JPH1187610A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワー基板とケースの外部電極とがワイヤボ
ンディングや半田付けによらずに接続され、分解容易で
再利用が容易なパワーモジュールを提供する。 【解決手段】 外部電極２を有するケース１と、チップ
基板としてのパワー基板６を支持するパワー基板支持板
７と、一方の面にはパワー基板支持板７に支持されたパ
ワー基板６の半導体チップに当接する第１の中継電極９
を、他方の面には外部電極２のケース内露出部２Ａに接
触する第２の中継電極１０を有する配線用中継電極基板
８とを備え、パワー基板６と外部電極２とを接圧のみに
より接続したものであり、固定ネジ１１を外すだけで容
易に分解でき、良品のパワー基板６の回収、再利用が容
易である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は組立て、分解容易
でリサイクルに有利なパワーモジュール等の半導体装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパワーモジュールは、ケース内に
おいて、チップ基板としてのパワー基板を構成する絶縁
基板上の半導体チップとしてのＩＧＢＴチップ、ダイオ
ードチップ等のパワーチップと外部電極とが半田付け、
若しくはワイヤボンディングされ、その後、モールド樹
脂にて封入されている。又、前記ケースと放熱板となる
部分が接着剤などにより固定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のパワーモジュー
ルは以上のように構成されるために、即ち、パワー基板
とケースに内蔵された電極とがワイヤボンディングや半
田付けにより接続されており、かつ、接続部がモールド
樹脂にてモールドされているので、又、ケースと放熱板
部が接着剤などにより固定されているので、分解が容易
でない。

【０００４】このために、パワーモジュールとして、パ
ワー基板上に複数個内蔵されたパワーチップの１つでも
破損した場合には、内蔵された他の全てのパワーチップ
も使用不可となり、正常なパワーチップの再利用が不可
能であり、又、完全に使用不可となっても部材の種類ご
との分別も困難であるという問題点があった。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、パワー基板とケースに内蔵さ
れた電極とがワイヤボンディングや半田付けによらずに
接合され、分解容易で正常なパワーチップのリサイクル
を容易なパワーモジュール等の半導体装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係わる半導
体装置は、半導体チップを備えたチップ基板を支持する
チップ基板支持部と、外部電極を支持する外部電極支持
部と、前記チップ基板支持部と外部電極支持部との間に
配設され、配線パターンが形成されると共に、一方の面
には前記チップ基板支持部に支持された前記チップ基板
の半導体チップに圧接される中継電極を、他方の面には
前記外部電極支持部に支持された外部電極に圧接される
中継電極を有する配線用中継電極基板とを備えたもので
ある。

【０００７】第２の発明に係わる半導体装置は、第１の
発明に係わる半導体装置において、配線用中継電極基板
に備わる中継電極及び外部電極支持部に支持された外部
電極の少なくとも何れかは弾性を有したものである。

【０００８】第３の発明に係わる半導体装置は、第１又
は第２の発明に係わる半導体装置において、外部電極支
持部、配線用中継電極基板及びチップ基板支持部は共通
のネジにて一体にネジ締め結合されたものである。

【０００９】第４の発明に係わる半導体装置は、第１乃
至第３のいずれかに記載の発明に係わる半導体装置にお
いて、外部電極支持部、配線用中継電極基板及びチップ
基板支持部は、これらの何れかに備わる弾性体を介して
一体にネジ締め結合されたものである。

【００１０】第５の発明に係わる半導体装置は、第１乃
至第４のいずれかに記載の発明に係わる半導体装置にお
いて、チップ基板支持部はチップ基板をはめ込む凹部を
備えたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は第１〜第５の発明の一実施の形態
としての、半導体装置であるパワーモジュールの断面を
示す図、図２は図１に示したでパワーモジュールの展開
図である。

【００１２】図１及び図２において、１は一面が開口し
たケース、２は外部電極、２Ａは外部電極２のケース１
内に突出した露出部であり、以下、説明の都合上内部電
極と記載する。外部電極２は外部電極支持部としてのケ
ース１における開口面１Ａに対向する密閉面１Ｂに埋め
込み固定されている。３は半導体チップとしてのＩＧＢ
Ｔチップ、４はダイオードチップ、５はＩＧＢＴチップ
３、ダイオードチップ４等のパワーチップを搭載、固着
して絶縁する絶縁基板、６はＩＧＢＴチップ３、ダイオ
ードチップ４、絶縁基板５等から構成されたチップ基板
としてのパワー基板である。尚、絶縁基板５は、図２に
示すように、銅箔５Ａ、絶縁材５Ｂ、放熱用銅材５Ｃに
て構成されている。

【００１３】７はパワー基板６を支持、固定すると共に
ケース１の開口面１Ａの蓋体であるパワー基板支持部と
してのパワー基板支持板であり、内側面に凹部７Ａを備
え、この凹部７Ａにパワー基板６をはめ込み、位置決め
固定する。尚、図において、凹部７Ａは段付き部が開口
しており、この開口部からパワー基板６における放熱用
銅材５Ｃが覗いている。

【００１４】８は配線用中継電極基板、９は配線用中継
電極基板８の一方の面に設けた、パワー基板との接続を
中継する第１の中継電極、１０は配線用中継電極基板８
の他方の面に設けた、ケース電極との接続を中継する第
２の中継電極であり、配線用中継電極基板８の内部には
第１の中継電極９、第２の中継電極１０等と接続された
配線パターンとしての配線層が埋設、形成されている。
第１の中継電極９、第２の中継電極１０はリン青銅等の
バネ材からなり、配線用中継電極基板８のそれぞれの面
の垂直方向に弾性を有する。

【００１５】配線用中継電極基板８はケース１の内側に
位置し、第１の中継電極９を備えた一方の面がパワー基
板支持板７と対向し、第２の中継電極１０を備えた他方
の面がケース１の密閉面１Ｂの内側に対向している。そ
して、第１の中継電極９がパワー基板支持板７に固定さ
れたパワー基板６のＩＧＢＴチップ３、ダイオードチッ
プ４等と所定の接圧にて接触し、第２の中継電極１０が
ケース１の内部電極２Ａと所定の接圧にて接触してい
る。

【００１６】１１は固定ネジ、１Ｃはケース１に設けた
固定ネジ用ネジ穴であり、パワー基板支持板７と配線用
中継電極基板８の両方がケース１に固定ネジ１１にてネ
ジ締め固定される。１２は配線用中継電極基板の固定用
バネ、１３はパワー基板支持板の固定用バネであり、そ
れぞれケース１の所定の位置に取付け固定された弾性体
としての固定用バネである。

【００１７】次に、図１に示したパワーモジュールの組
立て方法を図２により説明する。図２において、ケース
１の開口面１Ａより配線用中継電極基板８を、第２の中
継電極１０を備えた面を奥側にして挿入し、第２の中継
電極１０とケース１の密閉面１Ｂの内面側に備えた内部
電極２Ａとが接触するように挿入する。

【００１８】次に、ＩＧＢＴチップ３、ダイオードチッ
プ４等のパワーチップ及び絶縁基板５等から構成された
パワー基板６をパワー基板支持板７の凹部７Ａに挿入
し、このパワー基板支持板７が挿入された面をケース１
の内面側にして、パワー基板支持板７と配線用中継電極
基板８の両方をケース１に固定ネジ１１にてネジ締め固
定する。即ち、パワー基板支持板７と配線用中継電極基
板８の両方は固定ネジ１１により、ケース１に設けた固
定ネジ用ネジ穴１Ｃにネジ締めされ、ケース１に固定さ
れる。

【００１９】パワーチップとしてのＩＧＢＴチップ３、
ダイオードチップ４等は配線用中継電極基板８に形成さ
れた第１の中継電極９を介して配線用中継電極基板８に
埋設、形成された配線層にて配線されており、かつ、第
２の中継電極１０及びケース１の内部電極２Ａを介して
外部電極２に導通しており、配線用中継電極基板８を備
えることにより接続部は全て接圧によることができ、配
線のための半田付けやワイヤーボンディングが不要であ
る。

