[發(fā)明專利]半導體裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010110421.1
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN101794754A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 森昌吾;河野榮次;藤敬司
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社豐田自動織機
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/367
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 魏金霞;潘煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導體裝置。

背景技術(shù)

半導體裝置具有絕緣基底，該絕緣基底上安裝有半導體芯片，并且該 絕緣基底連接至散熱板的表面。在這樣的半導體裝置中，由半導體芯片產(chǎn) 生的熱經(jīng)由絕緣基底釋放到散熱板。但是，絕緣基底與散熱板之間的熱膨 脹系數(shù)的差異可能導致散熱板翹曲。日本專利申請公開2000-332170公開 了一種半導體裝置以解決該問題。該公開中的半導體裝置具有絕緣基底， 在該絕緣基底的一個表面上安裝有半導體芯片，并且，在該絕緣基底的另 一表面上通過軟焊連接有銅板。

銅板的與絕緣基底相反的表面通過軟焊連接至輔助片(例如，鉬片)， 該輔助片具有與絕緣基底的熱膨脹系數(shù)基本相等的熱膨脹系數(shù)。這種結(jié)構(gòu) 保持了由于熱變化所引起的在銅板的相反表面上所產(chǎn)生的不同應(yīng)力之間 的平衡，從而防止銅板翹曲。

雖然作為輔助片的鉬片可以通過軟焊連接至作為熱沉的銅板，但是不 容易通過鋁硬焊來連接這兩種不同的片材。通過軟焊完成的連接在強度和 可靠性上較低。

本發(fā)明旨在提供一種可靠的半導體裝置，其中，可通過硬焊容易地將 抗翹曲片連接至熱沉，以防止熱沉翹曲。

發(fā)明內(nèi)容

一種半導體裝置，包括：絕緣基底，所述絕緣基底具有陶瓷基底和位 于所述陶瓷基底的相反表面上的金屬涂層；半導體芯片，所述半導體芯片 安裝在所述絕緣基底的一個表面上；熱沉，所述熱沉直接或間接地固定至 所述絕緣基底的另一表面并經(jīng)由所述絕緣基底與所述半導體芯片熱連接； 以及至少一個抗翹曲片，所述至少一個抗翹曲片設(shè)置在所述熱沉的至少一 個表面上。所述抗翹曲片由具有涂層的金屬片制成并且具有介于所述絕緣 基底的熱膨脹系數(shù)與所述熱沉的熱膨脹系數(shù)之間的熱膨脹系數(shù)，并且所述 金屬片由作為主要組分的鋼制成。

從結(jié)合附圖以示例的方式圖示本發(fā)明原理的以下描述，本發(fā)明的其它 方面和優(yōu)點將變得清楚。

附圖說明

本發(fā)明的相信具有新穎性的特征具體陳述于所附權(quán)利要求中。通過參 考對附圖及目前優(yōu)選的實施方式的以下描述，可以最好地理解本發(fā)明及其 目的和優(yōu)點，其中：

圖1是依據(jù)本發(fā)明第一實施方式的半導體裝置的縱向剖視圖；

圖2是圖1的半導體裝置的分解圖；

圖3是依據(jù)本發(fā)明第二實施方式的半導體裝置的縱向剖視圖；

圖4是圖3的半導體裝置的分解圖；

圖5是依據(jù)本發(fā)明的替代性實施方式的半導體裝置的縱向剖視圖；

圖6是依據(jù)本發(fā)明的另一替代性實施方式的半導體裝置的縱向剖視 圖；

圖7是依據(jù)本發(fā)明的又一替代性實施方式的半導體裝置的縱向剖視 圖；并且

圖8是依據(jù)本發(fā)明的再一替代性實施方式的半導體裝置的縱向剖視 圖。

具體實施方式

〖第一實施方式〗

以下將參考圖1和圖2來描述本發(fā)明的半導體裝置的第一實施方式。 在該實施方式中，半導體裝置被實施為在車輛中使用的功率模塊。

如圖2所示，作為半導體裝置的功率模塊具有絕緣基底10、半導體芯 片20以及熱沉30。半導體芯片20安裝在絕緣基底10的頂面上，而熱沉 30固定于絕緣基底10的底面。

絕緣基底10包括絕緣的陶瓷基底11以及形成在陶瓷基底11的相反表 面上的第一金屬涂層12和第二金屬涂層13。具體地，第一金屬涂層12涂 覆在陶瓷基底11的安裝半導體芯片20的一個表面(例如，頂面)上，而 第二金屬涂層13涂覆在陶瓷基底11的另一表面(例如，底面)上。陶瓷 基底11由例如氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al₂O₃)以及氮化硅(Si₃N₄)制成。 金屬涂層12、13由鋁制成。

陶瓷基底11的熱膨脹系數(shù)為大約3-7ppm/℃(百萬分之一/攝氏度)。 具體地，由氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al₂O₃)或氮化硅(Si₃N₄)制成的陶 瓷基底11分別具有大約4ppm/℃、7ppm/℃、或者3ppm/℃的熱膨脹系數(shù)。 因此，涂覆在陶瓷基底11的相反表面上的金屬涂層12、13的厚度小，并 且絕緣基底10的熱膨脹系數(shù)為大約3-7ppm/℃。