(57)【要約】【課題】部品点数を増やさずに、部品相互の位置決めおよび回り止めを確実に行える半導体装置を得る。【解決手段】樹脂により封止された半導体素子で構成され中央部に取付具を貫通させるための穴部１ｈを設けた半導体モジュール１を備え、前記半導体モジュール１に重合する板状バネ部材２を介して前記取付具によって半導体モジュール１を固定するものにおいて、板状バネ部材２に折曲部２ａ，２ｂを設け、板状バネ部材２の折曲部を半導体モジュール１に設けられたリブ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに係合させ、板状バネ部材２の半導体モジュール１と板状バネ部材２との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂により封止された半導体素子で構成され取付具を貫通させるための穴部を設けた半導体モジュールを備え、前記半導体モジュールに重合する板状バネ部材を介して前記取付具によって前記半導体モジュールを固定するものにおいて、前記板状バネ部材に折曲部を設け、前記板状バネ部材の折曲部を前記半導体モジュールに設けられた突部に係合させ、前記半導体モジュールと前記板状バネ部材との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
樹脂により封止された半導体素子で構成され取付具を貫通させるための穴部を設けた半導体モジュールを備え、前記半導体モジュールに重合する板状バネ部材に当接される補強用梁材を設け、前記取付具によって前記補強用梁材および前記板状バネ部材を介して前記半導体モジュールを固定するものにおいて、前記板状バネ部材に折曲部を設け、前記板状バネ部材の折曲部を前記補強用梁材に設けられた切欠部に係合させ、前記補強用梁材と前記板状バネ部材との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記板状バネ部材に第１の折曲部および第２の折曲部を設け、前記板状バネ部材の第１の折曲部を前記半導体モジュールに設けられた突部に係合させとともに、前記板状バネ部材の第２の折曲部を前記補強用梁材に設けられた切欠部に係合させ、前記半導体モジュールと前記補強用梁材および前記板状バネ部材との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
樹脂により封止された半導体素子で構成され取付具を貫通させるための穴部を設けた半導体モジュールを備え、前記半導体モジュールに重合する前記板状バネ部材に当接される補強用梁材を設け、前記取付具によって前記補強用梁材および前記板状バネ部材を介して前記半導体モジュールを固定するものにおいて、前記半導体モジュールに植設された対をなす突出部を設け、前記半導体モジュールの突出部を前記補強用梁材および前記板状バネ部材にそれぞれ設けられた対をなす穴部に貫挿して、前記半導体モジュールと前記補強用梁材および前記板状バネ部材との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置、特に、車載用途などの移動体に搭載するインバータなどのパワーモジュールに用いられる半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータなどのパワーモジュールに用いられる、樹脂により封止された半導体素子を有し、中央部に固定用のネジを貫通させるための穴を設けた半導体モジュールにおいて、取付け用ネジと半導体モジュールの間に押え用の板状バネと補強用の梁を敷設し、冷却装置に固定される従来技術の半導体装置では、半導体モジュールは通常３相分が１セットで用いられるため、３本の固定ネジで回転が規制されるため、回転止めは必要がなかった（例えば、特許文献１参照）。
また、半導体モジュールを収容するケースに溝を設け、押えバネおよび補強梁にそれぞれ突起を設けて、前記溝と前記突起とを係合することにより、容易に位置決めをすることができた。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３５９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そして、車載用インバータなどのパワーモジュールでは、限られた省スペースでのモジュール化が求められており、インバータの小型化は避けられない。
その対応策の一つとして、ケースレス構造が挙げられるが、それを採用した場合、ケースに位置決め用の溝を設けることが出来なくなり、押えバネと補強梁の位置決めが出来ず、生産性が著しく低下するといった問題が挙げられる。
また、インバータ内に昇圧コンバータを内蔵する構造を採用した場合、インバータ用の半導体モジュールは、従来例で述べたように３相分が１セットで用いられるが、昇圧コンバータ用の半導体モジュールは１個のみで用いられる。この場合、前述の位置決めを設けられないことによる生産性の低下に加え、固定ネジが１個所となるため、固定ネジの締付け時に、押えバネおよび補強梁が回転してしまい、適切に半導体モジュールを押えることが出来ないといった問題により、生産そのものが困難になってくる。
【０００５】
上記のような問題を解決するためには、限られたスペース内で、部品点数を増やさずに、確実な位置決めおよび回転止めを設ける必要がある。
【０００６】
この発明は、部品点数を増やさずに、部品相互の位置決めおよび回り止めを確実に行える半導体装置を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による半導体装置では、樹脂により封止された半導体素子で構成され取付具を貫通させるための穴部を設けた半導体モジュールを備え、前記半導体モジュールに重合する板状バネ部材を介して前記取付具によって前記半導体モジュールを固定するものにおいて、前記板状バネ部材に折曲部を設け、前記板状バネ部材の折曲部を前記半導体モジュールに設けれた突部に係合させ、前記板状バネ部材の前記半導体モジュールに対する位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、部品点数を増やさずに、部品相互の位置決めおよび回り止めを確実に行える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】
【０００９】
実施の形態１．
この発明による実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は実施の形態１における構成を示す斜視図である。
【００１０】
この発明による実施の形態１における構成を示す図１において、樹脂により封止された半導体素子で構成された半導体モジュール１には、その中央部に取付具としての固定用取付ネジ部材（図示せず）を貫通させるための穴部１ｈが設けられている。
半導体モジュール１の上面には板状押えバネ部材２が重合されている。この板状押えバネ部材２はその延在方向に沿って緩やかに湾曲した弾性部材によって形成され、板状押えバネ部材２の中央部に半導体モジュール１の穴部１ｈに対応して設けられた穴部２ｈを貫通する固定用取付ネジ部材（図示せず）による締結によって半導体モジュール１を冷却用放熱部材としてのヒートシンク（図示せず）に弾性力をもって圧接する。
半導体モジュール１の下方に配設され半導体モジュール１の下面に当接して設けられたヒートシンク（図示せず）にネジ部を螺合する固定用取付ネジ部材（図示せず）の取付ネジ部材頭部にり板状押えバネ部材２の上面に加えられる圧力によって半導体モジュール１は板状押えバネ部材２を介してヒートシンク（図示せず）に弾性的に圧接され固定されるものである。
【００１１】
ここで、半導体モジュール１の両端面にリブ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとしてリブを４個所設け、押えバネ部材２の両端縁に折曲部２ａ，２ｂとして曲げ形状を２個所設ける。
これにより、半導体モジュール１に押えバネ部材２をセットする際に、半導体モジュール１に設けられたリブ１ａと１ｂとの間の溝およびリブ１ｃと１ｄとの間の溝に、押えバネ部材２に設けられた折曲部２ａ，２ｂを挿入することにより、押えバネ部材２は容易に位置決めかつ回転止めされ、従来例と同様の生産性が維持される。
【００１２】
このとき、半導体モジュール１および押えバネ部材２のみに形状を追加することにより、位置決めおよび回転止めが可能となっているため、従来例のようなケースといった別部品を利用する必要がなくなり、パワーモジュールの小型化に貢献できる。
これは、半導体モジュール１にリブ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを付加し、押えバネ部材２に折曲部２ａ，２ｂを付加したことによる効果である。
【００１３】
なお、ここでは、固定用取付ネジ部材（図示せず）の取付ネジ部材頭部によって板状押えバネ部材２の上面を押圧することにより、半導体モジュール１と押えバネ部材２を固定するものについて述べたが、後述する実施の形態２以下に示すように、固定用取付ネジ部材（図示せず）の取付ネジ部材頭部と板状押えバネ部材２との間に、半導体モジュール１または板状押えバネ部材２に係合する補強梁３を設けてもよい。
【００１４】
（１Ａ）この発明による実施の形態１によれば、樹脂により封止された半導体素子で構成され中央部に固定用取付ネジ部材からなる取付具（図示せず）を貫通させるための穴部１ｈを設けた半導体モジュール１を備え、前記半導体モジュール１に重合する板状バネ部材２を介して前記固定用取付ネジ部材からなる取付具によって前記半導体モジュール１を固定するものにおいて、前記板状バネ部材２に折曲部２ａ，２ｂからなる曲げ形状部を設け、前記板状バネ部材２の折曲部２ａ，２ｂからなる曲げ形状部を前記半導体モジュール１に設けられたリブ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなる突部に係合させ、前記板状バネ部材２の前記半導体モジュール１に対する位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたので、板状バネ部材に設けられた折曲部と半導体モジュールに設けられた突部との係合により、部品点数を増やさずに、部品相互の位置決めおよび回り止めを確実に行える半導体装置を得ることができる。
【００１５】
実施の形態２．
この発明による実施の形態２を図２および図３に基づいて説明する。図２は実施の形態２における構成を示す斜視図である。図３は実施の形態２における部分構成を拡大して示す上面図である。
この実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１６】
この発明による実施の形態２における構成を示す図２において、樹脂により封止された半導体素子で構成された半導体モジュール１には、その中央部に取付具としての固定用取付ネジ部材（図示せず）を貫通させるための穴部１ｈが設けられている。
半導体モジュール１の上面には板状押えバネ部材２が重合され、板状押えバネ部材２の更に上面には板状押えバネ部材２の上面を横断して補強梁３が重合されている。板状押えバネ部材２はその延在方向に沿って緩やかに湾曲した弾性部材によって形成され、補強梁３は溝型材で形成されている。
板状押えバネ部材２および補強梁３は板状押えバネ部材２および補強梁３の中央部に半導体モジュール１の穴部１ｈに対応して設けられた穴部２ｈ，３ｈを貫通する固定用取付ネジ部材（図示せず）による締結によって半導体モジュール１を冷却用放熱部材としてのヒートシンク（図示せず）に弾性力をもって圧接する。
半導体モジュール１の下方に配設され半導体モジュール１の下面に当接して設けられたヒートシンク（図示せず）にネジ部を螺合する固定用取付ネジ部材（図示せず）の取付ネジ部材頭部により補強梁３を介して板状押えバネ部材２の上面に加えられる圧力によって半導体モジュール１は板状押えバネ部材２を介してヒートシンク（図示せず）に弾性的に圧接され固定されるものである。
【００１７】
この発明による実施の形態２における部分構成を拡大して示す図３に詳細を示すように、押えバネ部材２の両端縁に折曲部２ｃ，２ｄとして曲げ形状を２個所設け、補強梁３の両端に切欠部３ａ，３ｂとして切欠きを２個所設ける。
これにより、押えバネ部材２の上に補強梁３をセットする際に、押えバネ部材２の折曲部２ｃ，２ｄに、補強梁３の切欠部３ａ，３ｂを挿入することにより、補強梁３は容易に位置決めかつ回転止めされ、従来例と同様の生産性が維持される。
【００１８】
このとき、押えバネ部材２および補強梁３のみに形状変更部分を追加することにより、位置決めおよび回転止めが可能となっているため、従来例のような、半導体モジュールを収容するケースといった別部品を利用する必要がなくなり、パワーモジュールの小型化に貢献できる。
これは、押えバネ部材２に折曲部２ｃ，２ｄを付加し、補強梁３に切欠部３ａ，３ｂを付加したことによる効果である。
【００１９】
（２Ａ）この発明による実施の形態２によれば、樹脂により封止された半導体素子で構成され中央部に固定用取付ネジ部材からなる取付具（図示せず）を貫通させるための穴部１ｈを設けた半導体モジュール１を備え、前記半導体モジュール１に重合する押えバネ部材２からなる板状バネ部材に当接される補強梁３からなる補強用梁材を設け、前記取付具によって前記補強梁３からなる補強用梁材および前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材を介して前記半導体モジュール１を固定するものにおいて、前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材に折曲部２ｃ，２ｄを設け、前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材の折曲部２ｃ，２ｄを前記補強梁３からなる補強用梁材に設けられた切欠部３ａ，３ｂに係合させ、前記補強梁３からなる補強用梁材と前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたので、板状バネ部材に設けられた折曲部と補強用梁材に設けられた切欠部との係合により、部品点数を増やさずに、部品相互の位置決めおよび回り止めを確実に行える半導体装置を得ることができる。
【００２０】
実施の形態３．
この発明による実施の形態３を図４および図５に基づいて説明する。図４は実施の形態３における構成を示す斜視図である。図５は実施の形態３における部分構成を拡大して示す上面図である。
この実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１または実施の形態２における構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２１】
この発明による実施の形態３における構成を示す図４において、樹脂により封止された半導体素子で構成された半導体モジュール１には、その中央部に取付具としての固定用取付ネジ部材（図示せず）を貫通させるための穴部１ｈが設けられている。
半導体モジュール１の上面には板状押えバネ部材２が重合され、板状押えバネ部材２の更に上面には板状押えバネ部材２の上面を横断して補強梁３が重合されている。板状押えバネ部材２はその延在方向に沿って緩やかに湾曲した弾性部材によって形成され、補強梁３は溝型材で形成されている。板状押えバネ部材２および補強梁３は板状押えバネ部材２および補強梁３の中央部に半導体モジュール１の穴部１ｈに対応して設けられた穴部２ｈ，３ｈを貫通する固定用取付ネジ部材（図示せず）による締結によって半導体モジュール１を冷却用放熱部材としてのヒートシンク（図示せず）に弾性力をもって圧接する。
半導体モジュール１の下方に配設され半導体モジュール１の下面に当接して設けられたヒートシンク（図示せず）にネジ部を螺合する固定用取付ネジ部材（図示せず）の取付ネジ部材頭部により補強梁３を介して板状押えバネ部材２の上面に加えられる圧力によって半導体モジュール１は板状押えバネ部材２を介してヒートシンク（図示せず）に弾性的に圧接され固定されるものである。
【００２２】
この発明による実施の形態３における部分構成を拡大して示す図５に詳細を示すように、半導体モジュール１の両端にリブ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとしてリブを４個所設け、押えバネ部材２の両端に折曲部２ａ，２ｂとして曲げ形状を２個所設けるとともに、押えバネ部材２の両端に折曲部２ｃ，２ｄとして曲げ形状を２個所設け、補強梁３の両端に切欠部３ａ，３ｂとして切欠きを２個所設ける。
これにより、半導体モジュール１に押えバネ部材２をセットする際に、半導体モジュール１に設けられたリブ１ａと１ｂとの間の溝およびリブ１ｃと１ｄとの間の溝に、押えバネ部材２に設けられた折曲部２ａ，２ｂを挿入することにより、押えバネ部材２は容易に位置決めかつ回転止めされ、かつ、押えバネ部材２の上に補強梁３をセットする際に、押えバネ部材２の折曲部２ｃ，２ｄに、補強梁３の切欠部３ａ，３ｂを挿入することにより、補強梁３は容易に位置決めかつ回転止めされ、従来例と同様の生産性が維持される。
【００２３】
このとき、半導体モジュール１と押えバネ部材２および補強梁３のみに形状変更部分を追加することにより、位置決めおよび回転止めが可能となっているため、従来例のような、半導体モジュールを収容するケースといった別部品を利用する必要がなくなり、パワーモジュールの小型化に貢献できる。
これは、半導体モジュール１にリブ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを付加し、押えバネ部材２４に折曲部２ａ，２ｂを付加するとともに、押えバネ部材２に折曲部２ｃ，２ｄを付加し、補強梁３に切欠部３ａ，３ｂを付加したことによる効果である。
【００２４】
このように、この発明による実施の形態３では、前記の実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせたものであり、これにより、押えバネ部材２と補強梁３との両方の位置決めおよび回転止めが可能となる。これは、押えバネ部材２と補強梁３とが共に、半導体モジュール１を収容するケースのような他の構成部品を利用した位置決めおよび回転止めを付加できない場合に有効である。
【００２５】
（３Ａ）この発明による実施の形態３によれば、実施の形態２の前記（２Ａ）項における構成において、前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材に第１の折曲部として折曲部２ａ，２ｂを設け、第２の折曲部として折曲部２ｃ，２ｄを設けて、前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材の折曲部２ａ，２ｂを前記半導体モジュール１に設けられたリブ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなる突部に係合させるとともに、前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材の折曲部２ｃ，２ｄを前記補強梁３からなる補強用梁材に設けられた切欠部３ａ，３ｂに係合させ、前記半導体モジュール１と前記補強梁３からなる補強用梁材および前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたので、板状バネ部材に設けられた折曲部と半導体モジュールに設けられた突部との係合ならびに板状バネ部材に設けられた折曲部と補強用梁材に設けられた切欠部との係合により、部品点数を増やさずに、部品相互の位置決めおよび回り止めを確実に行える半導体装置を得ることができる。
【００２６】
実施の形態４．
この発明による実施の形態４を図６に基づいて説明する。図６は実施の形態４における構成を示す斜視図である。
この実施の形態４において、ここで説明する特有の構成以外の構成については、先に説明した実施の形態１から実施の形態３までのいずれかにおける構成と同一の構成内容を具備し、同様の作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２７】
この発明による実施の形態４における構成を示す図６において、樹脂により封止された半導体素子で構成された半導体モジュール１には、その中央部に取付具としての固定用取付ネジ部材（図示せず）を貫通させるための穴部１ｈが設けられている。
半導体モジュール１の上面には板状押えバネ部材２が重合され、板状押えバネ部材２の更に上面には板状押えバネ部材２の上面を横断して補強梁３が重合されている。板状押えバネ部材２はその延在方向に沿って緩やかに湾曲した弾性部材によって形成され、補強梁３は溝型材で形成されている。
板状押えバネ部材２および補強梁３は板状押えバネ部材２および補強梁３の中央部に半導体モジュール１の穴部１ｈに対応して設けられた穴部２ｈ，３ｈを貫通する固定用取付ネジ部材（図示せず）による締結によって半導体モジュール１を冷却用放熱部材としてのヒートシンク（図示せず）に弾性力をもって圧接する。
半導体モジュール１の下方に配設され半導体モジュール１の下面に当接して設けられたヒートシンク（図示せず）にネジ部を螺合する固定用取付ネジ部材（図示せず）の取付ネジ部材頭部により補強梁３を介して板状押えバネ部材２の上面に加えられる圧力によって半導体モジュール１は板状押えバネ部材２を介してヒートシンク（図示せず）に弾性的に圧接され固定されるものである。
【００２８】
そして、半導体モジュール１の両端には半導体モジュール１の上面に植設される対をなす細長い円柱形状を持つ棒状突出部１ｅ，１ｆが設けられている。押えバネ部材２の両端には対をなす穴部２ｈａ，２ｈｂが設けられ、補強梁３の両端には穴部３ｈａ，３ｈｂが設けられている。
半導体モジュール１に押えバネ部材２をセットする際に、半導体モジュール１に設けられた突出部１ｅ，１ｆに、押えバネ部材２に設けられた穴部２ｈａ，２ｈｂを挿入した状態で装着する。
次に、補強梁３をセットする際に、前記突出部１ｅ，１ｆに、補強梁３に設けられた穴部３ｈａ，３ｈｂを挿入した状態で装着する。
これにより、押えバネ部材２および補強梁３は共に、容易に位置決めかつ回転止めされ、従来例と同様の生産性が維持される。
この構成は、実施の形態３と同様に、半導体モジュール１を収容するケースのような他の構成部品を利用した位置決めおよび回転止めを付加できない場合に有効であり、また、最も少ないスペースで構成することが可能となるため、パワーモジュールの小型化に貢献できる。
これは、半導体モジュール１に突出部１ｅ，１ｆを付加し、かつ、押えバネ部材２および補強梁３に穴部２ｈａ，２ｈｂおよび穴部３ｈａ，３ｈｂを付加したことによる効果である。
【００２９】
（４Ａ）この発明による実施の形態４によれば、樹脂により封止された半導体素子で構成され中央部に固定用取付ネジ部材からなる取付具（図示せず）を貫通させるための穴部１ｈを設けた半導体モジュール１を備え、前記半導体モジュール１に重合する押えバネ部材２からなる板状バネ部材に当接される補強梁３からなる補強用梁材を設け、前記取付具によって前記補強梁３からなる補強用梁材および前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材を介して前記半導体モジュール１を固定するものにおいて、前記半導体モジュール１に植設された対をなす突出部１ｅ，１ｆを設け、前記半導体モジュール１の突出部１ｅ，１ｆを前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材および前記補強梁３からなる補強用梁材にそれぞれ設けられた対をなす穴部２ｈａ，２ｈｂおよび穴部３ｈａ，３ｈｂに貫挿して、前記半導体モジュール１と前記押えバネ部材２からなる板状バネ部材および前記補強梁３からなる補強用梁材との位置決めおよび回り止め作用を行わせるようにしたので、半導体モジュールの突出部と板状バネ部材および補強用梁材にそれぞれ設けられた穴部との係合により、部品点数を増やさずに、部品相互の位置決めおよび回り止めを確実に行える半導体装置を得ることができる。
【００３０】
以上のように、この発明による実施の形態では、半導体モジュール１ならびに押えバネ部材２および補強梁２に形状変更部分を付加することにより、他の構成部品を利用せずに、位置決めおよび回転止めが可能となる。
その結果、従来よりも省スペースでのモジュール化が可能となる。また、インバータ内に昇圧コンバータを内蔵した構造、すなわち半導体モジュール１を１個のみで使用する構造にも対応可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明による実施の形態１における構成を示す斜視図である。
【図２】この発明による実施の形態２における構成を示す斜視図である。
【図３】この発明による実施の形態２における部分構成を拡大して示す上面図である。
【図４】この発明による実施の形態３における構成を示す斜視図である。
【図５】この発明による実施の形態３における部分構成を拡大して示す上面図である。
【図６】この発明による実施の形態４における構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体モジュール、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  リブ、１ｅ，１ｆ  突出部、２  押えバネ部材、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  折曲部、２ｈ，２ｈａ，２ｈｂ  穴部、３  補強梁、３ａ，３ｂ  切欠部、３ｈ，３ｈａ，３ｈｂ  穴部。
【図１】
2007165352.tif 000003
【図２】
2007165352.tif 000004
【図３】
2007165352.tif 000005
【図４】
2007165352.tif 000006
【図５】
2007165352.tif 000007
【図６】
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