半导体装置以及半导体装置的制造方法转让专利
申请号 : CN201680002091.X
文献号 : CN108701687B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 池田康亮
申请人 : 新电元工业株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种半导体装置,其特征在于,包括:第一基板;以及
中间层,被设置在所述第一基板上,并且具有多个连接头、以及固定所述多个连接头的树脂基板部,
其中,所述第一基板具有定位所述中间层的定位部,所述中间层的所述树脂基板部上设置有用于将所述定位部插入的定位插入部,所述多个连接头中的至少一个连接头贯穿所述树脂基板部,并且该连接头上设置有由功率元件构成的电子元件,
所述中间层的所述树脂基板部上设置有控制所述电子元件的控制部。
2.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于:其中,所述中间层具有:第一中间层、以及被设置在所述第一中间层上的第二中间层,所述第一中间层具有:第一连接头、以及固定所述第一连接头的第一树脂基板部,所述第二中间层具有:第二连接头、以及固定所述第二连接头的第二树脂基板部,所述第一树脂基板部以及所述第二树脂基板部上各自设置有用于将所述定位部插入的定位插入部。
3.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于:其中,进一步包括被设置在所述中间层上的第二基板,所述第二基板上设置有用于将所述定位部插入的定位插入部。
4.根据权利要求1中任意一项所述的半导体装置,其特征在于:其中,所述中间层具有:第一中间层、以及被设置在所述第一中间层上的第二中间层,所述第一中间层具有:第一连接头、以及固定所述第一连接头的第一树脂基板部,所述第二中间层具有:第二连接头、以及固定所述第二连接头的第二树脂基板部所述第一树脂基板部或所述第二树脂基板部上设置有用于将所述定位部插入的定位插入部。
5.根据权利要求4所述的半导体装置,其特征在于:其中,所述第一连接头从所述第一树脂基板部向所述第二中间层一侧突出,所述第二树脂基板部上设置有用于将从所述第一树脂基板部突出的所述第一连接头插入的第二插入部。
6.根据权利要求4所述的半导体装置,其特征在于:其中,所述第二连接头从所述第二树脂基板部向所述第一中间层一侧突出,所述第一树脂基板部上设置有用于将从所述第二树脂基板部突出的所述第二连接头插入的第一插入部。
7.一种半导体装置的制造方法,其特征在于,包括:准备第一基板的工序;
将具有多个连接头、以及固定所述多个连接头的树脂基板部的中间层载置在所述第一基板上的工序,在该中间层上,所述多个连接头中的至少一个连接头贯穿所述树脂基板部;
以及
在贯穿所述中间层的所述树脂基板部的所述连接头上设置由功率元件构成的电子元件的工序,
其中,所述第一基板具有定位所述中间层的定位部,通过将该定位部插入至被设置在所述中间层上的定位插入部,从而将所述中间层相对于所述第一基板定位,所述中间层的所述树脂基板部上设置有控制所述电子元件的控制部。
说明书 :
半导体装置以及半导体装置的制造方法
技术领域
背景技术
为例。在该特开2011‑114176号公报中,公开了一种功率半导体装置,其包括:功率半导体元
件;被配置为夹有功率半导体元件的一对第一金属部件;夹有一对第一金属部件并且层积
在一对散热板上的一对绝缘层;以及将第一功率半导体元件、一对第一金属部件、以及一对
绝缘层覆盖并填充的填充树脂。
进行安装就有必要使用多个夹具。另外,虽然可以考虑使用安装(Mounted)装置来自动安装
连接头,但是在连接头数量多的情况下,其工序就会耗费很多的时间。
发明内容
层或第一电子元件连接,从而能够容易地制造半导体装置。
具体实施方式
体10a上的第一导电层11、被设置在第一导电层11上的第一电子元件12、以及被设置在第一
导电层11上,并且沿宽度方向(图2(a)中的上下方向)延展的连接端子13。在图2所示的形态
中,两个第一电子元件12相对于通过半导体装置的中心并沿宽度方向的直线呈线对称配
置。第一电子元件12在其上下面上设置有端子12a,并且在该端子12a上载置有焊锡12b。如
图1所示,可以在第一基板本体10a的下方面上设置有散热板19。
板部39、49的形态进行说明,但并不仅限于此,例如,也可以是:中间层20具有使多个连接头
31、41不会相互产生位置偏移的框体,并且在该框体上还设置有定位插入部。
设置散热板69。
外露,并且与第一导电层11或第一电子元件12相连接。另外,第一连接头31在第二基板60一
侧也从第一树脂基板部39外露,并且与第二导电层61或第二电子元件62相连接。
定位插入部(第一定位插入部)37以及定位插入部(第二定位插入部)47。另外,也可以并非
是这样的形态,而是如图1所示,在第一树脂基板部39上设置有定位插入部37,在第二树脂
基板部49上设置有定位插入部47的形态。
第一树脂基板部39以及第二树脂基板部49上各自设置有用于将定位部5插入的定位插入部
37、47,也可以仅是第一树脂基板部39或第二树脂基板部49中任意一方上设置有用于将定
位部5插入的定位插入部37、47(在图14所示的形态中,是在第一树脂基板部39上设置有定
位插入部37、47),也可以是中间层20上未设置有定位插入部37、47。
图2所示,第一基板10具有多个(三个)定位部5。从平面图上看,第一基板本体10a略呈长方
形状,连接端子13被设置在其两条长边中的一条长边一侧(图2(a)中的下侧),并且,在其两
条相对的短边上分别设置有一个定位部5,两条长边中未设置有连接端子13的那一条长边
一侧设置有一个定位部5。
头31的第一树脂基板部39。如图9所示,第二中间层40也可以具有:第二连接头41、以及固定
第二连接头41的第二树脂基板部49。在本实施方式中,虽然是使用中间层20具有第一中间
层30以及第二中间层40的形态来进行说明,但是并不仅限于此,中间层20可以是由一个层
构成(可以具有一个树脂基板部),也可以是由三个及以上的层构成(也可以具有三个及以
上的树脂基板部)。在中间层20具有第一中间层30以及第二中间层40的形态中,连接头31、
41则包含第一连接头31以及第二连接头41。
出的第二连接头41插入的第一插入部39a。另外,作为像这样的形态的替代或是与这样的形
态的并用,第一连接头31可以是从第一树脂基板部39向被设置有第二中间层40的一侧突
出,并且第二树脂基板部49也可以设置有将从第一树脂基板部39突出的第一连接头31插入
的第二插入部。在本实施方式中,是使用多个第二连接头41(后述的长度较长的突出型第二
连接头43)从第二树脂基板部49向被设置有第一中间层30设为一侧突出,并且被插入至第
一插入部39a的形态来进行说明的。
第二树脂基板部49处于同一平面。也就是说,多个第一连接头31可以包含有突出型第一连
接头33、贯穿型第一连接头以及同一平面型第一连接头中的任意一个及以上。
连接头33。
说,突出型第一连接头33具有两个载置用突出型第一连接头33a。并且,该载置用突出型第
一连接头33a的各自的上方面上,经由第二导电层61设置有第二电子元件62。
脂基板部49突出,而是与第二树脂基板部49处于同一平面。也就是说,多个第二连接头41可
以包含有突出型第二连接头43、贯穿型第二连接头以及同一平面型第二连接头中的任意一
个及以上。
45具有:被插入至第一插入部39a的突出型第二连接头43、以及比突出型第二连接头43的长
度更短的突出型第二连接头45。
39a。
的FET、双极晶体管、以及IGBT等,作为典型例,能够列举的是MOSFET。
在第二中间层40上,也可以被设置在第一中间层30以及第二中间层40双方上。控制部80可
以具备对由功率器件组成的第一电子元件12以及第二电子元件62进行控制的功能。
板部39、49可以由不同的树脂材料形成。在第一树脂基板部39与第二树脂基板部49的树脂
材料不同的情况下,模塑树脂部90的树脂材料可以是不同于第一树脂基板部39而同于第二
树脂基板部49,也可以是不同于第二树脂基板部49而同于第一树脂基板部39。
4‑Methylpentene‑1)、离聚物(Ionomer)、聚苯乙烯(Polystyrene)、AS树脂、ABS树脂、聚氯
乙烯(Polyvinyl chloride)、聚偏二氯乙烯(Polyvinylidene chloride)、甲基丙烯酸
(Methacrylic)树脂、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)、乙烯‑醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚碳酸
酯(Polycarbonate)、各种尼龙、各种芳香族或脂肪族涤纶(Polyester)、热可塑性聚氨酯
(Poriuretan)、纤维素塑料(Cellulose plastics)、热可塑性弹性体(Elastomer)、多芳基
化合物(Polyarylate)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)、聚对
苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylene terephthalate)、聚酰亚胺(Polyimide)、聚酰胺酰亚胺
(Polyamidimide)、聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、聚砜(Polysulfone)、聚醚砜
(Polyethersulfone)、聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide)、聚苯醚(Polyphenylether)、聚
苯并咪唑(Polybenzimidazole)、芳纶(Aramid)、聚对苯撑苯并双噁唑(poly‑p‑
phenylenebenzobisoxazole)等。
一连接头33a表面(与第一电子元件12相反一侧的面,也就是上方面)的面积比背面(第一电
子元件12一侧的面,也就是下方面)的面积大。因此,能够在离第一电子元件12较近的距离
上极力抑制面积的同时,将第一电子元件12所产生的热量利用载置用突出型第一连接头
33a较大的表面进行散热。再有,在本实施方式中,由于第二电子元件62是经由第二导电层
61被配置在载置用突出型第一连接头33a上,因此第二电子元件62与载置用突出型第一连
接头33a的表面之间就能够间隔有一定程度的距离。另外,也能够将第二电子元件62所产生
的热量利用载置用突出型第一连接头33a较大的表面进行散热。
第二连接头45表面(与第二电子元件62相反一侧的面,也就是上方面)的面积比背面(第二
电子元件62一侧的面,也就是下方面)的面积大。因此,能够在离第二电子元件62较近的距
离上极力抑制面积的同时,将第二电子元件62所产生的热量利用突出型第二连接头45较大
的表面进行散热。
第一突出部38就能够防止第一电子元件12的不经意移动。具体来说,在第一树脂基板部39
背面,沿宽度方向设置有第一突出部38。由于在将位于第一导电层11与第一电子元件12之
间的焊锡(未图示)回流(Reflow)前,第一电子元件12有可能会发生不经意地移动,因此通
过像这样设置第一突出部38,就能够预防这样的不经意移动。
该第二突出部48就能够防止第二电子元件62的不经意移动。具体来说,在第二树脂基板部
49背面,设置有钥匙形的八个第二突出部48。由于在将位于第二导电层61与第二电子元件
62之间的焊锡(未图示)回流前,第二电子元件62有可能会发生不经意地移动,因此通过像
这样设置第二突出部48,就能够预防这样的不经意移动。
过下述《制造方法》来进行制造。并且,下述《制造方法》中所记载的形态也均适用于上述《构
成》。
第一树脂基板部39向第一基板10一侧突出的突出型第一连接头33。突出型第一连接头33的
下端部被载置在被设置在第一电子元件12的端子12a上的焊锡12b上,或是被载置在被设置
在第一导电层11上的焊锡11b上(参照图2)。具体来说,一对载置用突出型第一连接头33a的
内侧的下端(位于第二电子元件62的下方的下端)被载置在第一电子元件12的端子12a上的
焊锡12b上,两个载置用突出型第一连接头33a的外侧的下端被载置在第一导电层11上的焊
锡11b上(参照图10(a))。另外,并非载置用突出型第一连接头33a的突出型第一接头33,其
下端的内外侧均被载置在被设置在第一导体层11上的焊锡11b上(也参照图10(a))。
61的上方面上设置有焊锡61b。
再将该第一中间层30载置在第一基板10上。通过这样的形态,对于能够在更加稳定的状态
下,将第二电子元件62设置在第一中间层30上这一点来说是有益的。
有将第二突出型连接头43插入的第一插入部39a。因此,在将第二中间层40载置在第一中间
层30上时,六个突出型第二连接头43就被各自插入至第一插入部39a。通过像这样将第二中
间层40载置在第一中间层30上,从而第二中间层40的突出型第二连接头45的下端的一部分
就会被载置在第二电子元件62的上方面的焊锡62b上,并且其残余部分就会被载置在第二
导电层61的上方面的焊锡61b上。具体来说,截面积较大的突出型第二连接头45a的下端被
载置在第二电子元件62的上方面的焊锡62b上,截面积较小的突出型第二连接头45b的下端
被载置在第二导电层61的上方面的焊锡61b上(参照图10(b))。
部件放入模具中,再向该模具中注入作为模塑树脂部90材料的封装材料。这样,半导体装置
就得以被制造。
能够将连接头31、41与第一导电层11或第一电子元件12连接,从而能够容易地制造半导体
装置。
基板部39、49预先定位好的连接头31、41载置在第一基板10上,就能够将连接头31、41与第
一导电层11连接,从而能够容易地制造半导体装置。
能够在第一电子元件12上层积第二电子元件62这一点来说是有益的。
对于能够通过定位部5从而容易地将第一中间层30以及第二中间层40各自相对于第一基板
10的位置进行定位这一点来说是有益的。
通过定位部5从而容易地将设置有定位插入部37、47的第一中间层30或第二中间层40相对
于第一基板10的位置进行定位这一点来说是有益的。
第二树脂基板部49的形态的情况下(参照图8以及图9),对于能够将第一中间层30以及第二
中间层40上各自的连接头31、41相对于树脂基板部39、49预先定位这一点来说是有益的。
头31插入的第二插入部的形态的情况下,对于只要将从第一树脂基板部39突出的第一连接
头31插入至第二插入部,就能够进行第一中间层30与第二中间层40之间的相对定位这一点
来说是有益的。
(突出型第二连接头43)插入的第一插入部39a的形态的情况下(参照图8以及图9),对于只
要将从第二树脂基板部49突出的第二连接头41(突出型第二连接头43)插入至第一插入部
39a,就能够进行第一中间层30与第二中间层40之间的相对定位这一点来说是有益的。
电子元件12的配置等的关系从而有必要保持有厚度时是有益的。另外,在采用像这样的向
第一基板10一侧突出的突出型第一连接头33的情况下,对于能够在突出型第一连接头33的
边缘形成良好的焊锡圆角这一点来说也是有益的。在采用向第二中间层40一侧突出的突出
型第一连接头,并且插入至第二中间层40的第二插入部的形态的情况下,对于能够具有定
位功能这一点来说是有益的。在采用贯穿型第一连接头的情况下,对于能够兼具向第一基
板10一侧突出的突出型第一连接头33以及向第二中间层40一侧突出的突出型第一连接头
这两方的功能这一点来说是有益的。在采用同一平面型第一连接头的情况下,对于能够将
厚度方向上的厚度变薄这一点来说是有益的。
基板10上。
的配置等的关系从而有必要保持有厚度时是有益的。在采用向第一中间层30一侧突出的
(长度较长的)突出型第二连接头43,并且采用在第一中间层30上设置有第一插入部39a的
形态的情况下,对于能够将突出型第二连接头43插入至第一中间层30的第一插入部39a,从
而具备定位功能这一点来说是有益的。另外,在采用向第一中间层30一侧突出的(长度较短
的)突出型第二连接头45的情况下,对于能够将突出型第二连接头45容易地与第二导电层
61以及第二电子元件62连接这一点来说是有益的。在采用贯穿型第二连接头的情况下,对
于能够兼具向第二基板60一侧突出的突出型第二连接头以及向第一中间层30一侧突出的
突出型第二连接头43这两方的功能这一点来说是有益的。在采用同一平面型第二连接头的
情况下,对于能够将厚度方向上的厚度变薄这一点来说是有益的。
的。作为一例,在第二树脂基板部49的厚度比第一树脂基板部39的厚度更薄的情况下,作为
第二树脂基板部49的材料可以使用比第一树脂基板部39的材料的强度更高的树脂。在此情
况下,作为第二树脂基板部49的材料可以使用PEEK(聚醚醚酮),作为第一树脂基板部39的
材料可以使用PPS(聚苯硫醚)或是PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)。根据这样的形态,对于即
使是厚度较薄的第二树脂基板部49也能够实现高强度,从而使第一树脂基板部39与第二树
脂基板部49实现同等强度这一点来说是有益的。
另外,通过将这样的控制部80设置在半导体装置内,就有可能实现IPM(智能功率模块)化。
功能这一点来说是有益的。例如,即使是在模塑树脂部90为热硬化性树脂时,在作为树脂基
板部39、49的材料采用热可塑性树脂的情况下,也能够期待很高的定位精度。也就是说,在
使用热硬化性树脂来作为树脂基板部39、49的情况下,由于在加热前硬度不充分,因此连接
头31、41的位置就有可能从预定的位置上偏移。从这一点上来说,在采用热可塑性树脂来作
为树脂基板部39、49的情况下,由于在加热前具有充分的硬度,因此就能够降低连接头31、
41发生位置偏移的可能性。再有,如使用本实施方式来进行说明的话,通过采用热可塑性树
脂来作为第一树脂基板部39,就能够切实地防止第一插入部39a的形状发生变形或偏移,通
过采用热可塑性树脂来作为第二树脂基板部49,就能够切实地防止突出型第二连接头43发
生位置偏移。
不会因上述实施方式中的记载或是附图中公开的内容而被限定。