[發(fā)明專利]功率模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680017527.2
• 申請(qǐng)日: 2016-02-19
• 公開（公告）號(hào): CN107431067B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田屋昌樹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L25/07
• 分類號(hào): H01L25/07;H01L23/28;H01L25/18
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 肖靖

得到通過抑制在高溫時(shí)、低溫時(shí)或使用電壓為高電壓時(shí)的氣泡的產(chǎn)生、硅凝膠與絕緣基板的剝離而能夠抑制熱循環(huán)中的絕緣性能的劣化、確保絕緣性能的功率模塊。具有：絕緣基板(2)，在一面搭載有半導(dǎo)體元件(3)；底板(1)，接合到絕緣基板(2)的另一面；殼體部件(6)，包圍絕緣基板(2)，與底板(1)的接合有絕緣基板(2)的面相接；密封樹脂(8)，填充于由底板(1)與殼體部件(6)包圍的區(qū)域，密封絕緣基板(2)；按壓板(9)，與絕緣基板(2)的一面?zhèn)鹊拿芊鈽渲?8)的表面緊貼；以及蓋部件(7)，和按壓板(9)的與密封樹脂(8)緊貼的面的相反面對(duì)置，在抑制按壓板(9)向上方移動(dòng)的位置處與殼體部件(6)緊固。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用樹脂密封功率半導(dǎo)體元件的功率模塊的密封構(gòu)造。

背景技術(shù)

出于應(yīng)對(duì)高電壓和大電流的目的將通電路徑作為元件的縱向的類型的半導(dǎo)體元件一般被稱為功率半導(dǎo)體元件(例如，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、雙極型晶體管、二極管等)。功率半導(dǎo)體元件被安裝于電路基板上并通過密封樹脂封裝而成的功率模塊在產(chǎn)業(yè)設(shè)備、汽車、鐵道等廣泛的領(lǐng)域中使用。近年來，伴隨著搭載有功率模塊的設(shè)備的高性能化，對(duì)額定電壓以及額定電流的增加、使用溫度范圍的擴(kuò)大(高溫化、低溫化)這樣的對(duì)功率模塊的高性能化的要求變高。

功率模塊的封裝體構(gòu)造的主流是被稱為殼體構(gòu)造的封裝體構(gòu)造。殼體型的功率模塊是在散熱用底板上隔著絕緣基板安裝有功率半導(dǎo)體元件并對(duì)底板粘接殼體的構(gòu)造。安裝于功率模塊內(nèi)部的半導(dǎo)體元件與主電極連接。結(jié)合導(dǎo)線用于該功率半導(dǎo)體元件與主電極的連接。出于防止施加高電壓時(shí)的絕緣不良的目的，一般來說使用以硅凝膠(silicone gel)為代表的絕緣性的凝膠狀填充劑作為功率模塊的密封樹脂。

在以往的功率模塊中，公開了一種功率模塊，該功率模塊為了防止由硅凝膠的振動(dòng)導(dǎo)致的結(jié)合導(dǎo)線的斷裂，具有被插入以緊貼于硅凝膠的上表面的按壓蓋，在按壓蓋的側(cè)面設(shè)置有能夠上下移動(dòng)地與外周殼體的內(nèi)壁卡合的突起(例如，專利文獻(xiàn)1)。

另外，公開了一種功率模塊，該功率模塊具備覆蓋硅凝膠上表面并且其端部固定于殼體的蓋部，在容許使用的溫度范圍內(nèi)，硅凝膠的上表面至少80％以上與蓋部相接(例如，專利文獻(xiàn)2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2000－311970號(hào)公報(bào)(第3頁，第1圖)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2014－130875號(hào)公報(bào)(第4頁，第1圖)

發(fā)明內(nèi)容

一般來說，溫度越高，氣體向硅凝膠中的可溶解量越少。因此，如果功率模塊的使用溫度范圍擴(kuò)大，在更高溫度下使用硅凝膠，則在硅凝膠中溶解不了的氣體形成氣泡。在產(chǎn)生了這樣的氣泡的部位，發(fā)生硅凝膠與絕緣基板(布線圖案)的剝離，得不到由硅凝膠帶來的絕緣密封的效果，所以功率模塊的絕緣性能劣化。

為了抑制該硅凝膠中的氣泡和剝離的發(fā)生，使硅凝膠的內(nèi)部應(yīng)力變成壓縮應(yīng)力即可。這是由于，拉伸應(yīng)力為使氣泡和剝離擴(kuò)大、發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。

然而，在專利文獻(xiàn)1所記載的功率模塊中，即使插入按壓蓋以緊貼于密封樹脂的上表面，也由于按壓蓋相對(duì)于外周殼體的內(nèi)壁能夠上下移動(dòng)，所以功率半導(dǎo)體元件在高溫下動(dòng)作時(shí)，密封樹脂發(fā)生熱膨脹而能夠容易地頂起按壓蓋，所以不產(chǎn)生抑止氣泡的產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力，功率模塊的絕緣性能劣化。