(57)【要約】【課題】回路体をケース部材の収納空間に位置ずれが無いように収納可能とする。【解決手段】ケース部材２００の側面部２３３、２３４の各内面と回路体３００の各側面３７３、３７４との間に、回路体３００をケース部材の２００の貫通孔２２０から収納空間に挿入する際に、回路体３００を案内する案内部２５０が設けられている。ケース部材２００の底面部２３５および回路体３００の下面３７５との間に、回路体３００の挿入を規制するための突当部２６０が設けられている、【選択図】図３
2016032040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極を有する半導体素子と、前記半導体素子の少なくとも一面に熱結合される導体板と、前記半導体素子の前記各電極に接続される複数の端子と、一対の側面、前記複数の端子が配列された上面および前記上面の反対面側に設けられた下面を有し、前記端子を外部に露出して前記半導体素子および前記導体板の周囲を封止する封止樹脂とを備えた回路体と、
前記回路体の前記導体板に対面して配置された前面部と、前記前面部の反対面側の裏面部と、一対の側面部と、底面部と、前記回路体を挿入する挿入口とを有し、前記回路体を前記挿入口から前記端子を露出した状態で収納する収納空間が形成されたケース部材とを備え、
前記ケース部材の前記各側面部の内面と前記回路体の前記各側面との間に、前記回路体を前記ケース部材の前記挿入口から前記収納空間に挿入する際に前記回路体を案内する案内部が設けられ、前記ケース部材の前記底面部と前記回路体の前記下面との間に、前記回路体の挿入を規制するための突当部が設けられている、パワー半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記案内部は、前記ケース部材または前記回路体の前記封止樹脂に一体成形された突起部である、パワー半導体モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記ケース部材の前記各側面部または前記回路体の前記各側面に沿って複数個の前記突起部が配列されている、パワー半導体モジュール。
【請求項４】
請求項２に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記突起部は、前記ケース部材の前記各側面部に形成されており、前記ケース部材の内側に向けて下り勾配の上部傾斜面を有する、パワー半導体モジュール。
【請求項５】
請求項２に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記突起部は、前記回路体の前記封止樹脂の前記各側面に形成されており、外側に向かって上り勾配の下部傾斜面を有する、パワー半導体モジュール。
【請求項６】
請求項２に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記ケース部材の前記各側面部の前記内面と、前記回路体の前記各側面との間に、絶縁樹脂が充填されている、パワー半導体モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれか１項に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
さらに、前記回路体の前記導体板と前記ケース部材との間に介在された絶縁性熱伝導層を有し、
前記ケース部材は、前記導体板に対向する開口部を有する枠状ケースと、前記枠状ケースの前記開口部を塞いで前記開口部周縁部に接合された金属ベースとを備える、パワー半導体モジュール。
【請求項８】
請求項１に記載のパワー半導体モジュールにおいて、
前記導体板は、前記回路体の前記封止樹脂の前記下面から表出する端面を有するリードを備え、
前記ケース部材および前記突当部は金属により形成され、前記突当部は、前記リードの前記端面に接触しないように設けられている、パワー半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワー半導体モジュールに関し、より詳細には、半導体素子を有する回路体が収納されたパワー半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両用に適用されるパワー半導体モジュールは、直流電力を交流電力に、または交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を有する。電力変換回路は、発熱量が大きいパワー半導体素子を備えている。
このため、パワー半導体モジュールのケースは、通常、冷却可能な金属により形成される。ケースは、パワー半導体素子等の電子部品を有する回路体が収納される収納空間を備えている。
【０００３】
回路体を、ケースの挿入口から収納空間内の底面に達するまで挿入し、回路体の表裏面をケースの内面に熱伝導可能に配置したパワー半導体モジュールが知られている。回路体は、ケースに収納した後、ケースの外部から表裏両面が対向する厚さ方向に加圧され、ケース内面と回路体とが熱結合される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−５３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成において、ケース内面と回路体とを熱結合するため、ケースの挿入口や内部空間は、回路体との隙間を小さくするような大きさに設定されている。このため、回路体を収納する際、回路体がケースの側面や表裏面の内面に局所的に突当り、収納空間内の正規の位置に収納することが困難となることがある。回路体が正規の位置に収納されないと、熱結合されるべき回路体の放熱面がケースの内面と位置ずれを起こしたり、隙間が生じたりして、放熱性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のパワー半導体モジュールは、複数の電極を有する半導体素子と、半導体素子の少なくとも一面に熱結合される導体板と、半導体素子の各電極に接続される複数の端子と、一対の側面、複数の端子が配列された上面および上面の反対面側に設けられた下面を有し、端子を外部に露出して半導体素子および導体板の周囲を封止する封止樹脂とを備えた回路体と、回路体の導体板に対面して配置された前面部と、前面部の反対面側の裏面部と、一対の側面部と、底面部と、回路体を挿入する挿入口とを有し、回路体を挿入口から端子を露出した状態で収納する収納空間が形成されたケース部材とを備え、ケース部材の各側面部の内面と回路体の各側面との間に、回路体をケース部材の挿入口から収納空間に挿入する際に回路体を案内する案内部が設けられ、ケース部材の底面部と回路体の下面との間に、回路体の挿入を規制するための突当部が設けられているものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回路体をケース部材に円滑に収納することが可能となり、回路体とケース部材との位置ずれに起因する放熱性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明による一実施の形態に係るパワー半導体モジュールの外観斜視図。
【図２】図１に図示されたパワー半導体モジュールの分解斜視図。
【図３】図１に図示されたパワー半導体モジュールにおいて、金属ベースを取り除いた状態の正面図。
【図４】本発明のパワー半導体モジュールの回路の一例を示す回路図。
【図５】本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態２を示し、ケース部材の中間部において底面部と平行な面で切断した状態の断面図。
【図６】本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態３を示し、実施形態１を示す図３と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図。
【図７】本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態４を示し、実施形態１を示す図３と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図。
【図８】本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態５を示し、実施形態１を示す図３と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−実施形態１−
［パワー半導体モジュールの構造］
以下、図面を参照して本発明によるパワー半導体モジュールを詳細に説明する。
図１は、本発明による一実施の形態に係るパワー半導体モジュールの外観斜視図であり、図２は、図１に図示されたパワー半導体モジュールの分解斜視図であり、図３は、図１に図示されたパワー半導体モジュールにおいて、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
パワー半導体モジュール１００は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される。パワー半導体モジュール１００は、ケース部材２００と回路体３００とを備える。
回路体３００は、複数のパワー半導体素子を有し、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を備えている。不図示のバッテリやエンジンにより駆動されるオルタネータから供給される直流電力は、パワー半導体モジュール１００の回路体３００に内蔵された電力変換回路により交流電力に変換されてモータに供給される。パワー半導体モジュール１００を３個用い、各パワー半導体モジュール１００の回路体３００を接続して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相ブリッジ回路を構成することができる。
【００１０】
ケース部材２００は、図２に図示されるように、枠状ケース２４０と、枠状ケース２４０の表裏面に接合された一対の金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂとにより構成されている。枠状ケース２４０と金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂとは、ともに、例えば、１０００番台、５０００番台、６０００番台のアルミニウム合金により形成されている。
枠状ケース２４０は、フランジ部２２０と、フランジ部２２０の下方に形成された枠状部２３０とを有する。フランジ部２２０と枠状部２３０は、アルミダイキャスト等により一体成形される。
【００１１】
枠状部２３０は、前面２３１と、前面２３１の反対側の裏面２３２と、一対の側面部２３３、２３４と、底面部２３５とを有し、ほぼ直方体形状を有する。枠状部２３０には、前・裏面２３１、２３２を貫通する、平面視でほぼ矩形形状の開口部２６１が形成されている。開口部２６１の周縁部、すなわち、枠状部２３０の前・裏面２３１、２３２の外周側辺の僅かに内側には、段部２６２が形成され、段部２６２の４つの角部は、円弧状に縁取りされている。段部２６２は、前・裏面２３１、２３２の表面から厚さ方向に窪むように形成されている。
【００１２】
フランジ部２２０は、枠状部２３０より大きい外周側面を有し、枠状部２３０の前面２３１と、裏面２３２と一対の側面部２３３、２３４とを連結する。フランジ部２２０の中央部には、横長の貫通孔（挿入口）２２２が形成されている。
枠状部２３０の前面２３１と、裏面２３２と、一対の側面部２３３、２３４と、底面部２３５とにより回路体３００を収納する収納空間が形成され、この収納空間にフランジ部２２０の貫通孔２２２が連通する。回路体３００は、フランジ部２２０の貫通孔２２２から挿入され、後述する各端子をフランジ部２２０の上方に突き出した状態で、枠状ケース２４０の収納空間に収納される。枠状部２３０の一対の側面部２３３、２３４の内面には、貫通孔２２２の近傍が、貫通孔２２２側に向かって、漸次、外方に広がる傾斜部３６１が形成されている。
【００１３】
金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂは、それぞれ、ほぼ平坦な板状部２１１と、板状部２１１から突出して形成された多数の柱状の放熱フィン２１２を有する。板状部２１１は、枠状部２３０の開口部２６１に嵌入される外周形状を有する。金属ベース２１０Ａは、枠状部２３０の開口部２６１に嵌合され、段部２６２上に載置される。この状態で、板状部２１１の周縁部と枠状部２３０の開口部２６１の周縁部とが、例えば、摩擦攪拌接合により接合され、接合部ＦＷ（図１参照）が形成される。枠状ケース２４０の前面２３１に金属ベース２１０Ａが接合されることにより、ケース部材２００の前面部が形成される。同様に、金属ベース２１０Ｂは、枠状部２３０の開口部２６１に嵌合され、段部２６２上に載置された状態で、板状部２１１の周縁部と枠状部２３０の開口部２６１の周縁部とが、例えば、摩擦攪拌接合により接合され、ケース部材２００の裏面部が形成される。
【００１４】
収納空間内に収納された回路体３００と、ケース部材２００の内面との間には、隙間が形成されており、回路体３００がケース部材２００の収納空間内に収納された後、この隙間に絶縁樹脂４０１が充填されて硬化される。絶縁樹脂４０１は、図１に図示されるように、フランジ部２２０の貫通孔２２２内の、フランジ部２２０の上面部２２１よりも少し低い位置まで充填される。
【００１５】
［回路体の回路構成］
回路体３００は、直流電力を交流電力に、または交流電力を直流電力に変換する電力変換回路を構成するパワー半導体素子を内蔵している。
図４は、図１に図示されたパワー半導体モジュールの回路の一例を示す回路図である。
図４に図示されるように、回路体３００は、上アームＩＧＢＴ１５５、上アームダイオード１５６、下アームＩＧＢＴ１５７、下アームダイオード１５８等のパワー半導体素子を有する。
上アームＩＧＢＴ１５５のゲート電極と下アームＩＧＢＴ１５７のゲート電極には、それぞれ、上アームゲート端子３２５Ｕ、下アームゲート端子３２５Ｌが接続される。上アームＩＧＢＴ１５５のエミッタ電極と下アームＩＧＢＴ１５７のエミッタ電極には、それぞれ、上アームエミッタ端子３２６Ｕ、下アームエミッタ端子３２６Ｌが接続される。
【００１６】
上アームＩＧＢＴ１５５のコレクタ電極と上アームダイオード１５６のカソード電極は直流正極導体板３１５により接続され、直流正極導体板３１５は直流正極端子３１５Ａに接続される。上アームＩＧＢＴ１５５のエミッタ電極と上アームダイオード１５６のアノード電極は第二交流導体板３１８により接続される。
下アームＩＧＢＴ１５７のエミッタ電極と下アームダイオード１５８のアノード電極は直流負極導体板３１９により接続され、直流負極導体板３１９は直流負極端子３１９Ａに接続される。下アームＩＧＢＴ１５７のコレクタ電極と下アームダイオード１５８のカソード電極は第一交流導体板３１６により接続される。
第一交流導体板３１６と第二交流導体板３１８とは中間導体板１５９により接続される。
第一交流導体板３１６は、交流出力端子３２１に接続される。
図１に図示された回路体３００の各端子に付された参照符号は、図１に図示された上記各端子の参照符号と一致する。
なお、以下では、各導体板３１５、３１６、３１８、３１９を、適宜、単に導体板という。
【００１７】
［回路体の構成］
回路体３００の構造は図示されないが、その概要は以下の通りである。
図４に図示されるように、上アームＩＧＢＴ１５５と上アームダイオード１５６は、直流正極導体板３１５と第二交流導体板３１８との間に、各導体板３１５、３１８に熱結合した状態で挟持され、第１半導体ブロックとして形成される。下アームＩＧＢＴ１５７と下アームダイオード１５８は、交流出力端子３２１と直流負極導体板３１９との間に、各導体板３２１、３１９に熱結合した状態で挟持され第２半導体ブロックとして形成される。第一交流導体板３１６と第二交流導体板３１８とは中間導体板１５９により接続される。第１半導体ブロックと第２半導体ブロックとは、直流正極導体板３１５と第一交流導体板３１６とが同一平面となるように並べて金型内に配置され、モールド成形により、各端子３１５Ａ、３２５Ｕ、３２６Ｕ、３１９Ａ、３２１、３２５Ｌ、３２６Ｌを露出して封止される。このとき、直流正極導体板３１５と第一交流導体板３１６とは、一面側において封止樹脂の外表面と同一面とされ、樹脂から表出される。また、第二交流導体板３１８と直流負極導体板３１９とは、他面側において封止樹脂の外表面と同一面とされ、樹脂から表出される。
【００１８】
つまり、回路体３００は、図２に図示されるように、パワー半導体素子に熱結合された導体板３１５、３１６の外表面が、封止樹脂４１０の一面４１０ａと同一面とされた状態で、外部に表出されている。また、図示はしないが、パワー半導体素子に熱結合された導体板３１８、３１９の外表面は、封止樹脂４１０の他面と同一面とされた状態で、外部に表出されている。封止樹脂４１０は、導体板３１５〜３１９の外周全体を覆う平坦状のほぼ直方体形状とされ、一対の側面３７３、３７４および下面３７５を有する。各側面３７３、３７４は、厚さの中央部が両端側よりも外方に張り出すように、断面がほぼ三角形状に形成されている。
【００１９】
封止樹脂４１０の一面４１０ａから表出する導体板３１５、３１６および封止樹脂４１０の他面から表出する導体板３１８、３１９には、絶縁性熱伝導シート（絶縁性熱伝導層）４１１が貼付される。絶縁性熱伝導シート４１１に替えて熱伝導性の接着剤を塗布するようにしてもよい。
なお、図示はしないが、ダイオード１５６、１５８それぞれのアノード電極およびカソード電極を、封止樹脂の一面４１０ａまたは裏面から表出するようにしてもよい。
【００２０】
［ケース部材の構造］
図３に図示されるように、枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４それぞれの内面には、案内部２５０が形成されている。案内部２５０は、内側に向かって先細りとなるほぼ台形状の突起部２５１として形成され、底面部２３５の内面からの高さがほぼ同じ位置に配置されている。突起部２５１は、回路体３００に対向する側面２５２と、根元側から先端側に向けて先細りとなる直線状の傾斜面２５３ａ、２５３ｂを有する。上部側の傾斜面（上部傾斜面）２５３ａは、枠状ケース２４０の内側に向かって下り勾配の傾斜面として形成されている。下部側の傾斜面２５３ｂは、枠状ケース２４０の内側に向かって上り勾配の傾斜面として形成されている。突起部２５１は、枠状ケース２４０に一体成形され、図２に図示されるように、その厚さ（前面２３１から裏面２３２に向かう方向の長さ）は、回路体３００の封止樹脂４１０の厚さより薄く形成されている。
【００２１】
枠状ケース２４０の底面部２３５の内面には、一対の突当部２６０が形成されている。突当部２６０は、枠状ケース２４０の一方の側面部２３３と他方の側面部２３４との中心面に対して線対称に配置され、根元側が先端側よりも大きいほぼ台形形状の突起として形成されている。突当部２６０は、枠状ケース２４０に一体成形され、図２に図示されるように、その厚さ（前面２３１から裏面２３２に向かう方向の長さ）は、回路体３００の封止樹脂４１０の厚さより薄く形成されている。
【００２２】
［回路体のケース部材への収納］
枠状ケース２４０の前・裏面２３１、２３２に金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂを接合し、ケース部材２００を形成した後、ケース部材２００内に回路体３００が収納される。
回路体３００は、その下面３７５側をケース部材２００側に向け、上面３７６側を反対面側にして、フランジ部２２０の貫通孔２２２からケース部材２００内に挿入される。回路体３００は、ケース部材２００の側面部２３３、２３４の内面に回路体３００の側面３７３、３７４を沿わせながら底面部２３５側に挿入されていく。挿入の過程において、回路体３００の下面３７５が枠状ケース２４０の突起部２５１に当接すると、回路体３００は突起部２５１の傾斜面２５３ａに案内されて突起部２５１の側面２５２間に嵌入する。これにより、回路体３００は、その側面３７３、３７４が枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４に対して傾いて挿入された場合でも、その側面３７３、３７４が枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４に対して平行となるように矯正される。
【００２３】
このようにして、回路体３００は、ほぼ正規の姿勢のまま挿入され、その下面３７５が、枠状ケース２４０の突当部２６０に当接する。なお、「正規の姿勢」とは、設計上の公差内に収まる姿勢状態をいう。回路体３００の下面３７５が、枠状ケース２４０の突当部２６０に当接することにより、回路体３００をそれ以上挿入することが規制される。突当部２６０は、枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４の中心面に対して線対称に設けられている。従って、回路体３００の下面３７５が、側面部２３３、２３４の一方にのみ当接する片当り状態となった場合、回路体３００を時計方向および反時計方向に揺動させ、最も安定した位置に保持することにより、回路体３００をケース部材２００の収納空間内の正規の位置に収納させることができる。
【００２４】
図３において、回路体３００の下面３７５からは、リードの端面３３３が露出している。図示はしないが、導体板３１５および導体板３１６、または導体板３１８および導体板３１９は、それぞれ、連結部により連結された１つのリードフレームから形成される。上述した如く、導体板３１５〜３１９は封止樹脂４１０により封止されるが、導体板３１５および導体板３１６、または導体板３１８および導体板３１９は、封止前にはリードフレームの連結部により連結されている。連結部は、樹脂封止後に回路体３００を成型用金型から取り出す際に使用するためのものであり、金型から取り出した後に切断して、除去される。リードの端面３３３は、この切断面である。突当部２６０がリードの端面３３３に接続されると短絡を生じるので、各突当部２６０は、リードの端面３３３に接触しない位置に形成されている。
【００２５】
上記一実施の形態のパワー半導体モジュール１００によれば下記の効果を奏する。
（１）枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４それぞれの内面に案内部２５０が設けられている。案内部２５０には、枠状ケース２４０の貫通孔２２２に対向する上部側に、内側に向けて下り勾配の傾斜面２５３ａが形成されている。このため、回路体３００をケース部材２００の収納空間内に収納する際、回路体３００が枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４に対して傾斜して挿入された場合でも、回路体３００の側面３７３、３７４が枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４に対して平行となるように矯正される。
【００２６】
（２）枠状ケース２４０の底面部２３５の内面に突当部２６０が設けられている。このため、回路体３００の下面３７５が底面部２３５に対して傾斜して挿入された場合でも、回路体３００を揺動することにより、回路体３００の下面３７５を枠状ケース２４０の底面部２３５の内面と平行にすることができる。
上記（１）および（２）により、回路体３００をケース部材２００の収納空間内の正規の位置に収納することができる。これにより、回路体３００とケース部材との位置ずれに起因する放熱性の低下を抑制することができる。
【００２７】
（３）案内部２５０は、その厚さが回路体３００の封止樹脂４１０の厚さより薄く形成されている。このため、回路体３００をケース部材２００内に収納後、絶縁樹脂４０１を充填する際、絶縁樹脂４０１の流れが案内部２５０により止められることはない。また、案内部２５０が、根元側から先端側に向けて先細りの形状とされていることにより、絶縁樹脂４０１の流れが円滑となる。
【００２８】
（４）同様に、突当部２６０は、その厚さが回路体３００の封止樹脂４１０の厚さより薄く形成されている。このため、回路体３００をケース部材２００内に収納後、絶縁樹脂４０１を充填する際、絶縁樹脂４０１の流れが突当部２６０により止められることはない。また、突当部２６０が、根元側から先端側に向けて先細りの形状とされていることにより、絶縁樹脂４０１の流れが円滑となる。
上記（３）および（４）により、ケース部材２００の収納空間内に収納された回路体３００とケース部材２００の内面との間に絶縁樹脂４０１が一様に充填される。
【００２９】
（５）突当部２６０は、回路体３００のリードの端面３３３に接触しない位置に形成されている。このため、回路体３００の半導体素子を支持する導体板をリードフレームにより形成し、枠状ケース２４０を金属部材で形成しても回路体３００の短絡を防ぐことができる。つまり、リードフレームを導体板とする生産性の良い製造方法により作製した回路体３００、および枠状ケース２４０を金属製とする簡素な放熱構造を有するケース部材２００を用いた場合でも、本発明を採用することができる。
【００３０】
−実施形態２−
図５は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態２を示し、ケース部材の中間部において底面部と平行な面で切断した状態の断面図である。
実施形態２のパワー半導体モジュール１００Ａは、案内部２５０Ａが、実施形態１の案内部２５０と相違する。
枠状ケース２４０Ａに一体成形された案内部２５０Ａは、幅広の先端部２５４と、幅狭の支持部２５５とを有している。先端部２５４は、矩形状断面を有し、支持部２５５は、根元から先端部２５４まで、一様に、先端部２５４の厚さよりも薄い矩形状断面に形成されている。上述したように、回路体３００の側面３７３、３７４は、厚さの中央部が両端側よりも外方に張出して形成されており、先端側が幅狭に形成されている。案内部２５０Ａの先端部２５４は幅広に形成されているので、回路体３００が厚さ方向にずれた状態でケース部材２００内に挿入された場合でも、回路体３００側面３７３、３７４の厚さの中央部が案内部２５０Ａの先端部２５４に当接する。
【００３１】
なお、図示はしないが、案内部２５０Ａには、ケース部材２００の貫通孔２２２に対向する上部側に、実施形態１と同様に、根元側が先端側によりも貫通孔２２２側に近い下り勾配の傾斜面２５３ａを形成することが好ましい。
【００３２】
実施形態２における他の構成は実施形態１と同様である
従って、実施形態２のパワー半導体モジュール１００Ａにおいても、実施形態１のパワー半導体モジュール１００と同様な効果を奏する。
特に、実施形態２では、案内部２５０Ａの支持部２５５が、薄く形成されているので、ケース部材２００内に絶縁樹脂４０１を充填する際、絶縁樹脂４０１の流れをより円滑にすることができる。
【００３３】
−実施形態３−
図６は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態３を示し、実施形態１を示す図３と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
実施形態３のパワー半導体モジュールは、案内部および突当部を回路体に形成した構造を備えている。
回路体３００Ｂの側面３７３、３７４のそれぞれには、案内部２５０Ｂが形成され、下面３７５には、一対の突当部２６０Ａが形成されている。案内部２５０Ｂおよび突当部２６０Ａは、封止樹脂４１０Ａに一体成形されている。
【００３４】
一対の案内部２５０Ｂは、それぞれ台形状の突起部２５１ｂとして形成され、下面３７５からの高さがほぼ同じ位置に配置されている。突起部２５１ｂは、回路体３００Ｂに対向する側面２５２ｂと、根元側から先端側に向けて先細りとなる直線状の傾斜面２５３ｃ、２５３ｄを有する。下部側の傾斜面（下部傾斜面）２５３ｃは、外側に向けて上り勾配の傾斜面として形成されている。上部側の傾斜面２５３ｄは、外側に向けて下り勾配の傾斜面として形成されている。
【００３５】
突当部２６０Ａは、回路体３００Ｂの一方の側面３７３と他方の側面３７４との中心面に対して線対称に配置され、根元側が先端側よりも大きいほぼ台形形状の突起として形成されている。突当部２６０Ａは、リードの端面３３３間に、リードの端面３３３より突出して形成されている。これにより、回路体３００Ｂと枠状ケース２４０Ｂとの短絡が防止される。
図示はしないが、案内部２５０Ｂおよび突当部２６０Ａは、それぞれ、枠状ケース２４０Ｂの厚さより薄く形成されている。
【００３６】
実施形態３の他の構成は、実施形態１と同様である。
なお、実施形態３において、突当部２６０Ａは、実施形態１と同様、枠状ケース２４０Ｂに一体成形するようにしてもよい。
【００３７】
実施形態３のパワー半導体モジュール１００Ｂにおいても、回路体３００Ｂのケース部材２００への挿入を案内する案内部２５０Ｂ、および回路体３００Ｂの挿入を規制する突当部２６０Ａを備えている。また、案内部２５０Ｂの下部側には、外側に向けて上り勾配とされた傾斜面２５３ｃが形成されており、さらに、案内部２５０Ｂおよび突当部２６０Ａは、それぞれ、枠状ケース２４０Ｂの厚さより薄く形成されている。
従って、実施形態３のパワー半導体モジュール１００Ｂも実施形態１のパワー半導体モジュール１００と同様な効果を有する。
【００３８】
−実施形態４−
図７は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態４を示し、実施形態１を示す図３と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
実施形態４のパワー半導体モジュール１００Ｃは、回路体の挿入を案内する案内部が突起部ではない点に特徴を有する。
図７に図示されるように、回路体３００Ｃの挿入を案内する案内部２５０Ｃは、枠状ケース２４０Ｃに形成された傾斜部２５１ｃとして形成されている。
傾斜部２５１ｃは、枠状ケース２４０Ｃの各側面部２３３、２３４の内面の、高さ方向における中間位置から、フランジ部２２０の貫通孔２２２側に向かって、外方に広がる方向に延在されている。傾斜部２５１ｃは、回路体３００Ｃの側面３７３、３７４と平行な端部側内面３６２に接続され、端部側内面３６２は、フランジ部２２０に形成された貫通孔２２２に接続されている。フランジ部２２０の貫通孔２２２の内面間の長さは、端部側内面３６２間の長さよりも大きく形成され、回路体３００Ｃの挿入が、可能となっている。
【００３９】
回路体３００Ｃの側面３７３、３７４は、上下方向において直線的に延在されている。回路体３００Ｃの側面３７３、側面３７４間の長さは、枠状ケース２４０Ｃの側面部２３３の内面と側面部２３４の内面間に充填される封止樹脂４１０の厚さとなるように設定される。回路体３００Ｃの下面３７５には、実施形態３と同様、封止樹脂４１０に一体に形成される突当部２６０Ａが形成されている。
【００４０】
実施形態４において、ケース部材２００内に挿入される回路体３００Ｃは、傾斜部２５１ｃに案内されて、枠状ケース２４０Ｃの側面部２３３の内面と側面部２３４の内面との間に嵌入される。これにより、回路体３００Ｃを、ケース部材２００の収納空間内の正規の位置に収納させることができる。
【００４１】
実施形態４の他の構成は、実施形態３と同様である。
なお、実施形態４において、突当部２６０Ａは、実施形態１と同様、枠状ケース２４０Ｃに一体成形するようにしてもよい。
【００４２】
実施形態４のパワー半導体モジュール１００Ｃにおいても、回路体３００Ｃのケース部材２００への挿入を案内する案内部２５０Ｃ、および回路体３００Ｃの挿入を規制する突当部２６０Ａを備えている。また、枠状ケース２４０Ｃの案内部２５０Ｃは、内側に向かって下り勾配とされた傾斜部２５１ｃとして形成されている。さらに、枠状ケース２４０Ｃの側面部２３３、２３４の各内面と回路体３００Ｃの側面３７３、３７４の各内面との隙間を塞ぐ部材を有していない。
従って、実施形態４のパワー半導体モジュール１００Ｃも実施形態１のパワー半導体モジュール１００と同様な効果を有する。
【００４３】
−実施形態５−
図８は、本発明によるパワー半導体モジュールの実施形態５を示し、実施形態１を示す図３と同様、金属ベースを取り除いた状態の正面図である。
実施形態４では、案内部２５０Ｃは、端部側内面３６２を介してフランジ部２２０の上面部２２１に接続された構成であった。これに対し、実施形態５のパワー半導体モジュール１００Ｄでは、案内部２５０Ｄが、フランジ部２２０の貫通孔２２２ａにより形成された構成とされている。
つまり、枠状ケース２４０Ｄのフランジ部２２０の貫通孔２２２ａが形成された内面は、案内部２５０Ｄとしての機能を有する直線状の傾斜部２５１ｄとされている。換言すれば、傾斜部２５１ｄは、フランジ部２２０の上面部２２１から、直接、枠状ケース２４０Ｄの側面部２３３、２３４の各内面に延在されている。
【００４４】
実施形態５において、ケース部材２００内に挿入される回路体３００Ｃは、傾斜部２５１ｄに案内されて、枠状ケース２４０Ｄの側面部２３３の内面と側面部２３４の内面との間に嵌入される。これにより、回路体３００Ｃを、ケース部材２００の収納空間内の正規の位置に収納させることができる。
【００４５】
実施形態５における他の構成は、実施形態４と同様である。
なお、実施形態５において、突当部２６０Ａは、実施形態１と同様、枠状ケース２４０Ｄに一体成形するようにしてもよい。
【００４６】
実施形態５のパワー半導体モジュール１００Ｄにおいても、回路体３００Ｃのケース部材２００への挿入を案内する案内部２５０Ｄ、および回路体３００Ｃの挿入を規制する突当部２６０Ａを備えている。また、枠状ケース２４０Ｄに形成された案内部２５０Ｄは、内側に向けて下り勾配の傾斜部２５１ｄとして形成されている。さらに、枠状ケース２４０Ｄの側面部２３３、２３４の各内面と回路体３００Ｃの側面３７３、３７４の各内面との間を塞ぐ部材を有していない。
従って、実施形態５のパワー半導体モジュール１００Ｃも実施形態１のパワー半導体モジュール１００と同様な効果を有する。
なお、実施形態５において、突当部２６０Ａは、実施形態１と同様、枠状ケース２４０Ｃに一体成形するようにしてもよい。
【００４７】
なお、上記各実施形態では、案内部２５０、２５０Ａ〜２５０Ｄの各傾斜面２５３ａ、２５３ｄまたは傾斜部２５１ｃ、２５１ｄは、直線状として例示した。しかし、傾斜面２５３ａ、２５３ｄまたは傾斜部２５１ｃ、２５１ｄは、円弧状や、楕円状等の湾曲形状としてもよい。
【００４８】
上記各実施形態では金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂが、放熱フィン２１２を有している構造として例示した。しかし、金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂは、放熱フィン２１２を有していなくてもよい。
【００４９】
上記実施形態では、回路体３００の導体板３１５、３１６、３１８、３１９に絶縁性熱伝導シート４１１を貼付した構造して例示した。しかし、回路体３００の導体板３１５、３１６、３１８、３１９に絶縁性熱伝導シート４１１を貼付せず、導体板３１５、３１６、３１８、３１９が、直接、金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂに接触するようにしてもよい。
【００５０】
上記実施形態では、枠状ケース２４０の表裏面に金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂが接合されたケース部材２００として例示した。しかし、枠状ケース２４０には、金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂの一方が一体形成されており、金属ベース２１０Ａ、２１０Ｂの他方のみを枠状ケース２４０に接合してケース部材２００を構成するようにしてもよい。
【００５１】
上記実施形態１において、案内部２５０は、枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４の各内面に１つずつ形成した構成として例示した。しかし、案内部２５０は、枠状ケース２４０の側面部２３３、２３４の各内面に複数個、配列してもよい。
【００５２】
同様に、上記実施形態３において、案内部２５０Ｂは、回路体３００Ｂの各側面３７３、３７４に１つずつ形成した構成として例示した。しかし、案内部２５０Ｂは、回路体３００Ｂの各側面３７３、３７４に複数個、配列してもよい。
【００５３】
上記実施形態では、回路体３００は、半導体素子を一対の導体板により挟持して形成された半導体ブロックを２個備える構造として例示した。しかし、回路体３００が、半導体ブロックを、１個または３個以上備える場合にも適用することができる。また、導体板は半導体素子の一面側のみに配置されている構造であってもよく、半導体ブロックの構造は、上記実施形態に特定されるものではない。
【００５４】
本発明は、回路体３００が、インバータ回路、コンバータ回路等の電力変換回路を有するパワー半導体モジュールに適用することができる。
【００５５】
その他、本発明のパワー半導体モジュールは、発明の趣旨の範囲内において、種々、変形して適用することが可能であり、要は、ケース部材の各側面部の内面と回路体の各側面との間に、回路体をケース部材の挿入口から収納空間に挿入する際に回路体を案内する案内部が設けられ、ケース部材の底面部および回路体の下面との少なくとも一方に、回路体の挿入を規制するための突当部が設けられている構成であればよい。
【符号の説明】
【００５６】
１００、１００Ａ〜１００Ｄ      パワー半導体モジュール
１５５、１５７      ＩＧＢＴ
１５６、１５８      ダイオード
２００      ケース部材
２１０Ａ、２１０Ｂ      金属ベース
２１１      板状部
２１２      放熱フィン
２２０      フランジ部
２２１      ケース部材の上面部
２２２、２２２ａ      貫通孔（挿入口）
２３０      枠状部
２３１      前面
２３２      裏面
２３３、２３４      側面部
２３５      底面部
２４０、２４０Ａ〜２４０Ｄ      枠状ケース
２５０、２５０Ａ〜２５０Ｄ      案内部
２５１      突起部
２５１ｃ、２５１ｄ      傾斜部
２５３ａ〜２５３ｄ      傾斜面
２６０、２６０Ａ      突当部
２６１      開口部
２６２      段部
３００、３００Ｂ、３００Ｃ      回路体
３１５、３１６、３１８、３１９      導体板
３７３、３７４      側面
３７５      下面
３７６      上面
４０１      絶縁樹脂
４１０      封止樹脂
【図１】
2016032040.tif 000003
【図２】
2016032040.tif 000004
【図３】
2016032040.tif 000005
【図４】
2016032040.tif 000006
【図５】
2016032040.tif 000007
【図６】
2016032040.tif 000008
【図７】
2016032040.tif 000009
【図８】
2016032040.tif 000010