[發明專利]功率半導體模塊及其制造方法

有效

• 申請號: 200910140303.2
• 申請日: 2005-09-09
• 公開（公告）號: CN101609826A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 井川修;望月英司;早乙女全紀;有川典男
• 申請（專利權）人: 富士電機電子技術株式會社
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L23/48;H01L23/498;H01L25/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

本案是申請日為2005年9月9日、申請號為200510102711.0、發明名稱為功率半導體模塊及其制造方法的專利申請的分案申請。?

技術領域

本發明涉及在內部具備安裝有功率半導體元件的半導體芯片的功率半導體模塊及其制造方法。?

背景技術

在變換器、不間斷電源裝置、工作機械、工業用機器人等中，使用主體裝置是獨立的且被組件化的功率半導體模塊。該功率半導體模塊內置有半導體芯片，被安裝在控制主體裝置用的規定控制電路基板上，其中，所述半導體芯片安裝有構成電力變換電路的絕緣柵雙極晶體管(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor：以下標記為“IGBT”)等各種功率半導體元件(例如參照專利文獻1)。以下，表述的是功率半導體元件為裝配有多個半導體芯片的情況。?

對于這種功率半導體模塊來說，一般是通過軟焊將半導體芯片安裝在絕緣電路基板上，并使用金屬導線對連接在控制電路基板上的外部端子和其半導體芯片進行引線接合，然后，通過在樹脂盒內對其進行鑄造而將其組件化。此外，通過將設置在與樹脂盒的外部端子的安裝部相反一側的散熱面接觸在冷卻片等上，而能夠使在功率半導體元件中產生的熱量向外部進行散熱。?

專利文獻1：(日本專利)特開2002-50722號公報(圖1、圖2等)。?

然而，在上述功率半導體模塊中，因為連接外部端子和半導體芯片的金屬導線的截面面積較小，所以每根金屬導線的電流容量都是有限的。在這種情況下，雖然考慮過使用較粗的金屬導線，但是難以通過超聲波粘接或者焊接來進行引線接合。?

此外，在該功率半導體模塊的制造工序中，因為是在將半導體芯片軟焊于絕緣電路基板上之后再進行引線接合，所以需要兩個工序。此外，需要逐根對每根金屬導線進行引線接合，而通常在功率半導體模塊的制造過程中需要使用200根～500根的金屬導線，所以存在處理?工序所需時間較長的問題。?

發明內容

本發明是鑒于此點而進行的，其目的在于提供一種能夠被高效率地制造的功率半導體模塊及其制造方法。?

本發明的功率半導體模塊被安裝在主體裝置的控制電路基板上，在其內部具有安裝有功率半導體元件的半導體芯片。該功率半導體模塊具有引線框、端子盒和絕緣電路基板。?

引線框的一端構成連接在控制電路基板上的外部端子，另一端構成連接半導體芯片的內部端子。?

在端子盒上一體形成上述引線框。將引線框的內部端子一側收容在該端子盒內。?

絕緣電路基板被收容在上述端子盒內，其單面從端子盒的與控制電路基板的相反一側露出而構成散熱面。在該絕緣電路基板的與散熱面相反一側安裝上述半導體芯片。?

特別是，上述半導體芯片以硬焊方式被焊接在絕緣電路基板上，上述引線框以硬焊方式被焊接在半導體芯片的與絕緣電路基板相反一側的面上。這些硬焊方法可以考慮各種方法，例如適用于通過軟焊進行表面安裝等來進行。?

此外，在本發明的功率半導體模塊的制造方法中，制造在內部具有安裝有功率半導體元件的半導體芯片、并安裝在主體裝置的控制電路基板上的功率半導體模塊。?

在該制造方法中，在芯片形成工序中，在規定的半導體基板上形成功率半導體元件，形成半導體芯片。另一方面，在絕緣電路基板形成工序中，在由絕緣材料構成的絕緣層的一個面上形成構成電極部的電極層，同時在絕緣層的另一個面上層積構成散熱面的散熱層，形成絕緣電路基板。然后，在第一軟焊層形成工序中，在上述電極部上形成第一軟焊層。然后，在芯片裝配工序中，將半導體芯片裝配在第一軟焊層上，在第二焊料層形成工序中，在半導體芯片上形成第二焊料層。?

另一方面，在不同于上述各工序的引線框形成工序中，對規定的?金屬板進行沖制而形成通過連桿連接的多個引線的引線框。然后，在端子盒形成工序中，利用規定模具進行樹脂材料的注射成型。形成與引線框成為一體的端子盒。?

在以上的工序之后，在端子盒安裝工序中，將上述絕緣電路基板裝在上述端子盒中，將引線框的內部端子與第二焊料層接觸。然后，在回流焊接工序中，同時對第一軟焊層和第二焊料層進行回流焊接，對絕緣電路基板和半導體芯片進行軟焊，同時對半導體芯片和引線框進行軟焊。?