CN116438655A - 功率半导体模块及其制造方法以及电力转换装置 - Google Patents

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三田泰之
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Abstract

功率半导体模块(1)具备功率半导体元件(15)、散热器(30)和密封部件(40)。密封部件(40)具有第1侧面(41)、第2侧面(42)、第3侧面(43)以及第4侧面(44)。散热器(30)包括突出部(36)，该突出部(36)从第3侧面(43)和第4侧面(44)中的至少一个突出。散热器(30)具有第5侧面(33)和第6侧面(34)。第5侧面(33)和第6侧面(34)中的从密封部件(40)露出的部分包括倾斜侧面(33a、34a)。

Description

功率半导体模块及其制造方法以及电力转换装置
技术领域
本公开涉及功率半导体模块及其制造方法以及电力转换装置。
背景技术
日本特开平6-69384号公报(专利文献1)公开了一种半导体装置，该半导体装置具备：引线框架；半导体芯片，其载置于引线框架上；散热器；绝缘片；以及树脂密封体。半导体芯片被焊接于引线框架。绝缘片设置于引线框架与散热器之间。树脂密封体将半导体芯片密封，并且设置于散热器的全部侧面上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-69384号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1所公开的半导体装置中，由于散热器的全部侧面被树脂密封体覆盖，因此无法在使树脂密封体小型化的同时提高半导体装置的散热性。本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供具备小型化的密封部件并且具有高散热性的功率半导体模块及其制造方法以及电力转换装置。
用于解决课题的手段
本公开的功率半导体模块具备引线框架、功率半导体元件、散热器以及密封部件。引线框架包括芯片焊盘、第1引线端子和第2引线端子。引线框架具有正面、以及与正面相反的一侧的背面。功率半导体元件被安装于芯片焊盘的正面上。散热器被安装于芯片焊盘的背面。密封部件将功率半导体元件、第1引线端子的一部分和第2引线端子的一部分密封。密封部件具有：第1侧面；与第1侧面相反的一侧的第2侧面；第3侧面，其与第1侧面和第2侧面连接；以及与第3侧面相反的一侧的第4侧面。第1引线端子从第1侧面突出。第2引线端子从第2侧面突出。散热器包括突出部，该突出部从第3侧面和第4侧面中的至少一个突出。散热器具有：第1面，其靠近芯片焊盘；与第1面相反的一侧的第2面；第5侧面，其将第1面与第2面连接起来；以及与第5侧面相反的一侧的第6侧面。第5侧面沿着第1侧面延伸。第6侧面将第1面与第2面连接起来，并且沿着第2侧面延伸。第5侧面的一部分和第6侧面的一部分由密封部件覆盖。第5侧面和第6侧面中的从密封部件露出的部分包括相对于第1面倾斜的倾斜侧面。
本公开的功率半导体模块的制造方法包括在引线框架的芯片焊盘的正面上安装功率半导体元件的步骤。引线框架包括芯片焊盘、第1引线端子和第2引线端子。引线框架具有正面、以及与正面相反的一侧的背面。本公开的功率半导体模块的制造方法包括如下步骤：在芯片焊盘的背面安装散热器；以及利用密封部件将功率半导体元件、第1引线端子的一部分和第2引线端子的一部分密封。密封的步骤包括如下步骤：将安装有功率半导体元件和散热器的引线框架载置于下模上；使用上模和下模将散热器的一部分夹紧；在形成于上模与下模之间的空腔中注入密封树脂；以及使密封树脂固化而形成将功率半导体元件、第1引线端子的一部分和第2引线端子的一部分密封的密封部件。
本公开的电力转换装置具备主转换电路和控制电路。主转换电路构成为具有本公开的功率半导体模块，并且对所输入的电力进行转换并输出。控制电路构成为将对主转换电路进行控制的控制信号输出至主转换电路。
发明效果
在本公开的功率半导体模块以及电力转换装置中，在功率半导体元件中所产生的热除了扩散到散热器中的由密封部件覆盖的部分以外，还扩散到散热器的突出部。根据本公开的功率半导体模块以及电力转换装置，能够使密封部件小型化，并且能够提高功率半导体模块以及电力转换装置的散热性。
在本公开的功率半导体模块的制造方法中，散热器的一部分使用上模和下模而夹紧，因此形成了散热器的从密封部件露出的突出部。在功率半导体元件中所产生的热除了扩散到散热器中的由密封部件覆盖的部分以外，还扩散到散热器的突出部。根据本公开的功率半导体模块的制造方法，能够得到在使密封部件小型化的同时提高了散热性的功率半导体模块。
附图说明
图1是实施方式1的功率半导体模块的概略立体图。
图2是实施方式1的功率半导体模块的概略局部俯视图。
图3是实施方式1的功率半导体模块的沿图1和图2所示的剖面线III-III的概略剖视图。
图4是安装于印刷基板的实施方式1和实施方式4的功率半导体模块的概略侧视图。
图5是安装于印刷基板的实施方式1和实施方式4的功率半导体模块的概略侧视图。
图6是示出实施方式1至实施方式4的功率半导体模块的制造方法的流程的图。
图7是示出实施方式1至实施方式4的功率半导体模块的制造方法的密封工序的流程的图。
图8是示出实施方式1的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略俯视图。
图9是示出实施方式1的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图10是示出实施方式1的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图11是示出实施方式1的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图12是示出实施方式1的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图13是实施方式2的功率半导体模块的概略剖视图。
图14是示出实施方式2的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图15是示出实施方式2的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图16是实施方式3的功率半导体模块的概略立体图。
图17是实施方式3的功率半导体模块的沿图16所示的剖面线XVII-XVII的概略剖视图。
图18是实施方式3的功率半导体模块的概略局部放大剖视图。
图19是实施方式3的功率半导体模块的概略局部放大俯视图。
图20是示出实施方式3的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图21是示出实施方式3的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图22是示出实施方式3的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略局部放大剖视图。
图23是示出实施方式3的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略局部放大俯视图。
图24是示出实施方式3的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略局部放大剖视图。
图25是实施方式4的功率半导体模块的概略立体图。
图26是实施方式4的功率半导体模块的散热器和密封部件的概略局部俯视图。
图27是实施方式4的功率半导体模块的散热器和密封部件的概略局部仰视图。
图28是实施方式4的功率半导体模块的沿图26所示的剖面线XXVIII-XXVIII的概略剖视图。
图29是实施方式4的功率半导体模块的沿图26所示的剖面线XXIX-XXIX的概略局部剖视图。
图30是示出实施方式4的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图31是示出实施方式4的功率半导体模块的制造方法的一个工序的概略剖视图。
图32是示出实施方式5的电力转换系统的结构的框图。
具体实施方式
以下，对本公开的实施方式进行说明。另外，对相同的结构标注相同的参照编号，不重复其说明。
实施方式1.
参照图1至图3，对实施方式1的功率半导体模块1进行说明。功率半导体模块1主要具备引线框架10、至少一个功率半导体元件15、散热器30、密封部件40和导电线20、21、22。功率半导体模块1也可以还具备绝缘导热层25。
引线框架10包括至少一个芯片焊盘11、至少一个第1引线端子12和至少一个第2引线端子13。
第1引线端子12与芯片焊盘11分离。具体而言，第1引线端子12在与第1方向(x方向)垂直的第2方向(y方向)上与芯片焊盘11分离。第1引线端子12从密封部件40的第1侧面41突出。第1引线端子12也可以在从密封部件40露出的部分处弯折。第1引线端子12的弯折部主要向与第1方向和第2方向垂直的第3方向(z方向)延伸。
第2引线端子13可以与芯片焊盘11连接，也可以与芯片焊盘11分离。第2引线端子13相对于芯片焊盘11位于与第1引线端子12相反的一侧。第2引线端子13在第2方向(y方向)上与第1引线端子12分离。第2引线端子13从密封部件40的第2侧面42突出。第2引线端子13也可以在从密封部件40露出的部分处弯折。第2引线端子13的弯折部主要向第3方向(z方向)延伸。
引线框架10具有正面10a、以及与正面10a相反的一侧的背面10b。即，芯片焊盘11、第1引线端子12和第2引线端子13各自具有正面10a和背面10b。正面10a和背面10b各自在第1方向(x方向)和第2方向(y方向)上延伸。
引线框架10也可以包括多个芯片焊盘11、多个第1引线端子12和多个第2引线端子13。多个芯片焊盘11沿第1方向(x方向)排列。多个第1引线端子12沿第1方向(x方向)排列。多个第2引线端子13沿第1方向(x方向)排列。引线框架10例如由铜那样的导电性材料形成。
参照图2和图3，功率半导体元件15包括半导体开关元件16。半导体开关元件16例如是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。功率半导体元件15例如也可以还包括续流二极管(FWD)17，该续流二极管17与半导体开关元件16电连接。
功率半导体元件15由硅(Si)或碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)系材料或金刚石那样的宽带隙半导体材料形成。通过由宽带隙半导体材料形成功率半导体元件15，能够减少功率半导体模块1中的功率损耗。功率半导体元件15被安装于芯片焊盘11的正面10a上。具体而言，功率半导体元件15使用焊料或金属微粒烧结体那样的导电接合部件18而安装于芯片焊盘11的正面10a上。功率半导体模块1也可以具备多个功率半导体元件15。多个功率半导体元件15沿第1方向(x方向)排列。
参照图3，导电线20、21、22与功率半导体元件15、第1引线端子12、第2引线端子13接合。具体而言，导电线20与半导体开关元件16和第1引线端子12接合，并将半导体开关元件16与第1引线端子12彼此电连接。导电线21与半导体开关元件16和续流二极管17接合，并将半导体开关元件16与续流二极管17彼此电连接。导电线22与续流二极管17和第2引线端子13接合，并将续流二极管17与第2引线端子13彼此电连接。导电线20、21、22例如是铝线那样的金属线。
参照图1至图3，密封部件40将功率半导体元件15、第1引线端子12的一部分和第2引线端子13的一部分密封。密封部件40还将导电线20、21、22和绝缘导热层25密封。密封部件40与散热器30的一部分接触。密封部件40例如由环氧树脂那样的绝缘树脂材料形成。
密封部件40具有主面45、第1侧面41、与第1侧面41相反的一侧的第2侧面42、第3侧面43、以及与第3侧面43相反的一侧的第4侧面44。
主面45与引线框架10(特别地，芯片焊盘11)的正面10a相对。主面45沿第1方向(x方向)和第2方向(y方向)延伸。主面45的长边方向是密封部件40的长边方向，并且是第1方向(x方向)。主面45的短边方向是密封部件40的短边方向，并且是第2方向(y方向)。
第1侧面41与主面45连接。第2侧面42与主面45连接。第1引线端子12从第1侧面41突出，第2引线端子13从第2侧面42突出。功率半导体模块1是双列直插式封装件(DualInline Package：DIP)。在俯视观察密封部件40的主面45(俯视观察引线框架10的正面10a)时，第1侧面41和第2侧面42沿密封部件40的长边方向延伸。第1侧面41和第2侧面42是密封部件40的长边侧面。
第3侧面43与主面45连接，并且与第1侧面41和第2侧面42连接。第4侧面44与主面45连接，并且与第1侧面41和第2侧面42连接。在俯视观察密封部件40的主面45(俯视观察引线框架10的正面10a)时，第3侧面43和第4侧面44沿密封部件40的短边方向延伸。第3侧面43和第4侧面44是密封部件40的短边侧面。
参照图1和图3，散热器30被安装于芯片焊盘11的背面10b。散热器30也可以还被安装于第1引线端子12的背面10b和第2引线端子13的背面10b中的至少一个。具体而言，散热器30使用绝缘导热层25而粘接于芯片焊盘11。散热器30也可以使用绝缘导热层25还被粘接于第1引线端子12的背面10b和第2引线端子13的背面10b中的至少一个。散热器30也可以由导电性材料形成。散热器30例如由铝或铜那样的金属形成。散热器30将在功率半导体元件15中所产生的热散发到功率半导体模块1的外部。
散热器30具有靠近芯片焊盘11的第1面31、与第1面31相反的一侧的第2面32、第5侧面33、与第5侧面33相反的一侧的第6侧面34、第7侧面35a、以及与第7侧面35a相反的一侧的第8侧面35b。
第1面31与芯片焊盘11相对。第1面31也可以与绝缘导热层25接触。第1面31的一部分被密封部件40覆盖。第2面32也可以作为散热部件50(参照图4和图5)的安装面发挥功能。第2面32全部从密封部件40露出。
第5侧面33将第1面31与第2面32连接起来，并且沿着密封部件40的第1侧面41延伸。第5侧面33与其说是位于第2侧面42的附近，不如说是位于第1侧面41的附近。第5侧面33的一部分由密封部件40覆盖。第6侧面34将第1面31与第2面32连接起来，并且沿着密封部件40的第2侧面42延伸。第6侧面34与其说是位于第1侧面41的附近，不如说是位于第2侧面42的附近。第6侧面34的一部分由密封部件40覆盖。在俯视观察散热器30的第1面31(俯视观察引线框架10的正面10a)时，第5侧面33和第6侧面34沿散热器30的长边方向延伸。散热器30的长边方向是第1方向(x方向)。第5侧面33和第6侧面34是散热器30的长边侧面。
第5侧面33包含相对于第1面31倾斜的倾斜侧面33a。第5侧面33中的从密封部件40露出的部分包含倾斜侧面33a。第6侧面34包含相对于第1面31倾斜的倾斜侧面34a。第6侧面34中的从密封部件40露出的部分包含倾斜侧面34a。倾斜侧面33a、34a也相对于第2面32倾斜。在本实施方式中，倾斜侧面33a、34a是正楔形侧面。在本说明书中，正楔形侧面是指，随着从第1面31朝向第2面32，在第1引线端子12和第2引线端子13彼此分离的方向(第2方向(y方向))上远离芯片焊盘11的倾斜侧面。第2面32的面积比第1面31的面积大。倾斜侧面33a、34a相对于第1面31的法线的倾斜角θ大于0°。倾斜角θ可以为15°以上，也可以为30°以上，还可以为45°以上。
特别地，第5侧面33也可以是倾斜侧面33a。第6侧面34也可以是倾斜侧面34a。即，也可以是第5侧面33全部为相对于第1面31倾斜的倾斜侧面33a。也可以是第6侧面34全部为相对于第1面31倾斜的倾斜侧面34a。散热器30也可以具有随着从第1面31朝向第2面32而逐渐扩展的形状。
