(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体素子が配設された支持基板と、
底面開口を上記支持基板で塞ぐことにより形成される素子収容部内に上記半導体素子を収容する樹脂ケースとを備え、
上記樹脂ケースが、上記素子収容部を取り囲む側壁と、上記半導体素子に接続された３つの外部端子を引き出すための３つの端子孔が形成された天板と、上記天板及び互いに対向する２つの上記側壁から張り出した隔壁とを一体的に形成することにより構成され、
上記隔壁が、上記側壁及び上記天板に対し、隙間が生じることなく結合され、
上記外部端子には、端子接続用のボルトを挿通させる貫通孔が形成され、
上記素子収容部は、一方向に長い形状からなり、
３つの上記端子孔は、上記素子収容部の長手方向に配列され、
上記天板の上面には、上記端子孔から引き出され、上記天板と対向するように折り曲げられた上記外部端子の上記貫通孔を介し、上記ボルトと係合する３つの係合穴が、上記素子収容部の長手方向に沿って形成され、
中央の上記係合穴が貫通し、ゲル状の封止材を上記素子収容部内に注入するための注入孔を形成する一方、両端の係合穴が非貫通であり、
上記支持基板上に注入された上記封止材の上面が上記隔壁の下端に到達し、２つの上記隔壁が、上記封止材及び上記天板間に形成される空間を上記側壁との間に隙間なく上記端子孔間において仕切ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
少なくとも一つの上記外部端子は、金属プレートを加工して形成され、その一端が上記端子孔を介して上記素子収容部から引き出され、他端には、２以上の上記半導体素子に接続する分岐部が形成され、
上記分岐部は、上記支持基板上に注入された上記封止材によって覆われていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に係り、さらに詳しくは、半導体素子が配設された支持基板と、底面開口を塞ぐように支持基板が取り付けられる樹脂ケースとを備えた半導体装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー半導体モジュールは、ダイオード、サイリスタなどの半導体素子と、半導体素子に接続された外部端子とを支持基板上に配設し、支持基板を樹脂ケースに取り付けて半導体素子を樹脂ケース内に収容した半導体装置である（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１に記載の半導体装置では、放熱板１上に絶縁基板２、トランジスタチップ６、外部端子８〜１０が配設され、樹脂ケース１１は、放熱板１上の絶縁基板２やトランジスタチップ６を取り囲む側壁からなる。放熱板１が取り付けられた樹脂ケース１１には、ゲル状の樹脂１２及びエポキシ樹脂１３が充填され、蓋２４が上面開口に取り付けられている。
【０００３】
蓋２４には、外部端子８〜１０を引き出すための３つの端子孔と、２つの仕切板２５が設けられている。この仕切板２５は、蓋２４の下面から突出する形状からなり、端子孔間に配置されている。樹脂１２の上面が仕切板２５の下端に到達するように、樹脂１２を充填することにより、樹脂１２上に充填されるエポキシ樹脂１３が仕切板２５によって分割され、エポキシ樹脂１３の硬化収縮によって放熱板１やトランジスタチップ６が変形するのを防止している。しかしながら、この様な半導体装置では、樹脂１２等の封止材を樹脂ケース１１内に充填してから蓋２４を樹脂ケース１１の上面開口に被せるという構成であることから、仕切板２５と樹脂ケース１１の側壁との間に間隙があり、樹脂ケースの強度が十分に得られないという問題があった。
【０００４】
一方、特許文献２に記載の半導体装置では、容器底板４上に絶縁基板１ａやシリコンチップ２が配設され、容器側壁５の上面開口に封止板８ａが取り付けられている。封止板８ａには、下面から突出する突き出し構造部８ｂが形成され、突き出し構造部８ｂを介し、外部端子７が引き出されている。ゲル剤１０の上面が突き出し構造部８ｂの下端に到達するように、ゲル剤１０を充填することにより、突き出し構造部８ｂと外部端子７との間の空間をハードレジン１２によって塞ぐ際に、硬化前のレジンがゲル剤１０の上面に流れ込むことを防止している。しかしながら、この様な半導体装置においても、突き出し構造部８ｂと容器側壁５との間に空隙が存在することから、容器側壁５及び封止板８ａからなる収容ケースの強度が十分に得られないという問題があった。また、突き出し構造部８ｂやゲル剤１０の注入口８ｄから侵入したごみなどの異物が突き出し構造部８ｂ及び容器側壁５間の空隙を介して移動するなどの影響により、外部端子間で十分な絶縁性が得られないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−６１３４９号公報
【特許文献２】特開２００３−６８９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、支持基板が取り付けられる樹脂ケースの強度を向上させることができる半導体装置を提供することを目的とする。また、製造工程を簡素化することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明による半導体装置は、上面に半導体素子が配設された支持基板と、底面開口を上記支持基板で塞ぐことにより形成される素子収容部内に上記半導体素子を収容する樹脂ケースとを備え、上記樹脂ケースが、上記素子収容部を取り囲む側壁と、上記半導体素子に接続された２以上の外部端子を引き出すための２以上の端子孔が形成された天板と、上記天板及び互いに対向する２つの上記側壁から張り出した隔壁とを一体的に形成することにより構成され、上記隔壁が、上記側壁及び上記天板に対し、隙間が生じることなく結合され、上記天板には、ゲル状の封止材を上記素子収容部内に注入するための注入孔が形成され、上記支持基板上に注入された上記封止材の上面が上記隔壁の下端に到達し、上記隔壁が、上記封止材及び上記天板間に形成される空間を上記側壁との間に隙間なく上記端子孔間において仕切るように構成される。
【０００８】
この様な構成によれば、天板及び互いに対向する２つの側壁から張り出した隔壁を側壁及び天板と一体的に形成することにより、樹脂ケースの強度を向上させることができる。また、封止材の上面が隔壁の下端に到達するように封止材を素子収容部内に注入することにより、封止材及び天板間の空間を隔壁によって仕切り、外部端子間の絶縁性を向上させることができる。
【０００９】
さらに、側壁、天板及び隔壁からなる樹脂ケースを一体的に形成することにより、側壁からなる樹脂ケースと天板とが別個に製作される従来の半導体装置に比べ、半導体装置の製造工程を簡素化することができる。また、側壁と隔壁との間に間隙がなく、端子孔や注入孔を介して素子収容部内に侵入した異物が隔壁によって仕切られた空間の一方から他方へ移動することを阻止することができる。
【００１０】
第２の本発明による半導体装置は、上記構成に加え、上記外部端子には、端子接続用のボルトを挿通させる貫通孔が形成され、上記天板の上面には、上記端子孔から引き出され、上記天板と対向するように折り曲げられた上記外部端子の上記貫通孔を介し、上記ボルトと係合する２以上の係合穴が形成され、上記注入孔が、貫通させた上記係合穴からなるように構成される。
【００１１】
この様な構成によれば、封止材を素子収容部内に注入した後、ボルトを係合穴に係合させることにより、注入孔が封止されるので、注入孔を係合穴とは別個に設ける場合に比べ、注入孔を別途封止する必要がなく、半導体装置の製造工程を簡素化することができる。
【００１２】
第３の本発明による半導体装置は、上記構成に加え、上記素子収容部が、一方向に長い形状からなり、上記天板には、３つの上記係合穴が形成され、上記素子収容部の長手方向に配列された上記係合穴のうち、中央の係合穴が貫通する一方、両端の係合穴が非貫通であるように構成される。
【００１３】
この様な構成によれば、注入孔を介して封止材を素子収容部内に注入する際に、素子収容部の長手方向に関して片寄ることなく、封止材を支持基板上に均一な厚さで充填することができる。
【００１４】
第４の本発明による半導体装置は、上記構成に加え、少なくとも一つの上記外部端子が、金属プレートを加工して形成され、その一端が上記端子孔を介して上記素子収容部から引き出され、他端には、２以上の上記半導体素子に接続する分岐部が形成され、上記分岐部が、上記支持基板上に注入された上記封止材によって覆われているように構成される。この様な構成によれば、封止材及び隔壁によって外部端子間の絶縁性を向上させつつ、分岐部と他の外部端子との間の絶縁性も確保することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、天板及び互いに対向する２つの側壁から張り出した隔壁を側壁及び天板と一体的に形成することにより、支持基板が取り付けられる樹脂ケースの強度を向上させた半導体装置を提供することができる。また、側壁、天板及び隔壁からなる樹脂ケースを一体的に形成することにより、半導体装置の製造工程を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態による半導体装置の一構成例を示した斜視図であり、半導体装置の一例として、パワー半導体モジュール１が示されている。
【図２】図１のパワー半導体モジュール１の構成例を示した図である。
【図３】図２のパワー半導体モジュール１の構成例を示した断面図であり、Ａ−Ａ切断線により切断した場合の切断面が示されている。
【図４】図２のパワー半導体モジュール１を樹脂ケース１０及び支持基板２０に分解して示した図である。
【図５】図４の支持基板２０の構成例を示した図であり、支持基板２０を鉛直上方から見た場合が示されている。
【図６】図５の支持基板２０上に形成されたサイリスタ回路３０の回路構成の一例を示した図である。
【図７】図４の樹脂ケース１０の構成例を示した図であり、樹脂ケース１０を鉛直下方から見た場合が示されている。
【図８】図７の樹脂ケース１０の構成例を示した断面図であり、Ｂ−Ｂ切断線により切断した場合の切断面が示されている。
【図９】図２のパワー半導体モジュール１の構成例を示した図であり、樹脂ケース１０及び支持基板２０の位置関係が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜パワー半導体モジュール１＞
図１は、本発明の実施の形態による半導体装置の一構成例を示した斜視図であり、半導体装置の一例として、パワー半導体モジュール１が示されている。図２は、図１のパワー半導体モジュール１の構成例を示した図であり、図中の（ａ）には、パワー半導体モジュール１を鉛直上方から見た場合が示され、（ｂ）には、水平方向から見た場合が示されている。
【００１８】
このパワー半導体モジュール１は、ダイオード、サイリスタなどの半導体素子及び２以上の外部端子２，３が上面に配設された支持基板２０と、支持基板２０が底面開口を塞ぐように取りけられた樹脂ケース１０とを備えた半導体装置であり、電源装置や制御装置に用いられる。また、パワー半導体モジュール１は、放熱フィン、放熱板などの放熱部品に支持基板２０の下面を密着させた状態で使用される。
【００１９】
外部端子２及び３は、半導体素子に接続され、他の電子機器や電子部品と導通する配線ケーブルを接続するための端子であり、金属プレートからなる。外部端子２には、端子接続用のボルト（図示せず）を挿通させる貫通孔４が形成されている。支持基板２０は、熱伝導性に優れ、機械的強度が高い基板である。例えば、支持基板２０は、細長い矩形形状の金属プレートからなる。
【００２０】
樹脂ケース１０は、支持基板２０上の半導体素子を収容する収容器であり、絶縁性に優れた樹脂部材からなる。この樹脂ケース１０は、水平方向に長い形状を有し、長手方向の両端部には、パワー半導体モジュール１を他の電子機器、基板、筐体などの構造体に取り付けるための取付部１１が設けられている。取付部１１には、締結部品を挿通させる貫通孔１１ａが形成されている。
【００２１】
また、樹脂ケース１０の天板には、外部端子２，３を引き出すための２以上の端子孔１２，１３と、ゲル状の封止材を樹脂ケース１０内に注入するための注入孔１４とが形成されている。
【００２２】
図３は、図２のパワー半導体モジュール１の構成例を示した断面図であり、Ａ−Ａ切断線により切断した場合の切断面が示されている。この支持基板２０には、その上面に、２つの絶縁基板２１が固着され、各絶縁基板２１上に、半導体チップ２２や配線パターンが形成されている。絶縁基板２２は、絶縁性に優れた配線基板である。半導体チップ２２は、半導体素子からなる回路チップである。
【００２３】
樹脂ケース１０は、底面開口を支持基板２０によって塞ぐことにより形成される内部空間を取り囲む側壁１０ａと、３つの端子孔１２が形成された天板１０ｂと、天板１０ｂ及び側壁１０ａから張り出した隔壁１５ａ，１５ｂとを備えて構成される。各外部端子２は、その先端部が端子孔１２を介して樹脂ケース１０内から引き出され、天板１０ｂと対向するように折り曲げられている。
【００２４】
このパワー半導体モジュール１は、端子孔１２から引き出され折り曲げられた外部端子２の貫通孔４を介し、端子接続用のボルトを螺合させる２以上のナット６を備えている。天板１０ｂには、ナット６をそれぞれ収容する３つのナット収容穴１６ａ〜１６ｃが設けられ、中央のナット収容穴１６ｂには、ゲル状の封止材７を樹脂ケース１０内に注入するための注入孔１４が形成されている。ナット収容穴１６ａ〜１６ｃは、外部端子２の貫通孔４を介し、上記ボルトと係合する係合穴である。
【００２５】
封止材７は、半導体チップ２２間や配線間の絶縁性を確保し、支持基板２０上の構造物を保護するための絶縁性に優れた樹脂部材からなる。例えば、封止材７には、シリコンゴムが用いられる。封止材７は、注入孔１４を介して樹脂ケース１０内に注入され、均一な厚さとなるように支持基板２０上に充填される。
【００２６】
隔壁１５ａ及び１５ｂは、いずれも天板１０ｂ及び互いに対向する２つの側壁１０ａから突出するように、天板１０ｂ及び側壁１０ａと一体的に形成された垂直壁であり、平板形状からなる。隔壁１５ａは、右端の端子孔１２ａと中央の端子孔１２ｂとの間に形成され、隔壁１５ｂは、中央の端子孔１２ｂと左端の端子孔１２ｃとの間に形成されている。
【００２７】
天板１０ｂ及び互いに対向する２つの側壁１０ａから張り出した隔壁１５ａ，１５ｂを側壁１０ａ及び天板１０ｂと一体的に形成することにより、樹脂ケース１０の機械的強度を十分に向上させることができる。
【００２８】
封止材７は、その上面が天板１０ｂと隔壁１５ａ，１５ｂの下端との間に位置するように、樹脂ケース１０内に充填されている。例えば、一定量の封止材７を注入することにより、均一な厚さの絶縁樹脂層を支持基板２０上に形成することができる。支持基板２０上に注入された封止材７の上面が隔壁１５ａ，１５ｂの下端に到達するように、封止材７を注入することにより、封止材７及び天板１０ｂの間に形成される空間が、隔壁１５ａ，１５ｂにより端子孔１２間において仕切られ、空隙８が生じている。
【００２９】
封止材７の上面が隔壁１５ａ，１５ｂの下端に到達するように封止材７を樹脂ケース１０内に注入することにより、封止材７及び天板１０ｂ間の空間を隔壁１５ａ，１５ｂによって仕切り、外部端子２ａ〜２ｃ間の絶縁性を向上させることができる。さらに、側壁１０ａ、天板１０ｂ及び隔壁１５ａ，１５ｂからなる樹脂ケース１０を一体的に形成することにより、側壁からなる樹脂ケースと天板とが別個に製作される従来の半導体装置に比べ、パワー半導体モジュール１の製造工程を簡素化することができる。
【００３０】
また、側壁１０ａと隔壁１５ａ，１５ｂとの間に間隙がなく、端子孔１２や注入孔１４を介して樹脂ケース１０内に侵入した異物が隔壁１５ａ，１５ｂによって仕切られた空間の一方から他方へ移動するのを阻止することができ、外部端子２ａ〜２ｃ間の絶縁性を向上させることができる。また、天板１０ｂと封止材７の上面との間の空隙８により、封止材７の膨張によって樹脂ケース１０や半導体チップ２２が変形するのを防止することができる。
【００３１】
図４は、図２のパワー半導体モジュール１を樹脂ケース１０及び支持基板２０に分解して示した図である。外部端子２は、貫通孔４が形成された先端部を鉛直上方に向けた状態で、絶縁基板２１に固定されている。外部端子３は、先端部を鉛直上方に向けた状態で、支持基板２０の左端部に固定されている。外部端子３と絶縁基板２１上の配線パターンとは、配線ケーブル５によって接続されている。
【００３２】
支持基板２０は、樹脂ケース１０の底部に取り付けられる。例えば、支持基板２０は、接着剤を用いて樹脂ケース１０の底部に固着され、樹脂ケース１０の底面開口が封止される。支持基板２０を樹脂ケース１０に取り付けた後、注入孔１４を介して封止材７が樹脂ケース１０内に注入される。
【００３３】
所定の厚さに達するまで封止材７を注入し、樹脂ケース１０内に充填した後、加熱により封止材７を硬化させてから、外部端子２の先端部を折り曲げることにより、このパワー半導体モジュール１が完成する。
【００３４】
＜支持基板２０＞
図５は、図４の支持基板２０の構成例を示した図であり、支持基板２０を鉛直上方から見た場合が示されている。図６は、図５の支持基板２０上に形成されたサイリスタ回路３０の回路構成の一例を示した図である。支持基板２０の上面には、５つの外部端子２ａ〜２ｃ，３ａ，３ｂと、２つの絶縁基板２１ａ，２１ｂと、２つの半導体チップ２２ａ，２２ｂとが配設されている。
【００３５】
絶縁基板２１ａには、半導体チップ２２ａと、外部端子２ａを接合するための電極パッドなどが形成されている。絶縁基板２１ｂには、半導体チップ２２ｂと、外部端子２ｂ及び２ｃを接合するための電極パッド、配線ケーブル５の一端を接合するための電極パッド、配線パターン２３などが形成されている。絶縁基板２１ａ，２１ｂは、支持基板２０の長手方向、すなわち、左右方向に並べて配置されている。絶縁基板２１ａ及び２１ｂ間には、間隙が形成されている。
【００３６】
外部端子２ａ〜２ｃ，３ａ，３ｂは、いずれも厚さ方向を前後方向に向けた状態で、支持基板２０上に立設されている。外部端子２ａ〜２ｃは、左右方向に配列され、外部端子３ａ，３ｂは、前後方向に配列されている。外部端子２ａ及び２ｂは、いずれも２つの絶縁基板２１ａ，２１ｂに跨って設けられた接続端子である。外部端子２ａの根元部は、左右方向に延伸し、貫通孔４が形成された先端部は、当該根元部の右端部から上方向に延びている。また、上記根元部は、その右端部が絶縁基板２１ａ上の電極パッドに接合され、左端部が絶縁基板２１ｂ上の半導体チップ２２ｂに接合されている。
【００３７】
外部端子２ｂの根元部は、二股に分岐し、その一方が絶縁基板２１ａ上の半導体チップ２２ａに接合され、他方が絶縁基板２１ｂ上の電極パッドに接合されている。外部端子２ｃの根元部は、絶縁基板２１ｂ上の電極パッドに接合されている。外部端子３ａ及び３ｂは、いずれも根元部が共通の樹脂部材によって固定され、配線ケーブル５がそれぞれ延伸している。配線ケーブル５の一端は、配線パターン２３の一端に形成された電極パッドに接合されている。配線パターン２３の他端は、半導体チップ２２ａ又は外部端子２ｂに接続されている。
【００３８】
サイリスタ回路３０は、アノード端子及びカソード端子を外部端子２ａ，２ｂにそれぞれ接続するとともに、ゲート端子を外部端子３ａに接続したサイリスタ３１と、アノード端子及びカソード端子を外部端子２ｃ，２ａにそれぞれ接続したダイオード３２とからなる。外部端子３ｂは、サイリスタ３１のカソード端子に接続されたグランド端子である。
【００３９】
サイリスタ３１は、ゲート端子からカソード端子に流れるゲート電流に基づいて、アノード端子及びカソード端子間を導通させ、或いは、遮断する半導体素子である。半導体チップ２２ａは、サイリスタ３１に相当し、半導体チップ２２ｂは、ダイオード３２に相当する。
【００４０】
隔壁１５ａは、外部端子２ａの根元部の右端部と外部端子２ｂの根元部の右端部との間に形成される。このため、サイリスタ３１が遮断状態である場合に、外部端子２ａ及び２ｂ間の絶縁性を確保することができる。一方、隔壁１５ｂは、外部端子２ｂの根元部の左端部と、外部端子２ａの根元部の左端部及び外部端子２ｃの根元部との間に形成される。このため、サイリスタ３１が遮断状態である場合に、外部端子２ａ及び２ｃと外部端子２ｂとの間の絶縁性を確保することができる。
【００４１】
＜樹脂ケース１０＞
図７は、図４の樹脂ケース１０の構成例を示した図であり、樹脂ケース１０を鉛直下方から見た場合が示されている。図８は、図７の樹脂ケース１０の構成例を示した断面図であり、Ｂ−Ｂ切断線により切断した場合の切断面が示されている。樹脂ケース１０には、左右方向に長い素子収容部９が形成されている。
【００４２】
素子収容部９は、樹脂ケース１０の底面開口１０ｃを支持基板２０によって塞ぐことにより形成され、側壁１０ａによって取り囲まれた内部空間であり、左右方向に長い形状からなる。この素子収容部９は、天板１０ｂ側が隔壁１５ａ，１５ｂによって３つの小空間９ａ〜９ｃに分割されている。支持基板２０上の構造物は、素子収容部９内に収容される。
【００４３】
隔壁１５ａは、隣り合う端子孔１２ａと端子孔１２ｂとの間において、小空間９ａ，９ｂを仕切る平板状の隔壁である。隔壁１５ｂは、隣り合う端子孔１２ｂと端子孔１２ｃとの間において、小空間９ｂ，９ｃを仕切る平板状の隔壁である。
【００４４】
隔壁１５ａ，１５ｂは、側壁１０ａ及び天板１０ｂに対し、間隙が生じることなく結合されている。例えば、隔壁１５ａ，１５ｂは、天板１０ｂからの高さが、樹脂ケース１０の底部開口１０ｃから天板１０ｂまでの深さの１／３倍以上２／３倍以下の範囲内となるように形成される。この例では、天板１０ｂからの高さが樹脂ケース１０の深さの１／２倍程度の隔壁１５ａ，１５ｂが形成されている。
【００４５】
端子孔１２ａ〜１２ｃは、左右方向に長い長孔からなる。端子孔１２ａは、天板１０ｂの前端部に形成され、端子孔１２ｂ及び１２ｃは、天板１０ｂの後端部に形成されている。これらの端子孔１２ａ〜１２ｃには、外部端子２ａ〜２ｃの先端部がそれぞれ挿通される。端子孔１３ａ及び１３ｂは、左右方向に長い長孔からなり、天板１０ｂの左端部に形成されている。この例では、前後方向に配列された４つの端子孔１３が形成され、これらの端子孔のうち、端子孔１３ａは、前端の端子孔であり、端子孔１３ｂは、前端から２つ目の端子孔である。端子孔１３ａ及び１３ｂには、外部端子３ａ，３ｂの先端部がそれぞれ挿通される。
【００４６】
ナット収容穴１６ａ〜１６ｃは、いずれも端子接続用のボルトを螺合させるナット６を収容するとともに、回転しないようにナット６を係止するナット穴であり、六角形状からなる。これらのナット収容穴１６ａ〜１６ｃは、天板１０ｂの上面に形成され、素子収容部９の長手方向、すなわち、左右方向に配列されている。
【００４７】
これらのナット収容穴１６ａ〜１６ｃのうち、中央のナット収容穴１６ｂには、貫通孔が同軸に形成され、注入孔１４として用いられる。一方、両端のナット収容穴１６ａ，１６ｃは、非貫通である。
【００４８】
注入孔１４は、その直径が端子孔１２ａ〜１２ｃの前後方向の幅（短手方向の長さ）よりも大きく、粘性が高い封止材７であっても注入し易くなっている。また、注入孔１４の直径をナット収容穴１６ｂよりも小さくすることにより、ナット６が素子収容部９内へ抜け落ちるのを防止している。
【００４９】
端子接続用のボルトは、端子孔１２ａ〜１２ｃから引き出され、天板１０ｂと対向するように折り曲げられた外部端子２ａ〜２ｃの貫通孔４を介し、ナット収容穴１６ａ〜１６ｃ内のナット６に螺合させる。その際、貫通させたナット収容穴１６ｂを注入孔１４として用いることにより、封止材７を素子収容部９内に注入した後、ボルトをナット収容穴１６ｂ内のナット６に螺合させれば、注入孔１４が封止されるので、注入孔１４をナット収容穴１６ａ〜１６ｃとは別個に設ける場合に比べ、注入孔１４を別途封止する必要がなく、パワー半導体モジュール１の製造工程を簡素化することができる。
【００５０】
また、中央のナット収容穴１６ｂを貫通させて注入孔１４とし、両端のナット収容穴１６ａ，１６ｃを非貫通とすることにより、注入孔１４を介して封止材７を素子収容部９内に注入する際に、素子収容部９の長手方向、すなわち、左右方向に関して片寄ることなく、封止材７を支持基板２０上に均一な厚さで充填することができる。
【００５１】
樹脂ケース１０の取付部１１は、上下方向に貫通する貫通孔１１ａと、貫通孔１１ａと同軸に配置され、底板内に埋設された円筒状の金属スペーサ１１ｂとからなる。貫通孔１１ａの直径を金属スペーサ１１ｂの外径よりも小さくすることにより、金属スペーサ１１ｂの抜け落ちを防止している。
【００５２】
＜外部端子２ａの分岐部２０１＞
図９は、図２のパワー半導体モジュール１の構成例を示した図であり、樹脂ケース１０及び支持基板２０の位置関係が示されている。この図には、樹脂ケース１０及び支持基板２０の位置関係を明確にするために、樹脂ケース１０の一部を破断して素子収容部９内の様子が示されている。
【００５３】
少なくとも一つの外部端子２は、その一端が端子孔１２を介して素子収容部９から引き出され、他端には、２以上の半導体チップ２２に接続する分岐部２０１が形成される。分岐部２０１は、２以上に分岐してそれぞれが半導体チップ２２に接続する根元部であり、支持基板２０上に注入された封止材７によって覆われる。この例では、外部端子２ａに分岐部２０１が形成されている。
【００５４】
この分岐部２０１は、隔壁１５ａを跨ぐように、支持基板２０に略平行に延びる渡し部からなる。この様な外部端子２ａは、金属プレートを加工することにより形成される。封止材７は、その上面が上記渡し部の上端を超える高さまで充填され、隔壁１５ａ，１５ｂの下端は、封止材７の上面に到達している。つまり、外部端子２ａの渡し部は、全体が封止材７中に完全に埋まっている。
【００５５】
また、図６に示したサイリスタ回路３０の場合、サイリスタ３１のアノード端子とダイオード３２のカソード端子とが共に外部端子２ａに接続され、入力又は出力が共通となる。このため、外部端子２ａには、両端がサイリスタ３１のアノード端子とダイオード３２のカソード端子とにそれぞれ接続する上記渡し部が必要になる。この様な渡し部の上端を超える高さまで封止材７を充填させることにより、当該渡し部と他の外部端子２ｂ，２ｃとの間の絶縁性を確保し、パワー半導体モジュール１の内部では、封止材７と隔壁１５ａ，１５ｂとにより、外部端子２ａ〜２ｃ間の絶縁性を向上させることができる。
【００５６】
本実施の形態によれば、天板１０ｂ及び互いに対向する２つの側壁１０ａから張り出した隔壁１５ａ，１５ｂを側壁１０ａ及び天板１０ｂと一体的に形成することにより、樹脂ケース１０の強度を向上させることができる。また、封止材７の上面が隔壁１５ａ，１５ｂの下端に到達するように封止材７を素子収容部９内に注入することにより、封止材７及び天板１０ｂ間の空間を隔壁１５ａ，１５ｂによって仕切り、外部端子２ａ〜２ｃ間の絶縁性を向上させることができる。
【００５７】
さらに、側壁１０ａ、天板１０ｂ及び隔壁１５ａ，１５ｂからなる樹脂ケース１０を一体的に形成することにより、側壁からなる樹脂ケースと天板とが別個に製作される従来の半導体装置に比べ、パワー半導体モジュール１の製造工程を簡素化することができる。また、側壁１０ａと隔壁１５ａ，１５ｂとの間に間隙がなく、端子孔１２ａ〜１２ｃや注入孔１４を介して素子収容部９内に侵入した異物が隔壁１５ａ，１５ｂによって仕切られた空間の一方から他方へ移動するを阻止することができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、外部端子２ａ〜２ｃを引き出す３つの端子孔１２ａ〜１２ｃが天板１０ｂに形成され、これらの端子孔の間に隔壁１５ａ，１５ｂがそれぞれ形成される場合の例について説明したが、本発明は端子孔間を仕切る隔壁の構成をこれに限定するものではない。例えば、隣り合う端子孔からなる複数の端子孔対のうち、端子孔間に隔壁を設けない端子孔対があっても良い。
【００５９】
また、本実施の形態では、ナット６が樹脂ケース１０の天板１０ｂに埋設される場合の例について説明したが、本発明は、外部端子２の貫通孔４を介して端子接続用のボルトを天板１０ｂに係合させる構成をこれに限定するものではない。例えば、天板１０ｂにボルトと係合する係合穴を形成し、外部端子２の貫通孔４を介し、ボルトを係合穴に螺合させるような構成であっても良い。
【００６０】
また、本実施の形態では、３つの外部端子２ａ〜２ｃをそれぞれ挿通させる３つの端子孔１２ａ〜１２ｃが樹脂ケース１０の天板１０ｂに形成される場合の例について説明したが、本発明は端子孔の構成をこれに限定するものではない。例えば、２つの外部端子をそれぞれ挿通させる２つの端子孔が天板に形成され、或いは、４以上の外部端子をそれぞれ挿通させる４以上の端子孔が天板に形成された樹脂ケースにも本発明は適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  パワー半導体モジュール
１０  樹脂ケース
１０ａ  側壁
１０ｂ  天板
１０ｃ  底面開口
１２，１２ａ〜１２ｃ，１３，１３ａ，１３ｂ  端子孔
１４  注入孔
１５ａ，１５ｂ  隔壁
１６ａ〜１６ｃ  ナット収容穴
２０  支持基板
２１，２１ａ，２１ｂ  絶縁基板
２２，２２ａ，２２ｂ  半導体チップ
２，２ａ〜２ｃ，３，３ａ，３ｂ  外部端子
４  貫通孔
６  端子接続用のナット
７  封止材
８  空隙
９  素子収容部
【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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