功率模块、功率模块的散热构造、以及功率模块的接合方法技术

功率模块（100）具备：接合有未图示的半导体芯片的散热器（106c）、以使散热器（106c）的至少一部分露出的方式密封半导体芯片的外围的封装（101）、以及对使用导热材料（120）将散热器（106c）与冷却器（110）接合时的、导热材料（120）的厚度进行限制的厚度控制用突起部（104）。提供一种能够确保充分的冷却性能并且能够抑制由于过热造成的劣化的、可靠性高的功率模块、功率模块的散热构造、以及功率模块的接合方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率模块、功率模块的散热构造、以及功率模块的接合方法
本实施方式涉及功率模块、功率模块的散热构造、以及功率模块的接合方法。
技术介绍
以往，作为半导体模块之一，已知在引线框上装载有包含绝缘栅双极型晶体管（IGBT：InsulatedGateBipolarTransistor）那样的半导体器件的功率芯片而系统整体由树脂成形的功率模块。在工作状态下，半导体器件发热，因此，通常在引线框的背面经由绝缘层配置散热器来冷却半导体器件。此外，也总知晓为了提高冷却性能而将散热器与冷却器接合的散热构造。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-19599号公报；专利文献2：日本特开2006-32711号公报；专利文献3：日本特开2011-172483号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本实施方式提供能够确保充分的冷却性能并且能够抑制由于过热造成的劣化的、可靠性高的功率模块、功率模块的散热构造、以及功率模块的接合方法。用于解决课题的方案根据本实施方式的一个方式，提供一种功率模块，具备：散热板，接合有半导体器件；密封体，以使所述散热板的至少一部分露出的方式密封所述半导体器件的外围；以及限制部，对使用导热材料将所述散热板与冷却体接合时的、所述导热材料的厚度进行限制。根据本实施方式的另一方式，提供一种功率模块的散热构造，具备：半导体器件；散热板，接合有所述半导体器件；密封体，以使所述散热板的至少一部分露出的方式密封所述半导体器件的外围；冷却体，经由导热材料接合有从所述密封体露出的所述散热板；以及限制部，对所述导热材料的厚度进行限制。根据本实施方式的另一方式，提供一种功率模块的接合方法，将功率模块经由导热材料与冷却体接合，所述功率模块具备：半导体器件、接合有所述半导体器件的散热板、以及以使所述散热板的至少一部分露出的方式密封所述半导体器件的外围的密封体，在接合时，利用在所述密封体中形成或者由所述密封体形成的限制部对所述导热材料的厚度进行限制。专利技术效果根据本实施方式，能够提供一种能够确保充分的冷却性能并且能够抑制由于过热造成的劣化的、可靠性高的功率模块、功率模块的散热构造、以及功率模块的接合方法。附图说明图1是示出比较例的功率模块（powermodule）的概略结构的图，（a）是功率模块的侧面图，（b）是冷却器的侧面图，（c）是示出功率模块的散热构造（接合状态）的侧面图，（d）是为了对功率模块的散热构造进行说明而示出的侧面图。图2是示出第一实施方式的功率模块的概略结构的图，（a）是功率模块的平面图，（b）是功率模块的侧面图，（c）是功率模块的底面图。图3（a）是示出将第一实施方式的功率模块与冷却器接合后的状态（散热构造）的平面图，（b）是图3（a）的侧面图。图4（a）是第一实施方式的第一变形例的功率模块的底面图，（b）是第一实施方式的第二变形例的功率模块的底面图，（c）是第一实施方式的第三变形例的功率模块的底面图。图5是示出第二实施方式的功率模块的概略结构的图，（a）是功率模块的平面图，（b）是功率模块的侧面图，（c）是功率模块的底面图。图6（a）是示出将第二实施方式的功率模块与冷却器接合后的状态（散热构造）的平面图，（b）是图6（a）的侧面图。图7（a）是第二实施方式的第一变形例的功率模块的底面图，（b）是第二实施方式的第二变形例的功率模块的底面图，（c）是第二实施方式的第三变形例的功率模块的底面图。图8（a）是第二实施方式的第四变形例的功率模块的底面图，（b）是第二实施方式的第五变形例的功率模块的底面图，（c）是第二实施方式的第六变形例的功率模块的底面图。图9（a）是第二实施方式的第七变形例的功率模块的底面图，（b）是第二实施方式的第八变形例的功率模块的底面图，（c）是第二实施方式的第九变形例的功率模块的底面图。图10是以半桥内置模块为例子透过内部来示出第三实施方式的功率模块（2合1模块（2in1Module））的平面图案结构图。图11是第三实施方式的功率模块（2合1模块（半桥内置模块））的电路结构图。图12是第三实施方式的功率模块（2合1模块（半桥内置模块））的俯视结构（立体）图。图13是实施方式的功率模块（1合1模块（1in1Module）），（a）是SiCMOSFET（SiliconCarbideMetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管）的电路结构图，（b）是IGBT的电路结构图。图14是实施方式的功率模块（1合1模块（SiCMOSFET））的详细电路结构图。图15是实施方式的功率模块（2合1模块），（a）是SiCMOSFET的电路结构图，（b）是IGBT的电路结构图。图16是应用于实施方式的功率模块的半导体器件的例子，（a）是SiCMOSFET的示意性剖面构造图，（b）是IGBT的示意性剖面构造图。图17是应用于实施方式的功率模块的半导体器件（SiCMOSFET）的示意性剖面构造图。图18是应用于实施方式的功率模块的半导体器件（IGBT）的示意性剖面构造图。图19是能够应用于实施方式的功率模块的半导体器件（SiCDI（DoubleImplanted，双注入）MOSFET）的示意性剖面构造图。图20是能够应用于实施方式的功率模块的半导体器件（SiCT（Trench，沟槽）MOSFET）的示意性剖面构造图。具体实施方式接着，参照附图来对本实施方式进行说明。在以下的附图的记载中，对相同或类似的部分标注同一或类似的附图标记。其中，平面图、侧面图、底面图、剖面图等是示意性的图，应该注意到各结构部件的厚度和平面尺寸的关系等与现实的关系不同。因此，关于具体的厚度或尺寸，应该参考以下的说明来进行判断。此外，当然包含在附图的相互间彼此的尺寸的关系或比率也不同的部分。此外，以下所示的实施方式例示出用于将技术思想具体化的装置或方法，并不特别指定各结构部件的材质、形状、构造、配置等。关于实施方式，能够在权利要求的范围中添加各种变更。[比较例]比较例的功率模块1的侧面构造如图1（a）所示那样表示，接合有图1（a）的功率模块的冷却器5的侧面构造如图1（b）所示那样表示。此外，使功率模块与冷却器接合后的状态如图1（c）或图1（d）所示那样表示。例如，在比较例的功率模块1中，如图1（a）所示那样，除了引线端子3的部分之外，半导体芯片（图示省略）的外围由封装（package）2成形（mold）。在该功率模块1中，为了冷却半导体芯片，如图1（b）所示那样，使位于半导体芯片的背面的散热器（heatsink）（图示省略）与冷却器5接触，但是，此时，使用导热材料7将散热器与冷却器5之间接合。即，如图1（c）所示那样，利用导热材料7将散热器与冷却器5之间的空隙均匀地填满，由此，能够进行高效率的导热。可是，在作为功率模块1的散热构造而在从封装2的底面露出的散热器的接合面涂敷导热材料7而经由该导热材料7将散热器与冷却器5接合的情况下，当如图1（d）所示那样由于导热材料7的涂敷量或接合时的加压的不平衡等而导热材料7的厚度变得不均匀时，冷却性能降低，芯片由于过热而被破坏等，损失作为功率模块1的可靠性。[第一实施方式]（功率模块的结构）第一实施方式的功率模块100的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，其特征在于，具备：散热板，接合有半导体器件；密封体，以使所述散热板的至少一部分露出的方式密封所述半导体器件的外围；以及限制部，设置于所述密封体，对使用导热材料将所述散热板与冷却体接合时的、所述导热材料的厚度进行限制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.01 JP 2015-1717991.一种功率模块，其特征在于，具备：散热板，接合有半导体器件；密封体，以使所述散热板的至少一部分露出的方式密封所述半导体器件的外围；以及限制部，设置于所述密封体，对使用导热材料将所述散热板与冷却体接合时的、所述导热材料的厚度进行限制。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述限制部被设置在与所述冷却体对置的所述密封体的、所述散热板的露出面侧的周围。3.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述限制部被配置在与所述冷却体对置的所述密封体的、所述散热板的露出面侧的4个角。4.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述限制部为至少3个凸部。5.根据权利要求1~4的任一项所述的功率模块，其特征在于，所述限制部具有圆柱状或棱柱状。6.根据权利要求1~5的任一项所述的功率模块，其特征在于，所述限制部在所述散热板的露出面上形成用于使规定的容量的所述导热材料介入的空间区域。7.根据权利要求1~6的任一项所述的功率模块，其特征在于，在所述密封体的、所述散热板的露出面侧的周围还设置有至少3个定位用突起部。8.根据权利要求7所述的功率模块，其特征在于，所述至少3个定位用突起部被设置为贯通所述限制部。9.根据权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，所述限制部为被配置为从所述散热板的露出面突出的凸部。10.根据权利要求9所述的功率模块，其特征在于，所述凸部在环绕所述散热板的周围的平面视中具有方形状或圆形状。11.根据权利要求10所述的功率模块，其特征在于，所述凸部在所述散热板的露出面上形成用于埋设规定的容量的所述导热材料的空间区域。12.根据权利要求11所述的功率模块，其特征在于，所述凸部具备将在所述空间区域内成为剩余的所述导热材料向所述空间区域外排出的排出沟。13.根据权利要求12所述的功率模块，其特征在于，沿与所述密封体的和所述冷却体对置的方向分别正交的第一方向、与所述第一方向不同的第二方向或与所述第一方向和所述第二方向不同的第三方向的、至少任一个方向设置所述排出沟。14.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述半导体器件被装载于将铜、铜合金、铝或铝合金的任一个作为布线的主成分的电路基板。15.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述半导体器件被装载于由金属、陶瓷和金属的接合体构成的电路基板。16.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述导热材料具有0.5W/mK~300W/mK的热导率。17.根据权利要求16所述的功率模块，其特征在于，所述导热材料为环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、聚氨酯树脂或者聚酰亚胺任一个有机物。18.根据权利要求16所述的功率模块，其特征在于，所述导热材料为在环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、聚氨酯树脂或者聚酰亚胺任一个有机物中混合金属粉或陶瓷粉后的合成树脂。19.根据权利要求16所述的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉原克彦，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP