CN105074919B - 电力用半导体装置 - Google Patents

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Abstract

具备：电路基板(5)，设置于封装(2)内，形成有包括电力用半导体元件(6)的电路；以及多个压合端子(3)，具有：引线键合部(35)，在封装(2)内与电路电连接；压合部(32)，用于与被连接设备电连接；和躯体部(33)，与引线键合部(35)相连的一端部在封装(2)内被固定，另一端部将以压合部(32)以从封装(2)离开的方式支承，多个压合端子(3)的每一个在躯体部(33)中的从封装(2)露出的部分，以留下中心线的部分的方式，形成有从垂直于中心线的方向的两侧变细的变细部(36)。

Description

电力用半导体装置
技术领域
本发明涉及电力用半导体装置，特别涉及用于向其他设备连接的端子的构造。
背景技术
在半导体装置中，在铁路车辆、混合动力汽车、电动汽车等车辆、家电设备、工业用机械等中，为了对比较大的电力进行控制、整流，利用了电力用半导体装置。因此，使用于电力用半导体装置中的半导体元件要求以超过100A/cm2的高的电流密度通电。因此，近年来，作为代替硅(Si)的半导体材料，作为宽带隙半导体材料的碳化硅(SiC)受到关注，由SiC构成的半导体元件与硅相比能够进行高电流密度下的动作。
另一方面，在半导体装置中，以从框体突出的方式配置有多个端子(例如参照专利文献1)。而且，在使用某个半导体装置的设备中，与端子的排列对应地配置有与该半导体装置的端子对应的连接部，所以能够将半导体装置容易地组装到设备。
专利文献1：美国专利公开公报US2009/0194884A1(段落0041～0046、Fig.13)
专利文献2：日本特开2013-4289号公报(段落0032～0042、图3～图4)
发明内容
但是，关于在高电流密度下动作的电力用半导体装置，需要增大端子的横截面面积，相比于一般的半导体元件的端子，刚性更高。因此，如果在端子、连接部中产生配置误差、倾斜，则无法顺利进行连接，存在电连接时产生不良、或者在被连接设备或电力用半导体装置中产生损伤的可能性，装配自由度低。另外，在电力用半导体装置与被连接设备的线膨胀系数有差别的情况下，由于使用中或者起动/停止时的温度变化，在端子、接点处反复产生应力，接点的接触电阻上升，还有可能使可靠性降低。
另一方面，公开有为了追踪上述的配置误差而在脚部形成了呈现弯曲形状的弯曲部的压合端子(例如参照专利文献2)。但是，在这样的构造中，在压合的插入时，弯曲部比弹性部(压合部)先压曲形变。因此，存在如下课题：在压合插入时，需要支承设置在相比于弯曲部更接近弹性部的部分的被按压面，难以向通孔插入压合端子。
本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到能够容易地向被连接设备组装、并且可靠性高的电力用半导体装置。
本发明的电力用半导体装置，其特征在于，具备：框体；电路基板，设置于所述框体内，形成有包括电力用半导体元件的电路；以及多个端子，具有：内部端子部，在所述框体内与所述电路电连接；外部端子部，用于与被连接设备电连接；和躯体部，与所述内部端子部相连的一端在所述框体内被固定，在另一端将所述外部端子部以离开所述框体的方式支承，所述多个端子的每一个在所述躯体部中的从所述框体露出的部分，以留下连结所述外部端子部和从所述框体露出的部分的根基部分的中心线的部分的方式，形成有从垂直于所述中心线的方向的两侧变细的变细部。
根据本发明的电力用半导体装置，即使在产生了变位或者位置偏移的情况下，刚性低的变细部比外部端子部优先变形而能够抑制应力，所以能够得到能够容易地向被连接设备组装、并且可靠性高的电力用半导体装置。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式1的电力用半导体装置的结构的俯视图和主视图。
图2是用于说明本发明的实施方式1的电力用半导体装置的结构的剖面图。
图3是用于说明本发明的实施方式1的电力用半导体装置的向设备的组装状态的剖面图。
图4是用于说明本发明的实施方式1的电力用半导体装置中的端子的状态的、使一部分透视了的部分侧视图。
图5是用于说明在本发明的实施方式1的电力用半导体装置中使用的端子的结构的主视图和侧视图。
图6是用于说明在本发明的实施方式1的电力用半导体装置中使用的端子的加工工序的框架的每个工序的主视图和剖面图的组合图。
图7是用于说明本发明的实施方式1的变形例的电力用半导体装置的向设备的组装状态的剖面图。
图8是用于说明本发明的实施方式2的电力用半导体装置中的端子的状态的使一部分透视了的部分侧视图，以及用于说明邻接的端子间的状态的部分俯视图。
图9是用于说明安装本发明的实施方式3的电力用半导体装置和印刷基板的工序的剖面图。
图10是用于说明本发明的实施方式3的变形例的电力用半导体装置中的端子的状态的、使一部分透视了的部分侧视图。
图11是用于说明在本发明的实施方式3的变形例的电力用半导体装置中使用的端子的结构的主视图和侧视图。
图12是示出在本发明的实施方式3的变形例的电力用半导体装置中安装印刷基板时的、端子的向通孔的每个插入深度的端子的变形状态的示意图。
图13是用于说明本发明的实施方式4的电力用半导体装置的剖面图。
(符号说明)
1、1V：电力用半导体装置；2、2V：封装(框体)；2Vs：内部空间；3：压合端子(端子)；3V：引脚端子(端子)；4：基底板；5：电路基板；6：电力用半导体元件；7：键合线；8：焊锡；9：印刷基板(被接合设备)；9h：通孔(接点)；9I：控制基板(被接合设备)；32：压合部(外部端子部)；32V：焊锡用接点(外部端子部)；33：躯体部；33e：露出部；33u：插件部；35：引线键合部(内部端子部)；36：变细部；36-1：接近压合部的一方的变细部；36-2：远离压合部的一方的变细部；201：下夹具；202：上夹具；Lcc：变细部间的距离；Lcp：压合部的中心和接近的一方的变细部的距离；Pp：压合部的长方向的中心；Wb：压合部的分支部各自的宽度；Wc：变细部的宽度；Wc1：接近的一方的变细部的宽度；Wc2：远离的一方的变细部的宽度。
具体实施方式
实施方式1.
图1～图6是用于说明本发明的实施方式1的电力用半导体装置的结构的图，图1(a)和图1(b)分别是示出电力用半导体装置的外观的俯视图和主视图，图2是与图1(a)的A-A线对应的剖面图，图3是用于说明电力用半导体装置的向设备的组装状态的与图1(a)的B-B线对应的剖面图，图4是为了说明电力用半导体装置中的端子的状态而使壳体部分透视了的部分侧视图，图5是用于说明端子的结构的主视图和侧视图，图6是用于说明端子的加工工序的、作为端子的基础的框架(一部分)的弯曲工序前的主视图和剖面图的组合图(a)、和弯曲加工后的主视图和侧视图的组合图(b)。另外，图7是用于说明变形例的电力用半导体装置的结构的剖面图，描绘基准与图3相同。以下，详细说明。
首先，说明电力用半导体装置1的外观。
如图1所示，电力用半导体装置1在基底板4从下表面侧露出的状态下整体被封装2(插件壳体21和盖22)覆盖，在封装2(构成封装2的插件壳体21)中，形成有用于将散热用的散热器安装到基底板4的安装孔2h。另一方面，在电力用半导体装置1的上表面部中，为了确保与外部(被连接设备)的电连接，以从封装2突出的方式配置有作为端子的多个压合端子3。
接下来，说明电力用半导体装置1的内部构造。
如图2所示，在电力用半导体装置1中，在封装2内设置了电路基板5，电路基板5在陶瓷基材51的电路面(在图中上侧)侧形成有由铜构成的多个图案52。在电路基板5的散热面(图中下侧)，通过焊锡8接合铜制的基底板4，对电路面的图案52中的一个图案52，用焊锡8接合有作为半导体材料使用硅的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)61和FwDi(Free-WheelingDiode：整流二极管)62(总称为电力用半导体元件6)。对IGBT61、FwDi62的上部电极引线键合有多根直径200～400μm的铝的引线7，并连接到其他图案52上、压合端子3的形成在封装2内的部分的引线键合部35。另外，插件壳体21的内部被硅胶23密封，通过用盖22覆盖开放的上部而封装化。
在这样构成的电力用半导体装置1中，如图1(a)所示，从封装2的上表面突出的压合端子3配置于与向被连接设备的插入方向垂直的面中的规定位置。进而，如在后述的制造法中说明的那样，成为配置沿着端子的宽度方向排列为直线状的结构那样的方式。另外，在向被连接设备组装时，如图3所示，将压合端子3中的作为与外部的接点的压合部32插入到作为被连接设备(在图中印刷基板9)侧的接点的通孔9h。通孔9h的内壁由与通过镀铜而形成在印刷基板9的电路面的多个图案92电连接的导体覆盖，通过与插入的压合部32接触，确保与电力用半导体装置1的电连接(导通)。
接下来，说明用作端子的压合端子3的结构。
如图4所示，在压合端子3的一端，例如，形成有成为插入上述印刷基板9而与通孔9h导通的接点的压合部32，在另一端形成有用于与电力用半导体装置1内的图案52或者电力用半导体元件6等电路部件进行引线键合的引线键合部35。另外，具有将压合部32和引线键合部35连接起来的躯体部33，在躯体部33中，引线键合部35侧的部分(插件部33u)和引线键合部35被埋入到电力用半导体装置1的封装2内，躯体部33的其余部分(露出部33e)以使其离开封装2的方式支承压合部32。在压合部32以及露出部33e的表面，实施通常使用于电气接点处的镍基镀锡，实施光泽镀镍，以使得能够对引线键合部35进行铝引线键合。
作为压合端子3的尺寸，如图5所示，躯体部33的宽度Wm为3mm，板厚t为1mm，压合部32的最大宽度Wp为2.1mm。压合部32为了确保与通孔9h内壁的接触，以具有弹簧性的方式成为针眼形状。即，成为在从作为端子压入方向的前端的尖细状的前端向与压入方向以及板厚方向垂直的方向(＝宽度方向)分支而伸出的一对分支部之间形成有开口的双支承梁构造，分支部各自的宽度Wb为0.7mm。
另外，压合部32的剖面形状追随通孔9h内壁的形状(圆形)，在四角实施了R加工(R0.3)以使接触面积变大。另外，关于印刷基板9的通孔9h的规格，镀覆厚度为25～50μm，成品直径为内径2.0mm，比压合部32的最大宽度Wp(2.1mm)稍小。
此处，在压合端子3的躯体部33的从封装2露出的部分(露出部33e、或者露出部33e与压合部32的边界部分)，形成有从宽度方向的两侧凹陷了的变细部36。用于形成变细部36的从两侧开始的凹陷形状左右对称，开口长度(在图中为高度)Hc以及深度相同。使用在本实施方式1的电力用半导体装置1中的压合端子3的变细部36为开口长度Hc1mm、深度1.2mm，为了防止局部的应力集中，对前端实施了R0.5的加工。由此，变细部36的(剩余厚度)宽度Wc成为比分支部的宽度Wb(0.7mm)窄的0.6mm(Wm-1.2mm×2)。
此处，说明具有上述的压合端子3的电力用半导体装置1的制造流程。
压合端子3由厚度1mm的金属板材制作，通过使用了多个级进模的加压加工，如图6(a)所示，作为压合端子3的基础的端子组件3P由通过连杆38连结的框架30形成。关于框架30，在连结了各端子组件3P的状态下，在与压合部32以及露出部33e对应的区域A32中，实施厚度几μm左右的下层镀镍以及上层镀锡，在与引线键合部35对应的区域A35中，实施光泽镀镍。之后，如图6(b)所示，为了形成引线键合焊盘(引线键合部35)，在用连杆38连结(一体化)了的状态下，在LB部分进行折弯加工。
之后，在规定数量的端子组件3P通过连杆38连结了的状态下将框架30插入到插件模，通过射出成型，以使压合部32以及引线键合部35露出的方式，成型埋入了框架30的插件壳体21。另外，此时，通过用连杆38连结(一体化)各端子组件3P，向插件模的插入变得容易。然后，在射出成型之后，分离连杆38，完成在规定位置排列了压合端子3的插件壳体21。
然后，用粘接剂粘接锡焊有电力用半导体元件6等的基底板4和插件壳体21，将电力用半导体元件6、图案52等电路部件与压合端子3的引线键合部35通过引线键合连接起来。最后，用硅胶23对电路面进行密封，粘接盖22并封装化，从而完成电力用半导体装置1。
接下来，说明动作。
如在图3中说明的那样，电力用半导体装置1被安装到设置有与压合端子3对应的接点的印刷基板9那样的设备而使用。此处，电力用半导体装置1和印刷基板9在使用中暴露于温度变化、振动等苛刻的环境。由于使用中的温度变化，电力用半导体装置1在被暴露于这些环境时，由于印刷基板9的线膨胀系数(约13ppm/K)和电力用半导体装置的线膨胀系数(封装2的线膨胀系数：约5ppm/K)的差异，在电力用半导体装置1的压合端子3的排列与印刷基板9的接点的排列之间反复产生变位。
此时，在以往的例如专利文献1记载的电力用半导体装置那样的情况下，端子所使用的铜圆筒需要根据电流密度而使直径变粗。随着变粗，刚性变高，所以如果产生变位，则对印刷基板9的接点或者电力用半导体装置1反复施加负荷。因此，难以应用于更大的电力用半导体装置，难以应用于更严酷的环境。
但是，在本实施方式1的电力用半导体装置1中，在压合端子3的将压合部32和插件部33u连接起来的躯体部33中的从封装2露出的部分(露出部33e)，形成有具有比压合部32的分支部的宽度Wb更窄的宽度Wc的变细部36。因此，即使产生这样的反复变位，变细部36也优先地变形，压合部32以变细部36为中心而在端子的宽度方向上左右移动，所以能够抑制对接点或者电力用半导体装置1施加的负荷。即，能够提供可靠性高的电力用半导体装置1。
另一方面，如在图5中说明的那样，压合连接是如下技术：压入比印刷基板9的通孔9h的直径稍宽的压合端子3，在压合部32与通孔9h之间发生机械性的接触力，将两者电连接起来。因此，在通孔9h与压合端子3之间产生相对位置偏移的情况下，在形成压合部32的分支部中，在插入开始时仅单方抵接到通孔9h的内壁而产生塑性变形，弹簧性损失而接触力难以发挥作用。因此，作为被连接设备的接点的印刷基板9的通孔9h的配置要求高的位置精度。
但是，在本实施方式1的电力用半导体装置1中，即使在通孔9h和压合端子3的相对位置偏移变大的情况下，变细部36变形而吸收相对位置偏移，所以能够抑制在压合部32中产生过度的塑性变形。其结果，易于向印刷基板9组装电力用半导体装置1。
另外，在相对于与插入方向垂直的方向的应力，变细部36的刚性比压合部32的刚性小的情况下，能够得到上述效果。具体而言，在变细部36的宽度Wc比作为压合部32的代表宽度的分支部的单侧的宽度Wb小的情况下，能够得到上述效果。即，在变细部36的宽度Wc比构成压合部32的分支部的单侧的宽度Wb宽的情况下，如果在印刷基板9与压合部32之间产生位置偏移，则在变细部36发生塑性变形之前，压合部32大幅地塑性变形。因为压合部32中的弹簧性损失，从而接点无法确保规定的电气特性的缘故。
实施方式1中的变形例.
另外，在本实施方式中，说明了作为端子而使用了上述效果显著的压合端子3的情况，但不限于此。例如，即使在使用了图7所示那样的焊锡用接点32V形成为锡焊用的平板状的引脚端子3V的情况下，只要实现变细部36的刚性比焊锡用接点32V的刚性小的方式即可。
即，在引脚端子3V的从封装2露出的部分中的直至达到焊锡用接点32V的部分(露出部33e、或者露出部33e(躯体部33)与焊锡用接点32V的边界部分)，设置具有比焊锡用接点32V的代表宽度(此处为单纯的平板部分的宽度)窄的宽度Wc的变细部36。由此，发挥以下那样的效果。
在锡焊用的引脚端子3V的情况下，因为使用电力用半导体装置1时的温度变化，由于电力用半导体装置1和印刷基板9的线膨胀系数差，有时在锡焊部发生裂纹，但凹陷部36吸收线膨胀系数差所致的应力，所以对接点部分、电力用半导体装置1内部施加的应力被降低，可靠性变高。另外，引脚端子3V有时通过烙铁被锡焊到印刷基板9，此时，针对来自电烙铁的热输入，热量逃向电力用半导体装置1侧，所以必须延长热输入时间。针对该课题，变细部36防止热逃脱，所以能够缩短热输入时间。
在如压合端子3、引脚端子3V那样能够用板材形成的端子的情况下，变细部36能够通过穿孔加工成型，能够在成型作为端子的基础的穿孔图案(在本实施方式中框架30)的同时进行加工。因此，几乎不会产生用于形成变细部36的成本上升。
另外，端子的材料也可以是铜系的材料，特别优选电气电阻率接近无氧铜。另外，在如压合端子3那样需要适合的推斥力的情况下，优选为具有高的刚性的弹簧性高的材料。作为满足这些特性的材料，存在铜-锌系合金(导电率80％、弹性率140GPa)。
另外，在本实施方式中，以用硅胶23密封的插件壳体类型的电力用半导体装置1为例子进行了说明，但即使在整体被模具树脂覆盖了的传递模型的电力用半导体装置中，也能够发挥同样的效果。
另外，端子(压合端子3)以及通孔9h的尺寸也可以与上述记载不同，端子与被连接设备侧的接点的连接方法也可以是其他方式。其中，至少变细部36的宽度Wc比端子的代表宽度(在本实施方式中为压合部32的分支部的单侧的宽度Wb、引脚端子3V的宽度)窄即可。
另外，配置于封装2内的一侧的端部无需一定是引线键合部35，也可以是压合形状、引脚端子形状。在该情况下，通过如露出部33e那样，在未被封装2支承的部分形成上述变细部36，发挥同样的效果。
如以上那样，根据本发明的实施方式1的电力用半导体装置1，具备：框体(封装2)；电路基板5，设置于框体(封装2)内，形成有包括电力用半导体元件6的电路；以及多个端子(压合端子3或者引脚端子3V)，具有：内部端子部(引线键合部35)，在框体(封装2)内与电路电连接；外部端子部(压合部32或者焊锡用接点32V)，用于与被连接设备(例如印刷基板9)电连接；和躯体部33，与内部端子部(引线键合部35)连接的一端(插件部33u)在框体(封装2)内被固定，在另一端(露出部33e)以使其离开框体(封装2)的方式支承外部端子部(压合部32或者焊锡用接点32V)，多个端子(压合端子3或者引脚端子3V)分别构成为在躯体部33中的从框体露出的部分(露出部33e)，形成有具有比外部端子部(压合部32或者焊锡用接点32V)的刚性低的刚性的变细部36，所以即使产生了温度变化所致的变位、配置误差等，变细部36也优先地变形，压合部32或者焊锡用接点32V以变细部36为中心在端子的宽度方向上左右移动，所以能够抑制对接点或者电力用半导体装置1施加的负荷。即，能够提供可靠性高的电力用半导体装置1。
特别是，端子(压合端子3)分别由长尺状的板材形成，并且外部端子部(压合部32)形成为在板材的宽度方向分支的各个部分隔开间隔而对置的双支承梁构造，构成为变细部36的宽度Wc比外部端子部(压合部32)的分支的部分各自的宽度Wb窄，所以变细部36变形而吸收相对位置偏移，所以能够抑制在压合部32中产生过度的塑性变形。其结果，接点中的电连接良好，易于向印刷基板9组装电力用半导体装置1。
实施方式2.
在本实施方式2的电力用半导体装置中，相对在实施方式1中说明过的电力用半导体装置，将端子的变细部的一部分埋入到壳体内，并且从变细部扭转上部。图8是说明本实施方式2的电力用半导体装置的结构的图，图8(a)是为了说明端子的状态而使壳体部分透视了的部分侧视图，图8(b)是用于说明邻接的端子间的状态的图，是从图8(a)的视点C观察时的部分俯视图。关于其他的作为电力用半导体装置的基本的结构，与实施方式1的电力用半导体装置相同，所以省略说明。
如图8所示，在作为端子的压合端子3中形成了与实施方式1同样的变细部36，但在本实施方式2中，变细部36的一部分架在埋入于封装2内的插件部33u上。另外，以变细部36(严密而言为变细的中心附近)为边界，以宽度方向以及厚度方向的中心为轴，将压合部32侧扭转(旋转)45度，相对插件部33u即相对排列方向倾斜。
另外，该构造能够通过在实施方式1中说明过的插件壳体21的射出成型后，对从插件壳体21露出的部分进行弯曲加工来实现。例如，其原因为，在模具结构上，难以在射出成型中使用对各端子组件3P实施了扭转方向的加工的框架30。
接下来，说明设为这样的结构的理由。
关于压合端子3那样的板材的端子，宽度方向的尺寸(同Wm)比厚度方向的尺寸(例如图5的t)大。因此，如果想要在排列压合端子3并且保持邻接的压合端子3的间隔的状态下使间距变窄，则极端而言在板厚方向上排列各压合端子3即可。
但是，实际上，为了确保例如引线键合中的工作空间，以在板材的厚度方向上不重叠的方式，在与面平行的方向上排列各压合端子3。另外，在上述框架30内在连结了各端子组件3P的状态下进行插件成型，所以必然地，各压合端子3沿着宽度方向排列成一列。
因此，在本实施方式2中，在插件成型之后，针对从封装2露出的部分，相对排列方向使面倾斜。通过设为本构造，如图8(b)所示，能够在将从封装2露出的部分中的相邻的压合端子3的间隔Dp保持为规定以上的同时，缩减排列间距。此时，插件部33u的间隔Du变短，但封装2是绝缘材料，所以可以是比露出部分所要求的空间距离更短的空间距离。此时，变细部36的一部分埋入到封装2内，所以不施加扭转而端子的宽度方向和排列方向一致，并且从封装2露出的部分仅为具有比压合端子3自身的宽度Wm窄的宽度的部分(间隔＝Dc)。即，通过从封装2露出的部分确保的空间距离为Dc或者Dp中的短的一方。
因此，能够在保持窄间距的同时，增大压合端子3间的空间距离，能够提供小型且高耐压的电力用半导体装置。另外，通过经由变细部36进行弯曲加工，具有抑制在插件壳体21的树脂部中产生过度的应力的效果。另外，关于倾斜，不限于45度，以例如比0度大且90度以下的角度适当设定即可，但优选为设为Dp≥Dc的角度。
如以上那样，根据本实施方式2的电力用半导体装置1，构成为端子(压合端子3或者引脚端子3V)分别由长尺状的板材形成，并且沿着躯体部33的在框体(封装2)内固定的部分(插件部33u)的板材的宽度方向配置，从框体(封装2)露出的部分(露出部33e)中的、比变细部36更靠前端(压合部32或者焊锡用接点32V侧)的部分相对宽度方向倾斜，所以能够在保持窄间距的同时，增大端子(压合端子3或者引脚端子3V)间的空间距离，能够提供小型且高耐压的电力用半导体装置。
特别是，端子(压合端子3或者引脚端子3V)的每一个构成为变细部36的一部分被埋入到框体(封装2)内，所以能够可靠地确保未由绝缘材料包围的部分的空间距离。
另外，在实施方式1、2中，说明了在作为开关元件(晶体管：IGBT61)、整流元件(二极管：FwDi62)发挥功能的电力用半导体元件6中，将硅用作半导体材料的例子。但是，在使用了带隙比硅大的能够形成所谓宽带隙半导体的碳化硅、氮化镓系材料或者金刚石时，如以下所述，能够进一步发挥本发明的效果。
即，通过使用应用了碳化硅、氮化镓系材料这样的宽带隙半导体材料的电力用半导体元件，电力用半导体装置1整体的温度变得更高温，与印刷基板9那样的被连接设备的变位变大，所以利用变细部36得到的应力缓和效果变得显著。
另外，在搭载了宽带隙半导体材料的电力用半导体元件的电力用半导体装置中，端子也成为高温，所以在端子与被连接设备的接点是焊锡接合的情况下，焊锡接合可靠性有时降低。另外，由于电力用半导体装置的高电流密度化，在端子中流过的电流也成为大电流，接点部分中的发热量也增大，焊锡接合可靠性有时降低。在该情况下，通过采用压合端子3这样的无需焊锡接合的端子，能够使电力用半导体元件在比焊锡的熔点更高的温度下动作。
另外，压合部32相比于锡焊(例如引脚端子3V的焊锡用接点32V)，电极的连接面积更小，所以压合部32与通孔9h间的热电阻变大。因此，如果作为端子使用压合端子3，则能够抑制从电力用半导体装置1向印刷基板9的热传导，电力用半导体元件6的热量难以传递到被连接设备(印刷基板9)侧。即，即使电力用半导体装置1的温度成为高温，被连接设备的温度也不易上升，被连接设备的可靠性变高。
实施方式3.
在本实施方式3中，说明将在上述实施方式1以及2中说明过的电力用半导体装置与印刷基板连接起来的方法(设备的安装方法)。另外，说明在连接时起因于由于变细部的构造而产生的压合端子的动作。图9(a)和(b)是用于说明本实施方式3的设备的安装方法的图，分别是示出电力用半导体装置与印刷基板的安装方法中的每个工序的状态的剖面图，切断位置与图2相同。
另外，本实施方式3的设备的安装方法是充分利用了使用实施方式1以及2中说明过的压合端子3的电力用半导体装置1的特征的安装方法。即，以如下结构为前提：压合端子3的躯体部33以在宽度方向的中心留有材料的方式，在长度方向的相同的位置，从宽度方向的两端形成有变细部36。因此，关于其他结构，与在实施方式1或者2中说明过的结构相同，所以省略说明。另外，关于电力用半导体装置自身，示出了实施方式1中说明过的图1～图6中示出的方式的例子，但当然还能够应用实施方式2中说明过的图8中示出的方式的例子。
如图9(a)所示，在将印刷基板9安装到电力用半导体装置1的情况下，以使作为外部端子的压合端子3朝上的方式，将电力用半导体装置1搭载到设置在未图示的加压机的下模中的下夹具201的规定位置。此时，由例如设置在下夹具201中的销201p和安装孔2h等，对电力用半导体装置1进行定位。然后，使压合端子3(的排列)和通孔9h(的排列)的位置对齐，在压合端子3的上表面临时安装印刷基板9。
接下来，使设置在未图示的加压机的上模中的上夹具202朝向下夹具201移动。此时，在上夹具202中，如图9(b)所示，在与通孔9h对应的部分设置有空隙202h。因此，即使成为压合端子3的前端通过通孔9h而从印刷基板9突出了的状态，也不会接触到上夹具202的按压面，所以能够将印刷基板9按下(加压)至所需的位置。由此，能够将各压合端子3的压合部32插入至通孔9h的规定位置，完成电力用半导体装置1与印刷基板9的安装。
在这样的安装方法中，如果仅从躯体部的单侧形成变细部，则仅能够向存在变细部的方向弯曲，根据端子和通孔的位置偏移方向，难以进行追踪。进而，如果直至不存在中心轴的材料的状态形成从单侧开始的变细部，则仅在上下方向(插入方向)上施加力，将向有变细部的方向倾斜。在该情况下，例如如专利文献2记载的压合端子那样，如果不个别地支承压合部自身，则针对通孔的插入变得困难。另外，关于电力用半导体装置，端子数多，进而，端子配置也有多种，制作支承或者按压多个端子那样的夹具是极其困难的。另外，例如，在专利文献2公开的弯曲部那样的构造中，形成细长的电流路径，电气电阻变大，所以不适合于大电流通电。
但是，在本实施方式的安装方法中，以压合端子3的躯体部33以在宽度方向的中心留有材料的方式，从宽度方向的两端形成有变细部36为前提条件。因此，在向通孔9h插入时，仅对压合端子3施加上下方向的力，变细部36不会压曲形变，电流路径变细的部分也收到限制。另一方面，变细部36针对作为与插入方向垂直的方向的宽度方向，相对左右都能够容易地变形，所以确保了针对位置偏移的追随性。由此，能够将电力用半导体装置1生产性良好地正常地安装到印刷基板9。
另外，关于上述前提条件，根据实施方式1以及2的压合端子3的特征，躯体部33以在宽度方向的中心留有材料的方式，在长度方向的相同的位置，从宽度方向的两端形成了变细部36。但是，作为得到上述效果的条件，在长度方向上的相同的位置，从与长度方向垂直的方向的两侧以留下中心的方式变细就足够了。更严密而言，以使连接压合部32和露出部33e的根基的中心线(躯体部33的中心轴)、即插入方向的中心轴的两侧留有厚度的方式，形成变细部即可。此时，例如无需一定是左右对称，并且，例如也可以是从厚度方向上的两侧变细那样的方式。
进而，在本实施方式3中，说明适合于上述安装方法的端子形状的变形例。图10～图12是用于说明本实施方式3的变形例的电力用半导体装置的结构的图，图10是用于说明电力用半导体装置中的压合端子的状态的使一部分透视了的部分侧视图，图11是用于说明压合端子的结构的主视图和侧视图，图12是示出在对电力用半导体装置安装印刷基板时的、端子的向通孔的每个插入深度的端子的变形状态的示意图。
如图10所示，使用于本变形例的电力用半导体装置1的压合端子3在露出部33e的长度方向(插入方向)的不同的位置(2个部位)形成了变细部36-1、36-2。各变细部36-1和36-2当然满足在中心轴的两侧留有厚度这样的上述条件。进而，如图11所示，将2个变细部36-1和36-2形成为离压合部32远的一方的变细部36-2的宽度Wc2比接近的一方的变细部(36-1)的宽度Wc1宽。另外，形成为相比于长度方向上的压合部32的中心位置Pp与变细部36-1(中心位置Pc1)的距离Lpc，变细部36-1与变细部36-2(中心位置Pc2)的距离Lcc更长。
接下来，使用图12，说明通过上述安装方法安装使用了本变形例的压合端子3的电力用半导体装置1与印刷基板9的情况的动作。另外，在图中，示出了多个压合端子3中的一部分的压合端子3的位置相对印刷基板9的通孔9h偏移时的、插入产生位置偏移的压合端子3时的动作。此时，为了简洁地示出变形的状态，抽出通孔9h的位置、压合部32的中心Pp和方向、接近压合部32的一方的变细部36-1(中心位置Pc1)、以及远的一方的变细部36-2(中心位置Pc2)而示出。
如图12(a)所示，压合端子3的中心轴Xp和通孔9h的中心轴Xh在与插入方向垂直的方向上平行地偏移，在该状态下使通孔9h朝向压合端子3降下。于是，如图12(b)所示，压合部32被引导到通孔9h，朝向通孔9h的轴倾斜。此时，越远离压合部32的中心Pp，转矩越大，所以离压合部32最远的变细部36-2首先折弯。
进而，如果使印刷基板9降下，则如图12(c)所示，压合部32侵入到通孔9h内，从而沿着通孔9h的内壁矫正倾斜。此时，使变细部36-1的宽度Wc1比变细部36-2的宽度Wc-2更窄，所以变细部36-1能够容易地变形，能够使压合部32的朝向和通孔9h的朝向一致。
如以上那样，根据本实施方式3的变形例的电力用半导体装置1，在长度方向的不同的位置设置了2个部位的变细部36-1、36-2，所以能够对应于位置偏移，并且能够使压合部32的倾斜沿着通孔9h。
进而，使接近压合部32的一方的变细部36-1的宽度Wc1比远离的一方的变细部36-2的宽度Wc2更窄，所以能够容易地修正插入后半程的压合部32的倾斜。
另外，相比于压合部32(中心位置Pp)与变细部36-1的距离Lpc，变细部36-1与变细部36-2的距离Lcc更长，所以在插入初始时，能够以容易将压合部32导入到通孔9h的方式倾斜。
实施方式4.
本实施方式4的电力用半导体装置具备在上述各实施方式中说明的压合端子，但与封装的位置关系不同。图13是用于说明本发明的实施方式4的电力用半导体装置的图，是与实施方式2中的图2对应的剖面图，并且是使内置的印刷基板部分透视了的图。
本实施方式4的电力用半导体装置是组装了功率器件的驱动电路、自保护功能电路的、通常被称为智能功率模块的装置。如图13所示，智能功率模块在电力用半导体装置1V的封装2V的内部，收纳有组装了驱动电路等的控制基板9I。即，在比封装2V的上表面更深的位置配置控制基板9I。
此处，说明对在电力用半导体装置1V的封装2V的内部空间2Vs内露出的压合端子3安装控制基板9I的方法。在该情况下，如实施方式3的安装方法中说明的那样，成为在各压合端子3的前端临时插入了控制基板9I的通孔9h的状态。然后，对电力用半导体装置1V的底面(基底板侧)与控制基板9I的上表面间加压而将各压合端子3一次插入到通孔9h内，完成插入。
此时，压合端子3的露出部分位于电力用半导体装置1V的内部空间2Vs内，所以不可能用夹具夹持压合端子的被按压面而插入，例如如专利文献2那样。因此，在躯体部的中心轴有不存在材料那样的部位(弯曲部)的压合端子的情况下，弯曲部压曲形变，压合端子成为未插入的状态。进而，在剩余厚度偏向中心轴的单侧的情况下，变形方向受到限制，仅能够对应于一个方向的位置偏移。
但是，如上所述，在躯体部33中，以在插入方向的中心轴的两侧留有厚度的方式形成了变细36，所以躯体部33不会压曲形变。由此，即使在如本实施方式4那样在内部空间2Vs内进行安装的情况下，也无需支承各个压合端子3的躯体部33，就能够插入到通孔9h。因为无需支承躯体部33，所以不仅能够简化夹具结构、能够削减夹具费用，而且还能够提高生产性。即，在框体的内部(内部空间2Vs)排列有压合部32的情况下，更显著地呈现出利用满足上述条件的利用压合端子3获得的效果。

Claims (11)

1.一种电力用半导体装置，其特征在于，具备：
框体；
电路基板，设置于所述框体内，形成有包括电力用半导体元件的电路；以及
多个压合端子，具有：内部端子部，在所述框体内与所述电路电连接；压合部，用于与被连接设备电连接；和躯体部，与所述内部端子部相连的一端在所述框体内被固定，在另一端将所述压合部以离开所述框体的方式支承，
所述多个压合端子的每一个由板材形成，所述多个压合端子的每一个在所述躯体部中的从所述框体露出的部分，以留下连结具备所述板材的宽度方向上分支出的部分的所述压合部和从所述框体露出的部分的根基部分的中心线的部分的方式，形成有从垂直于所述中心线的方向的所述板材的宽度方向的两侧凹陷的变细部。
2.根据权利要求1所述的电力用半导体装置，其特征在于，
所述多个压合端子分别形成为所述压合部在所述宽度方向上分支出的各个部分隔开间隔而对置的双支承梁构造，
所述变细部的宽度比所述压合部的分支出的各个部分的宽度窄。
3.根据权利要求1所述的电力用半导体装置，其特征在于，
所述多个压合端子分别沿着所述躯体部的在所述框体内被固定的部分的所述板材的宽度方向配置，
从所述框体露出的部分中的比所述变细部靠前端的部分相对所述宽度方向倾斜。
4.根据权利要求2所述的电力用半导体装置，其特征在于，
所述多个压合端子分别沿着所述躯体部的在所述框体内被固定的部分的所述板材的宽度方向配置，
从所述框体露出的部分中的比所述变细部靠前端的部分相对所述宽度方向倾斜。
5.根据权利要求3所述的电力用半导体装置，其特征在于，
所述多个压合端子的每一个的所述变细部的一部分埋入于所述框体内。
6.根据权利要求4所述的电力用半导体装置，其特征在于，
所述多个压合端子的每一个的所述变细部的一部分埋入于所述框体内。
7.根据权利要求1所述的电力用半导体装置，其特征在于，
在所述多个压合端子的每一个中，在沿着所述中心线的不同的位置形成有多个所述变细部。
8.根据权利要求7所述的电力用半导体装置，其特征在于，
在所形成的多个所述变细部中，远离所述压合部的一方的变细部的宽度比接近所述压合部的一方的变细部的宽度宽。
9.根据权利要求1所述的电力用半导体装置，其特征在于，
在所述框体的内部空间排列有所述多个压合端子各自的所述压合部。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的电力用半导体装置，其特征在于，
所述电力用半导体元件由宽带隙半导体材料形成。
11.根据权利要求10所述的电力用半导体装置，其特征在于，
所述宽带隙半导体材料是碳化硅、氮化镓系材料以及金刚石中的任意一个。
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