本技術(shù)涉及一種具有壓接(press fit)端子的電力用半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù):
半導(dǎo)體裝置中的電力用半導(dǎo)體裝置,被廣泛用于各種設(shè)備的主電力的控制,特別地,對于輸送設(shè)備等,要求電力用半導(dǎo)體裝置具有高可靠性。
作為上述電力用半導(dǎo)體裝置,存在具有壓接端子的電力用半導(dǎo)體裝置(例如參照專利文獻1)。
另一方面,存在對被插入的壓接端子的前端進行分割的技術(shù)(例如參照專利文獻2)。如果是上述構(gòu)造,則在將壓接端子插入至外部基板的孔等時,在開始插入時,插入被分割后的前端,在插入作業(yè)的后半段,插入在前端被分割開的一對腕部連在一起的部分。
專利文獻1:日本特開2013-152966號公報
專利文獻2:德國實用新型申請公開第20218295號說明書
壓接端子設(shè)置于電力用半導(dǎo)體裝置的外形殼體的上表面。在專利文獻1的情況下,該外形殼體的上表面為平面形狀。由此,在外部基板發(fā)生了翹曲等的情況下,在將壓接端子向外部基板的孔等插入時,有時在電力用半導(dǎo)體裝置產(chǎn)生意料外的機械應(yīng)力。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本技術(shù)就是為了解決上述問題而提出的,涉及如下電力用半導(dǎo)體裝置,即,能夠?qū)航佣俗酉蛲獠炕宓目椎炔迦霑r的、由外部基板導(dǎo)致的機械應(yīng)力進行抑制。
本技術(shù)的一個方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置具有:外形殼體;至少1個壓接端子,其埋入于所述外形殼體的上表面;以及多個支撐 部,它們從所述外形殼體的上表面凸出而形成,所述壓接端子的上端與所述支撐部的上表面相比更加從所述外形殼體的上表面凸出。
發(fā)明的效果
本技術(shù)的一個方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置具有:外形殼體;至少1個壓接端子,其埋入于所述外形殼體的上表面;以及多個支撐部,它們從所述外形殼體的上表面凸出而形成,所述壓接端子的上端與所述支撐部的上表面相比更加從所述外形殼體的上表面凸出。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),在外形殼體的上表面,僅支撐部與外部基板接觸。由此,能夠?qū)航佣俗酉蛲獠炕宓目椎炔迦霑r的、由外部基板導(dǎo)致的向電力用半導(dǎo)體裝置的機械應(yīng)力進行抑制。
通過以下的詳細說明和附圖,使得本發(fā)明涉及的目的、特征、方案、以及優(yōu)點更清楚。
附圖說明
圖1是對實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的俯視圖。
圖2是對實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的剖視圖。
圖3是對實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部構(gòu)造進行例示的剖視圖。
圖4是概略地表示外部基板的剖面形狀的放大圖。
圖5是對安裝了外部基板后的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的俯視圖。
圖6是對安裝了外部基板后的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的側(cè)視圖。
圖7是對安裝了外部基板后的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的正視圖。
圖8是對被設(shè)置于外形殼體的狀態(tài)的壓接端子的構(gòu)造進行例示的圖。
圖9是對使多個壓接端子一體化的構(gòu)造進行例示的圖。
圖10是對外形殼體的上表面處的壓接端子等的構(gòu)造進行例示的圖。
圖11是對將壓接端子插入的期間的阻力的波形進行例示的圖。
