專利名稱：半導(dǎo)體裝置及功率半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置及功率半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體裝置包括芯片狀的半導(dǎo)體元件、將半導(dǎo)體元件密封的封裝體及與半導(dǎo)體元件導(dǎo)通且從封裝體的內(nèi)部延伸到外部的電極端子。在封裝體的內(nèi)部，半導(dǎo)體元件與電極端子通過連接構(gòu)件而連接。在這樣的半導(dǎo)體裝置中，例如為了應(yīng)對大電流，使用將金屬板加工成規(guī)定形狀的零件作為連接構(gòu)件。然而，因?yàn)榘雽?dǎo)體元件的芯片尺寸有很多種，所以配合各個(gè)芯片尺寸來設(shè)計(jì)并制造最佳的連接構(gòu)件會導(dǎo)致零件數(shù)的增加及制造成本的上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式提供能夠以一種連接構(gòu)件安裝各種尺寸的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置及功率半導(dǎo)體裝置。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置包括基臺；半導(dǎo)體元件，安裝在該基臺上；電極端子， 與基臺相隔開地設(shè)置；連接構(gòu)件，將半導(dǎo)體元件與電極端子連接；及接合件。連接構(gòu)件中， 在與半導(dǎo)體元件連接的一端部設(shè)置著多個(gè)貫通孔。另外，接合件介于半導(dǎo)體元件與連接構(gòu)件之間，并且進(jìn)入至多個(gè)貫通孔內(nèi)。另外，本實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體裝置包括基臺；功率半導(dǎo)體元件，安裝在該基臺上；電極端子，與基臺相隔開地設(shè)置；連接構(gòu)件，將功率半導(dǎo)體元件與電極端子連接；接合件；及密封構(gòu)件。連接構(gòu)件中，在與功率半導(dǎo)體元件連接的一端部設(shè)置著多個(gè)貫通孔。另外，接合件介于功率半導(dǎo)體元件與連接構(gòu)件之間，并且進(jìn)入至多個(gè)貫通孔內(nèi)。另外，密封構(gòu)件至少將功率半導(dǎo)體元件密封。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以提供能夠以一種連接構(gòu)件安裝各種尺寸的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置及功率半導(dǎo)體裝置。


圖1是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是說明半導(dǎo)體元件的示意圖。圖3是例示貫通孔的具體例的示意剖面圖。圖4是例示貫通孔的具體例的示意剖面圖。圖5是例示連接構(gòu)件中未設(shè)置貫通孔的半導(dǎo)體裝置的具體例的示意俯視圖。圖6是例示連接構(gòu)件中設(shè)置著貫通孔的半導(dǎo)體裝置的具體例的示意俯視圖。
圖7是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。圖8是例示第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。圖9是例示第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。圖10是例示第五實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖11是說明連接構(gòu)件及電極端子的變形例的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，附圖為示意性或概念性的圖，各部分的厚度與寬度的關(guān)系、各部分之間的大小的比率等并不一定與實(shí)物相同。另外，即便在表示同一部分的情況下，也有時(shí)通過附圖使彼此的尺寸或比率不同來表示。另外，在本申請的說明書與各圖中，對與已出現(xiàn)的圖相關(guān)在前已經(jīng)敘述過的要素相同的要素標(biāo)注同一符號，并適當(dāng)省略詳細(xì)的說明。(第一實(shí)施方式)圖1是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖1 (a)是本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意俯視圖，圖1 (b)是圖1 (a)所示的A-A 線向視的示意剖面圖。S卩，如圖1(a)及(b)所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110包括基臺10、半導(dǎo)體元件 20、電極端子30A、連接構(gòu)件40A、以及接合件51、52及53。另外，本實(shí)施方式的說明中，將沿著基臺10的主面IOa的一方向稱為X方向，將在沿著主面IOa的方向上相對于X方向正交的方向稱為Y方向，將相對于主面IOa垂直的方向稱為Z方向?；_10為支承半導(dǎo)體元件20且進(jìn)行電氣連接的框架構(gòu)件?；_10中例如使用了銅(Cu)?；_10包含安裝半導(dǎo)體元件20的基座部11、及從基座部11延伸出的電極端子30C。在基座部11，經(jīng)由例如焊錫即接合件51而連接著半導(dǎo)體元件20。半導(dǎo)體元件20中形成著晶體管或二極管等有源元件、電阻器或電容器等無源元件。半導(dǎo)體元件20是將半導(dǎo)體基板切割所得且設(shè)置成芯片狀。圖1所例示的半導(dǎo)體元件 20中，在背面及表面分別進(jìn)行電氣連接。此外，作為半導(dǎo)體元件20，也可以例如僅在表面進(jìn)行電氣連接。電極端子30A與基臺10相隔開地設(shè)置。圖1所例示的電極端子30A配置成與基臺10的基座部11隔開間隔且與從基座部11延伸出的電極端子30C大致并行地延伸。圖 1所例示的半導(dǎo)體裝置110中，設(shè)置著兩個(gè)電極端子30A及30B。另外，本實(shí)施方式中，將電極端子30A及30B統(tǒng)稱為電極端子30。電極端子30的個(gè)數(shù)并不限定于兩個(gè)，可以根據(jù)半導(dǎo)體元件20的電極或半導(dǎo)體裝置110的規(guī)格等設(shè)置恰當(dāng)?shù)膫€(gè)數(shù)。電極端子30例如采用與基臺10相同的Cu。圖1所例示的半導(dǎo)體裝置110是如下裝置利用從基座部11向Y方向延伸的電極端子30C、及配置在該電極端子30C兩側(cè)的電極端子30A和30B，在X方向上配置三個(gè)端子。例如，在半導(dǎo)體元件20 為MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的情況下，將柵極、源極及漏極分配到所述三個(gè)端子。
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電極端子30—直到半導(dǎo)體裝置110的制造步驟的中途為止，都是例如通過連接桿 (tiebar)(未圖示)而與從基座部11延伸出的電極端子30C連結(jié)著的。連接桿在形成密封構(gòu)件后被切斷。由此，電極端子30與電極端子30C相獨(dú)立。連接構(gòu)件40A是使半導(dǎo)體元件20與電極端子30A導(dǎo)通的金屬制構(gòu)件。在半導(dǎo)體裝置110中包含多個(gè)電極端子30A及30B的情況下，對應(yīng)于電極端子30A而連接著連接構(gòu)件40A，對應(yīng)于電極端子30B而連接著連接構(gòu)件40B。另外，在還包含電極端子的情況下，在各個(gè)電極端子上連接著連接構(gòu)件。連接構(gòu)件40A包含與半導(dǎo)體元件20連接的一端部401、與電極端子30A連接的另一端部402及設(shè)置在一端部401與另一端部402之間的中間部403。一端部401設(shè)置成與半導(dǎo)體元件20的表面大致并行。另外，另一端部402設(shè)置成與電極端子30A的表面大致并行。另外，中間部403視需要相對于一端部401及另一端部 402而彎折，且設(shè)有一端部401與另一端部402的沿著Z方向的高度差。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110中，在連接構(gòu)件40A的一端部401設(shè)置著多個(gè)貫通孔41。設(shè)置在一端部401的多個(gè)貫通孔41的沿著一端部401的主面401a的開口形狀例如為圓形。另外，多個(gè)貫通孔41在連接構(gòu)件40A的一端部401的區(qū)域Sl內(nèi)設(shè)置成矩陣狀。區(qū)域Sl的面積比半導(dǎo)體元件20中的、連接構(gòu)件40A的一端部401所連接的面(區(qū)域S2)的面積寬。即，半導(dǎo)體元件20在區(qū)域Sl的范圍內(nèi)與連接構(gòu)件40A連接。半導(dǎo)體元件20與連接構(gòu)件40A的一端部401通過接合件52而接合。接合件52 例如為焊錫。另外，連接構(gòu)件40A的另一端部402與電極端子30A通過接合件53而接合。 接合件53例如為焊錫。這里，接合件52介于半導(dǎo)體元件20與連接構(gòu)件40A之間，并且進(jìn)入至設(shè)置在連接構(gòu)件40A的貫通孔41內(nèi)。如圖1 (b)所示，連接構(gòu)件40A的一端部401由設(shè)置在半導(dǎo)體元件20的表面的保護(hù)用絕緣膜22來支承。接合件52介于因由保護(hù)用絕緣膜22支承而產(chǎn)生的半導(dǎo)體元件20 的表面與連接構(gòu)件40A的間隙中。另外，在接合件52為焊錫的情況下，熔融的接合件52由于表面張力而被上吸到貫通孔41內(nèi)。由此，防止了介于連接構(gòu)件40A的一端部401與半導(dǎo)體元件20的表面之間的接合件52向由保護(hù)用絕緣膜22包圍的區(qū)域外溢出。圖1所例示的半導(dǎo)體裝置110中還設(shè)置著連接構(gòu)件40B。連接構(gòu)件40B將半導(dǎo)體元件20與電極端子30B連接。在連接構(gòu)件40B中，也可以與以上所說明的連接構(gòu)件40A同樣地設(shè)置著多個(gè)貫通孔。另外，圖1所例示的半導(dǎo)體裝置110中，僅在連接構(gòu)件40A中設(shè)置著多個(gè)貫通孔41。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110中，在連接構(gòu)件40A中設(shè)置著多個(gè)貫通孔41，由此， 接合件52除處于連接構(gòu)件40A與半導(dǎo)體元件20之間以外，還會進(jìn)入至貫通孔41內(nèi)，從而能夠抑制接合件52的溢出。如上所述，接合件52的溢出得以抑制，因此可以使用具有比半導(dǎo)體元件20的面積大的一端部401的連接構(gòu)件40A。即，通過大的連接構(gòu)件40A，能夠應(yīng)對各種尺寸的半導(dǎo)體元件20的連接。另外，即便使相鄰接的連接構(gòu)件40A與40B之間的間隔變窄，也能夠防止兩者的短路。因此，可以使連接構(gòu)件40A與和該連接構(gòu)件40A相鄰接的連接構(gòu)件40B之間的間隔變窄，可以防止半導(dǎo)體裝置110的大型化。接下來，對各部分的具體例進(jìn)行說明。圖2是說明半導(dǎo)體元件的示意圖。圖2(a)是半導(dǎo)體元件的示意俯視圖，圖2(b)是圖2(a)所示的C-C線向視的示意剖面圖。半導(dǎo)體元件20被切成芯片狀。在半導(dǎo)體元件20的表面設(shè)置著保護(hù)用絕緣膜22。 保護(hù)用絕緣膜22設(shè)置在半導(dǎo)體元件20的表面的除電極201及202以外的部分。保護(hù)用絕緣膜22例如為阻焊劑(熱固性樹脂)。在半導(dǎo)體元件20的背面設(shè)置著電極203。在半導(dǎo)體元件20例如為MOSFET的情況下，例如電極201為柵極電極，電極202為源極電極，電極203為漏極電極。例如成為柵極電極的電極201配置在半導(dǎo)體元件20的表面的周緣部。另外，例如成為源極電極的電極 202設(shè)置在半導(dǎo)體元件20的表面的中央部且設(shè)置得比電極201大。另外，例如成為漏極電極的電極203設(shè)置在半導(dǎo)體元件20的整個(gè)背面。設(shè)置在半導(dǎo)體元件20的背面的電極203通過圖1(b)所示的接合件51而與基臺 10的基座部11接合。另外，設(shè)置在半導(dǎo)體元件20的表面的電極201經(jīng)由接合件52而與圖 1所示的連接構(gòu)件40B接合。另外，設(shè)置在半導(dǎo)體元件20的表面的電極202經(jīng)由接合件52而與圖1所示的連接構(gòu)件40A接合。這里，連接構(gòu)件40A與電極202的區(qū)域S2接合。區(qū)域S2既可與由保護(hù)用絕緣膜22的內(nèi)周所包圍的區(qū)域相同，也可為略小的區(qū)域。與接合著所述連接構(gòu)件40A的區(qū)域S2的面積相比，圖1 (a)所示的連接構(gòu)件40A中的設(shè)置著貫通孔41的區(qū)域Sl的面積更大。由此，即便是不同尺寸的半導(dǎo)體元件20，也可以在設(shè)置著貫通孔41的區(qū)域Sl的內(nèi)側(cè)將電極202與連接構(gòu)件40A接合。如上所述，連接構(gòu)件40A與電極202的大部分的區(qū)域S2接合。因?yàn)檫B接構(gòu)件40A 由金屬所形成，所以越是以大面積與半導(dǎo)體元件20接合，則越能實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元件20的表面阻抗的降低。另外，電極201、202及203的配置為一例，并不限定于此。圖3及圖4是例示貫通孔的具體例的示意剖面圖。圖3表示連接構(gòu)件中設(shè)置著貫通孔的具體例，圖4表示連接構(gòu)件中設(shè)置著貫通孔及突起的具體例。圖3 (a)及圖4 (a)是圖1(a)的B-B線向視的示意剖面圖。另外，圖3(b) 是圖3(a)的單點(diǎn)劃線框Zl的放大圖，圖4(b)是圖4(a)的單點(diǎn)劃線框Z2的放大圖。首先，根據(jù)圖3來說明連接構(gòu)件中設(shè)置著貫通孔的具體例。如圖3所示，連接構(gòu)件40A被支承在設(shè)置于半導(dǎo)體元件20的表面的保護(hù)用絕緣膜 22上。而且，接合件52介于電極202與連接構(gòu)件40A之間。接合件52例如為焊錫，在接合時(shí)該接合件52熔融而在電極202與連接構(gòu)件40A之間擴(kuò)展。這時(shí)，由于表面張力而使接合件52上吸到貫通孔41內(nèi)。由此，可防止在電極202 與連接構(gòu)件40A之間向保護(hù)用絕緣膜22的方向擴(kuò)展的接合件52向保護(hù)用絕緣膜22的外側(cè)溢出。另一方面，在連接構(gòu)件40A中未設(shè)置貫通孔41的情況下，熔融的接合件52在連接構(gòu)件40A的表面上蔓延，容易越過保護(hù)用絕緣膜22而漏出到外部。與此相對，如果如本實(shí)施方式那樣在連接構(gòu)件40A中設(shè)置著貫通孔41，則熔融的接合件52在在連接構(gòu)件40A的表面上蔓延并擴(kuò)展的中途被吸入到貫通孔41內(nèi)，而不會越過保護(hù)用絕緣膜22。另外，在使用例如包含有機(jī)材料的焊錫作為接合件52的情況下，通過該焊錫的熔融使有機(jī)材料變成氣體狀而揮發(fā)。該揮發(fā)的氣體會經(jīng)由貫通孔41而容易地排向外部。艮口， 貫通孔41被用作有機(jī)材料揮發(fā)時(shí)用以排氣的孔。如上所述，能夠防止接合件52向保護(hù)用絕緣膜22的外側(cè)溢出，且由接合件52產(chǎn)生的氣體易于從貫通孔41排出，因此本實(shí)施方式與未設(shè)置貫通孔41的情況相比，可以將接合件52設(shè)置得較厚。如果將接合件52設(shè)置得較厚，那么可以抑制由半導(dǎo)體元件20與連接構(gòu)件40A之間的熱循環(huán)所致的接合件52的劣化。其次，根據(jù)圖4來說明連接構(gòu)件中設(shè)置著貫通孔及突起的具體例。如圖4所示，在連接構(gòu)件40A中設(shè)置著多個(gè)貫通孔41。而且，在貫通孔41處設(shè)置著從貫通孔41的內(nèi)壁41a向與半導(dǎo)體元件20相反的一側(cè)(上側(cè))的Z方向立起的突起 41b。也就是，突起41b從貫通孔41的上側(cè)邊緣立起。這樣的突起41b例如既可以利用對連接構(gòu)件40A的貫通孔41進(jìn)行穿孔加工時(shí)所產(chǎn)生的毛邊(burr)，也可以在穿孔加工后另外實(shí)施設(shè)置突起41b的處理。如果在貫通孔41處設(shè)置著突起41b，則上吸到貫通孔41內(nèi)的接合件52會進(jìn)入到貫通孔41上側(cè)的突起41b的位置為止。例如在使用焊錫作為接合件52的情況下，由于熔融的焊錫的表面張力，焊錫被上吸到貫通孔41內(nèi)。且焊錫進(jìn)一步被上吸到突起41b的位置為止。這里，如果從某個(gè)貫通孔41的上側(cè)邊緣立起的突起41b設(shè)置成由該突起41b所構(gòu)成的開口的沿著X方向的開口徑隨著遠(yuǎn)離貫通孔41的上側(cè)邊緣而變窄，那么接合件52的基于表面張力的上吸效果變得更加顯著。如上所述，通過在貫通孔41處設(shè)置突起41b，可以使接合件52可靠地進(jìn)入至突起 41b的位置為止。因此，可以更有效地發(fā)揮抑制接合件52向保護(hù)用絕緣膜22的外側(cè)溢出的作用。也就是，如果在貫通孔41處設(shè)置突起41b，則可以進(jìn)一步提高圖3所例示的連接構(gòu)件 40A的效果。接下來，說明根據(jù)半導(dǎo)體元件的尺寸差異而不同的連接構(gòu)件的狀態(tài)的具體例。圖5是例示連接構(gòu)件中未設(shè)置貫通孔的半導(dǎo)體裝置的具體例的示意俯視圖。圖6是例示連接構(gòu)件中設(shè)置著貫通孔的半導(dǎo)體裝置的具體例的示意俯視圖。首先，根據(jù)圖5來說明連接構(gòu)件中未設(shè)置貫通孔的情況。圖5(a) (c)中，半導(dǎo)體元件(20A、20B及20C)的大小依次變小。也就是，圖5 (b)所示的半導(dǎo)體裝置190B的半導(dǎo)體元件20B的尺寸小于圖5 (a)所示的半導(dǎo)體裝置190A的半導(dǎo)體元件20A的尺寸。而且，圖5 (c)所示的半導(dǎo)體裝置190C的半導(dǎo)體元件20C的尺寸小于半導(dǎo)體裝置190B的半導(dǎo)體元件20B的尺寸。這里，在連接構(gòu)件40A (L)、40A (M)及40A (S)中未設(shè)置貫通孔。因此，考慮到接合件52向保護(hù)用絕緣膜22的外側(cè)漏出的可能性，需要將連接構(gòu)件40A(L)、40A(M)及40A(S) 和與這些連接構(gòu)件相鄰接的連接構(gòu)件40B之間的間隔dl設(shè)置得較大。保護(hù)用絕緣膜22的寬度相應(yīng)于該間隔dl而變寬。
圖5所示的半導(dǎo)體元件20A、20B及20C中，為了在某種程度上確保間隔dl，隨著元件尺寸變小，與連接構(gòu)件40A(L)、40A(M)及40A(S)的接觸面積變小。圖5所示的半導(dǎo)體裝置190A、190B及190C中，根據(jù)半導(dǎo)體元件20A、20B及20C與連接構(gòu)件40A(L)、40A(M)及 40A(S)的接觸面積而準(zhǔn)備了不同的連接構(gòu)件40A(L)、40A(M)及40A(S)。接下來，根據(jù)圖6來說明連接構(gòu)件中設(shè)置著貫通孔的情況。圖6(a) (c)中，半導(dǎo)體元件(20A、20B及20C)的大小依次變小。S卩，圖6(b)所示的半導(dǎo)體裝置IlOB的半導(dǎo)體元件20B的尺寸小于圖6(a)所示的半導(dǎo)體裝置IlOA的半導(dǎo)體元件20A的尺寸。而且，圖6 (c)所示的半導(dǎo)體裝置IlOC的半導(dǎo)體元件20C的尺寸小于半導(dǎo)體裝置IlOB的半導(dǎo)體元件20B的尺寸。因?yàn)樵趫D6所示的連接構(gòu)件40A中設(shè)置著多個(gè)貫通孔41，所以接合件52向保護(hù)用絕緣膜22外側(cè)的漏出得以抑制。因此，可以使連接構(gòu)件40A和與該連接構(gòu)件40A相鄰接的連接構(gòu)件40B之間的間隔d2窄于圖5所示的間隔dl。保護(hù)用絕緣膜22的寬度根據(jù)該間隔 d2而設(shè)定。因此，圖6所示的半導(dǎo)體元件20A、20B及20C中，與圖5所示的示例相比，可使半導(dǎo)體元件20A、20B及20C與連接構(gòu)件40A的接觸面積變大。另夕卜，圖6所示的半導(dǎo)體元件20A、20B及20C中，可以使間隔d2窄于圖5所示的間隔dl，因此即便元件尺寸變小，也可以充分地確保與連接構(gòu)件40A的接觸面積。此外，圖6所示的半導(dǎo)體裝置110A、1 IOB及IlOC的連接構(gòu)件40A中，設(shè)置著多個(gè)貫通孔41的區(qū)域Sl的面積大于連接構(gòu)件40A與半導(dǎo)體元件20A、20B及20C接合的區(qū)域S2 的面積。因此，即便半導(dǎo)體元件20A、20B及20C的尺寸不同，也能夠以一種連接構(gòu)件40A來應(yīng)對該情況。另外，設(shè)置在連接構(gòu)件40A中的多個(gè)貫通孔41例如被用于焊錫的接合件52的排氣，從而可以通過接合件52可靠地將連接構(gòu)件40A與半導(dǎo)體元件20A、20B及20C接合。這里，使用圖5所示的示例中最大的連接構(gòu)件40A(L)，將該連接構(gòu)件40A(L)連接到圖5(c)所示的半導(dǎo)體元件20C。在該情況下，例如焊錫的接合件52在熔融時(shí)有可能會在連接構(gòu)件40A(L)的表面蔓延而漏出到保護(hù)用絕緣膜22的外側(cè)。另一方面，如果如圖6所示那樣在連接構(gòu)件40A中設(shè)置著多個(gè)貫通孔41，則即便熔融的焊錫在連接構(gòu)件40A的表面蔓延也會被吸入到貫通孔41內(nèi)，從而可以抑制該焊錫漏出到保護(hù)用絕緣膜22的外側(cè)。因此，圖6所示的半導(dǎo)體裝置110A、110B及IlOC中，即便半導(dǎo)體元件20A、20B及 20C的尺寸不同，也能夠以一種連接構(gòu)件40A來應(yīng)對該情況。而且，因?yàn)榭梢允惯B接構(gòu)件40A 和與該連接構(gòu)件40A相鄰接的連接構(gòu)件40B之間的間隔d2變窄，所以可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體裝置 110A、1 IOB及IlOC的小型化。(第二實(shí)施方式)圖7是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。如圖7所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置120中，貫通孔42的沿著一端部401的主面401a的開口形狀為矩形。S卩，貫通孔42設(shè)置成在XY俯視時(shí)呈矩形。另外，貫通孔42A、42B、42C、42D及42E是將沿X方向延伸的矩形的第一貫通孔421 與沿Y方向延伸的矩形的第二貫通孔422組合而成的。
第一貫通孔421及第二貫通孔422彼此的一端連接，在XY俯視時(shí)構(gòu)成L字型。而且，貫通孔42A、42B、42C、42D及42E之中，貫通孔42A設(shè)置在最外側(cè)，貫通孔 42B、42C、42D及42E依照該順序設(shè)置在貫通孔42A的內(nèi)側(cè)。這里，貫通孔42A、42B、42C、42D及42E的第一貫通孔421及第二貫通孔422的大小對應(yīng)于連接著連接構(gòu)件40A的半導(dǎo)體元件20的電極202的大小。S卩，由第一貫通孔421 及第二貫通孔422所形成的L字型對應(yīng)于各種尺寸的電極202的兩條邊。如果使用設(shè)置著這樣的貫通孔42、42A、42B、42C、42D及42E的連接構(gòu)件40A，那么即便是尺寸不同的半導(dǎo)體元件20，也會在電極202的內(nèi)側(cè)配置著貫通孔42、42A、42B、42C、 42D及42E中的至少一個(gè)。因此，介于連接構(gòu)件40A與電極202之間的接合件52會被吸入到配置在電極202 的內(nèi)側(cè)的貫通孔42、42A、42B、42C、42D及42E中的至少一個(gè)內(nèi)。由此，防止接合件52漏出到保護(hù)用絕緣膜22的外側(cè)。即便是這樣的連接構(gòu)件40A，也能夠以一種連接構(gòu)件40A來應(yīng)對不同尺寸的半導(dǎo)體元件20的連接。另外，圖7所例示的貫通孔42A、42B、42C、42D及42E中，第一貫通孔421及第二貫通孔422彼此的一端是連接著的，但也可以不必連接。另外，由第一貫通孔421及第二貫通孔422所形成的L字型的朝向也并不限定于圖7所示的結(jié)構(gòu)。(第三實(shí)施方式)圖8是例示第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。如圖8所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置130是在三個(gè)端子的中央配置著電極端子 30A，在三個(gè)端子的一端配置著電極端子30C。S卩，從基臺10向Y方向延伸的電極端子30C配置在三個(gè)端子的一端。另外，配置在三個(gè)端子的中央的電極端子30A通過連接構(gòu)件40A而與半導(dǎo)體元件20連接。配置在三個(gè)端子的另一端的電極端子30B通過連接構(gòu)件40B而與半導(dǎo)體元件20連接。連接構(gòu)件40A中設(shè)置著多個(gè)貫通孔41。貫通孔41可以為圖3及圖4所例示的任一結(jié)構(gòu)。連接構(gòu)件40A成為與連接目標(biāo)的電極端子30A的配置相稱的形狀。即便如半導(dǎo)體裝置130那樣電極端子30A配置在三個(gè)端子的中央，也可以通過使用包含貫通孔41的連接構(gòu)件40A，來以一個(gè)連接構(gòu)件40A應(yīng)對各種尺寸的半導(dǎo)體元件20。(第四實(shí)施方式)圖9是例示第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。如圖9所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置140中，連接構(gòu)件40A中設(shè)置著吸附用的平坦部45。平坦部45設(shè)置在連接構(gòu)件40A的設(shè)置著多個(gè)貫通孔41的一端部401。在平坦部 45未設(shè)置貫通孔41。設(shè)置著多個(gè)貫通孔41的一端部401在連接構(gòu)件40A中占據(jù)大面積。 因此，連接構(gòu)件40A的重心偏向一端部401側(cè)。當(dāng)通過例如真空吸附來保持連接構(gòu)件40A時(shí)，理想的是在靠近重心位置處加以保持。這里，在連接構(gòu)件40A的一端部401設(shè)置著多個(gè)貫通孔41，從而在貫通孔41的位置上， 真空吸附時(shí)會產(chǎn)生漏氣。因此，預(yù)先在靠近連接構(gòu)件40A的重心位置的一端部401設(shè)置無貫通孔41的平坦部45。由此，即便是設(shè)置著貫通孔41的連接構(gòu)件40A，也可以在靠近重心位置的平坦部45進(jìn)行真空吸附。另外，平坦部45優(yōu)選靠近重心位置，最優(yōu)選與重心位置一致。但因?yàn)樵谄教共?5 未設(shè)置貫通孔41，所以理想的是配置在盡量不會阻礙貫通孔41的效果的位置。(第五實(shí)施方式)圖10是例示第五實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。圖10(a)是本實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體裝置的示意俯視圖，圖10(b)是圖10(a)所示的D-D線向視的示意剖面圖。S卩，如圖10(a)及(b)所示，本實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體裝置200包括基臺10 ；功率半導(dǎo)體元件20P，安裝在基臺10上；電極端子30A，與基臺10相隔開地設(shè)置；連接構(gòu)件40A， 將功率半導(dǎo)體元件20P與電極端子30A連接，且在與功率半導(dǎo)體元件20P連接的區(qū)域內(nèi)設(shè)置著多個(gè)貫通孔41 ；接合件52，介于功率半導(dǎo)體元件20P與連接構(gòu)件40A之間，且進(jìn)入至多個(gè)貫通孔41內(nèi)；及密封構(gòu)件60，至少將功率半導(dǎo)體元件20P密封。功率半導(dǎo)體元件20P 例如為 IGBTansulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)、IEGT(Injection Enhanced Gate ^Transistor，注入增強(qiáng)柵晶體管)、功率 MOS (Metal Oxide Semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管之類的對應(yīng)于高電壓及大電流的晶體管元件。本實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體裝置200中，使用IGBT作為功率半導(dǎo)體元件 20P的一例。功率半導(dǎo)體元件20P是通過例如焊錫即接合件51而連接在基臺10的基座部11。 功率半導(dǎo)體元件20P的與基座部11的連接面(背面)是IGBT的集電極(collector)。在基座部11設(shè)置著延伸到密封構(gòu)件60的外側(cè)的電極端子30C。因此，電極端子30C被用作功率半導(dǎo)體裝置200的集電極電極。圖10所例示的功率半導(dǎo)體裝置200中，還設(shè)置著兩個(gè)電極端子30A及30B。電極端子30A通過連接構(gòu)件40A而與功率半導(dǎo)體元件20P相連接。另外，電極端子30B通過連接構(gòu)件40B而與功率半導(dǎo)體元件20P相連接。電極端子30A及30B中的一方被用作功率半導(dǎo)體裝置200的發(fā)射極電極(emitter electrode)或基極電極(base electrode)，另一方被用作功率半導(dǎo)體裝置200的基極電極或發(fā)射極電極。連接構(gòu)件40A包含與半導(dǎo)體元件20連接的一端部401、與電極端子30A連接的另一端部402及設(shè)置在一端部401與另一端部402之間的中間部403。一端部401設(shè)置成與功率半導(dǎo)體元件20P的表面大致并行。另外，另一端部402 設(shè)置成與電極端子30A的表面大致并行。另外，中間部403視需要相對于一端部401及另一端部402而彎折，且設(shè)有一端部401與另一端部402的沿著Z方向的高度差。多個(gè)貫通孔41設(shè)置在連接構(gòu)件40A的一端部401。功率半導(dǎo)體元件20P與連接構(gòu)件40A的一端部401通過接合件52而接合。接合件52例如為焊錫。另外，連接構(gòu)件40A 的另一端部402與電極端子30A通過接合件53而接合。接合件53例如為焊錫。這里，接合件52介于功率半導(dǎo)體元件20P與連接構(gòu)件40A之間，并且還進(jìn)入至設(shè)置在連接構(gòu)件40A的貫通孔41內(nèi)。如圖10 (b)所示，連接構(gòu)件40A的一端部401由設(shè)置在功率半導(dǎo)體元件20P的表面的保護(hù)用絕緣膜22來支承。接合件52介于因由保護(hù)用絕緣膜22支承而產(chǎn)生的半導(dǎo)體元件20的表面與連接構(gòu)件40A的間隙中。
另外，接合件52由于表面張力而被上吸到貫通孔41內(nèi)。由此，防止了介于連接構(gòu)件40A的一端部401與半導(dǎo)體元件20的表面之間的接合件52向連接構(gòu)件40A的外側(cè)溢出。而且，密封構(gòu)件60至少將功率半導(dǎo)體元件20P密封。密封構(gòu)件60例如使用環(huán)氧樹脂。本實(shí)施方式中，功率半導(dǎo)體元件20P、基臺10、電極端子30A、30B及30C的一部分由密封構(gòu)件60密封。本實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體裝置200中，通過設(shè)置著多個(gè)貫通孔41的連接構(gòu)件40A， 可以抑制接合件52的溢出。由此，可以使用具有比功率半導(dǎo)體元件20P的面積大的一端部 401的連接構(gòu)件40A，從而能夠以一個(gè)連接構(gòu)件40A應(yīng)對各種尺寸的功率半導(dǎo)體元件20P的連接。另外，即便使相鄰接的連接構(gòu)件40A及40B的間隔變窄，也可以防止兩者的短路。 因此，即便使用大的連接構(gòu)件40A，也可以不必增大與相鄰接的連接構(gòu)件40B的間隔，從而可以防止功率半導(dǎo)體裝置200的大型化。另外，通過使用具有比功率半導(dǎo)體元件20P大的一端部401的連接構(gòu)件40A，容易地將功率半導(dǎo)體元件20P中產(chǎn)生的熱經(jīng)由連接構(gòu)件40A向外部散放。即，可以提高功率半導(dǎo)體裝置200的散熱特性。此外，通過增大電極202與連接構(gòu)件40A的接觸面積，可以降低IGBT等功率半導(dǎo)體元件20P的導(dǎo)通阻抗。另外，圖10所例示的功率半導(dǎo)體裝置200使用包含圓形的貫通孔41的連接構(gòu)件 40A，但也可使用包含矩形的貫通孔42、42A、42B、42C、42D及42E的連接構(gòu)件40A。另外，功率半導(dǎo)體裝置200除了將一個(gè)功率半導(dǎo)體元件20P搭載在基臺10上以外，還可將多個(gè)功率半導(dǎo)體元件20P搭載在基臺10上。(連接構(gòu)件及電極端子的變形例)圖11是說明連接構(gòu)件及電極端子的變形例的示意圖。圖11(a)是連接構(gòu)件的另一端部的)(Z平面內(nèi)的示意剖面圖。圖11(b)是電極端子的^平面內(nèi)的示意剖面圖。圖11(a)所示的連接構(gòu)件40C中，另一端部402包含與電極端子30A連接的第一面40 、及設(shè)置在第一面40 且與電極端子30A的側(cè)面相鄰接的第二面402b。第二面402b設(shè)置在第一面40 的沿著X方向的兩端。如果使用所述連接構(gòu)件40C，那么當(dāng)將連接構(gòu)件40C的另一端部402經(jīng)由接合件 53而接合在電極端子30A時(shí)，成為通過兩個(gè)第二面402b包夾電極端子30A的側(cè)面的外側(cè)的狀態(tài)。因此，在配置連接構(gòu)件40C時(shí)，以電極端子30A為基準(zhǔn)而限制該連接構(gòu)件40C的沿著 X方向的位置。另外，例如當(dāng)通過包含焊錫的接合件53將連接構(gòu)件40C與電極端子30A接合時(shí)， 在第一面40 與電極端子30A的表面之間，熔融的接合件53向外側(cè)擴(kuò)展，繞到第二面402b 與電極端子30A的側(cè)面之間。由此，可以抑制接合件53的溢出。在圖11 (b)所示的電極端子30A中，在中間部位設(shè)置著階梯部35。階梯部35是以電極端子30A的中間部位沿Z方向立起的方式而設(shè)置的部分。在將連接構(gòu)件40A接合在電極端子30A時(shí)，連接構(gòu)件40A的另一端部402的前端會碰觸到電極端子30A的階梯部35。 由此，在配置連接構(gòu)件40A時(shí)，以電極端子30A為基準(zhǔn)而限制該連接構(gòu)件40A的沿著Y方向的位置。如以上所說明，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110、120、130及140及功率半導(dǎo)體裝置200，能夠使用一種連接構(gòu)件40A安裝各種尺寸的半導(dǎo)體元件20。雖已對本發(fā)明的若干實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施方式是作為示例而提出的，并不意欲限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式可以用其他各種方式來實(shí)施，在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及主旨內(nèi)，且包含在權(quán)利要求書所述的發(fā)明及與其均等的范圍內(nèi)。雖已對本發(fā)明的若干實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但這些實(shí)施方式僅是作為示例而提出的，并不意欲限定發(fā)明的范疇。當(dāng)然，本文中所描述的新穎的實(shí)施方式可通過其他各種方式具體化，而且，可在不偏離本發(fā)明的精神的前提下對本文中所描述的實(shí)施方式進(jìn)行各種省略、替換和更改。隨附的權(quán)利要求書及其等效物意在涵蓋屬于本發(fā)明的范疇及精神的這些方式或修改。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括基臺；半導(dǎo)體元件，安裝在所述基臺上； 電極端子，與所述基臺相隔開地設(shè)置；連接構(gòu)件，將所述半導(dǎo)體元件與所述電極端子連接，且在與所述半導(dǎo)體元件連接的一端部設(shè)置著多個(gè)貫通孔；及接合件，介于所述半導(dǎo)體元件與所述連接構(gòu)件之間，并且進(jìn)入至所述多個(gè)貫通孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述一端部的設(shè)置著所述多個(gè)貫通孔的區(qū)域的面積比所述半導(dǎo)體元件的與所述連接構(gòu)件的連接面的面積大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述連接構(gòu)件包含從所述貫通孔的內(nèi)壁向與所述半導(dǎo)體元件相反的一側(cè)立起的突起；所述接合件從所述貫通孔的所述半導(dǎo)體元件一側(cè)進(jìn)入到所述突起的位置為止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于由所述突起構(gòu)成的開口的直徑隨著遠(yuǎn)離所述貫通孔而變窄。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述連接構(gòu)件包含與所述電極端子的表面連接的第一面、及設(shè)置在所述第一面且與所述電極端子的側(cè)面相鄰接的第二面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述電極端子包含所述連接構(gòu)件的前端所碰觸到的階梯部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 所述連接構(gòu)件在所述一端部具有未設(shè)置所述貫通孔的平坦部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述貫通孔的沿著所述一端部的主面的開口形狀為圓形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述貫通孔的沿著所述一端部的主面的開口形狀為矩形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述貫通孔包含向沿著所述主面的第一方向延伸的第一貫通部、及向相對于所述第一方向正交且沿著所述主面的所述第二方向延伸的第二貫通部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述貫通孔設(shè)置成將所述第一貫通部及所述第二貫通部彼此的一端連接而成的L字型。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 所述多個(gè)貫通孔設(shè)置成大小各不相同的L字型。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 所述多個(gè)貫通孔在所述一端部設(shè)置成矩陣狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 還包含設(shè)置在所述半導(dǎo)體元件的表面的保護(hù)用絕緣膜；所述一端部由所述保護(hù)用絕緣膜來支承。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 所述接合件設(shè)置在由所述保護(hù)用絕緣膜包圍的區(qū)域內(nèi)。
16.一種功率半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括基臺；功率半導(dǎo)體元件，安裝在所述基臺上； 電極端子，與所述基臺相隔開地設(shè)置；連接構(gòu)件，將所述功率半導(dǎo)體元件與所述電極端子連接，且在與所述功率半導(dǎo)體元件連接的一端部設(shè)置著多個(gè)貫通孔；接合件，介于所述功率半導(dǎo)體元件與所述連接構(gòu)件之間，并且進(jìn)入至所述多個(gè)貫通孔內(nèi)；及密封構(gòu)件，至少將所述功率半導(dǎo)體元件密封。
全文摘要
本發(fā)明提供半導(dǎo)體裝置及功率半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置包括基臺；半導(dǎo)體元件，安裝在所述基臺上；電極端子，與基臺相隔開地設(shè)置；連接構(gòu)件，將半導(dǎo)體元件與電極端子連接；及接合件。連接構(gòu)件中，在與半導(dǎo)體元件連接的一端部設(shè)置著多個(gè)貫通孔。另外，接合件介于半導(dǎo)體元件與連接構(gòu)件之間，并且進(jìn)入至多個(gè)貫通孔內(nèi)。
文檔編號H01L23/495GK102412218SQ20111027858
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
發(fā)明者志村昌洋, 齊藤泰仁 申請人:株式會社東芝