(57)【要約】  パワー半導体モジュール（６０）は、少なくとも１つのパワー半導体チップ（６４）を含むパワー回路（６２）を収容するハウジング（５８）を備え、このハウジングは、少なくとも２つのパワー端子（６８）を提供する。パワー半導体モジュール（６０）はさらに、ハウジング（５８）に実装され、パワー回路（６２）に電気的に接続されて補助信号を分配するプリント回路基板（１０）と、プレスフィット接続部（２６）によってプリント回路基板（１０）に実装された少なくとも１つの補助端子（１６）とを備える。プレスフィット接続部（２６）は、補助端子（１６）の本体（２４）によって提供される。
2020522897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワー半導体モジュール（６０）であって、
少なくとも１つのパワー半導体チップ（６４）を含むパワー回路（６２）を収容するハウジング（５８）を備え、前記ハウジングは少なくとも２つのパワー端子（６８）を提供し、前記パワー半導体モジュール（６０）はさらに、
前記ハウジング（５８）に実装され、前記パワー回路（６２）に電気的に接続されて補助信号を分配するプリント回路基板（１０）と、
プレスフィット接続部（２６）によって前記プリント回路基板（１０）に実装された少なくとも１つの補助端子（１６）とを備え、前記プレスフィット接続部（２６）は、前記補助端子（１６）の本体（２４）によって提供され、前記パワー半導体モジュール（６０）はさらに、
前記プリント回路基板（１０）に実装された少なくとも１つの端子支持体（１８）を備え、前記端子支持体（１８）は、前記補助端子（１６）の本体（２４）を案内する支持溝（４４）を有し、
前記端子支持体（１８）は、前記プリント回路基板（１０）の少なくとも１つの穴に差し込まれる少なくとも１つのピン（３８、４０）を有する、パワー半導体モジュール（６０）。
【請求項２】
前記端子支持体（１８）は、ナット（３６）を収容する開口部（４８）を有し、
前記補助端子（１６）の頭部（３２）が前記ナット（３６）上に張り出すように、前記補助端子（１６）が曲がっている、請求項１に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項３】
前記補助端子（１６）の前記本体（２４）は、前記補助端子（１６）を前記端子支持体（１８）に固定するためのとげ状構造（４６）を有する、請求項１または２に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項４】
前記補助端子（１６）は、前記端子支持体（１８）内でインサート成形されたものである、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項５】
前記端子支持体（１８）のピン（４０）は、前記端子支持体（１８）を前記プリント回路基板（１０）に固定するように変形している、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項６】
前記補助端子（１６）の前記本体（２４）は、前記本体（２４）に平行に配置された２つのプレスフィットピン（２８）を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項７】
前記補助端子（１６）は、別のプリント回路基板（８６）用の第２のプレスフィット接続部を有する頭部（３２′）を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項８】
前記プリント回路基板（１０）は、前記プレスフィット接続部（２６）においてＳｎにより被覆されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項９】
前記パワー半導体モジュールの（６０）の前記ハウジング（５８）は充填材（８４）で充填され、前記充填材（８４）に前記補助端子（１６）の前記プレスフィット接続部（２６）が埋め込まれている、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項１０】
前記プリント回路基板（１０）の上方において前記ハウジング（５８）に取り付けられたモジュールカバー（５０）をさらに備え、
前記モジュールカバー（５０）は、前記端子支持体（１８）を案内するための開口部（５２）を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項１１】
前記プリント回路基板（１０）は、ワイヤボンド部（８２）を介して前記パワー回路（６２）に接続されており、
前記プリント回路基板（１０）は、ワイヤボンド部（８２）が前記プリント回路基板（１０）に取り付けられている場所において、ＮｉまたはＡｕのうちの少なくとも１つにより被覆されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項１２】
