本发明专利技术提供一种能够保持封装树脂的密合性，提高模块可靠性等的树脂封装型半导体装置。所述半导体装置具备：带导电图案的绝缘基板(1)；固定在带导电图案的绝缘基板(1)的导电图案(2a、2b)上的导电块(3a、3b)；固定在导电块上的半导体芯片(6)；固定在半导体芯片上的具备导电柱(8)的印刷基板(9)和封装这些部件的树脂(11)。将固定导电块的位置周围的导电图案的单位面积中的平均导电膜体积从导电块向外减小。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种能够保持封装树脂的密合性，提高模块可靠性等的树脂封装型半导体装置。所述半导体装置具备：带导电图案的绝缘基板(1)；固定在带导电图案的绝缘基板(1)的导电图案(2a、2b)上的导电块(3a、3b)；固定在导电块上的半导体芯片(6)；固定在半导体芯片上的具备导电柱(8)的印刷基板(9)和封装这些部件的树脂(11)。将固定导电块的位置周围的导电图案的单位面积中的平均导电膜体积从导电块向外减小。【专利说明】半导体装置
本专利技术涉及功率半导体模块等半导体装置。
技术介绍
图11为结构与专利文献I所记载的结构相类似的现有的半导体装置的主要部分剖视图。作为现有的半导体装置的功率半导体模块具备由绝缘基板101和形成于该绝缘基板101的正面和背面的铜电路图案102a、102b构成的、作为带导电图案的绝缘基板的DCB (Direct Copper Bonding,直接覆铜)基板104。另外,该功率半导体模块具备通过扩散接合等固定于DCB基板104的铜电路图案102a上的铜块103a和通过扩散接合等固定于DCB基板104的铜电路图案102b的铜块103b。进一步地，该功率半导体模块还具备背面通过焊料等接合材料105固定于铜块103a上面的半导体芯片106、通过焊料等接合材料107固定在半导体芯片106的上表面电极上的导电柱108和具有该导电柱108的印刷基板109。更进一步地，该功率半导体模块还具备将前述半导体芯片106、DCB基板104及印刷基板109进行封装的封装树脂111。符号110表示外部引出端子。 另外，专利文献2中记载有如下
技术实现思路
，即在将功率半导体芯片焊接到DCB基板上时，在沿着与陶瓷基板之间的边界部分的导体图案的边缘设置多个用于缓和应力的凹痕(dimple)。 进一步地，专利文献3中记载有如下
技术实现思路
，即为了降低反复施加于散热基体的热应力，在用于接合电路部件和支撑基体的金属层的外周边部形成凹凸(俯视观察时)。 更进一步地，专利文献4记载有如下
技术实现思路
，即在将铜板等金属板利用直接接合法和/或活性金属法等接合在陶瓷基板上而构成的陶瓷电路基板中，沿着与铜板的接合面相反面的一侧的外周边部内侧，例如沿外周边部以预定的间隔按直线形状形成不连续的沟槽。由此，即使在施加了冷热循环的情况下，也能够有效地防止陶瓷基板出现裂缝和/或强度下降的现象。 现有技术文献 专利文献 专利文献1:日本特开2009-64852号公报 专利文献2:日本特开2009-94135号公报 专利文献3:日本特开2009-88176号公报 专利文献4:日本特开平8-274423号公报
技术实现思路
技术问题 在树脂封装型半导体中，内置部件与树脂的密合性对可靠性有很大影响。在图11的结构中，由于构成DCB基板104的由陶瓷形成的绝缘基板101和由铜形成的铜电路图案102a、102b之间的线膨胀系数差，因此存在如下的问题，即在绝缘基板101附近的铜电路图案102a、102b与封装树脂111之间产生应力，在DCB基板104与封装树脂111之间发生剥离。 搭载半导体芯片106的DCB基板104和封装树脂111之间发生剥离时，应力也集中于半导体芯片106与铜块103a的接合部，发生接合部劣化，从而成为故障的原因。 特别是，如果铜电路图案102a与封装树脂111之间产生的剥离发展到绝缘基板101，则会发生绝缘不良。另外，即使在封装树脂111仅与绝缘基板101密合，而从铜电路图案102a剥离的状态下，应力也会集中于铜电路图案102a附近的绝缘基板101，所以在绝缘基板101会产生裂缝，同样导致绝缘不良。 进一步地，在搭载了近年来逐渐得到应用的SiC(碳化硅)器件等WBG(宽带隙)元件的功率半导体模块中，工作温度范围与现有的搭载了 Si(硅)器件的功率半导体模块相比变高，成为工作温度达到搭载了 Si器件的功率半导体模块的工作温度以上(Tjmax彡175°C )的高温驱动。可以推断出在该情况下，热应力进一步增大，因此前述的封装树脂111更容易发生剥离，存在可靠性降低的顾虑。 在前述专利文献I?专利文献4中，并没有记载有关通过将铜块周围的铜电路图案的铜的平均体积从铜块开始向外逐渐减小来缓和铜电路图案与绝缘基板之间的线膨胀系数差，从而避免热应力集中，使树脂的剥离不易发生的
技术实现思路
。 本专利技术的目的在于解决前述问题，提供一种在树脂封装型功率半导体模块等半导体装置中，能够保持封装树脂的密合性，提高模块的可靠性和寿命的半导体装置。 技术方案 为实现上述目的，本专利技术在具备带导电图案的绝缘基板(例如，DCB基板等)、固定在该带导电图案的绝缘基板的导电图案(例如，电路图案等)上的导电块(例如，铜块等)、固定在该导电块上的半导体芯片、固定在该半导体芯片上的具备导电柱的印刷基板、将这些部件封装的树脂(封装树脂)的半导体装置中，设置为将固定上述导电块的位置周围的上述导电图案的、在单位面积中的平均的导电膜体积配置成从该导电块趋向外侧时减小的结构。 另外，根据本专利技术，可以在固定上述导电块的位置周围的上述导电图案上，以从该导电块趋向外侧时单位面积中的个数增加的方式配置穿设孔，以减少上述导电图案的导电膜体积。 另外，根据本专利技术，可以在固定上述导电块的位置周围的上述导电图案上，配置从该导电块趋向外侧时截面面积增大的穿设孔(drill holes)，以减少上述导电图案的导电膜体积。 另外，根据本专利技术，可以在固定上述导电块的位置周围的上述导电图案上，配置从该导电块趋向外侧时单位长度的条数增加的环形穿设槽，以减少上述导电图案的导电膜体积。 另外，根据本专利技术，可以在固定上述导电块的位置周围的上述导电图案上，配置从该导电块趋向外侧时宽度增加的环形穿设槽，以减少上述导电图案的导电膜体积。 另外，根据本专利技术，可以利用上述导电膜塞住上述穿设孔或上述环形穿设槽的底部。 另外，根据本专利技术，可以通过使固定上述导电块的位置周围的上述导电图案的厚度从该导电块趋向外侧时逐渐减薄来减小上述导电图案的导电膜体积。 另外，根据本专利技术，可以在固定上述导电块的位置周围的上述导电图案上设置穿设孔或环形穿设槽。 另外，根据本专利技术，厚度逐渐变薄的上述导电图案的截面形状可为斜面状或阶梯状。 另外，根据本专利技术，可以在上述带导电图案的绝缘基板的表(正)面侧接合上述导电图案，在该导电图案上依次固定上述导电块和上述半导体芯片，且在上述带导电图案的绝缘基板的背面侧接合另一导电图案，在该另一导电图案上固定另一导电块，上述另一导电块的一主面从上述树脂中露出。 另外，根据本专利技术，上述导电图案和另一导电图案可为金属膜，上述导电块和另一导电块可为金属块。 有益效果 根据本专利技术，对于固定有导电块的带导电图案的绝缘基板的导电图案，通过配置成使固定有导电块的位置周围的导电图案在单位面积中的平均体积从导电块趋向外侧时减小，能够提高带导电图案的绝缘基板与封装树脂的密合性，从而提高半导体装置的可靠性和寿命。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的第一实施例的半导体装置的主要部分剖视图。 图2是图1的DCB基板的主要部分俯视图。 图3是增加了穿设孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，在具备带导电图案的绝缘基板、固定在该带导电图案的绝缘基板的导电图案上的导电块、固定在该导电块上的半导体芯片、固定在该半导体芯片上的具备导电柱的印刷基板、将这些部件封装的树脂的半导体装置中，将固定所述导电块的位置周围的所述导电图案的单位面积中的平均导电膜体积从所述导电块趋向外侧时减小。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：中村瑶子，梨子田典弘，
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
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