【００２０】又、配線用中継電極基板８に備わる第１の
中継電極９及び第２の中継電極１０は前述のごとく、リ
ン青銅板等にて形成されており、基板面に垂直方向に弾
性を有するので、第１の中継電極９とＩＧＢＴチップ
３、ダイオードチップ４等との接圧、第２の中継電極１
０と内部電極２Ａとの接触部の接圧を所定圧とすること
ができると共に、同一平面上に配置された複数の電極間
にて多少の凹凸が存在しても、全ての電極の接触を確実
にすることができる。尚、第２の中継電極１０の代わり
に、内部電極２Ａにバネ作用を持たせても同様な機能が
得られる。

【００２１】更に、パワー基板支持板７と配線用中継電
極基板８の両方が共通の固定ネジ１１にてケース１にネ
ジ締め固定され、組立て、分解が更に容易となった。

【００２２】尚、ケース１には、配線用中継電極基板の
固定用バネ１２、パワー基板支持板の固定用バネ１３を
備え、これらの固定用バネ１２、１３を介してパワー基
板支持板７と配線用中継電極基板８の両方を共通の固定
ネジ１１にてケース１にネジ締め固定しているので、パ
ワー基板支持板７及び配線用中継電極基板８の保持を確
実とすると共に、分解時にはケース１からパワー基板支
持板７、配線用中継電極基板８等が外れ易く、分解作業
が極めて容易となった。

【００２３】又、パワー基板支持板７にはパワー基板６
を構成する絶縁基板と略同一形状で、パワー基板６を挿
入した場合に若干の隙を有する程度の寸法の凹部７Ａを
形成したので、この凹部７Ａにパワー基板６を挿入する
ことにより、パワー基板６を容易かつ正確に位置決めで
き、配線用中継電極基板８に形成された第１の中継電極
９とパワーチップとしてのＩＧＢＴチップ３、ダイオー
ドチップ４等とを正確に接触させることができる。

【００２４】尚、図１、図２に示した上記実施の形態で
は、外部電極支持部としてのケース１とパワー基板支持
部としてのパワー基板支持板７にて筐体を構成し、配線
用中継電極基板８を内挿したが、パワー基板支持部をケ
ースとし、外部電極支持部を蓋体として筐体を構成して
も、即ち、ケースにパワー基板６を挿入する凹部を形成
してパワー基板６を支持すると共に、外部電極支持部と
しての蓋体に外部電極２埋め込み固定することにより筐
体を構成し、このケース内に配線用中継電極基板８を内
挿しても同様な効果が得られる。

【００２５】又、パワー基板支持部、外部電極支持部の
両方を蓋体とし、両面が開口され、配線用中継電極基板
８が内挿された枠体の両側に、前記パワー基板支持部及
び外部電極支持部を配設して一体にネジ締めしても図
１、図２に示した実施の形態と同様な効果が得られる。

【００２６】又、上記のごとき枠体を用いず、配線用中
継電極基板８の両側にパワー基板支持部及び外部電極支
持部を配設して一体にネジ締めしてもよい。この場合に
は、パワー基板支持部及び外部電極支持部と配線用中継
電極基板との間に隙間が生ずるが、パッキンを挟み込む
かシール材にてシーリングしてもよく、又は、配線用中
継電極基板の周辺部、若しくはパワー基板支持部及び外
部電極支持部の前記配線用中継電極基板と対向する側の
周辺部を厚く形成することにより、半導体チップや中継
電極等を包みこみ、密閉することができ、図１、図２に
示した実施の形態と同様な効果が得られる。

