[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，特别涉及适合于功率半导体装置的结构。

背景技术

<第一现有技术>

以往，已知被称为壳体型的半导体装置。在该壳体型半导体装置中，在由Cu基座板和壳体形成的箱体之中容纳有半导体芯片（例如，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管）和二极管的对）等。更具体地说，此种半导体装置具有绝缘基板（由在两面形成有金属层的绝缘性板状构件（氮化铝、氮化硅、氧化铝等）构成），在该绝缘基板的一个面的金属层（构成布线图案）上焊接有半导体芯片以及电极。并且，绝缘基板利用另一个面的金属层与Cu基座板焊接。之后，利用铝线等的连接布线进行半导体芯片等的电连接。然后，用粘接剂粘接基座板和壳体，向由Cu基座板和壳体构成的箱体内注入树脂（例如，硅胶（silicon gel）、液状环氧树脂），由此，半导体芯片等被密封。之后，在壳体外部形成与壳体内部的上述电极连接的电极。

在该结构的情况下，在将绝缘基板焊接于Cu基座板之后的冷却工序中，Cu基座板以及绝缘基板发生收缩。此外，将这样的由降温引起的收缩称为降温时收缩。在用于该降温时收缩的室温中，绝缘基板向与Cu基座板相反一侧呈凸状翘曲，朝向绝缘基板的上侧（即，搭载有半导体芯片等的一侧）作用拉伸应力。这是因为，Cu基座板的线膨胀系数（也称为线膨胀率）比绝缘基板的线膨胀系数大。具体地说，Cu的线膨胀系数为17ppm/℃，而作为构成绝缘基板的绝缘性板状构件的材料例的氮化铝的线膨胀系数为5.7ppm/℃。另外，作为绝缘性板状构件的其他材料例的氮化硅及氧化铝的线膨胀系数分别为3.2ppm/℃及6.5ppm/℃。绝缘基板及Cu基座板的尺寸越大，该翘曲就越大，根据情况，在绝缘基板上产生裂纹。

另外，若半导体芯片由于通电发热，则由于半导体芯片和连接布线的线膨胀系数之差，有时在半导体芯片和连接布线的接合部产生裂纹。产生这样的裂纹会导致该接合部的可靠性、换言之半导体装置的可靠性下降。考虑导入应力缓冲层等复杂的结构以提高接合部的可靠性。但是，结构的复杂化不符合近年来的要通过缩小半导体芯片的面积而使半导体装置小型化的要求。

<第二现有技术>

半导体芯片和连接布线的接合部的可靠性能够通过传递模塑型的半导体装置来改善。在这种半导体装置中，使用线膨胀系数比在上述壳体型中使用的液状环氧树脂等低的树脂，通过传递模塑树脂密封法来密封半导体芯片等。若采用传递模塑型，则可得到对于半导体芯片等的部件较大的粘接力。

在例如下述专利文献1中所记载的半导体装置中，在引线框的一个面焊接半导体芯片，在该引线框的另一个面焊接绝缘基板。之后，通过传递模塑法，用传递模塑树脂密封半导体芯片等。

但是，存在如下情况：半导体装置越大型化，绝缘基板就越容易由于传递模塑树脂的硬化收缩及降温时收缩而发生翘曲。若因该翘曲而在绝缘基板产生裂纹，则根据情况，不能够确保半导体装置的绝缘。

另外，在传递模塑型中，引线框的外部引线部分成为装置的端子，但是，由于外部引线部分从半导体装置的侧面突出，所以，不能简单地进行与既存产品之间的替换。

<第三现有技术>

但是，存在以下情况：在安装功率半导体装置的框体上涂敷高导热性润滑脂，在其之上载置功率半导体装置并进行螺钉紧固。高导热性润滑脂的热导率在润滑脂中比较高，但是，与金属相比非常低。因此，若高导热性润滑脂厚，则得不到功率半导体装置的充分的散热性。

考虑框体和半导体装置的相对的表面的翘曲、起伏等来决定润滑脂的涂敷厚度。另外，在安装了半导体装置之后的润滑脂的厚度也在框体和半导体装置的相对的表面的翘曲与起伏之和以上。鉴于该点，提出了减小半导体装置的翘曲的各种结构。

进而，还存在如下情况：若框体和半导体装置的相对的两个表面的翘曲、起伏等过大，则在将半导体装置螺钉紧固在框体上时，半导体装置翘曲，绝缘基板产生裂纹。对此也提出了各种结构。

在例如下述专利文献2所记载的结构中，部分模块各自的基座板在角区域具有凹部，以使彼此的凹部对接的方式相邻配置部分模块。然后，在凹部对接而成的长孔中使螺钉通过，利用该螺钉将部分模块固定在框体上。若采用该结构，则能够减小部分模块各自的安装面积，能够抑制翘曲或起伏的影响。由于相邻的部分模块共有螺钉，所以，使螺钉的个数减少。此外，若使该螺钉共有化，则为了固定n个部分模块所需的螺钉固定处为{2n+2}处。