功率半導體裝置制造方法
【專利摘要】一種功率半導體裝置，其具有：塑模部，其具有功率半導體元件、在一側(cè)的面上載置功率半導體元件，在另一側(cè)的面上形成具有多個槽的凸部的基板、和以使凸部露出的方式將功率半導體元件封裝的塑模樹脂；多個散熱片，它們分別插入至多個槽中并通過鉚接緊固在基板上；以及金屬板（3），其具有用于插入凸部的開口（31），凸部插入至開口（31）中，將該金屬板配置在塑模部和多個散熱片之間，金屬板（3）具有凸起（32），該凸起（32）從開口（31）的緣部凸出，在凸部插入至開口（31）時嵌入凸部的側(cè)面。
【專利說明】功率半導體裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種功率半導體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當前,下述技術(shù)被廣泛應(yīng)用，即,在為了對CPU (central processing unit)或功率晶體管等發(fā)熱量很大的電子部件(功率半導體元件)進行冷卻而安裝散熱器時，為了填充兩者的接觸面之間的微小間隙而提高散熱性能，涂敷散熱油脂。
[0003]由于散熱油脂的熱傳導率與金屬相比非常低，因此，為了進一步提高散熱性能，還實現(xiàn)有一種散熱片一體型的功率半導體裝置，其不使用散熱油脂，將散熱片和功率半導體裝置的金屬部基板一體化。在散熱片一體型的功率半導體裝置中，在基板上設(shè)有散熱片接合用的槽，在使包含形成有該槽的部分在內(nèi)的基板的一部分表面露出的狀態(tài)下進行樹脂塑模，在散熱片插入基板的槽中后通過鉚接進行緊固，從而將基板和散熱片一體化，實現(xiàn)散熱性能的提聞。
[0004]如上所述，在實現(xiàn)了高散熱化的功率半導體裝置中，已知下述技術(shù)，S卩，通過將金屬板插入至散熱片和基板之間，使該金屬板具有將功率半導體裝置與接地電位連接的作用，從而抑制來自功率半導體元件的放射噪聲或誤動作(參照專利文獻I)。
[0005]專利文獻1:日本特開2012 - 49167號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]然而，在上述現(xiàn)有的技術(shù)中，由于在對功率半導體元件樹脂封裝時進行加熱/冷卻，從而有時在功率半導體裝置的模塊發(fā)生彎翹的狀態(tài)下完成封裝，或插入的金屬板本身發(fā)生彎翹。由此，在上述現(xiàn)有的技術(shù)中，存在在金屬板和基板之間產(chǎn)生間隙，兩者間的電阻增大的問題。另外，金屬的基板表面在空氣中形成氧化膜，但金屬氧化膜的電阻比金屬本身大。在上述現(xiàn)有的技術(shù)中，由于通過在散熱片和基板之間夾持金屬板而實現(xiàn)金屬板和基板之間的電氣接觸，因此除了基板表面的氧化膜由于金屬板和基板的接觸受到破壞而使得金屬露出的微小區(qū)域之外，兩者間的電氣連接是通過形成在基板表面上的氧化膜而實現(xiàn)的。因此，存在下述問題，即，即使在金屬板或基板上沒有發(fā)生彎翹，基板和金屬板進行面接觸的情況下，通過金屬之間的接觸而導通的部分的比例較小，基板和金屬板之間的電阻較大。
[0007]本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于得到一種有效地抑制來自功率半導體元件的放射噪聲或誤動作的功率半導體裝置。
[0008]為了解決上述課題并實現(xiàn)目的，本發(fā)明的功率半導體裝置的特征在于，具有:塑模部，其具有功率半導體元件、基板和塑模樹脂，該基板在一側(cè)的面上載置所述功率半導體元件，在另一側(cè)的面上形成具有多個槽的凸部，該塑模樹脂以使所述凸部露出的方式將所述功率半導體元件封裝；多個散熱片，它們分別插入至多個槽中并通過鉚接緊固在基板上；以及金屬板，其具有用于凸部插入的切除部，凸部插入至切除部中，從而將該金屬板配置在塑模部和多個散熱片之間，金屬板具有凸起，該凸起從切除部的緣部凸出，在凸部插入至切除部時嵌入凸部的側(cè)面。
[0009]發(fā)明的效果
[0010]本發(fā)明所涉及的功率半導體裝置具有下述效果，S卩，基板和金屬板之間的電阻較小，能夠提高抑制來自功率半導體元件的放射噪聲或誤動作的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是表示本發(fā)明所涉及的功率半導體裝置的實施方式I的結(jié)構(gòu)的分解斜視圖。
[0012]圖2是實施方式I所涉及的功率半導體裝置的剖視圖。
[0013]圖3是實施方式I所涉及的功率半導體裝置的塑模部的剖視圖。
[0014]圖4是實施方式I所涉及的功率半導體裝置的金屬板的俯視圖。
[0015]圖5是金屬板和基板相接觸的部分的放大剖視圖。
[0016]圖6是金屬板和基板相接觸的部分的放大剖視圖。
[0017]圖7是表示作為切除部將切槽切除而形成的金屬板的一個例子的圖。
[0018]圖8是本發(fā)明所涉及的功率半導體裝置的實施方式2的金屬板的俯視圖。
[0019]圖9是金屬板和基板相接觸的部分的放大剖視圖。
[0020]圖10是金屬板和基板相接觸的部分的放大剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]下面，基于附圖，對本發(fā)明所涉及的功率半導體裝置的實施方式進行詳細說明。此夕卜，本發(fā)明并不限定于本實施方式。
[0022]實施方式I
[0023]圖1是表示本發(fā)明所涉及的功率半導體裝置的實施方式I的結(jié)構(gòu)的分解斜視圖。圖2是實施方式I所涉及的功率半導體裝置的剖視圖。實施方式I所涉及的功率半導體裝置100具有塑模部1、散熱片2及金屬板3。
[0024]圖3是實施方式I所涉及的功率半導體裝置的塑模部的剖視圖。塑模部I具有:功率半導體元件11 ;基板12，其在一側(cè)的面上搭載功率半導體元件11 ;以及塑模樹脂13，其用于封裝功率半導體元件11，搭載有功率半導體元件11的基板12和塑模樹脂13以一體成型的方式形成。在基板12的與搭載功率半導體元件11的面相反側(cè)的面上形成有凸部121，其從塑模樹脂13凸出。在凸部121上設(shè)有多個槽122。另外，凸部121的周緣部形成平坦面123?；?2以與金屬板3相比柔軟且熱傳導性高的金屬(鋁等)為材料而形成。
[0025]圖4是實施方式I所涉及的功率半導體裝置的金屬板的俯視圖。金屬板3的大致矩形形狀的開口 31作為切除部而被切除，凸部121可插入開口 31中。在此，所謂大致矩形形狀，包含用于防止應(yīng)力向角部集中而實施了倒圓角這樣的形狀。在開口 31的相對的兩邊(在此為兩短邊)的緣部設(shè)有凸起32。凸起32的前端之間的間隔L2比基板12的凸部的寬度LI小。金屬板3由與基板12的材料相比較硬的金屬形成，例如可使用鋼板。
[0026]散熱片2為薄板狀，準備與設(shè)在凸部121上的多個槽122的數(shù)量相同的片數(shù)，分別插入凸部121的槽122中，以左右受到夾持的方式通過鉚接固定在基板12上。
[0027]圖5、圖6是金屬板和基板相接觸的部分的放大剖視圖，圖5表不凸部121插入開口 31前的狀態(tài)，圖6表示凸部121插入開口 31后的狀態(tài)。由于凸起32的前端之間的間隔L2比基板12的凸部121的寬度LI小，因此，在將基板12的凸部121插入開口 31時，凸起32對凸部121的側(cè)面124進行切削，在凸起32嵌入凸部121的側(cè)面124的狀態(tài)下，凸部121與開口 31嵌合。此時,基板12的表面氧化膜被破壞,使內(nèi)部沒有被氧化的金屬露出，實現(xiàn)金屬板3和基板12之間的電連接。凸起32成為整體上是金屬之間進行接觸的部分，由此，能夠減小金屬板3和基板12之間的電阻。
[0028]在此，如果凸起32過小，則很難充分地確保在金屬板3和基板12之間通過金屬之間的接觸而導通的部分的面積。另一方面，如果凸起32過大，則金屬板3和基板12之間的間隙變大，妨礙功率半導體裝置100的小型化。如果將凸起32的大小形成為0.5至1.5mm左右，則不會使功率半導體裝置100大型化，且能夠確保在金屬板3和基板12之間通過金屬之間的接觸而導通的部分的面積，但上述范圍只是一個例子，本發(fā)明并不限定于該范圍。
[0029]此外，在此以形狀為僅在開口 31的兩短邊的緣部設(shè)置凸起32的金屬板3作為例子，但凸起32也可以僅設(shè)置在開口 31的長邊的緣部，還可以設(shè)置在短邊及長邊兩者的緣部。另外，凸起32也可以僅設(shè)置在開口 31的相對的兩邊中的一方的緣部。在凸起32僅設(shè)置在開口 31的相對的兩邊中的一方的緣部的情況下，由于在沒有設(shè)置凸起32的那一邊將金屬板3的側(cè)面向凸部121的側(cè)面124按壓，因此，與利用平坦面123實現(xiàn)導通的現(xiàn)有的構(gòu)造相比，能夠減小兩者間的電阻。另外，在開口 31的各邊的緣部上設(shè)置的凸起32的數(shù)量并不限定為2個，可以是大于或等于2個，也可以是小于或等于2個。此外，開口 31的各邊的緣部處的凸起32的數(shù)量也可以不同。
[0030]另外，在上述的說明中，將凸部121所插入的開口 31作為切除部而從金屬板3上切除，但可以取代開口 31而將切槽33作為切除部進行切除，使金屬板3形成為大致-字形。圖7是表示切槽作為切除部被切除的金屬板的一個例子的圖。在作為切除部將用于插入凸部121的切槽33切除的情況下，通過在隔著開放的邊而相對的兩個邊上形成凸起32，從而能夠在凸部121插入切槽33時凸起32對凸部121的側(cè)面124進行切削。通過將可插入凸部121的切除部設(shè)為切槽狀，從而能夠減少金屬板3的材料使用量。
[0031]實施方式I所涉及的功率半導體裝置，能夠減小基板和金屬板之間的電阻，提高抑制來自功率半導體元件的放射噪聲或誤動作的效果。
[0032]實施方式2
[0033]實施方式2所涉及的功率半導體裝置與實施方式I相同，如圖1、圖2所示，具有塑模部1、散熱片2及金屬板3。如圖3所示，塑模部I具有:功率半導體元件11 ;基板12，其用于搭載功率半導體元件11 ;以及塑模樹脂13，其用于封裝功率半導體元件11。圖8是本發(fā)明所涉及的功率半導體裝置的實施方式2的金屬板的俯視圖。金屬板3的開口 31作為切除部被切除，凸部121可插入至開口 31。在開口 31的四邊的緣部處粘貼有金屬箔34。作為金屬箔34，可以使用銅箔或鋁箔等以延展性優(yōu)異且與金屬板3相比軟質(zhì)的金屬為材料所形成的箔。
[0034]圖9、圖10是金屬板和基板相接觸的部分的放大剖視圖，圖9表示凸部121插入開口 31前的狀態(tài)，圖10表示凸部121插入開口 31后的狀態(tài)。在基板12的凸部121插入開口 31時，金屬箔34與基板12和金屬板3之間的間隙的形狀相對應(yīng)地進行變形。通過金屬箔34填充基板12和金屬板3之間的間隙,從而使金屬板3和基板12之間的接觸面積增大，能夠減小兩者間的電阻。[0035]在此，如果金屬箔34過薄，則無法充分地填充基板12和金屬板3之間的間隙，很難充分地確保金屬板3和基板12之間的接觸面積。另一方面，如果金屬箔34過厚，則金屬箔34難以變形，很難充分地確保金屬板3和基板12之間的接觸面積。如果將金屬箔34的厚度形成為0.1至0.3mm左右，則易于確保金屬板3和基板12之間的接觸面積，但上述范圍只是一個例子，本發(fā)明并不限定于該范圍。
[0036]在上述的說明中，以使用在開口 31的四邊的緣部粘貼金屬箔34的金屬板的結(jié)構(gòu)為例，但金屬箔34只要粘貼在開口 31的至少一邊的緣部即可。但是，從增大基板12和金屬板3之間的接觸面積的角度出發(fā)，優(yōu)選向開口 31的所有邊的緣部配置金屬箔34。另外，與實施方式I相同地，金屬板3也可以取代開口 31而將切槽33作為切除部進行切除。
[0037]與實施方式I相同地，實施方式2所涉及的功率半導體裝置也能夠減小基板和金屬板之間的電阻，提高抑制來自功率半導體元件的放射噪聲或誤動作的效果。
[0038]工業(yè)實用性
[0039]如上所述，本發(fā)明所涉及的功率半導體裝置在能夠提高抑制來自功率半導體元件的放射噪聲或誤動作這方面是有用的。
[0040]標號的說明
[0041]I塑模部，2散熱片，3金屬板，11功率半導體元件，12基板，13塑模樹脂，31開口，32凸起，33切槽，34金屬箔，100功率半導體裝置，121凸部，122槽，123平坦面，124側(cè)面。
【權(quán)利要求】
1.一種功率半導體裝置，其特征在于，具有: 塑模部，其具有功率半導體元件、基板和塑模樹脂，該基板在一側(cè)的面上載置所述功率半導體元件，在另一側(cè)的面上形成具有多個槽的凸部，該塑模樹脂以使所述凸部露出的方式將所述功率半導體元件封裝； 多個散熱片，它們分別插入至所述多個槽中并通過鉚接緊固在所述基板上；以及金屬板，其具有用于所述凸部插入的切除部，所述凸部插入至該切除部中，從而將所述金屬板配置在所述塑模部和所述多個散熱片之間， 所述金屬板具有凸起，該凸起從所述切除部的緣部凸出，在所述凸部插入至所述切除部時嵌入所述凸部的側(cè)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導體裝置，其特征在于， 所述切除部是矩形形狀，所述凸起形成在所述切除部的相對的兩邊的緣部。
3.—種功率半導體裝置，其特征在于，具有: 塑模部，其具有功率半導體元件、基板和塑模樹脂，該基板在一側(cè)的面上載置所述功率半導體元件，在另一側(cè)的面上形成具有多個槽的凸部，該塑模樹脂以使所述凸部露出的方式將所述功率半導體元件封裝； 多個散熱片，它們分別插入至所述多個槽中并通過鉚接緊固在所述基板上；以及金屬板，其具有用于所述凸部插入的切除部，所述凸部插入至該切除部中，從而將所述金屬板配置在所述塑模部和所述多個散熱片之間， 所述金屬板具有金屬箔，該金屬箔配置在所述切除部的緣部，在所述凸部插入至所述切除部時夾持在所述凸部和所述切除部之間。
【文檔編號】H01L23/36GK103703562SQ201280004194
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】中里茂行, 五藤洋一, 北井清文, 木村享 申請人:三菱電機株式會社