技術分野
電力用半導体モジュールに係り、特に基板と外部接続用端子の接続に中継用端子を備えた電力用半導体パワーモジュール
発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋
特許文献1のように、中継用端子に予め焼鈍を施した銅材を使用し、下部にベンド構造を採用する構造や、また、特許文献2のように、基板と熱膨張係数の近似する第1の材料からなる第1の層を基板にはんだ付けする構造は、基板と中継用端子の間に熱膨張差で生じるはんだ付部に加わる応力を緩和する効果を有する。しかし、以下に説明するように、中継用端子と外部接続用端子の接続時の初期応力については緩和できていない。
中継用端子は、基板に実装される電子部品とともにはんだリフロー炉により基板とはんだ接合される。これら中継用端子や電子部品は、基板の導体パターン上に印刷されたはんだの上に実装される。
はんだリフロー時は、炉内温度のばらつきや、実装部品の熱容量の違いにより、はんだの溶融のタイミングが異なり、先に溶融したはんだの張力が電子部品に働き、電子部品が所定の位置からずれてはんだ接合されてしまうことは良く知られている。この事象は中継用端子でも同じであり、先の理由により所定の位置よりずれてはんだ接合されてしまう。
中継用端子が所定の位置よりずれた状態のままで外部接続用端子と接続するためには、位置ずれした中継用端子の先端と外部接続用端子の先端の位置を強制的に合わせる必要がある。具体的には、はんだ接合されていない外部接続用端子との接合面側の中継用端子先端を外部接続端子方向に曲げるようにして位置合わせを行う。このとき、中継用端子先端の曲げの力が中継用端子はんだ付部に伝わり、はんだ付部に応力が発生してしまう。
この応力が、初期応力としてはんだ付部に定常的に加わり、熱膨張差によるはんだ付部の応力と合い重なり、はんだ寿命の低下を招いてしまう。また、中継用端子の位置ずれが大きい場合は、外部接続端子との接合が十分に行えず、たとえ接続できたとしても、必要な溶接強度や溶融断面積が得られず、不良や信頼性の低い製品となってしまう。
本発明の目的は、中継用端子のはんだ付部に発生する応力を緩和することができる電力用半導体モジュールを提供することにある。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板にはんだを介して接続される中継用端子と、前記中継用端子と接合される外部接続用端子と、前記はんだとの接合面側の前記中継用端子の端部を保持する非導電性の中継用端子保持部材と、を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
本発明によれば、中継用端子のはんだ付部に発生する応力を緩和することができる。した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]
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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋
【図1A】本発明の第1の実施形態による電力用半導体モジュールの分解斜視図である。
【図1B】図1Aに示される電力用半導体モジュールを別の方向から見た分解斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態による電力用半導体モジュールの平面図である。
【図3】図2のA−A断面を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態による電力用半導体モジュールの分解図である。
【図5】本発明の第2の実施形態による電力用半導体モジュールの断面図である。
【図6】本発明の第3の実施形態による電力用半導体モジュールの分解図である。
【図7】本発明の第3の実施形態による電力用半導体モジュールの断面図である。
【図8】本発明の第4の実施形態による電力用半導体モジュールの分解図である。
【図9】本発明の第4の実施形態による電力用半導体モジュールの断面図である。
【図10】本発明の一応用例としてのエンジン始動装置の回路図である。
【図11】図10に示される電力用半導体モジュールの平面図である。
【図12】図11のB−B断面を示す断面図である。
1…電力用半導体モジュール
2…基板
3…配線パターン
4…はんだ
5…基板の中継用端子保持部材との係合用貫通穴
6…中継用端子保持部材
7…中継用端子保持部材の基板との係合用凸部
8…中継用端子保持部材の外部接続用端子保持部材との係合用凸部
9…電力系の中継用端子
10…信号系の中継用端子
11…外部接続用端子保持部材
12…外部接続用端子保持部材の中継用端子保持部材との係合用凹部
13…電力系の外部接続用端子
14…信号系の外部接続用端子
15…基板の外部接続用端子保持部材との係合用貫通穴
16…基板の治具との係合用貫通穴
17…中継用端子を外部接続用端子と接合可能な位置関係に定まるように位置決めする嵌合部
18…外部接続用端子を中継用端子と接合可能な位置関係に定まるように位置決めする嵌合部
21…治具
22…治具の基板との係合用凸部
23…治具の中継用端子保持部材との係合用凹部
24…外部接続用端子保持部材の基板との係合用凸部
25…中継用端子保持部材の治具との係合用凸部
31…基板の中間部材との係合用貫通穴
32…中間部材
33…中間部材の基板との係合用凸部
34…中間部材の外部接続用端子保持部材との係合用凸部
35…外部接続用端子保持部材の中間部材との係合用凹部
100…エンジン始動装置
101…電力用半導体モジュール
102…マグネットスイッチ
103…スタータモータ
104…ピニオン
105…リングギア
106…スタータ制御部
107…エンジンコントロールユニット
108…バッテリ
109…イグニッションスイッチ
111、112、113、114…電力系の外部接続用端子
115、116、117、118…信号系の外部接続用端子
121、122、123、124…電力系の中継用端子
125、126、127、128…信号系の中継用端子
131、132…半導体スイッチ
133、134…フリーホイールダイオード
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