(57)【要約】  耐ノイズ性能の向上を図る。  半導体装置（１）は、回路基板（１０）、外囲ケース（２０）および金属部品（３０）を備える。回路基板（１０）の表面には、制御回路（１１）が実装されている。外囲ケース（２０）は、半導体素子（２３）を内装している樹脂製のケースである。金属部品（３０）は、外囲ケース（２０）内部に含まれ、第１の取付部（３１ａ）、第２の取付部（３２ａ）およびバスバー（３３ａ）を備えている。第１の取付部（３１ａ）は、外囲ケース（２０）に回路基板（１０）を取り付け、取り付け時には、回路基板（１０）の接地パターンと接続する。第２の取付部（３２ａ）は、外囲ケース（２０）に外部機器（４）を取り付け、取り付け時に接地される。バスバー（３３ａ）は、第１の取付部（３１ａ）と第２の取付部（３２ａ）とを接続する。
2013084589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が内装されている外囲ケースと、
制御回路が実装されている回路基板と、
前記外囲ケースに前記回路基板を取り付け、取り付け時に前記回路基板の接地パターンと接続する第１の取付部と、前記外囲ケースに外部機器を取り付け、取り付け時に接地する第２の取付部とを有し、前記第１の取付部と前記第２の取付部とをバスバーで接続する金属部品と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属部品は、
前記外囲ケースに前記回路基板を第１のねじで締結固定して取り付けるためのねじ座となり、前記回路基板の接地パターンと接続する、前記第１の取付部である金属支柱と、
前記外囲ケースに前記外部機器を第２のねじで締結固定して取り付けるためのねじ座となり、前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじを通じて接地する、前記第２の取付部である金属製のリング部と、
前記金属支柱と前記リング部とを接続する、前記バスバーである金属バスバーと、
を備えることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である冷却フィンとが締結固定することにより、前記回路基板の接地パターンが、前記金属部品を介して、前記冷却フィンの金属面に電気的に接続することを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項４】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である筐体とが締結固定することにより、前記回路基板の接地パターンが、前記金属部品を介して、前記筐体の金属面に電気的に接続することを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、個別の部品であり、前記金属バスバーの一端は、前記金属支柱の先端に設けられている突起部と固定され、前記金属バスバーの他端は、前記第２のねじで前記リング部に締結固定されていることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、一体成型した１つの部品であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、前記金属支柱と前記金属バスバーとが一体成型した部品、または前記金属バスバーと前記リング部とが一体成型した部品のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体装置製造方法において、
半導体素子が内装されている外囲ケースに設けられている金属支柱に、制御回路が実装されている回路基板を第１のねじで締結固定した際に、前記回路基板の接地パターンを前記金属支柱に接続させ、
前記外囲ケースに設けられているリング部に、外部機器を第２のねじで締結固定した際に、前記外囲ケースから外部に突出した前記第２のねじの突出部分を接地させ、
前記金属支柱と前記リング部とを金属バスバーで接続して、半導体装置を製造する半導体装置製造方法。
【請求項９】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である冷却フィンとを締結固定して、前記回路基板の接地パターンを、前記冷却フィンの金属面に電気的に接続させることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体装置製造方法。
【請求項１０】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である筐体とを締結固定して、前記回路基板の接地パターンを、前記筐体の金属面に電気的に接続させることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体装置製造方法。
【請求項１１】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、個別の部品であり、前記金属バスバーの一端は、前記第１のねじで前記金属支柱に締結固定させ、前記金属バスバーの他端は、前記第２のねじで前記リング部に締結固定させることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体装置製造方法。
【請求項１２】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、一体成型した１つの部品であることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体装置製造方法。
【請求項１３】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、前記金属支柱と前記金属バスバーとが一体成型した部品、または前記金属バスバーと前記リング部とが一体成型した部品のいずれかであることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体素子（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体素子を有する半導体装置および半導体装置を製造する半導体装置製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高速化が進み、小型化、低消費電力化が進展している。このような状況は、外来ノイズに対する電子機器の耐ノイズ性の観点からは、厳しい傾向にある。
また、携帯端末、ＦＭ（Frequency Modulation）、ＡＭ（Amplitude Modulation）ラジオなどの外来ノイズの発生源は増加する一途であり、従来の妨害性のノイズ除去に加えて、電子機器の耐ノイズ性が強く求められている。【０００３】
一方、ＩＰＭ（Intelligent Power Module：インテリジェントパワーモジュール）と呼ばれるパワーモジュールが開発されている。
ＩＰＭは、電力制御用のパワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴなどのパワーデバイスの駆動回路および制御回路を組み込んだパワーモジュールである。ＩＰＭは、装置の小型・軽量化、開発コストの低減、開発期間の短縮などに役立つものとして広い分野で用いられている。【０００４】
ＩＰＭのノイズ対策においては、特に車載用のＩＰＭなどでは、過酷な使用環境となるために、従来のレベル以上の厳しいノイズ対策を行うことが重要である。
従来技術として、突出した金属製筒状カラーの端面が放熱ベース板に当接することによって開口段差面と放熱ベース板との間に形成されたギャップに接着剤が介在している半導体装置が提案されている（特許文献１）。【０００５】
また、柱状ブロックの上部を樹脂ケースの上面に突き出して備え、外付け部品をねじ座で支持するとともに締結ねじにてねじ座に固定する半導体装置が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３１９６５４０号
【特許文献２】特許３７５０４２７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の耐ノイズ性の向上対策としては、ノイズ対策用のパターン設計を行ったり、バイパスコンデンサを追加したりしていた。さらには、シールド板を追加して、放射ノイズの遮断、または外部に放射ノイズを放出するのを防ぐという対策などが行われていた。【０００８】
しかし、ノイズ対策用のパターン設計を行う場合には、回路構成の見直しが必要となるために、開発工数の増加が発生してしまうといった問題があった。
また、バイパスコンデンサやシールド板等のノイズ対策用部品を追加する場合には、実装・回路規模およびコストの増加が生じるといった問題があった。【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図った半導体装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図った半導体装置製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、半導体装置が提供される。半導体装置は、半導体素子が内装されている外囲ケースと、制御回路が実装されている回路基板と、金属部品とを有する。【００１１】
また、金属部品は、第１の取付部、第２の取付部およびバスバーを備える。第１の取付部は、外囲ケースに回路基板を取り付け、取り付け時に回路基板の接地パターンと接続する。第２の取付部は、外囲ケースに外部機器を取り付け、取り付け時に接地する。バスバーは、第１の取付部と第２の取付部とを接続する。
【発明の効果】
【００１２】
半導体装置は、外囲ケースへ回路基板を取り付け、回路基板の接地パターンと接続する第１の取付部と、外囲ケースへ外部機器を取り付け、接地する第２の取付部と、第１、第２の取付部を互いに接続するバスバーとを含む金属部品を備える構成とした。これにより、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図ることが可能になる。【００１３】
半導体装置製造方法は、外囲ケースに設けられている金属支柱に回路基板をねじで締結固定した際に、回路基板の接地パターンを金属支柱に接続させる。また、外囲ケースに設けられているリング部に外部機器をねじで締結固定した際に、外囲ケースから外部に突出したねじの突出部分を接地させる。そして、金属支柱とリング部とを金属バスバーで接続して半導体装置を製造することとした。これにより、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図ることが可能になる。【００１４】
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。
【図２】ＩＰＭモジュールの平面図である。
【図３】図２をＡ方向から見たときのＩＰＭモジュールの断面図である。
【図４】外囲ケースおよび冷却フィンの断面図である。
【図５】冷却フィンの構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る半導体装置の平面図である。
【図７】図６をＢ方向から見たときの半導体装置の要部を示す部分断面図である。
【図８】金属部品の構成を示す図である。
【図９】金属部品の他の構成を示す図である。
【図１０】金属部品の他の構成を示す図である。
【図１１】金属部品の他の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。半導体装置１は、回路基板１０、外囲ケース２０および金属部品３０を備え、例えば、ＩＰＭモジュール等に該当する。
【００１７】
回路基板１０の表面には、制御回路１１が実装されている。外囲ケース２０は、半導体素子２３を内装している樹脂製のケースである。
金属部品３０は、外囲ケース２０内部に含まれ、第１の取付部３１ａ、第２の取付部３２ａおよびバスバー３３ａを備えている。第１の取付部３１ａは、外囲ケース２０に回路基板１０を取り付け、取り付け時には、回路基板１０の接地パターン（以下、ＧＮＤパターンと呼ぶ）と接続するために設けられている。
【００１８】
また、第２の取付部３２ａは、外囲ケース２０に外部機器４を取り付け、取り付け時に接地されるために設けられている。外部機器４としては、例えば、冷却フィンや、その他装置の筐体などが該当する。そして、バスバー３３ａは、第１の取付部３１ａと第２の取付部３２ａとを接続する。
【００１９】
このように、半導体装置１は、外囲ケース２０へ回路基板１０を取り付けて、かつ回路基板１０のＧＮＤパターンと接続する第１の取付部３１ａと、外囲ケース２０へ外部機器４を取り付けて、取り付け時に接地する第２の取付部３２ａと、第１の取付部３１ａと第２の取付部３２ａを接続するバスバー３３ａと、を含む金属部品３０を備える構成とした。
【００２０】
このような構成により、回路基板１０のＧＮＤパターンは、接地されている第２の取付部３２ａに電気的に接続することになる。このため、回路基板１０上で発生したノイズ、または回路基板１０に侵入したノイズを効率よく接地箇所から逃がすことができる。
【００２１】
これにより、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図ることが可能になる。なお、半導体装置１の具体的な構成については、図６以降で後述する。
【００２２】
次に一般的なＩＰＭモジュールの構成について説明する。図２はＩＰＭモジュールの平面図であり、図３は図２をＡ方向から見たときのＩＰＭモジュールの断面図である。
ＩＰＭモジュール２は、回路基板１００および外囲ケース２００を備える。また、外囲ケース２００の底面部には放熱ベース板２１０が位置しており、放熱ベース板２１０の下面側には、放熱ベース板２１０を冷却するための冷却フィン４０が備えられている。
【００２３】
なお、放熱ベース板２１０の上面には、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板２２０が搭載され、絶縁基板２２０上には、ＩＧＢＴ２３等の半導体素子が実装されている（ＩＧＢＴ等の実装部分については図４で後述する）。
【００２４】
樹脂製の外囲ケース２００には、回路基板１００を取り付けるための開口したねじ座３０１が設けられている。回路基板１００は、四隅がねじａ１〜ａ４によってねじ座３０１に締結固定されて、外囲ケース２００の上面に取り付けられている（図３では、ねじ座３０１に対してねじａ１、ａ２が締結している状態を示している）。
【００２５】
また、回路基板１００の表面には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、トランジスタ、抵抗およびコンデンサなどの各回路素子から構成される制御回路１０１−１〜１０１−６が実装されている。
【００２６】
さらに、回路基板１００の表面には、外部接続用のケーブルが挿入されるコネクタ１２０と、制御端子１０２−１〜１０２−８が実装されている。
制御端子１０２−１〜１０２−８は、外囲ケース２００に内装されているＩＧＢＴ２３のゲート線と、制御回路１０１−１〜１０１−６とを接続し、制御回路１０１−１〜１０１−６から送信される制御信号により、ＩＧＢＴ２３のスイッチング制御を行う中継端子となっている。
【００２７】
一方、外囲ケース２００の額縁部分の一辺には、主端子（Ｕ）２０１−１、主端子（Ｖ）２０１−２および主端子（Ｗ）２０１−３が設けられ、額縁部分の他の一辺には、電源端子（Ｐ）２０２−１および電源端子（Ｎ）２０２−２が設けられている。
【００２８】
主端子（Ｕ）２０１−１、主端子（Ｖ）２０１−２および主端子（Ｗ）２０１−３は、ＩＧＢＴ２３のスイッチング制御により、外部のモータを駆動するための端子である。電源端子（Ｐ）２０２−１および電源端子（Ｎ）２０２−２は、外部から電源が供給される端子である。
【００２９】
また、外囲ケース２００の額縁四隅には、開口部２５０−１〜２５０−４が設けられており、開口部２５０−１〜２５０−４にねじｂ１〜ｂ４がそれぞれ挿入して締結することにより、外囲ケース２００と冷却フィン４０とが接続している。
【００３０】
ここで、開口部２５０−１〜２５０−４には、外囲ケース２００の額縁部分内部に、リング部３０２が設けられている。リング部３０２は、外囲ケース２００と放熱ベース板２１０とを接続している。そして、リング部３０２にねじｂ１〜ｂ４が挿入し、放熱ベース板２１０を挟んで、外囲ケース２００と冷却フィン４０とが締結固定されている（図３では、開口部２５０−１に設けられているリング部３０２の締結部分のみ示している）。
【００３１】
図４は外囲ケースおよび冷却フィンの断面図である。回路基板１００が外囲ケース２００に取り付けられていない状態の外囲ケース２００内部の構造と、水冷式の冷却フィン４０ａの内部構造とを示している。
【００３２】
外囲ケース２００の底面には、開口段差面２ａに接着剤で固着して開口を閉蓋する放熱ベース板２１０が設けられている。また、放熱ベース板２１０の上面には、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板２２０が搭載されている。
【００３３】
絶縁基板２２０には、ＩＧＢＴ２３や、負荷電流を転流させるためのダイオードであるＦＷＤ２４（Free Wheeling Diode）等のチップが実装されている。
複数のＩＧＢＴ２３およびＦＷＤ２４はそれぞれ、ボンディングワイヤｗ１で互いに接続されている。さらに、外囲ケース２００の額縁部分には、リード端子ｒ１、ｒ２がインサート成形で埋め込まれ、ＩＧＢＴ２３とボンディングワイヤｗ２、ｗ３で接続されている。
【００３４】
ＩＧＢＴ２３のデータ線は、ボンディングワイヤｗ２を介して、リード端子ｒ１と接続し、リード端子ｒ１は、モータ駆動用の主端子２０１と接続している。また、ＩＧＢＴ２３のゲート線は、ボンディングワイヤｗ３を介して、リード端子ｒ２と接続し、リード端子ｒ２は、制御端子１０２と接続している。
【００３５】
主端子２０１には、開口穴２０１ａが設けられている。開口穴２０１ａには、ねじｃが挿入し、外囲ケース２００に形成されているナット２ｎに締結することにより、主端子２０１は、屈曲した状態で外囲ケース２００の表面上に設置されている。
【００３６】
また、外囲ケース２００の内部空間には、ゲル状樹脂（例えば、シリコーン樹脂）の封止材５０が充填されている。また、外囲ケース２００の開口段差面２ｂには、接着剤で固着して、絶縁樹脂製の蓋板６０で開口部分が閉蓋される。
【００３７】
一方、外囲ケース２００の額縁部分にインサート成型されているリング部３０２には、ねじｂが挿入され、外囲ケース２００と冷却フィン４０ａとが締結固定されている。
冷却フィン４０ａは、水冷式の冷却フィンを示しており、水冷式の場合は、ウォータージャケット４１ａの中に複数のフィン４２ａが設けられている。なお、上記に示した冷却フィン４０ａは、水冷式としたが、空冷式であってもよい。
【００３８】
図５に冷却フィンの構成を示す。（ａ）は水冷式の冷却フィン４０ａであり、（ｂ）は空冷式の冷却フィン４０ｂである。空冷式の場合は、フィン４２ｂが直接空気に触れる構造を有している。外囲ケース２００に取り付けられる冷却フィンとしては、水冷式または空冷式のいずれであってもよい。
【００３９】
ここで、上記のような従来のＩＰＭモジュール２の構成では、回路基板１００上で発生したノイズ、またはコネクタ１２０を通じて回路基板１００に侵入したノイズを除去するために、ノイズ対策用のパターン設計を行ったり、バイパスコンデンサやシールド板等のノイズ対策用部品を追加したりしていた。
【００４０】
しかし、ノイズ対策用のパターン設計を行う場合には、回路構成の見直しが必要となるために、開発工数の増加が発生し、また、バイパスコンデンサやシールド板等のノイズ対策用部品を追加する場合には、実装・回路規模およびコストの増加が生じることになる。
【００４１】
本技術はこのような点に鑑みてなされたものであり、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図った半導体装置および半導体装置製造方法を提供するものである。
【００４２】
次に本技術の半導体装置の一例として、上記のＩＰＭモジュール２に対して、本技術の半導体装置を適用した際の構成について詳しく説明する。図６は本発明の実施の形態に係る半導体装置の平面図であり、図７は、図６をＢ方向から見たときの半導体装置の要部を示す部分断面図である。
【００４３】
半導体装置１ａは、回路基板１０および外囲ケース２０を備える。また、外囲ケース２０の底面部には放熱ベース板２１が位置しており、放熱ベース板２１の下面側には、放熱ベース板２１を冷却するための冷却フィン４０（水冷式、空冷式いずれでもよい）が備えられている。
【００４４】
なお、放熱ベース板２１の上面には、回路パターンまたは導電材料が敷設されている絶縁基板２２が搭載され、絶縁基板２２上には、ＩＧＢＴ２３等の半導体素子が実装されている（ＩＧＢＴ等の半導体素子の実装部分については、上述の図４と基本構成は同じであるので説明は省略する）。
【００４５】
樹脂製の外囲ケース２０には、回路基板１０を取り付けるための金属支柱３１が設けられている。回路基板１０は、四隅がねじａ１〜ａ４（第１のねじに該当）によって金属支柱３１に締結されることにより、外囲ケース２０の上面に取り付けられている（図７では、金属支柱３１に対してねじａ１、ａ２が締結している状態を示している）。
【００４６】
また、回路基板１０の表面には、ＩＣ、ＬＳＩ、トランジスタ、抵抗およびコンデンサなどの各回路素子から構成される制御回路１１−１〜１１−６が実装されている。
さらに、回路基板１０の表面には、外部接続用のケーブルが挿入されるコネクタ１２と、制御端子１２−１〜１２−８が実装されている。
【００４７】
制御端子１２−１〜１２−８は、外囲ケース２０に内装されているＩＧＢＴ２３のゲート線と、制御回路１１−１〜１１−６とを接続し、制御回路１１−１〜１１−６から送信される制御信号により、ＩＧＢＴ２３のスイッチング制御を行う中継端子となっている。
【００４８】
一方、外囲ケース２０の額縁部分の一辺には、主端子（Ｕ）２１−１、主端子（Ｖ）２１−２および主端子（Ｗ）２１−３が設けられ、額縁部分の他の一辺には、電源端子（Ｐ）２２−１および電源端子（Ｎ）２２−２が設けられている。
【００４９】
主端子（Ｕ）２１−１、主端子（Ｖ）２１−２および主端子（Ｗ）２１−３は、ＩＧＢＴ２３のスイッチング制御により、外部のモータを駆動するための端子である。電源端子（Ｐ）２２−１および電源端子（Ｎ）２２−２は、外部から電源が供給される端子である。
【００５０】
また、外囲ケース２０の額縁四隅には、開口部２５−１〜２５−４が設けられており、開口部２５−１〜２５−４にねじｂ１〜ｂ４（第２のねじに該当）がそれぞれ挿入して締結することにより、外囲ケース２０と冷却フィン４０とが締結固定されている（図７では、開口部２５−１に設けられているリング部３２の締結部分のみ示している）。
【００５１】
次に金属部品３０について説明する。金属部品３０は、図６では、外囲ケース２０の額縁四隅のうち、右上の開口部２５−１の一箇所に設けられている。なお、これは一例であって、他の開口部２５−２〜２５−４のいずれかに金属部品３０を設けてもよいし、一箇所に限らず、複数箇所に金属部品３０を設けてもよい。
【００５２】
図７において、金属部品３０は、金属支柱３１、リング部３２および金属バスバー３３を備えている。金属支柱３１は、外囲ケース２０に回路基板１０をねじａ１で締結固定して取り付けるためのねじ座となり、金属支柱３１にねじａ１が挿入されて、外囲ケース２０に回路基板１０が締結固定されている。また、金属支柱３１は、外囲ケース２０に回路基板１０が取り付けられたときには、回路基板１０の裏面のＧＮＤパターンに接続される。
【００５３】
リング部３２は、外囲ケース２０内に含まれている放熱ベース板２１と、外囲ケース２０とを接続している。また、リング部３２は、外囲ケース２０に冷却フィン４０をねじｂ１で締結固定して取り付けるためのねじ座となり、リング部３２にねじｂ１が挿入されて、外囲ケース２０に冷却フィン４０が締結固定されている。
【００５４】
さらに、リング部３２は、外囲ケース２０の外部に突出したねじｂ１を通じて接地している。金属バスバー３３は、金属支柱３１とリング部３２とを接続している。
ここで、外囲ケース２０の外部に突出したねじｂ１は、外囲ケース２０と冷却フィン４０とを締結固定しているので、ねじｂ１の外囲ケース２０からの突出部分は、冷却フィン４０の金属面（シャーシ）に接続している。
【００５５】
そして、回路基板１０のＧＮＤパターンは、金属支柱３１に接続し、リング部３２は、ねじｂ１を介して冷却フィン４０の金属面に接続し、さらに、金属バスバー３３は、金属支柱３１とリング部３２とを接続している。
【００５６】
したがって、回路基板１０のＧＮＤパターンは、金属支柱３１、金属バスバー３３およびリング部３２を介して、冷却フィン４０の金属面に電気的に接続していることになる。冷却フィン４０の金属面は、基準大地面に接地されているので、回路基板１０のＧＮＤパターンは、冷却フィン４０の金属面を通じて、基準大地面に接地されることになる。
【００５７】
このような半導体装置１ａの構成により、回路基板１０上で発生したノイズ、または回路基板１０に侵入したノイズを、効率よく基準大地面へ放出することができる。このため、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図ることが可能になる。
【００５８】
なお、放熱ベース板２１と冷却フィン４０との間には、冷却効果を高めるため、例えば、シリコンコンパウンドなどのような絶縁物が挿入される場合がある。
この場合、放熱ベース板２１と冷却フィン４０との互いの接触面は、電気的に絶縁することになる。しかし、本技術では、冷却フィン４０の金属内にねじｂ１が挿入して、放熱ベース板２１を挟んで、外囲ケース２０と冷却フィン４０とが固定設置される構造となっている。したがって、金属部品３０は、ねじｂ１を介して電気的に接続しており、シリコンコンパウンド等で絶縁されてしまうことはない。
【００５９】
このため、半導体装置１ａでは、放熱ベース板２１と冷却フィン４０との間に、シリコンコンパウンドなどのような絶縁物を挿入しても何ら問題はない。したがって、半導体装置１ａにおいても、シリコンコンパウンドなどのような絶縁物を挿入して、放熱ベース板２１と冷却フィン４０とをより密着させて、熱伝導性を高めて冷却効果を上げることが可能である。
【００６０】
なお、上記では、外部機器４を冷却フィン４０としたが、外部機器４としては、その他装置の筐体としてもよい。この場合、外囲ケース２０の外部に突出したねじｂ１によって、外囲ケース２０と筐体とが締結固定することにより、回路基板１０のＧＮＤパターンが、金属部品３０を介して、筐体の金属面に電気的に接続することになり、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
次に金属部品３０を構成する部品の組み合わせパターンについて説明する。図８は金属部品の構成を示す図である。金属部品３０−１は、金属支柱３１、リング部３２および金属バスバー３３の３つの部品を備える。
【００６２】
金属バスバー３３の一端は、金属支柱３１の先端に設けられている突起部と固定されている。また、金属バスバー３３の他端は、ねじｂ１でリング部３２に締結固定されている。
【００６３】
なお、上記では、金属バスバー３３の一端は、金属支柱３１の先端に設けられている突起部と固定されるとしたが、他の連結方法にしてもよい。
例えば、金属支柱３１の凹部と、金属バスバー３３を嵌め合わせたり、または金属バスバー３３の孔径を広げて、金属支柱３１の胴部に嵌め合わせるようにすることも可能である。さらに、ねじａ１を金属支柱３１の底面から貫通させて、貫通したねじａ１の部分で、金属バスバー３３の一端を金属支柱３１に固定してもよい。
【００６４】
図９〜図１１は金属部品の他の構成を示す図である。図９に示す金属部品３０−２は、金属支柱３１、リング部３２および金属バスバー３３が一体成型した１つの部品となっている。このように、各部品が一体成型されている構成であってもよい。
【００６５】
また、図１０に示す金属部品３０−３は、金属支柱３１と金属バスバー３３とが一体成型した部品３ａと、リング部３２とを備える。この場合、部品３ａの金属バスバー３３の一端がねじｂ１でリング部３２に締結固定されている。
【００６６】
さらに、図１１に示す金属部品３０−４は、リング部３２と金属バスバー３３とが一体成型した部品３ｂと、金属支柱３１とを備える。この場合、部品３ｂの金属バスバー３３の一端がねじａ１で金属支柱３１に締結固定されている。
【００６７】
このように、金属支柱３１と金属バスバー３３とが一体成型した部品、またはリング部３２と金属バスバー３３とが一体成型した部品のいずれかで金属部品３０を構成してもよい。なお、金属部品３０は、例えばインサート成形等の一体成形により、外囲ケース２０に固定されている。
【００６８】
次に半導体装置製造方法のフローについて説明する。図１２は本発明の実施の形態に係る半導体装置製造方法のフローチャートを示す図である。
〔Ｓ１〕半導体素子が内装されている外囲ケースに設けられた金属支柱に、制御回路が実装されている回路基板を第１のねじで締結固定した際に、回路基板のＧＮＤパターンを金属支柱に接続させる。
【００６９】
〔Ｓ２〕外囲ケースに設けられたリング部に、外部機器を第２のねじで締結固定した際に、外囲ケースから外部に突出した第２のねじの突出部分を接地させる。
〔Ｓ３〕金属支柱とリング部とを金属バスバーで接続する。
【００７０】
以上説明したように、半導体装置１は、外囲ケースへ回路基板を取り付け、回路基板の接地パターンと接続する第１の取付部と、外囲ケースへ外部機器を取り付け、接地する第２の取付部と、第１、第２の取付部を互いに接続するバスバーとを含む金属部品を備える構成とした。
【００７１】
これにより、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図ることが可能になる。
また、回路基板のＧＮＤパターンを、金属部品を介して、基準ＧＮＤ（基準大地面）へ最短距離で接続するので、配線インダクタを大幅に低減して、耐ノイズ性能を向上させることが可能になる。さらに、高周波数帯までのノイズ信号耐用試験に対応することも可能になる。
【００７２】
さらにまた、半導体装置製造方法は、外囲ケースに設けられた金属支柱に回路基板をねじで締結固定した際に、回路基板の接地パターンを金属支柱に接続させる。また、外囲ケースに設けられたリング部に外部機器をねじで締結固定した際に、ねじを外部に突出させて接地させる。そして、金属支柱とリング部とを金属バスバーで接続して半導体装置を製造することとした。
【００７３】
これにより、回路構成の見直しや後付け部品増加を不要として、耐ノイズ性能の向上を図ることが可能になる。また、回路基板のＧＮＤパターンを、金属部品を介して、基準ＧＮＤ（基準大地面）へ最短距離で接続するので、配線インダクタを大幅に低減して、耐ノイズ性能を向上させることが可能になる。さらに、高周波数帯までのノイズ信号耐用試験に対応することも可能になる。
【００７４】
以上、実施の形態を例示したが、実施の形態で示した各部の構成は同様の機能を有する他のものに置換することができる。また、他の任意の構成物や工程が付加されてもよい。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００７５】
１  半導体装置
１０  回路基板
１１  制御回路
２０  外囲ケース
２３  半導体素子
３０  金属部品
３１ａ  第１の取付部
３２ａ  第２の取付部
３３ａ  バスバー
４  外部機器
【図１】
2013084589.tif 000003
【図２】
2013084589.tif 000004
【図３】
2013084589.tif 000005
【図４】
2013084589.tif 000006
【図５】
2013084589.tif 000007
【図６】
2013084589.tif 000008
【図７】
2013084589.tif 000009
【図８】
2013084589.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2013084589.tif 000012
【図１１】
2013084589.tif 000013
【図１２】
2013084589.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月21日(2014.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が内装されている外囲ケースと、
制御回路が実装されている回路基板と、
前記外囲ケースに前記回路基板を取り付け、取り付け時に前記回路基板の接地パターンと接続する第１の取付部と、前記外囲ケースに外部機器を取り付け、取り付け時に接地する第２の取付部とを有し、前記第１の取付部と前記第２の取付部とをバスバーで接続する金属部品と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属部品は、
前記外囲ケースに前記回路基板を第１のねじで締結固定して取り付けるためのねじ座となり、前記回路基板の接地パターンと接続する、前記第１の取付部である金属支柱と、
前記外囲ケースに前記外部機器を第２のねじで締結固定して取り付けるためのねじ座となり、前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじを通じて接地する、前記第２の取付部である金属製のリング部と、
前記金属支柱と前記リング部とを接続する、前記バスバーである金属バスバーと、
を備えることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である冷却フィンとが締結固定することにより、前記回路基板の接地パターンが、前記金属部品を介して、前記冷却フィンの金属面に電気的に接続することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である筐体とが締結固定することにより、前記回路基板の接地パターンが、前記金属部品を介して、前記筐体の金属面に電気的に接続することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、個別の部品であり、前記金属バスバーの一端は、前記金属支柱の先端に設けられている突起部と固定され、前記金属バスバーの他端は、前記第２のねじで前記リング部に締結固定されていることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、一体成型した１つの部品であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、前記金属支柱と前記金属バスバーとが一体成型した部品、または前記金属バスバーと前記リング部とが一体成型した部品のいずれかであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体装置製造方法において、
半導体素子が内装されている外囲ケースに設けられている金属支柱に、制御回路が実装されている回路基板を第１のねじで締結固定した際に、前記回路基板の接地パターンを前記金属支柱に接続させ、
前記外囲ケースに設けられているリング部に、外部機器を第２のねじで締結固定した際に、前記外囲ケースから外部に突出した前記第２のねじの突出部分を接地させ、
前記金属支柱と前記リング部とを金属バスバーで接続して、半導体装置を製造する半導体装置製造方法。
【請求項９】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である冷却フィンとを締結固定して、前記回路基板の接地パターンを、前記冷却フィンの金属面に電気的に接続させることを特徴とする請求項８記載の半導体装置製造方法。
【請求項１０】
前記外囲ケースの外部に突出した前記第２のねじによって、前記外囲ケースと前記外部機器である筐体とを締結固定して、前記回路基板の接地パターンを、前記筐体の金属面に電気的に接続させることを特徴とする請求項８記載の半導体装置製造方法。
【請求項１１】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、個別の部品であり、前記金属バスバーの一端は、前記第１のねじで前記金属支柱に締結固定させ、前記金属バスバーの他端は、前記第２のねじで前記リング部に締結固定させることを特徴とする請求項８記載の半導体装置製造方法。
【請求項１２】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、一体成型した１つの部品であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置製造方法。
【請求項１３】
前記金属支柱、前記リング部および前記金属バスバーは、前記金属支柱と前記金属バスバーとが一体成型した部品、または前記金属バスバーと前記リング部とが一体成型した部品のいずれかであることを特徴とする請求項８記載の半導体装置製造方法。
【国際調査報告】
2013084589.tif 000015
2013084589.tif 000016
2013084589.tif 000017
2013084589.tif 000018