(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面金属基板を備えた一方の面と、該一方の面に対向し複数の端子が配置された他方の面と、前記一方の面と前記他方の面とを結ぶ外周面とを備え、複数のＩＧＢＴ素子を内蔵させた樹脂封止方式の内部絶縁型パワー半導体装置において、
前記複数の端子のうち、前記ＩＧＢＴ素子の制御端子は、前記他方の面にそのまま配置し、前記ＩＧＢＴ素子に主電流を流す主端子は、前記他方の面から離間させた面に配置し、
前記他方の面と前記外周面との接続部の全周に、当該外周面から延在させた絶縁壁部を設け、
前記一方の面から測った前記他方の面の高さをＨ１とし、前記一方の面から測った前記主端子が配置されている面の高さをＨ２とし、前記一方の面から測った前記絶縁壁部の端部の高さをＨ３としたとき、Ｈ１＜Ｈ３＜Ｈ２の関係が満たされていることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部に、前記一方の面から測った高さをＨ４としたとき、Ｈ４＞Ｈ２の関係が満たされている部分が備えられていることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパワー半導体装置において、
前記高さＨ３と前記高さＨ１の差が、少なくとも前記高さＨ２の５％であることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項４】
請求項２に記載のパワー半導体装置において、
前記高さＨ１と前記高さＨ４の差が２ｍｍから２０ｍｍの範囲にあることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載のパワー半導体装置において、
前記底面金属板と同電位にある部分から前記各端子までの絶縁距離が、沿面距離では５３ｍｍ以上、空間距離では３２ｍｍ以上であることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載の何れかのパワー半導体装置において、
当該パワー半導体装置が絶縁定格９ｋＶｒｍｓ以上であることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項７】
請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部が前記外周面と一体に形成されていることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項８】
請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部が前記外周面と別体に形成されていることを特徴とするパワー半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載のパワー半導体装置において、
前記絶縁壁部は、前記端子が配置されているケース蓋部と一体に形成されていることを特徴とするパワー半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、底面金属基板を備えた樹脂封止方式の内部絶縁型パワー半導体装置に係り、特に、高信頼性で高耐圧が要求される電力変換装置に好適なパワー半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＧＢＴ、ダイオード、ＧＴＯなど各種のパワー半導体素子は、その耐圧や電流容量に応じて、従来からインバータ装置などの電力機器に広く用いられているが、中でもＩＧＢＴは、電圧制御型の半導体素子であり、制御が容易であることや、大電流の高周波動作が可能であることなどの特徴を有していることから、近年、重用されるようになっている。
【０００３】
ところで、近年は、このようなパワー半導体素子については、それらの素子を複数個、モジュール化して使用するのが一般的であるが、このときのモジュール構造の一種に、合成樹脂の絶縁容器を用いた密封方式のパワー半導体モジュールが知られている。
【０００４】
そして、このモジュール構造の半導体装置は、多くの場合、モジュールの底面金属基板とモジュール内の電流通電部がモジュールの内部で電気的に絶縁されている、いわゆる内部絶縁構造に作られており、このため、インバータ装置などに対する実装が容易になっていることもあり、近年、急速に応用範囲拡がってきている。
【０００５】
ところで、これらの半導体装置モジュールについては、その外部絶縁性に関する指針として、日本国内では、ＪＥＭ規格(日本電機工業会標準規格)が、そして海外では、ＩＥＣ規格(International Electro technical Commission)などがあり、これらにより、当該半導体装置が使用される環境、印加電圧などに応じて絶縁に必要な沿面距離や空間距離が規定されている。
【０００６】
ここで、半導体装置の大きさに制約が無い場合には、特に問題は無く、底面金属基板と端子の間、端子相互間などでの絶縁距離については、半導体モジュール自体を大型化すればよく、この場合、必要な絶縁距離は容易に確保できる。
しかし、半導体装置に小型化、薄型化が要求される場合は、各部分で必要とする沿面距離や空間距離を平坦な絶縁面によって確保するのが難しくなる。
【０００７】
そこで、一般的には、例えば特開平１-１４４６６２号公報に示されているように、主端子間の絶縁面にストライプ状の溝を設けて沿面距離を確保する方法が用いられており、このとき、特に底面金属板に近接する端子については、該当する端子の周辺を溝で囲むなどの方法により沿面距離を確保していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、沿面距離や空間距離の確保に充分な配慮がされているとは言えず、このため、小型化に問題点があった。
詳しく説明すると、一般的に必要とする絶縁距離は、当該半導体装置の定格電圧や絶縁定格の向上に伴って大きくなり、従って、高耐圧になるにつれ、絶縁距離、すなわち底面金属基板と各端子までの距離が多く必要になり、これを確保するため半導体モジュールの高さが増加する。
【０００９】
また、例えば２in１モジュールのように、同一モジュール内部に異なった電圧部分が複数箇所ある場合は、異った電圧間の端子についての間隔は更に広くする必要があるが、これらは何れも半導体装置の小型化に障害となる。
更に、このように絶縁距離の確保を、半導体モジュールの高さの増加と各端子の隔離に依存した場合には、端子の位置に制約を受けてしまう。
【００１０】
一方、半導体装置の側面に凹凸を付けることで沿面距離を確保する従来技術の場合は、凹凸によりモジュール内部にデッドスペースが発生してしまうので、半導体装置内の部品配置が制約され、且つ、樹脂部品の成型に必要な金型の形状が複雑になり、設計が難しくなってしまうという問題もある。
【００１１】
本発明の目的は、高耐圧仕様のモジュール化された薄型で小型のパワー半導体装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、底面金属基板を備えた一方の面と、該一方の面に対向し複数の端子が配置された他方の面と、前記一方の面と前記他方の面とを結ぶ外周面とを備え、複数のＩＧＢＴ素子を内蔵させた樹脂封止方式の内部絶縁型パワー半導体装置において、前記複数の端子のうち、前記ＩＧＢＴ素子の制御端子は、前記他方の面にそのまま配置し、前記ＩＧＢＴ素子に主電流を流す主端子は、前記他方の面から離間させた面に配置し、前記他方の面と前記外周面との接続部の全周に、当該外周面から延在させた絶縁壁部を設け、前記一方の面から測った前記他方の面の高さをＨ１とし、前記一方の面から測った前記主端子が配置されている面の高さをＨ２とし、前記一方の面から測った前記絶縁壁部の端部の高さをＨ３としたとき、Ｈ１＜Ｈ３＜Ｈ２の関係が満たされているようにして達成される。
【００１３】
このとき、前記周絶縁壁部と、前記端子の中で最も低い位置にある端子の高さの差が、前記底面金属基板の底面から当該半導体装置の最上面までの高さの５％以上あるようにしても上記目的が達成でき、このとき、前記絶縁壁部の最大の高さにある部分と、前記端子の中で最低の高さにある端子との高さの差が、２ｍｍから２０ｍｍの範囲にあるようにしても、同じく上記目的が達成できる。
【００１４】
また、このとき、前記底面金属基板と同電位にある部分と前記各端子までの絶縁距離が、沿面距離では５３ｍｍ以上、空間距離では３２ｍｍ以上であるようにしてもよく、更には、当該パワー半導体装置が絶縁定格９ｋＶｒｍｓ以上であるようにしてもよい。
【００１５】
この結果、本発明によれば、半導体装置全体のサイズが小型化でき、モジュール内部のレイアウトに制限を与えないで絶縁距離を確保し、高絶縁仕様のパワー半導体装置を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるパワー半導体装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明をＩＧＢＴモジュールに適用した場合の一実施形態に係るパワー半導体装置の斜視図で、図２は等価回路、それに図３は正面図と横側面図及び縦側面図であり、以下、これらの図を参照して説明する。なお、この図において、１０はモジュールで、パワー半導体装置を表わし、４０９は端子ブロックで、４１２はケースを表わす。
【００１７】
ここで、このようなモジュール１０の場合、その内部と外部の双方で絶縁を確保する必要があるが、この実施形態の場合、まず、モジュールの内部での絶縁については、後述するように、内部にある絶縁基板により確保するが、モジュール外部の絶縁については、端子ブロック４０９とケース４１２の表面での沿面距離と空間距離によって確保するようになっている。
【００１８】
そして、このモジュール１０の場合、モジュール外部の絶縁には、素子主耐圧に関する絶縁(各端子相互間での絶縁のこと)と、モジュールとしての絶縁(モジュールの導体部分と各端子の間での絶縁のこと)の２種類がある。
【００１９】
ここで、このモジュールを電力変換装置などに装着して動作させたとき、装置内の他の機器、例えば冷却フィンなどとモジュールの各端子間の絶縁が確保されるようにする必要があるが、これのことを、ここではモジュールとしての絶縁と呼んでいるのであり、これは、上記したように、モジュールの導体部分と各端子の間での絶縁のことになる。
【００２０】
そして、まず、素子主耐圧に関する絶縁については、半導体素子のコレクタとエミッタの端子間に充分な絶縁を確保する必要がある。これは、これらの間に半導体素子の耐圧に相当する電圧の印加が想定されるからである。
【００２１】
このことは、図１において、コレクタ主端子１０１及びコレクタセンス端子１０５とエミッタ主端子１０２及びエミッタセンス端子１０４の間に充分な絶縁を確保する必要があることを意味する。また、ここで、ゲート端子１０３も、コレクタ主端子１０１及びコレクタセンス端子１０５に対して充分な絶縁の確保を要する。
【００２２】
そこで、この実施形態では、まず、コレクタ主端子１０１とエミッタ主端子１０２の間の絶縁は、これらの間に間隔Ｗ１を設けた上で、各主端子の位置を高さｈ１にすることにより確保されるようにしている。
【００２３】
また、このとき、エミッタセンス端子１０４とコレクタセンス端子１０５の間には、間隔Ｗ２を設けると共に、この間に絶縁確保用の溝１１０を設けることにより、必要な絶縁が確保されるようにしてある。
【００２４】
次に、モジュールとしての絶縁については、図１において、コレクタ主端子１０１、エミッタ主端子１０２、ゲート端子１０３、エミッタセンス端子１０４、それにコレクタセンス端子１０５の全ての端子を、モジュールの底面にある金属基板１０６とモジュール取付けボルト受け用金属カラー１０７から絶縁することを意味する。
【００２５】
そこで、この実施形態では、金属基板１０６の底面からモジュールの端子が配置されている部分の高さよりも高く形成した絶縁壁部１０８をモジュールの外周部分に設け、これによりモジュールとしての絶縁が確保されるようにする。
【００２６】
そして、この実施形態では、ゲート端子１０３とエミッタセンス端子１０４、それにコレクタセンス端子１０５が配置される部分の高さＨ１と、コレクタ主端子１０１とエミッタ主端子１０２が配置される部分の高さＨ２を異なった寸法にしてあり、これにより、図１に示すように、Ｈ１＜Ｈ３＜Ｈ２の関係が成り立つようにしてある(ここで、Ｈ４については後述する)。
【００２７】
このように、ケース外周の高さＨ３を、端子高さの中で一番低い高さＨ１より高くすることで、底面金属基板１０６から端子までの沿面距離と空間距離を、双方共に充分に長くすることができる(Ｈ１＜Ｈ３＜Ｈ２)。
【００２８】
更に、ゲート端子１０３やエミッタセンス端子１０４など、モジュールの外周に近い位置に配置された端子がある場合、この実施形態では、絶縁壁部１０８の一部を更に高くて、高さＨ４(Ｈ２＜Ｈ４)の絶縁壁１０９を設け、これにより、同じく充分な絶縁距離が確保できるようにしてある。
【００２９】
次に、この本発明の実施形態に係るＩＧＢＴモジュールについて、製造工程も含めて更に詳細に説明する。
まず、この実施形態では、図４に示すように、半導体素子４０１と底面金属基板１０６の間に複合絶縁基板４０３を配置し、これよりモジュール内部の絶縁が確保されるようにしている。ここで、この図４は、図３のＡ−Ａ線による断面図である。
【００３０】
まず、複合絶縁基板４０３は、例えばＡlＮ(窒化アルミニウム)の絶縁基板４０４の一方と他方の面に、例えばモジュール内部の回路パターンを形成している銅箔４０５と、半田接合用の銅箔４０６を予め銀ろう等の高融点接合材で接合させたものである。
【００３１】
そして、この実施形態におけるモジュール内部の絶縁は、この絶縁基板４０４の絶縁耐量(ＡlＮ基板自体の厚さ、銅箔４０５から銅箔４０６までの沿面距離Ｗ３、回路パターン間の沿面距離Ｗ４)によって確保されるようにしてある。
【００３２】
ここで、このモジュールに搭載される複数のＩＧＢＴなどの半導体素子４０１は、半田４０２によって複合基板４０３の一方の銅箔４０５に接合される。そして、複合絶縁基板４０３は、その銅箔４０６が半田４０７により接合されることにより、例えば銅の底面金属基板１０６に取付けられる。
【００３３】
そして、複合絶縁基板４０３上の銅箔４０５により形成されている回路パターンの所定の部分には、半田４０８によりコレクタ主端子１０１が接合され、その他、この図４には表わされていないが、エミッタ主端子１０２、ゲート端子１０３、エミッタセンス端子１０４、コレクタセンス端子１０５も、この銅箔４０５の回路パターンに夫々接合されている。
【００３４】
このとき、これらの端子は、予めＰＰＳ(ポリフェニレン・サルファイド)などの合成樹脂で作られた端子ブロック４０９に一体化されているが、この端子ブロック４０９には、各端子に対応してナット４１０が設けてあり、モジュール実装後、これに配線接続用のボルトを係合させ、導線を取付け、このＩＧＢＴモジュールに対する外部回路の接続が得られるようになっている。
【００３５】
次に、端子ブロック４０９が取付けられている側から、底面金属基板１０６に合成樹脂(ＰＰＳ)のケース４１２を被せ、シリコーン樹脂４１１により接合させるのであるが、このケース４１２には、既に説明したように、モジュール外部の絶縁距離確保のための絶縁壁部１０８が設けられている。
【００３６】
このとき、ケース４１２の内側と端子ブロック４０９の外側には、モジュールの全周に渡ってクランク構造部４１３が形成してあり、この部分で相互に係合するようになっていて、ここに熱硬化型のエポキシ樹脂４１４を注入、硬化させることにより一体化され、内部が密封されるようになっている
次に、端子ブロック４０９に設けてある注入口３０１(図３)からモジュール内にシリコーンゲル４１５を注入し、内部に充填させ、半導体素子４０１の周辺を封止する。そして、このシリコーンゲル４１５の注入後、注入口３０１にはシリコーンゴム製のキャップを装着し、モジュール内を密封するのであるが、このとき、シリコーンゲル４１５の熱変形を吸収するのに必要な空間４１６がモジュールの中に残されるようにする。
【００３７】
以上の結果、この実施形態によれば、モジュールを薄型化し小型化しても、各端子間及び各端子と共通電位点の間に必要な沿面距離と空間距離が容易に得られることになり、従って、この実施形態によれば、容易にモジュールの薄型化と小型化を図ることができる。
【００３８】
ところで、この実施形態では、ケース外周部に高さの異なる絶縁壁部を設け、これにより必要とする絶縁距離が得られるようにしたものなので、ケースの形状を変えるだけで、モジュールとしての絶縁距離が容易に変更することができ、これにより各種の絶縁定格に対応したモジュールが、大きな変更を要すること無く容易に得ることができる。
【００３９】
そこで、まず、この点について説明すると、このモジュールにおける絶縁距離(沿面距離、空間距離)は、そのモジュールの用途に応じて各種規格によって定められている。
【００４０】
例えば、鉄道車両用のＩＧＢＴモジュールの場合は、モジュールに使用される樹脂の材質や、モジュールが実装される場所の環境によっても異なるが、ＩＥＣ規格(ＩＥＣ‐６００７７‐１  １９９９)があり、これにより、以下の表１に示すように、架線電圧に応じた絶縁距離が規定されている。
【００４１】
【表１】
0003705755.tif 000002
そこで、まず、本発明の実施形態によるモジュールの薄型化について、図５により、従来技術のモジュールと比較して説明する。
いま、図５の(a)に示すモジュールが、表１で規定されている１.５ｋＶ架線用のＩＧＢＴモジュールを従来技術によって作成した場合のモジュールであるとする。そして、この１.５ｋＶ架線用のＩＧＢＴモジュールを、３ｋＶ架線用に対応させて絶縁性を向上させるためには、底面金属基板１０６に最も近いゲート端子１０３までの絶縁距離を、新たに３ｋＶ用に確保する必要がある。
【００４２】
このとき、本発明の実施形態によれば、図５(b)に示すように、ケースの外周部に所定の高さＨ３の絶縁壁部を設けるだけで対応でき、このとき、コレクタ主端子１０１とエミッタ主端子１０２の高さＨ２については変更を要しないため、モジュールの実装に際して、外部回路や他の部品などについてはそのまま共用することができ、従って、定格仕様の変更に容易に対応することができる。
【００４３】
また、このとき、端子ブロックのゲート端子１０３が配置されていない部分については、その他の端子の位置に応じてケース外周(絶縁壁部)の高さを低くすることもできる。
【００４４】
一方、従来技術の場合は、図５(c)に示すように、ゲート端子１０３がある位置までモジュールの高さを増加させる必要があり、このため、コレクタ主端子１０１とエミッタ主端子１０２の高さがＨ２からＨ５まで増加し、この結果、モジュールが高くなってしまうので、モジュール実装後の回路を共用することができず、大幅な変更を要することになる。
【００４５】
従って、従来技術では定格仕様の変更に対応するのが困難な上、コレクタ主端子１０１とエミッタ主端子１０２のモジュール内部に接続されている部分が長くなってモジュールの内部インダクタンスが増加してしまうという好ましくない特性になってしまう。
【００４６】
また、このように、モジュール容積が大きくなることから、従来技術では、温度サイクルによる変位量が増加し、モジュールの信頼性(端子接合に使用している半田や樹脂材の耐量)が低下する上、モジュール重量が増加するなど種々の問題が生じる。
【００４７】
ここで、図５の(d)は、ケースの側面に凹凸５０１を設け、沿面距離を確保するようにした従来技術によるモジュールの一例であるが、この場合、凹凸５０１では空間距離が確保できないので、モジュールの高さを増加させる必要があり、薄型化には対応できない。
【００４８】
しかも、この場合、凹凸５０１が、図示のように、３本設けられている場合でいえば、約９ｍｍ、モジュール内部の有効領域が小さくなる。すなわち、外側の幅が寸法Ｌ1から寸法Ｌ２に減少してしまうので、その分、内部の幅も小さくなってしまう。更に、この場合、ケースの外形が複雑になった分、ケース形成用の金型も複雑になり、形成も難しくなるなど種々の問題が生じてしまう。
しかるに、本発明の実施形態によれば、上記した問題の虞れは全く生ぜず、上記したように、定格仕様の変更に容易に対応することができる。
【００４９】
次に、この実施形態における絶縁壁部の高さによるモジュールの沿面距離と空間距離の増加について、図６により説明する。
ここで、図６(a)は絶縁壁部１０８の高さと絶縁距離の関係を示したもので、同図(b)は、この実施形態によるモジュールのゲート端子１０３を含む一部の断面であり、このとき実線で示してある沿面距離６０１は、絶縁壁部１０８の高さ(Ｈ３−Ｈ１)の増加に比例して大きくなるが、破線で示した空間距離６０２は、端子１０３から絶縁壁部１０８までの距離Ｘに依存し、距離Ｘが大きくなるにつれ、増加の割合は小さくなり、一方、絶縁壁部１０８の高さが低いときも増加の割合が小さい。
【００５０】
このようなモジュールの場合、絶縁壁部１０８と端子１０３の絶縁距離としては、沿面距離と空間距離の双方を確保する必要があり、従って、この絶縁壁部１０８の高さ(Ｈ３−Ｈ１)は、モジュール全体の高さの５％以上、具体的には２ｍｍ以上とすることが望ましく、これにより絶縁壁部の高さに応じた沿面距離と空間距離の双方の延長効果を得ることができる。
【００５１】
一方、この絶縁壁部を高くした場合、モジュール実装時のボルト締め付けや、配線作業の弊害になる虞れが生じ、また、高くするにつれ、壁部自体の機械的強度確保のため、壁の厚さを増す必要があり、モジュール上面内にデッドスペースが多く生じる。このため、壁部の高さは２０ｍｍ以下にするのが望ましい。
【００５２】
次に、これら本発明の実施形態における絶縁距離について、更に詳細に説明する。
まず図７は、図３のＢ−Ｂ断面図で、コレクタセンス端子１０５と底部金属基板１０６の間の断面構造を示したものであるが、ここで、半導体装置は、通常、冷却フィンに取付けて使用され、この実施形態によるＩＧＢＴモジュールもＡｌ(アルミニウム)などからなる金属製の冷却フィン７０１上に配置され、金属製カラー１０７とボルト７０２により相互に結合される。
【００５３】
そうすると、この場合、冷却フィン７０１は共通電位になっており、これと底面金属基板１０６、取付けボルト７０２、金属製カラー１０７は同電位になり、従って、モジュール外部の絶縁距離の確保には、このフィン側電位点と各端子間の空間距離と沿面距離の双方の確保を要する。このとき、図示の例では、コレクタセンス端子１０５からの沿面距離は実線６０１で表わされ、空間距離は破線６０２で表わされる。
【００５４】
このとき、上記実施形態によれば、コレクタセンス端子１０５の高さＨ１より高い寸法Ｈ３の絶縁壁部１０８をモジュール上面の周辺部に設けることにより、沿面距離と空間距離を共に長くできることが判る。
【００５５】
次に図８は、図３のＣ−Ｃ断面図で、エミッタ主端子１０２と底部金属基板１０６の間の断面構造を示したものであり、この場合も沿面距離は実線６０１で、空間距離は破線６０２で、夫々示してある。
【００５６】
このときも、この実施形態では、主端子高さＨ２に対して低いが、ゲート端子１０３高さＨ１よりケース外周高さＨ３を高くすることで、沿面距離、空間距離の双方とも長く取ることができることが判る。
【００５７】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
ここで、これまで説明した実施形態では、モジュールのケース４１２に絶縁壁１０８を設けていたが、このようなモジュールとしては、モジュールの上面に後でケース蓋を取付けて封止する方式のものがあり、本発明は、このようなモジュールにも適用することができる。
【００５８】
そこで、このような、後でケース蓋を取付ける方式の半導体モジュールに本発明を適用した場合の実施形態について、図９(a)により説明すると、この実施形態では、予めケース蓋９０１の外周部に突出部９０３を設けておき、このケース蓋９０１をケース４１２に取付けたとき、その上端部に絶縁壁部１０８が形成されるようにしたもので、これによっても同じように絶縁距離を長くすることができる。
【００５９】
一方、図９(b)は、モジュール組立後、ケース４１２の上端部に絶縁壁部１０８となる枠部材９０２を取付け、これにより絶縁壁部１０８が形成されるようにしたものであり、この場合も、枠部材９０２とケース４１２がエポキシ樹脂などで完全に一体化されるようにしてやれば、同じように絶縁距離を長くすることができる。なお、この場合、部材９０２の材質については、絶縁規格を満足する材料であればケース側４１２や上面の樹脂材と同一にする必要はない。
【００６０】
次に、以上に説明した本発明の実施形態に係るモジュール１０の実装例について説明する。
図１０は、本発明の実施形態に係るモジュール１０の実装に際してのゲート配線１００１とエミッタセンス配線１００２の接続状況の一例を示したもので、このとき、特に図１により説明したように、モジュール１０の取付ボルト７０２に近い部分に、ケース２０の外周の高さを一部だけ高くした絶縁壁部１０９が設けられていることから、充分な絶縁距離が確保されていることが判る。
【００６１】
この絶縁壁部１０９の幅Ｗは、沿面距離６０１が、図示のように、絶縁壁部１０９を迂回する経路になったときでも、規格で規定された沿面距離が確保できるよな寸法にしておく必要があり、このことは、空間距離に関しても同じであることは言うまでもない。
【００６２】
しかも、本発明の実施形態の場合、絶縁壁部１０８の全体を高くするのではなく、必要な部分だけが絶縁壁部１０９として高くしてあり、従って、この幅Ｗを必要な範囲で最小に抑えておくことにより、配線の引き回しを妨害する虞れがなく、配線が容易になるので、モジュール実装時の障害になることはない。
【００６３】
次に、図１１は、本発明の実施形態に係るモジュール１０をモータ駆動用のインバータ装置に実装した場合の等価回路と横方向からの一部側面図を示したもので、この場合、一般的に、各モジュール１０は、例えばＡｌからなる金属製の冷却フィン７０１にボルト７０２で実装される。
【００６４】
各モジュール１０間の接続については、中間電位になる配線部分が１本のブスバー１１０３により配線される。そして、コレクタ側とエミッタ側を夫々ブスバー１１０４、１１０５で配線し、これらをＵ相とＶ相、Ｗ相の上アームと下アームについて３相分配線した上で、直流電源電圧１１０６を供給し、中間電位になるブスバー１１０３の各相をモータ１１０７に接続し、このモータ１１０７を３相交流により駆動するのである。
【００６５】
このとき、直流電源電圧１１０６が高く、モジュール１０の絶縁距離が必要な場合、モジュール実装後、各ブスバーとモジュールを実装した後のボルト７０２との空間距離も考慮する必要があるが、この実装例では、折曲部１１０８で示すように、ブスバーを曲げて立ち上げることにより、必要とする空間距離Ｈ６を確保しており、従って、ケース外周の高さＨ４が主端子高さＨ２より高くなっていても弊害は生じない。
【００６６】
なお、ケース外周の高さＨ４が必要以上に高いと、ブスバーを大きく迂回させる必要が生じてしまうので、このケース外周高さＨ４は、絶縁規格により設定された値に応じて最小限に抑えることが望ましい。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果がある。
(1) ケースの変更だけで高絶縁の半導体モジュールが提供できる。
(2) 半導体モジュール内部の配線によるインダクタンスを小さくできる。
(3) 半導体モジュール内部の樹脂量が低減でき、温度サイクルによる応力歪を小さくすることで長寿命化できる。
【００６８】
(4) 半導体素子の定格が同じで、絶縁定格を向上させた製品の端子位置を共通化でき、半導体モジュールの実装配線を共通化できる。
(5) 半導体モジュールの側面に凹凸を設ける必要がないので、内部のデッドスペースが抑えられ、樹脂ケース形成用の金型設計が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパワー半導体装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の等価回路図である。
【図３】本発明の一実施形態の３面図である。
【図４】本発明の一実施形態における或る一部の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るモジュールと従来技術によるモジュールの比較説明図である。
【図６】本発明の実施形態における絶縁壁高さと絶縁距離を示す特性図である。
【図７】本発明の一実施形態における他の一部の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態における別の一部の断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を説明するための断面図である。
【図１０】本発明に係るモジュールの実装状態の一例を示す説明図である。
【図１１】本発明に係るモジュールの実施形態の他の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１  コレクタ主端子
１０２  エミッタ主端子
１０３  ゲート端子
１０４  エミッタセンス端子
１０５  コレクタセンス端子
１０６  底面金属基板
１０７  金属カラー
１０８  モジュール外周に設けた高さＨ３の絶縁壁部
１０９  モジュール外周に設けた高さＨ４(Ｈ４＞Ｈ３)の絶縁壁部
１１０  絶縁確保溝
３０１  シリコーンゲル注入口
４０１  半導体素子
４０２、４０７、４０８  半田
４０３  複合絶縁基板
４０４  絶縁基板
４０５、４０６  銅箔
４０９  端子ブロック
４１０  ナット
４１１  シリコーン樹脂
４１２  ケース
４１３  クランク構造部
４１４  エポキシ樹脂
４１５  シリコーンゲル
４１６  モジュール内部空間
５０１  ケース側面の凹凸
６０１  沿面距離
６０２  空間距離
７０１  冷却フィン
７０２  モジュール取付ボルト
９０１  ケース蓋
９０２  枠部材(後付け絶縁壁)
９０３  突出部
１００１  ゲート配線
１００２  エミッタセンス配線
１１０２  ＩＧＢＴモジュール
１１０３〜１１０５  ブスバー
１１０６  直流電源電圧
１１０７  モータ
１１０８  折曲部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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