JP2001036005A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２個組半導体モジュールのディスクリート製品
を採用してインバータ装置，モータ制御装置などに組付
ける際の組立性改善，並びに組立手順の自由度の拡大化
が図れるように半導体装置の組立構造を改良する。 【解決手段】２個組半導体モジュール１の所要台数の半
導体モジュールを向きを揃えて上面開放形の組立ケース
４に一括収容して一つの集合ユニット体を構成し、ここ
で組立ケース４にはその底面には各半導体モジュールの
放熱用金属ベース１ｄを外部に露呈させる角穴４ａ，お
よびモジュール取付用のねじ穴４ｂを開口し、さらに上
面側に固定爪５を取付けて各半導体モジュールを収容位
置に保持して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置，
モータ制御装置などに適用するパワー半導体装置，詳し
くはその組立構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにロボット，ＮＣ工作機械等
のモータ制御装置に適用するインバータ装置には、その
主回路部に４素子（単相回路用），あるいは６素子（三
相回路用）のパワースイッチングデバイス（例えばＩＧ
ＢＴ）を用いてブリッジ回路を構成している。

【０００３】一方、半導体デバイスのメーカーでは、大
容量のパワー半導体モジュールとして、パッケージにパ
ワースイッチング素子を１素子，２素子，６素子組み込
んで内部結線した１個組，２個組，６個組モジュールな
どに系列化した製品を生産しているが、半導体素子の良
品率，製品コストなどの点から素子数が多い製品ほど価
格が割高となる。

【０００４】このことから、ユーザーは汎用性，製品価
格面からパワー半導体デバイスとして２個組の半導体モ
ジュールのディスクリート製品を採用し、ユーザー側で
所要台数の２個組半導体モジュールにパワーボード，放
熱フィンなどを組み合わせてモータ制御装置を組立てて
いる場合が多い。

【０００５】ここで、前記した２個組半導体モジュール
のディスクリート製品を図４(a),(b) に、またこのディ
スクリート製品を使ってインバータ装置，モータ制御装
置などのインバータ回路部（三相回路）を組立てる際
に、半導体モジュールを放熱フィンに組付ける作業手順
を図５で説明する。

【０００６】まず、図４(a),(b) において、１は２個組
半導体モジュール、１ａはその樹脂パッケージ、１ａ-1
はパッケージ１の四隅に設けた取付用のねじ穴、１ｂは
パッケージの上面に引出した主回路端子、１ｃは補助端
子、１ｄはパッケージ１の底面に露呈する放熱用金属ベ
ースであり、パッケージ１ａの内部には図４(b) の等価
回路図で示すように、２個のパワースイッチング素子
（ＩＧＢＴ），フリーホイーリングダイオード，および
補助回路（図示せず）が組み込まれている。なお、図中
に表したＣ1,Ｃ2 Ｅ1,Ｅ2 は主回路端子記号である。

【０００７】一方、前記した２個組半導体モジュール１
を３台組合せて装置側の放熱フィンに取付ける場合に
は、図５で示すように、各台ごとに半導体モジュール１
を放熱フィン２の上に位置決めして載置し、締結ねじ３
により放熱フィン２に固定した後、各半導体モジュール
１の上面側に図示されてないパワーボード（プリント
板）を取付けて各端子と相互接続を行うようにしてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
にユーザー側で所要台数の２個組半導体モジュールをモ
ータ制御装置などに組付ける場合に、従来では各半導体
モジュール１を１個ずつ別々に放熱フィン２に取付ける
ために、その組立工数が多くて作業に手間がかかる。ま
た、組付け前の段階では各個の半導体モジュール１がば
らばらであることから、装置の組立方法，およびその組
立順序も自ずと決り、作業手順の自由度が殆どない。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたものであ
り、その目的は前記課題を解決し、２個組半導体モジュ
ールのディスクリート製品を採用してインバータ装置，
モータ制御装置などに組付ける際の組立性の改善，並び
に組立手順の自由度拡大化が図れるように改良した半導
体装置の組立構造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、２個組半導体モジュールを複数台
組合せて構成する半導体装置において、(1) 複数台の半
導体モジュールを一括して上面開放形の組立ケースに整
列収容するものとし、ここで前記組立ケースの底面には
各半導体モジュールに対応して放熱用金属ベースを露呈
させる角穴を開口する（請求項１）。

【００１１】(2) 左右一列に並べて整列させた複数台の
半導体モジュールに対し、各モジュールの相互間に跨が
ってその両サイドに連結フレームを敷設し、かつ該連結
フレームに各台の半導体モジュールのパッケージをねじ
止めして一体に組立てる（請求項２）。

【００１２】上記の構成によれば、制御装置などに組付
ける所要台数の２個組半導体モジュールが一つの集合ユ
ニットとして一体に組立てられる。したがって、ユーザ
ー側で制御装置などに組付ける際に複数台の半導体モジ
ュールを単体ユニットとして取扱うことができ、放熱フ
ィンへの取付け，パワーボードとの接続作業が簡単，か
つ能率よく行えるほか、放熱フィンへの取付け前にパワ
ーボードを装着することも可能となるなど、組立手順の
自由度拡大化が図れる。

【００１３】なお、具体的には前記の組立ケース，連結
フレームをオプション品としてメーカーが用意し、ユー
ザーの注文に合わせて所要台数の２個組半導体モジュー
ルを組立ケース，連結フレームにセットしたユニット組
立の状態で出荷する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
の実施例に基づいて説明する。なお、図示実施例で図４
に対応する同一部品には同じ符号を付してその説明は省
略する。 〔実施例１〕図１(a) 〜(c) は本発明の請求項１に対応
する半導体装置の組立構造を示すものである。この実施
例は、同一仕様になる２個組半導体モジュール１の製品
を３台組合せて三相回路用の半導体装置を構成したもの
であり、図示のように向きを揃えて左右一列に並ぶ３台
の半導体モジュール１が組立ケース４の中に一括収容さ
れた組立構造になる。

【００１５】ここで、組立ケース４は上面開放形の樹脂
成形品として作られたものであり、その外形寸法は左右
に並ぶ半導体モジュール１の３台分に対応し、底面には
各個の半導体モジュール１の放熱用金属ベース１ｄが外
方に露呈するように角穴４ａが分散開口しており、さら
にその周域には半導体モジュール１のパッケージ１ａの
四隅に開口したねじ穴１ａ-1に対応するねじ穴４ｂを開
口した構造になる。そして、該組立ケース４に半導体モ
ジュール１を収容した状態で、ケースの上面側に固定爪
５をねじ５ａにより締結して半導体モジュール１を収容
位置に保持するようにしている。

【００１６】かかる構成によれば、３台の半導体モジュ
ール１を一つの集合ユニットとして取り扱うことが可能
であり、放熱フィンに組付ける場合でも、図５で述べた
ように各台の半導体モジュール１を別々に放熱フィンの
上に載置，位置決めして固定することなく、３台分を一
括して取付けることができる。また、放熱フィンに取付
ける前の段階で各半導体モジュール１の上面側に跨がっ
てパワーボードを組付けることも可能であり、これによ
り装置の組立方法，手順の自由度が広がる。

【００１７】〔実施例２〕図２(a),(b) は先記実施例１
の応用実施例を示すものである。この実施例は基本的に
図１と同様な構造であるが、組立ケース４の底面側には
ケース内に収容した各個の半導体モジュール１を保持す
るように突起状の支持舌片４ｃが左右両サイドに一体成
形されており、この支持舌片４ｃを半導体モジュール１
の底面（金属ベース側の側縁に形成した凹所に嵌め合わ
せて支えるようにしている。

【００１８】〔実施例３〕図３(a),(b) は本発明の請求
項２に対応する実施例を示すものである。この実施例に
おいては、向きを揃えて左右一列に並べた３台の半導体
モジュール１に対し、各半導体モジュール１に跨がって
その両サイドに添わせて一対の連結フレーム６を敷設
し、この連結フレーム６と各半導体モジュール１のパッ
ケージとの間をねじ７により締結して集合ユニットを組
立て構成している。この連結フレーム６は金属製の板金
加工品として作られたものであり、各半導体モジュール
１の底面側に向けて突出する支持舌片６ａを図２の実施
例と同様に半導体モジュール１のベース側に形成した凹
所に嵌め合わせ、ねじ７により締結するようにしてい
る。なお、締結ねじ７は連結フレーム６の側面に取付け
て半導体モジュール１のパッケージ側面との間でねじ止
めすることもできる。かかる構成により、先記実施例
１，２と同様に複数台の２個組半導体モジュール１を一
つの集合ユニットとして取り扱うことができる。

【００１９】なお、図示例では２個組半導体モジュール
のディスクリート製品を３台組合せて６個組とした例を
示したが、組立ケース４，連結フレーム６の仕様を変更
することにより、２個組半導体モジュールを２台組合せ
て４個組とすることもできるのは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の構成によれ
ば、２個組半導体モジュールのディスクリート製品を複
数台組合せてインバータ装置，モータ制御装置などに組
付ける場合に、従来のように半導体モジュールを１個ず
つ放熱フィンに組付ける面倒な手間を省いて、所要台数
の半導体モジュールを一つの集合ユニットとして取り扱
うことができ、これによりユーザー側で行う装置組立て
の工数削減，並びに組立方法，手順の自由度拡大化が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に対応する半導体装置の組立
構造を表す図であり、(a) は平面図、(b) は(a) 図の断
面側視図、(c) は裏面図

【図２】本発明の実施例２に対応する半導体装置の組立
構造を表す図であり、(a) は裏面図、(b) は側視断面図

【図３】本発明の実施例３に対応する半導体装置の組立
構造を表す図であり、(a) は裏面図、(b) は側視断面図

【図４】本発明の実施例に採用する２個組半導体モジュ
ールの構成図であり、(a) は外観斜視図、(b) は等価回
路図

【図５】３台の２個組半導体モジュールを放熱フィンに
取付ける場合の従来における組立手順の説明図

【符号の説明】

１ ２個組半導体モジュール １ａ パッケージ １ａ-1 ねじ穴 １ｂ 主回路端子 １ｃ 補助端子 １ｄ 放熱用金属ベース ２ 放熱フィン ４ 組立ケース ４ａ 角穴 ４ｂ ねじ穴 ４ｃ 支持舌片 ５ 固定爪 ６ 連結フレーム ６ａ 支持舌片 ７ 締結ねじ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２個組半導体モジュールを複数台組合せて
   構成した半導体装置であって、複数台の半導体モジュー
   ルを一括して上面開放形の組立ケースに整列収容し、か
   つ前記組立ケースの底面には各半導体モジュールに対応
   して放熱用金属ベースを露呈させる角穴を開口したこと
   を特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】２個組半導体モジュールを複数台組合せて
   構成した半導体装置であって、左右一列に整列した複数
   台の半導体モジュールの相互間に跨がってその両サイド
   に連結フレームを敷設し、かつ該連結フレームに各半導
   体モジュールのパッケージをねじ止めして組立てたこと
   を特徴とする半導体装置。