本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置。

背景技術(shù)：

功率半導(dǎo)體模塊包含igbt(insulatedgatebipolartransistor：絕緣柵雙極型晶體管)、功率mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、fwd(freewheelingdiode：續(xù)流二極管)等，例如作為功率轉(zhuǎn)換裝置被廣泛使用。

功率半導(dǎo)體模塊例如具有半導(dǎo)體元件和層疊基板，該層疊基板具有分別在正面形成電路板、在背面形成金屬板的絕緣板，并在電路板上經(jīng)由焊料設(shè)置有半導(dǎo)體元件。功率半導(dǎo)體模塊還具有印刷基板，該印刷基板與層疊基板相對(duì)配置，將分別與半導(dǎo)體元件及電路板接合的導(dǎo)電柱電連接而形成。并且，使用由密封樹脂構(gòu)成的第1密封體，將半導(dǎo)體元件、層疊基板和印刷基板密封(例如參照專利文獻(xiàn)1)。

例如，準(zhǔn)備4個(gè)這樣的功率半導(dǎo)體模塊(半導(dǎo)體單元)配置為2行2列。用連接單元將各個(gè)半導(dǎo)體單元的控制電極之間、主端子之間連接，并使用由密封樹脂構(gòu)成的第2密封體將所有半導(dǎo)體單元和連接單元密封，由此構(gòu)成半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置含有4個(gè)半導(dǎo)體單元，因此能夠增大電流容量。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2009-064852號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

為了提高與密封時(shí)所用金屬模具的脫模性，在構(gòu)成半導(dǎo)體單元的第1密封體上涂布有脫模劑等。因此，第1密封體和用于構(gòu)成半導(dǎo)體裝置(密封半導(dǎo)體單元)的第2密封體的密合性下降，在第1密封體和第2密封體之間可能發(fā)生剝離。當(dāng)半導(dǎo)體裝置內(nèi)不斷發(fā)生剝離，變得無法可靠地密封半導(dǎo)體單元時(shí)，則會(huì)發(fā)生半導(dǎo)體單元的位置偏移，進(jìn)一步導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置的機(jī)械性破損、故障。

本發(fā)明的目的在于提供一種可靠地密封多個(gè)半導(dǎo)體單元的半導(dǎo)體裝置。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種半導(dǎo)體裝置，具有：多個(gè)半導(dǎo)體單元及第2密封體，所述半導(dǎo)體單元分別具備：半導(dǎo)體元件；以及第1密封體，該第1密封體形成為密封所述半導(dǎo)體元件，并在正面形成有多個(gè)凸部，所述多個(gè)半導(dǎo)體單元并排配置，在相對(duì)的部位具備相互卡合的卡合部，并通過所述卡合部連結(jié)；所述第2密封體形成為密封所述半導(dǎo)體單元。

發(fā)明效果

通過公開的技術(shù)，能夠防止半導(dǎo)體裝置的機(jī)械性破損、故障等，抑制半導(dǎo)體裝置的可靠性下降。

附圖說明

圖1是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體裝置的俯視圖。

圖2是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

圖3是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的俯視圖。

圖4是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的剖視圖。

圖5是第2實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的俯視圖。

圖6是第3實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的剖視圖。

具體實(shí)施方式

[第1實(shí)施方式]

以下，利用附圖，對(duì)第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。

首先，利用圖1及圖2，針對(duì)半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。

圖1是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體裝置的俯視圖。

另外，圖1中用虛線表示半導(dǎo)體單元100a、100b、100c、100d的配置位置。

圖2是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體裝置的剖視圖。

圖2是沿圖1的點(diǎn)劃線x-x的剖視圖。

半導(dǎo)體裝置10具備：多個(gè)半導(dǎo)體單元100a、100b、100c、100d(根據(jù)情況，將其統(tǒng)稱為半導(dǎo)體單元100)、底板11、及連接單元14。關(guān)于半導(dǎo)體單元100的詳情之后進(jìn)行說明。多個(gè)半導(dǎo)體單元100的背面?zhèn)确謩e利用焊料12a接合在底板11上。此外，連接單元14、多個(gè)半導(dǎo)體單元100的控制端子152及主端子151(這些統(tǒng)稱為連接端子)由焊料12b接合。并且，利用連接單元14，將多個(gè)半導(dǎo)體單元100并聯(lián)地電連接。另外，本實(shí)施方式中，舉例說明了在半導(dǎo)體裝置10中搭載有橫縱2列(2行2列)4個(gè)半導(dǎo)體單元100的情況。

底板11由熱導(dǎo)率優(yōu)異的金屬、例如銅或鋁構(gòu)成。

連接單元14具有印刷基板14a、外部連接端子14b、外部控制端子14c。

印刷基板14a將多個(gè)電路層(省略圖示)和絕緣層(省略圖示)層疊而構(gòu)成。

此外，外部連接端子14b與印刷基板14a中所包含的電路層電連接。外部連接端子14b與外部裝置連接，輸出來自半導(dǎo)體單元100的輸出電流。

并且，外部控制端子14c與印刷基板14a的對(duì)應(yīng)的電路層電連接。外部控制端子14c與輸出控制信號(hào)的外部裝置連接，輸入有規(guī)定的控制信號(hào)。

另外，各個(gè)外部連接端子14b經(jīng)由印刷基板14a的對(duì)應(yīng)的電路層，與半導(dǎo)體單元100的主端子151電連接。而外部控制端子14c經(jīng)由印刷基板14a的對(duì)應(yīng)的電路層，與半導(dǎo)體單元100的控制端子152電連接。

殼體13使底板11的背面露出，包圍其他結(jié)構(gòu)的外圍。此外，從殼體13的開口部13a將多個(gè)半導(dǎo)體單元100經(jīng)由焊料12a配置于底板11上。外部控制端子14c從殼體13的開口部13b突出。

此外，在殼體13的內(nèi)側(cè)填充有密封樹脂，構(gòu)成第2密封體15，由第2密封體15將底板11、半導(dǎo)體單元100和連接單元14密封。其中，第2密封體15例如由環(huán)氧樹脂等密封樹脂固化構(gòu)成。沒有底板11、殼體13時(shí)也可進(jìn)行密封。

下面，采用圖3及圖4，對(duì)半導(dǎo)體單元100進(jìn)行說明。

圖3是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的俯視圖。

圖4是第1實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的剖視圖。

圖4是沿圖3的點(diǎn)劃線x-x的剖視圖。

半導(dǎo)體單元100具備：層疊基板110、半導(dǎo)體元件120、印刷基板140、主端子151及控制端子152，由第1密封體160將這些部件密封而構(gòu)成。

層疊基板110是將電路板112a、112b、絕緣板111、金屬板113層疊構(gòu)成。電路板112a、112b配置于絕緣板111的正面，具有構(gòu)成半導(dǎo)體單元100內(nèi)部的規(guī)定電路的圖案形狀。金屬板113配置于絕緣板111的背面。絕緣板111例如由氮化鋁、氮化硅、氧化鋁等絕緣性陶瓷或者環(huán)氧樹脂等樹脂絕緣材料構(gòu)成，電路板112a、112b和金屬板113例如由銅、鋁構(gòu)成。層疊基板110例如能夠使用dcb(directcopperbonding：銅直接鍵合)基板、amb(activemetalbrazing：活性金屬釬焊)基板。

半導(dǎo)體元件120可適當(dāng)使用例如igbt、mosfet、fwd等。此外，半導(dǎo)體元件120的背面電極通過焊料等接合材料131接合在層疊基板110的電路板112b上。

印刷基板140具有樹脂層141、和分別配置于樹脂層141正面及背面的電路層142、143。在印刷基板140上設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)電柱144，該導(dǎo)電柱144分別在印刷基板140的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)壬贤怀觥＿@些導(dǎo)電柱144與電路層142、143電連接。此外，導(dǎo)電柱144利用與上述接合材料131同樣構(gòu)成的接合材料132，與半導(dǎo)體元件120的正面電極(柵極、發(fā)射極或源極)電連接并被固定在該正面電極上。

多個(gè)主端子151貫穿印刷基板140的通孔(省略圖示)，與層疊基板110的電路板112a、112b電連接。半導(dǎo)體元件120在主端子151分別與外部正極和負(fù)極連接的狀態(tài)下，根據(jù)被輸入的控制信號(hào)進(jìn)行輸出。

多個(gè)控制端子152固定于印刷基板140，與印刷基板140的電路層142、143電連接。從外部向控制端子152輸入控制信號(hào)，經(jīng)由電路層142、143及導(dǎo)電柱144，將輸入的控制信號(hào)輸出至半導(dǎo)體元件120。

第1密封體160例如由環(huán)氧樹脂等密封樹脂固化構(gòu)成。此種第1密封體160將層疊基板110、多個(gè)半導(dǎo)體元件120和印刷基板140密封，與印刷基板140連接的主端子151和控制端子152突出。此外，第1密封體160通過在正面形成槽部161來構(gòu)成凸部。如圖3所示，槽部161沿圖3中的上下方向，形成為朝向一個(gè)方向。在第1密封體160的各邊形成有卡合部162、163、164、165?？ê喜?62、165形成為朝上的鉤狀，卡合部163、164形成為朝下的鉤狀。

另外，在用于形成第1密封體160的金屬模具中，預(yù)先形成有與槽部161、卡合部162、163對(duì)應(yīng)的模具。在此種金屬模具的內(nèi)側(cè)預(yù)先涂布脫模劑，并收納層疊基板110、半導(dǎo)體元件120和印刷基板140，該半導(dǎo)體元件120經(jīng)由接合材料131設(shè)置于層疊基板110的電路板112a、112b上，該印刷基板140具有經(jīng)由接合材料132設(shè)置于半導(dǎo)體元件120的導(dǎo)電柱144。在這樣收納的金屬模具內(nèi)將環(huán)氧樹脂等密封樹脂填充并固化后，拆下金屬模具。由此，獲得由第1密封體160將層疊基板110、半導(dǎo)體元件120、印刷基板140、主端子151及控制端子152密封而成的半導(dǎo)體單元100。

此外，在此種半導(dǎo)體單元100的第1密封體160的正面也可以搭載嵌合于槽部161的電子元器件等元器件。

如圖2所示，此種多個(gè)半導(dǎo)體單元100在由彼此的卡合部162、163卡合連結(jié)的狀態(tài)下，經(jīng)由焊料12a配置在底板11上。此種狀態(tài)的半導(dǎo)體單元100收納于殼體13，被第2密封體15密封。

像這樣被第2密封體15密封的多個(gè)半導(dǎo)體單元100中，它們的各個(gè)正面的槽部161，和側(cè)面的(未卡合一側(cè))卡合部162、163、164、165中未與其他的半導(dǎo)體單元100卡合的部分利用錨固作用提高緊貼力。即，第2密封體15相對(duì)于半導(dǎo)體單元100的緊貼力提高。

此外，假設(shè)半導(dǎo)體單元100不具備卡合部162、163、164、165時(shí)，第2密封體15進(jìn)入以2行2列配置排列的半導(dǎo)體單元100之間。這樣進(jìn)入的第2密封體15從半導(dǎo)體單元100上剝離后，可能使半導(dǎo)體單元100位置偏移，并且在剝離部位產(chǎn)生破損、故障等。另一方面，第1實(shí)施方式的多個(gè)半導(dǎo)體單元100分別通過卡合部162、163卡合連結(jié)，因此第2密封體15不會(huì)進(jìn)入半導(dǎo)體單元100之間，能夠降低剝離率，并能夠防止半導(dǎo)體單元100的位置偏移。

上述半導(dǎo)體裝置10具有多個(gè)半導(dǎo)體單元100，該多個(gè)半導(dǎo)體單元100分別具備第1密封體160，該第1密封體160形成為密封半導(dǎo)體元件120，且該在正面形成有構(gòu)成多個(gè)凸部的槽部161，所述半導(dǎo)體單元100并排配置，在相對(duì)的部位具備相互卡合的卡合部162、163，并通過卡合部162、163、164、165中根據(jù)半導(dǎo)體單元100的配置確定的卡合部連結(jié)。半導(dǎo)體裝置10中，這些半導(dǎo)體單元100還被第2密封體15密封。

在此種半導(dǎo)體裝置10中，多個(gè)半導(dǎo)體單元100的各個(gè)正面的槽部161，和側(cè)部的(未卡合一側(cè))卡合部162、163、164、165中未與其他的半導(dǎo)體單元100卡合的部分由于錨固作用使緊貼力提高。即，第2密封體15相對(duì)于連結(jié)的半導(dǎo)體單元100的緊貼力提高。并且，多個(gè)半導(dǎo)體單元100分別通過卡合部162、163、164、165中根據(jù)半導(dǎo)體單元100的配置確定的卡合部來卡合連結(jié)。因此，第2密封體15不會(huì)進(jìn)入各個(gè)半導(dǎo)體單元100之間，能夠抑制半導(dǎo)體單元100之間的第2密封體15的剝離，能夠防止半導(dǎo)體單元100的位置偏移。從而，在半導(dǎo)體裝置10中，多個(gè)半導(dǎo)體單元100能夠利用第2密封體15更加可靠地密封，可以防止半導(dǎo)體裝置10的機(jī)械性破損導(dǎo)致的故障等，抑制半導(dǎo)體裝置10的可靠性下降。

[第2實(shí)施方式]

在第1實(shí)施方式中，以形成于半導(dǎo)體單元100正面的槽部161全部朝向一個(gè)方向的情況為例，進(jìn)行了說明。

另一方面，在第2實(shí)施方式中，以形成于半導(dǎo)體裝置10所包含的半導(dǎo)體單元正面的槽部不朝向一個(gè)方向的情況為例進(jìn)行說明。采用圖5，對(duì)這一情況進(jìn)行說明。

圖5是第2實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的俯視圖。

半導(dǎo)體單元200中，除了形成于第1密封體260正面的槽部以外的結(jié)構(gòu)，都與半導(dǎo)體單元100的結(jié)構(gòu)相同。

在半導(dǎo)體單元200中，第1密封體260的正面區(qū)域以2行2列分成四等份。在圖5中右上方和左下方的區(qū)域形成有圖5中上下方向的槽部261。另一方面，在圖5中左上方和右下方的區(qū)域形成有圖5中左右方向的槽部262。

此種半導(dǎo)體單元200，在半導(dǎo)體裝置10內(nèi)形成于其正面的槽部261、262與第1實(shí)施方式同樣地，由于錨固作用相對(duì)于第1密封體260的緊貼力提高。即，第2密封體15相對(duì)于連結(jié)的半導(dǎo)體單元200的緊貼性提高。

另外，半導(dǎo)體單元200的第1密封體260正面的四等份僅為一例，也能夠等分為二等份以上。槽部261、262也不限定于圖5的情況，能夠設(shè)置在任意區(qū)域。此外，槽部261、262不限定于圖5中的上下方向或左右方向，也可以形成為傾斜方向、波浪線形、楔形、圓點(diǎn)圖案等其他形狀，或者是將它們組合而成的形狀。

[第3實(shí)施方式]

在第1實(shí)施方式中，針對(duì)半導(dǎo)體單元100的卡合部162、163、164、165為鉤型的情況進(jìn)行了說明。

另一方面，在第3實(shí)施方式中，以半導(dǎo)體單元的卡合部為其他形狀的情況為例。采用圖6，對(duì)這一情況進(jìn)行說明。

圖6是第3實(shí)施方式中半導(dǎo)體單元的剖視圖。

半導(dǎo)體單元300中，除了與第1密封體360的卡合部361、362及圖3的卡合部164、165對(duì)應(yīng)的部位的卡合部以外的結(jié)構(gòu)，都與第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體單元100的結(jié)構(gòu)相同。

半導(dǎo)體單元300的第1密封體360在其正面形成槽部161。其中，第1密封體360的正面的槽部161僅為一例，也可以如第2實(shí)施方式所述那樣，例如形成槽部261、262。

此外，在第1密封體360上分別形成有凸?fàn)畹目ê喜?61(圖6中右側(cè))和凹狀的卡合部362(圖6中左側(cè))。另外，在圖3中，卡合部163、164對(duì)應(yīng)凸?fàn)畹目ê喜?61，卡合部162、165對(duì)應(yīng)凹狀的卡合部362。

在此種多個(gè)半導(dǎo)體單元300中的一對(duì)半導(dǎo)體單元300中，通過使一個(gè)半導(dǎo)體單元300的卡合部361嵌合于另一個(gè)的半導(dǎo)體單元300的卡合部362，從而將半導(dǎo)體單元300之間依次連結(jié)。這樣連結(jié)的多個(gè)半導(dǎo)體單元300經(jīng)由焊料12a設(shè)置于底板11上。半導(dǎo)體單元300的主端子151和控制端子152與連接單元14的印刷基板14a連接，收納于殼體13。而在殼體13的內(nèi)側(cè)填充有密封樹脂，構(gòu)成第2密封體15，由第2密封體15將底板11、連結(jié)的多個(gè)半導(dǎo)體單元300和連接單元14密封。

該情況下，被第2密封體15密封的多個(gè)半導(dǎo)體單元300中，各個(gè)正面的槽部161，和側(cè)部的(未卡合一側(cè))卡合部361、362、163由于錨固作用緊貼力提高。即，第2密封體15相對(duì)于半導(dǎo)體單元300的緊貼力提高。

此外，半導(dǎo)體單元300分別由卡合部361、362卡合連結(jié)，因此第2密封體15不會(huì)進(jìn)入半導(dǎo)體單元300之間，能夠降低剝離率，并能夠防止半導(dǎo)體單元300的位置偏移。

第3實(shí)施方式的多個(gè)半導(dǎo)體單元300分別由卡合部361、362卡合連結(jié)，因此第2密封體15不會(huì)進(jìn)入半導(dǎo)體單元300之間，能夠降低剝離率，并能夠防止半導(dǎo)體單元300的位置偏移。

進(jìn)一步地，在印刷基板14a的半導(dǎo)體單元100側(cè)，形成卡合部以與槽部161卡合，由此也能夠防止印刷基板14a的位置偏移。另外，在本實(shí)施方式中是印刷基板14a和槽部161的組合，但也可以在形成有螺母用孔的其它部件上形成卡合部以與槽部161卡合，由此也能夠防止印刷基板14a以外的元器件位置偏移。

從而，具備多個(gè)半導(dǎo)體單元300的半導(dǎo)體裝置10中，多個(gè)半導(dǎo)體單元300能夠利用第2密封體15更加可靠地密封，可以防止半導(dǎo)體裝置10的機(jī)械性破損導(dǎo)致的故障等，抑制半導(dǎo)體裝置10的可靠性下降。

標(biāo)號(hào)說明

10半導(dǎo)體裝置

11底板

12a、12b焊料

13殼體

13a、13b開口部

14連接單元

14a印刷基板

14b外部連接端子

14c外部控制端子

15第2密封體

100、100a、100b、100c、100d、200、300半導(dǎo)體單元

110層疊基板

111絕緣板

112a、112b電路板

113金屬板

120半導(dǎo)體元件

131、132接合材料

140印刷基板

141樹脂層

142、143電路層

144導(dǎo)電柱

151主端子

152控制端子

160、260、360第1密封體

161、261、262槽部

162、163、164、165、361、362卡合部