(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と配線基板とを樹脂により封止した半導体モジュールにおいて、該配線基板上に実装された電解コンデンサと、該電解コンデンサの側面から離間して電解コンデンサの外周を囲む壁面部を有するスペーサーと、を備え、前記スペーサーの内部の配線基板と電解コンデンサとの間に、前記樹脂が流入するように、前記スペーサーの壁面部の配線基板側の端部に開口部を設けたことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１において、前記スペーサーの形状を筒型もしくは箱形とし、前記電解コンデンサと配線基板との距離を定める突起部を、前記スペーサーの内側で前記電解コンデンサと配線基板との間に設けたことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２の何れかに記載の半導体モジュールにおいて、前記電解コンデンサのリード線が引き出されている底面部が空隙部を介して前記樹脂に対向し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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサが実装される半導体モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パワーモジュールは数Ａから数千Ａまでとその電流容量を広範囲化すると共にモジュール内部に搭載しているパワー半導体を制御する回路を一緒にパワーモジュール内に実装してきている。これらパワーモジュールでは制御回路と電源部を樹脂基板に搭載しモジュールの封止樹脂と共にモジュール内に埋め込み、モジュール及びシステムの小型化，低価格化を行っている。しかし、電源部には平滑用のコンデンサが必要でありセラミックコンデンサやタンタルコンデンサを用いている場合もあるが、高価であると共に単品で数十μＦ以上の容量を得られないため、電解コンデンサを用いる他なかった。電解コンデンサを用いるとコンデンサ下部がモジュール封止用樹脂部に覆われてしまい、使用する樹脂が硬質で気密性に優れていると前記コンデンサ下部からコンデンサ内部で発生するガスを抜くことができなくなり、コンデンサ内圧が上昇してコンデンサの破壊もしくは寿命低下を招いてしまうという問題があった。
【０００３】
また、電解コンデンサのリード線を長くし、モジュール封止用樹脂部上方にコンデンサ下部を固定しコンデンサに樹脂が付着しないようにしている。しかし、電源部が実装された樹脂基板の製造過程及び実装過程にてコンデンサの倒れ込みが生じ、モジュール外部との干渉を生じ、モジュールを搭載するアプリケーションの歩留まりを生じさせたり、倒れ込みにより樹脂が付着してしまう等の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術によれば、パワーモジュール周辺回路をモジュール内に実装しシステムの小型化，低価格化を進めている。
【０００５】
しかしながら、電源部の平滑用電解コンデンサをモジュールに実装するとモジュール封止用樹脂のコンデンサ下部への付着によるコンデンサの破壊，寿命低下及び倒れ込みによるモジュール外部との干渉を生じ信頼性低下を招くという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、電解コンデンサへのモジュール封止用樹脂の付着を防ぐと共に、電解コンデンサの倒れ込みを防ぐ電解コンデンサ用スペーサーを用いた高信頼な半導体モジュールを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、電源部の電解コンデンサを実装した配線基板とその電解コンデンサ下部との間の距離を樹脂厚以上に確保できると共にコンデンサ下部を十分な高さまで覆い、樹脂注入時に生じる樹脂の盛り上がり等による付着を阻止できるスペーサーを電解コンデンサと配線基板間に実装する。
【０００８】
これにより、電解コンデンサへの封止用樹脂の付着を阻止できると共に倒れ込みによるモジュール外部との干渉を無くすことができる。
【０００９】
上記の構成によれば、電源部の電解コンデンサとその電解コンデンサが実装された配線基板との間にコンデンサ下部を覆い、基板とコンデンサ間の距離をパワーモジュールを封じている樹脂厚以上に取れるスペーサーを用いることで、電解コンデンサへの樹脂の付着が防げ、コンデンサ内部で発生したガスの放出経路を確保できることから、電解コンデンサの内圧上昇を防げ寿命低下の原因を低減できる。また、電解コンデンサの倒れ込みを抑制できることからモジュール外部と電解コンデンサとの干渉を低減でき、高信頼な半導体モジュールを提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１には本発明に係わるパワーモジュールに関する第一の実施例を示す上面図、図２はそのＡ−Ａ′断面図である。
【００１２】
図１において、パワーモジュールは複数のトランジスタ１やダイオード２が複数枚のＡｌＮ等の絶縁基板４に取り付けられ箔導体パターン５上に固着され、その絶縁基板４は金属基板３の所定位置に設けられている。上記金属基板３及びその上に搭載される半導体素子等の実装方法は従来のパワーモジュールと同様である。即ち、上記金属基板３の上には、複数枚の絶縁基板４が半田により金属基板３に固着される。その絶縁基板４の上にトランジスタ１及びダイオード２の主電極及び制御電極を接続するための箔導体パターン５を固着し、この箔導体パターン５上にトランジスタ１及びダイオード２を半田により固着する。各半導体素子の電極や上記箔導体パターン５に金属ワイヤー６をワイヤーボンディングし、パワーモジュール内の電気的接続を行う。この箔導体パターン５とパワーモジュールケース７に固着された電極とを、半田もしくは金属ワイヤー６によって接続し、パワーモジュール内部回路とパワーモジュール外部とを電気的に接続すると共に、図２に示すようにパワーモジュールの開口部をふさぐ為に充填しているゲル状樹脂１４及び樹脂９中のパワー素子制御用半導体素子１０及びその電源生成するためのトランス１２、トランス１２の２次側を整流し平滑する電解コンデンサ１１を実装した樹脂基板１９を電極と接続し金属基板３上の半導体素子と電気的に接続している。
【００１３】
本実施例の特徴は、図１，図２に示すように樹脂基板１９上に実装された電解コンデンサ１１と樹脂基板１９間に、その電解コンデンサ１１の側面を覆うような壁を持つスペーサー１６を設け、樹脂９が電解コンデンサ１１下部に付着することを防いでいることにある。また、スペーサー１６の形状としては、電解コンデンサ１１下部がスペーサー１６内部に納まっていれば、図１で示すような円形のみならず、四角形などの他の形状でも構わない。
【００１４】
第２の特徴は、樹脂９の粘性が非常に柔らかい際、スペーサー１６内側を通り電解コンデンサ１１下部へ樹脂９が這いあがり付着することを防ぐため、図２で示すようにスペーサー１６下部の開口部を電解コンデンサ１１の電極リード１５が通る穴のみとしたことにある。
【００１５】
上記の如きスペーサー１６を用いることで、樹脂９中に配置された樹脂基板  １９上に実装された電解コンデンサ１１下部に樹脂９の付着を防ぐことができる。従って、電解コンデンサ１１内部で発生したガスの通気孔が確保され、電解コンデンサ１１の内圧上昇を抑えることができるので、電解コンデンサ１１の寿命を延ばすことができる。また、電解コンデンサ１１の倒れ込みを防ぎ他部品との干渉を防ぐことができる。このように本実施例によれば、高信頼なパワーモジュールを提供できる。
【００１６】
図３には本発明に係わるパワーモジュールに関する第２の実施例を示す断面図、図４は図３で示したスペーサーの側面図である。
【００１７】
図３，図４において前述の図１，図２と異なる点としては、スペーサー１６の上端及び下端側面に開口部１７を少なくとも１箇所設けた点である。これにより、スペーサー１６下部内側に樹脂９を流入させることができ、スペーサー１６直下の樹脂基板１９上面を樹脂９によって覆うことが可能となりパワーモジュール内への異物混入を防ぐことができる。さらに、スペーサー１６の下端側すなわち樹脂基板１９側の開口部は部分的に設けられているので、粘性の有る樹脂９は、スペーサー内への流入量が抑えられる。このため、電解コンデンサ１１下部への樹脂９の付着が防止され、前記実施例と同様に高信頼なパワーモジュールを提供できる。また、第２の異なる点は電解コンデンサ１１の電極リード１５用穴を無くし、スペーサー１６の上面，下面を対称としたことである。これにより、電解コンデンサ１１とスペーサー１６の実装を容易にし、スペーサー１６の誤挿入を防ぐことができ高信頼及び低価格化可能なパワーモジュールを提供できる。
【００１８】
図５には本発明に係わるパワーモジュールに関する第３の実施例を示す断面図、図６は図５で示したスペーサーの側面図である。
【００１９】
図５，図６において前述の図３，図４と異なる点としては、スペーサー１６内側に電解コンデンサ１１固定用の突起部１８を設けた点である。これにより、電解コンデンサ１１と樹脂基板１９の距離を確実に規定できると共に、スペーサー１６の内側側面を這い上がる樹脂９を防ぐことができ電解コンデンサ１１への樹脂９の付着を阻止でき前記実施例と同様に高信頼なパワーモジュールを提供できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば配線基板とその電解コンデンサ下部との間の距離を樹脂厚以上に確保できると共にコンデンサ下部を十分な高さまで覆い、樹脂注入時に生じる樹脂の盛り上がり等による付着を阻止できるスペーサーを電解コンデンサと配線基板間に実装することで電解コンデンサの高寿命化が図れ倒れ込みによる干渉を抑さえられる。従って高信頼なパワーモジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電解コンデンサ用スペーサーとそれを用いた半導体モジュールの一実施例を示す上面図。
【図２】図１のＡ−Ａ′断面図。
【図３】本発明による電解コンデンサ用スペーサーとそれを用いた半導体モジュールの一実施例を示す断面図。
【図４】図３で示したスペーサーの側面図。
【図５】本発明による電解コンデンサ用スペーサーとそれを用いた半導体モジュールの一実施例を示す断面図。
【図６】図５で示したスペーサーの側面図。
【符号の説明】
１…トランジスタ、２…ダイオード、３…金属基板、４…絶縁基板、５…箔導体パターン、６…金属ワイヤー、７…パワーモジュールケース、８…電極、９…樹脂、１０…パワー素子制御用半導体素子、１１…電解コンデンサ、１２…トランス、１３…パワーモジュール固定用穴、１４…ゲル状樹脂、１５…電解コンデンサ電極リード、１６…スペーサー、１７…スペーサー側面開口部、１８…スペーサー内側側面突起、１９…樹脂基板。
【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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