接触部件以及半导体模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有在构成半导体模块的绝缘基板上通过焊接而搭载并通过插入外部输出端子而与外部电连接的构造的接触部件、以及搭载接触部件的半导体模块。
【背景技术】
[0002]半导体模块的内部如图13所示，设有具备绝缘基板102的构造，该绝缘基板102需要通过从未图示的外部电路导出的外部输出端子101与外部电路电连接。这样的半导体模块100示于图12。该半导体模块100具有如下结构，即，在绝缘基板102的预定的多个位置预先焊接圆筒状的接触部件103，并且在这些接触部件103的中心孔中分别插入具有对应布置的多个外部输出端子101。这些外部输出端子101通过铝线105等与半导体芯片104 (设备芯片、电路芯片)等连接。并且，绝缘基板102搭载于金属基板109上，并由固定安装于该金属基板109上的树脂壳体108覆盖。对于上述接触部件103向上述绝缘基板102上的焊接，非常需要该焊接的强度在长时间都能够保持稳定。因此，如图14的立体图所示，现有的接触部件103为了在绝缘基板102的预定的多个位置各自稳定地自立并且确保焊接强度，具备直径大的凸缘106，以使圆筒的端面的面积扩展。并且，在该凸缘106的端面106a形成了凹部107，该凹部107在接合时成为焊料的积攒部，能够确保预定的焊料厚度(专利文献I)。
[0003]在图6示出按照沿图14的上述接触部件103的圆筒的轴的A1-A2线截取的剖面图。图6的上述接触部件103还能够如图7所示的相同的接触部件103a的剖面图那样，形成为使圆筒的端部的边缘具有圆弧110 (曲率半径0.1mm)的构造。要将这样的接触部件
103、103a固定于绝缘基板102的预定的多个位置，需要使用焊膏。例如，在绝缘基板102上按照预定的多个接触部件103的配置图案印刷焊膏，一边向各接触部件103的凸缘106的端面施加一定的负重，一边进行加热处理进行固定。
[0004]如此，在将各接触部件103的凸缘106端面焊接至绝缘基板102上时，如图5所示那样，在凸缘106的下侧的焊料111中，被排挤到凸缘106的内径侧的焊料111进入凸缘106的内侧的凹部107，形成填充圆筒内的数百微米厚的焊料111层，以加强接合强度。另一方面，被排挤到凸缘106的外侧的焊料111通过在凸缘106的外周侧面形成具有相当于凸缘106厚度的高度的焊脚111a，因此提高接合强度。
[0005]在半导体模块100内的接触部件103的圆筒内部，为了确保用于与外部电路电连接而插入的外部输出端子101的插入深度，圆筒内的焊料的厚度被限制在大约500 μπι以下。并且，为了通过将外部输出端子101插入到接触部件103的圆筒内而可靠地进行电接触，端子的外径被设置为接近圆筒的内径的圆形。为了能够可靠地进行该电接触，也可以将端子的形状设为四角形的棒状而插入到圆筒的孔中。
[0006]作为与上述技术相关的其他的公知文献，公开了针对IC (集成电路装置)的管脚，防止焊料向上爬的技术(专利文献2、3)。
[0007]已知有关于在中空的端子内部防止焊料向上爬的技术的记载(专利文献4)。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:US2009/0194884 号 Al(图 1、4、12)
[0011]专利文献2:日本特开1989-315167号公报(“作用”项)
[0012]专利文献3:日本特开2012-199340号公报(【背景技术】)
[0013]专利文献4:日本特开1994-020735号公报(摘要、目的)
【发明内容】
[0014]技术问题
[0015]如上述图5所示，为了加大向绝缘基板102的接合强度，接触部件103具有加大端面面积的凸缘构造，所以需要比较大量的焊料。而另一方面，如果增加了焊料的量，则由于受到焊接时通常使用的减压式加热炉的影响，如图8所示，被填充到接触部件103内的焊料111由于毛细管现象而沿着圆筒的内壁向上爬，常常会出现焊料保持在内壁或其中一部分焊料从圆筒的上侧开口吐出的现象。如果出现该现象，在向接触部件103的中心孔中插入外部输出端子时会出现问题，成为次品。已知该焊料向上爬的现象在焊料量多的情况下容易发生。因此，为了防止该焊料向上爬的现象，减少焊料的量即可。但是，如果减少焊料的量，则难以确保能够获得长期的可靠性的最低限度的接合强度(例如10N)。因此，需要调整焊料的量，以使焊料的量为能够确保上述最低限度的接合强度1N的焊料的量以上，并且尽量减少进入圆筒内、特别是进入中心孔中的焊料的量。
[0016]然而，已知在通过焊膏的涂布印刷进行焊料的量的调整的情况下，仅通过焊料的量的调整，而将焊料的量调整为满足即可以防止上述的焊料向上爬的现象又具有长期可靠性的接合强度这两方面是很难的。例如，在使与接合有关的焊料的量(斜线阴影部分)从图4所示的量按照图9(a)?(C)的顺序减少的实验中，以该顺序接合的形态如图进行变化，与之相伴接触部件103的接合强度也以该顺序降低。当接触部件103的接合强度低于上述的1N时，由于会降低半导体模块的可靠性，所以必须要避免。在图9(a)中，虽然接合强度良好，但圆筒内部的焊料的量还是很多，无法使焊料向上爬的现象消失。在图9(b)中，虽然可以使焊料向上爬的现象消失，但有可能会产生接合强度的可靠性问题。特别是，使焊料的量降低到如图9(c)所示的程度的情况下，由于很多的接合强度低于上述的最低限的接合强度10N，因此出现外部输出端子从半导体模块脱离等的问题变多而成为问题。其结果得出了以下的结论，即，在通过焊膏的涂布印刷进行焊料的量的调整的情况下，需要调整为图9(a)和图9(b)中间的焊料的量，而如此控制焊料的量是非常困难的。
[0017]本发明是考虑到以上说明的问题的情况下完成的。本发明的目的为提供一种即使为了防止焊料向上爬的问题而减少焊料的量，并且在接触部件的圆筒内部未填充焊料的焊接状态下，也能够得到与现有焊接强度相同或以上的焊接强度的接触部件、以及半导体模块。
[0018]技术方案
[0019]本发明为了达到上述发明的目的，在权力要求I所记载的发明中，该接触部件为被焊接在设置于半导体模块的绝缘基板上的金属区域的部件，并具有供外部端子嵌合的中空孔，该接触部件在其下端部具备直径比筒状部的外径还大的凸缘，在该凸缘的进行上述焊接的端面具备平坦的底面和从筒的内周端朝向上述凸缘外周端的凹部，并且，在上述接触部件的筒内部下端具有切口部。
[0020]在权力要求2所记载的发明中，优选上述切口部的位于上述接触部件的筒内部下端的至少一部分为倒角部的接触部件。
[0021]在权力要求3所记载的发明中，优选上述切口部为形成在上述接触部件的筒内部下端的至少一部分的阶梯部的接触部件。
[0022]在权利要求4所记载的发明中，优选上述切口部为形成在上述接触部件的筒内部下端的至少一部分的凹面加工部的接触部件。
[0023]在权利要求5所记载的发明中，优选供上述外部端子嵌合的中空孔的剖面形状为圆形或方形。
[0024]本发明为了达到上述发明的目的，在权力要求6所记载的发明中，该接触部件为被焊接在设置于半导体模块的绝缘基板上的金属区域的部件，并具有供外部端子嵌合的中空孔，该接触部件在其下端部具备直径比筒状部的外径还大的凸缘，在该凸缘的进行上述焊接的端面具备平坦的底面和从筒的内周端朝向上述凸缘的外周端的凹部，并且，上述凸缘的外周的高度是上述接触部件的筒部分的厚度的两倍以上。
[0025]在权利要求7所记载的发明中，优选接触部件，其中，上述凸缘的外周具有上述接触部件的筒部分的厚度的两倍以上的的高度，上述凸缘是在上述凸缘的外周的至少一部分上形成向上方延伸的凸部的加工面。
[0026]在权利要求8所记载的发明中，优选供上述外部端子嵌合的中空孔的剖面形状为圆形或方形。
[0027]并且，在权利要求9所记载的发明中，上述凸缘设置于上述接触部件的两端的结构也是优选的，其理由在于可以在接触部件的凸缘端面的任意侧进行焊接，能够提高工作效率。在权利要求10所记载的发明中，能够为在绝缘基板上搭载有上述权利要求1所记载的半导体模块用接触部件的半导体模块。
[0028]在权利要求11所