半导体器件以及电力半导体器件

摘要

一种半导体器件以及电力半导体器件。本实施方式的半导体器件具备：箱体；在上述箱体的内部收容的半导体元件；与上述半导体元件导通，并具有延伸出上述箱体的外部的外部延伸部的端子；以及被设为在上述外部延伸部与上述箱体之间能够沿上述箱体的表面移动的、用于在上述外部延伸部上固定外部端子的螺纹部件。

权利要求

1.一种半导体器件，其特征在于，具备：箱体；

半导体元件，收容在上述箱体的内部；

端子，与上述半导体元件导通，具有延伸出上述箱体的外部的外部延伸部；以及螺纹部件，设为在上述外部延伸部和上述箱体之间能够沿上述箱体的表面移动，并将外部端子固定在上述外部延伸部上，上述螺纹部件收容在沿上述箱体的上述表面而设置的槽内，上述槽的宽度是使上述螺纹部件在上述槽内不会旋转的大小。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，上述螺纹部件设为能够沿设在上述外部延伸部上的长孔的长轴方向移动。

3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，上述外部延伸部具有沿上述箱体的上述表面延伸的部分。

4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，上述外部延伸部具有在垂直于上述箱体的表面的方向上延伸的部分。

5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，上述外部延伸部包含相对于上述箱体的表面倾斜延伸的部分。

6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，上述端子还具备内部延伸部，该内部延伸部的一端在上述箱体的内部与上述半导体元件导通，另一端与上述外部延伸部导通。

7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，上述外部延伸部相对于上述内部延伸部的延伸方向被弯折成直角。

8.一种半导体器件，其特征在于，箱体；

台座部，设置在上述箱体的表面上；

半导体元件，收容在上述箱体的内部；

端子，与上述半导体元件导通，具有延伸出上述箱体及台座部的外部的外部延伸部；以及螺纹部件，设为在上述外部延伸部和上述台座部之间能够沿上述台座部的表面移动，并将外部端子固定在上述外部延伸部上，上述螺纹部件收容在沿上述台座部的主面而设置的槽内，上述槽的宽度是使上述螺纹部件在上述槽内不会旋转的大小。

9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，上述外部延伸部配置在上述台座部的设置有上述槽的一侧。

10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，上述外部延伸部沿上述台座部的主面而设置。

11.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，上述台座部的主面设置在垂直于上述箱体的表面的方向上。

12.根据权利要求10所述的半导体器件，其特征在于，上述台座部的主面设置在相对于上述箱体的表面而倾斜的方向上。

13.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，具备多个上述台座部，上述多个台座部的各自的主面相对于上述箱体的表面的角度相同。

14.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，具备多个上述台座部，上述多个台座部的各自的主面相对于上述箱体的表面的角度不同。

说明书

半导体器件以及电力半导体器件

[0001] 本申请基于2010年5月10日提出的日本专利申请第2010-107971号并主张其优先权，所述在先专利申请的所有内容均通过引用合并在本申请中。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种半导体器件以及电力半导体器件(電力用半導体装置)。

背景技术

[0003] 半导体器件具备半导体元件、收容该半导体元件的箱体、以及与半导体元件导通的端子。半导体元件例如是晶体管或二极管。箱体在内部收容被设在基板上的半导体元件。端子在箱体的内部与半导体元件导通并延伸出箱体的外侧。

[0004] 端子的被设在箱体外部的外部延伸部上设有孔。该孔用于通过螺钉以及螺母将外部连接部件(例如，母线(bus bar))连接在外部延伸部上。此外，箱体上与外部延伸部的孔的位置相对应地埋设有螺母。由此，通过螺钉以及螺母，外部连接部件被连接在外部延伸部上(例如，参照专利文献1(日本特开2008-243970号公报))。

[0005] 然而，当在半导体器件上安装母线等的外部连接部件时，外部连接部件和箱体侧的螺母的位置对准较困难，外部连接部件的安装需要较多的劳动时间。

发明内容

[0006] 本发明的实施方式提供一种能够容易地安装外部连接部件的半导体器件以及电力半导体器件。

[0007] 本实施方式的半导体器件具备：箱体(筐体)；半导体元件，收容在上述箱体的内部；端子，与上述半导体元件导通，具有延伸出上述箱体的外部的外部延伸部；以及螺纹部件，设为在上述外部延伸部和上述箱体之间能够沿上述箱体的表面移动，并将外部端子固定在上述外部延伸部上。

[0008] 其他的实施方式的电力半导体器件具备：电力晶体管(電力用トランジスタ)，该电力晶体管被安装在基板上；箱体，在内部收容上述电力晶体管；多个端子，与上述电力晶体管的第1电极、第2电极以及第3电极分别导通，并具有延伸出上述箱体的外部的外部延伸部；以及螺纹部件，设为在上述多个端子中的至少一个端子的上述外部延伸部与上述箱体之间能够沿上述箱体的表面移动，并将外部端子固定在上述外部延伸部上。

[0009] 根据本发明的实施方式，实现了能够容易地安装外部连接部件的半导体器件以及电力半导体器件。

附图说明

[0010] 图1是例示第一实施方式的半导体器件的构成的示意图。

[0011] 图2是例示第一实施方式的半导体器件中的外部连接部件的连接状态的示意剖面图。

[0012] 图3是例示比较例的半导体器件的构成的示意图。

[0013] 图4是例示比较例的半导体器件中的外部连接部件的连接状态的示意剖面图。

[0014] 图5是例示第二实施方式的半导体器件的构成的示意剖面图。

[0015] 图6是例示第三实施方式的半导体器件的构成的示意剖面图。

[0016] 图7是例示第四实施方式的电力半导体器件的构成的示意图。

具体实施方式

[0017] 下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

[0018] 另外，附图是示意性的或概念性的图，各部分的厚度和宽度的关系、部分间的大小的比系数等不一定与现实的结构相同。此外，即使在表示相同部分的情况下，也存在不同的附图相互的尺寸、比例系数(比係数)表示为不同的情况。

[0019] 此外，在本申请说明书及各图中，对于与已示出的图中的说明过的要素相同的要素附加相同的附图标记，并适当地省略其详细说明。

[0020] (第一实施方式)

[0021] 图1是例示第一实施方式的半导体器件的构成的示意图。

[0022] 图1(a)是半导体器件110的示意剖面图。此外，图1(b)是半导体器件110的示意平面图。

[0023] 图2是例示第一实施方式的半导体器件中的外部连接部件的连接状态的示意剖面图。

[0024] 如图1(a)所示，本实施方式的半导体器件110具备半导体元件10、箱体20、端子30以及作为螺纹部件的一例的螺母40。

[0025] 在半导体器件110中，螺母40被设为能够沿着作为箱体20的表面的一部分的盖部22的主面22a移动。

[0026] 半导体元件10是例如晶体管、二极管这样的有源元件，或者是电阻、电容这样的无源元件。本实施方式的半导体器件110中，作为半导体元件10的一例，应用了晶体管、二极管这样的有源元件。

[0027] 半导体元件10被安装在绝缘基板1上。作为绝缘基板1，例如使用陶瓷基板。绝缘基板1的一个主面1a上形成有电极图案MP。半导体元件10的背面通过例如焊锡与该电极图案MP连接。此外，半导体元件10的表面上设有的电极焊盘(未图示)通过键合线BW(bonding wire)等与电极图案MP连接。

[0028] 在绝缘基板1的另一个主面1b的大致整个面上形成有金属膜ML。绝缘基板1经由该金属膜ML与底板(ベ一ス板)2连接。金属膜ML和底板2例如通过焊锡来连接。底板2例如由金属制成，作为半导体器件110的固定用基板以及半导体元件10的散热板而被利用。

[0029] 箱体20利用作为绝缘材料的例如树脂成型而成。箱体20具有框部21和盖部22。框部21设置为固定在例如底板2上，包围绝缘基板1的周边。在框部21的内侧注入例如基于硅酮树脂的封固材料25。封固材料25对半导体元件10、键合线BW等进行封固。封固材料25能够起到保护半导体元件10不受外因(例如，湿气、温度、尘、外压)影响的效果。

[0030] 盖部22安装于框部21的开口侧。盖部22上设有使端子30贯通的孔H。端子30具有在箱体20的内部与半导体元件10导通的内部延伸部31以及延伸出箱体20的外侧的外部延伸部32。

[0031] 内部延伸部31在箱体20内例如通过焊锡与电极图案MP连接。内部延伸部31从与电极图案MP连接的连接位置开始，贯穿盖部22的孔H，与外部延伸部32连接。

[0032] 外部延伸部32延伸出箱体20的外部。图1所例示的外部延伸部32通过与内部延伸部31相同的金属板而形成。外部延伸部32具有相对于内部延伸部31的延伸的方向被弯折成大致直角的部分。该被弯折的部分设置为沿着盖部22的主面22a。在此，在外部延伸部32上与螺母40的移动方向相匹配地设有长孔32h。

[0033] 螺母40具有多边形(例如，六边形、四边形)的外形。螺母40设置为能够沿着箱体20的盖部22的主面22a移动。在此，盖部22上沿主面22a设有槽22h。螺母40收容在该槽22h内，能够沿着槽22h的延伸方向移动。即，槽22h的宽度比螺母40的外径大，是在槽22h内螺母40不会旋转的程度的大小。由此，螺母40设置为在槽22h内不旋转并能够沿槽22h平行移动。

[0034] 如图2所示，螺母40在通过螺钉300来连接外部延伸部32和外部连接部件(例如，母线)200时被使用。螺母40设为能够沿盖部22的主面22a移动，由此在通过螺钉300以及螺母40来固定外部延伸部32和外部连接部件200时，在螺母40的位置产生自由度。即，螺钉300的位置即外部连接部件200的安装位置在螺母40沿着主面22a的可动范围内具有余量。因此，外部连接部件200的安装作业变得容易。

[0035] 在图1及图2所例示的半导体器件110中设有3个端子30。端子30设置至少1个即可。在具有多个端子30的情况下，本实施方式的半导体器件110中，只要与至少1个端子30对应的螺母40设为能够移动即可。图1所例示的半导体器件110中，3个端子30中，与2个端子30A以及30B对应的螺母40设为能够移动。

[0036] 如图1(b)所示，与端子30A对应的螺母40在沿着盖部22的槽22h的范围L1内能够移动。此外，与端子30B对应的螺母40在沿着盖部22的槽22h的范围L2内能够移动。由此，在通过螺钉300以及螺母40来固定外部连接部件200时，能够使螺钉300的位置与螺母40的移动的范围L1以及L2相匹配。

[0037] (比较例)

[0038] 图3是例示了比较例的半导体器件的构成的示意图。

[0039] 图3(a)是比较例的半导体器件190的示意剖面图。此外，图3(b)是比较例的半导体器件190的示意平面图。

[0040] 图4是例示了比较例的半导体器件190中的外部连接部件的连接状态的示意剖面图。

[0041] 如图3(a)所示，比较例的半导体器件190具备半导体元件10、箱体20、端子30以及螺母40。

[0042] 在半导体器件190中，在箱体20的盖部22中嵌入螺母40。

[0043] 端子30具有在箱体20的内部与半导体元件10导通的内部延伸部31和延伸出箱体20的外侧的外部延伸部32。

[0044] 外部延伸部32在箱体20的外部，沿盖部22的主面22a而弯折。在外部延伸部32上设有比螺母40的内径大且比外径小的圆孔32hc。该圆孔32hc的位置与嵌入盖部22的螺母40的位置相匹配。

[0045] 如图4所示，螺母40在通过螺钉300来连接外部延伸部32和外部连接部件200时被使用。在比较例的半导体器件190中，螺母40嵌入盖部22的主面22a中。因此，在通过螺钉300以及螺母40来固定外部延伸部32和外部连接部件200时，需要相对于螺母40的位置来正确地匹配螺钉300的位置。即，相对于螺母40的位置，螺钉300的位置对准的自由度少，若螺母40的位置和螺钉300的位置不能够正确地匹配，则不能够够紧固(締め付け)。进行该螺钉300以及螺母40的位置对准需要时间，外部连接部件200的安装作业需要较多的时间。

[0046] 对此，在本实施方式的半导体器件110中，由于螺母40设为能够沿箱体20的盖部22的主面22a移动，因此在通过螺钉300以及螺母40来固定外部连接部件200时，能够使螺钉300的位置对准在螺母40的移动范围内具有自由度。由此，基于螺钉300的外部连接部件200的安装作业变得容易。

[0047] (第二实施方式)

[0048] 图5是例示了第二实施方式的半导体器件的构成的示意剖面图。

[0049] 如图5所示，在第二实施方式的半导体器件120中，具备半导体元件10、箱体20、端子30以及作为螺纹部件的螺母40。

[0050] 箱体20包括在箱体20的表面上设置的第1台座部221。第1台座部221的主面221a是箱体20的表面的一部分。

[0051] 在半导体器件120中，螺母40设为能够沿第1台座部221的主面221a移动。

[0052] 第1台座部221设为在垂直于盖部22的主面22a的方向上延伸。第1台座部221利用与例如盖部22相同的树脂与盖部22设置成一体。第1台座部221的主面221a沿垂直于盖部22的主面22a的方向而设置。

[0053] 在第1台座部221上设有沿主面221a而设置的槽221h。在该槽221h内收容有螺母40。因此，螺母40设为能够沿槽221h移动。即，螺母40能够沿主面221a(与主面22a垂直的面)移动。

[0054] 此外，螺母40具有多边形(例如，六边形、四边形)的外形。槽221h的宽度比螺母40的外径大，是使螺母40在槽22h内不会旋转的程度的大小。由此，螺母40设为在槽221h内不会旋转并能够沿槽221h平行移动。

[0055] 端子30的外部延伸部32在垂直于盖部22的主面22a方向上延伸。此外，外部延伸部32配置为与第1台座部221的设有槽221h的一侧相邻。由此，外部延伸部32具有沿第1台座部221的主面221a而设置的部分。

[0056] 另外，在图5所例示的半导体器件120中设有3个端子30。端子30设置至少1个即可。在具有多个端子30的情况，在本实施方式的半导体器件120中，与至少1个端子30对应地设有第1台座部221，螺母40以能够移动的方式被设置在该第1台座部221上即可。在图5所例示的半导体器件120中，3个端子30中，与2个端子30A以及30B对应地设有第
1台座部221，螺母40以能够移动的方式设置在该第1台座部221上。

[0057] 螺母40在通过螺钉300来连接外部延伸部32和外部连接部件200时被使用。由于螺母40设为能够沿第1台座部221的主面221a移动，因此在通过螺钉300以及螺母40来固定外部延伸部32和外部连接部件200时，在螺母40的位置上产生了自由度。

[0058] 另一方面，外部延伸部32上设有与螺母40的移动方向相匹配的长孔32h。螺母40的移动方向沿着长孔32h的长轴方向。由此，螺钉300的位置即外部连接部件200的安装位置在沿着主面221a的螺母40的可动范围内具有余量。因此，外部连接部件200的安装作业变得容易。

[0059] (第三实施方式)

[0060] 图6是例示了第三实施方式的半导体器件的构成的示意剖面图。

[0061] 如图6所示，在第三实施方式的半导体器件130中，具备半导体元件10、箱体20、端子30以及作为螺纹部件的螺母40。箱体20包括设置在箱体20的表面上的第2台座部222。第2台座部222的主面222a是箱体20的表面的一部分。

[0062] 在半导体器件120中，螺母40设为能够沿第2台座部222的主面222a移动。

[0063] 第2台座部222设为在垂直于盖部22的主面22a的方向上延伸。第2台座部222例如利用与盖部22相同的树脂设为与盖部22一体。第2台座部222的主面222a设为相对于盖部22的主面22a而倾斜(例如，45°)。

[0064] 在第2台座部222上沿主面222a设有槽222h。该槽222h内收容有螺母40。因此，螺母40设为能够沿槽222h移动。即，螺母40成为能够沿主面222a(与主面22a垂直的面)移动可能。

[0065] 此外，螺母40具有多边形(例如，六边形、四边形)的外形。槽222h的宽度比螺母40的外径大，是使螺母40在槽222h内不会旋转的程度的大小。由此，螺母40设为在槽222h内不会旋转并能够沿槽222h平行移动。

[0066] 端子30的外部延伸部32包含相对于盖部22的主面22a倾斜(例如，45°)延伸的部分。在第2台座部222的设有槽222h的侧，外部延伸部32的倾斜延伸的部分沿着第2台座部222的主面222a而设置。

[0067] 另外，在图6所示半导体器件130中设有3个端子30。端子30设置至少1个即可。在具有多个端子30的情况，在本实施方式的半导体器件130中，与至少1个端子30对应地设有第2台座部222，在该第2台座部222上螺母40以能够移动的方式设置即可。在图6所例示的半导体器件130中，3个端子30中，与2个端子30A以及30B对应地设有第2台座部222，在该第2台座部222上螺母40以能够移动的方式设置。

[0068] 螺母40在通过螺钉300来连接外部延伸部32和外部连接部件200时被使用。由于螺母40设为能够沿第2台座部222的主面222a移动，因此在通过螺钉300以及螺母40来固定外部延伸部32和外部连接部件200时，在螺母40的位置能够产生自由度。

[0069] 另一方面，在外部延伸部32上与螺母40的移动方向相匹配地设有长孔32h。螺母40的移动方向沿着长孔32h的长轴方向。由此，能够使螺钉300的位置即外部连接部件200的安装位置在螺母40沿着主面222a的可动范围内具有余量。因此，外部连接部件200的安装作业变得容易。

[0070] 另外，在图6所例示的半导体器件130中，与端子30A以及30B对应的第2台座部222的各自的主面222a相对于盖部22的主面22a是相同的角度，但也可以设成分别不同的角度。此外，作为与端子30对应的台座部，第2台座部222和第1台座部221(参照图5)混合设置也可以。

[0071] 此外，在本实施方式的半导体器件110、120以及130中，作为配置螺母40的槽，也可以是设置在盖部22的主面22a上的槽22h(参照图1)、设置在第1台座部221上的槽221h(参照图5)以及设置在第2台座部222上的槽222h(参照图6)之中的2个以上的组合。此外，设在槽22h、221h以及222h上的螺纹部件也可以不是螺母40而是螺钉。

[0072] (第四实施方式)

[0073] 图7是例示了第四实施方式的电力半导体器件的构成的示意图。

[0074] 图7(a)是电力半导体器件150的示意剖面图。图7(b)是电力半导体器件150的等效电路图。

[0075] 如图7所示，电力半导体器件150具备电力晶体管10T、箱体20、多个端子30(30Te、30Tc以及30Tb)以及作为螺纹部件的螺母40。

[0076] 电力晶体管10T是例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor：电子注入增强栅晶体管)、大功率金属氧化物半导体(Power Metal Oxide Semiconductor)晶体管这样的与高电压以及大电流对应的晶体管元件。本实施方式的电力半导体器件150中作为电力晶体管10T的一个例子而使用IGBT。

[0077] 电力晶体管10T安装在例如作为陶瓷基板的绝缘基板1上。绝缘基板1上形成有电极图案MP，该电极图案MP与电力晶体管10T通过例如焊锡来连接。此外，绝缘基板1上除了电力晶体管10T之外还根据需要安装了二极管10D。二极管10D是例如FRD(Fast Recovery Diode：快恢复二极管)。

[0078] 多个端子30中的端子30Tb与电力晶体管10T的第1电极，例如基极连接。端子30Te与电力晶体管10T的第2电极，例如发射极连接。端子30Tc与电力晶体管10T的第3电极，例如集电极连接。各端子30Te、30Tc以及30Tb具有在箱体20的内部与半导体元件
10导通的内部延伸部31和延伸出箱体20的外侧的外部延伸部32。

[0079] 螺母40设置在该多个端子30Te、30Tc及30Tb中的至少一个的外部延伸部32与箱体20之间，并设为能够沿箱体20的表面(主面20a)移动。在图7所例示的电力半导体器件150中，针对端子30Te以及30Tc，在箱体20和外部延伸部32之间以能够移动的方式分别设置有螺母40。即，使用该螺母40以及螺钉300，在端子30Te以及30Tc上连接与高电压以及大电流对应的外部连接部件(例如，母线)200。另一方面，由于端子30Tb中不流动高电压以及大电流，因此通过连接器(connector)(未图示)等与布线连接。

[0080] 螺母40具有多边形(例如，六边形、四边形)的外形。螺母40收容在沿箱体20的盖部22的主面22a而设置的槽22h内。槽22h的宽度比螺母40的外径大，是使螺母40在槽22h内不会旋转的程度的大小。由此，螺母40设为在槽22h内不会旋转，并能够沿槽22h平行移动。

[0081] 螺母40设为能够沿盖部22的主面22a移动，因此在通过螺钉300以及螺母40来固定外部延伸部32和外部连接部件200时，在螺母40的位置产生自由度。即，能够使螺钉300的位置即外部连接部件200的安装位置在螺母40沿主面22a的可动范围内具有余量。
因此，外部连接部件200的安装作业变得容易。

[0082] 在图7所例示的电力半导体器件150中，箱体20内设置有1个电力晶体管10T，与该电力晶体管10T对应地设有3个端子30Te、30Tc以及30Tb，也可以在箱体20内设置多个电力晶体管10T，与各电力晶体管10T对应地设置多个端子30。

[0083] 此外，本实施方式的电力半导体器件150中，作为配置螺母40的槽，除了设置在盖部22的主面22a上的槽22h之外，也可以是设置在第1台座部221上的槽221h(参照图5)或者设置在第2台座部222上的槽222h(参照图6)。此外，也可以是槽22h、221h以及
222h中的任意2个的组合。此外，设置在槽22h、221h以及222h中的螺纹部件也可以不是螺母40而是螺钉。

[0084] 以上说明了本发明的实施方式，但本发明不仅限于上述这些例子。例如，对于上述的各实施方式，本领域的技术人员可以适当地进行构成要素的追加、削除、设计变更，也可以适当地组合各实施方式的特征，这样获得的技术方案只要具备本发明的宗旨，就包含在本发明的范围之内。