CN109997221A - 半导体装置、控制装置以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供能够降低经由引线框而传递至半导体芯片的外部应力的半导体装置。本发明涉及的半导体装置具备：基座板；半导体元件，其保持于基座板之上；壳体，其配置于基座板之上，具有将半导体元件容纳在内的框形状；端子部，其设置于壳体的外表面，能够与外部装置连接；长条状的引线框，其一端以能够与在壳体设置的端子部连接的方式进行配置，另一端经由接合材料而连接至半导体元件之上；封装材料，其配置于壳体内，将壳体内的引线框和半导体元件进行封装；以及固定部，其在壳体内将引线框的一部分固定于基座板或者壳体。

Description

半导体装置、控制装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置、控制装置以及半导体装置的制造方法，特别地涉及封装技术。
背景技术
就半导体元件的封装技术而言，存在将半导体芯片与板状的引线框直接接合的直接引线键合(例如专利文献1)。通过直接引线键合而模块化后的半导体装置与以往相比电力损耗小。
在专利文献2中公开了在向配置于壳体内的半导体芯片连接键合导线之后，通过树脂对该壳体内进行封装而模块化的半导体装置。
这样的半导体装置所具备的引线框不是与树脂制的壳体一体成型的部件。
专利文献1：日本特开2007-142138号公报
专利文献2：日本专利第4985116号公报
发明内容
就引线框与壳体未被一体成型的半导体装置而言，在通过直接引线键合而将该引线框接合至半导体芯片的情况下，引线框仅通过与半导体芯片之间的接合部进行保持。如果应力从外部施加至这样的半导体装置，则该应力经由引线框而传递至半导体芯片。外部应力使半导体芯片或接合层产生裂纹等，其结果，半导体装置的可靠性下降。
本发明就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于提供降低经由引线框而传递至半导体元件的外部应力，可靠性提高的半导体装置。
本发明涉及的半导体装置具备：基座板；半导体元件，其保持于基座板之上；壳体，其配置于基座板之上，具有将半导体元件容纳在内的框形状；端子部，其设置于壳体的外表面，能够与外部装置连接；长条状的引线框，其一端以能够与在壳体设置的端子部连接的方式进行配置，另一端经由接合材料而连接至半导体元件之上；封装材料，其配置于壳体内，将壳体内的引线框和半导体元件进行封装；以及固定部，其在壳体内将引线框的一部分固定于基座板或者壳体。
发明的效果
根据本发明，能够提供降低经由引线框而传递至半导体元件的外部应力，可靠性提高的半导体装置。
本发明的目的、特征、方案以及优点通过以下的详细说明和附图变得更清楚。
附图说明
图1是实施方式1的半导体装置的剖面图。
图2是实施方式2的半导体装置的剖面图。
图3是实施方式3的半导体装置的剖面图。
图4是实施方式4的半导体装置的剖面图。
图5是实施方式5的半导体装置的剖面图。
图6是实施方式6的半导体装置的剖面图。
图7是实施方式7的半导体装置的剖面图。
图8是实施方式8的半导体装置的剖面图。
图9是实施方式9的半导体装置的剖面图。
图10是表示实施方式10的控制装置的图。
图11是表示实施方式11的控制装置的图。
具体实施方式
对本发明涉及的半导体装置的实施方式进行说明。
＜实施方式1＞
图1是本实施方式1的半导体装置101的剖面图。半导体装置101具备：基座板1；以及半导体元件4，其隔着绝缘层2和接合材料3a而保持于该基座板1的表面1a。在本实施方式1中，基座板1是金属板，包含例如Cu、Al或者将Cu作为主要成分的合金等。基座板1例如是散热器。绝缘层2例如是在表面配置了电路图案的绝缘性的基板，例如是安装基板。接合材料3a将绝缘层2与半导体元件4进行接合。接合材料3a例如是焊料。半导体元件4是例如以SiC或者GaN为主要成分的功率半导体芯片。此外，图1所示的半导体装置101在基座板1的面内包含2个绝缘层2，在每个绝缘层2之上各配置2个半导体元件4。图1所示的该半导体装置101是一个例子，绝缘层2以及半导体元件4的配置个数以及配置不限定于此。
半导体装置101在俯视观察时具有框形状，还具备壳体9，该壳体9将半导体元件4容纳在内，壳体9配置于基座板1之上。壳体9的上表面9d位于高于半导体元件4的表面的位置。壳体9是绝缘体，例如由树脂构成。在壳体9的外表面9c配置能够与外部装置连接的端子部7。在本实施方式1中，端子部7配置于壳体9的上表面9d。在本实施方式1中，端子部7是螺母，能够通过例如螺栓等而对与外部装置连接的配线进行紧固。
半导体装置101还具备长条状的即板状的引线框5。引线框5的一端5a以能够与壳体9的端子部7连接的方式进行配置。该引线框5的一端5a并非必须固定于端子部7。例如，在端子部7是螺母的情况下，引线框的一端5a以能够与连接至外部装置的配线一起通过螺栓而紧固至端子部7的螺母的方式进行配置。或者例如，引线框的一端5a也可以配置为预先与端子部7接触。引线框5的另一端5b经由接合材料3b而与半导体元件4的表面连接。在本实施方式1中，半导体装置101具备2个引线框5，每个引线框5与2个半导体元件4连接。如上所述，图1所示的半导体装置101是一个例子，引线框5的设置个数以及与1个引线框5连接的半导体元件4的个数不限定于此。即，引线框5的另一端5b与至少1个半导体元件4的表面连接。
另外，半导体装置101将引线框5的一部分5c固定于壳体9内，即由壳体9的框形状包围的空间内。引线框5的一部分5c位于引线框的一端5a与引线框的另一端5b之间。该引线框5的一部分5c通过半导体装置101具备的固定部6而进行固定。在本实施方式1中，该固定部6配置于与壳体9相比更靠内侧的基座板1之上。另外，固定部6包含：凸起部10即凸台，其从基座板1的表面1a凸出；螺孔6b，其设置于该凸起部10；以及螺钉6a，其紧固至螺孔6b。凸起部10例如由与基座板1相同的金属构成。引线框5的一部分5c通过与螺孔6b进行紧固的螺钉6a而固定于凸起部10。此外，半导体装置101相对于1个引线框5而具备至少1个固定部6。即，半导体装置101也可以具备将1个引线框5进行固定的大于或等于2个的固定部6。
引线框5与凸起部10或者基座板1电绝缘。半导体装置101在固定部6与引线框5的一部分5c之间或者在凸起部10与引线框5的一部分5c之间包含绝缘部件(未图示)。该绝缘部件是树脂制的垫圈或具有绝缘性的膜等。此外，绝缘性的膜例如是通过在引线框5的一部分5c进行涂敷而形成的。另外，例如，在引线框5的一部分5c设置的用于供螺钉6a穿过的孔的直径大于螺钉6a的直径，引线框5的一部分5c不与螺钉6a接触。或者，例如，螺钉6a由树脂等绝缘体构成，即使引线框5的一部分5c与螺钉6a接触也电绝缘。
在本实施方式1中，固定于凸起部10的引线框5的一部分5c和与半导体元件4连接的引线框5的另一端5b距离基座板1的表面1a的高度是相同的，它们以平面的形态进行连接。
壳体9所容纳的引线框5和半导体元件4通过封装材料8而进行封装。封装材料8配置于基座板1成为底部且壳体9成为侧壁的容器形状内。
另外，半导体装置101具备的引线框5和壳体9并不是一体物，而是单独的部件。引线框5和壳体9不是通过嵌入成型而制作成的一体成型品。即，引线框5和壳体9不是例如通过构成壳体9的树脂而将引线框5固定于壳体9的一体成型品。该半导体装置101的制造方法包含以下工序：准备具有框形状的壳体9；以及独立于壳体9而准备引线框5。另外，在本实施方式1中，半导体装置101的制造方法包含准备与壳体9相比固定部6被配置于内侧的基座板1的工序。半导体装置101的制造方法包含以下工序：准备保持于基座板1之上的半导体元件4；以框形状将半导体元件4容纳在内的方式将壳体9配置于基座板1之上；将引线框5的一端5a以能够与在壳体9的外表面9c设置的端子部7连接的方式进行配置，且，将引线框5的另一端5b接合至半导体元件4之上；将引线框5的一部分5c固定于固定部6；以及注入将壳体9内的引线框5和半导体元件4进行封装的封装材料8。
(效果)
在将外部装置(未图示)，例如端子座、电容器、电动机等连接至半导体装置101的端子部7的情况下，由于这些外部装置的振动或热变形而产生的外部应力被施加至引线框5。本实施方式1的半导体装置101将沿着引线框5而输入的外部应力利用固定部6进行切断。即，半导体装置101对被输入至与固定部6相比位于引线框5的前端方向的半导体元件4的外部应力进行缓和。就半导体装置101而言，即使预料外的外部应力被输入至引线框5，也防止由于该应力而在半导体元件4或者接合材料3b产生裂纹等缺陷。并且，半导体装置101避免半导体元件4的致命的故障。
综上所述，本实施方式1的半导体装置101具备：基座板1；半导体元件4，其保持于基座板1之上；壳体9，其配置于基座板1之上，具有将半导体元件4容纳在内的框形状；端子部7，其设置于壳体9的外表面9c，能够与外部装置连接；长条状的引线框5，其一端5a以能够与在壳体9设置的端子部7连接的方式进行配置，另一端5b经由接合材料3b而连接至半导体元件4之上；封装材料8，其配置于壳体9内，将壳体9内的引线框5和半导体元件4进行封装；以及固定部6，其将引线框5的一部分5c固定于壳体9内。
具备上述这样的结构的半导体装置101将从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力利用固定部6进行切断。就以往的半导体装置而言，由于引线框仅通过与半导体元件之间的接合部进行固定，因此外部应力被直接输入至该半导体元件。本实施方式1所示的半导体装置101使外部应力通过固定部6得到衰减。其结果，传递至半导体元件4的外部应力降低。半导体装置101防止由于外部应力而在半导体元件4或者接合材料3b产生裂纹等缺陷。并且，半导体装置101避免半导体元件4的致命的故障。
另外，半导体装置101具备的固定部6配置于与壳体9相比更靠内侧的基座板1之上。固定部6包含：螺孔6b，其设置于从基座板1的表面1a凸出的凸起部10；以及螺钉6a。引线框5的一部分5c通过与螺孔6b进行紧固的螺钉6a而固定于凸起部10。
在本实施方式1中，基座板1以及凸起部10是金属。半导体装置101通过具有强度的凸起部10以及基座板1对引线框5进行保持。就半导体装置101而言，即使预料外的外部应力被输入至引线框5，也通过固定部6对该应力进行衰减或者切断。并且，固定部6防止该外部应力传递至半导体元件4。半导体装置101避免半导体元件4的致命的故障。此外，半导体装置101在对应于1个引线框5而具备大于或等于2个固定部6的情况下，更加强力地对外部应力进行衰减或者切断。
