半导体装置及半导体装置的制造方法

文档序号:96961 发布日期:2021-10-12 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 半导体装置及半导体装置的制造方法 (Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device ) 是由 清水康贵 于 2021-03-12 设计创作,主要内容包括:涉及半导体装置及其制造方法。目的是提供可削减在对将半导体元件围绕的壳体进行成型时使用的模具的制造所耗费的时间和制造成本的技术。半导体装置(100)具有:基座板(2);冷却板(1);绝缘基板(3);半导体元件(6);壳体(7);引线框(8),其与壳体(7)一体地形成并且在引线框的一个端部形成的端子(8a)凸出至壳体(7)外;以及封装材料(10)。壳体(7)具有:一对第1壳体部件(7a、7b),以彼此相对的方式配置;以及一对第2壳体部件(7c、7d),以与一对第1壳体部件(7a、7b)交叉并且彼此相对的方式配置。一对第1壳体部件(7a、7b)与一对第2壳体部件(7c、7d)通过彼此的两个端部连结而形成壳体(7)。(To a semiconductor device and a method of manufacturing the same. Provided is a technology which can reduce the time and manufacturing cost required for manufacturing a mold used for molding a case surrounding a semiconductor element. A semiconductor device (100) comprises: a base plate (2); a cooling plate (1); an insulating substrate (3); a semiconductor element (6); a housing (7); a lead frame (8) that is formed integrally with the housing (7) and a terminal (8a) formed at one end of the lead frame protrudes out of the housing (7); and an encapsulating material (10). The housing (7) has: a pair of first case members (7a, 7b) disposed so as to face each other; and a pair of 2 nd case members (7c, 7d) arranged so as to intersect the pair of 1 st case members (7a, 7b) and face each other. The pair of first case members (7a, 7b) and the pair of second case members (7c, 7d) are connected at both ends thereof to form a case (7).)

半导体装置及半导体装置的制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有将半导体元件围绕的壳体的半导体装置及其制造方法。

背景技术

半导体装置具有将半导体元件围绕的壳体。由于该壳体是一体型构造,因此在对壳体进行成型时使用的模具的制造需要大量的时间和制造成本。

例如在专利文献1中公开了一种容器,其具有平行地相对配置的一对平板和在一对平板之间至少组合两个侧板而构成的筒状部。

各侧板具有:槽部,其沿着构成筒状部的开口部的一对端缘部,连续或者间断地形成于内壁;以及卡合部,其沿着各侧板的另外两个端缘部形成,在作为筒状部进行了组合的状态下使各侧板彼此卡合。各平板具有嵌合部,该嵌合部嵌合于与各个该平板相邻配置的各侧板的各槽部。而且,通过各嵌合部与各槽部的嵌合,各平板在筒状部的轴向上被固定。由此,能够容易且廉价地制作新形状的容器。

专利文献1:日本特开2005-150170号公报

需要在将半导体元件围绕的壳体设置用于与外部配线连接的端子。但是,在专利文献1所记载的技术中,由于通过将合成树脂板加热弯折而形成各侧板,因此不能在进行加热弯折前的合成树脂板设置端子。因此,在专利文献1所记载的技术中,不能解决上述模具的制造所耗费的时间和制造成本的问题。

发明内容

因此,本发明的目的在于提供一种能够削减在对将半导体元件围绕的壳体进行成型时使用的模具的制造所耗费的时间和制造成本的技术。

本发明所涉及的半导体装置具有:基座板;冷却板,其固定于所述基座板的下表面;绝缘基板,其固定于所述基座板的上表面的除了周缘部以外的区域;半导体元件,其搭载于所述绝缘基板的上表面;壳体,其固定于所述基座板的上表面的周缘部,围绕所述半导体元件;引线框,其与所述壳体一体地形成,并且该引线框具有在一个端部形成的端子;以及封装材料,其填充于所述壳体内,覆盖所述半导体元件,所述壳体具有:一对第1壳体部件,它们以彼此相对的方式配置;以及一对第2壳体部件,它们以与一对所述第1壳体部件交叉并且彼此相对的方式配置,一对所述第1壳体部件与一对所述第2壳体部件通过彼此的两个端部连结而形成了所述壳体。

发明的效果

根据本发明,能够削减在对将半导体元件围绕的壳体进行成型时使用的模具的制造所耗费的时间和制造成本。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的半导体装置的俯视图。

图2是图1的A-A线剖面图。

图3是半导体装置所具有的壳体的分解斜视图。

图4是半导体装置所具有的壳体的斜视图。

图5是表示第1壳体部件与第2壳体部件的连结部的一个例子的斜视图。

图6是表示第1壳体部件与第2壳体部件的连结部的另一个例子的斜视图。

图7是表示第2壳体部件的一个例子的俯视图。

图8是表示第2壳体部件的另一个例子的俯视图。

图9是表示第1壳体部件的制造方法的斜视图。

图10是表示第1壳体部件的制造方法的俯视图。

图11是表示第1壳体部件的制造方法的俯视图。

图12是表示实施方式2所涉及的半导体装置所具有的第1壳体部件与第2壳体部件连结前的状态的剖面图。

图13是表示实施方式2所涉及的半导体装置所具有的第1壳体部件与第2壳体部件连结后的状态的剖面图。

图14是实施方式3所涉及的半导体装置的剖面图。

图15是表示一体型的壳体发生了变形的状态的俯视图。

具体实施方式

<实施方式1>

下面,使用附图对实施方式1进行说明。图1是实施方式1所涉及的半导体装置100的俯视图。图2是图1的A-A线剖面图。

如图1和图2所示,半导体装置100具有基座板2、冷却板1、绝缘基板3、半导体元件6、壳体7、引线框8、封装材料10以及盖11。

基座板2例如由金属形成为长方形形状。冷却板1例如由金属形成为长方形形状,固定于基座板2的下表面。冷却板1的俯视轮廓形成得比基座板2的俯视轮廓大,因此,冷却板1的外周部从基座板2凸出至外侧。

绝缘基板3固定于基座板2的上表面的除了周缘部以外的区域。绝缘基板3具有绝缘层4和在绝缘层4的上表面形成的电路图案5。电路图案5例如由铜等金属形成。

半导体元件6搭载于电路图案5的上表面。此外,在图2中搭载有两个半导体元件6,但半导体元件6的个数不限定于两个。

壳体7通过粘接剂固定于基座板2的上表面的周缘部,并且通过四个螺栓12固定于基座板2和冷却板1。壳体7将绝缘基板3以及半导体元件6围绕。这里,壳体7不是一体型而是被分割成4部分,通过将一对第1壳体部件7a、7b的长度方向上的两个端部与一对第2壳体部件7c、7d的长度方向上的两个端部连结而形成。关于壳体7的详情在后面叙述。

引线框8具有在一个端部形成的端子8a。引线框8通过嵌件成型与壳体7一体地形成。引线框8的另一个端部经由导线9与半导体元件6连接。

封装材料10填充于壳体7的内部,将绝缘基板3以及半导体元件6覆盖。封装材料10是热固性树脂,例如是环氧树脂。盖11以将封装材料10的上表面覆盖的方式嵌入至壳体7的内周侧。盖11例如是树脂板或者金属板。

下面,对壳体7的详情进行说明。图3是壳体7的分解斜视图。图4是壳体7的斜视图。

如图1、图3和图4所示,壳体7具有一对第1壳体部件7a、7b和一对第2壳体部件7c、7d。一对第1壳体部件7a、7b以在X方向上延伸的方式形成为相同的形状,以在Y方向上彼此相对的方式配置。即,一对第1壳体部件7a、7b是在Y方向上相对的一对壁部。

一对第2壳体部件7c、7d以在Y方向上延伸的方式形成为相同的形状,以在X方向上彼此相对的方式配置。即,一对第2壳体部件7c、7d是在X方向上相对的一对壁部。如图1和图2所示,一对第1壳体部件7a、7b和一对第2壳体部件7c、7d的底面固定于基座板2的上表面的周缘部。

下面,说明一对第1壳体部件7a、7b与一对第2壳体部件7c、7d的连结。图5是表示第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的连结部的一个例子的斜视图。图6是表示第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的连结部的另一个例子的斜视图。此外,一对第1壳体部件7a、7b呈相同的形状,一对第2壳体部件7c、7d呈相同的形状,因此,这里仅说明第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的连结。

如图3~图5所示,在第1壳体部件7a的长度方向上的两个端部形成有在水平方向上凹陷的凹部15。在第2壳体部件7c的长度方向上的两个端部形成有在水平方向上凸出且与凹部15嵌合的凸部14。第2壳体部件7c的凸部14在俯视观察时呈前端侧的边的长度比尾端侧的边的长度长的梯形形状。另外,第1壳体部件7a的凹部15在俯视观察时呈前端侧的边的长度比尾端侧的边的长度短的梯形形状。

第1壳体部件7a的凹部15与第2壳体部件7c的凸部14在水平方向上嵌合,由此,第1壳体部件7a与第2壳体部件7c连结。由此,能够进行第1壳体部件7a与第2壳体部件7c之间的水平方向上的定位,能够容易地对壳体7进行组装。

另外,如图6所示,第1壳体部件7a的凹部15与第2壳体部件7c的凸部14也可以进一步通过粘接剂16固定。由此,第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的连结变得更牢固。

下面,使用图7和图8,对第2壳体部件7c、7d的形状进行说明。图7是表示第2壳体部件7c的一个例子的俯视图。图8是表示第2壳体部件7c的另一个例子的俯视图。此外,由于第2壳体部件7c、7d呈相同的形状,因此,这里仅说明第2壳体部件7c的形状。

如图7所示,第2壳体部件7c在俯视观察时呈相对于第2壳体部件7c的中心不对称的形状。具体而言,第2壳体部件7c的从中心至凸部14为止的长度l1、l2不同。或者,如图8所示,虽然从中心至凸部14为止的长度l1、l2相同,但在第2壳体部件7c的一个端部形成有尺寸大于凸部14的凸部14a。

第2壳体部件7c具有图7或者图8那样的形状,由此在对壳体7进行组装时能够抑制组装错误,因此壳体7的成品率提高。

下面,对形成壳体7的一部分的第1壳体部件7b的制造方法进行说明。图9是表示第1壳体部件7b的制造方法的斜视图。图10和图11是表示第1壳体部件7b的制造方法的俯视图。此外,第1壳体部件7a以及第2壳体部件7c、7d是以与第1壳体部件7b相同的方法制造的,因此省略说明。

首先,将引线框8设置于模具,该引线框8具有用于固定于模具的连接杆部8b。接下来,如果向模具内注入树脂,对第1壳体部件7b进行成型并且进行引线框8相对于该第1壳体部件7b的嵌件成型,则得到图9所示的第1壳体部件7b。如图10所示,如果在嵌件成型后对连接杆部8b进行切割,则得到图11所示的第1壳体部件7b。图11所示的第1壳体部件7b用于壳体7的组装。

如上所述,实施方式1所涉及的半导体装置100具有:基座板2;冷却板1,其固定于基座板2的下表面;绝缘基板3,其固定于基座板2的上表面的除了周缘部以外的区域;半导体元件6,其搭载于绝缘基板3的上表面;壳体7,其固定于基座板2的上表面的周缘部,围绕半导体元件6;引线框8,其与壳体7一体地形成,并且具有在一个端部形成的端子8a;以及封装材料10,其填充于壳体7内,覆盖半导体元件6,壳体7具有:一对第1壳体部件7a、7b,它们以彼此相对的方式配置;以及一对第2壳体部件7c、7d,它们以与一对第1壳体部件7a、7b交叉并且彼此相对的方式配置,一对第1壳体部件7a、7b与一对第2壳体部件7c、7d通过彼此的两个端部连结而形成壳体7。

因此,能够将壳体7分割为一对第1壳体部件7a、7b和一对第2壳体部件7c、7d而进行制造,因此能够简化部件的形状。由此,能够削减在对将半导体元件6围绕的壳体7进行成型时使用的模具的制造所耗费的时间和制造成本。另外,通过对部件的形状进行简化,能够提高壳体7的成品率。

并且,通过对壳体7进行分割,从而与一体型的壳体的情况相比,能够缓和在将基座板2安装于冷却板1时施加于壳体7的应力,因此半导体装置100的可靠性提高。

另外,如图15所示,在一体型的壳体27的情况下,在壳体27的制造时壳体27收缩变形,因此存在与嵌入至壳体27内周侧的盖11的嵌合性以及端子8a的定位变得困难的问题。但是,就实施方式1所涉及的半导体装置100而言,能够解决这样的问题。图15是表示一体型的壳体27发生了变形的状态的俯视图。

另外,在各第1壳体部件7a、7b的两个端部形成在水平方向上凹陷的凹部15,在各第2壳体部件7c、7d的两个端部形成在水平方向上凸出且与凹部15嵌合的凸部14,凹部15与凸部14在水平方向上嵌合。基座板2在半导体装置100动作时,在垂直方向上变形,壳体7追随于垂直方向的变形。由此,与一体型的壳体的情况相比,能够缓和施加于壳体7的应力,因此,半导体装置100的可靠性提高。

另外,一对第1壳体部件7a、7b与一对第2壳体部件7c、7d的底面固定于基座板2的上表面的周缘部,因此,能够进一步缓和施加于壳体7的应力。由此,半导体装置100的可靠性进一步提高。

另外,各第2壳体部件7c、7d的凸部14在俯视观察时呈前端侧的边的长度比尾端侧的边的长度长的梯形形状,因此,能够进行各第1壳体部件7a、7b与各第2壳体部件7c、7d之间的定位,能够容易地对壳体7进行组装。

另外,由于各第1壳体部件7a、7b的凹部15与各第2壳体部件7c、7d的凸部14通过粘接剂16固定,因此,第1壳体部件7a、7b与第2壳体部件7c、7d的连结变得更牢固。由此,能够抑制封装材料10的泄漏,因此,壳体7的成品率提高。

另外,一对第1壳体部件7a、7b呈相同的形状,一对第2壳体部件7c、7d呈相同的形状,因此,形成壳体7的壳体部件的种类减少,从而能够缩短壳体7的制造所耗费的时间。

另外,由于各第2壳体部件7c、7d在俯视观察时呈相对于各第2壳体部件7c、7d的中心不对称的形状,因此,能够在对壳体7进行组装时抑制组装错误,因此,壳体7的成品率提高。

另外,半导体装置100的制造方法具有以下工序:工序(a),将引线框8设置于模具,该引线框8具有用于固定于模具的连接杆部8b;工序(b),向模具内注入树脂,对第1壳体部件7a、7b或者第2壳体部件7c、7d进行成型并且进行引线框8相对于该壳体部件的嵌件成型;以及工序(c),在嵌件成型后,对连接杆部8b进行切割。

因此,在第1壳体部件7a、7b以及第2壳体部件7c、7d的成型时,能够抑制端子8a被树脂冲走,因此壳体7的成品率提高。

<实施方式2>

下面,对实施方式2所涉及的半导体装置100进行说明。图12是表示第1壳体部件7a与第2壳体部件7c连结前的状态的剖面图。图13是表示第1壳体部件7a与第2壳体部件7c连结后的状态的剖面图。此外,在实施方式2中,对与在实施方式1中说明的要素相同的结构要素标注相同的标号而省略说明。

如图12和图13所示,在实施方式2中,相对于实施方式1的情况,第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的连结部的构造不同。第1壳体部件7a的长度方向上的两个端部的端面即连结面是斜面。另外,第2壳体部件7c的长度方向上的两个端部的第1壳体部件7a、7b侧的面即连结面是斜面。在第1壳体部件7a的连结面与第2壳体部件7c的连结面结合的状态下,螺栓12紧固于第2壳体部件7c的螺钉紧固孔13和基座板2的贯通孔2a,由此,使第1壳体部件7a与第2壳体部件7c连结。

形成第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的连结的连结面相对于基座板2的上表面呈90°<180°的角度。具体而言,第2壳体部件7c的连结面相对于基座板2的上表面呈90°<180°的角度,并且,第1壳体部件7a的连结面相对于基座板2的上表面呈90°>0的角度。或者,第1壳体部件7a的连结面相对于基座板2的上表面呈90°<180°的角度,并且,第2壳体部件7c的连结面相对于基座板2的上表面呈90°>0的角度。

由此,能够进行第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的水平方向上的定位。并且,通过第1壳体部件7a与第2壳体部件7c的连结面的垂直方向上的形状,能够使第1壳体部件7a或者第2壳体部件7c的垂直方向上的移动具有自由度。

另外,如图13所示,在具有螺钉紧固孔13的第2壳体部件7c的连结面相对于基座板2的上表面呈90°<180°的角度的情况下,能够抑制未通过螺钉紧固而固定的第1壳体部件7a在垂直方向上过度地移动。

如上所述,就实施方式2所涉及的半导体装置100而言,形成一对第1壳体部件7a、7b与一对第2壳体部件7c、7d的连结的连结面相对于基座板2的上表面呈90°<180°的角度。因此,能够进行第1壳体部件7a、7b与第2壳体部件7c、7d的水平方向上的定位。并且,由于能够使第1壳体部件7a、7b或者第2壳体部件7c、7d的垂直方向上的移动具有自由度,因此,壳体7的组装性提高。

另外,各第2壳体部件7c、7d具有用于将该第2壳体部件7c、7d固定于基座板2的螺钉紧固孔13,相对于基座板2的上表面呈90°<180°的角度的连结面形成于各第2壳体部件7c、7d。

因此,能够进行第1壳体部件7a、7b以及第2壳体部件7c、7d的垂直方向上的定位。另外,由于能够使不具有螺钉紧固孔13的第1壳体部件7a、7b的垂直方向上的移动具有自由度,因此,基座板2在半导体装置100动作时在垂直方向上变形,壳体7追随于垂直方向上的变形。由此,与一体型的壳体的情况相比,能够缓和施加于壳体7的应力,并且能够抑制未通过螺钉紧固而固定的第1壳体部件7a、7b在垂直方向上过度地移动。

<实施方式3>

下面,对实施方式3所涉及的半导体装置100进行说明。图14是实施方式3所涉及的半导体装置100的剖面图。此外,在实施方式3中,对与在实施方式1中说明的要素相同的结构要素标注相同的标号而省略说明。

如图14所示,在实施方式3中,引线框8是多个DLB(Direct Lead Bonding:直接引线键合)框,多个DLB框分别与一对第1壳体部件7a、7b和一对第2壳体部件7c、7d一体地形成。此外,在图14中,省略了冷却板1、封装材料10以及盖11的图示。

在实施方式3中,与如实施方式1、2那样半导体元件6通过导线9进行配线的情况不同,需要将由刚性高的铜或者铝制的板形成的DLB框接合于半导体元件6。因此,相对于基座板2的翘曲来说的垂直方向上的定位要求高精度。但是,通过对壳体7进行分割而使得能够在垂直方向上移动,壳体7能够容易地追随于基座板2的翘曲。

如上所述,就实施方式3所涉及的半导体装置100而言,引线框8是多个DLB框,多个DLB框分别与一对第1壳体部件7a、7b和一对第2壳体部件7c、7d一体地形成。

因此,壳体7能够追随于基座板2的翘曲,因此,半导体装置100的成品率提高,另外,半导体装置100的设计的自由度也提高。

此外,能够自由地对各实施方式进行组合,或者适当地对各实施方式进行变形、省略。

标号的说明

1冷却板,2基座板,3绝缘基板,6半导体元件,7壳体,7a、7b第1壳体部件,7c、7d第2壳体部件,8引线框,8a端子,8b连接杆部,10封装材料,14凸部,15凹部,16粘接剂,100半导体装置。

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