本发明专利技术的课题是，在半导体器件组装时，提供一种减少在加热工序中所产生的底板的翘曲或变形的技术。在底板１内部形成增强板１３。增强板１３的材料使用Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｆｅ、Ｆｅ合金等比底板１的其它部位的材料（例如Ａｌ）的线膨胀系数低的材料。通过在底板１的内部形成线膨胀系数低的增强板１３，减少了底板１的视在线膨胀系数。其结果是，由于底板１与绝缘基板２的线膨胀系数之差减小，故在加热工序中，可减少因底板１与绝缘基板２的线膨胀系数之差大而产生的底板１的翘曲。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，特别是涉及减少半导体器件在加热组装时所产生的底板的翘曲的技术。
技术介绍
在现有的半导体器件中，由于氮化铝(AlN)等的发光底板(绝缘基板)经金属层和焊锡固定在底板上，故具有因各材料的热膨胀之差在结面上产生裂纹的缺点。因此，在专利文献1中，公布了在真空或惰性气体中使铝(Al)或铝合金熔解得到熔融体后，在真空或惰性气体中在铸模内使该熔融体与绝缘基板接触，此时通过保持冷却使该熔融体与绝缘基板直接接触而不使在它们之间的界面处介入金属表面的氧化膜，通过将与绝缘基板强固地结合在一起的底板和电路图形形成为一体，以防止各结面处的裂纹的技术。特开2002-76551号公报(第8项，图1、图4)
技术实现思路
可是，使电路图形和底板与绝缘基板形成为一体的一体型底板由于不经成为焊锡等缓冲物的材料而使线膨胀系数不同的2种材料(Al约23ppm/℃，AlN约4ppm/℃)，一旦加热则容易产生使背面凸起的翘曲。而且，一旦在加热时产生翘曲，则发生以下的问题。在一体型底板与外壳组装时，在绝缘基板上所形成的电极与外部电极必须通过焊锡结合。该工序是通过将底板在热板上加热使焊锡熔解而进行的加热工序。如上所述，由于如将一体型底板加热则产生翘曲，故产生用靠一体型底板的中央部配置的电极和靠外周部配置的电极与外部电极连接时的焊锡的熔解度不同的问题。为了解决这一问题，如将应使外周部的焊锡熔解的热板的温度提高到必要的温度以上，则随之产生各构件的热退变，进而产生一体型底板的热变形。另外，也可考虑停止热板加热方式，而采用可从外表面加热的空气回流的加热方式。但是，为了引入空气回流用的装置，除发生很大的费用外，一体型底板产生翘曲等大的热变形的事实却不会改变。进而，如使底板的厚度从4mmt增厚至例如5mmt，虽然翘曲减少，但要使焊锡的熔解度在底板的整个面上变得均匀是不充分的。而且，也失去了与使用了4mmt厚度的底板的互换性。因此，本专利技术的目的在于，提供在半导体器件组装时降低在加热工序中所产生的底板的翘曲或变形的技术。第1方面所述的专利技术的特征在于，它是一种包括底板；被结合在上述底板上的绝缘基板；被结合在上述绝缘基板上的电路图形；被结合在上述电路图形上的半导体元件；以及在上述底板上所形成的外壳，以便包围上述半导体元件的半导体器件，上述底板在其内部包括与上述底板的其它部位相比其线膨胀系数低的增强体。第7方面所述的专利技术的特征在于，它是一种包括底板；被结合在上述底板上的绝缘基板；被结合在上述绝缘基板上的电路图形；被结合在上述电路图形上的半导体元件；以及在上述底板上所形成的外壳，以便包围上述半导体元件的半导体器件，还包括被充填在上述外壳内部的密封树脂，上述密封树脂具有与上述底板的弯曲刚性大致相等的弯曲刚性。按照第1方面所述的专利技术，由于底板在其内部具有与上述底板的其它部位相比其线膨胀系数低的增强体，故可降低视在线膨胀系数。其结果是，可使底板的线膨胀系数与绝缘基板的线膨胀系数之差减小，从而降低了半导体器件在加热组装时所产生的底板的翘曲。按照第7方面所述的专利技术，由于被充填在外壳内部的密封树脂的弯曲刚性与底板的弯曲刚性大致相等，故在热应力作用下所产生的底板的变形可受到密封树脂抑制，从而减小了底板的变形。附图说明图1是示出实施例1的半导体器件的结构的剖面图。图2是在实施例1的半导体器件中所使用的增强板的俯视图。图3是说明在组装工序中现有的半导体器件中所产生的翘曲用的剖面图。图4是示出加热温度与一体型底板的翘曲量的相互关系的图。图5是示出热循环后的现有的一体型底板的状态的剖面图。图6是示出热循环后在一体型底板中所产生的缺陷S的图。图7是示出Cu、Fe、Al的概略物性值的图。图8是示出配置在实施例1的一体型底板上的凹凸部的结构的俯视图。图9是示出配置在实施例1的一体型底板上的凹凸部的结构的剖面图。图10是示出配置在实施例1的一体型底板上的凹凸部的结构的俯视图。图11是示出配置在实施例1的一体型底板上的凹凸部的结构的剖面图。图12是示出在实施例1的封装外壳中所形成的倾斜部的剖面图。图13是实施例2的增强板的俯视图。图14是实施例2的增强板的剖面图。图15是实施例2的增强板的剖面图。图16是实施例2的增强板的俯视图。图17是实施例2的增强板的剖面图。图18是实施例2的增强板的剖面图。图19是示出实施例3的半导体器件的结构的剖面图。图20是示出实施例4的半导体器件的结构的剖面图。具体实施例方式<实施例1> 图1是示出本实施例的半导体器件的结构的剖面图。用金属熔液法将绝缘基板2结合在底板1上。底板1用厚度为3～5mmt的Al或Al合金形成。另外，绝缘基板2用厚度为0.3～1.5mmt的氮化铝、氧化铝(Al2O3)或氮化硅(Si3N4)等形成。用金属熔液法将电路图形31、32结合在绝缘基板2上。经焊锡层5将半导体元件4结合在电路图形31上。而且，用Al线6将半导体元件4的上部电极(未图示)与电极图形32电连接。半导体元件4例如是IGBT(绝缘栅双极晶体管)。此处，用金属熔液法将底板1、绝缘基板2和电路图形31、32结合成一体，构成一体型底板。在底板1上经粘结剂10结合封装外壳(外壳)7，使之包围半导体元件4。然后，用密封树脂12充填外壳7的内部。用焊锡91、92将外部电极81、82的一端分别连接到电路图形31、32上。然后，将外部电极81、82的另一端引出到外壳7的外部。在外壳7内侧的侧面上形成侧面沟槽(沟槽)15。另外，在底板1的主表面上形成凹凸部14，使之包围绝缘基板2的周围。换言之，底板1在面临外壳7内的表面上有凹凸部14。将增强板(增强体)13埋入底板1内部的中央部。在用金属熔液法形成底板1时，增强板13被铸入底板1的内部。增强板13由Cu(铜)或Cu合金、Fe(铁)或Fe合金形成。如图2所示，增强板13在任意的场所有开口部13a。然后，作为底板1的材料的Al被埋入开口部13a的内部。另外，增强板13具有弯折凸缘部13b。接着，说明本实施例的一体型底板的制造方法。首先，使绝缘基板2的主表面朝下，从下层起依次设置电路图形31、32、绝缘基板2和形成了底板1的模具的铸模。进而，设置增强板13，使弯折凸缘部13b的前端连接在底板1的铸模上。然后，当将熔融了的Al流入铸模后，Al即凝固，同时形成电路图形31、32和底板1。此处，另外形成熔融体的流入口，使熔融体还流入电路图形31、32一侧，在底板1形成时，电路图形31、32也可同时形成。再有，在增强板13上不一定必须形成弯折凸缘部13b。例如，为了在底板1的中央部制成增强板13，也可在增强板13与底板1的铸模之间夹持用Cu等形成的保持台，在设置增强板13使之保持中空后，流入熔融金属。保持台也可设置在绝缘基板2上。另外，无需同时形成电路图形31、32和底板1。也可分别准备电路图形31、32和形成了底板1的模具的铸模，分别制成电路图形31、32和底板1。接着，说明本实施例的半导体器件的效果。图3是示出用热板20加热现有的半导体器件时所产生的一体型底板的翘曲的图。如图3所示，在现有的半导体器件中，在封装外壳7内部充填硅胶11。然后，用密封树脂12充填封装外壳7的最表面。现有的半导体器件本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，它是包括： 底板； 被结合在上述底板上的绝缘基板； 被结合在上述绝缘基板上的电路图形； 被结合在上述电路图形上的半导体元件；以及 在上述底板上所形成的外壳，以便包围上述半导体元件的半导体器件，其特征在于： 上述底板在其内部包括与上述底板的其它部位相比其线膨胀系数低的增强体。
【技术特征摘要】
JP 2004-9-28 281100/041.一种半导体器件，它是包括底板；被结合在上述底板上的绝缘基板；被结合在上述绝缘基板上的电路图形；被结合在上述电路图形上的半导体元件；以及在上述底板上所形成的外壳，以便包围上述半导体元件的半导体器件，其特征在于上述底板在其内部包括与上述底板的其它部位相比其线膨胀系数低的增强体。2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于上述增强体具有比上述底板的其它部位大的弯曲弹性模量。3.如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于上述增强体具有比上述底板的其它部位大的热导率。4.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于上述增强体具有开口部。5.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于上述增强体在其端部或上述开口部的内周的至少一方配备弯折凸...
【专利技术属性】
技术研发人员：西堀弘，筱原利彰，吉田健治，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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