專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置，特別涉及搭載了功率元件的具有高散熱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
不管是家電用產(chǎn)品還是產(chǎn)業(yè)用產(chǎn)品，在組裝到空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)、洗衣機(jī)的滾桶、泵等上的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制中，使用了高壓三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)用半導(dǎo)體裝置。另外，在混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制中也進(jìn)行了使用。這種半導(dǎo)體裝置具有將高壓側(cè)(H-side) 驅(qū)動(dòng)電路以及低壓側(cè)(L-side)驅(qū)動(dòng)電路作為1組電路，集成化了與三相相應(yīng)、即3個(gè)電路的結(jié)構(gòu)。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(kāi)關(guān)元件及其驅(qū)動(dòng)用集成電路。低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路具有插入在電機(jī)側(cè)輸出與基準(zhǔn)電源之間的低壓側(cè)開(kāi)關(guān)元件及其驅(qū)動(dòng)用集成電路。一般而言，雙方的驅(qū)動(dòng)用集成電路是作為一個(gè)半導(dǎo)體芯片而被集成化的。結(jié)果，在半導(dǎo)體裝置中，具有共計(jì)6個(gè)開(kāi)關(guān)元件和共計(jì)3個(gè)驅(qū)動(dòng)用集成電路。對(duì)于高壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件、低壓側(cè)的開(kāi)關(guān)元件，分別使用相同極性的晶體管，雙方的晶體管電氣地串聯(lián)連接而構(gòu)成半橋電路。另外，在樹(shù)脂封裝體中安裝有金屬制的散熱板。如上所述的半導(dǎo)體裝置也稱為智能功率模塊(IPM)。近年來(lái)，該半導(dǎo)體裝置中存在要求高電壓化、要求高散熱性的問(wèn)題。如下述專利文獻(xiàn)1所示，作為具有高散熱結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置，其結(jié)構(gòu)具有功率元件，其通過(guò)焊料等的粘接劑設(shè)置在框架的下墊板上；引線端子，其一端設(shè)置在框架上；金屬箔，其通過(guò)樹(shù)脂片設(shè)置在框架的下表面；以及塑模樹(shù)脂，其覆蓋除了引線端子的至少另一端和金屬層下表面的至少一部分以外的部分。作為該對(duì)策之一，作為現(xiàn)有技術(shù)公知有如下所述的半導(dǎo)體裝置在樹(shù)脂封裝用模具上具備按壓銷，將下墊板固定在模具內(nèi)面來(lái)進(jìn)行樹(shù)脂成型(例如，參照專利文獻(xiàn)1、圖4)。 由此，能夠良好地固定下墊板和接合在金屬箔的樹(shù)脂片。專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2005-123495號(hào)公報(bào)功率模塊被進(jìn)一步要求在高溫環(huán)境下使用。此時(shí)，由于高效率地放出在半導(dǎo)體裝置內(nèi)產(chǎn)生的熱，需要強(qiáng)化內(nèi)部構(gòu)造物和散熱板的密接度，使散熱板表面露出。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中存在如下所述的問(wèn)題，即由于需要按壓銷，因此樹(shù)脂封裝模具變得復(fù)雜。另外，還存在想要提高散熱性的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于，提供一種能夠使用不需要按壓銷的模具，進(jìn)一步提高散熱性的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明具有如下所述的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，該方法包括如下步驟準(zhǔn)備組裝中間體，該組裝中間體在具有引線端子的金屬板的一個(gè)面上載置功率元件，并具有絕緣樹(shù)脂層，該絕緣樹(shù)脂層固定安裝在金屬板的另一個(gè)面與金屬層的上表面之間、且具有通過(guò)加熱而熱膨脹的特性；以將組裝中間體的金屬層的下表面、與具有下模具和上模具的樹(shù)脂封裝模具中的下模具凹部的底面相對(duì)地進(jìn)行配置，且在下模具的下模具引線夾持部的上表面配置引線端子的方式，在下模具凹部配置組裝中間體；通過(guò)下模具引線夾持部和上模具引線夾持部夾持引線端子，且通過(guò)下模具凹部和上模具凹部形成塑模樹(shù)脂填充空間；對(duì)絕緣樹(shù)脂層加熱，使絕緣樹(shù)脂層的厚度增加，向下模具凹部的底面按壓金屬層；以及將所加熱的塑模樹(shù)脂填充到通過(guò)下模具和上模具形成的塑模樹(shù)脂填充空間內(nèi)。另外，其特征在于，組裝中間體的引線端子和金屬板是異形條引線架。另外，其特征在于，絕緣樹(shù)脂層是絕緣樹(shù)脂和粘接層的層疊結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，該半導(dǎo)體裝置是通過(guò)上述的任意一種制造方法來(lái)制造的。本發(fā)明起到如下所述的效果由于增加絕緣樹(shù)脂層的厚度，因此提供能夠在按壓金屬層的同時(shí)進(jìn)行樹(shù)脂成型，能夠用不需要按壓銷的模具來(lái)制造的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置。另外，起到如下所述的效果由于使用金屬板，進(jìn)而將金屬層壓附到封裝模具，增加散熱性，能夠抑制金屬層的樹(shù)脂毛邊的產(chǎn)生，因此能夠提供一種能夠提高散熱性的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的制造步驟剖面圖。圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖4是本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。符號(hào)說(shuō)明1 中間組裝體；2 引線端子；3 金屬板；4 功率元件；5 絕緣樹(shù)脂層；6 金屬層； 7 異形條引線架；8 粘接層；9 絕緣樹(shù)脂；11,12,13 半導(dǎo)體裝置；21 上模具；22 下模具；23 上模具凹部；24 下模具凹部；25 上模具引線夾持部；26 下模具引線夾持部；27 樹(shù)脂封裝模具；28 塑模樹(shù)脂填充空間；四塑模樹(shù)脂。
具體實(shí)施例方式以下，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下附圖的記載中，對(duì)于相同或類似的部分，用相同或類似的符號(hào)來(lái)表示。但是，附圖是示意的圖，尺寸關(guān)系的比例等并非是現(xiàn)實(shí)的。 因此，應(yīng)參照以下的說(shuō)明來(lái)判斷具體的尺寸等。另外，當(dāng)然即使是在附圖之間，也包含相互的尺寸關(guān)系或比例不同的部分。實(shí)施例1以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置11的制造方法。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置1的制造步驟的制造步驟剖面圖。(A)是中間組裝體的準(zhǔn)備步驟，(B)是中間組裝體的配置步驟，(C)是形成塑模樹(shù)脂填充空間的步驟以及向下模具凹部的底面按壓金屬層的步驟，(D)是填充到塑模樹(shù)脂填充空間的步驟。首先，如圖I(A)所示，中間組裝體準(zhǔn)備步驟是實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置11的塑模樹(shù)脂封裝前形態(tài)的中間組裝體1。中間組裝體1由引線端子2、金屬板3、功率元件4、絕緣樹(shù)脂層5以及金屬層6構(gòu)成。引線端子2作為半導(dǎo)體裝置的電氣的輸入輸出部來(lái)使用。例如，利用沖壓加工或化學(xué)蝕刻加工，材質(zhì)多使用銅或?qū)雍辖稹Ａ硗猓ㄟ^(guò)焊料等接合在金屬板3的電路面上。金屬板3是鋁基板，在一個(gè)面上，在鋁板上實(shí)施了絕緣處理，在絕緣面上形成了電路圖案。在該電路圖案上載置有引線端子2、功率元件4。或者金屬板3也可以使用銅基板。功率元件4是開(kāi)關(guān)元件的晶體管等，通過(guò)焊料等而接合在金屬板3的電路面上。例如，通過(guò)芯片焊接裝置來(lái)進(jìn)行接合制造。另外，功率元件4和引線端子2通過(guò)焊線裝置而配線，且電氣地結(jié)合。絕緣樹(shù)脂層5固定安裝在金屬板3的與電路圖案面相對(duì)的面與金屬層6之間。另夕卜，使用具有向絕緣樹(shù)脂層5加熱而使絕緣樹(shù)脂層5的厚度增加的特性的絕緣樹(shù)脂層。例如，絕緣樹(shù)脂層5的材質(zhì)是基于加熱的高膨脹性絕緣粘接劑。該線膨脹系數(shù)優(yōu)選為12ppm 以上。金屬層6是具有板形狀的散熱板。金屬層6的一個(gè)面通過(guò)絕緣樹(shù)脂層5固定安裝在金屬板3上。另外，另一個(gè)面在經(jīng)過(guò)塑模樹(shù)脂的樹(shù)脂封裝之后，成為露出面。例如，材質(zhì)可以使用銅或銅合金。接著，如圖I(B)所示，中間組裝體配置步驟是將實(shí)施例1的中間組裝體1配置在樹(shù)脂成型模具27的狀態(tài)。樹(shù)脂封裝模具27是金屬部件，由上模具21、下模具22、上模具凹部23、下模具凹部 24、上模具引線夾持部25、下模具引線夾持部沈構(gòu)成。上模具21是樹(shù)脂封裝模具27的成對(duì)部分的上部分，對(duì)上模具凹部23進(jìn)行加工具有上模具引線夾持部25。下模具22是樹(shù)脂封裝模具27的成對(duì)部分的下部分，對(duì)下模具凹部M進(jìn)行加工而具有下模具引線夾持部26。上模具凹部23是掘入到上模具21的加工空間，也稱為上模具腔。在該空間中填充有塑模樹(shù)脂，形成半導(dǎo)體裝置的外形形狀。下模具凹部M是掘入到下模具22的加工空間，也稱為下模具腔。在該下模具凹部M上配置中間組裝體1。此時(shí)，使中間組裝體1的金屬層6的另一個(gè)面接觸到下模具凹部M的底面。與上模具凹部23同樣，在該空間中填充有塑模樹(shù)脂，形成半導(dǎo)體裝置的外形形狀。上模具引線夾持部25是上模具21的下側(cè)面，加工為平坦形狀的面。用該面來(lái)按壓引線端子2的上表面。下模具引線夾持部沈是下模具22的上側(cè)面，實(shí)施被成為壩塊的加工(省略圖示)，能夠配置中間組裝體1的引線端子2。接著，如圖I(C)所示，形成塑模樹(shù)脂填充空間觀的步驟以及朝向下模具的凹部的底面按壓金屬層的步驟，是實(shí)施例1的在樹(shù)脂封裝模具27上填充樹(shù)脂之前的狀態(tài)。此處，是上模具21下降，用上模具引線夾持部25和下模具引線夾持部沈來(lái)夾入了引線端子2的狀態(tài)。通過(guò)上模具凹部23和下模具凹部M形成填充塑模樹(shù)脂的塑模樹(shù)脂填充空間觀。另外，上模具21、下模具22通過(guò)筒形加熱器來(lái)加熱，通過(guò)引線端子2、金屬板 4，另外在下模具凹部M的凹部下表面接觸有金屬箔6。由這些，也向絕緣樹(shù)脂層5傳遞熱。例如，將模具的溫度設(shè)定為190°C。由此，絕緣樹(shù)脂層5被加熱，厚度通過(guò)熱膨脹而增加，向上表面方向壓附金屬板3， 進(jìn)而將金屬層6壓附在下表面方向的下模具凹部M的底面。接著，如圖I(D)所示，填充到塑模樹(shù)脂填充空間的步驟中間組裝體配置步驟，是在實(shí)施例1的樹(shù)脂封裝模具27中填充了塑模樹(shù)脂四的狀態(tài)。塑模樹(shù)脂四成為形成半導(dǎo)體裝置的樹(shù)脂封裝體。在通過(guò)上模具凹部23和下模具凹部M形成的空間中填充溶融的塑模樹(shù)脂四。例如，通過(guò)傳遞模裝置，填充環(huán)氧樹(shù)脂而成型。之后，從樹(shù)脂封裝模具27取出結(jié)合了中間組裝體1和塑模樹(shù)脂四的產(chǎn)品。由此， 完成用塑模樹(shù)脂四對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例1的中間組裝體1進(jìn)行了樹(shù)脂封裝的、圖2所示的半導(dǎo)體裝置11。接著，說(shuō)明上述的實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置11的制造方法以及半導(dǎo)體裝置11的效^ ο如上所述，實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置11的制造方法，在樹(shù)脂成型時(shí)，引線端子2被一對(duì)上模具21和下模具22夾持，且通過(guò)樹(shù)脂成型時(shí)的加熱，利用熱膨脹增加絕緣樹(shù)脂層5的厚度。進(jìn)而，向下模具凹部M的底面按壓金屬層6。由此，在樹(shù)脂成型模具27中，不需要壓附部件的銷結(jié)構(gòu)，能夠以簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的模具來(lái)制造半導(dǎo)體裝置。另外，由于使用金屬板3，因此提高散熱性，能夠提高散熱性。進(jìn)而，在中間組裝體 1配置在下模具22的下模具凹部M的階段中，即使在金屬層6與下模具凹部M的底面之間存在間隙，也能夠使金屬層6的下底面強(qiáng)固地密接在下模具凹部M的底面，在樹(shù)脂成型之后，抑制在金屬層6露出的部分產(chǎn)生樹(shù)脂毛邊，能夠提高散熱性。實(shí)施例2另外，作為實(shí)施例2，代替金屬板3和引線端子2，也可以如圖3所示，使用異形條引線架7。由于其他的制造方法與實(shí)施例1相同，因此省略。在實(shí)施例2中，也能夠得到與實(shí)施例1相同的效果。進(jìn)而，由于能夠一體形成金屬板和引線端子，因此能夠省略金屬板和引線端子的接合作業(yè)。通過(guò)以上的實(shí)施例1、實(shí)施例2，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，使絕緣樹(shù)脂層的厚度增加，因此能夠在按壓金屬層的同時(shí)進(jìn)行樹(shù)脂成型，能夠用不需要按壓銷的模具來(lái)制造。另外，由于使用金屬板，進(jìn)而將金屬層壓附到封裝模具，增加散熱性，能夠抑制金屬層的樹(shù)脂毛邊的產(chǎn)生，因此能夠提高散熱性。如上所述，雖然記載了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是不應(yīng)理解為，構(gòu)成該公開(kāi)的一部分的描述及附圖限定該發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該從該公開(kāi)中想到各種代替實(shí)施方式、實(shí)施例以及應(yīng)用技術(shù)。例如，作為實(shí)施例3，如圖4所示，也可以是在絕緣樹(shù)脂9與在絕緣樹(shù)脂9的一個(gè)面以及另一個(gè)面上附上粘接層8的層疊結(jié)構(gòu)。例如，絕緣樹(shù)脂9和粘接層8的材質(zhì)是基于加熱的高膨脹材料。另外，絕緣樹(shù)脂層5、金屬層6的大小也可以與金屬板3相同。另外，金屬層6的原材料也可以是鋁或鋁合金。另外，也可以組合實(shí)施例2和實(shí)施例3。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，該制造方法包括如下步驟準(zhǔn)備組裝中間體，該組裝中間體在具有引線端子的金屬板的一個(gè)面上載置功率元件， 并具有絕緣樹(shù)脂層，該絕緣樹(shù)脂層固定安裝在所述金屬板的另一個(gè)面與金屬層的上表面之間、且具有通過(guò)加熱而熱膨脹的特性；按照如下方式在具有下模具和上模具的樹(shù)脂封裝模具中的下模具凹部?jī)?nèi)配置所述組裝中間體將所述組裝中間體的所述金屬層的下表面與所述下模具凹部的底面相對(duì)地進(jìn)行配置，且在所述下模具的下模具引線夾持部的上表面配置所述引線端子；通過(guò)所述下模具引線夾持部和所述上模具引線夾持部夾持所述引線端子，且通過(guò)所述下模具凹部和所述上模具凹部形成塑模樹(shù)脂填充空間；對(duì)所述絕緣樹(shù)脂層進(jìn)行加熱，使所述絕緣樹(shù)脂層的厚度增加，向所述下模具凹部的底面按壓所述金屬層；以及將所加熱的塑模樹(shù)脂填充到通過(guò)所述下模具和所述上模具形成的所述塑模樹(shù)脂填充空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述組裝中間體的所述引線端子和所述金屬板是異形條引線架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述絕緣樹(shù)脂層是絕緣樹(shù)脂與粘接層的層疊結(jié)構(gòu)。
4.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，該半導(dǎo)體裝置是通過(guò)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的任意一項(xiàng)所述的制造方法來(lái)制造的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠使用不需要按壓銷的模具，進(jìn)一步提高散熱性的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，包括如下步驟準(zhǔn)備組裝中間體，該組裝中間體在具有引線端子的金屬板的一個(gè)面上載置功率元件，并具有絕緣樹(shù)脂層，該絕緣樹(shù)脂層固定安裝在金屬板的另一個(gè)面與金屬層的上表面之間、具有通過(guò)加熱而熱膨脹的特性；以將組裝中間體的金屬層的下表面與樹(shù)脂封裝模具中的下模具凹部的底面相對(duì)地進(jìn)行配置；通過(guò)下模具凹部和上模具凹部形成塑模樹(shù)脂填充空間；對(duì)絕緣樹(shù)脂層加熱，使絕緣樹(shù)脂層的厚度增加，向下模具凹部的底面按壓金屬層；以及將塑模樹(shù)脂填充到塑模樹(shù)脂填充空間內(nèi)。
文檔編號(hào)H01L21/56GK102479727SQ20111038794
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者前島紀(jì)男, 谷澤秀和 申請(qǐng)人:三墾電氣株式會(huì)社