JP6299578B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6299578B2 JP6299578B2 JP2014253272A JP2014253272A JP6299578B2 JP 6299578 B2 JP6299578 B2 JP 6299578B2 JP 2014253272 A JP2014253272 A JP 2014253272A JP 2014253272 A JP2014253272 A JP 2014253272A JP 6299578 B2 JP6299578 B2 JP 6299578B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating substrate
- semiconductor element
- metal
- semiconductor device
- heat
- 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
Links
Images
Classifications
-
- 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
- H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、放熱板を有し樹脂封止された半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device having a heat sink and sealed with resin.
パワー半導体モジュールとして、半導体素子と、当該半導体素子で発生した熱を放熱フィンへと導く放熱板とを含み、全体が樹脂封止された実装構造を有するものがある。当該放熱板は、例えば特許文献1および2に記載されているように、高熱伝導率を有するセラミックス材などからなる絶縁基板の両面に金属層が接合された構成をなす。放熱板の一方の金属層は回路配線をなすとともに、封止樹脂内で例えば半導体素子からの伝熱を行う金属体に接合され、他方の金属層は封止樹脂外に設けられた放熱フィンに接合される。 Some power semiconductor modules have a mounting structure that includes a semiconductor element and a heat radiating plate that guides heat generated in the semiconductor element to heat radiating fins and is entirely resin-sealed. For example, as described in Patent Documents 1 and 2, the heat radiating plate has a configuration in which metal layers are bonded to both surfaces of an insulating substrate made of a ceramic material having high thermal conductivity. One metal layer of the heat sink forms circuit wiring and is joined to a metal body that conducts heat from, for example, a semiconductor element in the sealing resin, and the other metal layer is attached to a heat radiating fin provided outside the sealing resin. Be joined.
しかしながら、上述の実装構造においては、放熱板に備えられた絶縁基板と封止樹脂との密着性が低い。特に、絶縁基板の側面には、パワー半導体モジュールの冷熱サイクルに伴い大きな応力がかかる。したがって、封止樹脂が絶縁基板から剥がれることを抑制することが望ましい。 However, in the above-described mounting structure, the adhesion between the insulating substrate provided in the heat sink and the sealing resin is low. In particular, a large stress is applied to the side surface of the insulating substrate as the power semiconductor module cools and cools. Therefore, it is desirable to suppress the sealing resin from peeling off from the insulating substrate.
本発明は、上記課題に鑑み、放熱板に備えられた絶縁基板から封止樹脂が剥離することを抑制することのできる半導体装置を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor device capable of suppressing the sealing resin from being peeled off from an insulating substrate provided in a heat sink.
第1の発明は、半導体装置であって、半導体素子と、前記半導体素子からの熱を放熱する放熱板と、前記半導体素子および前記放熱板の周囲を封止する封止樹脂とを備え、前記放熱板は、セラミックスよりなる絶縁基板と、前記絶縁基板の両面に積層された金属層とを有し、前記絶縁基板の側面に金属被膜が設けられている。 The first invention is a semiconductor device comprising a semiconductor element, a heat radiating plate that radiates heat from the semiconductor element, and a sealing resin that seals the periphery of the semiconductor element and the heat radiating plate, The heat radiating plate has an insulating substrate made of ceramics and a metal layer laminated on both surfaces of the insulating substrate, and a metal film is provided on a side surface of the insulating substrate.
第1の発明によれば、絶縁基板の側面に金属被膜が設けられている。金属被膜と封止樹脂との密着性は良好である。したがって、絶縁基板に対する封止樹脂の密着性は、当該金属被膜が設けられない場合と比較して向上する。これにより、冷熱サイクル時に絶縁基板の側面の周辺に応力が集中することにより封止樹脂が剥離しやすくなるという不具合を回避することができる。 According to the first invention, the metal film is provided on the side surface of the insulating substrate. The adhesion between the metal coating and the sealing resin is good. Therefore, the adhesion of the sealing resin to the insulating substrate is improved as compared with the case where the metal coating is not provided. As a result, it is possible to avoid the problem that the sealing resin is easily peeled off due to stress concentration around the side surface of the insulating substrate during the thermal cycle.
本発明によれば、放熱板に備えられた絶縁基板から封止樹脂が剥離することを抑制することのできる半導体装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which can suppress that sealing resin peels from the insulated substrate with which the heat sink was equipped can be provided.
以下、図1および図2を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。本実施形態に係る半導体装置は、半導体素子と放熱板と封止樹脂とを備えている。放熱板はセラミックスよりなる絶縁基板と、当該絶縁基板の両面に積層された金属層とを有している。そして、絶縁基板の側面に金属被膜が設けられている。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. The semiconductor device according to the present embodiment includes a semiconductor element, a heat sink, and a sealing resin. The heat sink has an insulating substrate made of ceramics and a metal layer laminated on both surfaces of the insulating substrate. A metal film is provided on the side surface of the insulating substrate.
[半導体装置の構成]
図1に、本実施形態に係る半導体装置1の構成を示す。
[Configuration of semiconductor device]
FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor device 1 according to the present embodiment.
半導体装置1は、半導体素子Dを備えている。半導体素子Dは、例えばパワー半導体素子のチップからなり、ここではIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)のチップであるとする。 The semiconductor device 1 includes a semiconductor element D. The semiconductor element D is composed of, for example, a chip of a power semiconductor element, and here, it is assumed that it is an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) chip.
半導体素子Dから見て上側に、順に、金属ブロック11、ヒートスプレッダ12、および、放熱板13が積層されている。半導体素子Dから見て下側に、順に、ヒートスプレッダ22および放熱板23が積層されている。
A
半導体素子Dと金属ブロック11とは接合層31により接合されている。金属ブロック11とヒートスプレッダ12とは接合層32により接合されている。半導体素子Dとヒートスプレッダ22とは接合層33により接合されている。金属ブロック11、ヒートスプレッダ12、および、ヒートスプレッダ22は例えば銅からなる。接合層31、接合層32、および、接合層33は、例えばはんだからなる。
The semiconductor element D and the
放熱板13は、半導体素子D側から見て、順に、金属層13a、絶縁基板13b、および、金属層13cが積層された構成である。放熱板23は、半導体素子D側から見て、順に、金属層23a、絶縁基板23b、および、金属層23cが積層された構成である。絶縁基板13bおよび絶縁基板23bはセラミックスからなる。
The
また、絶縁基板13bの外周端面をなす側面E1上に、当該側面E1を覆う金属被膜M1が設けられている。絶縁基板23bの外周端面をなす側面E2上に、当該側面E2を覆う金属被膜M2が設けられている。
A metal film M1 that covers the side surface E1 is provided on the side surface E1 that forms the outer peripheral end surface of the
半導体素子Dより上側の積層物はIGBTのエミッタ側の放熱経路を構成している。半導体素子Dより下側の積層物はIGBTのコレクタ側の放熱経路を構成している。 The laminate above the semiconductor element D constitutes a heat dissipation path on the emitter side of the IGBT. The laminate below the semiconductor element D forms a heat dissipation path on the collector side of the IGBT.
半導体素子Dと半導体素子Dの上下の積層物とからなる積層体の全体は、モールド樹脂(封止樹脂)41によって封止されている。金属層13cおよび金属層23cの、半導体素子D側とは反対側の面は、モールド樹脂41の外側に露出している。
The entire laminate including the semiconductor element D and the upper and lower laminates of the semiconductor element D is sealed with a mold resin (sealing resin) 41. The surfaces of the
[半導体装置のめっき工程について]
次に、図2を参照して、上述の金属被膜M1および金属被膜M2を形成する工程例を説明する。ここでは、金属被膜M1および金属被膜M2をニッケルなどからなるめっき層により構成する場合の工程例を説明する。
[About plating process of semiconductor devices]
Next, with reference to FIG. 2, an example process for forming the metal coating M1 and the metal coating M2 will be described. Here, an example of a process in the case where the metal coating M1 and the metal coating M2 are formed of a plating layer made of nickel or the like will be described.
図2(a)に示すように、窒化ケイ素の粉末を焼結および緻密化する工程により、窒化ケイ素(Si3N4)のセラミックス膜51を形成する。次いで、図2(b)に示すように、酸化イットリウムガスの雰囲気中で、エキシマレーザなどのレーザ装置61により、セラミックス膜51を絶縁基板13bおよび絶縁基板23bの寸法に合せて切断加工する。これにより、図2(c)に示すように、絶縁基板13bの側面E1および絶縁基板23bの側面E2となる切断面には、窒化ケイ素の表面が改質されて生じるSi3N4・Y2O3からなる改質膜51aが形成される。
As shown in FIG. 2A, a silicon nitride (Si 3 N 4 )
そして、図2(d)に示すように、図2(c)で得られたセラミックス膜の全体をめっき工程に曝すことにより、改質膜51aのみがめっきされる。こうして、側面E1および側面E2に窒化ケイ素の表面改質を導入することにより、側面E1および側面E2に選択的に、めっき層からなる金属被膜M1および金属被膜M2が形成される。この後、絶縁基板13bの両面に金属層13aおよび金属層13cが接合されることにより放熱板13が作成される。また、絶縁基板23bの両面に金属層23aおよび金属層23cが接合されることにより放熱板23が作成される。放熱板13および放熱板23が、半導体素子Dを含む前述の積層体に組み上げられた後は、モールド樹脂41による積層体の封止が行われる。この封止工程の前に、金属被膜M1上および金属被膜M2上にプライマーなどの密着性強化材を塗布してもよい。
Then, as shown in FIG. 2D, only the modified
なお、金属被膜M1および金属被膜M2を、スパッタリングなどの堆積法により側面E1および側面E2上に形成するようにしてもよい。 Note that the metal coating M1 and the metal coating M2 may be formed on the side surface E1 and the side surface E2 by a deposition method such as sputtering.
[実施の形態の効果等]
本実施形態の半導体装置1では、絶縁基板13bの側面E1に金属被膜M1が設けられている。また、絶縁基板23bの側面E2に金属被膜M2が設けられている。金属被膜M1および金属被膜M2とモールド樹脂41との密着性は良好である。したがって、絶縁基板13bおよび絶縁基板23bに対するモールド樹脂41の密着性は、当該金属被膜が設けられない場合と比較して向上する。また、これら金属被膜上に密着性強化材を塗布することにより、金属被膜とモールド樹脂41との密着性、したがって絶縁基板13bおよび絶縁基板23bに対するモールド樹脂41の密着性は、さらに向上する。
[Effects of the embodiment, etc.]
In the semiconductor device 1 of this embodiment, the metal coating M1 is provided on the side surface E1 of the
側面E1および側面E2に金属被膜が形成されない場合には、半導体装置1に備えられたモールド樹脂41のせん断耐性を示すシェア強度は、例えば8MPaといった小さい値である。これに対して、側面E1および側面E2に金属被膜が形成され、さらに金属被膜にプライマーが塗布される場合には、当該シェア強度は、例えば25MPaといった大きな値となる。金属被膜が形成される場合の当該シェア強度は、側面E1および側面E2にプライマーが塗布されたのみの場合の15MPa程度のシェア強度と比較しても、大きな値である。
When the metal film is not formed on the side surface E1 and the side surface E2, the shear strength indicating the shear resistance of the
このように、半導体装置1によれば、冷熱サイクル時に側面E1および側面E2の周辺に応力が集中しても、絶縁基板13bおよび絶縁基板23bに対するモールド樹脂41の密着性が向上することにより、モールド樹脂41が剥離することを抑制することができる。また、当該密着性が向上することにより、モールド樹脂41に割れが発生することを抑制することができる。
As described above, according to the semiconductor device 1, even when stress is concentrated around the side surface E1 and the side surface E2 during the cooling / heating cycle, the adhesion of the
本発明は、パワー半導体素子などの放熱構造を有する半導体素子を有する半導体装置などに適用可能である。 The present invention is applicable to a semiconductor device having a semiconductor element having a heat dissipation structure such as a power semiconductor element.
1 半導体装置
11 金属ブロック
12、22 ヒートスプレッダ
13、23 放熱板
13a、13c、23a、23c 金属層
13b、23b 絶縁基板
31、32、33 接合層
41 モールド樹脂
51 セラミックス膜
51a 改質膜
61 レーザ装置
D 半導体素子
E1、E2 側面
M1、M2 金属被膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記半導体素子からの熱を放熱する放熱板と、
前記半導体素子および前記放熱板の周囲を封止する封止樹脂とを備え、
前記放熱板は、
セラミックスよりなる絶縁基板と、
前記絶縁基板の両面に積層された金属層とを有し、
前記絶縁基板の側面に金属被膜が設けられている、
ことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor element;
A heat sink for radiating heat from the semiconductor element;
A sealing resin for sealing the periphery of the semiconductor element and the heat sink;
The heat sink is
An insulating substrate made of ceramics;
A metal layer laminated on both sides of the insulating substrate;
A metal coating is provided on the side surface of the insulating substrate,
A semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014253272A JP6299578B2 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014253272A JP6299578B2 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016115806A JP2016115806A (en) | 2016-06-23 |
JP6299578B2 true JP6299578B2 (en) | 2018-03-28 |
Family
ID=56140223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014253272A Active JP6299578B2 (en) | 2014-12-15 | 2014-12-15 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6299578B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7309127B2 (en) | 2019-10-11 | 2023-07-18 | Toto株式会社 | Automatic faucet device |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6988345B2 (en) * | 2017-10-02 | 2022-01-05 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001093924A (en) * | 1999-09-24 | 2001-04-06 | Kyocera Corp | Ceramic circuit board and manufacturing method for electronic device using the same |
JP4591362B2 (en) * | 2006-01-25 | 2010-12-01 | 株式会社デンソー | Manufacturing method of electronic device |
JP2008041752A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Hitachi Metals Ltd | Semiconductor module, and radiation board for it |
DE112009005537B3 (en) * | 2008-04-09 | 2022-05-12 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing a semiconductor device |
-
2014
- 2014-12-15 JP JP2014253272A patent/JP6299578B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7309127B2 (en) | 2019-10-11 | 2023-07-18 | Toto株式会社 | Automatic faucet device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016115806A (en) | 2016-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9397017B2 (en) | Substrate structures and methods of manufacture | |
CN107112316B (en) | Semiconductor module | |
US9984951B2 (en) | Sintered multilayer heat sinks for microelectronic packages and methods for the production thereof | |
US8987875B2 (en) | Balanced stress assembly for semiconductor devices | |
WO2015064430A1 (en) | Laminate body, insulating cooling plate, power module, and production method for laminate body | |
US9230889B2 (en) | Chip arrangement with low temperature co-fired ceramic and a method for forming a chip arrangement with low temperature co-fired ceramic | |
JP2013093631A (en) | Power module manufacturing method | |
JP2011216564A (en) | Power module and method of manufacturing the same | |
JP6094533B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2018049938A (en) | Semiconductor device | |
JP6435711B2 (en) | Power module substrate with heat sink and power module | |
JPWO2015132969A1 (en) | Insulating substrate and semiconductor device | |
US10141199B2 (en) | Selecting a substrate to be soldered to a carrier | |
JP6299578B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6183166B2 (en) | Power module substrate with heat sink and manufacturing method thereof | |
JP2011054889A (en) | Resin sealing semiconductor device, and method of manufacturing the same | |
TW201415683A (en) | Mrthod for bonding heat-conducting substraye and metal layer | |
JP2017174875A (en) | Circuit board and semiconductor module, manufacturing method of circuit board | |
JP6380076B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2014143342A (en) | Semiconductor module and manufacturing method of the same | |
US9408301B2 (en) | Substrate structures and methods of manufacture | |
JP2011198864A (en) | Power semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2016162888A (en) | Electronic device | |
US20230154811A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2018018932A (en) | Semiconductor module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170413 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180122 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180212 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6299578 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |