半导体装置的制作方法

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半导体装置的制造方法

本发明涉及一种半导体装置,特别地,涉及一种通过超声波接合而接合了电极端子的半导体装置。



背景技术:

当前,功率半导体成为在小型的电子设备乃至汽车、新干线等、电力送配电这样的多个领域不可或缺的设备。其使用地域、应用领域逐年扩大,在诸如汽车、新干线、电力这些领域,不仅要求高可靠性和长寿命,还要求大电流化、高耐压化、宽范围的工作温度,特别是耐高温。现有的焊料接合技术不能确保高温下的取决于焊料原材料的可靠性,难以制作满足条件的元件。作为用于解决该问题的接合技术之一而引入超声波接合。

在这里,考虑在绝缘基板表面形成导电性图案、在导电性图案接合了半导体元件及电极端子的半导体装置。当前,电极端子和导电性图案在1个部位进行超声波接合。如果在高温条件下长期使用功率半导体元件,则由于电极端子和形成有导电性图案的绝缘基板之间的热膨胀系数之差而产生热应力,有时接合部分会发生剥离。

另外,与半导体装置的大电流化相伴,需要使电极端子的截面积增大。即,需要通过增大电极端子的厚度、宽度,从而增大电极端子的尺寸。由于电极端子的尺寸增大,因此端子的刚性也变大。因此存在下述问题,即,与通过功率半导体元件的动作而产生的发热所引起的封装体的位移相伴的向接合部施加的应力也增加,发生接合强度的下降、端子剥离。

并且,由于电极端子的厚度、接合面的面积变大,超声波接合能量变得难以向接合面传输。为了提高超声波接合的接合力,通常采取使接合载荷和超声波功率增大的方法。但是存在下述问题,即,如果增大它们,则破坏在导电性图案下部设置的绝缘基板。

因此,在专利文献1中公开了下述技术,即,在进行超声波接合的信号端子的多个部位之间形成狭缝,实施稳定的超声波接合。另外,在专利文献2中公开了下述技术,即,在多个部位进行金属带和半导体芯片之上的电极焊盘的超声波接合,增大接合面积。

专利文献1:日本特开2010-10537号公报

专利文献2:日本特开2012-146747号公报



技术实现要素:

但是,上述现有技术存在以下这些应该解决的课题。在专利文献1中,虽然充分地得到了接合的初始强度,但是对于与半导体模块的使用相伴的电极的发热所导致的热应力而言较弱。电极的接合部分被隔着狭缝而分割开,各接合部位视为1个部位,应力的发生可能导致多个接合全部剥离。

在专利文献2中对一体的金属带的多个部位进行超声波接合,但接合部位彼此间的非接合部位从对象元件浮起而成为空隙。这可以认为是,由于接合对象是带,因此通常厚度薄至小于或等于300μm,因而如果不设置空隙,则带断裂。由于本发明将厚度大于或等于0.5mm的电极作为接合对象,因此不至于断裂,因而不需要设置空隙。

本发明就是为了解决上述课题而提出的,其目的在于得到一种接合部的可靠性高的半导体装置。

本发明所涉及的半导体装置具有:绝缘基板,其形成有导电性图案;以及电极端子及半导体元件,它们与导电性图案接合,电极端子和导电性图案在接合面处进行了超声波接合,进行超声波接合的部位为多个。

另外,本发明所涉及的半导体装置具有:绝缘基板,其形成有导电性图案;以及电极端子及半导体元件,它们与导电性图案接合,电极端子和导电性图案在接合面处进行了超声波接合,在接合面处,在电极端子设置凸部且在导电性图案设置凹部,或者在电极端子设置凹部且在导电性图案设置凸部,凸部和凹部嵌合。

发明的效果

根据本发明所涉及的半导体装置,在接合面处设置多个通过超声波接合而产生的接合部。由此,能够减小各接合部的面积。由此,能够减小对各接合部施加的热应力的绝对值,因此能够抑制接合面的剥离。另外,由于使接合部的总面积增加,因此得到可靠性高的半导体装置。

另外,根据本发明所涉及的半导体装置,在进行超声波接合之前,使凸部和凹部嵌合,从而电极端子相对于导电性图案的定位变得容易。由此,在超声波接合时电极端子和导电性图案的相对位置稳定,充分地得到超声波接合的能量。由于得到稳定的超声波接合,因此能够得到接合可靠性高的半导体装置。

通过以下的详细说明和附图,使得本发明的目的、特征、方案以及优点更清楚。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的半导体装置的俯视图和剖视图。

图2是实施方式1所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图3是实施方式2所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图4是实施方式3所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图5是实施方式4所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图6是实施方式5所涉及的半导体装置的俯视图和剖视图。

图7是实施方式5所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图8是实施方式6所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图9是实施方式7所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图10是实施方式8所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图11是实施方式9所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

图12是实施方式9所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的剖视图。

图13是实施方式10所涉及的半导体装置的俯视图和剖视图。

图14是前提技术所涉及的半导体装置的剖视图。

图15是前提技术所涉及的半导体装置的俯视图和电极端子的剖视图。

图16是前提技术所涉及的半导体装置的电极端子及导电性图案的斜视图。

具体实施方式

<前提技术>

在对本发明的实施方式进行说明之前,对作为本发明的前提的技术进行说明。图14是前提技术中的半导体装置(功率模块)的剖视图。前提技术中的半导体装置具有绝缘基板1或者绝缘片、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)芯片2、SBD(Shottkey Barrier Diode)芯片3、导电性图案4a、4b、电极端子6、导线14、封装材料9、嵌出成形外壳10、基座板11。

在用于散热的基座板11之上经由接合材料8而接合有绝缘基板1。在绝缘基板1之上设置由导电性材料构成的导电性图案4a、4b。在导电性图案4a通过接合材料而搭载有MOSFET芯片2及SBD芯片3。

在接合面7处,在导电性图案4b接合有电极端子6。MOSFET芯片2和SBD芯片3的电极通过导线14而接合。另外,SBD芯片3的电极和导电性图案4b通过导线14而接合。

在基座板11通过粘结剂12而粘结有嵌出成形外壳10。嵌出成形外壳10由绝缘性的封装材料9进行填充,该绝缘性的封装材料9由硅凝胶、弹性体等构成。

导电性图案4a、4b是通过对钎焊于绝缘基板1的铜板进行蚀刻而形成的。铜板也可以是铝板。导电性图案4a、4b表面也可以由镍覆盖。

绝缘基板1使用的是由AlN构成的绝缘材料,但也可以是诸如Al2O3、Si3N4这些绝缘材料。搭载有MOSFET芯片2作为半导体元件,但也可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。另外,SBD芯片3也可以是FWD(Free Wheel Diode)。此外,半导体元件也可以从以Si、SiC、GaN为基材的元件中选择。导线14是直径400μm的Al导线,但也可以是由Al合金构成的配线、板状的Al板、由Cu构成的导电性优良的金属导线。

通常使用焊料作为导电性的接合材料8,但为了应对高温工作,有时也使用粒径为几nm左右的微细的Ag颗粒的烧结体。另外,在是处理小电流的半导体装置的情况下,也可以是含有导电性填料的导电性粘结剂。

绝缘基板1通过接合材料8而接合于基座板11,但也可以一体地形成绝缘基板1和基座板11。基座板11的材料是诸如Al-SiC这样的由Al和陶瓷构成的复合材料。另外,基座板11也可以是铜板。

在图14中,电极端子6和导电性图案4b的接合是通过焊料接合进行的。焊料接合必须对最大工作温度和焊料的熔点进行管理,在作为半导体元件而搭载了能够在高温下进行动作的SiC元件的情况下,存在难以应对工作温度的高温化这一课题。

因此,最近,将超声波接合应用于电极端子6和导电性图案4b的接合。超声波接合是下述方法,即,一边对接合面施加载荷,一边对接触的材料彼此的接合面施加超声波振动而在接合部分产生摩擦热,使所要接合的金属彼此的分界面进行原子结合。

图15是示意性地表示超声波接合的图。另外,图16是电极端子6和导电性图案4b的接合部的斜视图。如图15所示,使工具13压接于电极端子6和导电性图案4b之间的接合面7的上部,在例如图中箭头的方向进行超声波振动。工具13将超声波传递至接合面7。在超声波接合之时,在工具13所压接的电极端子6的上表面形成坑洼部5。通过使用超声波接合,从而能够以短的时间进行接合,而不使用粘结剂、焊料等材料。另外,还能够应对高温动作。

在前提技术中,如图16所示,电极端子6和导电性图案4b在1个部位进行了超声波接合。如果在高温条件下长期使用功率半导体元件,则由于电极端子6和形成有导电性图案4b的绝缘基板1的热膨胀系数之差而产生热应力,有时接合部分会发生剥离。

另外,与半导体装置的大电流化相伴,需要使电极端子6的截面积增大。即,由于电极端子6的厚度、宽度增大,因此需要增大电极端子6的尺寸。由于电极端子6的尺寸变大,因此端子的刚性也变大。因此存在下述问题,即,与通过功率半导体元件的动作产生的发热所引起的封装体的位移相伴的向接合部施加的应力也增加,发生接合强度的下降、端子剥离。

并且,由于电极端子的厚度、接合面7的面积变大,因此超声波接合能量变得难以向接合面7传输。为了提高超声波接合的接合力,通常采取使接合载荷和超声波功率增大的方法。但是,如果使它们增大,则存在破坏在导电性图案4下部设置的绝缘基板1这一问题。

<实施方式1>

<结构>

图1是表示本实施方式1中的半导体装置的结构的俯视图及主视图。图2是电极端子6和导电性图案4b的斜视图。在本实施方式1中,与前提技术(图14)同样地,在绝缘基板1之上配置导电性的图案4a和4b,在导电性图案4a接合有半导体元件(MOSFET芯片2及SBD芯片3)。在导电性图案4b接合有电极端子6。

在前提技术中,针对电极端子6和导电性图案4b之间的1个接合面,仅在1个部位进行超声波接合。因此,在电极端子6的接合部5的上表面,通过超声波接合而产生的坑洼部5形成1处。

另一方面,在本实施方式1中,如图1所示,针对与导电性图案4b接合的电极端子6的1个接合面7而设置多个接合部。因此,在电极端子6的接合部的上表面,通过超声波接合而形成多个坑洼部5a、5b。各接合部隔着间隔而配置。即,在坑洼部5a、5b之间设置小于或等于50μm的间隔。或者,接合部也可以彼此接触。

<动作>

就以图1所示方式构成的半导体装置而言,如果半导体元件进行动作,则电流流过电极端子6,由此,电极端子6发热。由于该发热,电极端子6整体膨胀,对作为接合部的电极端子6的根部施加拉拽等应力。另外,就电极端子6和导电性图案4b之间的接合面7而言,由于绝缘基板1和电极端子6的材料的线膨胀系数不同,因此产生热应力。

<效果>

本实施方式1所涉及的半导体装置具有:绝缘基板1,其形成有导电性图案4a、4b;以及电极端子6及半导体元件,它们与导电性图案4a、4b接合,使电极端子6和导电性图案4b在接合面7处进行了超声波接合,进行超声波接合的部位为多个。

因此,在本实施方式1中,如图1、图2所示,在接合面7处设置多个通过超声波接合而产生的接合部。由此,能够减小各接合部的面积。由此,能够减小对各接合部施加的热应力的绝对值,因此能够抑制接合面7的剥离。另外,由于使接合部的总面积增加,因此得到可靠性高的半导体装置。

另外,就本实施方式1所涉及的半导体装置而言,接合面7为1个,在接合面7处,在多个部位进行了超声波接合。

因此,即使在接合面7为1个的情况下,本实施方式1也能够通过在2个部位进行超声波接合,从而得到可靠性高的半导体装置。

<实施方式2>

<结构>

图3是本实施方式2中的电极端子6和导电性图案4b的斜视图。在本实施方式2中,电极端子6为平板状。电极端子6的根部在其宽度方向分支为2个。即,电极端子6的根部具有2个分支部6a、6b。

如图3所示,分支部6a、6b以彼此在俯视观察时成90°角度的方式弯折。分支部6a在接合面7a处超声波接合于导电性图案4b。同样地,分支部6b在接合面7b处超声波接合于导电性图案4b。在各接合面7a、7b处,分支部6a、6b分别与导电性图案4d在1个部位进行了超声波接合。在分支部6a、6b的上表面形成通过超声波接合而产生的坑洼部5a、5b。

<动作>

在本实施方式2中,设为电极端子6的分支部6a、6b的截面积相等。在该情况下,如果将流过每1个电极端子的电流设为I[A],则流过该分支部6c、6d的电流各为I/2[A]。

另外,与实施方式1的接合面相比,分支部6a、6b的各接合面是一半的面积。因此,对于电极端子6的膨胀所导致的机械应力来说,对分支部6a、6b施加的应力也是减半的。

<效果>

就本实施方式2中的半导体装置而言,接合面7a、7b为多个,电极端子6的根部分支,通过分支后的各根部(即分支部6a、6b)而形成多个接合面7a、7b,各接合面7a、7b具有至少1个进行超声波接合的部位。

在本实施方式2中,电极端子6的根部分支为2个,由分支部6a、6b各自形成2个接合面7a、7b。各接合面7a、7b具有1个进行超声波接合的部位。因此,在本实施方式2中,由于通过使电极端子6的根部分支为2个,从而流过各端子(分支部6c、6d)的电流为I/2[A],因此各接合面的发热量与实施方式1相比变为一半。由此,能够使施加于各接合面的热应力减半。

另外,由于设置有2个接合面7a、7b,因此与前提技术那样接合面7为1个的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

另外,就本实施方式2中的半导体装置而言,电极端子6为平板状,电极端子6的根部在其厚度方向或者其宽度方向进行分支。

在本实施方式中,平板状的电极端子6的根部在其宽度方向分支为2个。因此,在电极端子6的制造中能够通过冲压加工而使电极端子6的根部分支为2个。因此,能够得到易于加工、且低成本的半导体装置。

另外,就本实施方式2中的半导体装置而言,电极端子6的根部分支为2个、3个或者4个。

在本实施方式中,电极端子6的根部分支为2个。因此,在本实施方式2中,由于通过使电极端子6的根部分支为2个,从而流过各端子(分支部6c、6d)的电流变为一半,因此各接合面的发热量与实施方式1相比变为一半。由此,能够使施加于各接合面的热应力减半。

另外,就本实施方式2中的半导体装置而言,电极端子6的根部的进行分支的部分以如下方式式分开,即,在接合面7a、7b,在俯视观察时分支的部分彼此远离。

就本实施方式2中的半导体装置而言,分支部6a、6b在俯视观察时彼此成90°角度。因此,与电极端子6仅在一个方向存在接合面的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

<实施方式3>

<结构>

图4是本实施方式3中的电极端子6和导电性图案4b的斜视图。在本实施方式3中,电极端子6为平板状。电极端子6的根部在其厚度方向分支为2个。即,电极端子6的根部具有2个分支部6a、6b。

如图4所示,分支部6a、6b以在俯视观察时彼此成180°角度的方式弯折至相反方向。分支部6a在接合面7a处超声波接合于导电性图案4b。同样地,分支部6b在接合面7b处超声波接合于导电性图案4b。在各接合面7a、7b处,分支部6a、6b分别与导电性图案4d在1个部位进行了超声波接合。本实施方式3中的接合面7a、7b的面积的总和是前提技术中的接合面7的面积的2倍。在分支部6a、6b的上表面形成通过超声波接合而产生的坑洼部5a、5b。在本实施方式3中,如果将电极端子6的厚度设为w6,将分支部6a的厚度设为w6a,将分支部6b的厚度设为w6b,则w6=w6a+w6b且w6a=w6b。此外,只要是w6=w6a+w6b这样的厚度,则w6a、w6b也可以设为任意的值。

<动作>

在本实施方式3中,设为电极端子6的分支部6a、6b的截面积相等。在该情况下,如果将流过每1个电极端子的电流设为I[A],则流过该分支部6c、6d的电流分别为I/2[A]。另外,在各接合面7a、7b处,所接合的分支部6a、6b的厚度比实施方式2薄。由此,对于电极端子6的膨胀所导致的机械应力来说,对分支部6a、6b施加的应力也是减半的。

<效果>

就本实施方式3中的半导体装置而言,电极端子6为平板状,电极端子6的根部在其厚度方向或者其宽度方向进行分支。

在本实施方式3中,平板状的电极端子6的根部在其厚度方向分支为2个。因此,在接合部处,电极端子6的厚度变薄,因此与应力相对应的电极的变形变大,因而能够降低施加于接合部的应力,得到接合部的可靠性高的半导体装置。

另外,就本实施方式3中的半导体装置而言,电极端子6的根部分支为2个、3个或者4个。

在本实施方式3中,电极端子6的根部分支为2个。因此,在本实施方式2中,通过使电极端子6的根部分支为2个,从而流过各端子(分支部6c、6d)的电流变为一半,因而各接合面的发热量与实施方式1相比变为一半。由此,能够使施加于各接合面的热应力减半。

另外,由于使电极端子6的根部分支为2个而设置了2个接合面7a、7b,因此与前提技术那样接合面7为1个的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

另外,就本实施方式3中的半导体装置而言,电极端子6的根部的进行分支的部分以如下方式分开,即,在接合面7a、7b。在俯视观察时分支的部分彼此远离。

就本实施方式3中的半导体装置而言,分支部6a、6b在俯视观察时彼此成180°角度。因此,与仅在电极端子6的一个方向存在接合面的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

<实施方式4>

<结构>

图5是本实施方式4中的电极端子6和导电性图案4b的斜视图。在本实施方式2中,电极端子6为平板状。电极端子6的根部在其宽度方向分支为2个。即,电极端子6的根部具有2个分支部6a、6b。

如图5所示,分支部6a、6b以在俯视观察时彼此成180°角度的方式弯折至相反方向。分支部6a在接合面7a处超声波接合于导电性图案4b。同样地,分支部6b在接合面7b处超声波接合于导电性图案4b。在各接合面7a、7b处,分支部6a、6b分别与导电性图案4d在1个部位进行了超声波接合。在分支部6a、6b的上表面形成通过超声波接合而产生的坑洼部5a、5b。

<效果>

另外,就本实施方式4中的半导体装置而言,电极端子6为平板状,电极端子6的根部在其厚度方向或者其宽度方向进行分支。

在本实施方式4中,平板状的电极端子6的根部在其宽度方向分支为2个。因此,在电极端子6的制造中,能够通过冲压加工而使电极端子6的根部分支为2个。因此,能够得到易于加工、且低成本的半导体装置。

另外,就本实施方式4中的半导体装置而言,电极端子6的根部分支为2个、3个或者4个。

在本实施方式4中,电极端子6的根部分支为2个。因此,在本实施方式2中,通过使电极端子6的根部分支为2个,从而流过各端子(分支部6c、6d)的电流变为一半,因而各接合面的发热量与实施方式1相比变为一半。由此,能够使施加于各接合面的热应力减半。

另外,由于使电极端子6的根部分支为2个而设置了2个接合面7a、7b,因此与前提技术那样接合面7为1个的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

另外,就本实施方式4中的半导体装置而言,电极端子6的根部的进行分支的部分以如下方式分开,即,在接合面7a、7b,在俯视观察时分支的部分彼此远离。

就本实施方式4中的半导体装置而言,分支部6a、6b在俯视观察时彼此成180°角度。因此,与仅在电极端子6的一个方向存在接合面的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

<实施方式5>

<结构>

图6是表示本实施方式5中的半导体装置的结构的俯视图及主视图。图7是电极端子6和导电性图案4b的斜视图。此外,在图7中为了使图容易观察而省略半导体元件(MOSFET芯片2、SBD芯片3)。如图6所示,在绝缘基板上1之上形成有多个导电性图案4a、4b、4c。

在本实施方式5中,电极端子6为平板状。电极端子6的根部分支为4个。即,电极端子6的根部具有4个分支部6a、6b、6c、6d。如图7所示,相向的分支部6a、6c彼此弯折至相反方向。同样地,相向的分支部6b、6d彼此弯折至相反方向。即,分支部6a和分支部6b、分支部6b和分支部6c、分支部6c和分支部6d、分支部6d和分支部6a分别在俯视观察时彼此成90°角度。

分支部6a、6b、6c、6d各自在接合面7a、7b、7c、7d处超声波接合于导电性图案4a。在各接合面7a、7b、7c、7d处,分支部6a、6b、6c、6d分别与导电性图案4d在1个部位进行了超声波接合。在分支部6a、6b、6c、6d的上表面形成通过超声波接合而产生的坑洼部5a、5b、5c、5d。

如图6所示,SBD芯片3与分支部6a及分支部6b相邻地接合于导电性图案4a。另外,SBD芯片3与分支部6b及分支部6c相邻地接合于导电性图案4a。另外,MOSFET芯片2与分支部6c及分支部6d相邻地接合于导电性图案4a。MOSFET芯片2与分支部6d及分支部6a相邻地接合于导电性图案4a。

<动作>

就如图6及图7那样构成的半导体装置而言,如果半导体元件进行动作,则电流流过电极端子6,由此,电极端子6发热。在功率半导体元件进行动作时,如果从各分支部6a、6b、6c、6d起至MOSFET芯片2及SBD芯片3为止的距离存在差异,则由于配线电阻与该距离相应地不同,因此流过的电流量变得不均匀。由此,发热的部位产生不均衡。由于该发热,电极6整体膨胀,对作为接合部的电极端子6的根部施加拉拽等应力,因此基于发热量的不同,对各分支部6a~6d施加的应力也产生差异。

在本实施方式5中,通过使分支部6a~6d在4个方向延伸而进行配置,以与各分支部相邻的方式对MOSFET芯片2及SBD芯片3进行配置,从而能够降低从各分支部6a、6b、6c、6d起至MOSFET芯片2及SBD芯片3为止的距离之差。由此,能够降低因不均匀的电流的流动而发生的温度上升的不均衡,因此热循环性提高。

另外,由于在电极端子6的4个方向设置了接合面7a~7d,因此与前提技术那样接合面7为1个的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a~7d的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

<效果>

就本实施方式5中的半导体装置而言,电极端子6的根部分支为2个、3个或者4个。

在本实施方式5中,使电极端子6的根部分支为4个,使分支部6a~6d在4个方向延伸而配置。通过以与各分支部相邻的方式对MOSFET芯片2及SBD芯片3进行配置,从而能够降低从各分支部6a、6b、6c、6d起至MOSFET芯片2及SBD芯片3为止的距离之差。由此,能够降低因不均匀的电流的流动而发生的温度上升的不均衡,因此热循环性提高。

另外,就本实施方式5中的半导体装置而言,电极端子6的根部的进行分支的部分以如下方式分开,即,在接合面7a、7b,在俯视观察时分支的部分彼此远离。

就本实施方式5中的半导体装置而言,分支部6a、6b、6c、6d在俯视观察时彼此成90°角度。因此,与仅在电极端子6的一个方向存在接合面的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b、7c、7d的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

<实施方式6>

<结构>

图8是本实施方式6中的半导体装置的电极端子6和导电性图案4b的斜视图。也可以设为下述结构,即,取代实施方式5中的电极端子6(图7)而具有本实施方式6的电极端子6。

本实施方式6的电极端子6为平板状,其根部分支为3个。即,电极端子6的根部具有3个分支部6a、6b、6c。如图8所示,分支部6a和分支部6b、分支部6b和分支部6c分别以在俯视观察时彼此成90°角度的方式弯折。

分支部6a、6b、6c各自在接合面7a、7b、7c处超声波接合于导电性图案4a。在各接合面7a、7b、7c处,分支部6a、6b、6c分别与导电性图案4d在1个部位进行了超声波接合。在分支部6a、6b、6c的上表面形成通过超声波接合而产生的坑洼部5a、5b、5c。

如图8所示,SBD芯片3与分支部6a及分支部6b相邻地接合于导电性图案4a。另外,SBD芯片3与分支部6b及分支部6c相邻地接合于导电性图案4a。另外,隔着分支部6a,在与SBD芯片3相反侧的导电性图案4a接合有MOSFET芯片2。另外,另外,隔着分支部6c,在与SBD芯片3相反侧的导电性图案4a接合有MOSFET芯片2。

此外,分支部6a和分支部6b、分支部6b和分支部6c分别以在俯视观察时彼此成90°角度的方式弯折,但也可以是以成任意的角度、例如120°角度的方式弯折。

<效果>

就本实施方式6中的半导体装置而言,电极端子6的根部分支为2个、3个或者4个。

在本实施方式6中,使电极端子6的根部分支为3个,使分支部6a~6c在3个方向延伸而配置。通过以与各分支部相邻的方式对MOSFET芯片2及SBD芯片3进行配置,从而能够降低从各分支部6a、6b、6c起至MOSFET芯片2及SBD芯片3为止的距离之差。由此,能够降低因不均匀的电流的流动而发生的温度上升的不均衡,因此热循环性提高。

另外,由于在电极端子6的3个方向设置了接合面7a~7d,因此与前提技术那样接合面7为1个的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a~7c的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

另外,在电极端子6的制造中,能够通过冲压加工而使电极端子6的根部分支为3个。因此,能够得到易于加工、且低成本的半导体装置。

另外,就本实施方式6中的半导体装置而言,电极端子6的根部的进行分支的部分以如下方式分开,即,在接合面7a、7b、7c,在俯视观察时分支的部分彼此远离。

就本实施方式6中的半导体装置而言,分支部6a、6b、6c在俯视观察时彼此成90°角度。因此,与仅在电极端子6的一个方向存在接合面的情况相比,即使在产生了将电极端子6向上侧剥离的力(与接合面垂直地产生的应力)的情况下,也能够抑制接合面7a、7b、7c的剥离。由此,能够得到接合部的可靠性高的半导体装置。

<实施方式7>

<结构>

图9是本实施方式7中的半导体装置的电极端子6和导电性图案4b的斜视图。本实施方式7中的半导体装置与实施方式1(图1及图2)同样地,电极端子6在1个接合面7处与导电性图案4b进行了超声波接合。该接合面7具有2个接合部位。即,在电极端子6的根部的上表面生成在进行超声波接合时形成的2个坑洼部5a、5b。

在图9中,坑洼部5a是在使工具(参照图14的工具13)沿x方向振动而进行超声波接合时形成的。另外,坑洼部5b是在使工具沿y方向振动而进行超声波接合时形成的。即,对于接合面7处的多个部位的各超声波接合来说,超声波接合时的振动方向彼此不同。

<效果>

就本实施方式7中的半导体装置而言,对于接合面7处的多个部位的各超声波接合来说,超声波接合时的振动方向彼此不同。

因此,在本实施方式7中,通过使超声波接合时的振动方向根据进行超声波接合的部位而改变,从而能够使接合强度弱的方向分散。即,能够得到以更均匀的接合强度进行接合后的接合面7。

另外,通过将超声波接合时的振动方向设为与绝缘基板1的振动耐受性弱的方向不同的方向,从而能够避免在绝缘基板1发生裂纹。另外,通过将超声波接合时的振动方向设为电极端子6容易受到热应力的方向,从而接合可靠性提高。

<实施方式8>

<结构>

图10是本实施方式8中的半导体装置的电极端子6和导电性图案4b的斜视图。本实施方式8中的半导体装置与实施方式1(图1及图2)同样地,电极端子6在1个接合面7处与导电性图案4b进行了超声波接合。该接合面7具有2个接合部位。在电极端子6的根部生成在超声波接合时形成的2个坑洼部5a、5b。在这里,在俯视观察时,坑洼部5b形成于坑洼部5a的内侧。即,以与第1次进行了超声波接合的接合部位重叠的方式进行第2次超声波接合。

<效果>

就本实施方式中的半导体装置的接合面7而言,以超声波接合的部位在俯视观察时重叠的方式进行多次超声波接合。

因此,在本实施方式8中,在同一接合面7处,通过重叠地设置多个超声波接合部,从而能够在接合面7内设置强化了接合力的部位。例如,在将电极端子1与绝缘基板1的包含端面附近在内的面接合时,在以不对绝缘基板1造成损伤的能量进行了第1次超声波接合之后,仅针对绝缘基板1的中央附近进行第2次超声波接合。由此,能够防止在绝缘基板1发生超声波接合所导致的裂纹,并且得到所期望的接合强度。

<实施方式9>

<结构>

图11是本实施方式9中的半导体装置的电极端子6和导电性图案4b的斜视图。另外,图12是图11中的线段AB处的剖视图。

在本实施方式9中,对电极端子6的根部实施压印。如图12所示,通过压印,从而在电极端子6的根部的上表面形成凹部6e,同时在电极端子6的根部的下表面形成凸部6f。

另外,在绝缘基板1的上表面,在与凸部6f相对应的位置设置有凹部。该凹部是通过机械加工或者蚀刻而形成的。由于在绝缘基板1表面设置有导电性图案4b,因此如图12所示,在与绝缘基板1的凹部相对应的位置,在导电性图案4b也形成凹部41b。

在制造工序中,首先,在导电性图案4b之上配置电极端子6。此时,使电极端子6的凸部6f与导电性图案4b的凹部41b嵌合。然后,将工具压接于电极端子6的上表面,将电极端子6超声波接合于导电性图案4b。通过超声波接合,从而在电极端子6的根部的上表面形成坑洼部5。

此外,在本实施方式中,在电极端子6形成凸部,在导电性图案4b形成凹部,但也可以设为下述结构,即,在电极端子6形成凹部,在导电性图案4b形成凸部而进行嵌合。

<效果>

本实施方式9中的半导体装置具有:绝缘基板1,其形成有导电性图案4b;以及电极端子6及半导体元件,它们与导电性图案4b接合,电极端子6和导电性图案4b在接合面7处进行了超声波接合,在接合面7处,在电极端子6设置凸部6f且在导电性图案4b设置凹部41b,或者在电极端子6设置凹部且在导电性图案4b设置凸部,凸部6f和凹部41b嵌合。

在本实施方式9中,凸部6f与凹部41b嵌合。在进行超声波接合之前,通过使凸部6f和凹部41b嵌合,从而电极端子6相对于导电性图案4b的定位变得容易。由此,在超声波接合时,电极端子6和导电性图案4b的相对位置稳定,充分地得到超声波接合的能量。由于得到稳定的超声波接合,因此能够得到接合可靠性高的半导体装置。

<实施方式10>

(结构的说明)

图13是本实施方式10中的半导体装置的俯视图、电极端子6和导电性图案4b的剖视图。

本实施方式10的半导体装置除电极端子6和导电性图案4b的接合面的形状以外,是与实施方式1(图1、图2)相同的结构。

在电极端子6的根部的下表面形成有凸部6g。另外,在导电性图案4b的表面形成有凹部42b。该凸部6g为与凹部42b嵌合的形状。例如,凸部6g是通过机械加工而形成的,凹部42b是通过蚀刻而形成的。

在制造工序中,首先,在导电性图案4b之上配置电极端子6。此时,使电极端子6的凸部6g与导电性图案4b的凹部42b嵌合。然后,将工具压接于电极端子6的上表面,将电极端子6超声波接合于导电性图案4b。此时,在2个部位进行超声波接合。通过超声波接合,从而在电极端子6的根部的上表面形成2个坑洼部5a、5b。在本实施方式9中,进行了超声波接合的部位与凸部6g、凹部42b在俯视观察时重叠。即,电极端子6的上表面的2个坑洼部5a、5b与凸部6g、凹部42b在俯视观察时重叠。

此外,在本实施方式中,在电极端子6形成凸部,在导电性图案4b形成凹部,但是也可以设为下述结构,即,在电极端子6形成凹部,在导电性图案4b形成凸部而进行嵌合。另外,也可以形成多个凸部6g及凹部42b。另外,凸部6g及凹部42b的角部也可以是平滑的。

<效果>

就本实施方式9中的半导体装置而言,凸部6g及凹部42b与进行了超声波接合的部位在俯视观察时重叠。

在本实施方式9中,凸部6f与凹部41b嵌合。在进行超声波接合之前,通过使凸部6f和凹部41b嵌合,从而电极端子6相对于导电性图案4b的定位变得容易。由此,在超声波接合时,电极端子6和导电性图案4b的相对位置稳定,充分地得到超声波接合的能量。另外,由于通过在接合面的进行超声波接合的部位设置凹凸,从而能够使接合面的面积增加,因此接合强度增大。由此,能够得到接合可靠性高的半导体装置。

另外,就本实施方式9中的半导体装置而言,进行所述超声波接合的部位为多个。

因此,能够减小各接合部的面积。由此,能够减小对各接合部施加的热应力的绝对值,因此能够抑制接合面7的剥离。另外,由于使接合部的总面积增加,因此得到可靠性高的半导体装置。

详细地说明了本发明,但上述说明在所有方面均为例示,本发明不限定于此。可以理解为能够想到未例示的无数变形例,它们没有超出本发明的范围。

标号的说明

1绝缘基板,2MOSFET芯片,3SBD芯片,4a、4b、4c导电性图案,5、5a、5b、5c、5d坑洼部,6电极端子,6a、6b、6c、6d分支部,7、7a、7b、7c、7d接合面,8接合材料,9封装材料,10嵌出成形外壳,11基座板,12粘结剂,13工具,14金属导线。

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