半导体装置制造方法及图纸

兼顾散热性和耐久性。半导体装置(1)包括：绝缘电路基板(2)，其具有绝缘板(20)、形成于绝缘板的上表面的第1金属层(21)、以及形成于绝缘板的下表面的第2金属层(22)；散热器(10)，在该散热器(10)的上表面配置绝缘电路基板；半导体元件(3)，其借助接合材料配置于第1金属层的上表面；以及外壳(11)，其包围绝缘电路基板和半导体元件的周围。第1金属层具有与半导体元件电连接的电路层(23、24、25)和相对于电路层空开间隙并形成为包围电路层的周围的环状层(26)。第2金属层配置于与环状层相对的部位。壳体部借助粘接剂(B)固定于环状层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本专利技术涉及一种半导体装置。
技术介绍
半导体装置具有设置有IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、FWD(FreeWheelingDiode：续流二极管)等半导体元件的基板，并被用于变换器装置等。这种半导体装置通过在形成于绝缘基板的表面的金属箔上配置上述那样的半导体元件而构成。半导体元件例如借助焊锡等接合材料固定于金属箔上。在以往的IGBT模块中，提案有在作为散热板的铜基座的上表面配置绝缘基板并在绝缘基板的上表面借助焊锡配置半导体元件而接合而成的IGBT模块。然而，对封装的小型化·高耐热化·长寿命化等的要求升高。例如，作为小型化的对策，考虑器件安装的高密度，但发热密度也增加，因此要求进一步提高散热性。另外，为了提高散热性，热阻部的薄化或者削减是有效的。作为其例子，去除作为散热板的铜基座的、所谓的无铜基座结构被实用化(例如参照专利文献1、2)。在专利文献1、2记载的绝缘基板中，在基板(陶瓷基板)的上表面形成有金属图案，在基板的下表面形成有金属膜。另外，在专利文献1、2中，覆盖绝缘基板、半导体元件的外壳与基板的外周直接粘接。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015－216349号公报专利文献2：日本特开2017－228811号公报
技术实现思路
<br>专利技术要解决的问题然而，在专利文献1、2中，为了确保外壳的粘接区域，需要使基板上的金属图案向基板的中心侧移动。该结果，假定上表面侧的金属图案与下表面侧的金属膜之间的体积差变大。在该情况下，由于在基板的上表面侧和下表面侧，相对于热变化的变形量产生差值，因而产生剪切应力，并可能产生耐久性劣化这样的问题。本专利技术即是鉴于这一点而做成的，其目的在于提供一种能够兼顾散热性和耐久性的半导体装置。用于解决问题的方案本专利技术的一技术方案的半导体装置的特征在于，该半导体装置包括：绝缘电路基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的上表面的第1金属层、以及形成于所述绝缘板的下表面的第2金属层；半导体元件，其借助接合材料配置于所述第1金属层的上表面；以及壳体部，其包围所述绝缘电路基板和所述半导体元件的周围，所述第1金属层具有与所述半导体元件电连接的电路层和相对于所述电路层空开间隙并形成为包围所述电路层的周围的环状层，所述第2金属层具有在与所述环状层相对的部位朝向所述绝缘板凹陷的第1凹部，所述壳体部借助粘接剂固定于所述环状层。本专利技术的另一技术方案的半导体装置的特征在于，该半导体装置包括：绝缘电路基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的上表面的第1金属层、以及形成于所述绝缘板的下表面的第2金属层；半导体元件，其借助接合材料配置于所述第1金属层的上表面；以及壳体部，其包围所述绝缘电路基板和所述半导体元件的周围，所述第1金属层具有与所述半导体元件电连接的电路层和相对于所述电路层空开间隙并形成为包围所述电路层的周围的环状层，所述环状层具有朝向所述绝缘板凹陷的第2凹部，所述壳体部借助粘接剂固定于所述环状层。专利技术的效果根据本专利技术，能够兼顾散热性和耐久性。附图说明图1是表示本实施方式所涉及的半导体装置的一个例子的平面示意图。图2是配置于散热器的、图1所示的半导体装置的剖面示意图。图3是自图1所示的半导体装置去除了外壳的图。图4是本实施方式所涉及的半导体装置的局部放大图。图5是表示变形例所涉及的半导体制造装置的变化的示意图。图6是表示变形例所涉及的半导体制造装置的变化的示意图。具体实施方式以下，说明能够应用本专利技术的半导体装置。图1是表示本实施方式所涉及的半导体装置的一个例子的平面示意图。图2是配置于散热器的、图1所示的半导体装置的剖面示意图。图3是自图1所示的半导体装置去除了外壳的图。此外，以下所示的半导体装置仅为一个例子，并不限定于此，而能够适当变更。半导体装置1例如应用于功率模块等电力转换装置。如图1至图3所示，通过在绝缘电路基板2的上表面配置半导体元件3而构成半导体装置1。半导体装置1可以将绝缘电路基板2配置于散热器10的上表面而使用。散热器10具有俯视方形形状，由铜等金属形成。散热器10的表面例如施加有镀敷处理。在绝缘电路基板2和散热器10之间可以夹入导热性的混合物。在本说明书中，俯视是指从与绝缘电路基板2垂直的方向观察半导体装置1的情况。通过层叠金属层和绝缘层而构成绝缘电路基板2，绝缘电路基板2形成为比散热器10的上表面略小的俯视方形形状。具体而言，绝缘电路基板2具有：绝缘板20，其包括上表面(一侧的面)和与上表面相反的一侧的下表面(另一侧的面)；第1金属层21，其形成于绝缘板20的上表面；以及第2金属层22(参照图2、图3)，其形成于绝缘板20的下表面。绝缘板20、第1金属层21以及第2金属层22的厚度可以相同，也可以各不相同。绝缘板20由陶瓷等绝缘体形成，第1金属层21和第2金属层22例如由铜箔形成。第1金属层21具有多个金属图案。具体而言，第1金属层21作为与半导体元件3电连接的电路层而具有第1电路层23、第2电路层24、第3电路层25以及形成在这些电路层的周围的环状层26。第1电路层23具有俯视矩形形状，并在绝缘板20的中央沿宽度方向排列配置有两个。第2电路层24具有在第1电路层23的侧方沿宽度方向延伸的俯视纵长形状。第2电路层24以在长度方向上将两个第1电路层23夹在中间的方式配置有两个。第3电路层25具有在第1电路层23的侧方沿长度方向延伸的俯视纵长形状。第3电路层25以在宽度方向上将两个第1电路层23夹在中间的方式配置有两个。这些电路层彼此略微空开间隙地配置。环状层26具有平面，相对于上述各电路层空开间隙并以包围这些电路层的周围的方式形成为俯视四边环状。环状层26的外缘部位于比绝缘板20的外缘部略靠内侧的位置。详细后述，环状层26并不作为电路图案发挥功能，在环状层26的上表面形成有多个浅凹处(日文：ディンプル)29(参照图4)。环状层26可以在第1金属层21中与第1电路层23、第2电路层24以及第3电路层25绝缘。环状层26还可以与第2金属层22绝缘。另外，详细后述，在环状层26与各电路层(电路层23、24、25)之间形成有俯视呈环状的间隙G。第2金属层22具有平面，并具有覆盖绝缘板20的下表面的大致全体的俯视方形形状。具体而言，第2金属层22的外缘部位于比绝缘板20的外缘部略靠内侧且比环状层26的外缘部略靠外侧的位置。即，在俯视时，环状层26的整体与第2金属层22重叠。详细后述，在第2金属层22的下表面的与环状层26相对的部位形成有多个浅凹处28(参照图4)。如上所述，由于第1金属层21在多个电路层(第1电路层23、第2电路层24以及第3电路层25)和环状层26之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，/n该半导体装置包括：/n绝缘电路基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的上表面的第1金属层、以及形成于所述绝缘板的下表面的第2金属层；/n半导体元件，其借助接合材料配置于所述第1金属层的上表面；以及/n壳体部，其包围所述绝缘电路基板和所述半导体元件的周围，/n所述第1金属层具有与所述半导体元件电连接的电路层和相对于所述电路层空开间隙并形成为包围所述电路层的周围的环状层，/n所述第2金属层在与所述环状层相对的部位具有朝向所述绝缘板凹陷的第1凹部，/n所述壳体部借助粘接剂固定于所述环状层。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181210 JP 2018-2306231.一种半导体装置，其特征在于，
该半导体装置包括：
绝缘电路基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的上表面的第1金属层、以及形成于所述绝缘板的下表面的第2金属层；
半导体元件，其借助接合材料配置于所述第1金属层的上表面；以及
壳体部，其包围所述绝缘电路基板和所述半导体元件的周围，
所述第1金属层具有与所述半导体元件电连接的电路层和相对于所述电路层空开间隙并形成为包围所述电路层的周围的环状层，
所述第2金属层在与所述环状层相对的部位具有朝向所述绝缘板凹陷的第1凹部，
所述壳体部借助粘接剂固定于所述环状层。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述环状层具有平面，
在俯视时，所述环状层和所述第2金属层至少局部重叠，并且所述第1凹部和所述环状层的所述平面重叠。


3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，
所述环状层具有朝向所述绝缘板凹陷的第2凹部。


4.一种半导体装置，其特征在于，
该半导体装置包括：
绝缘电路基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的上表面的第1金属层、以及形成于所述绝缘板的下表面的第2金属层；
半导体元件，其借助接合材料配置于所述第1金属层的上表面；以及
壳体部，其包围所述绝缘电路基板和所述半导体元件的周围，
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：泷泽直树，
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