(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂筐体と、
前記樹脂筐体に収納され、金属板上に絶縁層を介し回路パターンが形成された第１の基板と、
前記樹脂筐体に収納されると共に、前記回路パターン上に配置された半導体素子と、
前記半導体素子に接続される配線端子と、
前記樹脂筐体内に充填される絶縁性封止材と、
を備える電力用半導体装置であって、
前記配線端子は、折り返し構造を有し、
前記折り返し構造の前記半導体素子に接する外面は前記半導体素子と固定されると共に、前記折り返し構造に含まれ折り返されたことで向かい合う２つの内面は互いが離間可能であり、前記２つの内面間に絶縁性封止材が存在しないこと、
を特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
樹脂筐体と、
前記樹脂筐体に収納され、金属板上に絶縁層を介し回路パターンが形成された第１の基板と、
前記樹脂筐体に収納されると共に、前記回路パターン上に配置された半導体素子と、
前記半導体素子に接続される配線端子と、
前記樹脂筐体内に充填される絶縁性封止材と、
を備える電力用半導体装置であって、
前記配線端子は、折り返し構造を有し、
前記折り返し構造の前記半導体素子に接する外面は前記半導体素子と固定されると共に、前記折り返し構造に含まれ折り返されたことで向かい合う２つの内面は互いが接触しており、前記２つの内面は互いが離間可能であること、
を特徴とする電力用半導体装置。
【請求項３】
前記第１の基板に対向して置かれる第２の基板をさらに備え、
前記配線端子は、前記第２の基板に接続すること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記折り返し構造の折り返し方向が、電力用半導体装置の長手方向であること、
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記折り返し構造の折り返し方向が、電力用半導体装置の長手方向であること、
を特徴とする請求項３に記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
前記配線端子の前記折り返し構造から前記第２の基板に接続する部分が、電力用半導体装置を断面視したときに、前記半導体素子の外側エッジよりも外に存在すること、
を特徴とする請求項３又は請求項５に記載の電力用半導体装置。
【請求項７】
前記配線端子と前記半導体素子との接続に導電性樹脂を用いること、
を特徴とする請求項１から請求項６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、電力用半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力用半導体装置には、半導体素子上に配線端子を実装した装置、回路パターン上に外部接続用の配線端子を実装した装置等がある。半導体素子上又は回路パターン上に配線端子を実装した場合、配線端子と絶縁性封止材、絶縁基板との線膨張係数の差から、配線端子下の接合部に高い応力が負荷される。
【０００３】
そこで、半導体素子又は回路パターン上に接合される配線端子は、例えば、特許文献１のようにＣベント構造を設け、配線端子下の接合部にかかる応力を緩和している。また、配線端子にＵ字を９０度回転させた型の端子台を設け、応力を緩和させている場合もある（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−８３７４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１０３２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電力用半導体装置にあっては、半導体素子の発熱の繰り返しに対応して絶縁性封止材に膨張及び伸縮が生じ、この膨張及び伸縮から配線端子が受ける上下方向の引っ張り応力が、配線端子下の接合部と配線端子の応力を緩和する構造部との間、又は配線端子の応力を緩和する構造部の一部分に発生する。そして、この引っ張り応力により、配線端子下の接合部の寿命が低下するという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、電力用半導体装置における配線端子下の接合部の寿命を向上させ、信頼性の高い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】
【０００７】
本発明にかかる電力用半導体装置は、樹脂筐体と、樹脂筐体に収納され、金属板上に絶縁層を介し回路パターンが形成された第１の基板と、樹脂筐体内に収納されると共に、回路パターン上に配置された半導体素子と、半導体素子に接続される配線端子と、樹脂筐体内に充填される絶縁性封止材とを備える電力用半導体装置であって、配線端子は折り返し構造を有し、折り返し構造の半導体素子に接する外面は半導体素子と固定されると共に、折り返し構造に含まれ折り返されたことで向かい合う２つの内面は互いに離間可能であり、２つの内面間に絶縁性封止材が存在しないことを特徴とする。
また、本発明にかかる電力用半導体装置は、樹脂筐体と、樹脂筐体に収納され、金属板上に絶縁層を介し回路パターンが形成された第１の基板と、樹脂筐体に収納されると共に、回路パターン上に配置された半導体素子と、半導体素子に接続される配線端子と、樹脂筐体内に充填される絶縁性封止材と、を備える電力用半導体装置であって、配線端子は、折り返し構造を有し、折り返し構造の半導体素子に接する外面は半導体素子と固定されると共に、折り返し構造に含まれ折り返されたことで向かい合う２つの内面は互いが接触しており、２つの内面は互いが離間可能であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる電力用半導体装置によれば、配線端子が有する折り返し構造は半導体素子に接する外面は半導体素子と固定されるので、配線端子が絶縁性封止材から受ける上下方向の引っ張り応力が配線端子下の接合部と配線端子の折り返し構造との間に発生することが抑制され、折り返し構造は絶縁性封止材から受ける応力を緩和する。したがって、本発明にかかる電力用半導体装置は、配線端子下の接合部の寿命を向上させ、信頼性の高い電力用半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる配線端子４を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる配線端子４を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置１１０の断面図である
【図６】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置１００の断面図であり、電力用半導体装置１００が動作時に凸反りした場合の配線端子４の向きを例として示している図である。
【図７】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置１００の断面図であり、電力用半導体装置１００が動作時に凹反りした場合の配線端子４の向きを例として示している図である。
【図８】本発明の実施の形態３にかかる配線端子４１を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００の構成を説明する。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を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００を示す断面図であり、図１における電力用半導体装置１００を長手方向に切った断面を表している。図１及び図２において電力用半導体装置１００は、樹脂筐体としてのケース５と、金属板１１上に絶縁層１２を介し回路パターン１３が形成されている第１の基板としての絶縁基板１と、絶縁基板１上に配置された半導体素子８及び９とを備えている。電力用半導体装置１００は、さらに、アルミニウムワイヤ６と、半導体素子８、９及び回路パターン１３上に導電性樹脂１０で接続された配線端子４と、プリント基板２の両面に回路パターン２１が形成されている第２の基板としてのプリント配線板２５と、ケース蓋５１と、ケース端子３と、ケース５内に充填された絶縁性封止材７とを備えている。
【００１１】
配線端子４は、線材としては、細線間に樹脂が入り込む恐れがある撚線ではなく、例えば平板状の平角銅線を用いている。
【００１２】
第１の基板としての絶縁基板１は、金属板１１上に絶縁層１２を介し回路パターン１３が形成されている。金属板１１は、例えば厚さ２ｍｍの銅からなる。熱伝導性に優れていればよく、アルミニウムからなってもよい。絶縁層１２は、樹脂中に熱伝導率の高い絶縁性材料を充填したものであり、例えば厚さ０．１ｍｍであって、エポキシ樹脂のマトリクスにフィラーとして窒化ホウ素を充填したものである。フィラーとして用いる熱伝導性の高い絶縁性材料には、他に酸化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、窒化ケイ素（Ｓｉｌｌｉｃｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）等がある。回路パターン１３は、例えば厚さ１０５μｍの銅を主とした金属からなる。金属板１１上に絶縁層１２を介し回路パターン１３が形成された絶縁基板１の大きさは、例えば面積が８０ｍｍ×４０ｍｍである。絶縁基板１はケース５内に収納され、金属板１１は、図２から明らかなように、回路パターン１３が形成された面とは反対側の面である一側面が露出している。
