專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，具體地說，涉及在絕緣基板上搭載半導(dǎo)體元件，通過焊接將該絕緣基板連接到樹脂盒底面的散熱器上的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
在絕緣基板上搭載半導(dǎo)體元件，通過焊接將該絕緣基板連接到樹脂盒底面的散熱器上的半導(dǎo)體裝置中，散熱器使用銅(Cu)材時，再加上熱循環(huán)，則會由絕緣基板和Cu之間的熱膨脹系數(shù)的差而造成連接散熱器和絕緣基板的焊錫層(稱為基板下焊錫層)中產(chǎn)生裂紋。
這里特別成為問題的是，當(dāng)今，使用從環(huán)境保護(hù)的觀點來促進(jìn)利用的不含鉛的無鉛焊錫。
例如，Sn-Ag-cu系，Sn-Zn系，或者，在這些里添加Bi、Ni、Co、Sb等的無鉛焊錫，基板下焊錫層的撓曲若相同，則與含鉛焊錫相比，對熱循環(huán)的耐久性性能低下，這點發(fā)明者已經(jīng)通過試驗明確。
即，在無鉛焊錫構(gòu)成的基板下焊錫層及含鉛焊錫構(gòu)成的基板下焊錫層中裂紋發(fā)生時，若焊錫層的撓曲為相同時，則對于與產(chǎn)品壽命相關(guān)的熱循環(huán)的反復(fù)次數(shù)，由無鉛焊錫構(gòu)成的基板下焊錫層是由含鉛焊錫構(gòu)成的基板下焊錫層的約5分之1。
因而，在基板下焊錫層中使用上述組成的無鉛焊錫時，為了確保與使用含鉛焊錫時同等的熱循環(huán)的耐久性，維持可靠性，可考慮降低焊錫層的撓曲。
從上述試驗結(jié)果，已確認(rèn)在基板下焊錫層使用無鉛焊錫時，必須降低到使用含鉛焊錫時的撓曲的約45％。
為了降低基板下焊錫層的撓曲，考慮加厚基板下焊錫層的厚度，減薄散熱器的厚度，減薄絕緣基板的厚度等，分別進(jìn)行試驗時，會產(chǎn)生熱電阻的增大、散熱器變形的增大，構(gòu)成絕綠基板的陶瓷基體材料的裂紋出現(xiàn)等新問題，結(jié)果，使用無鉛焊錫時的撓曲不能降低到使用含鉛焊錫時撓曲的約45％。
另外，散熱器使用熱膨脹系數(shù)小的材料時，可達(dá)到上述數(shù)值目標(biāo)，但該材料的成本比Cu高大約10倍，得到的不是實用的解決方法。
這里，專利文獻(xiàn)1中，雖然未言及針對無鉛焊錫的利用，但為防止基板下焊錫層中生成裂紋，公開了在絕緣基板的周圍形成流入基板下焊錫層的凹部的結(jié)構(gòu)。
特開2002-57280號公報(圖11～圖13)發(fā)明內(nèi)容如以上說明，即使基板下焊錫層使用無鉛焊錫時，為確保與使用含鉛焊錫時同等的熱循環(huán)的耐久性的傳統(tǒng)的試驗，有會產(chǎn)生使熱電阻的增大，散熱器的變形的增大，構(gòu)成絕緣基板的陶瓷基體材料中裂紋發(fā)生等新問題，和制造成本上并不實用的問題。
本發(fā)明是針對消除上述的問題點所提出，目的是提供在確保與使用含鉛焊錫時有同等的熱循環(huán)的耐久性，實現(xiàn)抑制熱電阻及確保耐熱性，抑制制造成本的上升的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，具備搭載半導(dǎo)體元件的矩形狀的絕緣基板；在主面上與上述絕緣基板連接的散熱器；將上述散熱器作為底面的樹脂盒；填充到上述樹脂盒內(nèi)的硬化性樹脂，上述散熱器的上述主面與上述絕緣基板的連接是由，構(gòu)成上述絕緣基板的陶瓷基體材料和上述散熱器的上述主面之間形成的無鉛焊錫層實現(xiàn)的，上述散熱器，具有至少設(shè)置在與上述陶瓷基體材料的四方形的角部外部對應(yīng)的上述主面內(nèi)的，沿上述角部擴展且其內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)傾斜的傾斜槽。
