CN102024799A - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体装置，其具有小型、薄型、高散热的多层框架实装结构。为了达到上述目的，半导体的结构为，在将实装有电子部件的引线框多层重叠配置进而进行树脂密封的多层框架半导体装置中，使实装有电子部件的引线框与在其上方层叠配置的实装有电子部件的引线框之间的层间距离，小于从引线框面至电子部件上表面的距离。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及具有多层框架实装结构的半导体装置。
背景技术
将诸如功率MOSFET或IGBT为代表的功率半导体元件(消费电力为0.1瓦以上)的电子部件实装于布线基板上、模块模块化而成的所谓功率模块，广泛用作车载用或产业用的半导体装置。功率模块的结构为，主要通过与实装有功率半导体元件的面的相反侧的面，将热传导至该功率模块所固定的框体等冷却板，由此排热。
历来，使用功率模块的电子控制装置，设置于每个控制对象机器上。然而近年来，要求这类电子控制装置小型化、一体化、低成本化，在功率模块中也要求小型化。
关于能实现小型化的多层框架实装结构，例如，在专利文献1～6中有所公开。
专利文献1：特开平5-47559号公报
专利文献2：特开2001-77488号公报
专利文献3：特开2005-56982号公报
专利文献4：特开2005-101262号公报
专利文献5：特开平6-291362号公报
专利文献6：特开平9-233649号公报
发明内容
由于现有的布线基板多层化存在成本的增加、基板面积增加等问题，因此提出了多层引线框实装结构。在专利文献1及2中公开了将每一片实装有电子部件等的引线框用树脂密封后层叠，使各引线框电连接的技术。然而，在该技术中，各引线框间树脂层变厚的同时存在引线框之间存在空气层的可能性，因而有散热性降低的问题。
另外，在专利文献3及4中公开了分别制备实装传输大电流(电力)的电力部件的引线框和实装电流量(电力)小的控制部件的引线框，进而层叠的技术。然而，在该技术中，在分离槽中注入有绝缘树脂的引线框上实装电子部件，进而层叠，此后对整体用树脂密封，在树脂密封时，在引线框的厚度方向或平面方向的中央部、大型部件的周围等容易混入空气或杂物等，存在散热性恶化、电气的可靠性降低的问题。进一步，根据部件的大小将实装的引线框进行区分，存在半导体装置设计自由度降低的问题。
另外，在专利文献5中提出了在实装有电子部件的引线框上实装散热用引线框的技术。另外，在专利文献6中公开了在实装有电子部件的引线框和散热用引线框之间通过电绝缘性同时也是热传导性的材料进行连接，从而提高散热性的技术。然而，在该技术中，由于设置了未实装电子部件的散热用引线框，能够实装电子部件的面积变窄，存在功率模块难以小型化的问题。
本发明的目的在于，鉴于上述问题，提供一种具有小型、薄型、高散热的多层框架实装结构的半导体装置。
为了达到上述目的，本发明提供了一种半导体装置，具有第一电子部件及第二电子部件，实装有第一电子部件的第一层引线框，层叠配置于所述第一层引线框的上方的、实装有所述第二电子部件的第二层引线框，以及对所述第一层引线框和第二层引线框以及所述第一电子部件和第二电子部件进行密封的密封树脂，其中，所述第一电子部件实装于所述第一层引线框的与所述第二层引线框相对的面，所述第一层引线框和所述第二层引线框之间的距离小于从所述第一层引线框至所述第一电子部件的上表面的距离。
根据本发明，能够提供具有小型、高散热的多层框架实装结构的半导体装置。
附图说明
图1为模式地表示第1实施例中的具有多层框架实装结构的半导体装置的侧视图。
图2为第1实施例中第1层以及第2层的引线框附近主要部分的立体图。
图3为由图2所表示的主要部分的的侧视图。
图4为作为现有的多层引线框实装结构的比较例1的侧视图。
图5为比较实施例1和比较例1的模块厚度的图。
图6为在比较例1和实施例1中，第一层引线框上所实装的电子部件的温度上升值的比较图。
图7为图1所示的多层引线框模块的第一层的俯视图。
图8为图1所示的多层引线框模块的第二层的俯视图。
图9为图1所示的多层引线框模块的第三层的俯视图。
图10为在实施例1中所实施的制作多层引线框模块的流程图。
图11为图1所示引线框模块中的刚形成线路图案后的第一层引线框。
图12为在图11所示的形成线路图案后的引线框中，使用导电性材料实装电子部件、除芯片部件等电子部件以外的电子部件，在将桥部切断的状态下的第一层引线框的俯视图。
图13为由密封树脂将多层引线框模块密封后，在将连接杆切断的状态下的第一层引线框的俯视图。
图14为模式地表示其他的具有多层框架实装结构的半导体装置的侧视图。
图15为实施例2的方式中的实装于第一层引线框的电子部件的温度上升值与比较例1中实装于第一层引线框的电子部件的温度上升值比较的结果。
图16为源电极与漏电极间的电压差和温度关系的一例。
图17为表示在所述引线框模块在第二层引线框的接地电位面与超声连接于第一层引线框的信号端子的铜矩形柱(其与接地电位面相对)之间，涂敷比密封树脂的相对介电常数高的树脂，进而由密封树脂对整体进行密封的引线框模块的主要部分的剖视图。
图18为表示实施例3中与接地电位面相对的引线框的信号端子间的距离H3与静电容量的关系的图。
图19为表示具有下述引线框结构的半导体装置的主要部分的侧视图，所述引线框结构为在由电子部件伸出的2根引线部的前端部分和引线部之间覆盖树脂后将整体由密封树脂进行密封。
图20为表示图19所示主要部分的的右视图。
符号说明
101：第一层引线框，
101-3：由第一层引线框所形成的信号端子，
101-4：成为浮岛的第一层引线框，
101-5：由第一层引线框所形成的桥部，
101-6：第一层引线框的外缘，
101-7：由第一层引线框所形成的连接杆，
102：第二层引线框，
102-1：由第二层引线框形成的大电流输入端子，
102-2：由第二层引线框所形成的大电流输出端子，
102-3：由第二层引线框所形成的信号端子，
103：第三层引线框，
103-3：由第三层引线框所形成的信号端子，
104：电子部件，
104-2：实装于第二层引线框的电子部件的实装位置，
104-3：实装于第三层引线框的电子部件的实装位置，
104-4：电子部件的引线部，
105：密封树脂，
106：散热片，
107：框体，
108：引线框层间连接材料，
109：导电性材料，
110：比导电性材料109熔点低的导电性材料，
111：除电子部件104以外的电子部件，
112：粘结剂，
113：散热片，
114：覆盖电子部件104的引线部的树脂，
115：比密封树脂105的相对介电常数高的树脂，
116：工具痕迹，
117：连接界面，
118：铜的矩形柱。
具体实施方式
以下通过实施例进行说明。
实施例1
使用图1-图13对第1实施例进行具体说明。图1为模式地表示第1实施例中具有多层框架实装结构的半导体装置的侧视图。
如图1所示，通过将实装有多个电子部件104的第一层引线框101、第二层引线框102、第三层引线框103进行层叠，继而将整体由密封树脂105进行密封，隔着散热片106将螺栓(图1中未记载)固定于框体107，制得多层引线框模块。在图1中，符号108为引线框层间连接材料，符号101-3为由第一层引线框构成的信号输入端子，符号102-1为第二层引线框所构成的大电流输入端子，符号102-2为由第二层引线框所构成的大电流输出端子，符号102-3为由第二层引线框所构成的信号输送端子，符号103-3为由第三层引线框所构成的信号输送端子。另外，符号109为用于将电子部件104和各引线框101、102、103进行电连接及机械固定等的导电性材料，符号110为比导电性材料109的熔点低的导电性材料。
此处所示电子部件104为将交流变换为直流、或通过对电压进行升压等而驱动马达、或对电池进行充电、或使微型电子计算机或LSI工作等的电源或者进行功率控制或功率供给的半导体元件(功率MOSFET或IGBT、二极管等)。作为其他电子部件(图1中未记载)，有线圈、电容器、电阻。
第一层、第二层及第三层引线框101、102、103中使用厚度为1.0mm的铜合金(Cu-0.1Fe-0.03P(wt％))，通过压力加工形成线路图案。能用于实施例的引线框除了Cu(铜)之外还以为Al(铝)、Ni(镍)、Fe(铁)为主要成分的金属板。厚度通常为0.2mm以上2.0mm以下，但从热传导性的观点出发优选为0.5mm以上。通过在该金属板厚度方向上贯通的分离槽形成所期望的线路。为了提高引线框与密封树脂间的密合性，可以在引线框的表面镀覆Ni(镍)、Sn(锡)、焊锡等。
导电性材料使用焊锡(Sn-3.0Ag-0.5Cu(wt％))。只要使用导电性材料109的熔融温度比导电性材料110的熔融温度高的材料即可。这是为了防止在将层间连接材料108与各引线框101、102、103进行连接时，对电子部件进行电连接及机械固定的导电性材料109熔融。本实施例中所用的导电性材料，只要是通过加热处理能够同时进行电连接和机械固定的材料即可，没有特殊的限定，但优选焊锡或导电性糊剂。这是由于，能够通过印刷或分配器而涂布于引线框上，生产性高。例如，使用焊锡的情况下，只要是熔融开始温度为密封树脂的效果处理温度以上的材料即可，没有特殊的限定，例如，焊锡中可以使用Sn(锡)和Au(金)的合金系、Sn(锡)和Pb(铅)的合金系、Sn(锡)和Ag(银)的合金系、Sn(锡)和Ag(银)和Cu(铜)的合金系、Sn(锡)和Ag(银)和Bi(铋)的合金系等焊锡，或在上述材料中添加5wt％以下的In(铟)、Ni(镍)、Sb(锑)、Bi(铋)等焊锡。导电性糊剂为将导电性材料和粘结性材料混合的材料。
使用导电性糊剂的情况下，作为导电性材料没有特殊的限制，可以使用Ag(银)、Cu(铜)、Sn(锡)、Pb(铅)、Al(铝)、Pt(白金)、Au(金)等的金属类材料、聚乙炔等有机类材料、石墨、富勒烯、碳纳米管等碳或碳原子化合物的任一种，或同时使用两种以上。作为粘结性成分使用热固性树脂的情况下，可以使用环氧树脂、丙烯酸树脂、双马来酰亚胺类树脂等。作为粘结性成分使用热塑性树脂的情况下，只要将热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等熔点为250℃以上树脂溶解于沸点为100℃以上300℃以下的有机溶剂进行使用即可，没有特殊的限制。
密封树脂105使用以联苯型环氧树脂和Al2O3(氧化铝)为主要成分的树脂。作为密封树脂，只要是能够树脂密封成型的热固性树脂组合物即可，没有特殊的限制，特别优选具有环氧树脂、固化剂、固化促进剂以及无机填充材料的环氧树脂组合物。环氧树脂组合物，只要在1个分子中具有2个以上环氧基的物质即可，没有特殊的限制。例如可以举出邻甲酚醛型环氧树脂、萘型环氧树脂、双环戊二烯型环氧树脂、溴化环氧树脂、联苯型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂等，优选为熔融粘度低的联苯型环氧树脂。作为固化剂，只要是具有酚羟基、氨基、羰基、酸酐基等固化环氧树脂的官能团的物质即可，没有特殊的限制。例如可以举出苯酚、对二甲苯型酚醛树脂、双环戊二烯型苯酚树脂、甲酚苯酚等，优选熔融粘度低的苯酚。
无机填充材料可以使用类似SiO2(氧化硅)、Al2O3(氧化铝)、MgO(氧化镁)、BeO(氧化铍)的氧化物、类似Si3N4(氮化硅)、BN(氮化硼)、AlN(氮化铝)的氮化物、AlSiC(铝硅碳化物)等，但优选取得机械特性、固化性、耐腐食性等平衡的SiO2(氧化硅)。SiO2(氧化硅)有熔融SiO2(氧化硅)和结晶SiO2(氧化硅)，优选热膨胀系数小的熔融SiO2(氧化硅)。粒子形状虽然可以为球、方、鳞片状测定任意形状，优选为具有高流动性的球状。作为电绝缘性，25℃的体积电阻率只要为1×1010(10的10次方)Ω·cm以上即可。无机填充剂，优选填充剂的95wt％以上为粒径0.1-100μm的范围且平均粒径为2-20μm的球状粉末。在该范围内的填充剂，最大填充比率高，即使进行高填充，环氧树脂组合物的熔融粘度也难于上升。无机填充剂的填充量优选为，相对于除去加热固化中挥发的溶剂等成分的环氧树脂组合物的总容积为50vol％以上。这是由于腐食性成分能够在密封材料中存在的量少。
固化促进剂，在与环氧树脂反应的情况下，只要能促进固化反应即可，不限定种类。例如可举出三苯基膦、三苯基膦·三苯基硼、四苯基膦·四苯基硼酸、三丁基苯基磷·四苯基硼酸等磷化合物、2-苯基-4-苄-5-羟基甲基咪唑、2-苯基4-甲基-5-羟基甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑化合物、1，8-二氮杂[5.4.0]十一碳烯-7、二氨基二苯基甲烷、三乙烯二胺等胺化合物等。在环氧树脂组合物中，根据需要，可以添加脱模剂、着色剂、可挠化剂、阻燃助剂、溶剂等。
树脂密封成型的成型方法，可以采用传递模塑(transfer molding)成型、注射成型、浇注成型等，优选传递模塑成型。这是由于传递模塑成型的批量生产性、可靠性方面优异。使用树脂组合物的传递模塑成型的情况下，成型温度设定在150℃以上不足200℃的范围。这是由于不足150℃时固化反应慢、脱模性差。另外，为了提高脱模性，需要较长的成型时间，批量生产性变差。另外，200℃以上时，由于固化反应快速进行流动性降低，从而导致未充填。因此，通常在175℃附近的成型温度成型。
另外，散热片106采用以硅胶树脂和作为无机填充材料的Al2O3(氧化铝)为主要成分的树脂片材。散热片中，除了硅胶类树脂，还可以使用烯烃类树脂，只要根据耐热温度等的使用环境选择树脂即可。无机填充材料，除了Al2O3(氧化铝)，还可以使用SiO2(氧化硅)、MgO(氧化镁)、BeO(氧化铋)类似的氧化物，Si3N4(氮化硅)、BN(氮化硼)、AlN(氮化铝)类似的氮化物，AlSiC(铝硅碳化物)等，从热导率、粒子形状等考虑优选Al2O3(氧化铝)。另外，只要与散热片为相同的组成，也可以使用散热润滑脂。
图2为图1的第一层引线框101以及第二层引线框102附近的主要部分的立体图(记载有导电性材料109)。实装于引线框102的电子部件104，以存在于由引线框101所构成的线路图案之间的方式配置，由此，使引线框101与引线框102的距离Hl短于从实装有电子部件104的引线框面至电子部件104的上表面的距离H2。在本实施例中，从实装有电子部件104的引线框面至电子部件104的上表面的距离H2为大约5mm。另外，电子部件104的漏电极为大约10mm见方。图3为图2的侧视图。使第一层引线框与第二层引线框的距离Hl为4mm。图4为作为现有的多层引线框实装结构的比较例1的侧视图。在现有结构中实装与实施例1中所用的电子部件104相同的电子部件的情况下，引线框间的距离H1为大约6mm。
图5为比较实施例1与比较例1的模块厚度的图。所谓模块厚度指，从第三层引线框103的与电子部件实装面相反的面至被密封树脂105密封的多层引线框模块的上表面的距离。通过使引线框间距离Hl小于从实装有电子部件的引线框面至电子部件的上表面的距离H2，能够减小整体的模块厚度。另外，能够降低引线框间的热阻，与比较例1的多层引线框实装结构相比，能够提高实装于第一层的引线框101的电子部件104、以及实装于第二层引线框102的电子部件104的散热性。图6为比较例1与实施例1中的、实装于第一层引线框的电子部件的温度上升值的比较图。如图6所示，在比较例1的结构中实装于第一层引线框101的电子部件104的温度上升，高于在实施例1的结构中实装于第一层引线框101的电子部件104的温度上升。
图7为图1所示的多层引线框模块的第一层的俯视图。在第一层引线框101上通过导电性材料109(未图示)实装有多个电子部件104或多个芯片部件(并联电阻、芯片电容等，未图示)。符号101-3为信号输送用端子，由第一层引线框101构成。信号输送用端子101-3电连接于用于控制电子部件104的ON/OFF的电极，例如连接于功率MOSFET或IGBT的门电极，用于控制电子部件104。进一步，通过层间连接材料108将第一层引线框101与第二层引线框102电连接。符号105表示密封树脂。符号104-2表示第二层引线框102上所实装的电子部件104的实装位置。第一层引线框101，避开在第二层引线框102上所实装的电子部件104的实装位置104-2来形成线路图案，据此，使第一层引线框101与第二层引线框102之间的距离Hl，小于从实装有电子部件104的引线框面至电子部件104的上表面之间的距离H2。通过将信号用端子101-3在密封树脂外侧与框体或散热片进行热连接，能够提高多层引线框模块的散热性。所谓热连接，表示连接部的等价热导率为气氛的热导率以上。信号用端子与框体、散热片等的热连接，可以采用选自由超声波连接、熔接、焊接等的金属连接、高热导性树脂塑性物的一种。较优选为，通过利用超声波连接、熔接，而在信号用端子与框体间不存在空气层或介在物的连接。层间连接材料108使用引线框为宽5mm、长5mm、高7mm的铜合金(Cu-0.1Fe-0.03P(wt％))。能用于实施例的层间连接材料除Cu(铜)外还有Al(铝)、Ni(镍)为主要成分的立方体。为了提高层间连接材料与密封树脂间的密合性，也可以在层间连接材料的表面实施Ni(镍)、Sn(锡)、焊锡等镀覆。
图8为图1所示多层引线框模块的第二层的俯视图。与第一层引线框相同，有2个电子部件104通过导电性材料109(未图示)被实装于第二层引线框102。在第二层引线框102，设置有来自外部而成为电源类的大电流输入端子102-1、输出端子102-2、信号输送用端子102-3。通过大电流输入端子102-1而输入的电流，使多个电子部件(功率MOSFET或IGBT等)104为ON的状态下的引线框通电，同时，使多个电子部件(功率MOSFET或IGBT等)104为ON的状态下的引线框上所实装的多个芯片部件111(并联电阻、芯片电容等)通电。符号104-3表示在第三层引线框103上所实装的电子部件104的实装位置。第二层引线框102，避开第三层引线框103上所实装的电子部件104的实装位置104-3而形成线路图案。
图9表示图1所示多层引线框模块的第三层的俯视图。与第一层引线框相同，有2个电子部件104通过导电性材料109(未图示)而实装于第三层引线框103。符号103-3为信号输送用端子，由第三层引线框103构成，电连接于用于控制电子部件104ON/OFF的电极。
图10为在实施例1中所实施的制造多层引线框模块的流程图。首先，制备对应于所期望的线路图案的引线框(S801)。在本实施例中，通过压力加工制备线路图案。代替压力加工，也可以通过蚀刻在引线框内形成所期望的线路图案。由蚀刻形成线路图案的引线框的厚度优选为2.0mm以下、较优选为1.5mm以下。通过使厚度为1.5mm以下，能够以尺寸的10％以下的精度形成图案。
此后，将引线框表面粗糙化(S802)。本实施例中，采用喷砂法以喷射压力0.25MPa、喷射锆石砂3分钟。表面粗糙化后，在引线框上由分配器供给导电性材料109(S803)。此后，在第二层引线框、第三层引线框上搭载层间连接材料，继而在引线框上搭载电子部件(S804)。在搭载引线框、电子部件后，通过加热将电子部件与引线框电连接、机械连接(S805)。
连接后，实施Ar(氩)等离子体清洗(S806)。清洗条件为Ar(氩)流量8sccm、压力12Pa、处理时间180秒。清洗后，在层间连接材料的上表面通过分配器供给导电性材料110，导电性材料110的熔点低于供给至引线框上的导电性材料109(S807)。此后，将3个引线框层叠(S808)、通过加热将3片引线框连接(S809)。此后，以与上述相同的条件实施Ar(氩)等离子体清洗(S810)。清洗后，通过密封材料进行密封(S811)。密封使用传递模塑成型机。成型条件为，模具温度180℃、传递压力1500kg、成型时间3分钟。树脂密封结束后，从模具取出引线框模块。此后，在175℃恒温箱保温5小时，使密封材料固化(S812)。最后，切断位于密封材料105外侧的、端子以外的引线框的连接杆，对端子进行Ni(镍)镀覆(S813)。
图11为在图1所示的引线框模块中，刚形成线路图案的第一层引线框101。成为浮岛的引线框101-4，通过桥部101-5而暂时固定。在此，所谓成为浮岛的引线框101-4，除去桥部101-5的话，表示从引线框的外缘101-6而独立的引线框。在图11中，符号101-7表示由第一引线框所形成的连接杆，符号101-8为将引线框层叠配置时所使用的对准位置用的贯通孔。
图12为，在图11所示的形成有线路图案的引线框101上，使用导电性材料109(在图12中未记载)实装电子部件104、芯片部件等电子部件104以外的电子部件111，在将桥部101-5切断的状态下的第一层引线框的俯视图。符号108-1表示层间连接材料108在第一层引线框101上的连接位置。
图13为，通过密封树脂105将多层引线框模块进行密封后，在将连接杆101-7切断的状态下的第一层引线框的俯视图。需要说明的是，连接杆101-7由第一层引线框101的一部分形成，在密封时防止密封树脂105的流出。在本实施例中，宽为1.5mm。
