CN111863742B - 半导体装置 - Google Patents

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Abstract

降低具有高散热性以及高绝缘性的半导体装置的成本。半导体装置具有第1半导体元件、第2半导体元件、引线框、模塑树脂以及绝缘片。引线框具有芯片焊盘。芯片焊盘具有搭载面以及背面。搭载面具有第1搭载区域以及第2搭载区域。背面具有第1背区域以及第2背区域。第1半导体元件以及第2半导体元件分别搭载于第1搭载区域之上以及第2搭载区域之上。第1背区域以及第2背区域分别处于第1搭载区域的背侧以及第2搭载区域的背侧。模塑树脂将第1半导体元件、第2半导体元件以及芯片焊盘封装，直接与第2背区域接触。绝缘片配置于第1背区域之上，露出至模塑树脂的外侧，具有比模塑树脂的导热率高的导热率。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及半导体装置。
背景技术
半导体装置在大多情况下具有半导体元件、引线框以及模塑树脂。半导体元件搭载于引线框的芯片焊盘的搭载面之上。模塑树脂将半导体元件以及芯片焊盘封装。模塑树脂在大多情况下是通过传递模塑形成的。但是，在通过传递模塑形成模塑树脂的情况下，有时会产生不能适当地填充树脂的问题。例如，有时会产生在不易填充树脂的部分形成未填充部、孔洞等这样的问题。因此，正在研究用于适当地填充树脂的方法。
例如，在专利文献1所记载的技术中，薄型半导体装置具有半导体芯片、引线框以及封装部(第0007、0008段)。在形成封装部时，熔融树脂经由树脂流入浇口流入至型腔(第0007段)。另外，流入的熔融树脂的一部分从在相对于树脂流入浇口成对角的位置设置的树脂流出浇口流出(第0007段)。另外，流出的熔融树脂积存于树脂积存处(第0007段)。根据专利文献1所记载的技术，能够使熔融树脂在型腔内发生流动，能够容易地形成没有树脂的未填充部等的均匀的封装部(第0006、0009段)。
另外，在专利文献2所记载的技术中，半导体装置具有半导体颗粒(pellet)、引线框以及封装体(第0019、0032段)。在形成封装体时，树脂经由浇口注入至型腔内(第0019段)。从型腔流出的树脂注入至流动型腔(第0020段)。
另一方面，组装有半导体元件的驱动电路、保护电路的智能功率模块等半导体装置不仅必须具有能够使半导体元件以及芯片焊盘与外部良好地绝缘的高绝缘性，而且必须具有能够将由半导体元件发出的热良好地释放至模塑树脂的外部的高散热性。因此，就该半导体装置而言，仅将由半导体元件发出的热经由仅具有低导热率的模塑树脂释放至模塑树脂的外部是不充分的。因此，该半导体装置具有绝缘片，该绝缘片配置于芯片焊盘的背面侧、具有高导热率且露出至模塑树脂的外部。
专利文献1：日本特开平05-036745号公报
专利文献2：日本特开平05-095014号公报
智能功率模块等半导体装置在大多情况下具有多个半导体元件。因此，在该半导体装置具有上述绝缘片的情况下，绝缘片的配置面积变大，不能降低该半导体装置的成本。
发明内容
本发明是鉴于该问题而提出的。本发明要解决的课题是降低具有高散热性以及高绝缘性的半导体装置的成本。
半导体装置具有第1半导体元件、第2半导体元件、引线框、模塑树脂以及绝缘片。引线框具有芯片焊盘。芯片焊盘具有搭载面以及背面。搭载面具有第1搭载区域以及第2搭载区域。背面具有第1背区域以及第2背区域。第1半导体元件以及第2半导体元件分别搭载于第1搭载区域之上以及第2搭载区域之上。第1背区域以及第2背区域分别处于第1搭载区域的背侧以及第2搭载区域的背侧。模塑树脂将第1半导体元件、第2半导体元件以及芯片焊盘封装，直接与第2背区域接触。绝缘片配置于第1背区域之上，露出至模塑树脂的外侧，具有比模塑树脂的导热率高的导热率。
发明的效果
根据本发明，由第1半导体元件发出的热经由具有比模塑树脂的导热率高的导热率的绝缘片而良好地释放至模塑树脂的外部。因此，能够提供具有高散热性的半导体装置。
另外，根据本发明，第1半导体元件、第2半导体元件以及芯片焊盘通过模塑树脂以及绝缘片与外部良好地绝缘。因此，能够提供具有高绝缘性的半导体装置。
另外，根据本发明，在第2背区域之上没有配置绝缘片。因此，能够减少绝缘片，能够降低半导体装置的成本。
