半导体模块及其制造方法_2

文档序号:9916730阅读:来源:国知局
>[0024]发明效果
[0025]上述结构的半导体模块及其制造方法中,无需对现有工序进行变更或对现有工序追加任何工序,就能固定引线框的连接面的附近部位,因此具有能提高生产性(引线键合性)的优点。
[0026]另外,由于引线框通过高热传导率的粘接剂粘接至绝缘基板,因此绝缘基板和引线框之间的热阻降低,能进一步提高引线框的散热性。
[0027]而且,在载放于引线框的控制IC具有温度保护功能、温度输出功能的情况下,以较低的热阻连接有半导体芯片的绝缘基板与载放有控制IC的引线框之间的热阻也会降低。因此,半导体芯片和控制IC之间也会得到较低的热阻,从而控制IC能更正确地检测出温度,能更高精度地保护半导体芯片。
[0028]本发明的上述及其他目的、特征及优点能通过结合表示作为本发明的示例的优选实施方式的附图进行的以下说明而明确。
【附图说明】
[0029]图1是从本发明的半导体模块的底面侧对其进行观察的分解立体图。
[0030]图2是表示将绝缘基板安装前的半导体模块上下反转后的状态的剖视图。
[0031 ]图3是表示绝缘基板安装时的半导体模块的剖视图。
[0032]图4是表示利用键合线进行布线时的半导体模块的剖视图。
[0033]图5是表示树脂密封后的半导体模块的剖视图。
[0034]图6是表示半导体模块的制造方法的流程图。
[0035]图7是表示半导体模块的具体例的图。
【具体实施方式】
[0036]接下来,参照附图详细说明本发明的半导体模块的实施方式。此外,在以下实施方式的说明中所使用的附图中,对于相同结构要素附加相同标号并省略重复说明。
[0037]图1是从本发明的半导体模块的底面侧对其进行观察的分解立体图,图2是表示将绝缘基板安装前的半导体模块上下反转后的状态的剖视图,图3是表示绝缘基板安装时的半导体模块的剖视图。图4是表示利用键合线进行布线时的半导体模块的剖视图,图5是表示树脂密封后的半导体模块的剖视图。
[0038]如图1所示出的本发明的半导体模块的组装前的概要可知,该半导体模块具有端子壳体I。该端子壳体I通过对引线框2和壳体3进行一体成型(引线框插入成型)而形成。端子壳体I包括:插入有引线框2的相对的一对平行的侧壁部4a;以及与该侧壁部4a的长边方向两端相连接的相对的一对平行的侧壁部4b,在俯视时该端子壳体I形成为长方形的边框状。端子壳体I的侧壁部4a、4b具有L字形状的截面,在其底面(图1中为上表面)沿着中央开口部5的周围形成有阶差部6a。侧壁部4a、4b的阶差部6a是固定绝缘基板7的固定面,该阶差部6a的深度具有比绝缘基板7的厚度要薄的尺寸。
[0039]端子壳体I如图2所示那样形成为,引线框2的内侧安装于位于阶差部6a的相反侧的安装面即内表面6b,且引线框2的外侧为贯通侧壁部4a而向外方延伸的状态。引线框2中的安装到壳体3的内表面6b的安装面的相反侧成为利用超声波进行接合的连接面。
[0040]此处,在安装有引线框2的端子壳体I的内表面6b形成贯通至阶差部6a的开口部8。即,形成有阶差部6a的壳体部分构成为引线框2和绝缘基板7的粘接面位于开口部8的上下。该开口部8形成于引线框2的连接面的正下方的壳体部分,即形成于通过超声波接合来进行引线键合的部位附近的壳体部分。此外,通过超声波接合来进行引线键合的部位也是引线框2的主电流流过的部位。而且,开口部8也可以根据需要,出于将引线框2固定于绝缘基板7的目的,而形成在配置有引线框2的部位且不进行超声波接合的部位。
[0041]开口部8在引线框插入成型时形成。即,在将预先成型的引线框2设置于模具时,设置推顶销以对引线框2进行支承。在该状态下,向模具例如射出PPS树脂来对端子壳体I进行成型。此时,由于填充至模具内的树脂在推顶销并非可动的情况下被固化,因此树脂不会向推顶销回流。之后,利用推顶销使端子壳体I从模具突出,并进一步从端子壳体I拔出推顶销从而形成开口部8。
[0042]开口部8还可以由为了抑制插入成型时引线框2的弯曲、位置偏移而使用的所谓的按压销来形成,也可以同时使用推顶销和按压销这两者来形成。
[0043]接着,说明使用如上述那样形成的端子壳体I来构成半导体模块的顺序。首先,端子壳体I中,根据用途、目的的不同,在兼作为电路的引线框2上载放有控制1C、电容器、电阻等无源元件。在图2的例子中,示出了在引线框2上载放有控$ijIC9的例子。
[0044]在引线框2上载放有控制IC9的端子壳体I如图2所示,将上下反转,之后,如图3所示,对固定有绝缘基板7的阶差部6a涂布粘接剂10。该粘接剂10所使用的树脂的热传导率(例如,0.5[W/mK])高于形成壳体3的PPS树脂的热传导率(例如,0.3[W/mK])。该粘接剂10不仅涂布于阶差部6a的表面,也填充至开口部8。由此,引线框2的与开口部8相对的部分通过粘接剂1进行粘接。
[0045]接着,端子壳体I如图3所示那样,将绝缘基板7载放于涂布有粘接剂10的阶差部6a。该绝缘基板7可以使用AL(招)绝缘基板或DCB(Direct Copper Bonding:直接铜接合)基板,在预先形成于表面的导电性布线图案12上安装功率用半导体芯片13、14来构成电路块11 ο这些半导体芯片13、14此处可以是IGBT及FWD。
[0046]该电路块11中,将半导体芯片13、14的安装面向下来载放于阶差部6a,由此绝缘基板7的外周部不仅通过粘接剂10而粘接至端子壳体I,还通过开口部8的粘接剂10而粘接至引线框2。由此,引线框2不仅通过填充在其正下方的开口部8中的粘接剂10与绝缘基板7进行固接,还通过粘接剂10与绝缘基板7进行热结合。
[0047]引线框2通过开口部8固定于绝缘基板7从而进行引线键合的部位附近也被固定,因此在进行超声波接合时无需复杂的按压夹具,且不会发生接合不良。
[0048]另外,引线框2通过开口部8与绝缘基板7进行热结合,因此因主电流流过而产生的发热会传导至绝缘基板7,从而引线端子能够进行散热。由此,与利用支承构件插入口及贯通孔作为开口部来使引线框曝露于热传导率为0.0241[W/mK]的空气中的现有例相比,能进一步提尚引线框2的散热性。
[0049]此时,在载放于引线框2的控制IC9具有温度保护功能或温度输出功能的情况下,控制IC9能高精度地进行半导体芯片13、14的保护。即,与引线框2曝露于空气的现有例相比,以较低的热阻连接有半导体芯片13、14的绝缘基板7、与载放有控制IC9的引线框2之间的热阻会进一步降低。因此,半导体芯片13、14和控制IC9之间也会得到较低的热阻,从而控制IC9能更正确地检测出温度,能更高精度地保护半导体芯片13、14。
[0050]接着,固定有电路块11的端子壳体I如图4所示那样进行180度旋转,使端子壳体I的内表面6b及电路块11的半导体芯片13、14的安装面朝向上方。此时,沿箭头15所示的方向来按压端子壳体I的上端面,从而完成引线键合的准备。由此,与在进行超声波接合时,必须要在每一个进行引线键合的部位对从壳体浮起的引线框进行按压的现有例相比,具有压倒性的优势,能大幅简化按压夹具的结构。
[0051]在该状态下,半导体模块如图5所示,实施主电路的键合线16及控制电路的键合线17的引线键合。此时,由于端子壳体I的内表面6b与引线框2的界面紧密接触,因此在对键合线16进行超声波接合使其接合至引线框2时,超声波的振动能量不会被吸收而会有效地被传递。另外,还能进行将键合线16接合至半导体芯片13、14的引线键合以及将键合线17接合至半导体芯片13、控制IC9、及引线框2的引线键合。
[0052]然后,半导体模块如图5所示,向端子壳体I填充液状的浇注树脂18,对半导体芯片
13、14及控制IC9进行树脂密封。该浇注树脂18
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