絕緣基板及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】在陶瓷板（2）之上配置有雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂（3），在雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂（3）之上配置有金屬板（4）。金屬板（4）通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂（3）而與陶瓷板（2）的上表面接合。雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂（3）廉價(jià)且在部件供給方面也沒有問(wèn)題。由于雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂（3）填補(bǔ)陶瓷板（2）與金屬板（4）的線膨脹系數(shù)的偏差，因此能夠防止加熱時(shí)的陶瓷板（2）的破裂、以及陶瓷板（2）與金屬板（4）的剝離。另外，由于通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂（3）而保證密接性，因此能夠防止孔洞的產(chǎn)生。其結(jié)果，能夠提高產(chǎn)品的可靠性。另外，雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂（3）在加熱成形時(shí)硬化，因此能夠進(jìn)行成形加工。
【專利說(shuō)明】
絕緣基板及半導(dǎo)體裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種使用了陶瓷板的絕緣基板及半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于功率設(shè)備，要求提高散熱性。因此，為了提高散熱性能而使絕緣片含有高散熱填料，但部件價(jià)格高，在部件供給方面也存在問(wèn)題。因此，變?yōu)槿〈^緣片而使用導(dǎo)熱率高的陶瓷。
[0003]當(dāng)前，將線膨脹系數(shù)不同的金屬板和陶瓷板通過(guò)熱壓接或者利用以銀為主成分的釬料而接合。但是，在熱壓接的情況下，在可靠性試驗(yàn)的加熱時(shí)有可能由于密接不充分而產(chǎn)生孔洞(void)。另外，在利用釬料進(jìn)行接合的情況下，在冷卻時(shí)金屬板的收縮力超過(guò)陶瓷板，因此陶瓷板破裂，或者陶瓷板與金屬板剝離。另外，在現(xiàn)有的接合方法中還存在部件價(jià)格高這樣的問(wèn)題。對(duì)此，公開了在陶瓷板與金屬板之間設(shè)置熱塑性聚酰亞胺的技術(shù)方案(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-104815號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]但是，熱塑性聚酰亞胺等熱塑性樹脂在加熱成形時(shí)成為液體狀，因此存在不能進(jìn)行成形加工這樣的問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于得到一種廉價(jià)且在部件供給方面也沒有問(wèn)題的、能夠提高產(chǎn)品的可靠性、能夠進(jìn)行成形加工的絕緣基板及半導(dǎo)體裝置。
[0007]本發(fā)明涉及的絕緣基板的特征在于，具有:陶瓷板;第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂，其配置于所述陶瓷板之上；以及第I金屬板，其配置于所述第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂之上，通過(guò)所述第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂而與所述陶瓷板的上表面接合。
[0008]發(fā)明的效果
[0009]在本發(fā)明中，將陶瓷板和第I金屬板利用第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂進(jìn)行接合。第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂廉價(jià)且在部件供給方面也沒有問(wèn)題。由于第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂填補(bǔ)陶瓷板與第I金屬板的線膨脹系數(shù)的偏差，因此能夠防止加熱時(shí)的陶瓷板的破裂、以及陶瓷板與第I金屬板的剝離。另外，由于通過(guò)第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂而保證密接性，因此能夠防止孔洞的產(chǎn)生。其結(jié)果，能夠提高產(chǎn)品的可靠性。另夕卜，第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂在加熱成形時(shí)硬化，因此能夠進(jìn)行成形加工。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是將本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體裝置的一部分切除后的斜視圖。
[0011]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的絕緣基板的剖視圖。
[0012]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的絕緣基板的剖視圖。
[0013]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0014]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
[0015]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的絕緣基板及半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)相同或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，有時(shí)省略重復(fù)說(shuō)明。
[0017]實(shí)施方式1.
[0018]圖1是將本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體裝置的一部分切除后的斜視圖。在圖1的以虛線包圍的部分設(shè)置有絕緣基板I。
[0019]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的絕緣基板的剖視圖。該絕緣基板I為殼體型模塊的絕緣基板。在陶瓷板2之上配置有雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3，在雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3之上配置有金屬板4。金屬板4通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3而與陶瓷板2的上表面接合。
[0020]在陶瓷板2之下配置有雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5，在雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5之下配置有金屬板6。金屬板6通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5而與陶瓷板2的下表面接合?；?通過(guò)焊料8而與金屬板6的下表面接合。
[0021]雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3、5在上表面和下表面具有粘接性，該雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3、5具有如果加熱則會(huì)硬化的性質(zhì)。具體地說(shuō)，作為雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3、5，使用通常的NAND閃存用粘片膜。粘片膜呈例如依次層疊有基材、粘接材料、導(dǎo)電性粘片膜、以及離型襯墊的構(gòu)造。
[0022]在本實(shí)施方式中將陶瓷板2和金屬板4利用雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3進(jìn)行接合。雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3廉價(jià)且在部件供給方面也沒有問(wèn)題。由于雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3填補(bǔ)陶瓷板2與金屬板4的線膨脹系數(shù)的偏差，因此能夠防止加熱時(shí)的陶瓷板2的破裂、以及陶瓷板2與金屬板4的剝離。另外，由于通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹月旨3而保證密接性，因此能夠防止孔洞的產(chǎn)生。其結(jié)果，能夠提高產(chǎn)品的可靠性。另外，雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3在加熱成形時(shí)硬化，因此能夠進(jìn)行成形加工。
[0023]另外，將陶瓷板2和金屬板6利用雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5進(jìn)行接合，對(duì)于這部分，也能夠取得與上述同樣的效果。
[0024]實(shí)施方式2.
[0025]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2涉及的絕緣基板的剖視圖。使用冷卻鰭片9取代實(shí)施方式I的金屬板6、基座板7以及焊料8。該冷卻鰭片9配置于雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5之下，通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5而與陶瓷板2的下表面接合。通過(guò)將實(shí)施方式I的基座板7置換為冷卻鰭片9，能夠進(jìn)一步提升散熱性。
[0026]實(shí)施方式3.
[0027]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。該半導(dǎo)體裝置為傳遞模塑IPM(Intelligent Power Module)。在陶瓷板2之上配置有雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3，在雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3之上配置有引線框10。引線框10通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3而與陶瓷板2的上表面接合。在引線框10之上安裝有半導(dǎo)體元件11。半導(dǎo)體元件11通過(guò)導(dǎo)線12而與引線端子13連接。樹脂14將半導(dǎo)體元件11及導(dǎo)線12等封裝。
[0028]如上所示，通過(guò)使用陶瓷板2取代傳遞模塑IPM的帶銅箔的絕緣片，能夠改善散熱性，削減成本。另外，能夠取得與實(shí)施方式I同樣的效果。
[0029]實(shí)施方式4.
[0030]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。在實(shí)施方式3的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在陶瓷板2之下配置有雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5，在雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5之下配置有冷卻鰭片9。冷卻鰭片9通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂5而與陶瓷板2的下表面接合。在本實(shí)施方式中，由于在模塊與冷卻鰭片9之間設(shè)置陶瓷板2，因此與在兩者之間設(shè)置硅脂的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠改善接合性、散熱性、絕緣性。
[0031]實(shí)施方式5.
[0032]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式5涉及的半導(dǎo)體裝置的剖視圖。該半導(dǎo)體裝置為散熱器內(nèi)置型傳遞模塑IPM。在金屬質(zhì)的散熱器15之上配置有引線框10，在引線框10之上安裝有半導(dǎo)體元件11。引線框10和引線端子13通過(guò)導(dǎo)線12而連接。引線端子16與半導(dǎo)體元件11接合。樹脂14將半導(dǎo)體元件11及導(dǎo)線等封裝。
[0033]在散熱器15之下配置有雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3，在雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3之下配置有陶瓷板2。陶瓷板2通過(guò)雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂3而與散熱器15的下表面接合。
[0034]如上所示，散熱器內(nèi)置型傳遞模塑IPM也能夠取得與實(shí)施方式3同樣的效果。另外，在陶瓷板2的下表面粘貼有防止陶瓷破裂用帶17。由此，能夠緩和應(yīng)力而防止陶瓷板2的破裂。防止陶瓷破裂用帶17呈例如硅酮類粘接材料17a和聚酰亞胺膜17b的層疊構(gòu)造。
[0035]此外，半導(dǎo)體元件11不限于由硅形成，也可以由與硅相比帶隙寬的寬帶隙半導(dǎo)體形成。寬帶隙半導(dǎo)體為例如碳化硅、氮化鎵類材料或者金剛石。對(duì)于這種由寬帶隙半導(dǎo)體形成的功率半導(dǎo)體元件，由于耐電壓性、容許電流密度高，因此能夠小型化。通過(guò)使用該小型化的元件，能夠使組裝有該元件的半導(dǎo)體裝置也小型化。另外，由于元件的耐熱性高，因此能夠使冷卻鰭片9小型化、能夠?qū)⑺洳窟M(jìn)行空冷化，因而能夠使半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步小型化。另外，元件的電力損耗低且高效率，因此能夠使半導(dǎo)體裝置高效率化。
[0036]標(biāo)號(hào)的說(shuō)明
[0037]I絕緣基板，2陶瓷板，3雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂(第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂)，4金屬板(第I金屬板)，5雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂(第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂)，6金屬板(第2金屬板)，7基座板，8焊料，9冷卻鰭片，10引線框，11半導(dǎo)體元件，14樹脂，17防止陶瓷破裂用帶。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種絕緣基板，其特征在于，具有: 陶瓷板； 第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂，其配置于所述陶瓷板之上；以及第I金屬板，其配置于所述第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂之上，通過(guò)所述第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂而與所述陶瓷板的上表面接合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣基板，其特征在于，還具有: 第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂，其配置于所述陶瓷板之下；以及第2金屬板，其配置于所述第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂之下，通過(guò)所述第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂而與所述陶瓷板的下表面接合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣基板，其特征在于， 還具有基座板，該基座板通過(guò)焊料而與所述第2金屬板的下表面接合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣基板，其特征在于，還具有: 第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂，其配置于所述陶瓷板之下；以及冷卻鰭片，其配置于所述第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂之下，通過(guò)所述第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂而與所述陶瓷板的下表面接合。5.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有: 陶瓷板； 第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂，其配置于所述陶瓷板之上； 引線框，其配置于所述第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂之上，通過(guò)所述第I雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂而與所述陶瓷板的上表面接合； 半導(dǎo)體元件，其安裝于所述引線框之上；以及 樹脂，其將所述半導(dǎo)體元件封裝。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有: 第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂，其配置于所述陶瓷板之下；以及冷卻鰭片，其配置于所述第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂之下，通過(guò)所述第2雙面粘接性熱硬化型絕緣樹脂而與所述陶瓷板的下表面接合。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具有防止陶瓷破裂用帶，該防止陶瓷破裂用帶粘貼于所述陶瓷板的下表面。8.根據(jù)權(quán)利要求5?7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體元件由寬帶隙半導(dǎo)體形成。
【文檔編號(hào)】H01L23/12GK106068559SQ201480076928
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2014年3月7日 公開號(hào)201480076928.6, CN 106068559 A, CN 106068559A, CN 201480076928, CN-A-106068559, CN106068559 A, CN106068559A, CN201480076928, CN201480076928.6, PCT/2014/56027, PCT/JP/14/056027, PCT/JP/14/56027, PCT/JP/2014/056027, PCT/JP/2014/56027, PCT/JP14/056027, PCT/JP14/56027, PCT/JP14056027, PCT/JP1456027, PCT/JP2014/056027, PCT/JP2014/56027, PCT/JP2014056027, PCT/JP201456027
【發(fā)明人】平岡明倫, 栗秋和廣
【申請(qǐng)人】三菱電機(jī)株式會(huì)社