【００２７】以上のように、上記実施の形態におけるパ
ワーモジュールは、接続部を半田付けによらず、接圧に
より構成したので、従来、必要としていた樹脂による封
入が不要となり、組立て、分解等が極めて容易となり、
良品パワーチップのリサイクルが容易となった。即ち、
パワー基板上の複数のパワーチップの一部が使用不能に
なっても、ネジを外すだけで容易に分解でき、使用可能
な良品のパワーチップを回収し、再利用でき、資源の有
効活用が可能となった。又、仕様の異なる部材毎の分別
回収も容易となった。

【００２８】上記実施の形態においては、ＩＧＢＴチッ
プ３、ダイオードチップ４を備えたパワー基板を搭載し
たパワーモジュールを例に示したが、ＩＧＢＴチップ
３、ダイオードチップ４を備えたものに限定されるもの
ではなく、その他の半導体チップや制御部品等を搭載し
た半導体装置であっても同様な効果が得られる。

【００２９】

【発明の効果】第１の発明によれば、配線用中継電極基
板を備え、接続部を半田付けによらず接圧により構成し
たので、樹脂封入が不要となり、組立て、分解等が極め
て容易となり、使用可能な半導体チップの回収、再利用
が可能で、資源の有効活用が可能な半導体装置が得られ
る効果がある。

【００３０】又、第２の発明によれば、配線用中継電極
基板における中継電極若しくは外部電極の中継電極との
接触する側が弾性を有するので、パワーチップと中継電
極、及び中継電極と外部電極とが所定の接圧力にて確実
に接触し、接触信頼性の高いものが得られる効果があ
る。

【００３１】又、第３の発明によれば、パワー基板支持
部、配線用中継電極基板及び外部電極支持部を共通のネ
ジにてネジ締め結合したので、更に、組立て、分解等の
容易なものが得られる効果がある。

【００３２】又、第４の発明によれば、パワー基板支持
部、配線用中継電極基板及び外部電極支持部の何れかに
備えた弾性体を介して一体にネジ締め結合したので、分
解し易く、分解作業が極めて容易なものが得られる効果
がある。

【００３３】又、第５の発明によれば、パワー基板支持
部にパワー基板をはめ込む凹部を備えたので、このパワ
ー基板の位置決めが容易かつ確実となり、組立て、分解
等が更に容易なものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１乃至第５の発明の一実施の形態によるパ
ワーモジュールの断面図である。

【図２】 第１乃至第５の発明の一実施の形態によるパ
ワーモジュールの展開図である。

【符号の説明】

１ ケース、１Ｃ 固定ネジ用ネジ穴、２ 外部電極、
２Ａ 内部電極、３ＩＧＢＴチップ、４ ダイオードチ
ップ、５ 絶縁基板、５Ａ 銅箔、５Ｂ 絶縁材、５Ｃ
放熱用銅材、６ パワー基板、７ パワー基板支持
板、７Ａ 凹部、８ 配線用中継電極基板、９ 第１の
中継電極、１０ 第２の中継電極、１１ 固定ネジ、１
２、１３ 固定用バネ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを備えたチップ基板を支持
   するチップ基板支持部と、外部電極を支持する外部電極
   支持部と、前記チップ基板支持部と外部電極支持部との
   間に配設され、配線パターンが形成されると共に、一方
   の面には前記チップ基板支持部に支持された前記チップ
   基板の半導体チップに圧接される中継電極を、他方の面
   には前記外部電極支持部に支持された外部電極に圧接さ
   れる中継電極を有する配線用中継電極基板とを備えたこ
   とを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、配
   線用中継電極基板に備わる中継電極及び外部電極支持部
   に支持された外部電極の少なくとも何れかは弾性を有す
   ることを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の半導体装置
   において、外部電極支持部、配線用中継電極基板及びチ
   ップ基板支持部は共通のネジにて一体にネジ締め結合さ
   れていることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の半導体装置において、外部電極支持部、配線用中継電
   極基板及びチップ基板支持部は、これらの何れかに備わ
   る弾性体を介して一体にネジ締め結合されていることを
   特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
   の半導体装置において、チップ基板支持部はチップ基板
   をはめ込む凹部を備えたことを特徴とする半導体装置。