CN101521167A - 半导体装置及半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
半导体装置及半导体装置的制造方法包括如下工序：准备基板(172)、与基板(172)留有间隔而配置且形成从一侧至另一侧的贯通孔的板状端子台(182)以及嵌入贯通孔并从端子台(182)突出的控制端子(153)；准备第1和第2金属模，前者形成有容纳基板(172)的第1凹部的第1金属模，后者形成有容纳端子台(182)的第2凹部以及可容纳设置在第2凹部内且从端子台(182)突出的控制端子(153)的第3凹部的第2金属模；在第1凹部内配置基板(172)；在第2凹部内配置端子台(182)，并在第3凹部内配置控制端子(153)，用端子台(182)封闭第2凹部的开口部；在由第1金属模和第2金属模夹持端子台(182)的周边部的状态，在基板(172)与端子台(182)之间充填树脂，在基板(172)上形成模塑树脂(174)。
Description
技术领域
0001
本发明涉及半导体装置及半导体装置的制造方法，特别地涉及用树脂覆盖基板上元件的半导体装置及半导体装置的制造方法。
背景技术
0002
传统技术中，提出了用各种办法作了加工的半导体装置。例如，特开平07-022722号公报中记载的电子电路装置设有：电子电路基板；安装在该电子电路基板上的电子元件；以及覆盖电子电路基板及电子元件，同时使连接器和电子电路基板结合成一体的保护树脂。保护树脂由环氧树脂中混入无机粉料的树脂本体以及使树脂本体固化的固化剂混合而成的热固性树脂材料构成，难以轻易地弹性变形。
0003
特开2004-111435号公报中记载的电气/电子模块设有电子电路基板；安装在该电子电路基板上的电子元件；与电子电路基板的电子电路连接，且可与外部电子电路系统自由插拔连接的连接器；以及覆盖该连接器、电子元件及电子电路基板的热固性树脂层。
0004
特开平11-254478号公报中记载的树脂密封的光学半导体的制造方法，其中，首先使用热塑性树脂，采用射出成型法，制作具有可分割成多个构成部件的结构的一次成型件，然后，在此一次成型件中插入和固定光学半导体，组合成一体，制成插入用部件。接着，将此插入用部件插入并固定在被覆成型用金属模空腔内，在该金属模空腔内除去了光学半导体的光透过用窗的部分注入并充填溶融热塑性树脂，形成被覆成型层，同时还成型其他外壳形状，从而制成树脂密封成型件。
0005
特开平10-242344号公报中记载的功率用半导体装置设有：将基板的功率用半导体芯片搭载部密封的模塑树脂；以及从形成为环状的树脂密封部突出的外部连接用端子。
0006
而且，在外部连接用端子的基板侧的基部上，设置此外部连接用端子贯穿的合成树脂制块，在该块上形成有树脂密封部成型用模压金属模压接的合模面。
0007
特开平10-116962号公报中记载的半导体装置的制造方法包括：在形成有电气电路的基板上，大致垂直地配置与该电气电路电连接的外部连接用端子的工序；以及模压工序，将基板对准位置，以经由辅助构件使外部连接用端子的一部分嵌合到设于金属模的上金属模或下金属模的预定部分的凹部，然后在该金属模中充填树脂。
0008
特开2001-237252号公报中记载的制造方法，用于具备半导体基板以及由在金属板的主面通过绝缘层而设置布线层的装设构件或金属板组成的装设构件的半导体装置的制造，其中，装设构件及配置在半导体基板之间的中间金属板通过含有Sn、Sb、Ag、Cu、Ni、P、Bi、Zn、Au、In中的1种以上和Sn的焊料固定。
0009
而且，在半导体基板上配置有多个搭载元件，形成将半导体基板及搭载元件密封的模压用树脂，该模塑树脂使用环氧树脂等。
0010
特开平05-326589号公报中记载的是用于制造含有金属板及塑料基体的表面安装用半导体元件结构的模压方法。
0011
但是，上述特开平07-022722号公报中记载的半导体装置中，保护树脂由难以轻易变形的树脂材料构成，所以如在端子上连接布线时等那样，如在保护树脂上施加预定的外力，则有可能在保护树脂上产生龟裂等而受损。
0012
另外，上述特开平07-022722号公报中记载的半导体装置的制造方法，其中，在由上侧金属模和下侧金属模形成的树脂注入用空间内，配置安装了电子元件的电子电路基板，同时使连接器定位在树脂注入用空间内设置的紧固部上。然后，在树脂注入用空间内充填树脂，形成保护树脂。
0013
此时，在树脂注入用空间内充填树脂的过程中，有可能树脂会流入连接器与紧固部之间而到达设于连接器的端子。
0014
特开2004-111435号公报中记载的电气/电子模块中，由于保护电子元件等的树脂层由热固性树脂形成，因此，难以变形，在施加预定以上的外力时容易产生龟裂。
0015
另外，特开2004-111435号公报中记载的电气/电子模块的制造方法中，在传递模塑机内配置模块，在基板上充填树脂，进行模塑。但是，在该电气/电子模块的制造方法中，在充填树脂时，树脂有可能会流入连接器的表面，到达设于连接器的连接器端子导线上。
0016
特开平11-254478号公报中记载的光学半导体装置中，在箱形的1次成型件内插入半导体，在半导体与1次成型件之间不充填任何材料，来自半导体的热不易向外部散发。
0017
特开平10-242344号公报中记载的功率用半导体装置，其中，采用传递模塑成型法形成的密封树脂位于基板上，绝缘块配置在基板的外周边部。密封树脂由环氧树脂构成，由于施加预定以上的外力，容易产生龟裂。
0018
特开平10-242344号公报中记载的功率用半导体装置的制造方法中，在采用传递模压成型法充填密封树脂时，树脂有可能会流入树脂块的上表面与金属模之间而到达突出端部。
0019
特开平10-116962号公报中记载的半导体装置的制造方法中，在金属模内充填树脂进行模压成型时，树脂有可能会流入金属模与外部连接用端子之间，在外部连接用端子的表面附着树脂。
0020
特开2001-237252号公报中记载的半导体装置中，在半导体基板和搭载元件上形成仅由环氧树脂等构成的模塑树脂，在将端子等连接时，一旦施加预定以上的外力，就容易产生龟裂等。
0021
另外，在特开2001-237252号公报记载的半导体装置的制造方法中，在半导体基板上充填模塑树脂时，树脂也有可能会流入端子与金属模之间，在端子的表面附着树脂。
发明内容
0022
本发明鉴于上述课题而提出，其目的在于：提供一种在基板上及基板上的元件上形成模塑树脂时，能够防止树脂附着在用以与端子之中外部连接布线连接的露出部分上的半导体装置的制造方法。
0023
本发明的第2个目的在于：提供一种能够使来自元件的热良好地向外部散热，并且即使从外部施加外力，也能防止元件、基板及模塑树脂等受损的半导体装置。
0024
本发明的半导体装置的制造方法包括如下工序：准备基板、与基板留有间隔而配置且形成了从一侧至另一侧的贯通孔的板状端子台以及嵌入贯通孔并从端子台突出的端子；准备形成可容纳基板的第1凹部的第1金属模以及形成可容纳端子台的第2凹部并可容纳设置在第2凹部内、从端子台突出的端子的第3凹部的第2金属模；在第1凹部内配置基板；在第2凹部内配置端子台，同时在第3凹部内配置端子，用端子台封闭第2凹部的开口部；在由第1金属模和第2金属模夹持端子台的周边部的状态下，在基板与端子台之间充填树脂，在基板上形成模塑树脂。
0025
本发明的半导体装置包括：具有第1主表面的基板；在基板的第1主表面上设置的元件；在基板的第1主表面上及元件上形成的模塑树脂；具有位于模塑树脂上的第2主表面及位于与该第2主表面相反一侧的第3主表面，同时形成从第2主表面至第3主表面的贯通孔，覆盖模塑树脂的上表面，比模塑树脂更能在小负荷下弹性变形的端子台；穿过模塑树脂内，并嵌入端子台的贯通孔内，在第3主表面上突出的与元件连接的端子。
0026
根据本发明的半导体装置的制造方法，在基板和搭载于基板的元件上形成模塑树脂的工序中，能够抑制在端子中与外部连接布线等连接的部分上附着树脂。
0027
根据本发明的半导体装置，能够使来自元件的热向外部良好地散发，同时即使从外部施加外力，也能够抑制模塑树脂受损。
根据参照附图而理解的本发明的以下详细说明，当可清晰了解本发明的上述及其它目的、特征、形态及优点。
附图说明
0081
图1是本发明的实施方式的半导体装置的剖面图。
图2是图1所示的半导体装置的平面图。
图3是将端子台及模塑树脂省略后的半导体装置的平面图。
图4是主端子的透视图。
图5是表示控制端子及控制端子支持台的透视图。
图6是表示半导体装置的制造方法的第1工序的剖面图。
图7是表示图6所示的半导体装置的第1工序后的第2工序的剖面图。
图8是形成半导体装置的模塑树脂时用的金属模的剖面图。
图9是表示图7所示的半导体装置的第2工序后的第3工序的剖面图。
具体实施方式
0028
下面用图1至图9，说明本发明的半导体装置及半导体装置的制造方法。
0029
图1是本发明的实施方式的半导体装置100的剖面图。图2是图1所示的半导体装置100的平面图。图3是省略了端子台182和模塑树脂174后的半导体装置100的平面图。
0030
在图1、图2及图3所示的例中，半导体装置100设有具有主表面173的基板172；在基板172的主表面173上设置的多个元件110、120、130、140；在基板172的主表面173上及元件130、140上形成的模塑树脂174；以及覆盖模塑树脂174的上表面的端子台182。
0031
元件110、120、130、140例如是IGBT(绝缘栅极双极晶体管：Insulated Gate Bipolar Transistor)及FwDi(续流二极管：Free WheelingDiode)等。
0032
基板172包括：确定主表面173的散热板160、161；位于该散热板160、161上与主表面173相反一侧的绝缘板170；以及位于该绝缘板170上与散热板160相反一侧的金属板171。
0033
绝缘板170由绝缘性树脂形成，例如可使用环氧树脂等。作为构成金属板171及散热板160的材料可使用铜及铝等。
0034
由于半导体装置100的工作而在元件110等中产生的热经由绝缘板170，从散热板161传送到金属板171，再从金属板171向外部散热。另外，元件110、120、130、140被模塑树脂174覆盖，所以从元件110、120、130、140的表面也使热良好地散发，能够良好地冷却元件110、120、130、140。此外，金属板171从模塑树脂174露出，可使热向外部良好地散发。
0035
在绝缘板170的上表面上留有间隔地配置散热板160和散热板161。在散热板161的主表面173上互相留有间隔而配置元件130、元件140和控制端子支持台150。在散热板160的主表面175上互相留有间隔地配置元件120、元件110和控制端子支持台149。
0036
在模塑树脂174的上表面配置有端子台182。因此，即使在半导体装置100上施加外力，也能够通过端子台182，保护模塑树脂174、基板172及元件110等。
0037
模塑树脂174例如是采用传递成型法形成，并通过聚苯硫(PPS：poly phenylene sulfide)等热固性树脂形成。
0038
端子台182以平板状形成，例如，由聚苯硫(PPS：polyphenylenesulfide)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT：Polybutylene terephtalate)等热塑性树脂形成。端子台182具有比模塑树脂174更易于弹性变形的性质，端子台182比基板172容易在小负荷下弹性变形。
0039
因此，即使从外部施加外力，也能够通过可弹性变形的端子台182，使外力扩散，能够保护模塑树脂174、基板172及元件110等。
0040
如图2所示，在元件110及元件120上设有主端子155，在元件130及元件140上设有主端子154。另外，设有到达散热板160的主端子151。
0041
图4是主端子155的透视图。如图4及上述图3所示，主端子155设有与元件110及元件120连接的元件连接部201；从散热板160上朝散热板161上延伸的连接部203；以及通过台阶部205与连接部203连接，且与散热板161连接的基板连接部204。另外，主端子155设有与连接部203连接，且从向上方延伸的上伸部202以及由该上伸部202的上端部弯曲，并形成了贯通孔207的弯曲部206。
0042
在图1、图2及图3中，主端子151和主端子154朝与主端子155所在的绝缘板170的外周边部相反一侧的外周边部延伸。
0043
而且，主端子151设有锡焊在散热板160上的连接部221；从连接部221的端部朝上方升高的上伸部222；以及从该上伸部222的上端弯曲，且形成贯通孔224的弯曲部223。
0044
另外，主端子154设有锡焊在元件130及元件140的连接部225；从连接部225的端部朝上方升高的上伸部226；以及从上伸部226的上端弯曲，且形成贯通孔228的弯曲部227。
0045
图5是表示控制端子153和控制端子支持台150的透视图。如图5所示，在控制端子支持台150的上表面形成有槽部156，在槽部156上装有控制端子153。
0046
控制端子153设有与元件130连接的连接部251；与连接部251连接的、安装在槽部156内的底座部252；以及从底座部252的端部朝上方升高的上伸部253。
0047
再有，控制端子152也设有与控制端子153同样形成的、与元件110连接的连接部；从该连接部安装在形成于控制端子支持台149的槽部的底座部；以及从底座部朝上方升高的上伸部。
0048
再有，主端子155、154及控制端子152、153分别锡焊在元件上，但不限定于此方式。例如，也可以设置成分别固定在端子台182上、从端子台182下垂的端子，从此端子的端部用金属细线焊接在各元件上而连接。
0049
这里，在图1和图2中，端子台182具有位于模塑树脂174的上表面上的主表面187和位于主表面187相反一侧的主表面186，在端子台182上形成有从主表面187至主表面186的贯通孔188a。
0050
在端子台182的主表面187中形成贯通孔188a的部分设有厚壁部176，该厚壁部176的厚度形成得大于端子台182中位于厚壁部176周围的部分厚度。
0051
控制端子153的上伸部253嵌入贯通孔188a内，从端子台182的主表面186突出。上伸部253紧密嵌合在贯通孔188a内。在端子台182上，从主表面187朝基板172的主表面173突出，通过模塑树脂174内，形成到达主表面173的支脚部189。
0052
在端子台182的外周边部，设有在内部埋置螺母191、192的外部端子支持台181以及埋置螺母193的外部端子支持台183。再有，外部端子支持台181和外部端子支持台183以比端子台182的其它部分厚的壁厚形成。
0053
在外部端子支持台181上形成有从主表面187至主表面186的贯通孔188c、188e，在外部端子支持台183上也形成有从主表面187至主表面186的贯通孔188b。
0054
在外部端子支持台181的贯通孔188c中嵌合主端子154的上伸部226，在贯通孔188e中嵌合主端子151的上伸部222。而且，主端子154的弯曲部227位于外部端子支持台181的上表面，在弯曲部227上形成的贯通孔228位于埋置在外部端子支持台181内的螺母192的螺纹孔内。
0055
另外，主端子151的弯曲部223也位于外部端子支持台181的上表面上，弯曲部223的贯通孔224位于螺母191的螺纹孔内。在外部端子支持台183的贯通孔188b内嵌合主端子155的上伸部202，弯曲部206位于外部端子支持台183上。弯曲部206上形成的贯通孔207位于螺母193的螺纹孔内。
0056
而且，在各弯曲部206、223、227的贯通孔207、224、228和螺母191、192、193的螺纹孔内分别拧入螺杆(未图示)，分别连接外部母线(未图示)。另外，在本实施方式中用埋置在端子台182内的螺母及螺杆(未图示)等将外部母线固定，但不限定于此方式。例如，也可以设置从外部端子支持台181、183的上表面突出的突出部，将主端子151的贯通孔224、主端子154的贯通孔228及主端子155的贯通孔207插入各突出部。并且，例如也可将主端子151、154、155设置成不在端子台182的主表面186上弯曲而相对于端子台182升高的销钉形状。在这种情况下，可省去外部端子支持台181、183及螺母191、192、193。
0057
再有，如上所述，端子台182用比模塑树脂174更能弹性变形的树脂形成，所以在螺杆拧入螺母191、192、193时，即使在模塑树脂174上施加外力，也能抑制端子台182破损。
0058
在端子台182的外周面上形成有从外周面突出的凸缘部185。该凸缘部185环状地延伸。
0059
以下用图6至图8说明半导体装置100的制造方法。图6是表示半导体装置100的制造方法的第1工序的剖面图。如图6所示，元件130、140及控制端子支持台150等锡焊在散热板160的主表面上。并且，将主端子154、155及控制端子153锡焊在被焊住的元件130等上。
0060
图7是表示图6所示的半导体装置100的第1工序后的第2工序的剖面图。如图7所示，在已锡焊了元件110等的散热板160的上表面上安装端子台182。
0061
此时，控制端子153嵌入贯通孔188a内，主端子154及主端子155嵌合在贯通孔188c及贯通孔188b内。然后，将主端子154及主端子155中从端子台182的主表面186突出的部分弯曲，配置在外部端子支持台181及外部端子支持台183的上表面上。并且，在散热板160的底面上依次接合绝缘板170和金属板171。
0062
如此，成型件300被制作完成，其中设有：绝缘板170；搭载在绝缘板170的主表面173上的元件130、140及控制端子支持台150；以及与各元件连接，且在端子台182的主表面186上突出的控制端子153及主端子154等。
0063
图8是形成半导体装置100的模塑树脂时使用的金属模200的剖面图。
0064
如图8所示，金属模200包括上金属模210和下金属模230，其内部设有型腔250、与型腔250连接的流道285以及与流道285连通的孔洞280。
0065
型腔250由上金属模210上形成的凹部231和下金属模230上形成的凹部240确定。
0066
凹部240可容纳基板172。凹部231包括可容纳控制端子153中从端子台182的主表面186突出的部分的控制端子容纳部212以及可容纳外部端子支持台181、183的支持台容纳部211、213。另外，在上金属模210上形成有可容纳端子台182的凸缘部185的凸缘部容纳部214。再有，凸缘部容纳部214沿着凹部231的开口边缘部延伸。
0067
孔洞280以筒状形成，在孔洞280内可滑动地设置柱塞290，可压下装在孔洞280内的密封块。
0068
图9是表示图7所示的半导体装置100的第2工序后的第3工序的剖面图，如图9所示，在型腔250内安装成型件300，在下金属模230的凹部240内配置基板172，在上金属模210的凹部231内嵌入端子台182以及位于端子台182的主表面186上的控制端子153及主端子151、154、155。
0069
这样，端子台182嵌入在凹部231内时，端子台182的主表面187和上金属模210的下表面中与凹部231的开口部相邻的部分大致在同一高度上。
0070
而且，在端子台182的外周面上形成的凸缘部185嵌入凸缘部容纳部214内，由下金属模230和上金属模210夹持。另外，图9所示例的端子台182中，不仅凸缘部185，端子台182的外周边部也由上金属模210和下金属模230夹持。
0071
这里，端子台182通过多个支脚部189相对于基板172定位，在端子台182的主表面187与基板172之间确定空间R。而且，流道285的开口部位于端子台182的主表面187与基板172的主表面173之间。
0072
在孔洞280内插入密封块291。这里，柱塞290压下孔洞280内的密封块291，在传递成型时，金属模200的温度例如被加热到约180℃。
0073
如此，通过加热金属模200，安装在上金属模210内的端子台182也被加热，端子台182在凹部231内进行热膨胀。由此，至少使端子台182的外周面与确定凹部231的上金属模210的内周面密合，端子台182的外周面与上金属模210的内周面之间的表面压力升高。再有，使构成端子台182的热塑性树脂比构成模塑树脂174的热固性树脂有更高的融点，即使金属模200的温度达到约180℃，也可制止端子台182软化。
0074
接着，柱塞290压下密封块291，使之变形，从而使树脂通过流道285，进入型腔250内。
0075
此时，凸缘部185及端子台182的外周边部由上金属模210及下金属模230夹持，所以，可制止所供给的树脂进入上金属模210的内周面与端子台182的外周面之间。
0076
另外，从流道285供给树脂时，一边朝上金属模210压下端子台182，一边将树脂充填在空间R内。从而，上金属模210与端子台182之间的表面压力升高，能够抑制树脂进入端子台182的外周面与上金属模210的内周面之间。
0077
如此，由于能够抑制树脂进入上金属模210与端子台182之间，因此能够制止树脂到达主端子151、154、155中位于端子台182的主表面186上的部分以及位于控制端子153之中位于端子台182的主表面186上的部分。并且，还能抑制在端子台182的外周面等上形成树脂飞边。
0078
然后，使被充填的树脂固化而形成模塑树脂174，覆盖绝缘板170的外周面及主表面173，同时覆盖位于端子台182与基板172之间的主端子151、154、155及控制端子152、153，覆盖搭载在基板172的主表面173上的元件110、120、130、140，并覆盖控制端子支持台149、150。
以上对本发明作了详细说明，但仅是举例说明，并不构成限定，当知，本发明的范围由后附的权利要求书规定。
Claims (10)
1.一种半导体装置的制造方法，其中包括如下工序：
准备：基板；与所述基板相间隔而配置的、形成有从一侧至另一侧的贯通孔的板状端子台；以及嵌入所述贯通孔并从所述端子台突出的端子；
准备第1金属模和第2金属模，前者形成有可容纳所述基板的第1凹部，后者形成有可容纳所述端子台的第2凹部和可容纳设于所述第2凹部内的、从所述端子台突出的所述端子的第3凹部；
在所述第1凹部内配置所述基板；
在所述第2凹部内配置所述端子台，同时在所述第3凹部内配置所述端子，用所述端子台封闭所述第2凹部的开口部；以及
在由所述第1金属模和所述第2金属模夹持所述端子台的周边部的状态下，在所述基板与所述端子台之间充填树脂，以在所述基板上形成模塑树脂。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中：
所述端子台包含从该端子台的外周面突出的环状凸缘部，
在形成所述模塑树脂的工序中，在由所述第1金属模和所述第2金属模夹持所述端子台的所述凸缘部的状态下，在所述基板与所述端子台之间充填所述树脂。
3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中还包括如下工序：
通过在所述第2凹部内配置所述端子台，且在所述第3凹部内插入从所述端子台突出的所述端子，然后加热所述端子台，从而使所述端子台膨胀，使所述端子台的外周面与确定所述第2凹部的所述第2金属模的内周面密合。
4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中：
所述端子台包含朝所述基板突出的突出部，
在所述端子台与所述基板之间充填树脂的工序中，在使所述突出部触接在所述基板的主表面上且所述端子台对所述基板定位的状态下充填所述树脂。
5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中：
所述端子台由热塑性树脂形成，所述模塑树脂由热固性树脂形成。
6.一种半导体装置，其中包括：
具有第1主表面的基板；
在所述基板的所述第1主表面上设置的元件；
在所述基板的所述第1主表面上和所述元件上形成的模塑树脂；
具有位于所述模塑树脂上的第2主表面及位于与该第2主表面相反一侧的第3主表面的端子台，其上形成有从所述第2主表面至所述第3主表面的贯通孔，并覆盖所述模塑树脂的上表面，该端子台与所述模塑树脂相比能在较小负荷下弹性变形；以及
与所述元件连接的突出于所述第3主表面上的端子，该端子穿过所述模塑树脂内，并嵌入所述端子台的贯通孔内。
7.如权利要求6中记载的半导体装置，其中：
所述模塑树脂由热固性树脂形成，所述端子台由热塑性树脂形成。
8.如权利要求6中记载的半导体装置，其中：
在所述端子台的所述第3主表面形成孔部或凸部，
所述端子在所述第3主表面上弯曲成沿着所述第3主表面，到达所述孔部或所述凸部，同时设有可插入所述孔部的插入构件或容纳所述凸部的容纳部。
9.如权利要求6所述的半导体装置，其中所述基板包括：
具有所述第1主表面的第1金属板；位于该第1金属板上与所述第1主表面相反一侧的绝缘板；以及位于该绝缘板上与所述第1金属板相反一侧的第2金属板。
10.如权利要求6所述的半导体装置，其中：
所述端子台包含从所述第2主表面向所述基板延伸并插入所述模塑树脂内的支脚部。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090902 |