半导体装置的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体装置。

背景技术：

在树脂密封型半导体装置(例如电力用半导体装置)中，由于来自被配置在半导体装置内部的半导体元件的散热量较大，因此要求具有较高的散热性。因此，从树脂密封体的背面露出的构造可以作为有效的散热构造之一。

但是，在树脂密封工序中，树脂可能会挤入露出面的周围从而产生树脂毛边(或者称为树脂溢料)。在这种情况下，树脂密封体的背面的散热面积变小，从而成为使散热特性下降的主要原因之一。

由此，目前出现了如下技术：在树脂密封时，由固定销等产生加压(按压)作用；通过加压力(或者按压力)将绝缘基板朝向模具按压，防止或减少树脂挤入露出面的周围的情况。

参考文献1：日本特开2004-165281A

参考文献2：日本特开2014-107384A

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本实用新型的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

然而，发明人发现：根据现有技术，在进行树脂密封时，对绝缘基板直接进行按压并固定，因此，固定销的按压载重直接施加给绝缘层，由此绝缘基板有可能因为该按压力而被破坏，从而存在产品的绝缘强度下降的问题。并且，绝缘基板的翘曲越大，施加给绝缘基板的按压载重越强。

为了解决至少上述问题之一，本实用新型提供一种半导体装置，期望减少或避免绝缘基板因为按压力而被破坏的情况，从而减少或避免产品的绝缘强度下降的问题，实现较高的绝缘性。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种半导体装置，具有：

半导体元件；

绝缘基板，其具有第一主表面和第二主表面，在所述第一主表面上载置所述半导体元件；以及

树脂密封体，其对所述半导体元件和所述绝缘基板进行树脂密封，并使得所述绝缘基板的所述第二主表面露出，

其中，在所述绝缘基板的所述第一主表面的区域内设置有用于缓冲按压力的导电部件。

根据本实用新型实施例的第二方面，其中，所述导电部件通过将膏状导电材料设置在所述绝缘基板上并固化后而形成，并且所述导电部件能够通过形变而缓冲所述按压力。

根据本实用新型实施例的第三方面，其中，所述导电部件在被施加所述按压力之前，所述导电部件在垂直于所述第一主表面的方向上的高度高于所述半导体元件的高度。

根据本实用新型实施例的第四方面，其中，所述导电部件在被施加所述按压力之后，所述导电部件在垂直于所述第一主表面的方向上的高度等于或低于所述半导体元件的高度。

根据本实用新型实施例的第五方面，其中，所述导电部件被设置在所述绝缘基板的所述第一主表面上的至少一个端部。

根据本实用新型实施例的第六方面，其中，所述导电部件具有沿垂直于所述第一主表面的方向容易形变的形状；

所述导电部件具有如下之一的形状：方柱状、圆柱状、方锥状、圆锥状、方塔状、圆塔状。

根据本实用新型实施例的第七方面，其中，所述膏状导电材料的烧成温度或固化温度低于预定阈值。

根据本实用新型实施例的第八方面，其中，所述导电部件以点状或者线状被设置在所述绝缘基板上配电图案之外的区域。

根据本实用新型实施例的第九方面，其中，所述绝缘基板包括：

电绝缘的无机绝缘层，所述无机绝缘层的上表面作为所述第一主表面；

第一金属层，其设置于所述无机绝缘层的上表面；以及

第二金属层，其设置于所述无机绝缘层的下表面，所述第二金属层的下表面作为所述第二主表面。

根据本实用新型实施例的第十方面，其中，在所述第一金属层与所述半导体元件之间还设置有用于电连接的导电部件。

本实用新型的有益效果在于：在绝缘基板的第一主表面的区域内设置有用于缓冲按压力的导电部件；由此，能够减少或避免绝缘基板因为按压力而被破坏的情况，从而减少或避免产品的绝缘强度下降的问题，能够实现较高的绝缘性。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

附图说明

所包括的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本实用新型的实施方式，并与文字描述一起来阐释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本实用新型的半导体装置的一个截面示意图；

图2是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图；

图3是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图；

图4是本实用新型的半导体装置的一个平面示意图；

图5是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图；

图6是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本实用新型的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本实用新型的特定实施方式，其表明了其中可以采用本实用新型的原则的部分实施方式，应了解的是，本实用新型不限于所描述的实施方式，相反，本实用新型包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本实用新型实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本实用新型实施例中，单数形式“一”、“该”等可以包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

在本实用新型的下述说明中，为了说明的方便，将与绝缘基板的主表面平行的方向称为“X方向”或者“水平方向”，将与绝缘基板的主表面垂直的方向称为“Y方向”或者“垂直方向”。将绝缘基板设置有半导体元件的一侧称为“上方”或“上侧”，将另一侧称为“下方”或“下侧”；将绝缘基板的露出面称为“背面”或者“下表面”，将另一面称为“上表面”。但值得注意的是，这些只是为了说明的方便，并不限定该装置使用和制造时的朝向。

下面参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。

本实用新型实施例提供一种半导体装置，图1是本实用新型的半导体装置的一个截面示意图，示出了将半导体装置100剖开的一部分元件的情况。如图1所示，该半导体装置100具有：

半导体元件101；

绝缘基板102，其具有第一主表面1021和第二主表面1022，在所述第一主表面1021上载置所述半导体元件101；以及

树脂密封体103，其对所述半导体元件101和所述绝缘基板102进行树脂密封，并使得所述绝缘基板102的所述第二主表面1022露出，

如图1所示，在所述绝缘基板102的所述第一主表面1021的区域内设置有用于缓冲按压力的导电部件104。

在本实用新型中，半导体元件101可以采用硅(Si)材料；例如可以是电力用(功率较大)半导体元件，能够在高温状态下工作。但本实用新型不限于此，例如还可以是开关速度较快且损耗较低的化合物半导体元件，例如包括碳化硅(SiC)材料或者氮化镓(GaN)材料。

在一个实施例中，所述绝缘基板102可以包括：电绝缘的无机绝缘层110，所述无机绝缘层110的上表面作为所述第一主表面1021；设置于所述第一主表面1021(即所述无机绝缘层110的上表面)的第一金属层111；以及设置于所述无机绝缘层110的下表面的第二金属层112，所述第二金属层112的下表面作为所述第二主表面1022。

例如，无机绝缘层110为了维持电绝缘性和抗折强度，可以具有0.3mm以上的厚度。无机绝缘层110的材料例如可以使用氮化硅。另外，为了降低成本，无机绝缘层110也可以采用氧化铝复合陶瓷材料。第一金属层111和/或第二金属层112可以采用热传导性较高的材料，例如可以使用铜(Cu)或者Cu合金。另外，为了降低成本并且为了实现小型化，第一金属层111和/或第二金属层112也可以采用较薄的金属箔。第二金属层112的下表面露出，可以有效地进行散热。

值得注意的是，以上仅对绝缘基板102进行了示例性说明，但本实用新型不限于此，绝缘基板102可以是如上所述的三层结构，也可以是两层结构或者一层结构，或者还可以是多于三层的结构。

在本实用新型中，树脂密封体103可以使用树脂成型模具和冲压装置而形成。例如，可以在转移模塑中进行树脂成型后得到该树脂密封体103。此外，树脂密封体103例如可以使用热固化性环氧树脂。关于树脂密封的工艺、装置以及材料等，可以参考相关技术。

在本实用新型中，所述导电部件104可以通过将膏状导电材料设置在所述绝缘基板102上并固化后而形成，并且所述导电部件104能够通过形变而缓冲所述按压力。膏状导电材料可以是导电性优异的结合材料，可以包含部分固态物质并呈粘稠液态。例如，可以是包含铜(Cu)的铜膏状材料，或者也可以是包含银(Ag)的银膏状材料。与Ag膏状材料相比，Cu膏状材料能够降低材料成本。

例如，可以在树脂密封之前将膏状导电材料涂布在绝缘基板102上，并加热使其固化(或称为凝固)而成为固态的导电部件104；导电部件104内部是“稀疏的”而易于变形(或称为易碎)，从而可以作为缓冲材料。但本实用新型不限于此，例如导电部件104也可以是直接设置在绝缘基板102上的易于变形的固态部件或者半固态部件。

在本实用新型中，还可以在第一金属层111与半导体元件101之间设置导电部件105，作为芯片材料用于电连接；导电部件105的材料可以与导电部件104的材料相同，也可以不同，例如，所述导电部件105也可以通过将膏状导电材料设置在第一金属层111上并固化后而形成。此外，该半导体装置100中还可以具有端子，其从树脂密封体103露出等。在所述绝缘基板102上还可以设置有配电图案，等等。

值得注意的是，以上仅对本实用新型进行了示例性说明，但本实用新型不限于此，各个元件或部件的具体内容还可以参考相关技术；此外还可以增加图1中没有示出的元件或部件，或者减少图1中的一个或多个元件或部件。

在本实用新型中，在进行树脂成型时，固定销没有直接与绝缘基板102接触并进行按压，而是与导电部件104接触并进行按压。导电部件104在受到固定销的按压力时，能够产生形变(例如坍塌)而对该按压力进行缓冲。由此，能够减少或避免绝缘基板因为按压力而被破坏的情况，从而减少或避免产品的绝缘强度下降的问题，能够实现较高的绝缘性。

在一个实施例中，所述导电部件104在被固定销施加所述按压力之前，所述导电部件104在垂直于所述第一主表面1021的方向(即垂直方向)上的高度高于所述半导体元件101的高度。

图2是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图，示出了对半导体装置100进行树脂密封前的一部分元件的情况。如图2所示，所述导电部件104在Y方向上的高度H1高于所述半导体元件101的高度H2。

在一个实施例中，所述导电部件104在被固定销施加所述按压力之后，所述导电部件104在垂直于所述第一主表面的方向(即垂直方向)上的高度等于或低于所述半导体元件101的高度。

图3是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图，示出了对半导体装置100进行树脂密封后的一部分元件的情况。如图3所示，所述导电部件104在Y方向上的高度H3低于所述半导体元件101的高度H2。

由此，由于导电部件104先进行变形或者坍塌，因此能够进一步缓和按压载重。

在本实用新型中，所述导电部件104可以被设置在所述绝缘基板102的所述第一主表面1021上的至少一个端部。

图4是本实用新型的半导体装置的一个平面示意图，示出了对半导体装置100进行树脂密封前从上方进行观察时一部分元件的情况。如图4所示，例如，所述导电部件104可以为四个，分别设置于所述绝缘基板102的四个角部。但本实用新型不限于此，可以根据需要设置所述导电部件104的个数和位置。

由此，通过将导电部件104配置在绝缘基板102的端部，从而能够对绝缘基板102的翘曲进行矫正。

在本实用新型中，所述导电部件104可以具有沿垂直于所述第一主表面的方向容易形变的形状。例如，所述导电部件104可以具有如下之一的形状：方柱状、圆柱状、方锥状、圆锥状、方塔状、圆塔状；但本实用新型不限于此，例如也可以为不规则的形状。图1至3示出了方柱状或圆柱状的情况。

图5是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图，图6是本实用新型的半导体装置的另一个截面示意图，示出了对半导体装置100进行树脂密封前的一部分元件的情况。如图5所示，所述导电部件104可以具有圆塔状，其截面可以为正梯形；如图6所示，所述导电部件104可以具有圆塔状，其截面可以为倒梯形。

由此，由于导电部件104容易变形或者坍塌，因此能够进一步缓和按压载重。

在本实用新型中，所述膏状导电材料的烧成温度(或者也可以称为凝固温度或固化温度)低于预定阈值。例如，膏状导电材料的烧成温度低于铝或锡的烧成温度。由此，能够提高产品的可靠性。

在本实用新型中，所述导电部件104可以以点状或者线状被设置在所述绝缘基板102上配电图案之外的区域。由此，不会对绝缘基板102的布线造成破坏，可以有效地利用绝缘基板102表面上的空白空间。

值得注意的是，以上仅对本实用新型进行了示例性说明，但本实用新型不限于此，各个元件或部件的具体内容还可以参考相关技术；此外还可以增加图2至6中没有示出的元件或部件，或者减少图2至6中的一个或多个元件或部件。

以上各个实施例或实施方式仅对本实用新型实施例进行了示例性说明，但本实用新型不限于此，还可以在以上各个实施例或实施方式的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例或实施方式，也可以将以上各个实施例或实施方式中的一种或多种结合起来。

以上结合具体的实施方式对本实用新型进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本实用新型的精神和原理对本实用新型做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本实用新型的范围内。

以上参照附图描述了本实用新型的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本实用新型的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。