第7侧面35a将第1面31与第2面32连接起来，并且将第5侧面33与第6侧面34连接起来。第7侧面35a沿着密封部件40的第3侧面43延伸。第7侧面35a与其说是位于第4侧面44的附近，不如说是位于第3侧面43的附近。第7侧面35a全部从密封部件40露出。第8侧面35b将第1面31与第2面32连接起来，并且将第5侧面33与第6侧面34连接起来。第8侧面35b沿着密封部件40的第4侧面44延伸。第8侧面35b与其说是位于第3侧面43的附近，不如说是位于第4侧面44的附近。第8侧面35b全部从密封部件40露出。在俯视观察散热器30的第1面31(俯视观察引线框架10的正面10a)时，第7侧面35a和第8侧面35b沿散热器30的短边方向延伸。散热器30的短边方向是第2方向(y方向)。第7侧面35a和第8侧面35b是散热器30的短边侧面。
散热器30包括突出部36，该突出部36从密封部件40的第3侧面43和第4侧面44中的至少一个突出。特别地，散热器30的突出部36从密封部件40的第3侧面43和第4侧面44双方突出。散热器30的突出部36从密封部件40露出。
在突出部36，设有到达第1面31和第2面32的第1贯通孔37。第1贯通孔37也可以是螺纹孔。在第1贯通孔37中收纳有螺钉或螺栓那样的固定部件52(参照图4和图5)的主体部52a。特别地，第1贯通孔37包括：第1孔部分37a(参照图5)，其收纳固定部件52(参照图5)的主体部52a；以及第2孔部分37b(参照图5)，其收纳固定部件52的整个头部52b。
在散热器30为金属制的情况下，在使用固定部件52将功率半导体模块1紧固于散热部件50(参照图4和图5)时，能够防止第1贯通孔37周围的散热器30破损、或者在第1贯通孔37周围的散热器30产生裂纹的情况。金属制的散热器30使功率半导体模块1的制造成品率提高。
参照图2和图3，绝缘导热层25配置于芯片焊盘11与散热器30之间。绝缘导热层25也可以还配置于芯片焊盘11与第1引线端子12和第2引线端子13中的至少一个之间。绝缘导热层25将在功率半导体元件15中所产生的热以较低的热阻传递到散热器30。在功率半导体模块1具备多个芯片焊盘11的情况下，绝缘导热层25遍及多个芯片焊盘11的背面10b而设置。在功率半导体模块1具备多个芯片焊盘11、以及多个第1引线端子12和多个第2引线端子13中的至少一个的情况下，绝缘导热层25遍及多个芯片焊盘11的背面10b、以及多个第1引线端子12的背面10b和多个第2引线端子13的背面10b中的至少一个而设置。
绝缘导热层25例如具有1W/(m·K)以上的热传导率。绝缘导热层25的热传导率可以为3W/(m·K)以上，也可以为5W/(m·K)以上，还可以为10W/(m·K)以上。绝缘导热层25将芯片焊盘11与散热器30彼此粘接起来。绝缘导热层25具有电绝缘性。绝缘导热层25例如是绝缘粘接片或绝缘粘接层。绝缘导热层25例如主要由热固性树脂(例如，环氧树脂或硅树脂)或热塑性树脂那样的绝缘树脂材料形成。绝缘导热层25也可以含有氮化硼粒子那样的导热粒子。导热粒子例如由氮化硼、氮化铝、二氧化硅或氧化铝形成。
参照图4，功率半导体模块1例如被安装于散热部件50和印刷基板55。具体而言，散热部件50使用螺钉或螺栓那样的固定部件52而紧固于散热器30。固定部件52包括：主体部52a；以及头部52b，其与主体部52a连接。固定部件52从散热部件50侧被插入到散热器30的第1贯通孔37中。散热器30的第2面32与散热部件50的安装面50a接触。在功率半导体元件15中所产生的热从散热器30被传递到散热部件50。散热部件50例如由铝那样的金属材料形成。散热部件50也可以包含翅片51。翅片51使散热部件50的散热效率提高。
由于散热部件50的制造偏差，有时散热部件50的安装面50a翘曲。在散热器30为金属制的情况下，在使用固定部件52将散热器30紧固于散热部件50时，散热器30追随安装面50a的翘曲而发生变形。金属制的散热器30使将功率半导体模块1安装到散热部件50的安装工序的成品率提高。
第1引线端子12和第2引线端子13使用焊料那样的导电接合部件(未图示)而与印刷基板55接合。在印刷基板55的与散热器30(突出部36)的第1面31相对的表面56上安装有电子部件57。电子部件57例如是芯片电容器或芯片电阻器那样的芯片部件。如图4所示，由于固定部件52的头部52b位于散热部件50侧，因此能够防止固定部件52与电子部件57发生机械干扰。
参照图5，功率半导体模块1也可以以与图4所示的方式不同的方式安装于散热部件50。具体而言，如图5所示，第1贯通孔37包括：第1孔部分37a，其收纳固定部件52的主体部52a；以及第2孔部分37b，其收纳固定部件52的整个头部52b。固定部件52从散热器30侧被插入到散热器30的第1贯通孔37中。即使固定部件52的头部52b位于散热器30侧，固定部件52的整个头部52b也被收纳于第2孔部分37b。固定部件52的头部52b未从散热器30的第1面31突出。因此，能够防止固定部件52与电子部件57发生机械干扰。
参照图1至图3以及图6至图12，对本实施方式的功率半导体模块1的制造方法的一例进行说明。
参照图6，本实施方式的功率半导体模块1的制造方法包括在引线框架10的芯片焊盘11的正面10a上安装功率半导体元件15的步骤(S1)。具体而言，参照图8和图9，引线框架10包括芯片焊盘11、第1引线端子12、第2引线端子13和连接杆14。引线框架10具有正面10a、以及与正面10a相反的一侧的背面10b。功率半导体元件15使用导电接合部件18而与芯片焊盘11的正面10a接合。
参照图6和图9，本实施方式的功率半导体模块1的制造方法包括将导电线20、21、22与引线框架10的第1引线端子12和第2引线端子13以及功率半导体元件15接合的步骤(S2)。具体而言，导电线20使用引线接合器而与半导体开关元件16和第1引线端子12接合。导电线21使用引线接合器而与半导体开关元件16和续流二极管17接合。导电线22使用引线接合器而与续流二极管17和第2引线端子13接合。
参照图6和图9，本实施方式的功率半导体模块1的制造方法包括在芯片焊盘11的背面10b安装散热器30的步骤(S3)。具体而言，散热器30使用绝缘导热层25而粘接于芯片焊盘11。绝缘导热层25也可以遍及芯片焊盘11的背面10b、以及第1引线端子12的背面10b和第2引线端子13的背面10b中的至少一个而设置。
参照图6、图7及图10至图12，本实施方式的功率半导体模块1的制造方法包括利用密封部件40将功率半导体元件15、第1引线端子12的一部分以及第2引线端子13的一部分密封的步骤(S4)。密封部件40例如通过传递模塑法来设置。
具体而言，参照图7、图10以及图11，模具60包括下模61和上模63。打开模具60，将安装有功率半导体元件15和散热器30的引线框架10载置于下模61上(S4a)。
参照图7、图10以及图11，关闭模具60。将上模63按压于下模61。使用上模63和下模61将散热器30的一部分夹紧(S4b)。连接杆14被上模63和下模61夹紧。在上模63与下模61之间形成有空腔66。散热器30的被上模63和下模61夹紧的一部分相当于散热器30的突出部36。通过利用上模63和下模61夹紧散热器30的一部分，上模63和下模61咬住散热器30的一部分，上模63和下模61与散热器30的一部分紧贴。
散热器30的使用上模63和下模61而夹紧的一部分包含散热器30的倾斜侧面33a、34a。第5侧面33包含倾斜侧面33a。第6侧面34包含倾斜侧面34a。第5侧面33的倾斜侧面33a可以是第5侧面33的一部分(例如，第5侧面33中的包含于突出部36的部分)，也可以是第5侧面33全部。只要第5侧面33中的被上模63和下模61中的至少一个(在本实施方式中为上模63)夹紧的部分是倾斜侧面33a即可。第6侧面34的倾斜侧面34a可以是第6侧面34的一部分(例如，第6侧面34中的包含于突出部36的部分)，也可以是第6侧面34全部。只要第6侧面34中的被上模63和下模61中的至少一个(在本实施方式中为上模63)夹紧的部分是倾斜侧面34a即可。
在本实施方式中，散热器30的倾斜侧面33a、34a是正楔形侧面。当在图7所示的工序S4b中关闭模具60时，如图11所示，散热器30的倾斜侧面33a、34a被上模63夹紧。
参照图7和图12，在形成于上模63与下模61之间的空腔66中注入密封树脂40p(S4c)。连接杆14对于密封树脂40p作为堰发挥功能，防止密封树脂40p从空腔66漏出。由于上模63和下模61与散热器30的一部分紧贴，因此，能够防止密封树脂40p从空腔66漏出。
参照图7，使密封树脂40p固化而形成将功率半导体元件15、第1引线端子12的一部分和第2引线端子13的一部分密封的密封部件40(S4d)。这样，功率半导体元件15、第1引线端子12的一部分和第2引线端子13的一部分由密封部件40密封。
参照图6，本实施方式的功率半导体模块1的制造方法包括切断引线框架10并去除连接杆14的步骤(S5)。然后，本实施方式的功率半导体模块1的制造方法也可以包括将第1引线端子12和第2引线端子13弯折的步骤(S6)。具体而言，将第1引线端子12中的从密封部件40露出的部分、以及第2引线端子13中的从密封部件40露出的部分弯折。这样，得到功率半导体模块1。
对本实施方式的功率半导体模块1及其制造方法的效果进行说明。
本实施方式的功率半导体模块1具备引线框架10、功率半导体元件15、散热器30和密封部件40。引线框架10包括芯片焊盘11、第1引线端子12和第2引线端子13。引线框架10具有正面10a、以及与正面10a相反的一侧的背面10b。功率半导体元件15被安装于芯片焊盘11的正面10a上。散热器30被安装于芯片焊盘11的背面10b。密封部件40将功率半导体元件15、第1引线端子12的一部分和第2引线端子13的一部分密封。密封部件40具有：第1侧面41；与第1侧面41相反的一侧的第2侧面42；第3侧面43，其与第1侧面41和第2侧面42连接；以及与第3侧面43相反的一侧的第4侧面44。第1引线端子12从第1侧面41突出。第2引线端子13从第2侧面42突出。散热器30包括突出部36，该突出部36从第3侧面43和第4侧面44中的至少一个突出。散热器30具有：第1面31，其靠近芯片焊盘11；与第1面31相反的一侧的第2面32；第5侧面33，其将第1面31与第2面32连接起来；以及与第5侧面33相反的一侧的第6侧面34。第5侧面33沿着第1侧面41延伸。第6侧面34将第1面31与第2面32连接起来，并且沿着第2侧面42延伸。第5侧面33的一部分和第6侧面34的一部分由密封部件40覆盖。第5侧面33和第6侧面34中的从密封部件40露出的部分包括相对于第1面31倾斜的倾斜侧面33a、34a。
在功率半导体元件15中所产生的热除了扩散到散热器30中的由密封部件40覆盖的部分以外，还扩散到散热器30的从密封部件40的第3侧面43和第4侧面44中的至少一个突出的突出部36。在功率半导体元件15中所产生的热向散热器30中的由密封部件40覆盖的部分和突出部36所排列的方向(第1方向(x方向))扩散。能够在使密封部件40小型化的同时提高功率半导体模块1的散热性。此外，由于功率半导体模块1的散热性提高，因此，即使使功率半导体模块1小型化，也能够使在功率半导体模块1动作时的功率半导体模块1的温度成为允许温度以下。能够使功率半导体模块1小型化。
此外，在关闭包括上模63和下模61的模具60时，上模63和下模61中的至少一个(在本实施方式中为上模63)与散热器30的倾斜侧面33a、34a可靠地接触。能够防止密封树脂40p漏出到散热器30的一部分上。能够可靠地形成散热器30的从密封部件40露出的突出部36。能够提高功率半导体模块1的散热性。
在本实施方式的功率半导体模块1中，倾斜侧面33a、34a是正楔形侧面。
因此，在功率半导体元件15中所产生的热一边向第1引线端子12和第2引线端子13彼此分离的方向(第2方向(y方向))扩散，一边从散热器30的第1面31向第2面32传递。能够提高功率半导体模块1的散热性。此外，由于功率半导体模块1的散热性提高，因此能够使功率半导体模块1小型化。
在本实施方式的功率半导体模块1中，在突出部36设有第1贯通孔37，该第1贯通孔37到达第1面31和第2面32，并且供固定部件52插入。
因此，引线框架10从固定部件52离开更长的距离。能够确保引线框架10与固定部件52之间的绝缘距离。功率半导体模块1能够小型化。
在本实施方式的功率半导体模块1中，第1贯通孔37包括：第1孔部分37a，其收纳固定部件52的主体部52a；以及第2孔部分37b，其收纳固定部件52的整个头部52b。
在使用固定部件52将功率半导体模块1安装于散热部件50时，能够防止固定部件52与电子部件57发生机械干扰。
本实施方式的功率半导体模块1还具备绝缘导热层25。散热器30由金属形成。第1引线端子12与芯片焊盘11分离。绝缘导热层25遍及芯片焊盘11的背面10b和第1引线端子12的背面10b而设置。
因此，绝缘导热层25使得能够在芯片焊盘11的背面10b和第1引线端子12的背面10b安装金属制的散热器30。金属制的散热器30使功率半导体模块1的散热性提高。此外，由于功率半导体模块1的散热性提高，因此能够使功率半导体模块1小型化。
在本实施方式的功率半导体模块1中，突出部36在散热器30的长边方向(第1方向(x方向))上从第3侧面43和第4侧面44中的至少一个突出。
因此，在功率半导体元件15中所产生的热在散热器30的长边方向上扩散。能够进一步提高功率半导体模块1的散热性。此外，由于功率半导体模块1的散热性提高，因此能够使功率半导体模块1小型化。
在本实施方式的功率半导体模块1中，突出部36从第3侧面43和第4侧面44双方突出。
因此，能够进一步提高功率半导体模块1的散热性。此外，由于功率半导体模块1的散热性提高，因此能够使功率半导体模块1小型化。
本实施方式的功率半导体模块1的制造方法包括在引线框架10的芯片焊盘11的正面10a上安装功率半导体元件15的步骤。引线框架10包括芯片焊盘11、第1引线端子12和第2引线端子13。引线框架10具有正面10a、以及与正面10a相反的一侧的背面10b。本实施方式的功率半导体模块1的制造方法包括如下步骤：在芯片焊盘11的背面10b安装散热器30；以及利用密封部件40将功率半导体元件15、第1引线端子12的一部分和第2引线端子13的一部分密封。密封的步骤包括如下步骤：将安装有功率半导体元件15和散热器30的引线框架10载置于下模61上；使用上模63和下模61将散热器30的一部分夹紧；在形成于上模63与下模61之间的空腔66中注入密封树脂40p；使密封树脂40p固化而形成将功率半导体元件15、第1引线端子12的一部分和第2引线端子13的一部分密封的密封部件40。
散热器30的一部分使用上模63和下模61而夹紧，因此形成了散热器30的从密封部件40露出的突出部36。在功率半导体元件15中所产生的热除了扩散到散热器30中的由密封部件40覆盖的部分以外，还扩散到散热器30的从密封部件40突出的突出部36。能够得到在使密封部件40小型化的同时提高了散热性的功率半导体模块1。此外，由于功率半导体模块1的散热性提高，因此，即使使功率半导体模块1小型化，也能够使在功率半导体模块1动作时的功率半导体模块1的温度成为允许温度以下。能够得到小型化的功率半导体模块1。
在本实施方式的功率半导体模块1的制造方法中，散热器30的使用上模63和下模61而夹紧的一部分包含散热器30的倾斜侧面33a、34a。
因此，在关闭包括上模63和下模61的模具60时，上模63和下模61中的至少一个与散热器30的倾斜侧面33a、34a可靠地接触。能够防止密封树脂40p漏出到散热器30的一部分上。能够可靠地形成散热器30的从密封部件40露出的突出部36。此外，在散热器30包含倾斜侧面33a、34a，并且考虑到制造公差而使散热器30的尺寸比由上模63和下模61形成的空腔66的尺寸大时，在关闭包括上模63和下模61的模具60时，上模63和下模61挤压散热器30而调整散热器30的形状。这样，功率半导体模块1的产品成品率提高。
与此相对，在散热器30的第5侧面33和第6侧面34中的被上模63或下模61夹紧的部分为垂直侧面的情况下，垂直侧面沿着上模63与下模61彼此相对的方向(第3方向(z方向))延伸。因此，当散热器30的尺寸偏离由上模63和下模61形成的空腔66的尺寸时，密封树脂40p漏出到散热器30的一部分上。功率半导体模块1的制造成品率降低。另外，在本说明书中，垂直侧面是指与第1面31和第2面32垂直的侧面。
实施方式2.
