CN116171492A - 半导体模块、半导体模块的制造方法和电力转换装置 - Google Patents

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CN116171492A CN202180063575.6A CN202180063575A CN116171492A CN 116171492 A CN116171492 A CN 116171492A CN 202180063575 A CN202180063575 A CN 202180063575A CN 116171492 A CN116171492 A CN 116171492A
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芳原弘行
石山祐介
三田泰之
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Abstract

半导体模块(100、100A、100B、100C)具备：翅片基底(10)，其具有第一面(10a)和作为第一面的相反面的第二面(10b)；绝缘片(30)，其配置在第一面上；多个框架图案(41)，它们隔着绝缘片而配置在第一面上；半导体元件(50)，其配置在多个框架图案中的至少任意一个上；以及多个翅片(20)，它们以在第一方向(DR1)上彼此分离的方式凿紧于第二面。在第二面形成有：多个立壁部(11)，它们沿着与第一方向交叉的第二方向(DR2)延伸，且在第一方向上彼此分离；以及多个凿紧部(12)，它们在多个立壁部各自之间沿着第二方向延伸。

Description

半导体模块、半导体模块的制造方法和电力转换装置
技术领域
本公开涉及半导体模块、半导体模块的制造方法和电力转换装置。
背景技术
国际公开第2015/046040号(专利文献1)中记载了散热器一体型功率模块。专利文献1所记载的散热器一体型功率模块具有翅片基底、第一翅片和第二翅片、绝缘片、引线框架、功率半导体元件及模塑树脂。
翅片基底具有第一面和作为第一面的相反面的第二面。在第一面上配置有绝缘片。在绝缘片上配置有引线框架的一部分(以下，将引线框架的配置在第一面上的部分称为框架图案)。在框架图案上配置有功率半导体元件。引线框架包括外部端子。
在第二面形成有第一翅片插入槽和第二翅片插入槽。第一翅片插入槽和第二翅片插入槽沿着第一方向延伸，并且在与第一方向垂直的第二方向上彼此分离。第一翅片插入槽与第二翅片插入槽之间成为凿紧部。在凿紧部的上表面形成有沿着第一方向延伸的槽(以下称为“凿紧槽”)。
第一翅片及第二翅片通过凿紧部凿紧。模塑树脂以外部端子以及第二面从模塑树脂露出的方式密封翅片基底、引线框架、绝缘片以及功率半导体元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/046040号
发明内容
发明所要解决的课题
通过将辅具插入凿紧槽中，凿紧部发生塑性变形，凿紧槽的宽度沿着第二方向扩大。其结果是，第一翅片及第二翅片通过凿紧部凿紧。
由于模塑树脂的热收缩，专利文献1所记载的散热器一体型功率模块在安装第一翅片及第二翅片之前，存在沿着从第一面朝向第二面的方向翘曲成凸状的情况。
由于将辅具插入凿紧槽时的载荷，上述的翘曲被强制地平坦化。此时，由于伴随着翘曲的平坦化的弯曲应力，担心产生框架图案的端部与绝缘片之间的剥离或绝缘片中的裂纹。由于绝缘片的剥离及绝缘片中的裂纹，专利文献1中记载的散热器一体型功率模块的绝缘性降低。
本公开是鉴于上述现有技术的问题而完成的。更具体而言，本公开提供一种能够抑制绝缘片的剥离或绝缘片中的裂纹产生所引起的绝缘性的降低的半导体模块。
用于解决课题的手段
本公开的半导体模块具备：翅片基底，其具有第一面和作为第一面的相反面的第二面；绝缘片，其配置在第一面上；多个框架图案，它们隔着绝缘片而配置在第一面上；半导体元件，其配置在多个框架图案中的至少任意一个上；以及多个翅片，它们以在第一方向上彼此分离的方式凿紧于第二面。在第二面形成有：多个立壁部，它们沿着与第一方向交叉的第二方向延伸，且在第一方向上彼此分离；以及多个凿紧部，它们在多个立壁部各自之间沿着第二方向延伸。多个凿紧部中的至少1个包括：接触部，其与多个翅片各自接触；和分离部，其与多个翅片各自分离。
发明效果
根据本公开的半导体模块，能够抑制因绝缘片的剥离或绝缘片中的裂纹产生而引起的绝缘性的降低。
附图说明
图1是半导体模块100的俯视图。
图2是图1的II-II处的剖视图。
图3是半导体模块100的仰视图。
图4是图3的IV-IV处的剖视图。
图5是端部附近的框架图案41的剖视图。
图6是示出半导体模块100的制造方法的工序图。
图7是用于说明凿紧工序S5的示意性剖视图。
图8是与第二方向DR2平行的凿紧刀片200的剖视图。
图9是半导体模块100A的仰视图。
图10是半导体模块100B的俯视图。
图11是图10的XI-XI处的剖视图。
图12是半导体模块100C的俯视图。
图13是图12的XIII-XIII处的剖视图。
图14是示出电力转换系统300的结构的框图。
具体实施方式
参照附图，对本公开的实施方式进行说明。在以下的附图中，对相同或相当的部分标注相同的标号，不重复进行重复的说明。
实施方式1
以下，对实施方式1的半导体模块(以下，称为“半导体模块100”)进行说明。
<半导体模块100的结构>
图1是半导体模块100的俯视图。在图1中，省略了半导体元件50、引线60以及模塑树脂80的图示。图2是图1的II-II处的剖视图。图3是半导体模块100的仰视图。在图3中，框架图案41a和框架图案41b由虚线表示。图4是图3的IV-IV处的剖视图。
如图1、图2、图3以及图4所示，半导体模块100具有翅片基底10、多个翅片20、绝缘片30、引线框架40、半导体元件50、引线60、面板70以及模塑树脂80。
翅片基底10具有第一面10a和第二面10b。第一面10a和第二面10b是翅片基底10在厚度方向上的端面。第二面10b是第一面10a的相反面。翅片基底10例如由金属材料形成。该金属材料是铝、铝合金、铜、铜合金等。翅片基底10在俯视时(从与第一面10a垂直的方向观察时)具有矩形形状。
第一面10a在第一方向DR1上具有第一端10aa和第二端10ab。第二端10ab是第一端10aa的相反侧的端。第一方向DR1沿着翅片基底10的长度方向。
在第二面10b形成有多个立壁部11和多个凿紧部12。立壁部11沿着第二方向DR2延伸。第二方向DR2是与第一方向DR1交叉(优选为垂直)的方向。多个立壁部11在第一方向DR1上彼此分离。立壁部11沿着从第一面10a朝向第二面10b的方向从第二面10b立起。
多个凿紧部12在相邻的2个立壁部11之间沿着第二方向DR2延伸。凿紧部12沿着从第一面10a朝向第二面10b的方向从第二面10b立起。在凿紧部12的上表面形成有槽12a。槽12a沿着第二方向DR2延伸。关于凿紧部12的详细情况，将在后面叙述。
翅片20具有平板形状。翅片20的厚度方向沿着第一方向DR1。多个翅片20在第一方向DR1上隔开间隔地相邻。翅片20在俯视时沿着第二方向DR2延伸。翅片20例如由金属材料形成。该金属材料是铝、铝合金、铜、铜合金等。翅片20配置在相邻的立壁部11与凿紧部12之间。
俯视时，翅片20以第二方向DR2上的两端分别从翅片基底10的外缘突出的方式延伸。但是，翅片20在俯视时位于比面板70的外缘靠内侧的位置。
绝缘片30配置在第一面10a上。绝缘片30由绝缘性的材料形成。该绝缘性的材料例如是树脂材料。
引线框架40例如由金属材料形成。该金属材料是铝、铝合金、铜、铜合金等。引线框架40具有框架图案41和端子部42。框架图案41隔着绝缘片30而配置在第一面10a上。端子部42是用于与外部装置连接的部分。框架图案41位于比端子部42更接近第一面10a的位置。即，在框架图案41与端子部42之间形成有台阶。
将配置在第一面10a的中央部上的框架图案41设为框架图案41a及框架图案41b。框架图案41a和框架图案41b沿着第一方向DR1延伸。框架图案41a和框架图案41b在第二方向DR2上隔开间隙地相邻配置。该间隙优选比框架图案41a(框架图案41b)的厚度大。
将最接近第一端10aa的翅片20设为翅片20a。将最接近第二端10ab的翅片20设为翅片20b。框架图案41a以及框架图案41b的第一方向DR1上的两端分别位于比翅片20a以及翅片20b靠外侧的位置。即，框架图案41a的第一端10aa侧的端和框架图案41b的第一端10aa侧的端比翅片20a更靠近第一端10aa，框架图案41a的第二端10ab侧的端和框架图案41b的第二端10ab侧的端比翅片20b更靠近第二端10ab。
框架图案41具有位于比最靠第一端10aa侧的立壁部11(凿紧部12)以及最靠第二端10ab侧的立壁部11(凿紧部12)更靠外侧的位置的部分。框架图案41也可以位于比最靠第一端10aa侧的立壁部11(凿紧部12)和最靠第二端10ab侧的立壁部11(凿紧部12)更靠内侧的位置。
图5是端部附近的框架图案41的剖视图。如图5所示，框架图案41具有第一面41c、第二面41d以及侧面41e。第一面41c和第二面41d是框架图案41在厚度方向上的端面。第一面41c是半导体元件50侧的面。第二面41d是第一面41c的相反面，是绝缘片30侧的面。侧面41e与第一面41c及第二面41d相连。将第二面41d与侧面41e的交叉棱线设为角部41f。角部41f优选由曲面构成。
半导体元件50形成于半导体基板。该半导体基板由硅或带隙比硅宽的材料(例如，碳化硅、氮化镓、金刚石等)形成。半导体元件50配置在框架图案41上。半导体元件50与框架图案41的连接例如通过焊接(未图示)进行。
半导体元件50是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)等开关元件。半导体元件50也可以是肖特基势垒二极管、快恢复二极管等整流元件。即，半导体元件50是功率半导体元件。半导体元件50也可以是用于控制上述功率半导体元件的控制元件。
引线60将多个框架图案41连接。由此，多个半导体元件50彼此电连接。引线60例如由金属材料形成。该金属材料是铝、铝合金、铜、铜合金、金等。
面板70具有平板形状。面板70以包围翅片基底10的方式安装于翅片基底10的翅片20侧的面。在面板70上形成有孔71。孔71沿厚度方向贯通面板70。半导体模块100通过使螺钉等固定部件(未图示)穿过孔71，并且与其他装置的壳体(未图示)螺合，从而固定于壳体。由此，利用壳体和面板70形成风路，使来自空冷风扇的风在风路中流动，由此能够对翅片20进行空冷。
模塑树脂80由绝缘性的树脂材料形成。该绝缘性的树脂材料例如是环氧树脂等热固化性树脂。该绝缘性的树脂材料也可以是聚苯硫醚等硬度高的热塑性树脂。模塑树脂80以第二面10b及端子部42露出的方式密封翅片基底10、绝缘片30、引线框架40、半导体元件50以及引线60。
<凿紧部12的细节>
凿紧部12具有接触部12b和分离部12c。接触部12b是与翅片20接触的部分。分离部12c是与翅片20分离的部分。从另一观点来说，接触部12b是塑性变形的部分，分离部12c是未塑性变形的部分。即，在接触部12b与立壁部11之间凿紧翅片20，但在分离部12c与立壁部11之间未凿紧翅片20。
在俯视时，分离部12c位于与框架图案41a和框架图案41b之间的间隙重叠的位置。将接触部12b在第二方向DR2上的长度设为第一长度，将分离部12c在第二方向DR2上的长度设为第二长度。第二长度除以第一长度得到的值优选为0.3以上且0.6以下。在图1～图4所示的例子中，接触部12b与分离部12c形成为一体，但接触部12b与分离部12c也可以彼此分离。
<半导体模块100A的制造方法>
图6是示出半导体模块100的制造方法的工序图。如图6所示，半导体模块100的制造方法具有半导体元件搭载工序S1、引线键合工序S2、模塑工序S3、面板安装工序S4和凿紧工序S5。
在半导体元件搭载工序S1中，第一，在框架图案41上配置焊料。第二，在焊料上配置有半导体元件50的状态下，使焊料加热、熔融。之后进行冷却，由此通过焊料实现半导体元件50与框架图案41的连接。在引线键合工序S2中，使用引线60进行相邻的框架图案41之间的引线键合。
在模塑工序S3中，进行模塑树脂80的形成。模塑树脂80的形成例如通过转印模来进行。更具体而言，第一，将完成至引线键合工序S2的半导体模块100与在第一面10a上具有绝缘片30的翅片基底10一起配置在模具内。第二，在模具内填充树脂材料，并且使树脂材料固化。
另外，由于将半导体模块100从模具取出后的模塑树脂80的热收缩，半导体模块100存在模塑树脂80的上表面向下翘曲成凸状(从第一面10a朝向第二面10b凸出)的情况。但是，在半导体模块100中，无所谓该翘曲的方向，能够得到同样的效果。
在面板安装工序S4中，在翅片基底10的翅片20侧的面上凿紧固定面板70。
在凿紧工序S5中，进行翅片20向第一面10a的凿紧。在凿紧工序S5中，第一，将翅片20配置在立壁部11与凿紧部12之间。图7是用于说明凿紧工序S5的示意性剖视图。如图7所示，在凿紧工序S5中，第二，将翅片20通过立壁部11和凿紧部12凿紧。
该凿紧使用凿紧刀片200来进行。图8是与第二方向DR2平行的凿紧刀片200的剖视图。如图8所示，凿紧刀片200具有前端210。前端210具有第一部分211和第二部分212。第一部分211在第一方向DR1上的宽度比槽12a在第一方向DR1上的宽度大。第二部分212在第一方向DR1上的宽度比槽12a在第一方向DR1上的宽度小。在图8的例子中，由于第二部分212成为切口，因此第二部分212在第一方向DR1上的宽度为0，比槽12a在第一方向DR1上的宽度小。
前端210被插入槽12a中。如上所述，由于第一部分211在第一方向DR1上的宽度比槽12a在第一方向DR1上的宽度大，因此在第一部分211所插入的部分，凿紧部12朝向翅片20侧塑性变形，将翅片20凿紧。即，第一部分211所插入的部分成为接触部12b。
另一方面，第二部分212在第一方向DR1上的宽度比槽12a在第一方向DR1上的宽度大，因此在第二部分212所插入的部分，凿紧部12不会朝向翅片20侧变形。即，第二部分212所插入的部分成为分离部12c。
在前端210被插入槽12a中时，从模塑树脂80侧沿着与前端210的插入方向相反的方向对半导体模块100施加来自冲头220的载荷。通过该载荷，模塑树脂80的翘曲被平坦化。
<半导体模块100的效果>
如上所述，随着模塑树脂80的加热收缩，在对翅片20进行凿紧之前的半导体模块100中产生翘曲。该翘曲通过将翅片20凿紧于第二面10b时的来自凿紧刀片200以及冲头220的载荷而被平坦化。由于该平坦化时的弯曲应力，担心产生框架图案41的端部与绝缘片30之间的剥离或绝缘片30中的裂纹。
然而，在半导体模块100中，由于凿紧部12具有分离部12c(前端210具有第二部分212)，因此即使来自凿紧刀片200以及冲头220的载荷小，也能够确保为了使接触部12b塑性变形而需要的面压。因此，根据半导体模块100，降低了在进行上述的平坦化时产生的弯曲应力，抑制了框架图案41的端部与绝缘片30之间的剥离或绝缘片30中的裂纹产生所引起的绝缘性的降低。
在进行上述的平坦化时产生的弯曲应力显著地作用于框架图案41a以及框架图案41b。在框架图案41a以及框架图案41b在第二方向DR2上隔开间隙地配置、并且分离部12c在俯视时位于与该间隙重叠的位置的情况下，能够抑制容易产生应力集中的部位处的绝缘片30的剥离或者绝缘片30中的裂纹产生。
在第二长度除以第一长度得到的值为0.3以上且0.6以下的情况下，能够充分确保对翅片20的凿紧的固定力，并且抑制绝缘片30的剥离或绝缘片30中的裂纹产生所引起的绝缘性的降低。
在接触部12b与分离部12c彼此分离地形成的情况下，由于接触部12b容易塑性变形，因此能够进一步降低凿紧翅片20时的载荷。其结果是，能够进一步抑制绝缘片30的剥离或绝缘片30中的裂纹产生所引起的绝缘性的降低。
实施方式2
以下，对实施方式2的半导体模块(以下，称为“半导体模块100A”)进行说明。在此，主要说明与半导体模块100不同的点，不重复进行重复的说明。
<半导体模块100A的结构>
半导体模块100A具有翅片基底10、多个翅片20、绝缘片30、引线框架40、半导体元件50、引线60、面板70以及模塑树脂80。关于这一点，半导体模块100A的结构与半导体模块100的结构相同。
图9是半导体模块100A的仰视图。如图9所示，在半导体模块100A中，与翅片20a相邻的凿紧部12以及与翅片20b相邻的凿紧部12仅由接触部12b构成(不具有分离部12c)。与翅片20a及翅片20b均不相邻的凿紧部12具有接触部12b及分离部12c双方。关于这些点，半导体模块100A的结构与半导体模块100的结构不同。
<半导体模块100A的制造方法>
半导体模块100A的制造方法具有半导体元件搭载工序S1、引线键合工序S2、模塑工序S3、面板安装工序S4和凿紧工序S5。关于这一点，半导体模块100A的制造方法与半导体模块100的制造方法相同。
在与翅片20a及翅片20b均不相邻的凿紧部12的槽12a中插入图8所示的结构的前端210。另一方面，与翅片20a相邻的凿紧部12的槽12a以及与翅片20b相邻的凿紧部12的槽12a中所插入的前端210不具有第二部分212。其结果是，与翅片20a相邻的凿紧部12以及与翅片20b相邻的凿紧部12不具有分离部12c。关于这些点，半导体模块100A的制造方法与半导体模块100的制造方法不同。
<半导体模块100A的效果>
翅片20a和翅片20b是在第一方向DR1上位于最外侧的翅片20，因此存在因施加冲击而固定力变小的情况。在半导体模块100A中，与翅片20a相邻的凿紧部12以及与翅片20b相邻的凿紧部12不具有分离部12c，凿紧部12与翅片20之间的接触面积增加，因此对外力的耐性提高。
实施方式3
以下，对实施方式3的半导体模块(以下，称为“半导体模块100B”)进行说明。在此，主要说明与半导体模块100不同的点，不重复进行重复的说明。
半导体模块100B具有翅片基底10、多个翅片20、绝缘片30、引线框架40、半导体元件50、引线60、面板70以及模塑树脂80。关于这一点，半导体模块100B的结构与半导体模块100的结构相同。
图10是半导体模块100B的俯视图。在图10中，省略了半导体元件50、引线60以及模塑树脂80的图示。图11是图10的XI-XI处的剖视图。如图10和图11所示，框架图案41a在第一方向DR1上被分割为第一分割框架图案41aa和第二分割框架图案41ab。框架图案41b在第一方向DR1上被分割为第一分割框架图案41ba和第二分割框架图案41bb。
框架图案41a的分割在第一方向DR1上的框架图案41a的中央部进行。框架图案41b的分割在第一方向DR1上的框架图案41b的中央部进行。
第一分割框架图案41aa与第二分割框架图案41ab通过引线61连接。第一分割框架图案41ba与第二分割框架图案41bb通过引线62连接。引线61以及引线62例如由金属材料形成。该金属材料是铝、铝合金、铜、铜合金、金等。
引线61在俯视时位于与分离部12c重叠的位置。引线62在俯视时位于与接触部12b重叠的位置。为了减少模塑树脂80的量，优选引线61以及引线62的弧高尽可能低。引线61以及引线62的形状例如为圆形、带状等。
第一分割框架图案41aa与第二分割框架图案41ab在第一方向DR1上隔开间隙地配置。引线61在俯视时在该间隙之上通过。第一分割框架图案41ba与第二分割框架图案41bb在第一方向DR1上隔开间隙地配置。引线62在俯视时在该间隙之上通过。
第一分割框架图案41aa以及第二分割框架图案41ab在电气上与未被分割的框架图案41a发挥同样的功能，第一分割框架图案41ba以及第二分割框架图案41bb在电气上与未被分割的框架图案41b发挥同样的功能。关于这些点，半导体模块100B的结构与半导体模块100的结构不同。
<半导体模块100B的制造方法>
半导体模块100A的制造方法具有半导体元件搭载工序S1、引线键合工序S2、模塑工序S3、面板安装工序S4和凿紧工序S5。关于这一点，半导体模块100A的制造方法与半导体模块100的制造方法相同。
在半导体模块100B的制造方法中，在引线键合工序S2中，不仅进行引线60的引线键合，还进行引线61及引线62的引线键合。关于这一点，半导体模块100B的制造方法与半导体模块100的制造方法不同。
<半导体模块100B的效果>
在半导体模块100B中，由于框架图案41a(框架图案41b)被分割，因此伴随着模塑树脂80的热收缩等引起的翘曲在凿紧时被平坦化而在框架图案41a的端部产生的应力进一步降低。因此，根据半导体模块100B，进一步抑制了由绝缘片30的剥离或绝缘片30中的裂纹产生所引起的绝缘性的降低。
实施方式4
以下，对实施方式4的半导体模块(以下，称为“半导体模块100C”)进行说明。在此，主要说明与半导体模块100不同的点，不重复进行重复的说明。
半导体模块100C具有翅片基底10、多个翅片20、绝缘片30、引线框架40、半导体元件50、引线60、面板70以及模塑树脂80。关于这一点，半导体模块100C的结构与半导体模块100的结构相同。
图12是半导体模块100C的俯视图。在图12中，省略了半导体元件50、引线60以及模塑树脂80的图示。图13是图12的XIII-XIII处的剖视图。如图12和图13所示，框架图案41a具有第一部分41ac、第二部分41ad以及台阶部41ae。第一部分41ac和第二部分41ad沿第一方向DR1排列。台阶部41ae连接第一部分41ac与第二部分41ad。台阶部41ae朝向与第一面10a相反的一侧突出。即，在框架图案41a中，在台阶部41ae形成有距第一面10a的距离比第一部分41ac及第二部分41ad大的台阶。
同样地，框架图案41b具有第一部分41bc、第二部分41bd以及台阶部41be。第一部分41bc与第二部分41bd沿着第一方向DR1排列。台阶部41be将第一部分41bc与第二部分41bd连接。台阶部41be朝向与第一面10a相反的一侧突出。即，在框架图案41b中，在台阶部41be形成有距第一面10a的距离比第一部分41bc及第二部分41bd大的台阶。关于这些点，半导体模块100C的结构与半导体模块100的结构不同。
<半导体模块100C的制造方法>
半导体模块100C的制造方法与半导体模块100的制造方法相同，因此省略关于半导体模块100C的制造方法的说明。
<半导体模块100C的效果>
在半导体模块100C中，框架图案41a(框架图案41b)容易在台阶部41ae(台阶部41be)变形，随着模塑树脂80的热收缩等所引起的翘曲在凿紧时被平坦化而在框架图案41a的端部产生的应力进一步减小，因此进一步抑制了绝缘片30的剥离或绝缘片30中的裂纹产生所引起的绝缘性的降低。
实施方式5
本实施方式将上述的实施方式1至实施方式4的半导体模块应用于电力转换装置。本公开并不限定于特定的电力转换装置，以下，作为实施方式5，对将本公开应用于三相逆变器的情况进行说明。以下，将实施方式5的电力转换系统称为“电力转换系统300”。
图14是示出电力转换系统300的结构的框图。
图14所示的电力转换系统构成为包括电源400、电力转换装置500、负载600。电源400是直流电源，向电力转换装置500供给直流电力。电源400可以由各种电源构成，例如，可以由直流系统、太阳能电池、蓄电池构成，也可以由与交流系统连接的整流电路或AC/DC转换器构成。此外，也可以由将从直流系统输出的直流电力转换为规定的电力的DC/DC转换器构成电源400。
电力转换装置500是连接在电源400与负载600之间的三相逆变器，将从电源400供给的直流电力转换为交流电力，并向负载600供给交流电力。如图14所示，电力转换装置500具备：主转换电路501，其将直流电力转换为交流电力并输出；以及控制电路503，其将控制主转换电路501的控制信号输出到主转换电路501。
负载600是由从电力转换装置500供给的交流电力驱动的三相电动机。另外，负载600不限于特定的用途，是搭载于各种电气设备的电动机，例如用作面向混合动力汽车、电动汽车、铁道车辆、电梯或空调设备的电动机。
以下，对电力转换装置500的详细情况进行说明。主转换电路501具备开关元件和续流二极管(未图示)，通过开关元件进行开关，将从电源400供给的直流电力转换为交流电力，并供给到负载600。主转换电路501的具体的电路结构有各种结构，但本实施方式的主转换电路501是两电平的三相全桥电路，能够由6个开关元件和与各个开关元件反向并联的6个续流二极管构成。主转换电路501的各开关元件以及各续流二极管中的至少任意一个是与上述实施方式1至实施方式4中的任一个的半导体模块相当的半导体模块502所具有的开关元件或者续流二极管。6个开关元件按照每2个开关元件串联连接而构成上下臂，各上下臂构成全桥电路的各相(U相、V相、W相)。而且，各上下臂的输出端子、即主转换电路501的3个输出端子与负载600连接。
主转换电路501具备驱动各开关元件的驱动电路(未图示)，但驱动电路也可以内置于半导体模块502，也可以是与半导体模块502分开地具备驱动电路的结构。驱动电路生成对主转换电路501的开关元件进行驱动的驱动信号，并供给到主转换电路501的开关元件的控制电极。具体而言，根据来自后述的控制电路503的控制信号，将使开关元件成为接通状态的驱动信号和使开关元件成为断开状态的驱动信号输出到各开关元件的控制电极。在将开关元件维持为接通状态的情况下，驱动信号是开关元件的阈值电压以上的电压信号(接通信号)，在将开关元件维持为断开状态的情况下，驱动信号成为开关元件的阈值电压以下的电压信号(断开信号)。
控制电路503对主转换电路501的开关元件进行控制，以对负载600供给期望的电力。具体而言，基于应该向负载600供给的电力，计算主转换电路501的各开关元件应成为接通状态的时间(接通时间)。例如，能够通过根据应输出的电压对开关元件的接通时间进行调制的PWM控制，来控制主转换电路501。然后，向主转换电路501所具备的驱动电路输出控制指令(控制信号)，使得在各时刻对应该成为接通状态的开关元件输出接通信号，对应该成为断开状态的开关元件输出断开信号。驱动电路根据该控制信号，向各开关元件的控制电极输出接通信号或断开信号作为驱动信号。
在电力转换装置500中，应用上述的实施方式1至实施方式4的半导体模块作为构成主转换电路501的半导体模块502，因此能够实现对绝缘性降低的抑制。
在本实施方式中，对将本公开应用于两电平的三相逆变器的例子进行了说明，但本公开不限于此，能够应用于各种电力转换装置。在本实施方式中，设为两电平的电力转换装置，但也可以是三电平或多电平的电力转换装置，在向单相负载供给电力的情况下，也可以将本公开应用于单相的逆变器。此外，在向直流负载等供给电力的情况下，也可以将本公开应用于DC/DC转换器或AC/DC转换器。
此外，应用了本公开的电力转换装置并不限定于上述的负载为电动机的情况，例如，也可以用作放电加工机或激光加工机、或者感应加热烹调器、非接触供电系统的电源装置，还可以用作太阳能发电系统、蓄电系统等的功率调节器。
本次公开的实施方式在所有方面应该认为只是示例，而并非进行限制。本公开的基本范围不是由上述的实施方式而是由权利要求书示出，意在包括与权利要求书等同的意思以及范围内的全部变更。
标号说明
10：翅片基底；10a：第一面；10aa：第一端；10ab：第二端；10b：第二面；11：立壁部；12：凿紧部；12a：槽；12b：接触部；12c：分离部；20：翅片；20a：翅片；20b：翅片；30：绝缘片；40：引线框架；41：框架图案；41a：框架图案；41aa：第一分割框架图案；41ab：第二分割框架图案；41ac：第一部分；41ad：第二部分；41ae：台阶部；41b：框架图案；41ba：第一分割框架图案；41bb：第二分割框架图案；41bc：第一部分；41bd：第二部分；41be：台阶部；41c：第一面；41d：第二面；41e：侧面；41f：角部；42：端子部；50：半导体元件；60：引线；61：引线；62：引线；70：面板；71：孔；80：模塑树脂；100：半导体模块；100A：半导体模块；100B：半导体模块；100C：半导体模块；200：凿紧刀片；210：前端；211：第一部分；212：第二部分；220：冲头；300：电力转换系统；400：电源；500：电力转换装置；501：主转换电路；502：半导体模块；503：控制电路；600：负载；DR1：第一方向；DR2：第二方向；S1：半导体元件搭载工序；S2：引线键合工序；S3：模塑工序；S4：面板安装工序；S5：凿紧工序。

Claims (9)

1.一种半导体模块，其具备：
翅片基底，其具有第一面和作为所述第一面的相反面的第二面；
绝缘片，其配置在所述第一面上；
多个框架图案，它们隔着所述绝缘片而配置在所述第一面上；
半导体元件，其配置在所述多个框架图案中的至少任意一个上；以及
多个翅片，它们以在第一方向上彼此分离的方式凿紧于所述第二面，
在所述第二面形成有：多个立壁部，它们沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸，且在所述第一方向上彼此分离；以及多个凿紧部，它们在所述多个立壁部各自之间沿着所述第二方向延伸，
所述多个凿紧部中的至少1个包括：接触部，其与所述多个翅片各自接触；和分离部，其与所述多个翅片各自分离。
2.根据权利要求1所述的半导体模块，其中，
所述第一方向沿着所述翅片基底的长度方向，
所述第一面在所述第一方向上包括第一端和作为所述第一端的相反侧端的第二端，
所述多个框架图案包括第一框架图案和第二框架图案，所述第一框架图案和所述第二框架图案在所述第一面的中央部上沿着所述第一方向延伸，且在所述第二方向上彼此隔开间隙地配置，
所述第一框架图案及所述第二框架图案的两端分别位于比所述多个翅片中最靠所述第一端侧的第一翅片及所述多个翅片中最靠所述第二端侧的第二翅片更靠外侧的位置，
当从与所述第一面垂直的方向观察时，所述分离部位于与所述第一框架图案和所述第二框架图案之间的间隙重叠的位置。
3.根据权利要求2所述的半导体模块，其中，
所述多个凿紧部中的第一凿紧部以及第二凿紧部分别与所述第一翅片以及所述第二翅片相邻，且仅由所述接触部构成。
4.根据权利要求2或3所述的半导体模块，其中，
所述半导体模块还具备引线，
所述第一框架图案在所述第一方向上被分割为第一分割框架图案和第二分割框架图案，
所述第一分割框架图案及所述第二分割框架图案通过所述引线连接。
5.根据权利要求2或3所述的半导体模块，其中，
所述第一框架图案具有：第一部分；第二部分；以及台阶部，其连接所述第一部分与所述第二部分，且向与所述第一面相反的一侧突出。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的半导体模块，其中，
所述接触部在所述第二方向上的长度即第一长度比所述分离部在所述第二方向上的长度即第二长度长。
7.根据权利要求6所述的半导体模块，其中，
所述第二长度除以所述第一长度而得到的值为0.3以上且0.6以下。
8.一种电力转换装置，其具备：
主转换电路，其具有权利要求1至7中的任一项所述的所述半导体模块，对输入的电力进行转换并输出；以及
控制电路，其将控制所述主转换电路的控制信号输出到所述主转换电路。
9.一种半导体模块的制造方法，其包括以下工序：
在多个框架图案中的至少任意一个上配置半导体元件；
隔着位于翅片基底的第一面上的绝缘片，在所述第一面上配置所述多个框架图案；以及
将多个翅片以在第一方向上彼此分离的方式凿紧于作为所述第一面的相反面的第二面，
在所述第二面形成有：多个立壁部，它们沿着与所述第一方向交叉的第二方向延伸，且在所述第一方向上彼此分离；以及多个凿紧部，它们在所述多个立壁部各自之间沿着所述第二方向延伸，
在所述多个凿紧部各自的上表面形成有沿着所述第二方向延伸的槽，
将所述多个翅片凿紧的工序是通过向所述槽插入凿紧刀片的前端而将所述槽沿着所述第一方向扩宽来进行的，
所述前端包括所述第一方向的宽度比所述槽大的第一部分和所述第一方向的宽度比所述槽小的第二部分。
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