JP5090063B2

JP5090063B2 - パワー半導体モジュール

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Publication number: JP5090063B2
Application number: JP2007140709A
Authority: JP
Inventors: 智也門前; 玲瀬戸島
Original assignee: 日本インター株式会社
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-05-28
Also published as: JP2008294362A

Description

本発明は、ＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子を直列に一対接続した直流―交流間の電力変換を行う電力変換回路を搭載したパワー半導体モジュールに係り、特に、外部接続のための電極端子の構造及びその支持構造に関する。

近年、電気自動車に代表されるように電動機の高出力化、高出力機の電動化等に伴い、その電力変換に用いられるパワー半導体モジュールにあっては、より大電力用途のものが求められ、ますます大電流化、運転周波数の高速化が進みつつある。これに応じて、より高耐圧、高精度で、信頼性の高い製品が厳しく求められる。また、製造容易で信頼性の高い製品を効率よく生産することが望まれる。
大電流化、運転周波数の高速化に伴い、電力損失、発熱、ノイズによる誤動作等の諸問題が顕著になるため、外部接続のための電極導出端子においても、大型化、配線インダクタンスの低減化が求められる。

特許文献１には、半導体素子が搭載された基板（５１）と、前記半導体素子の外部接続のための電極導出端子（５５,５６,５７,６３等）を支持する端子保持部（９０）と、前記端子保持部に組み合わされ、前記基板に固定される外装体（５０）とを有するパワー半導体モジュールが記載されている。
このように端子保持部と外装体とが別部品で構成されていると、基板の大きさに応じて外装体のみ変更し、端子保持部を共通使用することができるという利点がある。
近時、上記の端子保持部や外装体の樹脂材料として、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）樹脂が選択される例が増えている。ＰＰＳ樹脂は、熱可塑性で環境に優しく、高温硬化が可能で、高い熱伝導性のものが選択でき、また充填材の混入により半導体部品に近い熱膨張係数を選択できる等の多くの利点を有している。
基板上の半導体素子や回路を保護するためにシリカゲルなどのゲル剤が使用されているが、この場合、基板に合わされた上記外装体内にそのゲル剤が充填される。
特開平７−２４０４９７号公報

しかし、以上の従来技術にあってもさらに次のような問題があった。
ＰＰＳ樹脂は、その多くの利点の一方で、硬化時に反り等の歪みが生じ、寸法精度が出し難いという難点が依然として払拭できていないのは事実である。
特に、上記端子保持部のように３つの端子を長手方向に並べた端子保持部に反りが生じた場合、３つの端子の下端の高さがばらつく。下端の高さがばらついた３つの端子を基板に接続しようとすると、精度よく安定的に接続できず、端子の変形、半田量等によって補うことなり、組立応力の残留、半田量のバラツキによって信頼性が低下するという問題が生じる。
かかる問題に対処するため、端子の下端部の幅を縮小して細長に形成し、基板との接触面が上下するような曲げ変形を容易にすることで、組立応力を低減しつつ接続面への対応力を高め、基板に対して３端子を精度よく安定的に接続し、信頼性を高めよとする手法がある。
しかし、かかる手法によっても、精度よく安定的な接続や、接続部の信頼性について問題を残していた。それに加え、同手法によると、端子の下端部の幅を縮小して細長に形成するため、導電断面積が縮小されて自己インダクタンスの増大等その電気的特性が悪化する。この点は、大電力化を進めるにあたってますます顕著化する問題点と予測される。

端子保持部と外装体とが別部品で構成されていると、両者の間の隙間から、回路保護のためのゲル剤のキュアー時に、そのゲル剤の一部が外装に影響を与える部分に溢れ出し、拭き取らなければならないことがある。
端子保持部と外装体の密閉性を高めると、高負荷運転時にゲル剤から生じるガスを逃がすことができないという問題がある。
また、製造過程において外装体に開放部分を作れないと、ゲル剤のキュアー時に生じるガス抜きや、フラックス等の洗浄、内部の目視検査等において不都合を生じる。
端子を基板に接続して端子保持部と基板とを組み合わせた後、外装体を組み合わせる前においては、囲いが無いためゲル剤の充填は難しいが、フラックス洗浄や半田接合部の検査は可能である。しかし、この工程では基板、端子保持部、外装体の３部品間に組立誤差を生じるおそれがあり、無理に組立てると半田接合部に応力を生じさせる結果となり好ましくない。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、高電力化に耐え、精度よく信頼性の高い製品を容易に実現できる構造を備えたパワー半導体モジュールを提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、放熱板と、
前記放熱板上に実装され、直列に接続される一対の半導体スイッチング素子を有する回路と、
前記一対の半導体スイッチング素子の両端の陽極Ｐ、陰極Ｎと互いの接続点に当たる中間電極Ｕからなる３つの電極それぞれを前記回路上から外部に導出する３つの電極導出端子と、
前記放熱板に固定される上下端開口の一体成型された樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの上端に嵌合保持されて上端開口を覆う蓋とを備え、
前記一対の半導体スイッチング素子は、中間電極Ｕに係る電極導出端子を介して直列に接続され、
前記樹脂ケースは、下端が前記放熱板に合わされて前記回路を囲む外囲部と、前記３つの電極導出端子を保持する端子保持部とを有し、
前記端子保持部は、前記回路上方に空間を隔てつつ前記外囲部の対辺間に架設され、
前記電極導出端子は、折り曲げ形成された金属板からなり、前記端子保持部の上面に配置された外部接続部と、前記端子保持部より下方に配置され前記回路に接続する内部接続部と、前記外部接続部と前記内部接続部との間を繋ぐ中間部とを有し、
前記中間部は、前記放熱板に略平行に配されて前記端子保持部に埋設された水平部と、前記水平部の一端から上方へ延設され前記外部接続部に連続する上方延設部と、前記水平部の他端から下方へ延設され前記内部接続部に連続する下方延設部とを有し、
３つの前記水平部が上下に一部を重ねあって前記端子保持部内で３層構造を構成しており、
前記樹脂ケースは、前記端子保持部の側面から延設されて前記外囲部に連続する枝部を有して補強されているパワー半導体モジュールである。

請求項２記載の発明は、放熱板と、
前記放熱板上に実装され、直列に接続される一対の半導体スイッチング素子を有する回路と、
前記一対の半導体スイッチング素子の両端の陽極Ｐ、陰極Ｎと互いの接続点に当たる中間電極Ｕからなる３つの電極それぞれを前記回路上から外部に導出する３つの電極導出端子と、
前記放熱板に固定される上下端開口の一体成型された樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの上端に嵌合保持されて上端開口を覆う蓋とを備え、
前記一対の半導体スイッチング素子は、中間電極Ｕに係る電極導出端子を介して直列に接続され、
前記樹脂ケースは、下端が前記放熱板に合わされて前記回路を囲む外囲部と、前記３つの電極導出端子を保持する端子保持部とを有し、
前記端子保持部は、前記回路上方に空間を隔てつつ前記外囲部の対辺間に架設され、
前記電極導出端子は、折り曲げ形成された金属板からなり、前記端子保持部の上面に配置された外部接続部と、前記端子保持部より下方に配置され前記回路に接続する内部接続部と、前記外部接続部と前記内部接続部との間を繋ぐ中間部とを有し、
前記中間部は、前記放熱板に略平行に配されて前記端子保持部に埋設された水平部と、前記水平部の一端から上方へ延設され前記外部接続部に連続する上方延設部と、前記水平部の他端から下方へ延設され前記内部接続部に連続する下方延設部とを有し、
３つの前記水平部が上下に一部を重ねあって前記端子保持部内で３層構造を構成しており、
前記端子保持部を構成する樹脂が充填されてこれに保持されるアンカーフォールが、前記放熱板に近い方から２層目及び３層目に係る前記水平部に形成され、前記放熱板に近い方から１層目に係る前記水平部の下面が前記端子保持部を構成する樹脂から露出しているパワー半導体モジュールである。

請求項３記載の発明は、前記半導体スイッチング素子のスイッチングを制御するための制御電圧が印加される電極を前記回路上から外部に導出する制御電極導出端子を有し、
前記制御電極導出端子が前記枝部に貫通して前記樹脂ケースに保持されている請求項１に記載のパワー半導体モジュールある。

請求項４記載の発明は、前記樹脂ケースは、外囲部により囲まれる範囲において、前記端子保持部の四方に、上下を連通させる開口を有し、この開口が前記蓋によって覆われてなる請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体モジュールである。

請求項５記載の発明は、前記外部接続部が前記端子保持部の架設方向に沿って中間電極Ｕ，陰極Ｎ，陽極Ｐの順で配置され、前記水平部が前記放熱板に近い方から陽極Ｐ,中間
電極Ｕ，陰極Ｎの順で配置されている請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体モジュールである。

請求項６記載の発明は、前記放熱板を垂直視したとき、３つの前記水平部が重なる部分及び前記３つの電極導出端子の内部接続部は、中間電極Ｕに係る外部接続部と陽極Ｐに係る外部接続部との間に配置されている請求項５に記載のパワー半導体モジュールである。

本発明によれば、外囲部と端子保持部とが樹脂ケースに一体成型されるとともに、端子保持部に３層構造を有した電極導出端子の水平部が構成されるので、外囲部及び電極導出端子によって端子保持部の成型硬化時の変形が抑えられるという効果がある。また、外囲部も、端子保持部及び電極導出端子によって成型硬化時の変形が抑えられる。これにより、内部接続部の高さのバラツキが抑えられ、精度よく安定的な端子接続、及び放熱板と樹脂ケースとの精度のよい組立を実現でき、組立応力の残留、半田量のバラツキ等の少ない信頼性の高い製品を生産することが容易になる。
樹脂ケースは上下開口であるので、半導体スイッチング素子を含む回路が実装された放熱板に電極導出端子を保持した樹脂ケースを実装した後、フラックス等の洗浄、内部の目視検査等は容易に行える。また、樹脂ケース内に容易にゲル剤を充填することができ、ゲル剤のキュアー時に生じるガスを樹脂ケースの上端から抜くことができる。
外囲部と端子保持部との間に隙間はなく、キュアー時のゲル剤の溢れ出しは防がれる。
ゲル剤の充填、キュアー後に、樹脂ケースに嵌合保持させて蓋を被せることによって、高負荷運転時にゲル剤から生じるガスを、樹脂ケースと蓋との嵌合隙間から容易に逃がすことができる構造を構成できる。
また、３つの電極導出端子が重なる部分によって、Ｌ成分が相殺され、相互インダクタンスが低減されるという効果がある。
以上により、本発明によれば、高電力化に耐え、精度よく信頼性の高い製品を容易に実現することができる。

さらに、電極導出端子の中間部の樹脂に埋没する部分にアンカーホールを形成することによって、端子保持部の樹脂と電極導出端子の中間部との接合強度が高まり、端子保持部の形状をより強固に保つことができる。

また、端子保持部を支持する枝部を外囲部との間に設けることによって、構造の強度が増し、端子保持部その他の部分の変形をより小さく抑えることができる。
さらに、枝部に制御電極導出端子を貫通保持させることによって、制御電極導出端子を位置精度よく保持することができるとともに、構造全体をさらに強化することができ、端子保持部その他の部分の変形をより小さく抑えることができる。

端子保持部と放熱板上の回路との間には空間が空いており、この空間を含めて外囲部に囲まれるが、端子保持部の四方に上下を連通させる開口を設けることによって、端子保持部の周囲３６０度に関し、ほぼ不均衡なく排気口を分布させて排気性を向上することができ、ガス溜りの発生を抑えられる。
さらにガス溜りの発生を抑えるため、端子保持部の下面等、内部空間内に配置される下面を、上方への袋部を有さない形状に構成することが好ましい。上方への袋部とは、底部を上とした袋状の空洞構造をいう。袋部を有さない形状にするには、全面をフラットにするか、全面フラットに対して一部に凸部を形成した形状とする。但し、凸部を輪状に形成すると袋部が形成されるため、このような形状は除外される。上方へのガスの逃げ道の無い凹部は形成しない。

従来技術にあっては、端子保持部から延出する水平部、下方延設部及び内部接続部を同幅で外部接続部に対して幅を小さくして細長に形成し、その曲げ変形によって内部接続部の位置精度の悪さを補正することがあった。
本発明においては、内部接続部の位置精度の悪さの根本原因を改善したため、電気的特性を優先し、端子保持部から延出する水平部及び下方延設部を内部接続部に対して幅広に構成することが好ましい。これにより、各電極導出端子の自己インダクタンスが低減される。自己インダクタンスの低減化と、上述の相互インダクタンスの低減化の貢献によって、高電力化、高速運転に耐え、信頼性の高い製品をより容易に実現することができる。

電極導出端子の配置は、外部接続部が端子保持部の架設方向に沿って中間電極Ｕ，陰極Ｎ，陽極Ｐの順が好ましく、水平部が放熱板に近い方から陽極Ｐ,中間電極Ｕ，陰極Ｎの順が好ましい。
このとき、３つの水平部が重なる部分及び３つの電極導出端子の内部接続部を、中間電極Ｕに係る外部接続部と陽極Ｐに係る外部接続部との間に配置することが好ましい。かかる配線構造により、３つの電極導出端子のそれぞれについて、水平部と放熱板上の回路間の配線を最短にすることができ、配線の自己インダクタンスをさらに低減化することができる。
さらに、この場合において、一対の半導体スイッチング素子をそれぞれ実装する回路パターンを、同一パターンとして回転対象位置に配置することによって、容易に上記配線構造に対応させることができるとともに、生産性を向上できる。
以上により、高電力化に耐え、精度よく信頼性の高い製品を容易に実現することができる。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

本発明の一実施形態に係る端子付樹脂ケースの平面図を図１(a)に、正面図を図１(b)に、右側面図を図２に示す。図１(a)に示したＡ−Ａ線についての断面図を図３に示す。図１(a)に示したＢ−Ｂ線についての断面図を図４(a)に、Ｃ−Ｃ線についての断面図を図４(b)に、Ｄ−Ｄ線についての断面図を図４(c)に示す。樹脂ケースを描かずに回路が実装された放熱板と３つの電極導出端子のレイアウトを示した斜視図を図５に、正面図を図６に、平面図を図７に示す。樹脂ケースを描かずに３つの電極導出端子のレイアウトを示した斜視図を図８に示す。Ｕ電極導出端子の平面図を図９(a)に、正面図を図９(b)に、側面図を図９(c)に示す。Ｎ電極導出端子の平面図を図１０(a)に、正面図を図１０(b)に、側面図を図１０(c)に示す。Ｐ電極導出端子の平面図を図１１(a)に、正面図を図１１(b)に、側面図を図１１(c)に示す。放熱板上に実装される片側分の回路の平面図を図１２に示す。本実施形態のパワー半導体モジュール（蓋無し）の斜視図を図１３に示す。本実施形態のパワー半導体モジュール（蓋有り）の斜視図を図１４に示す。図１５に、本実施形態のパワー半導体モジュールの回路図を示す。

本実施形態のパワー半導体モジュールは、図１〜図３に示す端子付樹脂ケースｃを、図１２に示す回路ｂが一対実装された放熱板ａに取り付け、折り曲げ形成された金属板からなる各端子ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊを回路ｂ上の電極に接続し、図１３に示すごとく組み立て、さらに図１４に示すごとく蓋ｋをしたものであり、図１５に示す回路を構成するものである。

半導体スイッチング素子としてはＩＧＢＴｔ１,ｔ２が用いられる。図１５に示すようにＩＧＢＴｔ１,ｔ２にそれぞれ逆並列にダイオードＤ１,Ｄ２が接続されたものを一組として図１２に示すように構成された回路ｂが放熱板ａ上に一対ｂ１，ｂ２で構成される。その一対の回路ｂ１，ｂ２がＵ電極導出端子ｄによって直列に接続される。

ＩＧＢＴｔ１のコレクタ電極Ｃ１が陽極Ｐに相当し、ＩＧＢＴｔ２のエミッタ電極Ｅ２が陰極Ｎに相当する。ＩＧＢＴｔ１のエミッタ電極Ｅ１とＩＧＢＴｔ２のコレクタ電極Ｃ２とが接続され、これらは中間電極Ｕに相当する。
Ｕ電極導出端子ｄは、ＩＧＢＴｔ１のエミッタ電極Ｅ１とＩＧＢＴｔ２のコレクタ電極Ｃ２とを接続するとともに、当電極Ｕ（Ｃ２Ｅ１）を回路ｂ１，ｂ２上から外部に導出する。
Ｎ電極導出端子ｅは、ＩＧＢＴｔ２のエミッタ電極Ｅ２に接続して、当電極Ｎ（Ｅ２）を回路ｂ２上から外部に導出する。
Ｐ電極導出端子ｆは、ＩＧＢＴｔ１のコレクタ電極Ｃ１に接続して、当電極Ｐ（Ｃ１）を回路ｂ１上から外部に導出する。

