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JP2002314035A - Power semiconductor module - Google Patents

Power semiconductor module

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Publication number
JP2002314035A
JP2002314035A JP2001112142A JP2001112142A JP2002314035A JP 2002314035 A JP2002314035 A JP 2002314035A JP 2001112142 A JP2001112142 A JP 2001112142A JP 2001112142 A JP2001112142 A JP 2001112142A JP 2002314035 A JP2002314035 A JP 2002314035A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
external
power semiconductor
semiconductor module
terminal
external wiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001112142A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuaki Sanada
和昭 真田
Daisuke Kawase
大助 川瀬
Akira Bando
阪東  明
Shigeo Amagi
滋夫 天城
Hisafumi Tanie
尚史 谷江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2001112142A priority Critical patent/JP2002314035A/en
Publication of JP2002314035A publication Critical patent/JP2002314035A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部配線と外部接続端子を高い信頼性で電気的
に接続できる端子接続部を備えたパワー半導体モジュー
ルを提供する。 【解決手段】半導体素子と、外部配線と電気的に接続さ
れた外部接続端子と、前記外部配線と前記外部端子の導
体接触面の接触面圧を確保するためのネジ機構と、前記
半導体素子の発熱を外部の放熱機構に放散するための放
熱板とを備えたパワー半導体モジュールの、前記外部配
線と前記外部端子の導体接触面と、前記ネジ機構の推進
方向とが成す角度を0°〜45°にする。
(57) [Problem] To provide a power semiconductor module provided with a terminal connection portion capable of electrically connecting an external wiring and an external connection terminal with high reliability. A semiconductor device, an external connection terminal electrically connected to an external wiring, a screw mechanism for securing a contact surface pressure between a conductor contact surface of the external wiring and the external terminal, An angle between the external wiring and the conductor contact surface of the external terminal and the propulsion direction of the screw mechanism of the power semiconductor module having a heat radiating plate for dissipating heat to an external heat radiating mechanism is 0 ° to 45 ° °.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内部絶縁型の半導
体モジュールに係り、特に電力変換用スイッチング素子
に好適なパワー半導体モジュールに関する。
The present invention relates to an internal insulation type semiconductor module, and more particularly to a power semiconductor module suitable for a power conversion switching element.

【0002】[0002]

【従来の技術】スイッチング素子を内蔵したパワー半導
体モジュールや、これに制御回路を内蔵したIPM(Int
elligent Power Module)は、IGBTなど半導体パワ
ースイッチング素子の大容量化と家電品のインバータ化
に伴って用途が広がり、この結果、小容量から大容量に
わたる幅広い領域での製品対応と、各容量域での低価格
化が強く要求されている。また、用途が広がったことに
伴い、取付け面積を小さくすることと、取付け,交換が
容易であることも重要となっている。このようなパワー
半導体モジュールやIPMでは、搭載されているパワー
半導体素子の発熱量が多いので、熱伝導性が良い金属製
の放熱板と、熱伝導性が良く且つ電気絶縁性も高い材料
からなる絶縁基板と、回路パターンが形成された導電層
と、外部配線と接続される外部接続端子とを備えてい
る。
2. Description of the Related Art A power semiconductor module including a switching element and an IPM (Int) including a control circuit therein.
elligent Power Modules) have expanded their applications as semiconductor power switching devices such as IGBTs have increased in capacity and inverters have been used in home appliances. As a result, product applications in a wide range from small capacity to large capacity have been expanded. There is a strong demand for lower prices. In addition, as the applications have expanded, it has also become important to reduce the mounting area and to facilitate mounting and replacement. In such a power semiconductor module or IPM, since a mounted power semiconductor element generates a large amount of heat, it is made of a metal heat sink having good heat conductivity and a material having good heat conductivity and high electrical insulation. An insulating substrate, a conductive layer on which a circuit pattern is formed, and an external connection terminal connected to an external wiring are provided.

【0003】図7に、従来技術によるパワー半導体モジ
ュールを示す。この従来技術のパワー半導体モジュール
は、図7に示すように、アルミニウムの放熱板101の
一方の面(図では上側の面)に、絶縁基板となる樹脂絶
縁層102を設け、その上に導電層103を接合し、こ
の導電層103上の所定の位置に半田により接合したI
GBT104aとダイオード104bなどのパワー半導
体素子104を設けたものである。導電層103には、
適宜、外部接続端子108を設ける。放熱板101を、
冷却フィン1103にボルト113で取付け、パワー半
導体素子104の発熱を放散する。樹脂絶縁層102上の
導電層103に、金属細線105が接続され、更に外部
接続端子108に配線された上でケース106内に納め
られ、樹脂107で封止する。なお、本明細書で樹脂と
は合成樹脂、すなわちプラスチックを意味する。
FIG. 7 shows a power semiconductor module according to the prior art. In this prior art power semiconductor module, as shown in FIG. 7, a resin insulating layer 102 serving as an insulating substrate is provided on one surface (upper surface in the figure) of an aluminum radiator plate 101, and a conductive layer is provided thereon. 103 is bonded to a predetermined position on the conductive layer 103 by soldering.
It is provided with a power semiconductor element 104 such as a GBT 104a and a diode 104b. In the conductive layer 103,
An external connection terminal 108 is provided as appropriate. Heat sink 101
The cooling fin 1103 is attached to the cooling fin 1103 with a bolt 113 to dissipate heat generated by the power semiconductor element 104. A thin metal wire 105 is connected to the conductive layer 103 on the resin insulating layer 102, further wired to an external connection terminal 108, placed in a case 106, and sealed with a resin 107. In this specification, a resin means a synthetic resin, that is, a plastic.

【0004】図7に示す従来技術のパワー半導体モジュ
ールでは、ケース106の上部に設けた穴109にナッ
ト110を挿入し、ケース106と一体成形された外部
接続端子108をケース106から引き出し折り曲げら
れている。外部接続端子108と外部配線111はナット
110の上面でボルト112bを締め付けて電気的に接
続する。
In a conventional power semiconductor module shown in FIG. 7, a nut 110 is inserted into a hole 109 provided in an upper portion of a case 106, and an external connection terminal 108 formed integrally with the case 106 is pulled out of the case 106 and bent. I have. The external connection terminal 108 and the external wiring 111 are electrically connected by tightening a bolt 112 b on the upper surface of the nut 110.

【0005】図7に示す従来技術のパワー半導体モジュ
ールでは、外部配線111が放熱板101の取付け面と
平行に配置される。これは、パワー半導体モジュールの
取付けと交換を容易とするためである。放熱板を冷却フ
ィンに取付けるボルト113は、放熱板101の取付け
面と垂直方向になる。取付けを容易にするために、全て
のボルトの締め付け方向が同一であり、放熱板の取付け
ボルトと、外部配線と外部接続端子を取付けるボルトと
は、締め付け方向が同一である。このため、放熱板の取
付け面と外部配線は平行に配置される。
[0005] In the power semiconductor module of the prior art shown in FIG. 7, the external wiring 111 is arranged in parallel with the mounting surface of the heat sink 101. This is for facilitating attachment and replacement of the power semiconductor module. The bolts 113 for attaching the heat sink to the cooling fins are perpendicular to the mounting surface of the heat sink 101. In order to facilitate installation, all bolts are tightened in the same direction, and the bolts for mounting the heat sink and the bolts for mounting the external wiring and the external connection terminals have the same tightening direction. For this reason, the mounting surface of the heat sink and the external wiring are arranged in parallel.