前記パワー半導体モジュールの（６０）の前記プリント回路基板（１０）と前記ハウジング（５８）との間にゴム要素（７４）が設けられ、
前記ゴム要素（７４）は、前記プリント回路基板（１０）に取り付けられたワイヤボンド部（８２）の下方に設けられている、先行する請求項のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項１３】
前記プリント回路基板（１０）は、前記パワー半導体モジュールの（６０）の前記ハウジング（５８）から突出するボルト（７２）を受け入れるための穴（２０）を有し、
前記ゴム要素（７４）は、前記ボルト（７２）を案内する開口部（７８）を有する、請求項１２に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項１４】
前記ボルト（７２）のうちの少なくとも１つは、前記回路基板（１０）における対応する前記開口部（２０）よりも直径が大きい止め部（７６）を含み、
前記ゴム要素（７４）は、前記プリント回路基板（１０）が前記止め部（７６）に押し付けられることによって圧縮されている、請求項１２または１３に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【請求項１５】
少なくとも１つのボルト（７２）が変形してキャップ部（８０）を形成することによって、前記プリント回路基板（１０）を前記ハウジング（５８）に固定している、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のパワー半導体モジュール（６０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、パワー半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
半導体モジュールは、１つ以上のパワー半導体チップを収容する。このパワー半導体チップは、パワー半導体モジュールのハウジング上に設けられた端子に電気的に接続され得る。パワー端子を使用して、パワー半導体モジュールの負荷電流を流す導体を相互接続する。補助端子（通常、パワー端子よりも遥かに定格電流が低い）を使用して、ゲート信号の供給、センサ信号へのアクセス等を行なう。
【０００３】
あるパワー半導体モジュールは、補助端子が設けられたプリント回路基板を有する。プリント回路基板はパワー半導体モジュールの内部に電気的に接続され、補助端子はプリント回路基板にはんだ付けされている場合もある。補助端子は、プリント回路基板の上方のモジュールカバーを貫通して突出する場合もあるし、ナット上に曲がってモジュールカバー内に収まる場合もある。
【０００４】
例えば、ゲートドライバ基板からのエミッタ、コレクタ、およびゲート信号が補助端子を介してプリント回路基板に接続され、このプリント回路基板が、１つ以上のパワー半導体チップが取り付けられた基板に上記信号を分配する場合もある。
【０００５】
曲がっていない状態のプリント回路基板に、補助端子をはんだ付けしてもよい。その後、ハウジングの一部であるグリッド上にプリント回路基板を接着してもよい。次いで、プリント回路基板から基板へのワイヤボンド接続部を取り付けてもよい。次の工程では、ハウジングの上部にモジュールカバーを装着してもよい。モジュールカバーは、曲げていない補助端子を通すための細穴を有してもよい。カバー内にナットを取り付けた後、曲げ工程により、ナット上に補助端子を曲げてもよい。実装時、使用時、または衝撃及び振動試験時において、プリント回路基板への補助端子のはんだ接合部に非常に大きな力がかかる場合がある。補助端子がモジュールカバーによって案内され得るので、はんだ接合部にかかるいくらかの力は低減され得る。しかしながら、高応力によってはんだに亀裂が生じる虞が依然としてある。
【０００６】
ＵＳ ２００３ ０１５ ７７８ Ａ１は、制御端子が外部から引き込まれた半導体デバイスを示す。制御端子は、制御端子ブロック内でインサート成形されており、独立した部品を構成するものである。
【０００７】
ＥＰ ０ ６９６ ８８１ Ａ１は、パワーモジュールの端子用の開口部を有するプラスチックハウジングに関するものである。これは、パワーモジュールと内側ハウジング表面との間の弾性要素によって封止されている。
【０００８】
ＵＳ ２００８／１５８ ８２３ Ａ１は、補助端子を示す。補助端子は、その一端において、パワーモジュールのプリント回路基板に差し込まれるプレスフィット接続部を有する。他端は、パワーモジュールのハウジングから突出する。
【０００９】
ＵＳ ２０１２／３２０ ５４５ Ａ１は、出力端子として使用され得る突出部を含むプレスフィット部を示す。プレスフィット部は、パワーモジュールの回路基板に挿入される。
【００１０】
ＵＳ ２０１５／３５１ ２７６ Ａ１は、パワーモジュールの電極の下に設けられたナットボックスを示す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
発明の説明
本発明の目的は、ナット上に曲がった補助端子を有しており、信頼性が高く、可撓性があり、かつ経済的なパワー半導体モジュールを提供することである。
【００１２】
本目的は、独立請求項の主題によって達成される。さらなる例示的実施形態は、従属請求項および以下の説明から明白である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、パワー半導体モジュールに関する。半導体モジュールは、１つ以上の半導体チップ、それらの電気的および機械的な相互接続部、ならびにそれらの部品のためのハウジングからなる如何なるデバイスであってもよい。本明細書における「パワー」という用語は、１００Ｖを超える、および／または１０Ａを超える電流を処理するように構成されたモジュールおよび／または半導体チップを意味し得る。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、パワー半導体モジュールは、少なくとも１つのパワー半導体チップを含むパワー回路を収容するハウジングを備える。このハウジングは、少なくとも２つのパワー端子を提供する。例えば、ハウジングはプラスチック製であってもよく、１つ以上のパワー半導体チップが取り付けられたベースプレートを含んでもよい。ベースプレートには１つ以上の基板が接合されてもよく、この１つ以上の基板には１つ以上のパワー半導体チップが接合されてもよい。ハウジングのプラスチック材料は、ガラス繊維強化熱可塑性プラスチック材料であってもよい。
【００１５】
ベースプレートは、１つ以上のパワー半導体チップが接合された金属被覆層を含んでもよい。導体（例えば、ケーブル）が螺合され得るナットが収容されるハウジングの開口部によって、パワー端子を設けることができる。
【００１６】
例えば、パワー半導体モジュールは、パワー回路が２つの直列接続されたパワー半導体スイッチを含むハーフブリッジモジュールであってもよい。この直列接続の中間点および終点が、パワー端子に電気的に接続されてもよい。通常、パワー半導体モジュールは、２つ以上のパワー半導体チップを含み得る。
【００１７】
パワー半導体モジュールはさらに、ハウジングに実装され、パワー回路に電気的に接続されて補助信号を分配するプリント回路基板と、プレスフィット接続部によってプリント回路基板に実装された少なくとも１つの補助端子とを備える。プレスフィット接続部は、補助端子の本体によって提供される。補助端子は、場合によっては曲がった金属片であってもよく、および／または銅製であってもよい。
【００１８】
プリント回路基板は、ハウジング内部のパワー回路および／またはセンサに電気的に接続され得る、制御および／または測定信号分配のための内部プリント回路基板と考えてもよい。例えば、補助端子をパワー半導体チップのゲートに電気的に接続してもよい。さらに、補助端子を本発明のパワー半導体チップのコレクタに接続して、補助コレクタ接続を提供してもよい。また、補助端子をパワー半導体モジュールのハウジング内部のセンサ（例えば、温度センサ）に接続することも可能である。
【００１９】
ハウジングによって提供された特定のプラスチックフレームおよび／または支持構造に、プリント回路基板を接続してもよい。プリント回路基板は、例えばガラス強化エポキシ材料などのプラスチック材料をベースにしたものであってもよい。
【００２０】
１つ以上の補助端子を内部プリント回路基板に実装してもよい。各補助端子の一端（すなわち本体）は、プリント回路基板内にプレスフィットされる。パワー半導体モジュール内部においてプレスフィット接続を使用することにより、はんだ付けよりも信頼性が向上し得る。
【００２１】
パワー半導体モジュールはさらに、プリント回路基板に実装された少なくとも１つの端子支持体を備え、端子支持体は、補助端子の本体を案内する支持溝を有する。補助端子の他端（すなわち頭部）は、ケーブルなどの導体を電気的に接続するために端子支持体から突出してもよい。
【００２２】
端子支持体（プラスチック部品であってもよい）は、補助端子を機械的に支持する。端子支持体は、例えば、熱可塑性プラスチック材料またはエポキシ材料などのプラスチック材料からなってもよい。端子支持体は、プリント回路基板に実装されてもよく、および／または、補助端子の本体を少なくとも部分的に取り囲んでもよい。補助端子の本体は、支持溝内に案内され得る。支持溝内には、本体が完全に、または少なくとも部分的にはめ込まれる。
【００２３】
端子支持体は、プリント回路基板の穴に差し込まれる少なくとも１つのピンを有する。端子支持体は、プリント回路基板のスルーホールに入れられる２つ以上のピンを有してもよい。端子支持体とプリント回路基板との間のこのような接続構造により、トルク力を引き受けることができる。トルク力は、例えばゲートドライバ基板を実装する時など、補助端子の頭部を別の導体に接続する時に発生する。
【００２４】
さらに、補助端子の頭部は曲がっていてもよく、および／または、端子支持体に置かれていてもよい。端子支持体を補助端子のプレスフィット接続部と組み合わせることによって、補助端子の電気的接続をさらに強固にすることができる。
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、端子支持体は、ナットを収容する開口部を有する。例えば、ナットのための開口部は、補助端子の本体を支持するための支持溝に略平行に配置されている。ナットは、補助端子が端子支持体内に入れられる前に端子支持体内に挿入および／または圧入されてもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態によれば、補助端子の頭部がナット上に張り出すように、補助端子が曲がっている。例えば、本体がプリント回路基板に略垂直に配置されてもよく、および／または、頭部がプリント回路基板に略平行に配置されてもよい。補助端子の頭部は１つの屈曲部とねじ穴とを有してもよい。頭部は、ねじ穴の下方に配置されてもよい。これにより、予め曲げ加工された補助端子を使用することが可能になる。パワー半導体モジュールの組み付けの際に、追加の曲げ加工が不要になる。
【００２７】
本発明の一実施形態によれば、補助端子は、別のプリント回路基板用の第２のプレスフィット接続部を有する頭部を含む。例えば、この頭部も、別のプリント回路基板が接続され得る１つ以上のプレスフィットピンを有するプレスフィット接続部を含んでもよい。このような別のプリント回路基板は、ゲートドライバ基板であってもよい。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、補助端子の本体は、補助端子を端子支持体および／または支持溝に固定するためのとげ状構造を有する。補助端子の本体は、補助端子と端子支持体のプラスチック材料との間の強固な機械的接続を確実にするために、「のこぎり状の歯」構造、および／または別の粗面を有してもよい。これにより、補助端子が端子支持体から引き抜かれることを防止することができる。例えば、端子支持体をプリント回路基板に実装する前、または後に、補助端子を端子支持体内に押し込んでもよい。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、補助端子は、端子支持体内でインサート成形されたものである。
【００３０】
本発明の一実施形態によれば、補助端子の本体は、当該本体に平行に配置された２つのプレスフィットピンを有する。このようなプレスフィットピン（アイレットを有する出っ張ったピンであってもよい）を、金属被覆層で覆われたプリント回路基板における対応するスルーホールに押し込むことができる。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、端子支持体のピンは、端子支持体をプリント回路基板に固定するように変形している。例えば、ピンの頭部が対応のスルーホールよりも厚くなるように、超音波溶接によってピンを変形させてもよい。例えば、変形対象のピンは、他のピンよりも長くてもよい。このピンを、その端部がプリント回路基板よりも上に位置するように、プリント回路基板のスルーホールに入れる。次いで、このような相対的に長いピンを熱処理（例えば、超音波溶接または類似の熱による成形処理）によって変形させることにより、端子支持体をプリント回路基板に機械的に取り付けることができる。変形したピンは、外部からのすべての押圧力および引張力に耐え、および／または、補助端子のプレスフィット接続部をプリント回路基板に確実に固定することができる。
【００３２】
追加的または代替的に、端子支持体部分は、回転を係止し、実装時のトルクをプリント回路基板に伝達するために、プリント回路基板のスルーホールに入れられるピンを有してもよい。このようなピンは、プリント回路基板の表面と同じ高さであってもよい。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、プリント回路基板は、プレスフィット接続部においてＳｎにより被覆されている。プリント回路基板は、その面のうちの１つ以上に１つ以上の金属被覆層を有してもよく、プレスフィット穴の位置において選択的にＳｎにより被覆されていてもよい。これにより腐食を防止することができるので、より強固なプレスフィット接続部を得ることができる。このことは、Ｓｎ−Ｓｎ接続が気密湯境（gas-tight cold shut）を形成し得るという事実によるものである。
【００３４】
本発明の一実施形態によれば、パワー半導体モジュールのハウジングは充填材で充填され、充填材に補助端子のプレスフィット接続部が埋め込まれている。パワー半導体モジュールは、プリント回路基板よりも上の高さまで、シリコーンゲルで充填されてもよい。こうすることにより、プレスフィット接続部（すなわち、補助端子の本体の一部、プレスフィットピン、およびプレスフィットピンが押し込まれるスルーホール）は、完全に充填材に埋め込まれる。ゲルを使用することにより、その中に埋め込まれる部品を電気的に絶縁することができる。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、パワー半導体モジュールは、プリント回路基板の上方においてハウジングに取り付けられたモジュールカバーをさらに備え、モジュールカバーは、端子支持体を案内するための開口部を有する。言い換えれば、補助端子の頭部、および／または端子支持体は、モジュールカバーの開口部を通って案内され得る。モジュールカバーも、プラスチック材料（例えば、パワー半導体モジュールのハウジングと同じ材料）からなってもよい。例えば、モジュールカバーの開口部を端子支持体と同じ形状とすることにより、モジュールカバー穴の下方の空間を封止することができる。プリント回路基板をパワー回路および／または１つ以上のセンサに電気的に接続する処理の後、パワー半導体モジュールをモジュールカバーで覆ってもよい。
【００３６】
本発明の一実施形態によれば、プリント回路基板は、ワイヤボンド部を介してパワー回路に接続されている。パワー半導体モジュールの内部へのプリント回路基板の電気的接続は、ワイヤボンディングによってなされ得る。例えば、プリント回路基板は、これらのワイヤボンド部をプリント回路基板の下方に案内する開口部を有してもよい。プリント回路基板の下方には、パワー半導体モジュールの１つ以上の半導体チップが配置されている。
【００３７】
本発明の一実施形態によれば、プリント回路基板は、ワイヤボンド部がプリント回路基板に取り付けられている場所において、ＮｉまたはＡｕのうちの少なくとも１つにより被覆されている。プリント回路基板、特にその金属被覆層は、ワイヤボンド部が接続されている場所において、選択的にＮｉおよび／またはＡｕにより被覆されてもよい。こうすることにより、特定の目的のためのボンドパッドをプリント回路基板上に提供することができる。
【００３８】
本発明の一実施形態によれば、パワー半導体モジュールのプリント回路基板とハウジングとの間にゴム要素が設けられる。このようなゴム要素（ゴムの細片であってもよい）によって、ワイヤボンド部の超音波溶接中に発生する振動を減衰させることができる。振動の低減によって、超音波溶接ボンド接続の質を高めることができる。
【００３９】
例えば、ゴム要素は、プリント回路基板と、当該プリント回路基板が設けられるハウジングの支持構造との間に設けられてもよい。ゴム要素は、シリコーン系ゴム材料、または類似の材料からなってもよい。例えば、ゴム材料のショアＡ値は、１０〜９０、例えば約３０であってもよい。ゴム要素は、ハウジングと一体化された一部であってもよく、それは、例えば二成分射出成形によって製造されてもよい。
【００４０】
本発明の一実施形態によれば、ゴム要素は、プリント回路基板に取り付けられたワイヤボンド部の下方に設けられている。例えば、プリント回路基板のすべてのワイヤボンド接続部および／またはボンドパッドをプリント回路基板の一方の面に設け、その下方にゴム要素を配置してもよい。プリント回路基板の他方の面は、当該プリント回路基板が設けられるハウジングが提供する支持構造に直接載置されてもよい。
【００４１】
本発明の一実施形態によれば、プリント回路基板は、パワー半導体モジュールのハウジングから突出するボルトを受け入れるための穴を有する。パワー半導体モジュールのハウジングの支持構造は、パワー半導体モジュールが取り付けられる固定ボルトを有してもよい。
【００４２】
本発明の一実施形態によれば、ゴム要素は、ボルトを案内する開口部を有する。ゴム要素は、ボルトのハウジングの支持構造に固定されてもよい。さらに、少なくとも１つのボンドパッドが、２つの固定ボルトを結ぶ線の近傍に位置してもよい。
【００４３】
本発明の一実施形態によれば、ボルトのうちの少なくとも１つは、回路基板における対応する開口部よりも直径が大きい止め部を含む。ゴム要素は、プリント回路基板がハウジングに押し付けられることによって圧縮されている。このような止め部は、基板の一部が基部において拡径することによって形成されてもよい。すなわち、基板の先端部または頭部は、その基部よりも小さくてもよい。このような止め部を実現することによって、プリント回路基板とハウジングの支持構造との間に隙間を設けることができる。プリント回路基板が止め部に押し付けられると、この隙間内でゴム要素が圧縮される。
【００４４】
ゴム要素の当初の厚みは、上記隙間および／または止め部よりも厚くてもよい。例えば、ゴム要素の当初の厚みは０.５ｍｍ〜２ｍｍ、例えば、約１ｍｍであってもよい。ゴム要素の圧縮は、５％〜４０％の範囲、例えば約２０％であってもよい。
【００４５】
本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのボルトの頭部が変形してキャップ部を形成することによって、プリント回路基板をハウジングに固定している。こうすることにより、接着剤を要することなく、プリント回路基板をハウジングの支持構造に固定することができる。接着剤の硬化を要する時間のかかる処理工程を回避することができる。変形した１つ以上のボルトによって、プリント回路基板を継続的にゴム要素に押し付けることができる。すなわち、１つ以上のキャップ部によって、プリント回路基板がゴム要素に押し付けられた状態を保つことができる。キャップ部を形成するために、例えば、振動溶接および／または熱によって１つ以上のボルトを変形させてもよい。
【００４６】
本発明の上記および他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照することによって明確になるであろう。
【００４７】
以下の本文において、添付図面に示された例示的な実施形態を参照して、本発明の主題をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態に係るパワー半導体モジュール用のプリント回路基板の斜視図である。
【図２】端子支持体を含む、図１のプリント回路基板の一部を示す図である。
【図３】図２の端子支持体の断面図である。
【図４】図２の端子支持体の別の断面図である。
【図５】第１の製造工程の際の、本発明の一実施形態に係るパワー半導体モジュールの斜視図である。
【図６】第１の製造工程の際の、図５のパワー半導体モジュールの一部を通る断面を概略的に示す図である。
【図７】第２の製造工程の際の、図５のパワー半導体モジュールの斜視図である。
【図８】第２の製造工程の際の、図７のパワー半導体モジュールの一部を通る断面を概略的に示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るパワー半導体モジュールの一部の、別の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図面で使用する参照符号およびそれらの意味は、参照符号のリストにまとめた形で列挙している。原則として、図中の同一の部分には同じ参照符号を付している。
【００５０】
例示的な実施形態の詳細な説明
図１は、略平面状のプラスチック本体１２を備えるプリント回路基板１０を示す。プラスチック本体１２には、１つ以上の構造化された金属被覆層１４が設けられる。例えば、２つの金属被覆層１４をプリント回路基板１０の両面にそれぞれ設けてもよい。プラスチック本体１２には数個（ここでは６個）の補助端子１６が配置されており、これらの補助端子１６は１つ以上の金属被覆層１４に電気的に接続されている。各補助端子１６は、プリント回路基板１０のプラスチック本体１２に機械的に接続されるプラスチック部品である端子支持体１８によって、機械的に支持されている。プリント回路基板１０は、図５および図７に示すパワー半導体モジュールに実装可能である。
【００５１】
プリント回路基板１０は、当該プリント回路基板１０をパワー半導体モジュールのハウジングに接続するために用いる数個のスルーホール２０を有する。平面状のプラスチック本体１２には、プリント回路基板１０をパワー半導体モジュールにおける他の電気部品にワイヤボンディングするために用いるボンディング領域すなわちボンドパッド２２が設けられる。すべてのボンドパッド２２は、プリント回路基板１０の一方の面に配置される。さらに、プラスチック本体１２には、ボンドパッド２２に取り付けられたワイヤボンド部を案内するための開口部２３が設けられる。ボンドパッド２２は、ＮｉまたはＡｕにより被覆されてもよい。
【００５２】
図２は、補助端子１６と端子支持体１８とを含むプリント回路基板１０の一部の斜視図である。図３および図４は、図２に示す部分の断面図である。
【００５３】
補助端子１６は、プレスフィット接続部２６により押圧される本体２４を含む、曲がった金属片である。プレスフィット接続部２６は、プリント回路基板１０における２つの対応するスルーホール３０内に入る２つのプレスフィットピン２８を有する。プリント回路基板１０および／または金属被覆層１４は、プレスフィット接続部２６においてＳｎにより被覆されていてもよい。
【００５４】
補助端子１６は、他端部において頭部３２を有する。頭部３２は、本体２４に対して略垂直に配置されるように、キンクを介して本体２４に接続されている。頭部３２は、端子支持体１８内に収容されたナット３６に螺合可能なねじを通すための開口部３４を有する。
【００５５】
端子支持体１８は３つのピン３８、４０を有しており、これらのピン３８、４０は、プリント回路基板１０における対応する穴に差し込まれる。ピン３８は、ピン４０よりも小さい直径を有してもよい。通常、端子支持体１８は、ねじり力を受けるために少なくとも２つのピン３８、４０を有し得る。１つ以上のピン３８、４０が、図示とは異なる形状であってもよい。例えば、ピンは非円形の断面を有してもよく、および／または、長穴に入るように細長い断面を有してもよい。
【００５６】
さらに、ピン４０はピン３８よりも長く、かつ、端子支持体１８をプリント回路基板１０に固定するキャップ部４２に変形されていてもよい。ピン４０と共に、ピン３８は、端子支持体１８がプリント回路基板１０に対して移動および回転することを防止する。
【００５７】
さらに、端子支持体１８は、補助端子１６の本体２４が配置される支持溝４４を有する。本体２４が支持溝４４内で移動および／または湾曲することを防止するために、支持溝４４は本体２４と略等しい断面を有してもよい。図４に示すように、本体２４は、その側面にとげ状構造４６を有してもよい。このとげ状構造４６は、本体２４を支持溝４４に固定する。とげ状構造４６は、支持溝４４の側壁とかみ合うのこぎり状の歯を有してもよい。
【００５８】
なお、補助端子１６の本体２４は、支持溝４４に差し込まれてもよいし、または、端子支持体１８内で成形してもよい。
【００５９】
ナット３６は、端子支持体１８の開口部４８に収容されており、この開口部４８の少なくとも上部は、ナット３６と等しい断面を有してもよい。これにより、ナット３６が開口部４８内で回転することが防止される。ナット３６および開口部４８は、補助端子１６の頭部３２の下方に配置される。
【００６０】
図３および図４はさらに、モジュールカバー５０を示す。モジュールカバー５０は、プリント回路基板１０の上方に取り付けられる。また、モジュールカバー５０は、補助端子１６の頭部３２と端子支持体１８の上部とを突出させるための開口部５２を有する。端子支持体１８は、縁部５４を有してもよい。縁部５４は、パワー半導体モジュールの内部を封止するように、開口部５２の内部に適合されている。
【００６１】
図３はさらに、プリント回路基板１０が支持構造５６に実装可能であることを示す。支持構造５６は、図５に示すパワー半導体モジュール６０のハウジング５８の一部であってもよい。
【００６２】
ハウジング５８は、プラスチック本体を含み得る。プラスチック本体は、例えば、少なくとも１つのパワー半導体チップ６４を含むパワー回路６２が取け付けられたベースプレート６６に、例えば基板を介して取り付けられる。ベースプレート６６とは反対の面において、ハウジングは数個のパワー端子６８を提供する。これらのパワー端子６８は、パワー回路６２に電気的に接続される。
【００６３】
同じ面において、ハウジング５８は、内部に支持構造５６が配置される開口部７０を有する。図５は、プリント回路基板１０が取り付けられていない製造工程におけるパワー半導体モジュール１０を示す。その後、開口部７０はモジュールカバー５０によって覆われ得る。
【００６４】
支持構造５６は、プリント回路基板１０のスルーホール２０内に入るように適合された固定ボルト７２を備える。支持構造５６の一方の面には、支持構造５６とプリント回路基板１０との間に配置されることになるゴム要素７４が設けられる。プリント回路基板１０を支持構造５６に実装する際に、ゴム要素７４によって、ボンドパッド２２への超音波溶接ワイヤボンドによって生じる振動を減衰させることができる。したがって、ゴム要素７４は、後にその上方にボンドパッド２２が配置される支持構造５６の面のみに設けられる。
【００６５】
図６は、ボルト７２のうちの１つにおける支持構造５６を、より詳細に示す。固定基板７２は、その基部に止め部７６を有する。止め部７６は、ボルト７２の一部であり、ボルト７２の頭部よりも大きい直径を有し得る。ゴム要素７４は、直径が止め部７６と略等しい開口部７８を有する。
【００６６】
図７は、プリント回路基板１０を支持構造５６に取り付けた後のパワー半導体モジュール６０を示す。固定ボルト７２をスルーホール２０に通すことによって、プリント回路基板１０を位置合わせする。図８に示すように、固定ボルト７２をキャップ部８０に変形することによって、プリント回路基板１０を止め部７６に押し付け、支持構造５６に固定する。例えば、キャップ部８０を形成するために、温度または超音波振動を加えることによって固定ボルト７２の先端部を変形させてもよい。
【００６７】
プリント回路基板１０と支持構造５６との間の距離は、止め部７６の高さによって規定される。図６に示すように、圧縮されていない状態のゴム要素７４の高さは、止め部７６よりも高い。したがって、プリント回路基板１０が支持構造５６に押し付けられたると、ゴム要素７４も所定の方法で圧縮される。組み付けの後も、プリント回路基板１０は固定ボルト７２のキャップ部８０によって押し付けられたままである。
【００６８】
また、図７は、プリント回路基板１０、特にボンドパッド２２が、ハウジング５８の内部に入り込むワイヤボンド部８２に接続されることによって、プリント回路基板１０および補助端子１６をパワー回路６２、またはハウジング５８内の他の部品（例えば、センサ）に電気的に接続し得ることも示す。
【００６９】
図１および図７は、プリント回路基板１０上のボンドパッド２２が固定ボルト７２の近傍、および／または２つの固定ボルト７２間の線近くに位置することを示す。これにより、ボンドパッド２２の下方において、プリント回路基板１０とゴム要素７４との間の所定の接続を確実にすることができる。望ましくない振動を効率的に減衰させ、ワイヤボンディング工程を安定化することができる。また、接合工具がプリント回路基板１０を押圧したときに、プリント回路基板１０が変形しないようにすることができる。
【００７０】
最後に、図３および図４に示すように、パワー半導体モジュール６０のハウジング５８は充填材８４で充填されてもよい。充填材８４（例えば、シリコーンゲル）にプリント回路基板１０と補助端子１６および端子支持体１８の下部とが埋め込まれることにより、電気的絶縁が可能である。例えば、プレスフィット接続部２６および／またはプレスフィットピン２８は、充填材８４内に完全に埋め込まれてもよい。
【００７１】
図９は、他の実施形態のパワー半導体モジュール６０の一部を示す。図９は図４に類似しているが、補助端子１６が異なる態様で設計されている。図４とは異なり、補助端子１６は頭部３２′を有する。頭部３２′は、別のプリント回路基板８６用のプレスフィットピン２８′を備える第２のプレスフィット接続部２６′を有する。プレスフィットピン２８′は、プレスフィットピン２８とは反対の方向に向けて、補助端子１６の本体２４から突出する。例えば、別のプリント回路基板８６は、プレスフィット接続部２８′と、補助端子１６と、プレスフィット接続部２８とを介してパワー半導体モジュール６０の１つ以上のパワー半導体チップ６４に電気的に接続されるゲートドライバ回路を有するゲートドライバ基板であってもよい。
【００７２】
図面および上記の説明において本発明を詳細に図示し説明してきたが、このような図示および説明は限定ではなく、例証または例示であると考えるべきである。本発明は、開示の実施形態に限定されない。請求される発明を実施する当業者であれば、図面、開示内容、および添付の特許請求の範囲を検討することにより、開示の実施形態の他の変形例を理解し、実現することが可能である。特許請求の範囲において、「含む／有する／備える」（comprising）という語は、他の要素または工程を除外するものではなく、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数形を除外するものではない。単一のプロセッサ、コントローラ、または他のユニットが、請求項に記載されるいくつかの項目の機能を果たすこともある。単に、ある手段が互いに異なる従属請求項に記載されているからといって、それらの手段の組合せが利用できないというわけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈すべきでない。
【符号の説明】
【００７３】
参照符号のリスト
１０  プリント回路基板、１２  プラスチック本体、１４  金属被覆層、１６  補助端子、１８  端子支持体、２０  スルーホール、２２  ボンドパッド、２３  開口部、２４  本体、２６  プレスフィット接続部、２８  プレスフィットピン、３０  スルーホール、３２  頭部、３４  開口部、３６  ナット、３８  ピン、４０  ピン、４２  キャップ部、４４  支持溝、４６  とげ状構造、４８  開口部、５０  モジュールカバー、５２  開口部、５４  縁部、５６  支持構造、５８  ハウジング、６０  パワー半導体モジュール、６２  パワー回路、６４  パワー半導体チップ、６６  ベースプレート、６８  パワー端子、７０  開口部、７２  固定ボルト、７４  ゴム要素、７６  止め部、７８  開口部、８０  キャップ部、８２  ワイヤボンド部、８４  充填材、２６′  プレスフィット接続部、２８′  プレスフィットピン、３２′  頭部、８６  ゲートドライバ基板。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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