电极端子、电力用半导体装置以及电力用半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于连接电力用半导体元件的表面侧的主电极和外部电路的电极端子以及使用它的电力用半导体装置和其制造方法。
【背景技术】
[0002]在从工业设备到家电.信息终端的所有产品中电力用半导体装置得到普及，关于在家电上搭载的电力用半导体装置，与小型轻质化一起，还要求能够对应于多品种的高的生产率和高的可靠性。另外，在动作温度高且效率优良这一点上，还同时要求是能够应用于成为今后的主流的可能性高的碳化硅(S i C)半导体的封装方式。
[0003]在电力用半导体装置中，为了处置高电压.大电流，一般通过对电力用半导体元件的表面侧的主电极布置多根例如达到Φ 0.5mm的粗的铝等导线键合而形成电路。相对于此，以改善生产率等为目的，使用焊锡来接合引线框那样的金属板的布线部件和主电极的电力用半导体装置、或者将宽幅的铝带超声波接合到主电极的电力用半导体装置正得到普及。
[0004]铝带相比于导线键合部，截面积更大，在提高生产率的同时，也容易使电流容量增大。但是，如果距离变长，则与导线键合部同样地，发热变大。因此，无法从主电极直接导出到外部，需要经由与陶瓷基板的连接，通过铜制的母线等连接到外部端子。其结果，陶瓷基板变大，成本增大，并且模块整体变大，伴随与金属部件之间的热膨胀系数差的热应力也增大，有可能对接合部的可靠性也造成恶劣影响。另外，在使用焊锡那样的焊剂材料的情况下，半导体元件的表面电极的大部分是铝，所以需要通过铜、镍镀覆处理等，针对主电极表面，用能够与焊锡接合的金属进行金属化，工序变得复杂。
[0005]因此，提出了通过超声波接合来将在主电极上形成为拱状的包覆(clad)带针对电极板进行焊锡接合的方法(参照例如专利文献I)。
[0006]专利文献1:日本特开2011-216822号公报(第0024?0032段、图1?图2)
【发明内容】
[0007]但是，在该方法中，需要供给焊锡的工序，并且接合部被电极板覆盖，存在接合状态的检查困难这样的问题。另外，为了使得在焊锡接合时自我维持为拱状，需要增加带的厚度，有可能由于超声波接合、带切断而对电力用半导体元件造成损伤。特别，切断包覆带那样的刚性高的材料的情况下的碰撞大，为了避免向主电极的碰撞，需要在经过与基板的连接之后再切断。因此，在该情况下，在基板上还需要用于连接包覆带的多余的空间，模块变大而热应力增大，可靠性有可能降低。
[0008]本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种无需使主电极金属化而对应于大电流的可靠性高的电力用半导体装置。
[0009]本发明提供一种电极端子，用于连接电力用半导体元件的主电极和外部电路，所述电极端子的特征在于，具备:第一引出部，与所述主电极接合；以及第二引出部，以从相对于所述主电极隔开间隔地对置配置的一端部至与所述外部电路连接的另一端部为止连续的方式，通过板材来形成所述第二引出部，对所述一端部的向所述主电极的对置面，接合了所述第一引出部的与所述主电极接合的部分的邻接部，所述第一引出部被形成为使与所述主电极接合的部分远离所述对置面，并且在所述第二引出部处，形成有与所述主电极对应的开口部或者切口部。
[0010]另外，本发明提供一种电力用半导体装置，其特征在于，具备:电路基板;电力用半导体元件，与所述电路基板接合；以及所述电极端子，所述电力用半导体元件的主电极和所述第一引出部在母材彼此之间进行接合。
[0011]另外，本发明提供一种电力用半导体装置的制造方法，是制造所述电力用半导体装置的方法，所述电力用半导体装置的制造方法的特征在于，包括:对所述电路基板接合所述电力用半导体元件的工序;使所述开口部和所述主电极的位置对齐，针对所述电路基板固定所述电极端子的工序；以及从所述开口部插入夹具，通过超声波接合或者真空压接来接合所述第一引出部和所述主电极的工序。
[0012]根据本发明的电极端子，即使不使主电极金属化，也无需在基板上设置多余的空间而能够抑制向电力用半导体元件的碰撞，形成对应于大电流的主电力路径，所以能够得到对应于大电流的可靠性高的电力用半导体装置。
【附图说明】
[0013]图1是用于说明本发明的实施方式I的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的平面图和剖面图。
[0014]图2是用于说明本发明的实施方式I的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的立体图。
[0015]图3是用于说明本发明的实施方式I的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的制造方法的每个工序的剖面图。
[0016]图4是用于说明本发明的实施方式I的变形例的电极端子的制造方法的每个工序的局部剖面图。
[0017]图5是用于说明本发明的实施方式I的变形例的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的平面图。
[0018]图6是用于说明本发明的实施方式I的变形例的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的剖面图。
[0019]图7是用于说明本发明的实施方式I的变形例的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的剖面图。
[0020]图8是用于说明本发明的实施方式I的变形例的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的剖面图。
[0021]图9是用于说明本发明的实施方式I的其他电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的剖面图。
[0022]图10是用于说明本发明的实施方式2的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的平面图和剖面图。
[0023](符号说明)
[0024]1:电力用半导体装置;2:陶瓷基板(电路基板)；2a、2b:导电层;21:陶瓷基体材料；3:电力用半导体元件;4:焊锡(接合部)；5:信号电路;6:主电流电路;7:密封体;8:壳体;9:粘接剂;61:引线端子;62:电极引线；621、623、624、625:第一引出部;62113、62513:突出部;622、626:第二引出部；622a、626a:开口部；622f、626f:对置面；901:超声波接合工具(夹具)；902:基体。
【具体实施方式】
[0025]实施方式1.
[0026]图1?图3是用于说明本发明的实施方式I的电极端子和使用它的电力用半导体装置的结构以及制造方法的图，图1(a)是从电力用半导体装置去掉了密封树脂的状态下的平面图，图1(b)是电力用半导体装置的剖面图，切断位置对应于图1(a)的A-A线。图2是从电力用半导体装置去掉了密封树脂的状态下的立体图。另外，图3(a)?(d)是用于说明电极端子以及使用它的电力用半导体装置的制造方法的每个工序的剖面图。
[0027]另外，图4(a)?(d)是用于说明变形例(第一)的电极端子的制造方法的每个工序的局部剖面图。进而，图5?图8分别是用于说明变形例(第二?第五)的电极端子和电力用半导体装置的结构的图。图5是用于说明第二变形例的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的去掉了密封树脂的状态下的平面图。图6?图8是用于说明第三?第五变形例的电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的剖面图。图9是用于说明实施方式I的其他电极端子以及使用它的电力用半导体装置的结构的去掉了密封树脂的状态下的平面图。另外，上述剖面图以及局部剖面图的切断位置对应于图1 (a)的A-A线。
[0028]在本实施方式I的电力用半导体装置I中，如图1以及图2所示，对作为电路基板的陶瓷基板2的导电层2a，通过焊锡4(Sn-Ag-Cu:熔点219°C)管芯键合(接合)电力用半导体元件3。
[0029]作为陶瓷基板2，使用在50mmX25mmX厚度0.635mm的氧化铝(Al2O3)制的陶瓷基体材料2i的两面形成有厚度0.4mm的铜的导电层2a、2b的基板。电力用半导体元件3是使用作为宽带隙半导体材料的SiC的元件，作为开关元件，使用形成厚度0.25mm、15mm见方的矩形板状的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)3S，作为整流元件，使用形成厚度0.25mm、13mm X 15mm的矩形板状的二极管3R。
[0030]对电力用半导体元件3的各主电极中的包括IGBT3S的发射极电极3e的表面的主电极，接合了作为本发明的特征的电极端子62。另