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，特別是涉及對(duì)功率元件進(jìn)行樹脂密封并具有散熱板的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
不管是家電用產(chǎn)品還是エ業(yè)用產(chǎn)品，在組裝到空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)、洗衣機(jī)的滾筒、泵等的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中，使用高壓三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體裝置。另外，近年來在混合動(dòng)カ汽車、電動(dòng)汽車等的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中也有使用。這種半導(dǎo)體裝置具有將高壓側(cè)(H-side)驅(qū)動(dòng)電路和低壓側(cè)(L-side)驅(qū)動(dòng)電路作為一組電路，集成化三相的量即3個(gè)電路而成的構(gòu)造。 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)電路具有插入在電極側(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。一般將雙方的驅(qū)動(dòng)用集成電路集成化成I個(gè)半導(dǎo)體芯片。結(jié)果，在半導(dǎo)體裝置中，具有總共6個(gè)開關(guān)元件和總共3個(gè)驅(qū)動(dòng)用集成電路。在高壓側(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，雙方的晶體管以電的方式串聯(lián)連接而構(gòu)成半橋電路。也將這樣的半導(dǎo)體裝置稱作智能功率模塊(IPM)。作為該半導(dǎo)體裝置，折疊平面狀的框架，搭載功率芯片和控制芯片，用接合線連接框架和芯片。進(jìn)而，作為現(xiàn)有技術(shù)已知有如下所述的電力用的半導(dǎo)體裝置，其采用了在樹脂成型時(shí)安裝樹脂薄片和金屬箔的封裝構(gòu)造，散熱性和絕緣性優(yōu)良(例如，參照專利文獻(xiàn)I的圖3、圖4)。另外，作為散熱對(duì)策，作為現(xiàn)有技術(shù)已知有如下所述的鑄模樹脂密封型功率半導(dǎo)體裝置，其采用了在金屬板的上表面搭載功率半導(dǎo)體芯片和引線框架，在背面用由絕緣樹脂層和金屬層的復(fù)合體構(gòu)成的絕緣薄片使散熱板從樹脂密封體露出的封裝構(gòu)造(例如，參照專利文獻(xiàn)2的圖I)。專利文獻(xiàn)I日本特開2005-109100號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2000-165281號(hào)公報(bào)近年來，針對(duì)高輸出、大電流化而要求搭載多個(gè)功率半導(dǎo)體芯片即開關(guān)元件，因此，在半導(dǎo)體裝置中發(fā)熱量進(jìn)ー步増加。由此，需要進(jìn)ー步提高散熱效率。但是，現(xiàn)有技術(shù)存在如下所述的問題由于框架和金屬箔很薄，因此在進(jìn)一步提高散熱效率方面有限，很可能散熱不足。另外，由于在ー個(gè)金屬板上搭載元件，因此存在在搭載多個(gè)功率元件時(shí)不能應(yīng)對(duì)的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容因此，本實(shí)用新型正是為了解決上述問題而提出的，其目的在干，提供半導(dǎo)體裝置，能夠提高散熱性，搭載多個(gè)功率元件。為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用如下結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置具有引線框架，其由在一個(gè)主面搭載控制元件的薄板部和在一個(gè)主面搭載功率元件的厚板部構(gòu)成；散熱板，其ー個(gè)主面接合在引線框架的厚板部的與ー個(gè)主面相對(duì)的另一個(gè)主面上；以及樹脂密封體，其使引線框架的端子部和散熱板的另ー個(gè)主面露出并進(jìn)行樹脂密封，其特征在于，引線框架的一個(gè)主面(元件搭載面)具有包含端子部的ー個(gè)主面且平坦的平坦部，厚板部具有寬度向另ー個(gè)主面變窄的傾斜部，散熱板具有用一層絕緣層連接的連接部。另夕卜，散熱板具有除了設(shè)置在樹脂密封體的兩端部的螺釘固定部以外的大小的面積，位置到達(dá)搭載有控制元件的引線框架的薄板部的下部，在薄板部與散熱部之間夾入樹脂密封體。另外，引線框架是加入鋯的銅合金。本實(shí)用新型具有能夠提供如下所述的半導(dǎo)體裝置的效果由于具有引線框架的散熱部和散熱板，因此能夠進(jìn)ー步提高散熱效率。另外，還具有能夠提供如下所述的半導(dǎo)體裝置的效果由于具有引線框架，該引線框架具有分割而成的多個(gè)壓料墊，因此能夠搭載多個(gè)功率元件。

圖I是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部俯視圖。圖2是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的側(cè)面剖視圖。圖3是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖4是示出本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置的仰視圖。符號(hào)說明I :半導(dǎo)體裝置；2 :半導(dǎo)體元件；3 :引線框架；4 :散熱板；5 :樹脂密封體；6 :連接部；7 :螺釘固定部；8 :導(dǎo)線；11 :控制元件(MIC) ；12 :功率元件(IGBT、FRD) ;13 :內(nèi)部引線；14 :薄板部壓料墊；15 :厚板部壓料墊；16 :端子部(外部引線)；17 :傾斜部；18 :平坦部。
具體實(shí)施方式
以下，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。在以下的附圖的記載中，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，附圖僅是示意的，尺寸關(guān)系的比例等與現(xiàn)實(shí)不同。因此，應(yīng)按照以下的說明來判斷具體的尺寸等。另外，在附圖相互之間，當(dāng)然也包含彼此的尺寸關(guān)系和比例不同的部分。以下，參照附圖對(duì)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)進(jìn)行說明。圖I是示出半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部俯視圖。圖2是示出半導(dǎo)體裝置的側(cè)面剖視圖。圖3是示出半導(dǎo)體裝置的俯視圖。圖4是示出半導(dǎo)體裝置的仰視圖。另外，在以下的說明中，在各圖中用箭頭X、ftr頭Y來表不方向。如圖I至圖3所示，實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I具有半導(dǎo)體元件2、引線框架3、散熱板4、樹脂密封體5。半導(dǎo)體元件2搭載有多個(gè)控制元件11和功率元件12。控制元件11使用控制IC(MIC)，功率元件12使用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)和ニ極管(FRD)。另夕卜，功率元件12不限定于IGBT，也可以使用功率晶體管，具體地可以使用 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)、MISFET (metalinsulated semiconductor field effect transistor)等開關(guān)兀件。引線框架3由內(nèi)部引線13、薄板部壓料墊14、厚板部壓料墊15、端子部16構(gòu)成。、例如，是對(duì)使用了銅或銅合金的金屬板進(jìn)行蝕刻加工或沖壓加工而形成的。進(jìn)而，薄板部壓料墊14的一個(gè)主面和厚板部壓料墊15的一個(gè)主面具有形成在同一平面上的平坦部18。另夕卜，以能夠形成多個(gè)半導(dǎo)體裝置的方式連接有多個(gè)圖案(未圖示)。內(nèi)部引線13的一部分的一個(gè)端部與薄板部壓料墊14和厚板部壓料墊15連接，除此以外的ー個(gè)端部成為內(nèi)部接合的焊盤部位。例如，通過導(dǎo)線接合裝置將導(dǎo)線與元件電連接。另外，另ー個(gè)端部與端子部16連接。薄板部壓料墊14具有比控制元件11稍大的面積，并具有大致接近正方形形狀的形狀，以便能夠在平面形狀下搭載矩形狀的控制元件11。進(jìn)而，如圖2所示，薄板部壓料墊14的厚度t2與內(nèi)部引線13的厚度t2相等。進(jìn)而，在薄板部壓料墊14的端部上一體地構(gòu)成內(nèi)部引線13。例如，元件由安裝裝置利用焊錫等機(jī)械地、電氣地與壓料墊接合。另外，也可以用具有絕緣性的樹脂粘接劑僅機(jī)械地接合。在此，薄板部壓料墊14設(shè)置在3個(gè)地方。厚板部壓料墊15由細(xì)長(zhǎng)的長(zhǎng)方形構(gòu)成，該長(zhǎng)方形在平面形狀下在方向X上具有長(zhǎng)度LI，在方向Y上具有寬度Wl。進(jìn)而，如圖2所示，厚板部壓料墊15的厚度tl構(gòu)成為比內(nèi)部引線13的厚度t2厚。由于厚板部壓料墊15的厚度tl構(gòu)成得厚，因此，能夠減少由于功率元件12(IGBT、FRD)的動(dòng)作而產(chǎn)生的熱從厚板部壓料墊15的搭載有該功率元件12的表面到背面的熱傳遞路徑上的熱阻，能夠使散熱板4傳熱，提高從樹脂密封體5的背面散熱的散熱效果。進(jìn)而，由于在厚板部壓料墊15的端部一體地構(gòu)成內(nèi)部引線13，因此，能夠使上述熱從壓料墊通過引線從樹脂密封體10的側(cè)面散熱，能夠提高散熱效果。在此，厚板部壓料墊15設(shè)置在6個(gè)地方。例如，功率元件12由安裝裝置利用導(dǎo)熱良好的焊錫等機(jī)械地、電氣地與壓料墊接合。另外，如圖2所示，厚板部壓料墊15在剖面形狀下具有傾斜部17，形成為寬度從厚板部壓料墊15的一個(gè)主面(元件搭載面)到另ー個(gè)主面變窄。例如，能夠?qū)L壓異形條用作引線框架3的原材料來制作傾斜部17。另外，傾斜部17也可以機(jī)械地通過切削加工來制作。雖然并不一定限定于該數(shù)值，但是厚板部壓料墊15的長(zhǎng)度LI例如設(shè)定為6. Omm-8. 0mm,寬度Wl例如設(shè)定為4. Omm-6. 0mm。為了如上所述提高散熱效果,厚板部壓料墊15的厚度tl例如設(shè)定為I. 5mm-2. 5mm。為了在提高導(dǎo)電性的同時(shí)容易加工，內(nèi)部引線13的厚度t2例如設(shè)定為O. 4mm-0. 6mm。另外,可以使從厚板部壓料墊15導(dǎo)出的端子部16的寬度為I. 6mm-2. 4mm(Wl的40% )。由于tl是t2的2倍以上，因此能夠進(jìn)行瞬時(shí)的熱吸收。端子部16以與控制元件11側(cè)和功率元件12側(cè)各自的內(nèi)部引線13的厚度t2相等的厚度連接構(gòu)成。另外，端子部16的一個(gè)主面平坦，與內(nèi)部引線13、薄板部壓料墊14、厚板部壓料墊15 —個(gè)主面相同。端子部16從樹脂密封體5導(dǎo)出，成為外部電輸入輸出端子即外部引線。散熱板4是平面形狀為矩形形狀的金屬板的散熱扇。例如，能夠使用銅或銅合金，能夠由沖模裝置通過沖壓加工來制作。散熱板4的尺寸例如設(shè)定為寬度9. Omm-11. 0_、長(zhǎng)度 39. Omm-41. 0mm、厚度 O. 3mm-0. 5mm。另外，散熱板4通過連接部6與厚板部壓料墊15的另ー個(gè)面接合。連接部6可以使用高散熱絕緣材料，例如環(huán)氧系樹脂。例如，厚度可以是O. 1mm。[0032]另外，散熱板4的大小比厚板部壓料墊15的接合部大，擴(kuò)展到薄板部壓料墊14 (控制元件搭載部)的下部，在薄板部壓料墊14與散熱板4之間存在樹脂密封體5。樹脂密封體5具有長(zhǎng)方形的矩形形狀，在短邊側(cè)(圖中的方向X)具有在將半導(dǎo)體裝置安裝到基板等時(shí)能夠螺釘固定的螺釘固定部7。除了半導(dǎo)體元件2、引線框架3的端子部16，用樹脂覆蓋半導(dǎo)體元件2、內(nèi)部引線13、薄板部壓料墊14、厚板部壓料墊15、除了另ー個(gè)面以外的散熱板4。樹脂密封體5例如使用環(huán)氧樹脂，該樹脂密封體5例如通過傳遞模塑法來成型。樹脂密封體5的尺寸例如設(shè)定為寬度為19. Omm-21. 0mm、長(zhǎng)度為49. Omm-51. 0mm、厚度為 4. 9mm-5. 1mm。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。首先，如圖2所示，準(zhǔn)備半導(dǎo)體元件2和引線框架3。接著，通過安裝裝置用焊錫等將控制元件11搭載在薄板部壓料墊14上。通過安裝裝置用焊錫等將功率元件12搭載在厚板部壓料墊15上。(安裝步驟)接著，通過導(dǎo)線接合裝置將導(dǎo)線9電連接在控制元件11、功率元件12與引線框架3的內(nèi)部引線13的一個(gè)端部上。關(guān)于導(dǎo)線9，控制元件11使用金細(xì)線，功率元件12使用鋁粗線。(導(dǎo)線連接步驟)接著，準(zhǔn)備散熱板4，在一個(gè)主面上涂布絕緣性樹脂，使搭載有功率元件12且連接有導(dǎo)線9的引線框架3的厚板部壓料墊15的另ー個(gè)主面接合，完成具備連接部6的引線框架的組裝體。關(guān)于絕緣性樹脂的涂布，也可以向壓料墊側(cè)涂布。(組裝步驟)接著，使引線框架組裝體夾持在樹脂密封模具的上下模具上，在樹脂密封模具的具有盒形狀的空間即腔體部中填充樹脂而形成樹脂密封體5。此時(shí)，使載置散熱板4和厚板部壓料墊15的下模具的腔體部的深度比接合了散熱板4和厚板部壓料墊15的尺寸淺，在用上下模具夾持吋，將散熱板4的另ー個(gè)面推壓到腔體底面。例如，可以比組裝體尺寸淺
O.005mm到O. 05mm。由此，能夠牢固地用樹脂密封模具進(jìn)行夾持。(樹脂密封步驟)接著，切斷形成有多個(gè)樹脂密封體的引線框架的框體(未圖示)等不需要的部分。分割成圖3、圖4所示的單片的半導(dǎo)體裝置I。(分割步驟)最后，將從樹脂密封體5導(dǎo)出的端子部16形成為期望的形狀，完成半導(dǎo)體裝置。(引線成形步驟)接著，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例I的半導(dǎo)體裝置I的效果進(jìn)行說明。如上所述，將引線框架的功率元件搭載部作為形成為厚板形狀的散熱部，進(jìn)而在功率元件搭載部的相反側(cè)隔著作為絕緣層的連接部具有散熱板，因此，能夠?qū)⒂捎诠β试膭?dòng)作而產(chǎn)生的熱，熱傳遞到截面積大且熱阻小的引線框架(厚板部壓料墊)，通過散熱板從散熱板的露出面即樹脂密封體的背面高效地放出到樹脂密封體的外部。另外，由于使用引線框架，因此能夠?qū)毫蠅|分割成期望的數(shù)量，由于具有多個(gè)壓料墊，因此能夠搭載多個(gè)功率元件。另外，由于引線框架不具有彎曲部而具有平坦部，因此能夠在樹脂成型時(shí)牢固地夾持在成型模具上，由于腔體尺寸也設(shè)定得淺，因此，能夠?qū)⑸岚謇喂痰赝茐旱较履＞叩那惑w部底面而進(jìn)行樹脂成型。由此，防止樹脂毛刺漏出到從樹脂密封體露出的散熱板的另一個(gè)主面上。由此，不存在妨礙散熱的樹脂，能夠進(jìn)行高效的散熱。另外，由于連接部在ー個(gè)地方是ー層，因此能夠減少對(duì)組裝精度的影響，有利于樹脂成型時(shí)的推壓和熱傳遞。進(jìn)而，連接部的位置在厚板部壓料墊與散熱板的組裝體中是元件搭載部的下方30%以下，從而具有瞬時(shí)的熱吸收效果。另外，由于厚板部壓料墊具有傾斜部，因此，將來自端子部的按壓カ有效地?zé)醾鬟f到散熱板而使接合牢固。進(jìn)而，即使在散熱板上產(chǎn)生樹脂密封體等的拉伸應(yīng)力，由于連接部面積比元件搭載面小，因此也不會(huì)對(duì)元件產(chǎn)生影響。另外，由于在控制元件下部與散熱板之間具備樹脂密封體，因此雖然從功率元件產(chǎn)生的熱傳遞到散熱板，但是由于存在樹脂，因此傳遞到散熱板的熱不會(huì)傳遞到控制元件(具有隔熱性)，能夠防止控制元件的誤動(dòng)作和損壞，能夠提高半導(dǎo)體裝置的質(zhì)量。在此，能夠使樹脂的插入間隔為引線框架的厚度(t2)的2倍以上。另外，如圖4所示，由于具有樹脂密封體投影面積的40%以上的大面積的散熱板，具有隔著絕緣層的連接部的散熱板，因此，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)絕緣性和持續(xù)的散熱效果。實(shí)施例2以下，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置I的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。引線框架3的原料使用加入鋯的銅合金。例如，能夠使用在銅中加入O. 02%的鋯的合金。接著，由于實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置I的制造方法與實(shí)施例I相同，因此省略，以下對(duì)效果進(jìn)行說明。能夠通過加入鋯的銅合金而使引線框架3的機(jī)械強(qiáng)度變得牢固。由于超過純銅的強(qiáng)度，導(dǎo)熱性和耐熱性優(yōu)良，因此不會(huì)由于在制造步驟中實(shí)施的加熱而降低弾性力，能夠在制造中和制造完成后也確保與初期相冋的機(jī)械強(qiáng)度。根據(jù)以上的實(shí)施例I、實(shí)施例2，由于本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置具有引線框架的散熱部和散熱板，因此，能夠有效地提高熱傳導(dǎo)，進(jìn)而提高散熱效率。另外，由于具有分割而成的多個(gè)壓料墊，因此能夠應(yīng)對(duì)功率模塊構(gòu)造，能夠搭載多個(gè)功率元件。如上所述，記載了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是不應(yīng)理解成構(gòu)成該公開的一部分的描述及附圖限定于本實(shí)用新型。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠從該公開想到各種代替實(shí)施方式、實(shí)施例以及應(yīng)用技木。例如，在上述的實(shí)施例中，雖然沒有說明半導(dǎo)體裝置I的最終的端子部形狀，但是可以是引腳插入型、面安裝型的任何形狀。另外，半導(dǎo)體元件的搭載數(shù)量也可以是任意的數(shù)量。另外，雖然設(shè)樹脂密封體的形狀為長(zhǎng)方形，但是也可以是任意的形狀。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置具有 引線框架，其由在一個(gè)主面搭載控制元件的薄板部和在一個(gè)主面搭載功率元件的厚板部構(gòu)成； 散熱板，其ー個(gè)主面接合在所述引線框架的所述厚板部的與ー個(gè)主面相對(duì)的另ー個(gè)主面上；以及 樹脂密封體，其使所述引線框架的端子部和所述散熱板的另ー個(gè)主面露出并進(jìn)行樹脂密封， 其特征在干， 所述引線框架的一個(gè)主面即元件搭載面具有包含所述端子部的ー個(gè)主面且平坦的平坦部， 所述厚板部具有寬度向另ー個(gè)主面變窄的傾斜部， 所述散熱板具有用一層絕緣層連接的連接部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述散熱板具有除了設(shè)置在所述樹脂密封體的兩端部的螺釘固定部以外的大小的面積，位置到達(dá)搭載有所述控制元件的所述引線框架的所述薄板部的下部，在所述薄板部與所述散熱部之間夾入所述樹脂密封體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在干， 所述弓I線框架是加入鋯的銅合金。
專利摘要本實(shí)用新型提供半導(dǎo)體裝置，能夠提高散熱效率，搭載多個(gè)功率元件。半導(dǎo)體裝置具有引線框架，其由在一個(gè)主面搭載控制元件的薄板部和在一個(gè)主面搭載功率元件的厚板部構(gòu)成；散熱板，其一個(gè)主面接合在引線框架的厚板部的與一個(gè)主面相對(duì)的另一個(gè)主面上；樹脂密封體，其使引線框架的端子部和散熱板的另一個(gè)主面露出并進(jìn)行樹脂密封，其中，引線框架的一個(gè)主面具有包含端子部的一個(gè)主面且平坦的平坦部，厚板部具有寬度向另一個(gè)主面變窄的傾斜部，散熱板具有用一層絕緣層連接的連接部。散熱板具有除了設(shè)置在樹脂密封體的兩端部的螺釘固定部以外的大小的面積，位置到達(dá)搭載有控制元件的引線框架的薄板部的下部，在薄板部與散熱部之間夾入樹脂密封體。
文檔編號(hào)H01L23/495GK202487565SQ20122006938
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者吉崎茂雄 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社