[發明專利]功率模塊及其制造方法

無效

• 申請號: 201110206287.X
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102446864A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 筱原利彰
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L23/00
• 分類號: H01L23/00;H01L23/488;H01L23/29;H01L21/50
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 毛立群;王忠忠

技術領域

本發明涉及功率模塊及其制造方法，特別涉及在高溫度工作的功率模塊及其制造方法。

背景技術

在現有的功率模塊中，通常，絕緣襯底以氮化鋁（以下AlN）、氧化鋁（Al₂O₃）、氮化硅（Si₃N₄）等陶瓷形成，在其表面背面上形成有銅或鋁的金屬圖案。配置在絕緣襯底上的功率元件通過焊錫被接合在該絕緣襯底的金屬圖案上，從功率元件的電極向端子部以鋁線進行布線，整體以硅凝膠（silicone?gel）等密封材料進行密封。這是在專利文獻1中示出的情況。

專利文獻

專利文獻1：日本特開平6-5742號公報。

當功率模塊工作時，在功率元件的電阻部分中流過電流，元件發熱，該熱經由絕緣襯底、焊錫、底板向外部的冷卻器（未圖示）傳遞，進行散熱。

可是，在與功率元件接合的鋁線的接合部中存在被傳遞功率元件的熱而導致溫度上升，接合的可靠性降低的問題。此外，功率元件的熱膨脹系數（線膨脹系數）和鋁線的熱膨脹系數（線膨脹系數）之差導致熱應力被反復施加，存在有可能在界面附近發生疲勞損壞直至斷裂的問題。特別如果是SiC器件那樣的能高溫工作的器件的話，工作溫度進一步變高，該接合部的可靠性顯著降低。

發明內容

本發明正是為了解決上述那樣的問題而完成的，其目的在于提供一種能防止鋁線接合部的可靠性的劣化，實現Si、SiC器件的高溫工作的功率模塊及其制造方法。

本發明的功率模塊具備：絕緣襯底，配置在盒體內；功率元件，接合在所述絕緣襯底上；第一布線構件，其為矩形筒狀的金屬，第一側面被接合于所述功率元件的表面電極；布線，連接于所述第一布線構件的與所述第一側面相向的第二側面；以及密封材料，被填充在所述盒體內，覆蓋所述絕緣襯底、所述功率元件、所述第一布線構件、所述布線。

此外，本發明的功率模塊的制造方法具備：（a）以所述第一布線構件的至少所述第二側面露出的方式，在所述盒體內填充所述第一密封材料，覆蓋所述絕緣襯底、所述功率元件、所述第一布線構件的工序；（b）在填充所述第一密封材料并露出的所述第一布線構件的所述第二側面連接所述布線的工序；以及（c）在所述第一密封材料上進一步填充所述第二密封材料，覆蓋所述第一布線構件的至少所述第二側面、所述布線的工序。

根據本發明的功率模塊，通過具備：絕緣襯底，配置在盒體內；功率元件，接合在所述絕緣襯底上；第一布線構件，其為矩形筒狀的金屬，第一側面被接合于所述功率元件的表面電極；布線，連接于所述第一布線構件的與所述第一側面相向的第二側面；以及密封材料，被填充在所述盒體內，覆蓋所述絕緣襯底、所述功率元件、所述第一布線構件、所述布線，從而功率元件表面和布線的接合部之間的距離變大，能抑制熱直接傳遞，能防止其可靠性的劣化。此外，能抑制功率元件的熱膨脹系數和布線的熱膨脹系數之差導致的熱應力，能抑制接合的斷裂可能性。

此外，根據本發明的功率模塊的制造方法，具備：（a）以所述第一布線構件的至少所述第二側面露出的方式，在所述盒體內填充所述第一密封材料，覆蓋所述絕緣襯底、所述功率元件、所述第一布線構件的工序；（b）在填充所述第一密封材料并露出的所述第一布線構件的所述第二側面，連接所述布線的工序；以及（c）在所述第一密封材料上進一步填充所述第二密封材料，覆蓋所述第一布線構件的至少所述第二側面、所述布線的工序，由此成為能耐受在布線的接合時施加的加重、超聲波的振動的構造，得到更穩定的接合性，品質提高。

附圖說明

圖1是實施方式1的功率模塊的剖面圖。

圖2是實施方式1的布線構件的剖面圖。

圖3是實施方式1的布線構件的剖面圖。

圖4是實施方式2的功率模塊的剖面圖。

圖5是實施方式3的功率模塊的剖面圖。

圖6是前提技術的功率模塊的剖面圖。

具體實施方式

首先，針對本發明背景技術的功率模塊，在以下進行說明。

如圖6所示，功率模塊在盒體8內具備：底板7；絕緣襯底5，隔著焊錫6分別配置在底板7上；功率元件1，隔著焊錫6配置在絕緣襯底5上；端子4，經由鋁線3連接于功率元件1的表面電極；以及密封材料2，在盒體8內填充并覆蓋絕緣襯底5、功率元件1、鋁線3。