半导体装置制造方法
【专利摘要】电路图案(2)与陶瓷基板(1)的上表面接合。冷却体(3)与陶瓷基板(1)的下表面接合。IGBT(4)和FWD(5)安装在电路图案(2)上。涂覆膜(16)将陶瓷基板(1)和电路图案(2)的接合部、以及陶瓷基板(1)和冷却体(3)的接合部覆盖。模塑树脂(17)将陶瓷基板(1)、电路图案(2)、IGBT(4)、FWD(5)、冷却体(3)以及涂覆膜(16)等封装。陶瓷基板(1)与涂覆膜(16)相比热传导率高。涂覆膜(16)与模塑树脂(17)相比硬度低，缓和从模塑树脂(17)施加至陶瓷基板(1)的应力。电路图案(2)和冷却体(3)具有未被涂覆膜(16)覆盖、且与模塑树脂(17)接触的槽(18)。
【专利说明】半导体装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用模塑树脂封装的树脂封装型的半导体装置。
【背景技术】
[0002]在利用了陶瓷基板的树脂封装型的半导体装置中，在模塑树脂和陶瓷基板之间产生剥离。另外，如果从模塑树脂施加至陶瓷基板的应力较大，则无法保证长期的可靠性。因此，提出了在金属基座板上设置槽或者凸起而对与树脂的密接性进行强化的方法、在与模塑树脂之间的界面的整个区域上设置硬度比模塑树脂低的涂覆膜而缓和应力的方法(例如，参照专利文献I)。
[0003]专利文献1:日本特开2007 - 184315号公报
【发明内容】
[0004]然而，对于在金属基座板上设置槽或者凸起的方法，金属基座板的形状变复杂，且无法适用于未利用金属基座板的构造。另外，对于在整个区域上设置涂覆膜的方法，需要针对整个区域，对未涂覆部分的发生进行检查、进行未涂覆部分的重新涂敷等返工作业。因此，存在制造困难的问题。
[0005]本发明就是为了解决如上所述的课题而提出的，其目的在于得到一种能够防止剥离、能够提高可靠性、且制造容易的半导体装置。
[0006]本发明所涉及的半导体装置的特征在于，具备:绝缘基板，其具有彼此相对的第I主面以及第2主面；电路图案，其与所述绝缘基板的所述第I主面接合；冷却体，其与所述绝缘基板的所述第2主面接合；半导体元件，其安装在所述电路图案上；涂覆膜，其将所述绝缘基板和所述电路图案的接合部、以及所述绝缘基板和所述冷却体的接合部覆盖；以及树脂，其将所述绝缘基板、所述电路图案、所述半导体元件、所述冷却体以及所述涂覆膜封装，所述绝缘基板与所述涂覆膜相比热传导率高，所述涂覆膜与所述树脂相比硬度低，缓和从所述树脂施加至所述绝缘基板的应力，所述电路图案和所述冷却体中的至少一方具有不被所述涂覆膜覆盖、且与所述树脂接触的槽或者凸起。
[0007]发明的效果
[0008]根据本发明，能够得到一种能够防止剥离、能够提高可靠性、且制造容易的半导体
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【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的剖面图。
[0010]图2是表示图1的装置的陶瓷基板上的构造的俯视图。
[0011]图3是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的变形例的剖面图。
[0012]图4是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的陶瓷基板上的构造的俯视图。
[0013]图5是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体装置的剖面图。
[0014]图6是表示图5的装置的陶瓷基板的俯视图。
【具体实施方式】
[0015]参照附图对本发明的实施方式所涉及的半导体装置进行说明。有时对相同或者相对应的结构要素标注相同的标号，省略重复说明。
[0016]实施方式1.
[0017]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的剖面图。图2是表示图1的装置的陶瓷基板上的构造的俯视图。陶瓷基板I具有彼此相对的上表面以及下表面。电路图案2与陶瓷基板I的上表面接合。金属制的冷却体3与陶瓷基板I的下表面接合。
[0018]IGBT4 (Insulated Gate Bipolar Transistor)和FWD5 (Free Wheeling D1de)安装于电路图案2上。IGBT4的集电极电极6和FWD5的阴极电极7利用焊料8与电路图案2的上表面接合。IGBT4的发射极电极9和FWD5的阳极电极10利用焊料11与高压电极12接合。IGBT4的栅极电极13利用铝导线14与信号电极15电连接。从上位的系统(未图
)经由信号电极15向IGBT4输入控制信号。
[0019]涂覆膜16将陶瓷基板I和电路图案2的接合部、以及陶瓷基板I和冷却体3的接合部覆盖。模塑树脂17将陶瓷基板1、电路图案2、IGBT4、FWD5、冷却体3以及涂覆膜16等封装。由此，IGBT4等与外部绝缘。但是，冷却体3的下表面从模塑树脂17露出。通过利用散热器(未图示)将该冷却体3的下表面冷却，从而IGBT4和FWD5受到冷却。
[0020]在这里，陶瓷基板I例如是A1N、氧化铝、SiN等。涂覆膜16例如是聚酰亚胺树脂(线膨胀系数50ppm左右、弹性系数2.6GPa左右)。模塑树脂17例如是环氧树脂(线膨胀系数16ppm左右、弹性系数16GPa左右)。电路图案2、高压电极12以及冷却体3例如是Cu。
[0021]陶瓷基板I与涂覆膜16相比热传导率高。涂覆膜16与模塑树脂17相比硬度低，缓和从模塑树脂17施加至陶瓷基板I的应力。电路图案2和冷却体3具有不被涂覆膜16覆盖、且与模塑树脂17接触的槽18。
[0022]下面，说明本实施方式的效果。通过在热传导率较高的陶瓷基板I上安装IGBT4和FWD5，从而能够确保散热性。另外，通过利用与模塑树脂17相比硬度低的涂覆膜16覆盖陶瓷基板1，从而能够缓和从模塑树脂17施加至陶瓷基板I的应力，因此能够提高可靠性。
[0023]另外，涂覆膜16与陶瓷基板1、模塑树脂17的密接性，比陶瓷基板I与模塑树脂17的密接性高，因此能够防止陶瓷基板I和模塑树脂17之间的剥离。
[0024]在这里，涂覆膜16无需涂敷于整个表面，只要对必要的部分涂敷即可。因此，能够实施可确保一定会对必要的部分进行涂敷的加工，在该加工中，也可以对不必要的部分进行涂敷。另外，即使在对涂覆膜16的未涂覆部分进行检查、或进行返工作业的情况下，其对象区域也变得较小。其结果，能够节省工作量，制造容易。
[0025]另外，在电路图案2和冷却体3上设置有至少I个楔形的槽18。通过模塑树脂17进入该槽18中，从而能够防止模塑树脂17的剥离。但是，也可以取代槽18而设置楔形的凸起。另外，并不限定于此，在电路图案2和冷却体3中的至少一方设置有槽或者凸起即可。
[0026]图3是表示本发明的实施方式I所涉及的半导体装置的变形例的剖面图。冷却体3的横向宽度大于或等于陶瓷基板I的横向宽度。因此，在俯视观察时，陶瓷基板I全部收容在冷却体3的区域内。由此，能够将施加至陶瓷基板I的应力可靠地向冷却体3释放，因此能够进一步提闻可罪性。
[0027]实施方式2.
[0028]图4是表示本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的陶瓷基板上的构造的俯视图。涂覆膜16在电路图案2的上表面，将安装IGBT4和FWD5的区域的周围包围。由此，涂覆膜16具有用于对IGBT4和FWD5在软钎焊时进行定位的阻绝层的作用。因此，无需在涂覆膜16以外单独地形成阻绝层，因此能够削减制造工序。
[0029]实施方式3.
[0030]图5是表示本发明的实施方式3所涉及的半导体装置的剖面图。图6是表示图5的装置的陶瓷基板的俯视图。绝缘基板19具有:绝缘板20，其配置在IGBT4和FWD5的正下方以及其周边区域；以及绝缘树脂21，其配置于模塑树脂17和绝缘板20之间。严格地讲，绝缘板20配置于从IGBT4和FWD5的安装位置以45度角扩展的热传导范围中。
[0031]绝缘板20例如是A1N、氧化铝、SiN等。绝缘树脂21例如是聚酰亚胺树脂(线膨胀系数50ppm左右、弹性系数2.6GPa左右)。因此，绝缘板20与绝缘树脂21相比热传导率高。另外，绝缘树脂21与模塑树脂17相比硬度低，缓和从模塑树脂17施加至绝缘板20的应力。
[0032]由于在IGBT4和FWD5的正下方以及其周边区域配置有热传导率较高的绝缘板20，因此能够确保散热性。另外，由于在模塑树脂17和绝缘板20之间配置有硬度较低的绝缘树脂21，因此能够缓和从模塑树脂17施加至绝缘板20的应力，能够提高可靠性。
[0033]此外，在实施方式3中，也优选冷却体3的横向宽度大于或等于陶瓷基板I的横向宽度。由此，能够将施加至陶瓷基板I的应力向冷却体3释放，因此能够进一步提高可靠性。
[0034]此外，IGBT4和FWD5并不限定于由硅形成，也可以由与珪相比带隙较大的宽带隙半导体形成。宽带隙半导体例如是碳化硅、氮化镓类材料、或者金刚石。由如上所述的宽带隙半导体形成的功率半导体元件，由于耐电压性、容许电流密度较高，因此能够小型化。通过利用该小型化的元件，从而安装有该元件的半导体装置也能够小型化。另外，由于元件的耐热性较高，因此能够将散热器的散热片小型化，能够将水冷部风冷化，因此能够进一步使半导体装置小型化。另外，由于元件的电力损耗较低、效率高，因此能够使半导体装置高效化。
[0035]标号的说明
[0036]I 陶瓷基板(绝缘基板)
[0037]2 电路图案
[0038]3 冷却体
[0039]4 IGBT (半导体元件)
[0040]5 FWD (半导体元件)
[0041]6 集电极电极(下表面电极)
[0042]7 阴极电极(下表面电极)
[0043]8 焊料
[0044]16涂覆膜
[0045]17模塑树脂
[0046]18槽
[0047]20绝缘板(第I部分)
[0048]21绝缘树脂(第2部分)
【权利要求】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备: 绝缘基板，其具有彼此相对的第I主面以及第2主面； 电路图案，其与所述绝缘基板的所述第I主面接合； 冷却体，其与所述绝缘基板的所述第2主面接合； 半导体元件，其安装在所述电路图案上； 涂覆膜，其将所述绝缘基板和所述电路图案的接合部、以及所述绝缘基板和所述冷却体的接合部覆盖；以及 树脂，其将所述绝缘基板、所述电路图案、所述半导体元件、所述冷却体以及所述涂覆膜封装， 所述绝缘基板与所述涂覆膜相比热传导率高， 所述涂覆膜与所述树脂相比硬度低，缓和从所述树脂施加至所述绝缘基板的应力，所述电路图案和所述冷却体中的至少一方具有不被所述涂覆膜覆盖、且与所述树脂接触的槽或者凸起。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述半导体元件的下表面电极通过焊料与所述电路图案的上表面接合， 所述涂覆膜在所述电路图案的所述上表面，将安装所述半导体元件的区域的周围包围。
3.一种半导体装置，其特征在于，具备: 绝缘基板，其具有彼此相对的第I主面以及第2主面； 电路图案，其与所述绝缘基板的所述第I主面接合； 冷却体，其与所述绝缘基板的所述第2主面接合； 半导体元件，其安装在所述电路图案上；以及 树脂，其将所述绝缘基板、所述电路图案、所述半导体元件以及所述冷却体封装， 所述电路图案和所述冷却体中的至少一方具有与所述树脂接触的槽或者凸起， 所述绝缘基板具有:第I部分，其配置在所述半导体元件的正下方以及其周边区域；以及第2部分，其配置在所述树脂和所述第I部分之间， 所述第I部分与所述第2部分相比热传导率高， 所述第2部分与所述树脂相比硬度低，缓和从所述树脂施加至所述第I部分的应力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述冷却体的横向宽度大于或等于所述绝缘基板的横向宽度。
【文档编号】H01L23/29GK104412382SQ201280074526
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2012年7月5日 优先权日:2012年7月5日
【发明者】宫本昇, 吉松直树 申请人:三菱电机株式会社