半导体装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种功率半导体模块等的半导体装置。
【背景技术】
[0002]在半导体元件搭载于绝缘基板上的功率半导体模块中，将半导体元件的电极和绝缘基板的电路板通过键合线进行电连接。近年来，已知有使用导电柱代替键合线的功率半导体模块(专利文献1、专利文献2)。在使用导电柱的功率半导体模块中，在半导体元件的电极安装有导电柱的一个端部，并且在绝缘基板的电路板也安装有另一个导电柱的一个端部。另外，这些导电柱的另一端部连接到与固定有半导体元件的绝缘基板对置地设置的印刷基板的布线膜。由此，半导体元件与绝缘基板的电路板电连接。具备这样的结构的功率半导体模块与具有键合线的功率半导体模块相比，能够小型化。并且，具有能够减小布线的电感，能够应对高速开关动作的优点。
[0003]另外，在功率半导体模块中，在收纳了半导体元件和绝缘基板的树脂壳体内填充有硅酮凝胶，从而将半导体元件以及绝缘基板进行密封。另外，近年来，已知有通过传递模塑成形的绝缘性热固性树脂而将半导体元件和绝缘基板密封的功率半导体模块。在这样通过模塑成形的树脂进行的密封中，能够通过树脂将内部的半导体元件和/或印刷基板等的各种部件进行固定。因此，相对于使用功率半导体模块时的功率循环的可靠性较高。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本特开2012-129336号公报
[0007]专利文献2:国际公开第2013/118415号
【发明内容】
[0008]技术问题
[0009]然而，具有利用模塑成形的树脂进行密封的结构的功率半导体模块的外形存在配置了绝缘基板的散热面在常温下翘曲为凸状的问题。其原因是，作为绝缘基板的一部分的陶瓷制的绝缘板的线膨胀系数与封装树脂的线膨胀系数不同。也就是说，认为在模塑成形时，在模具内成型为平坦的树脂在模塑成形后与绝缘基板相比会大幅度收缩。
[0010]若该翘曲量大，则在将功率半导体模块的散热面螺纹固定在平坦的设备的安装面时，对功率半导体模块沿着将该散热面校正为平坦的方向施加应力。出于可靠性的观点，不优选这样的应力。另外，在追加进行使功率半导体模块的散热面平坦的工序的情况下，在安装功率半导体模块时不施加上述的应力。然而，在该情况下，在功率半导体模块运行中，由于因半导体元件重复发热而引起的封装件的温度变化，导致功率半导体模块的散热面反复变形。其结果导致，在设备的安装面和功率半导体模块的散热面之间，将用于提高热传导而形成的油脂状的复合材料挤出到外部。因此，在功率半导体模块的长时间的使用过程中，存在无法得到充分的散热性的隐患。
[0011]作为对模块散热面的翘曲的处理，认为通过增加添加于树脂的填料量而使封装树脂的线膨胀系数降低，或通过增加树脂的厚度，提高刚性，来减小变形。然而，功率半导体模块中使用的树脂即使增加填料量，也难以达到与绝缘基板的陶瓷制的绝缘板相同的线膨胀系数。另外，加厚树脂的方式由于违背了封装件的小型化的目的，所以存在限制。因此，通常会发生数十MI?IΟΟμπι程度的翘曲。
[0012]另外，如果在设备的安装面和功率半导体模块的散热面之间形成ΙΟΟμπι左右以上的厚度的复合材料和/或散热片，则能够一定程度上改善由散热面的翘曲产生的问题。然而，如果复合材料和/或散热片厚，则散热性降低。在因小型化而散热面的散热面积变小的功率半导体模块中，如果没有将复合材料和/或散热片的厚度减薄为25?50μπι程度，则无法得到充分的散热性。因此，也存在不能达到与使用键合线制作的大型功率半导体模块相同的半导体元件温度的情况。
[0013]虽然也考虑将绝缘基板从陶瓷制的绝缘板更改为树脂制的绝缘板，但树脂制的绝缘板比陶瓷制的绝缘板绝缘性能低。另外，热阻会上升数倍。
[0014]本发明考虑到以上情况而完成，其目的在于提供一种半导体装置，该半导体装置具备绝缘基板，能够抑制小型且具有通过模塑成形的树脂进行密封的结构的半导体装置的翘曲和/或热变形，进而能够提高已安装的半导体装置的可靠性，抑制复合材料的挤出，或者将复合材料减薄从而降低冷却系统整体的热阻。
[0015]技术方案
[0016]为了达成上述目的，本发明的半导体装置的特征在于，具备:绝缘基板，具有由陶瓷构成的绝缘板和固定于该绝缘板的主表面的电路板;半导体元件，固定于该电路板;印刷基板，与该绝缘板的主表面相对地设置；陶瓷板，与该绝缘板的主表面相对，并且以比该印刷基板还远离该绝缘板的主表面的方式设置;支撑部件，固定于该绝缘板的主表面或该电路板，并且对该陶瓷板的位置进行固定;和树脂，覆盖该电路板、该半导体元件、该印刷基板以及该陶瓷板。
[0017]发明效果
[0018]根据本发明，由于具备设置了与绝缘基板的绝缘板的主表面相对，并且以比印刷基板还远离绝缘板的主表面的方式设置的陶瓷板，所以能够抑制功率半导体模块的散热面的翘曲和/或热变形，进而能够提高半导体装置的可靠性，降低冷却系统整体的热阻。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的半导体装置的一个实施方式的功率半导体模块的立体图。
[0020]图2是从图1所示的功率半导体模块的II一 II线观察的剖视图。
[0021]图3是示出本发明的一个实施方式的功率半导体模块中内部的部件的立体图。
[0022]图4是外部连接端子的例子的说明图。
[0023]图5是示出本发明的另一实施方式的功率半导体模块中内部的部件的立体图。
[0024]图6是示出本发明的另一实施方式的功率半导体模块中内部的部件的立体图。
[0025]图7是实施例1?3和比较例的功率半导体模块的示意的剖视图。
[0026]図8是实施例4?6的功率半导体模块的示意的剖视图。
[0027]图9是示出实施例1?6和比较例的功率半导体模块中的陶瓷板的位置和翘曲量的关系的图。
[0028]图10是现有的功率半导体模块的剖视图。
[0029]符号说明
[0030]I功率半导体模块[0031 ]10树脂
[0032]1a第一面
[0033]1b第二面
[0034]11绝缘基板
[0035]Ila绝缘板
[0036]Ilb金属板
[0037]He电路板
[0038]12、12A、12B外部连接端子
[0039]12Aa、12Ba突起部
[0040]13半导体元件[0041 ]14导电柱
[0042]15印刷基板
[0043]16、16A、16B陶瓷板
【具体实施方式】
[0044]使用附图对本发明的半导体装置的实施方式进行具体的说明。
[0045]图1是本发明的半导体装置的一个实施方式的功率半导体模块I的立体图。图1(a)是观察功率半导体模块I的外部连接端子12突出的一侧的立体图，图1(b)是观察散热面一侧的立体图。图示的功率半导体模块I为大致长方体，两个绝缘基板11以其金属板Ilb露出的方式设置于树脂10的第一面(散热面)10a。由于在树脂10的第一面10a，未另外配备热扩散用铜板，因此功率半导体模块I轻质且价廉。
[0046]另外，多个外部连接端子12的一部分以从树