功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體模塊，尤其涉及一種對基板與外部連接用端子的連接中配備中繼用端子的功率半導(dǎo)體功率模塊。
【背景技術(shù)】
以往，在功率半導(dǎo)體模塊中，大多對基板與外部連接用端子的連接使用引線接合。近年來，為了實現(xiàn)大容量化、小型化、降低功率損耗、降噪以及削減零件數(shù)量，需要驅(qū)動裝置與控制裝置成為一體的裝置即機(jī)電一體式裝置。在機(jī)電一體式裝置中，使用有中繼用端子作為引線接合的替代方案。
但另一方面，隨著大容量化，流至中繼用端子的電流成為大電流，導(dǎo)致發(fā)熱量較大。因此，基板與中繼用端子之間產(chǎn)生熱膨脹差，導(dǎo)致對焊接部產(chǎn)生應(yīng)力，從而擔(dān)憂焊料壽命降低。
為了提高中繼用端子的焊接部的焊料壽命，已知有如下技術(shù):通過對中繼用端子使用預(yù)先施行了退火的銅材料，并且對下部采用彎曲結(jié)構(gòu)，來緩和施加至焊接部的應(yīng)力(例如，參見專利文獻(xiàn)1)。
此外，為了提高中繼用端子的焊接部的焊料壽命，已知有如下技術(shù):通過將由熱膨脹系數(shù)與基板近似的第1材料構(gòu)成的第1層焊接在基板上，來降低因焊接部的溫度循環(huán)的反復(fù)所引起的損壞，提尚耐久性(例如，參見專利文獻(xiàn)2)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2010-63242號公報專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平5-47989號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明要解決的問題
像專利文獻(xiàn)1那樣對中繼用端子使用預(yù)先施行了退火的銅材料并對下部采用彎曲結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，或者像專利文獻(xiàn)2那樣將由熱膨脹系數(shù)與基板近似的第1材料構(gòu)成的第1層焊接在基板上的結(jié)構(gòu)，具有緩和基板與中繼用端子之間因熱膨脹差而產(chǎn)生的施加至焊接部的應(yīng)力的效果。但如以下所說明，無法緩和中繼用端子與外部連接用端子連接時的初始應(yīng)力。
中繼用端子與安裝至基板的電子零件一起利用回流焊爐與基板進(jìn)行焊接。這些中繼用端子或電子零件安裝在基板的導(dǎo)線分布圖上所印刷的焊料上。
眾所周知，在回流焊時，爐內(nèi)溫度的偏差或者安裝零件的熱容的差異會導(dǎo)致焊料的熔融時刻不一樣，先行熔融的焊料的張力作用于電子零件，導(dǎo)致電子零件在焊接好時已偏離指定位置。該現(xiàn)象在中繼用端子中也一樣，中繼用端子會因所述理由而在焊接好時已偏離指定位置。
由于中繼用端子是在偏離指定位置的狀態(tài)下與外部連接用端子連接，因此必須強(qiáng)制性地對發(fā)生錯位的中繼用端子的頂端與外部連接用端子的頂端進(jìn)行對位。具體而言，以將與未焊接的外部連接用端子的接合面?zhèn)鹊闹欣^用端子頂端朝外部連接端子方向彎曲的方式進(jìn)行對位。此時，中繼用端子頂端彎曲的力傳遞至中繼用端子焊接部，導(dǎo)致焊接部產(chǎn)生應(yīng)力。
該應(yīng)力以初始應(yīng)力的形式恒定地施加至焊接部，與因熱膨脹差所引起的焊接部的應(yīng)力疊加，導(dǎo)致焊料壽命降低。此外，在中繼用端子的錯位較大的情況下，無法與外部連接端子充分進(jìn)行接合，即使連接上了，也無法獲得必要的焊接強(qiáng)度或熔融截面積，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量差或者可靠性較低。
本發(fā)明的目的在于提供一種可緩和中繼用端子的焊接部所產(chǎn)生的應(yīng)力的功率半導(dǎo)體模塊。
解決問題的技術(shù)手段
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明包括:基板；中繼用端子，其借助于焊料與所述基板連接；外部連接用端子，其與所述中繼用端子接合；以及非導(dǎo)電性中繼用端子保持構(gòu)件，其對與所述焊料的接合面?zhèn)鹊乃鲋欣^用端子的端部進(jìn)行保持。
發(fā)明的效果
根據(jù)本發(fā)明，可緩和中繼用端子的焊接部所產(chǎn)生的應(yīng)力。上述以外的課題、構(gòu)成及效果將通過以下實施方式的說明加以明確。
【附圖說明】
[0016]圖1A為本發(fā)明的第1實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的分解立體圖。
圖1B為從另一方向觀察圖1A所示的功率半導(dǎo)體模塊時的分解立體圖。
圖2為本發(fā)明的第1實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
圖3為表示圖2中的A-A剖面的剖視圖。
圖4為本發(fā)明的第2實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的分解圖。
圖5為本發(fā)明的第2實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
圖6為本發(fā)明的第3實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的分解圖。
圖7為本發(fā)明的第3實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
圖8為本發(fā)明的第4實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的分解圖。
圖9為本發(fā)明的第4實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
圖10為作為本發(fā)明的一應(yīng)用例的發(fā)動機(jī)起動裝置的電路圖。
圖11為圖10所示的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
圖12為表示圖11中的B-B剖面的剖視圖。
【具體實施方式】
下面，使用圖1?圖12，對本發(fā)明的第1?第4實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的構(gòu)成進(jìn)行說明。功率半導(dǎo)體模塊例如控制用于車輛的負(fù)載(馬達(dá)、螺線管等)的驅(qū)動。再者，在附圖中，對同一部分標(biāo)注同一符號。
(第1實施方式)
下面，使用圖1?圖3，對第1實施方式的功率半導(dǎo)體模塊的整體構(gòu)成進(jìn)行說明。 首先，使用圖1A，對功率半導(dǎo)體模塊1的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1A為本發(fā)明的第1實施方式的功率半導(dǎo)體模塊1的分解立體圖。
本實施方式的功率半導(dǎo)體模塊1是將基板2、中繼用端子保持構(gòu)件6及外部連接用端子保持構(gòu)件11層疊而構(gòu)成的。
四邊形的基板2具有至少1處以上與中繼用端子保持構(gòu)件6的凸部7(圖1B)卡合的通孔5。在圖1A中，作為一例，顯示有2處通孔5。
方框形的中繼用端子保持構(gòu)件6由合成樹脂制等絕緣構(gòu)件形成。中繼用端子保持構(gòu)件6在內(nèi)側(cè)具有開口部0P1。在中繼用端子保持構(gòu)件6上嵌合、埋設(shè)有中繼用端子9、10。中繼用端子9、10以固定在與外部連接用端子13、14接合時的最佳位置的方式進(jìn)行配置。中繼用端子保持構(gòu)件6具有至少1處以上與外部連接用端子保持構(gòu)件11的凹部12卡合的凸部8。在圖1A中，作為一例，顯示有2處凸部8。
再者，中繼用端子9為電力系統(tǒng)的端子，中繼用端子10為信號系統(tǒng)的端子。關(guān)于中繼用端子9、10的具體例子，將使用圖10在后文中加以敘述。
方框形的外部連接用端子保持構(gòu)件11由合成樹脂制等絕緣構(gòu)件形成。外部連接用端子保持構(gòu)件11在內(nèi)側(cè)具有開口部OP2。在外部連接用端子保持構(gòu)件11上嵌合、埋設(shè)有外部連接用端子13、14。外部連接用端子13、14以固定在與中繼用端子9、10接合時的最佳位置的方式進(jìn)行配置。
再者，外部連接用端子13為電力系統(tǒng)的端子，外部連接用端子14為信號系統(tǒng)的端子。外部連接用端子13、14通過分別與中繼用端子9、10接合而借助于中繼用端子9、10與基板2連接。
接著，使用圖1B，對功率半導(dǎo)體模塊1的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖1B為從另一方向觀察圖1A所示的功率半導(dǎo)體模塊1時的分解立體圖。
外部連接用端子保持構(gòu)件11具有至少1處以上與中繼用端子保持構(gòu)件6的凸部8(圖1A)卡合的凹部12。在圖1B中，作為一例，顯示有2處凹部12。
中繼用端子保持構(gòu)件6具有至少1處以上與基板2的凹部5卡合的凸部7。在圖1B中，作為一例，顯示有2處凸部7。
接著，使用圖2，對功率半導(dǎo)體模塊1的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖2為本發(fā)明的第1實施方式的功率半導(dǎo)體模塊1的俯視圖。
如圖2所示，以保持在外部連接用端子保持構(gòu)件11上的外部連接用端子13、14的端部與保持在中繼用端子保持構(gòu)件6上的中繼用端子9、10的端部至少在接合時接觸的方式確定外部連接用端子13、14與中繼用端子9、10的位置。
再者，分別焊接外部連接用端子13、14與中繼用端子9、10。該焊接例如為電弧焊、電阻焊等，但并不限定于此。中繼用端子保持構(gòu)件6利用朝開口部OP1側(cè)突出的大致U字形的臂部6a來保持中繼用端子9、10。
接著，使用圖3，對功率半導(dǎo)體模塊1的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖3為表示圖2中的A-A剖面的剖視圖。
在基板2上，在金屬基底上隔著絕緣層以導(dǎo)體形成有布線圖案3，在其上形成有焊料4。中繼用端子9、10借助于布線圖案3和焊料4與基板2連接。
基板2上所配備的通孔5與中繼用端子保持構(gòu)件6上所配備的凸部7卡合，且中繼用端子9、10與中繼用端子保持構(gòu)件6上所配備的嵌合部17嵌合。由此，中繼用端子9、10即便以回流焊方式安裝在基板2上，也不會發(fā)生錯位，而是配置在指定位置。
并且，中繼用端子9、10以固定在與外部連接用端子13、14接合時的最佳位置的方式與中繼用端子保持構(gòu)件6的嵌合部17嵌合。S卩，嵌合部17以中繼用端子9、10與外部連接用端子13、14至少在接合時接觸的方式對中繼用端子9、10進(jìn)行定位。
此外，中繼用端子保持構(gòu)件6上所配備的凸部8與外部連接用端子保持構(gòu)件11上所配備的凹部12卡合，且外部連接用端子13、14以固定在與中繼用