CN111755390A - 功率模块 - Google Patents

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CN111755390A
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市田英之
山木廉雄
菅原誉
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Hitachi Astemo Ltd
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Abstract

本发明涉及功率模块。该功率模块具备：功率半导体元件、对所述功率半导体元件进行冷却的冷却器、固定于所述冷却器并且收容所述功率半导体元件的壳体、以及对所述功率半导体元件进行密封的密封材料，在所述壳体形成有：形成于与所述冷却器粘接的面并且填充所述密封材料的粘接槽、以及与所述粘接槽连接并且供所述密封材料流入的流入孔。

Description

功率模块
技术领域
本发明涉及功率模块。
本申请要求2019年3月28日在日本提出的日本特愿2019-064549号的优先权，在此引用其内容。
背景技术
例如，在日本特开2014-103846号公报中公开了将外壳(壳体)粘接于散热板(冷却器)的电力用半导体装置。
在日本特开2014-103846号公报中，在外壳中的与散热板粘接的粘接面上设置突起，通过在由该突起产生的散热板与外壳之间的间隙中填充粘接剂，从而将散热板与外壳粘接。
然而，在功率模块中，以功率半导体元件的电绝缘为目的，有时用凝胶状的密封材料覆盖功率半导体元件。在这种情况下，可考虑如上所述将冷却器与壳体粘接。功率半导体元件在通电时成为高温。因此，当在冷却器与壳体之间的间隙(粘接槽)中残留空气时，功率半导体元件的热传递到密封材料，空气因该热而膨胀，在壳体内的安装面的周围产生气泡，有可能无法实现功率半导体元件的电绝缘。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，防止填充于壳体的密封材料中的气泡残留，实现功率半导体元件的电绝缘。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，在本发明中，作为第一方案，采用如下结构：一种功率模块，具备：功率半导体元件、对所述功率半导体元件进行冷却的冷却器、固定于所述冷却器并且收容所述功率半导体元件的壳体、以及对所述功率半导体元件进行密封的密封材料，其中，在所述壳体形成有：形成于与所述冷却器粘接的面并且填充所述密封材料的粘接槽、以及与所述粘接槽连接并且供所述密封材料流入的流入孔。
作为第二方案，采用如下结构：在上述第一方案中，所述流入孔是以贯穿所述壳体的方式设置并且用于所述功率半导体元件的引线键合的识别孔。
作为第三方案，采用如下结构：在上述第一或第二方案中，在所述壳体还形成有与所述粘接槽连接的空气孔。
作为第四方案，采用如下结构：在上述第三方案中，所述空气孔设置成贯穿所述壳体，并且一方的开口端从所述密封材料露出而设置。
作为第五方案，采用如下结构：在上述第三或第四方案中，所述空气孔的与所述粘接槽相向的一侧的开口端被扩径。
发明效果
根据本发明的上述各形态，密封材料从与粘接槽连接的流入孔向粘接槽填充。因此，通过消除残留在壳体内的空气，在功率半导体元件的高温时不会产生气泡，因此能够实现功率半导体元件的电绝缘。
附图说明
图1是本发明一实施方式的功率模块的示意剖视图。
图2是表示该实施方式的功率模块具备的壳体中的粘接槽、识别孔以及空气孔的配置的示意图。
图3A是表示该实施方式的图，是图2的A-A剖视图。
图3B是表示该实施方式的图，是图2的B-B剖视图。
附图标记说明
1……功率模块
2……壳体
2a……识别孔
2b……空气孔
2c……粘接槽
3……功率半导体元件
5……冷却器
6……密封材料
S……粘接剂
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的功率模块的一实施方式进行说明。
本实施方式的功率模块1具备对向电机(负荷)的通电进行控制的功率半导体元件3。如图1所示，这样的功率模块1具备壳体2、功率半导体元件3、电极4、冷却器5以及密封材料6。另外，虽未图示，但功率模块1具备电极连接端子以及信号端子。
壳体2是包围功率半导体元件3以及电极4并在冷却器5上形成安装面的矩形的树脂制的外壳。另外，在壳体2的下表面设置有冷却器5。如图2、图3A以及图3B所示，壳体2形成有识别孔2a、空气孔2b以及粘接槽2c。另外，在壳体2上固定有未图示的信号端子。
如图3A所示，识别孔2a是在壳体2中朝向与冷却器5接触的面形成的通孔，在通过引线键合将功率半导体元件3与信号端子连接时，用作引线键合装置的定位孔。该识别孔2a形成在粘接槽2c上，并且将形成有粘接槽2c的形成面和与上述形成面相向的面贯穿。
