[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

得到通过在高温时、低温时、使用电压为高电压时抑制气泡的发生、硅凝胶和绝缘基板的剥离，能够抑制热循环所致的绝缘性能劣化，确保绝缘性能的半导体装置。其特征在于，具备：绝缘基板(5)，在上表面搭载有半导体元件(4)；基体板(1)，接合到绝缘基板(5)的下表面；壳体部件(2)，包围绝缘基板(5)，与基体板(1)的接合绝缘基板(5)的面相接；密封树脂(8)，填充到由基体板(1)和壳体部件(2)包围的区域，对绝缘基板(5)进行密封；盖部件(9)，与密封树脂(8)的表面相向，与壳体部件(2)粘合；以及按压板(10)，下表面和侧面的一部分与密封树脂(8)的表面密接，上表面从盖部件(9)的与密封树脂(8)的表面相向的面突出地粘合。

技术领域

本发明涉及用密封树脂对功率半导体元件进行密封而成的半导体装置的密封构造及其制造方法。

背景技术

以与高电压、大电流对应为目的使通电路径成为元件的纵向的类型的半导体元件一般被称为功率半导体元件(例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、双极性晶体管、二极管等)。将功率半导体元件安装到电路基板上并利用密封树脂封装而成的半导体装置在工业设备、汽车、铁路等广泛的领域中使用。近年来，伴随搭载有半导体装置的设备的高性能化，额定电压以及额定电流的增加、使用温度范围的扩大(高温化、低温化)这样的向半导体装置的高性能化的要求提高。

关于半导体装置的封装构造，被称为壳体构造的是主流，壳体型的半导体装置是在散热用基体板上隔着绝缘基板安装功率半导体元件并针对基体板粘接壳体的构造。安装于半导体装置内部的功率半导体元件与主电极连接。在该功率半导体元件和主电极的连接中，使用接合线(bonding wire)。以防止施加高电压时的绝缘不良为目的，一般，作为半导体装置的密封树脂，使用以硅凝胶(silicone gel)为代表的绝缘性的凝胶状填充剂。

在以往的半导体装置中，公开了具有如下构造的半导体装置，在该构造中，为了防止硅凝胶的起伏所致的接合线的断裂，具有以与硅凝胶的上表面密接的方式插入的按压盖，并在按压盖的侧面，设置有与外周壳体的内壁可上下活动地卡合的突起(例如专利文献1)。

另外，还公开了具有如下构造的半导体装置，在该构造中，具备覆盖硅凝胶上表面、并且其端部被固定到壳体的盖部，在容许使用的温度范围中，硅凝胶的上表面至少80％以上与盖部相接(例如专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-311970号公报(第3页、第1图)

专利文献2：日本特开2014-130875号公报(第4页、第1图)

发明内容

一般地，温度越高，向硅凝胶中的气体的可溶解量越少。因此，在半导体装置的使用温度范围扩大而更高温下使用硅凝胶时，在硅凝胶中未完全溶解的气体形成气泡。在发生这样的气泡的地方，得不到利用硅凝胶起到的绝缘密封效果，所以半导体装置的绝缘性能劣化。

为了抑制在该硅凝胶中发生气泡、剥离，使硅凝胶的内部应力成为压缩应力即可。其原因为，拉伸应力成为使气泡、剥离扩大、发展的驱动力。

然而，在专利文献1记载的半导体装置中，即使以与密封树脂的上表面密接的方式插入按压盖，由于按压盖能够相对外周壳体的内壁上下活动，所以在功率半导体元件在高温下动作时，密封树脂热膨胀而能够将按压盖容易地顶起，所以不会发生抑制气泡的发生的压缩应力，半导体装置的绝缘性能劣化。