(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の面に電極面を備えた半導体素子と、
金属板からなり、上記半導体素子の上記電極面に対して所定間隔をおいて対向配置されると共に、上記金属板の板厚方向へ貫通した貫通孔を有するパワー端子と、
上記電極面と上記パワー端子との間に介在し、上記パワー端子と上記電極面とを電気的に接続するはんだ接続部とを備え、
上記パワー端子には、該パワー端子の外縁と上記貫通孔とを繋ぐスリット部が形成され、
上記パワー端子は、巻回する幅細部を有し、上記幅細部によって囲まれた部分が上記貫通孔となっており、上記はんだ接続部に接続した、上記幅細部の先端部と、上記幅細部のうち上記先端部に隣り合う部分との間の隙間が上記スリット部になっており、
上記幅細部は、該幅細部の長手方向に沿って上記先端部へ向かうほど上記電極面に近づく形状に形成されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
少なくとも一方の面に電極面を備えた半導体素子と、
金属板からなり、上記半導体素子の上記電極面に対して所定間隔をおいて対向配置されると共に、上記金属板の板厚方向へ貫通した貫通孔を有するパワー端子と、
上記電極面と上記パワー端子との間に介在し、上記パワー端子と上記電極面とを電気的に接続するはんだ接続部とを備え、
上記パワー端子には、該パワー端子の外縁と上記貫通孔とを繋ぐスリット部が形成され、
上記パワー端子は、巻回する幅細部を有し、上記幅細部によって囲まれた部分が上記貫通孔となっており、上記はんだ接続部に接続した、上記幅細部の先端部と、上記幅細部のうち上記先端部に隣り合う部分との間の隙間が上記スリット部になっており、
上記パワー端子は、上記幅細部よりも幅が太い幅太部を備え、上記パワー端子と上記電極面との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、上記はんだ接続部によって隠れる位置であって、かつ上記はんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、上記はんだ接続部によって隠れない位置に、上記幅細部と上記幅太部との境界となる段部が形成されていることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項３】
少なくとも一方の面に電極面を備えた半導体素子と、
金属板からなり、上記半導体素子の上記電極面に対して所定間隔をおいて対向配置されると共に、上記金属板の板厚方向へ貫通した貫通孔を有するパワー端子と、
上記電極面と上記パワー端子との間に介在し、上記パワー端子と上記電極面とを電気的に接続するはんだ接続部とを備え、
上記パワー端子には、該パワー端子の外縁と上記貫通孔とを繋ぐスリット部が形成され、
上記パワー端子は、巻回する幅細部を有し、上記幅細部によって囲まれた部分が上記貫通孔となっており、上記はんだ接続部に接続した、上記幅細部の先端部と、上記幅細部のうち上記先端部に隣り合う部分との間の隙間が上記スリット部になっており、
上記パワー端子と上記電極面との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、上記はんだ接続部によって隠れる位置であって、かつ上記はんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、上記はんだ接続部によって隠れない位置に、上記幅細部の短手方向に突出した突部が形成されていることを特徴とする半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー端子と半導体素子とをはんだ接続した半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
大電流をスイッチング制御するための電子部品として、図１６に示すごとく、ＩＧＢＴ素子等の半導体素子９２と、該半導体素子９２にはんだ接続したパワー端子９３等を備え、これらを樹脂部材９５で封止した半導体モジュール９０が従来から知られている（下記特許文献１参照）。
【０００３】
パワー端子９３は金属板からなり、貫通孔９９を有する。半導体モジュール９０を製造する際には、半導体素子９２の電極９７の上方に、該電極９７との間に所定間隔をおいてパワー端子９３を配置し、液状のはんだ９４を貫通孔９９に滴下する。これにより、貫通孔９９を通してはんだ９４を電極９７上に落下させ、電極９７とパワー端子９３とをはんだ接続する。その後、半導体素子９２、パワー端子９３等を樹脂部材９５で封止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８２０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の半導体モジュール９０は、図１７に示すごとく、表面張力によってはんだ９４が貫通孔９９から落下しにくい場合があった。そのため、電極９７とパワー端子９３とを接続しにくく、場合によっては接続不良になる問題があった。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、貫通孔からはんだが滴下しやすい半導体モジュールを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、少なくとも一方の面に電極面を備えた半導体素子と、
金属板からなり、上記半導体素子の上記電極面に対して所定間隔をおいて対向配置されると共に、上記金属板の板厚方向へ貫通した貫通孔を有するパワー端子と、
上記電極面と上記パワー端子との間に介在し、上記パワー端子と上記電極面とを電気的に接続するはんだ接続部とを備え、
上記パワー端子には、該パワー端子の外縁と上記貫通孔とを繋ぐスリット部が形成され、
上記パワー端子は、巻回する幅細部を有し、上記幅細部によって囲まれた部分が上記貫通孔となっており、上記はんだ接続部に接続した、上記幅細部の先端部と、上記幅細部のうち上記先端部に隣り合う部分との間の隙間が上記スリット部になっており、
上記幅細部は、該幅細部の長手方向に沿って上記先端部へ向かうほど上記電極面に近づく形状に形成されていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項１）。
また、本発明の第２の態様は、少なくとも一方の面に電極面を備えた半導体素子と、
金属板からなり、上記半導体素子の上記電極面に対して所定間隔をおいて対向配置されると共に、上記金属板の板厚方向へ貫通した貫通孔を有するパワー端子と、
上記電極面と上記パワー端子との間に介在し、上記パワー端子と上記電極面とを電気的に接続するはんだ接続部とを備え、
上記パワー端子には、該パワー端子の外縁と上記貫通孔とを繋ぐスリット部が形成され、
上記パワー端子は、巻回する幅細部を有し、上記幅細部によって囲まれた部分が上記貫通孔となっており、上記はんだ接続部に接続した、上記幅細部の先端部と、上記幅細部のうち上記先端部に隣り合う部分との間の隙間が上記スリット部になっており、
上記パワー端子は、上記幅細部よりも幅が太い幅太部を備え、上記パワー端子と上記電極面との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、上記はんだ接続部によって隠れる位置であって、かつ上記はんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、上記はんだ接続部によって隠れない位置に、上記幅細部と上記幅太部との境界となる段部が形成されていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項２）。
また、本発明の第３の態様は、少なくとも一方の面に電極面を備えた半導体素子と、
金属板からなり、上記半導体素子の上記電極面に対して所定間隔をおいて対向配置されると共に、上記金属板の板厚方向へ貫通した貫通孔を有するパワー端子と、
上記電極面と上記パワー端子との間に介在し、上記パワー端子と上記電極面とを電気的に接続するはんだ接続部とを備え、
上記パワー端子には、該パワー端子の外縁と上記貫通孔とを繋ぐスリット部が形成され、
上記パワー端子は、巻回する幅細部を有し、上記幅細部によって囲まれた部分が上記貫通孔となっており、上記はんだ接続部に接続した、上記幅細部の先端部と、上記幅細部のうち上記先端部に隣り合う部分との間の隙間が上記スリット部になっており、
上記パワー端子と上記電極面との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、上記はんだ接続部によって隠れる位置であって、かつ上記はんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、上記はんだ接続部によって隠れない位置に、上記幅細部の短手方向に突出した突部が形成されていることを特徴とする半導体モジュールにある（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の作用効果について説明する。本発明では、パワー端子に、該パワー端子の外縁と貫通孔を繋ぐスリット部を形成した。
パワー端子ははんだに濡れるため、貫通孔の側面において、はんだをパワー端子に引き付ける力が生じる。この力が強いと、はんだが貫通孔から滴下しにくくなる。
従来の電力変換装置では、パワー端子に貫通孔のみを形成していたため、貫通孔内に存在するはんだは、その周囲が全て貫通孔の側面に接触していた。そのため、はんだをパワー端子に引き付ける力が強く、はんだが滴下しにくかった。
【０００９】
これに対して本発明は、上記スリット部を形成したため、このスリット部において、はんだとパワー端子とが接触しない部分が生じる（図５参照）。そのため、はんだをパワー端子に引き付ける力が弱くなり、はんだが滴下しやすくなる。これにより、半導体素子とパワー端子とをはんだ接続しやすくなる。
【００１０】
以上のごとく、本発明によれば、貫通孔からはんだが滴下しやすい半導体モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】参考例１における、半導体モジュールの一部透視平面図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】図２のＢ矢視図。
【図４】図１のＡ−Ａ断面図。
【図５】パワー端子を、貫通孔およびスリット部内に存在するはんだと共に描いた平面図。
【図６】参考例２における、パワー端子の拡大平面図。
【図７】図６のＣ矢視図。
【図８】実施例１における、パワー端子の拡大平面図。
【図９】図８のＤ矢視図。
【図１０】実施例１における、少量のはんだを滴下した状態での、パワー端子の拡大平面図。
【図１１】図１０のＥ矢視図。
【図１２】実施例１における、充分な量のはんだを滴下した状態での、パワー端子の拡大平面図。
【図１３】図１２のＦ矢視図。
【図１４】実施例２における、パワー端子の拡大平面図。
【図１５】実施例３における、パワー端子の拡大平面図。
【図１６】従来例における、半導体モジュールの一部透視平面図。
【図１７】図１６の要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明において、上記パワー端子は、巻回する幅細部を有し、上記幅細部によって囲まれた部分が上記貫通孔となっており、上記はんだ接続部に接続した、上記幅細部の先端部と、上記幅細部のうち上記先端部に隣り合う部分との間の隙間が上記スリット部になっている。
したがって、上記幅細部の幅をはんだ接続部の直径よりも細くすれば、はんだ接続部の外縁が、上方から見たときに幅細部に隠れにくくなる。そのため、滴下したはんだの量および形状を上方から容易に確認することが可能になる。
【００１３】
また、本発明の第１の態様において、上記幅細部は、該幅細部の長手方向に沿って上記先端部へ向かうほど上記電極面に近づく形状に形成されている（請求項１）。
このようにすると、電極面に対して幅細部が傾斜しているため、はんだの滴下量によって、はんだ接続部内に隠れる幅細部の面積が変わることになる。例えば、はんだの滴下量が少ない場合は、幅細部の先端部しかはんだ接続部内に隠れず、はんだの滴下量が多い場合は、幅細部の高い位置の部位まではんだ接続部内に隠れる。そのため、はんだ接続部内に入っていない幅細部の形状を、上方から視認することにより、はんだの滴下量を容易に確認することが可能になる。
【００１４】
また、本発明の第２の態様において、上記パワー端子は、上記幅細部よりも幅が太い幅太部を備え、上記パワー端子と上記電極面との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、上記はんだ接続部によって隠れる位置であって、かつ上記はんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、上記はんだ接続部によって隠れない位置に、上記幅細部と上記幅太部との境界となる段部が形成されている（請求項２）。
このようにすると、段部を、はんだの滴下量が充分であるか否かの目印にすることができる。すなわち、はんだの滴下量が少ない場合は、はんだ接続部によって段部が隠れないため、段部を上方から確認できる。また、はんだの滴下量が充分である場合は、はんだ接続部によって段部が隠れ、見えなくなる。そのため、段部がはんだ接続部によって隠れているか否かを上方から視認することにより、はんだの滴下量が充分であるか否かを容易に確認することができる。
【００１５】
また、本発明の第３の態様において、上記パワー端子と上記電極面との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、上記はんだ接続部によって隠れる位置であって、かつ上記はんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、上記はんだ接続部によって隠れない位置に、上記幅細部の短手方向に突出した突部が形成されている（請求項３）。
このようにすると、突部を、はんだの滴下量が充分であるか否かの目印にすることができる。すなわち、はんだの滴下量が少ない場合は、はんだ接続部によって突部が隠れないため、突部を上方から確認できる。また、はんだの滴下量が充分である場合は、はんだ接続部によって突部が隠れ、見えなくなる。そのため、突部がはんだ接続部によって隠れているか否かを上方から視認することにより、はんだの滴下量が充分であるか否かを容易に確認することができる。
【実施例】
【００１６】
（参考例１）
本発明の参考例にかかる半導体モジュールにつき、図１〜図５を用いて説明する。
図１〜図３に示すごとく、本例の半導体モジュール１は、半導体素子２と、パワー端子３，４と、はんだ接続部５とを備える。
半導体素子２は、少なくとも一方の面に電極面２０を備える。
パワー端子３は、金属板からなり、半導体素子２の電極面２０に対して所定間隔をおいて対向配置されている。また、パワー端子３は、金属板の板厚方向へ貫通した貫通孔３０を有する。
【００１７】
はんだ接続部５は、電極面２０とパワー端子３との間に介在し、パワー端子３と電極面２０とを電気的に接続している。
そして、パワー端子３には、該パワー端子３の外縁３４と貫通孔３０とを繋ぐスリット部３１が形成されている。
以下、詳説する。
【００１８】
図１に示すごとく、半導体モジュール１は、半導体素子２等を封止する樹脂部材１１を備える。パワー端子３は、樹脂部材１１から一部が突出した主基板３００と、該主基板３００から延出する幅細部３２とを備える。幅細部３２は、はんだ接続部５の直径よりも幅が細い。
【００１９】
幅細部３２は、巻回している。すなわち、図２に示すごとく、幅細部３２は、主基板３００から延出する第１部分３２１と、第２部分３２２と、第３部分３２３と、第４部分（先端部３２４）とからなる。第２部分３２２は、第１部分３２１の先端から該第１部分３２１の延出方向と直交する方向に延出する。また、第３部分３２３は、第２部分３２２の先端から主基板３００に向かって第２部分３２２の延出方向と直交する方向に延出する。また、先端部３２４は、第３部分３２３の先端から第１部分３２１に向かって第３部分３２３の延出方向と直交する方向に延出する。
【００２０】
これら第１部分３２１、第２部分３２２、第３部分３２３、先端部３２４によって囲まれた部分が貫通孔３０となっている。そして、先端部３２４と、第１部分３２１との間の隙間がスリット部３１になっている。
また、図３に示すごとく、主基板３００の主面３０１と、幅細部３２の主面３２５とは面一である。
【００２１】
パワー端子３をはんだ付けする際には、電極面２０の上方に、該電極面２０との間に所定間隔をおいてパワー端子３を配置し、貫通孔３０にはんだを滴下する。このようにすると、図５に示すごとく、貫通孔３０内にはんだが入ると共に、はんだの一部がスリット部３１に移動する。そして、貫通孔３０及びスリット部３１からはんだが落下する。充分な量のはんだを滴下すると、はんだ接続部５（図２参照）が形成され、パワー端子３と電極面２０とを接続することができる。
本例では、充分な量のはんだを滴下すると、図２に示すごとく、第１部分３２１の約半分と、第２部分３２２、第３部分３２３、先端部分３２４の全てがはんだ接続部５内に隠れる。
【００２２】
図４に示すごとく、半導体素子２には、制御端子１０がワイヤ接続されている。また、半導体素子２には、上述した電極面２００の反対側にも電極面２０１がある。この電極面２０１は、金属製の放熱板１２にはんだ接続している。また、上記パワー端子３とは別のパワー端子４が、放熱板１２に電気的に接続している。放熱板１２の下面には、絶縁部材１３が設けられている。
制御端子１０には、図示しない制御回路基板が接続される。この制御回路基板によって半導体素子２の動作を制御し、パワー端子３，４間に流れる電流のスイッチング制御を行う。
【００２３】
本例の作用効果について説明する。本例では、図５に示すごとく、パワー端子３に、該パワー端子３の外縁３４と貫通孔３０を繋ぐスリット部３１を形成した。
パワー端子３ははんだに濡れるため、貫通孔３０の側面３９において、はんだをパワー端子３に引き付ける力が生じる。この力が強いと、はんだが滴下しにくくなる。
従来の電力変換装置では、図１６に示すごとく、パワー端子に貫通孔のみを形成していたため、貫通孔内に存在するはんだは、その周囲が全て貫通孔の側面に接触していた。そのため、はんだをパワー端子に引き付ける力が強く、はんだが滴下しにくかった。
【００２４】
これに対して本例は、スリット部３１を形成したため、図５に示すごとく、スリット部３１において、はんだとパワー端子３とが接触しない部分５５が生じる。そのため、はんだをパワー端子３に引き付ける力が弱くなり、はんだが滴下しやすくなる。これにより、半導体素子２とパワー端子３とをはんだ接続しやすくなる。
【００２５】
また、図２に示すごとく、本例のパワー端子３は、はんだ接続部５の直径よりも幅が細い幅細部３２を巻回してなる。
このようにすると、図２に示すごとく、幅細部３２ははんだ接続部５の直径よりも幅が細いため、はんだ接続部５の外縁５０が、上方から見たときに幅細部３２に隠れにくくなる。そのため、滴下したはんだの量および形状を上方から容易に確認することが可能になる。
【００２６】
以上のごとく、本例によれば、貫通孔からはんだが滴下しやすい半導体モジュールを提供することができる。
【００２７】
（参考例２）
本例は、図７に示すごとく、パワー端子３と電極面２０との間隔ｄを狭くし、少量のはんだでもパワー端子３と電極面２０とを接続できるようにした例である。本例では、図６に示すごとく、はんだの滴下量が少ないため、はんだ接続部５の直径が小さい。そのため、上方から見た場合に、はんだ接続部５の外縁５０は殆どが幅細部３２に隠れる。
その他、参考例１と同様の構成を備える。
【００２８】
本例の作用効果について説明する。本例では、上方から見た場合に、はんだ接続部５の外縁５０は、その殆どが幅細部３２に隠れるが、パワー端子３に形成したスリット部３１を通して、はんだ接続部５の外縁５０の一部を上方から視認できる。そのため、滴下したはんだの量を容易に確認でき、パワー端子３と電極面２０とが接続しているか否かを確認することができる。
その他、参考例１と同様の作用効果を備える。
【００２９】
（実施例１）
本例は、パワー端子３の形状を変更した例である。図８、図９に示すごとく、本例では、幅細部３２は、該幅細部３２の長手方向に沿って先端部３２４へ向かうほど電極面２０に近づく形状に形成されている。
すなわち、幅細部３２の第１部分３２１は、第１折曲線３７ａに沿って折り曲げられ、該第１折曲線３７ａから第２折曲線３７ｂに向かうほど電極面２０に近づくよう傾斜している。また、第２部分３２２は、第２折曲線３７ｂに沿って折り曲げられ、該第２折り曲げ線３７ｂから第３折曲線３７ｃに向かうほど電極面２０に近づくよう傾斜している。同様にして、第３部分３２３は第３折曲線３７ｃに沿って折り曲げられ、先端部３２４は第４折曲線３７ｄに沿って折り曲げられている。
