CN106133903A - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

半导体装置的控制端子(14)具有凹部(14c)。树脂壳体(15)具备与控制端子(14)的凹部(14c)卡合并固定的固定部件(152)。固定部件(152)包括：树脂块部(154)，其具有与凹部(14c)卡合的台阶部；螺母收容部(153)；以及梁部(155)，其将树脂块部(154)与螺母收容部(153)连结为一体。可安装固定部件(152)的树脂壳体主体(151)具备能够供树脂块部(154)插入的中空部。固定部件(152)的螺母收容部(153)和树脂块部(154)能够从一个方向安装到树脂壳体主体(151)上。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置。
背景技术
对于现有的半导体装置，在图12(a)中以俯视图、在图12(b)中以截面图的形式示出专利文献1中记载的功率半导体模块。图12所示的功率半导体模块100中，其层叠基板12被固定在散热基座11之上。层叠基板12是由金属板、绝缘板和电路板层叠而成的基板。层叠基板12的电路板，通过焊料等接合材料、直接接合而电接合且机械接合主端子13的下端，而且，通过焊料等接合材料、直接接合而电接合且机械接合控制端子140的下端。设置树脂壳体500使其覆盖层叠基板12，通过粘接剂将树脂壳体500固定于散热基座11上。
在图12(c)中示出主端子13的上端附近的主要部分放大图。主端子13的上端由上表面部13a和与该上表面部的两端连接的2个侧面部13b而形成为U字形状。主端子13的上端通过树脂壳体500的开口向外侧突出。在主端子13的2个侧面部13b之间插入有供螺母埋入的树脂体形式的螺母套510(Nut Glove)。
在图12(d)中示出控制端子140的上端附近的放大图。控制端子140具有隔开间隔而形成的第一突起140a与第二突起140b。在该第一突起140a与第二突起140b之间形成有凹部140c。
在树脂壳体500的、用于控制端子140的开口中，插入有树脂块520，该树脂块520具有嵌合于该控制端子140的凹部140c的、呈凸形状的台阶部。凹部140c卡合于树脂块520的前端部。由此，控制端子140精度良好地被定位在水平方向上，另外，抑制因来自外部的负载而导致的上下方向的移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2012/071440号
发明内容
技术问题
在专利文献1中记载的半导体装置中，安装于树脂壳体的螺母套的插入方向与树脂块的插入方向不同。因此，在制造半导体装置时，需要额外进行将螺母套安装于树脂壳体的工序和安装树脂块的工序，安装作业需要花费时间和精力。
本发明有利地解决了上述问题，目的在于提供在制造以功率半导体模块为例的半导体装置时，能够减少安装作业所需的时间和精力的半导体装置。
技术方案
本发明的半导体装置具备：主端子和控制端子，所述主端子和所述控制端子分别接合于层叠基板；以及树脂壳体，其具有供上述控制端子穿过的开口，并覆盖上述层叠基板。上述控制端子在上述层叠基板与上述树脂壳体的开口之间的部位具有凹部。上述树脂壳体具有固定部件和能够安装上述固定部件的树脂壳体主体。固定部件包括：树脂块部，其具有与上述控制端子的凹部卡合的凸形状的台阶部；螺母收容部，其用于埋入与上述主端子对位的螺母；以及梁部，其将上述树脂块部与上述螺母收容部连结为一体。上述树脂壳体主体具备能够供上述树脂块部插入的中空部，可以从一个方向安装上述螺母收容部和上述树脂块部。
发明效果
根据本发明的半导体装置，在制造半导体装置时，能够减少安装作业所需的时间和精力。
附图说明
图1是发明的实施方式1的功率半导体模块的说明图。
图2是固定部件的说明图。
图3是树脂块部的前端部的放大图。
图4是树脂壳体主体的侧视图。
图5是变形例的固定部件的说明图。
图6是本发明的实施方式2的固定部件的说明图。
图7是树脂壳体主体的侧视图。
图8是本发明的实施方式3的树脂壳体主体和固定部件的部分放大截面图。
图9是本发明的实施方式4的固定部件的俯视图。
图10是本发明的实施方式4的树脂壳体主体的侧视图。
图11是变形例的树脂壳体主体的侧视图。
图12是现有的功率半导体模块的说明图。
符号说明
10：功率半导体模块
12：层叠基板
13：主端子
14：控制端子
14c：凹部
15：树脂壳体
15b：开口
151，251，351：树脂壳体主体
151b，251b：中空部
251ba：槽
351f：挡块
152，252，452：固定部件
153，453：螺母收容部
453a：锥部
154，254，354：树脂块部
254e：突起
354f：突起
154c、154d：突起
155：梁部
156：螺母
具体实施方式
以下，参照附图具体说明本发明的半导体装置的实施方式。应予说明，在以下的说明中，“之上”、“之下”表示附图中的纸面的上、下的位置关系，不意味着实际的使用状态中的上、下的位置关系。
(实施方式1)
图1是作为本发明的半导体装置的一个实施方式的功率半导体模块10的说明图。在图1中，图1(a)是功率半导体模块10的俯视图，图1(b)是沿图1(a)的B-B线观察的截面图。功率半导体模块10具备散热基座11、层叠基板12、主端子13、控制端子14和树脂壳体15。
在散热基座11之上固定有层叠基板12。层叠基板12是由金属板、绝缘板和电路板层叠而成的板，将该金属板与散热基座11对置，并利用未图示的接合材料，例如焊料进行固定。层叠基板12的电路板上选择性地形成有规定的电气电路的图案。在层叠基板12的电路板之上，利用接合材料电接合且机械接合有未图示的功率半导体晶片。另外，功率半导体晶片通过未图示的配线部件与层叠基板12的电路板、主端子13、控制端子14电连接。在图1中，由于功率半导体晶片、配线部件并不是本发明的特征性部分，所以省略了图示。层叠基板12的电路板，通过焊料等接合材料、直接接合而电接合且机械接合主端子13的下端，而且，通过焊料等接合材料、直接接合而电接合且机械接合控制端子14的下端。
树脂壳体15以覆盖层叠基板12的方式被设置，且通过粘接剂固定于散热基座11上。树脂壳体15由树脂壳体主体151和安装于该树脂壳体主体151上的固定部件152构成。树脂壳体15具有使主端子13的上端向外侧突出的开口15a、使控制端子14的上端向外侧突出(贯穿)的开口15b和螺纹孔15c。在图示的例子中，主端子13为3个，控制端子14为4个。
在图1(c)中示出主端子13的上端附近的主要部分放大图。主端子13的上端由上表面部13a和与该上表面部13a的两端连接的2个侧面部13b而形成为U字形状。主端子13的上端通过树脂壳体15的开口而向外侧突出。在上表面部13a形成有螺孔13c。在主端子13的2个侧面部13b之间插入有构成树脂壳体15的固定部件152的螺母收容部153。
在图1(d)中示出控制端子14的上端附近的放大图。控制端子14在层叠基板12与树脂壳体15的开口15b之间的部位具有隔开间隔而形成的第一突起14a和第二突起14b。在该第一突起14a与第二突起14b之间形成有凹部14c。凹部14c与树脂壳体15的固定部件152的树脂块部154的前端部卡合。由此，控制端子14精度良好地被定位于水平方向，即，与散热基座11的正面的面内侧向平行的方向，而且能抑制因来自外部的负载而导致的上下方向的移动。
在图2(a)中示出具备螺母收容部153和树脂块部154的固定部件152的俯视图。另外，在图2(b)中示出固定部件152的侧视图。固定部件152具有通过梁部155连接螺母收容部153与两根树脂块部154的形状，所述两根树脂块部154被分别设置于螺母收容部153的两侧。梁部155在固定部件152的长度方向的一侧的端部侧连结螺母收容部153与两根树脂块部154。螺母收容部153与树脂块部154分别具有细长的棒(箱)状的形状。螺母收容部153的长度方向与树脂块部154的长度方向大致平行。由此，相对于树脂壳体主体15，能够单向地，具体而言从图1(a)和图2(a)中的纸面左侧方向朝向右侧方向安装固定部件152。
螺母收容部153是用于埋入将外部配线与主端子13连接的螺母156的树脂体，在本实施方式中，与3个主端子13对应的3个螺母156是以与主端子13的间隔相同的间隔直线状排列的。螺母收容部153的各螺母156与各主端子13对齐。主端子13与外部配线的连接是通过将未图示的螺栓或螺钉穿过主端子13的螺孔13c中且螺纹连接到螺母收容部153的螺母156来进行的。
在图3中示出树脂块部154的前端部的放大图。图3(a)是树脂块部154的前端部的顶视图(top view)，图3(b)是树脂块部154的前端部的仰视图，图3(c)是树脂块部154的前端部的侧视图。在树脂块部154的前端部形成有与树脂壳体卡合的槽154a。另外，在树脂块部154的两个侧面形成有与控制端子14的凹部14c卡合的具有凸形状的台阶部154b。另外，在两侧的侧面分别形成有各1个突起154c。另外，在树脂块部154的底面形成有突起154d。
通过在树脂块部154的前端部的两个侧面形成台阶部154b，能够使其与定位到各台阶部154b的控制端子14的凹部14c卡合。因此，能够用1个树脂块部154卡合并固定两根控制端子14。通过将形成于树脂块部154的前端部的侧面和底面的突起154c、154d与形成于树脂壳体主体151上的、树脂块部154用的凹陷的内表面的凹部卡合，从而固定树脂块部154。
图2所示的固定部件152的梁部155由树脂构成，所述梁部155连接于螺母收容部153与树脂块部154这两者。通过梁部155，螺母收容部153与树脂块部154成为一体。将梁部155安装于树脂壳体主体151上时，优选安装到不干扰主端子13且不干扰树脂壳体15的螺纹孔15c的位置。为此，在图1和图2所示出的本实施方式中，梁部155被设置于主端子13与螺纹孔15c之间的位置。通过模塑成型，能够将梁部155与螺母收容部153和树脂块部154一体成型。
在图4中示出树脂壳体主体151的侧视图。在树脂壳体主体151的侧面，形成有载置固定部件152的螺母收容部153的凹部151a、供树脂块部154插入的开口151b和安装梁部的槽151c。由此，固定部件152能够从一个方向安装插入到树脂壳体主体151。形成有从形成于树脂壳体主体151的一个侧面的、树脂块部154用的2个开口151b起沿着树脂壳体15的水平方向延伸的中空部，该中空部到达控制端子14。在该中空部中插入树脂块部154，固定控制端子14(参照图1(a)的俯视图)。因此，中空部具有能够插入树脂块部154的截面形状。另外，与2个树脂块部154对应的2个中空部的延伸方向相互大致平行。
通过使图2所示的树脂块部154的突起154c和154d与形成于树脂壳体主体151的上述中空部的内表面的凹部卡合，从而固定树脂壳体主体151与固定部件152。因此，能够在不使用粘接剂的情况下将树脂壳体主体151与固定部件152固定。但是，在本实施方式中，不排除通过粘接剂将树脂壳体主体151与固定部件152固定的情况。
在图2所示的固定部件152中，在两根树脂块部154的各自的前端部附近设有突起154c和154d。但是，即使是仅在两根树脂块部154中的任一方的前端设有突起154c和154d的情况下，也能够将树脂壳体主体151与固定部件152固定。
将本实施方式的变形例示于图5。对于在图5(a)中以俯视图、在图5(b)中以侧视图表示的固定部件157而言，在树脂块部158的后端部形成有用于固定到树脂壳体主体151的突起158a。通过该变形例可以明确，用于将固定部件卡合于树脂壳体主体的突起的位置可以是前端侧或后端侧。
在本实施方式的半导体装置中，螺母收容部153与树脂块部154通过梁部155形成为一体，从而能够从一个方向安装并固定于树脂壳体主体上。另外，能够将螺母收容部153与树脂块部154一次性固定。因此，在制造半导体装置时，能够减少安装作业的时间和精力。
(实施方式2)
使用图6、图7说明本发明的半导体装置的另一实施方式。本实施方式的功率半导体模块具有与图1中示出的功率半导体模块10基本同样的构成。因此，作为本实施方式的特征性构成，图6图示了构成脂壳体的本实施方式的固定部件252，图7图示了本实施方式的树脂壳体主体251。除此以外的构成与图1中示出的功率半导体模块10基本相同。应予说明，在图6和图7中，对与之前示出的实施方式相同的部件标注相同符号。因此，省略已经在之前的实施方式中说明的内容重复的说明。
图6和图7中示出的本实施方式的半导体装置中，固定部件252由螺母收容部153、树脂块部254和梁部155构成。树脂块部254在其上表面具有突起254e。在树脂壳体主体251的、供树脂块部254插入的中空部的内表面中，在上表面具备用于引导该树脂块部254的突起254e的槽。该槽在图6中被显现为开口251b的上侧的凹陷251ba。
两根树脂块部254通过梁部155接合。在从树脂壳体主体251的开口251b插入固定部件252的树脂块部254时，有时两根树脂块部254的延伸方向未必维持平行。即使在这种情况下，根据本实施方式，由于形成于树脂块部254的突起254e被中空部的槽所引导，所以可以抑制树脂块部254与中空部的内表面接触而发生卡住的现象，从而能够顺畅地插入该树脂块部254。
在图6和图7中示出的本实施方式中，突起254e形成于树脂块部254的上表面。但是，形成突起254e的位置不限于树脂块部254的上表面。另外，树脂块部254的长度方向上的突起254e的位置也没有特别限定。但是，从顺畅地引导树脂块部254的观点考虑，突起254e优选形成于树脂块部254的前端部附近。
此外，在图6和图7中，突起254e形成于两根树脂块部254的每一个上，但也可以仅形成于其中一根树脂块部254上。
(实施方式3)
使用图8说明本发明的另一实施方式。本实施方式的功率半导体模块具有与图1中示出的功率半导体模块10基本同样的构成。因此，作为本实施方式的特征性构成，图8示出构成树脂壳体的树脂壳体主体351的中空部和插入到该中空部的固定部件的树脂块354的前端部的部分放大截面图。除此以外的构成与图1中示出的功率半导体模块10基本相同。
在图8中，在树脂壳体主体351的中空部的内表面形成有挡块351f。另外，在树脂块354具有越过该挡块351f而与其卡合的突起354f。
在图1中示出的实施方式中，在树脂块部154的前端部形成有突起154c、154d，但在本实施方式中，突起354f不是形成在树脂块354的前端部，而是形成在前端部与后端部之间的位置上。通过该突起354f与上述挡块卡合，从而能够将固定部件的树脂块固定于树脂壳体主体。
根据本实施方式中可以明确，不考虑用于固定上述固定部件的树脂块的卡合手段的位置。
另外，作为本实施方式的变形例，在之前的实施方式中说明的、图6中示出的树脂块部254的突起254e，其在本实施方式中可以兼作为用于与中空部的挡块351f卡合的突起354f。
(实施方式4)
使用图9说明本发明的另一实施方式。本实施方式的功率半导体模块具有与图1中示出的功率半导体模块10基本同样的构成。因此，作为本实施方式的特征性构成，图9示出构成树脂壳体的固定部件452的俯视图。除此以外的构成与图1中示出的功率半导体模块10基本相同。
图9中示出的固定部件452中，螺母收容部453在其前端部具有锥部453a。通过在螺母收容部453的前端部具有锥部453a，能够使该螺母收容部453顺畅地插入到位于主端子13的上端的、形成U字形状的2个侧面部13b的之间位置。
在本实施方式中，如使用图6和图7进行说明的实施方式2那样，可以采用在树脂块部154的上表面形成突起，在供该树脂块部154插入的树脂壳体主体的中空部形成槽而引导该突起的构成。根据该构成，由于抑制树脂块部154与中空部的内表面接触而发生卡住的情况，所以能够更顺畅地将固定部件452插入到树脂壳体主体中。
作为本实施方式的另一例，在图10中示出构成树脂壳体的树脂壳体主体451的侧视图。在图10的树脂壳体主体451中，在供图9的固定部件452的树脂块部154插入的开口451b上形成有锥部451ba。由此，能够将树脂块部154顺畅地插入到中空部。
以上，使用附图和实施方式具体地说明了本发明的半导体装置，但本发明不受上述实施方式和附图的记载限定，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。
例如，固定部件的树脂块部不限于是插入到形成于树脂壳体主体的中空部的部件。可以采用在树脂壳体主体的上表面形成引导树脂块部的槽并沿着该槽引导树脂块部，从而固定控制端子的构成。在采用这种构成的情况下，树脂块部在树脂壳体的上表面露出。
图11是图7中示出的树脂壳体主体的变形例，开口251b的上侧的一部分在树脂壳体的上表面也被开口而形成狭缝。由此，图6中示出的固定部件252的树脂块部254的突起254e会被该狭缝引导。

Claims (5)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
主端子和控制端子，所述主端子和所述控制端子分别接合于层叠基板；以及
树脂壳体，其具有供所述控制端子穿过的开口，并覆盖所述层叠基板，其中，
所述控制端子在所述层叠基板与所述树脂壳体的开口之间的部位具有凹部，
所述树脂壳体具有固定部件和能够安装所述固定部件的树脂壳体主体，
所述固定部件包括：树脂块部，其具有与所述控制端子的凹部卡合的凸形状的台阶部；螺母收容部，其用于埋入与所述主端子对位的螺母；梁部，其将所述树脂块部与所述螺母收容部连结为一体，
所述树脂壳体主体具备能够供所述树脂块部插入的中空部，所述螺母收容部和所述树脂块部能够从一个方向安装到所述树脂壳体主体上。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述固定部件的树脂块部具备能与所述树脂壳体主体卡合的突起。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述树脂壳体主体的中空部的内表面形成有用于引导所述固定部件的树脂块部的槽，
所述固定部件的树脂块部具备能被所述槽引导的突起。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述树脂壳体主体的中空部的内表面形成有用于固定所述固定部件的树脂块部的挡块，
所述固定部件的树脂块部具备能与所述挡块卡合的突起。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述固定部件的螺母收容部的前端形成有锥部。
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