CN100345290C - 半导体器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体器件，其可抑制流过主电流的布线图形的温度上升，并且可抑制部件成本的上升。在绝缘电路基板(32)上形成铜图形(33)，在该铜图形(33)上锡焊散热器(34)，在散热器(34)上安装半导体芯片(35)。配置外部电极(36)和散热器(34)，使外部电极(36)的侧面(36a)与散热器(34)的侧面(34a)的距离a(图1的水平方向的距离a)缩短。由此，可抑制外部电极(36)的侧面(36a)与散热器(34)的侧面(34a)之间的铜图形(33)的温度上升。

Description

半导体器件
技术领域
本发明涉及半导体元件的主电流流过绝缘基板上形成的布线图形的半导体器件。
背景技术
在多个半导体元件被封入管壳中的半导体组件，特别是流过较大电流的功率半导体组件中，有必要减小半导体元件的主电流流过的电极与外部电极之间的布线图形的电阻值。
例如，在图4所示的现有的半导体组件11中，在绝缘电路基板12上所形成的铜图形13上锡焊了散热器14，在该散热器14上安装了半导体芯片15。外部电极17的一端被锡焊在铜图形13上，外部电极D17与外部电极S18被绝缘体19绝缘。
在图4的半导体组件11中，例如从外部电极17流入的漏电流通过铜图形13，进而通过散热器14，流入半导体芯片15的漏电极。
在对半导体芯片15与外部电极18进行引线键合16的情况下，受键合操作的制约，往往有必要使外部电极18与半导体芯片15离开规定距离而配置。一般来说，由于铜图形13的厚度较薄(例如0.07mm左右)，所以如果外部电极17与半导体芯片15的距离加长，也就是说铜图形13的布线长度加长，则因流过铜图形13的电流而引起的铜图形13的发热量增多。
为了防止铜图形13的发热，以往，如从上面看图4的半导体组件11的图(俯视图)所示，通过加宽铜图形13的宽度(在图4中为箭头所示的垂直方向的长度)来增加剖面积。也就是说，加宽与漏电流的流动方向正交的方向的宽度来增加漏电流的电流路径的剖面积。
图5是表示使主电流引起的铜图形13的发热受到抑制的另一半导体组件21的结构的图。
该半导体组件21系将外部电极22延长至半导体芯片15的下部的位置的半导体组件。
如图5右侧的侧视图所示，加长了与外部电极22的半导体芯片15相向的一侧的尺寸，通过将半导体芯片15锡焊在外部电极22上而加以固定。
这时，从外部电极22流入的漏电流从半导体芯片15的下部的外部电极22直接流入半导体芯片15的漏电极。由于外部电极22的厚度可比铜图形13厚，所以通过形成上述结构，可增大电流路径的剖面积，抑制铜图形13的发热。
另外，在专利文献1中，公开了设置将半导体元件安装部2a与主电极端子2b形成为一体的金属框架2，将半导体元件4锡焊在半导体元件安装部2a上，将主电极端子2b折弯并导出至外部的结构。
在专利文献1中所述的发明还由于主电流流过金属框架2，所以可抑制在绝缘基板上所形成的导体图形的发热。
[专利文献1]日本特公平8-17188号公报(图1)
但是，如图4所示，如果加宽铜图形13的宽度，增大剖面积，则有半导体组件11的外形尺寸增大这样的问题。
另外，如图5所示，如果形成将半导体芯片15安装到外部电极22上这样的结构，则可使铜图形13的宽度变窄，但如可安装全部的半导体芯片15那样，有必须增大由铜等构成的外部电极22的外形尺寸，提高部件成本这样的问题。
发明内容
本发明是抑制主电流流过的布线图形的温度上升，并且抑制部件成本的上升的发明。
本发明的半导体器件具有半导体元件、上述半导体元件的主电流流过的形成外部端子的金属导体、以及在绝缘基板上形成的将上述金属导体与上述半导体元件电连接的导电性的布线图形，配置上述金属导体和上述半导体元件，使得在上述金属导体与上述半导体元件之间的形成电流路径的上述布线图形的布线长度缩短。
按照本发明，可不增大半导体器件的外形尺寸而缩短金属导体与半导体元件之间的布线图形的布线长度，抑制半导体元件的主电流流过的布线图形的发热。
本发明的另一半导体器件具有半导体元件、形成上述半导体元件的主电流流过的外部端子的金属导体、安装有上述半导体元件的散热构件、以及形成在绝缘基板上且电连接上述金属导体与上述散热构件的导电性的布线图形，配置上述金属导体和上述散热构件，使得成为上述金属导体与上述散热构件之间的电流路径的上述布线图形的布线长度缩短。
按照本发明，可不增大半导体器件的外形尺寸而缩短散热构件与金属导体之间的布线图形的布线长度，抑制主电流流过的布线图形的温度上升。
在上述发明中，在上述金属导体的侧面与上述半导体元件或上述散热构件的侧面之间填埋导电性材料，来减小在上述金属导体与上述半导体元件或上述散热构件之间的电阻值。
通过如此构成，可减小金属导体与散热构件之间的电阻值。由此，由于可减少流过布线图形的电流，所以可抑制布线图形的温度上升，并且减小半导体器件的外形尺寸。
在上述发明中，上述导电性材料是焊锡，在上述金属导体和上述半导体元件或上述散热构件的侧面的上部设置防止形成焊锡层用的阻焊剂。
通过如此构成，在用焊锡填埋金属导体与半导体元件或散热构件的间隙时，可防止焊锡进入金属导体的上方，或者散热构件(或半导体元件)的上表面。由此，可确保锡焊的部分与极性不同的部分的绝缘距离。
在上述发明中，上述金属导体由与上述半导体元件进行引线键合的第1金属导体、和用上述布线图形与上述散热构件电连接的第2金属导体构成，使上述第2金属导体的端部比上述第1金属导体的端部更向上述半导体元件一侧突出，从而缩短了上述第2金属导体的端部与上述半导体元件或上述散热构件的距离。
通过如此构成，可确保在第1金属导体与半导体元件之间有规定的距离供引线键合操作之用，并且可缩短第2金属导体与半导体元件或散热构件之间的距离。由此，可抑制布线图形的温度上升，并且减小半导体器件的外形尺寸。
例如，第1金属导体与图3的外部电极37相对应，第2金属导体与图3的外部电极52相对应。
按照本发明，由于可缩短金属导体与半导体元件或散热构件之间的布线图形的布线长度，所以可抑制布线图形的温度上升，并且减小半导体器件的外形尺寸。另外，通过用导电性材料填埋在金属导体与半导体元件或散热构件之间，可减小金属导体与半导体元件或散热构件之间的电阻值，从而可抑制布线图形的温度上升，并且减小半导体器件的外形尺寸。
附图说明
图1是第1实施例的半导体组件的示意剖面图。
图2是第2实施例的半导体组件的示意剖面图。
图3是第3实施例的半导体组件的示意剖面图。
图4是现有的半导体组件的示意剖面图。
图5是现有的半导体组件的示意剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施例。图1是本发明第1实施例的功率半导体组件(半导体器件)31的示意剖面图。
在绝缘电路基板32上形成铜图形(导电性的布线图形)33，在该铜图形33上锡焊散热器(散热构件)34。将半导体芯片(半导体元件)35安装在散热器34上，半导体芯片35的漏电极与散热器34电连接。散热器34被设置成供半导体芯片35的散热之用。
外部电极D(金属导体或金属布线导体)36的一端与铜图形33锡焊在一起，另一端被引出到功率半导体组件(以下，称为半导体组件)31的管壳(未图示)的外部，形成外部端子。外部电极S37的一端与半导体芯片35的源电极进行引线键合，另一端被引出到管壳的外部，形成外部端子。外部电极36和外部电极37被插入树脂中，被该树脂的一部分的绝缘体38绝缘。
从安装了半导体芯片35的绝缘电路基板32上覆盖树脂的管壳，管壳与绝缘电路基板32被粘结在一起，形成半导体组件31。
在本第1实施例中，例如在很少受引线键合等的操作制约的情况下，配置外部电极36和散热器34，使外部电极36的侧面36a与散热器34的侧面34a的距离a(图1的水平方向的距离a)缩短。
通过如此配置，由于外部电极36与散热器34之间的铜图形33的布线长度(距离a)缩短，所以外部电极36与散热器34之间的铜图形33的电阻值减小。由此，可抑制漏电流流过时的铜图形33的温度上升。另外，通过缩短外部电极36与散热器34之间的铜图形33的布线长度，由于无需加宽铜图形33的宽度(与漏电流的流动方向正交的方向的长度)，所以可减小半导体组件31的外形尺寸。
接着，图2是本发明第2实施例的半导体组件41的示意剖面图。在图2中，对与图1相同的部分标以相同的符号而省略其说明。
本第2实施例是用焊锡(导电性材料)42填埋外部电极36的侧面36a与散热器34的侧面34a之间的间隙，来减小在外部电极36与散热器34之间的电阻值。
在上述结构的半导体组件41中，从外部电极36流入的漏电流通过铜图形33和焊锡，流入散热器34中。这时，由于焊锡42的厚度(图2的垂直方向的尺寸)比铜图形33厚，所以漏电流的大部分通过焊锡42，流入散热器34中。进而，通过散热器34，流入半导体芯片35的漏电极。由此，由于流过外部电极36与散热器34之间的铜图形33的漏电流减少，所以可抑制铜图形的温度上升。
按照本第2实施例，通过用焊锡42填埋外部电极36与散热器34之间的间隙，可增大从外部电极36向散热器34流入的漏电流的电流路径的剖面积。由此，可增加流过焊锡42的部分的电流，减少流过外部电极36与散热器34之间的铜图形33的电流。因而，可抑制铜图形33的温度上升。另外，通过缩短外部电极36与散热器34之间的铜图形33的布线长度，由于无需加宽铜图形33的宽度(与漏电流的流动方向正交的方向的长度)，所以可减小半导体组件41的外形尺寸。
再有，在用焊锡42填埋外部电极36与散热器34的间隙时，也可在外部电极36的侧面36a与散热器34的侧面34a镀以金属，进而在各自侧面的上部涂敷阻焊剂。
如上所述，通过在侧面的上部涂敷阻焊剂，用焊锡填埋外部电极36与散热器34的间隙时，可防止焊锡42绕入外部电极37的上方及散热器34的上表面。
接着，图3是本发明第3实施例的半导体组件51的示意剖面图。在图3中，对与图1相同的部分标以相同的符号而省略其说明。
本第3实施例是使外部电极52的端部52b延伸到散热器34一侧，以缩短外部电极52的侧面52a与散热器34的侧面34a的距离的实施例。
如图3所示，使下侧的外部电极52的端部52b的前端比外部电极37的端部37a的前端在半导体芯片35的方向(从图3的正面看，在水平方向右侧)更加突出。
通过形成这样的结构，在进行引线键合53的外部电极37的端部37a与半导体芯片35的端部之间可确保恒定的距离，并且可缩短外部电极52的侧面52a与散热器34的侧面34a的距离a。
在第3实施例中，由于加长了下侧的外部电极52的端部52b的水平方向的尺寸，并将上侧的外部电极37的尺寸缩至比它短，所以在对半导体芯片35与上侧的外部电极37的端部37a进行引线键合53时，可充分地确保外部电极37与半导体芯片15的距离。由此，即使是受键合操作的制约，必须使两者的距离离开恒定值以上的情况，也可缩短漏电流流过的外部电极52与散热器34的距离。
按照本第3实施例，可确保外部电极37与半导体芯片35之间有恒定的距离，并且可缩短相同的主电流流过的外部电极52与散热器34之间的距离。由此，可减小外部电极37与散热器34之间的铜图形33的电阻值，从而抑制铜图形33的温度上升。另外，由于可缩短外部电极37与散热器34的距离，而且无需加宽铜图形33的宽度(与电流的流动方向正交的方向的长度)，从而可减小半导体组件41的外形尺寸。
在本第3实施例中，也可用焊锡42填埋外部电极52与散热器34的间隙。
通过如此构成，可增大外部电极52与散热器34之间的电流路径的剖面积，并可进一步减小电阻值。
本发明不限于上述实施例，也可如下那样构成。
在第1～第3实施例中，虽然为使半导体芯片35散热而设置了散热器34，但也可将半导体芯片35直接锡焊在铜图形33上。这时，可缩短半导体芯片35的侧面与外部电极36、52的侧面的距离。
在第2实施例中，填埋外部电极36与散热器34的间隙的材料不限于焊锡42，只要是能用导电性的材料以低接触电阻连接由铜等构成的外部电极36与散热器34或半导体芯片35，无论何种材料均可。
另外，涂敷在外部电极36和散热器34的侧面的阻焊剂不限于焊锡阻焊剂，也可使用与所使用的导电材料对应的阻焊剂。

Claims (3)

1.一种半导体器件，其特征在于，
具有：
半导体元件；
金属导体，形成上述半导体元件的主电流流过的外部端子；
散热构件，安装有上述半导体元件；以及
导电性的布线图形，形成在绝缘基板上且电连接上述金属导体与上述散热构件，
配置上述金属导体和上述散热构件，使得成为上述金属导体与上述散热构件之间的电流路径的上述布线图形的布线长度缩短，
在上述金属导体的侧面与上述半导体元件或上述散热构件的侧面之间填埋导电性材料，来减小上述金属导体与上述半导体元件或上述散热构件之间的电阻值。
2.一种半导体器件，其特征在于，
具有：
半导体元件；
金属导体，形成上述半导体元件的主电流流过的外部端子；
散热构件，安装有上述半导体元件；以及
导电性的布线图形，形成在绝缘基板上且电连接上述金属导体与上述散热构件，
配置上述金属导体和上述散热构件，使得成为上述金属导体与上述散热构件之间的电流路径的上述布线图形的布线长度缩短，
上述金属导体由与上述半导体元件进行引线键合的第1金属导体、和用上述布线图形与上述半导体元件或上述散热构件电连接的第2金属导体构成，
使上述第2金属导体的端部比上述第1金属导体的端部更向上述半导体元件一侧突出，从而缩短了上述第2金属导体的端部与上述半导体元件或上述散热构件的距离。
3.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，
上述导电性材料是焊锡，在上述金属导体和上述半导体元件或上述散热构件的侧面的上部设置防止形成焊锡层用的阻焊剂。
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