功率半导体组件、功率模块、功率半导体组件的制造方法和功率模块的制造方法技术

电极引线框（7、8）的散热面（7b、8b）隔着绝缘片（10）与散热部件（301）热接触，使功率半导体元件（5）的热散发到散热部件（厚壁部301）。散热面（7b、8b）的露出区域和与该露出区域邻接的模塑部件（密封部件13）的表面（13b），形成任一方突出的凹凸台阶。形成于该凹凸台阶的凸侧的面与凹侧的面之间的台阶侧面，由与凸侧的面之间的角度和与凹侧的面之间的角度分别为钝角的倾斜面（7a、13a）构成。

【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车载用电力转换装置等的功率半导体组件、具有该功率半导体组件的功率模块、功率半导体组件的制造方法和功率模块的制造方法。
技术介绍
出于节能的观点，希望汽车具有高燃耗效率，因而通过电动机驱动的电动车和组合了电动机驱动与发动机驱动的混合动力车受到关注。这样的车辆所使用的大容量的车载用电动机，用电池的直流电压难以进行驱动和控制，为了升压而进行交流控制，利用了功率半导体开关的电力转换装置是不可或缺的。此外，功率半导体会因通电而发热，所以冷却结构是重要的。专利文献I记载了一种半导体装置，采用设置一对散热板电极以夹持半导体元件，并利用模塑树脂将它们密封的结构。通过将该兼用作电极的散热板例如安装在冷却器的冷却面上，能够使半导体元件高效率地冷却。在冷却面与散热电极之间，为了确保电绝缘性，配置有导热性良好的绝缘片等。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2004-303869号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，在利用模塑树脂成型时，若散热板电极的散热面与模塑树脂之间形成有台阶(阶差，高低差)，则使绝缘片与散热面密接时容易在台阶部分产生空隙(微小的空洞)。这样的空隙会导致散热性能降低。此外，在最大电压超过300V的使用环境下，存在容易因空隙而导致部分放电的问题。解决问题的技术手段根据本专利技术第一技术方案，功率半导体组件包括功率半导体元件；电极引线框，由板状导电性部件形成，在该板状导电性部件的正反面的一个面上形成与功率半导体元件的电极面金属接合的接合面，且在正反面的另一个面上形成散热面；和模塑部件，以使得散热面的至少一部分露出的方式使功率半导体元件成型，其中，散热面隔着绝缘片与散热部件热接触，使功率半导体元件的热散发到散热部件，散热面的露出区域和与该露出区域邻接的模塑部件的表面，形成任一方突出的凹凸台阶，形成于凹凸台阶的凸侧的面与凹侧的面之间的台阶侧面，由与凸侧的面之间的角度和与凹侧的面之间的角度分别为钝角的倾斜面构成。根据本专利技术第二技术方案，在第一技术方案的功率半导体组件中，凹凸台阶的散热面的一部分比模塑部件的表面更凹陷，倾斜面由形成在以包围散热面的周围的方式突出的模塑部件的边缘的倾斜加工面构成。根据本专利技术第三技术方案，在第一技术方案的功率半导体组件中，凹凸台阶的散热面整体比模塑部件的表面更突出，倾斜面由形成在从模塑部件的表面突出的散热面的边缘的倒角加工面构成。根据本专利技术第四技术方案，在第一至三之任一技术方案的功率半导体组件中，倾斜面的角度为110度以上且不足180度。根据本专利技术第五技术方案,在第一至四之任一技术方案的功率半导体组件中，功率半导体元件在正反两面具有电极，电极引线框包括与功率半导体元件的背面一侧的电极面接合的第一电极引线框，和与功率半导体元件的正面一侧的电极面接合的第二电极引线框，第一电极引线框和第二电极引线框中至少一个电极引线框具有凹凸台阶，该凹凸台阶形成有构成倾斜面的台阶侧面。根据本专利技术第六技术方案，在第五技术方案的功率半导体组件中，包括贯通孔，形成于第一电极引线框和第二电极引线框的至少一方，从散热面贯通至接合面；金属接合体，在熔化状态下被从贯通孔注入到电极面与接合面的间隙中，通过凝固而将电极面与接合面金属接合；和槽，在形成有贯通孔的电极引线框的散热面上形成，从该电极引线框的端部连通至贯通孔，其中，贯通孔和槽被模塑部件覆盖。根据本专利技术第七技术方案，在第六技术方案的功率半导体组件中，贯通孔以将接合面的边缘区域贯通的方式形成。根据本专利技术第八技术方案，功率模块包括第五至七之任一技术方案所述的功率半导体组件；有底的金属筒，具有在外周面上形成有散热翅片的相对的第一和第二散热壁，以第一散热壁的内周面与第一电极引线框的散热面相对、且第二散热壁的内周面与第二电极引线框的散热面相对的方式，在内部插入功率半导体组件；第一导热性绝缘片，被密接配置在第一散热壁的内周面与第 一电极引线框的散热面之间；和第二导热性绝缘片，被密接配置在第二散热壁的内周面与第二电极引线框的散热面之间。根据本专利技术第九技术方案，在第八技术方案的功率模块中，金属筒包括形成在第一散热壁的周围的厚度比该散热壁薄的第一薄壁部，和形成在第二散热壁的周围的厚度比该散热壁薄的第二薄壁部，第一和第二薄壁部发生塑性变形以使得功率半导体组件被第一和第二散热壁夹持。根据本专利技术第十技术方案，在第八或九技术方案的功率模块中，第一和第二导热性绝缘片包括对热固性树脂以50%以上90%以下的体积分数填充了导热率为5W/mK以上的绝缘性无机材料而得的高导热层；和由热固性树脂构成，且形成在高导热层的正反两面的高密接层。根据本专利技术第i^一技术方案，在第十技术方案的功率模块中，高密接层含有多于50%体积分数的环氧改性聚酰胺酰亚胺树脂作为热固性树脂，具有在作为基体树脂的环氧改性聚酰胺酰亚胺树脂中微相分离有平均粒径5 μ m以下的硅酮树脂的结构。根据本专利技术第十二技术方案，功率半导体组件的制造方法中，通过对第二技术方案的功率半导体组件的以包围散热面的周围的方式突出的模塑部件的边缘区域进行激光加工，形成倾斜面。根据本专利技术第十三技术方案，功率半导体组件的制造方法包括第一工序，使权利要求3的功率半导体组件中设置的电极引线框的接合面，与功率半导体元件的电极面金属接合；第二工序，在电极引线框的散热面与传递成型模具之间配置柔性脱模片；和第三工序，将传递成型模具按压在电极引线框的散热面上，在使散热面陷入柔性脱模片中的状态下进行传递成型。根据本专利技术第十四技术方案，功率模块的制造方法包括第一压接工序，以温度140°C以下、加压力2MPa以下、气压IOkPa以下和压接时间15分钟以内的压接条件，在权利要求10或11的功率模块中设置的功率半导体组件的第一和第二电极引线框的散热面上，压接第一和第二导热性绝缘片；和第二压接工序，在压接于功率半导体组件上的第一和第二导热性绝缘片上，以温度130°C以上、加压力5MPa以下、气压IOkPa以下和压接时间5分钟以上的压接条件，压接第一和第二散热壁的各内周面。专利技术效果根据本专利技术，能够防止产生空隙，实现可靠性的提高。附图说明图1是表示本专利技术的功率模块的外观的图。图2是功率半导体组件的分解立体图。图3是功率半导体组件的电路图。图4是说明低电感化的作用的图。图5是搭载了具备功率模块300的逆变器的混合动力车的控制模块图。图6是电力转换装置200的电路图。图7是表示电力转换装置200的外观的立体图。图8是图7的A-A截面图。图9是电力转换装置200的立体图。图10是图8的B-B截面图。图11是配置在水路内的功率模块300的截面图。图12是示意性地表示功率模块300的截面图。图13是图12中标记Cl、C2所示的区域的放大图。图14是表示功率半导体组件的制造方法的图。图15是说明密封部件13的台阶部分的激光加工的图。图16是形成倾斜面后的功率半导体组件6的俯视图。图17是实施了倾斜面加工的情况下的区域D1、D2的放大图。图18是说明形成了平面状的倾斜面PQ的情况下的效果的图。图19是表示比较例的图。图20是表示绝缘片10的一例的图。图21是说明功率模块300的制造方法的图。图22是示意性地表示第二实施方式的功率模块300的截面图。图23是表示功率半导体组件6的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.26 JP 2010-1667051.一种功率半导体组件，其特征在于，包括 功率半导体元件； 电极引线框，由板状导电性部件形成，在该板状导电性部件的正反面的一个面上形成与所述功率半导体元件的电极面金属接合的接合面，且在所述正反面的另一个面上形成散热面；和 模塑部件，以使得所述散热面的至少一部分露出的方式使所述功率半导体元件成型，其中， 所述散热面隔着绝缘片与散热部件热接触，使所述功率半导体元件的热散发到所述散热部件， 所述散热面的露出区域和与该露出区域邻接的所述模塑部件的表面，形成任一方突出的凹凸台阶， 形成于所述凹凸台阶的凸侧的面与凹侧的面之间的台阶侧面，由与所述凸侧的面之间的角度和与所述凹侧的面之间的角度分别为钝角的倾斜面构成。2.如权利要求1所述的功率半导体组件，其特征在于 所述凹凸台阶的所述散热面的一部分比所述模塑部件的表面更凹陷， 所述倾斜面，由形成在以包围所述散热面的周围的方式突出的所述模塑部件的边缘的倾斜加工面构成。3.如权利要求1所述的功率半导体组件，其特征在于 所述凹凸台阶的所述散热面整体比所述模塑部件的表面更突出， 所述倾斜面，由形成在从所述模塑部件的表面突出的所述散热面的边缘的倒角加工面构成。4.如权利要求1 3的任意一项所述的功率半导体组件，其特征在于 所述倾斜面的所述角度为110度以上且不足180度。5.如权利要求1 4的任意一项所述的功率半导体组件，其特征在于 所述功率半导体元件在正反两面具有所述电极， 所述电极引线框，包括与所述功率半导体元件的背面一侧的电极面接合的第一电极引线框，和与所述功率半导体元件的正面一侧的电极面接合的第二电极引线框， 所述第一电极引线框和第二电极引线框中至少一个电极引线框具有凹凸台阶，该凹凸台阶形成有构成所述倾斜面的台阶侧面。6.如权利要求5所述的功率半导体组件，其特征在于，包括 贯通孔，形成于所述第一电极引线框和第二电极引线框的至少一方，从所述散热面贯通至所述接合面； 金属接合体，在熔化状态下被从所述贯通孔注入到所述电极面与所述接合面的间隙中，通过凝固而将电极面与接合面金属接合；和 槽，在形成有所述贯通孔的电极引线框的散热面上形成，从该电极引线框的端部连通至所述贯通孔，其中， 所述贯通孔和槽被所述模塑部件覆盖。7.如权利要求6所述的功率半导体组件，其特征在于 所述贯通孔，以将所述接合面的边缘区域贯通的方式形成。8.—种功率模块，其特征在于，包括 权利要求5 7的任意一项所述的功率半导体组件； 有...

【专利技术属性】
技术研发人员：露野圆丈，宝藏寺裕之，石井利昭，诹访时人，中津欣也，德山健，楠川顺平，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：
国别省市：