CN104733404A - 半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体装置。本发明想要解决的问题在于提供一种能够抑制散热性的恶化的半导体装置。实施方式的半导体装置具有：基板；半导体芯片，设置于所述基板的一个面；第1金属图案，设置于与所述一个面相对的另一个面的中央，并具有第1角部；第2金属图案，具有角度比所述第1角部小的第2角部，并与所述第1金属图案隔离地设置在所述另一个面；以及热传导材料，经由焊锡与所述第1金属图案以及所述第2金属图案连接。

Description

半导体装置

关联申请

本申请享受以日本专利申请2013-263093号(申请日：2013年12月19日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及半导体装置。

背景技术

例如，分立半导体元件等半导体芯片与电路基板的一个面连接，对电路基板的另一个面经由焊锡连接散热板等。然后，以使散热板的一部分露出的方式，将半导体芯片、电路基板以及散热板用树脂等密封，做成半导体装置。

在使用半导体装置时，从半导体元件产生热。该热从散热板等放出，但通过多次的加热和冷却，例如，焊锡和散热板的接合性存在整体地劣化的可能性。焊锡和散热板的接合性的劣化引起半导体装置的散热性恶化。即，焊锡和散热板的接合性的劣化具有引起半导体装置的破坏的可能性。

发明内容

本发明想要解决的问题在于，提供一种能够抑制散热性的恶化的半导体装置。

实施方式的半导体装置具有：基板；半导体芯片，设置于所述基板的一个面；第1金属图案，设置于与所述一个面相对的另一个面的中央，并具有第1角部；第2金属图案，具有角度比所述第1角部小的第2角部，在所述另一个面与所述第1金属图案隔离地设置；以及热传导材料，经由焊锡与所述第1金属图案以及所述第2金属图案连接。

附图说明

图1是示出本实施方式的电路基板30的构造的鸟瞰图。

图2是从图1的A方向观察的电路基板30的俯视图。

图3是示出本实施方式的半导体装置10的剖面构造的剖面图。

图4是示出比较例的电路基板40的构造的鸟瞰图。

图5是从图4的B方向观察的电路基板40的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。在进行该说明时，在全部附图中，对共同的部分附加共同的符号。附图的尺寸比例不限于图示的比例。另外，本实施方式不限定本发明。

参照图1、图2以及图3，说明本发明的实施方式的半导体装置10的构造。图1是示出本实施方式的电路基板30的构造的鸟瞰图，图2是从图1的A方向观察的电路基板30的俯视图，图3示出表示本实施方式的半导体装置10的剖面构造的剖面图。

电路基板30具有陶瓷基板(基板)31、表面金属图案32、第1金属图案33、以及第2金属图案34。陶瓷基板31是板状，具有例如是矩形的一个面(表面)、和与表面相对的另一个面(背面)。另外，陶瓷基板31由例如氧化铝构成，但没有特别限定。在陶瓷基板31的表面，设置了表面金属图案31。表面金属图案31被分成用于连接半导体芯片11的部分、和用于连接外部连接电极14的部分。另外，在图1中，用于连接半导体芯片11的部分设置有一处，用于连接外部连接电极14的部分设置有两处，但这仅为一个例子，也可以设置多个。另外，即使未设置用于连接外部连接电极14的部分，也能够实施。

在陶瓷基板31的背面设置了第1金属图案33和第2金属图案34。此处，如图2所示，第1金属图案33设置于陶瓷基板31的背面的中央部，第2金属图案34设置于陶瓷基板31的背面的角部。另外，相间隔地设置着第1金属图案33和第2金属图案34。

半导体装置10具有半导体芯片11、安装焊锡12、接合线13、外部连接电极14、背面焊锡15、散热板(热传导材料)16、树脂17、以及电路基板30。半导体芯片11是包括例如MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的纵向功率半导体元件，在半导体芯片11的一个面，源电极露出，在另一个面，漏电极露出(未图示)。另外，在半导体芯片11的表面，与栅电极连接了的电极也露出(未图示)。半导体芯片11通过MOSFET以外的部件也能够实施，例如，也可以是绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor；IGBT)、二极管等。

在陶瓷基板31的表面设置了的表面金属图案32上，经由安装焊锡12固定半导体芯片11。例如，在半导体芯片11的另一个面露出了的漏电极通过使用了安装焊锡12的锡焊，与表面金属图案32连接。在半导体芯片11的一个面露出了的源电极和栅电极通过接合线13，与未连接有半导体芯片11的表面金属图案32分别电连接。

另外，在未连接有半导体芯片11的表面金属图案32上，经由安装焊锡12固定外部连接电极14。外部连接电极14例如在纵向上具有长的铜板。如上所述，表面金属图案32与半导体芯片11的源电极以及栅电极电连接，所以设置有与源电极相同的电位的外部连接电极14、和与栅电极相同的电位的外部连接电极14。

在陶瓷基板31的背面设置了的第1金属图案33以及第2金属图案34经由背面焊锡15与散热板16连接。按照使在散热板16中未连接背面焊锡15的面和外部连接电极14的一部分露出的方式，通过树脂17密封半导体芯片11、安装焊锡12、接合线13、外部连接电极14、背面焊锡15、以及散热板16。

半导体装置10具有以上那样的结构。

另外，外部连接电极14、表面金属图案32、第1金属图案33、以及第2金属图案34由例如铜构成。另外，接合线13由例如铝构成，散热板16由例如合金构成。但是，它们仅为一个例子，即使是其他金属、导电性材料，也能够实施。

参照比较例，说明本实施方式的半导体装置10的效果。图4是示出比较例的电路基板40的构造的鸟瞰图，图5示出从图4的B方向观察的电路基板40的俯视图。

比较例的电路基板40和本实施方式的电路基板30不同的点在于，在陶瓷基板31的背面设置了的金属图案未被分成多个这一点。即，电路基板40不具有第1金属图案33以及第2金属图案34，如图5所示，具有在陶瓷基板31的背面大致整个面设置了的整面焊锡41。关于其他结构，与电路基板30相同，所以省略。

说明在具有与本实施方式的半导体装置10大致同样的构造的半导体装置中使用了电路基板40的情况下的问题。在具有电路基板40的半导体装置被置于反复加热和冷却的环境(例如，半导体芯片11的导通状态和截止状态)的情况下，针对整面焊锡41，施加由散热板16和陶瓷基板31的热膨胀率之差所引起的应力。该应力导致在整面焊锡41中形成裂纹。

特别，应力集中到角度是大致90°的整面焊锡41的角部(R0)，所以裂纹容易从整面焊锡41的角部产生。从整面焊锡41的角部产生的裂纹扩展到整面焊锡41的整体，使陶瓷基板31和散热板16的机械接合性或者热接合性恶化。如果陶瓷基板31和散热板16的热接合性恶化，则在使用半导体装置10时从半导体芯片11产生的热的散热性降低。其结果，存在在半导体装置10内的一部分中产生急剧的温度上升而半导体装置10被破坏的可能性。

在本实施方式的半导体装置10的情况下，使用了具有第1金属图案33和第2金属图案34的陶瓷基板31，该第1金属图案33具有角度大于90°的(钝角)角部(第1角部R1)，该第2金属图案34具有角度是90°或者锐角的角部(第2角部R2)。因此，在半导体装置10反复进行加热和冷却的情况下，在陶瓷基板31与散热板16之间产生的应力容易集中到第2金属图案34的第2角部R2。另一方面，第1金属图案33的第1角部R1是钝角，所以相比于第2金属图案34，应力集中被缓和。

与在比较例的电路基板40中设置了的整面焊锡41同样地，第2金属图案34的第2角部R2容易产生由应力所引起的裂纹。但是，第1金属图案33和第2金属图案34被隔离，所以从第2角部R2扩展到第2金属图案34内的裂纹仅停留于第2金属图案34内。即，关于第2金属图案34由于通过应力产生的裂纹而与陶瓷基板31的接合性恶化，但能够抑制第1金属图案33的接合性恶化。相比于第2金属图案34，在陶瓷基板31的背面中心部设置了的第1金属图案33能够确保陶瓷基板31和散热板16的接合面积，所以作为结果，能够维持半导体装置10的散热性。因此，半导体装置10能够维持从半导体芯片11产生的热的散热性，并能够抑制半导体装置10的破坏。

虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提出的，不是意在限定发明的范围。这些实施方式能够通过其他各种方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、要旨内，同样地包含于权利要求书记载的发明和其均等范围内。

Claims (3)

1.一种半导体装置，具有：

基板；

半导体芯片，设置于所述基板的一个面；

第1金属图案，设置于与所述一个面相对的另一个面的中央，并具有第1角部；

第2金属图案，具有角度比所述第1角部小的第2角部，并在所述另一个面与所述第1金属图案隔离地设置；以及

热传导材料，经由焊锡与所述第1金属图案以及所述第2金属图案连接。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

所述第1角部的角度是钝角。

3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置，其特征在于，

所述第2角部的角度是锐角。