框的軟釬料連接面，在芯片連接前預(yù)先在引線框側(cè)連接軟釬料。
[0046]<軟釬料>
[0047]關(guān)于軟釬料2，考慮到芯片1、引線框3-1以及3-2的式樣，需要慎重選擇軟釬料材料、連接方法、連接條件。
[0048]⑴軟釬料材料
[0049]關(guān)于軟釬料材料，優(yōu)選一般的Sn系軟釬料。在提高潤(rùn)濕性的情況下，也可以使用Sn-Ag系的軟釬料。在芯片的Ni噴鍍消失成問(wèn)題的情況下，也可以使用Sn-Cu系的軟釬料。
[0050](ii)軟釬料連接方法
[0051]軟釬料連接方法在現(xiàn)有技術(shù)的芯片接合工序中，優(yōu)選軟釬料片、軟釬料線供給、熔融軟釬料的直接供給等。也可以附加如下方法，在芯片I或者引線框3-1以及3-2上載置配重，在供給芯片1、引線框3-1以及3-2時(shí)對(duì)其進(jìn)行刷潔(scrub)等方法。
[0052]更具體而言，使用圖6對(duì)軟釬料連接工序(回流焊連接工序)進(jìn)行說(shuō)明。這里，回流焊利用真空回流焊裝置。
[0053]首先，利用引線框用固定夾具固定引線框3-1，在引線框3-1上重疊芯片I和軟釬料2。然后，利用芯片軟釬料供給用夾具固定該芯片I和軟釬料2(參照?qǐng)D6A)。
[0054]通過(guò)與圖6A不同的工序，對(duì)引線框3-2的表面(臺(tái)座部3a的軟釬料粘接面除外)6實(shí)施粗化處理(未圖示)。
[0055]接下來(lái)，對(duì)芯片I和軟釬料2進(jìn)行定位后，以不移動(dòng)該芯片I和軟釬料2的方式去除芯片軟釬料供給用夾具，在其上供給粗化處理后的引線框3-2，進(jìn)行回流焊連接(參照?qǐng)D6B) ο
[0056]回流焊工序中為氫還原環(huán)境氣體，在加熱前后進(jìn)行環(huán)境氣體置換。在置換為4還原環(huán)境氣體后開(kāi)始升溫，利用250°C峰值的溫度分布來(lái)進(jìn)行連接。另外，達(dá)到峰值溫度后進(jìn)行真空脫氣，去除軟釬料中的空隙。通過(guò)回流焊，軟釬料2熔化而表面張力發(fā)揮作用，圖6C中，軟釬料2的部分形狀變化。冷卻后置換環(huán)境氣體來(lái)結(jié)束回流焊連接工序(參照?qǐng)D6C)。
[0057]最后，用模制樹(shù)脂填充引線框3-1以及引線框3-2之間的空間(未圖示)。
[0058](iii)連接條件
[0059]關(guān)于連接條件，在所采用的軟釬料的熔點(diǎn)之上至350°C左右為止的區(qū)間中選定即可。在提高潤(rùn)濕性的情況下優(yōu)選高溫側(cè)的溫度，在芯片I表面的Ni噴鍍消失成問(wèn)題的情況下優(yōu)選低溫側(cè)的溫度。連接時(shí)的環(huán)境氣體與大氣相比優(yōu)選N2環(huán)境氣體。并且，為了提高潤(rùn)濕性，應(yīng)為H2或甲酸等還原環(huán)境氣體。
[0060]<實(shí)施方式的效果>[0061 ] 根據(jù)上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造，在引線框3-2 (第2引線框)一體形成設(shè)置有臺(tái)座部(意味著并不是將分離的臺(tái)座部用軟釬料等連接的構(gòu)造)，并且其側(cè)面以及引線框主體的與模制樹(shù)脂接觸的部分的表面被粗化。因此，能夠防止成為軟釬料的未連接、芯片位置偏移的原因的軟釬料的潤(rùn)濕擴(kuò)散。并且，提高了之后用于密封的模制樹(shù)脂與引線框的緊貼性，能夠防止成為芯片破損、軟釬料連接部壽命降低的原因的模制樹(shù)脂的剝離。由此，軟釬料連接時(shí)的不良情況減少，并且能夠得到高可靠性的功率模塊。
[0062]實(shí)施例
[0063][實(shí)施例1]
[0064]本發(fā)明的實(shí)施例1如下。這里，作為樣本使用一體形成臺(tái)座部的Cu引線框。引線框使用具有無(wú)粗化的Cu無(wú)垢表面的引線框以及在臺(tái)座部側(cè)面和引線框主體局部實(shí)施粗化的引線框兩種。
[0065]引線框的局部粗化是一次性地對(duì)引線框整體進(jìn)行粗化后，通過(guò)研磨去除臺(tái)座部的軟釬料連接面的粗化來(lái)形成。另外，軟釬料使用片狀的Sn3Ag0.5Cu軟釬料。回流焊使用真空回流焊裝置，使用250°C峰值的溫度分布來(lái)進(jìn)行連接。
[0066]分別對(duì)20個(gè)樣本進(jìn)行軟釬料連接，確認(rèn)了是否產(chǎn)生了軟釬料的潤(rùn)濕擴(kuò)散、軟釬料未連接、芯片位置偏移。
[0067]圖7表示匯總這些的結(jié)果。從圖7可知，在使用未實(shí)施粗化處理的引線框的情況下產(chǎn)生了前述的不良情況，然而使用實(shí)施了粗化處理的引線框的情況下沒(méi)有產(chǎn)生不良情況。
[0068]另外，之后對(duì)連接了該芯片的引線框進(jìn)行了樹(shù)脂模制。之后，進(jìn)行了溫度周期試驗(yàn)。在無(wú)粗化的引線框中，在所有樣本中產(chǎn)生了樹(shù)脂的剝離，在20個(gè)中的5個(gè)樣本中產(chǎn)生了芯片的破裂。
[0069]另一方面，在存在局部粗化的引線框中，在所有樣本中沒(méi)有產(chǎn)生芯片的破裂。而且，關(guān)于軟釬料的疲勞壽命，也是與未粗化的引線框相比存在局部粗化的引線框中產(chǎn)生裂紋的部分較小，壽命長(zhǎng)。
[0070][實(shí)施例2]
[0071]本發(fā)明的實(shí)施例2如下。與實(shí)施例1相同，作為樣本使用了一體形成臺(tái)座部的Cu引線框。與實(shí)施例1相同，使用了在臺(tái)座部側(cè)面以及引線框主體實(shí)施了粗化的引線框和分別未粗化而具有Cu無(wú)垢表面的引線框這兩種。引線框是掩蔽軟釬料連接面后將引線框浸漬于酸來(lái)形成局部粗化，之后剝離掩膜而用于軟釬料連接。軟釬料使用了片狀的Sn3Ag0.5Cu軟釬料?；亓骱甘褂谜婵栈亓骱秆b置，使用250°C峰值的溫度分布來(lái)進(jìn)行連接。
[0072]分別對(duì)20個(gè)樣本進(jìn)行軟釬料連接，確認(rèn)是否產(chǎn)生軟釬料的潤(rùn)濕擴(kuò)散、軟釬料未連接、芯片位置偏移。
[0073]圖8表示匯總這些的結(jié)果。在使用未實(shí)施粗化處理的引線框的情況下產(chǎn)生前述的不良情況，然而使用實(shí)施了粗化處理的引線框的情況下沒(méi)有產(chǎn)生不良情況。
[0074]另外，之后對(duì)連接了該芯片的引線框進(jìn)行了樹(shù)脂模制。之后，進(jìn)行了溫度周期試驗(yàn)。在無(wú)粗化的引線框中，在所有樣本中產(chǎn)生了樹(shù)脂的剝離，在20個(gè)中的7個(gè)樣本中產(chǎn)生了芯片的破裂。另一方面，在存在局部粗化的引線框中，在所有樣本中都沒(méi)有產(chǎn)生芯片的破裂。而且，關(guān)于軟釬料的疲勞壽命，也是與未粗化的引線框相比存在局部粗化的引線框中產(chǎn)生裂紋的部分小，壽命長(zhǎng)。
[0075]工業(yè)上的可利用性
[0076]今后的高度信息化社會(huì)中電能的需要高。而且，也存在因環(huán)境問(wèn)題中節(jié)能、減少0)2排出為目的的減少化石燃料引起的全部電化等要求。根據(jù)這樣的情況，考慮高效使用電力的功率電子學(xué)的作用越來(lái)越重要。
[0077]為了高效使用電力，在功率電子學(xué)領(lǐng)域中，模塊的小型化、高散熱化的要求變高，這些研宄是必須的。
[0078]本發(fā)明對(duì)于對(duì)芯片的兩面進(jìn)行軟釬料連接的所有模塊都有效。
[0079]附圖標(biāo)記的說(shuō)明
[0080]I一芯片，2—軟纖料，3—引線框，3a—引線臺(tái)座部(臺(tái)座部)，4一模制樹(shù)脂，5—CAN狀冷卻翅片，6—粗化處理部分。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 半導(dǎo)體元件； 第I引線框，其通過(guò)軟釬料連接于上述半導(dǎo)體元件的一主面； 第2引線框，其通過(guò)軟釬料連接于上述半導(dǎo)體元件的背面， 在上述第I引線框和第2引線框之間填充有模制樹(shù)脂， 上述第2引線框具有臺(tái)座部，該臺(tái)座部與該第2引線框一體形成且成為與上述半導(dǎo)體元件連接的連接部分， 上述臺(tái)座部的連接上述半導(dǎo)體元件的軟釬料接觸面以外的部分的表面粗糙度比上述臺(tái)座部的連接上述半導(dǎo)體元件的軟釬料接觸面的表面粗糙度大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述臺(tái)座部的連接上述半導(dǎo)體元件的軟釬料接觸面和該軟釬料接觸面以外的部分的表面為相同材質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 對(duì)上述第2引線框的上述臺(tái)座部的連接上述半導(dǎo)體元件的軟釬料接觸面以外的部分實(shí)施了粗化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述第2引線框的與上述模制樹(shù)脂連接的部分的粗糙度和上述臺(tái)座部的上述軟釬料接觸面以外的部分的粗糙度為相同程度。
5.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有: 在第I引線框上，利用軟釬料夾持而定位半導(dǎo)體元件的連接面的第I工序； 將第2引線框的臺(tái)座部定位于與在上述第I工序中夾持上述半導(dǎo)體元件的軟釬料中的連接于上述第I引線框的軟釬料不同的軟釬料的接觸面的第2工序； 在上述第2工序后，使定位后的上述第I以及第2引線框刷潔，連接上述第I及第2引線框和上述半導(dǎo)體元件的第3工序；以及 在上述第I引線框和上述第2引線框之間空間填充模制樹(shù)脂的第4工序， 其中，上述第2引線框?yàn)橐惑w形成了上述臺(tái)座部的引線框，且上述臺(tái)座部的表面中的與軟釬料連接的連接面以外的部分比上述臺(tái)座部的與軟釬料接觸的接觸面粗糙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 上述第2引線框的與上述模制樹(shù)脂連接的部分的粗糙度和上述臺(tái)座部的上述軟釬料接觸面以外的部分的粗糙度為相同程度。
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)于軟釬料連接芯片的兩面的功率模塊，防止成為軟釬料的未連接、芯片位置偏移的原因的向臺(tái)座部側(cè)面的軟釬料的潤(rùn)濕擴(kuò)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(shù)脂剝離。構(gòu)造為在一方的引線框一體形成臺(tái)座部，對(duì)于該臺(tái)座部的側(cè)面以及該引線框主體通過(guò)粗化表面來(lái)降低軟釬料的潤(rùn)濕性，另一方面，臺(tái)座部的軟釬料連接面未粗化而確保軟釬料的潤(rùn)濕性。由此，減少軟釬料連接時(shí)的不良情況，并且得到高可靠性的功率模塊(參照?qǐng)D5)。
【IPC分類】H01L23-28, H01L23-48
【公開(kāi)號(hào)】CN104603937
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380045383
【發(fā)明人】山下志郎, 吉成英人, 久米貴史, 藤野伸一, 井出英一
【申請(qǐng)人】日立汽車系統(tǒng)株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2013年9月4日
【公告號(hào)】DE112013003902T5, DE112013003902T8, WO2014038587A1