JP2014120657A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電力端子への応力または振動を緩和する機能を備えた半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、樹脂パッケージ４と、半導体素子１１と、封止樹脂１４と、金属端子１０と、を備える。封止樹脂は、樹脂パッケージ内に充填され、半導体素子及び絶縁基板５を封ずる。金属端子は、樹脂パッケージ内から樹脂パッケージ外に延伸し、樹脂パッケージ内で半導体素子に電気的に接続される。金属端子は、樹脂天板３を含む樹脂パッケージの上面に平行な平面体により構成されボルト貫通用の孔を有するバスバー取り付け部１０ａと、放熱板の表面に垂直な方向に延伸しバスバー取り付け部に繋がる引出部１０ｂと、バスバー取り付け部において樹脂パッケージの上面に垂直な方向へ反発力を有するバネ構造１０ｃと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
電力用の半導体装置は、樹脂パッケージ内にシリコン系樹脂で封止された、大電力用途のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）またはＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体素子を有する。樹脂パッケージの上面は、樹脂パッケージ内を封止する樹脂蓋または、電力端子や信号端子の支持体となる樹脂製のターミナルホルダーにより構成される。樹脂蓋は、樹脂製の外枠の上端の開口を塞ぐように形成される。また、ターミナルホルダーは、半導体素子の各種電極に電気的に接続された電力端子または信号端子が樹脂パッケージ内から外へ延伸するように、電力端子または信号端子を支持する。この場合、電力端子または信号端子は、ターミナルホルダーの開口部をとおり、樹脂パッケージ内から外へ延伸する。ターミナルホルダーは、シリコン系樹脂の上に設けられたエポキシ系樹脂により、樹脂パッケージの外枠に対して固定される。大電力用半導体装置が実際の大電力制御回路などに用いられるときは、電力端子の端は、ボルト及びナットを用いてバスバーにねじ止めされる。大電力用半導体装置と電力制御回路との間で、大電流はバスバーを介して流れる。この構造のため、大電力用半導体装置の電力端子等は、バスバーを介して応力または振動等を受ける。この結果、樹脂パッケージ内で、電力端子の半田固定箇所が破壊され、導電性不良等が発生する。または、電力端子とバスバーとのねじ止めが緩み、導電性不良の発生の虞がある。
特開２０１１−１００８７５号公報
電力端子への応力または振動を緩和する半導体装置を提供する。
本発明の実施形態に係る半導体装置は、樹脂パッケージと、半導体素子と、封止樹脂と、金属端子と、を備える。樹脂パッケージは、放熱板と、放熱板の表面の縁を沿って放熱板の表面上を取り囲む樹脂ケースと、放熱板から離間して放熱板上に設けられた樹脂天板と、を有する。半導体素子は、放熱板上に絶縁基板を介して設けられる。封止樹脂は、樹脂パッケージ内に充填され、半導体素子及び絶縁基板を封ずる。金属端子は、樹脂パッケージ内から樹脂パッケージ外に延伸し、樹脂パッケージ内で半導体素子に電気的に接続される。金属端子は、樹脂天板を含む樹脂パッケージの上面に平行な平面体により構成されボルト貫通用の孔を有するバスバー取り付け部と、樹脂パッケージの上面に垂直な方向に延伸しバスバー取り付け部に繋がる引出部と、バスバー取り付け部において樹脂パッケージの上面に垂直な方向へ反発力を有するバネ構造と、を有する。
第１の実施形態に係る半導体装置の模式断面図。 第２の実施形態に係る半導体装置の模式断面図。 第３の実施形態に係る半導体装置の模式断面図。 第４の実施形態に係る半導体装置の模式断面図。
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。実施形態中の説明で使用する図は、説明を容易にするための模式的なものであり、図中の各要素の形状、寸法、大小関係などは、実際の実施においては必ずしも図に示されたとおりとは限らず、本発明の効果が得られる範囲内で適宜変更可能である。
（第１の実施形態）
図１を用いて、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置を説明する。図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。図中には、模式断面図とともに、電力端子１０の要部を拡大した斜視図を示す。
第１の実施形態に係る半導体装置は、樹脂パッケージ４と、半導体素子１１と、シリコンゲル１４（封止樹脂）、エポキシ樹脂１５（封止樹脂）と、電力端子１０（金属端子）及び信号端子８（金属端子）と、を備える。
樹脂パッケージ４は、放熱板１と、樹脂ケース２と、ターミナルホルダー３（樹脂天板）とにより構成される。放熱板１は、銅またはセラミックスにより構成される。樹脂ケース２は、放熱板１の表面の縁を沿って放熱板１の表面上を取り囲む。樹脂ケース２は、例えば、ＰＢＴ（Polybutyleneterephtalate）またはＰＰＳ（Polyphenylenesulfide）により構成される。ターミナルホルダー３は、平板状であり、放熱板１上に離間して設けられる。後述するように、ターミナルホルダー３、樹脂ケース２、及び放熱板１により囲まれた樹脂パッケージ４内には、シリコンゲル１４が充填され、シリコンゲル１４上にはエポキシ樹脂１５が充填される。ターミナルホルダー３は、エポキシ樹脂１５により、樹脂ケース２に固定される。ターミナルホルダー３は、例えば、ＰＢＴまたはＰＰＳにより構成される。
半導体素子１１は、放熱板１上に絶縁基板５を介して設けられる。半導体素子１１は、例えば、サイリスタ、ダイオード、ＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴなどの電流が流れる半導体素子である。本実施形態に係る半導体装置においては、半導体素子１１は、単数の場合で説明するが、実際には、これらがそれぞれ複数、またはこれらがそれぞれ組み合わされて用いられることもある。本実施形態では、以下、半導体素子１１はＭＯＳＦＥＴを例に説明する。
絶縁基板５は、裏面のほぼ全面に金属膜６を有する。金属膜６は、例えば、銅である。絶縁基板５は、金属膜６と放熱板１との半田付けにより、放熱板１上へ固定される。絶縁基板５は、表面に金属配線パターン７ａ〜７ｃを有する。金属配線パターンは、例えば、銅である。半導体素子１１は、裏面のドレイン電極を介して金属配線パターン７ａ上に搭載される。半導体素子１１の表面には、ソース電極及びゲート電極が設けられている。
ドレイン電極用の電力端子１０の一端が、絶縁基板５上の金属配線パターン７ａに電気的に接続される。ドレイン電極用の電力端子１０は、金属配線パターン７ａを介して半導体素子１１のドレイン電極に電気的に接続される。ドレイン電極用の電力端子１０は、バスバー取り付け部１０ａ、引出部１０ｂ、２つの折り返し部１０ｃ、１０ｄ、により構成される。ドレイン電極用の電力端子１０は、例えば、銅により構成される。
引出部１０ｂは、一端が金属配線パターン７ａに電気的に接続され、放熱板１の表面に垂直な方向に延伸し、ターミナルホルダー３を開口部を介して通り抜ける。すなわち、ドレイン電極用の電力端子１０は、樹脂パッケージ４内から樹脂パッケージ外へ延伸する。
金属端子１０のバスバー取り付け部１０ａは、ターミナルホルダー３の上面に平行な平板状の平面体により構成される。バスバー取り付け部１０ａは、ボルトを通すための孔１０ｅを有する。バスバー取り付け部１０ａの一端は折り返されることにより、バスバー取り付け部１０ａは、バスバー取り付け部１０ａに対向する折り返し部１０ｃを有する。同様にして、バスバー取り付け部１０ａは、その一端とは反対側の他端で、バスバー取り付け部１０ａに対向する折り返し部１０ｄを有する。
バスバー取り付け部１０ａは、他端の折り返し部１０ｄにおいてターミナルホルダー３を通り抜けた引出部１０ｂの前述の一端とは反対側の他端に接続される。バスバー取り付け部１０ａは、上記２つの折り返し部１０ｃ、１０ｄを介してターミナルホルダー３上に配置される。折り返し部１０ｃ、１０ｄは、ターミナルホルダー３の上面と垂直な方向（樹脂パッケージの上面に垂直な方向）へ反発力を有ずるバネ構造として機能する。
放熱板１とは反対側のターミナルホルダー３の上面には凹み３ａが設けられる。ドレイン電極用の電力端子１０をボルトでバスバーに固定するためのナット１３ａが、この凹み３ａ内に設けられる。凹み３ａの中心が、放熱板１に垂直な方向において、電力端子１０のバスバー取り付け部１０ａに設けられた孔１０ｅの中心と同一線上にあるように、凹み３ａが形成される。凹み３ａは、ナット１３ａと同じ平面形状を有する。これにより、ナット１３ａは、凹み３ａ内に収まって、ボルトにより締め付けられる際に動かないように固定される。また、ナット１３ａの孔の中心とバスバー取り付け部１０ａの孔１３ｅの中心が放熱板に垂直な方向で同一線上に並ぶ。
電力端子１０のバスバー取り付け部１０ａの一端で折り返された折り返し部１０ｃの先端が、バスバー取り付け部１０ａとナット１３ａとの間に挟まれるように、折り返し部１０ｃが形成される。図示しないボルトが、図示しないバスバーの孔及び電力端子１０のバスバー取り付け部１０ａの孔１０ｅを通りナット１３ａに締め付けられることで、バスバーとドレイン電極用の電力端子１０が電気的に接続されることができる。
ソース電極用の電力端子１０の一端が、絶縁基板５上の金属配線パターン７ｂに電気的に接続される。ソース電極用の電力端子１０は、ドレイン電極用の電力端子１０と全く同じ構造であり、全く同じように、樹脂パッケージ４内から樹脂パッケージ４外に延伸し、ターミナルホルダー３の上面に形成された凹み３ｂ内に設けられたナット１３ｂ上に、そのバスバー取り付け部１０ａが配置される。ソース電極用の電力端子１０は、ドレイン電極用の電力端子１０と同様に、バスバー取り付け部１０ａにおいて図示しないボルトにより図示しないバスバーと電気的に接続されることができる。
金属配線パターン７ｂは、ボンディングワイヤ１２により半導体素子１１のソース電極に電気的に接続される。これにより、ソース電極用の電力端子１０は、金属配線パターン７ｂ及びボンディングワイヤ１２を介して、半導体素子１１のソース電極と電気的に接続される。
信号端子８が、一端が絶縁基板５上の金属配線パターン７ｃに電気的に接続される。信号端子８は、樹脂パッケージ４内から樹脂パッケージ４外へ電力端子１０と同様にターミナルホルダー３を通り抜けて延伸する。金属配線パターン７ｃは、半導体素子１１のゲート電極とボンディングワイヤ１２により電気的に接続される。これにより、信号端子は、金属配線パターン７ｃ及びボンディングワイヤ１２を介して、半導体素子１１のゲート電極と電気的に接続される。すなわち、ゲート電極は、信号端子８により樹脂パッケージ４外に引き出される。
樹脂パッケージ４内にシリコンゲル１４が充填されることにより、半導体素子１１、絶縁基板５、ボンディングワイヤ１２、ドレイン電極用の電力端子１０の引出部１０ｂ、ソース電極用の電力端子１０の引出部１０ｂ、及び信号端子８が、シリコンゲル１４により封じられる。さらに、シリコンゲル１４上に、エポキシ樹脂１５が設けられることにより、ターミナルホルダー３が、樹脂ケース２に固定される。さらに、シリコンゲル１４が、樹脂パッケージ４内にエポキシ樹脂１５により封じられる。
なお、本実施形態に係る半導体装置では、シリコンゲル１４とエポキシ樹脂１５とを用いて、半導体素子１１等が封じられていた。しかしながら、エポキシ樹脂１５よりも半導体素子１１に対する応力が小さい低応力エポキシ樹脂を用いれば、低応力エポキシ樹脂だけで、樹脂パッケージ４内で半導体素子１１等が封じられ、ターミナルホルダー３を樹脂ケース２に固定することが可能となる。
本実施形態に係る半導体装置では、ドレイン電極用及びソース電極用の電力用端子１０は、バスバー取り付け部１０ａ、引出部１０ｂ、及び折り返し部１０ｃ、１０ｄにより構成される。折り返し部１０ｃ、１０ｄは、バスバー取り付け部１０ａの一端とその反対側の他端に設けられる。このため、バスバー取り付け部１０ａが、ボルトとナット１３によりバスバーに固定されると、両端の折り返し部１０ｃ、１０ｄが、ターミナルホルダー３の上面に垂直な方向へ反発力を有するバネとして機能する。すなわち、折り返し部１０ｃ、１０ｄはバネ構造である。従って、電力端子１０は、バスバー取り付け部１０ａ、引出部１０、及びバネ構造を有する。
半導体装置のドレイン電極及びソース電極の電力端子１０が、ボルト及びナット１３により、バスバーに電気的に固定されると、バスバーから振動等が半導体装置の電力端子１０に伝搬される。電力端子１０の引出部１０ｂと絶縁基板５上の金属配線パターン７ａ、７ｂは、半田付けにより電気的に接続されている。このため、電力端子１０に振動が伝わると、この半田付けした部分に亀裂が入り、導電不良が発生してしまう。
しかしながら、本実施形態に係る半導体装置では、上記のようにドレイン電極用及びソース電極用の電力端子１０は、バスバー取り付け部１０ａ、引出部１０ｂ、及び折り返し部１０ｃ、１０ｄにより構成されることによって、折り返し部１０ｃ、１０ｄがバネとして機能する。このため、バスバーから電力端子１０に伝搬してきた振動は、折り返し部１０ｃ、１０ｄにより緩和される。この結果、電力端子１０の引出部１０ｂと絶縁基板５上の金属配線パターン７ａ、７ｂとの半田付け部分に振動がほとんど伝搬されないので、本実施形態に係る半導体装置では、導電不良が大きく抑制される。
さらに、電力端子１０の折り返し部１０ｃ、１０ｄの先端が、バスバー取り付け部１０ａとナット１３ａ、１３ｂとの間に入り込んでいることにより、折り返し部１０ｃ、１０ｄはワッシャーとして機能する。すなわち、折り返し部１０ｃ、１０ｄが有する放熱板に垂直な方向の反発力により、ボルトとナット３ａとの締め付けが強固にされる。この結果、バスバーから電力端子１０に振動が伝わってきても、本実施形態に係る半導体装置では、電力端子１０のバスバー取り付け部１ａにおいて、ボルトとナット１３ａ，１３ｂとのねじの緩みの発生を抑制することができる。従って、電力端子１０とバスバーとの導電不良の発生が抑制される。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る半導体装置を図２を用いて説明する。図２は第２の実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。図中には、模式断面図とともに、電力端子１０の要部を拡大した斜視図を示す。なお、第１の実施形態で説明した構成と同じ構成の部分には同じ参照番号または記号を用いその説明は省略する。第１の実施形態との相異点について主に説明する。
本実施形態に係る電力半導体装置では、ソース電極用の電力端子１０の引出部１０ｂが樹脂ケース２２内に埋め込まれて、樹脂ケースと一体的に金型により形成される。ソース電極用の電力端子１０は、第１の実施形態と同様に、バスバー取り付け部１０ａ、引出部１０ｂ、両端の２つの繰り返し部１０ｃ、１０ｄを有する。本実施形態に係るソース電極用電力端子１０は、引出部１０ｂの一部の形状を除いて、第１の実施形態に係るソース電極用電力端子１０と全て同じ形状を有する。
樹脂ケース２２は、内部に電力端子１０の引出部１０ｂを内蔵するため、第１の実施形態に係る樹脂ケースより厚く形成される。樹脂ケース２２は放熱板とは反対側に上面を有する。この上面には、ナット１３ｂを収納するための凹み３ｂが、第１の実施形態に係るターミナルホルダー３の上面に凹み３ａ、３ｂが形成されていたのと同様に、形成される。
ソース電極用の電力端子１０のバスバー取り付け部１０ａは、第１の実施形態と同様に、両端の２つの折り返し部１０ｃ、１０ｄを介して、上記樹脂ケース２２の上面上に設けられる。バスバー取り付け部１０ａの孔１０ｅの中心と、樹脂ケース２２の上面の凹み３ｂ内に設けられたナット１３ｂの孔の中心とが、放熱板１の表面に垂直な方向において同一線上にある。バスバー取り付け部１０ａの一端の折り返し部の先端は、バスバー取り付け部１０ａとナット１３ｂとの間に入り込んでいる。また、他端の折り返し部は、引出部１０ｂの上端に繋がっている。引出部１０ｂは、樹脂ケース２２の上面から樹脂ケース２２内を放熱板１に垂直な方向に沿って延伸し、放熱板１に達しない位置で曲折し、放熱板１と平行に樹脂ケース２２内を延伸して樹脂パッケージ２４内に露出する。
ソース電極用の電力端子１０の引出部１０ｂの樹脂パッケージ内に露出した一端では、引出部１０ｂの上方の樹脂ケース２２の部分が、引出部１０ｂの下方の樹脂ケース２２の部分よりも、樹脂ケース２２の外側に向かって薄くなっている。このため、引出部１０ｂの放熱板１とは反対側の上面が樹脂パッケージ２４内に露出される。この引出部１０ｂの露出された一端と絶縁基板５上の金属配線パターン７ａ上に搭載された半導体素子１１ｂのソース電極とは、ボンディングワイヤ１２により電気的に接続される。
本実施形態では、半導体素子は、絶縁基板５上の金属配線パターン７ａ上に電気的に並列に搭載されたＭＯＳＦＥＴ１１ａ及びＭＯＳＦＥＴ１１ｂにより構成される。ＭＯＳＦＥＴ１１ａのソース電極とＭＯＳＦＥＴ１１ｂのソース電極とは、ボンディングワイヤ１２により電気的に接続される。
図示しないドレイン電極用の電力端子１０も、ソース電極用電力端子１０と同じように、樹脂ケース２２内に引出部１０ｂが内蔵されて形成される。ドレイン電極用の電力端子１０も、ソース電極用の電力端子１０と全く同じ、バスバー取り付け部１０ａ、引出部１０ｂ、及び両端の２つの折り返し部１０ｃ、１０ｄにより構成される。ドレン電極用の電力端子１０は、ソース電極用の電力端子１０と同様に、樹脂パッケージ２４内に引出部１０ｂの一端が露出される。この露出された一端は、絶縁基板上で２つの半導体素子１０ａ、１０ｂが搭載された金属配線パターン７ａに図示しないボンディングワイヤにより電気的に接続される。
信号端子８も、ソース電極用の電力端子１０と同じように、樹脂ケース２２内に内蔵されて形成される。信号端子８の一端は、ソース電極及びドレイン電極用の電力端子１０と同様に、樹脂パッケージ２４内に露出される。信号端子８の樹脂パッケージ２４内で露出された一端の上面は、半導体素子１１ａのゲート電極とボンディングワイヤにより電気的に接続される。図示は省略するが、信号端子８の一端は、半導体素子１１ｂのゲート電極に対しても、同様にしてボンディングワイヤにより電気的に接続される。信号端子８の上記一端とは反対側の他端は、樹脂パッケージ２４の外に突き出ることにより、２つの半導体素子１１ａ、１１ｂのゲート電極が、樹脂パッケージ２４の外に引き出される。
ゲル状のシリコン系樹脂１４が、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、樹脂ケース２２に囲まれた放熱板１上に注入され、絶縁基板５、半導体素子１１ａ、１１ｂ、ボンディングワイヤ１２、ドレイン電極用及びソース電極用の電力端子１０、及び信号端子８が、シリコン樹脂１４により封じられる。
本実施形態に係る半導体装置では、電力端子１０及び信号端子８が、樹脂ケース内に一体的に設けられているため、これらを支えるターミナルホルダー３が必要ない。これに替わって、樹脂パッケージ２４内を封じるために、樹脂蓋２３（樹脂天板）が用いられる。樹脂蓋２３は、樹脂ケース２４の上端の開口部を塞ぐように、樹脂ケース２４の上端の開口部にはめ込まれる。このため、本実施形態に係る半導体装置では、第１の実施形態に係る半導体装置と違い、エポキシ樹脂１５は不要である。樹脂パッケージ２４は、放熱板１、樹脂ケース２２、及び樹脂蓋２３により構成される。
本実施形態に係る半導体装置においても、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、ドレイン電極用及びソース電極用の電力端子１０は、バスバー取り付け部１０ａ、引出部１０ｂ、及び２つの折り返し部１０ｃ、１０ｄにより構成されることによって、２つの折り返し部１０ｃ、１０ｄがバネとして機能する。このため、バスバーから電力端子１０に伝搬してきた振動は、折り返し部１０ｃ、１０ｄにより緩和される。この結果、電力端子１０の引出部１０ｂとボンディングワイヤとのボンディング部分に振動がほとんど伝搬されないので、本実施形態に係る半導体装置においても、導電不良が大きく抑制される。
さらに、ドレイン電極用及びソース電極用の電力端子１０の折り返し部１０ｃの先端が、バスバー取り付け部１０ａとナット１３ａ、１３ｂとの間に入り込んでいることにより、折り返し部１０ｃはワッシャーとして機能する。すなわち、折り返し部１０ｃが有する放熱板１に垂直な方向の反発力により、ボルトとナット３ａとの締め付けを強固にする。この結果、バスバーから電力端子１０に振動が伝わってきても、本実施形態に係る半導体装置では、電力端子１０のバスバー取り付け部１０ａにおいて、ボルトとナット１３ａ，１３ｂとのねじの緩みの発生を抑制することができる。従って、電力端子１０とバスバーとの導電不良の発生が抑制される。
なお、本実施形態に係る半導体装置は、２つの半導体素子１１を有する場合で説明したが、これに限定されずに、電気的に並列に接続された単数または複数の半導体素子を有することが可能である。
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る半導体装置を図３を用いて説明する。図３は第３の実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。図中には、模式断面図とともに、電力端子３０の要部を拡大した斜視図を示す。なお、第１の実施形態で説明した構成と同じ構成の部分には同じ参照番号または記号を用いその説明は省略する。第１の実施形態との相異点について主に説明する。
図３に示したように、本実施形態に係る半導体装置では、ドレイン電極用の電力端子３０のバスバー取り付け部１０ａは、一端で放熱板１とは反対側に折り返されて形成された折り返し部３０ｃを有し、この一端とは反対側の他端では、折り返し部を有しない。バスバー取り付け部３０ａは、この他端で、引出部３０ｂの上端に直接直交するように接続される。すなわち、電力端子３０は、樹脂パッケージ４内から樹脂パッケージ４外へターミナルホルダー３を通り抜けたところで曲折し、ターミナルホルダー３上に直接設けられたバスバー取り付け部３０ａと、ターミナルホルダー３を貫通する引出部３０ｂと、を有する。
バスバー取り付け部３０ａは、ボルトを通すための孔３０ｅを有し、この孔３０ｅの中心は、ターミナルホルダー３の上面の凹み３ａ内に設けられたナット１３ａの孔の中心と、放熱板１の垂直方向において同一線上にある。バスバー取り付け部３０ａの孔３０ｅの径は、少なくとも、ナット１３ａの外径よりも小さく、ナット１３ａの孔の径よりも大きい。
バスバー取り付け部３０ａの折り返し部３０ｃは、バスバー取り付け部３０ａの孔３０ｅの直上でバスバー取り付け部３０ａと対向するように延伸する。折り返し部３０ｃは、バスバー取り付け部３０ａの孔３０ｅと同じ径を有するボルトを通すための孔３０ｆを有する。その孔３０ｆの中心がバスバー取り付け部３０ａの孔３０ｅの中心と、放熱板１の表面に垂直な方向において同一線上にある。
本実施形態に係る半導体装置では、ドレイン電極用の電力端子３０は、第１の実施形態に係る電力端子１０と同様に、バスバー取り付け部３０ａ、折り返し部３０ｃ、及び引出部３０ｂを有する。しかしながら、本実施形態に係るドレイン電極用の電力端子３０のバスバー取り付け部３０ａ及び折り返し部３０ｃの構造が、第１の実施形態に係る電力端子１０のバスバー取り付け部１０ａ及び折り返し部１０ｃ、１０ｄと上記の点で相異する。
本実施形態に係る半導体装置では、ドレイン電極用の電力端子３０とバスバーとをボルトで連結する際は、バスバーの孔、ドレイン電極用の電力端子３０のバスバー取り付け部３０ａの孔１０ｅ、及び折り返し部３０ｃの孔３０ｆに通したボルトを、ナット１３ａに締め付ける。これにより、第１の実施形態に係るドレイン電極用の電力端子１０と同様に、本実施形態に係るドレイン電極用の電力端子３０は、バネ構造として折り返し部３０ｃを有する。折り返し部３０ｃは、放熱板１と垂直方向に反発力を有する。また、本実施形態に係る半導体装置においても、ドレイン電極用の電力端子３０の折り返し部３０ｃは、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、ワッシャーとして機能する。
本実施形態に係る半導体装置では、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、ソース電極用の電力端子３０に関しても、ドレイン電極用の電力端子３０と同様の構造及び同様の機能を有する。
本実施形態に係る半導体装置においても、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、ドレイン電極用及びソース電極用の電力端子３０は、バスバー取り付け部３０ａ、引出部３０ｂ、及び折り返し部３０ｃにより構成されることによって、折り返し部３０ｃがバネとして機能する。このため、バスバーから電力端子３０に伝搬してきた振動は、折り返し部３０ｃにより緩和される。この結果、電力端子３０の引出部３０ｂと絶縁基板５上の金属配線パターン７ａ、７ｂとの半田付け部部に振動がほとんど伝搬されないので、本実施形態に係る半導体装置においても、導電不良が大きく抑制される。
さらに、電力端子３０のバスバー取り付け部３０ａの孔３０ｅの径が、ナット１３ａ、１３ｂの外径よりも小さく、ナット１３ａ、１３ｂの孔の径よりも大きいことにより、折り返し部１０ｃはワッシャーとして機能する。すなわち、折り返し部１０ｃが有する放熱板１に垂直な方向の反発力により、ボルトとナット３ａ、３ｂとの締め付けを強固にする。この結果、バスバーから電力端子３０に振動が伝わってきても、本実施形態に係る半導体装置では、電力端子３０のバスバー取り付け部３０ａにおいて、ボルトとナット１３ａ，１３ｂとのねじの緩みの発生を抑制することができる。従って、電力端子３０とバスバーとの導電不良の発生が抑制される。
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る半導体装置を図４を用いて説明する。図４は第４の実施形態に係る半導体装置の模式断面図である。なお、第１の実施形態で説明した構成と同じ構成の部分には同じ参照番号または記号を用いその説明は省略する。第１の実施形態との相異点について主に説明する。
図４に示したように、本実施形態に係る半導体装置では、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、ドレイン電極用の電力端子４０は、バスバー取り付け部４０ａ、引出部４０ｂ、及び折り返し部４０ｇにより構成される。
ドレイン電極用の電力端子４０の引出部４０ｂは、樹脂パッケージ４内から樹脂パッケージ４外へ、放熱板１に垂直な方向に沿って延伸し、ターミナルホルダー３を貫通する。引出部４０ｂの一端は、ターミナルホルダー３の上面において折り返され、引出部４０ｂと対向する折り返し部４０ｇが設けられる。引出部４０ｂの一端とは反対側の他端は、半導体素子１１が搭載された絶縁基板上の金属配線パターン７ａに、半田付けにより電気的に接続される。
バスバー取り付け部４０ａは、ターミナルホルダー３の放熱板とは反対側の上面の凹み３ａ内に設けられたナット１３ａを覆うように、直接ターミナルホルダー３の上面上に設けられる。バスバー取り付け部４０ａの一端は、上記引出部４０ｂの一端に設けられた折り返し部４０ｇに接続される。バスバー取り付け部４０ａは、ボルトを通すための孔４０ｅを有する。バスバー取り付け部４０ａの孔４０ｅの中心は、放熱板１に垂直な方向において、ナット１３ａの孔の中心と同一線上にある。
本実施形態に係る半導体装置では、ドレイン電極用の電力端子４０が、上記の点で、第１の実施形態に係る半導体装置のドレイン電極用の電力端子１０と相異する。本実施形態に係るドレイン電極用の電力端子４０では、バスバー取り付け部４０ａが、引出部４０ｂの折り返し部４０ｇを介して引出部４０ｂにより支持される。この結果、折り返し部４０ｇはバネ構造として機能するので、バスバー取り付け部４０ａは、放熱板１に垂直な方向に反発力を有する。これにより、第１の実施形態に係るドレイン電極用の電力端子１０と同様に、本実施形態に係るドレイン電極用の電力端子４０は、ボルトとナット１３ａにより連結されたバスバーからの振動または応力を緩和することができる。
本実施形態に係るソース電極用の電力端子４０も、上記ドレイン電極用の電力端子４０と同様の構造及び同様の機能を有する。上記以外に関しては、本実施形態に係る半導体装置は、第１の実施形態に係る半導体装置と同じ構造を有する。
本実施形態に係る半導体装置においても、第１の実施形態に係る半導体装置と同様に、ドレイン電極用及びソース電極用の電力端子４０は、バスバー取り付け部４０ａ、引出部４０ｂ、及び折り返し部４０ｇにより構成されることによって、折り返し部４０ｇがバネ構造として機能する。このため、バスバーから電力端子４０に伝搬してきた振動は、折り返し部４０ｇにより緩和される。この結果、電力端子４０の引出部４０ｂと絶縁基板５上の金属配線パターン７ａ、７ｂとの半田付け部に振動がほとんど伝搬されないので、本実施形態に係る半導体装置においても、導電不良が大きく抑制される。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 放熱板
２、２２ 樹脂ケース
３ ターミナルホルダー
３ａ、３ｂ 凹み
４、２４ 樹脂パッケージ
５ 絶縁基板
６ 裏面金属膜
７ａ、７ｂ、７ｃ 金属配線パターン
８ 信号端子
１０、３０、４０ 電力端子
１０ａ、３０ａ、４０ａ バスバー取り付け部
１０ｂ、３０ｂ、４０ｂ 引出部
１０ｃ、１０ｄ、３０ｃ、４０ｇ 折り返し部
１０ｅ、３０ｅ、３０ｆ、４０ｅ 孔
１１ 半導体素子
１２ ボンディングワイヤ
１３ａ、１３ｂ ナット
１４ シリコンゲル
１５ エポキシ樹脂
２３ 樹脂蓋

Claims (12)

  1. 放熱板と、前記放熱板の表面の縁を沿って前記表面上を取り囲む樹脂ケースと、前記放熱板から離間して前記放熱板上に設けられた樹脂天板と、を有する樹脂パッケージと、
    前記放熱板上に絶縁基板を介して設けられた半導体素子と、
    前記樹脂パッケージ内に充填され、前記半導体素子及び前記絶縁基板を封ずる封止樹脂と、
    前記樹脂パッケージ内から前記樹脂パッケージ外に延伸し、前記樹脂パッケージ内で前記半導体素子に電気的に接続された金属端子と、
    を備え、
    前記金属端子は、
    前記樹脂天板の上面に平行な平面体により構成され、ボルト貫通用の孔を有するバスバー取り付け部と、
    前記放熱板の表面に垂直な方向に延伸し、前記バスバー取り付け部に繋がる引出部と、
    前記バスバー取り付け部において前記樹脂天板の上面に垂直な方向へ反発力を有するバネ構造と、
    を有し、
    前記バネ構造は、前記バスバー取り付け部の一端が折り返されて前記バスバー取り付け部に対向するように形成された折り返し部によって構成され、
    前記金属端子は、前記バスバー取り付け部の前記一端とは反対側の他端が折り返されて前記バスバー取り付け部に対向するように形成された別の折り返し部によって構成された別のバネ構造をさらに有し、
    前記折り返し部と前記別の折り返し部は、前記放熱板側に折り返されており、
    前記別の折り返し部により前記バスバー取り付け部と前記引出部が連結され、
    前記引出部は、前記樹脂天板を通り抜けており、
    前記バスバー取り付け部は前記バネ構造及び前記別のバネ構造を介して前記樹脂天板上にあり、
    前記樹脂天板の前記放熱板とは反対側の面に設けられた凹み内にナットをさらに備え、
    前記バスバー取り付け部の前記孔の中心は、前記放熱板の表面に垂直な方向において、前記ナットの孔の中心と同一線上にあり、
    前記ナットと前記バスバー取り付け部との間に、前記折り返し部の先端が入り込んでいる半導体装置。
  2. 放熱板と、前記放熱板の表面の縁を沿って前記表面上を取り囲む樹脂ケースと、前記放熱板から離間して前記放熱板上に設けられた樹脂天板と、を有する樹脂パッケージと、
    前記放熱板上に絶縁基板を介して設けられた半導体素子と、
    前記樹脂パッケージ内に充填され、前記半導体素子及び前記絶縁基板を封ずる封止樹脂と、
    前記樹脂パッケージ内から前記樹脂パッケージ外に延伸し、前記樹脂パッケージ内で前記半導体素子に電気的に接続された金属端子と、
    を備え、
    前記金属端子は、
    前記樹脂天板の上面に平行な平面体により構成され、ボルト貫通用の孔を有するバスバー取り付け部と、
    前記放熱板の表面に垂直な方向に延伸し、前記バスバー取り付け部に繋がる引出部と、
    前記バスバー取り付け部において前記樹脂天板の上面に垂直な方向へ反発力を有するバネ構造と、
    を有する半導体装置。
  3. 前記バネ構造は、前記バスバー取り付け部の一端が折り返されて前記バスバー取り付け部に対向するように形成された折り返し部によって構成された請求項２記載の半導体装置。
  4. 前記金属端子は、前記バスバー取り付け部の前記一端とは反対側の他端が折り返されて前記バスバー取り付け部に対向するように形成された別の折り返し部によって構成された別のバネ構造をさらに有し、
    前記折り返し部と前記別の折り返し部は、前記放熱板側に折り返されており、
    前記別の折り返し部により前記バスバー取り付け部と前記引出部が連結されている請求項３記載の半導体装置。
  5. 前記引出部は、前記樹脂天板を通り抜けており、
    前記バスバー取り付け部は前記バネ構造及び前記別のバネ構造を介して前記樹脂天板上にある請求項４記載の半導体装置。
  6. 前記樹脂天板の前記放熱板とは反対側の面に設けられた凹み内にナットをさらに備え、
    前記バスバー取り付け部の前記孔の中心は、前記放熱板の表面に垂直な方向において、前記ナットの孔の中心と同一線上にあり、
    前記ナットと前記バスバー取り付け部との間に、前記折り返し部の先端が入り込んでいる請求項５記載の半導体装置。
  7. 前記引出部は前記樹脂ケース内に設けられ、
    前記バスバー取り付け部は前記バネ構造を介して前記樹脂ケースの上面上にある請求項４記載の半導体装置。
  8. 前記樹脂ケースの前記上面に設けられた凹み内にナットをさらに備え、
    前記バスバー取り付け部の前記孔の中心は、前記放熱板の表面に垂直な方向において、前記ナットの孔の中心と同一線上にあり、
    前記ナットと前記バスバー取り付け部との間に、前記折り返し部の先端が入り込んでいる請求項７記載の半導体装置。
  9. 前記折り返し部は、前記放熱板とは反対側に折り返されており、
    前記バスバー取り付け部は前記樹脂天板上に直接設けられ、前記一端とは反対側の他端で前記樹脂天板を通り抜けた前記引出部に連結されている請求項３記載の半導体装置。
  10. 前記折り返し部は、前記放熱板の表面に垂直な方向において前記バスバー取り付け部の前記孔の中心と同一線上に中心を有する別の孔を有する請求項９記載の半導体装置。
  11. 前記樹脂天板の前記放熱板とは反対側の面に設けられた凹み内にナットをさらに備え、
    前記放熱板の表面に垂直な方向において前記ナットの孔の中心と同一線上に、前記バスバー取り付け部の前記孔の前記中心がある請求項１０記載の半導体装置。
  12. 前記樹脂天板の前記放熱板とは反対側の面に設けられた凹み内にナットをさらに備え、
    前記放熱板の表面に垂直な方向において前記ナットの孔の中心と同一線上に、前記バスバー取り付け部の前記孔の中心が有り、
    前記引出部は、前記樹脂パッケージ内から前記樹脂天板を通り抜けて形成され、
    前記バネ構造は、前記引出部の一端が前記樹脂天板上で折り返されて前記引出部に対向して前記バスバー取り付け部に連結される折り返し部により構成される、請求項２記載の半導体装置。
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