半導(dǎo)體模塊及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體模塊及其制造方法，特別涉及用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置等逆變器裝置、開關(guān)電源裝置等功率轉(zhuǎn)換裝置的用途的半導(dǎo)體模塊及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]功率轉(zhuǎn)換用的半導(dǎo)體模塊是將用于進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換的功率晶體管或二極管等功率用的多個(gè)半導(dǎo)體芯片集成于一個(gè)封裝。該半導(dǎo)體模塊預(yù)先在封裝內(nèi)部進(jìn)行適用于所希望應(yīng)用的電路布線，對(duì)應(yīng)用裝置整體的小型化作出貢獻(xiàn)。在功率轉(zhuǎn)換用的半導(dǎo)體模塊中，作為功率晶體管，一般使用M0SFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor:金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極晶體管)。
[0003]對(duì)于功率轉(zhuǎn)換用的元件，為了通過(guò)散熱來(lái)降低因其損耗而引起的發(fā)熱，將其構(gòu)成為通過(guò)絕緣基板上的銅箔面及絕緣基板而露出半導(dǎo)體模塊的外部，使用散熱體來(lái)從其露出面進(jìn)行散熱(例如參照專利文獻(xiàn)I)。即，在該專利文獻(xiàn)I中，在熱傳導(dǎo)性優(yōu)異的金屬板表面配置絕緣層，在該絕緣層上形成主電路布線圖案，在該主線路布線圖案上接合有半導(dǎo)體芯片。由該半導(dǎo)體芯片產(chǎn)生的熱量會(huì)通過(guò)主電路布線圖案及絕緣層而傳導(dǎo)至金屬板，通過(guò)與該金屬板相接合的散熱器進(jìn)行散熱。
[0004]另外，功率轉(zhuǎn)換用的元件通過(guò)引線框、導(dǎo)電性引線或基板上所形成的布線圖案而形成所希望的電路，這些電路與和外部進(jìn)行電連接的電連接單元即端子之間直接連接或通過(guò)引線等間接連接。
[0005]而且，在半導(dǎo)體模塊中安裝有控制IC的被稱為IPM(Intelligent Power Module:智能功率模塊)的模塊正在被產(chǎn)品化并得到廣泛應(yīng)用。控制IC具有用于驅(qū)動(dòng)功率轉(zhuǎn)換用元件的驅(qū)動(dòng)器功能、檢測(cè)過(guò)電流等異常狀態(tài)并進(jìn)行保護(hù)的功能。由于控制IC的發(fā)熱量較小，且為了避開功率轉(zhuǎn)換用元件的噪聲，將控制IC安裝在遠(yuǎn)離裝載有功率轉(zhuǎn)換用元件的基板的位置。在專利文獻(xiàn)I中，控制IC安裝于殼體內(nèi)所形成的布線圖案上。
[0006]另外，IPM中也存在有以下模塊，即在模塊內(nèi)部安裝有電流檢測(cè)元件、溫度檢測(cè)元件、吸收元件、或?yàn)榱讼蚩刂艻C提供穩(wěn)定功率而連接的電容器等無(wú)源元器件。然后，對(duì)安裝了上述元件并進(jìn)行了所希望的電連接后的半導(dǎo)體模塊進(jìn)行樹脂密封，從而完成IPM。
[0007]例如，專利文獻(xiàn)I中所記載的IPM中，在預(yù)先形成有布線圖案的絕緣基板上通過(guò)焊接接合而安裝有IGBT及FWD(Free Wheeling D1de:續(xù)流二極管)等功率轉(zhuǎn)換用的元件。保持該絕緣基板的端子殼體通過(guò)插入成型來(lái)由引線框和PPS樹脂(Polyphenylene SulfideResin:聚苯硫醚樹脂)一體化形成。對(duì)于端子殼體，通過(guò)射出PPS樹脂并使其成型于由固定銷進(jìn)行固定、設(shè)置的模具，上述固定銷是為了避免引線框因成型時(shí)的樹脂壓力而發(fā)生位置偏移或變形而設(shè)置的固定銷、或是推頂銷等固定銷，此時(shí)得到的開口部(固定銷造成的孔)以使成型過(guò)程中固定銷可動(dòng)的方式被樹脂密封。在端子殼體中，控制IC等元件通過(guò)銀糊料等粘接單元安裝于引線端子。之后，利用粘接劑將絕緣基板粘接于端子殼體，利用鋁引線進(jìn)行電接線(超聲波接合)以使得在元件-絕緣基板的布線圖案一引線框之間構(gòu)成所希望的電路結(jié)構(gòu)，然后利用樹脂澆注進(jìn)行密封，從而構(gòu)成半導(dǎo)體模塊。
[0008]此處，在將鍵合線通過(guò)超聲波接合的方式接合于引線端子的情況下，已知可能會(huì)發(fā)生接合不良的情況(例如參照專利文獻(xiàn)2)。在該專利文獻(xiàn)2中，在制造端子殼體時(shí)，由于樹脂和金屬制的引線端子之間的線性膨脹系數(shù)不同的原因，在高溫樹脂發(fā)生冷卻時(shí)，在端子殼體內(nèi)部緊密接觸的引線端子可能會(huì)脫離殼體。引線端子和PPS樹脂并無(wú)附著力，因此即使形成為緊密接觸，兩者之間仍會(huì)產(chǎn)生稍許間隙。若在引線端子從殼體浮起的狀態(tài)下，將鍵合線通過(guò)超聲波接合的方式接合于引線端子，則超聲波的振動(dòng)能量會(huì)被引線端子吸收，該現(xiàn)象會(huì)成為接合不良的原因。
[0009]對(duì)于該問(wèn)題，在專利文獻(xiàn)2中，在成為引線端子的端子板中的超聲波接合部位的正下方的殼體中形成貫通孔，在貼合于殼體的散熱器中對(duì)應(yīng)于貫通孔的位置上也形成有支承構(gòu)件插入口。在對(duì)鍵合線進(jìn)行超聲波接合時(shí)，利用配置于支承構(gòu)件插入口及貫通孔的固定銷對(duì)端子板的超聲波接合部位的下表面進(jìn)行支承，并且使用桿狀的工具將鍵合線通過(guò)超聲波接合的方式接合于端子板的上表面。由于端子板面對(duì)貫通孔，因而端子板的下表面曝露于空氣中，散熱性得以提高。
[0010]在專利文獻(xiàn)2中，在由中央部形成有開口的絕緣性樹脂構(gòu)成的框狀的殼體的下表面配置由熱傳導(dǎo)性較高的金屬形成的板狀的散熱器，利用該散熱器來(lái)塞住開口。使用粘接劑來(lái)進(jìn)行該樹脂與金屬之間的接合，但是若涂布超過(guò)所需量的多余的粘接劑，則雖然能獲得較高的接合強(qiáng)度，但是粘接劑可能會(huì)從接合面溢出。粘接劑向外側(cè)流出有損外觀，而且其向內(nèi)側(cè)流入會(huì)導(dǎo)致利用超聲波接合得到的接合部受到污染，從而使得強(qiáng)度下降。
[0011]作為抑制該粘接劑溢出的方法，已知有在殼體的與散熱器相對(duì)的面上形成多個(gè)槽，將其中的中央附近的槽設(shè)為粘接劑涂布槽，將外側(cè)及內(nèi)側(cè)的槽設(shè)為粘接劑流出防止槽(例如參照專利文獻(xiàn)3)。由此，即使粘接劑從粘接劑涂布槽中溢出，該粘接劑也會(huì)被粘接劑流出防止槽所接納，能防止其進(jìn)一步流出。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2013-258321號(hào)公報(bào)(段落
[0043]、圖2)
[0015]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2004-134518號(hào)公報(bào)(段落
[0048]-
[0056]、圖4-圖7)
[0016]專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2012-15349號(hào)公報(bào)(圖1)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0018]在現(xiàn)有的半導(dǎo)體模塊中，在將鍵合線通過(guò)超聲波接合的方式接合于引線框時(shí)，需要按壓超聲波接合面的相反側(cè)的面的銷狀的按壓夾具，而且該按壓夾具較為復(fù)雜，因此存在設(shè)備費(fèi)用上升的問(wèn)題。此外，在超聲波接合工序時(shí)必須拆卸下按壓夾具，由于該拆卸需要花費(fèi)時(shí)間，因此還存在制造的生產(chǎn)量降低的問(wèn)題。
[0019]本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種能在制造階段利用超聲波進(jìn)行穩(wěn)定的引線鍵合的半導(dǎo)體模塊及其制造方法。
[0020 ]解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)手段
[0021]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題而提供了一種半導(dǎo)體模塊。該半導(dǎo)體模塊包括:引線框，該引線框具有通過(guò)超聲波接合的方式接合鍵合線的連接面；以及殼體，該殼體在內(nèi)部具有安裝引線框的安裝面，在外部具有固定電路塊的固定面，還具有以貫通安裝面和固定面之間的方式形成的開口部，其中，所述電路塊的絕緣基板上形成有半導(dǎo)體芯片。向開口部填充粘接劑，由此對(duì)引線框的連接面的附近部位與電路塊進(jìn)行粘接。
[0022]本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體模塊的制造方法。該半導(dǎo)體模塊的制造方法中，首先對(duì)殼體進(jìn)行成型。將該殼體形成為:在內(nèi)部具有安裝引線框的安裝面，以及在對(duì)應(yīng)于安裝面的外部具有固定電路塊的固定面，其中，該引線框具有通過(guò)超聲波接合的方式接合鍵合線的連接面，該電路塊的絕緣基板上形成有半導(dǎo)體芯片。此時(shí)，利用推頂銷或按壓銷，從引線框的背面對(duì)引線框的連接面的附近部位進(jìn)行支承，并向模具注入樹脂，從而成型得到殼體。接著，對(duì)利用推頂銷或按壓銷形成有開口部的殼體的固定面涂布粘接劑并使粘接劑填充至開口部，將電路塊載放于殼體的固定面，從而將電路塊固定于殼體。然后，通過(guò)對(duì)鍵合線進(jìn)行超聲波接合來(lái)將其連接至通過(guò)粘接劑而固定于電路塊的引線框的連接面。
[0023]根據(jù)上述半導(dǎo)體模塊及其制造方法，通過(guò)超聲波接合而接合有鍵合線的引線框的連接面的附近部位利用粘接劑并通過(guò)開口部而固定于電路塊。由此，在對(duì)鍵合線進(jìn)行超聲波接合來(lái)使其連接至引線框時(shí)，引線框不會(huì)晃動(dòng)從而不會(huì)發(fā)生接合不良。