半导体装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置及其制造方法，涉及例如通过软钎料相对于引线端子连接半导体部件而构成的半导体功率模块。
【背景技术】
[0002]以往，在进行电力的变换、控制的功率模块中，将芯片的一面软钎料连接在基板上，通过引线接合(Wire Bonding)连接另一面，从而实现了电连接以及向基板的散热。
[0003]然而，根据功率模块的小型化、高散热化的要求，采用对芯片的表里两面进行软钎料连接，从芯片的两面进行冷却的方法。图1表示了采用了通过引线框3以及翅片5从其两面冷却这样的芯片I的构造的模块的例子。
[0004]另外，专利文献I至3中也采用该散热方法。此外，在该两面冷却功率模块中，在软钎料连接后通过模制树脂来进行密封，在其外侧设置冷却部，从而形成模块。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2001-352023号公报
[0008]专利文献2:日本特开2005-244166号公报
[0009]专利文献3:日本特开2002-110893号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的课题
[0011]制造前述的功率模块的情况下，根据高散热性的要求，对于芯片而言，在由Cu等的导热率高的材料形成的引线框上软钎料连接芯片。此时，在芯片两面连接平坦的引线框的情况下，有可能一面的软钎料与另一面的软钎料接触而产生短路。图2表示了因软钎料产生了短路的情况的例子。
[0012]作为避免这种情况的方法，专利文献3提供了在引线框3的软钎料连接部独立设置台座部或隔离物，将其与芯片电极软钎料连接的构造(参照图3)。由此，防止芯片I的两面的软钎料2接近，能够防止短路。
[0013]然而，在该台座部3a独立设置于引线框3的情况下(引线框3和台座部3a通过软钎料2粘结)，台座部3a自身的软钎料润湿性重要。在该台座部3a的软钎料连接面和台座部侧面以及其周围部的润湿性相等的情况下，在软钎料连接中在台座部3a的侧面会产生软钎料2的润湿扩散。图4表示了软钎料2润湿扩散的情况下的样子。产生该润湿扩散的情况下，引线框3 (台座部3a)/芯片I之间的连接部的软钎料2不足，所以产生未连接的部分。另外，润湿扩散的软钎料2通过其表面张力来拉拽芯片1，使产生芯片I的位置偏移。由于这些不良情况，破坏之后的组装性、可靠性、性能，因此需要防止这些不良情况的产生。
[0014]另一方面，前述的功率模块采用了对引线框3软钎料连接芯片I后通过模制树脂进行密封的构造。该模制树脂需要可靠地紧贴引线框3、芯片1，能够通过紧贴来确保芯片I的可靠性，并且延长软钎料连接部的寿命。
[0015]因此，对模制树脂要求高的紧贴性。如果紧贴性低，引线框和模制树脂剥离，则有可能进一步剥离而导致芯片破损。另外，也有可能软钎料连接部的裂纹发展速度上升，疲劳寿命降低。
[0016]在专利文献I以及2中并没有公开解决这些课题的发明。另外，专利文献3中，将成为隔离物的块(台座部3a)在引线框3和芯片I之间经由软钎料2来提供(参照图3)。另外，在该块(台座部3a)的侧面形成氧化面，防止软钎料2的润湿扩散并且提高与模制树脂的紧贴性。并且，在隔离物(台座部3a)周边部的引线框3镀Ni，提高与模制树脂的紧贴性。但是，在专利文献3的情况下，隔离物(台座部3a)通过软钎料2连接于引线框3，因此存在软钎料连接部位增加，工序难度变高的缺点。另外，在隔离物(台座部3a)的侧面以及周边部，实施氧化面和镀Ni这样不同的2个处理，因此预料引线框3的制作工序变得复杂，成本尚。
[0017]本发明是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于防止成为软钎料的未连接、芯片的位置偏移的原因的向台座部侧面的软钎料润湿扩散，并且防止成为芯片破损、软钎料的寿命降低的原因的模制树脂的剥离，而提供高可靠性的半导体装置。
[0018]用于解决课题的方法
[0019]为了解决上述课题，本发明的半导体装置具有半导体元件；第I引线框，其通过软钎料连接于半导体元件的一主面；第2引线框，其通过软钎料连接于半导体元件的背面。这里，在第I引线框和第2引线框之间填充有模制树脂。而且，第2引线框具有与该第2引线框一体形成的台座部，该台座部具有成为与半导体装置连接的连接部分的连接面。并且，第2引线框的与模制树脂连接的部分的表面粗糙度比台座部中的用于连接半导体元件的软钎料接触面(连接面)的表面粗糙度大。
[0020]此外，第2引线框的与模制树脂连接的部分通过实施粗化处理而表面变粗。另外，第2引线框的与模制树脂连接的部分的粗糙度和台座部的软钎料接触面以外的部分的粗糙度也可以为相同程度。
[0021]发明的效果
[0022]根据本发明，防止了成为软钎料的未连接、芯片位置偏移的原因的向台座部侧面的软钎料的润湿扩散，并且防止成为芯片破损、软钎料的寿命降低的原因的模制树脂剥离，能够提供高可靠性的半导体装置。
[0023]关于本发明的进一步的特征，通过本说明书的记载、附图变得清楚。另外，本发明的方式通过要素以及多种要素的组合以及以下详细的记载和附上的权利要求书的方式来完成实现。
【附图说明】
[0024]图1是表示采用从芯片的两面进行冷却的方法的模块的例子的图。
[0025]图2是使用平坦的引线框而产生了因软钎料引起的短路的情况的例子的示意图。
[0026]图3是表示在一方的引线框粘接设置台座的情况的软钎料连接部构造的例子的示意图。
[0027]图4是软钎料连接中软钎料向台座部侧面润湿扩散的情况的示意图。
[0028]图5是表示本发明的实施方式的半导体装置的基本构造的示意图。
[0029]图6是用于说明软钎料连接工序的图。
[0030]图7是表示实施例1中，汇总产生不良情况的样本数的结果的图。
[0031]图8是表示实施例2中，汇总产生不良情况的样本数的结果的图。
【具体实施方式】
[0032]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。附图中，也有功能上相同的要素用相同的编号表示的情况。此外，附图表示遵循了本发明原理的具体的实施方式和安装例，然而这些用于理解本发明的例子，绝对不用于限定地解释本发明。
[0033]在本实施方式中，充分详细进行了说明以便本领域技术人员实施本发明，然而需要理解的是，也可以有其他的安装及方式，在不脱离本发明的技术思想和精神的范围内可以进行构成及构造的变更、多种要素的置换。因此，不能将以下的记载限定解释于此。
[0034]<半导体装置的构造>
[0035]图5是表示本发明的实施方式的半导体装置的构造的图。
[0036]本实施方式的半导体装置中，采用利用软钎料2来连接引线框3-1及3-2和芯片I的构成。另外，该半导体装置中，在形成于作为半导体元件的芯片1、引线框3-1以及3-2之间的空间填充模制树脂。
[0037]如图5所示，引线框3-2具有与其一体化形成的台座部(凸部)3a。这样，与专利文献3公开的引线框和台座部(参照图3)不同，本发明的实施方式中，台座部3a与引线框3-2 —体形成，因此能够使半导体装置的制造工序更加简单。
[0038]另外，该半导体装置中，引线框3-2的软钎料接合面以外的表面6进行了粗化处理，使得在该部分软钎料2不易润湿。另外，也可以对引线框3-1中的软钎料2的接合部分以外的区域进行粗化处理。通过这样的粗化处理，设置软钎料2的润湿性低的区域，能够控制软钎料2和接合对象部件的紧贴度。
[0039]此外，对台座部3a的与软钎料2的接合部分未实施粗化处理，或者通过粗化处理使得与台座部3a以外的部分相比粗化度变小。由此，台座部中连接于用于与半导体元件连接的软钎料的部分未进行粗化或者粗化度较小，所以软钎料的润湿性变高。而且，能够防止成为软钎料的未连接、芯片位置偏移的原因的向台座部侧面的软钎料的润湿扩散，并且能够防止成为芯片破损原因的模制树脂的剥离。
[0040]此外，在引线框3-2的表面，以相同程度的粗化度进行未设置有台座3a的区域的表面和台座部3a的侧面的粗化处理，从而具有能够平衡度良好的实现填充模制树脂的情况下的紧贴度的效果。但是，也可以仅对台座3a的侧面实施粗化处理，在其以外的引线框3-2的表面不实施。
[0041]<粗化处理〉
[0042]这里，对在引线框上实施的粗化处理进行说明。根据软钎料的润湿性的控制以及模制树脂的紧贴性的要求，优选粗化处理的凹凸为数ym程度。
[0043]粗化处理优选如蚀刻那样的化学性地在表面形成凹凸的处理，然而也可以是如喷砂等物理性地在表面形成凹凸的处理。另外，在利用化学性地形成凹凸的粗化中，除了单纯的利用酸进行的蚀刻以外，也可以利用黑化还原处理、使用了点蚀掩膜的蚀刻。
[0044]粗化处理在存在台座部3a的引线框3-2中，在台座部3a侧面和引线框3_2主体实施。此外，为了更高的可靠性，也可以对不具有台座部3a的一方的引线框3-1实施粗化处理。
[0045]如上述那样，对于引线框3-2，以对与模制树脂4接触的部分实施粗化，并且对与软钎料2连接的连接面不进行粗化的方式局部地形成粗化。该粗化处理的工序除了遮蔽与软钎料2连接的连接面之外，还优选在对引线框3-2整体进行粗化后，利用研磨等机械加工对与软钎料2连接的连接面进行去除的方法。另外，也可以对整体进行了粗化后的引线