半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種接合部的可靠性高的直接引線(xiàn)接合構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有：多個(gè)半導(dǎo)體芯片（5）；板電極（7），其配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片（5）上，對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體芯片（5）進(jìn)行連接；以及電極（17），其配置在板電極（7）上。電極（17）具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部（17a），其中，該多個(gè)接合部（17a）與板電極（7）接合，該凸出部以立起狀從多個(gè)接合部（17a）凸出。凸出部具有與接合部（17a）平行且與外部電極超聲波接合的超聲波接合部（17b）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置的電極構(gòu)造及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為功率用半導(dǎo)體裝置的功率MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor)或 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)等的封裝件,從制造成本或生產(chǎn)率等角度出發(fā)，大多由傳遞成型的樹(shù)脂封裝形成。
[0003]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，公開(kāi)了一種考慮到裝置小型化和配線(xiàn)便利性，而使直立設(shè)置在封裝樹(shù)脂表面上的電極露出的技術(shù)。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了下述技術(shù):在傳遞成型的半導(dǎo)體裝置中，通過(guò)代替經(jīng)由接合線(xiàn)將發(fā)射極電極和引線(xiàn)端子連接，而使用使兩個(gè)電極直接連接的直接引線(xiàn)接合方式，從而減少功率損耗。另外，公開(kāi)了使直立設(shè)置在板電極上而接合的電極柱露在外部的技術(shù)。
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利第5012772號(hào)公報(bào)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2012 — 74543號(hào)公報(bào)
[0006]特別是在使用SiC芯片的半導(dǎo)體裝置中，正在進(jìn)行實(shí)現(xiàn)在與現(xiàn)有的IGBT相比較高的大于或等于175°C下動(dòng)作的開(kāi)發(fā)。如果要求專(zhuān)利文獻(xiàn)2中所示的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行上述的高溫動(dòng)作，則希望外部電極通過(guò)超聲波接合進(jìn)行接合而不使用軟釬焊接合。
[0007]但是，在使用超聲波接合方式的情況下，接合時(shí)產(chǎn)生的熱量傳遞至露在外部的電極柱根部的接合部，可能發(fā)生接合部熔融。而且，也可能由于超聲波振動(dòng)而在接合部處發(fā)生開(kāi)裂等損壞。特別是配置在直接引線(xiàn)上的發(fā)射極側(cè)(源極側(cè))的電極，與接合在散熱板等散熱構(gòu)造體上的集電極側(cè)(漏極側(cè))電極相比，接合時(shí)的熱量不易擴(kuò)散，損壞的可能性高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而提出，本發(fā)明的目的在于提供一種接合部可靠性高的直接引線(xiàn)接合構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
[0009]本發(fā)明的第I半導(dǎo)體裝置具有:多個(gè)半導(dǎo)體芯片；板電極，其配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上，對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接；以及電極，其配置在板電極上，電極具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部，其中，該多個(gè)接合部與板電極接合，該凸出部以立起狀從多個(gè)接合部凸出，凸出部具有與接合部平行且與外部電極超聲波接合的超聲波接合部。
[0010]另外，本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片和配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上的板電極，板電極具有:多個(gè)接合板部，它們與多個(gè)半導(dǎo)體芯片接合，對(duì)該多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接；以及凸出部，其以立起狀從接合板部凸出設(shè)置，與接合板部平行地配置，凸出部與外部電極超聲波接合。