【0006】また、パワー半導体モジュールが、図8に
示すように、外部配線111が放熱板101の取付け面
に垂直に配置される場合がある。図8では、外部配線1
11を適当な箇所で折り曲げて、外部配線111を放熱
板101の取付け面と平行にして、外部接続端子108
とボルト112bで締め付けて接続する。これは、外部
配線111と外部接続端子108を取付けるボルト11
2bと、放熱板101を冷却フィン1103に取付ける
ボルト113を同一方向に締め付けて、取付けを容易に
するためである。
In some cases, the power semiconductor module has the external wiring 111 arranged perpendicular to the mounting surface of the heat sink 101 as shown in FIG. In FIG. 8, the external wiring 1
11 is bent at an appropriate place to make the external wiring 111 parallel to the mounting surface of the heat sink 101,
And bolt 112b for connection. This is because the bolt 11 for attaching the external wiring 111 and the external connection terminal 108 is used.
2b and bolts 113 for attaching the radiator plate 101 to the cooling fins 1103 are tightened in the same direction to facilitate attachment.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図8に示す従
来技術のパワー半導体モジュールでは、外部配線とパワ
ー半導体モジュールとの間に線膨張係数に差があるた
め、運転時の温度上昇・下降により端子接続部に応力が
生じる。また、折り曲げた外部配線と冷却フィンとでパ
ワー半導体モジュールを上下から挟み込んでいるので、
パワー半導体モジュールを交換するときには外部配線を
取外すか、パワー半導体モジュールを左右方向に移動す
る必要がある。移動する場合には、パワー半導体モジュ
ール周辺の取付け面積を大きく空けておく必要がある。
However, in the power semiconductor module of the prior art shown in FIG. 8, there is a difference in linear expansion coefficient between the external wiring and the power semiconductor module. Stress occurs at the terminal connection. Also, since the power semiconductor module is sandwiched between the bent external wiring and the cooling fin from above and below,
When replacing the power semiconductor module, it is necessary to remove external wiring or move the power semiconductor module in the left-right direction. In the case of moving, it is necessary to keep a large mounting area around the power semiconductor module.

【0008】本発明の目的は、外部配線が放熱板の取付
け面と垂直方向に配置される場合に、取付けと交換が容
易で、外部接続端子と外部配線を高い信頼性で電気的に
接続するパワー半導体モジュールを提供することであ
る。
[0008] An object of the present invention is to easily attach and replace the external wiring when the external wiring is arranged perpendicular to the mounting surface of the heat sink, and to electrically connect the external connection terminal and the external wiring with high reliability. It is to provide a power semiconductor module.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のパワー半導体モ
ジュールは、電流が流れることにより発熱する半導体素
子と、外部配線と電気的に接続された外部接続端子と、
前記外部配線と前記外部端子の導体接触面の接触面圧を
確保するためのネジ機構と、前記半導体素子の発熱を放
散するための放熱板とを備えていて、前記外部配線と外
部接続端子の導体接触面が平面であり、この導体接触面
と、前記ネジ機構の推進方向が0°〜45°である。
A power semiconductor module according to the present invention comprises: a semiconductor element which generates heat when an electric current flows; an external connection terminal electrically connected to an external wiring;
A screw mechanism for securing a contact surface pressure between the external wiring and the conductor contact surface of the external terminal, and a heat radiating plate for dissipating heat generated by the semiconductor element; The conductor contact surface is a plane, and the propulsion direction of the conductor contact surface and the screw mechanism is 0 ° to 45 °.

【0010】図1は本発明のパワー半導体モジュールの
断面図である。外部配線111が外部配線111と外部
接続端子108を取付けるボルト112aおよび放熱板
101を冷却フィン1103に取付けるボルト113と平
行に配置されている。外部配線111と外部接続端子1
08を接続する端子接続部140の拡大を図2に示す。
発明のパワー半導体モジュールでは、外部配線111の
接触面と外部接続端子108の接触面がボルト112a
と平行、つまり、放熱板の取付け面と垂直である。ま
た、外部配線111の接触面と外部端子108の接触面
は、平面である。図2のボルト112aをA方向に押し
こむことにより、くさび状ブロック202の上面に荷重
P1が作用する。荷重P1がくさび状ブロックによって
荷重P2と荷重P3に分解され、荷重P2の作用で外部
配線111と外部接続端子108が加圧され接触面圧を
確保する。
FIG. 1 is a sectional view of a power semiconductor module according to the present invention. Bolt 112a for mounting external wiring 111 to external wiring 111 and external connection terminal 108 and heat sink
101 is arranged in parallel with a bolt 113 for attaching to the cooling fin 1103. External wiring 111 and external connection terminal 1
FIG. 2 shows an enlargement of the terminal connection portion 140 for connecting the 08.
In the power semiconductor module of the present invention, the contact surface of the external wiring 111 and the contact surface of the external connection terminal 108 are
, That is, perpendicular to the mounting surface of the heat sink. The contact surface of the external wiring 111 and the contact surface of the external terminal 108 are flat. When the bolt 112a in FIG. 2 is pushed in the direction A, a load P1 acts on the upper surface of the wedge-shaped block 202. The load P1 is decomposed into a load P2 and a load P3 by the wedge-shaped block, and the external wiring 111 and the external connection terminal 108 are pressurized by the action of the load P2 to secure a contact surface pressure.

【0011】本発明のパワー半導体モジュールの端子接
続部140は、ボルト112aの締め付け方向が放熱板
を冷却フィンに取付けるボルトと同一方向である。ま
た、本発明のパワー半導体モジュールの外部配線111
と外部接続端子108の接触面が放熱板の取付け面と垂
直方向であり、容易に差し入れできるので、パワー半導
体モジュールの取付けおよび交換が容易である。
In the terminal connecting portion 140 of the power semiconductor module according to the present invention, the tightening direction of the bolts 112a is the same as the bolt for attaching the heat sink to the cooling fins. In addition, the external wiring 111 of the power semiconductor module of the present invention
The contact surface between the power semiconductor module and the external connection terminal 108 is in a direction perpendicular to the mounting surface of the heat sink, and can be easily inserted, so that the power semiconductor module can be easily mounted and replaced.

【0012】本発明のパワー半導体モジュールの外部配
線および外部接続端子の接触面は平面であり、外部配
線,外部接続端子の少なくとも一方にネジを設け、ネジ
面を電気的な接触面とすることにより、外部配線と外部
接続端子の接触面と、前記接触面圧を確保するためのネ
ジ機構と放熱板を取付けるネジ機構とが平行である。こ
こで、ネジ面を接触面とすると、ネジ面は、平面と比較
し同一内径の場合の接触面積が小さいので、接触抵抗が
大きくなるので、接触面を平面にする。
The contact surface between the external wiring and the external connection terminal of the power semiconductor module according to the present invention is a flat surface. At least one of the external wiring and the external connection terminal is provided with a screw, and the screw surface is used as an electrical contact surface. The contact surface between the external wiring and the external connection terminal, the screw mechanism for securing the contact surface pressure, and the screw mechanism for attaching the heat sink are parallel to each other. Here, assuming that the screw surface is a contact surface, the screw surface has a smaller contact area in the case of the same inner diameter than a flat surface, so that the contact resistance is increased.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明するが、本発明は以下に説明する実施の形態に
限るものではない。各図で同じ符号は同じ構成要素を示
す。 (実施例1)図1は本実施例のパワー半導体モジュール
の断面図である。図1において、パワー半導体モジュー
ルは、放熱板101の一方の面(図1では上側になって
いる方の面)に絶縁基板となる樹脂絶縁層102を設
け、その上に導電層103を接合し、導電層103上の
所定の位置にパワー半導体素子104を半田接合してい
る。導電層103には、適宜、外部接続端子108を設
け、また、放熱板101を、ボルト113で締め付けて
冷却フィン1103に取付けて、パワー半導体素子10
4の発熱を放散している。外部配線111と冷却フィン
1103とは絶縁物114で電気絶縁している。なお、
前記パワー半導体素子は、IGBT,パワーMOSFE
Tのいずれであってもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments described below. In each drawing, the same reference numerals indicate the same components. (Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a power semiconductor module of the present embodiment. In FIG. 1, the power semiconductor module is provided with a resin insulating layer 102 serving as an insulating substrate on one surface (an upper surface in FIG. 1) of a heat radiating plate 101, and bonding a conductive layer 103 thereon. The power semiconductor element 104 is soldered at a predetermined position on the conductive layer 103. An external connection terminal 108 is appropriately provided on the conductive layer 103, and the heat radiating plate 101 is attached to the cooling fin 1103 by tightening the bolt 113 so that the power semiconductor element 10
4 dissipates heat. The external wiring 111 and the cooling fin 1103 are electrically insulated by an insulator 114. In addition,
The power semiconductor element is an IGBT, a power MOSFET.
Any of T may be used.

【0014】本実施例では、ケース106が樹脂絶縁層
102を介して放熱板101に接着しているが、ケース
106の材料には、耐熱性が高いPPS(ポリフェニレ
ンサルファイド)樹脂を用いているので、パワー半導体
素子104と導電層103の半田接合と同時に、ケース
106を樹脂絶縁層102に接着できる。上記導電層1
03やパワー半導体素子104、外部接続端子108の
一部を、熱伝導率の高い樹脂107で封止し、パワー半
導体モジュールが完成する。一方、ケース106と一体成
形された外部接続端子108がケース106の外側の側
壁部の端子接続部140で、外部配線111と接触し電
気的に接続する。
In this embodiment, the case 106 is adhered to the heat radiating plate 101 via the resin insulating layer 102. However, since the case 106 is made of PPS (polyphenylene sulfide) resin having high heat resistance, In addition, the case 106 can be bonded to the resin insulating layer 102 at the same time when the power semiconductor element 104 and the conductive layer 103 are joined by soldering. The conductive layer 1
03, the power semiconductor element 104, and a part of the external connection terminal 108 are sealed with a resin 107 having high thermal conductivity to complete a power semiconductor module. On the other hand, the external connection terminal 108 formed integrally with the case 106 is in contact with and electrically connected to the external wiring 111 at the terminal connection portion 140 on the outer side wall of the case 106.

【0015】図2に端子接続部140の詳細断面図を示
す。端子接続部140は端子接続部ケース201の中に
くさび状ブロック202を設け、ボルト112aを締め
付けて、くさび状ブロック202の間に挟んだ外部接続
端子108と外部配線111とを加圧接触し、電気的に
接続する。本実施例では、外部接続端子108と外部配
線111の接続が容易で、外部接続端子108と外部配
線111の密着性が良い。ここで、端子接続部ケース2
01とくさび状ブロック202は、ボルト締め付けによ
り発生する応力に耐え得る強度を持つ材質であればよ
く、鋼材,銅,銅合金等がよいが、電気伝導性の観点か
ら銅や銅合金が好ましい。
FIG. 2 is a detailed sectional view of the terminal connecting portion 140. The terminal connection part 140 is provided with a wedge-shaped block 202 in the terminal connection part case 201, tightens the bolt 112a, and press-contacts the external connection terminal 108 and the external wiring 111 sandwiched between the wedge-shaped blocks 202, Make an electrical connection. In this embodiment, the connection between the external connection terminal 108 and the external wiring 111 is easy, and the adhesion between the external connection terminal 108 and the external wiring 111 is good. Here, terminal connection case 2
The material 01 and the wedge-shaped block 202 may be made of any material having a strength capable of withstanding the stress generated by bolt tightening, and may be steel, copper, a copper alloy or the like, and preferably copper or a copper alloy from the viewpoint of electric conductivity.

【0016】図2に示すように、本実施例では端子接続
部ケース201に貫通穴204を設けて、外部接続端子
108と外部配線111の接触状態を確認できるので、
取付け時の接続状態を容易に管理できる。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, a through hole 204 is provided in the terminal connection case 201 so that the contact state between the external connection terminal 108 and the external wiring 111 can be checked.
The connection state at the time of installation can be easily managed.

