[go: up one dir, main page]

CN104425391A - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

半导体装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104425391A
CN104425391A CN201410443248.5A CN201410443248A CN104425391A CN 104425391 A CN104425391 A CN 104425391A CN 201410443248 A CN201410443248 A CN 201410443248A CN 104425391 A CN104425391 A CN 104425391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor device
epoxy resin
manufacturing
conductive pattern
metal substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410443248.5A
Other languages
English (en)
Inventor
山口启
市村裕司
君岛大辅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of CN104425391A publication Critical patent/CN104425391A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/29—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the material, e.g. carbon
    • H01L23/293—Organic, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the groups H01L21/18 - H01L21/326 or H10D48/04 - H10D48/07 e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the groups H01L21/18 - H01L21/326 or H10D48/04 - H10D48/07 e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds
    • H01L21/566—Release layers for moulds, e.g. release layers, layers against residue during moulding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种不使用传递成型、压缩成型来进行多品种少量的制造的高可靠性的无壳体结构的半导体装置及其制造方法。使脱离用片材(13)与具有凹状的孔(12)的铝板(11)的孔(12)紧密接合地配置，在该孔(12)中放入骨架状的半导体装置的结构体(14)。接着，将液状的环氧树脂(17)注入孔(12)，将固化的内包有结构体(14)的环氧树脂体(10)从孔(12)中取出，以制造半导体装置(100)。使用简单的成型夹具(101)的一构成要素即铝板(11)，以环氧树脂体(10)来覆盖结构物(14)，从而能制造出高可靠性的无壳体结构的半导体装置(100)。

Description

半导体装置及其制造方法
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。
本发明的目的在于，鉴于上述问题而提供了一种能不使用传递成型、压缩成型来进行多品种少量的制造的高可靠性的无壳体结构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
为了实现上述目的，根据第一发明，使用如下制造方法来将脱离用片材配置于凹状的孔中，从而能从凹状的孔中顺滑地取出固化后的环氧树脂体，上述制造方法包括：将脱离用片材配置在形成于支承板的凹状的孔内部的工序；在上述凹状的孔中配置被环氧树脂覆盖前的骨架状的半导体装置即结构体的工序；向上述凹状的孔注入液状的环氧树脂的工序；使上述液状的环氧树脂固化，成为内包有上述结构体的固化后的环氧树脂体的工序；将上述固化后的环氧树脂体从配置有上述脱离用片材的上述凹状的孔中取出的工序。
根据第二发明，在第一发明中，为了获得环氧树脂体的形状为长方体的半导体装置，必须使上述凹状的孔的立体形状是长方体。
根据第三发明，在第一发明中，若上述脱离用片材的形状是与上述凹状的孔相嵌合的凹状，则能将脱离用片材的内壁形状设为与凹状的孔的形状大致相同的形状。然后，由于脱离用片材较薄，因此将环氧树脂体的形状成形为与凹状的孔的内侧形状大致相同的形状。
根据第四发明，在第一发明中，若使上述脱离用片材与上述凹状的孔的内壁相嵌合地紧密接合配置，则能使上述脱离用片材与凹状的孔的形状相一致。
根据第五发明，在第一发明中，若将上述脱离用片材以真空紧密接合的方式配置于上述凹状的孔的内壁，则能比第四发明的情况更可靠地将脱离用片材固定于凹状的孔中。
另外，根据第六发明，在第一发明中，若上述液状的环氧树脂的粘度在注入时为50Pa·s以下，则能以与复杂形状的结构体紧密接合的方式注入液状的环氧树脂，能降低空隙的生成。
根据第七发明，在第一发明中，若将上述脱离用片材的材质设为氟类树脂，则能顺滑地使具有结构体的环氧树脂体脱离。
根据第八发明，在第七发明中，上述氟类树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)。
根据第九发明，在第一发明中，若上述脱离用片材和固化后的上述环氧树脂体的粘合强度为10kPa以下，则固化后的环氧树脂体能顺滑地从脱离用片材中脱离。
根据第十发明，在第一发明中，若上述脱离用片材和构成上述骨架状的半导体装置的金属基板之间以2kPa以上的压力相互压接，则能使得在金属基板的背面不附着有环氧树脂。
根据第十一发明，在第一发明中，使上述骨架状的半导体装置即结构体上下反转，并使上述骨架状的半导体装置以不与上述凹状的孔的内壁相接触的方式配置于上述凹状的孔中，并使构成上述骨架状的半导体装置即结构体的金属基板的背面从所注入的液状的环氧树脂的液面露出，从而能防止环氧树脂附着于金属基板的背面。
根据第十二发明，是使用第一至第十发明的任意一种半导体装置的制造方法所制造出的无壳体结构的半导体装置，该半导体装置包括：带导电图案的绝缘基板，该带导电图案的绝缘基板在绝缘基板的背面具有导电层且在表面具有导电图案层；金属基板，该金属基板通过焊料固定于上述导电层；半导体芯片，该半导体芯片固定于上述导电图案层；外部导出端子，该外部导出端子固定于上述导电图案层；接合引线，该接合引线连接上述半导体芯片和上述导电图案层；以及环氧树脂体，该环氧树脂体使上述金属基板的背面和上述外部导出端子的端部露出。该半导体装置构成为外部导出端子从金属基板的背面的相反侧的环氧树脂体的表面突出。
根据第十三发明，是使用第一至第九发明、及第十一发明中的任一种半导体装置的制造方法所制造出的无壳体结构的半导体装置，该半导体装置包括：带导电图案的绝缘基板，该带导电图案的绝缘基板在绝缘基板的背面具有导电层且在表面具有导电图案层；金属基板，该金属基板通过焊料固定于上述导电层；半导体芯片，该半导体芯片固定于上述导电图案层；外部导出端子，该外部导出端子固定于上述导电图案层，以贯通上述带导电图案的绝缘基板和上述金属基板的方式进行配置；接合引线，该接合引线连接上述半导体芯片和上述导电图案层；以及环氧树脂体，该环氧树脂体使上述金属基板的背面和上述外部导出端子的端部露出。该半导体装置构成为外部导出端子从金属基板的背面突出。
发明的效果
利用本发明，能提供一种能使用简单的成型夹具来进行多品种少量的制造的高可靠性的无壳体结构的半导体装置及其制造方法。
附图说明
图1是本发明的实施例1所涉及的半导体装置100的主要部分剖视图。
图2是本发明的实施例2所涉及的半导体装置100的主要部分制造工序图。
图3是接着图2的、本发明的实施例2所涉及的半导体装置100的主要部分制造工序图。
图4是接着图3的、本发明的实施例2所涉及的半导体装置100的主要部分制造工序图。
图5是接着图4的、本发明的实施例2所涉及的半导体装置100的主要部分制造工序图。
图6是表示简单的成型夹具101的结构要素的图。
图7是不同于图6的另一个简单的成型夹具102的结构图，图7(a)是主要部分剖视图,图7(b)是从图7(a)的箭头方向观察到的的主要部分俯视图。
图8是本发明的实施例3所涉及的半导体装置200的制造方法，是主要部分制造工序图。
图9是本发明的实施例4所涉及的半导体装置200的主要部分剖视图。
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。
具体实施方式
利用以下实施例来说明实施方式。
<实施例1>
图1是本发明的实施例1所涉及的半导体装置100的主要部分剖视图。该半导体装置100是利用实施例2的制造方法制造出的无壳体结构的半导体装置，此处，举出半导体模块为例。所谓无壳体结构是指，不存在构成与上述端子壳体61相当的外框的树脂(例如PPS树脂)的结构。
