半導體裝置及其制造方法制造方法及圖紙

本發明專利技術的目的在于提供一種不使用傳遞成型、壓縮成型來進行多品種少量的制造的高可靠性的無殼體結構的半導體裝置及其制造方法。使脫離用片材(13)與具有凹狀的孔(12)的鋁板(11)的孔(12)緊密接合地配置，在該孔(12)中放入骨架狀的半導體裝置的結構體(14)。接著，將液狀的環氧樹脂(17)注入孔(12)，將固化的內包有結構體(14)的環氧樹脂體(10)從孔(12)中取出，以制造半導體裝置(100)。使用簡單的成型夾具(101)的一構成要素即鋁板(11)，以環氧樹脂體(10)來覆蓋結構物(14)，從而能制造出高可靠性的無殼體結構的半導體裝置(100)。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無殼體結構的半導體模塊等。
技術介紹
圖10是具有端子殼體61的現有的半導體模塊500的簡要的主要部分剖視圖。該 半導體模塊500被稱為具有殼體結構的半導體裝置。 -般的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管）功率模塊即半導體模塊500將IGBT芯片及 二極管芯片等半導體芯片57安裝于帶導電圖案的絕緣基板51上。 該帶導電圖案的絕緣基板51在陶瓷52的上下表面固定有金屬箔，下表面的金屬 箔53(導電層）通過焊料55a接合到金屬基板56。該陶瓷52的上表面的金屬箔54上（導 電圖案層）通過焊料55b固定有半導體芯片57,端子殼體61通過粘接劑固定到該金屬底板 56的外周部。 該端子殼體61的外部導出端子58 (外部取出金屬端子）通過插入成型而形成，半 導體芯片57和外部導出端子58通過接合引線59a相連接。之后，在端子殼體61內填充硅 凝膠60,以蓋部62合上上部，從而制造出半導體模塊500。該蓋部62與端子殼體61是由 相同的樹脂形成的。另外，該端子殼體61的外部導出端子58是插入的樹脂制的外框。 另外，還公開有以下半導體模塊：S卩，向端子殼體內填充硅凝膠，在其上覆蓋環氧 樹脂的結構（專利文獻2);以及向端子殼體內填充環氧樹脂，但并未覆蓋蓋部的結構（非 專利文獻1及專利文獻4等）等。 此外，所述端子殼體61大多由聚苯硫醚（PPS)等熱塑性樹脂形成。另外，對陶瓷 絕緣基板51的沿面及半導體芯片57進行絕緣保護，因此，在端子殼體61內填充有硅凝膠 60、環氧樹脂。 此外，在要求高溫連續動作的例如車載用的IGBT功率模塊中，為了確保高溫連續 動作，需要使動力循環的壽命較長。 為了實現該動力循環的壽命延長，相比低彈性模量的硅凝膠，高彈性模量的環氧 樹脂更為有利。高彈性模量具有以下作用：即，牢固地保持焊料接合部、接合引線部的接合 部等，并緩和在動力循環中因各構件的線膨脹之差所產生的施加到各接合部的應力。 作為沒有端子殼體的無殼體結構的半導體模塊的例子，可以舉出專利文獻1、專利 文獻2的模塑型結構的半導體模塊。 另外，在專利文獻1?專利文獻3中記載了以下內容：在半導體模塊的密封中使用 傳遞成型、壓縮成型。 另外，專利文獻2中揭示了在多品種少量的無殼體結構的半導體模塊的制造中使 用基板及框體夾具的方法。 現有技術文獻 專利文獻 專利文獻1 :日本專利第3390661號公報（圖1) 專利文獻2:日本專利特開2011-238803號公報（圖18) 專利文獻3:日本再公布專利專利技術第2005/004563號說明書 專利文獻4:日本專利特開平6-5742號公報 非專利文獻 非專利文獻1富士電機科技報2012、Vol85，No6、pp.430-434
技術實現思路
專利技術所要解決的技術問題 在所述非專利文獻1、專利文獻4所記載的端子殼體結構的半導體模塊中，在密封 用環氧樹脂固化時，以高強度與端子殼體相粘接。 在例如以PPS(聚苯硫醚）樹脂形成端子殼體時，PPS樹脂中的玻璃纖維的各向異 性、晶化溫度（Tg:90?130°C)會直接對密封用環氧樹脂產生影響。 其結果是，在半導體模塊內會發生較大的內部應力，會妨礙半導體模塊的動力循 環的長壽命化，因而難以實現高可靠性。 作為解決上述問題的方法，存在有利用不使用端子殼體的傳遞成型、壓縮成型，并 以環氧樹脂來密封半導體芯片的方法。但是，在該無殼體結構的半導體模塊的制造方法中， 需要高價的成型裝置、模具，因而在設備投資中會產生高額的費用。因此，在制造多品種少 量的半導體模塊的情況下，需要多種高價的模具，因而并不適用于多品種少量的制造。 另外，對于無殼體結構的半導體模塊，在專利文獻1及專利文獻2中，利用傳遞成 型制造而成，另外在專利文獻3中，利用壓縮成型制造而成。這些成型方式中，都需要上述 高價（例如數千萬日元到一億日元左右）的成型裝置、模具，因而不適用于多品種少量生 產。 另一方面，專利文獻2所提出的方法適用于多品種少量制造，但是由于零部件數 量較多，夾具的組裝、拆卸、清掃需要耗費較多的人手，因此生產成本上升。 另外，在專利文獻1?4及非專利文獻1中，并未記載不使用傳遞成型、壓縮成型 來制造無殼體結構的半導體模塊的方法。 本專利技術的目的在于，鑒于上述問題而提供了一種能不使用傳遞成型、壓縮成型來 進行多品種少量的制造的高可靠性的無殼體結構的。 解決技術問題所采用的技術方案 為了實現上述目的，根據第一專利技術，使用如下制造方法來將脫離用片材配置于凹 狀的孔中，從而能從凹狀的孔中順滑地取出固化后的環氧樹脂體，上述制造方法包括：將脫 離用片材配置在形成于支承板的凹狀的孔內部的工序；在上述凹狀的孔中配置被環氧樹脂 覆蓋前的骨架狀的半導體裝置即結構體的工序；向上述凹狀的孔注入液狀的環氧樹脂的工 序；使上述液狀的環氧樹脂固化，成為內包有上述結構體的固化后的環氧樹脂體的工序； 將上述固化后的環氧樹脂體從配置有上述脫離用片材的上述凹狀的孔中取出的工序。 根據第二專利技術，在第一專利技術中，為了獲得環氧樹脂體的形狀為長方體的半導體裝 置，必須使上述凹狀的孔的立體形狀是長方體。 根據第三專利技術，在第一專利技術中，若上述脫離用片材的形狀是與上述凹狀的孔相嵌 合的凹狀，則能將脫離用片材的內壁形狀設為與凹狀的孔的形狀大致相同的形狀。然后，由 于脫離用片材較薄，因此將環氧樹脂體的形狀成形為與凹狀的孔的內側形狀大致相同的形 狀。 根據第四專利技術，在第一專利技術中，若使上述脫離用片材與上述凹狀的孔的內壁相嵌 合地緊密接合配置，則能使上述脫離用片材與凹狀的孔的形狀相一致。 根據第五專利技術，在第一專利技術中，若將上述脫離用片材以真空緊密接合的方式配置 于上述凹狀的孔的內壁，則能比第四專利技術的情況更可靠地將脫離用片材固定于凹狀的孔 中。 另外，根據第六專利技術，在第一專利技術中，若上述液狀的環氧樹脂的粘度在注入時為 50Pa·s以下，則能以與復雜形狀的結構體緊密接合的方式注入液狀的環氧樹脂，能降低空 隙的生成。 根據第七專利技術，在第一專利技術中，若將上述脫離用片材的材質設為氟類樹脂，則能順 滑地使具有結構體的環氧樹脂體脫離。 根據第八專利技術，在第七專利技術中，上述氟類樹脂可以是聚四氟乙烯、聚四氟乙烯/全 氟烷氧基乙烯共聚物（PFA)、或四氟乙烯/乙烯共聚物（ETFE)。 根據第九專利技術，在第一專利技術中，若上述脫離用片材和固化后的上述環氧樹脂體的 粘合強度為IOkPa以下，則固化后的環氧樹脂體能順滑地從脫離用片材中脫離。 根據第十專利技術，在第一專利技術中，若上述脫離用片材和構成上述骨架狀的半導體裝 置的金屬基板之間以2kPa以上的壓力相互壓接，則能使得在金屬基板的背面不附著有環 氧樹脂。 根據第十一專利技術，在第一專利技術中，使上述骨架狀的半導體裝置即結構體上下反轉， 并使上述骨架狀的半導體裝置以不與上述凹狀的孔的內壁相接觸的方式配置于上述凹狀 的孔中，并使構成上述骨架狀的半導體裝置即結構體的金屬基板的背面從所注入的液狀的 環氧樹脂的液面露出，從而能防止環氧樹脂附著于金屬基板的背面。 根據第十二專利技術，是使用第一至第十專利技術的任意一本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括：將脫離用片材配置在形成于支承板的凹狀的孔內部的工序；在所述凹狀的孔中配置被環氧樹脂覆蓋前的骨架狀的半導體裝置即結構體的工序；向所述凹狀的孔注入液狀的環氧樹脂的工序；使所述液狀的環氧樹脂固化，成為內包有所述結構體的固化后的環氧樹脂體的工序；以及將所述固化后的環氧樹脂體從配置有所述脫離用片材的所述凹狀的孔中取出的工序。

【技術特征摘要】
2013.09.06 JP 2013-185063;2014.07.09 JP 2014-141601. 一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，包括： 將脫離用片材配置在形成于支承板的凹狀的孔內部的工序； 在所述凹狀的孔中配置被環氧樹脂覆蓋前的骨架狀的半導體裝置即結構體的工序； 向所述凹狀的孔注入液狀的環氧樹脂的工序； 使所述液狀的環氧樹脂固化，成為內包有所述結構體的固化后的環氧樹脂體的工序； 以及 將所述固化后的環氧樹脂體從配置有所述脫離用片材的所述凹狀的孔中取出的工序。2. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 所述凹狀的孔的立體形狀是長方體。3. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 所述脫離用片材的形狀是與所述凹狀的孔相嵌合的凹狀。4. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 使所述脫離用片材與所述凹狀的孔的內壁相嵌合地緊密接合配置。5. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 將所述脫離用片材以真空緊密接合的方式配置于所述凹狀的孔的內壁。6. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 所述液狀的環氧樹脂的粘度在注入時為50Pa ? s以下。7. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 所述脫離用片材的材質是氟類樹脂。8. 如權利要求7所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 所述氟類樹脂是聚四氟乙烯、聚四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯共聚物、或四氟乙烯/乙烯 共聚物。9. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 所述脫離用片材與固化后的所述環氧樹脂的粘合強度為lOkPa以下。10. 如權利要求1所述的半導體裝置的制造方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：山口啟，市村裕司，君島大輔，
申請(專利權)人：富士電機株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP