半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，具有：半導(dǎo)體元件；第一板狀部，其與所述半導(dǎo)體元件的上表面?zhèn)鹊碾姌O電連接，并具備從側(cè)面突起的第一接頭部，且由導(dǎo)電體構(gòu)成；第二板狀部，其具備從側(cè)面突起的第二接頭部，且由導(dǎo)電體構(gòu)成，所述第一接頭部的下表面與所述第二接頭部的上表面以對置的方式被配置，且經(jīng)由導(dǎo)電性的接合材料而被電連接，在所述第一接頭部的下表面與所述第二接頭部的上表面對置的部分處，設(shè)置有確保所述第二接頭部的頂端上部和所述第一接頭部的下表面之間的所述接合材料的厚度的接合材料厚度確保單元。
【專利說明】
半導(dǎo)體裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，已知一種將金屬板通過電或熱的方式連接于多個半導(dǎo)體元件的上下表面上，并進(jìn)行了樹脂密封的半導(dǎo)體裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。作為這樣的半導(dǎo)體裝置的一個示例，能夠列舉出將絕緣柵型雙極性晶體管(IGBT)或二極管等半導(dǎo)體元件縱橫地被排列而成的半導(dǎo)體裝置。
[0003]IGBT為利用電場效應(yīng)晶體管(FET)的柵極來置換了雙極性晶體管的基極的構(gòu)件，由于兼具作為電流驅(qū)動方式的雙極性晶體管的高速性或耐電力性、和作為電壓驅(qū)動方式的電場效應(yīng)晶體管的省電性，因此，上述的這種半導(dǎo)體裝置能夠作為實施開關(guān)動作的功率半導(dǎo)體裝置來使用。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2012-235081號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的課題
[0008]可是，雖然在如上所述的半導(dǎo)體裝置中，通過接合材料(軟焊料等)而將金屬板彼此接合在一起，但是，存在如下的問題，即，在一方的金屬板相對于另一方的金屬板而傾斜了的情況下，一方的金屬板的端部與另一方的金屬板的表面接觸，從而在所接觸的部分的附近無法確保接合材料的厚度，進(jìn)而連接可靠性會降低。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的發(fā)明，其課題在于，提供一種即使在經(jīng)由接合材料而被連接的連接對象部位的一方傾斜了的情況下也能夠確保連接可靠性的半導(dǎo)體裝置。
[0010]用于解決課題的方法
[0011 ]本半導(dǎo)體裝置的要件在于，具有:半導(dǎo)體元件;第一板狀部，其與所述半導(dǎo)體元件的上表面?zhèn)鹊碾姌O電連接，并具備從側(cè)面突起的第一接頭部，且由導(dǎo)電體構(gòu)成；第二板狀部，其具備從側(cè)面突起的第二接頭部，且由導(dǎo)電體構(gòu)成，所述第一接頭部的下表面與所述第二接頭部的上表面以對置的方式被配置，且經(jīng)由導(dǎo)電性的接合材料而被電連接，在所述第一接頭部的下表面與所述第二接頭部的上表面對置的部分處，設(shè)置有確保所述第二接頭部的頂端上部和所述第一接頭部的下表面之間的所述接合材料的厚度的接合材料厚度確保單元。
[0012]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)所公開的技術(shù)，能夠提供一種即使在經(jīng)由接合材料而被連接的連接對象部位的一方傾斜了的情況下也能夠確保連接可靠性的半導(dǎo)體裝置。
【附圖說明】
[0014]圖1為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0015]圖2為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的立體圖。
[0016]圖3為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的沿著圖2的A-A線的剖視圖。
[0017]圖4為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的沿著圖2的B-B線的剖視圖。
[0018]圖5為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0019]圖6為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的沿著圖5的C-C線的局部剖視圖。
[0020]圖7為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的與圖6對應(yīng)的局部仰視圖。
[0021]圖8為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖(其I)。
[0022]圖9為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖(其2)。
[0023]圖10為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖(其3)。
[0024]圖11為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖(其4)。
[0025]圖12為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖(其5)。
[0026]圖13為例示在比較例所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一方傾斜了的狀態(tài)的圖。
[0027]圖14為例示在第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一方傾斜了的狀態(tài)的圖。
[0028]圖15為例示在第一實施方式的改變例2所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一方傾斜了的狀態(tài)的圖。
[0029]圖16為例示在第一實施方式的改變例3所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一方傾斜了的狀態(tài)的圖。
[0030]圖17為例示在第一實施方式的改變例3所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一方未傾斜的狀態(tài)的圖。
【具體實施方式】
[0031]以下，參照附圖，對用于實施發(fā)明的方式進(jìn)行說明。在各實施方式中，雖然以四個半導(dǎo)體元件(兩個IGBT以及兩個二極管)被縱橫排列的半導(dǎo)體裝置為例而進(jìn)行說明，但并不限定于此。并且，在各附圖中，對相同結(jié)構(gòu)部分標(biāo)記相同符號，并省略其重復(fù)的說明。
[0032]〈第一實施方式〉
[0033]首先，對第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖1為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的電路結(jié)構(gòu)的圖。參照圖1，第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置I為具有IGBTlO以及20和二極管31以及32的逆變器電路。
[0034]在半導(dǎo)體裝置I中，IGBTlO具有集電極11、發(fā)射極12和柵極13。另外，IGBT20具有集電極21、發(fā)射極22和柵極23。
[0035]IGBTlO的集電極11與二極管31的陰極以及高位側(cè)電源端子41a電連接。IGBTlO的發(fā)射極12與二極管31的陽極電連接。也就是說，二極管31與IGBTlO被反并聯(lián)連接。IGBTlO的柵極13與控制極端子46中的至少一個電連接。
[0036]IGBT20的發(fā)射極22與二極管32的陽極以及低位側(cè)電源端子42a電連接。IGBT20的集電極21與二極管32的陰極電連接。也就是說，二極管32與IGBT20被反并聯(lián)連接。IGBT20的柵極13與控制極端子47中的至少一個電連接。
[0037]另外，IGBTlO的發(fā)射極12與IGBT20的集電極21電連接，而且與輸出端子43a電連接。另外，由于高位側(cè)電源端子41a、低位側(cè)電源端子42a以及輸出端子43a與控制極端子46以及47相比被施加高電壓，因此，有時將這三個端子稱為高壓端子。
[0038]接下來，對第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。圖2為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的立體圖。圖3為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的沿著圖2的A-A線的剖視圖。圖4為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的沿著圖2的B-B線的剖視圖。圖5為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體圖。圖6為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的沿著圖5的C-C線的局部剖視圖。圖7為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的與圖6對應(yīng)的局部仰視圖(局部底面圖)。
[0039]并且，本申請中，在半導(dǎo)體裝置I中，將金屬板44以及45露出的面設(shè)為上表面，將金屬板41以及43露出的面設(shè)為下表面。而且，將高位側(cè)電源端子41a、低位側(cè)電源端子42a、以及輸出端子43a突出的面設(shè)為正面。另外，將懸掛引線端子41b、懸掛引線端子43b、控制極端子46、以及控制極端子47突出的面設(shè)為背面。另外，將其他面設(shè)為側(cè)面。
[0040]參照圖2?圖7，在半導(dǎo)體裝置I中，包括高位側(cè)電源端子41a以及懸掛引線端子41b的金屬板41、包括低位側(cè)電源端子42a的金屬板42、以及包括輸出端子43a以及懸掛引線端子43b的金屬板43以長度方向朝向大致相同方向(Y方向)的方式而隔開預(yù)定的間隔被并列設(shè)置。
[0041]另外，設(shè)置有控制極端子46，所述控制極端子46為，多個金屬制的引線端子以使長度方向朝向與金屬板41的長度方向大致相同的方向(Y方向)的方式隔開預(yù)定的間隔而被并列設(shè)置而成。另外，設(shè)置有控制極端子47，所述控制極端子47為，多個金屬制的引線端子以使長度方向朝向與金屬板43的長度方向大致相同的方向(Y方向)的方式隔開預(yù)定的間隔而被并列設(shè)置而成。
[0042]作為金屬板41、42以及43、和控制極端子46以及47的材料，分別能夠使用例如銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)等。也可以在金屬板41、42以及43、和控制極端子46以及47的各自的表面上實施銀(Ag)或金(Au)等的電鍍處理。
[0043]在金屬板41的上表面上，以使集電極11經(jīng)由錫類的軟焊料等導(dǎo)電性的接合材料(未圖示)而與金屬板41導(dǎo)通的方式安裝有IGBT10。并且，由于集電極11為P型，因此，有時將與集電極11連接的金屬板41稱為P側(cè)。另外，在金屬板41的上表面上，以使陰極經(jīng)由錫類的軟焊料等的導(dǎo)電性的接合材料(未圖示)而與金屬板41導(dǎo)通的方式安裝有二極管31 JGBTlO以及二極管31在金屬板41的長度方向(Y方向)上被排列。
[0044]在金屬板43的上表面上，以使集電極21經(jīng)由錫類的軟焊料等導(dǎo)電性的接合材料(未圖示)而與金屬板43導(dǎo)通的方式安裝有IGBT20。另外，在金屬板43的上表面上，以使陰極經(jīng)由錫類的軟焊料等的導(dǎo)電性的接合材料(未圖示)而與金屬板43導(dǎo)通的方式安裝有二極管32。IGBT20以及二極管32在金屬板43的長度方向(Y方向)上被排列。
[0045]金屬板41的安裝IGBTlO以及二極管31的部分的厚度(除了高位側(cè)電源端子41a以及懸掛引線端子4Ib之外的部分的厚度)例如能夠被設(shè)為2?3mm左右。金屬板43的安裝IGBT20以及二極管32的部分的厚度(除了輸出端子43a以及懸掛引線端子43b之外的部分的厚度)例如能夠被設(shè)為2?3mm左右?？梢詫⒔饘侔?1的安裝IGBTlO以及二極管31的部分的厚度、和金屬板43的安裝IGBT20以及二極管32的部分的厚度設(shè)為大致相同的厚度。
[0046]金屬板41的高位側(cè)電源端子41a以及懸掛引線端子41b的厚度也可以薄于金屬板41的安裝IGBT1以及二極管31的部分的厚度，例如，能夠設(shè)為0.5mm左右。金屬板43的輸出端子43a以及懸掛引線端子43b的厚度也可以薄于金屬板43的安裝IGBT20以及二極管32的部分的厚度，例如，能夠設(shè)為0.5mm左右。
[0047]在IGBTlO以及二極管31上，以經(jīng)由導(dǎo)電性的隔板61(例如，銅等金屬塊)以及錫類的軟焊料等導(dǎo)電性的接合材料而與IGBTlO的發(fā)射極12以及二極管31的陽極導(dǎo)通的方式配置有金屬板44。換言之，在金屬板44的下表面與IGBTlO以及二極管31的上表面?zhèn)鹊碾姌O之間配置有導(dǎo)電性的隔板61(例如，銅等金屬塊)。金屬板44經(jīng)由錫類的軟焊料等導(dǎo)電性的接合材料(未圖示)而與金屬板43電連接。
[0048]在IGBT20以及二極管32上，以經(jīng)由導(dǎo)電性的隔板62(例如，銅等金屬塊)以及錫類的軟焊料等的導(dǎo)電性的接合材料而與IGBT20的發(fā)射極22以及二極管32的陽極導(dǎo)通的方式配置有金屬板45。換言之，在金屬板45的下表面與IGBT20以及二極管32的上表面?zhèn)鹊碾姌O之間，配置有導(dǎo)電性的隔板62(例如，銅等金屬塊)。
[0049]在金屬板45上，設(shè)置有從側(cè)面向金屬板44側(cè)突出的接頭部45j。另外，在金屬板42上，設(shè)置有從側(cè)面向控制極端子46以及47側(cè)突出的接頭部42 j ο接頭部42 j以及接頭部45 j的各自的厚度例如能夠被設(shè)為0.5_左右。
[0050]金屬板45的接頭部45j的下表面與金屬板42的接頭部42 j的上表面以對置的方式被配置，并經(jīng)由導(dǎo)電性的接合材料81(例如，錫類的軟焊料等)而被電連接。并且，由于發(fā)射極22為N型，因此，有時將與發(fā)射極22連接的金屬板42稱為N側(cè)。
[0051]在接頭部45j的下表面的外周部上，為了吸收多余的接合材料81而設(shè)置有環(huán)狀的槽45x。另外，在接頭部42j的上表面上，為了吸收多余的接合材料81而設(shè)置有槽42x。槽45x的寬度例如能夠被設(shè)為400?600μπι左右。槽45x的深度例如能夠被設(shè)為200?300μπι左右。
[0052]雖然在圖6等中，槽45χ的截面形狀為半圓形，但是，槽45χ的截面形狀也可以不設(shè)為半圓形，例如，也可以設(shè)為半橢圓形或矩形等。另外，只要能夠確?？晌斩嘤嗟慕雍喜牧?1的充分的容積，則槽45χ也可以不設(shè)為環(huán)狀。并且，槽45χ為本發(fā)明所涉及的槽的代表性的一個示例。
[0053]接頭部42j的頂2而上部K (接頭部42 j的控制極2而子46以及47側(cè)的2而部的接頭部45 j側(cè))經(jīng)由接合材料81而被固定在俯視觀察時與槽45x重疊的位置處(收納于與槽45x對應(yīng)的位置處的狀態(tài))。并且，M(槽45x的內(nèi)周側(cè)的區(qū)域)表示接頭部45 j和接頭部42j應(yīng)該被接合的區(qū)域(接合材料81應(yīng)該存在的區(qū)域)(以后，設(shè)為接合區(qū)域M)。
[0054]通過設(shè)置有槽42x，從而接頭部42j的上表面?zhèn)瘸蔀橥共?。因此，能夠?qū)⒔宇^部42 j的頂端上部K換稱為凸部的頂端上部K。并且，凸部的后端上部L(凸部的槽42x側(cè)的端部的接頭部45j側(cè))也經(jīng)由接合材料81而被固定在俯視觀察時與槽45x重疊的位置處。
[0055]但是，雖然在圖7中，除了凸部的頂端上部K(接頭部42j的頂端上部K)以及后端上部L以外的部分也被固定在俯視觀察時與槽45x重疊的位置處，但是，凸部的頂端上部K以及后端上部L以外的部分并非必須被固定在俯視觀察時與槽45x重疊的位置處。
[0056]雖然省略了放大圖的圖示，但是，金屬板43以及44也具備與金屬板42以及45同樣的接頭部，金屬板44的接頭部的下表面經(jīng)由導(dǎo)電性的接合材料(例如，錫類的軟焊料等)而與金屬板43的接頭部的上表面電連接。通過將金屬板43的接頭部和金屬板44的接頭部的結(jié)構(gòu)設(shè)為與接頭部42j和接頭部45j的結(jié)構(gòu)相同，從而能夠獲得同樣的效果(提高了后文所述的接頭部42 j與接頭部45 j的連接可靠性)。但是，金屬板43以及44被設(shè)為，與金屬板42相比不易傾斜的結(jié)構(gòu)。
[0057]金屬板44的厚度例如能夠被設(shè)為2?3mm左右。金屬板45的厚度例如能夠被設(shè)為2?3mm左右。也可以將金屬板44和金屬板45設(shè)為大致相同的厚度。作為金屬板44以及45的材料，例如，能夠使用銅(Cu)、鎳(Ni)、鋁(Al)等。在金屬板44以及45的表面上，也可以實施銀(Ag)或金(Au)等的電鍍處理。
[0058]并且，金屬板45為本發(fā)明所涉及的第一板狀部的代表性的一個示例，接頭部45j為本發(fā)明所涉及的第一接頭部的代表性的一個示例。另外，金屬板42為本發(fā)明所涉及的第二板狀部的代表性的一個示例，接頭部42j為本發(fā)明所涉及的第二接頭部的代表性的一個示例。
[0059]構(gòu)成控制極端子46的各金屬制的引線端子經(jīng)由接合引線而與IGBTlO的柵極13或溫度傳感器(未圖示)等電連接。構(gòu)成控制極端子47的各金屬制的引線端子經(jīng)由接合引線而與IGBT20的柵極23或溫度傳感器(未圖示)等電連接。構(gòu)成控制極端子46以及47的各金屬制的引線端子的厚度例如能夠被設(shè)為0.5_左右。作為接合引線，例如能夠使用金線或銅線等金屬線。
[0060]IGBTlO以及20、二極管31以及32、金屬板41?45、控制極端子46以及47、以及接合引線通過密封樹脂50而被密封。但是，金屬板41以及43的下表面中的至少一部分從密封樹脂50的下表面露出。另外，金屬板44以及45的上表面的至少一部分從密封樹脂50的上表面露出。
[0061 ]另外，金屬板41的高位側(cè)電源端子41a、金屬板42的低位側(cè)電源端子42a、以及金屬板43的輸出端子43a的各自的至少一部分從密封樹脂50的正面突出。另外，被形成于金屬板41的端部處的懸掛引線端子41b、被形成于金屬板43的端部處的懸掛引線端子43b、控制極端子46、以及控制極端子47的各自的至少一部分從密封樹脂50的背面突出。
[0062]排列有IGBTlO和IGBT20的第一方向(大致X方向)、與懸掛引線端子41b以及43b和控制極端子46以及47突出的第二方向(大致Y方向)正交。但是，本申請中的正交并非嚴(yán)格意義上的正交，而是指大致正交。例如，由于制造上的偏差等而使第一方向和第二方向從90度偏離了十幾度左右的情況也被包含在正交中。
[0063]作為密封樹脂50的材料，例如能夠使用含有填料的環(huán)氧樹脂類樹脂等。密封樹脂50的厚度例如能夠被設(shè)為5mm左右。
[0064]金屬板41?45的從密封樹脂50露出的部分能夠有助于IGBTlO以及20等所產(chǎn)生的熱向外部的排放。金屬板41?45例如能夠由引線框架進(jìn)行制作。并且，懸掛引線端子41b以及43b為，在金屬板41以及43由引線框架進(jìn)行制作時與引線框架的主體(未圖示)連接，并在通過密封樹脂50而進(jìn)行密封后從引線框架的主體(未圖示)上被切斷的部分。
[0065]接下來，對第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說明。圖8?圖12為例示第一實施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
[0066]首先，在圖8所示的工序中，準(zhǔn)備通過沖壓加工等而被設(shè)為預(yù)定形狀的引線框架40。而且，在引線框架40上的預(yù)定位置上，經(jīng)由錫類的軟焊料等導(dǎo)電性的接合材料(未圖示)而安裝IGBTlO以及20和二極管31以及32(未圖示;參照圖3以及圖4)。
[0067]而且，在IGBTlO以及二極管31上安裝導(dǎo)電性的隔板61(未圖示;參照圖3以及圖4)，在IGBT20以及二極管32上安裝導(dǎo)電性的隔板62(未圖示;參照圖3以及圖4)。而且，在導(dǎo)電性的隔板61的上表面、導(dǎo)電性的隔板6 2的上表面、引線框架40的成為金屬板42的部分的接頭部42j的上表面、以及引線框架40的成為金屬板43的部分的接頭部的上表面上，涂布未固化的導(dǎo)電性的接合材料81(例如，錫類的軟焊料等)。
[0068]接下來，在圖9所示的工序中，在實施弓I線粘合后，在隔板61上經(jīng)由接合材料81(未圖示)而安裝金屬板44。另外，在隔板62上經(jīng)由接合材料81(未圖示)而安裝金屬板45。之后，涂布底漆涂料(聚酰胺樹脂等)。
[0069]在該工序中，引線框架40的成為金屬板42的部分的接頭部42j的上表面、與金屬板45的接頭部45j的下表面經(jīng)由導(dǎo)電性的接合材料81而被接合(參照圖6以及圖7)。另外，引線框架40的成為金屬板43的部分的接頭部的上表面、與金屬板44的接頭部的下表面經(jīng)由導(dǎo)電性的接合材料81而被接合。
[0070]接下來，在圖10所示的工序中實施模壓成形，并形成密封樹脂50。接下來，在圖11所示的工序中，對密封樹脂50的上表面進(jìn)行切削，從而使金屬板44以及45的上表面從密封樹脂50露出。接下來，在圖12所示的工序中，在預(yù)定位置處切斷引線框架40，從而制作出金屬板41?43、高位側(cè)電源端子41a、低位側(cè)電源端子42a、輸出端子43a、懸掛引線端子41b以及43b、以及控制極端子46以及47。由此，完成了圖2等所示的半導(dǎo)體裝置I。
[0071]在圖9所示的工序中，存在接頭部42j和接頭部45j如圖13所示那樣不平行的情況。這是因為，由于引線框架40的成為金屬板42的部分為懸臂結(jié)構(gòu)(由于僅單側(cè)與引線框架40連結(jié))，因此接頭部42j的傾斜度的偏差較大。
[0072]在假設(shè)當(dāng)設(shè)為接頭部42j的頂端上部K不位于俯視觀察時與槽45x重疊的位置處時如圖13所示接頭部42j傾斜而與接頭部45j接觸的情況下，會出現(xiàn)接合材料81不存在的區(qū)域N，從而無法使接頭部42 j和接頭部45 j在整個接合區(qū)域M內(nèi)進(jìn)行接合。另外，在頂端上部K的附近(在圖13中，為頂端上部K的右側(cè))，幾乎不存在接合材料81，也未形成圓角。
[0073]由此，難以使接頭部42j和接頭部45 j牢固地接合，從而無法確保接合部(對接頭部42 j和接頭部45 j進(jìn)行接合的接合材料81)的耐久性。例如，由于在接合材料81中產(chǎn)生裂縫的情況下，裂縫從接合材料81的端部開始產(chǎn)生，因此，當(dāng)在頂端上部K的附近(在圖13中，為頂端上部K的右側(cè))幾乎不存在接合材料81時，裂縫易于從該部分產(chǎn)生。
[0074]另一方面，在本實施方式中，在接頭部45j的下表面與接頭部42j的上表面對置的部分處，設(shè)置有作為確保接頭部42 j的頂端上部K與接頭部45 j的下表面之間的接合材料81的厚度的接合材料厚度確保單元的槽45x。
[0075]而且，由于接頭部42j的頂端上部K位于俯視觀察時與槽45x重疊的位置處，因此，即使在如圖14那樣接頭部42j傾斜而與接頭部45 j接觸的情況下，頂端上部K也在槽45x內(nèi)與接頭部45j接合。由此，能夠使接頭部42j和接頭部45j在整個接合區(qū)域M內(nèi)進(jìn)行接合。另外，即使在頂端上部K的附近，接合材料81也能夠確保預(yù)定的厚度。另外，在頂端上部K與槽45x的內(nèi)壁面之間形成有圓角。
[0076]另外，由于接頭部42j的后端上部L位于俯視觀察時與槽45x重疊的位置處，因此，即使在后端上部L的附近，接合材料81也能夠確保預(yù)定的厚度。另外，在后端上部L與槽45x的內(nèi)壁面之間，形成有圓角。
[0077]由此，能夠使接頭部42j和接頭部45j牢固地進(jìn)行接合，例如，即使在半導(dǎo)體裝置I被反復(fù)放置于低溫環(huán)境和高溫環(huán)境中的情況下，也能夠降低接合部(對接頭部42j和接頭部45j進(jìn)行接合的接合材料81)惡化的可能性(裂縫的產(chǎn)生等)。即，能夠提高接頭部42j與接頭部45 j的連接可靠性。
[0078]并且，在本實施方式所涉及的結(jié)構(gòu)中，即使接合材料81從槽45x中溢出，也不會有問題。由圖4可知，這是因為，由于在金屬板45與二極管32之間具有隔板62，從而將二極管32接合在金屬板43上的接合材料與接合材料81不處于同一平面內(nèi)，因此，即使假設(shè)溢出，也不會對二極管32造成影響。由于金屬板42以及45與隔板62為相同電位，因此，即使假設(shè)接合材料81附著于隔板62上，也不會有問題。
[0079]〈第一實施方式的改變例1>
[0080]也可以在包含槽45x的內(nèi)壁面的接頭部45j的下表面上，形成與金屬板42相比接合材料81的潤濕性良好的金屬膜。例如，如果金屬板42為銅，則作為金屬膜，能夠使用與銅相比接合材料81的潤濕性良好的金膜。金膜例如能夠通過電鍍法來形成。也可以在金膜的下方設(shè)置鎳膜或鈀膜等。
[0081 ]如此，通過在包含槽45x的內(nèi)壁面的接頭部45 j的下表面上形成與金屬板42相比接合材料81的潤濕性良好的金屬膜，從而能夠使接合材料81易于集中在槽45x內(nèi)。因此，槽45x內(nèi)的接合材料81易于確保預(yù)定的厚度，并能夠進(jìn)一步提高接頭部42 j與接頭部45 j之間的連接可靠性。
[0082]〈第一實施方式的改變例2>
[0083]圖15為例示在第一實施方式的改變例2所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一側(cè)傾斜了的狀態(tài)的圖。在第一實施方式的改變例2所涉及的半導(dǎo)體裝置中，在接頭部45j上，代替槽45x而設(shè)置突起部45y。突起部45y例如能夠以環(huán)狀而設(shè)置于接頭部45j的下表面上。
[0084]接頭部42j的頂端上部K經(jīng)由接合材料81而被固定在俯視觀察時與設(shè)置有突起部45y的區(qū)域相比靠接頭部45j的下表面的外邊緣側(cè)。突起部45y的寬度例如能夠被設(shè)為400?600μπι左右。突起部45y的高度例如能夠被設(shè)為200?300μπι左右。
[0085]如此，在本實施方式中，在接頭部45j的下表面與接頭部42j的上表面對置的部分處，設(shè)置有作為接合材料厚度確保單元的突起部45y，該接合材料厚度確保單元用于確保接頭部42j的頂端上部K與接頭部45j的下表面之間的接合材料81的厚度。
[0086]而且，由于接頭部42j的頂端上部K位于俯視觀察時與設(shè)置有突起部45y的區(qū)域相比靠接頭部45j的下表面的外邊緣側(cè)，因此，即使在如圖15那樣接頭部42j傾斜而與接頭部45 j接觸的情況下，頂端上部K也在與突起部45y相比靠外側(cè)的區(qū)域內(nèi)與接頭部45 j接合。由此，能夠使接頭部42 j和接頭部45 j在整個接合區(qū)域M內(nèi)接合。另外，即使在頂端上部K的附近，接合材料81也能夠確保預(yù)定的厚度。另外，在頂端上部K與接頭部45j的下表面之間形成有圓角。
[0087]另外，由于接頭部42j的后端上部L位于俯視觀察時與設(shè)置有突起部45y的區(qū)域相比靠接頭部45j的下表面的外邊緣側(cè)，因此，即使在后端上部L的附近，接合材料81也能夠確保預(yù)定的厚度。另外，在后端上部L與接頭部45j的下表面之間形成有圓角。
[0088]由此，除了第一實施方式的效果之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)以下的效果。即，由于即使在接頭部42j與接頭部45j大致平行的情況下，在接頭部42j與接頭部45j之間確保有突起部45y的高度以上的間隙并且填充有接合材料81，因此，能夠?qū)⒔雍喜牧?1的厚度總是設(shè)為大致固定的厚度以上。
[0089]另外，與第一實施方式的改變例I同樣地，更優(yōu)選為，在包含突起部45y的外壁面的接頭部45j的下表面上，形成與金屬板42相比接合材料81的潤濕性良好的金屬膜。并且，SP使代替在金屬板45的接頭部45j的下表面上設(shè)置突起部45y而在金屬板42的接頭部42 j的上表面上設(shè)置突起部，也能夠獲得同樣的效果。
[0090]〈第一實施方式的改變例3>
[0091]圖16為例示在第一實施方式的改變例3所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一側(cè)傾斜了的狀態(tài)的圖。圖17為例示在第一實施方式的改變例3所涉及的半導(dǎo)體裝置中接頭部的一側(cè)未傾斜的狀態(tài)的圖。
[0092]在第一實施方式的改變例3所涉及的半導(dǎo)體裝置中，接頭部45j的下表面為平坦而并未設(shè)置槽或突起部。取代于此，接合材料81含有多個金屬球85。換言之，在接合材料81中分散有多個金屬球85。作為金屬85，例如，能夠使用直徑為40?ΙΟΟμπι左右的鎳球等。但是，金屬球85也可以并非完全為球形。
[0093]通過使接合材料81含有多個金屬球85，從而即使在如圖16那樣接頭部42j傾斜了的情況下，接頭部42j和接頭部45j也不會接觸，從而確保了金屬球85的直徑的程度上的間隙。而且，在間隙中填充有接合材料81。另外，即使在如圖17那樣接頭部42 j與接頭部45 j大致平行的情況下，接頭部42j與接頭部45j也不會接觸，從而確保了金屬球85的直徑的程度上的間隙。而且，在間隙中填充有接合材料81。
[0094]S卩，在圖16以及圖17中的任意一種情況下，均通過金屬球85而在接頭部42j的頂端上部K與接頭部45 j的下表面之間確保有間隙，并且在間隙中填充有接合材料81。另外，通過金屬球85，從而在接頭部42j的后端上部L與接頭部45j的下表面之間確保有間隙，并且在間隙中填充有接合材料81。另外，在接頭部42 j的頂端上部K與接頭部45 j的下表面之間、以及接頭部42j的后端上部L與接頭部45j的下表面之間形成有圓角。
[0095]如此，在本實施方式中，在接頭部45j的下表面與接頭部42j的上表面對置的部分處，設(shè)置有作為接合材料厚度確保單元的金屬球85(以分散于接合材料81中的狀態(tài)存在)，該接合材料厚度確保單元用于確保接頭部42j的頂端上部K與接頭部45j的下表面之間的接合材料81的厚度。
[0096]由此，除了第一實施方式的效果之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)以下的效果。即，由于即使在接頭部42j與接頭部45j大致平行的情況下，在接頭部42j與接頭部45j之間也確保了金屬球85的直徑以上的間隙并且填充有接合材料81，因此，能夠?qū)⒔雍喜牧?1的厚度總是設(shè)為大致固定的厚度以上。另外，在金屬球85的周圍，接合材料81的潤濕性為良好。由此，能夠進(jìn)一步提高接頭部42 j與接頭部45 j的連接可靠性。
[0097]另外，與第一實施方式的改變例I同樣地，更優(yōu)選為，在接頭部45j的下表面上形成與金屬板42相比接合材料81的潤濕性良好的金屬膜。
[0098]以上，雖然對優(yōu)選的實施方式及其改變例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，并不限定于上述的實施方式及其改變例，在不脫離權(quán)利要求書所記載的范圍的情況下，能夠?qū)ι鲜龅膶嵤┓绞郊捌涓淖兝芳痈鞣N各樣的改變以及置換。
[0099]例如，雖然在上述實施方式中，列舉出多個半導(dǎo)體元件(IGBT以及二極管)被縱橫地排列的半導(dǎo)體裝置，但是，本發(fā)明例如能夠應(yīng)用于排列有兩個使IGBT以及二極管一體化的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置等中?；蛘撸缫部梢詫⒈景l(fā)明應(yīng)用于具有一個使IGBT以及二極管一體化的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體裝置等中。
[0100]另外，上述實施方式及其改變例也可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合。
[0101]本國際申請要求2014年3月10日提交的日本國專利申請2014-046595號的優(yōu)先權(quán)，并且本申請引用了日本國專利申請2014-046595號的全部內(nèi)容。
[0102]符號說明
[0103]I半導(dǎo)體裝置；
[0104]10,20IGBT；
[0105]11、21集電極；
[0106]12、22發(fā)射極；
[0107]13,23柵極；
[0108]31、32二極管；
[0109]40引線框架；
[0110]41a高位側(cè)電源端子；
[0111]41b、43b懸掛引線端子；
[0112]41、42、43、44、45 金屬板；
[0113]42a低位側(cè)電源端子；
[0114]42j、45j接頭部；
[0115]42x、45x槽；
[0116]43a輸出端子；
[0117]45y突起部；
[0118]46、47控制極端子；
[0119]50密封樹脂；
[0120]61,62隔板；
[0121]81接合材料；
[0122]85金屬球。
【主權(quán)項】
1.一種半導(dǎo)體裝置，具有: 半導(dǎo)體元件； 第一板狀部，其與所述半導(dǎo)體元件的上表面?zhèn)鹊碾姌O電連接，并具備從側(cè)面突起的第一接頭部，且由導(dǎo)電體構(gòu)成； 第二板狀部，其具備從側(cè)面突起的第二接頭部，且由導(dǎo)電體構(gòu)成， 所述第一接頭部的下表面與所述第二接頭部的上表面以對置的方式被配置，且經(jīng)由導(dǎo)電性的接合材料而被電連接， 在所述第一接頭部的下表面與所述第二接頭部的上表面對置的部分處，設(shè)置有確保所述第二接頭部的頂端上部和所述第一接頭部的下表面之間的所述接合材料的厚度的接合材料厚度確保單元。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述接合材料厚度確保單元為，被設(shè)置于所述第一接頭部的下表面上的槽， 所述第二接頭部的頂端上部經(jīng)由所述接合材料而被固定在俯視觀察時與所述槽重疊的位置處。3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述接合材料厚度確保單元為，被設(shè)置于所述第一接頭部的下表面上的突起部， 所述第二接頭部的頂端上部經(jīng)由所述接合材料而被固定在與所述突起部相比靠所述第一接頭部的下表面的外邊緣側(cè)。4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述接合材料厚度確保單元為，所述接合材料中所包含的金屬球， 通過所述金屬球，從而在所述第二接頭部的頂端上部與所述第一接頭部的下表面之間確保有間隙，并且在所述間隙中填充有所述接合材料。5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述槽被設(shè)置為環(huán)狀。6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述第二接頭部的上表面?zhèn)葹橥共浚?所述凸部的頂端上部以及所述凸部的后端上部經(jīng)由所述接合材料而被固定在俯視觀察時與所述槽重疊的位置處。7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 在所述第一板狀部的下表面與所述半導(dǎo)體元件的上表面?zhèn)鹊碾姌O之間配置有金屬塊。
【文檔編號】H01L25/07GK106062950SQ201580012369
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年1月15日 公開號201580012369.7, CN 106062950 A, CN 106062950A, CN 201580012369, CN-A-106062950, CN106062950 A, CN106062950A, CN201580012369, CN201580012369.7, PCT/2015/50894, PCT/JP/15/050894, PCT/JP/15/50894, PCT/JP/2015/050894, PCT/JP/2015/50894, PCT/JP15/050894, PCT/JP15/50894, PCT/JP15050894, PCT/JP1550894, PCT/JP2015/050894, PCT/JP2015/50894, PCT/JP2015050894, PCT/JP201550894
【發(fā)明人】門口卓矢, 平野敬洋, 川島崇功, 福谷啓太, 奧村知巳, 西畑雅由
【申請人】豐田自動車株式會社, 株式會社電裝