另外，半导体装置101具备的引线框5和壳体9不是一体物。以往，就引线框和壳体不是一体物的半导体装置而言，引线框仅通过其另一端与半导体元件接合的部分进行固定。本实施方式1的半导体装置101将不与壳体9一体的引线框5不仅在与半导体元件4之间的接合部而且在设置于凸起部10的固定部6进行固定。并且，半导体装置101将从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力利用固定部6进行切断。半导体装置101避免半导体元件4的致命的故障。
另外，在半导体装置101具备的固定部6处固定的引线框5的一部分5c和与半导体元件4连接的引线框5的另一端5b距离基座板1的表面1a的高度是相同的，它们以平面的形态进行连接。具备这样的结构的半导体装置101将引线框5和半导体元件4保持可靠的接触状态而进行固定，并且，对从外部输入的应力进行切断。
本实施方式1的半导体装置101的制造方法包含以下工序：准备具有框形状的壳体9；以及独立于壳体9而准备引线框5。另外，半导体装置101的制造方法包含以下工序：准备基座板1以及已保持于基座板1之上的半导体元件4；以框形状将半导体元件4容纳在内的方式将壳体9配置于基座板1之上；将引线框5的一端5a以能够与在壳体9的外表面9c设置的端子部7连接的方式进行配置，并且，将引线框5的另一端5b接合至半导体元件4之上；将引线框5的一部分5c固定于固定部6；以及注入将壳体9内的引线框5和半导体元件4进行封装的封装材料8。
以往，就引线框和壳体不是一体物的半导体装置而言，引线框仅通过其另一端与半导体元件接合的部分进行固定。根据本实施方式1的半导体装置101的制造方法，半导体装置101将不与壳体9一体的引线框5不仅在与半导体元件4之间的接合部而且在设置于凸起部10的固定部6进行固定。并且，半导体装置101将从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力利用固定部6进行切断。半导体装置101避免半导体元件4的致命的故障。
＜实施方式2＞
对实施方式2的半导体装置进行说明。此外，对于与实施方式1相同的结构以及动作、效果省略说明。
图2是本实施方式2的半导体装置102的剖面图。半导体装置102与实施方式1所记载的半导体装置101相比，固定部6不同。壳体9包含：具有框形状的壳体主体9f；以及台阶部9e，其配置于壳体主体9f的内侧，与壳体主体9f相比高度低。固定部6是设置于台阶部9e的螺孔6b以及螺钉6a。
螺孔6b由在设置于树脂制的台阶部9e的锪孔6d的内部配置的金属制的螺母构成。螺母例如是嵌入螺母6e(也称为荷兰钻头(dutch bit)，或者，螺纹嵌件)。引线框5的一部分5c通过与螺孔6b进行紧固的螺钉6a而固定于壳体9的台阶部9e。
另外，半导体装置102具备的引线框5和壳体9不是一体物，而是单独的部件。即，半导体装置102的制造方法包含以下工序：准备具有将半导体元件4容纳在内的框形状的壳体9；以及独立于壳体9而准备引线框5。另外，在本实施方式2中，半导体装置102的制造方法包含准备在壳体主体9f的内侧的台阶部9e配置有固定部6的壳体9的工序。另外，在该制造方法中，包含将嵌入螺母6e压入至锪孔6d的工序。
(效果)
综上所述，本实施方式2的半导体装置102具备的壳体9包含：具有框形状的壳体主体9f；以及台阶部9e，其配置于壳体主体9f的内侧，与壳体主体9f相比高度低。固定部6配置于台阶部9e。半导体装置102将引线框5的一部分5c固定于壳体9的台阶部9e。具备这样的结构的半导体装置102利用与保持半导体元件4的基座板1不同的部件即壳体9承受、切断从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力。由此，施加至半导体元件4的应力被进一步降低。半导体装置102防止由于外部应力而在半导体元件4或者接合材料3b产生裂纹等缺陷。并且，半导体装置102避免半导体元件4的致命的故障。
另外，半导体装置102具备的固定部6包含设置于台阶部9e的螺孔6b和螺钉6a，引线框5的一部分5c通过与螺孔6b进行紧固的螺钉6a而固定于台阶部9e。具备这样的结构的半导体装置102利用与保持半导体元件4的基座板1不同的部件即壳体9承受、切断从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力。由此，半导体装置102避免由外部应力导致的半导体元件4的致命的故障。
另外，虽然省略图示，但半导体装置102的固定部6也可以在引线框5的一部分5c与螺钉6a的头部之间还包含垫圈。具备这样的结构的半导体装置102减轻螺钉紧固时的针对引线框5的力矩。另外，半导体装置102降低螺钉紧固时的摩擦力。
另外，半导体装置102具备的引线框5和壳体9不是一体物。就引线框5和壳体9不是一体物，并且，引线框的一端5a配置为未被固定于端子部7的半导体装置而言，引线框5仅通过其另一端5b与半导体元件4接合的部分进行固定。另一方面，本实施方式2的半导体装置102还将引线框5固定于在台阶部9e设置的固定部6。半导体装置102将从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力通过固定部6进行切断。半导体装置102避免半导体元件4的致命的故障。
＜实施方式3＞
对本实施方式3的半导体装置进行说明。此外，对于与实施方式1或者实施方式2相同的结构以及动作、效果省略说明。
图3是本实施方式3的半导体装置103的剖面图。半导体装置103与实施方式2所记载的半导体装置102相比，固定部6不同。半导体装置103具备的壳体9与实施方式2同样地，包含壳体主体9f和台阶部9e。在台阶部9e设置贯穿孔6f，该贯穿孔6f贯穿台阶部9e的表面9a与背面9b之间。在基座板1的表面1a对应于在台阶部9e的背面9b开口的贯穿孔6f的位置设置螺孔6b。半导体装置103具备的固定部6包含设置于该台阶部9e的贯穿孔6f、螺钉6a以及螺孔6b。引线框5的一部分5c通过经由贯穿孔6f而与螺孔6b紧固的螺钉6a而进行固定。即，半导体装置103通过固定部6而将引线框5、壳体9以及基座板1一起固定。具备这样的结构的半导体装置103在实施方式1或者实施方式2所记载的效果的基础上，还取得组装容易这一效果。
另外，虽然省略图示，但半导体装置103的固定部6也可以在引线框5的一部分5c与螺钉6a的头部之间还包含垫圈。由于这样的结构，半导体装置103减轻螺钉紧固时的针对引线框5的力矩。另外，半导体装置103降低螺钉紧固时的摩擦力。
＜实施方式4＞
对本实施方式4的半导体装置进行说明。此外，对与实施方式1至实施方式3的任一者相同的结构以及动作、效果省略说明。
图4是本实施方式4的半导体装置104的剖面图。半导体装置104与实施方式3所记载的半导体装置103相比，固定部6不同。半导体装置104具备的壳体9与实施方式3同样地，包含壳体主体9f和台阶部9e。半导体装置104具备的固定部6包含螺钉6a、螺孔6b、第1贯穿孔6g以及第2贯穿孔6h。第1贯穿孔6g设置于台阶部9e，贯穿台阶部9e的表面9a与背面9b之间。另外，第2贯穿孔6h设置于基座板1，对应于在台阶部9e的背面9b开口的第1贯穿孔6g的位置而贯穿基座板1的表面1a与背面1b之间。螺孔6b对应于第1贯穿孔6g与第2贯穿孔6h的位置而设置于引线框5的一部分5c。螺钉6a的头部配置在基座板1的背面1b侧，螺钉6a经由第1贯穿孔6g和第2贯穿孔6h而紧固至引线框5的螺孔6b。由此，将引线框5的一部分5c固定。就具备这样的结构的半导体装置104而言，螺钉紧固时的旋转方向的应力不被输入或者不易被输入至半导体元件4。即，半导体装置104在实施方式3所记载的效果的基础上，进一步降低施加至半导体元件4的应力。
＜实施方式5＞
对本实施方式5的半导体装置进行说明。此外，对于与实施方式1相同的结构以及动作、效果省略说明。
图5是本实施方式5的半导体装置105的剖面图。半导体装置105具备的固定部6与实施方式1所记载的半导体装置101同样地，配置于与壳体9相比更靠内侧的基座板1之上。在基座板1配置从其表面1a凸出的凸起部10即凸台。固定部6包含设置于该凸起部10的嵌合部6i。引线框5的一部分5c与嵌合部6i嵌合而固定于凸起部10。此外，就半导体装置105的制造方法而言，将引线框5的一部分5c压入而固定至凸起部10所包含的嵌合部6i。另外，引线框5与凸起部10或者基座板1电绝缘。半导体装置105在固定部6与引线框5的一部分5c之间或者在凸起部10与引线框5的一部分5c之间包含绝缘部件(未图示)。
具备这样的结构的半导体装置105将从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力利用固定部6进行切断。外部应力由固定部6衰减，传递至半导体元件4的外部应力降低。半导体装置105防止由于外部应力而在半导体元件4或者接合材料3b产生裂纹等缺陷。并且，半导体装置105避免半导体元件4的致命的故障。并且，就半导体装置105而言，无需追加用于设置固定部6的新的部件，能够降低成本。
＜实施方式6＞
对本实施方式6的半导体装置进行说明。此外，对于与实施方式2或者实施方式5的任一者相同的结构以及动作、效果省略说明。
图6是本实施方式6的半导体装置106的剖面图。半导体装置106与实施方式5所记载的半导体装置105相比，固定部6不同。半导体装置106具备的壳体9包含：具有框形状的壳体主体9f；以及台阶部9e，其配置于壳体主体9f的内侧，与壳体主体9f相比高度低。固定部6包含设置于台阶部9e的嵌合部6i。引线框5的一部分5c与嵌合部6i嵌合而固定于台阶部9e。此外，就半导体装置106的制造方法而言，将引线框5的一部分5c压入而固定至凸起部10所包含的嵌合部6i。
具备这样的结构的半导体装置106通过与保持半导体元件4的基座板1不同的部件即壳体9承受、切断从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力。半导体装置106防止由于外部应力而在半导体元件4或者接合材料3b产生裂纹等缺陷。并且，半导体装置106避免半导体元件4的致命的故障。另外，就半导体装置106而言，无需追加用于设置固定部6的新的部件，降低了其制造成本。
＜实施方式7＞
对本实施方式7的半导体装置进行说明。图7是本实施方式7的半导体装置107的剖面图。
除了实施方式1所记载的半导体装置101具备的固定部6以外的结构，半导体装置107与该半导体装置101相同。即，半导体装置107具备：基座板1；以及半导体元件4，其隔着绝缘层2和接合材料3a而保持于该基座板1的表面1a。在本实施方式7中，基座板1是金属板。半导体装置107还具备具有框形状，将半导体元件4容纳在内，配置于基座板1之上的壳体9。壳体9例如由树脂构成。在壳体9的外表面9c配置能够与外部装置连接的端子部7。在本实施方式7中，端子部7配置于壳体9的上表面9d。端子部7在本实施方式7中是螺母，例如能够通过螺栓等而将与外部装置连接的配线进行紧固。
半导体装置107还具备长条状即板状的引线框5。引线框的一端5a以能够与壳体9的端子部7连接的方式进行配置。引线框5的一端5a并非必须固定于端子部7。例如，在端子部7为螺母的情况下，引线框的一端5a以能够与连接至外部装置的配线一起通过螺栓而紧固至端子部7的螺母的方式进行配置。引线框5的另一端5b经由接合材料3b而与设置于半导体元件4的表面的表面电极连接。
半导体装置107包含引线框5的一部分在壳体9内以凹状弯折的弯折部11来取代实施方式1所记载的半导体装置101具备的固定部6。如图7所示，引线框5在从壳体9至半导体元件4的中途包含弯折部11。即，弯折部11位于引线框的一端5a及其另一端5b之间。弯折部11在基座板1的方向即下方向，具有“コ”字型即U字型。此外，图7所示的弯折部11的形状是一个例子，不限定于此。下面，虽然省略图示，但例如，弯折部11也可以具有在基座板1的方向具有顶点的倒三角形。或者例如，弯折部11也可以具有以凸状即向上方向弯折的形状。或者例如，半导体装置107也可以具备引线框5的一部分以凸状或者凹状弯曲的弯曲部来取代弯折部11。即，弯曲部由凸状或者凹状的圆弧形状构成。
另外，壳体9所容纳的引线框5和半导体元件4通过封装材料8而进行封装。封装材料8配置于基座板1成为底部且壳体9成为侧壁的凹形的容器形状内。
另外，半导体装置107具备的引线框5和壳体9不是一体物，而是单独的部件。引线框5和壳体9不是通过嵌入成型而制作成的一体成型品。即，引线框5和壳体9例如不是通过构成壳体9的树脂而将引线框5固定于壳体9的一体成型品。半导体装置107的制造方法包含以下工序：准备具有框形状的壳体9；以及独立于壳体9而准备引线框5，该引线框5包含一部分以凹状弯折的弯折部11。并且，半导体装置107的制造方法包含以下工序：准备保持于基座板1之上的半导体元件4；以框形状将半导体元件4容纳在内的方式将壳体9配置于基座板1之上；将引线框5的一端5a以能够与在壳体9的外表面9c设置的端子部7连接的方式进行配置，并且，将引线框5的另一端5b接合至半导体元件4之上；以及注入将壳体9内的引线框5和半导体元件4进行封装的封装材料8。
(效果)
综上所述，本实施方式7的半导体装置107具备：基座板1；半导体元件4，其保持于基座板1之上；壳体9，其配置于基座板1之上，具有将半导体元件4容纳在内的框形状；端子部7，其设置于壳体9的外表面9c，能够与外部装置连接；长条状的引线框5，其一端5a配置为能够与在壳体9设置的端子部7连接，另一端5b经由接合材料3b而连接至半导体元件4之上；以及封装材料8，其配置于壳体9内，将壳体9内的引线框5和半导体元件4进行封装。引线框5在壳体9内包含一部分以凹状弯折的弯折部11。
具备这样的结构的半导体装置107通过刚性比周围弱的弯折部11而吸收从端子部7或者引线框5的一端5a输入的外部应力。其结果，经由引线框5而施加至半导体元件4的应力降低。半导体装置107避免半导体元件4的致命的故障。
另外，半导体装置107具备的引线框5和壳体9不是一体物。以往，就引线框和壳体不是一体物的半导体装置而言，引线框仅通过其另一端与半导体元件接合的部分进行固定。本实施方式7的半导体装置107通过刚性比周围弱的弯折部11而吸收从端子部7或者引线框5的一端5a输入的外部应力。其结果，经由引线框5而施加至半导体元件4的应力降低。半导体装置107避免半导体元件4的致命的故障。
另外，本实施方式7的半导体装置107的制造方法包含以下工序：准备具有框形状的壳体9；独立于壳体9而准备引线框5，该引线框5包含一部分以凹状弯折的弯折部11。并且，半导体装置107的制造方法包含以下工序：准备保持于基座板1之上的半导体元件4；以框形状将半导体元件4容纳在内的方式将壳体9配置于基座板1之上；将引线框5的一端5a以能够与在壳体9的外表面9c设置的端子部7连接的方式进行配置，并且，将引线框5的另一端5b接合至半导体元件4之上；以及注入将壳体9内的引线框5和半导体元件4进行封装的封装材料8。
以往，就引线框和壳体不是一体物的半导体装置而言，引线框仅通过其另一端与半导体元件接合的部分进行固定。根据本实施方式7的半导体装置107的制造方法，半导体装置107通过刚性比周围弱的弯折部11而吸收从端子部7或者引线框5的一端5a输入的外部应力。其结果，经由引线框5而施加至半导体元件4的应力降低。半导体装置107避免半导体元件4的致命的故障。
＜实施方式8＞
对本实施方式8的半导体装置进行说明。此外，对于与实施方式7相同的结构以及动作、效果省略说明。
图8是本实施方式8的半导体装置108的剖面图。半导体装置108具备的壳体9包含：具有框形状的壳体主体9f；以及台阶部9e，其配置于壳体主体9f的内侧，与壳体主体9f相比高度低。在该台阶部9e设置槽部12a。引线框5的弯折部11的至少一部分与壳体9的槽部12a的内壁接触而被固定。半导体装置108的制造方法包含将弯折部11插入槽部12a的工序。
具备这样的结构的半导体装置108将从端子部7或者引线框5的一端5a输入的外部应力通过引线框5的弯折部11和壳体9而进行分担、承担。在实施方式7所记载的效果的基础上，半导体装置108进一步降低施加至半导体元件4的外部应力。
＜实施方式9＞
对本实施方式9的半导体装置进行说明。此外，对于与实施方式7或者实施方式8相同的结构以及动作、效果省略说明。
图9是本实施方式9的半导体装置109的剖面图。半导体装置109具备的壳体9与实施方式8同样地，包含壳体主体9f和台阶部9e。在该台阶部9e设置凹部12b。在该凹部12b的内侧配置引线框5的弯折部11的至少一部分。并且，在该凹部12b的内部配置对弯折部11进行固定的固定材料13。此外，凹部12b也可以是实施方式8所记载的半导体装置108所包含的槽部12a。固定材料13例如是树脂。另外，半导体装置109的制造方法包含在将引线框5接合至半导体元件4之后，将凹部12b内的引线框5通过固定材料13而进行封装的工序。在固定材料13是树脂的情况下，通过树脂将凹部12b进行封装。
具备这样的结构的半导体装置109通过凹部12b的固定材料13而承受从端子部7或者引线框5的一端5a输入至引线框5的外部应力。半导体装置109进一步降低施加至半导体元件4的外部应力。
＜实施方式10＞
对本实施方式10的控制装置进行说明。图10是表示本实施方式10的控制装置201的图。
控制装置201具备：实施方式1所示的半导体装置101；以及端子座14，其能够对该半导体装置101与外部装置之间的连接进行中继。控制装置201也可以安装于例如列车的车厢。半导体装置101的引线框5的一端5a、端子座14与端子部7连接。即，引线框5的一端5a经由端子部7而与端子座14连接。更具体而言，引线框的一端5a与将端子座14和半导体装置101进行连接的配线18一起通过螺栓17而紧固于端子部7的螺母。
具备这样的结构的控制装置201通过固定部6而防止由于端子座14的振动或热变形而产生的外部应力经由端子部7以及引线框5而传递至半导体元件4。控制装置201防止由于该外部应力而在半导体装置101的半导体元件4或者接合材料3b产生裂纹等缺陷。并且，控制装置201避免半导体装置101具备的半导体元件4的致命的故障。此外，即使在半导体装置101是实施方式2至实施方式6的任一者所示的半导体装置的情况下，控制装置201也取得相同的效果。
另外，在控制装置201具备实施方式7至实施方式9的任一者所记载的半导体装置来取代半导体装置101的情况下，控制装置201将由于端子座14的振动或热变形而产生的外部应力通过引线框5的弯折部11或者弯曲部而进行降低或者切断。并且，控制装置201避免半导体元件4的致命的故障。
＜实施方式11＞
对本实施方式11的控制装置进行说明。图11是表示本实施方式11的控制装置202的图。
控制装置202具备外部装置和实施方式1所示的半导体装置101。该外部装置是电容器15a或者电动机15b。控制装置202也可以安装于例如以电为动力源的汽车。引线框的一端5a与将电容器15a和半导体装置101进行连接的配线18一起通过螺栓17而紧固于端子部7的螺母。同样地，引线框5的一端5a与将电动机15b和半导体装置101进行连接的配线一起通过螺栓而紧固至端子部7的螺母。另外，电容器15a与电池16连接。
具备这样的结构的控制装置202通过固定部6而防止由于外部装置的振动或热变形而产生的外部应力经由端子部7以及引线框5而传递至半导体元件4。并且，控制装置202避免半导体装置101具备的半导体元件4的致命的故障。此外，即使在半导体装置101是实施方式2至实施方式6的任一者所示的半导体装置的情况下，控制装置202也取得相同的效果。
另外，在控制装置202具备实施方式7至实施方式9的任一者所记载的半导体装置来取代半导体装置101的情况下，控制装置202将由于外部装置的振动或热变形而产生的外部应力通过引线框5的弯折部11或者弯曲部而进行降低或者切断。并且，控制装置202避免半导体元件4的致命的故障。
此外，本发明能够在该发明的范围内对各实施方式自由地进行组合，或者对各实施方式适当地进行变形、省略。对本发明进行了详细说明，但上述说明在所有方面均为例示，本发明不限定于此。可以理解为在不脱离该发明的范围的情况下能够想到未例示出的无数的变形例。
标号的说明
1基座板，1a基座板的表面，1b基座板的背面，2绝缘层，3a接合材料，3b接合材料，4半导体元件，5引线框，5a引线框的一端，5b引线框的另一端，5c引线框的一部分，6固定部，6a螺钉，6b螺孔，6c垫圈，6d锪孔，6e嵌入螺母，6f贯穿孔，6g第1贯穿孔，6h第2贯穿孔，6i嵌合部，7端子部，8封装材料，9壳体，9a台阶部的表面，9b台阶部的背面，9c外表面，9d上表面，9e台阶部，9f壳体主体，10凸起部，11弯折部，12a槽部，12b凹部，13固定材料，14端子座，15a电容器，15b电动机，101半导体装置，107半导体装置，201控制装置，202控制装置。

Claims (22)

1.一种半导体装置，其具备：
基座板(1)；
半导体元件(4)，其保持于所述基座板(1)之上；
壳体(9)，其配置于所述基座板(1)之上，具有将所述半导体元件(4)容纳在内的框形状；
端子部(7)，其设置于所述壳体(9)的外表面(9c)，能够与外部装置连接；
长条状的引线框(5)，其一端(5a)以能够与在所述壳体(9)设置的所述端子部(7)连接的方式进行配置，另一端(5b)经由接合材料(3b)而连接至所述半导体元件(4)之上；
封装材料(8)，其配置于所述壳体(9)内，将所述壳体(9)内的所述引线框(5)和所述半导体元件(4)进行封装；以及
固定部(6)，其在所述壳体(9)内对所述引线框(5)的一部分(5c)进行固定。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)配置于与所述壳体(9)相比更靠内侧的所述基座板(1)之上。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)包含螺孔(6b)和螺钉(6a)，该螺孔设置于从所述基座板(1)的表面(1a)凸出的凸起部(10)，
所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过与所述螺孔(6b)进行紧固的所述螺钉(6a)而固定于所述凸起部(10)。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)还包含垫圈(6c)。
5.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)包含设置于从所述基座板(1)的表面(1a)凸出的凸起部(10)的嵌合部(6i)，
所述引线框(5)的所述一部分(5c)与所述嵌合部(6i)嵌合而固定于所述凸起部(10)。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述壳体(9)包含：具有所述框形状的壳体主体(9f)；以及台阶部(9e)，其配置于所述壳体主体(9f)的内侧，与所述壳体主体(9f)相比高度低，
所述固定部(6)配置于所述台阶部(9e)。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)包含螺钉(6a)和设置于所述台阶部(9e)的螺孔(6b)，
所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过与所述螺孔(6b)进行紧固的所述螺钉(6a)而固定于所述台阶部(9e)。
8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)包含螺钉(6a)、螺孔(6b)以及贯穿孔(6f)，
所述贯穿孔(6f)贯穿所述台阶部(9e)的表面(9a)与背面(9b)之间，
所述螺孔(6b)对应于在所述台阶部(9e)的所述背面(9b)开口的所述贯穿孔(6f)的位置而设置于所述基座板(1)的表面(1a)，
所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过经由所述贯穿孔(6f)而与所述螺孔(6b)紧固的所述螺钉(6a)而进行固定。
9.根据权利要求7或8所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)还包含垫圈。
10.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)包含螺钉(6a)、螺孔(6b)、第1贯穿孔(6g)以及第2贯穿孔(6h)，
所述第1贯穿孔(6g)贯穿所述台阶部(9e)的表面(9a)与背面(9b)之间，
所述第2贯穿孔(6h)对应于在所述台阶部(9e)的所述背面(9b)开口的所述第1贯穿孔(6g)的位置而贯穿所述基座板(1)的表面(1a)与背面(1b)之间，
所述螺孔(6b)对应于所述第1贯穿孔(6g)和所述第2贯穿孔(6h)的位置而设置于所述引线框(5)的所述一部分(5c)，
所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过头部配置于所述基座板(1)的背面(1b)侧，经由所述第1贯穿孔(6g)和所述第2贯穿孔(6h)而紧固至所述螺孔(6b)的所述螺钉(6a)进行固定。
11.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，
所述固定部(6)包含设置于所述台阶部(9e)的嵌合部(6i)，
所述引线框(5)的所述一部分(5c)与所述嵌合部(6i)嵌合而固定于所述台阶部(9e)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的半导体装置，其中，
所述引线框(5)和所述壳体(9)不是一体物。
13.一种控制装置，其具备：
权利要求1至12中任一项所述的半导体装置；以及
端子座(14)，其与所述半导体装置的所述端子部(7)连接，能够对所述半导体装置与所述外部装置之间的连接进行中继，
所述半导体装置的所述引线框(5)的所述一端(5a)经由所述端子部(7)而与所述端子座(14)连接。
14.一种控制装置，其具备：
权利要求1至12中任一项所述的半导体装置；以及
所述外部装置，
所述半导体装置的所述引线框(5)的所述一端(5a)与所述外部装置(14)通过所述端子部(7)连接，
所述外部装置是电容器(15a)或者电动机(15b)。
15.一种半导体装置的制造方法，其是权利要求1至12中任一项所述的半导体装置的制造方法，具备以下工序：
准备具有所述框形状的所述壳体(9)；
独立于所述壳体(9)，准备所述引线框(5)；
准备所述基座板(1)以及已保持于所述基座板(1)之上的所述半导体元件(4)；
以所述框形状将所述半导体元件(4)容纳在内的方式将所述壳体(9)配置于所述基座板(1)之上；
将所述引线框(5)的所述一端(5a)以能够与在所述壳体(9)的所述外表面(9c)设置的所述端子部(7)连接的方式进行配置，并且，将所述引线框(5)的所述另一端(5b)接合至所述半导体元件(4)之上；
将所述引线框(5)的所述一部分(5c)在所述壳体(9)内固定于所述固定部(6)；以及
向所述壳体(9)内注入将所述引线框(5)和所述半导体元件(4)进行封装的所述封装材料(8)。
16.一种半导体装置，其具备：
基座板(1)；
半导体元件(4)，其保持于所述基座板(1)之上；
壳体(9)，其配置于所述基座板(1)之上，具有将所述半导体元件(4)容纳在内的框形状；
端子部(7)，其设置于所述壳体(9)的外表面(9c)，能够与外部装置连接；
长条状的引线框(5)，其一端(5a)以能够与在所述壳体(9)设置的所述端子部(7)连接的方式进行配置，另一端(5b)经由接合材料(3b)而连接至所述半导体元件(4)之上；以及
封装材料(8)，其配置于所述壳体(9)内，将所述壳体(9)内的所述引线框(5)和所述半导体元件(4)进行封装，
所述引线框(5)在所述壳体(9)内包含一部分以凸状或者凹状弯折的弯折部(11)或者一部分以凸状或者凹状弯曲的弯曲部。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，
所述壳体(9)包含：具有所述框形状的壳体主体(9f)；以及台阶部(9e)，其配置于所述壳体主体(9f)的内侧，与所述壳体主体(9f)相比高度低，
所述台阶部(9e)包含收容所述弯折部(11)或者所述弯曲部的槽部(12a)，
所述引线框(5)的所述弯折部(11)或者所述弯曲部的至少一部分与所述槽部(12a)的内壁接触而固定。
18.根据权利要求16所述的半导体装置，其中，
所述壳体(9)包含：具有所述框形状的壳体主体(9f)；以及台阶部(9e)，其配置于所述壳体主体(9f)的内侧，与所述壳体主体(9f)相比高度低，
所述台阶部(9e)还包含：凹部(12b)，在该凹部配置所述引线框(5)的所述弯折部(11)或者所述弯曲部的至少一部分；以及
固定材料(13)，其配置于所述凹部(12b)内，将所述弯折部(11)或者所述弯曲部进行封装、固定。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的半导体装置，其中，
所述引线框(5)和所述壳体(9)不是一体物。
20.一种控制装置，其具备：
权利要求16至19中任一项所述的半导体装置；以及
端子座(14)，其与所述半导体装置的所述端子部(7)连接，能够对所述半导体装置与所述外部装置之间的连接进行中继，
所述半导体装置的所述引线框(5)的所述一端(5a)经由所述端子部(7)而连接至所述端子座(14)。
21.一种控制装置，其具备：
权利要求16至19中任一项所述的半导体装置；以及
所述外部装置，
所述半导体装置的所述引线框(5)的所述一端(5a)与所述外部装置(14)通过所述端子部(7)连接，
所述外部装置是电容器(15a)或者电动机(15b)。
22.一种半导体装置的制造方法，其是权利要求16至19中任一项所述的半导体装置的制造方法，具备以下工序：
准备具有所述框形状的所述壳体(9)；
独立于所述壳体(9)，准备所述引线框(5)；
准备所述基座板(1)以及已保持于所述基座板(1)之上的所述半导体元件(4)；
以所述框形状将所述半导体元件(4)容纳在内的方式将所述壳体(9)配置于所述基座板(1)之上；
将所述引线框(5)的所述一端(5a)以能够与在所述壳体(9)的所述外表面(9c)设置的所述端子部(7)连接的方式进行配置，并且，将所述引线框(5)的所述另一端(5b)接合至所述半导体元件(4)之上；以及
向所述壳体(9)内注入将所述引线框(5)和所述半导体元件(4)进行封装的所述封装材料(8)，
准备所述引线框(5)的工序包含准备在所述壳体(9)内包含一部分以凸状或者凹状弯折的弯折部(11)或者一部分以凸状或者凹状弯曲的弯曲部的所述引线框(5)。
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