功率半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在內(nèi)部具有電容器的傳遞模塑(transfer-mold)型功率半導(dǎo)體裝置，尤其涉及車(chē)載設(shè)備所搭載的功率半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在全球變暖的大環(huán)境下，對(duì)于運(yùn)輸設(shè)備的改善燃料消耗的要求越來(lái)越高。尤其是對(duì)于汽車(chē)所搭載的車(chē)載電子組件，迫切要求其進(jìn)一步小型化和輕量化。此外，在車(chē)載電子組件中，對(duì)于交流發(fā)電機(jī)等車(chē)輛用旋轉(zhuǎn)電機(jī)，也正致力于提高其發(fā)電效率和功率轉(zhuǎn)換效率。其中之一便是致力于將逆變器應(yīng)用于整流器等功率轉(zhuǎn)換部。應(yīng)用逆變器作為功率轉(zhuǎn)換部的旋轉(zhuǎn)電機(jī)與整流器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，其輸出電流得到高精度地控制，并能夠增加再生發(fā)電、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)等新功能。
[0003]此外，在車(chē)載用設(shè)備的整流器中，使用二極管來(lái)作為功率半導(dǎo)體元件，而在車(chē)載用設(shè)備的逆變器中，使用的是 MOS-FET(Metal Oxide Semiconductor-Field EffectTransistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT (Insulated Gate BipolarTransistor:絕緣柵雙極型晶體管)。逆變器中所使用的這些功率半導(dǎo)體元件是通過(guò)向柵極施加電壓來(lái)進(jìn)行通斷(0N-0FF)的開(kāi)關(guān)元件，與二極管相比，柵極導(dǎo)通(gate-on)時(shí)的通電損耗(以下，記載為導(dǎo)通電阻)較小。由此，在將逆變器應(yīng)用于功率轉(zhuǎn)換部的車(chē)載用設(shè)備中，發(fā)電效率和功率轉(zhuǎn)換效率得以提高。此外，M0S-FET、IGBT等開(kāi)關(guān)元件也可以用于交流發(fā)電機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)的用于控制勵(lì)磁電流的功率半導(dǎo)體裝置。用于控制勵(lì)磁電流的功率半導(dǎo)體元件設(shè)置在向作為旋轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組供電的路徑上，用于對(duì)勵(lì)磁電流進(jìn)行控制。
[0004]以往，這些車(chē)載電子組件中所搭載的車(chē)載用功率半導(dǎo)體裝置是通過(guò)組合殼體型功率半導(dǎo)體裝置、單功能的分立型功率半導(dǎo)體裝置等來(lái)制造得到的，其中，殼體型功率半導(dǎo)體裝置是將功率半導(dǎo)體元件焊接到圖案形成有布線的絕緣性的基板上、并通過(guò)布線構(gòu)件進(jìn)行連接，然后通過(guò)硅凝膠等對(duì)其進(jìn)行密封而得到的，單功能的分立型功率半導(dǎo)體裝置是通過(guò)將二極管、MOS-FET等元件傳遞成型而得到的。將該功率半導(dǎo)體裝置配置在車(chē)載設(shè)備的散熱片(heat sink)等散熱器附近，從而使得功率半導(dǎo)體元件發(fā)出的熱量從散熱器釋放。
[0005]對(duì)于車(chē)載用電子組件的功率半導(dǎo)體裝置，由于其搭載空間狹窄，因此，需要將其尺寸形成得較小。然而，在將車(chē)載用電子組件所搭載的具備M0F-FET、IGBT等開(kāi)關(guān)元件即功率半導(dǎo)體元件進(jìn)行搭載的功率半導(dǎo)體裝置中，會(huì)因功率半導(dǎo)體元件的開(kāi)關(guān)而導(dǎo)致電流間斷地流動(dòng)。因此，在功率半導(dǎo)體裝置中，需要設(shè)置用于緩和功率半導(dǎo)體元件開(kāi)關(guān)時(shí)的電壓變動(dòng)的電容器。該電容器需要設(shè)置在功率半導(dǎo)體裝置的附近，由此成為阻礙旋轉(zhuǎn)電機(jī)小型化的因素。
[0006]例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了下述模塑型(mold-type)半導(dǎo)體裝置，該模塑型半導(dǎo)體裝置通過(guò)在引線框的電源一接地間安裝貼片電容器，并利用樹(shù)脂密封小功率的集成電路(IC芯片)和貼片電容器而得到。該半導(dǎo)體裝置具有在引線框的系桿(tie-bar)上安裝電容器，并利用樹(shù)脂進(jìn)行密封的結(jié)構(gòu)。由此，能夠?qū)㈦娙荽钶d于小功率集成電路的附近，并且能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲的降低。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特開(kāi)昭59-72757號(hào)公報(bào)(圖2)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載有通過(guò)利用樹(shù)脂密封集成電路(IC芯片)和貼片電容器，從而在減小電感的同時(shí)提高安裝密度的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。我們考慮在搭載有MOF-FET、IGBT等的功率半導(dǎo)體元件的功率半導(dǎo)體裝置中，也想要通過(guò)密封功率半導(dǎo)體元件和用于緩和功率半導(dǎo)體元件開(kāi)關(guān)時(shí)的電壓變動(dòng)的電容器，來(lái)得到小型的傳遞模塑型功率半導(dǎo)體裝置。功率半導(dǎo)體裝置與小功率的集成電路等的半導(dǎo)體裝置相比，需要在嚴(yán)苛的環(huán)境下進(jìn)行動(dòng)作，因此，功率半導(dǎo)體裝置所承受的溫度循環(huán)較大。
[0009]因此，如專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示那樣，若僅僅是在引線框的系桿上安裝電容器并利用樹(shù)脂進(jìn)行密封這樣的功率半導(dǎo)體裝置，則在嚴(yán)苛的環(huán)境下進(jìn)行動(dòng)作時(shí)或制造時(shí)，電容器會(huì)發(fā)生故障。即，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所示的結(jié)構(gòu)中，存在下述問(wèn)題:功率半導(dǎo)體裝置所承受的溫度循環(huán)、模塑成型時(shí)的成型壓力等因素會(huì)導(dǎo)致電容器發(fā)生故障。
[0010]此外，由于與通常的集成電路(IC芯片)相比，功率半導(dǎo)體裝置中會(huì)流過(guò)大電流，因此，引線框的厚度形成得較厚。因此，在功率半導(dǎo)體裝置中，在安裝電容器的引線框的端子之間不可避免地會(huì)出現(xiàn)數(shù)μπι到數(shù)十ym左右的高低差，從而兩個(gè)外部電極處的安裝電容器的引線框的電容器安裝部與電容器的外部電極之間的平行性不同。由于該高低差因模塑成型時(shí)的成型壓力而向高低差減小的方向變化，或者制造工藝中引線框在傳送時(shí)的振動(dòng)傳遞到電容器，從而導(dǎo)致較大的應(yīng)力施加到電容器。由此，也存在因較大的應(yīng)力施加到電容器而導(dǎo)致電容器發(fā)生故障，生產(chǎn)時(shí)的成品率下降的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其目的在于，在內(nèi)部具有電容器的傳遞模塑型的功率半導(dǎo)體裝置中，防止在動(dòng)作時(shí)或制造時(shí)電容器發(fā)生故障。
解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0012]本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體裝置是利用模塑樹(shù)脂進(jìn)行密封的功率半導(dǎo)體裝置，包括:成型成布線圖案狀的多個(gè)引線框、接合在引線框上的功率半導(dǎo)體元件、以及配置在彼此相鄰的兩個(gè)引線框之間的電容器，電容器的特征在于，該電容器的外部電極通過(guò)剛性低于該電容器的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部連接至引線框。
發(fā)明效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明所涉及的功率半導(dǎo)體裝置，電容器的外部電極通過(guò)剛性低于該電容器的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部連接至引線框，因此，利用該剛性低于電容器的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部能夠緩和動(dòng)作時(shí)或制造時(shí)電容器中產(chǎn)生的應(yīng)力，從而能夠防止電容器被破壞。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部概要示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部的圖。 圖3是放大本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部而得到的圖。
圖4是放大本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的其他應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部而得到的圖。
圖5是放大本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的又一其他應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部而得到的圖。
圖6是放大本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部而得到的圖。
圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部的圖。
圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的電容器安裝結(jié)構(gòu)的圖。
圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4所涉及的其他電容器安裝結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施方式1.圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的功率半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部概要示意圖，圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的應(yīng)力緩和結(jié)構(gòu)部的圖。本實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體裝置50包括:成型成布線圖案狀的多個(gè)引線框I ;可進(jìn)行開(kāi)關(guān)的功率半導(dǎo)體元件2 ;使因功率半導(dǎo)體元件2的開(kāi)關(guān)而引起的電壓變動(dòng)緩和的陶瓷電容器(適當(dāng)?shù)匾卜Q(chēng)為電容器)100;貼片電阻器(適當(dāng)?shù)匾卜Q(chēng)為電阻器)20等貼片元器件；將形成有端子的多個(gè)引線框I之間、引線框I與功率半導(dǎo)體元件2之間連接的布線構(gòu)件3 ;以及對(duì)引線框1、功率半導(dǎo)體元件2、貼片元器件等安裝元器件、以及布線構(gòu)件3進(jìn)行密封的模塑樹(shù)脂5。圖1中，示出安裝有三個(gè)功率半導(dǎo)體元件2a、2b、2c，并具有五個(gè)功率端子11a、11b、11c、IlcUlle以及三個(gè)信號(hào)端子12a、12b、12c的功率半導(dǎo)體裝置50的示例。另外，功率半導(dǎo)體元件的標(biāo)號(hào)統(tǒng)一使用2，在進(jìn)行區(qū)別說(shuō)明時(shí)使用2a、2b、2c。功率端子的標(biāo)號(hào)統(tǒng)一使用11，在進(jìn)行區(qū)別說(shuō)明時(shí)使用lla、llb、IlcUldUleo信號(hào)端子的標(biāo)號(hào)統(tǒng)一使用12，在進(jìn)行區(qū)別說(shuō)明時(shí)使用12a、12b、12c。
[0016]功率半導(dǎo)體裝置50經(jīng)由絕緣性的粘接劑、絕緣性的基板、絕緣性片材等固定于車(chē)載用設(shè)備。功率半導(dǎo)體裝置50也存在下述情況，即:功率半導(dǎo)體裝置50的相對(duì)于被固定部的面具有絕緣層，經(jīng)由焊接或散熱膏來(lái)對(duì)其進(jìn)行加壓固定。功率半導(dǎo)體裝置50的突出至外部的端子是流過(guò)幾安培到一百幾十安培左右的大電流的功率端子11、以及用于控制功率半導(dǎo)體元件2的柵極信號(hào)線或傳感器信號(hào)線等的信號(hào)端子12，功率端子11經(jīng)由