(57)【要約】  コンタクト部品に対する引っ張り荷重が増大された接続端子を備える。  半導体装置の製造方法は、円筒状の貫通孔（１７ｂ）を備えるコンタクト部品（１７）と柱状を成し長手方向に対する断面が多角形であり断面の対角長さが貫通孔（１７ｂ）の内径より長い接続端子（１９）とを準備する。そして、接続端子（１９）の角部に、貫通孔（１７ｂ）の内面に対応する曲率を有する面取り部（１９ａ２）をそれぞれ形成して、コンタクト部品（１７）の貫通孔（１７ｂ）に接続端子（１９）を圧入する。これにより、コンタクト部品（１７）に圧入された接続端子（１９）はコンタクト部品（１７）の貫通孔（１７ｂ）の内周面に対する接触面積が増加する。これにより、コンタクト部品（１７）に対する接続端子（１９）の引っ張り荷重が増加する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の貫通孔を備えるコンタクト部品と柱状を成し長手方向に対する断面が多角形であり前記断面の対角長さが前記貫通孔の内径より長い接続端子とを準備する準備工程と、
前記接続端子の角部に、前記貫通孔の内面に対応する曲率を有する面取り部をそれぞれ形成する面取り工程と、
前記コンタクト部品の前記貫通孔に前記接続端子を圧入する圧入工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記面取り部の曲率は、前記貫通孔の内面の曲率の０．５０倍以上、２．０倍以下である、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記面取り工程にて、前記接続端子の角部をそれぞれ押圧して、前記面取り部をそれぞれ形成する、
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記接続端子は角柱状である、
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記面取り工程後の前記接続端子の前記対角長さは、前記貫通孔の前記内径の１．０２倍以上、１．１０倍以下である、
請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記面取り工程にて、前記接続端子の前記面取り部の周囲方向の面取り幅の合計が前記貫通孔の内周に対して０．２０以上、０．２８以下となるように前記面取り部を形成する、
請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
円筒状の貫通孔を備えるコンタクト部品と、
柱状を成し長手方向に対する断面が多角形であり前記断面の角部に前記貫通孔の内面に対応する曲率を有する面取り部を有し、前記面取り部が前記貫通孔の内面と接触して前記貫通孔に圧入された接続端子と、
を有する半導体装置。
【請求項８】
前記接続端子は角柱状である、
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記面取り部の曲率は、前記貫通孔の内面の曲率の０．５０倍以上、２．０倍以下である、
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記接続端子の前記面取り部の周囲方向の面取り幅の合計は前記貫通孔の内周に対して０．２０以上、０．２８以下である、
請求項８または９に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等の半導体素子を含んでいる。このような半導体装置は、例えば、電力変換装置として利用されている。【０００３】
半導体装置は、絶縁板と絶縁板のおもて面に形成された複数の回路パターンとを有する基板を備えている。また、回路パターン上に半導体素子及び接続端子が配置されており、接続端子から印加された信号が回路パターンを経由して半導体素子に入力される。この接続端子を回路パターンに取り付ける際には、筒状のコンタクト部品が用いられる。接続端子は、その直径がコンタクト部品の直径よりも長くなるように構成されている。このような接続端子が回路パターン上にはんだを介して接合されたコンタクト部品に圧入されて、コンタクト部品を経由して回路パターンに電気的に接続される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０１９４８８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記半導体装置では、コンタクト部品に対して、例えば、角柱状の接続端子を圧入すると、接続端子の角部がコンタクト部品の内周面に接触した状態で接続端子がコンタクト部品内に維持される。すなわち、接続端子はコンタクト部品内に対して接触部分が角部のみに限られるために、コンタクト部品から抜けやすい。そこで、接続端子の直径を大きくしてコンタクト部品に対する圧入寸法を増大させることが考えられる。しかし、この場合には、接続端子が圧入されるコンタクト部品が破損してしまう可能性が高くなり、また、接続端子のサイズアップによりコストが増大してしまう。【０００６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、コンタクト部品に対する引っ張り荷重が増大された接続端子を備える半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、円筒状の貫通孔を備えるコンタクト部品と柱状を成し長手方向に対する断面が多角形であり前記断面の対角長さが前記貫通孔の内径より長い接続端子とを準備する準備工程と、前記接続端子の角部に、前記貫通孔の内面に対応する曲率を有する面取り部をそれぞれ形成する面取り工程と、前記コンタクト部品の前記貫通孔に前記接続端子を圧入する圧入工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。【０００８】
また、このような製造方法により製造される半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
開示の技術によれば、コンタクト部品に対する接続端子の引っ張り荷重が増大されて半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。【００１０】
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。
【図２】実施の形態の半導体装置の製造方法のフローチャートの一例である。
【図３】実施の形態の半導体装置に含まれるセラミック回路基板を示す図である。
【図４】実施の形態の半導体装置に含まれるコンタクト部品を示す図である。
【図５】実施の形態の半導体装置に含まれる接続端子を示す図である。
【図６】実施の形態の半導体装置の製造方法の面取り工程を示す図である。
【図７】実施の形態の半導体装置に含まれる面取り部が形成された接続端子を示す図である。
【図８】実施の形態の半導体装置の製造方法の圧入工程を示す図である。
【図９】コンタクト部品に圧入された接続端子を説明するための図である。
【図１０】コンタクト部品に圧入された接続端子を説明するための要部拡大図である。
【図１１】接続端子の対角長さに対する面取り幅及び接触率を示すグラフである。
【図１２】接続端子のコンタクト部品の接触率に対する接続端子の平均引っ張り荷重を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。実施の形態の半導体装置について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。半導体装置１０は、図１に示されるように、セラミック回路基板１４と、セラミック回路基板１４のおもて面に設けられた半導体素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及びコンタクト部品１７とを有している。また、コンタクト部品１７には接続端子１９がそれぞれ取り付けられている。なお、半導体素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃを特に区別しない場合には、半導体素子１５と表す。また、セラミック回路基板１４上には複数の半導体素子１５が設けられている。図１では、そのうちの半導体素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃを図示している。また、必要に応じて、半導体素子１５に代えて電子部品を設置してもよい。なお、電子部品は、例えば、抵抗、サーミスタ、コンデンサ、サージアブソーバ等である。
【００１３】
また、セラミック回路基板１４は、絶縁板１１と絶縁板１１の裏面に形成された金属板１２と絶縁板１１のおもて面に形成された回路パターン１３ｂ，１３ｅ，１３ｈとを有している。半導体素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃが回路パターン１３ｅ，１３ｈ上にはんだ１６ａ，１６ａ，１６ｃを介して接合されている。また、コンタクト部品１７が回路パターン１３ｂ，１３ｈ上にはんだ１６ｄ，１６ｅを介して接合されている。このようなセラミック回路基板１４の回路パターン１３ｂ及び半導体素子１５ａのおもて面の電極並びに半導体素子１５ａ，１５ｂのおもて面の電極間がボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃで電気的に接続されている。なお、回路パターン１３ｂ，１３ｅ，１３ｈ、はんだ１６ａ，１６ａ，１６ｃ、ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、特に区別しない場合には、回路パターン１３、はんだ１６、ボンディングワイヤ１８と表す。
【００１４】
また、セラミック回路基板１４の裏面には、放熱板２０が設けられている。放熱板２０は、セラミック回路基板１４の裏面に、図示しないはんだ等の接合層を介して接合されていてもよい。放熱板２０とケース２１とにより、セラミック回路基板１４、半導体素子１５、接続端子１９の根本部等は収納されている。但し、接続端子１９の先端部はケース２１から延出されている。また、セラミック回路基板１４の裏面に、放熱板２０が設けられていなくてもよい。この場合、セラミック回路基板１４のおもて面の縁部とケース２１とにより、半導体素子１５、接続端子１９の根本部等は収納されている。但し、この場合も接続端子１９の先端部はケース２１から延出されている。なお、おもて面とは、半導体装置１０において、接続端子１９の先端部がケース２１から延出している側の面を表す。また、裏面とは、おもて面の反対面で、半導体装置１０において、放熱板２０が設けられている側の面を表す。なお、半導体装置１０の各構成の詳細については、以下の半導体装置１０の製造方法のフローチャートと共に説明する。
【００１５】
次に、このような半導体装置１０の製造方法の一例について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態の半導体装置の製造方法のフローチャートの一例である。なお、図２に示す工程は、人為的、機械的またはそれらの両方を用いて実行することができる。
【００１６】
［ステップＳ１０］  セラミック回路基板１４、半導体素子１５、コンタクト部品１７、接続端子１９等の半導体装置１０の構成を準備する。ここで、セラミック回路基板１４とコンタクト部品１７と接続端子１９とを図３〜図５を用いて説明する。
【００１７】
図３は、実施の形態の半導体装置に含まれるセラミック回路基板を示す図である。なお、図３（Ａ）は、セラミック回路基板１４の平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面図をそれぞれ表している。図４は、実施の形態の半導体装置に含まれるコンタクト部品を示す図である。なお、図４（Ａ）は、コンタクト部品１７の平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）における一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面図をそれぞれ表している。また、図５は、実施の形態の半導体装置に含まれる接続端子を示す図である。なお、図５（Ａ）は、接続端子１９の正面図、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）における一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面図をそれぞれ表している。
【００１８】
セラミック回路基板１４は、図３に示されるように、絶縁板１１と絶縁板１１の裏面に形成された金属板１２と絶縁板１１のおもて面に形成された回路パターン１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈとを有している。絶縁板１１は、熱伝導性に優れた、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素等の高熱伝導性のセラミックスにより構成されている。金属板１２は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等の金属により構成されている。回路パターン１３は、導電性に優れた銅あるいは銅合金等の金属により構成されている。なお、回路パターン１３の数及び形状は一例であり、別の枚数及び形状であってもよい。また、回路パターン１３に破線で描かれた円はコンタクト部品１７の配置位置を示している。回路パターン１３に破線で描かれた矩形は半導体素子１５の配置位置を示している。このようなコンタクト部品１７及び半導体素子１５の配置位置は一例であって、この場合に限らない。このような構成を有するセラミック回路基板１４として、例えば、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＡＭＢ（Active Metal Brazed）基板を用いることができる。セラミック回路基板１４は、半導体素子１５で発生した熱を回路パターン１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ、絶縁板１１及び金属板１２を介して、放熱板２０側に伝導させることができる。
【００１９】
コンタクト部品１７は、図４に示されるように、内部に円筒状の貫通孔１７ｂが形成された胴体部１７ａと胴体部１７ａの開口端部１７ｂ１，１７ｂ２にそれぞれ設けられたフランジ１７ｃ１，１７ｃ２とを備えている。また、ここでは、２つの開口端部１７ｂ１，１７ｂ２の両方にフランジ１７ｃ１，１７ｃ２を形成した例を示している。フランジは片方にのみ形成されていても構わない。このようなコンタクト部品１７は、導電性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。また、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケルや金等の金属をめっき処理等によりコンタクト部品１７の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルや金の他に、ニッケル−リン合金や、ニッケル−ボロン合金等がある。さらに、ニッケル−リン合金上に金を積層してもよい。なお、貫通孔１７ｂの開口端部１７ｂ１，１７ｂ２の内径Ｄは、好ましくは、０．３ｍｍ以上、５．０ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．６ｍｍ以上、２．５ｍｍ以下である。
【００２０】
接続端子１９は、図５に示されるように、胴体部１９ａと胴体部１９ａの両端部にそれぞれ形成された、テーパ状の先端部１９ｂ，１９ｃとを有している。特に、胴体部１９ａは、角柱状であって、その断面は、角部１９ａ１を有する正方形を成している。また、接続端子１９の断面の対角部の長さを対角長さＡとする。接続端子１９の断面の周径方向の一辺の長さを長さＬとする。このような接続端子１９は、導電性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。また、接続端子１９もまた、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケルや錫等の金属をめっき処理等により表面に形成してもよい。
【００２１】
また、半導体素子１５は、シリコンまたは炭化シリコンから構成される、スイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳＦＥＴ等である。このような半導体素子１５は、例えば、裏面に主電極としてドレイン電極（または、コレクタ電極）を、おもて面に、主電極としてゲート電極及びソース電極（または、エミッタ電極）をそれぞれ備えている。また、半導体素子１５は、必要に応じて、ダイオードを含んでいる。ダイオードは、例えば、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）等である。このような半導体素子１５は、裏面に主電極としてカソード電極を、おもて面に主電極としてアノード電極をそれぞれ備えている。
【００２２】
［ステップＳ１１］  接続端子１９の角部１９ａ１に面取り部を形成する。この接続端子１９に対する面取り部の面取り工程について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態の半導体装置の製造方法の面取り工程を示す図である。なお、図６（Ａ），（Ｂ）は、面取り工程における接続端子１９の断面図を時系列的に示している。接続端子１９（胴体部１９ａ）の角部１９ａ１に面取り部を形成するために押圧治具３０を用いる。押圧治具３０は、接続端子１９の長手方向に沿って接続端子１９（胴体部１９ａ）の一部を挟持する一対の押圧部３１，３２を有している。押圧部３１，３２は対向する内側に所定の傾斜面３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂをそれぞれ有している。
【００２３】
このような押圧治具３０の押圧部３１，３２の間に接続端子１９（胴体部１９ａ）をセットする（図６（Ａ））。この際、接続端子１９（胴体部１９ａ）の角部１９ａ１がそれぞれ傾斜面３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂに対向している。この状態から押圧部３１，３２に互いに重なるように圧力を加えて、接続端子１９（胴体部１９ａ）を押圧部３１，３２で挟持する（図６（Ｂ））。これにより、接続端子１９の角部１９ａ１は、それぞれ、押圧部３１，３２に押圧されて、押圧部３１，３２の傾斜面３１ａ，３１ｂ，３２ａ，２２ｂの傾斜が転写される。
【００２４】
このようにして押圧部３１，３２で押圧された接続端子１９（胴体部１９ａ）から押圧治具３０を取り外す。これにより、角部１９ａ１が押圧されて面取り部が形成された接続端子１９が得られる。そこで、以下に、面取り部が形成された接続端子１９について、図７を用いて説明する。図７は、実施の形態の半導体装置に含まれる面取り部が形成された接続端子を示す図である。なお、図７（Ａ）は、接続端子１９の正面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）における一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面図をそれぞれ表している。
【００２５】
接続端子１９は、図７に示されるように、押圧治具３０で押圧された胴体部１９ａの角部１９ａ１に面取り部１９ａ２がそれぞれ形成されている。一つの面取り部１９ａ２は、胴体部１９ａの先端部１９ｂとの境界からの面取り長さＬｒであり、胴体部１９ａの周径方向の面取り幅Ｂである。また、この場合の接続端子１９の断面の対角長さＡは、対向する面取り部１９ａ２間の距離である。なお、このような対角長さＡ及び面取り幅Ｂは、押圧治具３０の押圧部３１，３２の傾斜面３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂで囲まれる領域の大きさに応じて変化させることができる。例えば、押圧部３１，３２を重ね合わせた際に傾斜面３１ａ，３２ｂの距離と傾斜面３１ｂ，３２ａの距離とを異ならせた押圧治具３０を用意しておく。所望の対角長さＡ及び面取り幅Ｂである接続端子１９が得られるように、適宜押圧治具３０が選択される。また、対角長さＡは、コンタクト部品１７の内径Ｄよりも長くなるようにしている。例えば、対角長さＡは、コンタクト部品１７の内径Ｄの１．０２倍以上、１．１０倍以下である。なお、対角長さＡ及び面取り幅Ｂの具体例については後述する。なお、ステップＳ１１では、接続端子１９の角部１９ａ１を押圧することにより面取り部１９ａ２を形成する場合を例に挙げて説明している。接続端子１９に対して所望の面取り部１９ａ２を形成するのであれば、押圧の他の方法を用いることが可能である。他の方法とは、例えば、角部１９ａ１を切削する等である。
【００２６】
［ステップＳ１２］  セラミック回路基板１４の回路パターン１３の所定位置にはんだを介してコンタクト部品１７を接合する。この際、回路パターン１３の所定位置にはんだ１６を介して半導体素子１５を接合する。なお、はんだ１６は、例えば、錫−銀−銅からなる合金、錫−亜鉛−ビスマスからなる合金、錫−銅からなる合金、錫−銀−インジウム−ビスマスからなる合金のうち少なくともいずれかの合金を主成分とする鉛フリーはんだにより構成される。さらに、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコン等の添加物が含まれてもよい。
【００２７】
［ステップＳ１３］  ステップＳ１２でセラミック回路基板１４上に接合したコンタクト部品１７に、ステップＳ１１において面取り部１９ａ２が形成された接続端子１９を圧入する。この圧入工程について、図８を用いて説明する。図８は、実施の形態の半導体装置の製造方法の圧入工程を示す図である。なお、図８（Ａ），（Ｂ）は、コンタクト部品１７に対する接続端子１９の圧入状況を時系列に表している。また、図８は、セラミック回路基板１４に接合された一部のコンタクト部品１７のみを示している。他のコンタクト部品１７についても同様に接続端子１９が圧入される。まず、コンタクト部品１７の開口端部１７ｂ１に接続端子１９のテーパ状の先端部１９ｂをセットする（図８（Ａ））。接続端子１９を所定の圧力でセラミック回路基板１４側に垂直に押圧する。この際、接続端子１９の対角長さＡはコンタクト部品１７の内径Ｄよりも長いことから、接続端子１９はコンタクト部品１７に対して圧入される（図８（Ｂ））。
【００２８】
次に、このようにしてコンタクト部品１７に圧入された接続端子１９について、図９を用いて説明する。図９は、コンタクト部品に圧入された接続端子を説明するための図である。なお、図９は、図８（Ｂ）における一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面図をそれぞれ表している。また、図９（Ａ）は、角部１９ａ１に面取り部１９ａ２が形成されていない接続端子１９をコンタクト部品１７に圧入した場合（参考例）を表している。図９（Ｂ）は、角部１９ａ１に面取り部１９ａ２が形成された接続端子１９をコンタクト部品１７に圧入した場合を表している。
【００２９】
まず、角部１９ａ１に面取り部１９ａ２が形成されていない接続端子１９（図５に示した状態）をコンタクト部品１７に圧入する場合を参考例として示す。この場合、図９（Ａ）に示されるように、角部１９ａ１によりコンタクト部品１７の内周面１７ａ１が外側に押圧されて、凹部１７ａ２が形成される。これに伴って、コンタクト部品１７の外周面１７ａ３が変形して凹部１７ａ２に対応する位置に凸部１７ａ４が発生する。この際、コンタクト部品１７の内周面１７ａ１に形成された凹部１７ａ２に接続端子１９が角部１９ａ１でそれぞれ接触しており、角部１９ａ１と凹部１７ａ２との間に隙間が発生している。このため、接続端子１９のコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に対する接触領域が角部１９ａ１だけに限られている。したがって、接続端子１９はコンタクト部品１７から抜けやすい状態となっている。
【００３０】
