本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法，特別是涉及功率元件的散熱構(gòu)造。

背景技術(shù)：

以往，在控制裝置中，為了進(jìn)行功率元件等高發(fā)熱元件的散熱，使用散熱器(heat sink)或者間隔件(spacer)。例如在專利文獻(xiàn)1中公開了一種在安裝有散熱器的元件的下方配置有間隔件的結(jié)構(gòu)。在專利文獻(xiàn)1中形成為如下的結(jié)構(gòu)：間隔件用于使元件的散熱面高度一致，僅從配置于元件的上表面?zhèn)鹊纳崞鬟M(jìn)行散熱。

另外，在專利文獻(xiàn)2中，也公開了一種由用于對(duì)發(fā)熱元件進(jìn)行冷卻的基體部與構(gòu)成散熱器的保持部夾持且被固定于印刷基板的裝置。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004－95697號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2011－199044號(hào)公報(bào)

然而，在上述專利文獻(xiàn)1中，僅從固定于元件的上表面?zhèn)鹊纳崞鬟M(jìn)行散熱。另外，在專利文獻(xiàn)2中，從在上下夾持并固定功率元件的基體部與散熱器進(jìn)行散熱。在專利文獻(xiàn)1以及專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，以來自固定于功率元件的上表面?zhèn)鹊纳崞鞯纳釣橹?，無法期待來自安裝于功率元件的下表面?zhèn)燃椿鍌?cè)的間隔件或基體部的散熱，或者基體部并未形成為能夠高效地進(jìn)行散熱的構(gòu)造。因此，為了更高效地進(jìn)行散熱，必須增大上表面?zhèn)鹊纳崞鞯某崞?。另外，需要用于支承大型化了的散熱器的?gòu)造，或者擔(dān)心因單元的振動(dòng)使得散熱器擺動(dòng)從而對(duì)功率元件施加有力進(jìn)而導(dǎo)致功率元件的引線斷裂或釬焊部分破損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是鑒于上述問題而完成的，其目的在于得到一種提高來自半導(dǎo)體元件的下表面?zhèn)鹊纳嵝?、無需增大上表面?zhèn)鹊纳崞骶湍軌虻玫搅己玫纳崽匦缘陌雽?dǎo)體裝置。

為了實(shí)現(xiàn)解決上述課題、達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案1的半導(dǎo)體裝置，具備：配線基板，上述配線基板具備絕緣性基板以及配線層，上述絕緣性基板具備第一主面以及與上述第一主面對(duì)置的第二主面，上述配線層形成于上述第二主面，并且包括配線部與背面?zhèn)壬岵?；半?dǎo)體元件，上述半導(dǎo)體元件搭載在上述配線基板的上述第一主面上，并且與上述配線部連接；間隔件，上述間隔件夾裝在上述半導(dǎo)體元件與上述配線基板的上述第一主面之間，并且與上述背面?zhèn)壬岵窟B接；以及散熱器，在上述散熱器與上述間隔件之間夾持上述半導(dǎo)體元件，并且上述散熱器被固定于上述間隔件。

技術(shù)方案2所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案1所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述間隔件具有貫通上述配線基板而朝上述第二主面?zhèn)韧怀龅耐怀霾?，上述突出部與上述背面?zhèn)壬岵窟B接。

技術(shù)方案3所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案1或2所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述配線層具有與同上述半導(dǎo)體元件進(jìn)行電連接的配線部電隔離的表面?zhèn)壬岵?，上述間隔件抵接在上述表面?zhèn)壬岵可稀?/p>

技術(shù)方案4所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案3所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述背面?zhèn)壬岵颗c上述表面?zhèn)壬岵拷?jīng)由形成于上述配線基板的通孔連接。

技術(shù)方案5所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案1或2所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述間隔件由夾持上述半導(dǎo)體元件且貫通至上述散熱器的貫通螺釘固定。

技術(shù)方案6所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案2所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述間隔件具備：間隔件主體，上述間隔件主體與述半導(dǎo)體元件的背面抵接，并且具有在包圍上述半導(dǎo)體元件的相對(duì)置的兩個(gè)側(cè)面的位置設(shè)置的一對(duì)定位孔；以及立起片，上述立起片從上述間隔件主體朝上述配線基板側(cè)立起，上述立起片的頂端朝上述第二主面?zhèn)韧怀龆鴺?gòu)成上述突出部。

技術(shù)方案7所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案6所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述間隔件與上述散熱器由夾著上述半導(dǎo)體元件從上述一對(duì)定位孔貫通至上述散熱器的一對(duì)貫通螺釘固定。

技術(shù)方案8所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案6所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述間隔件與上述散熱器由夾著上述半導(dǎo)體元件、且從上述配線基板的上述第二主面?zhèn)蓉炌ㄉ鲜雠渚€基板以及上述間隔件的上述一對(duì)定位孔而貫通至上述散熱器的一對(duì)貫通螺釘固定。

技術(shù)方案9所涉及的半導(dǎo)體裝置的特征在于，在技術(shù)方案5所記載的半導(dǎo)體裝置中，上述半導(dǎo)體元件具有從相對(duì)置的引線端子導(dǎo)出面導(dǎo)出的引線端子，在除了上述引線端子導(dǎo)出面之外的相對(duì)置的兩個(gè)側(cè)面、且在與上述定位孔對(duì)應(yīng)的區(qū)域具有凹部，上述貫通螺釘與上述凹部抵接。

根據(jù)本實(shí)用新型，能夠起到提高來自半導(dǎo)體元件的下表面?zhèn)鹊纳嵝?、無需增大上表面?zhèn)鹊纳崞骶湍軌虻玫搅己玫纳崽匦缘男Ч?/p>

附圖說明

圖1是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的分解立體圖。

圖2是實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的剖視說明圖。

圖3是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的間隔件的立體圖。

圖4是示出利用實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置散熱的功率元件的立體圖。

圖5是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的散熱器的立體圖。

圖6是實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的配線基板的剖視說明圖。

圖7是示出實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的分解立體圖。

圖8是實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的剖視說明圖。

圖9是實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的配線基板的剖視說明圖。

附圖標(biāo)記的說明

10：功率元件；11：元件主體；12：引線端子；13：切口；20：散熱器；21：散熱器主體；22：翅片；23：安裝孔；30：配線基板；30A：元件搭載面；30B：背面；31絕緣性基板；32：功率元件安裝用的孔；33：間隔件安裝用的孔；34：螺釘用孔；35、35A、35B：配線層；35H：散熱部；36：通孔(through hole)；40：間隔件；41：間隔件主體；42：立起片；43突出部；44：安裝孔；50：散熱器固定用螺釘；60：釬料層；70：熱傳導(dǎo)用片。

具體實(shí)施方式

以下，基于附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法詳細(xì)地進(jìn)行說明。此外，本實(shí)用新型并不由本實(shí)施方式限定，能夠在不脫離其主旨的范圍適當(dāng)變更。另外，在以下所示的圖中，為了便于理解，各層或者各部件的比例尺有時(shí)與實(shí)際情況不同，這在各圖間也是相同的。另外，即便是剖視圖，為了便于觀察附圖，有時(shí)不標(biāo)注陰影線(hatching)。另外，即便是俯視圖，為了便于觀察附圖，有時(shí)也標(biāo)注陰影線。

實(shí)施方式1.

圖1是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置即控制裝置的分解立體圖，圖2是該半導(dǎo)體裝置的剖視說明圖，圖3是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的間隔件的立體圖。另外，圖4是示出利用實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置散熱的功率元件的立體圖，圖5是示出實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的散熱器的立體圖，圖6是實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的配線基板的剖視說明圖。實(shí)施方式1的控制裝置100構(gòu)成為：從設(shè)置于功率元件10的下部的間隔件40進(jìn)行散熱，并且熱從間隔件40朝在配線基板30的釬料形成面即背面30B側(cè)設(shè)置的由配線層35構(gòu)成的散熱部35H傳遞，也從配線基板30的釬料形成面?zhèn)鹊膱D案進(jìn)行散熱。配線基板30的背面30B是指與安裝功率元件10的元件搭載面30A相反側(cè)的面。

關(guān)于實(shí)施方式1的控制裝置，如圖1所示，發(fā)熱的功率元件10由用于使熱從上表面?zhèn)忍由⒌纳崞?0、與將從功率元件10的下表面?zhèn)鹊脚渚€基板30的表面為止的高度保持恒定的間隔件40夾住，并被散熱器固定用螺釘50緊固而以加壓狀態(tài)被固定。將以該狀態(tài)固定了散熱器20與間隔件40的功率元件10安裝于配線基板30，并利用釬料層60進(jìn)行固定。在配線基板30開設(shè)有功率元件安裝用的孔32與間隔件安裝用的孔33。另外，通過預(yù)先設(shè)置用于供散熱器固定用螺釘50通過的螺釘用孔34，能夠在利用釬料層60將功率元件10與間隔件40固定后利用散熱器固定用螺釘50將散熱器20固定。在該控制裝置100中，利用將功率元件10的熱朝上表面散熱的散熱器20與朝下表面引導(dǎo)的間隔件40構(gòu)成散熱裝置，尤其是確立從間隔件40進(jìn)行散熱的散熱路徑。

這里，如圖2以及圖3所示，間隔件40由能夠形成釬料層60的金屬板制造。例如能夠應(yīng)用在銅板形成有鍍鎳層或者鍍金層的金屬板等。而且，該間隔件40具有間隔件主體41、以及在間隔件主體41的中央部朝兩側(cè)彎折并立起的立起片42，形成為能夠調(diào)整高度。在立起片42的頂端形成有突出部43。而且，該突出部43從配線基板30的間隔件安裝用的孔33朝背面30B側(cè)引導(dǎo)，并通過釬料層60而與形成于背面30B側(cè)的配線層35的散熱部35H固定。借助該突出部43，固定在配線基板30上的位置，并且使從搭載于第一主面即元件搭載面30A的功率元件10接受的熱朝在配線基板30的第二主面即背面30B側(cè)形成的由銅箔的配線層35構(gòu)成的散熱部35H逃散。另外，間隔件主體41的自由端41T朝功率元件10的側(cè)方突出，從而也能夠具有朝側(cè)方的散熱作用。另外，在間隔件主體41設(shè)置有安裝孔44。

如圖4所示，功率元件10具備：由封固有未圖示的功率半導(dǎo)體芯片的樹脂封裝體構(gòu)成的元件主體11；以及從元件主體11導(dǎo)出的多個(gè)引線端子12，在與引線端子導(dǎo)出面正交的面形成有對(duì)位用的切口13。使貫通散熱器20與間隔件40的散熱器固定用螺釘50從兩側(cè)與該切口13抵接，從而夾住功率元件10而進(jìn)行固定。

如圖5所示，散熱器20具備：與功率元件10抵接的散熱器主體21；以及從散熱器主體21伸長的多個(gè)翅片22，還具有設(shè)置于散熱器主體21的安裝孔23。貫通該安裝孔23而裝配散熱器固定用螺釘50。

另外，如圖6所示，供該功率元件10以及散熱裝置安裝的配線基板30在環(huán)氧基板等絕緣性基板31并在元件安裝區(qū)域，開設(shè)有功率元件安裝用的孔32與間隔件安裝用的孔33。而且，在絕緣性基板31的背面30B側(cè)形成有配線層35的圖案。配線層35是通過對(duì)銅箔進(jìn)行圖案化(patterning)而形成的，在功率元件10的正下方構(gòu)成由整面涂布圖案形成的散熱部35H。散熱部35H也與配線層35的用于進(jìn)行與引線端子12的連接的區(qū)域即配線部35C一起預(yù)先形成釬料鍍敷層，由此，散熱性進(jìn)一步提高。另外，通過預(yù)先設(shè)置用于供散熱器固定用螺釘50通過的螺釘用孔34，能夠在利用釬料層60將功率元件10與間隔件40固定后利用散熱器固定用螺釘50將散熱器20固定。

接下來，對(duì)實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置的安裝方法進(jìn)行說明。在該方法中，首先，準(zhǔn)備圖6所示的配線基板30，并在該配線基板30的元件搭載面30A即第一主面依次層疊間隔件40、半導(dǎo)體元件即功率元件10、以及散熱器20。

首先，將間隔件40的突出部43插通于配線基板30的間隔件安裝用的孔33。根據(jù)需要使突出部43的頂端在配線基板30的背面30B朝內(nèi)側(cè)彎曲，使其與散熱部35H抵接，并利用釬料層60進(jìn)行連接。

然后，將功率元件10的引線端子12插通于功率元件安裝用的孔32，并利用釬料層60將其與形成于背面30B并構(gòu)成配線部35C的配線層35連接。散熱部35H與供引線端子12連接的區(qū)域電隔離，但也能夠?qū)⒁€端子12中的一根與散熱部35H連接，將散熱部35H用作接地板的一部分。關(guān)于利用釬料層60將功率元件10的引線端子12與配線部35C連接的工序、以及將間隔件40的突出部43與散熱部35H連接的工序，通過在釬料供給后一并進(jìn)行加熱，能夠通過同一熱工序?qū)嵤?。另外，通過預(yù)先利用釬料鍍敷層包覆散熱部35H、以及配線層35的與引線端子12連接的連接部，無需進(jìn)行釬料供給就能夠通過熱工序進(jìn)行釬焊連接。

然后，將散熱器20搭載于功率元件10的第一主面10A側(cè)，并將間隔件40的間隔件主體41與功率元件10的背面?zhèn)鹊纳岵繉?dǎo)熱連接(thermally connect)。關(guān)于該連接，從用于供散熱器固定用螺釘50通過的螺釘用孔34將散熱器固定用螺釘50貫通在間隔件40的間隔件主體41設(shè)置的安裝孔44，進(jìn)而使其與功率元件10的切口13抵接，進(jìn)而使其貫通至在散熱器20的散熱器主體21設(shè)置的安裝孔23，進(jìn)而使其與在散熱器20的安裝孔23形成的螺紋槽螺合而進(jìn)行固定。

功率元件10由散熱器20與間隔件40夾住并被散熱器固定用螺釘50固定。另外，為了提高熱從功率元件10朝散熱器20以及間隔件40的傳導(dǎo)效率，在各接觸面之間夾設(shè)有熱傳導(dǎo)用片70。

此外，也可以代替熱傳導(dǎo)用片70而注入熱傳導(dǎo)用脂。另外，雖然在散熱器20的安裝孔23形成有螺紋槽，但也可以利用未圖示的螺母進(jìn)行固定。

間隔件40使間隔件主體41的自由端41T朝功率元件10的側(cè)方突出，從而具有朝側(cè)方的散熱作用。通過利用該結(jié)構(gòu)增加與空氣接觸的面積，能夠提高散熱效果。

從功率元件10傳遞至間隔件40的熱經(jīng)由釬料層60而朝在配線基板30的背面30B形成的配線層35傳遞，因此，通過擴(kuò)大該熱所被傳遞至的、由配線基板30的配線層35構(gòu)成的散熱部35H的面積，能夠提高散熱效果。

如上，根據(jù)實(shí)施方式1的控制裝置100，能夠從間隔件40朝在配線基板30的背面30B形成的由配線層35構(gòu)成的散熱部35H高效地傳遞熱從而進(jìn)行散熱，因此能夠防止散熱器20的大型化。因而，能夠防止散熱器的成本上升、用于保持大型化了的散熱器的構(gòu)造物的追加。

如上，在實(shí)施方式1的控制裝置100中，由于在配線基板30的背面30B側(cè)的配線層側(cè)具有散熱部35H、并且從該散熱部35H也進(jìn)行散熱，因此無需追加散熱用的專用部件，能夠容易且高效地散熱。另外，除了來自散熱器20的散熱之外，還設(shè)置有將功率元件10的熱朝配線基板30的與元件搭載面30A相反側(cè)的背面30B引導(dǎo)并利用散熱部35H進(jìn)行散熱的散熱路徑，因此能夠從功率元件10的兩面高效地散熱。而且還能夠起到如下效果：能夠提高控制裝置的散熱效率而不會(huì)導(dǎo)致成本上漲，且能夠防止散熱器大型化。

此外，在實(shí)施方式1中，配線基板的配線層由僅設(shè)置于背面?zhèn)鹊膯蚊鎴D案構(gòu)成，但并不限定于單面，可以是兩面圖案，還可以是多層配線基板。通過使用多層配線基板，從而也能夠使用中間導(dǎo)體形成例如朝基板的周緣部輸送熱的散熱路徑。在實(shí)施方式1中，也能夠根據(jù)配線層的存在面而在元件搭載面?zhèn)冗M(jìn)行功率元件的引線端子朝配線層的連接，能夠適當(dāng)變形。

實(shí)施方式2.

在實(shí)施方式1中，利用釬料層60將間隔件40與配線基板30的配線層35的圖案連接來傳遞熱，但當(dāng)在配線基板30的兩面形成有配線層35的情況下，即便不利用釬料層60將間隔件40與配線基板30的配線層35固定也能夠傳導(dǎo)熱。圖7是示出實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置即控制裝置100的分解立體圖，圖8是該半導(dǎo)體裝置的剖視說明圖，圖9是實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的配線基板的剖視說明圖。

如圖9所示，在配線基板30的供功率元件10安裝的元件搭載面30A設(shè)置有與間隔件40接觸的配線層35A的圖案。在該配線層35A設(shè)置有多個(gè)通孔36，從而連接配線基板30的供功率元件10安裝的元件搭載面30A的配線層35A與背面30B側(cè)的配線層35B，由此能夠傳導(dǎo)熱。另外，間隔件40與實(shí)施方式1的間隔件40相同，但還具有用于對(duì)其在配線基板30上的位置進(jìn)行固定的突出部43。另外，在配線基板30設(shè)置有用于供散熱器固定用螺釘50通過的螺釘用孔34。該間隔件40由于并不由釬料層60固定于配線基板30，因此能夠利用釬料難以附著的金屬如鋁制造。

另外，如圖8的剖視圖所示，在安裝后，間隔件40的上表面與功率元件10接觸，下表面與配線基板30的配線層35A接觸。與間隔件40接觸的配線基板30的配線層35A、和配線基板30的相反側(cè)的面的配線層35B借助多個(gè)通孔36連接，從間隔件40側(cè)朝相反側(cè)的面?zhèn)鲗?dǎo)熱。

關(guān)于安裝方法，與實(shí)施方式1的控制裝置100的安裝方法相同，但在實(shí)施方式2的控制裝置100中，使間隔件40與配線基板30的元件搭載面30A側(cè)的由配線層35A構(gòu)成的表面?zhèn)壬岵康纸?。而且，為了在間隔件40與配線基板30之間高效地傳遞熱，利用散熱器20和配線基板30夾住功率元件10與間隔件40，并利用散熱器固定用螺釘50進(jìn)行固定。另外，在實(shí)施方式2的控制裝置100中，為了提高從功率元件10朝散熱器20以及間隔件40的熱的傳導(dǎo)效率，也在各接觸面之間夾設(shè)有熱傳導(dǎo)用片70。

在實(shí)施方式2的控制裝置100中，與實(shí)施方式1相比，增加了如下的散熱路徑：利用配線基板30的元件搭載面30A側(cè)的由配線層35A構(gòu)成的表面?zhèn)壬岵拷邮荛g隔件40的熱，并經(jīng)由通孔36而將該熱朝背面30B側(cè)的散熱部35H引導(dǎo)。因而，與實(shí)施方式1的控制裝置100相比，能夠起到散熱性進(jìn)一步提高的效果。

此外，也可以代替熱傳導(dǎo)用片70而放入熱傳導(dǎo)用脂。另外，在實(shí)施方式2的控制裝置100中，也在散熱器20的安裝孔23形成有螺紋槽，但也可以利用未圖示的螺母進(jìn)行固定。

另外，間隔件40可以貫通配線基板30，也可以固定在元件搭載面30A側(cè)。雖然能夠通過使用熱傳導(dǎo)性良好的粘合劑或者鉚接等進(jìn)行固定，但在固定于元件搭載面30A側(cè)的情況下，優(yōu)選使用粘合劑進(jìn)行固定。

此外，在實(shí)施方式2中，配線基板30的配線層35由設(shè)置于元件搭載面30A側(cè)以及背面30B側(cè)的兩面的兩面圖案構(gòu)成，但并不限定于兩面，也可以由單面圖案構(gòu)成。只要至少與由配線層35A構(gòu)成的表面?zhèn)壬岵炕蛘哂膳渚€層35B構(gòu)成的背面?zhèn)壬岵恐械娜我粋€(gè)導(dǎo)熱接觸即可，關(guān)于兩面間的散熱部的導(dǎo)熱連接，只要借助用于形成散熱路徑的通孔36實(shí)現(xiàn)從而朝配線基板30的背面30B側(cè)引導(dǎo)來自間隔件40的熱即可。另外也可以是多層配線基板。在本實(shí)施方式中，通過使用多層配線基板，還能夠使用中間導(dǎo)體形成例如朝基板的周緣部輸送熱的散熱路徑。也能夠在元件搭載面30A側(cè)進(jìn)行功率元件10的引線端子12朝配線層35的連接。

此外，在實(shí)施方式1、2中，構(gòu)成兩根散熱器固定用螺釘50，并使兩個(gè)散熱器固定用螺釘50與在功率元件10的元件主體11的兩側(cè)設(shè)置的切口13配合從而進(jìn)行定位并固定，但并不限定于該構(gòu)造。例如，也可以在元件主體11的中央形成一個(gè)貫通孔，并使散熱器固定用螺釘50插通于該貫通孔而進(jìn)行固定。由此，安裝變得更加容易。

雖然對(duì)本實(shí)用新型的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但上述實(shí)施方式只不過是作為例子加以提示，并非意圖限定實(shí)用新型的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠通過其他的各種方式加以實(shí)施，能夠在不脫離實(shí)用新型的主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含于實(shí)用新型的范圍，并且包含于技術(shù)方案所記載的實(shí)用新型及其等同范圍。