[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及无壳体结构的半导体模块等半导体装置及其制造方法。

背景技术

图10是具有端子壳体61的现有的半导体模块500的简要的主要部分剖视图。该半导体模块500被称为具有壳体结构的半导体装置。

一般的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)功率模块即半导体模块500将IGBT芯片及二极管芯片等半导体芯片57安装于带导电图案的绝缘基板51上。

该带导电图案的绝缘基板51在陶瓷52的上下表面固定有金属箔，下表面的金属箔53(导电层)通过焊料55a接合到金属基板56。该陶瓷52的上表面的金属箔54上(导电图案层)通过焊料55b固定有半导体芯片57，端子壳体61通过粘接剂固定到该金属底板56的外周部。

该端子壳体61的外部导出端子58(外部取出金属端子)通过插入成型而形成，半导体芯片57和外部导出端子58通过接合引线59a相连接。之后，在端子壳体61内填充硅凝胶60，以盖部62合上上部，从而制造出半导体模块500。该盖部62与端子壳体61是由相同的树脂形成的。另外，该端子壳体61的外部导出端子58是插入的树脂制的外框。

另外，还公开有以下半导体模块：即，向端子壳体内填充硅凝胶，在其上覆盖环氧树脂的结构(专利文献2)；以及向端子壳体内填充环氧树脂，但并未覆盖盖部的结构(非专利文献1及专利文献4等)等。

此外，所述端子壳体61大多由聚苯硫醚(PPS)等热塑性树脂形成。另外，对陶瓷绝缘基板51的沿面及半导体芯片57进行绝缘保护，因此，在端子壳体61内填充有硅凝胶60、环氧树脂。

此外，在要求高温连续动作的例如车载用的IGBT功率模块中，为了确保高温连续动作，需要使动力循环的寿命较长。

为了实现该动力循环的寿命延长，相比低弹性模量的硅凝胶，高弹性模量的环氧树脂更为有利。高弹性模量具有以下作用：即，牢固地保持焊料接合部、接合引线部的接合部等，并缓和在动力循环中因各构件的线膨胀之差所产生的施加到各接合部的应力。

作为没有端子壳体的无壳体结构的半导体模块的例子，可以举出专利文献1、专利文献2的模塑型结构的半导体模块。

另外，在专利文献1～专利文献3中记载了以下内容：在半导体模块的密封中使用传递成型、压缩成型。

另外，专利文献2中揭示了在多品种少量的无壳体结构的半导体模块的制造中使用基板及框体夹具的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3390661号公报(图1)

专利文献2：日本专利特开2011-238803号公报(图18)

专利文献3：日本再公布专利发明第2005/004563号说明书

专利文献4：日本专利特开平6-5742号公报

非专利文献

非专利文献1富士电机科技报2012、Vol85，No6、pp.430-434

发明内容

发明所要解决的技术问题

在所述非专利文献1、专利文献4所记载的端子壳体结构的半导体模块中，在密封用环氧树脂固化时，以高强度与端子壳体相粘接。

在例如以PPS(聚苯硫醚)树脂形成端子壳体时，PPS树脂中的玻璃纤维的各向异性、晶化温度(Tg：90～130℃)会直接对密封用环氧树脂产生影响。

其结果是，在半导体模块内会发生较大的内部应力，会妨碍半导体模块的动力循环的长寿命化，因而难以实现高可靠性。

作为解决上述问题的方法，存在有利用不使用端子壳体的传递成型、压缩成型，并以环氧树脂来密封半导体芯片的方法。但是，在该无壳体结构的半导体模块的制造方法中，需要高价的成型装置、模具，因而在设备投资中会产生高额的费用。因此，在制造多品种少量的半导体模块的情况下，需要多种高价的模具，因而并不适用于多品种少量的制造。

另外，对于无壳体结构的半导体模块，在专利文献1及专利文献2中，利用传递成型制造而成，另外在专利文献3中，利用压缩成型制造而成。这些成型方式中，都需要上述高价(例如数千万日元到一亿日元左右)的成型装置、模具，因而不适用于多品种少量生产。

另一方面，专利文献2所提出的方法适用于多品种少量制造，但是由于零部件数量较多，夹具的组装、拆卸、清扫需要耗费较多的人手，因此生产成本上升。

另外，在专利文献1～4及非专利文献1中，并未记载不使用传递成型、压缩成型来制造无壳体结构的半导体模块的方法。