防水型电子设备以及其制造方法
【专利摘要】防水型电子设备具备：电子部件构造体，其具备包括半导体元件的电子部件、以能够进行热传导的方式设于电子部件的散热部件、以及以使散热部件的一面露出的方式对电子部件的周围进行覆盖的绝缘件；以及防水膜，其至少形成于电子部件构造体的浸渍于制冷剂的浸渍区域的整个面。
【专利说明】
防水型电子设备以及其制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及防水型电子设备以及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在混合动力汽车、电动汽车，搭载有作为驱动马达的电力变换装置的电子设备。电力变换装置等电子设备将从电池供给的直流电变换为交流电来驱动马达，并且，相反地将在马达中再生成的交流电变换为直流电并蓄电于蓄电装置。这样的电子设备中，在壳体内部容纳有高温发热的半导体元件，从而需要浸渍于冷却水等冷却介质中来进行冷却。
[0003]作为防水型的电子设备的一个例子，公知有如下构造:在容纳有半导体元件的半导体装置设置散热片，并利用壳体主体的上壁部和壳体底板从上下进行夹持，从而将散热片固定于壳体。该防水型的电子设备中，由半导体装置的侧面和壳体的内壁规定的空间形成用于冷却半导体装置的流路，而将半导体装置浸渍于制冷剂中(参照专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2004-119667号公报
【发明内容】
[0007]发明所要解决的课题
[0008]上述电子设备中，由于将设有散热片的半导体装置浸渍于流路中并利用制冷剂对其侧面进行冷却，所以能够提高冷却效率。但是，对内部的半导体元件进行容纳的壳体需要形成相对于外部密封的密封构造，从而材料成本较高，并且组装工时较多，进而生产率较低。
[0009]用于解决课题的方案
[0010]根据本发明的第一方式，防水型电子设备具备:电子部件构造体，其具备包括半导体元件的电子部件、以能够进行热传导的方式设于电子部件的散热部件、以及以使散热部件的一面露出的方式对电子部件的周围进行覆盖的绝缘件；以及防水膜，其至少形成于电子部件构造体的浸渍于制冷剂的浸渍区域的整个面。
[0011]根据本发明的第二方式，防水型电子设备的制造方法中，在引线框上搭载包括半导体元件的电子部件，并将半导体元件的电极和引线框的引线结合，在引线框，以能够进行热传导的方式设置散热部件，以使引线框的引线的一部分向外部伸出的方式利用绝缘件对电子部件和散热部件进行覆盖，从而形成电子部件构造体，并且，在电子部件构造体的散热部件的外表面以及绝缘件的至少散热部件的周围部分形成防水膜。
[0012]发明的效果如下。
[0013]根据本发明，由于在电子部件构造体的外表面形成防水膜，所以不需要对电子部件构造体整体进行容纳的壳体，从而能够减少材料成本，并提高生产率。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的一个实施方式的防水型电子设备的剖视图。
[0015]图2是从上方观察图1所示的防水型电子设备的内部剖视图。
[0016]图3(a)?图3(d)是用于说明图1的防水型电子设备的制造方法的各工序的剖视图。
[0017]图4(a)?图4(e)是表示散热部件和中间导热部件的制造方法的一个例子的各工序的剖视图。
[0018]图5是表示形成防水膜的方法的一个例子的剖视图。
[0019]图6(a)、(b)是用于说明接着图5的工序的图，图6(a)是剖视图，图6(b)是从上方观察的俯视图。
[0020]图7(a)?(C)分别是散热体结构体的放大剖视图。
[0021]图8是表示本发明的实施方式2的防水型电子设备的剖视图。
[0022]图9是表示本发明的实施方式3的防水型电子设备的剖视图。
[0023]图10(a)、图10(b)是用于说明图9所示的防水型电子设备的制造方法的剖视图。
[0024]图11是表示本发明的实施方式4的防水型电子设备的剖视图。
[0025]图12是表示本发明的实施方式5的防水型电子设备的剖视图。
[0026]图13(a)?(C)是表示形成防水膜的方法的一个例子的示意剖视图。
【具体实施方式】
[0027]--实施方式卜-
[0028]以下，参照附图，对本发明的防水型电子设备以及其制造方法的一个实施方式进行说明。
[0029][防水型电子设备100的构造]
[0030]图1是作为本发明的一个实施方式的防水型电子设备的剖视图，图2是从上方观察图1所示的防水型电子设备的内部剖视图。
[0031]防水型电子设备100例如搭载于混合动力汽车、电动汽车，作为驱动马达等的电力变换装置来使用。
[0032]防水型电子设备100具备电子部件构造体110(将在下文中进行详细说明)、和形成于电子部件构造体110的周侧面以及底面的防水膜109。电子部件构造体110包括:搭载在引线框102上的电子部件101;对电子部件101和引线框102的周围进行覆盖的由有机树脂形成的绝缘件104;以及在一面露出的散热部件108等部件。
[0033 ] 在电子部件构造体110的上表面11 Oa，未形成防水膜109，而绝缘件104露出。如图1中双点划金属线所示那样，防水型电子设备100在流通于未图示的冷却构造体的冷却流路的冷却水等制冷剂121内浸渍直至散热部件108的上部，从而由制冷剂121冷却。
[0034]电子部件构造体110具备电子部件101、接合材料105、引线框102、绝缘部件106、中间导热部件107、以及散热部件108。
[0035]电子部件101例如由绝缘栅型晶体管(IGBT)之类的处理大电力的半导体元件形成。电力变换装置等电子设备用于汽车的变频器，从而需要处理大电力，从而电子部件101使用动作时的发热量较大的功率用的IGBT。
[0036]电子部件101的背面通过焊锡等接合材料105而接合于引线框102。引线框102由铜、铝或者以它们为主要成分的合金形成，具有供电子部件101搭载的裸片102a、和多个引线102b。在电子部件101的主面形成有电极(未图示)，各电极通过由铝、金等形成的金属线103而结合于各引线102b。
[0037]中间导热部件107例如是由铝、铜、镁等金属形成的平板状部件。绝缘部件106夹设在引线框102的裸片102a与中间导热部件107之间，由陶瓷或者有机树脂形成。
[0038]散热部件108中，在板状的主体108a—体地形成有矩阵状或者锯齿状地排列的多个冷却翅片108b。散热部件108例如由含有铝、铜、镁等的金属、热传导性良好的陶瓷或者金属和无机物的混合物等形成。作为有效地形成散热部件108的方法的一个例子，能够应用基于切片加工或者切块加工的机械加工。使用将主体108a的厚度和冷却翅片108b的厚度合计后的厚度的板材，从上下方向以及左右方向以规定间隔形成与冷却翅片108b的厚度对应的深度的槽，由此来形成散热部件108。槽的加工可以使上下方向的加工与左右方向的加工正交，也可以使它们斜向交叉。也可以利用机械加工以外的方法来形成。也可以使用使主体108a与冷却翅片108b是不同的材质的复合材料。
[0039]绝缘件104例如由环氧树脂、或者在环氧树脂混合有由热传导度比二氧化硅大的材料构成的填料的有机树脂材料来形成。
[0040]防水膜109例如由铝、镍、锡、铬等金属、或者特氟龙(注册商标)之类的高耐水性的树脂来形成。包括散热部件108的外表面，防水膜109形成于从散热部件108露出的绝缘件104的周侧面以及底面的整个面。将在下文中说明防水膜109的形成方法。
[0041 ][防水型电子设备100的制造方法]
[0042]接下来，参照图3(a)?(d)，对防水型电子设备100的制造方法的一个实施方式进行说明。
[0043]如图3(a)所示，在散热部件108接合中间导热部件107。接合方法能够使用熔焊、软钎焊、硬钎焊、摩擦搅拌接合等。也可以使散热部件108为陶瓷，也可以使主体108a为金属材料，并仅使冷却翅片108b为陶瓷。
[0044]如图3(b)所示，在中间导热部件107上接合绝缘部件106，从而形成一体地接合有散热部件108、中间导热部件107、绝缘部件106的散热体结构体230。
[0045]在由树脂形成绝缘部件106的情况下，期望是具有高导热性的树脂。在中间导热部件107上搭载完全固化前的具有粘着性的树脂之后使之固化。
[0046]在由陶瓷形成绝缘部件106的情况下，通过熔焊、软钎焊、摩擦搅拌接合等进行接合，或者在与中间导热部件107之间夹设高热传导性树脂来进行接合。
[0047]如图3(c)所示，在散热体结构体230的绝缘部件106接合引线框102。
[0048]接合方法能够利用与接合中间导热部件107和绝缘部件106的情况相同的方法。
[0049]如图3(d)所示，利用接合材料105对电子部件101的背面进行芯片结合(夕''彳求V夕'')。作为接合材料105，期望使用焊锡的软钎焊的方法，但也可以使用其它的方法。接下来，通过金属线结合，并利用金属线103将电子部件101、即半导体元件的电极(未图示)和引线框102的引线102b连接。由此，形成图3 (d)所示的中间构造体220。
[0050]以使散热部件108的至少各冷却翅片108b露出的方式利用绝缘件104密封图3(d)的状态下的中间构造体220，从而形成图1所示的电子部件构造体110。优选使用环氧类树脂等作为绝缘件104，并通过模制成形来形成电子部件构造体110的方法。
[0051]而且，在电子部件构造体110的外表面形成防水膜109。防水膜109形成于散热部件108的外表面以及绝缘件104的表面。但是，防水膜109未形成于电子部件构造体110的上表面110a，并在该部分中以使绝缘件104露出的方式形成。由此，制成图1所示的防水型电子设备 100
[0052]作为防水膜109的材料，如上所述能够使用特氟龙(注册商标)、金属。特氟龙(注册商标)在廉价的方面有优点，金属在热传导性以及耐久性方面比特氟龙(注册商标)优异。
[0053]在防水膜109使用金属材料的情况下，在耐腐蚀性的方面，优选相比氢而离子化倾向较小的材料。另一方面，若是在表面形成致密的氧化膜的材料，则能够防止防水膜109本身的腐蚀，从而能够使用作为这样的材料的铝、镍、锡、铬等。
[0054]防水膜109的形成方法能够使用溅射、蒸镀、非电解镀层、冷喷涂、热喷涂、气溶胶沉淀法、或者组合有基于上述任一种方法的供电用薄膜形成和电镀的方法。其中，组合有冷喷涂或者供电用薄膜形成和电镀的方法在能够有效率地形成厚膜方面优选。
[0055]在使用组合有供电用薄膜形成和电镀的方法的情况下，作为供电用薄膜形成法，除上述以外，还能够使用导电性聚合物成膜。若考虑粘合性、成本、对绝缘件104的损伤等，则优选非电解镀层、气溶胶沉淀法以及导电性聚合物成膜。作为通过电镀在供电用薄膜上形成厚膜的情况下的金属材料，能够使用铜、镍、锡、锌或者包含它们中一种以上的合金。其中，镍在耐腐蚀性的方面优异，铜在热传导性的方面优异。
[0056][防水型电子设备1O的其它的制造方法]
[0057]参照图4(a)?图4(e)，对防水型电子设备100的其它的制造方法的一个例子进行说明。以下说明的制造方法尤其不经过特别的接合工序就能够一体化地形成绝缘部件106、中间导热部件107、以及散热部件108，具有非常有效率的特征。
[0058](I)参照图 4(a):
[0059]准备形成有比散热部件108的厚度和中间导热部件107的厚度的合计更深的空腔201的模具200。模具200具有在以下的工序中说明的中间导热部件107的熔融温度以上的高熔点温度，并且，需要是能够与凝固的中间导热部件107分离的材料。例如，能够举出氧化铝等陶瓷材料。
[0060]在模具200的空腔201，以比散热部件108的厚度(包括冷却翅片108b的厚度在内)稍薄的方式容纳之后成为散热部件108的高热传导性材料208。高热传导性材料208是粉末状的材料，例如使用氧化镁、二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳粉末等与通常的块状状态的金属相比高热传导性的粉末。其中，碳粉末在成本方面以及加工容易性方面优异，从而优选。需要加工容易性的理由将在下文中进行说明。而且，以远离高热传导性材料208的上表面208a的方式配置绝缘部件106。高热传导性材料208的上表面208a与绝缘部件106之间的间隔对应于中间导热部件107的厚度。
[0061](2)参照图 4(b):
[0062]向高热传导性材料208与绝缘部件106之间注入之后成为中间导热部件107的熔融的低熔点金属材料207。低熔点金属材料207是与高热传导性材料208相比熔点低的金属材料。低熔点金属材料207的注入在低熔点金属材料207到达绝缘部件106的下表面的时刻结束。
[0063]通过注入熔融的低熔点金属材料207，从而高热传导性材料208成为混合有低熔点金属材料207的高热传导性/低熔点金属混合材料209(参照图4(c))。并且，绝缘部件106附近的表面侧的低熔点金属材料207成为对高热传导性/低熔点金属混合材料209和绝缘部件106进行接合的中间导热部件107(参照图4(c))，从而构成一体化有高热传导性/低熔点金属混合材料209、中间导热部件107以及绝缘部件106的加工前散热体结构体240。
[0064](3)参照图 4(c):
[0065]从模具200取出一体化有高热传导性/低熔点金属混合材料209、中间导热部件107以及绝缘部件106的加工前散热体结构体240。
[0066](4)参照图 4(d):
[0067]与实施方式I的情况相同，在加工前散热体结构体240的绝缘部件106接合引线框102，并利用接合材料105对电子部件101的背面进行芯片结合。并且，通过金属线结合，并利用金属线103将电子部件101的电极(未图示)和引线框102的引线102b连接，从而形成中间构造体220A。
[0068]而且，以使高热传导性/低熔点金属混合材料209露出的方式利用绝缘件104对中间构造体220A进行密封。在这种情况下，也优选使用环氧类树脂等作为绝缘件104，并通过模制成形来进行。
[0069](5)参照图 4(e):
[0070]对高热传导性/低熔点金属混合材料209进行机械加工而形成多个冷却翅片108b。由此，高热传导性/低熔点金属混合材料209成为具有多个冷却翅片108b的散热部件108。此时，若高热传导性材料208由加工性容易的材料形成，则能够提高形成多个冷却翅片108b时的加工的效率性。由此，形成与实施方式I相同的电子部件构造体110。
[0071](6)之后与实施方式I相同，在电子部件构造体110的外表面形成防水膜109。由此，得到图1所示的防水型电子设备100。
[0072]根据该方法，能够使用氧化镁、二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳粉末等高热传导性材料，从而能够增大散热部件108的散热性。
[0073]上文中举例表示了如下方法:预先在模具200内放入高热传导性材料208，之后注入低熔点金属材料207，而形成高热传导性/低熔点金属混合材料209。但是，也可以预先形成由混合有高热传导性材料和低熔点金属材料的材料形成的高热传导性/低熔点金属混合材料209，并将该高热传导性/低熔点金属混合材料209放入模具200内。
[0074]并且，上文中举例表示了如下方法:在形成中间构造体220A之后，通过机械加工来形成散热部件108的冷却翅片108b。但是，也可以预先在模具200的空腔201形成与多个冷却翅片108b对应的突起，并放入高热传导性材料208。通过注入低熔点金属材料207，来在模具200的空腔201内形成具有多个冷却翅片108b的散热部件108，从而与之后加工高热传导性/低熔点金属混合材料209来形成冷却翅片108b的方法相比更有效率。
[0075][防水膜109的其它的形成方法]
[0076]实施方式I中，举例表示了未在电子部件构造体110的上表面IlOa整个面实施防水膜109的构造。但是，也可以在电子部件构造体110的上表面110a，形成防水膜109直至引线102b的周缘附近而扩大防水区域，从而成为进一步提高耐水性的构造。
[0077]参照图5以及图6(a)、图6(b)，对该方法进行说明。
[0078]如图5所示，利用保护层111对电子部件构造体110的各引线102b的从绝缘件104突出的部分进行覆盖。该状态下，在电子部件构造体110的绝缘件104的表面整个面形成防水膜109。防水膜109的形成方法如上述。
[0079]在形成防水膜109后，剥离保护层111。该状态在图6(a)的剖视图、图6(a)的从上方观察的图6(b)的俯视图中示出。
[0080]防水膜109也形成于电子部件构造体110的上表面110a，但并未形成于各引线102b的周缘部，从而不与各引线102b接触。如图1所示，防水型电子设备100在电子部件构造体110的上表面11 Oa未浸渍于制冷剂121的状态下使用。但是，有时因在各引线102b的周缘部附着污垢而引起绝缘不良。因此，在采用上述构造的情况下，为了防止因污垢附着而引起各引线102b的短路，需要在上表面IlOa中设定未形成防水膜109的周缘部。
[0081]此外，为了提高各引线102b与绝缘件104的边界部分的强度，也可以利用树脂等对各引线102b的周围进行加强。由此，也能够防止上述的因污垢附着而引起的绝缘不良。
[0082][散热体结构体230的变形例]
[0083]图7(a)?图7(c)是散热体结构体的放大剖视图。
[0084]图7(a)是图3所示的散热体结构体230的放大剖视图。
[0085]散热体结构体230通过一体地接合散热部件108、中间导热部件107以及绝缘部件106而形成。绝缘部件106具有比散热部件108以及中间导热部件107的面积小的面积。
[0086]图7(a)所示的散热体结构体230中，俯视情况下，散热部件108和中间导热部件107成为同一形状、同一尺寸，区域A中，散热部件108、中间导热部件107、绝缘件104以及防水膜109这四个部件交杂。在材质不同的多个部件交杂的位置处，有产生应力集中的可能性。
[0087]图7(b)所示的散热体结构体230A具有中间导热部件107A的外形比散热部件108大的构造。该构造中，在区域A中，绝缘件104不交杂，而散热部件108、中间导热部件107A以及防水膜109这三个部件交杂。图7(b)的构造中，相比图7(a)的构造，能够与交杂的部件较少的量相应地缓和区域A中的应力集中。
[0088]图7(c)所示的散热体结构体230B具有与图7 (a)所示的散热体结构体230相同的构造，区域A中，四个部件交杂。但是，散热体结构体230B中，散热部件108和中间导热部件107A由相同的材料形成。即，散热体结构体2 3 O B中，区域A中交杂的不同种类的材料是三种。因此，相比区域A中四个不同种类的材料交杂的构造，能够相应地缓和应力集中。
[0089]根据上述一个实施方式，起到下述的效果。
[0090](I)实施方式的电子部件构造体110具备:对作为半导体元件的电子部件101的一面侧进行覆盖的绝缘件104;以及在电子部件101的另一面侧设置的散热部件108。在散热部件108和绝缘件104的表面且在浸渍于制冷剂121的区域设置防水膜109，而使之具有防水性。因此，不需要容纳电子部件构造体110整体的金属制壳体，从而能够减少材料成本，并提高生产率。
[0091](2)通过接合而一体化散热部件108、中间导热部件107以及绝缘部件106，从而形成散热体结构体230。在散热体结构体230的绝缘部件106接合引线框102，利用接合材料105在引线框102上接合电子部件101，并利用金属线103结合电子部件101的电极和引线框102的引线102b，从而形成中间构造体220。由于中间构造体220具有像这样简化了的构造，所以组装作业容易，并且生产率良好。
[0092 ] (3)电子部件构造体110是仅利用绝缘件104密封中间构造体220的一次密封体，不需要进行二次密封，由此也提高生产率。
[0093](4)是利用防水膜109对散热部件108的冷却翅片108b的外表面和绝缘件104的表面进行覆盖的构造，在浸渍于制冷剂121的浸渍区域不存在防水膜109的接缝，从而能够使之具有尚耐压性。
[0094](5)如图7(b)所示，通过设为中间导热部件107A的面积比散热部件108大的构造的散热体结构体230A，从而相比散热部件108、中间导热部件107、绝缘件104以及防水膜109这四个部件交杂的构造的散热体结构体230，能够缓和应力集中。
[0095](6)如图7(c)所示，通过设为散热部件108和中间导热部件107由相同的材料形成的构造的散热体结构体230B，从而在散热部件108、中间导热部件107、绝缘件104以及防水膜109这四个部件交杂的构造中，相比由不同种类的材料形成的情况也能够缓和应力集中。
[0096](7)如图4所示，通过在模具200内放入粉末状的高热传导性材料208，并向高热传导性材料208与绝缘部件106之间的缝隙注入低熔点金属材料207，而形成具有高热传导性/低熔点金属混合材料209的散热体结构体，从而能够得到导热性较大的散热部件108。并且，能够实现接合高热传导性/低熔点金属混合材料209、中间导热部件107以及绝缘部件106的作业的效率化。
[0097](8)也能够采用如图5以及图6所示地在电子部件构造体110的上表面IlOa形成防水膜109直至引线102b的周缘附近而扩大防水区域的构造。该情况下，通过利用树脂等对各引线102b的周围进行加强，能够防止在各引线102b的周缘部附着污垢而产生的绝缘不良。
[0098]—实施方式2—
[0099]图8是本发明的实施方式2的防水型电子设备100A的剖视图。
[0100]实施方式2的防水型电子设备100A在其上下的端部向制冷剂121所流动的冷却流路的外侧突出的状态下、换言之在仅防水型电子设备10A的中央区域浸渍于制冷剂121的状态下使用。
[0101]电子部件构造体IlOA的上表面IlOa以及下表面IlOb配置于制冷剂121所流动的冷却流路的外侧，未在该上表面110a、下表面I 1b形成防水膜109，从而绝缘件104A露出。也就是说，防水型电子设备100A中，防水膜109形成于除上表面IlOa以及下表面IlOb之外的周侧面的整个面。引线框102A具有从中央部的裸片102a向上下两个方向伸出的引线102b。向上下两个方向伸出的引线102b分别利用金属线103而结合于电子部件1I的电极，前端侧向绝缘件104A的外侧伸出。
[0102]防水型电子设备100A的其它结构与实施方式I相同，对对应的部件标注相同的符号并省略说明。
[0103]此外，实施方式2中，也可以如图6所示，在电子部件构造体IlOA的上表面IlOa以及/或者下表面110b，以不与各引线102b接触的方式形成防水膜109。
[0104]并且，也能够应用图4(a)?图4(c)所示的形成加工前散热体结构体240的构造以及制造方法。另外，也能够采用图7(b)所示的散热体结构体230A或者图7(c)所示的散热体结构体230B的构造。
[0105]因而，实施方式2中也起到与实施方式I相同的效果。
[0106]—实施方式3—
[0107]图9是本发明的实施方式3的防水型电子设备100B的剖视图。
[0108]实施方式3的防水型电子设备100B在电子部件构造体IlOB的绝缘件104B形成为与散热部件108的冷却翅片108b的上表面(图9中左侧的面)成为一个面的厚度这方面与实施方式I的防水型电子设备100不同。
[0109]S卩，如图9所示，防水型电子设备100B中，电子部件101的主面侧、即防水型电子设备100B的右侧面与电子部件101的主面之间的距离和实施方式I的防水型电子设备100相同。但是，其相反侧的侧面、即防水型电子设备100B的左侧面与电子部件101的主面之间的距离比实施方式I的防水型电子设备100长。即，防水型电子设备100B的左侧面形成于与散热部件108的冷却翅片108b的上表面成为一个面的位置。因此，防水型电子设备100B比防水型电子设备100厚与冷却翅片108b的高度大小相应的量。
[0110]因此，实施方式3的防水型电子设备100B相比实施方式I的防水型电子设备100以及实施方式2的防水型电子设备100A能够增大强度，从而适用于需要轻薄化的情况。
[0111]图10(a)、图10(b)是用于说明实施方式3的防水型电子设备100B的制造方法的剖视图。
[0112]通过图4(a)?图4(c)所示的方法，来形成加工前散热体结构体240，在加工前散热体结构体240接合引线框102，并利用接合材料105结合电子部件101。并且，通过金属线结合，并利用金属线103将电子部件101的电极(未图示)和引线框102的引线102b连接，从而形成中间构造体220A。上文中，作为形成加工前散热体结构体240的方法，也可以使用依照实施方式I的方法的方法。即，通过熔焊、软钎焊、硬钎焊、摩擦搅拌接合等在未形成冷却翅片108b的板状冷却部件接合中间导热部件107，并在中间导热部件107上搭载未固化的绝缘部件106之后使之固化。
