功率模块制造技术

得到一种功率模块，通过抑制高温时、低温时或使用电压为高电压时的气泡的发生以及硅胶与绝缘基板的剥离，能够抑制热循环所致的绝缘性能的劣化，确保绝缘性能。一种功率模块，其特征在于，具备：绝缘基板(2)，在上表面搭载有半导体元件(3)；基体板(1)，与绝缘基板(2)的下表面接合；壳体部件(6)，包围绝缘基板(2)，粘接到基体板(1)；密封树脂(8)，填充到由基体板(1)和壳体部件(6)包围的区域，对绝缘基板(2)进行密封；以及压板(9)，从壳体部件(6)的内壁向绝缘基板(2)的外周部的上方突出，紧固于内壁，并与密封树脂(8)相接。

Power module

A power module is obtained by inhibiting the occurrence of bubbles when high temperature, low temperature or high voltage, as well as the stripping of silica gel and insulating substrate, which can inhibit the deterioration of insulation performance caused by thermal cycle and ensure insulation performance. A power module is characterized in that an insulating substrate (2) is provided with a semiconductor element (3) on the upper surface; a substrate (1) is joined to the lower surface of the insulating substrate (2); a shell part (6), an insulating substrate (2), a substrate (1); a sealing resin (8), filled to the substrate (1) and the shell part (6)). In the area, the insulating substrate (2) is sealed, and the press plate (9) is protruded from the inner wall of the shell part (6) to the upper circumference of the insulating substrate (2), fastened to the inner wall and connected to the sealing resin (8).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率模块
本专利技术涉及用树脂密封功率半导体元件的功率模块的密封构造。
技术介绍
以应对高电压或大电流为目的将通电路径设为元件的纵向的类型的半导体元件一般被称为功率半导体元件(例如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、双极性晶体管、二极管等)。功率半导体元件安装到电路基板上，利用密封树脂封装的功率模块半导体装置被用于工业设备、汽车、铁路等广泛的领域。近年来，伴随搭载有功率模块半导体装置的设备的高性能化，额定电压以及额定电流的增加、使用温度范围的扩大(高温化、低温化)这样的对功率模块的高性能化的要求变高。关于功率模块的封装构造，被称为壳体构造的构造是主流。壳体型的功率模块半导体装置是如下构造：在散热用基体板上隔着绝缘基板安装功率半导体元件，对基体板粘贴壳体。安装于功率模块半导体装置内部的半导体元件与主电极连接。将接合线用于该功率半导体元件和主电极的连接。以防止高电压施加时的绝缘不良为目的，作为功率模块半导体装置的密封树脂，一般使用以硅胶为代表的绝缘性的凝胶状填充剂。作为以往的功率模块，公开了具有如下结构的半导体装置：为了防止硅胶的摇动所致的接合线的断裂，具有以与硅胶的上表面紧贴的方式插入的压盖，在压盖的侧面设置有与外周壳体的内壁上下可动地卡合的突起(例如专利文献1)。另外，公开了具有如下构造的半导体装置：具备覆盖硅胶上表面且其端部被固定于壳体的盖部，在容许使用的温度范围硅胶的上表面至少80％以上与盖部相接(例如专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2000-311970号公报(第3页、第1图)专利文献2：日本特开2014-130875号公报(第4页、第1图)
技术实现思路
一般温度越高，向硅胶中的气体的可溶解量越少。因此，当功率模块的使用温度范围扩大而在更高温度下使用硅胶时，不能完全溶到硅胶中的气体在硅胶内形成气泡。在发生这样的气泡的部位处，发生硅胶和绝缘基板(布线图案)的剥离，得不到利用硅胶的绝缘密封的效果，所以功率模块的绝缘性能劣化。为了抑制该硅胶中的气泡和剥离的发生，使硅胶针对绝缘基板的内部应力成为压缩应力即可。其原因为，在为拉伸应力的情况下，成为使气泡和剥离扩大、发展的驱动力。然而，在专利文献1中，即使以紧贴于密封树脂的上表面的方式插入压盖，压盖也可能相对外周壳体的内壁上下活动，所以在功率半导体元件在高温下动作时，密封树脂热膨胀而能够将压盖易于抬起，所以不会发生抑制气泡发生的压缩应力，功率模块的绝缘性能劣化。另一方面，在专利文献2记载的功率模块中，盖部的端部被固定于壳体，所以在高温时硅胶热膨胀而无法将压板抬起，所以硅胶的内部应力成为压缩应力，气泡的发生被抑制。然而，在低温时，盖部的端部被固定于壳体，所以想要热收缩的硅胶被盖部拉伸，从而硅胶的内部应力成为拉伸应力。在硅胶的内部应力为拉伸应力的状态下，在硅胶中有微小的气泡时，气泡由于拉伸应力而扩大。另外，在硅胶和绝缘基板的界面、硅胶和功率半导体元件的界面或凝胶和导线的界面中有紧贴力的弱的部分的情况下，由于拉伸应力，产生界面的剥离、或者使剥离发展。发生这样的气泡，得不到利用硅胶的密封绝缘的效果，功率模块的绝缘性能劣化。进而，在功率模块的使用电压为更高的电压时，即使气泡或剥离的尺寸更小，仍易于产生绝缘破坏，所以促进模块的绝缘劣化。这样，在以往的功率模块中存在如下问题点：在功率模块的使用温度范围扩大而在更高的温度或更低的温度下使用的情况下或功率模块的使用电压为高电压的情况下，功率模块的绝缘性能劣化。本专利技术是为了解决如上述的问题而完成的，得到一种当在高温或低温下使用的情况下或功率模块的使用电压为高电压的情况下，通过抑制气泡的发生以及硅胶和绝缘基板的剥离，使绝缘性能不会劣化的功率模块。本专利技术提供一种功率模块，其特征在于，具备：绝缘基板，在上表面搭载有半导体元件；基体板，与所述绝缘基板的下表面接合；壳体部件，包围所述绝缘基板，粘接到所述基体板；密封树脂，填充到由所述基体板和所述壳体部件包围的区域，对所述绝缘基板进行密封；以及压板，从所述壳体部件的内壁向所述绝缘基板的外周部的上方突出，紧固于所述内壁，并与所述密封树脂相接。根据本专利技术，在功率模块的壳体内壁设置与密封树脂相接的压板，所以能够提高功率模块的可靠性。附图说明图1是本专利技术的实施方式1中的功率模块的剖面构造示意图。图2是示出本专利技术的实施方式1中的功率模块的高温时的剖面构造示意图。图3是示出本专利技术的实施方式1中的功率模块的低温时的剖面构造示意图。图4是本专利技术的实施方式1中的其他功率模块的剖面构造示意图。图5是示出本专利技术的实施方式1中的其他功率模块的高温时的剖面构造示意图。图6是示出本专利技术的实施方式1中的其他功率模块的低温时的剖面构造示意图。图7是示出本专利技术的实施方式1中的功率模块的平面构造示意图。图8是示出本专利技术的实施方式1中的其他功率模块的平面构造示意图。图9是示出本专利技术的实施方式2中的功率模块的剖面构造示意图。图10是示出本专利技术的实施方式2中的其他功率模块的剖面构造示意图。图11是示出本专利技术的实施方式3中的功率模块的剖面构造示意图。图12是示出本专利技术的实施方式3中的功率模块的高温时的剖面构造示意图。图13是示出本专利技术的实施方式3中的功率模块的低温时的剖面构造示意图。图14是示出本专利技术的实施方式3中的功率模块的平面构造示意图。图15是示出本专利技术的实施方式3中的其他功率模块的平面构造示意图。(符号说明)1：基体板；2：绝缘基板；3：功率半导体元件；4：接合线；5：端子；6：壳体；7：盖；8：硅胶；9：压板；10：脱模处理层；11：焊料；12：焊料；13：钩状突起；14：脱模压板；15：空间；21：绝缘层；22：金属板；23：金属板；100、200、300：功率模块。具体实施方式以下，根据附图，详细说明本专利技术的功率模块的实施方式。此外，本专利技术不限定于以下的记述，能够在不脱离本专利技术的要旨的范围内适宜地变更。实施方式1.图1是本专利技术的实施方式1中的功率模块的剖面构造示意图。在图中，功率模块100具备基体板1、绝缘基板2、作为半导体元件的功率半导体元件3、接合线4、端子5、作为壳体部件的壳体6、作为盖部件的盖7、作为密封树脂的硅胶8、压板9、作为脱模层的脱模处理层10、焊料11、焊料12。关于绝缘基板2，使用焊料12将绝缘基板2的下表面侧接合到基体板1上。绝缘基板2具备绝缘层21和金属板22、23。绝缘基板2为将铜或铝等的金属板22、23粘贴于使用氧化铝、氮化铝、氮化硅等的陶瓷或环氧树脂等所构成的绝缘层21的两面的构造。在绝缘基板2的上表面侧的金属板22形成有布线图案。将功率半导体元件3用焊料11接合到该绝缘基板2上表面侧的金属板22。在此，使用焊料作为接合材料，但不限于此，也可以使用烧结银、导电性粘接剂、液相扩散接合技术来接合。功率半导体元件3使用MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(Insulated本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率模块，其特征在于，具备：绝缘基板，在上表面搭载有半导体元件；基体板，与所述绝缘基板的下表面接合；壳体部件，包围所述绝缘基板，粘接于所述基体板；密封树脂，填充到由所述基体板和所述壳体部件包围的区域，对所述绝缘基板进行密封；以及压板，从所述壳体部件的内壁向所述绝缘基板的外周部的上方突出并紧固于所述内壁，且与所述密封树脂相接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.12 JP 2015-2221091.一种功率模块，其特征在于，具备：绝缘基板，在上表面搭载有半导体元件；基体板，与所述绝缘基板的下表面接合；壳体部件，包围所述绝缘基板，粘接于所述基体板；密封树脂，填充到由所述基体板和所述壳体部件包围的区域，对所述绝缘基板进行密封；以及压板，从所述壳体部件的内壁向所述绝缘基板的外周部的上方突出并紧固于所述内壁，且与所述密封树脂相接。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述压板被封入到所述密封树脂内。3.根据权利要求1或者2所述的功率模块，其特征在于，所述压板与所述密封树脂的紧贴力低于所述绝缘基板以及所述半导体元件与...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田耕三，原田启行，畑中康道，西村隆，田屋昌树，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP