电力模块制造方法以及由之制造的电力模块技术

提供了一种电力模块制造方法，其能够稳定地制造具有高可靠性的电力模块等等。电力模块制造方法通过堆叠冷却器5、绝缘树脂片4、散热器块3、半导体芯片2来制造电力模块1，其中，形成绝缘树脂片4的下表面的第一绝缘树脂片41首先通过热压接合到冷却器5。接着，在形成绝缘树脂片4的上层的第二绝缘树脂片42介于第一绝缘树脂片41和散热器块3之间的情况下，通过热压将第二绝缘树脂片42接合到第一绝缘树脂片41，通过热压将散热器块3接合到第二绝缘树脂片42。半导体芯片2于是被软钎焊到散热器块3。因此，防止了相应的接合界面的接合缺陷，防止了绝缘树脂片4的介质击穿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于这样的电力模块的电力模块制造方法其包含半导体芯片、散热器块、绝缘树脂片、冷却器。本专利技术还涉及由这样的方法制造的电力模块。
技术介绍
作为制造例如变换器装置等的电力模块的方法，已经知道这样的一种电力模块制造方法其中，半导体芯片首先被软钎焊到散热器，接着，在绝缘树脂片插入散热器与冷却器之间的情况下，散热器和冷却器通过热压来接合(例如参见专利文献I)。图3为一原理图，其示出了传统的电力模块制造方法。首先，如图3 (a)所示，半导体芯片101被软钎焊到散热器块102 (软钎焊步骤)。散热器块102包含板状元件，其大 于半导体芯片，半导体芯片101被软钎焊在其一侧的大致为中心的位置。软钎焊通过例如 回流焊(solder reflow)来进行，其中，半导体芯片101和散热器块102作为整体均匀地加热(全体加热)到回流焊炉内的焊剂的熔融温度。接着，如图3 (b)所示，在绝缘树脂片103插入散热器块102与冷却器104之间的情况下，进行通过热压(热压接合步骤)将散热器块102接合到冷却器104的步骤。绝缘树脂片103包含片状元件，其大于散热器块102，散热器块102通过热压接合在绝缘树脂片103的大致中心处。热压接合通过在加热条件下将从散热器块102侧方伸出的绝缘树脂片103的横向部分以及散热器块102按压为紧贴冷却器104来进行。接着，如图3(c)所示，半导体芯片101以及端子与导线105连接(导线接合步骤)，并进行借助封装材料106 (浇铸步骤)将半导体芯片101埋藏在外壳107内的步骤。引用列表专利文献PTLl :日本专利公开(Kokai) No. 2003-153554A
技术实现思路
技术问题在热压接合步骤中，如果半导体芯片101与散热器块102被压在一起，半导体芯片101可能被损坏。因此，在通过热压来接合散热器块102和冷却器104时，半导体芯片101不能被压，传统的实践已经部分地按压散热器块102的与半导体芯片101相比从侧方进一步伸出的边缘部分，以及与散热器块102相比从侧方进一步伸出的绝缘树脂片103的横向部分，如图3 (b)中的箭头所示。因此，不能用均匀的压力按压整个散热器块102，存在未接合部分或接合不均匀可能在散热器块102与绝缘树脂片103之间的接合界面或是绝缘树脂片103与冷却器104之间的接合界面上发生的风险，并存在这样的问题电力模块100的例如介电强度、耐热(thermal resistance)等特性的可靠度被牺牲。另外，在保持将半导体芯片101清除在外的同时部分地按压散热器块102的边缘部分以及绝缘树脂片103的横向部分在技术上是困难的，并需要为半导体芯片101以及散热器块102的形状剪裁的专用按压夹具，这带来了制造这种夹具的相应的成本增加。图4为图3 (b)中的部分A的放大图。由于成本考虑，散热器块102常常通过冲切(press-punching)来制造。通过冲切制造的散热器块102为一侧的末端边不具有直角截面，而是具有有着弧形截面的弯曲表面102a，且其以有着特定曲率程度的凸面形状弯曲。另外，处于应力松弛目的，散热器块102具有这样的一面其具有弯曲表面102a的末端边，以便布置为与绝缘树脂片103表面接触。间隙因此在散热器块102的末端边和绝缘树脂片103之间形成。当散热器块102和绝缘树脂片103的横向部分使用专用按压夹具111同时被按压以便进行热压接合时，在绝缘树脂片103上沿着散热器块102的末端边局部地出现在物理上不能被按压的区域 103ao另外，为了排出通过按压施加的压力，位于绝缘树脂片103的区域103a附近的树脂将试图在区域103a中聚集，应力变得集中。因此，可能在绝缘树脂片103的区域103a中出现裂缝103b，存在可能由之发生介质击穿的风险，因此牺牲了电力模块100的绝缘可靠性。另外，存在焊剂IOla的耐热可靠性可能由于绝缘树脂片103的硬化以及热压接合而被牺牲的危险。例如，由于绝缘树脂片103的硬化和热压接合的温度落在150摄氏度和200摄氏度之间，其高于对于作为如今主流的硅半导体(半导体芯片)的150摄氏度的最大运行温度(焊剂在实际使用中受到的温度)，存在焊剂IOla的劣化可能迅速发展的风险。鉴于以上讨论的各点，做出本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种电力模块制造方法，其能够稳定地制造具有高度可靠性能的电力模块；提供一种由这种方法制造的电力模块。问题的解决方案解决了上面提到的问题的本专利技术的电力模块制造方法是一种通过堆叠冷却器、绝缘树脂片、散热器块、半导体芯片来制造电力模块的电力模块制造方法，该方法包含第一热压接合步骤，其中，构成绝缘树脂片的下层的第一绝缘树脂片通过热压而接合到冷却器；第二热压接合步骤，其中，构成绝缘树脂片的上层的第二绝缘树脂片被夹在第一绝缘树脂片和散热器块之间，第二绝缘树脂片通过热压而接合到第一绝缘树脂片，散热器块通过热压而接合到第二绝缘树脂片；软钎焊步骤，其中，半导体芯片被软钎焊到散热器块上。根据本专利技术的电力模块制造方法，由于热压接合步骤被首先执行，软钎焊步骤在之后进行，可以在通过热压将第一绝缘树脂片接合到冷却器时均匀地按压整个第一绝缘树脂片。另外，可以在通过热压将第二绝缘树脂片接合到第一绝缘树脂片时以及在第二绝缘树脂片插在第一绝缘树脂片与散热器块之间的情况下通过热压将散热器块接合到第二绝缘树脂片时均匀地按压整个散热器块。因此，可以防止由于不充分的压力导致的接合不均匀以及未接合部分在冷却器与第一绝缘树脂片之间、第一绝缘树脂片与第二绝缘树脂片之间、第二绝缘树脂片与散热器块之间的相应的接合界面上发生。特别地，由于在第二热压接合步骤中可以在第一绝缘树脂片已经通过热压完全接合到冷却器的状态下按压散热器块，可以防止发生第一绝缘树脂片的边缘部分与冷却器的上表面分离的剥落(lifting)，并防止发生由于散热器块的按压引起的第一绝缘树脂片中的裂缝。另外，在第二热压接合步骤中，可以单独按压散热器块。因此，不像传统技术中所做的散热器块和绝缘树脂片的横向部分同时均被按压的情况下那样，可以防止绝缘树脂片中的应力沿着散热器块的末端边的局部集中。因此，可以防止裂缝在应力集中的位置发生以及可能由之发生的介质击穿，因此使得可以增强介电强度。另外，由于热压接合步骤在软钎焊步骤之前进行，可以防止由于来自热压接合的热造成的焊剂耐热可靠度的下降。因此，可以制造具有高度可靠性能的电力模块。关于本专利技术的电力模块制造方法，优选为，第一绝缘树脂片和第二绝缘树脂片均包含热固性树脂材料，通过加热到第一绝缘树脂片热硬化的温度在第一热压接合步骤中执 行热压接合，通过加热到第二绝缘树脂片热硬化的温度在第二热压接合步骤中进行热压接口 ο另外，关于本专利技术的电力模块制造方法，优选为，第一绝缘树脂片具有大于散热器块尺寸的尺寸以及等于或大于第二绝缘树脂片厚度的厚度。本专利技术的有益效果根据本专利技术的电力模块制造方法，首先进行热压接合步骤，之后是软钎焊步骤。因此，在通过热压将第一绝缘树脂片接合到冷却器时，可以均匀地按压整个第一绝缘树脂片。另外，在通过热压将第二绝缘树脂片接合到第一绝缘树脂片以及在第二绝缘树脂片介于第一绝缘树脂片与散热器块之间的情况下通过热压将散热器块接合到第二绝缘树脂片时，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】2010.01.13 JP 004908/20101.一种通过堆叠冷却器、绝缘树脂片、散热器块、半导体芯片来制造电力模块的电力模块制造方法，所述电力模块制造方法包含 第一热压接合步骤，其中，构成绝缘树脂片的下层的第一绝缘树脂片通过热压而被接合到冷却器； 第二热压接合步骤，其中，构成绝缘树脂片的上层的第二绝缘树脂片介于第一绝缘树脂片和散热器块之间，第二绝缘树脂片通过热压而被接合到第一绝缘树脂片，散热器块通过热压而被接合到第二绝缘树脂片；以及 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田裕次，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：