半导体装置、以及半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体装置以及一种半导体装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开号2012-174927(JP 2012-174927 A)描述了一种半导体装置。该半导体装置包括半导体元件、引线框架以及模制树脂。引线框架通过焊料连接到半导体元件。模制树脂覆盖半导体元件和引线框架的表面。
[0003]在JP2012-174927 A中描述的半导体装置的制造过程中，将模制树脂模制到半导体元件和引线框架上。模制树脂在模制树脂硬化时收缩。因而，在模制树脂中发生拉伸应力。因为拉伸应力，模制树脂可能从引线框架脱落，因此，这是不便的。
【发明内容】
[0004]根据本发明的第一方案的半导体装置包括:中间板;半导体元件，其通过邻接于半导体元件的钎料而连接到中间板的一个表面;主板，其通过邻接于主板的钎料而连接到中间板的另一表面；以及树脂层，中间板具有外部区域，该外部区域延伸到相对于如下两个区域的外侧:中间板连接到邻接于半导体元件的钎料的区域和中间板连接到邻接于主板的钎料的区域，第一通孔，其在延伸区域中延伸通过中间板，树脂层至少覆盖邻接于半导体元件的钎料、中间板、邻接于主板的钎料以及主板的面向中间板的表面，树脂层还布置在第一通孔内。
[0005]使用这一半导体装置，中间板的外部区域位于树脂层内部。外部区域抑制树脂层的收缩，因此能够缓和树脂与主板的接触面的应力。特别地，树脂层还被布置在形成在外部区域中的第一通孔的内部。也就是，中间板的两侧上的树脂层由第一通孔内部的树脂层来连接。因此，中间板难于在第一通孔附近翘曲。因而，能够通过中间板来有效抑制树脂层的收缩，因此，能够抑制树脂层从主板脱落。
[0006]在以上描述的半导体装置中，可以在中间板的邻近半导体元件的表面上布置突起，并且突起可以沿着第一通孔的端部延伸。沿着第一通孔的端部延伸的突起可以通过在第一通孔形成在中间板中时将对应于第一通孔的部分弯曲来形成。
[0007]使用以上配置，能够在沿着中间板或主板的方向上进一步有效抑制树脂层的收缩。
[0008]在以上描述的半导体装置中，可以在中间板的面向半导体元件的范围内的表面上形成凸出部。
[0009]使用这一配置，能够确保半导体元件与中间板之间的钎料的厚度为一定厚度或者更大厚度。热应力集中在钎料薄的部分，并且容易形成开裂;然而，使用以上配置，能够抑制发生在钎料中的热应力的集中。
[0010]在以上描述的半导体装置中，凸出部可以形成在中间板的面向主板的范围内的表面上。
[0011]使用这一配置，能够确保主板与中间板之间的钎料的厚度为一定厚度或更大厚度。热应力集中在钎料薄的部分，并且容易形成开裂;然而，使用以上配置，能够抑制发生在钎料中的热应力的集中。
[0012]在以上描述的半导体装置中，第二通孔可以形成在中间板中的使第二通孔面向半导体元件的角部的位置处，并且树脂层还可以布置在第二通孔内部。
[0013]使用这一配置，能够进一步抑制发生在钎料中的热应力。
[0014]在以上描述的半导体装置中，中间板可以包括第一板和第二板。第二板可以堆叠在第一板上邻近主板的一侧上。第一通孔可以延伸通过第一板和第二板。在第一板的邻近半导体元件的表面上可以布置突起。布置在第一板的该表面上的突起可以沿着第一通孔的端部延伸。在第二板的邻近半导体元件的表面上可以布置突起。布置在第二板的该表面上的突起可以沿着第一通孔的端部延伸，穿过第一板的第一通孔的内部并且从第一板的邻近半导体元件的表面突出。
[0015]使用这一配置，能够进一步在中间板中自由地布置突起。
[0016]本发明的第二方面提供了一种半导体装置的制造方法。在半导体装置中，第一通孔形成在外部区域中，并且凸出部形成在中间板的面向半导体元件的范围内的表面上。该制造方法包括堆叠半导体元件、中间板和主板；以及，在将朝向主板的负载施加于半导体元件的状态下，将中间板钎焊到半导体元件和主板。
[0017]当第一通孔或凸出部形成在中间板中时，可能在中间板中发生翘曲。使用以上描述的制造方法，在经由半导体元件施加负载到中间板时，对中间板进行钎焊，因此，能够在中间板处于平坦状态的状态下对中间板进行钎焊。因为凸出部形成在中间板中，即使当将负载施加于半导体元件时，也能够确保半导体元件与中间板之间的钎料的厚度为一定厚度或更大厚度。
【附图说明】
[0018]本发明的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义将在以下参照所附附图来描述，其中相同的附图标记指代相同的元件，并且其中:
[0019]图1为根据第一实施例的半导体装置的平面视图(其中没有示出树脂层的视图)；
[0020]图2为沿图1中的线I1-1I的纵截面视图；
[0021 ]图3为沿图1中的线II1-1II的纵截面视图；
[0022]图4为锚结构的放大横截面视图；
[0023]图5为根据比较实施例的锚结构的放大横截面视图；
[0024]图6为根据第二实施例的半导体装置的平面视图(其中没有示出树脂层的视图)；
[0025]图7为沿图6中的线VI1-VII的纵截面视图；
[0026]图8为沿图6中的线VII1-VIII的纵截面视图；
[0027]图9为根据第三实施例的半导体装置的纵截面视图(其中没有示出树脂层的视图)；
[0028]图10为根据可选的实施例的锚结构的平面视图(其中没有示出树脂层的视图)；
[0029]图11为沿图10中的线X1-XI的纵截面视图(其中没有示出树脂层18的视图)；以及
[0030]图12为沿图10中的线XI1-XII的纵截面视图(其中没有示出树脂层的视图)。
【具体实施方式】
[0031]图1至3中所示的根据第一实施例的半导体装置10包括两个半导体元件12、应力缓和板14、散热片16以及树脂层18。在图1中，为了便于描述起见，没有示出树脂层18。
[0032]散热片16为铜板。散热片16还用作半导体装置10的电极。散热片16的线性膨胀系数为约17ppm。
[0033]应力缓和板14布置在散热片16的上侧。在图2中，应力缓和板14不与散热片16接触;然而，它们可以彼此接触。应力缓和板14为由Cu-Mo合金制成的薄板。Ni镀层应用于应力缓和板14的表面。应力缓和板14的线性膨胀系数为约llppm。
[0034]半导体元件12布置在应力缓和板14的上侧。在图2中，半导体元件12不与应力缓和板14接触;然而，它们可以彼此部分接触。半导体元件12中的每个半导体元件包括半导体衬底和形成在半导体衬底的上表面和下表面上的电极。在附图中，没有示出每个半导体元件12的上表面电极和下表面电极。半导体衬底由SiC制成。每个半导体元件12的线性膨胀系数为约5ppm。
[0035]半导体元件12、应力缓和板14以及散热片16通过焊料层20(也就是，钎料)彼此连接。更具体地，每个半导体元件12的下表面电极通过对应的焊料层20连接到应力缓和板14。应力缓和板14通过焊料层20连接到散热片16。此后，应力缓和板14与对应的半导体元件12之间的每个焊料层20被叫作上焊料层20a，并且应力缓和板14与散热片16之间的每个焊料层20被叫作下焊料层20b。尽管没有在附图中示出，但每个半导体元件12的上表面电极经由线路连接到端子(未示出)。
[0036]树脂层18覆盖整个半导体元件12、整个焊料层20以及整个应力缓和板14和散热片16的上表面。
[0037]应力缓和板14的一部分延伸到焊料层20的外侧。也就是，应力缓和板14具有应力缓和板14的上表面和下表面都不与焊料层20接触的区域。此后，在应力缓和板14内，位于焊料层20内的区域被叫作内部区域14a，以及位于焊料层20的外部的区域被叫作外部区域14b。外部区域14b与树脂层18接触。
[0038]大量的锚结构30形成在外部区域14b中。每个锚结构30具有通孔30a和突起30b。每个通孔30a从上表面到下表面延伸通过应力缓和板14。每个突起30b为从应力缓和板14的上表面朝上突出的部分。每个突起30b沿着对应于通孔30a的端部延伸。更具体地，每个突起30b沿着位于大致矩形通孔30a的四个边的端部中的位于在Y方向上延伸的一边的端部延