【００３０】
貫通孔３０にはんだを滴下すると、図１０、図１１に示すごとく、電極面２０上に少しずつはんだが溜まる。はんだの滴下量が増えるにつれて、先端部３２４、第３部分３２３、第２部分３２２が次第にはんだ接続部５内に入り、上方から見えなくなる。充分な量のはんだを滴下すると、図１２、図１３に示すごとく、先端部３２４、第３部分３２３、第２部分３２２の全てと、第１部分３２１の半分程度がはんだ接続部５によって隠れ、上方から見えなくなる。
【００３１】
本例では、図１０、図１１に示すごとく、上方から見て、先端部３２４のみがはんだ接続部５によって隠れる場合は、はんだの滴下量が著しく不十分であり、パワー端子３と電極面２０とを充分に接続できていないことが分かるようになっている。また、第３部分３２３又は第２部分３２２がはんだ接続部５によって隠れる場合は、はんだの滴下量が若干足りないことが分かるようになっている。そして、図１２、図１３に示すごとく、第１部分３２１まで隠れると、はんだの滴下量が充分であり、パワー端子３と電極面２０との接続信頼性が充分であることが分かるようになっている。
その他、参考例１と同様の構成を備える。
【００３２】
本例の作用効果について説明する。上記構造にすると、はんだ接続部５内に入っていない幅細部３２の形状を上方から視認することにより、はんだの滴下量が充分であるか否かを容易に確認することができる。これにより、パワー端子３と電極面２０との接続信頼性が充分か否かを容易に確認できる。
その他、参考例１と同様の作用効果を備える。
【００３３】
（実施例２）
本例は、パワー端子３の形状を変更した例である。図１４に示すごとく、本例のパワー端子３は、幅細部３２よりも幅が太い幅太部３５を備える。そして、パワー端子３と電極面２０との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、はんだ接続部５によって隠れる位置であって、かつはんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、はんだ接続部５によって隠れない位置に、幅細部３２と幅太部３５との境界となる段部３８が形成されている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００３４】
本例の作用効果について説明する。上述のようにすると、段部３８を、はんだの滴下量が充分であるか否かの目印にすることができる。すなわち、はんだの滴下量が少ない場合は、はんだ接続部５によって段部３８が隠れないため、段部３８を上方から確認できる。また、はんだの滴下量が充分である場合は、はんだ接続部５によって段部３８が隠れ、見えなくなる。そのため、段部３８がはんだ接続部５によって隠れているか否かを上方から視認することにより、はんだの滴下量が充分であるか否かを容易に確認することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【００３５】
（実施例３）
本例は、パワー端子３の形状を変更した例である。図１５に示すごとく、本例の幅細部３２は、主基板３００から第１部分３２１が延出している。そして、パワー端子３と電極面２０との接続信頼性を確保するために必要な最少量のはんだが滴下された場合に、はんだ接続部５によって隠れる位置であって、かつはんだの滴下量が上記最少量よりも少ない場合には、はんだ接続部５によって隠れない位置に、幅細部３２の短手方向に突出した突部３６が形成されている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００３６】
本例の作用効果について説明する。上記構成にすると、突部３６を、はんだの滴下量が充分であるか否かの目印にすることができる。すなわち、はんだの滴下量が少ない場合は、はんだ接続部５によって突部３６が隠れないため、突部３６を上方から確認できる。また、はんだの滴下量が充分である場合は、はんだ接続部５によって突部３６が隠れ、見えなくなる。そのため、突部３６がはんだ接続部５によって隠れているか否かを上方から視認することにより、はんだの滴下量が充分であるか否かを容易に確認することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  半導体モジュール
２  半導体素子
２０  電極面
３  パワー端子
３０  貫通孔
３１  スリット部
３２  幅細部
３２４  先端部
３５  幅太部
３６  突部
４  はんだ接続部
【図１】
0005542600.tif 000002
【図２】
0005542600.tif 000003
【図３】
0005542600.tif 000004
【図４】
0005542600.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005542600.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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