[發(fā)明專利]具有冷卻機制的半導(dǎo)體模塊及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110185015.6
• 申請日: 2011-06-23
• 公開（公告）號: CN102299117A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 則武千景;新井裕明;山內(nèi)芳幸;山崎康櫻;杉本尚規(guī);酒井泰幸
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社電裝
• 主分類號: H01L23/28
• 分類號: H01L23/28;H01L23/473;H01L21/56;H01L21/48
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 王萍;陳煒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及一種半導(dǎo)體模塊，其包括樹脂成型封裝，該樹脂成型封裝配備有功率半導(dǎo)體芯片以及用于從功率半導(dǎo)體芯片散熱的散熱器，并且該半導(dǎo)體模塊可以具有單器件封裝(1-in-1)結(jié)構(gòu)，其中用作逆變器的上臂(即，高側(cè)器件)或下臂(即，低側(cè)器件)的單個功率半導(dǎo)體芯片(諸如IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)或功率MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管))被樹脂成型，或者雙器件封裝(2-in-1)結(jié)構(gòu)，其中分別用作上臂和下臂的兩個功率半導(dǎo)體芯片被樹脂成型。本發(fā)明還涉及該半導(dǎo)體模塊的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

一種典型的半導(dǎo)體模塊配備有樹脂成型封裝，其中設(shè)置了具有半導(dǎo)體功率器件的半導(dǎo)體芯片和用于散發(fā)如半導(dǎo)體功率器件生成的熱的散熱器。一些該類型的半導(dǎo)體模塊還配備有鰭熱沉，其與每個散熱器集成地形成以便于增強半導(dǎo)體功率器件生成的熱的散發(fā)。散熱器還被安裝為使鰭熱沉暴露于從安裝在半導(dǎo)體模塊中的冷卻機制饋送的諸如水的冷卻液以將熱轉(zhuǎn)移到冷卻液。

日本專利在先公布第2006-165534號公開了被設(shè)置為彼此面對的散熱器。冷卻劑在散熱器之間流動以冷半導(dǎo)體功率器件。為了增強該冷卻效率，散熱器具有形成其面對表面的不規(guī)則性，其用作鰭熱沉。所有散熱器和冷卻鰭由金屬制成，這可能導(dǎo)致散熱器的面對表面之間的漏電。

為了同時實現(xiàn)高程度的散熱器的冷卻效率和散熱器之間的電氣絕緣，在鰭熱沉上形成絕緣膜是有效的。然而，在鰭熱沉的不平滑的表面上形成絕緣膜時遇到了困難。這種形成可以在諸如濺射、CVD(化學(xué)汽相淀積)或噴涂的氣相外延方法中實現(xiàn)。然而，該方法難于實現(xiàn)鰭熱沉的鰭之間的絕緣體涂層的恒定厚度，這可能導(dǎo)致從散熱器漏電。

為了集成散熱器和鰭熱沉，通常通過整修、鑄造或擠壓來進行制造。這些方法難于制作鰭熱沉的間隔的細(xì)微鰭并且確保從其散熱的鰭熱沉的期望的面積尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

因此，目的在于提供一種改進的半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法，該半導(dǎo)體模塊結(jié)構(gòu)包括配備有鰭熱沉的散熱器并且被設(shè)計為使來自散熱器的漏電最小。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體模塊，其可以與用于電機的逆變器一起使用。半導(dǎo)體模塊包括：(a)樹脂成型封裝；(b)第一和第二絕緣膜；(c)第一和第二鰭熱沉；(d)第一蓋；(e)第二蓋；和(f)緊固器。樹脂成型封裝包括樹脂模型。樹脂模型在其中嵌入功率半導(dǎo)體芯片、第一散熱器、第二散熱器以及電氣接線端子，該功率半導(dǎo)體芯片具有彼此相對的第一和第二表面并且其上制作有半導(dǎo)體功率器件，并且該電氣接線端子與半導(dǎo)體功率器件電氣耦合。第一散熱器具有第一表面和與第一表面相對的第二平坦表面并且在其第一表面處被設(shè)置為與功率半導(dǎo)體芯片的第一表面連接。第二散熱器具有第一表面和與第一表面相對的第二平坦表面并且在其第一表面處被設(shè)置為與功率半導(dǎo)體芯片的第二表面連接。每個電氣接線端子的一部分暴露在樹脂模型外部。樹脂模型還在其中形成冷卻劑通路，該冷卻劑通路是冷卻劑通過其流動以冷卻功率半導(dǎo)體芯片的冷卻劑通路的一部分。第一和第二絕緣膜被分別設(shè)置在第一和第二散熱器的第二平坦表面上。第一和第二鰭熱沉分別連結(jié)到第一和第二絕緣膜。第一蓋被設(shè)置在樹脂成型封裝的第一表面上。第二蓋被設(shè)置在樹脂成型封裝的第二表面上。緊固器緊固第一和第二蓋以固持樹脂成型封裝。

具體地，第一和第二鰭熱沉分別與第一和第二散熱器分立地形成，因此便于進行第一和第二鰭熱沉的機加工以具有復(fù)雜的形狀。第一和第二鰭熱沉通過第一和第二絕緣膜熔接到第一和第二散熱器，因此便于在第一和第二散熱器的平坦的第二表面上形成具有恒定厚度的第一和第二絕緣膜。第一和第二絕緣膜用于消除來自第一和第二散熱器的漏電。

在該實施例的優(yōu)選模式中，樹脂模型在其中形成定位凹部，其被整形為與第一和第二鰭熱沉的輪廓一致并且用于定位第一和第二鰭熱沉。這便于在將第一和第二鰭熱沉分別熔接到第一和第二散熱器時將第一和第二鰭熱沉放置到樹脂模型上。

第一散熱器可以配備有設(shè)置在功率半導(dǎo)體芯片上的第一金屬板，設(shè)置在作為第一散熱器的第二表面的第一金屬板的表面上的第一絕緣膜，以及設(shè)置在第一絕緣膜上并且電氣上遠(yuǎn)離第一金屬板的第一金屬膜。相似地，第二散熱器可以配備有設(shè)置在功率半導(dǎo)體芯片上的第二金屬板，設(shè)置在作為第二散熱器的第二表面的第二金屬板的表面上的第二絕緣膜，以及設(shè)置在第二絕緣膜上并且電氣上遠(yuǎn)離第二金屬板的第二金屬膜。第一和第二鰭熱沉分別熔接到第一和第二金屬膜。