半導體裝置及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體裝置及其制造方法，涉及例如通過軟釬料相對于引線端子連接半導體部件而構成的半導體功率模塊。
【背景技術】
[0002]以往，在進行電力的變換、控制的功率模塊中，將芯片的一面軟釬料連接在基板上，通過引線接合(Wire Bonding)連接另一面，從而實現(xiàn)了電連接以及向基板的散熱。
[0003]然而，根據(jù)功率模塊的小型化、高散熱化的要求，采用對芯片的表里兩面進行軟釬料連接，從芯片的兩面進行冷卻的方法。圖1表示了采用了通過引線框3以及翅片5從其兩面冷卻這樣的芯片I的構造的模塊的例子。
[0004]另外，專利文獻I至3中也采用該散熱方法。此外，在該兩面冷卻功率模塊中，在軟釬料連接后通過模制樹脂來進行密封，在其外側設置冷卻部，從而形成模塊。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2001-352023號公報
[0008]專利文獻2:日本特開2005-244166號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2002-110893號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明所要解決的課題
[0011]制造前述的功率模塊的情況下，根據(jù)高散熱性的要求，對于芯片而言，在由Cu等的導熱率高的材料形成的引線框上軟釬料連接芯片。此時，在芯片兩面連接平坦的引線框的情況下，有可能一面的軟釬料與另一面的軟釬料接觸而產(chǎn)生短路。圖2表示了因軟釬料產(chǎn)生了短路的情況的例子。
[0012]作為避免這種情況的方法，專利文獻3提供了在引線框3的軟釬料連接部獨立設置臺座部或隔離物，將其與芯片電極軟釬料連接的構造(參照圖3)。由此，防止芯片I的兩面的軟釬料2接近，能夠防止短路。
[0013]然而，在該臺座部3a獨立設置于引線框3的情況下(引線框3和臺座部3a通過軟釬料2粘結)，臺座部3a自身的軟釬料潤濕性重要。在該臺座部3a的軟釬料連接面和臺座部側面以及其周圍部的潤濕性相等的情況下，在軟釬料連接中在臺座部3a的側面會產(chǎn)生軟釬料2的潤濕擴散。圖4表示了軟釬料2潤濕擴散的情況下的樣子。產(chǎn)生該潤濕擴散的情況下，引線框3 (臺座部3a)/芯片I之間的連接部的軟釬料2不足，所以產(chǎn)生未連接的部分。另外，潤濕擴散的軟釬料2通過其表面張力來拉拽芯片1，使產(chǎn)生芯片I的位置偏移。由于這些不良情況，破壞之后的組裝性、可靠性、性能，因此需要防止這些不良情況的產(chǎn)生。
[0014]另一方面，前述的功率模塊采用了對引線框3軟釬料連接芯片I后通過模制樹脂進行密封的構造。該模制樹脂需要可靠地緊貼引線框3、芯片1，能夠通過緊貼來確保芯片I的可靠性，并且延長軟釬料連接部的壽命。
[0015]因此，對模制樹脂要求高的緊貼性。如果緊貼性低，引線框和模制樹脂剝離，則有可能進一步剝離而導致芯片破損。另外，也有可能軟釬料連接部的裂紋發(fā)展速度上升，疲勞壽命降低。
[0016]在專利文獻I以及2中并沒有公開解決這些課題的發(fā)明。另外，專利文獻3中，將成為隔離物的塊(臺座部3a)在引線框3和芯片I之間經(jīng)由軟釬料2來提供(參照圖3)。另外，在該塊(臺座部3a)的側面形成氧化面，防止軟釬料2的潤濕擴散并且提高與模制樹脂的緊貼性。并且，在隔離物(臺座部3a)周邊部的引線框3鍍Ni，提高與模制樹脂的緊貼性。但是，在專利文獻3的情況下，隔離物(臺座部3a)通過軟釬料2連接于引線框3，因此存在軟釬料連接部位增加，工序難度變高的缺點。另外，在隔離物(臺座部3a)的側面以及周邊部，實施氧化面和鍍Ni這樣不同的2個處理，因此預料引線框3的制作工序變得復雜，成本尚。
[0017]本發(fā)明是鑒于這樣的情況而完成的，其目的在于防止成為軟釬料的未連接、芯片的位置偏移的原因的向臺座部側面的軟釬料潤濕擴散，并且防止成為芯片破損、軟釬料的壽命降低的原因的模制樹脂的剝離，而提供高可靠性的半導體裝置。
[0018]用于解決課題的方法
[0019]為了解決上述課題，本發(fā)明的半導體裝置具有半導體元件；第I引線框，其通過軟釬料連接于半導體元件的一主面；第2引線框，其通過軟釬料連接于半導體元件的背面。這里，在第I引線框和第2引線框之間填充有模制樹脂。而且，第2引線框具有與該第2引線框一體形成的臺座部，該臺座部具有成為與半導體裝置連接的連接部分的連接面。并且，第2引線框的與模制樹脂連接的部分的表面粗糙度比臺座部中的用于連接半導體元件的軟釬料接觸面(連接面)的表面粗糙度大。
[0020]此外，第2引線框的與模制樹脂連接的部分通過實施粗化處理而表面變粗。另外，第2引線框的與模制樹脂連接的部分的粗糙度和臺座部的軟釬料接觸面以外的部分的粗糙度也可以為相同程度。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明，防止了成為軟釬料的未連接、芯片位置偏移的原因的向臺座部側面的軟釬料的潤濕擴散，并且防止成為芯片破損、軟釬料的壽命降低的原因的模制樹脂剝離，能夠提供高可靠性的半導體裝置。
[0023]關于本發(fā)明的進一步的特征，通過本說明書的記載、附圖變得清楚。另外，本發(fā)明的方式通過要素以及多種要素的組合以及以下詳細的記載和附上的權利要求書的方式來完成實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0024]圖1是表示采用從芯片的兩面進行冷卻的方法的模塊的例子的圖。
[0025]圖2是使用平坦的引線框而產(chǎn)生了因軟釬料引起的短路的情況的例子的示意圖。
[0026]圖3是表示在一方的引線框粘接設置臺座的情況的軟釬料連接部構造的例子的示意圖。
[0027]圖4是軟釬料連接中軟釬料向臺座部側面潤濕擴散的情況的示意圖。
[0028]圖5是表示本發(fā)明的實施方式的半導體裝置的基本構造的示意圖。
[0029]圖6是用于說明軟釬料連接工序的圖。
[0030]圖7是表示實施例1中，匯總產(chǎn)生不良情況的樣本數(shù)的結果的圖。
[0031]圖8是表示實施例2中，匯總產(chǎn)生不良情況的樣本數(shù)的結果的圖。
【具體實施方式】
[0032]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。附圖中，也有功能上相同的要素用相同的編號表示的情況。此外，附圖表示遵循了本發(fā)明原理的具體的實施方式和安裝例，然而這些用于理解本發(fā)明的例子，絕對不用于限定地解釋本發(fā)明。
[0033]在本實施方式中，充分詳細進行了說明以便本領域技術人員實施本發(fā)明，然而需要理解的是，也可以有其他的安裝及方式，在不脫離本發(fā)明的技術思想和精神的范圍內(nèi)可以進行構成及構造的變更、多種要素的置換。因此，不能將以下的記載限定解釋于此。
[0034]<半導體裝置的構造>
[0035]圖5是表示本發(fā)明的實施方式的半導體裝置的構造的圖。
[0036]本實施方式的半導體裝置中，采用利用軟釬料2來連接引線框3-1及3-2和芯片I的構成。另外，該半導體裝置中，在形成于作為半導體元件的芯片1、引線框3-1以及3-2之間的空間填充模制樹脂。
[0037]如圖5所示，引線框3-2具有與其一體化形成的臺座部(凸部)3a。這樣，與專利文獻3公開的引線框和臺座部(參照圖3)不同，本發(fā)明的實施方式中，臺座部3a與引線框3-2 —體形成，因此能夠使半導體裝置的制造工序更加簡單。
[0038]另外，該半導體裝置中，引線框3-2的軟釬料接合面以外的表面6進行了粗化處理，使得在該部分軟釬料2不易潤濕。另外，也可以對引線框3-1中的軟釬料2的接合部分以外的區(qū)域進行粗化處理。通過這樣的粗化處理，設置軟釬料2的潤濕性低的區(qū)域，能夠控制軟釬料2和接合對象部件的緊貼度。
[0039]此外，對臺座部3a的與軟釬料2的接合部分未實施粗化處理，或者通過粗化處理使得與臺座部3a以外的部分相比粗化度變小。由此，臺座部中連接于用于與半導體元件連接的軟釬料的部分未進行粗化或者粗化度較小，所以軟釬料的潤濕性變高。而且，能夠防止成為軟釬料的未連接、芯片位置偏移的原因的向臺座部側面的軟釬料的潤濕擴散，并且能夠防止成為芯片破損原因的模制樹脂的剝離。
[0040]此外，在引線框3-2的表面，以相同程度的粗化度進行未設置有臺座3a的區(qū)域的表面和臺座部3a的側面的粗化處理，從而具有能夠平衡度良好的實現(xiàn)填充模制樹脂的情況下的緊貼度的效果。但是，也可以僅對臺座3a的側面實施粗化處理，在其以外的引線框3-2的表面不實施。
[0041]<粗化處理〉
[0042]這里，對在引線框上實施的粗化處理進行說明。根據(jù)軟釬料的潤濕性的控制以及模制樹脂的緊貼性的要求，優(yōu)選粗化處理的凹凸為數(shù)ym程度。
[0043]粗化處理優(yōu)選如蝕刻那樣的化學性地在表面形成凹凸的處理，然而也可以是如噴砂等物理性地在表面形成凹凸的處理。另外，在利用化學性地形成凹凸的粗化中，除了單純的利用酸進行的蝕刻以外，也可以利用黑化還原處理、使用了點蝕掩膜的蝕刻。
[0044]粗化處理在存在臺座部3a的引線框3-2中，在臺座部3a側面和引線框3_2主體實施。此外，為了更高的可靠性，也可以對不具有臺座部3a的一方的引線框3-1實施粗化處理。
[0045]如上述那樣，對于引線框3-2，以對與模制樹脂4接觸的部分實施粗化，并且對與軟釬料2連接的連接面不進行粗化的方式局部地形成粗化。該粗化處理的工序除了遮蔽與軟釬料2連接的連接面之外，還優(yōu)選在對引線框3-2整體進行粗化后，利用研磨等機械加工對與軟釬料2連接的連接面進行去除的方法。另外，也可以對整體進行了粗化后的引線