JP7487695B2 - Semiconductor Device - Google Patents

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Description

本開示は、半導体装置に関する。 This disclosure relates to a semiconductor device.

インバータ等に用いられるパワーモジュールなどの半導体装置では、通電の際に半導体素子で発生した熱を効率よく放熱することが重要である。従来の半導体装置では、ケースにねじ締め孔を設けて、ねじで締めることで半導体装置とヒートシンクとを密着させ、半導体素子で発生した熱をヒートシンクから放熱させていた(例えば、特許文献1)。 In semiconductor devices such as power modules used in inverters, it is important to efficiently dissipate heat generated in the semiconductor elements when current is applied. In conventional semiconductor devices, screw fastening holes are provided in the case, and the semiconductor device and heat sink are attached closely by fastening with screws, allowing heat generated in the semiconductor elements to be dissipated from the heat sink (for example, Patent Document 1).

特開平8-162572号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-162572

しかしながら、特許文献1の半導体装置では、ねじ締め孔として設けられたブッシュがケースに成形されており、ねじ締結の際、ねじを締め付ける進行方向にブッシュが移動してねじの締結応力がケースへ伝わり、ケース割れが発生するという問題があった。 However, in the semiconductor device of Patent Document 1, the bushing provided as the screw fastening hole is molded into the case, and when the screw is fastened, the bushing moves in the direction in which the screw is fastened, causing the fastening stress of the screw to be transmitted to the case, resulting in the case cracking.

本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ねじ締結の際にブッシュがねじを締め付ける進行方向に移動することを抑制し、ケース割れを防ぐ半導体装置を提供することを目的とするものである。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a semiconductor device that prevents the bush from moving in the direction in which the screw is tightened when the screw is tightened, thereby preventing the case from cracking.

本開示に係る半導体装置は、第1主面と第1主面に対向する第2主面とを有し、第1主面を構成する回路パターン、第2主面を構成する放熱板、および回路パターンと放熱板との間に設けられた絶縁部材を有する絶縁基板と、回路パターン上に接合部材を介して設けられた半導体素子と、絶縁基板の端部に接着剤を介して接続され、絶縁基板の第2主面を露出させて、絶縁基板と半導体素子とを囲むケースと、ケースの端部に設けられ、第1主面から第2主面に向かう方向でケースの端部を貫通し、第1主面から第2主面に向かう方向に貫通孔を内部に有する金属ブッシュと、を備え、金属ブッシュは、貫通孔が第1主面から第2主面に向かう方向に一定の内径を有する円筒状であり、第1主面から第2主面に向かう方向で外径が狭まりケースに固定されるアンカー部を有し、アンカー部は、金属ブッシュの中央を境に外径が広がる円弧状の形状である。
The semiconductor device according to the present disclosure comprises an insulating substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, the insulating substrate having a circuit pattern constituting the first main surface, a heat sink constituting the second main surface, and an insulating member provided between the circuit pattern and the heat sink, a semiconductor element provided on the circuit pattern via a bonding member, a case connected to an end of the insulating substrate via an adhesive, exposing the second main surface of the insulating substrate and surrounding the insulating substrate and the semiconductor element, and a metal bush provided at the end of the case, penetrating the end of the case in a direction from the first main surface to the second main surface, and having a through hole therein in a direction from the first main surface to the second main surface, the through hole being cylindrical in shape with a constant inner diameter in the direction from the first main surface to the second main surface, and having an anchor portion whose outer diameter narrows in the direction from the first main surface to the second main surface and which is fixed to the case, the anchor portion having an arc-like shape with an outer diameter expanding at the center of the metal bush.

本開示に係る半導体装置によれば、ネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まるアンカー部を金属ブッシュが備えていることで、ねじ締結の際にブッシュが進行方向に移動することを抑制することができる。 In the semiconductor device disclosed herein, the metal bushing has an anchor portion whose outer diameter narrows in the direction of travel when the screw is tightened, making it possible to prevent the bushing from moving in the direction of travel when the screw is tightened.

実施の形態1に係る半導体装置を示す平面図。1 is a plan view showing a semiconductor device according to a first embodiment; 実施の形態1に係る半導体装置を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to a first embodiment; 実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す電気回路図。1 is an electric circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment; 実施の形態1に係る半導体装置をヒートシンクに取り付けた構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a configuration in which a semiconductor device according to a first embodiment is attached to a heat sink; 実施の形態1に係る半導体装置の金属ブッシュの構成を示す部分拡大図。FIG. 2 is a partial enlarged view showing the configuration of a metal bush of the semiconductor device according to the first embodiment. 実施の形態2に係る半導体装置の金属ブッシュの構成を示す拡大断面図。FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a metal bush of a semiconductor device according to a second embodiment. 実施の形態3にかかる電力変換装置の構成を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a power conversion device according to a third embodiment.

以下、図面を参照しながら実施の形態について説明する。図面は模式的に示されたものであるため、サイズおよび位置の相互関係は変更し得る。以下の説明では、同じまたは対応する構成要素には同じ符号を付与し、繰り返しの説明を省略する場合がある。 The following describes the embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic, and the relative sizes and positions may be changed. In the following description, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and repeated description may be omitted.

また、以下の説明では、「上」、「下」、「おもて」、「裏」、「左」、「右」、「側」などの特定の位置および方向を意味する用語が用いられる場合があるが、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上用いられているものであり、実施される際の位置および方向を限定するものではない。 In addition, in the following description, terms that indicate specific positions and directions, such as "top," "bottom," "front," "back," "left," "right," and "side," may be used. However, these terms are used for convenience to make it easier to understand the contents of the embodiments, and do not limit the positions and directions when implemented.

<実施の形態1>
実施の形態1における半導体装置50について説明する。図1は実施の形態1に係る半導体装置を示す平面図である。
<First embodiment>
A semiconductor device 50 according to the first embodiment will be described below. Fig. 1 is a plan view showing the semiconductor device according to the first embodiment.

図1に示すように、半導体装置50は、平面視で四角形状のケース3の左右端部に筒状の金属である金属ブッシュ10が8つ、ケース3の上面に設けられている。金属ブッシュ10は、半導体装置50をインバーターユニットに組み込む際にヒートシンク等へネジ締めされるボルトなどが挿通可能となるよう貫通孔が形成されている。なお、金属ブッシュ10とワッシャーとを介して半導体装置50をインバーターユニットにネジで締結してもよい。金属ブッシュ10の材質としては、銅あるいは鉄などの任意な金属で合ってよいが、真鍮またはアルミニウムなどの加工性が良く、材料コストの安価な金属が好ましい。ケース3は、金属ブッシュ10が埋め込まれてインサート成型されたケースとしているが、ケースを貫通する貫通孔に金属ブッシュ10を圧入によって固定するアウトサート成型でもよい。 As shown in FIG. 1, the semiconductor device 50 has eight cylindrical metal bushes 10 at the left and right ends of the case 3, which is rectangular in plan view, and is provided on the upper surface of the case 3. The metal bushes 10 have through holes so that bolts that are screwed into a heat sink or the like can be inserted when the semiconductor device 50 is incorporated into an inverter unit. The semiconductor device 50 may be fastened to the inverter unit by screws via the metal bushes 10 and washers. The material of the metal bushes 10 may be any metal such as copper or iron, but metals that are easy to process and have low material costs, such as brass or aluminum, are preferable. The case 3 is a case in which the metal bushes 10 are embedded and insert-molded, but it may also be outsert-molded, in which the metal bushes 10 are fixed by press-fitting into through-holes that penetrate the case.

金属ブッシュ10は、ケース3の左右にそれぞれ1列ずつ設けられ、ケース3の左側に設けられた金属ブッシュ10の列とケース3の右側に設けられた金属ブッシュ10の列とが平行に2列で配置されている。また、複数の金属ブッシュ10は列内でそれぞれ等間隔に配置されている。なお、金属ブッシュ10の個数は2つ以上あればよく、当然ながら8つに限定されるものではない。ケース3の4隅にそれぞれ金属ブッシュ10を1つずつ設けるのみでもよい。また、それぞれの金属ブッシュ10は、互いに平行及び等間隔に配列しなくてもよい。 The metal bushes 10 are provided in one row on each side of the case 3, with the row of metal bushes 10 on the left side of the case 3 and the row of metal bushes 10 on the right side of the case 3 arranged in two parallel rows. The metal bushes 10 are also arranged at equal intervals within each row. Note that the number of metal bushes 10 needs to be two or more, and is of course not limited to eight. It is also possible to provide only one metal bush 10 at each of the four corners of the case 3. Furthermore, the metal bushes 10 do not need to be arranged parallel to each other and at equal intervals.

電極5a、電極5b、電極5cは、半導体装置50と外部機器とを電気的に接続するための電極であり、ケース3の上面に設けられている。電極5aは半導体装置50のP端子であり、電極5bは半導体装置50のN端子であり、電極5aと電極5bとの間に外部機器である電源装置などから直流電力が入力される。また電極5cは半導体装置50の出力端子であり、外部機器である負荷装置に電極5aおよび電極5bから入力された直流電力をスイッチングして出力する。電極5a、電極5b、電極5cは、ケース3の上面で対向して平行な辺にそれぞれ設けられており、ケース3の上面にある金属ブッシュ10の列が設けられている辺に直交する辺に設けられている。なお、電極5a、電極5b、電極5cは、ケース3の上面において、対向して平行な辺に設けられなくても良いし、金属ブッシュ10の列が設けられている辺に直交して設けられていなくても良い。そのため、金属ブッシュの列が設けられている辺に設けられても良い。また、電極5a、電極5b、電極5cは、電極が3つの場合を記載しているが、電極の個数は2つ以上であればよい。 Electrodes 5a, 5b, and 5c are electrodes for electrically connecting the semiconductor device 50 to an external device, and are provided on the upper surface of the case 3. Electrode 5a is the P terminal of the semiconductor device 50, and electrode 5b is the N terminal of the semiconductor device 50. DC power is input between electrodes 5a and 5b from an external device such as a power supply device. Electrode 5c is the output terminal of the semiconductor device 50, and switches and outputs the DC power input from electrodes 5a and 5b to an external device such as a load device. Electrodes 5a, 5b, and 5c are provided on parallel sides facing each other on the upper surface of the case 3, and are provided on sides perpendicular to the side on which the row of metal bushes 10 on the upper surface of the case 3 is provided. Note that electrodes 5a, 5b, and 5c do not have to be provided on parallel sides facing each other on the upper surface of the case 3, and do not have to be provided perpendicular to the side on which the row of metal bushes 10 is provided. Therefore, they may be provided on the side on which the row of metal bushes is provided. Also, although electrodes 5a, 5b, and 5c are described as having three electrodes, the number of electrodes may be two or more.

信号端子6は、半導体装置50と外部機器との電気信号の入出力に使用される端子である。信号端子6は、封止材4から露出して設けられている。なお、信号端子6は、ケース3の上面に設けられてもよい。また、信号端子の個数は1つ以上あればよく、当然ながら6つに限定されるものではない。信号端子6は、ケース3の左右に設けられた金属ブッシュ10のそれぞれの列の間に設けられ、信号端子6は、ケース3の左側に設けられた金属ブッシュ10の列とケース3の右側に設けられた金属ブッシュ10の列と平行にそれぞれ2列で配置されている。なお、それぞれの信号端子6は、互いに平行に配列しているが、平行に配列なくてもよい。また、信号端子6は、互いに等間隔に配列していないが、等間隔に配列してもよい。 The signal terminals 6 are terminals used for inputting and outputting electrical signals between the semiconductor device 50 and an external device. The signal terminals 6 are exposed from the sealing material 4. The signal terminals 6 may be provided on the upper surface of the case 3. The number of signal terminals may be one or more, and is not limited to six. The signal terminals 6 are provided between the rows of metal bushes 10 provided on the left and right sides of the case 3, and the signal terminals 6 are arranged in two rows parallel to the row of metal bushes 10 provided on the left side of the case 3 and the row of metal bushes 10 provided on the right side of the case 3. The signal terminals 6 are arranged parallel to each other, but they do not have to be arranged parallel to each other. The signal terminals 6 are not arranged at equal intervals from each other, but they may be arranged at equal intervals.

図2は、本開示の実施の形態1に係る半導体装置を示す断面図である。図2は図1に示した半導体装置50の破線A-Aにおける断面図である。図2に示すように、半導体装置50は、半導体素子1、絶縁基板2、ケース3、封止材4、電極5、信号端子6、金属ブッシュ10、アンカー部11を備えている。 Figure 2 is a cross-sectional view showing a semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure. Figure 2 is a cross-sectional view of the semiconductor device 50 shown in Figure 1 taken along dashed line A-A. As shown in Figure 2, the semiconductor device 50 includes a semiconductor element 1, an insulating substrate 2, a case 3, a sealing material 4, an electrode 5, a signal terminal 6, a metal bush 10, and an anchor portion 11.

半導体素子1は、スイッチング素子やダイオードであればよく、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)や電界効果型トランジスタ(MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等が用いられ、還流素子にダイオード等を用いてもよい。なお、半導体素子の個数は、当然ながら一つに限定されるものではなく、二つ以上であってもよい。 The semiconductor element 1 may be a switching element or a diode, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET), and a diode may be used as the reflux element. The number of semiconductor elements is not necessarily limited to one, but may be two or more.

絶縁基板2は、金属板2a、絶縁部材2b、回路パターン2cによって構成されている。半導体素子1は、導電性部材9であるはんだを介して回路パターン2cに接合される。絶縁部材2bは、金属板2aの上に設けられており、絶縁部材2bと金属板2aとは、例えば、はんだあるいはろう材によって接合されている。回路パターン2cは、絶縁部材2bの上に設けられており、絶縁部材2bと回路パターン2cとは、例えば、はんだあるいは金属粒子などの焼結材によって接合されている。金属板2aと回路パターン2cとは金属であればよく、例えば、銅によって形成されている。金属板2aは半導体素子1で発生する熱を放熱する放熱板であり、回路パターン2cは半導体装置50の電気回路を形成する。絶縁部材2bは、半導体装置50の外部との電気的絶縁を確保し、例えば、無機セラミック材料で形成してもよいし、セラミック粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の中に分散した材料で形成してもよいし、シート状でもよい。 The insulating substrate 2 is composed of a metal plate 2a, an insulating member 2b, and a circuit pattern 2c. The semiconductor element 1 is joined to the circuit pattern 2c via solder, which is a conductive member 9. The insulating member 2b is provided on the metal plate 2a, and the insulating member 2b and the metal plate 2a are joined, for example, by solder or brazing material. The circuit pattern 2c is provided on the insulating member 2b, and the insulating member 2b and the circuit pattern 2c are joined, for example, by solder or a sintered material such as metal particles. The metal plate 2a and the circuit pattern 2c may be made of any metal, for example, copper. The metal plate 2a is a heat sink that dissipates heat generated by the semiconductor element 1, and the circuit pattern 2c forms an electric circuit of the semiconductor device 50. The insulating member 2b ensures electrical insulation from the outside of the semiconductor device 50, and may be made of, for example, an inorganic ceramic material, or may be made of a material in which ceramic powder is dispersed in a thermosetting resin such as an epoxy resin, or may be in the form of a sheet.

電極5は、図1で示したように、半導体装置50のP端子である電極5a、半導体装置50のN端子である電極5bおよび半導体装置50の出力端子である電極5cである。電極5は、一端が回路パターン2cを介して半導体素子1へ電気的に接続し、他端が半導体装置50の外部機器との電気的接続に使用される。信号端子6は、一端が半導体素子1の表面にある制御電極と導電性ワイヤー7を介して電気的に接続し、他端が半導体装置50の外部機器との電気信号の入出力に使用される。なお、回路パターン2cは経由しても経由しなくてもよい。また、電極5及び信号端子6は導電性であればよく、例えば、銅であってもよい。なお、制御電極は、半導体素子1をオンオフ制御するためのゲート電極以外にも設けられてよく、例えば、電流センス電極やケルビンエミッタ電極でもよい。電流センス電極は、半導体装置50のセル領域に流れる電流を検知するための電極で、ケルビンエミッタ電極は半導体装置50の温度を測定するための電極である。従って、信号端子6は、制御電極に対応して複数設けられても良い。 1, the electrodes 5 are the electrode 5a which is the P terminal of the semiconductor device 50, the electrode 5b which is the N terminal of the semiconductor device 50, and the electrode 5c which is the output terminal of the semiconductor device 50. One end of the electrode 5 is electrically connected to the semiconductor element 1 via the circuit pattern 2c, and the other end is used for electrically connecting the semiconductor device 50 to an external device. One end of the signal terminal 6 is electrically connected to the control electrode on the surface of the semiconductor element 1 via a conductive wire 7, and the other end is used for inputting and outputting electrical signals to and from the external device of the semiconductor device 50. The circuit pattern 2c may or may not be passed through. The electrodes 5 and the signal terminals 6 may be conductive, and may be made of copper, for example. The control electrode may be provided in addition to the gate electrode for controlling the on/off of the semiconductor element 1, and may be, for example, a current sense electrode or a Kelvin emitter electrode. The current sense electrode is an electrode for detecting the current flowing in the cell region of the semiconductor device 50, and the Kelvin emitter electrode is an electrode for measuring the temperature of the semiconductor device 50. Therefore, a plurality of signal terminals 6 may be provided corresponding to the control electrodes.

半導体素子1及び絶縁基板2は、ケース3により囲まれている。ケース3は、絶縁部材2bの端部と接着材8とを介して固定されており、接着材8は平面視で四角形状のケース3を固定するため、四角形状のケース3の形に対応した絶縁部材2bの4辺に設けられる。なお、接着剤8は、絶縁基板2とケース3とが接続された結果、封止材4がケース内に充填された際に絶縁基板2とケース3との間から封止材4が漏れないように設けられればよい。また、絶縁部材2bとケース3とが接着材で固定されているが、金属板2a又は回路パターン2cが、ケース3と接着材で固定されてもよい。ケース3はPPS(Poly Phenylene Sulfide Resin)等の絶縁体にて形成されている。 The semiconductor element 1 and the insulating substrate 2 are surrounded by the case 3. The case 3 is fixed via the end of the insulating member 2b and the adhesive 8, and the adhesive 8 is provided on the four sides of the insulating member 2b corresponding to the shape of the rectangular case 3 in order to fix the rectangular case 3 in a plan view. The adhesive 8 may be provided so that the sealing material 4 does not leak from between the insulating substrate 2 and the case 3 when the sealing material 4 is filled in the case as a result of the insulating substrate 2 and the case 3 being connected. In addition, the insulating member 2b and the case 3 are fixed with an adhesive, but the metal plate 2a or the circuit pattern 2c may be fixed to the case 3 with an adhesive. The case 3 is formed of an insulator such as PPS (Poly Phenylene Sulfide Resin).

ケース3により囲まれている半導体素子1、絶縁基板2、電極5、信号端子6及び導電性ワイヤー7は、封止材4によって覆われている。電極5及び信号端子6は、ケース3の外部機器と接続するために封止材4から端部が露出している。なお、実施の形態1では、ケース3と電極5及び信号端子6とがケースに圧入もしくはネジ締めで固定されるアウトサートケース構造として説明しているが、ケース内部に電極5及び信号端子6が埋め込まれて電極5及び信号端子6とケースとが一体化したインサートケース構造であってもよい。また、絶縁基板2の裏面は、ヒートシンク等により冷却されるため封止材4から露出している。封止材4は、絶縁性を有する材料であれば特に限定されないが、例えば、シリコーンゲルやエポキシ系の樹脂でもよく、また液状エポキシ樹脂で封止するダイレクトポッティング樹脂等でもよい。なお、ダイレクトポッティング樹脂等の場合は、封止材上部に設けてシリコーンゲルなどの封止材を保護する部材である蓋やケース等はなくてもよい。 The semiconductor element 1, insulating substrate 2, electrodes 5, signal terminals 6, and conductive wires 7, which are surrounded by the case 3, are covered with the sealing material 4. The ends of the electrodes 5 and signal terminals 6 are exposed from the sealing material 4 in order to connect to an external device of the case 3. In the first embodiment, an outsert case structure is described in which the case 3, the electrodes 5, and the signal terminals 6 are fixed to the case by press-fitting or screwing, but an insert case structure in which the electrodes 5 and the signal terminals 6 are embedded inside the case and the electrodes 5 and the signal terminals 6 are integrated with the case may be used. In addition, the back surface of the insulating substrate 2 is exposed from the sealing material 4 in order to be cooled by a heat sink or the like. The sealing material 4 is not particularly limited as long as it is a material having insulating properties, but it may be, for example, silicone gel or epoxy resin, or may be direct potting resin sealed with liquid epoxy resin. In the case of direct potting resin, etc., a lid or case, which is a member provided on the top of the sealing material to protect the sealing material such as silicone gel, may not be required.

図3は、本開示の実施の形態1に係る半導体装置の構成を示す電気回路図である。図3に示すように半導体装置50は、半導体素子がIGBTである場合、回路パターン上にダイオードが位置し、IGBTとダイオードとを並列接続した回路を2組用意して直列に接続した場合の2in1モジュールのハーフブリッジ回路を構成している。 Figure 3 is an electrical circuit diagram showing the configuration of a semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure. As shown in Figure 3, in the semiconductor device 50, when the semiconductor element is an IGBT, a diode is positioned on the circuit pattern, and two sets of circuits in which an IGBT and a diode are connected in parallel are prepared and connected in series to form a half-bridge circuit of a 2-in-1 module.

電極5aは、半導体素子1aの裏面電極であるコレクタ電極31aと回路パターン2cまたは導電性ワイヤー7を介して電気的に接続されている。また、半導体素子1aのコレクタ電極31aとダイオード15aのカソード電極35aとが導電性ワイヤー7または回路パターン2cを介して電気的に接続され、半導体素子1aの表面電極であるエミッタ電極32aとダイオード15aのアノード電極とが導電性ワイヤー7または回路パターン2cを介して電気的に接続して、半導体素子1aとダイオード15aとの並列回路を形成している。電極5bが半導体素子1bのエミッタ電極32bと回路パターン2cまたは導電性ワイヤー7を介して電気的に接続されている。また、半導体素子1bの表面電極であるエミッタ電極32bとダイオード15bのカソード電極35bとが、導電性ワイヤー7または回路パターン2cを介して電気的に接続され、半導体素子1aのコレクタ電極31bとダイオード15bのアノード電極36bとが導電性ワイヤー7または回路パターン2cを介して電気的に接続して、半導体素子1bとダイオード15bとの並列回路を形成している。電極5cは、半導体素子1aのエミッタ電極32a及び半導体素子1bのエミッタ電極32bと導電性ワイヤー7または回路パターン2cを介して電気的に接続されている。 The electrode 5a is electrically connected to the collector electrode 31a, which is the back electrode of the semiconductor element 1a, via the circuit pattern 2c or conductive wire 7. The collector electrode 31a of the semiconductor element 1a and the cathode electrode 35a of the diode 15a are electrically connected to each other via the conductive wire 7 or circuit pattern 2c, and the emitter electrode 32a, which is the front electrode of the semiconductor element 1a, and the anode electrode of the diode 15a are electrically connected to each other via the conductive wire 7 or circuit pattern 2c, forming a parallel circuit of the semiconductor element 1a and the diode 15a. The electrode 5b is electrically connected to the emitter electrode 32b of the semiconductor element 1b via the circuit pattern 2c or conductive wire 7. In addition, the emitter electrode 32b, which is the surface electrode of the semiconductor element 1b, and the cathode electrode 35b of the diode 15b are electrically connected via a conductive wire 7 or a circuit pattern 2c, and the collector electrode 31b of the semiconductor element 1a and the anode electrode 36b of the diode 15b are electrically connected via a conductive wire 7 or a circuit pattern 2c, forming a parallel circuit of the semiconductor element 1b and the diode 15b. The electrode 5c is electrically connected to the emitter electrode 32a of the semiconductor element 1a and the emitter electrode 32b of the semiconductor element 1b via a conductive wire 7 or a circuit pattern 2c.

