半导体装置的制作方法

本发明涉及半导体装置，其具备与壳体接合的基座板。

背景技术：

为了提高功率模块的生产率以及可靠性，正在普及直接灌封封装技术。直接灌封封装技术是将封装树脂注入至壳体的技术。该封装树脂是例如分散存在有填料的环氧树脂。

在专利文献1中公开了利用上述封装技术的结构(以下也称为“相关结构a”)。具体地说，在相关结构a中，公开了用于使绝缘基板稳定地形成凸形状的翘曲的结构。

专利文献1：日本特开2016－058563号公报

就利用了上述封装技术的半导体装置而言，即便在高温环境下，壳体也需要牢固地固定于基座板。基座板包含金属板。另外，在金属板之上形成有由树脂构成的绝缘层。为了将壳体牢固地固定于基座板，要求壳体经由接合剂与基座板的金属板接合。相关结构a不满足该要求。

技术实现要素：

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供半导体装置，该半导体装置的壳体经由接合剂与基座板的金属板接合。

为了实现上述目的，本发明的一个方案涉及的半导体装置具备基座板，该基座板经由接合剂与壳体接合，所述基座板包含：散热金属板，其具有散热性；以及树脂绝缘层，其由树脂构成，所述树脂绝缘层形成于所述散热金属板之上，在所述树脂绝缘层设置有使所述散热金属板的一部分露出的缺口，所述壳体经由所述接合剂与通过所述缺口露出的、作为所述散热金属板的一部分的露出部接合。

发明的效果

根据本发明，所述基座板包含散热金属板和树脂绝缘层。所述树脂绝缘层形成于所述散热金属板之上。在所述树脂绝缘层设置有使所述散热金属板的一部分露出的缺口。所述壳体经由所述接合剂与作为所述散热金属板的一部分的露出部接合。由此，能够提供半导体装置，该半导体装置的壳体经由接合剂与基座板的金属板接合。

附图说明

图1是本发明的实施方式1涉及的半导体装置的剖面图。

图2是主要表示实施方式1中的壳体以及基座板的接合结构的放大图。

图3是用于说明变形例1涉及的结构的图。

图4是用于说明变形例2涉及的结构的图。

图5是应用了变形例2涉及的结构的基座板的俯视图。

图6是用于说明变形例3涉及的结构的图。

图7是用于说明变形例4涉及的结构的图。

图8是表示对比例中的壳体以及基座板的接合结构的放大图。

标号的说明

5、7接合剂，10基座板，11散热金属板，11x露出部，12树脂绝缘层，13金属电路板，100半导体装置，cs1壳体，v1缺口，s1半导体元件。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同的各结构要素标注相同的标号。标注有相同标号的各结构要素的名称和功能相同。因此，有时省略关于标注有相同标号的各结构要素的一部分的详细说明。

此外，在实施方式中例示的各结构要素的尺寸、材质、形状、该各结构要素的相对配置等也可以根据应用本发明的装置的结构、各种条件等适当变更。另外，有时各图中的各结构要素的尺寸与实际尺寸不同。

<实施方式1>

图1是本发明的实施方式1涉及的半导体装置100的剖面图。半导体装置100在发电、送电等领域，在高效地利用以及再生能源等各种情况下被利用。

在图1中，x方向、y方向以及z方向相互正交。以下的附图所示的x方向、y方向以及z方向也相互正交。以下，将包含x方向和与该x方向相反的方向(﹣x方向)的方向也称为“x轴方向”。另外，以下，将包含y方向和与该y方向相反的方向(﹣y方向)的方向也称为“y轴方向”。另外，以下，将包含z方向和与该z方向相反的方向(﹣z方向)的方向也称为“z轴方向”。

另外，以下，将包含x轴方向和y轴方向的平面也称为“xy面”。另外，以下，将包含x轴方向和z轴方向的平面也称为“xz面”。另外，以下，将包含y轴方向和z轴方向的平面也称为“yz面”。

参照图1，半导体装置100具备基座板10、壳体cs1和多个半导体元件s1。

俯视观察(xy面)时的基座板10的形状为矩形。基座板10包含散热金属板11、树脂绝缘层12和金属电路板13。散热金属板11是具有散热性的金属板。俯视观察(xy面)时的散热金属板11的形状为矩形。散热金属板11由具有高导热率的材料构成。具体地说，散热金属板11由铝、银以及铜的任意者构成。此外，散热金属板11也可以由合金构成。具体地说，散热金属板11也可以由作为材料的铝、银以及铜中的至少2个该材料所形成的合金构成。散热金属板11也可以由例如铝以及银的合金构成。

树脂绝缘层12具有绝缘性。树脂绝缘层12由树脂构成。树脂绝缘层12形成于散热金属板11之上。

金属电路板13形成于树脂绝缘层12之上。此外，在俯视观察(xy面)时，金属电路板13形成于树脂绝缘层12的中央部。即，在俯视观察(xy面)时，在树脂绝缘层12的周缘部的上方不存在金属电路板13。

金属电路板13由铝、银以及铜的任意者构成。此外，金属电路板13也可以由合金构成。具体地说，金属电路板13也可以由作为材料的铝、银以及铜中的至少2个该材料所形成的合金构成。

此外，在图1中，简化示出金属电路板13的结构。具体地说，在图1中，示出未蚀刻的金属电路板13。实际上，在树脂绝缘层12之上，存在通过蚀刻而形成有电路图案的金属电路板13。

在基座板10经由接合剂7设置有作为半导体芯片的多个半导体元件s1。此外，在图1中，虽然示出了2个半导体元件s1，但是，设置于基座板10的半导体元件s1的数量不限定于2个，也可以是1个或者大于或等于3个。

半导体元件s1使用宽带隙材料而形成。该宽带隙材料是例如sic、gan等。半导体元件s1是例如gto(gateturnoffthyristor)、igbt(insulatedgatebipolartransistor)等电力用半导体元件。

壳体cs1的形状是例如筒状。俯视观察(xy面)时的壳体cs1的形状是闭环状。壳体cs1由例如树脂构成。

此外，在图1中，简化示出壳体cs1以及基座板10的接合结构。因此，在图1中，未示出后述的接合剂5以及后述的缺口v1。图2是主要表示实施方式1中的壳体cs1以及基座板10的接合结构的放大图。

参照图1以及图2，基座板10经由接合剂5与壳体cs1接合。与基座板10接合的壳体cs1包围各半导体元件s1、金属电路板13等。另外，在壳体cs1的内部填充有封装树脂8。封装树脂8是例如环氧树脂。另外，在壳体cs1设置有端子电极e1。端子电极e1经由导线w1与半导体元件s1电连接。

在树脂绝缘层12设置有使散热金属板11的一部分向基座板10(树脂绝缘层12)的外部露出的缺口v1。以下，将通过缺口v1向基座板10(树脂绝缘层12)的外部露出的散热金属板11的一部分也称为“露出部11x”。本实施方式的露出部11x是槽。

如图2所示，壳体cs1经由接合剂5与露出部11x接合。接合剂5具有粘接性。接合剂5由用于确保针对应力的耐量的材料构成。接合剂5由例如环氧类的材料构成。接合剂5的一部分填充至露出部11x的内部。

如以上说明所述，根据本实施方式，基座板10包含散热金属板11和树脂绝缘层12。树脂绝缘层12形成于散热金属板11之上。在树脂绝缘层12设置有使散热金属板11的一部分露出的缺口v1。壳体cs1经由接合剂5与作为散热金属板11的一部分的露出部11x接合。

由此，能够提供半导体装置，该半导体装置的壳体经由接合剂与基座板的金属板接合。

另外，在本实施方式中，散热金属板11的一部分向基座板10的外部露出。因此，通过利用接合剂5，从而能够提高基座板10(散热金属板11的一部分)与壳体cs1之间的密接性。由此，能够确保高可靠性。

另外，散热金属板11由铝、银以及铜的任意者构成。此外，散热金属板11也可以由作为材料的铝、银以及铜中的至少2个该材料所形成的合金构成。

另外，金属电路板13由铝、银以及铜的任意者构成。此外，金属电路板13也可以由作为材料的铝、银以及铜中的至少2个该材料所形成的合金构成。

如上所述，散热金属板11以及金属电路板13各自由高导热的金属材料构成。由此，能够使散热金属板11以及金属电路板13各自的热阻进一步降低。

另外，半导体元件s1使用宽带隙材料而形成。由此，即使在将半导体元件s1作为高速开关元件使用的情况下，也能够确保半导体装置100的可靠性。另外，具有该半导体元件s1的半导体装置100具有应对高温环境的冷却构造。

这里，对作为本实施方式的比较对象的对比例进行说明。图8是表示对比例中的壳体cs1以及基座板10的接合结构的放大图。

在对比例中，壳体cs1经由接合剂5与基座板10的树脂绝缘层12接合。在高温环境下，树脂绝缘层12与散热金属板11之间的接合力降低。因此，就对比例的结构而言，存在在高温环境下壳体cs1并未牢固地固定于基座板的问题。

因此，本实施方式的半导体装置100具有上述这样的结构。因此，本实施方式的半导体装置100能够解决对比例中的上述的问题。

此外，在半导体领域，在lsi(largescaleintegration)的集成化以及高速化的发展的基础上，gto、igbt等功率器件的用途正在扩大。因此，硅芯片的发热量不断增加。

并且，半导体装置逐渐被用于电气铁路、电动汽车等要求长期可靠性的领域。与此相伴，针对搭载有硅芯片的电路基板、搭载有该电路基板的半导体装置等的进一步高温化的对策逐渐变得重要。

此外，就利用了封装技术的现有的半导体装置而言，在高温环境下，在基座板与壳体之间的接合部易于产生过大的应力。因此，就现有的半导体装置而言，需要进行基座板和壳体之间的接合部所使用的材料变更等，工时增加。由此，存在不能低价地实现基座板和壳体之间的接合部的可靠性的提高这一问题。

因此，需要提高基座板和壳体之间的接合部的可靠性。此外，本实施方式的半导体装置100具有上述这种结构。因此，不需要进行材料变更等，即，能够通过简易的工序提高基座板10(散热金属板11的一部分)和壳体cs1之间的密接性。

<变形例1>

以下，将实施方式1的结构也称为“结构ct1”。另外，以下，将本变形例的结构也称为“结构ctm1”。结构ctm1是以露出部11x的形状为特征的结构。结构ctm1应用于结构ct1(实施方式1)。

图3是用于说明变形例1涉及的结构ctm1的图。参照图3，露出部11x(槽)的剖面的形状是圆形。在结构ctm1中，接合剂5填充至露出部11x的内部。

如以上说明所述，根据本变形例，露出部11x(槽)的剖面的形状是圆形。另外，接合剂5填充至露出部11x的内部。因此，能够提高锚固效应。由此，能够进一步提高基座板10(散热金属板11的一部分)和壳体cs1之间的密接性。另外，结构ctm1中的露出部11x(槽)能够在金属电路板的蚀刻工序中形成。即，不需要另外设置用于形成露出部11x(槽)的工序，因此，能够低价地形成露出部11x。

<变形例2>

以下，将本变形例的结构也称为“结构ctm2”。结构ctm2是在以设置露出部11x的位置为特征的结构。结构ctm2应用于结构ct1(实施方式1)。

图4是用于说明变形例2涉及的结构ctm2的图。图5是应用了变形例2涉及的结构ctm2的基座板10的俯视图。参照图4以及图5，在结构ctm2中，露出部11x存在于散热金属板11(基座板10)的周缘部。具体地说，在俯视观察(xy面)时，露出部11x存在于散热金属板11(基座板10)的周缘部整体。

如以上说明所述，根据本变形例，散热金属板11的露出面积大。因此，能够进一步提高基座板10(散热金属板11的一部分)和壳体cs1之间的密接性。

<变形例3>

以下，将本变形例的结构也称为“结构ctm3”。结构ctm3是以设置露出部11x的位置为特征的结构。结构ctm3应用于结构ct1(实施方式1)以及结构ctm1(变形例1)的全部或者一部分。

图6是用于说明变形例3涉及的结构ctm3的图。参照图6，在结构ctm3中，露出部11x遍布散热金属板11的4个角而存在。

具体的说，在结构ctm3中，散热金属板11具有4个露出部11x。该4个露出部11x存在于散热金属板11的周缘部。4个露出部11x包含在x轴方向上延伸的2个露出部11x和在y轴方向上延伸的2个露出部11x。在x轴方向上延伸的各露出部11x和在y轴方向上延伸的各露出部11x在散热金属板11的4个角的任意者交叉。

如以上说明所述，根据本变形例，能够确保基座板10的周缘部整体的密接性，并降低制造成本。

<变形例4>

以下，将本变形例的结构也称为“结构ctm4”。结构ctm4是散热金属板11具有多个露出部的结构。结构ctm4应用于结构ct1、结构ctm1以及结构ctm2的全部或者一部分。

作为一个例子，以下示出应用了结构ctm4的结构ct1(以下，也称为“结构ct1m4”)。结构ct1m4是在图2的结构中应用了结构ctm4的结构。

图7是用于说明变形例4涉及的结构ct1m4的图。参照图7，在结构ct1m4中，散热金属板11具有多个露出部11x。多个露出部11x存在于散热金属板11(基座板10)的周缘部。在俯视观察(xy面)时，多个露出部11x隔开间隔地设置。另外，在俯视观察(xy面)时，多个露出部11x设置为矩形。

多个露出部11x仅配置于需要基座板10和壳体cs1之间的密接性的部位。由此，能够最大限度地确保芯片的安装面积。

此外，应用了结构ctm4的结构ctm1(以下，也称为“结构ctm14”)是下述结构。在结构ctm14中，图7的各露出部11x(槽)的剖面的形状如图3所示，是圆形。

此外，本发明能够在本发明的范围内对实施方式、各变形例自由地进行组合，对实施方式、各变形例适当地进行变形、省略。