CN113728427B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

目的在于抑制施加了外力时的外部端子的浮起，提高半导体装置的可靠性。半导体装置具备：散热板(10)，在一个主面上具有配置半导体元件(50)的电路区域(54)；一对端子(31、32)，与半导体元件(50)连接；以及树脂壳体(20)，覆盖散热板(10)的电路区域(54)并密封半导体元件(50)，并且具有形成于上表面的端子面(22)、长边方向的一对侧面和短边方向的一对前后面，树脂壳体(20)具有与一对端子(31、32)分别抵接并规定端子(31、32)的弯折位置的一对弯折抵接部(22e、23e)，一对弯折抵接部(22e、23e)形成为相互不同的高度，一对端子(31、32)在隔着螺母收容开口(21)的位置从树脂壳体(20)突出，分别弯折成在螺母收容开口(21)上相互重复。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置，更详细而言，涉及在密封半导体元件的树脂壳体上形成用于使端子螺母埋没的螺母收容开口，外部端子的紧固孔配置在螺母收容开口上的半导体装置的改良。
背景技术
以往，已知有将晶闸管、二极管、晶体管等功率半导体元件树脂密封起来的半导体装置(例如，专利文献1)。图6是表示以往的半导体装置的一个例子的剖视图。在散热板10上配置有半导体元件50，外部端子30与半导体元件50连接。在散热板10的上表面侧形成有树脂壳体20，将外部端子30的一部分和半导体元件50密封。此外，在树脂壳体20的上表面形成有用于收容端子螺母40的螺母收容开口21。
外部端子30从树脂壳体20的上表面向上方突出，在树脂壳体20外向螺母收容开口21侧弯折。在外部端子30的前端附近形成有紧固孔33，通过将外部端子30弯折，从而外部端子30的前端配置为覆盖螺母收容开口21，该紧固孔33配置为与螺母收容开口21对应。
这样的半导体装置的外部端子30存在通过布线施加外力而浮起的问题。图7是表示外部端子30浮起的状态的图。在布线41安装有端子配件42，通过将紧固螺钉43插通于端子配件42的紧固孔以及外部端子30的紧固孔33并将紧固螺钉43与端子螺母40紧固，从而将布线41与外部端子30连结。
在对该布线41施加了拉伸方向的外力的情况下，如图所示，存在外部端子30浮起的问题。而且，在反复进行这样的浮起动作的情况下，外部端子30的弯折部分有可能断裂。
此外，以往提出了用于解决这样的课题的方法(例如，专利文献2)。在专利文献2中，记载了延长外部端子并向下弯折而埋入外围壳体内的模制树脂中的结构、和与壳体上盖一体地模制成型的结构。此外，记载了将辅助端子配件插入外围壳体的开口孔的结构、以及与外围壳体的钩部卡止固定的结构。通过采用这样的结构，考虑可以不是用一点支承外部端子，而是用两点进行支承，能够抑制外部端子的浮起。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平5-136333号公报
专利文献2：日本特开平6-120390号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
然而，以往的半导体装置为了防止外部端子的浮起，为了加强的目的而需要追加如辅助端子配件那样的新的构件，或者需要追加将锚定部插入到壳体内等新的工序。因此，存在制造工序变得复杂的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，抑制施加外力时的外部端子的浮起，提高半导体装置的可靠性。特别是，与以往的半导体装置相比，使制造工序复杂化。
-用于解决课题的手段-
本发明的第一方式的半导体装置构成为，具备：散热板，在一个主面上具有配置一个或两个以上的半导体元件的电路区域；一对端子，与所述半导体元件连接，具有紧固孔；以及树脂壳体，覆盖所述散热板的所述电路区域并密封所述半导体元件，并且具有形成于上表面的端子面、长边方向的一对侧面和短边方向的一对前后面，在所述端子面上形成了用于使端子螺母埋没的螺母收容开口，所述树脂壳体具有与一对所述端子分别抵接并规定所述端子的弯折位置的一对弯折抵接部，与一方的所述端子对应的一方的所述弯折抵接部和与另一方的所述端子对应的另一方的所述弯折抵接部形成为不同的高度，一对所述端子在隔着所述螺母收容开口的位置从所述树脂壳体突出，分别弯折成在所述螺母收容开口上相互重复，所述紧固孔与所述螺母收容开口对置。
通过采用上述结构，从而由一对端子形成一个外部端子，该一对端子在夹着螺母收容开口的两个位置被树脂壳体支承。因此，能够抑制在经由布线施加了外力的情况下外部端子浮起。
此外，由于一个外部端子与树脂壳体内的电路区域经由一对端子连接，因此能够降低从电路区域到外部端子的布线电阻。
此外，由于不需要采用与以往的半导体装置不同的新的构件，此外，不需要追加新的制造工序，因此能够在不使制造工序复杂化的情况下实现稳定的制造。
进而，能够防止端子的弯折位置偏差、弯折后的端子的紧固孔与螺母收容开口不对应。因此，能够使制造工序中的端子的弯折作业变得容易。此外，通过使一对弯折抵接部的高度不同，能够使一对端子适当重复地弯折。
本发明的第二方式的半导体装置构成为，在上述结构的基础上，一对所述端子从所述树脂壳体的所述侧面朝向相互分离的方向突出，沿着一对所述侧面分别弯折的所述端子分别进一步弯折成在所述螺母收容开口上相互重复，所述紧固孔与所述螺母收容开口对置。
本发明的第三方式的半导体装置构成为，在上述结构的基础上，一对所述端子的重复部分大致平行。
通过采用上述结构，从而能够防止因将一对端子夹入紧固螺钉与端子螺母之间而引起的端子的变形，能够提高半导体装置的可靠性。
本发明的第四方式的半导体装置构成为，在上述结构的基础上，一对所述弯折抵接部的任一方是形成于所述端子面的缘部的突起部。
本发明的第五方式的半导体装置构成为，在上述结构的基础上，所述弯折抵接部的一方是所述端子面的缘部，所述弯折抵接部的另一方是形成于所述端子面的缘部的突起部。
通过采用这样的结构，从而能够在视觉上判别应该先弯折的一方的端子和之后应弯折的另一方的端子。因此，在制造时弯折一对端子之际，能够防止以错误的顺序弯折端子。
本发明的第六方式的半导体装置构成为，在上述结构的基础上，所述端子面的所述缘部具备一对台阶部，该一对台阶部由从所述端子面的上端形成到所述侧面的槽状的壁和从所述壁的下端形成到所述侧面之间的面构成，一对所述端子从所述台阶部的所述面向壳体外突出，沿着所述侧面弯折的所述端子配置于所述槽状的所述壁内。
通过采用这样的结构，从而能够防止端子的至少一部分收容在槽状的壁内，防止端子倾斜地扭曲而弯折。此外，能够容易地目视确认端子倾斜地弯折。
本发明的第七方式的半导体装置构成为，在上述结构的基础上，一对所述弯折抵接部是形成于所述端子面的所述缘部的不同高度的一对突起部。
本发明的第八方式的半导体装置构成为，在上述结构的基础上，所述树脂壳体使用传递模塑法形成。
通过采用这样的结构，从而在一体成型的树脂壳体内埋设一对端子的一部分，一对端子被树脂壳体牢固地支承。因此，能够有效地抑制外部端子的浮起。此外，由于能够同时将一对端子进行树脂密封，因此与以往的半导体层装置相比，能够在不使制造工序复杂化的情况下实现。
-发明效果-
在本发明的半导体装置中，外部端子在隔着螺母收容开口对置的两个位置被树脂壳体支承。因此，能够抑制施加了外力时的外部端子的浮起，提高半导体装置的可靠性。特别是，与以往的半导体装置相比，能够在不使制造工序复杂化的情况下抑制外部端子的浮起。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的半导体装置1的一结构例的立体图。
图2是表示图1的半导体装置1的制造工序中的状态的一个例子的图，示出了将第一、第二端子31、32弯折前的状态。
图3是表示图1的半导体装置1的内部结构的一个例子的图，是通过图1的A-A切断线切断时的剖视图。
图4是表示图1的半导体装置1的外观的详细结构的一个例子的侧视图。
图5是表示将第一、第二端子31、32弯折前的状态的俯视图。
图6是表示以往的半导体装置的一个例子的剖视图。
图7是表示外部端子30浮起的状态的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在本说明书中，为了方便，将散热板配置于半导体装置的下表面，将端子面形成于半导体装置的上表面来进行说明，但并不限定本发明的半导体装置的使用时的姿势。
图1是表示本发明的实施方式的半导体装置1的一结构例的立体图。半导体装置1构成为用树脂壳体20密封形成于散热板10的上表面的电路区域，在树脂壳体20的上表面形成有两个外部端子30。外部端子30由配置为一部分相互重复的一对第一端子31以及第二端子32构成。
