半导体装置、控制装置以及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供能够降低经由引线框而传递至半导体芯片的外部应力的半导体装置。本发明专利技术涉及的半导体装置具备：基座板；半导体元件，其保持于基座板之上；壳体，其配置于基座板之上，具有将半导体元件容纳在内的框形状；端子部，其设置于壳体的外表面，能够与外部装置连接；长条状的引线框，其一端以能够与在壳体设置的端子部连接的方式进行配置，另一端经由接合材料而连接至半导体元件之上；封装材料，其配置于壳体内，将壳体内的引线框和半导体元件进行封装；以及固定部，其在壳体内将引线框的一部分固定于基座板或者壳体。

Semiconductor devices, control devices and manufacturing methods of semiconductor devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、控制装置以及半导体装置的制造方法
本专利技术涉及半导体装置、控制装置以及半导体装置的制造方法，特别地涉及封装技术。
技术介绍
就半导体元件的封装技术而言，存在将半导体芯片与板状的引线框直接接合的直接引线键合(例如专利文献1)。通过直接引线键合而模块化后的半导体装置与以往相比电力损耗小。在专利文献2中公开了在向配置于壳体内的半导体芯片连接键合导线之后，通过树脂对该壳体内进行封装而模块化的半导体装置。这样的半导体装置所具备的引线框不是与树脂制的壳体一体成型的部件。专利文献1：日本特开2007-142138号公报专利文献2：日本专利第4985116号公报
技术实现思路
就引线框与壳体未被一体成型的半导体装置而言，在通过直接引线键合而将该引线框接合至半导体芯片的情况下，引线框仅通过与半导体芯片之间的接合部进行保持。如果应力从外部施加至这样的半导体装置，则该应力经由引线框而传递至半导体芯片。外部应力使半导体芯片或接合层产生裂纹等，其结果，半导体装置的可靠性下降。本专利技术就是为了解决上述这样的课题而提出的，其目的在于提供降低经由引线框而传递至半导体元件的外部应力，可靠性提高的半导体装置。本专利技术涉及的半导体装置具备：基座板；半导体元件，其保持于基座板之上；壳体，其配置于基座板之上，具有将半导体元件容纳在内的框形状；端子部，其设置于壳体的外表面，能够与外部装置连接；长条状的引线框，其一端以能够与在壳体设置的端子部连接的方式进行配置，另一端经由接合材料而连接至半导体元件之上；封装材料，其配置于壳体内，将壳体内的引线框和半导体元件进行封装；以及固定部，其在壳体内将引线框的一部分固定于基座板或者壳体。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供降低经由引线框而传递至半导体元件的外部应力，可靠性提高的半导体装置。本专利技术的目的、特征、方案以及优点通过以下的详细说明和附图变得更清楚。附图说明图1是实施方式1的半导体装置的剖面图。图2是实施方式2的半导体装置的剖面图。图3是实施方式3的半导体装置的剖面图。图4是实施方式4的半导体装置的剖面图。图5是实施方式5的半导体装置的剖面图。图6是实施方式6的半导体装置的剖面图。图7是实施方式7的半导体装置的剖面图。图8是实施方式8的半导体装置的剖面图。图9是实施方式9的半导体装置的剖面图。图10是表示实施方式10的控制装置的图。图11是表示实施方式11的控制装置的图。具体实施方式对本专利技术涉及的半导体装置的实施方式进行说明。＜实施方式1＞图1是本实施方式1的半导体装置101的剖面图。半导体装置101具备：基座板1；以及半导体元件4，其隔着绝缘层2和接合材料3a而保持于该基座板1的表面1a。在本实施方式1中，基座板1是金属板，包含例如Cu、Al或者将Cu作为主要成分的合金等。基座板1例如是散热器。绝缘层2例如是在表面配置了电路图案的绝缘性的基板，例如是安装基板。接合材料3a将绝缘层2与半导体元件4进行接合。接合材料3a例如是焊料。半导体元件4是例如以SiC或者GaN为主要成分的功率半导体芯片。此外，图1所示的半导体装置101在基座板1的面内包含2个绝缘层2，在每个绝缘层2之上各配置2个半导体元件4。图1所示的该半导体装置101是一个例子，绝缘层2以及半导体元件4的配置个数以及配置不限定于此。半导体装置101在俯视观察时具有框形状，还具备壳体9，该壳体9将半导体元件4容纳在内，壳体9配置于基座板1之上。壳体9的上表面9d位于高于半导体元件4的表面的位置。壳体9是绝缘体，例如由树脂构成。在壳体9的外表面9c配置能够与外部装置连接的端子部7。在本实施方式1中，端子部7配置于壳体9的上表面9d。在本实施方式1中，端子部7是螺母，能够通过例如螺栓等而对与外部装置连接的配线进行紧固。半导体装置101还具备长条状的即板状的引线框5。引线框5的一端5a以能够与壳体9的端子部7连接的方式进行配置。该引线框5的一端5a并非必须固定于端子部7。例如，在端子部7是螺母的情况下，引线框的一端5a以能够与连接至外部装置的配线一起通过螺栓而紧固至端子部7的螺母的方式进行配置。或者例如，引线框的一端5a也可以配置为预先与端子部7接触。引线框5的另一端5b经由接合材料3b而与半导体元件4的表面连接。在本实施方式1中，半导体装置101具备2个引线框5，每个引线框5与2个半导体元件4连接。如上所述，图1所示的半导体装置101是一个例子，引线框5的设置个数以及与1个引线框5连接的半导体元件4的个数不限定于此。即，引线框5的另一端5b与至少1个半导体元件4的表面连接。另外，半导体装置101将引线框5的一部分5c固定于壳体9内，即由壳体9的框形状包围的空间内。引线框5的一部分5c位于引线框的一端5a与引线框的另一端5b之间。该引线框5的一部分5c通过半导体装置101具备的固定部6而进行固定。在本实施方式1中，该固定部6配置于与壳体9相比更靠内侧的基座板1之上。另外，固定部6包含：凸起部10即凸台，其从基座板1的表面1a凸出；螺孔6b，其设置于该凸起部10；以及螺钉6a，其紧固至螺孔6b。凸起部10例如由与基座板1相同的金属构成。引线框5的一部分5c通过与螺孔6b进行紧固的螺钉6a而固定于凸起部10。此外，半导体装置101相对于1个引线框5而具备至少1个固定部6。即，半导体装置101也可以具备将1个引线框5进行固定的大于或等于2个的固定部6。引线框5与凸起部10或者基座板1电绝缘。半导体装置101在固定部6与引线框5的一部分5c之间或者在凸起部10与引线框5的一部分5c之间包含绝缘部件(未图示)。该绝缘部件是树脂制的垫圈或具有绝缘性的膜等。此外，绝缘性的膜例如是通过在引线框5的一部分5c进行涂敷而形成的。另外，例如，在引线框5的一部分5c设置的用于供螺钉6a穿过的孔的直径大于螺钉6a的直径，引线框5的一部分5c不与螺钉6a接触。或者，例如，螺钉6a由树脂等绝缘体构成，即使引线框5的一部分5c与螺钉6a接触也电绝缘。在本实施方式1中，固定于凸起部10的引线框5的一部分5c和与半导体元件4连接的引线框5的另一端5b距离基座板1的表面1a的高度是相同的，它们以平面的形态进行连接。壳体9所容纳的引线框5和半导体元件4通过封装材料8而进行封装。封装材料8配置于基座板1成为底部且壳体9成为侧壁的容器形状内。另外，半导体装置101具备的引线框5和壳体9并不是一体物，而是单独的部件。引线框5和壳体9不是通过嵌入成型而制作成的一体成型品。即，引线框5和壳体9不是例如通过构成壳体9的树脂而将引线框5固定于壳体9的一体成型品。该半导体装置101的制造方法包含以下工序：准备具有框形状的壳体9；以及独立于壳体9而准备引线框5。另外，在本实施方式1中，半导体装置101的制造方法包含准备与壳体9相比固定部6被配置于内侧的基座板1的工序。半导体装置101的制造方法包含以下工序：准备保持于基座板1之上的半导体元件4；以框形状将半导体元件4容纳在内的方式将壳体9配置于基座板1之上；将引线框5的一端5a以能够与在壳体9的外表面9c设置的端子部7连接的方式进行配置，且，将引线框5的另一端5b接合至半导体元件4之上；将引线框5的一部分5c固定于固定部6；以及注入将壳体9内的引线框本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其具备：基座板(1)；半导体元件(4)，其保持于所述基座板(1)之上；壳体(9)，其配置于所述基座板(1)之上，具有将所述半导体元件(4)容纳在内的框形状；端子部(7)，其设置于所述壳体(9)的外表面(9c)，能够与外部装置连接；长条状的引线框(5)，其一端(5a)以能够与在所述壳体(9)设置的所述端子部(7)连接的方式进行配置，另一端(5b)经由接合材料(3b)而连接至所述半导体元件(4)之上；封装材料(8)，其配置于所述壳体(9)内，将所述壳体(9)内的所述引线框(5)和所述半导体元件(4)进行封装；以及固定部(6)，其在所述壳体(9)内对所述引线框(5)的一部分(5c)进行固定。

【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：基座板(1)；半导体元件(4)，其保持于所述基座板(1)之上；壳体(9)，其配置于所述基座板(1)之上，具有将所述半导体元件(4)容纳在内的框形状；端子部(7)，其设置于所述壳体(9)的外表面(9c)，能够与外部装置连接；长条状的引线框(5)，其一端(5a)以能够与在所述壳体(9)设置的所述端子部(7)连接的方式进行配置，另一端(5b)经由接合材料(3b)而连接至所述半导体元件(4)之上；封装材料(8)，其配置于所述壳体(9)内，将所述壳体(9)内的所述引线框(5)和所述半导体元件(4)进行封装；以及固定部(6)，其在所述壳体(9)内对所述引线框(5)的一部分(5c)进行固定。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)配置于与所述壳体(9)相比更靠内侧的所述基座板(1)之上。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)包含螺孔(6b)和螺钉(6a)，该螺孔设置于从所述基座板(1)的表面(1a)凸出的凸起部(10)，所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过与所述螺孔(6b)进行紧固的所述螺钉(6a)而固定于所述凸起部(10)。4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)还包含垫圈(6c)。5.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)包含设置于从所述基座板(1)的表面(1a)凸出的凸起部(10)的嵌合部(6i)，所述引线框(5)的所述一部分(5c)与所述嵌合部(6i)嵌合而固定于所述凸起部(10)。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述壳体(9)包含：具有所述框形状的壳体主体(9f)；以及台阶部(9e)，其配置于所述壳体主体(9f)的内侧，与所述壳体主体(9f)相比高度低，所述固定部(6)配置于所述台阶部(9e)。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)包含螺钉(6a)和设置于所述台阶部(9e)的螺孔(6b)，所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过与所述螺孔(6b)进行紧固的所述螺钉(6a)而固定于所述台阶部(9e)。8.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)包含螺钉(6a)、螺孔(6b)以及贯穿孔(6f)，所述贯穿孔(6f)贯穿所述台阶部(9e)的表面(9a)与背面(9b)之间，所述螺孔(6b)对应于在所述台阶部(9e)的所述背面(9b)开口的所述贯穿孔(6f)的位置而设置于所述基座板(1)的表面(1a)，所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过经由所述贯穿孔(6f)而与所述螺孔(6b)紧固的所述螺钉(6a)而进行固定。9.根据权利要求7或8所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)还包含垫圈。10.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)包含螺钉(6a)、螺孔(6b)、第1贯穿孔(6g)以及第2贯穿孔(6h)，所述第1贯穿孔(6g)贯穿所述台阶部(9e)的表面(9a)与背面(9b)之间，所述第2贯穿孔(6h)对应于在所述台阶部(9e)的所述背面(9b)开口的所述第1贯穿孔(6g)的位置而贯穿所述基座板(1)的表面(1a)与背面(1b)之间，所述螺孔(6b)对应于所述第1贯穿孔(6g)和所述第2贯穿孔(6h)的位置而设置于所述引线框(5)的所述一部分(5c)，所述引线框(5)的所述一部分(5c)通过头部配置于所述基座板(1)的背面(1b)侧，经由所述第1贯穿孔(6g)和所述第2贯穿孔(6h)而紧固至所述螺孔(6b)的所述螺钉(6a)进行固定。11.根据权利要求6所述的半导体装置，其中，所述固定部(6)包含设置于所述台阶部(9e)的嵌合部(6i)，所述引线框(5)的所述一部分(5c)与所述嵌合部(6i)嵌合而固定于所述台阶部(9e)。12.根据权利要求1至11中任一项所述的半导体装置，其中，所述引线框(5)和所述壳体(9)不是一体物。13.一种控制装置，其具备：权利要求1至12中任一项所述的半导体装置；以及端子座(14)，其与所述半导体装置的所述端子部(7)连接，能够对所述半导体装置与所述外部装置之间的连接进行中继，所述半导体装置的所述引线框(5)的所述一端(5a)经由所述端子部(7)而与所述端子座(14)连接。14.一种控制装置，其具备：权利要求1至12中任一项所述的半导体装置；以及所述外部装置，所述半导体装置的所述引线框(5)的所述一端(5a)与所述外部装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：村上贵彦，饭塚新，村井亮司，安东胜治，
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