半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在例如大電流的控制等中使用的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在專利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了不具有基座板的無(wú)基座構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置構(gòu)成為，將絕緣基板利用粘接劑固定在殼體上。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平7 - 326711號(hào)公報(bào)
[0004]無(wú)基座構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置由于沒(méi)有基座板，所以剛性低。因此，有時(shí)在通過(guò)螺釘緊固等將半導(dǎo)體裝置固定于散熱器時(shí)，對(duì)絕緣基板施加力，使絕緣基板向上凸出翹曲。如果絕緣基板向上凸出翹曲，則存在下述問(wèn)題，即，在絕緣基板上產(chǎn)生裂縫、或使絕緣基板和散熱器之間的熱阻增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于，提供一種能夠抑制絕緣基板向上凸起翹曲的半導(dǎo)體裝置。
[0006]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，具有:絕緣基板；半導(dǎo)體元件，其固定在該絕緣基板的上表面；殼體，其由樹(shù)脂形成，具有包圍該半導(dǎo)體元件的包圍部；金屬支撐體，其端部由該包圍部固定，該金屬支撐體位于該絕緣基板的上方；按壓部，其從該金屬支撐體向下方延伸，以使得該絕緣基板不向上凸起翹曲；以及粘接劑，其將該絕緣基板和該殼體粘接。
[0007]發(fā)明的效果
[0008]根據(jù)本發(fā)明，由按壓部阻止絕緣基板向上方的位移，因此，能夠抑制絕緣基板向上凸起翹曲。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0010]圖2是半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0011]圖3是金屬支撐體等的斜視圖。
[0012]圖4是表示將半導(dǎo)體裝置向散熱器固定的圖。
[0013]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0014]圖6是本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0015]圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0016]圖8是半導(dǎo)體裝置的局部剖面圖。
[0017]圖9是對(duì)使粘接劑熱硬化的工序進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0018]圖10是本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0019]圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0020]圖12是本發(fā)明的實(shí)施方式7所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0021]圖13是本發(fā)明的實(shí)施方式8所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0022]圖14是本發(fā)明的實(shí)施方式9所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
[0023]標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
[0024]10半導(dǎo)體裝置，12絕緣基板，14陶瓷基板，16金屬圖案，18金屬膜，20焊料，22半導(dǎo)體元件，30殼體，30A包圍部，30B延伸部，30C按壓部，30D貫穿孔，40金屬支撐體
【具體實(shí)施方式】
[0025]參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于相同或者對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素，有時(shí)標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)說(shuō)明。
[0026]實(shí)施方式I
[0027]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10的剖面圖。半導(dǎo)體裝置10具有絕緣基板12。絕緣基板12具有陶瓷基板14、在陶瓷基板14的上表面?zhèn)刃纬傻慕饘賵D案16、以及在陶瓷基板14的下表面?zhèn)刃纬傻慕饘倌?8。金屬圖案16和金屬膜18例如由鋁形成。如上述所示，絕緣基板12是在陶瓷基板14的雙面上形成有鋁的結(jié)構(gòu)。
[0028]在絕緣基板12的上表面，利用焊料20固定有半導(dǎo)體元件22。半導(dǎo)體元件22是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)或者二極管等，但并不特別限定于此。
[0029]半導(dǎo)體裝置10具有例如由PPS樹(shù)脂(聚苯硫醚樹(shù)脂)形成的殼體30。殼體30具有包圍部30A、延伸部30B以及按壓部30C。包圍部30A是包圍半導(dǎo)體元件22的部分。延伸部30B是從包圍部30A向絕緣基板12的上方延伸的部分。按壓部30C是從絕緣基板12的上方按壓絕緣基板12的中央部，以使得絕緣基板12不向上凸起翹曲的部分。
[0030]在延伸部30B上搭載有金屬支撐體40。金屬支撐體40由棒狀的銅形成。金屬支撐體40的端部通過(guò)例如插入成型而固定在包圍部30A上。即，金屬支撐體40的端部埋入至包圍部30A中。該金屬支撐體40位于絕緣基板12的上方。
[0031]圖2是半導(dǎo)體裝置10的俯視圖。在殼體30的包圍部30A的四角形成有貫穿孔30D。并且，金屬支撐體40設(shè)置為橫穿絕緣基板12的中央部。按壓部30C的位置由虛線表示，是絕緣基板12中央的正上方。
[0032]圖3是金屬支撐體40等的斜視圖。金屬支撐體40位于延伸部30B以及按壓部30C的正上方。由于按壓部30C從金屬支撐體40向下方延伸,所以利用金屬支撐體40抑制了按壓部30C向上方的位移。
[0033]返回圖1的說(shuō)明。絕緣基板12和殼體30利用粘接劑32粘接。具體地說(shuō)，殼體30的包圍部30A的側(cè)面30a和陶瓷基板14利用粘接劑32粘接。另外，陶瓷基板14的端部與殼體30的臺(tái)階部30b接觸。
[0034]圖4是表示將半導(dǎo)體裝置10向散熱器50固定的圖。在散熱器50的表面涂敷有散熱膏52。另外，在散熱器50上形成有螺紋孔50A。將穿過(guò)貫穿孔30D的螺釘54緊固于散熱器50的螺紋孔50A中。由此，經(jīng)由散熱膏52，使金屬膜18和散熱器50接觸。本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10，如上述所示被固定在散熱器50上。
[0035]如果在將半導(dǎo)體裝置10向散熱器50上安裝時(shí)，由于螺釘緊固而使殼體30變形，則可能使絕緣基板12向上凸起翹曲。但是，在本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10中，由于按壓部30C將絕緣基板12的中央部向下方按壓，所以可以抑制絕緣基板12向上凸起翹曲。而且，由于在按壓部30C的上方具有金屬支撐體40，所以按壓部30C不會(huì)被絕緣基板12按壓而向上方位移。因此，能夠可靠地防止絕緣基板12向上凸起翹曲。
[0036]另外，在構(gòu)成半導(dǎo)體裝置10的部件之間存在線膨脹系數(shù)差。因此，可以認(rèn)為如果由于功率循環(huán)等的溫度變化而使絕緣基板向上下方向位移，則向焊料施加拉伸應(yīng)力。如果向焊料施加拉伸應(yīng)力，則可能使焊料產(chǎn)生裂縫。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10利用按壓部30C抑制絕緣基板12的位移，因此，能夠防止焊料20的開(kāi)裂。另外，通過(guò)抑制絕緣基板12的位移，從而能夠抑制散熱膏52等散熱材料從絕緣基板12和散熱器50之間被擠出的擠出現(xiàn)象。
[0037]由于本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的金屬支撐體40由銅形成，殼體30由PPS樹(shù)脂形成，所以金屬支撐體40和殼體30的熱膨脹系數(shù)大致相等。因此，能夠避免因金屬支撐體40和殼體30的熱膨脹系數(shù)的差異而使兩者變形，因此，能夠可靠地得到上述效果。
[0038]另外，由于絕緣基板12的金屬圖案16和金屬膜18由鋁形成，所以與它們由銅形成的情況等相比，絕緣基板12的剛性低。不必提高按壓部30C以及金屬支撐體40的剛性，就能夠容易地抑制剛性低的絕緣基板12的翹曲。因此，作為按壓部30C和金屬支撐體40的材料，能夠采用剛性低的材料，因此材料選擇的范圍寬。另外，也可以減小按壓部30C和金屬支撐體40的厚度或者寬度，以減少成本。
[0039]金屬支撐體40的形狀只要能夠防止絕緣基板12向上凸起翹曲即可，不特別地限定。例如，也可以使用平板作為金屬支撐體。另外，也可以將金屬支撐體形成為十字型，將金屬支撐體的4個(gè)端部固定于包圍部30A。在此情況下，如果使十字型的金屬支撐體的十字交叉部分位于按壓部的正上方，則能夠提高按壓部的位移抑制效果。
[0040]優(yōu)選按壓部30C與絕緣基板12接觸，但即使在按壓部30C和絕緣基板12之間存在微小間隙，也能夠抑制絕緣基板12大幅度地向上凸起翹曲。因此，也可以不使按壓部30C和絕緣基板12接觸。
[0041]半導(dǎo)體元件22大多由硅形成，但也可以由與硅相比帶隙更大的寬帶隙半導(dǎo)體形成。作為寬帶隙半導(dǎo)體，例如存在碳化硅、氮化鎵類材料、或者金剛石。由寬帶隙半導(dǎo)體形成的半導(dǎo)體元件22，與由硅形成的半導(dǎo)體元件相比，電流密度高且發(fā)熱量大。在此情況下，擔(dān)心絕緣基板12會(huì)大幅度翹曲，但在本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10中，能夠利用按壓部30C抑制絕緣基板12的翹曲。除此之外，在不喪失本發(fā)明的特征的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變形。此外，這些變形還能夠應(yīng)用于以下的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置。
[0042]對(duì)于以下的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置，由于與實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10的共同點(diǎn)多，所以以與半導(dǎo)體裝置10的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明。
[0043]實(shí)施方式2
[0044]圖5是本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。