電力用半導体装置
【課題】強度を低下させることなく金属端子を金属板と安定的に接合することが可能な電力用半導体装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１とを備える。金属端子１の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分がレーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さい。
【解決手段】本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１とを備える。金属端子１の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分がレーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力用半導体装置に関し、特に、電力用半導体装置の金属端子を金属板にレーザスポット溶接する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力用半導体素子を実装するプリント配線基板と金属端子との接続は、レーザスポット溶接によって行っている。レーザスポット溶接とは、レーザのスポット照射により生じた熱で金属端子を溶融させ、プリント配線基板の電極パッドに接合させる方法である。
【０００３】
レーザスポット溶接では、金属端子の板厚が厚い場合、金属端子が溶融した時点で電極パッドが溶融してしまい、電極パッド下のプリント配線基板にダメージを与えてしまうという問題があった。特に、金属端子の融点が高く、電極パッドの融点が低い場合、その影響は顕著になる。
【０００４】
そこで、金属端子の接合部の肉厚を他の部分よりも薄くすることにより、接合部における熱の拡散が効率良く行う技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように金属端子の接合部分全面を薄くすると、金属端子の強度が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は上述の問題に鑑み、強度を低下させることなく金属端子を金属板と安定的に接合することが可能な電力用半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された金属板と、板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された金属板と、板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さいので、絶縁基板にダメージを与えることなく、金属端子と金属板を接合できる。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子の強度を保つことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態２に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図３】実施の形態３に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態３の変形例に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態３の変形例に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図６】前提技術に係る金属端子、金属板、絶縁板を示す斜視図である。
【図７】図６の奥行き方向断面図である。
【図８】図６の奥行き方向断面においてレーザ照射により金属板が溶融した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（前提技術）
図６は、前提技術に係る電力用半導体装置の金属端子周辺の構造を示す斜視図、図７は図６の奥行き方向断面図である。絶縁基板３上に形成された電極パッドなどの金属板２に金属端子１が接合される。金属端子１は、金属板２に垂直な端子部と、金属板２に平行な接合部とを備えており、接合部が金属板２とレーザスポット溶接される。
【００１２】
電力用半導体装置では、金属端子１は大電流を流すために厚く形成されるのに対し、金属板２は表面積が大きく、金属端子１に対して薄く形成される。その為、金属端子１の接合部に対してレーザ照射すると、金属端子１が溶融した時点で金属板２も溶融してしまい、図８に領域４で示すように、金属板２下の絶縁基板３にダメージを与えてしまうことがある。特に、金属板２の融点が金属端子１より低い場合にその影響は顕著となる。
【００１３】
そこで、本発明は金属端子１のレーザ照射部分を他の部分よりも薄く形成することにより、金属板２の溶融を防ぐものである。
【００１４】
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ａでは、金属板２との接合部の両端が端子の長さ方向に沿って、他の部分よりも薄く形成されている。金属端子１ａの薄く形成された部分にレーザ照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ａの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００１５】
＜効果＞
実施の形態１の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１とを備え、金属端子１ａの前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さいので、少ない熱量で金属端子１ａの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になり、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子１ａの強度を保つことが出来る。
【００１６】
（実施の形態２）
＜構成＞
図２は、本発明の実施の形態２に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｂでは、金属板２との接合部の中央部が端子の長さ方向に沿って、他の部分よりも薄く形成されている。金属端子１ｂの薄く形成された部分にレーザ照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｂの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００１７】
＜効果＞
実施の形態２の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１ｂとを備え、金属端子１ｂの接合部は、長さ方向に沿った中央部分がレーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さいので、少ない熱量で金属端子１ｂの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になり、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子１ｂの強度を保つことが出来る。
【００１８】
（実施の形態３）
＜構成＞
図３は、本発明の実施の形態３に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｃでは、金属板２との接合部の中央部が端子の幅方向に沿って、他の部分よりも薄く形成されている。金属端子１ｃの薄く形成された部分にレーザ照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｃの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００１９】
＜変形例１＞
図４は、第１の変形例に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｄでは、金属板２との接合部の複数個所に丸穴状のプレス加工を施すことにより、プレス加工した部分の厚みを他の部分よりも薄くしている。当該プレス加工した箇所にレーザスポット照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｄの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００２０】
＜変形例２＞
図５は、第２の変形例に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｅは、金属板２との接合部の中央部に丸穴状のプレス加工を施すことにより、プレス加工した部分の厚みを他の部分よりも薄くしている。当該プレス加工した箇所にレーザスポット照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｅの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００２１】
＜効果＞
実施の形態３の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１ｃとを備え、金属端子１ｃの接合部は、幅方向に沿った中央部分がレーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さいので、少ない熱量で金属端子１ｃの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になり、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子１ｃの強度を保つことが出来る。
【符号の説明】
【００２２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 金属端子、２ 金属板、３ 絶縁基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力用半導体装置に関し、特に、電力用半導体装置の金属端子を金属板にレーザスポット溶接する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力用半導体素子を実装するプリント配線基板と金属端子との接続は、レーザスポット溶接によって行っている。レーザスポット溶接とは、レーザのスポット照射により生じた熱で金属端子を溶融させ、プリント配線基板の電極パッドに接合させる方法である。
【０００３】
レーザスポット溶接では、金属端子の板厚が厚い場合、金属端子が溶融した時点で電極パッドが溶融してしまい、電極パッド下のプリント配線基板にダメージを与えてしまうという問題があった。特に、金属端子の融点が高く、電極パッドの融点が低い場合、その影響は顕著になる。
【０００４】
そこで、金属端子の接合部の肉厚を他の部分よりも薄くすることにより、接合部における熱の拡散が効率良く行う技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−９４８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように金属端子の接合部分全面を薄くすると、金属端子の強度が低下するおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は上述の問題に鑑み、強度を低下させることなく金属端子を金属板と安定的に接合することが可能な電力用半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された金属板と、板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電力用半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成された金属板と、板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さいので、絶縁基板にダメージを与えることなく、金属端子と金属板を接合できる。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子の強度を保つことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態２に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図３】実施の形態３に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態３の変形例に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図５】実施の形態３の変形例に係る金属端子の構成を示す斜視図である。
【図６】前提技術に係る金属端子、金属板、絶縁板を示す斜視図である。
【図７】図６の奥行き方向断面図である。
【図８】図６の奥行き方向断面においてレーザ照射により金属板が溶融した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（前提技術）
図６は、前提技術に係る電力用半導体装置の金属端子周辺の構造を示す斜視図、図７は図６の奥行き方向断面図である。絶縁基板３上に形成された電極パッドなどの金属板２に金属端子１が接合される。金属端子１は、金属板２に垂直な端子部と、金属板２に平行な接合部とを備えており、接合部が金属板２とレーザスポット溶接される。
【００１２】
電力用半導体装置では、金属端子１は大電流を流すために厚く形成されるのに対し、金属板２は表面積が大きく、金属端子１に対して薄く形成される。その為、金属端子１の接合部に対してレーザ照射すると、金属端子１が溶融した時点で金属板２も溶融してしまい、図８に領域４で示すように、金属板２下の絶縁基板３にダメージを与えてしまうことがある。特に、金属板２の融点が金属端子１より低い場合にその影響は顕著となる。
【００１３】
そこで、本発明は金属端子１のレーザ照射部分を他の部分よりも薄く形成することにより、金属板２の溶融を防ぐものである。
【００１４】
（実施の形態１）
＜構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ａでは、金属板２との接合部の両端が端子の長さ方向に沿って、他の部分よりも薄く形成されている。金属端子１ａの薄く形成された部分にレーザ照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ａの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００１５】
＜効果＞
実施の形態１の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１とを備え、金属端子１ａの前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さいので、少ない熱量で金属端子１ａの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になり、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子１ａの強度を保つことが出来る。
【００１６】
（実施の形態２）
＜構成＞
図２は、本発明の実施の形態２に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｂでは、金属板２との接合部の中央部が端子の長さ方向に沿って、他の部分よりも薄く形成されている。金属端子１ｂの薄く形成された部分にレーザ照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｂの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００１７】
＜効果＞
実施の形態２の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１ｂとを備え、金属端子１ｂの接合部は、長さ方向に沿った中央部分がレーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さいので、少ない熱量で金属端子１ｂの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になり、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子１ｂの強度を保つことが出来る。
【００１８】
（実施の形態３）
＜構成＞
図３は、本発明の実施の形態３に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｃでは、金属板２との接合部の中央部が端子の幅方向に沿って、他の部分よりも薄く形成されている。金属端子１ｃの薄く形成された部分にレーザ照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｃの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００１９】
＜変形例１＞
図４は、第１の変形例に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｄでは、金属板２との接合部の複数個所に丸穴状のプレス加工を施すことにより、プレス加工した部分の厚みを他の部分よりも薄くしている。当該プレス加工した箇所にレーザスポット照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｄの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００２０】
＜変形例２＞
図５は、第２の変形例に係る金属端子の構造を示す斜視図である。この金属端子１ｅは、金属板２との接合部の中央部に丸穴状のプレス加工を施すことにより、プレス加工した部分の厚みを他の部分よりも薄くしている。当該プレス加工した箇所にレーザスポット照射を行うことにより、少ない熱量で金属端子１ｅの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になるので、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。
【００２１】
＜効果＞
実施の形態３の電力用半導体装置は、絶縁基板３と、絶縁基板３上に形成された金属板２と、板状の接合部を有し、当該接合部が金属板２上に配置されて金属板２にレーザスポット溶接される金属端子１ｃとを備え、金属端子１ｃの接合部は、幅方向に沿った中央部分がレーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さいので、少ない熱量で金属端子１ｃの照射箇所を溶融させて金属板２と接合することが可能になり、レーザスポット溶接の過程で金属板２が溶融することを抑制する。また、接合部の一部の厚みを薄くするため、金属端子１ｃの強度を保つことが出来る。
【符号の説明】
【００２２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ 金属端子、２ 金属板、３ 絶縁基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された金属板と、
板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、
前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さい、
電力用半導体装置。
【請求項２】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された金属板と、
板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、
前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った中央部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さい、
電力用半導体装置。
【請求項３】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された金属板と、
板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、
前記金属端子の前記接合部は、幅方向に沿った中央部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さい、
電力用半導体装置。
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された金属板と、
板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、
前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った両端部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該両端部分の厚みが他の部分よりも小さい、
電力用半導体装置。
【請求項２】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された金属板と、
板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、
前記金属端子の前記接合部は、長さ方向に沿った中央部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さい、
電力用半導体装置。
【請求項３】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に形成された金属板と、
板状の接合部を有し、当該接合部が前記金属板上に配置されて前記金属板にレーザスポット溶接される金属端子とを備え、
前記金属端子の前記接合部は、幅方向に沿った中央部分が前記レーザスポット溶接の溶接位置に規定され、当該中央部分の厚みが他の部分よりも小さい、
電力用半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５２９３５（Ｐ２０１２−２５２９３５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６０２３（Ｐ２０１１−１２６０２３）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【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２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]