半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說明】半導(dǎo)體裝置
[0001]關(guān)聯(lián)申請
[0002]本申請享受以日本專利申請2013-263093號(申請日:2013年12月19日)為基礎(chǔ)申請的優(yōu)先權(quán)。本申請通過參照該基礎(chǔ)申請而包括基礎(chǔ)申請的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實施方式涉及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]例如，分立半導(dǎo)體元件等半導(dǎo)體芯片與電路基板的一個面連接，對電路基板的另一個面經(jīng)由焊錫連接散熱板等。然后，以使散熱板的一部分露出的方式，將半導(dǎo)體芯片、電路基板以及散熱板用樹脂等密封，做成半導(dǎo)體裝置。
[0005]在使用半導(dǎo)體裝置時，從半導(dǎo)體元件產(chǎn)生熱。該熱從散熱板等放出，但通過多次的加熱和冷卻，例如，焊錫和散熱板的接合性存在整體地劣化的可能性。焊錫和散熱板的接合性的劣化引起半導(dǎo)體裝置的散熱性惡化。即，焊錫和散熱板的接合性的劣化具有引起半導(dǎo)體裝置的破壞的可能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明想要解決的問題在于，提供一種能夠抑制散熱性的惡化的半導(dǎo)體裝置。
[0007]實施方式的半導(dǎo)體裝置具有:基板；半導(dǎo)體芯片，設(shè)置于所述基板的一個面；第I金屬圖案，設(shè)置于與所述一個面相對的另一個面的中央，并具有第I角部；第2金屬圖案，具有角度比所述第I角部小的第2角部，在所述另一個面與所述第I金屬圖案隔離地設(shè)置；以及熱傳導(dǎo)材料，經(jīng)由焊錫與所述第I金屬圖案以及所述第2金屬圖案連接。
【附圖說明】
[0008]圖1是示出本實施方式的電路基板30的構(gòu)造的鳥瞰圖。
[0009]圖2是從圖1的A方向觀察的電路基板30的俯視圖。
[0010]圖3是示出本實施方式的半導(dǎo)體裝置10的剖面構(gòu)造的剖面圖。
[0011]圖4是示出比較例的電路基板40的構(gòu)造的鳥瞰圖。
[0012]圖5是從圖4的B方向觀察的電路基板40的俯視圖。
【具體實施方式】
[0013]以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。在進(jìn)行該說明時，在全部附圖中，對共同的部分附加共同的符號。附圖的尺寸比例不限于圖示的比例。另外，本實施方式不限定本發(fā)明。
[0014]參照圖1、圖2以及圖3，說明本發(fā)明的實施方式的半導(dǎo)體裝置10的構(gòu)造。圖1是示出本實施方式的電路基板30的構(gòu)造的鳥瞰圖，圖2是從圖1的A方向觀察的電路基板30的俯視圖，圖3示出表示本實施方式的半導(dǎo)體裝置10的剖面構(gòu)造的剖面圖。
[0015]電路基板30具有陶瓷基板(基板)31、表面金屬圖案32、第I金屬圖案33、以及第2金屬圖案34。陶瓷基板31是板狀，具有例如是矩形的一個面(表面)、和與表面相對的另一個面(背面)。另外，陶瓷基板31由例如氧化鋁構(gòu)成，但沒有特別限定。在陶瓷基板31的表面，設(shè)置了表面金屬圖案31。表面金屬圖案31被分成用于連接半導(dǎo)體芯片11的部分、和用于連接外部連接電極14的部分。另外，在圖1中，用于連接半導(dǎo)體芯片11的部分設(shè)置有一處，用于連接外部連接電極14的部分設(shè)置有兩處，但這僅為一個例子，也可以設(shè)置多個。另外，即使未設(shè)置用于連接外部連接電極14的部分，也能夠?qū)嵤?br>[0016]在陶瓷基板31的背面設(shè)置了第I金屬圖案33和第2金屬圖案34。此處，如圖2所示，第I金屬圖案33設(shè)置于陶瓷基板31的背面的中央部，第2金屬圖案34設(shè)置于陶瓷基板31的背面的角部。另外，相間隔地設(shè)置著第I金屬圖案33和第2金屬圖案34。
[0017]半導(dǎo)體裝置10具有半導(dǎo)體芯片11、安裝焊錫12、接合線13、外部連接電極14、背面焊錫15、散熱板(熱傳導(dǎo)材料)16、樹脂17、以及電路基板30。半導(dǎo)體芯片11是包括例如 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的縱向功率半導(dǎo)體元件，在半導(dǎo)體芯片11的一個面，源電極露出，在另一個面，漏電極露出(未圖示)。另外，在半導(dǎo)體芯片11的表面，與柵電極連接了的電極也露出(未圖示)。半導(dǎo)體芯片11通過MOSFET以外的部件也能夠?qū)嵤?，例如，也可以是絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor ；IGBT)、二極管等。
[0018]在陶瓷基板31的表面設(shè)置了的表面金屬圖案32上，經(jīng)由安裝焊錫12固定半導(dǎo)體芯片11。例如，在半導(dǎo)體芯片11的另一個面露出了的漏電極通過使用了安裝焊錫12的錫焊，與表面金屬圖案32連接。在半導(dǎo)體芯片11的一個面露出了的源電極和柵電極通過接合線13，與未連接有半導(dǎo)體芯片11的表面金屬圖案32分別電連接。
[0019]另外，在未連接有半導(dǎo)體芯片11的表面金屬圖案32上，經(jīng)由安裝焊錫12固定外部連接電極14。外部連接電極14例如在縱向上具有長的銅板。如上所述，表面金屬圖案32與半導(dǎo)體芯片11的源電極以及柵電極電連接，所以設(shè)置有與源電極相同的電位的外部連接電極14、和與柵電極相同的電位的外部連接電極14。
[0020]在陶瓷基板31的背面設(shè)置了的第I金屬圖案33以及第2金屬圖案34經(jīng)由背面焊錫15與散熱板16連接。按照使在散熱板16中未連接背面焊錫15的面和外部連接電極14的一部分露出的方式，通過樹脂17密封半導(dǎo)體芯片11、安裝焊錫12、接合線13、外部連接電極14、背面焊錫15、以及散熱板16。
[0021]半導(dǎo)體裝置10具有以上那樣的結(jié)構(gòu)。
[0022]另外，外部連接電極14、表面金屬圖案32、第I金屬圖案33、以及第2金屬圖案34由例如銅構(gòu)成。另外，接合線13由例如鋁構(gòu)成，散熱板16由例如合金構(gòu)成。但是，它們僅為一個例子，即使是其他金屬、導(dǎo)電性材料，也能夠?qū)嵤?br>[0023]參照比較例，說明本實施方式的半導(dǎo)體裝置10的效果。圖4是示出比較例的電路基板40的構(gòu)造的鳥敵圖，圖5不出從圖4的B方向觀察的電路基板40的俯視圖。
[0024]比較例的電路基板40和本實施方式的電路基板30不同的點在于，在陶瓷基板31的背面設(shè)置了的金屬圖案未被分成多個這一點。即，電路基板40不具有第I金屬圖案33以及第2金屬圖案34，如圖5所示，具有在陶瓷基板31的背面大致整個面設(shè)置了的整面焊錫41。關(guān)于其他結(jié)構(gòu)，與電路基板30相同,所以省略。
[0025]說明在具有與本實施方式的半導(dǎo)體裝置10大致同樣的構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置中使用了電路基板40的情況下的問題。在具有電路基板40的半導(dǎo)體裝置被置于反復(fù)加熱和冷卻的環(huán)境(例如，半導(dǎo)體芯片11的導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài))的情況下，針對整面焊錫41，施加由散熱板16和陶瓷基板31的熱膨脹率之差所引起的應(yīng)力。該應(yīng)力導(dǎo)致在整面焊錫41中形成裂紋。
[0026]特別,應(yīng)力集中到角度是大致90°的整面焊錫41的角部(RO)，所以裂紋容易從整面焊錫41的角部產(chǎn)生。從整面焊錫41的角部產(chǎn)生的裂紋擴(kuò)展到整面焊錫41的整體，使陶瓷基板31和散熱板16的機(jī)械接合性或者熱接合性惡化。如果陶瓷基板31和散熱板16的熱接合性惡化，則在使用半導(dǎo)體裝置10時從半導(dǎo)體芯片11產(chǎn)生的熱的散熱性降低。其結(jié)果，存在在半導(dǎo)體裝置10內(nèi)的一部分中產(chǎn)生急劇的溫度上升而半導(dǎo)體裝置10被破壞的可能性。
[0027]在本實施方式的半導(dǎo)體裝置10的情況下，使用了具有第I金屬圖案33和第2金屬圖案34的陶瓷基板31，該第I金屬圖案33具有角度大于90°的(鈍角)角部(第I角部Rl)，該第2金屬圖案34具有角度是90°或者銳角的角部(第2角部R2)。因此，在半導(dǎo)體裝置10反復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻的情況下，在陶瓷基板31與散熱板16之間產(chǎn)生的應(yīng)力容易集中到第2金屬圖案34的第2角部R2。另一方面，第I金屬圖案33的第I角部Rl是鈍角，所以相比于第2金屬圖案34，應(yīng)力集中被緩和。
[0028]與在比較例的電路基板40中設(shè)置了的整面焊錫41同樣地，第2金屬圖案34的第2角部R2容易產(chǎn)生由應(yīng)力所引起的裂紋。但是，第I金屬圖案33和第2金屬圖案34被隔離，所以從第2角部R2擴(kuò)展到第2金屬圖案34內(nèi)的裂紋僅停留于第2金屬圖案34內(nèi)。即，關(guān)于第2金屬圖案34由于通過應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋而與陶瓷基板31的接合性惡化，但能夠抑制第I金屬圖案33的接合性惡化。相比于第2金屬圖案34，在陶瓷基板31的背面中心部設(shè)置了的第I金屬圖案33能夠確保陶瓷基板31和散熱板16的接合面積，所以作為結(jié)果，能夠維持半導(dǎo)體裝置10的散熱性。因此，半導(dǎo)體裝置10能夠維持從半導(dǎo)體芯片11產(chǎn)生的熱的散熱性，并能夠抑制半導(dǎo)體裝置10的破壞。
[0029]雖然說明了本發(fā)明的幾個實施方式，但這些實施方式是作為例子而提出的，不是意在限定發(fā)明的范圍。這些實施方式能夠通過其他各種方式實施，能夠在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍、要旨內(nèi)，同樣地包含于權(quán)利要求書記載的發(fā)明和其均等范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體裝置，具有: 基板； 半導(dǎo)體芯片，設(shè)置于所述基板的一個面； 第I金屬圖案，設(shè)置于與所述一個面相對的另一個面的中央，并具有第I角部； 第2金屬圖案，具有角度比所述第I角部小的第2角部，并在所述另一個面與所述第I金屬圖案隔離地設(shè)置；以及 熱傳導(dǎo)材料，經(jīng)由焊錫與所述第I金屬圖案以及所述第2金屬圖案連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第I角部的角度是鈍角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第2角部的角度是銳角。
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。本發(fā)明想要解決的問題在于提供一種能夠抑制散熱性的惡化的半導(dǎo)體裝置。實施方式的半導(dǎo)體裝置具有：基板；半導(dǎo)體芯片，設(shè)置于所述基板的一個面；第1金屬圖案，設(shè)置于與所述一個面相對的另一個面的中央，并具有第1角部；第2金屬圖案，具有角度比所述第1角部小的第2角部，并與所述第1金屬圖案隔離地設(shè)置在所述另一個面；以及熱傳導(dǎo)材料，經(jīng)由焊錫與所述第1金屬圖案以及所述第2金屬圖案連接。
【IPC分類】H01L23-36, H01L23-498
【公開號】CN104733404
【申請?zhí)枴緾N201410302822
【發(fā)明人】安井勝祐
【申請人】株式會社東芝
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年6月30日
【公告號】US20150179540