【0017】(実施例2)本実施例は図3に示す端子接
続部以外の構成は実施例1と同様である。本実施例で
は、図3に示すようにボルト112aとくさび状ブロッ
ク202の間にくさび状ブロック202よりも硬い材質
もしくは柔らかい材質の中間板205を配置して、ボル
ト112aに生じる曲げ荷重を低減したので、高い信頼
性が得られる。本実施例で、くさび状ブロック202に
直接ボルト112aを押し付けた場合はボルト先端20
3がくさび状ブロック表面を変形させくぼみを形成する
が、くさび状ブロックより固い材質の中間板を配置した
くぼみが形成されにくいので、くさび状ブロック202
の移動が容易となりボルト112aの曲げ荷重が低減さ
れる。なお、くさび状ブロック202の表面に焼き入れ
処理をして硬度を高くしてもよい。また、本実施例で、
くさび状ブロックより柔らかい材質の中間板205を配置
した場合は、中間板自体が変形してくさび状ブロック2
02の移動を吸収するので、ボルト112aの曲げ荷重
を低減できる。
(Embodiment 2) This embodiment is the same as Embodiment 1 except for the terminal connecting portion shown in FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 3, an intermediate plate 205 made of a material harder or softer than the wedge-shaped block 202 is arranged between the bolt 112a and the wedge-shaped block 202 to reduce a bending load generated on the bolt 112a. Therefore, high reliability is obtained. In this embodiment, when the bolt 112a is pressed directly against the wedge-shaped block 202, the bolt tip 20
3 deforms the surface of the wedge-shaped block to form a depression, but it is difficult to form a depression in which an intermediate plate made of a material harder than the wedge-shaped block is arranged.
And the bending load of the bolt 112a is reduced. Note that the surface of the wedge-shaped block 202 may be quenched to increase the hardness. In this embodiment,
When the intermediate plate 205 made of a material softer than the wedge-shaped block is disposed, the intermediate plate itself is deformed and the wedge-shaped block 2 is formed.
02, the bending load of the bolt 112a can be reduced.

【0018】(実施例3)本実施例は図4に示す端子接
続部以外の構成は実施例1と同様である。本実施例は図
4に示すようにボルトを1本にした。ボルト112aの
下部に接触するように平板206を設け、ボルト112
aを締め付けて、平板206が2つのくさび状ブロック
202を同時に押して外部接続端子108と外部配線1
11を加圧して接触させる。平板206の材質はくさび
状ブロック202と同じ材質かこれより固い材質であ
る。
(Embodiment 3) This embodiment is the same as Embodiment 1 except for the terminal connecting portion shown in FIG. In this embodiment, one bolt is used as shown in FIG. The flat plate 206 is provided so as to contact the lower part of the bolt 112a,
a, the flat plate 206 simultaneously pushes the two wedge-shaped blocks 202, and the external connection terminal 108 and the external wiring 1
11 is brought into contact by pressing. The material of the flat plate 206 is the same material as the wedge-shaped block 202 or a harder material.

【0019】(実施例4)本実施例は図5に示す端子接
続部以外の構成は実施例1と同様である。本実施例は図
5に示すようにくさび状ブロックとボルトを1つにし
た。端子接続部ケース201の側面とくさび状ブロック
202の間に外部接続端子108と外部配線111を配
置して、ボルト112aを締め付けて接触させている。
本実施例では端子接続部分の小型化,部品点数の低減が
できる。
(Embodiment 4) This embodiment is the same as Embodiment 1 except for the terminal connection portion shown in FIG. In this embodiment, the wedge-shaped block and the bolt are integrated as shown in FIG. The external connection terminal 108 and the external wiring 111 are arranged between the side surface of the terminal connection case 201 and the wedge-shaped block 202, and the bolts 112a are tightened to make contact.
In the present embodiment, the size of the terminal connection portion and the number of parts can be reduced.

【0020】(実施例5)本実施例は図6に示す端子接
続部以外の構成は実施例1と同様である。本実施例は図
6に示すように金属製のクリップにより外部接続端子と
外部配線を接触させた。固定挟具207と可動挟具20
8をピン209で可動挟具208が可動する程度に固定
している。可動挟具208にはボルト112aが備え付
けられており、図示していないが、固定挟具207には
ボルト112aをねじ込むためのネジ穴が備えられてい
る。ボルト112aを締め付けることにより可動挟具2
08が外部接続端子108と外部配線111を接触でき
る。
Embodiment 5 This embodiment is the same as Embodiment 1 except for the terminal connection shown in FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 6, the external connection terminal and the external wiring were brought into contact with a metal clip. Fixed clip 207 and movable clip 20
8 is fixed by a pin 209 to such an extent that the movable clip 208 is movable. The movable clip 208 is provided with a bolt 112a, and although not shown, the fixed clip 207 is provided with a screw hole for screwing the bolt 112a. The movable clip 2 is tightened by tightening the bolt 112a.
08 can contact the external connection terminal 108 and the external wiring 111.

【0021】(実施例6)本実施例は図9に示すように
外部配線111にベンド構造を持つ。このベンド部14
1により外部配線とパワー半導体モジュールとの間の線
膨張係数差により、運転時の温度上昇・降下により発生
する応力を緩和するので、端子接続部の破損を防止し、
高い信頼性を確保できる。
(Embodiment 6) In this embodiment, the external wiring 111 has a bend structure as shown in FIG. This bend part 14
1, the difference in the coefficient of linear expansion between the external wiring and the power semiconductor module relieves the stress generated by the temperature rise / fall during operation, so that the terminal connection is prevented from being damaged,
High reliability can be secured.

【0022】(実施例7)本実施例は図10に示すよう
に外部接続端子と外部配線の接触面とボルト112aとが、
角度θ1をなす。θ1は0°〜45°の間の角度であっ
て、本実施例ではくさび状ブロック202の角度θ2が
等しく(θ1=θ2)、くさび状ブロック202は端子
接続部ケース201とのはめ合いで、ボルト112aの
軸力方向移動以外を拘束できる。ここでθ1が45゜よ
り大きいと多数のパワー半導体モジュールの接続で、外
部配線の接続作業が困難になる。本実施例ではボルト11
2aとくさび状ブロック202の間の接触点のずれを無
くすことができ、くさび状ブロック202の変形くぼみ
を無くすこともできる。
(Embodiment 7) In this embodiment, as shown in FIG. 10, the contact surface between the external connection terminal and the external wiring and the bolt 112a are
Make an angle θ1. θ1 is an angle between 0 ° and 45 °. In the present embodiment, the angle θ2 of the wedge-shaped block 202 is equal (θ1 = θ2), and the wedge-shaped block 202 is fitted with the terminal connection case 201, The movement other than the movement of the bolt 112a in the axial force direction can be restricted. Here, if θ1 is larger than 45 °, connection work of external wiring becomes difficult due to connection of a large number of power semiconductor modules. In this embodiment, the bolt 11
The displacement of the contact point between 2a and the wedge-shaped block 202 can be eliminated, and the wedge-shaped block 202 can be prevented from being deformed.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、外部配線が放熱板の取
付け面と垂直方向である場合に、取付けと交換が容易
で、高い信頼性の端子接続構造を備えたパワー半導体モ
ジュールを提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a power semiconductor module having a highly reliable terminal connection structure that can be easily mounted and replaced when the external wiring is perpendicular to the mounting surface of the heat sink. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1の半導体モジュールの断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor module according to a first embodiment.

【図2】実施例1の半導体モジュールの端子接続構造の
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a terminal connection structure of the semiconductor module according to the first embodiment;

【図3】実施例2の半導体モジュールの端子接続構造の
断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a terminal connection structure of a semiconductor module according to a second embodiment.

【図4】実施例3の半導体モジュールの端子接続構造の
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a terminal connection structure of a semiconductor module according to a third embodiment;

【図5】実施例4の半導体モジュールの端子接続構造の
断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a terminal connection structure of a semiconductor module according to a fourth embodiment.

【図6】実施例5の半導体モジュールの端子接続構造の
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a terminal connection structure of a semiconductor module according to a fifth embodiment.

【図7】従来技術のパワー半導体モジュールの断面図で
ある。
FIG. 7 is a sectional view of a conventional power semiconductor module.

【図8】従来技術の別のパワー半導体モジュールの断面
図である。
FIG. 8 is a sectional view of another conventional power semiconductor module.

【図9】実施例6の半導体モジュールの断面図である。FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor module according to a sixth embodiment.

【図10】実施例7の半導体モジュールの端子接続構造
の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a terminal connection structure of a semiconductor module according to a seventh embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…放熱板、102…樹脂絶縁層、103…導電
層、104…パワー半導体素子、105…金属細線、1
06…ケース、107…樹脂封止、108…外部接続端
子、109…穴、110…ナット、111…外部配線、
112…外部配線と外部接続端子とを取付けるボルト、
113…放熱板と冷却フィンを取付けるボルト、114
…絶縁物、140…端子接続部、201…端子接続部ケ
ース、202…くさび状ブロック、204…貫通穴、20
5…中間板、206…くさび状ブロックの押付平板、2
07…固定挟具、208…可動挟具、209…ピン、11
03…冷却フィン。
101: heat sink, 102: resin insulating layer, 103: conductive layer, 104: power semiconductor element, 105: thin metal wire, 1
06 ... case, 107 ... resin sealing, 108 ... external connection terminal, 109 ... hole, 110 ... nut, 111 ... external wiring,
112 ... bolts for attaching external wiring and external connection terminals
113: bolts for attaching heat sinks and cooling fins, 114
... Insulator, 140 ... Terminal connection part, 201 ... Terminal connection part case, 202 ... Wedge-shaped block, 204 ... Through hole, 20
5 ... Intermediate plate, 206 ... Wedge-shaped block pressing flat plate, 2
07: fixed clamp, 208: movable clamp, 209: pin, 11
03 ... Cooling fins.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪東 明 茨城県日立市国分町一丁目1番1号 株式 会社日立製作所電機システム事業部内 (72)発明者 天城 滋夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 谷江 尚史 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Fターム(参考) 5E012 BA26  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akira Bando 1-1-1, Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Electric Systems Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shigeo Amagi 7-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratories (72) Inventor Naofumi Tanie 502 Kandate-cho, Tsuchiura-city, Ibaraki Pref.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体素子と、外部配線と電気的に接続さ
れた外部接続端子と、前記外部配線と前記外部接続端子
の導体接触面の接触面圧を確保するためのネジ機構と、
前記半導体素子の発熱を外部の放熱機構に放散するため
の放熱板とを備えるパワー半導体モジュールにおいて、 前記外部配線と前記外部端子の導体接触面が平面であ
り、この導体接触面と、前記ネジ機構の推進方向とが成
す角度が0°〜45゜であることを特徴とするパワー半
導体モジュール。
A semiconductor device; an external connection terminal electrically connected to an external wiring; a screw mechanism for securing a contact surface pressure between a conductor contact surface of the external wiring and the external connection terminal;
In a power semiconductor module including a heat radiating plate for dissipating heat generated by the semiconductor element to an external heat radiating mechanism, a conductor contact surface of the external wiring and the external terminal is a plane, and the conductor contact surface and the screw mechanism A power semiconductor module, wherein an angle between the propulsion direction and the propulsion direction is 0 ° to 45 °.
【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、前記半導体素子がIGBTであることを特徴とす
るパワー半導体モジュール。
2. The power semiconductor module according to claim 1, wherein said semiconductor element is an IGBT.
【請求項3】金属放熱板と、該金属放熱板の一方の面に
設けた絶縁基板と、該絶縁基板の上に設けた導電層と、
該導電層に接合した複数の半導体素子と、該半導体素子
を収納するケースと、該ケースと一体成形された外部接
続端子とを備えたパワー半導体モジュールにおいて、 該外部接続端子と外部配線とが前記ケース側壁部に設け
た端子接続部で接続していて、該端子接続部がネジ機構
で加圧されるくさび部を有し、前記外部接続端子と外部
配線とが該くさび部で圧接されていることを特徴とする
パワー半導体モジュール。
3. A metal heat sink, an insulating substrate provided on one surface of the metal heat sink, and a conductive layer provided on the insulating substrate.
In a power semiconductor module including a plurality of semiconductor elements joined to the conductive layer, a case accommodating the semiconductor elements, and an external connection terminal formed integrally with the case, the external connection terminal and the external wiring are preferably They are connected by a terminal connecting portion provided on the case side wall portion, the terminal connecting portion has a wedge portion pressed by a screw mechanism, and the external connection terminal and the external wiring are pressed by the wedge portion. A power semiconductor module, characterized in that:
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