(57)【要約】【課題】パワーモジュール側の樹脂ハウジングに予めターミナルピンを設置しないこととする新規な構造について提案する。【解決手段】パワーモジュール１と基板２をターミナルピン４・４を介して接続して構成するインテリジェント・パワー・モジュール１０であって、前記パワーモジュール１の樹脂ハウジング３・３には、ターミナルピン４・４を挿入するためのハウジング側ピン挿入穴２７・２７が設けられ、前記基板２のコネクタ５・５には、前記ターミナルピン４・４を挿入するためのコネクタ側ピン挿入穴６・６が設けられ、前記パワーモジュール１に前記基板２を載置した状態で、ハウジング側ピン挿入穴２７とコネクタ側ピン挿入穴６が連通され、前記コネクタ側ピン挿入穴６の反パワーモジュール１側の開口より、コネクタ側ピン挿入穴６、及び、ハウジング側ピン挿入穴２７に対して、ターミナルピン４・４が挿入される。【選択図】図１
2008103639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーモジュールと基板をターミナルピンを介して接続して構成するインテリジェント・パワー・モジュールの構造であって、
前記パワーモジュールの樹脂ハウジングには、前記ターミナルピンを挿入するためのハウジング側ピン挿入穴が設けられ、
前記基板のコネクタには、前記ターミナルピンを挿入するためのコネクタ側ピン挿入穴が設けられ、
前記パワーモジュールに前記基板を載置した状態で、前記ハウジング側ピン挿入穴と前記コネクタ側ピン挿入穴が連通され、
前記コネクタ側ピン挿入穴の反パワーモジュール側の開口より、前記コネクタ側ピン挿入穴、及び、前記ハウジング側ピン挿入穴に対して、前記ターミナルピンが挿入される構成とする、インテリジェント・パワー・モジュールの構造。
【請求項２】
前記樹脂ハウジングには、前記パワーモジュールに設置されるパワー半導体チップと電気的に接続されるターミナルが設けられ、
前記ターミナルピンは、前記ターミナルに当接するまで挿入され、当接した状態にてはんだ付けされる、
ことを特徴とする請求項１に記載のインテリジェント・パワー・モジュールの構造。
【請求項３】
前記樹脂ハウジングのハウジング側ピン挿入穴には、前記樹脂ハウジングの外縁の側に開放される開口部が構成されており、この開口部から、前記はんだ付けを可能とする、
ことを特徴とする請求項２に記載のインテリジェント・パワー・モジュールの構造。
【請求項４】
パワーモジュールに基板を載置し、前記パワーモジュールのハウジング側ピン挿入穴と、前記基板のコネクタ側ピン挿入穴を連通させる工程と、
前記連通した穴にターミナルピンを挿入し、ターミナルピンの挿入先端を前記ハウジング側ピン挿入穴の底部にあるターミナルに当接させる工程と、
前記ターミナルピンと前記ターミナルとをはんだ付けする工程と、
を有するインテリジェント・パワー・モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記はんだ付けは、
前記樹脂ハウジングの外縁の側に開放される開口部から行われる、
ことを特徴とする、請求項４に記載のインテリジェント・パワー・モジュールの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーモジュールと基板とをターミナルピンを介して接続して構成するインテリジェント・パワー・モジュールにおいて、前記ターミナルピンに関連する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のインテリジェント・パワー・モジュールは、例えば、図３（ａ）（ｂ）に示すようにして組み立てられる。
即ち、パワーモジュール１Ａに対して上方から基板２Ａを設置する際に、パワーモジュール１Ａにある樹脂ハウジング３Ａ・３Ａに埋設されて上方に突出するターミナルピン４Ａ・４Ａが、前記基板２Ａに設けたコネクタ５Ａ・５Ａのコネクタ側ピン挿入穴６Ａ・６Ａに挿入され、その後、コネクタ側ピン挿入穴６Ａ・６Ａに挿入されたターミナルピン４Ａ・４Ａがコネクタ５Ａ・５Ａの電極に対してはんだ付けされることとしている。
このように、パワーモジュール１Ａと基板２Ａとをターミナルピン４Ａ・４Ａにて接続することにより、インテリジェント・パワー・モジュール１０Ａ（ＩＰＭ）が構成されることとしている。
【０００３】
また、図３（ａ）（ｂ）に示されるように、樹脂ハウジング３Ａ・３Ａにターミナルピン４Ａ・４Ａ（制御端子）を設けた構造について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、図３（ａ）（ｂ）に示されるような従来の構造では、樹脂ハウジング３Ａ・３Ａにターミナルピン４Ａ・４Ａが埋設される構造としており、パワーモジュール１Ａの製作時において、ターミナルピン４Ａに残留する機械的応力や、樹脂ハウジング３Ａ・３Ａの加工時の熱履歴による樹脂変形といったことが原因で、ターミナルピン４Ａの先端の絶対位置や、基板２Ａに対する相対位置が変更されることが考えられる。つまり、ターミナルピン４Ａの先端の位置精度が低下することが考えられる。
【０００５】
このため、仮に、パワーモジュール１Ａと、基板２Ａの相対位置関係を正確に設定した場合でも、ターミナルピン４Ａの先端の位置精度が低下してしまうと、ターミナルピン４Ａをコネクタ側ピン挿入穴６Ａ内へと挿入できないという問題が生じることが考えられる。
また、仮に挿入できたとしても、ターミナルピン４Ａの先端の位置精度が低下しているときでは、ターミナルピン４Ａがコネクタ側ピン挿入穴６Ａの内壁と擦れるなどしてカスが発生し、このカスがはんだ付けの際に燃え、焦げが発生するといった問題が生じることが考えられる。
さらに、以上に述べたターミナルピン４Ａ・４Ａの先端の位置精度の問題により、基板２Ａの組み付けを手作業で行う必要があり、自動化実現のための障害となっているという現状がある。
【特許文献１】特開２００２−２０３９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上の問題に鑑み、パワーモジュール側の樹脂ハウジングに予めターミナルピンを設置しないこととする新規な構造について提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、パワーモジュールと基板をターミナルピンを介して接続して構成するインテリジェント・パワー・モジュールの構造であって、前記パワーモジュールの樹脂ハウジングには、前記ターミナルピンを挿入するためのハウジング側ピン挿入穴が設けられ、前記基板のコネクタには、前記ターミナルピンを挿入するためのコネクタ側ピン挿入穴が設けられ、前記パワーモジュールに前記基板を載置した状態で、前記ハウジング側ピン挿入穴と前記コネクタ側ピン挿入穴が連通され、前記コネクタ側ピン挿入穴の反パワーモジュール側の開口より、前記コネクタ側ピン挿入穴、及び、前記ハウジング側ピン挿入穴に対して、前記ターミナルピンが挿入される構成とする、インテリジェント・パワー・モジュールの構造とするものである。
【０００９】
請求項２においては、前記樹脂ハウジングには、前記パワーモジュールに設置されるパワー半導体チップとボンディングワイヤを介して電気的に接続されるターミナルが設けられ、前記ターミナルピンは、前記ターミナルに当接するまで挿入され、当接した状態にてはんだ付けされることとするものである。
【００１０】
請求項３においては、前記樹脂ハウジングのハウジング側ピン挿入穴には、前記樹脂ハウジングの外縁の側に開放される開口部が構成されており、この開口部から、前記はんだ付けを可能とするものである。
【００１１】
請求項４においては、パワーモジュールに基板を載置し、前記パワーモジュールのハウジング側ピン挿入穴と、前記基板のコネクタ側ピン挿入穴を連通させる工程と、前記連通した穴にターミナルピンを挿入し、ターミナルピンの挿入先端を前記ハウジング側ピン挿入穴の底部にあるターミナルに当接させる工程と、前記ターミナルピンと前記ターミナルとをはんだ付けする工程と、を有するインテリジェント・パワー・モジュールの製造方法とするものである。
【００１２】
請求項５においては、前記はんだ付けは、前記樹脂ハウジングの外縁の側に開放される開口部から行われることとするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
請求項１においては、パワーモジュールに基板を載置した後にターミナルピンを挿入することとしているため、従来構造におけるターミナルピンの位置精度の確保が不要となり、この位置精度に関連して生じる不具合を回避できる。
【００１５】
請求項２においては、他の部材を必要とすることなく、ターミナルピンのみを用いて、前記コネクタと前記ターミナルとを接続することができる。
【００１６】
請求項３においては、はんだ付けの加工を容易に実施することが可能となり、高い生産効率を確保できるようになる。
【００１７】
請求項４においては、パワーモジュールに基板を載置した後にターミナルピンを挿入することとしているため、従来構造におけるターミナルピンの位置精度の確保が不要となり、この位置精度に関連して生じる不具合を回避できる。
【００１８】
請求項５においては、はんだ付けの加工を容易に実施することが可能となり、高い生産効率を確保できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、実施の形態を説明する。
図１は、インテリジェント・パワー・モジュール１０の組み立て前の各部材について示すものであり、大きくパワーモジュール１、基板２、ターミナルピン４・４の三種の部材から構成される。
【００２０】
まず、図１に示すごとく、パワーモジュール１について、金属ベース２１（放熱板）上にセラミック基板２２・２２が配置され、その上にパワー半導体チップ２３・２３・・・が配置される。金属ベース２１とセラミック基板２２・２２の間や、セラミック基板２２・２２とパワー半導体チップ２３・２３・・・の間等に、はんだ接合層２４・２４・・・が配設される。
【００２１】
また、図１に示すごとく、前記パワー半導体チップ２３・２３・・・は、ボンディングワイヤ２５・２５・・・等を介してターミナル２６・２６に接続される。このターミナル２６・２６は、前記金属ベース２１上の樹脂ハウジング３・３に設置されている。また、この樹脂ハウジング３・３は、パワーモジュール１の取り囲むように構成されており、この樹脂ハウジング３・３で囲んだ内部の空間は、前記ボンディングワイヤ２５・２５・・・による配線後、ゲルによる封止が行われる。
【００２２】
また、図１に示すごとく、樹脂ハウジング３・３には、前記ターミナル２６・２６において、前記ターミナルピン４・４を上側から挿入するための複数のハウジング側ピン挿入穴２７・２７が設けられている。また、各ハウジング側ピン挿入穴２７・２７は、それぞれその外側、即ち、パワーモジュール１の外縁Ｍの側が開口されており、この外縁Ｍの側の開口部２８（スリット）から前記ターミナル２６・２６とターミナルピン４・４とのレーザはんだ付けを可能としている。
【００２３】
また、図２（ａ）に示すごとく、このハウジング側ピン挿入穴２７・２７は、樹脂ハウジング３において、前記ターミナル２６に対応する位置において、挿入されるターミナルピン４・４の本数に応じて複数箇所に形成されるものであり、側面視においては、このハウジング側ピン挿入穴２７・２７により、縦長のスリット（開口部２８）が形成されるようになっている。
【００２４】
また、図１に示すごとく、パワーモジュール１の上に、基板２が位置合わせされることとしている。この基板２は、パワーモジュール１を制御するための制御基板である。
また、この基板２には、前記ターミナル２６・２６に対応する位置に、コネクタ５・５が設けられている。このコネクタ５・５には、前記ターミナルピン４・４の本数に応じた数のコネクタ側ピン挿入穴６・６が図において上下方向に貫通して形成されている。
【００２５】
そして、図２（ａ）に示すごとく、パワーモジュール１に基板２を位置合わせした状態においては、コネクタ５・５側の各コネクタ側ピン挿入穴６・６は、樹脂ハウジング３・３側の各ハウジング側ピン挿入穴２７・２７に対し、それぞれ個別に連通して一連の穴（連通した穴）が形成されるようになっており、このようにして形成される各穴に、それぞれ、ターミナルピン４・４が個別に挿入されることとしている。尚、この構成により、個別に連通する一連の穴を形成することにより、各ターミナルピン４・４の絶縁を確保することができる。
【００２６】
以上のように構成し、図２（ａ）〜（ｃ）に示す順番によって、インテリジェント・パワー・モジュールの組み付けが行われる。この各図２（ａ）〜（ｃ）においては、側面断面図を左側に示し、その側面断面図を右から見た図を右側に示している。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示すごとく、既に完成されたパワーモジュール１と基板２を用意し、パワーモジュール１上の規定の位置に基板２を設置する。そして、このようにパワーモジュール１の規定の位置に基板２が設置された状態では、コネクタ５・５のコネクタ側ピン挿入穴６・６と、樹脂ハウジング３・３のハウジング側ピン挿入穴２７・２７とが、それぞれ個別に連通されることになる。
【００２８】
そして、前記コネクタ５・５のコネクタ側ピン挿入穴６・６の上方より、ターミナルピン４・４を挿入し、図２（ｂ）に示すごとく、各ターミナルピン４・４の先端を前記ターミナル２６・２６の上面に当接させる。
また、この状態で、各ターミナルピン４・４の後端は、コネクタ５・５の各コネクタ側ピン挿入穴６に設けられる各端子とはんだ付け可能な位置に配置されることとしている。
【００２９】
そして、図２（ｃ）に示すごとく、全てのターミナルピン４・４についての挿入を完了後、各ターミナルピン４・４について、前記樹脂ハウジング３・３の外縁Ｍの側の開口部２８・２８（スリット）より、レーザはんだ付け８が実施される。
また、各ターミナルピン４・４の後端と、前記コネクタ５・５の各端子とのレーザはんだ付け９が行われる。
そして、このレーザはんだ付け８・９により、各ターミナルピン４・４を介してターミナル２６・２６とコネクタ５・５が接続され、これにより、パワーモジュール１と基板２が接続されてインテリジェント・パワー・モジュール１０が完成される。
【００３０】
以上のように、本実施例は、図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すごとく、パワーモジュール１と基板２をターミナルピン４・４を介して接続して構成するインテリジェント・パワー・モジュール１０であって、前記パワーモジュール１の樹脂ハウジング３・３には、前記ターミナルピン４・４を挿入するためのハウジング側ピン挿入穴２７・２７が設けられ、前記基板２のコネクタ５・５には、前記ターミナルピン４・４を挿入するためのコネクタ側ピン挿入穴６・６が設けられ、前記パワーモジュール１に前記基板２を載置した状態で、前記ハウジング側ピン挿入穴２７と前記コネクタ側ピン挿入穴６が連通され、前記コネクタ側ピン挿入穴６の反パワーモジュール１側の開口より、前記コネクタ側ピン挿入穴６、及び、前記ハウジング側ピン挿入穴２７に対して、前記ターミナルピン４・４が挿入される構成とするものである。
【００３１】
この構成によれば、パワーモジュール１に基板２を載置した後にターミナルピン４・４を挿入することとしているため、従来構造におけるターミナルピンの位置精度の確保が不要となり、この位置精度に関連して生じる不具合を回避できる。
【００３２】
また、図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すごとく、前記樹脂ハウジング３・３には、前記パワーモジュール１に設置されるパワー半導体チップ２３・２３・・・とボンディングワイヤ２５・２５・・・等を介して電気的に接続されるターミナル２６・２６が設けられ、前記ターミナルピン４・４は、前記ターミナル２６・２６に当接するまで挿入され、当接した状態にてはんだ付けされることとしている。
【００３３】
この構成によれば、他の部材を必要とすることなく、ターミナルピン４・４のみを用いて、前記コネクタ５・５と前記ターミナル２６・２６とを接続することができる。
また、前記パワーモジュール１のパワー半導体チップ２３・２３・・・は、前記ターミナル２６・２６とボンディングワイヤ２５・２５・・・やテープ状の金属材等により電気的に接続されているが、該パワー半導体チップ２３・２３・・・とターミナル２６・２６との接続は、ターミナルピン４・４がまだ挿入されていない状態で行われるので、該ターミナルピン４・４とボンディングワイヤ２５・２５・・・やテープ状の金属材等のボンディングツールとが干渉することもなく、パワーモジュール１の組み立てを容易に行うことが可能となる。
【００３４】
また、図１及び図２（ａ）〜（ｃ）に示すごとく、前記樹脂ハウジング３・３のハウジング側ピン挿入穴２７・２７には、前記樹脂ハウジング３・３の外縁Ｍの側に開放される開口部２８が構成されており、この開口部２８から、前記はんだ付けを可能としている。
【００３５】
この構成では、はんだ付けの加工を容易に実施することが可能となり、高い生産効率を確保できるようになる。
【００３６】
そして、以上の構成によれば、従来構造において必要とされていたターミナルピン４・４の先端部の位置精度の確保が必要なくなるため、自動化による組み立てが可能となる。
また、特に大容量のパワーモジュールが数多く設置される設計においては、前記ターミナルピン４・４の本数は、百本〜数百本に上るものと考えられ、このターミナルピン４・４の本数の観点からも、本実施例の採用による自動化により得られるメリットは多大である。
【００３７】
また、従来構造のように、パワーモジュールの仕組み時においてターミナルピンが立ち上がっていると、ボンディングツールによるワイヤボンディングの際において、該ボンディングツールをターミナルピンと干渉させないように考慮しなければならないが、本実施例の構成では、パワーモジュールの仕組み時にはターミナルピンが存在しないため、このような問題を解消することができる。
【００３８】
さらに、従来構造では、ターミナルピンの設計において、前記位置精度の問題からある程度の撓みを許容する必要があったが、本実施例によれば、この撓みを考慮する必要がなくなるため、ターミナルピンの設計の自由度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の構成について示す断面図。
【図２】（ａ）は、基板をパワーモジュールに載置した状態について示す図、（ｂ）は、ターミナルピンを挿入した状態について示す図、（ｃ）は、はんだ付けを行った最終状態について示す図。
【図３】（ａ）は、従来構成における基板とパワーモジュールの構造について示す図、（ｂ）は、従来のインテリジェント・パワー・モジュールの構成について示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１    パワーモジュール
２    基板
３    樹脂ハウジング
４    ターミナルピン
５    コネクタ
６    コネクタ側ピン挿入穴
１０  インテリジェント・パワー・モジュール
【図１】
2008103639.tif 000003
【図２】
2008103639.tif 000004
【図３】
2008103639.tif 000005