[发明专利]电力模块制造方法以及由之制造的电力模块

说明书

技术领域

本发明涉及用于这样的电力模块的电力模块制造方法：其包含半导体芯片、散热器块、绝缘树脂片、冷却器。本发明还涉及由这样的方法制造的电力模块。

背景技术

作为制造例如变换器装置等的电力模块的方法，已经知道这样的一种电力模块制造方法：其中，半导体芯片首先被软钎焊到散热器，接着，在绝缘树脂片插入散热器与冷却器之间的情况下，散热器和冷却器通过热压来接合（例如参见专利文献1）。

图3为一原理图，其示出了传统的电力模块制造方法。首先，如图3（a）所示，半导体芯片101被软钎焊到散热器块102（软钎焊步骤）。散热器块102包含板状元件，其大于半导体芯片，半导体芯片101被软钎焊在其一侧的大致为中心的位置。软钎焊通过例如回流焊（solder reflow）来进行，其中，半导体芯片101和散热器块102作为整体均匀地加热（全体加热）到回流焊炉内的焊剂的熔融温度。

接着，如图3（b）所示，在绝缘树脂片103插入散热器块102与冷却器104之间的情况下，进行通过热压（热压接合步骤）将散热器块102接合到冷却器104的步骤。绝缘树脂片103包含片状元件，其大于散热器块102，散热器块102通过热压接合在绝缘树脂片103的大致中心处。热压接合通过在加热条件下将从散热器块102侧方伸出的绝缘树脂片103的横向部分以及散热器块102按压为紧贴冷却器104来进行。

接着，如图3（c）所示，半导体芯片101以及端子与导线105连接（导线接合步骤），并进行借助封装材料106（浇铸步骤）将半导体芯片101埋藏在外壳107内的步骤。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利公开（Kokai）No.2003-153554A

发明内容

技术问题

在热压接合步骤中，如果半导体芯片101与散热器块102被压在一起，半导体芯片101可能被损坏。因此，在通过热压来接合散热器块102和冷却器104时，半导体芯片101不能被压，传统的实践已经部分地按压散热器块102的与半导体芯片101相比从侧方进一步伸出的边缘部分，以及与散热器块102相比从侧方进一步伸出的绝缘树脂片103的横向部分，如图3（b）中的箭头所示。

因此，不能用均匀的压力按压整个散热器块102，存在未接合部分或接合不均匀可能在散热器块102与绝缘树脂片103之间的接合界面或是绝缘树脂片103与冷却器104之间的接合界面上发生的风险，并存在这样的问题：电力模块100的例如介电强度、耐热（thermal resistance）等特性的可靠度被牺牲。

另外，在保持将半导体芯片101清除在外的同时部分地按压散热器块102的边缘部分以及绝缘树脂片103的横向部分在技术上是困难的，并需要为半导体芯片101以及散热器块102的形状剪裁的专用按压夹具，这带来了制造这种夹具的相应的成本增加。

图4为图3（b）中的部分A的放大图。由于成本考虑，散热器块102常常通过冲切（press-punching）来制造。通过冲切制造的散热器块102为：一侧的末端边不具有直角截面，而是具有有着弧形截面的弯曲表面102a，且其以有着特定曲率程度的凸面形状弯曲。另外，处于应力松弛目的，散热器块102具有这样的一面：其具有弯曲表面102a的末端边，以便布置为与绝缘树脂片103表面接触。

间隙因此在散热器块102的末端边和绝缘树脂片103之间形成。当散热器块102和绝缘树脂片103的横向部分使用专用按压夹具111同时被按压以便进行热压接合时，在绝缘树脂片103上沿着散热器块102的末端边局部地出现在物理上不能被按压的区域103a。

另外，为了排出通过按压施加的压力，位于绝缘树脂片103的区域103a附近的树脂将试图在区域103a中聚集，应力变得集中。因此，可能在绝缘树脂片103的区域103a中出现裂缝103b，存在可能由之发生介质击穿的风险，因此牺牲了电力模块100的绝缘可靠性。

另外，存在焊剂101a的耐热可靠性可能由于绝缘树脂片103的硬化以及热压接合而被牺牲的危险。例如，由于绝缘树脂片103的硬化和热压接合的温度落在150摄氏度和200摄氏度之间，其高于对于作为如今主流的硅半导体（半导体芯片）的150摄氏度的最大运行温度（焊剂在实际使用中受到的温度），存在焊剂101a的劣化可能迅速发展的风险。

鉴于以上讨论的各点，做出本发明。本发明的目的在于：提供一种电力模块制造方法，其能够稳定地制造具有高度可靠性能的电力模块；提供一种由这种方法制造的电力模块。