本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

一種作為控制大電流、大電壓的半導(dǎo)體裝置的功率半導(dǎo)體模塊，具備：具有絕緣板和電路板的層疊基板；在正面具有電極，背面固定于上述電路板的半導(dǎo)體芯片；以及外部端子，還具備配線部件，即：與上述半導(dǎo)體芯片的正面和上述電路板對置的印刷電路基板；以及，一端與上述半導(dǎo)體芯片的電極或上述電路板電連接且機(jī)械連接、另一端與上述印刷電路基板連接的導(dǎo)電柱(專利文獻(xiàn)1)。具備印刷電路基板與導(dǎo)電柱的配線部件與鍵合線相比，能夠流過大電流，且能夠使功率半導(dǎo)體模塊小型化。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2014-57005號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

在專利文獻(xiàn)1所記載的功率半導(dǎo)體模塊中，半導(dǎo)體芯片例如是igbt、功率mosfet，在其正面形成有主電極和控制電極。多個導(dǎo)電柱中，一部分的導(dǎo)電柱的一端與主電極電連接且機(jī)械連接，另一部分的導(dǎo)電柱的一端與控制電極電連接且機(jī)械連接。電連接且機(jī)械連接在這些導(dǎo)電柱的另一端的印刷電路基板，在其絕緣基板上層疊有以構(gòu)成規(guī)定的電氣電路的方式選擇性地形成的導(dǎo)電箔，具體而言層疊有銅箔。

在功率半導(dǎo)體模塊動作時，印刷電路基板的銅箔因從半導(dǎo)體芯片的主電極流通的電流而引起發(fā)熱。為了將由該印刷電路基板的發(fā)熱導(dǎo)致的封裝的溫度上升抑制到規(guī)定的范圍內(nèi)而設(shè)計(jì)功率半導(dǎo)體模塊。

近年來，期望功率半導(dǎo)體模塊能夠流通比以往更大的電流，為了按照設(shè)計(jì)方式抑制與此相伴的印刷電路基板的發(fā)熱，想到的是將印刷電路基板的銅箔的厚度做得比以往的厚。

作為印刷電路基板的銅箔，通過蝕刻選擇性地形成有半導(dǎo)體芯片的主電極用的銅箔部分和控制電極用的銅箔部分。該主電極用的銅箔部分的厚度和控制電極用的銅箔部分的厚度由通常的印刷電路基板的制造工藝得到，因而兩個厚度相同。因此，如果將印刷電路基板的銅箔的厚度做得比以往的厚度更厚，則控制電極用的銅箔部分的厚度也變厚。

然而，與半導(dǎo)體芯片的主電極用的銅箔部分流通大電流的情況相比，控制電極用的銅箔部分不需要流通像主電極的那樣的大電流。因此，如果使印刷電路基板的銅箔的厚度比以往的厚度更厚，則控制電極用的銅箔部分會有不必要的厚度。

此外，如果使印刷電路基板的銅箔的厚度比以往的厚度更厚，則難以通過蝕刻選擇性地形成寬度窄的控制電極用的銅箔部分。

本發(fā)明為了有利地解決上述問題，目的在于提供一種能夠向與半導(dǎo)體芯片的主電極連接的配線部件流通大電流，還能夠抑制與控制電極連接的配線部件的導(dǎo)電箔的厚度變得過厚的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

技術(shù)方案

本發(fā)明的一個方式的半導(dǎo)體裝置的特征在于，具備：

層疊基板，其具備絕緣板和電路板；

半導(dǎo)體芯片，其具備正面和背面，且在上述正面具有主電極和控制電極，上述背面固定于上述電路板；

第一配線基板，其包括第一導(dǎo)電部件，且以與上述主電極對置的方式配置，上述主電極與上述第一導(dǎo)電部件電連接；

第二配線基板，其包括第二導(dǎo)電部件，且以與上述控制電極對置的方式配置，且具有開口；以及

導(dǎo)電柱，其具備一端和另一端，上述一端與上述控制電極電連接且機(jī)械連接，上述另一端與上述第二導(dǎo)電部件電連接且機(jī)械連接，

上述第一導(dǎo)電部件的厚度比上述第二導(dǎo)電部件的厚度更厚，

上述第一配線基板配置于上述開口的內(nèi)側(cè)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，能夠向與半導(dǎo)體芯片的主電極連接的配線部件流通大電流，還能夠抑制不必要地增加與控制電極連接的配線部件的導(dǎo)電箔的厚度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一個實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體模塊的示意截面圖。

圖2a是圖1的局部放大俯視圖。

圖2b是圖1的局部放大截面圖。

圖2c是說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的制造方法的流程圖。

圖3是本發(fā)明的另一實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體模塊的主要部分立體圖。

圖4是圖3的功率半導(dǎo)體模塊的部件的俯視圖。

圖5a是表示金屬塊的與半導(dǎo)體芯片對置的一側(cè)的面的立體圖。

圖5b是表示金屬塊的與引線端子接合的一側(cè)的面的立體圖。

圖6是印刷電路基板的俯視圖。

圖7是從背面?zhèn)扔^察印刷電路基板的圖。

圖8是本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的變形例的截面圖。

圖9是圖8的局部放大截面圖。

圖10是功率半導(dǎo)體模塊在模塑成型時的密封樹脂的流動的截面圖。

圖11是本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊的制造方法的說明圖。

圖12是現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的示意截面圖。

圖13a是圖12的局部放大俯視圖。

圖13b是圖12的局部放大截面圖。

符號說明

1，11，12：功率半導(dǎo)體模塊(半導(dǎo)體裝置)

2：層疊基板

2a：絕緣板

2b：電路板

2c：金屬板

3：半導(dǎo)體芯片

3a：主電極

3b：控制電極

4：導(dǎo)電柱

5：第一配線基板

6：第二配線基板

15：金屬塊

16：印刷電路基板

具體實(shí)施方式

(實(shí)施方式1)

以下，參照附圖對本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施方式1進(jìn)行具體說明。應(yīng)予說明，本申請的記載中使用的“電連接且機(jī)械連接”這一術(shù)語不限于通過直接接合將對象物彼此連接的情況，也包括借由焊料、金屬燒結(jié)材料等導(dǎo)電性的接合材料將對象物彼此連接的情況。

在圖1中示出作為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的功率半導(dǎo)體模塊1的示意截面圖。在圖2a、圖2b中示出由圖1的ii表示的部分的放大截面圖。

在圖1、圖2a、圖2b中，作為本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的功率半導(dǎo)體模塊1具備：層疊基板2、半導(dǎo)體芯片3、導(dǎo)電柱4、第一配線基板5以及第二配線基板6。另外，功率半導(dǎo)體模塊1還具備外部端子7a、7b和密封樹脂8。

層疊基板2由絕緣板2a、設(shè)置于絕緣板2a的正面即主面的電路板2b以及設(shè)置于絕緣板2a的背面的金屬板2c層疊而成。絕緣板2a例如由氮化鋁、氮化硅、氧化鋁等絕緣性陶瓷構(gòu)成，電路板2b、金屬板2c例如由銅等金屬構(gòu)成。作為絕緣板2a，除了可以使用陶瓷以外，還可以使用含有聚酰亞胺等絕緣性樹脂、玻璃環(huán)氧材料的部件。并且，電路板2b選擇性地形成于絕緣板2a上，由此構(gòu)成規(guī)定的電氣電路。作為層疊基板2，例如可以使用dcb(directcopperbonding：直接鍵合銅)基板等。dcb基板是在絕緣板2a上直接接合由銅等構(gòu)成的電路板2b、金屬板2c而成的基板。由于絕緣板2a是絕緣性的，所以與電路板2b和金屬板2c電絕緣。在電路板2b的正面，通過焊料9等接合材料電接合且機(jī)械接合有半導(dǎo)體芯片3。在金屬板2c的背面，熱連接且機(jī)械連接有后述的冷卻器10。該熱連接且機(jī)械連接的具體的方法，在圖示的例子中是通過焊料9等接合材料進(jìn)行的連接。

半導(dǎo)體芯片3沒有特別限定，例如可以是igbt(insulatedgatebipolartransistor：絕緣柵雙極晶體管)、功率mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor：金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、fwd(freewheelingdiode：續(xù)流二極管)，還可以是在一個半導(dǎo)體芯片中縱向地形成有這些器件的rb-igbt(reverseblocking-insulatedgatebipolartransistor：反向阻斷絕緣柵雙極型晶體管)、rc-igbt(reverseconducting-insulatedgatebipolartransistor：反向?qū)ń^緣柵雙極晶體管)。與由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片相比，由sic構(gòu)成的半導(dǎo)體芯片(例如sic-mosfet)具有高耐壓特性，且能夠進(jìn)行高頻下的開關(guān)。

半導(dǎo)體芯片3中，具備正面和背面的半導(dǎo)體基板上設(shè)有垂直型的開關(guān)元件，如圖2b所示，半導(dǎo)體芯片3在其正面具備主電極3a和控制電極3b。另外，半導(dǎo)體芯片3在其背面具備主電極(未圖示)。例如在半導(dǎo)體芯片3為igbt的情況下，在正面形成有作為主電極3a的發(fā)射電極和作為控制電極3b的柵電極。在背面形成有集電極電極。

半導(dǎo)體芯片3不限于igbt、功率mosfet，也可以是在正面具備主電極和控制電極，能夠進(jìn)行開關(guān)動作的一個半導(dǎo)體芯片或多個半導(dǎo)體芯片的組合。

導(dǎo)電柱4a是具備一端和另一端的棒狀的導(dǎo)電部件，一端以與形成于半導(dǎo)體芯片3的正面?zhèn)鹊闹麟姌O3a對置的方式配置。主電極3a與導(dǎo)電柱4a通過例如焊料9等接合材料電連接且機(jī)械連接。導(dǎo)電柱4a的另一端電連接且機(jī)械連接到與半導(dǎo)體芯片3的主電極3a對置配置的第一配線基板5。

導(dǎo)電柱4b是具備一端和另一端的棒狀的導(dǎo)電部件，一端以與形成于半導(dǎo)體芯片3的正面?zhèn)鹊目刂齐姌O3b對置的方式配置。導(dǎo)電柱4b的另一端電連接且機(jī)械連接到與半導(dǎo)體芯片3的控制電極3b對置配置的第二配線基板6。

控制電極3b與導(dǎo)電柱4b通過例如焊料9等接合材料電連接且機(jī)械連接。導(dǎo)電柱4a和導(dǎo)電柱4b具有銷形狀，適合使用電阻低且導(dǎo)熱率高的金屬材料，具體而言，優(yōu)選銅、鋁。就導(dǎo)電柱4a、導(dǎo)電柱4b而言，相對于1個半導(dǎo)體芯片3的主電極3a和控制電極3b，分別配置多個導(dǎo)電柱為優(yōu)選。由此，能夠提高導(dǎo)熱性。

導(dǎo)電柱4a和第一配線基板5例如通過向形成于第一配線基板5的規(guī)定的位置的孔中壓入導(dǎo)電柱4a而進(jìn)行電連接且機(jī)械連接。導(dǎo)電柱4b與第二配線基板6例如通過向形成于第二配線基板6的規(guī)定的位置的孔中壓入導(dǎo)電柱4b而進(jìn)行電連接且機(jī)械連接。除了壓入以外，還可以采用焊接、釬焊或嵌縫等方法。

以與半導(dǎo)體芯片3的主電極3a對置的方式配置有第一配線基板5。另外，以與半導(dǎo)體芯片3的控制電極3b對置的方式配置有第二配線基板6。如圖2a所示，第二配線基板6在面內(nèi)具有開口6c，第一配線基板5被配置于該開口6c的內(nèi)側(cè)。優(yōu)選第一配線基板5與該開口6c的內(nèi)側(cè)接觸。配置第一配線基板5和第二配線基板6時可以使兩者位于同一面內(nèi)。在圖示的例子中，開口6c的俯視形狀為長方形，但也可以采用容易固定第一配線基板5的各種形狀，可以為多邊形、圓形、長圓形等。

如圖2b所示，第一配線基板5由第一絕緣基板5a和配置于該第一絕緣基板5a的兩個面上的第一導(dǎo)電部件5b層疊而成。在圖示的例子中，第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b形成在第一絕緣基板5a的整個面上。第一絕緣基板5a可以使用由聚酰亞胺等絕緣性樹脂構(gòu)成的絕緣基板、由玻璃環(huán)氧材料、陶瓷絕緣板構(gòu)成的絕緣基板等。第一導(dǎo)電部件5b例如為銅箔。第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b可以形成于第一絕緣基板5a的一側(cè)的表面，但是為了抑制第一配線基板5的翹曲，另外，為了提高電磁屏蔽性，優(yōu)選將第一導(dǎo)電部件5b形成在第一絕緣基板5a的兩側(cè)的表面。在圖示的例子中，第一配線基板5的俯視形狀為長方形，但也可以為多邊形、圓形、長圓形等。

第二配線基板6由第二絕緣基板6a和配置于該第二絕緣基板6a的兩個面上的第二導(dǎo)電部件6b層疊而成。在圖示的例子中，第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b選擇性地形成在第二絕緣基板6a上，以此成為用于構(gòu)成電氣電路的規(guī)定的配線。應(yīng)予說明，在圖2a中，省略了通過第二導(dǎo)電部件6b的選擇性形成而構(gòu)成的配線圖案的圖示。通過縮短第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b的長度，能夠使功率半導(dǎo)體模塊1小型化。另外，通過僅改變第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b的配線，能夠根據(jù)顧客的要求改變控制端子的排列。優(yōu)選第一配線基板5和第二配線基板6以第一絕緣基板5a的側(cè)面與第二絕緣基板6a的開口6c的內(nèi)側(cè)側(cè)面對置的方式配置。另外，作為將第一配線基板5與第二配線基板6相互固定的方法，只要不使第一導(dǎo)電部件5b與第二導(dǎo)電部件6b電導(dǎo)通，就可以使用任意方法。例如，可以在開口6c內(nèi)的第二絕緣基板6a上設(shè)置突起，使這些突起與第一絕緣基板5a的側(cè)面嵌合，并進(jìn)行定位而固定兩者。另外，可以在第二配線基板6的開口6c與第一配線基板5之間夾設(shè)絕緣性的薄片、隔離物并固定兩者。

第二絕緣基板6a可以使用由聚酰亞胺等絕緣性樹脂構(gòu)成的絕緣基板、由玻璃環(huán)氧材料或陶瓷絕緣板構(gòu)成的絕緣基板等。第二導(dǎo)電部件6b例如為銅箔。第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b可以形成于第二絕緣基板6a的一側(cè)的表面，但是為了抑制第二配線基板6的翹曲，另外，為了提高電磁屏蔽性，優(yōu)選形成于第二絕緣基板6a的兩側(cè)的表面。

第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b的厚度比第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b的厚度更厚。由于第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b的厚度更厚，所以即使在200a(安培)、400a之類的大電流流過第一導(dǎo)電部件5b的情況下也能夠抑制該第一導(dǎo)電部件5b的發(fā)熱。

