电极端子、半导体装置以及电力变换装置制造方法及图纸

目的在于提供一种能够提高装置的可靠性及寿命的技术。电极端子具有主体(31)和第1接合部(32)。主体(31)由第1金属原材料构成。并且，第1接合部(32)与主体(31)的一端接合，第1接合部由除第1金属原材料以外的作为包材的第2金属原材料构成。并且，第1接合部(32)能够与第1被接合体进行超声波接合。并且，能够进行弹性变形的弹性部(31a)设置于主体(31)的一端和主体(31)的另一端之间。

【技术实现步骤摘要】
电极端子、半导体装置以及电力变换装置
本专利技术涉及一种能够与被接合体进行超声波接合的电极端子、和具有该电极端子的半导体装置以及电力变换装置。
技术介绍
在框体内搭载有功率半导体元件的电力控制用半导体模块(半导体装置)称为功率模块。作为功率半导体元件，例如应用IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)、MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)等开关器件、以及续流二极管(FWDi)等。就上述功率模块而言，为了从功率半导体芯片引出电极，历来使用导线键合、直接引线键合等接合方法。在导线键合中，通常对直径为几十～几百μm的导线进行键合，为了确保通电所需的电流的容许量而对多个导线进行键合。但是，由于键合装置存在物理上的尺寸限制，因此以高密度对多个导线进行键合存在极限，有时不能对所期望的数量的导线进行键合。其结果，由于流过每一条导线的电流密度变大，通电时的导线的发热变大，因此发生了功率半导体芯片和接合面的接合寿命下降的问题、必须对导线周边的部件进行高耐热化的其他问题。另外，由于导线的条数越少，则配线的阻抗成分变得越大，因此有时得不到所期望的电气特性。例如，在电极配线的阻抗大的情况下，由于在功率半导体元件的高速通断动作时发生的电涌电压变大，因此有时功率半导体元件所能够使用的电压及电流区域大幅受限。作为不同于上述导线键合的其他接合方法，存在将电极端子直接焊接于功率半导体芯片之上的直接引线键合(例如专利文献1)。在该接合方法中，由于对与导线键合的导线相比截面积及接合面积较大的电极进行接合，因此得到诸如通过电流密度的降低而实现的发热的降低、接合部的寿命提高、电极以及芯片周围的部件的耐热性的裕量的确保、以及阻抗的降低这些效果。专利文献1：日本特开2009－200088号公报但是，在上述直接引线键合中，为了进行焊料接合，需要将芯片表面变更为适合于焊接的“金”等金属原材料。对于上述变更，设想到在功率半导体芯片的接合面形成由“金”等构成的接合层。但是，为了形成接合层，需要追加溅射等工序，存在制造工序复杂化的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够提高装置的可靠性及寿命的技术。本专利技术所涉及的电极端子具有：主体，其由第1金属原材料构成；以及第1接合部，其与所述主体的一端接合，由除所述第1金属原材料以外的作为包材的第2金属原材料构成，所述第1接合部能够与第1被接合体进行超声波接合，能够进行弹性变形的弹性部设置于所述主体的所述一端和所述主体的另一端之间。专利技术的效果根据本专利技术，第1接合部能够与第1被接合体进行超声波接合，能够进行弹性变形的弹性部设置于主体的一端和主体的另一端之间。由此，能够提高装置的可靠性及寿命。附图说明图1是表示相关功率模块的结构的分解斜视图。图2是表示相关功率模块的结构的剖视图。图3是表示相关功率模块的一部分的结构的剖视图。图4是表示实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图5是用于对包材进行说明的图。图6是表示实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图7是表示实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图8是表示实施方式2所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图9是表示实施方式3所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图10是表示实施方式3所涉及的功率模块的一部分的结构的斜视图。图11是表示实施方式3所涉及的功率模块的结构的剖视图。图12是表示实施方式4所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图13是表示实施方式4所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图14是表示实施方式4所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图15是表示实施方式5所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图16是表示实施方式6所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图17是表示实施方式6所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图18是表示实施方式7所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图19是用于对导线键合进行说明的俯视图。图20是用于对导线键合进行说明的俯视图。图21是用于对导线键合进行说明的俯视图。图22是表示实施方式7所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图23是表示实施方式7所涉及的功率模块的一部分的结构的俯视图。图24是表示实施方式8所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图25是表示实施方式8所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。图26是表示变形例所涉及的功率模块的结构的剖视图。具体实施方式下面，将本专利技术所涉及的半导体装置假定为功率模块进行说明。此外，附图是概略地示出的，在不同附图中分别示出的结构要素的大小和位置的相互关系未必是准确地记载的，可以适当变更。＜相关功率模块＞首先，在对本专利技术的实施方式所涉及的功率模块进行说明之前，对与之相关的功率模块(以下记作“相关功率模块”)进行说明。图1是表示相关功率模块的结构的分解斜视图，图2是表示相关功率模块的结构的剖视图。相关功率模块具有：基座11；绝缘基板(绝缘层)14，其隔着焊料12及电路图案13b配置在基座11之上；功率半导体芯片(半导体芯片)16，其隔着电路图案13a及焊料15配置在绝缘基板14之上；主电极端子18，其通过焊料17而与功率半导体芯片16接合；以及内部中继用控制信号端子20，其经由导线19与功率半导体芯片16连接。另外，相关功率模块具有：控制基板(印刷基板)22，其与控制信号端子20连接，并且配置了控制IC(IntegratedCircuit)21a及控制电路部件21b；外部输入输出用控制信号端子23，其与控制基板22连接，一部分露出于外部；以及封装树脂24，其大致覆盖相关功率模块的结构要素。不仅如此，相关功率模块还具有壳体25及盖26，它们收容封装树脂24等，形成将基座11用作底部的框体。图3是将相关功率模块的功率半导体芯片16、焊料17以及主电极端子18放大后的剖视图。主电极端子18是通过使由一种金属原材料构成的板部件弯曲而形成的。在功率半导体芯片16的上表面，通过溅射等而形成(配置)有由能够进行焊料接合的金属原材料(例如铜、金等)构成的接合层16a，主电极端子18通过焊料17而与接合层16a接合。在上述相关功率模块中，截面积及接合面积较大的主电极端子18与功率半导体芯片16电连接。因此，能够得到诸如通过电流密度的降低而实现的发热的降低、接合部的寿命提高、电极及芯片周围的部件的耐热性的裕量的确保、以及阻抗的降低这些效果。但是，由于焊料17和功率半导体芯片16之间的接合强度较弱，因此，必须配置适合于焊接的接合层16a，存在工序复杂化的问题。对此，根据以下所说明的本专利技术的实施方式1～8以及变形例所涉及的功率模块，能够解决上述问题。＜实施方式1＞图4是表示本实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。此外，对本实施方式1所说明的结构要素中的与相关功率模块相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与相关功率模块不同的结构要素为主进行说明。另外，在本实施方式1中将本专利技术所涉及的电极端子应用于主电极端子18，但不限于此，也可以如后所述应用于其他电极端子。图4的主电极端子18具有主体31和第1接合部32本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极端子，其具有：主体，其由第1金属原材料构成；以及第1接合部，其与所述主体的一端接合，由除所述第1金属原材料以外的作为包材的第2金属原材料构成，所述第1接合部能够与第1被接合体进行超声波接合，能够进行弹性变形的弹性部设置于所述主体的所述一端和所述主体的另一端之间。

【技术特征摘要】
2016.02.03 JP 2016-0185131.一种电极端子，其具有：主体，其由第1金属原材料构成；以及第1接合部，其与所述主体的一端接合，由除所述第1金属原材料以外的作为包材的第2金属原材料构成，所述第1接合部能够与第1被接合体进行超声波接合，能够进行弹性变形的弹性部设置于所述主体的所述一端和所述主体的另一端之间。2.根据权利要求1所述的电极端子，其中，所述弹性部包含弯曲部或者切口部。3.根据权利要求1或2所述的电极端子，其中，孔或者凹凸设置于所述主体的表面。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电极端子，其中，所述主体的所述另一端能够与第2被接合体进行超声波接合。5.根据权利要求4所述的电极端子，其中，所述第1接合部或者所述主体的所述另一端能够取代超声波接合而通过焊料或者螺钉进行接合。6.根据权利要求1至3中任一项所述的电极端子，其中，还具有第2接合部，该第2接合部与所述主体的所述另一端接合，该第2接合部由除所述第1金属原材料以外的作为包材...

【专利技术属性】
技术研发人员：米山玲，木村义孝，山下秋彦，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP