JPWO2015141325A1 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

端子、回路基板及び筐体を備える半導体装置及びその製造方法を提供する。半導体装置１００は端子１３、回路基板４２、筐体１及び位置決め部品２１を備える。端子１３は第１端部１３ａ、胴部１３ｂ及び第２端部１３ｃを備える。端子１３の第１端部１３ａは回路基板４２に固定されている。筐体１は主面１ｓ、主面１ｓに対向する側の開口部１ｏｐ及び主面１ｓ側の溝穴２を備える。溝穴２には側壁５及び貫通孔４が形成されている。端子１３は筐体１の開口部１ｏｐ側から主面１ｓ側に向かって貫通孔４を貫通し、第２端部１３ｃが筐体１の主面１ｓから突出している。位置決め部品２１は、傾斜突起部２３ａが形成され、溝穴２内に固定されている。端子１３の胴部１３ｂが位置決め部品２１の傾斜突起部２３ａにより溝穴２の側壁５方向に押されて傾斜突起部２３ａと側壁５の間に挟まれ、溝穴２内に支持されている。

Description

本発明は、電力変換等に用いられるパワー半導体モジュール等の半導体装置及びその製造方法に関する。
近年、パワー半導体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回路基板に実装するときに、主端子及び制御端子等の外部導出端子と回路基板との接合強度及び接合部の信頼性が求められ、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。
図１１は、従来のパワー半導体モジュールの要部構成図である。放熱ベース５１上に固着した回路基板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により接合されている。樹脂ケース５５が回路基板５２上に被せられている。この樹脂ケース５５には開口部５６，５７が形成されていて、主端子５３と制御端子５４との先端部は各々この開口部５６，５７から樹脂ケース５５よりも外方に露出する。なお、独立端子とは樹脂ケース５５にインサート成形されない端子のことである。
図１１に示すパワー半導体モジュールにおいて、制御端子５４に圧縮荷重が加わると制御端子５４が樹脂ケース５５内に沈み込んだり、制御端子５４が回路基板５２に溶接されている場合や制御端子５４の変形が少ない場合には回路基板５２が割れたりする不都合を生じる。また、引張り荷重が加わると制御端子５４が樹脂ケース５５から引き出される不都合を生じる。
これらを解決するための方法の一つが特許文献１に開示されている。
図１２は、特許文献１に記載された従来の半導体装置６００の要部構成図であり、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線で切断した側面図、同図（ｃ）は同図（ａ）の矢印Ａ方向から見た主端子の正面図、同図（ｄ）は同図（ｂ）のＢ部の詳細図である。この半導体装置はＩＧＢＴモジュールなどのパワー半導体モジュールである。
半導体装置６００は、樹脂ケース６０、放熱ベース６１、回路基板６２、ナットグローブ６５、主端子６３、制御端子１３ｆ、樹脂ブロック７１を備える。放熱ベース６１上には、回路基板６２が固着されている。回路基板６２上には、外部導出（外部接続）用の独立端子である主端子６３と制御端子１３ｆとが半田付けまたは溶接される。
主端子６３及び制御端子１３ｆは、それぞれ樹脂ケース６０の上面側の開口部６４及び開口部２ａから樹脂ケース６０の外部に露出している。また、主端子６３は、ナットグローブ６５により樹脂ケース６０に固定され、制御端子１３ｆは、樹脂ブロック７１により樹脂ケース６０に固定されている。ナットグローブ６５は、樹脂ケース６０の上面側の開口部６４から露出している主端子６３のＵ字状孔内を潜るように主端子６３の２本の足６６の間に挿入され主端子６３を固定する。
制御端子１３ｆは、回路基板６２に対して略直立し、一方の端部が樹脂ケース６０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１３ｆの直立部の側端面（以下、単に側端面とする）には、第１，２突起部１６ａ，１７ａ及び第１突起部１６ａと第２突起部１７ａとで形成された凹状の谷間１８ａが設けられている。
図１３は、制御端子１３ｆを固定する樹脂ブロック７１の図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は底面図、同図（ｃ）は側面図である。樹脂ブロック７１の両側の側面７２には第３突起部７３が形成され、底面７４には第４の突起部７５が形成されている。また、両側の側面７２には凸状の段差部７６が形成され、樹脂ブロック７１の前方端部７８には凹状の溝７９が形成されている。凸状の段差部７６の前方端部７７は前記の制御端子１３ｆの第１突起部１６ａと第２突起部１７ａの間の谷間１８ａに嵌合される。
国際公開第２０１３／２７８２６号
しかし、前記の半導体装置６００において、前記した樹脂ブロック７１を用いて制御端子１３ｆを固定しても、制御端子１３ｆの半導体装置６００に対する位置精度は各構成要素の寸法のばらつきや半導体装置６００全体の組み立て精度に因り、位置精度のさらなる向上が望まれていた。
本発明の目的は、前記の課題を解決して、端子とその先端部を高精度に位置決めできる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の第１態様の半導体装置は、次の特徴を有する。
半導体装置は端子、回路基板、筐体及び位置決め部品を備える。端子は第１端部、胴部及び第２端部をこの順に備える。回路基板は端子の第１端部が固定されている。筐体は主面、及び、回路基板が収容されるとともに主面に対向する側の開口部を備える。筐体はさらに主面側に溝穴（スロット）を備える。溝穴は、主面から開口部に向かって配置された第１角部、側壁及び第２角部を備えるとともに、第２角部に隣接して配置された貫通孔が形成されている。第１角部は溝穴の主面側に、第２角部は開口部側にそれぞれ配置されている。位置決め部品（ロケーティング パーツ）は、第１側面、第１側面に対向する第２側面、第１側面及び第２側面に挟まれた先端面、及び先端面に対向する後端面を備える。位置決め部品はさらに、先端面から後端面に向かって厚くなる傾斜突起部が第１側面に形成されている。
位置決め部品は溝穴内に固定されている。端子は開口部側から主面側に向かって貫通孔を貫通している。端子の胴部は、傾斜突起部により側壁方向に押されて傾斜突起部と側壁の間に挟まれるとともに、胴部は第１角部または第２角部に支持されている。端子の第２端部は筐体の主面から突出している。
このように端子の胴部が、主面側の溝穴の第１角部または開口部側の溝穴の第２角部に支持されながら、位置決め部品の傾斜突起部により溝穴の側壁方向に押されてたわみ、傾斜突起部と側壁の間に挟まれるので、端子の第２端部は筐体に対し精度よく配置される。
また、上記課題を解決するため、本発明の第２態様の半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。
第２態様では、回路基板、筐体及び位置決め部品を用意し、第１工程及び第２工程を含む工程により半導体装置を製造する。
回路基板には、第１端部、胴部及び第２端部をこの順に備える端子が固定されている。端子は第１端部が回路基板に固定されている。筐体は、主面及び前記主面に対向する側の開口部を備え、かつ、主面側に溝穴を備える。溝穴は主面から前記開口部に向かって配置された第１角部、側壁及び第２角部を備える。溝穴はさらに、第２角部に隣接して配置された貫通孔が形成されている。第１角部は溝穴の主面側に、第２角部は開口部側にそれぞれ配置されている。位置決め部品は第１側面、第１側面に対向する第２側面、第１側面及び第２側面に挟まれた先端面、及び先端面に対向する後端面を備える。位置決め部品はさらに、先端面から後端面に向かって厚くなる傾斜突起部が第１側面に形成されている。
第１工程では、端子の第２端部が筐体の開口部側から主面側に向かって貫通孔を貫通するように、開口部に回路基板を収容する。第２工程では、位置決め部品を溝穴内に挿入し、端子の胴部が、傾斜突起部により側壁方向に押されてたわみながら傾斜突起部と側壁の間に挟まれ、第１角部または第２角部に支持されるように、位置決め部品を溝穴に固定する。
このように端子の胴部が、溝穴の第１角部または第２角部に支持されながら、傾斜突起部により溝穴の側壁方向に押されてたわみ、傾斜突起部と側壁の間に挟まれるので、端子の第２端部は筐体に対し精度よく配置される。
本発明によれば、端子を高精度に位置決めした半導体装置を提供できる。また、端子を高精度に位置決めできる半導体装置の製造方法を提供できる。
本発明の実施の形態１に係る半導体装置の要部の構成を示す説明図である。 図１の制御端子用開口部付近の要部の構成を示す説明図である。 図１の制御端子の構成を示す説明図である。 図１の樹脂ブロックの構成を示す説明図である。 図２の制御端子用開口部に制御端子及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（ｂ）のＧ部拡大図であり、樹脂ブロック２１による制御端子１３の位置決めの様子を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す説明図である。 図７に続く、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す説明図である。 図８に続く、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す説明図である。 図９に続く、本発明の実施の形態２に係る半導体装置の製造工程を示す説明図である。 従来のパワー半導体モジュールの要部構成図である。 特許文献１に記載された従来の半導体装置６００の要部構成図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＸＩＩｂ−ＸＩＩｂ線で切断した側面図、（ｃ）は同図（ａ）の矢印Ａ方向から見た主端子の正面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ部の詳細図である。 従来の樹脂ブロック７１の図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側面図である。 実施の形態１の変形例を示す、図５（ｂ）のＧ部拡大図であり、樹脂ブロック２１による制御端子１３の位置決めの様子を説明する図である。 実施の形態１の制御端子用開口部の変形例及び樹脂ブロックの変形例を示す説明図である。 実施の形態１の樹脂ブロックの他の変形例の要部を示す説明図である。 実施の形態１のパワー半導体モジュールの主回路構成を示す図である。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る半導体装置及びこの半導体装置の製造方法の実施の形態を説明する。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係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に係る半導体装置１００を主面１ｓ側から見た平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ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モジュール等のパワー半導体モジュールである。
図１に示すように、半導体装置１００は、制御端子１３、回路基板４２、筐体としての樹脂ケース１及び位置決め部品としての樹脂ブロック２１を備える。半導体装置１００は、さらに放熱ベース４１、ナットケース４５や主端子４３を備えることができる。
樹脂ケース１は主面１ｓと主面１ｓに対向する側の開口部１ｏｐを備える箱型である。図示した例では回路基板４２は放熱ベース４１上に固着されている。樹脂ケース１の開口部１ｏｐは放熱ベース４１の周縁に接着され、回路基板４２を収容している。回路基板４２上には、外部導出（外部接続）用の主端子４３と制御端子１３とが接合されている。接合の方法は例えば半田付け、ろう付け、超音波接合または溶接である。主端子４３及び制御端子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の例が示されている。
図示した例では、主端子４３は、樹脂ケース１の上面すなわち主面１ｓ側の開口部４４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は図示するようにナットケース４５により固定されているが、他の手段により固定されていてもよい。
一例として、主端子４３はＵ字を逆さにした形状を有し、主端子４３の上部すなわち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は回路基板４２に半田付けまたは溶接される。ナットケース４５は、外部配線を主端子４３に接続するためのナットが収容された樹脂体であり、樹脂ケース１の上面側の開口部４４から露出している主端子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、樹脂ケース１の上面（主面１ｓ）側の制御端子用の溝穴（スロット）としての開口部２から樹脂ケース１の外部に突出している。また、制御端子１３は樹脂ブロック２１により樹脂ケース１に固定されている。制御端子１３はゲート端子やセンス端子等である。
つぎに、樹脂ケース１の開口部２、制御端子１３及び樹脂ブロック２１の構成について、さらに説明する。
図２は、図１の樹脂ケース１の開口部２の構成を示す説明図である。図２（ａ）は、樹脂ケース１の開口部２及びその近傍の部分平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）を矢印Ｃ方向から見た樹脂ケース１の背面図である。樹脂ケース１は上面（主面１ｓ）と、上面に隣接する側面とを備える。樹脂ケース１には、樹脂ケース１の上面（主面１ｓ）と側面とに跨る溝穴としての開口部２が形成されている。
開口部２は主面１ｓ側から開口部１ｏｐに向かって配置された第１角部Ｑ１、開口部側壁５及び第２角部Ｑ２を備える。第１角部Ｑ１及び第２角部Ｑ４は、図６によって理解し得る。第２角部Ｑ２の開口部１ｏｐ側には貫通孔４が隣接して配置されている。
開口部２はさらに次の構成を備えることができる。図示した例では、開口部２の底面側に梁（はり）部３が形成されている。開口部２の両側の開口部側壁５の主面１ｓ側には、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が形成されている。さらに、開口部２の正面側の前方側壁には、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が形成されている。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が形成されている。第１凹部６は、第１庇部８と離れた位置に配置されている。梁部３には、開口部２側に向かって第２凹部７が形成されている。また、梁部３と開口部側壁５の間には貫通孔４が形成されている。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１（ｄ）と図３を参照して制御端子１３を説明する。図１（ｄ）は、図１（ｂ）の制御端子１３周辺を詳細に示す断面図である。図３は、制御端子１３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は、第１端部１３ａ、胴部１３ｂ及び第２端部１３ｃをこの順に備える。制御端子１３は第１端部１３ａと胴部１３ｂの間に連結部１３ｄを備えてもよい。制御端子１３は第１端部１３ａが回路基板４２に固定されている。
制御端子１３は、図示した例では、回路基板４２に対して胴部１３ｂが略直立し、樹脂ケース１の外部に露出した第２端部１３ｃと、胴部１３ｂと略Ｌ字状をなすように胴部１３ｂの他の端部に連結された連結部１３ｄとを備える。連結部１３ｄの胴部１３ｂに対する反対側には、第１端部１３ａが形成されている。第１端部１３ａは、回路基板４２に半田付け、溶接等により固定されている。制御端子１３は例えば銅、銅合金、アルミニウムやアルミニウム合金等の板材や線材から作られている。
制御端子１３の胴部１３ｂの側端面（以下、単に側端面とする）１４のうちの一つには、第１突起部１６、第１突起部１６と離れて設けられた第２突起部１７、及び第１突起部１６と第２突起部１７との間の凹状の谷間（凹部）１８が設けられていてもよい。図３中の符号１５は、胴部１３ｂの平坦面（以下、単に平板面とする）を示す。
図４は、制御端子１３を位置決めし固定する樹脂ブロック２１の構成を示す説明図である。図４（ａ）は、樹脂ブロック２１の平面図である。同図中、矢印はそれぞれ樹脂ブロック２１の長手方向（Ｌ）と短手方向（Ｓ）を示す。図４（ｂ）は、樹脂ブロック２１の底面図である。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は側面として第１側面２２ｒ、第１側面２２ｒに対向する第２側面２２ｌ、第１側面２２ｒ及び第２側面２２ｌに挟まれた先端面２２ｆ、及び先端面２２ｆに対向する後端面２２ｂを備える。第１側面２２ｒ及び第２側面２２ｌの少なくともいずれか一方には、先端面２２ｆ側から後端面２２ｂ側に向かって厚くなる傾斜突起部２３ａが形成されている。
樹脂ブロック２１は、図示するように、側面側に凸状の段差部２６が形成され、底面２４側に、第４突起部２５が形成されていてもよい。凸状の段差部２６の上面には第６突起部２６ａが形成されている。第６突起部２６ａには樹脂ブロック２１の前方から後方に向かって高さが高くなるようにテーパーが形成されている。樹脂ブロック２１の後方とは、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側である。
第６突起部２６ａにテーパーを形成することによって樹脂ケース１の開口部２に樹脂ブロック２１をスムーズに挿入することができる。
凸状の段差部２６は、図示した例では、第１側面２２ｒ及び第２側面２２ｌ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の前方端部２８には、凹状の溝２９が形成されている。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。なお樹脂ブロック２１は平面視した形状がＴ字、Ｌ字等であり、樹脂成型等により作製される。
図５は、図２の樹脂ケース１の開口部２内に樹脂ブロック２１が挿入され固定された状態を示す。図５（ａ）は、開口部２、制御端子１３及び樹脂ブロック２１の配置を示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｄ方向（後方側）から見た背面図である。図５（ｃ）は、制御端子１３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を嵌合させた状態を示す断面図である。また、図６は、図５（ｂ）のＧ部拡大図であり、制御端子１３が位置決めされる様子を説明する図である。
樹脂ブロック２１は開口部２に挿入され、嵌め合いまたは接着により開口部２内に固定されている。制御端子１３は樹脂ケース１の開口部１ｏｐ側から主面１ｓ側に向かって貫通孔４を貫通している。制御端子１３の胴部１３ｂの一部分は、傾斜突起部２３ａにより開口部側壁５の方向に押されてたわみながら傾斜突起部２３ａと開口部側壁５の間に挟まれるとともに、胴部１３ｂの別の部分は開口部側壁５の第１角部または前記第２角部に支持されている。第２端部１３ｃは樹脂ケース１の主面１ｓから突出している。
図６に示すように、開口部２に樹脂ブロック２１を挿入すると、傾斜突起部２３ａがくさびとなって、胴部１３ｂの平板面１５が挿入方向に対し略直角方向に荷重Ｐで押される。制御端子１３の胴部１３ｂは開口部側壁５と傾斜突起部２３ａと間に挟まれる。制御端子１３の矢印Ｄ方向に直交する方向（制御端子１３の平板面１５に直交する方向あるいは短手方向Ｓ）の位置が固定される。図示した例では、樹脂ブロック２１を挿入する前、制御端子１３は点線１３ｅで移動前の位置を示すように傾き、開口部側壁５の上端側の第１角部Ｑ１に接している。樹脂ブロック２１の進入とともに傾斜突起部２３ａから胴部１３ｂに荷重Ｐが加わると、胴部１３ｂはたわんで開口部側壁５に密着するとともに第１角部Ｑ１を支点として第２端部１３ｃが矢印Ｒ方向に回転するので、樹脂ケース１に対し制御端子１３を高精度に位置決めすることができる。つまり、点線１３ｅで示される傾いていた制御端子１３ｅが、樹脂ブロック２１を樹脂ケース１の開口部２に挿設することで、テーパー状の傾斜突起部２３ａの進行により圧接されて垂直の位置に矯正され、制御端子１３の第２端部１３ｃの位置は図６に実線で示されるように正規の位置に位置決めされる。
また、傾斜突起部２３ａの幅Ｗは、樹脂ブロック２１の厚さＴの０．１倍以上０．５倍以下、好ましくは０．２倍以上０．５倍以下の範囲にするとよい。０．２倍未満では、傾斜突起部２３ａと開口部側壁５に対する面積が小さくなり、傾斜突起部２３ａの頂点が変形する惧れがある。また、０．５倍超では、成型により形成された制御端子１３にバリがある場合は、このバリに引っかかり樹脂ブロック２１の挿入がスムーズに行われなくなる。なお、傾斜突起部２３ａの頂点を尖ったエッジ状で示したが、頂点を平坦に又は曲面してもよい。また、傾斜突起部２３ａが、樹脂ブロック２１を開口部２に挿入した際、開口部側壁５の第１角部Ｑ１と第２角部Ｑ２の間の第２角部Ｑ２寄りに位置するよう、第１側面２２ｒまたは第２側面２２ｌに形成されているとよい。図６に示す例では、傾斜突起部２３ａの上面と樹脂ブロック２１の上面の間の距離Ｚを樹脂ブロック２１の厚さＴの１／３〜１／２程度にするとよい。傾斜突起部２３ａが第２角部Ｑ２寄りに位置することにより、胴部１３ｂと開口部側壁５が密着する長さが長くなり、位置精度を向上させやすくなる。また、好ましくは傾斜突起部２３ａを図４（ｃ）の斜線を付した範囲（ｘ、ｙ）に形成するとよい。ｘは先端面２２ｆから段差部２６の前方端部２７までの範囲であり、ｙは底面から段差部２６の上端までの範囲である。範囲（ｘ、ｙ）に傾斜突起部２３ａを配置することにより、制御端子１３の谷間１８と前方端部２７とがスムーズに係合できる。
さらに好ましくは、傾斜突起部２３ａを、下面の位置Ｈ１が開口部側壁５の下端部Ｑ２の位置Ｈ２より主面１ｓ側になるように、開口部２及び樹脂ブロック２１を配置するとよい。
図１４は、図５（ｂ）のＧ部拡大図であり、制御端子１３が位置決めされる様子の他の例を説明する図である。図６は、制御端子１３が点線１３ｅで示すように外側に傾いている例を示したが、図１４は、制御端子１３が点線１３ｅで移動前の位置を示すように内側に傾いている例を示している。
図１４の例では、樹脂ブロック２１を挿入する前、制御端子１３は開口部側壁５の下端側第２角部Ｑ２に接している。傾斜突起部２３ａから胴部１３ｂに荷重Ｐが加わると、胴部１３ｂはたわんで開口部側壁５に密着するとともに第２角部Ｑ２を支点として第２端部１３ｃが矢印Ｒ方向に回転するので、樹脂ケース１に対し制御端子１３を高精度に位置決めすることができる。この例では、Ｈ１とＨ２の間の距離Ｈを樹脂ブロック２１の厚さＴの１／５以上とすると、第２角部Ｑ２が支点となる場合に回転モーメントがよく働くので好ましい。
前述したように、制御端子１３は、好ましくは第１突起部１６、第１突起部１６と離れた第２突起部１７、及び第１突起部１６と第２突起部１７との間の凹状の谷間１８が胴部１３ｂに備える。また開口部２は、好ましくは開口部側壁５に形成された第１凹部６、及び、底面側に配置され第２凹部７が形成された梁部３を備える。また樹脂ブロック２１は、好ましくは凸状の段差部２６と第３突起部２３とを側面側に備え、第５突起部３０を底面側に備える。
図５（ｃ）に示すように制御端子１３の谷間１８には、樹脂ブロック２１の凸状の段差部２６の前方端部２７が嵌合する。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。
谷間１８に段差部２６の前方端部２７が嵌合することにより、制御端子１３は矢印Ｄ方向（長手方向Ｌ）において支持される。
なお、段差部２６の上面にテーパー状の第６突起部２６ａは設けない場合もある。
図１５は開口部２及び樹脂ブロック２１の変形例を示している。上述した例では１つの開口部２に２つの貫通孔４が形成され、各貫通孔４に制御端子１３が１本ずつ配置されていた。図１５（ａ）に示すように開口部２ａに１つの貫通孔４を形成し、貫通孔４に制御端子１３を配置し、図１５（ｂ）に示す、第１側面２２ｒのみに傾斜突起部２３ａを備える樹脂ブロック２１ａにより制御端子１３を固定してもよい。
また図１６は傾斜突起部２３ａの変形例を示している。傾斜突起部２３ａの形状として、樹脂ブロック２１の先端面２２ｆ側から後端面２２ｂに向かって徐々に厚くなる様々な形状を採用できる。図１６（ａ）〜（ｆ）は、このような形状の例として傾斜突起部２３ａ〜２３ａ５の断面を示している。図１６（ｇ）〜（ｈ）は傾斜突起部２３ａの変形例２３ａ６、２３ａ７を示す側面図である。側面から見た形状が短冊形である傾斜突起部２３ａの他、台形の傾斜突起部２３ａ６、２３ａ７を採用できる。
（実施の形態２）
図７〜１０は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の工程を示す説明図である。図１に示す半導体装置１００の製造工程を例示している。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７〜１０に示すように半導体装置１００の製造工程は次の工程を備える。
（部品の準備工程）
制御端子１３、回路基板４２、樹脂ケース１及び樹脂ブロック２１を用意する。
制御端子１３は第１端部１３ａ、胴部１３ｂ及び第２端部１３ｃをこの順に備える。制御端子１３の第１端部１３ａは回路基板４２に固定されている。樹脂ケース１は主面１ｓ、及び、主面１ｓに対向する側の開口部１ｏｐを備える。樹脂ケース１はさらに主面１ｓから開口部１ｏｐに向かって配置された第１角部Ｑ１、開口部側壁５及び第２角部Ｑ２を備える。第２角部Ｑ２に隣接して貫通孔４が形成されている。樹脂ブロック２１は第１側面２２ｒ、第１側面２２ｒに対向する第２側面２２ｌ、第１側面２２ｒ及び第２側面２２ｌに挟まれた先端面２２ｆ、及び先端面２２ｆに対向する後端面２２ｂを備える。樹脂ブロック２１はさらに、先端面２２ｆ側から後端面２２ｂに向かって厚くなる傾斜突起部２３ａが第１側面２２ｒに形成されている。
（第１工程）
制御端子１３の第２端部１３ｃが樹脂ケース１の開口部１ｏｐ側から主面１ｓ側に向かって貫通孔４を貫通するように、開口部１ｏｐに回路基板４２を収容する。
（第２工程）
樹脂ブロック２１を開口部２内に挿入し固定する。このとき制御端子１３の胴部１３ｂは、傾斜突起部２３ａにより開口部側壁５の方向に押されたわみながら傾斜突起部２３ａと開口部側壁５の間に挟まれ、第１角部Ｑ１または第２角部Ｑ２に支持される。
製造方法の例をさらに説明する。図７に示すように、放熱ベース４１に回路基板４２、図示しない半導体チップ、主端子４３及び制御端子１３を半田付け又は溶接等により固着する。主端子４３は２本の足４６が、制御端子１３は第１端部１３ａがそれぞれ回路基板４２に固定される。
次に、回路基板４２を収容するように樹脂ケース１の開口部１ｏｐを放熱ベース４１の周縁に接着する。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、また、開口部２の貫通孔４に制御端子１３を貫通させる。次に、樹脂ケース１の上面側の開口部４４から露出している主端子４３の下を潜るようにナットケース４５を挿入する。ナットケース４５はナット受け部にナットを収容した樹脂体であり、例えば直方体（棒状）をしている。ナット受け部に収容されたナットはナット受け部内を上下に自由に移動できる。
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、ナットケース４５は主端子４３のＵ字状孔内を潜るように挿入される。主端子４３の上部は樹脂ケース１の外部に露出する。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。
続いて図８に示すように、樹脂ケース１の開口部２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。
続いて図９に示すように、樹脂ケース１の開口部２に側面側から樹脂ブロック２１を挿入する。挿入方向は樹脂ケース１の主面１ｓに平行な方向である。
樹脂ブロック２１は傾斜突起部２３ａを備えているので、樹脂ブロック２１を挿入する力の一部は制御端子１３の胴部１３ｂを開口部側壁５側に押す荷重Ｐに変換される。荷重Ｐによって胴部１３ｂは開口部側壁５に密着するとともに、制御端子１３が傾いていても第１角部Ｑ１を支点として胴部１３ｂがたわみ第２端部１３ｃが回転する。このように樹脂ケース１に対し制御端子１３を高精度に位置決めすることができる。
このとき、制御端子１３の胴部１３ｂ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を係合させてもよい。制御端子１３の第１突起部１６と第２突起部１７が樹脂ブロック２１に支持されることにより、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ても、制御端子１３が樹脂ケース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。
さらに、樹脂ブロック２１の第３突起部２３と樹脂ケース１の第１凹部６とを係合させ、第４突起部２５と開口部２の底部に形成された第２凹部７とを係合させてもよい。樹脂ブロック２１の複数の突起部を開口部２に係合させることにより樹脂ブロック２１の脱落を防止し、樹脂ケース１にしっかりと固定できる。
さらに、樹脂ブロック２１の凸状の段差部２６を樹脂ケース１の第１庇部８下に係合させてもよい。凸状の段差部２６は樹脂ブロック２１の第１側面２２ｒ及び第２側面２２ｌの底面側に形成されている。第１庇部８は開口部２の主面１ｓ側に形成されている。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を係合させてもよい。第１庇部８及び第２庇部９に樹脂ブロック２１を係合することにより、樹脂ブロック２１の樹脂ケース１からの浮き上がりが抑えられる。なお開口部２に挿入された樹脂ブロック２１の上面と背面は樹脂ケース１から露出する。
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を硬化させ、固化した接着剤４７ｂとする。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、図２に示すように、梁部３に接着剤の液溜め部１１である溝を設けてもよい。また、液状の接着剤が配置される梁部３の中央部に第３凹部１０を形成し、樹脂ブロック２１の底面２４に形成した第５突起部３０と係合させてもよい。このように、樹脂ケース１と樹脂ブロック２１とを係合させると同時に、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とを強固に固定できる。なお接着剤４７ａを用いずに、樹脂ケース１に樹脂ブロック２１を係合のみにより固定してもよい。
上述の実施の形態は、パワーＭＯＳＦＥＴモジュールやＩＧＢＴモジュール等、様々なパワー半導体モジュールに適用できる。図１７は２ｉｎ１（ハーフブリッジ）構造のＩＧＢＴモジュールの回路構成を示す。例示したＩＧＢＴモジュールは入力端子４３ｐ、４３ｎ、出力端子４３ｕ、ゲート端子１３ｇ及びセンス端子１３ｓを備えている。樹脂ブロック２１はゲート端子１３ｇ及びセンス端子１３ｓを樹脂ケース１に対し位置決めするために利用できる。
このようにパワー半導体モジュールが２組のゲート端子１３ｇ及びセンス端子１３ｓを備える場合は、上述した実施の形態のように、樹脂ケース１に２つの開口部２を設け、それぞれの貫通孔４にゲート端子１３ｇ及びセンス端子１３ｓを貫通させて、樹脂ブロック２１により位置決めできる。また４本の端子ごとに開口部２を設け、それぞれに樹脂ブロック２１を挿入して端子を位置決めしてもよい。
上述の実施の形態は、単結晶シリコン基板を用いて作製されたパワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のトランジスタチップやＰＮダイオード、ショットキーバリアダイオード等のダイオードチップを搭載する、様々なパワー半導体モジュールに適用できる。また、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やガリウムナイトライド（ＧａＮ）等のワイドバンドギャップ半導体を基板として作製されたトランジスタチップやダイオードチップを搭載するパワー半導体モジュールにも適用できる。
１ 樹脂ケース（筐体）
１ｓ 主面
１ｏｐ 開口部
２，２ａ 開口部（溝穴）
３ 梁部
４ 貫通孔
５ 開口部側壁
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 第１端部
１３ｂ 胴部
１３ｃ 第２端部
１３ｄ 連結部
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 樹脂ブロック（位置決め部品）
２２ｒ 第１側面
２２ｌ 第２側面
２３ 第３突起部
２３ａ 傾斜突起部
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 第６突起部（テーパー状係合突起）
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 樹脂ブロックの凹状の溝
３０ 第５突起部
４１ 放熱ベース
４２ 回路基板
４３ 主端子
４４ 主端子用の開口部
４５ ナットケース
４６ 主端子の足
４７，４７ａ （液状）接着剤
４７ｂ 固化した接着剤

Claims (13)

  1. 第１端部、胴部及び第２端部をこの順に備える端子と、
    前記端子の第１端部が固定されている回路基板と、
    主面、前記回路基板が収容され前記主面に対向する側の開口部、及び、前記主面から前記開口部に向かって配置された第１角部、側壁、第２角部及び前記第２角部に隣接して配置された貫通孔が形成された溝穴を備える筐体と、
    第１側面、前記第１側面に対向する第２側面、前記第１側面及び前記第２側面に挟まれた先端面、及び前記先端面に対向する後端面を備えるとともに、前記先端面から前記後端面に向かって厚くなる傾斜突起部が前記第１側面に形成された位置決め部品と、
    を備え、
    前記位置決め部品は前記溝穴内に固定されており、
    前記端子は前記開口部側から前記主面側に向かって貫通孔を貫通しており、前記端子の前記胴部は、前記傾斜突起部により前記側壁方向に押されて前記傾斜突起部と前記側壁の間に挟まれるとともに、前記胴部は前記第１角部または前記第２角部に支持されており、かつ、
    前記端子の第２端部は前記筐体の主面から突出している半導体装置。
  2. 前記端子は、前記第１角部または前記第２角部を支点として前記第２端部が回転可能であり、前記胴部が前記側壁に押さえつけられることにより、前記筐体に対し、位置決めされている請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記傾斜突起部の幅が前記位置決め部品の厚みの０．１倍〜０．５倍であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 前記傾斜突起部が、前記第１角部と第２角部の間の前記第２角部寄りに位置するように、前記位置決め部品の前記第１側面に形成されている請求項１記載の半導体装置。
  5. 前記端子は、第１突起部、前記第１突起部と離れた第２突起部、及び前記第１突起部と前記第２突起部との間の凹状の谷間が前記胴部に形成され、
    前記溝穴は、前記側壁に形成された第１凹部、及び前記溝穴の底部に配置され、第２凹部が形成された梁部を備え、
    前記位置決め部品は、前記端子の凹状の谷間に嵌合している凸状の段差部と前記第１凹部に嵌合している第３突起部とを側面側に備え、かつ、前記第２凹部に嵌合している第４突起部を底面側に備える、請求項１記載の半導体装置。
  6. 前記溝穴が、前記側壁の前記主面側に形成され、前記溝穴の内側に向かって突出している庇部を備え、
    前記位置決め部品が、前記凸状の段差部の前記主面側に形成されたテーパー状係合突起を備え、
    前記テーパー状係合突起が前記庇部に係合している請求項５記載の半導体装置。
  7. 前記位置決め部品の底面と前記溝穴の前記梁部とが接着剤で固定されている請求項５記載の半導体装置。
  8. 液状の前記接着剤が前記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請求項７記載の半導体装置。
  9. 第１端部、胴部及び第２端部をこの順に備える端子の前記第１端部が固定されている回路基板と、
    主面、前記主面に対向する側の開口部、及び、前記主面から前記開口部に向かって配置された第１角部、側壁及び第２角部及び前記第２角部に隣接して配置された貫通孔が形成された溝穴を備える筐体と、を用意し、
    前記端子の前記第２端部が前記筐体の開口部側から前記主面側に向かって前記貫通孔を貫通するように、前記開口部に前記回路基板を収容する第１工程と、
    第１側面、前記第１側面に対向する第２側面、前記第１側面及び前記第２側面に挟まれた先端面、及び前記先端面に対向する後端面を備えるとともに、前記先端面から前記後端面に向かって厚くなる傾斜突起部が前記第１側面に形成された位置決め部品を用意し、
    前記位置決め部品を前記溝穴内に挿入し、前記端子の前記胴部が、前記傾斜突起部により前記側壁方向に押されてたわみながら前記傾斜突起部と前記側壁の間に挟まれ、前記第１角部または前記第２角部に支持されるように、前記位置決め部品を前記溝穴に固定する第２工程と、
    を備える半導体装置の製造方法。
  10. 前記端子は、第１突起部、前記第１突起部と離れた第２突起部、及び前記第１突起部と前記第２突起部との間の凹状の谷間が前記胴部に形成されており、
    前記溝穴は、前記側壁に形成された第１凹部、及び前記溝穴の底部に配置され、第２凹部が形成された梁部を備えており、かつ、
    前記位置決め部品は、さらに側面側の凸状の段差部、側面側の第３突起部及び底面側の第４突起部を備え、
    前記第２工程において、前記位置決め部品の凸状の段差部を前記端子の凹状の谷間に嵌合させ、前記位置決め部品の第３突起部及び第４突起部をそれぞれ前記溝穴の第１凹部及び第２凹部に嵌合させる請求項９記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記梁部に接着剤を塗布して、前記位置決め部品を前記溝穴に固定する工程をさらに含む請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記位置決め部品の挿入方向奥側の、前記筐体の前記溝穴の側壁に前記端子の胴部が接触するまで、前記位置決め部品の傾斜突起部によって前記端子の第２端部を回転させる請求項１１記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記溝穴が、前記側壁の前記主面側に形成され、前記溝穴の内側に向かって突出している庇部を備え、
    前記位置決め部品が、前記凸状の段差部の前記主面側に形成されたテーパー状係合突起を備え、
    前記第２工程において、前記テーパー状係合突起を前記庇部に係合させる請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
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