專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體裝置，特別涉及作為功率模塊使用的、具有散熱板的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
不管是家電用產(chǎn)品還是產(chǎn)業(yè)用產(chǎn)品，在組裝到空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)、洗衣機(jī)的滾桶、泵等上的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中，使用了高壓三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體裝置。另外，在混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中也進(jìn)行了使用。這種半導(dǎo)體裝置具有將高壓側(cè)(H-side) 驅(qū)動(dòng)電路以及低壓側(cè)(L-side)驅(qū)動(dòng)電路作為I組電路，集成化了與三相相應(yīng)、即3個(gè)電路的結(jié)構(gòu)。高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路具有插入在電源電壓與電機(jī)側(cè)輸出之間的高壓側(cè)開關(guān)元件、及其驅(qū)動(dòng)用集成電路。低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路具有插入在電機(jī)側(cè)輸出與基準(zhǔn)電源之間的低壓側(cè)開關(guān)元件、及其驅(qū)動(dòng)用集成電路。一般而言，雙方的驅(qū)動(dòng)用集成電路是作為一個(gè)半導(dǎo)體芯片而被集成化的。結(jié)果，在半導(dǎo)體裝置中，具有共計(jì)6個(gè)開關(guān)元件和共計(jì)3個(gè)驅(qū)動(dòng)用集成電路。對(duì)于高壓側(cè)的開關(guān)元件、低壓側(cè)的開關(guān)元件，分別使用相同極性的晶體管，雙方的晶體管電氣地串聯(lián)連接而構(gòu)成半橋電路。另外，在樹脂封裝體中安裝有金屬制的散熱板。如上所述的半導(dǎo)體裝置也稱為智能功率模塊(IPM)。近年來，該半導(dǎo)體裝置中存在要求高電壓化、要求高散熱性的問題。作為該散熱對(duì)策，作為現(xiàn)有技術(shù)公開有如下所述的功率模塊電路基板的下面中央部向外部側(cè)突出，與水冷卻套接觸，以提高散熱性(例如，參照專利文獻(xiàn)I、圖I)。專利文獻(xiàn)I日本特開2007-266224號(hào)公報(bào)功率模塊被進(jìn)一步要求在高溫環(huán)境下使用。此時(shí)，由于高效率地放出在半導(dǎo)體裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱，存在與接觸部件之間的密接度弱的憂慮。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中存在如下所述的問題當(dāng)接觸部是能夠塌陷的水冷卻套時(shí)是可以的，但卻沒有考慮到如不能塌陷的鋁散熱器那樣的硬的散熱器。另外，還存在如下所述的問題沒有考慮模塊的封裝翹曲，當(dāng)翹曲時(shí)密接性惡化，散熱性下降。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型是為了解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種能夠安裝到硬質(zhì)散熱器上，考慮了翹曲，能夠提高充分的散熱能力的半導(dǎo)體裝置。為了解決上述問題，本實(shí)用新型具有如下所述的結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置， 具有引線架，其具有搭載了半導(dǎo)體元件的多個(gè)下墊板；散熱板，其與下墊板連接；以及樹脂封裝體，其覆蓋引線架的一部分和散熱板的一部分，其特征在于，散熱板以凸形狀向外面?zhèn)葟澢遗c下墊板對(duì)應(yīng)的位置以波形狀突出。另外，其特征在于，樹脂封裝體具有用于與外部接合的固定部。另外，用于制造方法的半導(dǎo)體裝置，該制造方法具有散熱板的沖壓步驟；在引線架的下墊板上搭載半導(dǎo)體元件的元件安裝步驟；以及接合散熱板和引線架而進(jìn)行樹脂封裝的樹脂成型步驟，其特征在于，在沖壓步驟中，使散熱板整體彎曲，利用鑄模步驟的熱硬化收縮來形成波形狀。本實(shí)用新型具有如下所述的效果由于散熱板預(yù)先具有彎曲的形狀，因此提供一種能夠在按壓的同時(shí)密接，硬質(zhì)接觸體也能夠接合的半導(dǎo)體裝置。另外，具有如下所述的效果由于散熱板具有沿著元件的波形狀，因此能夠提供一種使散熱部可靠地密接，能夠提高散熱性的半導(dǎo)體裝置。

圖I是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的俯視圖、主視圖、側(cè)視圖。圖2是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的主視剖面圖。圖3是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的側(cè)視剖面圖。圖4是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的樹脂封裝前的放大主視圖。圖5是表示圖4所示的半導(dǎo)體裝置的樹脂封裝后的放大主視剖面圖。圖6是將本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置安裝到散熱器上的主視圖。圖7是將本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置固定在散熱器上的主視圖。符號(hào)說明I :半導(dǎo)體裝置；2 :引線架;2A :引線；2B :下墊板；3 :散熱板；3A :散熱板內(nèi)面?zhèn)龋?3B :散熱板外面?zhèn)龋? :半導(dǎo)體元件；5 :連接材料；6 :樹脂封裝體；6A :固定部；7 :固定螺釘； 8 :散熱器；9 :滑脂。
具體實(shí)施方式
以下，詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式。在以下附圖的記載中，對(duì)于相同或類似的部分，用相同或類似的符號(hào)來表示。但是，附圖是示意的圖，尺寸關(guān)系的比例等并非是現(xiàn)實(shí)的。因此，應(yīng)參照以下的說明來判斷具體的尺寸等。另外，當(dāng)然即使是在附圖之間，也包含相互的尺寸關(guān)系或比例不同的部分。實(shí)施例I以下，參照附圖說明本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I的結(jié)構(gòu)。圖I是表示本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I的俯視圖、主視圖以及側(cè)視圖。圖2是半導(dǎo)體裝置 I的主視剖面圖，圖3是側(cè)視剖面圖。如圖I、圖2所示，實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I是電機(jī)驅(qū)動(dòng)用功率模塊，具有引線架
2、散熱板3、半導(dǎo)體元件4、連接材料5以及樹脂封裝體6。如圖3所示，在引線架2中，引線2A和下墊板2B構(gòu)成為一體型。引線架2例如使用銅或銅合金的異形條原材料，通過蝕刻加工或沖壓加工來制造。根據(jù)需要，在引線架2的表面實(shí)施鍍鎳等。引線2A為薄板狀，例如為O. 5mm。引線2A的一個(gè)端部側(cè)作為內(nèi)部端子而進(jìn)行引線接合，另一個(gè)端部側(cè)從后述的樹脂封裝體6導(dǎo)出，成為外部端子，在電信號(hào)的輸入輸出中使用。下墊板2B設(shè)置在多處，分別搭載有半導(dǎo)體元件4，使容量很大，以能夠傳遞半導(dǎo)體元件4發(fā)出的熱。即、使剖面厚度比引線2A厚。例如，是I. 5mm。如圖2所示,散熱板3為薄板形狀，由作為一個(gè)面的散熱板內(nèi)面?zhèn)?A和作為另一個(gè)面的散熱板外面?zhèn)?B構(gòu)成。材質(zhì)是金屬，是銅或銅合金。尺寸例如是寬度為10mm、長(zhǎng)度為40_、厚度為O. 3_。與引線架2同樣，加工是通過蝕刻加工或沖壓加工來制造的。根據(jù)需要，在散熱板3的表面實(shí)施有鍍鎳等。進(jìn)而，如圖4所示，散熱板3是整體朝向散熱板外面?zhèn)?B的漸變的凸形狀。半導(dǎo)體元件4是開關(guān)元件，是晶體管或二極管等的功率元件。例如，通過焊錫等的接合材料搭載在引線架2的下墊板2B上，通過引線接合來構(gòu)成電氣電路。連接材料5接合引線架2的下墊板2B的與半導(dǎo)體元件4搭載面相對(duì)的另一個(gè)面和作為散熱板3的一個(gè)面的散熱板內(nèi)面?zhèn)?A。連接材料5例如可以使用絕緣性粘接劑或絕緣性粘接片。樹脂封裝體6是通過傳遞塑模法使環(huán)氧樹脂成型的封裝體。尺寸例如是寬度為 20mm、長(zhǎng)度為50mm、高度為4. 5mm。樹脂成型是以覆蓋半導(dǎo)體元件4、引線架2的一部分、散熱板3的一部分的方式，進(jìn)行樹脂封裝而成型的。即、引線架2的引線2A的另一個(gè)端部側(cè)作為外部端子而導(dǎo)出，散熱板外面?zhèn)?B從樹脂封裝體6露出而作為散熱部。進(jìn)而，樹脂封裝體6通過樹脂封裝后的樹脂硬化收縮，整體以散熱板3側(cè)為頂點(diǎn)漸變地彎曲。另外，圖I所示，樹脂封裝體6在俯視圖中為長(zhǎng)方形，在兩端部上具有用于將封裝螺紋固定到外部的固定部6A。固定部6A是在樹脂封裝體6上以U字槽狀實(shí)施切口而成的。 固定部6A的形狀也可以是通孔的圓孔形狀。接著，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I的制造方法進(jìn)行說明。圖4是表示半導(dǎo)體裝置I的樹脂封裝前的放大主視圖。圖5是表示樹脂封裝后的放大主視剖面圖。首先，散熱板3是通過沖壓裝置對(duì)金屬板進(jìn)行沖壓加工來制造的。此時(shí)，散熱板3 是在沖壓步驟中使散熱板整體彎曲。是散熱板外側(cè)3的中心成為頂點(diǎn)的漸變的凸形狀。例如，長(zhǎng)邊方向的彎曲位移量為100微暈米到120微暈米，短邊方向的彎曲位移量為50微暈米到60微毫米。(散熱板沖壓步驟)接著，如圖4所示，通過芯片焊接裝置，在引線架2的下墊板2B上搭載半導(dǎo)體元件
4。例如，通過焊錫等來進(jìn)行接合。之后，通過焊線裝置進(jìn)行配線(省略圖示)。(元件安裝步驟)接著，如圖5所示，接合散熱板3和引線架2的下墊板2B，使用熱硬化型環(huán)氧樹脂進(jìn)行樹脂封裝。利用環(huán)氧樹脂的熱硬化收縮，使散熱板3成為波形狀。該形狀是排列有金屬制下墊板，在其之間填充有樹脂的形狀。此時(shí)，根據(jù)熱膨脹的不同，在樹脂硬化收縮時(shí)，散熱板3與下墊板2B的位置對(duì)應(yīng)地在收縮的過程中成為波形狀。與下墊板2B對(duì)應(yīng)的中心位置與波形狀的凸相應(yīng)。在樹脂封裝體6內(nèi)部，通過散熱板3的變形，密接性也得到了提高。 由此，完成半導(dǎo)體裝置I。例如，樹脂的線膨脹系數(shù)為13ppm/°C，下墊板/散熱板的線膨脹系數(shù)為17ppm/°C。圖4中的下墊板2B的寬度為4mm、間隔為I. 5mm。例如,波形狀的凸變形量為10微毫米到30微毫米。(樹脂成型步驟)接著，對(duì)完成的半導(dǎo)體裝置I對(duì)散熱器8的安裝進(jìn)行說明。圖6是將本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I安裝到散熱器8的主視圖。圖7是將半導(dǎo)體裝置I固定到散熱器8的主視圖。如圖6所示，在散熱器8的安裝面上涂布滑脂9。利用在半導(dǎo)體裝置I的兩端部上具有的U字切口狀的固定部6A，通過固定螺釘7進(jìn)行固定。如圖7所示，通過擰緊螺釘，在
5彎曲且兩端浮出的狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置I從中央部接觸，接觸部依次向固定部6A側(cè)移動(dòng)，以變得平坦的方式變形。此時(shí)，包含在滑脂9內(nèi)的孔隙(空氣)從中央部向外側(cè)壓出。接著，對(duì)上述的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I的效果進(jìn)行說明。如上所述，實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I在整體上翹曲，具備波形狀的散熱板3，由此能夠在安裝到散熱器上時(shí)，從中央部接地，接地部以中央部為起點(diǎn)向外側(cè)移動(dòng)并將滑脂內(nèi)部的空氣向外側(cè)排出，能夠提高與作為硬質(zhì)體的散熱器之間的密接性，能夠提高散熱效率。由此，能夠提高半導(dǎo)體裝置I的散熱性。另外，實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I在整體上翹曲，具備波形狀的散熱板3，由此在安裝到散熱器上時(shí)，與搭載有發(fā)熱元件的下墊板成對(duì)的波形狀的各中央部接地，通過使發(fā)熱強(qiáng)的中央部與散熱器接地，能夠提高散熱效率。由于使波形狀的凸頂點(diǎn)可靠地與散熱器接觸， 因此將元件的熱傳遞到下墊板，從下墊板傳遞到散熱板而進(jìn)一步傳遞到散熱器。由此，能夠提高半導(dǎo)體裝置I的散熱性。實(shí)施例2另外，作為實(shí)施例2，也可以在沖壓步驟時(shí)使散熱板3的整體彎曲的同時(shí)，預(yù)先加工為波形狀。能夠通過沖壓裝置的壓縮成型來進(jìn)行。以與引線架2的下墊板2B對(duì)應(yīng)的方式形成波形狀，使波形狀的凸部與下墊板2B相應(yīng)。此時(shí)，使用不產(chǎn)生樹脂收縮的低應(yīng)力環(huán)氧樹脂。其他的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。在實(shí)施例2中，也可以得到與實(shí)施例I相同的效果。通過以上的實(shí)施例I、實(shí)施例2，本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置的散熱板為預(yù)先彎曲的形狀，因此能夠在按壓的同時(shí)密接，硬質(zhì)接觸體也能夠進(jìn)行接合。另外，由于散熱板為沿著元件的波形狀，因此能夠使散熱部可靠地密接，提高散熱性。如上所述，雖然記載了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是應(yīng)理解為構(gòu)成該公開的一部分的說明以及附圖不限定本實(shí)用新型。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠從該公開中明確各種代替實(shí)施方式、實(shí)施例以及應(yīng)用技術(shù)。例如，對(duì)于引線架2的原材料，可以用鐵或鐵合金來代替銅或銅合金。另外，散熱板3的原材料也可以是鋁或鋁合金。另外，在接合散熱板3和下墊板2B時(shí)，連接材料5也可以在散熱板3的面積整體上進(jìn)行連接。另外，通過連接材料5來連接散熱板3，因此也可以搭載半導(dǎo)體元件4。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體裝置，其具有引線架，其具有搭載了半導(dǎo)體元件的多個(gè)下墊板；散熱板，其與所述下墊板連接；以及樹脂封裝體，其覆蓋所述引線架的一部分和所述散熱板的一部分，該半導(dǎo)體裝置的特征在于，散熱板以凸形狀向外面?zhèn)葟澢?，且與下墊板對(duì)應(yīng)的位置以波形狀突出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述樹脂封裝體具有用于與外部接合的固定部。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體裝置，其能夠安裝到硬質(zhì)散熱器上，考慮了翹曲，能夠提高充分的散熱能力。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置，具有引線架，其具有搭載了半導(dǎo)體元件的多個(gè)下墊板；散熱板，其與下墊板連接；以及樹脂封裝體，其覆蓋引線架的一部分和散熱板的一部分，其特征在于，散熱板以凸形狀向外面?zhèn)葟澢遗c下墊板對(duì)應(yīng)的位置以波形狀突出。另外，具有散熱板的沖壓步驟；在引線架的下墊板上搭載半導(dǎo)體元件的元件安裝步驟；以及接合散熱板和引線架，進(jìn)行樹脂封裝的樹脂成型步驟，在沖壓步驟中使散熱板整體彎曲，利用鑄模步驟的熱硬化收縮來制造成波形狀。
文檔編號(hào)H01L23/367GK202352665SQ20112046331
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者小澤勝 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社