本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體裝置包含功率半導(dǎo)體元件，用作功率轉(zhuǎn)換裝置或開關(guān)裝置。例如，半導(dǎo)體裝置連接有包含igbt(insulatedgatebipolartransistor：絕緣柵雙極晶體管)、mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)等的半導(dǎo)體元件，能起到開關(guān)裝置的作用。

這種半導(dǎo)體裝置中，具有：主電路基板，該主電路基板具備絕緣層，該絕緣層的正面形成有主電路布線圖案，背面形成有金屬板；以及半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件隔著焊料設(shè)置在主電路布線圖案上(例如參照專利文獻(xiàn)1)。半導(dǎo)體元件所產(chǎn)生的熱量從金屬板釋放。

此外，半導(dǎo)體裝置中，為了充分確保來自半導(dǎo)體元件的發(fā)熱，優(yōu)選增大主電路布線圖案的厚度，來增加能允許的熱容量。

然而，半導(dǎo)體裝置中，若增大主電路布線圖案的厚度，則由于形成該主電路布線圖案的蝕刻、以及需要爬電距離，從而需要在主電路布線圖案之間設(shè)置一定程度的寬度。因此，其結(jié)果會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置的大型化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2013－258321號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

半導(dǎo)體裝置中，若為了抑制大型化而例如限制主電路布線圖案的厚度，則如上所述，主電路布線圖案的可允許半導(dǎo)體元件發(fā)熱的熱容量也會(huì)受到限制。因此，半導(dǎo)體裝置存在如下問題：若使半導(dǎo)體元件工作，則溫度會(huì)立即升高并會(huì)超過工作溫度范圍，可能會(huì)產(chǎn)生故障、誤動(dòng)作。

本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種能抑制大型化并能確保可允許來自半導(dǎo)體元件的發(fā)熱的熱容量的半導(dǎo)體裝置。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種半導(dǎo)體裝置，包括：層疊基板，該層疊基板具有絕緣板以及設(shè)置在所述絕緣板的主面且包含第一電路圖案的電路板；殼體，該殼體設(shè)置于所述層疊基板的外周緣并包圍所述外周緣；第一引線框架，該第一引線框架的一側(cè)從所述殼體向外部設(shè)置，另一側(cè)與所述第一電路圖案相連；以及半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件設(shè)置在所述殼體內(nèi)的所述第一引線框架上。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明所揭示的技術(shù)，能抑制大型化并抑制半導(dǎo)體裝置的可靠性降低。

附圖說明

圖1是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

圖2是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。

圖3是參考例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

圖4是參考例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。

圖5是用于說明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖(其一)。

圖6是用于說明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖(其二)。

圖7是用于說明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的其它制造方法的圖。

具體實(shí)施方式

下面，使用附圖對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說明。

利用圖1和圖2對(duì)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。

圖1是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖視圖，圖2是實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。

另外，圖1是圖2中單點(diǎn)劃線x-x處的剖視圖。圖2中，對(duì)與圖1有關(guān)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注了標(biāo)號(hào)。

半導(dǎo)體裝置100具有：層疊基板110，該層疊基板110具有由陶瓷等構(gòu)成的絕緣板111以及形成在絕緣板111的正面且包含導(dǎo)電性的電路圖案112a～112d的電路板112；以及形成在絕緣板111背面且由鋁等金屬構(gòu)成的散熱板120。

引線框架151的一端部經(jīng)由焊料141連接到電路板112的電路圖案112c上，引線框架151的另一端部從后述的殼體160與絕緣板111的正面平行地向外側(cè)延伸。同樣，引線框架152的一端部經(jīng)由焊料142連接到電路板112的電路圖案112d上，引線框架152的另一端部從后述的殼體160與絕緣板111的正面平行地向外側(cè)延伸。由于引線框架152的一端經(jīng)由焊料142連接到電路圖案112d上，因此容易將從半導(dǎo)體元件180傳遞到引線190的熱量釋放到電路基板112的背面。

由具有絕緣性的樹脂構(gòu)成的絕緣層131、132分別埋設(shè)有電路板112中的、引線框架151下部的絕緣板111上的電路圖案112a、112b。此外，上述絕緣層131、132如圖2(由單點(diǎn)劃線包圍的斜線部)所示，僅埋設(shè)了電路圖案112a、112b的被引線框架151覆蓋的部位。因此，電路圖案112a、112b與引線框架151保持了絕緣性。另外，絕緣層131、132之間也可用樹脂埋設(shè)。

此外，假設(shè)絕緣層132與電路圖案112c或焊料141中任一方的表面接觸，則半導(dǎo)體元件180的發(fā)熱的傳導(dǎo)路徑被堵塞，熱傳導(dǎo)性會(huì)下降。因此，優(yōu)選設(shè)置間隙133，以使絕緣層132不與電路圖案112c或焊料141的任一方的表面接觸。

半導(dǎo)體元件180隔著焊料170設(shè)置在引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域。此外，半導(dǎo)體元件180通過引線190與引線框架152電連接。

殼體160在內(nèi)部收納層疊基板110、引線框架151、152、半導(dǎo)體元件180以及引線190，并設(shè)置在層疊基板110的外周緣。并且，密封樹脂200填充在殼體160內(nèi)，以將殼體160內(nèi)的層疊基板110、引線框架151、152、半導(dǎo)體元件180、引線190密封。

另外，對(duì)于間隙133，與空洞狀態(tài)相比，填充密封樹脂200更有利于熱傳導(dǎo)，因此優(yōu)選在間隙133內(nèi)填充密封樹脂200。

半導(dǎo)體裝置100構(gòu)成這種結(jié)構(gòu)。

這里，作為針對(duì)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100的參考例，利用圖3和圖4對(duì)引線框架不與電路圖案相連來安裝于殼體、且半導(dǎo)體元件設(shè)置在電路圖案上的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。

圖3是參考例的半導(dǎo)體裝置的剖視圖，圖4是參考例的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。

另外，圖3是圖4中單點(diǎn)劃線x-x處的剖視圖。圖4中，對(duì)與圖3有關(guān)的結(jié)構(gòu)標(biāo)注了標(biāo)號(hào)。

半導(dǎo)體裝置500具有：層疊基板510，該層疊基板510具有由陶瓷等構(gòu)成的絕緣板511以及形成在絕緣板511的正面且包含導(dǎo)電性的電路圖案512a～512c的電路板512；以及形成在絕緣板511背面且由鋁等金屬構(gòu)成的散熱板520。

半導(dǎo)體元件540經(jīng)由焊料530設(shè)置在電路板512的電路圖案512c上。

殼體560安裝于層疊基板510d的外周緣，并在內(nèi)部收納層疊基板510、半導(dǎo)體元件540以及后述的引線571、572。

引線框架551、552的一端部配置在殼體560上，另一端部向殼體560的外部延伸。

引線571將半導(dǎo)體元件540與引線框架552電連接，引線572將引線框架551與電路圖案512c電連接。

密封樹脂580填充在殼體560內(nèi)，以將層疊基板510、半導(dǎo)體元件540、引線框架551、552(的一端部)以及引線571、572密封。

這種半導(dǎo)體裝置500中，半導(dǎo)體元件540工作時(shí)的發(fā)熱通過焊料530傳導(dǎo)到電路圖案512c。并且，該發(fā)熱被保持在電路圖案512c上。

半導(dǎo)體裝置500中，為了抑制大型化，使其厚度減薄。優(yōu)選使例如電路板512的電路圖案512a～512c的厚度減薄。若將電路圖案512a～512c的厚度減薄，則可允許來自半導(dǎo)體元件540的發(fā)熱的熱容量會(huì)減少。因此，半導(dǎo)體裝置500中，若半導(dǎo)體元件540工作，則溫度會(huì)立即升高并會(huì)超過工作溫度范圍，可能會(huì)產(chǎn)生故障、誤動(dòng)作。

為此，實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置100具有：層疊基板110，該層疊基板110具有絕緣板111以及形成在絕緣板111的正面并由電路圖案112a～112d構(gòu)成的電路板112；以及散熱板120，該散熱板120形成在絕緣板111的背面，層疊基板110的外周緣上安裝有殼體160。半導(dǎo)體裝置100中，引線框架151的一端部經(jīng)由焊料141連接到電路圖案112c，另一端部從殼體160向外側(cè)延伸。同樣，引線框架152的一端部經(jīng)由焊料142連接到電路圖案112d，另一端部從殼體160向外側(cè)延伸。此時(shí)，被引線框架151覆蓋的電路圖案112a、112b分別埋設(shè)在絕緣層131、132中。另外，半導(dǎo)體元件180隔著焊料170設(shè)置在引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域。引線190將半導(dǎo)體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域電連接。

這種半導(dǎo)體裝置100中，半導(dǎo)體元件180的發(fā)熱在焊料170、引線框架151、焊料141、電路圖案112c中傳導(dǎo)。特別是由于引線框架151比電路圖案112c厚，因此例如與圖3和圖4的半導(dǎo)體裝置500的情況相比，允許從半導(dǎo)體元件180發(fā)熱的熱容量增加。因此，半導(dǎo)體裝置100能充分確?？稍试S半導(dǎo)體元件180發(fā)熱的熱容量。因此，半導(dǎo)體裝置100中，即使半導(dǎo)體元件180工作，溫度也不會(huì)立即上升，溫度控制在工作溫度范圍內(nèi)，故障、誤動(dòng)作的產(chǎn)生得到抑制，從而能防止半導(dǎo)體裝置100的可靠性降低。

將半導(dǎo)體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域連接的引線190也與上述相同。即，若半導(dǎo)體元件180的發(fā)熱在引線190中傳導(dǎo)，則會(huì)在引線框152、焊料142、電路圖案112d中傳導(dǎo)。在該情況下，半導(dǎo)體裝置100也能充分確?？稍试S半導(dǎo)體元件180發(fā)熱的熱容量。

此外，半導(dǎo)體裝置100中，使引線框架151的一端部與層疊基板110的電路圖案112c相連，另一端部向殼體160的外側(cè)延伸，此外，使引線框架152的一端部與層疊基板110的電路圖案112d相連，另一端部向殼體160的外側(cè)延伸。因此，半導(dǎo)體裝置100與圖3和圖4的半導(dǎo)體裝置500的情況相比，能減小俯視時(shí)的面積。例如，圖3所示的半導(dǎo)體裝置500的寬度為40mm～50mm左右。另一方面，圖1所示的半導(dǎo)體裝置100的寬度為25mm～35mm左右，比半導(dǎo)體裝置500小。

接著，使用圖5和圖6對(duì)這種半導(dǎo)體裝置100的制造方法進(jìn)行說明。

圖5和圖6是用于說明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。

首先，在絕緣板111上形成金屬板。將該金屬板蝕刻成所期望的圖案，在絕緣板111上形成由電路圖案112a～112d構(gòu)成的電路板112，從而構(gòu)成層疊基板110。

接著，在層疊基板110(絕緣板111)的背面形成由鋁等構(gòu)成的散熱板120(圖5(a))。

接著，在層疊基板110的電路板112的電路圖案112a、112b的規(guī)定區(qū)域上分別涂布具有絕緣性的例如由環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的絕緣層131、132。絕緣層131、132也可以利用點(diǎn)膠機(jī)等涂布，也可以利用絲網(wǎng)印刷涂布。

接著，在層疊基板110的電路板112的電路圖案112c、112d上分別涂布焊料141、142(圖5(b))。

另外，在該情況下，也能使用導(dǎo)電性粘接劑來代替焊料141、142。

接著，準(zhǔn)備通過嵌入成形而預(yù)先安裝有引線框架151、152的殼體160。將這種殼體160安裝到層疊基板110的外周緣，并將引線框架151的一端部配置在焊料141上，將引線框架152的一端部配置在焊料142上。然后在規(guī)定的溫度下加熱，使焊料141、142熔融然后使其凝固。由此，引線框架151的一端部與焊料141相連，引線框架152的一端部與焊料142相連(圖6(a))。

另外，殼體160經(jīng)由粘接劑安裝于層疊基板110。

接著，將半導(dǎo)體元件180隔著焊料170配置在引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域。另外，焊料170使用熔點(diǎn)低于焊料141、142的材料。該情況下，例如焊料141、142使用錫-銻類，焊料170使用錫-銀類。并且，在比焊料141、142的熔點(diǎn)低的溫度下進(jìn)行加熱，來使焊料170熔融，然后使其凝固。由此，半導(dǎo)體元件180經(jīng)由焊料170與引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域相連。

接著，利用引線190將半導(dǎo)體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域電連接(圖6(b))。

接著，在殼體160內(nèi)填充密封樹脂200，以將殼體160內(nèi)的層疊基板110、引線框架151、152、半導(dǎo)體元件180、引線190密封。

由此形成圖1所示的半導(dǎo)體裝置100。

此外，作為這種半導(dǎo)體裝置100的制造方法，在圖5(b)之后，例如也能進(jìn)行圖7所示的工序。

圖7是用于說明實(shí)施方式中的半導(dǎo)體裝置的其它制造方法的圖。

準(zhǔn)備預(yù)先安裝了引線框架151、152的殼體160。隔著焊料170在引線框架151的規(guī)定區(qū)域配置半導(dǎo)體元件180。然后在規(guī)定的溫度下加熱，使焊料170熔融然后使其凝固。由此將引線框架151的一端部與半導(dǎo)體元件180連接(圖7(a))。

接著，在圖5(b)的層疊基板110上安裝圖7(a)的殼體160，將引線框架151的一端部設(shè)置在電路圖案112c上的焊料141上，并將引線框架152的一端部設(shè)置在電路圖案112d上的焊料142上。另外，殼體160經(jīng)由粘接劑安裝于層疊基板110。此外，該情況下，焊料141、142使用熔點(diǎn)低于焊料170的材料。例如焊料141、142使用錫-銀類，焊料170使用錫-銻類。并且，在比焊料170的熔點(diǎn)低的溫度下進(jìn)行加熱，來使焊料141、142熔融，然后使其凝固。由此，引線框架151、152的一端部分別經(jīng)由焊料141、142與電路圖案112c、112d相連(圖7(b))。

接著，利用引線190將半導(dǎo)體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域電連接。

接著，在殼體160內(nèi)填充密封樹脂200，以將殼體160內(nèi)的層疊基板110、引線框架151、152、半導(dǎo)體元件180、引線190密封。

由此形成圖1所示的半導(dǎo)體裝置100。

在圖3和圖4的半導(dǎo)體裝置500中，利用引線572將半導(dǎo)體元件540的背面電極與引線框架551電連接。另一方面，在半導(dǎo)體裝置100中，半導(dǎo)體元件180的背面電極與引線框架151直接電連接。因此，在半導(dǎo)體裝置100中，與半導(dǎo)體裝置500相比能減少引線鍵合工序，制造成本得以削減。

標(biāo)號(hào)說明

100半導(dǎo)體裝置

110層疊基板

111絕緣板

112電路板

112a、112b、112c、112d電路圖案

120散熱板

131、132絕緣層

133間隙

141、142、170焊料

151、152引線框架

160殼體

180半導(dǎo)體元件

190引線

200密封樹脂