半导体装置的制作方法

本发明涉及一种半导体装置。

背景技术：

半导体装置具有设置有igbt(insulatedgatebipolartransistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、fwd(freewheelingdiode：续流二极管)等半导体元件的基板，被用于逆变器装置等。

在这种电力用半导体装置中，用树脂形成用于收容基板的壳体部件，在该壳体部件插入有六角螺母，以用螺栓来固定外部布线的端子部件(例如参照专利文献1)。具体地说，在专利文献1中，在壳体部件形成有用于供六角螺母插入的螺母插入孔。另外，在螺母插入孔的周围形成有用于供端子部件插入的端子部件插入孔。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-56614号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在专利文献1中，根据螺母插入孔与端子部件插入孔之间的位置关系，能够设想到形成螺母插入孔的周围的壁会变薄。因此，存在以下担忧：在紧固螺栓时承受不了螺母的旋转力，从而壳体部件(螺母插入孔的周围的壁)发生破损。

本发明是鉴于所述问题点而完成的，目的之一在于提供一种能够防止用于保持螺母的螺母保持构件的破损的半导体装置。

用于解决问题的方案

本发明的一个方式的半导体装置的特征在于，具备：主端子，其借助螺栓来与外部导体连接；螺母，所述螺栓的前端拧入于该螺母；以及螺母保持构件，其保持所述螺母，其中，所述螺母保持构件具有用于收容所述螺母的凹部，在形成所述凹部的周壁部的一部分形成有缺口部。

发明的效果

根据本发明，能够防止保持螺母的螺母保持构件的破损。

附图说明

图1是表示半导体装置的一例的立体图。

图2是比较例所涉及的螺母保持构件的俯视图。

图3是本实施方式所涉及的螺母保持构件的部分放大图。

图4是变形例所涉及的螺母保持构件的部分放大图。

图5是其它变形例所涉及的螺母保持构件的俯视图。

图6是表示其它变形例所涉及的螺母保持构件的变化(日语：バリエーション)的俯视图。

附图标记说明

1：半导体装置；2：壳体构件；3：主端子；4：控制端子；5：螺母保持构件；6：螺母；6a：外周面(相向面)；21：贯通孔；23：主端子支承部；24：控制端子支承部；25：插入槽；30：主面部；31：脚部；32：贯通孔；50：螺母收容部；51：膨出部；52：凹部；52a：内周面；53：周壁部；53a：薄壁部；54：缺口部；55：间隙。

具体实施方式

下面，说明能够应用本发明的半导体装置。图1是表示半导体装置的一例的立体图。此外，以下所示的半导体装置只不过是一例，并不限定于此，能够适当进行变更。另外，在图1中，将半导体装置的长边方向定义为x方向，短边方向定义为y方向，高度方向定义为z方向。另外，根据情况，有时将x方向称为前后方向，将y方向称为左右方向，将z方向称为上下方向。这些方向(前后左右上下方向)是为了便于说明图1而使用的词句，根据半导体装置的安装姿势，有时xyz方向与各个方向的对应关系会改变。另外，在本说明书中，俯视表示从z轴的正向观察半导体装置的上表面的情况。

如图1所示，半导体装置1是将多个半导体元件(未图示)进行封装得到的，是将搭载有半导体元件的基板(未图示)收容于壳体构件2内来构成的。

半导体元件形成于硅(si)、碳化硅(sic)等的半导体衬底。作为半导体元件，能够使用igbt(insulatedgatebipolartransistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件、fwd(freewheelingdiode：续流二极管)等二极管。另外，作为半导体元件，也可以使用将igbt与fwd一体化得到的rc(reverseconducting：逆导)-igbt、对反向偏置具有足够的耐压的rb(reverseblocking：逆阻)-igbt等。

基板是将金属层与绝缘层层叠而成的层叠基板，具有在x方向上长的俯视矩形状。另外，在基板的表面，利用金属层的图案来形成有电子电路，在该电子电路上连接有3个主端子3和2个控制端子4。另外，在电子电路中搭载有半导体元件。层叠基板也可以包含多个层叠基板。

主端子3是将金属板弯折而形成的，从x方向观察具有门型形状或者拱门形状。具体地说，主端子3具有：主面部30，其与基板的表面相向并与xy平面平行；以及一对脚部31，该一对脚部31从主面部30的y方向两端朝向基板沿z方向延伸。脚部31的下端与基板表面的电子电路连接。

在主面部30的中央形成有在厚度方向(z方向)上贯通的贯通孔32。向该贯通孔32插入用于连接汇流条等外部导体的螺栓(均未图示)。在基板的y方向大致中央沿基板的长边方向(x方向(后述的螺母保持构件5的插入方向))例如隔开规定的间隔地并排配置3个主端子3。此外，主端子3的配置数并不限定于此，也可以是1个、2个、或者4个以上。

控制端子4由沿着z方向延伸且沿y方向并排配置的一对长条体构成，例如由金属板形成。控制端子4的下端与基板表面的电子电路连接。在基板的x方向端部例如沿y方向并排配置有2个控制端子4。在图1中，在比主端子3靠x方向深侧(后方)的位置配置有2个控制端子4。半导体元件、电子电路、主端子3以及控制端子4可以彼此电连接来构成逆变器电路。

壳体构件2具有底面侧(下方)开口的长方体型的箱形状，例如由树脂材料形成以覆盖基板的上方。在壳体构件2的xy方向的四角形成有锪孔(日语：座ぐり)20，在锪孔20的底部形成有在z方向上贯通的贯通孔21。该贯通孔21是用于安装半导体装置1的螺栓(未图示)的贯通孔。可以在壳体构件2的底面侧开口处配置金属制的基底板。可以在基底板的上方搭载层叠基板。

另外，如图1所示，在壳体构件2覆盖着基板的状态下，主面部30和控制端子4的上端露出到外部。各端子分别被在壳体构件2形成的支承部所支承。具体地说，壳体构件2具有支承主端子3的主端子支承部23以及支承控制端子4的控制端子支承部24。

主端子支承部23具有从壳体构件2的上表面突出的形状，以支承一对脚部31的上端部分、即主面部30的y方向两端部分。在图1中，与主端子3的位置相应地，沿x方向空出规定间隔地形成有3个在y方向上相向的一对主端子支承部23。控制端子支承部24以包围控制端子4的周围的方式具有沿z方向延伸的长方体形状。

另外，在壳体构件2的上表面，在主面部30的下方且一对脚部31之间形成有沿x方向延伸的槽。该槽构成使得后述的螺母保持构件5能够插入的插入槽25。插入槽25具有与一对脚部31的相向间隔对应的左右宽度(y方向的宽度)，以规定的深度沿x方向延伸。具体地说，插入槽25的左右宽度被设定为小于一对脚部31的相向间隔。

螺母保持构件5构成为保持多个螺母6。关于螺母6，例如能够使用标准品的六角螺母。螺母保持构件5由沿x方向延伸的长条体构成，例如由树脂材料形成。螺母保持构件5具有与插入槽25的左右宽度(y方向的宽度)及x方向的长度对应的左右宽度及x方向的长度，与各主面部30相对应地形成有用于收容螺母6的螺母收容部50。

具体地说，螺母收容部50构成为：在与壳体构件2的各主端子支承部23相对应地向z方向膨出的3个膨出部51的上表面形成有与螺母6的形状对应的俯视六角形的凹部52。即，与主面部30的贯通孔32的位置相对应地沿x方向空出规定间隔地并排形成有3个螺母收容部50。

六角形的凹部52形成为螺母6的规定六角形状的一对外周面6a(相向面6a)的延伸方向朝向螺母保持构件5的延伸方向即x方向，其详细内容后述。换言之，螺母6的规定六角形状的一对外周面6a相向的方向与一对脚部31相向的方向一致(平行)。另外，优选的是，凹部52的深度与螺母6的厚度相同，或者为螺母6的厚度以上。

通过在各螺母收容部50中收容有螺母6的状态下将螺母保持构件5插入到插入槽25的规定位置，各主面部30的贯通孔32与螺母6的螺纹孔的x方向及y方向的位置一致。即，螺母保持构件5插入到使各主面部30与凹部52中收容的螺母6在z方向上相向的位置为止。更具体地说，螺母保持构件5插入到使凹部52中收容的螺母6的中心与主面部30的贯通孔的中心一致为止。而且，能够经由外部导体(未图示)来将螺栓(未图示)的前端穿过贯通孔32后拧入螺母6。由此，能够通过螺纹固定来将外部导体与主端子3的主面部30连接。

另外，在如上述那样在门型形状的主端子3的下方插入螺母保持构件5的情况下，螺母保持构件5的y方向的宽度尺寸由于一对脚部31的相向间隔而产生制约。因此，在螺母保持构件5的宽度尺寸内形成与螺母6的形状对应的凹部52的情况下，可能存在凹部52的周围的壁的厚度变薄的部位。因而，能够设想，根据螺母6的尺寸的不同，薄壁部分会禁不住螺栓的拧紧力矩，从而使螺母保持构件5破损。

在此，参照图2来具体地说明上述现象。图2是比较例所涉及的螺母保持构件的俯视图。图2的(a)是整体的俯视图，图2的(b)是图2的(a)的局部放大图。此外，在图2中，为了便于说明，与图1所示的螺母保持构件存在若干的形状的不同，但是图2不过是示意图，基本的功能与图1相同。另外，对已经出现过的结构标注与图1相同的标记。

如图2的(a)所示，比较例所涉及的螺母保持构件5由在x方向上具有长边方向的长条体构成。沿长边方向并排形成有3个作为螺母收容部的凹部52。凹部52如上所述具有俯视六角形状，其中心位于螺母保持构件5的y方向的宽度中心。

另外，如图2的(b)所示，在凹部52中，螺母6的规定六角形状的一对外周面6a相向的方向与一对脚部31相向的方向一致(平行)。这样，当在一对脚部31的相向间隔内设定螺母保持构件5的宽度尺寸并在该宽度尺寸内形成用于收容螺母6的凹部52时，在形成凹部52的周壁部53的一部分存在薄壁部53a。具体地说，薄壁部53a是由存在于一方的脚部31与凹部52之间的周壁部53构成的。

这样，当设为用树脂成型品的螺母保持构件5来保持螺母6的结构时，在比较例中，以螺母6的各外周面6a与凹部52的各内周面52a整体上抵接的状态来将螺母6保持于凹部52。在该情况下，由于向螺母6拧入螺栓时的拧紧力矩，应力集中于强度比较小的薄壁部53a处。其结果，存在以薄壁部53a为起点而螺母保持构件5破损的担忧。

因此，虽然也能够考虑加大螺母保持构件5的厚度、或者使用高强度的材料，但是如上所述，螺母保持构件5的宽度尺寸存在制约，另外，也可能成为材料成本变高的原因。另外，当树脂成型品存在薄壁部53a时，在成型时树脂不会充分地流入该薄壁部53a，也可能成为成型不良的原因。

因此，本发明的发明人着眼于上述的薄壁部53a而想到了本发明。具体地说，在本实施方式中，在薄壁部53a形成缺口来消除对螺栓进行紧固时的应力集中部位。在此，参照图3来说明本实施方式所涉及的螺母保持构件。图3是本实施方式所涉及的螺母保持构件的局部放大图。图3的(a)是螺母保持构件的局部立体图，图3的(b)是其俯视图。图3所示的螺母保持构件5与图2的不同之处仅在于在形成凹部52的周壁部53的一部分形成缺口部54。因此，对已经出现过的结构用同一标记来表示，并适当省略说明。此外，对于周壁部53，不特别特定其形状，表示以形成凹部52的方式包围凹部52的外周的壁部分整体，附图上未特别示出其边界。即，在本说明书中周壁部53包括与包围凹部52的外周的壁相当的全部部分。另外，在图3中，为了便于说明，仅示出了与1个凹部52对应形成的缺口部54，但是设为还与其它凹部52对应地分别形成有缺口部54。

如图3的(a)所示，在形成凹部52的周壁部53的一部分形成有缺口部54。更具体地说，如图3的(b)所示，缺口部54形成于与一对脚部31相向的周壁部53。螺母6的与脚部31相向的外周面6a的两角部所抵接的凹部52的内周面52a的延长面在周壁部53(在图3的(b)中为纸面右侧的周壁部53)形成开口，来形成缺口部54。由此，成为以下状态：螺母6的与脚部31相向的1个外周面6a从螺母保持构件5露出到外部。即，该外周面6a成为不与凹部52的内周面52a抵接的状态。此外，在图3中，缺口部54在俯视时具有由内周面的延长面构成腰部的等腰梯形。

这样，在本实施方式中，在由于螺母保持构件5的宽度尺寸的制约而可能成为薄壁部53a(参照图2)的周壁部53的一部分形成缺口部54，有意地不使螺母6的外周面6a接触薄壁部53a。由此，能够不向薄壁部53a施加负荷而使其它比较厚的周壁部53承受应力。因而，在螺栓紧固时能够防止在强度比较弱的部分发生应力集中。由于本来就不存在可能破损的薄壁部53a，因此能够防止螺母保持构件5的破损本身。即，根据本发明，通过预先在存在因应力集中而破损的可能性的薄壁部53a形成缺口，能够将螺栓紧固时因应力集中导致的螺母保持构件5的破损防止于未然。另外，通过消除薄壁部53a，不妨碍树脂的流动性，还能够防止成型不良。

接着，参照图4来说明变形例。图4是变形例所涉及的螺母保持构件的部分放大图。在变形例中，仅说明与上述实施方式不同的部分，对已经出现过的结构标注同一标记并适当省略说明。

在图4所示的螺母保持构件5，以如下方式在如下内周面52a与如下外周面6a之间形成有规定的间隙55：凹部52的位于以形成有缺口部54的部位为基准而言绕凹部52(或者螺母6)的轴间隔120度的位置的内周面52a不与螺母6的外周面6a抵接。即，在螺母6的位于以缺口部54为基准而言隔开规定的角度间隔的位置的外周面6a与同该外周面6a相向的凹部52的内周面52a之间设置有间隙55。俯视时的间隙55的形状具有以内周面52a作为上底、以外周面6a作为下底的等腰梯形。

根据该结构，不仅在缺口部54、而且在设置有间隙55的部位也是，螺母6的外周面6a不与凹部52的内周面52a抵接。即，能够以规定的角度间隔(120度间隔)设置3个使螺母6的外周面6a与凹部52的内周面52a接触的部位，在螺栓紧固时能够使周壁部53所承受的应力均等地分散。其结果，能够进一步降低螺母保持构件5的破损可能性。

另外，在本实施方式中，设为主端子3具有门型形状，使螺母保持构件5从长边方向(x方向)向壳体构件2插入的结构，但是不限定于该结构。例如，也可以将主端子3设为从x方向看为l字形状，设为使螺母保持构件5从y方向向壳体构件2插入的结构。另外，不限于主端子3的形状，只要是有可能由于螺母保持构件5的宽度尺寸而存在薄壁部53a的结构，就能够应用本发明。

另外，在本实施方式中，设为缺口部54仅形成于相向的一对脚部31中的一方侧的周壁部53的结构，但是不限定于该结构。缺口部54可以也形成在另一方侧。另外，设为缺口部54形成为1个外周面6a整体露出到外部的结构，但是不限定于该结构。缺口部54的形状能够适当变更，例如，也可以通过在周壁部53的一部分形成缺口来形成缺口部54，使得根据(考虑)应力集中部位而使1个外周面6a的一部分露出到外部。

另外，在本实施方式中，设为螺母6的规定六角形状的一对外周面6a相向的方向与一对脚部31相向的方向一致的结构，但是不限定于该结构。例如，也可以如图5所示的变形例那样，将螺母6绕轴旋转90度，以使螺母6的对角线与一对脚部31相向的方向一致的方式形成凹部52。在该情况下，优选的是，在左右两侧形成缺口部54。

另外，在本实施方式中，设为缺口部54在俯视时具有由内周面的延长面构成腰部的等腰梯形的结构，但是不限定于该结构。缺口部54的形状能够适当变更。另外，也能够存在如图6的(a)、(b)那样的变形例。图6的(a)是使图3的(b)所示的凹部52顺时针旋转规定角度后的例子，图6的(b)是使图3的(b)所示的凹部52逆时针旋转规定角度后的例子。在该情况下，也可以是，规定缺口部54的外表面形状的内周面52a的延长面与同该延长面连接的内周面52a平行，且如图6的(a)和图6的(b)所示，缺口部54在俯视时不为等腰梯形。另外，可以是，在周壁部53的y方向的端部，缺口部54开口的长度比螺母6的一边短。并且，在图3的(b)中，例如也可以是，在x方向上相向的一对延长面平行，缺口部54形成为俯视矩形状。

另外，在本实施方式中，设为俯视时的间隙55的形状具有以内周面52a作为上底、以外周面6a作为下底的等腰梯形的结构，但是不限定于该结构。例如，间隙55的形状也可以是俯视矩形状。

另外，在本实施方式中，设为沿x方向并排配置有3个主端子3的结构，但是不限定于该结构。主端子3的配置数不限于多个，也可以是单个，例如，也可以是1个、2个、或者4个以上。另外，并排方向也不限于x方向，能够适当变更。

另外，说明了本实施方式及变形例，但是也可以将上述实施方式及变形例整体地或者部分地组合来作为其它实施方式。

另外，本实施方式不限定于上述的实施方式及变形例，也可以在不脱离技术思想的主旨的范围内进行各种变更、置换、变形。并且，如果由于技术的进步或者派生的其它技术而能够通过其它的方法来实现技术思想，则也可以使用该方法来实施。因而，权利要求书覆盖能够包含在技术思想的范围内的所有实施方式。

下面整理上述的实施方式中的特征点。

上述实施方式所记载的半导体装置的特征在于，具备：主端子，其借助螺栓来与外部导体连接；螺母，所述螺栓的前端拧入于该螺母；以及螺母保持构件，其保持所述螺母，所述螺母保持构件具有用于收容所述螺母的凹部，在形成所述凹部的周壁部的一部分形成有缺口部。

在上述实施方式所记载的半导体装置中，特征在于，所述主端子与形成于基板的电子电路连接，所述半导体装置还具有壳体构件，所述壳体构件收容所述基板，并使所述主端子的一部分露出到外部，所述壳体构件具有能够插入所述螺母保持构件的插入槽，所述螺母保持构件被插入到所述主端子的一部分与所述凹部中收容的所述螺母相向的位置为止。

在上述实施方式所记载的半导体装置中，特征在于，所述主端子具有：主面部，其与所述基板相向，从所述壳体构件露出到外部；以及一对脚部，所述一对脚部从所述主面部的两端朝向所述基板延伸，在所述主面部形成有供所述螺栓贯通的贯通孔，所述插入槽形成于所述一对脚部之间，所述螺母保持构件插入到使所述凹部中收容的所述螺母的中心与所述贯通孔的中心一致为止，所述缺口部形成于所述周壁部的与所述一对脚部相向的部分。

在上述实施方式所记载的半导体装置中，特征在于，沿所述螺母保持构件的插入方向并排设置有多个所述主端子，与多个所述主端子相对应地设置有多个所述凹部，与各所述凹部相对应地分别形成有所述缺口部。

在上述实施方式所记载的半导体装置中，特征在于，所述螺母由六角螺母构成，所述凹部具有与所述螺母的形状对应的俯视六角形状，所述螺母的规定六角形状的一对相向面相向的方向与所述一对脚部相向的方向一致。

在上述实施方式所记载的半导体装置中，特征在于，所述凹部在螺母的位于以所述缺口部为基准而言隔开规定的角度间隔的位置的外周面与该凹部的同该外周面相向的内周面之间具有间隙。

产业上的可利用性

如以上说明的那样，本发明具有能够防止保持螺母的螺母保持构件的破损这样的效果，特别在半导体装置中有用。