该半导体装置100包括：带导电图案的绝缘基板1，该带导电图案的绝缘基板1具有形成在陶瓷等绝缘基板2的背面的导电层3、及形成在陶瓷等绝缘基板2的表面的导电图案层4；以及金属基板6，该金属基板6通过焊料5a固定到导电层3。该半导体装置100还包括：通过焊料5b固定到导电图案层4的半导体芯片7；固定到导电图案层4的外部导出端子8；以及连接半导体芯片7和导电图案层4的接合引线9。该半导体装置100还包括：使金属基板6的背面6a和外部导出端子8的端部8a露出的环氧树脂体10。尽管未图示，但是在环氧树脂体10的外周部配置有安装孔。
该半导体装置100不具有由图10所示的树脂(PPS)形成的端子壳体，环氧树脂体10兼有图10所示的端子壳体和作为表面保护材料的硅凝胶的作用。
所述环氧树脂体10对固定金属基板6和导电层3的焊料接合部5a、固定半导体芯片7和导电图案层4的焊料接合部5b及接合引线9的接合部9a进行牢固地固定，缓和由各部位的热膨胀差所产生的应力。因此，能提高半导体装置100的动力循环性，能实现半导体装置100的长寿命(高可靠性)。
<实施例2>
图2～图5是本发明的实施例1所涉及的半导体装置100的制造方法，是按照工序顺序示出的主要部分制造工序图。
在图2(a)中，准备作为具有多个凹部的孔12的支承板的例如铝板11。该铝板11是图6所示的简单的成型夹具101的结构要素。该凹状的孔12的立体形状例如为长方体。其形状成为半导体装置100的外形。该外形并不限于长方体，也可以对孔12的形状进行适当变更而改变为其他外形。图2(a)是铝板11的立体图。
在图2(b)中，在凹部的孔12的内表面12a配置有脱离用片材13。该脱离用片材13的厚度是例如0.05mm左右，是用于使环氧树脂体10顺滑地脱离凹部的孔12的必要的片材。
可以预先将该脱离用片材13以与凹状的孔12相嵌合的方式成型为与孔12相匹配的形状。也可以将平坦的脱离用片材13配置在孔12上，从上方起利用进入孔12的压接体进行按压，将该压接体压入孔12，从而使脱离用片材与孔12的内表面12a紧密接合。该脱离用片材13是用于使环氧树脂体10能顺滑地脱离凹状的孔12的片材，是简单的成型夹具101的结构要素。图2(b)是以图2(a)的X-X线进行切断后的主要部分剖视图。
在图3(a)中，结构体14配置于配置有脱离用片材13的凹部的孔12中。该结构体14在其内包于环氧树脂体10之前是骨架状的半导体装置。图3(a)是相当于图2(b)的主要部分剖视图。
在图3(b)中，构成该结构体14的一部分的金属基板6向脱离用片材13施加压力，金属基板6与脱离用片材13紧密接合。对于施加压力的方法，例如有利用结构体14的自重、配置于外部导出端子8的顶点8b的锤15、及加压机构向外部导出端子8进行加压等。在该加压力小于2kPa时，环氧树脂进入金属基板6和脱离用片材13之间，因而会导致需要清洗金属基板6，因此并不优选。因而，优选加压力为2kPa以上。另外，锤15、加压机构等是简单的成型夹具101的结构要素。图3(b)是相当于图2(b)的主要部分剖视图。
图4(a)中，利用分配器18将因升温(例如30～60°左右)而导致粘度降低后的液状的环氧树脂17注入到凹部的孔12中。此外，也可以对成型夹具101加热以防止环氧树脂的粘性增大。通过减小粘度，从而液状的环氧树脂17容易进入结构体14的间隙，能抑制在结构体14附近的液状的环氧树脂17中产生空隙。另外，通过一边进行脱泡一边注入液状的环氧树脂17，从而能大幅减少空隙。在注入液状的环氧树脂17时，使液面17a位于外部导出端子8的端部8a下方的位置，以使端部8a从液状的环氧树脂17露出。注入到凹状的孔12中的液状的环氧树脂的升温固化可以例如使用恒温槽19、加热板，也可以使成型夹具101具有加热机构。另外，所述分配器18是简单的成型夹具101的结构要素。图4(a)是相当于图2(b)的主要部分剖视图。
在图4(b)中，对铝板11进行加热，使液状的环氧树脂17固化，形成内包有所述结构体14的环氧树脂体10。加热可以例如使用回流炉20。图4(b)是相当于图2(b)的主要部分剖视图。
图5中，在液状的环氧树脂17固化后，使铝板11降到室温，使用上拉机构21将内包有结构体14的环氧树脂体10从铝板11的凹状的孔12中拉出。由于脱离用片材13配置于凹状的孔12中，因此，能容易地拉出环氧树脂体10。该上拉机构21是简单的成型夹具101的结构要素。另外，通过使铝板11上下反转，也能取出环氧树脂体10。在该情况下，不需要上拉机构21。
由此，能够获得由环氧树脂体10覆盖的无壳体结构的半导体装置100。图5是相当于图2(b)的主要部分剖视图。
此外，在脱离用片材13与环氧树脂体10被一起从凹状的孔12中拉出的情况下，在之后的工序中，将脱离用片材13从环氧树脂体10剥离，从而获得无壳体结构的半导体装置100。
图6是表示简单的成型夹具101的结构要素的图。该简单的成型夹具101由具有凹状的孔12的铝板11(支承板)、脱离用片材13、加压单元(锤15、自重、对外部导出端子进行加压的加压机构等)、上拉机构21、分配器18等构成，与传递成型装置、压缩成型装置相比，装置成本极低。
图7是另一个简单的成型夹具102的结构图，图7(a)是主要部分剖视图,图7(b)是从图7(a)的箭头方向观察到的主要部分俯视图。与图6的不同之处在于，配置有多个与凹状的孔12相连接的微小的通路22，并设置有例如真空泵23，该真空泵23通过该通路22对脱离用片材13进行抽真空，使脱离用片材13与凹状的孔12的内表面12a紧密接合。该真空泵23是简单的成型夹具102的构成要素。若使用该另一个简单的成型夹具102，则在图2(b)的工序中，通过抽真空能使脱离用片材13与凹状的孔12非常紧密地接合，若解除抽真空，则脱离用片材13能容易地从凹状的孔12脱离。
如上所述，液状的环氧树脂17的粘度在注入时只要为50Pa·s以下即可。
所述脱离用片材13是厚度为0.05mm左右的氟树脂薄膜。
作为该脱离用片材13的材质的具体示例，可以举出聚四氟乙烯(PTFE)、聚四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、以及四氟乙烯/乙烯共聚物(ETFE)。
在所述制造方法中，不需要传递成型装置、压缩成型装置，而使用廉价的简单的成型夹具101、102来对环氧树脂体10进行成型。由于利用环氧树脂体10来覆盖所述结构体14，因此，能提高焊料接合部5a、接合引线的接合部9a的可靠性。
所述脱离用片材13与环氧树脂体10的粘接强度可以为10kPa以下，以使得能顺滑地从凹状的孔12中取出环氧树脂体10。若该粘接强度超过10kPa，则不能使脱离用片材13与环氧树脂体10分离。
此外，在该脱离用片材13损伤或被弄脏的情况下，也能简单地更换成新品。
另外，只要是脱离用片材13与环氧树脂体10的粘接强度为10kPa以下的材质，则脱离用片材13的材质不限于上述材质。
将所述支承板即铝板11的强度设为不会因液状的环氧树脂17的固化而变形的强度。只要支承部不会因液状的环氧树脂17的固化而变形，则可以采用铝以外的材质。
另外，尽管未图示，但是若凹状的孔12的侧壁具有锥形(上宽下窄)，则容易从凹状的孔12取出环氧树脂体10。
如上所述，液状的环氧树脂17的粘度在注入时只要为50Pa·s(＝50000cP)以下即可。若超过50Pa·s，则液状的环氧树脂17难以进入所述结构体14的各部分，因而容易生成间隙，因此不是优选的。因此，将注入时的粘度设为50Pa·s以下，优选设为5Pa·s以下。另外，更优选将该粘度设为0.1Pa·s以下。
另外，在从注入所述液状的环氧树脂17到其固化的工序中，也可以用2kPa以上的压力来压接构成结构体14的金属基板6和脱离用片材13。该压接使得两者之间不易产生间隙16，能减少液状的环氧树脂17附着于金属基板6的背面6a。另外，优选研磨所附着的固化后的环氧树脂以将其除去。
另外，在制造多品种少量的半导体装置的情况下，能通过改变所述凹状的孔12的立体形状来进行对应，因此，本发明的无壳体结构的半导体装置100的制造方法适用于多品种少量的制造。
表1中示出了以下实验结果：即，改变半导体装置的成型条件(有无端子壳体、支承板的材质、脱离用片材的种类)后所获得的脱离用片材13和环氧树脂体10的粘接强度、树脂密封后的金属基板6的翘曲、半导体装置的外观检查、及动力循环性。
[表1]
※1粘度5Pa·s以下的液状的环氧树脂(固化前)
※2不能测定
※3不能脱离
支承板的铝具有凹状的孔的铝板。
支承板的PTFE具有凹状孔的PTFE板。
液状的环氧树脂17的固化是依次按照例如第一固化(100℃1h)工序、第二固化(140℃1h)工序、及第三固化(180℃1h)工序这三阶段来进行的。实验是在八种条件(实验1～实验8)下进行的。
实验1～3、实验6～8中以铝板11作为支承板来进行。
实验1～实验3中，在分别采用PTFE(实验1)、PFA(实验2)、ETFE(实验3)作为脱离用片材13的条件下进行。
实验4是使用PPS(聚苯硫醚)壳体的现有方法。
实验5中，使用PTFE板(无脱离用片材)来代替铝板11。
实验6中，在无脱离用片材13的情况下进行实验。
实验7中，对脱离用片材13使用聚乙烯(PE)。
实验8中，对脱离用片材13使用聚碳酸酯(PC)。
此外，尽管表1中未图示，但是在实验3的条件下，在将金属基板6的按压力设为1kPa的情况下，会生成间隙16，液状的环氧树脂17会附着于金属基板6的背面，因而会出现外观不良。
在表1中，
(1)实验1～实验3中，粘接强度为10kPa以下，翘曲较少，外观良好，即使将动力循环的目标设为2000循环也不会出现问题，因此，是本发明能够采用的条件。
(2)实验4、实验5无法达到作为动力循环的目标的2000循环，因此，是本发明无法采用的条件。
(3)实验6～实验8中无法进行脱离，因而外观不良，是本发明无法采用的条件。
此外，动力循环试验是对附着于金属基板6的环氧树脂进行切削后所实施的试验。另外，实验4中的1000循环可以被推测为相当于实际使用条件下的15万循环以上。
基于上述实验可知，优选PTFE，PFA，ETFE等氟类树脂作为脱离用片材13。另外，可知，可以选用铝板11作为支承板，而不能选用翘曲较大的PTFE板作为支承板。此外还确认了具有端子壳体时翘曲会增大的情况。
<实施例3>
图8是本发明的实施例3所涉及的半导体装置200的制造方法，是主要部分制造工序图。与实施例2的半导体装置100的制造方法的不同之处在于，将结构体14倒置地浸入液状的环氧树脂17中这一点。由此，能防止液状的环氧树脂17附着于金属基板6的背面6a。外部导出端子8c在贯通金属基板6、带导电图案的绝缘基板1、及焊料5的部位由绝缘膜25覆盖。
对于倒置的结构体14a，可以通过使用悬吊机构24来悬吊构成结构体14a的金属基板6以进行定位。
<实施例4>
图9是本发明的实施例4所涉及的半导体装置200的主要部分剖视图。该半导体装置200是利用图8的制造方法制造出的半导体装置，是无壳体结构的半导体装置(半导体模块)。外部导出端子8c利用绝缘膜25进行绝缘，贯通所述导电层3及金属基板6。该外部导出端子8c也可横向伸出。此外，如虚线所示的外部导出端子8d那样，也可以采用不贯通金属基板6的结构。
标号说明
1，51 带导电图案的绝缘基板
2 绝缘基板
3 导电层
4 导电图案层
5a，5b，5c，55a，55b 焊料接合部
6，56 金属基板
7，57 半导体芯片
8，8c，8d，58 外部导出端子
8a 外部导出端子的端部
8b 顶点
9，59a，59b 接合引线
9a 接合引线的接合部
10 环氧树脂体
17 铝板
12 凹状的孔
12a 内表面
13 脱离用片材
14，14a 结构体
15 锤
16 间隙
17 液状的环氧树脂
18 分配器
19 恒温槽
20 回流炉
21 上拉机构
22 通路
23 真空泵
24 悬吊机构
25 绝缘膜
52 陶瓷
53、54 金属箔
60 硅凝胶
61 端子壳体
62 盖部
100，200 半导体装置
101，102 成型夹具
500 半导体模块

Claims (13)

1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
将脱离用片材配置在形成于支承板的凹状的孔内部的工序；
在所述凹状的孔中配置被环氧树脂覆盖前的骨架状的半导体装置即结构体的工序；
向所述凹状的孔注入液状的环氧树脂的工序；
使所述液状的环氧树脂固化，成为内包有所述结构体的固化后的环氧树脂体的工序；以及
将所述固化后的环氧树脂体从配置有所述脱离用片材的所述凹状的孔中取出的工序。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述凹状的孔的立体形状是长方体。
3.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述脱离用片材的形状是与所述凹状的孔相嵌合的凹状。
4.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
使所述脱离用片材与所述凹状的孔的内壁相嵌合地紧密接合配置。
5.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
将所述脱离用片材以真空紧密接合的方式配置于所述凹状的孔的内壁。
6.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述液状的环氧树脂的粘度在注入时为50Pa·s以下。
7.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述脱离用片材的材质是氟类树脂。
8.如权利要求7所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述氟类树脂是聚四氟乙烯、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.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述脱离用片材与固化后的所述环氧树脂的粘合强度为10kPa以下。
10.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述脱离用片材与构成所述骨架状的半导体装置的金属基板之间以2kPa以上的压力相互压接。
11.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
使所述骨架状的半导体装置即结构体上下反转，并使所述骨架状的半导体装置以不与所述凹状的孔的内壁相接触的方式配置于所述凹状的孔中，并使构成所述骨架状的半导体装置即结构体的金属基板的背面从所注入的液状的环氧树脂的液面露出。
12.一种半导体装置，该半导体装置是利用所述权利要求1至权利要求10的任一项所述的半导体装置的制造方法制造出的无壳体结构的半导体装置，其特征在于，包括：
带导电图案的绝缘基板，该带导电图案的绝缘基板在绝缘基板的背面具有导电层且在表面具有导电图案层；
金属基板，该金属基板通过焊料固定于所述导电层；
半导体芯片，该半导体芯片固定于所述导电图案层；
外部导出端子，该外部导出端子固定于所述导电图案层；
接合引线，该接合引线连接所述半导体芯片和所述导电图案层；以及
环氧树脂体，该环氧树脂体使所述金属基板的背面和所述外部导出端子的端部露出。
13.一种半导体装置，该半导体装置是利用所述权利要求1至权利要求9、及权利要求11的任一项所述的半导体装置的制造方法制造出的无壳体结构的半导体装置，其特征在于，包括：
带导电图案的绝缘基板，该带导电图案的绝缘基板在绝缘基板的背面具有导电层且在表面具有导电图案层；
金属基板，该金属基板通过焊料固定于所述导电层；
半导体芯片，该半导体芯片固定于所述导电图案层；
外部导出端子，该外部导出端子固定于所述导电图案层，以贯通所述带导电图案的绝缘基板和所述金属基板的方式进行配置；
接合引线，该接合引线连接所述半导体芯片和所述导电图案层；以及
环氧树脂体，该环氧树脂体使所述金属基板的背面和所述外部导出端子的端部露出。
CN201410443248.5A 2013-09-06 2014-09-02 半导体装置及其制造方法 Pending CN104425391A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013185063 2013-09-06
JP2013-185063 2013-09-06
JP2014141603A JP6398399B2 (ja) 2013-09-06 2014-07-09 半導体装置およびその製造方法
JP2014-141603 2014-07-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104425391A true CN104425391A (zh) 2015-03-18

Family

ID=52624805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410443248.5A Pending CN104425391A (zh) 2013-09-06 2014-09-02 半导体装置及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9548253B2 (zh)
JP (1) JP6398399B2 (zh)
CN (1) CN104425391A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106469688A (zh) * 2015-08-18 2017-03-01 富士电机株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7005373B2 (ja) * 2018-02-09 2022-01-21 三菱電機株式会社 パワーモジュールおよび電力変換装置
JP7543655B2 (ja) * 2020-02-14 2024-09-03 富士電機株式会社 半導体モジュール

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950534A (ja) * 1982-09-17 1984-03-23 Hitachi Ltd 半導体の樹脂封止方法
EP0959494A1 (en) * 1996-08-20 1999-11-24 Hitachi, Ltd. Semiconductor and method for manufacturing the same
CN101218083A (zh) * 2005-07-27 2008-07-09 德州仪器公司 具有改进的尺寸控制的塑料半导体封装
JP2008270469A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール及びその製造方法
CN101803008A (zh) * 2007-09-07 2010-08-11 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及其制造方法
JP2010199152A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Denso Corp 電子部品の成形封止方法及びそれによる電子部品
CN102473692A (zh) * 2009-08-06 2012-05-23 欧姆龙株式会社 功率模块
WO2012086464A1 (ja) * 2010-12-20 2012-06-28 株式会社日立製作所 パワーモジュールおよびパワーモジュール用リードフレーム

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS546772A (en) * 1977-06-17 1979-01-19 Nitto Electric Ind Co Seal for electronic parts or like
JPH065742A (ja) 1992-06-22 1994-01-14 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置、その封止に用いられる樹脂および半導体装置の製造方法
JP3390661B2 (ja) 1997-11-13 2003-03-24 三菱電機株式会社 パワーモジュール
US6864574B1 (en) * 1999-11-29 2005-03-08 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor package
US20020110956A1 (en) * 2000-12-19 2002-08-15 Takashi Kumamoto Chip lead frames
JP3740116B2 (ja) * 2002-11-11 2006-02-01 三菱電機株式会社 モールド樹脂封止型パワー半導体装置及びその製造方法
EP1643818A4 (en) 2003-07-03 2006-08-16 Hitachi Ltd MODULE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE
KR100546372B1 (ko) * 2003-08-28 2006-01-26 삼성전자주식회사 웨이퍼 레벨 칩 사이즈 패키지의 제조방법
DE10346889A1 (de) 2003-10-09 2005-05-04 Daimler Chrysler Ag Luftverdichtende Brennkraftmaschine
JP4155999B2 (ja) * 2006-06-02 2008-09-24 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP5061717B2 (ja) * 2007-05-18 2012-10-31 富士電機株式会社 半導体モジュール及び半導体モジュールの製造方法
CN101933139B (zh) * 2007-12-20 2012-11-07 爱信艾达株式会社 半导体装置及其制造方法
US8043545B2 (en) * 2007-12-31 2011-10-25 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to evenly clamp semiconductor substrates
JP2009200338A (ja) * 2008-02-22 2009-09-03 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法
JP2009302505A (ja) * 2008-05-15 2009-12-24 Panasonic Corp 半導体装置、および半導体装置の製造方法
JP4755292B1 (ja) 2010-05-11 2011-08-24 株式会社サンエー 治具、及び半導体モジュールの成型方法
TWI610782B (zh) * 2012-01-30 2018-01-11 旭硝子股份有限公司 脫模膜及使用其之半導體裝置的製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5950534A (ja) * 1982-09-17 1984-03-23 Hitachi Ltd 半導体の樹脂封止方法
EP0959494A1 (en) * 1996-08-20 1999-11-24 Hitachi, Ltd. Semiconductor and method for manufacturing the same
CN101218083A (zh) * 2005-07-27 2008-07-09 德州仪器公司 具有改进的尺寸控制的塑料半导体封装
JP2008270469A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュール及びその製造方法
CN101803008A (zh) * 2007-09-07 2010-08-11 株式会社半导体能源研究所 半导体装置及其制造方法
JP2010199152A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Denso Corp 電子部品の成形封止方法及びそれによる電子部品
CN102473692A (zh) * 2009-08-06 2012-05-23 欧姆龙株式会社 功率模块
WO2012086464A1 (ja) * 2010-12-20 2012-06-28 株式会社日立製作所 パワーモジュールおよびパワーモジュール用リードフレーム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106469688A (zh) * 2015-08-18 2017-03-01 富士电机株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法
CN106469688B (zh) * 2015-08-18 2020-08-28 富士电机株式会社 半导体装置以及半导体装置的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015073080A (ja) 2015-04-16
US9548253B2 (en) 2017-01-17
US20150069601A1 (en) 2015-03-12
JP6398399B2 (ja) 2018-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5063398B2 (ja) フロントコンタクトを有するパッケージ化された半導体発光デバイスを圧縮成形により形成する方法
CN106298695B (zh) 封装模组、封装模组堆叠结构及其制作方法
JP5198265B2 (ja) 薄型可撓性基板の平坦な表面を形成する装置及び方法
JP2010040992A (ja) 電子制御装置の製造方法とそのトランスファーモールド装置および電子制御装置
JP2009200416A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
TWI672711B (zh) 絕緣金屬基板及其製造方法
TW201242095A (en) LED package and method for manufacturing the same
CN104425391A (zh) 半导体装置及其制造方法
US9691697B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP5538385B2 (ja) シールフレームならびに構成要素をカバーする方法
JP4755292B1 (ja) 治具、及び半導体モジュールの成型方法
JP2003170465A (ja) 半導体パッケージの製造方法およびそのための封止金型
CN108538728B (zh) 制造半导体器件的方法
TWM577178U (zh) 絕緣金屬基板
EP3747046A1 (en) A method and a jig for manufacturing a pin-fin type power module
JP4842177B2 (ja) 回路基板及びパワーモジュール
RU2503086C1 (ru) Способ корпусирования электронных компонентов
JP6610460B2 (ja) 電子装置、及び、電子装置の製造方法
JP6536356B2 (ja) 電子装置の製造方法
JP6089595B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
TW533558B (en) Substrate manufacturing method for forming image sensor package
CN109273416A (zh) 一种多阶光电器件支架
JP2013069961A (ja) 中空封止構造の製造方法および中空封止構造
JP2016012692A (ja) 電子部品の樹脂パッケージの形成方法
WO2015198808A1 (ja) 半導体装置、該半導体装置の製造方法及び該半導体装置を用いたセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150318