專利名稱：半導(dǎo)體器件以及電極端子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及半導(dǎo)體器件以及電極端子。
背景技術(shù)：
作為電力變換用途的開關(guān)裝置等，使用以IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor :絕緣柵雙極晶體管)為代表的功率模塊。在安裝有功率模塊的半導(dǎo)體器件中，安裝在電路基板上的IGBT等半導(dǎo)體芯片與配置于電路基板上的電極電連接。與外部電源連接的電極端子通過焊錫連接到該電極。 關(guān)于該電極端子，為了擴(kuò)大錫焊面積，在錫焊面上形成折彎了的形狀。因此，當(dāng)由于熱疲勞測(cè)試(TFT)等產(chǎn)生熱應(yīng)力時(shí)，大的應(yīng)力反復(fù)地施加到該電極端子的折彎部的焊錫接合部。其結(jié)果是，產(chǎn)生如下問題在該電極端子的折彎部產(chǎn)生焊錫裂紋，半導(dǎo)體器件的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件具有基板；安裝于上述基板的半導(dǎo)體芯片；與上述半導(dǎo)體芯片電連接的電極；具有錫焊于上述電極的、作為一個(gè)端部的第I端子部以及作為另一個(gè)端部的第2端子部的電極端子；以及覆蓋上述基板、上述半導(dǎo)體芯片、上述電極、上述第I端子部、以及上述第2端子部的殼體。在該半導(dǎo)體器件中，上述電極端子的一部分露出到上述殼體的外部，上述第I端子部和上述第2端子部在上述殼體的內(nèi)部以朝向上述殼體的中央而對(duì)置的方式折回、并且相接近地錫焊于上述電極。


圖1是表示實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的例子的示意性的剖面圖。圖2是實(shí)施方式的圖1所示的端子的焊錫接合部的放大剖面圖。圖3是作為比較例而示出的電極端子的焊錫接合部的放大剖面圖。圖4是表示由實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的拉伸應(yīng)力造成的變形的狀態(tài)的圖。圖5是表示作為比較例而示出的電極端子的焊錫接合部的拉伸應(yīng)力產(chǎn)生時(shí)的狀態(tài)的圖。圖6是表示實(shí)施方式的端子的焊錫接合部的拉伸應(yīng)力產(chǎn)生時(shí)的狀態(tài)的圖。圖7是表示實(shí)施方式的TFT測(cè)試數(shù)據(jù)的例子的圖。圖8是表示實(shí)施方式的多個(gè)芯片具有共同的電極的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的離子的示意性的俯視圖。
圖9是表示實(shí)施方式的具有2組端子的電極端子的形狀的例子的立體圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，圖中對(duì)同一或相當(dāng)?shù)牟糠指郊油环?hào)，并且不重復(fù)其說明。(實(shí)施方式)圖1是表示實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)例子的示意性的剖面圖。半導(dǎo)體器件I是搭載IGBT等功率裝置的半導(dǎo)體芯片的功率模塊。半導(dǎo)體器件I具有作為散熱基板的金屬基底101 ;基 板104，設(shè)置在其下表面的下部電極103通過焊錫102連接到金屬基底101 ;設(shè)置在基板104的上表面的上部電極105 ；通過焊錫106連接到上部電極105的半導(dǎo)體芯片21A以及21B ;以及通過鍵合引線22電連接到半導(dǎo)體芯片2IA以及2IB的電極23?；?04由通過粘接材料粘接到金屬基底101的殼體200覆蓋。通常，在功率模塊中，用于與電極23連接的電極端子I配置在殼體200的上表面部、并向殼體200的內(nèi)部伸長(zhǎng)。在IGBT的情況下，電極端子I被用作集電極電極端子、發(fā)射極電極端子。在電極端子I中，形成為平板狀的平板部10露出到殼體200的外部，其兩端大致垂直地折彎，并作為端子11 (第I端子部)、端子12 (第2端子部)而向殼體200的內(nèi)部下降。另外，在電極端子I的平板部10正下方的殼體200內(nèi)容納有螺母300。向殼體200的內(nèi)部下降的端子11、12在殼體200的內(nèi)部朝向殼體200的中央折回，通過焊錫24以相接近的狀態(tài)錫焊于電極23。圖2是放大了端子11、12的焊錫接合部的圖。端子11、12的向電極23的錫焊面的折彎部11A、12A背靠背地形成，并且各自的頂端11B、12B向外。另外，端子11的折彎部IlA和端子12的折彎部12A之間設(shè)置間隙d。間隙d被設(shè)定為最長(zhǎng)Imm左右的距離。通過設(shè)定該間隙d，在端子11的折彎部IlA與端子12的折彎部12A之間焊錫24被吸上來，折彎部11A、12A周邊的焊錫厚度增大。作為與此相對(duì)的比較例，在圖3中示出向電極23錫焊I根電極端子1000時(shí)的情況。在這種情況下，電極端子1000的折彎部1000A周邊的焊錫24的厚度薄。圖4是表示周邊的溫度升高為高溫時(shí)的本實(shí)施方式的變形的情況的圖。例如，設(shè)為金屬基底101的材質(zhì)為Cu(銅)、基板104為由ALN(氮化鋁)構(gòu)成的陶瓷基板時(shí)，由于Cu的熱膨脹系數(shù)17 X IO-6A和陶瓷基板的熱膨脹系數(shù)4. 6 X IO-6A之差，如圖4所示，變形為金屬基底101向外側(cè)膨脹。如果產(chǎn)生像這樣的變形，則由于電極端子I固定于殼體200上而端子11、12向上下拉伸。其結(jié)果是，接合有端子11、12的電極23的焊錫接合部產(chǎn)生大的拉伸應(yīng)力(圖中箭頭表示)。在產(chǎn)生了像這樣的拉伸應(yīng)力的情況下，在圖3所示的比較例的情況下，如圖5所示，拉伸應(yīng)力施加到電極端子1000的折彎部1000A周邊的焊錫24。因此，當(dāng)由于TFT測(cè)試等、重復(fù)施加拉伸應(yīng)力時(shí)，在折彎部1000A周邊的焊錫24上產(chǎn)生如圖5所示那樣的焊錫裂紋。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，如圖6所示，因?yàn)槎俗?1、12的折彎部IlAUlB周邊的焊錫24有一定厚度，所以即使對(duì)焊錫接合部施加拉伸應(yīng)力，也不易在折彎部IlAUlB的周邊產(chǎn)生焊錫裂紋。圖7示出圖3所示的比較例和本實(shí)施方式的TFT的測(cè)試數(shù)據(jù)的例子。在此，設(shè)TFT條件為25°C至115°C (ATc = 90°C )，并表示針對(duì)TFT周期數(shù)的累積的不良發(fā)生數(shù)。不良是指由焊錫裂紋造成的電特性不良。在焊錫接合部的電極端子為I根的比較例的情況下，在TFT周期數(shù)為30 X IO3 (30k)時(shí)產(chǎn)生不良。與此相對(duì)，在通過相接近地配置的2根端子11、12向電極23錫焊的本實(shí)施方式的情況下，直到TFT周期數(shù)為60 X IO3 (60k)都沒有看到不良產(chǎn)生。 由此，本實(shí)施方式相比比較例，大大地提高了針對(duì)由于熱而產(chǎn)生的應(yīng)力的可靠性。另外，在本實(shí)施方式中，因?yàn)橥ㄟ^2根端子11、12進(jìn)行向電極23的連接，所以與通過I根電極端子進(jìn)行連接的情況相比，還能夠使向電極23的布線電阻減半，提高電特性。接下來，表示具有多組上述的端子的電極端子的例子。在功率模塊中還有搭載多個(gè)同種的半導(dǎo)體芯片的功率模塊。在這樣的情況下，有時(shí)設(shè)置多組多個(gè)芯片共有的電極，并將I根電極端子連接到該多組電極。圖8是表示在基板104上搭載有4個(gè)半導(dǎo)體芯片21A 21D的例子。圖8是其示意性的俯視圖。與上部電極105A連接的半導(dǎo)體芯片21A以及21B通過鍵合引線22進(jìn)行連接，共有電極23-1A以及23-2A。同樣地，與上部電極105B連接的半導(dǎo)體芯片21C以及21D共有電極23-1B以及23-2B。在此，設(shè)為電極23-1A和電極23-1B與I根電極端子連接、電極23-2A和電極23-2B與另一根電極端子連接。圖9表示用于像這樣的連接的電極端子的例子，圖9表示其立體圖。圖9⑷所示的電極端子51是與電極23-1A和電極23-1B連接的電極端子的例子。電極端子51具有形成為平板狀的平板部510 ;平板部510的兩端大致垂直地折彎之后以朝向中央而對(duì)置的方式折回、朝向與電極的錫焊面的折彎部背靠背地形成、并且各自的頂端向外的端子511-1和端子512-1、以及端子511-2和端子512-2。端子511-1和端子512-1與電極23-1A錫焊連接，端子511-2和端子512-2與電極23-1B錫焊連接。此時(shí)，在端子511-1的折彎部與端子512-1的折彎部之間、以及端子511-1的折彎部和端子512-1的折彎部之間分別設(shè)有一些間隙。圖9(B)所示的電極端子61是與電極105A和電極105B連接的電極端子的例子。電極端子61具有形成為平板狀的平板部610 ;平板部610的兩端大致垂直地折彎之后以朝向中央而對(duì)置的方式折回、朝向與電極的錫焊面的折彎部背靠背地形成、并且各自的頂端向外的端子611-1和端子612-1、以及端子611-2和端子612-2。端子611-1和端子612-1與電極105A錫焊連接，端子611-2和端子612-2與電極105B錫焊連接。
此時(shí)，在端子611-1的折彎部與端子612-1的折彎部之間、以及端子611-1的折彎部和端子612-1的折彎部之間分別設(shè)置一些間隙。如圖9所示，通過將與多個(gè)電極錫焊連接的部分分別設(shè)為端子，能夠提高針對(duì)各個(gè)電極的焊錫接合部的熱應(yīng)力的可靠性。根據(jù)以上說明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件以及電極端子，能夠提高針對(duì)電極端子的焊錫接合部的熱應(yīng)力的可靠性。
另外，雖然說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但該實(shí)施方式是作為例子而提示的，并不意圖限定發(fā)明的范圍。該新的實(shí)施方式能夠通過其它各種各樣的方式來實(shí)施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍、要旨內(nèi)，并且包含于權(quán)利要求書記載的發(fā)明及其均等范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于， 具有: 基板； 半導(dǎo)體芯片，安裝于上述基板； 電極，與上述半導(dǎo)體芯片電連接； 電極端子，具有錫焊于上述電極的、作為一個(gè)端部的第I端子部和作為另一個(gè)端部的第2端子部；以及 殼體，覆蓋上述基板、上述半導(dǎo)體芯片、上述電極、上述第I端子部、以及上述第2端子部， 其中， 上述電極端子的一部分露出到上述殼體的外部， 上述第I端子部和上述第2端子部在上述殼體的內(nèi)部以朝向上述殼體的中央而對(duì)置的方式折彎，并且相接近地錫焊于上述電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述電極端子具有多組上述第I端子部和上述第2端子部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述第I端子部和上述第2端子部的、朝向與上述電極的錫焊面的折彎部背靠背地形成，并且各自的頂端向外。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述電極端子具有多組上述第I端子部和上述第2端子部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述第I端子部的上述折彎部與上述第2端子部的上述折彎部之間有間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述電極端子具有多組上述第I端子部和上述第2端子部。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 焊錫進(jìn)入到上述間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述間隙的寬度為Imm左右。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 露出到上述殼體的外部的上述電極端子的一部分構(gòu)成為平面狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述半導(dǎo)體芯片具有IGBT，上述電極端子是上述IGBT的集電極端子或發(fā)射極端子。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述半導(dǎo)體芯片通過鍵合引線與電極電連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 金屬基底錫焊于上述基板的與上述半導(dǎo)體芯片對(duì)置的面。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于， 上述基板由氮化鋁構(gòu)成，上述金屬基底由銅構(gòu)成。
14.一種電極端子，其特征在于，具有: 形成為平板狀的平板部；以及 上述平板部的兩端大致垂直地折彎之后以朝向中央而對(duì)置的方式折回的第I端子部和第2端子部， 其中， 上述第I端子部和上述第2端子部的、朝向與電極的錫焊面的折彎部背靠背地形成，并且各自的頂端向外。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電極端子，其特征在于， 上述第I端子部的上述折彎部和上述第2端子部的上述折彎部之間有間隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極端子，其特征在于， 焊錫進(jìn)入到上述間隙。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極端子，其特征在于， 上述間隙的寬度為Imm左右。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電極端子，其特征在于， 上述電極端子具有多組上述第I端子部和上述第2端子部。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極端子，其特征在于， 上述電極端子具有多組上述第I端子部和上述第2端子部。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件具有基板；安裝于上述基板的半導(dǎo)體芯片；與上述半導(dǎo)體芯片電連接的電極；具有錫焊于上述電極的、作為一個(gè)端部的第1端子部和作為另一個(gè)端部的第2端子部的電極端子；以及覆蓋上述基板、上述半導(dǎo)體芯片、上述電極、上述第1端子部、以及上述第2端子部的殼體。該半導(dǎo)體器件的上述電極端子的一部分露出到上述殼體的外部，上述第1端子部和上述第2端子部在上述殼體的內(nèi)部以朝向上述殼體的中央而對(duì)置的方式折彎，并且相接近地錫焊于上述電極。
文檔編號(hào)H01L23/498GK103021998SQ201210069369
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月21日
發(fā)明者中尾淳一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