JP5407881B2 - パワーモジュール製造方法およびその方法により製造したパワーモジュール - Google Patents
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Description
パワーモジュール1は、図1(d)に示すように、半導体チップ2、放熱ブロック3、絶縁樹脂シート4、冷却器5を積層することによって構成される。半導体チップ2は、平面視略矩形の薄板形状を有しており、下面には予めはんだ2aが盛られている。放熱ブロック3は、半導体チップ2よりも広い大きさの平板部材によって構成されている。絶縁樹脂シート4は、絶縁樹脂シート4の下層を形成する第1の絶縁樹脂シート41と、絶縁樹脂シート4の上層を形成する第2の絶縁樹脂シート42によって構成されている。第1の絶縁樹脂シート41は、放熱ブロック3よりも広い大きさのシート状部材からなり、第2の絶縁樹脂シート42は、放熱ブロック3以上の大きさを有するシート状部材からなる。冷却器5は、第1の絶縁樹脂シート41よりも広い大きさの板状部材によって構成されている。
180℃、5分間、5MPaの条件で、第1の絶縁樹脂シート41を冷却器5に熱圧着した。第1の絶縁樹脂シート41は、熱硬化性樹脂からなり、放熱ブロック3よりも側方に2mm突出する沿面部分を確保するために、放熱ブロック3よりも一辺が4mm大きい、厚さtが0.1mmのものを用いた。第1の絶縁樹脂シート41は、絶縁樹脂シート4として必要な厚さである所定必要厚さの2分の1の厚さを有している。
第1の絶樹脂縁シート41と放熱ブロック3との間に第2の絶縁樹脂シート42を介在させて、180℃、5分間、5MPaの条件で、第1の絶縁樹脂シート41に第2の絶縁樹脂シート42を熱圧着しかつ第2の絶縁樹脂シート42に放熱ブロック3を熱圧着した。第2の絶縁樹脂シート42は、熱硬化性樹脂からなり、放熱ブロック3と同じ大きさで厚さtが0.1mmのものを用いた。第2の絶縁樹脂シート42は、絶縁樹脂シート4として必要な厚さである所定必要厚さの2分の1の厚さを有している。
図示していないはんだ接合装置を用いてはんだリフローを実施した。
冷却器5の上にハウジング8を接着剤にて接着し、素子等の必要な部分にワイヤをボンディングした。そして、電子工業向け封止エポキシ樹脂を封止材7として用いて、ハウジング8内で半導体チップ2、放熱ブロック3、絶縁樹脂シート4を埋めて封止した。
・厚さ:放熱ブロック…t3mm、冷却器…t3mm、第1の絶縁樹脂シート…t0.1mm、第2の絶縁樹脂シート…t0.1mm
・絶縁樹脂シート:フィラー…BN、バインダー…エポキシ樹脂、熱伝導率…10W/mK
・はんだ:Pbフリーはんだ(融点約230℃)
・ハウジング:PPS樹脂製でバスバーは銅(Cu)製
・接着剤:シリコーン系汎用接着剤
・ワイヤー:アルミニウム(Al)
・封止材料:電子工業向け封止エポキシ樹脂
図2は、本発明品と従来品の冷熱耐久試験の試験結果を対比表として示す図である。
2 半導体チップ
2a はんだ部分
3 放熱ブロック
4 絶縁樹脂シート
41 第1の絶縁樹脂シート
42 第2の絶縁樹脂シート
5 冷却器
W ワーク
Claims (4)
- 冷却器、絶縁樹脂シート、放熱ブロック、半導体チップを積層してパワーモジュールを製造するパワーモジュール製造方法であって、
前記絶縁樹脂シートの下層を形成する第1の絶縁樹脂シートを前記冷却器に熱圧着する第1の熱圧着工程と、
前記第1の絶樹脂縁シートと前記放熱ブロックとの間に前記絶縁樹脂シートの上層を形成する第2の絶縁樹脂シートを介在させて、前記第2の絶縁樹脂シートを前記第1の絶縁樹脂シートに熱圧着しかつ前記第2の絶縁樹脂シートに前記放熱ブロックを熱圧着する第2の熱圧着工程と、
該放熱ブロックの上に前記半導体チップをはんだ接合するはんだ接合工程と、
を含むことを特徴とするパワーモジュール製造方法。 - 前記第1の絶縁樹脂シートと前記第2の絶縁樹脂シートは、それぞれ熱硬化性樹脂材料によって構成されており、
前記第1の熱圧着工程では、前記第1の絶縁樹脂シートが熱硬化する温度まで加熱し、
前記第2の熱圧着工程では、前記第2の絶縁樹脂シートが熱硬化する温度まで加熱することを特徴とする請求項1に記載のパワーモジュール製造方法。 - 前記第1の絶縁樹脂シートは、前記放熱ブロックよりも広い大きさと、前記第2の絶縁樹脂シートの厚さ以上の厚さを有していることを特徴とする請求項1又は2に記載のパワーモジュール製造方法。
- 前記請求項1から請求項3のいずれか一項に記載したパワーモジュール製造方法により製造されたパワーモジュール。
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