半导体装置的制作方法

文档序号:11179227
半导体装置的制造方法

本申请要求于2016年3月24日提交的第2016-060326号日本专利申请和于2016年10月17日提交的第2016-203590号日本专利申请的优先权,上述日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及半导体装置。特别地,本发明涉及金属部件与密封材料之间的粘着性以及外壳部件与密封材料之间的粘着性得到提高的、高可靠性半导体。

技术领域

功率半导体装置广泛应用于需要有效电力转换的领域。例如,可举出近年来受到注目的太阳能发电和风力发电等可再生能源领域、混合动力汽车和电动汽车等车载领域和车辆等铁路领域。这些功率半导体装置中内置有开关元件和二极管,一直以来,元件中使用Si(硅)半导体。近来,开始使用诸如SiC(碳化硅)半导体的宽带隙半导体。与Si半导体相比,SiC半导体具有击穿电压高、耐热性强、损耗低等特点,通过将SiC半导体用于半导体装置,可使得装置小型化且损耗降低。另外,Si半导体仍然被广泛使用。在这种情况下,使用含有耐湿性、耐热性、机械性能优良的环氧树脂的密封材料来密封功率半导体装置。

然而,由于环氧树脂与用于功率半导体装置的功率半导体元件的电极、导电板、导线、引脚等金属部件和/或树脂外壳的粘着力不充分,因此可能导致可靠性降低。

对于增粘剂,已知含有在常温下为固态的次氮基三亚甲基膦酸盐的、用于密封半导体的环氧树脂(例如,参照专利文献1)。然而,在该技术中,由于膦酸盐的有机填料混合在环氧树脂中,因此存在例如基材与膦酸之间、膦酸与环氧树脂之间难以反应而导致粘着强度不足的缺点,以及由于膦酸盐的阳离子与环氧树脂反应使得长期可靠性不充分的缺点等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:特开2015-54898号公报



技术实现要素:

发明要解决的问题

本发明考虑到以上讨论的问题,其目的在于提供提高环氧树脂与半导体装置内所使用的金属材料和/或外壳部件之间的粘着性,并且具有高可靠性的半导体装置。

解决问题的手段

发明人发现在通过使形成密封材料的环氧树脂与膦酸组合,可在保持环氧树脂固有的优良特性的情况下提高环氧树脂与金属部件和/或外壳部件之间的粘着性,从而完成了本发明。也就是说,在本发明中,根据一种实施方式,提供[1]半导体装置,所述半导体装置具有层叠基板和密封材料,其中,所述层叠基板上安装有半导体元件,所述密封材料包括环氧树脂主剂、硬化剂和膦酸。

[2]在根据[1]所述的半导体装置中,优选地,所述半导体装置还包括树脂外壳。

[3]在根据[2]所述的半导体装置中,优选地,所述树脂外壳是经过表面处理的树脂外壳。

[4]在根据[2]或[3]所述的半导体装置中,优选地,所述树脂外壳包括聚苯硫醚树脂。

[5]在根据[2]至[4]中任一项所述的半导体装置中,优选地,所述树脂外壳的表面上形成有膦酸层。

[6]在根据[1]至[5]中任一项所述的半导体装置中,优选地,包括所述半导体元件和所述层叠基板的被密封部件的表面上形成有膦酸层。

[7]在根据[1]至[6]中任一项所述半导体装置中,优选地,所述膦酸大致均匀地混合在所述密封材料中。

[8]在根据[1]至[7]中任一项所述的半导体装置中,优选地,膦酸是具有羧基的膦酸。

[9]在根据[1]至[7]中任一项所述的半导体装置中,优选地,所述膦酸是具有氨基的膦酸。

[10]在所述膦酸是具有羧基的膦酸的、根据[8]所述的半导体装置中,优选地,所述环氧树脂主剂是脂环族环氧树脂和/或脂肪族环氧树脂。

[11]在所述膦酸是具有氨基的膦酸的、根据[9]所述的半导体装置中,优选地,所述环氧树脂主剂是脂肪族环氧树脂。

[12]在根据[1]至[11]中任一项所述的半导体装置中,优选地,密封材料还包括无机填充物,并且/或者所述硬化剂是酸酐类硬化剂。

[13]在根据[1]至[12]中任一项所述的半导体装置中,优选地,所述半导体元件包括Si半导体元件、SiC半导体元件和GaN半导体元件中的任一个。

根据另一方面,本发明提供[14]半导体装置的制造方法,包括以下步骤:将半导体元件安装到层叠基板上;在包括所述层叠基板和所述半导体元件的部件的表面上形成膦酸层;以及使包括环氧树脂主剂和硬化剂的环氧树脂组合物接触所述膦酸层。

根据又一方面,本发明提供[15]半导体装置的制造方法,包括以下步骤:将半导体元件安装到层叠基板上;在安装有所述半导体元件的层叠基板处设置外壳;至少在所述外壳的表面上形成膦酸层;以及使包括环氧树脂主剂和硬化剂的环氧树脂组合物接触所述膦酸层。

[16]在根据[15]所述的半导体装置的制造方法中,优选地,还包括:在形成所述膦酸层之前,对所述外壳的表面执行表面处理。

根据再一方面,本发明提供[17]半导体装置的制造方法,包括以下步骤:将半导体元件安装到层叠基板上;以及用密封材料密封包括所述层叠基板和所述半导体元件的部件,其中,所述密封材料包括环氧树脂主剂、硬化剂和膦酸。

[18]在[17]所述的半导体装置的制造方法中,优选地,还包括在安装有所述半导体元件的层叠基板处设置外壳。

根据再一方面,本发明提供[19]用于密封电子装置的树脂组合物,包括环氧树脂、硬化剂和膦酸。

根据再一方面,本发明提供[20]电子装置,所述电子装置由[19]所述的树脂组合物密封。

有益效果

根据本发明的半导体装置,通过使膦酸包括在密封材料中,可使金属部件和/或外壳与环氧树脂之间的粘着性增强。由此,能够提供具有高可靠性的半导体装置。

附图的简单说明

图1是示出根据本发明的半导体装置的第1方式的功率模块的剖面结构的示意图。

图2是示出根据本发明的半导体装置的第2方式的功率模块的剖面结构的示意图。

图3是示出根据本发明的半导体装置的第3方式的功率模块的剖面结构的示意图。

图4是示出根据本发明的半导体装置的第4方式的功率模块的剖面结构的示意图

本发明的实施方式

在下文中,参照附图描述本发明的实施方式。但是,本发明不限于下文中描述的实施方式。

[第一实施方式:半导体装置]

根据第1实施方式,本发明提供半导体装置,该半导体装置包括安装有半导体元件的层叠基板和密封材料,并且可选地具有外壳,所述密封材料包括环氧树脂、硬化剂和膦酸。在本发明中,可大体分为膦酸局部存在于包括半导体元件和层叠基板的部件的表面而形成膦酸层的第1方式、膦酸局部存在于外壳表面而形成膦酸层的第3方式以及膦酸大体均匀地分布于密封材料整体的第2、第4方式。另外,在任一方式中,膦酸包括在密封材料中与包括半导体元件和层叠基板的部件和/或外壳、构成密封材料的环氧树脂主剂等其他化合物等发生反应并且以膦酸反应物(由膦酸产生的各种化合物)的状态存在的物质。在下文中,分别描述本发明的各个方式。

[第1方式]

图1是本发明第1方式的半导体装置的一个实施例,即功率模块的示意性剖视图。在图1中,半导体元件1经由焊料等的接合层3安装在层叠基板2上。在半导体元件1的顶部表面上,经由焊料等的接合层3安装有包括嵌入引脚6的嵌入式印刷电路板7。层叠基板2、半导体元件1、嵌入引脚6和印刷电路板7的表面上形成有膦酸层9,并且邻接膦酸层9设置有树脂层8。而且,膦酸层9和树脂层8构成密封材料10。另外,在本说明书中,顶部表面和底部表面是以说明的目的指示附图中的顶部和底部的相对术语,并非限定使用半导体模块时的顶部和底部。另外,在以下的说明书中将包括半导体元件1、层叠基板2并且通过密封材料以通常的密封方式绝缘密封的部件称为被密封部件。在所示出的方式中,被密封部件包括半导体元件1、层叠基板2、接合层3、嵌入引脚6、印刷电路板7。

半导体元件1是IGBT、MOS或二极管芯片等的功率芯片,并且各种Si装置、SiC装置、GaN装置等可用作半导体元件1。另外,这些装置可组合使用。例如,可应用使用了Si-IGBT和SiC-SBD的混合模块等。半导体元件1的配置数量不限于附图中示出的方式,并且可配置多个。

层叠基板2由绝缘基板22以及形成在绝缘基板22的一侧表面上的第2导电板21和形成在绝缘基板22的另一侧表面上的第1导电板23构成。绝缘基板22可使用电绝缘性、导热性优良的材料。作为绝缘基板22的材料,可举出例如Al2O3、AlN、SiN等。特别是当绝缘基板22用于高击穿电压半导体装置时,优选电绝缘性能和导热性并存的材料,可以使用AlN和SiN,但是材料不限于此。作为第2导电板21和第1导电板23,可使用加工性能优良的Cu、Al等金属材料。另外,为了防锈等的目的,可使用进行过镀Ni等处理的Cu、Al。作为在绝缘基板22上配置导电板21和导电板23的方法,可以举出直接铜接合法(Direct Copper Bonding)或活性金属钎焊法(Active Metal Brazing)。

接合层3可使用无铅焊料形成。例如,可使用Sn-Ag-Cu系、Sn-Sb系、Sn-Sb-Ag系、Sn-Cu系、Sn-Sb-Ag-Cu系、Sn-Cu-Ni系、Sn-Ag系等,但是不限于此。或者也可使用铅焊料。

作为印刷电路板7,可使用其上形成有Cu、Al等的导电层的聚酰亚胺膜基板和环氧树脂膜基板。可将由铜制成的铜引脚用作嵌入引脚6。对于印刷电路板7的导电层和嵌入引脚6,也可以为了防锈等目的而对Cu或Al执行镀Ni等处理。该印刷电路板7和嵌入引脚6将半导体元件1之间电连接或者将半导体元件1和层叠基板2电连接。嵌入引脚6与层叠基板2或半导体元件1可通过上述焊料接合层3接合。另外,虽然附图中未示出,但是,可通过将嵌入引脚6从层叠基板2的顶部引出到密封材料10的外部来将嵌入引脚6作为外部连接端子。

在第1方式中,在包括半导体元件1、层叠基板2、嵌入引脚6、印刷电路板7并且还可包括未示出的其它端子等的被密封部件的表面上形成膦酸层9。形成膦酸层9是指,在形成时将膦酸涂布在被密封部件的表面上使得膦酸层9附着在被密封部件的全部表面或部分表面上的状态,优选为与被密封部件的表面结合的状态。或者通过在形成膦酸层9期间或之后的脱水反应去除膦酸的羟基并与被密封部件的表面结合的状态。此外,通过在与下文所述的树脂层8接触时与树脂层8中的化合物等进行的反应,膦酸包括作为与环氧树脂主剂或可选地含有的无机填充物之间的反应物而存在的物质。但是,也有膦酸处于保持不变的状态的情况。

另外,膦酸可溶解在溶剂中进行涂布。由于膦酸是低分子量化合物,因此与硅烷偶联剂相比具有更易于形成均匀的层的优点。例如可以通过使用X射线电子能谱法或透射电子显微镜等进行分析来检测半导体装置中膦酸层9的存在。

所谓膦酸,是指含有至少一个膦酰基-P(=O)(OH)2的有机酸。另外,在本发明中,膦酸盐并不是优选的。这是因为不能在被密封部件表面上提供酸(H+)。可将含有氨基和/或羟基的膦酸用作膦酸,例如,可使用(1-氨乙基)膦酸、(氨甲基)膦酸、4-氨基苄基膦酸、3-氨基苯基膦酸、4-氨基苯基膦酸、4-氨基-1-羟基丁烷-1,1-双膦酸等。可将例如(3-羧基丙基)膦酸、(2-羧基乙基)膦酸、(羧甲基)膦酸、(5-羧戊烷基)膦酸、6-膦酰基己酸、11-膦酰基十一烷酸、16-膦酰基十六烷酸、氨基乙酸-N,N-二(亚甲基膦酸)等作为具有羧基的膦酸。可将2-氨基-6-膦酰基己酸用作具有氨基和羧基两者的膦酸。

构成膦酸层9的膦酸可以是一种,也可以是2种以上。在使用2种以上不同的膦酸的情况下,可能期望将含有羧基的膦酸互相组合或将含有氨基的膦酸互相组合并且不将含有羧基的膦酸与含有氨基的膦酸混合使用。下文将进行详细描述。膦酸层9的厚度没有特别限制,虽然膦酸层9的厚度取决于所使用的膦酸的种类和下文所述的制造方法以及膦酸溶液的浓度,但是例如单分子膜被形成的厚度可以是例如数nm至数十nm,优选地可以为约2nm至50nm。

可通过含有环氧树脂主剂和硬化剂并且还可任选地包括无机填充物和其它添加剂的环氧树脂组合物形成树脂层8。可将脂肪族环氧树脂或脂环族环氧树脂用作环氧树脂主剂。

脂肪族环氧树脂是指这样的环氧化合物,即环氧基直接键合的碳原子是构成脂肪族碳氢化合物的碳原子。因此,只要化合物满足上述条件,即使主骨架中包含芳香环的化合物也可被分类为脂肪族环氧树脂。脂肪族环氧树脂的示例可包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、联苯型环氧树脂、甲酚醛型环氧树脂、3官能以上的多官能型环氧树脂等,但是不限于此。对于上述脂肪族环氧树脂,可单独使用或者可混合2种以上使用。

脂环族环氧树脂是指这样的环氧化合物,即构成环氧基的两个碳原子构成脂环族化合物。脂环族环氧树脂的示例包括单官能型环氧树脂、2官能型环氧树脂、3官能以上的多官能型环氧树脂等,但是不限于此。对于脂环族环氧树脂,可单独使用或者可混合不同的2种以上使用。

对硬化剂无特定的限制,只要硬化剂可以与环氧树脂主剂反应而进行硬化即可,但是优选使用酐酸类硬化剂。作为酸酐类硬化剂,例如可举出芳香族酸酐,具体为邻苯二甲酸酐、苯四甲酸二酐和苯偏三酸酐等。或者可举出环状脂肪族酸酐,具体为四氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢苯酐和甲基邻苯二甲酸酐等。或者,可举出脂肪族酸酐,具体为琥珀酸酐、聚己二酸酐、聚癸二酸酐和聚壬二酸酐。对于硬化剂的混合量,优选将50至170质量份的硬化剂与100质量份的环氧树脂主剂混合,更优选为将80至150质量份的硬化剂与100质量份的环氧树脂主剂混合。当硬化剂的混合量不足50质量份时,有可能出现由于交联不充分而导致玻璃化转变温度降低的情况,而当硬化剂的混合量多于170质量份时,有可能出现耐湿性、高温变形温度和耐热稳定性降低的情况。

还可在环氧树脂组合物中添加作为可选成分的促硬剂。作为硬化促进剂,可适当混合咪唑或其衍生物、叔胺、硼酸酯、路易斯酸、有机金属化合物、有机酸金属盐等。

对于硬化促进剂的添加量,优选为对每100质量份的环氧树脂主剂添加0.01至50质量份的促硬剂,更优选为添加0.1至20质量份的促硬剂。

另外,可作为任选成分包括在环氧树脂组合物中的无机填充物的示例包括例如熔融氧化硅、氧化硅、氧化铝、氢氧化铝、氧化钛、氧化锆、氮化铝、滑石、粘土、云母和玻璃纤维,但是不限于此。通过这些无机填充物,可提高硬化物的导热率并且可降低硬化物的热膨胀率。对于这些无机填充物,可单独使用或者混合2种以上使用。另外,这些无机填填充物可为微填料或纳米填料,并且可混合使用粒径和/或种类不同的2种以上的无机填充物。特别地,优选使用平均粒径为约0.2至20μm的无机填料。当环氧树脂主剂和硬化剂的总量为100质量份时,无机填料的添加量优选地为100至600质量份,更优选地为200至400质量份。当无机填料的混合量不足100质量份时,就会出现密封材料的热膨胀系数增高而导致易于发生剥离和裂纹的情况。当混合量多于600质量份时,可能出现组合物的粘度增大使得挤压可塑性变差的情况。

在不妨碍其特性的范围内,环氧树脂组合物中还可包括任选的添加剂。添加剂的示例包括例如阻燃剂、用于将树脂着色的颜料、用于提高抗裂性的增塑剂和硅橡胶弹性体,但是不限于此。这些可选的成分及其添加量由本领域技术人员根据半导体装置和/或密封材料所要求的规格来确定。

在本方式中,可基于膦酸的侧链官能团的类型来选择优选的环氧树脂主剂。其目的在于,通过选择膦酸的侧链官能团与环氧基的反应性更高的组合来形成膦酸与环氧树脂主剂的牢固结合。

具体地,在将具有羧基的膦酸层9形成在被密封部件上时,脂环族环氧树脂和脂肪族环氧树脂的任一个均适于作为构成树脂层8的环氧树脂主剂。或者,环氧树脂主剂可以是脂环族环氧树脂和脂肪族环氧树脂的混合物,更优选地,可将脂环族环氧树脂用作环氧树脂主剂。

在将具有氨基的膦酸层9形成在被密封部件上时,优选使用脂肪族环氧树脂作为构成树脂层8的环氧树脂主剂。这是因为,通常脂环族环氧树脂与胺官能团的反应性低。但是,如果将脂肪族环氧树脂作为环氧树脂主剂的主要成分混合,则也可以混入脂环族环氧树脂。

在将具有羧基和氨基两者的膦酸层9形成在被密封部件上时,构成树脂层8的环氧树脂主剂优选为脂肪族环氧树脂、或者脂肪族环氧树脂和脂环族环氧树脂的混合物。

另外,不管构成膦酸层9的膦酸的种类如何,也可能即使混入少量上述优选的环氧树脂主剂之外的环氧树脂主剂、或其他的热硬化性树脂主剂也没有问题。

虽然未示出,但是也可以通过层叠2层以上的、组成互不相同的2种以上树脂组合物来构成树脂层。在这种情况下,至少在与膦酸层接触的位置上形成第1树脂层,其使用了含有上述特定环氧树脂主剂的环氧树脂组合物。第1树脂层优选至少具有10μm以上的厚度。而且,与第1树脂层接触设置,并且不与膦酸层接触的第2树脂层可以是任意构成。第2树脂层特别优选具有高玻璃化转变温度(Tg)和高耐热性。例如,第2树脂层至少含有脂环族环氧树脂作为热硬化性树脂主剂,可选地,除此之外,优选由含有双酚A型环氧树脂的树脂组合物构成。另外,作为硬化剂,优选含有酸酐硬化剂,更优选含有无机填充物。而且,具有上述组成的第2树脂层的Tg优选比半导体元件的结温(Tj)高10℃以上,更优选Tg为200℃以上。

本方式的半导体装置的制造方法包括以下步骤:将半导体元件1安装到层叠基板2上;在包括所述层叠基板2和所述半导体元件1的部件上形成膦酸层9;以及使所述膦酸层9与含有环氧树脂主剂和硬化剂的树脂组合物接触。对于将半导体元件1安装到层叠基板2上的步骤,可以按照通常的方法,通过使用焊料1将半导体元件1、嵌入引脚6、印刷电路板以及必要的连接端子等与层叠基板2接合来实施。

对于在这些接合的被密封部件上形成膦酸层9的步骤,可以使用任意的方法,通过将膦酸溶液附着在被密封部件的表面来实施。下面说明具体的膦酸层9的形成方法的实施例。首先,将膦酸溶解于有机溶剂中来调制膦酸溶液。作为有机溶剂,例如可以举出甲苯、2-丙醇、THF等,但是不限于此。调制膦酸溶液时使用的膦酸可以是1种,也可以是2种以上。膦酸溶液的浓度没有特别的限制,但是可以设置为1至10mmol/L。将被密封部件接触该溶液。典型地,将被密封部件浸泡在溶液中。接着,从溶液中回收浸泡的被密封部件,使用有机溶剂洗净。然后,将被密封部件在约100至150℃的条件下经过约0.5至24小时进行干燥。由此,使膦酸层9附着在被密封部件的表面,优选可使膦酸层9与被密封部件的表面共价键合。除了上述举例说明的方法之外,形成膦酸层9的步骤也包括通过喷雾法喷涂膦酸溶液的方法,使用刷毛或分配器将膦酸溶液涂在被密封部件的表面的方法。在这些方法中,关于干燥和通过溶液进行的洗净,可以使用与上述举例说明的方法相同的方法。

在使所述膦酸层9与含有环氧树脂主剂和硬化剂的树脂组合物接触的步骤中,混合环氧树脂主剂、硬化剂以及根据情况任选的成分,调制环氧树脂组合物。优选地,将这些环氧树脂组合物进行真空脱泡后,例如通过灌封或传递成型来接触膦酸层9。接着,在环氧树脂主剂的硬化温度下进行加热硬化。例如通过在80~150℃的任意温度下保持约30分钟至1个小时,之后,在100~200℃的任意温度下保持约1~10小时的2步硬化来进行硬化,但是不限制特定温度范围。在使用2种以上的不同树脂组合物形成2层以上的密封结构时,可以在一层硬化后或硬化前形成下一层。

另外,本方式的半导体装置不限于具有图示的结构。例如,也可以具有作为填充密封材料时的外框的外壳,也可以在层叠基板2的导电板23上经由接合材料具有放热结构体。另外,也可以不存在印刷电路板,嵌入引脚作为外部链接端子在外部与印刷电路板等连接。

或者也可以是通过金属导线或引线框架将半导体元件连接至导电板、外部端子、包括中继端子的连接端子的结构。具体地,也可以是在层叠基板上安装半导体元件,通过Al或Cu等的导线或引线框架将半导体元件和与层叠基板接合的连接端子电连接的结构。在层叠基板相对于半导体元件一侧的另一侧的导电板可以与散热片接合,内置外部端子的外壳也可以粘结在散热片上。在上述半导体装置中,除了半导体元件和层叠基板,也可以在金属导线和引线框架的表面与上述相同地形成膦酸层。并且,通过在使含有上述特定环氧树脂主剂的环氧树脂组合物接触膦酸层进行密封,使得可以通过金属与环氧树脂之间的粘着性。

在本方式的半导体装置中,通过与被密封部件接触的膦酸层、与膦酸层接触的树脂层来构成密封材料。虽然不旨在受限于理论,但是膦酸的膦酰基与被密封部件的金属表面和/或金属氧化物等的陶瓷表面上存在的OH基和O-基反应,并且膦酸的侧链羧基和/或氨基与环氧树脂反应,从而形成牢固的共价键合。因此,通过本方式,可以提高金属/环氧树脂之间的粘着性。

以前,作为提高树脂和金属之间的粘着性的方法,研究使用硅烷偶联剂的方法。但是,硅烷偶联剂的活性高,一旦存在水分则容易水解,难以发挥提高粘着性的效果。与此相对,在本发明中,使用稳定性更高的膦酸来实现提高粘着性的效果。另外,膦酸的膜与硅烷偶联剂相比密度高,与环氧树脂的反应点增加,可以进一步提高粘着性。硅烷偶联剂只能与存在于作为接合对象的表面的OH反应,与之相对,膦酸通过向基板提供H+而产生OH,使得膦酸可以与基板连续反应而密度校高。另外,在使用常温下为固态的亚硝酸亚甲基膦酸盐的专利文献1的技术中,由于膦酸盐的有机填料为固体,不具有反应性的侧链官能基,并且与环氧树脂混合,难以形成膦酸的反应性,例如基底材料与膦酸、膦酸与环氧树脂之间的共价键合,不能期待粘着性提高。另外,还有由于膦酸盐的阳离子与环氧树脂反应从而长期可靠性不充分的缺点。

[第二方式]

图2是本发明第二方式的半导体装置的一个实施例,即功率模块的示意性剖面图。在图2中,层叠基板2、半导体元件1、嵌入引脚6以及印刷电路板7的结构和材料可以与图1示出的方式相同。图2示出的功率模块中不存在膦酸层,但是密封材料10中含有热硬化树脂主剂、硬化剂以及膦酸。优选将膦酸大致均匀地混合在密封材料10中。

在本方式中,膦酸的种类以及膦酸与环氧树脂主剂的优选组合可以与第一方式中所说明的内容相同,在此省略说明。另外,对于密封材料10的成分,即硬化剂、以及可任选包含的无机填充物和其他成分可以与在第一方式中说明的内容相同。另外,在第二方式中,膦酸包括处于通过脱水反应等去除氢氧基,与被密封部件或可任选存在于密封材料中的无机填充物的整体或部分表面结合的状态下的物质。另外,也可存在保持其在混合至密封材料中时的、酸的状态的物质。

在第二方式的密封材料中,当环氧树脂主剂的质量为100质量份时,优选含有0.01至1质量份的膦酸,更优选为添加0.05至0.2质量份的膦酸。如果比上述范围少,则可能粘着性的效果不足,如果过多,则可能密封材料的玻璃化转变温度下降。

虽然未示出,但是也可以通过层叠2层以上的、组成互不相同的2种以上树脂组合物来构成密封材料。在这种情况下,至少在与被密封部件接触的位置上配置的第1密封材料层含有膦酸。在这种情况下,第1密封材料层优选至少具有10μm以上的厚度。而且,在上述之外的位置配置的第2密封材料层可以是任意构成。第2密封材料层可以含有或不含有膦酸,但是特别优选具有高玻璃化转变温度Tg和高耐热性。其实施例可以是在第一方式中作为第2树脂层说明的组成。

第二方式的半导体装置的制造方法包括以下步骤:将半导体元件安装到层叠基板上;以及用密封材料密封包括所述层叠基板和所述半导体元件的部件,其中,所述密封材料包括环氧树脂主剂、硬化剂和膦酸。将半导体元件安装到层叠基板上的步骤可以与第一方式相同地进行。另外,对于密封步骤,除了将膦酸混合至密封材料中的步骤之外,也可以与常用半导体密封的方法同样地进行。

在第二方式的半导体装置及其制作方法具有与第一方式相同的优点。即,虽然不旨在受限于理论,但是在本方式中,密封材料中混合的膦酸的膦酰基和与其接触的被密封部件的金属表面和/或金属氧化物等的陶瓷表面上存在的OH基和O-基反应,并且膦酸的侧链羧基和/或氨基与环氧树脂反应,从而形成牢固的共价键合。从而,可以提高金属/环氧树脂之间的粘着性。另外,在密封材料含有无机填充物的情况下,大致均匀地存在于环氧树脂中的膦酸具有提高无机填充物和环氧树脂之间的粘着性的效果。除此之外,由于将膦酸混合至环氧树脂后进行密封,因此可以缩短形成膦酸层的制造步骤。

作为另外的变形方式,也可以是共同具有第一方式和第二方式两者的特征的半导体装置。即,也可以是这样的方式,膦酸层形成在被密封材料的表面,树脂层也含有大致均匀混合在其中的膦酸,从而通过这些膦酸层和树脂层来构成密封材料。

[第3方式]

图3是本发明第3方式的半导体装置的一个实施例,即功率模块的示意性剖视图。在图3中,半导体元件1经由焊料等的接合层3安装在层叠基板2上。层叠基板2经由焊料等的接合层4安装在基底5上。外壳11安装有外部端子12,并通过粘结剂等安装在基底5上。半导体元件1的顶部表面上经由导线13安装有外部端子12,该外部端子12配置在其他半导体元件顶部表面、层叠基板2和外壳11上。层叠基板2、半导体元件1以及外壳11表面形成有膦酸层9,并且邻接膦酸层9设置有树脂层8。另外,膦酸层9和树脂层8构成密封材料10。

另外,在本说明书中,顶部表面和底部表面是以说明的目的指示附图中的顶部和底部的相对术语,并非限定使用半导体模块时的顶部和底部。另外,在以下的说明书中将包括半导体元件1、层叠基板2并且通过密封材料以通常的密封方式绝缘密封的部件称为被密封部件。在所示出的方式中,被密封部件包括半导体元件1、层叠基板2、接合层3、4、基底5、导线13以及外壳11。

半导体元件1、层叠基板2、接合层3、4的结构可以与第一方式中的结构相同,在此省略说明。对于基底5,没有特别限制,只要是半导体装置中常用的基底即可,但是优选热传导率高,即使经过焊接等高温热处理也不弯曲的材料,例如Cu板、Al-SiC板等。另外,也可以具有冷却片等放热结构体。在这种情况下使用Al等材料。

导线13没有特别限制,只要是半导体装置中常用的导线即可,例如,可以使用Al线、镀铜钢线、Cu线等。导线直径没有特别限制,在用于大电流时,优选使用直径为300μm~500μm的导线。或者,可以代替导线13,使用第一方式中说明的引脚框架或电路板和导电引脚进行电连接而构成回路。因此,在本方式中,被密封部件的结构不限于图3示出的结构,可以使用任意具有外壳的半导体装置的结构。对于外部端子12,只要是可以将半导体装置内部的电路与半导体装置外部的其他装置电连接的部件即可,可以使用Cu部件、镀Ni铜部件、镀Cu部件等,但是不限于此。

外壳11是填充密封材料时作为外框的部件,可以是有耐热性、耐化学性优良的树脂构成的树脂外壳。作为树脂,可以使用例如聚苯硫醚树脂(PPS树脂)、聚对苯二甲酸丁二酯树脂(PBT)、聚甲醛树脂(POM)等的树脂外壳,但是不限于此。

优选地,可以含有PPS树脂的外壳,或使用由PPS树脂制成的外壳。外壳11优选进行表面处理。在这种情况下,优选至少在与构成密封材料10的膦酸层9接触的面进行表面处理。这是为了进一步提高由膦酸带来的粘着性提高的效果。对于表面处理方法,可以是UV臭氧处理、大气压等离子体处理或减压等离子体处理等亲水处理。UV臭氧处理是指UV(紫外线)处理或臭氧处理。当将UV照射树脂外壳时,通过切断构成树脂的分子的键而形成活性表面,从而可以对表面进行亲水化。当另外,在大气等具有氧气的环境下进行UV处理时,产生臭氧,通过该臭氧的氧化效果,对树脂表面进行亲水化。另外,也可以仅诱导臭氧用于树脂的表面处理。具体地,优选包括通过臭氧进行的处理。具体地,可以使用具有主要波长254nm和185nm的低压汞灯,但是不限于此。通过进行表面处理,使得树脂表面,特别是PPS树脂表面变为亲水性。在经过表面处理的树脂表面,特别是PPS树脂表面存在COOH、OH、和/或SO3H等的官能团,膦酸易于结合。

在第三方式中,外壳11的表面形成有膦酸层9,与第一方式相同,膦酸层9和树脂层8一起构成密封材料10。另外,任选地,也可以在包括半导体元件1、层叠基板2、基底5、导线13以及未示出的其他部件的被密封部件的表面形成膦酸层9。在图3中,示出在这些被密封部件整体上形成膦酸层9的方式,但是第三方式不限于此,也可以至少在外壳11的表面上形成膦酸层9。“形成有膦酸层”的状态及其检测方法与第一方式中所说明的内容相同。

在本方式中,可以包含在膦酸层9中的膦酸的种类、以及可以包含在构成树脂层8的环氧树脂组合物中的环氧树脂主剂与膦酸的优选组合可以与第一方式中所说明的内容相同,在此省略说明。另外,对于包含在构成树脂层8的环氧树脂组合物中的硬化剂、可任选包含的无机填充物以及其他成分,可以从与在第一方式中说明的选项相同的选项中适当选择。另外,在第三方式中,膦酸包括处于通过脱水反应等去除氢氧基,与被密封部件或可任选存在于密封材料中的无机填充物的整体或部分表面结合的状态下的物质。另外,也可存在保持其在混合至密封材料中时的、酸的状态的物质。

虽然未示出,但是也可以通过层叠2层以上的、组成互不相同的2种以上树脂组合物来构成树脂层8。这种情况下的第1树脂层和第2树脂层的优选组成厚度、配置位置可以与第一方式中说明的内容相同。

本方式的半导体装置的制造方法包括以下步骤:将半导体元件1安装到层叠基板2上;在安装有所述半导体元件1的层叠基板2处设置外壳11;至少在所述外壳11的表面上形成膦酸层9;以及使包括环氧树脂主剂和硬化剂的环氧树脂组合物接触所述膦酸层。对于将半导体元件1安装到层叠基板2上的步骤,可以按照常用方法,通过使用焊料3将半导体元件1与层叠基板2接合来实施。对于在安装有所述半导体元件1的层叠基板2处设置外壳11的步骤,详细地,可以通过使用焊料等接合层4将上述层叠基板2与基底5接合的步骤和使用粘结剂将外壳11与接合有层叠基板2基底5接合的步骤来实施,但是不限于特定的方法。任选地,可以在设置外壳的步骤之前或之后至少实施外壳11的表面处理步骤。对于表面处理,可以是上文记载的UV臭氧处理、大气压等离子体处理或减压等离子体处理,可以实施在形成膦酸层9的表面。当在设置外壳的步骤之后进行表面处理时,也可以不仅对外壳11,而是对包括层叠基板2、半导体元件1以及外壳11的被密封部件整体的、至少与密封材料接触的面进行表面处理。

至少在所述外壳11的表面上形成膦酸层9的步骤可以通过任意方法使膦酸溶液附着在外壳11的表面来实施。具体膦酸层9的形成方法的实施例可以与在第一方式中说明的内容相同。在该步骤中,也可以任选地在外壳11以外的被密封部件的表面上形成膦酸层9。

对于使包括环氧树脂主剂和硬化剂的环氧树脂组合物接触形成的膦酸层9的步骤,可以与在第一方式中说明的内容相同地实施。在第三方式中,在使用2种以上的不同树脂组合物形成2层以上的密封结构时,可以在一层硬化后或硬化前形成下一层。

在本方式的半导体装置中,通过至少通过与外壳接触的膦酸层和与膦酸层接触的树脂层来构成密封材料。虽然不旨在受限于理论,但是膦酸的膦酰基与在被密封部件的外壳树脂表面上存在的OH基和O-基反应,并且膦酸的侧链羧基和/或氨基与环氧树脂反应,从而形成牢固的共价键合。因此,根据本方式可以提高外壳树脂/环氧树脂之间的粘着性。另外,当任选地在外壳之外的被密封部件的表面也形成膦酸层9时,不仅外壳树脂,膦酸的膦酰基还可以与其他被密封部件的金属表面和/或金属氧化物等的陶瓷表面上存在的OH基和O-基反应,并且膦酸的侧链羧基和/或氨基与环氧树脂反应,从而形成牢固的共价键合,从而可以提高金属/环氧树脂之间的粘着性。以前,由于树脂外壳和密封树脂之间的界面可能由于热应力而发生剥离,因此讨论使用硅烷偶联剂的粘着性提高方法,但是其缺点已经在第一方式中讨论过。通过本方式,特别地,可以提高树脂外壳和密封树脂之间的粘着性,获得可靠性高的半导体装置。

[第四方式]

图4是本发明第4方式的半导体装置的一个实施例,即功率模块的示意性剖视图。在图4中,层叠基板2、半导体元件1以及施加表面处理的外壳11的构成和材料可以与图3示出的方式相同。图4示出的功率模块中不存在膦酸层,但是密封材料10中含有热硬化树脂主剂、硬化剂、以及膦酸。膦酸优选大致均匀地混合在密封材料10中。

在第四方式中,密封材料10的组成和配置方式可以与第二方式相同。即,膦酸的种类,密封材料10中的膦酸含量以及膦酸与环氧树脂主剂的优选组合可以与在第一至第三方式中说明的内容相同。此处省略说明。另外,作为密封材料10的成分的硬化剂和可任选含有的无机填充物及其他成分也可以与在第一至第三方式中说明的内容相同。另外,在第四方式中,膦酸包括处于通过脱水反应等去除氢氧基,与被密封部件或可任选存在于密封材料中的无机填充物的整体或部分表面结合的状态下的物质。另外,也可存在保持其在混合至密封材料中时的、酸的状态的物质。

另外,虽然未示出,但是密封材料也可以通过层叠2层以上的、组成互不相同的2种以上树脂组合物来构成。在这种情况下的第1密封材料层和第2密封材料层的优选组成、厚度以及配置位置可以与在第二方式中说明的内容相同。

第四方式的半导体装置的制造方法包括以下步骤:将半导体元件1安装到层叠基板2上;在安装有半导体元件1的层叠基板2处设置外壳11;使用含有环氧树脂主剂、硬化剂以及膦酸的密封材料10密封包括所述半导体元件1和外壳11的被密封部件。将半导体元件1安装到层叠基板2上的步骤和在安装有半导体元件1的层叠基板2处设置外壳11的步骤可以与第三方式同样地实施。另外,对于密封步骤,可以与第二方式同样地实施,具体地,除了将膦酸混合至密封材料之外,可以与常用半导体密封方法同样地进行。

在第四方式的半导体装置及其制作方法具有与第三方式相同的优点。即,虽然不旨在受限于理论,但是在本方式中,密封材料中混合的膦酸的膦酰基和与其接触的被密封部件的外壳树脂表面和金属表面和/或金属氧化物等的陶瓷表面上存在的OH基和O-基反应,并且膦酸的侧链羧基和/或氨基与环氧树脂反应,从而形成牢固的共价键合。从而,可以提高金属/环氧树脂之间的粘着性。另外,在密封材料含有无机填充物的情况下,大致均匀地存在于环氧树脂中的膦酸具有提高无机填充物和环氧树脂之间的粘着性的效果。除此之外,由于将膦酸混合至环氧树脂后进行密封,因此可以缩短形成膦酸层的制造步骤。

作为另外的变形方式,也可以是共同具有第三方式和第四方式两者的特征的半导体装置。即,也可以是这样的方式,膦酸层形成在包括外壳的被密封材料的表面,树脂层也含有大致均匀混合在其中的膦酸,从而通过这些膦酸层和树脂层来构成密封材料。

[第二实施方式:树脂组合物]

在本发明中,根据第二实施方式,提供一种密封用树脂组合物,包括环氧树脂主剤、硬化剂以及膦酸,任选地,还可以包括无机填充物、促硬剂、阻燃剂、着色剂等添加剂。本实施方式的密封用树脂组合物可以与第一实施方式的第二方式和第四方式中说明的密封材料的结构相同,此处省略说明。

本实施方式的树脂组合物优选用于电子设备中用于绝缘密封的密封材料。关于电子设备将在下文叙述。

[第三实施方式:电子设备]

在本发明中,第三实施方式涉及第二实施方式的树脂组合物密封的电子设备。典型地,电子设备可以是第一实施方式的半导体装置。

另外,还可以举出汽车,车辆、飞机、船舶、自动贩卖机、空调、发电机等电气·电动设备。具体地,有半导体模块、浇注变压器以及气体绝缘开闭装置等,但是不限于此。

本实施方式的电子设备使用用金属之间的粘着性优良的密封材料,因此即使在难以环境管理的室外使用的设备也具有高可靠性。

[实施例]

下文举出本发明的实施例以进一步详细说明本发明。但是,本发明不限于下述实施例的范围。

<实施例1-1>

制造3.3kV下使用的功率半导体装置以用于热循环评价。作为层叠基板,使用导电板厚度0.3mm、绝缘基板厚度0.625mm的DENKA SIN板(电气化学工业制造,框长1.0mm)。在层叠基板上,使用N2回流焊炉在层叠基板上对焊料和功率半导体元件、焊料和铜引脚以及印刷电路板进行焊接并配置。接着,将氨甲基膦酸(东京化成制造)在2-丙醇中溶解,从而调制成5mmol/L的膦酸溶液。将包括层叠基板以及安装在层叠基板上的半导体元件、焊料、铜引脚和印刷电路板的被密封部件浸泡在该膦酸溶液中12小时。之后,使用2-丙醇洗净后,在100℃的条件下干燥1小时。将经过膦酸处理后的密封部件固定在模具中。

将脂肪族环氧树脂主剂:jER630(三菱化学制造)、硬化剂:jER cure 113(三菱化学制造)以及无机填充物:EXCELICA平均粒径数μm~数十μm(Tokuyama株式会社制造)以质量比10:5:3进行混合后,进行真空脱泡,注入模具。之后在100℃的条件下进行1小时的初步硬化,在150℃的条件下进行3小时的二次硬化,获得功率半导体装置。

<实施例1-2>

在层叠基板上安装半导体元件、焊料、铜引脚以及印刷电路板的步骤中与实施例1-1进行同样的操作,使用相同的部件。将获得的部件固定在模具中。

对将脂肪族环氧树脂主剂:jER630(三菱化学制造)、硬化剂:jER cure 113(三菱化学制造)以及无机填充物:EXCELICA平均粒径数μm~数十μm(Tokuyama株式会社制造)、氨甲基膦酸(东京化成制造)以质量比10:5:3:0.01进行混合得到的密封材料进行真空脱泡,注入模具。之后在100℃的条件下进行1小时的初步硬化,在150℃的条件下进行3小时的二次硬化,获得功率半导体装置。

<实施例1-3>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸之外,其余与实施例1-1进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<实施例1-4>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸之外,其余与实施例1-2进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<实施例1-5>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸,使用脂环族环氧树脂:CELLOXIDE 2021P(Daicel株式会社制造)作为环氧树脂主剂,使用RIKACID MH-700(新日本理化制造)作为硬化剂之外,其余与实施例1-1进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<实施例1-6>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸,使用脂环族环氧树脂:CELLOXIDE 2021P(Daicel株式会社制造)作为环氧树脂主剂,使用RIKACID MH-700(新日本理化制造)作为硬化剂之外,其余与实施例1-2进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<比较例1-1>

除了不使用膦酸之外,其余与实施例1-1进行同样的操作,获得比较例1-1的功率半导体装置。

<比较例1-2>

除了不使用膦酸之外,其余与实施例1-5进行同样的操作,获得比较例1-2的功率半导体装置。

[评价]

对实施例1-1至1-6、比较例1-1、1-2的功率半导体装置进行热循环测试。热循环在-40℃~150℃下进行,最大为1000周期。而且,每100周期进行局部放电评价。局部放电评价是指施加1分钟AC3.5kV并施加30秒2.6kV后,在放电电荷量为10pC以下时观察不到局部放电的评价。其结果如下表1所示。另外,在表中,热循环测试结果“良好”是指,进行1000周期后也观察不到局部放电,而“不良”是指到达1000周期之前就观察到局部放电。

[表1]

在使用膦酸的实施例1-1至1-6中,不会由于热循环而引起剥离,也不发生局部放电。虽然不旨在受限于理论,但可以认为实施例的结果反映出金属与环氧树脂之间的粘着性得以提高。更具体地,通过膦酸的膦酰基基团和金属或金属氧化物表面的OH基或O-基共价键合,膦酸的侧链官能团和脂肪族环氧树脂的芳香环或脂环族环氧树脂的脂环基键合,从而形成金属、膦酸与环氧树脂的网络,推测使粘着性得到提高。在比较例中,没有粘着性提高的效果,在比较例1-1中的400周期、比较例1-2中的500周期时即发生局部放电。

认为在上述比较例中,金属和树脂间由于热循环而发生剥离,并发生局部放电。

即使在将膦酸替换为2-氨基-6-膦酰基十六烷酸,其余进行与各个实施例1-1、1-2、1-5、1-6相同的试验的情况下,热循环试验结果也是良好。另外,在各个实施例1-3、1-4中,还进行将脂肪族环氧树脂主剂:jER630与脂环族环氧树脂:CELLOXIDE 2021P(Daicel株式会社制造)的质量比为1:2的混合物作为环氧树脂主剂,使用RIKACID MH-700作为硬化剂来进行试验。结果,热循环试验结果仍然良好,与只使用脂肪族环氧树脂主剂的情况比较,可知玻璃化转变温度有意地上升,

通过使用本发明的实施例,使得与用于环氧树脂和半导体装置内的金属之间的粘着性提高,热循环耐性提高,从而可以提供高可靠性的功率半导体装置。

<实施例2-1>

制造3.3kV下使用的功率半导体装置以用于热循环评价。作为层叠基板,使用导电板厚度0.3mm、绝缘基板厚度1mm的DENKA AIN板(电气化学工业制造,框长1.0mm)。在层叠基板上,使用H2回流焊炉在层叠基板上对焊料和功率半导体元件进行焊接并配置。接着,在Cu基底(电气化学工业制造)上对层叠基板进行焊接并配置。之后,在安装有层叠基板的Cu基底上通过粘结剂配置由PPS树脂组成的带外部端子的外壳。然后,在芯片间、芯片/层叠基板上的Cu箔间、芯片/外部端子间使用Φ300μm的Al导线进行配线。然后进行UV臭氧处理作为外壳的表面处理。表面处理使用U形臭氧灯,在累积量12j/cm2的处理条件下进行。另外,臭氧灯具有200nm以下的波长,用户在处理环境下存在氧气是产生臭氧。

接着,将氨甲基膦酸(东京化成制造)在2-丙醇中溶解,从而调制成5mmol/L的膦酸溶液。将包括层叠基板以及安装在层叠基板上的半导体元件、进行过表面处理的外壳的被密封部件浸泡在该膦酸溶液中12小时。之后,使用2-丙醇洗净后,在100℃的条件下干燥1小时。接着,将脂肪族环氧树脂主剂:jER630(三菱化学制造)、硬化剂:jER cure 113(三菱化学制造)以及无机填充物:EXCELICA平均粒径数μm~数十μm(Tokuyama株式会社制造)以质量比10:5:3进行混合后,进行真空脱泡,在100℃的条件下进行1小时的初步硬化,在150℃的条件下进行3小时的二次硬化,获得功率半导体装置。

<实施例2-2>

在层叠基板上安装半导体元件等的步骤中与实施例2-1进行同样的操作,使用相同的部件。将脂肪族环氧树脂主剂:jER630(三菱化学制造)、硬化剂:jER cure 113(三菱化学制造)以及无机填充物:EXCELICA平均粒径数μm~数十μm(Tokuyama株式会社制造)、氨甲基膦酸(东京化成制造)以质量比10:5:3:0.01进行混合得到的密封材料注入如上述获得的被密封部件。之后在100℃的条件下进行1小时的初步硬化,在150℃的条件下进行3小时的二次硬化,获得功率半导体装置。

<实施例2-3>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸之外,其余与实施例2-1进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<实施例2-4>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸之外,其余与实施例2-2进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<实施例2-5>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸,使用脂环族环氧树脂:CELLOXIDE 2021P(Daicel株式会社制造)作为环氧树脂主剂,使用RIKACID MH-700(新日本理化制造)作为硬化剂之外,其余与实施例2-1进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<实施例2-6>

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸之外,其余与实施例2-1进行同样的操作,获得功率半导体装置。

除了使用3-羧基丙基膦酸(东京化成制造)作为膦酸,使用脂环族环氧树脂:CELLOXIDE 2021P(Daicel株式会社制造)作为环氧树脂主剂,使用RIKACID MH-700(新日本理化制造)作为硬化剂之外,其余与实施例2-2进行同样的操作,获得功率半导体装置。

<实施例2-7、2-8>

除了不进行UV臭氧处理之外,其余与实施例2-1进行同样的操作,获得实施例2-7的功率半导体装置。除了不进行UV臭氧处理之外,其余与实施例2-2进行同样的操作,获得实施例2-8的功率半导体装置。

<比较例2-1>

除了不使用膦酸之外,其余与实施例2-1进行同样的操作,获得比较例2-1的功率半导体装置。

[评价]

对实施例2-1至2-8、比较例2-1的功率半导体装置进行热循环测试。热循环在-40℃~150℃下进行,最大为1000周期。而且,每100周期进行局部放电评价。局部放电评价是指施加1分钟AC3.5kV并施加30秒2.6kV后,在放电电荷量为10pC以下时观察不到局部放电的评价。其结果如下表2所示。另外,在表中,热循环测试结果“良好”是指,进行1000周期后也观察不到局部放电,而“不良”是指到达1000周期之前就观察到局部放电。

[表2]

在使用膦酸的实施例2-1至2-6中,不会由于热循环而引起剥离,也不发生局部放电。虽然不旨在受限于理论,但可以认为实施例的结果反映出外壳树脂与环氧树脂之间的粘着性得以提高。更具体地,通过膦酸的膦酰基基团与经过UV臭氧处理的PPS树脂表面的OH基或O-基共价键合,膦酸的侧链官能团和脂肪族环氧树脂的芳香环或脂环族环氧树脂的脂环基键合,从而形成PPS树脂、膦酸与环氧树脂的网络,推测使粘着性得到提高。在实施例2-7、2-8中热循环测试结果也是良好。但是,观察到微弱的局部放电。原因推测是由于未进行UV臭氧处理,膦酸难以形成在外壳表面,因此粘着性提高的效果有一些减弱。在比较例2-1中,没有膦酸,因此在400周期时即发生局部放电。认为在上述比较例中,外壳树脂和密封材料间由于热循环而发生剥离,并发生局部放电。

即使在将膦酸替换为2-氨基-6-膦酰基十六烷酸,其余进行与各个实施例2-1、2-2、2-5、2-6相同的试验的情况下,热循环试验结果也是良好。另外,在各个实施例2-3、2-4中,还进行将脂肪族环氧树脂主剂:jER630与脂环族环氧树脂:CELLOXIDE 2021P(Daicel株式会社制造)的质量比为1:2的混合物作为环氧树脂主剂,使用RIKACID MH-700作为硬化剂来进行试验。结果,热循环试验结果仍然良好,与只使用脂肪族环氧树脂主剂的情况比较,可知玻璃化转变温度有意地上升,

通过使用本发明的实施例,使得与用于环氧树脂和半导体装置内的PPS树脂构成的外壳之间的粘着性提高,热循环耐性提高,从而可以提供高可靠性的功率半导体装置。

符号说明

1 半导体元件

2 层叠基板

21 第2导电板

22 绝缘基板

23 第1导电板

3 接合层

4 接合层

5 基底

6 嵌入引脚

7 印刷电路板

8 树脂层

9 膦酸层

10 密封材料

11 外壳

12 外部端子

13 导线

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1