[发明专利]功率模块、功率半导体装置及功率模块制造方法

说明书

目的在于得到提高引线框架和金属底座之间的绝缘性且小型化的功率模块。本发明的功率模块(20)具备：功率元件(4)；金属底座(3)，其对来自功率元件(4)的热进行散热；引线框架(1)，其与功率元件(4)的电极电连接；以及树脂框体(7)，其以使金属底座(3)的一个面及引线框架(1)的一部分露出的方式对功率元件(4)进行封装。功率模块(20)的树脂框体(7)具备：主体部(10)，其构成为，功率元件(4)及引线框架(1)的一部分被配置于内部，并且在底面(10b)使金属底座(3)的一个面露出；以及肋部(11)，其在主体部(10)的底面(10b)，设置为将金属底座(3)的外周包围，并且设置为从主体部(10)的底面向与该底面(10b)垂直的方向凸出，主体部(10)呈以露出的金属底座(3)的一个面为上下方向的基准而向上方凸出的形状。

技术领域

本发明涉及功率模块、以及具备功率模块和散热器的功率半导体装置。

背景技术

从工业用设备到家电、信息终端，功率模块广泛用于设备的主电力的控制(功率控制)。作为功率模块的一个例子，为将直流电力转换为交流电力的逆变器等。由于这样的功率模块在大电流、高电压下进行动作，因此不可少的是需要确保高绝缘性，并且将伴随动作的发热有效地排出到功率模块的外部。

例如，在专利文献1中公开了，用焊料将多个电力用半导体元件(功率元件)接合于散热板并用模塑树脂框体进行封装的电力用半导体装置(功率模块)。就专利文献1的电力用半导体装置而言，由在模塑树脂框体的上表面配置的压板和经由导热脂而与露出了散热板(金属底座)的底面接触的散热鳍片(散热器)夹着该电力用半导体装置，通过插入于在压板、模塑树脂框体及散热板设置的贯穿孔的螺栓，从而将电力用半导体装置固定于散热鳍片。另外，就专利文献1的电力用半导体装置而言，与多个半导体元件的电极连接的板状的配线部件(引线框架)的一端作为外部电极从模塑树脂框体的侧面凸出。半导体元件的表面电极经由导线与配线部件连接，半导体元件的背面电极经由散热板与配线部件连接。另外，就专利文献2的半导体模块(功率模块)、及专利文献3的功率模块而言，分别在散热板侧的表面露出的露出材料物的端部被封装树脂覆盖，形成肋。

专利文献1：日本特开2004-165406号公报(第0010～0016段、图7)

专利文献2：国际公开WO2015/145752A1(图3、图8、图13)

专利文献3：日本特开2003-31765号公报(图1)

发明内容

如专利文献1的功率模块那样，就与金属底座连接的功率元件被树脂封装的功率模块而言，需要将引线框架的与功率元件的表面电极连接的一端即外部电极、以及与功率元件的背面电极连接的金属底座绝缘。由于从树脂凸出的引线框架和从树脂露出的金属底座之间的绝缘距离由引线框架和金属底座之间的树脂的沿面距离决定，因此为了确保所需的绝缘距离，要充分地确保金属底座的外周和树脂的外周的距离。越是大功率的功率模块，与处理的电力相应地需要越大的绝缘距离，为了确保大的绝缘距离，需要将引线框架和金属底座之间的距离延长，即需要将功率模块横向地扩展。其结果，存在功率模块的面积变大，功率模块大型化的问题。

有时会成为以功率模块的金属底座面为基准而在功率模块端部发生翘曲的凹陷形状。此时，已知大型的功率模块呈现封装树脂的热收缩变大、翘曲量变大的倾向。如果功率模块的翘曲量变大，则产生如下问题，即，功率模块的金属底座与散热器接触的面积变小，不能够将功率元件产生的热高效地传导到散热器，功率元件的芯片温度变高。因此，对于大型的功率模块，需要谋求特别的散热对策。作为功率模块的散热对策的一个例子，考虑到如下方法，即，对功率模块的翘曲进行按压而进行抑制，使功率模块的金属底座和散热器的接触面积增大。为了使功率模块的金属底座和散热器以大的接触面积接触，即为了对功率模块的翘曲进行抑制，需要如专利文献1的压板那样的按压部件，存在将功率模块固定于散热器的工序变得漫长且复杂化的问题。