半导体装置制造方法及图纸

本说明书所公开的技术涉及不使产品尺寸大型化，就能够提高半导体元件的散热性和引线电极的散热性的技术。本技术涉及的半导体装置具有：半导体元件(100)：作为外部端子的引线电极(102)，其一端的下表面与半导体元件(100)的上表面连接；冷却机构(109)，其配置于半导体元件(100)的下表面侧；以及散热机构，其热耦合地配置于引线电极(102)的相对于一端而言的另一端侧的下表面与冷却机构(109)之间，且包含至少1个绝缘层(104)。

Semiconductor device

The technology disclosed in this specification relates to technology that can improve the heat dissipation of semiconductor components and lead electrodes without maximizing product size. The semiconductor device involved in the technology has: a semiconductor element (100): a lead electrode (102) as an external terminal, the lower surface of one end of which is connected with the upper surface of the semiconductor element (100); a cooling mechanism (109), which is arranged on the lower surface side of the semiconductor element (100); and a heat dissipation mechanism, which is thermally coupled to the lead electrode (100). The lower surface of the side of the other end relative to one end is between the cooling mechanism (109) and comprises at least one insulating layer (104).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本说明书所公开的技术例如涉及在作为动力源而具有发动机和电动机的混合动力汽车、或工业设备等中使用的逆变器系统(电力用半导体装置)。
技术介绍
随着功率模块的电流大容量化，作为外部端子的引线电极为了抑制发热而需要扩大引线电极面积、或与外部电极的接合面积。然而，如果以上述方式构成，则导致产品整体的封装件的大型化。功率模块越来越需要高性能、高耐久性以及小型化，与电流的大容量化相伴的产品整体的封装件的大型化是与产品尺寸的小型化的需求相悖的。就现有的半导体装置而言，半导体元件所产生的热量通过半导体元件下方的焊料、散热器、绝缘层以及散热材料而散热。然而，在半导体元件的上方，在隔着焊料而连接的外部端子即引线电极不具有散热机构。因此，由于半导体元件的发热或引线电极自身的发热，使引线电极变成高温。预想到随着电流大容量化而使引线电极进一步成为高温，因此为了防止引线电极的发热，例如需要增加电极的宽度或电极的厚度。作为提高半导体元件的散热性和引线电极的散热性的技术，例如在专利文献1中公开了下述技术，即，在与半导体元件连接的外部端子的上表面载置其他绝缘基板，使该绝缘基板露出至模块外部，由此促进从半导体元件的上表面进行的散热，抑制外部端子的发热。专利文献1：日本特开2013-149730号公报
技术实现思路
然而，在采用上述技术的情况下，模块厚度增加，因此会阻碍产品尺寸的小型化。另外，需要在半导体元件的双面具有冷却构造，因此使产品尺寸大型化，另外，将该部分组装至逆变器系统时的工序变得复杂。本说明书所公开的技术就是为了解决上述所记载的问题而提出的，涉及不使产品尺寸大型化，就能够提高半导体元件的散热性和引线电极的散热性的技术。本说明书所公开的技术的一个方式具有：半导体元件；作为外部端子的引线电极，其一端的下表面与所述半导体元件的上表面连接；冷却机构，其配置于所述半导体元件的下表面侧；以及散热机构，其热耦合地配置于所述引线电极的相对于所述一端而言的另一端侧的下表面与所述冷却机构之间，且包含至少1个绝缘层。专利技术的效果本说明书所公开的技术的一个方式具有：半导体元件；作为外部端子的引线电极，其一端的下表面与所述半导体元件的上表面连接；冷却机构，其配置于所述半导体元件的下表面侧；以及散热机构，其热耦合地配置于所述引线电极的相对于所述一端而言的另一端侧的下表面与所述冷却机构之间，且包含至少1个绝缘层。根据上述结构，不使产品尺寸大型化，就能够提高半导体元件的散热性和作为外部端子的引线电极的散热性。本说明书所公开的技术涉及的目的、特征、方案以及优点通过以下示出的详细说明和附图变得更清楚。附图说明图1是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图2是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图3是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图4是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图5是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图6是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图7是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图8是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图9是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图10是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图11是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图12是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。图13是概略地例示出实施方式涉及的构造的剖视图，该构造用于实现半导体装置。具体实施方式下面，一边参照附图一边对实施方式进行说明。此外，附图是概略地示出的，在不同的附图分别示出的图像的大小和位置的相互关系不一定是准确地记载的，可能会适当变更。另外，在以下所示的说明中，对同样的结构要素标注相同的标号而进行图示，它们的名称和功能也是同样的。因此，有时会省略关于它们的详细的说明。另外，在以下所记载的说明中，即使有时会使用“上”、“下”、“侧”、“底”、“表”或者“背”等表示特定的位置和方向的术语，这些术语也只是为了使对实施方式的内容进行理解变得容易而出于方便起见所使用的，与实际实施时的方向没有关系。<第1实施方式>下面，对本实施方式涉及的半导体装置进行说明。<关于半导体装置的结构>图1是概略地例示出用于实现本实施方式涉及的半导体装置的构造的剖视图。如图1所例示，半导体装置具有：半导体元件100；作为外部端子的引线电极102，其隔着焊料101与半导体元件100的上表面连接；散热器105，其隔着焊料107与半导体元件100的下表面连接；引线电极106，其与散热器105的上表面连接；绝缘层104H，其与散热器105的下表面连接；散热材料108F，其与绝缘层104H的下表面连接；以及冷却机构109，其与散热材料108F的下表面连接。在图1所例示的构造中，半导体元件100所产生的热量通过半导体元件100下方的焊料107、散热器105、绝缘层104H以及散热材料108F而散热。然而，在半导体元件100的上方，在隔着焊料101而连接的引线电极102不具有散热机构。因此，由于半导体元件100的发热或引线电极102自身的发热，使引线电极102变成高温。预想到随着电流大容量化而使引线电极102进一步变成高温，因此，为了防止引线电极102的发热，例如需要增加电极的宽度或电极的厚度。图2是概略地例示出用于实现本实施方式涉及的半导体装置的构造的剖视图。如图2所例示，半导体装置具有：半导体元件100；引线电极102，其一端的下表面隔着焊料101与半导体元件100的上表面连接；散热块103，其与引线电极102的相对于一端而言的另一端侧的下表面连接；绝缘层104，其至少一部分与散热块103的下表面连接；以及散热材料108，其与绝缘层104的下表面连接。另外，半导体装置还具有：散热器105，其隔着焊料107与半导体元件100的下表面连接；以及引线电极106，其与散热器105的上表面连接。绝缘层104与散热器105的下表面连接。在这里，绝缘层104从散热器105的下表面而连续地形成至散热块103的下表面。即，就绝缘层104而言，散热器105的下表面处的部分与散热块103的下表面处的部分连续地形成。另外，半导体装置还具有冷却机构109，该冷却机构109与半导体元件100的下表面侧的散热材料108的下表面连接。在这里，散热块103、绝缘层104、散热材料108能够被认为是，彼此热耦合，且配置于引线电极102的相对于一端而言的另一端侧的下表面与冷却机构109之间的散热机构。半导体元件100例如是金属-氧化膜-半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，即MOSFET)、或绝缘栅型双极晶体管(insulatedgatebipolartransistor，即IGBT)等半导体芯片。散热材料108、散热块103以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其具有：半导体元件(100)；作为外部端子的引线电极(102、102A、102B、102C)，其一端的下表面与所述半导体元件(100)的上表面连接；冷却机构(109)，其配置于所述半导体元件(100)的下表面侧；以及散热机构，其热耦合地配置于所述引线电极(102、102A、102B、102C)的相对于所述一端而言的另一端侧的下表面与所述冷却机构(109)之间，且包含至少1个绝缘层(104、104A、104B、104C、104D、104E、104F、104G)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其具有：半导体元件(100)；作为外部端子的引线电极(102、102A、102B、102C)，其一端的下表面与所述半导体元件(100)的上表面连接；冷却机构(109)，其配置于所述半导体元件(100)的下表面侧；以及散热机构，其热耦合地配置于所述引线电极(102、102A、102B、102C)的相对于所述一端而言的另一端侧的下表面与所述冷却机构(109)之间，且包含至少1个绝缘层(104、104A、104B、104C、104D、104E、104F、104G)。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述散热机构具有：第1散热块(103、103A、103B、103C、103D)，其与所述引线电极(102、102A、102B、102C)的相对于所述一端而言的另一端侧的下表面连接；所述绝缘层(104、104A、104B、104C)，其至少一部分与所述第1散热块(103、103A、103B、103C、103D)的下表面连接；以及散热材料(108、108A、108B、108C)，其与所述绝缘层(104、104A、104B、104C)的下表面连接。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述绝缘层(104)具有第1部分和第2部分，该第1部分配置于所述半导体元件(100)与所述冷却机构(109)之间，该第2部分与所述第1散热块(103、103A、103B、103C、103D)的下表面连接，所述第1部分和所述第2部分连续地形成。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述绝缘层具有第1部分(104A)和第2部分(104B、104C)，该第1部分(104A)配置于所述半导体元件(100)与所述冷却机构(109)之间，该第2部分(104B、104C)与所述第1散热块(103、103A、103B、103C、103D)的下表面连接，所述第1部分(104A)与所述第2部分(104B、104C)彼此分离地形成，所述散热材料具有第3部分(108A)和第4部分(108B、108C)，该第3部分(108A)与所述第1部分(104A)的下表面连接，该第4部分(108B、108C)与所述第2部分(104B、104C)的下表面连接。5.根据权利要求2至4中任一项所述的半导体装置，其中，在所述引线电极(102A)形成从所述引线电极(102A)的上表面朝向下表面而贯穿的孔(200)，在所述第1散热块(103A)的上表面，在俯视观察时与所述引线电极(102A)的所述孔(200)重叠的位置形成螺孔(201)。6.根据权利要求2至4中任一项所述的半导体装置，其中，在所述引线电极(102B)形成从所述引线电极(102B)的上表面朝向下表面而贯穿的孔(202)，在所述第1散热块(103A)的上表面，在俯视观察时与所述引线电极(102B)的所述孔(202)重叠的位置形成凸起(203)。7.根据权利要求2至4中任一项所述的半导体装置，其中，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：村井亮司，爱甲光德，白泽敬昭，
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