CN108962858B - 功率半导体模块和功率半导体装置 - Google Patents

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Abstract

由于功率半导体模块越小型化，则在树脂外壳的上表面突起或者隔离体所占的比例越大，因此期望有规定控制用基板和树脂外壳之间的间隙的其它手段。本发明提供一种功率半导体模块和功率半导体装置，该功率半导体模块具备容纳功率半导体芯片的壳体、以及从壳体的上表面向外部突出的至少1个控制引脚或者导向引脚，至少1个控制引脚或者导向引脚在从壳体的上表面朝向离壳体最远的顶端的高度方向上具有至少1个台阶。

Description

功率半导体模块和功率半导体装置
技术领域
本发明涉及功率半导体模块和功率半导体装置。
背景技术
一直以来，将连接引脚的台阶部设置在了树脂外壳的内部。另外，使控制电路基板的下表面侧与连接引脚的台阶部接触，并且，将整个控制电路基板设置在了树脂外壳的内部(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-186144号公报
发明内容
技术问题
与上述的现有例不同，存在在内置有功率半导体模块的树脂外壳的上表面设置突起或者隔离体，来规定设置于树脂外壳的上方的控制用基板与树脂外壳之间的间隔的情况。由此，能够在控制用基板的背面和树脂外壳的上表面之间设置间隙。
但是，与突起或者隔离体对应的控制用基板的背面的区域限制控制用基板的布局设计。例如，既无法在与突起或者隔离体对应的区域设置布线，又无法在该区域中使从功率半导体模块向外突出的控制引脚与控制用基板电接触。越使功率半导体模块小型化则在树脂外壳的上表面突起或者隔离体所占的比例越大，因此期望有规定控制用基板和树脂外壳之间的间隙的其它手段。
技术方案
在本发明的第1方面中，提供功率半导体模块。功率半导体模块可以具备壳体、和至少1个控制引脚或者导向引脚。壳体可以容纳功率半导体芯片。至少1个控制引脚或者导向引脚可以从壳体的上表面向外部突出。至少1个控制引脚或者导向引脚可以具有至少1个台阶。至少1个台阶可以在从壳体的上表面朝向离壳体最远的顶端的高度方向上设置。
功率半导体模块可以具备具有至少1个台阶的至少1个控制引脚。
功率半导体模块可以具备多个控制引脚，多个控制引脚分别在高度方向上具有至少1个台阶。壳体的上表面可以具有彼此对置的第1边和第2边。多个控制引脚可以沿壳体的上表面的第1边配置。壳体可以具有1个以上的突起。1个以上的突起可以设置在上表面上与第1边相比更靠近第2边的区域并且由树脂构成。
1个以上的突起的顶端的高度位置可以与控制引脚的至少1个台阶的高度位置相同。
控制引脚可以具有2个以上的台阶。
功率半导体模块可以具备多个控制引脚，多个控制引脚分别在高度方向上具有至少1个台阶。多个控制引脚可以包括第1控制引脚和第2控制引脚。第1控制引脚可以在第1高度位置具有1个台阶。第2控制引脚可以在与第1高度位置不同的第2高度位置具有1个台阶。
第2高度位置可以低于第1高度位置。第2控制引脚可以为报警引脚。报警引脚可以用于将功率半导体模块的内部的异常向外部通知。
壳体的上表面可以具有彼此对置的第1边和第2边。壳体可以具有1个以上的突起。1个以上的突起可以设置在上表面上与第1边相比更靠近第2边的区域。1个以上的突起可以由树脂构成。1个以上的突起分别在高度方向上具有至少1个台阶
功率半导体模块可以具备多个控制引脚，多个控制引脚分别在高度方向上具有至少1个台阶。多个控制引脚可以包括多级台阶引脚和一级台阶引脚。多级台阶引脚分别可以在高度方向上具有2个以上的台阶。多级台阶引脚分别可以设置在壳体的上表面的角部。多级台阶引脚分别可以作为报警引脚发挥功能。报警引脚可以用于将功率半导体模块的内部的异常向外部通知。一级台阶引脚可以具有1个台阶。一级台阶引脚可以作为报警引脚发挥作用。
功率半导体模块可以具备多个控制引脚，多个控制引脚分别在高度方向上具有至少1个台阶。多个控制引脚可以具有报警引脚和非报警引脚。报警引脚在高度方向上可以具有至少1个台阶。报警引脚可以用于将功率半导体模块的内部的异常向外部通知。非报警引脚可以为不具有台阶的直的形状。非报警引脚可以具有与报警引脚不同的功能。
功率半导体模块可以具备多个控制引脚，多个控制引脚分别在高度方向上具有至少1个台阶。多个控制引脚可以包括板形状引脚。板形状引脚可以仅在4个侧面中的1个侧面具有台阶。
功率半导体模块可以具备多个控制引脚，多个控制引脚分别在高度方向上具有至少1个台阶。多个控制引脚可以包括第1控制引脚和第2控制引脚。第1控制引脚可以具有至少1个台阶。至少1个台阶可以设置在第1高度位置。第2控制引脚可以具有凸部。凸部可以在与第1高度位置相同的高度位置向与高度方向正交的方向突出。
功率半导体模块可以具备多个控制引脚，多个控制引脚分别在高度方向上具有至少1个台阶。多个控制引脚可以沿第1方向配置。
多个控制引脚可以包括多个板形状引脚。多个板形状引脚可以为与第1方向相比第2方向较长。第2方向在俯视下可以与第1方向正交。多个板形状引脚可以具有向第2方向突出的至少1个台阶。
多个板形状引脚可以包括第1板形状引脚和第2板形状引脚。第1板形状引脚可以在第2方向的正方向上具有台阶。第2板形状引脚可以具有与第1板形状引脚不同的形状。第2板形状引脚可以在第2方向的负方向上具有台阶。
第2板形状引脚可以具有多个台阶。
在本发明的第2方面，提供功率半导体装置。功率半导体装置可以具备上述的功率半导体模块和控制用基板。控制用基板可以具有与至少1个控制引脚对应设置的开口。控制用基板可以在开口与至少1个控制引脚接触。开口可以在俯视下为楕圆或者长圆。
应予说明，上述发明内容并未列举出本发明的全部必要特征。另外，这些特征组的子组合也构成本发明。
附图说明
图1是第1实施方式的功率半导体装置200的分解立体图。
图2A是表示在导向引脚40设置台阶的例子的图。
图2B是表示在控制引脚20设置台阶的例子的图。
图3是表示壳体10的上表面12的图。
图4是说明控制引脚20的台阶22和突起60的顶端61的高度位置的图。
图5A是具有1个台阶22的控制引脚20的立体图。
图5B的(A)是控制引脚20和开口112的俯视图，图5B的(B)是A-A处的控制引脚20和开口112的截面图。
图5C是具有2个以上的台阶22的控制引脚20的立体图。
图5D是说明在高度方向具有台阶22的控制引脚20的图。
图6是表示与多级台阶引脚25的不同的台阶22接触而设置控制用基板110的例子的图。
图7是表示与台阶22位置不同的一级台阶引脚26的台阶22接触而设置控制用基板110的例子的图。
图8是表示在突起70设置多个台阶72的例子的图。
图9是第2实施方式的功率半导体模块100的立体图。
图10是第3实施方式的功率半导体模块100的立体图。
图11是仅在1个侧面具有台阶22的控制引脚20的立体图。
图12是表示控制引脚20具有凸部29的例子的图。
图13是表示台阶22的朝向在控制引脚20间不同的例子的图。
符号说明
10：壳体，12：上表面，13：间隙，14：侧面，16：第1边，17：中心线，18：第2边，20：控制引脚，21：顶端，22：台阶，23：顶端侧面，24：台阶引脚，25：多级台阶引脚，26：一级台阶引脚，27：直引脚，28：阶梯状引脚，29：凸部，30：主电流引脚，40：导向引脚，41：顶端，42：台阶，50：半导体芯片，60：突起，61：顶端，70：突起，71：顶端，72：台阶，100：功率半导体模块，110：控制用基板，112：开口，113：内表面，114：开口，115：开口，116：布线，118：焊料，200：功率半导体装置
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但是以下的实施方式不限定权利要求所涉及的发明。另外，实施方式中说明的特征的全部组合不一定是发明的解决手段所必须的。
图1是第1实施方式的功率半导体装置200的分解立体图。在图1中，X轴方向和Y轴方向是彼此垂直的方向，Z轴方向是垂直于X-Y平面的方向。X轴方向为第1方向的一例，Y轴方向为第2方向的一例。X、Y和Z轴构成所谓的右手系。另外，在本例中，Z轴的正方向称作“上”，Z轴的负方向称作“下”。应予说明，也有时将Z轴的正方向称作高度方向。其中，“上”和“下”不一定意味着是相对于地面的铅垂方向。也就是说，“上”和“下”的方向不限于重力方向。“上”和“下”只不过是便于确定构成部件的相对位置关系的描述。
本例的功率半导体装置200具备：功率半导体模块100和控制用基板110。本例的功率半导体模块100具备：由树脂形成的壳体10、分别从壳体10的上表面12向外部突出的多个控制引脚20、多个主电流引脚30和多个导向引脚40。
壳体10可以将1个以上的功率半导体芯片50和实际安装有1个以上的功率半导体芯片50的绝缘电路基板容纳在内部。功率半导体芯片50为例如，IGBT(Insulated gatebipolar transistor：绝缘栅双极型晶体管)芯片。本例的功率半导体模块100为在绝缘电路基板上实际安装有多个IGBT芯片、多个FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)芯片、和多个驱动IC的智能功率模块(Intelligent Power Modules)。功率半导体模块100可以用于通用逆变器和空调等电机驱动装置以及UPS(Uninterruptible Power Supply：不间断电源)和PCS(Power Conditioning System：功率调节系统)等电源装置。
壳体10可以是大致长方体。本例的壳体10包括上表面12、多个侧面14和底面。壳体10的上表面12可以具有彼此对置的第1边16和第2边18。壳体10的上表面12可以是大致长方形。在本例中壳体10的上表面12为角被进行倒角的长方形形状。另外，在上表面12中，第1边16和第2边18都与X轴方向平行。
控制引脚20、主电流引脚30和导向引脚40从壳体10的内部延伸，并且从壳体10的上表面12向外部突出。控制引脚20、主电流引脚30和导向引脚40可以通过构成壳体10的树脂相对于壳体10被固定。构成壳体10的树脂例如为PPS(Poly Phenylene Sulfide：聚苯硫醚)树脂。
在本例中，在第1边16的两端部附近分别配置导向引脚40-1和40-2。导向引脚40可以用于将功率半导体模块100和控制用基板110组合时的定位。本例的导向引脚40不将来自于功率半导体模块100的电信号向外部输出。导向引脚40可以与功率半导体模块100的电路和布线电绝缘。例如，导向引脚40由黄铜形成。
多个控制引脚20可以沿第1边16配置。在本例中多个控制引脚20在导向引脚40-1和40-2之间，分别构成4个、4个、4个和7个的组，并且，沿第1边16配置。在本例中属于1组的多个控制引脚20也沿第1边16配置。控制引脚20可以与驱动IC电连接。驱动IC可以控制IGBT的动作。多个控制引脚20中的各个控制引脚20可以与电源电压引脚、栅极控制引脚、接地引脚和报警引脚中的任一个对应。
电源电压引脚可以用于供给用于驱动功率半导体模块100的驱动IC的电源电压。栅极控制引脚可以用于向IGBT的栅极供给导通/关断的控制信号。接地引脚可以用于向IGBT的发射极和FWD的阳极供给接地电位。报警引脚可以用于将功率半导体模块100的内部的异常通知到外部。控制引脚20通过例如在由铜构成的主体表面实施镀镍，并且，进一步在镀镍层上再实施镀金或者镀锡而形成。
多个主电流引脚30可以沿第2边18配置。在本例中，5个主电流引脚30沿第2边18配置。主电流引脚30可以与IGBT和FWD电连接。例如，主电流引脚30-1和30-5分别作为主电源端子的P端子和N端子发挥作用。另外例如，主电流引脚30-2、30-3和30-4分别作为三相输出端子的U相端子、V相端子和W相端子发挥作用。本例的主电流引脚30不具有与控制用基板110的背面接触的台阶。但是，在其它例中，主电流引脚30可以具有与控制用基板110的背面接触的台阶。
控制用基板110可以在与控制引脚20、导向引脚40和主电流引脚30的Z轴方向对应的位置具有能够使各引脚贯通的开口。本例的控制用基板110具有与控制引脚20对应设置的开口112、与导向引脚40对应设置的开口114、和与主电流引脚30对应设置的开口115。开口112或者开口114的X轴方向长度可以以使控制用基板110与控制引脚20或者导向引脚40的台阶接触的方式进行适当地调整。对此，本例的开口115由于与规定间隙无关，所以可以具有使主电流引脚30贯通的大小。例如，主电流引脚30和开口115的X-Y平面上的大小大致一致。
控制用基板110在表(正)面(即，Z轴方向的正方向的面)和背面(即，Z轴方向的负方向的面)的至少1个面具有电容器、IC芯片和金属布线等。但是，在图1中为了便于理解，除了开口112、114和115、表面的X轴方向的正方向端部附近的电容器和IC芯片，省略控制用基板110的详细构成。另外，用实线表示控制用基板110的外形。
在从图2A到图8中，对控制引脚20和导向引脚40等的配置和形状进行说明。图2A是表示在导向引脚40设置台阶的例子的图。应予说明，在图2A的例子中，控制引脚20不具有台阶。至少1个导向引脚40可以在高度方向具有至少1个台阶42。在本例中，全部(2个)导向引脚40在高度方向上分别具有1个台阶42。
应予说明，在本说明书中，高度方向上的台阶的个数意味着设置在高度方向的不同位置的台阶。例如，在图2A的1个导向引脚40上，虽然图示了在X轴方向的两处存在台阶42，但该两处的台阶42存在于相同的高度位置。在此情况下，高度方向上的导向引脚40的台阶42可以计数为1个。应予说明，导向引脚40的顶端41或者控制引脚20的顶端21设为与导向引脚40的台阶42或者控制引脚20的台阶不同。另外，在本说明书中高度方向是指从壳体10的上表面12朝向距离壳体10最远的导向引脚40的顶端41或者控制引脚20的顶端21的方向。
导向引脚40可以是具有台阶42的圆柱形状的引脚。例如，导向引脚40包括：在X-Y截面中具有第1长度的直径的第1圆柱部；和在X-Y截面中具有小于第1长度的第2长度的直径并且设在第1圆柱部上的第2圆柱部。通过将第1圆柱部和第2圆柱部同心状地配置，可以形成台阶42。开口114在X轴方向上的大小可以比第2圆柱部的直径大，且比第1圆柱部的直径小。本例的开口114的大小比导向引脚40的顶端41的X轴方向长度大，且比导向引脚40的设有台阶42的高度位置处的X轴方向长度小。另外，在本例中，导向引脚40的从顶端41到台阶42的侧面与Y-Z平面平行。
导向引脚40的台阶42可以与控制用基板110的背面接触。控制用基板110由壳体10支撑，因此能够规定壳体10的上表面12和控制用基板110的背面之间的间隙。应予说明，导向引脚40与开口114的内表面接触，因此也能够在X-Y平面方向上通过导向引脚40将控制用基板110固定。对此，希望参照后述的图5B的(A)和对应的说明。
在本例中，通过导向引脚40来规定壳体10和控制用基板110之间的间隙，并不是通过从上表面12突出的树脂的突起来规定间隙。在本例中，在设有控制引脚20的区域中，能够将控制引脚20与控制用基板110电连接。由此，与仅通过树脂的突起来规定壳体10和控制用基板110之间的间隙的情况相比，能够放宽布局设计的限制。
在图2A的例子中，导向引脚40的顶端41附近的X轴方向长度比导向引脚40的根部的X轴方向长度短。由此，在导向引脚40形成有台阶42。但是，取而代之地，也可以通过使导向引脚40的顶端41附近的Y轴方向长度比导向引脚40的根部的Y轴方向长度短来在导向引脚40形成台阶42。
图2B是表示在控制引脚20设置台阶的例子的图。应予说明，在图2B的例子中，导向引脚40不具有台阶42。以容易看到控制引脚20的台阶22为目的，将控制用基板110部分省略。
至少1个控制引脚20可以在高度方向上具有至少1个台阶22。在本例中，全部(19个(＝4+4+4+7))控制引脚20各自在高度方向上具有1个台阶22。控制引脚20的台阶22可以与控制用基板110的背面接触。由此，控制用基板110由壳体10支撑，因此能够规定壳体10的上表面12和控制用基板110的背面之间的间隙。
控制引脚20可以是具有台阶22的圆柱形状的引脚。例如，控制引脚20包括：在X-Y截面中具有第3长度的直径的第3圆柱部；和在X-Y截面中具有比第3长度小的第4长度的直径并且设置在第3圆柱部上的第4圆柱部。通过将第3圆柱部和第4圆柱部同心状地配置，可以形成台阶22。但是，具有台阶22的控制引脚20可以是楕圆柱形状，也可以是板形状。开口112在X轴方向上的大小可以大于第4圆柱部的直径，且小于第3圆柱部的直径。本例的开口112的大小大于控制引脚20的顶端21的X轴方向长度，且小于控制引脚20的设有台阶22的高度位置处的X轴方向长度。另外，在本例中，控制引脚20的从顶端21到台阶22的侧面与Y-Z平面平行。控制引脚20的X轴方向长度可以小于导向引脚40的X轴方向长度。与此对应，开口112的X轴方向长度可以小于开口114的X轴方向长度。
与控制引脚20不同，导向引脚40原本用于功率半导体模块100和控制用基板110的位置对准。因此，优选为在导向引脚40不设置台阶42。在本例中，通过控制引脚20的台阶22来规定壳体10的上表面12和控制用基板110的背面之间的间隙，并且，由于在导向引脚40未设置台阶42，所以能够保证导向引脚40的原本的定位功能。另外，在本例中，与仅通过树脂的突起来规定间隙的情况相比，也能够放宽布局设计的限制。
在控制引脚20为楕圆柱形状或者板形状的情况下，可以通过使控制引脚20的顶端21附近的X轴方向长度比控制引脚20的根部的X轴方向长度短，从而在控制引脚20形成台阶22。但是，取而代之地，也可以通过使控制引脚20的顶端21附近的Y轴方向长度比控制引脚20的根部的Y轴方向长度短，从而在控制引脚20形成台阶22。
图3是表示壳体10的上表面12的图。本例的功率半导体模块100除了控制引脚20、主电流引脚30和导向引脚40之外，在壳体10的上表面12还具有向高度方向突出的1个以上的突起60。这一点与上述的例子不同。本例的功率半导体模块100具有1个突起60，但在其它例中，功率半导体模块100也可以具有沿X轴方向配置的多个突起60。突起60可以设置在与第1边16相比接近第2边18的区域。更具体地，突起60可以设置在中心线17和第2边18之间的位置。应予说明，中心线17是指距离第1边16和第2边18为等距离的假想的线。应予说明，突起60可以由树脂形成。例如，突起60可以由与壳体10相同的树脂形成。
在通过控制引脚20的台阶22或者导向引脚40的台阶42来规定壳体10和控制用基板110之间的间隙的情况下，存在难以平衡良好地支撑控制用基板110的情况。在本例中，通过设置突起60，能够在未全部位于同一直线上的三点支撑控制用基板110。由此，抑制控制用基板110的高度方向上的晃动，能够更加平衡良好地支撑控制用基板110。
图4是说明控制引脚20的台阶22和突起60的顶端61的高度位置的图。图4也是从X轴方向观看图3的壳体10的侧面14的图。在本例中，突起60的顶端61的高度位置与控制引脚20的台阶22的高度位置相同。由此，与图1、图2A和图2B的例子相比，能够使壳体10和控制用基板110之间的间隙在整个X-Y平面上更均匀。
图5A是具有1个台阶22的控制引脚20的立体图。控制引脚20可以是板形状。本例的控制引脚20为在Y轴方向上具有薄的厚度的板形状。在俯视本例的控制引脚20的情况下，设置在X轴方向的不同位置的两处的台阶22与顶端21在X轴方向排列在直线上。
但是，在其它例中，控制引脚20可以是在X轴方向上具有薄的厚度的板形状。在控制引脚20为在X轴方向具有薄的厚度的板形状的情况下，与控制引脚20为在Y轴方向具有薄的厚度的板形状的情况相比，能够缩短沿X轴方向配置的多个控制引脚20间的间距而配置，因此是有利的。
图5B的(A)是控制引脚20和开口112的俯视图。本例的控制引脚20是在Y轴方向具有薄的厚度的板形状。开口112在俯视下可以为楕圆或者长圆的贯通孔。本例的开口112的X轴方向比Y轴方向长。控制引脚20可以与开口112的内表面接触。由此，能够在X-Y平面将壳体10和控制用基板110之间的相对位置固定。
图5B的(B)是图5B的(A)的A-A处的控制引脚20和开口112的截面图。控制用基板110的背面与壳体10的上表面12之间的间隙13可以由台阶22来规定。在图5B的(B)中，也可以形成开口112处的控制引脚20和控制用基板110之间的间隙。该间隙可以通过控制用基板110的开口112的内表面113和控制引脚20的顶端侧面23来规定。就顶端侧面23而言，至少一部分位于开口112，且可以是平行于位于顶端21和台阶22之间的Y-Z平面的侧面。
应予说明，本例的控制引脚20为在Y轴方向具有薄的厚度的板形状，但其它例的控制引脚20可以是在X轴方向具有薄的厚度的板形状。根据控制引脚20的形状，开口112的楕圆或者长圆可以在X轴方向长，也可以在Y轴方向长。
图5C是具有2个以上的台阶22的控制引脚20的立体图。本例的控制引脚20也是在Y轴方向具有薄的厚度的板形状。本例的控制引脚20为在X轴方向的正方向和负方向具有设置在不同的高度位置的多个台阶22-a、22-b和22-c的多级台阶引脚25。台阶22-a位于高度仅次于顶端21的位置。台阶22-b位于高度仅次于台阶22-a的位置，台阶22-c位于最低的位置。
控制引脚20的台阶22越位于高的位置，则控制引脚20的X轴方向长度可以越小。在本例中，顶端21的X轴方向长度可以在开口112的长轴方向上规定为控制引脚20的最小长度。台阶22-a的高度位置处的X轴方向长度可以在开口112的长轴方向上规定为控制引脚20中的第二小的长度。同样地，台阶22-b的高度位置处的X轴方向长度可以规定为控制引脚20的第三小的长度，台阶22-c的高度位置处的X轴方向长度可以规定为控制引脚20的最大长度。
在本例中，能够通过调整开口112的大小来调整控制用基板110和台阶22接触的高度位置。也就是说，能够通过调整开口112的大小来调整控制用基板110和壳体10之间的间隙13。
但是，在其它例中，控制引脚20可以是在X轴方向具有薄的厚度的板形状。在控制引脚20是在X轴方向具有薄的厚度的板形状的情况下，与控制引脚20是在Y轴方向具有薄的厚度的板形状的情况相比，能够缩短沿X轴方向配置的多个控制引脚20间的间距而配置，因此是有利的。
在一例中，控制用基板110的高度位置在1mm以上且2mm以下的范围进行调整。随之而来地，与Z轴方向平行的方向上的从台阶22-a起到台阶22-c为止的长度可以为1mm以上且2mm以下的范围。
图5D是说明在高度方向具有台阶22的控制引脚20的图。控制引脚20或者导向引脚40在高度方向具有台阶22或者台阶42可以意味着台阶22或者台阶42面向高度方向。
在图5D中，在A～D例示了在高度方向具有台阶22的控制引脚20。在图5D中，A为具有1个台阶22的在X轴方向薄的板形状的控制引脚20，B为具有多个台阶22的在Y轴方向薄的板形状的控制引脚20，C是具有1个台阶22的在Y轴方向薄的板形状的控制引脚20，D是具有多个台阶22的在X轴方向薄的板形状的控制引脚20。A～D的例子都是在高度方向具有台阶22。
对此，图5D的E和F的例子是台阶22不面向高度方向的例子。E和F的例子不是在高度方向上具有台阶22的控制引脚20。E和F的例子原本就无法作为控制引脚20发挥作用。
图6是表示与多级台阶引脚25的不同的台阶22接触而设置控制用基板110的例子的图。在图6中，表示全部相同形状的多级台阶引脚25。图6是通过与X-Z平面平行的面截断多级台阶引脚25的图。图6的(A)是在台阶22-c设置控制用基板110的例子。在图6的(A)中，控制用基板110具有全部相同形状的开口112-1。在图6的(A)中，控制用基板110的开口112-1大于台阶22-b的高度位置处的多级台阶引脚25的X轴方向长度，小于台阶22-c的高度位置处的多级台阶引脚25的X轴方向长度。
应予说明，为了便于理解，仅在右端的多级台阶引脚25的附近示出控制用基板110的布线116和将多级台阶引脚25和布线116电连接的焊料118。在其它3个多级台阶引脚25的附近，特意省略布线116和焊料118。
图6的(B)是在台阶22-b设置控制用基板110的例子。在图6的(B)中，控制用基板110具有全部相同形状的开口112-2。在图6的(B)中，控制用基板110的开口112-2小于图6的(A)中的开口112-1。更具体地，开口112-2大于台阶22-a的高度位置处的多级台阶引脚25的X轴方向长度，小于台阶22-b的高度位置处的多级台阶引脚25的X轴方向长度。图6的(B)的控制用基板110由位于比台阶22-c高的位置的台阶22-b进行支撑。
如图6所示，通过改变控制用基板110的开口112的X轴方向长度，能够不改变功率半导体模块100所具备的控制引脚20本身而改变控制用基板110的高度位置。应予说明，在控制用基板110混合存在X轴方向长度不同的多个开口112的情况下，通过与具有更小的X轴方向长度的开口112对应的多级台阶引脚25的台阶22来确定间隙13。在图6的例子中，多级台阶引脚25为在Y轴方向具有薄的厚度的板形状，但在其它例中，多级台阶引脚25也可以是在X轴方向具有薄的厚度的板形状。
图7是表示与台阶22位置不同的一级台阶引脚26的台阶22接触而设置控制用基板110的例子的图。图7是通过与X-Z平面平行的面截断一级台阶引脚26的图。与多级台阶引脚25相同地，一级台阶引脚26也是控制引脚20的一例。图7的(A)是在第1一级台阶引脚26-1的台阶22-1设置控制用基板110的例子。图7的(B)是在第2一级台阶引脚26-2的台阶22-2设置控制用基板110的例子。
第1一级台阶引脚26-1在第1高度位置具有1个台阶22-1，第2一级台阶引脚26-2在第2高度位置具有1个台阶22-2，第3一级台阶引脚26-3在第3高度位置具有1个台阶22-3。第1高度位置、第2高度位置和第3高度位置彼此不同。在本例中，第2高度位置低于第1高度位置。另外，第3高度位置低于第2高度位置。
在本例中，能够通过改变与第1一级台阶引脚26-1对应的开口112-1的X轴方向长度来调整控制用基板110的高度位置。图7的(A)中的与第1一级台阶引脚26-1对应的开口112-1的X轴方向长度小于台阶22-1的X轴方向长度，图7的(B)中的与第1一级台阶引脚26-1对应的开口112-2的X轴方向长度大于台阶22-1的X轴方向长度。
但是，与第2一级台阶引脚26-2对应的开口112-1和与第3一级台阶引脚26-3对应的开口112-1的X轴方向长度在图7的(A)和(B)中相同。在图7的(B)中，间隙13由第2一级台阶引脚26-2的台阶22-2来规定。在开口112-2与第1一级台阶引脚26-1和第2一级台阶引脚26-2对应，并且，开口112-1与第3一级台阶引脚26-3对应的情况下，间隙13可以由第3一级台阶引脚26-3的台阶22-3来规定。
台阶22的高度位置相对低的控制引脚20可能会在控制用基板110的开口112处发生晃动。发生晃动的控制引脚20可能会使功率半导体模块100的动作所需的电连接变得不可靠。为了确保功率半导体模块100的适当的动作，作为电源电压引脚、栅极控制引脚和接地引脚中的任一个发挥作用的控制引脚20需要与功率半导体模块100可靠地电连接。
对此，即使报警引脚和功率半导体模块100不电连接，也能够以防止异常动作的方式构成功率半导体模块100。这样说是因为报警引脚只不过具有将功率半导体模块100的内部的异常向外部通知的功能，而在异常动作发生的情况下设计为在功率半导体模块100的内部起到保护功能。
因此，在本例中，将第2一级台阶引脚26-2或者第3一级台阶引脚26-3作为报警引脚。进一步优选地，将台阶22的高度位置最低的第3一级台阶引脚26-3作为报警引脚。由此，在除报警引脚以外的控制引脚20(例如，第1一级台阶引脚26-1和第2一级台阶引脚26-2)能够更可靠地保证功率半导体模块100的动作所需的电导通。应予说明，在图7的例子中，一级台阶引脚26为在Y轴方向具有薄的厚度的板形状，但在其它例中，一级台阶引脚26也可以是在X轴方向具有薄的厚度的板形状。
图8是表示在突起70设置多个台阶72的例子的图。图8也是从X轴方向观看壳体10的侧面14的图。在图8中，表示位于第1边16的附近的1个控制引脚20、位于中心线17的附近的1个突起70和位于第2边18的附近的主电流引脚30。
本例的突起70在高度方向具有至少1个台阶72。本例的突起70除了具有台阶72这点以外，可以与图3的说明的突起60相同。本例的突起70具有向Y轴方向的正方向突出的2个台阶72。在本例中，在突起70中位于最高的位置的台阶72-a处于与在控制引脚20中位于第二高的位置的台阶22-b相同的高度位置。另外，在突起70中位于第二高的位置的台阶72-b处于与在控制引脚20中位于最低的位置的台阶22-c相同的高度位置。应予说明，突起70在高度方向具有台阶72可以意味着台阶72面向高度方向。
在控制用基板110与控制引脚20的台阶22-a接触的情况下，控制用基板110可以与突起70的顶端71接触。也就是说，顶端71的高度位置可以是与控制引脚20的台阶22-a相同的高度位置。另外，在控制用基板110与控制引脚20的台阶22-b接触的情况下，控制用基板110可以在突起70用的开口部分与突起70的台阶72-a接触。这样，在本例中，通过突起70使壳体10和控制用基板110之间的间隙13在整个X-Y平面更加均匀，并且与控制引脚20同样地突起70也有助于控制用基板110的高度位置的调整。应予说明，与图3中的多个突起60同样地，在设置多个突起70的情况下，可以沿X轴方向配置多个突起70。
图9是第2实施方式的功率半导体模块100的立体图。与第1实施方式相同，本例的功率半导体模块100具备多个控制引脚20、多个主电流引脚30和多个导向引脚40。但是，本例的多个控制引脚20包括多级台阶引脚25和一级台阶引脚26。
多个多级台阶引脚25中的每一个可以在高度方向具有二个以上的台阶。本例的多级台阶引脚25与图5C的例子相同具有3个台阶。多个多级台阶引脚25中的每一个可以设置在壳体10的上表面12的角部。在本例中，在上表面12的四角配置多级台阶引脚25。
在本例中，与多级台阶引脚25对应的控制用基板110的开口112的X轴方向长度比与一级台阶引脚26对应的控制用基板110的开口112的X轴方向长度相对大。具体地，多级台阶引脚25的台阶22-a的高度位置处的X轴方向长度大于一级台阶引脚26的位于与台阶22-a相同的高度位置的X轴方向长度。应予说明，多级台阶引脚25的台阶22-a的高度位置处的X轴方向长度可以大于一级台阶引脚26的台阶22的X轴方向长度。
在本例中，台阶22的高度位置处的X轴方向长度比一级台阶引脚26大的多级台阶引脚25支撑控制用基板110。由此，能够使壳体10和控制用基板110之间的间隙13更稳定。多级台阶引脚25可以设置在上表面12的2个角部，更加优选地设置在上表面12的3个角部，进一步优选地在全部(4个)角部配置多级台阶引脚25，由此能够更可靠地使间隙13稳定。
多级台阶引脚25可以作为报警引脚发挥作用。在本例中，在上表面12的四角配置报警引脚。对此，具有一个台阶22的一级台阶引脚26不作为报警引脚发挥作用。在本例中，多个一级台阶引脚26中的每一个作为电源电压引脚、栅极控制引脚和接地引脚中的任意一个发挥作用。在本例中，能够通过多级台阶引脚25使间隙13稳定，因此与仅通过一级台阶引脚26来规定壳体10和控制用基板110之间的间隙13的情况相比，能够提高一级台阶引脚26与控制用基板110的电连接。
应予说明，在图9的例子中，多级台阶引脚25和一级台阶引脚26为在Y轴方向具有薄的厚度的板形状，但在其它例中，多级台阶引脚25和一级台阶引脚26中的一个或两者可以是在X轴方向具有薄的厚度的板形状。在一例中，在多级台阶引脚25为在Y轴方向上具有薄的厚度的板形状，一级台阶引脚26为在X轴方向上具有薄的厚度的板形状的情况下，多级台阶引脚25的台阶22-a的高度位置处的X轴方向长度可以大于一级台阶引脚26的位于与台阶22-a相同的高度位置的Y轴方向长度。
图10是第3实施方式的功率半导体模块100的立体图。与第1实施方式相同，本例的功率半导体模块100具备多个控制引脚20、多个主电流引脚30和多个导向引脚40。但是，本例的多个控制引脚20包括具有至少1个台阶22的台阶引脚24和不具有台阶22的直的形状的直引脚27。直引脚27可以是棱柱形状，也可以是圆柱形状。
本例的台阶引脚24配置在上表面12的四角。在本例中，通过台阶引脚24来规定壳体10和控制用基板110之间的间隙13。本例的台阶引脚24可以是第2实施方式中的多级台阶引脚25。另外，本例的台阶引脚24作为报警引脚发挥作用。对此，本例的直引脚27为具有与报警引脚不同的功能的非报警引脚。具体地，本例的直引脚27可以作为电源电压引脚、栅极控制引脚和接地引脚中的任意一个发挥作用。
在本例中，与台阶引脚24对应的控制用基板110的开口112长度比与直引脚27对应的控制用基板110的开口112长度相对大。在本例中，台阶引脚24的台阶22-a的高度位置处的X轴方向长度大于直引脚27的位于与台阶22-a相同的高度位置的X轴方向长度。
在本例中，X轴方向上的长度比直引脚27大的台阶引脚24支撑控制用基板110。台阶引脚24的配置可以与第2实施方式相同。在本例中，能够通过台阶引脚24使间隙13稳定，因此能够提高直引脚27与开口112-4之间的电接触的可靠性。
在从图11到图13中表示控制引脚20的其它例。可以将从图11到图13的例子与第2实施方式或者第3实施方式组合。
图11是仅在1个侧面具有台阶22的控制引脚20(即，阶梯状引脚28)的立体图。图11的虚线表示控制引脚20为不具有台阶22的板形状引脚的情况。虚线表示的控制引脚20的4个侧面中，第1侧面面向X轴方向的正方向，第2侧面面向Y轴方向的正方向，第3侧面面向X轴方向的负方向，第4侧面面向Y轴方向的负方向。
在本例中，随着向高度方向升高第3侧面向X轴方向的正方向阶梯状地凹陷。由此，构成仅在4个侧面中的1个侧面具有多个台阶22的阶梯状引脚28。应予说明，在图11的例子中，控制引脚20为在Y轴方向具有薄的厚度的板形状，但在其它例中，控制引脚20可以是在X轴方向具有薄的厚度的板形状。
图12是表示控制引脚20具有凸部29的例子的图。本例的控制引脚20是具有一个台阶22的一级台阶引脚26。与图7的例子相同，第1一级台阶引脚26-1在第1高度位置具有1个台阶22-1，第2一级台阶引脚26-2在第2高度位置具有1个台阶22-2，第3一级台阶引脚26-3在第3高度位置具有1个台阶22-3。高度位置按第1高度位置、第2高度位置和第3高度位置的顺序从高到低。
在图12中，用实线表示与台阶22-1接触的控制用基板110-1，用虚线表示与台阶22-2接触的控制用基板110-2。本例的第3一级台阶引脚26-3在与第1高度位置和第2高度位置相同的高度位置，具有在Y轴方向突出的凸部29。应予说明，凸部29可以在X轴方向和Y轴方向中的任意一个方向突出，也可以在X轴方向和Y轴方向的两方向突出。凸部29在俯视下可以为圆环。第1一级台阶引脚26-1和第2一级台阶引脚26-2为第1控制引脚的一例，第3一级台阶引脚26-3为第2控制引脚的一例。
在本例中，在控制用基板110与台阶22-1或者台阶22-2接触的情况下，第3一级台阶引脚26-3也能够有助于规定壳体10和控制用基板110之间的间隙13。因此，与不具有凸部29的一级台阶引脚26相比，能够更加可靠地使间隙13稳定。
应予说明，在其它例中，第2一级台阶引脚26-2可以在与第1高度位置相同的位置具有凸部29。另外，在图12的例子中，一级台阶引脚26为在Y轴方向具有薄的厚度的板形状，但在其它例中，一级台阶引脚26也可以是在X轴方向具有薄的厚度的板形状。
图13是表示台阶22的朝向在控制引脚20间不同的例子的图。本例的控制引脚20为与X轴方向相比在Y轴方向上长的板形状引脚。即，本例的控制引脚20为在X轴方向具有薄的厚度的板形状引脚。通过将在X轴方向具有薄的厚度的板形状引脚沿X轴方向配置，即使缩短控制引脚20的间距间隔，控制引脚20彼此也难以接触。由此，控制引脚20的布局的自由度提高。
本例的控制引脚20包括多级台阶引脚25和阶梯状引脚28。多级台阶引脚25为第1板形状引脚的一例，阶梯状引脚28为第2板形状引脚的一例。
多级台阶引脚25可以在Y轴方向的正方向至少具有突出的台阶22。阶梯状引脚28为与多级台阶引脚25不同的形状。本例的阶梯状引脚28具有向Y轴方向的负方向突出的多个台阶。由此，在本例中，能够使阶梯状引脚28的顶端21始终配置于第1边16侧而不配置于中心线17侧。
阶梯状引脚28的多个台阶22的各自的高度位置可以是与多级台阶引脚25中的任意一个台阶22相同的高度位置。位于相同高度位置的阶梯状引脚28和多级台阶引脚25的台阶22可以规定壳体10和控制用基板110之间的间隙13。
以上，利用实施方式对本发明进行了说明，但是本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员知晓在上述实施方式中，能够施加多种变更或改良。从权利要求的记载可知，施加了这样的变更或改良的方式也包含在本发明的技术范围内。
应该注意，对于权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、工序、步骤及阶段等各处理的执行顺序而言，只要没有特别说明“在…前”、“之前”等，或者在后处理中使用前处理的输出，就可以以任意的顺序进行实现。对于权利要求书、说明书及附图中的动作流程而言，即使为了方便说明而使用“首先”、“接着”等，也不意味着必须按照该顺序进行实施。

Claims (16)

1.一种功率半导体模块，其特征在于，具备：
容纳功率半导体芯片的壳体；
至少1个主电流引脚，其与所述功率半导体芯片电连接，并且从所述壳体的上表面向外部突出；以及
至少1个控制引脚，其与所述功率半导体芯片电连接，并且从所述壳体的上表面向外部突出，
所述至少1个控制引脚在高度方向上具有至少1个台阶，所述高度方向为从所述壳体的所述上表面朝向离所述壳体最远的顶端的方向，
所述至少1个主电流引脚没有台阶。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备多个控制引脚，所述多个控制引脚分别在所述高度方向上具有至少1个台阶，
所述壳体的所述上表面具有彼此对置的第1边和第2边，
所述多个控制引脚沿所述壳体的所述上表面的所述第1边配置，
所述壳体具有1个以上的突起，所述1个以上的突起设置在所述上表面的与所述第1边相比靠近所述第2边的区域并且由树脂构成。
3.根据权利要求2所述的功率半导体模块，其特征在于，所述1个以上的突起的顶端的高度位置与所述控制引脚的所述至少1个台阶的高度位置相同。
4.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备至少1个导向引脚，所述至少1个导向引脚从所述壳体的上表面向外部突出，并且由黄铜构成。
5.根据权利要求4所述的功率半导体模块，其特征在于，所述至少1个导向引脚没有台阶。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备多个控制引脚，所述多个控制引脚分别在所述高度方向上具有至少1个台阶，
所述多个控制引脚包括：
在第1高度位置具有1个台阶的第1控制引脚；以及
在与所述第1高度位置不同的第2高度位置具有1个台阶的第2控制引脚。
7.根据权利要求6所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第2高度位置低于所述第1高度位置，
所述第2控制引脚为用于将所述功率半导体模块的内部的异常向外部通知的报警引脚。
8.根据权利要求1～5中任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述壳体的所述上表面具有彼此对置的第1边和第2边，
所述壳体具有1个以上的突起，所述1个以上的突起设置在所述上表面的与所述第1边相比靠近所述第2边的区域并且由树脂构成，
所述1个以上的突起分别在所述高度方向上具有至少1个台阶。
9.根据权利要求1～5中任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备多个控制引脚，所述多个控制引脚分别在所述高度方向上具有至少1个台阶，
所述多个控制引脚包括多级台阶引脚和一级台阶引脚，
所述多级台阶引脚分别在所述高度方向上具有2个以上的台阶，并且设置在所述壳体的所述上表面的角部，作为用于将所述功率半导体模块的内部的异常向外部通知的报警引脚发挥作用，
所述一级台阶引脚具有1个台阶，并且不作为所述报警引脚发挥作用。
10.根据权利要求1～5中任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备多个控制引脚，所述多个控制引脚分别在所述高度方向上具有至少1个台阶，
所述多个控制引脚包括：
报警引脚，其在所述高度方向上具有至少1个台阶，用于将所述功率半导体模块的内部的异常向外部通知；以及
非报警引脚，其为不具有台阶的直的形状，具有不同于所述报警引脚的功能。
11.根据权利要求1～5中任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备多个控制引脚，所述多个控制引脚分别在所述高度方向上具有至少1个台阶，
所述多个控制引脚包括仅在4个侧面中的1个侧面具有台阶的板形状引脚。
12.根据权利要求1～5中任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备多个控制引脚，所述多个控制引脚分别在所述高度方向上具有至少1个台阶，
所述多个控制引脚包括：
第1控制引脚，其在第1高度位置具有所述至少1个台阶；以及
第2控制引脚，其在与所述第1高度位置相同的高度位置，具有向与所述高度方向正交的方向突出的凸部。
13.根据权利要求1～5中任意一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述功率半导体模块具备多个控制引脚，所述多个控制引脚分别在所述高度方向上具有至少1个台阶，
所述多个控制引脚沿第1方向配置，
所述多个控制引脚包括多个板形状引脚，所述多个板形状引脚在俯视下第2方向比所述第1方向更长，其中所述第2方向与所述第1方向正交，
所述多个板形状引脚具有向所述第2方向突出的至少1个台阶。
14.根据权利要求13所述的功率半导体模块，其特征在于，所述多个板形状引脚包括：
第1板形状引脚，其在所述第2方向的正方向上具有台阶；以及
第2板形状引脚，其为与所述第1板形状引脚不同的形状，并在所述第2方向的负方向上具有台阶。
15.根据权利要求14所述的功率半导体模块，其特征在于，所述第2板形状引脚具有多个台阶。
16.一种功率半导体装置，其特征在于，具备：
权利要求1～15中任一项所述的功率半导体模块；以及
控制用基板，其具有与所述至少1个控制引脚对应设置的开口，并在所述开口与所述至少1个控制引脚接触，
所述开口在俯视下为长圆。
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