功率模块制造技术

本发明专利技术的实施方式的功率模块具有金属基底、陶瓷基板、半导体芯片、内包螺母的螺母夹、电极端子和外壳。陶瓷基板经由下部电极连接在金属基底上。半导体芯片被配置在陶瓷基板上。电极端子具有从一端朝另一端围住螺母夹的外周、且内部具备螺母夹的折弯部，而且具有从折弯部的所述一端向与折弯部垂直的方向延伸的第１连接部。该第１连接部经由上部电极而被配置在陶瓷基板的第１主面上，且与半导体芯片电连接。外壳以内包所述半导体芯片和所述电极端子的方式与金属基底接合。电极端子的折弯部的上端部经由开口部而在外壳的外部露出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率模块(power module)。
技术介绍
在功率模块中，通过软钎料将载置有作为功率器件的半导体芯片的电路基板的 上部电极与电极端子之间、及电路基板的下部电极与金属基底之间接合在一起，并且 在电路基板和外壳之间的空隙部填充有有机硅凝胶等。在IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor 绝缘栅双极型晶体管)模块等功率模块中，考虑到热传导性，电路基板例如 采用A1N(氮化铝)等陶瓷基板，金属基底采用热传导系数优良的Cu(铜)等(例如参照 日本特开2005-311019号公报)。在专利文献1等所记载的功率模块中，用软钎料接合的电极端子例如在安装使 用上被垂直折弯。在采用专用夹具等折弯时，存在的问题是不能弯成直角而使电极端子 的高度尺寸精度不能满足规定的标准。另外，在折弯时，存在的问题是应力作用于软钎 料接合部，从而使可靠性降低。
技术实现思路
本专利技术涉及一种功率模块，其特征在于，具备金属基底；电极端子，其具有折弯成“二”型形状的折弯部；螺母及螺母夹，其被收纳在所述电极端子的折弯部的内侧；电路基板，其在第1主面上搭载着半导体芯片，所述电极端子的一端与所述半 导体芯片电连接，且与所述折弯部分离，通过软钎料接合在所述电极端子的一端上的上 部电极设在第1主面上，设在与第1主面对置的第2主面上的下部电极通过软钎料与所述 金属基底接合；外壳，其被设置成下端部与所述金属基底的端部相接，上部与所述电极端子的 折弯部的外侧面相接，并与所述电路基板分离，且覆盖所述电路基板。附图说明 图1是表示本专利技术的实施例1的功率模块的俯视图。图2是沿着图1的A-A线的功率模块的剖视图。图3是沿着图1的B-B线的功率模块的剖视图。图4是表示本专利技术的实施例1的比较例的功率模块的剖视图。图5是表示本专利技术的实施例1的比较例的功率模块的将电极端子刚折弯后的形状的剖视图。图6是表示本专利技术的实施例1的电极端子的高度尺寸公差的偏差的图示。图7是表示本专利技术的实施例1的功率模块的制造工序的剖视图。图8是表示本专利技术的实施例1的 功率模块的制造工序的剖视图。图9是表示本专利技术的实施例2的功率模块的剖视图。图10是表示本专利技术的实施例2的功率模块的制造工序的剖视图。图11是表示本专利技术的实施例2的功率模块的制造工序的剖视图。具体实施例方式本专利技术的实施方式的功率模块具有金属基底、陶瓷基板、半导体芯片、内包螺 母的螺母夹、电极端子和外壳。陶瓷基板具有第1主面和与其对置的第2主面，且在第2 主面经由下部电极连接在金属基底的上表面。半导体芯片被配置在陶瓷基板的第1主面 上。电极端子具备从一端朝另一端围住螺母夹的外周、且内部具备螺母夹的折弯部，并 具有从折弯部的所述一端向与折弯部垂直的方向延伸的第1连接部。该第1连接部经由 上部电极而配置在陶瓷基板的第1主面上，且与半导体芯片电连接。外壳具有带开口部 的上板和从该上板的边缘向下方延伸的环状的侧板。在该侧板的与上板相反侧的端部， 接合在金属基底的第1主面的外周端部，内部内包所述半导体芯片和所述电极端子。电 极端子的折弯部的上端部经由开口部向外壳的外部露出。以下参照附图对本专利技术的实施例进行说明。首先，参照附图对本专利技术的实施例1的功率模块进行说明。图1是表示功率模块 的俯视图，图2是沿着图1的A-A线的功率模块的剖视图，图3是沿着图1的B-B线的 功率模块的剖视图，图4是表示比较例的功率模块的剖视图，图5是表示比较例的功率模 块的将电极端子刚折弯后的形状的剖视图。图6是表示电极端子的高度尺寸公差的偏差 的图示。在本实施例中，在将具有预先折弯成“二”型形状的电极端子折弯部的电极端 子连接在电路基板的上部电极上之后，将螺母及螺母夹收纳在电极端子折弯部的内侧。如图1所示，在功率模块80中，在底部设有散热基板即金属基底1，在上表面设 有集电极端子5C、发射极端子5E、信号端子5G等多个电极端子、及螺母11。集电极端 子5C、发射极端子5E、信号端子5G从图上部看具有矩形形状。集电极端子5C、发射 极端子5E、信号端子5G与半导体芯片电连接。树脂外壳6覆盖功率模块80。螺母11设有多个，分别配置在集电极端子5C、 发射极端子5E及信号端子5G的区域内。功率模块80是搭载的半导体芯片采用IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) 的、作为IPM (Intelligent Power Module 智能功率模块)的IGBT模块。功率模块80例如被用于倒相器领域。此外，IGBT功率模块、功率MOS模块、二极管模块等功率模块 适用于电铁应用领域、电动汽车、倒相器领域、感应加热领域等多种领域。如图2所示，功率模块80在金属基底1的第1主面(表面)上，将具有陶瓷基 板20、上部电极21及下部电极22的多个电路基板2载置在金属基底1上。上部电极21 被设在陶瓷基板20的第1主面(表面)上。下部电极22被设在陶瓷基板20的与第1主面(表面)相对置的第2主面(背面)上。在电路基板2的第1主面(表面)上载置有 IGBT即半导体芯片3。设置有与电路基板2的第1主面(表面)上所设置的半导体芯片 3电连接的发射极端子5E。金属基底1通过软钎料与电路基板2的下部电极22接合。发射极端子5E通过 软钎料与电路基板2的上部电极21接合，延伸到树脂外壳6的上表面(第1主面)。在 发射极端子5E的上部侧设有折弯成“二”型形状的电极端子折弯部31。在电极端子折 弯部31的内侧收纳着螺母11和螺母夹9。同样，未图示的集电极端子5C及信号端子5G也延伸到树脂外壳6的上表面(第 1主面)。在集电极端子5C及信号端子5G的上部侧，设有折弯成“二”型形状的电极 端子折弯部31。在该电极端子折弯部31的内侧，收纳螺母11和螺母夹9。半导体芯片3经由压焊丝4而与发射极端子5E、集电极端子5C及信号端子5G 等电连接。发射极端子5E、集电极端子5C及信号端子5G各自通过软钎料接合在电路基 板2上。这里，软钎料可使用无铅软钎料。压焊丝4例如可使用直径比较大、且比金 (Au)廉价的Al(铝)。用于电路基板2的陶瓷基板20例如可采用热传导系数优良的 A1N(氮化铝)，但也可以取而代之而使用Al2O3 (氧化铝)、Si3N4 (氮化硅)、SiC (碳化 硅)等。AlN(氮化铝)的热传导系数的值比其它陶瓷基板大，为170 200W/mk。上 部电极21及下部电极22例如使用Cu (铜)，但也可以取而代之而使用Ni (镍)。关于树脂外壳6，其下端部与金属基底1的端部相接，上部与电极端子折弯部31 的外端部相接。关于有机硅凝胶7，其端部与树脂外壳6的端部相接，并以覆盖金属基 底1的上表面(第1主面)和电路基板2的侧面及上表面(第1主面)的方式进行设置。 在树脂外壳6与有机硅凝胶7之间设有空隙部8，例如填充有空气。如图3所示，在功率模块80中，发射极端子5E、集电极端子5C及信号端子5G 的上端部露出。这里，发射极端子5E、集电极端子5C及信号端子5G例如可使用热传导系 数优良的Cu(铜)。金属基底1例如使用通过压力加工等形成的、热传导系数优良的 Cu(铜)，也可以取而代之而使用铜合金、Al(铝)、Ni(镍)、AlS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：金属基底；电极端子，其具有折弯成“コ”型形状的折弯部；螺母及螺母夹，其被收纳在所述电极端子的折弯部的内侧；电路基板，其在第１主面上搭载着半导体芯片，所述电极端子的一端与所述半导体芯片电连接，且与所述折弯部分离，通过软钎料接合在所述电极端子的一端上的上部电极设在第１主面上，设在与第１主面对置的第２主面上的下部电极通过软钎料与所述金属基底接合；外壳，其被设置成下端部与所述金属基底的端部相接，上部与所述电极端子的折弯部的外侧面相接，并与所述电路基板分离，且覆盖所述电路基板。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：中尾淳一，福吉宽，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]