本发明专利技术提供一种具备安装于壳体内部并被封装的电路和部件的密闭性高的模块型半导体装置及模块型半导体装置的制造方法。在金属基底基板的周缘粘接有树脂成形的壳体。在以金属基底基板的正面作为底面，以壳体的内壁作为侧壁的箱状的凹部的内部容纳有半导体芯片和电路基板。盖将凹部的开口部封闭。利用遍及壳体与盖之间的间隙的整周而埋入的密封材料层粘接壳体与盖，并将凹部的内部密闭。通过密封材料层具有从壳体与盖之间的间隙向外部突出的第一突出部以及从壳体与盖之间的间隙向凹部的内部突出的第二突出部中的至少任一方，从而使壳体与盖之间的粘接面积变大。使壳体与盖之间的粘接面积变大。使壳体与盖之间的粘接面积变大。
【技术实现步骤摘要】
模块型半导体装置及模块型半导体装置的制造方法
[0001]本专利技术涉及一种模块型半导体装置及模块型半导体装置的制造方法。
技术介绍
[0002]近年来，以安装(搭载)IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)作为功率半导体元件的功率半导体模块(以下，设为IGBT功率模块)为中心，功率半导体模块变得广泛用于电力转换装置。功率半导体模块是将包括IGBT和/或二极管等功率半导体元件的多个电路和/或部件作为1个单元(功能单位)集成的模块型半导体装置。
[0003]功率半导体模块内置形成有构成转换(电压、电流、频率等输入信号的转换)和/或连接(外部部件的开/关)等功能的一部分或全部的1个以上的功率半导体元件的半导体芯片，并具有将该半导体芯片与金属基底基板或接合于该金属基底基板的冷却基底之间电绝缘的结构。对于以往的功率半导体模块的结构，以一般的IGBT功率模块为例进行说明。图10是示意性地示出以往的模块型半导体装置的结构的截面图。
[0004]图10所示的以往的模块型半导体装置110是将作为功率半导体元件而形成有IGBT的半导体芯片101安装于电路基板102而成的功率半导体模块。半导体芯片101的背面焊料接合于电路基板102的正面的导电性板122。电路基板102的背面的金属箔123焊料接合于金属基底基板103的正面。电路基板102为在绝缘基板121的两面分别具有导电性板122和金属箔123的层叠基板。
[0005]在金属基底基板103的周缘粘接有树脂成形的壳体104。在由金属基底基板103和壳体104包围，并以金属基底基板103的正面作为底面，以与金属基底基板103正交的壳体104的内壁104a作为侧壁的箱状的凹部109内容纳有电路基板102。在壳体104一体成形(嵌件成形)并固定有外部连接用端子105。外部连接用端子105为具有L字状的截面形状的棒状的布线部件。
[0006]外部连接用端子105的一端在壳体104的外部露出。外部连接用端子105的另一端在凹部109内露出，并通过引线106与电路基板102的正面的导电性板122和/或半导体芯片101的正面的表面电极电连接。盖107被嵌合于壳体104的内壁104a，与金属基底基板103的正面对置地配置，封闭凹部109的开口部。盖107由与构成壳体104的树脂相同的树脂构成。
[0007]在凹部109的内部填充有由硅酮凝胶构成的封装材料108。封装材料108覆盖电路基板102的侧面(绝缘基板121的沿面和金属箔123的端部)、电路基板102的正面的半导体芯片101和/或导电性板122、以及引线106等并将它们电绝缘，以机械、物理以及化学的方式保护它们免受外部环境的影响。在金属基底基板103的背面接合有冷却基底。冷却基底向散热鳍片部传导由半导体芯片101产生并介由电路基板102传递的热。
[0008]作为以往的功率半导体模块，提出了如下半导体模块：具有在金属基底基板的周缘粘接壳体而形成的凹部中容纳半导体芯片并进行封装的结构，并在金属基底基板与壳体的由粘接剂形成的粘接部分与封装材料之间，设置有由粘接剂形成的缓和对封装材料的应力的中间层(例如，参照下述专利文献1)。在下述专利文献1中，公开了通过在含有环氧树脂
等热固性树脂的树脂组合物中配合硅酮橡胶等添加粒子从而形成中间层。
[0009]此外，在下述专利文献1中，公开了中间层的弹性模量比封装材料的弹性模量小，且比粘接剂的弹性模量大，为3GPa～10GPa左右。此外，公开了如果在树脂组合物中配合大于预定量的1MPa～10MPa左右的弹性模量低的硅酮橡胶等添加粒子，则中间层的作为树脂组合物的强度下降，因此，通过在树脂组合物中配合弹性模量高的添加粒子(1GPa～10GPa左右)并减少添加粒子的配合比，从而抑制中间层的强度下降。
[0010]现有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1：日本特开2018
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195726号公报
技术实现思路
[0013]技术问题
[0014]近年来，伴随着电动机驱动用逆变器的普及，功率半导体模块的使用环境多种多样，在硫化氢(H2S)等腐蚀气体环境下使用逆变器的机会增加。此外，由于大容量化，功率半导体模块的发热量增加，在高温下的使用也增加。另一方面，在污水处理厂、造纸厂、轮胎制造厂等进行硫化、脱硫工序的环境中，在硫化气体气氛的环境下，设置有包括功率半导体模块(上述图10所示的以往的模块型半导体装置110)等的逆变系统。
[0015]如上所述，在以往的模块型半导体装置110中，由于封闭凹部109的开口部的盖107仅是嵌合于壳体104的内壁104a，因此在腐蚀气体气氛的环境下，腐蚀气体从壳体104与盖107之间的间隙侵入到凹部109内。由于覆盖凹部109内的电路基板102和/或半导体芯片101等的电路及部件的硅酮凝胶(封装材料108)的透气性高，所以导致侵入到凹部109内的腐蚀气体透过硅酮凝胶并到达硅酮凝胶之下的电路和部件。
