專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大功率用等的半導(dǎo)體裝置，特別涉及該半導(dǎo)體裝置的外殼部分。
背景技術(shù)：
在逆變器裝置等中，獨立于主體裝置(外部應(yīng)用)，還使用搭載有大功率用的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置將半導(dǎo)體元件密封在外殼內(nèi)部。另外，在該半導(dǎo)體裝置中，與半導(dǎo)體元件電連接的主電極向外殼外部延伸設(shè)置。另一方面，在外殼內(nèi)部設(shè)置螺母(nut)，與逆變器側(cè)的電極電連接的螺栓(bolt)通過主電極而與該螺母旋緊。由此主體裝置與半導(dǎo)體裝置被連接起來。此外，作為示出使上述旋緊成為可能的半導(dǎo)體裝置側(cè)的構(gòu)造的在先文獻，例如有專利文獻1。專利文獻1 特開2010-98036號公報

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，用嵌入(outsert)外殼的螺母進行半導(dǎo)體裝置與主體裝置的旋緊。半導(dǎo)體裝置的旋緊耐力由螺母與外殼保持，因而在以往，旋緊的極限為破損外殼的耐力。另一方面，近年來產(chǎn)生了提高旋緊的扭矩的需求。然而外殼是用PPS樹脂等形成的，而該PPS(聚苯硫醚)樹脂的旋緊耐力不大。因此，由于要防止旋緊引起的外殼的龜裂 /破損，所以在旋緊扭矩的設(shè)定中存在著極限。于是，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置，能增加該半導(dǎo)體裝置與主體裝置旋緊時的旋緊扭矩而不損傷半導(dǎo)體裝置的外殼。為了達到上述目的，本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置包括半導(dǎo)體元件；與所述半導(dǎo)體元件連接的主電極；以及密封所述半導(dǎo)體元件的外殼，所述主電極從所述外殼內(nèi)部延伸設(shè)置至所述外殼外部，在向所述外殼外部延伸設(shè)置的所述主電極的延設(shè)部分中，一體地設(shè)有與外部端子旋緊的外螺紋或內(nèi)螺紋。[發(fā)明效果]在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置中，向外殼外部延伸設(shè)置的主電極的延設(shè)部分中一體地設(shè)有與外部端子旋緊的外螺紋或內(nèi)螺紋。因此，旋緊半導(dǎo)體裝置與主體裝置時施加的力被加在金屬制的主電極上而不是外殼上。由此能增加該半導(dǎo)體裝置與主體裝置旋緊時的旋緊扭矩而不損傷半導(dǎo)體裝置的外
tJXi O


圖1是示出半導(dǎo)體裝置的整體結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是示出實施方式1涉及的半導(dǎo)體裝置的重點結(jié)構(gòu)(主電極的延設(shè)部分附近區(qū)域)的放大截面圖。
圖3是示出彎折主電極的延設(shè)部分前的狀態(tài)的放大截面圖。圖4是示出實施方式2涉及的半導(dǎo)體裝置的重點結(jié)構(gòu)(主電極的延設(shè)部分附近區(qū)域)的放大截面圖。圖5是實施方式3涉及的半導(dǎo)體裝置的重點結(jié)構(gòu)(主電極的延設(shè)部分附近區(qū)域) 的放大截面圖。
具體實施例方式以下，基于示出實施方式的附圖來具體地說明本發(fā)明。〈實施方式1>首先，說明半導(dǎo)體裝置整體的概要結(jié)構(gòu)。圖1是例示半導(dǎo)體裝置100的整體結(jié)構(gòu)的截面圖。半導(dǎo)體元件1通過焊錫2接合到基板3。基板3由表面電極41、42，絕緣板31，以及背面電極32構(gòu)成。具體而言，表面電極41、42與絕緣板31的第一主面接合，背面電極32與絕緣板31 的第二的主面接合。而且，在圖1的例子中，半導(dǎo)體元件1通過焊錫2接合到表面電極41 上。另外，用焊錫5，基板3通過背面電極32而與底板6接合。另外，半導(dǎo)體元件1以及基板3被絕緣外殼11覆蓋。外殼11能使用例如PPS等塑料材料的成型品(即樹脂制品)。在外殼11形成有開口部11a，為了提高外殼11內(nèi)的電絕緣性，通過開口部Ila向外殼11內(nèi)填充凝膠9。而且，為了提高外殼11內(nèi)的耐濕性，通過開口部Ila填充環(huán)氧樹脂10。外殼11的上表面被該環(huán)氧樹脂10密封。另外，在圖1的例子中，半導(dǎo)體元件1的發(fā)射極電極經(jīng)由表面電極41以及焊錫7 而與主電極81連接。另外，半導(dǎo)體元件1的集電極電極經(jīng)由鋁線14、表面電極42以及焊錫 7而與主電極82連接。各主電極81、82被從外殼11內(nèi)向外殼11外引出(延伸設(shè)置)。這里，各種電極41、42、32、81、82能采用銅等金屬成型品。另外，在本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置100中，逆變器等主體裝置的電極(更具體而言，與該電極電連接的螺栓)通過主電極81、82而與螺母12連接。因此，半導(dǎo)體裝置100 的半導(dǎo)體元件1與主體裝置的外部電路電連接。此外，用安裝孔13將未圖示的散熱器旋入固定在底板6。以下，說明圖1所示的被圈出的區(qū)域附近的具體結(jié)構(gòu)。此外在下文中，包括本實施方式在內(nèi)，在其他實施方式中也說明主電極81側(cè)的被圈出的區(qū)域附近的結(jié)構(gòu)，但對主電極 82側(cè)的被圈出的區(qū)域附近的結(jié)構(gòu)也適用同樣的說明。圖2是示出延伸設(shè)置至本實施方式涉及的外殼11外的主電極81的部分附近的結(jié)構(gòu)的放大截面圖。如圖2所示，主電極81從外殼11內(nèi)延伸設(shè)置到外殼11外。這里，稱配置于外殼 11外的主電極81的部分為延設(shè)部分81A。主電極81的延設(shè)部分81A配置成與外殼11的上表面部相面對。另外，在延設(shè)部分81A形成有孔81B。與此相對，如圖2所示，在與延設(shè)部分81A相面對的外殼11的上表面形成有凹部 IlH0而且，在該外殼11的凹部IlH內(nèi)部，通過金屬嵌件(outsert)配置(埋設(shè))有螺母12。這里，設(shè)置于螺母12中的孔(圖示省略)的中心與設(shè)置于延設(shè)部分81A中的孔81B的中心大體一致。而且，在本實施方式中，延設(shè)部分81A的下表面與螺母12的上表面被焊接在一起。 圖2中將該焊接的位置圖示為焊接部分20。這里，延設(shè)部分81A的孔81B的部分與螺母12 的孔的部分相面對的區(qū)域不存在焊接部分20。接著說明圖2所示的結(jié)構(gòu)的制造方法。首先，預(yù)先制造期望形狀的樹脂制的外殼11。這里，在該制造的外殼11形成有配置螺母12的凹部11H、主電極81、82能貫穿的孔以及開口部Ila等。另一方面，在圖1所示的結(jié)構(gòu)的基板3的表面電極41上，通過焊錫2接合半導(dǎo)體元件1，在基板3的背面電極32，通過焊錫5接合底板6。另外，通過用焊錫7接合表面電極 41與主電極81，半導(dǎo)體元件1的發(fā)射極電極與主電極81連接。另外，通過用鋁線14連接半導(dǎo)體元件1與表面電極42、用焊錫7接合表面電極42與主電極82，半導(dǎo)體元件1的集電極電極與主電極82連接。稱以到此為止的工序制作的部件為半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體。接著，配置外殼11使其覆蓋半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體并粘接外殼11與底板6。這里，在所述半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體中，各主電極81、82的延設(shè)部分81A從圖1的下方向上方立起。因此在這樣配置外殼11時，使各主電極81、82的延設(shè)部分81A貫穿設(shè)置于外殼11的孔。在外殼11與底板6粘接的狀態(tài)下，該延設(shè)部分81A從外殼11的上表面突出，成為立起的狀態(tài)。接著，從形成于外殼11的開口部Ila向外殼11內(nèi)填充凝膠9，之后，從該開口部 Ila向外殼11內(nèi)填充環(huán)氧樹脂10。通過到此為止的工序，半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體被外殼11、環(huán)氧樹脂10以及底板6密封。圖3的截面圖示出該密封后的半導(dǎo)體裝置中的主電極81的延設(shè)部分81A附近的放大結(jié)構(gòu)。如圖3所示，延設(shè)部分81A從外殼11的上表面突出。此外，在該延設(shè)部分81A形成有孔81B。接著，在圖3中螺母12被焊接到延設(shè)部分81A上。具體而言，在圖3中，將延設(shè)部分81A和成為螺母12的上表面的部分在延設(shè)部分81A的右側(cè)重合。這里，延設(shè)部分81A的孔81B的中心與螺母12的孔的中心大體一致。在所述兩孔重合的部分插入設(shè)置于逆變器等的螺栓。在所述延設(shè)部分81A與螺母12重合后焊接二者。由此延設(shè)部分81A與螺母12 被固接。隨后，向設(shè)于外殼11的凹部IlH彎折焊接有螺母12的延設(shè)部分SlA0因此，延設(shè)部分81A與外殼11的上表面相面對，且焊接在延設(shè)部分81A的螺母12被收納在外殼11的凹部IlH內(nèi)。此外，與圖2的結(jié)構(gòu)不同，延設(shè)部分81A當(dāng)然也可緊貼外殼11的上表面。如上所述，在本實施方式中，主電極81的延設(shè)部分81A與配置于外殼11的凹部 IlH內(nèi)的螺母12焊接在一起。因此，旋緊與主體裝置的電極連接的螺栓與螺母12時，該旋緊的耐力由作為焊接到螺母12的金屬的主電極81保持。即旋緊時施加的力被加到金屬制的主電極81上而不是樹脂制的外殼11上。由此能增加該半導(dǎo)體裝置100與主體裝置旋緊時的旋緊扭矩而不損傷半導(dǎo)體裝置100的外殼11。<實施方式2>圖4是示出延伸設(shè)置至本實施方式涉及的外殼11外的主電極81的部分附近的結(jié)構(gòu)的放大截面圖。如圖4所示，主電極81被從外殼11內(nèi)架到外殼11外地延伸設(shè)置。這里，稱配置在外殼11外的主電極81的部分為延設(shè)部分81D。主電極81的延設(shè)部分81D配置成與外殼 11的上表面部相面對。另外，如圖4所示，在與延設(shè)部分81D面對的外殼11的上表面形成有凹部IlH0而且，在本實施方式中，延設(shè)部分81D的一部分被形成為落入外殼11的凹部IlH 內(nèi)部。即從外殼11外引出的延設(shè)部分81D先配置在外殼11的上表面上，再經(jīng)由凹部IlH的側(cè)面被架在外殼11的其他上表面上地配置。如上所述，在凹部IlH的側(cè)面上配置延設(shè)部分 81D，且在配置于該凹部IlH的側(cè)面的延設(shè)部分81D的露出面形成有螺紋牙(內(nèi)螺紋)81F。 另外，在采用以下所示的制造方法的情況下，如圖4所示，在凹部IlH的底面不形成延設(shè)部分 81D。此外，在本實施方式中，不在外殼11的凹部IlH內(nèi)配置螺母，配置于該凹部IlH內(nèi)的延設(shè)部分81D兼有實施方式1中說明的螺母12的功能(即與主體裝置的電極連接的螺栓，與凹部IlH內(nèi)的延設(shè)部分81D旋緊。除了主電極81的延設(shè)部分81D的形狀以及外殼11的凹部IlH內(nèi)未配置螺母12 以外，本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置與實施方式1涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)是相同的。因此，這里省略除圖4以外的本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說明。接著說明圖4所示的結(jié)構(gòu)的制造方法。首先，預(yù)先制造期望形狀的樹脂制的外殼11。這里，在該制造的外殼11形成配置主電極81的延設(shè)部分8ID的凹部11H，主電極81、82能貫穿的孔以及開口部Ila等。另一方面，在圖1所示的結(jié)構(gòu)的基板3的表面電極41上，通過焊錫2接合半導(dǎo)體元件1，在基板3的背面電極32，通過焊錫5接合底板6。另外，通過用焊錫7接合表面電極 41與主電極81，將半導(dǎo)體元件1的發(fā)射極電極與主電極81連接。另外，通過用鋁線14連接半導(dǎo)體元件1與表面電極42、用焊錫7接合表面電極42與主電極82，將半導(dǎo)體元件1的集電極電極與主電極82連接。稱以到此為止的工序制作的部件為半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體。接著，配置外殼11使其覆蓋半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體并粘接外殼11與底板6。這里，在所述半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體中，各主電極81、82的延設(shè)部分81D從圖1的下方向上方立起。因此，在這樣配置外殼11時，使各主電極81、82的延設(shè)部分81D貫穿設(shè)于外殼11的孔。在外殼11與底板6粘接的狀態(tài)下，該延設(shè)部分81D從外殼11的上表面突出，成為立起的狀態(tài)。接著，從形成于外殼11的開口部Ila向外殼11內(nèi)填充凝膠9。之后，從該開口部 Ila向外殼11內(nèi)填充環(huán)氧樹脂10。通過到此為止的工序，半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體被外殼11、環(huán)氧樹脂10以及底板6密封。該密封后的半導(dǎo)體裝置中的主電極81的延設(shè)部分81D附近的放大結(jié)構(gòu)與圖3的截面圖相同。與圖3中的說明同樣地，在本實施方式中，延設(shè)部分81D也從外殼11的上表面突出。此外，在該延設(shè)部分81D形成有作為去毛刺加工時的下孔的孔。接著，向設(shè)于外殼11的凹部IlH彎折延設(shè)部分8ID。由此延設(shè)部分8ID與外殼11 的上表面相面對。這里，在該被彎折的延設(shè)部分81D中，作為上述下孔的孔的中心與凹部 IlH的中心大體一致。隨后，使去毛刺加工中使用的工具的前端與作為延設(shè)部分81D的所述下孔的孔抵接，并向凹部IlH的內(nèi)部下壓該工具(去毛刺加工)。因此，如圖4所示，作為延設(shè)部分81D 的所述下孔的孔被展開，沿著凹部IlH內(nèi)的側(cè)面向下方(即向凹部IlH內(nèi)下降)配置，在該凹部IlH上的延設(shè)部分81D的所述下降的部分的露出面形成有螺紋牙81F。這樣，通過去毛刺加工，作為設(shè)于延設(shè)部分81D的所述下孔的孔被展開且作為該下孔的孔的周邊向下方下降，如圖4所示，在延設(shè)部分81D形成有能使凹部IlH的底面露出的圓筒狀的開口部。如上所述，在本實施方式中，主電極81的延設(shè)部分81D被配置成落入外殼11的凹部IlH內(nèi)，在該凹部IlH內(nèi)的延設(shè)部分81D形成有螺紋牙81F。因此，將與主體裝置的電極連接的螺栓和延設(shè)部分81D旋緊時，該旋緊的耐力由金屬的主電極81保持。即旋緊時施加的力被加到金屬制的主電極81上而不是樹脂制的外殼11上。由此能增加該半導(dǎo)體裝置100與主體裝置旋緊時的旋緊扭矩而不損傷半導(dǎo)體裝置100的外殼11。<實施方式3>圖5是示出延伸設(shè)置至本實施方式涉及的外殼11外的主電極81的部分附近的結(jié)構(gòu)的放大截面圖。如圖5所示，主電極81被從外殼11內(nèi)架到外殼11外地延伸設(shè)置。這里，稱配置在外殼11外的主電極81的部分為延設(shè)部分81L。主電極81的延設(shè)部分81L配置成與外殼 11的上表面部相面對。這里，在本實施方式中，與實施方式1、2不同，不在與延設(shè)部分81L面對的外殼11 的上表面形成凹部11H(由于不形成該凹部11H，所以在本實施方式中當(dāng)然也不配置實施方式1中說明的螺母12)。另外，在本實施方式中，在延設(shè)部分81D不形成實施方式1中說明的孔81B與實施方式2中說明的去毛刺加工時的下孔等。另外，在本實施方式中，在延設(shè)部分81L的上表面朝向圖片上方配置螺栓27。而且，延設(shè)部分81L與螺栓27的接觸部分被焊接起來。即在本實施方式中，在延設(shè)部分81L 與螺栓27之間形成焊接部分23。在本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置中，焊接到延設(shè)部分81L的螺栓27與連接到主體裝置的電極的螺母旋緊。此外，雖然在圖5中被省略，但螺栓27形成有螺紋牙(外螺紋)。上述以外的結(jié)構(gòu)在本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置與實施方式1涉及的半導(dǎo)體裝置中是相同的。因此，這里省略除圖5以外的本實施方式涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的說明。接著，說明圖5所示的結(jié)構(gòu)的制造方法。首先，預(yù)先制造期望形狀的樹脂制的外殼11。這里，在該制造的外殼11形成有主電極81、82能貫穿的孔以及開口部Ila等。另一方面，在圖1所示的結(jié)構(gòu)的基板3的表面電極41上，通過焊錫2接合半導(dǎo)體元件1，在基板3的背面電極32，通過焊錫5接合底板6。另外，通過用焊錫7接合表面電極 41與主電極81，將半導(dǎo)體元件1的發(fā)射極電極與主電極81連接。另外，通過用鋁線14連接半導(dǎo)體元件1與表面電極42、用焊錫7接合表面電極42與主電極82，將半導(dǎo)體元件1的集電極與主電極82連接。稱以到此為止的工序制作的部件為半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體。接著，配置外殼11使其覆蓋半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體并粘接外殼11與底板6。這里，在上述半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體中，各主電極81、82的延設(shè)部分81L從圖1的下方向上方立起。因此，在這樣配置外殼11時，使各主電極81、82的延設(shè)部分81L貫穿設(shè)于外殼11的孔。在外殼11與底板6粘接的狀態(tài)下，該延設(shè)部分81L從外殼11的上表面突出，成為立起的狀態(tài)。接著，從形成于外殼11的開口部Ila向外殼11內(nèi)填充凝膠9，之后，從該開口部 Ila向外殼11內(nèi)填充環(huán)氧樹脂10。通過到此為止的工序，半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)體被外殼11、環(huán)氧樹脂10以及底板6密封。該密封后的半導(dǎo)體裝置中的主電極81的延設(shè)部分81L附近的放大結(jié)構(gòu)與圖3的截面圖相同。與圖3中的說明同樣地，在本實施方式中延設(shè)部分81L也從外殼11的上表面突出。但在本實施方式中不在延設(shè)部分81L形成孔。接著，向外殼11上表面彎折延設(shè)部分81L。由此延設(shè)部分81L與外殼11的上表面相面對。此外，當(dāng)然也可與圖5的結(jié)構(gòu)不同地，使延設(shè)部分81L緊貼外殼11的上表面。隨后，在彎折的延設(shè)部分81L上以豎立狀態(tài)配置螺栓27。然后，焊接延設(shè)部分81L 與螺栓27的接觸部。由此在延設(shè)部分81L與螺栓27之間形成焊接部分23，從而螺栓27被固定在延設(shè)部分81L中。如上所述，在本實施方式中，螺栓27被焊接到主電極81的延設(shè)部分81L。因此，將與主體裝置的電極連接的螺栓和焊接到延設(shè)部分81L的螺栓27旋緊時， 該旋緊的耐力由金屬的主電極81保持。即旋緊時施加的力被加到金屬制的主電極81上而不是樹脂制的外殼11上。由此能增加該半導(dǎo)體裝置100與主體裝置旋緊時的旋緊扭矩而不損傷半導(dǎo)體裝置100的外殼11。[標(biāo)號說明]1半導(dǎo)體元件；2、5、7焊錫；3基板；6底板；9凝膠；10環(huán)氧樹脂；11外殼；Ila開口部；IlH凹部；12螺母；13安裝孔；14鋁線；20、23焊接部分；27螺栓；31絕緣板；32背面電極；41、42表面電極；81、82主電極；81A、81D、81L延設(shè)部分；81B孔；81F螺紋牙(內(nèi)螺紋)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括 半導(dǎo)體元件；與所述半導(dǎo)體元件連接的主電極；以及密封所述半導(dǎo)體元件的外殼，所述主電極從所述外殼內(nèi)部延伸設(shè)置至所述外殼外部，在向所述外殼外部延伸設(shè)置的所述主電極的延設(shè)部分中，一體地設(shè)有與外部端子旋緊的外螺紋或內(nèi)螺紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，向所述外殼外部延伸設(shè)置的所述主電極的所述延設(shè)部分，與所述外殼上表面部相面對，在與所述延設(shè)部分相面對的所述外殼形成有凹部，在所述外殼的所述凹部內(nèi)部配置有螺母，所述螺母與所述主電極的所述延設(shè)部分被焊接在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在所述外殼形成有凹部，向所述外殼外部延伸設(shè)置的所述主電極的所述延設(shè)部分，被配置成落入所述外殼的所述凹部內(nèi)，在落入所述凹部內(nèi)部的部分的所述延設(shè)部分形成有螺紋牙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，向所述外殼外部延伸設(shè)置的所述主電極的所述延設(shè)部分與所述外殼上表面部相面對， 在所述延設(shè)部分上突出地配置有螺栓， 所述螺栓與所述延設(shè)部分被焊接起來。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，能增加該半導(dǎo)體裝置與主體裝置旋緊時的旋緊扭矩而不損傷半導(dǎo)體裝置的外殼。本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置(100)包括半導(dǎo)體元件(1)；與半導(dǎo)體元件(1)連接的主電極(81、82)；以及密封半導(dǎo)體元件(1)的外殼(11)。主電極(81、82)從外殼(11)內(nèi)部延伸設(shè)置至外殼(11)外部，在向外殼(11)外部延伸設(shè)置的主電極(81、82)的延設(shè)部分(81A)中，一體地設(shè)有與外部端子旋緊的外螺紋或內(nèi)螺紋。
文檔編號H01L23/04GK102569229SQ20111027077
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者林田幸昌 申請人:三菱電機株式會社