半导体模块及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体模块及其制造方法，特别涉及用于电动机驱动装置等逆变器装置、开关电源装置等功率转换装置的用途的半导体模块及其制造方法。
【背景技术】
[0002]功率转换用的半导体模块是将用于进行功率转换的功率晶体管或二极管等功率用的多个半导体芯片集成于一个封装。该半导体模块预先在封装内部进行适用于所希望应用的电路布线，对应用装置整体的小型化作出贡献。在功率转换用的半导体模块中，作为功率晶体管，一般使用M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)。
[0003]对于功率转换用的元件，为了通过散热来降低因其损耗而引起的发热，将其构成为通过绝缘基板上的铜箔面及绝缘基板而露出半导体模块的外部，使用散热体来从其露出面进行散热(例如参照专利文献I)。即，在该专利文献I中，在热传导性优异的金属板表面配置绝缘层，在该绝缘层上形成主电路布线图案，在该主线路布线图案上接合有半导体芯片。由该半导体芯片产生的热量会通过主电路布线图案及绝缘层而传导至金属板，通过与该金属板相接合的散热器进行散热。
[0004]另外，功率转换用的元件通过引线框、导电性引线或基板上所形成的布线图案而形成所希望的电路，这些电路与和外部进行电连接的电连接单元即端子之间直接连接或通过引线等间接连接。
[0005]而且，在半导体模块中安装有控制IC的被称为IPM(Intelligent Power Module:智能功率模块)的模块正在被产品化并得到广泛应用。控制IC具有用于驱动功率转换用元件的驱动器功能、检测过电流等异常状态并进行保护的功能。由于控制IC的发热量较小，且为了避开功率转换用元件的噪声，将控制IC安装在远离装载有功率转换用元件的基板的位置。在专利文献I中，控制IC安装于壳体内所形成的布线图案上。
[0006]另外，IPM中也存在有以下模块，即在模块内部安装有电流检测元件、温度检测元件、吸收元件、或为了向控制IC提供稳定功率而连接的电容器等无源元器件。然后，对安装了上述元件并进行了所希望的电连接后的半导体模块进行树脂密封，从而完成IPM。
[0007]例如，专利文献I中所记载的IPM中，在预先形成有布线图案的绝缘基板上通过焊接接合而安装有IGBT及FWD(Free Wheeling D1de:续流二极管)等功率转换用的元件。保持该绝缘基板的端子壳体通过插入成型来由引线框和PPS树脂(Polyphenylene SulfideResin:聚苯硫醚树脂)一体化形成。对于端子壳体，通过射出PPS树脂并使其成型于由固定销进行固定、设置的模具，上述固定销是为了避免引线框因成型时的树脂压力而发生位置偏移或变形而设置的固定销、或是推顶销等固定销，此时得到的开口部(固定销造成的孔)以使成型过程中固定销可动的方式被树脂密封。在端子壳体中，控制IC等元件通过银糊料等粘接单元安装于引线端子。之后，利用粘接剂将绝缘基板粘接于端子壳体，利用铝引线进行电接线(超声波接合)以使得在元件-绝缘基板的布线图案一引线框之间构成所希望的电路结构，然后利用树脂浇注进行密封，从而构成半导体模块。
[0008]此处，在将键合线通过超声波接合的方式接合于引线端子的情况下，已知可能会发生接合不良的情况(例如参照专利文献2)。在该专利文献2中，在制造端子壳体时，由于树脂和金属制的引线端子之间的线性膨胀系数不同的原因，在高温树脂发生冷却时，在端子壳体内部紧密接触的引线端子可能会脱离壳体。引线端子和PPS树脂并无附着力，因此即使形成为紧密接触，两者之间仍会产生稍许间隙。若在引线端子从壳体浮起的状态下，将键合线通过超声波接合的方式接合于引线端子，则超声波的振动能量会被引线端子吸收，该现象会成为接合不良的原因。
[0009]对于该问题，在专利文献2中，在成为引线端子的端子板中的超声波接合部位的正下方的壳体中形成贯通孔，在贴合于壳体的散热器中对应于贯通孔的位置上也形成有支承构件插入口。在对键合线进行超声波接合时，利用配置于支承构件插入口及贯通孔的固定销对端子板的超声波接合部位的下表面进行支承，并且使用杆状的工具将键合线通过超声波接合的方式接合于端子板的上表面。由于端子板面对贯通孔，因而端子板的下表面曝露于空气中，散热性得以提高。
[0010]在专利文献2中，在由中央部形成有开口的绝缘性树脂构成的框状的壳体的下表面配置由热传导性较高的金属形成的板状的散热器，利用该散热器来塞住开口。使用粘接剂来进行该树脂与金属之间的接合，但是若涂布超过所需量的多余的粘接剂，则虽然能获得较高的接合强度，但是粘接剂可能会从接合面溢出。粘接剂向外侧流出有损外观，而且其向内侧流入会导致利用超声波接合得到的接合部受到污染，从而使得强度下降。
[0011]作为抑制该粘接剂溢出的方法，已知有在壳体的与散热器相对的面上形成多个槽，将其中的中央附近的槽设为粘接剂涂布槽，将外侧及内侧的槽设为粘接剂流出防止槽(例如参照专利文献3)。由此，即使粘接剂从粘接剂涂布槽中溢出，该粘接剂也会被粘接剂流出防止槽所接纳，能防止其进一步流出。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献1:日本专利特开2013-258321号公报(段落
[0043]、图2)
[0015]专利文献2:日本专利特开2004-134518号公报(段落
[0048]-
[0056]、图4-图7)
[0016]专利文献3:日本专利特开2012-15349号公报(图1)
【发明内容】
[0017]发明所要解决的技术问题
[0018]在现有的半导体模块中，在将键合线通过超声波接合的方式接合于引线框时，需要按压超声波接合面的相反侧的面的销状的按压夹具，而且该按压夹具较为复杂，因此存在设备费用上升的问题。此外，在超声波接合工序时必须拆卸下按压夹具，由于该拆卸需要花费时间，因此还存在制造的生产量降低的问题。
[0019]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能在制造阶段利用超声波进行稳定的引线键合的半导体模块及其制造方法。
[0020 ]解决技术问题所采用的技术手段
[0021]本发明为了解决上述问题而提供了一种半导体模块。该半导体模块包括:引线框，该引线框具有通过超声波接合的方式接合键合线的连接面；以及壳体，该壳体在内部具有安装引线框的安装面，在外部具有固定电路块的固定面，还具有以贯通安装面和固定面之间的方式形成的开口部，其中，所述电路块的绝缘基板上形成有半导体芯片。向开口部填充粘接剂，由此对引线框的连接面的附近部位与电路块进行粘接。
[0022]本发明提供了一种半导体模块的制造方法。该半导体模块的制造方法中，首先对壳体进行成型。将该壳体形成为:在内部具有安装引线框的安装面，以及在对应于安装面的外部具有固定电路块的固定面，其中，该引线框具有通过超声波接合的方式接合键合线的连接面，该电路块的绝缘基板上形成有半导体芯片。此时，利用推顶销或按压销，从引线框的背面对引线框的连接面的附近部位进行支承，并向模具注入树脂，从而成型得到壳体。接着，对利用推顶销或按压销形成有开口部的壳体的固定面涂布粘接剂并使粘接剂填充至开口部，将电路块载放于壳体的固定面，从而将电路块固定于壳体。然后，通过对键合线进行超声波接合来将其连接至通过粘接剂而固定于电路块的引线框的连接面。
[0023]根据上述半导体模块及其制造方法，通过超声波接合而接合有键合线的引线框的连接面的附近部位利用粘接剂并通过开口部而固定于电路块。由此，在对键合线进行超声波接合来使其连接至引线框时，引线框不会晃动从而不会发生接合不良。