CN113437026B - 半导体装置 - Google Patents

半导体装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113437026B
CN113437026B CN202010893912.1A CN202010893912A CN113437026B CN 113437026 B CN113437026 B CN 113437026B CN 202010893912 A CN202010893912 A CN 202010893912A CN 113437026 B CN113437026 B CN 113437026B
Authority
CN
China
Prior art keywords
adhesive
resin
semiconductor device
insulating substrate
metal base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010893912.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113437026A (zh
Inventor
藤田雄一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Electronic Devices and Storage Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of CN113437026A publication Critical patent/CN113437026A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113437026B publication Critical patent/CN113437026B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3142—Sealing arrangements between parts, e.g. adhesion promotors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H01L23/18—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
    • H01L23/24—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device solid or gel at the normal operating temperature of the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/54—Providing fillings in containers, e.g. gas fillings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/183—Connection portion, e.g. seal
    • H01L2924/18301—Connection portion, e.g. seal being an anchoring portion, i.e. mechanical interlocking between the encapsulation resin and another package part
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/186—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

实施方式的半导体装置具备：金属板；半导体芯片；绝缘基板，设置于金属板与半导体芯片之间；包围绝缘基板的框体；网眼状的片材，设置于金属板与框体之间；粘接剂，设置于金属板与框体之间；以及密封件，被框体包围，覆盖半导体芯片以及绝缘基板。

Description

半导体装置
相关申请
本申请享受以日本专利申请2020-51027号(申请日：2020年3月23日)为基础申请的优先权。本申请通过参考该基础申请而包括基申请的所有内容。
技术领域
实施方式主要涉及半导体装置。
背景技术
在功率半导体模块中，例如，在金属板之上以将绝缘基板夹在中间的方式安装功率半导体芯片。功率半导体芯片例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor：金属氧化物场效应晶体管)或二极管。
为了保护功率半导体芯片，在金属板之上设置包围绝缘基板的树脂壳体。而且，在树脂壳体之中填充有将功率半导体芯片及绝缘基板覆盖的密封材料。
金属板与树脂壳体之间使用粘接剂进行粘接。若金属板与树脂壳体之间的粘接不充分，则会产生例如密封材料漏出的问题。
发明内容
本发明的实施方式提供一种提高金属板与树脂壳体的粘接性的半导体装置。
实施方式的半导体装置具备：金属板；半导体芯片；绝缘基板，设置于所述金属板与所述半导体芯片之间；框体，包围所述绝缘基板；网眼状的片材，设置于所述金属板与所述框体之间；粘接剂，设置于所述金属板与所述框体之间；以及密封材料，被所述框体包围，覆盖所述半导体芯片以及所述绝缘基板。
附图说明
图1A、图1B、图1C是实施方式的半导体装置的示意图。
图2A、图2B是实施方式的半导体装置的示意俯视图。
图3A、图3B是实施方式的半导体装置的放大示意图。
图4至图10B是表示实施方式的半导体装置的制造方法的图。
图11A至图14B是表示比较例的半导体装置的制造方法的图。
图15A至图16B是在比较例的半导体装置中可能产生的问题点的说明图。
具体实施方式
在本说明书中，对相同或类似的构件标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
在本说明书中，为了表示部件等的位置关系，有时将附图的上方向记述为“上”，将附图的下方向记述为“下”。在本说明书中，“上”、“下”的概念未必是表示与重力的方向的关系的用语。
实施方式的半导体装置具备：金属板；半导体芯片；绝缘基板，设置于金属板与半导体芯片之间；网眼状的片材，设置于包围绝缘基板的框体、金属板与框体之间；粘接剂，设置于金属板与框体之间；以及密封件，被框体包围，并覆盖半导体芯片以及绝缘基板。
图1A、图1B、图1C是实施方式的半导体装置的示意图。图1A、图1B是剖视图。图1C是俯视图。图1A是图1C的AA’截面。图1B是图1C的BB’截面。
实施方式的半导体装置是功率半导体模块100。如图1A所示，实施方式的功率半导体模块100中，串联连接有2个IGBT。实施方式的功率半导体模块100是能够以1个模块构成半桥电路的、所谓的“2in1”类型的模块。例如，通过使用3个实施方式的功率半导体模块100，能够构成3相逆变器电路。
实施方式的功率半导体模块100具备第一IGBT10(半导体芯片)、第二IGBT12、金属基座14(金属板)、绝缘基板16、树脂壳体18(框体)、粘接层20、第一电力端子22、第二电力端子24、接合线26以及密封树脂28(密封材料)。绝缘基板16具有陶瓷层16a、表面金属层16b以及背面金属层16c。粘接层20具有树脂片20a(片材)和粘接剂20b。
另外，功率半导体模块100具备未图示的AC端子以及栅极端子。另外，功率半导体模块100也可以在密封树脂28之上具备未图示的树脂盖。
图2A、图2B是实施方式的半导体装置的示意俯视图。图2A是去除了第一IGBT10、第二IGBT12、第一电力端子22、第二电力端子24、接合线26以及密封树脂28后的俯视图。图2B是从图2A进一步去除了树脂壳体18的俯视图。
图3A、图3B是实施方式的半导体装置的放大示意图。图3A、图3B是图1B、图1C中的用虚线的圆包围的区域的放大示意图。
图3A是图1C中用虚线的圆包围的区域的放大示意图，是除去了密封树脂28及树脂壳体18后的俯视图。图3B是图1B中用虚线的圆包围的区域的放大剖视图。
第一IGBT10及第二IGBT12设置于绝缘基板16之上。第一IGBT10是半导体芯片的一例。
金属基座14是金属板的一例。金属基座14例如是铜。例如在将功率半导体模块100向产品安装时，未图示的散热板与金属基座14的背面连接。
绝缘基板16设置于金属基座14之上。绝缘基板16设置于金属基座14与第一IGBT10之间、以及金属基座14与第二IGBT12之间。绝缘基板16具有将金属基座14和第一IGBT10及第二IGBT12电分离的功能。
绝缘基板16具有陶瓷层16a、表面金属层16b以及背面金属层16c。陶瓷层16a设置于表面金属层16b与背面金属层16c之间。
陶瓷层16a例如是氧化铝、氮化铝或氮化硅。表面金属层16b及背面金属层16c例如为铜。
树脂壳体18设置于金属基座14及绝缘基板16的周围。树脂壳体18包围金属基座14及绝缘基板16。树脂壳体18是框体的一例。树脂壳体18具有保护第一IGBT10、第二IGBT12及绝缘基板16的功能。
树脂壳体18的最大宽度(图1C的w1)例如为80mm以上且150mm以下。通过将最大宽度w设为150mm以下，由此能够实现功率半导体模块100的小型化。
粘接层20设置于金属基座14与树脂壳体18之间。粘接层20具有将金属基座14与树脂壳体18粘接并固定的功能。
粘接层20以包围绝缘基板16的方式设置于金属基座14之上。粘接层20的宽度(图3A的w2)例如为2mm以上且6mm以下。
粘接层20包括树脂片20a和粘接剂20b。树脂片20a是片材的一例。
树脂片20a设置于金属基座14与树脂壳体18之间。树脂片20a为网眼状的片材。树脂片20a在将金属基座14与树脂壳体18粘接之前，具有保持粘接剂20b的功能。
树脂片20a的网眼的形状并不特别限定。例如，不限于图3A所示的格子状，例如也可以是梯子状。另外，形成树脂片20a的网眼的线也可以包括曲线。
树脂片20a例如如图3A所示，也可以被分离为在图的横向上延伸的区域和在图的纵向上延伸的区域。
树脂片20a的宽度例如为2mm以上且5mm以下。树脂片20a的厚度例如为200μm以上且500μm以下。
树脂片20a的网眼的网孔例如为50μm以上且1000μm以下。网眼的网孔是指形成网眼的线与线之间的距离。
树脂片20a包含树脂。树脂片20a例如包含硅。树脂片20a例如为硅树脂。作为树脂片20a，例如也可以使用环氧树脂等其他树脂。
粘接剂20b设置于金属基座14与树脂壳体18之间。粘接剂20b具有将金属基座14和树脂壳体18粘接的功能。粘接剂20b的至少一部分位于树脂片20a的网眼之中。
粘接剂20b的宽度(w2)例如为2mm以上且6mm以下。粘接剂20b的厚度例如为200μm以上且600μm以下。
粘接剂20b包含树脂。粘接剂20b例如包含硅。粘接剂20b例如是硅树脂。作为粘接剂20b，例如也可以应用环氧树脂等其他树脂。
粘接剂20b是热固性树脂。粘接剂20b的固化前的粘度例如为30Pa·s以上且100Pa·s以下。粘接剂20b的固化前的粘度例如为30Pa·s以上且小于100Pa·s。
另外，在粘接层20之中是否存在网眼状的树脂片20a例如能够通过用扫描电子显微镜(SEM)观察来判定。另外，粘接剂20b的至少一部分是否位于树脂片20a的网眼之中，例如能够通过利用SEM观察来判定。
树脂片20a及粘接剂20b在从金属基座14朝向绝缘基板16的方向上位于树脂壳体18与金属基座14之间
实施方式的功率半导体模块100，例如仅利用粘接层20将金属基座14与树脂壳体18之间固定。功率半导体模块100例如不设置将金属基座14与树脂壳体18固定的固定螺钉。通过不设置固定螺钉，从而功率半导体模块100的尺寸的小型化变得容易。
第一电力端子22及第二电力端子24设置于树脂壳体18的上部。对第一电力端子22施加例如负电压。对第二电力端子24施加例如正电压。
接合线26例如将第一电力端子22与第一IGBT10、表面金属层16b与第二IGBT12、表面金属层16b与第二电力端子24之间电连接。接合线26例如是铝线。
密封树脂28填充于树脂壳体18之中。密封树脂28被树脂壳体18所包围。密封树脂28覆盖第一IGBT10、第二IGBT12及绝缘基板16。密封树脂28是密封材料的一例。
密封树脂28具有保护第一IGBT10、第二IGBT12以及绝缘基板16的功能。另外，具有使第一IGBT10、第二IGBT12以及绝缘基板16绝缘的功能。
密封树脂28包含树脂。密封树脂28例如是硅凝胶。密封树脂28也能够应用例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂等其他树脂。
接着，示出实施方式的功率半导体模块100的制造方法的一例。图4、图5A、图5B、图6A、图6B、图7A、图7B、图8A、图8B、图9A、图9B、图10A、图10B是表示实施方式的半导体装置的制造方法的图。图5A、图6A、图7A、图8A、图9A、图10A是与图3A对应的部分的图。图5B、图6B、图7B、图8B、图9B、图10B是与图3B对应的部分的图。
首先，在金属基座14之上固定绝缘基板16，该绝缘基板16安装有第一IGBT10及第二IGBT12(图4、图5A、图5B)。金属基座14和绝缘基板16例如利用未图示的焊锡层进行固定。
如图4所示，在将树脂壳体18粘接于金属基座14之前，例如金属基座14的下表面成为向上凸出的形状。换言之，端部相对于金属基座14的中央部向下侧弯曲。如上述那样的形状，为了在作为最终产品被组装时提高金属基座14的下表面与散热板的紧贴性，而设为使金属基座14的下表面的形状向下凸。考虑由组装中途的部件的热收缩等引起的变形。
接着，在金属基座14之上配置树脂片20a的一部分(图6A、图6B)。树脂片20a配置在预定粘接树脂壳体18的区域之上。
接着，在金属基座14之上配置树脂片20a的剩余的一部分(图7A、图7B)。另外，在此，以将线状的树脂片20a分多次配置的方法为例进行说明，例如也可以是将成形为框状的树脂片20a以1次配置的方法。
接着，在树脂片20a上涂布粘接剂20b(图8A、图8B)。粘接剂20b例如是100Pa·s以下的低粘度的热固性树脂。涂布在树脂片20a上的粘接剂20b通过表面张力而在树脂片20a上被保持。
接着，在金属基座14之上载置树脂壳体18(图9A、图9B)。之后，进行热处理，使粘接剂20b固化，将金属基座14和树脂壳体18固定。在金属基座14与树脂壳体18之间形成包括树脂片20a和粘接剂20b的粘接层20。
接着，通过接合线26将第一电力端子22与第一IGBT10、表面金属层16b与第二IGBT12、表面金属层16b与第二电力端子24之间连接。
接着，在由树脂壳体18包围的区域填充密封树脂28(图10A、图10B)。之后，通过热处理使密封树脂28固化。密封树脂28例如是硅凝胶。
通过以上的制造方法，制造出图1A、图1B、图1C、图2A、图2B、图3A、图3B所示的实施方式的功率半导体模块100。
接下来，对实施方式的半导体装置的作用以及效果进行说明。
图11A、图11B、图12A、图12B、图13A、图13B、图14A、图14B是表示比较例的半导体装置的制造方法的图。图11A、图12A、图13A、图14A是与实施方式的图3A对应的部分的图。图11B、图12B、图13B、图14B是与实施方式的图3B对应的部分的图。
比较例的半导体装置是功率半导体模块。比较例的功率半导体模块与实施方式的功率半导体模块100的不同点在于，粘接层20不包括树脂片20a这一点。以下，对于与实施方式的功率半导体模块100的制造方法重复的内容，省略一部分记述。
首先，在金属基座14之上固定绝缘基板16，该绝缘基板16安装有第一IGBT10及第二IGBT12(图11A、图11B)。
接着，在金属基座14之上涂布粘接剂20b(图12A、图12B)。粘接剂20b涂布在预定粘接树脂壳体18的区域上。
接着，在金属基座14之上载置树脂壳体18(图13A、图13B)。之后，进行热处理，使粘接剂20b固化，将金属基座14和树脂壳体18固定。在金属基座14与树脂壳体18之间形成有粘接层20。
接着，通过接合线26将第一电力端子22与第一IGBT10、表面金属层16b与第二IGBT12、表面金属层16b与第二电力端子24之间连接。
接着，在由树脂壳体18包围的区域填充密封树脂28(图14A、图14B)。之后，通过热处理使密封树脂28固化。
图15A、图15B是在比较例的半导体装置中可能产生的问题点的说明图。图15A、图15B是与图14A、图14B对应的图。
在为比较例的功率半导体模块的情况下，例如，在金属基座14之上涂布粘接剂20b之后，经过时间变长时，粘接剂20b在横向上扩展变形。若粘接剂20b变形，则粘接剂20b的高度变低。若粘接剂20b的高度变低，则金属基座14与树脂壳体18的粘接面积变小，粘接有可能变得不充分。
特别是，若在金属基座14的表面有倾斜，则在金属基座14的端部，金属基座14与树脂壳体18的间隔能够增大，因此粘接变得不充分的可能性较高。
若粘接剂20b的高度变低，并存在金属基座14与树脂壳体18之间的粘接不充分的部位，则如例如图15B所示，密封树脂28有可能从金属基座14与树脂壳体18之间漏出。若密封树脂28蔓延到金属基座14的背面侧，则例如在将半导体模块向产品安装时，与散热板之间的热传导会产生问题。
另外，若金属基座14与树脂壳体18之间的粘接不充分的部位存在，则例如在半导体模块的使用中水分会侵入到半导体模块的内部，由此功率半导体模块的可靠性降低。
通常，低粘度的粘接剂20b的粘接性高。因此，从提高功率半导体模块的可靠性的观点出发，优选应用低粘度的粘接剂20b。但是，若使用低粘度的粘接剂20b，则粘接剂20b的伴随着时间经过的变形量变大。因此，要求从粘接剂20b的涂布到树脂壳体18的载置为止的严格的时间管理，担心生产率降低。
图16A、图16B是在比较例的半导体装置中可能产生的问题点的说明图。图16A、图16B是与图14A、图14B对应的图。
在比较例的功率半导体模块中，为了提高金属基座14与树脂壳体18之间的粘接性，考虑使涂布的粘接剂20b的量增加。通过使涂布的粘接剂20b的量增加，从而能够充分地保持树脂壳体18的载置前的粘接剂20b的高度。另外，粘接后的金属基座14与树脂壳体18的粘接面积变大，得到充分的粘接性的可能性高。
但是，若使涂布的粘接剂20b的量增加，则如图16B所示，剩余的粘接剂20b有可能一直蔓延到绝缘基板16的陶瓷层16a的下方。在该情况下，陶瓷层16a之下的粘接剂20b热膨胀，由此陶瓷层16a断裂，有可能产生可靠性不良。若陶瓷层16a断裂，则例如有可能在第一IGBT10与金属基座14之间流过漏电流。
另外，使涂布的粘接剂20b的量增加会导致功率半导体模块的制造成本的增加，因此并不优选。
实施方式的功率半导体模块100中，粘接层20包括树脂片20a。在制造功率半导体模块100时，在树脂片20a之上涂布粘接剂20b。
涂布在树脂片20a之上的粘接剂20b，通过表面张力而被保持在树脂片20a之上。因此，在将粘接剂20b涂布在金属基座14上之后，即使经过时间变长，也能够抑制粘接剂20b在横向上扩展变形。因此，能够充分地保持粘接剂20b的高度。因此，能够充分确保金属基座14与树脂壳体18的粘接面积，金属基座14与树脂壳体18的粘接性提高。
粘接剂20b通过表面张力而被保持在树脂片20a之上，因此能够用少量的粘接剂20b确保充分的粘接性。因此，能够抑制多余的粘接剂20b向陶瓷层16a的下方的蔓延。因此，功率半导体模块100的可靠性提高。
另外，由于能够用少量的粘接剂20b确保充分的粘接性，因此能够抑制功率半导体模块的制造成本的增加。
由于抑制了粘接剂20b在横向上扩展变形，因此即使不进行严格的时间管理，也能够使用粘接力高的低粘度的粘接剂20b。由于不需要严格的时间管理，因此功率半导体模块100的生产率提高。
另外，在制造功率半导体模块100时，通过在树脂片20a之上涂布粘接剂20b，从而粘接剂20b的涂布位置偏移的检查变得容易。因此，功率半导体模块100的生产率提高。存在树脂片20a，从而使涂布粘接剂20b的预定的区域明确化，粘接剂20b的涂布位置偏移的视觉辨认性提高。
以上，根据实施方式，能够实现金属板与树脂壳体的粘接性提高的半导体装置。
在实施方式中，以使用IGBT作为半导体芯片的情况为例进行了说明，但半导体芯片并不限定于这些。例如，也能够应用MOSFET、SBD(Schottky Barrier Diode：肖特基势垒二极管)、PIN二极管等、其他晶体管、二极管。另外，也能够应用晶体管和二极管的组合。
在实施方式中，以半导体芯片的数量为2个的情况为例进行了说明，但半导体芯片可以为1个，也可以为3个以上。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种各样的方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (9)

1.一种半导体装置，具备：
金属板；
半导体芯片；
绝缘基板，设置于所述金属板与所述半导体芯片之间；
框体，包围所述绝缘基板；
网眼状的片材，设置于所述金属板与所述框体之间；
粘接剂，设置于所述金属板与所述框体之间；以及
密封材料，被所述框体包围，覆盖所述半导体芯片及所述绝缘基板，
所述框体包围所述金属板，
所述片材及所述粘接剂在从所述金属板朝向所述绝缘基板的方向上位于所述框体与所述金属板之间。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述粘接剂的至少一部分位于所述片材的网眼之中。
3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述粘接剂包含树脂。
4.根据权利要求3所述的半导体装置，其中，
所述粘接剂包含硅。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述片材包含树脂。
6.根据权利要求5所述的半导体装置，其中，
所述片材包含硅。
7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述片材的厚度为200μm以上且500μm以下。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述框体包含树脂。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，
所述密封材料为硅凝胶。
CN202010893912.1A 2020-03-23 2020-08-31 半导体装置 Active CN113437026B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-051027 2020-03-23
JP2020051027A JP7258806B2 (ja) 2020-03-23 2020-03-23 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113437026A CN113437026A (zh) 2021-09-24
CN113437026B true CN113437026B (zh) 2024-04-26

Family

ID=77746747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010893912.1A Active CN113437026B (zh) 2020-03-23 2020-08-31 半导体装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11348853B2 (zh)
JP (1) JP7258806B2 (zh)
CN (1) CN113437026B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4195240A1 (en) * 2021-12-13 2023-06-14 Infineon Technologies AG A method for fabricating a semiconductor device module by using a reactive tape and a semiconductor device module

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05144985A (ja) * 1991-11-18 1993-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 混成集積回路装置
CN1207583A (zh) * 1997-06-06 1999-02-10 株式会社日立制作所 半导体装置和用于半导体装置的布线带
JP2004103846A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2007184315A (ja) * 2006-01-04 2007-07-19 Hitachi Ltd 樹脂封止型パワー半導体モジュール
CN101261966A (zh) * 2007-03-08 2008-09-10 富士电机电子设备技术株式会社 半导体装置及其制造方法
KR20100001706A (ko) * 2008-06-27 2010-01-06 주식회사 엠디티 세라믹 패키지
CN102047404A (zh) * 2008-12-16 2011-05-04 松下电器产业株式会社 半导体装置和倒装芯片安装方法及倒装芯片安装装置
CN105814682A (zh) * 2014-05-30 2016-07-27 富士电机株式会社 半导体装置
CN106057743A (zh) * 2015-04-16 2016-10-26 三菱电机株式会社 功率半导体模块
CN108292631A (zh) * 2015-12-04 2018-07-17 三菱电机株式会社 半导体模块
CN109509742A (zh) * 2017-09-14 2019-03-22 株式会社东芝 半导体装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000040759A (ja) 1998-07-24 2000-02-08 Hitachi Ltd 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2001326238A (ja) * 2000-05-17 2001-11-22 Toshiba Corp 半導体装置、半導体装置の製造方法、樹脂封止金型及び半導体製造システム
JP2003163342A (ja) * 2001-11-29 2003-06-06 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
JP2005146198A (ja) 2003-11-19 2005-06-09 Shin Etsu Polymer Co Ltd 電子機器ケースの組立方法およびこれに用いるシリコーン接着剤
DE102004002164A1 (de) * 2004-01-15 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh Strahlungsdetektor, Sensormodul mit einem Strahlungsdetektor und Verfahren zum Herstellen eines Strahlungsdetektors
JP4735446B2 (ja) * 2006-07-04 2011-07-27 三菱電機株式会社 半導体装置
CN108292655B (zh) * 2015-11-12 2021-01-01 三菱电机株式会社 功率模块
WO2018042973A1 (ja) 2016-09-01 2018-03-08 三菱電機株式会社 パワーモジュールおよびその製造方法
JP6399272B1 (ja) 2017-09-05 2018-10-03 三菱電機株式会社 パワーモジュール及びその製造方法並びに電力変換装置
JP7002993B2 (ja) 2018-05-10 2022-01-20 株式会社 日立パワーデバイス パワー半導体モジュール
WO2021106114A1 (ja) 2019-11-27 2021-06-03 三菱電機株式会社 半導体モジュール

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05144985A (ja) * 1991-11-18 1993-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 混成集積回路装置
CN1207583A (zh) * 1997-06-06 1999-02-10 株式会社日立制作所 半导体装置和用于半导体装置的布线带
JP2004103846A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
JP2007184315A (ja) * 2006-01-04 2007-07-19 Hitachi Ltd 樹脂封止型パワー半導体モジュール
CN101261966A (zh) * 2007-03-08 2008-09-10 富士电机电子设备技术株式会社 半导体装置及其制造方法
KR20100001706A (ko) * 2008-06-27 2010-01-06 주식회사 엠디티 세라믹 패키지
CN102047404A (zh) * 2008-12-16 2011-05-04 松下电器产业株式会社 半导体装置和倒装芯片安装方法及倒装芯片安装装置
CN105814682A (zh) * 2014-05-30 2016-07-27 富士电机株式会社 半导体装置
CN106057743A (zh) * 2015-04-16 2016-10-26 三菱电机株式会社 功率半导体模块
CN108292631A (zh) * 2015-12-04 2018-07-17 三菱电机株式会社 半导体模块
CN109509742A (zh) * 2017-09-14 2019-03-22 株式会社东芝 半导体装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113437026A (zh) 2021-09-24
US11348853B2 (en) 2022-05-31
JP7258806B2 (ja) 2023-04-17
JP2021150575A (ja) 2021-09-27
US20210296197A1 (en) 2021-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10825758B2 (en) Semiconductor device
US20110069458A1 (en) Power module
US20090108467A1 (en) Device with a plurality of semiconductor chips
US9362192B2 (en) Semiconductor device comprising heat dissipating connector
JP6266168B2 (ja) 半導体装置
KR101014915B1 (ko) 반도체 패키지 및 그 제조 방법
KR102172689B1 (ko) 반도체 패키지 및 그 제조방법
KR20150074649A (ko) 반도체 패키지 및 그 제조 방법
CN113437026B (zh) 半导体装置
US7034385B2 (en) Topless semiconductor package
US10304751B2 (en) Electronic sub-module including a leadframe and a semiconductor chip disposed on the leadframe
JP6797002B2 (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20130256920A1 (en) Semiconductor device
JP2005243685A (ja) 半導体装置
US11152275B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US12033916B2 (en) Semiconductor device and semiconductor module with improved heat dissipation
JP7157783B2 (ja) 半導体モジュールの製造方法及び半導体モジュール
US20210225731A1 (en) Semiconductor device and semiconductor module
CN210296341U (zh) 半导体模块以及半导体装置
CN117637490A (zh) 电子封装件及其制造方法
CN115411002A (zh) 半导体装置及半导体装置的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant