半导体装置制造方法及图纸

本说明书公开一种半导体装置，具备：第一及第二半导体元件，在两个面具备电极；第一及第二金属板，夹着第一半导体元件，通过第一焊料与第一半导体元件的各电极接合；及第三及第四金属板，夹着第二半导体元件，通过第二焊料与第二半导体元件的各电极接合。该半导体装置中，从第一金属板延伸出第一接头并且从第四金属板延伸出第二接头，这些接头由第三焊料接合，第一焊料的凝固点比第三焊料的凝固点高，且第二焊料的凝固点比第三焊料的凝固点高。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本说明书公开的技术涉及半导体装置。尤其是，涉及具备将两个半导体元件密封的树脂封装，并且半导体元件的电极通过焊料接合于在该树脂封装的两个面露出的金属板的半导体装置。
技术介绍
已知有具备将两个半导体元件密封的树脂封装，并且作为散热板的金属板在该树脂封装的两个面露出的半导体装置。金属板与树脂封装的内部的半导体元件的电极导通。即，金属板兼作为散热板和电极。例如，在日本特开2015-170810号公报及日本特开2012-235081号公报中公开了这样的半导体装置。半导体元件在其两个面具备电极。一对金属板将半导体元件夹入，一对金属板分别通过焊料接合于各电极。此外，“电极与金属板由焊料接合”包括电极与分隔件由焊料接合，且在该分隔件的相反侧通过焊料接合有金属板的情况。两个半导体元件由树脂封装密封。一对金属板各自的一个面从树脂封装露出，起到散热板的作用。为了方便说明，将两个半导体元件分别称作第一半导体元件和第二半导体元件。将夹入第一半导体元件的一对金属板称作第一及第二金属板，将夹入第二半导体元件的一对金属板称作第三及第四金属板。第一金属板和第三金属板在树脂封装的一个面露出，第二金属板和第四金属板在相反侧的面露出。为了将两个半导体元件电连接，从第一金属板的缘部延伸出第一接头，从在与第一金属板相反的一侧从树脂封装露出的第四金属板的缘部延伸出第二接头，两个接头在树脂封装的内部由焊料接合。
技术实现思路
在上述的半导体装置中，在第一及第二金属板之间存在焊料，并且在第三及第四金属板之间也存在焊料。从在树脂封装的两个面分别露出的第一及第四金属板的缘部延伸出接头，它们由焊料接合。焊料在凝固时收缩。在第一及第二金属板之间焊料收缩，第三及第四金属板之间的焊料也收缩。若接头间的焊料先于金属板间的焊料而凝固，则会由于金属板的缘部受到束缚而导致在金属板间的焊料收缩时金属板倾斜。期望有一种抑制与焊料在凝固时的收缩相伴的金属板的倾斜的技术。本说明书公开的半导体装置具备：第一半导体元件及第二半导体元件，在两个面具备电极；第一及第二金属板，夹着第一半导体元件，通过第一焊料与第一半导体元件的各电极接合；第三及第四金属板，夹着第二半导体元件，通过第二焊料与第二半导体元件的各电极接合；及树脂封装，将第一半导体元件和第二半导体元件密封，第一金属板和第三金属板在该树脂封装的一个面露出，并且第二金属板和第四金属板在该树脂封装的相反面露出。该半导体装置中，从第一金属板的缘部延伸出第一接头并且从第四金属板的缘部延伸出第二接头，第一接头与所述第二接头在从第一金属板与第一半导体元件的层叠方向观察时重叠，并且由第三焊料接合，第一焊料的凝固点比第三焊料的凝固点高，且第二焊料的凝固点比第三焊料的凝固点高。根据上述的凝固点的关系，当将所有焊料加热之后冷却时，凝固点高的焊料(第一焊料和第二焊料)比凝固点低的焊料(第三焊料)先凝固。即，当满足上述的凝固点的关系时，在接头间的焊料(第三焊料)凝固之前，金属板间的焊料(第一焊料和第二焊料)凝固。由于在第一金属板和第四金属板的缘部自由的期间金属板与半导体元件接合，所以金属板不会倾斜。若假设第三焊料的厚度相当薄，则由于金属板间的焊料(第一焊料或第二焊料)凝固时的收缩，第一接头与第二接头可能会干涉。若在金属板间的焊料收缩的中途第一、第二接头干涉，则金属板的接头侧的缘部会受到束缚，金属板仍有可能倾斜。因此，优选，第一金属板与第二金属板之间的第一焊料的合计厚度在凝固时的推定收缩量为第三焊料的厚度以下，第三金属板与第四金属板之间的第二焊料的合计厚度在凝固时的推定收缩量为第三焊料的厚度以下。在此，推定收缩量是指在具有规定的合计厚度的第一焊料(第二焊料)凝固时设想的缩小量(厚度方向的缩小量)。若焊料的材料和初始厚度已知，则能够通过实验等确定推定收缩量。若第三焊料的厚度比第一焊料的推定收缩量大且比第二焊料的推定收缩量大，则即使在第一焊料和第二焊料的收缩时金属板间的间隔变窄，接头彼此也不会干涉。由此，能够防止金属板倾斜的情况。为了更可靠地防止由接头的干涉引起的金属板的倾斜，优选，第一金属板与第二金属板之间的第一焊料的合计厚度为第三焊料的厚度以下，第三金属板与第四金属板之间的第二焊料的合计厚度为第三焊料的厚度以下。若满足上述的厚度的关系，则即使金属板间的焊料收缩，也能可靠地避免接头彼此的干涉。本说明书公开的技术的详情及进一步的改良将在以下的“具体实施方式”中进行说明。附图说明图1是半导体装置的立体图。图2是半导体装置的等效电路图。图3是半导体装置的分解图(1)。图4是半导体装置的分解图(2)。图5是半导体元件和散热板的组件的立体图。图6是沿着图1的VI-VI线的剖视图。图7是图6中标号VII所示的范围的放大图。图8是示出对散热板和半导体元件的组件进行加热/冷却的炉的温度曲线的一例的坐标图。图9是变形例的半导体装置的局部剖视图。具体实施方式参照附图对实施例的半导体装置2进行说明。图1中示出半导体装置2的立体图。半导体装置2是在树脂制的封装(树脂封装9)中封固有四个半导体元件的器件。将半导体装置2的等效电路图示于图2。半导体装置2具有由两个晶体管103、105和两个二极管104、106构成的电路。两个晶体管103、105和两个二极管104、106都属于在电力变换中使用的功率半导体元件。具体地说，晶体管103、105和二极管104、106分别是容许电流为100安培以上且主要在电力变换中使用的元件。半导体装置2典型地在电动汽车、混合动力车、燃料电池车等中使用于产生向行驶用电动机供给的交流电力的变换器。两个晶体管103、105串联连接。二极管104反并联地连接于晶体管103，二极管106反并联地连接于于晶体管105。为了便于说明，将串联连接的两端的端子中的连接于高电位侧的端子称作HIGH端子，将连接于低电位侧的端子称作LOW端子。另外，将串联连接的中点称作OUT端子。图1的P端子24相当于HIGH端子，图1的N端子34相当于LOW端子，图1的O端子14相当于OUT端子。另外，晶体管105的栅极端子GH相当于图1的控制端子81a中的一根。晶体管103的栅极端子GL相当于图1的控制端子81b中的一根。控制端子81a、81b的剩余的端子是用于监视半导体元件的状态的信号端子等。如图1所示，在树脂封装9的一个侧面露出了散热板15、25。散热板15的一个面露出到树脂封装9的一个侧面，另一个面在树脂封装9的内部与后述的第一晶体管元件3及第一二极管元件4接合。散热板25的一个面露出到树脂封装9的一个侧面，另一个面在树脂封装9的内部与后述的第二晶体管元件5及第二二极管元件6接合。虽然在图1中被遮挡而看不到，但在树脂封装9的另一个侧面也露出了两个散热板12、22。散热板12、15、22、25由导电性的金属制成。更具体地说，散热板12、15、22、25由铜制成。以下，在对四张散热板进行区分的情况下，有时称作第一散热板12、第二散热板15、第三散热板22、第四散热板25。图3是除去树脂封装9和散热板15、25的半导体装置2的分解图。图4是将散热板15、25分离后的立体图。图5是除去树脂封装9的半导体装置2(即，散热板和半导体元件的组件2a)的立体图。此外，在图3-图5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具备：第一半导体元件及第二半导体元件，在两个面具备电极；第一及第二金属板，夹着所述第一半导体元件，通过第一焊料与所述第一半导体元件的各所述电极接合；第三及第四金属板，夹着所述第二半导体元件，通过第二焊料与所述第二半导体元件的各所述电极接合；及树脂封装，将所述第一半导体元件和所述第二半导体元件密封，所述第一金属板和所述第三金属板在该树脂封装的一个面露出，并且所述第二金属板和所述第四金属板在该树脂封装的相反面露出，从所述第一金属板的缘部延伸出第一接头并且从所述第四金属板的缘部延伸出第二接头，所述第一接头与所述第二接头在从所述第一金属板与所述第一半导体元件的层叠方向观察时重叠，并且由第三焊料接合，所述第一焊料的凝固点比所述第三焊料的凝固点高，且所述第二焊料的凝固点比所述第三焊料的凝固点高。

【技术特征摘要】
2017.03.09 JP 2017-0448651.一种半导体装置，具备：第一半导体元件及第二半导体元件，在两个面具备电极；第一及第二金属板，夹着所述第一半导体元件，通过第一焊料与所述第一半导体元件的各所述电极接合；第三及第四金属板，夹着所述第二半导体元件，通过第二焊料与所述第二半导体元件的各所述电极接合；及树脂封装，将所述第一半导体元件和所述第二半导体元件密封，所述第一金属板和所述第三金属板在该树脂封装的一个面露出，并且所述第二金属板和所述第四金属板在该树脂封装的相反面露出，从所述第一金属板的缘部延伸出第一接头并且从所述第四金属板的缘部延伸出第二接头，所述第一接头与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高萩智，舟野祥，门口卓矢，花木裕治，岩崎真悟，川岛崇功，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP