半导体功率模块以及电力变换装置制造方法及图纸

半导体功率模块(1)具备基体板(3)、绝缘基板(7)、功率半导体元件(17)、外部端子(23)、主端子(31)、被连接体(33)、壳体(21)、高绝缘耐电压性树脂剂(25)、密封树脂(27)以及盖(29)。主端子(31)与被连接体(33)连接。被连接体(33)与金属板(13)直接接合。在被连接体(33)设置有收容主端子(31)的收容部(34)。在收容部(34)设置有狭缝部。狭缝部从收容部(34)中的绝缘基板(7)所处的下端侧朝向与绝缘基板(7)所处的一侧相反的一侧的上端侧延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体功率模块以及电力变换装置
本专利技术涉及半导体功率模块以及电力变换装置，特别涉及利用密封材料对功率半导体元件进行密封的半导体功率模块和应用该半导体功率模块的电力变换装置。
技术介绍
以应对高电压以及大电流的目的在纵向形成有通电路径的类型的半导体元件一般被称为功率半导体元件。在这样的功率半导体元件中，例如有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。将功率半导体元件安装到绝缘基板并利用密封树脂密封的半导体功率模块使用于工业设备、汽车、铁路等广泛领域。近年来，伴随搭载有半导体功率模块的设备的高性能化，对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)这样的半导体功率模块的高性能化的要求提高。半导体功率模块的封装构造被称为壳体构造的情况是主流。在壳体型的半导体功率模块中，在散热用的基体板上隔着绝缘基板安装有功率半导体元件。以包围该功率半导体元件的方式对基体板粘接有壳体。安装于半导体功率模块的内部的功率半导体元件与主电极电连接。功率半导体元件和主电极的电连接使用键合线。根据防止施加高电压时的绝缘不良的目的，一般而言，作为半导体功率模块的密封树脂，使用硅胶或者环氧树脂等。作为公开半导体功率模块(半导体装置)的专利文献的一个例子，例如有专利文献1。在专利文献1中，提出一种电力用半导体装置，其通过超声波接合或者热压接等直接金属接合法将成为主电路的一部分的主端子接合到配置于绝缘基板的金属图案。在该电力用半导体装置中，认为关于主端子和绝缘基板的接合部分能够得到高的可靠性。然而，在密封树脂和绝缘基板的界面，由于伴随半导体功率模块的动作而产生的热，有时在密封树脂中产生气泡。另外，密封树脂有时从绝缘基板剥离。其结果，存在在绝缘基板的沿面半导体功率模块的绝缘性能劣化这样的问题。作为用于消除该问题的手法，例如，在专利文献2中，提出应用绝缘性更高的高绝缘耐电压性树脂剂的半导体装置。在该半导体装置中，通过利用高绝缘耐电压性树脂剂覆盖从搭载于绝缘基板的功率半导体元件到基体板的、绝缘基板的沿面以及基体板的表面，确保绝缘性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-235566号公报专利文献2：日本特开2000-216332号公报
技术实现思路
然而，在上述半导体功率模块中，起因于装配半导体功率模块时的工序步骤，有时高绝缘耐电压性树脂剂的填充变得不充分。在半导体功率模块中，一般而言，在对配置于绝缘基板的金属图案接合主端子之后涂敷高绝缘耐电压性树脂剂。在这样的工序步骤的情况下，特别是在绝缘基板的金属图案中主端子被接合的接合部分至外部端子的取出路径多且复杂的半导体功率模块中，主端子成为障碍，有时无法稳定地涂敷高绝缘耐电压性树脂剂。因此，在半导体功率模块内，有时产生未涂敷高绝缘耐电压性树脂剂的部位。另外，有时在涂敷的高绝缘耐电压性树脂剂中产生气泡的卷入。其结果，这些不良现象有时导致绝缘不良的原因。本专利技术是为了解决这样的问题而完成的，一个目的在于提供绝缘性能提高的半导体功率模块，另一目的在于提供应用这样的半导体功率模块的电力变换装置。本专利技术所涉及的半导体功率模块具有基体板、绝缘基板、功率半导体元件、壳体构件、主端子、被连接体以及密封材料。绝缘基板安装于基体板，包括导电性图案。功率半导体元件安装于导电性图案。壳体构件以包围绝缘基板的方式安装于基体板。主端子安装于壳体构件，进行与外部的电连接。被连接体与导电性图案连接，并且连接有主端子。密封材料被填充到壳体构件的内侧，对绝缘基板、主端子以及被连接体进行密封。在主端子以及被连接体具备：收容部，设置于主端子及被连接体的一方，收容主端子及被连接体的另一方；以及狭缝部，从收容部中的绝缘基板所处的一侧的第1端部朝向与绝缘基板所处的一侧相反的一侧的第2端部形成于收容部。本专利技术所涉及的电力变换装置是应用上述半导体功率模块的电力变换装置，具备主变换电路和控制电路。主变换电路变换输入的电力而输出。控制电路将控制主变换电路的控制信号输出给主变换电路。根据本专利技术所涉及的半导体功率模块，具备主端子和连接有主端子的被连接体。由此，通过在将主端子连接到被连接体之前填充密封材料，能够可靠地填充密封材料。其结果，能够提高绝缘性能。在本专利技术所涉及的电力变换装置中，通过应用上述半导体功率模块，能够得到绝缘性高的电力变换装置。附图说明图1是本专利技术的各实施方式所涉及的半导体功率模块的俯视图。图2是本专利技术的实施方式1所涉及的半导体功率模块的、沿着图1所示的剖面线II-II的剖面图。图3是示出在该实施方式中主端子以及被连接体的部分的部分放大立体图。图4是示出在该实施方式中半导体功率模块的制造方法的一个工序的剖面图。图5是示出在该实施方式中在图4所示的工序之后进行的工序的剖面图。图6是示出在该实施方式中在图5所示的工序之后进行的工序的剖面图。图7是示出在该实施方式中在图6所示的工序之后进行的工序的剖面图。图8是示出在该实施方式中的图7所示的工序中主端子与被连接体连接的方式的部分放大立体图。图9是示出在该实施方式中在图7所示的工序之后进行的工序的剖面图。图10是示出在该实施方式中在图9所示的工序之后进行的工序的剖面图。图11是比较例所涉及的半导体功率模块的剖面图。图12是用于说明比较例所涉及的半导体功率模块的问题的剖面图。图13是用于说明比较例所涉及的半导体功率模块的问题的部分放大立体图。图14是用于说明比较例所涉及的半导体功率模块的问题的部分放大剖面图。图15是用于说明在该实施方式中半导体功率模块的效果的第1部分放大立体图。图16是用于说明在该实施方式中半导体功率模块的效果的第2部分放大立体图。图17是示出在该实施方式中半导体功率模块的变形例的部分放大立体图。图18是示出本专利技术的实施方式2所涉及的半导体功率模块中的主端子和被连接体的连接方式的部分放大立体图。图19是示出本专利技术的实施方式3所涉及的半导体功率模块中的主端子和被连接体的连接方式的部分放大立体图。图20是示出本专利技术的实施方式4所涉及的半导体功率模块中的主端子和被连接体的连接部分的部分放大立体图。图21是示出本专利技术的实施方式5所涉及的半导体功率模块中的主端子和被连接体的连接部分的部分放大立体图。图22是本专利技术的实施方式6所涉及的应用半导体功率模块的电力变换装置的框图。(符号说明)1：功率模块半导体装置；3：基体板；5：焊料；7：绝缘基板；9：绝缘层；11：金属板；13：金属板；15：焊料；17：功率半导体元件；19：键合线；21：壳体；23：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体功率模块，具有：/n基体板；/n绝缘基板，安装于所述基体板，包括导电性图案；/n功率半导体元件，安装于所述导电性图案；/n壳体构件，以包围所述绝缘基板的方式安装于所述基体板；/n主端子，安装于所述壳体构件，进行与外部的电连接；/n被连接体，与所述导电性图案连接，并且连接有所述主端子；以及/n密封材料，填充到所述壳体构件的内侧，对所述绝缘基板、所述主端子及所述被连接体进行密封，/n在所述主端子以及所述被连接体具备：/n收容部，设置于所述主端子及所述被连接体的一方，收容所述主端子及所述被连接体的另一方；以及/n狭缝部，从所述收容部中的所述绝缘基板所处的一侧的第1端部朝向与所述绝缘基板所处的一侧相反的一侧的第2端部形成于所述收容部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180314 JP 2018-0463771.一种半导体功率模块，具有：
基体板；
绝缘基板，安装于所述基体板，包括导电性图案；
功率半导体元件，安装于所述导电性图案；
壳体构件，以包围所述绝缘基板的方式安装于所述基体板；
主端子，安装于所述壳体构件，进行与外部的电连接；
被连接体，与所述导电性图案连接，并且连接有所述主端子；以及
密封材料，填充到所述壳体构件的内侧，对所述绝缘基板、所述主端子及所述被连接体进行密封，
在所述主端子以及所述被连接体具备：
收容部，设置于所述主端子及所述被连接体的一方，收容所述主端子及所述被连接体的另一方；以及
狭缝部，从所述收容部中的所述绝缘基板所处的一侧的第1端部朝向与所述绝缘基板所处的一侧相反的一侧的第2端部形成于所述收容部。


2.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其中，
所述收容部设置于所述被连接体，
所述主端子从所述收容部中的所述第2端部收容到所述收容部。


3.根据权利要求2所述的半导体功率模块，其中，
在所述收容部中的所述第2端部设置有朝向外侧扩展的第1锥形部。


4.根据权利要求3所述的半导体功率模块，其中，
所述狭缝部包括以使间隔从所述第1端部朝向所述第2端部侧逐渐变窄的方式形成的第2锥形部。


5.根据权利要求2所述的半导体功率模块，其中，
所述狭缝部包括以使间隔从所述第1端部朝向所述第2端部侧逐渐变窄的方式形成的第2锥形部。


6.根据权利要求1所述的半导体功率模块，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田耕三，
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