(57)【要約】【課題】ケース型の電力用半導体装置において、生産性に優れ、かつケースの再利用が容易なリサイクル性に優れた電力用半導体装置を得る。【解決手段】電力用半導体素子及び制御用半導体素子をリードフレームの表主面に搭載してモールド樹脂で封止した樹脂パッケージと、樹脂パッケージから導出され、電力用半導体素子と電気的に接続された電力端子と、樹脂パッケージから導出され、制御用半導体素子と電気的に接続された制御端子と、樹脂パッケージと分離可能に構成され、樹脂パッケージを囲繞する筒状のケースとを有し、電力端子及び制御端子は、ケースに設けられたリード挿入口からそれぞれ導出され、電力端子のケースから導出された部分は、ケースの端面に沿って折り曲げられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子及び制御用半導体素子をリードフレームの表主面に搭載してモールド樹脂で封止した樹脂パッケージと、
前記樹脂パッケージから導出され、前記電力用半導体素子と電気的に接続された電力端子と、
前記樹脂パッケージから導出され、前記制御用半導体素子と電気的に接続された制御端子と、
前記樹脂パッケージと分離可能に構成され、前記樹脂パッケージを囲繞する筒状のケースとを有し、
前記電力端子及び前記制御端子は、前記ケースに設けられたリード挿入口からそれぞれ導出され、
前記電力端子の前記ケースから導出された部分は、前記ケースの端面に沿って折り曲げられていることを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
前記樹脂パッケージは、前記リードフレームの裏主面に配設され、外側面の一部が前記樹脂パッケージから露出しているヒートシンクを更に有することを特徴とする請求項１に記載の電力用半導体装置。
【請求項３】
前記ヒートシンクの外周縁は、前記樹脂パッケージの筐体の外周縁から突出し、前記ケースの開口端緑に嵌合されていることを特徴とする請求項２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクの外周縁は、前記樹脂パッケージの筐体の外周縁から突出し、前記ケースの開口端緑にボルトにより結合されていることを特徴とする請求項２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、電力用半導体素子及び制御用半導体素子をケースで囲繞するケース型の電力用半導体装置に関し、特に生産性に優れ、かつケースの再利用が容易なリサイクル性に優れた電力用半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用モータコントロールやサーボ用途に使用されるＩＧＢＴモジュール（InsuIated Gate Bipolar Transistor）は、ＩＰＭ化の要求が高くなっている。ここで、ＩＰＭは、電力を制御するパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴなどのパワーデバイスの駆動回路や自己保護機能を組み込んだパワーモジュールである。
【０００３】
民生用としてモールド型ＩＰＭが使用されている。このモールド型ＩＰＭは、ＩＣとパワー半導体チップ（ＩＧＢＴ、ダイオード）をＣｕフレームにダイマウントし、エポキシモールド樹脂で固めたものである。また、モールド型ＩＰＭにヒートシンクを設けて放熱性を向上させたものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、産業用小・中容量ＩＰＭ（６００Ｖ／５０Ａ以上）としてケース型ＩＰＭが使用されている。図３は、従来のケース型ＩＰＭを示す断面図であり、図４はその上面図である。インサートケース１内には、電力用半導体素子としてＩＧＢＴチップ２及びダイオード３が搭載された絶縁基板４と、制御用半導体素子として制御ＩＣ、抵抗及びコンデンサを搭載した実装基板５が組み込まれている。そして、これらは互いにＡｌワイヤ６で接続されている。
【０００５】
また、ＩＧＢＴチップ２及びダイオード３は、インサートケース１に内蔵された電力端子７を介して外部に接続される。そして、実装基板５は、インサートケース１に内蔵された制御端子８を介して外部に接続される。また、ＩＧＢＴチップ２及びダイオード３からの熱を放熱するために、絶縁基板４の裏面にＣｕベース９が形成されている。そして、インサートケース１の四隅にはケースリング１０が設けられている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０８５６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、ケース型ＩＰＭは、モールド型ＩＰＭと比較して、部品点数が多く、組立コストが高いため生産性が劣っていた。また、ケース型ＩＰＭにおいて、モールド型ＩＰＭと同様にケース内に樹脂を充填した場合、ケースを再利用することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ケース型の電力用半導体装置において、生産性に優れ、かつケースの再利用が容易なリサイクル性に優れた電力用半導体装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力用半導体装置は、電力用半導体素子及び制御用半導体素子をリードフレームの表主面に搭載してモールド樹脂で封止した樹脂パッケージと、樹脂パッケージから導出され、電力用半導体素子と電気的に接続された電力端子と、樹脂パッケージから導出され、制御用半導体素子と電気的に接続された制御端子と、樹脂パッケージと分離可能に構成され、樹脂パッケージを囲繞する筒状のケースとを有し、電力端子及び制御端子は、ケースに設けられたリード挿入口からそれぞれ導出され、電力端子のケースから導出された部分は、ケースの端面に沿って折り曲げられている。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、ケース型の電力用半導体装置において、生産性に優れ、かつケースの再利用が容易なリサイクル性に優れた電力用半導体装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置を示す断面図である。リードフレーム１１の表主面に、ＩＧＢＴチップやダイオードなどの電力用半導体素子１２と、制御ＩＣなどの制御用半導体素子１３とが搭載されている。そして、これらは互いにＡｌワイヤ１４を介して電気的に接続されている。また、電力用半導体素子１２はＣｕ端子１５を介して電力端子１６に電気的に接続され、制御用半導体素子１３はＡｌワイヤ１４を介して制御端子１７に電気的に接続されている。
【００１２】
そして、リードフレーム１１の裏主面に、絶縁シート１８を介してヒートシンク１９が配設されている。これらをモールド樹脂２０で封止することで樹脂パッケージ２１が形成されている。また、電力端子１６及び制御端子１７は樹脂パッケージ２１から導出されている。そして、ヒートシンク１９の外側面の一部は樹脂パッケージ２１から露出している。このヒートシンク１９により、樹脂パッケージ２１の放熱性を高めることができる。具体的には６００Ｖ／５０Ａで熱抵抗が０．６℃／Ｗであり、従来のケース型ＩＰＭと同程度の熱抵抗を達成できる。なお、ヒートシンク１９の固定手段は必要ではない。
【００１３】
樹脂パッケージ２１は、プラスチックからなる筒状のインサートケース２２により囲繞されている。そして、電力端子１６及び制御端子１７は、インサートケース２２に設けられたリード挿入口２３からそれぞれ導出されている。さらに、電力端子１６のインサートケース２２から導出された部分は、インサートケース２２の端面に沿って折り曲げられている。なお、この電力端子１６の折り曲げ部に外部配線（不図示）を接触させ、両者にねじを貫通させることにより、両者を接続する。
【００１４】
以上説明したように、一部にモールド型ＩＰＭの構造を採用したことにより、従来のケース型ＩＰＭに比べて組立部品の削減とコスト低減が可能になり、生産性に優れた電力用半導体装置を得ることができる。さらに、本実施の形態に係る電力用半導体装置は、従来のケース型ＩＰＭと電力端子・制御端子の位置が外形上変わらないため、顧客は従来のケース型ＩＰＭと同じ組み込み方法で対応することができ、装置を変更する必要がない。
【００１５】
また、インサートケース２２内にモールド樹脂２０を充填せずに、インサートケース２２を樹脂パッケージ２１と分離可能に構成している。これにより、電力用半導体素子１２や制御用半導体素子１３等が損傷した場合に、樹脂パッケージ２１のみを交換することができる。従って、ケースの再利用が容易なリサイクル性に優れた電力用半導体装置を得ることができる。
【００１６】
また、ヒートシンク１９の外周縁は、樹脂パッケージ２１の筐体の外周縁から突出し、インサートケース２２の開口端緑に嵌合されている。これにより、樹脂パッケージ２１をインサートケース２２に固定する固定手段を必要としないため、組立性、即ち生産性に優れた電力用半導体装置を提供することができる。
【００１７】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置を示す断面図である。本実施の形態では、ヒートシンク１９の外周縁は、樹脂パッケージ２１の筐体の外周縁から突出し、インサートケース２２の開口端緑にボルト２４により結合されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００１８】
これにより、部品点数が少なく、組立性、即ち生産性に優れた電力用半導体装置を提供することができる。また、実施の形態１よりも樹脂パッケージとケースの取り付け強度が強くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力用半導体装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る電力用半導体装置を示す断面図である。
【図３】従来のケース型ＩＰＭを示す断面図である
【図４】従来のケース型ＩＰＭを示す上面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１１  リードフレーム
１２  電力用半導体素子
１３  制御用半導体素子
１６  電力端子
１７  制御端子
１９  ヒートシンク
２０  モールド樹脂
２１  樹脂パッケージ
２２  インサートケース
２３  リード挿入口
２４  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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