[发明专利]功率模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率模块及其制造方法，涉及实现例如逆变器等的功率模块的高性能化、小型化、低成本化的技术。

背景技术

由于逆变器等中使用的电力用半导体装置在大电流、高电压下动作，所以在这种电力用的功率模块中，必须确保高绝缘性，并且，必须将与动作相伴的发热高效地释放至半导体装置的外部。

作为这种电力用半导体装置的例子，引用下述专利文献而对背景技术进行说明。例如，专利文献1记载的功率模块由功率元件、引线框、绝缘层、基座、金属线、安装有对功率元件进行控制的部件的控制基板、塑模树脂、壳体构成。

功率元件通过金属线、引线框进行电连接，由功率元件产生的热量经由引线框、绝缘层从基座释放。

通常，将基座以在与壳体的界面上无树脂泄漏的方式粘接，另一方面，对控制基板进行粘接，以使位置固定。粘接在壳体上的控制基板和与基座上的绝缘层粘接的引线框是同时设置的，彼此通过金属线进行电连接。壳体内的封装树脂将需要电气绝缘的安装于引线框上的功率元件、金属线及控制基板上的部件封装。

下面，对专利文献2记载的功率模块进行说明。与专利文献1记载的功率模块不同，因为没有壳体，所以对于安装在引线框上的功率元件、金属线及控制基板上的部件，除了金属基座露出面以外都通过塑模树脂进行封装。

以控制基板的一个面上安装有部件，另一个面与金属基座相固定的状态进行树脂封装。金属基座固定保持在引线框上。另一方面，控制基板在引线框端部以四个点固定。

专利文献1：日本特开2001-358263号公报

专利文献2：日本特开2008-140979号公报

发明内容

但是，根据上述现有技术，存在下述问题。例如，在专利文献1记载的功率模块中，通常在树脂封装时产生由树脂流动引起的树脂压力。这时，由于在控制基板的下表面涌入大量树脂而使控制基板倾斜或移动，所以存在控制基板与金属基座间的距离变大，在金属线上产生应力，以至于断裂的情况。在专利文献1记载的功率模块上，因为利用控制基板周围的密封部及金属基座周围的密封部分与壳体粘接固定，所以可以抑制位置偏移，消除金属线的断裂问题。

但是，在该构造中，存在向壳体上粘接控制基板和金属基座的工序，从而存在工时多、加工成本高的问题。另外，壳体面积必须大于封装树脂，外形尺寸大。此外，因为壳体也存在一定成本，所以难以实现功率模块的小型化、低成本化。

另外，在专利文献2记载的功率模块中，通过将固定有控制基板和金属基座的引线框设置在金属模具内，并注入高压树脂，而得到功率模块构造。在金属模具内利用引线框固定控制基板，但因为引线框作为弯曲端子使用，所以通常较细。因此，引线框不具有足以承受树脂压力的刚性，所以可能由于控制基板倾斜或移动而产生金属线断裂。

另外，为了实现功率模块的高性能化，必须搭载很多IC封装件等大型部件，存在控制基板的面积增大的倾向。由于控制基板的面积增大，并且由于制造上产生的控制基板上下表面的树脂流动速度的不同而产生按压，因此，对于在端部以4个点进行固定的控制基板，在其中央部产生挠曲变形。

如果在控制基板上产生挠曲变形，则在所安装的部件的连接面上，产生由膨胀或收缩引起的应力，在部件的连接面即软钎焊接合部产生裂纹。进而，通过与冷热环境下的热应力相叠加，促进软钎焊接合部开裂，从而产生断裂的可能性。

另外，已知封装后的树脂由于热收缩而在控制基板与塑模树脂的界面上产生收缩应力。控制基板的面积越大，则应力越大，在控制基板与塑模树脂的界面上产生剥离。其结果，因为由塑模树脂包覆的部件也一起热收缩，所以与上述相同地，在软钎焊接合部产生裂纹。

此外，在专利文献2记载的功率模块中，一个面是安装有部件的面，另一个面由金属面形成。已知封装树脂不易与部件安装面的抗蚀(resist)面紧密接合，而容易与金属面紧密接合。因此，控制基板两个面的部件安装更容易剥离，软钎焊接合部的裂纹成为问题。

本发明就是鉴于上述情况提出的，其目的在于，可以提供一种低成本且小型化、高性能的功率模块，得到功率模块及其制造方法。

为了解决上述课题，实现目的，本发明的特征在于，具有：金属基座；功率元件，其搭载在所述金属基座上；控制基板，其搭载对所述功率元件进行控制的部件，具有贯穿孔；以及树脂，其仅使所述金属基座的一个面露出，覆盖并封装所述金属基座、所述功率元件及所述控制基板。

发明的效果