專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)電通路、使用該導(dǎo)電通路的半導(dǎo)體裝置以及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于導(dǎo)電的導(dǎo)電通路(electrically-conducting path)、使用該導(dǎo)電通路的半導(dǎo)體裝置以及它們的制造方法。
背景技術(shù)：
導(dǎo)通電路是半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成部件之一。該導(dǎo)電通路例如有效利用于安裝在空調(diào)(空調(diào)機(jī))上的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件與控制電路的連接，以及安裝在電動(dòng)汽車(chē)上的多個(gè)電池彼此的連接或者多個(gè)電容器彼此的連接。如圖6(a) 圖6(d)所示，通常導(dǎo)電通路由第一導(dǎo)電通路形成板51和第二導(dǎo)電通 路形成板52構(gòu)成，第二導(dǎo)電通路形成板52具有與該第一導(dǎo)電通路形成板51的第一連接部相重疊的第二連接部。例如，在第一導(dǎo)電通路形成板51的第一連接部形成有突起部51a，該突起部51a形成為朝著重疊面?zhèn)韧怀龅奈赐耆袛酄顟B(tài)。另一方面，在第二導(dǎo)電通路形成板52的第二連接部形成有通孔52a，該通孔52a內(nèi)可嵌入第一導(dǎo)電通路形成板51的突起部51a。為了將第一導(dǎo)電通路形成板51和第二導(dǎo)電通路形成板52電連接，首先，如圖6 (a)和圖6(b)所示，將第一導(dǎo)電通路形成板51的突起部51a插入第二導(dǎo)電通路形成板52的通孔52a內(nèi)，讓突起部51a的上表面從該通孔52a中露出。接著，如圖6(c)所示，將沖頭53沖入從第二導(dǎo)電通路形成板52的通孔52a中露出的第一導(dǎo)電通路形成板51的突起部51a的中心部。這樣一來(lái)，如圖6(d)所示，將突起部51a的上部擴(kuò)張到第二導(dǎo)電通路形成板52的通孔52a的周緣部,形成鉚接部(鉚釘)51b。這樣一來(lái)，就將第一導(dǎo)電通路形成板51的突起部51a的側(cè)面壓接在第二導(dǎo)電通路形成板52的通孔52a的壁面上。但是，在這種現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電通路中存在以下問(wèn)題突起部51a側(cè)面與通孔52a壁面的壓接部的電阻較大，電流會(huì)在該壓接部?jī)?nèi)產(chǎn)生大量熱量。具體而言，在上述現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電通路中，通過(guò)將第一導(dǎo)電通路形成板的突起部的側(cè)面擴(kuò)張到第二導(dǎo)電通路形成板的通孔的壁面?zhèn)?，突起部的?cè)面就會(huì)與通孔的壁面壓接在一起。但是，在裝配之前保存于大氣中的期間內(nèi)，第一導(dǎo)電通路形成板51和第二導(dǎo)電通路形成板52會(huì)在突起部51a的側(cè)面和通孔52a的壁面形成金屬氧化膜。因此，如果僅僅將導(dǎo)電通路形成板51、52彼此壓接，則會(huì)成為在導(dǎo)電通路形成板51和導(dǎo)電通路形成板52之間存在金屬氧化膜的連接狀態(tài)，使得電阻增大，產(chǎn)生更多熱量。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，作為對(duì)半導(dǎo)體裝置的布線等的金屬氧化膜的處理措施，記載了通過(guò)使功率半導(dǎo)體芯片的電極與布線的接合部彼此變形讓新生面露出，以提高接合部的強(qiáng)度的方法。圖7表示專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的半導(dǎo)體裝置的制造方法。如圖7所示，進(jìn)行壓接接合之前的半導(dǎo)體芯片102的電極102A具有凹凸?fàn)畋砻?02AS。另一方面，布線103具有與電極102A壓接接合的連接部103A。此處，進(jìn)行壓接接合之前的表面103AS呈平坦?fàn)睢Ｍㄟ^(guò)由超聲波頭部121施加載荷，對(duì)電極102與布線103的連接部103A進(jìn)行壓接接合。在進(jìn)行該接合時(shí)，在電極102A和連接部103A分別露出未氧化的新生面。結(jié)果，能夠提高電極102A與連接部103A的接合強(qiáng)度。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載了一種技術(shù)領(lǐng)域與本發(fā)明不同的方法，該方法為了實(shí)現(xiàn)冷壓接而將兩個(gè)潔凈的新生面彼此壓接在一起。圖8(a)和圖8(b)表示專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的冷壓接方法的主要部件剖面結(jié)構(gòu)。首先，如圖8(a)所示，將分別在兩個(gè)面上形成有鍍層208a、208b的板體202a、202b彼此重疊，用冷壓接裝置進(jìn)行冷壓接。此處，板體202a、202b由銅(Cu)形成，鍍層208a、208b由鎳(Ni)形成。隨著冷壓接的進(jìn)行，楔狀的壓模206a、206b —邊分別使板體202a、202b沿著箭頭A方向和B方向發(fā)生塑性變形一邊侵入板體202a、202b。此時(shí)，隨著冷壓接的進(jìn)行，鍍層208a、208b在壓接部分205被切斷，沿著箭頭C、D方向移動(dòng)。接著，如圖8(b)所示，鍍層208a、208b隨著板體202a、202b因冷壓接而產(chǎn)生的的塑性流動(dòng)，進(jìn)一步沿著箭頭C、D方向移動(dòng)。這是因?yàn)?，鍍?08a、208b無(wú)法跟著板體202a、202b因冷壓接而產(chǎn)生的塑性流動(dòng)進(jìn)行流動(dòng)，在壓接結(jié)束之前達(dá)到斷裂點(diǎn)。結(jié)果，在鍍層208a、208b斷裂移動(dòng)后，露出各板體202a、202b的不存在氧化膜的兩個(gè)潔凈新生面，已露出的兩個(gè)新生面由冷壓接而彼此接合。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本公開(kāi)特許公報(bào)特開(kāi)2003-45920號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本公開(kāi)特許公報(bào)特公昭59-52031號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
-發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題-對(duì)于導(dǎo)電通路的形成，如果采用專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的冷壓接法，則接合部的鍍層和金屬氧化物沿水平方向斷裂，在接合面上露出新生面。因此，新生面可能會(huì)彼此連接，接合部的電阻能夠降低一定程度。但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的冷壓接法中存在以下問(wèn)題在有較大電流流動(dòng)的導(dǎo)電通路中，接合部的電阻未降低。本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，在將有較大電流流動(dòng)的導(dǎo)電通路形成板彼此接合的接合部中降低電阻。-用以解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案-為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電通路包括由第一金屬制成，具有孔部的第一導(dǎo)電通路形成板；以及由第二金屬制成，具有壓入孔部?jī)?nèi)的壓入部的第二導(dǎo)電通路形成板。在孔部的壁面和壓入部的側(cè)面上形成有傾斜接合面，該傾斜接合面相對(duì)于第一導(dǎo)電通路形成板與第二導(dǎo)電通路形成板彼此的重疊面的法線傾斜，在傾斜接合面的附近區(qū)域形成有由金屬流動(dòng)所產(chǎn)生的接合部。本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置包括本發(fā)明的導(dǎo)電通路、與該導(dǎo)電通路電連接的半導(dǎo)體芯片、以及由將導(dǎo)電通路和半導(dǎo)體芯片密封的樹(shù)脂材制成的外裝體。
本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電通路的制造方法為在將由第一金屬制成且具有孔部的第一導(dǎo)電通路形成板與由第二金屬制成的第二導(dǎo)電通路形成板彼此重疊的狀態(tài)下，利用壓入工具將第二導(dǎo)電通路形成板上與孔部相向的部分壓入孔部?jī)?nèi)，使第一導(dǎo)電通路形成板與第二導(dǎo)電通路形成板彼此接合。本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法是預(yù)先在由第一金屬制成且具有孔部的第一導(dǎo)電通路形成板和由第二金屬制成的第二導(dǎo)電通路形成板中的至少一塊導(dǎo)電通路形成板上固定半導(dǎo)體芯片，在將第一導(dǎo)電通路形成板上具有孔部的區(qū)域與第二導(dǎo)電通路形成板的一部分彼此重疊的狀態(tài)下，利用壓入工具將第二導(dǎo)電通路形成板上與孔部相向的部分壓入孔部?jī)?nèi)，使第一導(dǎo)電通路形成板與第二導(dǎo)電通路形成板彼此接合，然后用由樹(shù)脂材制成的外裝體將半導(dǎo)體芯片以及第一導(dǎo)電通路形成板和第二導(dǎo)電通路形成板的接合部密封。-發(fā)明的效果-根據(jù)本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電通路、采用該導(dǎo)電通路的半導(dǎo)體裝置以及它們的制造方法，能夠降低導(dǎo)電通路和半導(dǎo)體裝置的電阻。


圖I是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置的剖視圖。圖2表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路，是圖I中包含接合部25的區(qū)域的放大剖視圖。圖3(a)表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路，是圖I中包含接合部的區(qū)域的放大俯視圖。圖3(b) 圖3(e)是各個(gè)變形例所涉及的導(dǎo)電通路的包含接合部的區(qū)域的放大俯視圖。圖4是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路的傾斜接合面的剖面，是圖2所示的區(qū)域31的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。圖5(a) 圖5(d)是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置的制造工序的工序順序的示意剖視圖。圖6 (a) 圖6 (d)是表示現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電通路的制造方法的工序順序的示意剖視圖。圖7是對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明的示意首1J視圖。圖8(a)和圖8(b)是對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有技術(shù)的冷壓接方法進(jìn)行說(shuō)明的主要部件剖視圖。
具體實(shí)施例方式(一實(shí)施方式)以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置以及構(gòu)成該半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電通路進(jìn)行說(shuō)明。[半導(dǎo)體裝置]圖I表示一實(shí)施方式所涉及的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置的剖面結(jié)構(gòu)。如圖I所示，本實(shí)施方式所涉及的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置包括第一引線框架I、第二引線框架2、散熱板3和外裝體4。第一引線框架I將功率元件Tl支承在第一芯片墊部Ic上，第二引線框架2將控制元件T2支承在第二芯片墊部2c上，散熱板3隔著絕緣片5固定在第一引線框架I的下表面，外裝體4由作為樹(shù)脂材之一例的密封樹(shù)脂材制成。外裝體4由例如環(huán)氧樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂制成，覆蓋包括功率元件Tl的第一引線框架I的一個(gè)端部、以及包括控制元件T2的第二引線框架2的一個(gè)端部。而且，外裝體形成為讓散熱板3的下表面露出。此處，為了實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置的小型化，第一芯片墊部Ic的至少一部分與第二芯片墊部2c在俯視圖中彼此重疊。而且，功率元件Tl的至少一部分和控制元件T2配置成在俯視圖中彼此重疊。在本實(shí)施方式所涉及的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置中，在第一引線框架I中，將多條引線中的一條引線作為第一中繼引線lb。而且，在第二引線框架2中，將多條引線中的一條引線作為第二中繼引線2b。 在包含本發(fā)明所涉及的接合部25的區(qū)域30內(nèi)，第一中繼引線Ib和第二中繼引線2b的端部由接合部25彼此接合，形成導(dǎo)電通路。以下，對(duì)本實(shí)施方式所涉及的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。第一引線框架I由作為第一金屬之一例的例如銅(Cu)等導(dǎo)電性較高的金屬制成。第二引線框架2由作為第二金屬之一例的例如銅或42合金(Fe-42% Ni)等導(dǎo)電性較高的金屬制成。散熱板3例如由銅或鋁(Al)等導(dǎo)熱性?xún)?yōu)異的金屬制成。第一引線框架I的第一芯片墊部Ic和第一中繼引線Ib隔著絕緣片5固定在散熱板3的上表面。絕緣片5例如由具有導(dǎo)熱性的絕緣性材料制成，具有由粘合層夾著電絕緣層的兩面的三層結(jié)構(gòu)。功率元件Tl為半導(dǎo)體芯片，可采用例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。功率元件Tl由焊料6預(yù)先固定在第一引線框架I的第一芯片墊部Ic的上表面。功率元件Tl的焊盤(pán)(未圖示)與第一引線框架I的多條引線由例如鋁制金屬線7電連接在一起。而且，功率元件Tl的焊盤(pán)與第一中繼引線Ib之間也由鋁等制的金屬線8電連接在一起。應(yīng)予說(shuō)明，可以用由鋁制成的金屬帶或者由銅制成的金屬夾(clip)作為金屬線
7、8，代替由鋁制成的金屬線。金屬帶或金屬夾與金屬線相比剖面積更大，布線電阻值更低，因此能減少功耗。控制元件T2是具有控制功率元件Tl的控制電路的半導(dǎo)體芯片，該控制元件T2包括例如驅(qū)動(dòng)電路和過(guò)電流防止電路等?？刂圃2由例如銀(Ag)漿材9預(yù)先固定在第二引線框架2的第二芯片墊部2c的上表面?？刂圃2的焊盤(pán)(未圖示)與第二引線框架2的多條引線由金(Au)等制的金屬線10彼此電連接在一起。此處，支承控制元件T2的第二引線框架2的第二芯片墊部2c與功率元件Tl的上表面大致平行地配置在該功率元件Tl的上方，覆蓋功率元件Tl的金屬線7、8的至少一部分。結(jié)果，在與功率元件Tl相連接的金屬線7、8和控制元件T2之間配置有第二引線框架2的第二芯片墊部2c。因此，能夠利用第二芯片墊部2c阻斷在功率元件Tl的輸出信號(hào)線即金屬線7、8中產(chǎn)生的電磁波噪聲的一部分，防止電磁波噪聲的一部分向控制元件T2傳播。結(jié)果，能夠抑制控制元件T2的誤操作。
同樣，在本實(shí)施方式中，第二引線框架2配置成覆蓋第一引線框架I的至少一部分。因此，由功率元件Tl產(chǎn)生的電磁波噪聲被位于控制元件T2下側(cè)的第二引線框架2所屏蔽。結(jié)果，到達(dá)控制元件T2的電磁波噪聲量減少，控制元件T2的誤動(dòng)作的發(fā)生受到抑制。結(jié)果，能夠提高本半導(dǎo)體裝置的操作可靠性。另外，可在第二引線框架2的第二芯片墊部2c的至少一部分(優(yōu)選第二芯片墊部2c的下表面)形成由鎳(Ni)等磁性材料制成的鍍層。這樣一來(lái)，就能夠用該鍍層吸收由功率元件Tl產(chǎn)生的電磁波噪聲，因此能夠進(jìn)一步抑制由功率元件Tl產(chǎn)生的電磁波噪聲對(duì)控制元件T2的影響。[導(dǎo)電通路]圖2表示將圖I所示的包括接合部25的區(qū)域30放大所得的剖面結(jié)構(gòu)。以下，在本實(shí)施方式中，將區(qū)域30作為本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路進(jìn)行說(shuō)明。區(qū)域30包括第一引線框架I的第一中繼引線Ib與第二引線框架2的第二中繼引線2b的 接合部25。因此，在圖2中，將第一中繼引線Ib作為第一導(dǎo)電通路形成板11，將第二中繼引線2b作為第二導(dǎo)電通路形成板15。在第一導(dǎo)電通路形成板11的上表面的第一連接部12上設(shè)置有沿表里方向貫穿該第一導(dǎo)電通路形成板11的通孔13。而且，在第二導(dǎo)電通路形成板15的下表面的第二連接部14上形成有被壓入第一導(dǎo)電通路形成板11的通孔13內(nèi)的壓入部17。第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15由例如銅(Cu)制成。第二導(dǎo)電通路形成板15的表面和背面形成有由鎳(Ni)制成的鍍膜16。另外，鍍膜16并不一定要形成在第二導(dǎo)電通路形成板15上，但基于后述理由，優(yōu)選形成鍍膜16。而且，鍍膜16可形成在第一導(dǎo)電通路形成板11上，優(yōu)選形成在至少第二導(dǎo)電通路形成板15上。在一般的功率元件Tl的情況下，優(yōu)選作為第一引線框架I之一例的第一導(dǎo)電通路形成板11的厚度在O. 05mm以上I. Omm以下。而且，優(yōu)選作為第二引線框架2之一例的第二導(dǎo)電通路形成板15的厚度也和第一導(dǎo)電通路形成板11同樣，在O. 05mm以上I. Omm以下。應(yīng)予說(shuō)明，各導(dǎo)電通路形成板11、15的厚度可根據(jù)在功率元件Tl中流動(dòng)的電流值來(lái)適當(dāng)設(shè)定。而且，在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選第一導(dǎo)電通路形成板11的厚度大于或等于第二導(dǎo)電通路形成板15的厚度。這是因?yàn)椋诒緦?shí)施方式所涉及的結(jié)構(gòu)中，需要考慮第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15彼此的加工性(特別是對(duì)第二導(dǎo)電通路形成板15的良好加工性)。在對(duì)第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15接合時(shí)的斷裂性加以考慮的情況下，優(yōu)選鍍膜16的厚度在O. 01 μ m以上10 μ m以下。壓入部17由被壓入第一導(dǎo)電通路形成板11的通孔13內(nèi)的第二導(dǎo)電通路形成板15構(gòu)成。該壓入部17的側(cè)面和通孔13的壁面形成傾斜接合面18，該傾斜接合面18相對(duì)于第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15的重疊面(第一導(dǎo)電通路形成板11的平坦面與第二導(dǎo)電通路形成板15的平坦面重疊在一起的面)的法線傾斜。第二導(dǎo)電通路形成板15的壓入部17的與傾斜接合面18相反一側(cè)的面稱(chēng)為傾斜壓入面17a。構(gòu)成接合部25的壓入部17的形成方法的詳細(xì)情況如后所述?？紤]到第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15的導(dǎo)通特性與傾斜接合面18的接合強(qiáng)度之間的合理性，在本實(shí)施方式中，使傾斜接合面18的傾斜角度。應(yīng)予說(shuō)明，從上述導(dǎo)通特性與接合強(qiáng)度的平衡(兼顧)出發(fā)，優(yōu)選傾斜接合面18的傾斜角度01在20°以上50°以下。在通孔13的平面形狀為圓形的情況下，優(yōu)選該通孔13的直徑與第一導(dǎo)電通路形成板11的厚度大致相等。因此，在本實(shí)施方式中，通孔13的直徑在0.05_以上1.0_以下。 在本實(shí)施方式中，傾斜接合面18由通孔13的壁面和壓入部17的側(cè)面構(gòu)成，傾斜角度為θ1 5通過(guò)讓該傾斜接合面18的傾斜角度Q1大于0，與傾斜角度為O的情況相比，第一導(dǎo)電通路形成板11與第二導(dǎo)電通路形成板15的接合面積更大。由此，第一導(dǎo)電通路形成板11與第二導(dǎo)電通路形成板15的導(dǎo)電特性提高。但是，如果傾斜角度Q1過(guò)大，則通孔13與壓入部17的接合強(qiáng)度可能會(huì)降低。因此，在本實(shí)施方式中，傾斜角度91在20°以上50°以下，更優(yōu)選為35°。圖3(a)表示圖2所示的包括接合部25的導(dǎo)電通路的平面結(jié)構(gòu)。如圖3(a)所示，通孔13的平面形狀為圓形，此時(shí)由壓入工具即沖頭的頂端部壓成的壓入痕17b的平面形狀也為圓形。應(yīng)予說(shuō)明，通孔13的平面形狀并不限于圓形，只要傾斜接合面18的面積和接合強(qiáng)度能夠滿足所需條件，則可以為橢圓形或者卵形。如圖3 (b)和圖3 (C)所示，只要傾斜接合面18的面積與接合強(qiáng)度能夠滿足所需條件，則作為變形例，通孔13的平面形狀可以為正方形、還可以為四邊形等多邊形。在圖3(b)中，壓入痕17b的平面形狀為圓形。此時(shí)，第一導(dǎo)電通路形成板11與第二導(dǎo)電通路形成板15的傾斜接合面18形成為切入通孔13各邊的中央部。而且，在圖3(c)中，壓入痕17b的平面形狀為正方形，壓入痕17b的四條邊相對(duì)于通孔13的各邊旋轉(zhuǎn)45°。此時(shí)，第一導(dǎo)電通路形成板11與第二導(dǎo)電通路形成板15的傾斜接合面18也形成為切入通孔13各邊的中央部。如圖3(d)所示的變形例所示，在通孔13的平面形狀為長(zhǎng)方形，沖頭的沖壓面在通孔13的內(nèi)側(cè)設(shè)置有兩個(gè)且兩個(gè)沖壓面彼此隔開(kāi)規(guī)定間隔的情況下，第一導(dǎo)電通路形成板11與第二導(dǎo)電通路形成板15的傾斜接合面18形成為切入通孔13的彼此相向的兩條邊。另外，圖3(e)所示的變形例在第一導(dǎo)電通路形成板11的頂端部設(shè)置有半圓形的切口來(lái)代替在第一導(dǎo)電通路形成板11上設(shè)置通孔13，在第二導(dǎo)電通路形成板15上的與第一導(dǎo)電通路形成板11半圓形切口相向的部分的附近沖壓沖頭，形成傾斜接合面18。這樣一來(lái)，如果傾斜接合面18的面積和接合強(qiáng)度能夠滿足所需條件，則第二導(dǎo)電通路形成板15的壓入部17的側(cè)面只要下述形狀即可，該形狀為壓入部17的側(cè)面與第一導(dǎo)電通路形成板11的通孔13的壁面發(fā)生金屬流動(dòng)(塑性流動(dòng))，能夠由彼此的新生面形成傾斜接合面18的平面形狀。另外，設(shè)置在第一導(dǎo)電通路形成板11上的通孔13并不一定需要貫通。只要在第一導(dǎo)電通路形成板11的第一連接部12與第二導(dǎo)電通路形成板15的第二連接部14的壓入部17產(chǎn)生由新生面形成的傾斜接合面18，能夠維持接合強(qiáng)度并降低電阻，即可以采用不貫通的孔部即凹部來(lái)代替通孔13。應(yīng)予說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，將通孔和凹部統(tǒng)稱(chēng)為孔部。圖4表示本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路的傾斜接合面的剖面，是圖2所示的區(qū)域31的SEM圖像。
由本發(fā)明人制作并觀察到的SEM圖像中可知構(gòu)成傾斜接合面18的通孔13的壁面和壓入部17的側(cè)面由金屬流動(dòng)面(塑性流動(dòng)面)即新生面構(gòu)成。通過(guò)將傾斜接合面18作為新生面，使通孔13的壁面和壓入部17的側(cè)面相互摩擦，能夠達(dá)到金屬彼此一體化的狀態(tài)而不只是金屬彼此接觸的狀態(tài)。此時(shí)，在通孔13的壁面和壓入部17的側(cè)面，由鎳(Ni)制成的鍍膜16成為晶粒16a，大致沿著傾斜接合面18分散。這樣ー來(lái)，由銅組成的金屬彼此一體化，結(jié)果第一導(dǎo)電通路形成板11的第一連接部12與第二導(dǎo)電通路形成板15的第二連接部14之間的電阻顯著降低。因此，據(jù)考察通過(guò)同一金屬彼此一體化(銅的一體化)也能促進(jìn)本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路的導(dǎo)電特性的提高。應(yīng)予說(shuō)明，鍍膜16并不限于鎳(Ni)，只要條件適當(dāng)，例如也可采用鎳鈀(NiPd)或銀(Ag)等金屬。而且，在用鋁(Al)代替銅(Cu)制成第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15的情況下，無(wú)需特別設(shè)置鍍膜。應(yīng)予說(shuō)明，本發(fā)明人確認(rèn)了如果向形成各導(dǎo)電通路形成板11、15的鋁中添加硅(Si)等，則所添加的硅原子起到構(gòu)成鍍膜的金屬原子的晶粒的作 用。[導(dǎo)電通路的制造方法]以下，參照?qǐng)D5(a) 圖5(d)對(duì)ー實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖5(a)所示，形成將第一導(dǎo)電通路形成板11的已設(shè)置有通孔13的一端即第一連接部12與第二導(dǎo)電通路形成板15的一端即第二連接部14彼此重疊的狀態(tài)。然后，如圖5(b)所示，在第二導(dǎo)電通路形成板15的第二連接部14的與通孔13相向的位置上方，配置例如沖頭19作為壓入工具。沖頭19具有朝著通孔13壓入的頂端部20和該頂端部20的外周面即沖壓面21。在利用沖頭19的頂端部20將構(gòu)成第二連接部14的平面部壓入通孔13內(nèi)部時(shí)，沖壓面21防止第二連接部14的通孔13的外側(cè)部分從第一導(dǎo)電通路形成板11的上表面突出。即，沖壓面21設(shè)置成用于將構(gòu)成第二連接部14的平面部推向第一導(dǎo)電通路形成板11側(cè)。此處，在第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15的材料為銅(Cu)的情況下，優(yōu)選沖頭19的構(gòu)成材料為例如以碳化鎢(WC)為主成分的所謂的硬質(zhì)合金。而且，優(yōu)選沖頭19的頂端部20下表面的直徑為通孔13直徑的二分之一，即在O. 025mm以上O. 5mm以下。另外，在通孔13的平面形狀不是圓形的情況下，優(yōu)選頂端部20下表面的直徑為通孔13開(kāi)ロ直徑最小值的二分之一。本發(fā)明人通過(guò)進(jìn)行各種試驗(yàn)，明確了為實(shí)現(xiàn)圖2所示的傾斜接合面18的傾斜角度01為01 = 20°以上50°以下，優(yōu)選沖頭19的頂端部20的沖壓面21的傾斜角度(錐角)02為θ2 = 30°以上60°以下。即，優(yōu)選沖頭19的頂端部20的傾斜角度02為沖壓面21與第二導(dǎo)電通路形成板15的上表面的法線(沖頭19的移動(dòng)方向)所成的角度在30°以上60°以下。而且，為了實(shí)現(xiàn)傾斜角度Q1 = 35°，優(yōu)選傾斜角度θ2 = 45°。應(yīng)予說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，沖頭19的沖壓面21的傾斜角度Θ 2與圖2所示的傾斜壓入面17a的傾斜角度θ3相等。接著，如圖5(c)所示，利用未圖示的驅(qū)動(dòng)裝置讓沖頭19下降，將第二導(dǎo)電通路形成板15的通孔13的上側(cè)部分壓入通孔13內(nèi)。結(jié)果，如圖5(d)所示，在第二導(dǎo)電通路形成板15的第二連接部14上形成已被壓入第一導(dǎo)電通路形成板11的通孔13內(nèi)的壓入部17。而且，在通孔13的壁面和壓入部17的側(cè)面形成通過(guò)將第二導(dǎo)電通路形成板15的第二連接部14壓入通孔13內(nèi)形成壓入部17而形成的的傾斜接合面18。如圖4所示，由于傾斜接合面18即通孔13的壁面和壓入部17的側(cè)面成為塑性流動(dòng)面(金屬流動(dòng)面)，因此通孔13的壁面和壓入部17的側(cè)面不只是處于接觸狀態(tài)而是金屬彼此一體化。傾斜接合面18成為金屬流動(dòng)面(塑性流動(dòng)面)后，能夠讓第一連接部12與第二連接部14之間的的電阻值在ΙΟπιΩ以下。S卩，傾斜接合面18成為金屬流動(dòng)面(塑性流動(dòng)面)后，能夠讓由第一導(dǎo)電通路形成板11和第二導(dǎo)電通路形成板15構(gòu)成的導(dǎo)電通路的導(dǎo)電特性達(dá)到非常好的值。具體而言，本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路的電阻值為現(xiàn)有技術(shù)的百分之ー這ー非常小的值。 根據(jù)上述圖4，本發(fā)明人的研究結(jié)果表明在本實(shí)施方式中，形成在第二導(dǎo)電通路形成板15上的由鎳(Ni)制成的鍍膜16使導(dǎo)電通路的導(dǎo)電特性進(jìn)ー步提高。以下，對(duì)這ー點(diǎn)進(jìn)ー步進(jìn)行詳述。由于第一導(dǎo)電通路形成板11由銅制成，因此在通常的保存狀態(tài)下，在第一導(dǎo)電通路形成板11的表面形成氧化膜(氧化銅)。而且，與表面相同，在通孔13的壁面上也會(huì)形成氧化膜。另ー方面，第二導(dǎo)電通路形成板15由銅制成，其表面形成有由鎳制成的鍍膜16。這樣ー來(lái)，在將表面形成有鍍膜16的第二導(dǎo)電通路形成板15壓入第一導(dǎo)電通路形成板11的通孔13內(nèi)時(shí)，在第二導(dǎo)電通路形成板15的壓入部17，表面的鍍膜16 —邊削去通孔13的壁面的氧化膜一邊被壓入通孔13內(nèi)。這是因?yàn)椋瑯?gòu)成鍍膜16的鎳的硬度(維氏硬度150Ην 700Ην)大于銅氧化膜的硬度(維氏硬度約120Ην)，因此在二者摩擦?xí)r通孔13壁面的銅氧化膜會(huì)被鍍膜16削去。這一點(diǎn)也可以從以下研究中得出如圖4的說(shuō)明所示，通孔13壁面的銅氧化膜被削去，鎳作為分散狀態(tài)(分散狀態(tài))的晶粒16a而存在。如果在第二導(dǎo)電通路形成板15的表面形成鍍膜16，則通常氧化膜在第二導(dǎo)電通路形成板15表面的形成受到抑制，在第二導(dǎo)電通路形成板15的表面容易形成新生面。另外，通過(guò)使第二導(dǎo)電通路形成板15的厚度在第一導(dǎo)電通路形成板11的厚度的80%以下，能夠利用沖頭19的頂端部20容易地將第二導(dǎo)電通路形成板15壓入通孔13內(nèi)。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路，與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)電通路相比，電阻值較低，導(dǎo)電特性大幅度提高。因此，將本實(shí)施方式所涉及的導(dǎo)電通路用于引線框架彼此的電接合的樹(shù)脂密封型半導(dǎo)體裝置能夠抑制來(lái)自引線框架的熱量，并且能夠提高裝置本身的散熱性。-產(chǎn)業(yè)實(shí)用性_本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電通路，使用了該導(dǎo)電通路的半導(dǎo)體裝置以及它們的制造方法可適用于例如空調(diào)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件與控制電路的連接、電動(dòng)汽車(chē)的電池的彼此串聯(lián)或并聯(lián)、或者電容器的彼此串聯(lián)或并聯(lián)等用途。-符號(hào)說(shuō)明_Tl-功率元件；T2-控制元件；1-第一引線框架；lb_第一中繼引線；lc_第一芯片墊(die pad)部；2_第二引線框架；2b_第二中繼引線；2c_第二芯片墊部；3_散熱板；4_外裝體；5-絕緣片；6-焊料；7_金屬線；8_金屬線；9_銀漿材；10_金屬線；11_第一導(dǎo)電通路形成板；12-第一連接部；13_通孔；14-第二連接部；15-第二導(dǎo)電通路形成板；16_鍍膜；16a-晶粒；17-壓入部；17a-傾斜壓入面；17b_壓入痕；18-傾斜接合面；19_沖頭；20_頂端部；21_沖壓面；25_接合部；30、31-區(qū)域。權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電通路，該導(dǎo)電通路包括由第一金屬制成，具有孔部的第一導(dǎo)電通路形成板；以及由第二金屬制成，具有壓入所述孔部?jī)?nèi)的壓入部的第二導(dǎo)電通路形成板，其特征在于: 在所述孔部的壁面和所述壓入部的側(cè)面形成有傾斜接合面，該傾斜接合面相對(duì)于所述第一導(dǎo)電通路形成板與所述第二導(dǎo)電通路形成板彼此的重疊面的法線傾斜； 在所述傾斜接合面的附近區(qū)域形成有由金屬流動(dòng)產(chǎn)生的接合部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電通路，其特征在于 在所述第二導(dǎo)電通路形成板上除所述傾斜接合面以外的區(qū)域形成有由第三金屬制成的鍍膜； 所述第三金屬的硬度比所述第一金屬和所述第二金屬的硬度大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電通路，其特征在于 所述第一金屬和所述第二金屬為銅， 所述第三金屬為鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的導(dǎo)電通路，其特征在于 在所述由金屬流動(dòng)產(chǎn)生的接合部，由所述第三金屬形成的多個(gè)晶粒沿著所述傾斜接合面分散形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電通路，其特征在于 在所述第一導(dǎo)電通路形成板上除所述傾斜接合面以外的區(qū)域形成有金屬氧化膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電通路，其特征在于 所述傾斜接合面相對(duì)于所述重疊面的法線的傾斜角度在20°以上50°以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電通路，其特征在于 所述孔部為通孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電通路，其特征在于 所述第二導(dǎo)電通路形成板的厚度比所述第一導(dǎo)電通路形成板的厚度薄。
9.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于 該半導(dǎo)體裝置包括 權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電通路、 與所述導(dǎo)電通路電連接的半導(dǎo)體芯片、以及 由將所述導(dǎo)電通路和所述半導(dǎo)體芯片密封的樹(shù)脂材制成的外裝體。
10.一種導(dǎo)電通路的制造方法，其特征在于 在將由第一金屬制成且具有孔部的第一導(dǎo)電通路形成板與由第二金屬制成的第二導(dǎo)電通路形成板彼此重疊的狀態(tài)下， 利用壓入工具將所述第二導(dǎo)電通路形成板上與所述孔部相向的部分壓入所述孔部?jī)?nèi)，使所述第一導(dǎo)電通路形成板與所述第二導(dǎo)電通路形成板彼此接合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的導(dǎo)電通路的制造方法，其特征在于 通過(guò)利用壓入工具將所述第二導(dǎo)電通路形成板上與所述孔部相向的部分壓入所述孔部?jī)?nèi)，讓所述第一導(dǎo)電通路形成板與所述第二導(dǎo)電通路形成板相互摩擦，使所述第一導(dǎo)電通路形成板與所述第二導(dǎo)電通路形成板彼此接合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的導(dǎo)電通路的制造方法，其特征在于所述壓入工具頂端部的側(cè)面相對(duì)于所述第二導(dǎo)電通路形成板上表面的法線成30°以上60°以下的角度， 所述頂端部的直徑為所述孔部的開(kāi)口直徑最小值的二分之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)電通路的制造方法，其特征在于 在與所述第一導(dǎo)電通路形成板重疊的所述第二導(dǎo)電通路形成板上，形成有由硬度比所述第一金屬和所述第二金屬的硬度高的第三金屬制成的鍍膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的導(dǎo)電通路的制造方法，其特征在于 所述第一金屬和所述第二金屬為銅， 所述第三金屬為鎳。
15.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 預(yù)先將半導(dǎo)體芯片固定在由第一金屬制成且具有孔部的第一導(dǎo)電通路形成板和由第二金屬制成的第二導(dǎo)電通路形成板中的至少一個(gè)導(dǎo)電通路形成板上， 在將所述第一導(dǎo)電通路形成板上具有所述孔部的區(qū)域與所述第二導(dǎo)電通路形成板的一部分彼此重疊的狀態(tài)下，利用壓入工具將所述第二導(dǎo)電通路形成板上與所述孔部相向的部分壓入所述孔部?jī)?nèi)，使所述第一導(dǎo)電通路形成板與所述第二導(dǎo)電通路形成板彼此接合后， 利用由樹(shù)脂材制成的外裝體將所述半導(dǎo)體芯片、以及所述第一導(dǎo)電通路形成板和所述第二導(dǎo)電通路形成板的接合部密封。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 通過(guò)利用壓入工具將所述第二導(dǎo)電通路形成板上與所述孔部相向的部分壓入所述孔部?jī)?nèi)，讓所述第一導(dǎo)電通路形成板與所述第二導(dǎo)電通路形成板相互摩擦，使所述第一導(dǎo)電通路形成板與所述第二導(dǎo)電通路形成板彼此接合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述壓入工具頂端部的側(cè)面相對(duì)于所述第二導(dǎo)電通路形成板上表面的法線成30°以上60°以下的角度， 所述頂端部的直徑為所述孔部的開(kāi)口直徑最小值的二分之一。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 在與所述第一導(dǎo)電通路形成板重疊的所述第二導(dǎo)電通路形成板上，形成有由硬度比所述第一金屬和所述第二金屬的硬度高的第三金屬制成的鍍膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 所述第一金屬和所述第二金屬為銅， 所述第三金屬為鎳。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)電通路。該導(dǎo)電通路包括由第一金屬制成且具有通孔(13)的第一導(dǎo)電通路形成板(11)、以及由第二金屬制成且具有被壓入通孔內(nèi)的壓入部(17)的第二導(dǎo)電通路形成板(15)。通孔的壁面和壓入部的側(cè)面形成相對(duì)于第一導(dǎo)電通路形成板和第二導(dǎo)電通路形成板彼此的重疊面的法線傾斜的傾斜接合面(18)，在該傾斜接合面的附近區(qū)域形成有由金屬流動(dòng)產(chǎn)生的接合部(25)。
文檔編號(hào)B21D39/03GK102725844SQ201180006838
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者伊村領(lǐng)太郎, 南尾匡紀(jì), 田中淳也 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社