在本实施例中，引线框的表面粗糙化虽然采用了喷砂法，但并不受本实施例的限制，例如黑化处理或利用表面粗糙化剂的处理也有效。另外，在本实施例中，通过导电性材料将铜的矩形柱电连接于引线框的同时进行机械固定，但无需限定于此，也可以在实装电子部件前，将铜矩形柱的一面超声波连接于引线框，在超声波连接有铜矩形柱的面的反面涂敷导电性材料，在搭载电子部件时，通过将电子部件与在引线框间所涂敷的导电性材料同时加热从而进行电连接、以及机械固定。通过将铜矩形柱超声波连接于引线框，能够使多层引线框模块内所使用的导电性材料为1种，流程管理变得容易。另外，由于导电性材料的加热固化步骤数减少，多层引线框模块的制作工艺能够实现节能化。
在本实施例中，多层引线框模块隔着散热片106(其以具有电绝缘性的硅胶树脂和无机填充材料Al2O3(氧化铝)为主要成分)通过螺栓固定于框体107，但并不限于散热片，也可以使用具有相同的热导率和电绝缘性等的物性的润滑脂，更优选能通过丝网印刷或分配器供给的散热润滑脂。
其结果，能够提供小型、薄型而高散热的多层引线框实装结构。
本实施例的半导体装置，能够适用于引擎用电子控制装置、电动动力转向用电子控制装置、电动制动用电子控制装置等车载机器、铁路用逆变器装置、升降机的控制等城市基础设施的控制装置等。
实施例2
使用图14-图16对第2实施例进行说明。需要说明的是，在实施例1中有所记载而在本实施例中未记载的项目，与实施例1中的相同。
图14为模式地表示其他的具有多层框架实装结构的半导体装置的侧视图。与图1中相同符号的，表示相同的部件。在本实施例中，以第一层引线框101的各电子部件104、111的搭载面与第二层引线框102的各电子部件104、111搭载面相向的方式进行层叠，以使第一层引线框101的各电子部件104、111搭载面的反面从密封树脂105露出的方式，通过密封树脂105对引线框模块整体进行树脂密封。此处，通过将层间连接材料108与各引线框101、102、103电连接且机械固定的导电性材料109的厚度变化，存在第一层引线框101的各电子部件104、111搭载面的反面的一部分或整个面被密封树脂105覆盖的情况。在此情况下，通过对第一层引线框101的各电子部件104、111搭载面的反面进行研磨，能够使第一层引线框101的各电子部件104、111搭载面的反面从密封树脂105露出。此后，在本实施例所制作的多层引线框模块的、从第一层引线框101的密封树脂105露出的面上，使用粘结剂112搭载散热片113。粘结剂使用了以硅胶树脂和Al2O3(氧化铝)为主要成分的粘结剂，但并不限于此，只要热导率为0.2W/mK以上的粘结剂，即能够降低多层框架模块与散热片113之间的接触热阻，不会妨碍使用散热片提高散热性。
图15为将在实施例2的方式中在第一层引线框101上所实装的电子部件104的温度上升值与在比较例1中在第一层引线框101上所实装的电子部件104进行比较的结果。需要说明的是，温度由下述方法进行测定。首先，通过测定PN结温度的电子部件104(功率MOSFET)单体，测定源电极-漏电极间的电压差和温度的关系。图16中表示源电极-漏电极间的电压差与温度的关系的一例。本实施例中所使用的电子部件104(功率MOSFET)与比较例1中所使用的电子部件104(功率MOSFET)为几乎相同的值。
PN结温度，使用图16由源电极-漏电极间的电压差换算得到。
由本实施例可知，通过使第一层引线框101的各电子部件104、111搭载面的反面从密封树脂105露出、经由粘结剂112搭载散热片113，能够提高散热性。其结果，能够提供小型、薄型而高散热的多层引线框实装结构。
实施例3
使用图17-图18对第3实施例进行说明。需要说明的是，在实施例1-2中记载而在本实施例中未记载的项目，与实施例1-2相同。
图17为在第二层引线框102的接地电位面和铜矩形柱118之间，涂敷比密封树脂105(在图17中未记载)的相对介电常数高的树脂115，继而由密封树脂105(在图17中未记载)对整体进行密封的引线框模块的主要部分的剖视图，其中，铜矩形柱118与第二层引线框102的接地电位面相对，超声波连接于第一层引线框101的信号输送线路。在振幅20μm、超声波振动时间0.5S、工具抵押压力200MPa的条件下，在室温中、大气中进行超声波连接。符号116表示，在将铜矩形柱118超声波连接于第一层引线框101的信号端子时，激发超声波的工具的痕迹。当工具痕迹116的飞边从引线框面大幅翘起的情况下，可以通过研磨等将飞边除去后层叠引线框，进而对整体进行树脂密封。符号117表示第一层引线框101的信号输送线路与铜的矩形柱118的接合界面。通过超声波连接，能够得到将第一层引线框101的信号输送线路和铜的矩形柱118成为一体的部分和残留有界面的部分。此处，接地电位面是表示与由第二层引线框形成的大电流输出端子102-2电位相同的引线框面。
在本实施例的情况下，比密封树脂105的相对介电常数高的树脂115，使用以含有离子性基团的聚酰亚胺树脂和Al2O3(氧化铝)为主要成分的树脂。本实施例中所用树脂的相对介电常数在1MHz、施加0.1V时为30。与接地电位面相对的、引线框的信号端子间距离H3为20μm以上不足150μm，通过在接地电位面与信号端子间涂敷比密封树脂105(在17中未记载)的相对介电常数高的树脂115，能够在接地电位面与信号输送线路间制作电容器部，能够降低噪音。即，如果与接地电位面相对的、引线框的信号输送线路间距离H3不足20μm，电绝缘性降低，易于发生短路。而另一方面，如果与接地电位面相对的、引线框的信号输送线路间距离H3为150μm以上，则即使涂敷比密封树脂105(在图17中未记载)的相对介电常数高的树脂115，如图18所示，不能增大静电容量，未发现降低噪音效果。此处，图18为表示在实施例3中与接地电位面相对的、引线框的信号端子间距离H3和静电容量的关系的图。
作为比密封树脂相对介电常数高的树脂115，使用在含有离子性基团的聚酰亚胺树脂、能溶解该聚酰亚胺树脂的有机溶剂、水、与离子性基团的极性不同的离子性化合物中根据需要而含有高介电常数的粉末的组合物，能够形成机械性、化学性稳定的电容器部。
作为树脂115，可以单独使用阴离子性或阳离子性高分子树脂的丙烯酸系、环氧树脂系、聚酰亚胺系树脂，或将上述树脂任意组合作为混合物而使用。另外，为了赋予高分子树脂以粘结性，也可以根据需要添加松香系、萜烯系、石油树脂等赋予粘结性的树脂。高介电常数粉末，可以举出如TiO2(氧化钛)、BaTiO3(钛酸钡)、Al2O3(氧化铝)等，但并不限于此。通过使树脂组合物中含有上述1种或多种，能够控制引线框间的介电常数。需要说明的是，通常聚酰亚胺树脂独自的介电常数为3.5左右，但通过使其含有高介电常数粉体，能够将介电常数变至20左右。
其结果，能够提供低噪音、小型、薄型且高散热的多层引线框实装结构。
实施例4
使用图19对第4实施例进行说明。需要说明的是，在实施例1-3中记载而在本实施例中未记载的项目与实施例1-3中相同。
图19为具有下述引线框结构的半导体装置的主要部分的侧视图，该引线框结构在从电子部件104延伸的2根引线部104-4的前端部分与引线部104-4之间覆盖树脂114后，对整体由密封树脂105进行密封。图20为图19所示主要部分的的右视图。如图19、图20所示，通过滴定树脂114，即使用于将电子部件104的引线部104-4与引线框进行电连接以及机械固定的导电性材料109，在涂敷时从引线部104-1垂下、或导电性材料109在熔融时电子部件104发生旋转等位置偏离，也能够防止实装有电子部件104的引线框与层叠配置于其上的引线框之间的短路。
本实施例中所用的树脂114，使用25℃的体积电阻率为1010Ωcm以上的树脂。树脂114的其他的组成、物性没有特殊的限制，只要对于密封树脂105、导电性材料具有密合性的树脂即可。通过使用体积电阻率为1010Ωcm以上的树脂，发现即使树脂114与引线框接触也不会成为短路的原因。
另外发现，将固化前物性为触变性1.2以上以及粘度400Pa·S以下的液状树脂通过分配器滴定后，通过加热使其固化，能够容易地形成具有电绝缘性的树脂膜，从而提高操作性。
所谓触变(チクソ)性是指，在25℃下，将滑动速度1(1/S)的粘度除以滑动速度10(1/S)的粘度的值，所谓粘度是在25℃时的滑动速度10(1/S)时的粘度。这是由于，液状材料的触变性小于1.2时，由分配器进行涂敷时难以限定于对引线框的一部分进行覆盖，如果液状材料的粘度大于400Pa·S，在由分配器涂敷时难以流动，操作性降低。
具体而言，作为液状材料，可以以环氧树脂、丙烯酸树脂、双马来酰亚胺类树脂等作为主要成分而使用。在其中，可以根据需要添加0.01-50wt％粒径1μm以下的陶瓷等绝缘性粒子。另外，作为液状材料，可以使用将聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酰胺等热塑性树脂溶于沸点为100-300℃的有机溶剂而得到的物质。在其中，可以根据需要添加0.01-50wt％粒径1μm以下的陶瓷等绝缘性粒子。如果添加绝缘性粒子，则能够调整热导率和触变性、粘度、弹性。
以上，通过实施例1-4对具有多层框架实装结构的半导体装置进行了说明，但是，本发明并不限于上述实施例，而可以进行各种的设计变化。

Claims (12)

1.一种半导体装置，其具有：
第一电子部件及第二电子部件，
实装有第一电子部件的第一层引线框，
层叠配置于所述第一层引线框的上方的、实装有所述第二电子部件的第二层引线框，
将所述第一层引线框和第二层引线框以及所述第一电子部件和第二电子部件进行密封的密封树脂，其中，
所述第一电子部件实装于所述第一层引线框的与所述第二层引线框相对的面，所述第一层引线框和所述第二层引线框之间的距离小于从所述第一层引线框至所述第一电子部件的上表面的距离。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二层引线框由多个引线框构成，所述第一电子部件配置于由所述第二层的多个引线框所围成的空间内。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一引线框的实装有所述第一电子部件的面的反面，从所述密封树脂露出。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一层引线框与所述第二层引线框由层间连接材料而连接，所述层间连接材料由所述密封树脂密封。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于，通过所述层间连接材料的连接，所述第一层引线框与所述第二层引线框被电连接。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
具有第三电子部件和实装有所述第三电子部件的第三层引线框，
所述第三层引线框配置于所述第二层引线框的上方，同时在与所述第二层引线框相对的面上实装有所述第三电子部件，
在所述第二层引线框的与所述第三层引线框相对的面上实装有所述第二电子部件，
从所述第二层引线框至所述第三电子部件的距离小于从所述第二层引线框至所述第二电子部件的上表面的距离。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，其中，所述第三引线框的实装有所述第三电子部件的面的反面，从所述密封树脂露出。
8.根据权利要求3至7的任一项所述的半导体装置，其特征在于，具有放热构件，所述放热构件连接于所述第一层引线框或所述第三层引线框的露出部分。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，其中，所述第一层引线框与所述第二层引线框之间存在有相对介电常数比所述密封树脂的高的树脂。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，其中，夹持所述相对介电常数高的树脂的引线框的一边为信号输送线路，另一边为接地线路。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，其中，夹持所述树脂的所述信号输送线路与所述接地线路之间的距离为20μm以上，小于150μm。
12.根据权利要求1至11的任一项所述的半导体装置，其特征在于，其中，所述第一层引线框或所述第二层引线框由多个引线框构成，该引线框与同层的其他引线框由与所述密封树脂不同的树脂相连接。
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