[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置及其制造方法。

背景技术

已知有将功率半导体元件直接与绝缘体上的引线框相接合的功率半导体装置。

图11(a)是示意性地示出以往的具有上述结构的功率半导体装置的功率半导体元件与引线框的接合部的结构的剖视图。

引线框304的一侧的面固定在绝缘体305上，该绝缘体305配置成其下表面与散热板306上方相接触。引线框304的另一侧的面经由焊料层302而与功率半导体元件301相接合。

如上所述，以往将焊料302用于功率半导体元件301与引线框304的接合。然而，由于引线框304的线膨胀系数与功率半导体元件301的线膨胀系数差异较大，因而，驱动功率半导体装置时的动力循环会向焊料接合部的焊料层302反复施加较大的热应力，最终会发生焊料裂缝，从而导致接合不良的问题。

另一方面，在功率半导体装置中，为了减小由构件间的线膨胀系数之差所引起的热应力、热翘曲，提出有以下技术方案，即，在线膨胀系数之差较大的构件间设置导热性多孔金属板，利用焊料对导热性多孔金属板与上述各构件之间进行接合(例如，参照专利文献1)。

本申请的发明者认为：在图11(a)所示的以往结构的功率半导体装置的焊料接合部中，为了降低施加到焊料层302的热应力，可以应用专利文献1所提出的结构。

图11(b)是示意性地示出在图11(a)所示的以往的功率半导体装置中设置导热性多孔金属板而构成的结构中的功率半导体装置与引线框的接合部的结构的剖视图。

线膨胀系数之差较大的功率半导体元件301与引线框304与由两个焊接层302a及302b夹住的导热性的多孔金属板303相接合。

多孔金属板303由铜或铝等导热率及线膨胀系数较大的导热性金属构成。

该多孔金属板303作为应力缓冲板来减小施加到焊料层302a及302b上的应力，从而能够抑制焊料裂缝的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国专利特开2002—237556号公报

发明内容

然而，在线膨胀系数之差较大的功率半导体元件与引线框之间设置导热性多孔金属板的结构中，尽管能降低热应力，但是却会导致功率半导体元件与引线框间的接合部的热阻增大。

即，与图11(a)所示的仅简单地以一层焊料层302来接合功率半导体元件301与引线框304的以往结构相比，在图11(b)所示的设置有多孔金属板303的结构中，由于追加了多孔金属板303和焊料层302b，因此，导致接合部的热阻增大。

本发明考虑了上述课题，其目的在于提供一种能够抑制接合部的热阻的增大，并能减小施加到焊料层的热应力，抑制焊料裂缝的发生的半导体装置及其制造方法。

解决技术问题所采用的技术方案

为了解决上述课题，本发明1是一种半导体装置，包括：

半导体元件；

焊料层，该焊料层配置在所述半导体元件的至少一个面上；以及

引线框，该引线框以夹着多孔镀镍部的方式配置在所述焊料层上。

此外，本发明2是本发明1的半导体装置，

所述多孔镀镍部的厚度是10～100μm，孔隙率是20～60％。

本发明3是本发明1或2的半导体装置，

将所述多孔镀镍部施加到所述引线框上。

本发明4是本发明1的半导体装置，

所述多孔镀镍部的线膨胀系数大于所述半导体元件的线膨胀系数且小于所述引线框的线膨胀系数。

本发明5是本发明1的半导体装置，包括：

另一焊料层，该另一焊料层配置在所述半导体元件的配置有所述焊料层的一侧面的相反侧的面上；以及

另一引线框，该另一引线框以夹着另一多孔镀镍部的方式配置在所述另一焊料层上。

本发明6是本发明1的半导体装置，

所述多孔镀镍部具有多个空孔，

位于所述多孔镀镍部的与所述焊料层相接合的面上的所述空孔中，埋入有导热率高于镍的粒子。

本发明7是本发明6的半导体装置，

埋入有所述粒子的所述多孔镀镍部的线膨胀系数大于所述半导体元件的线膨胀系数且小于所述引线框的线膨胀系数。

本发明8是本发明6或7的半导体装置，

埋入所述空孔的所述粒子是炭材料的粒子。

本发明9是本发明6的半导体装置，

所述多孔镀镍部的厚度是10～200μm，孔隙率是20～60％。

本发明10是本发明6的半导体装置，