電極端子、電力用半導(dǎo)體裝置以及電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于連接電力用半導(dǎo)體元件的表面?zhèn)鹊闹麟姌O和外部電路的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置和其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在從工業(yè)設(shè)備到家電.信息終端的所有產(chǎn)品中電力用半導(dǎo)體裝置得到普及，關(guān)于在家電上搭載的電力用半導(dǎo)體裝置，與小型輕質(zhì)化一起，還要求能夠?qū)?yīng)于多品種的高的生產(chǎn)率和高的可靠性。另外，在動(dòng)作溫度高且效率優(yōu)良這一點(diǎn)上，還同時(shí)要求是能夠應(yīng)用于成為今后的主流的可能性高的碳化硅(S i C)半導(dǎo)體的封裝方式。
[0003]在電力用半導(dǎo)體裝置中，為了處置高電壓.大電流，一般通過對(duì)電力用半導(dǎo)體元件的表面?zhèn)鹊闹麟姌O布置多根例如達(dá)到Φ 0.5mm的粗的鋁等導(dǎo)線鍵合而形成電路。相對(duì)于此，以改善生產(chǎn)率等為目的，使用焊錫來接合引線框那樣的金屬板的布線部件和主電極的電力用半導(dǎo)體裝置、或者將寬幅的鋁帶超聲波接合到主電極的電力用半導(dǎo)體裝置正得到普及。
[0004]鋁帶相比于導(dǎo)線鍵合部，截面積更大，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)，也容易使電流容量增大。但是，如果距離變長，則與導(dǎo)線鍵合部同樣地，發(fā)熱變大。因此，無法從主電極直接導(dǎo)出到外部，需要經(jīng)由與陶瓷基板的連接，通過銅制的母線等連接到外部端子。其結(jié)果，陶瓷基板變大，成本增大，并且模塊整體變大，伴隨與金屬部件之間的熱膨脹系數(shù)差的熱應(yīng)力也增大，有可能對(duì)接合部的可靠性也造成惡劣影響。另外，在使用焊錫那樣的焊劑材料的情況下，半導(dǎo)體元件的表面電極的大部分是鋁，所以需要通過銅、鎳鍍覆處理等，針對(duì)主電極表面，用能夠與焊錫接合的金屬進(jìn)行金屬化，工序變得復(fù)雜。
[0005]因此，提出了通過超聲波接合來將在主電極上形成為拱狀的包覆(clad)帶針對(duì)電極板進(jìn)行焊錫接合的方法(參照例如專利文獻(xiàn)I)。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-216822號(hào)公報(bào)(第0024?0032段、圖1?圖2)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]但是，在該方法中，需要供給焊錫的工序，并且接合部被電極板覆蓋，存在接合狀態(tài)的檢查困難這樣的問題。另外，為了使得在焊錫接合時(shí)自我維持為拱狀，需要增加帶的厚度，有可能由于超聲波接合、帶切斷而對(duì)電力用半導(dǎo)體元件造成損傷。特別，切斷包覆帶那樣的剛性高的材料的情況下的碰撞大，為了避免向主電極的碰撞，需要在經(jīng)過與基板的連接之后再切斷。因此，在該情況下，在基板上還需要用于連接包覆帶的多余的空間，模塊變大而熱應(yīng)力增大，可靠性有可能降低。
[0008]本發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而完成的，其目的在于提供一種無需使主電極金屬化而對(duì)應(yīng)于大電流的可靠性高的電力用半導(dǎo)體裝置。
[0009]本發(fā)明提供一種電極端子，用于連接電力用半導(dǎo)體元件的主電極和外部電路，所述電極端子的特征在于，具備:第一引出部，與所述主電極接合；以及第二引出部，以從相對(duì)于所述主電極隔開間隔地對(duì)置配置的一端部至與所述外部電路連接的另一端部為止連續(xù)的方式，通過板材來形成所述第二引出部，對(duì)所述一端部的向所述主電極的對(duì)置面，接合了所述第一引出部的與所述主電極接合的部分的鄰接部，所述第一引出部被形成為使與所述主電極接合的部分遠(yuǎn)離所述對(duì)置面，并且在所述第二引出部處，形成有與所述主電極對(duì)應(yīng)的開口部或者切口部。
[0010]另外，本發(fā)明提供一種電力用半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備:電路基板;電力用半導(dǎo)體元件，與所述電路基板接合；以及所述電極端子，所述電力用半導(dǎo)體元件的主電極和所述第一引出部在母材彼此之間進(jìn)行接合。
[0011]另外，本發(fā)明提供一種電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法，是制造所述電力用半導(dǎo)體裝置的方法，所述電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，包括:對(duì)所述電路基板接合所述電力用半導(dǎo)體元件的工序;使所述開口部和所述主電極的位置對(duì)齊，針對(duì)所述電路基板固定所述電極端子的工序；以及從所述開口部插入夾具，通過超聲波接合或者真空壓接來接合所述第一引出部和所述主電極的工序。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的電極端子，即使不使主電極金屬化，也無需在基板上設(shè)置多余的空間而能夠抑制向電力用半導(dǎo)體元件的碰撞，形成對(duì)應(yīng)于大電流的主電力路徑，所以能夠得到對(duì)應(yīng)于大電流的可靠性高的電力用半導(dǎo)體裝置。
【附圖說明】
[0013]圖1是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。
[0014]圖2是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0015]圖3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法的每個(gè)工序的剖面圖。
[0016]圖4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的變形例的電極端子的制造方法的每個(gè)工序的局部剖面圖。
[0017]圖5是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的變形例的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖。
[0018]圖6是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的變形例的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0019]圖7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的變形例的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0020]圖8是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的變形例的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0021]圖9是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的其他電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0022]圖10是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。
[0023](符號(hào)說明)
[0024]1:電力用半導(dǎo)體裝置;2:陶瓷基板(電路基板)；2a、2b:導(dǎo)電層;21:陶瓷基體材料；3:電力用半導(dǎo)體元件;4:焊錫(接合部)；5:信號(hào)電路;6:主電流電路;7:密封體;8:殼體;9:粘接劑;61:引線端子;62:電極引線；621、623、624、625:第一引出部;62113、62513:突出部;622、626:第二引出部；622a、626a:開口部；622f、626f:對(duì)置面；901:超聲波接合工具(夾具)；902:基體。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施方式1.
[0026]圖1?圖3是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式I的電極端子和使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)以及制造方法的圖，圖1(a)是從電力用半導(dǎo)體裝置去掉了密封樹脂的狀態(tài)下的平面圖，圖1(b)是電力用半導(dǎo)體裝置的剖面圖，切斷位置對(duì)應(yīng)于圖1(a)的A-A線。圖2是從電力用半導(dǎo)體裝置去掉了密封樹脂的狀態(tài)下的立體圖。另外，圖3(a)?(d)是用于說明電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的制造方法的每個(gè)工序的剖面圖。
[0027]另外，圖4(a)?(d)是用于說明變形例(第一)的電極端子的制造方法的每個(gè)工序的局部剖面圖。進(jìn)而，圖5?圖8分別是用于說明變形例(第二?第五)的電極端子和電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖5是用于說明第二變形例的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的去掉了密封樹脂的狀態(tài)下的平面圖。圖6?圖8是用于說明第三?第五變形例的電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖9是用于說明實(shí)施方式I的其他電極端子以及使用它的電力用半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的去掉了密封樹脂的狀態(tài)下的平面圖。另外，上述剖面圖以及局部剖面圖的切斷位置對(duì)應(yīng)于圖1 (a)的A-A線。
[0028]在本實(shí)施方式I的電力用半導(dǎo)體裝置I中，如圖1以及圖2所示，對(duì)作為電路基板的陶瓷基板2的導(dǎo)電層2a，通過焊錫4(Sn-Ag-Cu:熔點(diǎn)219°C)管芯鍵合(接合)電力用半導(dǎo)體元件3。
[0029]作為陶瓷基板2，使用在50mmX25mmX厚度0.635mm的氧化鋁(Al2O3)制的陶瓷基體材料2i的兩面形成有厚度0.4mm的銅的導(dǎo)電層2a、2b的基板。電力用半導(dǎo)體元件3是使用作為寬帶隙半導(dǎo)體材料的SiC的元件，作為開關(guān)元件，使用形成厚度0.25mm、15mm見方的矩形板狀的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)3S，作為整流元件，使用形成厚度0.25mm、13mm X 15mm的矩形板狀的二極管3R。
[0030]對(duì)電力用半導(dǎo)體元件3的各主電極中的包括IGBT3S的發(fā)射極電極3e的表面的主電極，接合了作為本發(fā)明的特征的電極端子62。另