一方、角部１９ａ１が押圧されて面取り部１９ａ２が形成された接続端子１９（図７に示した状態）をコンタクト部品１７に圧入する場合について示す。この場合、図９（Ｂ）に示されるように、接続端子１９の面取り部１９ａ２がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に接触する。これは、図９（Ａ）に示した角部１９ａ１を有する接続端子１９の場合と比べると、コンタクト部品１７の内周面１７ａ１に対する接触面積が増加している。このため、面取り部１９ａ２が形成された接続端子１９は、図９（Ａ）と比べて、コンタクト部品１７から抜けにくくなっている。そして、さらに、面取り部１９ａ２が形成された接続端子１９について図１０を用いて説明する。
【００３１】
図１０は、コンタクト部品に圧入された接続端子を説明するための要部拡大図である。なお、図１０は、コンタクト部品１７に圧入された接続端子１９の断面の要部を拡大して示している。図１０（Ａ）は、接続端子１９の面取り部１９ａ２の曲率がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率よりも十分に小さい場合を示している。図１０（Ｂ）は、接続端子１９の面取り部１９ａ２の曲率がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率に近い場合を示している。図１０（Ｃ）は、接続端子１９の面取り部１９ａ２の曲率がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率よりも十分に大きい場合を示している。なお、ここで曲率とは、曲線上の隣接する３点を通る円の半径、すなわち、曲率半径の逆数として定められる。曲率が大きいほど曲がり方が大きい。
【００３２】
まず、接続端子１９に形成された面取り部１９ａ２の曲率がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率よりも十分に小さい場合について示す。この場合、図１０（Ａ）に示されるように、接続端子１９の面取り部１９ａ２の縁部である２か所の接触部１９ａ２１がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に接触する。一方、接続端子１９に形成された面取り部１９ａ２の曲率がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率に非常に近い場合について示す。この場合、図１０（Ｂ）に示されるように、接続端子１９の面取り部１９ａ２が接触部１９ａ２２を起点にしてコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に沿うように接触する。また、接続端子１９に形成された面取り部１９ａ２の曲率がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率よりも十分に大きい場合について示す。この場合、図１０（Ｃ）に示されるように、接続端子１９の面取り部１９ａ２の先端の接触部１９ａ２３がコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に接触する。
【００３３】
図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の場合は、図９（Ａ）に示した場合と比べて、接続端子１９のコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に対する接触面積が増加している。したがって、図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の接続端子１９は、図９（Ａ）の場合よりも、コンタクト部品１７から抜けにくくなっている。また、図１０（Ｂ）の場合は、図１０（Ａ），（Ｃ）に示した場合と比べて、接続端子１９のコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に対する接触面積がさらに増加している。したがって、図１０（Ｂ）の接続端子１９は、図９（Ａ）及び図１０（Ａ），（Ｃ）の場合よりも、コンタクト部品１７からより抜けにくくなっている。したがって、接続端子１９の面取り部１９ａ２は、図１０（Ｂ）に示したように、接触部１９ａ２２でコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に接触するような曲率であることを要する。この場合の接続端子１９の面取り部１９ａ２の曲率は、コンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率の、０．５０倍以上、２．０倍以下であることが望ましい。さらに望ましくは、０．６６倍以上、１．５０倍以下である。なお、本実施の形態の接続端子１９は角柱状であって、角部１９ａ１に面取り部１９ａ２を形成した場合について説明している。この場合に限らず、接続端子１９の長手方向の断面は多角形であって、各角部に形成された面取り部の曲率が、コンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率に略等しければよい。
【００３４】
［ステップＳ１４］  このようにして接続端子１９がコンタクト部品１７に圧入されたセラミック回路基板１４において、ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃにより、回路パターン１３間、回路パターン１３及び半導体素子１５間を接続する。セラミック回路基板１４の裏面に放熱板２０を取り付ける。放熱板２０は、セラミック回路基板１４の裏面に、図示しないはんだ等の接合層を介して接合されてもよい。そして、ケース２１の側壁部２１ｂの底部を放熱板２０の縁部に接着剤等で固定する。こうして、セラミック回路基板１４をケース２１の側壁部２１ｂ内に格納して、蓋部２１ａで側壁部２１ｂの上部の開口部が覆われることにより、セラミック回路基板１４をケース２１内に格納することができる。また、ケース２１の蓋部２１ａには、接続端子１９が延出するための貫通孔を有している。それにより、接続端子１９はケース２１のおもて面から延出している。放熱板２０は、熱伝導性に優れた、例えば、アルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成されている。また、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により放熱板２０の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルの他に、ニッケル−リン合金、ニッケル−ボロン合金等がある。なお、この放熱板２０の裏面側に冷却器（図示を省略）をはんだまたは銀ろう等を介して取りつけて放熱性を向上させることも可能である。この場合の冷却器は、例えば、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。また、冷却器として、フィン、または、複数のフィンから構成されるヒートシンク並びに水冷による冷却装置等を適用することができる。また、放熱板２０は、このような冷却器と一体的に構成されてもよい。その場合は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金により構成される。そして、耐食性を向上させるために、例えば、ニッケル等の材料をめっき処理等により冷却器と一体化された放熱板２０の表面に形成してもよい。具体的には、ニッケルの他に、ニッケル−リン合金、ニッケル−ボロン合金等がある。
【００３５】
ケース２１は、例えば、おもて面に接続端子１９が延出するための貫通孔を有し、裏面が開口した箱型である。ケース２１は、熱可塑性樹脂により構成されている。このような樹脂として、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、または、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂等がある。ケース２１の内部を封止部材（図示を省略）により封止させることも可能である。封止部材は、例えば、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂で構成されている。また、封止部材は、ゲルにより構成されても構わない。このような封止部材は、ケース２１に形成されている所定の注入口からケース２１内に注入されて、放熱板２０上において、セラミック回路基板１４と、半導体素子１５と、コンタクト部品１７と、ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃと、接続端子１９の一部とを封止する。
【００３６】
また、セラミック回路基板１４の裏面に、放熱板２０が設けられていなくてもよい。この場合、セラミック回路基板１４のおもて面の縁部に、ケース２１の側壁部２１ｂの底部を接着剤等で固定する。ケース２１の側壁部２１ｂと蓋部２１ａにより、半導体素子１５、接続端子１９の根本部等は収納されている。但し、この場合も接続端子１９の先端部はケース２１から延出されている。以上の製造方法により、図１に示した半導体装置１０を製造することができる。
【００３７】
次に、接続端子１９の対角長さＡ及び面取り部１９ａ２の面取り幅Ｂに応じたコンタクト部品１７に対する接続端子１９の引っ張り荷重について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、接続端子の対角長さに対する面取り幅及び接触率を示すグラフである。なお、図１１（Ａ）は、接続端子１９の対角長さＡに対する面取り部１９ａ２の面取り幅Ｂを、図１１（Ｂ）は、接続端子１９の対角長さＡに対する接続端子１９のコンタクト部品１７に対する接触率をそれぞれ表している。また、図１１（Ａ），（Ｂ）のそれぞれの横軸は、接続端子１９の対角長さＡ（ｍｍ）を表している。図１１（Ａ）の縦軸は、接続端子１９の面取り部１９ａ２の面取り幅Ｂ（ｍｍ）を、図１１（Ｂ）の横軸は接触率をそれぞれ表している。
【００３８】
また、図１２は、接続端子のコンタクト部品の接触率に対する接続端子の平均引っ張り荷重を示すグラフである。なお、図１２の横軸は、接続端子１９のコンタクト部品１７に対する接触率を表している。図１２の縦軸は、平均引っ張り荷重（Ｎ）をそれぞれ表している。なお、また、平均引っ張り荷重とは、コンタクト部品１７に圧入された接続端子１９を引き抜いて、接続端子１９が離脱した際の引っ張り荷重であって、このような引き抜きを複数回行った引っ張り荷重の平均である。
【００３９】
まず、引っ張り荷重の測定に用いる接続端子１９は、様々な対角長さＡ及び面取り幅Ｂを形成することができる押圧治具３０を利用して形成される。このようにして形成された接続端子１９の対角長さＡ及び面取り幅Ｂは、図１１（Ａ）に示されるように、それぞれ、０．８６ｍｍ及び０．０７５ｍｍ、０．８２ｍｍ及び０．０９４ｍｍ、０．８ｍｍ及び０．１２ｍｍ、０．７８ｍｍ及び０．１４ｍｍ、０．７６ｍｍ及び０．１６６ｍｍである。すなわち、対角長さＡが減少するにつれて、面取り幅Ｂは増加している。なお、この場合の接続端子１９の面取り部１９ａ２の曲率も、既述の通り、コンタクト部品１７の内周面１７ａ１の曲率の、０．５０倍以上、２．０倍以下としている。一方、引っ張り荷重の計測で用いるコンタクト部品１７の貫通孔１７ｂの内径Ｄは０．７５ｍｍであり、貫通孔１７ｂの内周は２．３６（＝０．７５×３．１４）ｍｍである。このようなコンタクト部品１７に対して上記の接続端子１９をそれぞれ圧入する。この際の接続端子１９のコンタクト部品１７の内周面１７ａ１に対して接触している割合（接触率）は、以下の式（１）により算出することができる。
【００４０】
接触率＝｛面取り部１９ａ２の面取り長さＬｒ×面取り幅Ｂ×４（接続端子１９の面取り部１９ａ２の全面積）｝／｛コンタクト部品１７の内周面１７ａ１の内周×面取り部１９ａ２の面取り長さＬｒ（接続端子１９の圧入されている面積）｝
＝｛面取り幅Ｂ×４｝／｛コンタクト部品１７の内周面１７ａ１の内周｝
・・・（１）
【００４１】
接続端子１９の対角長さＡに対して、このようにして算出された接触率は、図１１（Ｂ）に示されるように、対角長さＡが減少するにつれて、増加している。これは、対角長さＡが減少して、面取り幅Ｂが増加していることに起因している。さらに、コンタクト部品１７に対してこのような接触率がある接続端子１９の平均引っ張り荷重は、図１２に示されるように、対角長さＡが減少、すなわち、接触率が増加するに伴って、増加していることが分かる。特に、平均引っ張り荷重がおよそ５０Ｎ以上あれば、接続端子１９をコンタクト部品１７に対する安定した圧入を維持することができる。このため、接触率は０．２０以上であることが望ましい。なお、図１１及び図１２では表していないものの、接続端子１９の対角長さＡが０．７３ｍｍとなると、接触率が低下してしまい、この場合の平均引っ張り荷重も低下してしまう。このため、接触率は０．２８以下であることが望ましい。
【００４２】
上記半導体装置１０の製造方法は、円筒状の貫通孔１７ｂを備えるコンタクト部品１７と柱状を成し長手方向に対する断面が多角形であり断面の対角長さが貫通孔１７ｂの内径より長い接続端子１９とを準備する。そして、接続端子１９の角部に、貫通孔１７ｂの内面に対応する曲率を有する面取り部１９ａ２をそれぞれ形成して、コンタクト部品１７の貫通孔１７ｂに接続端子１９を圧入する。このようにして製造された半導体装置１０では、コンタクト部品１７に圧入された接続端子１９はコンタクト部品１７の貫通孔１７ｂの内周面１７ａ１に対する接触面積が増加する。これにより、コンタクト部品１７に対する接続端子１９の引っ張り荷重が増加する。このため、コンタクト部品１７の材質、圧入部の表面状態によらず、接続端子１９を安定して圧入することができる。そして、コンタクト部品１７から接続端子１９が抜けにくくなる。また、このように接続端子１９に単に面取り部１９ａ２を形成することで、コンタクト部品１７に対する接続端子１９の引っ張り荷重を増加させている。このため同じ目的のために、接続端子１９の対角長さＡを長くする必要がなく、接続端子１９のサイズアップを図る必要がなくなる。これにより、コストの嵩みを抑制することができる。
【００４３】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成及び応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例及び均等物は、添付の請求項及びその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  半導体装置
１１  絶縁板
１２  金属板
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ  回路パターン
１４  セラミック回路基板
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  半導体素子
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ  はんだ
１７  コンタクト部品
１７ａ  胴体部
１７ａ１  内周面
１７ａ２  凹部
１７ａ３  外周面
１７ａ４  凸部
１７ｂ  貫通孔
１７ｂ１，１７ｂ２  開口端部
１７ｃ１，１７ｃ２  フランジ
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  ボンディングワイヤ
１９  接続端子
１９ａ  胴体部
１９ａ１  角部
１９ａ２  面取り部
１９ａ２１，１９ａ２２，１９ａ２３  接触部
１９ｂ，１９ｃ  先端部
２０  放熱板
２１  ケース
２１ａ  蓋部
２１ｂ  側壁部
３０  押圧治具
３１，３２  押圧部
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ  傾斜面
【図１】
2019244482.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年9月30日(2019.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の貫通孔を備えるコンタクト部品と柱状を成し長手方向に対する断面が多角形であり前記断面の対角長さが前記貫通孔の内径より長い接続端子とを準備する準備工程と、
前記接続端子の角部に、前記貫通孔の内面に対応する曲率を有する面取り部をそれぞれ形成する面取り工程と、
前記コンタクト部品の前記貫通孔に前記接続端子を圧入する圧入工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記面取り部の曲率は、前記貫通孔の内面の曲率の０．５０倍以上、２．０倍以下である、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記面取り工程にて、前記接続端子の角部をそれぞれ押圧して、前記面取り部をそれぞれ形成する、
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記接続端子は角柱状である、
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記面取り工程後の前記接続端子の前記対角長さは、前記貫通孔の前記内径の１．０２倍以上、１．１０倍以下である、
請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記面取り工程にて、前記接続端子の前記面取り部の周囲方向の面取り幅の合計が前記貫通孔の内周に対して０．２０以上、０．２８以下となるように前記面取り部を形成する、
請求項４または５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
円筒状の貫通孔を備えるコンタクト部品と、
柱状を成し長手方向に対する断面が多角形であり前記断面の角部に前記貫通孔の内面に対応する曲率を有する面取り部を有し、前記面取り部が前記貫通孔の内面と接触して前記貫通孔に圧入された接続端子と、
を有する半導体装置。
【請求項８】
前記接続端子は角柱状である、
請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記面取り部の曲率は、前記貫通孔の内面の曲率の０．５０倍以上、２．０倍以下である、
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記接続端子の前記面取り部の周囲方向の面取り幅の合計は前記貫通孔の内周に対して０．２０以上、０．２８以下である、
請求項８または９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記コンタクト部品の表面にめっき処理によりニッケルまたはニッケル合金が形成されている、
請求項７乃至１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記接続端子の表面にめっき処理によりニッケルまたはニッケル合金が形成されている、
請求項７乃至１１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記接続端子の少なくとも、前記コンタクト部品に圧入される端部にテーパ状の先端部が形成されている、
請求項７乃至１２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記接続端子の前記面取り部は、前記貫通孔の内面に接触する接触部を起点にして前記貫通孔の内面に沿って接触している、
請求項７乃至１３のいずれかに記載の半導体装置。
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月18日(2020.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、セラミック回路基板１４は、絶縁板１１と絶縁板１１の裏面に形成された金属板１２と絶縁板１１のおもて面に形成された回路パターン１３ｂ，１３ｅ，１３ｈとを有している。半導体素子１５ａ，１５ｂ，１５ｃが回路パターン１３ｅ，１３ｈ上にはんだ１６ａ，１６ｂ，１６ｃを介して接合されている。また、コンタクト部品１７が回路パターン１３ｂ，１３ｈ上にはんだ１６ｄ，１６ｅを介して接合されている。このようなセラミック回路基板１４の回路パターン１３ｂ及び半導体素子１５ａのおもて面の電極並びに半導体素子１５ａ，１５ｂのおもて面の電極間がボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃで電気的に接続されている。なお、回路パターン１３ｂ，１３ｅ，１３ｈ、はんだ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ、ボンディングワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、特に区別しない場合には、回路パターン１３、はんだ１６、ボンディングワイヤ１８と表す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
このような押圧治具３０の押圧部３１，３２の間に接続端子１９（胴体部１９ａ）をセットする（図６（Ａ））。この際、接続端子１９（胴体部１９ａ）の角部１９ａ１がそれぞれ傾斜面３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂに対向している。この状態から押圧部３１，３２に互いに重なるように圧力を加えて、接続端子１９（胴体部１９ａ）を押圧部３１，３２で挟持する（図６（Ｂ））。これにより、接続端子１９の角部１９ａ１は、それぞれ、押圧部３１，３２に押圧されて、押圧部３１，３２の傾斜面３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの傾斜が転写される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
接続端子１９は、図７に示されるように、押圧治具３０で押圧された胴体部１９ａの角部１９ａ１に面取り部１９ａ２がそれぞれ形成されている。一つの面取り部１９ａ２は、胴体部１９ａの先端部１９ｂとの境界からの面取り長さＬｒであり、胴体部１９ａの周囲方向の面取り幅Ｂである。また、この場合の接続端子１９の断面の対角長さＡは、対向する面取り部１９ａ２間の距離である。なお、このような対角長さＡ及び面取り幅Ｂは、押圧治具３０の押圧部３１，３２の傾斜面３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂで囲まれる領域の大きさに応じて変化させることができる。例えば、押圧部３１，３２を重ね合わせた際に傾斜面３１ａ，３２ｂの距離と傾斜面３１ｂ，３２ａの距離とを異ならせた押圧治具３０を用意しておく。所望の対角長さＡ及び面取り幅Ｂである接続端子１９が得られるように、適宜押圧治具３０が選択される。また、対角長さＡは、コンタクト部品１７の内径Ｄよりも長くなるようにしている。例えば、対角長さＡは、コンタクト部品１７の内径Ｄの１．０２倍以上、１．１０倍以下である。なお、対角長さＡ及び面取り幅Ｂの具体例については後述する。なお、ステップＳ１１では、接続端子１９の角部１９ａ１を押圧することにより面取り部１９ａ２を形成する場合を例に挙げて説明している。接続端子１９に対して所望の面取り部１９ａ２を形成するのであれば、押圧の他の方法を用いることが可能である。他の方法とは、例えば、角部１９ａ１を切削する等である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
次に、接続端子１９の対角長さＡ及び面取り部１９ａ２の面取り幅Ｂに応じたコンタクト部品１７に対する接続端子１９の引っ張り荷重について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、接続端子の対角長さに対する面取り幅及び接触率を示すグラフである。なお、図１１（Ａ）は、接続端子１９の対角長さＡに対する面取り部１９ａ２の面取り幅Ｂを、図１１（Ｂ）は、接続端子１９の対角長さＡに対する接続端子１９のコンタクト部品１７に対する接触率をそれぞれ表している。また、図１１（Ａ），（Ｂ）のそれぞれの横軸は、接続端子１９の対角長さＡ（ｍｍ）を表している。図１１（Ａ）の縦軸は、接続端子１９の面取り部１９ａ２の面取り幅Ｂ（ｍｍ）を、図１１（Ｂ）の縦軸は接触率をそれぞれ表している。
【国際調査報告】
2019244482.tif 000015
2019244482.tif 000016