功率半導(dǎo)體模塊的制作方法
【專利摘要】目的在于提供能夠針對不同大小的基座板共用殼體，基座板的穩(wěn)定性高的功率半導(dǎo)體模塊。本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊具有：基座板(2)；絕緣基板(3)，其配置在基座板(2)的第1主面(2A)之上；半導(dǎo)體芯片(4)，其配置在絕緣基板(3)之上；殼體(1)，除了基座板(2)的與第1主面(2A)相對的第2主面(2B)之外，該殼體(1)圍繞基座板(2)、絕緣基板(3)及半導(dǎo)體芯片(4)；以及襯墊(6)，其在基座板(2)的外周和殼體(1)的內(nèi)周之間與兩者接觸而設(shè)置。襯墊(6)具有在與基座板(2)的外周接觸時與基座板(2)的側(cè)面(2C)及第1主面(2A)接合的接合面。
【專利說明】
功率半導(dǎo)體模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體模塊的殼體共享化技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]功率半導(dǎo)體模塊具有:基座板、基座板之上的絕緣基板、絕緣基板之上的半導(dǎo)體芯片、以及收容它們的殼體。
[0003]半導(dǎo)體芯片的安裝面積根據(jù)其電流容量而不同，電流容量大的半導(dǎo)體芯片的安裝面積大，電流容量小的半導(dǎo)體芯片的安裝面積小。并且，基座板負(fù)責(zé)將從半導(dǎo)體芯片發(fā)出的熱散出。因此，在使用電流容量小、安裝面積小的半導(dǎo)體芯片的功率半導(dǎo)體模塊中，從散熱能力的角度出發(fā)，能夠使基座板的面積也縮小。由此，能夠削減基座板的材料。
[0004]但是，相應(yīng)于基座板的面積而改變殼體的大小會增加殼體的種類，殼體的生產(chǎn)性劣化。
[0005]因此，為了針對各種大小的基座板使用相同大小的殼體(封裝件)，提出了在基座板與殼體之間配置襯墊的方法(例如專利文獻(xiàn)I)。
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本特開平06-188363號公報(bào)
[0007]在專利文獻(xiàn)I的功率半導(dǎo)體模塊中，基底板的側(cè)面與襯墊的側(cè)面由粘合劑接合。因此，存在接合力弱這樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明就是鑒于上述的問題而提出的，其目的在于提供能夠針對不同大小的基座板共用殼體，基座板的穩(wěn)定性高的功率半導(dǎo)體模塊。
[0009]本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊具有:基座板;絕緣基板，其配置在基座板的第I主面之上;半導(dǎo)體芯片，其配置在絕緣基板之上；殼體，除了基座板的與第I主面相對的第2主面之夕卜，該殼體圍繞基座板、絕緣基板及半導(dǎo)體芯片；以及襯墊，其在基座板的外周和殼體的內(nèi)周之間與兩者接觸而設(shè)置，襯墊具有在與基座板的外周接觸時與基座板的側(cè)面及第I主面接合的接合面。
[0010]發(fā)明的效果
[0011]本發(fā)明的功率半導(dǎo)體模塊具有:基座板;絕緣基板，其配置在基座板的第I主面之上;半導(dǎo)體芯片，其配置在絕緣基板之上；殼體，除了基座板的與第I主面相對的第2主面之夕卜，該殼體圍繞基座板、絕緣基板及半導(dǎo)體芯片；以及襯墊，其在基座板的外周和殼體的內(nèi)周之間與兩者接觸而設(shè)置，襯墊具有在與基座板的外周接觸時與基座板的側(cè)面及第I主面接合的接合面。因而，相比于襯墊僅與基座板的側(cè)面進(jìn)行接合的情況，能夠提高其接合強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0012]圖1是對比例的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
[0013]圖2是對比例的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
[0014]圖3是實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。
[0015]圖4是實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0016]圖5是實(shí)施方式2的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0017]圖6是實(shí)施方式3的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0018]圖7是實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。
[0019]標(biāo)號的說明
[0020]I殼體，2基座板，2A第I主面，2B第2主面，2C側(cè)面，3絕緣基板，4半導(dǎo)體芯片，6襯墊，7導(dǎo)線，8粘合劑，9控制基板，1電極，IIA、11B、11C、11D螺釘。
【具體實(shí)施方式】
[0021]〈A.對比例〉
[0022]圖1、2分別表示與本發(fā)明相對的對比例1、2的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖。各功率半導(dǎo)體模塊具有:基座板2;絕緣基板3，其配置在基座板2之上;半導(dǎo)體芯片4，其配置在絕緣基板3之上;殼體I，其圍繞基座板2、絕緣基板3及半導(dǎo)體芯片4。
[0023]與圖1所示的半導(dǎo)體芯片相比，圖2所示的功率半導(dǎo)體模塊的半導(dǎo)體芯片的電流容量小，因此面積小。盡管如此，如果使用與圖1所示的功率半導(dǎo)體模塊相同的殼體I及相同的基座板2，則在基座板2會出現(xiàn)未安裝半導(dǎo)體芯片4的剩余區(qū)域。圖2所示的基座板2之中，虛線框5的外側(cè)部分為剩余區(qū)域。
[0024]〈B.實(shí)施方式1>
[0025]〈B-1.結(jié)構(gòu)〉
[0026]如果對應(yīng)于半導(dǎo)體芯片4的安裝面積而縮小基座板2的面積，則能夠消除基座板2的剩余區(qū)域而削減材料。
[0027]另外，如果將襯墊配置于縮小基座板2的面積后相應(yīng)產(chǎn)生的空間，則能夠針對各種尺寸的基座板2使用相同大小的殼體I制造功率半導(dǎo)體模塊。
[0028]因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式I中，與半導(dǎo)體芯片4的電流容量相對應(yīng)地縮小基座板2的面積，將襯墊6配置于縮小后相應(yīng)產(chǎn)生的空間，從而能夠針對各種尺寸的基座板2使用相同大小的殼體I制造功率半導(dǎo)體模塊。
[0029]圖3表示實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊的俯視圖，圖4表示實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊具有:基座板2;絕緣基板3，其配置在基座板2的第I主面2A之上；半導(dǎo)體芯片4，其配置在絕緣基板3之上;殼體I，除了基座板2的與第I主面2A相對的第2主面2B之外，該殼體I圍繞基座板2、絕緣基板3及半導(dǎo)體芯片4;以及襯墊6，其在基座板2的外周和殼體I的內(nèi)周之間與兩者接觸而設(shè)置。
[0030]通過設(shè)置襯墊6，能夠針對基座板2使用大尺寸的殼體I制造功率半導(dǎo)體模塊。因而，能夠針對各種大小的基座板2使用相同大小的殼體I。由此，能夠削減基座板2的材料，并且提尚殼體I的生廣性。
[0031]如圖4所示，襯墊6具有卡掛于殼體I及基座板2的形狀。即，襯墊6相對于基座板2具有與基座板2的側(cè)面2C及第I主面2A接觸的接觸面，相對于殼體I也具有大于或等于2個接觸面。并且，襯墊6相對于殼體I及基座板2在該接觸面由粘合劑8進(jìn)行接合。這樣，由于襯墊6相對于基座板2，除了其側(cè)面2C之外，還與第I主面2A進(jìn)行接合，因此相比于僅與基座板2的側(cè)面2C進(jìn)行接合的情況，接合強(qiáng)度更高。另外，由于襯墊6與殼體I也在大于或等于2個面進(jìn)行接觸，因此與殼體I的接合強(qiáng)度也高。
[0032]雖未在圖4中示出，但也可以在襯墊6之上構(gòu)成電路。但是，當(dāng)在襯墊6之上未構(gòu)成電路的情況下，由于襯墊6的尺寸不被電路基板的大小所限定，因此具有下述優(yōu)點(diǎn)，S卩，能夠與基座板2的大小相對應(yīng)地靈活地變更襯墊6的大小。
[0033]〈B-2.襯墊〉
[0034]襯墊6的材料使用例如樹脂。但是，如果利用線膨脹系數(shù)大的樹脂包圍基座板2的周圍，則有時會由于溫度變化引起的樹脂的膨脹或者收縮而導(dǎo)致模塊發(fā)生翹曲。
[0035]與此相對，如果襯墊6的材料使用線膨脹系數(shù)比樹脂小的材料，例如陶瓷等，則能夠減輕模塊的翹曲。
[0036]另外，如果襯墊6的材料使用橡膠，則在將功率半導(dǎo)體模塊固定于冷卻鰭片時，SP使由于熱履歷而引起模塊發(fā)生翹曲，也能夠因?yàn)橄鹉z材料的彈性而使功率半導(dǎo)體模塊密接于冷卻鰭片，因此能夠降低接觸熱阻的劣化。
[0037]另外，如果襯墊6的材料使用多孔質(zhì)材料，則由于多孔質(zhì)材料比樹脂輕，因此能夠?qū)崿F(xiàn)功率半導(dǎo)體模塊的輕量化。
[0038]〈B-3.效果〉
[0039]實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊具有:基座板2;絕緣基板3，其形成在基座板2的第I主面2A之上;半導(dǎo)體芯片4，其形成在絕緣基板3之上;殼體I，除了基座板2的與第I主面2A相對的第2主面2B之外，該殼體I覆蓋基座板2、絕緣基板3及半導(dǎo)體芯片4;以及襯墊6，其在基座板2的側(cè)面2C和殼體I之間與兩者接觸而設(shè)置，襯墊6具有與基座板2的側(cè)面2C及第I主面2A接合的接合面。因而，相比于襯墊6僅與基座板2的側(cè)面2C進(jìn)行接合的情況，能夠提高襯墊6與基座板2的接合強(qiáng)度。
[0040]另外，由于襯墊6在上述接合面通過粘合劑8與基座板2進(jìn)行接合，因此與基座板2高強(qiáng)度地接合。
[0041]另外，由于襯墊6與殼體I在大于或等于2個面進(jìn)行接合，因此與僅在I個面進(jìn)行接合的情況相比，能夠提高襯墊6與殼體I的接合強(qiáng)度。
[0042]另外，在襯墊6由陶瓷構(gòu)成的情況下，由于陶瓷是線膨脹系數(shù)比樹脂小的材料，因此能夠減輕由于溫度變化引起的功率半導(dǎo)體模塊的翹曲。
[0043]另外，在襯墊6由橡膠構(gòu)成的情況下，在將功率半導(dǎo)體模塊固定于冷卻鰭片時，SP使由于熱履歷而引起功率半導(dǎo)體模塊發(fā)生翹曲，也能夠因?yàn)橄鹉z材料的彈性而使功率半導(dǎo)體模塊密接于冷卻鰭片，因此能夠降低接觸熱阻的劣化。
[0044]另外，在襯墊6由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的情況下，能夠使功率半導(dǎo)體模塊輕量化。
[0045]〈C.實(shí)施方式2>
[0046]〈C-1.結(jié)構(gòu)〉
[0047]圖5表示實(shí)施方式2的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。實(shí)施方式2的功率半導(dǎo)體模塊為智能功率模塊(IPM)，其在實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還具有電極10及控制基板9。電極10通過導(dǎo)線7與半導(dǎo)體芯片4鍵合，控制基板9與電極10電連接。
[0048]控制基板9是搭載了半導(dǎo)體芯片4的驅(qū)動電路等控制電路的基板。控制基板9在殼體I的內(nèi)部被設(shè)置于半導(dǎo)體芯片4的上方，實(shí)施方式2的功率半導(dǎo)體模塊是所謂的2層構(gòu)造的IPM0
[0049]這樣，如果將控制基板9設(shè)置于半導(dǎo)體芯片4的上方，則無需在襯墊6的上表面設(shè)置控制基板9。因此，能夠任意地選擇襯墊6的大小，而不受控制電路的安裝面積的限制。因而，能夠從散熱性及成本的角度出發(fā)使基座板2的面積最優(yōu)化，根據(jù)基座板2的面積和殼體I的大小而決定襯墊6的大小。
[0050]〈C-2.效果〉
[0051]實(shí)施方式2的功率半導(dǎo)體模塊在殼體I內(nèi)部，在半導(dǎo)體芯片4的上方還具有半導(dǎo)體芯片4的控制基板9，因此能夠任意地選擇襯墊6的大小，而不受控制電路的安裝面積的限制。
[0052]〈D.實(shí)施方式3>
[0053]〈D-1.結(jié)構(gòu)〉
[0054]圖6表示實(shí)施方式3的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。關(guān)于實(shí)施方式3的功率半導(dǎo)體模塊，除了襯墊6的與殼體I及基座板2接合的接合面具有凹凸形狀之外，與實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊相同。在圖6中，將襯墊6的接合面的具有凹凸形狀的部分以6A、6B、6C、6D表不。
[0055]根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，粘合劑8在襯墊6的接合面形成凹凸形狀，從而粘合劑8進(jìn)入凹凸形狀的部分，因此能夠增加粘合面積。因此，提高襯墊6與基座板2及殼體I的粘合力。
[0056]此外，在圖6中，僅在襯墊6的水平方向(圖6的左右方向)的接合面形成有凹凸形狀，但也可以在襯墊6的垂直方向(圖6的上下方向)的接合面、例如在與基座板2的側(cè)面2C接合的接合面形成凹凸形狀。如果襯墊6的與基座板2接合的接合面之中，在至少I個面形成有凹凸形狀，則會取得提高襯墊6與基座板2的接合力的效果。
[0057]〈D-2.效果〉
[0058]在實(shí)施方式3的功率半導(dǎo)體模塊中，由于襯墊6在與基座板2接合的接合面之中的至少I個面具有凹凸形狀，因此粘合劑8進(jìn)入凹凸形狀的部分，粘合面積增加，能夠提高襯墊6與基座板2的粘合力。
[0059]〈E.實(shí)施方式4>
[0060]〈E-1.結(jié)構(gòu)〉
[0061]圖7表示實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體模塊的剖視圖。在實(shí)施方式I?3的功率半導(dǎo)體模塊中，襯墊6與殼體I及基座板2通過粘合劑8而接合，但在實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體模塊中，利用螺釘11A、11B、11C、11D進(jìn)行上述接合。除了這點(diǎn)之外的實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式I的功率半導(dǎo)體模塊的結(jié)構(gòu)相同。
[0062]螺釘11A、11B、11C、IID的頭部厚度優(yōu)選較薄。另外，由于有時在基座板2的附近流過大電流，因此優(yōu)選用于將襯墊6與基座板2接合的螺釘11B、11C為絕緣性螺釘。
[0063]通過利用螺釘進(jìn)行接合，與粘合劑8相比，能夠?qū)⒁r墊6相對于基座板2及殼體I更牢固地進(jìn)行固定。
[0064]此外，在圖7中利用螺釘進(jìn)行襯墊6與殼體I及基座板2雙方的接合，但也可以為，利用螺釘進(jìn)行襯墊6與基座板2的接合，利用粘合劑進(jìn)行襯墊6與殼體I的接合。在這種情況下，也能夠提高襯墊6與基座板2的接合強(qiáng)度。
[0065]〈E-2.效果〉
[0066]在實(shí)施方式4的功率半導(dǎo)體模塊中，襯墊6在與基座板2接合的接合面通過絕緣性螺釘11B、11C與基座板2進(jìn)行接合。從而，與粘合劑8相比，能夠?qū)⒁r墊6更牢固地固定于基座板2。另外，能夠確保絕緣性。
[0067]此外，本發(fā)明可以在其發(fā)明的范圍內(nèi)，將各實(shí)施方式自由地進(jìn)行組合，或?qū)Ω鲗?shí)施方式進(jìn)行適當(dāng)變形、省略。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功率半導(dǎo)體模塊，其具有: 基座板； 絕緣基板，其配置在所述基座板的第I主面之上； 半導(dǎo)體芯片，其配置在所述絕緣基板之上； 殼體，除了所述基座板的與所述第I主面相對的第2主面之外，該殼體圍繞所述基座板、所述絕緣基板及所述半導(dǎo)體芯片；以及 襯墊，其在所述基座板的外周和所述殼體的內(nèi)周之間與兩者接觸而設(shè)置， 所述襯墊具有在與所述基座板的所述外周接觸時與所述基座板的側(cè)面及所述第I主面接合的接合面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 所述襯墊在所述接合面通過粘合劑與所述基座板進(jìn)行接合。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 所述襯墊在所述接合面之中的至少I個面具有凹凸形狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 所述襯墊在所述接合面通過絕緣性螺釘與所述基座板進(jìn)行接合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 在所述殼體內(nèi)部，在所述半導(dǎo)體芯片的上方還具有所述半導(dǎo)體芯片的控制基板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 所述襯墊與所述殼體在大于或等于2個面進(jìn)行接合。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 所述襯墊由陶瓷構(gòu)成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 所述襯墊由橡膠構(gòu)成。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體模塊，其中， 所述襯墊由多孔質(zhì)材料構(gòu)成。
【文檔編號】H01L23/10GK106057743SQ201610237132
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】木村義孝, 米山玲, 后藤亮, 山下秋彥
【申請人】三菱電機(jī)株式會社