(57)【要約】【課題】端子がコネクタに挿入される際に導電性の異物が発生することを抑制する。【解決手段】本明細書が開示する半導体装置は、オス端子を有する半導体モジュールと、オス端子が挿入されるとともに、オス端子と接触するメス端子を有するコネクタと、コネクタに挿入されるオス端子に接触して、オス端子をコネクタへ案内するガイドとを備える。オス端子は、メス端子と接触する接点部を除いて、少なくとも接点部よりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オス端子を有する半導体モジュールと、
前記オス端子が挿入されるとともに、前記オス端子と接触するメス端子を有するコネクタと、
前記コネクタに挿入される前記オス端子に接触して、前記オス端子を前記コネクタへ案内するガイドと、を備え、
前記オス端子は、前記メス端子と接触する接点部を除いて、少なくとも前記接点部よりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されている、
半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体装置が開示されている。この半導体装置は、オス端子を有する半導体モジュールと、オス端子が挿入されるとともにオス端子と接触するメス端子を有するコネクタと、コネクタに挿入されるオス端子に接触して、オス端子をコネクタへ案内するガイドとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２３６１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した半導体装置では、コネクタに挿入されるオス端子が、ガイドに接触しながらコネクタへ案内される。このとき、特にオス端子の先端側はガイドに対して摺動するので、オス端子の表面がガイドによって削り取られることがある。オス端子は導電性を有する材料を用いて形成されていることから、その削り屑も導電性を有する。導電性を有する異物が発生すると、それが付着することによって、半導体装置やその周囲に位置する電子機器を短絡させるおそれがある。従って、本明細書は、そのような異物の発生を抑制し得る技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置は、オス端子を有する半導体モジュールと、オス端子が挿入されるとともに、オス端子と接触するメス端子を有するコネクタと、コネクタに挿入されるオス端子に接触して、オス端子をコネクタへ案内するガイドとを備える。オス端子は、メス端子と接触する接点部を除いて、少なくとも接点部よりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されている。
【０００６】
上記した半導体装置では、オス端子は、メス端子と接触する接点部を除いて、少なくとも接点部よりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されている。このような構成によると、オス端子がコネクタへ挿入されるときに、ガイドに対して特に摺動するオス端子の先端側が、ガイドによって表面が削り取られたとしても、その削り屑は導電性を有さない。そのため導電性の異物の発生が抑制されるので、例えば、それに起因する短絡等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例の電力制御装置１００の内部構造を示す断面図。
【図２】電力制御装置１００の内部構造を示す断面図。
【図３】図１のＩＩＩ部における拡大図。
【図４】半導体モジュール２０が有するオス端子２８を説明する図。
【図５】オス端子２８の一変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（実施例１）図面を参照して、実施例の電力制御装置１００について説明をする。電力制御装置１００は、本明細書が開示する技術における半導体装置の一例である。ここで例示する電力制御装置１００は、電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車等の電動車に搭載され、電源とモータジェネレータとの間で電力の変換を行う。図１、図２、図３に示すように、電力制御装置１００は、主に、半導体モジュールユニット１０、大容量コンデンサ１２、リアクトル１４及び制御基板１６を備える。
【０００９】
半導体モジュールユニット１０は、複数の半導体モジュール２０と複数の冷却器２２とを備える。半導体モジュール２０と冷却器２２は、交互に配置されている。半導体モジュール２０は、パワー半導体素子（不図示）を内蔵している。パワー半導体素子は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、又はダイオードである。
【００１０】
半導体モジュール２０は、封止体２１と、複数の信号端子（以下、本明細書ではオス端子２８と称する）を備える。封止体２１は、半導体モジュール２０に内蔵されるパワー半導体素子を封止する。封止体２１は、概して板形状を有し、冷却器２２に隣接する二つの主表面と、二つの主表面の間に延びる側面２１ａを有する。封止体２１は、例えばエポキシ樹脂といった絶縁性の材料を用いて構成されている。各々のオス端子２８は、封止体２１の側面２１ａから制御基板１６に向かって垂直に延びている。各々のオス端子２８は、主に、例えば銅、アルミニウム又はその他の金属といった導電性を有する材料を用いて構成されている。
【００１１】
制御基板１６は、概して板形状を有し、例えば、ガラスエポキシやセラミック等といった絶縁材料を用いて構成されている。制御基板１６は、ＣＰＵやメモリを内蔵するコントローラ等を有し、各々の半導体モジュール２０に内蔵されたパワー半導体素子の動作を制御する。制御基板１６には、複数の貫通孔１６ａが設けられており、各々の貫通孔１６ａには、コネクタ２４及び第１ガイド２６が設けられている。各々のコネクタ２４には、対応する半導体モジュール２０のオス端子２８が挿入されており、これによって、各々の半導体モジュール２０が制御基板１６へ電気的に接続されている。貫通孔１６ａの断面形状は、特に限定されないが、矩形状又は円形状を有している。また、貫通孔１６ａは、オス端子２８の断面の外周縁よりも大きく形成されている。
【００１２】
コネクタ２４は、制御基板１６の上側に位置している。コネクタ２４は、概して筒形状を有し、制御基板１６の貫通孔１６ａを通過したオス端子２８を受け入れる。コネクタ２４のハウジングは、例えば樹脂といった絶縁材料を用いて構成されている。コネクタ２４の内部には、挿入されたオス端子２８に接触するメス端子２５が設けられている。メス端子２５は、例えば銅又は他の金属といった導電性を有する材料を用いて構成されている。コネクタ２４の内部において、オス端子２８とメス端子２５とが接触することにより、半導体モジュール２０と制御基板１６とが電気的に接続される。
【００１３】
第１ガイド２６は、制御基板１６の下側に位置しており、半導体モジュール２０のオス端子２８をコネクタ２４へ案内する。第１ガイド２６には、オス端子２８が挿入される挿入口２６ｅと、挿入口２６ｅからコネクタ２４に向けて延びるガイド面２６ａとが設けられている。一例ではあるが、本実施例におけるガイド面２６ａは、概してテーパ形状を有しており、第１ガイド２６に挿入されたオス端子２８が、ガイド面２６ａに接触しながらコネクタ２４へ案内される。加えて、コネクタ２４の内部にも、第２ガイド２７が設けられている。第１ガイド２６と同様に、第２ガイド２７は、概してテーパ形状を有するガイド面２７ａを有している。第２ガイド２７は、第１ガイド２６によって案内されたオス端子２８をメス端子２５へさらに案内する。
【００１４】
なお、第１ガイド２６は、例えば樹脂といった絶縁材料によって構成されている。加えて、第１ガイド２６を構成する絶縁材料には、例えばガラス繊維といったフィラーが含有されている。このフィラーの含有により、電力制御装置１００の製造段階で第１ガイド２６に必要とされる耐熱性を向上することができる。
【００１５】
図３、４を参照して、複数のオス端子２８の詳細について説明する。上記したが、半導体モジュール２０は、複数のオス端子２８を備える。各々のオス端子２８は、例えば銅、アルミニウム又はその他の金属といった、導電性を有する材料を用いて構成されている。各々のオス端子２８は、概して細長い板形状を有し、表裏に位置する二つの主表面と、その二つの主表面に隣接する二つの側面とを有する。オス端子２８の先端は、概してテーパ形状を有している。図３に示すように、各々のオス端子２８は、接点部２８ａを有する。接点部２８ａは、オス端子２８がコネクタ２４へ規定の位置まで挿入されたときに、コネクタ２４内のメス端子２５に接触する部位である。各々のオス端子２８では、接点部２８ａが長手方向の中間に位置しており、接点部２８ａに隣接して干渉部２８ｂ１、２８ｂ２がさらに存在する。即ち、干渉部２８ｂ１、２８ｂ２は、接点部２８ａに隣接するその他の部位である。以下では、接点部２８ａよりも先端側に位置する部分を第１干渉部２８ｂ１と称し、接点部２８ａよりも基端側（即ち、封止体２１の側面２１ａ側）に位置する部分を第２干渉部２８ｂ２と称する。
【００１６】
オス端子２８は、部分的に被覆膜３２で被覆されている。被覆膜３２は、例えば樹脂といった、絶縁性の材料を用いて構成されている。オス端子２８は、接点部２８ａを除いて（即ち、本実施例でいう第１干渉部２８ｂ１及び第２干渉部２８ｂ２において）、被覆膜３２によって被覆されている。即ち、オス端子２８は、接点部２８ａにおいて、被覆膜３２から露出しており、オス端子２８がコネクタ２４へ規定の位置まで挿入されたときに、オス端子２８がメス端子２５と直接接触する。
【００１７】
オス端子２８がコネクタ２４に挿入されるとき、オス端子２８は第１ガイド２６に接触しながら案内される。このとき、オス端子２８は第１ガイド２６に対して摺動するので、表面が第１ガイド２６によって削り取られることがある。第１ガイド２６には、例えばガラス繊維といった硬質のフィラーが含有されている。そのため、オス端子２８の表面は、第１ガイド２６内のフィラーによって削り取られ易い。オス端子２８は導電性を有しているため、第１ガイド２６によって削り取られたオス端子２８の削り屑も導電性を有する。このような導電性を有する異物が発生すると、それが付着することによって、半導体モジュール２０やその周囲に位置する制御基板１６等の電子機器を短絡させるおそれがある。
【００１８】
上記課題を解決するために、本実施例のオス端子２８は、メス端子２５と接触する接点部２８ａを除いて、被覆膜３２で被覆されている。このような構成によると、オス端子２８がコネクタ２４へ挿入されるときに、第１ガイド２６に対して摺動するオス端子２８は、第１ガイド２６によって被覆膜３２が削り取られる。従って、その削り屑は導電性を有さない。そのため導電性の異物の発生が抑制されるので、例えば、それに起因する短絡等を防止することができる。
【００１９】
本実施例のオス端子２８は、メス端子２５と接触する接点部２８ａを除いて、第１干渉部２８ｂ１及び第２干渉部２８ｂ２が被覆膜３２で被覆されている。但し、オス端子２８の被覆膜３２で被覆される部分は、これに限定されず、第１干渉部２８ｂ１だけが被覆膜３２で被覆されていてもよい。オス端子２８は、特に先端側が第１ガイド２６に対して摺動するので、オス端子２８の第１干渉部２８ｂ１における表面が第１ガイド２６によって削り取られやすい。従って、オス端子２８は、メス端子２５と接触する接点部２８ａを除いて、少なくとも接点部２８ａよりも先端側を含む部分が絶縁性の材料で被覆されているとよい。従って、オス端子２８は、接点部２８ａにおいて、露出している。但し、オス端子２８は、オス端子２８の断面における周縁全体において必ずしも露出していなくてもよい。ここでいうオス端子２８の断面とは、オス端子２８の長手方向に垂直に切断した断面のことを示す。
【００２０】
また、オス端子２８が、被覆膜３２によって被覆されることによって、オス端子２８全体の剛性が高まる。従って、オス端子２８の繰り返し応力による疲労の耐久性が高められる。
【００２１】
ここで、オス端子２８の作製方法について説明する。オス端子２８の被覆膜３２は、例えば樹脂といった絶縁性の材料で構成されている。一例ではあるが、被覆膜３２は、エポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂を用いて構成されることができる。従って、被覆膜３２は、例えばインサート成形によって形成されてもよい。この場合に、被覆膜３２は、半導体モジュール２０の封止体２１と併せて形成することができる。これにより、半導体モジュール２０の製造時において、オス端子２８が変形する可能性を回避することができる。また、オス端子２８と半導体モジュール２０の他の部分との絶縁距離を短く設計することも可能となり、半導体モジュール２０のサイズの小型化を図ることができる。
【００２２】
本実施例の電力制御装置１００では、各々のオス端子２８が、被覆膜３２によって個別に被覆されている。これにより、複数のオス端子２８がコネクタ２４に挿入されるときに、各々のオス端子２８が互いに独立して変形することができる。そのことから、オス端子２８と第１ガイド２６との接触圧が抑制されることで、異物の発生が効果的に抑制される。但し、これに限定されず、各々のオス端子２８は、第２干渉部２８ｂ２において、被覆膜３２が一体に形成されていてもよい。これにより、オス端子２８の剛性をさらに高めることができる。
【００２３】
なお、オス端子２８の構成は他にも様々に変形可能である。オス端子２８の形状は特に限定されず、オス端子２８が概して板形状を有していてもよいし、円柱形状又は角柱形状であってもよい。また、図５に示すように、オス端子２８が枝分かれ構造を有していてもよい。これにより、オス端子２８の強度を高めることができる。
【００２４】
本実施例の電力制御装置１００は、オス端子２８が被覆膜３２で被覆されており、被覆膜３２を含めたオス端子２８の外形は、オス端子２８単体での外形よりも大きくなる。言い換えると、オス端子２８単体での外形を小さくしても、被覆膜３２を含めたオス端子２８の外形は比較的に大きくすることができ、それによって、オス端子２８に必要とされる外形寸法や機械的な強度を満足することができる。これにより、オス端子２８を構成する材料の使用を低減することができる。
【００２５】
本実施例の電力制御装置１００では、オス端子２８の被覆膜３２は樹脂で形成されている。被覆膜３２を構成する材料は、絶縁性の材料であればよく、他の具体的な構成は特に限定されない。被覆膜３２は、例えばゲル状の材料で形成されていてもよい。
【００２６】
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２７】
１０：半導体モジュールユニット
１２：大容量コンデンサ
１４：リアクトル
１６：制御基板
１６ａ：貫通孔
２０：半導体モジュール
２１：封止体
２１ａ：側面
２２：冷却器
２４：コネクタ
２５：メス端子
２６：第１ガイド
２６ａ：ガイド面
２６ｅ：挿入口
２７：第２ガイド
２８：オス端子
２８ａ：接点部
２８ｂ１：第１干渉部
２８ｂ２：第２干渉部
３２：被覆膜
１００：電力制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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