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，上述獨立傾斜槽，通過相對于具有與上述獨立傾斜槽相同的槽底面寬度、槽深及平面視圖形狀的內(nèi)壁垂直的槽，用具有比該槽的槽寬更寬的寬度且具有與上述獨立傾斜槽相同平面視圖形狀的突出部的沖壓模具來對上述槽的上部進(jìn)行沖壓，使上述槽的內(nèi)壁上部向上述槽的內(nèi)側(cè)體積移動而形成。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，由于具有傾斜槽，其至少設(shè)置在陶瓷基體材料的四方形角部外部對應(yīng)的散熱器的主面內(nèi)，沿著角部擴展且內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)傾斜，因而，進(jìn)入傾斜槽的硬化性樹脂可防止無鉛焊錫層的邊緣部和散熱器之間裂開，從而，當(dāng)使用無鉛焊錫固定絕緣基板時，即使施加熱循環(huán)，也可防止無鉛焊錫層產(chǎn)生裂紋及裂紋擴散。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置制造方法，由于可沖壓加工而形成獨立傾斜槽，因而，如果陶瓷基體材料的角部曲率相同，對各種大小和形狀(正方形及長方形)的陶瓷基體材料，可通用沖壓模具，抑制模具制作的費用，就可抑制半導(dǎo)體裝置整體的制造成本的增加。另外，由于沖壓區(qū)域限定在較窄范圍內(nèi)，沖壓壓力只需要較小即可，不需要使用大型的沖壓裝置，可抑制制造成本的增加。


圖1是說明本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成截面圖。
圖2是說明基板下焊錫層發(fā)生裂紋的發(fā)生狀況的圖。
圖3是說明基板下焊錫層發(fā)生的裂紋的發(fā)生狀況的圖。
圖4是說明本發(fā)明實施例的半導(dǎo)休裝置的構(gòu)成的平面圖。
圖5是說明傾斜槽的構(gòu)成截面圖。
圖6是表示確定傾斜槽的構(gòu)成各因子的實測結(jié)果的圖。
圖7是表示確定傾斜槽的構(gòu)成各因子的實測結(jié)果的圖。
圖8是說明本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置的變形例1的構(gòu)成平面圖。
圖9是說明本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置的變形例2的構(gòu)成平面圖。
圖10是說明本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體裝置的變形例3的構(gòu)成平面圖。
圖11是說明沖壓加工的傾斜槽的制造方法的截面圖。
圖12是說明沖壓加工的傾斜槽的制造方法的截面圖。
圖13是說明沖壓加工的傾斜槽的制造方法的截面圖。
符號說明1 散熱器，2 絕綠基板，3 陶瓷基板，4 電路圖案，5 背面圖案，6半導(dǎo)體元件，7 基板下焊錫層，10 封裝盒，15 傾斜槽，16 第1層模制樹脂，17 第2層模制樹脂 20 樹脂盒 30 阻焊劑具體實施方式
實施例對本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實施例，使用圖1～圖13進(jìn)行說明。
<A-1.裝置構(gòu)成>
<A-1-1.整體構(gòu)成>
首先，使用圖1對實施例的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)成進(jìn)行說明。
圖1是，表示半導(dǎo)體裝置100的部分截面圖，只表示了與發(fā)明相關(guān)的部分。
圖1中，由銅(Cu)材構(gòu)成的散熱器1的主面上，與絕綠基板2連接。
絕緣基板2，使用氮化鋁(AlN)作為陶瓷基體材料3，陶瓷基體材料3的下主面，即與散熱器1面對的主面全面中，設(shè)置了由Cu或Al構(gòu)成的厚為0.25mm～0.5mm的背面圖案5。另外，作為陶瓷基體材料3，也可使用氧化鋁(Al2O3)或氮化硅(Si3N4)。
另外，陶瓷基體材料3的上主面，即下主面相反側(cè)的主面中，設(shè)置了由Cu或Al構(gòu)成的厚為0.25mm～0.5mm的電路圖案4。
另外，電路圖案4及背面圖案5，通過激活金屬法的連接或直接連接與陶瓷基體材料3連接。
電路圖案4，與半導(dǎo)體元件6經(jīng)由半導(dǎo)體元件下焊錫層8進(jìn)行連接。
另外，背面圖案5，經(jīng)由基板下焊錫層7(無鉛焊錫層)與散熱器1的主面連接，由此將絕緣基板2固定在散熱器1上。
另外，基板下焊錫層7及半導(dǎo)體元件下焊錫層8由無鉛焊錫構(gòu)成，其組成是，例如，Sn-Ag-Cu系，Sn-Zn系，或在這些里面添加Bi、Ni、Co、Sb等。
而且，在構(gòu)成絕緣基板2的陶瓷基體材料3的邊緣部外部的散熱器1的主面內(nèi)設(shè)置有傾斜槽15(獨立傾斜槽)，其設(shè)置在陶瓷基體材料3的四方形的角部外部，內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)傾斜。另外，對傾斜槽15將在下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
散熱器1的周圍被樹脂型的封裝盒10所包圍，構(gòu)成以散熱器1為底面、該底面為相反側(cè)為開口部的樹脂盒20。另外，封裝盒10和樹脂盒20通過粘接劑12粘接。
封裝盒10的內(nèi)部埋入了電極端子11，其中一個端部在封裝盒10的內(nèi)壁面中露出，將該端部和半導(dǎo)體元件6的電極電氣連接的鋁線9通過絲焊連接。另外，電極端子11的另一端部從封裝盒10的上端面向外部突出。
而且，在樹脂盒20內(nèi)，從底面開始填充第1層模制樹脂16(硬化性樹脂)直至覆蓋鋁線9的水平，在第1層模制樹脂16的上部，填充第2層模制樹脂17(硬化性樹脂)直至封裝盒10的上端面，成為2層樹脂構(gòu)造。
第1層模制樹脂16，由于也與半導(dǎo)體元件6的表面直接接觸，線性膨脹系數(shù)和彎曲彈性率低，通過使用雜質(zhì)少的模制樹脂，可不損失極力、元件特性。
例如，使用線性膨脹系數(shù)為16～22(ppm/K)，彎曲彈性率為7.8～8.8GPa(GigaPascal)的樹脂。另外，雜質(zhì)的含量，鈉(Na)離子及鹵素(Cl)離子大概為40ppm以下。
另一方面，第2層模制樹脂17，不需要有第1層模制樹脂16那樣嚴(yán)密規(guī)定的物性值，例如使用線性膨脹系數(shù)為25～27(ppm/K)，彎曲彈性率為11～13Gpa的樹脂，但是也不一定要在該范圍內(nèi)。另外，雜質(zhì)的含量沒有特別的規(guī)定。
另外，樹脂盒20內(nèi)使用2種樹脂是因為，第1模制樹脂16價格高，另外，填充第1層模制樹脂直至覆蓋鋁線9，如果進(jìn)行假硬化，以后使用怎樣的樹脂也不會影響半導(dǎo)體元件6。另外，填充第2層模制樹脂17后，通過重新進(jìn)行硬化使第1層模制樹脂16及第2層模制樹脂17硬化。
