CN105405815B - 半导体装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明得到一种半导体装置，其能够实现稳定的绝缘基板的凸形状的翘曲，并且能够确保冷却部件和绝缘基板之间的密接性，具有较高的可靠性。半导体装置具有：绝缘基板(1)；半导体元件(3)，其配置在绝缘基板(1)的第1面上；壳体(51)，其以将半导体元件收容于内侧的方式，与绝缘基板(1)连接；以及树脂(6)，其填充在壳体(51)的内侧，在将绝缘基板(1)的厚度设为t1、将树脂(6)的厚度设为t2、将绝缘基板(1)的线膨胀系数设为α1、将树脂的线膨胀系数设为α2的情况下，满足t2≥t1、以及α2≥α1的关系式，绝缘基板(1)以与第1面相反侧的第2面为凸形状的方式翘曲。

Description

半导体装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体装置及其制造方法，更确切地说，涉及将配置有半导体元件的绝缘基板与外部连接的半导体装置及其制造方法。

背景技术

当前，已知下述半导体装置，其能够在诸如发电、送电、高效的能量利用、再生这样的各种情况下进行使用。作为上述半导体装置，存在具有下述结构的半导体装置，即，将配置有半导体元件的绝缘基板与冷却部件连接。另外，在该半导体装置中，有时以将半导体元件配置于内部的方式配置壳体，并且向该壳体的内部填充树脂。

为了提高上述半导体装置的生产率和可靠性，例如下述直接灌封封装技术逐渐普及，即，向壳体注入分散有填料的环氧封装树脂。另外，在上述半导体装置中，确保绝缘基板相对于冷却部件的密接性成为课题。

例如，在日本特开2000－200865号公报中，公开了下述方案，即，使用预先赋予了向下凸出的翘曲的绝缘基板，对半导体元件进行组装并实现模块化，利用螺钉将该模块向冷却部件固定，从而使散热脂在绝缘基板和冷却部件之间均匀地扩展，确保密接性。

另外，在日本特开平8－236667号公报中，公开了下述方案，即，对设置有半导体元件的绝缘基板的与外缘相比的内侧进行按压，朝向下方产生凸形状的翘曲，从而向冷却部件推压绝缘基板，提高该绝缘基板和冷却部件之间的密接性。

在这里，作为半导体装置，已知使用对高电压、大电流进行处理的功率半导体元件而构成的装置，要求下述功能，即，将由接合部的电阻产生的焦耳热、由变换损耗引起的发热向外部高效地排出。输送设备、FA等通常在工业中使用的壳体型半导体装置(呈在壳体的内部收容有半导体元件这一结构的半导体装置)中，通常，为了使底面的绝缘基板向冷却部件进行热传导而使用散热脂。为了长期地实现高效的散热，使该散热脂充分地扩展、对由于散热脂中混入空气而出现的空隙(void)进行抑制是重要的。为此，对在半导体装置的底面露出的绝缘基板、或散热器的翘曲进行控制是重要的，还需要考虑由用于将冷却器固定的螺钉紧固所导致的壳体等的变形。

另外，为了对壳体内部的功率半导体元件及配线进行绝缘封装，以提高可靠性为目的，如上所述推进了直接灌封封装树脂的应用。直接灌封封装树脂是下述封装树脂，即，向壳体内部注入在环氧树脂树脂中分散有二氧化硅等填料而得到的液状树脂，然后进行加热硬化。如果使用上述的直接灌封封装树脂，则不需要用于传递模塑的模具。但是，由于上述直接灌封封装树脂与凝胶相比弹性系数较高，由硬化收缩导致的半导体装置的变形也较大，因此为了对上述所示的绝缘基板的翘曲进行控制，需要应用新概念。

但是，在上述日本特开2000－200865号公报公开的技术中，需要将功率半导体元件等半导体元件向翘曲后的绝缘基板进行芯片键合、或者进行用于实施配线的导线键合。在该情况下，由于定位、接合条件的稳定化是困难的，因此，可以认为，上述作业的操作性与利用平坦的绝缘基板的情况下的操作性相比较差，并且是成品率及生产率降低、可靠性降低的主要原因。另外，在用于将绝缘基板向冷却部件固定的螺钉固定时，如果利用螺钉紧固部，使绝缘基板与冷却部件密接，则由于绝缘基板试图反向翘曲，因此可能混入空气。

另外，在上述日本特开平8－236667号公报公开的技术中，考虑了对绝缘基板和成为基座的金属质散热部件之间的线膨胀差的吸收，但是并未特别地考虑与绝缘封装用的树脂之间的关系。因此，向绝缘基板赋予稳定的凸形状的翘曲并进行管理是困难的。即，难以可靠地提高绝缘基板向冷却部件的密接性，并且半导体装置的制造工序中的生产率、成品率这一点也成为问题。

发明内容

本发明的目的在于，得到一种半导体装置及其制造方法，该半导体装置及其制造方法能够实现稳定的绝缘基板的凸形状的翘曲，并且能够确保冷却部件等位于半导体装置的外部的外部部件和绝缘基板之间的密接性，具有较高的可靠性。

本发明的1个实施方式所涉及的半导体装置具有：绝缘基板；半导体元件，其配置在绝缘基板的第1面上；壳体，其以将半导体元件收容于内侧的方式，与绝缘基板连接；以及树脂，其以将半导体元件埋入的方式填充于壳体的内侧，在将绝缘基板的厚度设为t1、将树脂的厚度设为t2、将绝缘基板的线膨胀系数设为α1、将树脂的线膨胀系数设为α2的情况下，满足t2≥t1，以及α2≥α1的关系式，绝缘基板以与第1面相反侧的第2面为凸形状的方式翘曲。

通过结合附图进行理解的、与本发明相关的以下的详细说明，使本发明的上述及其它目的、特征、方案以及优点变得明确。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的半导体装置的剖面示意图。

图2是图1所示的半导体装置的俯视图。

图3是用于对图1所示的半导体装置的制造方法进行说明的流程图。

图4是用于对图3所示的半导体装置的制造方法进行说明的剖面示意图。

图5是用于对图3所示的半导体装置的制造方法进行说明的剖面示意图。

图6是用于对图3所示的半导体装置的制造方法进行说明的剖面示意图。

图7是表示图1所示的半导体装置的变形例的剖面示意图。

图8是表示图1所示的半导体装置的变形例的剖面示意图。

图9是本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的剖面示意图。

图10是表示图9所示的半导体装置的变形例的剖面示意图。

具体实施方式

下面，利用附图，对本发明的一种实施方式进行说明。此外，在以下的附图中，对相当的部分标注相同的参照编号，不重复其说明。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1所涉及的半导体装置的剖面示意图。图2是图1所示的半导体装置的俯视图，为了进行说明，省略直接灌封封装树脂(通过直接灌封而形成的封装树脂，下面也简称为封装树脂)的图示。

＜半导体装置的结构＞

参照图1及图2，半导体装置主要具有：绝缘基板1(下面也称为基板1)；作为半导体元件的功率半导体元件3；壳体51；以及直接灌封封装树脂6(下面也简称为封装树脂6)，其作为填充在壳体51内的树脂。半导体装置还具有螺钉52，该螺钉52作为将壳体51固定在冷却器54上的固定部件，该冷却器54作为冷却部件，是位于半导体装置外部的外部部件的一个例子。在将绝缘基板1的厚度设为t1、将直接灌封封装树脂6的厚度设为t2、将绝缘基板1的线膨胀系数设为α1、将直接灌封封装树脂6的线膨胀系数设为α2的情况下，半导体装置满足t2≥t1、以及α2≥α1的关系式。绝缘基板1以下述方式翘曲，即，与配置有功率半导体元件3的第1面相反侧的第2面形成为凸形状。

绝缘基板1的尺寸例如为纵向：70mm×横向：70mm×厚度：3mm。绝缘基板1具有在铜基材13上形成有环氧树脂绝缘层12及铜配线11的多层构造。关于上述多层构造的绝缘基板1的线膨胀系数，能够利用体积比等，对与各层的材质相应的线膨胀系数进行比例分配来决定，实际上，关于多层构造的绝缘基板1，也可以通过实验对线膨胀系数进行测定。在绝缘基板1的第1面即表面上，配置有功率半导体元件3。作为功率半导体元件3，例如能够使用尺寸为纵向：15mm×横向：15mm×厚度：0.3mm的IGBT以及尺寸为纵向：12mm×横向：15mm×厚度：0.3mm的二极管。

功率半导体元件3利用焊料(例如能够使用Sn－Ag－Cu焊料，该焊料的熔点是217℃)而芯片键合在绝缘基板1的铜配线11上。功率半导体元件3利用通过导线键合而形成的配线41(例如主电路侧的配线φ0.4mm的铝制配线)，与壳体51的外部信号端子42及外部主端子43之间形成有电路。此外，在外部主端子43形成有开口部，在该开口部下配置有螺母44。在这里，作为壳体51，能够使用平面形状例如是四边形形状的树脂制壳体，具体地说，能够将尺寸为纵向：120mm×横向：80mm×高度：20mm，由聚苯硫醚(PPS)树脂制成的平面形状为四边形形状的框体作为壳体51进行使用。壳体51以包围绝缘基板1的外周的方式配置。在壳体51的外周部，形成有向外侧凸出的套筒部53。

在由壳体51和绝缘基板1包围的区域(壳体51的内侧的区域)中，对将功率半导体元件3和配线41进行绝缘封装的直接灌封封装树脂6进行铸塑成型。作为直接灌封封装树脂6，例如能够使用在环氧树脂中分散有二氧化硅填料而得到的树脂。在壳体51的套筒部53形成有用于供螺钉52穿过的通孔。通过螺钉52，将壳体51相对于冷却器54固定。作为冷却器54，例如能够使用下述冷却器54，其尺寸为纵向：120mm×横向：80mm×高度：20mm，且包含：上部平坦部，其与绝缘基板1接触；以及多个散热片部，其从该上部平坦部向与绝缘基板1接触的一侧的相反侧凸出。作为该冷却器54的材料，能够使用任意的材料，例如能够使用铝(更具体地说，为铸铝制)。向绝缘基板1和冷却器54之间供给散热脂7。作为散热脂7，例如能够使用将二氧化硅填料分散在硅酮树脂中而得到的材料。

绝缘基板1处于下述翘曲状态，即，与冷却器54相对侧的第2面为凸形状。另外，在壳体51的内周侧的底部，形成有用于保持绝缘基板1的外缘的台阶部511。由于在台阶部511处，外缘处于被压向冷却器54侧的状态，并且绝缘基板1处于第2面为凸形状的翘曲状态，因此绝缘基板1和冷却器54之间的密接性处于良好的状态。

＜半导体装置的制造方法＞

图3是表示图1及图2所示的半导体装置的制造方法的流程图。图4～图6是用于对图3所示的制造方法进行说明的剖面示意图。下面，参照图3～图6，对半导体装置的制造方法进行说明。

如图3所示，首先，实施准备工序(S10)。具体地说，如图4所示，在绝缘基板1的铜配线11上将焊料31和功率半导体元件3重叠并进行加热，从而进行芯片键合。并且，以包围绝缘基板1的外周的方式，对壳体51进行配置，然后利用应该成为配线41的铝线，通过进行芯片键合而分别形成主电路和信号电路。在该阶段，绝缘基板大致是平坦的。

然后，如图3所示，实施树脂封装工序(S20)。具体地说，如图5所示，在常温下向壳体51的内侧对直接灌封封装树脂6进行铸塑成型。然后，利用作为加热部件的热处理炉，进行加热温度：150℃、加热时间：3小时的热处理，从而使直接灌封封装树脂6硬化。此时，由于直接灌封封装树脂6的硬化收缩(例如按照体积％来说为5％左右的收缩)、和直接灌封封装树脂6相对于绝缘基板1的热膨胀系数差，使绝缘基板1产生向下凸出的翘曲(例如翘曲量为0.1mm左右的翘曲)。在这里，绝缘基板1的热膨胀系数(线膨胀系数)例如能够设为16ppm/K，直接灌封封装树脂6的线膨胀系数例如能够设为18ppm/K。

最后，如图3所示，实施组装工序(S30)。具体地说，如图6所示，在冷却器54的上部平坦部的中央涂敷散热脂7，如箭头所示，向壳体51的套筒部53的孔中插入螺钉52而进行螺钉固定。此时，在壳体51中，对绝缘基板1的一部分(外缘)进行收容的台阶部511的深度设定为，小于将绝缘基板1的厚度t1(例如3mm)和绝缘基板1的翘曲量(例如0.1mm)进行合计而得到的3.1mm。例如，能够将台阶部511的深度设为3.0mm。

套筒部53配置于与绝缘基板1的外周相比的外侧，通过紧固螺钉52，从而能够将绝缘基板1的外周向冷却器54侧推压。因此，能够在使绝缘基板1的翘曲方向保持向下(冷却器54侧)凸出的情况下，使翘曲的大小从0.1mm减小至大致平坦。以上述方式，能够得到如图1及图2所示的半导体装置。

图7是表示图1所示的半导体装置的变形例的剖面示意图。另外，如图7所示，为了防止直接灌封封装树脂6的泄漏，在壳体51和绝缘基板1的接触部分处涂敷粘接剂17，也能够得到相同的效果。参照图7，半导体装置具有基本上与图1所示的半导体装置相同的结构，但是不同点在于，在壳体51和绝缘基板1的接触部分处配置有粘接剂17。粘接剂17沿绝缘基板1的外缘配置为环状。由于通过配置上述的粘接剂17，从而使壳体51和绝缘基板1的外缘可靠地连接，因此能够降低下述问题的发生概率，即，在上述的树脂封装工序(S20)中，封装树脂6从壳体51和绝缘基板1的连接部泄漏。

另外，在这里，使用了具有比绝缘基板1大的热膨胀系数(线膨胀系数)的直接灌封封装树脂6，但在硬化收缩充分大的情况下，利用热膨胀系数(线膨胀系数)与绝缘基板1相同或更大的直接灌封封装树脂6也能够得到相同的效果。

图8是表示图1所示的半导体装置的变形例的剖面示意图。参照图8，半导体装置具有基本上与图1所示的半导体装置相同的结构，但是与图1所示的半导体装置的不同点在于，壳体51的台阶部511的深度、以及壳体51发生弹性变形。具体地说，将图8所示的半导体装置中的壳体51的台阶部511的深度设为3.0mm。并且，在上述组装工序(S30)中，通过紧固螺钉52，从而利用壳体51的弹性变形，对绝缘基板1进行约束。以上述方式，能够得到与图1所示的半导体装置相同的效果，并且在绝缘基板1的翘曲的大小稍微发生波动的情况下，也能够通过利用弹性变形，可靠地固定绝缘基板1。

(实施方式2)

图9是本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的剖面示意图。

＜半导体装置的结构＞

半导体装置具有基本上与图1所示的半导体装置相同的结构，但是利用螺钉52对壳体51及绝缘基板1进行固定的部分的结构与图1所示的半导体装置不同。即，壳体51具有套筒部53，该套筒部53作为在俯视观察时与绝缘基板1的外缘重叠的部分。绝缘基板1的外缘伸出至套筒部53下方。另外，换个角度来说，在图1的半导体装置中，台阶部511与套筒部53相比形成在内周侧，与此相对，在图9所示的半导体装置中，台阶部511形成于套筒部53。以贯穿套筒部53和绝缘基板1的外缘的方式形成有通孔。作为固定部件的螺钉52在插入至通孔的状态下受到固定，以将套筒部53及绝缘基板1的外缘与冷却器54固定。

绝缘基板1的尺寸例如为纵向：110mm×横向：70mm×厚度：3mm。绝缘基板1与图1所示的绝缘基板1同样地，具有在铜基材13上形成有环氧树脂绝缘层12及铜配线11的多层构造。在绝缘基板1的第1面即表面上，配置有功率半导体元件3。作为功率半导体元件3，能够使用与实施方式1中的功率半导体元件3相同的元件。

功率半导体元件3与图1所示的半导体装置同样地，利用焊料而芯片键合在绝缘基板1的铜配线11上。功率半导体元件3利用通过导线键合而形成的配线41，与壳体51的外部信号端子42及外部主端子43之间形成有电路。

在由壳体51和绝缘基板1包围的区域(壳体51的内侧的区域)中，与图1所示的半导体装置同样地，对将功率半导体元件3和配线41进行绝缘封装的直接灌封封装树脂6进行铸塑成型。在壳体51的套筒部53形成有用于供螺钉52穿过的通孔。另外，在与该通孔重叠的位置处，在绝缘基板1也形成有通孔14。通过螺钉52，将壳体51及绝缘基板1相对于冷却器54固定。能够使冷却器54的形状、材质等与图1所示的冷却器54相同。向绝缘基板1和冷却器54之间供给有散热脂7。作为散热脂7，与图1所示的半导体装置同样地，例如能够使用在硅酮树脂中分散有二氧化硅填料而得到的材料。

绝缘基板1处于下述翘曲状态，即，与冷却器54相对侧的第2面为凸形状。另外，在壳体51的内周侧的底部，形成有用于保持绝缘基板1的外缘的台阶部511。由于在台阶部511处，外缘处于被压向冷却器54侧的状态，并且绝缘基板1处于第2面为凸形状的翘曲状态，因此绝缘基板1和冷却器54之间的密接性处于良好的状态。

在壳体51中对绝缘基板1的外缘进行收容的台阶部511的深度设计为，小于将绝缘基板1的厚度t1(3mm)和绝缘基板1的翘曲(0.1mm)进行合计而得到的值(3.1mm)。例如，在这里，能够将台阶部511的深度设为3.0mm。以上述方式，能够在维持绝缘基板1的翘曲方向(向冷却器54侧凸出的方向)不变的情况下，使翘曲的大小从0.1mm减小至大致为零(大致平坦的形状)。

在图9所示的半导体装置中，能够得到与图1所示的半导体装置相同的效果，并且通过穿过绝缘基板1的通孔14，连同壳体51进行螺钉紧固，从而不仅在厚度方向上，在纵向和横向上也能够更牢固地实现绝缘基板1的固定。

另外，在绝缘基板1的与冷却器54接触的面上，在与通孔14相比的外侧形成有凸起15(例如高度0.1mm)。通过形成该凸起15，从而能够得到下述效果，即，螺钉紧固部分的绝缘基板1与冷却器54密接，防止绝缘基板1反向翘曲(绝缘基板1的中央部以在功率半导体元件3侧为凸形状的方式翘曲)。

＜半导体装置的制造方法＞

关于图9所示的半导体装置的制造方法，要准备的绝缘基板1及壳体51的尺寸、形状等与图1所示的半导体装置不同，但是基本上与图1所示的半导体装置的制造方法相同。

此外，在上述的各实施方式中，使用了包含铜基材13的绝缘基板1，但是如果是将铝等散热性优异的金属板作为基材的绝缘基板1，则能够得到同样的效果。并且，即使将以氧化铝、氮化铝、或者氮化硅等为基材的陶瓷基板作为绝缘基板1进行使用，也能够得到相同的效果。另外，在使用发热较小的功率半导体元件3的情况下，即使将玻璃环氧树脂基板作为绝缘基板1进行使用，也能够得到相同的效果。并且，将这些绝缘基板1粘贴至铜或铝等的散热器而得到的结构也能够得到相同的效果。

另外，在上述的各实施方式中，作为配线41而使用了铝线键合，但是即使将铜线键合或铝带键合作为配线41进行使用，也能够得到相同的效果。并且，即使是下述的配线形状，也能够得到相同的效果，即，将壳体51的外部端子直接延长至功率半导体元件3上而得到的汇流条状的端子向功率半导体元件3进行钎焊或超声波接合。

另外，在上述的各实施方式中，作为壳体51而使用了聚苯硫醚(PPS)制壳体，但是即使将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙6(PA6)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、PET+PBT之类的树脂材料或耐热性优异的液晶聚合物作为壳体51的材料进行使用，也能够得到相同的效果。另外，作为外部主端子43，使用了将螺母44配置于下部的螺合端子，但是也可以使用其他结构的端子。例如，作为外部主端子43，即使使用通过焊接而与线缆连接的直型端子，也能够得到相同的效果。

另外，在上述的各实施方式中，向冷却器54的中央涂敷了液状的散热脂7，但是也可以利用其他的任意的方法将散热脂7配置于规定的位置。例如，即使将散热脂7向冷却器54等以所希望的图案进行印刷供给，或者进行点胶供给，也能够得到相同的效果。并且，即使利用下述工艺，也能够得到相同的效果，即，将要进行热软化的板状的散热板配置于冷却器54和绝缘基板1之间，然后进行软化热处理。

图10是表示图9所示的半导体装置的变形例的剖面示意图。另外，如图10所示，为了防止直接灌封封装树脂6的泄漏，即使向壳体51和绝缘基板1的接触部分处涂敷粘接剂27，也能够得到相同的效果。参照图10，半导体装置具有基本上与图9所示的半导体装置相同的结构，但是不同点在于，在壳体51和绝缘基板1的接触部分处配置有粘接剂27。粘接剂27在绝缘基板1的通孔14的内侧沿绝缘基板1的外缘配置为环状。通过配置上述粘接剂27，从而使壳体51和绝缘基板1的外缘可靠地连接，因此能够降低下述问题的发生概率，即，在上述的树脂封装工序(S20)中，封装树脂6从壳体51和绝缘基板1之间的连接部泄漏。

另外，在这里，使用了具有比绝缘基板1大的热膨胀系数(线膨胀系数)的直接灌封封装树脂6，但是在硬化收缩充分大的情况下，利用热膨胀系数(线膨胀系数)与绝缘基板1相同或者更大的直接灌封封装树脂6，也能够得到相同的效果。

虽然存在与上述的实施方式局部重复的部分，但在下面列举本发明的特征结构。

本发明的1个实施方式所涉及的半导体装置具有：绝缘基板1；半导体元件(功率半导体元件3)，其配置在绝缘基板1的第1面上；壳体51，其以将半导体元件收容于内侧的方式，与绝缘基板1连接；以及树脂(直接灌封封装树脂6)，其以将半导体元件埋入的方式填充于壳体51的内侧，在将绝缘基板1的厚度设为t1、将树脂(直接灌封封装树脂6)的厚度设为t2、将绝缘基板1的线膨胀系数设为α1、将树脂的线膨胀系数设为α2的情况下，满足t2≥t1，以及α2≥α1的关系式，绝缘基板1以第2面为凸形状的方式翘曲。

如果按照上述方式，则利用为了进行封装而填充的直接灌封封装树脂6和绝缘基板1的线膨胀系数的差，通过进行向壳体51的内侧填充树脂并进行固化的工序，从而能够以绝缘基板1的第2面为凸形状的方式，使该绝缘基板1翘曲。因此，在填充该树脂之前的阶段，能够使绝缘基板1的形状为平坦的形状。因此，能够针对平坦的绝缘基板1实施在填充树脂前进行的下述处理，即，功率半导体元件3相对于绝缘基板1的键合、用于实施配线的导线键合。因此，能够使半导体元件的键合等的操作性良好，降低作业缺陷的发生概率，得到可靠性较高的半导体装置。

另外，由于随着树脂的填充、固化，以绝缘基板的第2面为凸形状的方式，使该绝缘基板翘曲，因此例如在向绝缘基板1的与第1面相反侧的第2面连接冷却部件(冷却器54)的情况下，能够防止在冷却部件和绝缘基板的第2面之间(例如第2面的中央部等处)产生空隙。

并且，通过对树脂及绝缘基板的线膨胀系数及厚度进行控制，其结果，能够对绝缘基板的翘曲方向和翘曲量再现性良好地进行控制。

在上述半导体装置中，如图1所示，壳体51也可以具有：在俯视观察时与绝缘基板1的外缘重叠的部分(在图1的壳体51中，形成有台阶部511的部分)；以及从该重叠的部分起向与绝缘基板1的外缘相比的外侧延伸的部分(图1的套筒部53)。也可以还具有固定部件(螺钉52)，该固定部件将壳体51的上述延伸的部分与位于半导体装置外部的外部部件的一个例子即冷却部件(冷却器54)固定。也可以在重叠的部分处形成有台阶部511，该台阶部511收容绝缘基板1的外缘。台阶部511的深度也可以小于绝缘基板1的厚度t1、和在未利用壳体51的台阶部511对绝缘基板1的外缘进行推压的状态下的绝缘基板1的翘曲量之间的合计值。

在该情况下，利用壳体51的台阶部511，对绝缘基板1的外缘进行按压，从而能够可靠地保持该绝缘基板1，并且能够准确地决定由台阶部511进行保持的状态下的绝缘基板1的翘曲量。

在上述半导体装置中，如图8所示，壳体51也可以在上述重叠的部分和外部部件(冷却器54)之间夹持有绝缘基板1的外缘的状态下使用固定部件(螺钉52)而固定于外部部件，从而进行弹性变形。

在该情况下，即使在利用壳体51对绝缘基板1的外缘部进行推压之前的阶段中的绝缘基板1的翘曲较大时，也能够通过壳体51进行弹性变形，从而对该绝缘基板1的较大的翘曲进行吸收，将绝缘基板1可靠地固定在外部部件(冷却器54)上。

在上述半导体装置中，如图9所示，壳体51也可以具有在俯视观察时与绝缘基板1的外缘重叠的部分(图9中形成有台阶部511的部分)。也可以形成有贯穿壳体51的上述重叠的部分和绝缘基板1的外缘的通孔(图9的壳体51的孔及绝缘基板1的通孔14)。也可以还具有固定部件(螺钉52)，该固定部件以插入至通孔的状态下配置，以将重叠的部分及绝缘基板1的外缘与位于半导体装置的外部的外部部件(冷却器54)固定。

在该情况下，能够利用固定部件(螺钉52)，也将绝缘基板1与壳体51一起可靠地向外部部件(冷却器54)进行固定。

本发明的1个实施方式所涉及的半导体装置的制造方法具有下述工序：在绝缘基板1的第1面上配置半导体元件(功率半导体元件3)，并且准备以将半导体元件收容于内部的方式与绝缘基板1连接的壳体51(准备工序(S10))；以及以将半导体元件(功率半导体元件3)埋入的方式在壳体51的内部填充树脂(直接灌封封装树脂6)(树脂封装工序(S20))。在将绝缘基板1的厚度设为t1、将树脂的厚度设为t2、将绝缘基板1的线膨胀系数设为α1、将树脂的线膨胀系数设为α2的情况下，满足t2≥t1，以及α2≥α1的关系式，在填充树脂的工序(S20)后，绝缘基板1的第2面以成为凸形状的方式翘曲。另外，在上述进行准备的工序(S10)中，优选绝缘基板1具有比填充树脂的工序后的翘曲量小的翘曲量(优选为平坦的形状)。

如果按照上述方式，则利用为了进行封装而填充的树脂(直接灌封封装树脂6)和绝缘基板1的线膨胀系数的差，通过进行向壳体51的内侧填充树脂的工序(S20)，从而能够以绝缘基板1的第2面为凸形状的方式，使该绝缘基板1翘曲。因此，在填充该树脂之前的阶段的上述进行准备的工序(S10)中，能够使绝缘基板1的形状为平坦的形状。因此，能够针对平坦的绝缘基板1进行准备工序(S10)中的作业(例如功率半导体元件3相对于绝缘基板1的键合或用于实施配线的导线键合等作业)。因此，能够使上述进行准备的工序(S10)中的作业的操作性良好，降低作业缺陷的发生概率，得到可靠性较高的半导体装置。

另外，由于随着填充树脂的工序(S20)，以绝缘基板1的第2面为凸形状的方式，使该绝缘基板1翘曲，因此能够防止在冷却部件(冷却器54)和绝缘基板1的第2面之间(例如第2面的中央部等处)产生空隙。

并且，能够得到如下的半导体装置，即，通过对树脂及绝缘基板1的线膨胀系数及厚度进行控制，其结果，能够对绝缘基板1的翘曲方向和翘曲量再现性良好地进行控制。

上述半导体装置的制造方法也可以还具有以下工序，即，在填充树脂的工序(S20)后，将绝缘基板1的与第1面相反侧的第2面，与位于半导体装置的外部的外部部件(作为冷却部件的冷却器54)连接(组装工序(S30))。在上述半导体装置的制造方法中，在进行准备的工序(S10)中，壳体51也可以具有：在俯视观察时与绝缘基板1的外缘重叠的部分(在图1中形成有台阶部511的部分)；以及从重叠的部分起向与绝缘基板1的外缘相比的外侧延伸的部分(套筒部53)。也可以在重叠的部分形成有台阶部511，该台阶部511收容绝缘基板1的外缘。台阶部511的深度也可以小于绝缘基板1的厚度t1、和在未利用壳体51的台阶部511对绝缘基板1的外缘进行按压的状态下的绝缘基板1的翘曲量之间的合计值。在进行连接的工序(S30)中，也可以使用固定部件(螺钉52)，将壳体51的延伸的部分固定于外部部件(冷却器54)。

在该情况下，在进行连接的工序(S30)中，通过利用壳体51的台阶部511，对绝缘基板1的外缘进行按压，从而能够可靠地保持该绝缘基板1，并且能够准确地决定在由台阶部511保持的状态下的绝缘基板1的翘曲量。

在上述半导体装置的制造方法中，在进行连接的工序(S30)中，壳体51也可以在重叠的部分和外部部件(冷却器54)之间夹持有绝缘基板1的外缘的状态下使用固定部件(螺钉52)而固定于外部部件，从而进行弹性变形。

在该情况下，即使是在树脂填充工序(S20)中翘曲后的绝缘基板1的翘曲较大时，也能够通过壳体51进行弹性变形，从而对该绝缘基板1的较大的翘曲进行吸收，将绝缘基板1可靠地固定于外部部件。

上述半导体装置的制造方法也可以还具有以下工序，即，在填充树脂的工序(S20)之后，将绝缘基板1的与第1面相反侧的第2面，与位于半导体装置的外部的外部部件(作为冷却部件的冷却器54)连接(组装工序(S30))。在上述半导体装置的制造方法中，在进行准备的工序(S10)中，壳体51也可以具有在俯视观察时与绝缘基板1的外缘重叠的部分(图9中的形成有台阶部511的部分)。也可以形成有贯穿壳体51的重叠的部分和绝缘基板1的外缘的通孔(壳体51的通孔和绝缘基板1的通孔14)。在进行连接的工序(S30)中，以插入至通孔的状态配置固定部件(螺钉52)，以将重叠的部分及绝缘基板1的外缘固定于外部部件。

在该情况下，在进行连接的工序(S30)中，能够利用固定部件(螺钉52)，也将绝缘基板1与壳体51一起可靠地向外部部件(冷却器54)进行固定。

如上对本发明的实施方式进行了说明，但是应该考虑到，本次公开的实施方式的所有要点都是例示，而非限制性的内容。本发明的范围由权利要求书示出，意味着包含与权利要求书同等的含义以及范围内的所有变更。

对本发明的实施方式进行了说明，但是应该考虑到，本次公开的实施方式的所有要点都是例示，而非限制性的内容。本发明的范围由权利要求书示出，意味着包含与权利要求书同等的含义以及范围内的所有变更。

Claims (8)

1.一种半导体装置，其具有：

绝缘基板；

半导体元件，其配置在所述绝缘基板的第1面上；

壳体，其以将所述半导体元件收容于内侧的方式，与所述绝缘基板连接；以及

树脂，其以将所述半导体元件埋入的方式填充于所述壳体的内侧，

在将所述绝缘基板的厚度设为t1、将所述树脂的厚度设为t2、将所述绝缘基板的线膨胀系数设为α1、将所述树脂的线膨胀系数设为α2的情况下，满足

t2≥t1，以及

α2≥α1的关系式，

所述绝缘基板以与所述第1面相反侧的第2面为凸形状的方式翘曲。

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述壳体具有：

在俯视观察时与所述绝缘基板的外缘重叠的部分；以及

从所述重叠的部分起向与所述绝缘基板的所述外缘相比的外侧延伸的部分，

所述半导体装置还具有固定部件，该固定部件将所述壳体的所述延伸的部分与位于所述半导体装置的外部的外部部件固定，

在所述重叠的部分形成有台阶部，该台阶部收容所述绝缘基板的所述外缘，

所述台阶部的深度小于所述绝缘基板的厚度、和在未利用所述壳体的所述台阶部对所述绝缘基板的所述外缘进行按压的状态下的所述绝缘基板的翘曲量的合计值。

3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中，

所述壳体在所述重叠的部分和所述外部部件之间夹持有所述绝缘基板的所述外缘的状态下，使用所述固定部件固定于所述外部部件，从而进行弹性变形。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，

所述壳体具有在俯视观察时与所述绝缘基板的外缘重叠的部分，

形成有贯穿所述壳体的所述重叠的部分和所述绝缘基板的所述外缘的通孔，

所述半导体装置还具有固定部件，该固定部件以插入至所述通孔的状态进行配置，以将所述重叠的部分及所述绝缘基板的所述外缘与位于所述半导体装置的外部的外部部件固定。

5.一种半导体装置的制造方法，其具有下述工序：

在绝缘基板的第1面上配置半导体元件，并且准备以将所述半导体元件收容于内部的方式与所述绝缘基板连接的壳体；以及

以将所述半导体元件埋入的方式在所述壳体的内部填充树脂，在将所述绝缘基板的厚度设为t1、将所述树脂的厚度设为t2、将所述绝缘基板的线膨胀系数设为α1、将所述树脂的线膨胀系数设为α2的情况下，满足

t2≥t1，以及

α2≥α1的关系式，

在填充所述树脂的工序后，所述绝缘基板的与所述第1面相反侧的第2面以成为凸形状的方式翘曲。

6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其中，

所述半导体装置的制造方法还具有连接工序，即，在填充所述树脂的工序后，将所述绝缘基板的与所述第1面相反侧的所述第2面，与位于所述半导体装置的外部的外部部件连接，

在进行所述准备的工序中，所述壳体具有：

在俯视观察时与所述绝缘基板的外缘重叠的部分；以及

从所述重叠的部分起向与所述绝缘基板的所述外缘相比的外侧延伸的部分，

在所述重叠的部分形成有台阶部，该台阶部收容所述绝缘基板的所述外缘，

所述台阶部的深度小于所述绝缘基板的厚度、和在未利用所述壳体的所述台阶部对所述绝缘基板的所述外缘进行按压的状态下的所述绝缘基板的翘曲量的合计值，

在所述连接工序中，使用固定部件，将所述壳体的所述延伸的部分固定于所述外部部件。

7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，

在所述连接工序中，所述壳体在所述重叠的部分和所述外部部件之间夹持有所述绝缘基板的所述外缘的状态下，使用所述固定部件固定于所述外部部件，从而进行弹性变形。

8.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其中，

所述半导体装置的制造方法还具有连接工序，即，在填充所述树脂的工序后，将所述绝缘基板的与所述第1面相反侧的第2面，与位于所述半导体装置的外部的外部部件连接，

在进行所述准备的工序中，所述壳体具有在俯视观察时与所述绝缘基板的外缘重叠的部分，

形成有贯穿所述壳体的所述重叠的部分和所述绝缘基板的所述外缘的通孔，

在所述连接工序中，以插入至所述通孔的状态配置固定部件，以将所述重叠的部分及所述绝缘基板的所述外缘固定于所述外部部件。