半导体装置的制造方法_2

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6的方式而设置。多个槽9b平行延伸,并且多重地包围着二极管16。这一点对于散热板6也为同样情况。即,在散热板6的与封装件3接合的面上设置有多个槽9(9c),该多个槽9c在俯视观察散热板6时以包围晶体管14的方式而设置。此外,在散热板6的与封装件3接合的面上设置有另外的多个槽9(9d),并且该多个槽9d在俯视观察散热板6时以包围二极管17的方式而设置。多个槽9c平行延伸,并多重地包围着晶体管14。多个槽9d平行延伸,并且多重地包围着二极管17。另外,端子85从散热板4的边缘伸出,并且该端子85向封装件3之外延伸(参照图1)。端子87从散热板6的边缘伸出,并且该端子87向封装件3之外延伸。
[0029]对多个槽9(9a、9b、9c、9d)进行说明。在下文中,再次参照图3来进行说明。此外,将以包围晶体管12的方式而设置的多个槽9(9a)作为示例来进行说明。多个槽9是为了提高散热板4与封装件3之间的接合力而设置的。此设置基于如下的理由。在对散热板4、5、6、7与隔板13、15、半导体元件(晶体管12、14、二极管16、17)进行接合后,封装件3通过注塑成型而被制作出。在使封装件3成型之前,向散热板和隔板以及半导体元件的组装体的表面涂敷底漆涂料。底漆涂料为,例如以聚酰胺树脂为主要成分的涂底剂,其使散热板等金属与封装件的接合性能提高。然而,均匀地涂敷底漆涂料是较为困难的。底漆涂料在散热板4与晶体管12的分界部等呈角状的部位处变厚,并且随着趋向于散热板的边缘而逐渐变薄。另一方面,如图3所示,树脂制的封装件3被两片金属板(散热板4、5)所夹持,在该金属板(散热板4、5)在封装件内部接合的情况下,当树脂制的封装件3发生了膨胀时,在金属板(散热板4、5)与封装件3的接合面上会产生具有特有的分布的应力。另外,封装件的膨胀会由于封装件3的温度上升或水分含有量的上升而产生。
[°03°]在图5中图不了应力分布的一个不例。图5的横轴与在图3中从散热板4的边缘至将散热板4与晶体管12接合的接合部位为止的区间相对应。在图3中以位置XO来表示散热板4的左端的边缘,以位置X3来表示将散热板4与晶体管12接合的接合部的左端。图5的纵轴表示在散热板4的表面上所产生的垂直应力的大小,正值意味着产生了拉伸应力,负值意味着产生了压缩应力。如在图5中所着重表示的那样,散热板4的特定的区域、即图5中的Xl至X2的区域中,拉伸应力变高。以下,将该区域称为高应力区域HA。在图5的示例中,将应力(拉伸应力)成为阈值Th以上的区域规定为高应力区域HA。在与高应力区域HA相比更靠边缘侧(曲线图左侧)处,拉伸应力逐渐变低,并且进一步地其大小成为了负值。即,在散热板4的边缘的附近(图5的符号A所表示的部位)处作用有压缩应力。此外,在与高应力区域相比靠元件侦叭图中的右侧且接近晶体管12的一侧)处,拉伸应力急剧变小,并且持续为几乎为零的范围(图5的符号B所表示的部位)。在元件(晶体管12)与封装件3的分界(位置X3)处,拉伸应力稍微升高。
[0031]散热板4上所产生的应力成为图5所示的那样的分布,在高应力区域HA中,散热板4容易从封装件3上剥离。应力分布在俯视观察散热板4时以包围元件(晶体管12)的方式而扩展成带状。因此,在半导体装置2中,于高应力区域HA处设置多个槽9,从而提高了散热板4与封装件3的接合力。通过多个槽9而使散热板4与封装件3的接合面积增加,从而使散热板4与封装件3的接合力提高。如上文所叙述的那样,应力分布在俯视观察散热板4时以包围元件(晶体管12)的方式而扩展成带状,从而在图4的俯视图中,设置有多个槽9a的区域相当于高应力区域HA。
[0032I如图4所示,在散热板4上,除了包围晶体管12的多个槽9a之外,还设置有包围二极管16的多个槽9b。此外,在散热板6上设置有包围晶体管14的多个槽9c和包围二极管17的多个槽9d。与多个槽9a同样,多个槽9b、9c、9d也被设置在高应力区域中。换言之,在对图4俯视观察时,设置有多个槽9a、9b、9c、9d的区域相当于高应力区域。
[0033]在半导体装置2中,在散热板4、6的与封装件3接合的表面上具有多个槽9。多个槽9被设置于,在散热板4、6上产生的拉伸应力成为预定值(图5所示的阈值Th)以上的高应力区域HA中。在散热板4、6上产生的应力的分布例如通过应力解析(包括模拟)而被求出。用于规定阈值Th的条件被适当地设定。该条件是指,例如,半导体装置2的各部件的材料、尺寸、封装件3在其使用环境下所能够达到的最高温度、封装件3在其使用环境下所能够包含的水分量(包含水分的区域的大小)等。
[0034]用来提高与封装件3接合的接合力的槽也可以设置在封装件3的另一侧的主平面3b侧的散热板5、7上。在散热板上也可以取代槽而设置凸条。或者,也可以将槽和凸条的双方均设置在散热板上。优选为槽或凸条多重地包围半导体元件(晶体管12、14、二极管16、17)。但是,也可以取代包围半导体元件的多个槽而将多个长度较短的槽、即多个凹部设置在高应力区域中。或者,也可以取代包围半导体元件的凸条而将多个凸部设置在高应力区域中。
[0035]接下来,参照图6、图7而图示了由于封装件3的含水区域的不同所导致的应力分布的不同。图6为与图3相同的剖视图。在图6中描绘有四条虚线Fl?F4。该四条虚线Fl?F4表示距封装件3的表面的深度为固定的线。虚线Fl为距封装件3的表面的深度为0.9(mm)的线,虚线F2为距封装件3的表面的深度为1.6(mm)的线,虚线F3为距封装件3的表面的深度为1.8(mm)的线,虚线F4为距封装件3的表面的深度为2.2(mm)的线。
[0036]封装件3由树脂制成,当包含水分时其会发生膨胀。树脂制的封装件3因含水而产生的膨胀远大于作为金属板的散热板4。因此,与因温度上升而在散热板4与封装件3之间所产生的应力相比,因含水而产生的应力较大。因此,对因含水而在散热板4上所产生的应力进行了解析。
[0037]在图7中表示了将水分浸透至虚线FI?虚线F4的各自的深度时的应力分布的模拟结果。图7的横轴表示距散热板4的边缘的距离。横轴的左端相当于散热板4的边缘。散热板4的边缘的位置为图6中符号XO所表示的位置。横轴的右端相当于封装件3与晶体管12的分界。封装件3和晶体管12的分界的位置为图6中符号X3所表示的位置。位置X3为距离位置XO为4.5(mm)的位置。图7的纵轴表示在散热板4的表面上所产生的垂直应力。纵轴与图5的情况同样,正值意味着产生了拉伸应力,负值意味着产生了压缩应力。
[0038]曲线图GO表示封装件3完全不包含水分时的应力分布。曲线图Gl表示封装件3在从表面至虚线Fl为止的深度包含水分时的应力分布。曲线图G2?G4分别表示封装件3在从表面至虚线F2?F4为止的深度包含水分时的应力分布。如在图7中所着重表示的那样,包含水分的深度变得越深,则拉伸应力的最大值变得越大。尽管如此,在散热板4的边缘的附近(位置XO的附近)始终产生有压缩应力,沿着X轴而从散热板4的中部附近至封装件3与晶体管12的分界附近(位置X3的附近)为止的部分,在拉伸应力为零的附近处变为大致平坦。以此方式,即使包含水分的深度改变,应力分布也会表现为其大致轮廓具有特征的曲线。从该应力分布可知,在散热板的从第一位置到第二位置之间的带状的范围内设置多重地包围半导体元件的多个槽是为了防止剥离。在此,第一位置为距离散热板4的边缘隔开预定的宽度的部位。第二位置为距离半导体元件(晶体管12或二极管16)隔开另外的预定的宽度的部位。
[0039]接下来,参照图8?图12来对槽9的形状与接合力的强度的关系进行说明。图8为图3中符号VI的虚线矩形所表示的范围的放大图。多个槽9以间距Pt的间隔而平行延伸。以符号Dt来表示各槽9的深度。此外,以符号Wt来表示各槽9的宽度。虽然图中的Xl与X2之间的范围相当于前文所述的高应力区域HA,但在图8中以符号AL来表示位置Xl与位置X2之间的距离,即,以符号AL来表示高应力区域HA的宽度。另外,在包括槽9的侧面和底面的散热板4的表面上涂敷有底漆涂料19。另外,需要注意的是,
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