圖12是對變形例所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部構(gòu)造進行例示的正視圖。
圖13是對無拐點的情況下的、壓接端子的構(gòu)造進行例示的正視圖。
圖14是對無拐點的情況下的、壓接端子的構(gòu)造進行例示的側(cè)視圖。
圖15是對設(shè)置了縮頸部的情況下的、壓接端子的構(gòu)造進行例示的側(cè)視圖。
標號的說明
11外形殼體,12安裝孔,13螺釘孔,21銅基座板,22樹脂層,24IGBT,25FWD,26銅圖案,27鋁線,31、31a、31b壓接端子,32壓接部,33、33b主體部,34埋入部,35導(dǎo)線鍵合部,36開口部,41外部基板,42基材,43電路圖案,44貫穿孔,51基板支撐部,52端子保護部,52a端子保護部的上表面,52b端子保護部的側(cè)壁,53槽部,53a槽部的寬度,100、100a端子,101散熱器,103電路基板,104縮頸部,a、b、c波形。
具體實施方式
下面,參照附圖,對實施方式進行說明。此外,附圖是概略地示出的,在不同附圖中分別示出的圖像的大小和位置之間的相互關(guān)系不一定是準確地記載的內(nèi)容,可能適當?shù)剡M行了變更。另外,在以下所示的說明中,對相同的構(gòu)成要素標注相同的標號而進行圖示,它們的名稱和功能也是相同的。由此,有時省略與它們相關(guān)的詳細說明。
另外,在以下所示的說明中,盡管有時使用“上”、“下”、“側(cè)”、“底”、“正”或者“反”等表示特定的位置和方向的用語, 但這些用語是為了容易理解實施方式的內(nèi)容、出于便利而使用的用語,與實際實施時的方向無關(guān)。
<實施方式>
<結(jié)構(gòu)>
下面,對本實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置進行說明。
圖1是對本實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的俯視圖。另外,圖2是對本實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的剖視圖。
電力用半導(dǎo)體裝置被外形殼體11覆蓋。外形殼體11是嵌入成型而成的殼體。外形殼體11的材料例如是聚苯硫醚樹脂(poly phenylene sulfide resin、即PPS)。在外形殼體11形成用于對散熱器101進行安裝的安裝孔12。此外,散熱器101是在使用電力用半導(dǎo)體裝置時用于對所產(chǎn)生的熱量進行散熱的部件。
在外形殼體11的上表面,設(shè)置用于確保與外部電路等的電連接的壓接端子31。在這里,所謂壓接端子,是指不進行焊接等,通過向孔等插入而得到保持的端子。在圖2中,在前端被一體化的外形殼體11的四角附近,分別形成用于對已安裝的外部基板(在這里未圖示)進行螺釘固定的螺釘孔13。在圖1所示的情況下,螺釘孔13形成于合計4處。
在外形殼體11的上表面設(shè)置:端子保護部52,其在俯視觀察時至少局部地包圍壓接端子31;以及基板支撐部51,其從外形殼體11的上表面凸出而形成。
端子保護部52從外形殼體11的上表面凸出而形成,但基板支撐部51是與端子保護部52相比進一步凸出而形成的。
在圖2所示的例子中,基板支撐部51分別形成于外形殼體11的四角附近?;逯尾?1在四角的每一者處分別形成至少1個。
圖3是對本實施方式涉及的電力用半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部構(gòu)造進行例示的剖視圖。下面,參照圖3,對電力用半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部構(gòu)造進行說明。此外,在圖3中,簡略地示出與壓接端子31相關(guān)的構(gòu)造。
在電力用半導(dǎo)體裝置搭載電路基板103。關(guān)于電路基板103,在 厚度為2mm左右的銅基座板21上,隔著作為絕緣層的樹脂層22形成厚度為500μm左右的銅圖案26。
并且,在一部分的銅圖案26之上,使用焊料而接合作為硅(Si)電力用半導(dǎo)體元件的絕緣柵極型雙極晶體管(insulated gate bipolar transistor、即IGBT)24。另外,在一部分的銅圖案26之上,使用焊料而接合續(xù)流二極管(free-wheeling diode、即FWD)25。
在IGBT 24之上及FWD 25之上,多條直徑大于或等于200μm左右而小于或等于400μm左右的鋁線27進行導(dǎo)線鍵合。并且,IGBT24通過鋁線27而連接于銅圖案26之上或壓接端子31的導(dǎo)線鍵合部(在這里未圖示)。同樣地,F(xiàn)WD 25通過鋁線27而連接于銅圖案26之上或壓接端子31的導(dǎo)線鍵合部。此外,銅圖案26還與端子100連接。
另外,在外形殼體11的內(nèi)部填充環(huán)氧樹脂。
圖4是概略地表示外部基板的剖面形狀的放大圖。外部基板41的厚度為1.6mm左右(實測值為大于或等于1.2mm左右而小于或等于2.0mm左右)。
外部基板41的基材42使用阻燃型-4(flame retardant type-4、即FR-4)。另外,外部基板41是如下基板,即,通過在基板的正反面以及內(nèi)部形成電路圖案43,從而基板和電路圖案43共計有4層。此外,在圖4中,未示出在基板的內(nèi)部形成的電路圖案43。
電路圖案43的厚度為35μm左右。但是,對于在基板的正反面形成的電路圖案43,由于在對后述的貫穿孔進行鍍銅時增加與該鍍層的厚度相應(yīng)的量,因此最終成為大于或等于60μm左右而小于或等于85μm左右。
在外部基板41形成貫穿孔44。向貫穿孔44中插入壓接端子31。在進行了表面處理后的貫穿孔44的內(nèi)壁形成銅鍍層45。銅鍍層45的厚度為大于或等于25μm左右而小于或等于50μm左右。在銅鍍層45之上形成用于防止銅的氧化的無電解Sn鍍層。無電解Sn鍍層的厚度為1μm左右。貫穿孔的直徑為2.2mm左右。
另外,在安裝電力用半導(dǎo)體裝置之前的外部基板41搭載用于對 電力用半導(dǎo)體裝置進行驅(qū)動的部件(在這里未圖示)。因此,作為外部基板41自身的初始的翹曲、或者在將用于驅(qū)動電力用半導(dǎo)體裝置的部件焊接于外部基板41后產(chǎn)生的應(yīng)力的影響所造成的翹曲,在外部基板41發(fā)生200μm左右的翹曲。
圖5是對安裝了外部基板后的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的俯視圖。另外,圖6是對安裝了外部基板后的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的側(cè)視圖。另外,圖7是對安裝了外部基板后的電力用半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造進行例示的正視圖。參照圖5至圖7,對外部基板向電力用半導(dǎo)體裝置的安裝進行說明。此外,在圖7中,示出外形殼體11的上表面即槽部53、和槽部的寬度53a。
電力用半導(dǎo)體裝置的壓接端子31被插入至外部基板41的貫穿孔44。并且,通過使在貫穿孔44的內(nèi)壁形成的銅鍍層或者最表面的Sn鍍層與壓接端子31接觸,從而確保二者的電連接。
在這里,針對壓接端子31,參照圖8進行詳細說明。圖8是對設(shè)置于外形殼體的狀態(tài)的壓接端子的構(gòu)造進行例示的圖。
壓接端子31具有:前端側(cè)的壓接部32;主體部33;埋入部34,其被埋入于外形殼體11內(nèi);以及導(dǎo)線鍵合部35。壓接部32是如下部分,即,通過被插入至外部基板41的貫穿孔44,從而使貫穿孔44和壓接端子31電連接。
在壓接部32的表面及主體部33的表面,形成通常作為電觸點使用的Ni基底Sn鍍層。另外,對導(dǎo)線鍵合部35形成Ni鍍層,以能夠使用鋁進行導(dǎo)線鍵合。
壓接部32的板厚為0.8mm左右,從壓接部32的中心起的最大寬度為1.15mm左右。壓接部32的寬度比貫穿孔44的直徑略大,以在將壓接端子31插入至外部基板41的貫穿孔44后,壓接端子31和外部基板41通過摩擦而適當?shù)氐玫焦潭ā?/p>
為了確保與貫穿孔44的內(nèi)壁之間的接觸,壓接部32呈在內(nèi)部具有開口部36、向外側(cè)膨脹的形狀(也稱為針眼形狀)。另外,對于壓接部32的與壓接端子31的插入方向垂直的面中的剖面形狀,外周部的四角為圓弧狀,以追隨貫穿孔44的內(nèi)壁的圓筒形狀而增大接 觸面積。
在所通過的電流值大的情況下,能夠使用使多個壓接端子一體化的壓接端子31a。圖9是對使多個壓接端子一體化的構(gòu)造進行例示的圖。此外,有時將被一體化的各壓接端子稱為“管腳”。
在圖9所示的情況下,每1個管腳的容許電流值為67A左右。由此,如果使3個管腳一體化,則能夠通過200A左右的電流。通過使多個管腳一體化,從而各管腳的主體部33的截面積增大,因此能夠?qū)ν姇r的發(fā)熱量進行抑制。因此,能夠?qū)σ惑w化后的壓接端子31a的溫度上升進行抑制。此外,如果是信號發(fā)送用管腳等,則由于僅僅是設(shè)想為每1個管腳通過幾A左右的電流,因此不必使多個管腳一體化。
圖10是對外形殼體11的上表面處的壓接端子31等的構(gòu)造進行例示的圖。如圖10所例示的那樣,端子保護部52具有端子保護部的上表面52a和端子保護部的側(cè)壁52b。
對于壓接部32的與壓接端子31的插入方向垂直的面中的截面積,與壓接端子31的前端側(cè)相比,根部側(cè)較大。或者,壓接部32的與壓接端子31的插入方向垂直的面中的截面積從壓接端子31的根部側(cè)朝向前端側(cè)增大,如果超過某個位置(拐點),則朝向前端側(cè)減小。
另外,在存在截面積的增減發(fā)生變化的拐點的情況下,在壓接端子31被埋入于外形殼體11的狀態(tài)下,拐點位于比外形殼體11的上表面處的基板支撐部51的上表面更靠上的位置。另外,在將外部基板41安裝于電力用半導(dǎo)體裝置后,上述拐點位于貫穿孔44內(nèi)。
并且,開口部36的根部側(cè)的端部、即開口部36的最根部側(cè)的內(nèi)壁位于比外形殼體11的上表面處的端子保護部的上表面52a更靠下的位置。這是為了確保壓接端子31的彈性。這樣,能夠減小壓接端子31的相對于外形殼體11的上表面的凸出尺寸。由此,能夠減小安裝了外部基板41的狀態(tài)的電力用半導(dǎo)體裝置的外形。
壓接端子31的周圍被端子保護部52包圍,該端子保護部52具有端子保護部的上表面52a和端子保護部的側(cè)壁52b。由此,通過端 子保護部的側(cè)壁52b,能夠延長端子間的沿面距離。因此,能夠縮短不同電極間的端子距離。即,能夠?qū)a(chǎn)品縮小。
端子保護部的上表面52a在俯視觀察時位于被多個基板支撐部51夾持的位置。外形殼體11的上表面即槽部53在俯視觀察時位于被多個端子保護部的上表面52a夾持的位置。
如果將基板支撐部51的高度設(shè)為基準,則端子保護部的上表面52a低1mm左右。另外,如果將基板支撐部51的高度設(shè)為基準,則外形殼體11的上表面即槽部53低4mm左右。另外,槽部的寬度53a為2.73mm左右。
圖13是對無拐點的情況下的、壓接端子31的構(gòu)造進行例示的正視圖。如在圖13中例示的那樣,壓接部32的寬度方向的長度(圖13中的左右方向的長度)朝向壓接端子31的前端側(cè)減小。通過設(shè)為上述構(gòu)造,從而能夠?qū)崿F(xiàn)如下構(gòu)造,即,對于壓接部32的與壓接端子31的插入方向垂直的面中的截面積,與壓接端子31的前端側(cè)相比,根部側(cè)較大。
圖14是對無拐點的情況下的、壓接端子31的構(gòu)造進行例示的側(cè)視圖。如在圖14中例示的那樣,壓接部32的厚度方向的長度(圖14中的左右方向的長度)朝向壓接端子31的前端側(cè)減小。通過設(shè)為上述構(gòu)造,從而能夠?qū)崿F(xiàn)如下構(gòu)造,即,對于壓接部32的與壓接端子31的插入方向垂直的面中的截面積,與壓接端子31的前端側(cè)相比,根部側(cè)較大。
<作用>
下面,對設(shè)為上述構(gòu)造的理由進行說明。
電力用半導(dǎo)體裝置的外形的大小通常為幾十mm左右至幾百mm左右。由于電力用半導(dǎo)體裝置的外形的大小較大,因此在組裝時使用的部件的制造誤差的影響大。由此,關(guān)于壓接端子的設(shè)置位置,也需要相對于設(shè)計尺寸預(yù)計出最大0.25mm左右的偏移。并且,關(guān)于供壓接端子插入的外部基板的孔的位置,也需要預(yù)計出最大0.1mm左右的偏移。如果將這些偏移相加,則需要預(yù)計出最大0.35mm左右的偏移。
由于是如上所述預(yù)計出較大的偏移的設(shè)計,因此壓接端子的前端有時并沒有被適當?shù)匾龑?dǎo)至外部基板的孔。如果壓接端子沒有被適當?shù)匾龑?dǎo)至外部基板的孔,則壓接端子有時會變形。在該情況下,不能將外部基板處的外部電路和電力用半導(dǎo)體裝置之間電連接。
作為針對上述偏移的容許范圍大的壓接端子,存在針眼形狀的壓接端子。在使用針眼形狀的壓接端子的情況下,為了降低將壓接端子插入至外部基板的孔等時的阻力(主要是摩擦阻力),期望使壓接端子的厚度變薄或者使寬度變窄,減小壓接端子的與插入方向垂直的面中的截面積。但是,在將針眼形狀的壓接端子用于電力用半導(dǎo)體裝置的情況下,由于向壓接端子通過幾十A左右的電流,因此從抑制發(fā)熱量的角度出發(fā),期望增大壓接端子的與插入方向垂直的面中的截面積。
根據(jù)本實施方式,即使在發(fā)生了電力用半導(dǎo)體裝置或外部基板的制造誤差的情況下,也能夠通過使用針眼形狀的壓接端子31,從而使壓接端子31插入至外部基板41的貫穿孔44內(nèi),使壓接部32和貫穿孔44適當?shù)亟佑|。由此,能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性高的電力用半導(dǎo)體裝置。
另外,根據(jù)本實施方式,在前端側(cè),壓接部32的與壓接端子31的插入方向垂直的面中的截面積小,從而能夠降低使壓接端子31插入至貫穿孔44時的阻力(主要是摩擦阻力)。這在有無拐點的情況下都是同樣的。
另外,通過增大壓接部32的根部側(cè)的截面積,從而通電路徑的熱容量變大。因此,能夠?qū)植堪l(fā)熱導(dǎo)致的溫度上升進行抑制。因此,能夠增大每1個管腳的容許電流,能夠減少電力用半導(dǎo)體裝置所使用的管腳的數(shù)量。由此,能夠?qū)㈦娏τ冒雽?dǎo)體裝置縮小。此外,這在有無拐點的情況下都是同樣的。
圖11是對將壓接端子插入的期間的阻力的波形進行例示的圖。在圖11中,縱軸表示阻力的大小,橫軸表示位移的大小。另外,在圖11中,波形a表示使壓接部的截面積沿壓接端子的插入方向均勻、且較大的情況。另外,波形b表示本實施方式所涉及的壓接部32的 情況。另外,波形c表示使壓接部的截面積沿壓接端子的插入方向均勻、且比波形a的情況小的情況。此外,完成插入時的阻力和拔出力之間存在相關(guān)性。
如在圖11中例示的那樣,如果使壓接部的截面積均勻、且增大截面積,則如波形a所示,開始插入時的阻力變大。如果如波形a所示阻力變大,則貫穿孔44的變形量也變大,因此與相鄰的貫穿孔44之間發(fā)生短路的可能性增高。
另外,如果使壓接部的截面積均勻、且減小截面積,則如波形c所示,開始插入時的阻力變低。但是,在波形c所示的情況下,由于完成插入時的阻力也大幅度下降,因此與之相伴,拔出壓接端子所需的力也下降。由此,將壓接端子固定于外部基板的貫穿孔變得困難。
本實施方式所涉及的壓接部32形成為,壓接部32的前端側(cè)的截面積小,壓接部32的根部側(cè)的截面積大。在設(shè)置拐點的情況下,壓接部32從前端起一定范圍的截面積比壓接部32的根部側(cè)的端部小。通過以上述方式形成,從而能夠?qū)﹂_始插入時阻力的增大進行抑制。而且,由于壓接端子31的根部側(cè)的剛性高,因此在使壓接端子31插入至外部基板41的貫穿孔44后,將拔出壓接端子31所需的力維持得較大。因此,能夠?qū)航佣俗?1由于振動或溫度循環(huán)負載的影響而被意外地拔出這一情況進行抑制。
而且,通過朝向拐點而使壓接端子31的截面積從根部側(cè)朝向前端側(cè)增大,從而在壓接端子31的主體部33或壓接端子31的主體部33附近的壓接部32,形成截面積小的區(qū)域。由此,即使在外部基板41的孔的位置和壓接端子31的位置稍微錯開的情況下,也能夠由上述截面積小的區(qū)域?qū)?yīng)力進行吸收,能夠擴大針對錯位的容許范圍。
在外部基板41焊接用于對電力用半導(dǎo)體裝置進行控制的各種部件。因此,在安裝電力用半導(dǎo)體裝置之前的狀態(tài)下,有時在外部基板41發(fā)生200μm左右的翹曲。
根據(jù)本實施方式,即使在安裝于電力用半導(dǎo)體裝置之前外部基板41發(fā)生了翹曲的情況下,也能夠通過設(shè)置外形殼體11的上表面處的基板支撐部51及端子保護部52,從而對外部基板41的翹曲進行 吸收。
即,由于已安裝的外部基板41與基板支撐部51接觸,因此外部基板41通過設(shè)置于四角附近的基板支撐部51而固定于外形殼體11的上表面。并且,呈發(fā)生了翹曲的形狀的外部基板41被收容于基板支撐部51和端子保護部的上表面52a之間的高度方向上的空隙。
這樣,即使在安裝于電力用半導(dǎo)體裝置之前外部基板41發(fā)生了翹曲的情況下,也能夠由基板支撐部51和端子保護部的上表面52a之間的高度方向上的空隙對外部基板41的翹曲進行吸收。由此,由于不需要在安裝于電力用半導(dǎo)體裝置之前強制性地對外部基板41的翹曲進行校正,因此能夠抑制外部基板41上的部件的損傷或者焊接部的損傷。
并且,在使用電力用半導(dǎo)體裝置時產(chǎn)生了溫度循環(huán)負載的情況下,有時還會由于結(jié)構(gòu)部件的線膨脹系數(shù)的不匹配等,因而在電力用半導(dǎo)體裝置和外部基板41之間膨脹的程度出現(xiàn)差異。但是,根據(jù)本實施方式,如上所述,由于能夠?qū)ν獠炕?1的翹曲進行吸收,因此能夠抑制膨脹程度差異造成的影響。
另外,通過在外形殼體11設(shè)置槽部53,從而發(fā)揮如下效果。
關(guān)于電力用半導(dǎo)體裝置,使用例如35個管腳左右的壓接端子31,各壓接端子31承受每1個管腳大于或等于50N左右而小于或等于100N左右的載荷而被插入至外部基板41的貫穿孔44。因此,電力用半導(dǎo)體裝置整體承受4000N左右的高載荷而被安裝至外部基板41。
如前所述,電力用半導(dǎo)體裝置由銅基座板、IGBT或者二極管芯片等具有各種線膨脹系數(shù)的部件構(gòu)成。因此,在制作了電力用半導(dǎo)體裝置單體后,有時發(fā)生最大100μm左右的初始翹曲。
通過將電力用半導(dǎo)體裝置安裝于外部基板41時的高載荷,從而使電力用半導(dǎo)體裝置的初始翹曲得到校正。但是,通過設(shè)置多個槽部53,從而能夠針對插入壓接端子31時在外形殼體11產(chǎn)生的應(yīng)力,使槽部53優(yōu)先地變形。
另外,在將電力用半導(dǎo)體裝置安裝于外部基板41后,將電力用 半導(dǎo)體裝置的背面即銅基座板21安裝于散熱器(在這里未圖示),通過與上述相同的作用,從而能夠緩和所產(chǎn)生的應(yīng)力。而且,即使在產(chǎn)生了溫度循環(huán)負載時,也能夠通過槽部53發(fā)生變形,從而降低施加于外形殼體11的應(yīng)力。
另外,由于通過設(shè)置槽部53,從而能夠延長用于多個壓接端子31間的絕緣的沿面距離,因此能夠?qū)㈦娏τ冒雽?dǎo)體裝置縮小。
并且,通過在外形殼體11設(shè)置端子保護部52,從而發(fā)揮如下效果。
即,能夠延長用于不同相的壓接端子31間的絕緣的沿面距離,能夠?qū)㈦娏τ冒雽?dǎo)體裝置縮小。另外,通過端子保護部52的構(gòu)造自身,能夠提高電力用半導(dǎo)體裝置的剛性。
另外,在將電力用半導(dǎo)體裝置安裝于外部基板41時,由于電力用半導(dǎo)體裝置自身的翹曲,不僅縱向(例如圖3中的上下方向),在橫向(例如圖3中與紙面垂直的方向)也產(chǎn)生應(yīng)力,針對縱向的應(yīng)力,能夠通過外形殼體11的底面處的銅基座板21來確保剛性。針對橫向的應(yīng)力,能夠通過端子保護部52來確保剛性。
這樣,由于能夠增加可在電力用半導(dǎo)體裝置內(nèi)使用的壓接端子31的數(shù)量,因此能夠增大通電電流。
另外,即使在壓接端子31進入錯位的貫穿孔44的情況下,也能夠在壓接端子31保持用于確保彈性的空間。另外,同時,能夠防止由來自外部的物理接觸導(dǎo)致的壓接端子31的變形或者在壓接端子31產(chǎn)生的損傷。
在本實施方式中,示出了內(nèi)部被環(huán)氧樹脂封裝的電力用半導(dǎo)體裝置。但是,即使是內(nèi)部被凝膠封裝、上部由樹脂等的蓋形成的電力用半導(dǎo)體裝置、或者整體被進行了傳遞塑模的電力用半導(dǎo)體裝置,也能夠同樣地進行應(yīng)用。
另外,對于本實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置,作為端子100從電力用半導(dǎo)體裝置的上表面凸出的構(gòu)造而進行了例示,但如在圖12中例示的那樣,即使是端子100a從電力用半導(dǎo)體裝置的側(cè)面凸出的構(gòu)造,也能夠同樣地進行應(yīng)用。此外,圖12是對變形例所涉及 的電力用半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部構(gòu)造進行例示的正視圖。
另外,對于本實施方式所涉及的電力用半導(dǎo)體裝置,作為如下構(gòu)造而進行了例示,即,在銅基座板21之上形成作為絕緣層的樹脂層22,進一步在其上形成銅圖案26。但是,即使是在應(yīng)用陶瓷等材料作為絕緣層的情況下、或者為了提高散熱性而將銅基座板焊接于該陶瓷之下的構(gòu)造等,也能夠同樣地進行應(yīng)用。
<效果>
下面,對上述實施方式所實現(xiàn)的效果進行例示。
根據(jù)上述實施方式,電力用半導(dǎo)體裝置具有:外形殼體11;至少1個壓接端子31;以及多個作為支撐部的基板支撐部51。
壓接端子31埋入于外形殼體11的上表面?;逯尾?1從外形殼體11的上表面凸出而形成。
另外,壓接端子31的上端與基板支撐部51的上表面相比更加從外形殼體11的上表面凸出。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),由于已安裝的外部基板41與基板支撐部51接觸,因此外部基板41通過設(shè)置于四角附近的基板支撐部51而固定于外形殼體11的上表面。并且,即使是呈發(fā)生了翹曲的形狀的外部基板41,也被收容于基板支撐部51和端子保護部的上表面52a之間的高度方向上的空隙。由此,能夠?qū)航佣俗?1向外部基板41的孔等插入時的、由外部基板41導(dǎo)致的向電力用半導(dǎo)體裝置的機械應(yīng)力進行抑制。
此外,能夠適當?shù)厥÷猿鲜鼋Y(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu),但在適當?shù)刈芳恿吮菊f明書中示出的其他結(jié)構(gòu)中的至少一個的情況下,也能夠產(chǎn)生上述效果。
另外,根據(jù)上述實施方式,電力用半導(dǎo)體裝置具有多個壓接端子31,該電力用半導(dǎo)體裝置具有從外形殼體11的上表面凸出而形成的作為保護部的多個端子保護部52。
端子保護部52形成為在俯視觀察時至少局部地包圍壓接端子31。另外,基板支撐部51的上表面與端子保護部的上表面52a相比更加從外形殼體11的上表面凸出。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),能夠高效地確保用于壓接端子間的絕緣的沿面距離。另外,由于不需要為了確保沿面距離而增大電力用半導(dǎo)體裝置的外形殼體,因此能夠?qū)㈦娏τ冒雽?dǎo)體裝置縮小。
另外,根據(jù)上述實施方式,壓接端子31具有在與壓接端子31的插入方向垂直的方向貫穿的開口部36。
并且,端子保護部的上表面52a位于與開口部36的下端相比更加從外形殼體11的上表面凸出的位置。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),由于沒有使開口部36的下端比端子保護部的上表面52a更凸出,因此能夠?qū)航佣俗?1的相對于外部基板41的端子凸出尺寸進行抑制。另外,能夠?qū)㈦娏τ冒雽?dǎo)體裝置縮小。
另外,根據(jù)上述實施方式,在基板支撐部51的上表面,形成至少1個螺釘孔13。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),由于能夠?qū)⑼獠炕?1和電力用半導(dǎo)體裝置進行螺釘固定,因此能夠提高對雙方進行固定的可靠性。
另外,根據(jù)上述實施方式,對于壓接端子31的與插入方向垂直的平面中的截面積,與壓接端子31的前端側(cè)相比,根部側(cè)較大。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),在將壓接端子31向外部基板41的貫穿孔44插入時,在開始插入時,能夠降低阻力(主要是摩擦阻力)。另外,在將壓接端子31插入至外部基板41的貫穿孔44后,將拔出壓接端子31所需的力維持得較大。因此,對壓接端子31由于振動或溫度循環(huán)負載的影響而被意外地拔出這一情況進行抑制。
另外,由于壓接端子31的根部側(cè)的截面積大,因此能夠抑制通過大電流的溫度上升。
另外,根據(jù)上述實施方式,對于壓接端子31的與插入方向垂直的平面中的截面積,從壓接端子31的根部側(cè)朝向前端側(cè)增大,并且,如果超過拐點,則從壓接端子31的根部側(cè)朝向前端側(cè)減小。
并且,拐點位于與基板支撐部51的上表面相比更加從外形殼體11的上表面凸出的位置。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu),在將壓接端子31向外部基板41的貫穿孔44插入時,在開始插入時,能夠降低阻力(主要是摩擦阻力)。另外,在 將壓接端子31插入至外部基板41的貫穿孔44后,將拔出壓接端子31所需的力維持得較大。因此,對壓接端子31由于振動或溫度循環(huán)負載的影響而被意外地拔出這一情況進行抑制。
另外,由于壓接端子31的根部側(cè)的截面積大,因此能夠抑制通過大電流時的溫度上升。
<變形例>
在上述實施方式中,有時還記載各構(gòu)成要素的材質(zhì)、材料、尺寸、形狀、相對的配置關(guān)系或者實施的條件等,但它們在所有方面均為例示,不限于本說明書所記載的內(nèi)容。由此,在本技術(shù)的范圍內(nèi)能夠想到未例示出的無數(shù)的變形例。例如,包含對至少1個構(gòu)成要素進行變形的情況、進行追加的情況或者進行省略的情況。
電力用半導(dǎo)體裝置處的端子的位置、或者基板處的孔的位置等有時由于各個部件的個體差異、或者組裝工序中的制造誤差等而錯位。作為組裝工序中的制造誤差的因素,能夠想到例如填充環(huán)氧樹脂后的收縮、或者焊接后基板的翹曲等。
如果在上述錯位的程度大的狀態(tài)下將壓接端子插入至孔等,則有時會導(dǎo)致壓接部32塑性變形,接觸阻力變大。
在上述情況下,例如,如在圖15中例示的那樣,能夠?qū)⒖s頸部104設(shè)置于壓接端子31b的主體部33b。此外,圖15是對設(shè)置了縮頸部104的情況下的、壓接端子的構(gòu)造進行例示的側(cè)視圖。
在這里,縮頸部104是在壓接端子31b的主體部33b沿周向連續(xù)地形成了凹部的部分。因此,與主體部33b的其他部分相比,縮頸部104的與壓接端子31b的插入方向垂直的方向上的寬度較小。
由于是上述構(gòu)造,因此縮頸部104優(yōu)先地變形,所以能夠抑制壓接部32的塑性變形。因此,能夠抑制將壓接端子31b向外部基板41的貫穿孔44插入時的、接觸阻力的上升。另外,能夠提高壓接端子31b的可靠性。
此外,期望縮頸部104的與壓接端子31b的插入方向垂直的剖面的形狀為圓弧形狀或者橢圓形狀等。
在該情況下,從縮頸部104的彎曲以及由通電時的發(fā)熱導(dǎo)致的 溫度上升的角度出發(fā),能夠?qū)⒖s頸部104的與壓接端子31b的插入方向垂直的剖面的直徑(圖15中的X)設(shè)為大于或等于壓接端子31b的板厚、即例如0.8mm。
此外,如果縮頸部104的與壓接端子31b的插入方向垂直的剖面的直徑(圖15中的X)過大,則變得難以得到上述的效果。因此,能夠設(shè)為小于或等于例如1.4mm。
另外,對于在縮頸部104沿周向連續(xù)地形成的凹部的、在壓接端子31b的插入方向上的寬度(圖15中的Y),為了使縮頸部104優(yōu)先地變形,能夠設(shè)為例如小于或等于1mm。
另外,只要不發(fā)生矛盾,則在上述實施方式中作為具有“1個”而記載的構(gòu)成要素也可以具有“大于或等于1個”。而且,各構(gòu)成要素是概念上的單位,包含1個構(gòu)成要素由多個構(gòu)造物構(gòu)成的情況、1個構(gòu)成要素與某構(gòu)造物的一部分相對應(yīng)的情況、以及多個構(gòu)成要素為1個構(gòu)造物所具有的情況。另外,對于各構(gòu)成要素,只要是實現(xiàn)相同的功能,則包含具有其他構(gòu)造或者形狀的構(gòu)造物。
另外,本說明書中的說明是出于與本技術(shù)相關(guān)的所有目的而提及的,均沒有承認為現(xiàn)有技術(shù)。
另外,在上述實施方式中,在未特別地指定而記載了材料名的情況下,只要不發(fā)生矛盾,則包含在該材料中含有其他添加物的、例如合金等。