專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)#^件，其包括具有第一表面禾碟二表面的絕緣襯底 以及散熱裝置。第一表面被耦合到半導(dǎo)體元件，第二表面被耦合到金屬層，并
且散熱體M板鵬力松弛元件被耦合到金屬層。
背景技術(shù)：
通常，?！来唐叩陌雽?dǎo)體器件是已知的。在這樣的半導(dǎo)條件中，金屬層被 分別提供在陶瓷襯底(絕緣襯底)的前面和背面上，其中，陶瓷襯底例如由氮 化鋁制成。半導(dǎo)體元件被熱耦合(接合)到前面的金屬層，并且散熱器(輻射 器)被熱耦合(接合)到背面的金屬層。散熱器散發(fā)半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱。需 要這樣的半導(dǎo)體器件來在延長的時(shí)間周期內(nèi)維持散熱器的散熱性能。但是，依 賴于使用條件，由于金屬層和散熱器之間的統(tǒng)性膨脹系數(shù)的不同所產(chǎn)生的熱應(yīng) 力，裂縫將出現(xiàn)在陶瓷襯底和背面金屬層之間的接合部分處。進(jìn)一步，當(dāng)膨脹 發(fā)生時(shí)，驟逢也i特弓胞剝離，這使散熱性能退化。
為了克服這樣的缺陷，日本特開專禾忪贈(zèng)No.2006-294699公開了一種散 熱裝置(半導(dǎo)體器件)。公開物中公開的散熱裝置具有帶有第一表面和第1面 的絕緣襯底、金屬層、應(yīng)力松弛元件和散熱器。第一表面起安裝熱產(chǎn)生部件的 表面的作用，并且第二表面是第一表面的反面。金屬層形成在第二表面上。應(yīng) 力松弛元件形成在金屬層上。散熱器形皿松弛元件上使得散熱器通過金屬層 和應(yīng)力松弛元件被固定到第二表面。應(yīng)力松弛元件由高熱導(dǎo)性材料形成并且具 有應(yīng)力吸收空間。應(yīng)力松弛元件通過金屬接合被耦合到絕緣襯底和散熱器。這 改善了絕緣襯底和散熱器間的熱導(dǎo)率并且也改善了熱產(chǎn)生部件(半導(dǎo)體元件) 所產(chǎn)生的熱的散熱性能。熱產(chǎn)生部件被安裝到絕緣襯底。由于應(yīng)力，公弛元^牛變 形使得應(yīng)力吸收空間松弛了熱應(yīng)力，因此防止了在絕緣襯底和金屬層的接合部 分處出^i^逢和剝落。
在上述公開物所公開的散熱裝置中，多個(gè)應(yīng)力吸收空間被形成在應(yīng)力松弛元件的與金屬層耦合的耦合表面的整，面上。應(yīng)力吸收空間是M31應(yīng)力松弛 元件在應(yīng)力松弛元件厚度方向上延伸的通孔，或者是被形成為在應(yīng)力松弛元件 厚度方向上凹進(jìn)的凹進(jìn)部分。該多個(gè)應(yīng)力松弛元件有相同的深度。應(yīng)力吸收空 間占用應(yīng)力松弛元件的表面的大面積，并且應(yīng)力松弛元件的材料與應(yīng)力吸收空 間的^f只比是小的。因此，在上述公ffl所公開的散熱體中，應(yīng)力松弛元件 的熱導(dǎo)率不好，并且因此散熱性能不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有較高的應(yīng)力松弛功能和較高的散熱性能的半導(dǎo)體 器件。
為了達(dá)到戰(zhàn)目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供包括絕緣襯底、半導(dǎo)體元件、 金屬層、熱層、散熱裝置和板狀應(yīng)力松弛元件的半導(dǎo)鵬件。絕緣襯底具有第 一表面和是第一表面的反面的第二表面。半導(dǎo)體元件耦合到絕緣襯底的第一表 面。金屬層耦合到絕緣襯底的第二表面。散熱裝置耦合到金屬層。板狀應(yīng)力松 弛元件被布置在金屬層和散熱裝置之間。應(yīng)力松弛元件具有耦合到金屬層的第 一表面和耦合到散熱裝置的第二表面。多個(gè)應(yīng)力松弛空間形成在應(yīng)力松弛元件 的第一表面和第二表面中的至少一個(gè)的整體上。布置在應(yīng)力松弛元件最外面部 分處的應(yīng)力松弛空間比其它的應(yīng)力松弛空間更深。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將從下面的參照附圖的描述中變得明顯，所述附 圖借助實(shí)例示出了本發(fā)明的原理。


本發(fā)明連同其目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過參考下面的目前優(yōu)選實(shí)施例的描述以及
附圖而得到最好的理解，其中
圖1歸出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo) 1件的平面圖2是沿圖1中的線2—2的截面圖3是顯示圖2所示的應(yīng)力松弛元件的平面亂
圖4是沿圖3中的線4一4的截面圖5歸出根據(jù)第二實(shí)施例的應(yīng)力松弛元件的截面圖6是顯示根據(jù)實(shí)例和對比實(shí)例的最大塑性應(yīng)變幅度的亂圖7A是顯示根據(jù)實(shí)例和對比實(shí)例的IGBT的纟顯度的圖7B是顯示根據(jù)實(shí)例和對比實(shí)例的二極管的溫度的圖8—10是顯示根據(jù)修改的實(shí)施例的應(yīng)力松弛元件的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照圖1_4描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)飾器件。圖l一4 用示意圖顯示了半導(dǎo)皿件。為了說明的目的，M部分的寬度、長度和厚度 的比率與實(shí)際比率不同。
如圖2所示，半導(dǎo)體^l件10包括電路板11、接合到電路板ll的半導(dǎo)體元 件12、用^條射器的散熱器13、以及位于電路板11和散熱器13之間的應(yīng)力松 弛元件20。特別地，電路板ll被提供有具有第一表面14a (前面)和與第一表 面14a相反的第二表面14b (背面)的陶瓷襯底(絕緣襯底)14。電路板ll也 包含接合到第一表面14a的金屬電路15，和接合到第1面14b (背面)的金 屬層16。陶瓷襯底14和金屬層16在平面圖中是矩形的。如圖1和2所示，半 導(dǎo)體元件12在平面圖中是矩形的并且使用焊料層H (見圖2)耦合到金屬電路 15。因此，半導(dǎo)體元件12利用金屬電路15熱耦合到陶瓷襯底14的第一表面14a。 半導(dǎo)體元件12布置在來自電路板11的邊緣的內(nèi)部部分處。
半導(dǎo)體元件12包括，例如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、MOSFET和二極 管。多個(gè)半導(dǎo)體元件12耦合到電路板11。如圖2所示，應(yīng)力松弛元件20具有 第一表面20a和作為第一表面的反表面的第面20b。第一表面20a通過銅焊 耦合到金屬層16。散熱器13M銅焊耦合至U第1面20b。換句話說，應(yīng)力松 弛元件20ffl31金屬接合耦合至胸瓷襯底14和散熱器13，并且因此，半導(dǎo)體元 件12 3!31電路板11和應(yīng)力松弛元件20熱耦合到散 13。
陶瓷襯底14由例如氮化鋁、氧化鋁或氮化硅形成。金屬電路15和金屬層 16由鋁形成。散熱器13由鋁形成。這里的鋁指的是鋁和鋁合金。金屬電路15、 金屬層16和散熱器13可以由除了鋁以外的具有高熱導(dǎo)率的材料(例如，銅和 銅合金)形成。在散熱器13中形成^4卩媒質(zhì)Mit 13a， 7賴卩媒質(zhì)(例如，7賴卩 水)箭鵬糊媒質(zhì)通道13a。
應(yīng)力松弛元^牛20 I見在將被詳細(xì)地描述。
圖2所示的應(yīng)力松弛元件20由高熱導(dǎo)率材料形成，特別地其為與金屬層16和散熱器13的材料(鋁或銅)相同的材料。應(yīng)力松弛元件20在平面圖中是 矩形(見圖3)。
形成多個(gè)凹進(jìn)21 ，或者應(yīng)力松弛空間21被形成為在應(yīng)力松弛元件20的第 一表面20a的，表面上方凹進(jìn)。第一表面20a的除了應(yīng)力松弛空間21以外的 部分fflil銅焊被連接到金屬層16。另外一方面，沒有應(yīng)力松弛空間21形^S3Z 力松弛元件20的第1面20b上，并且第1面20b的整賴面fflil銅焊耦合 到散熱器13。如圖3所示，每個(gè)應(yīng)力松弛空間21在平面圖中是圓形的。如圖2 所示，形成^應(yīng)力松弛空間21使得其沿著從應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a 至U第1面20b的應(yīng)力松弛元件20的厚度方向凹進(jìn)。當(dāng)熱應(yīng)力在半導(dǎo)條件10 中產(chǎn)生時(shí)，*應(yīng)力松弛空間21松弛熱應(yīng)力。
如圖3所示，應(yīng)力松弛空間21被規(guī)則地布置以至于穿過應(yīng)力松弛空間21 的中心并且平行于應(yīng)力松弛元件20的一側(cè)延伸的線L (以點(diǎn)戈嘰顯示)被布置 ,子狀。所有沿著應(yīng)力松弛元件20的一側(cè)布置的應(yīng)力松弛空間21間的距離 是相同的。此外，應(yīng)力松弛空間21的一些被布置為中'IM立于應(yīng)力松弛元件20 的對角線上。所有^應(yīng)力松弛元件20的對角線布置的應(yīng)力松弛空間21間的 距離是相同的。
在本實(shí)施例中，在應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a上，六個(gè)應(yīng)力松弛空間 21歸應(yīng)力松弛元件20的一對相對側(cè)延伸的方向布置。六個(gè)應(yīng)力松弛空間21 髓與第一對相對側(cè)垂直的另一對側(cè)延伸的方向布置。換句話說，三十六個(gè)(六 行乘以六列)應(yīng)力松弛空間21被提供在應(yīng)力松弛元件20上。全部應(yīng)力松弛空 間21被形成為在應(yīng)力松弛元件20的厚度范圍內(nèi)并且沒有延伸通過應(yīng)力松弛元 件20。
如圖2和4所示，布置在應(yīng)力松弛元件20的最外面部分的二十個(gè)應(yīng)力松弛 空間21或者沿應(yīng)力松弛元件20的,布置的應(yīng)力松弛空間21比其它十六個(gè)應(yīng) 力松弛空間21更深。沿著應(yīng)力松弛元件20的ii^布置的應(yīng)力松弛空間21被稱 為第一組應(yīng)力松弛空間21。第一組應(yīng)力松弛空間21具有接近于應(yīng)力松弛元件 20的厚度的深度。第一組應(yīng)力松弛空間21在所有的應(yīng)力松弛空間21中是最深 的。
布置在第一組應(yīng)力松弛空間21內(nèi)部并且與第一組應(yīng)力松弛空間21相鄰的 十二個(gè)應(yīng)力松弛空間21比第一組應(yīng)力松弛空間21淺。布置在第一組應(yīng)力松弛空間21內(nèi)部并且與第一組應(yīng)力松弛空間21相鄰的應(yīng)力松弛空間21被稱為第二 ^JS力松弛空間21。第二組應(yīng)力松弛空間21的深度是第一組應(yīng)力松弛空間21 的深度的一半。
另外，布置在應(yīng)力松弛元件20中心和布置在第二組應(yīng)力松弛空間21內(nèi)部 的四個(gè)應(yīng)力松弛空間21比第二組應(yīng)力松弛空間21淺。布置在第二組應(yīng)力松弛 空間21內(nèi)部的四個(gè)應(yīng)力松弛空間21被稱為第三組應(yīng)力松弛空間21。第三組應(yīng) 力松弛空間21的深度是第二組應(yīng)力松弛空間21的深度的一半。因此，第三組 應(yīng)力松弛空間21在所有的應(yīng)力松弛空間21中是最淺的。多組應(yīng)力松弛空間21 具有不同的深度。隨著越,應(yīng)力松弛元件20的中心，應(yīng)力松弛空間21變得 越淺。
布置成上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)，件10例如被應(yīng)用于 電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器件并 且根據(jù)車輛的驅(qū)動(dòng)情況控制供應(yīng)給車輛電動(dòng)機(jī)的電力。另外，在半導(dǎo)#^[牛10 中由半導(dǎo)體元件12產(chǎn)生的熱M31金屬電路15、陶瓷襯底14、金屬層16和應(yīng)力 松弛元件20被傳導(dǎo)給散熱器13。當(dāng)半導(dǎo)體元件12產(chǎn)生的熱被傳導(dǎo)給散熱器13 時(shí)，電路板11和散熱器13被加熱并且熱膨脹。當(dāng)半導(dǎo)體元件12停止產(chǎn)生熱時(shí)， 電路板11和散熱器13的纟鵬被斷氐，并且電路板11和散熱器13熱收縮。在 熱膨脹和熱收縮時(shí)，由于散熱器13和陶瓷襯底14之間的線性膨脹系數(shù)的不同 在半導(dǎo)體器件10中產(chǎn)生了熱應(yīng)力。
但是，因?yàn)楸緦?shí)施例的半導(dǎo)飾器件10具有形成在應(yīng)力松弛元件20中的應(yīng) 力松弛空間21，應(yīng)力松弛空間21允許應(yīng)力松弛元件20的變形，并且作用于半
導(dǎo) 件io的熱應(yīng)力被松弛。此時(shí)，鵬近半導(dǎo)mi件10的纖熱應(yīng)力越大。
第一組應(yīng)力松弛空間21在所有的應(yīng)力松弛空間21中皿深的。換句話說，最 深的和最大的應(yīng)力松弛空間21布置在最大的熱應(yīng)力起作用的部分。因此，應(yīng)力 松弛元件20在它的纖允許大的娜并且可靠地松弛熱應(yīng)力。熱應(yīng)力朝向應(yīng)力 松弛元件20的中心而變小。因此，具有淺深度的第二組和第三組應(yīng)力松弛空間 21布置在第一鄉(xiāng)腦力松弛空間21的內(nèi)部。因此，小的熱應(yīng)力育^多通過第二組和 第三組應(yīng)力松弛空間21被有效地松弛。
另外，半導(dǎo)體元件12產(chǎn)生的熱M陶瓷襯底14、金屬層16和應(yīng)力松弛元 件20 (耦合區(qū))被傳導(dǎo)給散熱器13。傳導(dǎo)給散熱器13的熱然后被傳導(dǎo)給在散 熱器13中的;^4卩媒質(zhì)通道13a中流動(dòng)的冷卻媒質(zhì)，并被消除。即，由于散熱器13通過在冷卻MMM 13a中流動(dòng)的7賴時(shí)，被強(qiáng)制地冷卻，因此半導(dǎo)體元件 12產(chǎn)生的熱被有效地消除。結(jié)果，半導(dǎo)體元件12從^fi于電路板11的一側(cè)被 賴口。
在半導(dǎo)體器件10中，應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a的一部分衝過電路 板11直^于半導(dǎo)體元件12下面。從而，從半導(dǎo)體元件12直接向下傳導(dǎo)的熱 M31應(yīng)力松弛元件20被傳導(dǎo)給散熱器13 。
應(yīng)力松弛空間21布置在應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a上用于松弛熱應(yīng) 力。布置在接近于應(yīng)力松弛元件20中心的第三組應(yīng)力松弛空間21是最淺的。 應(yīng)力松弛空間21朝向應(yīng)力松弛元件20的邊緣而變深。因此，被應(yīng)力松弛空間 21占用的體積對于應(yīng)力松弛元件20的比率朝向應(yīng)力松弛元件20的中心而降低。 即，形成應(yīng)力松弛元件20的材料對于應(yīng)力松弛空間21的體積比朝向應(yīng)力松弛 元件20的中心而變大。因此，應(yīng)力松弛元件20的熱導(dǎo)率被改善并且半導(dǎo)體元 件12產(chǎn)生的熱Mil應(yīng)力松弛元件20被有效地傳導(dǎo)給散熱器13。
所述實(shí)施例有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 應(yīng)力松弛元件20提供在電路板11上的金屬層16與散熱器13之間并 且多個(gè)應(yīng)力松弛空間21被形成為在應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a的 ^ 面上凹進(jìn)。布置接近應(yīng)力松弛元件20邊緣的應(yīng)力松弛空間21 (第一組)比其它 應(yīng)力松弛空間21 (第二組和第三組)深。因此，最大的應(yīng)力松弛空間21布置為 更接近于熱應(yīng)力集中的半導(dǎo)MI件10的邊緣。因此，熱應(yīng)力i!31應(yīng)力松弛空間 21被可靠地松弛。形成應(yīng)力松弛元件20的材料對于應(yīng)力松弛空間21的體積比 朝向應(yīng)力松弛元件20的中心而變大。因此，對比于所有的應(yīng)力松弛空間21被 形成為具有與第一組應(yīng)力松弛空間21相同深度的情況，應(yīng)力松弛元件20的熱 導(dǎo)率被改善。因而，具有應(yīng)力松弛元件20的半導(dǎo)體器件10具有較高的應(yīng)力松 弛功能，并防止了裂縫與剝離發(fā)生在與陶瓷襯底14的接合部分處，而且具有較 高的散熱性能。
(2) 多個(gè)應(yīng)力松弛空間21被形皿應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a上， 并且因此第一表面20a的除了形成應(yīng)力松弛空間21的部分的部分被耦合到金屬 層16。當(dāng)應(yīng)力松弛元件20 ffi3i銅焊被耦合到金屬層16時(shí)，應(yīng)力松弛空間21 允許銅焊材料^W力松弛空間21。從浸潤性的觀點(diǎn)看，對比于應(yīng)力松弛元件 20的 ^面被耦合到金屬層16的情況，金屬層16與應(yīng)力松弛元件20之間的耦合被改善。
(3 )作用在半導(dǎo)伸^l件10上的熱應(yīng)力朝向應(yīng)力松弛元件20的邊緣而變大， 并且朝向應(yīng)力松弛元件20的中心而變小。應(yīng)力松弛空間21朝向應(yīng)力松弛元件 20的中心而變淺。因此，作用在半導(dǎo) |件10的夕卜部和內(nèi)部上的熱應(yīng)力的大小 是不同的。但是，應(yīng)力松弛空間21的深度被調(diào)節(jié)為與作用在每一部分上的熱應(yīng) 力的大小相對應(yīng)。因此，熱應(yīng)力被有效地松弛。
(4) 應(yīng)力松弛空間21被規(guī)則地布置在應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a的 ^面上。因此，例如，對比于應(yīng)力松弛空間21被布置為集中在第一表面的 一部分上并且在第一表面21a上存在沒有應(yīng)力松弛空間21形成的一些部分盼瞎 況，應(yīng)力松弛元件20 M31應(yīng)力松弛空間21可靠地松弛了熱應(yīng)力并且具有較高 的散熱性能。
(5) 在半導(dǎo)#^件10中，由于陶瓷襯底14和散熱器13之間的統(tǒng)性膨脹 系數(shù)的差異而產(chǎn)生熱應(yīng)九并且熱應(yīng)力很容易影響至胸瓷襯底14和金屬層16 的接合部分。應(yīng)力松弛空間21被提供在第一表面20a上，其是應(yīng)力松弛元件20 的第一表面20a和第1面20b之一，接近于陶瓷襯底14和金屬層16的接合 部分。因此，熱應(yīng)力被有效地松弛，并且有效地防止了裂縫和剝離出現(xiàn)在絕緣 襯底14與金屬層16的接合部分處。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的半導(dǎo)鄉(xiāng)件將參照圖5說明。
如圖5所示，多個(gè)應(yīng)力松弛空間21被形成在應(yīng)力松弛元件20的第二表面 20b的，表面上。^應(yīng)力松弛空間21被形成為從應(yīng)力松弛元件20的第二表 面20b至lj第一表面20a凹進(jìn)。第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同在于應(yīng)力松弛空 間21被形成在的表面。但是，第二實(shí)施例的第一至第三應(yīng)力松弛空間21的深 度、布置和數(shù)量與第一實(shí)施例相同。因此，根據(jù)第二實(shí)施例，第一實(shí)施例的優(yōu) 點(diǎn)(1) — (4)被獲得。
這些實(shí)施例將根據(jù)實(shí)例被詳細(xì)說明。實(shí)例并不限制本發(fā)明。
實(shí)例1
根據(jù)第一實(shí)施例的應(yīng)力松弛元件20被如下配置。
應(yīng)力松弛元件20的厚度為2.0mm，第一組應(yīng)力松弛空間21的深度是 1.5mm，第二組應(yīng)力松弛空間21的深度是l.Omrn，第三組應(yīng)力松弛空間21的 深度是0.5腿。實(shí)例2
根據(jù)第二實(shí)施例的應(yīng)力松弛元件20被如下配置。
應(yīng)力松弛元件20的厚度為2.0mm，第一組應(yīng)力松弛空間21的深度是 1.5mm，第二組應(yīng)力松弛空間21的深度是l.Omm，第三組應(yīng)力松弛空間21的 深度是0.5跳
對比實(shí)例1
應(yīng)力松弛元件的厚度為2.0mm并且沒有應(yīng)力松弛空間被形成。 對比實(shí)例2
應(yīng)力松弛元件的厚度為2.0mm并且所有的應(yīng)力松弛空間被形成為延伸M: 應(yīng)力松弛元件20。
在其中使用實(shí)例1、 2和對比實(shí)例1、 2的應(yīng)力松弛元件的半導(dǎo)體器件中， 金屬層的最大塑性應(yīng)變幅度(其對應(yīng)于在每一個(gè)實(shí)施例中的熱應(yīng)力)被測量。 結(jié)果顯示在圖6中。在圖6中，縱坐標(biāo)表示最大塑性應(yīng)變幅度(一)，并且橫坐 標(biāo)表示被觀樹象。如圖6所示，與對比實(shí)例l比較，實(shí)例l、 2中的最大塑性應(yīng) 變幅度(熱應(yīng)力)被很大地降低。在實(shí)例l、 2中，與對比實(shí)例2的最大塑性應(yīng) 變幅度(熱應(yīng)力)基本相同的值被獲得。這顯示實(shí)例l、 2的應(yīng)力松弛元^W較 高的應(yīng)力松弛功能。
半導(dǎo)mifM吏用實(shí)例l、 2和對比實(shí)例1、 2的應(yīng)力松弛元件。對于實(shí)例l、 2和對比實(shí)例1、 2中的每一個(gè)，準(zhǔn)備一個(gè)4OT IGBT作為半導(dǎo)體元件且另一個(gè) 4頓二極管作為半導(dǎo)體元件的兩個(gè)半導(dǎo)條件。IGBTA的面積為139.24mm2并 且發(fā)熱量為102W。另一方面，二極管的面積為69.3mn^并且發(fā)熱量為75W。 因此，二極管中每單位面積的發(fā)熱量比IGBT更大。
每個(gè)半導(dǎo)體器件中的半導(dǎo)體元件(IGBT和二極管)的溫度被測量。結(jié)果 如圖7A和7B所示。在圖7A和7B中，鄉(xiāng)M標(biāo)表示鵬(°C)并且橫坐標(biāo)表 示被測對象。圖7A顯示的是IGBT的溫度，圖7B顯示的是二極管的溫度。如 圖7A和7B所示，對比于對比實(shí)例2，實(shí)例l、 2中的半導(dǎo)體元件的溫度要低。 這顯示半導(dǎo)鵬件中的散熱性能被提高。
因而，布置在應(yīng)力松弛元件20最外面部分的應(yīng)力松弛空間21最深并且朝 向應(yīng)力松弛元件20的中心應(yīng)力松弛空間21變淺這樣的配置結(jié)構(gòu)允許應(yīng)力松弛 元件20具有應(yīng)力松弛功能和較高的散熱效果。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以使用許多其它的特殊形式來具體實(shí) 施，而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。特另哋，這將被理解為本發(fā)明可以以如下 形式來具體實(shí)施。
如圖8所示，應(yīng)力松弛空間21可以被形成為在包括應(yīng)力松弛元件20的第 一表面20a和第1面20b的兩個(gè)表面上凹進(jìn)。應(yīng)力松弛空間21可以朝向應(yīng)力 松弛元件20的中心變淺。
如圖9所示，布置在應(yīng)力松弛元件20最外面部分的應(yīng)力松弛空間21 (第 一鄉(xiāng)贓力松弛空間21)可以被形成為延伸通過應(yīng)力松弛元件20。此外，在第一 表面20a ，二表面20b上(圖9中為在第一表面20a上)，第二組和第三組應(yīng) 力松弛空間21可以被形成為在應(yīng)力松弛元件20的厚度方向上凹進(jìn)，并且布置 在最外面部分的第二組應(yīng)力松弛空間21比第三組應(yīng)力松弛空間21更深。因而， 布置在熱應(yīng)力集中的應(yīng)力松弛元件20最外面部分的應(yīng)力松弛空間21的深度在 應(yīng)力松弛元件20的厚度方向上可能最深。因此，熱應(yīng)力旨,通ffi力松弛空間 21被可靠地松弛。
如圖10所示，布置在應(yīng)力松弛元件20最外面部分的應(yīng)力松弛空間21 (第 一組應(yīng)力松弛空間21 )可以是最深的并且其它的應(yīng)力松弛空間21的深度可以是 相同的。
布置在應(yīng)力松弛元件20的第一表面20a和第1面20b中的至少一個(gè)上的 應(yīng)力松弛空間21的M可以根據(jù)應(yīng)力松弛元件20的尺寸和半導(dǎo)體元件12的尺 寸改變。
在實(shí)施例的每一個(gè)中，應(yīng)力松弛空間21的平面微不限于圓形。例如，應(yīng) 力松弛空間21的平面形狀可以是三角形、矩形、橢圓形、六角形或其它形狀。
應(yīng)力松弛空間21可以在第一表面20a和第1面20b中的至少一個(gè)上被布 置成Z字形配置。
流過散熱器13的y賴卩媒質(zhì)不限于7jC，只要散熱器13是強(qiáng)制冷卻鄉(xiāng)的冷 卻器件。例如，7賴卩媒質(zhì)可以是其它液體或者氣體，例如空氣。散熱器13可以 是沸騰蒸鄉(xiāng)勺辨口器件。
提供在電路板11上的金屬電路15的數(shù)量不限于兩個(gè)。金屬電路15的M 可以是一個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)。提供在^^金屬電路15上的半導(dǎo)體元件12的數(shù) 量可以是一個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)。半導(dǎo)體器件10不一定用于安裝在 上，而是可以用于其它用途。 本實(shí)例和實(shí)施例將被認(rèn)為是解釋性的和非限制性的，并且本發(fā)明沒有被限 制為這里所給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)禾腰求和等效物的范圍內(nèi)被修改。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體器件包括絕緣襯底，其具有第一表面和是第一表面的反表面的第二表面；半導(dǎo)體元件，其耦合到所述絕緣襯底的所述第一表面；金屬層，其耦合到所述絕緣襯底的所述第二表面；散熱裝置，其耦合到所述金屬層；和板狀的應(yīng)力松弛元件，其布置在所述金屬層與所述散熱裝置之間，所述應(yīng)力松弛元件具有耦合到所述金屬層的第一表面和耦合到所述散熱裝置的第二表面，其特征在于多個(gè)應(yīng)力松弛空間形成在所述應(yīng)力松弛元件的所述第一表面和所述第二表面的至少一個(gè)的整體上，并且布置在所述應(yīng)力松弛元件最外面部分處的應(yīng)力松弛空間比其它的應(yīng)力松弛空間深。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)條件，其特征在于朝向所述應(yīng)力松弛元件 中心所述應(yīng)力松弛空間變淺。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)條件，其特征在于所述應(yīng)力松弛空間形成 在所鵬力松弛元件的所述第一表面上，并且朝向所述應(yīng)力松弛元件中心所述 應(yīng)力松弛空間變淺。
4、 根據(jù)^l利要求1所述的半導(dǎo) 件，其特征在于所述應(yīng)力松弛空間形成 在所,力松弛元件的所述第二表面上，并且朝向所述應(yīng)力松弛元件中心所述 應(yīng)力松弛空間變淺。
5、 根據(jù)豐又利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述應(yīng)力松弛空間是凹 進(jìn)部分。
6、 根據(jù)禾又利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于布置在所述應(yīng)力松弛元 件最外面部分的應(yīng)力松弛空間在應(yīng)力松弛元件的厚度方向上延伸M31所述應(yīng)力 松弛元件。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo) |件，其特征在于所鵬 力松弛空間被規(guī)則地布置使得穿過所述應(yīng)力松弛空間的中心并且沿著應(yīng)力松弛 元件的側(cè)延伸的多個(gè)線被布置鵬子狀。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件，具有帶有第一表面和第二表面的陶瓷襯底、耦合于第二表面的金屬層、耦合于金屬層和應(yīng)力松弛元件的散熱器。應(yīng)力松弛元件被布置在金屬層與散熱器之間，并且具有耦合到金屬層的第一表面和耦合到散熱器的第二表面。多個(gè)應(yīng)力松弛空間被提供在應(yīng)力松弛元件的第一表面和第二表面中的至少一個(gè)的整個(gè)表面上。布置在應(yīng)力松弛元件最外面部分的應(yīng)力松弛空間比其它的應(yīng)力松弛空間深。
文檔編號H01L23/473GK101320715SQ20081012775
公開日2008年12月10日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者中川信太郎, 巖田佳孝, 田村忍, 藤敬司 申請人:株式會社豐田自動(dòng)織機(jī);昭和電工株式會社