半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

得到通过在高温时、低温时、使用电压为高电压时抑制气泡的发生、硅凝胶和绝缘基板的剥离，能够抑制热循环所致的绝缘性能劣化，确保绝缘性能的半导体装置。其特征在于，具备：绝缘基板(5)，在上表面搭载有半导体元件(4)；基体板(1)，接合到绝缘基板(5)的下表面；壳体部件(2)，包围绝缘基板(5)，与基体板(1)的接合绝缘基板(5)的面相接；密封树脂(8)，填充到由基体板(1)和壳体部件(2)包围的区域，对绝缘基板(5)进行密封；盖部件(9)，与密封树脂(8)的表面相向，与壳体部件(2)粘合；以及按压板(10)，下表面和侧面的一部分与密封树脂(8)的表面密接，上表面从盖部件(9)的与密封树脂(8)的表面相向的面突出地粘合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及用密封树脂对功率半导体元件进行密封而成的半导体装置的密封构造及其制造方法。
技术介绍
以与高电压、大电流对应为目的使通电路径成为元件的纵向的类型的半导体元件一般被称为功率半导体元件(例如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、双极性晶体管、二极管等)。将功率半导体元件安装到电路基板上并利用密封树脂封装而成的半导体装置在工业设备、汽车、铁路等广泛的领域中使用。近年来，伴随搭载有半导体装置的设备的高性能化，额定电压以及额定电流的增加、使用温度范围的扩大(高温化、低温化)这样的向半导体装置的高性能化的要求提高。关于半导体装置的封装构造，被称为壳体构造的是主流，壳体型的半导体装置是在散热用基体板上隔着绝缘基板安装功率半导体元件并针对基体板粘结壳体的构造。安装于半导体装置内部的功率半导体元件与主电极连接。在该功率半导体元件和主电极的连接中，使用接合线(bondingwire)。以防止施加高电压时的绝缘不良为目的，一般，作为半导体装置的密封树脂，使用以硅凝胶(siliconegel)为代表的绝缘性的凝胶状填充剂。在以往的半导体装置中，公开了具有如下构造的半导体装置，在该构造中，为了防止硅凝胶的起伏所致的接合线的断裂，具有以与硅凝胶的上表面密接的方式插入的按压盖，并在按压盖的侧面，设置有与外周壳体的内壁可上下活动地卡合的突起(例如专利文献1)。另外，还公开了具有如下构造的半导体装置，在该构造中，具备覆盖硅凝胶上表面、并且其端部被固定到壳体的盖部，在容许使用的温度范围中，硅凝胶的上表面至少80％以上与盖部相接(例如专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-311970号公报(第3页、第1图)专利文献2：日本特开2014-130875号公报(第4页、第1图)
技术实现思路
一般地，温度越高，向硅凝胶中的气体的可溶解量越少。因此，在半导体装置的使用温度范围扩大而更高温下使用硅凝胶时，在硅凝胶中未完全溶解的气体形成气泡。在发生这样的气泡的地方，得不到利用硅凝胶起到的绝缘密封效果，所以半导体装置的绝缘性能劣化。为了抑制在该硅凝胶中发生气泡、剥离，使硅凝胶的内部应力成为压缩应力即可。其原因为，拉伸应力成为使气泡、剥离扩大、发展的驱动力。然而，在专利文献1记载的半导体装置中，即使以与密封树脂的上表面密接的方式插入按压盖，由于按压盖能够相对外周壳体的内壁上下活动，所以在功率半导体元件在高温下动作时，密封树脂热膨胀而能够将按压盖容易地顶起，所以不会发生抑制气泡的发生的压缩应力，半导体装置的绝缘性能劣化。另一方面，在专利文献2记载的半导体装置中，盖部的端部被固定到壳体，所以在高温时硅凝胶热膨胀而无法将按压板顶起，所以硅凝胶的内部应力成为压缩应力，气泡的发生被抑制。然而，在低温时，由于盖部的端部被固定到壳体，所以想要热收缩的硅凝胶被拉伸到盖部，所以硅凝胶的内部应力成为拉伸应力。在硅凝胶的内部应力是拉伸应力的状态下，在硅凝胶中有微小的气泡时，由于拉伸应力而气泡扩大。另外，在硅凝胶和绝缘基板的界面、硅凝胶和功率半导体元件的界面、凝胶和导线的界面中有密接力弱的部分的情况下，由于拉伸应力，产生界面的剥离、或者使剥离发展。在发生这样的气泡、剥离的地方，得不到利用硅凝胶起到的绝缘密封效果，所以半导体装置的绝缘性能劣化。进而，在半导体装置的使用电压成为更高电压时，即使气泡、剥离的尺寸更小，仍易于产生绝缘破坏，所以模块的绝缘性能劣化。这样，在以往的半导体装置中，存在如下问题：在半导体装置的使用温度范围扩大而在更高温、低温下使用的情况、半导体装置的使用电压成为高电压的情况下，半导体装置的绝缘性能劣化。本专利技术是为了解决如上述的问题而完成的，其目的在于得到一种即使在高温时、低温时、使用电压为高电压时，通过抑制气泡的发生、硅凝胶和绝缘基板的剥离，绝缘性能不会劣化的半导体装置。本专利技术的半导体装置的特征在于，具备：绝缘基板，在上表面搭载有半导体元件；基体板，接合到所述绝缘基板的下表面；壳体部件，包围所述绝缘基板，与所述基体板的接合所述绝缘基板的面相接；密封树脂，填充到由所述基体板和所述壳体部件包围的区域，对所述绝缘基板进行密封；盖部件，与所述密封树脂的表面相向，与所述壳体部件粘合；以及按压板，下表面和侧面的一部分与所述密封树脂的所述表面密接，上表面从所述盖部件的与所述密封树脂的所述表面相向的面突出地粘合。根据本专利技术，通过在半导体装置内部的密封树脂与盖之间设置与密封树脂密接的按压板，能够在热循环时在绝缘基板的方向上针对密封树脂产生压缩应力。作为其结果，能够提高热循环下的半导体装置的可靠性。附图说明图1是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的剖面构造示意图。图2是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的低温时的剖面构造示意图。图3是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的高温时的剖面构造示意图。图4是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的其他低温时的剖面构造示意图。图5是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的俯视构造示意图。图6是示出本专利技术的实施方式1中的其他半导体装置的剖面构造示意图。图7是示出本专利技术的实施方式1中的其他半导体装置的俯视构造示意图。图8是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的制造工序的剖面构造示意图。图9是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的制造工序的剖面构造示意图。图10是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的制造工序的剖面构造示意图。图11是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的制造工序的剖面构造示意图。图12是示出本专利技术的实施方式1中的盖和按压板的剖面构造示意图。图13是示出本专利技术的实施方式1中的其他盖和按压板的剖面构造示意图。图14是示出本专利技术的实施方式1中的其他盖和按压板的剖面构造示意图。图15是以往的半导体装置的剖面构造示意图。(附图标记说明)1：基体板；2：壳体；3：接合材料；4：功率半导体元件；5：绝缘基板；6：接合线；7：电极端子；8：硅凝胶；9：盖；10：按压板；51、53：电极图案；52：绝缘层；100、200、300：半导体装置；101：突起部；102：棒；103：板。具体实施方式以下，根据附图，详细说明本专利技术的半导体装置的实施方式。此外，本专利技术不限定于以下的叙述，能够在不脱离本专利技术的要旨的范围中适宜地变更。实施方式1.图1是示出本专利技术的实施方式1中的半导体装置的剖面构造示意图。在图中，半导体装置100具备基体板1、壳体部件2、接合材料3、作为半导体元件的功率半导体元件4、绝缘基板5、接合线6、端子7、作为密封树脂的硅凝胶8、作为盖部件的盖9、按压板10、电极图案51、53、绝缘层52。关于绝缘基板5，使用接合材料3将绝缘基板5的下表面(背面)侧接合到基体板1。绝缘基板5具备绝缘层52和电极图案51、53。关于绝缘基板5，在绝缘层52的上表面(表面)形成电极图案51、在绝缘基板5的下表面(背面)形成电极图案53。在形成于绝缘基板5的上表面侧的电极图案51上，用焊料等接合材料3粘合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：绝缘基板，在上表面搭载有半导体元件；基体板，接合到所述绝得基板的下表面；壳体部件，包围所述绝缘基板，与所述基体板的接合有所述绝缘基板的面相接；密封树脂，填充到由所述基体板和所述壳体部件包围的区域，对所述绝缘基板进行密封；盖部件，与所述密封树脂的表面相向，与所述壳体部件粘合；以及按压板，该按压板的下表面和侧面的一部分与所述密封树脂的所述表面密接，上表面从所述盖部件的与所述密封树脂的所述表面相向的面突出地粘合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.16 JP 2016-0270581.一种半导体装置，其特征在于，具备：绝缘基板，在上表面搭载有半导体元件；基体板，接合到所述绝得基板的下表面；壳体部件，包围所述绝缘基板，与所述基体板的接合有所述绝缘基板的面相接；密封树脂，填充到由所述基体板和所述壳体部件包围的区域，对所述绝缘基板进行密封；盖部件，与所述密封树脂的表面相向，与所述壳体部件粘合；以及按压板，该按压板的下表面和侧面的一部分与所述密封树脂的所述表面密接，上表面从所述盖部件的与所述密封树脂的所述表面相向的面突出地粘合。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述按压板接触到所述密封树脂的硬化物的所述表面上。3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置，其特征在于，所述按压板配置于所述绝缘基板的上部。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的半导体装置，其特征在于，所述按压板具有所述绝缘基板的面积的...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田启行，原田耕三，畑中康道，西村隆，田屋昌树，
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