半导体模块制造技术

本实用新型专利技术提供半导体模块，其具有电悬浮的金属板在模塑层的一面露出的结构，且可信性高。在第1金属板（13）的背面侧的端部侧形成有其壁厚在外侧薄且在内侧厚的阶差（第1阶差）（131）。即，第1金属板（13）的背面为中央部厚并向图1中的下侧突出的凸形状。绝缘性树脂层（14）与第1金属板（13）之间的接合设为如下形式：阶差（131）存在于绝缘性树脂层（14）中，即，该凸形状的部分整个嵌入到绝缘性树脂层（14）中。但是，为了确保第1金属板（13）与第2金属板（15）之间的绝缘性，第1金属板（13）和第2金属板（15）不直接接触，彼此间最低限度也存在绝缘性树脂层下层（141）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体模块的结构，其具有将在金属板上搭载有半导体芯片的结构密封在模塑层中的结构。
技术介绍
一般情况下，半导体模块具有如下结构:在使用半导体芯片时，将在金属板上搭载有半导体芯片的结构密封在绝缘性模塑树脂层中，从模塑树脂层导出作为端子的引线。其中，特别是在半导体芯片是功率半导体芯片(功率MOSFET和IGBT等)的情况下，要求有效地进行来自半导体芯片的散热。该散热主要经由搭载半导体芯片的金属板进行，也能够使用该金属板本身作为一个端子。此时，如果设为该金属板在模塑树脂层的下表面露出的结构，则经由焊锡连接所露出的金属板，从而，能够设置半导体模块，且使布线连接到该金属板。另一方面，虽然将露出的金属板用于散热路径和半导体模块的固定，但是，也有时不用于电连接。此时，需要使与半导体芯片等电绝缘的金属板在模塑树脂层的下表面露出。在半导体芯片是功率半导体芯片的情况下，由于其动作电压高，因此，要求此时的绝缘性高(绝缘耐压高)。在专利文献I中记载有具有此种结构的半导体模块的结构、制造方法。图4是该半导体模块90的剖视图。在该半导体模块90中，半导体芯片91经由焊锡层92搭载于第I金属板93的表面。该第I金属板93的背面(下表面)经由绝缘性树脂层94与第2金属板95接合。这些结构设为如下的形式:密封在模塑树脂层96中，并使第2金属板95的背面从模塑树脂层96露出。此外，第I金属板93也可以用作与半导体芯片91连接的布线的一部分，引线97与第I金属板93接合。同样，引线98用作与半导体芯片91连接的其他布线，引线98通过键合线99与半导体芯片91连接。引线97、98分别设为从模塑树脂层96的侧表面突出的结构。其中，在制造该半导体模块90时，第I金属板93、引线97、98设为将它们一体化而成的引线框架的形式，并且设为在形成模塑树脂层96后分开的图示的形式。在该结构的半导体模块中，第I金属板93、第2金属板95的导热率虽然足够高，但是，将这些接合的绝缘性树脂层94的导热率比它们低。因此，在绝缘性树脂层94中以高浓度添加由导热率和绝缘性高于树脂材料的无机材料(二氧化硅、氧化铝等)构成的填充剂。但是，即便在此种情况中，在绝缘性树脂层94中形成空隙时，在该部分，导热率下降。关于绝缘耐压也是相同的。因此，在专利文献I记载的制造方法中，首先，制作如下的结构:在第I金属板93上经由焊锡层92搭载半导体芯片91，形成连接的引线97、98、键合线99等。使用所述引线框架进行该步骤。另一方面，另外制作如下的结构:在第2金属板95之上涂布作为上述绝缘性树脂层94的材料。然后，经由没有硬化的状态的绝缘性树脂层94对这些结构中的第I金属板93和第2金属板95进行压接后接合。然后，为了密封整个该结构，通过传递模塑法形成模塑树脂层96。在传递模塑法中，在模具中固定该结构，从栅(注入口)将液态的模塑树脂材料(热硬化性树脂)注入模具并扩展到整个该结构后，使模塑树脂材料硬化而做成期望形状的模塑树脂层96。在该制造方法中，通过设定为与该模塑树脂材料的硬化一起硬化绝缘性树脂层94，抑制绝缘性树脂层94中的空隙的形成等，提高了制造出的半导体模块90的可信性。专利文献1:日本特开2004-165281号公报但是，在该制造方法中，需要使第I金属板93压接到第2金属板95上的绝缘性树脂层94。此时，如果第I金属板93足够，则不会对其上的半导体芯片91造成不良影响，但是，在第I金属板93薄的情况下，对第I金属板93施加压力，这会对半导体芯片91带来不良影响。此外，不仅是在制造时，即便在使用半导体模块90时，有时也会由于半导体芯片91的发热等而产生该压力。此外，也担心在对第I金属板93施加了压力时，第I金属板93的下表面侧端部贯通绝缘性树脂层94，或者引起绝缘性树脂层94的裂纹。即，很难获得具有电悬浮的金属板在模塑层的一面露出的结构、可信性高的半导体模块。
技术实现思路
本技术鉴于该问题点而提出，其目的在于提供一种解决上述问题点的技术。本技术为了解决上述课题，设为下述所述的结构。本技术的半导体模块，其具有如下的结构:半导体芯片、第I金属板以及第2金属板密封于模塑树脂层，使得所述第I金属板的下表面经由绝缘性树脂层与所述第2金属板的上表面接合，所述第2金属板的下表面露出，其中，该第I金属板在上表面搭载有半导体芯片，该半导体模块的特征在于，在所述第I金属板的下表面的端部侧以所述第I金属板的板厚在外侧薄且在内侧厚的方式形成阶差，所述第I金属板中的所述阶差嵌入到所述绝缘性树脂层内，且以所述第I金属板和所述第2金属板不接触的方式所述第I金属板的下表面经由所述绝缘性树脂层与第2金属板的上表面接合。在本技术的半导体模块中，所述绝缘性树脂层为多层结构。本技术的半导体模块的制造方法，其特征在于，具有:芯片搭载步骤，形成第I结构体，该第I结构体是将所述半导体芯片搭载在所述第I金属板的上表面侧而成的；下部结构形成步骤，形成第2结构体，该第2结构体是将没有硬化的状态的所述绝缘性树脂层形成于所述第2金属板的上表面而成的；接合步骤，对所述第I结构体和所述第2结构体进行接合，使得所述第I结构体中的所述第I金属板的下表面压接到所述第2结构体中的所述绝缘性树脂层，所述第I金属板的下表面中的所述阶差嵌入到所述绝缘性树脂层内；以及模塑步骤，对于所述第I结构体和所述第2结构体接合而成的结构进行传递模塑，从而使构成所述模塑树脂层的材料硬化而形成所述模塑树脂层，并且使所述绝缘树脂层硬化。本技术的半导体模块的制造方法，其特征在于，在所述下部结构形成步骤中，使所述绝缘性树脂层成为多层结构，使所述多层结构中的下层硬化，使所述多层结构中的最上层成为没有硬化的状态。本技术由于如上所述地构成，因此，能够获得具有电悬浮的金属板在模塑层的一面露出的结构、可信性高的半导体模块。附图说明图1是本技术的实施方式的半导体模块的剖视图。图2是示出本技术的实施方式的半导体模块的制造方法的步骤剖视图。图3是本技术的实施方式的半导体模块的变形例的剖视图。图4是现有的半导体模块的一个例子的剖视图。标号说明10,90:半导体模块;11、91:半导体芯片;12、92:焊锡层;13、21、93 第1金属板；14,94:绝缘性树脂层;15、95:第2金属板;16、96:模塑树脂层;17、18、97、98:引线；19、99:键合线；131、211:阶差(第I阶差);212:阶差(第2阶差);141:绝缘性树脂层下层(绝缘性树脂层)；142:绝缘性树脂层上层(绝缘性树脂层)。具体实施方式以下，对本技术的实施方式的半导体模块进行说明。即便在该半导体模块中，也与图4的结构的半导体模块90相同，采用搭载半导体芯片的第1金属板、第2金属板，二者之间经由绝缘性树脂层接合。从而，通过第I金属板和第2金属板进行对半导体芯片的散热，也保证第1金属板与第2金属板之间的绝缘性。另一方面，第1金属板的下表面侧(搭载有半导体芯片一面的相反侧)的结构与图4的结构不同。图1是示出该半导体模块10的结构的剖视图。在该结构中，半导体芯片11经由焊锡层12与第1金属板13的上表面接合。第1金属板13经由绝缘性树脂层14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体模块，其具有如下的结构：半导体芯片、第1金属板以及第2金属板密封于模塑树脂层内，使得所述第1金属板的下表面经由绝缘性树脂层与所述第2金属板的上表面接合，所述第2金属板的下表面露出，其中，该第1金属板在上表面搭载有所述半导体芯片，该半导体模块的特征在于，在所述第1金属板的下表面的端部侧以所述第1金属板的板厚在外侧薄且在内侧厚的方式形成有阶差，所述第1金属板中的所述阶差被嵌入到所述绝缘性树脂层内，且所述第1金属板的下表面以所述第1金属板和所述第2金属板不接触的方式经由所述绝缘性树脂层与第2金属板的上表面接合。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中敦彦，森田启圣，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：实用新型
国别省市：