CN107924889A - 半导体装置及半导体装置的制造方法 - Google Patents

半导体装置及半导体装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明能够减少在散热板产生的损伤。在半导体装置(100)中，在散热板(140)的背面的第一接合区(142)形成多个小的凹坑，多个凹坑以部分重合的方式构成。通过对在背面产生了条纹状等的损伤的散热板(140)形成如上所述的多个小的凹坑，并且多个凹坑以部分重合的方式构成，从而能够除去背面的损伤，能够减少损伤。另外，如果在散热板(140)的背面的第一接合区(142)形成如上所述的多个小的凹坑，则该背面的第一接合区(142)的硬度变高。因此，防止对背面的第一接合区(142)由多个凹坑部分重合而构成的散热板(140)的背面产生损伤。

Description

半导体装置及半导体装置的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体装置及半导体装置的制造方法。
背景技术
用作电力变换装置等的功率半导体装置具有半导体芯片和层叠基板，该层叠基板具有在正面形成有电路板、在背面形成有金属板的绝缘板，且在电路板上介由焊料设置有半导体芯片。另外，功率半导体装置具有介由焊料设置有该层叠基板的散热板。这种构成被放置于壳体中的功率半导体装置还可以在散热板的背面介由导热膏(thermal compound)等散热材料安装有散热器。另外，在功率半导体装置中，为了进行焊料接合而对半导体芯片、层叠基板和散热板进行加热。此时，由于各部件之间的热膨胀系数存在差异，所以散热板会产生翘曲。如果在产生了翘曲的散热板与散热器之间产生间隙，则散热材料的厚度变得不均匀，从散热板向散热器的热传导产生偏差，散热性降低。
因此，通过在散热板形成加工固化层，能够控制散热板的翘曲。据此，已知有使散热板与散热器紧贴而使散热材料的厚度均匀来抑制散热性降低的方法(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-214284号公报
发明内容
技术问题
然而，这样的功率半导体装置在其制造过程中，有时因操作方法等某种原因而使散热板的背面产生划痕等损伤。特别是，如果在产生了条纹状的损伤的散热板隔着散热材料而安装散热器，则散热材料无法进入到该损伤中。其结果，损伤成为空隙，导致空气进入。
根据这样的状态，如果功率半导体装置被驱动而发热，则成为空隙的损伤会成为热传导的阻碍，导致功率半导体装置的散热性降低。
此外，如果功率半导体装置发热，则有可能散热板因热应力而变形，与此同时散热材料的一部分沿着损伤被挤出到外部(抽空)。由此，散热材料的涂布分布产生偏差，功率半导体装置的散热性降低。
本发明鉴于这样的情况而完成，目的在于提供能够减少在散热板产生的损伤的半导体装置及半导体装置的制造方法。
技术方案
根据本发明的一个观点，提供一种半导体装置，具有：半导体芯片；层叠基板，其具有散热器、绝缘板、形成于上述绝缘板的正面的电路板和形成于上述绝缘板的背面的金属板，且在上述电路板上设有上述半导体芯片；以及散热板，在其正面介由接合部件而接合到上述层叠基板的上述金属板侧，且在其背面隔着散热材料而接合有上述散热器，在上述背面的接合有上述散热器的第一接合区形成多个凹坑，上述多个凹坑以部分重合的方式构成。
另外，根据本发明的一个观点，提供一种半导体装置的制造方法，包括：准备散热板的工序；组装工序，在上述散热板的上述正面，介由接合部件而接合具有绝缘板、形成于上述绝缘板的正面的电路板和形成于上述绝缘板的背面的金属板的层叠基板的上述金属板侧，在上述层叠基板的上述电路板上设置半导体芯片；在准备上述散热板之后，或者上述组装工序之后，对上述散热板的上述背面的接合有散热器的第一接合区进行喷丸处理的工序；以及在上述散热板的上述第一接合区隔着散热材料而安装上述散热器的工序。
发明效果
根据公开的技术，能够抑制半导体装置的散热性降低。
本发明的上述及其他目的、特征和优点通过与表示作为本发明的例子而优选的实施方式的附图相关的下述说明变得清楚。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的半导体装置的图。
图2是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的背面的图。
图3是用于说明第一实施方式中的喷丸处理的图。
图4是通过第一实施方式中的喷丸处理而形成于散热板的凹坑的SEM图像的示意图。
图5是表示第一实施方式中的半导体装置的制造方法的流程图。
图6是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的维氏硬度相对于喷丸材料的平均粒径的变化的图表。
图7是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的翘曲量相对于喷丸材料的平均粒径的变化的图表。
图8是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的算术平均粗糙度相对于喷丸材料的平均粒径的变化的图表。
图9是表示第二实施方式中的半导体装置的图。
图10是表示第三实施方式中的半导体装置的图。
符号说明
100、100a、100b：半导体装置
110：半导体芯片
120：层叠基板
121：绝缘板
122：电路板
123：金属板
123a：第二接合区
130、180：接合部件
140：散热板
141：凹坑
142：第一接合区
143：第三接合区
150：壳体
160：散热材料
170：散热器
190：引线框
191：第四接合区
200：喷丸处理装置
210：超声波振动装置
220：喷丸材料
具体实施方式
以下，使用附图对实施方式进行说明。
[第一实施方式]
首先，使用图1和图2对半导体装置进行说明。
图1是表示第一实施方式中的半导体装置的图。
图2是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的背面的图。
在半导体装置100中，半导体芯片110、层叠基板120和散热板140被层叠地收纳于壳体150。在壳体150内，半导体芯片110、层叠基板120和散热板140的正面侧被树脂(省略图示)密封。
半导体芯片110例如包括IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)等半导体元件。应予说明，在图1中，仅记载有1个半导体芯片110，但也可以根据需要配置多个。
层叠基板120具有绝缘板121、形成于绝缘板121的正面的电路板122和形成于绝缘板121的背面的金属板123。绝缘板121由氧化铝、氮化硅、氮化铝等构成。电路板122由具有导电性的例如铜等金属构成。金属板123由导热性高的例如铝、金、银、铜等金属构成。另外，对于层叠基板120，在电路板122上介由焊料等接合部件(省略图示)设置有半导体芯片110。接合部件是通常使用的焊料材料即可。可以是膏状焊料也可以是板状焊料。另外，还可以是含有银粒子和铜粒子的导电性接合材料。另外，导电性接合材料还可以被烧结。
散热板140由导热性高的例如铝、金、银、铜等金属构成。对于散热板140，在正面介由焊料材料等接合部件130设置有层叠基板120。另外，为了提高耐腐蚀性，可以在这样的散热板140的表面形成由镍等构成的保护膜。保护膜除了可以使用镍以外，还可以使用铬、金等。保护膜通过溅射和/或CVD(Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积法)和/或电镀形成。另外，如图2所示，在散热板140的背面的接合有后述的散热器170的第一接合区142形成有多个小的凹坑141，多个凹坑141以部分重合的方式构成。应予说明，对于在散热板140的背面的第一接合区142形成凹坑的方法的详细情况，在后面进行叙述。
应予说明，半导体芯片110之间以及半导体芯片110的主电极与壳体150的端子通过引线(省略图示)电连接。
具有这样的构成的半导体装置100在散热板140的背面介由导热膏等散热材料160设置有散热器170。散热器170由导热性高的例如铝、金、银、铜等金属构成。这样的散热器170隔着散热材料160利用螺丝(省略图示)被安装于散热板140的背面。散热材料160是为了在散热板140与散热器170之间顺利地传递热量而填充到散热板140与散热器170之间的微细的间隙的材料。
应予说明，散热材料160包含例如非硅酮系的有机油和该有机油中含有的填料(作为其一个例子为氧化铝)。应予说明，作为有机油，可以使用硅酮系。另外，填料用于提高热传导，可以使用氮化铝、氧化锌等。应予说明，填料的填充率为80wt％以上且95wt％以下，填料的平均粒径为0.1μm以上且20μm以下，平均为5μm左右。另外，散热材料160的热导率为1.99W/(m·K)，粘度为542Pa·s(转速为0.3rpm时)、112Pa·s(转速为3rpm时)。以厚度100μm左右对散热板140涂布这样的散热材料160。
在这样的半导体装置100中，在散热板140的背面的接合有散热器170的第一接合区142形成多个小的凹坑141，并且多个凹坑141以部分重合的方式构成。对于在背面的第一接合区142产生了条纹状等的损伤的散热板140形成如上所述的多个小的凹坑141，多个凹坑141以部分重合的方式构成。由此，能够除去背面的损伤，能够减少损伤。特别是能够除去条纹状的损伤。
另外，如果在散热板140的背面的接合有散热器170的第一接合区142形成如上所述的多个小的凹坑141，则该背面的第一接合区142的硬度高。因此，防止对背面的第一接合区142由多个凹坑141部分重合而构成的散热板140的第一接合区142产生损伤。即使对背面的第一接合区142由多个凹坑141部分重合而构成的散热板140的背面的第一接合区142产生损伤，多个小的凹坑141也重合并各向同性地在背面的第一接合区142扩展。因此，产生的损伤不会构成连续的槽(条纹状的损伤)，能够减少损伤。
由此，能够减少产生于散热板140的背面的第一接合区142的损伤。因此，如果在散热板140隔着散热材料160安装散热器170，则能够减少因损伤而产生的空隙。此外，能够抑制沿着损伤而产生的抽空。因此，能够抑制半导体装置100的散热性降低。
接下来，以下，对散热板140的背面的第一接合区142的多个凹坑141的形成方法的详细情况进行说明。
首先，使用图3对在散热板140的背面的第一接合区142形成多个凹坑的方法进行说明。
图3是用于说明第一实施方式中的喷丸处理的图。
应予说明，图3(A)表示说明喷丸处理的图，图3(B)表示用于说明进行了喷丸处理而得到的散热板140的图。
通过喷丸(SP)处理在半导体装置100的散热板140的背面的第一接合区142形成多个凹坑141。
为了对散热板140的背面的第一接合区142执行喷丸处理，例如如图3(A)所示，对散热板140的背面的第一接合区142设置喷丸处理装置200。
喷丸处理装置200包括超声波振动装置210、被超声波振动装置210施加了振动的多个喷丸材料220。
在这样的喷丸处理装置200中，通过驱动超声波振动装置210而使喷丸材料220振动。振动的喷丸材料220击打散热板140的背面的第一接合区142。由此，如图3(B)所示，在散热板140的背面的第一接合区142形成多个凹坑141，多个凹坑141以部分重合的方式构成。另外，如此经过喷丸处理的散热板140的处理区域的硬度提高。
在喷丸处理装置200中，通过设定各种处理条件，能够控制凹坑141的凹坑宽度、深度等，还能够控制散热板140的处理区域的硬度。
喷丸材料220例如可以使用金属(包括金属合金)、陶瓷、玻璃等。另外，作为这样的喷丸材料220的平均粒径，例如可以使用0.5mm以上且3mm以下的材质。应予说明，对于喷丸材料220的平均粒径的详细情况，在后面进行叙述。另外，喷丸材料220的平均粒径通过利用SEM(Scanning Electron Microscope：扫描电子显微镜)分别对各喷丸材料220进行观察，测量其粒径并取平均值而得到。具体而言，将通过SEM观察到的粒子图像近似成圆，并将其直径作为粒径。该喷丸材料220的形状可以是棱角形状，也可以是球形。
另外，如上所述，在散热板140的表面形成保护膜。因此，喷丸处理可以在形成保护膜之前对散热板140进行，另外，也可以对在表面已经形成了保护膜的散热板140进行。应予说明，对形成在散热板140的表面的保护膜上进行喷丸处理的情况下的喷丸材料优选为球形。这是因为，如果这样的保护膜上的喷丸处理利用有棱角的喷丸材料，则有时会在保护膜产生龟裂、发生剥离等。
另外，在使用上述范围的平均粒径的喷丸材料220时利用超声波振动装置210发出的超声波振幅(振幅)例如可以为35μm、55μm、70μm、80μm，振动时间(处理时间)例如可以为5秒、10秒、15秒、20秒、100秒。通过组合这些条件，能够适当控制形成于散热板140的背面的多个凹坑141的数目、尺寸等。另外，从生产率的观点考虑，可以缩短处理时间，因此振幅优选为50μm以上且80μm以下。
其中，用于去除损伤的去除损伤用的喷丸处理以散热板140几乎不发生翘曲的程度且以使散热板140的背面固化的方式选择喷丸材料220的平均粒径、超声波振幅、振动时间。
应予说明，以使散热板140的第一接合区142的硬度与进行了去除损伤用的喷丸处理的情况相比进一步增加的方式适当选择喷丸材料220的平均粒径、超声波振幅、振动时间。这样，与进行了去除损伤用的喷丸处理的情况相比，散热板140的背面由多个更深的凹坑部分重合而构成。在散热板140的背面部分重合地形成多个凹坑的区域的体积增大。并且，与进行了去除损伤用的喷丸处理的情况相比，通过进行固化，从而形成深的加工固化层。该加工固化层是在散热板140的板厚方向具有几微米～几十微米的厚度的层。并且，压缩应力作用于进行了该喷丸处理的区域，作为散热板140而产生翘曲。具体而言，使加工固化层向下，朝下成为凸起的形状(凹状)。另外，形成于散热板140的背面的凹坑141的深度、宽度、数目等可以通过使超声波振动的振幅、喷丸材料的形状、平均粒径等变化来控制。通过这样的用于施加翘曲的喷丸处理，例如能够对散热板140给予初始翘曲。
另外，在利用接合部件将半导体芯片110、层叠基板120与散热板140加热接合时，产生翘曲。因此，通过在加热接合之后进行用于施加翘曲的喷丸处理，从而能够矫正所产生的翘曲，使其变得平滑。
在此，使用图4对通过喷丸处理形成于散热板140的凹坑141进行说明。
图4是通过第一实施方式中的喷丸处理而形成于散热板的凹坑的SEM图像的示意图。
应予说明，图4(A)是通过喷丸处理而形成于散热板140的凹坑141中的一个的上表面的SEM图像的示意图，图4(B)是该一个凹坑141的截面的SEM图像的示意图。
如果以短时间对平滑的散热板140进行喷丸处理，则喷丸材料220与散热板140的背面碰撞，作为加工痕迹而产生凹坑141，这样的凹坑141不会重合，而是分散地形成。此时的一个凹坑141以转印了喷丸材料220的形状的方式形成。因此，如果喷丸材料220为球形，则如图4(A)所示，凹坑141成为球的一部分。该凹坑的截面如图4(B)所示为圆弧状。应予说明，此时的凹坑141的宽度为凹坑宽度。然后，如果大量的喷丸材料220碰撞，则凹坑141部分重合，形成由球形的凹坑排列且各向同性的成品表面。
接下来，使用图5对包括进行了这样的喷丸处理的散热板140的半导体装置100的制造方法进行说明。
图5是表示第一实施方式中的半导体装置的制造方法的流程图。
应予说明，对于去除损伤用的喷丸处理工序，在半导体装置100的制造方法的说明之后进行说明。
[步骤S10]对散热板140给予例如向下成为凸起(凹状)的初始翘曲。应予说明，也可以省略该工序。
之后，在介由焊料将半导体芯片110、层叠基板120、散热板140层叠，并对其加热进行焊料接合时，因各部件之间的热膨胀率系数之差而导致散热板140向上翘曲成凸状。事先预计到散热板140会发生翘曲而预先对散热板140给予这样的初始翘曲。
应予说明，该散热板140的初始翘曲如上所述地还可以通过对散热板140的背面进行用于施加翘曲的喷丸处理而给予初始翘曲。此时，适当选择喷丸材料220的平均粒径、超声波振幅、振动时间的条件。
[步骤S11]在散热板140上介由焊料板等板状的接合部件而设置层叠基板120，在层叠基板120的电路板122上介由板状的接合部件而设置半导体芯片110，由此设置各部件。
[步骤S12]进行加热，使配置于半导体芯片110、层叠基板120与散热板140这样的各部件之间的板状的接合部件熔融，并使熔融的接合部件固化。由此，将半导体芯片110、层叠基板120与散热板140接合。
应予说明，在进行这样的焊接时，有时存在一体成型的半导体芯片110、层叠基板120、散热板140发生翘曲的情况。这是由于散热板140的线膨胀系数比层叠基板120等的线膨胀系数大而引起的热应力所产生的。在这种情况下，可以为了散热板140的矫正而进行喷丸处理。
[步骤S13]对半导体芯片110进行引线键合而进行布线连接。
[步骤S14]对壳体150安装端子。
[步骤S15]将在步骤S11中设置的半导体芯片110、层叠基板120和散热板140收纳于壳体150，并将壳体150粘接而组装半导体装置100。
应予说明，此时，散热板140的背面在壳体150的背面侧露出。
[步骤S16]利用树脂或硅凝胶将壳体150内的半导体芯片110、层叠基板120和散热板140的正面密封。
[步骤S17]使壳体150的端子弯曲，安装盖。
[步骤S18]以使散热材料160成为100μm的厚度的方式在散热板140的背面涂布散热材料160。
[步骤S19]在涂布了散热材料160的散热板140的背面安装散热器170。用螺丝将这样的散热器170固定于散热板140。
如上，制造安装了散热器170的半导体装置100。
在这样的半导体装置100的制造方法中，针对散热板140的去除损伤用的喷丸处理工序可以在步骤S10中对散热板140给予了初始翘曲之后进行，也可以在S12～S17中的任一个工序之后进行。应予说明，如果从不对其他工序造成影响的观点考虑，优选在步骤S10的处理之后，或者在步骤S17的工序之后进行去除损伤用的喷丸处理。
接着，对在针对散热板140的去除损伤用的喷丸处理中，在针对各种处理条件下的散热板140的背面的第一接合区142的状态(硬度、翘曲、粗糙度)进行说明。
作为各种处理条件，例如分别使喷丸材料220的平均粒径、超声波振动装置210的处理时间和超声波振幅变化。应予说明，没有进行去除损伤用的喷丸处理的散热板140的背面是平滑的表面。另外，所使用的散热板140使用纵向120mm左右、横向60mm左右、厚度3mm左右的铜板。
首先，使用图6对散热板140的背面的维氏硬度([Hv])相对于喷丸材料220的平均粒径([mm])的变化进行说明。
图6是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的维氏硬度相对于喷丸材料的平均粒径的变化的图表。
应予说明，图6的横轴表示喷丸材料220的平均粒径([mm])，纵轴表示散热板140的整个背面的维氏硬度([Hv])。
另外，在图6中示出了喷丸处理装置200在处理时间为20秒、超声波振幅为70μm的条件下进行去除损伤用的喷丸处理的情况。此外，在该情况下，对在喷丸材料220使用SUS304、且喷丸材料220的平均粒径为0mm、0.5mm、2mm、3mm、4mm的情况下进行了去除损伤用的喷丸处理的散热板140的维氏硬度进行测量。应予说明，平均粒径为0mm是指没有进行喷丸处理情况下的维氏硬度。
根据图6的图表可知，喷丸材料220的平均粒径越大，散热板140的维氏硬度越高。
接下来，使用图7对散热板140的背面的第一接合区142的翘曲([μm])相对于喷丸材料220的平均粒径([mm])的变化进行说明。
图7是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的翘曲量相对于喷丸材料的平均粒径的变化的图表。应予说明，将利用激光位移计测得的位移的最大值作为翘曲变化量。
应予说明，图7的横轴表示喷丸材料220的平均粒径([mm])，纵轴表示散热板140的背面的第一接合区142的翘曲变化量([μm])。
另外，在图7中还示出了喷丸处理装置200在处理时间为20秒、超声波振幅为70μm的条件下进行去除损伤用的喷丸处理的情况。此外，在该情况下，对在喷丸材料220使用SUS304、且喷丸材料220的平均粒径为0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm的条件下进行了去除损伤用的喷丸处理的散热板140的翘曲变化量进行测量。
根据图7的图表可知，在喷丸材料220所利用的平均粒径的范围中，喷丸材料220的平均粒径越大，散热板140的翘曲变化量越增加。特别是可知，如果喷丸材料220的平均粒径超过2mm左右，则散热板140的翘曲变化量急剧增加。
作为散热板140的翘曲变化量的上限，允许到200μm左右。即，为了使散热板140的翘曲变化量为200μm左右以下，优选喷丸材料的平均粒径为3mm左右以下。
接下来，使用图8对散热板140的背面的第一接合区142的算术平均粗糙度Ra([μm])相对于喷丸材料220的平均粒径([mm])的变化进行说明。
图8是表示第一实施方式中的半导体装置的散热板的算术平均粗糙度相对于喷丸材料的平均粒径的变化的图表。
应予说明，图8的横轴表示喷丸材料220的平均粒径([mm])，纵轴表示散热板140的背面的第一接合区142的算术平均粗糙度Ra([μm])。
另外，在图8中还示出喷丸处理装置200在处理时间为20秒、超声波振幅为70μm的条件下进行去除损伤用的喷丸处理的情况。此外，在该情况下，对在喷丸材料220使用SUS304、喷丸材料220的平均粒径为0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm的条件下进行了去除损伤用的喷丸处理的散热板140的算术平均粗糙度Ra进行测量。
根据图8的图表可知，喷丸材料220的平均粒径越大，散热板140的算术平均粗糙度Ra越增加。
如图7所说明，用于进行去除损伤用的喷丸处理的喷丸材料220的平均粒径的最大值为3mm左右。根据图8可知，此时的算术平均粗糙度Ra为4μm。
应予说明，如果散热板140的算术平均粗糙度Ra过大，则散热材料160的表面变得凸凹不均而不平滑。因此，散热材料160的厚度的分布可能产生偏差，散热性也可能产生偏差。
另外，如果在损伤形成于背面的第一接合区142的散热板140的背面的第一接合区142形成的多个凹坑141过小，则无法除去损伤。另外，在针对多个凹坑141形成于背面的第一接合区142的散热板140形成损伤的情况下，如果上述多个凹坑141过小，则损伤直接形成为条纹状。因此，为了减少这样的损伤，散热板140的背面的第一接合区142的算术平均粗糙度Ra需要至少为0.5μm左右。因此，为了导入这样的算术平均粗糙度Ra，鉴于图8，喷丸材料220的平均粒径需要为0.5mm左右以上。
因此，根据上述的图6～图8，喷丸处理装置200在处理时间为20秒、超声波振幅为70μm的情况下进行了去除损伤用的喷丸处理的喷丸材料220的平均粒径优选为0.5mm以上且3mm以下。另外，从翘曲量的观点考虑，更优选为0.5mm以上且3mm以下。这样的喷丸材料220的平均粒径的情况下的散热板140的翘曲变化量为50μm左右以上且200μm左右以下。另外，这样的喷丸材料220的平均粒径的情况下的散热板140的算术平均粗糙度Ra为0.5μm左右以上且4μm左右以下。另外，算术平均粗糙度Ra更优选为1μm以上且3μm以下。
由此，在上述半导体装置100的制造方法中，包括：准备散热板140的工序；以及介由接合部件将散热板140的正面接合到具有绝缘板121、形成于绝缘板121的正面的电路板122、形成于绝缘板121的背面的金属板123的层叠基板120的金属板123侧，且在层叠基板120的电路板122上设置半导体芯片110的组装工序。并且，还包括：在准备散热板140之后，或者在组装工序之后，对散热板140的背面的接合了散热器170的第一接合区142进行喷丸处理的工序；以及在散热板140的第一接合区142隔着散热材料160安装散热器170的工序。在此时的喷丸处理中，将处理时间设为20秒，将超声波振幅设为70μm，将喷丸材料220设为SUS304，将其平均粒径设为0.5mm以上且3mm以下。这样，在散热板140的背面的第一接合区142形成多个小的凹坑141，多个凹坑141以部分重合的方式构成。由此，散热板140的翘曲变化量为50μm左右以上且200μm左右以下，其算术平均粗糙度Ra为0.5μm左右以上且4μm左右以下，维氏硬度为140Hv以上且160Hv以下。
因此，对于在背面的第一接合区142产生了条纹状等的损伤的散热板140，形成如上所述的多个小的凹坑141，多个凹坑141以部分重合的方式构成。由此，能够除去背面的第一接合区142的损伤，减少损伤。应予说明，上述的处理时间和超声波振幅为一个例子，不限于此。通过利用预定的平均粒径的喷丸材料220进行喷丸处理，能够获得与上述同等的效果。
另外，如上所述，对于散热板140，如果对背面的第一接合区142进行喷丸处理，则该背面的第一接合区142的硬度变高。因此，防止对背面的第一接合区142由多个凹坑141部分重合而构成的散热板140的背面的第一接合区142产生损伤。即使对背面的第一接合区142由多个凹坑141以部分重合的方式构成于的散热板140的背面的第一接合区142产生损伤，多个小的凹坑141也部分重合并各向同性地在背面的第一接合区142扩展。其结果，产生的损伤不会构成连续的槽，能够减少损伤。
由此，能够减少产生于散热板140的背面的第一接合区142的损伤。这样，如果在散热板140隔着散热材料160安装散热器170，则能够减少因损伤而产生的空隙，另外，能够抑制抽空的发生。因此，能够抑制半导体装置100的散热性降低。
[第二实施方式]
使用图9对第二实施方式的半导体装置进行说明。
图9是表示第二实施方式中的半导体装置的图。
如图9所示，针对半导体装置100a的去除损伤用的喷丸处理可以不对散热板140的背面的第一接合区142进行，而是对层叠基板120的涂布有焊料等接合部件130的金属板123的接合了散热板140的第二接合区123a进行。应予说明，第二区域123a是指层叠基板120的金属板123的接合有散热板140的区域。由此，能够减少对于层叠基板120的金属板123的第二接合区123a的损伤。
另外，针对半导体装置100a的去除损伤用的喷丸处理还可以对涂布有焊料等接合部件130的散热板140的正面的接合到层叠基板120的金属板123侧的第三接合区143进行。由此，能够减少对于散热板140的正面的第三区域143的损伤。
因此，如果在散热板140介由焊料等接合部件130而安装层叠基板120，则能够减少因损伤而导致的焊料等接合部件130的膜厚的变化，另外，能够减少空隙，能够抑制焊料等接合部件130的流出。应予说明，第三区域143是指散热板140的接合有层叠基板120的区域。
应予说明，在图9中图示出对半导体装置100a的金属板123的第二接合区123a和散热板140的第三接合区143这两者进行了去除损伤用的喷丸处理的情况。不限于此，去除损伤用的喷丸处理可以对第二接合区123a和第三接合区143中的至少一方进行。
另外，根据图5中示出的半导体装置的制造方法的流程图，这样的去除损伤用的喷丸处理优选在分别准备层叠基板120和散热板140之后(步骤S12之前)进行。之后，设置半导体芯片110、进行了去除损伤用的喷丸处理而得到的层叠基板120和散热板140(步骤S11)、并进行步骤S12以后的制造工序。
另外，对第二接合区123a和第三接合区143进行与第一实施方式的图6～图8中说明的针对第一接合区142同样的损去除损伤用的喷丸处理。
另外，去除损伤用的喷丸处理除了可以对第二接合区123a和第三接合区143进行以外，还可以与第一实施方式同样地对散热板140的背面的第一接合区142进行。由此，还能够减少在散热板140的背面的第一接合区142产生的损伤。
[第三实施方式]
使用图10对第三实施方式的半导体装置进行说明。
图10是表示第三实施方式中的半导体装置的图。
第三实施方式的半导体装置100b具有接合于半导体芯片110的引线框190。此时，如图10所示，可以对引线框190的介由焊料等接合部件180接合有半导体芯片110的第四接合区191进行去除损伤用的喷丸处理。由此，能够减少对于引线框190的第四接合区191的损伤。
因此，如果在半导体芯片110介由焊料等接合部件180而安装引线框190，则能够减少焊料等接合部件180的膜厚的变化，能够减少因损伤而产生的空隙。另外，能够抑制焊料等接合部件180的流出。能够抑制抽空的发生。应予说明，上述第四区域191是指引线框190的接合有半导体芯片110的区域。
应予说明，具有引线框190的半导体装置100b至少需要具有引线框190、半导体芯片110和层叠基板120。
另外，根据图5中示出的半导体装置的制造方法的流程图，这样的去除损伤用的喷丸处理优选在分别准备层叠基板120等和引线框190之后(步骤S12之前)进行。之后，在介由接合部件设置于层叠基板120的半导体芯片110上，介由接合部件180设置进行了去除损伤用的喷丸处理的引线框190的第四接合区191(步骤S11)，并进行步骤S12以后的制造工序。
另外，第四接合区191进行与第一实施方式的图6～图8中说明的针对第一接合区142同样的去除损伤用的喷丸处理。
另外，去除损伤用的喷丸处理除了图10的情况以外，还可以与第一实施方式、第二实施方式同样地对散热板140的背面的第一接合区142、层叠基板120的金属板123的第二接合区123a和散热板140的正面的第三接合区143中的至少一方进行。由此，能够减少在散热板140的背面的第一接合区142、层叠基板120的金属板123的第二接合区123a和散热板140的正面的第三接合区143产生的损伤。
以上仅示出本发明的原理。此外，对于本领域技术人员而言可以进行多种变形、变更，本发明并不限于上述示出、说明的正确的构成和应用例，对应的所有的变形例和等价物也被认为是基于所附权利要求及其等价物得到的本发明范围。

Claims (24)

1.一种半导体装置，其特征在于，具有:
半导体芯片；
散热器；
层叠基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的正面的电路板和形成于所述绝缘板的背面的金属板，在所述电路板上设置有所述半导体芯片；以及
散热板，在其正面通过接合部件接合所述层叠基板的所述金属板，在其背面隔着散热材料接合有所述散热器，在所述背面的接合有所述散热器的第一接合区形成有多个凹坑，所述多个凹坑以部分重合的方式构成。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述散热板的所述第一接合区的算术平均粗糙度为0.5μm以上且4μm以下。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述散热板的所述第一接合区的维氏硬度为140Hv以上且160Hv以下。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述散热板的翘曲变化量为50μm以上且200μm以下。
5.一种半导体装置，其特征在于，具有：
半导体芯片；
层叠基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的正面的电路板和形成于所述绝缘板的背面的金属板，在所述电路板上设置有所述半导体芯片；以及
散热板，在其正面通过接合部件接合有所述层叠基板的所述金属板，
在所述层叠基板的所述金属板的接合有所述散热板的第二接合区以及所述散热板的所述正面的接合有所述层叠基板的所述金属板的第三接合区中的至少一个区域形成有多个凹坑，所述多个凹坑以部分重合的方式构成。
6.根据权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述金属板的所述第二接合区的算术平均粗糙度和所述散热板的所述第三接合区的算术平均粗糙度为0.5μm以上且4μm以下。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，所述金属板的所述第二接合区的维氏硬度和所述散热板的所述第三接合区的维氏硬度为140Hv以上且160Hv以下。
8.根据权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，所述散热板的翘曲变化量为50μm以上且200μm以下。
9.一种半导体装置，其特征在于，具有：
半导体芯片；
层叠基板，其具有绝缘板、形成于所述绝缘板的正面的电路板和形成于所述绝缘板的背面的金属板，在所述电路板上设置有所述半导体芯片；以及
引线框，其通过接合部件接合于所述半导体芯片，且在接合有所述半导体芯片的第四接合区形成有多个凹坑，所述多个凹坑以部分重合的方式构成。
10.根据权利要求9所述的半导体装置，其特征在于，所述引线框的所述第四接合区的算术平均粗糙度为0.5μm以上且4μm以下。
11.根据权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，所述引线框的所述第四接合区的维氏硬度为140Hv以上且160Hv以下。
12.根据权利要求11所述的半导体装置，其特征在于，所述散热板的翘曲变化量为50μm以上且200μm以下。
13.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
准备散热板的工序；
组装工序，在所述散热板的所述正面，通过接合部件接合具有绝缘板、形成于所述绝缘板的正面的电路板和形成于所述绝缘板的背面的金属板的层叠基板的所述金属板，在所述层叠基板的所述电路板上设置半导体芯片；
在准备所述散热板之后，或者在所述组装工序之后，对所述散热板的所述背面的接合有散热器的第一接合区进行喷丸处理的工序；以及
在所述散热板的所述第一接合区隔着散热材料安装所述散热器的工序。
14.根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述喷丸处理中使用的喷丸材料的平均粒径为0.5mm以上且3mm以下。
15.根据权利要求14所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述喷丸处理的超声波振幅为70μm。
16.根据权利要求15所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述喷丸处理的振动时间为20秒。
17.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
准备层叠基板以及散热板的工序，所述层叠基板具有绝缘板、形成于所述绝缘板的正面的电路板和形成于所述绝缘板的背面的金属板；
对所述层叠基板的所述金属板的接合有所述散热板的正面的第二接合区和所述散热板的所述正面的接合有所述层叠基板的所述金属板的第三接合区中的至少一个区域进行喷丸处理的工序；以及
组装工序，在所述散热板的所述正面通过接合部件接合所述层叠基板的所述金属板，在所述层叠基板的所述电路板上设置半导体芯片。
18.根据权利要求17所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述喷丸处理中使用的喷丸材料的平均粒径为0.5mm以上且3mm以下。
19.根据权利要求18所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述喷丸处理的超声波振幅为70μm。
20.根据权利要求19所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述喷丸处理的振动时间为20秒。
21.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
准备层叠基板和引线框的工序，所述层叠基板具有绝缘板、形成于所述绝缘板的正面的电路板和形成于所述绝缘板的背面的金属板；
对所述引线框的接合有半导体芯片的第四接合区进行喷丸处理的工序；以及
组装工序，在所述层叠基板的所述电路板上设置所述半导体芯片，且通过接合部件将所述半导体芯片与所述第四接合区接合。
22.根据权利要求21所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述喷丸处理中使用的喷丸材料的平均粒径为0.5mm以上且3mm以下。
23.根据权利要求22所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述喷丸处理的超声波振幅为70μm。
24.根据权利要求23所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，所述喷丸处理的振动时间为20秒。
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