半導(dǎo)體模塊、半導(dǎo)體裝置以及汽車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在例如車載用電動機(jī)控制中使用的半導(dǎo)體模塊以及半導(dǎo)體裝置、和使用它們的汽車。
【背景技術(shù)】
[0002]在灌封(potting)樹脂封裝型的半導(dǎo)體模塊中，在基座板之上依次載置絕緣基板、導(dǎo)電圖案、半導(dǎo)體芯片，用殼體將它們包圍，利用灌封樹脂對殼體內(nèi)部進(jìn)行封裝(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開平5 — 304248號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]灌封樹脂封裝型的半導(dǎo)體模塊構(gòu)成為，經(jīng)由絕緣基板將基座板和金屬板接合。在基座板和導(dǎo)電圖案的材料不同的情況下，兩者的線膨脹系數(shù)不同，因此發(fā)生由熱造成的大的翹曲。即便使兩者的材質(zhì)相同，也由于兩者的形狀差別較大，所以發(fā)生翹曲。如果在該狀態(tài)下將殼體與基座板接合而用灌封樹脂進(jìn)行封裝，則難以控制制品的翹曲。其結(jié)果，具有P/C(功率循環(huán))、H/C(熱循環(huán))性等可靠性降低的問題。
[0005]本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于，得到能夠提高可靠性的半導(dǎo)體模塊、半導(dǎo)體裝置以及汽車。
[0006]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體模塊的特征在于，具備:基座板，其具有固定面和散熱面，該散熱面是與所述固定面相反的面;絕緣基板，其與所述基座板的所述固定面接合;第1及第2導(dǎo)電圖案，它們設(shè)置在所述絕緣基板之上；半導(dǎo)體芯片，其設(shè)置在所述第1導(dǎo)電圖案之上;配線部件，其將所述半導(dǎo)體芯片和所述第2導(dǎo)電圖案連接;以及樹脂，其對所述基座板的所述固定面、所述絕緣基板、所述第1及第2導(dǎo)電圖案、所述半導(dǎo)體芯片以及所述配線部件進(jìn)行封裝，所述基座板具有金屬部和加固件，該加固件設(shè)置在所述金屬部內(nèi)并具有比所述金屬部高的楊氏模量。
[0007]發(fā)明的效果
[0008]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高可靠性。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0010]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部的俯視圖。
[0011]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的電路圖。
[0012]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0013]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的汽車的圖。
[0014]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造工序的剖視圖。
[0015]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造工序的俯視圖。
[0016]圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造工序的剖視圖。
[0017]圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造工序的剖視圖。
[0018]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造工序的剖視圖。
[0019]圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的制造工序的剖視圖。
[0020]圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0021]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部的俯視圖。
[0022]圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0023]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0024]圖16是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體模塊、半導(dǎo)體裝置以及汽車進(jìn)行說明。對相同或相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號，有時省略重復(fù)的說明。
[0026]實(shí)施方式1
[0027]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的剖視圖?；?具有固定面(上表面)以及散熱面(下表面)，該散熱面(下表面)是與固定面相反的面?；?在散熱面具有至少1個凸起構(gòu)造2。該凸起構(gòu)造2是散熱片，提高由流水對基座板1的散熱面進(jìn)行冷卻的冷卻效率?；?和凸起構(gòu)造2的材質(zhì)既可以相同，也可以不同。例如，為了提高散熱性，作為凸起構(gòu)造2的材質(zhì)，也可以使用導(dǎo)熱率比基座板1高的材質(zhì)。
[0028]絕緣基板3與基座板1的固定面進(jìn)行熔液接合(melt-bond)。絕緣基板3的材質(zhì)是SiN、AlN、A103等陶瓷。基座板1的外形為70mmX100mm，厚度為3mm。絕緣基板3的外形比基座板1小一圈，厚度為0.635mm。
[0029]導(dǎo)電圖案4、5設(shè)置在絕緣基板3之上。為了提高散熱性，優(yōu)選將絕緣基板3的厚度設(shè)為比基座板1和導(dǎo)電圖案4、5的厚度薄。在導(dǎo)電圖案4之上經(jīng)由焊料6接合有半導(dǎo)體芯片7、8，在導(dǎo)電圖案5之上經(jīng)由焊料6接合有半導(dǎo)體芯片9、1(ΚΑ1導(dǎo)線11將半導(dǎo)體芯片7、8的上表面彼此連接，Α1導(dǎo)線12將半導(dǎo)體芯片8的上表面和導(dǎo)電圖案5連接，Α1導(dǎo)線13將半導(dǎo)體芯片9、10的上表面彼此連接。
[0030]對絕緣基板3、導(dǎo)電圖案4、5、半導(dǎo)體芯片7?10以及Α1導(dǎo)線11?13進(jìn)行包圍的樹脂質(zhì)的殼體14通過粘接劑15粘接于基座板1的固定面。該殼體14內(nèi)部由樹脂16封裝。設(shè)置有將基座板1的外周部和樹脂16的外周部貫穿的孔17。在樹脂16的孔17中插入有由屈服強(qiáng)度比基座板1高的材質(zhì)(Fe等)構(gòu)成的套環(huán)18。
[0031]基座板1具有金屬部19以及加固件20，該加固件20設(shè)置在金屬部19內(nèi)。金屬部19的材質(zhì)是A1或Cu等金屬，加固件20的材質(zhì)是SiN、AlN、A103等陶瓷。加固件20的楊氏模量是大于或等于lOOGPa，比金屬部19的楊氏模量(在A1的情況下，是70GPa)高。
[0032]金屬部19的線膨脹系數(shù)是22ppm/°C，加固件20的線膨脹系數(shù)是4ppm/°C，包含兩者的基座板1整體的線膨脹系數(shù)是10?20ppm/°C。與此相對，樹脂16的線膨脹系數(shù)是8?16ppm/°C，是金屬部19的線膨脹系數(shù)與加固件20的線膨脹系數(shù)之間的數(shù)值，因此與基座板1整體的線膨脹系數(shù)為相同程度。此外，半導(dǎo)體芯片7?10的線膨脹系數(shù)是2.6ppm/°C。
[0033]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的內(nèi)部的俯視圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體模塊的電路圖。在俯視圖中省略了樹脂16。半導(dǎo)體模塊是6合1構(gòu)造，S卩，將6個開關(guān)元件安裝于1個模塊的構(gòu)造。在此，開關(guān)元件是IGBT。此外，為了說明的簡化，省略了開關(guān)元件的柵極電極以及與其連接的端子。
[0034]開關(guān)元件7a?7c對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片7，二極管8a?8c對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片8，二極管9a?9c對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片9，開關(guān)元件10a?10c對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片10。金屬框21a?e分別對應(yīng)于U電極、V電極、W電極、P電極、N電極。
[0035]開關(guān)元件7a?7c和二極管8a?8c的下表面與導(dǎo)電圖案4連接。二極管9a和開關(guān)元件10a的下表面與導(dǎo)電圖案5a連接，二極管9b和開關(guān)元件10b的下表面與導(dǎo)電圖案5b連接，二極管9c和開關(guān)元件10c的下表面與導(dǎo)電圖案5c連接。
[0036]A1導(dǎo)線11a將開關(guān)元件7a和二極管8a的上表面彼此連接，A1導(dǎo)線lib將開關(guān)元件7b和二極管8b的上表面彼此連接，A1導(dǎo)線11c將開關(guān)元件7c和二極管8c的上表面彼此連接。
[0037]A1導(dǎo)線12a?12c將二極管8a?8c的上表面和導(dǎo)電圖案5a?5c分別連接。A1導(dǎo)線13a將二極管9a和開關(guān)元件10a的上表面彼此連接，A1導(dǎo)線13b將二極管9b和開關(guān)元件10b的上表面彼此連接，A1導(dǎo)線13c將二極管9c和開關(guān)元件10c的上表面彼此連接。
[0038]A1導(dǎo)線22將開關(guān)元件10a、10b的上表面彼此連