JPH1197617A - 半導体モジュール - Google Patents

半導体モジュール

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JPH1197617A
JPH1197617A JP25468697A JP25468697A JPH1197617A JP H1197617 A JPH1197617 A JP H1197617A JP 25468697 A JP25468697 A JP 25468697A JP 25468697 A JP25468697 A JP 25468697A JP H1197617 A JPH1197617 A JP H1197617A
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欣也 中津
Nobunaga Suzuki
宣長 鈴木
Masahiro Hiraga
正宏 平賀
Shigeyuki Baba
繁之 馬場
Kazuhiro Ito
和広 伊藤
Hiroyuki Bentani
広行 辨谷
Masahiro Sano
正浩 佐野
Hiroyuki Tomita
浩之 富田
Seiji Ishida
誠司 石田
Shinji Yonemoto
伸治 米本
Hiroshi Watanabe
弘 渡邊
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パワーモジュール中に実装された電解コンデン
サへのパワーモジュール封じ用樹脂の付着を防ぐ。 【解決手段】電解コンデンサが実装された配線基板と電
解コンデンサ間に電解コンデンサ下部側面を覆うような
スペーサーを設ける。 【効果】この様な構成によれば、電解コンデンサへの樹
脂の付着が防げコンデンサ内部で発生したガスの放出経
路を確保できることから電解コンデンサの内圧上昇を防
げ寿命低下の原因を低減できると共に、電解コンデンサ
の倒れ込みを抑制できることからモジュール外部と電解
コンデンサとの干渉を低減でき高信頼な半導体モジュー
ルを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサが実装
される半導体モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、パワーモジュールは数Aから数千
Aまでとその電流容量を広範囲化すると共にモジュール
内部に搭載しているパワー半導体を制御する回路を一緒
にパワーモジュール内に実装してきている。これらパワ
ーモジュールでは制御回路と電源部を樹脂基板に搭載し
モジュールの封止樹脂と共にモジュール内に埋め込み、
モジュール及びシステムの小型化,低価格化を行ってい
る。しかし、電源部には平滑用のコンデンサが必要であ
りセラミックコンデンサやタンタルコンデンサを用いて
いる場合もあるが、高価であると共に単品で数十μF以
上の容量を得られないため、電解コンデンサを用いる他
なかった。電解コンデンサを用いるとコンデンサ下部が
モジュール封止用樹脂部に覆われてしまい、使用する樹
脂が硬質で気密性に優れていると前記コンデンサ下部か
らコンデンサ内部で発生するガスを抜くことができなく
なり、コンデンサ内圧が上昇してコンデンサの破壊もし
くは寿命低下を招いてしまうという問題があった。
【0003】また、電解コンデンサのリード線を長く
し、モジュール封止用樹脂部上方にコンデンサ下部を固
定しコンデンサに樹脂が付着しないようにしている。し
かし、電源部が実装された樹脂基板の製造過程及び実装
過程にてコンデンサの倒れ込みが生じ、モジュール外部
との干渉を生じ、モジュールを搭載するアプリケーショ
ンの歩留まりを生じさせたり、倒れ込みにより樹脂が付
着してしまう等の問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術によ
れば、パワーモジュール周辺回路をモジュール内に実装
しシステムの小型化,低価格化を進めている。
【0005】しかしながら、電源部の平滑用電解コンデ
ンサをモジュールに実装するとモジュール封止用樹脂の
コンデンサ下部への付着によるコンデンサの破壊,寿命
低下及び倒れ込みによるモジュール外部との干渉を生じ
信頼性低下を招くという問題があった。
【0006】本発明の目的は、電解コンデンサへのモジ
ュール封止用樹脂の付着を防ぐと共に、電解コンデンサ
の倒れ込みを防ぐ電解コンデンサ用スペーサーを用いた
高信頼な半導体モジュールを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、電源部の電解コンデンサを実装した配線基板とその
電解コンデンサ下部との間の距離を樹脂厚以上に確保で
きると共にコンデンサ下部を十分な高さまで覆い、樹脂
注入時に生じる樹脂の盛り上がり等による付着を阻止で
きるスペーサーを電解コンデンサと配線基板間に実装す
る。
【0008】これにより、電解コンデンサへの封止用樹
脂の付着を阻止できると共に倒れ込みによるモジュール
外部との干渉を無くすことができる。
【0009】上記の構成によれば、電源部の電解コンデ
ンサとその電解コンデンサが実装された配線基板との間
にコンデンサ下部を覆い、基板とコンデンサ間の距離を
パワーモジュールを封じている樹脂厚以上に取れるスペ
ーサーを用いることで、電解コンデンサへの樹脂の付着
が防げ、コンデンサ内部で発生したガスの放出経路を確
保できることから、電解コンデンサの内圧上昇を防げ寿
命低下の原因を低減できる。また、電解コンデンサの倒
れ込みを抑制できることからモジュール外部と電解コン
デンサとの干渉を低減でき、高信頼な半導体モジュール
を提供できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。
【0011】図1には本発明に係わるパワーモジュール
に関する第一の実施例を示す上面図、図2はそのA−
A′断面図である。
【0012】図1において、パワーモジュールは複数の
トランジスタ1やダイオード2が複数枚のAlN等の絶
縁基板4に取り付けられ箔導体パターン5上に固着さ
れ、その絶縁基板4は金属基板3の所定位置に設けられ
ている。上記金属基板3及びその上に搭載される半導体
素子等の実装方法は従来のパワーモジュールと同様であ
る。即ち、上記金属基板3の上には、複数枚の絶縁基板
4が半田により金属基板3に固着される。その絶縁基板
4の上にトランジスタ1及びダイオード2の主電極及び
制御電極を接続するための箔導体パターン5を固着し、
この箔導体パターン5上にトランジスタ1及びダイオー
ド2を半田により固着する。各半導体素子の電極や上記
箔導体パターン5に金属ワイヤー6をワイヤーボンディ
ングし、パワーモジュール内の電気的接続を行う。この
箔導体パターン5とパワーモジュールケース7に固着さ
れた電極とを、半田もしくは金属ワイヤー6によって接
続し、パワーモジュール内部回路とパワーモジュール外
部とを電気的に接続すると共に、図2に示すようにパワ
ーモジュールの開口部をふさぐ為に充填しているゲル状
樹脂14及び樹脂9中のパワー素子制御用半導体素子1
0及びその電源生成するためのトランス12、トランス
12の2次側を整流し平滑する電解コンデンサ11を実
装した樹脂基板19を電極と接続し金属基板3上の半導
体素子と電気的に接続している。
【0013】本実施例の特徴は、図1,図2に示すよう
に樹脂基板19上に実装された電解コンデンサ11と樹
脂基板19間に、その電解コンデンサ11の側面を覆う
ような壁を持つスペーサー16を設け、樹脂9が電解コ
ンデンサ11下部に付着することを防いでいることにあ
る。また、スペーサー16の形状としては、電解コンデ
ンサ11下部がスペーサー16内部に納まっていれば、
図1で示すような円形のみならず、四角形などの他の形
状でも構わない。
【0014】第2の特徴は、樹脂9の粘性が非常に柔ら
かい際、スペーサー16内側を通り電解コンデンサ11
下部へ樹脂9が這いあがり付着することを防ぐため、図
2で示すようにスペーサー16下部の開口部を電解コン
デンサ11の電極リード15が通る穴のみとしたことに
ある。
【0015】上記の如きスペーサー16を用いること
で、樹脂9中に配置された樹脂基板19上に実装された
電解コンデンサ11下部に樹脂9の付着を防ぐことがで
きる。従って、電解コンデンサ11内部で発生したガス
の通気孔が確保され、電解コンデンサ11の内圧上昇を
抑えることができるので、電解コンデンサ11の寿命を
延ばすことができる。また、電解コンデンサ11の倒れ
込みを防ぎ他部品との干渉を防ぐことができる。このよ
うに本実施例によれば、高信頼なパワーモジュールを提
供できる。
【0016】図3には本発明に係わるパワーモジュール
に関する第2の実施例を示す断面図、図4は図3で示し
たスペーサーの側面図である。
【0017】図3,図4において前述の図1,図2と異
なる点としては、スペーサー16の上端及び下端側面に
開口部17を少なくとも1箇所設けた点である。これに
より、スペーサー16下部内側に樹脂9を流入させるこ
とができ、スペーサー16直下の樹脂基板19上面を樹
脂9によって覆うことが可能となりパワーモジュール内
への異物混入を防ぐことができる。さらに、スペーサー
16の下端側すなわち樹脂基板19側の開口部は部分的
に設けられているので、粘性の有る樹脂9は、スペーサ
ー内への流入量が抑えられる。このため、電解コンデン
サ11下部への樹脂9の付着が防止され、前記実施例と
同様に高信頼なパワーモジュールを提供できる。また、
第2の異なる点は電解コンデンサ11の電極リード15
用穴を無くし、スペーサー16の上面,下面を対称とし
たことである。これにより、電解コンデンサ11とスペ
ーサー16の実装を容易にし、スペーサー16の誤挿入
を防ぐことができ高信頼及び低価格化可能なパワーモジ
ュールを提供できる。
【0018】図5には本発明に係わるパワーモジュール
に関する第3の実施例を示す断面図、図6は図5で示し
たスペーサーの側面図である。
【0019】図5,図6において前述の図3,図4と異
なる点としては、スペーサー16内側に電解コンデンサ
11固定用の突起部18を設けた点である。これによ
り、電解コンデンサ11と樹脂基板19の距離を確実に
規定できると共に、スペーサー16の内側側面を這い上
がる樹脂9を防ぐことができ電解コンデンサ11への樹
脂9の付着を阻止でき前記実施例と同様に高信頼なパワ
ーモジュールを提供できる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば配線
基板とその電解コンデンサ下部との間の距離を樹脂厚以
上に確保できると共にコンデンサ下部を十分な高さまで
覆い、樹脂注入時に生じる樹脂の盛り上がり等による付
着を阻止できるスペーサーを電解コンデンサと配線基板
間に実装することで電解コンデンサの高寿命化が図れ倒
れ込みによる干渉を抑さえられる。従って高信頼なパワ
ーモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電解コンデンサ用スペーサーとそれを
用いた半導体モジュールの一実施例を示す上面図。
【図2】図1のA−A′断面図。
【図3】本発明による電解コンデンサ用スペーサーとそ
れを用いた半導体モジュールの一実施例を示す断面図。
【図4】図3で示したスペーサーの側面図。
【図5】本発明による電解コンデンサ用スペーサーとそ
れを用いた半導体モジュールの一実施例を示す断面図。
【図6】図5で示したスペーサーの側面図。
【符号の説明】
1…トランジスタ、2…ダイオード、3…金属基板、4
…絶縁基板、5…箔導体パターン、6…金属ワイヤー、
7…パワーモジュールケース、8…電極、9…樹脂、1
0…パワー素子制御用半導体素子、11…電解コンデン
サ、12…トランス、13…パワーモジュール固定用
穴、14…ゲル状樹脂、15…電解コンデンサ電極リー
ド、16…スペーサー、17…スペーサー側面開口部、
18…スペーサー内側側面突起、19…樹脂基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平賀 正宏 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 日立京葉エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 馬場 繁之 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 伊藤 和広 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 辨谷 広行 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 佐野 正浩 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 富田 浩之 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 石田 誠司 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 米本 伸治 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者 渡邊 弘 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子と配線基板を樹脂により封止し
    た半導体モジュールにおいて、配線基板上に実装された
    コンデンサと、該コンデンサの側面を覆うスペーサー
    と、を備えることを特徴とする半導体モジュール。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記樹脂が前記スペー
    サーの内部に流入するように、少なくとも前記スペーサ
    ーの配線基板側に開口部を部分的に設けたことを特徴と
    する半導体モジュール。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記スペーサ
    ーの形状を筒型もしくは箱形とし、前記スペーサーの内
    側に前記コンデンサを固定するための突起を設けたこと
    を特徴とする半導体モジュール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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