[发明专利]高热传导绝缘树脂的粘接方法

说明书

技术领域

本发明涉及对功率模块所具备的散热器粘接热传导绝缘树脂的方法。

背景技术

作为开关设备，以往已知有IGBT(Insulated Gate Bipolar Transister：绝缘栅双极晶体管)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Power-MOS-FET)、功率晶体管等大电流用的功率半导体模块(功率模块)。这样的功率模块被搭载于混合动力汽车或电动汽车等中。进而，对于这样的车载用功率模块，由于半导体元件动作时的自发热量大，因此必须具备具有高散热性的冷却构造。

图13表示具有冷却器的功率模块的一个例子。功率模块90具有：作为发热体的多个半导体元件10、钎焊有上述半导体元件10的散热器20、以及具备由冷却翅片31和盖板32形成的流路33的冷却器30。通过这样的构造，将从各半导体元件10产生的热传递到散热器20整体，该被传递的热在与冷却器30的内部流动的制冷剂之间进行热交换，由此各半导体元件10被高效地冷却。

进而，由于需要使散热器20与冷却器30之间电绝缘，因此两者经由绝缘树脂接合。并且，需要避免散热器20与冷却器30之间的热传递率恶化。因此，作为绝缘树脂使用热传导性好的高热传导树脂。

在此，作为高热传导绝缘树脂，在使用树脂片的情况下，通过预先将树脂片粘接于冷却器30，且一边对该树脂片进行加热一边将散热器20压接(加压)于树脂片，由此将树脂片粘接于散热器20。

并且，作为高热传导绝缘树脂，在使用液状树脂的情况下，例如，如专利文献1所公开的那样，考虑通过注入路径将液状的树脂注入到规定的区域内(散热器20与冷却器30之间)进行密封，由此将高热传导绝缘树脂粘接于散热器20。

专利文献1：日本特开2004-048084号公报

然而，在上述以往的粘接方法中，有可能损伤高热传导绝缘树脂的绝缘性能或传热性能。即，在前者的粘接方法中，是在半导体元件10被钎焊于散热器20上的状态下对散热器20进行加压，此时必须避开半导体元件10进行加压。因此难以相对于树脂片对散热器20均匀地进行加压，并且，由于各元件存在弯曲、倾斜、表面粗糙度的不均匀等，在散热器20加压时应力会局部集中于树脂片，因此有可能造成高热传导绝缘树脂破损。进而，当高热传导绝缘树脂破损时，则无法确保绝缘性能，并且传热性能显著降低。

在此，也考虑在将半导体元件10钎焊于散热器20之前将树脂片粘接于散热器20，然而在这种情况下，是在粘接树脂后将半导体元件10钎焊于散热器20。进而，钎焊时散热器20的温度会达到300℃以上，超过高热传导绝缘树脂的耐热温度(大约200℃)，因此不能采用这样的粘接方法。

另一方面，在后者的粘接方法中，虽然能够防止高热传导绝缘树脂的破损，但由于将液状的树脂注入到规定的区域内进行密封，因此易将空气卷入到树脂内，有可能产生空隙。进而，如果产生了空隙则传热性能显著降低。

发明内容

因此，本发明是为了解决上述问题所做出的，其目的在于提供一种能够在不损害高热传导绝缘树脂的绝缘性能和传热性能的前提下将高热传导绝缘树脂粘接于散热器的高热传导绝缘树脂的粘接方法。

为了解决上述问题而完成的本发明的一个方式提供一种高热传导绝缘树脂的粘接方法，将介于功率模块所具备的散热器与冷却器之间的高热传导绝缘树脂粘接于上述散热器，并且在上述散热器上钎焊有半导体元件，该粘接方法的特征在于，包括以下工序：固定工序，利用夹具固定上述散热器；配置工序，将被上述夹具固定的上述散热器配置在预先粘接于上述冷却器的片状高热传导绝缘树脂上，形成密闭空间；粘接工序，对上述密闭空间进行减压而使上述散热器与上述片状高热传导绝缘树脂之间的粘接部成为负压，并且对上述片状高热传导绝缘树脂进行加热，将上述片状高热传导绝缘树脂粘接于上述散热器。

在该粘接方法中，在配置工序中形成密闭空间，在粘接工序中对密闭空间进行减压而使散热器与片状高热传导绝缘树脂之间的粘接部成为负压，因此能够借助压力差使散热器与片状高热传导绝缘树脂紧贴从而均匀地进行粘接。并且，并不从上方(半导体元件侧)对散热器进行加压。由此，能够防止粘接时在片状高热传导绝缘树脂产生应力集中，因此高热传导绝缘树脂不会破损。由此，高热传导绝缘树脂的绝缘性能不会降低。

并且，由于在减压状态下对两者进行粘接，因此难以在粘接面产生空隙，即便假设产生了空隙也比通常情况下的空隙小。由此，高热传导绝缘树脂的传热性能不会降低。