专利名称：功率模块及功率模块向冷却器的固定方法
技术领域：
本发明涉及例如在产业设备、民生设备的电动机控制中使用的功率模块及功率模块向冷却器的固定方法。
背景技术：
在专利文献I中公开了具备绝缘基板及固定在绝缘基板的功率芯片的功率模块。在功率模块的绝缘基板固定有冷却器。现有技术文献 专利文献 专利文献I :日本特开2009-164156号公报。发明要解决的问题
绝缘基板位于功率芯片与冷却器之间，对它们进行绝缘。可是，在将绝缘基板固定在冷却器时，有时异物进入其间。当在有异物进入的状态下要将绝缘基板固定在冷却器时，有时在绝缘基板中产生裂縫。当绝缘基板破裂吋，发生不能确保功率芯片与冷却器的绝缘的事态。
发明内容
本发明正是为了解决上述那样的课题而做出的，其目的在于提供一种能够在确保功率芯片与冷却器的绝缘的同吋，将绝缘基板适当地固定在冷却器的功率模块及功率模块向冷却器的固定方法。用于解决课题的方案
本申请发明的功率模块的特征在于，具备绝缘基板，其具有固定面及作为与该固定面相反的面的散热面，在这些面的至少一方形成有槽；功率芯片，固定在该固定面；以及模塑树脂，以使该散热面向外部露出的方式，覆盖该功率芯片与该绝缘基板。本申请发明的功率模块向冷却器的固定方法的特征在于，具备使作为功率模块的绝缘基板的形成有槽的面的散热面相对于冷却器的平面滑动的エ序；以及在该散热面与该冷却器的平面相向的状态下，以这些面密接的方式固定该功率模块和该冷却器的エ序。发明的效果
根据本发明，因为在绝缘基板形成有槽，所以能够防止在将绝缘基板固定在冷却器时的绝缘基板的破裂。
图I是表示将本发明的实施方式I的功率模块固定在热沉的情况的剖面图。图2是本发明的实施方式I的功率模块的平面图。图3是表示陶瓷基板的散热面的立体图。图4是表示异物导致陶瓷基板弯曲的情况的剖面图。
图5是表示异物导致陶瓷基板破裂的情况的剖面图。图6是表示将本发明的实施方式2的功率模块固定在热沉的情况的剖面图。图7是本发明的实施方式2的功率模块的平面图。图8是表示将本发明的实施方式3的功率模块固定在热沉的情况的剖面图。图9是表示本发明的实施方式4的功率 模块的陶瓷基板的散热面的立体图。图10是表示本发明的实施方式4的功率模块向冷却器的固定方法的图。
具体实施例方式实施方式I
图I是表示将本发明的实施方式I的功率模块固定在热沉的情况的剖面图。功率模块10具备陶瓷基板12。陶瓷基板12利用作为绝缘性和导热性优越的材料的氧化铝来形成。在陶瓷基板12上通过粘接剂14固定有引线框16。在引线框16固定有功率芯片18。像这样，因为在陶瓷基板12的上表面经由引线框16固定有功率芯片18，所以将陶瓷基板12的上表面称为固定面12s。引线框16以夹在功率芯片18和固定面12s之间的方式被固定。将陶瓷基板12的固定面12s的相反的面称为散热面12r。功率模块10具备以使散热面12r向外部露出的方式覆盖功率芯片18、引线框16、以及陶瓷基板12的模塑树脂20。在陶瓷基板12的散热面12r形成有V字槽12a、12b以及12c。V字槽12a、12b以及12c从引线框16的正下方区域偏移地形成。也就是说，在引线框16的正下方区域中没有V字槽12a、12b以及12c。V字槽12a、12b以及12c的深度是陶瓷基板12的厚度的1/2。功率模块10通过螺丝22被固定在热沉(heat sink) 26。通过该固定，从而陶瓷基板12的散热面12r经由散热膏24与热沉26相接。由此，功率芯片18的热容易从散热面12r散出。图2是本发明的实施方式I的功率模块的平面图。在图2中为了示出功率模块10的内部，仅示出模塑树脂20的轮廓。功率模块18具有IGBT18a和FWDi (续流ニ极管)18b。功率模块通过以引线框16、导线30连接IGBT18a和FWDi 18b，从而形成3相电桥电路。此夕卜，IGBT18a的导通截止通过驱动用IC32来控制。图3是表示陶瓷基板12的散热面12r的立体图。V字槽12a、12b以及12c在散热面12r的短尺寸方向上直线地形成。在将功率模块安装在热沉时，有时异物进入其间。而且，该异物有时导致陶瓷基板破裂，不能确保功率芯片与热沉之间的绝缘。可是，根据本发明的实施方式I的功率模块10，当在陶瓷基板12与热沉26之间存在异物吋，陶瓷基板12将V字槽12a、12b、12c作为基点而弯曲。因此，能够缓和施加在陶瓷基板12的应力。參照图4针对该情况进行说明。图4是表示异物导致陶瓷基板弯曲的情况的剖面图。在陶瓷基板12的散热面12r与热沉26之间进入有异物，但陶瓷基板12将V字槽12a、12b以及12c作为基点而弯曲，缓和了施加在陶瓷基板12的应力。由此，能够防止陶瓷基板12的破裂，确保功率芯片18与热沉26之间的绝缘。在此之外，根据本发明的实施方式I的功率模块10，即使万一异物导致陶瓷基板破裂，也能确保功率芯片与热沉之间的绝缘。參照图5针对该情况进行说明。
图5是表示异物导致陶瓷基板破裂的情况的剖面图。例如在异物50比较大的情况下，陶瓷基板12的弯曲不能充分缓和陶瓷基板的应力，陶瓷基板12有可能破裂。在该情况下，陶瓷基板12沿着任ー个V字槽破裂。在图5中，在V字槽12b的部分中产生裂缝52。由于V字槽12b从引线框16的正下方区域偏移地形成，所以裂缝52产生在从引线框16偏移的地方。因此，即使散热膏24侵入裂缝52，也能确保功率芯片18与热沉26之间的绝缘。像这样，根据本发明的实施方式I的功率模块10，能够避免异物导致的陶瓷基板的破裂。此外，即使万一陶瓷基板破裂，也能避免功率芯片18与热沉26导通。因此，能够在确保功率芯片18与热沉26的绝缘的同吋，将热沉26固定在陶瓷基板12。本发明的实施方式I的功率芯片10的特征在于，陶瓷基板12通过槽而弯曲，缓和“起因于异物的对陶瓷基板的应力”。只要具有这样的特征，就能有各种各样的变形。例如，陶瓷基板12只要是利用绝缘性和导热性优越的材料而形成的绝缘基板，就不被特别限定。因此，形成陶瓷基板12的材料不限于氧化铝。 此外，形成在陶瓷基板12的槽不限于V字槽。槽的形状只要形成为陶瓷基板能够以槽为基点进行弯曲的话，就不被特别限定。可是，在绝缘基板将槽作为起点而破裂的情况下，优选容易控制裂缝的位置的V字槽。此外，在陶瓷基板12形成的V字槽12a、12b以及12c从引线框16的正下方区域偏移地形成，但本发明并不限定于此。V字槽形成在陶瓷基板的任何地方，都能获得抑制陶瓷基板的破裂的效果。此外，在陶瓷基板12形成的V字槽12a、12b以及12c的深度设为陶瓷基板12的厚度的1/2，但只要能够确保功率芯片18与热沉26的绝缘，就不被特别限定。此外，热沉26只要是水冷装置等的冷却器的话，就不被特别限定。进而，引线框16不是必要的。即使没有引线框16，只要在陶瓷基板12上有作为发热体的功率芯片18的话，就能获得本发明的效果。实施方式2
图6是表示将本发明的实施方式2的功率模块固定在热沉的情况的剖面图。针对在本发明的实施方式I中说明过的结构要素，赋予相同的附图标记并省略说明。关于以后的实施方式也是同样的。在陶瓷基板62的固定面62s形成有V字槽62a、62b以及62c。V字槽62a、62b以及62c从引线框16的正下方区域偏移地形成。陶瓷基板62的散热面62r的整个面经由散热膏24与热沉26相接。图7是本发明的实施方式2的功率模块的平面图。在图7中为了示出功率模块60的内部，仅示出模塑树脂20的轮廓。在陶瓷基板62的固定面62s中，V字槽62a、62b以及62c在固定面62s的短尺寸方向上直线地形成。根据本发明的实施方式2的功率模块60，能够在获得实施方式I的功率模块10的效果的同时，提高功率模块的散热性。即，因为陶瓷基板62的散热面62r的整个面经由散热膏24与热沉26相接，所以能够使功率芯片18的热迅速地向热沉26散出。本发明的实施方式2的功率模块60至少能够进行与实施方式I相同程度的变形。实施方式3
图8是表示将本发明的实施方式3的功率模块固定在热沉的情况的剖面图。功率模块70具备陶瓷基板72。在陶瓷基板72的固定面72s形成有V字槽72a、72b以及72c。在陶瓷基板72的散热面72r形成有V字槽72d、72e以及72f。在V字槽72a、72b以及72c的正下方分别形成有V字槽72d、72e以及72f。本发明的实施方式3的功率模块70的特征在于，在陶瓷基板72的固定面72s和散热面72r的双方形成有V字槽。通过该特征，在异物进入陶瓷基板72与热沉26之间的情况下，陶瓷基板72容易弯曲。由此能够缓和向陶瓷基板72的应力，能够防止陶瓷基板72的破裂。此外，即使在万一陶瓷基板72破裂的情况下，由于在V字槽72a、72b以及72c的正下方分别形成有V字槽72d、72e以及72f，所以能够将裂缝的位置限定在从引线框16偏移的地方。也就是说，能够避免陶瓷基板72在引线框16的正下方破裂导致功率芯片18与热沉26导通。在本发明的实施方式I至3中，示出了在陶瓷基板的固定面和与固定面相反的散热面的至少一方形成有槽。通过这样的结构，能够确保功率芯片18与热沉26之间的绝缘。
再有，本发明的实施方式3的功率模块70至少能够进行与实施方式I相同程度的变形。实施方式4
图9是表示本发明的实施方式4的功率模块的陶瓷基板的散热面的立体图。在陶瓷基板80的散热面80r以如下方式形成有V字槽。V字槽80a、80b、80c、80d以及80e在散热面80r的短尺寸方向上直线地形成。V字槽80f以及80g在散热面80r的长尺寸方向上直线地形成。V字槽80a、80b、80c、80d及80e，和V字槽80f及80g以交叉的方式形成。图10是表示本发明的实施方式4的功率模块向冷却器的固定方法的图。在图10中为了不出功率模块82的内部,仅不出模塑树脂20的轮廓。此外,省略布线的记载。在该图中，以虚线表示V字槽的位置。V字槽80a、80b、80c、80d以及80e从引线框16的正下方区域偏移地形成。此外，V字槽80f以及80g从功率芯片18 (18a或18b)的正下方区域偏移地形成。在该固定方法中，首先使功率模块82的陶瓷基板80的散热面80r相对于热沉26的平面滑动。该滑动在散热膏24掩埋了陶瓷基板80的散热面80r与热沉26的平面之间的状态下进行。图10的两方向箭头表示滑动方向是上下左右方向。通过该滑动，陶瓷基板80的散热面80r与热沉26之间的异物90被任ー个V字槽捕捉。接着，在散热面80r与热沉26的平面相向的状态下以使这些面密接的方式拧紧螺丝22来固定功率模块82与热沉26。根据本发明的实施方式4的功率模块向冷却器的固定方法，因为将异物捕捉到V字槽80a、80b、80c、80d、80e、80f或80g，所以能够防止通过异物对陶瓷基板80施加的应力。此外，全部的V字槽80a、80b、80c、80d、80e、80f以及80g从功率芯片18的正下方区域偏移地形成。由此，能够确保功率模块82的良好的散热性。再有，本发明的实施方式4的功率模块至少能够进行与实施方式I相同程度的变形。附图标记说明
10功率模块；12陶瓷基板；12a、12b、12c V字槽；12s固定面；12r散热面；14粘接剂；16引线框；18功率芯片；20模塑树脂；22螺丝；24散热膏；26热沉；50异物。
权利要求
1.一种功率模块，其特征在于，具备 绝缘基板，其具有固定面及作为与所述固定面相反的面的散热面，在这些面的至少一方形成有槽； 功率芯片，固定在所述固定面；以及 模塑树脂，以使所述散热面向外部露出的方式，覆盖所述功率芯片与所述绝缘基板。
2.根据权利要求I所述的功率模块，其特征在于， 具备引线框，以夹在所述功率芯片和所述固定面之间的方式被固定， 所述槽从所述引线框的正下方区域偏移地形成。
3.根据权利要求I或2所述的功率模块，其特征在于，所述槽是V字槽。
4.根据权利要求I或2所述的功率模块，其特征在于，所述绝缘基板是陶瓷基板。
5.—种功率模块向冷却器的固定方法,其特征在于,具备 使作为功率模块的绝缘基板的形成有槽的面的散热面相对于冷却器的平面滑动的工序；以及 在所述散热面与所述冷却器的平面相向的状态下，以这些面密接的方式固定所述功率模块和所述冷却器的工序。
6.根据权利要求5所述的功率模块向冷却器的固定方法，其特征在于，散热膏掩埋所述散热面与所述冷却器的平面之间。
7.根据权利要求5或6所述的功率模块向冷却器的固定方法，其特征在于，以交叉的方式形成有多个所述槽。
全文摘要
本发明涉及功率模块，其目的在于提供一种能够在确保功率芯片与冷却器的绝缘的同时，将绝缘基板固定在冷却器的功率模块。本申请发明的功率模块的特征在于，具备绝缘基板，其具有固定面及作为与该固定面相反的面的散热面，在这些面的至少一方形成有槽；功率芯片，固定在该固定面；以及模塑树脂，以使该散热面向外部露出的方式，覆盖该功率芯片与该绝缘基板。
文档编号H01L23/13GK102738092SQ20121009899
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月6日 优先权日2011年4月7日
发明者长原辉明 申请人:三菱电机株式会社