CN115775774A - 半导体模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体模块。避免绝缘层的损伤。半导体模块具备：绝缘层；半导体元件，其具有主电极，并搭载于绝缘层；布线构件，其与半导体元件的主电极电连接；第1树脂，其将半导体元件和布线构件密封；以及第2树脂，其覆盖布线构件的局部，第2树脂的热分解温度或熔点超过半导体元件的工作保证温度的最大值，并且小于第1树脂的热分解温度或熔点。

Description

半导体模块
技术领域
本公开涉及一种半导体模块。
背景技术
半导体模块具备搭载于绝缘基板的半导体元件、与半导体元件的主电极连接的引线框、收纳半导体元件的框体(例如，参照专利文献1～3)。半导体元件接合于绝缘基板、端子。
在这样的半导体模块中，壳体内的半导体元件和引线框等被树脂材料密封。作为密封半导体元件的树脂材料，有凝胶等比较柔软的材料、环氧树脂等比较硬的材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－41676号公报
专利文献2：日本特开2019－161967号公报
专利文献3：日本特开2019－47549号公报
发明内容
发明要解决的问题
一般而言，半导体元件和引线框被较硬的树脂密封。在由于某种原因而在半导体元件中持续流过电流的情况下，由于在半导体元件中产生的热，使半导体元件成为高温。其结果，由于半导体元件过热而树脂变形(例如，与树脂的热分解相伴树脂的局部空间的膨胀)，配置有半导体元件的绝缘基板有时在由于树脂的变形而产生的压力的作用下破损(破裂或变形)。
本公开在维持半导体模块的密封性能的同时防止由半导体元件过热导致的绝缘基板的破损。
用于解决问题的方案
本公开的半导体模块具备：绝缘层；半导体元件，其具有主电极，并搭载于绝缘层；布线构件，其与半导体元件的所述主电极电连接；第1树脂，其将半导体元件和布线构件密封；以及第2树脂，其覆盖布线构件的局部，第2树脂的热分解温度或熔点超过半导体元件的工作保证温度的最大值，并且小于第1树脂的热分解温度或熔点。
附图说明
图1是表示实施方式的半导体模块的局部的俯视图。
图2是表示半导体模块的局部的剖视图，是表示沿着图1中的II－II线的截面的图。
图3是表示引线框和密封部的剖视图，是表示沿着图2中的III－III线的图。
图4是表示变形例的半导体模块的密封部的剖视图。
图5是将半导体芯片的主电极与引线框的接合部放大表示的剖视图。
附图标记说明
100、半导体模块；4、半导体芯片；20、引线框；21、主体部；22、弯折片；25、主体部；26、接合构件；80、树脂；81、部分；82、90、90B、树脂块；110、壳体；401、绝缘层；P1、第1基准位置；t1、厚度；T1、厚度；T2、厚度；T3、厚度；T4、最大厚度。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。此外，在附图中，各部分的尺寸和比例尺与实际的尺寸和比例尺适当地不同。另外，以下记载的实施方式为本公开的优选的具体例。因此，在本实施方式附加有技术上优选的各种限定。但是，只要在以下的说明中没有特别限定本公开的主旨的记载，本公开的范围就不限定于这些形态。
图1是表示实施方式的半导体模块100的局部的俯视图。图2是表示半导体模块100的局部的剖视图，是表示沿着图1中的II－II线的截面的图。在各图中，示出互相正交的X轴、Y轴以及Z轴。Z2方向为沿着Z轴的方向，为第1方向的一个例子。Z1方向与Z2方向相反。Y2方向为沿着Y轴的方向，为第2方向的一个例子。第2方向与第1方向交叉。Y1方向与Y2方向相反。X2方向为沿着X轴，为第3方向的一个例子。第3方向为与第1方向和第2方向交叉的方向。X1方向与X2方向相反。另外，XY面为与X轴和Y轴平行的面。XZ面为与X轴和Z轴平行的面。YZ面为与Y轴和Z轴平行的面。
如图1和图2所示，半导体模块100具备壳体110、引线框20以及半导体单元3。此外，在图1和图2中，示出了壳体110的主要的部分。半导体模块100例如为功率半导体模块。在图1和图2中，示出了一个引线框20，但半导体模块100也可以具备多个引线框20。
壳体110由具有绝缘性的树脂材料形成。树脂材料例如为热塑性的树脂。作为壳体110的树脂材料，例如可举出聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚苯硫醚(PPS)。壳体110为第3树脂的一个例子。
自Z2方向观察，壳体110形成为包围半导体单元3。自Z2方向观察，壳体110例如为矩形形状的框体。壳体110在Z2方向上具有规定的厚度。半导体单元3配置于被壳体110包围起来的区域内。
引线框20为板状，由具有导电性的金属材料(例如，铜)形成。引线框20并不限定于铜，例如，也可以是含有85重量％以上的铜的铜合金、铝、含有85重量％以上的铝的铝合金等其他金属。引线框20的熔点例如为1084℃。引线框20的熔点例如可以为500℃以上且1100℃以下。另外，引线框20的表面可以由镍、镍合金被覆。引线框20将未图示的外部端子与半导体单元3电连接。引线框20为布线构件的一个例子。
半导体单元3具备层叠基板400和半导体芯片4。层叠基板400为搭载半导体芯片4的基板。层叠基板400的板厚方向沿着Z2方向。如图2所示，层叠基板400具有绝缘层401和金属层402、403。
绝缘层401为树脂绝缘层。作为构成绝缘层401的树脂，例如能够采用环氧树脂。此外，构成绝缘层401的树脂中也可以含有例如氧化硅或氧化铝、氧化硼、氮化硼等各种填料。构成绝缘层401的树脂并不限定于环氧树脂，例如可以是聚酰亚胺树脂等其他热固性树脂。这样的构成绝缘层401的树脂的热分解温度例如可以为200℃以上且500℃以下。此外，“热分解温度”是指通过加热开始分解，由此开始向气体、残渣等状态变化的温度。构成绝缘层401的树脂为第4树脂的一个例子。
绝缘层401的板厚方向沿着Z2方向。绝缘层401位于金属层402和金属层403之间。金属层402、金属层403由导电性和热传导率较高的金属形成，可以是粘贴于绝缘层401的金属板。金属层402可以是例如铝板或铜板。金属层403例如可以是铝板或铜板，也可以是铜箔。
金属层402配置于绝缘层401的下侧(Z2方向)，并被接地。金属层403配置于绝缘层401的上侧(Z1方向)。在金属层403上形成有导体图案411。导体图案411为导电膜。导体图案411由低电阻的导电材料(例如铜或铜合金)形成。
半导体芯片4为对大电流的接通和断开进行开关的功率半导体元件。半导体芯片4可以是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等晶体管。半导体芯片4也可以是RC－IGBT(Reverse Conducting IGBT：反向导通IGBT)或FWD(Free Wheeling Diode：续流二极管)。在本实施方式中，例示半导体芯片4为包含IGBT和FWD的RC－IGBT的结构。
如图1所示，半导体芯片4具备主电极E、主电极C以及控制电极G。向主电极E和主电极C输入或由主电极E和主电极C输出用于控制半导体芯片4的电流。主电极E为形成于半导体芯片4的上表面4a的发射极电极。主电极C为形成于半导体芯片4的下表面4b的集电极电极。主电极C还作为FWD的阳极电极发挥功能，主电极E还作为FWD的阴极电极发挥功能。
控制电极G形成于半导体芯片4的上表面4a，为被施加用于控制半导体芯片4的接通/断开的电压的栅电极。此外，控制电极G也可以包含电流检测或温度检测等的检测电极。
如图2所示，半导体芯片4利用例如焊锡等接合材料420与层叠基板400接合。半导体芯片4的主电极C与导体图案411接合。半导体模块具备搭载于绝缘层401的半导体芯片4。“搭载于绝缘层401”包含直接搭载于绝缘层401的情况、经由金属层403等其他的层叠体间接地搭载于绝缘层401的情况。
如图1所示，半导体模块100具备多个控制端子5。多个控制端子5设于壳体110。多个控制端子5分别为引线端子，利用电线6与对应的半导体芯片4的控制电极G电连接。多个控制端子5分别例如通过嵌入成形而与壳体110形成为一体。
接着，对引线框20进行说明。引线框20由金属板通过冲压加工而形成。引线框20具备主体部21、弯折片22以及连接片23。引线框20具有曲柄结构。曲柄结构包括主体部21、弯折片22以及连接片23。曲柄结构通过使一张板构件弯折而形成。
主体部21的板厚方向沿着Z2方向。主体部21在Y2方向上延伸。主体部21具有：基部24，其埋入于壳体110；突出部25，其与基部24连续，自壳体110向Y2方向突出；以及紧固部(未图示)，其与外部端子连接。突出部25沿Y2方向延伸。紧固部相对于壳体110的外部露出。紧固部可以包含埋入于壳体110的部分，也可以包含自壳体110突出的部分。紧固部相对于基部24连接于与突出部25相反的一侧的端部。
基部24埋入于壳体110的主体部21。基部24也可以包含未图示的弯折部。基部24位于紧固部与突出部25之间。突出部25自壳体110的内壁面110a向Y2方向突出。自Z2方向观察，突出部25延伸至与半导体芯片4重叠的位置。突出部25的板厚方向沿着Z2方向。突出部25沿着Z2方向包含第1面25a(上表面)和与第1面25a相反的第2面25b(下表面)。第2面25b比第1面25a靠近绝缘层401。在此，第1方向为自半导体芯片4朝向绝缘层401的方向。
突出部25在Z2方向上与半导体芯片4分离。突出部25位于半导体芯片4的上方。突出部25的前端部25f为靠近半导体芯片4的端部，自Z2方向观察，与半导体芯片4重叠。
弯折片22自突出部25的前端部25f向Z2方向延伸，接近半导体芯片4的主电极E。弯折片22的板厚方向沿着Y2方向。连接片23自弯折片22向Y2方向突出。连接片23的板厚方向沿着Z2方向。连接片23的下表面包含与半导体芯片4的主电极E接合的连接面23b。引线框20直接电连接于半导体芯片4的主电极E。可替代地，引线框20经由其他构件间接地连接于半导体芯片4的主电极E。弯折片22为第1片的一个例子。
图3是沿着图2中的III-III线的剖视图。如图2和图3所示，半导体模块100具备密封部8。此外，在图1中，省略了密封部8的图示。密封部8包括树脂80和树脂块90。利用这些树脂填充被壳体110包围的内侧的空间，由此，将半导体单元3密封。树脂80为第1树脂的一个例子，树脂块90为第2树脂的一个例子。树脂块90为长方体，但不限定于此。
树脂80占据密封部8的大部分。树脂80配置于层叠基板400的正面，利用树脂80将层叠基板400、半导体芯片4、引线框20以及树脂块90密封。树脂80可以是热固性树脂，例如环氧树脂。此外，树脂80中也可以含有例如氧化硅或氧化铝、氧化硼、氮化硼等各种填料。树脂80并不限定于环氧树脂，例如也可以是酚醛树脂、马来酰亚胺树脂、聚酯树脂等其他热固性树脂。树脂80例如可以是比树脂块90硬的树脂。
树脂块90覆盖引线框20的局部。具体而言，树脂块90覆盖主体部21的突出部25的局部。树脂块90的周围被树脂80覆盖，树脂块90不暴露在外部。也就是说，树脂块90被树脂80密封。相比于仅利用树脂块90对半导体芯片4进行密封的情况，能够抑制半导体模块100的机械强度的降低，另外，能够抑制半导体模块100的密封性的降低。关于其理由在后面叙述。
如图3所示，树脂块90具有部分91～部分94。树脂块90遍及整周地包围突出部25的横截面。部分91位于比引线框20的突出部25的第1面25a靠上侧的位置。部分91以覆盖突出部25的第1面25a的方式配置。
部分91覆盖第1面25a的整个沿着X2方向的部分。X2方向为引线框20的第1面25a的宽度方向的一个例子。部分92位于比突出部25的第2面25b靠下侧的位置，覆盖第2面25b。
突出部25位于部分93和部分94之间。突出部25沿着X2方向具有侧面25c和与侧面25c相反的侧面25d。部分93覆盖侧面25c。部分94覆盖侧面25d。侧面25c为引线框20的主体部21的第1侧面的一个例子，侧面25d为主体部21的第2侧面的一个例子。
如图2所示，树脂块90沿着Y2方向具有规定的长度。自Z2方向观察，树脂块90与半导体芯片4和金属层403重叠。树脂块90在Y2方向上比壳体110的内壁面110a靠近弯折片22和连接片23。也就是说，树脂块90在Y2方向上靠近半导体芯片4。树脂块90为热固性树脂，具体而言为环氧树脂。树脂块90并不限定于环氧树脂，例如也可以是酚醛树脂、马来酰亚胺树脂、聚酯树脂等其他热固性树脂。或者，树脂块90也可以是硅橡胶、聚氨酯橡胶等热固性弹性体。代替热固性树脂，树脂块90也可以是热塑性树脂，具体而言，为聚苯硫醚(PPS)树脂。树脂块90并不限定于PPS树脂，例如也可以是聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)树脂、聚丁二酸丁二酯(PBS)树脂或聚酰胺(PA)树脂等其他的热塑性树脂。树脂块90也可以是聚苯乙烯类(TPS)、烯烃类(TPO)、聚氨酯类(TPU)、聚酯类(TPEE)、聚酰胺类(TPAE)等热塑性弹性体。此外，树脂块90也可以含有例如氧化硅、氧化铝、氧化硼、氮化硼的各种填料。
在此，对树脂块90为热固性树脂的情况进行说明。之后说明树脂块90为热塑性树脂的情况。树脂块90的热固性树脂的热分解温度超过半导体芯片4的工作保证温度的最大值且小于树脂80的热分解温度。主要的是，只要在半导体芯片4产生的温度为通常的温度，树脂块90就不会变化。另外，树脂块90的热分解温度低于树脂80的热分解温度。优选的是，树脂块90的热分解温度比半导体芯片4的工作保证温度高10℃以上，且比树脂80的热分解温度低10℃以上。半导体芯片4的工作保证温度为半导体芯片正常工作的温度。半导体芯片4的工作保证温度的最大值例如为175℃。该工作保证温度的最大值例如也可以是140℃以上且180℃以下。作为树脂80的环氧树脂的热分解温度例如为320℃。树脂80的热分解温度例如可以为180℃以上且500℃以下。树脂块90的热分解温度与树脂80的热分解温度之差例如可以为10℃以上且300℃以下。
树脂块90的交联密度可以小于树脂80的交联密度。树脂块90的环氧基浓度可以小于树脂80的环氧基浓度。换言之，树脂块90的环氧当量可以大于树脂80的环氧当量。
树脂80的环氧树脂的类型可以与树脂块90的环氧树脂的类型不同。例如，树脂80可以为酚醛清漆型的环氧树脂，树脂块90可以为双酚醛A型或双酚醛F型的环氧树脂。一般而言，酚醛清漆型的环氧树脂的耐热温度高于双酚醛型的环氧树脂的耐热温度。
例如，树脂80可以是苯酚酚醛清漆型的环氧树脂，树脂块90可以是甲酚酚醛清漆型的环氧树脂。在酚醛清漆型的环氧树脂的情况下，通常，苯酚酚醛清漆型的环氧树脂的耐热温度高于甲酚酚醛清漆型的环氧树脂的耐热温。
对形成壳体110的树脂而言，若熔点过低，则树脂有可能由于来自引线框20的基部24的热而劣化。另外，若熔点过高，则壳体的成型所需的温度变高，成型性降低。从这样的观点来看，树脂块90的热固性树脂的热分解温度低于壳体110的树脂的熔点。优选的是，树脂块90的热分解温度比壳体110的树脂的熔点低10℃以上。壳体110的材料所包含的PBT树脂的熔点例如也可以为225℃。该树脂的熔点例如可以为160℃以上且300℃以下。树脂块90的热分解温度与壳体110的树脂的熔点之差例如可以为10℃以上且100℃以下。
对形成绝缘层401的树脂而言，若热分解温度过低，则树脂有可能由于来自半导体芯片4的热而劣化。另外，若热分解温度过高，则制作基板400所需的温度变高，容易在应力的作用下使基板产生翘曲等。从这样的观点来看，树脂块90的热分解温度低于形成绝缘层401的树脂的热分解温度。优选的是，树脂块90的热分解温度比形成绝缘层401的树脂的热分解温度低10℃以上。形成绝缘层401的环氧树脂的热分解温度例如为320℃。形成绝缘层401的树脂的热分解温度例如可以为180℃以上且500℃以下。树脂块90的热分解温度与形成绝缘层401的树脂的热分解温度之差例如可以为10℃以上且300℃以下。
如图2和图3所示，树脂80沿着Z2方向具有部分81和部分82。树脂块90位于部分81与部分82之间。部分81为第1树脂的第1部分的一个例子，部分82为第1树脂的第2部分的一个例子。在Z2方向上观察时，树脂80的部分81、82分别与树脂块90重叠。树脂80的部分81位于树脂块90的部分91的上侧。树脂80的部分82位于树脂块90的部分92的下侧。
若厚度T1过小，则半导体模块100的机械强度、密封性有可能降低。若厚度T1过大，则在由于某种原因而使电流持续流过半导体芯片4的情况下，绝缘层401有可能由于半导体芯片4的过热而破损(破裂或者变形)。在这样的情况下，引线框20与金属层402被导通，有可能产生接地短路。从这样的观点来看，在Z2方向上，部分81的厚度T1薄于部分82的厚度T2。部分81的厚度T1为自树脂块90的上表面90a到树脂80的部分81的上表面81a的距离。部分81的厚度T1也可以为部分81中最薄的部分的厚度。部分82的厚度T2为自半导体芯片4的上表面4a到树脂块90的下表面90b的距离。部分82的厚度T2也可以为部分82中最薄的部分的厚度。
优选的是，厚度T1为厚度T2的0.1倍以上且0.9倍以下。
图2和图3中图示了第1基准位置P1。第1基准位置P1为在Z2方向上与树脂80的最大厚度T4的50％对应的位置。最大厚度T4为沿着Z2方向的厚度中最厚的部分。最大厚度T4可以为例如自层叠基板400的上表面到树脂80的上表面80a的厚度。最大厚度T4的50％为就树脂80的上表面80a而言与最大厚度T4的50％对应的位置。图2和图3所示的厚度T5为最大厚度T4的50％。树脂块90相对于第1基准位置P1位于与绝缘层401相反的一侧。树脂块90位于第1基准位置P1的上方。
在Z2方向上，树脂块90的厚度T3厚于引线框20的突出部25的厚度t1。厚度t1为突出部25的第1面25a与第2面25b之间的距离。引线框20的突出部25的厚度t1为0.2mm以上且3.0mm以下，例如为1.0mm。树脂块90的厚度T3为自树脂块90的下表面90b到上表面90a的距离。树脂块90的厚度T3相对于突出部25的厚度t1而言例如为1.5倍以上且10倍以下。树脂90的部分91的厚度T6例如为1.0mm。
在X2方向上，树脂块90的宽度W2大于引线框20的突出部25的宽度W1。树脂块90的宽度W2也可以小于突出部25的宽度W1。树脂块90的宽度W2例如可以是突出部25的宽度W1的110％以上且200％以下。
如图1所示，在Y2方向上，树脂块90的长度L1也可以为引线框20的突出部25的长度L2的5％以上且50％以下。
接下来，简单地说明半导体模块100的制造方法。将引线框20配置于模具。通过向模具注入树脂的膜制成形，从而形成壳体110。然后，在壳体110内配置半导体单元3，将引线框20与半导体单元3的主电极E接合。接着，通过嵌入成形形成树脂块90，向壳体110内填充树脂80。半导体模块100的制造方法并不限定于此。
接下来，说明异常时的半导体模块100的动作。在半导体模块100中，经由引线框20自外部电极向半导体芯片4供给电流。在平常，树脂80、树脂块90以及壳体110的树脂为小于半导体芯片4的工作保证温度的最大值的温度。因此，这些树脂不会因来自引线框20的热而热分解。
在使用时，有可能发生某种异常，而在半导体芯片4中流过过量的电流。在这样的情况下，半导体芯片4成为高温，来自半导体芯片4的热向引线框20传递。引线框20中靠近半导体芯片4的部分(与连接面23b、前端部25f以及树脂块90相接的部分)熔融。
树脂块90的热分解温度低于树脂80的热分解温度。因此，树脂块90的温度先于树脂80的温度超过树脂块90的热分解温度。其结果，树脂块90发生热分解，树脂块90的体积减少。在树脂块90所存在的部分的空间S中，具有存在于树脂块90与树脂80之间的界面的微细间隙的空气、存在于树脂块90与引线框20之间的界面的微细间隙的空气。不久，空间S内的空气被加热而膨胀。由于树脂80的部分81(厚度T1)薄于树脂80的部分82(厚度T2)，因此在树脂80的位于树脂块90周围的强度较低的部分产生裂缝。具体而言，不是树脂80的位于树脂块90的下方的部分82破裂，而是树脂80的位于树脂块90的部分91的上方的部分81破裂。此时，引线框20的突出部25已经熔融，熔融的引线框20自部分81的裂缝向外部流出。由于引线框20被切断，因此电流停止自外部电极向半导体芯片4供给，半导体芯片4停止发热。
在半导体模块100中，在异常时，电流停止向半导体芯片4供给，因此抑制半导体芯片4的进一步的温度上升。因而，避免由半导体芯片4的过热导致的绝缘层401的破损，防止接地短路。
在半导体模块100中，由于部分81的厚度T1薄于部分82的厚度T2，因此部分81比部分82容易裂开。另外，如图2所示，由于引线框20的突出部25和树脂块90存在于密封部8的中间位置即第1基准位置P1与正面(树脂80的上表面80a)之间，因此通过正面的部分81破损，能够缓和层叠基板400的损伤。
在半导体模块100中，在异常时，远离半导体芯片4的部分81破损。但是，树脂80的破损为最小限度，能够维持半导体模块100的密封性能。另外，能够防止层叠基板400的破损。
在半导体模块100中，在异常时引线框20起到熔断器的作用，因此不需要在半导体模块100的外部设置熔断器。
根据半导体模块100的种类，有时在金属层403连接有与引线框20不同的引线框。
不需要针对该与金属层403连接的引线框设置树脂块90。
接下来，说明变形例的半导体模块100的密封部8B。图4是表示变形例的半导体模块100的密封部8B的剖视图。变形例的密封部8B与图2和图3所示的密封部8的不同点在于，不具有覆盖引线框20的突出部25的第2面25b的部分92。密封部8B具备树脂80和树脂块90B。树脂块90B具有部分91、部分93以及部分94。变形例的半导体模块100不具有部分92，而利用树脂80来覆盖突出部25的第2面25b。
在具备这样的密封部8B的半导体模块100中，也起到与上述实施方式的半导体模块100相同的作用效果。具体而言，在异常时，若树脂块90B热分解，则树脂块90B所存在的空间S内的空气膨胀。其结果，在树脂80的部分81产生裂缝，熔融的引线框20自裂缝向外部流出。由于引线框20被切断，因此电流停止向半导体芯片4供给。由此，防止绝缘层401的破损，防止半导体模块100中的接地短路。在这样的半导体模块100中，在异常时，正面的部分81破损，因此能够抑制靠近绝缘层401的部分82的破损，而避免绝缘层401的破损。
图4的树脂块90B也可以作为一个部件而预先成形。能够将预先成形的树脂块90B安装于引线框20的突出部25。在该情况下，利用模制成形，对安装有树脂块90B的引线框20进行成形即可。而且，也可以在成形了壳体110后，将树脂块90B安装于突出部25。或者，也可以利用其他方法在突出部25形成树脂块90B。该情况下，可以将引线框20放置于模具，向模具内注入树脂，在引线框20对树脂块90B进行成形。上述实施方式的树脂块90也能够与树脂块90B同样地成形。可以将预先成形的树脂块90安装于引线框20，也可以使用模具在引线框20对树脂块90进行成形。在将树脂块90、90B设置于引线框20之后，向壳体110内注入树脂80，能够将壳体110内的半导体单元3、引线框20以及树脂块90、90B密封。
接下来，参照图5，说明半导体芯片4的主电极E与引线框20的接合部。图5是表示将半导体芯片4的主电极E与引线框20的接合部放大的剖视图。如图5所示，引线框20的连接面23b经由接合构件26接合于半导体芯片4的主电极E。接合构件26例如可以是焊料，也可以是金属烧结材料。焊料例如也可以是锡(Sn)系的焊料。金属烧结材料例如可以是银(Ag)纳米粒子等金属烧结材料。这样，引线框20也可以经由接合构件26接合于半导体芯片4的主电极E。
接着，说明树脂块90为热塑性树脂的情况。此外，在以下的说明中，省略与作为热固性树脂的树脂块90同样的说明。树脂块90也可以是热塑性弹性体。在热塑性树脂和热塑性弹性体中，存在熔点和热分解温度两者。通常而言，这些树脂在熔点处液化，然后(在温度进一步升高之后)在热分解温度处开始气化等。当树脂块90达到熔点时，产生较大的体积变化。从这样的观点来看，树脂块90的熔点超过半导体芯片4的工作保证温度的最大值且小于树脂80的热分解温度或熔点。
如上所述，半导体模块100的树脂块90为热塑性树脂。在这样的半导体模块100中，也起到与上述实施方式的半导体模块100相同的作用效果。
具体而言，在平常，树脂80、树脂块90以及壳体110的树脂为小于半导体芯片4的工作保证温度的最大值的温度，因此这些部件不会因来自引线框20的热而熔融或者热分解。
在异常时，若半导体芯片4成为高温，则来自半导体芯片4的热向引线框20传递。然后，引线框20中靠近半导体芯片4的部分熔融。当树脂块90的温度超过树脂块90的熔点时，树脂块90熔融，树脂块90所存在的部分的空间S膨胀。
由于空间S膨胀，而在树脂80的部分81产生裂缝。此时，引线框20的突出部25已经熔融，熔融的引线框20自树脂81的裂缝向外部流出。
在半导体模块100中，在异常时，引线框20被切断，因此抑制半导体芯片4的温度进一步上升。因此，避免由半导体芯片4的过热导致的绝缘层401的破坏，防止接地短路。
此外，前述的实施例仅示出了本公开的代表性的形态，本公开并不限定于上述的实施例，在不脱离本公开的主旨的范围内，能够进行各种变更、附加。
在上述的实施方式中，作为布线部件，对具备引线框20的结构进行了说明，但布线部件并不限定于引线框20。布线构件也可以是电线等线状的导体。半导体模块100也可以具备电线等布线部件，并针对电线而设有树脂块90。
在上述的实施方式中，例示了引线框20直接接合于半导体芯片4的情况，但引线框20也可以经由连接端子电连接于半导体芯片4。该连接端子为在Z2方向上具有规定的长度的导电性的块体。
在上述的实施方式中，例示了具有自突出部25弯折的弯折片22的引线框20，但引线框20也可以不具有弯折片22。在引线框20具有弯折片22的情况下，容易使引线框20的突出部25自半导体芯片4分离。该情况下，突出部25和树脂块90位于上表面81a的附近时，绝缘层401损伤的可能性更低。
在上述的实施方式中，例示了通过树脂块90的热分解或者熔融使树脂块90所存在的空间S内的空气膨胀，从而树脂80的部分81破损的情况，但本公开并不限定于该情况。例如，也可以是通过引线框20的熔融使引线框20的周围的体积增加，从而部分81破损。或者，也可以通过由树脂块90产生的气体的压力使部分81破损。
在上述的实施方式中，相对于一个引线框20设有一个树脂块90，但树脂块90并不限定于此。也可以相对于一个引线框20设有多个树脂块90。例如，也可以在Y2方向上的不同位置配置多个树脂块90。另外，树脂块90也可以具有在Z2方向上层叠的多个板状的块。
另外，树脂块90的多个部分91～部分94也可以不是全部一体地形成。例如，树脂块90也可以由一体地形成有多个部分91、93、94的块和由部分92构成的板状的块构成。
在上述的实施方式中，例示了树脂块90覆盖引线框20的第1面25a、第2面25b以及侧面25c、25d的情况，但并不限定于此。树脂块90例如也可以覆盖引线框20的至少第1面25a的一部分。树脂块90也可以具备部分91而不具备部分92～部分94。
在上述的实施方式中，例示了树脂块90的部分91覆盖引线框20的第1面25a的整个沿着X2方向的部分的情况，但部分91并不限定于此。部分91也可以覆盖第1面25a的沿着X2方向的部分的一部分。在X2方向上，部分91的宽度也可以小于第1面25a的宽度W1。
另外，半导体模块100也可以具备多个布线部件，具体而言，具备多个电线。在该情况下，树脂块90也可以共同地覆盖多个电线。
或者，也可以在多个电线分别设有树脂块90。
在上述的实施方式中，例示了树脂块90的上表面90a为平面的情况，但上表面90a并不限定于平面。上表面90a例如也可以包括弯曲面、倾斜面、凹凸面。同样地，树脂块90的下表面90b等其他面也不限定于平面，也可以包含弯曲面、倾斜面、凹凸面。树脂块90的厚度T3在X2方向及Y2方向上也可以不均匀。同样地，树脂80的部分81的厚度T1在X2方向和Y2方向上也可以不均匀。
在上述的实施方式中，例示了树脂块90的上表面90a被树脂80的部分81密封的结构，但树脂块90并不限定于此。树脂块90的上表面90a也可以不被树脂80密封。也就是说，树脂块90的上表面90a也可以暴露。此外，半导体模块100的正面侧也可以暴露。这是因为，当树脂块90被密封时，水分等有可能通过树脂块90与树脂80之间的边界而进入密封部8的内部。由此，防止引线框20的腐蚀，半导体模块100的可靠性提高。
在上述的实施方式中，例示了半导体芯片4包含RC-IGBT的结构，但半导体芯片4的结构并不限定于以上的例示。例如，半导体芯片4也可以包含IGBT或MOSFET。该情况下，主电极C为源极电极，主电极E为漏极电极。或者，主电极C为漏极电极，主电极E为源极电极。另外，半导体单元3所包含的半导体芯片4的个数并不限定于一个。例如，半导体单元3也可以包含两个以上的半导体芯片4。
在上述的实施方式中，例示了半导体模块100具备一个半导体单元3的结构，但半导体单元3的个数并不限定于一个。例如，半导体模块100也可以具备两个以上的半导体单元3。
在上述的实施方式中，例示了半导体模块100具备壳体110的结构。半导体模块100并不限定于该结构。半导体模块100也可以具备其他收纳体来代替壳体110。

Claims (17)

1.一种半导体模块，其中，
该半导体模块具备：
绝缘层；
半导体元件，其具有主电极，并搭载于所述绝缘层；
布线构件，其与所述半导体元件的所述主电极电连接；
第1树脂，其将所述半导体元件和所述布线构件密封；以及
第2树脂，其覆盖所述布线构件的局部，
所述第2树脂的热分解温度或熔点超过所述半导体元件的动作保证温度的最大值，并且小于所述第1树脂的热分解温度或熔点。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，
自所述半导体元件向所述绝缘层去的方向为第1方向，
所述第1树脂沿着所述第1方向具有第1部分和第2部分，
所述第2树脂在所述第1方向上位于所述第1部分与所述第2部分之间，
在所述第1方向上，所述第1树脂的所述第1部分的厚度薄于所述第1树脂的所述第2部分的厚度。
3.根据权利要求2所述的半导体模块，其中，
自所述第1方向观察，所述第2树脂与所述半导体元件重叠，
在所述第1方向上，所述第1树脂的所述第2部分的厚度为所述半导体元件与所述第2树脂之间的厚度，
在所述第1方向上，所述第1树脂的所述第1部分的厚度薄于所述第1树脂的所述第2部分的厚度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
自所述半导体元件向所述绝缘层去的方向为第1方向，
在所述第1方向上，与所述第1树脂的最大厚度的50％对应的位置为第1基准位置，
而且，所述第1基准位置在所述第1方向上位于所述第2树脂与所述绝缘层之间。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
自所述半导体元件向所述绝缘层去的方向为第1方向，
所述布线构件为板状的引线框，
所述引线框具有在与所述第1方向交叉的第2方向上延伸的主部，
所述第2树脂覆盖所述主部的局部。
6.根据权利要求5所述的半导体模块，其中，
所述引线框的所述主部沿着所述第1方向具有第1面和与所述第1面相反的第2面，
所述第2面在所述第1方向上比所述第1面靠近所述绝缘层，
所述第2树脂至少覆盖所述第1面的一部分。
7.根据权利要求6所述的半导体模块，其中，
与所述第1方向和所述第2方向交叉的方向为第3方向，
所述引线框的所述主部沿着所述第3方向还具有第1侧面和与所述第1侧面相反的第2侧面，
所述第2树脂为块状，覆盖所述第1面的整个沿着所述第3方向的部分，并且覆盖所述第1侧面和所述第2侧面。
8.根据权利要求7所述的半导体模块，其中，
所述第2树脂还覆盖所述第2面。
9.根据权利要求5所述的半导体模块，其中，
该半导体模块具备壳体，该壳体包含具有绝缘性的第3树脂并保持所述引线框，
所述引线框的所述主部自所述壳体突出，并沿所述第2方向延伸，
所述引线框具有第1片，该第1片自所述主部沿所述第1方向延伸，并与所述半导体元件电连接，
所述第2树脂在所述第2方向上比所述壳体靠近所述第1片。
10.根据权利要求9所述的半导体模块，其中，
所述第2树脂的热分解温度或熔点低于所述第3树脂的热分解温度或熔点。
11.根据权利要求5所述的半导体模块，其中，
在所述第1方向上，所述第2树脂的厚度厚于所述引线框的所述主部的厚度。
12.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
所述第1树脂包含热固化树脂，
所述第2树脂包含热固化树脂或热塑性树脂。
13.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
该半导体模块具备壳体，该壳体包含具有绝缘性的第3树脂并保持所述布线构件，
所述第2树脂包含热固化树脂或热塑性树脂，
所述第3树脂包含热塑性树脂。
14.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
所述布线构件直接连接于所述半导体元件的所述主电极。
15.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
所述布线构件经由接合构件连接于所述半导体元件的所述主电极。
16.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体模块，其中，
所述绝缘层包含第4树脂，
所述第2树脂的热分解温度或熔点低于所述第4树脂的热分解温度或熔点。
17.根据权利要求16所述的半导体模块，其中，
所述第4树脂包含热固化树脂，
所述第2树脂包含热固化树脂或热塑性树脂。
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