半导体装置

文档序号:1891982 发布日期:2021-11-26 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 半导体装置 (Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips ) 是由 铃木伸 于 2021-05-14 设计创作,主要内容包括:目的在于提供在将外部连接器向控制端子插入时,能够对控制端子的折弯进行抑制的半导体装置。半导体装置(100)具有:壳体(1),其具有开口(1a);半导体元件(7),其内置于壳体(1);控制基板(10),其配置于壳体(1)内的半导体元件(7)的上方且配置有对半导体元件(7)进行控制的控制电路(11);盖(2),其覆盖壳体(1)的开口(1a);以及控制端子(4),其一个端部与配置于控制基板(10)的控制电路(11)连接,并且,另一个端部凸出至壳体(1)的外部。控制端子(4)具有在壳体(1)内弯曲的弯曲部(13),在壳体(1)的侧面部或盖(2)设置有能够对弯曲部(13)进行支撑的支撑部(14)。(The purpose is to provide a semiconductor device capable of suppressing bending of a control terminal when an external connector is inserted into the control terminal. A semiconductor device (100) comprises: a housing (1) having an opening (1 a); a semiconductor element (7) which is internally provided in the case (1); a control substrate (10) which is disposed above the semiconductor element (7) in the case (1) and on which a control circuit (11) for controlling the semiconductor element (7) is disposed; a cover (2) that covers the opening (1a) of the housing (1); and a control terminal (4) having one end connected to a control circuit (11) disposed on the control board (10) and the other end protruding outside the housing (1). The control terminal (4) has a bent portion (13) that is bent within the housing (1), and a support portion (14) that can support the bent portion (13) is provided on a side surface portion of the housing (1) or the cover (2).)

半导体装置

技术领域

本发明涉及半导体装置。

背景技术

通常,以IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)模块及IPM(IntelligentPower Module)为代表的电力用半导体装置具有对大电流及高电压进行处理的主端子和对ON/OFF通断进行处理的控制端子。控制端子与外部连接器连接,通过来自外部的信号对电力用半导体装置的通断进行控制。

外部连接器大多以插入至控制端子的方式连接。控制端子大多相对于外部连接器的插入方向形成为直线状、或埋入至半导体装置的壳体或盖。这样,使得控制端子难以由于外部连接器向控制端子插入时的应力而被折弯。

特别地,就IPM而言,在模块内设置有用于控制功能及保护功能的控制基板。通常,控制端子从控制基板在相对于基板面的垂直方向上形成为直线状,控制端子的一个端部向模块外部凸出。

但是,就内置多个电力用半导体元件的IPM而言,由于以确保相间的绝缘距离为优先,因此与控制基板之上的控制电路连接的控制端子的位置受到限制。因此,控制端子的向模块外部凸出的位置也受到限制。为了使控制端子从任意位置凸出,想到使控制端子弯曲。

例如,在专利文献1中公开了具有弯曲的部分的控制端子。通过进一步在控制端子的侧部设置凸起部,使凸起部与在模块的盖设置的凸起容纳部接触,从而使在将外部连接器向控制端子插入时经由控制端子传递至绝缘基板的应力得到缓和。

专利文献1:国际公开第2012/066833号

但是,在专利文献1所记载的技术中,在将外部连接器向控制端子插入时施加了设想以上的应力的情况下,担心设置于控制端子的凸起部无法承受应力,控制端子被压入至模块内。在控制端子被压入至模块内的情况下,担心由于凸起部被盖卡住而使控制端子不会返回至原来的位置,控制端子被折弯。

发明内容

因此,本发明的目的在于提供在将外部连接器向控制端子插入时,能够对控制端子的折弯进行抑制的半导体装置。

本发明涉及的半导体装置具有:壳体,其具有开口;半导体元件,其内置于所述壳体;控制基板,其配置于所述壳体内的所述半导体元件的上方,在该控制基板配置有对所述半导体元件进行控制的控制电路;盖,其覆盖所述壳体的所述开口;以及控制端子,其一个端部与配置于所述控制基板的所述控制电路连接,并且,另一个端部凸出至所述壳体的外部,所述控制端子在所述壳体内具有弯曲的弯曲部,在所述壳体的侧面部或所述盖设置有能够对所述弯曲部进行支撑的支撑部。

发明的效果

根据本发明,在将外部连接器向控制端子插入时,在由于施加于控制端子的应力而使控制端子被压入至壳体内的情况下,支撑部也能够对控制端子进行支撑。由此,能够对控制端子的折弯进行抑制。

附图说明

图1是实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。

图2是图1的A-A线剖视图。

图3是控制端子周边的放大剖视图。

图4是用于说明在实施方式1涉及的半导体装置处将外部基板的外部连接器向控制端子插入时的应力的剖视图。

图5是图4的区域B的放大图。

图6是在实施方式2中控制端子和支撑部的斜视图。

图7是表示在实施方式2中控制端子被收容于槽中的状态的斜视图。

图8是表示在实施方式2的变形例中控制端子被收容于槽中的状态的斜视图。

图9是表示在实施方式3中从壳体的侧面部拆下支撑部后的状态的剖视图。

图10是实施方式4涉及的半导体装置的剖视图。

具体实施方式

<实施方式1>

下面使用附图对实施方式1进行说明。图1是实施方式1涉及的半导体装置100的俯视图。图2是图1的A-A线剖视图。图3是控制端子4周边的放大剖视图。

如图1和图2所示,半导体装置100例如为IPM,具有基座板5、绝缘基板6、壳体1、封装树脂12、盖2、控制基板10、多个半导体元件7、多个主端子3、多个控制端子4、及多个中继端子9。此外,半导体装置100也可以是IPM之外的模块。

基座板5由铜等金属构成,在俯视观察时为矩形状。绝缘基板6设置于基座板5的上表面的除了外周部以外的部分。壳体1在俯视观察时形成为矩形框状,与基座板5的外周部接合。另外,壳体1由树脂构成,具有绝缘性。在壳体1的侧面部的上部设置有凸出至内侧的支撑部14。对支撑部14的详情在后面进行叙述。

多个半导体元件7搭载于绝缘基板6的上表面。此外,虽然未图示,但绝缘基板6由以下部分构成:陶瓷等绝缘层、与绝缘层的一个主面接合且在表面接合半导体元件7或导线8的由铜等金属构成的电路层、以及与绝缘层的另一个主面接合且由铜等金属构成的金属层。多个半导体元件7经由导线8连接。另外,多个半导体元件7还经由导线8与绝缘基板6、主端子3、及中继端子9连接。

虽然在图2中没有详细地示出,但半导体元件7的集电极(collector)电极(electrode)和发射极电极经由导线8各自与主端子3连接,特别地,发射极感测电极经由中继端子9与控制基板10连接。

多个中继端子9竖立设置于壳体1的侧面部的下部的内侧。多个主端子3在剖面观察时为U字状,埋入至壳体1。多个主端子3的下端部从壳体1的内周部露出,经由导线8连接于绝缘基板6。多个主端子3的上端部从壳体1的上端部向壳体1的相对的边侧折弯,各自安装于在盖2形成的多个螺孔2b。

控制基板10配置于壳体1内的半导体元件7的上方。在控制基板10的上表面配置有对多个半导体元件7进行控制的多个控制电路11。在控制基板10形成有多个贯通孔(省略图示),中继端子9的上端部插入贯通于多个贯通孔。

封装树脂12例如为环氧树脂,被填充于壳体1内的基座板5和控制基板10之间。

盖2以覆盖壳体1的开口1a的方式安装于壳体1的控制基板10的上方。在盖2形成有多个螺孔2b和1个贯通孔即孔部2a。

接下来,对控制端子4进行说明。如图2和图3所示,控制端子4是与外部连接器111(参照图4)连接的端子。将半导体元件7设为ON状态的ON信号或设为OFF状态的OFF信号经由外部连接器111输入至控制端子4。

控制端子4具有作为第1部分的垂直部4a、作为第2部分的水平延伸部4b、及作为第3部分的导出部4c。垂直部4a从控制电路11向上方(垂直方向)延伸。水平延伸部4b从垂直部4a的与控制电路11相反侧的端部向横向(水平方向)延伸。导出部4c从水平延伸部4b的与垂直部4a相反侧的端部向上方(垂直方向)延伸,从形成于盖2的孔部2a凸出。

另外,控制端子4具有在壳体1内弯曲的弯曲部13。弯曲部13是在水平延伸部4b和导出部4c之间弯曲的部分。

接下来,对设置于壳体1的侧面部的支撑部14进行说明。如图2和图3所示,支撑部14从壳体1的侧面部向内侧凸出,以使得能够从下侧对控制端子4的弯曲部13进行支撑。特别地,由于对弯曲部13的水平延伸部4b的部分进行支撑,因此对控制端子4的水平延伸部4b的折弯进行抑制。支撑部14是越向前端侧行进则厚度越薄的锥状。具体而言,支撑部14的上表面为水平面,支撑部14的下表面是与尾端侧相比前端侧位于上方的倾斜面。

如图3所示,支撑部14的长度D具有导出部4c的直径d整体位于支撑部14之上的长度。另外,在水平延伸部4b和支撑部14之间形成有间隙s。间隙s的目的在于,在向图2中所示的箭头P的方向从外部压入而对控制端子4施加了应力时,以间隙s的高度量具有压入余量。此外,间隙s的高度设为在向箭头P的方向施加应力时,水平延伸部4b的下端和支撑部14的上表面所成的角度大于或等于5°且小于或等于10°左右的高度。

接下来,使用图4和图5,对实施方式1涉及的半导体装置100的作用、效果进行说明。图4是用于说明在实施方式1涉及的半导体装置100处将外部基板110的外部连接器111向控制端子4插入时的应力的剖视图。图5是图4的区域B的放大图。

如图4所示,在将外部连接器111向控制端子4插入时,向箭头P的方向施加应力。在没有设置支撑部14的情况下,通过应力将控制端子4向下方压入,由此控制端子4的水平延伸部4b折弯。

如图4和图5所示,实施方式1涉及的半导体装置100具有:壳体1,其具有开口1a;半导体元件7,其内置于壳体1;控制基板10,其配置于壳体1内的半导体元件7的上方且配置有对半导体元件7进行控制的控制电路11;盖2,其覆盖壳体1的开口1a;以及控制端子4,其一个端部与配置于控制基板10的控制电路11连接,并且,另一个端部凸出至壳体1的外部。控制端子4具有在壳体1内弯曲的弯曲部13,在壳体1的侧面部设置有能够对弯曲部13进行支撑的支撑部14。

因此,当在将外部连接器111向控制端子4插入时,由于施加于控制端子4的应力而使控制端子4被压入至壳体1内的情况下,支撑部14也能够对控制端子4进行支撑。由此,能够对控制端子4的折弯进行抑制。由此,能够长期使用半导体装置100。

另外,控制端子4具有:垂直部4a,其从控制电路11向上方延伸;水平延伸部4b,其从垂直部4a的与控制电路11相反侧的端部向横向延伸;以及导出部4c,其从水平延伸部4b的与垂直部4a相反侧的端部向上方延伸且从形成于盖2的孔部2a凸出,弯曲部13是在水平延伸部4b和导出部4c之间弯曲的部分,支撑部14设置为从壳体1的侧面部向内侧凸出,能够从下侧对弯曲部13进行支撑。

因此,对弯曲部13的水平延伸部4b的部分进行支撑,所以能够对控制端子4的水平延伸部4b的折弯进行抑制。

另外,支撑部14从下侧对弯曲部13进行支撑,由此外部连接器111向控制端子4的插入容易度提高。

特别地,如图3所示,由于在水平延伸部4b和支撑部14之间形成有间隙s,因此在由于外部连接器111的插入对控制端子4施加了过度的应力时,也能够对施加于水平延伸部4b的应力进行缓和,并且能够对由外部连接器111导致的过度的压入进行抑制。

<实施方式2>

接下来,对实施方式2涉及的半导体装置100进行说明。图6是在实施方式2中控制端子4和支撑部14的斜视图。图7是表示在实施方式2中控制端子4被收容于槽14a中的状态的斜视图。图8是表示在实施方式2的变形例中控制端子4被收容于槽14a中的状态的斜视图。在图6~图8中,双向的箭头Y表示Y轴方向。此外,在实施方式2中,对与在实施方式1中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。

如图6和图7所示,在实施方式2中,在支撑部14的与多个控制端子4的弯曲部13相对的部分各自形成有能够收容弯曲部13的多个槽14a。更具体而言,多个槽14a形成为在Y轴方向排列,各槽14a形成于支撑部14的与水平延伸部4b的导出部4c侧的部分相对的部分。各槽14a形成得比水平延伸部4b的直径宽,并且比水平延伸部4b的直径深。由此,各槽14a能够对包含各控制端子4的弯曲部13在内的水平延伸部4b的导出部4c侧的部分进行收容。

如上所述,就实施方式2涉及的半导体装置100而言,在支撑部14的与控制端子4的弯曲部13相对的部分形成有能够收容弯曲部13的槽14a。因此,在将外部连接器111向控制端子4插入时,在通过施加于控制端子4的应力而使控制端子4被压入至壳体1内的情况下控制端子4的弯曲部13得到收容,因此能够对控制端子4的向Y轴方向的横向滑动进行抑制。由此,能够对相邻的控制端子4彼此接触进行抑制。

另外,也可以如图8所示,使支撑部14具有比图6和图7的情况厚的厚度,形成了具有比图6和图7的情况深的深度的槽14a。由此,能够实现与外部连接器111的插入相关的稳定性的提高。

<实施方式3>

接下来,对实施方式3涉及的半导体装置100进行说明。图9是表示在实施方式3中从壳体1的侧面部拆下支撑部14后的状态的剖视图。此外,在实施方式3中,对与在实施方式1、2中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。

如图9所示,在实施方式3中,支撑部14相对于壳体1的侧面部可拆装。

在壳体1的侧面部的上部形成有与支撑部14的尾端部14b进行嵌合的嵌合孔1b。嵌合孔1b为贯通孔,在支撑部14的尾端部14b插入贯通于嵌合孔1b的状态下进行嵌合。因此,使得支撑部14不会脱落。另外,由于嵌合孔1b比尾端部14b稍大,因此支撑部14能够相对于嵌合孔1b拆装。

如上所述,就实施方式3涉及的半导体装置100而言,在壳体1的侧面部形成与支撑部14的尾端部14b进行嵌合的嵌合孔1b,支撑部14相对于嵌合孔1b可拆装。

因此,在组装半导体装置100时,支撑部14不会妨碍导线键合工序、树脂封装工序、及控制基板安装工序等各工序。由此,能够期待半导体装置100的成品率提高。

另外,也能够将在实施方式2中说明过的槽形成于实施方式3的支撑部14。在该情况下,得到与实施方式2的情况相同的效果。

<实施方式4>

接下来,对实施方式4涉及的半导体装置100A进行说明。图10是实施方式4涉及的半导体装置100A的剖视图。此外,在实施方式4中,对与在实施方式1~3中说明过的结构要素相同的结构要素标注相同的标号并省略说明。

如图10所示,在实施方式4中,半导体装置100A例如为IPM,替代支撑部14而具有设置于盖2的支撑部15。而且,半导体装置100A具有控制端子24来替代控制端子4。此外,半导体装置100A也可以为IPM之外的模块。

控制端子24具有作为第1部分的垂直部24a、及作为第2部分的水平延伸部24b。垂直部24a从控制电路11向上方(垂直方向)延伸。水平延伸部24b从垂直部24a的与控制电路11相反侧的端部向横向(水平方向)延伸并且从形成于壳体1的侧面部的贯通孔即孔部1c凸出。

另外,控制端子24具有在壳体1内弯曲的弯曲部13。弯曲部13是在垂直部24a和水平延伸部24b之间弯曲的部分。

支撑部15从盖2的下表面向下方凸出,以使得能够经由垂直部24a从侧面部的与孔部1c相对侧对弯曲部13进行支撑。特别地,由于对弯曲部13的垂直部24a的部分进行支撑,因此对垂直部24a的折弯进行抑制。支撑部15是越向前端侧行进则厚度越薄的锥状。具体而言,支撑部15的与垂直部24a相对的面为水平面,其相反侧的面是与尾端侧相比前端侧位于垂直部24a侧的倾斜面。

此外,支撑部15的长度和水平延伸部24b的直径的关系与在实施方式1中说明过的支撑部14的长度和导出部4c的关系相同。另外,在垂直部24a和支撑部15之间,与实施方式1的情况相同地形成有间隙s。

如上所述,实施方式4涉及的半导体装置100A具有:壳体1,其具有开口1a;半导体元件7,其内置于壳体1;控制基板10,其配置于壳体1内的半导体元件7的上方且配置有对半导体元件7进行控制的控制电路11;盖2,其覆盖壳体1的开口1a;以及控制端子24,其一个端部与配置于控制基板10的控制电路11连接,并且,另一个端部凸出至壳体1的外部。控制端子24具有在壳体1内弯曲的弯曲部13,在盖2设置有能够对弯曲部13进行支撑的支撑部15。

因此,在将外部连接器向控制端子24插入时,在由于施加于控制端子24的应力而使控制端子24被压入至壳体1内的情况下,支撑部15也能够对控制端子24进行支撑。由此,能够对控制端子24的折弯进行抑制。

另外,控制端子24具有:垂直部24a,其从控制电路11向上方延伸;以及水平延伸部24b,其从垂直部24a的与控制电路11相反侧的端部向横向延伸并且从在壳体1的侧面部形成的孔部1c凸出,弯曲部13是在垂直部24a和水平延伸部24b之间弯曲的部分,支撑部15设置为从盖2的下表面向下方凸出,能够经由垂直部24a从侧面部的与孔部1c相对侧对弯曲部13进行支撑。

因此,为了能够对向图10的箭头Q的方向施加的应力进行缓和,控制端子24的凸出位置并不限于半导体装置100A的上方,能够使控制端子24从半导体装置100A的侧方凸出。由此,控制端子24的凸出位置的自由度提高。

另外,也可以在支撑部15形成在实施方式2中说明过的槽。在该情况下,与实施方式2的情况相同地,能够对多个控制端子24的向排列方向的横向滑动进行抑制。由此,能够对相邻的控制端子24彼此接触进行抑制。而且,在形成了具有比图6和图7的情况深的深度的槽的情况下,能够实现与外部连接器的插入相关的稳定性的提高。

此外,可以将各实施方式自由地组合,对各实施方式适当进行变形、省略。

标号的说明

1壳体,1a开口,1b嵌合孔,1c孔部,2盖,2a孔部,4控制端子,4a垂直部,4b水平延伸部,4c导出部,7半导体元件,10控制基板,11控制电路,13弯曲部,14、15支撑部,14a槽,14b尾端部,24控制端子,24a垂直部,24b水平延伸部,100、100A半导体装置。

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