專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，其具有第一金屬部件和第二金屬部件，分別連接在半導(dǎo)體元件的主后表面?zhèn)壬虾椭髑氨砻鎮(zhèn)壬?，其具有在主前表面和后表面?zhèn)壬系碾姌O，所有這些均封裝在樹脂中。
背景技術(shù)：
近來，需要減小半導(dǎo)體元件的尺寸以便于滿足降低成本的需要。
然而，由于半導(dǎo)體元件的小型化導(dǎo)致了發(fā)熱密度和電流密度的增加，因此現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)涉及下面將陳述的問題，其中使用了對半導(dǎo)體元件的引線接合連接，并且其中通過在半導(dǎo)體元件的一個表面上設(shè)置散熱器使熱散發(fā)出來。
首先，對于引線接合連接，由于半導(dǎo)體元件的小型化，引線可被接合的區(qū)域變小，并且額定電流受到引線的限制。這帶來了這樣的問題，即難于獲得流過半導(dǎo)體元件的大電流。
在另一方面，采用通過在半導(dǎo)體元件的一個表面上設(shè)置散熱器使熱散發(fā)出來的構(gòu)造，由于器件的小型化導(dǎo)致了熱輻射率的降低。另一問題在于，由于半導(dǎo)體元件的發(fā)熱密度上升，因而其溫度也上升。因此，該構(gòu)造對接合引線或者焊料連接的熱疲勞壽命有不利的影響。
因此，為了解決上述問題，提出了這樣的結(jié)構(gòu)，其中用作電極和輻射部件的金屬部件焊接在半導(dǎo)體元件的兩側(cè)上，作為結(jié)合了基于雙側(cè)輻射的增強的熱輻射率和基于焊接的電連接的結(jié)構(gòu)。
圖9A和9B說明了該類型的半導(dǎo)體器件的一般構(gòu)造，其中圖9A是示意性平面圖，而圖9B是沿圖9A的IXB-IXB線截得的示意性截面圖。
例如，在JP-A-2001-156219或者JP-A-2003-110064中公開的半導(dǎo)體器件被建議用作如圖9A和9B所示的半導(dǎo)體器件，其內(nèi)容在此處并入列為參考。
圖9A和9B中示出的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體元件10、11，其分別具有主前表面和主后表面上的電極；第一金屬部件20，其連接在半導(dǎo)體元件10、11的主后表面?zhèn)壬?，并且用作電極和輻射部件；和第二金屬部件30，其連接在半導(dǎo)體元件10、11的主前表面?zhèn)壬?，并且用作電極和輻射部件，并且其具有雙側(cè)輻射的模制結(jié)構(gòu)，其中該器件基本上整體由模制樹脂80封裝。
這里，在圖9A和9B中示出的半導(dǎo)體器件中，在其中第三金屬部件40插入在該第二金屬部件30和半導(dǎo)體元件10、11的主前表面之間的狀態(tài)中，連接第二金屬部件30。而且，半導(dǎo)體元件10的一側(cè)通過樹脂80中的接合引線70，連接到由引線框架等制成的信號端60。
而且，半導(dǎo)體元件10、11和金屬部件20、30、40通過由焊料等制成的傳導(dǎo)連接部件50相互連接，并且在它們之間的連接是電連接和熱連接。
由此，在具有雙側(cè)輻射模制結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，允許半導(dǎo)體元件10、11從主前表面和主后表面散熱，并且允許其從主前表面和主后表面電引出。因此，該半導(dǎo)體器件有效地增強了其熱輻射率并且提高了其電流密度。
同時，在圖9A和9B中所示的半導(dǎo)體器件的情況中，未處于樹脂80中的部分90(在下文中將被稱為“安裝部分90”)被置于金屬模具中，并且將樹脂80倒入金屬模具中，以便于充滿該金屬模具。即，樹脂(模制樹脂)80通過鑄模成型。
然而，在使用模制樹脂80填充金屬模具的情況中，發(fā)生了制造的問題，即由于下列原因在樹脂80中殘留有氣泡在雙側(cè)輻射模制結(jié)構(gòu)中，金屬部件20、30分別暴露于樹脂80的后表面和前表面。此外，由于金屬部件20、30還用作電極，因此電場跨越暴露的部分起作用。
因此，如圖9B中所示，樹脂80形成具有圍繞金屬部件20、30的厚壁部分，即，在樹脂80的外圍部分處，以便于獲得沿表面的間隔，其對于后金屬部件20和前金屬部件30之間的電絕緣是必需的。因此，在設(shè)計中確保了距離(Wa+t+Wb)，作為如圖中標(biāo)出的單獨的尺寸Wa，t和Wb的和。
這樣，在該類型的半導(dǎo)體器件中，樹脂80的外圍部分由厚壁部分制成，并且位于安裝部分90中的樹脂80的部分由相比于厚壁部分的薄壁部分制成。
這里，讓我們考慮模制樹脂80的成型。如圖10中所示，在厚壁部分中，其具有在樹脂80流動方向上看到的大的截面積，在成型操作中樹脂80的流動是容易的，然而在模制部分90中，由于后金屬部件20和前金屬部件30以及半導(dǎo)體元件10、11的存在而導(dǎo)致其截面積很小，并且阻礙了樹脂80的流動。
因此，如圖10中所示，以這樣的方式，即樹脂80在金屬模具中的厚壁部分中相對快速地循環(huán)，使以樹脂80進行的填充變得不平衡。此外，樹脂80的最終的填充部分在安裝部分90內(nèi)部延伸，并且氣泡殘留在安裝部分90內(nèi)部的最終填充部分中的樹脂80中。該氣泡影響了半導(dǎo)體器件的耐壓特性等，并且其可靠性方面是成問題的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮上述問題，本發(fā)明的目的在于，在具有雙側(cè)輻射模制結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，最大限度地防止氣泡出現(xiàn)在安裝部分內(nèi)部的樹脂中。
本發(fā)明考慮到了這一事實，即在樹脂成型操作中，相比于在安裝部分中的薄壁樹脂部分中，樹脂在圍繞安裝部分的厚壁樹脂部分中流動較快，因此安裝部分的內(nèi)部變成樹脂成型操作的最終填充部分，并在其中留有氣泡，因此在厚壁部分中提供了適當(dāng)阻礙樹脂流動的部分，以便于在最大限度上使厚壁部分和薄壁部分處的樹脂流動速度一致。
為了實現(xiàn)該目的，根據(jù)第一方面的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體元件，其分別在主前表面和主后表面上具有電極；第一金屬部件，其連接在半導(dǎo)體元件的主后表面?zhèn)壬?，并且用作電極和輻射部件；和第二金屬部件，其連接在半導(dǎo)體元件的主前表面?zhèn)壬希⑶矣米麟姌O和輻射部件；其中整個器件基本上由模制樹脂封裝；其特征在于包括樹脂流阻礙部分，用于在其成型過程中阻礙樹脂流動，該部分提供在位于半導(dǎo)體器件的外圍部分的厚壁樹脂部分中。
根據(jù)該半導(dǎo)體器件，在位于半導(dǎo)體器件的外圍部分的厚壁樹脂部分中，提供了用于在其成型過程中阻礙樹脂流動的樹脂流阻礙部分。因此，在樹脂成型操作中，相比于現(xiàn)有技術(shù)，可以使樹脂在將變成厚壁部分的部分中的流動更加緩慢，并且可以使樹脂在將變成厚壁部分的部分中的流動速度和在將變成薄壁部分的部分中的流動速度盡可能地一致。
因此，可以在具有雙側(cè)輻射模制結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中最大限度地防止氣泡出現(xiàn)在安裝部分中。
根據(jù)第二方面，在如第一方面所定義的半導(dǎo)體器件中，樹脂流阻礙部分可以制作成孔，其形成在樹脂中的厚壁部分中。
在該情況中，通過提供有對應(yīng)于孔的凸起部分的金屬模具，可以容易地在樹脂中的厚壁部分中形成孔。而且，在該情況中，以樹脂碰撞金屬模具的凸起部分這樣的方式阻礙樹脂的流動。
而且，根據(jù)第三方面，在如第二方面所定義的半導(dǎo)體器件中，孔可以被制作為凹口，其形成在樹脂中的厚壁部分的端面中。
而且，根據(jù)第四方面，在如第一方面所定義的半導(dǎo)體器件中，樹脂流阻礙部分可以被制作為嵌入在通孔中的絕緣體部分，該通孔在樹脂中的厚壁部分中以其厚度方向穿過該器件。
在該情況中，當(dāng)該絕緣體部分夾在金屬模具的上下模具之間時，它們可被置于金屬模具中，并且樹脂被注入到金屬模具中，由此樹脂的流動受到絕緣體部分的阻礙。
此外，在成型之后的樹脂中，因此，其中絕緣體部分嵌入在通孔中的樹脂流阻礙部分形成在樹脂中的厚壁部分中。
因此，根據(jù)上述方面的半導(dǎo)體器件具有這樣的優(yōu)點，即可以原封不動地使用現(xiàn)有技術(shù)的金屬模具，而不需要特別改變其構(gòu)造。
此外，根據(jù)第五方面，在如第一方面所定義的半導(dǎo)體器件中，樹脂流阻礙部分可被制作為薄壁部分，其是當(dāng)樹脂中厚壁部分的外圍部分變薄時形成的。
同樣在該情況中，當(dāng)對應(yīng)于該薄壁部分來改變金屬模具的形狀時，在樹脂中的厚壁部分的外圍部分處，可以容易地形成這些成為樹脂流阻礙部分的薄壁部分。這里，當(dāng)適當(dāng)?shù)乇３衷摫”诓糠值臋M向尺寸時，可以容易地確保沿表面的間隔。
根據(jù)第六方面，在如第一方面所定義的半導(dǎo)體器件中，樹脂流阻礙部分可被制作為金屬件，其嵌入在樹脂中的厚壁部分中。
由于在該情況中，樹脂流阻礙部分可制作為金屬件，因此它們可以焊接到安裝部分中的金屬部件，或者它們可以同金屬部件整體成型，由此它們可以固定到安裝部分。此外，在該情況中，樹脂的流動受到金屬件的阻礙。
于是，同樣在該情況中，僅通過將金屬件所固定于其上的安裝部分置于金屬模具中，隨即注入樹脂，可以形成樹脂流阻礙部分。因此，存在這樣的優(yōu)點，即可以原封不動地使用現(xiàn)有技術(shù)的金屬模具，而不需要特別改變其構(gòu)造。
根據(jù)第七方面，在如第六方面所定義的半導(dǎo)體器件中，金屬件可以同第一金屬部件或者第二金屬部件整體形成。
根據(jù)該半導(dǎo)體器件，金屬件與第一金屬部件或者第二金屬部件整體制作，由此增加了作為輻射部件的第一金屬部件或者第二金屬部件的體積，帶來了這樣的優(yōu)點，即降低了金屬部件的熱阻。
根據(jù)第八方面，在如第一到第七方面中任何一個所定義的半導(dǎo)體器件中，可以以這樣的狀態(tài)連接第二金屬部件，即其中第三金屬部件插入在第二金屬部件和半導(dǎo)體元件的主前表面之間。


圖1A和1B說明了根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造，其中圖1A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖1B是沿圖1A中的線IB-IB截得的示意性截面圖；圖2A和2B說明了根據(jù)第二實施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造，其中圖2A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖2B是沿圖2A中的線IIB-IIB截得的示意性截面圖；圖3A和3B說明了根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造，其中圖3A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖3B是沿圖3A中的線IIIB-IIIB截得的示意性截面圖；圖4A和4B說明了根據(jù)第四實施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造，其中圖4A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖4B是沿圖4A中的線IVB-IVB截得的示意性截面圖；圖5A和5B說明了根據(jù)第五實施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造，其中圖5A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖5B是沿圖5A中的線VB-VB截得的示意性截面圖；圖6A和6B說明了根據(jù)第六實施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造，其中圖6A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖6B是沿圖6A中的線VIB-VIB截得的示意性截面圖；圖7是示出了第六實施例的半導(dǎo)體器件在樹脂成型過程中的狀態(tài)，連同金屬模具中的凸起的示意性截面圖；圖8A和8B說明了根據(jù)第七實施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造，其中圖8A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖8B是沿圖8A中的線VIIB-VIIB截得的示意性截面圖；圖9A和9B說明了現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件的大致構(gòu)造，其中圖9A是示意性平面圖，而圖9B是沿圖9A中的線VIIIIB-VIIIIB截得的示意性截面圖；和圖10是示出了圖9A和9B中所示半導(dǎo)體器件在其樹脂成型過程中的狀態(tài)的示意性平面圖。
具體實施例方式
通過參考附圖，現(xiàn)將描述本發(fā)明的實施例。順便提及，在全部附圖中，為了描述簡便，相同的數(shù)字和符號將表示隨后的實施例中彼此相同的部分或者彼此等效的部分。
在下文中將參考的每個平面圖中，白色的箭頭表示樹脂填充端口的位置，即，用于樹脂成型操作的金屬模具的閘門，以及通過這些閘門注入的樹脂流的位置。
在下文中將參考的每個平面圖中，示出了具有三個閘門的金屬模具的示例，但是本發(fā)明不限于該示例。而且，在下文中將參考的每個平面圖中，為了說明，省略了位于半導(dǎo)體芯片10、11下面的第三傳導(dǎo)連接部件53。
(第一實施例)圖1A和1B說明了根據(jù)第一實施例的半導(dǎo)體器件S1的示意性構(gòu)造，其中圖1A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖1B是沿圖1A的線IB-IB截得的示意性截面圖。
如圖1A和1B所示，該實施例的半導(dǎo)體器件S1包括作為半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體芯片10、11、作為第一金屬部件的下部散熱器20、作為第二金屬部件的上部散熱器30、和模制樹脂80。
這里，在該實施例中，散熱模塊40置于半導(dǎo)體芯片10、11和上部散熱器30之間，并且半導(dǎo)體芯片10、11通過散熱模塊40連接到上部散熱器30。
順便提及，盡管未在圖1B中示出，第二半導(dǎo)體芯片11以與第一半導(dǎo)體芯片10類似的方式，通過散熱模塊40連接到上部散熱器30。關(guān)于第二半導(dǎo)體芯片11的位置，應(yīng)參考圖5等，如下面所將解釋的。
在所說明的構(gòu)造的情況中，半導(dǎo)體芯片10、11的下表面和下部散熱器20的上表面通過第一傳導(dǎo)連接部件51連接。
半導(dǎo)體芯片10、11的上表面和每個散熱模塊40的下表面通過第二傳導(dǎo)連接部件52連接。
而且，每個散熱模塊40的上表面和上部散熱器30的下表面通過第三傳導(dǎo)連接部件53連接。
這里，焊料、傳導(dǎo)粘合劑等可適用于第一、第二和第三傳導(dǎo)連接部件51、52和53。在該示例的半導(dǎo)體器件中，Sn(錫)基焊料用于第一、第二和第三傳導(dǎo)連接部件51、52和53。
這樣，在該構(gòu)造中，在半導(dǎo)體芯片10、11的上表面處，熱量通過第二傳導(dǎo)連接部件52、散熱模塊40、第三傳導(dǎo)連接部件53和上部散熱器30散發(fā)，而在半導(dǎo)體芯片10、11的下表面處，熱量通過下部散熱器20從第一傳導(dǎo)連接部件51散發(fā)。
這里，盡管未作特別限制，第一半導(dǎo)體芯片10可以由例如IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)或者諸如閘流晶體管的功率半導(dǎo)體元件來構(gòu)造。而且，第二半導(dǎo)體芯片11可以由例如FWD(飛輪二極管)來構(gòu)造。
具體地，可以使每個半導(dǎo)體芯片10、11形成例如矩形薄板的形狀。在圖1B中，半導(dǎo)體芯片10、11的上表面?zhèn)刃纬闪俗鳛樵纬杀砻娴闹髑氨砻妫湎卤砻鎮(zhèn)刃纬闪酥骱蟊砻?。每個半導(dǎo)體芯片10、11具有在主前表面和主后表面上的電極。
即，在該實施例中，在主后表面?zhèn)壬系陌雽?dǎo)體芯片10、11的電極通過第一傳導(dǎo)連接部件51電連接到作為第一金屬部件的下部散熱器20，而在其主前表面?zhèn)壬系陌雽?dǎo)體芯片10、11的主電極通過第二傳導(dǎo)連接部件52電連接到散熱模塊40。
而且，在散熱模塊40遠離半導(dǎo)體芯片10、11的側(cè)面上，這些散熱模塊40和作為第二金屬部件的上部散熱器30通過第三傳導(dǎo)連接部件53電連接。
這里，下部散熱器20、上部散熱器30和散熱模塊40由具有高熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率的金屬制成，諸如銅合金或者鋁合金?？商鎿Q地，一般的鐵合金可用于散熱模塊40。
此外，下部散熱器20可以由例如整體上基本是長方形的板狀部件制成。此外，散熱模塊40可以由例如尺寸略小于分別連接于其的半導(dǎo)體芯片10、11的矩形板狀部件制成。
散熱模塊40特別用于熱連接和電連接第一半導(dǎo)體芯片10和上部散熱器30，并且用于確保半導(dǎo)體芯片10、11和上部散熱器30之間的間隔高度，其用于這樣的目的，即在將引線70引出第一半導(dǎo)體芯片10的情況中，確保如下面所將解釋的接合引線70的高度。
而且，上部散熱器30可以由例如整體上基本是長方形的板狀部件來構(gòu)造。
這里，下部散熱器20和上部散熱器30分別用于引出半導(dǎo)體芯片10、11的電極，即，用于電連接半導(dǎo)體芯片10、11和半導(dǎo)體器件S1的外部。通過例如在散熱器20、30中都提供端子部分(未示出)，這可以容易地實現(xiàn)。
這樣，下部散熱器20和上部散熱器30分別被構(gòu)造為用作電極和輻射部件的第一金屬部件和第二金屬部件。在半導(dǎo)體器件S1中，下部散熱器20和上部散熱器30具有輻射來自半導(dǎo)體芯片10、11的熱量的功能，并且它們還用作半導(dǎo)體芯片10、11的電極。
此外，形成為引線框架等的信號端60圍繞第一半導(dǎo)體芯片10設(shè)置。信號端60與置于第一半導(dǎo)體芯片10的主前表面上的信號電極(例如，柵電極)連接。
在該實施例中，第一半導(dǎo)體芯片10和信號端60通過引線70接合并電連接。引線70通過引線接合等布局，并且由金、鋁等制成。
而且，在該實施例中，基本上全部的半導(dǎo)體器件S1通過模制樹脂封裝。具體地，如圖1B所示，散熱器對20、30和圍繞半導(dǎo)體芯片10的部分以及散熱模塊40的外圍部分之間的間隙由樹脂80填充并成型。
普通的成型材料，例如環(huán)氧樹脂，可以用作樹脂80。此外，通過使用由上部模具和下部模具構(gòu)成的模具組件(未示出)的轉(zhuǎn)移造型，可以容易地完成采用樹脂80的散熱器20、30等的封裝。
這樣，該實施例的半導(dǎo)體器件S1被基本構(gòu)造為樹脂模制型的半導(dǎo)體器件，其中金屬部件20、30和40通過傳導(dǎo)粘合劑51-53電連接和熱連接到作為垂直功率元件的半導(dǎo)體芯片10的主前表面和主后表面。
此處，在圖1A和1B中不是樹脂80的半導(dǎo)體器件S1的部分，即圖1A和1B中不是通過樹脂80成型的疊層體，將被稱為“安裝部分90”。
此外，樹脂80具有兩個作用一個作用是密封安裝部分90及其環(huán)繞部分，與之緊密接觸，由此保護半導(dǎo)體芯片10、11，而另一個作用是確保沿表面的間隔，以便于保持分別暴露于半導(dǎo)體器件S1的后側(cè)和前側(cè)的下部散熱器20和上部散熱器30之間的電絕緣。這里，為了獲得沿表面的間隔，圍繞安裝部分90提供了僅由樹脂80構(gòu)成的厚壁部分。
在該實施例中，作為獨特的構(gòu)造，在位于樹脂80外圍部分的厚壁部分中提供了用于在樹脂成型操作中阻礙樹脂80流動的樹脂流阻礙部分81。在該實施例中，樹脂流阻礙部分81是形成在樹脂80的厚壁部分中的孔81。
在該實施例中，作為樹脂流阻礙部分的每一個孔81形成為從上部散熱器30側(cè)面上的半導(dǎo)體器件S1的表面，沿其厚度方向延伸到半導(dǎo)體器件S1的中間部分。在該實施例中，在如圖1A所示的厚壁部分的閘門側(cè)上提供了兩個孔81。
孔81通過銷栓(凸起部分)形成，其從用于樹脂80成型操作的金屬模具上凸出。
下面，通過參考圖1A和1B，將描述制造具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件S1的方法。首先，執(zhí)行將半導(dǎo)體芯片10、11和散熱模塊40焊接到下部散熱器20的上表面的步驟。
在該情況中，將半導(dǎo)體芯片10、11放在中間夾有由例如Sn基焊料制成的焊料箔的下部散熱器20的上表面上，并且將散熱模塊40放在中間夾有同類焊料箔的各個半導(dǎo)體芯片10、11上。
隨后，通過加熱設(shè)備(回流設(shè)備)，將獲得的結(jié)構(gòu)加熱至焊料的熔點之上，由此熔化金屬箔。進一步使焊料箔硬化。
隨后，執(zhí)行引線接合第一半導(dǎo)體芯片10和信號端60的步驟。這樣，第一半導(dǎo)體芯片10和信號端60通過引線70接合并電連接。
隨后，執(zhí)行將上部散熱器30焊接到散熱模塊40上的步驟。在該情況中，將上部散熱器30放在中間夾有焊料箔的散熱模塊40上。此外，通過加熱設(shè)備熔化該焊料箔，并且隨后使之硬化。
當(dāng)熔化的焊料箔在適當(dāng)時間之后硬化時，硬化的焊料部分形成了第一、第二和第三傳導(dǎo)連接部件51、52和53。
此外，通過傳導(dǎo)連接部件51-53，可以實現(xiàn)下部散熱器20、半導(dǎo)體芯片10、11、散熱模塊40和上部散熱器30之間的接合以及熱連接和電連接。
順便提及，即使當(dāng)使用傳導(dǎo)粘合劑用于第一、第二和第三傳導(dǎo)連接部件51、52和53時，通過在上述步驟中將焊料替換為傳導(dǎo)粘合劑，并且施加和硬化該傳導(dǎo)粘合劑，可以實現(xiàn)下部散熱器20、半導(dǎo)體芯片10、11、散熱模塊40和上部散熱器30之間的接合以及熱連接和電連接。
隨后，使用未示出的金屬模具，執(zhí)行用樹脂80填充散熱器20、30和其環(huán)繞部分之間的空隙的步驟。這里，在該實施例中，向金屬模具提供對應(yīng)于孔81的銷栓，以便于形成樹脂80的孔81。
在半導(dǎo)體器件的安裝部分90正確地置于金屬模具中之后，通過金屬模具的閘門注入樹脂80。這里，圖1A中的虛線表示通過閘門注入的樹脂80的初始填充狀態(tài)。在樹脂80的部分變?yōu)楹癖诓糠痔帲摌渲?0的流動受到對應(yīng)于孔81的銷栓的阻礙。
因此，在金屬模具中，可以使樹脂80在將變?yōu)楹癖诓糠值牟糠种械牧鲃铀俣群驮趯⒆優(yōu)楸”诓糠值牟糠种械牧鲃铀俣茸畲笙薅鹊乇３忠恢?。因此，可以抑制金屬模具中通過樹脂80進行的填充的失衡。
而且，最終的填充部分基本上變?yōu)榕c閘門相對的厚壁部分，即安裝部分90的外部部分，由此防止氣泡殘留在安裝部分90中的樹脂80中。
這樣，如圖1A和1B所示，散熱器20、30和其環(huán)繞部分之間的間隔通過樹脂80填充和成型。此外，在樹脂80硬化之后，從金屬模具中取出半導(dǎo)體器件S1，由此完成半導(dǎo)體器件S1。在該情況中，孔81用作金屬模具的銷栓的抽出孔。
順便提及，在上述構(gòu)造的情況中，半導(dǎo)體器件S1通過樹脂80進行封裝，使得下部散熱器20的下表面和上部散熱器30的上表面可以分別暴露。這樣，增強了散熱器20、30的熱輻射率。
根據(jù)該實施例，提供了半導(dǎo)體器件S1，包括半導(dǎo)體芯片10、11，每個半導(dǎo)體芯片10、11具有位于主前表面和主后表面上的電極；作為第一金屬部件的下部散熱器20，其連接到半導(dǎo)體芯片10、11的主后表面?zhèn)壬希⑶移溆米麟姌O和輻射部件；和作為第二金屬部件的上部散熱器30，其連接到半導(dǎo)體芯片10、11的主前表面?zhèn)壬?，并且用作電極和輻射部件，其中整個器件基本上由模制樹脂80封裝，其特征在于，位于其外圍部分的樹脂80的厚壁部分提供有作為樹脂流阻礙部分的孔81，其用于在樹脂80成型操作中阻礙樹脂80的流動。
根據(jù)該實施例，由于在位于其外圍部分中的樹脂80的厚壁部分中提供了作為樹脂流阻礙部分的孔81，因此相比于現(xiàn)有技術(shù)，可以使樹脂80在將變成厚壁部分的部分中流動得更加緩慢，并且在如上文所述的樹脂成型操作中，可以使樹脂80在將變?yōu)楹癖诓糠值牟糠种械牧鲃铀俣群驮趯⒆優(yōu)楸”诓糠值牟糠种械牧鲃铀俣仍谧畲笙薅壬媳３忠恢隆?br> 因此，根據(jù)該實施例，在具有雙側(cè)輻射模制結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件S1中，可以最大限度地防止氣泡出現(xiàn)在安裝部分90中的樹脂80中。
而且，在該實施例中，樹脂流阻礙部分是形成在樹脂80中的厚壁部分中的孔81。在該情況中，如果在金屬模具中提供作為對應(yīng)于孔81的凸出部分的銷栓，則可以容易地在樹脂80中的厚壁部分中形成孔81。在該情況中，以樹脂80碰撞金屬模具的銷栓這樣的方式來阻礙樹脂80的流動。
(第二實施例)圖2A和2B說明了根據(jù)第二實施例的半導(dǎo)體器件S2的示意性構(gòu)造，其中圖2A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖2B是沿圖2A中的線IIB-IIB截得的示意性截面圖。
如圖2A和2B所示，該實施例在于相比第一實施例中，增加了作為樹脂流阻礙部分的孔81的數(shù)目。在圖2A所示的示例中，如在圖中所看到的，在樹脂80的厚壁部分中，在每個上側(cè)和下側(cè)上提供了四個孔81。各個孔81的尺寸或者深度可以相同或不同。
根據(jù)該實施例，以這樣的方式提供了大量的孔81，由此可以進一步增強阻礙樹脂流動的效果。
(第三實施例)圖3A和3B說明了根據(jù)第三實施例的半導(dǎo)體器件S3的示意性構(gòu)造，其中圖3A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖3B是沿圖3A中的線IIIB-IIIB截得的示意性截面圖。
如圖3A和3B中所示，和第一實施例中的相比，增加了作為樹脂流阻礙部分的孔81的數(shù)目。
在該實施例中，如圖3B所示，形成孔81以便于分別從上部散熱器30一側(cè)上的半導(dǎo)體器件S3的表面和下部散熱器20一側(cè)上的表面，沿其厚度方向延伸至半導(dǎo)體器件S3的中間部分。
而且這里，單獨的孔81的尺寸和深度可以相同或不同。而且在該實施例中，通過提供大量的孔81，可以更加增強阻礙樹脂流動的效果。
(第四實施例)圖4A和4B說明了根據(jù)第四實施例的半導(dǎo)體器件S4的示意性構(gòu)造，其中圖4A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖4B是沿圖4A中的線IVB-IVB截得的示意性截面圖。
在該實施例中，相比于第一實施例，修改了樹脂流阻礙部分的形狀。如圖4A和4B所示，該實施例中的每個樹脂流阻礙部分由絕緣體82形成，其嵌入在通孔中，該通孔在樹脂80的厚壁部分中沿其厚度方向穿過半導(dǎo)體器件S4。
絕緣體80由樹脂、陶瓷等制成，其熔點高于樹脂80的熔點。在該示例中，絕緣體82是圓柱形的。
在該情況中，當(dāng)絕緣體部分82夾在上模具和下模具之間時，它們可被固定并置于由該上模具和下模具構(gòu)成的金屬模具中。以這種狀態(tài)通過金屬模具的閘門注入樹脂80，由此樹脂80的流動受到絕緣體部分82的阻礙，如同第一實施例中解釋的金屬模具的銷栓的情況。
因此，在成型之后，在樹脂80中的厚壁部分中形成了樹脂流阻礙部分，其中絕緣體材料82嵌入在通孔中。
即，根據(jù)該實施例，獲得了與第一實施例相同的功能效果。而且，優(yōu)點在于，可以原封不動地使用現(xiàn)有技術(shù)的金屬模具而不需要特別改變其結(jié)構(gòu)。
(第五實施例)圖5A和5B說明了根據(jù)第五實施例的半導(dǎo)體器件S5的示意性構(gòu)造，其中圖5A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖5B是沿圖5A中的線VB-VB截得的示意性截面圖。
在該實施例中，相比于第一實施例，修改了樹脂流阻礙部分的形狀。如圖5A和5B所示，該實施例中的樹脂流阻礙部分是薄壁部分83，其中使樹脂80中的厚壁部分的外圍部分變薄。在該示例中，薄壁部分83形成從金屬模具的閘門沿該樹脂80的流而延伸的那些樹脂80的端面處。
而且在該情況中，通過對應(yīng)于薄壁部分83改變金屬模具的形狀，在樹脂80中的厚壁部分的外圍部分處可以容易地形成作為樹脂流阻礙部分的薄壁部分83。此外，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置薄壁部分83的橫向尺寸，可以容易地確保如前所述的沿表面的間隔。
在該實施例中，可以獲得與第一實施例相同的功能效果。而且，可以避免樹脂80集中在厚壁部分中，并且可以降低樹脂80的填充量，使得該實施例是經(jīng)濟的。
(第六實施例)圖6A和6B說明了根據(jù)第六實施例的半導(dǎo)體器件S6的示意性構(gòu)造，其中圖6A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖6B是沿圖6A中的線VIB-VIB截得的示意性截面圖。
在該實施例中，相比于第一實施例，同樣修改了構(gòu)成樹脂流阻礙部分的孔的形狀。如圖6A和6B所示，該實施例中作為樹脂流阻礙部分的孔84是形成在樹脂80中厚壁部分的端面中的凹口84。在該示例中，凹口84分別形成在從金屬模具的閘門沿樹脂80的流而延伸的那些樹脂80的端面中。
該凹口84可以以這樣的方法實現(xiàn)，即通過襯墊或者滑塊向樹脂成型操作中的金屬模具提供凸起。圖7的示意性截面圖示出了該實施例的半導(dǎo)體器件S6在成型操作過程中的狀態(tài)，和金屬模具中的凸起K1。
同樣在該實施例中，向金屬模具提供對應(yīng)于作為孔的凹口84的凸起部分，類似于凸起K1，由此在樹脂80中的厚壁部分中可以容易地形成這些凹口84。
此外，同樣在該情況下，通過其與金屬模具的凸起K1的碰撞，阻礙了樹脂80的流動，由此獲得了與第一實施例相同的效果。
(第七實施例)圖8A和8B說明了根據(jù)第七實施例的半導(dǎo)體器件S7的示意性構(gòu)造，其中圖8A是示出了單獨部分的平面配置的示意性平面圖，而圖8B是沿圖8A中的線VIIB-VIIB截得的示意性截面圖。
在該實施例中，相比于第一實施例，修改了樹脂流阻礙部分。如圖8A和8B所示，該實施例中的樹脂流阻礙部分是嵌入在樹脂80中的厚壁部分中的金屬件85。在該實施例中，在那些從金屬模具的閘門沿樹脂80的流延伸的樹脂80的厚壁部分中，設(shè)置金屬件85，以便于在相同的方向上延伸。
這里，由于樹脂流阻礙部分被制作為金屬件85，因此它們可以焊接到金屬部件上，即，安裝部分90中的散熱器20、30，或者它們可以同散熱器20、30整體成型。
在該示例中，金屬件85焊接到上部散熱器30，由此固定到安裝部分90。此外，在該情況中，在樹脂成型操作中，樹脂80的流動受到金屬件85的阻礙。
這樣，同樣在該實施例中，獲得了與第一實施例相同的功能效果。而且，僅通過將金屬件85所固定到的安裝部分90置于金屬模具中，隨即注入樹脂80，可以形成樹脂流阻礙部分，帶來了這樣的優(yōu)點，即可以原封不動地使用現(xiàn)有技術(shù)的金屬模具，而不需要特別改變其結(jié)構(gòu)。
在金屬件85同散熱器20或30整體形成的情況中，增加了作為輻射部件的該散熱器20或30的體積，以帶來降低散熱器20或30的熱阻的優(yōu)點。
(其他實施例)在每個上述實施例中，散熱模塊40置于半導(dǎo)體芯片10、11和上部散熱器30之間。散熱模塊熱連接和電連接半導(dǎo)體元件和散熱器(輻射板)，并且確保半導(dǎo)體元件和輻射板之間的間隔的高度，用于這樣的目的，即在將引線引出第一半導(dǎo)體元件的情況中確保接合引線的高度。
這里，在不需要散熱模塊的構(gòu)造過程中，當(dāng)然可以省略這些散熱模塊。
可以修改第七實施例以具有安裝部分，其中通過粘合等將諸如陶瓷的電絕緣件取代金屬件而固定到該安裝部分，其可以很好地置于金屬模具中，以便于執(zhí)行樹脂的注入。
如迄今所描述的，基本觀點在于，為了防止氣泡出現(xiàn)在具有雙側(cè)輻射模制結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的安裝部分中的樹脂中，在位于該半導(dǎo)體器件外圍部分的樹脂的厚壁部分中提供了樹脂流阻礙部分。其他觀點能夠設(shè)計除了上述實施例以外的變化方案。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體元件(10、11)，其分別在主前表面和主后表面上具有電極；第一金屬部件(20)，其連接在半導(dǎo)體元件(10、11)的主后表面?zhèn)壬?，并且其用作電極和輻射部件；和第二金屬部件(30)，其連接在半導(dǎo)體元件(10、11)的主前表面?zhèn)壬?，并且其用作電極和輻射部件；其中整個器件基本上由模制樹脂(80)封裝；包括用于在其成型過程中阻礙樹脂(80)流動的樹脂流阻礙部分(81、82、83、84或85)，該部分提供在位于所述半導(dǎo)體器件的外圍部分處的樹脂(80)厚壁部分中。
2.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述樹脂流阻礙部分是形成在樹脂(80)中的厚壁部分中的孔(81或84)。
3.權(quán)利要求2的半導(dǎo)體器件，其中所述孔是形成在樹脂(80)中的厚壁部分的端面中的凹口(84)。
4.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述樹脂流阻礙部分是嵌入在通孔中的絕緣體部分(82)，該通孔在樹脂(80)的厚壁部分中沿其厚度方向穿過所述器件。
5.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述樹脂流阻礙部分是薄壁部分(83)，其中使樹脂(80)中厚壁部分的外圍部分變薄。
6.權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述樹脂流阻礙部分是嵌入在樹脂(80)中的厚壁部分中的金屬件(85)。
7.權(quán)利要求6的半導(dǎo)體器件，其中所述金屬件(85)形成為與第一金屬部件(20)或者第二金屬部件(30)成為整體。
8.權(quán)利要求1～7中任何一個的半導(dǎo)體器件，其中以這樣的狀態(tài)將第二金屬部件(30)連接到半導(dǎo)體元件(10、11)的主前表面，即其中第三金屬部件(40)插入在所述第二金屬部件(30)和半導(dǎo)體元件(10、11)的主前表面之間。
全文摘要
在具有半導(dǎo)體芯片(10、11)、連接在半導(dǎo)體芯片(10、11)的主后表面?zhèn)壬系南虏可崞?20)、和連接在半導(dǎo)體芯片(10、11)的主前表面?zhèn)壬系纳喜可崞?30)的半導(dǎo)體器件中，其中整個器件(S1)基本上由模制樹脂(80)封裝，位于安裝部分(90)周圍的樹脂(80)的厚壁部分提供有孔(81)，其是用于在其成型過程中阻礙樹脂(80)流動的樹脂流阻礙部分，由此防止氣泡出現(xiàn)在安裝部分(90)中的樹脂(80)中。
文檔編號H01L23/48GK1638105SQ20041010485
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者真光邦明, 中瀨好美 申請人:株式會社電裝