[0011]本發(fā)明的第I半導(dǎo)體裝置的制造方法具有:(a)通過(guò)在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上接合板電極而對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接的工序；(b)將具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部的電極配置在板電極上，使多個(gè)接合部與板電極接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從接合部凸出，具有與多個(gè)接合部平行的超聲波接合部；(C)以使超聲波接合部的與接合部相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)半導(dǎo)體芯片、板電極及電極進(jìn)行封裝的工序；以及
(d)將外部電極超聲波接合在超聲波接合部的與接合部相反那一側(cè)的表面上的工序。
[0012]本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置的制造方法具有:(a)將具有凸出部和多個(gè)接合板部的板電極配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上，使接合板部與半導(dǎo)體芯片接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從接合板部凸出，具有與接合板部平行的超聲波接合部；(b)以使超聲波接合部的與接合板部相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)半導(dǎo)體芯片及板電極進(jìn)行封裝的工序；以及(C)將外部電極超聲波接合在超聲波接合部的與接合部相反那一側(cè)的表面上的工序。
[0013]發(fā)明的效果
[0014]本發(fā)明的第I半導(dǎo)體裝置具有:多個(gè)半導(dǎo)體芯片；板電極，其配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上，對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接；以及電極，其配置在板電極上，電極具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部，其中，該多個(gè)接合部與板電極接合，該凸出部以立起狀從多個(gè)接合部凸出設(shè)置，與多個(gè)接合部平行地配置，凸出部與外部電極超聲波接合。由于電極在大于或等于2處與板電極接合，因此，超聲波接合時(shí)的振動(dòng)和熱量被分散至各接合部，不易發(fā)生熔融和開(kāi)
[0015]另外，本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片和配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上的板電極，板電極具有:多個(gè)接合板部，它們與多個(gè)半導(dǎo)體芯片接合，對(duì)該多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接；以及凸出部，其以立起狀從接合板部凸出設(shè)置，與接合板部平行地配置，凸出部與外部電極超聲波接合。由于板電極與多個(gè)半導(dǎo)體芯片接合，因此，超聲波接合時(shí)的振動(dòng)和熱量被分散至各接合部，不易發(fā)生熔融和開(kāi)裂。
[0016]本發(fā)明的第I半導(dǎo)體裝置的制造方法具有:(a)通過(guò)在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上接合板電極而對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接的工序；(b)將具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部的電極配置在板電極上，使多個(gè)接合部與板電極接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從接合部凸出，具有與多個(gè)接合部平行的超聲波接合部；(c)以使超聲波接合部的與接合部相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)半導(dǎo)體芯片、板電極及電極進(jìn)行封裝的工序；以及Cd)將外部電極超聲波接合在超聲波接合部的與接合部相反那一側(cè)的表面上的工序。由于電極在多處與板電極接合，因此，超聲波接合時(shí)的振動(dòng)和熱量被分散至各接合部，能夠制造不易發(fā)生熔融和開(kāi)裂的半導(dǎo)體裝置。
[0017]本發(fā)明的第2半導(dǎo)體裝置的制造方法具有:(a)將具有凸出部和多個(gè)接合板部的板電極配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上，使接合板部與半導(dǎo)體芯片接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從接合板部凸出，具有與接合板部平行的超聲波接合部；(b)以使超聲波接合部的與接合板部相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)半導(dǎo)體芯片及板電極進(jìn)行封裝的工序；以及(C)將外部電極超聲波接合在超聲波接合部的與接合部相反那一側(cè)的表面上的工序。由于板電極與多個(gè)半導(dǎo)體芯片接合，因此，超聲波接合時(shí)的振動(dòng)和熱量被分散至各接合部，能夠制造不易發(fā)生熔融和開(kāi)裂的半導(dǎo)體裝置。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。[0019]圖2是實(shí)施方式I的變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0020]圖3是實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0021]圖4是實(shí)施方式2的變形例所涉及的板電極的斜視圖。
[0022]圖5是實(shí)施方式2的變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0023]圖6是實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0024]圖7是表示實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
[0025]圖8是表示實(shí)施方式3的變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
[0026]圖9是前提技術(shù)所涉及的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
[0027]標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
[0028]I基座板、2絕緣層、3散熱板、4、6、9、11、18接合材料、5半導(dǎo)體芯片、7板電極、7a接合板部、7b、17b超聲波接合部、7c、17c導(dǎo)電部、8控制用驅(qū)動(dòng)基板、10、12電極柱、13嵌入部件、14封裝樹(shù)脂、15、16外部電極、17,23電極、17a接合部、19a、19b工具、100至106半導(dǎo)
體裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0029]<A.前提技術(shù)〉
[0030]圖9是表示本發(fā)明的前提技術(shù)所涉及的半導(dǎo)體裝置100的構(gòu)造的斜視圖。半導(dǎo)體裝置100具有基座板1、絕緣層2、散熱板3、半導(dǎo)體芯片5、板電極7、控制用驅(qū)動(dòng)基板8、以及電極柱10、12?；錓由銅或AlSiC等熱傳導(dǎo)率高的金屬構(gòu)成。在基座板I上設(shè)置絕緣層2，在絕緣層2上設(shè)置散熱板3。使用焊料等接合材料4在散熱板3上進(jìn)行半導(dǎo)體芯片5的芯片接合。使用焊料或銀等接合材料6將板電極7連接在半導(dǎo)體芯片5上。使用焊料或銀等接合材料9將電極柱10連接在板電極7上。另外，通過(guò)接合材料11將電極柱12連接在散熱板3上。
[0031]在散熱板3上另外搭載用于進(jìn)行IGBT柵極驅(qū)動(dòng)的控制用驅(qū)動(dòng)基板8。雖未圖示，但控制用驅(qū)動(dòng)基板8通過(guò)鋁線(xiàn)等導(dǎo)體與半導(dǎo)體芯片的柵極焊盤(pán)或發(fā)射極(源極)焊盤(pán)連接。發(fā)射極中繼端子或柵極中繼端子等連接在控制用驅(qū)動(dòng)基板8上，控制用驅(qū)動(dòng)基板8經(jīng)由這些端子與印刷基板連接。通過(guò)外部信號(hào)而由控制用驅(qū)動(dòng)基板8對(duì)半導(dǎo)體芯片5進(jìn)行控制。
[0032]上述結(jié)構(gòu)形成嵌入部件13，通過(guò)傳遞成型而由封裝樹(shù)脂14封裝。其中，電極柱10、12的表面從封裝樹(shù)脂14露出，通過(guò)軟釬焊接合或超聲波接合等而分別與外部電極15、16連接。
[0033]在額定電流大于或等于一百安左右的大容量且要求在高溫下動(dòng)作的半導(dǎo)體裝置中，優(yōu)選在外部電極15、16與電極柱10、12的連接中使用超聲波接合方式等的金屬接合。但是，對(duì)于超聲波接合方式，接合時(shí)產(chǎn)生的熱量被傳遞至電極柱10、12，可能會(huì)使根部的接合材料9、11熔融。并且在超聲波接合中振動(dòng)也進(jìn)行傳遞，因此也可能使接合材料9、11發(fā)生開(kāi)裂等損壞。特別是配置在板電極7上的電極柱10，與接合在散熱板3上的電極柱12相t匕，由于接合時(shí)的熱量不易擴(kuò)散，因此接合材料容易損壞。
[0034]因此，本發(fā)明通過(guò)對(duì)嵌入部件13和具有與外部電極接合的接合面的電極之間的連接部位進(jìn)行改進(jìn)，從而能夠抑制與嵌入部件13接合的接合材料因與外部電極進(jìn)行超聲波接合而損壞。[0035]〈B.實(shí)施方式1>
[0036]〈B — 1.結(jié)構(gòu) >
[0037]圖1是表示實(shí)施方式I所涉及的半導(dǎo)體裝置101的結(jié)構(gòu)的剖視圖。半導(dǎo)體裝置101具有基座板1、絕緣層2、散熱板3、半導(dǎo)體芯片5、板電極7、控制用驅(qū)動(dòng)基板(未圖示)、電極17、以及外部電極15。基座板I由銅或AlSiC等熱傳導(dǎo)率高的金屬構(gòu)成。在基座板I上設(shè)置絕緣層2，在絕緣層2上設(shè)置散熱板3。使用焊料等接合材料4在散熱板3上進(jìn)行半導(dǎo)體芯片5的芯片接合。使用焊料或銀等接合材料6將板電極7連接在半導(dǎo)體芯片5上。
[0038]使用接合材料18將電極17連接在板電極7上。電極17通過(guò)對(duì)Cu或Al進(jìn)行彎曲加工或拉深加工等而制作，具有凸出部和相對(duì)于板電極7的間斷的多個(gè)接合部17a，其中，凸出部以立起狀從接合部17a凸出。此外，此處所謂的“間斷”是指俯視觀(guān)察時(shí)，接合部17a彼此不連續(xù)而是以離散的方式配置的狀態(tài)。凸出部具有與接合部17a平行的超聲波接合部17b、和使超聲波接合部17b與接合部17a相連的導(dǎo)電部17c。圖1中示出與接合部17a垂直的導(dǎo)電部17c，但導(dǎo)電部17c與接合部17a之間的角度是任意的。
[0039]在散熱板3上搭載進(jìn)行IGBT柵極驅(qū)動(dòng)的控制用驅(qū)動(dòng)基板。雖未圖示，但控制用驅(qū)動(dòng)基板通過(guò)鋁線(xiàn)等導(dǎo)體而與半導(dǎo)體芯片5的柵極焊盤(pán)或發(fā)射極(源極)焊盤(pán)連接。發(fā)射極中繼端子或柵極中繼端子等連接在控制用驅(qū)動(dòng)基板上，控制用驅(qū)動(dòng)基板經(jīng)由上述端子與印刷基板連接。能夠通過(guò)外部信號(hào)而由控制用驅(qū)動(dòng)基板對(duì)半導(dǎo)體芯片5進(jìn)行控制。
[0040]另外，通過(guò)接合材料而使電極(未圖示)連接在散熱板3上。該電極也可以與電極17同樣地，具有與散熱板3接合的多個(gè)接合部。
[0041]上述結(jié)構(gòu)形成嵌入部件13，通過(guò)傳遞成型而使用封裝樹(shù)脂14進(jìn)行封裝。這時(shí)，連接在散熱板3上的電極(未圖示)的上表面及超聲波接合部17b的上表面與傳遞模具的上模(未圖示)進(jìn)行面接觸，獲得良好的密封性。使外部電極15與從封裝樹(shù)脂14露出的電極17的超聲波接合部17b和散熱板3上的電極(未圖示)超聲波接合。外部電極15具有與驅(qū)動(dòng)裝置的母線(xiàn)桿相連的連接部，半導(dǎo)體裝置101形成為驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電路的一部分。
[0042]由于電極17具有相對(duì)于板電極7的多個(gè)接合部17a，因此，與外部電極15超聲波接合時(shí)的熱量和振動(dòng)被分散至多個(gè)接合部17a，減輕電極17和板電極7對(duì)接合材料18造成的損傷。另外，如果電極17中使超聲波接合部17b和接合部17a相連的導(dǎo)電部17c，以與超聲波接合工具的振動(dòng)方向正交的方式配置，則能夠抑制由超聲波振動(dòng)引起的應(yīng)力集中在接合部17a和導(dǎo)電部17c的邊界處，減輕對(duì)接合材料18造成的損傷。
[0043]〈B - 2.變形例 >
[0044]圖2是表示實(shí)施方式I的變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置102的結(jié)構(gòu)的剖視圖。除了使電極17的導(dǎo)電部17c形成為臺(tái)階彎曲形狀以外，半導(dǎo)體裝置102的結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體裝置101相同。通過(guò)使導(dǎo)電部17c形成為臺(tái)階彎曲形狀，從而由超聲波接合時(shí)的振動(dòng)引起的應(yīng)力和熱量集中在臺(tái)階彎曲形狀的角部，因此使得接合部17a的應(yīng)力得到緩和。此外，臺(tái)階彎曲形狀中的臺(tái)階數(shù)是任意的。
[0045]〈B — 3.效果 >
[0046]實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置101、102具有:多個(gè)半導(dǎo)體芯片5 ;板電極7，其配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片5上，對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體芯片5進(jìn)行連接；以及電極17，其配置在板電極7上，電極17具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部17a，其中，凸出部以立起狀從多個(gè)接合部17a凸出，多個(gè)接合部17a與板電極7接合，凸出部具有與多個(gè)接合部17a平行且與外部電極15超聲波接合的超聲波接合部。由于電極17在大于或等于2處與板電極7接合，因此超聲波接合時(shí)的振動(dòng)和熱量被分散至各接合部17a，不易發(fā)生接合部件的熔融和開(kāi)裂。
[0047]另外，半導(dǎo)體裝置101、102還具有封裝樹(shù)脂14，該封裝樹(shù)脂14對(duì)電極17的一部分、半導(dǎo)體芯片5、及板電極7進(jìn)行封裝，電極17的超聲波接合部17b從封裝樹(shù)脂14中露出。因此，能夠使外部電極15與超聲波接合部17b超聲波接合。
[0048]另外，對(duì)于電極17的凸出部，接合部17a和超聲波接合部17b之間的導(dǎo)電部17c具有臺(tái)階彎曲形狀。因此，由超聲波接合時(shí)的振動(dòng)引起的應(yīng)力和熱量、或合模時(shí)的應(yīng)力被分散至臺(tái)階彎曲形狀的角部，因此不易發(fā)生接合材料18的熔融和開(kāi)裂。
[0049]〈C.實(shí)施方式2>
[0050]〈C — 1.結(jié)構(gòu) >
[0051]圖3是表示實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置103的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在實(shí)施方式I中設(shè)置了與外部電極15超聲波接合的電極17，但在實(shí)施方式2中，省略電極17而使外部電極15與板電極7超聲波接合。因此，半導(dǎo)體裝置103的板電極7具有:接合板部7a，其與多個(gè)半導(dǎo)體芯片5接合；以及凸出部，其以立起狀從接合板部7a凸出。板電極7的凸出部具有:超聲波接合部7b，其與接合板部7a平行，與外部電極15超聲波接合；以及導(dǎo)電部7c，其將超聲波接合部7b與接合板部7a連結(jié)。板電極7的上述形狀是通過(guò)Cu或Al的彎曲加工或拉深加工而形成的。除了代替電極17而使板電極7與外部電極15超聲波接合以夕卜，半導(dǎo)體裝置103的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置101相同，因此省略說(shuō)明。
[0052]包含有基座板1、絕緣層2、散熱板3、半導(dǎo)體芯片5、板電極7的嵌入部件13，通過(guò)傳遞成型而使用封裝樹(shù)脂14進(jìn)行封裝。這時(shí)，板電極7的超聲波接合部7b和散熱板3上的電極(未圖示)的上表面與傳遞模具的上模(未圖示)進(jìn)行面接觸，獲得良好的密封性。使外部電極15與從封裝樹(shù)脂14露出的板電極7的超聲波接合部7b和散熱板3上的電極(未圖示)的上表面超聲波接合。
[0053]通過(guò)使外部電極15與板電極7超聲波接合，從而能夠省略現(xiàn)有的板電極7與露出在封裝樹(shù)脂14外部的電極17之間的接合部。在使外部電極15與板電極7的超聲波接合部7b超聲波接合時(shí)，雖然將振動(dòng)和熱量施加給板電極7，但由于振動(dòng)和熱量被分散至多個(gè)接合板部7a，因此能夠減輕對(duì)接合材料6造成的損傷，抑制開(kāi)裂和熔融。
[0054]另外，如果導(dǎo)電部7c以與超聲波接合工具的振動(dòng)方向正交的方式配置，則能夠抑制由超聲波振動(dòng)引起的應(yīng)力集中在接合板部7a和導(dǎo)電部7c的邊界處。
[0055]〈C - 2.變形例 >
[0056]圖4是表示實(shí)施方式2的變形例所涉及的半導(dǎo)體裝置104的板電極7的構(gòu)造的斜視圖。在本變形例中，板電極7的凸出部是將接合板部7a的端部彎折為大致S字狀而形成的。大致S字狀的上部形成為與接合板部7a平行的超聲波接合部7b。超聲波接合部7b從封裝樹(shù)脂14露出，與外部電極15超聲波接合。在這里，所謂大致S字狀是指具有底部和與底部平行的上部(超聲波接合部7b)，利用以低于90°的仰角從底部延伸的導(dǎo)電部7c將底部和上部連結(jié)的形狀。此外，也可以配置為，使導(dǎo)電部7c與超聲波接合的振動(dòng)方向正交。
[0057]通過(guò)使超聲波接合部7b形成為大致S字狀，從而能夠緩和由超聲波接合時(shí)的應(yīng)力、振動(dòng)、熱量引起的接合材料6的損傷，緩和傳遞成型情況下的合模時(shí)的應(yīng)力。[0058]圖5是表示半導(dǎo)體裝置104的構(gòu)造的剖視圖。在圖5中示出的板電極7上形成有散熱部7d,該散熱部7d與超聲波接合部7b的不與板電極7相連的端部相連，并被封裝在封裝樹(shù)脂14中。通過(guò)散熱部7d，除了促進(jìn)來(lái)自于板電極7的散熱以外，通過(guò)使與封裝樹(shù)脂14密接的密接面積增加，從而能夠獲得良好的超聲波接合性。
[0059]〈C — 3.效果 >
[0060]實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置103、104具有板電極7和多個(gè)半導(dǎo)體芯片5，其中，板電極7配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片5上，板電極7具有:接合板部7a，其與多個(gè)半導(dǎo)體芯片5接合，對(duì)該多個(gè)半導(dǎo)體芯片5進(jìn)行連接；以及凸出部，其以立起狀從接合板部7a凸出，凸出部具有與接合板部7a平行且與外部電極15超聲波接合的超聲波接合部7b。通過(guò)不使用現(xiàn)有的設(shè)置在板電極7上的用于與外部電極15接合的電極17，而在板電極7上設(shè)置用于與外部電極15接合的超聲波接合部7b，從而解決在電極17與板電極7上的接合部位產(chǎn)生的由于超聲波接合時(shí)的熱量和振動(dòng)造成損壞的問(wèn)題。板電極7通過(guò)接合材料6與多個(gè)半導(dǎo)體芯片5接合，但由于超聲波接合時(shí)在板電極7處產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量分散至上述多個(gè)接合部位，因此能夠抑制接合材料6的損壞。
[0061]另外，半導(dǎo)體裝置103、104還具有對(duì)板電極7的一部分及半導(dǎo)體芯片5進(jìn)行封裝的封裝樹(shù)脂14，板電極7的超聲波接合部7b的與接合板部7a相反那一側(cè)的表面從封裝樹(shù)脂14露出。由此，能夠使外部電極15與超聲波接合部7b的從封裝樹(shù)脂14露出的露出面超聲波接合。
[0062]另外，板電極7中的所述立起狀為大致S字狀。通過(guò)使板電極7的凸出部形成為大致S字狀，從而能夠緩和傳遞成型工序的合模應(yīng)力，能夠緩和板電極7和半導(dǎo)體芯片5對(duì)接合材料6造成的損傷。另外，還能夠緩和使外部電極15與超聲波接合部7b超聲波接合時(shí)的振動(dòng)。另外，能夠通過(guò)增加導(dǎo)電部7c的長(zhǎng)度而提高散熱性能，緩和由于在超聲波接合時(shí)產(chǎn)生的熱量對(duì)接合部造成的損傷。
[0063]另外，板電極7具有散熱部7d，該散熱部7d與超聲波接合部7b的端部相連，而不與接合板部7a相連。通過(guò)從散熱部7d向封裝樹(shù)脂14散熱，從而能夠提高板電極7的散熱性能。另外，由于使板電極7與封裝樹(shù)脂14之間的接觸面積增加，因此能夠通過(guò)錨固效應(yīng)而抑制超聲波接合中的被接合體(板電極7)的振動(dòng)，提高超聲波接合性。
[0064]<D.實(shí)施方式3>
[0065]<D - 1.超聲波接合方法>
[0066]圖6是表示實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置105的構(gòu)造的剖視圖。半導(dǎo)體裝置105與實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置101相比的不同點(diǎn)在于，不僅是電極17的超聲波接合部17b的表面，導(dǎo)電部17c的一部分也從封裝樹(shù)脂14露出。其它結(jié)構(gòu)與半導(dǎo)體裝置101相同，因此省略說(shuō)明。
[0067]2個(gè)導(dǎo)電部17c均垂直于超聲波接合部17b，隔著超聲波接合部17b相對(duì)。如圖7所示，使工具19a、19b與2個(gè)導(dǎo)電部17c接觸，由上述兩個(gè)工具19a、19b —邊朝向圖中箭頭所示的與導(dǎo)電部17c正交的方向即超聲波接合部17b側(cè)加壓，一邊進(jìn)行超聲波接合。
[0068]電極17以由工具19a、19b夾持的狀態(tài)被固定，因此能夠抑制由超聲波接合引起的振動(dòng)，抑制與板電極7接合的接合材料18的損壞。另外，由于能夠?qū)⒊暡ń雍蠒r(shí)產(chǎn)生的熱量傳遞給工具19a、19b，因此能夠抑制接合材料18的熔融。[0069]工具19a、19b優(yōu)選通過(guò)與超聲波接合工具22相同的裝置驅(qū)動(dòng)，能夠使用凸輪機(jī)構(gòu)等對(duì)電極23施加壓力。
[0070]另外，例如在僅使用工具19a從一側(cè)對(duì)電極17施加壓力的情況下，也能夠獲得因使電極17固定而得到的上述效果。
[0071]另外，通過(guò)在工具19a、19b的與電極17接觸的接觸面上設(shè)置多個(gè)凸起形狀，或者實(shí)施表面粗糙化處理，從而能夠增大與電極17的摩擦力，穩(wěn)固地固定電極17。
[0072]另外，通過(guò)在工具19a、19b的與電極17接觸的接觸面上設(shè)置熱傳導(dǎo)率高的硅橡膠，從而能夠吸收電極17的振動(dòng)，并且提高電極17與工具19a、19b的密接性，減小接觸熱阻。
[0073]〈D - 2.變形例 >
[0074]在圖6、7中，示出了對(duì)于實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置101，在使用工具19a、19b固定的狀態(tài)下進(jìn)行超聲波接合的方式，但只要是與外部電極15接合的接合部件具有垂直于超聲波接合面的彼此相對(duì)的一對(duì)側(cè)面的形狀，都能夠使工具19a、19b與該一對(duì)側(cè)面接觸而將接合部件固定。因此，電極17具有臺(tái)階彎曲部的半導(dǎo)體裝置102、和實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置103也能夠使用本實(shí)施方式。
[0075]另外，如圖8中示出的半導(dǎo)體裝置106所示，用于與外部電極15連接的電極23也可以是長(zhǎng)方體形狀。對(duì)于半導(dǎo)體裝置106的結(jié)構(gòu)，除了電極23是長(zhǎng)方體形狀且與板電極接合的接合部為I處之外，其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I的半導(dǎo)體裝置101相同。由于電極23與板電極之間的接合部是I處，因此存在在超聲波接合時(shí)該接合部由于振動(dòng)或熱量而損壞的問(wèn)題。但是，通過(guò)利用與電極23的側(cè)面23b、23c接觸的工具19a、19b沿著圖中箭頭方向施加壓力，從而使電極23固定，因此能夠抑制由超聲波接合弓丨起的振動(dòng)，抑制與板電極7接合的接合部的損壞。另外，由于能夠?qū)⒊暡ń雍蠒r(shí)產(chǎn)生的熱量傳遞給工具19a、19b，因此能夠抑制接合部的熔融。
[0076]〈D — 3.效果 >
[0077]實(shí)施方式3的半導(dǎo)體裝置的制造方法包括:(a)通過(guò)使板電極7接合在多個(gè)半導(dǎo)體芯片5上而對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體芯片5進(jìn)行連接的工序；(b)將具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部17a的電極17配置在板電極7上，使接合部17a與板電極7接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從接合部17a凸出，具有與接合部17a平行的超聲波接合部17b ;(c)以使得超聲波接合部17b的與接合部17a相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂14對(duì)半導(dǎo)體芯片5、板電極7、及電極17進(jìn)行封裝的工序；以及(d)使外部電極15超聲波接合在超聲波接合部17b的與接合部17a相反那一側(cè)的表面上的工序。由于電極17在多處與板電極7接合，因此超聲波接合時(shí)的振動(dòng)和熱量被分散至各接合部17a，能夠制造不易發(fā)生熔融和開(kāi)裂的半導(dǎo)體裝置。
[0078]另外，電極17的凸出部具有一對(duì)側(cè)面，這一對(duì)側(cè)面垂直于超聲波接合部17b的與接合部17a相反那一側(cè)的表面，工序(C)是以使一對(duì)側(cè)面各自的至少一部分露出的方式，使用封裝樹(shù)脂14對(duì)半導(dǎo)體芯片5、板電極7、及電極17進(jìn)行封裝的工序，工序(d)是一邊利用工具19a、19b (加壓部件)從兩側(cè)對(duì)從封裝樹(shù)脂14露出的一對(duì)側(cè)面進(jìn)行夾持并施加壓力，一邊進(jìn)行超聲波接合的工序。通過(guò)使電極17在由工具19a、19b夾持的狀態(tài)下被固定，從而能夠抑制由超聲波接合引起的振動(dòng)，抑制與板電極7接合的接合材料18的損壞。另外，由于能夠?qū)⒊暡ń雍蠒r(shí)產(chǎn)生的熱量傳遞給工具19a、19b，因而能夠抑制接合材料18的熔融。
[0079]另外，由于工具19a、19b在與所述一對(duì)側(cè)面接觸的接觸面上具有硅橡膠，因此能夠吸收電極23的振動(dòng)，并提高電極23與工具19a、19b的密接性，減小接觸熱阻。
[0080]實(shí)施方式3的其它半導(dǎo)體裝置的制造方法包括:(a)將具有凸出部和多個(gè)接合板部7a的板電極7配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片5上，使接合板部7a與半導(dǎo)體芯片5接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從接合板部7a凸出，具有與接合板部7a平行的超聲波接合部7b ；
(b)以使超聲波接合部7b的與接合板部7a相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂14對(duì)半導(dǎo)體芯片5及板電極7進(jìn)行封裝的工序；以及(c)使外部電極15超聲波接合在超聲波接合部7b的與接合板部7a相反那一側(cè)的表面上的工序。電極17在多處與板電極7接合，因此超聲波接合時(shí)的振動(dòng)和熱量被分散至各接合部17a，能夠制造不易發(fā)生熔融和開(kāi)裂的半導(dǎo)體裝置。
[0081]另外，板電極7的凸出部具有一對(duì)側(cè)面，該一對(duì)側(cè)面垂直于超聲波接合部7b的與接合板部7a相反那一側(cè)的表面，工序(b)是以使一對(duì)側(cè)面各自的至少一部分露出的方式，使用封裝樹(shù)脂14對(duì)半導(dǎo)體芯片5及板電極7進(jìn)行封裝的工序，工序(c)是一邊由工具19a、19b (加壓部件)從兩側(cè)對(duì)從封裝樹(shù)脂14露出的一對(duì)側(cè)面進(jìn)行夾持并施加壓力，一邊進(jìn)行超聲波接合的工序。通過(guò)使板電極7在由工具19a、19b夾持的狀態(tài)下被固定，從而能夠抑制由超聲波接合引起的振動(dòng)，抑制與半導(dǎo)體芯片5接合的接合材料6的損壞。另外，由于能夠?qū)⒊暡ń雍蠒r(shí)產(chǎn)生的熱量傳遞給工具19a、19b，因此能夠抑制接合材料6的熔融。
[0082]另外，工具19a、19b在與所述一對(duì)側(cè)面接觸的接觸面上具有硅橡膠，因此能夠吸收板電極7的振動(dòng)，并且提高板電極7與工具19a、19b的密接性，減小接觸熱阻。
[0083]此外，本發(fā)明能夠在其發(fā)明范圍內(nèi)對(duì)各實(shí)施方式進(jìn)行自由組合，或者對(duì)各實(shí)施方式適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行變形、省略。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其具有: 多個(gè)半導(dǎo)體芯片； 板電極，其配置在所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片上，對(duì)所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接；以及 電極，其配置在所述板電極上， 所述電極具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部，其中，該多個(gè)接合部與所述板電極接合，該凸出部以立起狀從所述多個(gè)接合部凸出， 所述凸出部具有與所述接合部平行且與外部電極超聲波接合的超聲波接合部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 該半導(dǎo)體裝置還具有封裝樹(shù)脂，該封裝樹(shù)脂對(duì)所述電極的一部分、所述半導(dǎo)體芯片、及所述板電極進(jìn)行封裝， 所述電極的超聲波接合部從所述封裝樹(shù)脂露出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述電極的凸出部在所述接合部與所述超聲波接合部之間具有臺(tái)階彎曲形狀。
4.一種半導(dǎo)體裝置，其具有: 多個(gè)半導(dǎo)體芯片；以及 板電極，其配置在所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片上， 所述板電極具有:接合板部，其與所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片接合，對(duì)該多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接；以及凸出部，其以立起狀從所述接合板部凸出， 所述凸出部具有與所述接合板部平行且與外部電極超聲波接合的超聲波接合部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 該半導(dǎo)體裝置還具有封裝樹(shù)脂，該封裝樹(shù)脂對(duì)所述板電極的一部分及所述半導(dǎo)體芯片進(jìn)行封裝， 所述板電極的超聲波接合部的與所述接合板部相反那一側(cè)的表面從所述封裝樹(shù)脂露出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述板電極中的所述立起狀為大致S字狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 所述板電極還具有散熱部，該散熱部與所述超聲波接合部的端部相連，而不與所述接合板部相連。
8.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具有: (a)通過(guò)在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上接合板電極而對(duì)所述多個(gè)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行連接的工序； (b)將具有凸出部和間斷的多個(gè)接合部的電極配置在所述板電極上，使所述接合部與所述板電極接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從所述接合部凸出，具有與所述接合部平行的超聲波接合部； (C)以使所述超聲波接合部的與所述接合部相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)所述半導(dǎo)體芯片、所述板電極及所述電極進(jìn)行封裝的工序；以及 (d)將外部電極超聲波接合在所述超聲波接合部的與所述接合部相反那一側(cè)的表面上的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述電極的凸出部具有垂直于所述超聲波接合部的與所述接合部相反那一側(cè)的表面的一對(duì)側(cè)面， 所述工序(C)是以使所述一對(duì)側(cè)面各自的至少一部分露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)所述半導(dǎo)體芯片、所述板電極、及所述電極進(jìn)行封裝的工序， 所述工序(d)是一邊利用加壓部件從兩側(cè)對(duì)從所述封裝樹(shù)脂露出的所述一對(duì)側(cè)面進(jìn)行夾持并施加壓力，一邊進(jìn)行所述超聲波接合的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 所述加壓部件在與所述一對(duì)側(cè)面接觸的接觸面上具有硅橡膠。
11.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其具有: (a)將具有凸出部和多個(gè)接合板部的板電極配置在多個(gè)半導(dǎo)體芯片上，使所述接合板部與所述半導(dǎo)體芯片接合的工序，其中，該凸出部以立起狀從所述接合板部凸出，具有與所述接合板部平行的超聲波接合部； (b)以使所述超聲波接合部的與所述接合板部相反那一側(cè)的表面露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)所述半導(dǎo)體芯片及所述板電極進(jìn)行封裝的工序；以及 (c)將外部電極超聲波接合在所述超聲波接合部的與所述接合板部相反那一側(cè)的表面上的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所 述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 所述板電極的凸出部具有垂直于所述超聲波接合部的與所述接合板部相反那一側(cè)的表面的一對(duì)側(cè)面， 所述工序(b)是以使所述一對(duì)側(cè)面各自的至少一部分露出的方式，使用封裝樹(shù)脂對(duì)所述半導(dǎo)體芯片及所述板電極進(jìn)行封裝的工序， 所述工序(c )是一邊利用加壓部件從兩側(cè)對(duì)從所述封裝樹(shù)脂露出的所述一對(duì)側(cè)面進(jìn)行夾持并施加壓力，一邊進(jìn)行所述超聲波接合的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中， 所述加壓部件在與所述一對(duì)側(cè)面接觸的接觸面上具有硅橡膠。
【文檔編號(hào)】H01L29/41GK103972276SQ201410045198
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月6日
【發(fā)明者】石橋秀俊, 山口義弘, 吉松直樹(shù), 古賀英浩 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社