JPH11126842A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極端子３の外部接合端３ａと蓋部１上表面
とが平行で、また外部接合端３ａの位置精度の優れた半
導体装置を提供する。 【解決手段】 上部が開口し半導体素子(8) を収納して
いる容器(5) と、容器(5) の開口を閉じる蓋部(1) と、
容器(5) に固着された電極端子(3) とを具備している。
蓋部(1) は下面から上面へ貫通した端子挿入口(7) を具
備し、電極端子(3) を端子挿入口(7) へ挿入して蓋部
(1) 上表面より引き出し、この引き出された電極端子
(3) の外部接合端(3a)を折り曲げることによって、容器
(5)と蓋部(1)とが接合され、蓋部(1) はその表面上の
電極端子の先端部が位置するところに隣接して突起部
(9) を有し、この突起物(9) の折り返しのついたフック
部は、外部接合端(3a)が折り曲げられたとき、電極端子
(3) 先端部と同じ高さを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ、交流
直流変換用トランジスタモジュール、サイリスタモジユ
ール等のパワーモジュール半導体装置に係り、特にパッ
ケージの電極端子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力変換や制御等のパワーエレ
クトロニクス分野において、電力モータ制御等に使用さ
れる大電力高速半導体装置のパッケージの一種として、
図１２に示すような蓋部１０１と、図１３に示すような
インサートケースと呼ばれる本体部１２０とにより構成
されたパッケージを使用している。

【０００３】図１２は蓋部１０１，図１３は本体部１２
０であり、それぞれが分離された状態を示している。本
体部１２０は、ヒートシンク１０６、挿入ケース１０
５、電極端子１０３、ダイオード１０８やトランジスタ
１１０等の半導体素子を備えている。

【０００４】挿入ケース１０５は合成樹脂成型品からな
り、金属製の電極端子１０３は挿入ケース１０５と共に
一体成型される。この挿入ケース１０５がヒートシンク
１０６上に接合材により固着され、半導体素子１０９、
１１０を収納する容器を構成する。蓋部１０１は、ＰＢ
Ｔ樹脂またはＰＰＳ樹脂を成型することにより形成さ
れ、電極端子１０３を挿入するための端子挿入口１０７
が蓋部１０１を貫通して開口されている。

【０００５】蓋部１０１と本体部１２０は、電極端子１
０３を、端子挿入口１０７に挿入し、蓋部１０１上表面
から引き出し、引き出された外部接合端３ａを手または
治具により内側に直角に折り曲げることにより、一体化
される。

【０００６】さらに、このような大電流半導体装置は、
複数個の装置を並列に配列し、ブスバー１１５（図１４
参照）により電極端子１０３を電気的に接続して使用す
る。この状態を上面から見た様子を図１４に示す。図１
４では、６個の半導体装置を２列に並べ、外側両端部の
電極部接合端３ａ上にブスバー１１５を載せて、ボルト
１１９を締めることによりブスバー１１５と外部接合端
３ａとを接合する。このため、図１３に示すように、外
部接合端３ａはボルト１１９を挿入する貫通口１１６を
有し、また図１２に示すように蓋部１０１にはナット１
１８を埋め込み固定するための穴１０２が開口されてい
る。

【０００７】さらに、外部接合端３ａを折り曲げた時
に、この貫通口１１６と穴１０２の位置が一致し、外部
接合端３ａが蓋部上面に平行である必要がある。このた
め、電極端子１０３を折り曲げ易くし、また外部接合瑞
３ａの位置を正確に決定するために、電極端子１０３
（図１３参照）には、図１４に示すようなコイニング部
１１４が設けられている。

【０００８】図１４の（ｂ）および（ｃ）は、コイニン
グ部１１４をそれぞれ側面、正面から見た拡大図であ
る。このように、コイニング部１１４において電極端子
１０３の幅を狭め、また厚みを薄くすることにより、電
極端子１０３を小さい力で容易に折り曲げることができ
る。さらに、この部分が、曲げ中心となることにより、
外部接合端３ａの位置を決定することができる。

【０００９】しかし、電極端子３の弾性によるスプリン
グバック効果のために、外部接合端子３ａを折り曲げる
ための外力をはずすと、図１５の（ｂ）に示すように、
外部接合端子３ａが完全に蓋部１０１上表面と平行にな
らない。さらにこの平行面からのずれ（図１５の（ｂ）
において外部接合端３ａの角度αおよび先端の高さｈと
して定義）が製品により異なるという問題が生じる。

【００１０】また、コイニング部１１４は、図１４の
（ｂ）に示すように曲げの内側が窪んだ形状であるた
め、電極端子１０３と蓋部１０１の端子挿入口１０７の
角とは非接触である。さらにコイニング部１１４は有限
の長さを有するために、曲げ中心位置を厳密に決定する
ことができない。

【００１１】特に手により折り曲げた場合には、曲げ速
度、端子の押さえ位置等の曲げ方により曲げ形状および
曲げ中心位置が大きく変動してしまう。このように、外
部接合端３ａが蓋部１０１上表面と平行でなく、また曲
げ形状および曲げ中心位置がばらつくため、電極端子１
０３とブスバー１１５とをボルト１１９を用いて接合す
る時に不都合が生じる。

【００１２】すなわち、図１６に示すように、外部接合
端３ａが蓋部１０１上表面と平行でなく、さらにその角
度αおよび先端の高さｈ（図１５参照）が各電極端子に
より異なる場合、ボルト１１９を充分に締めることがで
きないため、ブスバー１１５と外部接合瑞３ａが部分接
触となることにより、接触抵抗が大きくなり半導体装置
の動作不良が生じてしまう。

【００１３】また、曲げ形状および曲げ中心位置がばら
つくため、外部接合端３ａに開口されている貫通口１１
６の中心をナット１１８の中心位置に合わせることがで
きず、ボルト１１９を貫通口１１６に挿入して、締めつ
けることが困難となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
大電流高速半導体装置では、電極端子の外部接合端が半
導体装置の蓋部上表面と平行ではなく、また電流端子の
曲げ形状および中心位置が大きくばらつくために、電極
端子とブスバーの接触不良が生じるという問題があっ
た。本発明の目的は、電極端子の外部接合端と半導体装
置の蓋部上表面とが平行となり、またその相互の位置精
度の優れた半導体装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、上部が開口し、半導体素子を収納している容器と、
前記容器の開口を閉じる蓋部と、前記容器に固着された
電極端子を具備し、前記蓋部は下面から上面に貫通した
前記端子の挿入部を具備し、前記端子を前記端子挿入口
に挿入して前記蓋部上表面から引き出し、この引き出さ
れた前記端子の外部接合端を折り曲げることにより、前
記容器と前記蓋部が固定される半導体装置において、前
記蓋部はその表面上に前記端子を固定する突起部を有す
ることを特徴とする半導体装置である。

【００１６】さらに、前記突起部は、前記外部接合端が
折り曲げられた後、前記蓋部上面と平行になるように前
記外部接合端を固定することを特徴とする半導体装置で
あり、前記突起部は前記端子の折り曲げ後に前記端子の
先端部または前記端子の側部において前記端子を固定す
るように配置されていることを特徴とする半導体装置で
ある。

【００１７】また、本発明による半導体装置は、上部が
開口し、半導体素子を収納している容器と、前記容器の
開口を閉じる蓋部と、前記容器に固着された電極端子を
具備し、前記蓋部は下面から上面に貫通した前記端子の
挿入部を具備し、前記端子を前記端子挿入口に挿入して
前記蓋部上表面から引き出し、この引き出された前記端
子の外部接合端を折り曲げることにより、前記容器と前
記蓋部が固定される半導体装置において、前記端子は前
記蓋部に前記端子を固定する突起部を有することを特徴
とする半導体装置である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明は以下の実施の形態を図面
をもって説明するが、本発明はここで説明する実施の形
態に限定されるものではない。下記実施の形態は多様に
変化することができる。

【００１９】本発明の実施の形態を以下に図面をもって
説明する。まず本発明の第１の実施の形態について、図
１から図７を用いて説明する。本発明による大電力半導
体装置は、従来と同様に、蓋部１と本体部２０により構
成される。

【００２０】図１は本発明の蓋部１の斜視図であり、図
２は本発明の第１の実施の形態の本体部２０の斜視図で
あり、それぞれ分離されている図を示したものである。
また、本体部２０は、ヒートシンク６、挿入ケース５、
電極端子３、ダイオ一ド８やトランジスタ１０等の半導
体素子を備えている。挿入ケース５はＰＢＴ樹脂または
ＰＰＴ樹脂等の合成樹脂成型品からなり、金属製の電極
端子３は挿入ケース５と共に一体成型される。

【００２１】この挿入ケース５がヒートシンク６上に接
合材により固定され、半導体素子８、１０を収納する容
器を構成する。蓋部１は、ＰＲＴ樹脂またはＰＰＳ樹脂
を成型することにより形成され、電極端子３を挿入する
ための端子挿入口７が蓋部１を貫通して開口されてい
る。

【００２２】蓋蔀１と本体部２０は、電極端子３を、端
子挿入口７に挿入し、蓋部１上表面から引き出し、引き
出された外部接合端３ａを手または治具により内側に直
角に折り曲げることにより、一体化される。

【００２３】また、本発明による大電力半導体装置は、
従来と同様に、複数個の装置を並列に配列し、ブスバー
１５を外部接合端３ａ上に載せて、ボルト１９を用いて
ブスバー１５と外部接合端３ａとを接合し、電気的に接
続して使用する．このため、外部接合端３ａはボルト１
９を挿入する貫通口６を有し、また蓋部１にはナット１
８を埋め込むための穴２が開口されている。さらに、電
極端子３を折り曲げ易くし、また外部接合端子３ａの位
置を正確に決定するために、電極端子３には、コイニン
グ部４が設けられている（図３参照）。

【００２４】次に、蓋部１と本体部２０を一体化する方
法を図４から図８を用いてさらに詳しく説明する。図６
に示すように、従来と同様本体部の電極端子３を蓋部１
に開口された端子挿入口７に挿入し、蓋部１の下面を挿
入ケース５に接合する。この時、電極端子３は蓋部１の
上表面より垂直に立った状態である（図６のＡ方向から
の側面図とＢ方向からの側面図を図７に示す）。

【００２５】この後、ナット１８（図１６参照）を穴２
に挿入して、電極端子３をナット１８側へ折り曲げて、
蓋部１と本体部を一体化する。ここで、本発明では従来
と異なり、図４〜図６および図８に示すように、蓋部１
の電源端子３の先端が折れ曲がってくる位置に折り返し
のついた突起部９が設けられている。

【００２６】図８に、電極端子３を端子挿入口７に挿入
した状態および折り曲げ後における端子挿入口７付近の
拡大図を示す。また、図５（ａ）は折り曲げ後における
端子挿入口７付近の上面図であり、図５（ｂ）は折り曲
げ前および後の端子挿入口７付近の断面図である。

【００２７】このフック状の突起部９は蓋部１を成型す
る金型をわずかに変更するだけで容易に形成することが
できる。このような突起部９を設けることにより、電極
端子３の先端が折り曲げられた後に、この突起部９によ
り固定されるので、スプリングバックで電極端子３がは
ねてしまうことなく、位置を正確に決定することができ
る。

【００２８】さらに、図８に示す突起部９の位置、突起
部９の幅Ｗ、高さｙなどについて説明する。突起部９の
位置は、電極端子３をブスバー５（図４，図７参照）に
ボルト締めする際にブスバー５が突起部９に接触しない
ようにしなければならない。図８の突起部９の凹部の高
さｙについては、電極端子３の厚さより０．３〜０．５
ｍｍ程度厚い方が適当である。

【００２９】また、図８の突起部９の幅Ｗに関しては、
電極端子３の幅より大きくても小さくても良く、安定し
て電極端子３が固定できる幅であれば良いが、あまり幅
が大きすぎると電極端子３を突起部部９に固定する際に
突起部９がたわまず、電極端子３を突起部９にはめ込む
ことが困難になってしまうため、あまり大きくする必要
はない。

【００３０】上記のように、フック状の突起部９を設け
ることにより、図５に示すように（図５（ａ）は平面
図、図５（ｂ）は側面図）、電極端子３は、折り曲げ後
の外力を除いたときのスプリングバック効果による電極
端子３の戻りが突起部９で止めることができる。また、
この突起部９は蓋部１の成型金型をわずかに変更するだ
けで容易に形成できる。

【００３１】そして、本発明の半導体装置によれば、外
部接合端３ａの蓋部１表面に対する平行度と、位置精度
とを向上し、製品によるばらつきを低減することができ
るため、ブスバー１５を外部接合端３ａ上に載せてボル
トを用いて接続する時の接触不良を防止することができ
る。

【００３２】さらに、本発明の半導体装置によれば、電
極端子の曲げ中心位置および曲げ形状を正確に決定し、
製品によるばらつきを抑制することができるので、電極
端子３に形成された開口部６とナット８を容易に位置合
わせすることが可能となり、ボルトを正確に、かつ容易
に締めることができる。

【００３３】次に本発明の第２の実施の形態について図
９を用いて説明する。図９は本発明の第２の実施の形態
の斜視図であり、第１の実施の形態と異なる点は、折り
返しのついた突起部９’が電極端子３の左右に設置され
ている点である。

【００３４】これにより、第１の実施の形態のように突
起部１つで固定してるものよりもさらに安定して固定す
ることができ、水平度も高くすることができる。また図
１０に示すように、ブスバー１１５が端子折り曲げ方向
に配置される場合にも対応できる。

【００３５】また本発明は、上記形態に限定されるもの
ではなく、例えば、下記第３の実施の形態に示すよう
に、第１の実施の形態の電極端子３の先端部にもさらに
折り返しのついた突起部９をつけることなども可能であ
り、要するに、フック（折り返しのついた突起部）を用
いることを特徴とする。

【００３６】次に、本発明の第３の実施の形態につい
て、図１１を用いて説明する。図１１は本発明の第３の
実施の形態の斜視図である。第１の実施の形態や第２の
実施形態と異なる点は、固定用の突起部１０が電極端子
３の先端の左右に設置されている点である。または、電
極端子３の先端に固定用の電極端子の折曲げ部からなる
突起部１０が形成されている点である。

【００３７】図１１に（ｂ）に示す電極端子３の先端部
の折曲げ部は、蓋部１に予め作っておいた窪みに、例え
ば、図１１（ｂ）に示すようにはめ込まれ固定される。
端子先端折り曲げ部に、突起部を設ける代わりに蓋部１
の窪みに突起部を設けても良い。

【００３８】これにより、１つで固定してるものよりも
さらに安定して固定することができ、水平度も高くする
ことができる。また、電極端子３の先端部の折り曲げ幅
を任意に設定し、埋め込む深さを変えることにより、強
度や安定度も自由に変えることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明による半導体装置で
は、蓋部と本体部を一体化した時に、電極端子の蓋部接
合端と蓋部上表面との平行度、および電極端子先端部の
蓋部表面からの位置精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の蓋
部を示す斜視図。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の本
体部を示す斜視図。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の電
極端子を示す図。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置６個
を並列に接続した状態を示す平面図。

【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の電
極端子の折り曲げ前後の状態を示す図。

【図６】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置にお
いて蓋部１を本体部２０に挿入した状態を示す平面図。

【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置にお
いて図６の状態をＡ方向から見た側面図（ａ）およびＢ
方向から見た側面図（ｂ）を示す図。

【図８】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置にお
いて電極端子が挿入された状態を示す図。

【図９】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の電
極端子が突起部により固定された状態を示す斜視図。

【図１０】本発明の第の実施形態に係る半導体装置の電
極端子がブスバーにより接続された状態を示す斜視図。

【図１１】本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の
電極端子および電極端子が突起部により固定された状態
を示す図。

【図１２】従来の半導体装置の蓋部１０１の構造を示す
斜視図。

【図１３】従来の半導体装置の本体部１２０の構造を示
す斜視図。

【図１４】従来の半導体装置６個を並列に接続した状態
を示す平面図。

【図１５】従来の半導体装置の電極端子の拡大図。

【図１６】従来の半導体装置における電極端子の曲げ形
状を示す図。

【図１７】従来の半導体装置に置いてブスバーと電極端
子をボルトにより接続した状態を示す断面図。

【符号の説明】

１、１０１…蓋部 ２、１０２…開口部 ３、１０３…電極端子 ３ａ…外部接合端 ５、１０５…挿入ケース部 ６、１０６…ヒートシンク ７、１０７…端子挿入口 ８、１０８…ダイオード ９、９’、１０…突起部 １０、１１０…トランジスタ １４、１１４…コイニング部 １５、１１５…ブスバー １６、１１６…開口部 １８、１１８…ナット １９、１１９…ボルト α…外部接合端のスプリングバックの角度 ｈ…外部接合端のスプリングバックの先端の長さ ２０、１２０…インサートケース本体部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部が開口し、半導体素子を収納してい
   る容器と、 前記容器の開口を閉じる蓋部と、 前記容器に固着された電極端子を具備し、 前記蓋部は下面から上面に貫通した前記端子の挿入部を
   具備し、 前記端子を前記端子挿入口に挿入して前記蓋部上表面か
   ら引き出し、この引き出された前記端子の外部接合端を
   折り曲げることにより、前記容器と前記蓋部が固定され
   る半導体装置において、 前記蓋部はその表面上に前記端子を固定する突起部を有
   することを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記突起部は、前記外部接合端が折り曲
   げられた後、前記蓋部上面と平行になるように前記外部
   接合端を固定することを特徴とする請求項１記載の半導
   体装置。
3. 【請求項３】 前記突起部は前記端子の折り曲げ後に前
   記端子の先端部または前記端子の側部において前記端子
   を固定するように配置されていることを特徴とする請求
   項１及び請求項２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 上部が開口し、半導体素子を収納してい
   る容器と、 前記容器の開口を閉じる蓋部と、 前記容器に固着された電極端子を具備し、 前記蓋部は下面から上面に貫通した前記端子の挿入部を
   具備し、 前記端子を前記端子挿入口に挿入して前記蓋部上表面か
   ら引き出し、この引き出された前記端子の外部接合端を
   折り曲げることにより、前記容器と前記蓋部が固定され
   る半導体装置において、 前記端子は前記蓋部に前記端子を固定する突起部または
   折り曲げ部を有することを特徴とする半導体装置。