並列回路は2組形成されており、一方の並列回路を上アームとし、他方の並列回路を下アームとして上アームと直列接続することで2in1モジュールのハーフブリッジ回路が形成されている。当然ながら上述した回路構成とは異なる回路を構成してもよく、例えば、1in1モジュールの並列回路や、6in1モジュールの3相インバータ回路を形成してもよい。なお、回路構成によっては電極5cがなくてもよい。 Two parallel circuits are formed, one of which is the upper arm and the other is the lower arm, which are connected in series with the upper arm to form a half-bridge circuit of a 2-in-1 module. Of course, a circuit different from the circuit configuration described above may be configured, for example, a parallel circuit of a 1-in-1 module or a three-phase inverter circuit of a 6-in-1 module may be formed. Note that, depending on the circuit configuration, the electrode 5c may not be necessary.

図4は、本開示に係る半導体装置をヒートシンクに取り付けた構成を示す断面図である。図4のヒートシンク20以外の構成は図2に示した通りであり、図4は、半導体装置50とヒートシンク20とがネジ12によりネジ締結されている構成を示した断面図である。 Figure 4 is a cross-sectional view showing a configuration in which a semiconductor device according to the present disclosure is attached to a heat sink. The configuration in Figure 4 other than the heat sink 20 is the same as that shown in Figure 2, and Figure 4 is a cross-sectional view showing a configuration in which the semiconductor device 50 and the heat sink 20 are fastened together by screws 12.

ヒートシンク20は、金属ブッシュ10を介してネジ12により半導体装置50と固定されている。金属ブッシュ10は、貫通孔を有しており、貫通孔は円筒状であり絶縁基板2のおもて面から裏面に向かう方向において一定の内径を有しネジ12を挿通可能にする。半導体装置50は使用時に半導体素子1が発熱するため、ヒートシンク20を金属板2aの裏面と接触させて放熱する。そのため、金属板2aとヒートシンク20とが接触した状態を維持できるように金属ブッシュ10を介して半導体装置50とヒートシンク20とのネジ締結をネジ12により行う。 The heat sink 20 is fixed to the semiconductor device 50 by screws 12 via the metal bush 10. The metal bush 10 has a through hole that is cylindrical and has a constant inner diameter in the direction from the front surface to the back surface of the insulating substrate 2, allowing the screw 12 to be inserted. When the semiconductor device 50 is in use, the semiconductor element 1 generates heat, so the heat sink 20 is brought into contact with the back surface of the metal plate 2a to dissipate the heat. Therefore, the semiconductor device 50 and the heat sink 20 are screwed together via the metal bush 10 by screws 12 so that the metal plate 2a and the heat sink 20 can be maintained in contact with each other.

金属ブッシュ10は、絶縁基板2のおもて面から裏面に向かう方向で外径が狭まるアンカー部11が設けられている。すなわち、アンカー部11は、ネジ12を締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まる。アンカー部11は金属ブッシュ10の一部であり、ケース3と金属ブッシュ10とを固定する機能を有する。ネジ締結の際、金属ブッシュ10がネジ進行方向に移動し、ネジ12の締結応力が樹脂製のケース3へ直接伝わりケースが割れることを抑制する。なお、図1の平面図において、金属ブッシュ10の内径と外径とは製造誤差の範囲内で同心円である。 The metal bush 10 is provided with an anchor portion 11 whose outer diameter narrows in the direction from the front surface to the back surface of the insulating substrate 2. That is, the outer diameter of the anchor portion 11 narrows in the direction of advancement when the screw 12 is tightened. The anchor portion 11 is a part of the metal bush 10, and has the function of fixing the case 3 and the metal bush 10. When the screw is tightened, the metal bush 10 moves in the direction of advancement of the screw, and the tightening stress of the screw 12 is directly transmitted to the resin case 3, preventing the case from cracking. In the plan view of FIG. 1, the inner and outer diameters of the metal bush 10 are concentric circles within the range of manufacturing tolerance.

図5は、本開示の実施の形態1に係る半導体装置の金属ブッシュの構成を示す部分拡大図である。図5は、図2に示した半導体の金属ブッシュの構成を示す部分拡大図であり、破線30で囲った領域を拡大して示したものである。 Figure 5 is a partially enlarged view showing the configuration of the metal bush of the semiconductor device according to the first embodiment of the present disclosure. Figure 5 is a partially enlarged view showing the configuration of the metal bush of the semiconductor shown in Figure 2, and shows an enlarged view of the area surrounded by the dashed line 30.

図5に示すように、アンカー部11はケース3にネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まるテーパーを有してもよい。テーパーは、テーパーとケース3の上面との角度θが45°未満である。つまり、金属ブッシュ10の上面平坦部とケース3の金属ブッシュ10が設けられている上面とが平行な場合は、金属ブッシュ10の上面平端部とテーパーとの角度が45°未満ともいえる。なお、金属ブッシュ10の上面平端部がケース3の金属ブッシュ10が設けられている上面と平行でなくても金属ブッシュ10の上面平端部とテーパーとの角度が45°未満であればよい。 As shown in FIG. 5, the anchor portion 11 may have a taper in which the outer diameter narrows in the direction of travel when the screw is fastened to the case 3. The taper has an angle θ between the taper and the top surface of the case 3 that is less than 45°. In other words, if the flat top surface of the metal bush 10 is parallel to the top surface of the case 3 on which the metal bush 10 is provided, it can be said that the angle between the flat top end of the metal bush 10 and the taper is less than 45°. Note that even if the flat top end of the metal bush 10 is not parallel to the top surface of the case 3 on which the metal bush 10 is provided, it is sufficient that the angle between the flat top end of the metal bush 10 and the taper is less than 45°.

本開示の半導体装置50は、金属ブッシュ10のアンカー部11がテーパーを有するため、ケース3と金属ブッシュ10の接触面積を大きくし、金属ブッシュ10がネジを締め付ける際の進行方向に向かって移動するのを防ぎ、ケースが割れることを抑制できる。なお、ケース3の金属ブッシュ10が設けられている上面とは、金属ブッシュ10が設けられているケース3の面のことを示す。すなわち、図2では、ケース3が段差形状となって複数の上面が形成されているが、金属ブッシュ10が設けられているケース3の上面側を、ケース3の金属ブッシュ10が設けられている上面とする。もちろん、ケース3は、段差形状で複数の上面が形成されなくてもよく、上面が1つでもよい。 In the semiconductor device 50 of the present disclosure, the anchor portion 11 of the metal bush 10 is tapered, which increases the contact area between the case 3 and the metal bush 10, prevents the metal bush 10 from moving in the direction of travel when the screw is tightened, and suppresses cracking of the case. Note that the upper surface of the case 3 on which the metal bush 10 is provided refers to the surface of the case 3 on which the metal bush 10 is provided. That is, in FIG. 2, the case 3 is formed with multiple upper surfaces in a stepped shape, but the upper surface side of the case 3 on which the metal bush 10 is provided is the upper surface of the case 3 on which the metal bush 10 is provided. Of course, the case 3 does not need to have multiple upper surfaces in a stepped shape, and may have only one upper surface.

次に、ネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まる金属ブッシュ10の製造方法について説明する。ネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まる金属ブッシュ10は、厚みのある円筒状の金属製ブッシュを旋盤加工の際に切削工具で角度調整して外丸削りを行い製造する。これによって、アンカー部11が金属ブッシュ10に形成されることで、ネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まる金属ブッシュ10が製造される。なお、テーパー形状を金属ブッシュ10が有する場合も同様に製造される。 Next, a method for manufacturing a metal bush 10 whose outer diameter narrows in the direction of travel when the screw is tightened will be described. A metal bush 10 whose outer diameter narrows in the direction of travel when the screw is tightened is manufactured by turning a thick cylindrical metal bush with a cutting tool to adjust the angle during lathe processing. In this way, an anchor portion 11 is formed in the metal bush 10, and a metal bush 10 whose outer diameter narrows in the direction of travel when the screw is tightened is manufactured. Note that a metal bush 10 having a tapered shape can also be manufactured in the same way.

以上のように、実施の形態1に係る半導体装置では、ネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まるアンカー部を金属ブッシュ10が備えているため、ケース3と金属ブッシュ10の接触面積をより大きくし、金属ブッシュ10がネジを締め付ける際の進行方向に向かって移動するのを防ぎ、樹脂製のケースが割れることを抑制できる。 As described above, in the semiconductor device according to the first embodiment, the metal bush 10 has an anchor portion whose outer diameter narrows in the direction of travel when the screw is tightened, which increases the contact area between the case 3 and the metal bush 10, prevents the metal bush 10 from moving in the direction of travel when the screw is tightened, and suppresses cracking of the plastic case.

<実施の形態2>
次に、実施の形態2に係る半導体装置について説明する。図6は、実施の形態2に係る
半導体装置における金属ブッシュ10の断面図である。なお、実施の形態2において、実施の形態1で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
<Embodiment 2>
Next, a semiconductor device according to a second embodiment will be described. Fig. 6 is a cross-sectional view of a metal bush 10 in a semiconductor device according to a second embodiment. In the second embodiment, the same components as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

実施の形態2の半導体装置は、図6に示すようにアンカー部11が、ケース3にネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まり、金属ブッシュ10の中央からネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が広がっている。すなわち、アンカー部11は、金属ブッシュ10の中央に向かう円弧上のへこみである。なお、円弧上のへこみの直径13は、金属ブッシュが設けられているケース3の端部の樹脂厚み14より大きくてもよく、言い換えると、金属ブッシュ10のネジを締め付ける際の進行方向の長さより大きくてもよい。 As shown in FIG. 6, in the semiconductor device of the second embodiment, the anchor portion 11 has an outer diameter that narrows in the direction of travel when the screw is tightened into the case 3, and an outer diameter that widens from the center of the metal bush 10 in the direction of travel when the screw is tightened. That is, the anchor portion 11 is an arc-shaped depression toward the center of the metal bush 10. The diameter 13 of the arc-shaped depression may be larger than the resin thickness 14 at the end of the case 3 where the metal bush is provided, in other words, it may be larger than the length of the metal bush 10 in the direction of travel when the screw is tightened.

次に、円弧状のへこみを有する金属ブッシュ10の製造方法について説明する。円弧状のへこみを有する金属ブッシュ10は、厚みのある円筒状の金属製ブッシュを旋盤加工の際にケース3の樹脂厚みより大きな直径をもつ円状の切削工具で突削りを行い製造する。これによって、アンカー部11が金属ブッシュ10に形成されることで、円弧状のへこみを有する金属ブッシュ10が製造される。 Next, a method for manufacturing the metal bush 10 having an arc-shaped dent will be described. The metal bush 10 having an arc-shaped dent is manufactured by cutting a thick cylindrical metal bush with a circular cutting tool having a diameter larger than the resin thickness of the case 3 during lathe processing. In this way, the anchor portion 11 is formed in the metal bush 10, and the metal bush 10 having an arc-shaped dent is manufactured.

以上のように、実施の形態2に係る半導体装置では、円弧状のへこみを有するアンカー部11を金属ブッシュ10が備えているため、ケース3と金属ブッシュ10の接触面積をより大きくし、金属ブッシュ10がネジを締め付ける際の進行方向に向かって移動するのを防ぎ、樹脂製のケースが割れることを抑制できる。 As described above, in the semiconductor device according to the second embodiment, the metal bush 10 has an anchor portion 11 with an arc-shaped recess, which increases the contact area between the case 3 and the metal bush 10, prevents the metal bush 10 from moving in the direction of travel when the screw is tightened, and suppresses cracking of the plastic case.

<実施の形態3>
本実施の形態は、上述した実施の形態1~2に係る半導体装置を電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態3として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
<Third embodiment>
In this embodiment, the semiconductor device according to the above-mentioned embodiments 1 and 2 is applied to a power conversion device. Although the present invention is not limited to a specific power conversion device, a case in which the present invention is applied to a three-phase inverter will be described below as embodiment 3.

図7は、本実施の形態に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。 Figure 7 is a block diagram showing the configuration of a power conversion system to which the power conversion device according to this embodiment is applied.

図7に示す電力変換システムは、電源100、電力変換装置200、負荷300から構成される。電源100は、直流電源であり、電力変換装置200に直流電力を供給する。電源100は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やAC/DCコンバータで構成することとしてもよい。また、電源100を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するDC/DCコンバータによって構成することとしてもよい。 The power conversion system shown in FIG. 7 is composed of a power source 100, a power conversion device 200, and a load 300. The power source 100 is a DC power source and supplies DC power to the power conversion device 200. The power source 100 can be composed of various things, for example, a DC system, a solar cell, or a storage battery, or it may be composed of a rectifier circuit connected to an AC system or an AC/DC converter. The power source 100 may also be composed of a DC/DC converter that converts the DC power output from the DC system into a specified power.

電力変換装置200は、電源100と負荷300の間に接続された三相のインバータであり、電源100から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷300に交流電力を供給する。電力変換装置200は、図7に示すように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路201と、主変換回路201を制御する制御信号を主変換回路201に出力する制御回路203とを備えている。 The power conversion device 200 is a three-phase inverter connected between the power source 100 and the load 300, converts DC power supplied from the power source 100 into AC power, and supplies the AC power to the load 300. As shown in FIG. 7, the power conversion device 200 includes a main conversion circuit 201 that converts DC power into AC power and outputs it, and a control circuit 203 that outputs a control signal to the main conversion circuit 201 to control the main conversion circuit 201.

負荷300は、電力変換装置200から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷300は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。 The load 300 is a three-phase motor driven by AC power supplied from the power conversion device 200. Note that the load 300 is not limited to a specific use, but is a motor mounted on various electrical devices, and is used, for example, as a motor for hybrid cars, electric cars, railroad cars, elevators, or air conditioning equipment.

以下、電力変換装置200の詳細を説明する。主変換回路201は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えており(図示せず)、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源100から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷300に供給する。主変換回路201の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態にかかる主変換回路201は2レベルの三相フルブリッジ回路であり、6つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された6つの還流ダイオードから構成することができる。主変換回路201の各スイッチング素子と各還流ダイオードの少なくともいずれかに、上述した実施の形態1~2のいずれかにかかる半導体装置を適用する。6つのスイッチング素子は2つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相(U相、V相、W相)を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路201の3つの出力端子は、負荷300に接続される。 The power conversion device 200 will be described in detail below. The main conversion circuit 201 includes switching elements and free wheel diodes (not shown), and converts DC power supplied from the power source 100 into AC power by switching the switching elements, and supplies the AC power to the load 300. There are various specific circuit configurations of the main conversion circuit 201, but the main conversion circuit 201 according to this embodiment is a two-level three-phase full bridge circuit, and can be configured with six switching elements and six free wheel diodes connected in reverse parallel to each switching element. The semiconductor device according to any of the above-mentioned embodiments 1 and 2 is applied to at least one of the switching elements and free wheel diodes of the main conversion circuit 201. The six switching elements are connected in series with two switching elements to form upper and lower arms, and each upper and lower arm forms each phase (U phase, V phase, W phase) of the full bridge circuit. The output terminals of each upper and lower arm, i.e., the three output terminals of the main conversion circuit 201, are connected to the load 300.

また、主変換回路201は、各スイッチング素子を駆動する駆動回路(図示なし)を備えているが、駆動回路はパワーモジュール202に内蔵されていてもよいし、パワーモジュール202とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路201のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路201のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路203からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号(オン信号)であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号(オフ信号)となる。 The main conversion circuit 201 also includes a drive circuit (not shown) that drives each switching element, but the drive circuit may be built into the power module 202, or may be configured to include a drive circuit separate from the power module 202. The drive circuit generates a drive signal that drives the switching element of the main conversion circuit 201 and supplies it to the control electrode of the switching element of the main conversion circuit 201. Specifically, in accordance with a control signal from the control circuit 203 described later, a drive signal that turns the switching element on and a drive signal that turns the switching element off are output to the control electrode of each switching element. When the switching element is maintained in the on state, the drive signal is a voltage signal (on signal) that is equal to or higher than the threshold voltage of the switching element, and when the switching element is maintained in the off state, the drive signal is a voltage signal (off signal) that is equal to or lower than the threshold voltage of the switching element.

制御回路203は、負荷300に所望の電力が供給されるよう主変換回路201のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷300に供給すべき電力に基づいて主変換回路201の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間(オン時間)を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するPWM制御によって主変換回路201を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路201が備える駆動回路に制御指令(制御信号)を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。 The control circuit 203 controls the switching elements of the main conversion circuit 201 so that the desired power is supplied to the load 300. Specifically, the time (on time) that each switching element of the main conversion circuit 201 should be in the on state is calculated based on the power to be supplied to the load 300. For example, the main conversion circuit 201 can be controlled by PWM control that modulates the on time of the switching elements according to the voltage to be output. Then, a control command (control signal) is output to the drive circuit provided in the main conversion circuit 201 so that an on signal is output to the switching element that should be in the on state at each point in time, and an off signal is output to the switching element that should be in the off state. The drive circuit outputs an on signal or an off signal as a drive signal to the control electrode of each switching element according to this control signal.

本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路201のスイッチング素子と還流ダイオードとして実施の形態1~2に係る半導体装置を適用するため、ネジを締めつける際の進行方向に向かって外径が狭まるアンカー部を金属ブッシュ10が備えていることで、ねじ締結の際にブッシュが進行方向に移動することを抑制するという効果を奏する。 In the power conversion device according to this embodiment, the semiconductor devices according to the first and second embodiments are used as the switching elements and free wheel diodes of the main conversion circuit 201, and the metal bush 10 has an anchor portion whose outer diameter narrows in the direction of travel when the screw is tightened, which has the effect of preventing the bush from moving in the direction of travel when the screw is tightened.

本実施の形態では、2レベルの三相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、2レベルの電力変換装置としたが3レベルやマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本発明を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはDC/DCコンバータやAC/DCコンバータに本発明を適用することも可能である。 In this embodiment, an example of applying the present invention to a two-level three-phase inverter has been described, but the present invention is not limited to this and can be applied to various power conversion devices. In this embodiment, a two-level power conversion device is used, but a three-level or multi-level power conversion device may also be used, and the present invention may be applied to a single-phase inverter when supplying power to a single-phase load. Furthermore, the present invention can also be applied to a DC/DC converter or an AC/DC converter when supplying power to a DC load, etc.

また、本発明を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザー加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。 In addition, the power conversion device to which the present invention is applied is not limited to the case where the load described above is an electric motor, but can also be used, for example, as a power supply device for an electric discharge machine, a laser processing machine, an induction heating cooker, or a non-contact power supply system, and can also be used as a power conditioner for a solar power generation system, a power storage system, etc.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせ、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。また、部品と部品とを接合する導電性部材は、はんだ、金属フィラーを用いた金属ペースト、又は熱により金属化する焼成金属などの電気抵抗の低い金属を用いてもよい。 The present invention allows the embodiments to be freely combined and modified or omitted as appropriate within the scope of the invention. The conductive member that joins the components may be a metal with low electrical resistance, such as solder, a metal paste using a metal filler, or a fired metal that is metallized by heat.

1(1a,1b) 半導体素子
2 絶縁基板
2a 金属板
2b 絶縁部材
2c 回路パターン
3 ケース
4 封止材
5 電極
5a P端子
5b N端子
5c 出力端子
6 信号端子
7 導電性ワイヤー
8 接着剤
9 導電性部材
10 金属ブッシュ
11 アンカー部
12 ネジ
13 円弧上のへこみの直径
14 樹脂厚み
15(15a,15b) ダイオード
20 ヒートシンク
50 半導体装置
100 電源
200 電力変換装置
201 主変換回路
202 パワーモジュール
203 制御回路
300 負荷
REFERENCE SIGNS LIST 1 (1a, 1b) Semiconductor element 2 Insulating substrate 2a Metal plate 2b Insulating member 2c Circuit pattern 3 Case 4 Sealing material 5 Electrode 5a P terminal 5b N terminal 5c Output terminal 6 Signal terminal 7 Conductive wire 8 Adhesive 9 Conductive member 10 Metal bush 11 Anchor portion 12 Screw 13 Diameter of circular arc recess 14 Resin thickness 15 (15a, 15b) Diode 20 Heat sink 50 Semiconductor device 100 Power source 200 Power conversion device 201 Main conversion circuit 202 Power module 203 Control circuit 300 Load

Claims (7)

第1主面と前記第1主面に対向する第2主面とを有し、前記第1主面を構成する回路パターン、前記第2主面を構成する放熱板、および前記回路パターンと前記放熱板との間に設けられた絶縁部材を有する絶縁基板と、
前記回路パターン上に接合部材を介して設けられた半導体素子と、
前記絶縁基板の端部に接着剤を介して接続され、前記絶縁基板の前記第2主面を露出させて、前記絶縁基板と前記半導体素子とを囲むケースと、
前記ケースの端部に設けられ、前記第1主面から前記第2主面に向かう方向で前記ケースの端部を貫通し、前記第1主面から前記第2主面に向かう方向に貫通孔を内部に有する金属ブッシュと、
を備え、
前記金属ブッシュは、前記貫通孔が前記第1主面から前記第2主面に向かう方向に一定の内径を有する円筒状であり、前記第1主面から前記第2主面に向かう方向で外径が狭まり前記ケースに固定されるアンカー部を有し、
前記アンカー部は、前記金属ブッシュの中央を境に前記外径が広がる円弧状の形状であることを特徴とする半導体装置。
an insulating substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface, the insulating substrate having a circuit pattern constituting the first main surface, a heat sink constituting the second main surface, and an insulating member provided between the circuit pattern and the heat sink;
a semiconductor element provided on the circuit pattern via a bonding member;
a case connected to an end of the insulating substrate via an adhesive, exposing the second main surface of the insulating substrate and surrounding the insulating substrate and the semiconductor element;
a metal bush provided at an end of the case, penetrating the end of the case in a direction from the first main surface toward the second main surface, and having a through hole therein in a direction from the first main surface toward the second main surface;
Equipped with
the metal bushing has a cylindrical through hole having a constant inner diameter in a direction from the first main surface to the second main surface, and an anchor portion having an outer diameter narrowing in a direction from the first main surface to the second main surface and fixed to the case;
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that the anchor portion has an arc-like shape with the outer diameter expanding from the center of the metal bush .
前記アンカー部は、前記第1主面から前記第2主面に向かう方向の断面視でテーパー形状を有する請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 1, wherein the anchor portion has a tapered shape in a cross-sectional view in a direction from the first main surface to the second main surface. 前記テーパー形状は、前記ケースの第1主面側の表面に対して角度が45度未満である請求項2に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 2, wherein the tapered shape has an angle of less than 45 degrees with respect to the surface on the first main side of the case. 前記円弧状の直径が前記金属ブッシュが設けられた前記ケースの前記端部の前記第1主面から前記第2主面に向かう方向の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項に記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 3, wherein a diameter of the arc is larger than a thickness of the end of the case at which the metal bush is provided, in a direction from the first main surface toward the second main surface. 平面視で前記ケースは四角形状であり、前記金属ブッシュが前記ケースの4隅にあることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の半導体装置。 5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the case has a rectangular shape in a plan view, and the metal bushes are provided at four corners of the case. 前記絶縁基板の前記第2主面と接するヒートシンクが備えられることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の半導体装置。 6. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a heat sink in contact with the second main surface of the insulating substrate. 請求項1からのいずれか1項に記載の半導体装置を有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、
を備えた電力変換装置。
A main conversion circuit having the semiconductor device according to any one of claims 1 to 6 , which converts input power and outputs the converted power;
a control circuit that outputs a control signal for controlling the main conversion circuit to the main conversion circuit;
A power conversion device comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002280501A (en) 2001-03-19 2002-09-27 Hitachi Metals Ltd METHOD FOR FIXING Al-SiC COMPOSITE MATERIAL AND HEAT SINK COMPONENT
JP2005136369A (en) 2003-10-08 2005-05-26 Hitachi Metals Ltd Substrate
WO2014083717A1 (en) 2012-11-28 2014-06-05 三菱電機株式会社 Power module
JP2016058563A (en) 2014-09-10 2016-04-21 三菱電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of the same
WO2020245890A1 (en) 2019-06-03 2020-12-10 三菱電機株式会社 Power module and power conversion device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002280501A (en) 2001-03-19 2002-09-27 Hitachi Metals Ltd METHOD FOR FIXING Al-SiC COMPOSITE MATERIAL AND HEAT SINK COMPONENT
JP2005136369A (en) 2003-10-08 2005-05-26 Hitachi Metals Ltd Substrate
WO2014083717A1 (en) 2012-11-28 2014-06-05 三菱電機株式会社 Power module
JP2016058563A (en) 2014-09-10 2016-04-21 三菱電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of the same
WO2020245890A1 (en) 2019-06-03 2020-12-10 三菱電機株式会社 Power module and power conversion device

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