另外，根据本发明，由第2半导体元件发出的热能够经由模塑树脂良好地释放至模塑树脂的外部。因此，在第2背区域之上没有配置绝缘片这一做法不会妨碍提供具有高散热性的半导体装置。
本发明的目的、特征、方案以及优点通过下面的详细说明和附图而变得更加明确。
附图说明
图1是示意性地图示出实施方式1的半导体装置的剖面图。
图2是示意性地图示出实施方式2的半导体装置的剖面图。
图3是示意性地图示出实施方式3的半导体装置的俯视图。
图4是示意性地图示出实施方式4的半导体装置的俯视图。
图5是示意性地图示出实施方式5的半导体装置的俯视图。
标号的说明
1、2、3、4半导体装置，101第1半导体元件，102第2半导体元件，103集成电路(IC)，104导线，105、106、107接合材料，108引线框，109模塑树脂，110绝缘片，121芯片焊盘，131搭载面，132背面，141第1搭载区域，142第2搭载区域，151第1背区域，152第2背区域，161第1浇口树脂残留部，162第2浇口树脂残留部。
具体实施方式
1实施方式1
图1是示意性地图示出实施方式1的半导体装置的剖面图。
图1所示的实施方式1的半导体装置1是功率模块等。
半导体装置1具有第1半导体元件101、第2半导体元件102、集成电路(IC)103、导线104、接合材料105、接合材料106、接合材料107、引线框108、模塑树脂109以及绝缘片110。
引线框108具有芯片焊盘121。
芯片焊盘121具有搭载面131以及背面132。搭载面131是一个主面。背面132是另一个主面，处于装载面131的背侧。搭载面131具有第1搭载区域141以及第2搭载区域142。背面132具有第1背区域151以及第2背区域152。第1背区域151处于第1搭载区域141的背侧。第2背区域152处于第2搭载区域142的背侧。
第1半导体元件101以及第2半导体元件102是功率半导体元件。功率半导体元件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等主要进行通断的元件。
第2半导体元件102具有比第1半导体元件101的发热量小的发热量。在标准模块的情况下，功率半导体元件是二极管。
第1半导体元件101搭载于第1搭载区域141之上。第1半导体元件101经由接合材料105与芯片焊盘121接合。第2半导体元件102搭载于第2搭载区域142之上。第2半导体元件102经由接合材料106与芯片焊盘121接合。
IC 103搭载于引线框108之上。IC 103经由接合材料107与引线框108接合。
导线104将第1半导体元件101、第2半导体元件102、IC 103以及引线框108电连接。
模塑树脂109将第1半导体元件101、第2半导体元件102、IC 103、导线104、接合材料105、接合材料106、接合材料107以及芯片焊盘121覆盖。模塑树脂109将第1半导体元件101、第2半导体元件102、IC 103、导线104、接合材料105、接合材料106、接合材料107以及芯片焊盘121封装。
模塑树脂109通过传递模塑形成。
绝缘片110配置于第1背区域151之上。绝缘片110露出至模塑树脂109的外部。
绝缘片110具有比模塑树脂109的导热率高的导热率。绝缘片110具有绝缘层。绝缘层具有由树脂构成的基质、以及由具有高导热率的陶瓷构成的填料。填料分散于基质中。
在第2背区域152之上没有配置绝缘片。因此，模塑树脂109不经由绝缘片而是直接与第2背区域152接触。
根据实施方式1的发明，由具有大的发热量的第1半导体元件101发出的热经由具有比模塑树脂109的导热率高的导热率的绝缘片110良好地释放至模塑树脂109的外部。因此，能够提供具有高散热性的半导体装置1。
另外，根据实施方式1的发明，由仅具有小的发热量的第2半导体元件102发出的热能够经由模塑树脂109良好地释放至模塑树脂109的外部。因此，在第2背区域152之上没有配置绝缘片这一做法不会妨碍提供具有高散热性的半导体装置1。
另外，根据实施方式1的发明，第1半导体元件101、第2半导体元件102、IC 103、导线104以及芯片焊盘121通过模塑树脂109以及绝缘片110而与外部良好地绝缘。因此，能够提供具有高绝缘性的半导体装置1。
另外，根据实施方式1的发明，在第2背区域152之上没有配置绝缘片。因此，能够使绝缘片的配置面积变小，能够降低半导体装置1的成本。
2实施方式2
图2是示意性地图示出实施方式2的半导体装置的剖面图。
图2所图示的实施方式2的半导体装置2主要在下述点与图1所图示的实施方式1的半导体装置1不同。关于未说明的点，实施方式2的半导体装置2也采用与实施方式1的半导体装置1所采用的结构相同的结构。
就实施方式2的半导体装置2而言，第1半导体元件101由相互分离的多个半导体元件101a以及101b构成。另外，第1搭载区域141由相互分离的多个搭载区域141a以及141b构成。另外，第1背区域151由相互分离的多个背区域151a以及151b构成。另外，绝缘片110由相互分离的多个绝缘片110a以及110b构成。
多个半导体元件101a以及101b分别搭载于多个搭载区域141a以及141b之上。多个背区域151a以及151b分别处于多个搭载区域141a以及141b的背侧。多个绝缘片110a以及110b分别配置于多个背区域151a以及151b之上。
多个绝缘片110a以及110b的数量、配置以及配置面积与多个半导体元件101a以及101b的数量、配置以及尺寸相应地变更，不受限定。
根据实施方式2的发明，与实施方式1的发明同样地，能够提供具有高散热性的半导体装置2，能够提供具有高绝缘性的半导体装置2，特别是在内部搭载的第1半导体元件数变多的情况下，能够与将绝缘片分割相匹配地减小绝缘片110的配置面积，能够降低半导体装置2的成本。
在此基础上，根据实施方式2的发明，绝缘片110由相互分离的多个绝缘片110a以及110b构成。因此，能够提高多个半导体元件101a以及101b的配置的自由度。
3实施方式3
图3是示意性地图示出实施方式3的半导体装置的俯视图。这里，为了示出内部的结构，除了外形以外，将模塑树脂图示为透明。
图3所图示的实施方式3的半导体装置3主要在下述点与图1所图示的实施方式1的半导体装置1或者图2所图示的实施方式2的半导体装置2不同。关于未说明的点，实施方式3的半导体装置3也采用与实施方式1的半导体装置1或者实施方式2的半导体装置2所采用的结构相同的结构。
在形成实施方式3的半导体装置3所具有的模塑树脂109时，树脂流动体经由第1浇口流入至模塑成型部。流入的树脂流动体的一部分在模塑成型工序中固化，变化为模塑树脂109。流入的树脂流动体的剩余部分经由第2浇口从模塑成型部流出，流至在模塑成型部的外部设置的树脂积存处。因此，模塑树脂109在被收容于模塑成型部的情况下，在第1浇口所在的位置具有与周边部相比凸出的第1浇口树脂残留部161。另外，模塑树脂109在被收容于模塑成型部的情况下，在第2浇口所在的位置具有与周边部相比凸出的第2浇口树脂残留部162。第1浇口树脂残留部161以及第2浇口树脂残留部162包含与第1半导体元件101相距第1距离、与第2半导体元件102相距比第1距离短的第2距离的浇口树脂残留部。
模塑树脂109具有第1面171以及第2面172。第2面172处于与第1面171所在侧的相反侧。第1浇口树脂残留部161处于第1面171之上。第2浇口树脂残留部162处于第2面172之上。
在此基础上，根据实施方式3的发明，树脂流动体的剩余部分经由第2浇口从模塑成型部流出，流至在模塑成型部的外部设置的树脂积存处(未图示)。因此，能够延长树脂流动体在模塑成型部流动的时间，能够抑制在模塑树脂109形成孔洞、未填充部等。
另外，根据实施方式3的发明，树脂流动体容易在第2背区域152之上流动，能够抑制在第2背区域152之上形成孔洞、未填充部等。
能够抑制形成孔洞、未填充部等这样的效果显著地显现在容易形成孔洞、未填充部等的部分。例如，在搭载面131之上的空间相对大、背面132之上的空间相对小的情况下，树脂流动体在搭载面131之上相对快地流动，在背面132之上相对慢地流动。因此，背面132之上由于来自搭载面131之上的树脂流动体的绕入等而成为容易形成孔洞、未填充部等的部分。因此，在搭载面131之上的空间相对大、背面132之上的空间相对小的情况下，能够抑制形成孔洞、未填充部等这样的效果在背面132之上显著地显现出来。
另外，能够抑制形成孔洞、未填充部等这样的效果在半导体装置3具有大尺寸、引线框108具有复杂的构造等情况下显著地显现出来。因此，在半导体装置3是智能功率模块等情况下显著地显现出来。
根据实施方式3的发明，通过上述效果，与实施方式1的发明同样地，能够提供具有高散热性的半导体装置3，能够提供具有高绝缘性的半导体装置3，能够使绝缘片的配置面积变小，能够降低半导体装置3的成本。
4实施方式4
图4是示意性地图示实施方式4的半导体装置的俯视图。
就实施方式4的半导体装置4而言，第2浇口树脂残留部162由相互分离的多个浇口树脂残留部162a以及162b构成。多个浇口树脂残留部162a以及162b的数量、位置以及尺寸与半导体装置4的构造相应地变更，不受限定。
5实施方式5
就实施方式5的半导体装置5而言，构成第1浇口树脂残留部161的浇口树脂残留部的数量、位置以及尺寸不受限定。就图5所图示的实施方式5的半导体装置5而言，第1浇口树脂残留部161由相互分离的多个浇口树脂残留部161a、161b以及161c构成。
根据实施方式5的发明，与实施方式1的发明同样地，能够提供具有高散热性的半导体装置5，能够提供具有高绝缘性的半导体装置5。特别是在内部搭载的第1半导体元件数变多的情况下，如图5所示，能够与将绝缘片分割相匹配地降低半导体装置5的成本。
另外，根据实施方式5的发明，与实施方式3至4的发明同样地，能够抑制在模塑树脂109形成孔洞、未填充部等。
在此基础上，根据实施方式5的发明，在供从模塑成型部流出的树脂流动体的剩余部分通过的第2浇口所在的位置处具有的第2浇口树脂残留部162具有相互分离的多个浇口树脂残留部162a、162b以及162c。因此，提高了树脂流动体的流动性的调整自由度，容易调整树脂流动体的流动性，以使得不会在模塑树脂109形成孔洞、未填充部等。
此外，本发明在其发明的范围内，能够自由地对各实施方式进行组合，或者适当地对各实施方式进行变形、省略。
虽然详细地说明了本发明，但上述说明在所有方面都是例示，本发明并不限定于此。可以理解为在不脱离本发明的范围的情况下能够想到未例示的无数变形例。

Claims (9)

1.一种半导体装置，其具有：
第1半导体元件；
第2半导体元件；
引线框，其具有芯片焊盘，该芯片焊盘具有搭载面和背面，该搭载面具有搭载所述第1半导体元件的第1搭载区域和搭载所述第2半导体元件的第2搭载区域，该背面具有处于所述第1搭载区域的背侧的第1背区域和处于所述第2搭载区域的背侧的第2背区域；
模塑树脂，其将所述第1半导体元件、所述第2半导体元件以及所述芯片焊盘封装，直接与所述第2背区域接触；以及
绝缘片，其配置于所述第1背区域之上，露出至所述模塑树脂的外部，具有比所述模塑树脂的导热率高的导热率，
所述模塑树脂具有在所述模塑树脂的与所述引线框凸出的面不同且彼此相反的面分别设置的第1浇口树脂残留部以及第2浇口树脂残留部。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述第2半导体元件具有比所述第1半导体元件的发热量小的发热量。
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述绝缘片具有相互分离的多个绝缘片。
4.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述第1浇口树脂残留部以及所述第2浇口树脂残留部包含与所述第1半导体元件相距第1距离且与所述第2半导体元件相距短于所述第1距离的第2距离的浇口树脂残留部。
5.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，
所述第1浇口树脂残留部以及所述第2浇口树脂残留部包含与所述第1半导体元件相距第1距离且与所述第2半导体元件相距短于所述第1距离的第2距离的浇口树脂残留部。
6.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其中，
所述第2浇口树脂残留部具有相互分离的多个浇口树脂残留部。
7.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，
所述第2浇口树脂残留部具有相互分离的多个浇口树脂残留部。
8.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，
所述第2浇口树脂残留部具有相互分离的多个浇口树脂残留部。
9.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，
所述第2浇口树脂残留部具有相互分离的多个浇口树脂残留部。
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