JPWO2016181516A1 - 半導体モジュール - Google Patents

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Abstract

半導体素子を搭載し、多数の外部接続端子（３０２，３０３，３０４）をモールド樹脂部（３０１）の辺より引き出して構成された半導体モジュール（１）において、この半導体モジュール（１）を装置に組み付ける場合の保持具の保持場所を簡単な構造にて確保することを目的とし、モールド樹脂部（３０１）の隣接する辺からなる角部の対向する少なくとも２カ所に保持辺部（３０５，３０６）を設けるように構成したものである。

Description

この発明は、半導体素子が内蔵された半導体モジュールに関するものである。
従来、ＦＥＴ等の半導体素子を複数内蔵した半導体モジュールが知られている。この半導体モジュールには半導体素子に接続された多数の端子が設けられ、これらの端子を半導体モジュールにおける本体の側面から引き出すように構成することが一般的である。（例えば、特許文献１参照）
特許第５５３２９５５号公報（段落００４４、図４、図５）
通常、上記のような半導体モジュールを各種装置に組み付ける場合、半導体モジュールの本体部分を保持具によってつかみ、装置内に配置することになるが、特許文献１に示された従来の半導体モジュールのような端子構造においては、本体より引き出された各端子が存在するため、半導体モジュールを保持する場所の確保が難しいものであった。また、半導体モジュールの本体部を吸引して保持する保持具も知られているが、半導体モジュ−ル自体の外形が大きく、重さも重いこと、裏面を吸着するため異物付着の懸念があることなどにより吸引方法も難かしいものであった。
この発明は、上記のような従来の問題点を解消するためになされたもので、保持具による半導体モジュールの保持部を単純な構造で確保できる半導体モジュールを提供するものである。
この発明に係る半導体モジュールは、半導体素子を搭載し、複数の外部接続端子がモールド樹脂部の辺より引き出された半導体モジュールにおいて、前記半導体モジュールのモールド樹脂部は複数の角部を有し、これらの角部の内の対向する少なくとも２カ所に保持辺部を設けたことを特徴とするものである。
この発明に係る半導体モジュールによれば、対向する２つの角部に保持辺部を設けることによって、外部接続端子を避けてモールド樹脂部を保持することが可能となり、装置内への搭載を容易に行わせることができる。
なお、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなる。
この発明の実施の形態１に係る半導体モジュールに内蔵された電気回路を示す回路図である。 この発明の実施の形態１に係る半導体モジュールを搭載した機電一体構造モータのコントローラ部分の概要構成を示す展開図である。 この発明の実施の形態１に係る半導体モジュールの外形形状を示す平面図である。 この発明の実施の形態２に係る半導体モジュールの外形形状を示す平面図である。 この発明の実施の形態３に係る半導体モジュールの外形形状を示す平面図である。
実施の形態１．
以下、この発明に係る実施の形態を示す図１を参照して説明する。
なお、この発明に係る半導体モジュールは、モータやオルタネータ等の回転電機と組み合わせるパワー回路として利用され、機電一体構造により製品の機能を小型、コンパクト、高効率に構成することを意図して使用されるパワーエレクトロニクス回路に適用され、とりわけ半導体スイッチング素子を内蔵したものである。
図1は、半導体モジュールに内蔵された回路を示す回路図である。図において、半導体モジュール１は、半導体スイッチング素子を構成する２個のＭＯＳＦＥＴ１０１と、ＭＯＳＦＥＴ１０１に接続されたリードフレーム１０２とを有し、これらの部品を樹脂モールド１０３に収容して保護するように構成されている。
さらに、半導体モジュール１は、樹脂モールド１０３内にクリップリード１０４、ワイヤーボンド１０５などの接続部材を有し、これらの接続部材を介してリードフレーム１０２に接続されている。ここで、リードフレーム１０２は、樹脂モールド外部接続端子１０６により樹脂モールド１０３の外部に引き出されている。また、半導体モジュール１は、１パッケージにまとめられて構成され、全体としてインバータ回路駆動用電源を遮断するスイッチ機能およびバッテリ逆接続時の過電流を遮断するスイッチ機能を有するように構成されている。
また、各ＭＯＳＦＥＴ１０１のコントロールおよび電圧のモニタを行うための信号端子が樹脂モールド１０３の一辺１０７側に集めて引き出され、外部の制御回路と接続されることになる。さらに、樹脂モールド１０３の一辺１０７と隣り合う両側の辺からも端子が引き出され、限られたスペースにコントロールユニットを構成する他の機構部品と接続されることになる。
図２は、この発明の実施の形態１に係る半導体モジュールを搭載した機電一体構造モータのコントローラ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit)部分を示す展開図である。なお、ここでは、インバータコントロールユニットの構造の一例を示している。
また、このインバータユニットは、ブラシレスＤＣモータを駆動するための３相インバータ駆動回路および回路電源遮断用回路を備え、モータと同軸一体構造によってコンパクトなパワーパックモジュールとしての構造体を成している。
この同軸一体構造を実現するために、インバータコントロールユニットを収容するハウジング２０２は、半導体モジュール１の熱損失に対してヒートシンクとしての機能を得る必要があることから、高放熱性と上述した機械的な剛性とを兼ね備えたアルミダイカスト合金等の素材によって作られている。
また、半導体モジュール１は、ハウジング２０２と樹脂により成形されたフレーム組立体２０３との間に挟み込まれ、ハウジング２０２にフレーム組立体２０３をねじ止めすることによって同時に固定されている。このとき、半導体モジュール１の放熱面とハウジング２０２からなるヒートシンクとの間の熱伝導および電気的な絶縁を保つために、放熱シートとグリス等が介在されている。
また、フレーム組立体２０３には、半導体モジュール１に対して電源を供給するためのバスバー２０５が設けられており、コネクタ組立体２０４を介して外部から電力を受電している。
また、半導体モジュール１の信号ピンは、フレーム組立体２０３に設けられた貫通穴を介して制御基板２０６に接続されている。さらに、コネクタ組立体２０４の信号コネクタ部からの信号ピンも制御基板２０６に接続されている。
図３はこの発明の実施の形態１に係る半導体モジュールの外形形状を示す構成図である。
半導体モジュール１をインバータコントロールユニットなどの装置内に搭載する際、保持具により半導体モジュール１の本体部となるモールド樹脂部３０１を掴むことが必要になるが、複数の外部接続端子３０２、３０３、３０４が複数の辺から引き出された構造の場合、対向する２面に保持具を当てることができず、半導体モジュール１を保持することが困難となる。
このため、この発明では、図３に示すように、半導体モジュール１におけるモールド樹脂部３０１を四角形状に形成し、四角形状の隣接した辺により形成される角部にそれぞれの面と角度が異なる傾斜した保持辺部３０５を設け、さらに、この保持辺部３０５の反対側の角部に保持辺部３０５と平行となる保持辺部３０６を一体成形により設けている。
このように対向する２つの角部に平行な保持辺部３０５，３０６を設けることによって、外部接続端子３０２，３０３，３０４を避けてモールド樹脂部３０１を保持することが可能となり、装置内への搭載を容易に行わせることができる。
また、角部に一対の保持辺部３０５、３０６部を設けることによって、保持具がすべってモールド樹脂部３０１を保持することができない場合、保持具が外部接続端子３０２，３０３，３０４に衝突することも防止することができる。
なお、対向面３０７、３０８のように対向した辺を有していても、半導体モジュール１以外の部品が邪魔になり保持できない場合においても、角部に一対の保持辺部３０５、３０６を保持させることによって、装置への搭載が容易となる利点もある。
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について図４を参照して説明する。なお、図中、実施の形態１と同等の部分には同一符号を付している。
上述の実施の形態１においては、モールド樹脂部３０１の外形形状を四角形として構成したが、実施の形態２においては、図４に示すように、モールド樹脂部３０１の外形形状を四角形以上の多角形とした場合の例である。すなわち、隣接する辺により形成される角部に保持辺部３０５を設け、その対向する角部に保持辺部３０５と平行な保持辺部３０６を設けるように構成している。なお、多角形状の各辺が直線以外で形成された場合も同様に構成することができる。
このように構成することによって、モールド樹脂部３０１が四角形で形成されていない場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について図５を参照して説明する。
図５においては、実施の形態２と同様に四角形以上の多角形または各辺に直線以外の形状を含むモールド樹脂部３０１を基本とし、隣接する辺により形成される角部に各辺から突出する台座部を設けて保持辺部３０５を形成し、かつ、この保持辺部３０５に対向する部分に各辺から突出する台座部を設けて保持辺部３０５に平行な保持辺部３０６を形成したものである。
このようにモールド樹脂部３０１の隣接する辺により形成される角部に平行な保持辺部３０５、３０６を設けることによって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、モールド樹脂部３０１に各辺から突出させた保持辺部３０５、３０６を設けることにより、保持具がすべってモールド樹脂部３０１本体を保持できない場合に保持具が外部接続端子３０２、３０３、３０４に衝突する欠点も防止することが可能となる。
なお、上述において、保持辺部３０５、３０６の平行とは、数学的な厳密さを必要とせず、保持辺部３０５、３０６が保持される程度の平行度を有するように形成しておけばよい。また、保持辺部３０５、３０６は、四角形状の各角部に設けるなど、少なくとも対向する２か所に設けておけばよい。さらに、保持辺部を掴む保持具の保持部分の形状によっては、２つの保持辺部３０５、３０６を非平行とすることも可能である。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
１：半導体モジュール、３０１：モールド樹脂部、３０２，３０３，３０４：外部接続端子、３０５，３０６：保持辺部

Claims (6)

  1. 半導体素子を搭載し、複数の外部接続端子がモールド樹脂部の辺より引き出された半導体モジュールにおいて、
    前記半導体モジュールのモールド樹脂部は複数の角部を有し、これらの角部の内の対向する少なくとも２カ所に保持辺部を設けたことを特徴とする半導体モジュール。
  2. 前記保持辺部は、前記モールド樹脂部と一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
  3. 前記半導体モジュールのモールド樹脂部は、四角形または四角形以上の多角形に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
  4. 少なくとも２カ所の前記保持辺部は、互いに平行または非平行に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  5. 前記複数の外部接続端子は、前記モールド樹脂部の辺にのみ配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の半導体モジュール。
  6. 前記保持辺部は、前記複数の外部接続端子が引き出された前記モールド樹脂部の辺より突出した台座部とすることにより形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の半導体モジュール。

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