半導體器件和制造半導體器件的方法
【專利摘要】本公開涉及半導體器件和制造半導體器件的方法。改善了半導體器件的可靠性。半導體器件具有彼此電隔離的第一和第二金屬板。在第一金屬板上安裝包括在其上形成的晶體管元件的第一半導體芯片。在第二金屬板上安裝包括在其上形成的二極管元件的第二半導體芯片。此外，半導體器件具有包括與第一或第二半導體芯片電耦合的多個引線的引線組。沿引線排列的X軸方向布置第一和第二金屬板。此處，第一金屬板中的第一半導體芯片的周圍區(qū)域的面積設(shè)置得大于第二金屬板中的第二半導體芯片的周圍區(qū)域的面積。
【專利說明】半導體器件和制造半導體器件的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]2012年10月23日提交的日本專利申請N0.2012-233805的公開內(nèi)容(包括說明書、附圖和摘要)通過引用整體合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及半導體器件和半導體器件的制造技術(shù)。更特別地，本發(fā)明涉及可有效地應(yīng)用于例如要安裝在電源電路中的半導體器件的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0004]日本未審專利公開N0.2008-177179 (專利文獻I)描述了一種半導體模塊，其中每個都包括形成在其中的晶體管的半導體芯片以及每個都包括形成在其中的二極管的半導體芯片單獨安裝在多個金屬基板上，該多個半導體芯片通過金屬基板和導線電耦合。
[0005]此外，日本未審專利公開N0.2010-177619 (專利文獻2)描述了一種半導體器件，其中IGBT (芯片)和二極管(芯片)安裝在同一引線框架上，并且在IGBT (芯片)和二極管(芯片)之間形成狹縫。
[0006]此外，日本未審專利公開N0.2008-16515(專利文獻3)描述了一種結(jié)構(gòu)，其中IGBT(芯片)和二極管(芯片)接合到Cu布線板,并且冷卻生片(green sheet)結(jié)合到Cu布線板的與芯片接合表面相反的表面。
[0007]專利文獻
[0008][專利文獻I]日本未審專利公開N0.2008-177179
[0009][專利文獻2]日本未審專利公開N0.2010-177619
[0010][專利文獻3]日本未審專利公開N0.2008-16515

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明人已經(jīng)對改善要安裝到例如電源電路的半導體器件的性能的技術(shù)進行了研究。作為此工作的一部分，對將包括形成在其中的晶體管的半導體芯片和包括形成在其中的用于與晶體管一起執(zhí)行開關(guān)操作的二極管的半導體芯片合并到一個封裝中的技術(shù)進行了研究。結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在改善半導體器件的可靠性方面還有問題。
[0012]通過此說明書的描述以及各個附圖，其他目標以及新穎的特點將變得顯而易見。
[0013]在根據(jù)一實施例的半導體器件中，在用于在其上安裝包括形成在其中的晶體管的第一半導體芯片的第一金屬板中，該第一半導體芯片的周圍區(qū)域被設(shè)置為大于用于在其上安裝包括形成在其中的二極管的第二半導體芯片的第二金屬板中的第二半導體芯片的周圍區(qū)域。
[0014]根據(jù)一實施例，可以改善半導體器件的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0015]圖1是示出包括安裝在其中的實施例的半導體器件的電源轉(zhuǎn)換器件的電路配置的說明性視圖；
[0016]圖2是示出實施例的半導體器件的外觀的平面圖；
[0017]圖3是示出圖2所示的半導體器件的熱輻射板安裝表面一側(cè)的平面圖；
[0018]圖4是圖2所示的半導體器件的側(cè)視圖；
[0019]圖5是示出其中圖4所示的半導體器件被貼附有熱輻射板并且安裝在圖1所示的電源轉(zhuǎn)換器件的安裝襯底上的狀態(tài)的側(cè)視圖；
[0020]圖6是示出透過圖2所示的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖；
[0021]圖7是沿圖6的線A-A的放大截面圖；
[0022]圖8是沿圖6的線B-B的放大截面圖；
[0023]圖9是沿圖6的線C-C的放大截面圖；
[0024]圖10是示出圖1所示的包括形成在其中的晶體管元件的半導體芯片的元件結(jié)構(gòu)示例的放大截面圖；
[0025]圖11是示出圖1所示出的包括形成在其中的二極管元件的半導體芯片的元件結(jié)構(gòu)示例的放大截面圖；
[0026]圖12是示出從其去除了圖6所示的半導體芯片、導電粘接劑材料和導線的金屬板的平面配置的放大平面圖；
[0027]圖13是示出關(guān)于圖12的研究示例的放大平面圖；
[0028]圖14是示出關(guān)于圖12的另一研究示例的放大平面圖；
[0029]圖15是示出關(guān)于圖12的修改示例的放大平面圖；
[0030]圖16是示出由本發(fā)明人對圖12至15所示的金屬板的熱輻射特性進行的評估的結(jié)果的說明性視圖；
[0031]圖17是示出參考圖1至12描述的半導體器件的制造步驟的概要的說明性視圖；
[0032]圖18是示出圖17所示的引線框架提供步驟中所提供的引線框架的總體結(jié)構(gòu)的平面圖；
[0033]圖19是圖18所示的一器件區(qū)域的放大平面圖；
[0034]圖20是示出其中半導體芯片安裝在圖19所示的每個金屬板的芯片安裝部分上的狀態(tài)的放大平面圖；
[0035]圖21是沿圖20的線A-A的放大截面圖；
[0036]圖22是示出其中圖20所示的半導體芯片和引線通過導線鍵合而電耦合的狀態(tài)的放大平面圖；
[0037]圖23是沿圖22的線A-A的截面圖；
[0038]圖24是沿圖22的線B-B的截面圖；
[0039]圖25是示出其中在圖22所示的器件區(qū)域中形成用于密封多個半導體芯片的密封體的狀態(tài)的放大平面圖；
[0040]圖26是包括在其上形成的圖25所示的密封體的整個引線框架的平面圖；
[0041]圖27是示出在沿圖25的線A-A的放大截面中引線框架的器件區(qū)域布置在鑄模中的狀態(tài)的放大截面圖；[0042]圖28是示出其中已經(jīng)切割了圖26所示的系條(tie bar)的狀態(tài)的平面圖；
[0043]圖29是示出其中已經(jīng)對圖28所示的引線框架進行切單了的狀態(tài)的平面圖；
[0044]圖30是示出作為關(guān)于圖2的修改示例的半導體器件的外觀的平面圖；
[0045]圖31是示出圖30所示的半導體器件的熱輻射板安裝表面一側(cè)的平面圖；
[0046]圖32是圖30所示的半導體器件的放大截面圖；
[0047]圖33是示出圖1所示的功率因數(shù)校正電路的修改示例的電路框圖；
[0048]圖34是示出透過安裝到圖33所示的功率因數(shù)校正電路的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖；
[0049]圖35是沿圖34的線A-A的放大截面圖；
[0050]圖36是示出透過作為關(guān)于圖6的修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖；
[0051]圖37是示出透過作為關(guān)于圖6的另一修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖；
[0052]圖38是示出透過作為關(guān)于圖6的再一修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖；
[0053]圖39是沿圖38的線A-A的放大截面圖；
[0054]圖40是示出透過作為關(guān)于圖38的修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透明放大平面圖；以及
[0055]圖41是沿圖40的線A-A的放大截面圖。
【具體實施方式】
[0056](對描述形式、基本術(shù)語以及本發(fā)明中的方法的說明)
[0057]在本發(fā)明中，在下面對各實施例的描述中，如果需要的話，為了方便起見，描述可分成多個章節(jié)等。然而，除非另作說明，否則這些章節(jié)不是彼此獨立的，而是作為單個示例的相應(yīng)部分，并有關(guān)聯(lián)，以便一個章節(jié)是另一章節(jié)的一部分的詳細說明、另一章節(jié)的一部分或整體等的修改示例，而與描述順序無關(guān)。此外，原則上，將省略相同部分的重復描述。但是，各實施例中的相應(yīng)組成元件不是必需的，除非另作說明，或者除了數(shù)量在理論上受限的情況之外，并且除非從上下文顯而易見。
[0058]類似地，在對各實施例等的描述中，對于材料、組分等而言，術(shù)語“X包括A”不排除包括A以外的元素的情況，除非另作說明，或除非從上下文顯而易見。例如，對于成分，該術(shù)語用于涵蓋“X包括A作為主要成分”等。例如，可自然地理解，此處使用的術(shù)語“硅構(gòu)件”等不限于純硅，而是還涵蓋SiGe (硅鍺)合金、包含硅作為主要成分的其他多元合金、以及包含添加物的其他構(gòu)件等。但是，可自然地理解，假定此處所使用的術(shù)語鍍金、Cu層、鍍鎳等不僅涵蓋純的構(gòu)件，而且還涵蓋包含金、Cu、鎳等作為主要成分的構(gòu)件，除非另作說明。
[0059]此外，當提及特定數(shù)值和數(shù)量時，除非另作說明，除了它們在理論上局限于數(shù)值之夕卜，除非從上下文顯而易見地看出，否則每一個數(shù)值都可以是大于特定數(shù)值的數(shù)值，或可以是小于特定數(shù)值的數(shù)值。
[0060]此外，在本發(fā)明中，使用了術(shù)語“平面表面”或“側(cè)表面”。在以半導體芯片的形成半導體元件的表面作為基準表面的情況下，與基準表面平行的表面被描述為平面表面。與平面表面相交的表面被描述為側(cè)表面。此外，其中兩個分隔開的平面表面在側(cè)視圖中連接的方向被描述為厚度方向。
[0061]但是，在本發(fā)明中，可以使用術(shù)語“頂表面”或“底表面”。然而，半導體封裝的安裝形式包括各種形式。相應(yīng)地，例如，在安裝半導體封裝之后，頂表面可以置于底表面下面。在本發(fā)明中，半導體芯片的形成元件的表面一側(cè)的平面表面被描述為頂表面，布置于頂表面的對面一側(cè)的表面被描述為底表面。
[0062]此外，在實施例的相應(yīng)的附圖中，相同或類似的部分用相同或類似的參考編號和符號來表示，原則上，將不會重復地描述。
[0063]此外，在各個附圖中，當陰影線等使附圖復雜化，或當顯然不同于間隙時，甚至在剖面中也可能省略陰影線。與此結(jié)合，當從描述等顯而易見時，甚至對于二維封閉孔，也可能省略背景輪廓。此外，甚至不在剖面中，也可以添加陰影線或點圖案，以便清楚地演示該部分不是間隙，或以便清楚地演示各區(qū)域之間的邊界。
[0064](實施例)
[0065]在本實施例中，將通過以包括要安裝在電源轉(zhuǎn)換電路上的用于PFC (功率因數(shù)校正)電路的晶體管和二極管的半導體器件作為要安裝在電源電路上的半導體器件的一個示例來進行描述。具體來說，在本實施例中所描述的電源轉(zhuǎn)換電路將輸入電源轉(zhuǎn)換為三相AC電源，并將電力提供到負載(例如三相馬達)一側(cè)。
[0066]<電源轉(zhuǎn)換設(shè)備>
[0067]圖1是示出包括安裝在其中的本實施例的半導體器件的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備的電路配置的說明性視圖。圖1所示的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10具有電源轉(zhuǎn)換電路，該電路整流從AC輸入部件ACl輸入的電功率，然后，在逆變器(逆變器電路)11處將電功率轉(zhuǎn)換為三相AC電源，并將三相AC電源輸出到負載12。作為耦合到電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10的負載12，可以提及要安裝在諸如電冰箱或空調(diào)設(shè)備之類的家用電器上的馬達，或工業(yè)馬達。如此，電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10耦合到消耗大量電力的負載12，因此，由能夠提供大量電力(例如，IA (安培)或更高(例如，幾十安培)和大約600V (伏特))的電路組件形成。
[0068]例如，電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10中傳遞數(shù)十安培的大電流。因此，當電路的布線電阻或寄生電感大時，在馬達啟動或停止之時，需要防止元件被反向感應(yīng)電壓擊穿。此外，例如，在其中傳遞大電流的多個元件被合并在一個封裝中的情況下，需要可靠地將元件彼此絕緣，甚至在施加數(shù)百伏特的高電壓的情況下。
[0069]在圖1所示的逆變器11中，針對每個相位，配對的兩個開關(guān)元件(開關(guān)晶體管)SI串聯(lián)地耦合，以便輸出三相AC電源。在圖1所示的示例中，作為逆變器11的開關(guān)元件SI，使用例如IGBT (絕緣柵雙極晶體管)。作為要安裝到電源電路中的開關(guān)元件，除IGBT以外，還可以使用MOSFET (金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管)。然而，如上所述，在用于向馬達提供驅(qū)動電源的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10的情況下，需要高達例如大約600V的擊穿電壓。因此，IGBT是特別優(yōu)選的，因為由于ON電阻所造成的發(fā)熱更有可能在實現(xiàn)較高擊穿電壓時得到抑制。
[0070]此外，逆變器11與控制設(shè)備MCU耦合?？刂圃O(shè)備MCU由例如PWM (脈寬調(diào)制)電路形成。PWM電路比較三角波幅度和命令信號，并輸出PWM信號(控制信號)。此外，將負載12的監(jiān)測數(shù)據(jù)(例如，轉(zhuǎn)速或溫度)傳輸?shù)娇刂圃O(shè)備MCU。控制設(shè)備MCU基于監(jiān)測數(shù)據(jù)輸出PWM信號。[0071]從控制設(shè)備MCU輸出的PWM信號被輸入到逆變器11的控制電路部件11a。在控制電路部件Ila中，形成了例如用于驅(qū)動的驅(qū)動電路，其用于響應(yīng)于輸入的控制信號來控制多個開關(guān)元件SI的柵電極的電勢。逆變器11通過從控制設(shè)備MCU輸出的控制信號來調(diào)整負載12的轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩。
[0072]此外，整流器電路RCl、功率因數(shù)校正電路13、以及平滑電容器PC耦合在電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10的AC輸入部件ACl和逆變器11之間。向AC輸入部件ACl輸入的電功率在未示出的濾波器電路中清除噪聲成分，然后在整流器電路RCl中整流。在整流器電路RCl處轉(zhuǎn)換為DC波形并輸出的電功率通過功率因數(shù)校正電路13在包括平滑電容器PC的平滑電路中轉(zhuǎn)換為平坦波形，并被提供給逆變器11。
[0073]平滑電容器PC布置在第一電源電勢Vcc和第二電源電勢GND之間。換言之，平滑電容器PC耦合到用于提供第一電源電勢Vcc的第一電源端子和用于提供第二電源電勢(基準電勢)GND的第二電源端子。在圖1所示的示例中，第二電源電勢GND是地電勢(O伏特)。然而，作為修改示例，可以使用比第一電源電勢Vcc較低的電勢來作為第二電源電勢。
[0074]此外，在圖1所示的示例中，功率因數(shù)校正電路13是用于輸出比輸入電壓更高的電壓的升壓PFC電路。功率因數(shù)校正電路13包括感應(yīng)器(線圈)LI作為升壓線圈，以及晶體管元件Tl和二極管元件Dl作為開關(guān)元件。
[0075]二極管元件Dl和晶體管元件Tl在將被提供有第一電源電勢Vcc的引線(端子或Vcc端子)VLl與將被提供有第二電源電勢GND的引線(端子或GND端子)VL2之間串聯(lián)地耦合。具體來說，二極管元件Dl的陰極電極Kl與引線VLl電耦合。晶體管元件Tl的發(fā)射電極El與引線VL2電耦合。
[0076]耦合到感應(yīng)器LI的引線(端子、COM端子、或陽極-集電極引線)CL耦合在二極管元件Dl和晶體管元件Tl之間。具體來說，引線CL電耦合在二極管元件Dl的陽極電極Al和晶體管元件Tl的收集電極Cl之間。
[0077]此外，用于為開關(guān)操作提供驅(qū)動電勢的控制設(shè)備13a耦合到晶體管元件Tl的柵電極G1。具體來說，用于從控制設(shè)備13a提供控制信號的輸出信號線與耦合到晶體管元件Tl的柵電極Gl的引線(端子或柵極端子)GL電耦合。
[0078]來自整流器電路RCl的輸出電流通過感應(yīng)器LI流到二極管元件Dl或晶體管元件Tl。當晶體管元件Tl處于截止狀態(tài)時，來自整流器電路RCl輸出電流流過二極管元件D1。結(jié)果，對平滑電容器PC進行充電。當晶體管元件Tl處于導通狀態(tài)時，來自整流器電路RCl的輸出電流流過晶體管元件Tl。結(jié)果，二極管元件Dl被反向偏置。然后，來自平滑電容器PC的平滑化了的電流被提供給逆變器11。
[0079]換言之，電流響應(yīng)于晶體管元件的ON-OFF操作(開關(guān)操作)而流過二極管元件Dl或晶體管元件Tl。開關(guān)操作可以使提供給逆變器11的電功率平滑化。換言之，二極管元件Dl和晶體管元件Tl互補地(交替地)操作，由此形成用于使提供給逆變器11的電功率平滑化的平滑電路。
[0080]當圖1所示的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10尺寸減小時，可以考慮形成電源轉(zhuǎn)換設(shè)備的多個組件被包含在一個封裝中的方法。此外，從改善電子組件的制造效率的觀點來看，優(yōu)選地，改善了電子組件的一般通用性，以便大量生產(chǎn)相同產(chǎn)品。如此，本發(fā)明人對下列配置進行了仔細研究:除了需要根據(jù)負載12 —側(cè)的電源要求改變的電子組件諸如感應(yīng)器LI和平滑電容器PC之外，還包括集成在一個封裝中的二極管元件Dl和晶體管元件Tl的半導體器件I安裝到電源轉(zhuǎn)換設(shè)備10中。
[0081]〈半導體器件〉
[0082]圖2是示出了本實施例的半導體器件的外觀的平面圖。圖3是示出了圖2所示的半導體器件的熱輻射板安裝表面一側(cè)的平面圖。此外，圖4是圖2所示的半導體器件的側(cè)視圖。再此外，圖5是示出其中圖4所示的半導體器件被貼附有熱輻射板并且安裝在圖1所示的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備的安裝襯底上的狀態(tài)的側(cè)視圖。此外，圖6是示出透過圖2所示的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖。再此外，圖7是沿圖6的線A-A的放大截面圖。圖8是沿圖6的線B-B的放大截面圖。此外，圖9是沿圖6的線C-C的放大截面圖。再此外，圖10是示出圖1所示的包括形成在其中的晶體管元件的半導體芯片的元件結(jié)構(gòu)示例的放大截面圖。此外，圖11是示出圖1所示的包括形成在其中的二極管元件的半導體芯片的元件結(jié)構(gòu)示例的放大截面圖。
[0083]順便說明，在圖7和8中，為了示出圖6所示的引線VLI和引線CL的側(cè)視形狀，圖7和8分別用虛線示出了引線CL的輪廓和引線VLl的輪廓。
[0084]如圖2所示，半導體器件I是具有由樹脂制成的密封體2以及多個引線3 (引線組)的半導體封裝，引線3是從密封體2暴露的多個外部端子。密封體2由例如注入了硅填充物的環(huán)氧樹脂制成。引線3由例如Cu (銅)、A1 (鋁)或Fe-Ni (鐵鎳)合金制成。此外，引線3的表面應(yīng)用有焊料鍍膜，諸如錫鉛鍍、純錫鍍(其是無鉛鍍)、或錫-鉍鍍。
[0085]如圖4所示，在側(cè)視圖中，密封體2具有頂表面(第一表面或主表面)2a、以及布置于頂表面2a的相反側(cè)的底表面(第二表面、主表面、或熱福射構(gòu)件安裝表面)2b。
[0086]此外，如圖2和3所示，在平面圖中，密封體2具有在X軸方向延伸的側(cè)面(側(cè)表面)2hl、在與X軸方向正交的Y軸方向延伸并與側(cè)面(側(cè)表面)2hl相交的側(cè)面2h2、在Y軸方向延伸并且面向側(cè)面(側(cè)表面)2h2的側(cè)面2h3、以及在X軸方向延伸并且面向側(cè)面2hl的側(cè)面(側(cè)表面)2h4。
[0087]此外，如圖2到5所示，由從密封體2暴露的多個引線3形成的引線組沿密封體2具有的各個側(cè)面中的一個側(cè)面(側(cè)面2hl)布置。換言之，多個引線3 (其是半導體器件I的外部端子)集體地更靠近密封體2的側(cè)面2hl布置。例如如圖5所示，半導體器件I通過將以棒狀延伸的多個引線3插入到安裝襯底中，利用諸如焊料之類的粘接材料21來固定于安裝襯底(主板)20上。換言之，密封體2的在側(cè)面2hl —側(cè)的側(cè)表面充當半導體器件I的安裝表面。因此，多個引線3集體地沿布置于安裝表面一側(cè)的側(cè)面2hl排列，這允許安裝襯底20和多個引線3之間容易的電耦合。
[0088]此外，在密封體2中，形成在厚度方向從圖2所示的頂表面2a和圖3所示的底表面2b中的一個表面朝向另一個表面穿透的通孔2th。如圖5所不,通孔2th是用于固定半導體器件I和熱輻射構(gòu)件22的孔。當熱輻射構(gòu)件22附接到半導體器件I的熱輻射構(gòu)件安裝表面上時，將緊固構(gòu)件23插入到設(shè)置于密封體2中的通孔2th中，以緊固和固定密封體2和熱輻射構(gòu)件22。圖5示出其中通過包括螺栓23a和螺母23b的對的緊固構(gòu)件23實現(xiàn)抒緊和固定的不例。
[0089]在半導體器件I中，如上所述，多個外部端子(引線3)集體地排列在側(cè)面2hl —偵U。然后，從減小布線電阻的觀點來看首選的是，與多個引線3電耦合的各種內(nèi)部組件接近于引線3地布置。另一方面，圖5所示的用于固定熱輻射構(gòu)件22的通孔2th的位置最好是可以在密封體2的頂表面2a和底表面2b之間進行穿透的位置。因此，如圖2所示，在平面視圖中，通孔2th優(yōu)選布置在與沿其布置多個引線3的側(cè)面2hl相比更接近于側(cè)面2h4的位置。這可以確保在側(cè)面2hl附近安置各種內(nèi)部組件的空間。
[0090]此外，如圖2和3所示，包括多個引線3的引線組沿密封體2的側(cè)面2hl排列。多個引線3分別沿X軸方向排列，并且沿與X軸方向正交的Y軸方向延伸。換言之，多個引線3沿X軸方向平行排列，多個引線3中的每一個都沿與X軸方向正交的Y軸方向從密封體2伸出。
[0091 ] 多個引線3包括被提供有圖1所示的第一電源電勢Vcc的引線(端子或Vcc端子)VLl以及將被提供有第二電源電勢GND的引線(端子或GND端子)VL2。此外，多個引線3包括將要耦合到晶體管元件Tl的柵電極Gl的引線(端子或柵極端子)GL。再此外，多個引線3包括安置在二極管元件Dl和晶體管元件Tl之間并且耦合到感應(yīng)器LI的引線(端子或COM端子)CL。
[0092]多個引線3與圖6所示的半導體器件的內(nèi)部組件電耦合。然而，在圖2和3所示的示例中，多個引線3包括不與圖1所示出的電路電耦合的引線NC。
[0093]如圖6所示，半導體器件I具有在密封體2內(nèi)的半導體芯片(晶體管芯片)4、半導體芯片(二極管芯片)5、用于在其上安裝半導體芯片4的金屬板6、以及用于在其上安裝半導體芯片5的金屬板7。金屬板6和金屬板7通過密封體2在其芯片安裝表面一側(cè)被密封，同時彼此電分隔。
[0094]如圖9所不,半導體芯片4具有前表面4a和布置在前表面4a的相反側(cè)的背表面4b,前表面4a包括形成在其上的發(fā)射電極墊4ep和柵電極墊4gp,背表面4b包括形成在其上的收集電極4cp。如圖1所示，在半導體芯片4中形成晶體管元件Tl。晶體管元件Tl與圖9所示的半導體芯片4的發(fā)射電極墊4印、柵電極墊4gp以及收集電極4cp電耦合。發(fā)射電極墊4ep和柵電極墊4gp各自都由例如鋁(Al)合金形成。如圖6所示，發(fā)射電極墊4印的面積比柵電極墊4gp的面積大，以減小晶體管元件的ON電阻。
[0095]圖1所示的晶體管元件Tl例如是圖10所示的IGBT元件(絕緣柵極雙極晶體管元件)。圖10示出具有溝槽柵極結(jié)構(gòu)的η溝道型IGBT的元件結(jié)構(gòu)。
[0096]在圖10所示的ρ+型硅襯底30上方，形成了 η+型緩沖層31和η-型外延層32。在η-型外延層32的表面上，形成ρ+型擴散層33和η+型擴散層34。此外，在每個η+型擴散層34的一部分中，形成穿透η+型擴散層34和ρ+型擴散層33并且到達η-型外延層32的溝槽。在溝槽內(nèi)，形成由二氧化硅膜形成的柵極絕緣膜35和由多晶硅膜形成的柵電極Gl0
[0097]ρ+型硅襯底30、η+型緩沖層31、η_型外延層32以及ρ+型擴散層33形成IGBT的ρηρ晶體管部分。ρ+型擴散層33、η+型擴散層34、柵極絕緣膜35以及柵電極Gl形成IGBT的MOSFET部分。在ρ+型硅襯底30的背表面上，形成收集電極Cl。在ρ+型擴散層33以及η+型擴散層34的相應(yīng)頂部，形成發(fā)射電極Ε1。
[0098]在發(fā)射電極El的頂部部分上，形成覆蓋ρ+型硅襯底30的最外表面的表面保護膜36。發(fā)射電極El由Al (鋁)合金膜形成。表面保護膜36由例如聚酰亞胺樹脂膜形成。發(fā)射電極El的沒有用表面保護膜36覆蓋的區(qū)域，即，在半導體芯片4的前表面4a上暴露的區(qū)域形成發(fā)射電極墊4印。此外，雖然未示出，但是柵電極Gl在與發(fā)射電極El相同的層與由Al合金薄膜形成的柵極引出電極耦合。柵極引出電極的沒有用表面保護膜36覆蓋的區(qū)域，即，在半導體芯片4的前表面4a上暴露的區(qū)域形成柵電極墊4gp。此外，在半導體芯片4的背表面4b上形成的收集電極Cl以一方式形成以便覆蓋半導體芯片4的整個背表面4b，并且形成收集電極4cp。
[0099]在半導體芯片4中，在充當安裝表面的背表面4b上形成收集電極4cp，在布置在背表面4b的對面一側(cè)的前表面4a上形成發(fā)射電極墊4ep。換言之,半導體芯片4具有其中電流沿厚度方向流動的元件結(jié)構(gòu)。
[0100]此外，如圖9所示，半導體芯片5具有包括形成在其中的陽極電極墊5ap的前表面5a以及置于前表面5a的對面一側(cè)并且包括形成在其中的陰極電極5kp的背表面5b。如圖1所示，在半導體芯片5中，形成二極管元件Dl。二極管元件Dl與圖9所示的半導體芯片5的陽極電極墊5ap和陰極電極5kp電f禹合。
[0101]圖1所示的二極管元件Dl例如是如圖11所示的IGBT元件(絕緣柵極雙極二極管元件)。圖11示出稱為FRD (快速恢復二極管)的二極管的元件結(jié)構(gòu)。
[0102]在圖11所示的η+型硅襯底40上方，形成η-型外延層41。在η_型外延層41的表面上方，形成P+型擴散層42。此外，在ρ+型擴散層42的表面上方，形成陽極電極Al。在η+型娃襯底40的背表面上,形成陰極電極Kl。
[0103]在陽極電極Al的頂部部分上，形成覆蓋η+型硅襯底40的最外表面的表面保護膜43。陽極電極Al由鋁合金膜形成。表面保護膜43由例如聚酰亞胺樹脂膜形成。陽極電極Al的沒有用表面保護膜43覆蓋的區(qū)域，即，在半導體芯片5的前表面5a上暴露的區(qū)域形成陽極電極墊5ap。在半導體芯片5的背表面5b上形成的陰極電極Kl以一方式形成以便覆蓋半導體芯片5的整個背表面5b，并且形成陰極電極5kp。陽極電極墊5ap和陰極電極5kp各自都由例如Au (金)膜形成。
[0104]在半導體芯片5中，在充當安裝表面的背表面5b處,形成陰極電極5kp,在置于背表面5b的對面一側(cè)的前表面5a處，形成陽極電極墊5ap。換言之，半導體芯片5具有其中電流沿厚度方向流動的元件結(jié)構(gòu)。
[0105]此外，如圖6所示，在平面視圖中，半導體芯片4和半導體芯片5各自都以四角形形狀形成。在圖6所示的示例中，半導體芯片4形成矩形，長邊大約7mm，短邊大約4mm。半導體芯片5形成矩形，長邊大約4_，短邊大約2_。此外，半導體芯片4和5每個的厚度是例如大約0.05mm到0.5mm。
[0106]此外，如圖6所示，半導體芯片4和半導體芯片5安裝在彼此電絕緣的金屬板6和金屬板7上方。如圖7所示，半導體芯片4通過導電粘接劑材料SC安裝在金屬板6的芯片安裝部分6cp上方,背表面4b面向金屬板6的頂表面6a。導電粘接劑材料8C是用于電率禹合在半導體芯片4的背表面4b處形成的收集電極4cp和金屬板6并且將半導體芯片4固定在金屬板6的芯片安裝部分6cp上的管芯粘結(jié)材料8。對于導電粘接劑材料8C，可以使用諸如Pb-Sn-Ag焊料或Sn-Sb焊料之類的焊料材料，或包括混合在樹脂中的大量導電顆粒(金屬顆粒)的導電樹脂材料諸如Ag膏。
[0107]此外，如圖8所示，半導體芯片5通過管芯粘結(jié)材料(導電粘接劑材料)8安裝在金屬板7的芯片安裝部分7cb上方,背表面5b面向金屬板7的頂表面7a。導電粘接劑材料8K是用于電耦合在半導體芯片5的背表面5b處形成的陰極電極5kp和金屬板7并且將半導體芯片5固定在金屬板7的芯片安裝部分7cp上的管芯粘結(jié)材料8。作為導電粘接劑材料8K，與導電粘接劑材料8C相同，可以使用諸如Pb-Sn-Ag焊料或Sn-Sb焊料之類的焊料材料，或諸如Ag膏之類的包括混合在樹脂中的大量導電顆粒(金屬顆粒)的導電樹脂材料。
[0108]此外，如圖6和9所示，金屬板6和金屬板7沿X軸方向彼此相鄰地安置。間隔GSP沿著Y軸方向安置在金屬板6的側(cè)面6h3和金屬板7的側(cè)面7h3之間。通過在金屬板6和金屬板7之間安置間隔GSP,可以電隔尚金屬板6和7。再此外，通過如圖9所不，將密封體2的一部分置于(嵌入)在間隔GSP中，可以可靠地絕緣金屬板6和金屬板7。
[0109]于是，金屬板6和金屬板7電隔離。結(jié)果，如圖1所示，可以將不同的電勢提供給二極管元件Dl的陰極電極Kl和晶體管元件Tl的發(fā)射電極El ;可以將相同電勢提供給二極管元件Dl的陽極電極Al和晶體管元件Tl的收集電極Cl。
[0110]此外,如圖6所不,金屬板6具有在X軸方向延伸的側(cè)面(側(cè)表面)6hl、沿與X軸方向正交的Y軸方向延伸的側(cè)面(側(cè)表面)6h2、面向側(cè)面6h2并且置于側(cè)面6h2的內(nèi)側(cè)(在金屬板7 —側(cè))的側(cè)面(側(cè)表面)6h3、以及面向側(cè)面6hl的側(cè)面(側(cè)表面)6h4。側(cè)面6h2和側(cè)面6h3分別與側(cè)面6hl相交。
[0111]此外，金屬板7具有在X軸方向延伸的側(cè)面(側(cè)表面)7hl、在與X軸方向正交的Y軸方向延伸的側(cè)面(側(cè)表面)7h2、面向側(cè)面7hl并且置于側(cè)面7h2的內(nèi)側(cè)(在金屬板6 —側(cè))的側(cè)面(側(cè)表面)7h3、以及面向側(cè)面7hl的側(cè)面(側(cè)表面)7h4。側(cè)面7h2和側(cè)面7h3分別與側(cè)面7hl相交。
[0112]此外，包括多個引線3的引線組沿Y軸方向以一方式排列以便面向金屬板6和金屬板7。換言之，多個引線3分別沿金屬板6的側(cè)面6hl或金屬板7的側(cè)面7hl在側(cè)面6hl或側(cè)面7hl —側(cè)并排排列。
[0113]此處,在X軸方向，金屬板6的芯片安裝部分6cb布置于側(cè)面6h2和側(cè)面6h3之間。此外，金屬板7的芯片安裝部分7cb布置于側(cè)面7h2和側(cè)面7h3之間。
[0114]此外，在Y軸方向，金屬板6的芯片安裝部分6cb布置在與接近側(cè)面6h4相比更接近于側(cè)面6hl的一側(cè)。換言之，在平面視圖上，半導體芯片4布置在與接近于金屬板6的側(cè)面6h4相比更接近于側(cè)面6hl的位置。金屬板7的芯片安裝部分7cb布置在與接近于側(cè)面7h4相比更接近于側(cè)面7hl的一側(cè)。換言之，在平面視圖上，半導體芯片5布置在與接近于金屬板7的側(cè)面7h4相比更接近于側(cè)面7hl的位置。
[0115]換言之，在半導體器件I中，作為外部端子的多個引線3以及與多個引線3電耦合的半導體芯片4和5共同布置在金屬板6的側(cè)面6hl或金屬板7的側(cè)面7hl所布置在的一偵U。換言之，在半導體器件I中，作為外部端子的多個引線3以及與多個引線3電耦合的半導體芯片4和5共同布置在密封體2的側(cè)面2hl —側(cè)。
[0116]如此，形成半導體器件I中所包括的電子電路的組件共同設(shè)置得更接近于密封體2的一個側(cè)面。這可以縮短用于在相應(yīng)組件之間建立電耦合的距離，從而可以降低導電路徑的阻抗分量。
[0117]此外，金屬板6和金屬板7沿X軸方向彼此相鄰地安置。結(jié)果，半導體芯片4和半導體芯片5可以分別布置得接近于引線組。
[0118]此外，如圖7和8所示，在側(cè)視圖(截面圖)中，金屬板6和7分別布置在密封體2的底表面2b—側(cè)。另一方面,在側(cè)視圖中，引線3和金屬板6或7布置在不同位置。多個引線3分別布置得與金屬板6和7相比更接近于頂表面2a。換言之，在側(cè)視圖中，多個引線3分別置于密封體2的頂表面2a和底表面2b之間，并且布置得比金屬板6和7更接近于頂表面2a。
[0119]如圖7所示，多個引線3中的與金屬板6 —體形成的引線CL經(jīng)受彎曲并被提升到與引線VL2的導線耦合表面3Ba的高度相同的高度。而如圖8所示，多個引線3中的與金屬板7 —體形成的引線VLl經(jīng)受彎曲并被提升到與引線CL的導線耦合表面3Ba的高度相同的高度。此外，雖然未示出，但是圖6所示的多個引線3中的引線GL和引線NC也分別置于與其他引線3相同的高度(比金屬板6和7更接近于頂表面2a)。
[0120]如上所述，在側(cè)視圖中，多個引線3以及金屬板6和7置于不同高度。因此，甚至當在平面視圖中多個引線3與金屬板6和7之間的距離縮短的情況下，仍可以防止或抑制金屬板6和7與多個引線3之間的短路。結(jié)果，在平面視圖中，可以縮短多個引線3與金屬板6和7之間的距離。因此，可以縮短多個引線3的相應(yīng)的接合區(qū)域與半導體芯片4和5的電極墊之間的距離。換言之，可以縮短用于電耦合半導體芯片4和5與多個引線3的每一導電路徑的距離。這可以降低導電路徑的阻抗分量。
[0121]金屬板6和7各自都是由例如Cu或Fe-Ni合金形成的金屬基板，并且具有作為用于熱輻射的頭部(header)的作用。在圖2到6所示的每一示例中，金屬板6和7的每一部分都從密封體2的一個側(cè)表面(更接近于側(cè)面2h4的側(cè)表面)向外突出。如圖3所示，金屬板6和7的相應(yīng)底表面6b和7b從密封體2的底表面2b暴露。金屬板6和7以及引線3每個的厚度是例如大約0.6mm。如此，充當熱輻射頭部的金屬板6和7的每個部分從密封體2暴露。結(jié)果，可以通過金屬板6和7來改善熱輻射效率。
[0122]此外，如圖5所不,金屬板6和7的相應(yīng)底表面6b和7b固定到熱福射構(gòu)件22。結(jié)果，可以進一步改善金屬板6和7的熱福射性能。然而，從高熱效率改善的觀點來看，熱福射構(gòu)件22優(yōu)選由諸如鋁之類的金屬構(gòu)件形成。在此情況下，需要防止金屬板6和7通過熱輻射構(gòu)件22彼此電耦合。因此優(yōu)選地，由例如橡膠制成的絕緣板24插入在半導體器件I和熱輻射構(gòu)件22之間，由此將金屬板6與金屬板7絕緣。
[0123]為了固定圖5所示的熱輻射構(gòu)件22，如圖6所示，在密封體2中形成通孔2th。此夕卜，為了使通孔2th在厚度方向穿透密封體2，形成在厚度方向穿透金屬板6或金屬板7中的至少一個的通孔6th。在圖6所示的示例中，通孔2th置于跨金屬板6和金屬板7的位置。因此，以一方式形成通孔6th以便跨金屬板6和金屬板7延伸。換言之，通孔6th形成為從金屬板6到金屬板7。
[0124]此外，如圖6所示，半導體芯片4和5以及多個引線3電耦合，由此形成圖1所示的電路。在圖6所示的示例中，半導體芯片4或5以及多個引線3通過多個導線(金屬導體或?qū)щ姌?gòu)件)9或者導電粘接劑材料SC或8K來電耦合。作為多個導線9，可以使用例如由鋁(Al)制成、或由銅(Cu)制成、或由金(Au)制成的導線。
[0125]如圖6和7所示，在半導體芯片4的前表面4a處形成的發(fā)射電極墊4印與引線VL2電耦合以通過導線9E被提供有第二電源電勢GND。在圖6和7所示的示例中，導線9E的一個端部(第一結(jié)合部)耦合到發(fā)射電極墊4??；導線9E的另一端部(第二結(jié)合部)耦合到布置在比發(fā)射電極墊ep的位置更高的位置(接近于密封體2的頂表面2a的位置)的引線VL2的導線耦合表面(耦合表面)3Ba。
[0126]此外，如圖6所示，在半導體芯片4的前表面4a處形成的柵電極墊4gp與引線GL電耦合，以便通過導線9G被提供有來自圖1所示的控制設(shè)備13a的輸出信號。在圖6所示的示例中，導線9G的一個端部(第一結(jié)合部分)耦合到柵電極墊4gp ;導線9G的另一端部(第二結(jié)合部分)耦合到布置在比柵電極墊gp的位置更高的位置處的引線GL的導線耦合表面(耦合表面)3Ba。
[0127]如圖7的虛線所示，在半導體芯片4的背表面4b處形成的收集電極4cp通過導電粘接劑材料8C與和金屬板6 —體形成的引線CL電耦合。此外，如上所述，引線CL經(jīng)受彎曲并且被提升到與引線VL2的導線耦合表面3Ba的高度相同的高度。
[0128]此外，如圖6和8所示，引線CL與導線9A耦合，導線9A與在半導體芯片5的前表面5a處形成的陽極電極墊5ap電耦合。在圖6和8所示的示例中，導線9A的一個端部(第一結(jié)合部分)耦合到陽極電極墊5ap ;導線9A的另一端部(第二結(jié)合部分)耦合到設(shè)置在比陽極電極墊5ap的位置更高的位置(更接近于密封體2的頂表面2a的位置)的引線CL的導線耦合表面(耦合表面)3Ba。換言之，半導體芯片4的收集電極4cp (參見圖7)和半導體芯片5的陽極電極墊5ap通過引線CL電耦合，并被提供有相同的電勢。
[0129]此外，如圖8的虛線所示，在半導體芯片5的背表面5b處形成的陰極電極5kp通過導電粘接劑材料8K與和金屬板7 —體形成的引線VLl電耦合。此外，如上所述，引線VLl經(jīng)受彎曲并且被提升到與引線CL的導線耦合表面3Ba的高度相同的高度。
[0130]如上所述，半導體芯片4和5以及多個引線3電耦合。結(jié)果，可以形成如圖1所示的功率因數(shù)校正電路13。即，二極管元件Dl和晶體管元件Tl串聯(lián)地耦合在要被提供有第一電源電勢Vcc的引線VLl和要被提供有第二電源電勢GND的引線VL2之間。具體來說，二極管元件Dl的陰極電極Kl與引線VLl電耦合。晶體管元件Tl的發(fā)射電極El與引線VL2電耦合。耦合到感應(yīng)器LI的引線CL電耦合在二極管元件Dl的陽極電極Al和晶體管元件Tl的收集電極Cl之間。晶體管元件Tl的柵電極Gl與向其輸出來自控制設(shè)備13a的控制信號的引線GL電耦合。
[0131]此外，在圖6所示的示例中，導線9E和導線9A每個的厚度(導線直徑)等于或大于導線9G的厚度(導線直徑)。換言之，導線9E和導線9A的每一導電路徑的截面積等于或大于導線9G的導電路徑的截面積。導線9E和導線9A的每一導線直徑(直徑)是例如200到500 μ m,導線9G的導線直徑(直徑)是例如125到300 μ m。
[0132]導線9E和導線9A耦合在圖1所示的要被提供有第一電源電勢Vcc的引線VLl和要被提供有第二電源電勢GND的引線VL2之間。相應(yīng)地，導線9E和9A是用于從開關(guān)電路傳遞大電流的導電路徑。另一方面，導線9G是用于從其中傳遞對開關(guān)電路進行0N/0FF控制的控制信號的導電路徑。因此，用于傳遞比導線9G的電流相對更大的電流的導線9E和導線9A每個的厚度設(shè)置得大于導線9G的厚度。這可以比導線9E和導線9A在厚度方面彼此相等時更多地降低導線9E和導線9A每個的電阻值。此外，通過降低導線9E和導線9A每個的電阻值，可以降低導線9E或9A中的熱值。此外，通過降低導線9E的電阻值，可以降低開關(guān)電路的ON電阻(當圖1所示的晶體管元件Tl處于ON狀態(tài)時的電阻)。
[0133]<半導體器件的熱輻射特性>
[0134]然后，將描述圖1到9所示的半導體器件I的熱輻射特性。圖12是示出從其去除了圖6所示的半導體芯片、導電粘接劑材料以及導線的金屬板的平面配置的放大平面圖。圖13和14各自是不出了關(guān)于圖12的研究不例的放大平面圖。此外，圖15是不出關(guān)于圖12的修改示例的放大平面圖。更進一步，圖16是示出由本發(fā)明人對圖12到15所示的金屬板的熱輻射特性進行的評估的結(jié)果的說明性視圖。在圖16所示的對金屬板的評估中，按下列方式執(zhí)行評估。對于圖12到15所示的每個半導體器件，形成五個半導體器件，并安裝到圖1所示的功率因數(shù)校正電路13中。如此，測量在提供電源時相應(yīng)半導體器件1、1K1、1K2以及IHl的每個的溫度上升，并計算平均值。此外，圖16所示的溫度上升速率行中的數(shù)據(jù)表示在向圖1所示的功率因數(shù)校正電路13提供電功率時每單位電功率的溫度上升速率[°C /W]。此外，圖16所示的改善比率行中的數(shù)據(jù)表示半導體器件IKl的溫度上升速率相對于圖13所示的半導體器件IKl的改善比率(溫度上升速率的縮小比率)。
[0135]在本實施例中，在將要安裝到電源電路的半導體器件中，在封裝中流動的電流的值是大的。因此，從可靠性改善的觀點來看，優(yōu)選地改善熱輻射屬性。具體來說，對于對應(yīng)于開關(guān)電路的晶體管元件Tl (參見圖1)，封裝的熱輻射屬性得到改善，以便半導體芯片中的溫度上升被抑制。結(jié)果，可以抑制故障，這允許穩(wěn)定的開關(guān)操作。
[0136]此處，當半導體芯片4和5分別安裝在電絕緣的金屬板6和金屬板7上時，如在本實施例中那樣，可以考慮這樣的實施例:其中，金屬板6和7形成為在平面配置中如圖13所示的半導體器件IKl那樣以間隙GSP作為參考線是線對稱的。圖13所示的半導體器件IKl與圖12所示的半導體器件I的不同之處在于，金屬板6和7在平面配置中關(guān)于作為參考線的間隙GSP是線對稱的。換言之，在圖12所示的半導體器件I中，在平面視圖中，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的部分的沿X軸方向的寬度6cbW大于包括芯片安裝部分7cb的金屬板7的沿X軸方向的寬度7cbW。另一方面，圖13所示的半導體器件IKl與圖12所示的半導體器件I的不同之處在于，寬度6cbw和寬度7cbW具有相同值。差異之外的其他點與圖12所示的半導體器件I的那些相同，因此，將不會重復地描述。
[0137]當圖1所示的半導體芯片4和半導體芯片5的驅(qū)動時的(提供電功率時的)熱值彼此相等時，如圖13所示的半導體器件IKl那樣，以線對稱形狀形成金屬板6和7，這可以最大化來自金屬板6和7的熱輻射量。
[0138]然而，本發(fā)明人的研究發(fā)現(xiàn)了下列內(nèi)容:至少在圖1所示的功率因數(shù)校正電路13的情況下，半導體芯片4在驅(qū)動時(在提供電功率時)的熱值大于半導體芯片5的熱值。換言之，如下所示:如圖13所示的半導體器件IKl那樣，金屬板6和7以線對稱形狀形成，金屬板6的熱輻射性能相對于半導體芯片4的熱值而言可能是不足的。
[0139]因此，本發(fā)明人將圖14所示的半導體器件1K2的配置作為這樣的配置進行了研究:其中，用于在其上安裝具有相對較大的熱值的半導體芯片4的金屬板6的平面面積增大，由此改善金屬板6的熱輻射性能。圖14所示的半導體器件1K2與圖13所示的半導體器件IKl的不同之處在于，比金屬板6的芯片安裝部分6cb布置得更接近于側(cè)面6h4的區(qū)域6fr (布置通孔6th的區(qū)域)中沿X軸方向的寬度6frW等于或大于寬度6cbW的兩倍。在圖14所示的半導體器件1K2中，金屬板6的平面面積等于或大于金屬板7的平面面積的兩倍?？梢哉J為，金屬板6的熱輻射性能通過增大金屬板6的熱容量而得到改進。因此，在圖14所示的實施例中，增大整個金屬板6的平面面積，由此改善金屬板6的熱容量，這又改善了熱輻射性能。差異之外的其他點與圖13所示的半導體器件IKl的那些相同，因此，將不會重復地描述。
[0140]當金屬板6的平面面積的增大是用于改善金屬板6的熱輻射性能的最大因素時，預期如下:金屬板6的平面面積被設(shè)置得等于或大于金屬板7的平面面積的兩倍，如圖14所示的半導體器件1K2那樣，這可以大大地改善熱輻射性能。
[0141]然而，如下所示:如圖16所示，在半導體器件1K2的情況下，溫度上升速率的值幾乎與半導體器件IKl相同。本發(fā)明人考慮如下:對于半導體器件1K2的評估結(jié)果，甚至在更接近于金屬板6的側(cè)面6h4的區(qū)域6fr的面積增大的情況下,芯片安裝部分6cb和區(qū)域6fr之間的距離是大的；在此情況下，在半導體芯片4處生成的熱量(參見圖6)很少會被輻射。換言之，本發(fā)明人考慮如下:為了有效率地輻射在半導體芯片4處生成的熱量，需要增大在包括在其上安裝的半導體芯片4的芯片安裝部分6cb的周圍部分的金屬板6的熱容量。
[0142]根據(jù)研究結(jié)果，本發(fā)明人對圖12所示的配置進行了研究。在圖12所示的半導體器件I中，在其上安裝半導體芯片4 (參見圖6)的芯片安裝部分6cb的周圍區(qū)域的面積被設(shè)置得大于在其上安裝半導體芯片5 (參見圖6)的芯片安裝部分7cb的周圍區(qū)域的面積。具體來說，在圖12所示的半導體器件I中，在平面視圖中，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的部分的X軸方向的寬度6cbW大于金屬板7的包括芯片安裝部分7cb的部分的X軸方向的寬度7cbW。作為一示例，寬度6cbW大約是8.0臟，寬度7(^?大約是5111111。換言之，在半導體器件I中，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的區(qū)域(部分)的面積大于金屬板7的包括芯片安裝部分7cb的區(qū)域的面積。在半導體器件I中，寬度6cbW被設(shè)置得大于寬度7cbW，導致包括芯片安裝部分6cb的部分的面積的增大。結(jié)果，改善了該部分的熱容量。
[0143]已經(jīng)示出如下:如圖16所示，圖12所示的半導體器件I可以比圖13所示的半導體器件Ikl在熱輻射性能方面改善大約7.7%。此外，圖12所示的半導體器件I中所包括的整個金屬板6的平面面積小于圖14所示的半導體器件1K2中所包括的整個金屬板6的平面面積。然而，已經(jīng)示出`如下:圖12所示的半導體器件I可以比圖14所示的半導體器件1K2在熱輻射性能方面改善8%或更高。換言之，從改善輻射來自作為熱源的半導體芯片4(參見圖6)的熱量的性能的觀點來看，實驗上已經(jīng)確認，包括芯片安裝部分6cb的區(qū)域(部分)的平面面積的大小(熱容量的大小)比整個金屬板6的平面面積的大小(熱容量的大小)施加更大的影響。
[0144]然而，在圖15所示的半導體器件IHl中，金屬板6的寬度6cbW大于金屬板7的寬度7cbW ;金屬板6的寬度6frW大于金屬板7的寬度7frW。順便說明，金屬板7的寬度7frW定義為在金屬板7的沿X軸方向與區(qū)域6fr平行布置的區(qū)域7fr中金屬板7的在X軸方向上的長度。換言之，在圖15所示的半導體器件IHl中，在用于在其上安裝半導體芯片4(參見圖6)的芯片安裝部分6cb周圍的金屬板6的平面面積大于在芯片安裝部分7cb周圍的金屬板7的平面面積；整個金屬板6的平面面積仍大于圖12所示的半導體器件I的平面面積。
[0145]如圖16所示，已經(jīng)指出，半導體器件IHl可以在溫度上升速率方面比半導體器件I進一步減小。換言之，已經(jīng)指出，圖15所示的半導體器件IHl在熱輻射性能方面可以比圖12所示的半導體器件I更加改善大約0.8%。換言之，從改善輻射來自作為熱源的半導體芯片4 (參見圖6)的熱量的性能的觀點來看，實驗上已經(jīng)確認，整個金屬板6的平面面積的大小也施加有影響。[0146]此外，評估結(jié)果指出，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的部分的熱容量的改善可以改善熱輻射性能。金屬板6的熱容量也可以通過增大金屬板6的沿厚度方向的截面積而改進。因此，如圖9所示，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的部分的沿X軸方向以及金屬板6的沿厚度方向(Z方向)的截面積被設(shè)置得大于金屬板7的包括芯片安裝部分7cb的部分的沿X軸方向以及金屬板7的沿厚度方向(Z方向)的截面積。結(jié)果，熱容量可以進一步增大。在圖9所示的示例中，金屬板6和金屬板7具有相同厚度。因此，當寬度6cbW設(shè)置得大于寬度7cbW時，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的部分的截面積可以設(shè)置得大于金屬板7的包括芯片安裝部分7cb的部分的截面積。
[0147]此外，雖然未示出，但是當金屬板6的厚度設(shè)置得大于金屬板7的厚度時，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的部分的截面積可以設(shè)置得大于金屬板7的包括芯片安裝部分7cb的部分的截面積。
[0148]圖15所示的半導體器件IHl的評估結(jié)果表明如下:整個金屬板6的平面面積(頂表面6a的面積)設(shè)置得大于整個金屬板7的平面面積(頂表面7a的面積)；結(jié)果，熱輻射性能可以進一步改善。此外，于是，當金屬板6和金屬板7具有例如相同厚度時，金屬板6的體積可以設(shè)置得大于金屬板7的體積。結(jié)果，金屬板6的熱容量增大，這可以改善熱輻射性能。在圖12所示的半導體器件I和圖15所示的半導體器件IHl兩者中，金屬板6的體積大于金屬板7的體積。此外，雖然未示出，但是當金屬板6的厚度被設(shè)置得大于金屬板7的厚度時，金屬板6的體積可以被設(shè)置得大于金屬板7的體積。
[0149]<用于制造半導體器件的方法>
[0150]然后，將描述參考圖1到12所描述的半導體器件I的制造步驟。根據(jù)圖17所示的流程來制造半導體器件I。圖17是示出參考圖1到12所描述的半導體器件的制造步驟的概要的說明性視圖。下面將參考圖18到29來描述相應(yīng)的步驟的細節(jié)。
[0151]〈引線框架提供步驟〉
[0152]首先，在圖17所示的引線框架提供步驟中，提供圖18到20所示的引線框架LF1。圖18是示出圖17所示的引線框架提供步驟中所提供的引線框架的總體結(jié)構(gòu)的平面圖。圖19是圖18所示的一個器件區(qū)域的放大平面圖。順便說明，圖19所示的引線框架的截面圖與從其去除了密封體2、半導體芯片4和5、管芯粘結(jié)材料8以及導線9的圖7到9所示的每個截面圖的狀態(tài)相同，因此未示出，如果需要的話，將參考圖7到9來描述。
[0153]如圖18所示，當前步驟中所提供的引線框架LFl包括耦合到支承部分(框架部分)LFlb的多個(在圖18中為四個)器件區(qū)域LFla。多個器件區(qū)域LFla中的每一個都對應(yīng)于圖6所示的一個半導體器件I。此外，支承部分LFlb支承在器件區(qū)域LFla中形成的相應(yīng)構(gòu)件，直到圖17所示的切單步驟。通過這樣使用包括多個器件區(qū)域LFla的引線框架LF1，可以在一個步驟中制造多個半導體器件I。這可以提高制造效率。
[0154]此外，雖然未重復地描述，但是在每個器件區(qū)域LFla中，形成參考圖2到12描述的金屬板6和7以及多個引線3。多個引線3分別沿Y軸方向延伸，并且在其與金屬板6和7相對的末端處耦合到支承部分LFlb (參見圖18)。如圖18所示，金屬板6和7經(jīng)由引線3被支承部分LFlb所支承。此外，在金屬板6和7與支承部分LFlb之間，設(shè)置了用于聯(lián)接多個引線3的系條LF1。在圖18所示的示例中，對于系條LFlc，系條LFlc安置在比支承部分LFlb更接近金屬板6和7的位置。[0155]此外，如圖19所示，在本步驟的當前階段，金屬板6和金屬板7被聯(lián)接，導致一體結(jié)構(gòu)。如上所述，金屬板6和金屬板7最后彼此電絕緣。然而，在制造階段，金屬板6和7優(yōu)選地在其某些部分彼此聯(lián)接。金屬板6和7的一體結(jié)構(gòu)使金屬板6和金屬板7建立相互加固相應(yīng)支承強度的關(guān)系。因此，在制造步驟中，金屬板6和7變得不太可能在意外的方向上變形，因此，變得容易制造。
[0156]此外，用于聯(lián)接金屬板6和金屬板7的聯(lián)接部分(第一聯(lián)接部分)LFld布置為連接到金屬板6的側(cè)面6h4和金屬板7的側(cè)面7h4。換言之，聯(lián)接部分LFld布置在最遠離圖18所示的支承部分LFlb的位置。如此,聯(lián)接部分LFld安置在遠離支承部分LFlb的位置,金屬板6和金屬板7彼此集成。結(jié)果，可以提高金屬板6和7的支撐強度。
[0157]此外，在圖18所示的相鄰器件區(qū)域LFla之間，安置了用于在器件區(qū)域LFla之間建立聯(lián)接的每一聯(lián)接部分(第二聯(lián)接部分)LFle (參見圖19)。如此，相鄰的器件區(qū)域LFla被聯(lián)接。如此，在制造階段，相鄰器件區(qū)域LFla被聯(lián)接。結(jié)果，可以進一步提高在每一器件區(qū)域LFla形成的金屬板6和金屬板7的強度。
[0158]此外，如聯(lián)接部分LFld那樣，聯(lián)接部分LFle布置為連接到金屬板6的側(cè)面6h4和金屬板7的側(cè)面7h4。換言之，聯(lián)接部分LFle布置在最遠離圖18所示的支承部分LFlb的位置。如此，聯(lián)接部分LFle被安置在最遠離支承部分LFlb的位置，相鄰器件區(qū)域LFla被聯(lián)接。結(jié)果，可以提高金屬板6和7的支撐強度。
[0159]此外，如圖19所示，在當前步驟所提供的引線框架LFl的器件區(qū)域LFla中，形成了在厚度方向上穿透金屬板6和7的通孔6th以及在金屬板6和金屬板7之間安置的間隔GSP。此外，多個引線3中的與金屬板6整體形成的引線CL以及與金屬板7整體形成的引線VLl分別在與金屬板6和7聯(lián)接的部分處經(jīng)受彎曲。例如，在圖7和8中，形成了用虛線表不的彎曲部分。
[0160]當前步驟中所提供的引線框架LFl的除前述內(nèi)容之外的其他特征如參考圖5到16所描述的那樣，因此將不再重復描述。
[0161]〈半導體芯片安裝步驟〉
[0162]然后，在圖17所示的半導體芯片安裝步驟中，如圖20和21所示，半導體芯片4安裝在金屬板6上方，半導體芯片5安裝在金屬板7上方。圖20是示出其中半導體芯片安裝在圖19所示的每一金屬板的芯片安裝部分上的狀態(tài)的放大平面圖。圖21是沿圖20的線A-A的放大截面圖。
[0163]在本步驟中，首先，在金屬板6的芯片安裝部分6cb上，布置導電粘接劑材料8C，這是用于安裝半導體芯片4的管芯粘結(jié)材料。在金屬板7的芯片安裝部分7cb上，布置導電粘接劑材料8K，這是用于安裝半導體芯片5的管芯粘結(jié)材料。
[0164]導電粘接劑材料8C和8K中的每個都是諸如Pb-Sn-Ag焊料或Sn-Sb焊料之類的焊料材料，或諸如Ag膏之類的包括在樹脂中混合的大量導電顆粒(金屬顆粒)的導電樹脂材料。當使用焊料材料作為導電粘接劑材料8C或8K時，分別在芯片安裝部分6cb和7cb上布置(應(yīng)用)包括諸如Pb-Sn-Ag焊料或Sn-Sb焊料之類的焊料成份的焊膏，以及用于激活金屬板6和7的芯片安裝面的熔劑組分。此外，當使用導電樹脂材料作為導電粘接劑材料8C或8K時，布置(應(yīng)用)包括在膏狀樹脂中混合的大量導電顆粒的導電顆粒膏(例如，Ag膏)。
[0165]然后，在金屬板6的芯片安裝部分6cb (導電粘接劑材料SC)上，安置半導體芯片4，朝向金屬板6按壓半導體芯片4。在此步驟中，如圖21所示，半導體芯片4的背表面4b和金屬板6的頂表面6a彼此面對地按壓半導體芯片4。結(jié)果，在半導體芯片4的背表面4b形成的收集電極4cp通過導電粘接劑材料SC與金屬板6電耦合。另一方面，在半導體芯片4的前表面4a形成的發(fā)射電極墊4ep和柵電極墊4gp以一方式排列以便面向金屬板6的對
面一側(cè)。
[0166]此外，在金屬板7的芯片安裝部分7cb (導電粘接劑材料8K)上，安置了半導體芯片5，朝向金屬板7按壓半導體芯片5。在此步驟中，如圖21所示，半導體芯片5的背表面5b和金屬板7的頂表面7a彼此面對地按壓半導體芯片5。結(jié)果，在半導體芯片5的背表面5b形成的陰極電極5kp通過導電粘接劑材料8K與金屬板7電耦合。另一方面，在半導體芯片5的前表面5a形成的陽極電極墊5ap以一方式排列以便面向金屬板7的對面一側(cè)。
[0167]然后，固化導電粘接劑材料SC和8K，由此分別將半導體芯片4固定在金屬板6的芯片安裝部分6cb上，并將半導體芯片5固定在金屬板7的芯片安裝部分7cb上。此處，當使用焊料材料作為導電粘接劑材料8C和8K時，加熱(稱為回流處理)到導電粘接劑材料8C和8K熔化的溫度。結(jié)果，在導電粘接劑材料SC和8K與金屬板6和7之間的每個結(jié)界面處形成合金層。然后，冷卻導電粘接劑材料8C和8K，以便半導體芯片4和5分別固定到金屬板6和7。如此，在導電粘接劑材料8C和8K與金屬板6和7之間的每個結(jié)界面處形成合金層。這可以改善金屬板6和7與導電粘接劑材料8C和8K之間的各個接合強度。此外，在導電粘接劑材料8C和8K與金屬板6和7之間的每一結(jié)界面處形成合金層。這可以降低導電粘接劑材料8C和8K與金屬板6和7之間的每一結(jié)界面處的電阻。此外，當使用焊料材料作為導電粘接劑材料8C或8K時，熔劑組分的殘渣可以仍保留在接合部分的周邊。因此，優(yōu)選地，在回流處理之后，執(zhí)行清潔步驟，由此去除熔劑殘渣等。
[0168]替選地，當使用導電樹脂材料作為導電粘接劑材料8C和8K時，將導電樹脂材料加熱到導電粘接劑材料8C和8K中所包括的熱固性樹脂的固化溫度(稱為固化烘焙處理)，由此固化導電粘接劑材料8C和8K。結(jié)果，半導體芯片4和5分別固定到金屬板6和7。在導電樹脂材料的情況下，諸如熔劑殘渣之類的殘渣很少會形成。因此，可以省略清潔步驟。
[0169]在半導體芯片安裝步驟的一系列過程中，安置導電粘接劑材料SC和8K的順序以及按壓半導體芯片4和5的順序沒有特定限制。另一方面，優(yōu)選地，固化導電粘接劑材料8C和8K以及在金屬板6的芯片安裝部分6cb上固定半導體芯片4和在金屬板7的芯片安裝部分7cb上固定半導體芯片5的步驟同時執(zhí)行。
[0170]通過當前步驟，如圖20所示，半導體芯片4的收集電極4cp(參見圖21)和引線CL通過導電粘接劑材料8C與金屬板6電耦合。半導體芯片5的陰極電極5kp (參見圖21)和引線VLl通過導電粘接劑材料8K與金屬板7電耦合。
[0171]〈導線鍵合步驟〉
[0172]然后，在圖17所示的導線鍵合(wire bonding)步驟中，如圖22所示，半導體芯片4的前表面4a —側(cè)的電極墊和多個引線3中的某些以及半導體芯片5的前表面5a —側(cè)的電極墊和多個引線3中的另一些分別電耦合。圖22是示出其中圖20所示的半導體芯片和引線通過導線鍵合而電耦合的狀態(tài)的放大平面圖。圖23是沿圖22的線A-A的截面圖，圖24是沿圖22的線B-B的截面圖。順便說明，沿圖22所示的導線9A的截面結(jié)構(gòu)與圖23所示的截面結(jié)構(gòu)相同。此外，該截面結(jié)構(gòu)示于圖8中，且因此未被示出，如果需要的話將參考圖8和23來描述。
[0173]如圖22所示，在本步驟中，在半導體芯片4的前表面4a上形成的發(fā)射電極墊4印和多個引線3中的引線VL2通過導線9E來電耦合。在半導體芯片4的前表面4a上形成的柵電極墊4gp和多個引線3中的引線GL通過導線9G來電耦合。此外，在半導體芯片5的前表面5a上形成的陽極電極墊5ap和多個引線3中的引線CL通過導線9A來電耦合。這通過引線CL在形成于半導體芯片4的背表面4b (參見圖23)上的收集電極4cp (參見圖23)和形成于半導體芯片5的前表面5a上的陽極電極墊5ap之間建立電f禹合。
[0174]在本步驟中，如圖23和24示意性示出的那樣，使用鍵合工具BTl和BT2來執(zhí)行導線鍵合。在圖22到24所示的示例中，首先，從鍵合工具BTl和BT2的末梢暴露的每一導線9的末端被結(jié)合到半導體芯片4和5的電極墊一側(cè)。換言之，圖22所不的發(fā)射電極墊4ep、柵電極墊4gp以及陽極電極墊5ap分別用作第一鍵合側(cè)的端子。作為導線9的結(jié)合方法，可以使用:熱擠壓結(jié)合法，其中對導線9的末梢部分和要與導線9聯(lián)接的待聯(lián)接部分進行加熱，并通過熱擠壓結(jié)合來聯(lián)接；超聲波法，其中從用于聯(lián)接的鍵合工具BTl或BT2施加超聲波，由此通過超聲能在結(jié)界面處形成金屬性結(jié)合；或組合地使用熱擠壓結(jié)合法和超聲波法的方法。從改善導線9的聯(lián)接強度的視點來看，首選組合地使用熱擠壓結(jié)合法和超聲波法的方法。
[0175]然后，如圖23和24示意性示出的那樣，鍵合工具BTl或BT2移動，同時從半導體芯片4的電極墊一側(cè)朝向引線3的導線耦合表面3Ba畫環(huán)形。在此步驟中，按順序從鍵合工具BTl或BT2拉出導線9。
[0176]然后，如圖23和24示意性示出的那樣，將鍵合工具BTl或BT2的末梢壓在引線3的導線耦合表面3Ba上，并通過熱擠壓結(jié)合法、超聲波法或組合使用熱擠壓結(jié)合法和超聲波法的方法來接合。然后，切斷導線9的過多部分，導致圖22到24所示的導線9E、9G以及9A的形成。
[0177]此處，如上所述，優(yōu)選地導線9E和9A (作為用于從開關(guān)電路傳遞大電流的導電路徑)的每一導線厚度(截面積)等于或大于導線9G (作為用于從其中傳遞控制信號的導電路徑)的導線厚度(截面積);導線9E和9A的每一導線厚度(截面積)比導線9G的導線厚度(截面積)更厚(更大)。導線9E和9A中的每一個制作得比導線9G更厚(粗)，以便使導線9E和9A的每一導電路徑的截面積大于導線9G的導電路徑的截面積。結(jié)果，可以降低電阻值。
[0178]因此，如圖23和圖24之間的比較所示，在電耦合柵電極墊4gp和引線GL的步驟中，比在電耦合發(fā)射電極墊4ep和引線VL2的步驟中聯(lián)接更細的導線9。
[0179]在導線鍵合步驟中，當聯(lián)接細導線9時比當聯(lián)接粗導線9時需要施加更大的能量以用于接合。例如，利用圖23所示的鍵合工具BT1，要施加的超聲能大于利用圖24所示的鍵合工具BT2施加的超聲能。此外，用細導線9聯(lián)接的接合部分比用粗導線9聯(lián)接的接合部分的接合強度相對來說低一些。換言之，圖24所示的柵電極墊4gp和導線9G之間的接合部分比圖23所示的發(fā)射電極墊4ep和導線9E之間的接合部分在接合強度方面低一些。
[0180]因此，從防止導線9G由于發(fā)射電極墊4ep被聯(lián)接時的能量的影響而被去除的觀點來看，優(yōu)選地，在聯(lián)接導線9E之后，聯(lián)接導線9G。此外，特別優(yōu)選地，在聯(lián)接導線9E和導線9A之后，聯(lián)接導線9G。
[0181]順便說明，在稍后所述的修改示例中，將描述將圖22所示的導線9E和導線9A替換為金屬條帶、金屬箍(clip)等的實施例。這也適用于導線9E和導線9A替換為金屬條帶、金屬箍等的情況。當金屬條帶聯(lián)接半導體芯片和引線時，從沒有示出的鍵合工具施加超聲波，由此在結(jié)界面處形成金屬結(jié)合。因此，從防止導線9G被去除的觀點來看，優(yōu)選地，在聯(lián)接金屬條帶之后，聯(lián)接導線9G。替選地，當金屬箍聯(lián)接半導體芯片和引線時，半導體芯片的電極墊和每個金屬箍通過焊料材料電耦合。這需要在聯(lián)接之后用于去除熔劑組分的殘渣的清潔步驟。因此，從防止導線9G被清潔步驟污染的觀點來看，優(yōu)選地，在清潔步驟之后，形成導線9G。
[0182]〈密封步驟〉
[0183]然后，在圖17所示的密封步驟中，圖22所示的半導體芯片4和5以及多個引線3中的相應(yīng)部分將通過樹脂(密封樹脂)來密封，由此形成圖25所示的密封體2。圖25是示出其中在圖22所示的設(shè)備區(qū)域中形成用于密封多個半導體芯片的密封體的狀態(tài)的放大平面圖。圖26是包括在其上形成的圖25所示的密封體的整個引線框架的平面圖。此外，圖27是示出在沿圖25的線A-A的放大截面中引線框架的器件區(qū)域布置在鑄模中的狀態(tài)的放大截面圖。
[0184]在本實施例中，如圖26所示，在多個器件區(qū)域LFla中的每一個中，形成密封體2。圖22所示的半導體芯片4和5，導線9E、9A和9G，以及多個引線3的相應(yīng)部分將通過樹脂(密封樹脂)來密封。如圖25所示，密封體2由例如注入了硅填充物的環(huán)氧樹脂形成，并且具有頂表面2a以及圍繞頂表面2a的周邊的側(cè)面2hl、2h2、2h3和2h4。
[0185]此外，在本步驟中，例如，如圖27所示，使用包括上模(第一模具)MTl和下模(第二模具)MT2的鑄模MT，密封體2通過所謂的轉(zhuǎn)移模制法來形成。
[0186]在圖27所示的示例中，布置引線框架LFl以便圖22所示的金屬板6和7、半導體芯片4和5、多個導線9以及形成在器件區(qū)域LFla中的多個引線3的相應(yīng)部分安置在上模MTl中形成的空腔MTc中。然后，通過上模MTl和下模MT2夾緊(夾住)引線框架LF1。具體來說，夾住圖25所示的引線3的頂表面和底表面以及更接近于金屬板6和7的側(cè)面6h4和7h4的部分。在此狀態(tài)下，將軟化的(塑化的)熱塑性(絕緣)樹脂壓進鑄模MT的空腔MTc中。然后，將絕緣樹脂提供到通過空腔MTc和下模MT2形成的空間中，并按照空腔MTc的形狀模制。
[0187]在此步驟中，當將金屬板6的底表面6b與下模MT2緊密接觸時，如圖27所示，從密封體2暴露金屬板6的底表面6b。當將圖8所示的金屬板7的底表面7b與圖27所示的下模MT2緊密接觸時，如圖8所示，從密封體2暴露金屬板7的底表面7b。此外，如上所述，當圖27所示的上模MTl壓在金屬板6和7的更接近于圖25所示的側(cè)面6h4和7h4的部分上時，金屬板6和7的更接近于側(cè)面6h4和7h4的部分從密封體2暴露，如圖25所示。
[0188]此外，當如圖27所示在用于在其中形成通孔2th的區(qū)域安置柱狀構(gòu)件MTh時，可以形成通孔2th。
[0189]此處，用轉(zhuǎn)移模制法，利用壓力施加密封樹脂，并將密封樹脂提供到空腔MTc中。因此，從抑制提供樹脂的壓力使金屬板6和7等變形的觀點來看，金屬板6和7中的每一個優(yōu)選被鑄模MT夾住和壓住。
[0190]因此，當金屬板6的側(cè)面6h4和金屬板7的側(cè)面7h4如上述圖14所示的半導體器件1K2那樣不是沿X軸方向平行地布置時，金屬板7不能被夾住。因此，從在密封步驟中穩(wěn)定地提供樹脂的觀點來看，優(yōu)選地金屬板6側(cè)面6h4和金屬板7的側(cè)面7h4如圖12所示的半導體器件1、圖13所示的半導體器件IKl或圖15所示的半導體器件IHl那樣沿X軸方向平行地布置。
[0191]此外，在本步驟中，如圖9所示，密封樹脂布置在位于金屬板6和金屬板7之間的間隔GSP中。間隔GSP的X軸方向的寬度如圖9所示比寬度6cbW和寬度7cbW窄。作為一個示例，寬度6cbW大約是8.0mm,寬度7cbw大約是5mm。通過縮短間隔GSP的X軸方向的寬度，可以縮小封裝大小。作為一個示例，間隔GSP具有大約1.0mm的寬度。另一方面，間隔GSP的寬度的縮小需要確保當跨金屬板6和金屬板7施加高達例如600伏特的電壓時的絕緣性能。此外，為了促進熱輻射性能設(shè)計，優(yōu)選地，減少金屬板6和金屬板7之間的熱交換。
[0192]當如在本實施例中那樣通過轉(zhuǎn)移模制法來形成密封體時，可以調(diào)整樹脂供給壓力和供給方向。因此，甚至在間隔GSP的寬度很小的情況下，也可以可靠地布置樹脂。結(jié)果，可以確保金屬板6和金屬板7的高絕緣性能。此外,可以減少金屬板6和金屬板7之間的熱交換。
[0193]〈系條切割步驟〉
[0194]然后，在圖17所示的系條切割步驟中，切割用于連接多個引線3中的每一個的系條LFlc，如圖28所示。圖28是示出其中切割了圖26所示的系條的狀態(tài)的平面圖。順便說明，在圖28中，為方便理解系條LFlc的切割部分，用虛線來示出系條LFlc的待切割區(qū)域。
[0195]〈鍍步驟〉
[0196]然后，在圖17所示的鍍步驟中，在圖28所示的多個引線3的每一個暴露表面上，通過鍍法形成用于改善與焊料材料的潤濕性的金屬膜。在本步驟中，例如，將引線框架LFl浸入在未示出的鍍?nèi)芤褐校纱嗽谝€3的從密封體2暴露的每一個暴露部分的表面上形成金屬膜。通過鍍法形成的金屬膜的示例可以包括諸如錫鉛鍍、純錫鍍(無鉛鍍)以及錫-鉍鍍之類的焊料鍍膜。
[0197]〈切單步驟〉
[0198]然后，在圖17所示的切單步驟中，如圖29所示，分別將多個器件區(qū)域LFla與引線框架LFl的支承部分LFlb切割開，并被分成單獨的塊。圖29是示出其中已經(jīng)切割了圖28所示的引線框架的狀態(tài)的平面圖。
[0199]在本步驟中，如圖29所示，切割多個引線3的某些部分，由此將相應(yīng)的器件區(qū)域LFla與引線框架的支承部分分離。結(jié)果，多個引線3彼此電絕緣。在圖29所示的示例中，在比接近于密封體2更接近于引線框架LFl的支承部分LFlb的相應(yīng)位置切割在Y軸方向上延伸的多個引線3。此外，在本步驟中，分別切割圖25所示的用于聯(lián)接金屬板6和金屬板7的聯(lián)接部分LFld以及用于在相鄰的器件區(qū)域LFla之間建立聯(lián)接的聯(lián)接部分LFle。結(jié)果，金屬板6和金屬板7彼此隔離。本步驟中的切割方法沒有特別限制。例如，切割可以通過使用切模(cutting die)的擠壓成形來執(zhí)行。
[0200]到目前為止的各步驟導致參考圖1到12所描述的半導體器件I。然后，執(zhí)行諸如外觀檢查和電氣測試之類的必要的檢查和測試。然后，執(zhí)行裝運，或安裝在未示出的安裝襯底上。
[0201](修改示例)[0202]到目前為止，通過實施例具體描述了發(fā)明人作出的本發(fā)明。然而，當然應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于這些實施例，在不偏離本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)，可以進行各種改變。
[0203]<修改示例1>
[0204]例如，在實施例中，描述了其中從密封體2部分地暴露金屬板6和7的類型的半導體封裝。然而，作為修改示例，如圖30到32所示的半導體器件1H2那樣，可適用于其中通過密封體2來密封整個金屬板6和7的結(jié)構(gòu)。
[0205]圖30是示出作為關(guān)于圖2的修改示例的半導體器件的外觀的平面圖。圖31是示出圖30所示的半導體器件的熱輻射板安裝表面一側(cè)的平面圖。此外，圖32是圖30所示的半導體器件的放大截面圖。
[0206]圖30到32所示的半導體器件1H2與圖2到12所示的半導體器件I的不同之處在于，整個金屬板6和金屬板7被密封體2覆蓋。此外，半導體器件1H2與圖2到12所示的半導體器件I的不同之處在于，半導體器件1H2中所包括的金屬板6和金屬板7具有分別在比接近于側(cè)面6hl和7hl更接近于側(cè)面6h4和7h4的相應(yīng)位置形成的彎曲部分TWjn圖32所示。
[0207]具體來說，在半導體器件1H2中所包括的金屬板6和7中，整個底表面6b和7b、以及側(cè)面6hl和7hl與頂表面6a和7a的彎曲部分TW之間的相應(yīng)區(qū)域中的頂表面6al和7al分別被利用實施例所描述的轉(zhuǎn)移模制法形成的樹脂2t所密封。另一方面，側(cè)面6h4和7h4與頂表面6a和7a的彎曲部分TW之間的相應(yīng)區(qū)域中的頂表面6a2和7a2被利用所謂的滴注法(potting method)(其中，逐滴地添加液態(tài)樹脂,然后加熱并固化)形成的樹脂2p所密封。通過采用上述密封方法，在密封步驟中，密封體2 (樹脂2t)可以與被鑄模壓住的金屬板6和7的頂表面6a2和7a2 —起形成。
[0208]對于如上所述密封體2以覆疊整個金屬板6和7的方式形成的結(jié)構(gòu)，為了在安裝襯底上安裝半導體器件1H2以及安裝熱輻射構(gòu)件，金屬板6和7的相應(yīng)底表面6b和7b被密封體2覆蓋，并被絕緣，這可以消除對參考圖5所描述的絕緣板24的需要。另一方面，從金屬板6和7的熱輻射性能的觀點來看，優(yōu)選地，金屬板6和7部分地暴露，如參考圖2到12所描述的半導體器件I那樣。
[0209]因此，當如半導體器件1H2那樣形成完全覆蓋金屬板6和7的密封體2時，提高金屬板6的在其上安裝半導體芯片4的芯片安裝部分6cb周圍的熱容量以及改善熱輻射特征的效果變得特別重要。
[0210]除了差異之外，半導體器件1H2和半導體器件I相同，因此，將不再重復描述。
[0211]〈修改示例2>
[0212]此外，在實施例中，為方便理解，簡化并描述了電路配置。然而，作為要被安裝在電源電路中的電路，可應(yīng)用各種修改示例。例如，如圖33所示的半導體器件1H3那樣，可應(yīng)用一種包括其中進一步添加的二極管元件D2的修改示例。
[0213]圖33是示出圖1所示的功率因數(shù)校正電路的修改示例的電路框圖。圖34是示出透過安裝到圖33所示的功率因數(shù)校正電路中的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖。此外，圖35是沿圖34的線A-A的放大截面圖。
[0214]圖33所示的功率因數(shù)校正電路13H1與圖1所示的功率因數(shù)校正電路13的不同之處在于，二極管元件D2形成在用于提供第一電源電勢Vcc的第一電源端子和用于提供第二電源電勢(基準電勢)GND的第二電源端子之間。二極管元件D2形成用于當晶體管元件Tl的開關(guān)截止時保護晶體管元件Tl免于來自負載12 (參見圖1)的反向電流的保護電路。
[0215]因此，二極管元件D2并聯(lián)地耦合在晶體管元件Tl的發(fā)射電極El和收集電極Cl之間。具體來說，二極管元件D2的陽極電極A2耦合到晶體管元件Tl的發(fā)射電極E1，從而相同電勢(圖33中的第二電源電勢GND)被提供給陽極電極A2和發(fā)射電極E1。二極管元件D2的陰極電極K2耦合到晶體管元件Tl的收集電極Cl，從而相同電勢被提供給陰極電極K2和收集電極Cl。
[0216]替選地，作為關(guān)于圖33的修改示例，二極管元件D2也可以形成在包括在其中形成的晶體管元件Tl的半導體芯片4中。然而，在圖33所示的示例中，二極管元件D2形成在與包括在其中形成的晶體管元件Tl的半導體芯片4不同的半導體芯片50中。
[0217]如圖35所示，半導體器件1H3中所包括的半導體芯片50具有包括在其上形成的陽極電極墊50ap的前表面50a以及置于前表面50a的對面一側(cè)并且包括在其上形成的陰極電極50kp的背表面50b。此外，如圖34和35所示，半導體芯片50通過導電粘接劑材料8K2安裝在設(shè)置于金屬板6處的芯片安裝部分6cb2上。半導體芯片50通過導電粘接劑材料8K2安裝在芯片安裝部分6cb2上，從而背表面50b面向金屬板6的頂表面6a。導電粘接齊U材料8K2是與實施例所描述的導電粘接劑材料SC和8K相同的導電構(gòu)件。因此，陰極電極50kp通過導電粘接劑材料8K2與金屬板6電耦合。順便說明，作為半導體芯片50的元件結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用與參考圖11所描述的半導體芯片5相同的結(jié)構(gòu)，因此將不再重復描述。
[0218]如上所述，通過與包括在其上形成的要被保護的晶體管元件Tl的半導體芯片4分開地形成構(gòu)成保護電路的二極管元件D2，可以縮小半導體芯片4的平面面積的大小。另一方面，雖然未示出，但是當二極管元件D2形成在包括在其中形成的晶體管元件Tl的半導體芯片4上方時，要被合并在一個封裝中的組件的數(shù)量可以減小。這縮小了封裝大小。
[0219]此外，如上所述，二極管元件D2與晶體管元件Tl并聯(lián)地耦合。因此，如圖34所示，半導體芯片50安裝在其上安裝有半導體芯片4的金屬板6上方。換言之，如圖35所示，形成在半導體芯片4的背表面4b處的收集電極4cp和形成在半導體芯片50的背表面50b處的陰極電極50kp通過管芯粘接材料(導電粘接劑材料)8以及金屬板6電耦合。
[0220]如上所述，圖33所示的包括在其中形成的二極管元件Dl的半導體芯片5和圖33所示的包括在其中形成的二極管元件D2的半導體芯片50具有不同的與晶體管元件Tl的電耦合關(guān)系。此外，二極管元件D2是形成如上所述的保護電路的半導體元件，因此，與二極管元件Dl和晶體管元件Tl相比，在驅(qū)動時熱值小得多。因此，如圖34和35所示，甚至在除半導體芯片4之外還有半導體芯片50安裝在金屬板6上方的情況下，如實施例所描述的那樣，可以將注意力集中在半導體芯片4和半導體芯片5之間的熱值關(guān)系來設(shè)計金屬板6和金屬板7的熱輻射性能。換言之，甚至在除半導體芯片4之外還有半導體芯片50安裝在金屬板6上方的情況下，在如圖34所示的平面視圖中，金屬板6的包括芯片安裝部分6cb的部分的X軸方向的寬度6cbW被設(shè)置得大于金屬板7的包括芯片安裝部分7cb的部分的X軸方向的寬度7cbW。結(jié)果，熱輻射性能可以得到改善。
[0221 ] 此外，如圖34和35所示，當有多個半導體芯片4和50安裝在金屬板6上方時，充當來自開關(guān)電路的大電流的電流路徑的半導體芯片4優(yōu)選地布置得接近于多個引線3。在圖34的示例中，半導體芯片4布置在包括多個引線3的引線組和半導體芯片50之間。換言之，用于在其上安裝半導體芯片4的芯片安裝部分6cb布置在與引線組相對的側(cè)面6hl與芯片安裝部分6cb2之間。如此，半導體芯片4布置得比半導體芯片50更接近于引線3(具體來說，引線VL2 )。這可以縮短用于電耦合發(fā)射電極墊4ep和引線VL2的導電路徑(在圖34中，導線9E)的路徑距離。因此，可以降低電阻值。結(jié)果，可以降低晶體管元件Tl (參見圖33)的ON電阻。
[0222]此外，半導體芯片4布置得比半導體芯片50更接近于引線3(具體來說，引線GL)。這可以縮短用于電耦合柵電極墊4gp和引線GL的導電路徑(在圖34中，導線9G)的路徑距離。因此，可以降低電阻值。于是，通過降低導線9G的電阻值，可以提高開關(guān)速度。
[0223]此外，在圖34和35所示的示例中，半導體芯片50的陽極電極墊50ap、半導體芯片4的發(fā)射電極墊4印以及引線VL2通過一個導線9E電耦合。這可以縮短半導體芯片50的陽極電極墊50ap和半導體芯片4的發(fā)射電極墊4印之間的導電路徑距離。然而，作為關(guān)于圖34的修改示例，還有這樣的方法:半導體芯片50的陽極電極墊50ap和半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep通過相應(yīng)的不同導線9耦合到引線VL2。
[0224]除差異之外，半導體器件1H3和半導體器件I相同，因此，將不再重復描述。
[0225]<修改示例3>
[0226]此外，在實施例中，描述了這樣的實施例，如圖6所示，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep和柵電極墊4gp沿X軸方向平行地安置。在此情況下，發(fā)射電極墊4印的中心位置和引線組(具體來說，引線VL2)之間的距離大致等于柵電極墊4gp的中心位置和引線組(具體來說，引線GL)之間的距離。因此，導線9E的長度大致等于導線9G的長度。
[0227]然而，作為修改示例，可應(yīng)用這樣的實施例:如圖36所示的半導體器件1H4那樣，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4印和柵電極墊4gp沿Y軸方向平行地安置。圖36是示出透過作為關(guān)于圖6的修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖。
[0228]在圖36所示的半導體器件1H4中，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep和柵電極墊4gp沿Y軸方向平行地安置。此處，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep的中心位置和引線組(具體來說，引線VL2)之間的距離比柵電極墊4gp的中心位置和引線組(具體來說，引線GL)之間的距離更短。換言之，在Y軸方向，發(fā)射電極墊4印的中心位置比柵電極墊4gp更接近于引線組(具體來說，引線VL2)。
[0229]如此，發(fā)射電極墊4印布置得比柵電極墊4gp更接近于引線3 (具體來說，引線VL2)。這可以縮短用于電耦合發(fā)射電極墊4ep和引線VL2的導電路徑(在圖36中，導線9E)的路徑距離。因此，可以降低電阻值。結(jié)果，可以降低晶體管元件Tl (參見圖1)的ON電阻。
[0230]<修改的示例4>
[0231]作為不同于圖36所示的半導體器件1H4的另一修改示例，可應(yīng)用這樣的實施例:如圖37所示的半導體器件1H5那樣，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep和柵電極墊4gp沿Y軸方向平行地安置。圖37是示出透過作為關(guān)于圖6的另一個修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖。
[0232]在圖37所示的半導體器件1H5中，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep和柵電極墊4gp沿Y軸方向平行地安置。此處，在半導體器件1H5中，半導體芯片4的柵電極墊4gp的中心位置和引線組(具體來說，引線GL)之間的距離比發(fā)射電極墊4印的中心位置和引線組(具體來說，引線VL2)之間的距離更短。換言之，在Y軸方向，柵電極墊4gp的中心位置比發(fā)射電極墊4ep更接近于引線組(具體來說，引線GL)。
[0233]如此，柵電極墊4gp布置得比發(fā)射電極墊4印更接近于引線3(具體來說，引線GL)。這可以縮短用于電耦合柵電極墊4gp和引線GL的導電路徑(在圖37中，導線9G)的路徑距離。相應(yīng)地，可以降低電阻值。于是，導線9G的電阻值的縮小可以提升開關(guān)速度。
[0234]<修改示例5>
[0235]此外，在實施例以及修改示例I到修改示例4中，描述了其中導線9E用作用于電耦合半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep和引線VL2的金屬導體(導電構(gòu)件)的實施例。然而，作為其中用于從其中傳遞來自開關(guān)電路的大電流的導電路徑的截面積進一步增大的修改不例，如圖38所不的半導體器件1H6那樣,可以使用金屬箍(金屬導體或金屬板)51。
[0236]圖38是示出透過作為關(guān)于圖6的再一修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖。圖39是沿圖38的線A-A的放大截面圖。
[0237]圖38和圖39所示的半導體器件1H6與圖6所示的半導體器件I的不同之處在于，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4印和引線VL2通過金屬箍(金屬導體或金屬板)51電耦合。
[0238]金屬箍51是由例如銅(Cu)制成的金屬板，并具有將要與半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep耦合的芯片耦合部分51Cb、將要與引線VL2耦合的引線耦合部分51Lb以及芯片耦合部分51Cb與引線耦合部分51Lb之間的中間部分51Tb。如圖39所示，芯片耦合部分51Cb和引線耦合部分51Lb中的每一個都具有朝向待耦合部分凸出的凸出部分。在將金屬箍51安裝于半導體芯片4和引線VL2上之前預先形成凸出部分。
[0239]芯片耦合部分5ICb通過導電粘接劑材料52與發(fā)射電極墊4ep電耦合。引線耦合部分51Lb通過導電粘接劑材料52與引線VL2的導線耦合表面(在圖35的情況下，應(yīng)看作箍耦合表面)3Ba電耦合。作為導電粘接劑材料52，如管芯粘接材料8那樣，可以使用諸如Pb-Sn-Ag焊料或Sn-Sb焊料之類的焊料材料,或諸如Ag膏之類的包括在樹脂中混合的大量導電顆粒(金屬顆粒)的導電樹脂材料。
[0240]當如半導體器件1H6那樣，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4印和引線VL2通過金屬箍(金屬導體或金屬板)51電耦合時，可以使導電路徑的截面積比實施例所描述的半導體器件I中的截面積更大。然后，通過增大用于電耦合發(fā)射電極墊4ep和引線VL2的導電路徑(金屬箍51)的截面積，可以降低電阻值。結(jié)果，可以降低晶體管元件Tl (參見圖1)的ON電阻。
[0241]順便說明，對于圖38和39所示的半導體器件1H6的制造方法，在實施例所描述的導線鍵合步驟中，形成金屬箍51。當焊料材料用作導電粘接劑材料52時，在形成金屬箍51之后執(zhí)行清潔步驟。因此優(yōu)選地，在形成導線9A和導線9G之前，執(zhí)行形成金屬箍51的步驟和清潔步驟。
[0242]此外，雖然未示出，但是作為關(guān)于半導體器件1H6的進一步修改示例，圖38所示的用于電耦合半導體芯片5的陽極電極墊5ap和引線CL的導線9A可以替換為金屬箍51。
[0243]除差異之外，半導體器件1H6和半導體器件I相同，因此將不再重復描述。
[0244]<修改示例6>
[0245]作為關(guān)于修改示例5的進一步修改示例，如圖40所示的半導體器件1H7那樣，可以使用金屬條帶(金屬導體或金屬帶)53電耦合半導體芯片4的發(fā)射電極墊4印和引線VL2。
[0246]圖40是示出透過作為關(guān)于圖38的修改示例的半導體器件的密封體看到的半導體器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視放大平面圖。此外，圖41是沿圖40的線A-A的放大截面圖。
[0247]圖40和41所示的半導體器件1H7與圖6所示的半導體器件I的不同之處在于，半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep和引線VL2通過金屬條帶(金屬導體或金屬帶)53電耦合。
[0248]金屬條帶53是以帶形狀(條帶形狀)形成的金屬板，并由例如鋁制成。此外，金屬條帶53與圖38所示的金屬箍51的相同之處在于，金屬條帶53具有將要耦合到半導體芯片4的發(fā)射電極墊4ep的芯片耦合部分53Cb、將要耦合到引線VL2的引線耦合部分53Lb以及設(shè)置在芯片耦合部分53Cb與引線耦合部分53Lb之間的中間部分53Tb。
[0249]此外，圖40和41所示的金屬條帶53在某些方面不同于圖38和39所示的金屬箍51。下面將描述不同點。
[0250]對于金屬條帶53的形成方法(條帶接合方法)，按順序從未示出的用于容納金屬帶的卷軸(容納部件)抽出金屬帶，在模制時，將金屬帶聯(lián)接到待聯(lián)接的部分(半導體芯片的電極墊或引線的耦合表面)。換言之，金屬條帶53與金屬箍51的不同之處在于，金屬帶在模制時聯(lián)接到待聯(lián)接的部分。
[0251]此外，為了將金屬條帶53聯(lián)接到待聯(lián)接的部分，對未示出的鍵合工具(聯(lián)接夾具)施加超聲波，由此，在金屬條帶53和待聯(lián)接的部分的金屬構(gòu)件之間的聯(lián)接界面處形成金屬結(jié)合，以便實現(xiàn)聯(lián)接。如此，金屬條帶53通過施加超聲波而與待聯(lián)接的部分建立電耦合。這消除了在金屬條帶53和待聯(lián)接的部分之間使用導電粘接劑材料的必要性。這導致形成半導體器件的材料的數(shù)量減少，以及提供導電接合材料的步驟的數(shù)量減少，及其他過程的減少。由于這些及其他理由，可以降低半導體器件的組裝成本。
[0252]然而，使用導電接合材料的金屬箍51也具有很大的優(yōu)點。如圖39所示，例如當使用焊料材料作為用于電耦合金屬箍51和待聯(lián)接的部分的導電粘接劑材料52時，耦合部分的強度高于通過利用對圖41所示的金屬條帶53施加超聲波形成的聯(lián)接部分的耦合強度。這對于提高半導體器件的可靠性而言是有效的。概言之，當成本降低具有更大的重要性時，采用金屬條帶53，當可靠性保證具有更大的重要性時，采用金屬箍51，可以說是合乎需要的。
[0253]<修改示例7>
[0254]此外，在不偏離實施例中所描述的技術(shù)思想的主旨的范圍內(nèi)，可以組合并應(yīng)用修改示例。
[0255]除這些以外，下面將描述實施例所描述的某些內(nèi)容。
[0256]一種半導體器件，包括:
[0257]第一半導體芯片，具有包括在其上形成的第一電極墊和第二電極墊的第一前表面以及布置在第一前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的第三電極的第一背表面，并且包括與第一和第二電極墊以及第三電極電稱合的晶體管兀件，
[0258]第二半導體芯片，具有包括在其上形成的第四電極墊的第二前表面以及布置在第二前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的第五電極的第二背表面，并且包括與第四電極墊和第五電極電耦合的二極管元件，
[0259]第一金屬板，包括沿第一方向延伸的第一側(cè)面、沿與第一方向正交的第二方向延伸并且與第一側(cè)面相交的第二側(cè)面、與第二側(cè)面相對沿第二方向延伸并進一步與第一側(cè)面相交且布置在第二側(cè)面內(nèi)側(cè)的第三側(cè)面、以及用于在其上安裝第一半導體芯片并與第一半導體芯片的第三電極電耦合且此外以在平面視圖中插入在第二和第三側(cè)面之間的方式設(shè)置的第一芯片安裝部分，
[0260]第二金屬板，包括沿第一方向延伸的第四側(cè)面、沿第二方向延伸并與第四側(cè)面相交的第五側(cè)面、與第五側(cè)面相對沿第二方向延伸且進一步與第四側(cè)面相交并布置在第五側(cè)面內(nèi)側(cè)的第六側(cè)面、以及用于在其上安裝第二半導體芯片并與第二半導體芯片的第五電極電耦合且此外以在平面視圖中插入在第五和第六側(cè)面之間的方式設(shè)置的第二芯片安裝部分，
[0261]多個引線的組，包括與第一半導體芯片電耦合的引線以及與第二半導體芯片電耦合的引線，以及
[0262]用于密封第一和第二半導體芯片以及多個引線的相應(yīng)部分的密封體。
[0263]第一和第二金屬板彼此電隔離，并且以第一金屬板的第三側(cè)面面向第二金屬板的第六側(cè)面的方式彼此相鄰地布置。
[0264]多個引線的組沿第二方向以面向第一金屬板的第一側(cè)面和第二金屬板的第四側(cè)面的方式布置，相應(yīng)的引線沿第一方向布置。
[0265]在平面視圖中，第一金屬板的第一芯片安裝部分插置在其間的第二側(cè)面和第三側(cè)面之間沿第一方向的長度大于第二金屬板的第二芯片安裝部分插置在其間的第五側(cè)面和第六側(cè)面之間沿第一方向的長度。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體器件,包括: 第一半導體芯片，具有包括在其上形成的第一電極墊和第二電極墊的第一前表面以及布置在所述第一前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的第三電極的第一背表面，所述第一半導體芯片包括與所述第一和第二電極墊以及所述第三電極電耦合的晶體管元件； 第二半導體芯片，具有包括在其上形成的第四電極墊的第二前表面以及布置在所述第二前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的第五電極的第二背表面，所述第二半導體芯片包括與所述第四電極墊和第五電極電耦合的二極管元件； 第一金屬板，具有包括安裝在其上的所述第一半導體芯片并且與所述第一半導體芯片的所述第三電極電耦合的第一芯片安裝部分； 第二金屬板，具有包括安裝在其上的所述第二半導體芯片并且與所述第二半導體芯片的所述第五電極電耦合的第二芯片安裝部分； 引線組，包括與所述第一半導體芯片電耦合的引線和與所述第二半導體芯片電耦合的引線；以及 密封體，用于密封所述第一和第二半導體芯片以及多個引線的相應(yīng)部分， 其中，所述第一和第二金屬板彼此電隔離并且沿第一方向彼此相鄰地布置， 其中，所述引線組布置為沿與所述第一方向正交的第二方向面向所述第一金屬板和所述第二金屬板，相應(yīng)的引線 沿所述第一方向布置，且 其中，在平面視圖中，所述第一金屬板的包括所述第一芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度大于所述第二金屬板的包括所述第二芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件， 其中，所述第一金屬板的包括所述第一芯片安裝部分的所述部分沿所述第一方向并且沿所述第一金屬板的厚度方向的每一截面積大于所述第二金屬板的包括所述第二芯片安裝部分的所述部分沿所述第一方向并且沿所述第二金屬板的厚度方向的每一截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體器件， 其中，所述第一金屬板具有包括所述第一芯片安裝部分的第一頂表面， 其中，所述第二金屬板具有包括所述第二芯片安裝部分的第二頂表面，且其中，所述第一金屬板的所述第一頂表面的面積大于所述第二金屬板的所述第二頂表面的面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體器件， 其中，所述第一金屬板的體積大于所述第二金屬板的體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導體器件， 其中，所述引線組包括與所述第一半導體芯片的所述第一電極墊電耦合的第一引線、與所述第一半導體芯片的所述第二電極墊電耦合的第二引線、以及與所述第一半導體芯片的所述第三電極以及所述第二半導體芯片的所述第四電極墊電耦合的第三引線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導體器件， 其中，所述引線沿與所述第一方向正交的所述第二方向從所述密封體突出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導體器件， 其中，所述第一引線通過第一金屬導體與所述第一半導體芯片的所述第一電極墊電耦人I=I， 其中，所述第二引線通過第二金屬導體與所述第一半導體芯片的所述第二電極墊電耦合，且 其中，所述第三引線與所述第一金屬板一體形成且通過第三金屬導體與所述第二半導體芯片的所述第四電極墊電耦合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導體器件， 其中，所述第一和第三金屬導體每個的導電路徑的截面積大于所述第二金屬導體的導電路徑的截面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導體器件， 其中，在平面視圖中，所述第一電極墊沿所述第二方向的中心位置比所述第二電極墊的中心位置更接近于所述引線組。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導體器件， 其中，所述第一半導體芯片包括絕緣柵極雙極晶體管元件， 其中，所述第一電極墊與所 述絕緣柵極雙極晶體管元件的發(fā)射電極電耦合， 其中，所述第二電極墊與所述絕緣柵極雙極晶體管元件的柵電極電耦合， 其中，所述第三電極是所述絕緣柵極雙極晶體管元件的柵電極， 其中，所述第四電極墊與所述二極管元件的陽極電極電耦合，且 其中，所述第五電極是所述二極管元件的陰極電極。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導體器件， 其中，所述第一半導體芯片的所述第一前表面的面積大于所述第二半導體芯片的所述第二前表面的面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件， 其中，在所述第一金屬板中，形成沿所述第一金屬板的厚度方向穿透所述第一金屬板的通孔，且 其中，所述通孔形成為比接近于所述第一金屬板的面向所述引線組的一側(cè)更接近于所述第一金屬板的與其面向所述引線組的一側(cè)相反的一側(cè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導體器件， 其中，所述通孔跨所述第一金屬板和所述第二金屬板地形成，并且形成為在所述第二金屬板的厚度方向穿透所述第二金屬板。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體器件， 其中，在所述第一和第二金屬板之間設(shè)置有間隔， 其中，在平面視圖中，所述間隔的沿所述第一方向的寬度小于所述第二金屬板的包括所述第二芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度，且 其中，所述密封體的一部分布置在所述間隔中。
15.—種半導體器件,包括: 第一半導體芯片，具有包括在其上形成的發(fā)射電極墊和柵電極墊的第一前表面、以及布置在所述第一前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的收集電極的第一背表面，所述第一半導體芯片包括與所述發(fā)射電極墊和柵電極墊以及所述收集電極電耦合的絕緣柵極雙極晶體管元件；第二半導體芯片，具有包括在其上形成的陽極電極墊的第二前表面、以及布置在所述第二前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的陰極電極的第二背表面，所述第二半導體芯片包括與所述陽極電極墊和陰極電極電耦合的二極管元件； 第一金屬板，具有包括安裝在其上的所述第一半導體芯片并且與所述第一半導體芯片的所述收集電極電耦合的第一芯片安裝部分； 第二金屬板，具有包括安裝在其上的所述第二半導體芯片并且與所述第二半導體芯片的所述陰極電極電耦合的第二芯片安裝部分； 引線組，包括與所述第一半導體芯片的所述發(fā)射電極墊電耦合的發(fā)射極引線、與所述第一半導體芯片的所述柵電極墊電耦合的柵極引線、以及與所述第一金屬板和所述第二半導體芯片的所述陽極電極墊電耦合的陽極-集電極引線； 與所述第一半導體芯片的所述發(fā)射電極墊和所述發(fā)射極引線電耦合的第一金屬導體； 與所述第一半導體芯片的所述柵電極墊和所述柵極引線電耦合的第二金屬導體；與所述第二半導體芯片的所述陽極電極墊和所述陽極-集電極引線電耦合的第三金屬導體；以及 密封體，用于密封所述第一和 第二半導體芯片、形成所述引線組的引線的相應(yīng)部分、以及所述第一、第二和第三金屬導體， 其中，所述第一和第二金屬板彼此電隔離并且沿第一方向彼此相鄰地布置， 其中，所述引線組布置為沿與所述第一方向正交的第二方向面向所述第一金屬板和所述第二金屬板，各引線沿所述第一方向布置，且 其中，在平面視圖中，所述第一金屬板的包括所述第一芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度大于所述第二金屬板的包括所述第二芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度。
16.一種制造半導體器件的方法，包括下列步驟: (a)提供具有第一金屬板、第二金屬板以及引線組的引線框架； (b)在所述第一金屬板的第一芯片安裝部分上安裝第一半導體芯片，并且將所述第一金屬板和所述第一半導體芯片的第三電極電耦合，所述第一半導體芯片具有包括在其上形成的第一電極墊和第二電極墊的第一前表面、以及布置在所述第一前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的所述第三電極的第一背表面，并且包括與所述第一和第二電極墊以及所述第三電極電耦合的晶體管元件； (C)在所述第二金屬板的第二芯片安裝部分上安裝第二半導體芯片，并且將所述第二金屬板和所述第二半導體芯片的第五電極電耦合，所述第二半導體芯片具有包括在其上形成的第四電極墊的第二前表面、以及布置在所述第二前表面的相反側(cè)并且包括在其上形成的所述第五電極的第二背表面，并且包括與所述第四電極墊和所述第五電極電耦合的二極管元件； (d)將所述第一半導體芯片與所述引線組中的某些引線電耦合，并且將所述第二半導體芯片與所述引線組中的另一些引線電耦合； (e)利用密封樹脂密封所述第一和第二半導體芯片以及所述引線組的一部分，并且形成密封體；以及(f)從所述引線框架的支承部分切割所述第一和第二金屬板以及所述引線組， 其中，所述第一和第二金屬板彼此電隔離，并且沿第一方向彼此相鄰地布置， 其中，所述引線組布置為沿與所述第一方向正交的第二方向面向所述第一金屬板和所述第二金屬板，各引線沿所述第一方向布置，且 其中，在平面視圖中，所述第一金屬板的包括所述第一芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度大于所述第二金屬板的包括所述第二芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于制造半導體器件的方法，其中，所述步驟(d)包括: (dl)通過第一金屬導體電耦合所述第一半導體芯片的所述第一電極墊和第一引線； (d2)通過第二金屬導體電耦合所述第一半導體芯片的所述第二電極墊和第二引線；以及 (d3)通過第三金屬導體電耦合所述第二半導體芯片的所述第四電極墊和與所述第一金屬板電耦合的第三引線。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于制造半導體器件的方法， 其中，所述第一金屬導體的導電路徑的截面積等于或大于所述第二金屬導體的導電路徑的截面積。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的用于制造半導體器件的方法， 其中，所述步驟(d2)在所述步驟(dl)之后執(zhí)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于制造半導體器件的方法， 其中，在所述第一和第二金屬板之間設(shè)置有間隔， 其中，在平面視圖中，所述間隔沿所述第一方向的寬度小于所述第二金屬板的包括所述第二芯片安裝部分的部分沿所述第一方向的寬度，且 其中，在所述步驟(e)中，所述密封體形成為使得所述密封體的一部分布置在所述間隔中。
【文檔編號】H01L23/367GK103779340SQ201310501563
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】団野忠敏, 波多俊幸, 町田勇一 申請人:瑞薩電子株式會社