专利名称：半导体装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体装置，特别是涉及对功率元件进行树脂密封并具有散热板的半导体装置。
背景技术：
不管是家电用产品还是エ业用产品，在组装到空调机的压缩机、洗衣机的滚筒、泵等的电机的驱动控制中，使用高压三相电机驱动用半导体装置。另外，近年来在混合动カ汽车、电动汽车等的电机驱动控制中也有使用。这种半导体装置具有将高压侧(H-side)驱动电路和低压侧(L-side)驱动电路作为一组电路，集成化三相的量即3个电路而成的构造。 高压侧驱动电路具有插入在电源电压与电机侧输出之间的高压侧开关元件及其驱动用集成电路。低压侧驱动电路具有插入在电极侧输出与基准电源之间的低压侧开关元件及其驱动用集成电路。一般将双方的驱动用集成电路集成化成I个半导体芯片。结果，在半导体装置中，具有总共6个开关元件和总共3个驱动用集成电路。在高压侧的开关元件、低压侧的开关元件分别使用相同极性的晶体管，双方的晶体管以电的方式串联连接而构成半桥电路。也将这样的半导体装置称作智能功率模块(IPM)。作为该半导体装置，折叠平面状的框架，搭载功率芯片和控制芯片，用接合线连接框架和芯片。进而，作为现有技术已知有如下所述的电力用的半导体装置，其采用了在树脂成型时安装树脂薄片和金属箔的封装构造，散热性和绝缘性优良(例如，參照专利文献I的图3、图4)。另外，作为散热对策，作为现有技术已知有如下所述的铸模树脂密封型功率半导体装置，其采用了在金属板的上表面搭载功率半导体芯片和引线框架，在背面用由绝缘树脂层和金属层的复合体构成的绝缘薄片使散热板从树脂密封体露出的封装构造(例如，參照专利文献2的图I)。专利文献I日本特开2005-109100号公报专利文献2日本特开2000-165281号公报近年来，针对高输出、大电流化而要求搭载多个功率半导体芯片即开关元件，因此，在半导体装置中发热量进ー步増加。由此，需要进ー步提高散热效率。但是，现有技术存在如下所述的问题由于框架和金属箔很薄，因此在进一步提高散热效率方面有限，很可能散热不足。另外，由于在ー个金属板上搭载元件，因此存在在搭载多个功率元件时不能应对的问题。
实用新型内容因此，本实用新型正是为了解决上述问题而提出的，其目的在干，提供半导体装置，能够提高散热性，搭载多个功率元件。为了解决上述问题，本实用新型采用如下结构。本实用新型的半导体装置具有引线框架，其由在一个主面搭载控制元件的薄板部和在一个主面搭载功率元件的厚板部构成；散热板，其ー个主面接合在引线框架的厚板部的与ー个主面相对的另一个主面上；以及树脂密封体，其使引线框架的端子部和散热板的另ー个主面露出并进行树脂密封，其特征在于，引线框架的一个主面(元件搭载面)具有包含端子部的ー个主面且平坦的平坦部，厚板部具有宽度向另ー个主面变窄的倾斜部，散热板具有用一层绝缘层连接的连接部。另夕卜，散热板具有除了设置在树脂密封体的两端部的螺钉固定部以外的大小的面积，位置到达搭载有控制元件的引线框架的薄板部的下部，在薄板部与散热部之间夹入树脂密封体。另外，引线框架是加入锆的铜合金。本实用新型具有能够提供如下所述的半导体装置的效果由于具有引线框架的散热部和散热板，因此能够进ー步提高散热效率。另外，还具有能够提供如下所述的半导体装置的效果由于具有引线框架，该引线框架具有分割而成的多个压料垫，因此能够搭载多个功率元件。
图I是示出本实用新型的实施例I的半导体装置的内部俯视图。图2是示出本实用新型的实施例I的半导体装置的侧面剖视图。图3是示出本实用新型的实施例I的半导体装置的俯视图。图4是示出本实用新型的实施例I的半导体装置的仰视图。符号说明I :半导体装置；2 :半导体元件；3 :引线框架；4 :散热板；5 :树脂密封体；6 :连接部；7 :螺钉固定部；8 :导线；11 :控制元件(MIC) ；12 :功率元件(IGBT、FRD) ;13 :内部引线；14 :薄板部压料垫；15 :厚板部压料垫；16 :端子部(外部引线)；17 :倾斜部；18 :平坦部。
具体实施方式
以下，对本实用新型的实施方式进行详细的说明。在以下的附图的记载中，对于相同或类似的部分，用相同或类似的符号来表示。但是，附图仅是示意的，尺寸关系的比例等与现实不同。因此，应按照以下的说明来判断具体的尺寸等。另外，在附图相互之间，当然也包含彼此的尺寸关系和比例不同的部分。以下，參照附图对本实用新型的实施例I的半导体装置I的结构进行说明。图I是示出半导体装置的内部俯视图。图2是示出半导体装置的侧面剖视图。图3是示出半导体装置的俯视图。图4是示出半导体装置的仰视图。另外，在以下的说明中，在各图中用箭头X、ftr头Y来表不方向。如图I至图3所示，实施例I的半导体装置I具有半导体元件2、引线框架3、散热板4、树脂密封体5。半导体元件2搭载有多个控制元件11和功率元件12。控制元件11使用控制IC(MIC)，功率元件12使用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和ニ极管(FRD)。另夕卜，功率元件12不限定于IGBT，也可以使用功率晶体管，具体地可以使用 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)、MISFET (metalinsulated semiconductor field effect transistor)等开关兀件。引线框架3由内部引线13、薄板部压料垫14、厚板部压料垫15、端子部16构成。、例如，是对使用了铜或铜合金的金属板进行蚀刻加工或冲压加工而形成的。进而，薄板部压料垫14的一个主面和厚板部压料垫15的一个主面具有形成在同一平面上的平坦部18。另夕卜，以能够形成多个半导体装置的方式连接有多个图案(未图示)。内部引线13的一部分的一个端部与薄板部压料垫14和厚板部压料垫15连接，除此以外的ー个端部成为内部接合的焊盘部位。例如，通过导线接合装置将导线与元件电连接。另外，另ー个端部与端子部16连接。薄板部压料垫14具有比控制元件11稍大的面积，并具有大致接近正方形形状的形状，以便能够在平面形状下搭载矩形状的控制元件11。进而，如图2所示，薄板部压料垫14的厚度t2与内部引线13的厚度t2相等。进而，在薄板部压料垫14的端部上一体地构成内部引线13。例如，元件由安装装置利用焊锡等机械地、电气地与压料垫接合。另外，也可以用具有绝缘性的树脂粘接剂仅机械地接合。在此，薄板部压料垫14设置在3个地方。厚板部压料垫15由细长的长方形构成，该长方形在平面形状下在方向X上具有长度LI，在方向Y上具有宽度Wl。进而，如图2所示，厚板部压料垫15的厚度tl构成为比内部引线13的厚度t2厚。由于厚板部压料垫15的厚度tl构成得厚，因此，能够减少由于功率元件12(IGBT、FRD)的动作而产生的热从厚板部压料垫15的搭载有该功率元件12的表面到背面的热传递路径上的热阻，能够使散热板4传热，提高从树脂密封体5的背面散热的散热效果。进而，由于在厚板部压料垫15的端部一体地构成内部引线13，因此，能够使上述热从压料垫通过引线从树脂密封体10的侧面散热，能够提高散热效果。在此，厚板部压料垫15设置在6个地方。例如，功率元件12由安装装置利用导热良好的焊锡等机械地、电气地与压料垫接合。另外，如图2所示，厚板部压料垫15在剖面形状下具有倾斜部17，形成为宽度从厚板部压料垫15的一个主面(元件搭载面)到另ー个主面变窄。例如，能够将滚压异形条用作引线框架3的原材料来制作倾斜部17。另外，倾斜部17也可以机械地通过切削加工来制作。虽然并不一定限定于该数值，但是厚板部压料垫15的长度LI例如设定为6. Omm-8. 0mm,宽度Wl例如设定为4. Omm-6. 0mm。为了如上所述提高散热效果,厚板部压料垫15的厚度tl例如设定为I. 5mm-2. 5mm。为了在提高导电性的同时容易加工，内部引线13的厚度t2例如设定为O. 4mm-0. 6mm。另外,可以使从厚板部压料垫15导出的端子部16的宽度为I. 6mm-2. 4mm(Wl的40% )。由于tl是t2的2倍以上，因此能够进行瞬时的热吸收。端子部16以与控制元件11侧和功率元件12侧各自的内部引线13的厚度t2相等的厚度连接构成。另外，端子部16的一个主面平坦，与内部引线13、薄板部压料垫14、厚板部压料垫15 —个主面相同。端子部16从树脂密封体5导出，成为外部电输入输出端子即外部引线。散热板4是平面形状为矩形形状的金属板的散热扇。例如，能够使用铜或铜合金，能够由冲模装置通过冲压加工来制作。散热板4的尺寸例如设定为宽度9. Omm-11. 0_、长度 39. Omm-41. 0mm、厚度 O. 3mm-0. 5mm。另外，散热板4通过连接部6与厚板部压料垫15的另ー个面接合。连接部6可以使用高散热绝缘材料，例如环氧系树脂。例如，厚度可以是O. 1mm。[0032]另外，散热板4的大小比厚板部压料垫15的接合部大，扩展到薄板部压料垫14 (控制元件搭载部)的下部，在薄板部压料垫14与散热板4之间存在树脂密封体5。树脂密封体5具有长方形的矩形形状，在短边侧(图中的方向X)具有在将半导体装置安装到基板等时能够螺钉固定的螺钉固定部7。除了半导体元件2、引线框架3的端子部16，用树脂覆盖半导体元件2、内部引线13、薄板部压料垫14、厚板部压料垫15、除了另ー个面以外的散热板4。树脂密封体5例如使用环氧树脂，该树脂密封体5例如通过传递模塑法来成型。树脂密封体5的尺寸例如设定为宽度为19. Omm-21. 0mm、长度为49. Omm-51. 0mm、厚度为 4. 9mm-5. 1mm。接着，对本实用新型的实施例I的半导体装置I的制造方法进行说明。首先，如图2所示，准备半导体元件2和引线框架3。接着，通过安装装置用焊锡等将控制元件11搭载在薄板部压料垫14上。通过安装装置用焊锡等将功率元件12搭载在厚板部压料垫15上。(安装步骤)接着，通过导线接合装置将导线9电连接在控制元件11、功率元件12与引线框架3的内部引线13的一个端部上。关于导线9，控制元件11使用金细线，功率元件12使用铝粗线。(导线连接步骤)接着，准备散热板4，在一个主面上涂布绝缘性树脂，使搭载有功率元件12且连接有导线9的引线框架3的厚板部压料垫15的另ー个主面接合，完成具备连接部6的引线框架的组装体。关于绝缘性树脂的涂布，也可以向压料垫侧涂布。(组装步骤)接着，使引线框架组装体夹持在树脂密封模具的上下模具上，在树脂密封模具的具有盒形状的空间即腔体部中填充树脂而形成树脂密封体5。此时，使载置散热板4和厚板部压料垫15的下模具的腔体部的深度比接合了散热板4和厚板部压料垫15的尺寸浅，在用上下模具夹持吋，将散热板4的另ー个面推压到腔体底面。例如，可以比组装体尺寸浅
O.005mm到O. 05mm。由此，能够牢固地用树脂密封模具进行夹持。(树脂密封步骤)接着，切断形成有多个树脂密封体的引线框架的框体(未图示)等不需要的部分。分割成图3、图4所示的单片的半导体装置I。(分割步骤)最后，将从树脂密封体5导出的端子部16形成为期望的形状，完成半导体装置。(引线成形步骤)接着，对本实用新型的实施例I的半导体装置I的效果进行说明。如上所述，将引线框架的功率元件搭载部作为形成为厚板形状的散热部，进而在功率元件搭载部的相反侧隔着作为绝缘层的连接部具有散热板，因此，能够将由于功率元件的动作而产生的热，热传递到截面积大且热阻小的引线框架(厚板部压料垫)，通过散热板从散热板的露出面即树脂密封体的背面高效地放出到树脂密封体的外部。另外，由于使用引线框架，因此能够将压料垫分割成期望的数量，由于具有多个压料垫，因此能够搭载多个功率元件。另外，由于引线框架不具有弯曲部而具有平坦部，因此能够在树脂成型时牢固地夹持在成型模具上，由于腔体尺寸也设定得浅，因此，能够将散热板牢固地推压到下模具的腔体部底面而进行树脂成型。由此，防止树脂毛刺漏出到从树脂密封体露出的散热板的另一个主面上。由此，不存在妨碍散热的树脂，能够进行高效的散热。另外，由于连接部在ー个地方是ー层，因此能够減少对组装精度的影响，有利于树脂成型时的推压和热传递。进而，连接部的位置在厚板部压料垫与散热板的组装体中是元件搭载部的下方30%以下，从而具有瞬时的热吸收效果。另外，由于厚板部压料垫具有倾斜部，因此，将来自端子部的按压カ有效地热传递到散热板而使接合牢固。进而，即使在散热板上产生树脂密封体等的拉伸应力，由于连接部面积比元件搭载面小，因此也不会对元件产生影响。另外，由于在控制元件下部与散热板之间具备树脂密封体，因此虽然从功率元件产生的热传递到散热板，但是由于存在树脂，因此传递到散热板的热不会传递到控制元件(具有隔热性)，能够防止控制元件的误动作和损坏，能够提高半导体装置的质量。在此，能够使树脂的插入间隔为引线框架的厚度(t2)的2倍以上。另外，如图4所示，由于具有树脂密封体投影面积的40%以上的大面积的散热板，具有隔着绝缘层的连接部的散热板，因此，能够同时实现绝缘性和持续的散热效果。实施例2以下，对本实用新型的实施例2的半导体装置I的结构进行说明。引线框架3的原料使用加入锆的铜合金。例如，能够使用在铜中加入O. 02%的锆的合金。接着，由于实施例2的半导体装置I的制造方法与实施例I相同，因此省略，以下对效果进行说明。能够通过加入锆的铜合金而使引线框架3的机械强度变得牢固。由于超过纯铜的強度，导热性和耐热性优良，因此不会由于在制造步骤中实施的加热而降低弾性力，能够在制造中和制造完成后也确保与初期相冋的机械强度。根据以上的实施例I、实施例2，由于本实用新型的半导体装置具有引线框架的散热部和散热板，因此，能够有效地提高热传导，进而提高散热效率。另外，由于具有分割而成的多个压料垫，因此能够应对功率模块构造，能够搭载多个功率元件。如上所述，记载了本实用新型的实施方式，但是不应理解成构成该公开的一部分的描述及附图限定于本实用新型。本领域技术人员应该能够从该公开想到各种代替实施方式、实施例以及应用技木。例如，在上述的实施例中，虽然没有说明半导体装置I的最終的端子部形状，但是可以是引脚插入型、面安装型的任何形状。另外，半导体元件的搭载数量也可以是任意的数量。另外，虽然设树脂密封体的形状为长方形，但是也可以是任意的形状。
权利要求1.一种半导体装置，该半导体装置具有 引线框架，其由在一个主面搭载控制元件的薄板部和在一个主面搭载功率元件的厚板部构成； 散热板，其ー个主面接合在所述引线框架的所述厚板部的与ー个主面相对的另ー个主面上；以及 树脂密封体，其使所述引线框架的端子部和所述散热板的另ー个主面露出并进行树脂密封， 其特征在干， 所述引线框架的一个主面即元件搭载面具有包含所述端子部的ー个主面且平坦的平坦部， 所述厚板部具有宽度向另ー个主面变窄的倾斜部， 所述散热板具有用一层绝缘层连接的连接部。
2.根据权利要求I所述的半导体装置，其特征在干， 所述散热板具有除了设置在所述树脂密封体的两端部的螺钉固定部以外的大小的面积，位置到达搭载有所述控制元件的所述引线框架的所述薄板部的下部，在所述薄板部与所述散热部之间夹入所述树脂密封体。
3.根据权利要求I或2所述的半导体装置，其特征在干， 所述弓I线框架是加入锆的铜合金。
专利摘要本实用新型提供半导体装置，能够提高散热效率，搭载多个功率元件。半导体装置具有引线框架，其由在一个主面搭载控制元件的薄板部和在一个主面搭载功率元件的厚板部构成；散热板，其一个主面接合在引线框架的厚板部的与一个主面相对的另一个主面上；树脂密封体，其使引线框架的端子部和散热板的另一个主面露出并进行树脂密封，其中，引线框架的一个主面具有包含端子部的一个主面且平坦的平坦部，厚板部具有宽度向另一个主面变窄的倾斜部，散热板具有用一层绝缘层连接的连接部。散热板具有除了设置在树脂密封体的两端部的螺钉固定部以外的大小的面积，位置到达搭载有控制元件的引线框架的薄板部的下部，在薄板部与散热部之间夹入树脂密封体。
文档编号H01L23/495GK202487565SQ20122006938
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月27日 优先权日2011年2月28日
发明者吉崎茂雄 申请人:三垦电气株式会社