功率半导体模块及功率模块制造技术

本发明专利技术提供一种功率半导体模块及功率模块。并且提供树脂密封部与具有导体板的功率半导体模块之间的紧贴力及导热率大的绝缘膜。在功率半导体模块(302)与散热部(307B)之间设有绝缘层(700)。功率半导体模块(302)具备覆盖导体板(315)的周侧面的树脂密封部(348)，在树脂密封部(348)上设有多个凹部(348D)。绝缘层(700)由喷镀膜(710)、绝缘膜(720)、树脂层(730)构成，喷镀膜(710)在包括凹部(348D)的树脂密封部(348)的表面形成为整面状。凹部(348D)的平面尺寸形成得比构成喷镀膜(710)的各扁平体(711)的平面尺寸大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率半导体模块及功率模块
本专利技术涉及一种散热性及可靠性优异的功率半导体模块及功率模块。
技术介绍
从节能的观点出发，机动车谋求高燃料利用率化，以电动机进行驱动的电动机动车、将电动机驱动与发动机驱动组合了的混合动力车引人注目。在机动车中使用的大容量的车载用电动机中，在电池的直流电压下难以驱动、控制，为了升压并进行交流控制，利用功率半导体元件的开关的电力转换装置不可或缺。另外，功率半导体元件因通电而发热，因此搭载功率半导体元件的功率半导体模块谋求具有高散热能力的绝缘层。例如，作为上述的功率半导体模块，已知有如下所述的构造体：利用树脂将功率半导体元件和搭载有功率半导体元件的导体板密封而使其形成为一体，通过喷镀而在导体部及树脂部的下表面形成有陶瓷绝缘层(例如，参照专利文献1)。陶瓷绝缘层的导热率良好，因此通过在该陶瓷绝缘层上层叠冷却用的散热器，能够廉价地制成散热性良好的功率半导体模块。在先技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4023397号公报专利技术概要专利技术要解决的课题在上述的功率半导体模块中，由于仅是在搭载有功率半导体元件的导体板及密封树脂上形成喷镀膜，因此密封树脂与喷镀膜之间的紧贴力小。因此，因以导体板与密封树脂之间的热膨胀系数的差为起因的热应力而导致喷镀膜从树脂密封部剥离，从而无法确保可靠性。
技术实现思路
解决方案本专利技术的功率半导体模块的特征在于，所述功率半导体模块具备：半导体元件；导体板，在其一面上搭载有半导体元件；树脂密封部，其覆盖导体板的侧面部，且使与一面对置的另一面的至少一部分露出；喷镀膜，其在树脂密封部的下表面及导体板的从树脂密封部露出的另一面的一部分上设置，在树脂密封部的下表面形成有凹部，凹部的平面尺寸比构成喷镀膜的各扁平体的平面尺寸大。专利技术效果根据本专利技术，通过在树脂密封部设有凹部，喷镀膜与树脂密封部的紧贴强度增大，因此能够防止喷镀膜从树脂密封部剥离，从而提高可靠性。附图说明图1表示包括本专利技术所涉及的功率半导体模块在内的功率模块的一实施方式，是功率模块的外观立体图。图2是图1所图示出的功率模块中的II-II剖视图。图3(a)是拆下功率模块的模块箱后的立体图，图3(b)是图3(a)的IIIb-IIIb剖视图。图4是功率半导体模块的电路图。图5是用于说明功率半导体模块的制造工序的立体图。图6是用于说明接着图5的工序的立体图。图7是用于说明接着图6的工序的立体图。图8是用于说明接着图7的工序的立体图。图9是说明形成密封树脂的压铸模制工序的图，(a)是合模前的剖视图，(b)是合模后的剖视图。图10是用于说明接着图8的工序的立体图。图11中，(a)是辅助功率模块的立体图，(b)是图11(a)的XIb-XIb剖视图。图12是图2中的区域XII的放大剖视图。图13是形成喷镀膜前的功率半导体模块的剖视图。图14中，(a)是形成有喷镀膜的状态的功率半导体模块的剖视图，(b)是图14(a)中的区域XIVb的放大图。图15中，(a)是用于说明喷镀膜的形成工序的半导体模块及模块箱的剖视图，(b)是用于说明接着图15(a)的工序的图。图16是表示树脂密封部的凹部形状的放大剖视图。图17是表示喷镀膜的粘着面的倾斜角度与图16不同的凹部形状的放大剖视图。图18是表示用于估算从导体板的端部到凹部端部为止的距离的部分放电开始模型的图。图19是表示0.685气压、120℃、ε＝3.8时的帕邢曲线的图。图20是表示从导体板的端部到凹部端部为止的距离与赋予功率半导体模块的最大电压之间的关系的特性图。图21中，(a)是混合于树脂密封部中的填充物不从凹部露出的构造的剖视图，(b)涉及本专利技术的实施方式2，是混合于树脂密封部中的填充物从凹部露出的构造的剖视图。图22是表示本专利技术的实施方式3的图，是表示功率半导体模块的主要部分的放大剖视图。图23是表示本专利技术的实施方式4的图，是在模块箱内收容有功率半导体模块的状态的剖视图。图24是用于说明本专利技术的实施方式5的图，是树脂密封型的单面冷却功率半导体模块的俯视图。图25是图23所图示出的功率半导体模块的剖视图，(a)是将端子折曲后的状态图，(b)是对端子进行折曲之前的状态图。图26是用于说明本专利技术的实施方式6的图，是具备对功率半导体模块进行冷却的冷却器的功率模块的剖视图。图27是说明喷镀膜的绝缘性能(绝缘破坏电压)的图。图28是说明喷镀膜的绝缘性能(部分放电电压)的图。图29是表示与绝缘层的结构相关的比较例的图。图30是说明比较例与本专利技术的导热率的图。图31是表示混合动力机动车的控制块的图。图32是说明逆变器部的电路结构的图。图33是用于说明电力转换装置的设置地点的分解立体图。图34是电力转换装置的分解立体图。图35是具有流路19的冷却外套12的仰视图。图36是电容器模块500的分解立体图。图37中，(a)是在冷却外套12上组装有功率模块、电容器模块、汇流条模块的外观立体图，(b)是图37(a)的矩形包围部的放大图。图38是组装有功率模块和电容器模块的冷却外套12与汇流条模块800的分解立体图。图39是除保持构件803以外的汇流条模块800的外观立体图。图40是组装有功率模块、电容器模块、汇流条模块800、辅机用功率半导体模块350的冷却外套12的外观立体图。图41是将控制电路基板20与金属基板11分离后的电力转换装置200的分解立体图。图42是将图41所示的电力转换装置200沿着图41中的面B剖开的情况下的、从图41的C方向观察到的剖视图。具体实施方式以下，参照附图，对本专利技术所涉及的功率半导体模块及功率模块的适当的实施方式进行说明。实施方式1[功率模块整体构造]图1～15是表示基于本专利技术的功率半导体模块的第一实施方式的图。图1是具有功率半导体模块的功率模块的外观立体图。图2是图1的II-II剖视图。功率模块300将包括开关元件且被压铸模制而成的功率半导体模块收纳于模块箱304内。功率模块300在例如搭载于电动机动车、混合动力机动车等电动车辆的电力转换装置中使用。如图2所示，功率模块300将图3所示的功率半导体模块302收纳于作为CAN型冷却器的模块箱(散热用构件)304的内部。在此，CAN型冷却器是呈在一面具有插入口306(参照图2)且在另一面具有底部的筒形状的冷却器。模块箱304由具有导电性的构件、例如Cu、Cu合金、Cu-C、Cu-CuO等复合材料或Al、Al合金、AlSiC、Al-C等复合材料等形成。另外，利用焊接等防水性高的接合方法，或者利用锻造、铸造法等，以无接缝的状态一体成形为箱状。模块箱304是在设于一侧部的插入口306以外的部分不设置开口的扁平状的箱，在扁平状箱的插入口306设有凸缘304B。在扁平状箱的面积大的对置的两个面的一方上设有散热部307A，在另一方的面上设有散热部307B。散热部307A及散热部307B作为模块箱304的散热壁而发挥功能，在它们的外周面均匀地形成有多个散热片305。包围散热部307A及散热部307B的周围的面成为厚度极薄且容易塑性变形的薄壁部304A。通过将薄壁部304A形成得极薄，当对散热部307A及散热部307B向箱内侧方向加压时，能够容易变形。需要说明的是，模块箱304的形状并不需要是准确的长方体，也可以如图1所示使角部形成为曲面。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体模块，其特征在于，具备：半导体元件；导体板，在其一面上搭载有所述半导体元件；树脂密封部，其覆盖所述导体板的侧面部，且使所述导体板的与所述一面对置的另一面的至少一部分露出；喷镀膜，其设置在所述树脂密封部的下表面及所述导体板的从所述树脂密封部露出的所述另一面的一部分上，在所述树脂密封部的下表面上形成有凹部，所述凹部的平面尺寸比构成所述喷镀膜的各扁平体的平面尺寸大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.15 JP 2011-2744001.一种功率半导体模块，其特征在于，具备：半导体元件；导体板，在其一面上搭载有所述半导体元件；树脂密封部，其覆盖所述导体板的侧面部，且使所述导体板的与所述一面对置的另一面的至少一部分露出；喷镀膜，其设置在所述树脂密封部的下表面及所述导体板的从所述树脂密封部露出的所述另一面的一部分上，在所述树脂密封部的下表面上形成有凹部，所述凹部的平面尺寸比构成所述喷镀膜的各扁平体的平面尺寸大，形成在所述树脂密封部上的所述凹部的、所述导体板侧的端部设置在从所述导体板的所述露出的另一面的一部分与所述树脂密封部的交界面离开了规定长度的位置处。2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其特征在于，所述规定长度在下述的距离以上，所述距离是即使在所述喷镀膜中形成有孔隙的状态下、在所述半导体元件的最大额定值下也不会在所述树脂密封部产生放电的距离。3.根据权利要求2所述的功率半导体模块，其特征在于，所述规定长度比通过下述的式(I)计算出的X大，X＝tε{(Vi/Ui)-1}式(I)其中，t为最容易产生放电的空隙的大小，ε为密封树脂的介电常数，Ui为空隙的放电开始电压，Vi为部分放电开始电压。4.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，所述喷镀膜的厚度比在所述树脂密封部形成的所述凹部的深度大。5.根据权利要求1至3中任一项所述的功率半导体模块，其特征在于，在所述树脂密封部的下表面或所述导体板的从所述树脂密封部露出的所述另一面的至少一方上形成有微小的凹凸，所述微小的凹凸的平面尺寸比所述喷镀膜的所述凹部的平面尺寸小。6.根据权利要求1至3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：井出英一，西冈映二，石井利昭，楠川顺平，中津欣也，露野圆丈，佐藤俊也，浅野雅彦，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP