(57)【要約】【課題】半導体素子側の導電部と外部へ出力する外部出力用電極部材とを繋ぐための接合を行う際の治具を不要にできる半導体装置の電極構造を提供する。【解決手段】電極板１０を備え、電極板１０は、電極部１０ａ（第１直線部１１，第２直線部１２，第３直線部１３）と押さえ部１０ｂ（第４直線部１４，第５直線部１５）を有する。電極部１０ａは、外部出力用電極板３０と重ね合わせて接合される第１直線部１１と、半導体素子側の導電部２０と接合される第３直線部１３を備え、押さえ部１０ｂは、第３直線部１３から第１直線部１１の反外部出力用電極板３０側に延びている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子側の導電部と外部へ出力する外部出力用電極部材とを繋ぐ半導体装置の電極構造であって、
電極部と押さえ部を有する金属部材を備え、
前記電極部は、前記外部出力用電極部材と重ね合わせて接合される第１接合部と、前記半導体素子側の導電部と接合される第２接合部を備え、
前記押さえ部は、前記第２接合部から前記第１接合部の反外部出力用電極部材側に延びることを特徴とする半導体装置の電極構造。
【請求項２】
前記押さえ部は、前記第１接合部の実接合部に面で対向配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の電極構造。
【請求項３】
前記押さえ部は、スパッタ飛散防止部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の電極構造。
【請求項４】
前記スパッタ飛散防止部の側面に側面立設部を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の電極構造。
【請求項５】
前記金属部材は、９０度で屈曲して形成してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の電極構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の電極構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第１部材と第２部材とを重ね合わせてレーザ溶接等により金属同士を接合する技術が知られている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０２２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、図６に示すように、半導体素子側の導電部１００と外部へ出力する外部出力用電極板１０１とを繋ぐためには帯状の電極板（金属板）１０２が用いられる。そして、電極板１０２の一方の端部１０３に半導体素子側の導電部１００が接合された状態から電極板１０２の他方の端部１０４の上面に外部出力用電極板１０１を重ねて配置し、外部出力用電極板１０１の上方のレーザ照射装置１０５からレーザビームＬｂを照射して電極板１０２の他方の端部１０４と外部出力用電極板１０１とを溶接する。
【０００５】
このとき、溶接箇所となる電極板１０２の他方の端部１０４と外部出力用電極板１０１との間にはギャップ（隙間）が小さい状態にしなければならない。そのために、例えば、電極板１０２の溶接部の下に治具（台座）１０６を配して治具１０６の上に電極板１０２の他方の端部１０４と外部出力用電極板１０１とを重ねて配置し、上から外部出力用電極板１０１を下方に押さえてギャップを小さくした状態でレーザビームＬｂを照射する。つまり、２枚の電極板１０１，１０２の間にギャップがあった場合には安定した溶接ができないので、２枚の電極板１０１，１０２の間のギャップを小さくすべく溶接部の下に押さえ治具１０６を設け、上側の電極板１０１を上から押さえることでギャップを小さくする。また、電極板１０１，１０２として銅（Ｃｕ）のようなレーザ反射率の高いものを用いるとともにＹＡＧレーザ（ビーム）を照射して溶接する場合においては、図６のような構造ではレーザのパワーがかなり大きいものが必要となる。このパワーの大きなレーザを照射する場合に、電極板１０２の裏抜け（レーザによる電極板１０２の貫通）が発生する懸念があり、電極板１０２と治具１０６が溶接されてしまう。
【０００６】
本発明の目的は、半導体素子側の導電部と外部へ出力する外部出力用電極部材とを繋ぐための接合を行う際の治具を不要にできる半導体装置の電極構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、半導体素子側の導電部と外部へ出力する外部出力用電極部材とを繋ぐ半導体装置の電極構造であって、電極部と押さえ部を有する金属部材を備え、前記電極部は、前記外部出力用電極部材と重ね合わせて接合される第１接合部と、前記半導体素子側の導電部と接合される第２接合部を備え、前記押さえ部は、前記第２接合部から前記第１接合部の反外部出力用電極部材側に延びることを要旨とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、金属部材の押さえ部が、半導体素子側の導電部と接合される電極部の第２接合部から、外部出力用電極部材と重ね合わせて接合される第１接合部の反外部出力用電極部材側に延びており、半導体素子側の導電部と外部へ出力する外部出力用電極部材とを繋ぐための接合を行う際において、ギャップを小さくするために外部出力用電極部材を上から押さえる場合、押さえ部が配置されていることにより押さえ治具を不要にできる。
【０００９】
請求項２に記載のように、請求項１に記載の半導体装置の電極構造において、前記押さえ部は、前記第１接合部の実接合部に面で対向配置されているとよい。
請求項２に記載の発明によれば、ギャップを小さくするために外部出力用電極部材を上から押さえる場合、安定して押さえることができる。
【００１０】
請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の半導体装置の電極構造において、前記押さえ部は、スパッタ飛散防止部を有するとよい。
請求項３に記載の発明によれば、スパッタの飛散を防止することができる。
【００１１】
請求項４に記載のように、請求項３に記載の半導体装置の電極構造において、前記スパッタ飛散防止部の側面に側面立設部を有するとよい。
請求項４に記載の発明によれば、スパッタにおける側面側の飛散を防止することができる。
【００１２】
請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の電極構造において、前記金属部材は、９０度で屈曲して形成してなるとよい。
請求項５に記載の発明によれば、容易にかつ安定した形状とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体素子側の導電部と外部へ出力する外部出力用電極部材とを繋ぐための接合を行う際の治具を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施形態における半導体装置の電極構造の平面図、（ｂ）は半導体装置の電極構造の正面図。
【図２】（ａ）は電極板の平面図、（ｂ）は電極板の正面図、（ｃ）は電極板の右側面図。
【図３】レーザ溶接の際の斜視図
【図４】別例の半導体装置の電極構造の斜視図
【図５】（ａ），（ｂ）は別例の半導体装置の電極構造の正面図。
【図６】課題を説明するための半導体装置の電極構造の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
なお、図において、水平面を、直交するＸ，Ｙ方向で規定するとともに、上下方向をＺ方向で規定している。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の半導体装置の電極構造は、金属部材としての電極板１０を備え、この電極板１０が半導体素子側の導電部（コレクタ電極、エミッタ電極）２０と半田付け等により接合されている。また、外部出力用電極部材としての外部出力用電極板３０と電極板１０の第１直線部１１とが重ね合わされて電極板１０の第１直線部１１の中央部が溶接箇所、即ち、レーザ溶接部Ｍとなって溶接されて導電部２０と外部出力用電極板３０とが繋がれている。
【００１７】
図１（ｂ）に一点鎖線で示す様に、半導体素子としてのパワートランジスタであるＩＧＢＴをモジュール化しており、このモジュールが基板上に搭載され、モジュールの上面にコレクタ・エミッタ電極部が半導体素子側の導電部２０として配置されている。より具体的には、インバータの上アーム・下アームを構成する半導体素子（ＩＧＢＴ）が基板上にモジュール化された状態で夫々搭載されている。導電部２０は上面が水平（Ｘ−Ｙ面）に配置されている。各半導体素子（ＩＧＢＴ）のコレクタ・エミッタ電極部が電極板１０を介して外部出力用電極板３０に接続され、この外部出力用電極板３０が端子台（図示略）に配置される。そして、外部出力用電極板３０に対しケーブル側の端子部がネジ止め等により締結される。
【００１８】
図１に示すように、外部出力用電極板３０は、帯状の金属板（銅板等）よりなる。外部出力用電極板３０は、水平（Ｘ−Ｙ面）に配置され、Ｘ方向に延びている。
図２に示すように、電極板１０は、帯状の金属板（銅板等）を長手方向において複数個所にわたり９０度屈曲して形成することにより構成されている。電極板１０は、第１直線部１１、第２直線部１２、第３直線部１３、第４直線部１４、第５直線部１５を有する。
【００１９】
第１直線部１１は水平方向においてＸ方向に延びている。第１直線部１１は外部出力用電極板３０の下面に沿って延びている。第１直線部１１の先端は９０度屈曲されており、第２直線部１２が下方（Ｚ方向）に延びている。第２直線部１２の先端は９０度屈曲されて第３直線部１３が水平方向におけるＸ方向に第１直線部１１に平行に延びている。
【００２０】
第３直線部１３の先端は９０度屈曲されており、第４直線部１４が上方（Ｚ方向）に第２直線部１２に平行に延びている。第４直線部１４の先端は９０度屈曲されて第５直線部１５が水平方向におけるＸ方向に第１直線部１１に平行に延びている。第５直線部１５は上面が第１直線部１１の下面に接近または接触するように配置されている。つまり、第５直線部１５と第１直線部１１との間に隙間があっても無くてもよく、要は、レーザ溶接時に第５直線部１５で第１直線部１１を受けることによって第１直線部１１を支持することができればよい。
【００２１】
本実施形態では、第１直線部１１、第２直線部１２、第３直線部１３により電極部１０ａが構成されるとともに、第４直線部１４、第５直線部１５により押さえ部１０ｂが構成されている。電極部１０ａは、外部出力用電極板３０と重ね合わせて接合される第１接合部としての第１直線部１１と、半導体素子側の導電部２０と接合される第２接合部としての第３直線部１３を備える。一方、押さえ部１０ｂは、第３直線部１３から第１直線部１１の反外部出力用電極部材側としての第１直線部１１の下面側に延びている。また、押さえ部１０ｂ（第５直線部１５）は、第１直線部１１の実接合部（実際のレーザ溶接部Ｍ）に面で対向配置されている。
【００２２】
さらに、押さえ部１０ｂは、スパッタ飛散防止部としての第６直線部１７を有する。詳しくは、第５直線部１５の先端から下方に折り返し部１６を介して第６直線部１７が水平方向に延びている。第６直線部１７は第１直線部１１の下方での水平方向におけるＸ方向に第５直線部１５に平行に延びている。さらに、第６直線部１７におけるＹ方向での両方の側面に側面立設部（耳部）１８ａ，１８ｂが９０度屈曲され、上方に延びている。
【００２３】
次に、作用について説明する。
図３に示すように、レーザ溶接するに先立ち、電極板１０の第３直線部１３が半導体素子側の導電部２０と半田付け等により接合される。この電極部１０ａの第３直線部１３から、押さえ部１０ｂ（第４直線部１４，第５直線部１５）が第１直線部１１の下面側に延びている。電極板１０の第１直線部１１の上に外部出力用電極板３０を重ねるように配置する。
【００２４】
そして、上から押さえ部材４５，４６，４７，４８により、外部出力用電極板３０の上面での溶接箇所の周囲の４箇所において外部出力用電極板３０を下方に押圧して外部出力用電極板３０を電極板１０の第１直線部１１の上面に密着させてギャップを小さくする。
【００２５】
この状態において外部出力用電極板３０の上方のレーザ照射装置４０からレーザビームＬｂを照射して電極板１０の第１直線部１１と外部出力用電極板３０とを溶接する。これによって、押さえ部１０ｂ（第４直線部１４，第５直線部１５）により押さえ治具を不要にすることができる。
【００２６】
このように、導電部２０と外部出力用電極板３０との間に配される電極板１０は、上下方向において電極部１０ａと、押さえ部１０ｂと、第６直線部１７（スパッタ飛散防止部）とが重ねられて配置された構造となっている。電極部１０ａは、外部出力用電極板３０と溶接をする部位であり、押さえ部１０ｂは、電極部１０ａの第１直線部１１の下に位置し、図６に示した押さえ治具１０６の代わりとなる部位である。この部位があることにより、外部出力用電極板３０を上方向より押さえることで二枚の電極板１０，３０の間のギャップを小さくできる。このようにして、押さえ治具を用いずに、溶接を安定させることができる。
【００２７】
さらに、外部出力用電極板３０と電極板１０の第１直線部１１との間の溶接の際に第１直線部１１を貫通するように溶接されて電極の裏抜けが発生した場合、第５直線部１５が溶接されるにすぎない。つまり、押さえ治具を用いないため裏抜けしたとしても受け部としての第５直線部１５が溶接されるに過ぎず、電極の裏抜けによる不都合が発生しない。
【００２８】
また、第６直線部１７（スパッタ飛散防止部）は、押さえ部１０ｂの第５直線部１５の下に位置している。よって、第５直線部１５を貫通するように溶接されたとしても電極の貫通穴より下に落ちるスパッタ等は第６直線部１７に落ちるので、下には飛散しない。これに加えて、第６直線部１７の側面に設けた側面立設部１８ａ，１８ｂによりスパッタの側面側（Ｙ方向）への飛散が防止される。
【００２９】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）半導体素子側の導電部２０と外部へ出力する外部出力用電極板３０とを繋ぐ半導体装置の電極構造として、電極板１０を備え、電極板１０は、電極部１０ａ（第１直線部１１，第２直線部１２，第３直線部１３）と押さえ部１０ｂ（第４直線部１４，第５直線部１５）を有する。電極部１０ａは、外部出力用電極板３０と接合される第１直線部１１と、半導体素子側の導電部２０と接合される第３直線部１３を備え、押さえ部１０ｂは、第３直線部１３から第１直線部１１の下面側に延びている。つまり、電極板１０の押さえ部１０ｂが、半導体素子側の導電部２０と接合される電極部１０ａの第３直線部１３から、外部出力用電極板３０と重ね合わせて接合される第１直線部１１の反外部出力用電極部材側に延びている。これにより、半導体素子側の導電部２０と外部へ出力する外部出力用電極板３０とを繋ぐための接合を行う際において、ギャップを小さくするために外部出力用電極板３０を上から押さえる場合、押さえ部１０ｂが配置されていることにより押さえ治具を不要にできる。即ち、押さえ治具を用いずに電極板１０，３０間のギャップを小さくし、溶接を安定させることができる。また、押さえ治具を用いないことで、従来では電極の裏抜けにより治具も溶接されてしまっていたが、本実施形態では電極の裏抜けによる懸念を少なくすることができる。
【００３０】
（２）電極板１０の押さえ部１０ｂ（第５直線部１５）は、第１直線部１１における溶接する部位、即ち、第１直線部１１の実接合部（実際のレーザ溶接部Ｍ）に面で対向配置されている。よって、ギャップを小さくするために外部出力用電極板３０を上から押さえる場合、安定して押さえることができる。
【００３１】
（３）電極板１０の押さえ部１０ｂは、スパッタ飛散防止部としての第６直線部１７を有する。よって、従来では電極の裏抜けによりスパッタが下方に飛散してしまっていたが、本実施形態では第１直線部１１の下方に位置する第６直線部１７によりレーザ溶接の際に発生するスパッタの飛散を防止することができる。
【００３２】
（４）電極板１０は、スパッタ飛散防止部としての第６直線部１７の側面に側面立設部１８ａ，１８ｂを有する。よって、レーザ溶接の際に発生するスパッタにおける横方向（側面側）の飛散を防止することができる。
【００３３】
（５）電極板１０は、９０度で屈曲して形成してなる。よって、容易にかつ安定した形状とすることができる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
【００３４】
・図１におけるスパッタの飛散を防止するための側面立設部１８ａ，１８ｂがない形状、即ち、図４に示すように、第６直線部１７におけるＹ方向での側面に側面立設部１８ａ，１８ｂが無い形態で実施してもよい。
【００３５】
・図１（ｂ）に示した電極板１０に代わり図５（ａ）に示す電極板５０を用いてもよい。図５（ａ）において、金属部材としての電極板５０は、帯状の金属板（銅板等）を長手方向において複数個所にわたり９０度屈曲して形成することにより構成されている。電極板５０は、第１直線部５１、第２直線部５２、第３直線部５３、第４直線部５４、第５直線部５５、第６直線部５６、第７直線部５７を有する。
【００３６】
第１直線部５１はＸ方向に延びている。第１直線部５１は外部出力用電極板３０の下面に沿って延びている。第１直線部５１の先端は９０度屈曲されており、第２直線部５２が下方（Ｚ方向）に延びている。第２直線部５２の先端は９０度屈曲されて第３直線部５３が水平方向におけるＸ方向に第１直線部５１に平行に延びている。第３直線部５３の先端は９０度屈曲されており、第４直線部５４が上方（Ｚ方向）に第２直線部５２に平行に延びている。第４直線部５４の先端は９０度屈曲されて第５直線部５５が水平方向におけるＸ方向に第１直線部５１に平行に延びている。第５直線部５５の先端は９０度屈曲されており、第６直線部５６が上方（Ｚ方向）に第２直線部５２に平行に延びている。第６直線部５６の先端は９０度屈曲されて第７直線部５７が水平方向におけるＸ方向に第１直線部５１に平行に延びている。第７直線部５７は上面が第１直線部５１の下面に接近または接触するように配置されている。
【００３７】
そして、第１直線部５１、第２直線部５２、第３直線部５３により電極部５０ａが構成されるとともに、第４直線部５４、第５直線部５５、第６直線部５６、第７直線部５７により押さえ部５０ｂが構成されている。電極部５０ａは、外部出力用電極板３０と接合される第１接合部としての第１直線部５１と、半導体素子側の導電部２０と接合される第２接合部としての第３直線部５３を備える。一方、押さえ部５０ｂは、第３直線部５３から第１直線部５１の反外部出力用電極部材側としての第１直線部５１の下面側に延びている。また、押さえ部５０ｂ（第７直線部５７）は、第１直線部５１の実接合部（実際のレーザ溶接部Ｍ）に面で対向配置されている。
【００３８】
・図１（ｂ）に示した電極板１０に代わり図５（ｂ）に示す電極板６０を用いてもよい。図５（ｂ）において、金属部材としての電極板６０は、帯状の金属板（銅板等）を長手方向において複数個所にわたり９０度屈曲して形成することにより構成されている。電極板６０は、第１直線部６１、第２直線部６２、第３直線部６３、第４直線部６４を有する。
【００３９】
第１直線部６１はＸ方向に延びている。第１直線部６１は外部出力用電極板３０の下面に沿って延びている。第１直線部６１の先端は９０度屈曲されており、第２直線部６２が下方（Ｚ方向）に延びている。第２直線部６２の先端は９０度屈曲されて第３直線部６３が水平方向におけるＸ方向に第１直線部６１に平行に延びている。第３直線部６３の先端は９０度屈曲されており、第４直線部６４が上方（Ｚ方向）に第２直線部６２に平行に延びている。第４直線部６４の先端は第１直線部６１の下面と接近または接触している。
【００４０】
そして、第１直線部６１、第２直線部６２、第３直線部６３により電極部６０ａが構成されるとともに、第４直線部６４により押さえ部６０ｂが構成されている。電極部６０ａは、外部出力用電極板３０と接合される第１接合部としての第１直線部６１と、半導体素子側の導電部２０と接合される第２接合部としての第３直線部６３を備える。一方、押さえ部６０ｂは、第３直線部６３から第１直線部６１の反外部出力用電極部材側としての第１直線部６１の下面側に延びている。この場合も外部出力用電極板３０を上から押さえてギャップを小さくする際に第４直線部６４の端面で支えることができるため押さえ治具を不要にできる。
【００４１】
・半導体素子（ＩＢＧＴ）の上に導電部２０が形成されていたが、これに代わり、基板上面に半導体素子（ＩＢＧＴ）から延びる配線パターンが導電部であってもよい。つまり、ＩＧＢＴの上に導電部が形成されていたが、これに代わり、基板上に導電部としての配線パターンが形成されている場合に具体化してもよい。
【００４２】
・レーザ溶接する場合に適用したが、これに代わり、超音波接合する場合等に適用してもよい。この場合も、図６で示した治具１０６を不要にできる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…電極板、１０ａ…電極部、１０ｂ…押さえ部、１１…第１直線部、１２…第２直線部、１３…第３直線部、１４…第４直線部、１５…第５直線部、１７…第６直線部、１８ａ，１８ｂ…側面立設部、２０…半導体素子側の導電部、３０…外部出力用電極板、５０…電極板、５０ａ…電極部、５０ｂ…押さえ部、５１…第１直線部、５２…第２直線部、５３…第３直線部、５４…第４直線部、５５…第５直線部、５６…第６直線部、５７…第７直線部、６０…電極板、６０ａ…電極部、６０ｂ…押さえ部、６１…第１直線部、６２…第２直線部、６３…第３直線部、６４…第４直線部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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