WO2020026644A1 - 半導体モジュール - Google Patents

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WO2020026644A1
WO2020026644A1 PCT/JP2019/024913 JP2019024913W WO2020026644A1 WO 2020026644 A1 WO2020026644 A1 WO 2020026644A1 JP 2019024913 W JP2019024913 W JP 2019024913W WO 2020026644 A1 WO2020026644 A1 WO 2020026644A1
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press
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output terminal
circuit board
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真由美 塩原
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富士電機株式会社
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    • H05K2201/10431Details of mounted components
    • H05K2201/1059Connections made by press-fit insertion

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor module.
  • the semiconductor module includes semiconductor elements such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), for example.
  • Such a semiconductor module has a ceramic circuit board, a semiconductor element disposed on the ceramic circuit board, a pin-shaped control terminal electrically connected to a control electrode of the semiconductor element, and an electrical connection to a main electrode of the semiconductor element. And pin-shaped input / output terminals.
  • the ceramic circuit board and the semiconductor element are sealed by a sealing member, and external terminals including control terminals and input / output terminals extend in a vertical direction from the front surface of the semiconductor module.
  • This semiconductor module is mounted on, for example, an inverter device, and external terminals are fitted into openings formed in a printed circuit board of the inverter device. Thus, the external terminals are electrically connected to the wiring in the printed circuit board.
  • a semiconductor device configured by connecting a printed circuit board to a semiconductor module in this manner is used as an IPM (Intelligent Power Module) for applications such as motor operation control (for example, see Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a semiconductor module which can carry a large current and can be reduced in size.
  • a semiconductor element a housing for housing the semiconductor element, a first connection terminal that is electrically connected to a control electrode of the semiconductor element and extends from the housing, A second connection terminal that is electrically connected to a main electrode of the semiconductor element, extends from the housing, has a flat press-fit portion, and includes an elastic portion having elasticity on at least one flat surface of the press-fit portion; And a semiconductor module having the following.
  • a semiconductor element a housing for housing the semiconductor element, and a first connection terminal that is electrically connected to a control electrode of the semiconductor element and extends from the housing.
  • the press-fit portion is electrically connected to the main electrode of the semiconductor element, extends from the housing, has a flat press-fit portion, and is held when at least one flat face of the press-fit portion is press-fitted.
  • a second connection terminal in which a plurality of protrusions are formed in the holding region.
  • the size can be reduced, and the power supply capability can be increased.
  • FIG. 2 is a plan view of the semiconductor module according to the first embodiment. It is a side view of the semiconductor module of a 1st embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor module according to the first embodiment. It is a figure showing an example of a press-fit part of a control terminal of a semiconductor module of a 1st embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the semiconductor device according to the first embodiment;
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a connection between a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the first embodiment and a printed circuit board. It is a figure showing the press-fit part of the input-output terminal of the semiconductor module of a 2nd embodiment. It is a figure showing connection of a press-fit part of an input-and-output terminal of a semiconductor module of a 2nd embodiment, and a printed circuit board. It is a figure showing the press-fit part of the input-output terminal of the semiconductor module of a 3rd embodiment. It is a figure showing connection of a press-fit part of an input / output terminal of a semiconductor module of a 3rd embodiment, and a printed circuit board.
  • FIG. 1 is a plan view of the semiconductor module of the first embodiment
  • FIG. 2 is a side view of the semiconductor module of the first embodiment
  • 2A is a view of the semiconductor module 10 of FIG. 1 as viewed from the lower side in FIG. 1
  • FIG. 2B is a view of the semiconductor module 10 of FIG. 1 as viewed from the left side in FIG. .
  • the semiconductor module 10 includes a rectangular resin case 80 (housing) in which semiconductor elements are housed, a sealing member 90 for sealing the inside of the resin case 80, and a heat radiating plate provided on the back surface of the resin case 80. 40. Further, input / output terminals 60 (second connection terminals) extending vertically from the front surfaces of the opposed short side walls 82a and 82b of the resin case 80 are provided. Similarly, control terminals 50 (first connection terminals) extending vertically from the front surfaces of the opposing long side walls 82c and 82d of the resin case 80 are provided.
  • the surface on the side where the input / output terminal 60 and the control terminal 50 extend is the front surface
  • the surface on the heat sink 40 side is the back surface
  • the surface connecting the front surface and the back surface is the side surface. It expresses.
  • the number of terminals of the input / output terminal 60 and the control terminal 50 shown in FIGS. 1 and 2 is an example, and is not limited to these numbers. Details of the input / output terminal 60 and the control terminal 50 will be described later.
  • the input / output terminal 60 shown in FIGS. 1 and 2 is described in a simplified manner, and illustration of a detailed shape described later is omitted.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor module according to the first embodiment.
  • 3A is a cross-sectional view taken along a dashed-dotted line X1-X1 in FIG. 1
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a dashed-dotted line X2-X2 in FIG.
  • the semiconductor module 10 includes a ceramic circuit board 20 and semiconductor elements 30a and 30b provided on the front surface of the ceramic circuit board 20.
  • the numbers of the ceramic circuit board 20 and the semiconductor elements 30a and 30b are merely examples, and are not limited to the case of FIG.
  • such a ceramic circuit board 20 is arranged on the heat sink 40 via solder (not shown).
  • the heat radiating plate 40 is joined to the opening 81 of the resin case 80 from the back side (the lower side in FIG. 3) of the resin case 80 by an adhesive (not shown).
  • the ceramic circuit board 20 and the semiconductor elements 30a and 30b are surrounded by the resin case 80.
  • the resin case 80 is molded including the control terminal 50 and the input / output terminal 60.
  • one end of a control terminal 50 provided in a resin case 80 surrounding the ceramic circuit board 20 and the semiconductor element 30a is electrically connected to the ceramic circuit board 20.
  • the end (press-fit portion) extends vertically from the front surface of the side wall portion 82d.
  • the control terminal 50 is electrically connected to the control electrode of the semiconductor element 30a via the ceramic circuit board 20 and the bonding wire 70a.
  • Other control terminals 50 are similarly configured.
  • one end of an input / output terminal 60 provided in a resin case 80 surrounding the ceramic circuit board 20 and the semiconductor element 30b is electrically connected to the ceramic circuit board 20.
  • the other end extends vertically from the front surface of the side wall portion 82b.
  • the input / output terminal 60 is electrically connected to the main electrode of the semiconductor element 30b via the ceramic circuit board 20 and the bonding wires 70b.
  • Other input / output terminals 60 are similarly configured.
  • the ceramic circuit board 20, the semiconductor elements 30a and 30b, the bonding wires 70a and 70b, the control terminals 50, and the input / output terminals 60 housed in the resin case 80 are sealed by the sealing member 90.
  • the semiconductor elements 30a and 30b include, for example, switching elements such as IGBTs and power MOSFETs.
  • Semiconductor elements 30a and 30b are made of silicon or silicon carbide.
  • an input electrode drain electrode or collector electrode
  • a control electrode gate electrode
  • an output electrode source electrode or source electrode
  • the semiconductor elements 30a and 30b include diodes such as SBD (Schottky Barrier Diode) and FWD (Free Wheeling Diode) as necessary.
  • Such semiconductor elements 30a and 30b each have an output electrode (cathode electrode) as a main electrode on the back surface and an input electrode (anode electrode) as a main electrode on the front surface. Further, the semiconductor elements 30a and 30b may include a RC (Reverse-conducting) -IGBT. In the present embodiment, the case where only the semiconductor elements 30a and 30b are included is described as an example. Not only in this case, but also electronic components may be installed as necessary. The electronic component is, for example, a resistor, a thermistor, a capacitor, a surge absorber, or the like.
  • the ceramic circuit board 20 has an insulating plate 21 and a metal plate 22 formed on the back surface of the insulating plate 21. Further, the ceramic circuit board 20 has circuit patterns 23a to 23d formed on the front surface of the insulating plate 21, respectively.
  • the insulating plate 21 is made of a ceramic having high thermal conductivity, such as aluminum oxide, aluminum nitride, and silicon nitride, having excellent thermal conductivity.
  • the metal plate 22 is made of a metal such as aluminum, iron, silver, copper, or an alloy containing at least one of these materials having excellent thermal conductivity.
  • the circuit patterns 23a to 23d are made of metal having excellent conductivity, such as copper or copper alloy.
  • the semiconductor elements 30a and 30b are arranged on the circuit patterns 23a and 23c via solder (not shown).
  • the circuit pattern 23b is electrically connected to the control electrode of the semiconductor element 30a via the bonding wire 70a.
  • the circuit pattern 23d is electrically connected to the output electrode of the semiconductor element 30b via the bonding wire 70b and the circuit pattern 23c.
  • the number and shape of the circuit patterns 23a to 23d are merely examples, and other numbers and shapes may be used.
  • the thickness of the circuit patterns 23a to 23d is, for example, 0.1 mm or more and 1 mm or less.
  • the ceramic circuit substrate 20 having such a configuration for example, a DCB (Direct Copper Bonding) substrate or an AMB (Active Metal Brazed) substrate can be used.
  • the ceramic circuit board 20 can conduct heat generated in the semiconductor elements 30a and 30b to the heat radiating plate 40 via the circuit patterns 23a and 23c, the insulating plate 21 and the metal plate 22.
  • the heat sink 40 is made of, for example, aluminum, iron, silver, copper, or an alloy containing at least one of these materials, which has excellent heat conductivity.
  • a material such as nickel may be formed on the surface of the heat sink 40 by plating or the like.
  • nickel there are a nickel-phosphorus alloy, a nickel-boron alloy, and the like.
  • a cooler (not shown) may be attached to the back side of the heat radiating plate 40 via solder or silver solder to improve heat radiation.
  • the cooler in this case is made of, for example, aluminum, iron, silver, copper, or an alloy containing at least one of these, which has excellent thermal conductivity.
  • the cooler a fin, a heat sink composed of a plurality of fins, a cooling device using water cooling, or the like can be applied.
  • the heat sink 40 may be integrally formed with such a cooler. In that case, it is composed of aluminum, iron, silver, copper, or an alloy containing at least one of these materials having excellent thermal conductivity.
  • a material such as nickel may be formed on the surface of the radiator plate 40 integrated with the cooler by plating or the like.
  • nickel there are a nickel-phosphorus alloy, a nickel-boron alloy, and the like.
  • the control terminal 50 and the input / output terminal 60 are made of copper, aluminum, iron, or an alloy containing at least one of these, which has excellent conductivity. Further, in order to improve the corrosion resistance, for example, nickel, gold, or an alloy containing at least one of these may be formed on the surfaces of the control terminal 50 and the input / output terminal 60 by plating or the like. At least a portion (press-fit portion) of the input / output terminal 60 extending from the front surface of the resin case 80 has a flat plate shape. However, the press-fitting portions of the input / output terminals 60 shown in FIGS. 1 to 3 are simply described as having a flat plate shape. The specific configuration of the press-fit portion of the input / output terminal 60 will be described later.
  • the resin case 80 has a box shape surrounded by side walls 82a to 82d on four sides, and an opening 81 for accommodating the ceramic circuit board 20 and the like is formed at the center.
  • the side wall portions 82a and 82b include the input / output terminals 60, respectively.
  • the side walls 82c to 82d include the control terminals 50, respectively.
  • Such a resin case 80 is formed by, for example, molding using a thermoplastic resin.
  • Examples of such a resin material include polyphenylene sulfide (PPS), polybutylene terephthalate (PBT) resin, polybutylene succinate (PBS) resin, polyamide (PA) resin, and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PBS polybutylene succinate
  • PA polyamide
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • the sealing member 90 is made of, for example, a thermosetting resin such as a maleimide-modified epoxy resin, a maleimide-modified phenol resin, and a maleimide resin. Further, the sealing member 90 may be made of silicone gel.
  • the bonding wires 70a and 70b used in the semiconductor module 10 are made of a metal having excellent conductivity, such as aluminum. Further, these diameters are preferably 100 ⁇ m or more and 1 mm or less. Note that a wiring member such as a lead frame or a ribbon-shaped current-carrying member may be used instead of the bonding wires 70a and 70b.
  • the semiconductor module 10 including the rectangular resin case 80 (casing) in plan view and the sealing member 90 for sealing the inside of the resin case 80 individually has been described.
  • the housing may be any as long as it constitutes the outer shape of the semiconductor module 10 and includes the front surfaces of the semiconductor elements 30a and 30b and the ceramic circuit board 20.
  • a housing in which the resin case 80 and the sealing member 90 are integrated may be used.
  • a housing (discrete type) in which the press-fit portions of the control terminal 50 and the input / output terminal 60 are extended by enclosing the semiconductor elements 30a and 30b, the ceramic circuit board 20, and the like only with the sealing member 90 may be used.
  • Such a housing is formed, for example, by molding using a thermosetting resin. Examples of such a resin include an epoxy resin mixed with an inorganic filler.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a press-fit portion of the control terminal of the semiconductor module according to the first embodiment.
  • 4A is a view of the press-fitting portion 150 of the control terminal 50 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portions 82c and 82d
  • FIG. FIG. 5 is a view of the press-fitting portion 150 of the terminal 50 viewed from the side wall portions 82a and 82b.
  • the press-fit portion 150 of the control terminal 50 has a conducting portion 152 electrically connected to the control electrode of the semiconductor element 30a, and elastic portions 153a and 153b.
  • the conducting section 152 extends from the upper surface of the resin case 80 and is connected to the elastic sections 153a and 153b.
  • the press-fit portion 150 of the control terminal 50 has a flat plate shape having a surface parallel to the paper surface of FIG.
  • the current-carrying portion 152 has a flat plate shape, and has a flat plate surface that is perpendicular to the thickness direction of the current-carrying portion 152 and a side surface that is horizontal to the thickness direction of the current-carrying portion 152.
  • the elastic portions 153a and 153b are formed integrally with the energizing portion 152, and are spaced apart from each other in a substantially arch shape that curves outward with respect to the vertical direction in FIG.
  • the elastic portions 153a and 153b have a flat plate surface that is horizontal to the arched surfaces of the elastic portions 153a and 153b, and a side surface that is perpendicular to the arched surfaces of the elastic portions 153a and 153b.
  • Such elastic portions 153a and 153b have elasticity in a direction indicated by a dashed arrow in FIG. 4 with a connection point with the conducting portion 152 as a fulcrum. That is, the press-fit portion 150 of the control terminal 50 has elasticity in the side direction.
  • the width and the thickness of the conducting portion 152 and the elastic portions 153a and 153b of the control terminal 50 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the conducting section 152 is 1 mm or more and 5 mm or less.
  • the width of the most distant portions of the elastic portions 153a and 153b that are curved in a substantially arch shape is greater than 1.0 times the width of the conducting portion 152 and is 2.5 times or less.
  • the thickness of the conducting portion 152 and the elastic portions 153a and 153b is 0.2 times or more and less than 1.0 times the width of the conducting portion 152.
  • FIG. 5 is a plan view of the semiconductor device according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a side view of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • the semiconductor module 10 included in the semiconductor device 200 is indicated by a broken line.
  • FIG. 6 is a side view of the semiconductor device 200 shown in FIG. 5 when viewed from the side wall 82d of the semiconductor module 10. Note that the input / output terminal 60 shown in FIGS. 5 and 6 is illustrated in a simplified manner, and illustration of a detailed shape described later is omitted.
  • the semiconductor device 200 has the semiconductor module 10 and the printed circuit board 100 installed on the semiconductor module 10.
  • the printed circuit board 100 includes a base 110 in which a control opening 111 and an input / output opening 112 are respectively formed.
  • the base 110 has an insulating layer and a conductive layer provided on a front surface of the insulating layer and having a circuit pattern for realizing a predetermined wiring.
  • the base 110 has control openings 111 at locations corresponding to the control terminals 50 of the semiconductor module 10.
  • the control opening 111 is internally plated with a conductive material such as copper or a copper alloy. Thus, the control opening 111 is electrically connected to the circuit pattern through which the control signal is conducted.
  • control opening 111 in a plan view is preferably a square shape, a perfect circle shape, or the like.
  • corner does not necessarily have to be a right angle, and may have a curvature.
  • the base 110 has input / output openings 112 formed at locations corresponding to the input / output terminals 60 of the semiconductor module 10.
  • the input / output opening 112 is also internally plated with a conductive member such as copper or a copper alloy.
  • the input / output opening 112 is electrically connected to the circuit pattern through which the input / output signal is conducted.
  • the shape of the input / output opening 112 in a plan view is desirably a rectangular shape. In the case of a rectangular shape, the corner does not necessarily have to be a right angle, and may have a curvature.
  • the base 110 electronic components (not shown) and connection terminals (not shown) that are electrically connected to the control opening 111 and the input / output opening 112 via a predetermined circuit pattern are required. It is arranged according to. For example, a control signal is input to the electronic component at a predetermined timing, and an external device is connected to a connection terminal to input an input current or output an output current.
  • the insulating layer of the base 110 is made of, for example, a polyimide resin, an epoxy resin, or the like. In some cases, it is also possible to impregnate the inside with a glass cloth made of glass fiber.
  • the conductive layer is made of a metal having excellent conductivity, such as copper.
  • the control opening 111 and the input / output opening 112 are aligned with the control terminal 50 and the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10.
  • the printed circuit board 100 is pressed toward the semiconductor module 10.
  • the semiconductor device 200 is formed in which the control terminal 50 and the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 are press-fitted into the control opening 111 and the input / output opening 112, respectively.
  • the elastic portions 153a and 153b enter the control opening 111 while deforming inward so as to narrow the gap therebetween.
  • the elastic portions 153a and 153b maintain their contact with the control opening 111 in order to return to the original position by the elastic force. Therefore, the conductive member formed inside the control opening 111 is connected to the side surfaces of the elastic portions 153a and 153b (FIG. 4) of the control terminal 50. By doing so, the circuit pattern of the printed circuit board 100 through which the control signal is conducted and the control electrode of the semiconductor element 30a of the semiconductor module 10 are electrically connected.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a press-fit portion of the input / output terminal of the semiconductor module according to the first embodiment.
  • FIG. 7A is a view of the press-fitting portion 160 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a view of a press-fit portion 160 of an input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from a side wall portion 82c (or a side wall portion 82d) in FIG.
  • the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60 has a substantially flat shape. Further, the press-fitting section 160 includes a current supply section 162 and elastic sections 163a and 163b.
  • the conducting portion 162 extends vertically from the front surface of the resin case 80, and is connected to the elastic portions 163a and 163b at the tip of the flat surface of the conducting portion 162.
  • the conducting portion 162 has holding regions 164a and 164b in a region adjacent to the elastic portions 163a and 163b at the root of the elastic portions 163a and 163b.
  • the holding regions 164a and 164b have grooves in the width direction on the flat plate surface.
  • the elastic portions 163a and 163b are branched in the thickness direction from the distal end of the energizing portion 162, and extend to the distal end side of the press-fitting portion 160 at a distance. Therefore, the interval between the outer flat plate surfaces is larger in the elastic portions 163a and 163b than in the holding regions 164a and 164b of the conducting portion 162.
  • the flat surface is a surface parallel to the paper surface in FIG. 7A and perpendicular to the thickness direction of the press-fit portion 160.
  • the tip is a position away from the resin case 80 (upper in FIG. 7), and the root is a position closer to the resin case 80 (lower in FIG. 7).
  • the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60 is formed by processing a flat plate into a shape as shown in FIG.
  • the width and thickness of the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fit portion 160 is, for example, 5 mm or more and 15 mm or less.
  • the interval between the flat plate surfaces outside the elastic portions 163a and 163b is larger than 0.1 times and smaller than 1.0 times the width of the press-fit portion 160.
  • the thickness of the holding regions 164a and 164b at the groove is, for example, 0.2 times or more and 0.9 times or less the interval between the flat plate surfaces outside the elastic portions 163a and 163b.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the connection between the press-fit portion of the input / output terminal of the semiconductor module according to the first embodiment and the printed circuit board.
  • FIG. 8 is a view when the printed circuit board 100 is connected to the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82c (or the side wall portion 82d) in FIG.
  • FIG. 8A shows a case where the input / output opening 112 of the printed circuit board 100 is aligned with the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60.
  • FIG. 8B shows a case where the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 face each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10 (FIG. 8 (A)). From this state, the printed circuit board 100 is moved toward the semiconductor module 10, and the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112. At the time of press-fitting, the press-fitting portion 160 of the input / output terminal 60 enters the input / output opening 112 while the distal ends of the elastic portions 163a and 163b are deformed inward (while the gap between the elastic portions 163a and 163b is narrowed).
  • the input / output opening 112 goes over the elastic portions 163a and 163b and holds the holding regions 164a and 164b. Then, the elastic portions 163a and 163b return to their original positions.
  • the press-fit portion 160 of the input / output terminal 60 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained (FIG. 8 (B)). Therefore, the conductive member formed inside the input / output opening 112 and the flat surfaces of the elastic portions 163a and 163b of the input / output terminal 60 are connected. In this way, a circuit pattern (not shown) through which the input / output current (input current and output current) of the printed circuit board 100 flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected. .
  • the semiconductor module 10 is electrically connected to the semiconductor elements 30a and 30b, the resin case 80 for housing the semiconductor elements 30a and 30b, and the control electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b, and extends from the resin case 80.
  • a control terminal 50 for Further, the semiconductor module 10 is electrically connected to the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b, extends from the resin case 80, the press-fit portion 160 has a flat plate shape, and at least one of the conducting portions 162 of the press-fit portion 160.
  • the input / output terminal 60 has a flat plate shape, and includes the elastic portions 163a and 163b having elasticity on the flat plate surface. For this reason, the input / output terminal 60 can realize a larger current flow than the control terminal 50 having elasticity in the lateral direction, for example. That is, there is no need to prepare a plurality of terminals. Further, the input / output terminal 60 can be easily and reliably connected to the printed circuit board 100 by press-fitting. Therefore, compared with a pin-shaped external terminal joined by a joining member such as solder, much space for connection is not required. Therefore, the semiconductor module 10 can increase the current-carrying capacity while reducing the size.
  • the semiconductor module 10 has a control terminal 50 and an input / output terminal 60. Therefore, a small current control signal can be input and output using the control terminal 50, and a large current input and output current can be input and output using the input and output terminal 60. Therefore, the number of terminals can be reduced as compared with a device having only the control terminal 50, and space can be saved. Further, a terminal smaller than that having only the input / output terminal 60 can be used, and space can be saved. Further, the force at the time of press-fitting the printed circuit board 100 can be reduced. For this reason, the printed circuit board 100 can be stably connected to the control terminal 50 and the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10. Therefore, the semiconductor module 10 can increase the current-carrying capacity while reducing the size.
  • such input / output terminals 60 are arranged at least on the opposed side wall portions 82a and 82b. Therefore, the printed circuit board 100 can be stably connected to the semiconductor module 10 without being biased to any of the side walls 82a to 82d. Therefore, the input / output terminals 60 are not limited to this case, and are desirably arranged on two or more sides of the side wall portions 82a to 82d.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating press-fit portions of input / output terminals of the semiconductor module according to the second embodiment.
  • FIG. 9A is a view of the press-fitting portion 260 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a view of the press-fitting portion 260 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from a side wall portion 82c (or a side wall portion 82d) in FIG.
  • the press-fitting portion 260 of the input / output terminal 60 is formed by combining a first press-fitting member 261a and a second press-fitting member 261b that are substantially flat.
  • the first press-fitting member 261a and the second press-fitting member 261b include current-carrying portions 262a and 262b and elastic portions 263a and 263b.
  • the conducting portions 262a and 262b extend vertically from the front surface of the resin case 80, and are connected to the elastic portions 263a and 263b at the ends of the flat plates of the conducting portions 262a and 262b.
  • the current-carrying portions 262a and 262b have portions that are separated in the thickness direction on the root side, and have portions that are joined without separation on the tip side.
  • the conducting portions 262a and 262b include holding regions 264a and 264b in a region adjacent to the elastic portions 263a and 263b at the root of the elastic portions 263a and 263b.
  • the holding regions 264a and 264b have grooves in the width direction on the flat plate surface. The groove is formed at a portion where the current-carrying portions 262a and 262b are joined without separation in the thickness direction.
  • the elastic portions 263a and 263b branch off in the thickness direction from the distal ends of the current-carrying portions 262a and 262b, and extend away from the distal ends toward the distal end. Therefore, the interval between the outer flat surfaces is larger in the elastic portions 263a and 263b than in the holding regions 264a and 264b of the conducting portions 262a and 262b.
  • the elastic portions 263a and 263b may have tapered inclines at the distal ends.
  • the first press-in member 261a and the second press-in member 261b are formed by processing a flat plate into a shape as shown in FIG. Further, the width and thickness of the press-fit portion 260 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fit portion 260 is, for example, 5 mm or more and 15 mm or less.
  • the interval between the flat plate surfaces outside the elastic portions 263a and 263b is larger than 0.1 times and smaller than 1.0 times the width of the press-fit portion 260.
  • the thickness of the holding regions 264a and 264b in the groove is, for example, 0.2 times or more and 0.9 times or less the interval between the flat plate surfaces outside the elastic portions 263a and 263b.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a connection between a press-fit portion of an input / output terminal of a semiconductor module according to the second embodiment and a printed circuit board.
  • FIG. 10 is a view of connecting the printed circuit board 100 to the press-fitting portion 260 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82c (or the side wall portion 82d) in FIG. FIG.
  • FIG. 10A shows a state where the input / output opening 112 of the printed circuit board 100 is aligned with the press-fit portion 260 of the input / output terminal 60.
  • FIG. 10B illustrates a case where the press-fitting portion 260 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 face each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10 (FIG. 10 (A)).
  • the printed circuit board 100 is moved to the semiconductor module 10 side, and the press-fit portion 260 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112.
  • the press-fitting portion 260 of the input / output terminal 60 enters the input / output opening 112 while the distal ends of the elastic portions 263a and 263b are deformed inward (while the gap between the elastic portions 263a and 263b is narrowed).
  • the input / output opening 112 goes over the elastic parts 263a and 263b and holds the holding areas 264a and 264b.
  • the elastic portions 263a and 263b return to their original positions.
  • the press-fit portion 260 of the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained.
  • the conductive member formed inside the input / output opening 112 is connected to the flat surfaces of the holding regions 264 a and 264 b of the input / output terminal 60.
  • a circuit pattern (not shown) through which the input / output current of the printed circuit board 100 flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected.
  • the semiconductor module 10 including the input / output terminal 60 including the press-fit portion 260 as well, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, the printed circuit board 100 can be stably connected.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the third embodiment.
  • 11A is a view of the press-fitting portion 360 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a view of the press-fitting portion 360 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82c (or the side wall portion 82d) in FIG.
  • the press-fitting portion 360 of the input / output terminal 60 is configured by combining a first press-fitting member 361a and a second press-fitting member 361b that are substantially flat.
  • the first press-fitting member 361a and the second press-fitting member 361b include conducting portions 362a and 362b, elastic portions 363a and 363b, and insertion portions 365a and 365b.
  • the current-carrying portions 362a and 362b extend vertically from the front surface of the resin case 80 in a state where they are closely separated from each other, and are connected to the elastic portions 363a and 363b at the ends of the flat surfaces of the current-carrying portions 362a and 362b.
  • the elastic portions 363a and 363b are branched in the thickness direction from the distal ends of the current-carrying portions 362a and 362b, are separated and extend toward the distal end, and are connected to the insertion portions 365a and 365b at the distal ends.
  • the elastic portions 363a and 363b are formed in holding regions 364a and 364b where the printed circuit board 100 is held.
  • the insertion portions 365a and 365b extend in the thickness direction from the distal ends of the elastic portions 363a and 363b, and extend toward the distal end in a state where they are fitted without being separated from each other.
  • the first press-fitting member 361a and the second press-fitting member 361b are obtained by processing a flat plate into a shape as shown in FIG.
  • the width and thickness of the press-fit portion 360 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fit portion 360 is, for example, not less than 5 mm and not more than 15 mm.
  • the interval between the flat plate surfaces outside the elastic portions 363a and 363b is larger than 0.1 times and smaller than 1.0 times the width of the press-fit portion 360.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a connection between a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the third embodiment and a printed circuit board.
  • FIG. 12 is a view when the printed circuit board 100 is connected to the press-fitting portion 360 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82c (or the side wall portion 82d) in FIG.
  • FIG. 12A shows a case where the input / output opening 112 of the printed circuit board 100 is aligned with the press-fit portion 360 of the input / output terminal 60.
  • FIG. 12B illustrates a case where the press-fit portion 360 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 face each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10 (FIG. 12 (A)).
  • the printed circuit board 100 is moved to the semiconductor module 10 side, and the input / output opening 112 is press-fitted into the press-fit portion 360 of the input / output terminal 60.
  • the press-fitting portion 360 of the input / output terminal 60 has the input / output opening 112 inserted into the insertion portions 365a and 365b and abuts on the elastic portions 363a and 363b.
  • the elastic portions 363a and 363b of the holding regions 364a and 364b are deformed inward by the input / output opening 112 to return to the original position.
  • the opening 112 securely holds the elastic portions 363a and 363b.
  • the press-fit portion 360 of the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained. (FIG. 12B). Therefore, the conductive member formed inside the input / output opening 112 and the flat surfaces of the elastic portions 363a and 363b of the input / output terminal 60 are connected. In this way, a circuit pattern (not shown) through which the input / output current of the printed circuit board 100 flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected. Also in the semiconductor module 10 including the input / output terminal 60 including the press-fit portion 360, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, the printed circuit board 100 can be stably connected.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a press-fit portion of the input / output terminal of the semiconductor module according to the fourth embodiment.
  • 13A is a view of the press-fitting portion 460 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1
  • FIG. 2 is a view of a press-fit portion 460 of an input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from a side wall portion 82c (or a side wall portion 82d) in FIG.
  • the press-fitting portion 460 of the input / output terminal 60 is configured by combining a first press-fitting member 461a and a second press-fitting member 461b of a substantially flat plate shape.
  • the first press-fitting member 461a and the second press-fitting member 461b include conducting portions 462a and 462b, elastic portions 463a and 463b, and insertion portions 465a and 465b.
  • the conducting portions 462a and 462b have holding regions 464a and 464b on the distal end side, and have sandwiching portions 466a and 466b separated in the thickness direction on the root side of the holding regions 464a and 464b.
  • the elastic portions 463a and 463b are branched in the thickness direction from the distal ends of the current-carrying portions 462a and 462b, extended to the distal side while being separated, and connected to the insertion portions 465a and 465b at the distal ends.
  • the insertion portions 465a and 465b extend in the thickness direction from the distal ends of the elastic portions 463a and 463b, and extend to the distal end side in a state where they are fitted without being separated from each other. Therefore, elastic portions 463a and 463b and holding portions 466a and 466b are formed on the flat surface of the press-fitting portion 460 so as to protrude along the width, respectively. Accordingly, the holding regions 464a and 464b have grooves in the width direction on the flat plate surface.
  • the first press-fitting member 461a and the second press-fitting member 461b are formed by processing a flat plate having a predetermined width into a shape as shown in FIG.
  • the width and thickness of the press-fit portion 460 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fit portion 460 is, for example, not less than 5 mm and not more than 15 mm.
  • the interval between the flat plate surfaces outside the elastic portions 463a and 463b is larger than 0.1 times and smaller than 1.0 times the width of the press-fitting portion 460.
  • the thickness of the holding regions 464a and 464b at the groove is, for example, 0.2 times or more and 0.9 times or less the interval between the flat plate surfaces outside the elastic portions 463a and 463b.
  • the interval between the flat plate surfaces outside the holding portions 466a and 466b is larger than 0.1 times and smaller than 1.0 times the width of the press-fitting portion 260.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a connection between a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the fourth embodiment and a printed circuit board.
  • FIG. 14 is a view when the printed circuit board 100 is connected to the press-fitting portion 460 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82c (or the side wall portion 82d) in FIG. FIG.
  • FIG. 14A shows a state in which the input / output opening 112 of the printed circuit board 100 is aligned with the press-fit portion 460 of the input / output terminal 60.
  • FIG. 14B shows a case where the press-fit portion 460 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 face each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10 (FIG. 14 (A)).
  • the printed circuit board 100 is moved to the semiconductor module 10 side, and the input / output opening 112 is pressed into the press-fitting portion 460 of the input / output terminal 60.
  • the press-fitting portion 460 of the input / output terminal 60 is such that the input / output opening 112 enters the insertion portions 465a and 465b and abuts on the elastic portions 463a and 463b.
  • the elastic portions 463a and 463b are deformed inward by the input / output openings 112, and the input / output openings 112 pass over the elastic portions 463a and 463b.
  • the elastic portions 463a and 463b return to their original positions, and the printed circuit board 100 is stopped at the holding portions 466a and 466b.
  • the printed circuit board 100 is held between the elastic portions 463a and 463b and the holding portions 466a and 466b at the positions of the holding regions 464a and 464b.
  • the press-fitting portion 460 of the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained. (FIG. 14B).
  • the conductive member formed inside the input / output opening 112 is connected to the flat surfaces of the holding regions 464a and 464b of the input / output terminal 60.
  • a circuit pattern (not shown) through which the input / output current of the printed circuit board 100 flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected.
  • the semiconductor module 10 including the input / output terminal 60 including the press-fit portion 460 the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, the printed circuit board 100 can be stably connected.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a press-fit portion of the input / output terminal of the semiconductor module according to the fifth embodiment.
  • FIG. 15A is a view of the press-fitting portion 560 of the input / output terminal 60 provided on the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1
  • FIG. FIG. 2 is a view of the press-fitting portion 560 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82c (or the side wall portion 82d) in FIG.
  • the press-fit portion 560 of the input / output terminal 60 has a substantially flat shape.
  • the press-fitting portion 560 includes a conducting portion 562, elastic portions 563a and 563b, and an insertion portion 565.
  • the current supply portion 562 extends vertically from the front surface of the resin case 80, and is connected to the elastic portions 563a and 563b at the tip. Further, the elastic portions 563a and 563b are connected to the insertion portion 565 at the distal ends.
  • the insertion portion 565 may have a tapered tip.
  • the conducting section 562 includes holding areas 564a and 564b in areas adjacent to the elastic sections 563a and 563b. The holding regions 564a and 564b have grooves in the width direction on the flat plate surface.
  • Each of the elastic portions 563a and 563b has a projection on the flat plate surface.
  • the projection may have a wing shape projecting obliquely downward from the flat surface, and may be formed along the width direction on the flat surface.
  • the thickness of the elastic portions 563a and 563b including the protrusion is larger than the thickness of the holding regions 564a and 564b.
  • the thickness of the conducting portion 562 is larger than the thickness of the holding regions 564a and 564b.
  • Such a press-fit portion 560 is formed by processing a flat plate having a predetermined width into a shape as shown in FIG.
  • the elastic portions 563a and 563b are formed by punching the flat surface of the insertion portion 565.
  • the width and thickness of the press-fit portion 560 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fitting portion 560 is, for example, 5 mm or more and 15 mm or less.
  • the thickness of the elastic portions 563a and 563b including the protrusions is larger than 0.1 times and smaller than 1.0 times the width of the press-fit portion 560.
  • the thickness of the holding regions 564a and 564b at the groove is, for example, 0.2 times or more and 0.9 times or less the thickness of the elastic portions 563a and 563b including the protrusions.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a connection between a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the fifth embodiment and a printed circuit board.
  • FIG. 16 is a diagram of the connection of the printed circuit board 100 to the press-fitting portion 560 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82c (or the side wall portion 82d) in FIG. FIG.
  • FIG. 16A shows a state in which the input / output opening 112 of the printed circuit board 100 is aligned with the press-fit portion 560 of the input / output terminal 60.
  • FIG. 16B illustrates a case where the press-fit portion 560 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 face each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10 (FIG. 16 (A)).
  • the printed circuit board 100 is moved to the semiconductor module 10 side, and the press-fitting portion 560 of the input / output terminal 60 is press-fitted into the input / output opening 112.
  • the insertion portion 565 of the press-fitting portion 560 of the input / output terminal 60 enters the input / output opening 112 and abuts on the elastic portions 563a and 563b.
  • the elastic portions 563 a and 563 b are pressed from the input / output opening 112 and deformed inward (toward the flat surface of the insertion portion 565). Gets over the elastic portions 563a and 563b.
  • the elastic portions 563a and 563b return to their original positions, and the printed circuit board 100 is stopped by the conducting portion 562.
  • the printed circuit board 100 is sandwiched between the elastic portions 563a and 563b and the conducting portion 562 at the positions of the holding regions 564a and 564b.
  • the press-fit portion 560 of the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained. (FIG. 16B). Therefore, the conductive member formed inside the input / output opening 112 is connected to the flat surfaces of the holding regions 564a and 564b of the input / output terminal 60.
  • the circuit pattern of the printed circuit board 100 through which the input / output current flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected. Also in the semiconductor module 10 including the input / output terminal 60 including the press-fit portion 560, the same effect as in the first embodiment can be obtained, so that the energizing capability can be increased while the size is reduced. Further, the printed circuit board 100 can be stably connected.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a press-fit portion of the input / output terminal of the semiconductor module according to the sixth embodiment.
  • FIG. 17A is a view of the press-fitting portion 660 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1, and
  • FIG. 17A is a cross-sectional view taken along a dashed-dotted line XX in FIG.
  • the press-fitting portion 660 of the input / output terminal 60 is formed in a flat plate shape as shown in FIG.
  • a plurality of convex elastic portions 663a and 663b are alternately formed on the flat surface of the current-carrying portion 662 in parallel with the vertical direction in FIG. 17 (the press-fitting direction of the press-fitting portion 660). That is, a holding area 664 held by the printed circuit board 100 is formed in a zigzag shape on the flat surface of the energizing section 662 in a direction perpendicular to the press-fitting direction of the press-fitting section 660 (FIG. 17B).
  • the number of the elastic portions 663a and 663b (in this case, three and two elastic portions 663a and 663b, respectively) is an example, and the present invention is not limited to this case.
  • Such a press-fit portion 660 is obtained by processing a flat plate having a predetermined width into a shape as shown in FIG.
  • the elastic portions 663a and 663b are formed by punching the flat plate surface of the conducting portion 662.
  • the width and thickness of the press-fit portion 660 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fitting portion 660 is, for example, 5 mm or more and 10 mm or less
  • the thickness of the conducting portion 662 of the press-fitting portion 660 is, for example, larger than 0.1 times the width of the press-fitting portion 660 and is 1.0 Less than twice.
  • the elastic portions 663a and 663b protrude outside the flat surface of the conducting portion 662.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a connection between a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the sixth embodiment and a printed circuit board.
  • FIG. 18A illustrates a case where the input / output terminal 60 to which the printed circuit board 100 is connected is viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) in FIG.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line XX in FIG. 18A.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 correspond to each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10.
  • the printed circuit board 100 is moved to the semiconductor module 10 side, and the input / output opening 112 is press-fitted into the press-fitting portion 660 of the input / output terminal 60 (FIG. 18A).
  • the input / output opening 112 enters the conducting portion 662, and the elastic portions 663 a and 663 b are located inside the input / output opening 112 (the flat surface side of the conducting portion 662). Deform to. That is, since the holding region 664 has a zigzag shape perpendicular to the press-fitting direction, the input / output opening 112 contacts the elastic portions 663a and 663b.
  • the press-fit portion 660 of the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained. (FIG. 18B). Therefore, the conductive member formed inside the input / output opening 112 is connected to the flat surfaces of the elastic portions 663a and 663b of the input / output terminal 60. In this way, a circuit pattern (not shown) through which the input / output current of the printed circuit board 100 flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected.
  • the semiconductor module 10 is electrically connected to the semiconductor elements 30a and 30b, the resin case 80 for housing the semiconductor elements 30a and 30b, and the control electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b, and extends from the resin case 80.
  • a control terminal 50 for Further, the semiconductor module 10 is electrically connected to the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b, extends from the resin case 80, the press-fit portion 160 has a flat plate shape, and at least one of the conducting portions 162 of the press-fit portion 160.
  • the input / output terminal 60 in which a plurality of elastic protrusions 663a and 663b having a plurality of elasticity are formed in a holding area 664 held when pressed in the flat plate surface.
  • the input / output terminal 60 has a flat plate shape, and includes the elastic portions 663a and 663b having elasticity on the flat plate surface. For this reason, the input / output terminal 60 can realize a larger current flow than the control terminal 50 having elasticity in the lateral direction, for example. That is, there is no need to prepare a plurality of terminals. Further, the input / output terminal 60 can be easily and reliably connected to the printed circuit board 100 by press-fitting. Therefore, compared with a pin-shaped external terminal joined by a joining member such as solder, much space for connection is not required. Therefore, the semiconductor module 10 can increase the current-carrying capacity while reducing the size.
  • the semiconductor module 10 has a control terminal 50 and an input / output terminal 60. Therefore, a small current control signal can be input and output using the control terminal 50, and a large current input and output current can be input and output using the input and output terminal 60. Therefore, the number of terminals can be reduced as compared with a device having only the control terminal 50, and space can be saved. Further, a terminal smaller than that having only the input / output terminal 60 can be used, and space can be saved. Further, the force at the time of press-fitting the printed circuit board 100 can be reduced. For this reason, the printed circuit board 100 can be stably connected to the control terminal 50 and the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10. Therefore, the semiconductor module 10 can increase the current-carrying capacity while reducing the size.
  • such input / output terminals 60 are arranged at least on the opposed side wall portions 82a and 82b. Therefore, the printed circuit board 100 can be stably connected to the semiconductor module 10 without being biased to any of the side walls 82a to 82d. Therefore, the input / output terminals 60 are not limited to this case, and are desirably arranged on two or more sides of the side wall portions 82a to 82d.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a press-fit portion of the input / output terminal of the semiconductor module according to the seventh embodiment.
  • FIG. 19A is a view of the press-fitting portion 760 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1, and
  • FIG. 20A is a cross-sectional view taken along a dashed-dotted line XX in FIG.
  • the press-fitting portion 760 of the input / output terminal 60 is formed in a flat plate shape as shown in FIG.
  • a plurality of convex elastic portions 763a and 763b are formed on the flat surface of the current-carrying portion 762 in parallel with the up-down direction in FIG. That is, a holding area 764 held by the printed circuit board 100 is formed in an uneven shape on the flat surface of the current-carrying part 762, perpendicular to the press-fitting direction of the press-fitting part 760 (FIG. 19B).
  • the number of the elastic portions 763a and 763b (in this case, two each) is an example, and is not limited to this.
  • Such a press-fitting portion 760 is obtained by processing a flat plate having a predetermined width into a shape as shown in FIG.
  • the elastic portions 763a and 763b are formed by punching the flat plate surface of the conducting portion 762.
  • the width and thickness of the press-fit portion 760 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fit portion 760 is, for example, 5 mm or more and 15 mm or less
  • the thickness of the conducting portion 762 of the press-fit portion 760 is, for example, greater than 0.1 times the width of the press-fit portion 760 and is 1.0 Less than twice.
  • the elastic portions 763a and 763b protrude outside the flat surface of the conducting portion 762.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a connection between a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the seventh embodiment and a printed circuit board.
  • FIG. 20A illustrates a case where the input / output terminal 60 to which the printed circuit board 100 is connected is viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) in FIG.
  • FIG. 20B is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line XX in FIG.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 correspond to each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10.
  • the printed circuit board 100 is moved to the semiconductor module 10 side, and the input / output opening 112 is pressed into the press-fitting portion 760 of the input / output terminal 60 (FIG. 20A).
  • the press-fitting portion 760 of the input / output terminal 60 is such that the input / output opening 112 enters the conducting portion 762, and the elastic portions 763 a and 763 b are located inside the input / output opening 112 (the flat surface side of the conducting portion 762). Deform to. That is, since the holding region 764 is uneven in a direction perpendicular to the press-fitting direction, the input / output opening 112 comes into contact with the elastic portions 763a and 763b.
  • the press-fit portion 760 of the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained. (FIG. 20B). Therefore, the conductive member formed inside the input / output opening 112 is connected to the flat surfaces of the elastic portions 763a and 763b of the input / output terminal 60. In this way, a circuit pattern (not shown) through which the input / output current of the printed circuit board 100 flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected. In the semiconductor module 10 including the input / output terminal 60 including the press-fitting portion 760, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained. Further, the printed circuit board 100 can be stably connected.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a press-fit portion of the input / output terminal of the semiconductor module according to the eighth embodiment.
  • FIG. 21A is a diagram of the press-fitting portion 860 of the input / output terminal 60 provided in the semiconductor module 10 as viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) of FIG. 1, and FIG. FIG. 21A is a cross-sectional view taken along a dashed-dotted line XX.
  • the press-fitting portion 860 of the input / output terminal 60 is formed in a flat plate shape as shown in FIG. Elastic portions 863 a and 863 b which are vertically convex in the vertical direction in FIG. 21 (the press-fitting direction of the press-fitting portion 860) are alternately formed on the flat surface of the conducting portion 862. That is, a holding area 864 held by the printed circuit board 100 is formed in a zigzag shape on the flat surface of the conducting section 862 in parallel with the press-fitting direction of the press-fitting section 860 (FIG. 21B).
  • the flat surface of the current-carrying portion 862 is a surface perpendicular to the thickness direction of the current-carrying portion 862.
  • the number of the elastic portions 863a and 863b (in this case, each one) is an example, and is not limited to this.
  • Such a press-fit portion 860 is obtained by processing a flat plate having a predetermined width into a shape as shown in FIG.
  • the elastic portions 863a and 863b are formed by punching the flat plate surface of the conducting portion 862.
  • the width and thickness of the press-fit portion 860 of the input / output terminal 60 are appropriately selected according to the design specifications of the semiconductor module 10.
  • the width of the press-fitting portion 860 is, for example, 5 mm or more and 15 mm or less
  • the thickness of the conducting portion 862 of the press-fitting portion 860 is, for example, greater than 0.1 times the width of the press-fitting portion 860 and 1.0 Less than twice.
  • the elastic portions 863a and 863b protrude outside the flat surface of the conducting portion 862.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating connection between a press-fit portion of an input / output terminal of the semiconductor module according to the eighth embodiment and a printed circuit board.
  • FIG. 22A illustrates a case where the input / output terminal 60 to which the printed circuit board 100 is connected is viewed from the side wall portion 82a (or the side wall portion 82b) in FIG.
  • FIG. 22B is a cross-sectional view taken along dashed-dotted line XX in FIG.
  • the printed circuit board 100 is set on the semiconductor module 10 such that each input / output opening 112 and each control opening 111 correspond to each input / output terminal 60 and each control terminal 50 of the semiconductor module 10.
  • the printed circuit board 100 is moved to the semiconductor module 10 side, and the input / output opening 112 is pressed into the press-fitting portion 860 of the input / output terminal 60 (FIG. 22A).
  • the input / output opening 112 enters the conducting portion 862, and the elastic portions 863 a and 863 b are located inside the input / output opening 112 (the flat surface side of the conducting portion 862). Deform to. That is, since the holding area 864 is zigzag parallel to the press-fitting direction, the input / output opening 112 comes into contact with the elastic parts 863a and 863b.
  • the press-fitting portion 860 of the input / output terminal 60 of the semiconductor module 10 is stably pressed into the input / output opening 112 of the printed circuit board 100, and the contact between the input / output terminal 60 and the input / output opening 112 is maintained. (FIG. 22B). Therefore, the conductive member formed inside the input / output opening 112 and the flat surfaces of the elastic portions 863a and 863b of the input / output terminal 60 are connected. In this way, a circuit pattern (not shown) through which the input / output current of the printed circuit board 100 flows and the main electrodes of the semiconductor elements 30a and 30b of the semiconductor module 10 are electrically connected. Also in the semiconductor module 10 including the input / output terminal 60 including the press-fit portion 860, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained. Further, the printed circuit board 100 can be stably connected.

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Abstract

小型化が可能であって、通電能力を増大することができる。 半導体モジュールは、半導体素子の主電極に電気的に接続されて、樹脂ケースから樹脂ケースのおもて面に対して垂直に延伸し、圧入部(160)が平板状であって、圧入部(160)の通電部(162)の少なくとも一方の平板面に弾性を有する弾性部(163a,163b)を備える入出力端子を有する。このように入出力端子は平板状であり、平板面に弾性を有する弾性部(163a,163b)を備えるために、例えば、側面方向に弾性を有する制御端子に比べると、大電流の通電を実現することができる。また、入出力端子は圧入によりプリント基板(100)に容易に、かつ、確実に接続することができるために、接続のためのスペースを必要としない。

Description

半導体モジュール
 本発明は、半導体モジュールに関する。
 半導体モジュールは、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体素子を含んでいる。このような半導体モジュールは、セラミック回路基板とセラミック回路基板上に配置された半導体素子と半導体素子の制御電極に電気的に接続されたピン状の制御端子と半導体素子の主電極に電気的に接続されたピン状の入出力端子とを有している。そして、セラミック回路基板及び半導体素子が封止部材により封止されて制御端子及び入出力端子からなる外部端子が半導体モジュールのおもて面から垂直方向に延伸している。
 この半導体モジュールは、例えば、インバータ装置に搭載して外部端子がインバータ装置のプリント基板に形成された開口孔に嵌合される。これにより、外部端子がプリント基板中の配線と電気的に接続される。このようにして半導体モジュールにプリント基板が接続されて構成される半導体装置は、IPM(Intelligent Power Module)としてモータの運転制御等の用途に使用される(例えば、特許文献1参照)。
特開2008-252055号公報
 上記の半導体装置では、入出力端子に大電流が通電する。このため、大電流の通電を許容するためにも入出力端子は所定の端子数を維持する必要がある。したがって、入出力端子の端子数を減らすことができず、その分のスペースを要する。このために、半導体モジュール(並びに半導体装置)の小型化が難しいという問題点があった。
 本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、大電流が通電可能であって、小型化可能な半導体モジュールを提供することを目的とする。
 本発明の一観点によれば、半導体素子と、前記半導体素子を収納する筐体と、前記半導体素子の制御電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸する第1接続端子と、前記半導体素子の主電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸し、圧入部が平板状であって、前記圧入部の少なくとも一方の平板面に弾性を有する弾性部を備える第2接続端子と、を有する半導体モジュールが提供される。
 また、本発明の一観点によれば、半導体素子と、前記半導体素子を収納する筐体と、前記半導体素子の制御電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸する第1接続端子と、前記半導体素子の主電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸し、圧入部が平板状であって、前記圧入部の少なくとも一方の平板面の、圧入された際に保持される保持領域に複数の凸部が構成されている第2接続端子と、を有する半導体モジュールが提供される。
 開示の技術によれば、小型化が可能であって、通電能力を増大することができる。
 本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
第1の実施の形態の半導体モジュールの平面図である。 第1の実施の形態の半導体モジュールの側面図である。 第1の実施の形態の半導体モジュールの要部断面図である。 第1の実施の形態の半導体モジュールの制御端子の圧入部の一例を示す図である。 第1の実施の形態の半導体装置の平面図である。 第1の実施の形態の半導体装置の側面図である。 第1の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第1の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。 第2の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第2の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。 第3の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第3の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。 第4の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第4の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。 第5の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第5の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。 第6の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第6の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。 第7の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第7の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。 第8の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。 第8の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。
[第1の実施の形態]
 以下、図面を参照して、第1の実施の形態の半導体モジュールについて、図1及び図2を用いて説明する。
 図1は、第1の実施の形態の半導体モジュールの平面図であり、図2は、第1の実施の形態の半導体モジュールの側面図である。なお、図2(A)は、図1の半導体モジュール10を図1中下側から見た図、図2(B)は、図1の半導体モジュール10を図1中左側から見た図である。
 半導体モジュール10は、半導体素子が収納された、平面視で矩形状の樹脂ケース80(筐体)と樹脂ケース80内を封止する封止部材90と樹脂ケース80の裏面に設けられた放熱板40とを有している。また、樹脂ケース80の対向する短辺側の側壁部82a,82bのおもて面から垂直に延伸する入出力端子60(第2接続端子)がそれぞれ設けられている。同様に、樹脂ケース80の対向する長辺側の側壁部82c,82dのおもて面から垂直に延伸する制御端子50(第1接続端子)がそれぞれ設けられている。なお、樹脂ケース80において、入出力端子60及び制御端子50が延伸している側の面をおもて面、放熱板40側の面を裏面、おもて面と裏面とをつなぐ面を側面と表す。図1及び図2に示す入出力端子60及び制御端子50の端子数は一例であって、これらの端子数に限定されるものではない。入出力端子60及び制御端子50の詳細については後述する。また、図1及び図2に示す入出力端子60は、簡略化して記載しており、後述する詳細な形状の図示を省略している。
 次に、半導体モジュール10の内部構成について、図3を用いて説明する。図3は、第1の実施の形態の半導体モジュールの要部断面図である。なお、図3(A)は、図1の一点鎖線X1-X1における断面図、図3(B)は、図1の一点鎖線X2-X2における断面図をそれぞれ表している。
 半導体モジュール10は、図3に示されるように、セラミック回路基板20とセラミック回路基板20のおもて面に設けられた半導体素子30a,30bとを有している。なお、セラミック回路基板20及び半導体素子30a,30bの個数は一例であって、図3の場合に限らない。また、このようなセラミック回路基板20がはんだ(図示を省略)を介して放熱板40上に配置されている。放熱板40は樹脂ケース80の開口部81に樹脂ケース80の裏面側(図3の下側)から接着剤(図示を省略)により接合されている。これにより、セラミック回路基板20及び半導体素子30a,30bは、樹脂ケース80により囲まれている。
 また、樹脂ケース80は、制御端子50及び入出力端子60を含んでモールド成形されている。例えば、図3(A)に示されるように、セラミック回路基板20及び半導体素子30aを囲む樹脂ケース80内に設けられた制御端子50の一端がセラミック回路基板20と電気的に接続されて、他端(圧入部)が側壁部82dのおもて面から垂直に延伸している。制御端子50は、セラミック回路基板20及びボンディングワイヤ70aを介して半導体素子30aの制御電極に電気的に接続されている。他の制御端子50も同様に構成されている。また、例えば、図3(B)に示されるように、セラミック回路基板20及び半導体素子30bを囲む樹脂ケース80内に設けられた入出力端子60の一端がセラミック回路基板20と電気的に接続されて、他端(圧入部)が側壁部82bのおもて面から垂直に延伸している。入出力端子60は、セラミック回路基板20及びボンディングワイヤ70bを介して半導体素子30bの主電極に電気的に接続されている。他の入出力端子60も同様に構成されている。このように樹脂ケース80内に収納されたセラミック回路基板20、半導体素子30a,30b、ボンディングワイヤ70a,70b及び制御端子50並びに入出力端子60が封止部材90により封止されている。
 半導体素子30a,30bは、例えば、IGBT、パワーMOSFET等のスイッチング素子を含んでいる。半導体素子30a,30bは、シリコンまたは炭化シリコンから構成されている。このような半導体素子30a,30bは、例えば、裏面に主電極として入力電極(ドレイン電極またはコレクタ電極)を、おもて面に、制御電極(ゲート電極)及び主電極として出力電極(ソース電極またはエミッタ電極)をそれぞれ備えている。また、半導体素子30a,30bは、必要に応じて、SBD(Schottky Barrier Diode)、FWD(Free Wheeling Diode)等のダイオードを含んでいる。このような半導体素子30a,30bは、裏面に主電極として出力電極(カソード電極)を、おもて面に主電極として入力電極(アノード電極)をそれぞれ備えている。また、半導体素子30a,30bは、RC(Reverse-conducting)-IGBTを含んでもよい。なお、本実施の形態では、半導体素子30a,30bのみを含む場合を例に挙げて説明している。この場合に限らず、必要に応じて、電子部品も設置してもよい。なお、電子部品は、例えば、抵抗、サーミスタ、コンデンサ、サージアブソーバ等である。
 セラミック回路基板20は、絶縁板21と絶縁板21の裏面に形成された金属板22とを有している。さらに、セラミック回路基板20は、絶縁板21のおもて面に形成された回路パターン23a~23dをそれぞれ有している。絶縁板21は、熱伝導性に優れた、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等の高熱伝導性のセラミックスにより構成されている。金属板22は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等の金属により構成されている。回路パターン23a~23dは、導電性に優れた銅あるいは銅合金等の金属により構成されている。また、回路パターン23a,23c上に、半導体素子30a,30bがそれぞれはんだ(図示を省略)を介して配置されている。図3(A)の場合、回路パターン23bは、ボンディングワイヤ70aを介して半導体素子30aの制御電極に電気的に接続されている。図3(B)の場合、回路パターン23dは、ボンディングワイヤ70b及び回路パターン23cを介して半導体素子30bの出力電極に電気的にそれぞれ接続されている。なお、回路パターン23a~23dの個数及び形状は一例であり、別の個数及び形状であってもよい。回路パターン23a~23dの厚さは、例えば、0.1mm以上、1mm以下である。
 このような構成を有するセラミック回路基板20として、例えば、DCB(Direct Copper Bonding)基板、AMB(Active Metal Brazed)基板を用いることができる。セラミック回路基板20は、半導体素子30a,30bで発生した熱を回路パターン23a,23c、絶縁板21及び金属板22を介して、放熱板40側に伝導させることができる。
 放熱板40は、熱伝導性に優れた、例えば、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。また、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により放熱板40の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルの他に、ニッケル-リン合金、ニッケル-ボロン合金等がある。なお、この放熱板40の裏面側に冷却器(図示を省略)をはんだまたは銀ろう等を介して取りつけて放熱性を向上させることも可能である。この場合の冷却器は、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。また、冷却器として、フィン、または、複数のフィンから構成されるヒートシンク並びに水冷による冷却装置等を適用することができる。また、放熱板40は、このような冷却器と一体的に構成されてもよい。その場合は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成される。そして、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により冷却器と一体化された放熱板40の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルの他に、ニッケル-リン合金、ニッケル-ボロン合金等がある。
 制御端子50及び入出力端子60は、導電性に優れた銅、アルミニウム、鉄、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。また、耐食性を向上させるために、制御端子50及び入出力端子60の表面に、例えば、ニッケルや金、または、少なくともこれらの一種を含む合金等をめっき処理等により形成してもよい。また、入出力端子60の少なくとも、樹脂ケース80のおもて面から延伸している箇所(圧入部)は平板状を成している。但し、図1~図3に示す入出力端子60の圧入部は平板状を成しているだけで簡略化して記載している。入出力端子60の圧入部の具体的な構成については後述する。
 樹脂ケース80は、四方を側壁部82a~82dで囲まれた箱状を成して、中央部にセラミック回路基板20等を収納する開口部81が構成されている。側壁部82a~82bは、既述の通り、入出力端子60をそれぞれ備えている。側壁部82c~82dは、既述の通り、制御端子50をそれぞれ備えている。このような樹脂ケース80は、例えば、熱可塑性樹脂を用いたモールド成形により構成されている。このような樹脂の材質として、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリブチレンサクシネート(PBS)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、または、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂等がある。
 封止部材90は、例えば、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂で構成されている。また、封止部材90は、シリコーンゲルにより構成されてもよい。また、上記半導体モジュール10内で用いられているボンディングワイヤ70a,70bは、導電性に優れたアルミニウム等の金属により構成されている。また、これらの径は、100μm以上、1mm以下であることが好ましい。なお、ボンディングワイヤ70a,70bに代わって、リードフレームまたはリボン状の通電部材といった配線部材を用いてもよい。なお、本実施の形態では、平面視で矩形状の樹脂ケース80(筐体)と樹脂ケース80内を封止する封止部材90とを個別に備える半導体モジュール10について説明した。しかし、筐体は、半導体モジュール10の外形を構成し、半導体素子30a,30bとセラミック回路基板20のおもて面を内包するものであればよい。例えば、樹脂ケース80と封止部材90とが一体となった筐体であってもよい。または、封止部材90のみで半導体素子30a,30b、セラミック回路基板20等を内包して、制御端子50及び入出力端子60の圧入部を延伸した筐体(ディスクリート型)であってもよい。このような筐体は、例えば、熱硬化性樹脂を用いたモールド成形により形成されている。このような樹脂として、無機フィラーを混合したエポキシ樹脂等がある。
 次に、半導体モジュール10が備える制御端子50の圧入部について、図4を用いて説明する。図4は、第1の実施の形態の半導体モジュールの制御端子の圧入部の一例を示す図である。なお、図4(A)は、半導体モジュール10に備えられた制御端子50の圧入部150を側壁部82c,82d側から見た図、図4(B)は、半導体モジュール10に備えられた制御端子50の圧入部150を側壁部82a,82b側から見た図である。
 制御端子50の圧入部150は、半導体素子30aの制御電極に電気的に接続する通電部152と弾性部153a,153bとを有している。通電部152は、樹脂ケース80の上面から延出し、弾性部153a,153bと接続されている。制御端子50の圧入部150は、図4(A)の紙面に平行な面を有する平板状を成している。通電部152は平板状を成し、通電部152の厚さ方向に対して垂直な面である平板面と、通電部152の厚さ方向に対して水平な面である側面を有する。弾性部153a,153bは、通電部152に一体的に形成され、図4(A)中上下方向に対して外側に湾曲した略アーチ状を成して離間している。弾性部153a,153bは、弾性部153a,153bのアーチ状の面に対して水平な平板面と、弾性部153a,153bのアーチ状の面に対して垂直な側面を有する。このような弾性部153a,153bは、通電部152との接続部分を支点として、図4中の破線の矢印方向への弾性を有する。すなわち、制御端子50の圧入部150は、側面方向に弾性を有する。また、このような制御端子50の通電部152、弾性部153a,153bの幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、例えば、通電部152の幅は、1mm以上、5mm以下である。弾性部153a,153bの略アーチ状に湾曲し最も離間した部分の幅は、通電部152の幅の1.0倍より大きく、2.5倍以下である。また、通電部152及び弾性部153a,153bの厚さは、通電部152の幅の0.2倍以上、1.0倍未満である。
 次に、半導体モジュール10にプリント基板を接続させて構成される半導体装置について図5及び図6を用いて説明する。図5は、第1の実施の形態の半導体装置の平面図であり、図6は、第1の実施の形態の半導体装置の側面図である。なお、図5では半導体装置200に含まれる半導体モジュール10は破線で表している。図6は、図5に示す半導体装置200を半導体モジュール10の側壁部82d側から見た場合の側面図である。なお、図5及び図6に示す入出力端子60は、簡略化して記載しており、後述する詳細な形状の図示を省略している。
 半導体装置200は、半導体モジュール10と半導体モジュール10上に設置されたプリント基板100とを有している。プリント基板100は、制御開口部111及び入出力開口部112がそれぞれ形成された基体部110を備えている。基体部110は、絶縁層と絶縁層のおもて面に設けられた、所定の配線を実現する回路パターンが構成された導電層とを有している。基体部110は、半導体モジュール10の制御端子50に対応する箇所に制御開口部111がそれぞれ形成されている。制御開口部111は、内部に銅または銅合金等の導電部材によりめっき処理が施されている。これにより、制御開口部111は、制御信号が通電する回路パターンに電気的に接続されている。なお、制御開口部111の平面視の形状は、正方形状または真円状等であることが望ましい。正方形状の場合は、必ずしも、角部が直角である必要はなく、曲率を持っていてもよい。
 基体部110は、半導体モジュール10の入出力端子60に対応する箇所に入出力開口部112がそれぞれ形成されている。入出力開口部112もまた、内部に銅または銅合金等の導電部材によりめっき処理が施されている。これにより、入出力開口部112は、入出力信号が通電する回路パターンに電気的に接続されている。なお、入出力開口部112の平面視の形状は、長方形状であることが望ましい。長方形状の場合は、必ずしも、角部が直角である必要はなく、曲率を持っていてもよい。また、基体部110上には、制御開口部111及び入出力開口部112に所定の回路パターンを介して電気的に接続される電子部品(図示を省略)並びに接続端子(図示を省略)が必要に応じて配置される。電子部品は、例えば、所定のタイミングで制御信号を入力し、また、接続端子には外部装置が接続されて入力電流が入力され、または、出力電流が出力される。このような基体部110の絶縁層は、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等により構成されている。また、場合によっては、ガラス繊維で構成されたガラスクロスを内部に含浸することも可能である。導電層は、導電性に優れた銅等の金属により構成されている。
 このようなプリント基板100について、制御開口部111及び入出力開口部112を、半導体モジュール10の制御端子50及び入出力端子60に位置合わせする。位置合わせした後、プリント基板100を半導体モジュール10側に押圧する。これにより、図5及び図6に示されるように、制御開口部111及び入出力開口部112に、半導体モジュール10の制御端子50及び入出力端子60がそれぞれ圧入された半導体装置200が構成される。この際、制御端子50の圧入部150(図4)では、弾性部153a,153bが制御開口部111に互いの隙間が狭まるように内側に変形しながら入り込む。そして、弾性部153a,153bはその弾性力により、元の位置に戻ろうとするために、制御開口部111に対して接触が維持されるようになる。したがって、制御開口部111の内部に形成された導電部材と、制御端子50の弾性部153a,153b(図4)の側面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の制御信号が通電する回路パターンと半導体モジュール10の半導体素子30aの制御電極とが電気的に接続されている。
 入出力端子60も、入出力開口部112に圧入されて接触が維持される。そこで、以下では入出力端子60の圧入部の詳細について、図7を用いて説明する。図7は、第1の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図7(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部160を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図7(B)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部160を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。
 入出力端子60の圧入部160は、略平板状を成している。また、圧入部160は、通電部162と弾性部163a,163bとを備えている。通電部162は、樹脂ケース80のおもて面から垂直に延出し、通電部162の平板面の先端で弾性部163a,163bと接続されている。通電部162は、弾性部163a,163bの根本で弾性部163a,163bと隣接した領域に、保持領域164a,164bを備えている。保持領域164a,164bは、平板面に幅方向の溝を備えている。弾性部163a,163bは、通電部162の先端から厚さ方向に分岐し、離間して圧入部160の先端側に延伸している。したがって、それぞれの外側の平板面の間隔は、弾性部163a,163bの方が、通電部162の保持領域164a,164bより大きい。なお、入出力端子60において、平板面とは、図7(A)中紙面と平行な面で、圧入部160の厚さ方向に対して垂直な面である。なお、入出力端子60において、先端とは、樹脂ケース80から離れる位置(図7中上方)であり、根本とは樹脂ケース80に近い位置(図7中下方)のことである。
 このような入出力端子60の圧入部160は、平板を図7のような形状に加工処理したものである。また、このような入出力端子60の圧入部160の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部160の幅は、例えば、5mm以上、15mm以下である。弾性部163a,163bの外側の平板面の間隔は、圧入部160の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。保持領域164a,164bの溝部での厚さは、例えば、弾性部163a,163bの外側の平板面の間隔の0.2倍以上、0.9倍以下である。
 次に、このような圧入部160を備える入出力端子60のプリント基板100の入出力開口部112に対する圧入について図8を用いて説明する。図8は、第1の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図8は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部160にプリント基板100を接続する際を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。図8(A)は、入出力端子60の圧入部160にプリント基板100の入出力開口部112を位置合わせした際を表している。図8(B)は、入出力端子60の圧入部160をプリント基板100の入出力開口部112に圧入した際を表している。
 まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対向するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする(図8(A))。この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力端子60の圧入部160を入出力開口部112に圧入する。圧入の際には、入出力端子60の圧入部160は、入出力開口部112に弾性部163a,163bの先端部側が内側に変形しながら(弾性部163a,163bの隙間を狭めながら)入り込む。プリント基板100がさらに半導体モジュール10側に押圧されると、入出力開口部112は弾性部163a,163bを乗り越えて保持領域164a,164bを保持する。そして、弾性部163a,163bは元の位置に戻る。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に入出力端子60の圧入部160が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図8(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の弾性部163a,163bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流(入力電流及び出力電流)が通電する回路パターン(符号省略)と半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。
 このように上記半導体モジュール10は、半導体素子30a,30bと、半導体素子30a,30bを収納する樹脂ケース80と、半導体素子30a,30bの制御電極に電気的に接続されて、樹脂ケース80から延伸する制御端子50とを有している。さらに、半導体モジュール10は、半導体素子30a,30bの主電極に電気的に接続されて、樹脂ケース80から延伸し、圧入部160が平板状であって、圧入部160の通電部162の少なくとも一方の平板面に弾性を有する弾性部163a,163bを備える入出力端子60を有する。このように入出力端子60は平板状であり、平板面に弾性を有する弾性部163a,163bを備える。このために、入出力端子60は、例えば、側面方向に弾性を有する制御端子50に比べると、大電流の通電を実現することができる。すなわち、複数の端子を用意する必要がない。さらに、入出力端子60は圧入によりプリント基板100に容易に、かつ、確実に接続することができる。そのため、はんだ等の接合部材で接合するピン状の外部端子に比べると、接続のための多くのスペースを必要としない。したがって、半導体モジュール10は、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができる。
 また、半導体モジュール10は、制御端子50及び入出力端子60を有する。そのため、小電流の制御信号を、制御端子50を用いて、大電流の入出力電流を、入出力端子60を用いて、それぞれ入出力することができる。したがって、制御端子50だけを有するものよりも、端子数を削減でき、省スペース化を図ることができる。また、入出力端子60だけを有するものよりも、小型の端子を使用でき、省スペース化を図ることができる。また、プリント基板100を圧入する時の力を小さくすることができる。このため、半導体モジュール10の制御端子50及び入出力端子60にプリント基板100を安定して接続することができる。したがって、半導体モジュール10は、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができる。また、半導体モジュール10は、このような入出力端子60を少なくとも対向する側壁部82a,82bに配置している。このため、半導体モジュール10に対してプリント基板100を、側壁部82a~82dのいずれかに偏ることなく、安定して接続することが可能となる。したがって、入出力端子60は、この場合に限らず、側壁部82a~82dのうちの2辺以上に配置することが望ましい。
 [第2の実施の形態]
 次に、入出力端子60の別の圧入部について図9を用いて説明する。なお、第2の実施の形態では、このような入出力端子60を第1の実施の形態の図1~図6に示した半導体モジュール10及びプリント基板100を備える半導体装置200に適用する。図9は、第2の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図9(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部260を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図9(B)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部260を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。
 入出力端子60の圧入部260は、略平板状の第1圧入部材261a及び第2圧入部材261bが合わせられて構成されている。第1圧入部材261a及び第2圧入部材261bは、通電部262a,262bと弾性部263a,263bとを備えている。通電部262a,262bは、樹脂ケース80のおもて面から垂直に延出し、通電部262a,262bの平面板の先端で弾性部263a,263bと接続されている。通電部262a,262bは、根本側において厚さ方向に離間した部分を有し、先端側において離間なく合わされた部分を有する。また、通電部262a,262bは、弾性部263a,263bの根本で弾性部263a,263bと隣接した領域に、保持領域264a,264bを備えている。保持領域264a,264bは、平板面に幅方向の溝を備えている。溝は、通電部262a,262bが厚さ方向に離間なく合わされた部分で形成されている。弾性部263a,263bは、通電部262a,262bの先端から厚さ方向に分岐し、離間して先端側に延伸している。したがって、外側の平板面の間隔は、弾性部263a,263bの方が、通電部262a,262bの保持領域264a,264bより大きい。また、弾性部263a,263bは、先端に内側に傾斜したテーパを有していてもよい。
 このような第1圧入部材261a及び第2圧入部材261bは、平板を図9のような形状に加工処理したものである。また、このような入出力端子60の圧入部260の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部260の幅は、例えば、5mm以上、15mm以下である。弾性部263a,263bの外側の平板面の間隔は、圧入部260の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。保持領域264a,264bの溝部での厚さは、例えば、弾性部263a,263bの外側の平板面の間隔の0.2倍以上、0.9倍以下である。
 次に、このような圧入部260を備える入出力端子60のプリント基板100の入出力開口部112に対する圧入について図10を用いて説明する。図10は、第2の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図10は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部260にプリント基板100を接続する際を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。図10(A)は、入出力端子60の圧入部260にプリント基板100の入出力開口部112を位置合わせした際を表している。図10(B)は、入出力端子60の圧入部260をプリント基板100の入出力開口部112に圧入した際を表している。まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対向するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする(図10(A))。
 この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力端子60の圧入部260を入出力開口部112に圧入する。圧入の際には、入出力端子60の圧入部260は、入出力開口部112に弾性部263a,263bの先端部側が内側に変形しながら(弾性部263a,263bの隙間を狭めながら)入り込む。プリント基板100がさらに半導体モジュール10側に押圧されると、入出力開口部112は弾性部263a,263bを乗り越えて保持領域264a,264bを保持する。そして、弾性部263a,263bは元の位置に戻る。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に半導体モジュール10の入出力端子60の圧入部260が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図10(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の保持領域264a,264bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流が通電する回路パターン(符号省略)と半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。このような圧入部260を含む入出力端子60を備える半導体モジュール10でも、第1の実施の形態と同様の効果が得られるために、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができ、また、プリント基板100を安定して接続することが可能となる。
 [第3の実施の形態]
 次に、入出力端子60の別の圧入部について図11を用いて説明する。なお、第3の実施の形態でも、このような入出力端子60を第1の実施の形態の図1~図6に示した半導体モジュール10及びプリント基板100を備える半導体装置200に適用する。図11は、第3の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図11(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部360を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図11(B)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部360を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。
 入出力端子60の圧入部360は、略平板状の第1圧入部材361a及び第2圧入部材361bが合わせられて構成されている。第1圧入部材361a及び第2圧入部材361bは、通電部362a,362b、弾性部363a,363bと挿通部365a,365bとを備えている。通電部362a,362bは、離間なく合わされた状態で、樹脂ケース80のおもて面から垂直に延出し、通電部362a,362bの平板面の先端で弾性部363a,363bと接続されている。弾性部363a,363bは、通電部362a,362bの先端から、厚さ方向に分岐し、離間して先端側に延伸し、先端で挿通部365a,365bと接続されている。弾性部363a,363bは、プリント基板100が保持される保持領域364a,364bに形成されている。挿通部365a,365bは、弾性部363a,363bの先端から、厚さ方向に接し、離間なく合わされた状態で、先端側に延伸している。外側の平板面の間隔は、通電部362a,362b及び挿通部365a,365bより、弾性部363a,363bの方が大きいことが望ましい。このような第1圧入部材361a及び第2圧入部材361bは、平板を図11のような形状に加工処理したものである。このような入出力端子60の圧入部360の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部360の幅は、例えば、5mm以上、15mm以下である。弾性部363a,363bの外側の平板面の間隔は、圧入部360の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。
 次に、このような圧入部360を備える入出力端子60のプリント基板100の入出力開口部112に対する圧入について図12を用いて説明する。図12は、第3の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図12は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部360にプリント基板100を接続する際を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。図12(A)は、入出力端子60の圧入部360にプリント基板100の入出力開口部112を位置合わせした際を表している。図12(B)は、入出力端子60の圧入部360をプリント基板100の入出力開口部112に圧入した際を表している。まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対向するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする(図12(A))。
 この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力開口部112を入出力端子60の圧入部360に圧入する。圧入の際には、入出力端子60の圧入部360は、入出力開口部112が挿通部365a,365bに入り込み、弾性部363a,363bに当接する。プリント基板100がさらに半導体モジュール10側に押圧されると、保持領域364a,364bの弾性部363a,363bが入出力開口部112により内側に変形して元の位置に戻ろうとすることで、入出力開口部112が弾性部363a,363bを確実に保持する。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に半導体モジュール10の入出力端子60の圧入部360が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図12(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の弾性部363a,363bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流が通電する回路パターン(符号省略)と半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。このような圧入部360を含む入出力端子60を備える半導体モジュール10でも、第1の実施の形態と同様の効果が得られるために、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができ、また、プリント基板100を安定して接続することが可能となる。
 [第4の実施の形態]
 次に、入出力端子60の別の圧入部について図13を用いて説明する。なお、第4の実施の形態でも、このような入出力端子60を第1の実施の形態の図1~図6に示した半導体モジュール10及びプリント基板100を備える半導体装置200に適用する。図13は、第4の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図13(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部460を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図13(B)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部460を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。
 入出力端子60の圧入部460は、略平板状の第1圧入部材461a及び第2圧入部材461bが合わせられて構成されている。第1圧入部材461a及び第2圧入部材461bは、通電部462a,462b、弾性部463a,463bと挿通部465a,465bを備えている。通電部462a,462bは、先端側に保持領域464a,464bを有し、保持領域464a,464bの根本側に、厚さ方向に離間した挟持部466a,466bを有す。弾性部463a,463bは、通電部462a,462bの先端から厚さ方向に分岐し、離間して先端側に延伸し、先端で挿通部465a,465bと接続されている。挿通部465a,465bは、弾性部463a,463bの先端から、厚さ方向に接し、離間なく合わされた状態で、先端側に延伸している。そのため、圧入部460の平板面には、幅に沿って、弾性部463a,463bと挟持部466a,466bとがそれぞれ突出するように形成されている。これにより、保持領域464a,464bは、平板面に幅方向の溝を備えている。
 このような第1圧入部材461a及び第2圧入部材461bは、所定の幅の平板を図13のような形状に加工処理したものである。また、このような入出力端子60の圧入部460の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部460の幅は、例えば、5mm以上、15mm以下である。弾性部463a,463bの外側の平板面の間隔は、圧入部460の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。保持領域464a,464bの溝部での厚さは、例えば、弾性部463a,463bの外側の平板面の間隔の0.2倍以上、0.9倍以下である。挟持部466a,466bの外側の平板面の間隔は、圧入部260の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。
 次に、このような圧入部460を備える入出力端子60のプリント基板100の入出力開口部112に対する圧入について図14を用いて説明する。図14は、第4の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図14は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部460にプリント基板100を接続する際を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。図14(A)は、入出力端子60の圧入部460にプリント基板100の入出力開口部112を位置合わせした際を表している。図14(B)は、入出力端子60の圧入部460をプリント基板100の入出力開口部112に圧入した際を表している。まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対向するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする(図14(A))。
 この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力開口部112を入出力端子60の圧入部460に圧入する。圧入の際には、入出力端子60の圧入部460は、入出力開口部112が挿通部465a,465bに入り込み、弾性部463a,463bに当接する。プリント基板100がさらに半導体モジュール10側に押圧されると、弾性部463a,463bが入出力開口部112により内側に変形して、入出力開口部112が弾性部463a,463bを乗り越える。そして、弾性部463a,463bは元の位置に戻り、プリント基板100は挟持部466a,466bで停止される。プリント基板100は保持領域464a,464bの位置で弾性部463a,463bと挟持部466a,466bとにより挟持される。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に半導体モジュール10の入出力端子60の圧入部460が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図14(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の保持領域464a,464bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流が通電する回路パターン(符号省略)と半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。このような圧入部460を含む入出力端子60を備える半導体モジュール10でも、第1の実施の形態と同様の効果が得られるために、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができ、また、プリント基板100を安定して接続することが可能となる。
 [第5の実施の形態]
 次に、入出力端子60の別の圧入部について図15を用いて説明する。なお、第5の実施の形態でも、このような入出力端子60を第1の実施の形態の図1~図6に示した半導体モジュール10及びプリント基板100を備える半導体装置200に適用する。図15は、第5の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図15(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部560を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図15(B)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部560を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。
 入出力端子60の圧入部560は、略平板状を成している。圧入部560は、通電部562、弾性部563a,563bと挿通部565を備えている。通電部562は、樹脂ケース80のおもて面から垂直に延出し、先端で弾性部563a,563bと接続されている。さらに、弾性部563a,563bは先端で挿通部565と接続されている。挿通部565は、先端にテーパを備えていてもよい。通電部562は、弾性部563a,563bと隣接した領域に、保持領域564a,564bを備えている。保持領域564a,564bは、平板面に幅方向の溝を備えている。弾性部563a,563bは、平板面に突起部を有する。突起部は、平板面から斜め下方向に突出した羽状であってよく、平板面において幅方向に沿って形成されていてよい。突起部も含めた弾性部563a,563bの厚さは、保持領域564a,564bの厚さより大きい。なお、通電部562の厚さは、保持領域564a,564bの厚さより大きい。このような圧入部560は、所定の幅の平板を図15のような形状に加工処理したものである。特に、弾性部563a,563bは、挿通部565の平板面に打ち抜きにより形成される。また、このような入出力端子60の圧入部560の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部560の幅は、例えば、5mm以上、15mm以下である。弾性部563a,563bの突起部も含めた厚さは、圧入部560の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。保持領域564a,564bの溝部での厚さは、例えば、弾性部563a,563bの突起部も含めた厚さの0.2倍以上、0.9倍以下である。
 次に、このような圧入部560を備える入出力端子60のプリント基板100の入出力開口部112に対する圧入について図16を用いて説明する。図16は、第5の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図16は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部560にプリント基板100を接続する際を図1の側壁部82c(または側壁部82d)側から見た図である。図16(A)は、入出力端子60の圧入部560にプリント基板100の入出力開口部112を位置合わせした際を表している。図16(B)は、入出力端子60の圧入部560をプリント基板100の入出力開口部112に圧入した際を表している。まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対向するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする(図16(A))。
 この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力端子60の圧入部560を入出力開口部112に圧入する。圧入の際には、入出力端子60の圧入部560は、入出力開口部112に挿通部565が入り込み、弾性部563a,563bに当接する。プリント基板100がさらに半導体モジュール10側に押圧されると、弾性部563a,563bが入出力開口部112から押圧されて内側(挿通部565の平板面側)に変形して、入出力開口部112が弾性部563a,563bを乗り越える。そして、弾性部563a,563bは元の位置に戻り、プリント基板100は通電部562で停止される。プリント基板100は、保持領域564a,564bの位置で弾性部563a,563bと通電部562とにより挟持される。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に半導体モジュール10の入出力端子60の圧入部560が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図16(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の保持領域564a,564bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流が通電する回路パターンと半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。このような圧入部560を含む入出力端子60を備える半導体モジュール10でも、第1の実施の形態と同様の効果が得られるために、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができ、また、プリント基板100を安定して接続することが可能となる。
 [第6の実施の形態]
 次に、入出力端子60の別の圧入部について図17を用いて説明する。なお、第6の実施の形態では、このような入出力端子60を第1の実施の形態の図1~図6に示した半導体モジュール10及びプリント基板100を備える半導体装置200に適用する。図17は、第6の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図17(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部660を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図17(B)は、図17(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図をそれぞれ表している。
 入出力端子60の圧入部660は、図17に示されるように、平板状に構成されており、通電部662を備えている。この通電部662の平板面には、図17の上下方向(圧入部660の圧入方向)に平行に複数の凸状の弾性部663a,663bがそれぞれ互い違いに形成されている。すなわち、通電部662の平板面には、圧入部660の圧入方向に対して垂直に、プリント基板100により保持される保持領域664がジグザグ状に構成されている(図17(B))。なお、弾性部663a,663bの個数(この場合は、弾性部663a,663bはそれぞれ3つ及び2つ)は一例であって、この場合に限らない。このような圧入部660は、所定の幅の平板を図17のような形状に加工処理したものである。特に、弾性部663a,663bは、通電部662の平板面に打ち抜きにより形成される。また、このような入出力端子60の圧入部660の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部660の幅は、例えば、5mm以上、10mm以下であり、圧入部660の通電部662の厚さは、例えば、圧入部660の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。なお、弾性部663a,663bは、通電部662の平板面よりも外側が突出している。
 次に、このような圧入部660を備える入出力端子60に対するプリント基板100の入出力開口部112の圧入について図18を用いて説明する。図18は、第6の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図18(A)は、プリント基板100が接続された入出力端子60を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た場合を表している。図18(B)は、図18(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図を表している。まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対応するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする。
 この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力開口部112を入出力端子60の圧入部660に圧入する(図18(A))。圧入の際には、入出力端子60の圧入部660は、入出力開口部112が通電部662に入り込み、弾性部663a,663bが入出力開口部112により内側(通電部662の平板面側)に変形する。すなわち、保持領域664が圧入方向に対して垂直にジグザグ状であるために入出力開口部112が弾性部663a,663bと接触する。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に半導体モジュール10の入出力端子60の圧入部660が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図18(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の弾性部663a,663bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流が通電する回路パターン(符号省略)と半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。
 このように上記半導体モジュール10は、半導体素子30a,30bと、半導体素子30a,30bを収納する樹脂ケース80と、半導体素子30a,30bの制御電極に電気的に接続されて、樹脂ケース80から延伸する制御端子50とを有している。さらに、半導体モジュール10は、半導体素子30a,30bの主電極に電気的に接続されて、樹脂ケース80から延伸し、圧入部160が平板状であって、圧入部160の通電部162の少なくとも一方の平板面の、圧入された際に保持される保持領域664に複数の弾性を有する凸状の弾性部663a,663bが形成されている入出力端子60を有する。このように入出力端子60は平板状であり、平板面に弾性を有する弾性部663a,663bを備える。このために、入出力端子60は、例えば、側面方向に弾性を有する制御端子50に比べると、大電流の通電を実現することができる。すなわち、複数の端子を用意する必要がない。さらに、入出力端子60は圧入によりプリント基板100に容易に、かつ、確実に接続することができる。そのため、はんだ等の接合部材で接合するピン状の外部端子に比べると、接続のための多くのスペースを必要としない。したがって、半導体モジュール10は、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができる。
 また、半導体モジュール10は、制御端子50及び入出力端子60を有する。そのため、小電流の制御信号を、制御端子50を用いて、大電流の入出力電流を、入出力端子60を用いて、それぞれ入出力することができる。したがって、制御端子50だけを有するものよりも、端子数を削減でき、省スペース化を図ることができる。また、入出力端子60だけを有するものよりも、小型の端子を使用でき、省スペース化を図ることができる。また、プリント基板100を圧入する時の力を小さくすることができる。このため、半導体モジュール10の制御端子50及び入出力端子60にプリント基板100を安定して接続することができる。したがって、半導体モジュール10は、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができる。また、半導体モジュール10は、このような入出力端子60を少なくとも対向する側壁部82a,82bに配置している。このため、半導体モジュール10に対してプリント基板100を、側壁部82a~82dのいずれかに偏ることなく、安定して接続することが可能となる。したがって、入出力端子60は、この場合に限らず、側壁部82a~82dのうちの2辺以上に配置することが望ましい。
 [第7の実施の形態]
 次に、入出力端子60の別の圧入部について図19を用いて説明する。なお、第7の実施の形態では、このような入出力端子60を第1の実施の形態の図1~図6に示した半導体モジュール10及びプリント基板100を備える半導体装置200に適用する。図19は、第7の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図19(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部760を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図19(B)は、図19(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図を表している。
 入出力端子60の圧入部760は、図19に示されるように、平板状に構成されており、通電部762を備えている。この通電部762の平板面には、図19の上下方向に平行に複数の凸状の弾性部763a,763bが通電部762に対して対向する位置にそれぞれ形成されている。すなわち、通電部762の平板面には、圧入部760の圧入方向に対して垂直に、プリント基板100により保持される保持領域764が凹凸状に構成されている(図19(B))。なお、弾性部763a,763bの個数(この場合は2個ずつ)は一例であって、この場合に限らない。このような圧入部760は、所定の幅の平板を図19のような形状に加工処理したものである。特に、弾性部763a,763bは、通電部762の平板面に打ち抜きにより形成される。また、このような入出力端子60の圧入部760の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部760の幅は、例えば、5mm以上、15mm以下であり、圧入部760の通電部762の厚さは、例えば、圧入部760の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。なお、弾性部763a,763bは、通電部762の平板面よりも外側が突出している。
 次に、このような圧入部760を備える入出力端子60に対するプリント基板100の入出力開口部112の圧入について図20を用いて説明する。図20は、第7の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図20(A)は、プリント基板100が接続された入出力端子60を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た場合を表している。図20(B)は、図20(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図を表している。まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対応するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする。
 この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力開口部112を入出力端子60の圧入部760に圧入する(図20(A))。圧入の際には、入出力端子60の圧入部760は、入出力開口部112が通電部762に入り込み、弾性部763a,763bが入出力開口部112により内側(通電部762の平板面側)に変形する。すなわち、保持領域764が圧入方向に対して垂直に凹凸状であるために入出力開口部112が弾性部763a,763bと接触する。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に半導体モジュール10の入出力端子60の圧入部760が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図20(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の弾性部763a,763bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流が通電する回路パターン(符号省略)と半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。このような圧入部760を含む入出力端子60を備える半導体モジュール10でも、第6の実施の形態と同様の効果が得られるために、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができ、また、プリント基板100を安定して接続することが可能となる。
 [第8の実施の形態]
 次に、入出力端子60の別の圧入部について図21を用いて説明する。なお、第8の実施の形態では、このような入出力端子60を第1の実施の形態の図1~図6に示した半導体モジュール10及びプリント基板100を備える半導体装置200に適用する。図21は、第8の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部を示す図である。なお、図21(A)は、半導体モジュール10に備えられた入出力端子60の圧入部860を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た図、図21(B)は、図21(A)の一点鎖線X-Xにおける断面図をそれぞれ表している。
 入出力端子60の圧入部860は、図21に示されるように、平板状に構成されており、通電部862を備えている。この通電部862の平板面には、図21の上下方向(圧入部860の圧入方向)に垂直に凸状の弾性部863a,863bがそれぞれ互い違いに形成されている。すなわち、通電部862の平板面には、圧入部860の圧入方向に対して平行に、プリント基板100により保持される保持領域864がジグザグ状に構成されている(図21(B))。なお、通電部862の平板面とは、通電部862の厚さ方向に対して垂直な面である。また、弾性部863a,863bの個数(この場合は1個ずつ)は一例であって、この場合に限らない。このような圧入部860は、所定の幅の平板を図21のような形状に加工処理したものである。特に、弾性部863a,863bは、通電部862の平板面に打ち抜きにより形成される。また、このような入出力端子60の圧入部860の幅及び厚さは半導体モジュール10の設計仕様に応じて適宜選択されるものである。ここでは、圧入部860の幅は、例えば、5mm以上、15mm以下であり、圧入部860の通電部862の厚さは、例えば、圧入部860の幅の0.1倍より大きく、1.0倍未満である。なお、弾性部863a,863bは、通電部862の平板面よりも外側が突出している。
 次に、このような圧入部860を備える入出力端子60に対するプリント基板100の入出力開口部112の圧入について図22を用いて説明する。図22は、第8の実施の形態の半導体モジュールの入出力端子の圧入部とプリント基板との接続を示す図である。なお、図22(A)は、プリント基板100が接続された入出力端子60を図1の側壁部82a(または側壁部82b)側から見た場合を表している。図22(B)は、図22(A)における一点鎖線X-Xにおける断面図を表している。まず、半導体モジュール10の各入出力端子60及び各制御端子50に、各入出力開口部112及び各制御開口部111が対応するように、半導体モジュール10に対してプリント基板100をセットする。
 この状態からプリント基板100を半導体モジュール10側に移動させて、入出力開口部112を入出力端子60の圧入部860に圧入する(図22(A))。圧入の際には、入出力端子60の圧入部860は、入出力開口部112が通電部862に入り込み、弾性部863a,863bが入出力開口部112により内側(通電部862の平板面側)に変形する。すなわち、保持領域864が圧入方向に対して平行にジグザグ状であるために入出力開口部112が弾性部863a,863bと接触する。このようにして、プリント基板100の入出力開口部112に半導体モジュール10の入出力端子60の圧入部860が安定して圧入されて、入出力端子60と入出力開口部112との接触が維持される(図22(B))。したがって、入出力開口部112の内部に形成された導電部材と、入出力端子60の弾性部863a,863bの平板面とが接続される。こうすることで、プリント基板100の入出力電流が通電する回路パターン(符号省略)と半導体モジュール10の半導体素子30a,30bの主電極とが電気的に接続されている。このような圧入部860を含む入出力端子60を備える半導体モジュール10でも、第6の実施の形態と同様の効果が得られるために、小型化を図りつつ、通電能力を増大することができ、また、プリント基板100を安定して接続することが可能となる。
 上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成及び応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例及び均等物は、添付の請求項及びその均等物による本発明の範囲とみなされる。
 10 半導体モジュール
 20 セラミック回路基板
 21 絶縁板
 22 金属板
 23a~23d 回路パターン
 30a~30b 半導体素子
 40 放熱板
 50 制御端子(第1接続端子)
 60 入出力端子(第2接続端子)
 70a~70b ボンディングワイヤ
 80 樹脂ケース(筐体)
 81 開口部
 82a~82d 側壁部
 90 封止部材
 100 プリント基板
 110 基体部
 111 制御開口部
 112 入出力開口部
 150,160,260,360,460,560,660,760,860 圧入部
 152,162,262a~262b,362a~362b,462a~462b,562,662,762,862 通電部
 153a~153b,163a~163b,263a~263b,363a~363b,463a~463b,563a~563b,663a~663b,763a~763b,863a~863b 弾性部
 164a~164b,264a~264b,364a~364b,464a~464b,564a~564b,664,764,864 保持領域
 200 半導体装置
 261a,361a,461a 第1圧入部材
 261b,361b,461b 第2圧入部材
 365a~365b,465a~465b,565 挿通部
 466a~466b 挟持部

Claims (7)

  1.  半導体素子と、
     前記半導体素子を収納する筐体と、
     前記半導体素子の制御電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸する第1接続端子と、
     前記半導体素子の主電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸し、圧入部が平板状であって、前記圧入部の少なくとも一方の平板面に弾性を有する弾性部を備える第2接続端子と、
     を有する半導体モジュール。
  2.  前記第2接続端子は、圧入された際に保持される保持領域の少なくとも一方の前記平板面に、前記弾性部の根本側に隣接する溝を備えている、
     請求項1に記載の半導体モジュール。
  3.  前記第2接続端子は、前記弾性部が、圧入された際に保持される保持領域に、前記平板面に対して突出して形成されている、
     請求項1に記載の半導体モジュール。
  4.  前記第2接続端子は、
     前記弾性部が、圧入された際に保持される保持領域の先端側に隣接して、前記平板面に対して突出して備えられ、
     前記保持領域の根本側に隣接し、前記平板面に対して突出する挟持部を備えている、
     請求項1に記載の半導体モジュール。
  5.  前記筐体は箱型であって、
     前記第2接続端子は、前記筐体のおもて面の縁部のうち、少なくとも対向する2辺にそれぞれ設けられている、
     請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体モジュール。
  6.  半導体素子と、
     前記半導体素子を収納する筐体と、
     前記半導体素子の制御電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸する第1接続端子と、
     前記半導体素子の主電極に電気的に接続されて、前記筐体から延伸し、圧入部が平板状であって、前記圧入部の少なくとも一方の平板面の、圧入された際に保持される保持領域に複数の凸部が構成されている第2接続端子と、
     を有する半導体モジュール。
  7.  前記保持領域に前記凸部が圧入方向に対して平行または垂直に形成されて、前記保持領域がジグザグ状に構成されている、
     請求項6に記載の半導体モジュール。
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