在形成于比树脂壳体20的上表面高的位置的端子面22形成有用于使端子螺母40埋没的螺母收容开口21。此外，在一对第一、第二端子31、32分别形成有第一、第二紧固孔33、34。通过将这些第一、第二紧固孔33、34配置在与上述螺母收容开口21对应的位置，能够将未图示的紧固螺钉插通两个第一、第二紧固孔33、34而与端子螺母40卡合。
第一、第二端子31、32与被树脂壳体20密封的半导体元件连接，其一部分在夹着螺母收容开口21的位置朝向相互分离的方向而从树脂壳体20突出。第一、第二端子31、32的在树脂壳体20外露出的部分在垂直方向上向上弯折，接着朝向螺母收容开口21弯折。这样一来，一对第一端子31和第二端子32的前端相互重复地配置在上述螺母收容开口21上。此时，一对第一、第二端子31、32的第一、第二紧固孔33、34配置为与形成于树脂壳体20的端子面22的螺母收容开口21对置。
外部端子30由一对第一、第二端子31、32构成，这些第一、第二端子31、32在夹着树脂壳体20的端子螺母40而相反的一侧的两处位置，被树脂壳体20分别牢固地支承。因此，能够抑制外部端子30因外力而浮起。此外，通过将构成一个外部端子30的两个第一、第二端子31、32紧固为利用紧固螺钉密接，能够降低布线电阻，抑制损失。
图2是表示图1的半导体装置1的制造工序中的状态的一个例子的立体图，示出了将第一、第二端子31、32弯折前的状态。此外，图3是表示图1的半导体装置1的内部结构的一个例子的图，是通过图1的A-A切断线切断时的剖视图。此外，图4是表示图1的半导体装置1的外观的详细结构的一个例子的侧视图。此外，图5是表示图1的半导体装置1的制造工序中的状态的一个例子的外观图，是表示将第一、第二端子31、32弯折前的状态的俯视图。
散热板10是具有细长形状的板状体，使用热导电特性良好的材料。例如，能够使用进行了镀镍的铜板。在散热板10的长边方向的两端设置有用于安装至未图示的安装面的安装孔11。此外，在散热板10的上表面形成有被两个安装孔11夹着的电路区域54，配置有一个或者两个以上的半导体元件50。例如，配置二极管、晶闸管、晶体管等电源电路用的功率半导体元件。
一对第一、第二端子31、32通过焊接与一个或者两个以上的半导体元件50连接。一对第一、第二端子31、32可以与相同的半导体元件50连接，也可以与不同的半导体元件50连接。不过，在树脂壳体20外，为了构成一个外部端子30，一对第一、第二端子31、32需要与电路区域54内的相同电位连接。
一对第一、第二端子31、32的下端与半导体元件50连接，在散热板10的宽度方向的范围内向铅垂上方延伸，在比端子面22靠下方的后述的台阶面240的高度位置朝向外侧大致直角地弯曲，从树脂壳体20突出。即，一对第一、第二端子31、32在水平面内朝向散热板10的宽度方向的外侧、即在夹着螺母收容开口21的位置朝向相互分离的方向从树脂壳体20突出。
第一、第二端子31、32与散热板10上表面的半导体元件50连接，在形成电路之后，在散热板10的上表面以及侧面，通过传递模塑法形成有树脂壳体20。树脂壳体20形成为覆盖散热板10的电路区域54，将半导体元件50密封，并且将第一、第二端子31、32的一部分密封。散热板10的下表面不密封而露出。因此，能够使散热板10密接于安装面，能够高效地进行散热。
在形成树脂壳体20后，先将第一端子31向上方弯折，进而朝向端子面22向螺母收容开口21上弯折。然后，将第二端子32向上方弯折，进而向端子面22上的螺母收容开口21的方向弯折，并重叠于第一端子31上。
在此，主要使用图3至图5，对第一、第二端子31、32从树脂壳体20突出的部分的形状进行说明。螺母收容开口21形成在树脂壳体20上表面的水平的端子面22上。在端子面22的图3中观察时，在左右的缘部，从树脂壳体20的侧面到内侧具有从上表面朝向下方形成的槽状的台阶壁241和从台阶壁241的下端到树脂壳体20的侧面的水平的台阶面240，由这些台阶面240和台阶壁241构成台阶部24。
第一、第二端子31、32从台阶面240起，分别在隔着螺母收纳开口21的位置相互向相反方向引出而从树脂壳体20突出。而且，第一、第二端子31、32分别从台阶面240起沿着台阶壁241向上方弯折。此时，第一、第二端子31、32分别收容在槽状的台阶壁241内，第一、第二端子31、32不会从树脂壳体20的侧面在宽度方向上伸出。
由于在台阶壁241内收容有第一、第二端子31、32，因此能够防止第一、第二端子31、32倾斜地扭曲而弯折。因此，台阶壁241的厚度优选为第一、第二端子31、32的厚度以上。另一方面，即使是仅第一、第二端子31、32的厚度方向的一部分进入到台阶壁241的内部的厚度，也能够防止第一、第二端子31、32的扭曲，在这一点上，台阶壁241的厚度未必限定于该厚度。
此外，由于在台阶壁241内收容有第一、第二端子31、32的一部分或者全部，因此即使第一、第二端子31、32被倾斜地弯折，也具有能够容易地目视确认制造不良的效果。
形成有从端子面22向台阶壁240弯折的直线状的边缘。与第一端子31对应的该边缘被用作为第一弯折抵接部22e。另一方面，在形成有与第二端子32侧对应的台阶面240的端子面22的缘部，形成从端子面22向上方突出的突起部23，形成该突起部23的上端外侧缘部的边缘，该边缘被用作为第二弯折抵接部23e。
在此，在第一、第二弯折抵接部22e、23e的宽度为比第一、第二端子31、32的宽度窄的宽度的情况下，考虑第一、第二端子31、32的一部分不约束弯折位置而弯曲，第二端子32的第二紧固孔34不与螺母收容开口21对应的情况、第二端子32不与端子面22平行的情况。因此，第一弯折抵接部22e是沿着第一端子31的宽度方向延伸的直线形状，具有第一端子31的宽度以上的宽度。同样地，第二弯折抵接部23e为沿着第二端子32的宽度方向延伸的直线形状，具有第二端子的宽度以上的宽度。第一、第二弯折抵接部22e、23e具有第一、第二端子31、32的宽度以上的宽度，因此第一、第二端子31、32整体与第一、第二弯折抵接部22e、23e抵接，由此向所决定的位置弯折。
第一端子31在向螺母收容开口21方向弯折时与第一弯折抵接部22e抵接，以第一弯折抵接部22e为支点弯折。因此，弯折高度位置由第一弯折抵接部22e规定。另一方面，第二端子32在向螺母收容开口21方向弯折时与第二弯折抵接部23e抵接，以第二弯折抵接部23e为支点弯折。因此，弯折高度位置由第二弯折抵接部23e规定。因此，能够将一对第一、第二端子31、32在距端子面22的高度不同的位置弯折。
关于弯折后的一对第一、第二端子31、32的距端子面22的高度，第二端子32比第一端子31高，其差与突起部23的高度大致一致。因此，通过预先适当地确定突起部23的高度，能够适当重合地弯折一对第一、第二端子31、32。例如，通过使突起部23的高度与第一端子31的厚度大致一致，从而能够将第一、第二端子31、32的重复部分相互邻接、且相互大致平行地配置。
此外，通过仅在第二端子32侧设置突起部23，能够容易地区分应先弯折的第一端子31和应后弯折的第二端子32。因此，能够防止在制造时错误地将第二端子32先弯折。
第一、第二端子31、32的第一、第二紧固孔33、34设置于第一、第二端子31、32的预先设定的位置，能够利用第一、第二弯折抵接部22e、23e始终在预先设定的高度位置弯折第一、第二端子31、32，因此能够稳定地配置于与螺母收容开口21对应的位置，能够防止弯折位置偏移而令第一、第二紧固孔3103、34与螺母收容开口21不对应，能够稳定地制造半导体装置1。
此外，第一、第二端子31、32在树脂壳体20外朝向螺母收容开口21弯折，其前端配置在端子面22上。即，第一、第二端子31、32以在树脂壳体20外相互向相反方向弯折的状态突出，隔着螺母收容开口21从相反的一侧朝向螺母收容开口21而分别在端子面22上相互重复配置。在该状态下，各个第一、第二紧固孔33、34配置为与螺母收容开口21对应。因此，能够将紧固螺钉插通于第一、第二紧固孔33、34，进而与端子螺母40卡合。
优选突起部23由沿着第二端子32的宽度方向直线延伸的细长的形状构成，具有第二端子32的宽度以上的宽度，但本发明并不限定于这种结构。突起部23只要具有第二弯折抵接部23e即可，例如，也可以具有比第二端子32的宽度短的宽度。此外，也可以将沿着宽度方向排列的两个以上的突起形状设为突起部23。此外，在本例中，示出了突起部23仅形成于与第二端子32对应的一侧的例子，但也能够在与第一、第二端子31、32双方对应的一侧分别形成高度不同的突起部23。
另外，在本实施方式中，第二弯折抵接部23e为沿着第二端子32的宽度方向延伸的直线形状、且具有第二端子32的宽度以上的宽度的情况的例子进行了说明，但本发明并不限定于这样的结构。第二弯折抵接部23e只要限定第二端子32的弯折位置即可，也可以与第二端子32的宽度方向的一部分抵接。例如，也可以在一个点或者宽度方向上排列的两个以上的点，与第二端子32抵接。
同样地，关于第一弯折抵接部22e，也是沿着第一端子31的宽度方向11方向延伸的直线形状，且具有第一端子31的宽度以上的宽度的情况的例子进行了说明，但本发明并不仅限定于这样的结构。第一弯折抵接部22e只要限定第一端子31的弯折位置即可，也可以与第一端子31的宽度方向的一部分抵接。例如，也可以在一个点或者宽度方向上排列的两个以上的点，与第一端子31抵接。
此外，在本实施方式中，对在一个半导体装置1中具备两个外部端子30的情况的例子进行了说明，但本发明不仅限于这样的结构，也可以是一个半导体装置1具备一个或者三个以上的外部端子30。
此外，在本实施方式中，对一对第一、第二端子31、32在树脂壳体20内也分离的情况的例子进行了说明，但一对第一、第二端子31、32也可以在树脂壳体20内连结。例如，也可以是一个端子，向树脂壳体20外沿着两侧面方向引出，从而用作为一对第一、第二端子31、32。
附图标记说明：
1 半导体装置
10 散热板
11 安装孔
20 树脂壳体
21 螺母收容开口
22 端子面
22e 第一弯折抵接部
23 突起部
23e 第二弯折抵接部
24 台阶部
240 台阶面
241 台阶壁
30 外部端子
31 第一端子
32 第二端子
33 第一紧固孔
34 第二紧固孔
40 端子螺母
41 布线
42 端子配件
43 紧固螺钉
50 半导体元件
54 电路区域。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：
散热板，在一个主面上具有配置一个或两个以上的半导体元件的电路区域；
一对端子，与所述半导体元件连接，具有紧固孔；以及
树脂壳体，覆盖所述散热板的所述电路区域并密封所述半导体元件，并且具有形成于上表面的端子面、长边方向的一对侧面和短边方向的一对前后面，在所述端子面上形成了用于使端子螺母埋没的螺母收容开口，
所述树脂壳体具有与一对所述端子分别抵接并规定所述端子的弯折位置的一对弯折抵接部，
一方的所述端子所对应的一方的所述弯折抵接部和另一方的所述端子所对应的另一方的所述弯折抵接部形成为不同的高度，
一对所述端子在隔着所述螺母收容开口的位置从所述树脂壳体突出，分别弯折成在所述螺母收容开口上相互重叠，所述紧固孔与所述螺母收容开口对置。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
一对所述端子从所述树脂壳体的所述侧面朝向相互分离的方向突出，并进一步向上方弯折，进而弯折成在所述螺母收容开口上相互重叠，以使得所述紧固孔与所述螺母收容开口对置。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
一对所述端子的重叠部分平行。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
一对所述弯折抵接部的任一方是形成于所述端子面的缘部的突起部。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述弯折抵接部的一方是所述端子面的缘部，
所述弯折抵接部的另一方是形成于所述端子面的缘部的突起部。
6.根据权利要求4或5所述的半导体装置，其中，
所述端子面的所述缘部具备一对台阶部，该一对台阶部由从所述端子面的上端形成到所述侧面的槽状的壁和从所述壁的下端形成到所述侧面之间的面构成，
一对所述端子从所述台阶部的所述面向所述树脂壳体外突出，沿着所述侧面弯折的所述端子配置于所述槽状的所述壁内。
7.根据权利要求4或5所述的半导体装置，其中，
一对所述弯折抵接部是形成于所述端子面的所述缘部的不同高度的一对。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述树脂壳体使用传递模塑法形成。
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