半導(dǎo)體裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種能夠容易地進(jìn)行多個(gè)半導(dǎo)體模塊的組裝工作，并且能夠任意調(diào)整相鄰的半導(dǎo)體模塊之間的間隔的半導(dǎo)體裝置。所述半導(dǎo)體裝置具備：半導(dǎo)體模塊(2A)～(2C)，其在內(nèi)部具備具有安裝了至少一個(gè)以上半導(dǎo)體芯片的電路基板的半導(dǎo)體電路；和模塊收納殼體(4)，其在使多個(gè)上述半導(dǎo)體模塊并列的狀態(tài)下收納上述半導(dǎo)體模塊，上述模塊收納殼體使定位導(dǎo)向上述半導(dǎo)體模塊的一對(duì)定位導(dǎo)向部件(54)在形成收納上述半導(dǎo)體模塊的模塊收納區(qū)域的對(duì)置面相互對(duì)置而向內(nèi)側(cè)突出形成，在長(zhǎng)度方向能夠選擇上述多個(gè)半導(dǎo)體模塊之間的間隔地配置多個(gè)，上述半導(dǎo)體模塊在長(zhǎng)度方向的兩端形成有卡合到上述一對(duì)定位導(dǎo)向部件的一對(duì)卡合凹部(30d)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由具備功率器件等的多個(gè)半導(dǎo)體模塊構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電力變換用逆變器裝置作為電力變換裝置之一被廣泛使用。例如，在電動(dòng)汽車(chē)和/或混合動(dòng)力車(chē)等的驅(qū)動(dòng)源中通常使用電動(dòng)馬達(dá)，而逆變器裝置在控制這種馬達(dá)方面得到廣泛利用。
[0003]在這樣的電力變換裝置中可以使用將IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)和/或FWD (續(xù)流二極管)等的功率器件用模具樹(shù)脂材料密封成預(yù)定形狀的半導(dǎo)體模塊。
[0004]然后，組合多個(gè)半導(dǎo)體模塊而構(gòu)成電力變換裝置。
[0005]以往，提出了如下帶模塊型電氣裝置的鎖，S卩，設(shè)置有相互接合機(jī)構(gòu)，將如圍繞電氣裝置的兩個(gè)模具殼體那樣的模塊型塊并列設(shè)置而進(jìn)行組裝時(shí)，在將兩個(gè)模具殼體鉸鏈?zhǔn)浇Y(jié)合且使一個(gè)殼體旋轉(zhuǎn)而抵接到另一個(gè)殼體時(shí)，使得在一個(gè)殼體設(shè)置的舌狀部的突出端卡合到另一個(gè)殼體的外面而使兩個(gè)模具殼體相互結(jié)合(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0006]另外，作為其它組裝方法，提出了如下逆變器裝置，S卩，準(zhǔn)備六個(gè)構(gòu)成逆變器裝置的一個(gè)臂的模塊化了的主開(kāi)關(guān)元件，在將它們中的每?jī)蓚€(gè)為一組排列為三組的狀態(tài)下，將各組的王開(kāi)關(guān)兀件用U相王電路基板、V相王電路基板和W相王電路基板連結(jié)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
[0007]此外，作為其它組裝方法，提出了如下半導(dǎo)體裝置，S卩，在散熱片的上表面載置三個(gè)半導(dǎo)體模塊，隔著在這些半導(dǎo)體模塊的上表面橫穿各半導(dǎo)體模塊而配置的板狀彈簧來(lái)配置加強(qiáng)梁，使螺釘從加強(qiáng)梁上插通板狀彈簧和半導(dǎo)體模塊而螺合于散熱片，由此在散熱片上固定三個(gè)半導(dǎo)體模塊(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
[0008]另外，提出了如下半導(dǎo)體裝置，S卩，將對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行了樹(shù)脂密封的半導(dǎo)體裝置單元在冷卻體上按照每?jī)蓚€(gè)為一列而配置三列，在它們的行方向的兩端配置螺栓連接單元，在各半導(dǎo)體裝置單元和螺栓連接單元的上表面配置布線基板，從布線基板的上側(cè)，隔著螺栓連接單元使螺栓螺合于冷卻體，由此使半導(dǎo)體裝置單元固定在冷卻體上(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)4)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)昭62-86900號(hào)公報(bào)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特許第3430192號(hào)公報(bào)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特許第4129027號(hào)公報(bào)
[0014]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:國(guó)際公開(kāi)第2011/083737號(hào)小冊(cè)子


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]技術(shù)問(wèn)題
[0016]然而，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載的現(xiàn)有例中，在將內(nèi)置有電氣裝置的兩個(gè)模具殼體結(jié)合的情況下，通過(guò)由鉸鏈部和舌狀部構(gòu)成的相互結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)合，然而，具有以下未解決的課題。即，在兩模具殼體之間例如無(wú)法考慮冷卻效率而隔開(kāi)期望的間隙進(jìn)行連接。
[0017]另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的現(xiàn)有例中，構(gòu)成逆變器裝置的三個(gè)上臂用主元件和三個(gè)下臂用主元件被單獨(dú)用螺釘固定到散熱片，然后，在對(duì)應(yīng)的上臂用主元件和下臂用主元件的上表面載置單獨(dú)的主電路基板并螺紋連接端子部彼此來(lái)進(jìn)行固定，各主電路基板被連接器連接到電源基板。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中，各主電路基板的配置位置由電源基板決定，具有以下未解決的課題。即，例如無(wú)法考慮冷卻效率而將主電路基板之間，即相鄰的上臂用主元件與下臂用主元件之間的間隔設(shè)定為期望間隔。
[0018]此外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載的現(xiàn)有例中，在散熱片上配置三個(gè)半導(dǎo)體模塊、壓板彈簧和加強(qiáng)梁，將加強(qiáng)梁、壓板彈簧和半導(dǎo)體模塊通過(guò)螺栓而共同連接到散熱片。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，具有如下未解決的課題。即例如無(wú)法考慮冷卻效率而將半導(dǎo)體模塊的間隔設(shè)定為期望間隔。
[0019]另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中記載的現(xiàn)有例中，用螺栓緊固單元夾著六個(gè)半導(dǎo)體裝置用單元，用布線基板覆蓋這些半導(dǎo)體裝置用單元和螺栓緊固單元，從布線基板的四角上，通過(guò)螺栓緊固單元而使螺栓螺合于冷卻體，由此將半導(dǎo)體裝置用單元固定于冷卻體。因此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，六個(gè)半導(dǎo)體裝置用單元的配置由布線基板決定，具有以下未解決的課題。SP，例如無(wú)法考慮冷卻效率而將各半導(dǎo)體裝置用單元的間隔設(shè)定為期望間隔。
[0020]因此，本發(fā)明是著眼于上述現(xiàn)有例的未解決的課題而完成的，其目的在于提供能夠調(diào)整相鄰的模塊之間的間隔，并且能夠容易地對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體模塊進(jìn)行組裝工作的半導(dǎo)體
>J-U ρ?α裝直。
[0021]技術(shù)方案
[0022]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第一方式具備:半導(dǎo)體模塊，其在內(nèi)部具備具有安裝了至少一個(gè)以上半導(dǎo)體芯片的電路基板的半導(dǎo)體電路；和模塊收納殼體，其以并列的狀態(tài)收納多個(gè)所述半導(dǎo)體模塊。而且，上述模塊收納殼體定位導(dǎo)向上述半導(dǎo)體模塊的一對(duì)定位導(dǎo)向部件在形成收納上述半導(dǎo)體模塊的模塊收納區(qū)域的對(duì)置面相互對(duì)置地向內(nèi)側(cè)突出形成，在長(zhǎng)度方向能夠選擇上述多個(gè)半導(dǎo)體模塊之間的間隔地配置多個(gè)。另外，上述半導(dǎo)體模塊在長(zhǎng)度方向的兩端形成有卡合到上述一對(duì)定位導(dǎo)向部件的一對(duì)卡合凹部。
[0023]另外，對(duì)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第二方式，上述多個(gè)半導(dǎo)體模塊分別在長(zhǎng)度方向的兩端側(cè)的一側(cè)的面形成有帽安裝凹部，并形成有從該帽安裝凹部的底面貫通到另一面而供固定器具插通的安裝孔，在上述帽安裝凹部安裝有確保該固定器具的絕緣距離的絕緣用帽，在該絕緣用帽形成有卡合到上述定位導(dǎo)向部件的上述卡合凹部。
[0024]另外，對(duì)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第三方式，上述絕緣用帽由內(nèi)筒部和外筒部構(gòu)成，所述內(nèi)筒部安裝到上述帽安裝凹部?jī)?nèi)，并且敞開(kāi)兩端，所述外筒部與該內(nèi)筒部的外側(cè)連結(jié)而與該內(nèi)筒部同軸狀地形成，并且敞開(kāi)下端面，在上述外筒部形成有上述卡合凹部。
[0025]另外，對(duì)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第四方式，上述模塊收納殼體的卡合突起部在與上述絕緣用帽的外筒部的開(kāi)口部側(cè)對(duì)置的位置形成有卡扣配合用卡合凸部，在上述絕緣用帽的上述外筒部的上述卡合凹部形成有卡合到上述卡扣配合用卡合凸部的卡扣配合用卡合凹部。
[0026]另外，對(duì)于本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的第五方式，上述模塊收納殼體將形成于該多個(gè)半導(dǎo)體模塊的上述散熱部作為上述開(kāi)口部側(cè)來(lái)收納上述多個(gè)半導(dǎo)體模塊，在使上述散熱部與冷卻體接觸的狀態(tài)下，通過(guò)上述各安裝用插通孔且在與該安裝用插通孔對(duì)置的上述半導(dǎo)體模塊的安裝孔插通固定器具而使上述多個(gè)半導(dǎo)體模塊固定于該冷卻體。
[0027]有益效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⑾噜彽哪K間的間隔設(shè)定為期望間隔而使內(nèi)置半導(dǎo)體芯片的多個(gè)半導(dǎo)體模塊容易地收納于模塊收納殼體，也能夠容易地進(jìn)行交換。因此，能夠提高考慮到冷卻效率等的半導(dǎo)體模塊的布局的自由度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視側(cè)的立體圖。
[0030]圖2是圖1的半導(dǎo)體裝置的仰視圖。
[0031]圖3是半導(dǎo)體裝置的分解立體圖。
[0032]圖4是半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0033]圖5是圖4的A-A線上的截面圖。
[0034]圖6是表示功率半導(dǎo)體模塊的俯視側(cè)的立體圖。
[0035]圖7是表示功率半導(dǎo)體模塊的仰視側(cè)的立體圖。
[0036]圖8是功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
[0037]圖9是表不絕緣用帽的圖，(a)是立體圖，(b)是俯視圖，(C)是仰視圖，(d)是正視圖。
[0038]圖10是表示功率半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部構(gòu)成的截面圖。
[0039]圖11是表示功率半導(dǎo)體模塊的等效電路的電路圖。
[0040]圖12是表示將功率半導(dǎo)體模塊用主端子板結(jié)合而成的模塊集合體和模塊收納殼體的立體圖。
[0041]圖13是表示半導(dǎo)體裝置的等效電路的電路圖。
[0042]圖14是表示將半導(dǎo)體裝置連結(jié)到冷卻體的狀態(tài)的立體圖。
[0043]圖15是表示將半導(dǎo)體裝置連結(jié)到冷卻體的狀態(tài)的截面圖。
[0044]圖16是表示功率半導(dǎo)體模塊的間隔與芯片溫度、模塊收納殼體溫度和散熱片溫度的關(guān)系的特性曲線圖。
[0045]圖17是表示平均一個(gè)芯片的組裝不合格率與模塊組裝合格率的關(guān)系的特性曲線圖。
[0046]圖18是表示本發(fā)明的另一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的分解立體圖。
[0047]圖19是表示圖18的等效電路的電路圖。
[0048]圖20是表示功率半導(dǎo)體模塊的變形例的立體圖。
[0049]圖21是表示將主端子板連接到圖20的多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊的狀態(tài)的截面圖。
[0050]符號(hào)說(shuō)明
[0051]I…半導(dǎo)體裝置，2A?20..功率半導(dǎo)體模塊,3A?30..主端子板,4...模塊收納殼體，11A、11B…絕緣基板，12A、12B…半導(dǎo)體芯片，13A、13B…半導(dǎo)體電路，14…布線基板，16A、16B…銅塊，18?20、21a、21b、22a、22b…針狀導(dǎo)電體，23A、23B…銅塊，24…模具成型體，24b…絕緣底座，25A、25B...絕緣用壁部，26a...C字狀突出部，26b…帽安裝凹部，27…安裝孔，30…絕緣用帽，30a…內(nèi)筒部，30b…連結(jié)部，30c…外筒部，30d…卡合凹部，30e…卡扣配合用卡合凹部，31...端子板主體，32A?320.折彎用板部，3U?3W…主端子板，32U?32W…折彎用板部，33…連接端子保持部，34…插通孔，40...模塊集合體，41…印刷電路基板,43&、4313、443、4413...外部連接端子，51...開(kāi)口部，52...模塊收納區(qū)域，53...主端子板收納區(qū)域，54...定位導(dǎo)向部件，55...卡扣配合用卡合凸部，56...長(zhǎng)孔，62、63、68...絕緣隔壁，65...螺母，69a?69c…插通孔，70…冷卻體，71…導(dǎo)熱物質(zhì)，72…安裝面，73…內(nèi)螺紋部，74…冷卻片，75...安裝螺釘

【具體實(shí)施方式】
[0052]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0053]圖1和圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視側(cè)立體圖和仰視圖。圖3是半導(dǎo)體裝置的分解立體圖，圖4是半導(dǎo)體裝置的俯視圖，圖5是圖4的A-A線上的截面圖。
[0054]如圖3所示，半導(dǎo)體裝置I具備:多個(gè)例如三個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C、單獨(dú)連接到這些功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的連接端子之間的三片主端子板3A?3C以及收納功率半導(dǎo)體模塊2A?2C和主端子板3A?3C的模塊收納殼體4。
[0055]特別是如圖10可知，功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的各自的一例具備:在絕緣基板IlAUlB上分別安裝半導(dǎo)體芯片12A、12B而構(gòu)成的兩組半導(dǎo)體電路13A、13B和在這些半導(dǎo)體電路13A、13B的上方構(gòu)成共同的布線電路的布線基板14。
[0056]就這些半導(dǎo)體電路13A、13B而言，各半導(dǎo)體芯片12A、12B由絕緣柵型雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)或功率 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)和 / 或續(xù)流二極管(Free Wheeling D1de,FffD)等功率器件構(gòu)成。
[0057]應(yīng)予說(shuō)明，為了圖示清楚,在圖10中，在一個(gè)絕緣基板IlAUlB上僅示出一個(gè)半導(dǎo)體芯片12A、12B。實(shí)際上，在一個(gè)絕緣基板IlAUlB的表面?zhèn)鹊膶?dǎo)體層上配置有IGBT等的開(kāi)關(guān)器件和FWD，并像圖11的等效電路所示那樣進(jìn)行連接。
[0058]另外，這些半導(dǎo)體芯片12A、12B是如上所述的各種功率器件，可以是形成在硅基板上的器件，也可以是形成在SiC基板上的器件。
[0059]絕緣基板IlAUlB由導(dǎo)熱性好的氧化鋁等陶瓷構(gòu)成，在其正面和背面貼附有構(gòu)成導(dǎo)體層的銅箔15a、15b。在絕緣基板IlA的正面?zhèn)鹊膶?dǎo)體層(銅箔15a)形成有用于連接配置在導(dǎo)體層上的多個(gè)功率器件之間的預(yù)定的電路圖案。而且，在絕緣基板IlA的正面?zhèn)鹊你~箔15a，隔著銅塊16A配置有半導(dǎo)體芯片12A。同樣地，在絕緣基板IlB的正面?zhèn)鹊你~箔15a也形成有用于連接配置在導(dǎo)體層上的多個(gè)功率器件之間的預(yù)定的電路圖案。而且，在絕緣基板IlB的正面?zhèn)鹊你~箔15a，隔著銅塊16B配置有半導(dǎo)體芯片12B。
[0060]由圖11所示的等效電路圖可知，在絕緣基板IlAUlB的銅箔15a、15b串聯(lián)連接有開(kāi)關(guān)器件(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為晶體管)Ql與FWD(以下稱(chēng)為二極管)Dl的反向并聯(lián)連接電路和晶體管Q2與二極管D2的反向并聯(lián)電路。
[0061]在此，配置在一個(gè)絕緣基板IlAUlB上的半導(dǎo)體芯片(功率器件)等效地構(gòu)成為圖11所示的晶體管與二極管的反向并聯(lián)電路即可，因此，就晶體管與二極管而言，可以搭載與其任一方或雙方相同規(guī)格的多個(gè)半導(dǎo)體芯片。
[0062]在前后方向配置有構(gòu)成晶體管Ql的半導(dǎo)體芯片12A和在該半導(dǎo)體芯片12A的背后構(gòu)成二極管Dl的半導(dǎo)體芯片(未圖示)的狀態(tài)。同樣地，在絕緣基板IlB的銅箔15a上，在前后方向配置有構(gòu)成晶體管Q2的半導(dǎo)體芯片12B和在該半導(dǎo)體芯片12B的背后構(gòu)成二極管D2的半導(dǎo)體芯片(未圖示)。即，晶體管Ql與二極管D1、晶體管Q2與二極管D2通過(guò)絕緣基板IlAUlB上的銅箔15a、15a和布線基板14而分別進(jìn)行反向并聯(lián)連接。而且，由一對(duì)晶體管Ql、Q2和二極管Dl、D2構(gòu)成的兩組反向并聯(lián)電路還隔著柱狀的電極用部件17A、17B與配置在上表面的布線基板14串聯(lián)連接。
[0063]應(yīng)予說(shuō)明，如圖10所示，也可以是在絕緣基板IlA的銅箔15a上，不在前后方向配置而在左右方向并排配置兩個(gè)半導(dǎo)體芯片12A。另外，對(duì)于半導(dǎo)體芯片12B，也可以同樣地在左右方向并排配置。
[0064]在此，在一個(gè)半導(dǎo)體芯片12A的下表面形成有晶體管Ql的集電極，隔著銅塊16A而連接到針狀導(dǎo)電體(PIN針端子)18。針狀導(dǎo)電體18是功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的主用端子(集電極端子Cl)。形成于另一個(gè)半導(dǎo)體芯片12B的背面的晶體管Q2的集電極也隔著銅塊16B而連接到針狀導(dǎo)電體(PIN針端子)19。針狀導(dǎo)電體19是功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的主端子(集電極端子兼發(fā)射極端子C2/E1)。另外，在半導(dǎo)體芯片12A、12B的正面形成有晶體管Ql、Q2的發(fā)射電極和柵電極，分別隔著電極用部件17A、17B而連接到布線基板14。其中，晶體管Ql的發(fā)射電極通過(guò)布線基板14與針狀導(dǎo)電體(PIN針端子)19連接，晶體管Q2的發(fā)射電極通過(guò)布線基板14而連接到針狀導(dǎo)電體(PIN針端子)20。針狀導(dǎo)電體20是功率半導(dǎo)體模塊2A?2D的主端子(發(fā)射極端子E2)。針狀導(dǎo)電體18、19、20均是用于連接到后述的帶狀的端子板主體的連接端子。
[0065]如圖6所示，這些針狀導(dǎo)電體18?20在對(duì)于功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的寬度方向的中心線對(duì)稱(chēng)的位置各形成有兩根。另外，功率半導(dǎo)體模塊2A?2C在針狀導(dǎo)電體19的長(zhǎng)度方向外側(cè)還具有單側(cè)各兩根、共計(jì)四根的針狀導(dǎo)電體(PIN針端子)21a、21b和22a、22b。這些針狀導(dǎo)電體21a、21b與布線基板14連接而構(gòu)成柵極端子Gl、G2，所述柵極端子GU G2將柵控制信號(hào)供給到半橋電路的晶體管Ql、Q2的柵電極。另外，剩余的兩根針狀導(dǎo)電體22a、22b是控制(輔助)端子，構(gòu)成與感測(cè)在晶體管Ql、Q2的集電極-發(fā)射極之間流通的電流的晶體管Ql的集電極和晶體管Q2的發(fā)射極連接并輸出感測(cè)信號(hào)的感測(cè)集電極端子SCl和感測(cè)發(fā)射極端子SE2。
[0066]如圖7所示，主端子用的針狀導(dǎo)電體18?20和輔助端子用的針狀導(dǎo)電體2la、2Ib和22a、22b分別從具有平坦的上表面的圓錐臺(tái)形狀的絕緣底座24b向上方突出。后述的主端子板3A?3C的連接端子保持部33的底面抵接到該絕緣底座24b的上表面。
[0067]另外，如圖7和圖10所示，在絕緣基板IlAUlB的背面?zhèn)鹊你~箔15b連結(jié)有成為散熱部件的方形板狀的銅塊23A、23B，這些銅塊23A、23B的下表面與功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的底面在同一水平面上或從底面略微突出。
[0068]功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的各構(gòu)成元件例如由熱固性樹(shù)脂的環(huán)氧樹(shù)脂材料進(jìn)行模具成型而成，并保護(hù)內(nèi)部所具備的開(kāi)關(guān)器件和/或FWD等的元件。其結(jié)果，功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的外形整體上如圖6?圖8所示，作為俯視時(shí)呈矩形形狀的長(zhǎng)方體狀的模具成型體24而形成。
[0069]如圖6和圖7所示，在模具成型體24中，在其長(zhǎng)度方向的兩端部側(cè)形成有絕緣用壁部25A、25B。這些絕緣用壁部25A、25B由C字狀突出部26a和帽安裝凹部26b形成，所述C字狀突出部26a在模具成型體24的長(zhǎng)度方向端面的內(nèi)側(cè)一側(cè)形成，角度比從表面突出的直徑較大的半圓筒大，所述帽安裝凹部26b具有與該C字狀突出部26a的內(nèi)周面連接而挖入到模具成型體24的約一半的厚度并敞開(kāi)端面?zhèn)鹊拈_(kāi)口圓筒狀內(nèi)表面。
[0070]在構(gòu)成這些絕緣用壁部25A、25B的帽安裝凹部26b的底部，例如貫通模具成型體24的底面而形成以C字狀突出部26a的中心軸為中心的安裝孔27。在此，絕緣用壁部25A、25B的C字狀突出部26a的內(nèi)徑被設(shè)定為比插通到安裝孔27的安裝螺栓、安裝螺釘?shù)鹊墓潭ㄆ骶叩念^部大的內(nèi)徑，且被設(shè)定為能夠充分確保相鄰的針狀導(dǎo)電體18、19、21a、21b、22a、22b與固定器具的頭部之間所需的爬電距離的壁面高度。
[0071]另外，在絕緣用壁部25A和25B嵌合有絕緣用帽30。如圖9(a)?(d)所示，該絕緣用帽30具有在絕緣用壁部25A和25B的帽安裝凹部26b安裝的，敞開(kāi)了軸向的兩端的圓筒狀的內(nèi)筒部30a。另外，絕緣用帽30還由在通過(guò)連結(jié)部30b連結(jié)到內(nèi)筒部30a的上端的，敞開(kāi)了下端的圓筒狀的外筒部30c構(gòu)成。
[0072]如圖5所示，絕緣用帽30以如下方式安裝，即，使內(nèi)筒部30a的外周面嵌合到絕緣用壁部25A和25B的帽安裝凹部26b的內(nèi)表面，在內(nèi)筒部30a與外筒部30c之間夾持C字狀突出部26a。
[0073]如圖2所示，在該絕緣用帽30的外筒部30c的外周面形成有卡合到一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的卡合凹部30d，所述定位導(dǎo)向部件54沿軸向延長(zhǎng)并在長(zhǎng)度方向以預(yù)定間隔形成在后述的模塊收納殼體4的寬度方向的內(nèi)表面。在該卡合凹部30d,如圖5放大所不，在其下端部附近形成有卡扣配合用卡合凹部30e。
[0074]另外，在絕緣用帽30，如圖9虛線所示，在隔著中心軸而與卡合凹部30d相反的側(cè)的外筒部30c的內(nèi)表面形成有沿軸向延長(zhǎng)的卡合凸部30f。該卡合凸部30f卡合到在功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的C字狀突出部26a形成的卡合凹部30g而進(jìn)行絕緣用帽30的止轉(zhuǎn)。
[0075]主端子板3A、3B和3C構(gòu)成為，例如在將三個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C如圖3所示那樣隔開(kāi)預(yù)定間隔而進(jìn)行并列配置的情況下，在使針狀導(dǎo)電體18?22b朝向上方的狀態(tài)下單獨(dú)連接針狀導(dǎo)電體19、20和18。S卩，主端子板3A?3C分別由帶狀的端子板主體31、折彎用板部32A?32C和連接端子保持部33構(gòu)成。
[0076]端子板主體31沿橫穿并列配置的功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的方向延長(zhǎng)，板面形成為與功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的安裝孔27的中心軸、針狀導(dǎo)電體18?20、21a、21b、22a、22b的延長(zhǎng)方向平行的帶狀板。
[0077]折彎用板部32A?32C從端子板主體31的上表面?zhèn)绕鹣蛏戏酵怀?，在將從后述的模塊收納殼體4突出的部分折彎后成為主端子段。在這些折彎用板部32A?32C形成有螺栓插通孔32a。
[0078]連接端子保持部33從端子板主體31的下表面起向左右方向的一側(cè)突出而形成有多個(gè)插通保持各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體19、20和18的插通孔34。在此，主端子板3A、3B和3C的插通孔34以如下方式形成，即，插通使功率半導(dǎo)體模塊2A、2B和2C定位導(dǎo)向到后述的模塊收納殼體4的一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的各個(gè)后的針狀導(dǎo)電體19、20和
18。
[0079]如圖12所示，以考慮冷卻效率而使相鄰的功率半導(dǎo)體模塊之間的間隔隔開(kāi)期望的距離，且絕緣用帽30的卡合凹部30d卡合到后述的模塊收納殼體4的一對(duì)定位用導(dǎo)向部件54的方式并列配置功率半導(dǎo)體模塊2A?2C。在該狀態(tài)下，使針狀導(dǎo)電體19插通到形成于主端子板3A的連接端子保持部33的插通孔34內(nèi)。同樣地，使針狀導(dǎo)電體20插通到形成于主端子板3B的連接端子保持部33的插通孔34內(nèi)。進(jìn)一步地，使針狀導(dǎo)電體18插通到形成于主端子板3C的連接端子保持部33的插通孔34內(nèi)。然后，通過(guò)使主端子板3A?3C的連接端子保持部33的底面抵接到絕緣底座24b的平坦的上表面，從而進(jìn)行主端子板3A?3C與功率半導(dǎo)體模塊2A?2C之間的定位。在該狀態(tài)下，將主端子板3A?3C的連接端子保持部33與針狀導(dǎo)電體19、20和18電連結(jié)。如此，各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C通過(guò)主端子板3A?3C進(jìn)行連結(jié)而形成模塊集合體40。
[0080]這些主端子板3A、3B和3C與各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體18、20和19接合時(shí)，例如利用含有錫(Sn)的無(wú)鉛(Pb)焊錫的情況下，可以在安裝成圖12所示的形狀后，將焊膏涂布于針狀導(dǎo)電體18、20和19，進(jìn)行加熱而接合。在這樣的接合中，可以利用通常的流體焊錫來(lái)進(jìn)行，也可以根據(jù)以下方法牢固地粘接。
[0081]S卩，優(yōu)選針狀導(dǎo)電體18、20和19的材質(zhì)為導(dǎo)電性?xún)?yōu)異的銅(Cu)或者鋁(Al)系的材質(zhì)。然而，考慮到焊錫接合的容易性，可以通過(guò)對(duì)針狀導(dǎo)電體18、20和19實(shí)施鎳(Ni)系或者錫系的表面處理來(lái)改善焊錫接合的浸潤(rùn)性，從而提高安裝效率。
[0082]另外，也可以通過(guò)對(duì)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的單獨(dú)的針狀導(dǎo)電體18、20和19光斑照射被激發(fā)的激光而進(jìn)行局部加熱來(lái)接合主端子板3A?3C。該情況下，除了導(dǎo)電性?xún)?yōu)異的銅或者鋁系的母材構(gòu)成以外，還可以使用銀(Ag)、金(Au)系的合金材料等。使用銅、鋁、銀時(shí)，成為局部的同種擴(kuò)散接合的形態(tài)，但若考慮到短時(shí)間內(nèi)的受熱穩(wěn)定性，則優(yōu)選傳導(dǎo)性?xún)?yōu)異的銀。此外，使用金時(shí)，通過(guò)對(duì)PIN針端子的表面實(shí)施錫系的被膜構(gòu)成，從而錫-金系的接合成為低熔點(diǎn)的構(gòu)成，與銅、鋁、銀的構(gòu)成比較而具有接合能量少的優(yōu)點(diǎn)。而且，由于在凝固后錫-金的共晶成分形成接合部，所以與通常的焊接接合相比，能夠期待高耐熱性。
[0083]另外，將各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體18、20和19與主端子板3A?3C連結(jié)時(shí)，將各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體21a和21b插通到形成于圖3和圖12所示的印刷電路基板41的貫通孔42內(nèi)。然后，通過(guò)例如焊錫將貫通孔42與針狀導(dǎo)電體21a和21b2電連接。另外，如圖12所示，通過(guò)使用導(dǎo)電性線44進(jìn)行引線接合從而使形成于印刷電路基板41的焊盤(pán)43與針狀導(dǎo)電體22a和22b電連接。
[0084]雖未圖示，但在該印刷電路基板41形成有向形成于半導(dǎo)體芯片12A和12B的IGBT的柵極供給柵極信號(hào)的導(dǎo)電圖案，并且形成有向外部輸出感測(cè)發(fā)射極電流的導(dǎo)電圖案。
[0085]在印刷電路基板41，在表面?zhèn)韧怀鲂纬捎嗅槧畹耐獠窟B接端子45a、45b和46a、46b。這些外部連接端子45a、45b和46a、46b連接到形成于印刷電路基板41的導(dǎo)電圖案而與各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體2la、2Ib和22a、22b電連接。
[0086]另外，模塊集合體40被收納在模塊收納殼體4內(nèi)，所述模塊集合體40是多個(gè)三個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C通過(guò)主端子板3A?3C進(jìn)行一體化而成的。如圖2?圖5和圖12所示，對(duì)于該模塊收納殼體4而言，從將熱塑性樹(shù)脂注射成型的較薄的且具有撓性的側(cè)面觀察具有凸形形狀，形成為使下端面為開(kāi)口部51的箱型。
[0087]該模塊收納殼體4具備:從開(kāi)口部51將功率半導(dǎo)體模塊2A?2C插入到內(nèi)表面?zhèn)榷M(jìn)行保持的長(zhǎng)方體狀的模塊收納區(qū)域52和從該模塊收納區(qū)域52的前后方向的中央部向上方突出而收納主端子板3A?3C的主端子板收納區(qū)域53。
[0088]在模塊收納區(qū)域52，如圖2所示，在前后側(cè)面板52a和52b的內(nèi)表面，前后一對(duì)定位導(dǎo)向部件54向上下方向延長(zhǎng)而形成有多組例如9組。這些一對(duì)的定位導(dǎo)向部件54相互對(duì)置，以隔開(kāi)期望的間隔而能夠單獨(dú)收納功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的方式進(jìn)行配置。
[0089]這些一對(duì)的定位導(dǎo)向部件54形成為具有能夠卡合卡合凹部30d且仰視呈大致三角形橫截面的凸條，該卡合凹部30d形成于安裝到上述功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的絕緣用帽30。
[0090]另外，優(yōu)選將一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的排列間距Lg均等地設(shè)定為圖8所示的功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體18?20彼此的中心之間的距離Lc。通過(guò)如此設(shè)定定位導(dǎo)向部件54的排列間距，從而在將功率半導(dǎo)體模塊2i(i =A?C)安裝于一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的狀態(tài)下和將功率半導(dǎo)體模塊2i安裝于相鄰的定位導(dǎo)向部件54的狀態(tài)下，兩功率半導(dǎo)體模塊2i的針狀導(dǎo)電體18?20的位置重合。因此，可以將形成于上述主端子板3A?3C的連接端子保持部33的插通孔34的數(shù)目設(shè)定為在定位導(dǎo)向部件54的數(shù)目的基礎(chǔ)上加“I”而得的數(shù)目，能夠減少插通孔數(shù)。同樣地，也能夠減少插通在印刷電路基板41形成的針狀導(dǎo)電體2la、2Ib和22a、22b的貫通孔數(shù)和錯(cuò)誤數(shù)。
[0091]然而，如果將一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的排列間距Lg均等地設(shè)定為功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體18?20彼此的中心之間的距離Lc，則雖然將兩個(gè)功率半導(dǎo)體模塊相鄰而安裝時(shí)的兩者間的最小距離比針狀導(dǎo)電體18?20彼此的中心之間的距離Lc窄，但是仍為較寬的距離。
[0092]因此，為了使相鄰的功率半導(dǎo)體模塊之間的距離最小，優(yōu)選將一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的排列間距Lg設(shè)定為功率半導(dǎo)體模塊的寬度的1/2或在其基礎(chǔ)上加上了余量而得的值。
[0093]在各定位導(dǎo)向部件54的上下方向的中間部形成有卡合到形成于絕緣用帽30的卡扣配合用卡合凹部30e的卡扣配合用卡合凸部55。
[0094]另外，在模塊收納區(qū)域52，在上面板51a的前后方向兩端部側(cè)形成有長(zhǎng)孔56，所述長(zhǎng)孔56在被一對(duì)定位導(dǎo)向部件54導(dǎo)向而收納了功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的狀態(tài)下,在與絕緣用帽30的內(nèi)筒部30a對(duì)置的位置向左右方向延長(zhǎng)。另外，在模塊收納區(qū)域52的上面板52c形成有針插通孔60，所述針插通孔60與形成于模塊集合體40的印刷電路基板41的外部連接端子45a、45b和46a、46b對(duì)置而使它們向外部突出。
[0095]此外，如圖5所示，在主端子板收納區(qū)域53形成有從上面板61a向下方突出、并插入到主端子板3B與3C之間的絕緣隔壁62。另外，在主端子板收納區(qū)域53形成有從前側(cè)面板61b向下方突出、并插入到各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體19與針狀導(dǎo)電體2la、2Ib之間的絕緣隔壁63。
[0096]此外，在主端子板收納區(qū)域53形成有收納螺母65的螺母收納凹部66，所述螺母65形成在與上面板61a的前后方向的大致中央位置處的主端子板3A?3C的折彎用板部32A?32C對(duì)應(yīng)的位置。另外，在主端子板收納區(qū)域53形成有連接到螺母收納凹部66的底面而插通螺栓前端的螺栓插通凹部67。此外，在主端子板收納區(qū)域53形成有從上面板61a向下方突出、沿著螺母收納凹部66和螺栓插通凹部67的外周面并向下方延長(zhǎng)而將針狀導(dǎo)電體18與20之間絕緣的絕緣隔壁68。
[0097]另外，在主端子板收納區(qū)域53，在其上面板51a形成有使各主端子板3A、3B和3C的折彎用板部32突出到外部的插通孔69a、69b和69c。
[0098]在具有上述構(gòu)成的模塊收納殼體4，從開(kāi)口部51側(cè)插入圖12所示的模塊集合體40并進(jìn)行保持。即，如圖12所示，在將模塊集合體40載置于載置臺(tái)(未圖示)的平坦面的狀態(tài)下，使模塊收納殼體4從上方下降。如此，使主端子板3A、3B和3C的折彎用板部32A、32B和32C插通到模塊收納殼體4的主端子板收納區(qū)域53的插通孔69a、69b和69c。與此同時(shí)，將印刷電路基板41的外部連接端子45a、45b和46a、46b插通到模塊收納殼體的模塊收納區(qū)域52的插通孔60。此外，使一對(duì)定位用導(dǎo)向部件54卡合到在各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C安裝的前后的絕緣用帽30的卡合凹部30d內(nèi)。
[0099]然后，在模塊收納殼體4的一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的上下方向的中間部形成的卡扣配合用卡合凸部55成為與形成于各絕緣用帽30的卡合凹部30d接觸的狀態(tài)。
[0100]如果使模塊收納殼體4從該狀態(tài)進(jìn)一步下降,則前后側(cè)面板52a和52b —邊向外側(cè)彎曲一邊下降。如果開(kāi)口部51到達(dá)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的下端，則卡扣配合用卡合凸部55與形成于絕緣用帽30的卡扣配合用卡合凹部30e對(duì)置。因此，卡扣配合用卡合凸部55根據(jù)前后側(cè)面板52a和52b的彈性而卡合于絕緣用帽30的卡扣配合用卡合凹部30e。
[0101]因此，如圖2所示，在模塊收納殼體4的模塊收納區(qū)域52內(nèi)，功率半導(dǎo)體模塊2A?2C以在相鄰的功率半導(dǎo)體模塊之間隔開(kāi)期望的間隔的狀態(tài)被收納保持。在該狀態(tài)下，在從載置臺(tái)提升模塊收納殼體4時(shí)，各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C不從模塊收納殼體4脫落而被保持。
[0102]然后，在模塊收納殼體4的螺母收納凹部66內(nèi)收納螺母65之后，將從模塊收納殼體4的上面板61a突出的主端子板3A、3B和3C的折彎用板部32A、32B和32C以圖1、圖4和圖5所示的方式進(jìn)行折彎。如此，折彎用板部32A、32B和32C的前端覆蓋螺母收納凹部66,能夠防止螺母65的拔出。
[0103]此時(shí)，由于主端子板3A、3B和3C與各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體19、20和18是通過(guò)焊接等進(jìn)行固定的，因此也能夠防止功率半導(dǎo)體模塊2A?2C從模塊收納殼體4拔出。
[0104]另外，對(duì)于調(diào)整各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C之間的間隔而言，在構(gòu)成模塊集合體40時(shí)，使各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的配置位置與模塊收納殼體4的一對(duì)的定位導(dǎo)向部件54的間隔匹配來(lái)進(jìn)行調(diào)整即可。
[0105]另外，安裝于模塊收納殼體4的功率半導(dǎo)體模塊的數(shù)目也可以任意設(shè)定。在上述實(shí)施方式的情況下，由于形成有九組成對(duì)的定位導(dǎo)向部件54，因此通過(guò)將一對(duì)定位導(dǎo)向部件54的排列間距設(shè)定為功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的寬度的1/2或比1/2略大，從而能夠在相鄰的功率半導(dǎo)體模塊之間隔開(kāi)微小的間隙的狀態(tài)下而使最多五個(gè)功率半導(dǎo)體模塊安裝于模塊收納殼體4。
[0106]應(yīng)予說(shuō)明，對(duì)于主端子板3A?3C的折彎用板部32A?32C而言，在從模塊收納殼體4的插通孔69a?69c突出的狀態(tài)下將突出部折彎時(shí)，如圖5和圖6所示，優(yōu)選形成對(duì)于模塊收納殼體4的主端子板收納區(qū)域53的上面板61a例如為0.5mm以上且能夠防止螺母65拔出的預(yù)定的間隙。如此，通過(guò)在折彎用板部32A?32C與模塊收納殼體4的主端子板收納區(qū)域53的上面板61a之間設(shè)置間隙，從而能夠使模塊集合體40在上下方向以該量進(jìn)行移動(dòng)，能夠確保功率半導(dǎo)體模塊2A?2C在上下方向的自由度。
[0107]在向該模塊集合體40安裝模塊收納殼體4的狀態(tài)下，如圖4所示，成為俯視時(shí)模塊收納殼體4的長(zhǎng)孔56與功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的安裝孔27連通的狀態(tài)。
[0108]如此，模塊集合體40被收納保持在模塊收納殼體4內(nèi)而構(gòu)成半導(dǎo)體裝置I。
[0109]對(duì)于該半導(dǎo)體裝置1，由于具有圖11的等效電路構(gòu)成的三個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C通過(guò)主端子板3A?3C連接，因此整體的等效電路如圖13所示，成為并列連接三組圖11所示的等效電路的構(gòu)成。
[0110]即，成為各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的集電極端子Cl的針狀導(dǎo)電體18通過(guò)主端子板3A電連接而被連接到直流電源的正極端子P，成為各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的發(fā)射極端子E2的針狀導(dǎo)電體20通過(guò)主端子板3B電連接而被連接到直流電源的負(fù)極端子N，成為各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的相輸出端子U(C2/E1)的針狀導(dǎo)電體19通過(guò)主端子板3C電連接而被連接到外部輸出端子U (C2/E1)。
[0111]另外，成為各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的IGBT Ql和Q2的柵極端子的針狀導(dǎo)電體21a、21b通過(guò)印刷電路基板41的導(dǎo)電圖案相互連接而從外部連接端子45a、45b連接到柵極連接端子G1、G2。此外，成為IGBT Ql和Q2的感測(cè)端子的針狀導(dǎo)電體22a和22b通過(guò)印刷電路基板41的導(dǎo)電圖案相互連接而從外部連接端子46a、46b連接到感測(cè)集電極端子SCl和感測(cè)發(fā)射極端子SE2。
[0112]因此，能夠由半導(dǎo)體裝置I構(gòu)成例如作為電力變換裝置的逆變器裝置的一個(gè)相。在此，收納到模塊收納殼體4內(nèi)的功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的數(shù)目可以根據(jù)構(gòu)成的逆變器裝置所處理的電流量來(lái)進(jìn)行設(shè)定。即，在與使用了裝備齊全的五個(gè)的功率半導(dǎo)體模塊的裝備齊全的電流量比較為4/5的電流量的情況下，可以將上述實(shí)施方式的四個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A、2B用主端子板3A?3C連接而安裝保持于模塊收納殼體4來(lái)作為模塊集合體40。同樣地，為裝備齊全的電流量的3/5時(shí)，像上述實(shí)施方式那樣，可以將主端子板3A?3C連接到三個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C而收納保持于模塊收納殼體4。此外，為裝備齊全的2/5的電流量就可以的情況下，可以將主端子板3A?3C連接到兩個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A、2B而收納保持于模塊收納殼體4。此外，為裝備齊全的電流量的1/5的電流量就可以的情況下，可以將主端子板3A?3C連接到一個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A而收納保持于模塊收納殼體4。
[0113]在這樣的半導(dǎo)體裝置I中，在對(duì)主端子板3A?3C施加高電壓的同時(shí)流通大電流。因此，主端子板3A?3C的絕緣成為問(wèn)題，但在本實(shí)施方式中，能夠用絕緣用帽30確保在功率半導(dǎo)體模塊2A?2C成為固定器具的安裝螺釘75和與該安裝螺釘75接近的針狀導(dǎo)電體18的爬電距離等絕緣距離。
[0114]另外，如圖5所示，在主端子板收納區(qū)域53形成有絕緣隔壁68和62，通過(guò)這些絕緣隔壁68和62來(lái)確保主端子板3A、3B與3C之間的絕緣距離。此時(shí)，各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體18?20從絕緣底座24b上突出，絕緣底座24b從功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的模具成型體24的上表面突出。因此，能夠可靠地進(jìn)行主端子板3A?3C與針狀導(dǎo)電體18?20之間的絕緣。
[0115]對(duì)于具有上述構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置I而言，由于將多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C收納到模塊收納殼體4內(nèi)，因此在包含構(gòu)成功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的IGBT和/或FWD的半導(dǎo)體芯片12A和12B處發(fā)熱。為了散放該發(fā)出的熱而設(shè)有熱傳導(dǎo)率高的銅塊16A、16B和24A、24B。半導(dǎo)體芯片12A和12B發(fā)出的熱通過(guò)銅塊16A、16B和24A、24B被傳導(dǎo)到功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的下表面。
[0116]這里，如圖2所示，配置于功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的下表面的銅塊23A和23B從模塊收納殼體4的開(kāi)口部51露出。因此，如圖14和圖15所示，通過(guò)使從功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的下表面露出的銅塊23A和23B隔著導(dǎo)熱物質(zhì)71與散熱片等冷卻體70接觸，從而能夠高效地冷卻發(fā)熱的半導(dǎo)體芯片12A和12B。
[0117]該冷卻體70例如由鋁、鋁合金、銅等熱傳導(dǎo)率高的金屬材料在長(zhǎng)方體的塊上形成。該冷卻體70，如圖14所示，在上表面形成有安裝半導(dǎo)體裝置I的安裝面72，在該安裝面，在與半導(dǎo)體裝置I的各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的安裝孔27對(duì)置的位置形成有內(nèi)螺紋部73。另外，在冷卻體70的下表面?zhèn)刃纬捎幸灶A(yù)定間隔向下方延長(zhǎng)的冷卻片74。
[0118]如圖15所示，在冷卻體70的安裝面72安裝半導(dǎo)體裝置I并進(jìn)行固定。該半導(dǎo)體裝置I的固定通過(guò)如下方式進(jìn)行，即，通過(guò)模塊收納殼體4的長(zhǎng)孔56，進(jìn)一步通過(guò)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的安裝孔27而插通作為固定器具的安裝螺釘75，使其外螺紋部螺合于在冷卻體70的安裝面72形成的內(nèi)螺紋部73并進(jìn)行擰緊。
[0119]這時(shí)，各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C相對(duì)于模塊收納殼體4的模塊收納區(qū)域52具有在上下方向能夠進(jìn)行位置調(diào)整的安裝自由度而被收納，并且在隔著導(dǎo)熱物質(zhì)71的狀態(tài)下，被安裝螺釘75固定于冷卻體70的安裝面72。因此，從功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的模塊收納殼體4的開(kāi)口部51露出的銅塊23A和23B隔著冷卻體70的導(dǎo)熱物質(zhì)71而可靠地具有高熱傳導(dǎo)率地被固定于安裝面72。
[0120]因此，能夠通過(guò)銅塊16A和16B、絕緣基板IlA和IlB的導(dǎo)體圖案以及銅塊23A和23B，并且隔著導(dǎo)熱物質(zhì)71將成為各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的發(fā)熱體的半導(dǎo)體芯片12A和12B發(fā)出的熱可靠地散放到冷卻體70，能夠防止半導(dǎo)體芯片12A和12B過(guò)熱。
[0121]這里，通過(guò)調(diào)整收納于模塊收納殼體4的功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的模塊間間隔，從而能夠抑制在功率半導(dǎo)體模塊2A?2C產(chǎn)生的熱干擾相鄰的功率半導(dǎo)體模塊的熱干擾的影響。
[0122]對(duì)內(nèi)置于功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的芯片溫度Tch、模塊收納殼體4的殼體溫度Tea、冷卻體70的冷卻片74的下端面的散熱片溫度Tf與模塊間隔之間的關(guān)系進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果如圖16所示，確認(rèn)了芯片溫度Tch、殼體溫度Tca和散熱片溫度Tf均是隨著模塊間隔從“O”擴(kuò)大而溫度下降。
[0123]因此，通過(guò)選擇安裝功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的定位導(dǎo)向部件54的位置，從而能夠調(diào)整模塊間隔，由此能夠自由地設(shè)計(jì)芯片溫度和/或散熱片溫度。為了確保該溫度調(diào)整的自由度，優(yōu)選盡可能縮小形成于模塊收納殼體4的定位導(dǎo)向部件54的間距Lg而擴(kuò)大模塊間隔的選擇范圍。
[0124]應(yīng)予說(shuō)明，在上述實(shí)施方式中，模塊收納殼體4本身不被直接固定于冷卻體70，而是間接被固定于冷卻體70，模塊收納殼體4不會(huì)從冷卻體70脫離。S卩，由于各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C被卡扣配合于模塊收納殼體4，因此通過(guò)將功率半導(dǎo)體模塊2A?2C固定于冷卻體70，從而模塊收納殼體4也被固定。而且，例如被焊接到功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體18、20和19的主端子板3A、3B和3C的折彎用板部32A、32B和32C通過(guò)插通孔69a,69b和69c向模塊收納殼體4的上方突出而被折彎成主端子段。在這一點(diǎn)上也能夠進(jìn)行模塊收納殼體4的脫離防止。
[0125]另外，在將功率半導(dǎo)體模塊2A?2C固定于冷卻體70時(shí)，在功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的長(zhǎng)度方向的兩端部的安裝孔27插通安裝螺釘75并進(jìn)行固定。此時(shí)，安裝孔27被由C字狀突出部26a和帽安裝凹部26b構(gòu)成的絕緣用壁部25A、25B包圍，并且在這些絕緣用壁部25A、25B嵌合有絕緣用帽30。因此，能夠可靠地進(jìn)行安裝螺釘75與針狀導(dǎo)電體18、19和主端子板3A、3C之間的絕緣。
[0126]如以上說(shuō)明，根據(jù)上述實(shí)施方式，能夠使多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C作為模塊集合體40而一體化。據(jù)此，只要制作一個(gè)基本容量的功率半導(dǎo)體模塊,就能夠?qū)⑵浣M合而擴(kuò)展成各種容量的模塊，因此無(wú)需像以往那樣按照每個(gè)容量從一個(gè)開(kāi)始制作單獨(dú)的模塊，能夠使生產(chǎn)效率化。
[0127]而且，在將多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C收納保持于模塊收納殼體4時(shí)，通過(guò)選擇安裝模塊的一對(duì)定位導(dǎo)向部件54，從而能夠進(jìn)行考慮到冷卻效果的模塊間隔的調(diào)整，能夠自由地設(shè)計(jì)芯片溫度和/或散熱片溫度。
[0128]通過(guò)這樣使半導(dǎo)體裝置I的基本構(gòu)成通用化，從而根據(jù)需要規(guī)格進(jìn)行一體化變得容易而能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)符合各種規(guī)格的需求的電路構(gòu)成。另外，能夠考慮到向冷卻體的傳熱效率而調(diào)整模塊間隔，在安裝尺寸大徑化的情況下也能夠容易地避免表面化的熱變形。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體裝置的生產(chǎn)效率提高、特性提高以及可靠性提高。
[0129]另外，由于使絕緣用帽30嵌合于功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的絕緣用壁部25A、25B，并在該絕緣用帽30形成卡合凹部30d，因此無(wú)需在功率半導(dǎo)體模塊2A?2C側(cè)實(shí)施用于安裝的特別的加工。因此，通過(guò)形成模塊收納殼體，所述模塊收納殼體將與絕緣用帽30對(duì)應(yīng)的絕緣部形成在模塊收納區(qū)域52，從而能夠直接安裝功率半導(dǎo)體模塊2A?2C。因此，能夠形成通用性高的功率半導(dǎo)體模塊。
[0130]然而，最近備受關(guān)注的SiC等寬帶隙元素雖然是高效率，但從與基板的結(jié)晶缺陷而影響的成品率的關(guān)系考慮，越是Si元素越難以大型化，因此當(dāng)大容量化時(shí)，并列連接多個(gè)芯片而使用。另外，即使是Si元素，與使用規(guī)格大的大型芯片相比，并列連接多個(gè)生產(chǎn)數(shù)量多的小型芯片來(lái)使用有時(shí)更有利于降低成本。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在這樣的情況下更有效。
[0131]例如，在平均一個(gè)半導(dǎo)體芯片的安裝中為不合格的概率α與模塊安裝合格率β的關(guān)系式在將搭載芯片數(shù)設(shè)定為η時(shí)由β = (1-α)η表示。
[0132]以芯片數(shù)10、20、40和80為參數(shù)表示該平均一個(gè)半導(dǎo)體芯片的安裝不合格率α與模塊安裝合格率β的關(guān)系時(shí)，如圖16所示。
[0133]由該圖16可以明確，通過(guò)全41部安裝工序而平均一個(gè)半導(dǎo)體芯片的不合格率為
0.1%時(shí)，無(wú)論搭載芯片數(shù)如何，模塊組裝合格率β均為90%以上。然而，平均一個(gè)半導(dǎo)體芯片的不合格率為1%時(shí)，在半導(dǎo)體芯片數(shù)為80的情況下模塊組裝合格率β降低到50%，另一方面，在半導(dǎo)體芯片數(shù)為10的情況下，模塊組裝合格率β維持90%。
[0134]因此，如本實(shí)施方式所示，使功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)的半導(dǎo)體芯片數(shù)極少且組合多個(gè)合格的功率半導(dǎo)體模塊而進(jìn)行大容量化更有利于降低成本。即，在增加功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)的半導(dǎo)體芯片數(shù)的情況下，其中的一部分的半導(dǎo)體芯片變得不合格則功率半導(dǎo)體模塊本身變得不合格，因此功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)的半導(dǎo)體芯片數(shù)越增加，合格率越下降。
[0135]應(yīng)予說(shuō)明，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在將模塊集合體40收納于模塊收納殼體4而折彎主端子板3A?3C的折彎用板部32A?32C的狀態(tài)下，將功率半導(dǎo)體模塊2A?2C固定于冷卻體70的情況進(jìn)行了說(shuō)明。然而，本發(fā)明不限于上述組裝順序，也可以在將半導(dǎo)體裝置I固定于冷卻體70的情況下，且在不折彎主端子板3A?3C的折彎用板部32A?32C的狀態(tài)下，將功率半導(dǎo)體模塊2A?2C固定于冷卻體70之后將折彎用板部32A?32C折彎。
[0136]另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)使絕緣用帽30形成為圓筒狀的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，可以是俯視時(shí)為三角形、四角形等多邊形筒狀、可以使圓筒面的一部分為平坦面或者可以為任意的形狀等。如此，在為多邊形筒狀和/或使圓筒面的一部分為平坦面的情況下，據(jù)此來(lái)改變功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的絕緣用壁部25A和25B的形狀即可，在該情況下，可以省略止轉(zhuǎn)用的突起、凹部等。
[0137]另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)使絕緣用帽30嵌合于各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以使絕緣用帽30粘接于功率半導(dǎo)體模塊2A?2C。此外，也可以使絕緣用帽30與功率半導(dǎo)體模塊2A?2C注射成型為一體。
[0138]另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在卡合凹部30d和定位導(dǎo)向部件54形成卡扣配合用的卡合凹部30e和卡合凸部55的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以省略卡合凹部30e和卡合凸部55而使功率半導(dǎo)體模塊2A?2C嵌合保持于模塊收納殼體。
[0139]應(yīng)予說(shuō)明，在上述實(shí)施方式中，對(duì)通過(guò)形成于印刷電路基板41的導(dǎo)電圖案而將各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體2la、2Ib和22a、22b連接到外部連接端子43a、43b和44a、44b的情況進(jìn)行了說(shuō)明。本發(fā)明不限于以上構(gòu)成，也可以使各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體21a、21b和22a、22b單獨(dú)從模塊收納殼體4突出。此外，可以用線束和/或其它端子板等代替印刷電路基板41而連接各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體21a、21b 和 22a、22b。
[0140]另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在模塊收納殼體4收納多個(gè)功率半導(dǎo)體模塊而構(gòu)成逆變器裝置的一個(gè)相的情況進(jìn)行了說(shuō)明。然而，本發(fā)明不限于上述構(gòu)成，如圖18所示，使用三個(gè)功率半導(dǎo)體模塊2A?2C，將單獨(dú)的主端子板3U、3V和3W用焊錫焊接、熔接、銅焊等固定方式固定于各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體19。與此相應(yīng)地,如圖18所不，在模塊收納殼體4形成插通主端子板3U、3V和3W的插通孔69u、69v和69w，使折彎用板部32U、32V和32W從這些插通孔69u、69v和69w突出，如此也能夠構(gòu)成三相逆變器裝置。此時(shí)，省略印刷電路基板41，取而代之地，增加各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體21a、21b和22a、22b的長(zhǎng)度，并使其從形成于模塊收納殼體4的上面板52c的貫通孔81直接向模塊收納殼體4的上方突出。
[0141]如圖19所示，此時(shí)的等效電路構(gòu)成并列連接上述的圖13的等效電路構(gòu)成，例如功率半導(dǎo)體模塊2A構(gòu)成U相用臂，功率半導(dǎo)體模塊2B構(gòu)成V相用臂，功率半導(dǎo)體模塊2C構(gòu)成W相用臂。而且，各功率半導(dǎo)體模塊2A、2B和2C的主端子板3U、3V和3W作為U相輸出端子U、V相輸出端子V和W相輸出端子W而被引出。另外，連接到各功率半導(dǎo)體模塊2A?2C的針狀導(dǎo)電體21a、21b的柵極端子G1、G2也被單獨(dú)引出，連接到針狀導(dǎo)電體22a、22b的感測(cè)電流端子SCl、SE2也被單獨(dú)引出。
[0142]另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)通過(guò)使各個(gè)連接片34的底面抵接到絕緣底座24b的上表面來(lái)進(jìn)行主端子板3A?3C與功率半導(dǎo)體模塊2A?2D的定位的情況進(jìn)行了說(shuō)明。然而，本發(fā)明不限于上述構(gòu)成，也可以如圖20所示來(lái)改變定位部。
[0143]S卩，在圖20中，在模具成型體24的上表面的成為主端子的一對(duì)針狀導(dǎo)電體18、20和19之間突出形成定位用底座80a、80b和80c，使定位用底座80a、80b和80c的上表面為平坦面。此時(shí)，如圖21所示，通過(guò)在形成于主端子板3A、3B和3C的連接片34的插通孔34a內(nèi)插通針狀導(dǎo)電體18、20和19的狀態(tài)下，使連接片34的底面抵接到定位用底座80a、80b和80c的上表面，從而能夠進(jìn)行定位。如此,通過(guò)形成定位用底座80a?80c，從而無(wú)需在使針狀導(dǎo)電體18、20和19突出的絕緣底座24b的針狀導(dǎo)電體18、20和19突出的上表面形成定位用的平坦面。因此，無(wú)需高精度地進(jìn)行絕緣底座24b的成型，能夠提高模具成型體24的成型容易性。
[0144]另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在功率半導(dǎo)體模塊2A?2D的長(zhǎng)度方向的兩端形成安裝孔27的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，對(duì)于安裝孔的設(shè)置位置和/或設(shè)置個(gè)數(shù)可以任意設(shè)定。與此相應(yīng)地，改變模塊收納殼體4的安裝用插通孔59的設(shè)置位置和設(shè)置個(gè)數(shù)即可。
[0145]另外，由于本發(fā)明僅通過(guò)功率半導(dǎo)體模塊的端子連接的組合就能夠得到期望的電路構(gòu)成，因此本發(fā)明不限定應(yīng)用于上述的電力變換用逆變器裝置，在使用功率半導(dǎo)體模塊的其它電力變換裝置和/或高頻用途的開(kāi)關(guān)IC等其它半導(dǎo)體裝置中也能夠應(yīng)用本發(fā)明。
[0146]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0147]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可以調(diào)整相鄰的模塊之間的間隔，并且能夠容易地對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體模塊進(jìn)行組裝工作的半導(dǎo)體裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備: 半導(dǎo)體模塊，其在內(nèi)部具備具有安裝了至少一個(gè)以上半導(dǎo)體芯片的電路基板的半導(dǎo)體電路；和 模塊收納殼體，其以并列的狀態(tài)收納多個(gè)所述半導(dǎo)體模塊， 所述模塊收納殼體定位導(dǎo)向所述半導(dǎo)體模塊的一對(duì)定位導(dǎo)向部件在形成收納所述半導(dǎo)體模塊的模塊收納區(qū)域的對(duì)置面相互對(duì)置地向內(nèi)側(cè)突出形成，在長(zhǎng)度方向能夠選擇所述多個(gè)半導(dǎo)體模塊之間的間隔地配置多個(gè)， 所述半導(dǎo)體模塊在長(zhǎng)度方向的兩端形成有卡合到所述一對(duì)定位導(dǎo)向部件的一對(duì)卡合凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述多個(gè)半導(dǎo)體模塊分別在長(zhǎng)度方向的兩端側(cè)的一側(cè)的面形成有帽安裝凹部，并形成有從該帽安裝凹部的底面貫通到另一面而供固定器具插通的安裝孔，在所述帽安裝凹部安裝有確保該固定器具的絕緣距離的絕緣用帽，在該絕緣用帽形成有卡合到所述定位導(dǎo)向部件的所述卡合凹部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述絕緣用帽由內(nèi)筒部和外筒部構(gòu)成，所述內(nèi)筒部安裝到所述帽安裝凹部?jī)?nèi)，并且敞開(kāi)兩端，所述外筒部與該內(nèi)筒部的外側(cè)連結(jié)而與該內(nèi)筒部同軸狀地形成，并且敞開(kāi)下端面，在所述外筒部形成有所述卡合凹部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述模塊收納殼體的卡合突起部在與所述絕緣用帽的外筒部的開(kāi)口部側(cè)對(duì)置的位置形成有卡扣配合用卡合凸部，在所述絕緣用帽的所述外筒部的所述卡合凹部形成有卡合到所述卡扣配合用卡合凸部的卡扣配合用卡合凹部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述模塊收納殼體將形成于該多個(gè)半導(dǎo)體模塊的所述散熱部作為所述開(kāi)口部側(cè)來(lái)收納所述多個(gè)半導(dǎo)體模塊，在使所述散熱部與冷卻體接觸的狀態(tài)下，通過(guò)所述各安裝用插通孔且在與該安裝用插通孔對(duì)置的所述半導(dǎo)體模塊的安裝孔插通固定器具而使所述多個(gè)半導(dǎo)體模塊固定于該冷卻體。
【文檔編號(hào)】H01L25/18GK104170085SQ201380012390
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】堀尾真史, 仲村秀世 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社