[發明專利]半導體裝置及半導體裝置的制造方法

有效

• 申請號: 201580002155.1
• 申請日: 2015-02-20
• 公開（公告）號: CN105612614B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 齋藤隆;加藤遼一;西村芳孝;百瀨文彥
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H01L23/36
• 分類號: H01L23/36;H01L23/12
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 俞丹

本發明的目的是提供一種不僅能降低與冷卻器接合的金屬板整體的彎曲，還能降低由接合多塊絕緣電路基板產生的局部彎曲的半導體裝置及半導體裝置的制造方法。在金屬板(20)的一個面上多塊絕緣電路基板(21)相互間隔地配置并焊接接合的半導體裝置中，在金屬板(20)的與配置絕緣電路基板(21)的面相反側的面上，具備對應于絕緣電路基板(21)的金屬部(26)的配置的第一區域(13)，在第一區域(13)的至少一部分上具備表面加工硬化層(11)。通過利用表面加工硬化層(11)的壓縮應力降低由絕緣電路基板(21)和金屬板(20)的熱膨脹差引起的局部的彎曲。

技術領域

本發明涉及搭載在功率轉換裝置等上的半導體裝置等的半導體裝置及半導體裝置的制造方法。

背景技術

現有的半導體裝置的剖視圖如圖6所示。作為搭載在該半導體裝置上的半導體芯片6有IGBT(絕緣柵雙極晶體管)、MOSFET(MOS型場效應晶體管)、FWD(續流二極管)等。下面將搭載IGBT的半導體裝置稱為IGBT裝置。以下，以IGBT裝置為例來對半導體裝置進行說明。

為了組裝IGBT裝置，在通過焊料5接合絕緣電路基板4(DCB基板：Direct CopperBonding基板-直接敷銅基板)和金屬板3時，因為絕緣電路基板4和金屬板3的線膨脹系數之差較大，相對于圖7(a)的焊接前平坦的形狀，如圖7(b)所示，經過焊接工藝后，無法避免地出現被焊接的絕緣電路基板4相反一側的金屬板3的背面的中央變為底部從而彎曲成凹狀的現象。這是因為線膨脹系數小的絕緣電路基板4(陶瓷基板的線膨脹系數：4.6～7.3×10^-6K^-1)與線膨脹系數大的金屬板3(銅的線膨脹系數：16.6×10^-6K^-1)的主面經由焊料5在高溫下接合，因此在降到室溫時，向膨脹系數大的一側彎曲。

關于這樣的半導體裝置的金屬板彎曲的問題，在專利文獻1中公開了通過在絕緣電路基板的接合面相反一側的金屬板的背面上進行噴丸硬化處理，使彎曲成凹狀的金屬板平坦的方法。

此外，在專利文獻2中記載有在陶瓷基板的一個面上接合金屬電路板并且在另一個面上接合散熱板的一個面的金屬-陶瓷接合基板上，通過形成在散熱板的另一個面上具有加工硬化層的金屬－陶瓷接合基板，即使為了焊接而加熱也能防止背面較大地彎曲成凹狀的方法。

現有技術文獻

專利文獻

【專利文獻1】日本專利特開2006－332084號公報(說明書摘要、權利要求1、圖6)

【專利文獻2】日本專利特開第3971296號公報(段落0011、圖1～3)

發明內容

發明所要解決的技術問題

如上所述，半導體裝置容易由組裝元器件間的線膨脹系數差引起金屬板產生彎曲。在冷卻器的平坦面上經由散熱潤滑油安裝具備存在凹狀彎曲的金屬板的半導體裝置的情況下，由于如圖7(b)所示的金屬板發生了彎曲，因此金屬板的中央附近與冷卻器的表面之間會產生空隙。該金屬板的彎曲(稱為凹狀彎曲或負彎曲)所引起的所述空隙即使通過將螺栓插入設置在金屬板的周邊的孔中并用螺栓來緊固，也難以消除，從而存在半導體裝置的散熱性降低的問題。

此外，為了防止半導體裝置的金屬板的負彎曲，已知有以下方法：如圖7(c)所示，將向與負彎曲相反側彎曲的正彎曲作為預折彎預先施加在金屬板上，如圖7(d)所示，在焊接工藝后金屬板變得平坦或弱正彎曲。在如上述(c)、(d)所示的正彎曲的修正方法中，若使用經預折彎的金屬板，金屬板與絕緣電路基板之間存在間隙，因此存在焊接的合格率容易降低的問題。