半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種搭載有功率半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，在構(gòu)成電力變換裝置的變換器中使用功率半導(dǎo)體模塊。
[0003]作為現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置，提出了例如圖15所示的半導(dǎo)體裝置。
[0004]該現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置，例如舉出了二合一的半導(dǎo)體模塊100作為例子。
[0005]該半導(dǎo)體模塊100是在散熱用的金屬基板101上，通過焊料103接合有帶導(dǎo)體圖案的絕緣基板(陶瓷絕緣基板)102。帶導(dǎo)體圖案的絕緣基板102具有陶瓷基板102a，由在該陶瓷基板102a的正面所粘合的導(dǎo)體圖案102b，和在陶瓷基板102a的背面所粘合的背面導(dǎo)電膜102c構(gòu)成。
[0006]在帶導(dǎo)體圖案的絕緣基板102的導(dǎo)體圖案102b上，隔著焊料105安裝有半導(dǎo)體芯片(半導(dǎo)體功率芯片)104。
[0007]并且，金屬基板101、帶導(dǎo)體圖案的絕緣基板102以及半導(dǎo)體芯片104被配置在下端開放的箱形的樹脂殼體106內(nèi)，并通過在該樹脂殼體106內(nèi)注入樹脂密封材料而被固定。其中，107是焊接在導(dǎo)體圖案102b的構(gòu)成外部導(dǎo)出端子的金屬棒端子，108是指連接半導(dǎo)體芯片104彼此、和/或連接半導(dǎo)體芯片104和導(dǎo)體圖案102b之間的鍵合線。
[0008]作為其他的現(xiàn)有例，還提出了以下的半導(dǎo)體裝置。通過在帶導(dǎo)體圖案的絕緣基板上配置半導(dǎo)體芯片，在半導(dǎo)體芯片和/或?qū)w圖案固定有在印刷基板所固定的多個柱電極，在印刷基板的正面和背面形成金屬箔，以確保散熱性能，從而防止由熱膨脹等引起的變形，并具有高可靠性、良好的工作特性，且具有高生產(chǎn)性(例如，參考專利文獻(xiàn)I)。
[0009]另外，還提出了以下的功率半導(dǎo)體模塊。針對由功率半導(dǎo)體裝置(IGBT)和與之反向并聯(lián)連接的二極管(FWD)的串聯(lián)電路構(gòu)成的功率半導(dǎo)體模塊，分別以板狀形成與第一電源電位輸出電極等連接的電極棒、與附加電極等連接的電極棒、和與第二電源電位輸出電極等連接的電極棒，通過在它們之間夾設(shè)有絕緣物而使它們鄰近配置，從而使功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)部的電感值幾乎為零(例如，參考專利文獻(xiàn)2)。
[0010]另外，還提出了以下的功率半導(dǎo)體裝置。以覆蓋該底面基板的邊沿部的上方的方式在底部基板的上部配置矩形環(huán)狀的布線基板，使主集電極端子以及主發(fā)射極端子通過該布線基板的中央部的開口部并從樹脂殼體的開口部突出，控制發(fā)射極襯墊以及柵極襯墊經(jīng)由均等長度的引線與控制發(fā)射極以及柵電極電連接(例如，參考專利文獻(xiàn)3)。
[0011]另外，還提出了以下的半導(dǎo)體裝置。具備密封半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置用單元、布線基板以及螺栓固定單元，通過彈性粘接劑至少固定半導(dǎo)體裝置用單元和螺栓固定單元，半導(dǎo)體裝置用單元由銅塊、帶導(dǎo)體圖案的絕緣基板、IGBT芯片、二極管芯片、集電極端子引腳、固定有植入引腳的印刷基板、發(fā)射極端子引腳、控制端子引腳、集電極端子引腳以及將這些部件密封的樹脂殼體構(gòu)成(例如，參考專利文獻(xiàn)4)。
[0012]另外，還提出了以下的功率半導(dǎo)體模塊。至少具備搭載功率半導(dǎo)體芯片的具有銅板和絕緣板的絕緣基板、與功率半導(dǎo)體芯片連接的帶引腳的印刷基板、與銅板連接的連接端子以及將絕緣基板和帶引腳的印刷基板密封到內(nèi)部的立方體的樹脂密封材料，在樹脂密封材料的兩側(cè)部分沿著樹脂密封材料的邊緣將發(fā)射極側(cè)連接端子、集電極側(cè)連接端子、輸出端子配置成一列，柵極端子以及發(fā)射信號用端子沿著一側(cè)的長度方向的端部的邊沿配置成一列(例如，參考專利文獻(xiàn)5)。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-64852號公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-214452號公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)3:日本特開2010-118699號公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)4:日本特開2011-142124號公報(bào)
[0019]專利文獻(xiàn)5:日本特開2012-119618號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]技術(shù)問題
[0021]然而，在上述圖12所記載的現(xiàn)有例的情況下，存在如下未解決的問題，即，由于需要布置細(xì)的鍵合線，因此使得為了對應(yīng)高速開關(guān)動作而降低電感變得困難，并且由于外部連接端子焊接于導(dǎo)體圖案，而無法正確進(jìn)行外部連接端子的安裝。另外，由于布置與鍵合線連接的引線的圖案需要配置在絕緣基板上，因此難以實(shí)現(xiàn)小型化，并且不利于生產(chǎn)組裝，構(gòu)造復(fù)雜，散熱性能也降低。
[0022]另外，在專利文件I所記載的現(xiàn)有例中，由于使用了比鍵合線短且橫截面積大的柱電極(引腳)，因此能夠降低電感，而且，由于能夠?qū)^緣基板和印刷基板以兩層構(gòu)造的形式進(jìn)行布線，因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。然而，由于沒有考慮到降低印刷基板以及絕緣基板間的布線電感，現(xiàn)有的方案不足以使以SiC等為代表的高速開關(guān)元件的能力充分發(fā)揮。并且，作為低價(jià)地形成模塊的方法，雖然能夠舉出使用傳遞模塑法等的實(shí)型模塑，但專利文獻(xiàn)I所公開的形狀，未必適合模塑成型。
[0023]另外，在專利文件2所記載的現(xiàn)有例中，堆疊電流通路能夠使布線電感幾乎為零，是大幅度降低互感的有效的方法，但實(shí)際的半導(dǎo)體封裝有各種形狀上的要求，特別是，已知在為了與印刷基板連接而使外部端子成為引腳狀并向上方伸出等的情況下，存在不能將正極側(cè)以及負(fù)極側(cè)的電源布線做成疊層結(jié)構(gòu)的部位，即使在疊層部位，也只有電流方向完全相反的部位，互感能夠?yàn)椤?”，所以只依賴于該方法比較困難。并且，小型的半導(dǎo)體芯片采用Imm以下寬度的襯墊的情況較多，難以在使母線疊層化的同時(shí)，還將多個芯片機(jī)械地接合。當(dāng)為小型芯片時(shí)，不得不采用引線鍵合和/或?qū)＠墨I(xiàn)I所記載的柱電極。特別是SiC等，眾所周知，由于晶片缺陷密度的關(guān)系，多為小型芯片。
[0024]另外，一般來說，由于模塊尺寸越小，布線越細(xì)，疊層等的操作也變得困難，所以電感增加的情況較多。
[0025]另外，在專利文件3所記載的現(xiàn)有例中，對于主集電極端子以及主發(fā)射極端子，隔著主集電極基板以及主發(fā)射極基板配置于底面基板，控制發(fā)射極襯墊以及柵極襯墊經(jīng)由引線而與IGBT元件連接，并且經(jīng)由控制發(fā)射極接續(xù)端子以及柵極接續(xù)端子與布線基板連接，而與該布線基板所設(shè)置的控制發(fā)射極以及柵極電極進(jìn)行電連接。因此，存在以下未解決的問題，即，外部連接端子的連接構(gòu)造復(fù)雜，不利于組裝和生產(chǎn)。
[0026]另外，在專利文件4所記載的現(xiàn)有例中，存在以下未解決的問題，S卩，集電極端子引腳與絕緣基板的第二銅塊通過焊接連接，發(fā)射極端子引腳以及控制端子引腳與印刷基板連接，不能容易地進(jìn)行外部連接端子的配置以及連接，而不利于組裝和生產(chǎn)。
[0027]同樣的，在專利文件5所記載的現(xiàn)有例中，存在以下未解決的問題，S卩，集電極側(cè)連接端子以及發(fā)射極側(cè)連接端子固定在絕緣基板的不同的第一銅板，柵極端子以及發(fā)射極信號用端子固定在印刷基板，不能容易地進(jìn)行外部連接端子的配置以及連接，而不利于組裝和生產(chǎn)。
[0028]因此，本發(fā)明著眼于上述現(xiàn)有例的未解決的問題，目的在于提供小型，并且能夠具有應(yīng)對高速開關(guān)運(yùn)行的低電感的半導(dǎo)體裝置。
[0029]技術(shù)方案
[0030]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第一形態(tài)為，具備:多個導(dǎo)電圖案部件，分別安裝有一個或多個功率半導(dǎo)體芯片；和印刷基板，在與該導(dǎo)電圖案部件對置的面，配置有與上述功率半導(dǎo)體芯片連接的芯片用棒狀導(dǎo)電連接部件以及與上述導(dǎo)電圖案部件連接的圖案用棒狀導(dǎo)電連接部件。并且，上述導(dǎo)電圖案部件由窄幅部和寬幅部形成，至少有一個導(dǎo)電圖案部件的窄幅部和上述印刷基板通過上述圖案用棒狀導(dǎo)電連接部件連接，在上述導(dǎo)電圖案部件和通過上述芯片用棒狀導(dǎo)電連接部件與上述印刷基板連接的上述功率半導(dǎo)體芯片之間，形成電流通路。
[0031]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第二形態(tài)為，配置上述印刷基板的布線圖案，以使在上述導(dǎo)電圖案部件中流過的電流的變化率和在與該導(dǎo)電圖案部件對置的上述印刷基板中流過的電流的變化率的符號為正負(fù)相反的符號。
[0032]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第三形態(tài)為，還具有形成于上述窄幅部的外偵U，并連接外部連接端子的端子連接圖案部件。
[0033]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第四形態(tài)為，上述導(dǎo)電圖案部件由厚度為
0.5mm以上且為1.5mm以下的銅圖案構(gòu)成。
[0034]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第五形態(tài)為，上述端子連接圖案部件由厚度為能夠保持上述外部連接端子的為0.5mm以上的銅圖案構(gòu)成。
[0035]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第六形態(tài)為，上述多個導(dǎo)電圖案部件配置在單獨(dú)的絕緣基板上。
[0036]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第七形態(tài)為，上述多個導(dǎo)電圖案部件配置在同一絕緣基板上。
[0037]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第八形態(tài)為，上述絕緣基板在與形成有上述導(dǎo)電圖案部件的面的相反側(cè)形成有散熱用導(dǎo)熱圖案部件，該散熱用導(dǎo)熱圖案部件的數(shù)量設(shè)定為與上述導(dǎo)電圖案部件的數(shù)量相同，或者比上述導(dǎo)電圖案部件的數(shù)量少。
[0038]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第九形態(tài)為，上述印刷基板在正面以及背面形成主電路布線圖案，并且使兩主電路布線圖案為相同電位。
[0039]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第十形態(tài)為，具備密封部件，將上述導(dǎo)電圖案部件和上述印刷基板密封在上述密封部件的內(nèi)部，上述外部連接端子從上述密封部件朝同一方向突出，并且在密封部件的長度方向上整列配置。
[0040]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的第十一形態(tài)為，上述功率半導(dǎo)體芯片由具有柵電極和電流檢測用的輔助電極的電壓控制型半導(dǎo)體元件構(gòu)成，在上述印刷基板形成