半导体装置、电力变换装置以及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

半导体装置(10)具备半导体模块部(1)、绝缘树脂层(2)、框材(3)以及散热器(4)。绝缘树脂层(2)与半导体模块部(1)接合、并且包含第1树脂。框材(3)以包围绝缘树脂层(2)的方式配置、并且包含多孔体。散热器(4)与半导体模块部(1)夹着绝缘树脂层(2)以及框材(3)。框材(3)以被半导体模块部(1)以及散热器(4)夹着的状态被压缩。绝缘树脂层(2)填充于由半导体模块部(1)、散热器(4)以及框材(3)包围的区域。第1树脂进入到多孔体的细孔。脂进入到多孔体的细孔。脂进入到多孔体的细孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、电力变换装置以及半导体装置的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体装置、电力变换装置以及半导体装置的制造方法。

技术介绍

[0002]以往，有具备用于接合功率模块以及散热器的绝缘树脂层的半导体装置。例如在日本特开2012
‑
84708号公报(专利文献1)记载的半导体装置中，在功率模块与散热器之间配置有导热性绝缘树脂片材。导热性绝缘树脂片材通过在功率模块与散热器之间被加压而被压缩。导热性绝缘树脂片材的厚度由设置于功率模块的片材厚度规定部件规定。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2012
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84708号公报

技术实现思路

[0006]在导热性绝缘树脂片材(绝缘树脂层)被加压时，包含于导热性绝缘树脂片材(绝缘树脂层)的空隙被抑制。然而，在上述公报记载的半导体装置中，在导热性绝缘树脂片材(绝缘树脂层)在周围流动时，压力降低。或者，在加压部被凸材(片材厚度规定部件)支撑时，导热性绝缘树脂片材(绝缘树脂层)不会再被压缩。因此，无法在功率模块(半导体模块部)与散热器之间充分地加压导热性绝缘树脂片材(绝缘树脂层)。因此，包含于导热性绝缘树脂片材(绝缘树脂层)的空隙不被充分抑制。在包含于导热性绝缘树脂片材(绝缘树脂层)的空隙被抑制时，能够提高发生放电的电压，但由于空隙不被充分抑制，所以不能得到充分高的绝缘性能。
[0007]本专利技术是鉴于上述课题完成的，其目的在于提供能够提高绝缘性能的半导体装置。
[0008]本专利技术的半导体装置具备半导体模块部、绝缘树脂层、框材以及散热器。绝缘树脂层与半导体模块部接合、并且包含第1树脂。框材以包围绝缘树脂层的方式配置、并且包含多孔体。散热器与半导体模块部夹着绝缘树脂层以及框材。框材以被半导体模块部以及散热器夹着的状态压缩。绝缘树脂层填充于由半导体模块部、散热器以及框材包围的区域。第1树脂进入到多孔体的细孔。
[0009]根据本专利技术的半导体装置，框材以被半导体模块部以及散热器夹着的状态被压缩。进而，绝缘树脂层填充于由半导体模块部、散热器以及框材包围的区域。因此，绝缘树脂层被充分加压，所以包含于绝缘树脂层的空隙被抑制。另外，第1树脂进入到多孔体的细孔。因此，包含于第1树脂的空隙穿过多孔体，从而包含于绝缘树脂层的空隙被抑制。因此，能够提高半导体装置的绝缘性能。
附图说明
[0010]图1是概略地示出本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的结构的剖面图。
[0011]图2是概略地示出本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的结构的俯视图。
[0012]图3是概略地示出本专利技术的实施方式1所涉及的框材的压缩变形特性的图表。
[0013]图4是概略地示出本专利技术的实施方式1所涉及的多孔体以及导热性填充物的细孔的分布的图表。
[0014]图5是示出本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的流程图。
[0015]图6是概略地示出在本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法中，绝缘树脂层、多孔体以及半导体模块部配置于散热器之上的状态的半导体装置的剖面图。
[0016]图7是概略地示出在本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法中，绝缘树脂层和多孔体在半导体模块部与散热器之间被加压的状态的半导体装置的剖面图。
[0017]图8是概略地示出在本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法中，绝缘树脂层硬化的状态的半导体装置的剖面图。
[0018]图9是沿着图6的IX
‑
IX线的端面图。
[0019]图10是沿着图7的X
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X线的端面图。
[0020]图11是沿着图8的XI
‑
XI线的端面图。
[0021]图12是关于粘度高的情况和低的情况示意地示出比较例中的绝缘树脂层的内压和空隙排除压力的关系的图表。
[0022]图13是关于本专利技术的实施方式1所涉及的半导体装置和比较例示意地示出绝缘树脂层的内压和空隙排除压力的关系的图表。
[0023]图14是示出本专利技术的实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的流程图。
[0024]图15是在本专利技术的实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法中与图6对应的端面图。
[0025]图16是在本专利技术的实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法中与图7对应的端面图。
[0026]图17是在本专利技术的实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法中与图8对应的端面图。
[0027]图18是示出本专利技术的实施方式4所涉及的电力变换系统的结构的框图。
[0028](符号说明)
[0029]1：半导体模块部；2：绝缘树脂层；3：框材；4：散热器；10：半导体装置；21：第1树脂；31：第2树脂；100：电源；200：电力变换装置；201：主变换电路；202：半导体装置；203：控制电路；300：负载。
具体实施方式
[0030]以下，根据附图，说明本专利技术的实施方式。此外，以下，对同一或者相当的部分附加同一符号，不反复重复的说明。
[0031]实施方式1.
[0032]参照图1以及图2，说明本实施方式1所涉及的半导体装置10的结构。图1是概略地示出实施方式1所涉及的半导体装置10的结构的剖面图。图1是沿着图2的I
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I线的剖面图。图2是概略地示出实施方式1所涉及的半导体装置10的结构的俯视图。
[0033]半导体装置10具备半导体模块部1、绝缘树脂层2、框材3以及散热器4。半导体装置
10是电力用的功率半导体装置。
[0034]此外，在本申请中，作为表示方向的用语，使用第1方向以及第2方向。第1方向是从半导体模块部1朝向散热器4的方向。第2方向是与第1方向正交的方向。与第1方向正交的平面是第2平面。第1方向是所谓厚度方向。第2方向是所谓面内方向。
[0035]半导体模块部1包括半导体元件11、散热片12、密封树脂13、接合材料14、主端子15、控制端子16以及控制用布线线17。半导体模块部1的下表面由散热片12以及密封树脂13形成。半导体模块部1隔着绝缘树脂层2与散热器4热压接。由此，半导体模块部1、绝缘树脂层2以及散热器4被一体化。1个半导体模块部1既可以具备1个半导体元件11，也可以具备多个半导体元件11。
[0036]半导体元件11例如是绝缘栅极型双极性晶体管(IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor)或者二极管等硅型的电力用半导体元件。半导体元件11通过接合材料14与散热片12接合。半导体元件11的上表面经由接合材料14与主端子15接合。接合材料14例如是焊料或者银烧结材料等。半导体元件11的上表面经由控制用布线线17与控制端子16接合。控制用布线线17例如是铝(Al)等的细线。
[0037]散热片12与半导体元件11电连接。散热片12具有散本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，具备：半导体模块部；绝缘树脂层，与所述半导体模块部接合、并且包含第1树脂；框材，以包围所述绝缘树脂层的方式配置、并且包含多孔体；以及散热器，与所述半导体模块部夹着所述绝缘树脂层及所述框材，所述框材以被所述半导体模块部以及所述散热器夹着的状态被压缩，所述绝缘树脂层填充于由所述半导体模块部、所述散热器以及所述框材包围的区域，所述第1树脂进入到所述多孔体的细孔。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述框材具有从所述半导体模块部朝向所述散热器的方向上的第1机械性强度和与从所述半导体模块部朝向所述散热器的所述方向正交的平面中的第2机械性强度，所述第2机械性强度大于所述第1机械性强度。3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置，其中，所述框材构成为随着在厚度方向上被压缩而压缩率变小。4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体装置，其中，所述绝缘树脂层包含具有填充物的细孔的导热性填充物。5.根据权利要求4所述的半导体装置，其中，所述多孔体的细孔的容积率小于所述填充物的细孔的容积率。6.根据权利要求4或者5所述的半导体装置，其中，所述多孔体的细孔径小于所述填充物的粒子径。7.根据权利要求4～6中的任意一项所述的半导体装置，其中，所述多孔体的细孔径小于所述填充物的细孔径。8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的半导体装置，其中，构成所述框材的材料是天然纤维、玻璃纤维、高分子材料纤维、无机纤维以及无纺布中的至少任意一个。9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中，所述框材具有面内方向上的抗拉强度，所述抗拉强度是2kg/mm2以...

【专利技术属性】
技术研发人员：西村隆，盐田裕基，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：