另外，由于與第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b的厚度相比，第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b的厚度相對較薄，所以不會導(dǎo)致將流通幾a(安培)的電流的第二導(dǎo)電部件6b做成與第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b同等的厚度而造成的浪費(fèi)，另外，為了構(gòu)成電氣電路，可以通過蝕刻容易地選擇性地形成第二導(dǎo)電部件6b。

應(yīng)予說明，第一導(dǎo)電部件5b的厚度為第一絕緣基板5a和第一導(dǎo)電部件5b的層疊方向上的厚度。第二導(dǎo)電部件6b的厚度為第二絕緣基板6a和第二導(dǎo)電部件6b的層疊方向上的厚度。

功率半導(dǎo)體模塊1的外部端子7a、7b是使半導(dǎo)體芯片3的正面和背面的主電極3a等與外部之間進(jìn)行導(dǎo)通的端子，導(dǎo)通主電力。外部端子7a、7b的一端通過例如焊料9等接合材料電連接到層疊基板2的電路板2b上。外部端子7a、7b的另一端從形成功率半導(dǎo)體模塊1的外形的密封樹脂8的上表面導(dǎo)出到外部。來自外界的主電氣的輸入和輸出從外部端子7a、7b進(jìn)行。除了外部端子7a、7b以外，功率半導(dǎo)體模塊1還具備未圖示的控制端子。控制端子是用于控制半導(dǎo)體芯片3的端子，一端通過第二配線基板6與形成于半導(dǎo)體芯片3的正面的控制電極3b電連接。

密封樹脂8至少密封半導(dǎo)體芯片3、層疊基板2、第一配線基板5、第二配線基板6、導(dǎo)電柱4a、導(dǎo)電柱4b。密封樹脂8例如具有規(guī)定的絕緣性能，只要是具有規(guī)定的成型性的樹脂就沒有特別限定，可以使用熱固性樹脂。密封樹脂8具體而言可以使用環(huán)氧樹脂、馬來酰亞胺樹脂等。另外，為了提高散熱性，還可以在樹脂中添加導(dǎo)熱性高的材料的填料。填料例如可以使用氧化鋁、氮化硼等。

在本實(shí)施方式中，利用密封樹脂8構(gòu)成功率半導(dǎo)體模塊1的外形，即框體，另外不具備殼體。密封樹脂8的成型可以使用模塑成型，更具體而言，可以使用傳遞模塑法，但不限于傳遞模塑法。例如也可以利用樹脂的灌封成型。另外，功率半導(dǎo)體模塊1不限于圖示的例子，也可以是除了密封樹脂以外還具備殼體的構(gòu)成。

層疊基板2的金屬板2c固定于冷卻器10的正面。冷卻器10在其內(nèi)部空間具備多個散熱片10b。散熱片10b彼此之間的部分成為冷卻通路10a。將冷卻介質(zhì)從外部流通到該冷卻通路10a中。冷卻介質(zhì)沒有特別限定，可以使用乙二醇水溶液、水等液體制冷劑，也可以使用空氣那樣的氣體制冷劑，還可以使用像氟利昂那樣，利用在冷卻器中蒸發(fā)而產(chǎn)生的氣化熱將冷卻器冷卻的、能夠相變的制冷劑。對于冷卻器10與金屬板2c的固定，在圖示的例子中，通過焊料9等接合材料進(jìn)行接合。通過焊料9將冷卻器10與金屬板2c接合，使從半導(dǎo)體芯片3傳遞到層疊基板2的熱再傳導(dǎo)到冷卻器10。

將半導(dǎo)體芯片3與電路板2b接合的焊料9、將半導(dǎo)體芯片3と導(dǎo)電柱4a或4b接合的焊料9和將冷卻器10與金屬板2c接合的焊料9可以使用sn-ag系、sn-cu系、sn-sb系、sn-sb-ag系等焊料材料。在功率半導(dǎo)體模塊1中，各接合中的焊料9可以使用相同的焊料材料，或者，例如在將半導(dǎo)體芯片3和電路板2b接合的焊料9與將半導(dǎo)體芯片3和導(dǎo)電柱4a等接合的焊料9中也可以使用不同的焊料材料。

如上所述，功率半導(dǎo)體模塊1中，第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b的厚度比第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b的厚度更厚。

通常，電流流過導(dǎo)體時的發(fā)熱根據(jù)下式的焦耳定律計(jì)算。

q＝i²·r·t

這里，q為熱量，i為電流，r為電阻，t為通電時間。

另外，導(dǎo)體的電阻r由下式表示。

r＝ρ·l/s

這里，r為電阻，ρ為電阻率，l為導(dǎo)體的長度，s為導(dǎo)體的截面積。

通過上述的2個式子，可知為了抑制施加了電流的導(dǎo)體的發(fā)熱量，可以使電阻率變小，縮短配線路徑，增大截面積。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，需要將由通電引起的發(fā)熱設(shè)定為某一熱量以下，但在構(gòu)成半導(dǎo)體芯片3的主電流的電路的一部分的配線基板中，導(dǎo)電部件的厚度的上限值由配線基板的制造約束決定，可能發(fā)生難以大電流化的情況。另外，即使能夠增加導(dǎo)電部件的厚度，導(dǎo)電柱的壓入所需要的力也得增加，從而導(dǎo)致制造成本變高，另外，難以通過蝕刻選擇性地形成寬度窄的控制電極用的導(dǎo)電部件。