如图3B所示，空气孔2b与识别孔2a同样地，是形成在粘接槽2c上并且将形成面和与上述形成面相向的面贯穿的通孔。另外，空气孔2b的与形成面相向的面上的开口端侧被扩径，成为残留空气容易排出的结构。需要说明的是，形成面在除外周缘附近之外的中央部形成有粘接面，在上述粘接面设置有粘接剂，与冷却器5粘接。另外，空气孔2b的与形成面相向的面上的开口位置形成于在填充密封材料6时与识别孔2a相比在铅垂方向上高的位置。由此，空气孔2b在形成有密封材料6时，与形成面相向的面上的开口位置成为在外部露出的状态。
粘接槽2c形成于与冷却器5接触的面，如图2所示，是以在包括识别孔2a和空气孔2b在内的范围内向一个方向弯折的方式形成的槽。剩余的粘接剂S的一部分流入粘接槽2c，并且密封材料6流入粘接槽2c。另外，在粘接槽2c中，如图3A以及图3B所示，在与识别孔2a以及空气孔2b连接的连接部位实施锥形处理。通过对粘接槽2c实施锥形处理，从而容易兼顾密封材料6的填充空间的确保和残留空气的排出。需要说明的是，粘接槽2c形成为包围功率半导体元件3的安装面。
功率模块1是包括功率半导体元件3在内的电力转换电路。这样的功率模块1通过引线键合(未图示)与在壳体2的外缘设置有功率半导体元件3的未图示的信号端子电连接。功率模块1与电机ECU等上位控制装置连接，基于从上位控制装置输入的控制指令，对搭载于车辆的升降压转换器、逆变器等进行控制。
电极4以通过焊料等与功率半导体元件3电连接的状态安装固定在壳体2内。电极4例如是由陶瓷层和铜层构成的DCB(DCB：Direct Copper Bonding(直接铜键合))基板。经由未图示的引线框架、母线等将未图示的蓄电池与电机连接。
冷却器5形成为具有制冷剂入口以及制冷剂出口的扁平的容器状，制冷剂在内部流通。冷却器5在一个面以与电极4以及壳体2接触的状态固定。冷却器5将在功率半导体元件3等中产生的热向制冷剂传递，从而对功率半导体元件3等进行冷却。
密封材料6是以将壳体2的一部分以及安装在壳体2内的功率半导体元件3覆盖的方式设置的半透明的硅软质层(凝胶层)。另外，密封材料6从识别孔2a填充到粘接槽2c中。
这样的本实施方式的功率模块1在将功率半导体元件3以及电极4安装于壳体2后，从识别孔2a填充密封材料6。从识别孔2a流入的密封材料6经由粘接槽2c向空气孔2b流入。而且，密封材料6在使空气孔2b的与形成面相向的面上的开口端露出的状态下固化。
根据这样的本实施方式的功率模块1，从识别孔2a向粘接槽2c填充密封材料6。由此，可以通过密封材料6填满壳体2与冷却器5之间的间隙，可以消除残留在壳体2内的空气，防止气泡的产生。
根据这样的本实施方式的功率模块1，具有与粘接槽2c连接的空气孔2b。由此，功率模块1可以在流入到粘接槽2c的密封材料6中，将残留的气泡从空气孔2b向外部排出。因此，可以防止在填充密封材料6时在粘接槽2c中残留气泡。
另外，根据本实施方式的功率模块1，空气孔2b的与形成面相向的面上的开口端成为从密封材料6露出的状态。即，在填充密封材料6时，密封材料6不会从空气孔2b流入，密封材料6从识别孔2a流入。因此，容易从空气孔2b排出气泡。
另外，根据本实施方式的功率模块1，空气孔2b的与形成面相向的面上的开口端侧被扩径。由此，容易从空气孔2b排出气泡。
另外，根据本实施方式的功率模块1，在粘接槽2c中，在与识别孔2a以及空气孔2b连接的连接部位实施锥形处理。由此，降低密封材料6从识别孔2a向粘接槽2c流入时的阻力，使密封材料6从识别孔2a的流入变得容易。
以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不仅限定于上述实施方式。在上述实施方式中示出的各结构部件的各形状、组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内可以基于设计要求等进行各种变更。
在上述实施方式中，除识别孔2a之外还形成空气孔2b，但本发明并不仅限定于该结构。例如，也可以仅将识别孔2a与粘接槽2c连接。在该情况下，在粘接槽2c中残留的气泡从识别孔2a向外部排出。
另外，在本实施方式中，从识别孔2a向粘接槽2c填充密封材料6，但本发明并不仅限定于该结构。例如，也可以构成为，除识别孔2a之外，形成与粘接槽2c连接的通孔(流入孔)，从而使密封材料6向粘接槽2c流入。
另外，在上述实施方式中为了简化而未图示，但识别孔2a在壳体2中形成有多个。多个识别孔2a中的、与粘接槽2c连接的识别孔也可以仅是一部分。
工业实用性
根据本发明的上述形态，密封材料从与粘接槽连接的流入孔向粘接槽填充。因此，通过消除残留在壳体内的空气，在功率半导体元件的高温时不会产生气泡，因此能够实现功率半导体元件的电绝缘。

Claims (6)

1.一种功率模块，其特征在于，具备：
功率半导体元件；
对所述功率半导体元件进行冷却的冷却器；
固定于所述冷却器并且收容所述功率半导体元件的壳体；以及
对所述功率半导体元件进行密封的密封材料，
在所述壳体形成有：形成于与所述冷却器粘接的面并且填充所述密封材料的粘接槽、以及与所述粘接槽连接并且供所述密封材料流入的流入孔。
2.如权利要求1所述的功率模块，其特征在于，
所述流入孔是以贯穿所述壳体的方式设置并且用于所述功率半导体元件的引线键合的识别孔。
3.如权利要求1或2所述的功率模块，其特征在于，
在所述壳体还形成有与所述粘接槽连接的空气孔。
4.如权利要求3所述的功率模块，其特征在于，
所述空气孔设置成贯穿所述壳体，并且一方的开口端从所述密封材料露出而设置。
5.如权利要求3所述的功率模块，其特征在于，
所述空气孔的与所述粘接槽相向的一侧的开口端被扩径。
6.如权利要求4所述的功率模块，其特征在于，
所述空气孔的与所述粘接槽相向的一侧的开口端被扩径。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07130916A (ja) * 1993-11-04 1995-05-19 Toyota Autom Loom Works Ltd 電子製品の封止ケース
CN1163478A (zh) * 1996-03-07 1997-10-29 松下电子工业株式会社 电子组件与其制造方法及其所用的引线架与金属模
JP2002299551A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュールおよびその製造方法
JP2004239368A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Yasuhisa Seo 空気抜き器具
JP2014203978A (ja) * 2013-04-05 2014-10-27 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP2014229649A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 カルソニックカンセイ株式会社 半導体モジュール及びその製造方法
JP2016009718A (ja) * 2014-06-23 2016-01-18 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN107210279A (zh) * 2015-05-21 2017-09-26 三菱电机株式会社 电力用半导体装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07130916A (ja) * 1993-11-04 1995-05-19 Toyota Autom Loom Works Ltd 電子製品の封止ケース
CN1163478A (zh) * 1996-03-07 1997-10-29 松下电子工业株式会社 电子组件与其制造方法及其所用的引线架与金属模
JP2002299551A (ja) * 2001-04-02 2002-10-11 Mitsubishi Electric Corp パワーモジュールおよびその製造方法
JP2004239368A (ja) * 2003-02-06 2004-08-26 Yasuhisa Seo 空気抜き器具
JP2014203978A (ja) * 2013-04-05 2014-10-27 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP2014229649A (ja) * 2013-05-20 2014-12-08 カルソニックカンセイ株式会社 半導体モジュール及びその製造方法
JP2016009718A (ja) * 2014-06-23 2016-01-18 富士電機株式会社 半導体装置およびその製造方法
CN107210279A (zh) * 2015-05-21 2017-09-26 三菱电机株式会社 电力用半导体装置

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