JP4764979B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4764979B2 JP4764979B2 JP2005163382A JP2005163382A JP4764979B2 JP 4764979 B2 JP4764979 B2 JP 4764979B2 JP 2005163382 A JP2005163382 A JP 2005163382A JP 2005163382 A JP2005163382 A JP 2005163382A JP 4764979 B2 JP4764979 B2 JP 4764979B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminal
- case
- coil
- semiconductor device
- spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、インバータ装置などの電力変換装置に使用される半導体装置に関し、特にIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の半導体装置における制御端子の構造に関する。 The present invention relates to a semiconductor device used for a power conversion device such as an inverter device, and more particularly to a structure of a control terminal in a semiconductor device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
汎用インバータ、無停電電源装置、工作機械、産業用ロボットなどのパワーエレクトロニクス応用装置では、半導体装置としてパワーモジュールが使用されている。このパワーモジュールは、複数のIGBTとFWD(Free Wheeling Diode)を組み合わせたパワースイッチング回路をケース内に実装したものをいう。たとえばインバータ用に使われるパワーモジュールでは、ケース外部に、主回路となる直流電力入力端子および出力端子、制御回路となる制御信号用の制御端子とを備えている。制御端子は、ケース内部において一端がIGBTの制御電極などに接続された複数のピンまたは板状のタブとこれらのピンまたはタブを保持した絶縁性の端子ブロックとから構成され、端子ブロックはケースに二次成形、接着、ねじ止めなどの方法により装着されている。また、制御端子とIGBTの制御電極との間に、IGBTの駆動回路(ICなど)を接続し、ケース内部に格納して、IPM(Intelligent Power Module)として構成する場合もある。 In power electronics application devices such as general-purpose inverters, uninterruptible power supply devices, machine tools, and industrial robots, power modules are used as semiconductor devices. This power module is a module in which a power switching circuit combining a plurality of IGBTs and FWD (Free Wheeling Diode) is mounted in a case. For example, in a power module used for an inverter, a DC power input terminal and an output terminal serving as a main circuit and a control signal control terminal serving as a control circuit are provided outside the case. The control terminal is composed of a plurality of pins or plate-like tabs, one end of which is connected to an IGBT control electrode or the like inside the case, and an insulating terminal block holding these pins or tabs. It is mounted by methods such as secondary molding, adhesion, and screwing. In some cases, an IGBT drive circuit (IC or the like) is connected between the control terminal and the control electrode of the IGBT and stored in the case to constitute an IPM (Intelligent Power Module).
このようなパワーモジュールをユーザが使用する場合、主回路については各端子にねじ止めすることによって装置への取り付けをユーザが行う。その場合、制御回路については、制御用集積回路などを実装した基板を端子ブロックから出ているピンまたはタブに直接半田付けしたり、あるいは基板に接続または装着されたコネクタに端子ブロックから出ているピンまたはタブを挿入することによって、パワーモジュールの制御端子との接続を行っている。
このように、従来の半導体装置では、そのユーザ側によって半田付けあるいはコネクタの配置などが必要となり、配線工数および部品代に多大なコストが存在していた。そこで、このようなユーザ側でケースの外部で制御回路基板への制御端子の半田付けをなくして、製品の材料および加工のコストを低減するような構造の半導体装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
When such a power module is used by a user, the user attaches the main circuit to the device by screwing it to each terminal. In that case, for the control circuit, the board on which the control integrated circuit or the like is mounted is soldered directly to the pin or tab coming out of the terminal block, or the board connected to or attached to the board comes out of the terminal block. Connection with the control terminal of the power module is performed by inserting a pin or tab.
As described above, in the conventional semiconductor device, soldering or connector placement is required by the user side, and there is a great cost for wiring man-hours and component costs. In view of this, a semiconductor device having a structure in which the user does not solder the control terminal to the control circuit board outside the case to reduce the material of the product and the processing cost has been proposed (for example, Patent Document 1).
この半導体装置によれば、制御端子を蛇腹状ばねまたはコイルスプリングによって構成し、制御端子と外部の制御回路基板への電気的接続を半田付けによらずに、制御端子の弾性力を利用した加圧接触により行うようにしている。また、その制御端子は、樹脂ケースの側壁にインサート成形することにより樹脂ケースに保持され、樹脂ケースの側壁に集中して配置された制御端子とケース内基板との接続は、ボンディングワイヤによって接合している。
しかしながら、従来の半導体装置では、すべての制御端子が樹脂ケースの側壁にインサート成形されていて制御端子の配置位置が樹脂ケースの外周近傍に限定されているため、たとえば半導体装置の中央に制御端子を配置して外部の制御回路基板との配線を最短距離にしたくても、ケース内基板はもちろん制御端子によって接続される外部の制御回路基板において、それらの相互接続位置から少なくとも側壁位置までは配線を引き回す必要がある。したがって、制御端子の配置位置および配線のレイアウトの自由度が低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、制御端子にスプリング端子を用いた半導体装置において、スプリング端子の配置位置を自由に設定できるようにすることを目的とする。
However, in the conventional semiconductor device, all the control terminals are insert-molded on the side wall of the resin case, and the arrangement position of the control terminals is limited to the vicinity of the outer periphery of the resin case. Even if it is arranged and the wiring to the external control circuit board is to be the shortest distance, the wiring from the interconnection position to at least the side wall position on the external control circuit board connected by the control terminal as well as the in-case board. Need to be routed. Therefore, there is a problem in that the degree of freedom in the layout of the control terminals and the layout of the wiring is low.
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make it possible to freely set an arrangement position of a spring terminal in a semiconductor device using a spring terminal as a control terminal.
本発明では上記問題を解決するために、絶縁基板の回路パターンに接合されたパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子の制御電極を外部へ導出する制御端子(スプリング端子)と、前記パワー半導体素子を収容するケースと、該ケースの開口部を覆い前記制御端子を収容するための端子収容部が形成されたカバーと、を備えた半導体装置において、前記制御端子は、前記端子収容部の端子導出口から外部へ導出される一端が外部の制御回路基板と加圧接触するコイル部と、該コイル部の他端と一体に形成されて前記コイル部と同一軸線方向に延びた直線部と、該直線部の前記コイル部と接続する側とは反対側の端部に前記直線部と一体に形成されて前記基板の回路パターンと接合する接合部とを有し、前記制御端子の前記コイル部は、一端が外部の制御回路基板と加圧接触する小径の第1コイル部と、前記第1コイル部の他端と一体に同一軸線方向に形成されて前記第1コイル部より外径の大きな第2コイル部とから構成され、前記端子収容部の端子導出口を前記第2コイル部の外径より小さな径に形成することによって、前記制御端子が前記端子収容部から離脱しないように保持されているとを特徴とする半導体装置が提供される。 In the present invention, in order to solve the above problem, a power semiconductor element bonded to a circuit pattern of an insulating substrate, a control terminal (spring terminal) for leading a control electrode of the power semiconductor element to the outside, and the power semiconductor element A semiconductor device comprising: a case for housing; and a cover that covers an opening of the case and that includes a terminal housing portion for housing the control terminal. The control terminal is a terminal lead-out port of the terminal housing portion. A coil portion having one end led out from the outside in pressure contact with an external control circuit board, a linear portion formed integrally with the other end of the coil portion and extending in the same axial direction as the coil portion, and the straight line A joint portion that is integrally formed with the linear portion and joined to the circuit pattern of the substrate at the end opposite to the side that is connected to the coil portion, and the coil portion of the control terminal is one A first coil portion having a small diameter in pressure contact with an external control circuit board, and a second coil having a larger outer diameter than the first coil portion, formed integrally with the other end of the first coil portion in the same axial direction. And the control terminal is held so as not to be detached from the terminal accommodating portion by forming the terminal outlet of the terminal accommodating portion with a diameter smaller than the outer diameter of the second coil portion. A semiconductor device is provided.
このような半導体装置では、スプリング端子をフレーム、またはカバーの端子収容部によって支持する構成にしている。これにより、スプリング端子をケース側壁の内側で任意の位置に配置することができる。
In such a semiconductor device, the spring terminal is supported by the frame or the terminal accommodating portion of the cover. Thereby, a spring terminal can be arrange | positioned in arbitrary positions inside a case side wall.
本発明の半導体装置は、外部の制御回路基板との接続がスプリング端子の弾性力によって確保されるので、半田を用いないで外部の制御回路基板と電気的接続が可能になり、制御回路基板への着脱が自在、かつ容易に行える。
また、スプリング端子をケース側壁の内側で任意の位置に配置することができるので、スプリング端子によって接続される外部の制御回路基板との配線を最短距離にすることができ、配線の引き回しによる誘導雑音の影響を軽減することができるという利点がある。
In the semiconductor device of the present invention, since the connection with the external control circuit board is ensured by the elastic force of the spring terminal, electrical connection with the external control circuit board is possible without using solder. Can be attached and detached freely and easily.
In addition, since the spring terminal can be arranged at an arbitrary position inside the case side wall, the wiring with the external control circuit board connected by the spring terminal can be made the shortest distance, and the induction noise due to the routing of the wiring There is an advantage that the influence of can be reduced.
以下、本発明を半導体装置(例えばIGBTパワーモジュール)に適用した実施の形態を例に、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図2は、実施の形態1に係る半導体装置における制御端子の取り付け状態を示す断面図、図3は、図2の制御端子を拡大して示す詳細図である。
IGBTパワーモジュール1は、その外観を図1に示したように、外枠を構成するケース2内に、パワー半導体部としてIGBT13などの半導体素子,ケース内基板2などを組み込んでいる。ケース2の下部は後述する放熱用のベース11に気密に接合されており、上部は開口部となってカバー7にて覆われる。直流電力入力用の端子3,4および電力出力用の端子5,6とはケース2に一体に組み込まれており、制御信号用の制御端子(以下スプリング端子8)は、カバー7に設けられた端子導出口より外部に導出されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a semiconductor device (for example, an IGBT power module) will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a mounting state of the control terminal in the semiconductor device according to the first embodiment, and FIG. 3 is an enlarged detailed view showing the control terminal of FIG.
As shown in FIG. 1, the
IGBTパワーモジュール1のケース2内部には、図2に示すように、放熱用のベース11の上に、基材にセラミックが使用され、裏面に銅板が被着されたケース内基板12の回路パターンにはIGBTや図示しないFWDなどの半導体素子が搭載されてパワー半導体部を構成する。IGBT13やFWDの裏面電極はケース内基板の回路パターンに接合される。IGBT13やFWDのおもて面に形成された電極と回路パターンとはワイヤ14によって接続されている。パワー半導体部の制御信号電極、具体的にはIGBT13のゲート電極と接続された回路パターンにスプリング端子8の一端が接合されている。半田付けあるいは導電性接着剤で接合されている。ケース2の上部が開口部となっているため、回路パターンの所定箇所にスプリング端子8を配置・接合するのは容易である。スプリング端子の半田付けあるいは導電性接着剤による接合後、カバー7によってケース2の開口部を覆う。
In the
また、パワー半導体部の主電極、具体的にはIGBT13のコレクタ電極,エミッタ電極,FWDのアノード電極,カソード電極は、ケース2に設けられた対応する主端子25(図1では符号3,4,5,6)に接続される。パワー半導体部の主電極と主端子25との接続は、ワイヤ14にて行う。あるいは、パワー半導体部の主電極が接続された回路パターン12に主端子25を接合してもよい。
ここで、半導体装置を、上記IGBTモジュール1の内部に、IGBT13の駆動回路を組み込んだIPMとして構成してもよい。駆動回路は外部の制御回路基板からの制御信号を受けて、IGBT13のゲート電極に駆動信号を出力するものである。IPMは、IGBT13とスプリング端子8との間に駆動回路が接続されたものである。即ち、スプリング端子8が接合された回路パターンには、駆動回路の一端が接続される。ここでは、複数のスプリング端子8が、それぞれ樹脂成形部品であるカバー7に形成された端子収容部16に収容される構造となっている。また、ケース2内の主電極25の上部端面は、基板締結用のねじ孔9と同じ高さに位置するように構成されている。
Further, the main electrode of the power semiconductor portion, specifically, the collector electrode and emitter electrode of the
Here, the semiconductor device may be configured as an IPM in which the drive circuit of the
カバー7には、スプリング端子8が配置される位置に端子収容部16が樹脂で一体に形成されている。スプリング端子8は、後述するように互いに外径の大きさが異なるコイル部を備えている。また、カバー7の端子収容部16は、その端子導出口16aがスプリング端子8の大径のコイル部外径より小さな径に形成されている。したがって、スプリング端子8は端子収容部16に外部の制御回路基板26の基板接触面17からスプリング撓み代Aの分だけ突出した状態で、ケース2の外部に離脱しないように保持されている。
また、ケース2の内部所定の位置には、基板締結用のねじ孔9と位置決め用のピン10がそれぞれ複数形成されている。ユーザー側では外部の制御回路基板26をこれらの位置決め用のピン10により位置決めした後、ねじ孔9にて基板接触面17を基準にIGBTパワーモジュール1に締結される。このIGBTパワーモジュール1では、スプリング端子8が制御信号用の制御端子となる。スプリング端子8のコイル部は、制御回路基板26によってスプリングセット長Bまで圧縮される。ここで、スプリング端子8の撓み代Aの長さは、ケース2に設けられた基板締結用のねじ孔9の高さ、すなわち基板接触面17の位置によって規定されることになる。これにより、ユーザ側で外部の制御回路基板をIGBTパワーモジュール1にねじ止めするだけで、スプリング端子8の通電部荷重を適切に維持することができる。また、基板締結後にスプリング端子8を介して制御回路基板26からケース内基板12への過剰な押圧が回避され、適正な接触状態を確保できる。また、ユーザ側における外部の制御回路基板の半田付けあるいはコネクタの配置などが不要になる。
In the
Further, a plurality of
スプリング端子8は、図3に示すように、図の上端が外部の制御回路基板26に直接加圧接触される接触端子面19を有する第1コイル部20aと、第1コイル部20aの他端と一体に同一軸線方向に形成されて第1コイル部20aより外径の大きな第2コイル部20bとからなるコイル部20、このコイル部20の下端に一体に形成されてコイル部20と同一軸線方向に延びた直線部21、およびこの直線部21の下端部に一体に形成されてケース内基板の電極に半田付けされる半田付け部22を有している。
スプリング端子8の第1コイル部20aは、端子収容部16の端子導出口16aに収容され、第2コイル部20bは、カバー7に形成された開口部7aに収容されている。端子導出口16aと開口部7aとは同一軸線上に形成され、開口部7aの直径が端子導出口16aより大きいために、その接続面には段差16bが形成される。したがって、外部の制御回路基板26がIGBTパワーモジュール1のケース2に締結されたときには、スプリング端子8のコイル部20が撓む。これにより、スプリング端子8の接触端子面19は、適正なばね力によって外部の制御回路基板26側に配置された回路に加圧接触されて、その導通性が確保できる。
As shown in FIG. 3, the
The
なお、スプリング端子8の接触端子面19と反対側は、ケース内基板12にて導通を確保するための直線形状の直線部21によって構成されている。この直線部21は、ケース内基板12までの距離の長さを有し、ケース内基板12の電極上で半田付け部22が半田付けにて接合される。
ここで、外部の制御回路基板26は通常、ユーザ側で用意されるため、スプリング端子8のコイル部20はカバー7の外側にスプリング撓み代Aの分だけ突出した状態で取り扱われる。そのため、従来のIGBTパワーモジュール1では、そのハンドリング時、あるいは制御回路基板26の装着作業時に、スプリング端子8の接触端子面19が引っ張られて応力が生じるため、その半田付け部22とケース内基板12との固着状態に不具合が発生するおそれがあった。
The side opposite to the
Here, since the external
実施の形態1では、カバー7とそこに形成された端子収容部16との接合面に段差16bが形成され、第2コイル部20bによってスプリング端子8がケース2の外部に離脱しない。そのため、スプリング端子8の接触端子面19が引っ張られた場合でもケース内基板12との固着状態に影響を及ぼさない効果がある。
また、スプリング端子8と前記基板の回路パターンとを半田もしくは導電性接着剤にて接合する部分において、スプリング端子が半田もしくは導電性接着剤にて覆われる個所に異形部を形成する。異形部は、スプリング端子の直線部の終端を変形させたものであればよく、L字状,円弧状などでもよいし、終端を押しつぶした形状でもよい。このように、直線形状以外の形状として構成すると、接合部分に引っ張る力が印加された場合であっても、スプリング端子8が抜けにくくなり、ケース内基板12との良好な固着状態を維持できる。
In the first embodiment, a
Further, a deformed portion is formed at a portion where the spring terminal is covered with the solder or the conductive adhesive at a portion where the
なお、スプリング端子8とケース内基板12とを半田付け接合する場合には、二百数十℃の加熱が必要であって、スプリング端子8が熱履歴を受けることによって焼鈍した状態となってしまう場合がある。一方、熱硬化型の導電性接着剤を使用すれば、その硬化のための加熱温度は百数十℃でよい。したがって、熱硬化型の導電性接着剤は高温の加熱処理が不要であるために、スプリング端子8の本来のばね性が失われるおそれがない点で有利である。
(実施の形態2)
図1は本発明による半導体装置としてのIGBTパワーモジュールの外観を示す平面図、図4は実施の形態2に係る半導体装置における制御端子の取り付け状態を示す断面図、図5は図4の制御端子を示す詳細図、図6は図4のa−a矢視断面図である。
In addition, when soldering and joining the
(Embodiment 2)
FIG. 1 is a plan view showing an external appearance of an IGBT power module as a semiconductor device according to the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a mounting state of a control terminal in a semiconductor device according to
IGBTパワーモジュール1は、その外観を図1に示したように、外枠を構成するケース2内に、パワー半導体部としてIGBT13などの半導体素子,ケース内基板2などを組み込んでいる。ケース2の下部は前述のとおり放熱用のベース11に気密に接合座さており、上部は開口部となって、カバー7にて覆われる。直流電力入力用の端子3,4および電力出力用の端子5,6は、ケース2に一体に組み込まれており、スプリング端子8はカバー7(端子導出口)を貫通して外部に導出されている。また、ケース2はねじ孔9およびピン10を備えている。そして、ユーザ側では、カバー7に一体に設けられたピン10によって、IGBTパワーモジュール1の外部で制御回路基板の位置決めが行われるとともに、その制御回路基板がねじ孔9に締結される。このIGBTパワーモジュール1では、スプリング端子8が制御信号用の制御端子となるので、ユーザ側で外部の制御回路基板をIGBTパワーモジュール1にねじ止めするだけで、スプリング端子8の通電部荷重を適切に維持することができる。また、ユーザ側における外部の制御回路基板の半田付けあるいはコネクタの配置などが不要になる。
As shown in FIG. 1, the
IGBTパワーモジュール1の内部は、図4に示したように、放熱用のベース11を備え、その上には、基材にセラミックを使用し、裏面に銅板が被着されたケース内基板12のおもて面には、回路パターンが形成されている。ケース内基板12の回路パターンにはIGBT13やFWD(図示せず)などの半導体素子が搭載されてパワー半導体部を構成する。IGBT13やFWDの裏面に形成された電極がケース内基板の回路パターンに接合されるとともに、おもて面に形成された電極と回路パターンとはワイヤ14によって接続されている。パワー半導体部の制御信号電極、具体的にはIGBT13のゲート端子と接続された回路パターンにスプリング端子8の一端が半田付けあるいは導電性接着剤で接合されている。ここで、半導体装置をIGBTパワーモジュール1の内部に、IGBT13の駆動回路を組み込んだIPMとして構成してもよい。駆動回路は外部の制御回路基板からの制御信号を受けてIGBT13のゲートに駆動信号を出力するものである。IPMは、IGBT13とスプリング端子8との間に駆動回路が接続されたものである。即ち、スプリング端子8が半田付けされた回路パターンには、駆動回路の一端が接続される。
As shown in FIG. 4, the inside of the
カバー7の内側には、フレーム15が配置されており、そのフレーム15は、スプリング端子8が配置される位置に端子収容部16が樹脂で一体に形成されている。スプリング端子8は、フレーム15の端子収容部16に外部の制御回路基板の基板接触面17からスプリング撓み代Aの分だけ突出した状態で保持されている。したがって、図示しない外部の制御回路基板が位置決め用のピン10により位置決めされた後、基板締結用のねじ孔9にて基板接触面17を基準にIGBTパワーモジュール1に締結されたときには、外部の制御回路基板によってスプリングセット長Bまで圧縮される。
ここで、制御回路基板の基板接触面17は、フレーム15の端子収容部16の高い位置であればよく、必ずしも一致していなくてもよい。また、スプリング端子8の撓み代Aの長さは、ケース2に設けられた基板締結用のねじ孔9の高さ、すなわち基板接触面17位置によって規定されている。これにより、スプリング端子8を介して制御回路基板からフレーム15への過剰な押圧が回避される。
A
Here, the
フレーム15は、また、全体的にはたとえば格子状に形成されていて、多数の開口部18を有している。これら開口部18は、フレーム15をケース内に設置した状態でスプリング端子8とケース内基板12に搭載された駆動回路の制御信号用の電極との接合部へのアクセスを可能にするものである。即ち、開口部18から半田ごて,ホットガス,紫外線などのアクセスを可能とするものであり、半田や導電性接着剤による接合を可能とするものである。
スプリング端子8は、図5に示したように、図の上端が外部の制御回路基板に直接加圧接触される接触端子面19を有するコイル部20と、このコイル部20の下端に一体に形成されてコイル部20と同一軸線方向に延びた直線部21と、この直線部21の下端部に一体に形成されてケース内基板の電極に半田付けされる半田付け部22とを有している。
The
As shown in FIG. 5, the
スプリング端子8のコイル部20が収容されるフレーム15の端子収容部16は、コイル部20の下端部が当接されるテーパ形状のスプリング端子受圧部23を有している。したがって、外部の制御回路基板がIGBTパワーモジュール1に締結されたときには、スプリング端子8のコイル部20は、そのスプリング端子受圧部23を基準に撓むことにより、外部の制御回路基板側に配置された回路に接触端子面19が適正なばね力によって加圧接触され、導通性が確保される。
また、スプリング端子8の接触端子面19と反対の側は、ケース内基板12にて導通を確保するための直線形状の直線部21によって構成されている。この直線部21は、ケー
ス内基板12までの距離の長さを有し、ケース内基板12の電極上で半田付けにて接合される。また、この直線部21は、スプリング端子8をフレーム15の端子収容部16に挿入する際の回転方向をなくすために、コイル部20と同一軸線上に配置している。そして、半田付け部22は、耐熱疲労性を考慮して、接合面積を稼ぐために、リング状の構造にしている。
The
Further, the side of the
ここで、スプリング端子8の半田付け部22がケース内基板12の電極に接合されると、スプリング端子受圧部23とケース内基板12の電極との間には、スプリング端子8の直線部21が配置されていることになる。しかも、その直線部21の一端は、ケース内基板12の電極に半田接合により固定され、他端はスプリング端子受圧部23によって拘束された状態になっている。
ところが、IGBTパワーモジュール1は、ケース内基板12の絶縁材料として基材に耐熱性のセラミックを適用しているため、これが半田付けされているベース11とは線膨張率が異なっている。そのため、IGBTパワーモジュール1が動作しているときに発熱すると、半田接合された両者の線膨張率の差によってベース11に反りが発生する。このベース11に反りが発生すると、スプリング端子8の半田付け部22と端子収容部16のスプリング端子受圧部23との位置に相対変位が発生し、スプリング端子8の直線部21と半田付け部22とに応力が発生する。特に、ベース11の中央付近に配置されたスプリング端子8については、相対変位が大きく、場合によっては、数百μmもの変位となり、スプリング端子8の半田付け部22に大きな応力が発生してしまい、信頼性の低下につながる。
Here, when the
However, since the
そのような繰り返し起きる熱サイクルにより発生する半田付け部22への応力に対しては、スプリング端子受圧部23をテーパ形状にすることによって解消している。すなわち、スプリング端子受圧部23をテーパ形状にしていることにより、スプリング端子8のコイル部20は、その外周部のみがスプリング端子受圧部23によって支持されていることになる。コイル部20と直線部21との間には、図6に示したように、これらを接続する接続部位24があるが、この接続部位24のばね性が半田付け部22の接合部とスプリング端子受圧部23との間に発生する相対変位を吸収するため、半田付け部22の接合部にかかる応力を緩和することができる。
なお、上記の実施の形態では、接続部位24が直線部21の軸線方向に変形できるようにするため、スプリング端子受圧部23をテーパ形状に形成した場合を例にして説明したが、スプリング端子8のコイル部20は、その外周部のみがスプリング端子受圧部23によって支持されていればよいので、スプリング端子受圧部23は、コイル部20の外周部のみ支持するような段差形状に形成するようにしても良い。
The stress on the
In the above-described embodiment, the case where the spring terminal
図7は、図3の制御端子をフレームによって位置決めした状態を示す詳細図である。
フレーム15は、スプリング端子8の位置決めを行うものであって、実施の形態2のものと同様に、全体的にはたとえば格子状に形成されていて、多数の開口部を有している。これら開口部は、フレーム15をケース内に設置した状態でスプリング端子8とケース内基板12に搭載された駆動回路の制御信号用の電極との接合部へのアクセスを可能にするものである。即ち、開口部18から半田ごて、またはホットガス,紫外線などのアクセスを可能とするものであり、半田や導電性接着剤による接合を可能とするものである。
このフレーム15のテーパ形状のスプリング端子受圧部23に、スプリング端子8の第2コイル部20bの下端部が当接され、ケース2に外部の制御回路基盤26を締結したときにコイル部20の撓みの基準となる。
FIG. 7 is a detailed view showing a state in which the control terminal of FIG. 3 is positioned by the frame.
The
The lower end portion of the
したがって、上述した熱サイクルにより発生する半田付け部22への応力に対して、スプリング端子受圧部23をテーパ形状にすることによって解消できる。
なお、上記の各例において、半田や導電性接着剤により接合した部分は、ろう材など他の接合材、あるいは他の接合方法に置き換えることが可能である。
Therefore, the spring terminal
In each of the above examples, the portion joined by solder or a conductive adhesive can be replaced with another joining material such as a brazing material or another joining method.
1 IGBTパワーモジュール
2 ケース
3,4,5,6 端子
7 カバー
7a 開口部
8 スプリング端子
9 ねじ孔
10 ピン
11 ベース
12 ケース内基板
13 IGBT
14 ワイヤ
15 フレーム
16 端子収容部
16a 端子導出口
16b 段差
17 基板接触面
18 開口部
19 接触端子面
20 コイル部
20a 第1コイル部
20b 第2コイル部
21 直線部
22 半田付け部
23 スプリング端子受圧部
24 接続部位
25 主電極
26 制御回路基板
DESCRIPTION OF
14
Claims (5)
前記制御端子は、前記端子収容部の端子導出口から外部へ導出される一端が外部の制御回路基板と加圧接触するコイル部と、該コイル部の他端と一体に形成されて前記コイル部と同一軸線方向に延びた直線部と、該直線部の前記コイル部と接続する側とは反対側の端部に前記直線部と一体に形成されて前記基板の回路パターンと接合する接合部とを有し、
前記制御端子の前記コイル部は、一端が外部の制御回路基板と加圧接触する小径の第1コイル部と、前記第1コイル部の他端と一体に同一軸線方向に形成されて前記第1コイル部より外径の大きな第2コイル部とから構成され、
前記端子収容部の端子導出口を前記第2コイル部の外径より小さな径に形成することによって、前記制御端子が前記端子収容部から離脱しないように保持されていることを特徴とする半導体装置。 A power semiconductor element bonded to a circuit pattern of an insulating substrate; a control terminal for leading out a control electrode of the power semiconductor element; a case for housing the power semiconductor element; and the control terminal covering an opening of the case In a semiconductor device provided with a cover in which a terminal accommodating portion for accommodating
The control terminal is formed integrally with a coil part whose one end led out from the terminal lead-out port of the terminal accommodating part is in pressure contact with an external control circuit board, and the other end of the coil part. A linear portion that extends in the same axial direction as the linear portion, and a joint portion that is integrally formed with the linear portion at the end of the linear portion that is opposite to the side that is connected to the coil portion, and that is joined to the circuit pattern of the substrate. Have
The coil portion of the control terminal is formed in the same axial direction integrally with the first coil portion having a small diameter, one end of which is in pressure contact with an external control circuit board, and the other end of the first coil portion. A second coil portion having a larger outer diameter than the coil portion,
The semiconductor device is characterized in that the control terminal is held so as not to be detached from the terminal accommodating portion by forming a terminal outlet of the terminal accommodating portion with a diameter smaller than the outer diameter of the second coil portion. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005163382A JP4764979B2 (en) | 2004-06-08 | 2005-06-03 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004169534 | 2004-06-08 | ||
JP2004169534 | 2004-06-08 | ||
JP2004325948 | 2004-11-10 | ||
JP2004325948 | 2004-11-10 | ||
JP2005163382A JP4764979B2 (en) | 2004-06-08 | 2005-06-03 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006165499A JP2006165499A (en) | 2006-06-22 |
JP4764979B2 true JP4764979B2 (en) | 2011-09-07 |
Family
ID=36667127
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005163382A Active JP4764979B2 (en) | 2004-06-08 | 2005-06-03 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4764979B2 (en) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006052620B4 (en) * | 2006-11-08 | 2009-07-09 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Circuit arrangement with a power module that is combined with a printed circuit board. |
DE102006052619B4 (en) * | 2006-11-08 | 2009-07-30 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Circuit arrangement with a power module that is combined with a printed circuit board |
DE102006058694B4 (en) * | 2006-12-13 | 2011-06-16 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with contact springs |
DE102006058692A1 (en) * | 2006-12-13 | 2008-06-26 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with contact springs |
WO2008090734A1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device for power |
JP5205836B2 (en) * | 2007-06-29 | 2013-06-05 | 富士電機株式会社 | Semiconductor device |
JP4900165B2 (en) | 2007-09-27 | 2012-03-21 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor module |
JP5334457B2 (en) * | 2008-05-29 | 2013-11-06 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor device |
DE102008057832B4 (en) * | 2008-11-19 | 2010-07-01 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with preloaded auxiliary contact spring |
DE102009017733B4 (en) * | 2009-04-11 | 2011-12-08 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with a connection device and formed as a contact spring internal connection elements |
DE102009046403B4 (en) * | 2009-11-04 | 2015-05-28 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module in pressure contact technology |
JP5709739B2 (en) * | 2011-12-29 | 2015-04-30 | 三菱電機株式会社 | Power semiconductor device |
JP2013236015A (en) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Nhk Spring Co Ltd | Power module, installation structure of connection terminal in power module, and connection terminal |
JP6263108B2 (en) * | 2014-09-11 | 2018-01-17 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor device, alternator and power conversion device using the same |
DE102016112777B4 (en) * | 2016-07-12 | 2021-03-18 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor device |
JP7067464B2 (en) * | 2018-12-27 | 2022-05-16 | 沖電気工業株式会社 | Board unit and image forming device |
CN114019216B (en) * | 2021-11-01 | 2024-10-29 | 华北电力大学 | Online measurement system for chip current of elastic crimping IGBT device |
CN115621232B (en) * | 2022-11-10 | 2024-04-12 | 北京智慧能源研究院 | Power semiconductor device packaging structure and power semiconductor device module |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0727639Y2 (en) * | 1989-10-27 | 1995-06-21 | シャープ株式会社 | Semiconductor device |
JPH0385655U (en) * | 1989-12-21 | 1991-08-29 | ||
JPH06302734A (en) * | 1993-04-14 | 1994-10-28 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | Semiconductor module for power |
JP3256636B2 (en) * | 1994-09-15 | 2002-02-12 | 株式会社東芝 | Pressure contact type semiconductor device |
JP3881502B2 (en) * | 2000-01-28 | 2007-02-14 | 株式会社東芝 | Power semiconductor module |
JP4030294B2 (en) * | 2001-10-24 | 2008-01-09 | 東京コスモス電機株式会社 | IC socket |
JP3669971B2 (en) * | 2002-05-21 | 2005-07-13 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor module |
-
2005
- 2005-06-03 JP JP2005163382A patent/JP4764979B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006165499A (en) | 2006-06-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4764979B2 (en) | Semiconductor device | |
US7187074B2 (en) | Semiconductor and electronic device with spring terminal | |
KR101444550B1 (en) | Semiconductor module | |
JP6764807B2 (en) | Semiconductor module | |
CN107924913B (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP4459883B2 (en) | Semiconductor device | |
CN103430307A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
US20080112132A1 (en) | Electric Power Module | |
JP6246051B2 (en) | Power semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2004200677A (en) | Casing for power semiconductor module | |
JP2006186170A (en) | Semiconductor device | |
CN100517669C (en) | Semiconductor device | |
JP5950684B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2013507760A (en) | Power module for automobile | |
KR20160040978A (en) | Power module and manufacturing method thereof | |
US20170288564A1 (en) | Power conversion apparatus and method for manufacturing the same | |
US20230146272A1 (en) | Semiconductor apparatus | |
JP2013062405A (en) | Semiconductor device | |
JP5195828B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5198173B2 (en) | Terminal mounting structure with busbar | |
JP2015149363A (en) | semiconductor module | |
JP2011003636A (en) | Semiconductor device | |
JP2008277483A (en) | Semiconductor device and cooling method thereof | |
JP7551927B2 (en) | Power Conversion Equipment | |
JP7548089B2 (en) | Circuit device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20060703 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060704 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080515 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20081216 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090219 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20091112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100129 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100323 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100521 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110329 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110411 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4764979 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |