半导体装置及电力转换装置制造方法及图纸

技术编号:22139051 阅读:25 留言:0更新日期:2019-09-18 12:20
在绝缘基板(2)之上设置有半导体芯片(6)。引线框架(8)与半导体芯片(6)的上表面接合。封装树脂(12)覆盖半导体芯片(6)、绝缘基板(2)及引线框架(8)。具有比封装树脂(12)低的弹性模量的应力缓和树脂(13)局部地涂敷于引线框架(8)的端部。

Semiconductor Device and Power Conversion Device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及电力转换装置
本专利技术涉及通过封装树脂对半导体芯片进行了封装的半导体装置及电力转换装置。
技术介绍
伴随着工业设备、电力铁道、汽车的发展,它们所使用的半导体芯片的使用温度也随之提高。近年来,积极地进行在高温下也进行动作的半导体芯片的开发,半导体芯片的小型化、高耐压化、高电流密度化不断发展。特别地,通过使用比Si带隙大的SiC或GaN等宽带隙半导体,期待半导体芯片的高耐压化、小型化、高电流密度化、高温动作。为了使具有这样的特征的半导体芯片得到装置化,需要在半导体芯片在大于或等于150℃的高温下进行动作的情况下,也对封装树脂的剥离、配线的劣化、接合材料的裂缝进行抑制,确保半导体装置的稳定的动作。对此,提出了如下半导体装置(例如,参照专利文献1),即,为了防止由环氧树脂即封装树脂与引线框架之间的界面剥离引起的耐湿性的降低,例如将如硅酮树脂那样的低硬度的树脂层设置于引线框架上表面而改善密合性。另外,提出了如下半导体装置(例如,参照专利文献2),即,在通过环氧树脂进行封装前利用耐热性和耐湿性优异的聚酰亚胺类树脂进行预涂,从而同时使焊料接合部的热疲劳寿命和耐湿性提高。专利文献1:日本专利第2972679号公报专利文献2:日本专利第4492448号公报
技术实现思路
半导体装置具有半导体芯片或绝缘基板等低线膨胀率的部件。因此,虽然在现有的硅凝胶封装的半导体装置中没有成为问题,但在环氧树脂封装的半导体装置中,由于热循环,低线膨胀率的部件和环氧树脂之间的剥离在绝缘可靠性上成为问题。因此,近年来,使用向环氧树脂进行由陶瓷构成的填料的高填充,具有低线膨胀率特性的封装树脂。但是,高填充了填料的封装树脂的弹性模量增加,韧性降低。另外,引线框架由金属部件构成,与半导体芯片或绝缘基板相比线膨胀率高。因此,存在在线膨胀率低的封装树脂和引线框架的界面处产生剥离,产生树脂裂缝这样的问题。另外,还存在由于填料的高填充化使树脂粘度倾向于增加,在封装树脂中混有孔洞这样的问题。在专利文献1、2所公开的方法中,在环氧树脂和其它部件的密合性的改善和耐湿性的提高方面具有效果。但是,在专利文献1中,在容易产生内部应力、引起树脂裂缝的引线框架的端部没有涂敷应力缓和树脂,担心半导体装置的与树脂裂缝相伴的绝缘特性的降低。另外,在专利文献2中,由于在半导体装置整体涂敷了应力缓和树脂,因此在引线框架的下侧等窄间隙区域也涂敷应力缓和树脂,窄间隙区域变得更加狭窄。因此,存在在窄间隙区域处封装树脂不流动而残留孔洞,严重损害半导体装置的绝缘可靠性这样的问题。本专利技术就是为了解决上述课题而提出的,其目的在于,得到对封装树脂的剥离和裂缝进行抑制,减少残留在封装树脂中的孔洞,绝缘可靠性高的半导体装置及电力转换装置。本专利技术涉及的半导体装置的特征在于具备:绝缘基板;半导体芯片,其设置于所述绝缘基板之上;引线框架,其与所述半导体芯片的上表面接合;封装树脂,其覆盖所述半导体芯片、所述绝缘基板及所述引线框架;以及应力缓和树脂,其局部地涂敷于所述引线框架的端部,具有比所述封装树脂低的弹性模量。专利技术的效果在本专利技术中,具有比封装树脂低的弹性模量的应力缓和树脂局部地涂敷于引线框架的端部。由此,能够得到对封装树脂的剥离和裂缝进行抑制,减少残留于封装树脂中的孔洞,绝缘可靠性高的半导体装置及电力转换装置。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。图2是沿图1的I-II的剖视图。图3是表示本专利技术的实施方式1涉及的引线框架的斜视图。图4是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的围堰构造的斜视图。图5是表示对比例涉及的半导体装置处的封装树脂的流入路径的剖视图。图6是表示本专利技术实施方式1涉及的半导体装置处的封装树脂的流入路径的剖视图。图7是表示本专利技术的实施方式2涉及的引线框架的端部的剖视图。图8是表示对比例涉及的引线框架的端部的剖视图。图9是表示本专利技术的实施方式2涉及的引线框架的端部的变形例1的剖视图。图10是表示本专利技术的实施方式2涉及的引线框架的端部的变形例2的斜视图。图11是表示本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的剖视图。图12是表示本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的俯视图。图13是表示电力转换系统的结构的框图,在该电力转换系统中应用了本专利技术的实施方式4涉及的电力转换装置。具体实施方式参照附图,对本专利技术的实施方式涉及的半导体装置及电力转换装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同标号,有时省略重复说明。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的俯视图。图2是沿图1的I-II的剖视图。本实施方式的半导体装置为例如家电用、工业用、汽车用、电车用等广泛使用的半导体功率模块。在基座板1之上设置有绝缘基板2。在绝缘基板2的下表面设置有电极图案3,在上表面设置有电极图案4。绝缘基板2的电极图案3通过焊料等接合材料5而与基座板1接合。绝缘基板2为Al2O3、SiO2、AlN、BN、Si3N4等陶瓷板。绝缘基板2需要具备散热性和绝缘性,但并不限于此,也可以是分散有陶瓷粉的树脂固化物或埋入有陶瓷板的树脂固化物。也可以是绝缘基板2和基座板1一体型的构造。绝缘基板2所使用的陶瓷粉为Al2O3、SiO2、AlN、BN、Si3N4等,但并不限于此,也可以是金刚石、SiC、B2O3等。绝缘基板2所使用的树脂通常为环氧树脂,但并不限于此,也可以是聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、丙烯酸树脂等,只要是兼具绝缘性和粘合性的材料即可。在绝缘基板2之上设置有半导体芯片6。半导体芯片6为IGBT、MOSFET或二极管等。半导体芯片6的下表面的主电极通过接合材料7而与绝缘基板2的电极图案4接合。另外,在图中,在一个电极图案4之上仅搭载了2个半导体芯片6,但并不限于此,能够与用途对应地搭载所需个数的半导体芯片6。引线框架8通过接合材料9而与半导体芯片6的上表面的主电极接合。配线10与半导体芯片6的上表面的控制电极连接。半导体芯片6经由引线框架8及配线10与外部电连接。基座板1、电极图案3、4及引线框架8通常使用铜,但并不限于此,只要是具有所需的散热特性即可。例如也可以使用铝或铁,还可以使用将它们复合后的材料。另外,也可以使用铜/殷钢/铜等复合材料,还可以使用SiCAl、CuMo等合金。另外,通常对它们的表面进行镀镍,但并不限于此,也可以进行镀金或锡,只要是能够对半导体芯片6供给所需的电流和电压的构造即可。配线10是由铝或金构成的剖面为圆形的线体,但并不限于此,例如也可以是剖面为方形的带状的铜板。另外,在图中4根配线10与半导体芯片6连接,但并不限于此,与半导体芯片6的电流密度等对应地设置所需的根数。配线10的接合能够使用铜或锡等熔融金属、超声波接合等,但只要是能够对半导体芯片6供给所需的电流和电压的方法、构造即可,没有特别限定。壳体11设置于基座板1的外周之上,将半导体芯片6、绝缘基板2及引线框架8包围。优选壳体11为热软化点高的树脂材料,例如为PPS(PolyPhenyleneSulfide)树脂。但是,只要是在半导体装置的使用温度区域内不会热变形,具有绝缘性的材料即可,没有特别限定,只要是通过嵌件成型或嵌出成型而组合了引线框架8的构造即可。封装树脂12被填充于壳体11内,覆盖半导体芯片6、绝缘基板2及引本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置,其特征在于,具备:绝缘基板;半导体芯片,其设置于所述绝缘基板之上;引线框架,其与所述半导体芯片的上表面接合;封装树脂,其覆盖所述半导体芯片、所述绝缘基板及所述引线框架;以及应力缓和树脂,其局部地涂敷于所述引线框架的端部,具有比所述封装树脂低的弹性模量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置,其特征在于,具备:绝缘基板;半导体芯片,其设置于所述绝缘基板之上;引线框架,其与所述半导体芯片的上表面接合;封装树脂,其覆盖所述半导体芯片、所述绝缘基板及所述引线框架;以及应力缓和树脂,其局部地涂敷于所述引线框架的端部,具有比所述封装树脂低的弹性模量。2.根据权利要求1所述的半导体装置,其特征在于,所述引线框架的上表面具有没有被所述应力缓和树脂覆盖的露出部,所述露出部被所述应力缓和树脂包围而构成围堰构造。3.根据权利要求2所述的半导体装置,其特征在于,还具备壳体,该壳体包围所述半导体芯片、所述绝缘基板及所述引线框架,在所述围堰构造中,所述露出部仅被所述应力缓和树脂包围,或所述露出部被所述引线框架的弯曲部和所述应力缓和树脂包围,或所述露出部被所述壳体的内壁和所述应力缓和树脂包围。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置,其特征在于,在所述引线框架的所述端部的上表面设置有所述引线框架的厚度变薄的台阶,在所述台阶的上部涂敷有所述应力缓和树脂。5.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置,其特征在于,在所述引线框架的所述端部的上表面和下表面设置有所述引线框架的厚度变薄的台阶,在所述台阶的上部和下部涂敷有所述应力缓和树脂。6.根据权利要求1至5中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员:原田启行吉松直树碓井修井本裕儿吉冈佑毅
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

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