(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱板に絶縁層を介して形成した回路パターンに電力用半導体素子を実装した第１基板と、両面に配線回路を形成した第２基板と、上記放熱板を一側面に露出させて第１基板を保持しかつ上記電力用半導体素子に対向して配置した上記第２基板を保持する樹脂筐体と、第２基板における上記配線回路に接続され樹脂筐体外部へ導出される外部端子と，を備えた電力用半導体装置において、
樹脂筐体内に充填されるエポキシ樹脂である絶縁性樹脂と、
樹脂筐体内にて第１基板と第２基板との間に設けられる基板間接続端子と、をさらに備え、
基板間接続端子は、第１基板における上記回路パターン及び上記電力用半導体素子の少なくとも一方と、これらに対向する第２基板における上記配線回路とを電気的に接続し、かつ可撓性を有する板材で構成され、さらに全体が上記絶縁性樹脂で覆われた屈伸部を有する、
ことを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
上記基板間接続端子は、板材で形成され、第１基板における回路パターン及び電力用半導体素子とはんだで接続される接合部であって、基板間接続端子の板厚方向に基板間接続端子を貫通する穴が形成されたはんだ接合部を有する、請求項１記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
第２基板は、第１基板よりも小さい面積を有し、第２基板の全面で上記放熱板と対向する、請求項１又は２記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
上記絶縁性樹脂は、硬質エポキシ樹脂である、請求項１から３のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
上記絶縁性樹脂を覆って上記樹脂筐体の側面を形成する蓋をさらに備え、この蓋は、第２基板において上記配線回路に対向する主面に接触する当接部を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力用半導体素子を組み合わせてインバータ回路などを構成する電力用半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電力用半導体装置は、放熱性に優れた絶縁基板上に電力用半導体素子を実装し、電力用半導体素子から例えばアルミワイヤなどで配線を行うことで回路を構成し、この回路と、絶縁基板を支持する樹脂筐体に設けられた外部端子とが電気的に接続されている。
【０００３】
このような構造にあっては、絶縁基板上で配線し、かつ樹脂筐体の外部端子へ配線を行うため、高価である絶縁基板の面積が大きくなりコストアップすると共に、電力用半導体装置の外形も大きくなるという課題がある。よって、電力用半導体装置の小型化が検討されてきた。
【０００４】
装置小型化の手法として、例えば、絶縁基板上の配線パターンに外部端子を実装し、この外部端子の先端面を露出させるように樹脂封止することで、外部端子を絶縁基板面積内から取り出す構造が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、アルミワイヤの配線面積を削減する構造として、半導体素子の面に固着され、かつプリント基板に固着されたインプラントピンを用い、かつインプラントピンと電気的に接続された外部端子を取り出す構造が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８４５２４号公報（図１）
【特許文献２】特開２０１１−１４２１２４号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の各特許文献に開示される構造では、特に多数の半導体素子が搭載される３相インバータ回路などの複雑な回路構成の装置にあっては、絶縁基板上へはんだ付けしたときに生じた半導体素子の傾きや、絶縁基板の反りに起因して、外部端子の高さにバラツキが発生する。このようなバラツキを吸収するために、はんだなどの接合材を多く供給する、あるいはピンの高さを調整する等の手当が必要となり、電力用半導体装置の生産性向上に対して問題があった。
また、プリント基板を用いた場合には、半導体素子が実装されその動作中に高温になる絶縁基板と、比較的温度上昇が起こり難いプリント基板との熱変形差に起因した応力が端子接続部に作用することから、電力用半導体装置の高温環境での使用や、長期の動作信頼性の確保に対しても問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、従来に比べて生産性が高く、長期にわたる動作信頼性を確保可能な電力用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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様における電力用半導体装置は、放熱板に絶縁層を介して形成した回路パターンに電力用半導体素子を実装した第１基板と、両面に配線回路を形成した第２基板と、上記放熱板を一側面に露出させて第１基板を保持しかつ上記電力用半導体素子に対向して配置した上記第２基板を保持する樹脂筐体と、第２基板における上記配線回路に接続され樹脂筐体外部へ導出される外部端子と，を備えた電力用半導体装置において、樹脂筐体内に充填される絶縁性樹脂と、樹脂筐体内にて第１基板と第２基板との間に設けられる基板間接続端子と、をさらに備え、基板間接続端子は、第１基板における上記回路パターン及び上記電力用半導体素子の少なくとも一方と、これらに対向する第２基板における上記配線回路とを電気的に接続し、かつ可撓性を有する屈伸部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の第１態様における電力用半導体装置によれば、互いに対向する第１基板と第２基板との間に基板間接続端子が設けられ、この基板間接続端子は屈伸部を有する。よって、第１基板の反りや電力用半導体素子の傾きが存在する場合でも、屈伸部がこれらを吸収可能なことから、これらの影響を受けることなく、第１基板における回路パターン及び電力用半導体素子の少なくとも一方と第２基板における配線回路とは、電気的に接続可能となる。よって、電力用半導体装置の組み立てが容易になり、生産性を向上させることができる。さらに、第１基板と第２基板との間の熱変形差を基板間接続端子の屈伸部で吸収することができ、電力用半導体装置の長期にわたる電気接続の信頼性向上も達成することができる。また、第１基板に電力用半導体素子が実装され、第１基板の回路パターンと第２基板の配線回路とが基板間接続端子によって電気的に接続され、配線回路から外部端子を樹脂筐体の外部へ導出したことから、第１基板の面積を縮小でき、電力用半導体装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図２】図１に示す絶縁基板に形成した回路パターンを示す平面図である。
【図３】図１に示すプリント基板に形成した配線回路のパターンを示す平面図である。
【図４】図１に示す可撓性端子の側面図である。
【図５】図１に示す可撓性端子の変形例における側面図である。
【図６】図１に示す可撓性端子の別の変形例における側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる電力用半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態である電力用半導体装置について、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００の断面図であり、また図２は、電力用半導体装置１００の絶縁基板１に構成された回路の平面図であり、図３は、プリント基板７に構成された配線回路７ａのパターンを示す平面図である。尚、絶縁基板１は、第１基板の一例に相当し、プリント基板７は、第２基板の一例に相当する。第１基板及び第２基板は、実施形態のものに限定されるものではなく、特に熱膨張率に差がある２種類の基板が相当し、以下に説明するように、このような基板の場合に本発明はさらに効果的となる。しかしながら、第１基板及び第２基板は、熱膨張率にほとんど差がないような基板であってもよい。
【００１４】
電力用半導体装置１００に用いられる絶縁基板１は、主面の面積８０ｍｍ×４０ｍｍであり、厚み２ｍｍの放熱板としてのＡｌ板１ａ、高熱伝導のセラミックフィラーを混合した厚み０．１５ｍｍの絶縁層１ｂ、厚み７０μｍのアルミニウムからなる回路パターン１ｃが積層されて形成された、所謂メタルベース基板である。
【００１５】
回路パターン１ｃには、図２に示すような配置形態にて、はんだ２を用いて、ＩＧＢＴ３（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）及びＦＷＤｉ４（フリーホイーリングダイオード）がそれぞれ接合されている。尚、ＩＧＢＴ３及びＦＷＤｉ４は、電力用半導体素子の一例に相当する。
【００１６】
ＩＧＢＴ３は、主面の面積７ｍｍ×７ｍｍ、厚み２５０μｍからなり、その表面には、制御電極であるゲート電極と主電極であるエミッタ電極とを有し、その裏面には、回路パターン１ｃとはんだ付けされる主電極であるコレクタ電極を有する。ＩＧＢＴ３のゲート電極は、Ａｌワイヤ５を用いて回路パターン１ｃに電気的に接続されている。
ＦＷＤｉ４は、主面の面積７ｍｍ×５ｍｍ、厚み２５０μｍからなり、その表面には、主電極であるアノード電極を、その裏面には、回路パターン１ｃとはんだ付けされる主電極であるカソード電極を有する。
【００１７】
図１に示すように、絶縁基板１に実装されたＩＧＢＴ３等の電力用半導体素子に平行または略平行にプリント基板７が配置される。プリント基板７は、本実施形態では面積９０ｍｍ×５０ｍｍの材質ＦＲの基材７ｂの両面に配線回路が形成され、ＩＧＢＴ３等の電力用半導体素子に対面した表面には、図３に示すようなパターンの配線回路７ａが形成されている。
【００１８】
互いに対向して配置される絶縁基板１とプリント基板７との間には、両者間の電気的接続を行い、基板間接続端子に相当する可撓性端子６が設けられる。このような可撓性端子６は、本実施形態では短冊状の板材で構成され、一例として厚み０．５ｍｍ、幅３ｍｍの黄銅板を、例えば図４に示すように、折り重ねるように屈曲させた屈伸部６１を形成した端子である。このような可撓性端子６の一端部６２（図４）は、回路パターン１ｃ、ＩＧＢＴ３のエミッタ電極、及びＦＷＤｉ４のアノード電極に、はんだ（図示せず）を用いて電気的、機械的に固定される。また、可撓性端子６の他端部６３（図４）は、プリント基板７の配線回路７ａに、Ａｇフィラーが混合されている導電性接着剤（図示せず）によって電気的に接続される。このようにして可撓性端子６は、絶縁基板１とプリント基板７との間で、屈伸部６１によって伸縮されて配置される。
【００１９】
また、回路パターン１ｃ、ＩＧＢＴ３のエミッタ電極、及びＦＷＤｉ４のアノード電極と接続される可撓性端子６は、本実施形態ではそれぞれ同一形状である。一方、ＩＧＢＴ３のゲート電極に接続される可撓性端子６は、エミッタ電極用の端子に比べて小さい端子を使用している。勿論、このような構成に限定されず、例えば電流容量の小さい電力用半導体装置にあっては、ゲート電極及びエミッタ電極共に、同一形状の可撓性端子６を用いても構わない。
【００２０】
プリント基板７において、可撓性端子６が接続された配線回路７ａには、外部端子８がはんだ付けされ、配線回路７ａに対向する、プリント基板７の対向面側へ導出されている。
【００２１】
絶縁基板１及びプリント基板７の外縁部分には、図１に示すように、主にＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）からなる樹脂筐体９が取り付けられ、樹脂筐体９と、絶縁基板１及びプリント基板７とは、シリコーン接着剤（図示せず）で接着される。絶縁基板１が取り付けられた状態において、樹脂筐体９の一側面９ａには、絶縁基板１のＡｌ板１ａが面一の状態で露出する。この露出したＡｌ板１ａには、装置外部への放熱のために放熱グリースを介してヒートシンク（共に図示せず）が接続される。このため樹脂筐体９には、ヒートシンク取付用のネジを通すための取付穴（図示せず）が形成されている。
また、樹脂筐体９の内側には、絶縁基板１とプリント基板７との隙間からプリント基板７の上面を覆う部分まで、空間放電、沿面放電に対する絶縁封止用のシリコーンゲル１１が注入される。さらに、樹脂筐体９の他方側面９ｂには、ＰＰＳからなり外部端子８の導出部を形成した蓋１０が取り付けられる。
【００２２】
絶縁基板１、プリント基板７、及び樹脂筐体９の接着工程は、次のように行う。つまり、絶縁基板１、ＩＧＢＴ３、ＦＷＤｉ４、及び可撓性端子６の一端部６２をはんだ付けし、ＩＧＢＴ３のゲート電極にアルミニウムワイヤ５を接続し、樹脂筐体９と、絶縁基板１及びプリント基板７との接着部にシリコーン接着剤を塗布し、さらに、可撓性端子６の他端部６３との接続部に導電性接着剤を塗布したプリント基板７を重ねて、これらを加熱硬化させることで接着される。その際、可撓性端子６の屈伸部６１による反発力でプリント基板７が撓まないように、可撓性端子６のばね定数、押しつけ量が選定される。
以下には、電力用半導体装置１００をこのような構造とした理由について説明する。
【００２３】
即ち、従来技術説明で既に述べたように、絶縁基板１は、放熱性及び絶縁性を有する反面、電力用半導体装置の中では高価な部品であることから、その面積の縮小化が求められる。これには、配線面積の縮小化が効果的である。よって、本実施形態の電力用半導体装置１００では、絶縁基板１、及びＩＧＢＴ３等の電力用半導体素子の直上に配線を配置する方法、つまり絶縁基板１に積層するように、両面配線したプリント基板７を配置する方法が取られる。特に、本実施形態では、絶縁基板１における回路パターン１ｃの一部又は全部を、電力用半導体装置１００内のプリント基板７に形成することにより、絶縁基板１の面積を一層縮小する効果を得ている。また、プリント基板７を多層化することにより、プリント基板７の配線パターンと蓋１０とを変更するだけで、外部端子８の配置をニーズに合わせて変更することが可能となる。
【００２４】
一方、このように絶縁基板１とプリント基板７とを重ねて配置した構成においても、主としてＳｉからなる電力用半導体素子を絶縁基板１にはんだ付けすることで、絶縁基板１の主材料であるＡｌとＳｉとの熱膨張率差に起因する反りが絶縁基板１に発生する。また、ＩＧＢＴ３等の電力用半導体素子をはんだ付けするとき、電力用半導体素子を完全な水平状態にて接続することは困難である。また特に、面積が大きい半導体素子や、図２に示すように多数の素子及び接続点を有する半導体装置にあっては、はんだなどの接合材だけで、絶縁基板１とプリント基板７との間の距離のばらつきを吸収することは、困難である。
【００２５】
そこで、本実施形態では、絶縁基板１とプリント基板７とを電気的に接続する可撓性端子６に屈伸部６１を形成して可撓性を持たせた。屈伸部６１を設けることで、絶縁基板１とプリント基板７との距離を近付けるだけで、可撓性端子６が撓み、可撓性端子６自体の傾きを含めた高さのばらつきを吸収することができるとともに、すべての接点の接続を確実に行うことができる。よって、電力用半導体装置１００の組立性及び生産性の向上を図ることができる。
【００２６】
また、電力用半導体装置１００では、ＩＧＢＴ３等の電力用半導体素子は発熱し、その放熱板として機能する、絶縁基板１のＡｌ板１ａは、上記発熱伴い熱膨張する。一方、絶縁基板１に積層して配置されるプリント基板７において発生する熱は、電流によるジュール熱が主である。よって、絶縁基板１とプリント基板７との間には温度差が発生し、かつ両者の熱膨張率も異なる。したがって、絶縁基板１とプリント基板７とを接続する可撓性端子６には、基板の主面平行方向、つまり絶縁基板１及びプリント基板７の板厚方向２０に直交する基板長手方向２１に熱応力が発生する。この熱応力は、可撓性端子６自体、及び可撓性端子６と、各基板１、７の回路との接続部における劣化を促進する原因になる。しかしながら、本実施形態では、可撓性端子６が屈伸部６１で変形可能なことから、上記劣化を効果的に緩和することができる。
【００２７】
また、電力用半導体装置１００内のシリコーンゲル１１や基板間を接続する可撓性端子６の熱膨張によっても、絶縁基板１とプリント基板７との間の距離を離す方向、つまり板厚方向２０に応力が加わる。しかしながら、可撓性端子６が屈伸部６１で撓むことによって、回路との接続部に作用する引き剥し応力は、緩和され、電力用半導体装置１００の動作信頼性の向上にも寄与することができる。
したがって、本実施形態の電力用半導体装置１００は、高温環境下や長時間使用に適した電力用半導体装置である。
【００２８】
上述の効果を発揮する可撓性端子６の形状は、本実施形態における形状に限定されず、可撓性及び電気抵抗を阻害しない形状であればどのような形態も適用可能である。但し、可撓性端子６として板材を使用する場合、屈伸部６１は、本実施の形態で図４に示すＭ字のように、３個以上の折り曲げ回数を有する、つまり３個以上の折り曲げ部を有するのが望ましい。
【００２９】
その理由としては、折り曲げ回数が２回である例えばＺ字形状の場合には、先に一端を固定し、その後に他端を接続するときに、他端の平面方向における位置合わせが難しくなる、つまり他端において平面方向の位置ずれが生じやすいという欠点があるからである。
【００３０】
また、図５に示すように、対向する２方向から曲げた形状、例えば２つのＭ字を結合させた形状を採ることもできる。このような可撓性端子では、例えば半導体素子上ではんだ付けするときの接合面積は増すが、はんだ付けするまでの可撓性端子の設置姿勢が安定し、かつ半導体素子内での電流が分散されることから、半導体素子の最大温度が抑制され、より高い電流で動作が可能となる。
【００３１】
また、可撓性端子６がはんだ付けで接合される場合、図４及び図５に示すように、はんだ付けされる可撓性端子６の例えば一端部６２には、電極や回路パターンと接触する接触面６２ａに対して直交方向へ一端部６２から突出する突起６４を形成しておくのが好ましい。突起６４を設けることで、例えば一端部６２がはんだ付けされるとき、突起６４にフィレットが形成され、はんだのぬれ力が釣り合い、可撓性端子６が傾きにくくなるというメリットが得られる。
【００３２】
さらには、可撓性端子６の一端部６２及び他端部６３に相当する接合部、特に、はんだ付けされる方のはんだ接合部には、図６に示すように、接合部を貫通する貫通穴６５を設けることができる。貫通穴６５を設けることで、はんだが貫通穴６５内に進入して、はんだの表面積が減少する。よって、接合部つまり一端部６２及び他端部６３と、電極や回路パターンとの隙間におけるはんだ厚が薄くなり、可撓性端子６の傾きを抑制する効果が発揮される。
【００３３】
また、可撓性端子６の配置方向は、熱変形の影響を考慮すると変形が容易となるように、図１に示すように、絶縁基板１及びプリント基板７の基板長手方向２１へ、屈伸部６１の凸部６１ａ（図４）を突出させるのが好ましい。
一方、あらゆる方向への変形に対応するためには、図４に示すように屈伸部６１の第１部６１ｂ及び第２部６１ｃを同一面で折り返すのではなく、第１部６１ｂと第２部６１ｃとを互いに異なる方向へねじる形態、例えば９０度直交する方向へ第１部６１ｂ及び第２部６１ｃを折り返す形態が好ましい。このような形態を採ることで、可撓性を維持しつつ、絶縁基板１とプリント基板７との熱変形差を吸収することが可能となる。
【００３４】
また、可撓性端子６の材質としては、本実施の形態で示した黄銅の他、りん青銅も使用可能である。また、可撓性端子６を接合する構造であるため、充分な反発力が必要でない場合や、大電流を通電する場合には、無酸素銅を使用することも可能である。
【００３５】
本実施の形態で示した効果については、ここで示した材料の他、電力用半導体装置で一般的に用いられる材料を使用しても同様の効果が得られる。例えば、絶縁基板としてメタルベース基板の代わりに、ＡｌＮやＡｌ２Ｏ３などの放熱性に優れるセラミックスに、Ｃｕパターンを貼り付けたセラミック基板や、セラミック基板をＣｕやＡｌなどの高放熱金属ブロックにはんだ付けなどで固着し、放熱性を向上させたものを使用しても良い。
【００３６】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置２００の断面図である。電力用半導体装置２００の基本的な構成は、実施の形態１の電力用半導体装置１００と同様であり、個々の構成の詳細な説明は省略する。
本実施の形態における電力用半導体装置２００と電力用半導体装置１００との相違点は、絶縁基板１がプリント基板７よりも大きい面積で構成される点である。具体的には、絶縁基板１は、本例では１００ｍｍ×６０ｍｍに拡大されている。
以下に、このような構造を採る理由について説明する。
【００３７】
特に、電力用半導体装置の扱う電流が大きくなると、接続部の電気抵抗を抑制するため、可撓性端子６と、絶縁基板１及びＩＧＢＴ３やＦＷＤｉ４との接続と同様に、可撓性端子６とプリント基板７の配線回路７ａとの接続もはんだで接合されるほうが良い。このような構成において、実施の形態１の構造では、樹脂筐体９の耐熱性が不足し、可撓性端子６の両端のはんだ付けは困難である。
【００３８】
そこで、予め、可撓性端子６の両端部６２，６３を、それぞれ電極や配線回路７ａとはんだ付けして、絶縁基板１とプリント基板７とを積層した構造を作製する。ここで、プリント基板７は、絶縁基板１よりも小さいことから、積層構造を作製後、プリント基板７側から樹脂筐体９を被せることができ、実施の形態１の電力用半導体装置１００と同様の構造を容易に形成することができる。またこのとき、絶縁基板１とプリント基板７とは可撓性端子６で接続されていることから、絶縁基板１及びプリント基板７の各表面と、樹脂筐体９の平坦面とを接触させるだけで、絶縁基板１とプリント基板７との平行を保つことができ、さらに、外部端子８の先端の高さを揃えることも容易になる。このように、基板面積の変更と可撓性端子６とを組み合わせることによって、電力用半導体装置の組立性を向上させることができる。
【００３９】
また、絶縁基板１の面積を大きくする構成では、前述の実施の形態１で示した、樹脂筐体９に設けるヒートシンク用の取り付け穴を絶縁基板１に設けることもできる。これにより、絶縁基板１とヒートシンクとを直接に接続することができ、大きな締結力を得ることができる。よって、電力用半導体装置２００の放熱性を向上させることができる。かかる効果は、電力用半導体装置２００が扱う電流の拡大にも有効である。
【００４０】
このような効果を発揮するために、絶縁基板１は、前述の実施の形態１で述べたようなセラミック基板を用いる構造でも構わない。その際、セラミック基板は、回路パターン１ｃを構成する最小限の面積としてプリント基板７の面積よりも小さくて良く、ヒートシンクに相当する高放熱金属ブロックをプリント基板７より大きくすれば良い。
【００４１】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置３００の断面図である。電力用半導体装置３００の基本的な構成は、実施の形態１の電力用半導体装置１００と同様であり、個々の構成の詳細な説明は省略する。
本実施の形態における電力用半導体装置３００と電力用半導体装置１００との相違点は、絶縁封止のために樹脂筐体９内に注入する材料について、シリコーンゲル１１ではなく、曲げ弾性率１４ＭＰａのエポキシ樹脂１１ａを用いる点である。
以下に、このような構造を採る理由について説明する。
【００４２】
封止樹脂としてのエポキシ樹脂１１ａは、熱伝導性フィラーを混合することで放熱性が向上すると共に、電力用半導体装置３００内の部品に対して強固に接着する。これにより、ＩＧＢＴ３やＦＷＤｉ４からの発熱の一部を樹脂筐体９内に放熱することができ、特に、瞬間的な過電流が流れたときのＩＧＢＴ３等の半導体素子の熱破壊を抑制する効果を発揮することができる。
さらには、プリント基板７と同等の弾性率を有するエポキシ樹脂１１ａを用いることにより、電力用半導体装置３００全体の温度上昇や、ＩＧＢＴ３等の半導体素子の発熱による温度上昇で発生する反りや熱応力を抑制することができる。よって、電力用半導体装置３００の温度サイクルなどの長期使用に関する信頼性が向上する。
【００４３】
また、本実施の形態３では、実施の形態１で説明した、絶縁基板１とプリント基板７とが板厚方向２０に離れることで接合部に作用する応力を可撓性端子６が緩和するという効果は、エポキシ樹脂１１ａの充填により失われる。しかしながら、可撓性端子６との接合部を含む構成部品は、エポキシ樹脂１１ａで拘束されることから、電力用半導体装置３００の信頼性への影響は無い。また、板材を折り曲げて形成される可撓性端子６は、その表面積が大きいことから、エポキシ樹脂１１ａが剥離しにくく、かつ剥離の影響を受けにくいことから、可撓性端子６との組み合せも信頼性向上には好適である。
【００４４】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４にかかる電力用半導体装置４００の断面図である。電力用半導体装置４００の基本的な構成は、実施の形態１の電力用半導体装置１００と同様であり、個々の構成の詳細な説明は省略する。
本実施の形態における電力用半導体装置４００と電力用半導体装置１００との相違点は、蓋１０に、プリント基板７と当接する当接部１０ａを複数設けた点である。この構成によって、樹脂筐体９に蓋１０が取り付けられた状態において、各当接部１０ａはプリント基板７に接触し、プリント基板７を概ね平坦に維持することができる。
以下に、このような構造を採る理由について説明する。
【００４５】
１本の可撓性端子６で扱う電流が大きくなると、可撓性端子６の断面積は増加し、それにより、可撓性端子６のばね定数は増加する。このような大きいばね定数を有する可撓性端子６が設けられた構成において、プリント基板７を、その外縁部分のみで樹脂筐体９に保持したときには、可撓性端子６の反発力によってプリント基板７に反りが発生して大きな歪みが生じる。よって、プリント基板７の配線回路７ａの剥離など、プリント基板７にダメージが発生することが懸念される。
このようなプリント基板７の反りに対して、蓋１０の全面でプリント基板７を支持することも可能であるが、プリント基板７の上面への封止材料の流入が阻害されることが懸念される。
【００４６】
そこで、蓋１０に部分的に設けた当接部１０ａをプリント基板７に接触させることによって、可撓性端子６を押し縮める方向へプリント基板７を押下し、プリント基板７の反りを抑制する。これにより、断面積の大きい可撓性端子６を使用することが可能となる。
【００４７】
当接部１０ａの配置は、図９に示すように、基板長手方向２１において、可撓性端子６に対向する位置が好ましい。しかしながらこれに限定されず、プリント基板７の曲げ応力が低減できるように、可撓性端子６の周辺位置や、あるいは可撓性端子６の設置位置にかかわらず等ピッチでの均一配置など、自由に選択可能である。
【００４８】
また、当接部１０ａは、プリント基板７に形成した回路パターン間の電気的絶縁を確保するため、それ自体を絶縁性材料で構成してもよいが、プリント基板７からの放熱性を付与するためにＡｌやＣｕなどの金属材料で形成して、その表面にポリイミドやエポキシなどの絶縁材料を塗布して絶縁性を確保する構成がより好ましい。
また、蓋１０は、比較的成形しやすい形状であるので、放熱性フィラーを多く充填した高熱伝導の樹脂材料を使用することが可能である。したがって、当接部１０ａを含めて蓋１０を高熱伝導の樹脂材料で成形することで、通電にてプリント基板７の回路から発生するジュール発熱を、蓋１０で構成される電力用半導体装置４００の表面から放熱することができる。その結果、プリント基板７の回路に通電可能な電流を増大することができるという効果も得られる。
【００４９】
以上説明した各実施の形態を適宜組み合わせた構成を採ることもできる。このような構成では、各実施の形態にて奏する効果が組み合わされる。
【符号の説明】
【００５０】
１  絶縁基板、１ａ  Ａｌ板、１ｂ  絶縁層、１ｃ  回路パターン、
３  ＩＧＢＴ、４  ＦＷＤｉ、
６  可撓性端子、６１  屈伸部、６２  一端部、６３  他端部、６５  貫通穴、
７  プリント基板、７ａ  配線回路、８  外部端子、９  樹脂筐体、
１０  蓋、１０ａ  当接部、１１  シリコーンゲル、１１ａ  エポキシ樹脂、
２０  板厚方向、
１００，２００，３００，４００  電力用半導体装置。
【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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