半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置等中配備有：半導(dǎo)體組件（2）、上表面接合有半導(dǎo)體組件（2）且側(cè)面（20、22）固定有制冷劑流動(dòng)用的管（14、15）的冷卻器（3）、和覆蓋半導(dǎo)體組件（2）和冷卻器（3）的外周的樹脂模壓層（4），在冷卻器（3）的側(cè)面（20、22），設(shè)置有從側(cè)面（20、22）突出且圍住管（14、15）的凸部（25、26）。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置，已知有通過(guò)樹脂模壓成形將半導(dǎo)體組件和冷卻器一體化的裝置。在冷卻器的側(cè)面，突出地設(shè)置使制冷劑在內(nèi)部的散熱器中流動(dòng)的管。與該記載相關(guān)的技術(shù)的一個(gè)例子公開于專利文獻(xiàn)I中。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010 - 62511號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明所要解決的課題
[0007]在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在對(duì)半導(dǎo)體組件和冷卻器進(jìn)行樹脂模壓成形時(shí)，金屬模的分型面有必要沿著管的外形形成。因此，存在著在樹脂模壓成形時(shí)，當(dāng)利用金屬模將半導(dǎo)體組件和冷卻器夾緊(合模)時(shí)，夾緊力作用到管上而使管變形的擔(dān)憂。管的變形導(dǎo)致由流路阻力的增大引起的冷卻效率的降低。
[0008]本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制在樹脂模壓成形時(shí)管的變形的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0009]解決課題的手段
[0010]為了達(dá)到上述目的，在本發(fā)明中，以在冷卻器側(cè)面設(shè)置從該側(cè)面突出且將管圍住的凸部。
[0011]發(fā)明的效果
[0012]因而，在本發(fā)明中，在樹脂模壓成形時(shí)，由于可以利用具有沿著凸部的側(cè)面的分型面的金屬模夾緊半導(dǎo)體組件和冷卻器來(lái)對(duì)兩者進(jìn)行樹脂模壓，所以，可以降低作用到管上的夾緊力，可以抑制管的變形。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的透視圖。
[0014]圖2是圖1的S2 — S2剖視圖。
[0015]圖3是圖1的S3 — S3剖視圖。
[0016]圖4是實(shí)施例1的冷卻器的正視圖。
[0017]圖5是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的透視圖。
[0018]圖6是實(shí)施例2的冷卻器的正視圖。
[0019]圖7是圖6的S7 — S7剖視圖。
[0020]圖8是表示其它實(shí)施例的凸部形狀的冷卻器的正視圖。[0021]圖9是表示其它實(shí)施例的凸部形狀的冷卻器的正視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面，基于附圖中表示的實(shí)施例，說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法的方式。
[0023]〔實(shí)施例1〕
[0024]首先，說(shuō)明結(jié)構(gòu)。
[0025][半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)]
[0026]圖1是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的透視圖，圖2是圖1的S2 — S2剖視圖，圖3是圖1的S3 — S3剖視圖，圖4是實(shí)施例1的冷卻器的正視圖，圖5是表示實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的制造方法的透視圖。
[0027]半導(dǎo)體裝置I配備有功率半導(dǎo)體組件(下面，稱之為半導(dǎo)體組件)2、冷卻器3和樹脂模壓層4。
[0028]半導(dǎo)體組件2構(gòu)成與逆變器的各個(gè)相(U相、V相及W相)相對(duì)應(yīng)的上臂或者下臂，所述逆變器對(duì)車輛行駛用的三相交流電機(jī)進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)控制?？梢岳靡粚?duì)半導(dǎo)體組件2形成逆變器回路的上下臂串聯(lián)回路，通過(guò)將三對(duì)半導(dǎo)體組件2組合起來(lái)，可以形成三相逆變器回路。
[0029]如圖5所示，半導(dǎo)體組件2以具有金屬模型的基板5、作為功率半導(dǎo)體器件的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極晶體管)芯片6、二極管芯片7、門接線端子8、兩個(gè)引線端子9、10作為主要結(jié)構(gòu)。
[0030]IGBT芯片6及二極管芯片7被接合到基板5上。
[0031]門接線端子8是向IGBT芯片6供應(yīng)門電壓的端子，利用圖外面的接合線與IGBT芯片6相接合。
[0032]引線端子9、10被接合到基板5上。
[0033]另外，門接線端子8、兩個(gè)引線端子9、10比樹脂模壓層4向外側(cè)突出。
[0034]冷卻器3用于從發(fā)熱的半導(dǎo)體組件2吸熱以進(jìn)行冷卻，配備有散熱器12、冷卻套13 和管 14、15。
[0035]散熱器12由散熱性高的材料、例如鋁合金形成，具有基部16和散熱片17?；?6形成長(zhǎng)方形的板狀，在下面?zhèn)韧怀龅卦O(shè)置散熱片17?；?6的上表面是平坦的，與半導(dǎo)體組件2直接接合。
[0036]冷卻套13由散熱性高的材料、例如鋁合金形成，形成上方開口的矩形的箱狀。在冷卻套13的內(nèi)部形成有容納部18，所述容納部18容納散熱器12的散熱片17。在容納部18的上端設(shè)置有階梯部19，在將散熱片17容納到容納部18中時(shí)，基部16的外周緣就位于所述階梯部19。
[0037]管14、15用于使制冷劑在散熱器12的容納部18中流通以冷卻散熱片17，通過(guò)壓入固定或釬焊等焊接，與形成在冷卻套13的四個(gè)側(cè)面20、21、22、23之中的短邊側(cè)的側(cè)面20、22上的開口部20a、22a接合。開口部20a、22a與容納部18連通。管14、15例如由鋁、不銹鋼合金等形成。
[0038]在冷卻套13的側(cè)面20、22，設(shè)置有覆蓋突出于冷卻器3的外方的管14、15的外周的凸部25,260
[0039]如圖4所示，凸部26形成上表面29的寬度尺寸比下表面30的寬度尺寸長(zhǎng)的等腰梯形形狀。上表面29及下表面30與冷卻器3的上表面27及底面28平行地配置。凸部26的兩個(gè)側(cè)面31、32被設(shè)定成寬度從冷卻器3的上表面27側(cè)向底面28側(cè)逐漸變窄。另外，凸部25的形狀與凸部26的形狀相同。
[0040]樹脂模壓層4由PPS (聚苯硫醚)、環(huán)氧樹脂等構(gòu)成，形成覆蓋半導(dǎo)體組件2和冷卻器3的箱形。另外，半導(dǎo)體組件2的基板5的外周緣部及各個(gè)端子8、9、10和冷卻器3的管
14、15及凸部25、26從樹脂模壓層4露出。
[0041][半導(dǎo)體裝置的制造方法]
[0042]其次，利用圖5說(shuō)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置I的制造方法。
[0043]首先，將散熱器12容納到冷卻器3的冷卻套13中，利用釬焊等焊接或者摩擦攪拌接合(FSW)等進(jìn)行固定，通過(guò)壓入固定或者釬焊等接合法將管14、15固定于開口部20a、22a(圖 5 (a))。
[0044]接著，利用高溫軟釬料將半導(dǎo)體組件2接合到散熱器12的基部16 (圖5 (b))。
[0045]其次，利用上下金屬模33、34將半導(dǎo)體組件2和冷卻器3夾緊(合模)，將PPS (聚苯硫醚)、環(huán)氧樹脂等樹脂從澆口 33a、34a注入到兩個(gè)金屬模33、34的腔體(內(nèi)部空間)內(nèi)，并使之固化，由此，形成樹脂模壓層4 (圖5 (c)、(d))。
[0046]最后，通過(guò)卸下上下金屬模33、34，獲得實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置I。
[0047]另外，對(duì)從上下金屬模33、34卸下的半導(dǎo)體裝置I進(jìn)行修整，以使門接線端子8、引線端子9、10分別從基板5的外周框部獨(dú)立出來(lái)(圖中未示出)。
[0048]這里，如圖5 (C)所示，上金屬模33的分型面35沿著半導(dǎo)體組件2的上表面形狀大致平坦地形成。另一方面，下金屬模34的分型面36，在對(duì)應(yīng)于冷卻套13的側(cè)面21、23的部分，沿著半導(dǎo)體組件2的下表面的形狀大致平坦地形成，在對(duì)應(yīng)于冷卻套13的側(cè)面20、22的部分，沿著半導(dǎo)體組件2的下表面形狀和側(cè)面20、22的凸部25、26的形狀形成。即，在下金屬模34的分型面36，設(shè)置有沿著凸部25、26的兩側(cè)面31、32和下表面30的凹部37、38。凹部37、38的形狀被設(shè)定成比凸部25、26小一些。換句話說(shuō)，凸部25、26形成得比凹部37、38稍大。
[0049]其次，對(duì)作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0050][管的變形抑制]
[0051]在現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置中，在將制冷劑流動(dòng)用的管設(shè)置于冷卻器的側(cè)面的情況下，在對(duì)半導(dǎo)體組件和冷卻器進(jìn)行樹脂模壓成形時(shí)，金屬模的分型面沿著管的外形形成。因此，存在著由上下金屬模產(chǎn)生的夾緊力直接作用到管上而使管變形的擔(dān)憂。管的變形由于與由流路阻力的增大引起的冷卻性能降低相關(guān)，所以是不好的。另一方面，在將夾緊力減小到管不發(fā)生變形的程度的情況下，密封性降低，產(chǎn)生樹脂泄漏或樹脂的蔓延，成形性惡化。
[0052]與此相對(duì)，在實(shí)施例1中，在冷卻器3的冷卻套13的側(cè)面20、22設(shè)置凸部25、26，將凸部25、26嵌入下金屬模34的凹部37、38進(jìn)行樹脂模壓成形。即，通過(guò)使由上下金屬模33、34產(chǎn)生的夾緊力作用于凸部25、26，可以防止從上下金屬模33、34直接將夾緊力作用于管14、15，可以抑制管14、15的變形。
[0053][密封性提高][0054]在實(shí)施例1中，由于使凸部25、26的外形比下金屬模34的凹部37、38的形狀大，所以，在利用上下金屬模33、34夾緊半導(dǎo)體組件2和冷卻器3時(shí)，分型面36的凹部37、38與凸部25、26的下表面30及兩側(cè)面31、32貼緊，可以抑制樹脂泄漏或樹脂的蔓延。
[0055]另外，由于將凸部25、26的兩個(gè)側(cè)面31、32設(shè)定成寬度從冷卻器3的上表面27側(cè)向底面28側(cè)逐漸變窄，所以，可以將上下金屬模33、34的夾緊力的一部分作為分力作用于左右方向，進(jìn)一步提高凹部37、38與凸部25、26的兩側(cè)面31、32的貼緊性。
[0056][布局自由度的提高]
[0057]在現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置中，有必要在金屬模的分型面上配置管及半導(dǎo)體組件的各個(gè)端子。即，由于有必要使管和各個(gè)端子的位置與上下金屬模的分型面的高度相一致，所以，在布局上的制約多。與此相對(duì)，在實(shí)施例1中，由于通過(guò)在冷卻器3的冷卻套13的側(cè)面20、22上設(shè)置凸部25、26，可以將相對(duì)于各個(gè)端子8、9、10的位置偏離地配置管14、15，所以，可以提高管14、15及各個(gè)端子8、9、10的布局自由度。
[0058]其次，對(duì)效果進(jìn)行說(shuō)明。
[0059]在實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置I及半導(dǎo)體裝置I的制造方法中，具有下面列舉的效果。
[0060](I)配備有半導(dǎo)體組件2、上表面接合有半導(dǎo)體組件2且側(cè)面20、22固定有制冷劑流動(dòng)用的管14、15的冷卻器3、覆蓋半導(dǎo)體組件2和冷卻器3的外周的樹脂模壓層4，在冷卻器3的側(cè)面20、22設(shè)置有從側(cè)面20、22突出且圍住管14、15的凸部25、26。
[0061]由此，可以抑制在樹脂模壓成形時(shí)的管14、15的變形。另外，可以提高管14、15及各個(gè)端子8、9、10的布局自由度。
[0062](2)將凸部25、26的外形設(shè)定成寬度從冷卻器3的上表面27側(cè)向底面28側(cè)逐漸變窄的形狀。
[0063]由此，可以進(jìn)一步提高凹部37、38和凸部25、26的兩側(cè)面31、32的貼緊性，以圖提
高密封性。
[0064](3)在對(duì)半導(dǎo)體組件2和在上表面接合有半導(dǎo)體組件2且在側(cè)面20、22固定有制冷劑流動(dòng)用的管14、15的冷卻器3進(jìn)行樹脂模壓而成的半導(dǎo)體裝置I的制造方法中，在冷卻器3的側(cè)面20、22設(shè)置從側(cè)面20、22突出且圍住管14、15的凸部25、26，利用具有沿著凸部25、26的形狀的分型面36的下金屬模34和上金屬模33夾緊半導(dǎo)體組件2和冷卻器3,進(jìn)行樹脂模壓成形。
[0065]由此，可以抑制在樹脂模壓成形時(shí)管14、15的變形。另外，可以制造管14、15及各個(gè)端子8、9、10的布局自由度高的半導(dǎo)體裝置I。
[0066](4)將凸部25、26設(shè)定得比對(duì)應(yīng)于凸部25、26的下金屬模34的分型面36的形狀大。
[0067]由此，可以使分型面36的凹部37、38與凸部25、26的下面30及兩側(cè)面31、32貼緊，可以抑制樹脂泄漏或樹脂的蔓延。
[0068]〔實(shí)施例2〕
[0069]其次，基于圖6、7說(shuō)明實(shí)施例2。圖6是實(shí)施例2的冷卻器的正視圖，圖7是圖6的S7 - S7剖視圖。另外，對(duì)于與實(shí)施例1共同的部位，用相同的稱呼和相同的附圖標(biāo)記。
[0070]凸部26的上表面29設(shè)置在與冷卻套13的上表面27相同的位置，凸部26的下表面30設(shè)置在與冷卻套13的底面28相同的位置。[0071]在實(shí)施例2中，在凸部26的外周緣附近形成圍住管15的槽41，將槽41的外側(cè)作為彈性肋(凸條)42。包含有彈性肋42的凸部26的外形被設(shè)定得比下金屬模34的凹部37、38的形狀大。
[0072]槽41的底面41a被設(shè)定在與上下金屬模33、34的內(nèi)壁面33b、34b相比更靠冷卻器內(nèi)方的位置。另外，凸部25的形狀與凸部26—樣。
[0073]在實(shí)施例2中，由于將功率半導(dǎo)體組件2的基板5的面積設(shè)定得幾乎與基部16的面積相同，所以，基板5不從樹脂模壓層4露出。
[0074]其它部分與實(shí)施例一樣。
[0075]其次，對(duì)作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0076][密封性提高]
[0077]在實(shí)施例2中，在利用下金屬模33、34夾緊半導(dǎo)體組件2和冷卻器3時(shí)，彈性肋42在彈性區(qū)域內(nèi)彈性變形，由此貼緊于上下金屬模33、34的分型面35、36。S卩，由于借助于彈性肋42的彈性力，彈性肋42和分型面35、36更可靠地進(jìn)行面配合(面接觸)，所以，可以更可靠地抑止樹脂泄漏或樹脂的蔓延。
[0078]另外，由于將槽41的底面41a設(shè)定在比上下金屬模33、34的內(nèi)壁面33b、34b更靠冷卻器內(nèi)方的位置，所以，可以使彈性肋42在整個(gè)長(zhǎng)度上彈性變形，可以使槽41的底面41a更加貼緊于上下金屬模33、34的分型面35、36。
[0079][尺寸公差的放寬]
[0080]一般地，由于樹脂模壓成形要求高的尺寸精度，以便在金屬模和制品之間不產(chǎn)生成為樹脂泄漏的原因的間隙，所以，有必要嚴(yán)格地進(jìn)行對(duì)于與金屬模的配合面的尺寸公差的管理，存在著制造成本增大的問(wèn)題。
[0081]與此相對(duì)，在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置I中，由于在由上下金屬模33、34進(jìn)行夾緊時(shí)，彈性肋42彈性變形，吸收上下金屬模33、34與半導(dǎo)體組件2及冷卻器3的配合面的間隙(松動(dòng))，所以，可以允許放寬與上下金屬模33、34的配合面的尺寸公差。
[0082]因而，可以謀求制造成本的控制。
[0083]其次，對(duì)效果進(jìn)行說(shuō)明。
[0084]在實(shí)施例2的半導(dǎo)體裝置I及半導(dǎo)體裝置I的制造方法中，除了實(shí)施例1的效果
(I)?(4)之外，還具有下面列舉的效果。
[0085](5)在凸部25、26的外周緣附近形成槽41，將槽41的外側(cè)作為彈性肋42。
[0086]因此，可以抑制樹脂泄漏或樹脂的蔓延，可以提高密封性。
[0087](6)將槽41的底部41a設(shè)定在比上下金屬模33、34的內(nèi)壁面33b、34b更靠冷卻器內(nèi)方的位置。
[0088]因此，可以使彈性肋42在整個(gè)長(zhǎng)度上彈性變形，可以進(jìn)一步提高與分型面35、36的貼緊性。
[0089](其它實(shí)施例)
[0090]上面，基于實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及半導(dǎo)體裝置的制造方法，但是，對(duì)于具體的結(jié)構(gòu)，并不局限于實(shí)施例，只要不脫離權(quán)利要求書所記載的各權(quán)利要求的發(fā)明的主旨，則允許設(shè)計(jì)的變更和追加。
[0091]例如，凸部的形狀只要是覆蓋突出于冷卻器的外方的管的外周的形狀即可。例如，如圖8所示，也可以只是圍住管14的彈性肋(凸條)43。
[0092]雖然在實(shí)施例2中，列舉了將槽的底面設(shè)定在比金屬模的內(nèi)壁面更靠冷卻器內(nèi)方的位置的例子，但是，只要與內(nèi)壁面相一致即可。
[0093]雖然在實(shí)施例2中，列舉了在凸部的全周上設(shè)置槽及彈性肋(凸條)的例子，但是，也可以只在凸部的左右或者上下設(shè)置槽及彈性肋。圖9是只在凸部25的側(cè)面31、32設(shè)置槽44、45及彈性肋46、47的例子。
[0094]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0095]I半導(dǎo)體裝置
[0096]2功率半導(dǎo)體組件
[0097]3冷卻器
[0098]4樹脂模壓層
[0099]14、15 管
[0100]20、22 側(cè)面
[0101]25、26 凸部
[0102]33上金屬模
[0103]34下金屬模
[0104]35、36 分型面
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體裝置配備有: 半導(dǎo)體組件； 冷卻器，所述半導(dǎo)體組件接合于所述冷卻器的上表面，制冷劑流動(dòng)用的管固定于所述冷卻器的側(cè)面； 樹脂模壓層，所述樹脂模壓層覆蓋所述半導(dǎo)體組件和所述冷卻器的外周， 在所述冷卻器的側(cè)面，設(shè)置有從該側(cè)面突出且圍住所述管的凸部。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在所述凸部的外周緣附近形成槽，將該槽的外側(cè)作為凸條。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 將所述凸部的外形設(shè)定成寬度從所述冷卻器的上表面?zhèn)认虻酌鎮(zhèn)戎饾u變窄或者變寬的形狀。
4.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，對(duì)半導(dǎo)體組件和冷卻器進(jìn)行樹脂模壓而形成所述半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體組件接合于所述冷卻器的上表面，制冷劑流動(dòng)用的管固定于所述冷卻器的側(cè)面， 在所述冷卻器的側(cè)面，設(shè)置從該側(cè)面突出且圍住所述管的凸部， 利用具有沿著所述凸部的形狀的分型面的金屬模夾緊所述半導(dǎo)體組件和所述冷卻器，進(jìn)行樹脂模壓成形。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 將所述凸部設(shè)定得比對(duì)應(yīng)于該凸部的所述金屬模的分型面的形狀大。
6.如權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 在所述凸部的外周緣附近形成槽，將該槽的外側(cè)作為凸條， 將所述槽的底面設(shè)定在與所述金屬模的內(nèi)壁面相同的位置或者比該內(nèi)壁面更靠冷卻器內(nèi)方的位置。
【文檔編號(hào)】H01L23/28GK103608916SQ201280029711
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】吉原俊和, 玉川學(xué)姿, 大井靖之, 小林英貴 申請(qǐng)人:康奈可關(guān)精株式會(huì)社