[发明专利]电力组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及装配电力半导体器件等发热大的电子部件，在电力变换用途中使用的电力组件及其制造方法。

发明的背景

近些年来，随着电子设备的高性能化和小型化的要求在电子设备中使用的电力电子领域的电源电路也希望小型化、节能化。为此，电力组件的散热构造就成了重要的问题。

作为改善电力组件的散热性的方法，可以使用把半导体芯片等的发热量大的电子部件安装到散热片上，用散热片实现散热的方法。发热部件与散热片，可以用具备绝缘性和导热性的部件保持热接触。作为这样的部件，可以举出导热性润滑脂。但是导热性润滑脂操作性不好，而且由于取决于涂敷方法热接触程度而不同，故最近人们采用在把导热性的弹性体夹在中间地推压到发热部件与散热片之间的状态下进行固定以使之接触的方法。

另一方面，作为改善电力组件的散热性的另外的方法，还可以使用这样的方法：使用导热性良好的基板，把发热部件装配到该基板上，实现用基板进行的散热。作为这样的散热用基板，虽然有例如使铜板接合到氧化铝、氮化铝等的陶瓷基板表面上的基板，但是具有价格昂贵的问题，在电力比较小的那些用途中，一般地说，可以利用中间存在着绝缘体层地在铝等的散热片的单面上形成布线图形的金属基底基板。但是，金属基底基板为了改善热传导，绝缘物就必须形成得薄，因而在金属基底间会受噪声的影响以及在绝缘耐压方面存在着问题。

由于陶瓷基板和金属基底基板在性能和价格方面像这样地难于两立，故人们提出了这样的方案：使无机填充物分散到热可塑性树脂内的基板表面上，形成引线框架的基板。但是，该基板由于采用使热可塑性树脂与无机填充物进行熔融混合研磨后，使之射出成型的办法制作，故要高浓度地填充无机填充物是困难的，导热性的改善存在着界限。此外，人们还提出了这样的方案：使用在已使无机填充物分散到热硬化性树脂组成物内的基板表面上形成了引线框架的基板的方法(特开平10-173097号公报)。该基板，可以采用在使含有热硬化性树脂和无机填充物的在未硬化的状态下具有可挠性的薄板状物和引线框架进行叠层之后，使薄板状物硬化的办法制作，高浓度地填充无机填充物是可能的，因而实现了良好的导热性。

这些散热用基板，单面布线而且其布线层是单层的，因而微细的布线的引绕是极其困难的。在换流器等的电力组件中，把含有发热部件的电力电路部分装配到这些散热用基板上，驱动电路、保护电路等由发热比较少的部件构成，需要微细布线的控制电路部分，则可设置在由印制布线板构成的控制基板上。该控制基板与形成了电力电路部分的散热用基板个别地组装，然后再与散热用基板进行电连。例如，在已装配上部件的散热用基板的装配面上边，隔以恒定的空间相向地配置、固定、封装控制基板。

在这样的导热性的弹性体薄片或使用散热用基板的电力组件中，具有以下的问题。

导热性的弹性体薄，所以具有绝缘耐压低的问题。此外，在通过弹性体使多个发热部件与一个散热片进行热接触的情况下，就必须借助于因进行推压而产生的弹性体薄片的变形来吸收装载到基板上的发热部件的高度的不均一或基于尺寸公差、对基板的装配姿势的参差不一等的部件的高度的不均一。因此，若使用薄的弹性体，则能够吸收的部件的高度的不均一存在着界限。在不均一大的情况下，具有不可能保持弹性体薄片与发热部件的均一的接触程度的问题。再者说，还存在着因弹性体薄片对于发热部件的过剩的推压而产生的应力会招致发热部件的损伤或弹性体薄片的龟裂的问题。

另一方面，在使用发热部件的电力组件中，具有以下的问题。就是说，即便是必须散热的部件，在连接端子个数增加，而且电极间节距狭窄的情况下，就必须进行微细的布线的引绕，高密度地向本身为单面且单层布线的散热用基板上装配是困难的。但是，如果把该发热部件装配到虽然可进行微细布线但导热性不好的控制基板上，则难于散热。因此，具有对于那种需要微细布线和散热这两方的发热部件来说不合用的问题。