半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在大电流通断等中使用的半导体装置。
【背景技术】
[0002]专利文献I中，公开了一种对岛部(island)以及在岛部上接合的半导体元件进行树脂封装的半导体装置。该半导体装置在封装树脂的表面或内部形成具有电磁波屏蔽功能的导电层，减小来自外部的电磁波噪声的影响。此外，连接该导电层与岛，从而能够在导电层与岛部之间进行热传导，能够从导电层对热进行散热。
[0003]专利文献1:日本特开平06 - 275741号公报
【发明内容】
[0004]从对大电流进行通断的半导体元件产生辐射噪声。能够想到，辐射噪声会使以例如数伏特至数十伏特的电源电压驱动的控制电路的动作产生误动作。因此，半导体装置优选以能够屏蔽对控制电路的辐射噪声的方式构成。
[0005]另一方面，还需要充分考虑半导体装置的散热性提高以及小型化。即，优选在充分确保进行了树脂封装的半导体元件的散热性并提高半导体元件的可靠性的同时，尽可能地对半导体装置进行小型化。
[0006]如专利文献I中公开的半导体装置这样，通过使屏蔽辐射噪声的导电层(屏蔽板)与岛部接触，从而能够从半导体元件的下表面进行散热。但是，以此方式仅从半导体元件的一个面散热，有时散热性不足。
[0007]本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种小型且能够抑制辐射噪声对控制基板的影响，并且具有高散热性的半导体装置。
[0008]本发明所涉及的半导体装置的特征在于具有:半导体元件，其具有上表面和下表面；金属板，其与该下表面进行了热连接；上表面电极，其被软钎焊于该上表面；绝缘片，其在该上表面电极之上，以与该上表面电极进行面接触的方式形成；屏蔽板，其在该绝缘片之上以与该绝缘片进行面接触的方式形成，屏蔽辐射噪声；以及树脂，其使该上表面电极的一部分、该屏蔽板的一部分、以及该金属板的下表面露出到外部，并覆盖该半导体元件，该绝缘片的热传导率比该树脂的热传导率高。
[0009]本发明的其他特征在下面会变得清楚。
[0010]发明的效果
[0011]根据该发明，利用与树脂一体地形成的屏蔽板，确保半导体元件的上表面侧的散热路径，因而能够提供一种小型且能够抑制辐射噪声对控制基板的影响，并且具有高散热性的半导体装置。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施方式I所涉及的半导体装置的剖视图。
[0013]图2是本发明实施方式I所涉及的半导体装置的树脂等的斜视图。
[0014]图3是本发明实施方式2所涉及的半导体装置的剖视图。
[0015]图4是本发明实施方式2所涉及的半导体装置的树脂等的斜视图。
[0016]图5是本发明实施方式3所涉及的半导体装置的剖视图。
[0017]图6是本发明实施方式3所涉及的半导体装置的树脂等的斜视图。
[0018]图7是本发明实施方式4所涉及的半导体装置的剖视图。
[0019]图8是本发明实施方式4所涉及的屏蔽板的斜视图。
[0020]图9是表示屏蔽板的变形例的斜视图。
[0021]图10是本发明实施方式5所涉及的半导体装置的剖视图。
[0022]图11是本发明实施方式5所涉及的金属板的斜视图。
[0023]图12是表示金属板的变形例的斜视图。
[0024]图13是本发明实施方式6所涉及的半导体装置的剖视图。
【具体实施方式】
[0025]参照附图对本发明实施方式所涉及的半导体装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。
[0026]实施方式I
[0027]图1是本发明实施方式I所涉及的半导体装置的剖视图。半导体装置10具有例如由IGBT形成的半导体元件12。半导体元件12具有上表面和下表面。在上表面形成有栅极12a和发射极12b。在下表面形成有集电极12c。
[0028]在半导体元件12的栅极12a连接有例如由Al或Cu形成的导线14的一端。导线14的另一端与控制电极16连接。在半导体元件12的上表面的发射极12b利用焊料18固定有上表面电极20 (N侧电极)。在上表面电极20之上，以与上表面电极20进行面接触的方式形成有绝缘片22。在绝缘片22之上，以与绝缘片22进行面接触的方式形成有屏蔽板24。屏蔽板24例如由Al、Cu或石墨等屏蔽辐射噪声的材料形成。
[0029]在半导体元件12的下表面的集电极12c利用焊料30固定有散热器32。散热器32例如由Cu、Al、或以Cu为主成分的合金等导电性材料形成。在散热器32的上表面，例如利用焊料固定有下表面电极34(P侧电极)。在散热器32的下表面，由热传导率高的材料形成有绝缘层36。在绝缘层36的下表面固定有金属板38。金属板38例如由Cu形成。这样，对半导体元件12的下表面的集电极12c与金属板38进行了热连接。
[0030]上述结构被树脂40覆盖。具体地说，树脂40使上表面电极20的一部分、屏蔽板24的一部分、控制电极16的一部分、下表面电极34的一部分、以及金属板38的下表面露出到外部，并覆盖半导体元件12等。
[0031]绝缘片22和树脂40由不同材料形成。以绝缘片22的热传导率比树脂40的热传导率高的方式选择绝缘片22和树脂40的材料。绝缘片22例如采用在环氧树脂、硅酮树月旨、或聚酰亚胺树脂中浸渍有氧化铝、氮化硼、氮化硅、或氮化铝等填料而得到的材料，由此提高热传导率。填料的含有率按体积百分比优选为50%?80%左右。另一方面，树脂40例如使用环氧树脂。
[0032]根据图1可知，绝缘片22或树脂40介于屏蔽板24与上表面电极20之间，因而屏蔽板24与上表面电极20电气绝缘。据此，若将屏蔽板24与外部的接地端子连接，则能够使屏蔽板24为接地电位。
[0033]图2是本发明实施方式I所涉及的半导体装置的树脂等的斜视图。屏蔽板24在树脂40的左右伸出。返回图1的说明。控制基板42以位于屏蔽板24的上方的方式固定于树脂40。在控制基板42上形成有控制电路。控制基板42与树脂40的固定使用螺钉紧固或粘合剂等。控制基板42对栅极12a传送栅极驱动信号。另外，也能够将控制基板42的接地端子与屏蔽板24电气连接，使屏蔽板24为接地电位。
[0034]例如，如果想在树脂40的外部形成屏蔽板24，则需要相对于树脂40固定屏蔽板24的固定单元。另外还需要组装工序。但是，在本发明实施方式I所涉及的半导体装置中，一体地形成了屏蔽板24和树脂40，因此不需要在树脂40上固定屏蔽板24的固定单元、以及组装工序。此外，如果一体地形成屏蔽板24和树脂40，则与将屏蔽板24设置在树脂40外部的情况相比，能够使半导体装置小型化。另外，通过相对于树脂40固定控制基板42，能够减小用于设置控制基板42的空间。
[0035]本发明实施方式I所涉及的半导体装置10的半导体元件12能够从下表面和上表面双方散热。即，下表面的热由金属板38散热，上表面的热经由焊料18、上表面电极20、以及绝缘片22由屏蔽板24散热。在从半导体元件12的上表面到屏蔽板24的热路径中，设置热传导率比树脂40高的绝缘片22，由此能够将上表面的热迅速地向外部放出。这样，屏蔽板24在具有对辐射噪声的屏蔽功能的同时，还具有半导体元件12的上表面的散热功能。因此，根据本发明实施方式1，能够提供一种小型且能够抑制辐射噪声对控制基板42的影响，并且实现了高散热性的半导体装置。
[0036]屏蔽板24的厚度越厚，则越能够提高屏蔽功能和散热功能，因而屏蔽板24优选具有适度的厚度。只要能够使屏蔽板24为接地电位，也可以将屏蔽板24与控制基板42的除了接地端子以外的端子连接。半导体元件12不限于IGBT，也可以是MOSFET或续流二极管(free wheel d1de)等具有上表面电极和下表面电极的元件。散热器32与下表面电极34也可以一体形成。此外，这些变形也能够应用于以下实施方式所涉及的半导体装置。
[0037]实施方式2
[0038]本发明实施方式2所涉及的半导体装置与实施方式I所涉及的半导体装置的一致之处很多，因而以与实施方式I所涉及的半导体装置的不同点为中心进行说明。图3是本发明实施方式2所涉及的半导体装置的剖视图。该半导体装置的特征在于，在半导体元件12的正上部，屏蔽板24从树脂40向外部露出。此外，在图3及其以后的剖视图中省略控制基板。
[0039]屏蔽板24的中央部24a位于半导体元件12的正上方。并且，中央部24a从树脂40向外部露出。在屏蔽板24之上，避开中央部24a形成有树脂40a、40b。图4是本发明实施方式2所涉及的半导体装置的树脂等的斜视图。树脂40成为屏蔽板24之上的树脂40a、40b与屏蔽板24之下的树脂一体形成的形状。据此，树脂40包围屏蔽板24的一部分，并对屏蔽板24进行固定。
[0040]根据本发明实施方式2所涉及的半导体装置，通过使中央部24a露出到树脂40的外部，与实施方式I的情况相比，能够增加屏蔽板24的露出面积。由此，能够提高半导体装置的散热性。并且，中央部24a位于半导体元件12的正上部，因而能够以最短路径对来自半导体元件12的上表面的热进行散热。
[0041]实施方式3
[0042]本发明实施方式3所涉及的半导体装置与实施方式2所涉及的半导体装置的一致之处很多，因而以与实