半导体装置、电力变换装置及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体装置、电力变换装置及半导体装置的制造方法，其目的在于得到能够高效地散热的半导体装置、电力变换装置及半导体装置的制造方法。本发明专利技术涉及的半导体装置具备：绝缘基板，其具有有机绝缘层以及设置于该有机绝缘层之上的电路图案；以及半导体芯片，其设置于该电路图案的上表面，该电路图案的厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm。本发明专利技术涉及的半导体装置的制造方法在有机绝缘层之上形成厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm的金属层，通过机械加工将该金属层进行图案化而形成电路图案，在该电路图案的上表面设置半导体芯片。

Semiconductor device, power conversion device and manufacturing method of semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置、电力变换装置及半导体装置的制造方法
本专利技术涉及半导体装置、电力变换装置以及半导体装置的制造方法。
技术介绍
在专利文献1中公开了一种将半导体芯片叠放于绝缘基板的铜箔电路图案而进行了焊料接合的半导体装置的制造方法。就该半导体装置的制造方法而言，向铜箔电路图案的接合面区域内照射激光，分散地形成凹凸状的陷坑。然后，在接合面区域将绝缘基板与半导体芯片隔着焊料进行接合。为了使通过激光的照射而形成的陷坑不贯穿铜箔，使铜箔的厚度大于或等于0.5mm。专利文献1：日本特开2008-282834号公报有机绝缘层通常与陶瓷相比导热率低。在向具有有机绝缘层的绝缘基板形成0.5mm厚的电路图案的情况下，由于有机绝缘层的影响，有可能无法进行充分的散热。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到能够高效地散热的半导体装置、电力变换装置以及半导体装置的制造方法。本专利技术涉及的半导体装置具备：绝缘基板，其具有有机绝缘层以及设置于该有机绝缘层之上的电路图案；以及半导体芯片，其设置于该电路图案的上表面，该电路图案的厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm。本专利技术涉及的半导体装置的制造方法是，在有机绝缘层之上形成厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm的金属层，通过机械加工将该金属层进行图案化而形成电路图案，在该电路图案的上表面设置半导体芯片。专利技术的效果就本专利技术涉及的半导体装置以及半导体装置的制造方法而言，通过使电路图案的厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm，从而即使使用导热率低的有机绝缘层，也能够从电路图案充分地散热。因此，能够高效地散热。附图说明图1是实施方式1涉及的半导体装置的剖面图。图2是实施方式1涉及的半导体装置的放大图。图3是说明在热阻的模拟中所使用的半导体装置的结构的图。图4是表示热阻的计算结果的图。图5是实施方式1的对比例涉及的半导体装置的剖视图。图6是实施方式1的第1变形例涉及的半导体装置的剖面图。图7是实施方式1的第2变形例涉及的半导体装置的剖面图。图8是实施方式1的第3变形例涉及的半导体装置的剖面图。图9是实施方式1的第4变形例涉及的半导体装置的剖面图。图10是实施方式1的第5变形例涉及的半导体装置的剖面图。图11是表示电力变换系统的结构的框图，在该电力变换系统中应用了实施方式2涉及的电力变换装置。标号的说明100、100a、300、400、500、600、700半导体装置，800电力变换装置，10、310、410、510、610、710绝缘基板，14有机绝缘层，16、316、416、516、616、716电路图案，716a第1电路图案，716b第2电路图案，417凹部，618槽，24半导体芯片，724a第1半导体芯片，724b第2半导体芯片，801主变换电路，802驱动电路，803控制电路具体实施方式参照附图，对本专利技术的实施方式涉及的半导体装置、电力变换装置及半导体装置的制造方法进行说明。对相同或相应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。实施方式1.图1是实施方式1涉及的半导体装置100的剖视图。半导体装置100具备绝缘基板10。在绝缘基板10的上表面设置半导体芯片24。半导体芯片24例如由硅形成。半导体芯片24通过接合材料22而与绝缘基板10的上表面接合。接合材料22例如是焊料。半导体芯片24例如是IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)等开关元件。在绝缘基板10之上以包围半导体芯片24的方式设置壳体20。绝缘基板10与壳体20通过粘接剂等而粘接。在壳体20之上设置端子26、28。端子26经由导线而与绝缘基板10所具有的电路图案连接。端子28经由导线而与半导体芯片24连接。端子26、28也可以分别是半导体芯片24的主电极端子、驱动端子。壳体20的内部由封装树脂30以覆盖半导体芯片24的方式封装。封装树脂30例如由环氧树脂形成。图2是实施方式1涉及的半导体装置100的放大图。绝缘基板10具有：基座板12；有机绝缘层14，其设置在基座板12之上；以及电路图案16，其设置在有机绝缘层14之上。在电路图案16的上表面经由接合材料22而设置半导体芯片24。在图2中，省略了导线。基座板12和电路图案16例如由铜形成。有机绝缘层14由环氧树脂等树脂或液晶聚合物形成。有机绝缘层14的厚度例如是0.1mm～0.2mm。在本实施方式中，半导体装置100具备2个半导体芯片24。不限于此，半导体装置100只要具备大于或等于1个半导体芯片24即可。另外，多个半导体芯片24也可以包含不同种类的半导体芯片。电路图案16的厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm。电路图案16的上表面的宽度与下表面的宽度相等。这里，电路图案16的下表面是与上表面相反侧的面，是与有机绝缘层14相对的面。电路图案16的与有机绝缘层14的上表面垂直的截面的形状为矩形。电路图案16的上表面的宽度例如是芯片宽度的1.2倍。接下来，对半导体装置100的制造方法进行说明。首先，作为绝缘基板10的制造方法，以由2个金属层夹着有机绝缘层14的方式，使有机绝缘层14与金属层粘合。然后，对有机绝缘层14和金属层进行加热和加压。由此，在有机绝缘层14的上表面侧和下表面侧这两面形成金属层。金属层例如是铜板等导电板。金属层经过后述的加工而成为电路图案16和基座板12。用作电路图案16的金属层的厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm，用作基座板12的金属层例如厚度是2mm。接下来，通过机械加工将金属层进行图案化而形成电路图案16。机械加工例如是切削加工或刻纹(router)加工。接下来，在电路图案16的上表面设置半导体芯片24。接下来，在绝缘基板10之上搭载壳体20以及端子26、28。接下来，用导线将端子26、28与半导体芯片24、电路图案16连接。接下来，通过封装树脂30将壳体20的内部封装。在本实施方式中，通过在绝缘基板10使用有机绝缘层14，从而与陶瓷绝缘基板相比，能够降低制造成本。这里，有机绝缘层14与陶瓷相比导热率低。有机绝缘层14的导热率例如是5～20W/m·K。另外，陶瓷的导热率在氮化硅的情况下约为70W/m·K，在氮化铝的情况下约为170W/m·K。因此，绝缘基板10有可能由于有机绝缘层14的影响而导致热阻变大。对此，计算出变更了电路图案16的厚度的情况下的半导体装置100a的热阻的值。图3是说明在热阻的模拟中所使用的半导体装置100a的结构的图。就半导体装置100a而言，在空冷鳍片32的上表面经由散热脂34而接合绝缘基板10。散热脂34被空冷鳍片32和绝缘基板10夹持。空冷鳍片32由铝形成。在绝缘基板10的上表面通过焊料22而接合半导体芯片24。图4是表示热阻的计算结果的图。图4示出了半导体芯片24与基座板12之间的热阻的通过模拟得到的计算结果。另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：/n绝缘基板，其具有有机绝缘层以及设置于所述有机绝缘层之上的电路图案；以及/n半导体芯片，其设置于所述电路图案的上表面，/n所述电路图案的厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm。/n

【技术特征摘要】
20181119 JP 2018-2167111.一种半导体装置，其特征在于，具备：
绝缘基板，其具有有机绝缘层以及设置于所述有机绝缘层之上的电路图案；以及
半导体芯片，其设置于所述电路图案的上表面，
所述电路图案的厚度大于或等于1mm且小于或等于3mm。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述电路图案的所述上表面的宽度等于所述电路图案的与所述上表面相反侧的面即下表面的宽度。


3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，
所述电路图案的厚度大于或等于2mm。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述电路图案包含第1电路图案以及比所述第1电路图案薄的第2电路图案，
所述半导体芯片包含：第1半导体芯片，其设置于所述第1电路图案的上表面；以及第2半导体芯片，其设置于所述第2电路图案的上表面，比所述第1半导体芯片厚。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述电路图案的将所述上表面与所述电路图案的侧面连接的角呈圆角。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
在所述电路图案的所述上...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田大辅，吉田博，石桥秀俊，
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