半导体装置的制作方法

本发明涉及一种半导体装置，其安装在散热体上。

背景技术：

以往，在将发热电子部件以及引线构件安装在陶瓷基板等绝缘基板后，通过树脂封装来构成的半导体装置已被普遍认知。其中，发热电子部件例如为半导体开关元件或二极管等部件。这样的半导体装置通常时经由绝缘基板的背面被安装在散热器或车体等散热体上，并且发热电子部件发出的热量通过绝缘基材被释放至散热体处。引线构件中的外引线(outerlead)则经由母排(bus-bar)与电池等外部装置相连接。

在专利文献1中，记载了一种将导电部接合在陶瓷基板上的半导体装置，该半导体装置的导电部上连接有铝线和引线构件。

【先行技术文献】

【专利文献】特开2006-32617号公报

在与上述半导体装置相连接的外部装置上所产生的热量有时会通过引线构件传播至半导体装置的内部。此情况下，发热电子部件的温度就会升高，从而就有可能成为半导体装置故障的原因。在专利文献1中，引线构件与岛(land)部(导电部)相连接，从而将来自于外部装置的一部分热量通过绝缘基板释放至散热基板处。

然而，由于焊锡脚部需要同时与金属线(wire)和引线构件相连接，因此就会导岛部的面积变大，进而导致半导体装置大型化，这样一来，半导体装置的低成本化就变得非常困难。

本发明的目的，是提供一种半导体装置，其能够在谋求半导体装置低成本化的同时，将从外部装置传播至半导体装置内部的热量高效地散热至散热体。

技术实现要素：

本发明的一种半导体装置，被安装在散热体上，其特征在于，包括：

发热电子部件，具有第一主电极以及第二主电极；

封装部，用于封装所述发热电子部件；

第一引线构件，具有：被所述封装部封装的第一内引线部、以及从所述封装部露出的第一外引线部；以及

第二引线构件，与所述第二主电极电气连接，并且具有：被所述封装部封装的第二内引线部、以及从所述封装部露出的第二外引线部，

其中，所述第一内引线部具有：将从所述第一外引线部传播的热量释放至所述散热体的散热端部；

以及位于所述散热端部与所述第一外引线部之间并且与所述发热电子部件的所述第一主电极电气连接的电气连接部。

另外，在所述半导体装置中，可以进一步包括：

绝缘基板，具有：具有第一主面以及与所述第一主面相反一侧的第二主面的绝缘热传导基材、以及形成在所述第一主面上的部件安装岛部，

其中，所述第二引线构件的所述第二内引线部与所述部件安装岛部电气连接。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述绝缘基板进一步具有形成在所述绝缘热传导基材的所述第一主面上的，并且与所述部件安装岛部电气隔离的孤立岛部，

所述第一内引线部的所述散热端部与所述孤立岛部电气连接，

所述第一主电极与所述第一内引线部的所述电气连接部在不经由所述孤立岛部的情况下通过金属线电气连接。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述绝缘基板进一步具有形成在所述绝缘热传导基材的所述第一主面上的，并且从所述部件安装岛部电气隔离的孤立岛部，

所述第一内引线部的所述散热端部与所述孤立岛部电气连接，

所述第一主电极与所述第一内引线部的所述电气连接部在不经由所述孤立岛部的情况下通过连接件电气连接。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述绝缘基板进一步具有形成在所述绝缘热传导基材的所述第一主面上的，并且从所述部件安装岛部电气隔离的孤立岛部，

所述第一内引线部的所述散热端部与所述孤立岛部电气连接，

所述第一内引线部具有从所述电气连接部延伸并且与所述发热电子部件的所述第一主电极电气连接的延伸连接部。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述第一内引线部的所述散热端部包含从所述封装部露出的露出面。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述绝缘基板进一步具有形成在所述绝缘热传导基材的所述第二主面上的露出导电部，所述露出导电部包含从所述封装部露出的，并且与所述散热体相接触的露出面。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述第一内引线部的所述散热端部包含从所述封装部露出的露出面，

所述第二内引线部具有部件安装部，所述发热电子部件安装在所述部件安装部上从而使所述第二主电极与所述部件安装部电气连接。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述部件安装部包含从所述封装部露出的露出面，

所述半导体装置进一步包括：绝缘片(sheet)，被粘贴在所述封装部上从而将所述第一内引线部的所述散热端部的露出面以及所述部件安装部的露出面覆盖。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述第一主电极与所述第一内引线部通过金属线电气连接。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述第一主电极与所述第一内引线部通过连接件电气连接。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述第一内引线部具有从所述电气连接部延伸并且与所述发热电子部件的所述第一主电极电气连接的延伸连接部。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述发热电子部件为进一步具有栅电极的半导体开关元件。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述第一主电极以及所述栅电极配置在所述发热电子部件的上端面，所述第二主电极配置在所述发热电子部件的下端面。

另外，在所述半导体装置中，可以是：

其中，所述第一引线构件以及所述第二引线构件中的一方与电池电气连接，另一方与转向信号灯开关(turnsignalswitch)电气连接。

发明效果

在本发明中，第一内引线部具有：将从第一外引线部传播的热量释放至散热体的散热端部、以及位于散热端部与第一外引线部之间并且与发热电子部件的第一主电极电气连接的电气连接部。通过这样，本发明就能够在谋求半导体装置低成本化的同时，将从外部装置传播至半导体装置内部的热量高效地散热至散热体。

附图说明

图1是第一实施方式涉及的半导体装置的透视斜视图。

图2是第一实施方式涉及的半导体装置的截面图。

图3a是用于说明第一实施方式涉及的半导体装置的制造方法的斜视图。

图3b是紧接着图3a的用于说明第一实施方式涉及的半导体装置的制造方法的斜视图。

图3c是紧接着图3b的用于说明第一实施方式涉及的半导体装置的制造方法的斜视图。

图3d是紧接着图3c的用于说明第一实施方式涉及的半导体装置的制造方法的斜视图。

图3e是紧接着图3d的用于说明第一实施方式涉及的半导体装置的制造方法的斜视图。

图3f是紧接着图3e的用于说明第一实施方式涉及的半导体装置的制造方法的斜视图。

图4是第二实施方式涉及的半导体装置的透视斜视图。

图5是第三实施方式涉及的半导体装置的透视斜视图。

图6是第四实施方式涉及的半导体装置的截面图。

图7是第五实施方式涉及的半导体装置的透视斜视图。

图8是第五实施方式涉及的半导体装置的截面图。

具体实施方式

以下，将参照附图对本发明的各个实施方式中涉及的半导体装置进行说明。在各附图中，具有同样功能的构成要素使用同一符号进行表示。

(第一实施方式)

首先，将参照图1以及图2对第一实施方式涉及的半导体装置1进行说明。

半导体装置1是用于安装在散热器或车体等散热体上(未图示)的半导体装置。虽然在本实施方式中半导体装置1为闪灯继电器(blinkerrelay)，但本发明所涉及的半导体装置并不仅限于此。

半导体装置1如图1所示，包括：绝缘基板10；发热电子部件20；封装部30；引线构件40(第一引线构件)；引线构件50(第二引线构件)；引线构件60；以及金属线2。半导体装置1例如为闪灯继电器。当半导体装置1例如为闪灯继电器的情况下，引线构件40以及引线构件50中的一方与电池(未图示)电气连接，另一方与转向信号灯开关(未图示)电气连接。

如图2所示，绝缘基板10具有：具有主面11a(第一主面)以及与主面11a相反一侧的主面11b(第二主面)的绝缘热传导基材11、形成在主面11a上的部件安装岛部12、形成在主面11a上的孤立岛部13、以及形成在主面11b上的露出导电部15。其中，孤立岛部13为一个孤立的岛部，并与部件安装岛部12电气隔离。露出导电部15从封装部30露出，其包含与散热体相接触的露出面15a。

在本实施方式中，绝缘基板10虽然为陶瓷基板，但也可以为其他类型的基板。另外，部件安装岛部12、孤立岛部13以及露出导电部15均由导电材料(在本实施方式中为铜)构成。

发热电子部件20为纵向结构的元件，如图1以及图2所示，其上端面上设置有主电极21(第一主电极)以及栅电极23，其下端面上设置有主电极22(第二主电极)。在本实施方式中，主电极21为漏电极，主电极22为源电极。发热电子部件20所发出的热量经由部件安装岛部12、绝缘热传导基材11以及露出导电部15被散热至散热体。另有一部分热量则经由封装部30被散热至空气中。

发热电子部件20为半导体开关元件。半导体开关元件例如可以为场效应晶体管(mosfet)、栅极绝缘双极晶体管(igbt)、晶闸管等。

发热电子部件20也可以为二极管等其他电子部件。其也可以为主电极21、22以及栅电极23被设置在上端面上的横向结构的元件。此情况下，主电极22与部件安装岛部12则通过金属线或连接件等来实现电气连接。

封装部30例如由具有绝缘性的树脂材料构成，其用于封装绝缘基板10、发热电子部件20、内引线部41、51、以及金属线2、3。绝缘基板10的背面(露出导电部15)则不被封装部30所封装。

引线构件40具有被封装部30封装的内引线部41(第一内引线部)、以及从封装部30露出的外引线部42(第一外引线部)。

内引线部41如图1以及图2所示，具有散热端部41c、垂直延伸部41e、以及电气连接部41d。散热端部41c设置在内引线部41的前端，用于将从外引线部42传播的热量散热至散热体。电气连接部41d位于散热端部41c以及外引线部42之间，并且与发热电子部件20的主电极21电气连接。该电气连接部41d是被垂直延伸部41e与外引线部42夹住的部分。垂直延伸部41e则被设置为用于在外引线部42与散热体之间确保具有规定的绝缘距离。

内引线部41的散热端部41c与孤立岛部13电气连接。如图1以及图2所示，主电极21与内引线部41的电气连接部41d之间则通过金属线2(例如al线)在不经由孤立岛部13的情况下电气连接。在本实施方式中，由于发热电子部件20处会流通大电流，因此使用了多根金属线2。金属线2的一端如图2所示，与内引线部41的电气连接部41d的上端面电气连接。

在外引线部42上则设置有在将半导体装置1固定在散热体上时所使用的固定用孔42a。

引线构件50与主电极22电气连接，并具有被封装部30封装的内引线部51(第二内引线部)、以及从封装部30露出的外引线部52(第二外引线部)。内引线部51与部件安装岛部12电气连接。在外引线部52上则设置有在将半导体装置1固定在散热体上时所使用的固定用孔52a。

引线构件60如图1所示，通过金属线3(例如au线)与发热电子部件20的栅电极23电气连接。该引线构件60与用于输出发热电子部件20的控制信号的驱动装置(未图示)相连接。

如上述般，在第一实施方式中，发热电子部件20的主电极21与内引线部41的电气连接部41d通过金属线2电气连接。即，主电极21与内引线部41在不经由孤立岛部13的情况下电气连接。通过这样，相比金属线2与孤立岛部13相连接的结构，就能够削减孤立岛部13的面积。这样一来，就能够谋求绝缘基板10的低成本化。

在第一实施方式中，内引线部41的散热端部41c与孤立岛部13相连接，并且将从外引线部42传播的热量散热至散热体。即，由外部装置所产生的，经由外引线部42向半导体装置1内传播的热量会经由内引线部41的散热端部41c、孤立岛部13、绝缘热传导基材11以及露出导电部15被散热至散热体。通过这样，就能够将从外部装置传播至半导体装置内部的热量高效地散热至散热体。

因此，根据第一实施方式，就能够在谋求半导体装置1低成本化的同时，将从外部装置传播至半导体装置1内部的热量高效地散热至散热体。

＜半导体装置1的制造方法＞

下面，将参照图3a～图3f对上述半导体装置1的制造方法进行说明。

首先，如图3a所示，准备绝缘基板10，如前述般，在绝缘热传导基材11的上端面上设置有部件安装岛部12以及孤立岛部13。准备完成后，在部件安装岛部12以及孤立岛部13的规定部分上涂布膏状焊料(未图示)。

接着，如图3b所示，在绝缘基板10的部件安装岛部12上安装发热电子部件20。具体为：将发热电子部件20安装在部件安装岛部12上，从而使设置在发热电子部件20的下端面上的主电极22通过焊料与部件安装岛部12电气连接。

接着，如图3c所示，准备引线框100。该引线框100具有框架部110、多个连接筋(tie-bar)120、设置在框架部110的四个角落的定位孔130、引线框端子部141、142、151、152、以及引线框栅极端子部160。引线框端子部141、151是分别作为内引线部41、51的部分，而引线框端子部142、152则是分别作为外引线部42、52的部分。引线框栅极端子部160则是作为引线构件60的部分。在引线框端子部142、152上设置有在将半导体装置1固定在散热体上时所使用的固定用孔42a、52a。

接着，在准备完引线框100后，如图3c所示，进行绝缘基板10与引线框100之间的位置对准，并在绝缘基板10上安装引线框100。具体来说，进行位置对准从而使引线框端子部141的前端部分位于孤立岛部13上，并且引线框端子部151的前端部分位于部件安装岛部12上。然后，经过回流工序，发热电子部件20就被固定在绝缘基板10上，并且引线框100就会被固定在绝缘基板10上。

接着，进行引线键合(wirebonding)工序。在本工序中，如图3d所示，通过多根金属线2将发热电子部件20的主电极21与引线框端子部141电气连接。并且通过多根金属线3将发热电子部件20的栅电极23与引线框端子部160电气连接。在本实施方式中，金属线2为al线，金属线3为au线。金属线2、3通过超声波振动被键合在对象物上。

接着，如图3e所示，通过传送模塑法(transfermolding)对绝缘基板10、发热电子部件20、引线框端子部141、151、以及技术线2、3进行封装从而形成封装部30。另外，绝缘基板10的背面不被树脂封装，而是呈露出导电部15外露的状态。

然后，如图3f所示，通过切割框架部110以及连接筋120从而获得半导体装置1。

(第二实施方式)

下面，将参照图4对第二实施方式涉及的半导体装置1进行说明。在第二实施方式中，使用了连接件70来代替金属线2。以下将对与第一实施方式之间的差异点为中心来对第二实施方式加以说明。

第二实施方式涉及的半导体装置1如图4所示，包括：绝缘基板10；发热电子部件20；封装部30；引线构件40；引线构件50；引线构件60；以及连接件70。半导体装置1例如为闪灯继电器。当半导体装置1例如为闪灯继电器的情况下，由于除连接件70以外的其他构成要素与第一实施方式相同，因此将省略对这些构成要素的说明。

连接件70为导电性的板材，其用于将发热电子部件20的主电极21与内引线部41的电气连接部41d电气连接。具体来说，连接件70的一端通过焊锡与主电极21连接，另一端通过焊锡与内引线部41的电气连接部41d连接。

如上述般，在第二实施方式中，发热电子部件20的主电极21与内引线部41的电气连接部41d之间则通过连接件70电气连接。即，主电极21与电气连接部41d之间在不经由孤立岛部13的情况下电气连接。内引线部41的散热端部41c则与孤立岛部13相连接。

通过这样，与第一实施方式一样，第二实施方式涉及的半导体装置1同样能够在谋求低成本化的同时，将从外部装置传播至半导体装置1内部的热量高效地散热至散热体。

进一步地，在第二实施方式中，由于使用了连接件70来代替多根金属线2，因此就需要再进行金属线2的键合工序。在本实施方式中，在进行绝缘基板10与引线框100之间的位置对准后(参照图3c)，通过膏状焊料将连接件70安装在主电极21与内引线部41上，然后再通过回流工序进行固定。这样一来，由于在第二实施方式中，不需要进行金属线2的键合工序，因此就能够简化半导体装置的制造工序，进而能够进一步谋求半导体装置1的低成本化。

(第三实施方式)

下面，将参照图5对第三实施方式涉及的半导体装置1进行说明。在第三实施方式中，并非是金属线2，而是引线构件40与主电极21直接连接。以下将对与第一实施方式之间的差异点为中心来对第三实施方式加以说明。

第三实施方式涉及的半导体装置1如图5所示，包括：绝缘基板10；发热电子部件20；封装部30；引线构件40m；引线构件50；以及引线构件60。由于除引线构件40以外的其他构成要素与第一实施方式相同，因此将省略对这些构成要素的说明。

引线构件40m具有被封装部30封装的内引线部41m、以及从封装部30露出的外引线部42。内引线部41m如图5所示，除了具有散热端部41c以及电气连接部41d以外，还具有延伸连接部41a。该延伸连接部41a从电气连接部41d延伸并且与发热电子部件20的主电极21电气连接。在本实施方式中，内引线部41m如图5所示般被折弯，从而使其前端的两侧部分与孤立岛部13相接触。另外，内引线部41m的形状并不仅限于此。

如上述般，在第三实施方式中，内引线部41m的延伸连接部41a在与发热电子部件20的主电极21电气连接的同时，将从外引线部42传播的热量通过内引线部41的散热端部41c散热至散热体。即，由外部装置所产生的，经由外引线部42向半导体装置1内传播的热量会经由散热端部41c、孤立岛部13、绝缘热传导基材11以及露出导电部15被散热至散热体。通过这样，与第一实施方式一样，第三实施方式也能够在谋求半导体装置1低成本化的同时，将从外部装置传播至半导体装置1内部的热量高效地散热至散热体。

进一步地，在第三实施方式中，由于是在不使用金属线2或连接件70的情况下，使内引线部41m直接与主电极21和孤立岛部13这两者连接，因此就能够简化半导体装置的制造工序，进而能够进一步谋求半导体装置1的低成本化。

(第四实施方式)

下面，将参照图6对第四实施方式涉及的半导体装置1进行说明。在第四实施方式中，内引线部是在不经由绝缘基板的情况下，与散热体直接连接的。以下将对与第一实施方式之间的差异点为中心来对第四实施方式加以说明。

第四实施方式涉及的半导体装置1如图6所示，包括：绝缘基板10n；发热电子部件20；封装部30；引线构件40n；引线构件50；以及引线构件60。由于除绝缘基板10n和引线构件40n以外的其他构成要素与第一实施方式相同，因此将省略对这些构成要素的说明。

绝缘基板10n具有：具有主面11a以及主面11b的绝缘热传导基材11、以及形成在主面11a上的部件安装岛部12。由于未设置有孤立岛部13，因此绝缘基板10n与第一至第三实施方式中的绝缘基板10相比面积更小。

引线构件40n具有被封装部30封装的内引线部41n、以及从封装部30露出的外引线部42。内引线部41n的散热端部41c包含露出面(图6中为下端面)41c1。该露出面41c1从封装部30露出，并且在半导体装置1被安装在散热体上的状态下与该散热体相接触。

如图6所示，主电极21与内引线部41n之间通过金属线2电气连接。即，金属线2的一端与发热电子部件20的主电极21电气连接，另一端与内引线部41n电气连接。具体来说，金属线2的另一端是与内引线部41n中被垂直延伸部41e与外引线部42相夹的电气连接部41d电气连接。

如上述般，在第四实施方式中，内引线部41n是在不经由绝缘热传导基材11上的岛部的情况下与发热电子部件20的主电极21电气连接，并且将从外引线部42传播的热量通过直接与散热体连接的散热端部41c散热。即，由外部装置所产生的，经由外引线部42向半导体装置1内传播的热量在不经由绝缘基板10的情况下，通过内引线部41n的散热端部41c散热至散热体。在本实施方式中，由于不经由绝缘基板，因此就能够将传播至半导体装置1内的热量更加高效地散热至散热体。这样一来，根据第四实施方式，就能够在谋求半导体装置1低成本化的同时，将从外部装置传播至半导体装置1内部的热量高效地散热至散热体。

进一步地，在第四实施方式中，由于不设置有孤立岛部，从而也就削减了绝缘基板的面积，因此能够削减绝缘基板的成本。所以根据第四实施方式，就能够进一步谋求半导体装置1的低成本化。

再有，在本实施方式中，虽然主电极21与内引线部41n之间通过金属线2电气连接，但并不仅限于此，也可以如第二实施方式般通过连接件来连接，或如第三实施方式方式般使内引线部41n与主电极21直接连接。

(第五实施方式)

下面，将参照图7以及图8对第五实施方式涉及的半导体装置1进行说明。在第五实施方式中，未使用绝缘基板，并且发热电子部件被安装在内引线部上。以下将对与第一实施方式之间的差异点为中心来对第五实施方式加以说明。

第五实施方式涉及的半导体装置1如图7以及图8所示，包括：发热电子部件20；封装部30；引线构件40n；引线构件50n；引线构件60；以及绝缘片80。由于发热电子部件20、封装部30以及引线构件60与第一实施方式相同，并且引线构件40n与第四实施方式相同，因此将省略对这些构成要素的说明。

引线构件50n具有被封装部30封装的内引线部51n、以及从封装部30露出的外引线部52。内引线部51n如图7以及图8所示，具有部件安装部(die-pad)53。该部件安装部53包含从封装部30露出的露出面53a。露出面53a在半导体装置1被安装在散热体上的状态下与该散热体相接触。

在部件安装部53上安装有发热电子部件20。具体来说，发热电子部件20被安装在部件安装部53上，从而使主电极22经由焊锡与部件安装部53电气连接。当发热电子部件20为横向结构的元件时，主电极22与部件安装部53则通过金属线或连接件等来实现电气连接。

绝缘片80由绝缘材料(例如聚酰亚胺、pet等)构成，其被粘贴在封装部30上从而使其覆盖散热端部41c的露出面41c1以及部件安装部53的露出面53a。通过该绝缘片80，就能够在半导体装置1被安装在导电性的散热体上的状态下，防止散热端部41c与部件安装部53之间发生短路。另外，绝缘片80在本实施方式中的半导体装置中并非是必须的构成要素，因此也可以在散热体一侧配置绝缘片80。

如上述般，在第五实施方式中，内引线部41n是在不经由绝缘基材上的岛部的情况下与发热电子部件20的主电极21电气连接，并且将从外引线部42传播的热量通过散热端部41c散热至散热体。即，由外部装置所产生的，经由外引线部42向半导体装置1内传播的热量通过散热端部41c散热至散热体。在本实施方式中，由于不经由绝缘基板，因此就能够将传播至半导体装置1内的热量更加高效地散热至散热体。这样一来，根据第五实施方式，就能够在谋求半导体装置1低成本化的同时，将从外部装置传播至半导体装置1内部的热量高效地散热至散热体。

进一步地，在第五实施方式中，由于未使用绝缘基板10，因此就能够大幅削减半导体装置1的部件成本以及制造成本。

另外，在本实施方式中，虽然是通过金属线2将主电极21与内引线部41n连接的，但又不仅限于此，也可以如第二实施方式般通过连接件来连接，或如第三实施方式方式般使内引线部41n与主电极21直接连接。再有，虽然在本实施方式中部件安装部53从封装部30露出，但本发明并不仅限于此，也可以将部件安装部53埋设在封装部30中。

最后，虽然本行业人员也许能够根据上述记载，想到本发明的追加效果和各种变形，但本发明的形态并不被上述各实施方式所限定。可以将不同实施方式中的构成要素进行适宜地组合。并且可以在不脱离从本专利的权利要求所规定的内容以及等效物中所得到的本发明的概念性思想以及主旨的范围内进行各种追加、变更以及部分删除。

符号说明

1半导体装置

2、3金属线

10、10n绝缘基板

11绝缘热传导基材

11a、11b主面

12部件安装岛部

13孤立岛部

15露出导电部

20发热电子部件

21、22主电极

23栅电极

30封装部

40、40m、40n、50、50n、60引线构件

41、41m、41n、51、51n内引线部

41a延伸连接部

41c散热端部

41d电气连接部

41e垂直延伸部

42、52外引线部

42a、52a固定用孔

41c1、53a露出面

53部件安装部

70连接件

80绝缘片

100引线框

110框架部

120连接筋

130定位孔

141、142、151、152引线框端子部

160引线框栅极端子部