JP5957814B2 - Power module manufacturing method - Google Patents

Power module manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP5957814B2
JP5957814B2 JP2011151040A JP2011151040A JP5957814B2 JP 5957814 B2 JP5957814 B2 JP 5957814B2 JP 2011151040 A JP2011151040 A JP 2011151040A JP 2011151040 A JP2011151040 A JP 2011151040A JP 5957814 B2 JP5957814 B2 JP 5957814B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicone gel
power module
plasma
insulating substrate
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011151040A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013021021A (en
Inventor
山城 啓輔
啓輔 山城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2011151040A priority Critical patent/JP5957814B2/en
Publication of JP2013021021A publication Critical patent/JP2013021021A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5957814B2 publication Critical patent/JP5957814B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Landscapes

  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Description

本発明は、IGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)やIPM(インテリジェントパワーモジュール)といったパワーモジュールにおいて、封止材にシリコーンゲルを用いる際に、部分放電や絶縁破壊を抑制して、より高い絶縁性を保有させるための、パワーモジュールの製造方法に関する。   In the power module such as IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or IPM (Intelligent Power Module), the present invention suppresses partial discharge and dielectric breakdown when silicone gel is used as a sealing material, and possesses higher insulation. The present invention relates to a method for manufacturing a power module.

パワーモジュール12は、例えば図6に示すように、銅ベース20上に、金属導体21と22とで挟まれた絶縁基板25を備え、絶縁基板25の上側の金属導体21の上に、半導体チップ23を、導電性接合部28を介して複数個載置し、これらの半導体チップ23を、アルミワイヤー24で接続し(ワイヤーボンディング)、金属導体21から銅配線(銅バー)27を引き出し、半導体チップ23、金属導体21、絶縁基板25などを、シリコーンゲル2により封止したものである。なお、29は容器側壁、30は容器底壁である。   For example, as shown in FIG. 6, the power module 12 includes an insulating substrate 25 sandwiched between metal conductors 21 and 22 on a copper base 20, and a semiconductor chip on the metal conductor 21 above the insulating substrate 25. A plurality of semiconductor chips 23 are mounted via conductive joints 28, and these semiconductor chips 23 are connected by aluminum wires 24 (wire bonding), and copper wiring (copper bar) 27 is drawn out from the metal conductor 21 to provide a semiconductor. The chip 23, the metal conductor 21, the insulating substrate 25 and the like are sealed with the silicone gel 2. In addition, 29 is a container side wall, 30 is a container bottom wall.

さて、IGBTやIPMといったパワーモジュールにおいては、定格運転時での電気的仕様に加え、絶縁性、熱伝導性、パワーサイクルなどに伴う機械的ストレスやEMC(Electro−Magnetic Compatibility:電磁環境両立性。ノイズによる電磁環境の悪化を防止すること)などの様々な要求に対して、バランス良く対応することが要求されている。   In power modules such as IGBT and IPM, in addition to electrical specifications during rated operation, mechanical stress associated with insulation, thermal conductivity, power cycle, etc., and EMC (Electro-Magnetic Compatibility) are compatible with the electromagnetic environment. It is required to respond in a well-balanced manner to various demands such as prevention of deterioration of the electromagnetic environment due to noise.

とりわけ、高耐圧のパワーモジュールでは、部分放電や沿面放電などを抑制し、高信頼性を確保することが重要であり、そのために、様々な取り組みが行なわれている。例えば、特許文献1には、金属結合層との接合面の特性を向上させ、ボイドなどの間隙を小さくするため、セラミックス基板側に表面凹凸を持たせ、アンカー効果を持たせるように改質している。   In particular, in a high-withstand-voltage power module, it is important to suppress partial discharge, creeping discharge, and the like to ensure high reliability, and various efforts are being made for that purpose. For example, in Patent Document 1, in order to improve the characteristics of the joint surface with the metal bonding layer and reduce the gaps such as voids, the ceramic substrate side is modified to have surface irregularities and to have an anchor effect. ing.

また特許文献1と類似した方法として、特許文献2には、ろう付け界面のボイドの発生を抑制するため、窒化珪素基板の表面に、適切な凹凸を持たせる技術が開示されている。
これらの特許文献1ならびに特許文献2に開示された技術は、絶縁基板と導体界面に発生するボイドの制御法に関するものである。この界面に発生するボイドは、部分放電の発生要因となる上、金属導体との界面に一度形成されてしまうと除去できないものであり、そのため、基板作製工程上、重要な対策として取り組まれている。
Further, as a method similar to Patent Document 1, Patent Document 2 discloses a technique for providing appropriate irregularities on the surface of a silicon nitride substrate in order to suppress the generation of voids at the brazing interface.
The techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 relate to a method for controlling voids generated at an interface between an insulating substrate and a conductor. The void generated at this interface becomes a cause of partial discharge and cannot be removed once it is formed at the interface with the metal conductor. Therefore, it is addressed as an important measure in the substrate manufacturing process. .

一方、絶縁破壊に至る部位に着目し、その箇所を中心に対策を施すことによって、高い部分放電および沿面放電耐量を確保する方法も開示されている。
具体的には、最も電界が集中する絶縁基板上の導体端部にコーティングを施すことによって、電界を緩和する方法である。その材質は様々であるが、使用する(コーティングする)材質の誘電率を制御することで、高い絶縁特性を保有するものである(特許文献3、4、5参照)。
On the other hand, a method of securing a high partial discharge and creeping discharge withstand capability by paying attention to a portion that leads to dielectric breakdown and taking measures mainly on that portion is also disclosed.
Specifically, this is a method of relaxing the electric field by coating the conductor end on the insulating substrate where the electric field is most concentrated. There are various materials, but by controlling the dielectric constant of the material to be used (coated), high insulating properties are maintained (see Patent Documents 3, 4, and 5).

これまでに述べた特許文献1〜5に記載された方法は、いずれも基板側における対策であるが、ゲル側の対策も行なわれている。例えば、吸湿急加熱時に発生するゲル内部の欠陥による部分放電の発生を抑制するために、これら吸湿急加熱に強いゲル材が考えられている(特許文献6)。   The methods described in Patent Documents 1 to 5 described so far are all countermeasures on the substrate side, but countermeasures on the gel side are also taken. For example, in order to suppress the occurrence of partial discharge due to defects in the gel generated during moisture absorption and rapid heating, a gel material that is resistant to moisture and rapid heating is considered (Patent Document 6).

また、主回路基板と制御基板とが上下に一括して搭載されたパワーモジュールにおいて、ヒートサイクルにおける、ゲル裂けやゲルの剥離などに対する長期の信頼性を向上させるために、主回路基板と制御基板とを、2段構成とする方法も開示されている(特許文献7)。   In addition, in a power module in which the main circuit board and the control board are mounted together in the up and down direction, in order to improve long-term reliability against gel tearing and gel peeling in the heat cycle, the main circuit board and the control board Is also disclosed (Patent Document 7).

さらに、液状絶縁物(フロロカーボンや絶縁油)とエポキシ樹脂との2段構成、さらには、この2段構成の間にシリコーンゲルを挟んだ3段構成とすることによって、沿面放電を抑制する方法も考えられている(特許文献8)。   Further, there is a method for suppressing creeping discharge by adopting a two-stage configuration of a liquid insulator (fluorocarbon or insulating oil) and an epoxy resin, and further a three-stage configuration in which a silicone gel is sandwiched between the two-stage configurations. (Patent Document 8).

特開2004−196633号公報JP 2004-196633 A 特開2010−076948号公報JP 2010-076948 A1 特開2005−116602号公報JP 2005-116602 A 特開2001−044634号公報JP 2001-044634 A 特開2000−091472号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2000-091472 特開2010−034151号公報JP 2010-034151 A 特開平10−270609号公報JP-A-10-270609 特開平10−173098号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-173098

図7に、図6に示したパワーモジュールの一部拡大図を示す。図7は図6の右端部分の拡大であり、絶縁基板25が、金属導体21と金属導体22に挟まれた端部を示している。   FIG. 7 is a partially enlarged view of the power module shown in FIG. FIG. 7 is an enlarged view of the right end portion of FIG. 6, and shows an end portion where the insulating substrate 25 is sandwiched between the metal conductor 21 and the metal conductor 22.

この、絶縁基板25と、シリコーンゲル2と、金属導体21もしくは金属導体22によって形成される3重点26は、電界が最も厳しくなる点である。この界面に欠陥が発生することによって、部分放電および沿面破壊へと進展することになる。   The triple point 26 formed by the insulating substrate 25, the silicone gel 2, and the metal conductor 21 or the metal conductor 22 is the point where the electric field becomes the strictest. When defects are generated at this interface, partial discharge and creepage breakdown are caused.

したがって、ここに発生する欠陥を発生前に未然に防ぐことが、絶縁特性を改善する上で重要な課題となる。   Therefore, preventing defects occurring here before they occur is an important issue in improving the insulation characteristics.

この課題を解決するためには、シリコーンゲル2と絶縁基板25との界面に、微小な欠陥が発生しないようにすることと、それに加えて製造上制御不能な微小欠陥であっても、その欠陥内の雰囲気を絶縁性の高い気体で充填することが肝要である。   In order to solve this problem, it is necessary to prevent a minute defect from occurring at the interface between the silicone gel 2 and the insulating substrate 25, and in addition to the minute defect that is uncontrollable in manufacture, the defect It is important to fill the inside atmosphere with a highly insulating gas.

そこで、本発明によれば、
絶縁基板と、その絶縁基板の上に設けられた導体と、この導体の上に設置された半導体チップと、これら絶縁体、導体、ならびに半導体チップを封止するシリコーンゲルを備えるパワーモジュールにおいて、
絶縁基板表面を、減圧状態中でプラズマ処理し、このプラズマ処理した雰囲気内で、大気に曝すことなくシリコーンゲルを注型した後、二酸化炭素または六フッ化硫黄から選ばれた一つ以上のガスによりパージし、このパージしたガス雰囲気下でシリコーンゲルを加熱硬化処理することとする。
So, according to the present invention,
In a power module including an insulating substrate, a conductor provided on the insulating substrate, a semiconductor chip installed on the conductor, and a silicone gel for sealing the insulator, the conductor, and the semiconductor chip,
One or more gases selected from carbon dioxide or sulfur hexafluoride after the insulating substrate surface is plasma-treated in a reduced pressure state, and the silicone gel is cast without being exposed to the atmosphere in the plasma-treated atmosphere. The silicone gel is heated and cured in the purged gas atmosphere.

本発明の方法では、一連の手順を、in situで行なうことが肝要である
In the method of the present invention, it is important to perform a series of procedures in situ .

これらのガスは、ガス単体でも、他の気体と比べて高い絶縁性を有する上、不活性な性質を有するため、パージガスとして適している。   These gases are suitable as a purge gas because they have a high insulating property as compared with other gases and have inert properties.

本発明によれば、従来の製造方法で問題となっていた、パワーモジュールの絶縁基板とシリコーンゲルとの界面の欠陥を抑制でき、その結果、部分放電や沿面での絶縁破壊電圧などの、絶縁耐量を大きく向上させることができる。   According to the present invention, defects at the interface between the insulating substrate of the power module and the silicone gel, which has been a problem in the conventional manufacturing method, can be suppressed. As a result, insulation such as partial discharge and breakdown voltage on the creeping surface can be suppressed. The tolerance can be greatly improved.

本発明の実施例で用いる装置構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus structure used in the Example of this invention. 本発明のプラズマ処理を行なう際の装置構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus structure at the time of performing the plasma processing of this invention. 本発明の真空注型を行なう際の装置構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus structure at the time of performing the vacuum casting of this invention. 本発明のガスパージと加熱硬化する際の装置構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus structure at the time of carrying out the gas purge and heat curing of this invention. 従来の真空注型のみを行なう装置構成の模式図である。It is a schematic diagram of the apparatus structure which performs only the conventional vacuum casting. パワーモジュールの全体構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of a power module. 図6の一部拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view of FIG. 6.

図1に本発明で用いる装置の模式図を示す。
図1において、1は、その中で一連の処理を行なう真空チャンバーであり、2は、パワーモジュール12の中に注型されるシリコーンゲルを示す。3は、このシリコーンゲルを注型するための注型用ハンドリング部である。4は、シリコーンゲルを加熱硬化させるための加熱用のヒータであり、5はこのヒータの電源である。6は、真空チャンバー1の内部の真空度を所定のレベルに調節するための真空バルブ(コンダクタンスバルブ)であり、7は、真空ポンプである。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an apparatus used in the present invention.
In FIG. 1, 1 is a vacuum chamber in which a series of processes are performed, and 2 indicates a silicone gel cast into the power module 12. 3 is a casting handling part for casting the silicone gel. 4 is a heater for heating and curing the silicone gel, and 5 is a power source for the heater. 6 is a vacuum valve (conductance valve) for adjusting the degree of vacuum inside the vacuum chamber 1 to a predetermined level, and 7 is a vacuum pump.

8は、ガスボンベ9からプラズマ処理の際に、ならびにパージ処理の際にガスを導入するためのバルブであり、10は、真空チャンバー1の中にプラズマを立てるためのプラズマ用電源であり、11は、このプラズマ用電源をオン・オフするための電源投入スイッチである。13は放電用のノズルであり、14はプラズマである。   8 is a valve for introducing gas from the gas cylinder 9 during plasma processing and purge processing, 10 is a plasma power source for generating plasma in the vacuum chamber 1, and 11 is A power-on switch for turning on / off the plasma power source. Reference numeral 13 denotes a discharge nozzle, and reference numeral 14 denotes plasma.

これに対して、従来の装置を参考のために図5に図示する。この図5においては、プラズマを立てるためのプラズマ用電源も、真空チャンバー1内をパージするためのガスも存在しない。存在するのは、真空注型を行なうためのシリコーンゲル2ならびにその加熱装置4と、真空チャンバー1のみである。   In contrast, a conventional apparatus is shown in FIG. 5 for reference. In FIG. 5, there is neither a plasma power source for generating plasma nor a gas for purging the inside of the vacuum chamber 1. Only the silicone gel 2 for vacuum casting, the heating device 4 and the vacuum chamber 1 are present.

以上の図1に示した装置を用いて、本発明が実施される。
[実施例]
本発明においては、課題を解決するための手段の項に記載した一連の処理を施すことによって、図6に示した絶縁基板25の表面側においても、微小なパーティクルや表面のガス吸着層を除去できる上、極性基も導入されるため、絶縁基板25とシリコーンゲル2との密着性が向上する。
The present invention is implemented using the apparatus shown in FIG.
[Example]
In the present invention, by performing a series of processes described in the section for solving the problems, even on the surface side of the insulating substrate 25 shown in FIG. In addition, since polar groups are also introduced, the adhesion between the insulating substrate 25 and the silicone gel 2 is improved.

プラズマ処理は、処理時間としては、数十秒から10分程度で十分である。プラズマ処理による絶縁特性の向上は、処理時間と投入する電力とに依存するため、その真空装置における最適ポイントを事前に評価した上で処理時間とその時の投入電力とを定め、評価を行なうことが望ましい。   In the plasma processing, a processing time of about several tens of seconds to 10 minutes is sufficient. Since the improvement of the insulation characteristics by plasma treatment depends on the processing time and the power to be input, it is possible to evaluate the optimal time in the vacuum apparatus in advance and determine the processing time and the input power at that time. desirable.

真空条件の例としては、事前に0.1Pa以下を目安に、ロータリーポンプ(真空ポンプ7)で真空引きした後、ボンベ9から上記した二酸化炭素および六フッ化硫黄から選ばれた一つ以上のガスをバルブ8を通して封入し、10Paないし数万Paの雰囲気下でプラズマ処理を行なう。
One Examples of vacuum conditions, pre omissions 0.1Pa or less, after evacuation with a rotary pump (vacuum pump 7), selected from carbon dioxide and sulfur hexafluoride from the cylinder 9 above The above gas is sealed through the valve 8 and plasma treatment is performed in an atmosphere of 10 Pa to tens of thousands Pa.

ガスとしては、上記した二酸化炭素または六フッ化硫黄には限られず、空気など、常温で安定で、プラズマ化すると活性になるガスであれば良い。
なお、後に述べる、パージ用の二酸化炭素および六フッ化硫黄から選ばれた一つ以上のガスと同じガスを用いれば、ガスボンベを交換する手間を省略することができる。
As the gas, not limited to carbon dioxide or sulfur hexafluoride as described above, such as air, is stable at room temperature, it may be a gas when plasma becomes active.
Incidentally, described later, by using one or more gas the same gas as selected from carbon dioxide and sulfur hexafluoride for purging, it is possible to omit the trouble of exchanging the gas cylinder.

次に、実際の処理工程について図2〜図4を用いて説明する。
図2において、ガスボンベ9からバルブ8を介してガスが真空チャンバー1内に導入され、プラズマ用電源10の電源投入スイッチがオンであるので、真空チャンバー1内には、プラズマが立つ。一方真空チャンバー1内は、真空バルブ6を介して真空度が調整されるように真空ポンプ7により吸引されている。この時は、ヒーター用電源5はオフになっている。
Next, actual processing steps will be described with reference to FIGS.
In FIG. 2, gas is introduced into the vacuum chamber 1 from the gas cylinder 9 via the valve 8, and the power-on switch of the plasma power source 10 is turned on, so that plasma is generated in the vacuum chamber 1. On the other hand, the inside of the vacuum chamber 1 is sucked by a vacuum pump 7 so that the degree of vacuum is adjusted via a vacuum valve 6. At this time, the heater power source 5 is off.

このプラズマ処理後に、真空チャンバー1を大気に開放することなく、シリコーンゲル2を注型用ハンドリング部3により真空注型を行なう。これにより、無垢な、図6に示した絶縁基板25の表面にシリコーンゲル2を直接形成でき、界面での欠陥やボイドの発生が抑制できる。さらに、真空注型後は、直接大気に開放することなく、二酸化炭素および六フッ化硫黄から選ばれた一つ以上のガスでパージする。そして、このガス雰囲気下で加熱・硬化される。加熱・硬化の温度・時間は、シリコーンゲル2の種類にも依存するが、本実施例では、100℃・1時間とした。 After the plasma treatment, the silicone gel 2 is vacuum cast by the casting handling unit 3 without opening the vacuum chamber 1 to the atmosphere. Thereby, the silicone gel 2 can be directly formed on the surface of the insulating substrate 25 shown in FIG. Furthermore, after vacuum casting, without having to directly open to the atmosphere, purged with one or more gases selected from carbon dioxide and sulfur hexafluoride. Then, it is heated and cured in this gas atmosphere. Although the temperature and time of heating and curing depend on the type of the silicone gel 2, in this embodiment, it was set to 100 ° C. for 1 hour.

真空注型の際の装置の様子を図3に示す。ここではプラズマ電源投入スイッチ11はオフとされ、ヒータ用電源5はオンになっている。パワーモジュール12内には、シリコーンゲル2が真空注型されている。図3において、シリコーンゲル2を注型する際には、必要に応じて、パワーモジュール12を移動させるか、プラズマ装置を移動させて注型を行なう。   The appearance of the apparatus during vacuum casting is shown in FIG. Here, the plasma power supply switch 11 is turned off, and the heater power supply 5 is turned on. In the power module 12, the silicone gel 2 is vacuum-cast. In FIG. 3, when the silicone gel 2 is cast, the power module 12 is moved or the plasma apparatus is moved as necessary.

シリコーンゲル2の加熱・硬化の際の装置の様子を図4に示す。ここでもプラズマ電源投入スイッチ11はオフであり、ヒータ用電源はオンである。ガスボンベ9からは真空チャンバー1内に、パージガスが導入されている。   FIG. 4 shows the state of the apparatus when the silicone gel 2 is heated and cured. Again, the plasma power switch 11 is off and the heater power is on. A purge gas is introduced into the vacuum chamber 1 from the gas cylinder 9.

以上の方法により、微小に発生したボイド内の雰囲気も、放電しにくいガスにより置換されるため、これによって絶縁性能を向上させることができる。
肝要なことは、一連の処理、すなわち、プラズマ処理、真空注型、ガスパージ、当該雰囲気での加熱硬化処理を、in situで実施していることである。
図2、図3、図4に示したように、一連の処理において、真空チャンバー1が大気に開放されることは無い。
According to the above method, the atmosphere in the void generated minutely is also replaced with a gas that is difficult to discharge, so that the insulating performance can be improved.
What is important is that a series of processing, that is, plasma processing, vacuum casting, gas purging, and heat curing processing in the atmosphere are performed in situ.
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the vacuum chamber 1 is not opened to the atmosphere in a series of processes.

一例として、プラズマ処理を行なったあと、ならびにパージ処理を行なった後の絶縁破壊耐量の変化を表1に示す。   As an example, Table 1 shows changes in the dielectric breakdown resistance after the plasma treatment and the purge treatment.

本実施例によれば、プラズマ処理を施す(処理A)ことにより、最大で1.35倍ほど絶縁破壊耐量が向上した。さらに、ガスパージによる効果(処理B)で、さらに1.5倍ほど、絶縁破壊耐量(沿面からの絶縁破壊電圧)が向上した。 According to the present example, by performing the plasma treatment (Process A), the dielectric breakdown resistance was improved by 1.35 times at maximum. Furthermore, the dielectric breakdown resistance (dielectric breakdown voltage from the creepage surface) improved by about 1.5 times as a result of the gas purge (Process B).

微小ボイドの大きさにも依存するが、大気圧で数十μmのボイドであると想定すると、パッシェン曲線のミニマム付近から右側の領域であり、パッシェン曲線に基づく概算から、ガスのリークや置換がなければ、最大で2〜3倍程度の破壊電圧の向上が期待できる。   Although it depends on the size of the microvoids, assuming that it is a void of several tens of μm at atmospheric pressure, it is the area on the right side of the Paschen curve near the minimum. From the estimation based on the Paschen curve, gas leakage and replacement If not, the breakdown voltage can be improved by about 2 to 3 times at the maximum.

一例として、pd=1.0×10−4Pa・mmでの放電開始電圧(火花電圧)におけるガス依存性を表2に示す。 As an example, Table 2 shows the gas dependence of the discharge start voltage (spark voltage) at pd = 1.0 × 10 −4 Pa · mm.

表2からすると、空気と窒素では、放電開始電圧は700Vと同程度であるが、二酸化炭素では2倍の1.4kV、六フッ化硫黄では3倍の2kVとなっている。 According to Table 2, with air and nitrogen, the discharge start voltage is about 700 V, but with carbon dioxide it is double 1.4 kV, and with sulfur hexafluoride, it is 3 times 2 kV.

ここで、窒素については、放電開始電圧(火花電圧)が空気と大きな差異はないものの、部分放電劣化による破壊への進展が遅いことが特長の一つである。つまり、空気に比べると、不活性ガスである窒素が封入されているボイドは5倍からそれ以上の寿命を示す。したがって、放電発生後の劣化を抑制する意味では、窒素を適用することが有効となる。   Here, one of the features of nitrogen is that although the discharge start voltage (spark voltage) is not significantly different from that of air, progress to breakdown due to partial discharge deterioration is slow. That is, compared with air, the void in which nitrogen, which is an inert gas, is enclosed shows a life of 5 times or more. Therefore, it is effective to apply nitrogen in terms of suppressing deterioration after the occurrence of discharge.

1 真空チャンバー
2 シリコーンゲル
3 注型用ハンドリング部
4 加熱用ヒータ
5 ヒータ用電源
6 真空バルブ
7 真空ポンプ
8 バルブ
9 ガスボンベ
10 プラズマ用電源
11 電源投入用スイッチ
12 パワーモジュール
13 ノズル
14 プラズマ
20 銅ベース
21 金属導体
22 金属導体
23 半導体チップ
24 アルミワイヤー
25 絶縁基板
26 3重点
27 銅配線
28 導電性接合部
29 容器側壁
30 容器底壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Silicone gel 3 Casting handling part 4 Heating heater 5 Heater power supply 6 Vacuum valve 7 Vacuum pump 8 Valve 9 Gas cylinder 10 Power supply for plasma 11 Power-on switch 12 Power module 13 Nozzle 14 Plasma 20 Copper base 21 Metal conductor 22 Metal conductor 23 Semiconductor chip 24 Aluminum wire 25 Insulating substrate 26 Triple point 27 Copper wiring 28 Conductive joint 29 Container side wall 30 Container bottom wall

Claims (2)

絶縁基板と、その絶縁基板の上に設けられた導体と、この導体の上に設置された半導体チップと、これら絶縁体、導体、ならびに半導体チップを封止するシリコーンゲルを備えるパワーモジュールにおいて、
絶縁基板表面を、減圧状態中でプラズマ処理し、このプラズマ処理した雰囲気内で、大気に曝すことなくシリコーンゲルを注型した後、二酸化炭素または六フッ化硫黄から選ばれた一つ以上のガスによりパージし、このパージしたガス雰囲気下でシリコーンゲルを加熱硬化処理すること、
を特徴とするパワーモジュールの製造方法。
In a power module including an insulating substrate, a conductor provided on the insulating substrate, a semiconductor chip installed on the conductor, and a silicone gel for sealing the insulator, the conductor, and the semiconductor chip,
One or more gases selected from carbon dioxide or sulfur hexafluoride after the insulating substrate surface is plasma-treated in a reduced pressure state, and the silicone gel is cast without being exposed to the atmosphere in the plasma-treated atmosphere. Purging the silicone gel under the purged gas atmosphere,
A method for manufacturing a power module.
プラズマ処理、シリコーンゲルの注型、ガスパージ、加熱硬化処理を、in situで行なうこと、
を特徴とする請求項1に記載のパワーモジュールの製造方法。
Performing plasma treatment, silicone gel casting, gas purging, heat curing treatment in situ,
The method of manufacturing a power module according to claim 1 .
JP2011151040A 2011-07-07 2011-07-07 Power module manufacturing method Expired - Fee Related JP5957814B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011151040A JP5957814B2 (en) 2011-07-07 2011-07-07 Power module manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011151040A JP5957814B2 (en) 2011-07-07 2011-07-07 Power module manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013021021A JP2013021021A (en) 2013-01-31
JP5957814B2 true JP5957814B2 (en) 2016-07-27

Family

ID=47692200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011151040A Expired - Fee Related JP5957814B2 (en) 2011-07-07 2011-07-07 Power module manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5957814B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6295581B2 (en) * 2013-10-04 2018-03-20 富士電機株式会社 Manufacturing method of electrical equipment
CN115138641B (en) * 2021-08-26 2023-10-24 上海林众电子科技有限公司 Treatment method for enhancing cohesiveness of plastic material and application thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3648277B2 (en) * 1995-01-12 2005-05-18 株式会社東芝 Semiconductor device
JP2000307040A (en) * 1999-04-23 2000-11-02 Hitachi Ltd Production of insulating circuit board and production of semiconductor device using it
JP2001274321A (en) * 2000-03-23 2001-10-05 Fuji Electric Co Ltd High breakdown voltage flat semiconductor device
JP2002313825A (en) * 2001-04-12 2002-10-25 Sony Corp Mounting method for bare chip, and bare chip processing apparatus
US7186591B2 (en) * 2005-06-24 2007-03-06 Honeywell International, Inc. Method of encapsulating an assembly with a low temperature silicone rubber compound
WO2011024820A1 (en) * 2009-08-24 2011-03-03 本田技研工業株式会社 Electronic device and method for manufacturing electronic device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013021021A (en) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4783583B2 (en) Method for internal electrical insulation of a substrate for a power semiconductor module
KR20130088889A (en) Vapour chamber and substrate processing equipment using same
KR20070096891A (en) Electrostatic chuck
WO2017082122A1 (en) Power module
JP5328827B2 (en) Power module structure, power module having the structure, and method of manufacturing the structure
US20220059322A1 (en) Active gas generation apparatus
JP5957814B2 (en) Power module manufacturing method
JP5759744B2 (en) Power module and manufacturing method thereof
JP5136569B2 (en) Gel injector and method of manufacturing power module using the same
JP5892796B2 (en) High pressure module
JP5987297B2 (en) Method for manufacturing power semiconductor device
CN106415833A (en) Power semiconductor module and power unit
JP6101507B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP6150718B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4949535B2 (en) Composite, semiconductor device using the same, semiconductor module, and method for manufacturing the same
WO2018074297A1 (en) Power semiconductor module
JP6012321B2 (en) Power module manufacturing method and manufacturing apparatus
JP6167535B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP5826443B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4381047B2 (en) Semiconductor device
JP6295581B2 (en) Manufacturing method of electrical equipment
CN111033723B (en) power semiconductor module
JPH11121484A (en) Semiconductor device, and method and device for its manufacture
KR200312214Y1 (en) Mica Insulated Plate Heater for Heating Wafer
JP2012004108A (en) Plasma processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140616

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150617

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20151005

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20151005

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160126

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160330

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20160407

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160524

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160606

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5957814

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees