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半导体装置的制作方法

2022-11-12 22:57:37 来源:中国专利 TAG:


1.本公开涉及一种半导体装置。


背景技术:

2.作为各种半导体装置之一,存在被称为ipm(intelligent power module:智能功率模块)的半导体装置。这样的半导体装置具备半导体芯片、控制半导体芯片的控制芯片、以及覆盖半导体芯片及控制芯片的封固树脂(参照专利文献1)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1:日本特开2020-4893号公报


技术实现要素:

6.发明所要解决的课题
7.控制芯片具有多种控制信号的输入输出。控制信号的数量越多,则需要使朝向控制芯片的导通路径的数量越多。但是,在如现有技术那样由多个引线构成上述导通路径的形态中,半导体装置的进一步的高集成化可能变得困难。
8.本公开是鉴于上述情况而完成的,其一个课题在于提供一种能够实现更高集成化的半导体装置。
9.用于解决课题的方案
10.由本公开的第一方案提供的半导体装置具备:基板,其具有在厚度方向上相互朝向相反侧的基板主面及基板背面;导电部,其由导电材料构成且形成在上述基板主面上,上述导电部包含相互分离的第一部及第二部;封固树脂,其覆盖上述基板的至少一部分及上述导电部的整体;以及导电部间电线,其与上述第一部及上述第二部导通接合。
11.发明的效果如下。
12.在上述半导体装置中,在基板主面上形成有导电部。由此,能够由形成在基板主面上的导电部构成朝向配置在基板主面上的电子器件的导通路径。因此,与例如由金属制的引线构成导通路径的情况相比,能够实现导通路径的细线化、高密度化。并且,导电部间电线与导电部的相互分离的第一部和第二部导通接合。因此,相比在第一部与第二部之间配置有连接布线、电子器件的情况等使将第一部与第二部连接的连接布线大幅度地绕过配置的情况,能够缩短导通路径,并且导通路径的设计的自由度变大。根据这样的半导体装置,能够实现高集成化的促进。
13.通过参照附图在下文中进行的详细说明,本公开的其它特征以及优点会变得更加明确。
附图说明
14.图1是示出第一实施方式的半导体装置的立体图。
15.图2是示出图1的半导体装置的俯视图。
16.图3是示出图1的半导体装置的俯视图,且是透过封固树脂的图。
17.图4是示出图1的半导体装置的仰视图。
18.图5是沿着图3的v-v线的剖视图。
19.图6是图3的局部放大图。
20.图7是沿着图6的vii-vii线的剖视图。
21.图8是示出图1的半导体装置的基板的俯视图。
22.图9是示出图1的半导体装置的制造方法的一例的一个工序的流程图。
23.图10是示出第二实施方式的半导体装置的局部放大俯视图。
24.图11是示出第三实施方式的半导体装置的局部放大俯视图。
25.图12是示出第四实施方式的半导体装置的局部放大俯视图。
26.图13是示出第五实施方式的半导体装置的局部放大俯视图。
27.图14是示出第六实施方式的半导体装置的局部放大俯视图。
28.图15是示出第一实施方式的半导体装置的变形例的局部放大俯视图。
具体实施方式
29.以下,参照附图,对本公开的优选的实施方式进行具体说明。
30.在本公开中,“某物a形成于某物b”以及“某物a形成在某物b上”在没有特别说明的情况下,包含“某物a直接形成于某物b”以及“在某物a与某物b之间夹设他物且某物a形成于某物b”。同样,“某物a配置于某物b”以及“某物a配置在某物b上”在没有特别说明的情况下,包含“某物a直接配置于某物b”以及“在某物a与某物b之间夹设他物且某物a配置于某物b”。同样,“某物a位于某物b上”在没有特别说明的情况下,包含“某物a与某物b接触且某物a位于某物b上”以及“在某物a与某物b之间夹设他物且某物a位于某物b上”。并且,“某物a与某物b在沿某方向观察时重叠”在没有特别说明的情况下,包含“某物a与某物b的全部重叠”以及“某物a与某物b的一部分重叠”。
31.图1~图8示出第一实施方式的半导体装置。图示的半导体装置a1具备多个引线11~15(以下也适当地称为引线1)、基板2、多个接合部25、导电部3、两个半导体芯片4、两个控制装置5、多个无源元件6、多个电线71、多个电线72、电线73a、73b以及封固树脂8。在本实施方式中,半导体装置a1是ipm(intelligent power module),但本公开并不限定于此。半导体装置a1例如用于空调器、马达控制设备等用途。
32.图1是示出半导体装置a1的立体图。图2是示出半导体装置a1的俯视图。图3是示出半导体装置a1的俯视图,且是透过封固树脂8的图。图3中,用假想线(双点划线)示出封固树脂8的外形。图4是示出半导体装置a1的仰视图。图5是沿着图3的v-v线的剖视图。图6是图3的局部放大图。图7是沿着图6的vii-vii线的剖视图。图7中省略了封固树脂8。图8是示出基板2的俯视图。
33.为了便于说明,如图1所示,将基板2的厚度方向设为z方向。并且,将与z方向正交且相互正交的两个方向中的一方设为x方向,将另一方设为y方向。如图2~图4所示,x方向沿基板2的相互平行的一组边延伸。y方向沿基板2的相互平行的另一组边延伸。有时也将沿z方向观察(沿厚度方向观察)称为俯视。
34.基板2呈板状,沿z方向观察时的形状为在x方向上较长的矩形。基板2的厚度(z方向的尺寸)例如为0.1mm~1.0mm左右。此外,基板2的各尺寸没有限定。基板2由绝缘性的材料构成。基板2的材料没有特别限定。作为基板2的材料,例如优选与封固树脂8的材料相比导热率较高的材料。作为基板2的材料,例如可以举出氧化铝(al2o3)、氮化硅(sin)、氮化铝(aln)、含氧化锆的氧化铝等陶瓷。
35.基板2具有基板主面21以及基板背面22。基板主面21以及基板背面22是在z方向上相互朝向相反侧的面,均是与z方向正交的平坦面。基板主面21是朝向图5的上方的面。在基板主面21形成有导电部3以及多个接合部25,并搭载有多个引线1以及多个电子器件。多个电子器件例如包含两个半导体芯片4、两个控制装置5以及多个无源元件6。即,“电子器件”不是简单的导电体,而是具有预定功能的器件。基板背面22是朝向图5的下方的面。如图4所示,基板背面22从封固树脂8露出。基板主面21以及基板背面22的形状均为矩形。基板2的形状并不限定于图示例子。
36.导电部3形成在基板2上。在本实施方式中,导电部3形成在基板2的基板主面21上。导电部3由导电性材料构成。该导电性材料没有特别限定,可以举出预定的金属,例如银(ag)、铜(cu)、金(au)。或者,导电部3也可以由含有上述金属的导电性材料构成。在以下的说明中,以导电部3包含银的情况为例进行说明。此外,导电部3可以包含铜来代替银,也可以包含金来代替银或铜。或者,导电部3也可以包含ag-pt、ag-pd。导电部3的形成方法没有限定,例如通过对包含上述金属的糊剂进行烧制来形成。导电部3的厚度没有特别限定,例如为5μm~30μm左右。
37.导电部3的形状没有特别限定。在本实施方式中,如图8所示,导电部3包含多个第一焊盘31、多个第二焊盘32以及多个连接布线33。各第一焊盘31例如呈长矩形状,与控制装置5(5a、5b)导通接合(参照图3)。第一焊盘31的形状没有限定。多个第一焊盘31相互分离地配置。
38.各第二焊盘32例如呈矩形状,导通接合有引线15(下述)、无源元件6以及电线72、73a、73b的任一个。第二焊盘32的形状没有限定。多个第二焊盘32相互分离地配置。如图6所示,多个第二焊盘32包含第二焊盘32a、32b、32c、32d、32e、32f。第二焊盘32a、32b与无源元件6(热敏电阻6b)导通接合。并且,第二焊盘32a也与电线73a导通接合,第二焊盘32b也与电线73b导通接合。第二焊盘32c与电线73a导通接合。第二焊盘32d与电线73b导通接合。第二焊盘32e、32f与引线15(引线15a、15b)导通接合。
39.如图6及图8所示,各连接布线33至少与第一焊盘31的任一个或第二焊盘32的任一个连接。详细而言,多个连接布线33包含只有两个端部的连接布线、以及通过在中途分支而具有三个端部的连接布线(参照图6的符号33c、33d)。此外,本公开并不限定于这一例子,例如,也可以使用具有四个以上端部的连接布线。在图示例子中,多个连接布线33包含三种连接布线,即,(1)与第一焊盘31的任一个和第二焊盘32的任一个连接的连接布线、(2)与至少两个第一焊盘31连接的连接布线、以及(3)与两个第二焊盘32连接的连接布线。例如,在图6所示的例子中,连接布线33a与两个第二焊盘(32c、32e)连接,连接布线33b也与两个第二焊盘(32d、32f)连接。连接布线33c与三个第一焊盘(接合有控制装置5a的两个第一焊盘31以及接合有控制装置5b的一个第一焊盘31)连接。连接布线33d与两个第一焊盘(接合有控制装置5a的一个第一焊盘31、接合有控制装置5b的一个第一焊盘31)和一个第二焊盘(接合有
引线15的第二焊盘32)连接。此外,第一焊盘31以及第二焊盘32存在不与任何连接布线33连接的焊盘。
40.在本实施方式中,多个连接布线33中的至少一个连接布线具有在沿z方向观察时与控制装置5重叠的部分。换言之,该连接布线33具有配置于基板主面21与控制装置5之间的部分。以下,有时将像这样包含与控制装置5重叠的部分的连接布线称为“重叠布线”。在图6所示的例子中,使用多个重叠布线。
41.如图8所示,多个接合部25形成在基板2上。在本实施方式中,基板主面21(以及基板2)具有在y方向上相互分离的两个缘部(分别沿x方向延伸),多个接合部25靠近其中的一方的缘部形成。接合部25的材料没有特别限定,例如由能够将基板2与引线1接合的材料构成。接合部25例如由导电性材料构成。构成接合部25的导电性材料没有特别限定。作为接合部25的导电性材料,例如可以举出包含银(ag)、铜(cu)、金(au)等的材料。在以下的说明中,以接合部25包含银的情况为例进行说明。该例中的接合部25包含与构成导电部3的导电性材料相同的材料。此外,接合部25可以包含铜来代替银,也可以包含金来代替银或铜。或者,接合部25也可以包含ag-pt、ag-pd。接合部25的形成方法没有限定,例如与导电部3相同,通过对包含上述金属的糊剂进行烧制来形成。接合部25的厚度没有特别限定,例如为5μm~30μm左右。
42.在本实施方式中,如图8所示,多个接合部25包含三个接合部251、252、253。接合部251、252、253相互分离。基板主面21(以及基板2)具有在x方向上相互分离的两个缘部(分别沿y方向延伸),接合部251靠近其中的一方的缘部形成。在接合部251接合有引线11(下述)。接合部253在x方向上形成于基板主面21的中央。在接合部253接合有引线13(下述)。接合部252形成为至少局部地包围接合部251。在接合部252接合有引线12(下述)。此外,接合部251、252、253的形状及配置并不限定于图示例子。
43.多个引线1构成为包含金属,例如与基板2相比导热率较高。构成引线1的金属没有特别限定,例如为铜(cu)、铝、铁(fe)、无氧铜或者它们的合金(例如cu-sn合金、cu-zr合金、cu-fe合金等)。并且,也可以对多个引线1实施镀镍(ni)。多个引线1例如可以通过将金属模具按压于金属板的冲压加工来形成,也可以通过利用蚀刻使金属板形成图案来形成。多个引线1的形成方法没有限定。各引线1的厚度没有特别限定,例如为0.4mm~0.8mm左右。各引线1相互分离。
44.在本实施方式中,多个引线1包含引线11、引线12、引线13、引线14以及多个引线15。引线11、引线12、引线13以及引线14构成朝向半导体芯片4的导通路径。多个引线15构成朝向控制装置5或无源元件6的导通路径。
45.引线11配置在基板2上,在本实施方式中,配置在基板主面21上。引线11是“第一引线”的一例。引线11经由接合材料75而与接合部25接合。接合材料75只要能够将引线11接合于接合部25即可。从更高效地将来自引线11的热传递至基板2的观点出发,接合材料75优选为导热率更高的材料,例如使用银糊剂、铜糊剂、焊锡等。接合材料75也可以是环氧系树脂、硅酮系树脂等绝缘性材料。当在基板2未形成接合部25时,引线11也可以与基板2接合。
46.引线11的结构没有特别限定。在图5所示的例子中,引线11具有接合部分111、突出部分112、倾斜连接部分113以及平行连接部分114。
47.接合部分111具有主面111a以及背面111b。主面111a以及背面111b是在z方向上相
互朝向相反侧的面,均是与z方向正交的平坦面。主面111a是朝向图5的上方的面。在主面111a接合有半导体芯片4a。背面111b是朝向下方的面。背面111b通过接合材料75而与接合部25接合。倾斜连接部分113以及平行连接部分114由封固树脂8覆盖。倾斜连接部分113与接合部分111以及平行连接部分114相连,并相对于接合部分111以及平行连接部分114倾斜。平行连接部分114与倾斜连接部分113以及突出部分112相连,并与接合部分111平行。突出部分112与平行连接部分114的端部相连,是引线11中的从封固树脂8突出的部分。突出部分112在y方向上向与接合部分111相反的一侧突出。突出部分112例如用于将半导体装置a1与外部的电路电连接。在图示例子中,突出部分112在z方向上向接合部分111的主面111a所朝向的一侧折弯。
48.引线12配置在基板2上,在本实施方式中,配置在基板主面21上。引线12是“第一引线”的一例。引线12经由接合材料75而与接合部25接合。引线12的结构没有特别限定。在本实施方式中,引线12的结构与引线11的结构相同。在引线12接合有半导体芯片4b。
49.引线13配置在基板2上,在本实施方式中,配置在基板主面21上。引线13经由接合材料75而与接合部25接合。引线13的结构没有特别限定。在本实施方式中,引线13的结构与引线11的结构相同。在引线13未接合半导体芯片4。
50.在本实施方式中,引线14未配置在基板2上,不包含与引线11的接合部分111以及倾斜连接部分113相当的部位。此外,引线14的结构并不限定于此。
51.多个引线15分别配置在基板2上,在本实施方式中,配置在基板主面21上。各引线15是“第二引线”的一例。各引线15分别经由导电性接合材料76而与导电部3的第二焊盘32接合。导电性接合材料76只要是能够将引线15接合于第二焊盘32而且将引线15与第二焊盘32电连接的材料即可。导电性接合材料76例如使用银糊剂、铜糊剂、焊锡等。如图6所示,多个引线15包含引线15a、15b。引线15a与第二焊盘32e导通接合。引线15b与第二焊盘32f导通接合。
52.引线15的结构没有特别限定。在本实施方式中,在图5所示的例子中,引线15具有接合部分151、突出部分152、倾斜连接部分153以及平行连接部分154。
53.接合部分151具有主面151a以及背面151b。主面151a以及背面151b是在z方向上相互朝向相反侧的面,均是与z方向正交的平坦面。主面151a是朝向上方的面。背面151b是朝向下方的面。背面151b通过导电性接合材料76而与第二焊盘32接合。倾斜连接部分153以及平行连接部分154由封固树脂8覆盖。倾斜连接部分153与接合部分151以及平行连接部分154相连,并相对于接合部分151以及平行连接部分154倾斜。平行连接部分154与倾斜连接部分153以及突出部分152相连,并与接合部分151平行。突出部分152与平行连接部分154的端部相连,是引线15中的从封固树脂8突出的部分。突出部分152在y方向上向与接合部分151相反的一侧突出。突出部分152例如用于将半导体装置a1与外部的电路电连接。在图示例子中,突出部分152在z方向上向接合部分151的主面151a所朝向的一侧折弯。
54.两个半导体芯片4分别配置在任一个引线1上。在区别记载两个半导体芯片4的情况下,将一方设为半导体芯片4a,将另一方设为半导体芯片4b。在不区别二者的情况下,简称为半导体芯片4。半导体芯片4的种类、功能没有特别限定,在本实施方式中,以半导体芯片4是控制电力的功率晶体管的情况为例进行说明。半导体芯片4例如是由sic(碳化硅)基板构成的mosfet(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor:金属氧化物半
导体场效应晶体管)。此外,半导体芯片4也可以是代替sic基板而由si(硅)基板构成的mosfet,例如也可以包含igbt元件。并且,也可以是包含gan(氮化镓)的mosfet。此外,在本实施方式中,示出了半导体装置a1具备两个半导体芯片4的情况,但这仅是一例,半导体芯片4的个数没有限定。
55.半导体芯片4形成为在沿z方向观察时呈矩形的板状,具备元件主面41、元件背面42、源极电极43、栅极电极44以及漏极电极45。元件主面41以及元件背面42在z方向上相互朝向相反侧。元件主面41是朝向上方的面。元件背面42是朝向下方的面。如图3所示,在元件主面41配置有源极电极43以及栅极电极44。在元件背面42配置有漏极电极45。源极电极43、栅极电极44及漏极电极45的形状及配置没有限定。
56.如图3及图5所示,半导体芯片4a配置在引线11上。如图5所示,半导体芯片4a使元件背面42朝向引线11,通过未图示的导电性接合材料而与引线11接合。由此,半导体芯片4a的漏极电极45通过导电性接合材料而与引线11导通连接。导电性接合材料例如使用银糊剂、铜糊剂、焊锡等。如图3所示,半导体芯片4a的源极电极43通过电线71而与引线12导通连接。电线71例如由铝(al)、铜(cu)构成。电线71的材料、线径以及根数没有限定。如图3所示,半导体芯片4b配置在引线12上。半导体芯片4b使元件背面42朝向引线12,通过未图示的导电性接合材料而与引线12接合。由此,半导体芯片4b的漏极电极45通过导电性接合材料而与引线12导通连接。如图3所示,半导体芯片4b的源极电极43通过电线71而与引线14导通连接。由此,形成将半导体芯片4a的漏极电极45与半导体芯片4b的源极电极43连接的桥接电路。
57.如图3所示,半导体芯片4a的源极电极43以及栅极电极44分别经由电线72及导电部3而与控制装置5a导通连接。电线72例如由金(au)、银(ag)、铜(cu)、铝(al)等构成。此外,电线72的材料、线径以及根数没有限定。控制装置5a将驱动信号输入至半导体芯片4a的栅极电极44。并且,半导体芯片4b的源极电极43以及栅极电极44分别经由电线72及导电部3而与控制装置5b导通连接。控制装置5b将驱动信号输入至半导体芯片4b的栅极电极44。通过在引线11与引线14之间施加直流电压,向半导体芯片4a、4b的栅极电极44输入驱动信号,从而从引线12输出根据驱动信号来切换电压的开关信号。
58.两个控制装置5分别控制半导体芯片4的驱动,配置在基板2的基板主面21上。在区别记载两个控制装置5的情况下,将一方设为控制装置5a,将另一方设为控制装置5b。在不区别二者的情况下,简称为控制装置5。控制装置5a控制半导体芯片4a的驱动。控制装置5b控制半导体芯片4b的驱动。如图5所示,控制装置5在沿x方向观察时位于半导体芯片4与引线15之间。并且,如图3所示,在沿y方向观察时,控制装置5a与半导体芯片4a重叠,控制装置5b与半导体芯片4b重叠。控制装置5a以及控制装置5b的配置没有限定。
59.控制装置5包含控制芯片、管芯焊盘、多个电线、多个引线53以及树脂54。控制芯片是控制半导体芯片4的驱动的集成电路,输出使半导体芯片4驱动的驱动信号。管芯焊盘以及多个引线53例如是由铜(cu)构成的板状部件。管芯焊盘搭载有控制芯片。各引线53通过电线而与控制芯片导通。树脂54覆盖控制芯片以及电线的整体和各引线53的一部分,例如由环氧树脂、硅凝胶等绝缘性材料构成。
60.如图3所示,各引线53在y方向上隔开间隔地排列于树脂54的x方向的两端部。各引线53沿x方向延伸,各自的一部分从树脂54的x方向的两侧面突出。各引线53的从树脂54突
出的部分与导电部3的第一焊盘31导通接合。在本实施方式中,控制装置5是sop(small outline package:小外形封装)类型的封装。控制装置5的封装类型并不限定于sop类型,例如也可以是qfp(quad flat package:方形扁平式封装)类型、soj(small outline j-lead package:j型引脚小外形封装)类型等其它类型的封装。各引线53分别经由导电性接合材料76而与导电部3的第一焊盘31接合。
61.控制装置5具备对置面。对置面是在将控制装置5配置于基板2的状态下与基板主面21对置的面(参照图5),整面由树脂54构成。在本实施方式中,一部分连接布线33(重叠布线)在沿z方向观察时与控制装置5重叠,配置在基板2的基板主面21与控制装置5的对置面之间。在控制装置5中,控制芯片由树脂54覆盖,在对置面配置有树脂54,因此能够防止控制芯片与重叠布线接触。在代替控制装置5而将控制芯片直接配置于基板2的情况下,控制芯片与重叠布线接触,因此无法使用重叠布线,需要使连接布线33绕过。控制装置5的尺寸、形状、引线的数量等没有限定。并且,控制装置5可以具备多个控制芯片,也可以具备控制芯片以外的电路芯片。
62.多个无源元件6配置在基板2的基板主面21上,与导电部3或引线1导通接合。无源元件6例如是电阻、电容器、线圈、二极管等。无源元件6包含分流电阻6a以及热敏电阻6b。
63.分流电阻6a以跨越引线12和引线13的方式配置,与引线12以及引线13导通接合。分流电阻6a使从流向引线12的电流分流出的电流从引线13输出。
64.热敏电阻6b与导电部3的第二焊盘32a以及第二焊盘32b导通接合。第二焊盘32a经由电线73a而与第二焊盘32c导通连接。第二焊盘32b经由电线73b而与第二焊盘32d导通连接。电线73a、73b例如由金(au)、银(ag)、铜(cu)、铝(al)等构成。此外,电线73a、73b的材料、线径以及根数没有限定。在本实施方式中,电线73a、73b是与电线72相同的材料、线径。第二焊盘32c经由连接布线33a以及第二焊盘32e而与引线15a导通连接。并且,第二焊盘32d经由连接布线33b以及第二焊盘32f而与引线15b导通连接。也就是说,第二焊盘32a、电线73a、第二焊盘32c、连接布线33a以及第二焊盘32e是使热敏电阻6b与引线15a导通的导通路径。另外,第二焊盘32b、电线73b、第二焊盘32d、连接布线33b以及第二焊盘32f是使热敏电阻6b与引线15b导通的导通路径。热敏电阻6b通过在引线15a与引线15b之间施加电压,来输出与周围的温度对应的电流。在本实施方式中,热敏电阻6b是“电子器件”或“接合电子器件”的一例。
65.其它无源元件6与导电部3的第二焊盘32导通接合,经由连接布线33以及第一焊盘31而与控制装置5导通。此外,各无源元件6的种类、配置位置、数量没有限定。
66.封固树脂8至少覆盖半导体芯片4a、4b、控制装置5a、5b、多个无源元件6、电线71、72、73a、73b、多个引线1的各一部分以及基板2的一部分。封固树脂8的材料没有特别限定,例如适当地使用环氧树脂、硅凝胶等绝缘材料。
67.封固树脂8具有树脂主面81、树脂背面82以及四个树脂侧面83。树脂主面81以及树脂背面82是在z方向上相互朝向相反侧的面,均是与z方向正交的平坦面。树脂主面81是朝向上方的面。树脂背面82是朝向下方的面。各树脂侧面83分别与树脂主面81以及树脂背面82相连,朝向x方向或y方向。如图4所示,基板2的基板背面22从封固树脂8的树脂背面82露出。在本实施方式中,如图5所示,基板背面22与树脂背面82相互为同一面。
68.接下来,参照图9,在下文中对半导体装置a1的制造方法的一例进行说明。此外,以
下说明的制造方法是用于实现半导体装置a1的一个方案,本公开并不限定于此。
69.如图9所示,本例的制造方法具有导电部形成工序(步骤s1)、引线框接合工序(步骤s2)、半导体芯片安装工序(步骤s3)、控制装置安装工序(步骤s4)、电线连接工序(步骤s5)、树脂形成工序(步骤s6)以及框架切断工序(步骤s7)。
70.在导电部形成工序(步骤s1)中,首先,准备基板2。基板2例如由陶瓷构成。接着,在基板2的基板主面21上形成导电部3以及多个接合部25。在本例中,一并地形成导电部3以及多个接合部25。例如,在印刷金属糊剂之后,对其进行烧制,由此得到作为导电性材料的例如包含银(ag)等金属的导电部3以及多个接合部25。
71.在引线框接合工序(步骤s2)中,首先,在多个接合部25印刷接合糊剂,在导电部3的一部分第二焊盘32印刷导电性接合糊剂。接合糊剂以及导电性接合糊剂例如是ag糊剂、焊锡糊剂。接着,准备引线框。引线框包含多个引线1,还具有使多个引线1相连的框架。此外,引线框的形状等没有任何限定。接着,使多个引线1中的引线11、12、13经由接合糊剂而与多个接合部25面对面。并且,使多个引线1中的多个引线15经由导电性接合糊剂而与导电部3(第二焊盘32)面对面。例如,通过将接合糊剂以及导电性接合糊剂加热之后冷却,来由接合糊剂形成接合材料75,由导电性接合糊剂形成导电性接合材料76。由此,引线11、12、13经由接合材料75而与多个接合部25接合,多个引线15经由导电性接合材料76而与导电部3接合。
72.在半导体芯片安装工序(步骤s3)中,首先,在引线11以及引线12的预定位置印刷导电性接合糊剂。导电性接合糊剂例如是ag糊剂、焊锡糊剂。接着,使半导体芯片4a附着于被印刷到引线11的导电性接合糊剂,使半导体芯片4b附着于被印刷到引线12的导电性接合糊剂。然后,例如通过将导电性接合糊剂加热之后冷却,来由导电性接合糊剂形成导电性接合材料。由此,半导体芯片4a经由导电性接合材料而与引线11接合,半导体芯片4b经由导电性接合材料而与引线12接合。并且,通过相同的工序,使分流电阻6a经由导电性接合材料而与引线11以及引线12接合。
73.在控制装置安装工序(步骤s4)中,在导电部3的第一焊盘31印刷导电性接合糊剂。导电性接合糊剂例如是ag糊剂、焊锡糊剂。接着,使控制装置5a及控制装置5b的各引线53分别附着于导电性接合糊剂。接着,例如通过将导电性接合糊剂加热之后冷却,来使控制装置5a及控制装置5b的各引线53经由导电性接合材料而与第一焊盘31接合。并且,通过相同的工序,使热敏电阻6b以及其它无源元件6经由导电性接合材料而与导电部3的第二焊盘32接合。
74.在电线连接工序(步骤s5)中,首先,连接多个电线71。在本例中,例如通过楔焊的方法,依次连接由铝(al)构成的线材。由此,得到多个电线71。接着,连接多个电线72。在本例中,例如通过毛细管接合的方法,依次连接由金(au)构成的电线。由此,得到多个电线72。接着,连接电线73a、73b。在本例中,例如通过毛细管接合的方法,依次连接由金(au)构成的电线。在本实施方式中,将线材的前端与第二焊盘32c接合,一边拉出线材一边使毛细管移动,将线材与第二焊盘32a接合,从而连接电线73a。并且,将线材的前端与第二焊盘32d接合,一边拉出线材一边使毛细管移动,将线材与第二焊盘32b接合,从而连接电线73b。也可以先将线材与第二焊盘32a(32b)接合。
75.在树脂形成工序(步骤s6)中,例如用金属模具包围引线框的一部分、基板2的一部
分、半导体芯片4a、4b、控制装置5a、5b、多个无源元件6以及多个电线71、72、73a、73b。接着,向由金属模具规定的空间注入液状的树脂材料。接着,通过使该树脂材料固化,得到封固树脂8。
76.在框架切断工序(步骤s7)中,将引线框中的从封固树脂8露出的部位的适当部位切断。由此,多个引线1相互被分割。之后,根据需要,经过将多个引线1折弯等的处理,从而得到上述的半导体装置a1。
77.接下来,对半导体装置a1的作用效果进行说明。
78.根据本实施方式,在基板主面21上形成有导电部3。导电部3包含多个第一焊盘31,控制装置5与上述第一焊盘31导通接合。由此,能够由形成在基板主面21上的导电部3构成朝向控制装置5的导通路径。因此,例如与由多个引线构成导通路径的情况相比,能够实现导通路径的细线化、高密度化。并且,在基板主面21上,在第二焊盘32a与第二焊盘32c之间、以及第二焊盘32b与第二焊盘32d之间,配置有连接布线33c以及连接布线33d。如图6所示,电线73a越过连接布线33c以及连接布线33d而与第二焊盘32a以及第二焊盘32c导通接合,使第二焊盘32a与第二焊盘32c导通。也就是说,在沿z方向观察时,电线73a与连接布线33c以及连接布线33d重叠。同样,电线73b越过连接布线33c以及连接布线33d而与第二焊盘32b以及第二焊盘32d导通接合,使第二焊盘32b与第二焊盘32d导通。也就是说,在沿z方向观察时,电线73b与连接布线33c以及连接布线33d重叠。通过像这样使用电线73a、73b,相比使将第二焊盘32a与第二焊盘32c连接的连接布线、以及将第二焊盘32b与第二焊盘32d连接的连接布线大幅度地绕过而构成的情况,能够缩短导通路径。并且,热敏电阻6b的配置以及导通路径的设计的自由度变大。因此,能够促进半导体装置a1的高集成化。并且,与将基板2设为层叠基板的情况相比,能够降低成本。此外,在图6所示的例子中,电线73a、73b是“导电部间电线”的一例,但本公开并不限定于此。
79.根据本实施方式,在沿z方向观察时,作为导电部3的连接布线33的一部分的重叠布线与控制装置5重叠配置。因此,相比使导通路径以不与控制装置5重叠的方式绕过配置的情况,能够缩短导通路径,并且,导通路径的设计的自由度变大。因此,能够促进半导体装置a1的高集成化。
80.根据本实施方式,由于多个引线1的导热率比基板2的导热率高,所以能够抑制可能因采用基板2而降低的从半导体芯片4的散热的降低。并且,半导体芯片4a通过导电性接合材料而与引线11直接接合,半导体芯片4b通过导电性接合材料而与引线12直接接合。因而,能够使半导体芯片4a(4b)与引线11(12)导通,并且能够更高效地将来自半导体芯片4a(4b)等的热传递至引线11(12)。另外,多个引线1从封固树脂8露出,由此构成从外部朝向半导体芯片4的导通路径,并且能够更加确保半导体芯片4的散热特性。另外,在基板2形成有接合部25,引线11、12、13经由接合部25而与基板2接合。相对于例如由陶瓷构成的基板2的基板主面21的表面粗糙度,接合部25的表面能够更平滑地精加工。由此,能够抑制在从引线11、12、13到基板2的传热路径中产生意料外的微小的空隙部等,能够更加促进半导体芯片4等的散热。并且,基板2的基板背面22从封固树脂8露出。由此,能够将从半导体芯片4等传递至基板2的热更高效地向外部散热。
81.根据本实施方式,导电部3和接合部25由相同的导电性材料形成,由此能够在基板2一并地形成导电部3和接合部25。这对于提高半导体装置a1的制造效率而言是优选的。并
且,多个引线15经由导电性接合材料76而与导电部3的第二焊盘32接合。由此,能够相对于基板2更牢固地固定多个引线15。并且,能够实现多个引线15与导电部3之间的低电阻化。
82.在本实施方式中,对基板2由单层构成的情况进行了说明,但本公开并不限定于此。例如,基板2也可以是由多层构成的多层基板。在该情况下,例如通过削减层数,能够实现成本降低。
83.图10~图15示出其它实施方式。此外,在这些图中,对与上述第一实施方式相同或类似的要素标注同一符号。
84.图10是用于说明第二实施方式的半导体装置a2的图。图10是示出半导体装置a2的局部放大俯视图,是与图6对应的图。图10中省略了封固树脂8。半导体装置a2与半导体装置a1的不同点在于:电线73a(73b)与第二焊盘32e(32f)导通接合。
85.在半导体装置a2中,第二焊盘32e、32f的形状为在y方向上较长的长矩形状,遍及长度方向具有恒定的宽度(x方向的尺寸)。在沿z方向观察时,在半导体装置a1中,第二焊盘32e(33f)整体与引线15a(15b)重叠,与此相对,在半导体装置a2中,第二焊盘32e(33f)的一部分从引线15a(15b)向连接布线33d侧伸出。在半导体装置a2中不形成第二焊盘32c、32d以及连接布线33a、33b,电线73a(73b)与第二焊盘32e(32f)直接接合。也就是说,在第二实施方式中,引线15a(15b)与供电线73a(73b)导通接合的第二焊盘32e(32f)导通接合。
86.根据第二实施方式,在基板2的基板主面21上,在第二焊盘32a与第二焊盘32e之间、以及第二焊盘32b与第二焊盘32f之间配置有连接布线33c以及连接布线33d。电线73a越过连接布线33c以及连接布线33d而与第二焊盘32a以及第二焊盘32e导通接合,使第二焊盘32a与第二焊盘32e导通。并且,电线73b越过连接布线33c以及连接布线33d而与第二焊盘32b以及第二焊盘32f导通接合,使第二焊盘32b与第二焊盘32f导通。因此,相比使将第二焊盘32a与第二焊盘32e连接的连接布线33、以及将第二焊盘32b与第二焊盘32f连接的连接布线33大幅度地绕过配置的情况,能够缩短导通路径。并且,热敏电阻6b的配置以及导通路径的设计的自由度变大。因此,能够促进半导体装置a2的高集成化。并且,同样,在第二实施方式中,通过将基板2设为单层基板,与设为多层基板的情况相比,能够降低成本(在以下的实施方式中也相同)。
87.图11是用于说明第三实施方式的半导体装置a3的局部放大俯视图,与图6对应。图11中省略了封固树脂8。半导体装置a3与半导体装置a1的不同点在于:电线73a(73b)与其它第二焊盘32g(32h)导通接合而不与第二焊盘32a(32b)导通接合。
88.半导体装置a3除了具备上述第二焊盘32g、32h以外,还具备连接布线33e、33f。第二焊盘32g经由连接布线33e而与第二焊盘32a导通连接。同样,第二焊盘32h经由连接布线33f而与第二焊盘32b导通连接。电线73a(73b)与第二焊盘32g(32h)导通接合而不与导通接合有热敏电阻6b的第二焊盘32a(32b)导通接合。
89.根据第三实施方式,在基板主面21上,在第二焊盘32g与第二焊盘32c之间、以及第二焊盘32h与第二焊盘32d之间配置有连接布线33c以及连接布线33d。电线73a越过连接布线33c以及连接布线33d而与第二焊盘32g以及第二焊盘32c导通接合,使第二焊盘32g与第二焊盘32c导通。并且,电线73b越过连接布线33c以及连接布线33d而与第二焊盘32h以及第二焊盘32d导通接合,使第二焊盘32h与第二焊盘32d导通。因此,相比使将第二焊盘32g与第二焊盘32c连接的连接布线33、以及将第二焊盘32h与第二焊盘32d连接的连接布线33大幅
度地绕过配置的情况,能够缩短导通路径。并且,热敏电阻6b的配置以及导通路径的设计的自由度变大。因此,能够促进半导体装置a3的高集成化。在图11所示的例子中,电线73a、73b是“导电部间电线”的一例,但本公开并不限定于此。
90.图12是用于说明第四实施方式的半导体装置a4的局部放大俯视图,与图6对应。图12中省略了封固树脂8。半导体装置a4与半导体装置a1的不同点在于:热敏电阻6b与引线15(15a、15b)经由导电部3(33a、33b)导通连接;以及设有越过该连接布线33的电线(73c、73d)。
91.半导体装置a4不具备第二焊盘32c、32d以及电线73a、73b(图6)。取而代之,半导体装置a4的连接布线33a(33b)与第二焊盘32a(32b)连接。也就是说,第二焊盘32a、连接布线33a以及第二焊盘32e是使热敏电阻6b与引线15a导通的路径,同样,第二焊盘32b、连接布线33b以及第二焊盘32f是使热敏电阻6b与引线15b导通的路径。
92.半导体装置a4具备第二焊盘32i、32j、32k、32m、连接布线33g、33h、33i、33j以及电线73c、73d来代替连接布线33c、33d(图6)。连接布线33g具有三个端部,各个端部与第一焊盘31(与控制装置5b导通接合)、第二焊盘32(与引线15导通接合)以及第二焊盘32i连接。连接布线33h具有两个端部,各个端部与第一焊盘31(与控制装置5a导通接合)以及第二焊盘32i连接。连接布线33i具有两个端部,各个端部与第一焊盘31(与控制装置5b导通接合)以及第二焊盘32k连接。连接布线33j具有三个端部,各个端部与两个第一焊盘31(与控制装置5a导通接合)以及第二焊盘32m连接。电线73c越过连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32i和第二焊盘32j导通接合。电线73d越过连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32k和第二焊盘32m导通接合。
93.根据第四实施方式,在基板主面21上,连接布线33a以及连接布线33b以横穿第二焊盘32i与第二焊盘32j之间以及第二焊盘32k与第二焊盘32m之间的方式延伸。电线73c越过连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32i以及第二焊盘32j接合,使第二焊盘32i与第二焊盘32j导通。并且,电线73d越过连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32k以及第二焊盘32m接合,使第二焊盘32k与第二焊盘32m导通。因此,相比使将第二焊盘32i与第二焊盘32j连接的连接布线33、以及将第二焊盘32k与第二焊盘32m连接的连接布线33大幅度地绕过配置的情况,能够缩短导通路径。并且,热敏电阻6b的配置以及导通路径的设计的自由度变大。因此,能够促进半导体装置a4的高集成化。
94.图13是用于说明第五实施方式的半导体装置a5的局部放大俯视图,与图12对应。并且,图13中省略了封固树脂8。半导体装置a5与半导体装置a4的不同点在于:在沿z方向观察时,电线73d与热敏电阻6b重叠(电线73d配置为越过热敏电阻6b)。
95.在半导体装置a5中,第二焊盘32a在y方向上配置于比第二焊盘32k、32m靠引线15侧的位置,并且在沿z方向观察时,热敏电阻6b以长边与y方向平行的方式配置。电线73d越过热敏电阻6b以及连接布线33b而与第二焊盘32k和第二焊盘32m导通接合。
96.根据第五实施方式,在基板主面21上,在第二焊盘32i与第二焊盘32j之间配置有连接布线33a以及连接布线33b。并且,在第二焊盘32k与第二焊盘32m之间配置有热敏电阻6b以及连接布线33b。电线73c越过(横穿)连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32i以及第二焊盘32j导通接合,使第二焊盘32i与第二焊盘32j导通。另外,电线73d越过热敏电阻6b以及连接布线33b而与第二焊盘32k以及第二焊盘32m导通接合,使第二焊盘32k与第二
焊盘32m导通。因此,相比使将第二焊盘32i与第二焊盘32j连接的连接布线33、以及将第二焊盘32k与第二焊盘32m连接的连接布线33大幅度地绕过配置的情况,能够缩短导通路径。并且,热敏电阻6b的配置以及导通路径的设计的自由度变大。因此,能够促进半导体装置a5的高集成化。
97.图14是用于说明第六实施方式的半导体装置a6的局部放大俯视图,与图12对应。图14中省略了封固树脂8。半导体装置a6与半导体装置a4的不同点在于:未形成第二焊盘32m(图12),电线73d与连接布线33j导通接合。
98.半导体装置a6未形成第二焊盘32m。连接布线33j仅与导通接合有控制装置5a的两个第一焊盘31连接。而且,电线73d越过连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32k和连接布线33j导通接合。在本实施方式中,电线73d所延伸的方向与连接布线33j的供电线73d接合的部分所延伸的方向一致。由此,电线连接工序中的电线73d的连接变得容易。
99.根据第六实施方式,在基板2的基板主面21上,在第二焊盘32i与第二焊盘32j之间、以及第二焊盘32k与连接布线33j之间配置有连接布线33a以及连接布线33b。电线73c越过连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32i以及第二焊盘32j导通接合,使第二焊盘32i与第二焊盘32j导通。并且,电线73d越过连接布线33a以及连接布线33b而与第二焊盘32k以及连接布线33j导通接合,使第二焊盘32k与连接布线33j导通。因此,相比使将第二焊盘32i与第二焊盘32j连接的连接布线33、以及将第二焊盘32k与连接布线33j连接的连接布线33大幅度地绕过配置的情况,能够缩短导通路径。并且,热敏电阻6b的配置以及导通路径的设计的自由度变大。因此,能够促进半导体装置a4的高集成化。
100.在上述第一~第五实施方式中,电线73(73a、73b、73c、73d)的两端分别与第二焊盘32的任一个导通接合。并且,在第六实施方式中,除电线73d以外的电线73的两端分别与第二焊盘32的任一个导通接合。各电线73也可以如第六实施方式的电线73d那样与连接布线33的任一个导通接合。各电线73可以仅一方端与连接布线33导通接合,也可以两端与连接布线33导通接合。在该情况下,能够削减基板2的基板主面21上的用于形成第二焊盘32的空间,因此能够进一步促进半导体装置a1~a5的高集成化。此外,在将电线73与连接布线33导通接合的情况下,在沿z方向观察时,优选使电线73延伸的方向与连接布线33延伸的方向尽量一致。
101.在上述第一~第六实施方式中,关于电线73的配置,举出各种例子进行了说明,但本公开并不限定于此。图15是示出第一实施方式的半导体装置a1的变形例的局部放大俯视图。图15中省略了封固树脂8。
102.在图15所示的变形例中,多个第一焊盘31包含第一焊盘31a。第一焊盘31a呈与其它第一焊盘31相比在x方向上较长的形状,与控制装置5a以及电线73e导通接合。多个第二焊盘32包含第二焊盘32n、32p、32q。第二焊盘32n与无源元件6以及电线72导通接合。第二焊盘32p与电线73e导通接合。第二焊盘32q与无源元件6导通接合。多个连接布线33包含连接布线33k、33m。连接布线33k与第二焊盘32n以及第二焊盘32p连接。连接布线33m与导通接合有控制装置5a的第一焊盘31以及导通接合有无源元件6的第二焊盘32d连接。多个电线73包含电线73e。电线73e越过连接布线33m而与第一焊盘31a和第二焊盘32p导通接合。也就是说,电线73e与导通接合有控制装置5a的第一焊盘31a和第二焊盘32p导通接合,该第二焊盘32p经由连接布线33k而与导通接合有无源元件6的第二焊盘32n导通连接。在本变形例中,
控制装置5a或无源元件6是“电子器件”或“接合电子器件”的一例。
103.在该变形例中,作为无源元件6,使用y方向的尺寸相对较大的无源元件。因此,第二焊盘32n扩展到控制装置5a的旁边,在第二焊盘32n与控制装置5a之间没有配置连接布线33的空间。在该情况下,能够经由连接布线33k、第二焊盘32p以及电线73e使第二焊盘32n与第一焊盘31a导通连接。
104.在上述第一~第六实施方式中,对半导体装置a1~a6是ipm的情况进行了说明,但本发明并不限定于此。本公开的半导体装置也可以是ipm以外的半导体装置。
105.本公开的半导体装置不限定于上述实施例。半导体装置的各部分的具体结构能够自由地进行各种设计变更。例如,本公开的半导体装置包含如下半导体装置:在基板主面上形成导电部,并且半导体装置包含与该导电部的相互分离的两个部分分别导通接合的电线。
106.[附记1]
[0107]
一种半导体装置,具备:
[0108]
基板,其具有在厚度方向上相互朝向相反侧的基板主面及基板背面;
[0109]
导电部,其由导电性材料构成且形成在上述基板主面上,包含相互分离的第一部及第二部;
[0110]
封固树脂,其覆盖上述基板的至少一部分及上述导电部的整体;以及
[0111]
导电部间电线,其与上述第一部及上述第二部导通接合。
[0112]
[附记2]
[0113]
根据附记1所述的半导体装置,
[0114]
上述导电部包含与上述第一部及上述第二部分离的第三部,
[0115]
上述导电部间电线在上述厚度方向上观察时与上述第三部重叠。
[0116]
[附记3]
[0117]
根据附记1或2所述的半导体装置,
[0118]
还具备电子器件,该电子器件与上述导电部电连接,而且配置在上述基板主面上,
[0119]
上述导电部间电线在上述厚度方向上观察时与上述电子器件重叠。
[0120]
[附记4]
[0121]
根据附记1至3中任一项所述的半导体装置,
[0122]
还具备配置在上述基板主面上的接合电子器件,
[0123]
上述接合电子器件与上述第一部导通接合。
[0124]
[附记5]
[0125]
根据附记1至3中任一项所述的半导体装置,
[0126]
上述导电部具备与上述第一部连接的第一布线和与上述第一布线连接的第四部。
[0127]
[附记6]
[0128]
根据附记5所述的半导体装置,
[0129]
还具备配置在上述基板主面上的接合电子器件,
[0130]
上述接合电子器件与上述第四部导通接合。
[0131]
[附记7]
[0132]
根据附记4或6所述的半导体装置,
[0133]
上述接合电子器件是热敏电阻。
[0134]
[附记8]
[0135]
根据附记4或6所述的半导体装置,
[0136]
上述接合电子器件是控制装置。
[0137]
[附记9]
[0138]
根据附记1至8中任一项所述的半导体装置,还具备:
[0139]
第一引线,其配置在上述基板主面上,并且导热率比上述基板的导热率高;以及
[0140]
半导体芯片,其配置在上述第一引线上。
[0141]
[附记10]
[0142]
根据附记9所述的半导体装置,
[0143]
还具备接合部,该接合部形成在上述基板主面上,包含构成上述导电部的上述导电性材料,
[0144]
上述第一引线经由接合材料而与上述接合部接合。
[0145]
[附记11]
[0146]
根据附记9或10所述的半导体装置,
[0147]
上述第一引线的一部分被上述封固树脂覆盖,另一部分从上述封固树脂露出。
[0148]
[附记12]
[0149]
根据附记9至11中任一项所述的半导体装置,
[0150]
还具备第二引线,该第二引线与上述第一引线分离,而且配置为经由导电性接合材料而与上述导电部接合,
[0151]
上述第二引线的一部分被上述封固树脂覆盖,另一部分从上述封固树脂露出。
[0152]
[附记13]
[0153]
根据附记12所述的半导体装置,
[0154]
上述第二引线与上述第二部导通接合。
[0155]
[附记14]
[0156]
根据附记12所述的半导体装置,
[0157]
上述导电部还具备与上述第二部连接的第二布线和与上述第二布线连接的第五部。
[0158]
[附记15]
[0159]
根据附记14所述的半导体装置,
[0160]
上述第二引线与上述第五部导通接合。
[0161]
[附记16]
[0162]
根据附记9至15中任一项所述的半导体装置,
[0163]
上述半导体芯片是功率晶体管。
[0164]
[附记17]
[0165]
根据附记9至16中任一项所述的半导体装置,
[0166]
上述半导体芯片具备与上述第一引线接合的背面电极。
[0167]
[附记18]
[0168]
根据附记1至17中任一项所述的半导体装置,
[0169]
上述基板背面从上述封固树脂露出。
[0170]
[附记19]
[0171]
根据附记1至18中任一项所述的半导体装置,
[0172]
上述基板由陶瓷构成。
[0173]
符号的说明
[0174]
a1、a2、a3、a4、a5、a6—半导体装置,1、11~15、15a、15b—引线,111—接合部分,111a—主面,111b—背面,112—突出部分,113—倾斜连接部分,114—平行连接部分,151—接合部分,151a—主面,151b—背面,152—突出部分,153—倾斜连接部分,154—平行连接部分,2—基板,21—基板主面,22—基板背面,25、251~253—接合部,3—导电部,31、31a—第一焊盘,32、32a~32k、32m、32n、32p、32q—第二焊盘,33、33a~33k、33m—连接布线,4、4a、4b—半导体芯片,41—元件主面,42—元件背面,43—源极电极,44—栅极电极,45—漏极电极,5、5a、5b—控制装置,53—引线,6—无源元件,6a—分流电阻,6b—热敏电阻,71—电线,72、72a—电线,73、73a~73e—电线,75—接合材料,76—导电性接合材料,8—封固树脂,81—树脂主面,82—树脂背面,83—树脂侧面。
再多了解一些

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