半导体装置及电力转换装置制造方法及图纸

提供维持绝缘性能并且能够小型化的半导体装置。半导体装置(10)具备引线框架(1)、作为层叠片的带有金属箔的绝缘片(3b)、作为半导体元件的功率元件、作为封装框体的树脂框体(7)。树脂框体(7)为树脂制，对引线框架(1)的一部分、带有金属箔的绝缘片(3b)的一部分、功率元件进行封装。在树脂框体(7)形成开口部(17)，该开口部(17)使带有金属箔的绝缘片(3b)的与和引线框架(1)相对的表面相反侧的背面的一部分露出。树脂框体(7)包含肋部(2)，该肋部(2)包围开口部且向相对于带有金属箔的绝缘片(3b)的作为背面的底面部(20)垂直的方向凸出。位于带有金属箔的绝缘片(3b)的从开口部(17)露出的底面部(20)的一部分的外周部处的金属箔(4)的端部(14)埋设于树脂框体(7)中。

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
本专利技术涉及半导体装置，更特定地涉及具备封装树脂的传递模塑型半导体装置。
技术介绍
当前，已知通过传递塑模法形成了封装树脂的传递模塑型半导体装置。由于传递模塑型半导体装置具有高生产率和可靠性，因此正在广泛进行其开发。在传递模塑型半导体装置中，由层叠有散热用金属层和绝缘层的高热传导绝缘片(下面，也称为绝缘片)承担绝缘和散热的作用(例如，参照日本特开2014-72305号公报(下面，称为专利文献1)及国际公开号第WO2012/053205号(下面，称为专利文献2))。专利文献1：日本特开2014-72305号公报专利文献2：WO2012/053205
技术实现思路
如上述传递模塑型半导体装置那样具备封装树脂的当前的半导体装置具有如下构造，即，为了保持搭载有半导体元件的引线框架和高热传导绝缘片之间的沿面距离，引线框架在封装树脂的内部弯曲，以使得能够对绝缘片的端部的局部放电进行抑制而确保绝缘性能。施加了弯曲加工的引线框架变为框架图案彼此的间隔拓宽的形状，有可能导致引线框架整体的大型化，乃至半导体装置、使用了该半导体装置的半导体模块整体的大型化。另外，在设为从半导体装置的大于或等于3个边伸出外部连接用端子的构造的情况下，有可能由于弯曲加工而产生引线框架彼此的干涉，有可能对引线框架的图案产生限制。在本专利技术中，其目的在于，提供对绝缘片的端面的局部放电的产生进行抑制且增大绝缘片和引线框架之间的沿面距离而维持绝缘性能，并且能够小型化的半导体装置。本公开所涉及的半导体装置具备层叠片、引线框架、半导体元件、封装框体。层叠片层叠有导体层和绝缘层。引线框架配置于层叠片之上。半导体元件配置于引线框架之上。封装框体为树脂制，对引线框架的一部分、层叠片的一部分、半导体元件进行封装。在封装框体形成开口部，该开口部使层叠片的与和引线框架相对的表面相反侧的背面的一部分露出。封装框体包含肋部，该肋部包围开口部而向相对于层叠片的背面垂直的方向凸出。位于层叠片的从开口部露出的一部分的外周部处的导体层的端部埋设于封装框体中。本公开所涉及的电力转换装置具备：主转换电路，其具有上述半导体装置，主转换电路对被输入进来的电力进行转换而输出；以及控制电路，其将对主转换电路进行控制的控制信号输出至主转换电路。专利技术的效果如上所述，由于形成有肋部，该肋部确保位于封装框体的外侧的引线框架和从开口部露出的层叠片之间的沿面距离，因此能够维持充分的沿面距离并且缩小半导体装置的俯视观察时的尺寸。并且，由于层叠片的导体层的端部埋设于封装框体中，因此导体层的端部的局部放电开始电压上升。其结果，半导体装置的绝缘性能提高。附图说明图1是本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的剖面示意图。图2是图1所示的半导体装置的局部剖面示意图。图3是从图1所示的半导体装置的表面侧观察的斜视示意图。图4是从图1所示的半导体装置的背面侧观察的斜视示意图。图5是表示图1所示的半导体装置的引线框架和层叠片的关系的示意图。图6是表示图1所示的半导体装置的制造方法的流程图。图7是本专利技术的实施方式2涉及的半导体装置的剖面示意图。图8是本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的斜视示意图。图9是图8所示的半导体层的剖面示意图。图10是本专利技术的实施方式4涉及的半导体装置的剖面示意图。图11是图10所示的半导体装置的局部剖面示意图。图12是表示本专利技术的实施方式5涉及的电力转换系统的结构的框图。具体实施方式以下，一边参照附图一边对本专利技术的实施方式进行说明。在以下附图中，对相同或相当的部分标注相同的参照标号，不重复其说明。另外，包含图1，在以下的附图中各结构部件的尺寸关系有时与实际的不同。并且，在说明书全文中示出的结构要素的方式只是例示，并不限于这些记载。实施方式1.<半导体装置的结构＞图1是本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。图2是图1的半导体装置的局部剖面示意图，图3是从表面侧观察图1的半导体装置的斜视示意图。图4是从作为层叠片的带有金属箔的绝缘片3b侧(背面侧)观察图1的半导体装置的斜视示意图。图5是表示图1所示的半导体装置的引线框架和层叠片的关系的示意图。半导体装置10主要具备引线框架1、带有金属箔的绝缘片3b、作为半导体元件的功率元件5、作为导电线的导线6、作为封装框体的树脂框体7。引线框架1包含安装功率元件5的配线部、从树脂框体7露出的部分的外部端子部12。功率元件5搭载于配线部，功率元件5的背面电极通过焊料等与该配线部连接。另外，多个功率元件5之间、及功率元件5的表面电极与配线部之间通过导线6连接。引线框架1与功率元件5的电极电连接。带有金属箔的绝缘片3b为在金属箔4之上层叠了绝缘片3的层叠片。在绝缘片3之上配置有引线框架1。在引线框架1之上配置有功率元件5。树脂框体7形成为对引线框架1的一部分、功率元件5、导线6、带有金属箔的绝缘片3b进行封装。此外，带有金属箔的绝缘片3b的金属箔4的表面即底面部20的一部分从树脂框体7露出。带有金属箔的绝缘片3b的外周端部埋设于树脂框体7的内部。另外，在带有金属箔的绝缘片3b的外周部之下配置有树脂框体7的肋部2。外部端子部12具有与外部的设备等连接的多个端子。外部端子部12的各端子在树脂框体7的外部弯曲为L形状，从树脂框体7露出。在图3中示出外部端子部12从半导体装置10的3个方向从树脂框体7凸出的例子。此外，外部端子部12也可以形成为从树脂框体7向1个方向、或彼此不同的2个方向凸出。在引线框架1的框架图案的设计困难的结构的一个例子即外部端子部12向2个方向凸出的结构中，形成如图1及图2所示的引线框架1的台阶部8的半冲裁加工的优点特别显著。但是，也可以通过引线框架1的弯曲加工形成与半冲裁加工等同的台阶部8。在该情况下，以由弯曲加工形成的引线框架1的图案间的距离不受影响、或不产生图案的干涉的方式实施引线框架1的弯曲加工。带有金属箔的绝缘片3b包含散热性高的绝缘层即绝缘片3、金属箔4。绝缘片3使引线框架1与金属箔4绝缘。功率元件5产生的热经由绝缘片3向金属箔4散热。作为绝缘片3的材料而使用环氧树脂等热固性树脂。另外，对于绝缘片3，在其内部混入了二氧化硅、氧化铝、氮化硼等高热传导性填料。作为金属箔4而使用铜板、铝板、銅箔等高热传导部件。金属箔4的厚度可以薄，但优选大于或等于0.03mm而小于或等于0.40mm以具有自支撑性。金属箔4的厚度的下限可以为0.05mm，可以为0.10mm，可以为0.15mm，也可以为0.20mm。金属箔4的厚度的上限可以为0.35mm，可以为0.30mm，也可以为0.25mm。通过对铜板、铝板进行冲压成型而进行图案形成，由此形成引线框架1。对于引线框架1，在形成上述图案后，通过半冲裁加工形成引线框架的厚度(例如0.6mm)的一半高度(例如0.3mm)的台阶部8。在半冲裁加工中，在冲压等工序中，通过相对于引线框架1的厚度方向在中途停止加工工具的移动，能够在引线框架1形成台阶部8。如果通过冲压成型进行加工则引线框架1的厚度能够设为任意厚度，例如也可以比0.6mm厚。引线框架1的台阶部8的高度也可以例如大于或等于0.1mm。在该情况下，树脂框体7的一部分以不产生空隙的方式填充于位于引线框架1和绝缘片3之间且与台阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其具备：层叠片，其层叠有导体层和绝缘层；引线框架，其配置于所述层叠片之上；半导体元件，其配置于所述引线框架之上；以及树脂制的封装框体，其对所述引线框架的一部分、所述层叠片的一部分、所述半导体元件进行封装，在所述封装框体形成开口部，该开口部使所述层叠片的与和所述引线框架相对的表面相反侧的背面的一部分露出，所述封装框体包含肋部，该肋部包围所述开口部，向相对于所述层叠片的所述背面垂直的方向凸出，位于所述层叠片的从所述开口部露出的所述一部分的外周部处的所述导体层的端部埋设于所述封装框体中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其具备：层叠片，其层叠有导体层和绝缘层；引线框架，其配置于所述层叠片之上；半导体元件，其配置于所述引线框架之上；以及树脂制的封装框体，其对所述引线框架的一部分、所述层叠片的一部分、所述半导体元件进行封装，在所述封装框体形成开口部，该开口部使所述层叠片的与和所述引线框架相对的表面相反侧的背面的一部分露出，所述封装框体包含肋部，该肋部包围所述开口部，向相对于所述层叠片的所述背面垂直的方向凸出，位于所述层叠片的从所述开口部露出的所述一部分的外周部处的所述导体层的端部埋设于所述封装框体中。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述肋部包含侧壁，该侧壁构成所述开口部的内周面，所述侧壁的所述层叠片侧的端部与所述导体层的所述端部相比位于内周侧，所述侧壁的所述端部与所述导体层的所述端部之间的距离大于或等于0.2mm。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，所述肋部的相对于所述层叠片的所述背面垂直的方向的表面即底面与所述导体层的所述端部之间的距离大于或等于0.2mm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其中，所述封装框体为使用传递塑模法形成的成型体。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其中，俯视观察所述封装框体的情况下的形状为外周包含第1边及与所述第1边不同的第2边的多边形状，所述引线框架包含从所述封装框体的所述第1边向外侧凸出的第1外部端子部、从所述封装框体的所述第2边向外侧凸出的第2外部端子部。6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置，其中，所述引线框架在所述层叠片之上在与所述层叠片分离的方向形成有台阶部，所述台阶部的高度小于所述引线框架的厚度。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述引线框架包含在俯视观察时与所述开口部重叠的第1部分、与所述第1部分相连并与所述导体层的端部重叠的第2部分，在所述引线框架的所述第1部分形成有所述台阶部，以使得所述第2部分与所述导体层的所述端部隔开间隔地配置。8.根据权利要求1至7中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：六分一穗隆，开田健，山本圭，北井清文，
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