参照图13，对实施方式2的功率半导体模块1b进行说明。本实施方式的功率半导体模块1b具备与实施方式1的功率半导体模块1相同的结构，主要在以下方面与实施方式1的功率半导体模块1不同。
在功率半导体模块1b中，倾斜侧面33a、34a是倒楔形侧面。在本说明书中，倒楔形侧面是指，随着从第1面31朝向第2面32，在第1引线端子12和第2引线端子13彼此分离的方向(第2方向(y方向))上接近芯片焊盘11的倾斜侧面。第2面32的面积比第1面31的面积小。散热器30具有随着从第1面31朝向第2面32而逐渐变尖的形状。
第2面32、第5侧面33中的靠近第2面32的第1侧面部分33g、第6侧面34中的靠近第2面32的第2侧面部分34g从密封部件40露出。
参照图6、图7、图14以及图15，对本实施方式的功率半导体模块1b的制造方法的一例进行说明。本实施方式的功率半导体模块1b的制造方法包括与实施方式1的功率半导体模块1的制造方法相同的工序，主要在以下方面与实施方式1的功率半导体模块1的制造方法不同。
在本实施方式的功率半导体模块1b的制造方法中，第5侧面33包括相对于第1面31倾斜的倾斜侧面33a，第6侧面34包括相对于第1面31倾斜的倾斜侧面34a。散热器30的倾斜侧面33a、34a是倒楔形侧面。当在图7所示的工序S4b中关闭模具60时，如图15所示，散热器30的倾斜侧面33a、34a被下模61夹紧。如图14所示，下模61除了与散热器30的第2面32接触以外，还与散热器30的第1侧面部分33g和第2侧面部分34g接触。因此，第1侧面部分33g和第2侧面部分34g从密封部件40露出。能够防止在散热器30的第2面32形成密封部件40的毛刺。
本实施方式的功率半导体模块1b除了起到了实施方式1的功率半导体模块1的效果以外，还起到了以下效果。
在本实施方式的功率半导体模块1b中，倾斜侧面33a、34a是倒楔形侧面。
散热器30的倒楔形侧面对于密封部件40作为锚栓发挥功能。在功率半导体模块1b的使用中，密封部件40不易从散热器30剥离。功率半导体模块1b的可靠性提高。
在本实施方式的功率半导体模块1b中，第2面32、第5侧面33中的靠近第2面32的第1侧面部分33g、第6侧面34中的靠近第2面32的第2侧面部分34g从密封部件40露出。
因此，能够防止在散热器30的第2面32形成密封部件40的毛刺。在将散热器30安装于散热部件50(参照图4和图5)时，能够防止散热器30与散热部件50之间的热阻增加。
实施方式3.
参照图16至图19，对实施方式3的功率半导体模块1c进行说明。本实施方式的功率半导体模块1c具备与实施方式2的功率半导体模块1b相同的结构，主要在以下方面与实施方式2的功率半导体模块1b不同。
参照图16和图17，在功率半导体模块1c中，第5侧面33的倾斜侧面33a包括：正楔形侧面部分33e，其与第1面31连接；以及倒楔形侧面部分33f，其与第2面32连接。正楔形侧面部分33e与倒楔形侧面部分33f也可以彼此连接。特别地，第5侧面33是包含正楔形侧面部分33e和倒楔形侧面部分33f的倾斜侧面33a。即，也可以是第5侧面33全部包含正楔形侧面部分33e和倒楔形侧面部分33f。倒楔形侧面部分33f中的靠近第2面32的部分从密封部件40露出，相当于第5侧面33的第1侧面部分33g。
第6侧面34的倾斜侧面34a包括：正楔形侧面部分34e，其与第1面31连接；以及倒楔形侧面部分34f，其与第2面32连接。正楔形侧面部分34e与倒楔形侧面部分34f也可以彼此连接。特别地，第6侧面34是包含正楔形侧面部分34e和倒楔形侧面部分34f的倾斜侧面34a。即，也可以是第6侧面34全部包含正楔形侧面部分34e和倒楔形侧面部分34f。倒楔形侧面部分34f中的靠近第2面32的部分从密封部件40露出，相当于第6侧面34的第2侧面部分34g。
散热器30在与第3侧面43和第4侧面44彼此分离的方向(第1方向(x方向)、散热器30的长边方向)垂直的截面中例如具有六边形的形状。
在散热器30设置有到达第7侧面35a和第8侧面35b的第2贯通孔39。在第2贯通孔39中插入供水那样的制冷剂流动的冷却管70。因此，在功率半导体元件15中所产生的热能够进一步散发到功率半导体模块1c的外部。
参照图18和图19，散热器30包括由密封部件40覆盖的第1区域30p。第1区域30p是散热器30中的不包含于突出部36的部分。第1区域30p遍及第1面31、第5侧面33和第6侧面34而扩展。在第1区域30p中的沿着突出部36的第1缘部30q设有第1槽38。第1槽38设置于第1面31、第5侧面33以及第6侧面34。具体而言，第1槽38形成于第1面31、正楔形侧面部分33e以及正楔形侧面部分34e。作为第1槽38的开口部38a的面积的第1槽38的开口面积比作为第1槽38的底部38b的面积的第1槽38的底面积小。
第1槽38被密封部件40填充。密封部件40中的位于第1槽38内的部分40c作为锚栓发挥功能。能够防止密封部件40从散热器30剥离。由于散热器30的热膨胀系数与密封部件40的热膨胀系数之差而使得热应力施加于密封部件40。该热应力在密封部件40中的作为密封部件40的短边侧面的第3侧面43和第4侧面44中最大。第1槽38形成于密封部件40中的热应力作用最大的部分。因此，能够有效地防止密封部件40从散热器30剥离。
参照图6、图7以及图20至图24，对本实施方式的功率半导体模块1c的制造方法的一例进行说明。本实施方式的功率半导体模块1c的制造方法包括与实施方式2的功率半导体模块1b的制造方法相同的工序，主要在以下方面与实施方式2的功率半导体模块1b的制造方法不同。
参照图20和图21，在本实施方式的功率半导体模块1c的制造方法中，第5侧面33的倾斜侧面33a包括：正楔形侧面部分33e，其与第1面31连接；以及倒楔形侧面部分33f，其与第2面32连接。第6侧面34的倾斜侧面34a包括：正楔形侧面部分34e，其与第1面31连接；以及倒楔形侧面部分34f，其与第2面32连接。
当在图7所示的工序S4b中关闭模具60时，如图21所示，散热器30的第1面31和正楔形侧面部分33e、34e被上模63夹紧，并且，散热器30的第2面32和倒楔形侧面部分33f、34f被下模61夹紧。如图20所示，在上模63与下模61之间形成有空腔66。
参照图22和图23，在散热器30设有第1槽38。第1槽38设置于散热器30中的沿着与上模63接触的部分31r的带状区域(第1缘部30q)。带状区域(第1缘部30q)在散热器30的第1面31、第5侧面33的正楔形侧面部分33e、第6侧面34的正楔形侧面部分34e延伸。第1槽38与空腔66连通。当在图7所示的工序S4b中将上模63按压于下模61时，上模63的一部分咬住散热器30。第1槽38的开口部38a发生变形，作为第1槽38的开口部38a的面积的第1槽38的开口面积比作为第1槽38的底部38b的面积的第1槽38的底面积小。
参照图7和图24，在形成于上模63与下模61之间的空腔66中注入密封树脂40p(S4c)。密封树脂40p被填充于空腔66中，并且也被填充于与空腔66连通的第1槽38中。参照图7，使密封树脂40p固化而形成密封部件40(S4d)。第1槽38被密封部件40填充。
本实施方式的功率半导体模块1c及其制造方法除了起到了实施方式2的功率半导体模块1b及其制造方法的效果以外，还起到了以下效果。
在本实施方式的功率半导体模块1c中，倾斜侧面33a、34a包括：正楔形侧面部分33e、34e，它们与第1面31连接；以及倒楔形侧面部分33f、34f，它们与第2面32连接。
由于正楔形侧面部分33e、34e，因此，在功率半导体元件15中所产生的热一边在第1引线端子12和第2引线端子13彼此分离的方向(第2方向(y方向))上扩散，一边从散热器30的第1面31朝向第2面32传递。能够提高功率半导体模块1c的散热性。倒楔形侧面部分33f、34f对于密封部件40作为锚栓发挥功能。在功率半导体模块1c的使用中，密封部件40不易从散热器30剥离。功率半导体模块1c的可靠性提高。
在本实施方式的功率半导体模块1c中，散热器30具有：第7侧面35a，其将第1面31与第2面32连接起来，并且将第5侧面33与第6侧面34连接起来；以及与第7侧面35a相反的一侧的第8侧面35b。第7侧面35a将第1面31与第2面32连接起来，并且将第5侧面33与第6侧面34连接起来，并且沿着第3侧面43延伸。第8侧面35b将第1面31与第2面32连接起来，并且将第5侧面33与第6侧面34连接起来，并且沿着第4侧面44延伸。第7侧面35a和第8侧面35b从密封部件40露出。在散热器30设置有到达第7侧面35a和第8侧面35b的第2贯通孔39。
在第2贯通孔39中，能够插入供水那样的制冷剂流动的冷却管70。能够提高功率半导体模块1c的散热性。此外，在使用钻头或激光在密封部件40形成贯通孔时，对密封部件40施加有振动或热，导致密封部件40劣化。但是，在本实施方式中，不需要在密封部件40形成能够供冷却管70插入的贯通孔。因此，能够防止密封部件40的劣化，功率半导体模块1c的可靠性提高。
在本实施方式的功率半导体模块1c中，散热器30包括由密封部件40覆盖的第1区域30p。在第1区域30p中的沿着突出部36的第1缘部30q设有第1槽38。第1槽38被密封部件40填充。
由于散热器30的热膨胀系数与密封部件40的热膨胀系数之差而使得热应力施加于密封部件40。第1槽38形成于密封部件40中的热应力作用最大的部分。密封部件40中的位于第1槽38内的部分40c作为锚栓发挥功能。能够防止密封部件40从散热器30剥离。功率半导体模块1c的可靠性提高。
在本实施方式的功率半导体模块1c中，第1槽38的开口面积比第1槽38的底面积小。
密封部件40中的位于第1槽38内的部分40c作为锚栓发挥功能。能够防止密封部件40从散热器30剥离。功率半导体模块1c的可靠性提高。
在本实施方式的功率半导体模块1c的制造方法中，在散热器30中的沿着与上模63接触的部分31r的带状区域(第1缘部30q)设有第1槽38。第1槽38与空腔66连通。
能够在第1槽38内形成密封部件40的一部分。密封部件40中的位于第1槽38内的部分40c作为锚栓发挥功能。能够防止密封部件40从散热器30剥离。功率半导体模块1c的可靠性提高。
实施方式4.
参照图4、图5以及图25至图29，对实施方式4的功率半导体模块1d进行说明。本实施方式的功率半导体模块1d具备与实施方式1的功率半导体模块1相同的结构，主要在以下方面与实施方式1的功率半导体模块1不同。
第5侧面33包含倾斜侧面33a和垂直侧面33b。第6侧面34包含倾斜侧面34a和垂直侧面34b。垂直侧面33b、34b与第1面31和第2面32垂直。如图26所示，在俯视观察第1面31时，垂直侧面33b比倾斜侧面33a靠里侧。在俯视观察第1面31时，垂直侧面34b比倾斜侧面34a靠里侧。垂直侧面33b整体由密封部件40覆盖。垂直侧面34b整体由密封部件40覆盖。
在本实施方式中，与实施方式3同样，在由密封部件40覆盖的第1区域30p中的沿着突出部36的第1缘部30q设有第1槽38。具体而言，第1槽38设置于第1面31、垂直侧面33b以及垂直侧面34b。第1槽38被密封部件40填充。
第2面32包括第2区域32p，该第2区域32p在俯视观察第1面31时与密封部件40重叠。在第2区域32p中的沿着突出部36的第2缘部32q设有第2槽80。第2缘部32q沿着第2方向(y方向)延伸。第2槽80沿着第2方向(y方向)延伸。第2槽80的长边方向是第2方向(y方向)。第2槽80被密封部件40填充。第1槽38也可以与第2槽80连接。第1槽38的宽度W1比第2槽80的宽度W2窄。第1槽38的宽度W1是第1槽38的底部38b(参照图18)的宽度。
在第2区域32p中的沿着第3侧面43与第4侧面44彼此分离的第1方向(x方向)延伸的第3缘部32r设有凹部81。第3缘部32r沿着第1方向(x方向)延伸。凹部81沿着第1方向(x方向)延伸。凹部81的长边方向是第1方向(x方向)。凹部81被密封部件40填充。凹部81也可以与第2槽80连接。
如图4和图5所示，功率半导体模块1d被安装于散热部件50和印刷基板55。
参照图6、图7、图30以及图31，对本实施方式的功率半导体模块1d的制造方法的一例进行说明。本实施方式的功率半导体模块1d的制造方法包括与实施方式1的功率半导体模块1的制造方法相同的工序。
在本实施方式中，第5侧面33包含倾斜侧面33a和垂直侧面33b。垂直侧面33b比倾斜侧面33a靠里侧。第6侧面34包含倾斜侧面34a和垂直侧面34b。垂直侧面34b比倾斜侧面34a靠里侧。当在图7所示的工序S4b中关闭模具60时，如图31所示，倾斜侧面33a、34a被上模63夹紧。与此相对，即使在图7所示的工序S4b中关闭模具60，如图30所示，垂直侧面33b、34b也与上模63分离。
参照图7，在形成于上模63与下模61之间的空腔66中注入密封树脂40p(参照图12)(S4c)。密封树脂40p被填充于空腔66中，并且也被填充于与空腔66连通的第1槽38、第2槽80以及凹部81中。参照图7，使密封树脂40p固化而形成密封部件40(S4d)。第1槽38、第2槽80以及凹部81被密封部件40填充。
本实施方式的功率半导体模块1d除了起到了实施方式1的功率半导体模块1的效果以外，还起到了以下效果。
在本实施方式的功率半导体模块1d中，散热器30包括由密封部件40覆盖的第1区域30p。在第1区域30p中的沿着突出部36的第1缘部30q设有第1槽38。第1槽38被密封部件40填充。
密封部件40中的位于第1槽38内的部分40c作为锚栓发挥功能。能够防止密封部件40从散热器30剥离。功率半导体模块1d的可靠性提高。
在本实施方式的功率半导体模块1d中，第2面32包括第2区域32p，该第2区域32p在俯视观察第1面31时与密封部件40重叠。在第2区域32p中的沿着突出部36的第2缘部32q设有第2槽80。第2槽80被密封部件40填充。
密封部件40中的位于第2槽80内的部分作为锚栓发挥功能。能够防止密封部件40从散热器30剥离。功率半导体模块1d的可靠性提高。
例如，当在步骤S4d(参照图7)中使密封树脂40p固化而形成密封部件40时，密封树脂40p收缩。由于密封树脂40p的收缩，散热器30有时以第1面31凹陷、并且第2面32鼓起的方式翘曲。在如图4和图5所示那样地使用固定部件52将散热器30安装于散热部件50时，散热器30的翘曲被散热部件50矫正。伴随着散热器30的翘曲的矫正，应力施加于密封部件40的第3侧面43和第4侧面44。由于在第2槽80中填充有密封部件40，因此，密封部件40中的靠近第3侧面43和第4侧面44的部分更牢固地被固定于散热器30。能够防止密封部件40因上述应力而从散热器30剥离。
在本实施方式的功率半导体模块1d中，第2面32包括第2区域32p，该第2区域32p在俯视观察第1面31时与密封部件40重叠。在第2区域32p中的沿着第3侧面43与第4侧面44彼此分离的方向延伸的第3缘部32r设有凹部81。凹部81被密封部件40填充。
密封部件40中的位于凹部81内的部分作为锚栓发挥功能。能够防止密封部件40从散热器30剥离。功率半导体模块1d的可靠性提高。
例如，如已经叙述的那样，在使用固定部件52将散热器30安装于散热部件50(参照图4和图5)时，应力施加于密封部件40的第3侧面43和第4侧面44。由于在凹部81填充有密封部件40，因此密封部件40更牢固地被固定于散热器30。能够防止密封部件40因上述应力而从散热器30剥离。
实施方式5.
本实施方式将实施方式1至实施方式4中的任一实施方式的功率半导体模块1、1b、1c、1d应用于电力转换装置。本实施方式的电力转换装置200没有特别限定，以下对是三相逆变器的情况进行说明。
图32所示的电力转换系统由电源100、电力转换装置200以及负载300构成。电源100是直流电源，向电力转换装置200供给直流电。电源100没有特别限定，例如可以由直流系统、太阳能电池或蓄电池构成，也可以由与交流系统连接的整流电路或AC/DC转换器构成。电源100也可以由将从直流系统输出的直流电转换为其它直流电的DC/DC转换器构成。
电力转换装置200是连接在电源100与负载300之间的三相逆变器，将从电源100供给的直流电转换为交流电，并向负载300供给交流电。如图32所示，电力转换装置200具备：主转换电路201，其将直流电转换为交流电并输出；以及控制电路203，其将对主转换电路201进行控制的控制信号输出至主转换电路201。
负载300是由从电力转换装置200供给的交流电驱动的三相电动机。另外，负载300没有特别限定，被用作搭载于各种电气设备的电动机，例如被用作面向混合动力汽车、电动汽车、铁路车辆、电梯或空调设备的电动机。
以下，对电力转换装置200的详细情况进行说明。主转换电路201具备开关元件(未图示)和续流二极管(未图示)。开关元件对从电源100供给的电压进行开关，由此，主转换电路201将从电源100供给的直流电转换为交流电并供给至负载300。虽然主转换电路201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201是2电平的三相全桥电路，可以由6个开关元件和与各个开关元件反并联的6个续流二极管构成。可以将上述的实施方式1至实施方式4中的任一实施方式的功率半导体模块1、1b、1c、1d应用于主转换电路201的各开关元件以及各续流二极管中的至少任一个。可以将上述的实施方式1至实施方式4中的任一实施方式的功率半导体模块1、1b、1c、1d应用为构成主转换电路201的功率半导体模块202。6个开关元件每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相以及W相)。并且，各上下臂的输出端子、即主转换电路201的3个输出端子与负载300连接。
此外，主转换电路201具备驱动各开关元件的驱动电路(未图示)。驱动电路可以内置于功率半导体模块202，也可以设置于功率半导体模块202的外部。驱动电路生成驱动主转换电路201所包含的开关元件的驱动信号，并将驱动信号提供给主转换电路201的开关元件的控制电极。具体而言，根据来自控制电路203的控制信号，将使开关元件成为接通状态的驱动信号、以及使开关元件成为断开状态的驱动信号输出至各开关元件的控制电极。
在本实施方式的电力转换装置200中，应用实施方式1至实施方式4中的任一实施方式的功率半导体模块1、1b、1c、1d作为主转换电路201所包含的功率半导体模块202。因此，本实施方式的电力转换装置200具备小型化的密封部件40，并且具有高散热性。
在本实施方式中，对将本公开应用于2电平的三相逆变器的例子进行了说明，但不限于此，能够应用于各种电力转换装置。虽然在本实施方式中设为2电平的电力转换装置，但也可以是3电平的电力转换装置，还可以是多电平的电力转换装置。在电力转换装置向单相负载供给电力的情况下，本公开也可以应用于单相的逆变器。在电力转换装置向直流负载等供给电力的情况下，本公开也可以应用于DC/DC转换器或AC/DC转换器。
应用了本公开的电力转换装置并不限于负载为电动机的情况，例如，能够组装于放电加工机或激光加工机的电源装置、或者感应加热烹调器或非接触器供电系统的电源装置。应用了本公开的电力转换装置可以用作太阳能发电系统或蓄电系统等的功率调节器。
本次公开的实施方式1至实施方式5应该认为在所有方面都只是示例，而并不用来进行限定。只要不矛盾，也可以将本次公开的实施方式1至实施方式5中的至少两个实施方式进行组合。本公开的范围并不是由上述的说明示出，而是由权利要求书的范围示出，意在包含与权利要求书的范围均等的意义和范围内的全部变更。
标号说明
1、1b、1c、1d：功率半导体模块；10：引线框架；10a：正面；10b：背面；11：芯片焊盘；12：第1引线端子；13：第2引线端子；14：连接杆；15：功率半导体元件；16：半导体开关元件；17：续流二极管；18：导电接合部件；20、21、22：导电线；25：绝缘导热层；30：散热器；30p：第1区域；30q：第1缘部；31：第1面；31r：部分；32：第2面；32p：第2区域；30q：第2缘部；30r：第3缘部；33：第5侧面；33a：倾斜侧面；33b：垂直侧面；33e：正楔形侧面部分；33f：倒楔形侧面部分；33g：第1侧面部分；34：第6侧面；34a：倾斜侧面；34b：垂直侧面；34e：正楔形侧面部分；34f：倒楔形侧面部分；34g：第2侧面部分；35a：第7侧面；35b：第8侧面；36：突出部；37：第1贯通孔；37a：第1孔部分；37b：第2孔部分；38：第1槽；38a：开口部；38b：底部；39：第2贯通孔；40：密封部件；40c：部分；40p：密封树脂；41：第1侧面；42：第2侧面；43：第3侧面；44：第4侧面；45：主面；50：散热部件；50a：安装面；51：翅片；52：固定部件；52a：主体部；52b：头部；55：印刷基板；56：表面；57：电子部件；60：模具；61：下模；63：上模；66：空腔；70：冷却管；80：第2槽；81：凹部；100：电源；200：电力转换装置；201：主转换电路；202：功率半导体模块；203：控制电路；300：负载。

Claims (19)

1.一种功率半导体模块，其中，
所述功率半导体模块具备引线框架，该引线框架包括芯片焊盘、第1引线端子和第2引线端子，所述引线框架具有正面、以及与所述正面相反的一侧的背面，
所述功率半导体模块具备：
功率半导体元件，其被安装于所述芯片焊盘的所述正面上；
散热器，其被安装于所述芯片焊盘的所述背面；以及
密封部件，其将所述功率半导体元件、所述第1引线端子的一部分和所述第2引线端子的一部分密封，
所述密封部件具有：第1侧面；与所述第1侧面相反的一侧的第2侧面；第3侧面，其与所述第1侧面和所述第2侧面连接；以及与所述第3侧面相反的一侧的第4侧面，
所述第1引线端子从所述第1侧面突出，
所述第2引线端子从所述第2侧面突出，
所述散热器包括突出部，该突出部从所述第3侧面和所述第4侧面中的至少一个突出，
所述散热器具有：第1面，其靠近所述芯片焊盘；与所述第1面相反的一侧的第2面；第5侧面，其将所述第1面与所述第2面连接起来；以及与所述第5侧面相反的一侧的第6侧面，所述第5侧面沿着所述第1侧面延伸，所述第6侧面将所述第1面与所述第2面连接起来，并且沿着所述第2侧面延伸，
所述第5侧面的一部分和所述第6侧面的一部分由所述密封部件覆盖，
所述第5侧面和所述第6侧面中的从所述密封部件露出的部分包括相对于所述第1面倾斜的倾斜侧面。
2.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，
所述倾斜侧面是正楔形侧面。
3.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，
所述倾斜侧面是倒楔形侧面。
4.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，
所述倾斜侧面包括：正楔形侧面部分，其与所述第1面连接；以及倒楔形侧面部分，其与所述第2面连接。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的功率半导体模块，其中，
所述第2面、所述第5侧面中的靠近所述第2面的第1侧面部分、以及所述第6侧面中的靠近所述第2面的第2侧面部分从所述密封部件露出。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的功率半导体模块，其中，
在所述突出部设有第1贯通孔，该第1贯通孔到达所述第1面和所述第2面，并且供固定部件插入。
7.根据权利要求6所述的功率半导体模块，其中，
所述第1贯通孔包括：第1孔部分，其收纳所述固定部件的主体部；以及第2孔部分，其收纳所述固定部件的整个头部。
8.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，
所述散热器具有：第7侧面，其将所述第1面与所述第2面连接起来，并且将所述第5侧面与所述第6侧面连接起来；以及与所述第7侧面相反的一侧的第8侧面，所述第7侧面将所述第1面与所述第2面连接起来，并且将所述第5侧面与所述第6侧面连接起来，并且沿着所述第3侧面延伸，所述第8侧面将所述第1面与所述第2面连接起来，并且将所述第5侧面与所述第6侧面连接起来，并且沿着所述第4侧面延伸，
所述第7侧面和所述第8侧面从所述密封部件露出，
在所述散热器设置有到达所述第7侧面和所述第8侧面的第2贯通孔。
9.根据权利要求1所述的功率半导体模块，其中，
所述散热器包括第1区域，该第1区域由所述密封部件覆盖，
在所述第1区域中的沿着所述突出部的第1缘部设有第1槽，
所述第1槽被所述密封部件填充。
10.根据权利要求9所述的功率半导体模块，其中，
所述第1槽的开口面积比所述第1槽的底面积小。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的功率半导体模块，其中，
所述第2面包括第2区域，该第2区域在俯视观察所述第1面时与所述密封部件重叠，
在所述第2区域中的沿着所述突出部的第2缘部设有第2槽，
所述第2槽被所述密封部件填充。
12.根据权利要求1至10中的任一项所述的功率半导体模块，其中，
所述第2面包括第2区域，该第2区域在俯视观察所述第1面时与所述密封部件重叠，
在所述第2区域中的沿着所述第3侧面与所述第4侧面彼此分离的方向延伸的第3缘部设有凹部，
所述凹部被所述密封部件填充。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的功率半导体模块，其中，
所述功率半导体模块还具备绝缘导热层，
所述散热器由金属形成，
所述第1引线端子与所述芯片焊盘分离，
所述绝缘导热层遍及所述芯片焊盘的所述背面和所述第1引线端子的所述背面而设置。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的功率半导体模块，其中，
所述突出部在所述散热器的长边方向上从所述第3侧面和所述第4侧面中的至少一个突出。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的功率半导体模块，其中，
所述突出部从所述第3侧面和所述第4侧面双方突出。
16.一种功率半导体模块的制造方法，其中，
所述功率半导体模块的制造方法包括在引线框架的芯片焊盘的正面上安装功率半导体元件的步骤，所述引线框架包括所述芯片焊盘、第1引线端子和第2引线端子，所述引线框架具有所述正面、以及与所述正面相反的一侧的背面，
所述功率半导体模块的制造方法包括如下步骤：
在所述芯片焊盘的所述背面安装散热器；以及
利用密封部件将所述功率半导体元件、所述第1引线端子的一部分和所述第2引线端子的一部分密封，
所述密封的步骤包括如下步骤：
将安装有所述功率半导体元件和所述散热器的所述引线框架载置于下模上；
使用上模和所述下模将所述散热器的一部分夹紧；
在形成于所述上模与所述下模之间的空腔中注入密封树脂；以及
使所述密封树脂固化而形成将所述功率半导体元件、所述第1引线端子的一部分和所述第2引线端子的一部分密封的所述密封部件。
17.根据权利要求16所述的功率半导体模块的制造方法，其中，
所述散热器的使用所述上模和所述下模而夹紧的所述一部分包括所述散热器的倾斜侧面。
18.根据权利要求16或17所述的功率半导体模块的制造方法，其中，
在所述散热器中的沿着与所述上模接触的部分的带状区域设有第1槽，
所述第1槽与所述空腔连通。
19.一种电力转换装置，其中，所述电力转换装置具备：
主转换电路，其具有权利要求1至15中的任一项所述的所述功率半导体模块，并且对所输入的电力进行转换并输出；以及
控制电路，其将对所述主转换电路进行控制的控制信号输出至所述主转换电路。
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