專利名稱：功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有雙面帶電極的絕緣基板的功率半導(dǎo)體模塊，特別涉及能夠降低絕緣不良的功率半導(dǎo)體模塊。
背景技術(shù)：
近年來，在對馬達(dá)等電氣設(shè)備進(jìn)行控制的功率變換裝置等中采用功率半導(dǎo)體模塊。在功率半導(dǎo)體模塊中，在散熱板上利用焊料接合有雙面帶電極的絕緣基板，在絕緣基板上利用焊料接合有半導(dǎo)體芯片。并且，殼體中包含絕緣基板以及半導(dǎo)體芯片，并且，在殼體內(nèi)填充有硅膠(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1 日本特開2002-76190號公報。由于模塊周邊或通電時的溫度變化，存在從焊料向硅膠中產(chǎn)生氣泡的情況。存在由于該氣泡而產(chǎn)生絕緣不良的情況。特別是，雙面帶電極的絕緣基板的周邊的氣泡直接關(guān)系到絕緣不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于得到能夠降低絕緣不良的功率半導(dǎo)體模塊。本發(fā)明提供一種功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，具有散熱板；絕緣基板，具有上表面電極和下表面電極，并且，所述下表面電極經(jīng)由第一焊料接合到所述散熱板上；半導(dǎo)體芯片，經(jīng)由第二焊料接合到所述上表面電極上；第一低介電常數(shù)膜，覆蓋所述第一焊料和所述下表面電極的側(cè)面；第二低介電常數(shù)膜，覆蓋所述第二焊料和所述半導(dǎo)體芯片的側(cè)面； 殼體，設(shè)置在所述散熱板上，并且，包圍所述絕緣基板以及所述半導(dǎo)體芯片；柔軟絕緣物，填充在所述殼體內(nèi)，并且，覆蓋所述絕緣基板、所述半導(dǎo)體芯片、所述第一以及第二低介電常數(shù)膜。根據(jù)本發(fā)明，能夠降低絕緣不良。


圖1是表示實施方式1的功率半導(dǎo)體模塊的剖面圖。圖2是表示實施方式1的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。圖3是圖2所示的功率半導(dǎo)體模塊的一個電路塊(circuit block)的等效電路。圖4是表示實施方式1的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。圖5是表示實施方式2的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。圖6是表示實施方式3的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。圖7是表示實施方式4的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。圖8是表示實施方式5的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。附圖標(biāo)記說明如下1散熱板
8 Al導(dǎo)線(導(dǎo)線) 9殼體
11硅膠(絕緣物) 13絕緣基板 14上表面電極 15下表面電極 16焊料(第一焊料) 17焊料(第二焊料) 18半導(dǎo)體芯片
19低介電常數(shù)膜(第一低介電常數(shù)膜) 20低介電常數(shù)膜(第二低介電常數(shù)膜) 21凸部 22分隔部 23接合部。
具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明的實施方式的功率半導(dǎo)體模塊進(jìn)行說明。對相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記，并且，存在省略重復(fù)說明的情況。實施方式1
圖1是表示實施方式1的功率半導(dǎo)體模塊的剖面圖，圖2是圖1的俯視圖。該功率半導(dǎo)體模塊內(nèi)置有多個電路塊，所述電路塊以如下方式構(gòu)成將多個絕緣柵型雙極晶體管 (IGBT)并聯(lián)連接，并且，具有共用的集電極端子、發(fā)射極端子、柵極端子，由此，得到高耐圧和大電流特性。圖3是圖2示出的功率半導(dǎo)體模塊的一個電路塊的等效電路。在金屬制的散熱板1上安裝有驅(qū)動電路基板2、功率半導(dǎo)體電路基板3以及中繼電路基板4。對于這些電路基板來說，在陶瓷等絕緣基板的兩面設(shè)置有由銅或者鋁等構(gòu)成的導(dǎo)電圖案。在功率半導(dǎo)體電路基板3上接合有IGBT5以及續(xù)流二極管6。在驅(qū)動電路基板2 上接合有片式電阻(chip resistor) 7。IGBT5的發(fā)射極以及續(xù)流二極管6的陽極利用Al導(dǎo)線8連接在中繼電路基板的導(dǎo)電圖案上。IGBT5的柵極利用Al導(dǎo)線8連接在驅(qū)動電路基板2的導(dǎo)電圖案上。IGBT5的集電極和續(xù)流二極管6的陰極經(jīng)由功率半導(dǎo)體電路基板3的導(dǎo)電圖案而彼此連接在一起。以包圍驅(qū)動電路基板2、功率半導(dǎo)體電路基板3以及中繼電路基板4的方式在散熱板1上設(shè)置有樹脂性的殼體9，在殼體9的上部配置有蓋子10。為了保持氣密性和絕緣，在殼體9內(nèi)填充有硅膠11。各電路基板具有電極端子接合區(qū)域12。雖然沒有圖示，但是，在該電極端子接合區(qū)域12安裝有用于實現(xiàn)與裝置外部的電連接的電極端子。此處，將功率半導(dǎo)體電路基板3和中繼電路基板4分離為不同的絕緣基板，但是，也可以在同一個絕緣基板上劃分導(dǎo)電圖案的形成區(qū)域來構(gòu)成這兩者。圖4是表示實施方式1的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。絕緣基板13具有上表面電極14和下表面電極15。絕緣基板13的下表面電極15經(jīng)由焊料16接合在散熱板1上。在絕緣基板13的上表面電極14上經(jīng)由焊料17接合有Si制的半導(dǎo)體芯片18。在半導(dǎo)體芯片18上焊接(bonding)有Al導(dǎo)線8。此外，絕緣基板13相當(dāng)于圖1至圖3的功率半導(dǎo)體電路基板3，半導(dǎo)體芯片18相當(dāng)于圖1至圖3的IGBT5或者續(xù)流二極管6。低介電常數(shù)膜19覆蓋焊料16和下表面電極15的側(cè)面。低介電常數(shù)膜20覆蓋焊料17和半導(dǎo)體芯片18的側(cè)面。低介電常數(shù)膜19、20是硅橡膠、聚酰亞胺以及環(huán)氧樹脂中的任一種。特別是，作為低介電常數(shù)膜19、20，如果使用硅橡膠，則裝配變得容易，如果使用聚酰亞胺，則耐熱性提高，如果使用環(huán)氧樹脂，則熱循環(huán)性提高。填充在殼體9內(nèi)的硅膠 11 (柔軟絕緣物)覆蓋絕緣基板13、半導(dǎo)體芯片18以及低介電常數(shù)膜19、20。如以上說明那樣，在本實施方式中，低介電常數(shù)膜19覆蓋焊料16和下表面電極15 的側(cè)面，低介電常數(shù)膜20覆蓋焊料17和半導(dǎo)體芯片18的側(cè)面。由此，能夠抑制從焊料17 產(chǎn)生氣泡。因此，能夠降低絕緣不良，能夠使產(chǎn)品長壽命化。實施方式2
圖5是表示實施方式2的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。低介電常數(shù)膜19在絕緣基板13的下側(cè)覆蓋散熱板1的整個上表面。其他結(jié)構(gòu)與實施方式1相同。由此，與實施方式 1相比，能夠可靠地抑制從焊料16產(chǎn)生氣泡。實施方式3
圖6是表示實施方式3的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。沒有設(shè)置低介電常數(shù)膜19， 但是，絕緣基板13還具有從下表面的外周部向下方突出的凸部21。其他結(jié)構(gòu)與實施方式1 相同。由此，從焊料16產(chǎn)生的氣泡由于凸部21而停留在絕緣基板13的下表面?zhèn)?。因而?能夠降低絕緣不良。實施方式4
圖7是表示實施方式4的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。在殼體9的內(nèi)壁設(shè)置有分隔部22。該分隔部22配置在散熱板1與殼體9的接合部23和絕緣基板13的上表面之間。 其他結(jié)構(gòu)與實施方式1相同。從接合部23產(chǎn)生的氣泡由于分隔部22而停留在殼體9側(cè)，不移動到絕緣基板13 的上表面。因此，能夠進(jìn)一步降低絕緣不良。從接合部23到絕緣基板13的上表面的距離比從焊料16、17到絕緣基板13的上表面的距離長。因此，從接合部23產(chǎn)生的氣泡導(dǎo)致絕緣不良的可能性低。但是，在要求更高的可靠性的情況下，本實施方式是有效的。此外，實施方式4的結(jié)構(gòu)不僅能夠應(yīng)用于實施方式1，也能夠應(yīng)用于實施方式2或?qū)嵤┓绞?。實施方式5
圖8是表示實施方式5的功率半導(dǎo)體模塊的放大剖面圖。在實施方式1 4中，硅膠 11完全覆蓋Al導(dǎo)線8。相對于此，在實施方式5中，使硅膠11的高度為從半導(dǎo)體芯片18 的上表面高幾毫米(mm)左右。由此，Al導(dǎo)線8的一部分從硅膠11露出。其他結(jié)構(gòu)與實施方式1相同。即使由于低介電常數(shù)膜19、20的形成不良等而從焊料16、17產(chǎn)生氣泡，該氣泡也能夠容易到達(dá)硅膠11的上表面，釋放到空氣中。因此，能夠進(jìn)一步降低絕緣不良。此外，實施方式5的結(jié)構(gòu)不僅能夠應(yīng)用于實施方式1，也能夠應(yīng)用于實施方式2 4。
權(quán)利要求
1.一種功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，具有 散熱板；絕緣基板，具有上表面電極和下表面電極，并且，所述下表面電極經(jīng)由第一焊料接合到所述散熱板上；半導(dǎo)體芯片，經(jīng)由第二焊料接合到所述上表面電極上； 第一低介電常數(shù)膜，覆蓋所述第一焊料和所述下表面電極的側(cè)面； 第二低介電常數(shù)膜，覆蓋所述第二焊料和所述半導(dǎo)體芯片的側(cè)面； 殼體，設(shè)置在所述散熱板上，并且，包圍所述絕緣基板以及所述半導(dǎo)體芯片； 絕緣物，填充在所述殼體內(nèi)，并且，覆蓋所述絕緣基板、所述半導(dǎo)體芯片以及所述第一和第二低介電常數(shù)膜。
2.如權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述低介電常數(shù)膜是硅橡膠、聚酰亞胺以及環(huán)氧樹脂中的任一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，所述第一低介電常數(shù)膜在所述絕緣基板的下側(cè)覆蓋所述散熱板的整個上表面。
4.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 所述絕緣基板還具有從下表面的外周部向下方突出的凸部。
5.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于，還具有分隔部，該分隔部配置在所述散熱板與所述殼體的接合部和所述絕緣基板的上表面之間。
6.如權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其特征在于， 還具有焊接在所述半導(dǎo)體芯片上的導(dǎo)線，所述導(dǎo)線的一部分從所述絕緣物露出。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠降低絕緣不良的功率半導(dǎo)體模塊。功率半導(dǎo)體電路基板(3)具有上表面電極(14)和下表面電極(15)。功率半導(dǎo)體電路(3)的下表面電極(15)經(jīng)由焊料(16)接合在散熱板(1)上。在功率半導(dǎo)體電路基板(3)的上表面電極(14)上經(jīng)由焊料(17)接合有半導(dǎo)體芯片(18)。低介電常數(shù)膜(19)覆蓋焊料(16)和下表面電極(15)的側(cè)面。低介電常數(shù)膜(20)覆蓋焊料(17)和半導(dǎo)體芯片(18)的側(cè)面。殼體(9)設(shè)置在散熱板(1)上，并且，包圍功率半導(dǎo)體電路基板(3)以及半導(dǎo)體芯片(18)。填充在殼體(9)內(nèi)的硅膠(11)覆蓋功率半導(dǎo)體電路基板(3)、半導(dǎo)體芯片(18)以及低介電常數(shù)膜(19、20)。
文檔編號H01L25/07GK102214622SQ201110073649
公開日2011年10月12日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者川口安人 申請人:三菱電機(jī)株式會社