JPH0515450U - 電力用半導体モジユール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力用半導体モジュールの製造時における外
囲ケースの歪みに伴なうソリを防止する。 【構成】 金属基板１上の絶縁板３のメタライズ処理面
５ａに半導体チップ４が半田付けされ、メタライズ処理
面５ｂ上に端子支持枠１０と一体成形した端子部材７を
取付け、シリコーンゴム層８およびエポキシ樹脂層９で
封止される電力用半導体モジュールの外囲ケース２の肉
厚の異なる個所を挟む２方向にケース上部から肉厚部２
ｂに向けて補強用のリブ２ｃ、２ｄを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、電力用半導体モジュールに係り、特にその製造時に熱によるケー スの歪みを防止した電力用半導体モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、サイリスタ、トランジスタ、ダイオード、ＩＧＢＴなどの電力用半導体 チップを金属基板にセラミックスなどの絶縁板を介して半田付けされた電力用半 導体モジュールとしては、図４に示すものがある。図によれば、厚手の金属基板 ２１上に表面をメタライズ処理２５ａ、２５ｂした絶縁板２３を半田付けし、こ の絶縁板２３上の一方のメタライズ処理２５ａ面上に半導体チップ２４が半田付 けされている。なお、半導体チップ２４は絶縁板２３上にＷ、Ｍ₀ などの熱緩衝 材層を設けて、この層上に半田付けされる場合もある。

【０００３】 また、絶縁板２３上の他方のメタライズ処理２５ｂ面上には端子部材２７が直 立状となるように、その下端の折曲部分２７ａで半田付けあるいはその他の方法 で取付けられ、該端子部材２７の先端はケース２２の上部から外方に引出されて いる。この端子部材２７と半導体チップ２４とは、リード線２６で直接ボンディ ングされるか、またはメタライズ層２５ｂと半導体チップ２４がボンディングさ れていて、端子部材２７とは間接的に接続されている。

【０００４】 この後、ゲル状のシリコーンゴムをケース２２の上部に開口した開口部２２ａ から注入し、加熱炉で１５０℃程度に加熱して硬化させ、シリコーンゴム層２８ が得られる。次いで、シリコーンゴム層２８の上に開口部２２ａからエポキシ樹 脂を注入し、約１３５℃で加熱してエポキシ樹脂層２９を形成して半導体チップ ２４を封止する。封止されたケース２２の上部外方に引出されている端子部材２ ７は、ケース上部で折り曲げられる。なおケース２２上部は、その一部を肉厚部 分とし、この部分にナット挿入用穴３１を設け、この穴３１内にナット３２を挿 入することにより端子部材２７は外部の配線と接続が可能となるようになってい る。

【０００５】 また、このような構成の半導体モジュールにおいて、外囲ケース２２の素材に は、機械的強度が大きく、耐熱性、耐寒性を有し、使用温度範囲の広いポリブチ レンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）が通常広く用いられている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、ＰＢＴよりなるケースはこの樹脂自体が特性的に歪みによるソ リが出やすいものであるため、ケースを成形する時、ケースの肉厚の差によって 冷却の時間に差が生じ、肉厚部分、例えばケース２２と基板２１を締め付ける部 分２２ｂと他の部分とのソリ具合が異なり、エビゾリの状態を呈したりしてモジ ュールを実装することが困難とされていた。また、熱抵抗が増加するという問題 もあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記した従来の電力用半導体モジュールにおける問題点を解消す べく検討の結果、モジュール製造時、ＰＢＴ製ケースの肉厚の異なる個所を挟む ２方向にケース上部から肉厚部に向けて補強用リブを設けることによりソリの発 生を防止したものである。

【０００８】

【作用】

この考案の電力用半導体モジュールは、上記のようにモジュールの外囲ケース におけるケース肉厚の異なる個所を挟む２方向にケース上部から肉厚部に向けて 補強用リブを設けたことにより、ケース製作時ケースの肉厚の差によるソリの発 生が防止できる。

【０００９】

【実施例】

次に、この考案の一実施例を図により詳細に説明する。図１はこの考案になる 電力用半導体モジュールの側断面図、図２はその平面図であり、図３は正面図で ある。図において１はメタライズ処理層５ａ、５ｂを有する絶縁板３を上面に半 田付けした金属基板である。そして絶縁板３上の一方のメタライズ層５ａ上には 半導体チップ４が半田付けされている。また他方のメタライズ層５ｂ上には耐熱 樹脂よりなる端子支持枠１０と一体成形された端子部材７の下端折曲部７ａが半 田付けまたはその他の方法で取付けられ、その先端はケース２の上方へ引出され る。

【００１０】 これにより、端子部材７と一体成形された端子支持枠も所定の部位にセットさ れる。端子支持枠１０の上部には絶縁基板１１が積層される。この端子部材７と 半導体チップ４との間はリード線６で直接ボンディングされるが、または端子部 材７の下端折曲部７ａが半田付されるメタライズ層５ｂと半導体チップ４とをボ ンディングすることによって、このメタライズ層５ｂを介して間接的に電気接続 される。

【００１１】 次に、金属基板１にケース２を載せ、ゲル状のシリコーンゴムをケース２の上 部開口部２ａから注入して加熱炉で１５０℃程度で加熱硬化させてシリコーンゴ ム層８を形成する。次いでシリコーンゴム層８上に同じくケース開口部２ａから エポキシ樹脂を注入し、約１３５℃で加熱してエポキシ樹脂層９を形成し、これ によって半導体チップ４を封止する。封止されたケース２の上部に引出された端 子部材７はケース２の上部で折り曲げられ、ケース２上部の肉厚部分のナット挿 入用穴１２に埋込まれたナット１３とともに外部配線と接続される。

【００１２】 ケース２にはケース肉厚の異なる個所を挟む２方向にケースの上部から肉厚部 ２ｂに補強用リブ２ｃおよび２ｄが設けられている。この２ｃ、２ｄのリブによ ってケースの肉厚の差をなくすことができ、これによって特性的にソリの出やす いＰＢＴをケース素材とした時に、肉厚の差によって冷却時間に差が生じ、それ に伴って肉厚部分と他の部分とのソリが異ってエビゾリの状態を呈するという従 来の問題点を解消して、ケース製作時のリブの冷却によってケースの端部まで長 さが固定され、肉厚部、例えばモジュールの取付部のソリを防止することができ るのである。これによってモジュールを簡単に実装することができ、熱抵抗の増 加も見られないのである。

【００１３】 この考案において、端子部材７と一体成形にて得た格子状または梯子状の端子 支持枠１１をケース内の所要の部位にセットしたのち、この支持枠１１上に絶縁 基板１２を載置して端子支持板内部を空間１４とするが、このような絶縁基板１ ２としては、半導体チップの駆動回路、スナバ回路、電気配線などを搭載したプ リント基板であってもよく、またこのようなプリント基板を絶縁基板上に設けて もよい。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によればモジュールの外囲ケースの肉厚の異な る個所を挟む２方向にケース上部から肉厚部に向けて補強用リブを設けたことに より、ケース製作時のリブの冷却によってケース端部まで長さが固定されるので 肉厚部、例えばモジュールの取付部のソリの発生が防止できることが認められた 。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の電力用半導体モジュールの側断面図
である。

【図２】この考案の電力用半導体モジュールの平面図で
ある。

【図３】この考案の電力用半導体モジュールの正面図で
ある。

【図４】従来の電力用半導体モジュールの側断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 金属基板 ２ ケース ２ａ ケース開口部 ２ｂ ケース肉厚部 ２ｃ リブ ３ 絶縁板 ４ 半導体チップ ７ 端子部材 ８ シリコーンゴム層 ９ エポキシ樹脂層 １０ 端子支持枠 １１ 絶縁基板 １４ 空間

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属基板上に電力用半導体チップを取付
   け、この半導体チップと電気的に接続された端子部材を
   ケース外部に引出し、ケース内の前記半導体チップをシ
   リコーンゴムおよびエポキシ樹脂で封止した電力用半導
   体モジュールにおいて、ケース肉厚の異なる個所を挟む
   ２方向にケース上部から肉厚部に向けてリブを設けたこ
   とを特徴とする電力用半導体モジュール。