くてよい。連結部１９０のその延伸方向に垂直な断面が、樹脂ブロック１２０および樹脂ブロック１４０の断面より小さくてよい。連結部１９０の体積が大きくなるほど、成形収縮によって生じるヒケと呼ばれる凹みや窪みの影響を受けやすい。したがって、連結部１９０は、樹脂ブロック１２０および樹脂ブロック１４０より細いことによって、ヒケの影響を軽減して、寸法精度を高めることができる。
樹脂ブロック１２０、樹脂ブロック１４０、および連結部１９０を形成する樹脂材料は、樹脂ケース１６０を形成する樹脂材料より収縮率が小さくてよい。例えば、樹脂材料として、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）が用いられる。樹脂ブロック１２０、樹脂ブロック１４０、および連結部１９０を形成する樹脂材料は、樹脂ケース１６０を形成するポリフェニレンサルファイド樹脂より小さい収縮率を有するポリフェニレンサルファイド樹脂であってよい。
樹脂材料の収縮率が小さくなるほど寸法精度が高くなるので、樹脂ブロック１２０、樹脂ブロック１４０、および連結部１９０の寸法精度を高くして、端子ピン１１０、１３０の位置決め精度を高めることができる。一方、収縮率が高くなるほど材料費が安くなるので、樹脂ブロック１２０等に比べて寸法精度が高くする必要がない樹脂ケース１６０については、比較的安価な材料を使用することができる。
本例では、図１に示された構成と同様に、樹脂ケース１６０の長手方向に沿って、両端にＬ字形状および逆Ｌ字形状をしたプリント基板１５０ａが配置され、中央にＴ字形状をした２枚のプリント基板１５０ｂが配置される。本例では、樹脂ブロック１２０および樹脂ブロック１４０が連結部１９０によって連結された連結ブロックが３組含まれる。連結ブロックが含まれる組数は、この場合に限られない。連結ブロックの組数は１組または２組であってもよく、４組以上であってもよい。
本例において、樹脂ブロック１２０および樹脂ブロック１４０が連結部１９０によって連結された形状の連結ブロックが樹脂成形されてよい。連結ブロックに含まれる対応部分をそれぞれの端子ピン１１０、１３０に圧入することによって、隣接する異なるプリント基板１５０同士が、連結ブロックによって連結されて、一つの連結構造体を構成する。
なお、複数のプリント基板１５０自体を一つのプリント基板として構成する場合には、プリント基板１５０が余剰に空間を占めることとなり、半導体装置１００の収容部１０２ａ、１０２ｂ，１０２ｃ（図１）の領域が狭くなる。したがって、空間の有効活用の見地から、複数のプリント基板１５０を用いた方がよい。本例によれば、複数のプリント基板１５０を用いるにも関わらず、一つの連結構造体を構成した上で、樹脂ケース１６０成形用の金型にセットできるので、プリント基板１５０毎に樹脂ケース１６０成形用の金型にセットする場合に比べてセット回数を少なくすることができる。
連結構造体を樹脂ケース１６０と一体となるように樹脂成形するときに、連結部１９０は、樹脂ケース１６０の樹脂に埋め込まれてよい。連結部１９０が樹脂ケース１６０の樹脂に埋め込まれることによって、より強固に一体化するとともに、連結部１９０の分だけ樹脂ケース１６０に必要な樹脂材料の量を減らすことができる。但し、本例の半導体装置１００は、この場合に限られず、連結部１９０は、樹脂ケース１６０の樹脂に埋め込まれていなくてもよい。
複数の樹脂ブロック１２０、１４０のうち少なくとも一つの樹脂ブロックは、上面において、窪み１４２を有していてよい。本例では、樹脂ブロック１４０の上面において、窪み１４２が形成されている。窪み１４２は、複数の端子ピン１３０を２つ以上の群に区画する。このように窪み１４２を設けることによって、区画される端子ピン１３０同士の間の沿面距離を長くすることができる。したがって、半導体装置１００は、沿面距離の規格を満たしやすくなる。
本例では、窪み１４２は、複数の端子ピン１３０を２つの群に区画する。区画された複数の端子ピン１３０のうち、窪み１４２と連結部１９０との間の位置に設けられた少なくとも一つの端子ピン１３０が、主電源の監視用端子１３４であってよい。特に、本例において、監視用端子１３４は、Ｐ端子１７２の電流モニタ端子であってよい。一方、窪み１４２を基準に連結部１９０と反対側に区画された端子ピン１３０は、制御用端子１３６として機能してよい。
図９は、端子ピン１３０の接続例を示す図である。図９に示されるとおり、積層基板１８０に含まれる金属箔１８４の一端にＰ端子１７２が電気的に接続される。金属箔１８４の他端は、プリント基板１５０上の電極１５７に電気的に接続される。電極１５７と主電源の監視用端子１３４との間には、電源の監視用回路配線１８７がパターン形成される。一方、半導体チップ１８６の制御端子は、プリント基板１５０上の制御電極１５８に接続される。そして、制御電極１５８と制御用端子１３６との間には、制御用回路配線１８８がパターン形成される。
窪み１４２と連結部１９０との間の位置に設けられた少なくとも一つの端子ピン１３０が主電源の監視用端子１３４となるように配置されることによって、電源の監視用回路配線１８７と制御用回路配線１８８とが交差しないようにパターン形成することが容易になる。
図１０は、樹脂ブロック１２０、１４０間に支持部１９２を備えた構造の一例を示す図である。本例は、連結部１９０によって連結された複数の樹脂ブロック１２０、１４０の間に、主端子を支持するための支持部１９２を備える。図１０に示される例では、支持部１９２は、主端子の一つであるＵ端子１６１を支持する。本例の支持部１９２は、連結部１９０の長手方向に沿ってＵ端子１６１の幅に形成されたスリットであってよい。スリットにＵ端子１６１が挿入されることで、Ｕ端子１６１が支持される。
但し、支持部１９２は、この場合に限られず、主端子を支持するものであればよい。一例において、連結部１９０の下方または上方の位置において、樹脂ブロック１２０、１４０の互いに対向する面から連結部１９０に平行になるように突出した少なくとも一対の突起部を支持部１９２として用いてよい。例えば、連結部１９０の下方の位置において、樹脂ブロック１２０、１４０の互いに対向する面から突出した一対の突起を支持部１９２として用いる場合には、Ｕ端子１６１は、連結部１９０の下面と突起との間に挟まれるように配置されて支持される。
なお、支持部１９２によって支持される主端子は、Ｕ端子１６１に限られるものではない。支持部１９２は、Ｖ端子１６２およびＷ端子１６３等の他の主端子を支持してもよい。支持部１９２によって主端子を支持する場合には、プリント基板１５０とＵ端子１６１等とを別個に樹脂ケース１６０成形用の金型にセットする場合に比べて、部品のセット回数を少なくすることができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。
１００・・・半導体装置、１０２・・・収容部、１１０・・・端子ピン、１１２・・・第１プレスフィット部、１１４・・・第２プレスフィット部、１２０・・・樹脂ブロック、１２１・・・底面、１２２・・・ブロック貫通孔、１２３・・・第２段差、１２４・・・第１段差、１２５・・・脚部、１２７・・・係止部、１２８・・・テーパー、１２９・・・空隙、１３０・・・端子ピン、１３４・・・監視用端子、１３６・・・制御用端子、１４０・・・樹脂ブロック、１４８・・・ボンディングワイヤー、１５０・・・プリント基板、１５３・・・基板貫通孔、１５４・・・係止孔、１５７・・・電極、１５８・・・制御電極、１６０・・・樹脂ケース、１６１・・・Ｕ端子、１６２・・・Ｖ端子、１６３・・・Ｗ端子、１６４・・・内部配線端子、１７２・・・Ｐ端子、１７４・・・Ｎ端子、１８０・・・積層基板、１８２・・・絶縁基板、１８４・・・金属箔、１８６・・・半導体チップ、１８７・・・監視用回路配線、１８８・・・制御用回路配線、１９０・・・連結部、１９２・・・支持部

Claims (12)

  1. プリント基板と、
    前記プリント基板に圧入された複数のピンと、
    前記複数のピンがそれぞれ圧入されている複数の貫通孔が形成された樹脂ブロックと、
    前記プリント基板と前記樹脂ブロックの少なくとも一部を覆う樹脂ケースと、を備えた半導体装置であって、
    前記半導体装置は、前記樹脂ブロックを複数有し、
    それぞれの樹脂ブロックは、異なるプリント基板に設けられるピンに圧入され、
    前記半導体装置は、複数のプリント基板に亘って、複数の樹脂ブロック間を連結する連結部を備える、半導体装置。
  2. プリント基板と、
    前記プリント基板に圧入された複数のピンと、
    前記複数のピンがそれぞれ圧入されている複数の貫通孔が形成された樹脂ブロックと、
    前記プリント基板と前記樹脂ブロックの少なくとも一部を覆う樹脂ケースと、を備えた半導体装置であって、
    前記樹脂ブロックの側面に第１の段差と、前記第１の段差よりも面積の大きい第２の段差とを有する、半導体装置。
  3. プリント基板と、
    前記プリント基板に圧入された複数のピンと、
    前記複数のピンがそれぞれ圧入されている複数の貫通孔が形成された樹脂ブロックと、
    前記プリント基板と前記樹脂ブロックの少なくとも一部を覆う樹脂ケースと、を備えた半導体装置であって、
    前記樹脂ブロックは、上面において、前記複数のピンを２つ以上の群に区画する窪みを有する、半導体装置。
  4. 前記プリント基板は、複数の基板貫通孔を有し、
    前記複数のピンのそれぞれは、前記複数の基板貫通孔に圧入されて弾性力により各基板貫通孔の内面に接触する第１プレスフィット部と、前記樹脂ブロックの複数の貫通孔に圧入されて弾性力により前記樹脂ブロックの各貫通孔の内面に接触する第２プレスフィット部とを備える、
    請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
  5. 前記樹脂ブロックの底面は、前記プリント基板の表面と密着するように平らになっている、
    請求項１から３の何れか１項に記載の半導体装置。
  6. 前記連結部は、前記複数の樹脂ブロックより細い、
    請求項１に記載の半導体装置。
  7. 前記連結部は、前記樹脂ケースの樹脂に埋め込まれている、
    請求項１または６に記載の半導体装置。
  8. 前記複数の樹脂ブロックと前記連結部とを形成する樹脂材料は、前記樹脂ケースを形成する樹脂材料より収縮率が小さい、
    請求項１、６、または７の何れか１項に記載の半導体装置。
  9. 前記複数の樹脂ブロックのうち少なくとも１つの樹脂ブロックは、上面において、前記複数のピンを２つ以上の群に区画する窪みを有し、
    前記窪みと前記連結部との間の位置に設けられた少なくとも一つのピンが、主電源の監視用端子である、
    請求項１、６、７、または８の何れか１項に記載の半導体装置。
  10. 前記連結された複数の樹脂ブロックの間に、主端子を支持するための支持部を更に備える、
    請求項１、６、７、８、または９の何れか１項に記載の半導体装置。
  11. 前記樹脂ブロックに形成された貫通孔は、前記プリント基板側にテーパーがついている、
    請求項１から１０の何れか１項に記載の半導体装置。
  12. プリント基板に複数のピンを圧入する段階と、
    複数の貫通孔が形成された樹脂ブロックを用意する段階と、
    前記ピンが前記プリント基板に圧入された状態で前記複数の貫通孔に前記複数のピンがそれぞれ圧入されるように前記樹脂ブロックを前記複数のピンに嵌め込む段階と、
    前記プリント基板と前記樹脂ブロックの少なくとも一部を覆うように樹脂ケースを樹脂成形する段階と、を備える、
    半導体装置の製造方法。
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