【００１３】
半導体素子８及び９は、ここでは例えば半導体素子８をＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、半導体素子９をダイオードとしている。半導体素子８は、例えば面積が７ｍｍ×７ｍｍであって、厚さが２５０μｍであり、表面には制御用電極であるゲート電極と、主配線電極であるエミッタ電極とを有し、裏面には主配線電極であるコレクタ電極を有する。半導体素子９は、例えば面積が７ｍｍ×５ｍｍであって、厚さが２５０μｍであり、表面には主配線電極であるアノード電極を有し、裏面には主配線電極であるカソード電極を有する。半導体素子８及び９は、ケース５に収納されると共に、絶縁基板１の回路パターン１３上に、導電性樹脂１０によってそれぞれの裏面が接続されている。半導体素子８のゲート電極からは、アルミニウムワイヤ６によって制御信号が回路パターン１３へ引き出されている。
【００１４】
ここで、半導体素子８及び９は、上記の種類に限るものではなく、発熱する半導体素子であればよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であってもよい。
【００１５】
半導体素子８のエミッタ電極及び半導体素子９のアノード電極上には、配線端子４が導電性樹脂１０によって接続されている。また、回路パターン１３上にも配線端子４が導電性樹脂１０によって接続されている。配線端子４は、ここでは例えば厚さ０．３ｍｍの平板状の銅からなるが、アルミニウムからなってもよい。半導体素子８、９及び回路パターン１３上に導電性樹脂１０によって接続された配線端子４は、第２の基板としてのプリント配線板２５に接続する。
【００１６】
導電性樹脂１０は、例えばエポキシ樹脂中に銀フィラーを充填した銀ペーストであり、銀フィラーの充填率は６０から９５ｗｔ％である。銀フィラー間、銀フィラー接着部界面の接触により熱特性及び電気特性を得ている。樹脂に充填されるフィラーは、銅、ニッケル等であってもよい。
【００１７】
回路パターン１３と半導体素子８及び９との接続、回路パターン１３と配線端子４との接続、半導体素子８及び９と配線端子４との接続には、導電性樹脂１０以外にもはんだを使用してもよい。
【００１８】
第２の基板としてのプリント配線板２５は、プリント基板２の両面に回路パターン２１が形成されている。プリント配線板２５にはスルーホール部があり、配線端子４は、このスルーホール部へはんだ付けによって接続される。第２の基板としてのプリント配線板２５は、第１の基板としての絶縁基板１と対向する位置に置かれている。
【００１９】
ケース端子３は、ケース５に支持されると共に、両端がケース５から露出し、露出した両端のうち一方の端は、プリント配線板２５の回路パターン２１とはんだ付けによって接続されている。他方の端は、電力用半導体装置１００が接続される外部機器へ接続する。以上より、ケース端子３は、プリント配線板２５を介して配線端子４と電気的接続が構成されている。ケース蓋５１は、絶縁基板１上に配置されたケース５内の半導体素子８、９、配線端子４、プリント配線板２５等を覆うようにケース５に蓋をしている。
【００２０】
ケース５及びケース蓋５１は、任意の好適な材料から製造され、例えばポリフェニレンサルファイド（ｐｏｌｙ  ｐｈｅｎｙｌｅｎ  ｓｕｌｆｉｄｅ）やポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙ  ｂｕｔｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の熱可塑性樹脂等から成る。熱可塑性樹脂としては、その他に、例えばポリアミド（ｐｏｌｙ  ａｍｉｄｅ）やポリエチレン（ｐｏｌｙ  ｅｔｈｅｌｅｎｅ）、ポリエステル（ｐｏｌｙ  ｅｓｔｅｒ）等も用いることができる。
【００２１】
絶縁性封止材７は、ケース５内の半導体素子８及び９の絶縁性の確保のため、配線端子４の保護のためにケース５内であって絶縁基板１とプリント配線板２５との間に充填され、半導体素子８、９、配線端子４等を封止している。絶縁性封止材７の材料には、例えばエポキシ樹脂を用いるが、これに限定するものではなく、例えば他に、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、ゴム材等が好適に用いられる。また、酸化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）、酸化ケイ素（Ｓｉｌｌｉｃｏｎ  Ｏｘｉｄｅ）、窒化アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、窒化ホウ素（Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）等の粉を添加しても良く、シリコン樹脂やアクリル樹脂などの樹脂製の粉を添加しても良い。粉の形状は、球状を用いることが多いが、これに限定するものではなく、破砕状、粒状、リン片状、凝集体などを用いても良い。粉の充填量は、絶縁性封止材７が必要な流動性や絶縁性や接着性が得られる量であれば良い。
【００２２】
配線端子４について、その構造についてさらに詳細を説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる配線端子４の正面図であり、図２において破線で囲まれたＡ部分を拡大している。図４は、本発明の実施の形態１にかかる配線端子４の側面図であり、図３においてＢ方向から見た図を表している。配線端子４は、折り返し構造を有し、折り返し構造の半導体素子９に接する外面は半導体素子９に固定されると共に、折り返し構造に含まれる折り返されたことで向かうあう２つの内面は、互いが固定されておらず、上下方向に自由度を有する。ここで、向かい合う２つ内面とは、２つの内面間に絶縁性封止材７が存在しない２つの内面を示しており、２つの内面間に隙間が存在していてもよいものとする。この場合でも、隙間に絶縁性樹脂封止材７が流れ込まない限り、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２３】
半導体素子８に接続されている配線端子４も、回路パターン１３に接続されている配線端子４も、図３及び図４に示される半導体素子９に接続されている配線端子４と同様に、折り返し構造を有する。
【００２４】
以上に示した電力用半導体装置１００のプリント配線板２５は、プリント基板２の両面に回路パターン２１が形成されていたが、回路パターン２１はプリント基板２の片面のみに形成されていてもよく、ケース端子３が、プリント配線板２５を介して配線端子４と電気的に接続が構成されるようなプリント配線板２５となっていればよい。この場合でも、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００の動作を説明する。電力用半導体装置１００には、動作時に１００Ａ前後の電流が流れる。そして、半導体素子８及び９付近は大きく発熱し、温度が約１００度前後上昇する。電力用半導体装置１００は、流れる電流の大きさの変化により、内部に温度変化が生じ、電力用半導体装置１００を構成している部材は、膨張及び伸縮を繰り返し起こす。ここで、線膨張係数が他の構成部材よりも大きい絶縁性封止材７は、より大きく膨張及び伸縮をし、電力用半導体装置１００内の配線端子４は、持ち上がる方向の応力と、圧縮される方向の応力を繰り返し受けることになる。
【００２６】
このとき配線端子４は、絶縁性封止材７から受ける応力を折り返し構造を変形させることで、緩和する。具体的には、持ち上がる方向の応力と圧縮される方向の応力を、向かい合う２つの内面が接している場合は、向かい合う２つの内面が離間し、その距離を離したり縮めたりすることで緩和する。向かい合う２つの内面間に絶縁封止材７が流れ込まない程度の隙間が存在する場合は、隙間がさらに離間することで、配線端子４への引っ張り応力を緩和する。つまり、１８０度曲げ（折り返し）がされていた折り返し構造が、その曲げ角度が小さくなる方向に変形することで、配線端子４は絶縁性封止材７から受ける応力を緩和する。
【００２７】
配線端子４が、絶縁性封止材７から受ける応力を緩和しているとき、折り返し構造の折り返されたことで向かい合う２つの内面間が離れても、その面間に周りの絶縁性封止材７は入り込まない。
【００２８】
本発明の実施の形態１では、以上のような構成としたことにより、半導体素子８及び９に接続された配線端子４下の接合部の寿命を上げ、信頼性の高い電力用半導体装置１００を得ることができる。電力用半導体装置１００に流れる電流の大きさの変化により生じた内部の温度変化によって、絶縁性封止材７は膨張及び伸縮をし、配線端子４は持ち上がる方向の応力と圧縮される方向の応力を繰り返し受けることになるが、配線端子４が有する折り返し構造は半導体素子８及び９に接する外面は半導体素子８及び９と固定されるので、配線端子４が絶縁性封止材７から受ける応力が配線端子４下の接合部と配線端子４の折り返し構造との間に発生することが抑制される。また、配線端子４の折り返し構造は、折り返されたことで向かい合う２つの内面が離間可能であるので、配線端子４が絶縁性封止材７から受ける応力を緩和する。これにより、配線端子４下の導電性樹脂１０には、配線端子４が絶縁性封止材７から繰り返し受ける応力に影響された力が加わらないため、半導体素子８及び９に接続された配線端子４下の接合部の寿命を向上させることができる。
【００２９】
また、配線端子４は半導体素子８及び９上だけでなく、回路パターン１３上にも接続されており、回路パターン１３に接続された配線端子４も折り返し構造を有するので、回路パターン１３に接続された配線端子４下の接合部の寿命を向上させた信頼性の高い電力用半導体装置１００も得ることができる。
【００３０】
さらに、電力用半導体装置１００の製造において、生産性が向上するという効果がある。配線端子４を半導体素子８、９又は回路パターン１３上に実装する際に、配線端子４は、すでに折り返し構造を有するものを使用して電力用半導体装置１００を製造する。そのため、配線端子４の半導体素子８、９又は回路パターン１３に接続する面が平坦となっているので、電力用半導体装置１００の製造において、配線端子４のピックアップ性が良好である。また、配線端子４の半導体素子８、９又は回路パターン１３に接続する面に加圧を均等に加えることが可能となる。したがって、半導体装置の製造において、生産性が向上する。また、導電性樹脂１０を使用し、配線端子４を実装する場合は、傾きが少なく厚みの安定した良好な接合部を形成することができるため、電力用半導体装置１００の熱特性及び電気特性が安定するという効果がある。
【００３１】
さらに、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００は、配線端子４を半導体素子８、９又は回路パターン１３上に配線端子４を実装する際に、配線端子４と半導体素子８、９又は回路パターン１３との接合材に導電性樹脂１０を用いているので、半導体素子８、９又は回路パターン１３の配線端子４との接続面にフロントメタライズをする必要がなくなる。したがって、電力用半導体装置１００の生産性を向上させることができる。そして、電力用半導体装置１００の製造コストを下げることができる。
【００３２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２では、本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態２は、本発明の実施の形態１とは、第２の基板の構成が異なり、後述するように配線端子４０が加わる。すなわち、本発明の実施の形態１では第２の基板がプリント基板２に回路パターン２１が形成されたプリント配線板２５であったが、本発明の実施の形態２では第２の基板は、ケース蓋５１にケース端子３が組み込まれた端子基板５５となっている。そして、２つの半導体素子をつなぐ部分とそこからケース端子３に延びる部分とからなる配線端子４０を備えている。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置１１０の断面図である。図５において電力用半導体装置１１０は、樹脂筐体としてのケース５と、金属板１１上に絶縁層１２を介し回路パターン１３が形成されている第１の基板としての絶縁基板１と、絶縁基板１上に配置された半導体素子８及び９と、アルミニウムワイヤ６と、導電性樹脂１０で回路パターン１３上に接続された配線端子４と、半導体素子８及び９上に接続された配線端子４０とを備えている。さらに、電力用半導体装置１１０は、ケース蓋５１にケース端子が組み込まれた第２の基板としての端子基板５５と、ケース５内に充填された絶縁性封止材７とを備えている。
【００３４】
第２の基板としての端子基板５５は、第１の基板としての絶縁基板１と対向する位置に置かれている。端子基板５５は、絶縁基板１上に配置されたケース５内の半導体素子８、９、配線端子４及び４０等を覆うようにケース５に蓋をしているケース蓋５１に、ケース端子３が組み込まれた構成である。ケース端子３は、図５においてケース蓋５１から露出する上端で、電力用半導体装置１００が接続される外部機器へ接続し、他方の下端は配線端子４及び４０と接続する。
【００３５】
配線端子４０は、配線端子４と同様に折り返し構造を有する。折り返し構造の外面は半導体素子８及び９に固定されると共に、折り返し構造に含まれる折り返されたことで向かうあう２つの内面は、互いが固定されておらず、上下方向に自由度を有する。ここで、向かい合う２つ内面とは、２つの内面間に絶縁性封止材７が存在しない２つの内面を示しており、２つの内面間に隙間が存在していてもよいものとする。この場合でも、隙間に絶縁性樹脂封止材７が流れ込まない限り、同様の効果が得られることは言うまでもない。配線端子４０は、半導体素子８と９を電気的に接続し、第２の基板としての端子基板５５のケース端子３に接続している。
【００３６】
本発明の実施の形態２は、本発明の実施の形態１とは違う第２基板の例を示し、配線端子が２つの半導体素子をつなぐ例を示した。このように配線端子は、配線端子４０のように複数の半導体素子にまたがり、外部へ接続するリードフレーム状のもの、半導体素子と回路パターンにまたがるもの等であってもよく、例えば、アルミニウムワイヤ６の代わりに半導体素子８のゲート電極から制御回路を回路パターン１３へ引き出すために用いてもよい。しかしながら、本発明の特徴である配線端子が折り返し構造を有することは、本発明の実施の形態１と同様であるので、本発明の実施の形態２は、本発明の実施の形態１と同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００３７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態３は、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２とは、配線端子４の向きが異なる。
【００３８】
図６は、本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置２００の断面図であり、電力用半導体装置２００が動作時に凸反りした場合の配線端子４の向きを例として示している図である。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３００の断面図であり、電力用半導体装置３００が動作時に凹反りした場合の配線端子４の向きを例として示している図である。図６及び図７に示す電力用半導体装置は、本発明の実施の形態１とは、配線端子４の向きのみが異なり、斜視図を示すと、配線端子４は内部にあり見えない状態となるので、図１に示した本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１００と同様の図となる。図６及び図７に示す電力用半導体装置は、図１における電力用半導体装置を長手方向に切った断面を表している。
【００３９】
図６及び図７に示すように、本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置１００は、配線端子４の折り返し構造の折り返し方向が電力用半導体装置２００の長手方向となるような向きで、配線端子４が配置されている。
【００４０】
線膨張係数の異なる様々な部材が一体化した構造となる電力用半導体装置は、電力用半導体装置の温度変化による構成部材の変形量の差に起因して、全体に反りが発生する。一般的にこの反りは、電力用半導体装置の長手方向で大きくなり、反りに伴い、構成部材へ負荷される応力も長手方向で大きくなる。これに対し、配線端子４の折り返し方向が電力用半導体装置の長手方向なるような向きで、配線端子４を配置すると、配線端子４が反りに対して導電性樹脂１０と共に半導体素子８、９又は回路パターン１３上から浮いたり、導電性樹脂１０から浮いたり、導電性樹脂１０からなる接合部が変形することを低減させることができる。これにより、配線端子４下の接合部の寿命は、さらに向上する。
【００４１】
具体的には、図６に示すように配線端子４を配置する際に、配線端子４の折り返し構造の折り返し方向が電力用半導体装置２００の長手方向なるような向きで、かつ配線端子４の折り返し構造からプリント配線板２５に延びる部分が、電力用半導体装置２００の外周側となるように配置すると、電力用半導体装置２００が凸反りをした場合に、配線端子４下の接合部の寿命がさらに向上する。
【００４２】
図６において右の２つの配線端子４は、電力用半導体装置２００の凸反りに対し、配線端子４の折り返し構造からプリント配線板２５に接続する部分が右方向へ倒れることによって、配線端子４下の接合部にかかる応力を低減させて、電力用半導体装置２００の凸反りに対応する。図６における左の２つの配線端子４は、電力用半導体装置２００の凸反りに対し、配線端子４の折り返し構造からプリント配線板２５に接続する部分が左方向へ倒れることによって、配線端子４下の接合部にかかる応力を低減させて、電力用半導体装置２００の凸反りに対応する。
【００４３】
また、図７に示すように配線端子４を配置する際に、配線端子４の折り返し構造の折り返し方向が電力用半導体装置３００の長手方向なるような向きで、かつ配線端子４の折り返し構造からプリント配線板２５に延びる部分が、電力用半導体装置３００の中心側となるように配置すると、電力用半導体装置３００が凹反りをした場合に、配線端子４下の接合部の寿命がさらに向上する。
【００４４】
図７において右の２つの配線端子４は、電力用半導体装置３００の凹反りに対し、配線端子４の折り返し構造からプリント配線板２５に接続する部分が右方向へ倒れることによって、配線端子４下の接合部にかかる応力を低減させて、電力用半導体装置３００の凹反りに対応する。図７における左の２つの配線端子４は、電力用半導体装置３００の凹反りに対し、配線端子４の折り返し構造からプリント配線板２５に接続する部分が左方向へ倒れることによって、配線端子４下の接合部にかかる応力を低減させて、電力用半導体装置３００の凹反りに対応する。
【００４５】
本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２と同様の効果も得られ、加えて、配線端子４下の接合部の寿命がさらに向上する効果が得られる。したがって、さらに信頼性の高い電力用半導体装置を得ることができる。
【００４６】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４では、本発明の実施の形態１から本発明の実施の形態３と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態３は、本発明の実施の形態１から本発明の実施の形態３とは、配線端子４１の折り返し構造の形状にさらに特徴がある。
【００４７】
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が備える配線端子４１の側面図である。図８に示すように、本発明の実施の形態３にかかる配線端子４は、配線端子４１の折り返し構造からプリント配線板２５に接続する部分が、電力用半導体装置を断面視したときに、半導体素子９の外側エッジよりも外に存在する。
【００４８】
本発明の実施の形態４では、以上のような配線端子４１としたことにより、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２の効果も得られるのに加えて、プリント基板配線板２５の回路パターン２１の自由度を上げることができる。電力用半導体装置を断面視したときに、回路パターン２１へ接続する必要がある配線端子４１、プリント配線板２５のスルーホール部周辺に配置していなくとも、回路パターン２１へと接続することができるためである。
【００４９】
また、配線端子４１に比べて、一般的なプリント配線板２の回路パターン２１は厚みが薄く、通電損失による発熱が問題となる。これに対し、本発明の実施の形態４にかかる電力用半導体装置は、柔軟な回路パターン２１を設計することができるので、発熱源の分散、経路の最適化が可能となる。これにより、さらに性能及び信頼性の高い電力用半導体装置を得ることができる。
【００５０】
また、本発明の実施の形態４にかかる電力用半導体装置は、配線端子４１が半導体素子９上で折り返された上で、半導体素子９の外へ引き出されるため、異電位となる半導体素子９直下の回路パターン１３と配線端子４１間の絶縁距離を確保することができる。このため、半導体素子９直下の回路パターン１３と配線端子４１の絶縁距離を確保するための追加構造が不要となり、電力用半導体装置のコストを下げることができる。また、本実施の形態４では、本発明の実施の形態１から本発明の実施の形態３と同様に、電力用半導体装置製造時に必要な配線端子４の曲げ加工の回数が変わらないので、安価に上述の効果を得ることができる。
【００５１】
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１  絶縁基板、２  プリント基板、３  ケース端子、４，４０，４１  配線端子、５  ケース、６  アルミニウムワイヤ、７  絶縁性封止材、８，９  半導体素子、１０  導電性樹脂、１１  金属板、１２  絶縁層、１３，２１  回路パターン、２５  プリント配線板、５１  ケース蓋、５５  端子基板、１００，１１０，２００，３００  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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