JP5861711B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、制御端子を樹脂ケースに高精度に固定することができる半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
従来、導電パターン（回路パターン）が形成された絶縁基板（以下、導電パターン付き絶縁基板とする）の導電パターン上に、外部導出端子である主端子および制御端子が半田付けされたＩＧＢＴモジュールが公知である（例えば、下記特許文献１参照。）。下記特許文献１では、外部導出端子として樹脂ケースに固定されない独立端子が用いられ、ナットがナット受け部に嵌合された樹脂体からなるナットグローブによって外部配線と独立端子とが電気的に接続されている。独立端子とは、樹脂ケースにインサート成形されていない端子である。
近年、このようなＩＧＢＴモジュールの実装において、集積密度の高密度化が進んでおり、パッケージの外部導出端子を導電パターン付き絶縁基板に実装するときに、外部導出端子と導電パターン付き絶縁基板との接合強度および接合部の信頼性が求められている。また、パッケージの外部導出端子を導電パターン付き絶縁基板に実装するときには、さらに外部導出端子の配置に関する位置精度も求められている。従来のＩＧＢＴモジュールの構成について、図１９を参照して説明する。
図１９は、従来の独立端子構造のＩＧＢＴモジュールの要部の構成を示す断面図である。放熱ベース５１上に固着した導電パターン付き絶縁基板５２に、独立端子である主端子５３と制御端子５４とが半田付けもしくは溶接される。放熱ベース５１の周縁には樹脂ケース５５が接着され、放熱ベース５１の導電パターン付き絶縁基板５２側が樹脂ケース５５で覆われている。この樹脂ケース５５には開口部５６，５７が形成され、主端子５３と制御端子５４とはこの開口部５６，５７から樹脂ケース５５の外部に露出する。
米国特許第６５９７５８５号明細書
しかしながら、図１９に示す従来のＩＧＢＴモジュールでは、制御端子５４に圧縮荷重が加わった場合に、制御端子５４が樹脂ケース５５内に沈み込むという問題がある。さらに、制御端子５４が導電パターン付き絶縁基板５２に溶接されている場合や制御端子５４の変形量が少ない場合には、制御端子５４にかかる圧縮荷重により導電パターン付き絶縁基板５２が割れるという問題がある。
また、制御端子５４に引張り荷重が加わった場合、制御端子５４と導電パターン付き絶縁基板５２との接合部が断裂し、制御端子５４が樹脂ケース５５から引き出されるという問題がある。また、従来構造では、制御端子５４が動きやすく、高精度に位置決めして制御端子５４を樹脂ケース５５に固定することが困難である。特に制御端子５４の腕部５８が長い場合には制御端子５４は変形しやすく、制御端子５４を高精度に位置決めすることがさらに困難になる。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、圧縮荷重もしくは引張り荷重が制御端子に加わった場合にも、制御端子が上下に移動することなく樹脂ケースに固定することができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、制御端子を高精度に位置決めすることができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。導電パターン付き絶縁基板に制御端子が固着されている。前記制御端子に第１突起部が形成されている。また、前記第１突起部と離れて前記制御端子に第２突起部が形成されている。前記第１突起部と前記第２突起部とで凹状の谷間が形成されている。前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースが配置されている。前記樹脂ケースの前記開口部の側壁に第１凹部が形成されている。前記樹脂ケースの前記開口部の底部に梁部が配置されている。前記梁部には、第２凹部が形成されている。前記樹脂ケースの前記開口部には、前記樹脂ケースの前記開口部の側壁との間に前記制御端子を挟み込み、当該制御端子を樹脂ケースに固定する樹脂ブロックが挿入されている。前記樹脂ブロックには、前記制御端子の前記谷間に嵌合する凸状の段差部が形成されている。前記樹脂ブロックの側面には、前記第１凹部に嵌合する第３突起部が形成されている。前記樹脂ブロックの底面には、前記第２凹部に嵌合する第４突起部が形成されている。
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、前記樹脂ブロックの底面と前記梁部とを接着剤で固定するとよい。
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、液状の前記接着剤が前記制御端子側に流れ出すことを防止する液溜め部が前記梁部に設けられているとよい。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。導電パターン付き絶縁基板に制御端子が固着されている。前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースが配置されている。前記樹脂ケースの前記開口部の側壁の上側には、前記開口部の内側に向かって突出する第１段差部が形成されている。前記樹脂ケースの前記開口部には、前記樹脂ケースの前記開口部の側壁との間に前記制御端子を挟み込み、当該制御端子を樹脂ケースに固定する樹脂ブロックが挿入されている。前記樹脂ブロックの側面には、テーパー状の上面が前記第１段差部に接触して嵌合される凸状の第２段差部が形成されている。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、次の特徴を有する。導電パターン付き絶縁基板に制御端子が固着されている。前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースが配置されている。前記樹脂ケースの前記開口部に、前記制御端子の一部に接触し前記制御端子の一部を予め定めた位置まで回動させることにより、前記制御端子の位置を決める樹脂ブロックが挿入されている。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、導電パターン付き絶縁基板に固着した制御端子と、前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように配置され、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースと、を備えた半導体装置の製造方法であって、次の特徴を有する。まず、前記樹脂ケースの前記開口部から前記制御端子の一部が露出されるように前記制御端子を前記開口部に貫通させて、前記導電パターン付き絶縁基板を前記樹脂ケースで覆う。次に、前記樹脂ケースの前記開口部に樹脂ブロックを挿設し、当該樹脂ブロックの側面に形成された凸状の段差部を前記制御端子の２つの突起部の間の凹状の谷間に嵌合させる。また、前記樹脂ブロックの側面に形成された突起部を前記樹脂ケースの前記開口部の側壁に形成された凹部に嵌合させる。さらに、前記樹脂ブロックの底面に形成された突起部を前記樹脂ケースの前記開口部の底部の梁部に形成された凹部に嵌合させる。このように前記制御端子、前記樹脂ケースおよび前記樹脂ブロックを嵌合させて、前記制御端子を位置決めし固定する。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記梁部に接着剤を塗布して、前記樹脂ブロックを前記樹脂ケースに接着する工程をさらに含むとよい。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、導電パターン付き絶縁基板に固着した制御端子と、前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように配置され、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースと、を備えた半導体装置の製造方法であって、次の特徴を有する。まず、前記導電パターン付き絶縁基板を前記樹脂ケースで覆い、前記樹脂ケースの前記開口部に前記制御端子の一部を貫通させる工程を行う。次に、前記樹脂ケースの前記開口部に樹脂ブロックを挿入し、前記樹脂ブロックを前記制御端子の一部に接触させて予め定めた位置まで回動させることにより、前記制御端子の位置を決める工程を行う。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記樹脂ブロックの挿入方向前方における前記樹脂ケースの前記開口部の側壁に前記制御端子が接触するまで、前記樹脂ブロックによって前記制御端子の一部を回動させることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記樹脂ブロックの側面に形成された凸状の段差部のテーパー状の上面を、前記樹脂ケースの前記開口部の側壁の上側において前記開口部の内側に向かって突出する段差部に嵌合させ、前記樹脂ブロックを前記樹脂ケースに固定することを特徴とする。
この発明によれば、制御端子の側端面に設けた２つの突起部と、樹脂ケースの開口部に挿入された樹脂ブロックの凸状の段差部とを嵌合させることで、外力により制御端子が移動しないように制御端子を樹脂ケースに固定することができる。これにより、制御端子に圧縮荷重や引っ張り荷重などの外力が加わった場合でも、制御端子が樹脂ケースの内部に沈み込んだり、樹脂ケースから引き抜かれたりすることを防止することができる。
また、この発明によれば、樹脂ブロックの側面と樹脂ケースの開口部の側壁との間に制御端子を挟み込み、制御端子の２つの突起部の間の谷間に樹脂ブロックの凸状の段差部を嵌合させることで、樹脂ケースに対する制御端子の位置が固定される。したがって、制御端子の位置決めを高精度で行うことができる。
本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、圧縮荷重もしくは引張り荷重が制御端子に加わった場合にも、制御端子が上下に移動することなく樹脂ケースに固定することができるという効果を奏する。また、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、制御端子を高精度に位置決めすることができるという効果を奏する。
図１は、この発明の実施の形態１にかかる半導体装置の要部の構成を示す説明図である。 図２は、図１の樹脂ケースの制御端子付近の要部の構成を示す説明図である。 図３は、図１の制御端子の構成を示す説明図である。 図４は、図１の制御端子を位置決めし固定する樹脂ブロックの構成を示す説明図である。 図５は、図２の樹脂ケースの開口部に制御端子および樹脂ブロックを挿設した状態を示す説明図である。 図６は、図１の樹脂ブロックの樹脂ケースへの挿入方法の一例を示す説明図である。 図７は、この発明の実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図８は、図７に続く、この発明の実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図９は、図８に続く、この発明の実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１０は、図９に続く、この発明の実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１１は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の要部の構成を示す説明図である。 図１２は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の要部の構成を示す説明図である。 図１３は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１４は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１５は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１６は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１７は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１８は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。 図１９は、従来の独立端子構造のＩＧＢＴモジュールの要部の構成を示す断面図である。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（実施の形態１）
本発明にかかる半導体装置の構成について、図１〜６を参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態１にかかる半導体装置の要部の構成を示す説明図である。図１（ａ）は、実施の形態１にかかる半導体装置１００の上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した側面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）の矢印Ａ方向から見た主端子４３の正面図である。図１（ｄ）は、図１（ｂ）の矩形枠で囲む部分Ｂを詳細に示す断面図である。この半導体装置１００は、例えばＩＧＢＴモジュールなどである。
図１に示すように、半導体装置１００は、樹脂ケース１、放熱ベース４１、導電パターン付き絶縁基板４２、ナットグローブ４５、主端子４３、制御端子１３、樹脂ブロック２１を備える。放熱ベース４１上には、導電パターン付き絶縁基板４２が固着されている。樹脂ケース１は、放熱ベース４１の周縁に接着され、放熱ベース４１の導電パターン付き絶縁基板４２側を覆う。導電パターン付き絶縁基板４２上には、外部導出（外部接続）用の独立端子である主端子４３と制御端子１３とが半田付けまたは溶接される。主端子４３および制御端子１３は、樹脂ケース１にインサート成形されていない独立端子である。
主端子４３および制御端子１３は、それぞれ樹脂ケース１の上面側の開口部４４および開口部２から樹脂ケース１の外部に露出されている。また、主端子４３および制御端子１３は、それぞれナットグローブ４５および樹脂ブロック２１により固定されている。具体的には、主端子４３はＵ字を逆さにした形状を有し、主端子４３の上部（Ｕ字の底部）は、樹脂ケース１の上面側の開口部４４から樹脂ケース１の外部に露出される。主端子４３の２本の足（Ｕ字の開口端部）４６は導電パターン付き絶縁基板４２に半田付けまたは溶接される。ナットグローブ４５は、樹脂ケース１の側面側の開口部４４から主端子４３のＵ字状孔内を潜るように主端子４３の２本の足４６の間に挿入され主端子４３を固定する。
制御端子１３は、導電パターン付き絶縁基板４２に対して略直立し、一方の端部が樹脂ケース１の外部に露出する直立部と、直立部と略Ｌ字状をなすように直立部の他方の端部に連結された連結部と、からなる。制御端子１３の連結部の直立部側に対して反対側の端部は、導電パターン付き絶縁基板４２に略直立な接合部を介して、導電パターン付き絶縁基板４２に半田付けまたは溶接される。制御端子１３の直立部の側端面（以下、単に側端面とする）１４には、第１，２突起部１６，１７および第１突起部１６と第２突起部１７とで形成された凹状の谷間１８が設けられている。樹脂ブロック２１は、制御端子１３の谷間１８に嵌合され、制御端子１３を位置決めし固定する。
つぎに、樹脂ケース１の制御端子１３付近、制御端子１３および樹脂ブロック２１の構成について詳細に説明する。図２は、図１の樹脂ケースの制御端子付近の要部の構成を示す説明図である。図２（ａ）は、樹脂ケース１の上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）を矢印Ｃ方向から見た樹脂ケース１の正面図である。樹脂ケース１には、樹脂ケース１の上面と側面とに繋がった一つの開口部２が形成される。この開口部２の底部には梁（はり）部３が形成される。開口部２の両側の側壁５の上側には、開口部２の側壁５から開口部２の内側に向かって突出する凸状の第１庇部（第１段差部）８が形成される。
開口部２の前方側壁には、開口部２の内側に向かって突出する凸状の第２庇部（段差部）９が形成される。開口部２の前方側壁とは、樹脂ケース１の側面側の開口部２の入り口に対向する側壁である。また、開口部２の両側の側壁５には、開口部２の外側に向かって第１凹部６が形成される。第１凹部６は、第１庇部８と離れた位置に配置される。梁部３には、下側（放熱ベース４１側）に向かって第２凹部７が形成される。また、梁部３には、制御端子１３が貫通する貫通孔４が形成される。また、梁部３には、図示しない接着剤が滴下（または塗布）される第３凹部１０と、接着剤が制御端子１３側へ流れ出るのを防止する液溜め部１１とが形成されている。
図３は、図１の制御端子の構成を示す説明図である。図３（ａ）は制御端子１３の側面図であり、図３（ｂ）は制御端子１３の上面図である。制御端子１３の側端面１４には第１突起部１６と第２突起部１７との２つの突起部が並んで形成される。また、制御端子１３の側端面１４には、第１突起部１６と第２突起部１７との間の谷間１８が形成されている。谷間１８には、つぎに説明するように樹脂ブロック２１の側面２２に形成された凸状の段差部（第２段差部）２６の前方端部２７が嵌合される。図３中の符号１５は、制御端子１３の直立部の平板面（以下、単に平板面とする）である。段差部２６の前方端部２７とは、半導体装置１００の組み立て後に、制御端子１３の側端面１４と対向する端部である。符号１３ａ〜１３ｃは、制御端子１３の直立部、連結部および接合部である。
図４は、図１の制御端子を位置決めし固定する樹脂ブロックの構成を示す説明図である。図４（ａ）は、樹脂ブロック２１の上面図である。図４（ｂ）は、樹脂ブロック２１の下面図である。図４（ｃ）は、樹脂ブロック２１の側面図である。樹脂ブロック２１の両側の側面２２には、それぞれ１つずつ第３突起部２３が形成されている。樹脂ブロック２１の底面２４には、第４突起部２５が形成されている。また、樹脂ブロック２１の両側の側面２２には、凸状の段差部２６が形成されている。
凸状の段差部２６は、樹脂ブロック２１の側面２２の下側で、かつ樹脂ブロック２１の後方端部に形成されている。樹脂ブロック２１の後方端部とは、半導体装置１００の組み立て後に、樹脂ケース１の側面側の開口部２の入り口に位置する端部である。樹脂ブロック２１の前方端部２８には、凹状の溝２９が形成されている。凸状の段差部２６の前方端部２７は、制御端子１３の第１突起部１６と第２突起部１７との間の谷間１８に嵌合される。樹脂ブロック２１の前方端部２８とは、半導体装置１００の組み立て後に、樹脂ケース１の開口部２の前方側壁と対向する端部である。
図５は、図２の樹脂ケースの開口部に制御端子および樹脂ブロックを挿設（挿入して設置）した状態を示す説明図である。図５（ａ）は、樹脂ケース１の開口部２に制御端子１３および樹脂ブロック２１を挿設した状態を示す上面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｄ方向から見た正面図である。図５（ｃ）は、制御端子１３の第１，２突起部１６，１７の間の谷間１８に樹脂ブロック２１の両側の側面２２の凸状の段差部２６の前方端部２７を嵌合させた状態を示す断面図である。
樹脂ケース１の開口部２の側壁５と樹脂ブロック２１の側面２２とで制御端子１３の平板面１５が押さえられ、制御端子１３の矢印Ｄ方向に直行する方向（制御端子１３の平板面１５に直行する方向）の位置が固定される。制御端子１３の第１，２突起部１６，１７の間の谷間１８に樹脂ブロック２１の両側の側面２２の凸状の段差部２６の前方端部２７が嵌合され、制御端子１３の矢印Ｄ方向の位置が固定される。このように、樹脂ケース１の開口部２の側壁５と樹脂ブロック２１とで制御端子１３の平板面１５および側端面１４が押さえられ制御端子１３は高精度に位置決めされ固定される。
つぎに、図１に示す半導体装置１００の製造方法について説明する。図１に示すように、放熱ベース４１上へ導電パターン付き絶縁基板４２を半田付けした後、この導電パターン付き絶縁基板４２上に独立端子である主端子４３と制御端子１３とを半田付けする。具体的には、主端子４３の２本の足４６が導電パターン付き絶縁基板４２に半田付けされる。制御端子１３の接合部が導電パターン付き絶縁基板４２に半田付けされる。
つぎに、主端子４３の上面と制御端子１３の上部とが樹脂ケース１の外部に露出するように樹脂ケース１で導電パターン付き絶縁基板４２を覆い、この樹脂ケース１の下部を放熱ベース４１の周縁に接着する。つぎに、樹脂ケース１の側面側の開口部４４から主端子４３の下を潜るようにナットグローブ４５を挿設する。ナットグローブ４５とはナット受け部にナットが嵌合された樹脂体で例えば直方体（棒状）をしている。ナット受け部に嵌合されたナットはナット受け部内を上下に自由に移動可能な状態で嵌合されている。
主端子４３は、図１（ｃ）に示すようにＵ字を逆さにした形状をしており、ナットグローブ４５は主端子４３のＵ字状孔内を潜るように挿設される。主端子４３の上部は樹脂ケース１の外部に露出される。樹脂ケース１の外部に露出した主端子４３の上部には外部配線に取り付ける取り付け孔が形成されている。つぎに、図３に示す制御端子１３を、図２の樹脂ケース１の開口部２の底部の貫通孔４に差込み、図４の樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の側面側の開口部２から横方向に挿設して制御端子１３を高精度に位置決めし固定する。横方向とは、導電パターン付き絶縁基板４２の主面に平行な方向である。
このとき、制御端子１３の第１，２突起部１６，１７の間の谷間１８に樹脂ブロック２１の側面２２に形成される凸状の段差部２６の前方端部２７を嵌合させる。これにより、制御端子１３に圧縮荷重や引張り荷重などの外力が加わったとしても、圧縮荷重に対しては第２突起部１７に、また、引張り荷重に対しては第１突起部１６に、樹脂ブロック２１の側面２２に形成される凸状の段差部２６の前方端部２７が引っかかる。したがって、制御端子１３は樹脂ケース１内に沈み込んだり、樹脂ケース１の外部に引っ張り出されたりすることがない。
また、制御端子１３の平板面１５と側端面１４とは樹脂ケース１の開口部２と樹脂ブロック２１とに挟まれるため、制御端子１３は樹脂ケース１にインサート成形された外部導出端子並みに高精度に樹脂ケース１に位置決めされ固定される。さらに、制御端子１３の平板面１５と側端面１４とが樹脂ケース１の開口部２と樹脂ブロック２１とに挟まれることにより、制御端子１３が変形している場合でもその変形を矯正することができる。
また、樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の開口部２に挿入したときに、樹脂ブロック２１の両側面２２に形成した第３突起部２３と、樹脂ブロック２１の底面２４に形成した第４突起部２５とを、樹脂ケース１の開口部２の側壁５に形成した第１凹部６と、樹脂ケース１の開口部２の底部の梁部３に形成した第２凹部７とにそれぞれ嵌合させる。これにより、樹脂ブロック２１は樹脂ケース１に高精度に位置決めされ固定される。
さらに、樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の開口部２に挿入したときに、樹脂ブロック２１の側面２２の下側に形成された凸状の段差部２６を樹脂ケース１の開口部２の上側の第１庇部８下に嵌合させる。また、樹脂ブロック２１の前方端部２８に形成された凹状の溝２９に、樹脂ケース１の開口部２の前方側壁に形成された第２庇部９を嵌合させる。これにより、樹脂ブロック２１はさらに樹脂ケース１に固定される。前方とは樹脂ケース１の側面側の開口部２から樹脂ブロック２１が挿設される方向をいう。樹脂ケース１に嵌合された樹脂ブロック２１の上面と正面とは樹脂ケース１から露出する。
また、樹脂ブロック２１の底面２４と樹脂ケース１の開口部２の底部に形成された梁部３とを図示しない接着剤で固定する。固定前の液状の接着剤が制御端子１３側に流れ出さないように、図２に示すように、梁部３には接着剤の液溜め部１１である溝が形成される。また、液状の接着剤が配置される梁部３の中央部には第３凹部１０が形成され、樹脂ブロック２１の底面２４に形成された第５突起部３０が第３凹部１０と嵌合する。
このように、樹脂ケース１と樹脂ブロック２１とを嵌合すると同時に、樹脂ケース１と樹脂ブロック２１とを接着剤で接着することで、さらに樹脂ケース１と樹脂ブロック２１とが強固に固定される。
前記したように、制御端子１３に設けた第１，２突起部１６，１７の谷間１８に樹脂ブロック２１の凸状の段差部２６の前方端部２７を差込むことによって、高精度に制御端子１３を樹脂ケース１に位置決め固定することができる。その結果、制御端子１３に圧縮荷重が加わったとき、制御端子１３が樹脂ケース１に沈み込むことを防止することができる。また、制御端子１３に引張り荷重が加わったとき、制御端子１３が樹脂ケース１から引き抜かれることを防止することができる。
また、樹脂ブロック２１の側面２２と底面２４とにそれぞれ第３，４突起部２３，２５を設け、樹脂ケース１の開口部２の側壁５と梁部３とにそれぞれ第１，２凹部６，７を設ける。そして、第３突起部２３と第１凹部６、および第４突起部２５と第２凹部７とをそれぞれ嵌合させることで、樹脂ブロック２１が樹脂ケース１から脱落することを防止することができる。
導電パターン付き絶縁基板４２上に複数の制御端子１３が接合されている場合、半導体装置１００は、制御端子１３の個数と同数の開口部２を有する樹脂ケース１と、樹脂ケース１の開口部２の個数と同数の樹脂ブロック２１とを備えてもよい。この場合、例えば、次のように各樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の各開口部２へ挿入してもよい。図６は、図１の樹脂ブロックの樹脂ケースへの挿入方法の一例を示す説明図である。例えば半導体装置１００が、２つの開口部２（以下、開口部２ａ，２ｂとする）を有する樹脂ケース１と、２つの樹脂ブロック２１（以下、樹脂ブロック２１ａ，２１ｂとする）とを備える場合を例に説明する。
図６に示すように、樹脂ブロック２１ａ，２１ｂの樹脂成形時に、樹脂ケース１の開口部２ａ，２ｂ間と同様の間隔で樹脂ブロック２１ａ，２１ｂを互いに繋ぎ手３１で繋いでおく。そして、樹脂ケース１の開口部２ａ，２ｂにそれぞれ樹脂ブロック２１ａ，２１ｂを挿設した後、繋ぎ手３１（ランナーと称する場合もある）を例えば樹脂ケース１の開口部２ａ，２ｂ近傍の点線３２で切断し繋ぎ手３１を除去する。このように樹脂ブロック２１ａ，２１ｂを樹脂ケース１の開口部２ａ，２ｂへ挿入することで、樹脂ケース１への樹脂ブロック２１ａ，２１ｂの挿設が効率的に行なわれ、半導体装置１００の組立性が向上する。
また、図１の樹脂ブロック２１の側面２２に形成される第３突起部２３を大きくすることで、樹脂ブロック２１と樹脂ケース１との嵌合性が向上し、接着剤を用いることなく樹脂ブロック２１を樹脂ケース１に精度よく固定することができる。この場合は、樹脂ブロック２１の底面２４に形成される第４突起部２５は必ずしも必要としない。
また、本実施の形態１では、主端子４３および制御端子１３が共に独立端子の場合を示したが、主端子４３は必ずしも独立端子である必要はない。
（実施の形態２）
本発明にかかる半導体装置の製造方法について詳細に説明する。図７〜１０は、この発明の実施の形態２にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法は、図１〜６に示す実施の形態１にかかる半導体装置１００の製造方法である。図７〜１０において、（ａ）は半導体装置１００の全体の断面図であり、（ｂ）は制御端子１３付近の上面拡大図である。
図７に示すように、放熱ベース４１上に固着した導電パターン付き絶縁基板４２上に図示しない半導体チップ、主端子４３および制御端子１３を半田付け（溶接の場合もある）により固着する。つぎに、導電パターン付き絶縁基板４２を覆うように樹脂ケース１を設置し、樹脂ケース１の開口部４４の上方側から主端子４３を露出させ、開口部２の底部の貫通孔４に制御端子１３を貫通させる。つぎに、樹脂ケース１の下部を放熱ベース４１の周縁に接着する。つぎに、主端子４３下にナットグローブ４５を潜り込ませ樹脂ケース１にナットグローブ４５を固定する。
つぎに、図８に示すように、樹脂ケース１の開口部２の底部の梁部３に形成された第３凹部１０に液状の接着剤４７ａを滴下（もしくは塗布）する。
つぎに、図９に示すように、樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１を挿設する。このとき、制御端子１３の第１，２突起部１６，１７（２つの突起部）の間の谷間１８に、樹脂ブロック２１の側面２２に形成された凸状の段差部２６の前方端部２７を嵌合させる。そして、樹脂ブロック２１の第３突起部２３と樹脂ケース１の開口部２の側壁５に形成された第１凹部６とを嵌合し、かつ樹脂ブロック２１の第４突起部２５と樹脂ケース１の開口部２の底部の梁部３に形成された第２凹部７とを嵌合して、樹脂ケース１に制御端子１３を位置決めし固定する。
つぎに、図１０に示すように、第３凹部１０内の液状の接着剤４７ａを固化させて、樹脂ケース１の開口部２の底部に形成した梁部３と樹脂ブロック２１の底面２４とを固化した接着剤４７ｂでさらに強固に固定する。接着剤４７を用いずに、樹脂ケース１に樹脂ブロック２１を嵌合させるだけで互いを固定してもよい。
（実施の形態３）
実施の形態３として本発明にかかる半導体装置の別の構成について、図１１，１２を用いて説明する。図１１，１２は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の要部の構成を示す説明図である。実施の形態３にかかる半導体装置は、図１〜６に示す実施の形態１にかかる半導体装置の変形例である。図１１には、図１の樹脂ケースの制御端子付近の要部の別の構成を示す。図１１（ａ）は樹脂ケース１の上面図である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）を矢印Ｅ方向から見た樹脂ケース１の正面図である。図１２には、図１の制御端子を位置決めし固定する樹脂ブロックの別の構成を示す。図１２（ａ）は樹脂ブロック２１の上面図である。図１２（ｂ）は樹脂ブロック２１の下面図である。図１２（ｃ）は樹脂ブロック２１の側面図である。
図１１，１２に示す実施の形態３にかかる半導体装置が実施の形態１にかかる半導体装置と異なる点は、接着材を用いずに、樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１を圧入し、樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１を嵌合する点である。具体的には、樹脂ブロック２１の側面２２に形成された凸状の段差部２６の上面２６ａは、段差部２６の後方端部から前方端部２７に向かって低くなるように傾斜したテーパー状になっている。
段差部２６の上面２６ａがテーパー状になっていることで、樹脂ブロック２１が樹脂ケース１の開口部２に挿入されたときに、段差部２６の前方端部２７が樹脂ケース１の開口部２の側壁５の上側に形成された第１庇部８に接触しない。これにより、樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の開口部２へ挿入しやすくなっている。
また、段差部２６の後方端部が前方端部２７よりも高くなるように段差部２６の上面２６ａがテーパー状になっているため、樹脂ブロック２１の動きが止まるまで樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１を圧入することで、段差部２６の上面２６ａが第１庇部８に接触し嵌合される。これにより、樹脂ブロック２１の挿入方向（横方向）の位置が固定される。さらに、樹脂ブロック２１には樹脂ケース１から下向きの力が加わるため、樹脂ブロック２１の上下方向の位置が固定される。また、実施の形態１と同様に、樹脂ブロック２１の側面２２に形成される第３突起部２３が、樹脂ケース１の開口部２の側壁５に形成された第１凹部６とに嵌合されるため、樹脂ブロック２１の挿入方向に直交する方向（横方向）の位置が固定される。このように、樹脂ブロック２１の上下方向および横方向の位置が固定されるため、樹脂ブロック２１が樹脂ケース１の開口部２から脱落することを防止することができる。
また、樹脂ブロック２１が動かなくなるまで樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１を圧入することで、制御端子１３の直立部１３ａは、樹脂ブロック２１によって内側に回動され、樹脂ケース１の開口部２の前方側壁に接触された状態で固定される。これにより、樹脂ケース１の開口部２の前方側壁を基準として制御端子１３の位置を把握することができる。また、導電パターン付き絶縁基板４２に接合された制御端子１３が外側に傾いていた場合でも、樹脂ブロック２１によって制御端子１３の位置を矯正することができる。したがって、制御端子１３の位置精度が向上する。実施の形態３にかかる半導体装置の段差部２６の上面２６ａ以外の構成は、図１〜６に示す半導体装置と同様である。
また、実施の形態３においては、接着材を用いずに樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１を嵌合することができる。このため、樹脂ケース１の、接着剤が滴下（または塗布）される第３凹部、および接着剤が制御端子側へ流れ出るのを防止する液溜め部と、樹脂ブロック２１の底面２４の第５突起部を設ける必要がなくなる。また、段差部２６の上面２６ａをテーパー状とすることで、樹脂ブロック２１の上下方向の動きが抑制されるため、樹脂ブロック２１の梁部３の下側の第２凹部と、樹脂ブロック２１の底面２４の第４突起部も設けなくてもよい。樹脂ブロック２１の底面２４に第４，５突起部を設けないことにより、第４，５突起部の高さを考慮して樹脂ケース１の開口部２の厚み方向の開口幅を広げる必要がなくなる。このため、樹脂ケース１の開口部２と樹脂ブロック２１との厚み方向の隙間を低減することができる。
次に、図１１，１２に示す半導体装置の製造方法について説明する。図１３〜１８は、この発明の実施の形態３にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す説明図である。銅（Ｃｕ）からなる放熱ベース４１は、導電パターン付き絶縁基板４２との半田接合により、熱膨張して変形する。このため、通常、図１３に示すように、熱膨張による放熱ベース４１の変形量を考慮して、裏面側に凸状に反った状態の放熱ベース４１が用意される。
次に、この裏面側に凸状に反った状態の放熱ベース４１のおもて面に、図示を省略する半田接合層を介して、セラミックス絶縁基板（ＤＣＢ基板）などの導電パターン付き絶縁基板４２を接合する。上述したように、放熱ベース４１は熱膨張による変形量を考慮して予め変形された状態であるため、図１４に示すように、放熱ベース４１に導電パターン付き絶縁基板４２が半田接合されることで、放熱ベース４１の反りはなくなり平坦な状態となる。
次に、導電パターン付き絶縁基板４２の回路パターンに、制御端子１３や主端子４３を半田付けまたは溶接する。制御端子１３や主端子４３は、通常、２６０℃程度の温度で接合される。一方、半田の融点は２４０℃程度であるため、制御端子１３や主端子４３を半田付けまたは溶接により、放熱ベース４１と導電パターン付き絶縁基板４２とを接合する半田接合層が溶解する場合がある。
放熱ベース４１と導電パターン付き絶縁基板４２とを接合する半田接合層が溶解した場合、図１５に示すように、放熱ベース４１は裏面側に凸状に変形した初期の状態に戻る。このため、制御端子１３や主端子４３は、裏面側に凸状に反った状態に変形した導電パターン付き絶縁基板４２に、導電パターン付き絶縁基板４２が平坦である場合と同様に例えば放熱ベース４１が載置されたステージに垂直に半田付けまたは溶接される。
その後、放熱ベース４１と導電パターン付き絶縁基板４２との間の半田接合層が冷えて固まる。これにより、放熱ベース４１と導電パターン付き絶縁基板４２とが再度半田接合層によって接合されるため、放熱ベース４１の反りがなくなり、放熱ベース４１および導電パターン付き絶縁基板４２は平坦な状態になる。しかしながら、上述したように、制御端子１３は、導電パターン付き絶縁基板４２が裏面側に凸状に反った状態にあるときに、導電パターン付き絶縁基板４２に接合される。このため、図１６に示すように、放熱ベース４１および導電パターン付き絶縁基板４２の反りがなくなることにより、制御端子１３は外側に傾いた状態となり、制御端子１３の上端部（樹脂ケース１の外部に露出する側の端部）側の位置が外側へ移動される。
次に、図１７に示すように、導電パターン付き絶縁基板４２を覆うように、導電パターン付き絶縁基板４２の周縁に樹脂ケース１を接着する。このとき、樹脂ケース１の開口部４４の上方側から主端子４３を露出させ、開口部２の底部の貫通孔４に制御端子１３を貫通させる。図１７では、制御端子１３を明確に示すために、樹脂ケース１を簡略化して示す（図１８においても同様）。
次に、図１８に示すように、樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１を挿入し、制御端子１３の第１，２突起部１６，１７の間の谷間１８に、樹脂ブロック２１の側面２２に形成された凸状の段差部２６の前方端部２７を嵌合させる。そして、樹脂ブロック２１の動きが止まるまで、樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の開口部２に圧入する。これにより、制御端子１３の直立部１３ａは樹脂ブロック２１によって矢印Ｆで示す方向に回動され、制御端子１３の側端面１４に対して反対側の面が樹脂ケース１の開口部２の前方側壁に接触する。これにより、制御端子１３は、樹脂ケース１の開口部２の前方側壁と樹脂ブロック２１の前方端部２７とで押さえられる。また、樹脂ケース１の開口部２の側壁５と樹脂ブロック２１の側面２２とで制御端子１３の平板面１５が押さえられる。
また、樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の開口部２に圧入することにより、樹脂ブロック２１の側面２２の下側に形成された凸状の段差部２６のテーパー状の上面２６ａが樹脂ケース１の開口部２の上側の第１庇部８に接触し嵌合される。また、樹脂ケース１の開口部２内において、樹脂ブロック２１の側面２２に形成される第３突起部２３が、樹脂ケース１の開口部２の側壁５に形成された第１凹部６に嵌合される。これにより、樹脂ケース１に樹脂ブロック２１が完全に固定されるため、制御端子１３の横方向の位置も固定される。次に、図１（ｂ）に示すように、ナットグローブ４５によって主端子４３を固定することにより、実施の形態３にかかる半導体装置が完成する。
以上、説明したように、各実施の形態によれば、制御端子の側端面に設けた第１，２突起部と、樹脂ケースの開口部に挿入された樹脂ブロックの凸状の段差部とを嵌合させることで、外力により制御端子が移動しないように制御端子を樹脂ケースに固定することができる。これにより、制御端子に圧縮荷重や引っ張り荷重などの外力が加わった場合でも、制御端子が樹脂ケースの内部に沈み込んだり、樹脂ケースから引き抜かれたりすることを防止することができる。
また、各実施の形態によれば、樹脂ブロックの側面と樹脂ケースの開口部の側壁との間に制御端子を挟み込み、制御端子の第１，２突起部の間の谷間に樹脂ブロックの凸状の段差部を嵌合させることで、樹脂ケースに対する制御端子の位置が固定される。したがって、制御端子の位置決めを高精度で行うことができる。
また、実施の形態３によれば、樹脂ブロックが動かなくなるまで樹脂ケースの開口部に樹脂ブロックを圧入することにより、樹脂ケースと樹脂ブロックとの間に制御端子が固定されるとともに、樹脂ブロックの上下方向および横方向の位置が固定される。このため、樹脂ケースの開口部からの樹脂ブロックの脱落を防止することができ、さらに、樹脂ケースに対する制御端子の位置が固定される。また、実施の形態３によれば、導電パターン付き絶縁基板に接合された制御端子が外側に傾いている場合でも、樹脂ブロックによって制御端子の直立部を内側に回動し樹脂ケースの開口部の前方側壁に接触させることができる。このため、導電パターン付き絶縁基板に接合された制御端子が外側に傾いている場合でも、樹脂ケースに対する制御端子の位置を固定し、制御端子の位置を正確に把握することができる。
以上において本発明では、上述した各実施の形態に限らず、さまざまな構成の半導体装置に適用することが可能である。制御端子の側端面に２つの突起部と当該２つの突起部間に１つの谷間が形成された場合を例に説明しているが、制御端子の側端面に３つ以上突起部が形成されていてもよい。
以上のように、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法は、パッケージの外部導出端子を導電パターン付き絶縁基板に実装したモジュール型半導体装置に有用である。
１ 樹脂ケース
２，２ａ，２ｂ 制御端子用の開口部
３ 梁部
４ 貫通孔
５ 開口部の側壁
６ 第１凹部
７ 第２凹部
８ 第１庇部
９ 第２庇部
１０ 第３凹部
１１ 液溜め部
１３ 制御端子
１３ａ 制御端子の直立部
１３ｂ 制御端子の連結部
１３ｃ 制御端子の接合部
１４ 側端面
１５ 平板面
１６ 第１突起部
１７ 第２突起部
１８ 谷間
２１，２１ａ，２１ｂ 樹脂ブロック
２２ 樹脂ブロックの側面
２３ 第３突起部
２４ 樹脂ブロックの底面
２５ 第４突起部
２６ 樹脂ブロックの側面の凸状の段差部
２６ａ 樹脂ブロックの側面の凸状の段差部のテーパー状の上面
２７ 凸状の段差部の前方端部
２８ 樹脂ブロックの前方端部
２９ 樹脂ブロックの凹部の溝
３０ 第５突起部（凹部１０に嵌合する）
３１ 繋ぎ手
３２ 樹脂ケースの開口部近傍の点線
４１ 放熱ベース
４２ 導電パターン付き絶縁基板
４３ 主端子
４４ 主端子用の開口部
４５ ナットグローブ
４６ 主端子の足
４７ 接着剤
４７ａ 液状の接着剤
４７ｂ 固化した接着剤

Claims (10)

  1. 導電パターン付き絶縁基板に固着した制御端子と、
    前記制御端子に形成された第１突起部と、
    前記第１突起部と離れて前記制御端子に形成された第２突起部と、
    前記第１突起部と前記第２突起部とで形成された凹状の谷間と、
    前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように配置され、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースと、
    前記樹脂ケースの前記開口部の側壁に形成された第１凹部と、
    前記樹脂ケースの前記開口部の底部に配置された梁部と、
    前記梁部に形成された第２凹部と、
    前記樹脂ケースの前記開口部に挿入され、前記樹脂ケースの前記開口部の側壁との間に前記制御端子を挟み込み、当該制御端子を前記樹脂ケースに固定する樹脂ブロックと、
    前記樹脂ブロックに形成され、前記制御端子の前記谷間に嵌合する凸状の段差部と、
    前記樹脂ブロックの側面に形成され、前記第１凹部に嵌合する第３突起部と、
    前記樹脂ブロックの底面に形成され、前記第２凹部に嵌合する第４突起部と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記樹脂ブロックの底面と前記梁部とが接着剤で固定されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 液状の前記接着剤が前記制御端子側に流れ出すことを防止する液溜め部が前記梁部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
  4. 導電パターン付き絶縁基板に固着した制御端子と、
    前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように配置され、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースと、
    前記樹脂ケースの前記開口部の側壁の上側に形成され、前記開口部の内側に向かって突出する第１段差部と、
    前記樹脂ケースの前記開口部に挿入され、前記樹脂ケースの前記開口部の側壁との間に前記制御端子を挟み込み、当該制御端子を前記樹脂ケースに固定する樹脂ブロックと、
    前記樹脂ブロックの側面に形成され、テーパー状の上面が前記第１段差部に接触して嵌合される凸状の第２段差部と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
  5. 導電パターン付き絶縁基板に固着した制御端子と、
    前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように配置され、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースと、
    前記樹脂ケースの前記開口部に挿入され、前記制御端子の一部に接触し、前記制御端子の位置を決める樹脂ブロックと、
    を備え、
    前記制御端子は、前記樹脂ブロックとの接触により、当該制御端子の一部をあらかじめ定めた位置まで回動可能であることを特徴とする半導体装置。
  6. 導電パターン付き絶縁基板に固着した制御端子と、前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように配置され、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースと、を備えた半導体装置の製造方法であって、
    前記樹脂ケースの前記開口部から前記制御端子の一部が露出されるように前記制御端子を前記開口部に貫通させて、前記導電パターン付き絶縁基板を前記樹脂ケースで覆う工程と、
    前記樹脂ケースの前記開口部に樹脂ブロックを挿設し、当該樹脂ブロックの側面に形成された凸状の段差部を前記制御端子の２つの突起部の間の凹状の谷間に嵌合させ、かつ、前記樹脂ブロックの側面に形成された突起部を前記樹脂ケースの前記開口部の側壁に形成された凹部に嵌合させ、さらに、前記樹脂ブロックの底面に形成された突起部を前記樹脂ケースの前記開口部の底部の梁部に形成された凹部に嵌合させて、前記制御端子を位置決めし固定する工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 前記梁部に接着剤を塗布して、前記樹脂ブロックを前記樹脂ケースに接着する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 導電パターン付き絶縁基板に固着した制御端子と、
    前記導電パターン付き絶縁基板を覆うように配置され、前記制御端子が貫通する開口部を有する樹脂ケースと、
    を備えた半導体装置の製造方法であって、
    前記導電パターン付き絶縁基板を前記樹脂ケースで覆い、前記樹脂ケースの前記開口部に前記制御端子の一部を貫通させる工程と、
    前記樹脂ケースの前記開口部に樹脂ブロックを挿入し、前記樹脂ブロックを前記制御端子の一部に接触させて予め定めた位置まで回動させることにより、前記制御端子の位置を決める工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 前記樹脂ブロックの挿入方向前方における前記樹脂ケースの前記開口部の側壁に前記制御端子が接触するまで、前記樹脂ブロックによって前記制御端子の一部を回動させることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記樹脂ブロックの側面に形成された凸状の段差部のテーパー状の上面を、前記樹脂ケースの前記開口部の側壁の上側において前記開口部の内側に向かって突出する段差部に嵌合させ、前記樹脂ブロックを前記樹脂ケースに固定することを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
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