CN108369943B - 功率半导体装置 - Google Patents
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Abstract
目的在于提供一种能够使结构要素的配置、位置关系及尺寸具有裕度的技术。功率半导体装置具有:基板,其配置有半导体芯片;电极(2),其一端固定于基板,该电极相对于基板设置为立置状;以及绝缘性的壳体(3),其收容电极(2),该壳体具有与电极(2)的另一端相对的部分。另外,功率半导体装置具有:导电性的螺母(4),其在壳体(3)的该部分贯通地插入于壳体(3);以及导电部件,其将电极(2)的另一端和螺母(4)电连接。
Description
技术领域
本发明涉及具有壳体的功率半导体装置。
背景技术
当前,对于从功率半导体装置的壳体内部的半导体芯片向壳体外部的电配线而言,使用将由板状的金属构成的电极贯通地插入于壳体的结构(例如,专利文献1)。具体而言,电极的一端通过焊料等与装置内部固定,电极的另一端被折弯成与壳体上表面平行。
专利文献1:日本特开2007-184315号公报
发明内容
由于位于壳体上表面的电极的另一端通过螺栓等与外部配线连接,因此针对电极等的配置、位置关系及尺寸要求一定的精度。其结果,存在电极构造变得复杂、电极的成本增加的问题,以及难以制造的问题。
因此,本发明就是鉴于上述问题而提出的,其目的在于提供一种能够使结构要素的配置、位置关系及尺寸具有裕度的技术。
本发明涉及的功率半导体装置具有:基板,其配置有半导体芯片;电极,其一端固定于所述基板,该电极相对于所述基板设置为立置状;绝缘性的壳体,其收容所述电极,该壳体具有与所述电极的另一端相对的部分;导电性的螺母,其在所述壳体的所述部分贯通地插入于所述壳体;以及导电部件,其将所述电极的所述另一端和所述螺母电连接。
发明的效果
根据本发明,电极与螺母通过双头螺栓等导电构件电连接。由此,能够使结构要素的配置、位置关系及尺寸具有裕度。
通过下面的详细的说明和附图,本发明的目的、特征、方案及优点会变得更加清楚。
附图说明
图1是表示关联半导体装置的结构的剖视图。
图2是表示实施方式1涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。
图3是表示实施方式2涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。
图4是表示实施方式3涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。
图5是表示实施方式3涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。
图6是表示实施方式4涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。
具体实施方式
[实施方式1]
首先,在对本发明的实施方式1涉及的功率半导体装置进行说明之前,对与其关联的功率半导体装置(下面,记为“关联半导体装置”)进行说明。
图1是表示关联半导体装置的结构的剖视图。关联半导体装置具有:绝缘基板1,其为配置有半导体芯片(未图示)的基板;电极2;绝缘性的壳体3;以及螺母4。
下面,将半导体芯片的半导体元件设为具有高耐压性、低导通电阻、及高耐热性的由碳化硅(SiC)构成的半导体元件而进行说明,但并不限于此。例如,半导体芯片的半导体元件也可以由SiC以外的氮化镓(GaN)等宽带隙半导体、或硅(Si)构成。
电极2由金属构成,其形状为在多个位置折弯的板状。电极2的一端通过焊料等固定于半导体芯片的绝缘基板1,与在绝缘基板1配置的半导体芯片电连接。另外,电极2相对于绝缘基板1设置为立置状。
壳体3将电极2的一端覆盖。另外,壳体3被电极2贯穿,电极2的另一端位于壳体3的外部。
螺母4埋设于壳体3上部中的被电极2贯穿的贯穿孔附近。而且,电极2被折弯成电极2的另一端与壳体3上表面平行,并且电极2的另一端位于螺母4的上方。
螺母4用作与电极2的另一端(连接部)一起由用于连接外部配线(未图示)的螺栓(未图示)而卡合(螺合)的外部连接部4a。如上所述,通过连接用螺栓将电极2和外部配线连接,从而壳体3内部的半导体芯片经由电极2与外部配线电连接。
此处,为了进行这样的连接,对于电极2、壳体3处的电极2的贯穿孔、以及螺母4等而言,针对配置、位置关系及尺寸要求一定的精度。其结果,存在电极构造变得复杂、电极2的成本增加的问题。另外,在组装了壳体3等之后的电极2的弯曲工序中,有时产生由壳体破损等造成的故障,存在成品率及制造成本恶化的问题。并且,由于在组装时要求对位的精度,因此存在工作质量、工作时间依赖于操作者的熟练度的问题。与此相对,根据下面说明的本实施方式1涉及的功率半导体装置,能够解决这样的问题。
图2是表示本实施方式1涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。下面,对本实施方式1涉及的功率半导体装置中的与关联半导体装置相同或类似的结构要素标注相同的参照标号,主要对不同的部分进行说明。
图2的功率半导体装置具有:绝缘基板1,其为配置有半导体芯片的基板;电极2;绝缘性的壳体3;螺母4;以及双头螺栓5。
本实施方式1涉及的电极2(图2)与关联半导体装置的电极2(图1)相同地,一端固定于绝缘基板1,相对于绝缘基板1设置为立置状。但是,本实施方式1涉及的电极2(图2)与关联半导体装置的电极2(图1)相比折弯的位置少,具有较简单的形状及构造。
在壳体3没有设置被电极2贯穿的贯穿孔,壳体3将电极2收容。而且,壳体3具有与电极2的另一端相对的部分。螺母4具有导电性,在壳体3中的与电极2的另一端相对的部分贯通地插入于壳体3。此外,在本实施方式1中,螺母4从壳体3的外表面凸出,从壳体3的内表面凸出。
双头螺栓5为将电极2的另一端和螺母4电连接的导电部件。双头螺栓5的一端与电极2的另一端连接(螺合),并且双头螺栓5的另一端卡合(螺合)至螺母4的中途。作为实现上述结构的方法,设想到如下方法,即,例如通过在使螺母4以相对于壳体3能够进行某种程度的旋转的方式贯通地插入于壳体3之后,使螺母4旋转,从而实施双头螺栓5的螺钉紧固(螺合)。或者,作为实现上述结构的方法设想到如下方法,即,例如在实施了双头螺栓5的螺钉紧固(螺合)之后,对壳体进行成型。但是,实现上述结构的方法也可以通过这些以外的方法进行。
螺母4中的与双头螺栓5卡合(螺合)的部分以外的剩余部分(图2的上侧部分)用作外部连接部4a。用于连接外部配线(未图示)的螺栓(未图示)卡合(螺合)于该外部连接部4a。由此,壳体3内部的半导体芯片(未图示)经由电极2、双头螺栓5及螺母4与外部配线电连接。
[实施方式1的总结]
根据如上所述的本实施方式1,电极2和螺母4通过双头螺栓5电连接。由此,不需要在制造关联半导体装置时进行的电极的另一端处的弯曲工序,能够使电极2及螺母4等的配置、位置关系及尺寸具有裕度。其结果,能够期待电极2的成本降低以及组装性的提高。另外,通过省略电极的另一端处的弯曲工序,能够降低由壳体破损等造成的故障。
另外,根据本实施方式1,双头螺栓5的一端与电极2的另一端连接,并且双头螺栓5的另一端卡合(螺合)至螺母4的中途。由此,螺母4还可以具有能够与用于连接外部配线的螺栓进行卡合(螺合)的外部连接部4a的功能。
另外,根据本实施方式1,螺母4从壳体3的外表面凸出,从壳体3的内表面凸出。由此,即使在双头螺栓5短的情况下,也能够提高使双头螺栓5卡合(螺合)于螺母4的可靠性。另外,能够降低外部配线和螺母4之间的连接故障乃至断线故障。
[实施方式2]
图3是表示本发明的实施方式2涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。下面,对本实施方式2涉及的功率半导体装置中的与实施方式1相同或类似的结构要素标注相同的参照标号,主要对不同的部分进行说明。
就本实施方式2涉及的功率半导体装置而言,作为将电极2和螺母4电连接的导电部件,取代双头螺栓5,具有螺栓6。螺栓6的一端(头部)与电极2的另一端连接,并且螺栓6的另一端卡合(螺合)至螺母4的中途。
[实施方式2的总结]
根据如上所述的本实施方式2,能够得到与实施方式1相同的效果。另外,通过使用螺栓6,从而能够将接合部强化,因此能够提高功率半导体装置的可靠性。
[实施方式3]
图4及图5是表示本发明的实施方式3涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。下面,对本实施方式3涉及的功率半导体装置中的与实施方式1相同或类似的结构要素标注相同的参照标号,主要对不同的部分进行说明。
对于本实施方式3涉及的功率半导体装置而言,作为将电极2和螺母4电连接的导电部件,取代双头螺栓5,具有香蕉插头7。香蕉插头7的一端与电极2的另一端连接,并且香蕉插头7的另一端卡合(嵌合)至螺母4的中途。此外,图4表示香蕉插头7的卡合(嵌合)前,图5表示香蕉插头7的卡合(嵌合)后。
[实施方式3的总结]
根据如上所述的本实施方式3,能够得到与实施方式1相同的效果。另外,通过具有香蕉插头7,从而不需要螺钉紧固,因此能够使组装性提高。另外,还能够期待部件数量的降低。
[实施方式4]
图6是表示本发明的实施方式4涉及的功率半导体装置的结构的剖视图。下面,对本实施方式4涉及的功率半导体装置中的与实施方式1相同或类似的结构要素标注相同的参照标号,主要对不同的部分进行说明。
对于本实施方式4涉及的功率半导体装置而言,作为将电极2和螺母4电连接的导电部件,取代双头螺栓5,具有用于连接外部配线的螺栓8。螺栓8的头部配置于壳体3的外侧,螺栓8的中间部贯通地插入于螺母4,螺栓8的螺纹端部与电极2的另一端连接。
另外,在本实施方式4涉及的电极2的另一端设置有弹性部即弹簧2a。而且,螺栓8的螺纹端部与电极2的弹簧2a连接。
[实施方式4的总结]
根据如上所述的本实施方式4,能够得到与实施方式1相同的效果。另外,通过将用于连接外部配线的螺栓8贯通地插入于螺母4,能够降低部件数量。
另外,根据本实施方式4,螺栓8的螺纹端部与在电极2的另一端设置的弹簧2a连接。由此,即使将螺栓8过度螺合,也能够抑制电极2的损伤。
此外,本发明可以在其发明的范围内将各实施方式自由地组合,对各实施方式适当进行变形、省略。
虽然对本发明进行了详细说明,但上述说明在全部的方面都是例示,本发明并不限定于此。应当理解为,在不脱离本发明的范围的情况下,会设想到未例示的无数的变形例。
标号的说明
1绝缘基板,2电极,2a弹簧,3壳体,4螺母,5双头螺栓,6、8螺栓,7香蕉插头。
Claims (6)
1.一种功率半导体装置,其具有:
基板,其配置有半导体芯片;
电极,其一端固定于所述基板,该电极相对于所述基板设置为立置状;
绝缘性的壳体,其收容所述电极,该壳体具有与所述电极的另一端相对的部分;
导电性的螺母,其在所述壳体的所述部分贯通地插入于所述壳体;以及
导电部件,其将所述电极的所述另一端和所述螺母电连接,
所述电极与所述螺母分离开,
所述螺母具有将所述壳体的内侧与外侧连通的孔,
所述导电部件的一端与所述电极的所述另一端连接,
所述导电部件的另一端卡合至所述螺母的所述孔的中途。
2.根据权利要求1所述的功率半导体装置,其中,
所述导电部件包含双头螺栓、螺栓、或者香蕉插头。
3.根据权利要求1所述的功率半导体装置,其中,
所述导电部件包含用于连接外部配线的螺栓,该螺栓的头部配置于所述壳体的外侧,中间部贯通地插入于所述螺母,螺纹端部与所述电极的所述另一端连接。
4.根据权利要求3所述的功率半导体装置,其中,
在所述电极的所述另一端设置弹性部,
所述螺栓的所述螺纹端部与所述电极的所述弹性部连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的功率半导体装置,其中,
所述螺母从所述壳体的外表面凸出,从所述壳体的内表面凸出。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的功率半导体装置,其中,
所述半导体芯片由碳化硅构成。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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