[0016]如此，由于透过硅酮凝胶的腐蚀气体，导致凹部109内的电路和部件发生腐蚀并在短时间产生故障。虽然能够通过利用密封材料层(未图示)将壳体104与盖107之间的间隙填埋而防止腐蚀气体向凹部109内的侵入，但是存在如下问题：由于功率半导体模块的发热和/或使用环境的高温化所引起的热应力，而在功率半导体模块自身产生翘曲和/或扭曲，并在密封材料层产生裂缝，导致水和/或腐蚀气体从密封材料层的产生裂缝的部分侵入到凹部109内。
[0017]本专利技术为了解决上述现有技术的问题，目的在于提供一种具备安装在壳体内部并被封装的电路和部件的密闭性高的模块型半导体装置及模块型半导体装置的制造方法。
[0018]技术方案
[0019]为了解决上述问题，达成本专利技术的目的，本专利技术的模块型半导体装置具有以下特征。在安装有半导体芯片和导电性板的基板的周缘粘接有壳体。所述壳体包围所述基板的、安装有所述半导体芯片和所述导电性板的第一主面的周围。凹部是以所述基板的所述第一主面作为底面并以所述壳体的内壁作为侧壁的箱状，并在内部容纳所述半导体芯片和所述导电性板。封装材料覆盖所述半导体芯片和所述导电性板。在所述壳体的内部配置有盖。
[0020]所述盖在一侧的第二主面与所述基板的所述第一主面对置且在与所述基板的所述第一主面之间配置有所述半导体芯片和所述导电性板的状态下将所述凹部的开口部封闭。第一粘接剂层将所述壳体与所述盖之间的第一间隙封闭，将所述壳体的内壁与所述盖
的侧面粘接。所述第一粘接剂层具有第一突出部和第二突出部中的至少任一方。所述第一突出部在与所述壳体的内壁和所述盖的另一侧的第三主面接触的状态下从所述第一间隙向外部突出。所述第二突出部在与所述壳体的内壁和所述盖的所述第二主面接触的状态下从所述第一间隙向所述凹部的内部突出。
[0021]此外，本专利技术的模块型半导体装置在上述专利技术中的特征在于，在所述盖的侧面具有与所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模块型半导体装置，其特征在于，具备：基板，其安装有半导体芯片和导电性板；壳体，其粘接于所述基板的周缘，包围所述基板的、安装有所述半导体芯片和所述导电性板的第一主面的周围；凹部，其是以所述基板的所述第一主面作为底面并以所述壳体的内壁作为侧壁的箱状，并在内部容纳所述半导体芯片和所述导电性板；封装材料，其覆盖所述半导体芯片和所述导电性板；盖，其配置于所述壳体的内部，所述盖在一侧的第二主面与所述基板的所述第一主面对置且在与所述基板的所述第一主面之间配置有所述半导体芯片和所述导电性板的状态下将所述凹部的开口部封闭；以及第一粘接剂层，其将所述壳体与所述盖之间的第一间隙封闭，将所述壳体的内壁与所述盖的侧面粘接，所述第一粘接剂层具有第一突出部和第二突出部中的至少任一方，所述第一突出部在与所述壳体的内壁和所述盖的另一侧的第三主面接触的状态下从所述第一间隙向外部突出，所述第二突出部在与所述壳体的内壁和所述盖的所述第二主面接触的状态下从所述第一间隙向所述凹部的内部突出。2.根据权利要求1所述的模块型半导体装置，其特征在于，在所述盖的侧面具有与所述壳体的内壁接触的第三突出部。3.根据权利要求1或2所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述第一间隙的宽度为1mm以上且3mm以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述第一粘接剂层的拉伸弹性模量为1MPa以上且50MPa以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述模块型半导体装置还具备盖支承部，所述盖支承部遍及所述壳体的内壁的整周，在与所述壳体的内壁正交的方向上从所述壳体的内壁向所述凹部的内部以预定宽度突起，所述盖通过载置于所述盖支承部，从而配置于所述壳体的内部的预定位置，所述第一粘接剂层仅具有所述第一突出部。6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述模块型半导体装置还具备：布线部件，其在两端具有开放端，并与所述壳体一体成形，所述开放端中的一个开放端在所述壳体的外部露出，所述开放端中的另一个开放端与所述半导体芯片或所述导电性板电连接；以及第二粘接剂层，其将所述壳体与所述布线部件之间的第二间隙封闭，将所述壳体与所述布线部件的对置的表面彼此粘接，所述第二粘接剂层具有第四突出部，所述第四突出部在与所述壳体和所述布线部件的对置的各表面分别接触的状态下从所述第二间隙向外部突出。7.根据权利要求1至6中任一项所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述第一突出部从所述盖的侧面起在所述第三主面之上延伸的宽度为1mm以上且
2.5mm以下。8.根据权利要求1至7中任一项所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述第一突出部在远离所述盖的所述第三主面的方向上沿着所述壳体的内壁延伸的长度为1mm以上且2.5mm以下。9.根据权利要求1至8中任一项所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述第二突出部从所述盖的侧面起在所述第二主面之上延伸的宽度为1mm以上且2.5mm以下。10.根据权利要求1至9中任一项所述的模块型半导体装置，其特征在于，所述第二突出部在远离所述盖的所述第二主面的方向上沿着所述壳体的内壁延伸的长度为1mm以上且2.5mm...
【专利技术属性】
技术研发人员：君岛大辅，
申请(专利权)人：富士电机株式会社，
类型：发明
国别省市：
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