半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具有高散热性且能够对以热应力为起因的翘曲进行抑制的半导体装置。第1导体层(4)设置在绝缘板(12)的第1面(S1)之上，具有第1体积。第2导体层(2)设置在绝缘板(12)的第2面(S2)之上，具有第2体积。第3导体层(3)设置在绝缘板(12)的第2面(S2)之上，具有第3体积。第3导体层具有比第2导体层厚的安装区域(3M)。第2体积及第3体积之和大于或等于第1体积的70％且小于或等于130％。半导体芯片(1)设置在安装区域(3M)之上。封装部(10)由绝缘体制成，在壳体(9)内将半导体芯片(1)封装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体装置，特别涉及具有在电路基板之上设置的半导体芯片的半导体装置。
技术介绍
为了实现低碳社会，在半导体装置的领域，对能够有助于能量效率的提高的功率设备的期待提高。功率设备领域所使用的半导体芯片不断地高集成化，另外，变得以更高速进行动作。因此，半导体芯片的功率密度变高，另外，其发热量也变大。与之相对应地，对半导体装置要求高的散热性能。散热性能大幅依赖于安装半导体芯片的电路基板。根据日本特开2007-134563号公报(专利文献1)，公开了一种电路基板，其具有陶瓷基板和利用蚀刻形成的金属电路图案。在陶瓷基板的背面接合金属层。该金属层用于在该金属层之上接合散热板。另外，在该公报中，鉴于在功率模块的功率部和控制部流过元件的电流量不同这一点，指出了需要在1个基板之上形成金属电路厚的部分和薄的部分。根据日本特开2007-201346号公报(专利文献2)，指出了金属化层(金属层)与散热器(散热板)经由焊料接合的情况下的问题。具体地说，指出了由于焊料层的存在而不能充分地发挥散热器的散热性。因此，在该公报记载的技术中，在陶瓷基板的表面形成由金属颗粒成分的烧结体构成的厚膜的散热性导体电路。专利文献1：日本特开2007-134563号公报专利文献2：日本特开2007-201346号公报关于电路基板，电路图案与支撑该电路图案的绝缘板由不同的材料制成。因此，如果半导体装置的温度变化，则以不同材料间的热
膨胀系数的差异为起因，电路基板发生翘曲。在上述各公报记载的技术中，未考虑抑制电路基板的翘曲。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决如上述的课题而提出的，其目的在于提供一种具有高散热性且能够对以热应力为起因的翘曲进行抑制的半导体装置。本专利技术的半导体装置具有：壳体、外部端子、绝缘板、第1导体层、第2导体层、第3导体层、半导体芯片、封装部、以及配线部。外部端子安装于壳体。绝缘板具有第1面和与第1面相反的被壳体包围的第2面。第1导体层设置在绝缘板的第1面之上，由一种导体材料制成，具有第1体积。第2导体层设置在绝缘板的第2面之上，由一种导体材料制成，具有第2体积。第3导体层与第2导体层分离地设置在绝缘板的第2面之上，由一种导体材料制成，具有第3体积。第3导体层具有比第2导体层厚的安装区域。第2体积及第3体积之和大于或等于第1体积的70%且小于或等于130%。半导体芯片设置在第3导体层之上。封装部由绝缘体制成，在壳体内将半导体芯片封装。配线部穿过封装部内，将外部端子及第2导体层中的至少某个与半导体芯片短接。专利技术的效果根据本专利技术，半导体芯片配置在比第2导体层厚的安装区域之上，从而相比于安装区域具有与第2导体层的厚度相同的厚度的情况，能够提高散热性，特别是能够抑制瞬态热阻。另外，在绝缘板的第2面之上设置的第2及第3导体层的体积之和大于或等于在绝缘板的第1面之上设置的第1导体层的体积的70%且小于或等于130%，从而绝缘板的第1面侧的热应力与第2面侧的热应力之间的差异变小。由此，能够抑制绝缘板的翘曲。综上所述，得到具有高散热性且能够对以热应力为起因的翘曲进行抑制的半导体装置。附图说明图1是示意性地表示本专利技术的实施方式1中的半导体装置的结构的剖视图。图2表示图1的半导体装置所具有的电路基板的结构，是沿图3的线II—II的示意剖视图。图3是示意性地表示图1的半导体装置所具有的电路基板的结构的俯视图。图4是表示对比例的半导体装置的结构的剖视图。图5是表示图4的半导体装置的瞬态热阻的例子的曲线图。图6是表示图1的半导体装置的瞬态热阻的例子的曲线图。图7是表示体积V2及V3之和相对于体积V1的比率、与绝缘板的翘曲量之间的关系的例子的曲线图。图8是示意性地表示本专利技术的实施方式2中的半导体装置所具有的电路基板的结构的剖视图。图9是示意性地表示本专利技术的实施方式3中的半导体装置所具有的电路基板的结构的俯视图。图10是图9的虚线部X的放大图。图11是沿图10的线XI—XI的示意局部剖视图。图12是示意性地表示本专利技术的实施方式4中的半导体装置所具有的电路基板的结构的俯视图。图13是示意性地表示本专利技术的实施方式5中的半导体装置所具有的电路基板的结构的俯视图。图14是图13的虚线部XIV的放大图。图15是沿图14的线XV—XV的示意局部剖视图。图16是沿图14的线XVI—XVI的示意局部剖视图。标号的说明S1下表面（第1面），S2上表面（第2面），V1～V3第1～第3体积，1半导体芯片，2电路图案（第2导体层），3电路图案（第3导体层），4电路图案（第1导体层），3M安装区域，3S
台阶，5a、5b凹坑部，6导线，7信号端子（外部端子），8主端子（外部端子），9壳体，10封装部，11焊料部，12绝缘板，13a、13b狭缝部，101～105电路基板，501半导体装置。具体实施方式下面，基于附图对本专利技术的实施方式进行说明。<实施方式1>（结构）参照图1，本实施方式的半导体装置501具有：壳体9、信号端子7（外部端子）、主端子8（外部端子）、半导体芯片1、焊料部11、封装部10、导线6（配线部）、以及电路基板101。进一步参照图2及图3，电路基板101具有：绝缘板12、电路图案4（第1导体层）、电路图案2（第2导体层）、以及电路图案3（第3导体层）。此外，在图3中，除了电路基板101的形状，还以虚线示出了电路图案3的安装区域3M，另外，以双点划线示出了半导体芯片1。绝缘板12由例如氧化铝、氮化硅或者氮化铝陶瓷制成。绝缘板12具有下表面S1（第1面）和与下表面S1相反的被壳体9包围的上表面S2（第2面）。电路图案4设置在绝缘板12的下表面S1之上。也可以在电路图案4之上安装冷却鳍片等冷却器（未图示）。冷却器例如可以通过导热脂进行安装。电路图案2设置在绝缘板12的上表面S2之上。电路图案2成为半导体装置501的电路的一部分。电路图案3与电路图案2分离地设置在绝缘板12的上表面S2之上。电路图案3具有比电路图案2厚的安装区域3M。优选安装区域3M具有大于或等于0.6mm的厚度。电路图案2～4由一种导体材料制成，例如利用铜或者铝制成。此外，在本实施方式中，如图2所示，电路图案3具有平坦的表面，因此不存在沿表示安装区域3M的虚线（图3）的特殊形状。电路图案4具有体积V1（第1体积），电路图案2具有体积V2（第2体积），电路图案3具有体积V3（第3体积）。体积V2
及体积V3之和大于或等于体积V1的70％且小于或等于130％。半导体芯片1设置在电路图案3的安装区域3M之上。具体地说，半导体芯片1通过焊料部11接合在安装区域3M之上。关于半导体芯片1，典型的是如图3所示，具有拥有4个角的四边形状。壳体9由绝缘体制成，优选由树脂制成，例如由PPS(Poly Phenylene Sulfide：聚苯硫醚)或者PBT(Polybutylene Terephthalate：聚对苯二甲酸丁二酯)制成。信号端子7及主端子8安装于壳体9。信号端子7及主端子8用于半导体装置501的与外部的电连接。具体地说，信号端子7用于半导体芯片1的控制信号的输入，主端子8用于半导体芯片1的主电压或主电流的输入输出。封装部10在壳体9内将半导体芯片1、电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其具有：壳体；外部端子，其安装于所述壳体；绝缘板，其具有第1面和与所述第1面相反的被所述壳体包围的第2面；第1导体层，其设置在所述绝缘板的所述第1面之上，由一种导体材料制成，具有第1体积；第2导体层，其设置在所述绝缘板的所述第2面之上，由所述一种导体材料制成，具有第2体积；以及第3导体层，其与所述第2导体层分离地设置在所述绝缘板的所述第2面之上，由所述一种导体材料制成，具有第3体积，所述第3导体层具有比所述第2导体层厚的安装区域，所述第2体积及所述第3体积之和大于或等于所述第1体积的70％且小于或等于130％，所述半导体装置还具有：半导体芯片，其设置在所述第3导体层的所述安装区域之上；封装部，其由绝缘体制成，在所述壳体内将所述半导体芯片封装；以及配线部，其穿过所述封装部内，将所述外部端子及所述第2导体层中的至少某个与所述半导体芯片短接。

【技术特征摘要】
2015.04.27 JP 2015-0900111.一种半导体装置，其具有：壳体；外部端子，其安装于所述壳体；绝缘板，其具有第1面和与所述第1面相反的被所述壳体包围的第2面；第1导体层，其设置在所述绝缘板的所述第1面之上，由一种导体材料制成，具有第1体积；第2导体层，其设置在所述绝缘板的所述第2面之上，由所述一种导体材料制成，具有第2体积；以及第3导体层，其与所述第2导体层分离地设置在所述绝缘板的所述第2面之上，由所述一种导体材料制成，具有第3体积，所述第3导体层具有比所述第2导体层厚的安装区域，所述第2体积及所述第3体积之和大于或等于所述第1体积的70％且小于或等于130％，所述半导体装置还具有：半导体芯片，其设置在所述第3导体层的所述安装区域之上；封装部，其由绝缘体制成，在所述壳体内将所述半导体芯片封装；以及配线部，其穿过所述封装部内，将所述外部端子及所述第2导体层中的至少某个与所述半导体芯片短接。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田博，大坪义贵，石桥秀俊，中原贤太，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP