本發(fā)明涉及半導體裝置。

背景技術：

半導體裝置包含功率半導體元件，用作功率轉(zhuǎn)換裝置或開關裝置。例如，半導體裝置連接有包含igbt(insulatedgatebipolartransistor：絕緣柵雙極晶體管)、mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金屬氧化物半導體場效應晶體管)等的半導體元件，能起到開關裝置的作用。

這種半導體裝置中，具有：主電路基板，該主電路基板具備絕緣層，該絕緣層的正面形成有主電路布線圖案，背面形成有金屬板；以及半導體元件，該半導體元件隔著焊料設置在主電路布線圖案上(例如參照專利文獻1)。半導體元件所產(chǎn)生的熱量從金屬板釋放。

此外，半導體裝置中，為了充分確保來自半導體元件的發(fā)熱，優(yōu)選增大主電路布線圖案的厚度，來增加能允許的熱容量。

然而，半導體裝置中，若增大主電路布線圖案的厚度，則由于形成該主電路布線圖案的蝕刻、以及需要爬電距離，從而需要在主電路布線圖案之間設置一定程度的寬度。因此，其結果會導致半導體裝置的大型化。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2013－258321號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術問題

半導體裝置中，若為了抑制大型化而例如限制主電路布線圖案的厚度，則如上所述，主電路布線圖案的可允許半導體元件發(fā)熱的熱容量也會受到限制。因此，半導體裝置存在如下問題：若使半導體元件工作，則溫度會立即升高并會超過工作溫度范圍，可能會產(chǎn)生故障、誤動作。

本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于提供一種能抑制大型化并能確?？稍试S來自半導體元件的發(fā)熱的熱容量的半導體裝置。

解決技術問題所采用的技術方案

根據(jù)本發(fā)明的一個觀點，提供一種半導體裝置，包括：層疊基板，該層疊基板具有絕緣板以及設置在所述絕緣板的主面且包含第一電路圖案的電路板；殼體，該殼體設置于所述層疊基板的外周緣并包圍所述外周緣；第一引線框架，該第一引線框架的一側從所述殼體向外部設置，另一側與所述第一電路圖案相連；以及半導體元件，該半導體元件設置在所述殼體內(nèi)的所述第一引線框架上。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明所揭示的技術，能抑制大型化并抑制半導體裝置的可靠性降低。

附圖說明

圖1是實施方式的半導體裝置的剖視圖。

圖2是實施方式的半導體裝置的俯視圖。

圖3是參考例的半導體裝置的剖視圖。

圖4是參考例的半導體裝置的俯視圖。

圖5是用于說明實施方式的半導體裝置的制造方法的圖(其一)。

圖6是用于說明實施方式的半導體裝置的制造方法的圖(其二)。

圖7是用于說明實施方式的半導體裝置的其它制造方法的圖。

具體實施方式

下面，使用附圖對實施方式進行說明。

利用圖1和圖2對實施方式的半導體裝置進行說明。

圖1是實施方式的半導體裝置的剖視圖，圖2是實施方式的半導體裝置的俯視圖。

另外，圖1是圖2中單點劃線x-x處的剖視圖。圖2中，對與圖1有關的結構標注了標號。

半導體裝置100具有：層疊基板110，該層疊基板110具有由陶瓷等構成的絕緣板111以及形成在絕緣板111的正面且包含導電性的電路圖案112a～112d的電路板112；以及形成在絕緣板111背面且由鋁等金屬構成的散熱板120。

引線框架151的一端部經(jīng)由焊料141連接到電路板112的電路圖案112c上，引線框架151的另一端部從后述的殼體160與絕緣板111的正面平行地向外側延伸。同樣，引線框架152的一端部經(jīng)由焊料142連接到電路板112的電路圖案112d上，引線框架152的另一端部從后述的殼體160與絕緣板111的正面平行地向外側延伸。由于引線框架152的一端經(jīng)由焊料142連接到電路圖案112d上，因此容易將從半導體元件180傳遞到引線190的熱量釋放到電路基板112的背面。

由具有絕緣性的樹脂構成的絕緣層131、132分別埋設有電路板112中的、引線框架151下部的絕緣板111上的電路圖案112a、112b。此外，上述絕緣層131、132如圖2(由單點劃線包圍的斜線部)所示，僅埋設了電路圖案112a、112b的被引線框架151覆蓋的部位。因此，電路圖案112a、112b與引線框架151保持了絕緣性。另外，絕緣層131、132之間也可用樹脂埋設。

此外，假設絕緣層132與電路圖案112c或焊料141中任一方的表面接觸，則半導體元件180的發(fā)熱的傳導路徑被堵塞，熱傳導性會下降。因此，優(yōu)選設置間隙133，以使絕緣層132不與電路圖案112c或焊料141的任一方的表面接觸。

半導體元件180隔著焊料170設置在引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域。此外，半導體元件180通過引線190與引線框架152電連接。

殼體160在內(nèi)部收納層疊基板110、引線框架151、152、半導體元件180以及引線190，并設置在層疊基板110的外周緣。并且，密封樹脂200填充在殼體160內(nèi)，以將殼體160內(nèi)的層疊基板110、引線框架151、152、半導體元件180、引線190密封。

另外，對于間隙133，與空洞狀態(tài)相比，填充密封樹脂200更有利于熱傳導，因此優(yōu)選在間隙133內(nèi)填充密封樹脂200。

半導體裝置100構成這種結構。

這里，作為針對實施方式的半導體裝置100的參考例，利用圖3和圖4對引線框架不與電路圖案相連來安裝于殼體、且半導體元件設置在電路圖案上的半導體裝置進行說明。

圖3是參考例的半導體裝置的剖視圖，圖4是參考例的半導體裝置的俯視圖。

另外，圖3是圖4中單點劃線x-x處的剖視圖。圖4中，對與圖3有關的結構標注了標號。

半導體裝置500具有：層疊基板510，該層疊基板510具有由陶瓷等構成的絕緣板511以及形成在絕緣板511的正面且包含導電性的電路圖案512a～512c的電路板512；以及形成在絕緣板511背面且由鋁等金屬構成的散熱板520。

半導體元件540經(jīng)由焊料530設置在電路板512的電路圖案512c上。

殼體560安裝于層疊基板510d的外周緣，并在內(nèi)部收納層疊基板510、半導體元件540以及后述的引線571、572。

引線框架551、552的一端部配置在殼體560上，另一端部向殼體560的外部延伸。

引線571將半導體元件540與引線框架552電連接，引線572將引線框架551與電路圖案512c電連接。

密封樹脂580填充在殼體560內(nèi)，以將層疊基板510、半導體元件540、引線框架551、552(的一端部)以及引線571、572密封。

這種半導體裝置500中，半導體元件540工作時的發(fā)熱通過焊料530傳導到電路圖案512c。并且，該發(fā)熱被保持在電路圖案512c上。

半導體裝置500中，為了抑制大型化，使其厚度減薄。優(yōu)選使例如電路板512的電路圖案512a～512c的厚度減薄。若將電路圖案512a～512c的厚度減薄，則可允許來自半導體元件540的發(fā)熱的熱容量會減少。因此，半導體裝置500中，若半導體元件540工作，則溫度會立即升高并會超過工作溫度范圍，可能會產(chǎn)生故障、誤動作。

為此，實施方式的半導體裝置100具有：層疊基板110，該層疊基板110具有絕緣板111以及形成在絕緣板111的正面并由電路圖案112a～112d構成的電路板112；以及散熱板120，該散熱板120形成在絕緣板111的背面，層疊基板110的外周緣上安裝有殼體160。半導體裝置100中，引線框架151的一端部經(jīng)由焊料141連接到電路圖案112c，另一端部從殼體160向外側延伸。同樣，引線框架152的一端部經(jīng)由焊料142連接到電路圖案112d，另一端部從殼體160向外側延伸。此時，被引線框架151覆蓋的電路圖案112a、112b分別埋設在絕緣層131、132中。另外，半導體元件180隔著焊料170設置在引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域。引線190將半導體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域電連接。

這種半導體裝置100中，半導體元件180的發(fā)熱在焊料170、引線框架151、焊料141、電路圖案112c中傳導。特別是由于引線框架151比電路圖案112c厚，因此例如與圖3和圖4的半導體裝置500的情況相比，允許從半導體元件180發(fā)熱的熱容量增加。因此，半導體裝置100能充分確?？稍试S半導體元件180發(fā)熱的熱容量。因此，半導體裝置100中，即使半導體元件180工作，溫度也不會立即上升，溫度控制在工作溫度范圍內(nèi)，故障、誤動作的產(chǎn)生得到抑制，從而能防止半導體裝置100的可靠性降低。

將半導體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域連接的引線190也與上述相同。即，若半導體元件180的發(fā)熱在引線190中傳導，則會在引線框152、焊料142、電路圖案112d中傳導。在該情況下，半導體裝置100也能充分確?？稍试S半導體元件180發(fā)熱的熱容量。

此外，半導體裝置100中，使引線框架151的一端部與層疊基板110的電路圖案112c相連，另一端部向殼體160的外側延伸，此外，使引線框架152的一端部與層疊基板110的電路圖案112d相連，另一端部向殼體160的外側延伸。因此，半導體裝置100與圖3和圖4的半導體裝置500的情況相比，能減小俯視時的面積。例如，圖3所示的半導體裝置500的寬度為40mm～50mm左右。另一方面，圖1所示的半導體裝置100的寬度為25mm～35mm左右，比半導體裝置500小。

接著，使用圖5和圖6對這種半導體裝置100的制造方法進行說明。

圖5和圖6是用于說明實施方式的半導體裝置的制造方法的圖。

首先，在絕緣板111上形成金屬板。將該金屬板蝕刻成所期望的圖案，在絕緣板111上形成由電路圖案112a～112d構成的電路板112，從而構成層疊基板110。

接著，在層疊基板110(絕緣板111)的背面形成由鋁等構成的散熱板120(圖5(a))。

接著，在層疊基板110的電路板112的電路圖案112a、112b的規(guī)定區(qū)域上分別涂布具有絕緣性的例如由環(huán)氧樹脂等構成的絕緣層131、132。絕緣層131、132也可以利用點膠機等涂布，也可以利用絲網(wǎng)印刷涂布。

接著，在層疊基板110的電路板112的電路圖案112c、112d上分別涂布焊料141、142(圖5(b))。

另外，在該情況下，也能使用導電性粘接劑來代替焊料141、142。

接著，準備通過嵌入成形而預先安裝有引線框架151、152的殼體160。將這種殼體160安裝到層疊基板110的外周緣，并將引線框架151的一端部配置在焊料141上，將引線框架152的一端部配置在焊料142上。然后在規(guī)定的溫度下加熱，使焊料141、142熔融然后使其凝固。由此，引線框架151的一端部與焊料141相連，引線框架152的一端部與焊料142相連(圖6(a))。

另外，殼體160經(jīng)由粘接劑安裝于層疊基板110。

接著，將半導體元件180隔著焊料170配置在引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域。另外，焊料170使用熔點低于焊料141、142的材料。該情況下，例如焊料141、142使用錫-銻類，焊料170使用錫-銀類。并且，在比焊料141、142的熔點低的溫度下進行加熱，來使焊料170熔融，然后使其凝固。由此，半導體元件180經(jīng)由焊料170與引線框架151的電路圖案112c上方的區(qū)域相連。

接著，利用引線190將半導體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域電連接(圖6(b))。

接著，在殼體160內(nèi)填充密封樹脂200，以將殼體160內(nèi)的層疊基板110、引線框架151、152、半導體元件180、引線190密封。

由此形成圖1所示的半導體裝置100。

此外，作為這種半導體裝置100的制造方法，在圖5(b)之后，例如也能進行圖7所示的工序。

圖7是用于說明實施方式中的半導體裝置的其它制造方法的圖。

準備預先安裝了引線框架151、152的殼體160。隔著焊料170在引線框架151的規(guī)定區(qū)域配置半導體元件180。然后在規(guī)定的溫度下加熱，使焊料170熔融然后使其凝固。由此將引線框架151的一端部與半導體元件180連接(圖7(a))。

接著，在圖5(b)的層疊基板110上安裝圖7(a)的殼體160，將引線框架151的一端部設置在電路圖案112c上的焊料141上，并將引線框架152的一端部設置在電路圖案112d上的焊料142上。另外，殼體160經(jīng)由粘接劑安裝于層疊基板110。此外，該情況下，焊料141、142使用熔點低于焊料170的材料。例如焊料141、142使用錫-銀類，焊料170使用錫-銻類。并且，在比焊料170的熔點低的溫度下進行加熱，來使焊料141、142熔融，然后使其凝固。由此，引線框架151、152的一端部分別經(jīng)由焊料141、142與電路圖案112c、112d相連(圖7(b))。

接著，利用引線190將半導體元件180與引線框架152的電路圖案112d上方的區(qū)域電連接。

接著，在殼體160內(nèi)填充密封樹脂200，以將殼體160內(nèi)的層疊基板110、引線框架151、152、半導體元件180、引線190密封。

由此形成圖1所示的半導體裝置100。

在圖3和圖4的半導體裝置500中，利用引線572將半導體元件540的背面電極與引線框架551電連接。另一方面，在半導體裝置100中，半導體元件180的背面電極與引線框架151直接電連接。因此，在半導體裝置100中，與半導體裝置500相比能減少引線鍵合工序，制造成本得以削減。

標號說明

100半導體裝置

110層疊基板

111絕緣板

112電路板

112a、112b、112c、112d電路圖案

120散熱板

131、132絕緣層

133間隙

141、142、170焊料

151、152引線框架

160殼體

180半導體元件

190引線

200密封樹脂