功率模块制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种功率模块，其能够抑制因散热基板向散热片的固定而产生的树脂壳体的变形，能够防止填充到树脂壳体内的树脂产生裂纹。在本发明专利技术的功率模块中，在端部设置有倾斜部的散热基板(20)搭载功率半导体元件(4)，配置成将该功率半导体元件(4)包围并使树脂壳体(6)与散热基板(20)相接，将散热片(10)配置成与散热基板(20)的功率半导体元件(4)的搭载面的相反面侧相接，并具有与散热基板(20)的倾斜部相接而将散热基板(20)按压于散热片(10)的按压机构(13)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率模块
本专利技术涉及功率模块等中的使搭载有功率半导体元件的散热基板紧贴在散热片上的功率模块的安装构造。
技术介绍
在以往的功率模块中，作为使用螺钉来固定树脂壳体与散热片并将搭载有功率半导体元件的散热基板安装于散热片的手段，采用了如下的构造：使用设置在树脂壳体上的突起部将散热基板按压于散热片(例如，参照专利文献1)。现有专利文献专利文献专利文献1：日本专利第3225457号公报(第2页，第1图)
技术实现思路
专利技术要解决的课题在以往的功率模块中，使用树脂壳体将散热基板固定于散热片，因此，由螺钉轴力对树脂壳体施加应力，因该应力而产生树脂壳体的变形。由于该树脂壳体的变形，填充到树脂壳体内的树脂产生裂纹。因该裂纹而存在产生半导体元件的耐压不良、电特性变动这样的问题点。本专利技术是为了解决上述的课题而完成的，得到一种功率模块，其抑制因散热基板向散热片的固定而产生的树脂壳体的变形，能够防止填充到树脂壳体内的树脂产生裂纹。用于解决课题的手段在本专利技术的功率模块中，所述功率模块具有：散热基板，其搭载功率半导体元件，在端部具有倾斜部；树脂壳体，其与功率半导体元件搭载面相接；散热片，其与散热基板背面相接；以及按压机构，其与散热基板端部的倾斜部相接而将散热基板按压于散热片。专利技术效果在本专利技术中，使散热基板的截面中的角部(外周部)为倾斜部，使用施压单元来按压形成在散热基板的外周部的倾斜部，从而抑制树脂壳体以散热基板外周部的角部为支点的变形，因此，能够防止填充到树脂壳体内的树脂产生裂纹。附图说明图1是本专利技术的实施方式1的功率模块的截面构造示意图。图2是本专利技术的实施方式2的功率模块的截面构造示意图。图3是本专利技术的实施方式2的另一形状的衬套的截面构造示意图。图4是本专利技术的实施方式3的功率模块的截面构造示意图。图5是本专利技术的实施方式4的功率模块的截面构造示意图。具体实施方式在以下的用于说明各实施方式的各图中，相同附图标记表示相同或者相当的结构。实施方式1图1是本专利技术的实施方式1的功率模块的截面构造示意图。如图1(a)所示，功率模块100具有树脂壳体6、散热片10、作为按压机构的按压部件13、散热基板20。树脂壳体6在外周部具有作为贯通孔的通孔15。散热片10在外周部具有螺钉孔16。散热基板20具有金属基底1、绝缘层2，在散热基板20上形成有金属图形3，经由焊锡(未图示)将功率半导体元件4搭载在金属图形3上。另外，散热基板20在端部具有倾斜部。倾斜部从散热基板20的内部朝向外周部变低。作为功率半导体元件4，例如是IGBT(Insulated-Gate-Bipolar-Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、功率MOSFET(Metal-Oxide-Semionductor-Field-Effect-Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。另外，作为功率半导体元件4，也可以为FWD(Free-Wheeling-Diode：续流二极管)。通过这些功率半导体元件4和金属图形3的形状，构成例如反演电路。功率模块100具有该反演电路。作为金属基底1的材质，考虑到散热性、密度方面，可以使用铝、铜、或者它们的合金。关于金属图形3，从电阻、散热性的观点出发优选为铜、铜合金。关于金属基底1、金属图形3的厚度，从生产性、经济性的观点出发，分别为金属基底1优选为0.5mm至3.0mm左右，金属图形3优选为0.1mm至0.5mm左右。绝缘层2例如可以使用在环氧树脂、液晶聚合物填充了由高散热材料构成的填料而成的材料。绝缘层2的厚度由使用的额定电压、需求的散热特性决定，但是优选大约0.1mm至0.3mm的范围。这样，形成搭载有功率半导体元件4的散热基板20。在图1中的散热基板20的两截面端的角部(外周部)设置有倾斜部。该倾斜部在金属基底1或者在金属基底1和绝缘层2形成。另外，也可以不在功率半导体元件4的搭载面的相反面侧的金属基底1的端部形成倾斜部。图1(b)是散热基板20的外周部的截面构造的放大示意图。作为倾斜部的倾斜，适合采用相对于搭载功率半导体元件4的平面成20度至60度，优选为30度至45度的范围。如图1(b)所示，例如，在30度的斜面的情况下，在使散热基板20的厚度方向的斜面尺寸a为1.5mm的情况下，平面方向的斜面部宽度b为1.5×√3＝2.6mm。在针对来自外部的振动等可靠地按压基板这一方面上，作为斜面部宽度b优选确保在2mm以上。搭载有功率半导体元件4的散热基板20经由粘接材料5固定在树脂壳体6内。树脂壳体6由PPS(Poly-Phenylene-Sulfide：聚苯硫醚)构成。在树脂壳体6中作为端子7内置有主端子、控制端子。端子7与配置在树脂壳体6内部的功率半导体元件4连接，功率半导体元件4经由端子7与外部电连接。例如，连接作为功率半导体元件4的IGBT的栅极和控制端子、连接作为功率半导体元件4的IGBT的发射极和主端子、连接集电极和主端子。这些连接例如使用φ0.4mm的铝线8。铝线8使用超声波的方法而与功率半导体元件4、端子7接合。另外，也可以使用铜线来代替铝线8。由于铜线与铝线相比为低电阻，所以在使用处理大电流的功率半导体元件4的情况下特别有效。以功率半导体元件4和铝线8部分的保护、绝缘耐压的确保为目的，将填充树脂9设置在由树脂壳体6和散热基板20形成的区域。作为填充树脂9例如应用以凝胶或环氧树脂为主成分的树脂。散热基板20、树脂壳体6和填充树脂9一体而成的模块使用螺钉12安装于散热片10。在树脂壳体6中设置有螺钉紧固用的通孔15，在通孔15内设置有衬套11。衬套11是为了将树脂壳体6可靠地固定于散热片10而设置的。经由通孔15将螺钉12紧固在形成于散热片10的螺钉孔16，从而该模块被固定于散热片10。作为衬套11的形状，可考虑圆筒形状，但是，只要能够插入通孔15，就不限定于圆筒形状，也可以为多角形。另外，作为衬套11的长度，只要比树脂壳体6的通孔15的深度长即可。并且，衬套11也可以为在树脂壳体6的螺钉12插入侧卡在树脂壳体6的形状。此时，在衬套11与散热片10之间设置按压部件13，从而按压部件13接受被螺钉轴力压缩的力。在散热基板20的端部设置有倾斜部，构成为按压部件13与在金属基底1的倾斜部、或者在金属基底1和绝缘层2形成的倾斜部抵接的构造。在按压部件13上，在与散热基板20的倾斜部接触的部分设置有能够与该散热基板20的倾斜部接触的倾斜部。按压部件13的厚度与散热基板20的厚度相同，或者薄0.1mm至0.2mm左右。通过本构造产生如下作用：按压部件13将散热基板20按压于散热片10。在螺钉紧固后，衬套11相比于通孔15向散热片10侧突出，由粘接材料5与衬套11在树脂壳体6与按压部件13之间形成间隙。另外，作为按压部件13的材质，优选为金属，但是不限定于金属，只要是不易产生经时变化的材质即可。例如，在散热基板20的截面端没有形成倾斜部的构造中，在用2个M5螺钉紧固了树脂壳体6的情况下，在3.5Nm的螺钉扭矩下观察到了填充树脂9产生裂纹。可认为这是因为：由于在散热基板20的截面端没有形成倾斜部，所以散热基板20的平面与树脂壳体6面接触，以散热基板20的截面端的角部(外周部)为支点在树脂壳体6中产生由螺钉紧固导致的旋转力矩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，其特征在于，所述功率模块具有：散热基板，其在一个面上搭载功率半导体元件，在端部具有倾斜部；树脂壳体，其包围所述功率半导体元件，与所述散热基板的所述一个面相接；散热片，其与所述散热基板的另一个面相接；以及按压机构，其与所述散热基板的所述倾斜部相接，将所述散热基板按压于所述散热片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.28 JP 2012-2600021.一种功率模块，其特征在于，所述功率模块具有：散热基板，其在一个面上搭载功率半导体元件，在端部具有倾斜部；树脂壳体，其包围所述功率半导体元件，与所述散热基板的所述一个面相接；散热片，其与所述散热基板的另一个面相接；以及按压机构，其与所述散热基板的所述倾斜部相接，将所述散热基板按压于所述散热片。2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述按压机构是具有倾斜部的金属构件。3.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，所述按压机构是在设置于所述树脂壳体的外周...

【专利技术属性】
技术研发人员：出尾晋一，田屋昌树，小原太一，西田信也，
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