本发明涉及例如在电气化铁路用设备、电力用设备或汽车用设备的电动机控制中使用的半导体装置。
背景技术：
在专利文献1中公开了实现填充在封装件内的封装树脂的减量，并且在主端子的端部框架间确保充分的绝缘耐力的半导体装置。在专利文献1中公开了为了增大2个主端子的绝缘沿面距离而在树脂壳体的内壁面形成凹槽。
专利文献1：日本特开平10-41460号公报
技术实现要素：
为了避免装置的大型化并且将2个电极绝缘，有时在电极间设置绝缘耐量比空气高的材料。例如在电极间设置树脂壳体而实现电极间的绝缘的情况下，由于在树脂壳体存在气泡或金属异物，因此绝缘性能有可能会劣化。为了确保被树脂壳体覆盖的电极的绝缘而增大了电极间的距离。在该情况下，由于避免不了壳体的大型化，因此难以实现半导体装置的小型化。特别地，就设想到高耐压下的使用的高耐压半导体模块而言，如果不将电极间的距离增大，则无法确保电极间的绝缘。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供确保电极间的绝缘并且适于小型化的半导体装置。
本发明涉及的半导体装置的特征在于，具有：第1电极；第2电极；树脂壳体，其包围该第1电极和该第2电极；以及树脂绝缘部，其在该树脂壳体的内侧覆盖该第1电极的一部分和该第2电极的一部分，该树脂绝缘部的材料与该树脂壳体相同，在该树脂绝缘部形成有位于该第1电极和该第2电极之间的槽。
本发明的其他特征将在以下阐明。
发明的效果
根据本发明，能够提供下述半导体装置，其通过在树脂壳体的内侧在覆盖电极的树脂绝缘部设置有槽，从而能够确保电极间的绝缘并且适于小型化。
附图说明
图1是实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。
图2是图1的半导体装置的仰视图。
图3是将图2的一部分放大后的斜视图。
图4是被树脂绝缘部覆盖的电极的剖视图。
图5是实施方式2涉及的半导体装置的局部剖视图。
图6是实施方式3涉及的半导体装置的局部剖视图。
图7是变形例涉及的半导体装置的局部剖视图。
图8是实施方式4涉及的半导体装置的局部剖视图。
图9是变形例涉及的半导体装置的局部剖视图。
图10是实施方式5涉及的半导体装置的局部剖视图。
图11是对比例涉及的半导体装置的剖视图。
具体实施方式
参照附图对实施方式涉及的半导体装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1是实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。该半导体装置具有树脂壳体10。树脂壳体10的材料例如为pps(聚苯硫醚树脂)、pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)和pbt(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的混合物、pbt或尼龙等工程塑料。树脂壳体10的盖能够设为与树脂壳体10相同的材料。
在树脂壳体10的内侧设置有树脂绝缘部11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g。树脂绝缘部11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g能够设为与树脂壳体10相同的材料。树脂绝缘部11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g与树脂壳体10的内壁接触。也可以是树脂绝缘部11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g中的至少1个与树脂壳体10的内壁分离。树脂绝缘部11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g主要为了确保不同的多个电极间的绝缘而将电极的至少一部分覆盖。
在树脂壳体10中，具有由树脂壳体10包围的第1电极12和第2电极14。第1电极12和第2电极14能够设为功能不同的各种电极。例如，第1电极12为集电极(collector)电极(electrode)，第2电极14为发射极电极。第1电极12具有宽幅部12a和宽度比宽幅部12a小的窄幅部12b。在图1及图2、3中，虚线表示被树脂绝缘部覆盖的电极。在图1中示出树脂绝缘部11a覆盖第1电极12的一部分和第2电极14的一部分。更具体地说，第1电极12的一部分全部被树脂绝缘部11a覆盖，第2电极14的一部分全部被树脂绝缘部11a覆盖。例如，能够将施加开关元件的栅极电压的控制电极和接地电极等与第1电极12和第2电极14不同的电极设置于树脂壳体10之中。上述各种电极的材料例如为sus、cu、al等金属。
例如，能够通过嵌入成型或外嵌成型将上述各种电极组装于树脂绝缘部。在嵌入成型或外嵌成型时，能够同时形成树脂壳体10和树脂绝缘部11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g。
图2是图1的半导体装置的仰视图。树脂绝缘部11a具有将第1电极12的一部分覆盖的第1部分11a、将第2电极14的一部分覆盖的第2部分11b、以及在第1部分11a和第2部分11b之间设置的槽11c。通过槽11c，在第1电极12和第2电极14之间提供空间。更详细地说，在第1电极12和第2电极14之间，不仅具有树脂绝缘部11a，还具有第1部分11a、第2部分11b和空间。
树脂绝缘部11b具有将第1电极12的一部分覆盖的第1部分11d、将第2电极14的一部分覆盖的第2部分11e、以及在第1部分11d和第2部分11e之间设置的槽11f。通过槽11f，在第1电极12和第2电极14之间提供空间。更详细地说，在第1电极12和第2电极14之间，不仅具有树脂绝缘部11b，还具有第1部分11d、第2部分11e和空间。
图3是将图2的一部分放大后的斜视图。第2电极14中的被第2部分11b覆盖的部分为l字型，沿该第2电极14的形状形成有槽11c。其结果，槽11c在俯视观察中为l字型的形状。在图3的左下部分示出第1电极12向上方向、下方向及左方向分支。这样的分支部分被树脂绝缘部11b的第1部分11d覆盖。
图4是树脂绝缘部11a和被树脂绝缘部11a覆盖的电极的剖视图。槽11c的深度为l1。从槽11c的存在开口端的位置算起的第1电极12或第2电极14的埋入深度为l2。深度l1大于或等于深度l2。在图4中示出深度l1和深度l2的差值δl。这样，设置充分深的槽11c有助于确保被树脂绝缘部11a覆盖的第1电极12和第2电极14的绝缘。
图11是对比例涉及的半导体装置的剖视图。在图11中示出在第1电极12和第2电极14之间仅具有树脂100。在该情况下，如果在树脂100存在气泡50a或金属异物50b，则电极间的绝缘耐量降低，无法确保电极间的绝缘。
相对于此，根据实施方式1涉及的半导体装置，通过在树脂绝缘部11a形成位于第1电极12和第2电极14之间的槽11c，从而通过空间而隔开了将第1电极12的一部分覆盖的第1部分11a和将第2电极14的一部分覆盖的第2部分11b。因此，即使在第1部分11a或第2部分11b存在气泡或金属异物，也能够维持第1电极12和第2电极的绝缘。通过提供槽11c，从而无需为了提高绝缘耐量而增大第1电极12和第2电极的距离。因此，能够确保电极间的绝缘并且缩短电极间的距离。这样的特征例如有助于高耐压半导体模块产品的小型化。
具有槽11f的树脂绝缘部11b也起到同样的效果。应该在哪个树脂绝缘部形成槽是任意的。可以在全部树脂绝缘部都形成槽，也可以仅在特定的树脂绝缘部形成槽。例如，能够根据电极间的接近程度而决定是否需要槽。即，也可以在电极间接近的部分在树脂绝缘部设置槽，在电极间不接近的部分省略树脂绝缘部的槽。在图2的例子中，在承担第1电极12和第2电极14最接近的部分的绝缘的树脂绝缘部11a设置有槽11c。当判断为在具有树脂绝缘部11b的部分处第1电极12和第2电极14不接近的情况下，也可以省略槽11f。图示出的电极的配置和树脂绝缘部的配置是例示，能够提供与各种电极配置对应的槽。
实施方式1提及的变形也能够应用于下面的实施方式涉及的半导体装置。由于下面的实施方式涉及的半导体装置与实施方式1的半导体装置的类似点较多，因此主要对与实施方式1的区别进行说明。
实施方式2.
图5是实施方式2涉及的半导体装置的局部剖视图。在树脂绝缘部11a的第1电极12和第2电极14之间形成有2个槽11c。也可以形成大于或等于3个的多个槽11c。通过在第1部分11a和第2部分11b之间设置凸起部11p，从而提供2个槽11c。凸起部11p能够由与树脂壳体10相同的材料形成。通过将凸起部11p的下端与第1电极12和第2电极14的下端相比设置在下方，从而能够提高电极间的绝缘性。在图5中示出凸起部11p的下端与第1电极12和第2电极14的下端相比以距离l3位于下方处。此外，在除了槽11c之外的槽也能够设置凸起部。
实施方式3.
图6是实施方式3涉及的半导体装置的局部剖视图。就该半导体装置而言，为了提高电极间的绝缘性能，在槽11c具有绝缘破坏电压比空气高的绝缘体30。绝缘体30例如可以是有机材料，也可以是绝缘气体。有机材料例如为硅酮类凝胶、环氧类的树脂材料、聚合物树脂、凝胶或橡胶。绝缘气体例如为氟利昂或sf6气体。也能够对除了槽11c之外的槽提供绝缘性比空气高的绝缘体。
图7是变形例涉及的半导体装置的局部剖视图。如图7所示，也可以将绝缘体30提供给由凸起部11p提供的多个槽11c。
实施方式4.
图8是实施方式4涉及的半导体装置的局部剖视图。在槽11c设置有无机材料的固体绝缘体40。绝缘体40例如为陶瓷。通过提供绝缘体40，从而能够提高电极间的绝缘性。图9是变形例涉及的半导体装置的局部剖视图。如图9所示，也可以将绝缘体40提供给由凸起部11p提供的多个槽11c。
实施方式5.
图10是实施方式5涉及的半导体装置的局部剖视图。在实施方式5中，主要对半导体装置的内部构造进行说明。该内部构造能够用在实施方式1-4中说明过的全部结构中。即，能够向实施方式1-4中说明过的具有电极、树脂壳体及树脂绝缘部的结构装入实施方式5中说明的半导体芯片。
在图10中示出插入于树脂壳体10的第2电极14。在树脂壳体10中设置有绝缘材料62。绝缘材料62为氮化铝(aln)、氮化硅(sin)、氧化铝(al2o3)等陶瓷、或聚合物树脂等。在绝缘材料62的上表面形成有金属图案60a、60b，在绝缘材料62的下表面形成有金属图案60c。在金属图案60b固定有第2电极14。
在树脂壳体10中，在金属图案60a固定有半导体芯片64。半导体芯片64例如为si制的igbt(insulatedgatebipolartransistor)或二极管。作为半导体芯片64的材料能够使用宽带隙半导体。宽带隙半导体是碳化硅、氮化镓类材料或金刚石。例如，半导体芯片64能够设为sic-mosfet或sic-sbd(肖特基势垒二极管)。金属图案60b通过键合导线66等与半导体芯片64的表面电极电连接。
在采用施加高电压和大电流的使用了宽带隙半导体的半导体芯片的情况下，为了针对树脂壳体10的内部的电极确保绝缘距离，具有树脂壳体10和树脂绝缘部的封装件存在变大的倾向。即，由于封装方面的限制，难以实现与宽带隙半导体的性能相匹配的小型化。但是，通过采用实施方式1-4中说明过的提高了电极间的绝缘性能的结构，从而既能够采用使用了宽带隙半导体的半导体芯片又能够实现封装件的小型化。通过使用宽带隙半导体，从而能够实现高温动作及高速动作，因此还能够将模块周边的冷却器和控制电路小型化。
标号的说明
10树脂壳体，11a、11b、11c、11d、11e、11f、11g树脂绝缘部，11c、11f槽，30、40绝缘体。