本发明专利技术的半导体装置中，即使半导体元件发热，也可防止引线端子的应力导致半导体元件的表面电极的损伤。半导体装置(10)包括半导体元件(14)、具有绝缘板(12a)和配置在绝缘板(12a)的正面且用于配置半导体元件(14)的电路板(12b)的层叠基板(12)、经由焊料(15)设置于半导体元件(14)的正面的主电极的引线端子(16)、及将半导体元件(14)、层叠基板(12)和引线端子(16)密封的密封树脂(18)，密封树脂(18)的杨氏模量×(引线端子(16)的线膨胀系数‑密封树脂(18)的线膨胀系数)的值为‑26×103(Pa/℃)以上、且为50×103(Pa/℃)以下。
Semiconductor device
In a semiconductor device of the present invention, even if the semiconductor element is heated, the stress of the lead terminal can be prevented from damaging the surface electrode of the semiconductor element. A semiconductor device includes a semiconductor element (10) (14), with insulation board (12a) and configuration on the insulating plate (12a) positive and used to configure the semiconductor element (14) of the circuit board (12b) of the laminate substrate (12), (15) through the solder disposed on the semiconductor element (14) terminal the front of the main electrode (16), and the semiconductor element (14), (12) the layered substrate and the lead terminals (16) of the seal resin (18), a sealing resin (18) of the young's modulus * (lead terminal (16) the linear expansion coefficient of sealing resin (18) linear expansion the value of coefficient) 26 x 103 (Pa/ degrees C) above, and 50 x 103 (Pa/ C) below.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体装置。
技术介绍
半导体装置包含多个功率半导体元件，作为功率转换装置或开关装置来利用。例如，半导体装置中，包含IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)的半导体元件和包含MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的半导体元件并联连接，可起到作为开关装置的功能。这种半导体装置中，例如IGBT的发射极电极和FWD(FreeWheelingDiode：续流二极管)的表面电极利用引线端子经由焊料进行连接。引线端子由分别与IGBT的发射极电极、FWD的表面电极接合的接合部、及经由台阶部与接合部连接的布线部构成。而且，IGBT、FWD等半导体元件和引线端子由密封树脂进行密封(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2006-202885号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在这种半导体装置中，若IGBT、FWD等半导体元件驱动而发热，则引线端子的台阶部会发生热膨胀。然而，由于台阶部由密封树脂进行密封，因此，热膨胀受到抑制，其应力会朝向半导体元件侧。因此，半导体元件的表面电极受到损伤，表面电极中会产生裂纹，半导体装置的特性会下降。本专利技术是鉴于这点而完成的，其目的在于提供一种即使半导体元件发热，也能够防止引线端子的应力导致半导体元件的表面电极的损伤的半导体装置。解决技术问题的技术方案根据本专利技术的一个观点，可提供一种半导体装置，其包括：半导体元件；具有绝缘板、及配置在所述绝缘板的正面且用于配置所述半导体元件的电路板的层叠基板；经由焊料设置于所述半导体元件的正面的主电极的引线端子；及将所述半导体元件、所述层叠基板及所述引线端子密封的密封树脂，所述密封树脂的杨氏模量×(所述引线端子的线膨胀系数-所述密封树脂的线膨胀系数)的值为50×103以下。专利技术效果根据公开的技术，半导体装置可抑制从引线端子对半导体元件的主电极的应力，抑制特性的下降。附图说明图1是表示实施方式1中的半导体装置的图。图2是表示实施方式1中的半导体装置所包含的半导体元件的主电极的图。图3是表示实施方式1中塑性应变振幅相对于密封树脂的线膨胀系数的曲线图。图4是表示实施方式1中塑性应变振幅相对于与杨氏模量和线膨胀系数有关的指标的曲线图。图5是表示实施方式2中塑性应变振幅相对于密封树脂的树脂厚度的曲线图。图6是表示实施方式2中塑性应变振幅相对于与杨氏模量、线膨胀系数和树脂厚度有关的指标的曲线图。图7是表示实施方式3中塑性应变振幅相对于引线端子的高度的曲线图。图8是表示实施方式3中塑性应变振幅相对于与杨氏模量、线膨胀系数和引线端子的高度有关的指标的曲线图。图9是表示实施方式4中的半导体装置的图。图10是表示实施方式4中的半导体装置的层叠基板的立体图。图11是表示实施方式4中的半导体装置的布线端子及层叠基板的剖视图。图12是表示实施方式4中的半导体装置的主要部分放大图。具体实施方式以下，参照附图对实施方式进行说明。[实施方式1]利用图1，说明实施方式1的半导体装置。图1是表示实施方式1中的半导体装置的图。此外，图1(A)表示半导体装置10的俯视图，图1(B)表示图1(A)的点划线X-X处的剖视图。图1(A)中省略了密封树脂18的图示。半导体装置10中，冷却器19、经由焊料11设置在冷却器19上的层叠基板12、经由焊料13a设置于层叠基板12上的半导体元件14、将半导体元件14和层叠基板12电连接的引线端子16设置在框状的壳体17内。半导体装置10中，壳体17内的焊料11、层叠基板12、半导体元件14、引线端子16由密封树脂18密封。密封树脂18的外形约为长方体，具有上表面和与上表面相对且与冷却器19相接触的下表面。冷却器19的上表面、层叠基板12、半导体元件14及密封树脂18的上表面配置成大致平行。焊料11将层叠基板12和冷却器19进行热性机械连接。对于这种焊料11，为了实现高可靠性，优选高强度焊料，例如使用Sn(锡)-Sb(锑)类、Sn-Sb-Ag(银)类。层叠基板12为DCB(DirectCopperBonding：直接铜键合)基板，包括陶瓷等绝缘板12a、由形成于绝缘板12a的正面的金属等构成的电路板12b、12c、及形成于绝缘板12a的背面的金属板12d。半导体元件14经由焊料13a设置在层叠基板12的电路板12b上。半导体元件14例如为IGBT、功率MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、FWD等。半导体元件14可适用在该元件内部沿纵向形成的RB(ReverseBlocking：反向阻断)-IGBT、RC(ReverseConducting：反向导通)-IGBT等。此外，在这种半导体元件14的正面，根据元件的种类，设置有发射极电极、源极电极、阳极电极等表面电极(省略图示)。对于表面电极的详细情况将在后文中阐述。焊料15将引线端子16和半导体元件14的表面电极进行热性电连接。这种焊料15在0.2％屈服强度较高的情况下，会在半导体元件14的表面电极产生高应力。因此，焊料15优选使用0.2％屈服强度低的较柔软的材质。作为这种焊料15，例如使用Sn-Cu(铜)类、Sn-Sb类。特别是对于Sn-Sb类，通过将锑的添加量设为0％以上、3％以下左右，可将0.2％屈服强度控制得较低。引线端子16包括平板状的接合部16a、16e、从接合部16a、16e向垂直上方立起的平板状的台阶部16b、16d、及将台阶部16b、16d连接的平板状的布线部16c。这种引线端子16由具有导电性的例如铜构成。通过将带状的铜板弯曲来制造引线端子16。引线端子16中，接合部16a经由焊料15与半导体元件14的表面电极接合。此外，引线端子16中，接合部16e经由焊料13b与层叠基板12的电路板12c接合。此外，在引线端子16中，接合部16a和台阶部16b连接的部分的半导体元件14一侧形成曲面，接合部16a的台阶部16b的下部侧的角部具有曲率半径R为1mm的曲率。由于引线端子16的接合部16a的角部像这样具有曲率，从而如图1所示，该角部的下部的焊料15变厚。因此，可抑制对该角部正下方的半导体元件14的表面电极的应力，抑制该表面电极受到的损伤。这种引线端子16例如具有0.5mm以上、1mm以下左右的厚度，由铜、铜合金、铝、铝合金等构成。另外，引线端子16中，将从接合部16a的下表面(焊料15的上表面)到布线部16c的上表面的高度设为引线端子16的高度H。密封树脂18具有规定的绝缘性，优选为成型性优良的树脂。这种密封树脂18例如使用环氧树脂、马来酰亚胺树脂等。密封树脂18如上所述，在壳体17内密封层叠基板12、半导体元件14等，将此时的从密封树脂18的下表面(冷却器19的上表面)到密封树脂18的上表面为止的距离(高度)设为密封树脂18的树脂厚度D。在图示的示例中，布线层16c的上表面与密封树脂18的上表面大致平行。冷却器19由热传导性优良的例如铝等构成，在内部设有空洞，具有多个翅片。该翅片间成为制冷剂的通路。作为这本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体元件；具有绝缘板、及配置在所述绝缘板的正面且用于配置所述半导体元件的电路板的层叠基板；经由焊料设置于所述半导体元件的正面的主电极的引线端子；及将所述半导体元件、所述层叠基板及所述引线端子密封的密封树脂，所述密封树脂的杨氏模量×(所述引线端子的线膨胀系数‑所述密封树脂的线膨胀系数)的值为‑26×103(Pa/℃)以上、且为50×103(Pa/℃)以下。
【技术特征摘要】
2015.10.23 JP 2015-2093891.一种半导体装置，其特征在于，包括：半导体元件；具有绝缘板、及配置在所述绝缘板的正面且用于配置所述半导体元件的电路板的层叠基板；经由焊料设置于所述半导体元件的正面的主电极的引线端子；及将所述半导体元件、所述层叠基板及所述引线端子密封的密封树脂，所述密封树脂的杨氏模量×(所述引线端子的线膨胀系数-所述密封树脂的线膨胀系数)的值为-26×103(Pa/℃)以上、且为50×103(Pa/℃)以下。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述密封树脂的杨氏模量×(所述引线端子的线膨胀系数-所述密封树脂的线膨胀系数)×所述密封树脂的高度的值为-255×103(Pa·mm/℃)以上、且为515×103(Pa·mm/℃)以下。3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述密封树脂的高度为6mm以上、且为11mm以下。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：山田教文，
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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