因此，為了克服上述問題，有效的是由第一配線基板5與第二配線基板6構(gòu)成配線基板，并將第一配線基板5的第一導(dǎo)電部件5b的厚度做得比第二配線基板6的第二導(dǎo)電部件6b更厚。

接下來，使用圖2c對實(shí)施方式1的功率半導(dǎo)體模塊1的制造方法進(jìn)行說明。

首先，準(zhǔn)備：具備絕緣板2a和電路板2b的層疊基板2；具備正面和背面，在正面具有主電極3a和控制電極3b的半導(dǎo)體芯片3；包含第一導(dǎo)電部件5b的第一配線基板5；包含比第一導(dǎo)電部件5b更薄的第二導(dǎo)電部件6b，具有開口6c的第二配線基板6；以及，具備一端和另一端，另一端與第二導(dǎo)電部件6b電連接且機(jī)械連接的導(dǎo)電柱4b(s1)。

接下來，將半導(dǎo)體芯片3的背面固定于電路板2b上(s2)，以與主電極3a對置的方式配置第一配線基板5，將第一導(dǎo)電部件5b與主電極3a電連接(s3)，以第一配線基板5位于開口6c的內(nèi)側(cè)的方式，與控制電極3b對置地配置第二配線基板6，將導(dǎo)電柱4b的一端與控制電極3b電連接且機(jī)械連接(s4)。

在這樣的制造方法中，優(yōu)選第一配線基板5具備具有正面和背面的第一絕緣基板5a，第一導(dǎo)電部件5b可以形成于第一絕緣基板5a的正面和背面中的至少一方。另外，第二配線基板6具備具有正面和背面的第二絕緣基板6a，第二導(dǎo)電部件6b可以形成于第二絕緣基板6a的正面和背面中的至少一方。此外，第二絕緣基板6a上可以設(shè)有開口6c。

(實(shí)施方式2)

接下來，參照附圖對本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施方式2進(jìn)行具體說明。

在圖3中，以立體圖的形式示出作為本實(shí)施方式2的半導(dǎo)體裝置的功率半導(dǎo)體模塊11的主要部分。為了容易理解，在圖3中，省略了外部端子7a、外部端子7b和密封樹脂8的圖示，圖示了被密封樹脂8密封之前的主要部分的樣子。應(yīng)予說明，在以下的附圖中，對與圖1和圖2a、圖2b中示出的部件相同的部件標(biāo)注相同的符號。因此，在以下的說明中，對已經(jīng)說明的部件省略重復(fù)的說明。

在圖3中，具備2個半導(dǎo)體芯片3(圖中未出現(xiàn))。半導(dǎo)體芯片3例如是rc-igbt。rc-igbt在一個芯片中包含igbt元件和fwd元件。

在層疊基板2的電路板2b上，電連接且機(jī)械連接有半導(dǎo)體芯片3(圖中未出現(xiàn))。在形成于該半導(dǎo)體芯片3的正面的主電極3a(圖中未出現(xiàn))上電連接且機(jī)械連接有作為第一配線基板的金屬塊15。另外，在形成于半導(dǎo)體芯片3的正面的控制電極3b(圖中未出現(xiàn))上，以對置的方式配置作為第二配線基板的印刷電路基板16，介由導(dǎo)電柱4b將印刷電路基板16的第二銅箔部分16c與控制電極3b電連接。

在印刷電路基板16的可撓性絕緣板16a上，選擇性地形成有用于控制電極的、形成為窄寬度的第二銅箔部分16c，在該第二銅箔部分16c的長度方向的一端，通過壓入等方式電連接且機(jī)械連接有導(dǎo)電柱4b的一端(上端)。另外，在第二銅箔部分16c的長度方向的另一端，利用焊料9等接合材料接合有作為控制端子的外部端子7c的一端(下端)?？蓳闲越^緣板16a相當(dāng)于本發(fā)明的第二絕緣基板，第二銅箔部分16c相當(dāng)于本發(fā)明的第二導(dǎo)電部件。

在半導(dǎo)體芯片3的一個金屬塊15上，通過激光熔接等方式接合有寬度寬的引線端子7d。另外，在半導(dǎo)體芯片3的另一個金屬塊15上，通過激光熔接等方式接合有寬度寬的引線端子7e。另外，在層疊基板2的電路板2b上，通過激光熔接等方式接合有寬度寬的引線端子7f。

圖4是去掉了圖3所示出的部件中的印刷電路基板16、引線端子7d、引線端子7e和引線端子7f后的俯視圖。即，在圖4中示出了層疊基板2的絕緣板2a、電路板2b、半導(dǎo)體芯片3、金屬塊15。在圖4中，電路板2b被劃分為第一電路部2ba、第二電路部2bb、第三電路部2bc、第四電路部2bd和第五電路部2be。

第一電路部2ba與一個半導(dǎo)體芯片3a的背面的主電極電連接。該第一電路部2ba具備突起部2bf，將該突起部2bf的頂面與引線端子7f激光接合。第二電路部2bb與另一個半導(dǎo)體芯片3b的背面的主電極電連接。第四電路部2bd被配置在與外部端子7c的下端對置的位置。第四電路部2bd與外部端子7c可以電連接，也可以不連接。第五電路部2be被配置在與外部端子7c的下端對置的位置。第五電路部2be與外部端子7c可以電連接，也可以不連接。

2個rc-igbt被配置在層疊基板2上，該2個rc-igbt與電路板2b、金屬塊15、引線端子7d、引線端子7e、引線端子7f和印刷電路基板16連接而構(gòu)成逆變器電路的上下臂。可以在1個層疊基板2上配置電并聯(lián)連接的2個1組的總計(jì)2組的半導(dǎo)體芯片3，構(gòu)成逆變器電路的一相中的上臂和下臂。

涉及金屬塊15，圖5a是表示與半導(dǎo)體芯片3對置的一側(cè)的面的立體圖，圖5b是表示與引線端子7d或引線端子7e接合的一側(cè)的面的立體圖。如圖5a、圖5b所示，圖中舉例示出的金屬塊15，具有與半導(dǎo)體芯片3的主電極3a幾乎相同的面積且具有大致長方形的平面形狀，并具備：具有規(guī)定厚度的板狀的基部15a；和從該基部15a突出的多個銷部15b?；?5a可以為大致長方體形狀。通過焊料9等接合材料將銷部15b的前端與半導(dǎo)體芯片3的主電極3a電連接且機(jī)械連接。金屬塊15是銅、鋁等導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性良好的金屬制的金屬塊。另外，基部15a的厚度，即，基部15a中的與半導(dǎo)體芯片3對置的一側(cè)的面與接合到引線端子7d或引線端子7e的一側(cè)的面之間的距離比印刷電路基板16的第一銅箔部分16b的厚度更厚。因此，能夠使大電流流過金屬塊15。另外，金屬塊15由散熱性良好的材料構(gòu)成，并且，能夠在銷部的各銷之間的空間進(jìn)行散熱。因此，通過使用金屬塊15，能夠抑制通電時的發(fā)熱。

應(yīng)予說明，銷部15b的各銷的形狀不特別限于圖示的圓柱狀，也可以是棱柱狀，還可以是翅片狀。

通過使用金屬塊15，不會像現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置使用厚銅箔的印刷電路基板的情況那樣，的向銅箔壓入導(dǎo)電柱時所必須的力，另外，避免導(dǎo)電柱折斷或彎曲等。

另外，作為本實(shí)施方式的金屬塊15的變形例，可舉出沒有銷部15b的金屬塊。換言之，可以是僅有基部15a的板狀的金屬塊。此時，在板狀的金屬塊具有貫通其厚度方向的孔的結(jié)構(gòu)也屬于本實(shí)施方式的金屬塊15的變形例。

圖6是從正面觀察印刷電路基板16而得到的圖，圖7是從背面觀察印刷電路基板16而得到的圖。在圖6、圖7中，對于印刷電路基板16，在可撓性絕緣板16a的兩個面選擇性地形成有第一銅箔部分16b和第二銅箔部分16c。其中，第一銅箔部分16b和第二銅箔部分16c可以僅形成于可撓性絕緣板16a的單面。

通過縮短印刷電路基板16的第二銅箔部分16c的長度，能夠使功率半導(dǎo)體模塊1小型化。另外，通過改變第二銅箔部分16c的配線，能夠根據(jù)顧客需求改變控制端子的排列。

可撓性絕緣板16a由具有撓性的絕緣性樹脂構(gòu)成，例如可以使用聚酰亞胺樹脂?？蓳闲越^緣板16a形成有用于插入金屬塊15并使其貫穿的開口16d。在該開口16d，沿著周邊形成有多個舌片16e。由于插入金屬塊15并使其貫穿，因而該舌片16e形成為與金屬塊15的側(cè)面接觸并翹曲的形狀。可以以金屬塊15與印刷電路基板16位于同一面內(nèi)的方式配置兩者。由此，在相對于金屬塊15定位印刷電路基板16的狀態(tài)下使兩者固定為一體。應(yīng)予說明，舌片16e的形狀不受圖示例子的限定。

開口16d中的舌片16e以外的部分是向開口16d插入金屬塊15并使其貫穿時形成間隙的部分。該間隙被舌片16e限定。通過形成被該舌片16e限定的間隙，從而在密封樹脂8的模塑成型時，密封樹脂8能夠通過該間隙并進(jìn)行流通。

像使用圖3進(jìn)行說明那樣，第二銅箔部分16c在印刷電路基板16的可撓性絕緣板16a上形成為控制電極用的寬度窄的形狀。在該第二銅箔部分16c的長度方向的一端，通過壓入等方式電連接且機(jī)械連接有導(dǎo)電柱4b的一端(上端)。印刷電路基板16與層疊基板之間的間隔根據(jù)一端與第二銅箔部分16c接合、另一端與半導(dǎo)體芯片3的控制電極3b接合的導(dǎo)電柱4b的長度而確定。

在第二銅箔部分16c的長度方向的另一端形成貫通印刷電路基板16的厚度方向的孔，在該貫通孔插入外部端子7c的一端(下端)，并通過壓入或使用焊料9等接合材料進(jìn)行電連接且機(jī)械連接。該外部端子7c的下端可以與層疊基板2的第四電路部2bd或第五電路部2be接觸，也可以不接觸。

第一銅箔部分16b在開口16d附近不干擾第二銅箔部分16c的范圍，且不阻礙舌片16e的變形的范圍內(nèi)形成在可撓性絕緣板16a上。利用第一銅箔部分16b抑制印刷電路基板16的變形，另外，提高電磁屏蔽性。

本實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體模塊11具備金屬塊15和印刷電路基板16，金屬塊15的基部15a的厚度比印刷電路基板16的第二銅箔部分16c的厚度更厚。在一個例子中，基部的厚度為0.5～3.0mm。如果基部的厚度為0.5mm以上，則即使在大電流流過金屬塊15的情況下也能夠抑制該金屬塊15的發(fā)熱。如果基部的厚度為3.0mm以下，則能夠利用適當(dāng)厚度的焊料9來接合半導(dǎo)體芯片3的主電極3a與銷部15b之間，從而保持功率半導(dǎo)體模塊11的可靠性。

另外，印刷電路基板16的第一銅箔部分16b的厚度沒有像金屬塊15的基部15a的厚度那樣厚，在一個例子中，第一銅箔部分16b的厚度為0.1～0.3mm。如果第一銅箔部分16b的厚度為0.1mm以上，則能夠形成足夠可以流通控制用的電流的、滿足充分必要厚度的第二銅箔部分16c。另外，如果第一銅箔部分16b的厚度為0.3mm以下，則為了構(gòu)成電氣電路，能夠通過蝕刻容易選擇性地形成與第一銅箔部分16b同時形成的第二銅箔部分16c。

此外，印刷電路基板16上形成有開口16d，通過使金屬塊15貫穿該開口16d，從而能夠使接合有金屬塊15的、半導(dǎo)體芯片3中的控制電極3b的位置與連接到印刷電路基板16的第二銅箔部分16c的一端的、導(dǎo)電柱4b的一端的位置定位在相互對置的位置上。即，能夠在不需要用于對位的夾具的情況下，僅通過使金屬塊15貫穿印刷電路基板16的開口16d，就能夠自動且精度良好地定位控制電極3b的位置與導(dǎo)電柱4b的一端的位置。因此，能夠以低成本制造可靠性高的功率半導(dǎo)體模塊。經(jīng)實(shí)際制作了實(shí)施方式2的功率半導(dǎo)體模塊11的結(jié)果，確認(rèn)了能夠自動且精度良好地定位控制電極3b的位置與導(dǎo)電柱4b的一端的位置的事實(shí)。

特別是，在開口16d處形成有由印刷電路基板16的可撓性絕緣板16a構(gòu)成的舌片16e的功率半導(dǎo)體模塊11具有以下效果。下面，使用圖8、圖9說明該效果。

圖8是功率半導(dǎo)體模塊11的變形例的功率半導(dǎo)體模塊12的截面圖，圖9是圖8的功率半導(dǎo)體模塊12中的金屬塊15和印刷電路基板16附近的放大截面圖。應(yīng)予說明，在圖8、圖9中，對與圖1～圖7中示出的部件相同的部件標(biāo)注相同的符號，并在下文中省略重復(fù)的說明。

圖8和圖9中示出的功率半導(dǎo)體模塊12的外部端子的形狀與圖3中示出的功率半導(dǎo)體模塊11不同。但是，與功率半導(dǎo)體模塊11同樣地，在印刷電路基板16的開口16d處形成有由可撓性絕緣板16a構(gòu)成的舌片16e。

通過以突出的方式形成舌片16e，從而如果在印刷電路基板16的開口16d的大小比金屬塊15的基部15a的大小更小的情況下使金屬塊15貫穿開口16d的話，，則如圖9中放大截面圖所示，舌片16e成為與金屬塊15接觸并翹曲的狀態(tài)。由此，在印刷電路基板16相對于金屬塊15被定位的狀態(tài)下，兩者被固定為一體。因此，能夠自動且精度良好地定位控制電極3b的位置與導(dǎo)電柱4b的一端的位置，進(jìn)而能夠以低成本制造可靠性高的功率半導(dǎo)體模塊。

另外，通過形成有舌片16e，可以針對大小不同的多種金屬塊15使舌片16e翹曲，從而可以在一個印刷電路基板上進(jìn)行定位，固定。

此外，在開口16d中，由于舌片16e以外的部分是向開口16d插入金屬塊15并使其貫穿通時形成間隙的部分，所以能夠抑制密封樹脂8在模塑成型時的空隙。圖10用箭頭表示功率半導(dǎo)體模塊12中的在模塑成型時的密封樹脂8的流動。由于在印刷電路基板16的上方，阻礙流動的部件少，所以密封樹脂8能夠快速、大量地進(jìn)行流動，而在印刷電路基板16與層疊基板2之間，阻礙流動的部件多，因此密封樹脂8會相對低速，少量流動。以印刷電路基板16為邊界，由于流動的不同而容易產(chǎn)生空隙，所以，根據(jù)舌片16e以外的部分是向開口16d插入金屬塊15并使其貫穿時形成間隙的部分這樣的結(jié)構(gòu)，密封樹脂8可以通過該間隙從比印刷電路基板16更靠上方的位置起向印刷電路基板16與層疊基板2之間流動。由此，能夠有效地抑制空隙。在所涉及的模塑件內(nèi)，從印刷電路基板16到模模塑件上壁的距離l1為1.0～3.0mm的程度，印刷電路基板16與層疊基板2之間的距離l2為0.3～2.0mm的程度。如果從印刷電路基板16到模塑件上壁的距離l1為1.0mm以上，則即使功率半導(dǎo)體模塊12因熱等發(fā)生變形，密封樹脂8也不易破裂。如果從印刷電路基板16到模塑件上壁的距離l1為3.0mm以下，則容易制造，能夠降低成本，此外，功率半導(dǎo)體模塊12的變形量變小，能夠保持其可靠性。另外，如果印刷電路基板16與層疊基板2之間的距離l2為0.3mm以上，則樹脂的流動性良好，能夠抑制空隙的產(chǎn)生。如果印刷電路基板16與層疊基板2之間的距離l2為2.0mm以下，則不發(fā)生在銷的壓入時銷彎曲，或在傳遞模塑時因樹脂的流動而導(dǎo)致銷彎曲等不良情況。從印刷電路基板16到模具上壁的距離l1與印刷電路基板16和層疊基板2之間的距離l2之比可以為0.5～10。

接下來，對實(shí)施方式2的功率半導(dǎo)體模塊12的制造方法進(jìn)行說明。

如圖11所示，通過焊料9將半導(dǎo)體芯片3接合在層疊基板2的電路板2b上，通過焊料9將金屬塊15接合在該半導(dǎo)體芯片上?？梢栽谶M(jìn)行半導(dǎo)體芯片3向電路板2b的接合之后，再進(jìn)行金屬塊15向半導(dǎo)體芯片3的接合，也可以同時進(jìn)行半導(dǎo)體芯片3向電路板2b的接合與金屬塊15向半導(dǎo)體芯片3的接合。

接下來，對于形成有開口16d的印刷電路基板16，向該開口16d插入金屬塊15并使其貫穿。由此，如圖9所示，形成于開口16d的舌片16e呈現(xiàn)出與金屬塊15的側(cè)面接觸且翹曲的形態(tài)。

通過包括上述制造工序，可以在印刷電路基板16相對于金屬塊15被定位的狀態(tài)下使兩者被固定為一體。因此，能夠自動且精度良好地定位控制電極3b的位置和導(dǎo)電柱4b的一端的位置，進(jìn)而能夠以低成本制造可靠性高的功率半導(dǎo)體模塊。

另外，作為本實(shí)施方式的功率半導(dǎo)體模塊12的制造方法的變形例，可以如下改變實(shí)施方式1的功率半導(dǎo)體模塊1的制造方法中的部件和工序。

即，采用金屬塊15作為第一導(dǎo)電部件5b。第二配線基板6(16)具備具有正面和背面的第二絕緣基板6a(16a)，第二導(dǎo)電部件6b(16b)形成于第二絕緣基板6a(16a)的正面和背面中的至少一方，在第二絕緣基板6a(16a)上設(shè)有開口6c(16d)，在開口6c(16d)處形成有由撓性材料構(gòu)成的舌片(16e)。此外，在將導(dǎo)電柱4b的一端與控制電極3b電連接且機(jī)械連接的工序中，以與控制電極3b對置的方式配置第二配線基板6(16)，且使得舌片(16e)與金屬塊15接觸并翹曲。

為了比較，在圖12中示出現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置101的截面圖，將其由xiii表示的部分的局部放大圖示于圖13b。圖12、圖13a、圖13b中示出的半導(dǎo)體裝置101具備印刷電路基板105作為配線部件。印刷電路基板105具備絕緣基板105a和銅箔105b，對于該銅箔105b來說，與半導(dǎo)體芯片3的主電極3a對置的部分和與控制電極3b對置的部分具有相同的厚度。因此，如果大電流從主電極3a流過印刷電路基板105，則可能導(dǎo)致銅箔105b發(fā)熱。在增加銅箔105b的厚度的情況下，銅箔105b的發(fā)熱得到了抑制，但另一方面，難以利用蝕刻方式形成用來構(gòu)成與控制電極3b電連接的電路的部分。另外，即使能夠進(jìn)行蝕刻，由于大電流不流過控制電極3b，所以會導(dǎo)致厚度多余而產(chǎn)生的浪費(fèi)。與此相對，由上述實(shí)施方式1和實(shí)施方式2可以明確，與現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置相比，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置具有優(yōu)異的效果。

以上，使用附圖和實(shí)施方式具體說明了本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，但本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置不受實(shí)施方式和附圖的記載限定，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進(jìn)行各種變形。