CN107039297B - 电极端子、半导体装置以及电力变换装置 - Google Patents

Abstract

目的在于提供一种能够提高装置的可靠性及寿命的技术。电极端子具有主体(31)和第1接合部(32)。主体(31)由第1金属原材料构成。并且，第1接合部(32)与主体(31)的一端接合，第1接合部由除第1金属原材料以外的作为包材的第2金属原材料构成。并且，第1接合部(32)能够与第1被接合体进行超声波接合。并且，能够进行弹性变形的弹性部(31a)设置于主体(31)的一端和主体(31)的另一端之间。

Description

电极端子、半导体装置以及电力变换装置

技术领域

本发明涉及一种能够与被接合体进行超声波接合的电极端子、和具有该电极端子的半导体装置以及电力变换装置。

背景技术

在框体内搭载有功率半导体元件的电力控制用半导体模块(半导体装置)称为功率模块。作为功率半导体元件，例如应用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等开关器件、以及续流二极管(FWDi)等。就上述功率模块而言，为了从功率半导体芯片引出电极，历来使用导线键合、直接引线键合等接合方法。

在导线键合中，通常对直径为几十～几百μm的导线进行键合，为了确保通电所需的电流的容许量而对多个导线进行键合。

但是，由于键合装置存在物理上的尺寸限制，因此以高密度对多个导线进行键合存在极限，有时不能对所期望的数量的导线进行键合。其结果，由于流过每一条导线的电流密度变大，通电时的导线的发热变大，因此发生了功率半导体芯片和接合面的接合寿命下降的问题、必须对导线周边的部件进行高耐热化的其他问题。另外，由于导线的条数越少，则配线的阻抗成分变得越大，因此有时得不到所期望的电气特性。例如，在电极配线的阻抗大的情况下，由于在功率半导体元件的高速通断动作时发生的电涌电压变大，因此有时功率半导体元件所能够使用的电压及电流区域大幅受限。

作为不同于上述导线键合的其他接合方法，存在将电极端子直接焊接于功率半导体芯片之上的直接引线键合(例如专利文献1)。在该接合方法中，由于对与导线键合的导线相比截面积及接合面积较大的电极进行接合，因此得到诸如通过电流密度的降低而实现的发热的降低、接合部的寿命提高、电极以及芯片周围的部件的耐热性的裕量的确保、以及阻抗的降低这些效果。

专利文献1：日本特开2009－200088号公报

但是，在上述直接引线键合中，为了进行焊料接合，需要将芯片表面变更为适合于焊接的“金”等金属原材料。对于上述变更，设想到在功率半导体芯片的接合面形成由“金”等构成的接合层。但是，为了形成接合层，需要追加溅射等工序，存在制造工序复杂化的问题。

发明内容

因此，本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够提高装置的可靠性及寿命的技术。

本发明所涉及的电极端子具有：主体，其由第1金属原材料构成；以及第1接合部，其与所述主体的一端接合，由除所述第1金属原材料以外的作为包材的第2金属原材料构成，所述第1接合部能够与第1被接合体进行超声波接合，能够进行弹性变形的弹性部设置于所述主体的所述一端和所述主体的另一端之间。

发明的效果

根据本发明，第1接合部能够与第1被接合体进行超声波接合，能够进行弹性变形的弹性部设置于主体的一端和主体的另一端之间。由此，能够提高装置的可靠性及寿命。

附图说明

图1是表示相关功率模块的结构的分解斜视图。

图2是表示相关功率模块的结构的剖视图。

图3是表示相关功率模块的一部分的结构的剖视图。

图4是表示实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图5是用于对包材进行说明的图。

图6是表示实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图7是表示实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图8是表示实施方式2所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图9是表示实施方式3所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图10是表示实施方式3所涉及的功率模块的一部分的结构的斜视图。

图11是表示实施方式3所涉及的功率模块的结构的剖视图。

图12是表示实施方式4所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图13是表示实施方式4所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图14是表示实施方式4所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图15是表示实施方式5所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图16是表示实施方式6所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图17是表示实施方式6所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图18是表示实施方式7所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图19是用于对导线键合进行说明的俯视图。

图20是用于对导线键合进行说明的俯视图。

图21是用于对导线键合进行说明的俯视图。

图22是表示实施方式7所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图23是表示实施方式7所涉及的功率模块的一部分的结构的俯视图。

图24是表示实施方式8所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图25是表示实施方式8所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。

图26是表示变形例所涉及的功率模块的结构的剖视图。

具体实施方式

下面，将本发明所涉及的半导体装置假定为功率模块进行说明。此外，附图是概略地示出的，在不同附图中分别示出的结构要素的大小和位置的相互关系未必是准确地记载的，可以适当变更。

＜相关功率模块＞

首先，在对本发明的实施方式所涉及的功率模块进行说明之前，对与之相关的功率模块(以下记作“相关功率模块”)进行说明。图1是表示相关功率模块的结构的分解斜视图，图2是表示相关功率模块的结构的剖视图。

相关功率模块具有：基座11；绝缘基板(绝缘层)14，其隔着焊料12及电路图案13b配置在基座11之上；功率半导体芯片(半导体芯片)16，其隔着电路图案13a及焊料15配置在绝缘基板14之上；主电极端子18，其通过焊料17而与功率半导体芯片16接合；以及内部中继用控制信号端子20，其经由导线19与功率半导体芯片16连接。

另外，相关功率模块具有：控制基板(印刷基板)22，其与控制信号端子20连接，并且配置了控制IC(Integrated Circuit)21a及控制电路部件21b；外部输入输出用控制信号端子23，其与控制基板22连接，一部分露出于外部；以及封装树脂24，其大致覆盖相关功率模块的结构要素。

不仅如此，相关功率模块还具有壳体25及盖26，它们收容封装树脂24等，形成将基座11用作底部的框体。

图3是将相关功率模块的功率半导体芯片16、焊料17以及主电极端子18放大后的剖视图。主电极端子18是通过使由一种金属原材料构成的板部件弯曲而形成的。

在功率半导体芯片16的上表面，通过溅射等而形成(配置)有由能够进行焊料接合的金属原材料(例如铜、金等)构成的接合层16a，主电极端子18通过焊料17而与接合层16a接合。

在上述相关功率模块中，截面积及接合面积较大的主电极端子18与功率半导体芯片16电连接。因此，能够得到诸如通过电流密度的降低而实现的发热的降低、接合部的寿命提高、电极及芯片周围的部件的耐热性的裕量的确保、以及阻抗的降低这些效果。

但是，由于焊料17和功率半导体芯片16之间的接合强度较弱，因此，必须配置适合于焊接的接合层16a，存在工序复杂化的问题。对此，根据以下所说明的本发明的实施方式1～8以及变形例所涉及的功率模块，能够解决上述问题。

＜实施方式1＞

图4是表示本实施方式1所涉及的功率模块的一部分的结构的剖视图。此外，对本实施方式1所说明的结构要素中的与相关功率模块相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与相关功率模块不同的结构要素为主进行说明。另外，在本实施方式1中将本发明所涉及的电极端子应用于主电极端子18，但不限于此，也可以如后所述应用于其他电极端子。

图4的主电极端子18具有主体31和第1接合部32，由多个原材料(第1金属原材料及第2金属原材料)构成。

主体31是将由第1金属原材料(例如铜等金属原材料)构成的板部件弯曲而成的。在本实施方式1中，在主体31的一端和主体31的另一端之间，作为能够进行弹性变形的弹性部31a而设置有用于产生弹簧效果(弯折效果)的弯曲部。

第1接合部32由除第1金属原材料以外的作为包(clad)材的第2金属原材料(例如铝等金属原材料)构成，与主体31的一端接合。以下，将主体31的端部中的、与第1接合部32接合的端部记作“一端”，将未与第1接合部32接合的端部记作“另一端”进行说明。

如图5所示，所谓包材，是指通过利用轧辊71等进行轧制，从而与一方的金属原材料72接合的另一方的金属原材料73。因此，图4的作为包材的第1接合部32通过轧制而与主体31接合。并且，与主体31接合的第1接合部32能够与第1被接合体进行超声波接合。

图6是表示本实施方式1所涉及的功率模块的主电极端子18的接合状态的剖视图。作为第1被接合体的功率半导体芯片16与第1接合部32进行超声波接合。

在以上述方式构成的本实施方式1中，主电极端子18的截面积及接合面积与相关功率模块的主电极端子18(图3)同样较大。因此，与相关功率模块的主电极端子18同样地，能够得到诸如通过电流密度的降低而实现的发热的降低、接合部的寿命提高、电极及芯片周围的部件的耐热性的裕量的确保、以及阻抗的降低这些效果。

另外，在本实施方式1中，由于具有能够进行超声波接合的第1接合部32，因此与相关功率模块相比，能够提高功率半导体芯片16和主电极端子18之间的接合强度，其结果，能够提高可靠性及寿命。此外，与在图3的例子中相关功率模块的主电极端子18经由接合层16a与功率半导体芯片16接合的情况同样地，在图6的例子中，主电极端子18经由以能够进行超声波接合的金属原材料(例如铝、金、银、铜等)构成的接合层16b而与功率半导体芯片16接合。但是，根据本实施方式1，即使没有接合层16b，也能够使功率半导体芯片16和主电极端子18之间的接合强度比相关功率模块高。即，由于在本实施方式1中接合层16b不是必须的，因此能够期待工序的简化以及生产率的改善。

另外，如图1所示，主电极端子18的另一端固定于框体，或者其一部分作为外部电极端子而得到固定。因此，如果在功率模块自身发生由热量导致的变形、振动等，则应力、应变传递至主电极端子18(主体31)的一端。其结果，功率半导体芯片16和主电极端子18(第1接合部32)之间的接合发生疲劳，该接合的寿命有可能下降。另外，例如，如果与功率半导体芯片16进行超声波接合时的超声波的振动传递至主电极端子18(主体31)的另一端，则该另一端相对于框体的固定有可能劣化。

对此，在本实施方式1中，在主体31的一端及另一端之间(在图4及图6中是主体31的一端附近)设置有弹性部31a。由此，能够减少主体31的一端及另一端中的一方的上下左右方向的运动等影响另一方的情况。即，使主体31的一端及另一端中的一方的变形、振动难以与另一方进行联动。由此，能够提高功率半导体芯片16和主电极端子18之间的接合的寿命、以及主体31的另一端和框体之间的固定的寿命。

此外，在以上的说明中，在主体31的一端及另一端之间，作为能够进行弹性变形的弹性部31a而设置有用于产生弹簧效果(弯折效果)的弯曲部。但是不限于此，也可以是，如图7所示，在主体31的一端及另一端之间(在图7中是主体31的一端附近)，作为能够进行弹性变形的弹性部31a而设置切口部。另外，在以上的说明中，说明了与第1接合部32进行超声波接合的第1被接合体是功率半导体芯片16的情况，但不限于此，例如如后所述，也可以是电路图案等。

＜实施方式2＞

图8是表示本实施方式2所涉及的功率模块的结构的一部分的剖视图。此外，对本实施方式2所说明的结构要素中的、与实施方式1相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与实施方式1不同的结构要素为主进行说明。

在本实施方式2中，大于或等于一个凹凸31b设置于主体31的表面的一部分或者全部。例如，在图8的例子中，多个凹凸(坑洼)31b设置于主体31的大致整个表面。此外，虽未图示，但也可以取代大于或等于一个凹凸31b而在主体31的表面的一部分或者全部设置大于或等于一个孔。并且，凹凸31b及孔既可以使用冲孔、激光加工等机械处理而形成，也可以使用表面粗糙化处理等化学处理而形成。

在这里，通常，高频通断时的电流由于集肤效应而在主电极端子18的表面流动。在本实施方式2中，通过将上述凹凸31b或者孔设置于主体31的表面，从而能够增大主电极端子18的表面积。因此，能够降低高频通断时的阻抗。

＜实施方式3＞

图9及图10是表示本实施方式3所涉及的功率模块的结构的一部分的剖视图及斜视图，图11是表示该功率模块的结构的剖视图。此外，对本实施方式3所说明的结构要素中的与实施方式1相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与实施方式1不同的结构要素为主进行说明。

本实施方式3所涉及的壳体25例如由树脂构成，与实施方式1同样地包围作为第1被接合体的功率半导体芯片16的侧部。并且，在本实施方式3中，主电极端子18的主体31与壳体25一体化。此外，将主体31与壳体25一体化的结构例如能够使用以下方法形成，即，与壳体成型一起并行地对主电极端子18进行成型的插入(insert)成型(模制)方法、在单独对壳体25进行成型后另行插入主电极端子18的外插(outsert)成型(模制)方法等。

根据以上述方式构成的本实施方式3，由于使主电极端子18的主体31与壳体25一体化，因此能够与主电极端子18向功率半导体芯片16的超声波接合工序一起，还并行地进行功率模块的框体的组装工序。因此，在将主电极端子18与功率半导体芯片16进行超声波接合的结构中，能够提高模块的组装性。

＜实施方式4＞

图12是表示本实施方式4所涉及的功率模块的结构的一部分的剖视图。此外，对本实施方式4所说明的结构要素中的与实施方式1相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与实施方式1不同的结构要素为主进行说明。

在本实施方式4中，电极端子33与实施方式1所说明的主电极端子18同样地具有主体31及第1接合部32。并且，与主体31的一端接合的第1接合部32能够与第1被接合体进行超声波接合，主体31的另一端能够与第2被接合体进行超声波接合。

在图12的例子中，在绝缘基板14的上表面配置有彼此分离的电路图案13a1、13a2，功率半导体芯片16隔着焊料15配置在电路图案13a1之上。并且，将功率半导体芯片16用作上述第1被接合体，将电路图案13a2用作上述第2被接合体。即，在图12的例子中，主体31的一端侧的第1接合部32和功率半导体芯片16进行超声波接合，主体31的另一端和电路图案13a2进行超声波接合。

根据上述本实施方式4，电极端子33能够与功率半导体芯片16及电路图案13a2这二者进行超声波接合。由此，能够容易地实现接合强度高的功率模块。另外，在图12的结构中，在功率半导体芯片16的原材料和电路图案13a2的原材料彼此不同的情况下，能够应用容易与功率半导体芯片16进行超声波接合的金属原材料作为第1接合部32的第2金属原材料，能够应用容易与电路图案13a2进行超声波接合的金属原材料作为主体31的第1金属原材料。其结果，能够进一步提高接合强度。

此外，第1被接合体及第2被接合体不限于图12的结构要素，例如也可以如图13及图14所示应用其他结构要素。

图13是表示第1被接合体及第2被接合体的其他例子的剖视图。在图13的例子中，将电路图案13a1用作第1被接合体，将电路图案13a2用作第2被接合体。即，在图13的例子中，主体31的一端侧的第1接合部32和电路图案13a1进行超声波接合，主体31的另一端和电路图案13a2进行超声波接合。

根据上述图13的结构，也能够容易地实现接合强度高的功率模块。另外，在图13的结构中，在电路图案13a1、13a2的原材料彼此不同的情况下，能够应用容易与电路图案13a1进行超声波接合的金属原材料作为第1接合部32的第2金属原材料，能够应用容易与电路图案13a2进行超声波接合的金属原材料作为主体31的第1金属原材料。其结果，能够进一步提高接合强度。

图14是表示第1被接合体及第2被接合体的其他例子的剖视图。在图14的例子中，取代一个绝缘基板14而设置有多个绝缘基板(绝缘基板14a、14b)。在绝缘基板14a、14b的上表面分别配置有电路图案13a1、13a2，在绝缘基板14a、14b的下表面分别配置有电路图案13b1、13b2。并且，将电路图案13a1用作第1被接合体，将电路图案13a2用作第2被接合体。即，在图14的例子中，主体31的一端侧的第1接合部32和电路图案13a1进行超声波接合，主体31的另一端和电路图案13a2进行超声波接合。

根据上述图14的结构，也能够容易地实现接合强度高的功率模块。另外，在图14的结构中，在电路图案13a1、13a2的原材料彼此不同的情况下，能够应用容易与电路图案13a1进行超声波接合的金属原材料作为第1接合部32的第2金属原材料，能够应用容易与电路图案13a2进行超声波接合的金属原材料作为主体31的第1金属原材料。其结果，能够进一步提高接合强度。

＜实施方式5＞

图15是表示本实施方式5所涉及的功率模块的结构的一部分的剖视图。此外，对本实施方式5所说明的结构要素中的与实施方式1相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与实施方式1不同的结构要素为主进行说明。

在本实施方式5中，电极端子33不仅与实施方式1所说明的主电极端子18同样地具有主体31及第1接合部32，还具有第2接合部34。第2接合部34由除第1金属原材料以外的作为包材的第3金属原材料构成，与主体31的另一端接合。并且，在本实施方式5中，与主体31的一端接合的第1接合部32能够与第1被接合体进行超声波接合，与主体31的另一端接合的第2接合部34能够与第2被接合体进行超声波接合。

在图15的例子中，在绝缘基板14a、14b的上表面分别配置有电路图案13a1、13a2，在绝缘基板14a、14b的下表面分别配置有电路图案13b1、13b2，功率半导体芯片16隔着焊料15配置在电路图案13a1之上。并且，将功率半导体芯片16用作第1被接合体，将电路图案13a2用作第2被接合体。即，在图15的例子中，第1接合部32和功率半导体芯片16进行超声波接合，第2接合部34和电路图案13a2进行超声波接合。

根据上述本实施方式5，与实施方式4相比，能够将基板结构小型化。另外，例如能够应用与接合强度的提高相比可以优先实现电阻的下降的金属原材料作为主体31的第1金属原材料。

＜实施方式6＞

图16及图17是表示本实施方式6所涉及的功率模块的结构的一部分的剖视图。此外，对本实施方式6所说明的结构要素中的与实施方式4相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与实施方式4不同的结构要素为主进行说明。

在本实施方式6中，第1接合部32或者主体31的另一端(不是包层电极部的部分)能够取代超声波接合而通过焊料或者螺钉进行接合。下面，对第1接合部32能够通过焊料或者螺钉进行接合的结构进行说明，但主体31的另一端能够通过焊料或者螺钉进行接合的结构也与下面的说明相同。此外，在本实施方式6中，第1接合部32的厚度设为与现有的通常的镀层厚度(2～6μm)相比较厚(例如大于或等于50μm)。

在图16的例子中，第1接合部32通过焊料36而与第1被接合体(作为接合目标的金属部件38)接合。此外，在图16的例子中，应用能够提高焊料接合性的锡作为第1接合部32的第2金属原材料，但不限于此。

在这里，在通常的结构中，通过应用锡镀层作为焊料接合部，从而提高焊料接合性。但是，在这种结构中，在对接合部施加了高应力的情况下，有时锡镀层剥离而发生接合劣化。另外，由于反复进行接合、分离，因此有时表面的镀层消失，发生由磨损导致的劣化。对此，在图16的例子中，由于设置有在焊料接合中具有高接合性、且厚度较厚的第1接合部32，因此能够提高焊料接合性(例如焊料接合的寿命等)。

在图17的例子中，第1接合部32通过螺钉37而与第1被接合体(作为接合目标的金属部件38)接合。此外，在图17的例子中，应用能够提高螺合接合性的金作为第1接合部32的第2金属原材料，但不限于此。

在这里，在通常的结构中，通过应用金镀层作为螺合接合部，从而提高接触时的螺合接合性。但是，在这种结构中，在对接合部施加了高应力的情况下，有时金镀层剥离而发生接合劣化。另外，由于反复进行接合、分离，因此有时表面的镀层消失，发生由磨损导致的劣化。对此，在图17的例子中，由于设置有在螺合接合中具有高接合性、且厚度较厚的第1接合部32，因此能够提高螺合接合性(例如螺合接合的寿命等)。

此外，在以上的说明中，作为各原材料而举出了一部分的金属作为例子，但只要是与作为接合目标的金属部件亲和性高的原材料，则也可以使用除金属以外的原材料。

＜实施方式7＞

图18是表示本实施方式7所涉及的功率模块的结构的一部分的剖视图。此外，对本实施方式7所说明的结构要素中的与实施方式1相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与实施方式1不同的结构要素为主进行说明。

本实施方式7所涉及的主电极端子18的第1接合部32在俯视观察时从主体31的一端凸出(露出)。

在这里，如图19及图20的俯视图所示，在使用了通常的导线41的导线键合中，在将导线41一端与功率半导体芯片16接合后，能够将该导线41在纵向、斜向等所期望的方向进行引出。

另一方面，如图21所示，在使用了能够降低电流密度的宽度较宽的带型导线42的导线键合中，在将导线42的一端与功率半导体芯片16接合后，只能将该导线42在与宽度方向垂直的方向进行引出。即，对引出方向(接合方向)存在限制。

对此，根据本实施方式7，如图22的剖视图及图23的俯视图所示，对于在俯视观察时凸出(露出)的第1接合部32，能够进行与导线键合相同的接合(超声波接合)。因此，如图23所示，如果对俯视观察时的主体31的形状适当地进行设计，则能够将主电极端子18在所期望的方向(例如斜向、横向)进行引出。即，能够提高引出方向(接合方向)的自由度。另外，能够通过与现有的导线键合相同的接合(超声波接合)实现上述结构。

＜实施方式8＞

图24是表示本实施方式8所涉及的功率模块的结构的一部分的剖视图。此外，对本实施方式8所说明的结构要素中的与实施方式1相同或者类似的结构要素标注相同的参照标号，以与实施方式1不同的结构要素为主进行说明。

在本实施方式8中，如图24所示，槽32a或者未图示的凹凸设置于第1接合部32中的与第1被接合体进行超声波接合的面。即，在本实施方式8中，第1接合部32的进行超声波接合的面的高度不均匀，局部地不同。此外，槽32a或者未图示的凹凸既可以使用蚀刻等化学处理而形成，也可以使用冲孔、激光加工等机械处理而形成。

此外，如图25所示，在功率半导体芯片16之上存在栅极信号的配线、传感器部等物理上不能进行超声波接合的凸部16c的情况下，需要从超声波接合的对象中排除该凸部。但是，在与第1被接合体进行超声波接合的面平坦的情况下，为了避开凸部16c，需要增加电极的条数，或者将电极设为两股，制造工序复杂化。

对此，在本实施方式8中，由于槽32a或者未图示的凹凸设置于第1接合部32中的与第1被接合体进行超声波接合的面，因此能够将凸部16c从超声波接合的对象中排除，而不会使制造工序不必要地复杂化。

＜变形例＞

以上说明的实施方式1～8的结构也可以适当组合。图26是表示将实施方式1～8适当组合后的功率模块的结构的一个例子的剖视图。

图26的功率模块具有实施方式1所说明的主电极端子18(图6)、和实施方式5所说明的电极端子33(图15)。因此，能够得到与实施方式1及实施方式5相同的效果。

另外，对于图26的功率模块，与实施方式3同样地，主电极端子18的主体31与壳体25一体化。因此，能够得到与实施方式3相同的效果。

另外，图26的功率模块是控制电路部(控制IC21a及控制电路部件21b)与功率半导体芯片16电连接的智能功率模块(IPM)。在上述结构中，核心模块部和控制模块部是能够分割的。

在这里，通常，由于IPM还搭载控制电路，因此能够将用户侧的产品结构小型化，但对IPM本身要求进一步的小型化及高集成化。但是，由于由小型化及高集成化导致的热量集中，有时作为功率模块而言的可靠性成为课题。

对此，就图26的功率模块而言，由于具有上述主电极端子18及电极端子33中的至少任1个，因此能够提高可靠性。特别地，这在要求小型化及高集成化的IPM领域是有效的。

此外，也可以构成搭载了大于或等于1个实施方式1～8所说明的功率模块的电力变换装置(例如逆变器装置、转换器装置、伺服放大器、电源单元等)。由此，能够实现与导线键合等接合相比具有更高可靠性及寿命的电力变换装置。另外，通过利用高寿命这一点，从而与现有装置相比能够期待高输出化。因此，能够期待电力变换装置的电路结构及框体的小型化、或者电力变换装置的输出性能的提高。此外，就输入电源的输入以及电力变换装置的输出的电力而言，单相、三相、直流、交流等种类均可。

另外，功率半导体芯片16也可以由Si(硅)构成，但例如也可以由SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)等宽带隙半导体构成。通常，根据宽带隙半导体，会得到通过高速通断化而实现的模块本身的低损耗化、高温耐量等优点，因此由宽带隙半导体构成的器件与硅器件相比大多在高频、高速通断、高温的条件下使用。就用于上述用途的功率模块而言，对其内部的配线要求低阻抗化、以及高频及高温动作时的接合寿命的提高。因此，实施方式1～8所说明的功率模块、以及由该功率模块构成的电力变换装置在由宽带隙半导体构成时尤其具有效果。

另外，SiC、GaN等宽带隙半导体比Si的硬度高(例如，Si的维氏硬度在10GPa左右，与此相对，SiC的维氏硬度大于或等于20GPa)。

因此，例如如果由硬度高的SiC构成功率半导体芯片16，则能够提高直接与功率半导体芯片16进行超声波接合时的施加功率。其结果，得到能够进一步提高接合强度这一效果。

此外，本发明在该发明的范围内能够对各实施方式及各变形例自由地进行组合，或者对各实施方式及各变形例适当地进行变形、省略。

Claims (10)

1.一种电极端子，其具有：

主体，其由第1金属原材料构成；以及

第1接合部，其与所述主体的一端接合，由除所述第1金属原材料以外的作为包材的第2金属原材料构成，

所述第1接合部能够与第1被接合体进行超声波接合，

能够进行弹性变形的弹性部设置于所述主体的所述一端和所述主体的另一端之间，

在所述第1被接合体设置并非超声波接合的对象的凸部，

槽或者凹凸设置于所述第1接合部中的与所述第1被接合体进行超声波接合的面，所述槽或者所述凹凸的凹部包围所述凸部。

2.根据权利要求1所述的电极端子，其中，

所述弹性部包含弯曲部或者切口部。

3.根据权利要求1所述的电极端子，其中，

所述主体的所述另一端能够与第2被接合体进行超声波接合。

4.根据权利要求3所述的电极端子，其中，

所述第1接合部或者所述主体的所述另一端能够取代超声波接合而通过焊料或者螺钉进行接合。

5.根据权利要求1所述的电极端子，其中，

还具有第2接合部，该第2接合部与所述主体的所述另一端接合，该第2接合部由除所述第1金属原材料以外的作为包材的第3金属原材料构成，

所述第2接合部能够与第2被接合体进行超声波接合。

6.一种半导体装置，其具有：

权利要求1所述的电极端子；以及

所述第1被接合体，

所述第1被接合体包含半导体芯片或者电路图案，并且所述第1被接合体与所述第1接合部进行超声波接合。

7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，

还具有壳体，该壳体包围所述第1被接合体的侧部，

所述电极端子的所述主体与所述壳体一体化。

8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，

所述第1被接合体是所述半导体芯片，

所述半导体装置还具有控制电路部，该控制电路部与所述半导体芯片电连接。

9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中，

所述半导体芯片由宽带隙半导体构成。

10.一种电力变换装置，其具有权利要求6所述的半导体装置。

Images