パワーモジュール
【課題】電力用半導体素子用の入出力端子機能を有するとともに、配置の自由度が高く、さらにデバイス全体の小型化が可能なパワーモジュールを提供する。
【解決手段】パワー回路１１を収納したケース１内に第１樹脂が注入されて形成されるパワーモジュール１０１であって、導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した成型部品２０６をケース内に備え、上記導体フレームは、当該パワーモジュールの外部端子、及びパワー回路との電気的接続端子を有する。
【解決手段】パワー回路１１を収納したケース１内に第１樹脂が注入されて形成されるパワーモジュール１０１であって、導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した成型部品２０６をケース内に備え、上記導体フレームは、当該パワーモジュールの外部端子、及びパワー回路との電気的接続端子を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電及び送電から効率的なエネルギーの利用及び再生まであらゆる場面で利用されるパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送機器から家電や情報端末まであらゆる製品にパワーモジュールが普及しつつあり、コンパクトで低コストかつ生産性の高いパワーモジュールのパッケージ構造及びその製造方法の開発が急務となっている。特に欧州市場では、プレスフィット端子やスプリング端子といった、ユーザがはんだを用いずにアセンブリ可能な、パワーモジュールのパッケージ形態が普及しつつあり、このような製品を早急にラインアップする必要がある。
また、動作温度が高く、効率に優れている点で、今後の主流となる可能性の高いＳｉＣ半導体に適用できるパッケージ形態であることも同時に求められている。
【０００３】
上述のようなパッケージ形態の一例として、コネクタ部分や電線部分等を形成した金属板に樹脂製で枠状のハウジングを一体成形し、コンデンサ等の電子機器を上記金属板に差し込み搭載する形態がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、電力用半導体素子等を搭載したリードフレームをヒートシンク上に載置し、これらを樹脂にて封止して、電力端子等をパッケージ上面から導出したパッケージ形態もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらにまた、パワー半導体素子を実装した複数のリードフレームを積層して配置し、これらのリードフレームを一括してトランスファモールドして形成されたパッケージ形態もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
さらに、セラミック基板に実装したパワー半導体素子上に、パワー半導体素子制御用の制御素子を実装した制御基板がリードフレームを介して電気的に接続されたパッケージ形態もある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２０８３８号公報
【特許文献２】特開２００８−２７９９３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９２８０７号公報
【特許文献４】特開２００６−３０３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属板のバスバーをケース内にインサートモールドする場合には、金属板バスバーの配置自由度が低くその位置決めに問題があり、コスト高になる問題もある。また、インサートモールド用樹脂は、封止ゲルやポッティング樹脂などに比べると絶縁性能が低いため、大電流端子間の距離を大きく確保する必要があり、モジュールの小型化の障害となっていた。
【０００９】
これに対し、上記特許文献１に開示される制御ユニットでは、コネクタ部分や電線部分等を形成した金属板全体をモールドするのではなく、金属板の周縁部分に対して枠状のハウジングを成型するが、電気的に絶縁されていない状態の金属板を用いるため、回路機能を持たせるには自由度が不足している。また、組み立て後に、金属板のダイバー部分をドリルで切削除去することから、この際に発生する金属くずによる絶縁破壊の懸念もある。また、上記特許文献２に開示される半導体装置でも、リードフレームはケースとは別にモールドされるが、リードフレーム自体の位置決めの自由度は依然として低いままである。
【００１０】
また、上記特許文献３に開示される半導体装置、及び上記特許文献４に開示されるパワーモジュールは、共に、制御回路とパワー回路とを重ねて配置することでデバイスの小型化を図っている。しかしながら、特許文献３の半導体装置では、複数のリードフレームをトランスファモールドするのが困難であり、特許文献４のパワーモジュールでは、基板間接続が困難であり、パワー回路が発生する大きな誘導起電力がドライブ回路に与えるノイズの影響について無視できない可能性があった。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、電力用半導体素子用の入出力端子機能を有するとともに、配置の自由度が高く、さらにデバイス全体の小型化が可能な、パワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様におけるパワーモジュールは、電力用半導体素子を有するパワー回路を収納したケース内に封止樹脂である第１樹脂が注入されて形成されるパワーモジュールであって、複数の導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した成型部品を上記ケース内に備え、上記導体フレームは、当該パワーモジュールの外部端子、及び上記パワー回路との電気的接続端子を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様におけるパワーモジュールによれば、導体フレームを第２樹脂でモールドした成型部品を用いることで、プリント基板に比較して導体の断面積が格段に増大し、大電流への対応が可能である。また、成型部品を一つの回路部品として扱うことができ、回路機能を有しながら、さらに成型部品の導体フレームを３次元的に加工でき、パワー回路との入出力や外部入出力端子として機能させることができる。よって、導体フレームを含めて成型部品における配置の自由度を従来に比べて向上させることができる。また、このような端子部分は、最終的にゲルやポッティング樹脂等の第１樹脂で封止され電気的に絶縁されることから、大電流の入出力端子間の距離を小さくすることができ、当該パワーモジュールの小型化を実現することもできる。また、このように成型部品は、プリント基板よりも電磁遮蔽効果が大きいためパワー回路からのノイズの遮断も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１におけるパワーモジュールの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すパワーモジュールの上面図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態２におけるパワーモジュールの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すパワーモジュールの上面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示すパワーモジュールの製造過程における初期段階の状態を示す斜視図である。
【図２Ｄ】図２Ａに示すパワーモジュールの製造過程において成型部品の装填段階の状態を示す斜視図である。
【図２Ｅ】図２Ａに示すパワーモジュールの製造過程において最終段階の状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの断面図である。
【図４】各実施の形態のパワーモジュールに備わる成形部品における電極間の絶縁を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態であるパワーモジュールについて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１６】
実施の形態１．
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施の形態１によるパワーモジュール１０１を示している。このパワーモジュール１０１は、電力用半導体素子に相当するパワーチップ４を有するパワー回路１１をケース１内に収納し、このケース１内に、ゲル又はポッティング樹脂のような封止樹脂である第１樹脂を注入して形成されるモジュールである。このようなパワーモジュール１０１は、ケース１、パワー回路１１、及び第１樹脂の他に、基本的構成部分として、成型部品１０６を備える。以下には、これらの構成部品について詳しく説明する。
【００１７】
ケース１は、樹脂製で枠状に成形され、ケース１の一方の開口部には金属製の放熱基板２が底板としてケース１と一体的に取り付けられている。ケース１の内側において放熱基板２には導体層３が形成され、パワーチップ４がはんだダイボンドによって導体層３に搭載され、パワーチップ４と共にパワー回路１１が形成されている。さらに、ケース１の内側で放熱基板２上には、パワー回路１１を取り囲む成型部品１０６が配置される。
【００１８】
成型部品１０６は、複数の導体フレーム５を上記第１樹脂とは異なる第２樹脂つまりインサートモールド樹脂（ＰＰＳ）１６１にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した部品、いわゆるインサートモールド部品である。成型部品１０６に備わる上記導体フレーム５の一部は、当該パワーモジュール１０１の外部端子５０Ａ、及びパワー回路１１との電気的接続端子５０Ｂを有する。詳しく説明すると、本実施形態１では、各導体フレーム５は、０．３ｍｍの厚さを有するＣｕリードフレームを打ち抜いて作製され、さらに、導体フレーム５の一部には、外部端子５０Ａに相当する外部ネジ止め電極５１、外部バネ電極５３、及びプレスフィット電極５４、並びに、電気的接続端子５０Ｂに相当するワイヤボンド電極５５が形成されている。
【００１９】
このような成型部品１０６は、図示するように、ケース１の内でパワー回路１１を取り囲む枠状の形状を有し、ケース１内に位置決め、固定される。また、外部ネジ止め電極５１、外部バネ電極５３、及びプレスフィット電極５４は、当該パワーモジュール１０１の外側に向けて配置され、外部ネジ止め電極５１の一端は、ケース１の所定の位置に対して固定され、パワーチップ４間は、外部ネジ止め電極５１の一部によって電気的に接合される。また、別の外部ネジ止め電極５１及び外部バネ電極５３は、放熱基板２の導体層３に接合される。
【００２０】
また、パワーチップ４の信号回路は、成型部品１０６におけるワイヤボンドステー部６１に形成したワイヤボンド電極５５に対してＡｌワイヤボンド８で電気的に接続され、それぞれの信号は、外部バネ電極５３やプレスフィット電極５４に供給される。
さらに、上述の各外部端子５０Ａが外側に露出するようにして、封止用ゲルやポッティング樹脂の第１樹脂をケース１内部に充填してパワーモジュール１０１が完成する。
【００２１】
以上のように構成されたパワーモジュール１０１によれば、金属板にてなる導体フレーム５を第２樹脂でモールドした成型部品１０６を用いることで、プリント基板における構成に比較して導体の断面積を格段に増大させることができる。よって、一部の導体フレーム５には、大きな電流が流れるパワー回路との入出力や外部入出力端子としての機能をもたせることが可能である。また、このような端子部分を含む成型部品１０６も最終的に第１樹脂で封止され電気的に絶縁されることから、大電流の入出力端子間の距離を小さくすることができ、当該パワーモジュールの小型化を実現することができる。また、成型部品１０６において、プリント基板と同様の回路機能を初めから持たせることが可能となり、プリント基板よりも電磁遮蔽効果が大きいためパワー回路１１からのノイズの遮断が可能である。
【００２２】
上述のパワーモジュール１０１では、導体フレーム５として０．３ｍｍ厚のＣｕを用いたが、電気及び熱を導通する部材であれば金属に限らず、その材質及び厚さは限定されない。また、本実施形態では打ち抜きによって導体フレーム５を形成したが、エッチングやレーザ加工、ペースト焼成などの方法によっても同様の導体フレーム５を形成することができる。
また、成型部品１０６における各導体フレーム５は、インサートモールド手法によって連結しているが、トランスファモールドやカスタマヘッダ（樹脂への金属部材挿入）など他の手法によって形成しても同様の効果が得られる。
また、成型部品１０６のインサートモールド樹脂１６１としてＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）を用いたが、ＬＣＰ（液晶ポリマー）など他の樹脂を用いても同様の効果が得られる。
【００２３】
また、各電極とパワーチップ４や放熱基板２の導体層３との接合については、ここでははんだ付けを用いたが、バネ力を用いた押圧、導電性接着剤による接着、あるいは超音波圧接などによっても同様の効果が得られる。
また、信号回路については、ワイヤボンドステー部６１に形成したワイヤボンド電極５５に対するＡｌワイヤボンド８を用いたが、ＡｕワイヤやＣｕワイヤなど他の金属ワイヤやリボンを用いても同様の効果が得られ、ワイヤボンドステー部６１を省略して空中に延長されたワイヤボンド電極に対してはんだ付けや導電性接着剤接着やバネ圧着などによって電気的接続を行うことも可能である。
また、ここでは外部端子５０Ａとして外部ネジ止め電極５１や外部バネ電極５３などを用いたが、ピン電極を用いたソケット実装やはんだ付けなども適用可能である。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態１におけるパワーモジュール１０１では、成型部品１０６に備わる導体フレームは、外部ネジ止め電極５１等の外部端子５０Ａや、ワイヤボンド電極５５に相当する電気的接続端子５０Ｂを有するのみである。一方、本実施の形態２におけるパワーモジュールでは、成型部品に備わる導体フレームは、外部端子５０Ａ等に加えて、パワー回路の制御を行う制御回路を有する。
【００２５】
例えば図２Ａに示すように、本実施の形態２におけるパワーモジュール２０１は、ケース１内に、パワー回路１１とパワー回路１１の制御を行う制御回路２１０とを備え、各回路１１、２１０は、ケース１内にて第１樹脂９にて封止される。図２Ａから図２Ｅを参照して、より詳しく以下に説明する。尚、パワーモジュール２０１は、図２Ｃから図２Ｅの順で組み立てられる。
【００２６】
図２Ｃに示すように、また、上述のパワーモジュール１０１と同様に、ケース１の底板を形成する放熱基板２に形成された導体層３には、はんだダイボンドつまりダイボンド部１２によってパワーチップ４が搭載され、パワーチップ４と共にパワー回路１１が形成されている。
パワーチップ４間は、バスバー１３によって電気的に接合され、パワーチップ４は、放熱基板２の導体層３に対してＡｌワイヤボンドによって接続される。
【００２７】
次に図２Ｄに示すように、ケース１の対向する２つの内面にそれぞれ一対ずつ成型された位置決め用の嵌合部２１４に対して成型部品２０６が嵌合され、位置決め及び固定される。よって図２Ａに示すように、成型部品２０６は、放熱基板２上に形成されるパワー回路１１に対して層状に重ねて配置される。
【００２８】
成型部品２０６は、複数の板状の導体フレーム２０５を第１樹脂９とは異なる第２樹脂にてモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結したインサートモールド部品である。ここで、導体フレーム２０５は、本実施の形態２では、０．３ｍｍの厚さを有するＣｕリードフレームを打ち抜いて作製され、図２Ａ等に示す例えばダイボンド電極５６、外部ネジ止め電極５１、内部バネ電極５２、外部バネ電極５３、プレスフィット電極５４、及びワイヤボンド電極５５が相当する。これらの導体フレーム２０５は、第２樹脂に相当するインサートモールド樹脂（ＰＰＳ）２１６によって機械的に連結されている。
【００２９】
また、このような成型部品２０６のダイボンド電極５６には、制御回路２１０を構成する制御回路チップ２０７がダイボンドされ、Ａｌワイヤボンド８によってワイヤボンド電極５５や制御回路チップ２０７間が接続されている。また、パワーチップ４の信号回路も、ワイヤボンド電極５５に対してＡｌワイヤボンドで電気的に接続される。
上述の成型部品１０６では、成型部品１０６を形成する導体フレーム５は外部端子５０Ａ等を有するのみであったが、このようにパワーモジュール２０１における成型部品２０６は、外部端子等に加えて制御回路２１０を有する。
【００３０】
また、成型部品２０６における外部ネジ止め電極５１は、放熱基板２の導体層３に接続されるとともに、ケース１の所定位置に固定される。また、内部バネ電極５２は、放熱基板２の導体層３と接続され、パワー回路１１と制御回路２１０とを電気的及び機械的に接続する。また、図２Ｅに示すように、成型部品２０６に備わる制御回路チップ２０７に対してワイヤボンドなどによって電気的に接続することも可能である。
【００３１】
最後に、外部ネジ止め電極５１、外部バネ電極５３、及びプレスフィット電極５４の外部端子５０Ａが当該パワーモジュール２０１から外側に露出するようにして、封止用ゲルやポッティング樹脂の第１樹脂９がケース１の内側に充填され、パワーモジュール２０１が完成する。
【００３２】
以上のように構成される実施形態２のパワーモジュール２０１においても、実施形態１のパワーモジュール１０１と同様に、大電流の入出力が可能、パワーモジュールの小型化が可能、及びパワー回路からのノイズの遮断が可能、という効果を得ることができる。また、実施形態２のパワーモジュール２０１では、成型部品２０６は、制御回路２１０を有することから、回路として独立しており、制御回路２１０単体で電気的な試験、性能試験等を行うことが可能である。このとき、例えば制御回路チップ２０７がベアチップのまま露出状態であれば、パワー回路１１との電気配線も容易である。
【００３３】
また、実施の形態１で説明した構成上の変形例は、当該実施形態２のパワーモジュール２０１に対しても有効である。
また、パワーチップ４間の接続や、パワーチップ４と放熱基板２との接続に、バスバー１３やＡｌワイヤボンド８を用いたが、成型部品２０６における導体フレーム２０５の一部を延長してそれらの接続に利用してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態２では、成型部品２０６は、嵌合部２１４によって、ケース１に対する位置決め及び固定を行ったが、成型部品２０６側に突起などを形成したり、あるいは成型部品２０６を構成する導体フレームの一部に位置決めや固定用の手段を形成しても、同様の効果が得られる。
【００３５】
また、本実施の形態２では、制御回路チップ２０７は、成型部品２０６における上面、つまりパワー回路１１とは反対向面側に配置しているが、成型部品２０６における裏面つまりパワー回路１１との対向面側に配置しても良く、同様の効果を得ることができる。
また、成型部品２０６を、パワー回路１１部分よりも先に、封止ゲルやポッティング樹脂つまり第１樹脂９で埋め込んでも良く、同様の効果が得られる。
【００３６】
実施の形態３．
上述した実施の形態１、２のパワーモジュール１０１、２０１では、ケース１内に成型部品１０６、２０６を封止する形態である。これに対し本実施の形態３では、成型部品２０６を金型成型によるトランスファモールドする形態を採る。以下に詳しく説明する。
【００３７】
図３は、本実施の形態３におけるパワーモジュール３０１を示している。このパワーモジュール３０１がパワーモジュール１０１、２０１と相違する点は、上述のように、ケース１を有しない点、及び放熱基板２に代えてパワー回路用フレーム３１５を用いる点である。
即ち、本実施形態ではＣｕ製で、厚さ０．６ｍｍのパワー回路用フレーム３１５に、パワーチップ４がはんだダイボンド（はんだダイボンド部１２）によって搭載されている。このパワー回路用フレーム３１５を含めてパワーチップ４とともにパワー回路３１１を形成している。また、パワーチップ４間はバスバー１３によって電気的に接合され、パワーチップ４の信号回路とパワー回路用フレーム３１５とはＡｌワイヤボンドによって接合される。
【００３８】
制御回路２１０を有する成型部品２０６は、実施の形態２で説明したものである。つまり、成型部品２０６は、０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ製のリードフレームを打ち抜くことによって、外部ネジ止め電極５１、内部バネ電極５２、プレスフィット電極５４、ワイヤボンド電極５５、ダイボンド電極５６が形成され、これらは第２樹脂であるインサートモールド樹脂（ＰＰＳ）２１６によって機械的に連結されている。
【００３９】
成型部品２０６は、パワー回路用フレーム３１５上に位置決め、固定される。このとき、成型部品２０６における一部の導体フレーム２０５で形成された内部バネ電極５２は、接続導体となって、パワー回路３１１を形成しているパワー回路用フレーム３１５と電気的に接続する。
【００４０】
最後に、パワー回路３１１及び成型部品２０６は、トランスファモールド金型に収容され、第１樹脂に相当するトランスファモールド樹脂３１６を充填することでパワーモジュール３０１が完成する。
【００４１】
以上のように構成される実施形態３のパワーモジュール３０１においても、実施形態１、２のパワーモジュール１０１、２０１と同様に、大電流の入出力が可能、パワーモジュールの小型化が可能、及びパワー回路からのノイズの遮断が可能であるとともに、成型部品２０６において制御回路２１０単体での試験が可能である。
【００４２】
また、一般的にトランスファモールドは、金型成型によるものであることから、被モールド体からの電極の取り出し方向に制約が多い。しかしながら、本実施の形態３によるパワーモジュール３０１では、封止する成型部品２０６を別個に準備することから、電極の取り出し方向における自由度が増すという利点がある。
【００４３】
実施の形態３では、上述したように、パワー回路用フレーム３１５として０．６ｍｍ厚のＣｕを用いたが、電気及び熱を導通する部材であれば材質は金属に限定するものではなく、その厚さも限定しない。また、成型部品２０６における導体フレーム２０５として、０．３ｍｍ厚のＣｕを用いたが、同様に、電気及び熱を導通する部材であれば材質は金属に限定するものではなく、その厚さも限定しない。
また、パワー回路用フレーム３１５、及び成型部品２０６における導体フレーム２０５は、打ち抜きによって形成したが、エッチングやレーザ加工、ペースト焼成などの方法によって形成してもよい。
また、成型部品２０６における導体フレーム２０５について、インサートモールド手法によって連結する手法を用いたが、トランスファモールドやカスタマヘッダ（樹脂への金属部材挿入）など他の手法によっても同様の効果が得られる。
【００４４】
さらにまた、各電極とパワーチップ４やパワー回路用フレーム３１５との接合について、ここでははんだ付けを用いたが、バネ力を用いた押し付けや導電性接着剤による接着や超音波圧接などによっても同様の効果が得られる。
また、信号回路については、ワイヤボンドステー部に形成したワイヤボンド電極に対するＡｌワイヤボンドを用いたが、ＡｕワイヤやＣｕワイヤなど他の金属ワイヤやリボンを用いても同様の効果が得られ、ワイヤボンドステーを省略して空中に延長されたワイヤボンド電極に対してはんだ付けや導電性接着剤接着やバネ圧着などによって電気的接続を行うことも可能である。
また、ここではパワーチップ４間の接続や、パワーチップ４とパワー回路用フレーム３１５との接続にバスバー１３やＡｌワイヤボンドを用いたが、成型部品２０６の導体フレーム２０５の一部を延長して、これらの接続に利用することも可能である。
【００４５】
また、ここでは外部端子として外部ネジ止め電極や外部バネ電極などを用いたが、ピン電極を用いたソケット実装やはんだ付けなども適用可能である。
【００４６】
また、成型部品２０６について、インサートモールド樹脂２１６自体は電気的絶縁性が低いことから、大電流回路においてインサートモールド樹脂２１６では各電極（導体フレーム）間の絶縁性の確保が難しい場合もある。この場合には、図４に示すように、電極５７，５８をくし歯状にインサートモールド樹脂２１６で連結し、封止ゲルやポッティング樹脂９、あるいはトランスファモールド樹脂３１６など絶縁性に優れた樹脂によって、各電極間を充填することによって、絶縁性を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ケース、４ パワーチップ、５ 導体フレーム、９ ポッティング樹脂、
１１ パワー回路、５１外部ネジ止め電極、５２ 内部バネ電極、
５３ 外部バネ電極、５４ プレスフィット電極、
５５ ワイヤボンド電極、５６ ダイボンド電極、
１０１ パワーモジュール、１０６ 成型部品、１６１ 第２樹脂、
２０１ パワーモジュール、２０５ 導体フレーム、２０６ 成型部品、
２０７ 制御回路チップ、２１０ 制御回路、２１４ 嵌合部、
２１６ インサートモールド樹脂、
３０１ パワーモジュール、３１１ パワー回路、３１５ パワー回路用フレーム、
３１６ トランスファモールド樹脂。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電及び送電から効率的なエネルギーの利用及び再生まであらゆる場面で利用されるパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送機器から家電や情報端末まであらゆる製品にパワーモジュールが普及しつつあり、コンパクトで低コストかつ生産性の高いパワーモジュールのパッケージ構造及びその製造方法の開発が急務となっている。特に欧州市場では、プレスフィット端子やスプリング端子といった、ユーザがはんだを用いずにアセンブリ可能な、パワーモジュールのパッケージ形態が普及しつつあり、このような製品を早急にラインアップする必要がある。
また、動作温度が高く、効率に優れている点で、今後の主流となる可能性の高いＳｉＣ半導体に適用できるパッケージ形態であることも同時に求められている。
【０００３】
上述のようなパッケージ形態の一例として、コネクタ部分や電線部分等を形成した金属板に樹脂製で枠状のハウジングを一体成形し、コンデンサ等の電子機器を上記金属板に差し込み搭載する形態がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、電力用半導体素子等を搭載したリードフレームをヒートシンク上に載置し、これらを樹脂にて封止して、電力端子等をパッケージ上面から導出したパッケージ形態もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらにまた、パワー半導体素子を実装した複数のリードフレームを積層して配置し、これらのリードフレームを一括してトランスファモールドして形成されたパッケージ形態もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
さらに、セラミック基板に実装したパワー半導体素子上に、パワー半導体素子制御用の制御素子を実装した制御基板がリードフレームを介して電気的に接続されたパッケージ形態もある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１２０８３８号公報
【特許文献２】特開２００８−２７９９３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１９２８０７号公報
【特許文献４】特開２００６−３０３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属板のバスバーをケース内にインサートモールドする場合には、金属板バスバーの配置自由度が低くその位置決めに問題があり、コスト高になる問題もある。また、インサートモールド用樹脂は、封止ゲルやポッティング樹脂などに比べると絶縁性能が低いため、大電流端子間の距離を大きく確保する必要があり、モジュールの小型化の障害となっていた。
【０００９】
これに対し、上記特許文献１に開示される制御ユニットでは、コネクタ部分や電線部分等を形成した金属板全体をモールドするのではなく、金属板の周縁部分に対して枠状のハウジングを成型するが、電気的に絶縁されていない状態の金属板を用いるため、回路機能を持たせるには自由度が不足している。また、組み立て後に、金属板のダイバー部分をドリルで切削除去することから、この際に発生する金属くずによる絶縁破壊の懸念もある。また、上記特許文献２に開示される半導体装置でも、リードフレームはケースとは別にモールドされるが、リードフレーム自体の位置決めの自由度は依然として低いままである。
【００１０】
また、上記特許文献３に開示される半導体装置、及び上記特許文献４に開示されるパワーモジュールは、共に、制御回路とパワー回路とを重ねて配置することでデバイスの小型化を図っている。しかしながら、特許文献３の半導体装置では、複数のリードフレームをトランスファモールドするのが困難であり、特許文献４のパワーモジュールでは、基板間接続が困難であり、パワー回路が発生する大きな誘導起電力がドライブ回路に与えるノイズの影響について無視できない可能性があった。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、電力用半導体素子用の入出力端子機能を有するとともに、配置の自由度が高く、さらにデバイス全体の小型化が可能な、パワーモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の一態様におけるパワーモジュールは、電力用半導体素子を有するパワー回路を収納したケース内に封止樹脂である第１樹脂が注入されて形成されるパワーモジュールであって、複数の導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した成型部品を上記ケース内に備え、上記導体フレームは、当該パワーモジュールの外部端子、及び上記パワー回路との電気的接続端子を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一態様におけるパワーモジュールによれば、導体フレームを第２樹脂でモールドした成型部品を用いることで、プリント基板に比較して導体の断面積が格段に増大し、大電流への対応が可能である。また、成型部品を一つの回路部品として扱うことができ、回路機能を有しながら、さらに成型部品の導体フレームを３次元的に加工でき、パワー回路との入出力や外部入出力端子として機能させることができる。よって、導体フレームを含めて成型部品における配置の自由度を従来に比べて向上させることができる。また、このような端子部分は、最終的にゲルやポッティング樹脂等の第１樹脂で封止され電気的に絶縁されることから、大電流の入出力端子間の距離を小さくすることができ、当該パワーモジュールの小型化を実現することもできる。また、このように成型部品は、プリント基板よりも電磁遮蔽効果が大きいためパワー回路からのノイズの遮断も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１におけるパワーモジュールの斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すパワーモジュールの上面図である。
【図２Ａ】本発明の実施の形態２におけるパワーモジュールの断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すパワーモジュールの上面図である。
【図２Ｃ】図２Ａに示すパワーモジュールの製造過程における初期段階の状態を示す斜視図である。
【図２Ｄ】図２Ａに示すパワーモジュールの製造過程において成型部品の装填段階の状態を示す斜視図である。
【図２Ｅ】図２Ａに示すパワーモジュールの製造過程において最終段階の状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態３におけるパワーモジュールの断面図である。
【図４】各実施の形態のパワーモジュールに備わる成形部品における電極間の絶縁を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態であるパワーモジュールについて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において、同一又は同様の構成部分については同じ符号を付している。
【００１６】
実施の形態１．
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の実施の形態１によるパワーモジュール１０１を示している。このパワーモジュール１０１は、電力用半導体素子に相当するパワーチップ４を有するパワー回路１１をケース１内に収納し、このケース１内に、ゲル又はポッティング樹脂のような封止樹脂である第１樹脂を注入して形成されるモジュールである。このようなパワーモジュール１０１は、ケース１、パワー回路１１、及び第１樹脂の他に、基本的構成部分として、成型部品１０６を備える。以下には、これらの構成部品について詳しく説明する。
【００１７】
ケース１は、樹脂製で枠状に成形され、ケース１の一方の開口部には金属製の放熱基板２が底板としてケース１と一体的に取り付けられている。ケース１の内側において放熱基板２には導体層３が形成され、パワーチップ４がはんだダイボンドによって導体層３に搭載され、パワーチップ４と共にパワー回路１１が形成されている。さらに、ケース１の内側で放熱基板２上には、パワー回路１１を取り囲む成型部品１０６が配置される。
【００１８】
成型部品１０６は、複数の導体フレーム５を上記第１樹脂とは異なる第２樹脂つまりインサートモールド樹脂（ＰＰＳ）１６１にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した部品、いわゆるインサートモールド部品である。成型部品１０６に備わる上記導体フレーム５の一部は、当該パワーモジュール１０１の外部端子５０Ａ、及びパワー回路１１との電気的接続端子５０Ｂを有する。詳しく説明すると、本実施形態１では、各導体フレーム５は、０．３ｍｍの厚さを有するＣｕリードフレームを打ち抜いて作製され、さらに、導体フレーム５の一部には、外部端子５０Ａに相当する外部ネジ止め電極５１、外部バネ電極５３、及びプレスフィット電極５４、並びに、電気的接続端子５０Ｂに相当するワイヤボンド電極５５が形成されている。
【００１９】
このような成型部品１０６は、図示するように、ケース１の内でパワー回路１１を取り囲む枠状の形状を有し、ケース１内に位置決め、固定される。また、外部ネジ止め電極５１、外部バネ電極５３、及びプレスフィット電極５４は、当該パワーモジュール１０１の外側に向けて配置され、外部ネジ止め電極５１の一端は、ケース１の所定の位置に対して固定され、パワーチップ４間は、外部ネジ止め電極５１の一部によって電気的に接合される。また、別の外部ネジ止め電極５１及び外部バネ電極５３は、放熱基板２の導体層３に接合される。
【００２０】
また、パワーチップ４の信号回路は、成型部品１０６におけるワイヤボンドステー部６１に形成したワイヤボンド電極５５に対してＡｌワイヤボンド８で電気的に接続され、それぞれの信号は、外部バネ電極５３やプレスフィット電極５４に供給される。
さらに、上述の各外部端子５０Ａが外側に露出するようにして、封止用ゲルやポッティング樹脂の第１樹脂をケース１内部に充填してパワーモジュール１０１が完成する。
【００２１】
以上のように構成されたパワーモジュール１０１によれば、金属板にてなる導体フレーム５を第２樹脂でモールドした成型部品１０６を用いることで、プリント基板における構成に比較して導体の断面積を格段に増大させることができる。よって、一部の導体フレーム５には、大きな電流が流れるパワー回路との入出力や外部入出力端子としての機能をもたせることが可能である。また、このような端子部分を含む成型部品１０６も最終的に第１樹脂で封止され電気的に絶縁されることから、大電流の入出力端子間の距離を小さくすることができ、当該パワーモジュールの小型化を実現することができる。また、成型部品１０６において、プリント基板と同様の回路機能を初めから持たせることが可能となり、プリント基板よりも電磁遮蔽効果が大きいためパワー回路１１からのノイズの遮断が可能である。
【００２２】
上述のパワーモジュール１０１では、導体フレーム５として０．３ｍｍ厚のＣｕを用いたが、電気及び熱を導通する部材であれば金属に限らず、その材質及び厚さは限定されない。また、本実施形態では打ち抜きによって導体フレーム５を形成したが、エッチングやレーザ加工、ペースト焼成などの方法によっても同様の導体フレーム５を形成することができる。
また、成型部品１０６における各導体フレーム５は、インサートモールド手法によって連結しているが、トランスファモールドやカスタマヘッダ（樹脂への金属部材挿入）など他の手法によって形成しても同様の効果が得られる。
また、成型部品１０６のインサートモールド樹脂１６１としてＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）を用いたが、ＬＣＰ（液晶ポリマー）など他の樹脂を用いても同様の効果が得られる。
【００２３】
また、各電極とパワーチップ４や放熱基板２の導体層３との接合については、ここでははんだ付けを用いたが、バネ力を用いた押圧、導電性接着剤による接着、あるいは超音波圧接などによっても同様の効果が得られる。
また、信号回路については、ワイヤボンドステー部６１に形成したワイヤボンド電極５５に対するＡｌワイヤボンド８を用いたが、ＡｕワイヤやＣｕワイヤなど他の金属ワイヤやリボンを用いても同様の効果が得られ、ワイヤボンドステー部６１を省略して空中に延長されたワイヤボンド電極に対してはんだ付けや導電性接着剤接着やバネ圧着などによって電気的接続を行うことも可能である。
また、ここでは外部端子５０Ａとして外部ネジ止め電極５１や外部バネ電極５３などを用いたが、ピン電極を用いたソケット実装やはんだ付けなども適用可能である。
【００２４】
実施の形態２．
実施の形態１におけるパワーモジュール１０１では、成型部品１０６に備わる導体フレームは、外部ネジ止め電極５１等の外部端子５０Ａや、ワイヤボンド電極５５に相当する電気的接続端子５０Ｂを有するのみである。一方、本実施の形態２におけるパワーモジュールでは、成型部品に備わる導体フレームは、外部端子５０Ａ等に加えて、パワー回路の制御を行う制御回路を有する。
【００２５】
例えば図２Ａに示すように、本実施の形態２におけるパワーモジュール２０１は、ケース１内に、パワー回路１１とパワー回路１１の制御を行う制御回路２１０とを備え、各回路１１、２１０は、ケース１内にて第１樹脂９にて封止される。図２Ａから図２Ｅを参照して、より詳しく以下に説明する。尚、パワーモジュール２０１は、図２Ｃから図２Ｅの順で組み立てられる。
【００２６】
図２Ｃに示すように、また、上述のパワーモジュール１０１と同様に、ケース１の底板を形成する放熱基板２に形成された導体層３には、はんだダイボンドつまりダイボンド部１２によってパワーチップ４が搭載され、パワーチップ４と共にパワー回路１１が形成されている。
パワーチップ４間は、バスバー１３によって電気的に接合され、パワーチップ４は、放熱基板２の導体層３に対してＡｌワイヤボンドによって接続される。
【００２７】
次に図２Ｄに示すように、ケース１の対向する２つの内面にそれぞれ一対ずつ成型された位置決め用の嵌合部２１４に対して成型部品２０６が嵌合され、位置決め及び固定される。よって図２Ａに示すように、成型部品２０６は、放熱基板２上に形成されるパワー回路１１に対して層状に重ねて配置される。
【００２８】
成型部品２０６は、複数の板状の導体フレーム２０５を第１樹脂９とは異なる第２樹脂にてモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結したインサートモールド部品である。ここで、導体フレーム２０５は、本実施の形態２では、０．３ｍｍの厚さを有するＣｕリードフレームを打ち抜いて作製され、図２Ａ等に示す例えばダイボンド電極５６、外部ネジ止め電極５１、内部バネ電極５２、外部バネ電極５３、プレスフィット電極５４、及びワイヤボンド電極５５が相当する。これらの導体フレーム２０５は、第２樹脂に相当するインサートモールド樹脂（ＰＰＳ）２１６によって機械的に連結されている。
【００２９】
また、このような成型部品２０６のダイボンド電極５６には、制御回路２１０を構成する制御回路チップ２０７がダイボンドされ、Ａｌワイヤボンド８によってワイヤボンド電極５５や制御回路チップ２０７間が接続されている。また、パワーチップ４の信号回路も、ワイヤボンド電極５５に対してＡｌワイヤボンドで電気的に接続される。
上述の成型部品１０６では、成型部品１０６を形成する導体フレーム５は外部端子５０Ａ等を有するのみであったが、このようにパワーモジュール２０１における成型部品２０６は、外部端子等に加えて制御回路２１０を有する。
【００３０】
また、成型部品２０６における外部ネジ止め電極５１は、放熱基板２の導体層３に接続されるとともに、ケース１の所定位置に固定される。また、内部バネ電極５２は、放熱基板２の導体層３と接続され、パワー回路１１と制御回路２１０とを電気的及び機械的に接続する。また、図２Ｅに示すように、成型部品２０６に備わる制御回路チップ２０７に対してワイヤボンドなどによって電気的に接続することも可能である。
【００３１】
最後に、外部ネジ止め電極５１、外部バネ電極５３、及びプレスフィット電極５４の外部端子５０Ａが当該パワーモジュール２０１から外側に露出するようにして、封止用ゲルやポッティング樹脂の第１樹脂９がケース１の内側に充填され、パワーモジュール２０１が完成する。
【００３２】
以上のように構成される実施形態２のパワーモジュール２０１においても、実施形態１のパワーモジュール１０１と同様に、大電流の入出力が可能、パワーモジュールの小型化が可能、及びパワー回路からのノイズの遮断が可能、という効果を得ることができる。また、実施形態２のパワーモジュール２０１では、成型部品２０６は、制御回路２１０を有することから、回路として独立しており、制御回路２１０単体で電気的な試験、性能試験等を行うことが可能である。このとき、例えば制御回路チップ２０７がベアチップのまま露出状態であれば、パワー回路１１との電気配線も容易である。
【００３３】
また、実施の形態１で説明した構成上の変形例は、当該実施形態２のパワーモジュール２０１に対しても有効である。
また、パワーチップ４間の接続や、パワーチップ４と放熱基板２との接続に、バスバー１３やＡｌワイヤボンド８を用いたが、成型部品２０６における導体フレーム２０５の一部を延長してそれらの接続に利用してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態２では、成型部品２０６は、嵌合部２１４によって、ケース１に対する位置決め及び固定を行ったが、成型部品２０６側に突起などを形成したり、あるいは成型部品２０６を構成する導体フレームの一部に位置決めや固定用の手段を形成しても、同様の効果が得られる。
【００３５】
また、本実施の形態２では、制御回路チップ２０７は、成型部品２０６における上面、つまりパワー回路１１とは反対向面側に配置しているが、成型部品２０６における裏面つまりパワー回路１１との対向面側に配置しても良く、同様の効果を得ることができる。
また、成型部品２０６を、パワー回路１１部分よりも先に、封止ゲルやポッティング樹脂つまり第１樹脂９で埋め込んでも良く、同様の効果が得られる。
【００３６】
実施の形態３．
上述した実施の形態１、２のパワーモジュール１０１、２０１では、ケース１内に成型部品１０６、２０６を封止する形態である。これに対し本実施の形態３では、成型部品２０６を金型成型によるトランスファモールドする形態を採る。以下に詳しく説明する。
【００３７】
図３は、本実施の形態３におけるパワーモジュール３０１を示している。このパワーモジュール３０１がパワーモジュール１０１、２０１と相違する点は、上述のように、ケース１を有しない点、及び放熱基板２に代えてパワー回路用フレーム３１５を用いる点である。
即ち、本実施形態ではＣｕ製で、厚さ０．６ｍｍのパワー回路用フレーム３１５に、パワーチップ４がはんだダイボンド（はんだダイボンド部１２）によって搭載されている。このパワー回路用フレーム３１５を含めてパワーチップ４とともにパワー回路３１１を形成している。また、パワーチップ４間はバスバー１３によって電気的に接合され、パワーチップ４の信号回路とパワー回路用フレーム３１５とはＡｌワイヤボンドによって接合される。
【００３８】
制御回路２１０を有する成型部品２０６は、実施の形態２で説明したものである。つまり、成型部品２０６は、０．３ｍｍの厚さを有するＣｕ製のリードフレームを打ち抜くことによって、外部ネジ止め電極５１、内部バネ電極５２、プレスフィット電極５４、ワイヤボンド電極５５、ダイボンド電極５６が形成され、これらは第２樹脂であるインサートモールド樹脂（ＰＰＳ）２１６によって機械的に連結されている。
【００３９】
成型部品２０６は、パワー回路用フレーム３１５上に位置決め、固定される。このとき、成型部品２０６における一部の導体フレーム２０５で形成された内部バネ電極５２は、接続導体となって、パワー回路３１１を形成しているパワー回路用フレーム３１５と電気的に接続する。
【００４０】
最後に、パワー回路３１１及び成型部品２０６は、トランスファモールド金型に収容され、第１樹脂に相当するトランスファモールド樹脂３１６を充填することでパワーモジュール３０１が完成する。
【００４１】
以上のように構成される実施形態３のパワーモジュール３０１においても、実施形態１、２のパワーモジュール１０１、２０１と同様に、大電流の入出力が可能、パワーモジュールの小型化が可能、及びパワー回路からのノイズの遮断が可能であるとともに、成型部品２０６において制御回路２１０単体での試験が可能である。
【００４２】
また、一般的にトランスファモールドは、金型成型によるものであることから、被モールド体からの電極の取り出し方向に制約が多い。しかしながら、本実施の形態３によるパワーモジュール３０１では、封止する成型部品２０６を別個に準備することから、電極の取り出し方向における自由度が増すという利点がある。
【００４３】
実施の形態３では、上述したように、パワー回路用フレーム３１５として０．６ｍｍ厚のＣｕを用いたが、電気及び熱を導通する部材であれば材質は金属に限定するものではなく、その厚さも限定しない。また、成型部品２０６における導体フレーム２０５として、０．３ｍｍ厚のＣｕを用いたが、同様に、電気及び熱を導通する部材であれば材質は金属に限定するものではなく、その厚さも限定しない。
また、パワー回路用フレーム３１５、及び成型部品２０６における導体フレーム２０５は、打ち抜きによって形成したが、エッチングやレーザ加工、ペースト焼成などの方法によって形成してもよい。
また、成型部品２０６における導体フレーム２０５について、インサートモールド手法によって連結する手法を用いたが、トランスファモールドやカスタマヘッダ（樹脂への金属部材挿入）など他の手法によっても同様の効果が得られる。
【００４４】
さらにまた、各電極とパワーチップ４やパワー回路用フレーム３１５との接合について、ここでははんだ付けを用いたが、バネ力を用いた押し付けや導電性接着剤による接着や超音波圧接などによっても同様の効果が得られる。
また、信号回路については、ワイヤボンドステー部に形成したワイヤボンド電極に対するＡｌワイヤボンドを用いたが、ＡｕワイヤやＣｕワイヤなど他の金属ワイヤやリボンを用いても同様の効果が得られ、ワイヤボンドステーを省略して空中に延長されたワイヤボンド電極に対してはんだ付けや導電性接着剤接着やバネ圧着などによって電気的接続を行うことも可能である。
また、ここではパワーチップ４間の接続や、パワーチップ４とパワー回路用フレーム３１５との接続にバスバー１３やＡｌワイヤボンドを用いたが、成型部品２０６の導体フレーム２０５の一部を延長して、これらの接続に利用することも可能である。
【００４５】
また、ここでは外部端子として外部ネジ止め電極や外部バネ電極などを用いたが、ピン電極を用いたソケット実装やはんだ付けなども適用可能である。
【００４６】
また、成型部品２０６について、インサートモールド樹脂２１６自体は電気的絶縁性が低いことから、大電流回路においてインサートモールド樹脂２１６では各電極（導体フレーム）間の絶縁性の確保が難しい場合もある。この場合には、図４に示すように、電極５７，５８をくし歯状にインサートモールド樹脂２１６で連結し、封止ゲルやポッティング樹脂９、あるいはトランスファモールド樹脂３１６など絶縁性に優れた樹脂によって、各電極間を充填することによって、絶縁性を確保することが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ケース、４ パワーチップ、５ 導体フレーム、９ ポッティング樹脂、
１１ パワー回路、５１外部ネジ止め電極、５２ 内部バネ電極、
５３ 外部バネ電極、５４ プレスフィット電極、
５５ ワイヤボンド電極、５６ ダイボンド電極、
１０１ パワーモジュール、１０６ 成型部品、１６１ 第２樹脂、
２０１ パワーモジュール、２０５ 導体フレーム、２０６ 成型部品、
２０７ 制御回路チップ、２１０ 制御回路、２１４ 嵌合部、
２１６ インサートモールド樹脂、
３０１ パワーモジュール、３１１ パワー回路、３１５ パワー回路用フレーム、
３１６ トランスファモールド樹脂。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子を有するパワー回路を収納したケース内に封止樹脂である第１樹脂が注入されて形成されるパワーモジュールであって、
複数の導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した成型部品を上記ケース内に備え、上記導体フレームは、当該パワーモジュールの外部端子、及び上記パワー回路との電気的接続端子を有する、
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
電力用半導体素子を有するパワー回路及びその制御を行う制御回路を金型成型によって第１樹脂で封止成型されるパワーモジュールであって、
上記制御回路は、複数の板状の導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にてモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結した成型部品に形成され、
上記導体フレームは、上記パワー回路を形成するパワー回路用フレームとの接続端子を有する、
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項３】
上記導体フレームは板状であり、上記成型部品は、この板状の導体フレームに実装されて上記電力用半導体素子を制御する半導体チップ及び受動素子を有し、及び、この半導体チップ及び受動素子と上記パワー回路とを電気的に接続する接続導体を有する、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
上記接続導体は、その一部が当該パワーモジュールの外部に露出する、請求項３に記載のパワーモジュール。
【請求項５】
パワー回路との上記電気的接続端子、及び上記外部端子は、はんだ接続不要な形状に機械的加工されている、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項６】
上記ケースは、上記成型部材と嵌合し当該ケース内に成型部材を位置決めする嵌合部を有する、請求項３に記載のパワーモジュール。
【請求項１】
電力用半導体素子を有するパワー回路を収納したケース内に封止樹脂である第１樹脂が注入されて形成されるパワーモジュールであって、
複数の導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にて予めモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結しかつ電気的回路を形成した成型部品を上記ケース内に備え、上記導体フレームは、当該パワーモジュールの外部端子、及び上記パワー回路との電気的接続端子を有する、
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
電力用半導体素子を有するパワー回路及びその制御を行う制御回路を金型成型によって第１樹脂で封止成型されるパワーモジュールであって、
上記制御回路は、複数の板状の導体フレームを上記第１樹脂とは異なる第２樹脂にてモールドして互いに電気的に絶縁しながら機械的に連結した成型部品に形成され、
上記導体フレームは、上記パワー回路を形成するパワー回路用フレームとの接続端子を有する、
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項３】
上記導体フレームは板状であり、上記成型部品は、この板状の導体フレームに実装されて上記電力用半導体素子を制御する半導体チップ及び受動素子を有し、及び、この半導体チップ及び受動素子と上記パワー回路とを電気的に接続する接続導体を有する、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
上記接続導体は、その一部が当該パワーモジュールの外部に露出する、請求項３に記載のパワーモジュール。
【請求項５】
パワー回路との上記電気的接続端子、及び上記外部端子は、はんだ接続不要な形状に機械的加工されている、請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項６】
上記ケースは、上記成型部材と嵌合し当該ケース内に成型部材を位置決めする嵌合部を有する、請求項３に記載のパワーモジュール。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−３３８７４（Ｐ２０１３−３３８７４Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９７２７（Ｐ２０１１−１６９７２７）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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