[0113]而且，通过模制成形等，以使引线框102的各引线102b的前端侧露出的方式利用绝缘件104B对中间构造体220A进行覆盖。此时，绝缘件104B在散热部件108侧，形成为与冷却翅片108b的上表面成为一个面。图10(a)中表示利用绝缘件104B密封中间构造体220A而形成了电子部件构造体I1B的状态。
[0114]在形成电子部件构造体IlOB之后，对散热部件108实施切片加工或者切块加工等机械加工，而形成多个冷却翅片108b。由于在利用绝缘件104B密封中间构造体220A之后形成冷却翅片108b，所以在利用绝缘件104B密封电子部件构造体I1B时，能够防止绝缘件104B在各冷却翅片108b之间流动。
[0115]之后，依照实施方式I所记载的方法，在电子部件构造体IlOB的外表面形成防水膜109。
[0116]防水型电子设备100B的其它结构与实施方式I相同，对对应的部件标注相同的符号并省略说明。
[0117]实施方式3中，也可以如图6所示，在电子部件构造体IlOB的上表面110a，以不与各弓I线102b接触的方式形成防水膜109。
[0118]并且，也能够采用图7(b)所示的散热体结构体230A或者图7(c)所示的散热体结构体230B的构造。
[0119]因而，实施方式3中也起到与实施方式I相同的效果。
[0120]除此之外，利用绝缘件104B能够实现强度的提高。
[0121]一实施方式4—
[0122]图11是本发明的实施方式4的防水型电子设备100C的剖视图。
[0123]实施方式4的防水型电子设备100C在中间构造体220的相反侧的侧面也具备散热体结构体(对置散热体结构体)230，这一方面与实施方式I不同。以下，以该不同的方面为主对防水型电子设备100C进行说明。
[0124]如已在实施方式I中说明的那样，电子部件101的背面利用接合材料105而与引线框102的裸片102a芯片结合，主面侧的未图示的电极利用金属线103而结合于各引线102b。引线框102与一体地接合散热部件108、中间导热部件107以及绝缘部件106而构成的散热体结构体230接合。
[0125]设于电子部件101的主面的未图示的电极沿电子部件101的周缘部排列，在中央部接合有中间导热体116的一面。中间导热体116由铜、铝等高导热性金属、或者氧化铝等的陶瓷形成。中间导热体116的另一面与一体地接合散热部件108、中间导热部件107以及绝缘部件106而构成的散热体结构体230接合。
[0126]配置于相对置的侧面的一对散热体结构体230具有基本上相同的构造，散热部件108、中间导热部件107以及绝缘部件106是相同的结构。但是，若是确保了电子部件1I的主面侧的绝缘的构造，则设于电子部件101的主面侧的散热体结构体230也可以是不具有绝缘部件106的构造。并且，也可以适当地使构成一对散热体结构体230的各部件的面积以及/或者形状不同。
[0127]实施方式4的防水型电子设备100C中，在外观大致为长方体的电子部件构造体IlOC的对置的一对面，露出一对散热体结构体230各自的散热部件108，并在其它四个面露出绝缘件104C。与上述实施方式I相同地在电子部件构造体IlOC的周侧面以及底面形成防水膜109，由此形成防水型电子设备100C。
[0128]防水型电子设备100C的其它结构与实施方式I相同，对对应的部件标注相同的符号并省略说明。
[0129]此外，实施方式4中，也可以与实施方式I相同，在电子部件构造体IlOC的上表面11 Oa，也以不与各引线102b接触的方式形成防水膜109。
[0130]并且，也能够应用图4(a)?图4(c)所示的形成加工前散热体结构体240的构造以及制造方法。另外，也能够采用图7(a)所示的散热体结构体230A或者图7(b)所示的散热体结构体230B的构造。
[0131]因而，实施方式4中也起到与实施方式I相同的效果。
[0132]—实施方式5—
[0133]图12是本发明的实施方式5的防水型电子设备100D的剖视图。
[0134]实施方式5的防水型电子设备100D是不具备散热部件108的构造，这一方面与实施方式I?4的防水型电子设备100、100A?100C不同。
[0135]S卩，防水型电子设备100D中，电子部件构造体IlOD具有如下构造:在接合于中间导热部件107的绝缘部件106上接合有引线框102，并在引线框102上芯片结合有电子部件101。电子部件构造体IlOD通过覆盖电子部件101的周围的绝缘件104而大致成为长方体形状，在电子部件构造体IlOD的除上表面IlOa之外的表面整个面形成有防水膜109。也可以以不与各引线102b接触的方式在电子部件构造体IlOD的上表面IlOa形成防水膜109。
[0136]实施方式5的防水型电子设备100D中，中间导热部件107具有其它的实施方式的散热部件108的功能，此处，为了表示与其它的实施方式的相关性而作为中间导热部件107，但实际上是由制冷剂121直接冷却的表面散热部件。中间导热部件107、即表面散热部件的面积也可以与冷却翅片108b的合计表面积相同，或者成为冷却翅片108b的合计表面积以上。
[0137]防水型电子设备100D的其它结构与实施方式I相同，对对应的部件标注相同的符号并省略说明。
[0138]实施方式5中，也不具有容纳电子部件构造体IlOD整体的金属制壳体，从而能够减少材料成本，并提高生产率。
[0139]尤其是，实施方式5的防水型电子设备100D不具备散热部件108，是更加简化了的构造，从而能够更进一步减少材料成本、并提尚生广率。
[0140][防水膜109的形成方法]
[0141]防水膜109的形成方法如上述那样，但在此再次参照图13(a)进行说明。
[0142]在绝缘件104的一面，通过溅射、蒸镀、非电解镀层、冷喷涂、热喷涂、气溶胶沉淀法、或者导电性聚合物成膜的上述任一种方法来形成供电用薄膜109a。例如使用铜、镍、锡、锌或者包含它们中一种以上的合金，并通过电镀在供电用薄膜109a上形成厚膜10%。
[0143]这样，能够组合供电用薄膜形成和厚膜形成来形成防水膜109。
[0144]但是，在利用上述的方法形成防水膜109的情况下，有在厚膜10%的表面产生针孔等镀层缺陷的可能性。针孔等镀层缺陷使耐腐蚀性降低。
[0145]参照图13(b)、图13(c)，对消除镀层缺陷、耐腐蚀性良好且可靠性高的镀层方法进行说明。
[0146]通过上述的方法在绝缘件104的一面形成供电用薄膜109a。通过使用了氨基磺酸溶液的电镀镍，在供电用薄膜109a上形成厚膜109b(第一电镀工序)。在使用了氨基磺酸溶液的电镀镍中，可知沉积膜的内部应力变小。但是，该电镀中，如图13(b)所示，有产生针孔124等镀层缺陷的可能性。
[0147]通过使用了瓦特溶液的电镀镍而在厚膜109b上形成上部覆膜109c(第二电镀工序)。使用了瓦特溶液的电镀镍的沉积膜的结晶致密，耐腐蚀性较高。并且，通过放入光泽材料，来填埋针孔124等镀层缺陷部，从而有使表面平滑化的整平效果。
[0148]由此，如图13(c)所示，形成在厚膜109b上形成有表面平坦的上部覆膜109c的耐腐蚀性较高的防水膜109。
[0149]当在厚膜109b上形成上部覆膜109c时，若将厚膜109b暴露于大气，则在厚膜109b的表面形成氧化膜。氧化膜在形成上部覆膜109c时妨碍镀层进展。因此，优选在形成厚膜109b之后，不使厚膜109b的表面干燥，而在该状态下进行搬运，从而形成上部覆膜109c。
[0150]在上部覆膜109c的形成过程中，在覆膜的沉积不好的情况下，也可以在厚膜109b的表面上形成供电用薄膜，并在该供电用薄膜上形成上部覆膜109c。
[0151]并且，在形成电镀镍膜时，也可以共同沉积提高耐腐蚀性的金属微粉末、例如Cr、Mo、W、Ti 等。
[0152]如上所述，根据上述各实施方式，具备如下构造:以使散热部件108(或者中间导热部件107)的表面向外部露出的方式利用绝缘件104进行密封，并利用防水膜109对该绝缘件104浸渍于制冷剂的区域、即绝缘件104与制冷剂接触的区域进行覆盖。
[0153]这样，各实施方式中的防水型电子设备100、100A?100D不具备用于容纳电子部件构造体110、IlOA?IlOD的金属制壳体，并且，电子部件构造体110、IlOA?IlOD的构造也简单。
[0154]因此，起到减少材料成本、并提高生产率的效果。
[0155]此外，上述各实施方式中，举例表示了在电子部件构造体110、110A?IlOD的除上表面IlOa之外的整个表面形成有防水膜109的构造。但是，防水膜109设于电子部件构造体的表面中的至少浸渍于制冷剂121的区域即可，也可以是在除浸渍于制冷剂121的上述区域以外的表面不形成防水膜109的构造。
[0156]并且，电子部件101不仅包括半导体元件，还可以包括被动部件、检测温度、流量、压力等物理量的传感器等。
[0157]并且，也可以组合上述各实施方式的各部分，或在本发明的主旨的范围内进行变形。总之，构成在电子部件以能够进行热传导的方式接合散热部件、并以使该散热部件的一面露出的方式利用绝缘件密封了电子部件的电子部件构造体，并在该电子部件构造体的至少浸渍于制冷剂的浸渍区域形成防水膜即可。
[0158]如下的优先权基础申请的公开内容在此作为引用而被援引。
[0159]日本专利申请2014年第33952号(于2014年2月25日申请)
[0160]符号的说明
[0161]100、100A?100D—防水型电子设备，101—电子部件，102、102A—引线框，102a—裸片，102b—引线，103—金属线，104、104A、104B、104C—绝缘件，105—接合材料，106—绝缘部件，107、107A—中间导热部件，108—散热部件，108b—冷却翅片，109—防水膜，109a—供电用薄膜，109b—厚膜，109c—上部覆膜，110、IlOA?IlOD—电子部件构造体，IlOa—上表面，I 1b—下表面，116—中间导热体，121—制冷剂，207—低熔点金属材料，208—高热传导性材料，209—高热传导性/低熔点金属混合材料，220、220A —中间构造体，230、230A、230B—散热体结构体，240—加工前散热体结构体。
【主权项】
1.一种防水型电子设备，其特征在于，具备: 电子部件构造体，其具备包括半导体元件的电子部件、以能够进行热传导的方式设于上述电子部件的散热部件、以及以使上述散热部件的一面露出的方式对上述电子部件的周围进行覆盖的绝缘件；以及 防水膜，其至少形成于上述电子部件构造体的浸渍于制冷剂的浸渍区域的整个面。2.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述散热部件具有多个冷却翅片，且上述防水膜形成为对上述各冷却翅片的表面进行覆盖。3.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述防水膜由金属材料形成。4.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述防水膜由与氢相比离子化倾向较小的金属材料或者在表面形成有氧化膜的金属材料形成。5.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述电子部件构造体具有多个引线，该多个引线与上述半导体元件的电极连接，并从上述绝缘件的一侧面以及与上述一侧面对置的另一侧面向外部伸出。6.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述电子部件构造体还具有搭载有上述电子部件的引线框，上述引线框具有多个引线，该多个引线与上述半导体元件的电极连接，并从上述绝缘件的一侧面向外部伸出， 上述防水膜至少形成于上述绝缘件的除上述一侧面以外的侧面。7.根据权利要求6所述的防水型电子设备，其特征在于， 在上述引线框与上述散热部件之间设有绝缘部件，并在上述绝缘部件与上述散热部件之间设有中间导热部件。8.根据权利要求7所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述中间导热部件具有比上述散热部件的面积大的面积。9.根据权利要求7所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述绝缘部件具有比上述中间导热部件以及上述散热部件的面积小的面积。10.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述散热部件具有多个冷却翅片， 上述绝缘件形成为与上述各冷却翅片的上表面大致成为一个面。11.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述电子部件构造体还在与上述一面侧对置的另一面侧具备对置散热部件，该对置散热部件设为能够与上述电子部件进行热传导。12.根据权利要求1所述的防水型电子设备，其特征在于， 上述绝缘件由环氧树脂、或者在环氧树脂混合有填料的材料形成，该填料由热传导度比二氧化硅大的材料构成。13.一种防水型电子设备的制造方法，其特征在于， 在引线框上搭载包括半导体元件的电子部件，并将上述半导体元件的电极和上述引线框的引线结合， 在上述引线框，以能够进行热传导的方式设置散热部件， 以使上述引线框的上述引线的一部分向外部伸出的方式利用绝缘件对上述电子部件和上述散热部件进行覆盖，从而形成电子部件构造体， 并且，在上述电子部件构造体的上述散热部件的外表面以及上述绝缘件的至少上述散热部件的周围部分形成防水膜。14.根据权利要求13所述的防水型电子设备的制造方法，其特征在于， 上述防水膜的形成包括: 形成第一层金属膜的第一电镀工序；以及 形成使上述第一层金属膜的表面的凹凸平滑化的第二层金属膜的第二电镀工序。15.根据权利要求13或14所述的防水型电子设备的制造方法，其特征在于， 上述电子部件构造体包括配置于上述引线框与上述散热部件之间的绝缘部件以及中间导热部件， 上述电子部件构造体的形成包括如下工序:在模具中容纳金属粉末，向上述绝缘部件与上述模具之间的缝隙，注入与上述金属粉末相比熔点低且热传导性小的熔融的金属材料，从而形成上述中间导热部件和上述散热部件。
【文档编号】H01L23/28GK105849899SQ201580003225
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年2月4日
【发明人】天明浩之, 天羽美奈, 露野圆丈, 井出英, 井出英一, 德山健, 佐藤俊也, 石井利昭, 直江和明
【申请人】日立汽车系统株式会社