CN202352665U - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种半导体装置，其能够安装到硬质散热器上，考虑了翘曲，能够提高充分的散热能力。本实用新型的半导体装置，具有：引线架，其具有搭载了半导体元件的多个下垫板；散热板，其与下垫板连接；以及树脂封装体，其覆盖引线架的一部分和散热板的一部分，其特征在于，散热板以凸形状向外面侧弯曲，且与下垫板对应的位置以波形状突出。另外，具有：散热板的冲压步骤；在引线架的下垫板上搭载半导体元件的元件安装步骤；以及接合散热板和引线架，进行树脂封装的树脂成型步骤，在冲压步骤中使散热板整体弯曲，利用铸模步骤的热硬化收缩来制造成波形状。

Description

半导体装置

技术领域

本实用新型涉及半导体装置，特别涉及作为功率模块使用的、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产业用产品，在组装到空调机的压缩机、洗衣机的滚桶、泵等上的电机的驱动控制中，使用了高压三相电机驱动用半导体装置。另外，在混合动力汽车、电动汽车等的电机驱动控制中也进行了使用。这种半导体装置具有将高压侧(H-side)驱动电路以及低压侧(L-side)驱动电路作为1组电路，集成化了与三相相应、即3个电路的结构。高压侧驱动电路具有***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***在电机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。一般而言，双方的驱动用集成电路是作为一个半导体芯片而被集成化的。结果，在半导体装置中，具有共计6个开关元件和共计3个驱动用集成电路。对于高压侧的开关元件、低压侧的开关元件，分别使用相同极性的晶体管，双方的晶体管电气地串联连接而构成半桥电路。另外，在树脂封装体中安装有金属制的散热板。如上所述的半导体装置也称为智能功率模块(IPM)。

近年来，该半导体装置中存在要求高电压化、要求高散热性的问题。

作为该散热对策，作为现有技术公开有如下所述的功率模块：电路基板的下面中央部向外部侧突出，与水冷却套接触，以提高散热性(例如，参照专利文献1、图1)。

【专利文献1】日本特开2007-266224号公报

功率模块被进一步要求在高温环境下使用。此时，由于高效率地放出在半导体装置内产生的热，存在与接触部件之间的密接度弱的忧虑。

但是，在现有技术中存在如下所述的问题：当接触部是能够塌陷的水冷却套时是可以的，但却没有考虑到如不能塌陷的铝散热器那样的硬的散热器。另外，还存在如下所述的问题：没有考虑模块的封装翘曲，当翘曲时密接性恶化，散热性下降。

实用新型内容

因此，本实用新型是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种能够安装到硬质散热器上，考虑了翘曲，能够提高充分的散热能力的半导体装置。

为了解决上述问题，本实用新型具有如下所述的结构。本实用新型的半导体装置，具有：引线架，其具有搭载了半导体元件的多个下垫板；散热板，其与下垫板连接；以及树脂封装体，其覆盖引线架的一部分和散热板的一部分，其特征在于，散热板以凸形状向外面侧弯曲，且与下垫板对应的位置以波形状突出。另外，其特征在于，树脂封装体具有用于与外部接合的固定部。另外，用于制造方法的半导体装置，该制造方法具有：散热板的冲压步骤；在引线架的下垫板上搭载半导体元件的元件安装步骤；以及接合散热板和引线架而进行树脂封装的树脂成型步骤，其特征在于，在冲压步骤中，使散热板整体弯曲，利用铸模步骤的热硬化收缩来形成波形状。

本实用新型具有如下所述的效果：由于散热板预先具有弯曲的形状，因此提供一种能够在按压的同时密接，硬质接触体也能够接合的半导体装置。另外，具有如下所述的效果：由于散热板具有沿着元件的波形状，因此能够提供一种使散热部可靠地密接，能够提高散热性的半导体装置。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施例1的半导体装置的俯视图、主视图、侧视图。

图2是表示本实用新型的实施例1的半导体装置的主视剖面图。

图3是表示本实用新型的实施例1的半导体装置的侧视剖面图。

图4是表示本实用新型的实施例1的半导体装置的树脂封装前的放大主视图。

图5是表示图4所示的半导体装置的树脂封装后的放大主视剖面图。

图6是将本实用新型的实施例1的半导体装置安装到散热器上的主视图。

图7是将本实用新型的实施例1的半导体装置固定在散热器上的主视图。

符号说明

1：半导体装置；2：引线架；2A：引线；2B：下垫板；3：散热板；3A：散热板内面侧；3B：散热板外面侧；4：半导体元件；5：连接材料；6：树脂封装体；6A：固定部；7：固定螺钉；8：散热器；9：滑脂。

具体实施方式

以下，详细说明本实用新型的实施方式。在以下附图的记载中，对于相同或类似的部分，用相同或类似的符号来表示。但是，附图是示意的图，尺寸关系的比例等并非是现实的。因此，应参照以下的说明来判断具体的尺寸等。另外，当然即使是在附图之间，也包含相互的尺寸关系或比例不同的部分。

【实施例1】

以下，参照附图说明本实用新型的实施例1的半导体装置1的结构。图1是表示本实用新型的实施例1的半导体装置1的俯视图、主视图以及侧视图。图2是半导体装置1的主视剖面图，图3是侧视剖面图。

如图1、图2所示，实施例1的半导体装置1是电机驱动用功率模块，具有：引线架2、散热板3、半导体元件4、连接材料5以及树脂封装体6。

如图3所示，在引线架2中，引线2A和下垫板2B构成为一体型。引线架2例如使用铜或铜合金的异形条原材料，通过蚀刻加工或冲压加工来制造。根据需要，在引线架2的表面实施镀镍等。

引线2A为薄板状，例如为0.5mm。引线2A的一个端部侧作为内部端子而进行引线接合，另一个端部侧从后述的树脂封装体6导出，成为外部端子，在电信号的输入输出中使用。

下垫板2B设置在多处，分别搭载有半导体元件4，使容量很大，以能够传递半导体元件4发出的热。即、使剖面厚度比引线2A厚。例如，是1.5mm。

如图2所示，散热板3为薄板形状，由作为一个面的散热板内面侧3A和作为另一个面的散热板外面侧3B构成。材质是金属，是铜或铜合金。尺寸例如是宽度为10mm、长度为40mm、厚度为0.3mm。与引线架2同样，加工是通过蚀刻加工或冲压加工来制造的。根据需要，在散热板3的表面实施有镀镍等。进而，如图4所示，散热板3是整体朝向散热板外面侧3B的渐变的凸形状。

半导体元件4是开关元件，是晶体管或二极管等的功率元件。例如，通过焊锡等的接合材料搭载在引线架2的下垫板2B上，通过引线接合来构成电气电路。

连接材料5接合引线架2的下垫板2B的与半导体元件4搭载面相对的另一个面和作为散热板3的一个面的散热板内面侧3A。连接材料5例如可以使用绝缘性粘接剂或绝缘性粘接片。

树脂封装体6是通过传递塑模法使环氧树脂成型的封装体。尺寸例如是宽度为20mm、长度为50mm、高度为4.5mm。树脂成型是以覆盖半导体元件4、引线架2的一部分、散热板3的一部分的方式，进行树脂封装而成型的。即、引线架2的引线2A的另一个端部侧作为外部端子而导出，散热板外面侧3B从树脂封装体6露出而作为散热部。进而，树脂封装体6通过树脂封装后的树脂硬化收缩，整体以散热板3侧为顶点渐变地弯曲。

另外，图1所示，树脂封装体6在俯视图中为长方形，在两端部上具有用于将封装螺纹固定到外部的固定部6A。固定部6A是在树脂封装体6上以U字槽状实施切口而成的。固定部6A的形状也可以是通孔的圆孔形状。

接着，对本实用新型的实施例1的半导体装置1的制造方法进行说明。图4是表示半导体装置1的树脂封装前的放大主视图。图5是表示树脂封装后的放大主视剖面图。

首先，散热板3是通过冲压装置对金属板进行冲压加工来制造的。此时，散热板3是在冲压步骤中使散热板整体弯曲。是散热板外侧3的中心成为顶点的渐变的凸形状。例如，长边方向的弯曲位移量为100微毫米到120微毫米，短边方向的弯曲位移量为50微毫米到60微毫米。(散热板冲压步骤)

接着，如图4所示，通过芯片焊接装置，在引线架2的下垫板2B上搭载半导体元件4。例如，通过焊锡等来进行接合。之后，通过焊线装置进行配线(省略图示)。(元件安装步骤)

接着，如图5所示，接合散热板3和引线架2的下垫板2B，使用热硬化型环氧树脂进行树脂封装。利用环氧树脂的热硬化收缩，使散热板3成为波形状。该形状是排列有金属制下垫板，在其之间填充有树脂的形状。此时，根据热膨胀的不同，在树脂硬化收缩时，散热板3与下垫板2B的位置对应地在收缩的过程中成为波形状。与下垫板2B对应的中心位置与波形状的凸相应。在树脂封装体6内部，通过散热板3的变形，密接性也得到了提高。由此，完成半导体装置1。例如，树脂的线膨胀系数为13ppm/℃，下垫板/散热板的线膨胀系数为17ppm/℃。图4中的下垫板2B的宽度为4mm、间隔为1.5mm。例如，波形状的凸变形量为10微毫米到30微毫米。(树脂成型步骤)

接着，对完成的半导体装置1对散热器8的安装进行说明。图6是将本实用新型的实施例1的半导体装置1安装到散热器8的主视图。图7是将半导体装置1固定到散热器8的主视图。

如图6所示，在散热器8的安装面上涂布滑脂9。利用在半导体装置1的两端部上具有的U字切口状的固定部6A，通过固定螺钉7进行固定。如图7所示，通过拧紧螺钉，在弯曲且两端浮出的状态的半导体装置1从中央部接触，接触部依次向固定部6A侧移动，以变得平坦的方式变形。此时，包含在滑脂9内的孔隙(空气)从中央部向外侧压出。

接着，对上述的实施例1的半导体装置1的效果进行说明。

如上所述，实施例1的半导体装置1在整体上翘曲，具备波形状的散热板3，由此能够在安装到散热器上时，从中央部接地，接地部以中央部为起点向外侧移动并将滑脂内部的空气向外侧排出，能够提高与作为硬质体的散热器之间的密接性，能够提高散热效率。由此，能够提高半导体装置1的散热性。

另外，实施例1的半导体装置1在整体上翘曲，具备波形状的散热板3，由此在安装到散热器上时，与搭载有发热元件的下垫板成对的波形状的各中央部接地，通过使发热强的中央部与散热器接地，能够提高散热效率。由于使波形状的凸顶点可靠地与散热器接触，因此将元件的热传递到下垫板，从下垫板传递到散热板而进一步传递到散热器。由此，能够提高半导体装置1的散热性。

【实施例2】

另外，作为实施例2，也可以在冲压步骤时使散热板3的整体弯曲的同时，预先加工为波形状。能够通过冲压装置的压缩成型来进行。以与引线架2的下垫板2B对应的方式形成波形状，使波形状的凸部与下垫板2B相应。此时，使用不产生树脂收缩的低应力环氧树脂。其他的结构与实施例1相同。

在实施例2中，也可以得到与实施例1相同的效果。

通过以上的实施例1、实施例2，本实用新型的半导体装置的散热板为预先弯曲的形状，因此能够在按压的同时密接，硬质接触体也能够进行接合。另外，由于散热板为沿着元件的波形状，因此能够使散热部可靠地密接，提高散热性。

如上所述，虽然记载了本实用新型的实施方式，但是应理解为构成该公开的一部分的说明以及附图不限定本实用新型。本领域技术人员能够从该公开中明确各种代替实施方式、实施例以及应用技术。

例如，对于引线架2的原材料，可以用铁或铁合金来代替铜或铜合金。

另外，散热板3的原材料也可以是铝或铝合金。

另外，在接合散热板3和下垫板2B时，连接材料5也可以在散热板3的面积整体上进行连接。另外，通过连接材料5来连接散热板3，因此也可以搭载半导体元件4。

Claims (2)

1.一种半导体装置，其具有：引线架，其具有搭载了半导体元件的多个下垫板；散热板，其与所述下垫板连接；以及树脂封装体，其覆盖所述引线架的一部分和所述散热板的一部分，该半导体装置的特征在于，

散热板以凸形状向外面侧弯曲，且与下垫板对应的位置以波形状突出。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

所述树脂封装体具有用于与外部接合的固定部。

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