[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

在半导体装置(101)中，散热部件(200)连接于功率模块(100)。在金属部件(4)中形成有多个凹部或凸部的任意一者，在散热部件(200)中形成有多个凹部或凸部的任意另一者。金属部件(4)和散热部件(200)在多个凹部和多个凸部接触的多个凹凸部处成为一体。多个凹凸部的一部分即第1凹凸部(C1、V1)与多个凹凸部中的第1凹凸部(C1、V1)之外的第2凹凸部(C2、V2)相比，高度方向的尺寸大。第1凹凸部(C1、V1)的壁面包含具有相对于高度方向的第1倾斜角度的第1壁面部分、和具有与第1倾斜角度不同的第2倾斜角度的第2壁面部分。

技术领域

本发明涉及半导体装置及其制造方法，特别涉及具有连接了功率模块和散热器的构造的半导体装置及其制造方法。

背景技术

在现有的包含功率模块的半导体装置中，功率模块和散热器通过导热脂热连接。但是，在使用了导热脂的情况下，担心在长期使用时，产生所谓的泵出现象或泄漏等故障。另外，在使用了导热脂的情况下，功率模块整体的热阻有可能增大。因此，作为替代通过导热脂将半导体装置所包含的功率模块和散热器连接的方法，开发了无脂连接方法。作为无脂连接方法的一个例子想到如下方法，即，在功率模块和散热器的接合面设置凹凸形状，在该凹凸部通过铆接加工进行加工以使得功率模块和散热器成为一体。该方法例如被日本特开2014-179394号公报(专利文献1)所公开，不使用脂状物而将功率模块和散热器连接。因此，能够期待确保长期使用时的该半导体装置的可靠性、及维持从功率模块向散热器的散热性能。

专利文献1：日本特开2014-179394号公报

发明内容

日本特开2014-179394号公报所公开的半导体装置所包含的功率模块具有通过封装材料将半导体元件、焊料、配线部件、绝缘层及金属部件一体化的结构。在金属部件中设置了具有凹凸形状的凹凸部。另外，与功率模块连接的散热器在与金属部件相对的面，设置了能够与金属部件的凹凸部嵌合的具有凹凸形状的凹凸部。通过在堆叠了包含金属部件的功率模块和散热器的状态下施加冲压负载，使凹凸部塑性变形，从而将功率模块的金属部件和散热器接合而一体化。

日本特开2014-179394号公报中的功率模块和散热器的凹凸部包含与半导体装置的高度方向相关的尺寸大的凹凸部、与高度方向相关的尺寸小的凹凸部。由此，会提高从功率模块向散热器的散热性能。但是，想到为此需要形成的全部凹凸部完全嵌合而固接。由于该凹凸部是通过锻造、压铸、挤压等机械加工形成的，因此在该凹凸部中存在其形状的尺寸波动(公差)。由于凹凸部的尺寸波动、及金属部件和散热器的位置关系的波动，功率模块有可能相对于散热器偏移而一体化，从而相对于原本的接合状态倾斜。

在功率模块以相对于散热器倾斜的方式一体化的情况下，由于两者的接触部的热阻变大、产生波动，因此功率模块得不到所期望的散热性能。并且，担心产生如下故障，即，如果在功率模块相对于散热器倾斜的状态下通过冲压负载进行加压，则由于应力集中而封装材料破损或者在铆接加工后的装配工序中产生组装缺陷等。为了抑制组装缺陷并提高装配工序用的装置的组装精度，需要吸收部件的尺寸等的波动并调整为部件间的平面彼此平行等的处理。即，需要经过各部件的形状的确认、平面间的平行状态的维持、在维持平行状态的同时进行加压工序的各工艺。为了经过这样的各工艺必须使用大型且成本高的装置，存在不能提高生产性的担心。

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供即使不使用大型的装置，也能够以高生产性稳定地使功率模块和散热器一体化，能够抑制在用于该一体化的加工时产生的倾斜及伴随于此的热阻的波动的半导体装置及其制造方法。

本发明的一个半导体装置具备功率模块和散热部件。散热部件连接于功率模块。在金属部件中形成有多个凹部或凸部的任意一者，在散热部件中形成有多个凹部或凸部的任意另一者。金属部件和散热部件在多个凹部和多个凸部接触的多个凹凸部处成为一体。多个凹凸部的一部分即第1凹凸部与多个凹凸部中的第1凹凸部之外的第2凹凸部相比，高度方向的尺寸大。第1凹凸部的壁面包含具有相对于高度方向的第1倾斜角度的第1壁面部分、和具有与第1倾斜角度不同的第2倾斜角度的第2壁面部分。