[发明专利]功率模块及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率模块及其制造方法，特别涉及在高温度工作的功率模块及其制造方法。

背景技术

在现有的功率模块中，通常，绝缘衬底以氮化铝（以下AlN）、氧化铝（Al₂O₃）、氮化硅（Si₃N₄）等陶瓷形成，在其表面背面上形成有铜或铝的金属图案。配置在绝缘衬底上的功率元件通过焊锡被接合在该绝缘衬底的金属图案上，从功率元件的电极向端子部以铝线进行布线，整体以硅凝胶（silicone gel）等密封材料进行密封。这是在专利文献1中示出的情况。

专利文献

专利文献1：日本特开平6-5742号公报。

当功率模块工作时，在功率元件的电阻部分中流过电流，元件发热，该热经由绝缘衬底、焊锡、底板向外部的冷却器（未图示）传递，进行散热。

可是，在与功率元件接合的铝线的接合部中存在被传递功率元件的热而导致温度上升，接合的可靠性降低的问题。此外，功率元件的热膨胀系数（线膨胀系数）和铝线的热膨胀系数（线膨胀系数）之差导致热应力被反复施加，存在有可能在界面附近发生疲劳损坏直至断裂的问题。特别如果是SiC器件那样的能高温工作的器件的话，工作温度进一步变高，该接合部的可靠性显著降低。

发明内容

本发明正是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的在于提供一种能防止铝线接合部的可靠性的劣化，实现Si、SiC器件的高温工作的功率模块及其制造方法。

本发明的功率模块具备：绝缘衬底，配置在盒体内；功率元件，接合在所述绝缘衬底上；第一布线构件，其为矩形筒状的金属，第一侧面被接合于所述功率元件的表面电极；布线，连接于所述第一布线构件的与所述第一侧面相向的第二侧面；以及密封材料，被填充在所述盒体内，覆盖所述绝缘衬底、所述功率元件、所述第一布线构件、所述布线。

此外，本发明的功率模块的制造方法具备：（a）以所述第一布线构件的至少所述第二侧面露出的方式，在所述盒体内填充所述第一密封材料，覆盖所述绝缘衬底、所述功率元件、所述第一布线构件的工序；（b）在填充所述第一密封材料并露出的所述第一布线构件的所述第二侧面连接所述布线的工序；以及（c）在所述第一密封材料上进一步填充所述第二密封材料，覆盖所述第一布线构件的至少所述第二侧面、所述布线的工序。

根据本发明的功率模块，通过具备：绝缘衬底，配置在盒体内；功率元件，接合在所述绝缘衬底上；第一布线构件，其为矩形筒状的金属，第一侧面被接合于所述功率元件的表面电极；布线，连接于所述第一布线构件的与所述第一侧面相向的第二侧面；以及密封材料，被填充在所述盒体内，覆盖所述绝缘衬底、所述功率元件、所述第一布线构件、所述布线，从而功率元件表面和布线的接合部之间的距离变大，能抑制热直接传递，能防止其可靠性的劣化。此外，能抑制功率元件的热膨胀系数和布线的热膨胀系数之差导致的热应力，能抑制接合的断裂可能性。

此外，根据本发明的功率模块的制造方法，具备：（a）以所述第一布线构件的至少所述第二侧面露出的方式，在所述盒体内填充所述第一密封材料，覆盖所述绝缘衬底、所述功率元件、所述第一布线构件的工序；（b）在填充所述第一密封材料并露出的所述第一布线构件的所述第二侧面，连接所述布线的工序；以及（c）在所述第一密封材料上进一步填充所述第二密封材料，覆盖所述第一布线构件的至少所述第二侧面、所述布线的工序，由此成为能耐受在布线的接合时施加的加重、超声波的振动的构造，得到更稳定的接合性，品质提高。

附图说明

图1是实施方式1的功率模块的剖面图。

图2是实施方式1的布线构件的剖面图。

图3是实施方式1的布线构件的剖面图。

图4是实施方式2的功率模块的剖面图。

图5是实施方式3的功率模块的剖面图。

图6是前提技术的功率模块的剖面图。

具体实施方式

首先，针对本发明背景技术的功率模块，在以下进行说明。

如图6所示，功率模块在盒体8内具备：底板7；绝缘衬底5，隔着焊锡6分别配置在底板7上；功率元件1，隔着焊锡6配置在绝缘衬底5上；端子4，经由铝线3连接于功率元件1的表面电极；以及密封材料2，在盒体8内填充并覆盖绝缘衬底5、功率元件1、铝线3。