當(dāng)然，如果不考慮成本，樹脂盒20內(nèi)由第1層模制樹脂16充滿而構(gòu)成也不是不可以。
<A-1-2.傾斜槽的構(gòu)成>
傾斜槽15的說明之前，對基板下焊錫層發(fā)生的裂紋的發(fā)生狀況，使用圖2及圖3進(jìn)行說明。
圖2是為了與本發(fā)明比較所準(zhǔn)備的沒有傾斜槽15的構(gòu)成中的部分截面圖，與圖1所示的半導(dǎo)體裝置100相同的構(gòu)成使用相同的符號，省略重復(fù)說明。
如圖2所示，絕緣基板2，在陶瓷基體材料3的下主面及上主面，分別具有背面圖案5及電路圖案4，連接背面圖案5和散熱器1的基板下焊錫層7的邊緣部發(fā)生裂紋18。
這里，圖3表示裂紋的發(fā)生區(qū)域的平面視圖。圖3是，從上方看絕緣基板2時的裂紋的發(fā)生區(qū)域180的模式圖，在散熱器1上，對發(fā)生裂紋的絕緣基板2進(jìn)行超聲波圖象診斷及截面解析，指定裂紋發(fā)生區(qū)域180。另外，圖3中只通過陶瓷基體材料3的輪郭形狀表示了絕緣基板2，電路圖案4等省略。
如圖3所示，裂紋集中在平面視圖形狀為矩形的陶瓷基體材料3的四方形的角部下部對應(yīng)的區(qū)域，其他區(qū)域中，裂紋基本上沒有發(fā)生。
發(fā)明者，根據(jù)裂紋集中發(fā)生在陶瓷基體材料3的四方形的角部下部的事實，推測裂紋的發(fā)生及擴展的原因。
即，對于絕緣基板2的熱膨脹系數(shù)為7～8ppm/K，散熱器1的熱膨脹系數(shù)為16～17ppm/K。在這樣熱膨脹系數(shù)有差別的材料的狀態(tài)下，若反復(fù)施加熱循環(huán)，則由于熱應(yīng)力而對強度較弱部分施加了壓力。該場合，基板下焊錫層7是強度最弱的，受到壓力后，該壓力在構(gòu)造上集中在角部，以角部為起點發(fā)生裂紋并擴展。
發(fā)明者根據(jù)該推論近一步進(jìn)行驗證，找到由于絕緣基板和散熱器的熱膨脹系數(shù)的差，兩者的連接部，實際上是基板下焊錫層的邊緣部，特別是角部的邊緣部和散熱器之間裂開，在基板下焊錫層產(chǎn)生大的撓曲是裂紋的發(fā)生原因。
根據(jù)該結(jié)果獲得以下的技術(shù)思想，即通過防止基板下焊錫層7的角部的邊緣部和散熱器1之間裂開，可防止裂紋的發(fā)生。然后，實現(xiàn)該技術(shù)思想最佳的具體的構(gòu)成是傾斜槽15。
這里，圖4是表示從絕緣基板2的上方看到的圖1所示的半導(dǎo)體裝置100的平面構(gòu)成。另外，圖4中為了簡化，圖1所示的電路圖案4上的半導(dǎo)體元件6和封裝盒10等省略。
如圖4所示，陶瓷基體材料3的四方形的角部3c外部對應(yīng)的散熱器1的表面內(nèi)，分別獨立設(shè)置傾斜槽15。對傾斜槽15的設(shè)置長度，令傾斜槽15的一個端部到彎曲部的長度為(稱為角長)L時，陶瓷基體材料3的平面形狀為一邊的長度為S的正方形時，長度L設(shè)定為長度S的3分之1到6分之1。通過設(shè)定到該范圍，能可靠抑制裂紋的發(fā)生。
另外，陶瓷基體材料3的四方形的角部3c，分別構(gòu)成具有曲率，該彎曲部形成與角部3c具有同樣的曲率的L字狀，使得各傾斜槽15沿角部3c的輪廓擴展。
接著，用圖5表示傾斜槽15的寬度方向的截面構(gòu)成。
圖5中，傾斜角θ表示對槽內(nèi)壁的水平面的傾斜角度，傾斜槽深度h表示散熱器1的主面到底面的深度，傾斜槽寬度1表示槽底面的寬度。
另外，圖5中分別對傾斜角θ，傾斜槽深度h及傾斜槽1，表示了最合適范圍值。具體說，傾斜角θ為90°～110°(希望超過90°)，傾斜槽深度h為0.15mm～2.1mm，傾斜槽寬度1為1.0mm～3.0mm。
傾斜槽15也稱為蟻槽，使用蟻槽銑刀(傾斜銑刀)的傾斜銑削加工形成。
圖5中，針對基板下焊錫層7和傾斜槽15的位置關(guān)系一起表示，傾斜槽15的開口部的槽寬方向的一個邊緣設(shè)置成與基板下焊錫層7的斜坡的頂端基本一致的位置。
即，與絕緣基板2的散熱器1連接時，溶融的焊錫擴展開，也接近傾斜槽15的邊緣部，而計算該焊錫的擴展，通過確定傾斜槽15的設(shè)置以使傾斜槽15的邊緣部位于焊錫擴展停止的位置，該焊錫凝固成為基板下焊錫層7時，形成如圖5所示的構(gòu)成。
采用這樣的構(gòu)成，可提高第1層模制樹脂16和散熱器1的粘合性，可抑制絕緣基板2的角部發(fā)生的焊錫裂紋。
即，樹脂盒20內(nèi)中若填充第1層模制樹脂16，則向傾斜槽15內(nèi)的內(nèi)側(cè)傾斜的內(nèi)壁和底面所規(guī)定的傾斜角區(qū)域也有第1層模制樹脂16進(jìn)入。
這里，由于熱循環(huán)引起的熱應(yīng)力，在基板下焊錫層7的邊緣部，特別是角部的邊緣部和散熱器1之間裂開的方向發(fā)生撓曲時，圖5的上方向(相對與散熱器的主面的垂直上方向)及下方向(相對與散熱器的主面的垂直下方向)雖然有力在作用，但是進(jìn)入上述傾斜角區(qū)域的第1層模制樹脂16與向傾斜槽15內(nèi)的內(nèi)側(cè)傾斜的內(nèi)壁粘合，不容易剝離。這里，與基板下焊錫層7的斜坡粘合的第1層模制樹脂16也相同。
另外，與向傾斜槽15內(nèi)的內(nèi)側(cè)傾斜的內(nèi)壁粘合的第1層模制樹脂16，相對于圖5的上方向中作用的力，有更強的粘合性，與基板下焊錫層7斜坡粘合的第1層模制樹脂16，相對于圖5的下方向中作用的力，有更強的粘合性，結(jié)果，可防止基板下焊錫層7的邊緣部和散熱器1之間裂開。
另外，傾斜槽15也可有效防止溶融的焊錫流入槽內(nèi)部。即，傾斜槽15的開口部的槽寬方向的邊緣的截面形狀，具有邊緣狀的形狀。這樣，形狀急劇變化部分中，由焊錫的表面張力抑制擴展，可防止焊錫流入傾斜槽15的內(nèi)部。換句話說，傾斜槽15還意味著可防止流出超過需要量的焊錫并擴散。
<A-1-3.傾斜槽的構(gòu)成各因子的最佳值的確定>
接著，對傾斜槽15的構(gòu)成各因子(傾斜角θ、傾斜槽深度h及傾斜槽寬度1)的最佳值的根據(jù)，用圖6及圖7進(jìn)行說明。
圖6是表示，變化傾斜角θ(°)時基板下焊錫層7的裂紋的進(jìn)展程度及角部的模制樹脂中的裂紋的發(fā)生程度實測的結(jié)果圖。
如圖6所示的基板下焊錫層7的裂紋的進(jìn)展程度，數(shù)值(任意單位)越大表示裂紋進(jìn)展更容易，數(shù)值越小表示裂紋進(jìn)展越難。
然后，如圖6所示，傾斜角在0°～90°的范圍內(nèi)，裂紋的進(jìn)展程度隨著傾斜角的增加急劇變小，傾斜角為90°以上，裂紋的進(jìn)展程度并不那樣變化，基本上保持為最低值。
另外，如圖6所示，表示角部的模制樹脂中的裂紋的發(fā)生程度，數(shù)值(任意單位)越大裂紋越容易產(chǎn)生，數(shù)值越小裂紋越難產(chǎn)生。
然后，如圖6所示，傾斜角在0°～110°范圍內(nèi)，裂紋發(fā)生程度隨著傾斜角的增加緩慢增加，若傾斜角超過110°，裂紋的發(fā)生程度急劇增加。從以上的實測結(jié)果，傾斜角θ的最佳值的范圍為90°～110°。
另外，如圖6所示特性，看不到對傾斜槽的長寬比(h/1)的變化有依賴性。
圖7是變化傾斜槽15的傾斜槽深度h和傾斜槽寬度1的長寬比(h/1)時，基板下焊錫層7的裂紋的進(jìn)展程度在傾斜角為90°時和110°時實測結(jié)果的圖。
如圖7所示，傾斜槽的長寬比若超過0.1，則無論是什么傾斜角，裂紋的進(jìn)展程度的變化變緩，長寬比若超過0.5，則裂紋的進(jìn)展程度維持最低值。從該實測結(jié)果可知，長寬比的最佳值的范圍是0.15～0.7。
<A-2.效果>
如以上說明，本實施例的半導(dǎo)體裝置100中，在構(gòu)成絕緣基板2的陶瓷基體材料3的邊緣部外部的散熱器1的主面內(nèi)，基本上沿陶瓷基體材料3的外周，設(shè)置內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)傾斜的傾斜槽15，通過第1層模制樹脂16覆蓋絲焊以下部分，從而，通過進(jìn)入傾斜槽的第1層模制樹脂16，可防止基板下焊錫層7的邊緣部和散熱器1之間裂開，防止基板下焊錫層7中裂紋產(chǎn)生及裂紋擴散。
結(jié)果，受到熱循環(huán)而在基板下焊錫層7產(chǎn)生的撓曲減低到使用含鉛焊錫時的撓曲的約40％，可確保對與基板下焊錫層7使用含鉛時同等的熱循環(huán)的耐久性，并維持可靠性。
另外，本實施例的半導(dǎo)體裝置100中，不進(jìn)行加厚基板下焊錫層7的厚度，和減薄散熱器1的厚度，散熱器1也不特別地使用熱膨脹系數(shù)低的材料，因而可實現(xiàn)抑制熱電阻及確保耐熱性，并抑制制造成本的上升。
另外，如圖4所示，傾斜槽15在陶瓷基體材料3的四方形的角部3c外部對應(yīng)的散熱器1的表面內(nèi)分別獨立設(shè)置，只需要必要最小限度的傾斜槽加工即可，可抑制伴隨傾斜槽加工的成本的增加。
<A-3.變形例1>
以上說明的實施例中，傾斜槽15在陶瓷基體材料3的四方形的角部3c外部分別獨立設(shè)置構(gòu)成，也可以在陶瓷基體材料3的周圍設(shè)置成連續(xù)的環(huán)狀的傾斜槽。
圖8表示在陶瓷器材3的邊緣部外部連續(xù)設(shè)置的傾斜槽15A(連續(xù)傾斜槽)。
通過設(shè)置傾斜槽15A，在陶瓷基體材料3的周圍，基板下焊錫層7為溶融狀態(tài)時，可防止流出超過需要量的焊錫并擴散。傾斜槽15A的構(gòu)成各因子除角長度L外，與傾斜槽15相同。
<A-4.變形例2>
以上說明的實施例中，陶瓷基體材料3的四方形的角部3c外部分別一個個設(shè)置而構(gòu)成，也可以是同心狀的多列設(shè)置。
圖9是表示在陶瓷基體材料3的3個四方形的角部3c外部同心狀設(shè)置的傾斜槽15及15B。
這樣，通過同心狀多列設(shè)置，更可提高第1層模制樹脂16和散熱器1的粘合性。
<A-5.變形例3>
如圖4所示，陶瓷基體材料3的四方形的角部3c外部，分別獨立設(shè)置傾斜槽15時，如先前說明那樣，設(shè)置了傾斜槽15的部分，當(dāng)基板下焊錫層7為溶融狀態(tài)時，可防止流出超過必要量的焊錫并擴散，但不能有效防止傾斜槽15間焊錫的流出。
因而，如圖10所示，在傾斜槽15間對應(yīng)的散熱器1主面上覆蓋阻焊劑30而構(gòu)成，可有效防止焊錫的流出。
計算基板下焊錫層7為溶融狀態(tài)時的焊錫擴散，確定阻焊劑30的設(shè)置，使阻焊劑30的邊緣位于焊錫擴散停止位置?；旧?，可將傾斜槽15的槽寬方向的邊緣和阻焊劑30寬度方向的邊緣呈直線并列設(shè)置。
另外，作為阻焊劑30的材質(zhì)，舉例為環(huán)氧樹脂和環(huán)氧丙烯酸脂等，可選擇阻焊劑30的材質(zhì)，使阻焊劑30的表面和第1層模制樹脂16的粘接性為良好值。
<A-6.沖壓加工的傾斜槽的制造方法>
以上說明的實施例中，傾斜槽使用傾斜銑刀進(jìn)行切削加工而形成，具有加工時間短的特征，也可通過沖壓加工形成。
以下，使用圖11及圖12，說明通過沖壓加工形成傾斜槽的方法。
首先，如圖11所示，將具有與傾斜槽寬1相等的寬度及與傾斜槽深度h相同的高度、具備與應(yīng)形成傾斜槽具有相同平面視圖形狀的突出部D1的沖壓模具P1，沖壓到應(yīng)形成散熱器1的傾斜槽的規(guī)定位置，形成內(nèi)壁垂直的槽151。圖11是表示舉起沖壓模具P1的狀態(tài)。
接著，如圖12所示，將具備比傾斜槽寬1僅寬α且高為β、與應(yīng)形成的傾斜槽有相同平面視圖形狀的突出部D2的沖壓模具P2，對槽151的上部進(jìn)行沖壓。此時，突出部D2均勻覆蓋槽151的開口部。圖12表示舉起沖壓模具P2的狀態(tài)。
其結(jié)果，被比傾斜槽寬1僅寬α的突出部D2沖壓的槽151的內(nèi)壁的上部向槽的內(nèi)側(cè)進(jìn)行體積移動，獲得內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)傾斜的傾斜槽15。
另外，上述的寬度α，設(shè)定為大約傾斜槽寬的3分之1的長度，具體地說，設(shè)定在0.4mm～1.0mm的范圍。
另外，高度β設(shè)定為大約傾斜槽深度h的3分之1的長度，具體地說，設(shè)定在0.05mm～0.7mm的范圍。
另外，傾斜槽的各因子(傾斜角θ、傾斜槽寬1、傾斜槽深度h及角長L)在切削加工形成時也相同。
沖壓加工形成傾斜槽，特別有利于將傾斜槽分別獨立設(shè)置在陶瓷基體材料的四方形的角部外部。
即，如陶瓷基體材料的角部的曲率相同，則對于各種大小和形狀(正方形及長方形)的陶瓷基體材料，可以共同使用上述沖壓模具P1及P2，可抑制模具制作費用，抑制半導(dǎo)體裝置整體的制造成本的增加。另外，由于沖壓區(qū)域限定在狹小的范圍內(nèi)，沖壓壓力很小就可以，不使用大型的沖壓裝置就可完成，可抑制制造成本的增加。
例如，圖13中表示以面積不同的相似形的2種陶瓷基體材料31及32為例，可共同使用一套模具。
圖13中表示，在面積小的陶瓷基體材料31的四方形的角部外部，分別配置沖壓模具P11、P12、P13進(jìn)行沖壓的狀態(tài)，和在面積大的陶瓷基體材料32的四方形的角部外部，分別配置沖壓模具P11、P12、P13及P14進(jìn)行沖壓的狀態(tài)。
例如，使用面積小的陶瓷基體材料31的半導(dǎo)體裝置中通過沖壓加工形成傾斜槽后，使用面積大的陶瓷基體材料32的半導(dǎo)體裝置中進(jìn)行沖壓加工時，使沖壓模具P11、P12、P13及P14在X方向及Y方向滑動，設(shè)置到陶瓷基體材料32的四方形的角部外部，可進(jìn)行陶瓷基體材料32所對應(yīng)的沖壓加工。
另外，沖壓模具P11、P12、P13及P14，是與圖11所示的沖壓模具P1所對應(yīng)的模具，圖13表示圖11所示的沖壓工序，圖12所示的沖壓工序中也相同，若準(zhǔn)備圖11所示的沖壓工序中使用的沖壓模具一套和圖12所示的沖壓工序中使用的沖壓模具一套，可對應(yīng)于各種大小及形狀(正方形及長方形)的陶瓷基體材料。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，具備搭載半導(dǎo)體元件的矩形狀的絕緣基板；其主面與上述絕緣基板連接的散熱器；將上述散熱器作為底面的樹脂盒；填充到上述樹脂盒內(nèi)的硬化性樹脂，上述散熱器的上述主面與上述絕緣基板的連接是由，構(gòu)成上述絕緣基板的陶瓷基體材料和上述散熱器的上述主面之間形成的無鉛焊錫層實現(xiàn)的，上述散熱器，具有至少設(shè)置在與上述陶瓷基體材料的四方形的角部外部對應(yīng)的上述主面內(nèi)的，沿上述角部擴展且其內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)傾斜的傾斜槽。
2.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述傾斜槽，配置成其開口部的槽寬方向的其中一個邊緣，與上述無鉛焊錫層的斜坡的頂端位置基本一致。
3.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述傾斜槽中，相對于上述內(nèi)壁的水平面的傾斜角度為90°以上到110°的范圍，槽深相對于槽底面的寬度的長寬比為0.15到0.7的范圍。
4.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述傾斜槽分別沿上述四方形的角部設(shè)置，包含多個平面形狀呈L字形的獨立傾斜槽。
5.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于還具備為覆蓋相鄰的上述獨立傾斜槽間的上述散熱器的上述主面而設(shè)置的阻焊劑。
6.權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述獨立傾斜槽的平面形狀，其彎曲部為具有曲率的L字形，兩個槽端部到上述彎曲部的長度分別是上述陶瓷基體材料的一邊長度的3分之1到6分之1。
7.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于上述傾斜槽，為包圍上述陶瓷基體材料而連續(xù)設(shè)置成為環(huán)狀。
8.權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述硬化性樹脂包含2層樹脂構(gòu)造從上述樹脂盒內(nèi)的上述底面到規(guī)定的高度填充的第1層樹脂；在上述第1層樹脂上填充的第2層樹脂，上述第1層樹脂與上述第2層樹脂相比，線性膨脹系數(shù)及彎曲彈性率低，且含有的鈉離子及鹵素離子的濃度也低。
9.一種權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，上述獨立傾斜槽，通過相對于具有與上述獨立傾斜槽相同的槽底面寬度、槽深及平面視圖形狀的內(nèi)壁垂直的槽，用具有比該槽的槽寬更寬的寬度且具有與上述獨立傾斜槽相同平面視圖形狀的突出部的沖壓模具來對上述槽的上部進(jìn)行沖壓，使上述槽的內(nèi)壁上部向上述槽的內(nèi)側(cè)體積移動而形成。
全文摘要
提供在確保與使用含鉛的場合有同等的對熱循環(huán)的耐久性的同時，實現(xiàn)抑制熱電阻及耐熱性，抑制制造成本上升的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。銅材構(gòu)成散熱器1的主面與絕緣基板2連接。絕緣基板2的背面圖案5通過基板下焊錫層7與散熱器1的主面連接，由此，絕緣基板2固定在散熱器1。在構(gòu)成絕緣基板2的陶瓷基體材料3的邊緣部外部的散熱器1的主面內(nèi)，在陶瓷基體材料3的四方形的角部外部設(shè)置內(nèi)壁向內(nèi)側(cè)傾斜的傾斜槽15。
文檔編號H01L21/00GK1716578SQ200510053039
公開日2006年1月4日 申請日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者西堀弘, 筱原利彰, 前田春美 申請人:三菱電機株式會社