半导体装置的制作方法

1.本发明涉及具有安装于被安装体的半导体模块的半导体装置。


背景技术：

2.针对具有安装于被安装体的半导体模块的半导体装置而提出了各种技术。例如在专利文献1中提出了通过经由具有中空的大致圆锥台形状的碟形弹簧将半导体模块与被安装体螺合，从而将半导体模块安装于被安装体的技术。根据这样的技术，能够通过碟形弹簧而使由于螺合产生的应力分散，因此能够将半导体模块稳定地安装于被安装体。
3.专利文献1：日本特开2011-35265号公报


技术实现要素：

4.但是，在上述这样的技术中，螺钉的头部及碟形弹簧以它们的厚度的量从半导体模块的表面凸出。由于这样的螺钉的头部及碟形弹簧等的在半导体模块的表面处的凸出部分，例如有时无法将控制基板等适当地安装于半导体模块的表面。
5.因此，本发明就是鉴于上述这样的问题而提出的，其目的在于提供能够抑制半导体模块的表面处的凸出部分的高度的技术。
6.本发明涉及的半导体装置具有：半导体模块，其具有第1槽部；碟形弹簧，其从自身的孔至所述孔的周边部为止凹陷，从而在外表面具有凹部，在内表面具有凸部；以及螺钉，其穿过所述碟形弹簧的所述孔和所述半导体模块的所述第1槽部而将所述半导体模块与被安装体螺合，所述螺钉的头部被收容于所述碟形弹簧的所述凹部，所述碟形弹簧的所述凸部的至少一部分被收容于所述半导体模块的所述第1槽部。
7.发明的效果
8.根据本发明，螺钉的头部被收容于碟形弹簧的凹部，碟形弹簧的凸部的至少一部分被收容于半导体模块的第1槽部，因此能够抑制半导体模块的表面处的凸出部分的高度。
9.本发明的目的、特征、方案以及优点通过以下的详细说明和附图变得更清楚。
附图说明
10.图1是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的剖视图。
11.图2是表示实施方式1的变形例1涉及的半导体装置的结构的剖视图。
12.图3是表示实施方式1的变形例2涉及的半导体装置的结构的剖视图。
13.图4是表示实施方式1的变形例3涉及的半导体装置的结构的剖视图。
14.图5是表示实施方式1的变形例4涉及的半导体装置的结构的剖视图。
15.图6是表示实施方式1的变形例4涉及的半导体装置的结构的剖视图。
16.图7是表示实施方式1的变形例4涉及的半导体装置的结构的剖视图。
17.图8是表示实施方式1的变形例5涉及的半导体装置的结构的剖视图。
18.图9是表示实施方式2涉及的半导体装置的结构的剖视图。
19.图10是表示实施方式2的变形例涉及的半导体装置的结构的剖视图。
20.图11是表示实施方式2的变形例涉及的半导体装置的结构的剖视图。
21.图12是表示实施方式3涉及的半导体装置的结构的剖视图。
22.图13是表示实施方式4涉及的半导体装置的结构的剖视图。
23.图14是表示实施方式1的变形例1涉及的半导体装置的结构的剖视图。
24.图15是表示实施方式1的变形例2涉及的半导体装置的结构的剖视图。
25.图16是表示实施方式1的变形例3涉及的半导体装置的结构的剖视图。
26.图17是表示实施方式1的变形例4涉及的半导体装置的结构的剖视图。
具体实施方式
27.＜实施方式1＞
28.图1是表示本发明的实施方式1涉及的半导体装置的结构的剖视图。图1的半导体装置具有半导体模块1、碟形弹簧2和螺钉3，半导体模块1通过螺钉3而安装于被安装体即冷却部11。此外，冷却部11例如是冷却鳍片等。
29.半导体模块1在与冷却部11接触的面的相反侧的面具有第1槽部1a。半导体模块1具有未图示的mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor)、igbt(insulated gate bipolar transistor)、sbd(schottky barrier diode)、pnd(pn junction diode)等半导体元件和将该半导体元件覆盖的树脂部件。此外，半导体模块1的形状与半导体模块1的树脂部件的形状大致相同，半导体模块1具有第1槽部1a相当于该树脂部件具有第1槽部1a。
30.另外，本实施方式1涉及的半导体模块1具有向侧方凸出的电极端子1b和在与冷却部11接触的面设置的导热体1c。
31.碟形弹簧2与通常的碟形弹簧同样地具有中空的大致圆锥台形状，在中央部分设置有孔2a。碟形弹簧2的孔2a至孔2a的周边部向与碟形弹簧2的外周部2d相对于碟形弹簧2的中央部分偏移的方向(图1的下方向)相同的方向凹陷。通过该凹陷，碟形弹簧2在外表面(图1的上表面)具有凹部2b，在内表面(图1的下表面)具有凸部2c。
32.螺钉3穿过碟形弹簧2的孔2a和半导体模块1的第1槽部1a而将半导体模块1与冷却部11螺合。碟形弹簧2的外周部2d能够相对于碟形弹簧2的中央部分而在大致圆锥台形状的高度方向上弹性地移动。这样的碟形弹簧2能够将通过螺钉3的螺合而产生的从螺钉3向半导体模块1的应力分散，对半导体模块1的较广的范围进行按压。因此，能够将半导体模块1稳定地安装于冷却部11。
33.这里，就本实施方式1涉及的半导体装置而言，螺钉3的头部3a被收容于碟形弹簧2的凹部2b，碟形弹簧2的凸部2c的至少一部分被收容于半导体模块1的第1槽部1a。根据这样的结构，能够抑制半导体模块1的表面处的螺钉3的头部3a及碟形弹簧2等的凸出部分的高度。另外，通过使碟形弹簧2凹陷，从而能够抑制碟形弹簧2的反转。
34.＜实施方式1的变形例1＞
35.在实施方式1中，如图2所示，半导体模块1的第1槽部1a的深度也可以大于或等于碟形弹簧2的凸部2c的高度。根据这样的结构，能够实质上将碟形弹簧2的凸部2c全部收容于第1槽部1a，因此，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度。
36.＜实施方式1的变形例2＞
37.在实施方式1中，如图3所示，半导体模块1也可以还具有将碟形弹簧2的外周部2d收容的第2槽部1d。根据这样的结构，能够实质上使碟形弹簧2整体靠近半导体模块1，因此，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度。另外，碟形弹簧2处的应力减小，因此，能够抑制碟形弹簧2的反转。
38.＜实施方式1的变形例3＞
39.在实施方式1的变形例2中，如图4所示，只要碟形弹簧2的外周部2d能够对半导体模块1进行按压，则第1槽部1a的深度与第2槽部1d的深度也可以不同。根据这样的结构，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度，并且通过碟形弹簧2对半导体模块1的较广的范围进行按压。
40.＜实施方式1的变形例4＞
41.在实施方式1中，如图5及图6所示，碟形弹簧2的孔2a的截面形状也可以与螺钉3的头部3a的至少一部分的截面形状相对应。在图5中，碟形弹簧2的孔2a的截面形状与螺钉3的头部3a的一部分的截面形状相对应，在图6中，碟形弹簧2的孔2a的截面形状与螺钉3的头部3a整体的截面形状相对应。
42.另外，在实施方式1中，也可以取代图5及图6的结构，如图7所示，碟形弹簧2的孔2a的截面形状与螺钉3的头部3a整体及螺钉3的头部3a的根部3b的截面形状相对应。根据以上这样的结构，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度，并且，抑制碟形弹簧2相对于螺钉3的晃动。
43.＜实施方式1的变形例5＞
44.在实施方式1中，如图8所示，半导体模块1的第1槽部1a的截面形状与碟形弹簧2的凸部2c的至少一部分的截面形状相对应。并且，半导体模块1的第1槽部1a的截面形状也可以包含锥形形状。根据这样的结构，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度，对半导体模块1的较广的范围进行按压。
45.＜实施方式2＞
46.图9是表示本发明的实施方式2涉及的半导体装置的结构的剖视图。以下，对本实施方式2涉及的结构要素中的与上述的结构要素相同或类似的结构要素标注相同或类似的参照标号，主要对不同的结构要素进行说明。
47.在本实施方式2中，碟形弹簧2是通常的碟形弹簧，不具有图1的凹部2b及凸部2c。螺钉3穿过碟形弹簧2的孔2a而将半导体模块1与冷却部11螺合。如图3的第2槽部1d这样，半导体模块1具有将碟形弹簧2的外周部2d收容的槽部1e。
48.根据这样的结构，能够实质上使碟形弹簧2整体靠近半导体模块1，因此，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度。另外，碟形弹簧2处的应力减小，因此，能够抑制碟形弹簧2的反转。
49.＜实施方式2的变形例＞
50.在实施方式2中，如图10所示，也可以在槽部1e的周边部设置有将碟形弹簧的外周部2d向槽部1e引导的锥形形状。根据这样的结构，能够实质上使碟形弹簧2整体靠近半导体模块1，因此，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度。
51.此外，也可以将实施方式1的变形例应用于实施方式2等，也可以将实施方式2的变
形例应用于实施方式1等。例如，在实施方式1的变形例2(图3)中，也可以如实施方式2的变形例(图10)所示，在第2槽部1d的周边部设置有将碟形弹簧的外周部2d向第2槽部1d引导的锥形形状。另外，例如在本实施方式2中，也可以如图11所示，碟形弹簧2的孔2a的截面形状与螺钉3的头部3a的至少一部分的截面形状相对应。如上所述，也可以将各实施方式的变形例适当地应用于其它实施方式，在实施方式3及之后也同样如此。
52.＜实施方式3＞
53.图12是表示本发明的实施方式3涉及的半导体装置的结构的剖视图。以下，对本实施方式3涉及的结构要素中的与上述的结构要素相同或类似的结构要素标注相同或类似的参照标号，主要对不同的结构要素进行说明。
54.在本实施方式3中，螺钉3具有以将碟形弹簧2的孔2a填埋的方式与碟形弹簧2一体化的螺钉部3c，该螺钉3将半导体模块1与冷却部11螺合。根据这样的结构，由于不需要螺钉3的头部3a，因此，能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度。
55.＜实施方式4＞
56.图13是表示本发明的实施方式4涉及的半导体装置的结构的剖视图。以下，对本实施方式4涉及的结构要素中的与上述的结构要素相同或类似的结构要素标注相同或类似的参照标号，主要对不同的结构要素进行说明。
57.图13的半导体装置具有半导体模块1、碟形弹簧2、盖4、螺钉5和绝缘性的端子座7，半导体模块1通过螺钉5而安装于被安装体即冷却部11。此外，冷却部11与接地电位连接。
58.在本实施方式4中，半导体模块1具有向侧方凸出的电极端子1b和与电极端子1b同样地向侧方凸出的未图示的接地端子。电极端子1b例如是接地端子以外的通电用的主端子。此外，在图13中，半导体模块1具有与图1的螺钉3所穿过的孔相同的孔，但也可以不具有该孔。
59.在本实施方式4中，碟形弹簧2是通常的碟形弹簧，不具有图1的凹部2b及凸部2c，配置于半导体模块1的上表面之上。
60.盖4具有第1部分4a和第2部分4b。第1部分4a与半导体模块1的电极端子1b相对。第2部分4b与半导体模块1的上表面相对，第2部分4b从第1部分4a向上侧凸出而将碟形弹簧2收容。并且，第2部分4b将碟形弹簧2朝向半导体模块1进行按压。
61.此外，在本实施方式4中，第1部分4a例如是由环氧类树脂构成的绝缘性的成型品，第2部分4b例如是金属部件。根据这样的结构，即使在第2部分4b与半导体模块1的接地端子电连接的情况下，也能够通过绝缘性的第1部分4a而将电极端子1b与上述接地端子绝缘。
62.螺钉5将盖4的第1部分4a、半导体模块1的电极端子1b、冷却部11螺合。根据这样的结构，在半导体模块1之上螺钉的头部不与碟形弹簧重叠。因此，只要使盖4的第2部分4b的厚度比螺钉的头部的高度小，就能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度。另外，螺钉5经由绝缘性的端子座7而与具有接地电位的冷却部11螺合。根据这样的结构，能够通过绝缘性的端子座7将电极端子1b与冷却部11绝缘。
63.＜实施方式4的变形例1＞
64.在实施方式4中，如图14所示，盖4的第1部分4a及第2部分4b例如也可以是由环氧类树脂构成的一个绝缘性的成型品。根据这样的结构，能够简化盖4的构造。
65.＜实施方式4的变形例2＞
66.就图15的本变形例2涉及的半导体装置而言，取代实施方式4的变形例1涉及的半导体装置的右侧的电极端子1b而图示有接地端子1f。如图15所示，半导体装置也可以还具有设置于盖4的内表面、与半导体模块1的接地端子1f接触的金属板6。金属板6的材料例如是铜(cu)、铝(al)等。根据这样的结构，能够得到屏蔽效果。此外，在图15的例子中，由于接地端子1f和冷却部11都具有接地电位，因此与金属板6及接地端子1f螺合的螺钉5也可以不经由绝缘性的端子座7而是直接与冷却部11螺合。
67.＜实施方式4的变形例3＞
68.在实施方式4的变形例2中，也可以如图16所示，盖4与碟形弹簧2被一体化。根据这样的结构，半导体装置中的按压机构的组装性变得容易。
69.＜实施方式4的变形例4＞
70.在实施方式4的变形例2中，如图17所示，半导体模块1也可以具有将碟形弹簧2的外周部2d收容的槽部1e。根据这样的结构，能够与实施方式2同样地，抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度以及抑制碟形弹簧2的反转。
71.此外，尽管未图示，但在图17的结构中，也可以与实施方式2的变形例同样地，在槽部1e的周边部设置有将碟形弹簧的外周部2d向槽部1e引导的锥形形状。根据这样的结构，能够实质上使碟形弹簧2整体靠近半导体模块1，因此能够抑制半导体模块1的表面处的凸出部分的高度。
72.此外，本发明能够在本发明的范围内对各实施方式及各变形例自由地进行组合，或对各实施方式及各变形例适当地进行变形、省略。
73.对于本发明进行了详细说明，但上述说明在所有方面均为例示，本发明不限定于此。可以理解为在不脱离该发明的范围的情况下能够想到未例示出的无数的变形例。
74.标号的说明
75.1半导体模块，1a第1槽部，1b电极端子，1d第2槽部，1e槽部，1f接地端子，2碟形弹簧，2a孔，2b凹部，2c凸部，2d外周部，3、5螺钉，3a头部，3b根部，3c螺钉部，4盖，4a第1部分，4b第2部分，6金属板。