半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在大電流通斷等中使用的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I中，公開了一種對(duì)島部(island)以及在島部上接合的半導(dǎo)體元件進(jìn)行樹脂封裝的半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置在封裝樹脂的表面或內(nèi)部形成具有電磁波屏蔽功能的導(dǎo)電層，減小來(lái)自外部的電磁波噪聲的影響。此外，連接該導(dǎo)電層與島，從而能夠在導(dǎo)電層與島部之間進(jìn)行熱傳導(dǎo)，能夠從導(dǎo)電層對(duì)熱進(jìn)行散熱。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開平06 - 275741號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]從對(duì)大電流進(jìn)行通斷的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生輻射噪聲。能夠想到，輻射噪聲會(huì)使以例如數(shù)伏特至數(shù)十伏特的電源電壓驅(qū)動(dòng)的控制電路的動(dòng)作產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此，半導(dǎo)體裝置優(yōu)選以能夠屏蔽對(duì)控制電路的輻射噪聲的方式構(gòu)成。
[0005]另一方面，還需要充分考慮半導(dǎo)體裝置的散熱性提高以及小型化。即，優(yōu)選在充分確保進(jìn)行了樹脂封裝的半導(dǎo)體元件的散熱性并提高半導(dǎo)體元件的可靠性的同時(shí)，盡可能地對(duì)半導(dǎo)體裝置進(jìn)行小型化。
[0006]如專利文獻(xiàn)I中公開的半導(dǎo)體裝置這樣，通過(guò)使屏蔽輻射噪聲的導(dǎo)電層(屏蔽板)與島部接觸，從而能夠從半導(dǎo)體元件的下表面進(jìn)行散熱。但是，以此方式僅從半導(dǎo)體元件的一個(gè)面散熱，有時(shí)散熱性不足。
[0007]本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種小型且能夠抑制輻射噪聲對(duì)控制基板的影響，并且具有高散熱性的半導(dǎo)體裝置。
[0008]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于具有:半導(dǎo)體元件，其具有上表面和下表面；金屬板，其與該下表面進(jìn)行了熱連接；上表面電極，其被軟釬焊于該上表面；絕緣片，其在該上表面電極之上，以與該上表面電極進(jìn)行面接觸的方式形成；屏蔽板，其在該絕緣片之上以與該絕緣片進(jìn)行面接觸的方式形成，屏蔽輻射噪聲；以及樹脂，其使該上表面電極的一部分、該屏蔽板的一部分、以及該金屬板的下表面露出到外部，并覆蓋該半導(dǎo)體元件，該絕緣片的熱傳導(dǎo)率比該樹脂的熱傳導(dǎo)率高。
[0009]本發(fā)明的其他特征在下面會(huì)變得清楚。
[0010]發(fā)明的效果
[0011]根據(jù)該發(fā)明，利用與樹脂一體地形成的屏蔽板，確保半導(dǎo)體元件的上表面?zhèn)鹊纳崧窂?，因而能夠提供一種小型且能夠抑制輻射噪聲對(duì)控制基板的影響，并且具有高散熱性的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的樹脂等的斜視圖。
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0015]圖4是本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的樹脂等的斜視圖。
[0016]圖5是本發(fā)明實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0017]圖6是本發(fā)明實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的樹脂等的斜視圖。
[0018]圖7是本發(fā)明實(shí)施方式4所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0019]圖8是本發(fā)明實(shí)施方式4所涉及的屏蔽板的斜視圖。
[0020]圖9是表示屏蔽板的變形例的斜視圖。
[0021]圖10是本發(fā)明實(shí)施方式5所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0022]圖11是本發(fā)明實(shí)施方式5所涉及的金屬板的斜視圖。
[0023]圖12是表示金屬板的變形例的斜視圖。
[0024]圖13是本發(fā)明實(shí)施方式6所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，有時(shí)省略重復(fù)的說(shuō)明。
[0026]實(shí)施方式I
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。半導(dǎo)體裝置10具有例如由IGBT形成的半導(dǎo)體元件12。半導(dǎo)體元件12具有上表面和下表面。在上表面形成有柵極12a和發(fā)射極12b。在下表面形成有集電極12c。
[0028]在半導(dǎo)體元件12的柵極12a連接有例如由Al或Cu形成的導(dǎo)線14的一端。導(dǎo)線14的另一端與控制電極16連接。在半導(dǎo)體元件12的上表面的發(fā)射極12b利用焊料18固定有上表面電極20 (N側(cè)電極)。在上表面電極20之上，以與上表面電極20進(jìn)行面接觸的方式形成有絕緣片22。在絕緣片22之上，以與絕緣片22進(jìn)行面接觸的方式形成有屏蔽板24。屏蔽板24例如由Al、Cu或石墨等屏蔽輻射噪聲的材料形成。
[0029]在半導(dǎo)體元件12的下表面的集電極12c利用焊料30固定有散熱器32。散熱器32例如由Cu、Al、或以Cu為主成分的合金等導(dǎo)電性材料形成。在散熱器32的上表面，例如利用焊料固定有下表面電極34(P側(cè)電極)。在散熱器32的下表面，由熱傳導(dǎo)率高的材料形成有絕緣層36。在絕緣層36的下表面固定有金屬板38。金屬板38例如由Cu形成。這樣，對(duì)半導(dǎo)體元件12的下表面的集電極12c與金屬板38進(jìn)行了熱連接。
[0030]上述結(jié)構(gòu)被樹脂40覆蓋。具體地說(shuō)，樹脂40使上表面電極20的一部分、屏蔽板24的一部分、控制電極16的一部分、下表面電極34的一部分、以及金屬板38的下表面露出到外部，并覆蓋半導(dǎo)體元件12等。
[0031]絕緣片22和樹脂40由不同材料形成。以絕緣片22的熱傳導(dǎo)率比樹脂40的熱傳導(dǎo)率高的方式選擇絕緣片22和樹脂40的材料。絕緣片22例如采用在環(huán)氧樹脂、硅酮樹月旨、或聚酰亞胺樹脂中浸漬有氧化鋁、氮化硼、氮化硅、或氮化鋁等填料而得到的材料，由此提高熱傳導(dǎo)率。填料的含有率按體積百分比優(yōu)選為50%?80%左右。另一方面，樹脂40例如使用環(huán)氧樹脂。
[0032]根據(jù)圖1可知，絕緣片22或樹脂40介于屏蔽板24與上表面電極20之間，因而屏蔽板24與上表面電極20電氣絕緣。據(jù)此，若將屏蔽板24與外部的接地端子連接，則能夠使屏蔽板24為接地電位。
[0033]圖2是本發(fā)明實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的樹脂等的斜視圖。屏蔽板24在樹脂40的左右伸出。返回圖1的說(shuō)明?？刂苹?2以位于屏蔽板24的上方的方式固定于樹脂40。在控制基板42上形成有控制電路?？刂苹?2與樹脂40的固定使用螺釘緊固或粘合劑等?？刂苹?2對(duì)柵極12a傳送柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。另外，也能夠?qū)⒖刂苹?2的接地端子與屏蔽板24電氣連接，使屏蔽板24為接地電位。
[0034]例如，如果想在樹脂40的外部形成屏蔽板24，則需要相對(duì)于樹脂40固定屏蔽板24的固定單元。另外還需要組裝工序。但是，在本發(fā)明實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置中，一體地形成了屏蔽板24和樹脂40，因此不需要在樹脂40上固定屏蔽板24的固定單元、以及組裝工序。此外，如果一體地形成屏蔽板24和樹脂40，則與將屏蔽板24設(shè)置在樹脂40外部的情況相比，能夠使半導(dǎo)體裝置小型化。另外，通過(guò)相對(duì)于樹脂40固定控制基板42，能夠減小用于設(shè)置控制基板42的空間。
[0035]本發(fā)明實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置10的半導(dǎo)體元件12能夠從下表面和上表面雙方散熱。即，下表面的熱由金屬板38散熱，上表面的熱經(jīng)由焊料18、上表面電極20、以及絕緣片22由屏蔽板24散熱。在從半導(dǎo)體元件12的上表面到屏蔽板24的熱路徑中，設(shè)置熱傳導(dǎo)率比樹脂40高的絕緣片22，由此能夠?qū)⑸媳砻娴臒嵫杆俚叵蛲獠糠懦?。這樣，屏蔽板24在具有對(duì)輻射噪聲的屏蔽功能的同時(shí)，還具有半導(dǎo)體元件12的上表面的散熱功能。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1，能夠提供一種小型且能夠抑制輻射噪聲對(duì)控制基板42的影響，并且實(shí)現(xiàn)了高散熱性的半導(dǎo)體裝置。
[0036]屏蔽板24的厚度越厚，則越能夠提高屏蔽功能和散熱功能，因而屏蔽板24優(yōu)選具有適度的厚度。只要能夠使屏蔽板24為接地電位，也可以將屏蔽板24與控制基板42的除了接地端子以外的端子連接。半導(dǎo)體元件12不限于IGBT，也可以是MOSFET或續(xù)流二極管(free wheel d1de)等具有上表面電極和下表面電極的元件。散熱器32與下表面電極34也可以一體形成。此外，這些變形也能夠應(yīng)用于以下實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置。
[0037]實(shí)施方式2
[0038]本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的一致之處很多，因而以與實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明。圖3是本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。該半導(dǎo)體裝置的特征在于，在半導(dǎo)體元件12的正上部，屏蔽板24從樹脂40向外部露出。此外，在圖3及其以后的剖視圖中省略控制基板。
[0039]屏蔽板24的中央部24a位于半導(dǎo)體元件12的正上方。并且，中央部24a從樹脂40向外部露出。在屏蔽板24之上，避開中央部24a形成有樹脂40a、40b。圖4是本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的樹脂等的斜視圖。樹脂40成為屏蔽板24之上的樹脂40a、40b與屏蔽板24之下的樹脂一體形成的形狀。據(jù)此，樹脂40包圍屏蔽板24的一部分，并對(duì)屏蔽板24進(jìn)行固定。
[0040]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置，通過(guò)使中央部24a露出到樹脂40的外部，與實(shí)施方式I的情況相比，能夠增加屏蔽板24的露出面積。由此，能夠提高半導(dǎo)體裝置的散熱性。并且，中央部24a位于半導(dǎo)體元件12的正上部，因而能夠以最短路徑對(duì)來(lái)自半導(dǎo)體元件12的上表面的熱進(jìn)行散熱。
[0041]實(shí)施方式3
[0042]本發(fā)明實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置與實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的一致之處很多，因而以與實(shí)