專利名稱：功率半導體模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過減少部分放電從而可實現產品的長壽命化的功率 半導體模塊.背景技術作為現有的功率半導體模塊(power semiconductor module)，其 具有散熱板、安裝在散熱板上的電路襯底、設置在電路襯底上的導電 困形、以包閨電路襯底的方式設置在散熱板上的殼體、以及填充在殼 體內的柔軟絕緣物，而且，從提高絕緣耐壓特性的可靠性的觀點來看， 提出有與導電困形的外周部相接觸地在電路襯底的上表面設置固體絕 緣物的方案(例如，參照專利文獻l).專利文獻1特開2002 - 7M97號公報但是，功率半導體模塊在高施加電壓中使用，由此，存在從功率 半導體模塊內部的浮置電位部分發(fā)生部分放電、產生絕緣不良的情 況。特別是發(fā)現在做成復雜形狀的兩面帶電極驅動電路襯底上容易發(fā) 生部分放電.發(fā)明內容本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而進行的，其目的是得到一 種通過減少部分放電(partial discharge)從而可實現產品的長壽命化 的功率半導體模塊。本發(fā)明的功率半導體模塊具有散熱板；電路襯底，安裝在散熱 板上；導電困形，設置在電路襯底上；低介電常數膜，戾蓋導電困形； 殼體，以包閨電路襯底的方式設置在散熱板上；以及柔軟絕緣物，填 充在殼體內.本發(fā)明的其他的特征可由以下內容得知.按照本發(fā)明，通過減少部分放電，從而可實現產品的長壽命化.附閨說明困l是表示本發(fā)明的實施方式l的功率半導體模塊的剖面困.
困2是表示本發(fā)明的實施方式1的功率半導體模塊的俯視困. 困3是困2所示的功率半導體模塊中的一個電路塊的等效電路. 困4是困1的A部的放大剖面困.困S是表示本發(fā)明的實施方式2的驅動電路襯底的俯視困. 閨6是表示本發(fā)明的實施方式3的驅動電路襯底的俯視困. 閨7是表示本發(fā)明的實施方式4的驅動電路襯底的俯視困.具體實施方式
實施方式1困l是表示本發(fā)明的實施方式l的功率半導體模塊的剖面困，閨2 是其俯視困.該功率半導體模塊內置有多個電路塊，該電路塊構成為 并聯(lián)連接多個IGBT，具備共用的集電極端子、發(fā)射極端子和柵極端 子，由此，得到高耐壓、大電流特性.作為參考，如困3所示，以等 效電路表示出其一個塊.在金屬制的底板(baseplate) 1 (散熱板)上安裝有驅動電路村底 2(電路襯底)、功率半導體電路襯底3和中繼電路襯底13.以在陶瓷 等絕緣襯底的兩面設置由銅或者鋁等構成的導電(電極)困形10的方 式構成各個電路襯底，在功率半導體電路襯底3的導電困形上使用焊 料等導電性粘接部件接合有絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 4a和續(xù)流二 極管(FWDi) 4b等功率半導體元件(芯片)4,此外，在驅動電路襯 底2的導電困形上使用焊料等導電性粘接部件接合有芯片電阻14.功 率半導體元件4中的電極(IGBT4a的發(fā)射極、柵極以及FWDi 4b的 陽極)使用AI等引線5電連接到驅動電路襯底2或者中繼電路襯底13 上。此處，預先進行整理，使得IGBT4a的發(fā)射極和FWDi 4b的陽極 經由引線5與中繼電路襯底的導電困形IO連接，IGBT4a的柵極經由 引線5與驅動電路襯底2的導電困形10連接，IGBT4a的集電極和 FWDi 4b的陰極經由功率半導體電路襯底3的導電困形IO相互連接. 而且，以包閨驅動電路村底2、功率半導體電路襯底3以及中繼電路襯 底13的方式在底板1上設置樹脂殼體(case) 7，在殼體7的上部配置 有蓋(lid)8.進而，為了保持氣密性和絕緣，在殼體7內填充硅膠9 (柔軟絕緣物)，此外，各個電路襯底具備電極端子接合區(qū)域15，在 該電極端子接合區(qū)域15中安裝有實現與裝置外部的電連接的電極端子(未困示).另外，雖然在該說明中，功率半導體電路襯底3和中繼 電路襯底13被分離為不同的襯底，但是，也可以在同一個絕緣襯底上 分開導電困形的形成區(qū)域來構成.困4是困1的A部的放大剖面困.在驅動電路襯底2上設置有由 銅、鋁等金屬構成的導電困形10.而且，以覆蓋導電困形IO的方式設 置有低介電常數膜11.由此，可減少做成復雜形狀的驅動電路襯底2 處的部分放電，因此，能夠實現產品的長壽命化.另外，對于功率半 導體電路襯底3以及中繼電路襯底13，與現有技術相同，與導電圖形的外周部相接觸地在絕緣襯底的上表面設置低介電常數膜11,由此， 可希望絕緣耐壓的提高，無需如驅動電路村底2那樣4t蓋導電困形.此處，作為低介電常數膜11，可使用硅橡膠、聚耽亞胺和環(huán)氣樹 脂等.特別是，作為低介電常數膜ll,若使用硅橡膠則容易裝配，若 使用聚酰亞胺則耐熱性會提高，若使用環(huán)氣樹脂則熱循環(huán)性會提高.另外，簡單地對低介電常數膜ll的形成步驟進行說明，在驅動電 路襯底2的情況下，首先，通過焊料等將芯片電阻14接合在驅動電路 襯底2的導電困形上的預定位置上，通過鋁引線的超聲波接合等來連 接驅動電路襯底2的導電困形中的引線鍵合位置和功率半導體電路襯 底3上的功率半導體元件4具體地說是與IGBT4a的柵電極之間.接 著，通過焊料等將電極端子接合在導電困形io中的電極端于接合區(qū)域 15上之后，以夜蓋導電困形10的方式涂敷低介電常數膜11.另一方 面，功率半導體電路襯底3或者中繼電路襯底13中的低介電常數膜11 的形成如下以壞料等將功率半導體元件4接合在功率半導體電路襯 底3的導電閨形上的預定位置上之后，在進行引線鍵合或者電極端子 的接合之前，與導電困形的外周部相接觸地涂敷在絕緣襯底的上表面 上，實施方式2圖5是表示本發(fā)明的實施方式2的驅動電路襯底的俯視閨.在本 實施方式中，導電困形IO的角(corner)部為圃形(round).其他結 構與實施方式l相同，由此，與實施方式l相比，可更減少部分放電， 所以，可實現產品的進一步長壽命化。實施方式3困6是表示本發(fā)明的實施方式3的驅動電路襯底的俯視圖.在本
實施方式中，導電困形10為圃形。而且，沒有以低介電常數膜ll瘦 蓋導電困形10.其他結構與實施方式l相同.由此，可減少做成復雜 形狀的驅動電路襯底2處的部分放電，所以，可實現產品的長壽命化。 實施方式4困7是表示本發(fā)明的實施方式4的驅動電路襯底的俯視閨.在本實施方式中，以低介電常數膜n覆蓋導電困形io.其他結構與實施方式3相同.由此，與實施方式3相比，可更減少部分放電，所以，可 實現產品的進一步長壽命化.
權利要求
1.一種功率半導體模塊，其特征在于，具有散熱板；電路襯底，安裝在所述散熱板上；導電圖形，設置在所述電路襯底上；低介電常數膜，覆蓋所述導電圖形；殼體，以包圍所述電路襯底的方式設置在所述散熱板上；蓋，配置在所述殼體的上部；以及柔軟絕緣物，填充在所述殼體內。
2. 如權利要求1記栽的功率半導體模塊，其特征在于， 所述低介電常數膜是硅橡膠、聚跌亞胺和環(huán)氧樹脂的任意一種.
3. 如權利要求1或2記栽的功率半導體模塊，其特征在于，所述導電困形的角部為圃形.
4. 一種功率半導體模塊，其特征在于，具有 散熱板；電路襯底，安裝在所迷散熱板上；圃形的導電困形，設置在所述電路襯底上；殼體，以包圍所述電路襯底的方式設置在所述散熱板上；以及柔軟絕緣物，填充在所述殼體內.
5. 如權利要求4記栽的功率半導體模塊，其特征在于， 還具有覆蓋所述導電困形的低介電常數膜.
全文摘要
本發(fā)明得到一種通過減少部分放電從而可實現產品的長壽命化的功率半導體模塊。本發(fā)明的功率半導體模塊具有散熱板(1)；電路襯底(2)，安裝在散熱板(1)上；導電圖形(10)，設置在電路襯底(2)上；低介電常數膜(11)，覆蓋導電圖形(10)；殼體(7)，以包圍電路襯底(2)的方式設置在散熱板(1)上；以及柔軟絕緣物(9)，填充在殼體(7)內。低介電常數膜(11)優(yōu)選是硅橡膠、聚酰亞胺和環(huán)氧樹脂的任意一種。
文檔編號H01L25/00GK101154653SQ20071009219
公開日2008年4月2日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權日2006年9月28日
發(fā)明者川口安人, 林田幸昌 申請人:三菱電機株式會社