本发明涉及一种半导体装置，该半导体装置被利用于从与发电及供电相关的装置至与能量的有效利用以及再生相关的装置为止的各种场景中。
背景技术：
半导体装置存在如下问题，即，封装树脂和通过封装树脂而封装的部件发生热收缩，从而封装树脂从部件剥离。因此，提出一种确保封装树脂与通过封装树脂而封装的部件之间的密接性的技术。
例如，专利文献1中公开了一种半导体装置，该半导体装置在进行半导体元件的固接的金属块的表面中的除半导体元件搭载区域以外的部分，以大致等间隔在x方向以及y方向上配置了多个方形凹部。在专利文献1所记载的技术中，通过提高焊料的止流效果，从而使焊料厚度的稳定性进一步提高，且确保金属块与封装树脂之间的密接性。此外，x方向为水平方向的横向，y方向为水平方向的纵向，z方向为铅垂方向。
专利文献1：日本特开2004-186622号公报
在专利文献1所记载的技术中，虽然作为封装树脂的剥离对策，x方向以及y方向的锚固效果发挥了作用，但是在最需要剥离对策的z方向，锚固效果未发挥作用。因此，在专利文献1所记载的技术中，无法大幅改善产品寿命。
技术实现要素：
因此，本发明的目的在于，提供一种能够针对半导体装置通过抑制封装树脂的剥离而大幅改善产品寿命的技术。
本发明涉及的半导体装置具有：绝缘基板；金属块，其配置于所述绝缘基板的上表面；半导体元件，其搭载于所述金属块的上表面；壳体，其将所述半导体元件、所述金属块以及所述绝缘基板包围；以及封装树脂，其对所述半导体元件以及所述金属块进行封装，在所述金属块的与所述封装树脂接触的面设置有槽部，所述槽部的开口的宽度比所述槽部的底面的宽度窄。
发明的效果
根据本发明，由于在金属块的与封装树脂接触的面设置有槽部，因此金属块与封装树脂的接触面积变大，金属块与封装树脂的密接性提高。由此，能够抑制封装树脂的剥离。另外，由于槽部的开口的宽度比槽部的底面的宽度窄，因此填充至槽部的封装树脂不易剥离，能够进一步抑制封装树脂的剥离。由此，能够大幅改善半导体装置的产品寿命。
附图说明
图1是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。
图2是金属块的斜视图。
图3是用于对在金属块设置有倾斜部的情况和未设置倾斜部的情况下的导线的长度进行说明的说明图。
图4是用于对在金属块未设置槽部的情况下的树脂的流动进行说明的说明图。
图5是用于对在金属块设置有槽部的情况下的树脂的流动进行说明的说明图。
图6是金属块的从其他方向观察的斜视图。
图7是实施方式1的变形例1涉及的半导体装置的金属块的斜视图。
图8是槽部的放大图。
图9是实施方式1的变形例2涉及的半导体装置的金属块的斜视图。
图10是实施方式1的变形例3涉及的半导体装置的金属块的斜视图。
图11是实施方式2涉及的半导体装置的金属块的斜视图。
图12是槽部的放大图。
图13是实施方式3涉及的半导体装置的金属块的斜视图。
图14是槽部的放大图。
标号的说明
1绝缘基板，2、2a、2b、2c金属块，2a槽部，3半导体元件，6壳体，9封装树脂，22金属块，22a槽部，32金属块，32a槽部。
具体实施方式
<实施方式1>
下面，使用附图对本发明的实施方式1进行说明。图1是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。
如图1所示，半导体装置具有绝缘基板1、金属块2、半导体元件3、壳体6、电极7a、7b以及封装树脂9。
绝缘基板1具有基座板1a、绝缘片1b以及电路图案1c、1d。基座板1a例如由铜等金属构成，具有高导热性。绝缘片1b设置于基座板1a的上表面。绝缘片1b例如由环氧树脂等构成，具有高绝缘性。电路图案1c、1d设置于绝缘片1b的上表面。电路图案1c、1d例如由铜等金属构成，具有高导热性。
金属块2经由接合材料4a而配置于电路图案1d的上表面。半导体元件3经由接合材料4b而搭载于金属块2的上表面。半导体元件3例如由si构成。此外，也可以取代si而由sic或gan构成半导体元件3。
壳体6例如由树脂构成。绝缘基板1安装于壳体6，壳体6将半导体元件3、金属块2以及绝缘基板1包围。
电极7a、7b用于与半导体装置的外部之间的电连接。电极7a、7b安装于壳体6，电极7a、7b的前端部从壳体6露出。电极7a和电路图案1c通过导线8a进行连接，半导体元件3和电路图案1c通过导线8b进行连接。电极7b和电路图案1d通过导线8c进行连接。
封装树脂9例如是环氧树脂。封装树脂9填充于壳体6的内部，对半导体元件3以及金属块2进行封装。
接下来，使用图2对金属块2的详细内容进行说明。图2是金属块2的斜视图。
如图2所示，金属块2形成为大致长方体形状，俯视观察时形成为矩形形状。金属块2具有2个槽部2a以及2个倾斜部2b。2个槽部2a设置于金属块2的与封装树脂9接触的面。更具体而言，2个槽部2a设置于金属块2的搭载半导体元件3的搭载面即上表面。2个槽部2a分别设置于金属块2的左右两端部，且设置为从金属块2的前侧面贯穿至相对的后侧面。
2个倾斜部2b设置于金属块2的4个侧面中的2个侧面的上部，形成为向相对的侧面侧倾斜的倾斜状。更具体而言，2个倾斜部2b设置于金属块2的左右两端部的上部，分别以越朝向金属块2的上端部侧，则越趋近于相对的边侧的方式倾斜。
另外，2个倾斜部2b设置于2个槽部2a的周边部。更具体而言，2个倾斜部2b分别形成2个槽部2a的宽度方向外侧的侧壁。2个倾斜部2b是以如下方式形成的，即，沿2个槽部2a，使金属块2的左右两端部的上部分别向相对的边侧弯折，从而使2个倾斜部2b分别向相对的边侧倾斜。
在2个槽部2a的周边部分别设置有2个倾斜部2b，由此槽部2a的开口的宽度w1变得比槽部2a的底面的宽度w2窄。通过在金属块2设置有槽部2a，从而与未设置槽部2a的情况相比，金属块2与封装树脂9的接触面积增加。并且，如图2所示，槽部2a的开口的宽度w1形成为比槽部2a的底面的宽度w2窄，由此当在封装树脂9以及金属块2的热收缩时封装树脂9试图从金属块2剥离之际，获得锚固效果。
接下来，使用图3对在金属块2设置有倾斜部2b的情况和未设置倾斜部2b的情况下的导线8b的长度进行说明。图3是用于对在金属块2设置有倾斜部2b的情况和未设置倾斜部2b的情况下的导线8b的长度进行说明的说明图。此外，实线表示设置有倾斜部2b的情况，虚线表示未设置倾斜部2b的情况。
如图3所示，为了保持绝缘性，在导线8b与金属块2之间需要一定的距离。在未设置倾斜部2b的情况下，需要使导线8b与金属块2的上部的角部分离一定的距离。与此相对，可知在如上所述设置有倾斜部2b的情况下，只要使导线8b与倾斜部2b分离一定的距离即可。因此，与未设置倾斜部2b的情况相比，设置有倾斜部2b的情况能够使导线8b的长度变短。由此，能够减少半导体装置的制造成本。
接下来，对在半导体装置的制造时产生的空隙的减少进行说明。图4是用于对在金属块52未设置槽部的情况下的树脂9a的流动进行说明的说明图。图5是用于对在金属块2设置有槽部2a的情况下的树脂9a的流动进行说明的说明图。此外，树脂9a表示封装树脂9固化之前的状态。
首先，对在金属块52未设置槽部的情况进行说明。如图4所示，如果注入树脂9a，则在金属块52的上侧，树脂9a向半导体元件3侧流动。在树脂9a的注入时空气进入树脂9a内，该空气与树脂9a一起流动，但处于树脂9a的流动中途的半导体元件3以及接合材料4b成为障碍物，因此在接合材料4b的周边部容易残留空隙。封装树脂9(参照图1)原本就容易从接合材料4b剥离，因此如果空隙9b存在于接合材料4b的周边部，则与通常相比封装树脂9会提前从接合材料4b剥离。因此，对半导体装置的寿命产生影响。
另外，在专利文献1所记载的技术中，当在半导体装置的制造时树脂流入至方形凹部之际，空气没有排放之处，没有排放之处的空气作为空隙而残留于方形凹部。因此，不仅半导体装置的产品寿命根据产品存在波动，而且产品寿命比设想的短。
与此相对，如图5所示，在金属块2设置有槽部2a的情况下，即，在半导体元件3以及接合材料4b的周边部设置有槽部2a的情况下，空隙9b残留于槽部2a，因此能够减少在接合材料4b的周边部残留的空隙9b。由此，能够大幅改善半导体装置的产品寿命。
另外，如图6所示，槽部2a绵延地形成于金属块2的2个以上的面，更具体而言，绵延地形成于金属块2的前侧面、作为半导体元件3的搭载面的上表面、以及后侧面。即，槽部2a设置为从金属块2的前侧面贯穿至相对的后侧面。因此，在槽部2a处树脂9a容易流动，空气容易从槽部2a向金属块2的外部排出。由此，能够抑制空隙9b的产生。图6是金属块2的从其他方向观察的斜视图。
接下来，对实施方式1的变形例进行说明。图7是实施方式1的变形例1涉及的半导体装置的金属块2a的斜视图。图8是槽部2c的放大图。
如图7和图8所示，在金属块2a，在2个倾斜部2b的前后方向中央部分别设置有沿铅垂方向延伸的2个槽部2c。2个槽部2c是从金属块2a的搭载半导体元件3的搭载面沿金属块2a的左右侧面各自向下方延伸的纵槽。如图8所示，槽部2c的开口的宽度w3形成为比槽部2c的底面的宽度w4窄。
通过追加槽部2c而形成空气的排放通路，因此与图2和图6的情况相比能够进一步抑制空隙。通过追加槽部2c，与图2和图6的情况相比，金属块2a与封装树脂9的接触面积增加。并且，通过槽部2c还会获得锚固效果。
此外，槽部2a不限定于2个，也可以仅设置于金属块2a的左右两端部中的任一者，并且还可以设置于金属块2a的前后两端部中的任一者或两者。另外，倾斜部2b不限定于2个，只要形成于金属块2a的4个侧面中的至少1个侧面的上部即可。
接下来，使用图9和图10，示出4个槽部2a分别设置于金属块的左右两端部和前后两端部，且4个倾斜部2b分别设置于金属块的4个侧面的情况的例子。图9是实施方式1的变形例2涉及的半导体装置的金属块2b的斜视图。图10是实施方式1的变形例3涉及的半导体装置的金属块2c的斜视图。
如图9所示，4个槽部2a分别设置于金属块2b的左右两端部和前后两端部，且4个倾斜部2b分别设置于金属块2b的4个侧面。沿左右方向延伸的2个槽部2a和沿前后方向延伸的2个槽部2a以正交的状态设置，沿前后方向延伸的2个槽部2a设置为从金属块2b的前侧面贯穿至相对的后侧面。沿左右方向延伸的2个槽部2a设置于左右的倾斜部2b之间，设置为从金属块2b的左侧面侧延伸至相对的右侧面侧但不贯穿。
槽部2c设置于前侧面以及后侧面的倾斜部2b的左右方向中央部、和左侧面以及右侧面的倾斜部2b的前部以及后部。通过增加槽部2a以及槽部2c的个数，从而与图7的情况相比，能够进一步抑制空隙，且金属块2b与封装树脂9的接触面积增加。并且，由于设置有倾斜部2b，因此也会获得锚固效果。只要半导体元件3以及金属块2b的尺寸有宽裕，就能够选择该形状。
此外，在将槽部2a设置于金属块2b的左右两端部和前后两端部的情况下，考虑到金属块2b的角部的强度以及金属块2b的制作容易性，如图9所示，优选使槽部2a仅在一个方向上贯穿。或者，如图10所示，优选预先对金属块2c的4个角部的形状进行加工。具体而言，优选预先将金属块2c的4个角部去除，在4个角部的位置设置槽部2c。
如上所述，就实施方式1涉及的半导体装置而言，在金属块2、2a、2b、2c的与封装树脂9接触的面设置有槽部2a，因此金属块2、2a、2b、2c与封装树脂9的接触面积变大，金属块2、2a、2b、2c与封装树脂9之间的密接性提高。由此，能够抑制封装树脂9的剥离。另外，槽部2a的开口的宽度w1比槽部2a的底面的宽度w2窄，因此填充至槽部2a的封装树脂9不易剥离，能够进一步抑制封装树脂9的剥离。由此，能够大幅改善半导体装置的产品寿命。
槽部2a设置于金属块2、2a、2b、2c的搭载半导体元件3的搭载面。在半导体元件3的周边部，热应力变大，在半导体元件3的周边部，封装树脂9变得容易剥离，但通过将槽部2a设置于半导体元件3的搭载面，即，设置于半导体元件3的周边部，能够有效地减少封装树脂9的剥离。
金属块2、2a、2b、2c在俯视观察时为矩形形状，金属块2、2a、2b、2c的4个侧面中的至少1个侧面的上部形成为向相对的侧面侧倾斜的倾斜状。因此，只要使导线8b与倾斜部2b分离一定的距离即可，因此与未设置倾斜部2b的情况相比，能够使导线8b的长度变短。由此，能够减少半导体装置的制造成本。
槽部2a从金属块2b、2c的侧面贯穿至相对的侧面，因此在槽部2a处树脂9a容易流动，空气容易从槽部2a向金属块2b、2c的外部排出。由此，能够抑制空隙9b的产生。
槽部2a为多个，2个槽部2a以正交的状态设置，2个槽部2a中的一个从金属块2b的侧面贯穿至相对的侧面，2个槽部2a的另一个从金属块2b的侧面侧延伸至相对的侧面侧但不贯穿。在将正交状态的槽部的两者以贯穿的方式设置的情况下，有可能使金属块2b的厚度变薄，金属块2b的强度降低，但是通过避免这些状况，能够稳定地制作金属块2b。
半导体元件3由si、sic或gan构成，因此半导体装置能够采用各种半导体元件。另外，在半导体元件3由sic构成的情况下，与以往相比半导体装置的工作温度范围变高，并且热应力增大，因此封装树脂9容易剥离，但能够有效地减少封装树脂9的剥离。
<实施方式2>
接下来，对实施方式2涉及的半导体装置进行说明。图11是实施方式2涉及的半导体装置的金属块22的斜视图。图12是槽部22a的放大图。此外，在实施方式2中，对与实施方式1中说明的结构要素相同的结构要素标注相同标号而省略说明。
实施方式2是无法确保金属块的厚度，难以进行上述那样的加工的情况的例子。如图11和图12所示，金属块22形成为大致长方体形状，在俯视观察时形成为矩形形状。金属块22具有多个槽部22a以及4个倾斜部22b。
4个倾斜部22b分别设置在金属块22的4个侧面的上部，形成为向相对的侧面侧倾斜的倾斜状。更具体而言，4个倾斜部22b分别设置在金属块22的前后两端部以及左右两端部的上部。前后2个倾斜部22b分别以越朝向金属块22的上端部侧，则越趋近于相对的边侧的方式倾斜。左右2个倾斜部22b分别以越朝向金属块22的上端部侧，则越趋近于相对的边侧的方式倾斜。
多个槽部22a设置于金属块22的与封装树脂9接触的面。更具体而言，多个槽部22a设置于金属块22的作为半导体元件3的搭载面的上表面。多个槽部22a是从金属块22的搭载半导体元件3的搭载面沿金属块22的前后左右侧面各自向下方延伸的纵槽。
如图12所示，槽部22a在剖视观察时形成为梯形形状，槽部22a的上底的长度w5形成为比槽部22a的下底的长度w6短。通过在金属块22设置有槽部22a，从而与未设置槽部22a的情况相比，金属块22与封装树脂9的接触面积增加。并且，槽部22a的上底的长度w5形成为比槽部22a的下底的长度w6短，由此当在封装树脂9以及金属块22的热收缩时封装树脂9试图从金属块22剥离之际，获得锚固效果。另外，通过设置有倾斜部22b，从而与未设置倾斜部22b的情况相比，能够使导线8b的长度变短。由此，能够减少半导体装置的制造成本。
如上所述，就实施方式2涉及的半导体装置而言，槽部22a是从金属块22的搭载半导体元件3的搭载面沿金属块22的侧面向下方延伸的纵槽，槽部22a在剖视观察时为梯形形状，槽部22a的上底的长度比槽部22a的下底的长度短。
因此，在由于金属块22的厚度薄或半导体元件3与金属块22的外径尺寸接近而难以形成沿水平方向延伸的槽部的情况下，能够形成节省空间且获得了锚固效果的金属块22的形状。
<实施方式3>
接下来，对实施方式3涉及的半导体装置进行说明。图13是实施方式3涉及的半导体装置的金属块32的斜视图。图14是槽部32a的放大图。此外，在实施方式3中，对与实施方式1中说明的结构要素相同的结构要素标注相同标号而省略说明。
实施方式3是为了使封装树脂9与金属块32的密接力提高而针对一个边在两个部位设置锚固形状的情况的例子。如图13和图14所示，金属块32形成为大致长方体形状，在俯视观察时形成为矩形形状。金属块32具有4个槽部32a、4个梯形部32b、4个槽部32c以及4个间隙32d。
4个梯形部32b形成为上底的长度比下底的长度长的梯形形状，与金属块32的上端部的周缘部相比分别设置于半导体元件3的搭载面侧。4个梯形部32b的两侧面各自以越朝向下端部侧，则越趋近于相对的侧面侧的方式倾斜。4个槽部32a分别设置于金属块32的搭载半导体元件3的搭载面与4个梯形部32b之间。
沿左右方向延伸的槽部32a和沿前后方向延伸的槽部32a以正交的状态设置，沿左右方向延伸的槽部32a设置为从金属块32的侧面贯穿至相对的侧面，沿前后方向延伸的槽部32a设置为从金属块32的侧面侧延伸至相对的侧面侧但不贯穿。
4个槽部32c分别设置于4个梯形部32b的中央部。另外，4个间隙32d分别设置于金属块32的上端部的周缘部与4个梯形部32b之间。
如图14所示，槽部32a的开口的宽度w7形成为比槽部32a的底面的宽度w8窄。另外，梯形部32b的高度位置形成为比半导体元件3的搭载面的高度位置低。由此，能够使导线8b的长度变短，因此能够减少半导体装置的制造成本。
如上所述，就实施方式3涉及的半导体装置而言，针对金属块32的一个边在两个部位设置锚固形状，即，设置有沿边方向延伸的槽部32a和间隙32d，因此能够进一步提高封装树脂9与金属块32的密接力。
此外，本发明能够在其发明的范围内对各实施方式自由地进行组合、或者对各实施方式适当地进行变形、省略。