半导体模块、半导体模块的底板以及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供能维持散热性且防止绝缘基板的裂纹的半导体模块、半导体模块的底板及半导体装置的制造方法。底板(13)具有向背面侧以预定曲率弯曲成凸状的部分(背面凸状弯曲部)(13a)，在背面凸状弯曲部(13a)的顶点(13b)与冷却片(17)的表面接触的状态下固定于冷却片(17)的表面。在底板(13)的正面在与各背面凸状弯曲部(13a)对置的部分分别接合层叠基板(12)。在底板(13)的比焊料层(25)的端部靠外周侧的部分(18)在底板(13)的背面设置间隔件(15)。间隔件(15)具有在用于将底板(13)固定于冷却片(17)的螺纹紧固时夹入底板(13)与冷却片(17)之间抑制底板(13)变形的功能。

【技术实现步骤摘要】
半导体模块、半导体模块的底板以及半导体装置的制造方法
本专利技术涉及半导体模块、半导体模块的底板以及半导体装置的制造方法。
技术介绍
以往，在功率晶体管、二极管等的利用填充材料密封半导体芯片的半导体模块中，被称为壳体结构的封装体结构成为主流。对以往的半导体模块的结构进行说明。图14是表示现有的半导体模块的结构的截面图。图14所示的以往的半导体模块100具有将安装了半导体芯片101的层叠基板102搭载于底板103的正面的结构。搭载了该半导体模块100的现有的半导体装置具有使半导体模块100的底板103的背面接触到冷却片(未图示)的表面的构成。半导体模块100通过使插入到底板103的贯通孔104的螺钉(未图示)与冷却片的螺纹孔螺钉拧紧而固定于冷却片的表面。层叠基板102配置于底板103的正面。符号112、113是在分别构成层叠基板102的绝缘基板111的正面和背面分别形成的导电性板。符号114是将半导体芯片101与层叠基板102的正面的导电性板112接合的焊料层。符号115是将层叠基板102的背面的导电性板113与底板103接合的焊料层。作为这样的现有的半导体模块，提出了在底板的安装了绝缘基板的主面，在螺纹固定用贯通孔与绝缘基板之间，设置沿着绝缘基板的一边而延伸成直线状的槽的装置(例如，参照下述专利文献1)。另外，作为现有的其它的半导体模块，提出了使底板的一部分的贯通孔的周缘部通过形成于该贯通孔附近的突出部与冷却片(散热片)分离，使底板的其他的贯通孔的周缘部接触到冷却片的装置(例如，参照下述专利文献2)。另外，作为现有的其它的半导体模块，提出了在底板与冷却片之间的间隙，插入金属箔且填充高导热性的油脂而提高散热性的装置(例如参照下述专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-004880号公报专利文献2：日本特开2008-172146号公报专利文献3：日本特开2003-086745号公报
技术实现思路
技术问题然而，在上述现有的半导体模块100(参照图14)中，在底板103的贯通孔104插入螺钉(未图示)，并且通过螺纹紧固将底板103固定于冷却片时，在底板103的背面(冷却片侧的表面)产生凹状的翘曲(未图示)。即，以通过螺纹紧固固定于冷却片的部分作为支点，底板103的比该支点更靠近中央部侧的部分整体向与冷却片分离的方向弯曲。因此，在底板103的与层叠基板102对置的部分与冷却片之间产生间隙。在该底板103与冷却片之间产生的间隙越位于靠近底板103的中心的位置就越大。其结果是，存在从半导体芯片101到冷却片为止的热电阻增大而散热性降低的问题。另外，如上述专利文献2那样在朝向冷却片侧变形为凸状而拧紧螺钉，或如上述专利文献3那样在底板与冷却片之间的间隙插入金属箔而拧紧螺钉的情况下，存在在陶瓷制的绝缘基板(相当于图14的符号111)产生裂纹的问题。本专利技术为了解决上述现有技术的问题，目的在于提供能够维持散热性且防止绝缘基板的裂纹的半导体模块、半导体模块的底板以及半导体装置的制造方法。技术方案为了解决上述课题，实现本专利技术的目的，本专利技术的半导体模块具有以下的特征。半导体芯片安装于层叠基板。底板在正面接合有上述层叠基板，具有向背面侧弯曲成凸状的弯曲部。上述底板在上述弯曲部的顶点与和背面对置的冷却片接触。在上述底板的比上述层叠基板的接合部位更靠近外周侧的位置，设置有多个贯通孔。上述贯通孔从上述底板的正面向背面贯通。在上述贯通孔插入有将上述底板固定于上述冷却片的螺钉。根据上述专利技术，由于能够使底板的配置有层叠基板的部分在弯曲部的顶点与冷却片接触，所以能够从层叠基板上的半导体芯片向冷却片顺利地散热，并且能够防止构成层叠基板的绝缘基板的裂纹。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述底板在上述层叠基板的接合部位具有向背面侧弯曲成凸状的上述弯曲部。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，两个以上的上述层叠基板与上述底板接合。上述底板在全部的上述层叠基板的接合部位分别具有上述弯曲部。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述弯曲部的曲率是0.1×10-3/mm以上且0.4×10-3/mm以下。另外，本专利技术的半导体模块在上述的专利技术的基础上，其特征在于，上述底板具有矩形的平面形状。上述贯通孔分别配置于上述底板的各顶点。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，在比上述层叠基板的接合部位更靠近上述底板的外周侧的位置，还具备夹在上述底板与上述冷却片之间地配置的间隔件。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件在上述底板的面内配置于相对靠近上述贯通孔的位置。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件具有包围上述贯通孔的一部分的圆弧状的平面形状。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件具有包围上述贯通孔的周围的圆形的平面形状。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件与上述底板一体地成形，以预定高度从上述底板的背面突出。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件与上述冷却片一体地成形，以预定高度从上述冷却片的上述底板侧的表面突出。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件与上述底板接合，以预定高度从上述底板的背面突出。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，还具备树脂壳体和圆筒状的固定部件。上述树脂壳体覆盖上述半导体芯片。上述固定部件从上述底板的正面侧被压入上述贯通孔，并在内部插入有上述螺钉。上述间隔件是从上述固定部件的上述底板的背面突出的部分。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，在将上述弯曲部的曲率设为1/r，将上述贯通孔的间隔设为L，将上述层叠基板的列数设为n时，上述间隔件的高度h满足下述数学式(1)。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件的高度是10μm以上且100μm以下。另外，本专利技术的半导体模块在上述专利技术的基础上，其特征在于，上述间隔件的高度是20μm以上且50μm以下。另外，为了解决上述课题，实现本专利技术的目的，本专利技术的半导体模块的底板是在正面接合有安装了半导体芯片的层叠基板的底板，具备弯曲部、贯通孔以及间隔件，并且具有下述特征。上述弯曲部向背面侧弯曲成凸状，在顶点与和该背面对置的冷却片接触。上述贯通孔在比上述层叠基板的接合部位更靠近外周侧的位置设置多个。上述贯通孔从上述底板的正面向背面贯通。在上述贯通孔插入有固定于上述冷却片的螺钉。在比上述层叠基板的接合部位更靠近外周侧的位置以从背面突出的方式设置有间隔件。上述间隔件在上述弯曲部与上述冷却片接触的状态下，被夹在底板与上述冷却片之间地配置。另外，为了解决上述课题，实现本专利技术的目的，本专利技术的半导体装置的制造方法具有下述特征。首先，进行在层叠基板的正面安装半导体芯片的第一工序。接下来，进行将上述层叠基板的背面与底板的正面接合，形成在上述层叠基板的接合部位具有向背面侧弯曲成凸状的弯曲部的底板的第二工序。接下来，进行在使上述弯曲部的顶点与冷却片的表面接触的状态下，将螺钉插入到设置于上述底板的比上述层叠基板的接合部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体模块，其特征在于，具备：层叠基板，其安装了半导体芯片；底板，其在正面接合有所述层叠基板，并且具有向背面侧弯曲成凸状的弯曲部，该底板在所述弯曲部的顶点与冷却片接触，所述冷却片与该底板的背面对置；以及多个贯通孔，其设置于所述底板的比所述层叠基板的接合部位更靠近外周侧的位置，从所述底板的正面向背面贯通，供将所述底板固定于所述冷却片的螺钉插入。

【技术特征摘要】
2017.05.17 JP 2017-0985671.一种半导体模块，其特征在于，具备：层叠基板，其安装了半导体芯片；底板，其在正面接合有所述层叠基板，并且具有向背面侧弯曲成凸状的弯曲部，该底板在所述弯曲部的顶点与冷却片接触，所述冷却片与该底板的背面对置；以及多个贯通孔，其设置于所述底板的比所述层叠基板的接合部位更靠近外周侧的位置，从所述底板的正面向背面贯通，供将所述底板固定于所述冷却片的螺钉插入。2.根据权利要求1所述的半导体模块，其特征在于，所述底板在所述层叠基板的接合部位具有向背面侧弯曲成凸状的所述弯曲部。3.根据权利要求1或2所述的半导体模块，其特征在于，两个以上的所述层叠基板与所述底板接合，所述底板在全部的层叠基板的接合部位分别具有所述弯曲部。4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述弯曲部的曲率是0.1×10-3/mm以上且0.4×10-3/mm以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述底板具有矩形的平面形状，所述贯通孔分别配置于所述底板的各顶点。6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体模块，其特征在于，在比所述层叠基板的接合部位更靠近所述底板的外周侧的位置还具备间隔件，所述间隔件夹在所述底板与所述冷却片之间地配置。7.根据权利要求6所述的半导体模块，其特征在于，所述间隔件在所述底板的面内配置于靠近所述贯通孔的部位。8.根据权利要求6或7所述的半导体模块，其特征在于，所述间隔件具有包围所述贯通孔的一部分的圆弧状的平面形状。9.根据权利要求6或7所述的半导体模块，其特征在于，所述间隔件具有包围所述贯通孔的周围的圆形的平面形状。10.根据权利要求6～9中任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述间隔件与所述底板一体地成形，且以预定高度从所述底板的背面突出。11.根据权利要求6～9中任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述间隔件与所述冷却片一体地成形，且以预定高度从所述冷却片的靠所述底板侧的表面突出。12.根据权利要求6～9中任一项所述的半导体模块，其特征在于，所述间隔件与所述底板接合，并以预定高度从所述底板的背面突出。13.根据权利要求6～9中任一项所述的半导体模块，其特征在于，还具备：树脂壳体，其覆盖所述半导体芯片；和圆筒状的固定部件，其从所述底板的正面侧被压入所述贯通孔，并在内部插入所述螺钉，所述间隔件是所述固定部件的从所述底板的背面突出的部分。14.根据权利要求6～13中任一项所述的半导体模块，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：上里良宪，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP