功率模块以及功率模块的制造方法技术

本发明专利技术得到提高制造成品率并且确保稳定的接合强度来提高可靠性的功率模块。一种功率模块，具备：基体材料部(3)，在一个面形成电极部(4)；导体部(5)，与该基体材料部(3)的形成有电极部(4)的一个面对置地配置，并与外部电连接；以及布线部(7)，接合到形成于基体材料部(3)的一个面的电极部(4)和导体部(5)的与基体材料部(3)的一个面对置的面，对电极部(4)和导体部(5)进行电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及功率模块，特别涉及功率模块的布线构造、封装构造。
技术介绍
在电路基板上安装功率半导体元件(例如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)、MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)、双极型晶体管、二极管等)并通过密封树脂封装而成的功率模块被用于例如马达驱动装置等。关于功率模块的封装构造，被称为壳体构造的构造是主流。该壳体型是在散热用金属基体板上隔着绝缘基板安装功率半导体元件、并针对散热用金属基体板粘接壳体而成的构造。另外，在模块内部安装的半导体元件与主电极连接。在该功率半导体元件和主电极的连接中使用导线。作为导线，一般使用线径0.1～0.5mm的铝合金制的线材。在对导线进行超声波焊接的情况下，相邻的导线的间隔需要设定成超声波焊接工具的头与已经设置的导线不发生干扰。另外，为了使功率模块大电流化，需要增加与功率半导体元件接合的导线的根数，但功率半导体元件的尺寸受到限制，所以存在能够设置的导线的根数存在界限、难以实现大电流化这样的课题。因此，作为用于解决该课题的变更成导线键合的方法，提出了直接引线键合并得到实用化。在直接引线键合中，通过焊料将板状的主端子(引线)和功率半导体元件进行接合。利用直接引线键合，相比于导线键合，具有能够应对大电流化、能够降低布线电阻、布线电感这样的特征(例如专利文献1)。但是，在直接引线键合中，根据功率半导体元件和板状的主端子的线膨胀系数的差而产生的应力被施加到作为接合材料的焊料部，从而产生焊料的开裂，所以存在可靠性有问题这样的课题。对此，公开了在板状的主端子的表面形成大量金属凸块、经由该金属凸块通过超声波焊接将导体板和功率半导体元件的正面电极进行接合的方法(例如专利文献2)。在该方法中，由于大量金属凸块成为缓冲层，从而缓和对接合部施加的应力。专利文献1：日本特开平8-8395号公报(第5页、第1图)专利文献2：日本特开2005-183495号公报(第4页、第1、4图)
技术实现思路
但是，在以往的功率模块中，形成大量金属凸块，所以金属凸块的高度的均匀化困难。如果金属凸块的高度不均匀，则产生对接合没有贡献的金属凸块、或者产生一部分接合强度弱的金属凸块，从而接合部整体的接合强度降低，所以存在功率模块的可靠性降低这样的问题。本专利技术是为了解决上述那样的问题而完成的，得到通过确保稳定的接合强度而能够提高可靠性的功率模块。本专利技术涉及一种半导体装置，具备：基体材料部，在一个面形成电极部；导体部，与所述基体材料部对置地配置；以及布线部，连接于所述电极部和所述导体部的与所述一个面对置的面。本专利技术构成为设置接合到导体部和基体材料部相对置的各面的布线部，通过布线部变弯曲来吸收由于导体部和基体材料部的线膨胀系数差而产生的变形，所以能够缓和在接合部处产生的应力，得到提高导体部和基体材料部的接合的可靠性的功率模块。附图说明图1是本专利技术的实施方式1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的功率模块的电极部的制造方法的立体构造示意图。图3是示出本专利技术的实施方式1的功率模块的电极部的制造方法的剖面构造示意图。图4是本专利技术的实施方式2的功率模块的电极部的剖面构造示意图。图5是示出本专利技术的实施方式2的功率模块的电极部的制造方法的剖面构造示意图。图6是本专利技术的实施方式3的功率模块的剖面构造示意图。图7是本专利技术的实施方式4的功率模块的电极部的剖面构造示意图。图8是本专利技术的实施方式5的功率模块的电极部的剖面构造示意图。图9是本专利技术的实施方式6的功率模块的电极部的剖面构造示意图。图10是本专利技术的实施方式9的功率模块的剖面构造示意图。图11是本专利技术的实施方式10的功率模块的剖面构造示意图。(符号说明)1：散热用金属基体板；2：绝缘基板；3：功率半导体元件；4：正面电极；5、10：主端子；6、12：开口；7：键合条带；8：壳体；9：超声波焊接工具；11：密封树脂；13：引线框架；14：传递模塑树脂；21：绝缘层；22、23：金属板；31：开关元件；32：回流二极管；91：头；100、200、300、400：功率模块。具体实施方式实施方式1图1是本专利技术的实施方式1的功率模块的剖面构造示意图。在图1中，功率模块100具备散热用金属基体板1、作为第一基体材料部的绝缘基板2、作为第二基体材料部的功率半导体元件3、正面电极4、作为导体部的主端子5、10、作为开口部的开口6、作为布线部的键合条带7、壳体8、密封树脂11。在散热用的金属基体板1上，通过焊料等(未图示)来接合绝缘基板2。绝缘基板2具备绝缘层21和金属板22、23。绝缘基板2做成在由氧化铝、氮化铝、氮化硅等陶瓷或环氧树脂等形成的绝缘层21的双面贴合铜等的金属板22、23而成的构造。虽然未图示，在正面侧的金属板23处形成布线图案。通过焊料等(未图示)，在该正面侧的金属板23接合功率半导体元件3。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)、IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)等电力控制用半导体元件、回流二极管等功率半导体元件。在功率半导体元件3处，形成铝、铜等的正面电极4。该正面电极4和主端子5经由铝合金制或者铜合金制的键合条带7而电连接。在本实施方式1中，使用键合条带7，但也可以是键合导线。另外，在使用键合导线的情况下，键合导线的直径最好较粗。主端子5是铜制的板状电极，在与功率半导体元件3对置的部位处形成开口6。键合条带7跨越形成于主端子5的开口6而形成为环状，通过作为超声波接合之一的超声波焊接将其两端焊接到主端子5。另外，键合条带7的环部分与功率半导体元件3的正面电极4进行超声波焊接。主端子5被嵌入成型或者外插到壳体8，用于电流以及电压的输入输出。另外，同样地嵌入成型或者外插于壳体8的其他的主端子10通过焊料等接合到绝缘基板2的正面侧的金属板22。通过粘接剂对散热用金属基体板1粘接壳体8。另外，出于确保模块内部的绝缘性的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率模块，其特征在于，具备：基体材料部，在一个面形成电极部；导体部，与所述基体材料部对置地配置；以及布线部，连接于所述电极部和所述导体部的与所述一个面对置的面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.26 JP 2013-2439241.一种功率模块，其特征在于，具备：
基体材料部，在一个面形成电极部；
导体部，与所述基体材料部对置地配置；以及
布线部，连接于所述电极部和所述导体部的与所述一个面对置的
面。
2.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
关于所述布线部，所述布线部的一端与所述电极部接合，所述布
线部的另一端与所述导体部的与所述一个面对置的面接合。
3.根据权利要求2所述的功率模块，其特征在于，
所述导体部具有开口部，在与所述开口部对应的位置，所述布线
部的另一端与所述电极部接合。
4.根据权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
所述导体部具有开口部，所述布线部跨越所述开口部而两端与所
述导体部接合，在与所述开口部对应的位置，一部分与所述电极部接
合。
5.根据权利要求3或者4所述的功率模块，其特征在于，
在所述导体部处设置多个所述开口部。
6.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，
在所述导体部，跨越所述多个开口部地形成所述布线部。
7.根据权利要求5所述的功率模块，其特征在于，
所述导体部具有未跨越形成所述布线部的所述开口部。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的功率模块，其特征在于，
所述基体材料部具备第一基体材料部和第二基体材料部。
9.根据权利要求8所述的功率模块，其特征在于，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：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