各ＩＧＢＴｔ１,ｔ２のゲートーエミッタ間に、各ＩＧＢＴｔ１,ｔ２のスイッチングを制御するための制御電圧が印加される。かかる制御電圧を入力するために、本実施形態においてはＩＧＢＴｔ１に対してＧ１電極導出端子ｇ及びＥ１電極導出端子ｈが設けられ、ＩＧＢＴｔ２に対してＧ２電極導出端子ｉ及びＥ２電極導出端子ｊが設けられている。

図５〜図７に示すように、放熱板ａは、長方形の板状で四隅に取付用孔ａ１を有し、銅、アルミニウム等の放熱性の高い金属からなる。

図１２に示すように、回路ｂは、セラミックからなる絶縁層ｂ３を有する。絶縁層ｂ３が放熱板ａに接合して形成される。絶縁層ｂ３上に導体パターンｂ４〜ｂ７が形成される。本実施形態にあっては、ＩＧＢＴｔ１,ｔ２、ダイオードＤ１,Ｄ２としてそれぞれ４つのチップが用いられている。４つのＩＧＢＴチップｔが導体パターンｂ４にボンディングされている。ＩＧＢＴチップｔの裏面のコレクタ電極が導体パターンｂ４に接続している。また、４つのダイオードチップＤが導体パターンｂ４にボンディングされている。
ＩＧＢＴチップｔの表面のエミッタ電極及びダイオードチップＤの表面の電極がボンディングワイヤによって導体パターンｂ５に接続されている。ＩＧＢＴチップｔの表面のゲート電極がボンディングワイヤによって抵抗素子ｒに接続されている。抵抗素子ｒは導体パターンｂ６上にボンディングされている。ゲート電極は、導体パターンｂ６からボンディングワイヤによって導体パターンｂ７まで引き回されている。

以上の回路ｂが、放熱板ａ上に一対ｂ１，ｂ２で構成される。回路ｂ１と回路ｂ２は、導体パターンｂ５側を向かい合わせにした回転対称の位置に配置されている（図７等）。なお、図５〜図７,図１３においてはボンディングワイヤの図示を省略する。

図１に示すように、樹脂ケースｃは、上記取付用孔ａ１に合わされる取付用孔ｃ１を四隅に有し、取付用孔ｃ１を外側とするように外囲部ｃ２が形成されている。長手方向に端子保持部ｃ３が架設され、端子保持部ｃ３の両端が外囲部ｃ２に結合している。端子保持部ｃ３には３つの電極導出端子ｄ，ｅ，ｆが保持されている。端子保持部ｃ３と外囲部ｃ２に結合部分には開口ｃ４，ｃ５，ｃ６，ｃ７が設けられている。端子保持部ｃ３の両側は枝部ｃ８、ｃ９によって支持されている。枝部ｃ８、ｃ９は、端子保持部ｃ３の側面から延設されて外囲部ｃ２に連続する。制御電極導出端子ｇ，ｈ，ｉ，ｊは、枝部ｃ９に貫通して保持されている。

Ｕ電極導出端子ｄは図９に示すように形成されている。図９に示すようにＵ電極導出端子ｄは、端子保持部ｃ３の上面に配置された外部接続部ｄ１と、端子保持部ｃ３より下方に配置され回路ｂ１、ｂ２にそれぞれ接続する内部接続部ｄ２，ｄ３と、外部接続部ｄ１と内部接続部ｄ２，ｄ３との間を繋ぐ中間部とを有する。
中間部は、放熱板ａに略平行に配されて端子保持部ｃ３に埋設された水平部ｄ４と、水平部ｄ４の一端から上方へ延設され外部接続部ｄ１に連続する上方延設部ｄ５と、水平部ｄ４の他端から下方へ延設され内部接続部ｄ２，ｄ３にそれぞれ連続する下方延設部ｄ６，ｄ７とを有する。
上方延設部ｄ５にはアンカーホールｄ８が穿設されている。水平部ｄ４にはアンカーホールｄ９が穿設されている。

Ｎ電極導出端子ｅは図１０に示すように形成されている。図１０に示すようにＮ電極導出端子ｅは、端子保持部ｃ３の上面に配置された外部接続部ｅ１と、端子保持部ｃ３より下方に配置され回路ｂ２に接続する内部接続部ｅ２と、外部接続部ｅ１と内部接続部ｅ２との間を繋ぐ中間部とを有する。
中間部は、放熱板ａに略平行に配されて端子保持部ｃ３に埋設された水平部ｅ４と、水平部ｅ４の一端から上方へ延設され外部接続部ｅ１に連続する上方延設部ｅ５と、水平部ｅ４の他端から下方へ延設され内部接続部ｅ２に連続する下方延設部ｅ６とを有する。
上方延設部ｅ５にはアンカーホールｅ８が穿設されている。水平部ｅ４にはアンカーホールｅ９が穿設されている。

Ｐ電極導出端子ｆは図１１に示すように形成されている。図１１に示すようにＰ電極導出端子ｆは、端子保持部ｃ３の上面に配置された外部接続部ｆ１と、端子保持部ｃ３より下方に配置され回路ｂ２に接続する内部接続部ｆ２と、外部接続部ｆ１と内部接続部ｆ２との間を繋ぐ中間部とを有する。
中間部は、放熱板ａに略平行に配されて端子保持部ｃ３に埋設された水平部ｆ４と、水平部ｆ４の一端から上方へ延設され外部接続部ｆ１に連続する上方延設部ｆ５と、水平部ｆ４の他端から下方へ延設され内部接続部ｆ２に連続する下方延設部ｆ６とを有する。
上方延設部ｆ５にはアンカーホールｆ８が穿設されている。水平部ｆ４にはアンカーホールは設けられていない。

図１〜図８に示すように、３つの水平部ｄ４,ｅ４,ｆ４が中央で上下に一部を重ねあって端子保持部ｃ３内で３層構造を構成している。
樹脂ケースｃの成型するための成形型内に、端子ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊをその中間部がキャビティ内を通るように配置してキャビティ内に樹脂を充填し、その後、樹脂を硬化させて樹脂ケースｃは作製される。
樹脂充填時、アンカーホールｄ８，ｄ９，ｅ８，ｅ９，ｆ８にも樹脂が充填される。水平部ｆ４の下面が端子保持部ｃ３を構成する樹脂から露出している。樹脂部、端子部含め、下面は上方への袋部を有さない形状に構成されている。水平部ｆ４にアンカーホールを設けると、樹脂の充填不足により袋部を形成するおそれがある。水平部ｆ４の下にも樹脂層を設けると、装置が大型化してしまう。

樹脂ケースｃの下端には、外周の縁で囲まれた保持溝ｃ１０が形成されている。この保持溝ｃ１０に放熱板ａが嵌め入れられて、樹脂ケースｃと放熱板ａとが合わされている。各端子の各内部接続部が、放熱板ａ上の回路ｂ１,ｂ２上の導体パターンに半田接合されている。
内部接続部ｄ２は回路ｂ１上の導体パターンｂ５に、内部接続部ｄ３は回路ｂ２上の導体パターンｂ４に接続されている。内部接続部ｅ２は回路ｂ２上の導体パターンｂ５に接続されている。内部接続部ｆ２は回路ｂ１上の導体パターンｂ４に接続されている（図７等参照）。
Ｇ１電極導出端子ｇは回路ｂ１上の導体パターンｂ７に、Ｅ１電極導出端子ｈは回路ｂ１上の導体パターンｂ５に接続されている。Ｇ２電極導出端子ｉは回路ｂ２上の導体パターンｂ７に、Ｅ２電極導出端子ｊは回路ｂ２上の導体パターンｂ５に接続されている（図１３等参照）。
以上のように、放熱板ａを垂直視したとき、３つの水平部ｄ４,ｅ４,ｆ４が重なる部分及び３つの電極導出端子の内部接続部ｄ２,ｄ３，ｅ２,ｆ２、さらには端子ｇ，ｈ，ｉ，ｊの内部接続部は、中間電極Ｕに係る外部接続部ｄ１と陽極Ｐに係る外部接続部ｆ１との間に配置されている。

図１３に示すように、放熱板ａに樹脂ケースｃが組み合わされ、各端子の内部接続がなされた後、フラックス洗浄等を行い、その後、樹脂ケースｃ内の放熱板ａ上にゲル剤が充填されて、回路ｂ１，ｂ２及び各端子の内部接続部が封止される。ゲル剤のキュアー時に発生するガスは、端子保持部ｃ３の四方に設けられた開口から放出される。その後、図１４に示されるように、蓋ｋが樹脂ケースｃの上端に嵌められる。樹脂ケースｃの上端開口は、蓋ｋによって覆われる。蓋ｋは、図３に示す保持爪ｃ１１，ｃ１２に係止されて保持される。３つの外部接続部ｄ１，ｅ１，ｆ１はそれぞれ、端子保持部ｃ３の上部の凸部上に配置されており、それらの凸部がそれぞれ蓋ｋに設けられた孔に嵌入され、外部接続部ｄ１，ｅ１，ｆ１は装置外部に配置される。
樹脂ケースｃと蓋ｋとは嵌合させただけであるので、両者の間にはガスが通過できる程度の隙間は残るが、接着剤などで封止せずにこのまま残しておくことによって、高速運転中にゲル剤から生じるガスを、樹脂ケースｃと蓋ｋとの嵌合隙間から容易に逃がすことができる。

本発明の一実施形態に係る端子付樹脂ケースの平面図(a)及び正面図(b)である。本発明の一実施形態に係る端子付樹脂ケースの右側面図である。図１(a)に示したＡ−Ａ線についての断面図である。 (a)は図１(a)に示したＢ−Ｂ線についての断面図、(b)は図１(a)に示したＣ−Ｃ線についての断面図、(c)は図１(a)に示したＤ−Ｄ線についての断面図である。本発明の一実施形態に係り、樹脂ケースを描かずに回路が実装された放熱板と３つの電極導出端子のレイアウトを示した斜視図である。本発明の一実施形態に係り、樹脂ケースを描かずに回路が実装された放熱板と３つの電極導出端子のレイアウトを示した正面図である。本発明の一実施形態に係り、樹脂ケースを描かずに回路が実装された放熱板と３つの電極導出端子のレイアウトを示した平面図である。本発明の一実施形態に係り、樹脂ケースを描かずに３つの電極導出端子のレイアウトを示した斜視図である。本発明の一実施形態に係り、Ｕ電極導出端子の平面図(a)、正面図(b)、側面図(c)である。本発明の一実施形態に係り、Ｎ電極導出端子の平面図(a)、正面図(b)、側面図(c)である。本発明の一実施形態に係り、Ｐ電極導出端子の平面図(a)、正面図(b)、側面図(c)である。本発明の一実施形態に係り、放熱板上に実装される片側分の回路の平面図である。本発明の一実施形態に係るパワー半導体モジュール（蓋無し）の斜視図である。本発明の一実施形態に係るパワー半導体モジュール（蓋有り）の斜視図である。本発明の一実施形態に係るパワー半導体モジュールの回路図である。

符号の説明

ａ放熱板
ｂ回路
ｃ樹脂ケース
ｃ２外囲部
ｃ３端子保持部
ｃ４，ｃ５，ｃ６，ｃ７開口
ｃ８枝部
ｃ９枝部
Ｄダイオードチップ
ｄＵ電極導出端子
ｅＮ電極導出端子
ｆＰ電極導出端子
ｇＧ１電極導出端子
ｈＥ１電極導出端子
ｉＧ２電極導出端子
ｊＥ２電極導出端子
ｔＩＧＢＴチップ

Claims

放熱板と、
前記放熱板上に実装され、直列に接続される一対の半導体スイッチング素子を有する回路と、
前記一対の半導体スイッチング素子の両端の陽極Ｐ、陰極Ｎと互いの接続点に当たる中間電極Ｕからなる３つの電極それぞれを前記回路上から外部に導出する３つの電極導出端子と、
前記放熱板に固定される上下端開口の一体成型された樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの上端に嵌合保持されて上端開口を覆う蓋とを備え、
前記一対の半導体スイッチング素子は、中間電極Ｕに係る電極導出端子を介して直列に接続され、
前記樹脂ケースは、下端が前記放熱板に合わされて前記回路を囲む外囲部と、前記３つの電極導出端子を保持する端子保持部とを有し、
前記端子保持部は、前記回路上方に空間を隔てつつ前記外囲部の対辺間に架設され、
前記電極導出端子は、折り曲げ形成された金属板からなり、前記端子保持部の上面に配置された外部接続部と、前記端子保持部より下方に配置され前記回路に接続する内部接続部と、前記外部接続部と前記内部接続部との間を繋ぐ中間部とを有し、
前記中間部は、前記放熱板に略平行に配されて前記端子保持部に埋設された水平部と、前記水平部の一端から上方へ延設され前記外部接続部に連続する上方延設部と、前記水平部の他端から下方へ延設され前記内部接続部に連続する下方延設部とを有し、
３つの前記水平部が上下に一部を重ねあって前記端子保持部内で３層構造を構成しており、
前記樹脂ケースは、前記端子保持部の側面から延設されて前記外囲部に連続する枝部を有して補強されているパワー半導体モジュール。
放熱板と、
前記放熱板上に実装され、直列に接続される一対の半導体スイッチング素子を有する回路と、
前記一対の半導体スイッチング素子の両端の陽極Ｐ、陰極Ｎと互いの接続点に当たる中間電極Ｕからなる３つの電極それぞれを前記回路上から外部に導出する３つの電極導出端子と、
前記放熱板に固定される上下端開口の一体成型された樹脂ケースと、
前記樹脂ケースの上端に嵌合保持されて上端開口を覆う蓋とを備え、
前記一対の半導体スイッチング素子は、中間電極Ｕに係る電極導出端子を介して直列に接続され、
前記樹脂ケースは、下端が前記放熱板に合わされて前記回路を囲む外囲部と、前記３つの電極導出端子を保持する端子保持部とを有し、
前記端子保持部は、前記回路上方に空間を隔てつつ前記外囲部の対辺間に架設され、
前記電極導出端子は、折り曲げ形成された金属板からなり、前記端子保持部の上面に配置された外部接続部と、前記端子保持部より下方に配置され前記回路に接続する内部接続部と、前記外部接続部と前記内部接続部との間を繋ぐ中間部とを有し、
前記中間部は、前記放熱板に略平行に配されて前記端子保持部に埋設された水平部と、前記水平部の一端から上方へ延設され前記外部接続部に連続する上方延設部と、前記水平部の他端から下方へ延設され前記内部接続部に連続する下方延設部とを有し、
３つの前記水平部が上下に一部を重ねあって前記端子保持部内で３層構造を構成しており、
前記端子保持部を構成する樹脂が充填されてこれに保持されるアンカーフォールが、前記放熱板に近い方から２層目及び３層目に係る前記水平部に形成され、前記放熱板に近い方から１層目に係る前記水平部の下面が前記端子保持部を構成する樹脂から露出しているパワー半導体モジュール。
前記半導体スイッチング素子のスイッチングを制御するための制御電圧が印加される電極を前記回路上から外部に導出する制御電極導出端子を有し、
前記制御電極導出端子が前記枝部に貫通して前記樹脂ケースに保持されている請求項１に記載のパワー半導体モジュール。
前記樹脂ケースは、外囲部により囲まれる範囲において、前記端子保持部の四方に、上下を連通させる開口を有し、この開口が前記蓋によって覆われてなる請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体モジュール。
前記外部接続部が前記端子保持部の架設方向に沿って中間電極Ｕ，陰極Ｎ，陽極Ｐの順で配置され、前記水平部が前記放熱板に近い方から陽極Ｐ,中間電極Ｕ，陰極Ｎの順で配
置されている請求項１又は請求項２に記載のパワー半導体モジュール。
前記放熱板を垂直視したとき、３つの前記水平部が重なる部分及び前記３つの電極導出端子の内部接続部は、中間電極Ｕに係る外部接続部と陽極Ｐに係る外部接続部との間に配置されている請求項５に記載のパワー半導体モジュール。